特許第6789074号(P6789074)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6789074カラーフィルター用着色剤及びその製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6789074
(24)【登録日】2020年11月5日
(45)【発行日】2020年11月25日
(54)【発明の名称】カラーフィルター用着色剤及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/20 20060101AFI20201116BHJP
   C09B 67/46 20060101ALI20201116BHJP
   C09B 67/20 20060101ALI20201116BHJP
【FI】
   G02B5/20 101
   C09B67/46 A
   C09B67/20 L
【請求項の数】8
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2016-218696(P2016-218696)
(22)【出願日】2016年11月9日
(65)【公開番号】特開2018-77331(P2018-77331A)
(43)【公開日】2018年5月17日
【審査請求日】2019年2月15日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002820
【氏名又は名称】大日精化工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098707
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 利英子
(74)【代理人】
【識別番号】100135987
【弁理士】
【氏名又は名称】菅野 重慶
(74)【代理人】
【識別番号】100168033
【弁理士】
【氏名又は名称】竹山 圭太
(74)【代理人】
【識別番号】100161377
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 薫
(72)【発明者】
【氏名】嶋中 博之
(72)【発明者】
【氏名】村上 賀一
【審査官】 倉本 勝利
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−156499(JP,A)
【文献】 特開2011−215186(JP,A)
【文献】 特開2016−180834(JP,A)
【文献】 特開2014−206700(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B5/20−5/28
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂処理顔料、顔料分散剤、及び有機溶媒を含有する顔料分散液であり、
前記樹脂処理顔料は、顔料と、前記顔料100質量部に対して5〜30質量部の樹脂Aとを含み、
前記樹脂Aは、下記一般式(1)で表される構成単位(1)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む共重合体であり、
前記樹脂A中の前記構成単位(1)の含有割合が、10〜50質量%であり、
前記メタクリル酸に由来する前記樹脂Aの酸価が、20〜160mgKOH/gであり、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される前記樹脂Aのポリスチレン換算の数平均分子量が、5,000〜20,000であり、
前記顔料分散剤は、アミノ基を有する塩基性の樹脂Bであるカラーフィルター用着色剤。
(前記一般式(1)中、Xは有機基を示し、R、R、及びRは、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Yは色素誘導体(但し、キサンテン系酸性染料を除く)に由来する色素骨格又は色素類似骨格を示し、前記顔料に対する前記色素誘導体の量が2〜10質量%であり、nは、任意の繰り返し数を示す)
【請求項2】
前記樹脂Aが、その構成成分の90質量%以上がメタクリル酸系モノマーからなる、Aブロック及びBブロックを含むA−Bブロックコポリマーであり、
前記Aブロックにのみ、前記構成単位(1)が含まれており、
前記Bブロックには、前記樹脂A中の前記構成単位(2)の80質量%以上が含まれている請求項1に記載のカラーフィルター用着色剤。
【請求項3】
前記顔料分散剤が、Cブロック及びDブロックを含むC−Dブロックコポリマーであり、
前記Cブロックにのみ、アミノ基を有するモノマーに由来する構成単位(3)が含まれており、
前記Dブロックには、酸性基を有するモノマーに由来する構成単位が含まれていない請求項1又は2に記載のカラーフィルター用着色剤。
【請求項4】
カルボキシ基を有するモノマーに由来する構成単位を含む樹脂Cをさらに含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のカラーフィルター用着色剤。
【請求項5】
前記Bブロックのガラス転移点が、30℃以上である請求項2に記載のカラーフィルター用着色剤。
【請求項6】
前記樹脂処理顔料100質量部に対する、前記顔料分散剤の含有量が、5〜50質量部である請求項1〜5のいずれか一項に記載のカラーフィルター用着色剤。
【請求項7】
前記顔料が、金属フタロシアニン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ系顔料、キノフタロン系顔料、及びアントラキノン系顔料からなる群より選択される少なくとも一種である請求項1〜6のいずれか一項に記載のカラーフィルター用着色剤。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項に記載のカラーフィルター用着色剤の製造方法であって、
前記顔料100質量部、下記一般式(2)で表される色素誘導体2〜10質量部、及び樹脂Dを水中で混合する工程と、
酸を加えて前記樹脂Aを析出させ、前記顔料と前記樹脂Aを複合化して前記樹脂処理顔料を得る工程と、を有し、
前記樹脂Dが、下記一般式(3)で表されるモノマーに由来する構成単位(3)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む、前記構成単位(2)の少なくとも一部がアルカリで中和されている共重合体であるカラーフィルター用着色剤の製造方法。
(前記一般式(2)中、Mはアンモニウム塩、有機アミン塩、又はアルカリ金属塩を示し、Yは色素骨格又は色素類似骨格を示す)
(前記一般式(3)中、R、R、及びRは、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Zはハロゲン原子を示す)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高品質なカラーフィルターを製造しうるカラーフィルター用着色剤に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、カラーフィルターに対しては、従来品と比べて、より高発色、高透明、及び高輝度であることなどが要求されている。そして、これらの要求を満たすべく、カラーフィルターの着色剤として用いられる顔料が非常に微粒子化されている(特許文献1〜3)。
【0003】
また、色相及び耐熱性の良好なカラーフィルターを製造すべく、有機色素分子がイオン結合した構成単位を含むブロックコポリマーを用いて顔料を処理した、カラーフィルター用の樹脂処理顔料組成物が提案されている(特許文献4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−227921号公報
【特許文献2】特開2011−68865号公報
【特許文献3】特開2013−228714号公報
【特許文献4】特開2014−214207号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記の従来技術において提案された顔料組成物等は、顔料が微細になり過ぎているため、カラーフィルター製造時の200℃以上の焼き付け工程に耐えきれないといった新たな課題が生じていた。すなわち、高温条件による焼き付けにより、顔料が揮発、構造分解、結晶崩壊などして脱色しやすく、着色性能が損なわれるという課題があった。
【0006】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、着色剤である顔料の分散性に優れているとともに、焼き付けによっても着色性能が低下しにくく耐熱性に優れ、かつ、透明性及びコントラストの良好なカラーフィルターを製造することが可能なカラーフィルター用着色剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、微細な顔料の粒子表面を樹脂で処理して熱による顔料の凝集を防止するとともに、この樹脂にイオン結合して吸着しうる分散剤を併用することで上記課題を解決することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明によれば、以下に示すカラーフィルター用着色剤及びその製造方法が提供される。
[1]樹脂処理顔料、顔料分散剤、及び有機溶媒を含有する顔料分散液であり、前記樹脂処理顔料は、顔料と、前記顔料100質量部に対して5〜30質量部の樹脂Aとを含み、前記樹脂Aは、下記一般式(1)で表される構成単位(1)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む共重合体であり、前記樹脂A中の前記構成単位(1)の含有割合が、10〜50質量%であり、前記メタクリル酸に由来する前記樹脂Aの酸価が、20〜160mgKOH/gであり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される前記樹脂Aのポリスチレン換算の数平均分子量が、5,000〜20,000であり、前記顔料分散剤は、アミノ基を有する塩基性の樹脂Bであるカラーフィルター用着色剤。
【0009】
(前記一般式(1)中、Xは有機基を示し、R、R、及びRは、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Yは色素誘導体(但し、キサンテン系酸性染料を除く)に由来する色素骨格又は色素類似骨格を示し、前記顔料に対する前記色素誘導体の量が2〜10質量%であり、nは、任意の繰り返し数を示す)
【0010】
[2]前記樹脂Aが、その構成成分の90質量%以上がメタクリル酸系モノマーからなる、Aブロック及びBブロックを含むA−Bブロックコポリマーであり、前記Aブロックにのみ、前記構成単位(1)が含まれており、前記Bブロックには、前記樹脂A中の前記構成単位(2)の80質量%以上が含まれている前記[1]に記載のカラーフィルター用着色剤。
[3]前記顔料分散剤が、Cブロック及びDブロックを含むC−Dブロックコポリマーであり、前記Cブロックにのみ、アミノ基を有するモノマーに由来する構成単位(3)が含まれており、前記Dブロックには、酸性基を有するモノマーに由来する構成単位が含まれていない前記[1]又は[2]に記載のカラーフィルター用着色剤。
[4]カルボキシ基を有するモノマーに由来する構成単位を含む樹脂Cをさらに含有する前記[1]〜[3]のいずれかに記載のカラーフィルター用着色剤。
[5]前記Bブロックのガラス転移点が、30℃以上である前記[2]に記載のカラーフィルター用着色剤。
[6]前記樹脂処理顔料100質量部に対する、前記顔料分散剤の含有量が、5〜50質量部である前記[1]〜[5]のいずれかに記載のカラーフィルター用着色剤。
[7]前記顔料が、金属フタロシアニン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ系顔料、キノフタロン系顔料、及びアントラキノン系顔料からなる群より選択される少なくとも一種である前記[1]〜[6]のいずれかに記載のカラーフィルター用着色剤。
[8]前記[1]〜[7]のいずれかに記載のカラーフィルター用着色剤の製造方法であって、前記顔料100質量部、下記一般式(2)で表される色素誘導体2〜10質量部、及び樹脂Dを水中で混合する工程と、酸を加えて前記樹脂Aを析出させ、前記顔料と前記樹脂Aを複合化して前記樹脂処理顔料を得る工程と、を有し、下前記樹脂Dが、下記一般式(3)で表されるモノマーに由来する構成単位(3)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む、前記構成単位(2)の少なくとも一部がアルカリで中和されている共重合体であるカラーフィルター用着色剤の製造方法。
(前記一般式(2)中、Mはアンモニウム塩、有機アミン塩、又はアルカリ金属塩を示し、Yは色素骨格又は色素類似骨格を示す)
(前記一般式(3)中、R、R、及びRは、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Zはハロゲン原子を示す)
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、着色剤である顔料の分散性に優れているとともに、焼き付けによっても着色性能が低下しにくく耐熱性に優れ、かつ、透明性及びコントラストの良好なカラーフィルターを製造することが可能なカラーフィルター用着色剤を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
<カラーフィルター用着色剤>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明のカラーフィルター用着色剤(以下、「CF用着色剤」とも記す)は、樹脂処理顔料、顔料分散剤、及び有機溶媒を含有する顔料分散液である。樹脂処理顔料は、顔料と、樹脂Aとを含み、樹脂Aは、下記一般式(1)で表される構成単位(1)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む共重合体である。また、顔料分散剤は、アミノ基を有する塩基性の樹脂Bである。以下、その詳細について説明する。
【0013】
(前記一般式(1)中、Xは有機基を示し、R1、R2、及びR3は、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Yは色素骨格又は色素類似骨格を示し、nは、任意の繰り返し数を示す)
【0014】
(樹脂処理顔料)
[顔料]
樹脂処理顔料は、顔料と、樹脂Aとを含有する。顔料としては、カラーフィルター用の従来公知の顔料を用いることができる。顔料としては、カラーインデックスナンバー(C.I.)ピグメントブルー15:3、15:4、C.I.ピグメントブルー15:1、15:3、15:6、60、80などの青色顔料;C.I.ピグメントレッド122、269、56、58、166、168、176、177、178、224、242、254、255などの赤色顔料;C.I.ピグメントバイオレット19などの紫色顔料;C.I.ピグメントイエロー74、155、180、183、12、13、14、17、24、55、60、74、83、90、93、126、128、138、139、150、154、155、180、185、216、219などの黄色顔料;C.I.ピグメントグリーン7、36、58、ポリ(14〜16)ブロム銅フタロシアニン、ポリ(12〜15)ブロム化−ポリ(4〜1)クロル化銅フタロシアニンなど緑色顔料;C.I.ピグメントオレンジ−43などのオレンジ色顔料;C.I.ピグメントブラック6、7、11、26などの黒色顔料などを挙げることができる。これらの顔料のなかでも、金属フタロシアニン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ系顔料、キノフタロン系顔料、アントラキノン系顔料が、カラーフィルター用着色剤の色性能がより発揮されるために好ましい。
【0015】
各種の処理が施された顔料を用いることもできる。処理としては、ニーダーなどの混練機を使用し、不活性粉末とともに混練及び微細化する処理;ロジンソープなどを用いた表面処理;水中で溶剤を併用して結晶を整える処理などがある。
【0016】
顔料の数平均粒子径は、10〜100nmであることが好ましく、10〜80nmであることがさらに好ましく、20〜50nmであることが特に好ましい。数平均粒子径が上記範囲内の顔料を用いることで、形成されるカラーフィルターの透明性及びおコントラストをより向上させることができる。顔料の数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を使用して観察することで求めることができる。
【0017】
[樹脂A]
樹脂Aは、下記一般式(1)で表される構成単位(1)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む共重合体である。
【0018】
(前記一般式(1)中、Xは有機基を示し、R1、R2、及びR3は、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Yは色素骨格又は色素類似骨格を示し、nは、任意の繰り返し数を示す)
【0019】
樹脂A中の構成単位(1)の含有割合は、10〜50質量%であり、好ましくは15〜30質量%である。構成単位(1)の含有割合が10質量%未満であると、顔料への吸着が不十分となり、カプセル化の効果が弱まる。このため、顔料の分散性や耐熱性が低下する。一方、構成単位(1)の含有割合が50質量%超であると、一般式(1)中の「Y」で表される色素骨格又は色素類似骨格の色相が表出しやすく、色が不鮮明性となったり、濁りが生じたりする場合がある。
【0020】
一般式(1)中、Xで表される有機基としては、炭素数1〜18のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基;ポリアルキレン(炭素数2〜6)グリコール鎖などを挙げることができる。これらの有機基には、水酸基、エステル基、ウレタン基、エーテル基などが導入されていてもよい。
【0021】
一般式(1)中、第4級アンモニウムカチオンで表される部分は、所定のメタクリレートカチオンに由来する部分である。所定のメタクリレートカチオンとしては、メタクリル酸トリメチルアンモニウムエチルカチオン、メタクリル酸ジメチルベンジルアンモニウムエチルカチオン、メタクリル酸ジエチルメチルアンモニウムエチルカチオン、メタクリル酸ジエチルベンジルアンモニウムエチルカチオン、メタクリル酸1−トリメチルアンモニウム−2−ヒドロキシプロピルカチオン、メタクリル酸1−トリメチルアンモニウム−2−ヒドロキシプロピルカチオン、メタクリル酸イソシアナトエチルに水酸基やアミノ基を有する第4級アンモニウ塩を反応させたモノマーのカチオン残基、メタクリル酸グリシジルに水酸基、カルボキシ基、又はアミノ基を有する第4級アンモニウム塩を反応させたモノマーのカチオン残基などを挙げることができる。
【0022】
一般式(1)中、Yで表される色素骨格又は色素類似骨格(以下、「色素骨格等」とも記す)は、例えば、1以上のスルホン酸基を有する酸性染料によって形成されている。このスルホン酸基のアニオンが、Xに結合した第4級アンモニウムカチオンとイオン結合している。すなわち、樹脂Aは、色素骨格等がイオン結合した構造を有する共重合体である。スルホン酸基を有する酸性染料としては、例えば、アシッドレッド52、アシッドレッド92、アシッドレッド289、アシッドイエロー73等のキサンテン構造を有するもの;ソルベントグリーン7などのピラニン誘導体を有するもの;アシッドイエロー184等のクマリン誘導体を有するものを挙げることができる。さらには、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、ピラゾロン誘導体、ベンジジン誘導体、フタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、アゾ系染料、ジスアゾ系染料、ジアミノスチルベンジスルホン酸誘導体等の色素を用いることもできる。
【0023】
樹脂Aは、メタクリル酸に由来する構成単位(2)を含み、メタクリル酸に由来する酸価が20〜160mgKOH/g、好ましくは30〜100mgKOH/gである。樹脂Aは、メタクリル酸に由来する構成単位(2)を含むため、この樹脂Aで処理して得られる樹脂処理顔料は、その表面にカルボキシ基を有する。樹脂Aの酸価が20mgKOH/g未満であると、カルボキシ基の量が少なすぎるため、樹脂処理顔料と顔料分散剤(樹脂B)との吸着性力が弱まって、分散性が低下する。一方、樹脂Aの酸価が160mgKOH/g超であると、カルボキシ基の量が多すぎるため、分散に要する顔料分散剤(樹脂B)の使用量が多くなるとともに、十分に分散させることが困難になる。
【0024】
樹脂Aは、ラジカル重合しうるその他のビニル系モノマーに由来する構成単位を含んでいてもよい。その他のビニル系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステル類、スチレン系モノマー、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル等のビニルエステル、マレイン酸、マレイン酸エステル、炭化水素系ビニル化合物などを挙げることができる。また、メタクリル酸以外のカルボキシ基を有するモノマー(その他の酸性モノマー)に由来する構成単位を含んでいてもよい。ただし、樹脂Aがその他の酸性モノマーに由来する構成単位を含む場合、樹脂Aの酸価は前述の範囲であることが好ましい。その他の酸性モノマーとしては、安息香酸ビニル;(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルの2塩基酸エステル(例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチルのコハク酸ハーフエステルやマレイン酸エステルなど);マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸などのジカルボン酸モノマー及びこれらの脂肪族アルコール、脂環族アルコール、(ポリ)アルキレングリコール、又はその末端アルキルエーテルのハーフエステル化物などを挙げることができる。
【0025】
また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される樹脂Aのポリスチレン換算の数平均分子量は、5,000〜20,000であり、好ましくは7,000〜15,000である。樹脂Aの数平均分子量が5,000未満であると、樹脂としての機械物性、耐熱性などの耐性が不足する場合がある。一方、樹脂Aの数平均分子量が20,000超であると、複数個の顔料の粒子がまとめて処理される場合があり、分散性が不十分になる。
【0026】
樹脂Aの構造は、ランダム構造、グラフト構造、ブロック構造、及びスター構造のいずれであってもよい。なかでも、樹脂Aはブロック構造を有するポリマー(ブロックコポリマー)であることが好ましく、Aブロックにのみ構成単位(1)が含まれており、Bブロックには構成単位(2)の80質量%以上が含まれている、Aブロック及びBブロックを含むA−Bブロックコポリマーであることがさらに好ましい。Aブロックにのみ構成単位(1)が含まれていることで、顔料の粒子表面への吸着性を高めることができる。そして、構成単位(2)の大部分が含まれているBブロックを、分散媒体である有機溶剤に溶解するポリマーブロックとして機能させることができる。
【0027】
また、樹脂Aは、その構成成分の90質量%以上がメタクリル酸系モノマーからなるA−Bブロックコポリマーであることが好ましい。樹脂Aの主成分がアクリル酸系モノマーであると、樹脂Aのガラス転移温度(Tg)が低く、樹脂Aが軟質となる場合がある。なお、メタクリル酸系モノマーを用いる場合の方が、アクリル酸系モノマーを用いる場合に比べて、ブロック構造を有するポリマーを製造しやすいといった利点もある。
【0028】
樹脂Aが、上記のような構成を有するA−Bブロックコポリマーであると、Aブロックが顔料の粒子表面に吸着するとともに、Bブロックが有機溶剤に溶解する。そして、樹脂Aのカルボキシ基が顔料分散剤(樹脂B)のアミノ基とイオン結合する。これにより、顔料の粒子表面の少なくとも一部が、樹脂AのBブロックと顔料分散剤で被覆され、高度な立体反発によって優れた分散安定性が発揮されると考えられる。また、樹脂Aと顔料分散剤は、熱によっても溶融しにくく、顔料から脱離しにくい。すなわち、2種類の樹脂成分で顔料をカプセル化しているため、耐熱性を大きく向上させることができる。
【0029】
メタクリル酸に由来する構成単位(2)の80質量%以上は、Bブロックに含まれていることが好ましく、構成単位(2)のすべてがBブロックに含まれていることがさらに好ましい。これは、構成単位(2)の大部分がBブロックに含まれていると、顔料分散剤がBブロックと吸着するために立体反発が大きくなり、分散性をさらに高めることができる。
【0030】
メタクリル酸系モノマーとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−メチルプロパンメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、テトラデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、ベへニルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、シクロデシルメタクリレート、シクロデシルメチルメタクリレート、トリシクロデシルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなどの(シクロ)アルキルメタクリレート;フェニルメタクリレート、ナフチルメタクリレートなどのアリールメタクリレート;アリルメタクリレートなどのアルケニルメタクリレート;2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクレート、(ポリ)エチレングリコールモノメタクリレートなどの水酸基含有メタクリレート;(ポリ)エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノラウリルエーテルメタクリレート、(ポリ)プロピレングリコ−ルモノメチルエーテルメタクリレートなどのグリコールモノアルキルエーテル系メタクリレート;
【0031】
(メタ)アクリロイロキシエチルイソシアネート、2−(2−イソシアナトエトキシ)エチルメタクリレートのイソシアネート基をε−カプロラクトン、メチルエチルケトンオキシム(MEKオキシム)、及びピラゾールなどでブロックしたイソシアネート基含有メタクリレート;テトラヒドロフルフリルメタクリレートなどの環状メタクリレート;オクタフルオロオクチルメタクリレート、テトラフルオロエチルメタクリレートなどのハロゲン元素含有メタクリレート;2−(4−ベンゾキシ−3−ヒドロキシフェノキシ)エチルメタクリレート、2−(2’−ヒドロキシ−5−メタクリロイロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールなどの紫外線を吸収するメタクリレート;トリメトキシシリル基やジメチルシリコーン鎖を有するケイ素含有メタクリレートなどを挙げることができる。また、これらのモノマーを重合して得られるオリゴマーの片末端に(メタ)アクリル基を導入して得られるマクロモノマーなどを用いることができる。
【0032】
樹脂AがA−Bブロックコポリマーである場合、Bブロックのガラス転移温度(Tg)は30℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがさらに好ましく、130℃以上であることが特に好ましい。BブロックのTgが低い(Bブロックが軟質である)と、加熱時に融着又は溶融しやすくなることがあり、顔料が凝集しやすくなる場合がある。BブロックのTgは、熱分析により測定してもよいし、簡易的に計算により求めてもよい。Tgを簡易的に算出するには、まず、x成分のモノマーを共重合したポリマーのTg(℃)を「T」とし、それぞれの質量組成比を「W1、W2、・・・」とし、それぞれのホモポリマーのTg(℃)を「T1、T2、・・・」と仮定する。このように仮定した場合、そのポリマーのTgは、「1/T=W1/(T1+273)+W2/(T2+273)+・・・」の式から算出することができる。
【0033】
[樹脂処理顔料]
樹脂処理顔料は、顔料と、顔料100質量部に対して5〜30質量部、好ましくは10〜25質量部の樹脂Aとを含む。樹脂Aの量が5質量部未満であると、樹脂Aで処理した効果を十分に得ることができない。一方、樹脂Aの量が30質量部超であると、樹脂処理顔料を分散させるのに要する樹脂分散剤(樹脂B)の量が多くなり、粘度が過度に高くなる。
【0034】
顔料の粒子表面の少なくとも一部は、通常、樹脂Aによって被覆されている。これにより、カラーフィルター製造時の焼き付けの熱による顔料の凝集や結晶の破壊を防止することができる。また、樹脂A中の酸基(カルボキシ基)が顔料の粒子表面に存在することになるため、顔料分散剤として機能する塩基性の樹脂Bを併用することで高度に分散させることができる。
【0035】
(顔料分散剤)
顔料分散剤は、アミノ基を有する塩基性の樹脂Bである。樹脂処理顔料の表面には、樹脂A中の構成単位(2)のカルボキシ基(酸性基)が存在している。樹脂Bのアミノ基は、樹脂処理顔料の表面に存在する酸性基とイオン結合するため、樹脂Bは樹脂処理顔料を媒体中に安定して分散させる顔料分散剤として機能する。
【0036】
アミノ基は、その水素原子が置換された置換アミノ基であってもよい。また、第4級アンモニウムカチオンを生ずる基であってもよい。樹脂Bとしては、アクリル系、スチレン系、ポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系、グリコール系などのアミノ基を有する樹脂分散剤を挙げることができる。ポリエステル系の樹脂分散剤としては、ポリエチレンイミンと末端カルボキシ基を有するポリε−カプロラクトンとを脱水縮合させて得られる樹脂がある。エポキシ系の樹脂分散剤としては、ポリエポキシ化合物にアミノ基やε−ポリカプロラクトンを反応させた樹脂がある。また、ウレタン系の樹脂分散剤としては、トリTDIなどのイソシアネートアダクト物に、ジメチルアミノプロパンアミン、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、又は水酸基末端ポリエステルなどを反応させて得られる樹脂がある。
【0037】
なかでも、ポリビニルイミダゾールなどを共重合成分とする、ランダム構造を有するスチレン−アクリル系の樹脂分散剤が好ましい。特に、顔料分散剤は、Cブロック及びDブロックを含むC−Dブロックコポリマーであり、Cブロックにのみ、アミノ基を有するモノマーに由来する構成単位(3)が含まれており、Dブロックには、酸性基を有するモノマーに由来する構成単位が含まれていないことが好ましい。アミノ基を有するCブロックがカルボキシ基を有するBブロックとイオン結合により吸着する。さらに、Dブロックが有機溶媒に溶解するので、立体反発によって分散性をより向上させることができる。
【0038】
Cブロックを構成するモノマーとしては、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどを挙げることができる。さらに、メタクリル酸イソシアナトエチルやメタクリル酸グリシジルと、これらのイソシアネート基やエポキシ基と反応しうる基及びアミノ基(好ましくは二置換アミノ基)を有する化合物とを反応させて得られる、アミノ基を有するモノマーなどを挙げることができる。C−Dブロックコポリマーのアミノ基由来のアミン価は、10〜150mgKOH/gであることが好ましい。
【0039】
Dブロックは、酸性基やアミノ基を有しない、有機溶媒に溶解しうる非官能性のポリマーブロックである。非官能性のDブロックを有することで、有機溶媒に溶解しても他の様々な結合等の作用がなく、有機溶媒に溶解して立体反発し、分散安定性を大きく向上させることができる。Dブロックは、そのガラス転移温度(Tg)がより高いことが好ましい。Dブロックを構成するモノマーとしては、メタクリル酸系モノマーが好ましい。
【0040】
CF用着色剤中、樹脂処理顔料100質量部に対する、顔料分散剤の含有量は、5〜50質量部であることが好ましく10〜30質量部であることがさらに好ましい。顔料分散剤の含有量が5質量部未満であると、顔料分散剤としての効果が不足しやすく、分散性が不十分となる場合がある。一方、顔料分散剤の含有量が50質量部超であると、樹脂分が多くなりすぎてしまい、CF用着色剤の粘度が過度に上昇する場合がある。
【0041】
(有機溶剤)
有機溶剤としては、ヘキサン、オクタン、デカン、イソデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの炭化水素系溶剤;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノールなどのアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジプロピリングリコールジメチルエーテル、ブチルカルビトール、ブチルトリエチレングリコール、メチルジプロピレングリコール、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのグリコール系溶剤;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルシクロプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソールなどのエーテル系溶剤;メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセトフェノンなどのケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、カプロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、琥珀酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルなどのエステル系溶剤;クロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン化溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、カプロラクタムなどのアミド系溶剤の他、ジメチルスルホキシド、スルホラン、テトラメチル尿素、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、炭酸ジメチルなどを挙げることができる。なお、これらの有機溶媒は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、プロピレングリコール系の有機溶媒が、環境にやさしく、安全性が高いために好ましい。
【0042】
(樹脂C)
本発明のCF用着色剤には、アルカリ現像性を付与すべく、カルボキシ基を有するモノマーに由来する構成単位を含む樹脂C(アルカリ現像性ポリマー)をさらに含有させることが好ましい。アルカリ現像性ポリマーとしては、不飽和結合基などの感光性基を有する感光性樹脂や、非感光性樹脂を用いることができる。感光性樹脂としては、感光性環化ゴム系樹脂、感光性フェノール系樹脂、感光性ポリアクリレート系樹脂、感光性ポリアミド系樹脂、感光性ポリイミド系樹脂、及び不飽和ポリエステル系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリエポキシアクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂、ポリエーテルアクリレート系樹脂、ポリオールアクリレート系樹脂などを挙げることができる。
【0043】
非感光性樹脂としては、セルロースアセテート系樹脂、ニトロセルロース系樹脂、スチレン系(共)重合体、ポリビニルブチラール系樹脂、アミノアルキッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アミノ樹脂変性ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリルポリオールウレタン系樹脂、可溶性ポリアミド系樹脂、可溶性ポリイミド系樹脂、可溶性ポリアミドイミド系樹脂、可溶性ポリエステルイミド系樹脂、ヒドロキシエチルセルロース、スチレン−マレイン酸エステル系共重合体、(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体などを挙げることができる。
【0044】
上記のアルカリ現像性ポリマーは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。CF用着色剤中のアルカリ現像性ポリマー(樹脂C)の含有量は、顔料100質量部に対して、5〜300質量部であることが好ましく、10〜100質量部であることがさらに好ましい。
【0045】
(CF用着色剤)
上述の各成分を用いることで、顔料分散液である本発明のCF用着色剤を得ることができる。CF用着色剤中の顔料の含有量は、5〜20質量%であることが好ましく、8〜15質量%であることがさらに好ましい。上述の各成分以外の成分として、従来公知の材料を用いることができる。具体的には、紫外線吸収剤、レベリング剤、消泡剤、光重合開始剤などを含有させることができる。また、メタクリレートやアクリレートなどの不飽和結合を有するモノマーを反応性希釈剤として添加してもよい。
【0046】
本発明のCF用着色剤は、微細化された顔料の粒子を特定の樹脂Aで処理した樹脂処理顔料を、有機溶媒を含む媒体中に分散させたものである。このため、熱による顔料の凝集や結晶の破壊などが生じにくく、カラーフィルター製造時の焼き付け工程によっても着色性能が劣化しにくい。また、カルボキシ基を有する樹脂Aで顔料を処理しているため、樹脂処理顔料の表面にカルボキシ基(酸性基)が存在している。したがって、塩基性の顔料分散剤を含有させることで、顔料分散剤をイオン結合によって顔料に吸着させることができ、優れた顔料分散性が発揮される。さらに、微細化された顔料の粒子を含有するため、透明性及びコントラストに優れたカラーフィルターが形成されるとともに、耐熱性が高いため、優れた透明性及びコントラスト性が維持される。したがって、本発明のCF用着色剤を用いれば、色再現性及び色表現範囲が拡大したカラーフィルターを製造可能であるため、より高性能及び高画質であり、かつ、経年色劣化が防止され、高寿命な液晶テレビやモニターを提供することが期待される。
【0047】
CF用着色剤は、例えば、樹脂処理顔料、顔料分散剤、及び有機溶媒を混合するとともに、必要に応じて各種添加剤をさらに混合し、所望とする顔料の粒子径になるまで分散機を使用して分散処理することで調製することができる。分散機としては、例えば、ニーダー、アトライター、ボールミル、ガラスやジルコニアなどを使用したサンドミルや横型メディア分散機、コロイドミルなどを使用することができる。調製したCF用着色剤は、そのままの状態でも用いることができる。但し、必要に応じて、遠心分離機、超遠心分離機、又は濾過機などを使用して、わずかに存在する粗大粒子を除去することが、CF用着色剤の信頼性を高める上で好ましい。25℃におけるCF用着色剤の粘度は、1〜100mPa・sであることが好ましい。本発明のCF用着色剤は、例えば、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット印刷法などの印刷方法に適用することができる。
【0048】
(樹脂処理顔料の製造方法)
次に、本発明のCF用着色剤に用いる樹脂処理顔料を製造する方法について説明する。樹脂処理顔料の製造方法は、例えば、顔料100質量部、下記一般式(2)で表される色素誘導体2〜10質量部、及び樹脂Dを水中で混合する工程と、酸を加えて樹脂Aを析出させ、顔料と樹脂Aを複合化する工程とを有する。そして、樹脂Dは、下記一般式(3)で表されるモノマーに由来する構成単位(3)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む、構成単位(2)の少なくとも一部がアルカリで中和されている共重合体である。なお、樹脂処理顔料は、特開2004−214207号公報(特許文献4)の記載内容を参酌して製造することができる。
【0049】
(前記一般式(2)中、Mはアンモニウム塩、有機アミン塩、又はアルカリ金属塩を示し、Yは色素骨格又は色素類似骨格を示す)
【0050】
(前記一般式(3)中、R1、R2、及びR3は、それぞれ独立にベンジル基又は炭素数1〜18のアルキル基を示し、Zはハロゲン原子を示す)
【0051】
一般式(2)で表される色素誘導体は、一般的に「シナジスト」と呼ばれる顔料誘導体である。このようなシナジストは、通常、顔料に吸着させ、顔料の表面を官能基化させる成分として用いられている。一般式(2)中、Mで表される有機アミン塩を構成する有機アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアミノエタノール、トリエタノールアミンなどを挙げることができる。また、一般式(2)中、Mで表されるアルカリ金属塩を構成するアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどを挙げることができる。色素誘導体中のスルホン酸塩基の数は複数であってもよい。スルホン酸塩基の数が複数である場合、一部のスルホン酸塩基が中和されていてもよい。色素誘導体中のスルホン酸塩基の数は「1」であると、化学量論的な計算が容易であるとともに、色素としての吸着作用が良好であるために好ましい。
【0052】
色素誘導体としては、顔料と同一の構造を有するもの;顔料と類似した構造を有するもの;顔料を形成する原料と同一構造又は類似構造を有するもの;スルホン酸塩基を有する染料、直接染料、及び酸性染料などを用いることができる。色素誘導体としては、例えば、アゾ系色素骨格、フタロシアニン系色素骨格、アントラキノン系色素骨格、トリアジン系色素骨格、アクリジン系色素骨格、ペリレン系色素骨格などを挙げることができる。スルホン酸塩基は、色素骨格又は色素類似骨格に直接結合していてもよく、アルキル基やアリール基などの炭化水素基;エステル結合、エーテル結合、スルホンアミド結合、ウレタン結合などの結合を介して結合していてもよい。色素誘導体としては、CF用顔料着色剤に用いる顔料と同一の構造又は類似した構造を有するものを用いることが好ましい。色素誘導体の使用量は、顔料に対して、2〜10質量%とすることが好ましく、3〜7質量%とすることがさらに好ましい。色素誘導体の使用量が2質量%未満であると、吸着性が不足する場合がある。一方、色素誘導体の使用量が10%超であると、色素誘導体の色相が表出しやすく、発色性が変化する場合がある。
【0053】
樹脂Dは、一般式(3)で表されるモノマーに由来する構成単位(3)及びメタクリル酸に由来する構成単位(2)を含む共重合体である。一般式(3)で表されるモノマーとしては、樹脂A中の構成単位(1)を形成するために用いられる所定のメタクリレートカチオンと、ハロゲン原子のアニオン(Z-)とで構成されるモノマーを挙げることができる。
【0054】
樹脂Dの構造は、ランダム構造、グラフト構造、ブロック構造、及びスター構造のいずれであってもよい。なかでも、樹脂Aと同様に、樹脂Dはブロック構造を有するポリマー(ブロックコポリマー)であることが好ましい。さらに、樹脂Dは、APブロックにのみ構成単位(3)が含まれており、Bブロックには構成単位(2)の80質量%以上が含まれている、APブロック及びBブロックを含むAP−Bブロックコポリマーであることがさらに好ましい。また、樹脂Dは、その構成成分の90質量%以上がメタクリル酸系モノマーからなるAP−Bブロックコポリマーであることが好ましく、GPCにより測定されるポリスチレン換算の数平均分子量が、2,000〜14,000であることが好ましい。
【0055】
樹脂処理顔料を製造するには、所定量の顔料、一般式(2)で表される色素誘導体、及び樹脂Dを水中で混合して得た顔料混合液に酸を加える。顔料混合液に酸を加えることで、樹脂Aが不溶化して析出する。これにより、顔料と樹脂Aが複合化されて、樹脂処理顔料が形成される。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸;酢酸、乳酸などの有機酸を用いることができる。なかでも、酢酸や乳酸などの、樹脂A中のメタクリル酸に由来するカルボキシ基よりも若干強い酸を用いることが好ましい。
【0056】
形成された樹脂処理顔料を、従来公知の後処理方法によって粉末顔料とすることができる。具体的には、ろ過、洗浄、及び乾燥した後、粉砕することで、粉末顔料を得ることができる。なお、必要に応じて、メッシュを通して粒径を揃えてもよい。
【実施例】
【0057】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
【0058】
<樹脂の合成>
(合成例1:樹脂Q−1)
還流管、窒素ガス導入装置、温度計、及び撹拌装置を取り付けた1Lセパラブルフラスコ(反応容器)に、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)313.6部を入れ、70℃に加温した。一方、メタクリル酸メチル(MMA)79.8部、メタクリル酸ブチル(BMA)68.1部、メタクリル酸ベンジル(BzMA)56.4部、メタクリル酸(MAA)27.6部、メタクリル酸ベンジルジメチルアンモニウムクロライドエチル(DMQ−1)68.1部、及びBDG158.9部からなる溶液を500mLビーカーに入れた。さらに2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−65、和光純薬工業社製)15.0部を入れ、撹拌してV−65を溶解させたモノマー溶液を得た。得られたモノマー溶液の1/3量を反応容器中に投入した後、残りの2/3量を1.5時間かけて滴下ロートにて滴下した。滴下後、70℃で5.5時間重合して樹脂Q−1を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は39.9%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPC(展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF))により測定した樹脂Q−1の数平均分子量は6,300であり、分子量分布(分散度(PDI))は1.99であった。さらに、エタノール/トルエンを溶媒とし、0.1N KOHエタノール溶液にて滴定(指示薬:フェノールフタレイン)して測定した樹脂Q−1の酸価は59.9mgKOH/gであり、ほぼ理論値であった。
【0059】
得られた樹脂中の一般式(3)で表されるモノマーに由来する構成単位の含有量X(mmol/g)は、下記式(A)より算出した。なお、下記式(A)より算出した、樹脂Q−1中の一般式(3)で表されるモノマー(DMQ−1)に由来する構成単位の含有量は、0.762mmol/gであった。
X={(W1/M)/(W2+P)}×1000 ・・・(A)
X:一般式(3)で表されるモノマーに由来する構成単位の含有量(mmol/g)
1:一般式(3)で表されるモノマーの使用量(g)
M:一般式(3)で表されるモノマーの分子量
2:全モノマーの使用量(g)
P:重合開始剤の使用量(g)
【0060】
(合成例2:樹脂Q−2)
前述の合成例1で用いたものと同様の反応容器にBDG365.9部を入れ、70℃に加温した。一方、MMA111部、メタクリル酸シクロヘキシル(CHMA)63.1部、メタクリル酸イソボルニル(IBXMA)64部、MAA21部、DMQ−1 40.9部、及びBDG95.4部からなる溶液を500mLビーカーに入れた。さらに、V−65 7.5部を入れ、撹拌してV−65を溶解させたモノマー溶液を得た。得られたモノマー溶液の1/3量を反応容器中に投入した後、残りの2/3量を1.5時間かけて滴下ロートにて滴下した。滴下後、70℃で5.5時間重合して樹脂Q−2を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.1%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定した樹脂Q−2の数平均分子量は15,500であり、PDIは2.11であった。さらに、樹脂Q−2の酸価は45.1mgKOH/gであった。
【0061】
(合成例3:樹脂Q−3)
前述の合成例1で用いたものと同様の反応容器に、BDG409.9部、ヨウ素4.7部、MMA80.8部、メタクリル酸2−エチルヘキシル(2−EHMA)68.1部、IBXMA56.4部、MAA60.7部、ジフェニルメタン(DPM)0.5部、及び2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−70、和光純薬工業社製)20.2部を入れ、窒素を流しながら40℃で5.5時間重合してBブロックを形成し、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は41.3%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定したBブロックの数平均分子量は5,200であり、PDIは1.25であった。得られた樹脂溶液の一部を水に添加したところ、樹脂が析出した。このことから、得られた樹脂(Bブロック)は水不溶性であることがわかる。
【0062】
次に、以下に示す手順により、得られた樹脂(Bブロック)にAブロックのプレブロック(APブロック)を導入した。まず、得られた樹脂溶液に、DMQ−1 34部及びBDG79.3部を予め混合して均一化させた溶液を添加した。さらに、V−70 0.7部を添加し、40℃で4時間重合してAPブロックを形成し、樹脂Q−3を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.1%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定した樹脂Q−3の数平均分子量は6,700であり、PDIは1.32であった。さらに、樹脂Q−3の酸価は130.2mgKOH/gであった。
【0063】
得られた樹脂溶液の一部を水に添加したところ、若干白濁したが溶解した。APブロックの構成成分である第4級アンモニウム塩は水溶性であるため、第4級アンモニウム塩に由来する構成単位が導入されたことで、APブロックが水に溶解し、水不溶性のBブロックが微粒子となって分散したと考えられる。このことから、樹脂Q−3は、BブロックにAPブロックが導入されたB−APブロックコポリマーであることがわかる。
【0064】
(合成例4:樹脂Q−4)
前述の合成例1で用いたものと同様の反応容器に、BDG488.9部、ヨウ素4.7部、MMA79.8部、BMA85.9部、2−EHMA64部、MAA47.6部、DPM0.5部、及びV−70 20.2部を入れ、窒素を流しながら40℃で5.5時間重合してBブロックを形成し、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は38.0%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定したBブロックの数平均分子量は4,600であり、PDIは1.28であった。
【0065】
次いで、得られた樹脂溶液に、メタクリル酸トリメチルアンモニウムクロライドエチル(DQ−100、共栄社化学社製)22.7部、及びV−70 0.5部を添加し、40℃で4時間重合してAPブロックを形成し、樹脂Q−4を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.2%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定した樹脂Q−4の数平均分子量は5,600であり、PDIは1.31であった。さらに、樹脂Q−4の酸価は102.9mgKOH/gであった。得られた樹脂溶液の一部を水に添加したところ、若干白濁したが溶解した。このことから、樹脂Q−4は、BブロックにAPブロックが導入されたB−APブロックコポリマーであることがわかる。
【0066】
(比較合成例1:樹脂R−1)
前述の合成例1で用いたものと同様の反応容器にBDG315部を入れ、70℃に加温した。一方、MMA20部、CHMA60部、BzMA90部、MAA30部、V−65 10部を500mLビーカーに入れ、撹拌してV−65を溶解させたモノマー溶液を得た。得られたモノマー溶液の1/3量を反応容器中に投入した後、残りの2/3量を1.5時間かけて滴下ロートにて滴下した。滴下後、70℃で5.5時間重合して樹脂R−1を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.1%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定した樹脂R−1の数平均分子量は12,300であり、PDIは2.04であった。さらに、樹脂R−1の酸価は97.3mgKOH/gであった。28%アンモニア水22.2部及びイオン交換水152.8部を得られた樹脂溶液に添加してカルボキシ基を中和し、透明な樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は30.1%であった。
【0067】
(比較合成例2:樹脂R−2)
還流管、窒素ガス導入装置、温度計、及び撹拌装置を取り付けた2Lセパラブルフラスコ(反応容器)に、BDG490.2部、ヨウ素4.7部、MMA54.8部、BMA85.9部、2−EHMA43.6部、MAA47.6部、DPM0.5部、V−70 20.2部を入れ、窒素を流しながら40℃で5.5時間重合してBブロックを形成し、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は34.1%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定したBブロックの数平均分子量は4,700であり、PDIは1.28であった。
【0068】
得られた樹脂溶液に、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル(DMAEMA)68.1部を添加した。さらにV−70 1.4部を添加し、40℃で4時間重合してCブロックを形成し、樹脂R−2を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.0%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定した樹脂R−2の数平均分子量は5,900であり、PDIは1.36であった。さらに、樹脂R−2の酸価は102.8mgKOH/gであり、アミン価は80.9mgKOH/gであった。酢酸27.3部及びイオン交換水245部を得られた樹脂溶液に添加してアミノ基を中和し、透明な樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は30.0%であった。
【0069】
合成例1〜4及び比較合成例1、2で得た樹脂の組成及び物性を表1及び2に示す。
【0070】
【0071】
【0072】
(合成例5:樹脂B−1)
前述の合成例1で用いたものと同様の反応容器に、12−ヒドロキシステアリン酸30部、ε−カプロラクトン239.4部、オクチル酸第一錫0.2部、及び酸化防止剤(商品名「イルガノックス1010」、BASF社製)0.2部を入れ、窒素を流しながら40分間かけて180℃まで昇温し、3時間重合してポリエステル(PES−1)を得た。得られたPES−1の酸価は19.8mgKOH/gであり、GPCにより測定した数平均分子量は5,500であり、PDIは1.86であった。
【0073】
還流管、水分分取管、窒素ガス導入装置、温度計、及び撹拌装置を取り付けた500mLセパラブルフラスコにPES−1 100部を入れ、30分間かけて150℃まで昇温してPES−1を溶融させた。ポリエチレンイミン(商品名「エポミンSP−006」、日本触媒製)3.5部を溶解させたプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)溶液を添加し、180℃まで昇温して3時間反応させた。この間、溶剤として用いたPGM以外にも水が留出しており、反応が進行していることが確認された。反応後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)を添加して希釈し、主鎖にアミノ基を有するとともに、側鎖にポリエステルを有する櫛形樹脂である樹脂B−1を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.3%であった。GPCにより測定した樹脂B−1の数平均分子量は6,500であり、PDIは2.23であった。
【0074】
(合成例6:樹脂B−2)
前述の合成例1で用いたものと同様の反応容器に、BDG206部、ヨウ素3.2部、MMA44部、BMA44部、2−EHMA22部、ポリ(n=2〜4)エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート(商品名「PME200」、日油社製)34.0部、BzMA15部、DPM0.5部、及びV−70 20.2部を入れ、窒素を流しながら40℃で5.5時間重合してBブロックを形成し、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は46.8%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定したBブロックの数平均分子量は5,500であり、PDIは1.27であった。
【0075】
得られた樹脂溶液に、DMQ−1 85.1部及びBDG198.6部を予め混合して均一化させた溶液を添加した。さらに、V−70 1.7部を添加し、40℃で4時間重合してAPブロックを形成し、樹脂B−2を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分は40.1%であり、重合転化率はほぼ100%であった。また、GPCにより測定した樹脂B−2の数平均分子量は7,500であり、PDIは1.35であった。
【0076】
<樹脂処理顔料の調製>
(顔料の微細化処理)
カラーフィルター用の顔料として、PB15:6、PR254、PR177、PY138を準備し、以下に示す方法で微細化処理を行なった。顔料100部、塩化ナトリウム400部、及びジエチレングリコール130部を、加圧時に使用する密閉用の蓋を装着したニーダー(モリヤマ社製加圧ニーダー)に仕込んだ。ニーダー内に均一に湿潤された塊ができるまで予備混合した。加圧蓋を閉じて、圧力6kg/cm2で内容物を押さえ込みながら、7時間混練及び摩砕処理して摩砕物を得た。得られた摩砕物を2%硫酸3,000部に投入して1時間撹拌した。ろ過して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除去した後、十分水洗して、微細化した顔料を得た。透過型電子顕微鏡観察により解析した顔料の数平均粒子径は、約30nmであった。
【0077】
(調製例1:処理ブルー顔料−1)
微細化したPB15:6(顔料)の水ペースト347.2部(顔料100部)、及び下記式(A)で表される銅フタロシアニンモノスルホン酸(MS、分子量656.1)5.0部を5Lのビーカーに入れ、顔料の濃度が5%となるように水を添加して希釈した。上記のMSは、顔料のシナジストとして作用する、スルホン酸基を有する色素である。ホモジナイザーで撹拌しながら10%NaOH水溶液を添加して、MSのスルホン酸基をナトリウム塩に置き換えるとともに、pHを約10.5に調整した。合成例1で得た樹脂Q−1を含有する樹脂溶液25.1部(樹脂Q−1 10部)を添加した後、5000rpmで1時間撹拌して解膠した。これにより、MSと樹脂Q−1との反応生成物である樹脂A−1を形成させ、樹脂処理顔料のスラリーを得た。
【0078】
【0079】
10%酢酸水溶液を添加してpHを約5に調整した後、スラリーをろ過及び洗浄して顔料ペーストを得た。得られた顔料ペーストを80℃で24時間乾燥した後、粉砕して樹脂処理顔料(処理ブルー顔料−1)を得た。得られた処理ブルー顔料−1に含まれる樹脂A−1は、MSに対し、樹脂Q−1が理論的に100%反応して形成された樹脂である。すなわち、MSと樹脂Q−1が反応した後、塩化ナトリウムが脱離して形成された樹脂A−1によって顔料が処理され、樹脂処理顔料が形成されている。上記の例では、MSと樹脂Q−1の第4級アンモニウム塩とを、ほぼ等モル反応させている。また、この樹脂A−1は、構成単位(1)を48.4%含有する共重合体である。
【0080】
処理ブルー顔料−1の一部を過剰のTHFと混合して十分撹拌し、樹脂A−1のTHF抽出物を得た。エバポレーターを使用してTHF抽出物からTHFを留去し、物性測定用の樹脂A−1を得た。得られた物性測定用の樹脂A−1を用いて、樹脂A−1の重量平均分子量及び酸価を測定した。以下、樹脂Aの重量平均分子量及び酸価は、同様の方法で抽出した樹脂Aを用いて測定した。
【0081】
(調製例2〜4)
表3に示す配合としたこと以外は、前述の調製例1と同様にして各色の樹脂処理顔料を得た。
【0082】
【0083】
表3中、「245S」、「DATTS」、及び「YS」は、それぞれ下記式(B)、(C)、及び(D)で表されるシナジストである。
【0084】
【0085】
【0086】
【0087】
(調製例5:処理ブルー顔料−2)
微細化したPB15:6(顔料)の水ペースト347.2部(顔料100部)、及びシナジスト(MS)5.0部を5Lのビーカーに入れ、顔料の濃度が5%となるように水を添加して希釈した。ホモジナイザーで撹拌しながら10%NaOH水溶液を添加して、MSのスルホン酸基をナトリウム塩に置き換えるとともに、pHを約10.5に調整した。合成例1で得た樹脂Q−1を含有する樹脂溶液25.1部(樹脂Q−1 10部)を添加した後、5000rpmで1時間撹拌して解膠した。これにより、MSと樹脂Q−1との反応生成物である樹脂A−1を形成させ、樹脂処理顔料のスラリーを得た。直径1mmφのジルコニアビーズをメディアとして用いた横型ビーズミルに、得られた樹脂処理顔料のスラリーを入れ、十分に水性分散した。10%酢酸水溶液を添加してpHを約5に調整した後、スラリーをろ過及び洗浄して顔料ペーストを得た。得られた顔料ペーストを80℃で24時間乾燥した後、粉砕して樹脂処理顔料(処理ブルー顔料−2)を得た。
【0088】
(比較調製例1:処理ブルー顔料−3)
微細化したPB15:6(顔料)の水ペースト347.2部(顔料100部)、及びMS5.0部を5Lのビーカーに入れ、顔料の濃度が5%となるように水を添加して希釈した。ホモジナイザーで撹拌しながら、比較合成例1で得た樹脂R−1を含有する樹脂溶液33.3部(樹脂R−1 10部)を添加した後、5000rpmで1時間撹拌して解膠し、顔料スラリーを得た。得られた顔料スラリーに10%水酸化ナトリウム水溶液をpH10以上になるまで添加した。添加途中、顔料スラリーが増粘し、樹脂及び顔料が析出していることを確認した。顔料スラリーをろ過及び洗浄して顔料ペーストを得た。得られた顔料ペーストを80℃で24時間乾燥した後、粉砕して樹脂処理顔料(処理ブルー顔料−3)を得た。
【0089】
(比較調製例2:処理レッド顔料−3)
微細化したPR254(顔料)の水ペースト392.2部(顔料100部)、及びシナジスト(254S)5.0部を5Lのビーカーに入れ、顔料の濃度が5%となるように水を添加して希釈した。ホモジナイザーで撹拌しながら樹脂R−1を含有する樹脂溶液133.3部(樹脂R−1 40部)を添加した後、5000rpmで1時間撹拌して解膠し、顔料スラリーを得た。得られた顔料スラリーに10%水酸化ナトリウム水溶液をpH10以上になるまで添加した。添加途中、顔料スラリーが増粘し、樹脂及び顔料が析出していることを確認した。顔料スラリーをろ過及び洗浄して顔料ペーストを得た。得られた顔料ペーストを80℃で24時間乾燥した後、粉砕して樹脂処理顔料(処理レッド顔料−3)を得た。
【0090】
(比較調製例3:処理イエロー顔料−2)
微細化したPY138の水ペースト332.2部(顔料100部)、及びシナジスト(YS)5.5部を5Lのビーカーに入れ、顔料の濃度が5%となるように水を添加して希釈した。ホモジナイザーで撹拌しながら樹脂R−2を含有する樹脂溶液100部(樹脂R−2 30部)を添加した後、5000rpmで1時間撹拌して解膠し、顔料スラリーを得た。得られた顔料スラリーに10%酢酸水溶液をpH5以下になるまで添加した。添加途中、顔料スラリーが増粘し、樹脂及び顔料が析出していることを確認した。顔料スラリーをろ過及び洗浄して顔料ペーストを得た。得られた顔料ペーストを80℃で24時間乾燥した後、粉砕して樹脂処理顔料(処理イエロー顔料−2)を得た。
【0091】
調製した樹脂処理顔料に含まれる樹脂Aの物性をまとめたものを表4に示す。
【0092】
【0093】
樹脂A−1、A−4の組成及び物性をまとめたものを表5に示す。また、樹脂A−2、A−3の組成及び物性をまとめたものを表6に示す。
【0094】
【0095】
【0096】
<顔料分散液(CF用着色剤)>
(実施例1〜5、比較例1〜4)
表7に示す組成となるように各成分を配合し、ディゾルバーで2時間撹拌した。顔料の塊がなくなったことを確認した後、横型メディア分散機(商品名「ダイノミル0.6リットルECM型」、シンマルエンタープライゼス社製、ジルコニア製ビーズ:径0.65mm)を使用し、周速10m/sで分散処理して顔料分散液(実施例1〜5、比較例1〜3)を調製した。また、銅フタロシアニンモノスルホン酸5%で処理されたPB−15:6(比較ブルー顔料)を、市販の顔料分散剤(商品名「BYKLPN−21116」、BYK社製、固形分濃度40%)を用いて分散させて顔料分散液(比較例4)を調製した。表7中の「アクリル樹脂」は、モノマー組成がBzMA/MAA=80/20(質量比)であり、GPCにより測定される数平均分子量(Mn)が5,500、PDIが2.02であるもの(固形分濃度30%のPGMAc溶液で測定)を用いた。
【0097】
【0098】
調製した顔料分散液中の顔料の数平均粒子径の測定結果を表8に示す。また、調製した顔料分散液の初期の粘度、及び45℃で10日間放置した後の粘度(保存後の粘度)の測定結果を表8に示す。なお、顔料の数平均粒子径は、粒度測定器(商品名「NICOMP 380ZLS−S」、インターナショナル・ビジネス社製)を使用して測定した。
【0099】
【0100】
表8に示す結果から、いずれの顔料分散液についても、顔料分散性及び保存安定性が良好であることがわかる。
【0101】
<疑似CF用レジスト(CF用着色剤)>
(実施例6〜10、比較例5〜8)
実施例1〜5及び比較例1〜4で得た顔料分散液を用い、表9に示す組成となるように各成分を配合し、混合機を使用して十分混合して、疑似カラーフィルター用顔料着色剤(疑似CF用レジスト)を調製した。表9中の「感光性アクリル樹脂ワニス」は、BzMA/MAA共重合体にメタクリル酸グリシジルを反応させて得たアクリル樹脂を含むワニスである。このアクリル樹脂のMnは6,000であり、PDIは2.38であり、酸価は110mgKOH/gであった。また、表9中、「TMPTA」はトリメチロールプロパントリアクリレートを示し、「HEMPA」は2−ヒドロキシエチル−2−メチルプロピオン酸を示し、「DEAP」は2,2−ジエトキシアセトフェノンを示す。
【0102】
【0103】
<カラーガラス基板の製造及び評価>
(カラーガラス基板の製造)
シランカップリング剤で処理したガラス基板をスピンコーターにセットした。そして、ガラス基板上に300rpm、5秒間の条件で、調製した疑似CF用レジストをスピンコートした。120℃で10分間プリベイクした後、超高圧水銀灯を用いて100mJ/cm2の光量で露光してカラーガラス基板を製造した。製造したカラーガラス基板は、いずれも優れた分光カーブ特性を有していた。
【0104】
(カラーガラス基板の評価)
(a)光学特性評価−1(コントラスト(CR)、Y値)
コントラスト測定機(商品名「コントラストテスター CT−1」、壺坂電機社製)を使用して、プリベイク後及びポストベイク後のガラス基板のコントラスト(CR)、及び透明性の指標となるY値を測定した。なお、青色ガラス基板についてはy=0.074、赤色(PR254)ガラス基板についてはx=0.650、赤色(PR177)ガラス基板についてはx=0.620、及び黄色ガラス基板についてはx=0.426として測定した。また、青色ガラス基板については、比較例5のCR及びY値を100%とする相対値で表し、赤色ガラス基板については、比較例6のCR及びY値を100%とする相対値で表し、黄色ガラス基板については、比較例7のCR及びY値を100%とする相対値で表した。CR及びY値の測定結果を表10に示す。
【0105】
【0106】
表10に示すように、実施例6、7、9、及び10の疑似CF用レジストを用いて製造したカラーガラス基板は、比較例5〜7の疑似CF用レジストを用いて製造したカラーガラス基板と比較して、いずれも、CRが5%以上、Y値が10%以上上昇していることが分かる。すなわち、実施例の疑似CF用レジストに用いた樹脂処理顔料は、比較例の疑似CF用レジストに用いた樹脂処理顔料と比較して、より微細化されていたことがわかる。なお、比較例8の疑似CF用レジスト(未処理顔料を用いたもの)を用いて製造したカラーガラス基板は、比較例5の疑似CF用レジストを用いて製造したカラーガラス基板と比べて、ほとんど差異はなかった。
【0107】
(b)光学特性評価−2(耐熱性評価)
プリベイク後及びポストベイク後のガラス基板について、CIE表色系における色度(x、y)、CR、Y値、色度(x、y)を測定した。そして、プリベイク後とポストベイク後のコントラスト差(ΔCR、ΔY値)、及び色差(ΔEab*)を算出し、疑似CF用レジスト(CF用着色剤)の耐熱性を評価した。なお、ΔCR及びΔY値は、プリベイク後のガラス基板のCR及びY値をそれぞれ100%とする相対値で表したものである。また、ΔEab*は、色差を絶対値で表したものであり、下記式にしたがって算出した。結果を表11に示す。
ΔEab*={(L2*−L1*2+(a2*−a1*2+(b2*−b1*21/2
プリベイク後の色差1 :(L1*,a1*,b1*
ポストベイク後の色差2 :(L2*,a2*,b2*
【0108】
【0109】
表11に示すように、実施例6〜10の疑似CF用レジストを用いて製造したカラーガラス基板は、いずれも、ΔCRの変動が5%以内、ΔY値の変動が3%以内、ΔEab*が1.0以下であった。すなわち、プリベイク後とポストベイク後で物性値がほとんど変化しておらず、疑似CF用レジスト(CF用着色剤)の耐熱性が良好であることがわかる。これに対して、比較例5〜8の疑似CF用レジストを用いて製造したカラーガラス基板は、ΔCRの変動が約10〜15%、ΔY値の変動が約10〜15%、ΔEab*は1.1以上であり、ポストベイク後に物性値がかなり低下したことがわかる。すなわち、比較例5〜8の疑似CF用レジストには「樹脂A」を用いていないため、形成された塗膜が熱に弱く、塗膜の表面状態が熱で変化したと考えられる。
【0110】
以上のように、実施例のCF用着色剤は、分散性、保存安定性、光学特性、及び耐熱性に優れていることがわかる。このため、本発明の顔料分散液は、カラーフィルター用の着色剤として非常に有用であることがわかる。
【0111】
<油性インクジェット用インクの調製>
(a)微細化顔料の調製
PR122 100部、塩化ナトリウム400部、及びジエチレングリコール130部を、加圧時に使用する密閉用の蓋を装着したニーダー(モリヤマ社製の加圧ニーダー)に仕込んだ。ニーダー内に均一に湿潤された塊ができるまで予備混合した後、加圧蓋を閉じて、圧力6kg/cm2で内容物を押さえ込みながら7時間混練及び摩砕処理して摩砕物を得た。得られた摩砕物を2%硫酸3,000部に投入し、1時間撹拌した。ろ過して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除去した後、十分水洗し、顔料の水ペーストを得た。透過型電子顕微鏡観察により解析した、得られた水ペースト中の顔料(PR122)粉末の数平均粒子径は、約100nmであった
【0112】
(b)樹脂処理顔料の調製
顔料(PR122)の水ペースト337.8部(顔料分100部)、及び下記式(E)で表されるシナジストQS 4部を5Lのビーカーに入れ、顔料濃度が5%となるように水で希釈した。ホモジナイザーで撹拌しながら、10%NaOH水溶液を添加してpHを約10.5に調整した。シナジスト中のスルホン酸基をナトリウム塩に置き換えた後、合成例3で得た樹脂Q−3を含有する樹脂溶液24.9部(樹脂Q−3 10部)を添加した後、5000rpmで1時間撹拌して解膠した。これにより、シナジストと樹脂Q−3で造塩した樹脂処理顔料のスラリーを得た。
【0113】
【0114】
10%酢酸水溶液を添加してpHを約5に調整した後、スラリーをろ過及び洗浄して顔料ペーストを得た。得られた顔料ペーストを80℃で24時間乾燥した後、ミルにて粉砕して、樹脂処理顔料(処理マゼンタ顔料−1)を得た。得られた処理マゼンタ顔料−1に含まれる樹脂A−5は、構成単位(1)を34.0%含有する共重合体である。樹脂A−5の組成及び物性を表12に示す。
【0115】
【0116】
(c)顔料分散液の調製
処理マゼンタ顔料−1 16.4部、樹脂B−2 14.9部、アクリル樹脂15部、及びジエチレングリコールモノメチルエーテル53.7部、ディゾルバーで2時間撹拌した。なお、アクリル樹脂としては、モノマー組成がBzMA/MAA=80/20(質量比)であり、GPCにより測定される数平均分子量(Mn)が5,500、PDIが2.02であるもの(固形分濃度30%のPGMAc溶液で測定)を用いた。顔料の塊がなくなったことを確認した後、横型メディア分散機を使用して分散処理して、マゼンタ色の顔料分散液を得た。得られた顔料分散液を10μmのフィルター及び5μmのフィルターに通過させたところ、いずれのフィルターにも詰りは全く生じなかった。
【0117】
(d)顔料分散液の評価
得られたマゼンタ色の顔料分散液中の顔料の数平均粒子径は102nmであった。また、顔料分散液の粘度は11.3mPa・sであった。70℃で1週間保存後における顔料分散液中の顔料の数平均粒子径、及び顔料分散液の粘度に変化はなく、非常に安定していた。
【0118】
得られたマゼンタ色の顔料分散液を用いて、油性インクジェット用インクを調製した。調製したインクを充填したインクカートリッジをインクジェットプリンターに装着し、表面処理された厚さ50μmのPETフィルムにベタ印刷して印刷物を得た。得られた印刷物は、高い光学濃度及びグロス値を有していた。また、印字ヨレがなく、耐擦過性も良好であった。さらに、ウェザオメーターにて耐候性試験を行ったところ、十分な耐候性を有していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0119】
本発明のカラーフィルター用着色剤は、液晶テレビ、携帯電話、スマートフォン、時計、パチンコ台などの様々なディスプレーに用いられる、高画質、高精細、及び高透明なカラーフィルターを製造するための材料として有用である。