説明

カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ

【課題】本発明は、染料の溶解性に優れる透明樹脂を使用し、全固形分中の色素分の割合を高め、耐熱性、耐光性、耐溶剤性に優れたカラーフィルタ用着色組成物およびそれを利用したカラーフィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】 顔料(A)と、染料(B)と、グリセロールメタクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C)とを含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物、上記着色組成物を形成してなることを特徴とするカラーフィルタによって解決される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カラー液晶表示装置、カラー撮像管素子等に用いられるカラーフィルタの製造に使用されるカラーフィルタ用着色組成物およびこれを用いて形成されるカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
カラー液晶表示装置は、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。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ことから、カラーフィルタに対して高コントラスト化、高明度化とともに、広い色再現領域や高い信頼性の要求も高くなっている。
【0003】
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。
【0004】
またC−MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)などに代表されるカラー撮像管素子は、その受光素子上にB(青)、G(緑)、R(赤)の加法混合の原色のフィルタセグメントを具備するカラーフィルタをそれぞれ配設して色分解するのが一般的である。近年、カラー撮像管素子に用いられるカラーフィルタにおいても透過率すなわち明度や、広い色再現領域など、カラーフィルタに対する色特性の要求が高まっている。
【0005】
カラーフィルタの製造方法には、着色剤として染料、造塩染料を使った染色法、染料分散法や、着色剤として顔料を使った顔料分散法、印刷法、電着法などがある。このうち染色法、あるいは染色分散法は着色剤が染料であることから、耐熱性や耐光性にやや劣る欠点がある。よってカラーフィルタの着色剤としては耐熱性や耐光性に優れる顔料が用いられ、製造方法としては形成方法の精度や安定性から顔料分散法を用いる場合が多い。
【0006】
顔料分散法は、透明樹脂中に着色剤である顔料粒子を分散させたものに感光剤や添加剤などを混合・調合することによってカラーレジスト化し、このカラーレジストを基板上にスピンコーターなどの塗布装置により塗膜形成し、アライナーやステッパー等によりマスクを介して選択的に露光を行い、アルカリ現像、熱硬化処理をすることによりパターニングし、この操作を繰り返すことによってカラーフィルタを作製する方法である。
【0007】
従来の冷陰極管タイプのバックライトを用いた液晶表示装置などの表示装置においては、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料を使用することで、高い明度と高いコントラスト比を達成することができていた。しかしながら前述のように、カラーフィルタに対して更なる高明度化や高コントラスト化が要求されている。
【0008】
上記の課題を解決するために、着色剤として顔料のみではなく、染料を併用し、染料を樹脂や溶剤等に溶解させて使用する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。しかし、一部の染料はカラーフィルタに用いられる特定の溶剤への溶解性が低く、染料を溶解させるために多くの樹脂を添加しなければならない。それにより、カラーフィルタ用着色組成物の全固形分に対する色素分の割合が少なくなり、カラーフィルタ用着色組成物としての使用が困難となる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平6−75375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、全固形分中の色素分が高くなっても、カラーフィルタにしたときに、塗膜異物が少なく、耐熱性、耐光性、耐溶剤性に優れたカラーフィルタ用着色組成物およびそれを利用したカラーフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは前記諸問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、染料(B)に対し、
グリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C)を使用することで、染料(B)の溶解性が高くなる事を見出し、これを顔料(A)を使用したカラーフィルタ用着色組成物と混合することで課題が解決することを見出した。
【0012】
すなわち本発明は、顔料(A)と、染料(B)と、グリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C)とを含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物に関する。
【0013】
また本発明は、透明樹脂(C)中に含まれるグリセロール(メタ)アクリレートの由来の割合が、透明樹脂(C)全体の4〜40モル%であることを特徴とする上記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
【0014】
また本発明は、染料(B)が、キサンテン系酸性染料と四級アンモニウム塩化合物とからなる造塩化合物であることを特徴とする上記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
【0015】
また本発明は、顔料(A)が、銅フタロシアニン顔料またはジケトピロロピロール顔料または縮合アゾレッド顔料であることを特徴とする上記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
【0016】
また、本発明は、上記着色組成物を形成してな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】
【0017】
本発明は、染料溶解性の高い透明樹脂として、グリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂を使用しているため、染料の溶解性に優れ、カラーフィルタ用着色組成物の全固形分に対する色素分の割合が高くなっても、カラーフィルタにしたときに、塗膜異物が少なく、耐熱性、耐光性、耐溶剤性に優れたカラーフィルタ用着色組成物およびそれを利用したカラーフィルタを提供することを目的とする。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明のカラーフィルタ用感光性着色組成物の各種構成成分について説明する。
【0019】
なお、以下に挙げる「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
【0020】
また、本発明における「(メタ)アクリレート」は、メタクリレートもしくはアクリレートを意味する。
【0021】
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、顔料(A)と、染料(B)と、グリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C)を含有してなるカラーフィルタ用着色組成物である。
【0022】
(グリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C))
本発明におけるグリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C)(以下、透明樹脂(C)ということがある)は、グリセロール(メタ)アクリレートと不飽和カルボン酸エステル類などの共重合可能な不飽和単量体(以下、「共重合性不飽和単量体」ということがある)とを共重合することで得られる透明樹脂を指す。
【0023】
本発明におけるグリセロール(メタ)アクリレートは、グリセロールと、メタクリル酸ないしはアクリル酸とがエステル反応した化合物であり、1〜3官能の(メタ)アクリレートである。特に、グリセロールモノ(メタ)アクリレートが好ましい。
【0024】
グリセロール(メタ)アクリレートの、透明樹脂(C)に占める割合は、原料仕込み比で、モノマー全体の0.1〜50モル%が好ましく、3〜45モル%がより好ましく、4〜40モル%がさらに好ましい。
【0025】
共重合性不飽和単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、けい皮酸の如き不飽和モノカルボン酸;
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸の如き不飽和ジカルボン酸又はその無水物;
こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕の如き2価以上の多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル;
ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートの如き両末端にカルボキシ基と水酸基とを有するポリマーのモノ(メタ)アクリレート、
N−フェニルマレイミド、N−o−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(アクリジニル)マレイミドの如きN−置換マレイミド;
スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、p−クロルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−ビニルフェノール、m−ビニルフェノール、p−ビニルフェノール、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルの如き芳香族ビニル化合物;
インデン、1−メチルインデンの如きインデン類;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングルコール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレートの如き不飽和カルボン酸エステル;
グリシジル(メタ)アクリレートの如き不飽和カルボン酸グリシジルエステル;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルの如きカルボン酸ビニルエステル;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルの如き他の不飽和エーテル;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデンの如きシアン化ビニル化合物;
(メタ)アクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドの如き不飽和アミド;
1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレンの如き脂肪族共役ジエン;
ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ポリシロキサンの如き重合体分子鎖の末端にモノ(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー等を挙げることができる。
【0026】
これらの共重合性不飽和単量体は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0027】
本発明において、共重合性不飽和単量体としては、特にグリセロール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングルコール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸等が好ましい。
【0028】
本発明において、透明樹脂(C)としては、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル/N−置換マレイミド/芳香族ビニル化合物/C1-8アルキル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/不飽和カルボン酸エステル/両末端にカルボキシ基と水酸基とを有するポリマーのモノ(メタ)アクリレート/N−置換マレイミド/芳香族ビニル化合物/C1-8アルキル(メタ)アクリレート共重合体が好ましい。
【0029】
本発明における透明樹脂(C)の好ましい具体例としては、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/α−メチルスチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/n−ブチル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/n−ブチル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/パラクミルフェノールのエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/2−エチルヘキシル(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/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/フェニル(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/ポリスチレンマクロモノマー共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/フェニル(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/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー共重合体、
グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/スチレン/ブチル(メタ)アクリレート/2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/スチレン/アリル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン/アリル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/スチレン/ブチル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート/ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート/ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、グリセロール(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体等を挙げることができる。
【0030】
本発明における透明樹脂(C)の重量平均分子量(以下、「Mw」ということがある)は、好ましくは1,000〜45,000、より好ましくは5,000〜40,000である。
【0031】
本発明において、透明樹脂(C)の重量平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC−8120GPG)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。
【0032】
本発明において、透明樹脂(C)は、単独で又は2種以上を混合して使用することができ、また、他の透明樹脂も同様である。
【0033】
本発明において、透明樹脂(C)の含有量(固形分換算)は、顔料(A)および染料(B)を合わせた色素分100重量部に対して、通常、10〜1,000重量部、より好ましくは15〜500重量部、さらに好ましくは20〜250重量部である。
この場合、透明樹脂(C)の含有量が1,000質量部を超えると、相対的にカラーフィルタ用着色組成物中の全固形分に対する色素分が低下するため、薄膜として目的とする色濃度を達成することが困難となるおそれがある。
【0034】
透明樹脂をカラーフィルタ用着色組成物として使用する場合には、顔料及び造塩化合物の分散性、浸透性、現像性、及び耐熱性の観点から、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、顔料及び造塩化合物の分散性、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20mgKOH/g未満では、現像液に対する溶解性が悪く、微細パターンを形成するのが困難である。また、300mgKOH/gを超えると、微細パターンが残らなくなる。
【0035】
(染料(B))
本発明における染料(B)として、カラーフィルタ用に用いることのできる染料が使用できるが、キサンテン系酸性染料と四級アンモニウム塩化合物とからなる造塩化合物を用いることが好ましい。
【0036】
次に、キサンテン系酸性染料と四級アンモニウム塩化合物とからなる造塩化合物(以下、「造塩化合物」ということがある)について説明する。キサンテン系酸性染料と四級アンモニウム塩化合物とからなる造塩化合物に用いるキサンテン系酸性染料は、赤色、紫色を呈するものであり、染料の形態を有するものである。
【0037】
赤色、紫色を呈するとは、C.I.Acid Red、C.I.Acid Violet等の酸性染料、C.I.Direct Red、C.I.Direct Violet等の直接染料に属するものである。ここで直接染料は、スルホン酸基を有することから本発明においては酸性染料と同義とみなす。
【0038】
さらに造塩化合物は、これらのキサンテン系酸性染料(直接染料も含む)とカウンタイオンとして働くカチオン成分である四級アンモニウム塩化合物とで造塩、変性した造塩化合物に属するものである。
【0039】
(キサンテン系酸性染料)
キサンテン系染料の酸性染料について説明する。キサンテン系染料の酸性染料としては、C.I.Acid Red 51(エリスロシン(食用赤色3号))、C.I.Acid Red 52(アシッドローダミン)、C.I.Acid Red 87(エオシンG(食用赤色103号))、C.I.Acid Red 92(アシッドフロキシンPB(食用赤色104号))、C.I.Acid Red 289、C.I.Acid Red 388、ローズベンガルB(食用赤色5号)、アシッドローダミンG、C.I.Acid Violet 9、C.I.Acid Violet30を用いることが好ましい。
【0040】
中でもC.I.Acid Red 52、C.I.Acid Red 87、C.I.Acid Red 92、C.I.Acid Red 289、C.I.Acid Red 388を用いることが好ましい。
【0041】
本発明に用いるキサンテン系酸性染料は、透過スペクトルにおいて650nmの領域で透過率が90%以上であり、600nmの領域で透過率が75%以上、550nmの透過率が5%以下、400nmの領域で透過率が70%以上であるものが好ましい。より好ましくは、650nmの領域で透過率が95%以上であり、600nmの領域で透過率が80%以上、550nmの領域での透過率が10%以下、400nmの領域での透過率が75%以上である。
【0042】
また、キサンテン系染料としては、発色性の優れる点でローダミン系酸性染料を用いることが好ましい。
【0043】
(四級アンモニウム塩化合物)
続いて、キサンテン系酸性染料のカチオン成分としての四級アンモニウム塩について説明する。
【0044】
造塩化合物のカチオン成分である四級アンモニウム塩化合物の好ましい形態は、無色、または白色を呈するものである。
【0045】
ここで無色、または白色とはいわゆる透明な状態を意味し、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において、透過率が95%以上、好ましくは98%以上となっている状態と定義されるものである。すなわち染料成分の発色を阻害しない、色変化を起こさないものである必要がある。
【0046】
四級アンモニウム塩化合物のカウンタ成分であるカチオン部分の分子量は190〜900の範囲であることが好ましい。ここでカチオン部分とは、下記一般式(1)中の(NR1234)+の部分に相当する。分子量が190より小さいと耐光性、耐熱性が低下してしまい、さらに溶剤への溶解性が低下してしまう。また分子量が900よりも大きくなると分子中の発色成分の割合が低下してしまい、発色性が低下し、明度も低下してしまう。より好ましくはカチオン部分の分子量が350〜800の範囲である。
【0047】
ここで分子量は構造式を基に計算を行ったものであり、Cの原子量を12、Hの原子量を1、Nの原子量を14とした。
【0048】
また、四級アンモニウム塩化合物として以下一般式(1)で表されるものが用いられる。
一般式(1)
【0049】
【化1】



【0050】
(一般式(1)中、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基またはベンジル基を示し、R1、R2、R3、R4の少なくとも2つ以上が炭素数5〜20である。Y-は無機または有機のアニオンを表す。)
1〜R4の少なくとも2つ以上の炭素数を5〜20とすることで、溶剤に対する溶解性が良好なものとなる。炭素数が5より小さいアルキル基が3つ以上になると溶剤に対する溶解性が悪くなり、塗膜異物が発生しやすくなってしまう。また炭素数が20を超えてしまうアルキル基が存在すると造塩化合物の発色性が損なわれてしまう。
【0051】
具体的には、テトラメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が74)、テトラエチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が122)、モノステアリルトリメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が312)、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が550)、トリステアリルモノメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が788)、セチルトリメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が284)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が368)、ジオクチルジメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が270)、モノラウリルトリメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が228)、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が382)、トリラウリルメチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が536)、トリアミルベンジルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が318)、トリヘキシルベンジルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が360)、トリオクチルベンジルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が444)、トリラウリルベンジルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が612)、ベンジルジメチルステアリルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が388)、及びベンジルジメチルオクチルアンモニウムクロライド(カチオン部分の分子量が248)、ジアルキル(アルキルの炭素数が14〜18)ジメチルアンモニウムクロライド(硬化牛脂)(カチオン部分の分子量が438〜550)等を用いることが好ましい。
【0052】
アニオンを構成するY-の成分は、無機または有機のアニオンであれば良いが、ハロゲンであることが好ましく、通常は塩素である。
【0053】
具体的な四級アンモニウム塩化合物の製品としては、花王社製のコータミン24P、コータミン86Pコンク、コータミン60W、コータミン86W、コータミンD86P、サニゾールC、サニゾールB−50等、ライオン社製のアーカード210−80E、2C−75、2HT−75、2HTフレーク、2O−75I、2HP−75、2HPフレーク等が挙げられ、中でもコータミンD86P(ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド)、アーカード2HT−75(ジアルキル(アルキルの炭素数が14〜18))ジメチルアンモニウムクロライド)が好ましいものである。
【0054】
(造塩化処理)
キサンテン系酸性染料と四級アンモニウム塩化合物との造塩化合物は、従来知られている方法により合成することができる。特開平11−72969号公報などに具体的な手法が開示されている。
【0055】
一例を挙げると、キサンテン系酸性染料を水に溶解した後、四級アンモニウム塩化合物を添加、攪拌しながら造塩化処理を行えばよい。ここでキサンテン系酸性染料中のスルホン酸基(-SO3H、SO3Na)の部分と四級アンモニウム塩化合物のアンモニウム基(NH4+)の部分が結合した造塩化合物が得られる。また、水の代わりに、メタノール、エタノールも造塩化時に使用可能な溶媒である。
【0056】
顔料と造塩化合物との使用割合は、顔料100重量部に対し造塩化合物が1〜80重量部が好ましい。より好ましくは5〜60重量部である。造塩化合物の添加量が1重量部よりも少ないと再現可能な色度領域が狭くなり、また80重量部を超えると色相が変化してしまうため好ましくない。
【0057】
(顔料(A))
本発明における顔料(A)として、カラーフィルタ用に用いることのできる顔料が使用できるが、銅フタロシアニン顔料またはジケトピロロピロール顔料または縮合アゾレッド顔料が好ましい。
【0058】
銅フタロシアニン顔料としては、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、16、17などが挙げられる。
【0059】
ジケトピロロピロール顔料としては、C.I.Pigment Red 254、255、264などが挙げられる。
【0060】
縮合アゾレッド顔料としては、C.I.Pigment Red 144、166、214、242などが挙げられる。
【0061】
本発明のカラーフィルタ用着色組成物の中で、青色着色組成物に用いる着色剤は、これまでに述べた造塩化合物および銅フタロシアニン顔料に加えて、バイオレット顔料を併用しても良い。
【0062】
併用するバイオレット顔料としては、例えばC.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等を用いることができる。
【0063】
中でもC.I.Pigment Violet 23が好ましい。
【0064】
本発明のカラーフィルタ用着色組成物の中で、赤色着色組成物に用いる着色剤は、これまでに述べた造塩化合物およびジケトピロロピロール顔料および縮合アゾレッド顔料に加えて、黄色顔料、オレンジ顔料を併用しても良い。
【0065】
併用する黄色顔料としては、例えばC.I.Pigmet Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194及び199等を用いることができる。
【0066】
中でも、C.I.Pigmet Yellow 138、139、150及び185が好ましい。
【0067】
また、併用するオレンジ顔料としては、例えばC.I.Pigment Orange36、43、51、55、59、61、71及び73等を用いることができる。
【0068】
造塩化合物および顔料からなるカラーフィルタ用着色組成物に加えて、上記バイオレット顔料、黄色顔料、オレンジ顔料を補色として併用することによって、色相を調整することができる。
【0069】
(分散剤)
本発明の着色組成物には、必要に応じ分散剤を添加することができる。分散剤としては、例えば、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、2090、2091、2164、若しくは2163、又は、Anti−Terra−U、203、若しくは204、又は、BYK−P104、P104S、若しくは220S、又は、Lactimon、若しくはLactimon−WS、又は、Bykumen等のビックケミー社製樹脂型顔料分散剤; SOLSPERSE−3000、9000、13240、13650、13940、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32600、34750、36600、38500、41000、41090、又は53095等の日本ルーブリゾール社製樹脂型顔料分散剤;EFKA−4300、4320、4330等のチバ・ジャパン社製樹脂型顔料分散剤;KP341等の信越化学工業株式会社製オルガノシロキサンポリマー;ポリフローNo.75、90、95等の共栄油脂化学工業株式会社製(メタ)アクリル酸系(共)重合体;アジスパーPB−821、PB−822等の味の素ファインテクノ株式会社製分散剤;イソーネットS−20等の三洋化成株式会社製分散剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記分散剤は、1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0070】
(溶剤)
本発明の着色組成物には、顔料を充分に透明樹脂(C)に分散させ、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、溶剤を含有させることができる。溶剤としては、例えば1,2,3−トリクロロプロパン、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、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、シクロヘキサノン、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が、これらに限定されるものではない。
【0071】
中でも、本発明の顔料分散体の分散安定性が良好なことから、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エチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールアセテート類、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール類、シクロヘキサノン等のケトン類を用いることが好ましい。上記溶剤は、1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0072】
(光重合開始剤)
本発明の着色組成物には、必要に応じ光重合開始剤を添加することができる。光重合開始剤としては、例えば、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−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、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−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤、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、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤、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等のベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系光重合開始剤、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、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光重合開始剤、ボレート系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤、イミダゾール系光重合開始剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記光重合開始剤は、1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0073】
(増感剤)
本発明の着色組成物には、必要に応じ上記光重合開始剤とともに増感剤を用いることができる。増感剤としては、上記重合開始剤の増感剤として従来から知られている任意のものを用いることができる。具体的には、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、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、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記増感剤は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0074】
(熱重合開始剤)
本発明の着色組成物には、必要に応じ熱重合開始剤を用いることができる。熱重合開始剤としては、例えばベンゾイルペルオキシド、ジクロルベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ペルオキシドベンゾエート)ヘキシン−3、1,4−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチルペルアセテート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、tert−ブチルペルベンゾエート、tert−ブチルペルフェニルアセテート、tert−ブチルペルイソブチレート、tert−ブチルペル−sec−オクトエート、tert−ブチルペルピバレート、クミルペルピバレートおよびtert−ブチルペルジエチルアセテート、その他アゾ化合物、例えばアゾビスイソブチロニトリル、ジメチルアゾイソブチレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記熱重合開始剤は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0075】
(光硬化性樹脂)
本発明の着色組成物には、必要に応じ光硬化性樹脂を用いることができる。光硬化性樹脂としては、例えば、水酸基、カルボキシル基及びアミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子に、イソシアネート基、アルデヒド基及びエポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物又はケイヒ酸を反応させて、(メタ)アクリロイル基及びスチリル基等の光架橋性基を先の線状高分子に導入した樹脂が挙げられる。また、感光性樹脂としては、例えば、スチレン−無水マレイン酸共重合物及びα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子を、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によってハーフエステル化したものも挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記光硬化性樹脂は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0076】
(熱可塑性樹脂)
本発明の着色組成物には、必要に応じ熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、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、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、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、ポリブタジエン及びポリイミド樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記熱可塑性樹脂は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0077】
(熱硬化性樹脂)
本発明の着色組成物には、必要に応じ熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂及びフェノール樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記熱硬化性樹脂は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0078】
(硬化剤、硬化促進剤)
本発明の着色組成物には、熱硬化性樹脂の硬化を補助するため、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤などを用いることができる。硬化剤としては、フェノール系樹脂、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物などが有効であるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂と反応し得るものであれば、いずれの硬化剤を使用してもよい。また、これらの中でも、1分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物、アミン系硬化剤が好ましく挙げられる。硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、グアナミン化合物(例えば、メラミン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等)、S−トリアジン誘導体(例えば、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記硬化剤、硬化促進剤は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0079】
(界面活性剤)
本発明の着色組成物には、必要に応じ界面活性剤を用いることができる。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ソーダ、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など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など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が、これらに限定されるものではない。上記界面活性剤は1種類単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
【0080】
(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良くするため、レベリング剤を添加することができる。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等が挙げられる。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等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。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。
【0081】
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。
【0082】
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等が挙げられる。
【0083】
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。
【0084】
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等の;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、また、フッ素系やシリコーン系の界面活性剤が挙げられる。
【0085】
(その他の成分)
本発明の着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。また、カラーフィルタを作成する際に透明基板との密着性を高めるため、シランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。
【0086】
貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、又はジエチルヒドロキシアミン等の4級アンモニウムクロライド類; 乳酸、又はシュウ酸等の有機酸類; 前記有機酸のメチルエステル類; t−ブチルピロカテコール等のカテコール類; トリフェニルホスフィン、テトラエチルホスフィン、又はテトラフェニルフォスフィン等の有機ホスフィン類; あるいは、亜リン酸塩類等が挙げられる。
【0087】
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、又は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、又は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、又は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;あるいは、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、又は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。
【0088】
(カラーフィルタ)
次に、本発明の着色組成物を用いたカラーフィルタの製造方法について説明する。
【0089】
本発明のカラーフィルタは、基板上にフィルタセグメントを具備するものであり、例えば、ブラックマトリックスと、赤色、緑色、及び青色のフィルタセグメントとを備えることができる。前記フィルタセグメントは、スピンコート方式あるいはダイコート方式によって本発明の着色組成物を塗布することにより、基板上に形成される。
【0090】
カラーフィルタの基板としては、可視光に対して透過率の高いソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、又は無アルカリアルミノ硼珪酸ガラス等のガラス板、あるいは、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、又はポリエチレンテレフタレート等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、又は酸化錫等からなる透明電極が形成されていてもよい。
【0091】
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、又は水酸化ナトリウム等の水溶液、あるいは、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ができる。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。
【0092】
現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、又はパドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
【0093】
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色組成物材を塗布乾燥後、水溶性、又はアルカリ可溶性樹脂、例えば、ポリビニルアルコール、又は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。
【0094】
透明基板又は反射基板上に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クスを形成しておくと、液晶表示パネルのコントラストを一層高めることができる。ブラックマトリクスとしては、クロムやクロム/酸化クロムの多層膜、窒化チタニウム等の無機膜や、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、前記の透明基板又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、その後にフィルタセグメントを形成することもできる。TFT基板上にフィルタセグメントを形成することにより、液晶表示パネルの開口率を高め、輝度を向上させることができる。
【0095】
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柱状スペーサー、透明導電膜、液晶配向膜等が形成される。
【0096】
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。
【0097】
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。
【実施例】
【0098】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、特にことわりがない限り、「部」とは「重量部」を意味する。
【0099】
まず、実施例及び比較例に用いた透明樹脂A〜Jの製造方法について説明する。
【0100】
(透明樹脂Aの製造方法)
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、撹拌装置を取り付けた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.0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、表1に示したモノマー29.6部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4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、重量平均分子量(Mw)25,400の透明樹脂Aの溶液を得た。
【0101】
なお、表中の透明樹脂組成のうち、BzMAはベンジルメタクリレートを、MAAはメタクリル酸を、DCPMAはジシクロペンタニルメタクリレートを、GMAはグリシジルメタクリレートを、GLMはグリセロールメタクリレートを、2−HEMAは2−ヒドロキシエチルメタクリレートを表している。
【0102】
(透明樹脂B〜Jの製造方法)
透明樹脂Aの製造方法のうち、モノマーを表1に示す組成に変更する以外は同様にして反応させることで、透明樹脂B〜Jを得た。
【0103】
続いて、実施例および比較例に用いたAcid.Red.52造塩体の合成について説明する。
【0104】
(Acid.Red.52造塩体の合成)
20Lステンレス容器に温度計を取り付けた反応容器に、国産化学社製精製水94.24部を仕込み、45℃に昇温し、アーカード2HT−75 3.09部を仕込み、30分攪拌した。この溶液に、保土ヶ谷化学社製Acid.Red.52 2.67部を30分かけて加え、3時間攪拌した。得られた固形分をろ過、水洗、乾燥することで、Acid.Red.52造塩体を得た。
【0105】
(実施例1)
(Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液DA−1の作製)
Acid.Red.52造塩体6.6部に対し、シクロヘキサノン65.9部、透明樹脂A5.5部を加え、アズワン社製超音波装置US CLEANER US−1Rにて60分攪拌した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート22.0部を加え、上記超音波装置にて10分攪拌した。得られた染料樹脂溶液を1日静置した後、トムシック社製クロマト・ディスクフィルター1.5μmにてろ過し、Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液DA−1を作製した。
【0106】
(実施例2から7、および比較例1から3)
(Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液DA−2から10の作製)
Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液(DA−1)に使用する透明樹脂を、表1に示す透明樹脂に変更した以外は実施例1と同様にして、Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液DA−2から10を作製した。
【0107】
(Acid.Red.52造塩体の溶解性の評価)
作製したAcid.Red.52造塩体の樹脂溶液DA−1から10を、シクロヘキサノン75部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート25部の混合溶液にて2000倍に希釈し、日立製作所社製分光光度計U−3300にて吸光度測定を行い、吸光度が最も高い548nmの数値を比較評価した。吸光度が高いほど、Acid.Red.52造塩体の溶解性が高くなる。その結果を表1に記載する。
【0108】
【表1】

【0109】
実施例1、2および比較例1とを比較すると、透明樹脂中のグリセロールメタクリレート成分を増量することで吸光度が高くなり、AcidRed52造塩体の溶解性が高くなっている。
【0110】
実施例1と3において、透明樹脂の組成を変えず重量平均分子量を低減した透明樹脂において、染料溶解性に大きな変化はない。
【0111】
実施例2、4、5において、透明樹脂の組成を変えず重量平均分子量を低減した透明樹脂において、染料溶解性に大きな変化はない。
【0112】
実施例1、6、7および比較例1とを比べると、グリセロールメタクリレート成分を増加させたときに吸光度が高くなっている。また、グリセロールメタクリレートでない成分(ベンジルメタクリレートとジシクロペンタニルメタクリレート)を増減させても、吸光度に大きな変化は見られない。すなわち、グリセロールメタクリレート成分を増加させることでAcidRed52造塩体の溶解性が高くなることが分かる。
【0113】
実施例1から7および比較例1とを比べると、グリセロールメタクリレートを使用していない透明樹脂において、染料の溶解性が低く、グリセロールメタクリレートを増やすことで染料の溶解性が向上する。
【0114】
次に、染料樹脂溶液と混合するためのカラーフィルタ用着色組成物の調製について説明する。
【0115】
(カラーフィルタ用着色組成物DB−1の調製)
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」)
で分散した後、5.0μmフィルタで濾過し、カラーフィルタ用着色組成物DB−1を作製した。
C.I.Pigment Blue 15:6 11.56部
樹脂型顔料分散剤
(チバ・ジャパン社製「EFKA4320」)
4.53部
透明樹脂H
3.91部
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)
60.0部
シクロヘキサノン
20.0部
【0116】
<青色レジスト剤の製造方法>
(アクリル樹脂溶液1の調整)
以下、青色レジスト剤に使用するアクリル樹脂1の製造方法について説明する。
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、攪拌装置を取り付けた反応装置にシクロヘキサノン70.0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13.3部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート4.6部、メタクリル酸4.3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(東亞合成株式会社社製「アロニックスM−110」)7.4部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間反応を継続し、重量平均分子量(Mw)26,000の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2.0gをサンプリングして180℃、20分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重量%となるようにメトキシプロピルアセテート(PGMAC)を添加してアクリル樹脂溶液1を調整した。
【0117】
(実施例8)
(青色レジスト剤R−1の作製)
下記の混合物を均一になるように混合攪拌することで、アルカリ現像型青色レジスト剤R−1を作製した。
カラーフィルタ用着色組成物DB−1 30.0部
Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液DA−1 30.0部
アクリル樹脂溶液1 11.0部
トリメチロールプロパントリアクリレート 4.2部
(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」) 1.2部
増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 0.4部
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート 23.2部
【0118】
(実施例9から14、および比較例4から6)
(青色レジスト剤R−2から10の作製)
Acid.Red.52造塩体の樹脂溶液を、DA−1から、DA−2から10に変更する以外は実施例8と同様にして混合攪拌することで、アルカリ現像型青色レジスト剤R−2から10を作製した。
【0119】
得られた青色レジスト剤(R−1から10)の塗膜の色度、異物、耐熱性、耐光性、耐溶剤性の各試験を下記の方法で行った。その結果を表3に示す。
【0120】
(塗膜異物の試験方法)
透明基板上に乾燥塗膜が約2.5μmとなるようにレジスト材を塗布し、全面紫外線露光を行った後、オーブンで230℃20分加熱し、放冷することで評価基板を得た。評価はハイロックス社製デジタルマイクロスコープKH−7700を使用し、700倍レンズを用いて任意の3視野において1.0μm以上の未溶解異物を目視にて評価した。その結果を表3に記載する。なお、下記の評価結果において、◎、○は良好であり、△は異物が存在するものの使用上問題ないレベルであり、×は異物による塗工ムラが(斑)が発生する。
◎:5個未満
○:5個以上20個未満
△:20個以上100個未満
×:100個以上
【0121】
(色特性の評価)
ガラス基板上にC光源においてx=0.150、y=0.060となるような膜厚にレジスト材を塗布し、この基板を230℃で20分加熱した。その後、得られた基板の明度(Y)をラムダビジョン社製顕微分光光度計TEFCAM−7000を用いて測定した。以下、表3にその結果を示す。
【0122】
(塗膜耐熱性の評価)
透明基板上に乾燥塗膜が約2.5μmとなるようにレジスト材を塗布し、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った後、スプレーによりアルカリ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。その後、オーブンで230℃で20分加熱、放冷後、得られた塗膜のC光源での色度1(L*(1)、a*(1)、b*(1))を、ラムダビジョン社製顕微分光光度計TEFCAM−7000を用いて測定した。さらにその後、耐熱試験としてオーブンで250℃1時間加熱し、C光源での色度2(L*(2)、a*(2)、b*(2))を測定した。以下、表3にその結果を示す。
【0123】
測定した色差値を用いて、下記計算式により、色差ΔEab*を算出し、塗膜の耐熱性を下記の4段階で評価した。
ΔEab*=√((L*(2)−L*(1))2+(a*(2)−a*(1))2+(b*(2)−b*(1))2)
◎:ΔEab*が1.5未満
○:ΔEab*が1.5以上2.5未満
△:ΔEab*2.5以上5.0未満
×:ΔEab*が5.0以上
【0124】
(塗膜耐光性試験の方法)
塗膜耐熱性試験と同じ手順で試験用基板を作製し、C光源での色度1(L*(1)、a*(1)、b*(1))を、ラムダビジョン社製顕微分光光度計TEFCAM−7000を用いて測定した。その後、基板を耐光性試験機TOYOSEIKI社製 SUNTEST CPS+に入れ、500時間放置した。基板を取り出した後、C光源での色度2(L*(2)、a*(2)、b*(2))を測定し、塗膜耐熱性試験と同様にして色差ΔEab*を算出し、耐熱性と同様の評価基準により塗膜の耐光性を評価した。以下、表3にその結果を示す。
【0125】
(塗膜耐溶剤性試験の方法)
耐熱性試験と同じ手順で試験用基板を作製し、C光源での色度1(L*(1)、a*(1)、b*(1))を、ラムダビジョン社製顕微分光光度計TEFCAM−7000を用いて測定した。その後、基板をN−メチルピロリドンに30分浸漬した。基板を取り出した後、C光源での色度2(L*(2)、a*(2)、b*(2))を測定し、塗膜耐熱性試験
と同様にして色差ΔEab*を算出し、耐熱性と同様の評価基準により塗膜の耐光性を評価した。以下、表3にその結果を示す。
【0126】
【表3】

【0127】
実施例8から14および比較例4から6のレジスト材を比較すると、透明樹脂の構成成分にグリセロールメタクリレートを含有していない透明樹脂を使用した比較例4から6では塗膜異物が発生した。しかし、グリセロールメタクリレートを含有する透明樹脂を使用した実施例8から14については、塗膜異物が低減されていることが分かる。また、耐光性、耐熱性、耐溶剤性についても、グリセロールメタクリレートの含有量を増やすことで良化傾向にあることが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
顔料(A)と、染料(B)と、グリセロール(メタ)アクリレートを共重合成分として含有する透明樹脂(C)とを含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項2】
透明樹脂(C)中に含まれるグリセロール(メタ)アクリレートの由来の割合が、透明樹脂(C)全体の4〜40モル%であることを特徴とする、請求項1に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項3】
染料(B)が、キサンテン系酸性染料と四級アンモニウム塩化合物とからなる造塩化合物であることを特徴とする、請求項1または2に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項4】
顔料(A)が、銅フタロシアニン顔料またはジケトピロロピロール顔料または縮合アゾレッド顔料であることを特徴とする、請求項1〜3いずれかに記載のカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項5】
請求項1〜4いずれかに記載の着色組成物を形成してなることを特徴とするカラーフィルタ。

【公開番号】特開2012−189669(P2012−189669A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−51259(P2011−51259)
【出願日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【出願人】(000222118)東洋インキSCホールディングス株式会社 (2,229)
【Fターム(参考)】