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特許7107198顔料分散剤およびそれを用いた顔料組成物、着色組成物、カラーフィルタ
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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】
(24)【登録日】2022-07-19
(45)【発行日】2022-07-27
(54)【発明の名称】顔料分散剤およびそれを用いた顔料組成物、着色組成物、カラーフィルタ
(51)【国際特許分類】
   C09B 67/20 20060101AFI20220720BHJP
   C09B 1/22 20060101ALI20220720BHJP
   C09B 33/147 20060101ALI20220720BHJP
   C09B 57/00 20060101ALI20220720BHJP
   C09B 29/20 20060101ALI20220720BHJP
   G02B 5/20 20060101ALI20220720BHJP
【FI】
C09B67/20 L
C09B1/22
C09B33/147
C09B57/00 Z
C09B29/20 B
C09B67/20 K
C09B67/20 F
G02B5/20 101
【請求項の数】 8
(21)【出願番号】P 2018229560
(22)【出願日】2018-12-07
(65)【公開番号】P2020090632
(43)【公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-08-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000222118
【氏名又は名称】東洋インキSCホールディングス株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】718000495
【氏名又は名称】東洋ビジュアルソリューションズ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】寺澤 昌洋
(72)【発明者】
【氏名】阿部 悠太
(72)【発明者】
【氏名】清水 宏明
【審査官】井上 明子
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-120826(JP,A)
【文献】特開2008-202021(JP,A)
【文献】特開2014-005439(JP,A)
【文献】特許第6368844(JP,B1)
【文献】特表2015-514137(JP,A)
【文献】国際公開第2000/023525(WO,A1)
【文献】特開平03-069962(JP,A)
【文献】特許第6525101(JP,B1)
【文献】特開昭60-88185(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09B 1/00 - 69/10
G02B 5/20
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表される顔料分散剤。
一般式(1):
【化1】

[一般式(1)中、R1~R5はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルコキシ基、または下記一般式(2)、一般式(3)もしくは一般式(4)で表される基であり、nは1または2である。R1~R5のうち少なくとも1つは、一般式(2)、一般式(3)または一般式(4)で表される基である。]
一般式(2):
【化2】

[一般式(2)中、mは1~10の整数であり、R6およびR7はそれぞれ独立にアルキル基を表す。]
一般式(3):
【化3】

[一般式(3)中、R8は一般式(5)で表される基である。R9は塩素原子、ヒドロキシ基、または一般式(5)もしくは化学式(6)で表される基である。]
一般式(4):
【化4】

[一般式(4)中、R10~R14は水素原子、アルコキシ基、または一般式(2)もしくは一般式(3)で表される基であり、R10~R14のうち少なくとも1つは一般式(2)または一般式(3)で表される基である。]
一般式(5):
【化5】

[一般式(5)中、jは1~10の整数であり、R15およびR16はそれぞれ独立にアルキル基を表す。]
化学式(6):
【化6】
【請求項2】
一般式(1)中、R1が水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を表し、R2およびR5が水素原子であり、R3またはR4の一方が水素原子であり、もう一方が一般式(2)または一般式(4)で表される基である、請求項1記載の顔料分散剤。
【請求項3】
nが2である、請求項1または2記載の顔料分散剤。
【請求項4】
請求項1~3いずれか1項に記載の顔料分散剤と、顔料とを含む顔料組成物。
【請求項5】
前記顔料が、C.I.ピグメントレッド176、ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド269、C.I.ピグメントレッド291、一般式(7)で表される赤色顔料および一般式(8)で表される赤色顔料からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項4記載の顔料組成物。
一般式(7):
【化7】

[一般式(7)中、R17は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基、を表し、R18~R22はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基、-NHCONH-基を表す。R18~R22の隣接する基は、-NHCONH-基によって結合してベンズイミダゾロン環を形成しても良い。]
一般式(8):
【化8】

[一般式(8)中、R23は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基を表し、kは1または2であり、Aは化学式(9)、一般式(10)または一般式(11)で表される基である。]
化学式(9):
【化9】

一般式(10):
【化10】

[一般式(10)中、R24~R26はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基を表す。]
一般式(11):
【化11】

[一般式(11)中、Bは直接結合、または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、置換基を有してもよいアルキレン基、-O-、-S-、-CO-、-SO-、-COO-、-CONH-、-SONH-を表す。]
【請求項6】
着色剤、バインダー樹脂、および有機溶剤を含有する着色組成物であって、該着色剤が請求項4または5記載の顔料組成物を含有することを特徴とする着色組成物。
【請求項7】
さらに光重合性単量体を含有することを特徴とする請求項6に記載の着色組成物。
【請求項8】
基板上に、請求項7記載の着色組成物から形成されてなるフィルタセグメントを具備することを特徴とするカラーフィルタ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、顔料分散剤およびそれを用いた顔料組成物、着色組成物、カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、2枚の偏光板に挟まれた液晶層が、1枚目の偏光板を通過した光の偏光度合いを制御して、2枚目の偏光板を通過する光量をコントロールすることにより表示を行う表示装置であり、ツイストネマチック(TN)型液晶を用いるタイプが主流となっている。その他の代表的な液晶表示装置の方式としては、一対の電極を片側の基板上に設けて基板に平行な方向に電解を印加するイン・プレーン・スイッチング(IPS)方式、負の誘電異方性をもつネマチック液晶を垂直配向させるヴァーティカリー・アライメント(VA)方式、また一軸性の位相差フィルムの光軸を互いに直交させ、光学補償を行なっているオプティカリー・コンベンセンド・ベンド(OCB)方式等があり、それぞれが実用化されている。
【0003】
液晶表示装置は、2枚の偏光板の間にカラーフィルタを設けることによりカラー表示が可能となり、近年、テレビやパソコンモニタ等に用いられるようになった。
【0004】
カラーフィルタは、ガラス等の透明な基板の表面に2種以上の異なる色相の微細な帯(ストライプ)状のフィルタセグメントを平行又は交差して配置したもの、あるいは微細なフィルタセグメントを縦横一定の配列で配置したものからなっている。フィルタセグメントは、数ミクロン~数100ミクロンと微細であり、しかも色相毎に所定の配列で整然と配置されている。
【0005】
カラーフィルタに要求される品質項目としては、輝度とコントラスト比が挙げられる。コントラスト比が低いカラーフィルタを用いると、液晶が制御した偏光度合いを乱してしまい、光を遮断しなければならないとき(OFF状態)に光が漏れたり、光を透過しなければならないとき(ON状態)に透過光が減衰したりするため、ぼやけた画面となってしまう。そのため高品質な液晶表示装置を実現するためには、高コントラスト化が不可欠である。
【0006】
また、輝度が低いカラーフィルタを用いると、光の透過率が低いため、暗い画面となってしまい、明るい画面とするためには、光源であるバックライトの数を増量する必要がある。そのため消費電力の増大を抑制する観点から、カラーフィルタの高輝度化がトレンドとなっている。
【0007】
液晶表示装置は前述のテレビ等の他に、携帯端末などにも搭載されるため、端末の小型化、軽量化のニーズからカラーフィルタに対して薄膜化の要求もある。そのためフィルタセグメントに用いられる着色剤には高い着色力が要求されることもある。
【0008】
コントラスト比を高くするためには、カラーフィルタ中に含まれる顔料の一次粒子を微細化し、光の波長以下の大きさにすること、および顔料と媒体との屈折率差を小さくすることが重要である。また、カラー液晶ディスプレイの明度を高くするためには、最適な分光形状を有する顔料組成物を設計する必要がある。したがって、高い微細化能と分散能をもつ顔料分散剤を用いて、適切な分光領域を持つ顔料を微細化および確実に分散できれば、明度およびコントラスト比が向上する。
【0009】
従来、カラーフィルタの赤色フィルタセグメントには、主顔料としてジケトピロロピロール系顔料であるC.I.ピグメントレッド254、およびアントラキノン系顔料であるC.I.ピグメントレッド177を単独または組み合わせて用いられている。
【0010】
特許文献1~3には、赤色フィルタセグメントの主顔料を微細化するための顔料分散剤が提案されている。これらの顔料分散剤はコントラスト比の向上には寄与するものの、主顔料と異なる分光形状を有するために輝度および着色力が低下するという問題を有する。したがって、品質要求をすべて高度に満たす顔料分散剤が求められていた。
【0011】
近年、新たな材料として、赤色フィルタセグメントの更なる明度向上を図るべく、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド242や、特許文献4に記載のモノアゾ顔料、特許文献5に記載のジスアゾ顔料を主顔料として使用することが提案されている。特許文献6にはこれらに対応する顔料分散剤が提案されているが、前述の問題は解決できていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】特開2007-79094号公報
【文献】特開2007-314785号公報
【文献】国際公開第2011/052617号パンフレット
【文献】特開2011-173971号公報
【文献】特開2014-160160号公報
【文献】特開2014-5439号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、顔料の分散性向上に極めて優れた特性を示す顔料分散剤を提供することにある。さらにそれを用いた顔料組成物や着色組成物を用いてカラーフィルタを作製した際に、塗膜(カラーフィルタ)のコントラスト比および輝度を高度に両立し、高着色力によって薄膜化のニーズにも応える顔料分散剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねたところ、ある特定の構造を有する顔料分散剤が、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明に至った。
【0015】
即ち本発明は、下記一般式(1)で表される顔料分散剤に関する。
【0016】
一般式(1):
【化1】
【0017】
[一般式(1)中、R1~R5はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルコキシ基、または下記一般式(2)、一般式(3)もしくは一般式(4)で表される基であり、nは1または2である。R1~R5のうち少なくとも1つは、一般式(2)、一般式(3)または一般式(4)で表される基である。]
【0018】
一般式(2):
【化2】
【0019】
[一般式(2)中、mは1~10の整数であり、R6およびR7はそれぞれ独立にアルキル基を表す。]
【0020】
一般式(3):
【化3】
【0021】
[一般式(3)中、R8は一般式(5)で表される基である。R9は塩素原子、ヒドロキシ基、または一般式(5)もしくは化学式(6)で表される基である。]
【0022】
一般式(4):
【化4】
【0023】
[一般式(4)中、R10~R14は水素原子、アルコキシ基、または一般式(2)もしくは一般式(3)で表される基であり、R10~R14のうち少なくとも1つは一般式(2)または一般式(3)で表される基である。]
【0024】
一般式(5):
【化5】

[一般式(5)中、jは1~10の整数であり、R15およびR16はそれぞれ独立にアルキル基を表す。]
【0025】
化学式(6):
【化6】
【0026】
また本発明は、一般式(1)におけるR1が水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を表し、R2およびR5が水素原子であり、R3またはR4の一方が水素原子であり、もう一方が一般式(2)または一般式(4)で表される基である、前記顔料分散剤に関する。
【0027】
また本発明は、一般式(1)におけるnが2である、前記顔料分散剤に関する。
【0028】
また本発明は、前記顔料分散剤と、顔料とを含む顔料組成物に関する。
【0029】
また本発明は、前記顔料が、C.I.ピグメントレッド176、ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド269、C.I.ピグメントレッド291、一般式(7)で表される赤色顔料および一般式(8)で表される赤色顔料からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする、前記顔料組成物に関する。
【0030】
一般式(7):
【化7】
【0031】
[一般式(7)中、R17は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基を表し、R18~R22はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基、-NHCONH-基を表す。R18~R22の隣接する基は、-NHCONH-基によって結合してベンズイミダゾロン環を形成しても良い。]
【0032】
一般式(8):
【化8】
【0033】
[一般式(8)中、R23は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基を表し、kは1または2であり、Aは化学式(9)、一般式(10)または一般式(11)で表される基である。]
【0034】
化学式(9):
【化9】
【0035】
一般式(10):
【化10】
【0036】
[一般式(10)中、R24~R26はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基を表す。]
【0037】
一般式(11):
【化11】
【0038】
[一般式(11)中、Bは直接結合、または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、置換基を有してもよいアルキレン基、-O-、-S-、-CO-、-SO-、-COO-、-CONH-、-SONH-を表す。]
【0039】
また本発明は、着色剤、バインダー樹脂、および有機溶剤を含有する着色組成物であって、該着色剤が前記顔料組成物を含有することを特徴とする着色組成物に関する。
【0040】
また本発明は、さらに光重合性単量体を含有することを特徴とする、前記着色組成物に関する。
【0041】
また本発明は、基板上に前記着色組成物から形成されてなるフィルタセグメントを具備することを特徴とするカラーフィルタに関する。
【発明の効果】
【0042】
本発明の顔料分散剤は、顔料の分散性向上に寄与する分散剤として作用する。それを用いた顔料組成物や着色組成物は、コントラスト比に優れ、かつ高明度で、薄膜のカラーフィルタを提供することができる。また、本発明の着色組成物は、インクジェット用着色組成物、印刷インキ、樹脂着色剤、および塗料等の産業分野にも利用することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0043】
以下、本発明のカラーフィルタ用着色組成物について詳細に説明する。本明細書中、「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」、又は「(メタ)アクリルアミド」と表記した場合には、特に説明がない限り、それぞれ、「アクリロイル及び/又はメタクリロイル」、「アクリル及び/又はメタクリル」、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」、「アクリレート及び/又はメタクリレート」、又は「アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド」を表す。また、「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
【0044】
<顔料分散剤>
まず、一般式(1)で表される顔料分散剤について説明する。
【0045】
一般式(1):
【化12】
【0046】
本発明の顔料分散剤は、その分子内にアントラキノン構造と、ナフトールアゾ構造とを有することを特徴としている。上記の構造は有機色素の発色に関連するものであり、それらが特定の構造で連結されていることで、顔料との良好な相互作用によって優れた顔料分散性を発揮し、高い着色力を発現しているものと推察している。
【0047】
一般式(1)において、nは1または2であり、左側の括弧内は、アントラキノン上の水素原子のうち、いずれか1つまたは2つが、1つまたは2つのアミドの窒素原子に置換されていることを表す。nは2であることが好ましく、アントラキノン上の水素原子のうち、いずれか2つが2つのアミドの窒素原子に置換されていることが好ましい。
【0048】
一般式(1)中、R1~R5はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルコキシ基、または下記一般式(2)、一般式(3)もしくは一般式(4)で表される基である。R1~R5のうち少なくとも1つは、一般式(2)、一般式(3)または一般式(4)で表される基である。
【0049】
ここで、「ハロゲン原子」としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、これらの中でも塩素原子が好ましい。
【0050】
また、「アルキル基」としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基等の炭素数1~8のアルキル基が挙げられる。これらの内、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基ないしエチル基がさらに好ましい。
【0051】
また、「アルコキシ基」としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert-ブトキシ基、オクチルオキシ基、tert-オクチルオキシ基といった炭素数1~8のアルコキシ基があげられる。これらの内、炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基もしくはエトキシ基がさらに好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
【0052】
また、「パーフルオロアルキル基」としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ノナフルオロブチル基、ノナフルオロイソブチル基等の炭素数1~8のパーフルオロアルキル基が挙げられる。これらの内、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基ないしペンタフルオロエチル基がさらに好ましい。
【0053】
一般式(2):
【化13】
【0054】
一般式(2)において、mは1~10の整数であり、R6およびR7はそれぞれ独立にアルキル基を表す。
【0055】
一般式(3):
【化14】
【0056】
一般式(3)において、R8は一般式(5)で表される基である。R9は塩素原子、ヒドロキシ基、または一般式(5)もしくは化学式(6)で表される基である。
【0057】
一般式(4):
【化15】
【0058】
一般式(4)において、R10~R14は水素原子、アルコキシ基、または一般式(2)もしくは一般式(3)で表される基であり、R10~R14のうち少なくとも1つは一般式(2)または一般式(3)で表される基である。
【0059】
一般式(5):
【化16】
【0060】
一般式(5)において、jは1~10の整数であり、R15およびR16はそれぞれ独立にアルキル基を表す。
【0061】
化学式(6):
【化17】
【0062】
また一般式(1)において、R1は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基がさらに好ましい。R2およびR5は水素原子であることが好ましく、R3またはR4の一方が水素原子であり、もう一方が一般式(2)または一般式(4)で表される基であることが好ましい。R3またはR4が一般式(4)で表される基であることがさらに好ましい。
【0063】
一般式(2)において、mは1~4であることが好ましい。また、「アルキル基」としては一般式(1)の説明で例示した「アルキル基」と同様のものが挙げられ、同様のものが好ましい。
【0064】
一般式(3)において、R9はヒドロキシ基、一般式(5)または化学式(6)で表される基であることが好ましい。
【0065】
一般式(4)において、「アルコキシ基」としては一般式(1)の説明で例示した「アルコキシ基」と同様のものが挙げられ、同様のものが好ましい。R10~R14のうち1つだけが一般式(2)で表される基であり、残りは水素原子であることが好ましく、R11~R13のうち1つだけが一般式(2)で表される基であり、残りとR10、R14は水素原子であることがさらに好ましい。
【0066】
一般式(5)において、jは1~4であることが好ましい。また、「アルキル基」としては一般式(1)の説明で例示した「アルキル基」と同様のものが挙げられ、同様のものが好ましい。
【0067】
一般式(1)の特に好ましい態様を以下に示す。nが2であり、R1は水素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基であり、R2およびR5は水素原子であり、R3またはR4の一方が水素原子であり、もう一方が一般式(4)で表される基である。一般式(4)において、R11~R13のうち1つだけが一般式(2)で表される基であり、残りとR10、R14は水素原子である。
【0068】
顔料分散剤は、顔料を分散するときに混合する方法のほかに、顔料組成物製造時に水または有機溶剤中で混合処理する方法や、ソルトミリング処理時に添加する方法が挙げられる。顔料分散剤の配合量は、顔料100質量部に対して、0.5~40質量部の範囲であることが好ましい。より好ましくは、1~35質量部の範囲である。
【0069】
<顔料組成物>
本発明の顔料組成物は、前記顔料分散剤と、顔料とを含む。
【0070】
<顔料>
次に、本発明に使用する顔料について説明する。本発明に使用される顔料は、業界公知の顔料を用いる事ができ、有機顔料であっても無機顔料であっても構わないが、有機顔料が好ましい。本発明の顔料分散剤の色相との適合性から、赤色有機顔料が好ましく、特に好ましくは、C.I.ピグメントレッド176、ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド269、C.I.ピグメントレッド291、一般式(7)で表される赤色顔料、または一般式(8)で表される赤色顔料である。
【0071】
一般式(7):
【化18】
【0072】
一般式(7)において、R17は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基を表し、R18~R22はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基、-NHCONH-基を表す。R18~R22の隣接する基は、-NHCONH-基によって結合してベンズイミダゾロン環を形成しても良い。
【0073】
ここで、「ハロゲン原子」、「アルキル基」、「アルコキシ基」としては一般式(1)の説明で例示した「ハロゲン原子」、「アルキル基」、「アルコキシ基」と同様のものが挙げられ、同様のものが好ましい。R17は水素原子、塩素原子、メトキシ基、トリフルオロメチル基であることがさらに好ましい。R18およびR21が、それぞれ独立に、塩素原子、メトキシ基、トリフルオロメチル基であり、R19、R20、R22は水素原子であることがさらに好ましい。
【0074】
一般式(8):
【化19】
【0075】
一般式(8)において、R23は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、トリフルオロメチル基を表し、kは1または2であり、Aは化学式(9)、一般式(10)または一般式(11)のいずれかで表される基である。
【0076】
ここで、「ハロゲン原子」、「アルキル基」、「アルコキシ基」としては一般式(1)の説明で例示した「ハロゲン原子」、「アルキル基」、「アルコキシ基」と同様のものが挙げられ、同様のものが好ましい。R23は水素原子、塩素原子、メトキシ基、トリフルオロメチル基であることがさらに好ましい。kは2であることが好ましく、Aは一般式(9)または一般式(11)であることがさらに好ましい。
【0077】
化学式(9):
【化20】
【0078】
一般式(10):
【化21】
【0079】
一般式(10)において、R24~R26はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基を表す。
【0080】
ここで、「ハロゲン原子」、「アルキル基」、「アルコキシ基」としては一般式(1)の説明で例示した「ハロゲン原子」、「アルキル基」、「アルコキシ基」と同様のものが挙げられ、同様のものが好ましい。R24~R26はそれぞれ独立に、水素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基であることがさらに好ましい。
【0081】
一般式(11):
【化22】
【0082】
一般式(11)において、Bは直接結合、または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、置換基を有してもよいアルキレン基、-O-、-S-、-CO-、-SO-、-COO-、-CONH-、-SONH-を表す。
【0083】
ここで、「置換基を有してもよいアルキレン基」としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ヘキシレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基、n-ドデシレン基が挙げられ、置換基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、tert-アミル基、2-エチルヘキシル基、ステアリル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2-メトキシエチル基、2-クロロエチル基、2-ニトロエチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基等を挙げることができる。
【0084】
Bとしては、置換基を有してもよいアルキレン基、-O-、-S-、-CO-、-SO-であることが好ましく、その中でも-SO-が特に好ましい。
【0085】
また、本発明の顔料組成物に使用する顔料は、微細化して用いることが好ましい。微細化方法は特に限定されるものではなく、例えば湿式磨砕、乾式磨砕、溶解析出法いずれも使用でき、本発明で例示するように湿式磨砕の1種であるニーダー法によるソルトミリング処理等を行い微細化することができる。顔料のTEM(透過型電子顕微鏡)により求められる平均一次粒子径は5~90nmの範囲であることが好ましい。5nmよりも小さくなると有機溶剤中への分散が困難になり、90nmよりも大きくなると十分なコントラスト比を得ることができない。このような理由から、より好ましい平均一次粒子径は10~70nmの範囲である。
【0086】
また、本発明で使用できる顔料は、窒素吸着法によるBET比表面積において70m/g以上160m/g以下が好ましく、より好ましくは80m/g以上140m/g未満である。特に好ましくは比表面積が80m/g以上120m/g未満である。顔料の比表面積が70m/gより小さい場合には、カラーフィルタの輝度やコントラスト比が低くなる場合があり、比表面積が160m/gを超えると、ある程度は塗膜の鮮明性、明度、およびコントラスト比の改善効果は見られるものの、顔料の分散性、分散安定性が低いために、該顔料を使用して顔料分散液を調製すると、顔料粒子の再凝集が起こり、高粘度で不安定な状態となり、流動性や貯蔵安定性が不十分となる共に、カラーフィルタの輝度やコントラスト比の特性が極端に悪化する場合がある。また、分散安定化に必要な樹脂型分散剤が多量に必要となることがあり、樹脂型分散剤は現像液に不溶であるために解像性、現像性が低下しやすくなる、といった問題の起こることがある。
【0087】
なお、顔料の比表面積の測定は、窒素吸着のBET法による自動蒸気吸着量測定装置(日本ベル社製「BELSORP18」)に従って測定したときの乾燥した顔料の比表面積である。
【0088】
<着色組成物>
本発明の着色組成物は、着色剤とバインダー樹脂、有機溶剤を含み、必要に応じて、光重合性単量体、分散助剤、および着色剤以外の色素等も含むことができる。着色剤は、一般式(1)で表される顔料分散剤と顔料からなる顔料組成物が用いられる。
【0089】
<バインダー樹脂>
バインダー樹脂は、着色剤を分散、染色、又は浸透させるものであって、熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、アルカリ現像型着色レジスト材の形態で用いる場合には、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性ビニル系樹脂を用いることが好ましい。また、さらに光感度を向上させるために、エチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂を用いることもできる。
【0090】
特に側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂をアルカリ現像型着色レジスト材に用いることで、活性エネルギー線で露光し塗膜を形成する際に、樹脂が3次元架橋されることで着色剤が固定され、耐熱性が良好になり、着色剤の熱による退色(分光特性の悪化)を抑制できる。また、現像工程においても着色剤成分の凝集・析出を抑制する効果もある。
【0091】
バインダー樹脂としては、可視光領域の400~700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂であることが好ましい。
【0092】
バインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)は、着色剤を好ましく分散させるためには、10,000~100,000の範囲が好ましく、より好ましくは10,000~80,000の範囲である。また数平均分子量(Mn)は5,000~50,000の範囲が好ましく、Mw/Mnの値は10以下であることが好ましい。
【0093】
バインダー樹脂をカラーフィルタ用感光性着色組成物として使用する場合には、着色剤吸着基及び現像時のアルカリ可溶基として働くカルボキシル基、着色剤担体及び溶剤に対する親和性基として働く脂肪族基及び芳香族基のバランスが、着色剤の分散性、浸透性、現像性、さらには耐久性にとって重要であり、酸価20~300mgKOH/gの樹脂を用いることが好ましい。酸価がこの範囲にある樹脂では、現像液に対する溶解性が優れており、良好な微細パターンを形成できる。
【0094】
バインダー樹脂は、成膜性及び諸耐性が良好なことから、着色剤の全質量100質量部に対し、20質量部以上の量で用いることが好ましく、着色剤濃度が高く、良好な色特性を発現できることから、1000質量部以下の量で用いることが好ましい。
【0095】
バインダー樹脂に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレン-マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、及びポリイミド樹脂等が挙げられる。中でもアクリル樹脂を用いることが好ましい。
【0096】
酸性基含有エチレン性不飽和モノマーを共重合したビニル系アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性基を有する樹脂が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂として具体的には、酸性基を有するアクリル樹脂、α-オレフィン/(無水)マレイン酸共重合体、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、又はイソブチレン/(無水)マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、酸性基を有するアクリル樹脂、及びスチレン/スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも1種の樹脂、特に酸性基を有するアクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いため、好適に用いられる。
【0097】
エチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂としては、たとえば以下に示す(i)や(ii)の方法により不飽和エチレン性二重結合を導入した樹脂が挙げられる。
【0098】
[方法(i)]
方法(i)としては、例えば、エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖エポキシ基に、不飽和エチレン性二重結合を有する不飽和一塩基酸のカルボキシル基を付加反応させ、更に、生成した水酸基に、多塩基酸無水物を反応させ、不飽和エチレン性二重結合及びカルボキシル基を導入する方法がある。
【0099】
エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、2-グリシドキシエチル(メタ)アクリレート、3,4エポキシブチル(メタ)アクリレート、及び3,4エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。次工程の不飽和一塩基酸との反応性の観点で、グリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。
【0100】
不飽和一塩基酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、o-、m-、p-ビニル安息香酸、(メタ)アクリル酸のα位ハロアルキル、アルコキシル、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体等のモノカルボン酸等が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。
【0101】
多塩基酸無水物としては、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。カルボキシル基の数を増やす等、必要に応じて、トリメリット酸無水物等のトリカルボン酸無水物を用いたり、ピロメリット酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物を用いて、残った無水物基を加水分解すること等もできる。また、多塩基酸無水物として、不飽和エチレン性二重結合を有する、テトラヒドロ無水フタル酸、又は無水マレイン酸を用いると、更に不飽和エチレン性二重結合を増やすことができる。
【0102】
方法(i)の類似の方法として、例えば、カルボキシル基を有する不飽和エチレン性単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖カルボキシル基の一部に、エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体を付加反応させ、不飽和エチレン性二重結合及びカルボキシル基を導入する方法がある。
【0103】
[方法(ii)]
方法(ii)としては、水酸基を有する不飽和エチレン性単量体を使用し、他のカルボキシル基を有する不飽和一塩基酸の単量体や、他の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖水酸基に、イソシアネート基を有する不飽和エチレン性単量体のイソシアネート基を反応させる方法がある。
【0104】
水酸基を有する不飽和エチレン性単量体としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-若しくは3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-若しくは3-若しくは4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、又はシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。また、上記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/又はブチレンオキシド等を付加重合させたポリエーテルモノ(メタ)アクリレートや、(ポリ)γ-バレロラクトン、(ポリ)ε-カプロラクトン、及び/又は(ポリ)12-ヒドロキシステアリン酸等を付加した(ポリ)エステルモノ(メタ)アクリレートも使用できる。塗膜異物抑制の観点から、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、又はグリセロール(メタ)アクリレートが好ましい。
【0105】
イソシアネート基を有する不飽和エチレン性単量体としては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、又は1,1-ビス〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチルイソシアネート等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
【0106】
<有機溶剤>
本発明の着色組成物は、着色剤を充分に着色剤担体中に分散、浸透させ、ガラス基板等の基板上に乾燥膜厚が0.2~5μmとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために有機溶剤を含有する。有機溶剤は、着色組成物の塗布性が良好であることに加え、着色組成物各成分の溶解性、さらには安全性を考慮して選定される。
【0107】
有機溶剤としては、例えば1,2,3-トリクロロプロパン、1-メトキシ-2-プロパノール、乳酸エチル、1,3-ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコールジアセテート、1,4-ジオキサン、2-ヘプタノン、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オン、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノン、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブチルアセテート、3-メトキシブタノール、3-メトキシブチルアセテート、4-ヘプタノン、m-キシレン、m-ジエチルベンゼン、m-ジクロロベンゼン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、n-ブチルアルコール、n-ブチルベンゼン、n-プロピルアセテート、N-メチルピロリドン、o-キシレン、o-クロロトルエン、o-ジエチルベンゼン、o-ジクロロベンゼン、p-クロロトルエン、p-ジエチルベンゼン、sec-ブチルベンゼン、tert-ブチルベンゼン、γ-ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエ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、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリ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ジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、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モノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、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メチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n-アミル、酢酸n-ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0108】
溶剤は、着色組成物中の着色剤100質量部に対して、100~10000質量部、好ましくは500~5000質量部の量で用いることができる。
【0109】
<光重合性単量体>
本発明の着色組成物に添加してもよい光重合性単量体には、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが含まれる。
【0110】
紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマー、オリゴマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。これらの光重合性化合物は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0111】
光重合性単量体の含有量は、着色剤100質量部に対し、5~500質量部であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から10~400質量部であることがより好ましい。
【0112】
<光重合開始剤>
本発明の着色組成物は、該組成物を紫外線照射により硬化させ、フォトリソグラフィー法によりフィルタセグメントを形成するために、光重合開始剤を加えて溶剤現像型あるいはアルカリ現像型感光性着色組成物の形態で調製することができる。
【0113】
光重合開始剤としては、4-フェノキシジクロロアセトフェノン、4-t-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、又は2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、又はベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、又は3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;チオキサントン、2-クロルチオキサントン、2-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、又は2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;2,4,6-トリクロロ-s-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-トリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-ピペロニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-スチリル-s-トリアジン、2-(ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシ-ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(ピペロニル)-6-トリアジン、又は2,4-トリクロロメチル-(4’-メトキシスチリル)-6-トリアジン等のトリアジン系化合物;1,2-オクタンジオン,1-〔4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、又はO-(アセチル)-N-(1-フェニル-2-オキソ-2-(4’-メトキシ-ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物;ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、又は2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物;9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物; ボレート系化合物; カルバゾール系化合物;イミダゾール系化合物;あるいは、チタノセン系化合物等が用いられる。これらの光重合開始剤は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0114】
光重合開始剤含有量は、着色剤100質量部に対し、1~500質量部であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から5~400質量部であることがより好ましい。
【0115】
<増感剤>
さらに、本発明の着色組成物には、増感剤を含有させることができる。増感剤としては、カルコン誘導体やジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2-ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ-ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、ミヒラーケトン誘導体等が挙げられる。これらの増感剤は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0116】
さらに具体例には、大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編、「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、その他、紫外から近赤外域にかけての光に対して吸収を示す増感剤を含有させることもできる。
【0117】
上記増感剤の中で、特に好適な増感剤としては、チオキサントン誘導体、ミヒラーケトン誘導体、カルバゾール誘導体が挙げられる。さらに具体的には、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン、N-エチルカルバゾール、3-ベンゾイル-N-エチルカルバゾール、3,6-ジベンゾイル-N-エチルカルバゾール等が用いられる。
【0118】
増感剤の含有量は、着色組成物中に含まれる光重合開始剤100質量部に対し、3~60質量部であることが好ましく、光硬化性、現像性の観点から5~50質量部であることがより好ましい。
【0119】
<多官能チオール>
本発明の着色組成物には、多官能チオールを含有することができる。多官能チオールは、チオール(SH)基を2個以上有する化合物である。多官能チオールは上述の光重合開始剤とともに使用することにより、光照射後のラジカル重合過程において、連鎖移動剤として働き、酸素による重合阻害を受けにくいチイルラジカルが発生するので、得られるカラーフィルタ用着色組成物は高感度となる。特にSH基がメチレン、エチレン基等の脂肪族基に結合した多官能脂肪族チオールが好ましい。
【0120】
多官能チオールとしては、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4-ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4-ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6-トリメルカプト-s-トリアジン、2-(N,N-ジブチルアミノ)-4,6-ジメルカプト-s-トリアジンなどが挙げられる。これらの多官能チオールは、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0121】
多官能チオールの含有量は、着色剤100質量部に対して、0.05~100質量部が好ましく、より好ましくは1.0~50.0質量部である。
多官能チオールを0.05質量部以上用いることで、よりよい現像耐性を得ることができる。チオール(SH)基が1個の単官能チオールを用いた場合には、このような現像耐性の向上は得られない。
【0122】
<レベリング剤>
本発明の着色組成物には、透明基板上での組成物のレベリング性をよくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ-2122、ビックケミー社製BYK-333などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK-310、BYK-370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、着色組成物の全質量100質量部に対し、0.003~1.0質量部用いることが好ましい。
【0123】
レベリング剤として特に好ましいものとしては、分子内に疎水基と親水基を有するいわゆる界面活性剤の一種で、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、着色組成物に添加した場合、その表面張力低下能が低いという特徴を有し、さらに表面張力低下能が低いにも拘らずガラス板への濡れ性が良好なものが有用であり、泡立ちによる塗膜の欠陥が出現しない添加量において十分に帯電性を抑止できるものが好ましく使用できる。このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
【0124】
また、ポリアルキレンオキサイド単位のジメチルポリシロキサンとの結合形態は、ポリアルキレンオキサイド単位がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位中に結合したペンダント型、ジメチルポリシロキサンの末端に結合した末端変性型、ジメチルポリシロキサンと交互に繰り返し結合した直鎖状のブロックコポリマー型のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ-2110、FZ-2122、FZ-2130、FZ-2166、FZ-2191、FZ-2203、FZ-2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0125】
レベリング剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、又は両性の界面活性剤を補助的に加えることも可能である。界面活性剤は、2種以上混合して使用しても構わない。レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
【0126】
レベリング剤に補助的に加えるカオチン性界面活性剤としては、アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物が挙げられる。レベリング剤に補助的に加えるノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどが挙げられる。また、レベリング剤に補助的に加える両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【0127】
<紫外線吸収剤、重合禁止剤>
本発明の着色組成物には、紫外線吸収剤又は重合禁止剤を含有することができる。紫外線吸収剤又は重合禁止剤を含有することで、パターンの形状と解像性を制御することができる。
【0128】
紫外線吸収剤としては、例えば2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-(ドデシル及びトリデシル)オキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリアジン等のヒドロキシフェニルトリアジン系、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(3-tブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、フェニルサリチレート、p-tert-ブチルフェニルサリチレート等のサリチレート系、エチル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系、2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(トリアセトン-アミン-N-オキシル)、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-セバケート、ポリ[[6-[(1,1,3,3-テトラブチル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)イミノ]等のヒンダードアミン系等が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0129】
重合禁止剤としては、例えばメチルハイドロキノン、t-ブチルハイドロキノン、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、4-ベンゾキノン、4-メトキシフェノール、4-メトキシ-1-ナフトール、t-ブチルカテコールなどのハイドロキノン誘導体及びフェノール化合物、フェノチアジン、ビス-(1-ジメチルベンジル)フェノチアジン、3,7-ジオクチルフェノチアジン等のアミン化合物、ジブチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸マンガン、ジフェニルジチオカルバミン酸マンガン等の銅及びマンガン塩化合物、4-ニトロソフェノール、N-ニトロソジフェニルアミン、N-ニトロソシクロヘキシルヒドロキシルアミン、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等のニトロソ化合物及びそのアンモニウム塩又はアルミニウム塩等が挙げられる。これらの重合禁止剤は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0130】
紫外線吸収剤及び重合禁止剤は、着色組成物中の着色剤100質量部に対して、0.01~20質量部、好ましくは0.05~10質量部の量で用いることができる。紫外線吸収剤又は重合禁止剤を0.01質量部以上用いることで、よりよい解像度を得ることができる。
【0131】
<酸化防止剤>
本発明の着色組成物は、塗膜の透過率を上げるために、酸化防止剤を含むことができる。酸化防止剤は、着色組成物に含まれる光重合開始剤が、熱硬化やITOアニール時の熱工程によって酸化し黄変することを防ぐため、塗膜の透過率を高くすることができる。そのため、酸化防止剤を含むことで、加熱工程時の酸化による黄変を防止し、高い塗膜の透過率を得る事ができる。
【0132】
酸化防止剤として好ましいものとしては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤又はスルフィド系酸化防止剤などが挙げられる。また、より好ましくは、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、又はリン系酸化防止剤である。これらの酸化防止剤は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
【0133】
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、2,4-ビス〔(ラウリルチオ)メチル〕-o-クレゾール、1,3,5-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)、及び2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート等が挙げられる。
【0134】
ヒンダードアミン系酸化防止剤では、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、N,N′-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-1,6-ヘキサメチレンジアミン、2-メチル-2-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)アミノ-N-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)プロピオンアミド、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)(1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、ポリ〔{6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)イミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチル{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}〕、ポリ〔(6-モルホリノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル){(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}〕、コハク酸ジメチルと1-(2-ヒドロキシエチル)-4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンとの重縮合物、N,N′-4,7-テトラキス〔4,6-ビス{N-ブチル-N-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)アミノ}-1,3,5-トリアジン-2-イル〕-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン等が挙げられる。
【0135】
リン系酸化防止剤としては、トリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜りん酸エチルビス(2,4-ジtert-ブチル-6-メチルフェニル)が挙げられる。
【0136】
スルフィド系酸化防止剤としては、2,2-チオ-ジエチレンビス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、2,4-ビス〔(オクチルチオ)メチル〕-o-クレゾール、2,4-ビス〔(ラウリルチオ)メチル〕-o-クレゾール等が挙げられる。
【0137】
酸化防止剤の含有量は、着色組成物の固形分の合計100質量部中、0.1~5質量部の量で用いることが好ましい。酸化防止剤が0.1質量部より少ない場合、透過率アップの効果が少なく、5質量部より多い場合、硬度が大きくダウンし、また着色組成物の感度が大きく低下する。
【0138】
<その他の成分>
本発明の着色組成物には、透明基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤、又は溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物等を含有させることができる。
【0139】
シランカップリング剤としては、例えばビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。
【0140】
シランカップリング剤は、着色組成物中の着色剤100質量部に対して、0.01~10質量部、好ましくは0.05~5質量部の量で用いることができる。
【0141】
アミン系化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2-ジメチルアミノエチル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル、N,N-ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
【0142】
<着色組成物の製造方法>
本発明の着色組成物は、着色剤を樹脂などの着色剤担体及び/又は溶剤中に、必要に応じて分散助剤と一緒に、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、又はアトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造することができる(着色剤分散体)。このとき、2種以上の着色剤等を同時に着色剤担体に分散してもよいし、別々に着色材担体に分散したものを混合してもよい。エポキシ化合物は、着色剤分散体を調製する段階で加えてもよく、調製した着色剤分散体に後から加えても同様の効果が得られる。染料等、着色剤の溶解性が高い場合、具体的には使用する溶剤への溶解性が高く、攪拌により溶解、異物が確認されない状態であれば、上記のような微細に分散して製造する必要はない。
【0143】
また、感光性着色組成物(レジスト材)として用いる場合には、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物として調製することができる。溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物は、前記着色剤分散体と、光重合性単量体及び/又は光重合開始剤と、必要に応じて、溶剤、その他の顔料分散剤、及び添加剤等を混合して調製することができる。光重合開始剤は、着色組成物を調製する段階で加えてもよく、調製した着色組成物に後から加えてもよい。
【0144】
<分散助剤>
着色剤を着色剤担体中に分散する際に、適宜、樹脂型分散剤、色素誘導体、界面活性剤等の分散助剤を含有することが好ましい。分散助剤は、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて着色剤を着色剤担体中に分散してなる着色組成物は、輝度及び保存安定性が良好になる。
【0145】
<樹脂型分散剤>
樹脂型分散剤は、着色剤に吸着する性質を有する着色剤親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、着色剤に吸着して着色剤の着色剤担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、燐酸エステル系等が用いられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【0146】
市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社製のDisperbyk-101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155、またはAnti-Terra-U、203、204、またはBYK-P104、P104S、220S、6919、またはLactimon、Lactimon-WSまたはBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE-3000、9000、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、35100、36600、38500、41000、41090、53095、55000、76500等、BASF社製のEFKA-46、47、48、452、4008、4009、4010、4015、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502、1503、等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111、PB711、PB821、PB822、PB824等が挙げられる。
【0147】
また、本発明で使用する樹脂型分散剤としては、酸性置換基を有するものが好ましく、中でも芳香族カルボキシル基を有するものは分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が特に大きいため、好ましい。芳香族カルボキシル基を有する樹脂型分散剤として、下記(S1)又は(S2)を含有するものが好ましい。
(S1)水酸基を有する重合体の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物である樹脂型分散剤。
(S2)水酸基を有する化合物の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、エチレン性不飽和単量体を重合した重合体である樹脂型分散剤。
【0148】
[樹脂型分散剤(S1)]
樹脂型分散剤(S1)は、WO2008/007776号公報、特開2008-029901号公報、特開2009-155406号公報等の公知の方法で製造することができる。水酸基を有する重合体(p)は、末端に水酸基を有する重合体であることが好ましく、例えば、水酸基を有する化合物(q)の存在下に、エチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体として得ることができる。水酸基を有する化合物(q)としては、分子内に水酸基とチオール基を有する化合物であることが好ましい。末端の水酸基は複数であることが好ましいため、中でも、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基とを有する化合物(q1)が好適に用いられる。
【0149】
すなわち、より好ましい一例である、片末端に2つの水酸基を有する重合体は、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基とを有する化合物(q1)の存在下に、単量体(r1)を含むエチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体(p1)として得ることができる。水酸基を有する重合体(p)の水酸基は、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基と反応してエステル結合を形成する一方、無水環は開環し、カルボン酸を生じる。
【0150】
[樹脂型分散剤(S2)]
樹脂型分散剤(S2)は、特開2009-155406号公報、特開2010-185934号公報、特開2011-157416号公報等の公知の方法で製造することができ、例えば、水酸基を有する化合物(q)の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、エチレン性不飽和単量体(r)を重合することで得られる。中でも、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基とを有する化合物(q1)の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、単量体(r1)を含むエチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体であることが好ましい。
【0151】
(S1)と(S2)は、エチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体部位の導入を先に行うか後で行うかの違いである。諸条件により分子量等が若干異なることがあるが、原料と反応条件が同じであれば、理論上は同じものができる。
【0152】
樹脂型分散剤は、着色剤全量に対して5~200質量部程度使用することが好ましく、成膜性の観点から5~100質量部程度使用することがより好ましい。
【0153】
<色素誘導体>
本発明の着色組成物は、色素誘導体を含むことができる。なお、本発明の顔料分散剤も色素誘導体に分類され、その他の色素誘導体の含有量が多くなると、本発明の効果が十分に発現しない場合がある。そのため、その他の色素誘導体の含有量は、本発明の顔料分散剤よりも少ないことが好ましく、本発明の顔料分散剤とその他の色素誘導体を合わせた全量のうち50重量%未満であることがさらに好ましい。
【0154】
本発明に用いる色素誘導体としては、有機色素残基に酸性基、塩基性基、中性基などを有する公知の色素誘導体を用いることができる。例えば、スルホ基、カルボキシ基、リン酸基などの酸性官能基を有する化合物およびこれらのアミン塩や、スルホンアミド基や末端に3級アミノ基などの塩基性官能基を有する化合物、フェニル基やフタルイミドアルキル基などの中性官能基を有する化合物が挙げられる。有機色素としては、例えばジケトピロロピロール系顔料、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、ハロゲン化銅フタロシアニン、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン、ハロゲン化アルミニウムフタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アミノアントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、チアジンインジゴ系顔料、トリアジン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ベンゾイソインドール等のインドール系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、ナフトール系顔料、スレン系顔料、金属錯体系顔料、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、等が挙げられる。
より具体的には、特開昭61-246261号公報、特開昭63-264674号公報、特開平09-272812号公報、特開平10-245501号公報、特開平10-265697号公報、特開平11-199796号公報、特開2001-172520号公報、特開2001-220520号公報、特開2002-201377号公報、特開2003-165922号公報、特開2003-168208号公報、特開2003-171594号公報、特開2004-217842号公報、特開2005-213404号公報、特開2006-291194号公報、特開2007-079094号公報、特開2007-226161号公報、特開2007-314681号公報、特開2007-314785号公報、特開2008-31281号公報、特開2009-57478号公報、WO2009/025325号パンフレット、WO2009/081930号パンフレット、特開2011-162662号公報、WO2011/052617号パンフレット、特開2012-172092号公報、特開2012-208329号公報、特開2012-226110号公報、WO2012/102399号パンフレット、特開2014-5439号公報、WO2016/163351号パンフレット、特開2017-156397号公報、特許第5753266号公報などに記載の公知の色素誘導体が挙げられ、これらは単独又は2種類以上を混合して用いることができる。なおこれらの文献には、色素誘導体を誘導体、顔料誘導体、顔料分散剤もしくは単に化合物などと記載している場合があるが、前記した有機色素残基に酸性基、塩基性基、中性基などの官能基を有する化合物は、色素誘導体と同義である。
【0155】
本発明に用いる色素誘導体の中でも、顔料同士の凝集を抑制する効果が顕著であることから塩基性置換基を有する色素誘導体が好ましい。さらに有機色素残基としてジケトピロロピロール系顔料、アントラキノン系顔料、キノフタロン系顔料やアゾ系顔料由来であるものが色相やコントラストの観点から好ましい。
【0156】
<界面活性剤>
界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等のカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【0157】
界面活性剤を添加する場合には、着色剤100質量部に対し、好ましくは0.1~55質量部、さらに好ましくは0.1~45質量部である。界面活性剤の含有量が、0.1質量部未満の場合には、添加した効果が得られ難く、含有量が55質量部より多いと、過剰な分散剤により分散に影響を及ぼすことがある。
【0158】
<粗大粒子の除去>
本発明の着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタやメンブレンフィルタによる濾過等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子及び混入した塵の除去を行うことが好ましい。このように着色組成物は、実質的に0.5μm以上の粒子を含まないことが好ましい。より好ましくは0.3μm以下であることが好ましい。
【0159】
<カラーフィルタ>
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、基材上に、赤色フィルタセグメント、緑色フィルタセグメント、及び青色フィルタセグメントを具備するものであり、さらにマゼンタ色フィルタセグメント、シアン色フィルタセグメント、又は黄色フィルタセグメントを具備するものであってもよく、前記少なくとも1つのフィルタセグメントが、本発明の着色組成物から形成されてなるものである。
【0160】
<カラーフィルタの製造方法>
本発明のカラーフィルタは、印刷法又はフォトリソグラフィー法により、製造することができる。印刷法によるフィルタセグメントの形成は、印刷インキとして調製した着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度及び平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、印刷機上でのインキの流動性の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整を行うこともできる。
【0161】
フォトリソグラフィー法によりフィルタセグメントを形成する場合は、上記溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材として調製した着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2~5μmとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。その後、溶剤又はアルカリ現像液に浸漬するかもしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去して所望のパターンを形成したのち、同様の操作を他色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。さらに、着色レジスト材の重合を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。フォトリソグラフィー法によれば、上記印刷法より精度の高いカラーフィルタが製造できる。
【0162】
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジスト材を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
【0163】
本発明のカラーフィルタは、上記方法の他に電着法、転写法、インクジェット法などにより製造することができるが、本発明の着色組成物はいずれの方法にも用いることができる。なお、電着法は、基板上に形成した透明導電膜を利用して、コロイド粒子の電気泳動により各色フィルタセグメントを透明導電膜の上に電着形成することでカラーフィルタを製造する方法である。また、転写法は剥離性の転写ベースシートの表面に、あらかじめフィルタセグメントを形成しておき、このフィルタセグメントを所望の基板に転写させる方法である。
【0164】
透明基板あるいは反射基板等の基材上に各色フィルタセグメントを形成する前に、あらかじめブラックマトリックスを形成することができる。ブラックマトリックスとしては、クロムやクロム/酸化クロムの多層膜、窒化チタニウムなどの無機膜や、遮光剤を分散した樹脂膜が用いられるが、これらに限定されない。また、上記の透明基板あるいは反射基板上に薄膜トランジスター(TFT)をあらかじめ形成しておき、その後に各色フィルタセグメントを形成することもできる。また本発明のカラーフィルタ上には、必要に応じてオーバーコート膜や透明導電膜などが形成される。
【0165】
フィルタセグメント及びブラックマトリックスの乾燥膜厚は、0.2~10μmであることが好ましく、より好ましくは0.2~5μmである。塗布膜を乾燥させる際には、減圧乾燥機、コンベクションオーブン、IRオーブン、ホットプレート等を使用してもよい。
【0166】
カラーフィルタは、シール剤を用いて対向基板と張り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入したのち注入口を封止し、必要に応じて偏光膜や位相差膜を基板の外側に張り合わせることにより、液晶表示パネルが製造される。
【0167】
かかる液晶表示パネルは、ツイステッド・ネマティック(TN)、スーパー・ツイステッド・ネマティック(STN)、イン・プレーン・スイッチング(IPS)、ヴァーティカリー・アライメント(VA)、オプティカリー・コンベンセンド・ベンド(OCB)等のカラーフィルタを使用してカラー化を行う液晶表示モードに使用することができる。
【0168】
透明基板としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。また、ガラス板や樹脂板の表面には、パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。
【実施例
【0169】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。実施例中、「部」および「%」は、「質量部」および「質量%」をそれぞれ表す。Meはメチル基、Etはエチル基、n-Buはノルマルブチル基を表す。また、「PGMAc」とはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを意味する。
【0170】
<樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、>
樹脂の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、RI検出器を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。装置としてHLC-8220GPC(東ソー株式会社製)を用い、分離カラムを2本直列に繋ぎ、両方の充填剤には「TSK-GEL SUPER HZM-N」を2連でつなげて使用し、オーブン温度40℃、溶離液としてTHF溶液を用い、流速0.35ml/minで測定した。サンプルは1wt%の上記溶離液からなる溶剤に溶解し、20マイクロリットル注入した。分子量はいずれもポリスチレン換算値である。
【0171】
<樹脂の酸価(mgKOH/g)>
樹脂溶液0.5~1.0gに、アセトン80mlおよび水10mlを加えて攪拌して均一に溶解させ、0.1mol/LのKOH水溶液を滴定液として、自動滴定装置(「COM-555」平沼産業社製)を用いて滴定し、樹脂溶液の酸価を測定した。そして、樹脂溶液の酸価と樹脂溶液の固形分濃度から、樹脂の固形分あたりの酸価を算出した。
【0172】
<顔料分散剤の同定方法>
本発明の顔料分散剤の同定に際しては、ブルカー・ダルトニクス社製MALDI質量分析装置autoflex III(以下、TOF-MSと称す)を用い、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致、さらに、パーキン・エルマー社製 2400 CHN Element Analyserを用い、得られる各元素の比率と、理論値との一致をもって同定した。
【0173】
<顔料の平均一次粒子径>
顔料の平均一次粒子径は、透過型(TEM)電子顕微鏡を使用して、電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する方法で測定した。具体的には、個々の顔料の一次粒子の短軸径と長軸径を計測し、平均をその顔料一次粒子の粒径とした。次に、100個以上の顔料粒子について、それぞれの粒子の体積(重量)を、求めた粒径の立方体と近似して求め、体積平均粒径を平均一次粒子径とした。
【0174】
まず、実施例、製造例及び比較例に用いたアクリル樹脂溶液、樹脂型分散剤溶液の製造方法について説明する。
【0175】
<アクリル樹脂溶液の製造方法>
(アクリル樹脂溶液[AR-1]の調製)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管および撹拌装置を取り付けた反応容器にシクロヘキサノン196部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管より、n-ブチルメタクリレート37.2部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート12.9部、メタクリル酸12.0部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックスM110」)20.7部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル1.1部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、アクリル樹脂の溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2部をサンプリングして180℃、20分間加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20%になるようにPGMAcを添加してアクリル樹脂溶液[AR-1]を調製した。重量平均分子量(Mw)は26000であった。
【0176】
(アクリル樹脂溶液[AR-2]の調製)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管および撹拌装置を取り付けた反応容器にシクロヘキサノン207部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管より、メタクリル酸20部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亜合成社製アロニックスM110)20部、メタクリル酸メチル45部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート8.5部、及び2,2'-アゾビスイソブチロニトリル1.33部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、共重合体樹脂溶液を得た。次に得られた共重合体溶液全量に対して、窒素ガスを停止し乾燥空気を1時間注入しながら攪拌したのちに、室温まで冷却した後、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製カレンズMOI)6.5部、ラウリン酸ジブチル錫0.08部、シクロヘキサノン26部の混合物を70℃で3時間かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間反応を継続し、アクリル樹脂の溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2部をサンプリングして180℃、20分間加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20%になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液[AR-2]を調製した。重量平均分子量(Mw)は18000であった。
【0177】
<樹脂型分散剤溶液の製造方法>
(樹脂型分散剤溶液[PD-1]の調製)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メタクリル酸10部、メチルメタクリレート100部、i-ブチルメタクリレート70部、ベンジルメタクリレート20部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を50℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール12部を添加した。90℃に昇温し、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90部に加えた溶液を添加しながら7時間反応した。固形分測定により95%が反応したことを確認した。ピロメリット酸無水物19部、PGMAc297部、シクロヘキサノン50部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.4部を追加し、100℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了し酸価70mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)8500の樹脂型分散剤を得た。ここに固形分測定で固形分40%となるようPGMAcを添加して樹脂型分散剤溶液[PD-1]を得た。
【0178】
(樹脂型分散剤溶液[PD-2]の調製)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メタクリル酸10部、メチルメタクリレート140部、ベンジルメタクリレート30部、シクロヘキシルアクリレート20部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を50℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール12部を添加した。90℃に昇温し、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90部に加えた溶液を添加しながら7時間反応した。固形分測定により95%が反応したことを確認した。トリメリット酸無水物35部、PGMAc370部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.4部を追加し、100℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了し酸価109mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)8500の樹脂型分散剤を得た。ここに固形分測定で固形分40%となるようPGMAcを添加して樹脂型分散剤溶液[PD-2]を得た。
【0179】
(樹脂型分散剤溶液[PD-3]の調製)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール6.0部、ピロメリット酸無水物9.7部、モノ-n-ブチル錫(IV)オキシド0.01部、シクロヘキサノン23.5部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を100℃に加熱して、7時間反応させた。酸価の測定で97%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認した後、系内の温度を70℃に冷却し、メチルメタクリレート80部、ヒドロキシエチルメタクリレート20.0部を仕込み、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1部をシクロヘキサノン26.2部に溶解した溶液を添加して、10時間反応した。固形分測定により重合が95%進行したことを確認し反応を終了し酸価43mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)9500の樹脂型分散剤を得た。ここに固形分測定で固形分40%となるようPGMAcを添加して樹脂型分散剤溶液[PD-3]を得た。
【0180】
(樹脂型分散剤溶液[PD-4]の調製)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、n-ブチルアクリレート80部、メチルメタクリレート60部、メタクリル酸20部、カレンズMOI-BM(昭和電工製)20部、ETERNACOLL OXMA(宇部興産製)20部、PGMAc100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、2-メルカプト-2-メチル-1,3-プロパンジオール14部に、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1部を溶解した溶液を添加して、10時間反応した。固形分測定により95%が反応したことを確認した。次に、BPAF:9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(JFEケミカル株式会社製)39部、C-1015N(2官能ポリカーボネートポリオール、商品名クラレポリオールC-1015N(水酸基価112mgKOH/g、クラレ株式会社製))106部、トリメリット酸無水物33部、シクロヘキサノン392部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.40部を追加し、100℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。PGMAcで固形分40%に調整し、酸価94mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)25000の樹脂型分散剤を得た。ここに固形分測定で固形分40%となるようPGMAcを添加して樹脂型分散剤溶液[PD-4]を得た。
【0181】
<顔料分散剤の製造方法>
今回使用したベース化合物([B-1]~[B-7])を、表1に示す。
【0182】
【表1】
【0183】
ベース化合物の製造方法は、例えば特許第5316690号の実施例1など、公知の方法を参考にして行うことができる。
【0184】
次に、今回使用したカップラー化合物の製造方法について説明する。
【0185】
(カップラー化合物[C-1]の製造)
【化23】
【0186】
3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸167部、テトラヒドロフラン1500部、N,N-ジメチルホルムアミド1部を混合した後、塩化チオニル221部を添加して、1時間、室温撹拌することでカルボン酸クロリド溶液を得た。別途、N-メチルピロリドン1000部、2,6-ジアミノアントラキノン105部を混合した溶液を調製しておき、この溶液に対して、カルボン酸クロリド溶液を30分間かけて滴下していった。この時、反応溶液の温度を10℃以下に保持しながら、滴下を行った。滴下終了後、2時間、室温撹拌した後、析出した反応物をろ取し、目的物を得た。更に、メタノール1000部で洗浄し、減圧下で乾燥することで、カップラー化合物[C-1]249部(収率97.8%)を得た。
【0187】
(カップラー化合物[C-2]の製造)
カップラー化合物[C-1]の製造で使用した2,6-ジアミノアントラキノン105部の代わりに、1,5-ジアミノアントラキノン105部を使用した以外は、カップラー化合物[C-1]の製造と同様の操作を行い、カップラー化合物[C-2]248部(収率97.5%)を得た。
【0188】
(カップラー化合物[C-3]の製造)
カップラー化合物[C-1]の製造で使用した2,6-ジアミノアントラキノン105部の代わりに、1,4-ジアミノアントラキノン105部を使用した以外は、カップラー化合物[C-1]の製造と同様の操作を行い、カップラー化合物[C-3]245部(収率96.2%)を得た。
【0189】
(カップラー化合物[C-4]の製造)
カップラー化合物[C-1]の製造で使用した2,6-ジアミノアントラキノン105部の代わりに、1-アミノアントラキノン197部を使用した以外は、カップラー化合物[C-1]の製造と同様の操作を行い、カップラー化合物[C-4]340部(収率97.7%)を得た。
【0190】
(カップラー化合物[C-5]の製造)
カップラー化合物[C-1]の製造で使用した2,6-ジアミノアントラキノン105部の代わりに、2-アミノアントラキノン197部を使用した以外は、カップラー化合物[C-1]の製造と同様の操作を行い、カップラー化合物[C-5]341部(収率98.0%)を得た。
【0191】
[実施例1]
(顔料分散剤[D-1]の製造)
【化24】

N-メチルピロリドン1500部にベース化合物[B-1]185部を加えた後、35%塩酸294部を加え、-2~0℃になるよう冷却した。この溶液に25%亜硝酸ナトリウム水溶液208部を加えた後、0~5℃に保持しながら、30分間攪拌し、ジアゾニウム溶液を調製した。別途、カップラー化合物[C-1]216部と、25%水酸化ナトリウム溶液316部、メタノール1500部からなるカップラー溶液を調製した。調製したジアゾニウム溶液とカップラー溶液を、同時にpH5.4の酢酸バッファー溶液1000部に10分間で滴下した。滴下終了後、室温で30分間攪拌した後、さらに、80℃に保持しながら攪拌し、析出した反応物をろ取し、熱湯で洗浄後、乾燥して顔料分散剤[D-1]を386部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-1]であることを同定した。
【0192】
顔料分散剤[D-1]:
【化25】
【0193】
[実施例2]
(顔料分散剤[D-2]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したベース化合物[B-1]185部の代わりに、ベース化合物[B-2]252部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-2]を446部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-2]であることを同定した。
【0194】
顔料分散剤[D-2]:
【化26】
【0195】
[実施例3]
(顔料分散剤[D-3]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したベース化合物[B-1]185部の代わりに、ベース化合物[B-3]263部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-3]を457部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-3]であることを同定した。
【0196】
顔料分散剤[D-3]:
【化27】
【0197】
[実施例4]
(顔料分散剤[D-4]の製造)
水634部に80%酢酸を90部入れ、5~10℃に冷却した。塩化シアヌル149部および3-アミノアセトアニリド112部を入れ、10~20℃で1時間撹拌した。次に、2.5%NaOH水溶液1314部を滴下し、更に10~20℃で1時間撹拌した。続いてジエチルアミノプロピルアミン97部を添加し、室温下1時間撹拌した。5~10℃に冷却し、2.5%NaOH水溶液1314部を滴下し、更に75℃2時間撹拌した。放冷した後、35%HCl水溶液を387部入れ100℃で3時間撹拌、放冷した。上記溶液に氷を加えて温度5℃に調整し、亜硝酸ナトリウム54部を水180部に加えて調整した水溶液を添加して2時間攪拌した。続いて80%酢酸水溶液550部、25%水酸化ナトリウム水溶液600部、および水650部からなる水溶液を加えて、ジアゾニウム塩水溶液とした。別途、カップラー化合物[C-1]216部と、25%水酸化ナトリウム溶液316部、メタノール1500部からなるカップラー溶液を調製した。このカップラー溶液を上記ジアゾニウム塩水溶液に5℃にて30分かけて注入し、カップリング反応を行った。この時のpHは4.6であった。滴下終了後、室温で30分間攪拌した後、さらに、80℃に保持しながら攪拌し、析出した反応物をろ取し、熱湯で洗浄後、乾燥して顔料分散剤[D-4]を441部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-4]であることを同定した。
【0198】
顔料分散剤[D-4]:
【化28】
【0199】
[実施例5]
(顔料分散剤[D-5]の製造)
顔料分散剤[D-4]の製造で使用したジエチルアミノプロピルアミン97部の代わりに、ジメチルアミノエチルアミン164部を使用した以外は、顔料分散剤[D-4]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-5]を477部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-5]であることを同定した。
【0200】
顔料分散剤[D-5]:
【化29】
【0201】
[実施例6]
(顔料分散剤[D-6]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したベース化合物[B-1]185部の代わりに、ベース化合物[B-4]330部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-6]を510部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-6]であることを同定した。
【0202】
顔料分散剤[D-6]:
【化30】
【0203】
[実施例7]
(顔料分散剤[D-7]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したベース化合物[B-1]185部の代わりに、ベース化合物[B-5]299部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-7]を491部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-7]であることを同定した。
【0204】
顔料分散剤[D-7]:
【化31】
【0205】
[実施例8]
(顔料分散剤[D-8]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したベース化合物[B-1]185部の代わりに、ベース化合物[B-6]354部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-8]を542部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-8]であることを同定した。
【0206】
顔料分散剤[D-8]:
【化32】
【0207】
[実施例9]
(顔料分散剤[D-9]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したベース化合物[B-1]185部の代わりに、ベース化合物[B-7]484部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-9]を659部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-9]であることを同定した。
【0208】
顔料分散剤[D-9]:
【化33】
【0209】
[実施例10]
(顔料分散剤[D-10]の製造)
顔料分散剤[D-7]の製造で使用したカップラー化合物[C-1]216部の代わりに、カップラー化合物[C-2]216部を使用した以外は、顔料分散剤[D-7]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-10]を490部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-10]であることを同定した。
【0210】
顔料分散剤[D-10]:
【化34】
【0211】
[実施例11]
(顔料分散剤[D-11]の製造)
顔料分散剤[D-7]の製造で使用したカップラー化合物[C-1]216部の代わりに、カップラー化合物[C-3]216部を使用した以外は、顔料分散剤[D-7]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-11]を488部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-11]であることを同定した。
【0212】
顔料分散剤[D-11]:
【化35】
【0213】
[実施例12]
(顔料分散剤[D-12]の製造)
顔料分散剤[D-1]の製造で使用したカップラー化合物[C-1]216部の代わりに、カップラー化合物[C-4]147部を使用した以外は、顔料分散剤[D-1]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-12]を229部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-12]であることを同定した。
【0214】
顔料分散剤[D-12]:
【化36】
【0215】
[実施例13]
(顔料分散剤[D-13]の製造)
顔料分散剤 [D-7]の製造で使用したカップラー化合物[C-1]216部の代わりに、カップラー化合物[C-4]147部を使用した以外は、顔料分散剤[D-7]製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-13]を283部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-13]であることを同定した。
【0216】
顔料分散剤[D-13]:
【化37】
【0217】
[実施例14]
(顔料分散剤[D-14]の製造)
顔料分散剤[D-7]の製造で使用したカップラー化合物[C-1]216部の代わりに、カップラー化合物[C-5]147部を使用した以外は、顔料分散剤[D-7]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-14]を281部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-14]であることを同定した。
【0218】
顔料分散剤[D-14]:
【化38】
【0219】
[実施例15]
(顔料分散剤[D-15]の製造)
顔料分散剤[D-9]の製造で使用したカップラー化合物[C-1]216部の代わりに、カップラー化合物[C-5]147部を使用した以外は、顔料分散剤[D-9]の製造と同様の操作を行い、顔料分散剤[D-15]を309部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、顔料分散剤[D-15]であることを同定した。
【0220】
顔料分散剤[D-15]:
【化39】
【0221】
<色素誘導体の製造方法>
比較例に使用した色素誘導体の製造方法と構造を示す。
【0222】
(色素誘導体[E-1]の製造)
特許第5316690号の実施例1を参考にして、色素誘導体[E-1]を製造した。
【0223】
色素誘導体[E-1]:
【0224】
【化40】
【0225】
(色素誘導体[E-2]の製造)
特許第1548321号の製造例11を参考にして、色素誘導体[E-2]を製造した。
【0226】
色素誘導体[E-2]:
【0227】
【化41】
【0228】
<顔料の製造方法>
今回使用した市販の顔料を列挙する。
C.I.ピグメントレッド176:CLARIANT社製
「Graphtol Carmine HF3C」
PR176 HF3Cと略記する。
C.I.ピグメントレッド177:CINIC社製
「Cinilex Red SR3C」
PR177 SR3Cと略記する。
C.I.ピグメントレッド242:CLARIANT社製
「PV Fast Scarlet 4RF」
PR242 4RFと略記する。
C.I.ピグメントレッド254:CINIC社製
「Cinilex DPP Red ST」
PR254 STと略記する。
C.I.ピグメントレッド269:山陽色素社製
「Permanent Carmine 3810」
PR269 3810と略記する。
【0229】
(C.I.ピグメントレッド291の製造)
還流管を付けたステンレス製反応容器に、窒素雰囲気下、モレキュラシーブで脱水したtert-アミルアルコール200部、及びナトリウム-tert-アミルアルコキシド140部を加え、攪拌しながら100℃に加熱し、アルコラート溶液を調製した。一方で、ガラス製フラスコに、コハク酸ジイソプロピル88部、4-ブロモベンゾニトリル153.6部を加え、攪拌しながら90℃に加熱して溶解させ、これらの混合物の溶液を調製した。この混合物の加熱溶液を、100℃に加熱した上記アルコラート溶液中に、激しく攪拌しながら、2時間かけて一定の速度でゆっくり滴下した。滴下終了後、90℃にて2時間、加熱攪拌を継続し、ジケトピロロピロール系化合物のアルカリ金属塩を得た。さらに、ガラス製ジャケット付き反応容器に、メタノール600部、水600部、及び酢酸304部を加え、-10℃に冷却した。この冷却した混合物を、高速攪拌ディスパーサーを用いて回転させながら、この中に、75℃まで冷却した先に得られたジケトピロロピロール系化合物のアルカリ金属塩溶液を、少量ずつ添加した。この際、メタノール、酢酸、及び水からなる混合物の温度が常に-5℃以下の温度を保つように、冷媒を用いて冷却しながら、かつ、75℃のジケトピロロピロール系化合物のアルカリ金属塩の添加する速度を調整しながら、およそ120分にわたって少量ずつ添加した。アルカリ金属塩添加後、赤色の結晶が析出し、赤色の懸濁液が生成した。この懸濁液を10分間激しく攪拌した後、ヌッチェを用いて濾別し、次いで、10℃に冷却したメタノール300部、水1000部をふりかけて洗浄した。続いて、この粗結晶の水ペーストを、減圧乾燥機を用いて80℃にて24時間熱処理を行い、水分1重量%未満になるまで乾燥した。その後、ハンマーミル型粉砕機で粉砕し、5mmのスクリーンを通してC.I.ピグメントレッド291を得た。PR291と略記する。
【0230】
C.I.ピグメントレッド291:
【化42】
【0231】
(アゾ顔料[A-1]の製造)
3-アミノ-4-メトキシベンズアニリド125部を水2000部に分散させ、氷を加えて温度5℃に調整し、35%塩酸水溶液205部を加えて1時間攪拌後、亜硝酸ナトリウム37.5部を水110部に加えて調整した水溶液を添加して2時間攪拌した。80%酢酸水溶液380部、25%水酸化ナトリウム水溶液418部、および水413部からなる水溶液を加えて、ジアゾニウム塩水溶液とした。一方、N-[2-クロロ-5-トリフルオロメチルフェニル]-3-ヒドロキシ-2-ナフタレンカルボアミド189部、25%水酸化ナトリウム水溶液1344部をメタノール3500部に溶解させ、カップラー溶液とした。このカップラー溶液を上記5℃のジアゾニウム塩水溶液に30分かけて注入し、カップリング反応を行った。この時のpHは4.4であった。3時間攪拌して、ジアゾニウム塩の消失を確認後、70℃に加熱し、濾過、水洗、および90℃で24時間乾燥させ、アゾ顔料[A-1]を307部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、アゾ顔料[A-1]であることを同定した。
【0232】
アゾ顔料[A-1]:
【化43】
【0233】
(アゾ顔料[A-2]の製造)
N-メチルピロリドン1500部に3-アミノ-4-メトキシベンズアニリド181部を加えた後、35%塩酸294部を加え、-2~0℃になるよう冷却した。この溶液に25%亜硝酸ナトリウム水溶液208部を加えた後、0~5℃に保持しながら、30分間攪拌し、ジアゾニウム溶液を調製した。別途、カップラー化合物[C-1]216部と、25%水酸化ナトリウム溶液316部、メタノール1500部からなるカップラー溶液を調製した。調製したジアゾニウム溶液とカップラー溶液を、同時にpH5.4の酢酸バッファー溶液1000部に10分間で滴下した。滴下終了後、室温で30分間攪拌した後、さらに、80℃に保持しながら攪拌し、析出した反応物をろ取し、熱湯で洗浄後、乾燥してアゾ顔料[A-2]を386部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、アゾ顔料[A-2]であることを同定した。
【0234】
アゾ顔料[A-2]:
【化44】
【0235】
(アゾ顔料[A-3]の製造)
テトラヒドロフラン(THF)1500部に2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸200部を加えた後、塩化チオニル164部を加え、室温で2時間攪拌し、2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸クロリド溶液を調製した。別途、テトラヒドロフラン(THF)1500部に2,5-ジクロロ-1,4-フェニレンジアミン85部を加えた後、0~5℃に保持しながら30分攪拌した。そこに調製した2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸クロリド溶液を30分間かけて滴下し、滴下後室温で2時間攪拌した。温水3000部を加えた後、析出した生成物を濾過し、テトラヒドロフラン(THF)を熱湯で洗浄した。取り出したウェットケーキを乾燥して、カップラー化合物[C-6]を230部(収率:93.2%)得た。
【0236】
N-メチルピロリドン1500部に3-アミノ-4-メトキシベンズアニリド181部を加えた後、35%塩酸294部を加え、-2~0℃になるよう冷却した。この溶液に25%亜硝酸ナトリウム水溶液208部を加えた後、0~5℃に保持しながら、30分間攪拌し、ジアゾニウム溶液を調製した。別途、カップラー化合物[C-6]193部と、25%水酸化ナトリウム溶液316部、メタノール1500部からなるカップラー溶液を調製した。調製したジアゾニウム溶液とカップラー溶液を、同時にpH5.4の酢酸バッファー溶液1000部に10分間で滴下した。滴下終了後、室温で30分間攪拌した後、さらに、80℃に保持しながら攪拌し、析出した反応物をろ取し、熱湯で洗浄後、乾燥してアゾ顔料[A-3]を363部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、アゾ顔料[A-3]であることを同定した。
【0237】
アゾ顔料[A-3]:
【化45】
【0238】
(アゾ顔料[A-4]の製造)
テトラヒドロフラン(THF)1500部に2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸200部を加えた後、塩化チオニル164部を加え、室温で2時間攪拌し、2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸クロリド溶液を調製した。別途、テトラヒドロフラン(THF)1500部に3,3’-ジアミノジフェニルスルホン119部を加えた後、0~5℃に保持しながら30分攪拌した。そこに調製した2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸クロリド溶液を30分間かけて滴下し、滴下後室温で2時間攪拌した。温水3000部を加えた後、析出した生成物を濾過し、テトラヒドロフラン(THF)を熱湯で洗浄した。取り出したウェットケーキを乾燥して、カップラー化合物[C-7]を260部(収率:92.9%)得た。
【0239】
N-メチルピロリドン1500部に3-アミノ-4-メトキシベンズアニリド181部を加えた後、35%塩酸294部を加え、-2~0℃になるよう冷却した。この溶液に25%亜硝酸ナトリウム水溶液208部を加えた後、0~5℃に保持しながら、30分間攪拌し、ジアゾニウム溶液を調製した。別途、カップラー化合物[C-7]219部と、25%水酸化ナトリウム溶液316部、メタノール1500部からなるカップラー溶液を調製した。調製したジアゾニウム溶液とカップラー溶液を、同時にpH5.4の酢酸バッファー溶液1000部に10分間で滴下した。滴下終了後、室温で30分間攪拌した後、さらに、80℃に保持しながら攪拌し、析出した反応物をろ取し、熱湯で洗浄後、乾燥してアゾ顔料[A-4]を388部得た。TOF-MSによる質量分析および元素分析の結果、アゾ顔料[A-4]であることを同定した。
【0240】
アゾ顔料[A-4]:
【化46】
【0241】
<顔料組成物の製造方法>
[実施例16]
(顔料組成物[P-1]の製造)
PR242 4RFを90部、顔料分散剤[D-7]を10部、塩化ナトリウム1000部、ジエチレングリコール(以下、DEGと略す)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で8時間混練し、混合物を得た。得られた混合物をそれぞれ水10,000部に投入し、40±5℃に加熱しながらハイスピードミキサーで1時間攪拌してスラリー状とし、濾過後、40±5℃の水10,000部で洗浄し、塩化ナトリウムおよびDEGを除去し、90℃で乾燥して顔料組成物[P-1]を得た。
【0242】
[実施例17]~[実施例22]
(顔料組成物[P-2]~[P-7]の製造)
表2に示す組成に変更した以外は顔料組成物[P-1]と同様に行い、顔料組成物[P-2]~[P-7]を得た。
【0243】
【表2】
【0244】
[比較例1]
(顔料組成物[P-8]の製造)
PR242 4RFを100部、塩化ナトリウム1000部、ジエチレングリコール(以下、DEGと略す)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で8時間混練し、混合物を得た。得られた混合物をそれぞれ水10,000部に投入し、40±5℃に加熱しながらハイスピードミキサーで1時間攪拌してスラリー状とし、濾過後、40±5℃の水10,000部で洗浄し、塩化ナトリウムおよびDEGを除去し、90℃で乾燥して顔料組成物[P-8]を得た。
【0245】
[比較例2]~[比較例5]
(顔料組成物[P-9]~[P-12]の製造)
表2に示す組成に変更した以外は顔料組成物[P-8]と同様に行い、顔料組成物[P-9]~[P-12]を得た。
【0246】
[比較例6]
(顔料組成物[P-13]の製造)
PR242 4RFを90部、色素誘導体[E-1]を10部、塩化ナトリウム1000部、DEG100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で8時間混練し、混合物を得た。得られた混合物をそれぞれ水10,000部に投入し、40±5℃に加熱しながらハイスピードミキサーで1時間攪拌してスラリー状とし、濾過後、40±5℃の水10,000部で洗浄し、塩化ナトリウムおよびDEGを除去し、90℃で乾燥して顔料組成物[P-13]を得た。
【0247】
[比較例7]、[比較例8]
(顔料組成物[P-14]、[P-15]の製造)
表2に示す組成に変更した以外は顔料組成物[P-13]と同様に行い、顔料組成物[P-14]、[P-15]を得た。
【0248】
<着色組成物の製造方法>
[実施例23]
(着色組成物[CP-1]の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で3時間分散した後、孔径5.0μmのフィルタで濾過し、不揮発成分が15%の着色組成物[CP-1]を得た。
PR242 4RF : 8.1部
顔料分散剤[D-1] : 0.9部
アクリル樹脂溶液[AR-1] : 6.0部
樹脂型分散剤溶液[PD-1] :12.0部
PGMAc :73.0部
【0249】
[実施例24]~[実施例57]
(着色組成物[CP-2]~[CP-35]の製造)
表3に示す組成に変更した以外は着色組成物[CP-1]と同様に行い、着色組成物[CP-2]~[CP-35]を得た。
【0250】
[比較例9]
(着色組成物[CP-36]の製造)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で3時間分散した後、孔径5.0μmのフィルタで濾過し、不揮発成分が15%の着色組成物[CP-36]を得た。
PR242 4RF : 9.0部
アクリル樹脂溶液[AR-1] : 6.0部
樹脂型分散剤溶液[PD-1] :12.0部
PGMAc :73.0部
【0251】
[比較例10]~[比較例18]
(着色組成物[CP-37]~[CP-45]の製造)
表3に示す組成に変更した以外は着色組成物[CP-36]と同様に行い、着色組成物[CP-37]~[CP-45]を得た。
【0252】
[比較例19]
(着色組成物[CP-46]の製造)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で3時間分散した後、孔径5.0μmのフィルタで濾過し、不揮発成分が15%の着色組成物[CP-46]を得た。
PR242 4RF : 8.1部
色素誘導体[E-1] : 0.9部
アクリル樹脂溶液[AR-1] : 6.0部
樹脂型分散剤溶液[PD-1] :12.0部
PGMAc :73.0部
【0253】
[比較例20]~[比較例28]
(着色組成物[CP-47]~[CP-55]の製造)
表3に示す組成に変更した以外は着色組成物[CP-46]と同様に行い、着色組成物[CP-47]~[CP-55]を得た。
【0254】
[実施例58]
(着色組成物[CP-56]の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で3時間分散した後、孔径5.0μmのフィルタで濾過し、不揮発成分が15%の着色組成物[CP-56]を得た。
顔料組成物[P-1] : 9.0部
アクリル樹脂溶液[AR-1] : 6.0部
樹脂型分散剤溶液[PD-1] :12.0部
PGMAc :73.0部
【0255】
[実施例59]~[実施例64]、[比較例29]~[比較例36]
(着色組成物[CP-57]~[CP-70]の製造)
表4に示す組成に変更した以外は着色組成物[CP-56]と同様に行い、着色組成物[CP-57]~[CP-70]を得た。
【0256】
<着色組成物の評価>
得られた着色組成物の初期粘度および保存安定性を下記方法で行った。評価結果を表3および表4に示す。
【0257】
(初期粘度評価)
着色組成物の粘度は、着色組成物を調整直後、25℃において、E型粘度計(東機産業社製「ELD型粘度計」)を用いて回転数20rpmにおける粘度(初期粘度)を測定した。下記の3段階で評価した。
○:20.0未満[mPa・s](良好)
△:20.0以上~40.0未満[mPa・s](不良)
×:40.0以上[mPa・s](極めて不良)
【0258】
(保存安定性評価)
着色組成物を40℃の恒温室にて7日間保存し、その後に測定した粘度と、初期粘度との比較から、粘度変化率(%)(=(40℃7日間保存後の粘度-初期粘度)/初期粘度×100)を算出し、保存安定性を下記の基準にて評価した。
◎:粘度変化率が10%未満(極めて良好)
○:粘度変化率が10%以上、20%未満 (良好)
△:粘度変化率が20%以上、50%未満(不良)
×:粘度変化率が50%以上(極めて不良)
【0259】
【表3】
【0260】
【表4】
【0261】
表3、4に示すように、本発明の顔料分散剤を用いた着色組成物は、初期粘度および保存安定性において良好な結果であった。
【0262】
<感光性着色組成物の製造方法>
[実施例65]
(感光性着色組成物[CR-1]の作製)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過し、感光性着色組成物(CR-1)を作製した。
着色組成物[CP-1] 20.6部
着色組成物[CP-53] 22.4部
アクリル樹脂溶液[AR-2] 8.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM402」) 2.8部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアー907」) 2.0部
増感剤(保土谷化学工業社製「EAB-F」) 0.4部
PGMAc 43.6部
【0263】
[実施例66]~[実施例106]、[比較例37]~[比較例63]
(感光性着色組成物[CR-2]~[CR-69]の作製)
着色組成物[CP-1]および着色組成物[CP-53]を、表5に示す着色組成物の組合せおよび比率(着色組成物の全量43部内の比率)に変更する以外は、感光性着色組成物[CR-1]と同様に行い、着色組成物[CR-2]~[CR-69]を得た。なお、比率変更については、塗膜評価の際にC光源でx=0.640、y=0.330の色度に合うようにした。
【0264】
<感光性着色組成物の評価>
得られた感光性着色組成物の輝度、コントラスト比、膜厚を下記方法で行った。表5に評価結果を示す。
【0265】
(輝度の評価)
感光性着色組成物を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布し、次に70℃で20分乾燥し、超高圧水銀ランプを用いて、積算光量150mJ/cm2で紫外線露光を行い、23℃のアルカリ現像液で現像を行い、塗膜基板を得た。ついで230℃で60分間加熱、放冷後、得られた塗膜基板の輝度Y(C)を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP100」)を用い、測定した。作製した塗膜基板は、230℃での熱処理後で、C光源でx=0.640、y=0.330の色度に合うようにした。アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム1.5質量%、炭酸水素ナトリウム0.5質量%、陰イオン系界面活性剤(花王社製「ペリレックスNBL」)8.0質量%および水90質量%からなるものを用いた。輝度Y(C)に関しては、以下の基準により4段階で評価した。
◎:20.5以上(極めて良好)
○:20.0以上、20.5未満(良好)
△:19.0以上、20.0未満(不良)
×:19.0未満 (極めて不良)
【0266】
(コントラスト比の評価)
液晶ディスプレイ用バックライトユニットから出た光は、偏光板を通過して偏光され、ガラス基板上に塗布された着色組成物の塗膜を通過し、もう一方の偏光板に到達する。この際、偏光板と偏光板の偏光面が平行であれば、光は偏光板を透過するが、偏光面が直交している場合には光は偏光板により遮断される。しかし、偏光板によって偏光された光が着色組成物の塗膜を通過する際に、着色剤粒子によって散乱等が起こり、偏光面の一部にずれが生じると、偏光板が平行のときは透過する光量が減り、偏光板が直交のときは一部光が透過する。この透過光を偏光板上の輝度として測定し、偏光板が平行の際の輝度と、直交の際の輝度との比を、コントラスト比として算出した。
[コントラスト比]=[平行のときの輝度]/[直交のときの輝度]
【0267】
従って、塗膜中の着色剤により散乱が起こると、平行のときの輝度が低下し、かつ直交のときの輝度が増加するため、コントラスト比が低くなる。なお、輝度計としては色彩輝度計(トプコン社製「BM-5A」)、偏光板としては偏光板(日東電工社製「NPF-G1220DUN」)を用いた。測定に際しては、測定部分に1cm角の孔を開けた黒色マスクを介して測定した。輝度評価をしたものと同じ塗膜を用いた。以下の基準により4段階で評価した。
◎:8000以上(極めて良好)
○:7000以上~8000未満(良好)
△:5000以上~7000未満(不良)
×:5000未満(極めて不良)
【0268】
(膜厚の評価)
輝度を測定した基板を用いて膜厚を測定した。膜厚の測定には表面形状測定器DEKTAK150(アルバックイーエス社製)を用いた。以下の基準により4段階で評価した。
◎:膜厚2.0μm未満(極めて良好)
○:膜厚2.0μm以上、2.3μm未満(実用上良好)
△:膜厚2.3μm以上、3.0μm未満(実用可能)
×:膜厚3.0μm以上(不良)
【0269】
【表5】
【0270】
表5より、本発明の着色組成物を使用することで、塗布した場合に高輝度かつ高コントラスト比で、薄膜化可能な感光性着色組成物が得られている。本発明の製造方法の要件を一部または全部除外した、比較例の着色組成物を用いた場合、輝度、コントラスト比、着色力のいずれかが劣る結果となっている。
【0271】
<カラーフィルタの製造方法>
カラーフィルタの作製に使用する緑色感光性着色組成物と青色感光性着色組成物の作製を行った。尚、赤色については本発明の感光性着色組成物[CR-22]を使用した。
【0272】
(緑色着色組成物[CP-71]の作製)
下記に示す配合組成の混合物を均一に撹拌混合し、直径0.5mmジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)にて5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し、緑色着色組成物[CP-71]を作製した。
緑色顔料(C.I.ピグメント グリーン 36) 6.8部
黄色顔料(C.I.ピグメント イエロー 150) 5.2部
樹脂型分散剤(チバ・ジャパン社製「EFKA4300」) 1.0部
アクリル樹脂溶液1 35.0部
PGMAc 52.0部
【0273】
(緑色感光性着色組成物[CR-70]の調製)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過し、緑色感光性着色組成物[CR-70]を作製した。
緑色着色組成物[CP-71] 42.0部
アクリル樹脂溶液[AR-2] 13.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM402」) 2.8部
光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」) 2.0部
増感剤(保土谷化学工業社製「EAB-F」) 0.4部
PGMAc 39.6部
【0274】
(青色着色組成物[CP-72]の作製)
下記に示す配合組成の混合物を均一に撹拌混合し、直径0.5mmジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)にて5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し、青色着色組成物[CP-72]を作製した。
青色顔料(C.I.ピグメント ブルー 15:6) 7.2部
紫色顔料(C.I.ピグメント バイオレット 23) 4.8部
樹脂型分散剤(チバ・ジャパン社製「EFKA4300」) 1.0部
アクリル樹脂溶液1 35.0部
PGMAc 52.0部
【0275】
(青色感光性着色組成物[CR-71]の調製)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過し、青色感光性着色組成物[CR-71]を作製した。
青色着色組成物[CP-72] 34.0部
アクリル樹脂溶液[AR-2] 15.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM402」) 3.3部
光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」) 2.0部
増感剤(保土谷化学工業社製「EAB-F」) 0.4部
PGMAc 45.1部
【0276】
ガラス基板上にブラックマトリクスをパターン加工し、該基板上にスピンコーターで本発明の感光性着色組成物[CR-22]を塗布し着色被膜を形成した。該被膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて300mJ/cm2の紫外線を照射した。次いで0.2重量%の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液によりスプレー現像して未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を230℃で20分加熱して、赤色フィルタセグメントを形成した。形成された赤色フィルタセグメントは、C光源でx=0.640、y=0.330であった。同様の方法により、緑色感光性着色組成物[CR-70]をx=0.300、y=0.600、青色感光性着色組成物[CR-71]をx=0.150、y=0.060になるように、緑色フィルタセグメント、青色フィルタセグメントを形成して、カラーフィルタを得た。
【0277】
本発明の感光性着色組成物(CR-22)を用いることにより、高輝度なカラーフィルタを作製することが可能であった。