颜料分散组合物、感光性树脂组合物及转印材料、滤色器、液晶显示装置以及ccd器件的制作方法

文档序号:2729776阅读:318来源:国知局
专利名称:颜料分散组合物、感光性树脂组合物及转印材料、滤色器、液晶显示装置以及ccd器件的制作方法
技术领域
本发明涉及颜料分散组合物、用其形成的着色感光性树脂组合物及感光性树脂转印材料,以及用它们形成的滤色器、液晶显示装置及CCD器件。
背景技术
近年来,一直进行着使粒子小尺寸化的努力。特别地,甚至对难以通过粉碎法、析出法等进行制造的纳米尺寸(例如10~100nm的范围),小尺寸化研究也一直不断地在发展着。而且,正在尝试形成小尺寸化的、纳米尺寸且单分散性(在本发明中,单分散性是指粒径一致的程度)高的粒子。
这种纳米尺寸微粒的大小处于较大的块状粒子和更小的分子或原子的中间,是以往不存在的尺寸领域。这种纳米尺寸的微粒被认为可以导致至今为止预料不到的新特性。而且,如果可以提高其单分散性,则可使该特性稳定化。因此,各种领域都在期待着获得这种纳米粒子的可能性,在生物化学、新材料、电子器件、发光显示元件、印刷、医疗等广阔的领域中其研究非常活跃。
特别是由有机化合物形成的有机纳米粒子,由于有机化合物本身具有多样性,在形成功能材料方面有较高的潜力。例如,聚酰亚胺是耐热性、耐溶剂性、机械特性等化学及机械方面稳定的材料,且电绝缘性优异,因此在许多领域得到了应用。因而通过使聚酰亚胺微粒化,将聚酰亚胺具有的特性及形状进行组合,就可以在更广泛的领域进行应用。例如,已提出了将微粒化的聚酰亚胺作为图像形成用墨粉的添加剂的方案(专利文献1)。
另外,在有机纳米粒子中,从有机颜料来看,可以列举用于涂料、印刷油墨、电子照相用墨粉、喷墨墨水、滤色器等用途。它们已成为目前生活中不可或缺的重要化合物。作为其中需要具备高性能、实用上特别重要的颜料,可以列举喷墨墨水用颜料及滤色器用颜料。
关于喷墨墨水的色料,以往是使用染料。但是,染料在耐水性及耐光性方面存在问题。为了改善该问题,已逐渐使用颜料了。与染料类墨水形成的图像相比,由颜料墨水得到的图像具有耐光性、耐水性优异的优点。但是,在可以渗入纸表面孔隙的纳米粒尺寸下,难以提高单分散性,对纸的附着性差。
另外,伴随着数码相机的高像素化,人们期待着CCD传感器等光学元件及显示元件中使用的滤色器实现薄层化。滤色器中使用有机颜料。滤色器的厚度在很大程度上取决于有机颜料的粒径,因此人们期待能够制造处于纳米尺寸水平且为单分散的稳定纳米微粒。
关于这些颜料的制造方法,已经研究了气相法(在惰性气氛中使试样升华,从基板上回收粒子的方法)、液相法(例如,通过将溶解于良溶剂中的试样注入到搅拌条件及温度受到控制的不良溶剂中,从而得到微粒的再沉淀法)、激光融化法(通过对分散于溶液中的试样进行激光照射,使其融化而使粒子微细化的方法)等。另外,已报导了通过这些方法,按所希望的尺寸尝试进行单分散化的制造例。其中,液相法作为简易性及生产性优异的有机粒子制造法受到了关注(参见专利文献2、3等)。作为通过该液相法制造的有机粒子,可以利用溶剂种类、注入速度、温度等调节析出条件,从而调节结晶形态及粒子表面的性质,专利文献3中记载了通过不良溶剂种类调节喹吖酮颜料的结晶形态的例子。
另一方面,从对粒子分散性的改善来看,以往有机颜料的分散在工业上是使用各种分散机(辊式破碎机、球磨机、アトライト-等)来进行的。在这种情况下,使粒子微粒化有时可导致粘度上升。如果粘度上升,则难以从分散机中取出该颜料分散液,或不能利用管道进行输送,而且贮存中会发生凝胶化而变得不能使用。为了解决这些问题,添加辅助分散的分散剂、使分散稳定化的聚合物并不能得到足够的效果(参见非专利文献1等)。就滤色器用有机颜料分散液而言,为了提高其分散性,在滤色器的制造中要添加能够赋予碱性显影性和分散稳定性两种性能的必要聚合物或颜料分散剂(参见例如,专利文献4)。但是,就这些分散方法而言,分散需要时间,另外粘度会上升,因此并不能满足要求。
已报导了使用通过上述液相法制备的颜料来改善分散性的例子。但是,均不能满足单分散性纳米粒子化的要求。例如,专利文献5是提供水性分散体的方法,但该文献对于提供有机溶剂分散体的方法,丝毫未提及。专利文献6中公开的方法中,原始粒径大。另外,作为专利文献7,虽然公开了规定了颜料粒子的尺寸和分布,但并没有考虑含水率,颜料粒子的贮存稳定性差,也得不到足够的对比度。而且,作为专利文献8,仅对分散剂规定了含水率,但没有考虑粒子尺寸,颜料粒子的贮存稳定性差,也得不到足够的对比度。
日本特开平11-237760号公报[专利文献2]日本特开平6-79168号公报[专利文献3]日本特开2004-91560号公报[专利文献4]日本特开2000-239554号公报[专利文献5]日本特开2004-43776号公报[专利文献6]日本特开2004-123853号公报[专利文献7]日本特开2002-328215号公报[专利文献8]日本特开2002-241640号公报[非专利文献1]颜料分散技术-表面处理と分散剂使い方および分散性评价-技术情报协会1999发明内容发明所要解决的问题本发明的目的是提供含有分散稳定性高、具有纳米尺寸且粒径分布峰尖锐的有机颜料纳米粒子的低含水率的颜料分散组合物,以及提供使用上述颜料分散组合物形成的稳定性优异且对比度高的着色感光性树脂组合物、滤色器用喷墨墨水及感光性树脂转印材料,还提供用它们形成的具有高对比度、且发挥出稳定性优异的显示特性的滤色器、液晶显示装置及CCD器件。
解决问题的手段通过下述手段解决上述问题。
(1)颜料分散组合物,其特征在于含有有机颜料纳米粒子及有机溶剂,所述有机颜料纳米粒子中的原始粒径不足15nm的粒子的比例不足10%(个数%),超过60nm的粒子的比例不足10%(个数%),该组合物的含水率为0.01质量%~5质量%。
(2)上文(1)中所述的颜料分散组合物,其特征在于所述有机颜料纳米粒子是通过将有机颜料溶解于良溶剂中而形成的有机颜料溶液,和与所述良溶剂混溶但对所述有机颜料为不良溶剂的溶剂进行混合而形成的纳米粒子。
(3)上文(1)或(2)中所述的颜料分散组合物,其特征在于含水率为3质量%以下。
(4)上文(1)或(2)中所述的颜料分散组合物,其特征在于含水率为1质量%以下。
(5)上文(1)至(4)中任一项所述的颜料分散组合物,其特征在于含有下述通式(1)表示的化合物,(A1-R2nR1P1)m通式(1)式中,R1表示(m+n)价的连接基,R2表示单键或2价的连接基;A1表示具有从酸性基团、带碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、带配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团的1价有机基团,或表示含有可以具有取代基的有机色素结构或杂环的1价有机基团;其中,n个A1可以相同,也可以不同;m表示1~8的数,n表示2~9的数,m+n等于3~10;P1表示高分子化合物残基。
(6)上文(1)至(5)中任一项所述的颜料分散组合物,其特征在于所述颜料分散组合物为喷墨墨水。
(7)着色感光性树脂组合物,其特征在于含有上文(1)至(6)中任一项所述的颜料分散组合物、具有2个以上烯属不饱和双键的多官能单体和光聚合引发剂或光聚合引发体系。
(8)感光性树脂转印材料,其特征在于,在临时支撑物上设置有至少含有上文(7)中所述的着色感光性树脂组合物的感光性树脂层。
(9)滤色器,其特征在于是使用上文(7)中所述的着色感光性树脂组合物和/或(8)中所述的感光性树脂转印材料制作的。
(10)液晶显示装置,其特征在于具备上文(9)中所述的滤色器。
(11)上文(10)中所述的液晶显示装置,其特征在于该显示装置为VA式。
(12)CCD器件,其特征在于具备上文(9)中所述的滤色器。
发明效果本发明的颜料分散组合物含有具备纳米尺寸且分散稳定性高的有机颜料纳米粒子,该颜料分散组合物含水率低,可以提供对比度高的滤色器。并且,含有该颜料分散组合物的喷墨墨水、着色感光性树脂组合物及感光性树脂转印材料,显示出稳定的性能,通过使用它可以以稳定的品质提供上述具有高对比度的滤色器。
另外,本发明的滤色器具有优异的稳定性、目标色纯度和高的对比度,耐候性也优异。可以达到使使用该滤色器的本发明的液晶显示装置以及CCD器件的黑色密实性优异、显示再现性良好、显示不均匀得到改善的优异效果。


是概略显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的制造装置的优选实施方案的断面图。
是概略显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的制造装置的另一个优选实施方案的断面图。
是针对图2所示的制造装置的一个实施方案的混合室,根据一部分断面进行概略显示的放大部分的断面图。
是针对图2所示的制造装置的另一个实施方案的混合室,根据一部分断面进行概略显示的放大部分的断面图。
是概略显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的制造装置的又一优选实施方式的断面图。
是概略显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的制造装置的另一优选实施方式的断面图。
是概略显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的溶解机搅拌叶片的一个例子的断面图。
是代替显示图7所示的溶解机搅拌叶片的图面用的照片。
是概略显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的由可以旋转的涡轮部分和以微小间隙位于其周围并固定的定子部分构成的搅拌部件的一个例子的断面图。
是显示本发明的颜料分散组合物制造中使用的超滤装置的一个构成实例的说明图。
11容器11a液体罐(溶剂)11b液面12搅拌叶片13混合室14供给管14a供给管开口部分15轴16电动机17外壳(混合室壁)18孔(圆孔)19a、19b搅拌叶片21容器(搅拌罐外壁)21a搅拌罐
22搅拌叶片23排放管24a、24b供给管25轴50搅拌装置32、33供给口36排放口40密封板41、42搅拌叶片46外部磁铁48、49电动机61圆盘部分62叶片63轴74可旋转的涡轮部分75固定的定子部分81容纳分散物的容器82循环用泵83超滤模块84补充纯水计量用流量计85透过水计量用流量计86反向清洗泵具体实施方式
本发明的颜料分散组合物的特征在于含有有机颜料纳米粒子及有机溶剂,上述有机颜料纳米粒子中的原始粒径不足15nm的粒子的比例不足10%(个数%),超过60nm的粒子的比例不足10%(个数%),该组合物的含水率为0.01质量%~5质量%(以下,关于粒子的比例,仅记载为%时,如果没有没有特别指定,则指个数%。)。
在本发明中,更优选上述原始粒径不足15nm的粒子的比例不足7%,特别优选不足5%。
如果上述不足15nm的粒子的比例达到10%以上,则耐热性、耐光性可能变差,是不可取的。
在本发明中,更优选上述原始粒径超过60nm的粒子的比例不足7%,,特别优选不足5%。
如果上述超过60nm的粒子的比例达到10%以上,则可能导致对比度低,是不可取的。
在本发明中,优选上述含水率为3质量%以下,更优选为0.01质量%~3质量%,进一步优选为1质量%以下,特别优选为0.01质量%~1质量%。
如果上述含水率高于5质量%,则稳定性可能变差,是不可取的。另外,为了使上述含水率低于0.01质量%,则对所使用溶剂的脱水需要较大的能量成本,因此使上述含水率达到低于0.01质量%对于工业生产是不可取的。
对本发明中使用的有机颜料没有特别的限定,只要能够通过再沉淀法形成粒子即可,可单独使用,也可使用多种,也可以将它们进行组合使用。
有机颜料不受色调限制,可以列举例如苝、苝酮、喹吖酮、喹吖酮醌、蒽醌、三苯并芘二酮、苯并咪唑酮、双偶氮缩合物、双偶氮、偶氮、阴丹士林、酞菁、三芳基阳碳、二噁嗪、氨基蒽醌、二酮吡咯并吡咯、硫靛蓝、异吲哚啉、异吲哚啉酮、皮蒽酮或异蒽酮紫化合物颜料,或它们的混合物。
更具体来说,可以列举例如C.I.颜料红190(C.I.序号71140)、C.I.颜料红224(C.I.序号71127)、C.I.颜料紫29(C.I.序号71129)等苝化合物颜料,C.I.颜料橙43(C.I.序号71105)、或C.I.颜料红194(C.I.序号71100)等苝酮化合物颜料,C.I.颜料紫19(C.I.序号73900)、C.I.颜料紫42、C.I.颜料红122(C.I.序号73915)、C.I.颜料红192、C.I.颜料红202(C.I.序号73907)、C.I.颜料红207(C.I.序号73900、73906)、或C.I.颜料红209(C.I.序号73905)等喹吖酮化合物颜料,C.I.颜料红206(C.I.序号73900/73920)、C.I.颜料橙48(C.I.序号73900/73920)、或C.I.颜料橙49(C.I.序号73900/73920)等喹吖酮醌化合物颜料,C.I.颜料黄147(C.I.序号60645)等蒽醌化合物颜料,C.I.颜料红 168(C.I.序号59300)等三苯并芘二酮化合物颜料,C.I.颜料棕25(C.I.序号12510)、C.I.颜料紫32(C.I.序号12517)、C.I.颜料黄180(C.I.序号21290)、C.I.颜料黄181(C.I.序号11777)、C.I.颜料橙62(C.I.序号11775)、或C.I.颜料红185(C.I.序号12516)等苯并咪唑酮化合物颜料,C.I.颜料黄93(C.I.序号20710)、C.I.颜料黄94(C.I.序号20038)、C.I.颜料黄95(C.I.序号20034)、C.I.颜料黄128(C.I.序号20037)、C.I.颜料黄166(C.I.序号20035)、C.I.颜料橙34(C.I.序号21115)、C.I.颜料橙13(C.I.序号21110)、C.I.颜料橙31(C.I.序号20050)、C.I.颜料红144(C.I.序号20735)、C.I.颜料 166(C.I.序号20730)、C.I.颜料红220(C.I.序号20055)、C.I.颜料红221(C.I.序号20065)、C.I.颜料红242(C.I.序号20067)、C.I.颜料红248、C.I.颜料红262、或C.I.颜料棕23(C.I.序号20060)等双偶氮缩合化合物颜料,C.I.颜料黄1 3(C.I.序号21100)、C.I.颜料黄83(C.I.序号21108)、或C.I.颜料黄188(C.I.序号21094)等双偶氮化合物颜料,C.I.颜料红187(C.I.序号12486)、C.I.颜料红170(C.I.序号12475)、C.I.颜料黄74(C.I.序号11714)、C.I.颜料黄150(C.I.序号48545)、C.I.颜料红48(C.I.序号15865)、C.I.颜料红53(C.I.序号15585)、C.I.颜料橙64(C.I.序号12760)、或C.I.颜料红247(C.I.序号15915)等偶氮化合物颜料,C.I.颜料蓝60(C.I.序号69800)等阴丹士林化合物颜料,C.I.颜料绿7(C.I.序号74260)、C.I.颜料绿36(C.I.序号74265)、C.I.颜料绿37(C.I.序号74255)、C.I.颜料蓝16(C.I.序号74100)、C.I.颜料蓝75(C.I.序号741602)、或15(C.I.序号74160)等酞菁化合物颜料,C.I.颜料蓝56(C.I.序号42800)、或C.I.颜料蓝61(C.I.序号427651)等三芳基阳碳化合物颜料,C.I.颜料紫23(C.I.序号51319)、或C.I.颜料紫37(C.I.序号51345)等二噁嗪化合物颜料,C.I.颜料红177(C.I.序号65300)等氨基蒽醌化合物颜料,C.I.颜料红254(C.I.序号56110)、C.I.颜料红255(C.I.序号561050)、C.I.颜料红264、C.I.颜料红272(C.I.序号561150)、C.I.颜料橙71、或C.I.颜料橙73等二酮吡咯并吡咯化合物颜料,C.I.颜料红88(C.I.序号73312)等硫靛蓝化合物颜料,C.I.颜料黄139(C.I.序号56298)、C.I.颜料橙66(C.I.序号48210)等异吲哚啉化合物颜料,C.I.颜料黄109(C.I.序号56284)、或C.I.颜料橙61(C.I.序号11295)等异吲哚啉酮化合物颜料,C.I.颜料橙40(C.I.序号59700)、或C.I.颜料红216(C.I.序号59710)等皮蒽酮化合物颜料,或C.I.颜料紫31(C.I.序号60010)等异蒽酮紫化合物颜料。其中,优选喹吖酮化合物颜料、二酮吡咯并吡咯化合物颜料、二噁嗪化合物颜料、酞菁化合物颜料或偶氮化合物颜料,更优选二酮吡咯并吡咯化合物颜料或二噁嗪化合物颜料。
以下,对二酮吡咯并吡咯化合物颜料或二噁嗪化合物颜料进行更详细地说明。
以C.I.P.R.254、255、264为代表的吡咯并吡咯化合物颜料具有适合于提高构成滤色器的红像素的色纯度的吸收区域,可以扩大颜色再现区域,因此被尝试用于该滤色器。但是,以往的颜料并不满足色纯度及对比度等的要求。例如,就日本特开2003-336001号公报中记载的喷墨墨水、通过微珠分散或盐磨方法得到的材料等而言,并不能获得良好的滤色器。
根据本发明,可以以粒径分布尖锐的状态获得纳米尺寸的吡咯并吡咯化合物颜料微粒。另外,将该颜料微粒用于滤色器时,可以同时达到期望的色纯度和高对比度,而且耐光性优异,另外还可以抑制析出物的产生。因此具备该滤色器的液晶显示装置的黑色密实性、红色描绘力优异,可抑制显示不均匀。
在上述二酮吡咯并吡咯化合物颜料中,优选C.I.P.R.254(下述式(Z)表示的化合物)、255(下述式(W)表示的化合物)、264(下述式(V)表示的化合物),从吸收光谱来看更优选C.I.P.R.254。还有,作为C.I.P.R.254,可以使用Irgaphor Red B-CF、CromophtalDPP Red BO、Irgazin DPP Red BO、Microlen DPP Red BP等所有市售的产品。作为C.I.P.R.255,可以使用Cromophtal Coral Red C、IrgazinDPP Red 5G等。作为C.I.P.R.264,可以使用Hostapeperm Rubin D3BLP2615、Irgazin DPP Rubin TR等。
式(Z) 式(W) 式(V) 接着对二噁嗪化合物颜料进行说明。作为近年来的滤色器蓝像素的着色剂,大多使用C.I.P.B.15:6,由此提高了滤色器的色纯度。但是,液晶显示装置中经常使用的光源是冷阴极管等光源,其在蓝色发光峰的长波侧也有少量发光,因此在NTSC中色度会变差。
这一问题可通过添加以C.I.P.V.23、37为代表的二噁嗪化合物颜料(例如5%左右)进行改善。这样就改善了该色纯度高的滤色器的对比度,进一步提高了显示特性;但是使用以往的微珠分散法或盐磨法,并不能得到满意的结果。
对此,根据本发明的颜料分散组合物的制造方法,可以获得作为粒径分布一致的纳米尺寸颜料的二噁嗪化合物颜料。这样可以使含有该二噁嗪化合物颜料微粒的分散液具有优异的经时稳定性。因此,使用该材料形成的滤色器可同时具备高色纯度及高对比度,而且耐光性优异。另外,具备该滤色器的液晶显示装置的黑色密实性、蓝色的描绘力、再现性优异,可以抑制显示不均匀。还有,作为C.I..P.V.23,可以使用Cromofine Violet RE、FastgenSuper Violet BBL、Helio FastViolet EB、Microlith Violet RL-WA、Sanyo Fast Violet BLD等所有市售的产品。作为C.I..P.V.37,可以使用Cromophtal Violet B、MicrolithViolet B-A等所有市售的产品。
在本发明的颜料分散组合物中,可以组合使用2种以上的有机颜料或有机颜料的固溶体。
作为有机色素,例如可以列举偶氮色素、花青色素、部花青色素、香豆互色素等。作为高分子有机材料,可以列举例如聚联乙炔、聚酰亚胺等。
在本发明中,有机颜料纳米粒子是通过将有机颜料溶于良溶剂中形成的有机颜料溶液和对于上述良溶剂具有混溶性、对于有机颜料为不良溶剂的溶剂(以下,有时也将该溶剂称为“有机颜料的不良溶剂”,或简称为“不良溶剂”。)进行混合而生成的(以下,有时也将该方法称为“再沉淀法”,有时也将此时得到的含有颜料纳米粒子的分散液称为“有机粒子再沉淀液”。)。在这里,“良溶剂”是指对于有机颜料来说溶解度大的溶剂,“不良溶剂”是指对于有机颜料来说溶解度小的溶剂。作为本发明中使用的良溶剂和不良溶剂,为了生成有机颜料纳米粒子,必需具有充分的有机颜料溶解度差,可以将满足此要求的溶剂相互组合进行使用。
对有机颜料的不良溶剂没有特别的限定,只要能与溶解有机颜料的良溶剂混溶或均匀混合即可。作为有机颜料的不良溶剂,优选有机颜料的溶解度为0.02质量%以下,更优选为0.01质量%以下的那些。有机颜料在不良溶剂中的溶解度没有特定的下限,但是如果考虑到通常使用的有机颜料,则实际上为0.000001质量%以上。该溶解度也可以是在有酸或碱存在下进行溶解情况下的溶解度。另外,作为良溶剂和不良溶剂的混溶性或均匀混合性,优选良溶剂对不良溶剂的溶解量为30质量%以上,更优选为50质量%以上。良溶剂对不良溶剂的溶解量没有特定的上限,实际上是以任意比例进行混合。
作为不良溶剂,例如可以列举水性溶剂(例如,水、或盐酸、氢氧化钠水溶液)、醇化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、二硫化碳溶剂、脂肪族化合物溶剂、腈化合物溶剂、卤素化合物溶剂、酯化合物溶剂、离子性液体、它们的混合溶剂等,优选水性溶剂、醇化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、酯化合物溶剂、或它们的混合物,更优选水性溶剂、醇化合物溶剂或酯化合物溶剂。
作为醇化合物溶剂,例如可以列举甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、1-甲氧基-2-丙醇等。作为酮化合物溶剂,例如可以列举丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮。作为醚化合物溶剂,例如可以列举二甲醚、二乙基醚、四氢呋喃等。作为芳香族化合物溶剂,例如可以列举苯、甲苯等。作为脂肪族化合物溶剂,例如可以列举己烷等。作为腈化合物溶剂,例如可以列举乙腈等。作为卤素化合物溶剂,例如可以列举二氯甲烷、三氯乙烯等。作为酯化合物溶剂,例如可以列举醋酸乙酯、乳酸乙酯、2-(1-甲氧基)丙基醋酸酯等。作为离子性液体,例如可以列举1-丁基-3-甲基咪唑鎓和PF6-的盐等。
以下,对溶解有机颜料的良溶剂进行说明。
对良溶剂没有特别的限定,只要能够溶解所使用的有机颜料,并能与上述不良溶剂混溶或均匀混合即可。对于有机颜料在良溶剂中的溶解性,优选有机颜料的溶解度为0.2质量%以上,更优选为0.5质量%以上。有机颜料在良溶剂中的溶解度没有特定的上限,如果从通常使用的有机颜料考虑,则该溶解度实际上是50质量%以下。该溶解度也可以是在有酸或碱存在下进行溶解情况下的溶解度。良溶剂和不良溶剂的混溶性或均匀混合性的优选范围为如上所述。
作为良溶剂,例如可以列举水性溶剂(例如,水、或盐酸、氢氧化钠水溶液)、醇化合物溶剂、酰胺化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、二硫化碳溶剂、脂肪族化合物溶剂、腈化合物溶剂、亚砜化合物溶剂、卤素化合物溶剂、酯化合物溶剂、离子性液体、它们的混合溶剂等,优选水性溶剂、醇化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、亚砜化合物溶剂、酯化合物溶剂、酰胺化合物溶剂、或它们的混合物,更优选水性溶剂、醇化合物溶剂、酯化合物溶剂、亚砜化合物溶剂或酰胺化合物溶剂,进一步优选水性溶剂、亚砜化合物溶剂或酰胺化合物溶剂,特别优选亚砜化合物溶剂或酰胺化合物溶剂。
作为亚砜化合物溶剂,例如可以列举二甲基亚砜、二乙基亚砜、六亚甲基亚砜、环丁砜等。作为酰胺化合物溶剂,例如可以列举N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、ε-己内酰胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、六甲替磷酰三胺等。
另外,作为将有机颜料溶解于良溶剂中形成的有机颜料溶液的浓度,优选其范围为在溶解时的条件下有机颜料对于良溶剂的饱和浓度至该饱和浓度的1/100左右。
对有机颜料溶液的制备条件没有特别限定,可以选择从常压至亚临界、超临界条件的范围。常压下的温度优选为-10~150℃,更优选为-5~130℃,特别优选为0~100℃。
在本发明中,有机颜料必须均匀地溶解在良溶剂中,但是优选在酸性或碱性条件下进行溶解。通常,在采用分子内具有可在碱性条件下离解的基团的颜料时使用碱性条件,而不存在在碱性条件下离解的基团且分子内具有易于加成质子的大量氮原子时使用酸性条件。例如,喹吖酮化合物颜料、二酮吡咯并吡咯化合物颜料、双偶氮缩合物化合物颜料在碱性条件下进行溶解,酞菁化合物颜料在酸性条件下进行溶解。
在碱性条件下进行溶解时使用的碱是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化钡等无机碱,或三烷基胺、二氮杂双环十一烯(DBU)、金属醇盐等有机碱,但优选无机碱。
所使用碱的量是可使颜料均匀溶解的量,对该量没有特别的限定,但是在使用无机碱的情况下,优选相对于有机颜料为1.0~30摩尔当量,更优选为1.0~25摩尔当量,进一步优选为1.0~20摩尔当量。在使用有机碱的情况下,优选相对于有机颜料为1.0~100摩尔当量,更优选为5.0~100摩尔当量,进一步优选为20~100摩尔当量。
在酸性条件下进行溶解时使用的酸是硫酸、盐酸或磷酸等无机酸,或者醋酸、三氟醋酸、草酸、甲磺酸或三氟甲磺酸等有机酸,但优选无机酸。特别优选硫酸。
所使用酸的量是可使颜料均匀溶解的量,对该量没有特别的限定,但是与碱相比往往过量使用。不管是使用无机酸还是有机酸,优选相对于有机颜料为3~500摩尔当量,更优选为10~500摩尔当量,进一步优选为30~200摩尔当量。
将碱或酸与作为有机颜料的良溶剂使用的有机溶剂混合时,为了使碱或酸完全溶解,可以在有机溶剂中添加一些水或低级醇等对碱或酸具有高溶解度的溶剂。优选水或低级醇的量相对于有机颜料溶液总量为50质量%以下,更优选为30质量%以下。具体来说,可以使用水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇等。
对制作有机粒子时,即析出、形成有机粒子时不良溶剂的条件没有特别的限定,可以选择从常压至亚临界、超临界条件的范围。常压下的温度优选为-30~100℃,更优选为-10~60℃,特别优选为0~30℃。
有机颜料溶液和不良溶剂进行混合时,可以通过添加两者中的任一种进行混合,但优选将有机颜料添加到不良溶剂中进行混合,此时优选不良溶剂保持搅拌状态。搅拌速度优选为100~10000rpm,更优选为150~8000rpm,特别优选为200~6000rpm。添加时可以使用,也可以不使用泵等设备。另外,可以在液体中浸没添加,也可以从液体外添加,但更优选在液体中浸没添加。
有机颜料溶液和不良溶剂的混合比(有机粒子再沉淀液中的良溶剂/不良溶剂之比)按体积比优选为1/50~2/3,更优选为1/40~1/2,特别优选为1/20~3/8。
对有机粒子再沉淀液的浓度没有特别的限定,只要能够生成有机粒子即可,但优选相对于1000m1分散溶剂,有机颜料纳米粒子为10~40000mg,更优选为20~30000mg,特别优选为50~25000mg。
另外,对生成有机颜料纳米粒子时制备规模没有特别限定,优选不良溶剂的混合量为10~2000L的制备规模,更优选为50~1000L的制备规模。
关于有机颜料纳米粒子的粒径,有通过测定进行数值化并从而表示集团平均尺寸的方法,但是作为经常使用的粒径,有表现分布最大值的最频粒径、相当于积分分布曲线中心值的中位粒径、各种平均粒径(数均、长度平均、面积平均、重均、体积平均等)等,在本发明中,如果没有特别指出,则平均粒径是指数均粒径。有机颜料纳米粒子(原始粒子)的平均粒径为纳米尺寸,优选平均粒径为1nm~1μm,更优选为1~200nm,进一步优选为2~100nm,特别优选为5~80nm。还有,由本发明的颜料分散组合物的制造方法形成的粒子可以是晶体粒子,也可以是非晶粒子,还可以是它们的混合物。
另外,作为表示粒子单分散性的指标,在本发明中只要没有特别指定,使用体积平均粒径(Mv)和数均粒径(Mn)的比(Mv/Mn)。有机颜料纳米粒子的浓缩方法中使用的有机粒子分散液中所含的粒子(原始粒子)的单分散性,即Mv/Mn优选为1.0~2.0,更优选为1.0~1.8,特别优选为1.0~1.5。
作为有机颜料纳米粒子的粒径测定方法,可以列举显微镜法、重量法、光散射法、光遮挡法、电阻法、音响法、动态光散射法,特别优选显微镜法、动态光散射法。作为显微镜法中使用的显微镜,例如可以列举扫描电子显微镜、透射型电子显微镜等。作为利用光散射法的粒子测定装置,例如可以列举日机装社制造的ナノトラツクUPA-EX150,大塚电子社制造的ダイナミツク光散射光度计DLS-7000系列等。
优选本发明的颜料分散组合物中含有分散剂。对使颜料分散组合物含有分散剂的工序没有特别限定,优选在有机颜料溶液及不良溶剂两者或一方中添加分散剂而使其含有。另外,也优选在形成有机纳粒子时利用与上述两种液体不同的系统添加分散剂溶液。也优选使用预先用分散剂进行过表面处理的颜料粒子,也可以对颜料粒子施加能够促进分散剂吸附的表面处理。分散剂具有以下作用(1)更快地吸附在析出的颜料表面上,形成微细的纳米粒子,(2)防止这些粒子再发生凝集。
作为可以使用的分散剂,例如可以使用阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型或颜料衍生物的低分子或高分子分散剂。还有,对高分子分散剂的分子量没有特别限定,只要能够允许该高分子分散剂均匀地溶解在溶液中即可,但优选分子量为1,000~2,000,000,更优选为5,000~1,000,000,进一步优选为10,000~500,000,特别优选为10,000~100,000。作为高分子分散剂,具体可以列举聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇的部分甲醛化物、聚乙烯醇的部分丁缩醛化物、乙烯基吡咯烷酮-醋酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、聚丙烯酸盐、聚乙烯基硫酸盐、聚(4-乙烯基吡啶)盐、聚酰胺、聚烯丙基胺盐、缩合萘磺酸盐、纤维素衍生物、淀粉衍生物等。另外,还可以使用褐藻酸盐、明胶、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯胶、黄蓍胶(トンガントゴム)、木质素磺酸盐等天然高分子类。其中,优选聚乙烯基吡咯烷酮。这些高分子可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。这些分散剂可以单独使用或同时使用。关于颜料分散中使用的分散剂,详细记载于“颜料分散安定化と表面处理技术·评价”(化学情报协会,2001年12月发行)的29~46页。
作为阴离子型分散剂(阴离子型表面活性剂),可以列举N-酰基-N-烷基牛磺酸盐、脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基磷酸酯盐、萘磺酸甲醛缩合物、聚氧乙烯烷基硫酸酯盐等。其中,优选N-酰基-N-烷基牛磺酸盐。作为N-酰基-N-烷基牛磺酸盐,优选记载于日本特开平3-273067号说明书中的那些。这些阴离子型分散剂可以单独使用或组合2种以上使用。
阳离子型分散剂(阳离子交换表面活性剂)包括季铵盐、烷氧基化多胺、脂肪族胺聚二醇醚、脂肪族胺、由脂肪族胺和脂肪族醇衍生的二胺及多胺、由脂肪酸衍生的咪唑啉及这些阳离子型物质的盐。这些阳离子型分散剂可以单独使用或组合2种以上使用。
两性离子型分散剂是分子内同时具有上述阴离子型分散剂分子中含有的阴离子基部分和阳离子型分散剂分子中含有的阳离子基部分的分散剂。
作为非离子型分散剂(非离子型表面活性剂),可以列举聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、甘油脂肪酸酯等。其中,优选聚氧乙烯烷基芳基醚。这些非离子型分散剂可以单独使用或组合2种以上使用。
颜料衍生物型分散剂被定义为由作为母体物质的有机颜料衍生的、通过该母体结构进行化学修饰而制备的颜料衍生物型分散剂,或由化学修饰的颜料前体经过颜料化反应而形成的颜料衍生物型分散剂。例如有含糖颜料衍生物型分散剂、含哌啶基颜料衍生物型分散剂、萘或苝衍生的颜料衍生物型分散剂、具有通过亚甲基连接在颜料母体结构上的官能团的颜料衍生物型分散剂、具有用聚合物进行了化学修饰的颜料母体结构和磺酸基的颜料衍生物型分散剂、具有磺酰胺基的颜料衍生物型分散剂、具有醚基的颜料衍生物型分散剂、或具有羧酸基或羧酸酯基或羧酰胺基的颜料衍生物型分散剂。
在制造本发明的颜料分散组合物的情况下,在良溶剂中进行溶解而制造有机颜料溶液时,优选同时存在含氨基的颜料分散剂。在这里,所述氨基包括伯胺基、仲氨基、叔氨基,氨基数可以为1,也可以为多个。作为该含氨基的颜料分散剂,可以是在颜料骨架上导入含有氨基的取代基后形成的颜料衍生物化合物,也可以是由含氨基的单体作为聚合成分形成的聚合物化合物。作为它们的例子,例如可以列举日本特开2000-239554号公报、2003-96329号公报、2001-31885号公报、日本特开平10-339949号公报、特公平5-72943号公报中记载的化合物等,但并不局限于这些化合物。
作为在本发明的颜料分散组合物的制造方法中使用的具有氨基的分散剂,可以使用选自下述通式(D1)、(D3)及式(D4)表示的化合物中的至少一种,但并不局限于此。
<1、通式(D1)表示的化合物>
通式(D1)A-N=N-X-Y在通式(D1)中,A和X-Y同时表示可形成偶氮色素的成分。
上述A可以任意选择,只要是能与重氮化合物进行偶合而形成偶氮色素的化合物即可。上述A的具体例子如以下所示,但本发明绝不局限于这些结构。
式1-1 式1-2 式1-3 式1-4 式1-5 式1-6式1-7 式1-8式1-9 式1-10 式1-11 式1-12在通式(D1)中,X表示单键或选自下述式(i)~(v)的结构式所示的二价连接基团。
式(i) 式(ii) 式(iii) 式(iv) 式(v)在通式(D1)中,Y表示下述通式(D2)所示的基团。
通式(D2) 在通式(D2)中,Z表示低级亚烷基。Z表示-(CH2)b-,b表示1~5的整数,优选为2或3。在通式(D2)中,-NR21表示低级烷基氨基、或含有氮原子的5~6元饱和杂环基。在该-NR21表示低级烷基氨基时,其表示-N(CrH2r+1)2,r表示1~4的整数,优选表示1或2。在-NR21表示含有氮原子的5~6元饱和杂环基时,优选其为下述结构式表示的任一种杂环基。
吡啶环哌啶环 吗啉环在上述通式(D2)中,Z及-NR21可以分别具有低级烷基、烷氧基作为取代基。在上述通式(D2)中,a表示1或2,优选表示2。
以下,列出上述通式(D1)表示的化合物的具体例子,但是本发明绝不局限于这些具体例子。



通式(D1)表示的化合物可以通过例如日本特开2000-239554号公报中记载的方法进行合成。
<2、通式(D3)表示的化合物>
通式(D3) 在通式(D3)中,Q表示选自蒽醌化合物色素、偶氮化合物色素、酞菁化合物色素、喹吖酮化合物色素、二噁嗪化合物色素、蒽嘧啶(anthrapyrimidine)化合物色素、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)化合物色素、阴丹士林化合物色素、黄蒽酮化合物色素、皮蒽酮化合物色素、苝酮化合物色素、苝化合物色素及硫靛蓝化合物色素的有机色素残基,其中优选偶氮化合物色素或二噁嗪化合物色素,更优选偶氮化合物色素。
X1表示-CO-、-CONH-Y2-、-SO2NH-Y2-或-CH2NHCOCH2NH-Y2-,优选-CO-、-CONH-Y2-。
Y2表示可以具有取代基的亚烷基或亚芳基,其中优选亚苯基、亚甲苯基或亚己基,更优选亚苯基。
R11及R12可以各自独立地为取代或未取代的烷基,或R11和R12合在一起可以形成至少含有氮原子的杂环基。其中,优选甲基、乙基、丙基或含有氮原子的吡啶基,更优选乙基。
Y1表示-NH-或-O-。
Z1表示羟基或通式(D3a)所示的基团,或在n1为1时Z1可以是-NH-X1-Q。m1表示1~6的整数,优选2~3。n1表示1~4的整数,优选1~2。
通式(D3a) 在通式(D3a)中,Y3表示-NH-或-O-,m1、R11及R12与其在通式(D3)中的含义相同。
作为通式(D3)表示的化合物,更具体地用例如下述通式进行表示。
通式(D3-1) 通式(D3-2) 通式(D3-3) 通式(D3-4) 通式(D3-5) 通式(D3-6)在通式(D3-1)~(D3-6)中,Q、m1、n1、R11、R12与其在通式(D3)中的含义相同。以下列举通式(D3)所示化合物的具体例子,但本发明绝不局限于此。
还有,式中的Cu-Pc表示铜酞菁。

通式(D3)表示的化合物例如可以通过使具有R11及R12的胺化合物和具有R11及R12的醇化合物与卤化三嗪化合物进行反应,再使得到的中间体与色素化合物进行反应而形成。另外,还可以参考日本特公平5-72943号说明书中的记载。
<3、含有接枝共聚物的颜料分散剂>
在本发明的颜料分散组合物的制造方法中,还优选使用含有具备氨基及醚基的接枝共聚物、含有必要时适当选择的其它成分的分散剂。
上述接枝共聚物至少具有氨基及醚基,也可以含有其它单体等作为共聚物单元。
上述接枝共聚物的重均分子量(Mw)优选为3000~100000,更优选为5000~50000。如果上述重均分子量(Mw)不足3000,则不能防止有机纳米粒子的凝集,有时粘度上升,如果超过100000,则在有机溶剂中的溶解性不足,有时粘度上升。还有,该重均分子量是通过凝胶渗透色谱(载体四氢呋喃)进行测定并经过聚苯乙烯换算的重均分子量。
优选该接枝共聚物至少含有(i)末端具有烯属不饱和双键的聚合性低聚物、(ii)具有氨基和烯属不饱和双键的单体和(iii)具有醚基的聚合性单体,作为共聚物单元,必要时还可含有(iv)其它单体作为共聚单元。
作为这些共聚物单元在上述接枝共聚物中的含量,优选(i)上述聚合性低聚物为15~98质量%,更优选为25~90质量%,优选(ii)含有氨基的单体为1~40质量%,更优选5~30质量%,优选(iii)上述具有醚基的聚合性单体为1~70质量%,优选5~60质量%。
如果上述聚合性低聚物的含量不足15质量%,有时不能获得作为分散剂的立体排斥效果,不能防止有机纳米粒子的凝集,如果超过98质量%,则上述含氮单体的比例减少,对有机粒子的吸附能力降低,分散性可能不足。如果上述含氮单体的含量不足1质量%,则对有机粒子的吸附能力低,分散性可能不足,如果超过40质量%,则上述聚合性低聚物的比例下降,因此不能获得分散剂的立体排斥效果,不能防止有机粒子的凝集。如果上述具有醚基的聚合性单体的含量不足1质量%,则在滤色器等的制造时显影适应性可能不足,如果超过70质量%,则作为分散剂的能力可能下降。
(i)聚合性低聚物上述聚合性低聚物(以下,有时称为“大单体”。)是末端具有含烯属不饱和双键的基团的低聚物。在本发明中,优选在上述聚合性低聚物中该低聚物两末端中仅有一方具有含前述烯属不饱和双键的基团。
作为上述低聚物,通常可以列举例如由选自(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯及丁二烯中的至少一种单体形成的均聚物或共聚物等,其中优选(甲基)丙烯酸烷基酯的均聚物或共聚物、聚苯乙烯等。在本发明中,这些低聚物可以被取代基取代,对于该取代基没有特别限制,例如可以列举卤原子等。
作为上述具有烯属不饱和双键的基团,可以适当列举例如(甲基)丙烯酰基、乙烯基等,其中特别优选(甲基)丙烯酰基。
在本发明中,上述聚合性低聚物中优选为下述通式(E6)表示的低聚物。
通式(E6) 在上述通式(E6)中,R61及R63表示氢原子或甲基。R62表示碳数为1~8且可被醇羟基取代的亚烷基,优选碳数为2~4的亚烷基。Y6表示苯基、具有碳数为1~4的烷基的苯基、或-COOR64(此处,R64表示碳数为1~6且可被醇羟基、卤素取代的烷基、苯基、或碳数为7~10的芳烷基。),优选苯基或-COOR64(此处,R64表示碳数为1~4且可被醇羟基取代的烷基。)。q表示20~200。
作为上述聚合性低聚物的具体例子,优选聚(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚(甲基)丙烯酸异丁酯、作为它们的共聚物的在一个分子末端结合有(甲基)丙烯酰基的聚合物。
上述聚合性低聚物可以是市售的,或适当合成的,作为市售产品,例如可以列举单末端甲基丙烯酰基化聚苯乙烯低聚物(Mn=6000,商品名AS-6,东亚合成化学工业(株)社制)、单末端甲基丙烯酰基化聚甲基丙烯酸甲酯低聚物(Mn=6000,商品名AA-6,东亚合成化学工业(株)社制)、单末端甲基丙烯酰基化聚丙烯正丁酯低聚物(Mn=6000,商品名AB-6,东亚合成化学工业(株)社制)、单末端甲基丙烯酰基化聚甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-羟乙酯低聚物(Mn=7000,商品名AA-714,东亚合成化学工业(株)社制)、单末端甲基丙烯酰基化聚甲基丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸2-羟乙酯低聚物(Mn=7000,商品名707S,东亚合成化学工业(株)社制)、单末端甲基丙烯酰基化聚甲基丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸2-羟乙酯低聚物(Mn=7000,商品名AY-707S、AY-714S,东亚合成化学工业(株)社制)等。
在本发明中,作为上述聚合性低聚物的优选具体例子,可以列举作为选自(甲基)丙烯酸烷基酯的聚合物、(甲基)丙烯酸烷基酯和聚苯乙烯的共聚物中的至少1种低聚物,且数均分子量为1000~20000,末端具有(甲基)丙烯酰基的低聚物。
(ii)含有氨基的单体作为上述含有氨基的单体,可以适合列举例如选自下述通式(E2)表示的化合物中的至少一种。
通式(E2) 在上述通式(E2)中,R21表示氢原子或甲基。R22表示碳数为1~8的亚烷基,其中优选碳数为1~6的亚烷基,特别优选碳数为2~3的亚烷基。
X2表示-N(R23)(R24)、-R25N(R26)(R27)。此处,R23及R24表示氢原子、碳数为1~6的烷基或苯基。R25表示碳数为1~6的亚烷基,R26及R27表示氢原子、碳数为1~6的烷基或苯基。
在上述内容中,-N(R23)(R24)中的R23及R24优选为氢原子或碳数为1~4的烷基或苯基,-R25-N(R26)(R27)中的R25优选为碳数为2~6的亚烷基,R26及R27优选为碳数为1~4的烷基或苯基。m2及n2表示1或0,优选m2=1且n2=1,或m2=1且n2=0(即,对应于下述通式(E3)、(E4)表示的单体)。
在本发明中,上述通式(E2)表示的单体优选为选自下述(E3)及(E4)任一式表示的单体中的至少一种。
通式(E3) 在上述通式(E3)中,R31和R21同义。R32和R22同义。X3与X2同义。
通式(E4) 在上述通式(E4)中,R41和R21同义。X4与X2同义,优选为-N(R43)(R44)(此处,R43及R44与R23及R24同义。)或-R45-N(R46)(R47)(此处,R45、R46及R47分别与R25、R26及R27同义。)。
作为上述通式(E2)表示的单体的具体例子,可以列举二甲基(甲基)丙烯酰胺、二乙基(甲基)丙烯酰胺、二异丙基(甲基)丙烯酰胺、二正丁基(甲基)丙烯酰胺、二异丁基(甲基)丙烯酰胺、吗啉代基(甲基)丙烯酰胺、哌啶子基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-2-吡咯烷基(甲基)丙烯酰胺及N,N-甲基苯基(甲基)丙烯酰胺(以上为(甲基)丙烯酰胺类);2-(N,N-二甲基氨基)乙基(甲基)丙烯酰胺、2-(N,N-二乙基氨基)乙基(甲基)丙烯酰胺、3-(N,N-二乙基氨基)丙基(甲基)丙烯酰胺、3-(N,N-二甲基氨基)丙基(甲基)丙烯酰胺、1-(N,N-二甲基氨基)-1,1-二甲基甲基(甲基)丙烯酰胺、6-(N,N-二甲基氨基)己基(甲基)丙烯酰胺(以上为氨基烷基(甲基)丙烯酰胺类)等作为优选单体。
(iii)具有醚基的聚合性单体作为上述具有醚基的聚合性单体,可以适当列举例如选自下述通式(E1)表示的单体的至少一种。
通式(E1) 在上述通式(E1)中,R11表示氢原子或甲基。R12表示碳数为1~8的亚烷基,其中优选碳数为1~6的亚烷基,更优选为碳数为2~3的亚烷基。X1表示-OR13或-OCOR14。此处,R13表示氢原子、碳数为1~18的烷基、苯基、或被碳数为1~18的烷基取代的苯基。R14表示碳数为1~18的烷基。另外,m3表示2~200,优选5~100,特别优选10~100。
对作为上述具有醚基的聚合性单体,没有特别的限定,只要是具有醚基并且具有聚合性的单体即可,可以从通常的单体中进行选择,例如可以列举聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇单甲基丙烯酸酯等,这些单体可以是市售的或适当合成的。作为市售产品,可以列举甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名NKエステルM-40G、M-90G、M-230G(以上,东亚合成化学工业(株)社制);商品名ブレンマ一PME-100、PME-200、PME-400、PME-1 000、PME-2000、PME-4000(以上,日本油脂(株)社制))、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(商品名ブレンマ一PE-90、PE-200、PE-350,日本油脂(株)社制)、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯(商品名ブレンマ一PP-500、PP-800、PP-1000,日本油脂(株)社制)、聚乙二醇聚丙二醇单甲基丙烯酸酯(商品名ブレンマ一70PEP-370B,日本油脂(株)社制)、聚乙二醇聚丁二醇单甲基丙烯酸酯(商品名ブレンマ一55PET-800,日本油脂(株)社制)、聚丙二醇聚丁二醇单甲基丙烯酸酯(商品名ブレンマ一NHK-5050,日本油脂(株)社制)等。
(iv)其它单体上述接枝共聚物还可以含有上述其它单体作为共聚物单元,对该其它单体没有特别的限定,可以根据目的进行选择,例如可以列举芳香族乙烯基化合物(例如,苯乙烯、α-甲基苯乙烯及乙烯基甲苯)、(甲基)丙烯酸烷基酯(例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯及(甲基)丙烯酸异丁酯)、(甲基)丙烯酸烷基芳基酯(例如,(甲基)丙烯酸苄基酯)、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、羧酸乙烯基酯(例如,醋酸乙烯酯及丙烯乙烯基酯)、乙烯基腈(例如,(甲基)丙烯腈及α-氯代丙烯腈)、脂肪族共轭二烯(例如,1,3-丁二烯及异戊二烯)、(甲基)丙烯酸等。其中优选不饱和羧酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸烷基芳基酯及羧酸乙烯基酯。
作为上述接枝共聚物中该其它单体的含量,例如优选为5~70质量%。如果该其它单体的含有率不足5质量%,则有时不能控制涂布膜的物性,如果超过70质量%,则有时不能充分发挥作为分散剂的能力。
作为上述接枝共聚物的优选具体例子,可以列举
(11)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化聚(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(12)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化聚苯乙烯共聚物、(13)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸甲酯/末端甲基丙烯酰化聚苯乙烯共聚物、(14)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化(甲基)丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物的共聚物、(15)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物的共聚物、(16)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物的共聚物、(17)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化聚(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(18)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化聚(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(19)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化聚(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(20)3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺/聚丙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯/末端甲基丙烯酰化聚(甲基)丙烯酸甲酯共聚物等。
其中,优选(11)、(14)、(18),更优选下述式(D4)表示的化合物。式(D4)中,Me表示甲基。
式(D4) a∶b∶c=15∶20∶65(重量比)
上述接枝共聚物可以通过使将要形成上述各共聚物单元的成分例如在溶剂中进行自由基聚合而得到。在进行该自由基聚合时,可以使用自由基聚合引发剂,另外,还可以使用链转移剂(例如,2-巯基乙醇及十二烷基硫醇)。对于含有接枝共聚物的颜料分散剂,可以参考日本特开2001-31885号公报的记载。
为了进一步提高有机粒子的均匀分散性及贮存稳定性,作为分散剂的含量,优选相对于100质量份的颜料为0.1~1000质量份,更优选为1~500质量份,进一步优选为5~20质量份。如果不足0.1质量份,则可能看不到有机纳米粒子分散稳定性的提高。另外,分散剂可以单独使用,也可以组合数种进行使用。
以下对在本发明的颜料分散组合物的制造中使用的制造装置的优选实施方案进行说明,但这并不是对本发明进行限定性解释。
(制造装置例1)图1是在本发明的颜料分散组合物的制造中使用的制造装置的优选实施方案。在图1中,通过供给管14向容器11内连续提供有机材料溶液。其中,在容器11中容纳有不良溶剂11a,通过搅拌作用使不良溶剂整体一直保持对流。
图2是用于制造本发明的颜料分散组合物的制造装置的另一个优选实施方案的概略图。该装置是在图1制造装置的容器11内设置混合室(搅拌区)13后形成的。混合室13设置于不良溶剂的液面下,其内部充满不良溶剂。另外,在该混合室13中的搅拌作用下,反应容器11中的不良溶剂整体以由上至下(沿图中箭头的方向)贯穿该混合室13内部的方式一直保持对流。
图3是将图2所示的制造装置的一个实施方案的混合室13放大后,概略地显示的放大部分的断面图。通过供给管14将有机材料溶液提供到混合室13内。该混合室13由外壳17形成,外壳17是由截面积恒定的立方形筒构成,外壳17的上端形成开放端(开放部分),下端设置有圆孔18,使得混合器13内的不良溶剂与搅拌区外(按图中的结构来说,不良溶剂11a中,混合室13以外的区域相当于搅拌区外,也称为搅拌外区域。)的不良溶剂整体互相连通。此处,有机材料溶液供应管14被设置于构成外壳17下端的器壁内,朝向上述圆孔形成开口。另外,上述混合器13内设置有搅拌叶片12,搅拌叶片安装在轴15上,利用电动机16进行旋转。通过该搅拌叶片12的旋转,不良溶剂通过圆孔18在混合器13内从下方向上方不断地进行循环运动。
设置于上述混合室13中的搅拌叶片12必须在混合室内形成所希望的混合强度。据推测该混合强度对于混入有机颜料溶液时液滴(droplet)的大小而言是重要的操作参数。
另外,优选搅拌叶片12选自具有以下能力的叶片,即不会产生因为在混合空间内生成的有机纳米粒子停留在混合室13中而与其它有机纳米粒子结合而形成更大的粒子或受到供给到混合室13中的有机材料溶液的影响而形成大粒子,从而生成巨大粒子的情况,并且能够将生成的有机纳米粒子迅速抽出,迅速地排放到混合室13外部。
作为搅拌叶片12,只要能达到上述目的,可以具有任意形态,例如可以使用涡轮型、风扇涡轮型等。
另外,优选外壳17按如上所述由立方形筒构成。由此,由搅拌叶片12造成的液流在外壳17的角部达到混乱,不需要扰流板之类的附件就可以进一步提高混合效果。
图4是将图2所示制造装置的另一个实施方案的混合室中的搅拌叶片设定为两个(混合用搅拌叶片19a、排放用搅拌叶片19b)的混合器的放大部分的断面图。通过这样设置两个搅拌叶片,使得可以对控制混合强度的能力和将有机颜料粒子排放到混合器外的能力独立地进行选择,能够将混合强度、循环量独立地设定为所希望的值而进行操作。
(制造装置例2)图5是概略地显示本发明的颜料分散组合物的制造中使用的制造装置的另一实施方案的断面图。在图5中,分别通过供给管24a、24b将有机材料溶液及不良溶剂连续地供给到搅拌罐21a中。不会产生搅拌罐21a中生成的有机材料粒子因为停留在搅拌罐21a内,与其它有机颜料粒子结合而形成更大的粒子或被受到由供给管24a、24b供给的有机材料溶液的影响而形成大粒子,从而形成巨大粒子的情况,通过排放管23将生成的有机材料粒子迅速抽出。
图6是概略地显示本发明的颜料分散组合物的制造中使用的装置的又一实施方案的断面图。在图6的制造装置中,搅拌装置50具备圆筒状搅拌罐38和作为搅拌设备的一对搅拌叶片41、42,所述搅拌罐38具有分别使有机材料溶液及不良溶剂流入的两个液体供给口32、33和排放搅拌处理完成后的混合液体的排液口36,上述搅拌叶片41、42通过在该搅拌罐38中被驱动旋转来控制该搅拌罐38内液体的搅拌状态。
搅拌罐38由中心轴为上下方向的圆筒状罐主体39和形成用于堵塞该罐主体39的上下开口端的罐壁的密封板40构成。另外,搅拌罐38和罐主体39由透磁性优异的非磁性材料形成。两个液体供给口32、33被设置于罐主体39的偏下端的位置,排液口36被设置于罐主体39的偏上端的位置。
一对搅拌叶片41、42被分离装配在搅拌罐38内相对的上下端,并被相互反向地驱动旋转。各搅拌叶片41、42与装备于各搅拌叶片41、42邻近的罐壁(密封板40)外侧的外部磁铁46构成磁耦合C,通过独立电动机48、49驱动各外部磁铁的旋转,进行互相反向的旋转操作。
如图6中虚线箭头(X)及实线箭头(Y)所示,罐38内相对装备的一对搅拌叶片41、42分别在罐38内形成了方向不同的搅拌流。而且,由于各搅拌叶片41、42形成的搅拌流的流动方向不同,因此互相冲撞,从而在罐38内生成了促进罐38内搅拌的高速紊流,防止了罐38内液流形成稳态,在使搅拌叶片41、42高速旋转的情况下,阻止搅拌叶片41、42旋转轴周围形成空洞,同时还阻止了沿着未受到充分搅拌作用的罐38的内周面在罐38内流动的稳态液流的形成。因此,通过搅拌叶片41、42的高速旋转,可以容易地提高处理速度,而且此时阻止了因罐38内液流形成稳态而导致排出搅拌混合不充分的液体,可以防止处理质量的下降。
另外,搅拌罐38内的各搅拌叶片41、42是通过磁耦合C与配置在搅拌罐38外的电动机48、49相连,因此不需要使旋转轴插入搅拌罐38的罐壁,可以使搅拌罐38形成没有旋转轴插入部的密闭容器结构,因而可以防止搅拌混合的液体向罐外的泄漏,同时还可防止旋转轴用润滑剂(密封液)等作为杂质混入罐38内的液体中所导致的处理质量下降。
在本发明的颜料分散组合物的制造中,使用具有这些结构的制造装置,不仅可以通过间歇方式,也可以通过连续流动方式制造有机纳米粒子,可以适应大批量生产。另外,通过迅速地排出生成的有机纳米粒子分散液,可以使提供到搅拌罐内的有机材料溶液和不良溶剂的比达到始终恒定。因此,使得从制造开始直到制造结束,分散液中有机材料的溶解度达到恒定,可以稳定地制造单分散的有机纳米粒子。
而且,通过阻止因罐内液流形成稳态而导致排出搅拌混合不充分的有机纳米粒子分散液,以及防止旋转轴用润滑剂(密封液)等作为杂质混入罐内的液体中,由此可以稳定地制造单分散的有机纳米粒子。
(制造装置例3)对作为本发明的颜料分散组合物的制造中使用的装置的另一实施方案,即,对使用具有剪切力的叶片进行搅拌的制造装置进行说明。
本发明中所说的剪切力是指搅拌叶片对将有机材料溶液混入不良溶剂后生成的液滴(droplet)施加的剪切力。
对可在本发明中使用的搅拌部的形状没有特别的限定,只要是可以施加高剪切力的形态即可,通常可以列举桨叶、涡轮叶片、螺带叶片、法厄德拉型叶片等,优选的是溶解器叶片,还优选的是具有由可以旋转的涡轮部和在以微小间隙位于其周围并固定的定子部构成的搅拌部的搅拌、乳化、分散机。
溶解器叶片是具有可形成高剪切力的功能的特殊搅拌叶片,图7中用正视图概略地显示了它的一个实例,图8显示了该附图的代用照片。
另外,还优选使用如图9所示的具有由可以旋转的涡轮部和在以微小间隙位于其周围并固定化的定子部构成的搅拌部的装置,作为该搅拌、乳化、分散机,例如可列举マイクロテツク·ニチオン社制造的ヒスコトロン、特殊机化工业社制造的T.K均匀混合器(homomixer)、IKA社制造的ULTRA-TURRAX。
搅拌速度根据不良溶剂的粘度、温度、表面活性剂的种类及添加量而取不同的值,但是优选为100~10000rpm,更优选为150~8000rpm,特别优选为200~6000rpm。如果转数过低,则不能充分发挥搅拌效果,反之如果过高,则不良溶剂中易卷入气泡,是不可取的。
在本发明的颜料分散组合物的制造方法中,通过对有机纳米粒子分散液进行脱盐浓缩,可以以工业规模生产适合于滤色器涂布液及喷墨用墨水的浓缩液。
以下,对浓缩方法进行说明。
对浓缩方法没有特别的限制,只要能够浓缩有机纳米粒子液即可,例如优选向有机纳米粒子分散液中添加提取溶剂并混合,将有机纳米粒子浓缩提取到该提取溶剂相中,并用过滤器等过滤该浓缩提取液而形成浓缩纳米粒子液的方法;利用离心分离使有机纳米粒子沉降而进行浓缩的方法;利用超滤进行脱盐浓缩的方法;通过真空冷冻干燥使溶剂升华而进行浓缩的方法;通过加热或减压使溶剂干燥而进行浓缩的方法等。或非常优选使用这些方法的组合。
在获得本发明的含水率低的颜料分散组合物的过程中,经过水分散物的浓缩过程时,浓缩的湿滤饼的含水率通常为15质量%~95质量%,优选30质量%~90质量%,更优选50质量%~85质量%。
如果湿滤饼的含水率低于15质量%,则颜料粒子形成不可逆的凝集物,可能导致不能分散。另外,如果湿滤饼的含水率高于95质量%,则后续工序中可能需要大量的有机溶剂。
在获得本发明的含水率低的颜料分散组合物的过程中,还可以形成颜料的溶剂浓缩物。溶剂浓缩物中的颜料浓度通常为10质量%~70质量%,但优选为15质量~60质量%,更优选为20质量%~50质量%。另外,优选浓缩物中的含水率相对于颜料为50质量%以下,更优选相对于颜料为30质量%以下,特别优选为10质量%以下。
含水率可以通过公知的任意方法测定,在本发明中,采用卡尔费休法(实验化学讲座15(下)分析化学P241~)测定含水率。
关于浓缩后的有机纳米粒子的浓度,优选为1~100质量%,更优选为5~100质量%,特别优选为10~100质量%。
以下,对浓缩提取方法进行说明。
对该浓缩提取中使用的提取溶剂没有特别的限定,但实质上与有机纳米粒子分散液的分散溶剂(例如,水性溶剂)不发生混合(在本发明中,实质上不发生混合是指互溶性低,溶解量优选为50质量%以下,更优选为30质量%以下。该溶解量没有特别的下限,但是如果考虑通常溶剂的溶解性,则该溶解量的下限实际上为1质量%以上。在混合后,静置时形成界面)的溶剂是优选的。另外,优选该提取溶剂是能够使有机纳米粒子再分散于提取溶剂中并产生弱凝集(即使不通过研磨或高速搅拌等施加高剪切力也可以进行再分散的絮凝物)的溶剂。如果达到这种状态,则不会形成使粒子尺寸发生变化的强凝集,可用提取溶剂润湿目的有机纳米粒子,另一方面可通过过滤等容易地除去水等分散溶剂,从这些方面来看,所述溶剂是优选的。作为提取溶剂,优选酯化合物溶剂、醇化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、脂肪族化合物溶剂,更优选酯化合物溶剂、芳香族化合物溶剂或脂肪族化合物溶剂,特别优选酯化合物溶剂。
作为酯化合物溶剂,例如可以列举2-(1-甲氧基)丙基醋酸酯、醋酸乙酯、乳酸乙酯等。作业醇化合物,例如可以列举正丁醇、异丁醇等。作为芳香族化合物,例如可以列举苯、甲苯、二甲苯等。作为脂肪族化合物,例如可以列举正己烷、环己烷等。另外,提取溶剂可以是上述优选溶剂中的纯一溶剂,也可以是由多种溶剂形成的混合溶剂。
对提取溶剂的量没有特别限定,只要能够提取出上述有机纳米粒子即可,考虑到浓缩提取,优选其用量比有机纳米分散液更少。如果用体积比进行表示,则将有机纳米粒子分散液设为100时,所添加的提取溶剂优选为1~100,更优选为10~90,特别优选为20~80。如果过多,则浓缩需要大量的时间,如果过少,则提取不充分,分散溶剂中残留纳米粒子。
添加纳米粒子后,为了与分散液进行充分接触,优选进行搅拌混合。搅拌混合可使用通常的方法。对添加提取溶剂并进行混合时温度没有特别的限定,但优选为1~100℃,更优选为5~60℃。对于提取溶剂的添加、混合,只要能令人满意地实施各工序就可以使用任何装置,例如可以使用分液漏斗型装置进行。
在采用超滤的情况下,例如可使用用于卤化银的脱盐/浓缩的方法。已知的有研究公开(Research Disclosure)No.10208(1972)、No.13122(1975)及No.16351(1977)。对于作为重要操作条件的压力差及流量,可以参考大矢春彦著“膜利用技术ハンドブツク”幸书房出版(1978),p275中记载的特性曲线进行选定,但是在处理目标有机纳米粒子分散物方面,为了抑制粒子的凝集,还需要找出最适条件。另外,就补充因膜透过而损失的溶剂的方法而言,有连续添加溶剂的恒容式和断续地分次添加的分批式,但优选脱盐处理时间较短的恒容式。对于由此补充的溶剂来说,可以使用通过离子交换或蒸馏而得到的纯水,但也可以在纯水中混入分散剂、分散剂的不良溶剂,也可以直接添加到有机纳米粒子分散物中。
图10显示了用于进行超滤的装置的一个构成实例。如图10所示,该装置具备容纳脂肪酸银分散物的罐81、使该罐81中的分散物进行循环的循环用泵82、及将通过循环用泵82导入的分散物中副产的无机盐作为透过水除去的超过滤模块83。分离出的透过水的分散物被再次返回到罐81中,反复进行同样的操作,直至达到除去副产无机盐的预定目的。另外,该装置中还设置了补充纯水计量用流量计84,用于对因通过透过水而流失的溶剂进行补充所用的一定量的水进行计量,以及设置了用于确定纯水补充量的透过水计量用流量计85。另外,还可设置用于导入透过水的稀释水的反向清洗用泵86。
作为超滤膜,已经作为模块装入的平板型、螺旋型、圆筒型、中空丝型、中空纤维型等超滤膜,有旭化成(株)社、ダイセル化学(株)社、(株)东レ社、(株)日东电工社等进行销售,但是从总膜面积及清洗性上来看,优选螺旋型或中空丝型超滤膜。另外,作为可透过膜的成分的阈值指标的截留分子量,必须根据所使用的分散剂的分子量进行确定,优选为5,000以上50,000以下,更优选为5,000以上15,000以下。
为了将有机纳米粒子分散液的分散溶剂与浓缩提取液分离,优选进行过滤器过滤。作为过滤器使用的过滤装置,例如可以使用加压过滤之类的装置。作为优选的过滤器,可以列举纳米过滤器、超滤器等。优选通过过滤器过滤,除去残留的分散溶剂,对浓缩提取液中的有机纳米粒子再进行浓缩而形成浓缩纳米粒子液。
对冷冻干燥方法没有特别的限定,可以使用本领域技术人员可能采用的任何方法。例如,可以列举冷媒直接膨胀法、重复冷冻法、热媒循环法、三重热交换法、间接加热冷冻法,但优选使用冷媒直接膨胀法、间接加热冷冻法,更优选使用间接加热冷冻法。任何一种方法中都优选在进行预冷冻后进行冷冻干燥。对预冷冻条件没有特别的限定,但是必须使进行冷冻干燥的试样均匀地冷冻。
作为间接加热冷冻法的装置,可以列举小型冷冻干燥机、FTS冷冻干燥机、LYOVAC冷冻干燥机、实验用冷冻干燥机、研究用冷冻干燥机、三重热交换真空冷冻干燥机、单冷式冷冻干燥机、HULL冷冻干燥机,但优选的是小型冷冻干燥机、实验用冷冻干燥机、研究用冷冻干燥机、单冷式冷冻干燥机,更优选的小型冷冻干燥机、单冷式冷冻干燥机。
对冷冻干燥的温度没有特别的限定,例如为约-190~约-4℃,优选约-120~约-20℃,更优选约-80~约-60℃。对冷冻干燥的压力也没有特别的限定,本领域技术人员可以进行适当地选择,例如可以在约0.1~约35Pa,优选约1~约15Pa,更优选约5~约10Pa下进行。冷冻干燥时间为例如约2~约48小时,优选约6~约36小时,更优选约16~约26小时。当然,这些条件可以由本领域技术人员适当选择。关于冷冻干燥法,可以参照例如制剂机械技术ハンドブツク制剂机械技术研究会编,地人书馆,p.120~129(2000年9月);真空ハンドブツク日本真空技术株式会社编,オ-ム社,p.328~331(1992年);冷冻及干燥研究会会誌伊藤孝治他,No.15,p.82(1965年)等。
以下对离心分离进行说明。
作为在通过离心分离来浓缩有机纳米粒子中使用的离心分离机,只要能够使有机纳米粒子分散液(或有机纳米粒子浓缩提取液)中的有机纳米粒子沉降,可以使用任何装置。作为离心分离机,例如,在通用装置之外,可以列举带去皮功能(在旋转中抽吸上清层,并将其排放到体系外的功能)的离心机、以及连续排出固形物的离心分离机等。
作为离心分离的条件,离心力(表示为需要几倍于重力加速度的离心加速度的值)优选为50~10000,更优选为100~8000,特别优选为150~6000。离心分离时温度取决于分散液的溶剂种类,但优选为-10~80℃,更优选为-5~70℃,特别优选为0~60℃。
以下对干燥进行说明。
对通过减压干燥浓缩有机纳米粒子时使用的装置没有特别的限定,只要能够使有机纳米粒子分散液(或有机纳米粒子浓缩提提液)的溶剂蒸发即可。例如可以列举通用的真空干燥器及旋转泵、以及可以一边搅拌液体一边进行加热减压干燥的装置、能够使液体通过加热减压的管子从而进行连续干燥的装置等。
加热减压干燥温度优选为30~230℃,更优选为35~200℃,特别优选为40~180℃。减压时压力优选为100~100000Pa,更优选为300~90000Pa,特别优选为500~80000Pa。
根据上述浓缩方法,可以有效地从有机纳米粒子分散液浓缩出有机纳米粒子。关于浓缩倍率,例如如果将作为原料的有机纳米粒子分散液中的纳米粒子浓度设为1,则可浓缩至浓缩有机纳米粒子糊中的浓度优选为约100~约3000倍,更优选为约500~约2000倍。
在本发明的颜料分散组合物的制造方法中,通过上述浓缩将处于凝集状态的有机粒子进行再分散(在本发明中,再分散是指使分散液中的粒子凝集散开,提高分散度,也称为微细分散化)。
通过上述提取溶剂、离心分离、干燥等进行浓缩而形成的有机粒子液中所含的有机粒子通常会因浓缩而发生凝集。此时,为了使快速过滤器过滤成为可能,再次获得良好的分散状态,优选有机粒子是作为按能够进行再分散的程度进行凝集的絮状物而获得的。
因此,就使用通常的分散方法进行分散进所达到的程度而言,微粒化不足,需要微细化效率更高的方法。对于这种凝集的有机粒子来说(在本发明中,凝集的有机粒子是指凝集体等有机粒子是通过次级力聚集的粒子,原始粒子为纳米尺寸时也称为凝集纳米粒子。),根据本发明的有机纳米粒子分散液制造方法,通过使凝集有机粒子液中含有质量平均分子量为1000以上的高分子化合物,可以使有机粒子达到微细分散(在本发明中,凝集有机粒子液是指液体中含有凝集有机粒子的物质,可以是分散液、浓缩液、糊、淤浆等,只要含凝集有机粒子即可。)。
接着,对在本发明的颜料分散组合物的制造方法中可以优选使用的高分子化合物(在本发明中,“高分子化合物”是指质量平均分子量为1000以上的有机化合物,虽然没有特别的上限规定,但质量平均分子量为500,000以下是实际的,优选为100,000以下,更优选为50,000以下。)进行详细说明。
在本发明的颜料分散组合物中可以优选使用的高分子化合物优选为质量平均分子量为1000以上,用下述通式(1)表示的高分子化合物。
通式(1)(A1-R2nR1P1)m在上述通式(1)中,A1表示具有从酸性基团、带有碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、带配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团的1价有机基团,或表示含有可以有取代基的有机色素结构或杂环的1价有机基团。n个A1可以相同,也可以不同。
具体来说,虽然对A1没有特别的限制,但作为上述“具有酸性基团的1价有机基团”,可以列举例如具有羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基、硼酸基等的1价有机基团。另外,作为上述“具有带有碱性氮原子的基团的1价有机基团”,可以列举例如具有氨基(-NH2)的1价有机基团、具有取代亚胺基(-NHR8、-NR9R10)的1价有机基团(其中,R8、R9及R10分别独立表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上20以下的芳基、碳数为7以上30以下的芳烷基。)、具有下述通式(a1)表示的胍基的1价有机基团[通式(a1)中,Ra1、Ra2分别独立表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上20以下的芳基、碳数为7以上30以下的芳烷基。]、具有下述通式(a2)表示的脒基的1价有机基团[通式(a2)中,Ra3、Ra4分别独立表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上20以下的芳基、碳数为7以上30以下的芳烷基。]等。
作为上述“具有脲基的1价有机基团”,例如可以列举-NHCONHR15(其中,R15表示氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为6以上20以下的芳基、碳数为7以上30以下的芳烷基。)等。
作为上述“具有氨酯基的1价有机基团”,例如可以列举-NHCOOR16、-OCONHR17(其中,R16及R17分别独立地碳数为1~20的烷基、碳数为6以上20以下的芳基、碳数为7以上30以下的芳烷基。)等。
作为上述“具有“带配位性氧原子的基团”的1价有机基团”,例如可以列举具有乙酰丙酮化物基团的基团、具有冠醚的基团等。
作为上述“具有碳数为4以上的烃基的基团”,可以列举碳数为4以上的烷基(例如,辛基、十二烷基等)、碳数为6以上的芳基(例如,苯基、萘基等)、碳数为7以上的芳烷基(例如,苄基等)等。此时碳数没有上限,但优选为30以下。作为上述“具有烷氧基甲硅烷基的基团”,例如可以列举具有三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基等的基团。
作为上述“具有环氧基的基团”,例如可以列举具有缩水甘油基等的基团。
作为上述“具有异氰酸酯基的基团”,例如可以列举3-异氰酸根合丙基等。
作为上述“具有羟基的基团”,例如可以列举3-羟基丙基等。
在上述内容中,作为上述A1,优选那些具有选自酸性基团、带有碱性氮原子的基团、脲基及碳数为4以上的烃基中的基团的1价有机基团。
另外,对上述有机色素结构或杂环没有特别限定,更具体来说,作为有机色素结构,可以列举例如酞菁化合物、不溶性偶氮化合物、偶氮色淀化合物、蒽醌化合物、喹吖酮化合物、二噁嗪化合物、二酮吡咯并吡咯化合物、蒽吡啶化合物、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)化合物、阴丹士林化合物、黄蒽酮化合物、苝酮化合物、苝化合物、硫靛蓝化合物等。另外,作为杂环,例如可以列举噻吩、呋喃、呫吨、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧戊环、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑酮、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌等。
另外,上述有机色素结构或杂环可以有取代基,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
另外,作为上述A1,优选为下述通式(4)表示的1价有机基团。
通式(4)(B1a1R18-在上述通式(4)中,B1表示从酸性基团、带有碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、具有配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团,或表示可以具有取代基的有机色素结构或杂环,R18表示单键或a1价的有机或无机连接基团。a1表示1~5,a1个B1可以是相同的,也可以不同。
通式(4)中的B1与上述A1同义,优选的方案也相同,但是作为上述有机色素结构或杂环,可以列举例如酞菁化合物、不溶性偶氮化合物、偶氮色淀化合物、蒽醌化合物、喹吖酮化合物、二噁嗪化合物、二酮吡咯并吡咯化合物、蒽吡啶化合物、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)化合物、阴丹士林化合物、黄蒽酮化合物、苝酮化合物、苝化合物、硫靛蓝化合物等有机色素结构,例如噻吩、呋喃、呫吨、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧戊环、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑酮、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌等杂环。
另外,上述有机色素结构或杂环可以具有取代基,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
R18表示单键或a1+1价的连接基团。a1表示1~5。作为连接基R18,包括由1~100个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~200个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。R18优选为有机连接基团。
作为R18的具体例子,可以列举下述结构单元或由下述结构单元组合而成的基团。
-O--S- (t-1)(t-2)(t-3)(t-4)(t-5)(t-6)(t-7)(t-8)(t-9)(t-10)(t-11)(t-12) (t-13)(t-14)(t-15)(t-16)(t-17)(t-18)(t-19)-C=N- -C=C (t-20)(t-21)(t-22)(t-23)(t-24)(t-25)(t-26) (t-27)(t-28)(t-29)(t-30)(t-31)(t-32)(t-33)(t-34)R18具有取代基时,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
在上述通式(1)中,R1表示(m+n)价的连接基。m+n等于3~10。
作为上述R1表示的(m+n)价的连接基,包括由1~100个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~200个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。R1优选为有机连接基团。
作为R1的具体例子,可以列举上述(t-1)~(t-34)的结构单元或由该结构单元组合而成的基团(也可以形成环状结构)。
上述连接基具有取代基时,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
R2表示单键或2价连接基团。作为R2,包括由1~100个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~200个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。R2优选为有机连接基团。
作为R2的具体例子,可以列举上述t-3、4、7~18、22~26、32、34的结构单元或由该结构单元组合而成的基团。
在上述内容中,R2具有取代基时,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
在上述通式(1)中,m表示1~8。m优选为1~5,更优选为1~3,特别优选为1~2。
另外,n表示2~9。n优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
在上述通式(1)中,P1表示高分子骨架,可根据目的从通常的聚合物等中选择。
在聚合物中,为了构成高分子骨架,优选选自乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯类聚合物、醚类聚合物、聚氨酯类聚合物、酰胺类聚合物、环氧类聚合物、有机硅类聚合物、及它们的改性物或共聚物[包括例如,聚醚/聚氨酯共聚物、聚醚/乙烯基单体聚合物的共聚物等(可以是无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物中的任一种。)]中的至少一种,更优选选自乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯类聚合物、醚类聚合物、聚氨酯类聚合物及它们的改性物或共聚物中的至少一种,特别优选乙烯基单体的聚合物或共聚物。
而且,优选上述聚合物可溶于有机溶剂中。如果和有机溶剂的亲和性低,则例如作为颜料分散剂使用时,与分散介质的亲和性弱,有时不能确保分散稳定充分的吸附层。
在上述通式(1)表示的高分子化合物中,更优选由下述通式(2)表示的高分子化合物。
通式(2)(A2-R4-SxR3S-R5-P2)y在上述通式(2)中,A2与上述通式(1)中的A1同义,其具体的优选方案也相同,但是作为有机色素结构的具体例子,更优选酞菁化合物、偶氮色淀化合物、蒽醌化合物、二噁嗪化合物、二酮吡咯并吡咯化合物等,作为杂环,更优选咪唑、三唑、吡啶、哌啶、吗啉、三嗪、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑酮、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌等。
另外,还可以与A1具有同样的取代基,关于该取代基,与A1的情况相同,优选的方案也相同。
而且,作为A2,优选为上述通式(4)表示的1价有机基团,关于该有机基团的详细及具体例子、优选方案,也与上述相同。
在上述通式(2)中,R3表示(x+y)价的连接基团。作为上述R3表示的(x+y)价的连接基团,包括由1~60个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~100个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。
作为上述R3表示的(x+y)价的连接基团,与上述R1中的(m+n)价的连接基团同义,优选方案也相同。另外,作为具体例子,可以列举与上述相同的结构单元或由该结构单元组合而成的基团。
在这些基团中,R3表示的连接基团优选为有机连接基,该有机连接基团的优选具体例子[具体例子(r-1)~(r-17)]为如下所示。但是,在本发明并不局限于此。

从原料的获得性、合成的容易性、在各种溶剂中的溶解性方面来看,在上述基团中优选上述(r-1)、(r-2)、(r-10)、(r-11)、(r-16)、(r-17)的基团。
另外,上述R3具有取代基时,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
在上述通式(2)中,R4及R5各自独立地表示单键或2价的连接基团。
作为上述R4、R5表示的“2价的连接基团”,可以列举无取代或具有取代基的,直链、支链或环状的亚烷基、亚芳基、亚芳烷基、-O-、-S-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团作为优选例子(上述R19及R20各自独立地表示氢原子或碳数为1~4的烷基。)。其中优选有机连接基团。
作为上述R4,更优选为直链或支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-(上述R19及R20各自独立地表示氢原子或碳数为1~4的烷基。)、或两种以上的这些基团组合而成的2价基团,特别优选为直链或支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-(上述R19表示氢原子或碳数为1~4的烷基。)、-CO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团。
作为上述R5,更优选为单键、直链或支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-,(上述R19及R20各自独立地表示氢原子或碳数为1~4的烷基。)、或两种以上的这些基团组合而成的2价基团,特别优选为直链或支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-(上述R19表示氢原子或碳数为1~4的烷基。)、-CO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团。
另外,上述R4、R5具有取代基时,作为该取代基,可以列举例如甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~1 6的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基等。
在上述通式(2)中,y表示1~8,优选为1~5,更优选为1~3,特别优选为1~2。另外,x表示2~9,优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
另外,上述通式(2)中的P2表示高分子骨架,可根据目的从通常的聚合物等中选择。关于聚合物的优选方案,与上述通式(1)中的P1同义,优选方案也相同。
在上述通式(2)表示的高分子化合物中,特别优选R3为上述具体例子(r-1)、(r-2)、(r-10)、(r-11)、(r-1 6)或(r-17),R4为单键、直链、支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-(上述R19表示氢原子或碳数为1~4的烷基。)、-CO2-、或两种以上的这些基团组合而成的2价基团,R5为单键、亚乙基、亚丙基、或下述通式(s-a)或(s-b)表示的连接基团,P2为乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯类聚合物、醚类聚合物、聚氨酯类聚合物或它们的改性物,y为1~2,x为3~6的高分子化合物。还有,下述基团中,R21表示氢原子或甲基,1表示1或2。
高分子化合物的质量平均分子量为1000以上,但是优选质量平均分子量为1000~500,000,更优选为3000~100000,进一步优选为5000~80000,特别优选为7000~60000。如果质量平均分子量处于上述范围内,则可以充分发挥聚合物末端导入的多个官能团的效果,在对固体表面的吸附性、胶束形成能力、表面活性方面发挥优异的性能。特别是将本发明涉的高分子化合物用作颜料分散剂时,可以获得良好的分散性和分散稳定性。
对上述通式(1)表示的高分子化合物(包括通式(2)表示的化合物)没有特别的限制,可以通过下述方法等进行合成。在下述合成方法中,从合成容易性来看,更优选下述的2、3、4、5等合成方法,特别优选下述3、4、5等合成方法。
1、使末端导入了选自羧基、羟基、氨基等的官能团的聚合物,和具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的酰卤、或具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的卤代烷、或具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的异氰酸酯等进行高分子反应的方法。
2、使末端导入了碳-碳双键的聚合物,和具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的硫醇进行迈克尔加成反应的方法。
3、使末端导入了碳-碳双键的聚合物,和具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的硫醇在自由基引发剂的存在下进行反应的方法。
4、使末端导入了多个硫醇基的聚合物,和导入了碳-碳双键的官能团(上述通式中的A1或A2)在自由基引发剂的存在下进行反应的方法。
5、用具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的硫醇化合物作为链转移剂,使乙烯基单体进行自由基聚合的方法。
在上述内容中,本发明的颜料分散组合物的制造方法中使用的高分子化合物(优选通式(2)表示的高分子化合物)可以通过例如上述2、3、4、5的任意方法合成,但从合成容易性来看,更优选用上述5的方法合成。
更具体来说,优选用下述通式(3)表示的化合物作为链转移剂进行自由基聚合。
通式(3)(A3-R7-SgR6SH)h
在上述通式(3)中,R6、R7、A3、g及h分别与上述通式(2)中的R3、R4、A2、x及y同义,其优选方案也相同。
对上述乙烯基单体没有特别的限定,优选例如(甲基)丙烯酸酯类、巴豆酸酯类、乙烯基酯类、马来酸二酯类、富马酸二酯类、衣康酸二酯类、(甲基)丙烯酰胺类、乙烯基醚类、乙烯醇的酯类、苯乙烯类、(甲基)丙烯腈类等。作为其例子,可以列举如下所述化合物。
作为上述的(甲基)丙烯酸酯类的例子,可以列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸乙酰氧乙酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸二乙二醇单甲基醚酯、(甲基)丙烯酸二乙二醇单乙基醚酯、(甲基)丙烯酸三乙二醇单甲基醚酯、(甲基)丙烯酸三乙二醇单乙基醚酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇单甲基醚酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇单乙基醚酯、(甲基)丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸三溴苯氧乙酯等。
作为上述巴豆酸酯类的例子,可以列举巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。
作为上述乙烯基酯类的例子,可以列举醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、甲氧基醋酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯等。
作为上述马来酸二酯类的例子,可以列举马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯等。
作为上述富马酸二酯类的例子,可以列举富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丁酯等。
作为上述衣康酸二酯类的例子,可以列举衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丁酯等。
作为上述(甲基)丙烯酰胺类的例子,可以列举(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-环己基(甲基)丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺、N-苄基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉、双丙酮丙烯酰胺等。
作为上述苯乙烯类的例子,可以列举苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、氯代苯乙烯、二氯苯乙烯、溴代苯乙烯、氯甲基苯乙烯、用可通过酸性物质去保护的基团(例如t-Boc等)进行保护的羟基苯乙烯、乙烯基安息香酸甲酯及α-甲基苯乙烯等。
作为上述乙烯基醚类,可以列举甲基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、己基乙烯基醚及甲氧基乙基乙烯基醚等。
除上述化合物外,还可以使用(甲基)丙烯腈、由乙烯基取代的杂环式基团(例如,乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咔唑等)、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、乙烯基己内酯等。
另外,除上述化合物外,还可以使用例如具有氨酯基、脲基、磺酰胺基、酚基、亚酰胺基等官能团的乙烯基单体。作为这种具有氨酯基或脲基的单体,例如可以利用异氰酸酯基和羟基、或氨基的加成反应进行适当地合成。具体来说,可以通过含有异氰酸酯基的单体和含有1个羟基的化合物或含有1个伯氨基或仲氨基的化合物的加成反应,或含有羟基的单体或含有伯氨基或仲氨基的单体和单异氰酸酯的加成反应进行适当地合成。
上述乙烯基单体可以是仅一种进行聚合,也可以是同时使用2种以上进行共聚,这种自由基聚合物可以通过常规方法使各自对应的乙烯基单体进行聚合而获得。
例如,可以利用以下方法获得,即将这些乙烯基单体及链转移剂溶解在适当的溶剂中,并在其中添加自由基聚合引发剂,在约50℃~约220℃下于溶液中进行聚合(溶液聚合法)。
作为溶液聚合法中使用的适当溶剂的例子,可以根据所使用的单体及生成的共聚物的溶解性进行任意选择。例如可以列举甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙基醋酸酯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲氧基丙基醋酸酯、乳酸乙酯、醋酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、氯仿、甲苯。这些溶剂可以是二种以上混合使用。
另外,作为自由基聚合引发剂,可以使用2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)、2,2’-偶氮二(2,4’-二甲基戊腈)之类的偶氮化合物,过氧化苯甲酰之类的过氧化物,及过硫酸钾、过硫酸铵之类的过硫酸盐等。
上述通式(3)表示的化合物可通过以下方法等进行合成,但从合成容易性来看,更优选下述方法7。
6、将具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的卤化物转变为硫醇化合物的方法(可以列举使其与硫脲反应后水解的方法、使其与NaSH直接反应的方法、使其与CH3COSNa反应后水解的方法等)7、使每分子中具有3~10个巯基的化合物和具有官能团(上述通式中的A1或A2)且具有可与巯基反应的官能团的化合物进行加成反应的方法作为上述方法7中的“可与巯基反应的官能团”,可以优选列举酰卤、卤代烷、异氰酸酯、碳-碳双键等。
特别优选“可与巯基反应的官能团”是碳-碳双键,加成反应是自由基加成反应的合成方式。作为碳-碳双键,从与巯基的反应性上来看,更优选1取代或2取代的乙烯基。
作为上述“每分子中具有3~10个巯基的化合物”的具体例子,可以列举以下的化合物。

在上述化合物中,从原料的获得性、合成容易性、对各种溶剂的溶解性上来看,优选(u-1)、(u-2)、(u-10)、(u-11)、(u-16)、(u-17)。
对所述具有官能团(上述通式中的A1或A2)且具有可与巯基反应的官能团的化合物,没有特别的限制,可以列举如下化合物。




例如,上述“每分子中具有3~10个巯基的化合物”和上述“具有选自酸性基团、带碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、带配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中的至少1个基团,且具有碳-碳双键的化合物”的自由基加成反应生成物可以通过以下方法得到,例如,将上述的“每分子中具有3~10个巯基的化合物”及“具有选自酸性基团、带碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、带配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中的至少1个基团,且具有碳-碳双键的化合物”溶解在适当的溶剂中,并向其中添加自由基聚合引发剂,在约50℃~约100℃下进行加成(thiol-ene反应法)。
作为在上述方法中使用的优选溶剂,可以根据所使用的“每分子中具有3~10个巯基的化合物”、“具有选自酸性基团、带碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、带配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中的至少1个基团,且具有可与巯基反应的官能团(例如碳-碳双键)的化合物”及生成的自由基加成反应生成物的溶解性进行任意选择。例如,可以列举甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙基醋酸酯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲氧基丙基醋酸酯、乳酸乙酯、醋酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、氯仿、甲苯。这些溶剂可以是二种以上混合使用。
另外,作为自由基聚合引发剂,可以使用2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)、2,2’-偶氮二(2,4’-二甲基戊腈)之类的偶氮化合物,过氧化苯甲酰之类的过氧化物,及过硫酸钾、过硫酸铵之类的过硫酸盐等。
本发明的颜料分散组合物的制造方法中优选使用的通式(1)表示的化合物的具体例子为如下所示。但本发明绝不局限于这些具体例子。








另外,该高分子化合物优选为具有酸性基团的高分子化合物,更优选为具有羧基的高分子化合物,特别优选为含有(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元中的至少一种及(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元中的至少一种的共聚化合物。
作为(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元,优选为下述通式(I)表示的重复单元,更优选为由丙烯酸或甲基丙烯酸衍生的重复单元,作为(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元,优选为下述通式(II)表示的重复单元,更优选为下述通式(IV)表示的重复单元,特别优选为由丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸苯乙酯、甲基丙烯酸苯乙酯、丙烯酸3-苯基丙酯或甲基丙烯酸3-苯基丙酯衍生的重复单元。
通式(I) (R1表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。)通式(II) (R2表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。R3表示下述通式(III)所示的基团。)通式(III) (R4表示氢原子、碳原子数为1~5的烷基、羟基、碳原子数为1~5的羟烷基、或碳原子数为6~20的芳基。R5及R6分别表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。i表示1~5的数。)
通式(IV) (R7表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。R8表示下述通式(V)所示的基团。)通式(V) (R9表示碳原子数为2~5的烷基或碳原子数为6~20的芳基。R10及R11分别表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。j表示1~5的数。)另外,就(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元和(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元的聚合比例而言,重复单元(A)相对于全部重复单元数的数量比%优选为3~40,更优选为5~35。
如果没有特别指定,本发明的颜料分散组合物的制造方法中的高分子的分子量是指质量平均分子量。作为高分子的分子量的测定方法,可以列举色谱法、粘度法、光散射法、沉降速度法等。在本发明中,如果没有特别说明,都是使用由色谱法测定的质量平均分子量。
高分子化合物可以是水溶性、油溶性中的任一种,也可以是水溶性且油溶性的。
高分子化合物的添加方法可以是溶解于水性溶剂或有机溶剂中形成的溶液,也可以是固体状态,另外,也可以是它们的组合。作为采用溶解于溶剂中形成的溶液进行添加的方法,例如可以列举溶解于与凝集的有机粒子液的溶剂相同的溶剂中,以此状态添加到凝集的有机粒子液中的方法、溶解于与凝集的有机粒子液的溶剂混溶但不同的溶剂中,以此状态添加到凝集的有机纳米粒子液中的方法。采用溶解于溶剂中形成的溶液进行添加时,对高分子化合物的浓度没有特别限定,但优选为1~70质量%,更优选为2~65质量%,特别优选为3~60质量%。
高分子化合物的添加可以是以下任意时间通过再沉淀法形成有机纳米粒子时(或其前后)、提取或浓缩时(或其前后)、浓缩后分散凝集的有机粒子时(或其前后)、这些工序结束后,另外也可以是它们的组合。在本发明中,也可以使下述的作为粘结剂的组合物中含有质量平均分子量为1000以上的高分子化合物,例如优选在有机粒子再沉淀液浓缩后,使凝集的有机粒子细微分散时进行添加。
将凝集的有机粒子中所含的有机粒子视为100质量份时,高分子化合物的添加量优选为0.1~1000质量份,更优选为5~500质量份,特别优选为10~300质量份。
作为分子量为1000以上的高分子化合物,例如可以列举聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇的部分甲醛化物、聚乙烯醇的部分丁缩醛化物、乙烯基吡咯烷酮-醋酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、聚酰胺、纤维素衍生物、淀粉衍生物等。另外,还可以使用褐藻酸盐、明胶、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯胶、黄蓍胶(トンガントゴム)、木质素磺酸盐等天然高分子化合物。
作为具有酸性基团的高分子化合物,可以列举聚硫酸乙烯酯、缩合萘磺酸等。
作为具有羧基的高分子化合物,例如可以列举聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、侧链带有羧基的纤维素衍生物等。作为含有(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元中的至少一种及(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元中的至少一种的共聚化合物,可以列举诸如日本特开昭59-44615号公报、特开昭54-34327号公报、特公昭58-12577号公报、特公昭54-25957号公报、特开昭59-53836号公报及特开昭59-71048号公报中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化的马来酸共聚物等。另外,作为特别优选的例子,可以列举美国专利第4139391号说明书中记载的丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及其它乙烯基化合物的多元共聚物。
作为乙烯基化合物的例子,可以列举苯乙烯或取代的苯乙烯(例如乙烯基甲苯、乙烯基乙苯)、乙烯基萘或取代的乙烯基萘、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈等。优选苯乙烯。
这些高分子化合物可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上,也可以与分子量不足1000的化合物并用。
在本发明中,优选有机纳米粒子的分散物中含有60质量%以上的有机溶剂,更优选65质量%以上。对有机溶剂没有特别的限定,可以从通常的溶剂中进行适当选择。例如优选酯化合物溶剂、醇化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、脂肪族化合物溶剂、酮化合物溶剂,特别优选酯化合物溶剂、酮化合物溶剂。这些溶剂可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。
作为酯化合物溶剂,例如可以列举2-(1-甲氧基)丙基醋酸酯、醋酸乙酯、乳酸乙酯等。作为醇化合物溶剂,例如可以列举正丁醇、异丁醇等。作为芳香族化合物溶剂,例如可以列举苯、甲苯、二甲苯等。作为脂肪族化合物溶剂,例如可以列举正己烷、环己烷等。作为酮化合物溶剂,例如可以列举甲乙酮、丙酮、环己酮等。
以下,对于将本发明的颜料分散组合物或其有机颜料纳米粒子用于例如滤色器及喷墨墨水等的方案进行详细说明。除了可以用作滤色器用喷墨墨水之外,本发明的喷墨墨水还可以用作印刷用喷墨墨水等通常的喷墨墨水。本发明的有机纳米粒子可以以例如分散于载体中的状态进行使用。作为上述载体,对涂料而言是指处于液体状态时使颜料分散的介质部分,包括液状的与上述颜料结合并固化涂膜的部分(粘结剂)和对其进行溶解稀释的成分(有机溶剂)。还有,在本发明中,形成纳米粒子时使用的粘结剂和再分散中使用的粘结剂可以相同或不同,有时是将形成纳米粒子的粘结剂及再分散时粘结剂进行区别的。
可以根据目的来适当地确定再分散后有机纳米粒子分散组合物中的有机纳米粒子浓度,但是优选有机纳米粒子相对于分散组合物的总量为2~30质量%,更优选为4~20质量%,特别优选为5~15质量%。在如上所述利用载体进行分散的情况下,粘结剂及溶解稀释成分的量可以根据有机颜料种类等进行适当选择,相对于分散组合物总量,粘结剂优选为1~30质量%,更优选为3~20质量%,特别优选为5~15质量%。溶解稀释成分优选为5~80质量%,更优选为10~70质量%。
对于上述浓缩提取后的纳米粒子液,如前所述,为了使快速的过滤器过滤成为可能,优选通过浓缩使有机纳米粒子凝集,优选通过离心分离或干燥来进行浓缩使其凝集。
作为使这种凝集纳米粒子进行微细分散的方法,例如可以采用超声波分散方法及施加物理能量的方法。
所使用的超声波照射装置优选具有能够施加10kHz以上的超声波的功能,例如可以列举超声波均化器、超声波清洗机等。如果超声波照射时液温上升,则会引起纳米粒子的热凝集(例如参见, “颜料分散技术-表面处理和分散剂的使用方法以及分散性评价-”技术情报协会(1999)),因此优选液温为1~100℃,更优选为5~60℃。作为温度控制方法,可以通过控制分散液温度、对控制分散液温度的温度调节层进行温度控制来实施。
对作为施加物理能量使浓缩后的有机纳米粒子进行分散时使用的分散机,没有特别限制,例如可以列举捏合机、辊式磨碎机、精碎机(アトライダ一)、高速研磨机、溶解机、均匀混合器、砂磨机等分散机。另外,还可以列举高压分散法,及通过使用微珠进行分散的方法作为优选方法。
<1>分散方式作为有机纳米粒子的分散组合物的优选制造方法,优选采用以下方法,即用树脂成分对着色剂进行混炼分散处理,使得混炼分散处理后在25℃下的粘度为10,000mPa·s以上,最好为100,000mPa·s以上的较高粘度,然后添加溶剂,进行微分散处理,使得微分散处理后的粘度为1,000mPa·s以下,最好为100mPa·s以下的较低粘度。
混炼分散处理中使用的机械为二辊混炼机、三辊混炼机、球磨机、Tron磨(トロンミル)、溶解机、捏合机、共捏合机、均化器、掺合器、单螺杆或双螺杆挤出机等,一边施加高剪切力一边进行分散。接着,添加溶剂,主要使用竖型或水平型砂磨机、针磨机、缝磨机(slitmill)、超声波分散机、高压分散机等,利用由0.1~1mm粒径的玻璃、氧化锆等构成的微珠进行微分散处理。另外还可以使用0.1mm以下的微珠进行精密分散处理。另外,也可以省去混炼分散处理。在这种情况下,通过微珠将颜料和分散剂或表面处理剂分散在本发明的丙烯酸类共聚物及溶剂中。另外,也可以将主颜料和辅助颜料分别进行分散处理后,混合两种分散液,再进行分散处理,或将主颜料和辅助颜料一起进行分散处理。
另外,关于混炼、分散的详细内容,记载于T.C.Patton著“PaintFlow and Pigment Dispersion”(1964年,John Wiley and Sons公司刊行),也可以使用该方法。
<2>分散剂的例子在有机纳米粒子分散组合物中,为了提高有机纳米粒子的分散性,可以添加常用颜料分散剂或表面活性剂。作为这些分散剂,可以使用多种化合物,例如可以列举酞菁衍生物(市售品EFKA-6745(エフカ社制))、ソルスパ-ス 5000(ゼネカ(株)社制);有机硅氧烷聚合物KP34 1(信越化学工业(株)社制)、(甲基)丙烯酸类(共)聚合物ポリフロ-No.75、No.90、No.95(共荣社油脂化学工业(株)社制)、W001(裕商社制)等阳离子类表面活性剂;聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等非离子类表面活性剂;W004、W005、W017(裕商社制)等阴离子类表面活性剂;EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKAポリマ-100、EFKAポリマ-400、EFKAポリマ-401、EFKAポリマ-450(以上为森下产业(株)制)、デイスパ-スエイド6、デイスパ-スエイド 8、 デイスパ-スエイド 15、デイスパ-スエイド 9100(サンノプコ社制)等高分子分散剂;ソルスパ-ス3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000等各种ソルスパ-ス分散剂(ゼネカ(株)社制);アデカプルロニツクL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(旭电化(株)社制)及イソネツトS-20(三洋化成(株)社制)。另外,也适宜使用2000-239554号公报中记载的颜料分散剂,以及日本特公平5-72943号公报中记载的化合物(C)及日本特开2001-31885号公报中记载的合成例1的化合物等。
作为再分散而形成纳米粒子时使用的分散剂,优选再次使用[分散剂]项中所示的化合物。
对于有机纳米粒子分散组合物,可以使再分散后的有机纳米粒子(原始粒子)形成微细分散的粒子,粒径优选为1~200nm,更优选为2~100nm,特别优选为5~50nm。另外,再分散后粒子的Mv/Mn优选为1.0~2.0,更优选为1.0~1.8,特别优为1.0~1.5。
根据本发明,例如对于颜料分散组合物或后述的着色感光性树脂组合物中所含的颜料粒子,尽管是所谓纳米尺寸(例如10~100nm)的微小粒子,也能进行浓缩再分散。因此,用于滤色器时,光学浓度高、滤色器表面的均匀性优异、对比度高,并且减少了图像噪声。
而且,可以使颜料分散组合物、着色感光性树脂组合物中所含的有机纳米粒子进行高度或均匀地微细分散,因此在较薄厚度下也能发挥高着色浓度,可以使例如滤色器等达到薄层化。另外,对于颜料分散组合物、着色感光性树脂组合物,通过含有显示出鲜明色调及高着色力的颜料,其作为用于制作例如色彩打样或滤波器的图像形成材料是优异的。
而且,对于形成着色图像时曝光、显影时使用的碱性显影液,可以在颜料分散组合物、着色感光性组合物中使用作为粘结剂(binder)的可溶于碱性水溶液的物质,这也符合环境保护的需要。
另外,作为颜料分散组合物、着色感光性组合物中使用的溶剂(颜料的分散介质),可以使用具有适度干燥性的有机溶剂,从涂布后的干燥来看,该要求也是可以满足的。
本发明的着色感光性树脂组合物至少含有(a)有机颜料纳米粒子、(b)粘结剂、(c)含有两个以上烯属不饱和双键的多官能单体、及(d)光聚合引发剂或光聚合引发剂体系。以下,对本发明的着色感光性树脂组合物的各成分进行说明。
(a)有机颜料纳米粒子关于有机颜料纳米粒子的制作方法,已经进行了详细叙述。有机颜料纳米粒子的含量,相对于着色感光性树脂组合物中的全部固形物(在本发明中,全部固形物是指除有机溶剂外的组分合计)优选为3~90质量%,更优选为20~80质量%,进一步优选为25~60质量%。如果该量过多,则分散液的浓度上升,有时会导致制造适应性上的问题。如果过少,则着色力不足。作为具有着色剂功能的有机颜料纳米粒子(颜料粒子),粒径优选为0.1μm以下,特别优选粒径为0.08μm以下。另外,也可以与用于调色的常用颜料组合使用。颜料可以使用以上所述的品种。
(b)粘结剂作为着色感光性树脂组合物中的粘结剂,可以优选使用上述的质量平均分子量为1000以上的高分子化合物。粘结剂的含量相对于着色感光性树脂组合物的全部固形物通常为15~50质量%,优选为20~45质量%。如果该量过多,则组合物的粘度过高,制造适应性上会产生问题。如果过少,则在形成涂布膜方面产生问题。
(c)含有两个以上烯属不饱和双键的多官能单体或低聚物本发明的着色感光性树脂组合物中所含的含有两个以上烯属不饱和双键的多官能单体或低聚物优选为具有2个以上的烯属不饱和双键,且通过光照可进行加成聚合的单体或低聚物。本发明的着色感光性树脂组合物中所含的单体或低聚物优选为具有2个以上的烯属不饱和双键,且通过光照可进行加成聚合的单体或低聚物。作为这种单体或低聚物,可以列举分子中具有至少一个可进行加成聚合的烯属不饱和基团、常压下的沸点在100℃以上的化合物。作为其例子,可以列举二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯及苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯等单官能丙烯酸酯或单官能甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧丙基)醚、三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、三(丙烯酰氧乙基)氰脲酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯;三羟甲基丙烷或甘油等多官能醇上加成环氧乙烷或环氧丙烷后再经(甲基)丙烯酸酯化而形成的物质等多官能丙烯酸酯或多官能甲基丙烯酸酯。另外,还可以列举如日本特开平10-62986号公报的通式(1)及(2)中记载的那些在多官能醇上加成环氧乙烷或环氧丙烷后再经(甲基)丙烯酸酯化而形成的化合物作为适合的物质。
另外,还可列举日本特公昭48-41708号公报、特公昭50-6034号公报及特开昭51-37193号公报中记载的聚氨酯丙烯酸酯类;特开昭48-64183号公报、特公昭49-43191号公报及特公昭52-30490号公报中记载的聚酯丙烯酸酯类;作为环氧树脂和(甲基)丙烯酸的反应生成物的环氧丙烯酸酯类等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
其中,优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
另外,还可以列举日本特开平11-133600号公报中记载的“聚合性化合物B”作为适合的物质。
这些单体或低聚物(作为单体或低聚物,优选分子量为200~1000的品种。)可以单独使用,或混合2种以上使用,该单体或低聚物相对于着色感光性树脂组合物的全部固形物的含量通常为5~50质量%,优选为10~40质量%。如果该量过多,则难以控制显影性,会在制造适应性上产生问题。如果过少,则曝光时固化力不足。
(d)光聚合引发剂或光聚合引发剂体系作为在本发明的着色感光性树脂组合物中含有的光聚合引发剂或光聚合引发剂体系(在本发明中,光聚合引发剂体系是指由多种化合物组合起来实现光聚合引发功能的混合物。),可以列举美国专利第2367660号说明书中公开的vicinal polyketaldonyl化合物、美国专利第2448828号说明书中记载的偶姻醚化合物、美国专利第2722512号说明书中记载的α-烃取代的芳香族偶姻化合物、美国专利第3046127号说明书及美国专利第2951758号说明书中记载的多环醌化合物、美国专利第3549367号说明书中记载的三芳基咪唑二聚物和对氨基酮的组合、日本特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑化合物和三卤甲基-s-三嗪化合物、美国专利第4239850号说明书中记载的三卤甲基-三嗪化合物、美国专利第4212976号说明书中记载的三卤甲基噁二唑化合物等。特别优选三卤甲基-s-三嗪、三卤甲基噁二唑及三芳基咪唑二聚物。
另外,还可以列举日本特开平11-133660号公报中记载的“聚合引发剂C”,以及作为肟类的1-苯基-1,2-丙二酮-2-(邻乙氧羰基)肟、O-苯甲酰基-4’-(苯硫基)苯甲酰基-己基-酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦酰氧、六氟磷酸-三烷基苯鏻盐等作为优选的物质。
这些光聚合引发剂或光聚合引发剂体系可以单独使用,也可以混合2种以上使用,特别优选使用2种以上。如果使用至少2种光聚合引发剂,则特别可以减少显示特性中的显示不均匀现象。
相对于着色感光性树脂组合物的全部固形成分来说,光聚合引发剂或光聚合引发剂体系的含量通常为0.5~20质量%,优选为1~15质量%。如果该量过多,则敏感度过高,难以控制。如果过少,则曝光敏感度过低。
(其它添加剂)[溶剂]在本发明的着色感光性树脂组合物中,除上述成分外,另外还可以使用有机溶剂。对作为有机溶剂的例子,没有特别限定,可以列举酯类,例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、蚁酸戊酯、醋酸异戊酯、醋酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯类、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟基醋酸甲酯、羟基醋酸乙酯、羟基醋酸丁酯、甲氧基醋酸甲酯、甲氧基醋酸乙酯、甲氧基醋酸丁酯、乙氧基醋酸甲酯、乙氧基醋酸乙酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯等3-羟基丙酸烷基酯类;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰醋酸甲酯、乙酰醋酸乙酯、2-羟基丁酸甲酯、2-羟基丁酸乙酯等;醚类,例如二乙二醇二甲基醚、四氢呋喃、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、醋酸甲基溶纤剂、醋酸乙基溶纤剂、二乙二醇单甲基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯等;酮类,例如甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、环己醇、2-庚酮、3-庚酮等;芳香烃类,例如甲苯、二甲苯等。在这些溶剂中,优选使用3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、醋酸乙基溶纤剂、乳酸乙酯、醋酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇甲基醚醋酸酯等作为本发明中的溶剂。这些溶剂可以单独使用或组2种以上合使用。
另外,必要时可以使用沸点为180℃~250℃的溶剂。作为这些高沸点溶剂,可以例示以下的物质。二乙二醇单丁基醚、二乙二醇单乙基醚醋酸酯、二乙二醇单乙基醚、3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮、乳酸丁酯、二丙二醇单甲基醚醋酸酯、丙二醇单甲基醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、丙二醇正丙基醚醋酸酯、二乙二醇二乙基醚、2-乙基己基醋酸酯、3-甲氧基-3-甲基丁基醋酸酯、γ-丁内酯、三丙二醇甲基乙基醋酸酯、二丙二醇正丁基醋酸酯、丙二醇苯基醚醋酸酯、1,3-丁二醇二醋酸酯。
溶剂的含量相对于树脂组合物总量优选为10~95质量%。
以往使用的滤色器,为了实现高色纯度,需要使各像素的颜色加浓,人们认识到这样做存在着以下问题,即像素的膜厚不均匀导致色彩不均匀。因此,在形成(涂布)对像素膜厚度有直接影响的感光性树脂层时,需要改进膜厚的变动。
对于本发明的滤色器或本发明的感光性树脂转印材料来说,从可以控制均匀的膜厚、有效防止涂布不均匀(膜厚变化导致的色彩不均匀)的观点来看,优选使着色感光性树脂组合物中含有适当的表面活性剂。
作为上述表面活性剂,可以列举日本特开2003-337424号公报、特开平11-133600号公报中公开的表面活性剂作为适合的表面活性剂。相对于树脂组合物总量,表面活性剂的含量优选为5质量%以下。
本发明的着色感光性树脂组合物中优选含有热聚合防止剂。作为该热聚合防止剂的例子,可以列举氢醌、氢醌单甲基醚、对甲氧基苯酚、二叔丁基对甲酚、邻苯三酚、叔丁基儿茶酚、苯醌、4,4’-硫双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-巯基苯并咪唑、吩噻嗪等。相对于树脂组合物总量,热聚合防止剂的含量优选为1质量%以下。
必要时,在本发明的着色感光性树脂组合物中,除上述着色剂(颜料)之外,可以添加着色剂(染料、颜料)。使用着色剂中的颜料时,最好使其在着色感光性树脂组合物中达到均匀分散,因此其粒径优选为0.1μm以下,特别优选在0.08μm以下。
作为染料或颜料,具体来说,作为上述颜料适合使用日本特开2005-17716号公报的 ~ 中记载的着色材料,特开2005-361447号公报的 ~ 中记载的颜料,以及特开2005-17521号公报的 ~ 中记载的着色剂。相对于树脂组合物总量,辅助使用的染料或颜料的含量优选为5质量%以下。
必要时,本发明的着色感光性树脂组合物中可以含有紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂,除了日本特开平5-72724号公报中记载的化合物外,还可列举水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、氰基丙烯酸酯类、镍螯合物类、受阻胺类等。
具体来说,可以列举水杨酸苯基酯、4-叔丁基苯基水杨酸酯、2,4-二叔丁基苯基-3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯甲酸酯、4-叔丁基苯基水杨酸酯、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、2,2’-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、二丁基二硫代氨基甲酸镍、双(2,2,6,6-四甲基-4-吡啶)-癸二酸盐、4-叔丁基苯基水杨酸酯、水杨酸苯基酯、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶缩合物、琥珀酸-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-酯、2-[2-羟基-3,5-双(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑、7-{[4-氯-6-(二乙氨基)-5-三嗪-2-基]氨基}-3-苯基香豆素等。相对于树脂组合物总量,紫外线吸收剂的含量优选为5质量%以下。
另外,除上述添加剂外,本发明的着色感光性树脂组合物中还可以含有日本特开平11-133600号公报中记载的“粘结助剂”及其它的添加剂等。
用本发明的着色感光性树脂组合物形成的涂布膜中所含有的成分,与已经在[着色感光性树脂组合物]项中记载的成分相同。另外,用本发明的着色感光性树脂组合物形成的涂布膜的厚度可以根据用途进行适当确定,但优选为0.5~5.0μm,更优选为1.0~3.0μm。对于用本发明的着色感光性树脂组合物形成的涂布膜,使其中所含的(c)单体或低聚物进行聚合形成着色感光性树脂组合物的聚合膜,可以制作含有该膜的滤色器(关于滤色器的制作,后文有述。)。聚合性单体或聚合性低聚物的聚合可以通过用光照使(d)光聚合引发剂或光聚合引发剂体系起作用来进行。
(狭缝状喷嘴)另外,虽然上述涂布膜可通过用通常的涂布方法涂布和干燥着色感光性树脂组合物来形成,但对本发明来说,优选采用喷液部具有狭缝状孔的狭缝状喷嘴进行涂布。具体来说,优选使用日本特开2004-89851号公报、特开2004-17043号公报、特开2003-170098号公报、特开2003-164787号公报、特开2003-10767号公报、特开2002-79163号公报、特开2001-310147号公报等中记载的狭缝状喷嘴及狭缝涂布器。
作为将着色感光性树脂组合物涂布于衬底上的方法,从能够均匀和高精度地涂布1~3μm的薄膜的方面来看,旋转涂布是优异的,该方法在滤色器制作中得到了广泛普遍应用。但是,伴随着近年来液晶显示装置的大型化及批量生产,为了进一步提高制造效率及节约成本,在滤色器的制作中正在采用比旋转涂布更适合于进行宽幅大面积衬底涂布的狭缝涂布。另外,从节省液体的观点来看,狭缝涂布也比旋转涂布优异,可以用更少的涂布液量得到均匀的涂膜。
狭缝涂布是这样一种涂布方法,即,使前端具有宽度为数十微米的狭缝(间隙)且长度与矩形衬底的涂布宽度对应的涂布头与衬底的间隙保持为数十~数百微米,同时使衬底和涂布头保持恒定的相对速度,按预定的涂布量将由狭缝提供的涂布液涂布在衬底上。该狭缝涂布具有(1)与旋转涂布相比液体损失少、(2)无涂布液飞散,因此减少了清洗处理、(3)飞散的液体不会再混入涂布膜、(4)没有旋转开始和停止的时间,因此缩短了生产间隔、(5)容易对大型衬底进行涂布等优点。由于具有这些优点,狭缝涂布适合于大型画面的液晶显示装置用滤色器的制作,就涂布量的减少来说也有望成为有利的涂布方法。
由于狭缝涂布可以形成面积远比旋转涂布大的涂布膜,因此在从宽广的狭缝出口喷出涂布液时,必须使涂布器与被涂物之间保持某种程度的相对速度。因此,狭缝涂布方式中使用的涂布液要求具有良好的流动性。另外,在狭缝涂布中,尤其要求从涂布头的狭缝提供到衬底上的涂布液的各种条件在整个涂布宽度上保持恒定。如果涂布液的流动性及粘弹性特性等液体物性不足,则会产生以下问题,即容易发生涂布不均匀,难以在涂布宽度方向保持恒定的涂布厚度,不能形成均匀的涂布膜。
由于以上情况,为了得到不存在不均匀的均匀涂布膜,已进行了大量尝试来改进涂布液的流动性及粘弹性特性。但是,如上所述,虽然已提出了降低聚合物的分子量,或选择对溶剂的溶解性优异的聚合物,或为了控制蒸发速度而选择各种溶剂,或使用表面活性剂等手段,但没有一种手段能够充分改进上述各种问题。
以下,对本发明的感光性树脂转印材料进行说明。
本发明的感光性树脂转印材料优选用日本特开平5-72724号公报中记载的感光性树脂转印材料,即整体型膜来形成。作为说明该整体型膜构成的例子,可以列举将临时支撑物/热塑性树脂层/中间层/感光性树脂层/保护膜按此顺序进行层合而得到的结构,本发明的感光性树脂转印材料是通过使用上述本发明的着色感光性树脂组合物设置成感光性树脂而形成的。
(临时支撑物)在本发明的感光性树脂转印材料中,作为临时支撑物,必须是具有可弯曲性、即使在加压或加热加压下也不会产生显著变形、收缩或伸长的材料。作为这种临时支撑物的例子,可以列举聚对苯二甲酸乙二酯膜、三醋酸纤维素膜、聚苯乙烯膜、聚碳酸酯膜等,其中特别优选双轴拉伸的聚对苯二甲酸乙二酯膜。
(热塑性树脂层)作为热塑性树脂层中使用的成分,优选日本特开平5-72724号公报中记载的有机高分子物质,特别优选从通过维卡-Vicat法(具体来说,是按照美国材料试验法ASTMD1235测定聚合物软化点的方法)测得的软化点为约80℃以下的有机高分子物质中进行选择。具体来说,可以列举聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、乙烯与醋酸乙烯酯或其皂化物等的乙烯共聚物、乙烯与丙烯酸酯或其皂化物、聚氯乙烯、氯乙烯与醋酸乙烯酯及其皂化物等的氯乙烯共聚物、聚偏氯乙烯、聚偏氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯和(甲基)丙烯酸酯或其皂化物等的苯乙烯共聚物、聚乙烯基甲苯、乙烯基甲苯和(甲基)丙烯酸酯或其皂化物等的乙烯基甲苯共聚物、聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁酯和醋酸乙烯酯等形成的(甲基)丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯共聚尼龙、共聚尼龙、N-烷氧基甲基化尼龙、N-二甲基氨基化尼龙之类的聚酰胺树脂等有机高分子。
(中间层)对于本发明的感光性树脂转印材料,为了在涂布多个涂布层时及在涂布后进行保存时,防止成分的混合,优选设置中间层。作为该中间层,优选使用日本特开平5-72724号公报中作为“分离层”而记载的具有阻挡氧的功能的氧阻挡膜,在这种情况下,曝光时敏感度上升,减少了曝光机的时间负荷,提高了生产率。
作为氧阻挡膜,优选显示较低的氧透过性,能分散或溶解于水或碱水溶液中的材料,可以从通常的材料中进行适当选择。其中,特别优选聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的组合。
(保护膜)优选在感光性树脂层上设置用于保护其免受贮存时污染及损伤的薄保护膜。保护膜可以是由与临时支撑物相同或类似的材料构成,但是必须容易与感光性树脂层分离。作为保护膜的材料,例如有机硅纸、聚烯烃或聚四氟乙烯片材是适宜的。
(感光性树脂转印材料的制作方法)本发明的感光性树脂转印材料可通过以下方式制作,即,在临时支撑物上涂布使热塑性树脂层的添加剂溶解而形成的涂布液(热塑性树脂层用涂布液),然后干燥,由此设置热塑性树脂层,然后在热塑性树脂层上涂布由不溶解热塑性树脂层的溶剂构成的中间层材料溶液,并进行干燥,然后采用不溶解中间层的溶剂进行涂布和干燥,从而设置感光性树脂层。
另外,也可以通过以下方式进行制作,即,准备在上述临时支撑物上设置了热塑性树脂层及中间层的片材,以及在保护膜上设置了感光性树脂层的片材,按照使中间层和感光性树脂层接触的方式进行相互粘合;还有,准备在上述临时支撑物上设置了热塑性树脂层的片材,以及在保护膜上设置了感光性树脂层及中间层的片材,按照使热塑性树脂层和中间层接合的方式进行相互粘合。
在本发明的感光性树脂转印材料中,感光性树脂层的膜厚优选为1.0~5.0μm,更优选为1.0~4.0μm,特别优选为1.0~3.0μm。另外,虽无特别限定,但作为其它各层的优选膜厚,通常优选临时支撑物为15~100μm,热塑性树脂层为2~30μm,中间层为0.5~3.0μm,保护膜为4~40μm。
另外,上述制作方法中的涂布可以利用通常的涂布装置等进行,但是对于本发明来说,优选采用已经在“着色感光性树脂组合物”项中进行说明的使用狭缝状喷嘴的涂布装置(狭缝涂布器)进行涂布。狭缝涂布器的优选具体例子等与上述相同。
本发明的滤色器可以作为对比度优异的制品使用。在本发明中,对比度表示在两片偏振片之间,偏振光轴平行时透光量与偏振光轴垂直时透光量之比(参见“1990年第7回色彩光学コンフアレンス,512色表示10.4”サイズTFT-LCD用カラ-フイルタ,植木、小关、福永、山中”等)。
滤色器的对比度高是指与液晶组合时明暗区别可以变大,为了用液晶显示器取代CRT,这是非常重要的性能。
将本发明的滤色器作为电视使用时,优选在F10光源下,红(R)、绿(G)及蓝(B)的所有单色色度与下表记载值(以下,在本发明中称为“标准色度”。)之差(ΔE)在5以内,更优选在3以内,特别优选在2以内。

本发明中的色度是利用显微分光光度仪(オリンパ ス光学社制造,OSP100或200)测定的,并且作为F10光源下视野2度的结果进行计算的,用xyz表色系的xyY值进行表示。另外,与目标色度的差以La*b*表色系的色差表示。
(感光性树脂层)本发明的滤色器可以通过在衬底上形成感光性树脂层,并按照色数反复进行曝光显影的方法等方式进行制造。另外,必要时还可以形成用黑底区分其边界的结构。
在上述制造方法中,作为在衬底上形成感光性树脂层的方法,可以列举(a)用通常的涂布装置等涂布上述各着色感光性树脂组合物的方法,及(b)使用上述的感光性树脂转印材料,通过层压法进行粘合的方法等。
(a)利用涂布装置进行涂布制造本发明的滤色器时,对于着色感光性树脂组合物的涂布,可以采用通常的涂布装置,但是其中特别优选使用已经在[着色感光性树脂组合物的涂布膜]项中说明的狭缝涂布机。另外,狭缝涂布机的优选具体例子与上述相同。在通过涂布形成感光性树脂层的情况下,作为其膜厚,优选为1.0~3.0μm,更优选为1.0~2.5μm,特别优选为1.5~2.5μm。
(b)通过层压进行粘合把使用本发明的感光性树脂转印材料形成为膜状而得到的感光性树脂层,用经加热和/或加压的辊或平板压合或加热压合在后述的衬底上,从而进行粘贴。具体来说,可以列举日本特开平7-110575号公报、特开平11-77942号公报、特开2000-334836号公报、特开2002-148794号公报中记载的层压机及层压方法,但是从杂质少的观点来看,优选采用特开平7-110575号公报中记载的方法。另外,当利用本发明的感光性树脂转印材料形成感光性树脂层时,其优选膜厚与[感光性树脂转印材料]项中记载的优选膜厚相同。
(衬底)在本发明中,作为形成滤色器的衬底,例如可以使用透明衬底,可以列举表面具有氧化硅膜的钠玻璃板、低膨胀玻璃、无碱玻璃、石英玻璃板等公知的玻璃板、或塑料膜等。
另外,通过预先对上述衬底进行偶联处理,可以使其与着色感光性树脂组合物、或感光性树脂转印材料进行良好地紧贴。作为该偶联处理,优选使用日本特开2000-39033号公报中记载的方法。另外,虽然不做特别的限定,但衬底的膜厚通常优选为700~1200μm,特别优选为500~1100μm。
(氧阻挡膜)对于本发明的滤色器来说,在利用着色感光性树脂组合物的涂布形成感光性树脂层的情况下,可以在该感光性树脂层上进一步设置氧阻挡膜,由此可以提高曝光敏感度。作为该氧阻挡膜,可以列举与已经在[感光性树脂转印材料]的(中间层)项中所述膜相同的膜。另外,虽然不做特别的限定,但氧阻挡膜的膜厚通常优选为0.5~3.0μm。
(曝光及显影)在上述衬底上形成的感光性树脂层的上方设置预定的掩模,然后从该掩模上方透过该掩模、热塑性树脂层及中间层进行曝光,接着用显影液显影,按色数重复进行上述步骤,从而得到本发明的滤色器。
此处,作为上述曝光光源,只要从能够照射可使感光性树脂层固化的波长区域的光(例如,365nm、405nm等)的光源中进行适当选择即可。具体来说,可以列举超高压水银灯、高压水银灯、金属卤化物灯等。曝光量通常为5~200mJ/cm2左右,优选为10~100mJ/cm2左右。
另外,对上述显影液没有特别的限定,可以使用日本特开平5-72724号公报中记载的物质等常用显影液。另外,优选显影液是使感光性树脂层具有溶解型显影行为的显影液,例如优选含有0.05~5mol/L浓度的pKa=7~13的化合物,但是也可以少量添加与水具有混合性的有机溶剂。
作为与水有具有混合性的有机溶剂,可以列举甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丙醇、丁醇、双丙酮醇、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丁基醚、苄醇、丙酮、甲乙酮、环己酮、ε-己内酯、γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、乳酸乙酯、乳酸甲酯、ε-己内酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。该有机溶剂的浓度优选为0.1质量%~30质量%。
另外,还可以在上述显影液中添加常用的表面活性剂。表面活性剂的浓度优选为0.01质量%~10质量%。
作为显影方式,可以使用搅拌显影、喷淋显影、喷啉&旋转显影、浸渍显影等方法。
此处,如果对上述喷淋显影进行说明,则可以通过在曝光后的感光性树脂层上喷射显影液,除去未固化部分。另外,优选在显影前,通过喷水器等喷射感光性树脂层的溶解性低的碱性液体,除去热塑性树脂层、中间层等。另外,还优选在显影后,一边用喷水器喷射清洗剂等、用刷子等进行擦拭,一边除去显影残留物。
显影液的温度优选为20℃~40℃,另外,显影液的pH值优选为8~13。
另外,制造本发明的滤色器时,如日本特开平11-248921号公报、特许3255107号公报中记载的那样,将形成滤色器的着色感光性树脂组合物叠合起来形成基座,在其上形成透明电极,再叠合分割取向用突起而形成隔离物,这从降低成本上来看是优选的。
在通过依次涂布着色感光性树脂组合物进行叠合时,由于涂布液的流平,每次叠合膜厚都会变薄。因此,优选先叠合K(黑)·R·G·B四色,再叠合分割取向用突起。另一方面,使用具有热塑性树脂层的转印材料时,为了保持厚度的恒定,优选叠合的色彩为3色或2色。
另外,从防止叠放和层压转印材料时感光性树脂层变形的角度来看,上述基座的尺寸优选为25μm以上,特别优选为30μm以上。
<液晶显示装置>
本发明的液晶显示装置使用本发明的对比度优异的滤色器,本发明的液晶显示装置的黑色密实性等描绘力优异。也适合用作笔记本电脑用显示器及电视监视器等大画面的液晶显示装置等。
本发明的CCD器件具备用上述颜料纳米粒子制作的滤色器。以下,对本发明的CCD器件进行详细说明。
碱溶性树脂作为CCD器件中使用的碱溶性树脂,优选作为线状有机高分子聚合物的、可溶于有机溶剂并能用弱碱水溶液进行显影的那些。作为这样的线状有机高分子聚合物,有侧链带有羧酸的聚合物,例如诸如日本特开昭59-44615号、特公昭54-34327号、特公昭58-12577号、特公昭54-25957号、特开昭59-53836号、特开昭59-71048号说明书中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化的马来酸共聚物等,另外还有同样在侧链上具有羧酸的酸性纤维素衍生物。此外,带有羟基的聚合物上加成酸酐后形成的物质也是有用的。特别优选这些物质中的(甲基)丙烯酸苄基酯/(甲基)丙烯酸共聚物,以及(甲基)丙烯酸苄基酯/(甲基)丙烯酸和其它单体的多元共聚物。作为其它的水溶性聚合物,还可以使用甲基丙烯酸2-羟乙酯、聚乙烯基吡咯烷酮或聚环氧乙烷、聚乙烯醇等。
另外,还可以列举日本特开平7-140654号中记载的(甲基)丙烯酸2-羟丙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯大单体/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物等。作为上述碱溶性树脂在固化性组合物中的添加量,优选相对于组合物总质量为5~90质量%,更优选为10~60质量%。
聚合性单体作为聚合性单体,优选具有至少一个可进行加成聚合的乙烯基、在常压下具有100℃以上的沸点的具有烯属不饱和基团的化合物。
作为具有至少一个可进行加成聚合的乙烯基、沸点在常压下为100℃以上的化合物,可以列举聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯等单官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧丙基)醚、三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、甘油或三羟甲基乙烷等多官能醇上加成环氧乙烷或环氧丙烷后再经(甲基)丙烯酸酯化而形成的物质、特公昭48-41708号、特公昭50-6034号、特开昭51-37193号各公报中记载的那种聚氨酯丙烯酸酯类、特开昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号各公报中记载的聚酯丙烯酸酯类、作为环氧树脂和(甲基)丙烯酸的反应生成物的环氧丙烯酸酯类等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。另外,还可以使用“日本接着协会誌”,Vol.20,No.7,300~308页中作为光固化性单体及低聚物而介绍的物质。
另外,还可以使用下述通式(B-1)或(B-2)所示的化合物。
通式(B-1) 通式(B-2) {通式(B-1)、(B-2)中,B各自独立地表示-(CH2CH2O)-及-(CH2CH(CH3)O)-中的任一种基团;X各自独立地表示丙烯酰基、甲基丙烯酰基及氢原子中的任一种基团,而且,式(B-1)中的丙烯酰基及甲基丙烯酰基的合计为5个或6个,在式(B-2)中其为3个或4个;n各自独立地表示0~6的整数,而且各n的合计为3~24;m各自独立地表示0~6的整数,而且各m的合计为2~16。}作为这些聚合性单体,如果受到射线照射时可以形成具有粘接性的涂膜,则可以以任意比例使用。相对于组合物的全部固形物,该单体的使用量通常为5~90质量%,优选为10~50质量%。
着色剂作为着色剂,可以使用以往公知的染料、无机颜料或有机颜料中的一种或混合使用2种以上。
对染料没有特别的限定,可以使用以往用于滤色器的公知染料。例如,可以使用日本特开昭64-90403号公报、日本特开昭64-91102号公报、日本特开平1-94301号公报、日本特开平6-11614号公报、专利登记2592207号、美国专利4808501号说明书、美国专利5667920号说明书、美国专利505950号说明书、美国专利5667920号说明书、日本特开平5-333207号公报、日本特开平6-35183号公报、日本特开平6-51115号公报、日本特开平6-194828号公报等中公开的色素。作为化学结构,可以使用吡唑偶氮类、苯胺基偶氮类、三苯基甲烷类、蒽醌类、苄叉类、Oxonol类、吡唑三唑偶氮类、吡啶酮类、花青类、吩噻嗪类、吡咯并吡唑偶氮次甲基类等染料。特别地,由于固化性组合物可以在较低温度下固化,因此即使是耐热性比颜料差的染料,也能减轻曝露于用于赋予固化膜耐久性的后烘烤高温下时出现的分解等问题。
作为无机颜料是用金属氧化物、金属络盐等表示的金属化合物,具体来说,可以列举钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等的金属氧化物,以及上述金属的复合氧化物。
作为有机颜料,可以列举C.I.颜料黄11、24、31、53、83、85、99、108、109、110、138、139、150、151、154、167、185,C.I.颜料橙36、38、43、71,C.I.颜料红105、122、149、150、155、171、175、176、177、209、224、242、254,C.I.颜料紫19、23、32、39,C.I.颜料蓝1、2、15、16、22、60、66、15:3、15:6、C.I.颜料绿7、36、37,C.I.颜料棕25、28,C.I.颜料黑1、7,碳黑等。
这些有机颜料可以单独使用,或为了提高色纯度而进行各种组合使用。具体例为如下所示。作为红颜料,可以单独使用蒽醌类颜料、苝类颜料,或使用它们中的至少一种和双偶氮类黄色颜料或异吲哚啉类黄色颜料的混合。例如,作为蒽醌类颜料,可以列举C.I.颜料红177,作为苝类颜料,可以列举C.I.颜料红1 55,从颜色再现性的角度来看,与C.I.颜料黄83或C.I.颜料黄139进行混合是良好的。红色颜料和黄色颜料的质量比为100∶5至100∶50是良好的。处于该范围内时,可以抑制400nm~500nm的光透过率,提高了色纯度,因此是优选的。
作为绿色颜料,可以单独使用卤化酞菁类颜料,或与双偶氮类黄色颜料、奎酞酮类黄色颜料或异吲哚啉类黄色颜料混合使用,例如优选C.I.颜料绿7、36、37和C.I.颜料黄83、138、139的混合。绿色颜料和黄色颜料的质量比优选为100∶5至100∶100。处于该范围内时,可以抑制400nm~450nm的光透过率,获得良好的色纯度。
作为蓝色颜料,可以单独使用酞菁类颜料,或与二噁嗪类紫色颜料混合使用,例如优选C.I.颜料蓝15:6和C.I.颜料紫23的混合。蓝色颜料和紫色颜料的质量比优选为100∶0至100∶50。处于该范围内时,可以抑制400nm~420nm的光透过率,提高色纯度。
另外,通过使用将上述颜料微细分散于丙烯酸类树脂、马来酸类树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及乙基纤维素树脂等中形成的粉末状加工颜料,可以获得含有分散性及分散稳定性良好的颜料的感光性树脂组合物。
另外,作为黑底中使用的颜料,可以单独使用或混合使用碳、氧化钛、氧化铁,优选混合使用碳和氧化钛的情况。混合质量比优选为100∶5至100∶40。处于该范围内时,长波长的光透过率低,另外还具有良好的分散稳定性。
溶剂作为溶剂,可以列举酯类,例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、蚁酸戊酯、醋酸异戊酯、醋酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯类、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟基醋酸甲酯、羟基醋酸乙酯、羟基醋酸丁酯、甲氧基醋酸甲酯、甲氧基醋酸乙酯、甲氧基醋酸丁酯、乙氧基醋酸甲酯、乙氧基醋酸乙酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯等3-羟基丙酸烷基酯类;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰醋酸甲酯、乙酰醋酸乙酯、2-羟基丁酸甲酯、2-羟基丁酸乙酯等;醚类,例如二乙二醇二甲基醚、四氢呋喃、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、醋酸甲基溶纤剂、醋酸乙基溶纤剂、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇乙基醚醋酸酯、丙二醇丙基醚醋酸酯等;酮类,例如甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等;芳香烃类,例如甲苯、二甲苯等。
在这些溶剂中,优选使用3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、醋酸乙基溶纤剂、乳酸乙酯、二乙二醇二甲基醚、醋酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇甲基醚醋酸酯等。在组合物中,溶剂的添加量通常为60~90质量%,优选为70~90质量%。
这些溶剂可以单独使用或2种以上组合使用。
还可以并用增敏剂。作为其具体例子,可以列举9-芴酮、2-氯-9-芴酮、2-甲基-9-芴酮、9-蒽酮、2-溴-9-蒽酮、2-乙基-9-蒽酮、9,10-蒽醌、2-乙基-9,10-蒽醌、2-叔丁基-9,10-蒽醌、2,6-二氯-9,10-蒽醌、苯偶酰、二亚苄基丙酮、对-(二甲基氨基)苯基苯乙烯基酮、对-(二甲基氨基)苯基-对甲基苯乙烯基酮、苯并蒽酮等,以及日本特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑类化合物。
可以使用各种混合机、分散机对上述主要成分及必要时使用的其它添加剂进行混合分散,从而进行制备。
CCD器件中使用的滤色器的一般制造方法如下。依次进行将本发明的组合物(彩色抗蚀剂液)涂布于衬底上并进行干燥的工序、用i线步进曝光机进行图案曝光的工序、曝光后用碱显影的工序、然后进行加热处理的工序,对于各种颜色(3色或4色)反应进行上述工序,制作固化膜,从而得到滤色器。
更具体来说,利用旋转器在适当的衬底上涂布上述固化性组合物,使干燥时膜厚通常为0.1~5μm,优选为0.2~2μm,在85℃的烘箱中放置2分钟,得到平滑涂膜。
对衬底没有特别的限定,可以列举玻璃板、塑料板、铝板、摄像元件用硅片等电子部件基材,以及透明树脂板、树脂膜、形成有布劳恩管显示面、摄像管的受光面、CCD、BBD、CID、BASIS等固体摄像元件的晶片、使用了薄膜半导体的紧贴型图像传感器、液晶显示面、彩色电子照相用感光体、エトクトロクロミイ-(EC)显示装置的衬底等。另外,优选对衬底实施用于提高其与滤色器层的粘接性的高密合处理。具体来说,在衬底上预先用偶联剂等进行薄层涂布,然后形成固化性组合物,或预先使固化性组合物中含有偶联剂。
另外,当在衬底上具有高度差时,可以在衬底上涂布设置用于消除高度差、使涂布面平滑的平坦化膜,然后涂布本发明的固化性组合物。例如,CCD等图像传感器由根据受光量在有机硅衬底上产生电子的光电转换部(光电二极管)和用于输出其所产生的电子的读出门部构成,但是如果读出门受光,则会导致噪声,不能正确地输出数据,因此要在读出门部的上部设置遮光膜层,其与不具有遮光膜层的光电二极管部之间有时会产生高度差。如果在这种高度差上涂布彩色抗蚀剂,直接形成滤色器,则光路长度变大,因此图像变暗或集光性变差。为了改善这一问题,优选在CCD和滤色器之间形成目的在于填埋高度差的透明平坦化膜。作为该平坦化膜的材料,可以列举本发明中的那种光固化性抗蚀剂液、丙烯酸类、环氧类等热固性树脂等。
涂布光固化性组合物后,为了蒸发溶剂得到干燥的涂布膜,通常要进行预烘。作为预烘的方法,有减压干燥、利用高温空气等进行间接加热干燥、利用电炉等进行直接加热干燥(约80~约140℃,50~200秒)等。另外,为了使显影后得到的图案进行充分固化,得到机械强度高的永久膜,需要进行后烘烤。例如,制造3色滤色器时,最初形成的图案会在此后再次经受其它颜色抗蚀剂液的涂布、曝光、显影。此时,为了避免与所涂布的抗蚀剂液的混色、曝光、显影引起的图案缺陷,要进行后烘烤。这种后烘烤可以使用与预烘相同的方法,但是要在比预烘烤更高的温度、更长的时间下进行。例如,在利用烘箱进行间接加热的情况下,在约180~约250℃下进行约0.5~约2小时,利用电炉进行直接加热时,在约180~约250℃下进行约2~约10分钟。
对用于曝光的光源没有特别的限定,但是作为对于形成图案有显著效果的光源,可以列举水银灯的i线。从工艺适当的方面考虑,在使用作为水银灯谱线之一的i线制作图像传感器用滤色器时,本发明的特征特别显著,当然,对于CCD也可以使用。
对固化性组合物中使用的显影液没有特别限制,可以使用以往公知的显影液。其中,氢氧化四甲基铵(TMAH)等季铵盐类的有机碱类显影液可达到本发明的目的,因此是优选的。
聚合引发剂作为聚合引发剂,可以使用通常的光聚合引发剂。具体来说,可以列举美国专利第2367660号说明书中记载的vicinal polyketaldonyl化合物、美国专利第2367661号及第2367670号说明书中记载的α-羰基化合物、美国专利第2448828号说明书中记载的偶姻醚化合物、美国专利第2722512号说明书中记载的α-烃取代的芳香族偶姻化合物、美国专利第3046127号说明书及第2951758号说明书中记载的多环醌化合物、美国专利第3549367号说明书中记载的三芳基咪唑二聚物/对氨基苯基酮的组合、日本特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑化合物/三卤甲基-s-三嗪类化合物等。
相对于自由基聚合性单体的固形物(质量),光聚合引发剂(包括上述通常的光聚合引发剂)在含有染料的负性固化性组合物中的含量优选为0.01~50质量%,更优选为1~30质量%,特别优选为1~20质量%。如果该含量处于上述范围内,则可以充分地进行聚合固化,不会出现聚合难以进行,或聚合率升高而分子量降低,膜强度减弱的情况。
另外,上述的光聚合引发剂可以与增敏剂或光稳定剂并用。作为其具体例子,可以列举苯偶姻、苯偶姻甲基醚、9-芴酮、2-氯-9-芴酮、2-甲基-9-芴酮、9-蒽酮、2-溴-9-蒽酮、2-乙基-9-蒽酮、9,10-蒽醌、2-乙基-9,10-蒽醌、2-叔丁基-9,10-蒽醌、2,6-二氯-9,10-蒽醌、氧杂蒽酮、2-甲基氧杂蒽酮、2-甲氧基氧杂蒽酮、2-乙氧基氧杂蒽酮、噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮、苯偶酰、二亚苄基丙酮、对-(二甲基氨基)苯基苯乙烯基酮、对-(二甲基氨基)苯基-对甲基苯乙烯基酮、二苯甲酮、对-(二甲基氨基)二苯甲酮(或米氏酮)、对-(二乙基氨基)二苯甲酮、苯并蒽酮等,以及日本特公昭51-48516号公报记载的苯并三唑类化合物等、チヌビン1130、400等。
〔实施例〕以下基于实施例对本发明进行更详细地说明,但是本发明并不局限于这些实施例。
(实施例1)在1000ml二甲基亚砜中,添加33.3ml的甲醇钠28%的甲醇溶液、100g颜料C.I.颜料红254(Irgaphor Red BT-CF,商品名,チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ(株)制)及150g聚乙烯基吡咯烷酮,配制颜料溶液A。另外准备作为不良溶剂的含有1mol/l盐酸16ml的水1000ml。
此时,将温度控制为18℃,向利用藤泽药品社制造的GK-0222-10型ラモンド スタ-ラ-以500rpm的转速进行搅拌的不良溶剂——水1000ml中,用日本精密化学社制造的NP-KX-500型大容量无脉动泵按100ml/min的流速注入100ml颜料溶液A,从而形成有机颜料粒子,制成颜料分散液A。
对于得到的颜料分散液A,用(株)コクサン制造的H-112型离心过滤机及敷岛カンバズ(株)制造的P89C型滤布,在4000rpm下浓缩90分钟,得到分散物(作为分散物A)。
向16.0g上述颜料纳米粒子制备糊中添加50.0ml乳酸乙酯,用溶解机在1500rpm下搅拌60分钟,然后用住友电工フアインポリマ社制造的FP-010型过滤器进行过滤,从而得到糊状的浓缩颜料液A(纳米颜料浓度为30质量%)。
使用上述糊,配制具有以下组成的颜料分散组合物A。
上述糊状的浓缩颜料液A21.3g颜料分散剂A(上述分散剂,例示化合物7.)0.6g本发明中使用的高分子化合物C-16 3.2g1-甲氧基-2-丙基醋酸酯45.3g颜料分散剂A按照日本特开2000-239554号公报进行合成。
对于具有上述组成的颜料分散组合物A,利用电动磨M-50(アイガ-·ジヤパン社制)和使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度9m/s的条件下分散1小时。
对于获得的颜料分散组合物A,使用日机装社制的ナノトラツクUPA-EX150测定粒径,结果为平均粒径31nm,关于粒子尺寸分布,不足15nm的粒子比例为5%,超过60nm的粒子的比例为7%。
(实施例2)
对于实施例1中得到的颜料分散液A,用コクサン(株)制H-112型离心过滤机进行浓缩时,使转速为5000rpm,除此之外,按与实施例1完全相同的方式制备颜料分散组合物B。
(实施例3)对于实施例1中得到的颜料分散液A,用コクサン(株)制H-112型离心过滤机进行浓缩时,在5000rpm下进行300分钟,除此之外,按与实施例1完全相同的方式制备颜料分散组合物C。
(比较例1)对于实施例1中得到的颜料分散液A,用コクサン(株)制H-112型离心过滤机进行浓缩时,在3400rpm下进行100分钟,除此之外,按与实施例1完全相同的方式制备颜料分散组合物D。
(比较例2)按以下方式制备具有以下组成的颜料分散组合物E。
颜料(颜料红254) 6.4g氯化钠 64.0g本发明中使用的化合物C-16 3.2g将含于1-甲氧基-2-丙基醋酸酯中的氯化钠、颜料(颜料红254)的粉末、本发明中使用的上述高分子化合物C-16送入双轴捏合机中,在80℃下混炼10小时。混炼后,放入到500质量份80℃的1%盐酸水溶液中,搅拌1小时,然后进行过滤、热水洗来除去氯化钠和溶剂,之后在65℃下干燥14小时,然后粉碎,向1g粉碎物添加2.4g1-甲氧基-2-丙基醋酸酯,进行混合。
利用电动磨M-50(アイガ-·ジヤパン社制)和使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度9m/s的条件下将上述颜料组合物分散1小时。得到颜料分散组合物E。进行与实施例1相同的处理,测得的粒径为数均粒径53nm,关于粒子尺寸分布,不足15nm的粒子比例为18%,超过60nm的粒子的比例为24%。
(比较例3)将比较例2中过滤、热水洗后的干燥条件设定为80℃下48小时,除此之外,按与比较例2完全相同的方式制备颜料分散组合物F。
分别将得到的颜料分散组合物A~F涂布于玻璃衬底上,并使厚度为2μm,制作试样。使用在作为背光部件的三波长冷阴极管光源(FWL18EX-N,东芝ライツク(株)社制造)上设置扩散板而形成的装置,在两片偏振片(HLC2-2518,(株)サンリツ社制造)之间放置试样,测定偏光轴平行时和垂直时的透光量,将其比作为对比度(参见,植木、小关、福永、山中著,“512色表示10.4”サイズTFT-LCD用カラ-フイルタ”,第7回色彩光学コンフアレンス(1990年)等)。对于色度的测定,使用色彩辉度仪((株)トプコン社制造的BM-5)。关于两片偏振片、试样、色彩辉度仪的设置位置,在距离背光13mm的位置设置偏振片,在40mm~60mm的位置设置直径11mm、长度20mm的圆筒,使其中透过的光照射在设置于65mm位置上的膜试样上,使透过光穿过设置于100mm位置上的偏振片,由设置于400mm位置上的色彩辉度仪进行测定。将色彩辉度仪的测定角设定为2°。背光的光量的设定要使得在不设置膜试样的状态下,将两片偏振片设置于平行尼科耳棱镜时辉度为1280cd/m2。
此后,用90mW/cm2的高压水银灯照射24小时,测定照射前后的色差,作为耐光性的指标。并且,在本发明中,用显微分光光度计(オリンパス光学社制;OSP100或200)测定色度,作为F10光源视野2度下的结果进行计算,表示为xyz表色系的xyY值。此外,色度的差表示为La*b*表色系的色差。该色差越小越优选。
由颜料分散组合物A~F得到的试样的对比度及耐光性的测定结果示于表1中。
表1


如表1所示,本发明的颜料分散组合物显示出了与比较例的颜料分散组合物相比极其优异的对比度、耐光性。
(实施例4-1)将颜料分散组合物与构成下述表2所列组成的其它成分进行混合,制备滤色器用着色感光性树脂组合物。
表2

<粘结剂1>
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=38/25/37摩尔比的无规共聚物,分子量4万) 27质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯 73质量份<DPHA液>
·二季戊四醇六丙烯酸酯(含有阻聚剂MEHQ 500ppm,日本化药(株)社制,商品名KAYARAD DPHA)76质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯 24质量份<表面活性剂1>
·下述化合物130质量份·甲乙酮 70质量份化合物1
结构式

(n=6,x=55,y=5,Mw=33940,Mw/Mn=2.55PO环氧丙烷,EO环氧乙烷分别用颜料分散组合物B~F代替颜料分散组合物A,除此之外,按与上述同样的方式分别制备滤色器用着色感光性树脂组合物B~F。
用旋转涂布机在玻璃衬底上涂布上述滤色器制作用着色感光性树脂组合物,在100℃下干燥2分钟,形成约2μm厚的膜。接着,在氮气流下,用超高压水银灯进行曝光,然后用1%的碳酸钠水溶液进行显影。按与上述“对比度的测定”相同的方式测定所得到的各膜的R成分的对比度及耐光性,结果示于下述表3中。
表3

如表3所示,本发明的着色感光性树脂组合物显示出了与比较例的着色感光性树脂组合物相比极其优异的对比度和耐光性。
(实施例4-2)[滤色器的制作(通过用狭缝状喷嘴涂布进行制作)][黑(K)图像的形成]对于无碱玻璃衬底,用UV清洗装置清洗后,用清洗剂进行刷洗,再用超纯水进行超声波清洗。将该衬底在120℃下热处理3分钟,使表面状态达到稳定。
将该衬底进行冷却并调温至23℃,然后采用具有狭缝状喷嘴的玻璃衬底用涂布机(エフ·エ-·エス·アジア社制,商品名MH-1600),涂布由下述表4记载的组分构成的着色感光性树脂组合物K1。接着通过VCD(真空干燥装置,东京应化工业(株)社制)用30秒钟干燥掉溶剂的一部分,使涂布层失去流动性,然后在120℃下预烘3分钟,得到膜厚为2.4μm的感光性树脂层K1。
表4

采用具有超高压水银灯的邻近型曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング株式会社制),使衬底和掩模(具有图像图案的石英曝光掩模)保持垂直立放状态,将曝光掩模面和该感光性树脂层间的距离设定为200μm,在300mJ/cm2的曝光量下进行图案曝光。
接着,用喷水器喷嘴进行纯水喷雾,使该感光性树脂层K1的表面均匀润湿,然后用KOH类显影液(含有KOH、非离子表面活性剂,商品名CDK-1,富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社制),按23℃下80秒,平头喷嘴压力0.04MPa的条件进行喷淋显影,得到图案化的图像。接着,用超高压喷嘴以9.8MPa的压力喷射超纯水,除去残渣,得到黑(K)图像K。接着,在220℃下热处理30分钟。
在形成上述图像K的衬底上,使用由下述表5记载的组分构成的感光性树脂组合物R1,通过与上述黑(K)图像形成相同的工序,形成完成热处理的像素R。
该感光性树脂层R1的膜厚及颜料(C.I.P.R.254及C.I.P.R.177)的涂布量为如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 1.60颜料涂布量(g/m2)1.00C.I.P.R.254涂布量(g/m2) 0.80C.I.P.R.1 77涂布量(g/m2)0.20表5
在形成上述图像K和像素R的衬底上,使用由下述表6记载的组分构成的着色感光性树脂组合物G1,通过与上述黑(K)图像形成相同的工序,形成完成热处理的像素G。该感光性树脂层G1的膜厚及颜料(C.I.P.G.36及C.I.P.Y.150)的涂布量为如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 1.60颜料涂布量(g/m2) 1.92C.I.P.G.36涂布量(g/m2)1.34C.I.P.Y.150涂布量(g/m2) 0.58表6

在形成有上述图像K、像素R及像素G的衬底上,使用由下述表7记载的组分构成的着色感光性树脂组合物B1,通过与上述黑(K)图像形成相同的工序,形成完成热处理的像素B,得到目的滤色器A。
该感光性树脂层B1的膜厚及颜料(C.I.P.B.15:6及C.I.P.V.23)的涂布量为如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 1.60颜料涂布量(g/m2)0.75C.I.P.B.15:6涂布量(g/m2)0.705C.I.P.V.23涂布量(g/m2) 0.045表7

此处,对上述表4~7中记载的着色感光性树脂组合物K1、R1、G1、B1的制备进行更详细地说明。
着色感光性树脂组合物K1通过以下方式得到,即,首先称取表4记载量的K颜料分散物1、丙二醇单甲基醚醋酸酯,在温度24℃(±2℃)下进行混合,并在150rpm下搅拌10分钟,接着,称取表4记载量的甲乙酮、粘结剂2、氢醌单甲基醚、DPHA液、2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪、表面活性剂1,在温度25℃(±2℃)下依次添加,并在温度40℃(±2℃)及150rpm下搅拌30分钟。
另外,在表4记载的组合物中,关于下述组分,列出了其组成。
<K颜料分散物1>
·碳黑(商品名,Nipex 35,デグサジヤパン(株)社制)13.1质量份·分散剂(下述化合物2J) 0.65质量份·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,分子量3.7万) 6.72质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯 79.53质量份化合物2J <粘结剂2>
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=78/22摩尔比的无规共聚物,分子量3.8万) 27质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯 73质量份着色感光性树脂组合物R1通过以下方式得到,即,首先称取表5记载量的R颜料分散物A、R颜料分散物2、丙二醇单甲基醚醋酸酯,在温度24℃(±2℃)下进行混合,并在150rpm下搅拌10分钟,接着,称取表5记载量的甲乙酮、粘结剂1、DPHA液、2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯基)1,3,4-噁二唑、2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪、吩噻嗪,在温度24℃(±2℃)下依次添加,并在150rpm下搅拌30分钟,再按表5记载量称取表面活性剂1,在温度24℃(±2℃)下添加,并在30rpm下搅拌5分钟,用尼龙丝网#200进行过滤。
另外,在表5记载的组合物中,R颜料分散物A与实施例1的颜料分散组合物A相同,其组成是按下述质量份配制的。
<R颜料分散物A>
·实施例1的糊状的浓缩颜料液A(C.I.P.R.254)23质量份·分散剂(上述化合物2J)0.8质量份·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,分子量3万)8质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯68.2质量份<R颜料分散物2>
·C.I.P.R.177(商品名Cromophtal Red A2Bチバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ(株)社制) 18质量份·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,分子量3万)12质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯70质量份着色感光性树脂组合物G1通过以下方式得到,即,首先称取表6记载量的G颜料分散物1、Y颜料分散物1、丙二醇单甲基醚醋酸酯,在温度24℃(±2℃)下进行混合,并在150rpm下搅拌10分钟,接着,称取表6记载量的甲乙酮、环己酮、粘结剂2、DPHA液、2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯基)1,3,4-噁二唑、2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪、吩噻嗪,在温度24℃(±2℃)下依次添加,并在150rpm下搅拌30分钟,再按表6记载量称取表面活性剂1,在温度24℃(±2℃)下添加,并在30rpm下搅拌5分钟,用尼龙丝网#200进行过滤。
另外,在表6记载的组合物中,G颜料分散物1使用富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)社制造的“商品名GT-2”。Y颜料分散物1使用御国色素(株)社制造的“商品名CFエロ-EX3393”。
着色感光性树脂组合物B1通过以下方式得到,即,首先称取表7记E载量的B颜料分散物1、B颜料分散物2、丙二醇单甲基醚醋酸酯,在温度24℃(±2℃)下进行混合,并在150rpm下搅拌10分钟,接着,称取表7记载量的甲乙酮、粘结剂3、DPHA液、2-三氯甲基-5-(对苯乙烯基苯乙烯基)1,3,4-噁二唑、吩噻嗪,在温度25℃(±2℃)下依次添加,并在40℃(±2℃)和150rpm下搅拌30分钟,再按表7记载量称取表面活性剂1,在温度24℃(±2℃)下添加,并在30rpm下搅拌5分钟,用尼龙丝网#200进行过滤。
另外,在表7记载的组合物中,B颜料分散物1使用御国色素(株)社制造的“商品名CFブル-EX3357”,B颜料分散物2使用御国色素(株)社制造的“商品名CFブル-EX3383”。
粘结剂3的组成如下。
<粘结剂3>
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=36/22/42摩尔比的无规共聚物,分子量3.8万)27质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯73质量份分别用实施例2、3及比较例1~3中得到的浓缩颜料液(以下,简称为“浓缩颜料液B~F”)代替R颜料分散物A中使用的浓缩颜料液A,制备R颜料分散物B~F。除了分别使用R颜料分散物B~F代替R颜料分散物A外,按与上述制作滤色器A同样的方式制作滤色器B~F。
对于各滤色器,按与上述“对比度的测定”相同的方式测定对比度及耐光性,结果示于表8中。
表8


从上述结果可知,本发明的滤色器与比较例的滤色器相比显示出了极高的对比度及耐光性。关于色差,如果差别为2以上,则达到了观察者能够辨别的程度。结果,如果长期(例如1年以上)使用会导致该差别的扩大,使显示画面产生显著差异。本发明的滤色器均具有高对比度,是良好的滤色器。另一方面,比较例的滤色器对比度低,其不能满足实际要求。
(实施例4-3)[液晶显示装置的制作及评价]使用滤色器A~F制作液晶显示装置并评价显示特性。
(ITO电极的形成)将形成了滤色器的玻璃衬底装入溅射装置中,在100℃全面真空蒸镀1300埃厚的ITO(铟锡氧化物)后,在240℃下退火90分钟使ITO结晶,形成ITO透明电极。
(隔离物的形成)通过与日本特开2004-240335号公报的[实施例1]中记载的隔离物形成方法相同的方法,在上述制作的ITO透明电极上形成隔离物。
(用于控制液晶取向的突起的形成)使用下述的正性感光性树脂层用涂布液,在上述形成了隔离物的ITO透明电极上形成用于控制液晶取向的突起。
但是,曝光、显影及烘烤工序采用以下方法。
安装邻近曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング株式会社制),使规定的光掩模与感光性树脂层表面的距离为100μm,利用超高压水银灯以150mJ/cm2的照射能量透过该光掩模进行邻近曝光。
接着,使用2.38%的氢氧化四甲基铵水溶液,通过喷淋式显影装置在33℃下喷雾30秒,同时进行显影。由此通过显影除去了感光性树脂层的不需要部分(曝光部分),从而得到了液晶显示装置用衬底,其中该衬底的滤色器侧形成了由形成所希望图案形状的感光性树脂层构成的用于控制液晶取向的突起。
然后,将形成了该用于控制液晶取向的突起的液晶显示装置用衬底在230℃下烘烤30分钟,从而在液晶显示装置用衬底上形成固化的用于控制液晶取向的突起。
<正型感光性树脂层用涂布液配方>
·正性抗蚀剂液(富士フイルムエレクトロニクスマリア ルズ(株)社制造的FH-2413F) 53.3质量份·甲乙酮 46.7质量份·メガフアツクF-780F(大日本油墨化学工业(株)社制) 0.04质量份(液晶显示装置的制作)在上述获得的液晶显示装置用衬底上再设置由聚酰亚胺构成的取向膜。然后,在以包围滤色器像素群的方式设置于周围的黑底上相当于外框的部位,印刷环氧树脂密封剂,同时滴注MVA模式用液晶,并与相对的衬底粘贴,然后对粘贴的衬底进行热处理,使密封剂固化。在以这种方式得到的液晶单元的两面上粘贴(株)サンリツ社制造的偏振片HLC2-2518。接着,由三波长冷阴极管光源(东芝ライツク(株)社制造的FWL18EX-N)构造背光,将其安装在设置了上述偏振片的液晶单元的背面侧,形成液晶显示装置。
可知,与使用了比较例的滤色器的显示装置相比,使用了本发明的滤色器的液晶显示装置的黑色密实性、红色描绘力优异,显示出了不存在显示不匀的良好显示特性。
(实施例5-1)[滤色器的制作(通过层压感光性树脂转印材料进行制作)][感光性树脂转印材料的制作]在厚度为75μm的聚对苯二甲酸乙二酯临时支撑物上,用狭缝状喷嘴涂布由下述配方H1构成的热塑性树脂层用涂布液,并进行干燥。接着,涂布由下述配方P1构成的中间层用涂布液,并进行干燥。再涂布上述着色感光性树脂组合物K1,并进行干燥,以此在该临时支撑物上设置干燥膜厚为14.6μm的热塑性树脂层、干燥膜厚为1.6μm的中间层和干燥膜厚为2.4μm的感光性树脂层,并压合保护膜(厚度为12μm的聚丙烯膜)。
由此制成由临时支撑物、热塑性树脂层、中间层(氧阻挡层)和黑(K)感光性树脂层形成一体的感光性树脂转印材料K1。
<热塑性树脂层用涂布液配方H1>
·甲醇 11.1质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯 6.36质量份·甲乙酮52.4质量份·甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-乙基己基酯/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚组成比(摩尔比)=55/11.7/4.5/28.8,分子量=9万,Tg约70℃)5.83质量份·苯乙烯/丙烯酸共聚物(共聚组成比(摩尔比)=63/37,分子量=1万,Tg约100℃) 13.6质量份·双酚A与戊二醇单甲基丙烯酸酯进行2当量脱水缩合形成的化合物(新中村化学工业(株)社制,商品名2,2-双[4-(甲基丙烯氧聚乙氧基)苯基]丙烷 9.1质量份(新中村化学工业(株)社制)·上述表面活性剂10.54质量份<中间层用涂布液配方P1>
·PVA205(聚乙烯醇,(株)クレラ社制,皂化率=88%,聚合度550)32.2质量份·聚乙烯基吡咯烷酮(アイエスピ-·ジヤパン(株)社制,K-30)14.9质量份·蒸馏水524质量份·甲醇 429质量份接着,将上述感光性树脂转印材料K1的制作中使用的上述着色感光性树脂组合物K1改变为由下述表9~11中记载的组分构成的下述着色感光性树脂组合物R101、G101及B101,除此之外,按与上述相同的方法制作着色感光性树脂组合物R101、G101及B101。另外,着色感光性树脂组合物R101、G101及B101的制作方法分别按照上述着色感光性树脂组合物R1、G1及B1的制备方法进行。
表9R101

表10G101

表11B101


另外,在表9记载的组合物中,添加剂1使用磷酸酯类特殊活性剂(楠本化成(株)社制,商品名HIPLAAD ED152)。
对于无碱玻璃衬底,一边用喷水器喷射调节到25℃的玻璃清洗剂20秒,一边用具有尼龙毛的旋转刷进行清洗,再用纯水喷淋清洗后,用喷水器喷射硅烷偶联剂(N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的0.3质量%水溶液,商品名KBM603,信越化学工业(株)社制)20秒,并用纯水喷淋清洗。用衬底预加热装置在100℃对该衬底加热2分钟,然后送入层压机中。
将上述感光性树脂转印材料K1的保护膜剥离后,用层压机((株)日立インダストリイズ制(Lamic II型)),在橡胶辊温度130℃、线压100N/cm、输送速度2.2m/分的条件下层压在上述于100℃下加热过的衬底上。
从临时支撑物与热塑性树脂层形成的界面上剥离掉临时支撑物,采用具有超高压水银灯的邻近型曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング(株)社制),使衬底和掩模(具有图像图案的石英曝光掩模)保持垂直立放状态,将曝光掩模面和该热塑性树脂层间的距离设定为200μm,在70mJ/cm2的曝光量下进行图案曝光。
接着,用三乙醇胺类显影液(含有2.5%的三乙醇胺、非离子表面活性剂、聚丙烯类消泡剂,商品名T-PD1,富士写真フイルム株式会社制造)按30℃下50秒、平头喷嘴压力0.04MPa的条件进行喷淋显影,除去热塑性树脂层和中间层。
接着,用碳酸钠类显影液(含有0.06摩尔/升的碳酸氢钠、相同浓度的碳酸钠、1%的二丁基萘磺酸钠、阴离子表面活性剂、消泡剂、稳定剂,商品名T-CD1,富士写真フイルム株式会社制),按29℃下30秒、锥形喷嘴压力0.15MPa的条件进行喷淋显影,使感光性树脂层显影,得到图案图像。
接着用清洗剂(含有磷酸盐、硅酸盐、非离子表面活性剂、消泡剂、稳定剂,商品名“T-SD1(富士写真フイルム株式会社制)”),或含有碳酸钠、苯氧基氧乙烯类表面活性剂,商品名“T-SD2(富士写真フイルム社制)”),按33℃下20秒、锥形喷嘴压力0.02MPa的条件进行喷淋,并用具有尼龙毛的旋转刷子除去残渣,得到黑(K)图像。然后,对于该衬底,再从该树脂层一侧用超高压水银灯在500mJ/cm2的光照下进行后曝光,然后在220℃下热处理15分钟。
对于该形成有图像K的衬底,再按如上所述方式用刷子进行刷洗,用纯水喷淋清洗,不使用硅烷偶联剂,送入衬底预加热装置中。
使用上述感光性树脂转印材料R101,按与上述感光性树脂转印材料K1相同的工序,获得经过热处理的红(R)像素。但是,曝光量为40mJ/cm2,利用碳酸钠类显影液的显影条件设定为35℃下35秒。该感光性树脂层R101的膜厚及颜料(C.I.P.R.254及C.I.P.R.177)的涂布量为如下所示。
感光性树脂膜厚(μm)2.00颜料涂布量(g/m2) 1.00C.I.P.R.254涂布量(g/m2)0.80C.I.P.R.177涂布量(g/m2)0.20对于该形成有图像K及像素R的衬底,再按如上所述方式用刷子进行刷洗,用纯水喷淋清洗,不使用硅烷偶联剂,送入衬底预加热装置中。
使用上述感光性树脂转印材料G101,按与上述感光性树脂转印材料R101相同的工序,获得经过热处理的绿(G)像素G。但是,曝光量为40mJ/cm2,利用碳酸钠类显影液的显影条件设定为34℃下45秒。该感光性树脂层G101的膜厚及颜料(C.I.P.G.36及C.I.P.Y.150)的涂布量为如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 2.00颜料涂布量(g/m2) 1.92C.I.P.G.36涂布量(g/m2)1.34C.I.P.Y.150涂布量(g/m2) 0.58对于该形成有图像K、像素R及像素G的衬底,再按如上所述方式用刷子进行刷洗,用纯水喷淋清洗,不使用硅烷偶联剂,送入衬底预加热装置中。
使用上述感光性树脂转印材料B101,按与上述感光性树脂转印材料R101相同的工序,获得经过热处理的蓝(B)像素B。但是,曝光量为30mJ/cm2,利用碳酸钠类显影液的显影条件设定为36℃下40秒。该感光性树脂层B101的膜厚及颜料(C.I.P.B.15:6及C.I.P.V.23)的涂布量为如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 2.00颜料涂布量(g/m2) 0.75C.I.P.B.15:6涂布量(g/m2) 0.705C.I.P.V.23涂布量(g/m2) 0.045将该形成有像素R、像素G、像素B及图像K的衬底在240℃下烘烤50分钟,得到滤色器A1。
参照制作上述滤色器A1的方法,将R颜料分散物A分别更换为R颜料分散物B~F,制作滤色器B1~F1。
按与实施例4-2相同的方式评价得到的滤色器A1~F1的对比度、色差,结果同样显示出了本发明的效果。
(实施例5-2)[液晶显示装置的制作及评价]使用滤色器A1~F1,按与实施例4-3相同的方法制作液晶显示装置并进行显示特性评价时,同样显示出了本发明的效果。
(实施例6)[显示方式不同的液晶显示装置的制作]在上述实施例4-3及5-2中,制作了MVA模式的液晶显示装置,下面,使用相同的滤色器按以下方式制作液晶显示装置。
在上述获得的滤色器衬底的R像素、G像素、B像素及黑底上,再通过溅射形成ITO(Indium Tin Oxide)透明电极。接着,按照日本特开2006-64921号公报的实施例1,在上述形成的ITO膜上相当于黑底上部的部位形成隔离物。
另外准备作为相对衬底的玻璃衬底,在滤色器衬底的透明电极上及相对衬底上分别施加用于PVA模式的图案化,并在其上再设置由聚酰亚胺构成的取向膜。
然后,在以包围滤色器像素群的方式设置于周围的黑底上相当于外框的部位,利用分漏器方式涂布可紫外线固化的树脂密封剂,并滴注PVA模式用液晶,与相对衬底粘贴,然后用UV照射粘贴的衬底,然后进行热处理,使密封剂固化。在以这种方式得到的液晶单元的两面上粘贴(株)サンリツ社制造的偏振片HLC2-2518。接着,使用红色(R)晶片型LED(FR1112H,商品名,スタンレ-(株)制造)、绿色(G)晶片型LED(DG1112H,商品名,スタンレ-(株)制造)、蓝色(B)晶片型LED(DB1112H,商品名,スタンレ-(株)制造),构造侧光方式的背光,将其安装在设置了上述偏振片的液晶单元的背面侧,形成液晶显示装置。对该显示装置进行与实施例4-3及5-2相同的评价,结果同样显示出了本发明的效果。
在上述获得的滤色器衬底的R像素、G像素、B像素及黑底上,再通过溅射形成ITO(Indium Tin Oxide)透明电极。接着,按照日本特开2006-64921号公报的实施例1,在上述形成的ITO膜上相当于黑底上部的部位形成隔离物。
在上述获得的附着了隔离物的滤色器衬底上涂布聚酰亚胺,并进行摩擦处理,形成取向膜。
另外,针对前述得到的滤色器衬底,使驱动侧衬底与液晶材料进行组合,从而制作液晶显示元件。即,作为驱动侧衬底,准备由TFT和梳形像素电极(导电层)排列形成的IPS用TFT衬底,使该TFT衬底上设置了像素电极等一侧的表面和前述获得的滤色器衬底上形成了着色像素层一侧的表面相对,以此方式进行装配,在前述形成的隔离物导致具有间隙的状态下进行固定。在该间隙中密封液晶材料,设置承担图像显示的液晶层。在以这种方式得到的液晶单元的两面上粘贴(株)サンリツ社制造的偏振片HLC2-2518。接着,构造冷阴极管背光,将其安装在设置了上述偏振片的液晶单元的背面侧,形成液晶显示装置。对该显示装置进行与实施例4-3及5-2相同的评价时,虽然效果比上述小,但与比较例相比,与上述一样显示出了本发明的效果。
(实施例7)[CCD器件的制作](CCD用颜料分散液的制作)按照以下的配方,使用实施例1中得到的浓缩颜料液A,制作颜料分散液(1)…绿色G、(2)…蓝色B、(3)…红色R。
颜料分散液(1)·C.I.P.G.36 90质量份·C.I.P.G.7 25质量份·C.I.P.Y.13940质量份·PLAAD ED15120质量份(楠本化成(株)制)·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物 25质量份(共聚摩尔比70∶30,重均分子量3万)·丙二醇单甲基醚醋酸酯 625质量份颜料分散液(2)·C.I.P.B.15:6 125质量份·C.I.P.V.23 25质量份
·PLAAD ED151 40质量份(楠本化成(株)制)·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物25质量份(共聚摩尔比70∶30,重均分子量3万)·丙二醇单甲基醚醋酸酯 785质量份颜料分散液(3)·浓缩颜料分散液A 235质量份·本发明使用的化合物C-16 40质量份·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物25质量份(共聚摩尔比70∶30,重均分子量3万)·丙二醇单甲基醚醋酸酯 750质量份(着色树脂组合物的制备)对于上述获得的各种颜色的颜料分散液各200质量份,分别用搅拌机与下述组分混合均匀,制备用于各种颜色的滤色器用着色树脂组合物。
<组成>
·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物35质量份(共聚摩尔比70∶30,重均分子量3万)·二季戊四醇五丙烯酸酯 38质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯 120质量份·3-乙氧基丙酸乙酯 40质量份·卤甲基三嗪类引发剂 4质量份(光聚合引发剂,制品名TAZ107,みどり化学(株)制)(滤色器及CCD器件的制作)用搅拌机混合下述组成,制备平坦化膜用抗蚀剂液。
<组成>
·甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物165质量份(共聚摩尔比70∶30,重均分子量3万)
·二季戊四醇五丙烯酸酯65质量份·丙二醇单甲基醚醋酸酯138质量份·3-乙氧基丙酸乙酯123质量份·卤甲基三嗪类引发剂 3质量份(光聚合引发剂,制品名TAZ107,みどり化学(株)制)将获得的平坦化膜用抗蚀剂液用旋转涂布机均匀涂布在形成了光电二极管的6-英寸硅片上。另外,调节旋转涂布机的转数,使涂布后在涂布膜表面温度100℃×120秒条件下用电炉进行热处理后的膜厚为约1.5μm。
然后,放置于220℃的烘箱内1小时,使涂布膜固化,按照使硅片上形成的光电二极管表面得到同样覆盖的方式形成平坦化膜。
接着,对于各种颜色,按照G、R、B的顺序,在上述平坦化膜上涂布相对于上述平坦化膜用抗蚀剂液制备配方为100质量份的上述滤色器用着色感光性树脂组合物,并进行干燥(预烘烤)、图案曝光、碱显影、冲洗、固化干燥(后烘),形成着色树脂被膜,从而在带有光电二极管的硅片上制作了滤色器。
另外,图案曝光是通过2μm的掩模图案,使用i线步进曝光机(商品名FPA-3000i5+,キヤノン(株)制)在500mJ/cm2的条件下进行的。另外,碱显影是使用有机碱性显影液(商品名CD-2000,富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)制)的40质量%水溶液,在室温下进行60秒的搅拌显影,然后利用旋转喷水器进行20秒的纯水冲洗,再用纯水清洗。之后,用高温空气吹除水滴,使衬底自然干燥,得到图案,然后在电炉上以表面温度200℃·5分钟的条件实施后烘处理。
在数码相机上安装按以上方式得到的CCD器件,在同一光源下对带有KODAK制灰色分级卡的比色图表进行摄影,在监视器上观察得到的图像,结果显示,由本发明得到了鲜明的再现图像。
(实施例8)〔喷墨用墨水的制备〕参考特开2002-201387号公报的实施例1,按照以下配方,用颜料分散组合物A制备R墨水1,同样制备G墨水1、B墨水1。
按照制作R墨水1的方法,但分别用颜料分散组合物B~F代替颜料分散组合物A,除此之外,按同样的方式制备R墨水2~6。
表12

关于上述表12中各成分的混合,首先将颜料及高分子分散剂投入到一部分溶剂中,进行混合,再用3辊混炼机和球磨机进行搅拌,得到颜料分散液。另一方面,将其它的配合成分投入到剩余的溶剂中,进行搅拌溶解,得到粘结剂溶液。一边将颜料分散液一点一点地添加到粘结剂溶液中,一边用溶解机进行充分搅拌,制备滤色器用喷墨墨水。
使用压电式喷头,将上述获得的R墨水1、G墨水1、B墨水1首先按以下方式滴注到由遮光性隔壁包围的凹部。结果,就按下述方式得到了本发明的滤色器1。
喷头按每25.4mm有150个喷嘴的密度拥有318个喷嘴,将其在两个喷嘴列方向上以错开1/2的喷嘴间隔的方式进行固定,由此在衬底上沿喷嘴的排列方向每25.4mm滴注300滴。
对喷头及墨水进行控制,其方式是在喷头内进行温水循环,从而使喷出部分附近达到50±0.5℃。
从喷头喷出墨水是通过施加到喷头的压电驱动信号进行控制的,可以达到每滴喷出6~42pl,在本实施例中,一边在喷头下方1mm处输送衬底,一边用喷头进行滴注。输送速度可以设定为50~200mm/s。另外,压电驱动频率最大可达4.6kHz,通过这些设定可以控制滴注量。
在本实施例中,控制输送速度、驱动频率,使R、G、B各颜料的涂施量为1.1、1.8、0.75g/m2,向与预期的R、G、B对应凹部内滴注R、G、B墨水。
滴注的墨水被输送至曝光部分,利用紫外发光二极管(UV-LED)进行曝光。在本实施例中,UV-LED使用日亚化学社制造的NCCU033。该LED是从一个晶片上输出波长为365nm的紫外光,利用约500mA的电流,可以从晶片上发出约100mW的光。以7mm的间隔排列多个LED,可以在表面上得到0.3W/cm2的功率。从滴注后到进行曝光的时间,以及曝光时间可以根据介质的输送速度及喷头与LED在输送方向的距离进行变动。在本实施例中,自滴落后在100℃下干燥10分钟,然后进行曝光。
根据距离及输送速度的设定,可以将介质上的曝光能量调节为0.01~15J/cm2。在本实施例中,根据输送速度调节曝光能量。
在这些曝光功率、曝光能量的测定中,使用ウシオ电机公司制造的分光辐射谱仪URS-40D,采用波长220nm至400nm之间的积分值。
将滴注后的玻璃衬底在230℃的烘箱中烘烤30分钟,从而使遮光性隔壁、各像素同时完全固化。
参照滤色器1的制作方法,分别用R墨水2~6代替R墨水1,除此之外,按同样的方式制作滤色器2~6。
按与上述“对比度的测定”相同的方式测定各滤色器的对比度,结果示于下表13中。
表13

用上述制作的滤色器1~6制作液晶显示装置,对显示特性进行评价。
(ITO电极的形成)将形成有滤色器的衬底装入溅射装置中,在100℃全面真空蒸镀1300埃厚的ITO(铟锡氧化物)后,在240℃下退火90分钟使ITO结晶,形成ITO透明电极。
(隔离物的形成)通过与日本特开2004-240335号公报的[实施例1]中记载的隔离物形成方法相同的方法,在上述制作的ITO透明电极上形成隔离物。
(用于控制液晶取向的突起的形成)使用下述的正性感光性树脂层用涂布液,在上述形成了隔离物的ITO透明电极上形成用于控制液晶取向的突起。
但是,曝光、显影及烘烤工序采用以下方法。
安装邻近曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング株式会社制),使规定的光掩模与感光性树脂层表面的距离为100μm,利用超高压水银灯以150mJ/cm2的照射能量透过该光掩模进行邻近曝光。
接着,使用2.38%的氢氧化四甲基铵水溶液,通过喷淋式显影装置在33℃下喷雾30秒,同时进行显影。由此通过显影除去了感光性树脂层的不需要部分(曝光部分),从而得到了液晶显示装置用衬底,其中在该衬底的滤色器侧形成了由形成所希望图案形状的感光性树脂层构成的用于控制液晶取向的突起。
然后,将形成有该用于控制液晶取向的突起的液晶显示装置用衬底在230℃下烘烤30分钟,从而在液晶显示装置用衬底上形成固化的用于控制液晶取向的突起。
<正型感光性树脂层用涂布液配方>
·正性抗蚀剂液(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)社制造的FH-2413F) 53.3质量份·甲乙酮 46.7质量份·メ ガ フ ア ツ ク F-780F(大日本油墨化学工业(株)社制) 0.04质量份(液晶显示装置的制作)在上述获得的液晶显示装置用衬底上再设置由聚酰亚胺构成的取向膜。然后,在以包围滤色器像素群的方式设置于周围的隔壁上相当于黑底外框的部位,印刷环氧树脂密封剂,同时滴注MVA模式用液晶,并与相对的衬底粘贴,然后对粘贴的衬底进行热处理,使密封剂固化。在以这种方式得到的液晶单元的两面上粘贴(株)サンリツ社制造的偏振片HLC2-2518。接着,由三波长冷阴极管光源(东芝ライツク(株)社制造的FWL18EX-N)构造背光,将其安装在设置了上述偏振片的液晶单元的背面侧,形成液晶显示装置。
可知,用本发明的滤色器形成的液晶显示装置与比较例相比,其黑色密实性和红色描绘力优异。
由以上内容可知,不仅本发明的效果显著,而且通过强化制造工序中的离心分离条件及干燥等比较简易的手段,可以取得更大的效果。
权利要求
1.一种颜料分散组合物,其特征在于含有有机颜料纳米粒子及有机溶剂,所述有机颜料纳米粒子中的原始粒径不足15nm的粒子的比例不足10%(个数%),超过60nm的粒子的比例不足10%(个数%),该组合物的含水率为0.01质量%~5质量%。
2.权利要求1所述的颜料分散组合物,其特征在于所述有机颜料纳米粒子是通过将有机颜料溶解于良溶剂中而形成的有机颜料溶液,和与所述良溶剂混溶的但对所述有机颜料为不良溶剂的溶剂进行混合而形成的纳米粒子。
3.权利要求1或2所述的颜料分散组合物,其特征在于含水率为3质量%以下。
4.权利要求1或2所述的颜料分散组合物,其特征在于含水率为1质量%以下。
5.权利要求1或2所述的颜料分散组合物,其特征在于含有下述通式(1)表示的化合物, 通式(1)式中,R1表示(m+n)价的连接基,R2表示单键或2价的连接基;A1表示具有从酸性基团、带碱性氮原子的基团、脲基、氨酯基、带配位性氧原子的基团、碳数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团的1价有机基团,或表示含有可以具有取代基的有机色素结构或杂环的1价有机基团;其中,n个A1可以相同,也可以不同;m表示1~8的数,n表示2~9的数,m+n等于3~10;P1表示高分子化合物残基。
6.一种着色感光性树脂组合物,其特征在于含有权利要求1所述的颜料分散组合物、具有2个以上烯属不饱和双键的多官能单体和光聚合引发剂或光聚合引发体系。
7.一种感光性树脂转印材料,其特征在于,在临时支撑物上设置有至少含有权利要求6所述的着色感光性树脂组合物的感光性树脂层。
8.权利要求1或2所述的颜料分散组合物,其特征在于所述颜料分散组合物为喷墨墨水。
9.一种滤色器,其特征在于是使用权利要求6所述的着色感光性树脂组合物和/或权利要求7所述的感光性树脂转印材料制作的。
10.一种液晶显示装置,其特征在于爱液晶显示装置具备权利要求9所述的滤色器。
11.权利要求10所述的液晶显示装置,其特征在于该显示装置为VA式。
12.一种CCD器件,其特征在于该CCD器件具备权利要求9所述的滤色器。
全文摘要
本发明的目的是提供含有分散稳定性高、具有纳米尺寸且粒径分布峰尖锐的有机颜料纳米粒子的含水率低的颜料分散组合物,以及提供使用上述颜料分散组合物形成的稳定性优异且对比度高的着色感光性树脂组合物、滤色器用喷墨墨水及感光性树脂转印材料,还提供用它们形成的具有高对比度、且发挥出稳定性优异的显示特性的滤色器、液晶显示装置及CCD器件。解决问题的手段是采用一种颜料分散组合物,其特征在于含有有机颜料纳米粒子及有机溶剂,上述有机颜料纳米粒子中的原始粒径不足15nm的粒子的比例不足10%,超过60nm的粒子的比例不足10%,该组合物的含水率为0.01质量%~5质量%。
文档编号G02F1/1335GK101081943SQ20071010737
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月4日 优先权日2006年6月2日
发明者杉原幸一, 田中光利, 高桥秀知, 松本圭右 申请人:富士胶片株式会社
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