JP2007284590A - ポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料、同顔料及び同顔料を緑色画素部に含有させてなるカラーフィルタ - Google Patents
ポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料、同顔料及び同顔料を緑色画素部に含有させてなるカラーフィルタ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】より高いコントラストの液晶表示が可能なカラーフィルタ、同カラーフィルタの緑色画素部の形成に適した臭素化金属フタロシアニン顔料及びその前駆体である粗製顔料の提供。
【解決手段】テトラブロモフタルイミド(TBPI)含有量が0.10〜1.50%であるポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料、並びにこの粗製顔料を微細化して得られるTBPI含有量0.10〜1.50%かつ平均一次粒子径が10〜100nmであるポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料。該顔料をカラーフィルタの緑色画素部に含有させた際、よりコントラストに優れたカラーフィルタとなる。
【選択図】なし
【解決手段】テトラブロモフタルイミド(TBPI)含有量が0.10〜1.50%であるポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料、並びにこの粗製顔料を微細化して得られるTBPI含有量0.10〜1.50%かつ平均一次粒子径が10〜100nmであるポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料。該顔料をカラーフィルタの緑色画素部に含有させた際、よりコントラストに優れたカラーフィルタとなる。
【選択図】なし
Description
本発明は、ポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料、同顔料及び同顔料を緑色画素部に含有させてなるカラーフィルタに関する。
カラーフィルタの緑色画素部を形成するためのポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン36の様な臭素原子を含むポリハロゲン化銅フタロシアニン顔料がよく知られている。最近では、より広い色域を確保して、液晶ディスプレイの色再現性を高めるために、中心金属を銅以外の亜鉛等にしたポリハロゲン化異種金属フタロシアニン顔料の使用が提案されている(特許文献1〜3参照。)。
この様なポリハロゲン化異種金属フタロシアニン顔料は、カラーフィルタとして電圧保持率の低下がないように精製することで、各種金属イオンやハロゲンイオンが除去されてきた。
しかしながら、金属イオンやハロゲンイオンに着眼して精製を行った場合は、コントラストが悪くなるという欠点があった。
本発明が解決しようとする課題は、より高いコントラストの液晶表示が可能なカラーフィルタ、同カラーフィルタの緑色画素部の形成に適したポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料及びその前駆体である粗製顔料を提供することにある。
本発明者等は、コントラストにより優れる、臭素原子を含むポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料について鋭意検討したところ、ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料中に含まれるテトラブロモフタルイミドの含有量が特定範囲にあると、前記課題が解決されることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、テトラブロモフタルイミド含有量0.10〜1.50%であるカラーフィルタ緑色画素部用ポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料を提供する。 また本発明は、テトラブロモフタルイミド含有量0.10〜1.50%、かつ平均一次粒子径が10〜100nmであるカラーフィルタ緑色画素部用ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を提供する。 さらに本発明は、前記顔料を緑色画素部に含有させてなるカラーフィルタを提供する。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料は、特定量のテトラブロモフタルイミドを含有するので、微細化により、カラーフィルタの緑色画素部に含有させた際に、よりコントラストに優れたカラーフィルタが得られる顔料が得られるという格別顕著な効果を奏する。 また本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、特定量のテトラブロモフタルイミドを含有し、特定の平均一次粒子径を有するので、カラーフィルタの緑色画素部に含有させた際に、よりコントラストに優れたカラーフィルタが得られるという格別顕著な効果を奏する。 更に本発明のカラーフィルタは、特定量のテトラブロモフタルイミドを含有し、特定の平均一次粒子径のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を緑色画素部に含有させてなるので、よりコントラストに優れる液晶表示が可能となるという格別顕著な効果を奏する。
以下、本発明について詳細に説明する。
ポリハロゲン化金属フタロシアニンは公知の物質であり、例えばポリクロロ銅フタロシアニン、ポリブロモ銅フタロシアニン、ポリブロモクロロ銅フタロシアニン、ポリクロロ亜鉛フタロシアニン、ポリブロモ亜鉛フタロシアニン、ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン等が挙げられる。ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、前記に対応した、例えばC.I.ピグメントグリーン7、同36、ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料等が挙げられる。
ポリハロゲン化金属フタロシアニンは、分子中に結合した塩素原子及び/又は臭素原子の数が増すと、色相が青色から緑色となる。ポリハロゲン化金属フタロシアニンが緑色となるためには、分子に結合したハロゲン原子は8個以上であることが好ましい。
ポリハロゲン化金属フタロシアニンは、より黄味で明度の高い緑色が得られる点において、フタロシアニン分子(構造)1個当たり4個のベンゼン環に、合計で8〜15個の塩素原子及び/又は臭素原子ハロゲン原子とその残りに水素原子が結合した構造であることが好ましく、中でも、フタロシアニン分子1個当たり9〜15個とその残りに水素原子が結合した構造であることがより好ましく、更に、フタロシアニン分子1個当たり13〜15個の臭素原子とその残りに水素原子が結合した構造であることが特に好ましい。また、ハロゲン原子としては、塩素原子に比べて臭素原子がより多く含有されていることが、より黄味の緑色を得る上では好ましい。ポリハロゲン化金属フタロシアニンの中心金属は、アルミニウム(Al)に比べて、亜鉛(Zn)であることが、熱履歴を受ける前後における色差(ΔE)がより小さく、着色の耐熱性に優れる点で好ましい。
最適なポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、下記一般式1で表されるポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料である。
(上記一般式1中、X1〜X16は、いずれも独立に塩素原子、臭素原子または水素原子である。但し、環に結合した塩素原子と臭素原子の合計は13〜15であり、残りは水素原子である。)
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、平均一次粒子径が10〜100nmであることが好ましい。本発明における平均一次粒子径とは、透過型電子顕微鏡JEM−2010(日本電子(株)製)で視野内の粒子を撮影し、二次元画像上の凝集体を構成する顔料一次粒子の50個につき、その長い方の径(長径)を各々求め、それを平均した値である。この際、試料である本発明の顔料は、これを溶媒に超音波分散させてから前記顕微鏡で粒子を撮影する。また、透過型電子顕微鏡の代わりに走査型電子顕微鏡を使用してもよい。
本発明の効果は、ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料に含有されるテトラブロモフタルイミド(以下、TBPIという)含有量が特異的であることにより発現する。
精製により、顔料中に含まれる正負イオン成分を減量することで、カラーフィルタ特性を向上させることは従来から行われていた。ポリハロゲン化金属フタロシアニンは、水や有機溶媒に不溶または難溶のものであって、この様な不溶・難溶の非イオン成分の含有量とカラーフィルタ特性との関係は解明されていなかった。そこで試行錯誤の結果、本発明者等は、この非イオン性成分として、TBPIに着眼するに至ったのである。
理由は定かではないが、TBPIは、臭素原子を置換基として含有するポリハロゲン化金属フタロシアニンに、より多く含有されている。それは、臭素原子を置換基として含有するポリハロゲン化金属フタロシアニンは、その製造工程において、臭素や臭化鉄等の臭素源が用いられており、フタロシアン環の生成反応の他に副反応が生じるため、或いは何らかの原因による分解のため、と目される。
ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料中のTBPI含有量の算出方法は次の通りである。まず、TBPIを試薬にて購入し各種の濃度となる様に溶媒に溶解後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて含有量とピーク面積との関係を示す検量線を作成する。その後、測定対象のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を溶媒に浸漬し超音波でほぐし、濾紙にて濾液を分離し、この濾液のTBPIに基づくピーク面積をHPLCにて測定する。このピーク面積から、検量線によりポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料中のTBPI含有量を算出する。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、TBPI含有量0.10〜1.50%、得られるカラーフィルタに基づくコントラストがより高い点で、中でもTBPI含有量0.10〜1.00%であることが好ましい。
尚、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、中心金属が1種の単一のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料でも良いし、中心金属が異なる2種以上のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料の混合物であっても良い。しかしながら、得られるカラーフィルタのRGB色再現域がより広い点で、ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料のみ > ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料を主体とするポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料混合物 > ポリブロモクロロ銅フタロシアニン顔料のみの順で左にあるほど好ましい。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、TBPI含有量を所定範囲に規定することにより、樹脂に対する分散性はもとより、分散安定性も高まり、顔料分散液の流動性、貯蔵安定性に優れる。その結果、カラーフィルタ緑色画素部の塗膜のコントラストが向上するものである。尚、従来のポリハロゲン化銅フタロシアニン顔料では、顔料分散液の増粘が著しく、顔料の分散が困難となり、カラーフィルタ緑色画素部の形成に用いるには不適当である。
特定TBPI含有量かつ特定平均一次粒子径を満たす本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、特定平均一次粒子径のみを満たすポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料から、抽出や洗浄等の手段により前記特定量となる様にTBPIを除去することで得ることも出来るが、顔料粒子内部のTB
PIを低減させるのには、工程上、手間がかかるので、前記した特定TBPI含有量のみを満たすポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料を、TBPIが混入しない様に、公知慣用の手段により顔料化することで得ることがより好ましい。
PIを低減させるのには、工程上、手間がかかるので、前記した特定TBPI含有量のみを満たすポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料を、TBPIが混入しない様に、公知慣用の手段により顔料化することで得ることがより好ましい。
即ち、TBPIが混入しない様な顔料化により、TBPI含有量0.10〜1.50%であるポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料からは、容易に、TBPI含有量0.10〜1.50%であるポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料が得られる。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料は、合成直後の粗大粒子を含む緑色の粗製顔料であり、それは公知慣用の製造方法、例えば、塩化アルミニウム法、クロルスルホン酸法、ハロゲン化フタロニトリル法等により製造することが出来る。
上記いずれの製造方法においても、反応終了後に得られたポリハロゲン化金属フタロシアニンを含有する反応混合物を、例えば、水、あるいは塩酸等の酸性水溶液中に投入して、ポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料を沈殿させる。この粗製顔料を濾過後、水あるいは硫酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、もしくは水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液で洗浄し、必要に応じて、アセトン、トルエン、メチルアルコール、エチルアルコール、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤で洗浄することが、粗製顔料を前記した特定TBPI含有量範囲とするためには好ましい。洗浄の液媒体や、洗浄液量、洗浄回数は、試行錯誤法により決定すれば良く、個々の洗浄条件毎にTBPI含有量範囲を測定することで、概ね決定することが出来る。
粗製顔料中のTBPI含有量の測定には、前記した顔料の場合と同様の方法を採用出来る。顔料ではなく粗製顔料の状態において、比較的多量に含有されているTBPIを除去することにより、より簡便にポリハロゲン化金属フタロシアニン中のTBPI含有量を低減させることが出来る。こうして、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料が得られる。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料を顔料化することで容易に得ることが出来、この際の顔料化方法としては、公知慣用の、例えばソルベントボイリング法やソルベントソルトミリング法を採用することが出来る。
中でもソルベントソルトミリングは、顔料の結晶成長を容易に抑制出来、平均一次粒子径やアスペクト比が特定範囲の、カラーフィルタの緑色画素部のパターン形成に適した、ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料が簡便に得られる点で好ましい。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、流動性等に優れる点で、方向性のないアスペクト比が1に極力近い粒子から構成されていることが好ましい。この様なアスペクト比の顔料粒子から構成された本発明の顔料は、ソルベントソルトミリング法でより容易に得ることが出来る。 また、ソルベントソルトミリング法では、結晶制御に当たって、粒子内に存在する異物を粒子内部から排斥する傾向が見られる上、ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を単離するに当たって、その後に塩や溶媒を除去する付加工程が設けられるために、顔料中のTBPI含有量を粗製顔料の段階におけるそれに比べて、もう一段の顔料中のTBPI含有量の低減化効果が期待出来る。 これらの諸観点を考慮すると、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料の顔料化には、ソルベントソルトミリング法を採用することが好ましいのが、明白である。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、TBPI含有量0.10〜1.50%であるポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料を、水溶性無機塩と有機溶媒の存在下、ソルベントソルトミリング処理することにより得られる。
本発明で使用する水溶性無機塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等の無機塩が挙げられ、その平均粒子径が0.3〜50μmのものを使用することが好ましい。
また平均一次粒子径10〜100nmのポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を得るには、水溶性無機塩の倍率は、粗製顔料に対して10〜30倍であることが好ましく、なかでも、顔料の品質とその生産性や経済性を考慮すると、11〜20倍であることがより好ましい。水溶性無機塩の倍率は、質量換算で、粗製顔料1部当たりの水溶性無機塩の部数をいい、単位は倍で表すものである。
本発明で使用する有機溶媒としては、結晶成長を抑制し得る水溶性の有機溶媒が好ましく、例えば、ジエチレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、液体ポリエチレングルコール、液体ポリプロピレングリコール、2−ブトキシエタノール、2ー(イソペンチルオキシ)エタノール、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングルコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
有機溶媒の使用量としては、特に限定されるものではないが、質量換算で、粗製顔料1部当たり、0.01〜5部の範囲であることが好ましい。
ソルベントソルトミリングとは、粗製顔料と、水溶性無機塩と、それを溶解しない有機溶媒とを機械的に混練して摩砕することを意味するものである。この際の混練磨砕する手段としては、例えば、ニーダー、ミックスマーラー、エクストルーダー、ボールミル、ロールミル等の混練機が挙げられる。
本発明のソルベントソルトミリング処理の条件としては、特に限定されるものではないが、粗製顔料を加熱した状態、即ち、熱時において処理を行うことが好ましい。ソルベントソルトミリング処理の温度は、30〜150℃の範囲であることが好ましく、なかでも80〜110℃の範囲であることがより好ましい。また、ソルベントソルトミリング処理の時間は、3〜20時間の範囲であることが好ましく、なかでも4〜10時間の範囲であることがより好ましい。
こうして、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と、水溶性無機塩、有機溶媒を主成分として含む混練混合物を得ることが出来る。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を得るためには、前記混練混合物中に含まれる水溶性無機塩と有機溶媒とを除去すれば良い。その除去としては特に限定されるものではないが、例えば、次の様な方法が挙げられる。 まず混練混合物を約5〜20倍量の水または温水(混練混合物対比)に投入して一定時間解こうし、その水性スラリーを濾過する。次いで、濾液の比電導度が浄水と遜色のない程度まで複数回水洗(顔料中に遊離イオン成分を極力含有させず、その濃度を出来るだけゼロに近づけるため)して水溶性無機塩と有機溶媒とを完全に除去する。 尚、これら除去には、必要ならば酸やアルカリ水溶液を併用して洗浄することも出来る。ここで除去された水溶性無機塩と有機溶媒は、回収して再利用することも出来る。
濾過、洗浄後の乾燥としては、例えば、乾燥機に設置した加熱源による80〜120℃の加熱、凍結乾燥等により、湿潤した本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料の脱水および/または脱溶剤をする回分式あるいは連続式の乾燥等の使用が挙げられる。また、その乾燥機としては、例えば、箱型乾燥機、バンド乾燥機、スプレードライアー等が挙げられる。
乾燥後の粉砕としては、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料の比表面積を大きくしたり、その一次粒子の平均粒子径やアスペクト比を小さくするための操作ではなく、箱型乾燥機やバンド乾燥機等を使用して顔料組成物がランプ形状等のものとなった際に、これを解して粉体化するための操作である。その粉砕機としては、例えば、乳鉢、ハンマーミル、ディスクミル、ピンミル、ジェットミル、ジューサーミキサー等が挙げられる。
こうして、前記した濾過、洗浄、乾燥、粉砕の各工程を経ることにより、平均一次粒子径が10〜100nmの範囲にあり、かつ特定TBPI含有量である、本発明のカラーフィルタの緑色画素部のパターン形成に適したポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料の乾燥粉体を調製することが出来る。本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料はカラーフィルタの緑色画素部に含有させることで、優れたカラーフィルタを調製することが出来る。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、前記した様な平均一次粒子径かつTBPI含有量であることから、液媒体中で顔料が微分散され、顔料の分散性と分散安定性が向上する。この顔料組成物を使用した顔料分散液は、作製直後ならびに経時後の粘度が低いことから流動性に優れる。また、この顔料分散液は、作製直後と経時後の粘度変化が小さいことから貯蔵安定性にも優れる。
この様な顔料分散液を使用してカラーフィルタ緑色画素部を製造すると、緑色画素部の塗膜性状は優れ、均一な膜厚の塗膜を形成して、コントラストの高いカラーフィルタを得ることが出来る。ここでコントラストとは、2枚の偏光板の偏光方向を平行にして被測定物を挟み込んだ時の透過光強度を2枚の偏光板の偏光方向を垂直にして被測定物を挟み込んだ時の透過光強度で除したものであり、消偏性とも呼ばれるものである。
尚、ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料の平均一次粒子径が10nm未満では、顔料の凝集性が強まり分散させ難く、顔料分散液の粘度が経時的に上昇したり、チキソトロピーが強く現れたりするほか、顔料が凝集し易くなるため、分散状態において、かえって粒子径の大きい二次粒子を形成することがあり、カラーフィルタの塗膜のコントラストが低下する原因となる。一方、ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料の平均一次粒子径が100nmを超えても前記記載と同様である。また、TBPI量が前記の範囲から逸脱する場合でも、前記記載と同様である。
即ち、平均一次粒子径とTBPI含有量が本発明で規定した範囲を逸脱すると、その様なポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を使用して調製された顔料分散液の流動性、貯蔵安定性が低下する原因となる。これに起因して、この顔料分散液を用いたカラーフィルタ緑色画素部は塗膜のコントラストが低下するので好ましくない。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、従来公知のハロゲン化銅フタロシアニン顔料、あるいは酢酸エステル系化合物処理された同顔料と比べて、顔料一次粒子の凝集力が弱く、より解れやすい性質を有する。電子顕微鏡写真により、前記した従来公知の顔料、あるいはその処理顔料では観察出来ない、顔料一次粒子を観察することが出来る。
またポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、TBPI含有量が本発明の規定範囲内であると、後記する光硬化性組成物中における流動特性が向上し、光硬化性組成物の粘度が低下する傾向にある。その結果、カラーフィルタの透明基板への塗布性も向上する。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、従来公知のポリハロゲン化銅フタロシアニン顔料、あるいは酢酸エステル系化合物処理された同顔料と比べて、平均一次粒子径が前記した範囲にあり、しかも顔料の粒度分布がより狭くシャープ(粗大粒子による光の散乱が少ない)である。さらに顔料表面の微少凹凸が少なく、平滑性にも富むため、顔料の分散性と分散安定性が向上し、カラーフィルタ緑色画素部の製造時における耐熱性の向上はもとより、コントラストの高いカラーフィルタ緑色画素部を得ることが出来る。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を使用し
て得られるカラーフィルタ緑色画素部は、目視評価の結果から、従来公知のポリハロゲン化銅フタロシアニン顔料、あるいは酢酸エステル系化合物処理された同顔料から得られた緑色画素部よりも更に色相が黄味となり、透明性に優れた緑色を呈するものである。
て得られるカラーフィルタ緑色画素部は、目視評価の結果から、従来公知のポリハロゲン化銅フタロシアニン顔料、あるいは酢酸エステル系化合物処理された同顔料から得られた緑色画素部よりも更に色相が黄味となり、透明性に優れた緑色を呈するものである。
尚、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料には、カラーフィルタの緑色画素部を形成するための光硬化性組成物における、顔料の分散性を向上させる目的で、従来公知の顔料分散剤や界面活性剤、あるいは顔料誘導体等を1%程度併用してもよい。具体的には、顔料誘導体として、低ハロゲン化銅フタロシアニンスルホン酸誘導体等が挙げられる。
また本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料には、カラーフィルタ緑色画素部の形成用として、所望の色度に調色(黄味付け)するため、必要に応じて、黄色顔料を併用することが出来る。これらの黄色顔料は、色特性を損なわない範囲で添加することが好ましい。尚、これらの黄色顔料は、必要に応じて、公知慣用の顔料誘導体、分散剤、界面活性剤および樹脂等の表面処理剤によって顔料粒子の表面が被覆された表面処理黄色顔料を使用してもよい。さらに、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と同一粒子径に調整した前記黄色顔料あるいはその黄色処理顔料を使用してもよい。
本発明で併用される黄色顔料は、カラーフィルタ緑色画素部として、分光透過スペクトルの透過率が最大となる波長(Tmax)がバックライト光源の望ましい輝線を拾うために使用することが出来る。
本発明で併用される調色用の黄色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー 83、同128、同138、同139、同150、同154、同180、同185等の黄色顔料が挙げられる。
これらの黄色顔料は、1種単独で用いることも出来、2種以上を混合して用いることも出来る。前記黄色顔料の中でも、C.I.ピグメントイエロー 138、同139、同150が色度と透明性に優れる点で好ましい。
黄色顔料の含有比率は、用途に応じて適宜選択することが出来る。一般にカラーフィルタ用途に使用する場合は、質量換算で、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と黄色顔料の合計量に対して、10〜60%の範囲にあることが好ましく、なかでも、30〜50%の範囲にあることがより好ましい。
本発明で好適なポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料によれば、それに前記黄色顔料を併用する場合でも少量で済むので、調色のために2種以上の異なる色の顔料を混合する従来の場合に比べて、顔料の再凝集が起こり難く、濁りが少ない。また、色度と透明性に優れるカラーフィルタ緑色画素部を得ることも出来る。さらに、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と前記黄色顔料を併用する場合、カラーフィルタ緑色画素部内で意図した色度や色相となる部位と、そうならない部位とが形成されてしまうという欠点も極めて起こり難くなるので好ましい。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を黄色顔料と併用して調製されたカラーフィルタ緑色画素部は、従来公知のポリハロゲン化銅フタロシアニン顔料、あるいは酢酸エステル系化合物処理された同顔料をそれぞれ黄色顔料と併用して調製されたそれよりも、液晶ディスプレーとした時の明るさの低下が小さく、しかも緑色領域での光透過量が大きくなる点で好ましい。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、従来公知の方法でカラーフィルタの緑色画素部、同緑色画素部用緑色顔料組成物の調製に使用することが出来る。本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を使用してカラーフィルタ緑色画素部を製造するに当たっては、顔料分散法を好適に採用することが出来る。
この方法で代表的な方法としては、フォトリソグラフィー法であり、これは、後記する光硬化性組成物を、カラーフィルタ用の透明基板のブラックマトリックスを設けた側の面に塗布、加熱乾燥(プリベーク)した後、フォトマスクを介して紫外線を照射することでパターン露光を行って、画素部に対応する箇所の光硬化性化合物を硬化させた後、未露光部分を現像液で現像し、非画素部を除去して画素部を透明基板に固着させる方法である。この方法では、光硬化性組成物の硬化着色皮膜からなる画素部が透明基板上に形成される。
赤色、緑色、青色の各色ごとに、後記する光硬化性組成物を調製して、前記した操作を繰り返すことにより、所定の位置に赤色、緑色、青色の着色画素部を有するカラーフィルタを製造することが出来る。前記した様に、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料からは、緑色画素部、同緑色画素部用緑色顔料組成物が調製出来る。尚、赤色画素部および青色画素部を形成する光硬化性組成物を調製するには、公知慣用の赤色顔料と青色顔料をそれぞれ使用することが出来る。
赤色画素部を形成するための顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド 122、同123、同149、同177、同179、同209、同254等が、青色画素部を形成するための顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー 15:1、同15:2、同15:6等が挙げられる。赤色画素部の形成には前記した緑色画素部と同様に黄色顔料を、青色画素部の形成には紫色顔料あるいは色相がより赤味を呈する青色顔料をそれぞれ併用することも出来る。その後、必要に応じて、未反応の光硬化性化合物を熱硬化させるために、カラーフィルタ全体を加熱処理(ポストベーク)することも出来る。
後記する光硬化性組成物をガラス等の透明基板上に塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、インクジェット法等が挙げられる。
透明基板に塗布した光硬化性組成物の塗膜の乾燥条件は、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、通常、50〜150℃で、1〜15分間程度である。この加熱処理を一般に「プリベーク」という。また、光硬化性組成物の光硬化に用いる光としては、200〜500nmの波長範囲の紫外線、あるいは可視光を使用するのが好ましい。この波長範囲の光を発する各種光源が使用出来る。
現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、スプレー法等が挙げられる。光硬化性組成物の露光、現像の後に、必要な色の画素部が形成された透明基板は水洗いし乾燥させる。こうして得られたカラーフィルタは、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により、100〜280℃で、所定時間加熱処理(ポストベーク)することによって、塗膜中の揮発性成分を除去すると同時に、光硬化性組成物の硬化着色皮膜中に残存する未反応の光硬化性化合物が熱硬化し、カラーフィルタが完成する。
カラーフィルタ緑色画素部を形成するための前記した光硬化性組成物(顔料分散フォトレジストとも呼ばれる。)は、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と、分散剤と、光硬化性化合物と、有機溶剤とを必須成分とし、必要に応じて熱可塑性樹脂を用いて、これらを混合することで調製出来る。緑色画素部を形成する着色樹脂皮膜に、カラーフィルタの実生産で行われるベーキング等に耐え得る強靱性等が要求される場合には、前記光硬化性組成物を調製するに当たって、光硬化性化合物だけでなく、この熱可塑性樹脂を併用することが不可欠である。熱可塑性樹脂を併用する場合には、有機溶剤としては、それを溶解するものを使用することが好ましい。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料のうち、好適なポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料は、耐熱性に優れるため、プリベークやポストベークの様な熱履歴に対して、熱履歴前後における着色の色相変化(色差)を小さくすることが出来る。
前記光硬化性組成物の製造方法としては、本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と、有機溶剤と分散剤とを必須成分として使用し、これらを混合し均一となる様に攪拌分散を行って、まずカラーフィルタの緑色画素部を形成するための顔料分散液(着色ペーストとも呼ばれる。)を調製してから、そこに、光硬化性化合物と、必要に応じて熱可塑性樹脂や光重合開始剤等を加えて前記光硬化性組成物とする方法が一般的である。
ここで使用する本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、前記した様に、アクリル系樹脂としてメタクリル酸メチルと他の共重合可能なエチレン性不飽和モノマーからなる共重合体を含むポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料と、必要に応じて黄色顔料とを併用することが出来る。
ここで使用する分散剤としては、例えば、ビックケミー社製のディスパービック130、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック170、エフカ社製のエフカ46、エフカ47等が挙げられる。また、レベリング剤、カップリング剤、カチオン系の界面活性剤等も併せて使用可能である。
ここで使用する有機溶剤としては、例えば、トルエンやキシレン、メトキシベンゼン等の芳香族系溶剤、酢酸エチルや酢酸ブチル、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エチルエーテルアセテート等の酢酸エステル系溶剤、エトキシエチルプロピオネート等のプロピオネート系溶剤、メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクタム、N−メチル−2−ピロリドン、アニリン、ピリジン等の窒素化合物系溶剤、γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶剤、カルバミン酸メチルとカルバミン酸エチルの48:52の混合物の様なカルバミン酸エステル等が挙げられる。有機溶剤としては、特にプロピオネート系、アルコール系、エーテル系、ケトン系、窒素化合物系、ラクトン系等の極性溶媒で水可溶のものが好ましい。水可溶の有機溶剤を使用する場合には、それに水を併用することも出来る。
光硬化性組成物の調製に使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド酸系樹脂、ポリイミド系樹脂、スチレンマレイン酸系樹脂、スチレン無水マレイン酸系樹脂等が挙げられる。
光硬化性化合物としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ビス(アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA、3−メチルペンタンジオールジアクリレート等のような2官能モノマー、トリメチルロールプロパトントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等の比較的分子量の小さな多官能モノマー、ポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート等の様な比較的分子量の大きな多官能モノマーが挙げられる。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタノール、ベンゾイルパーオキサイド、2−クロロチオキサントン、1,3−ビス(4’−アジドベンザル)−2−プロパン、1,3−ビス(4’−アジドベンザル)−2−プロパン−2’−スルホン酸、4,4’−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルホン酸等が挙げられる。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、前記した様な各材料を使用して、質量換算で、同ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料100部当たり、300〜1000部の有機溶剤と、0〜100部の分散剤とを均一となる様に攪拌分散して顔料分散液を得ることが出来る。次いで、この顔料分散液に本発明のポリハロゲン化金属
フタロシアニン顔料の1部当たり、熱可塑性樹脂と光硬化性化合物の合計が3〜20部、光硬化性化合物1部当たり0.05〜3部の光重合開始剤と、必要に応じてさらに有機溶剤を添加し、均一となる様に攪拌分散してカラーフィルタ緑色画素部を形成するための光硬化性組成物を得ることが出来る。
フタロシアニン顔料の1部当たり、熱可塑性樹脂と光硬化性化合物の合計が3〜20部、光硬化性化合物1部当たり0.05〜3部の光重合開始剤と、必要に応じてさらに有機溶剤を添加し、均一となる様に攪拌分散してカラーフィルタ緑色画素部を形成するための光硬化性組成物を得ることが出来る。
現像液としては、公知慣用の有機溶剤やアルカリ水溶液を使用することが出来る。特に前記光硬化性組成物に、熱可塑性樹脂または光硬化性化合物が含まれており、これらの少なくとも一方が酸価を有し、アルカリ可溶性を呈する場合には、アルカリ水溶液での洗浄がカラーフィルタ緑色画素部の形成に効果的である。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を使用して調製されたカラーフィルタ緑色画素部は、顔料分散法のうち、フォトリソグラフィー法を用いた製造方法について詳記したが、その他の電着法、転写法、ミセル電解法、PVED(Photovoltaic Electrodeposition)法等の製造方法で緑色画素部を形成して、カラーフィルタを製造してもよい。
カラーフィルタは、赤色顔料、青色顔料、ならびに本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を使用して得た各色の光硬化性組成物を使用し、平行な一対の透明電極間に液晶材料を封入し、透明電極を不連続な微細区間に分割すると共に、この透明電極上のブラックマトリクスにより格子状に区分けされた微細区間のそれぞれに、赤(R)、緑(G)および青(B)のいずれか1色から選ばれたカラーフィルタ着色画素部を交互にパターン状に設ける方法、あるいは基板上にカラーフィルタ着色画素部を形成した後、透明電極を設ける方法により得ることが出来る。
本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、顔料の分散性、分散安定性に起因して、カラーフィルタ用顔料分散液の貯蔵安定性に優れ、さらにカラーフィルタ緑色画素部の塗膜のコントラストに優れた黄味の色相を呈する顔料組成物であるが、前記したカラーフィルタ用途以外にも、塗料、プラスチック(樹脂成型品)、印刷インク、ゴム、レザー、捺染、静電荷像現像用トナー、インクジェット記録用インキ、熱転写インキ等の着色用途にも使用することが出来る。
以下、製造例、実施例、及び比較例により本発明を詳細に説明する。本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」及び「%」はいずれも質量基準である。
まず、公知の方法により、フタロジニトリル、アンモニア、塩化亜鉛を原料として亜鉛フタロシアニンを製造した。これの1−クロロナフタレン溶液は、750〜850nmに光の吸収を有していた。ハロゲン化は、塩化スルフリル3.1部、無水塩化アルミニウム3.7部、塩化ナトリウム0.5部を40℃で混合し、前記製造した亜鉛フタロシアニン1部を加えた。さらに、臭素4.4部を滴下して加え、130℃まで17時間反応し、その後反応混合物を水に投入し、ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料を析出させた。 この水性スラリーを濾過し、60℃で湯洗浄を行い、1%、70℃の苛性ソーダにて1時間洗浄し、比電導度が0.50ms/cm以下となったことを確認後90℃で乾燥させ、3.0部の精製されたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料を得た。 質量分析による粗製顔料の分析結果は、平均組成ZnPcBr14Cl1H(上記一般式1中、X1〜X16が、塩素原子、臭素原子及び水素原子であり、置換した臭素原子14個、塩素原子1個及び水素原子1個に相当する。)であった。 この粗製顔料中のTBPI含有量を、下記の方法に従って算出し、表1に示した。
(粗製顔料中のTBPI含有量の算出) まず、テトラブロモフタルイミドを試薬にて購入し高速液体クロマトグラフィー用メタノール(和光純薬株式会社製)に溶解後、高速液体クロマトグラフィーにて検量線を作成する。その後、粗製顔料1.00gを精密天秤にて正確に秤とり、上記メタノール25mlに浸漬し、超音波振動装置にて30分間分散した後、0.45μmの濾紙にて濾液を分離する。この濾液を高速液体クロマトグラフィーに導入して、その検出ピーク面積から粗製顔料中のテトラブロモフタルイミド含有量(質量換算で)を算出する。尚、測定には、Waters 2690 separations moduleを使用し、溶離液はイオン交換水およびメタノール、測定波長は254nmとした。
水性スラリーを濾過して得た濾残について「60℃で湯洗浄を行い、1%、70℃の苛性ソーダにて1時間洗浄する」操作を、「60℃の湯洗浄後、再度70℃の湯に解こうし1時間洗浄する」操作に代えた以外は実施例1と同様の操作を行い、90℃で乾燥させ、2.9部の精製されたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料を得た。 質量分析による粗製顔料の分析結果は、実施例1と同様であった。この粗製顔料中のTBPI含有量を、実施例1と同様に算出し、表1に示した。
(比較例1) 水性スラリーを濾過して得た濾残について「60℃で湯洗浄を行い、1%、70℃の苛性ソーダにて1時間洗浄する」操作を、「60℃で湯洗浄を行い、その後、5%、70℃の苛性ソーダにて1時間洗浄を3回行う」操作に代えた以外は実施例1と同様の操作を行い、90℃で乾燥させ、2.8部の精製されたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料を得た。 質量分析による粗製顔料の分析結果は、実施例1と同様であった。この粗製顔料中のTBPI含有量を、実施例1と同様に算出し、表1に示した。
(比較例2) 水性スラリーを濾過して得た濾残について「60℃で湯洗浄を行い、1%、70℃の苛性ソーダにて1時間洗浄する」操作を、「60℃で湯洗浄を行う」操作に代えた以外は実施例1と同様の操作を行い、90℃で乾燥させ、3.0部の精製されたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料を得た。 質量分析による粗製顔料の分析結果は、実施例1と同様であった。この粗製顔料中のTBPI含有量を、実施例1と同様に算出し、表1に示した。
実施例1のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料150部、粉砕した塩化ナトリウム3000部、ジエチレングリコール654部を容量8Lの双腕型ニーダーに仕込み、90℃で4時間混練磨砕を行った。混練磨砕終了後、ニーダーケーキ(混練混合物)を水60Lに投入して60℃で1時間攪拌し、水性スラリーを濾過する。次いで、濾液の比電導度が浄水と遜色ない程度まで水洗浄して水溶性無機塩と有機溶剤を完全に除去した。この様にして得られた顔料ケーキを箱型乾燥機にて80〜120℃で一昼夜乾燥、ジューサーミキサーで粉砕して、平均一次粒子径70nm、アスペクト比2のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)を得た。各工程で系内には、TBPIは混入しない様にした。
実施例1のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料に代えて、同量の実施例2の同粗製顔料を使用した以外は実施例3と同様の操作を行い、一次粒子の平均粒子径70nm、アスペクト比2のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(b)を得た。
(比較例3) 実施例1のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料に代えて、同量の比較例1の同粗製顔料を使用した以外は実施例4と同様の操作を行い、一次粒子の平均粒子径70nm、アスペクト比2のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(c)を得た。
(比較例4) 実施例1のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン粗製顔料に代えて、同量の比較例2の同粗製顔料を使用した以外は実施例4と同様の操作を行い、一次粒子の平均粒子径70nm、アスペクト比2のポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(d)を得た。
前記実施例3で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)を緑色顔料として使用し、フォトリソグラフィー法によりカラーフィルタ緑色画素部を製造した。 カラーフィルタ緑色画素部の製造方法としては、ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)10部、N,N’−ジメチルホルムアミド(有機溶剤)2.5部、ディスパービック161(ビックケミー社製分散剤)6.78部、ユーカーエステルEEP(ユニオン・カーバイド社製有機溶剤)80.80部を0.5mmφセプルビーズを加え、ペイントコンディショナー(東洋精機(株)製)で1時間分散し、顔料分散液(着色ペースト)を得た。この顔料分散液75.00部とアロニックスM7100(ポリエステルアクリレート樹脂、東亜合成化学工業(株)製、光硬化性化合物に相当する。)5.50部、KAYARAD DPHA(ジぺンタエリスレートヘキサアクリレート、日本化薬(株)製、光硬化性化合物に相当する。)5.00部、KAYACURE BP−100(ベンゾフェノン、日本化薬(株)製、光重合開始剤に相当する。)1.00部、ユーカーエステルEFP13.5部を分散攪拌機で攪拌し、カラーフィルタ緑色画素部を形成するための光硬化性組成物を得た。この光硬化性組成物は1mm厚ガラスに乾燥膜厚1μmとなるように塗布した。
次いで、フォトマスクを介して紫外線によるパターン露光を行った後、未露光部分を有機溶剤で洗浄することによりカラーフィルタ緑色画素部を製造した。
実施例3で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)の代わりに、実施例4で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(b)を緑色顔料として使用した以外は、実施例3と同様の操作により、カラーフィルタ緑色画素部を製造した。
(比較例5) 実施例3で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)の代わりに、比較例3で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(c)を緑色顔料として使用した以外は、実施例3と同様の操作により、カラーフィルタ緑色画素部を製造した。
(比較例6) 実施例3で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)の代わりに、比較例4で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(d)を緑色顔料として使用した以外は、実施例3と同様の操作により、カラーフィルタ緑色画素部を製造した。
これら実施例5〜6及び比較例5〜6で得られたカラーフィルタ緑色画素部につき、下記の方法に従い、塗膜のコントラスト測定を行い、その結果を表1に示した。(カラーフィルタ緑色画素部の塗膜のコントラスト測定) 塗膜のコントラストは当該カラーフィルタ緑色画素部を2枚の偏光板の間に設置し、一方には光源を、更にその反対側にはCCDカメラを設置して透明性の測定を行った。偏光軸が平行になる時と垂直になる時との透明性(透過光強度)の比を算出し、これをコントラストとして評価した。
表1
表1の結果から明らかな様に、特定TBPI含有量にある顔料から得られた実施例5及び6のカラーフィルタ緑色画素部は、その範囲外のTBPI含有量にある顔料から同様に得られた比較例5及び6のカラーフィルタ緑色画素部に比べて、塗膜のコントラストに優れていることがわかる。表1に記載された如く、TBPI含有量の塗膜コントラストに与える影響は非常に顕著なものであった。
実施例3で得られたポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料(a)を、それと同一粒子径としたC.I.ピグメントイエロー 138(キノフタロン顔料)で調色して緑色顔料組成物を調製した。 同様に、同顔料(a)と同一粒子径としたC.I.ピグメントレッド 254(ジケトピロロピロール顔料)を、同顔料(a)で調色して赤色顔料組成物を調製した。 同様に、同顔料(a)と同一粒子径としたC.I.ピグメントブルー 15:6(ε型銅フタロシアニン顔料)を、C.I.ピグメントバイオレット 23(ジオキサジン顔料)で調色して青色顔料組成物を調製した。 次いで、実施例5に準じて、緑色、赤色および青色の各光硬化性組成物を作製し、緑色画
素部(G)、赤色画素部(R)および青色画素部(B)を形成した。以上、得られたRGBの各色画素部よりカラーフィルタを製造した。 その結果、このカラーフィルタは、TBPI含有量が規定の範囲を逸脱した顔料を用いて各々調製された緑色、赤色および青色の各光硬化性組成物を用いて同様に製造したカラーフィルタに比べて、塗膜のコントラストに極めて優れるものであった。
素部(G)、赤色画素部(R)および青色画素部(B)を形成した。以上、得られたRGBの各色画素部よりカラーフィルタを製造した。 その結果、このカラーフィルタは、TBPI含有量が規定の範囲を逸脱した顔料を用いて各々調製された緑色、赤色および青色の各光硬化性組成物を用いて同様に製造したカラーフィルタに比べて、塗膜のコントラストに極めて優れるものであった。
以上より、テトラブロモフタルイミド含有量が0.10%〜1.50%にあり、かつ平均一次粒子径が10nm〜100nmである本発明のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、カラーフィルタ緑色画素部の製造に適する。
Claims (5)
- テトラブロモフタルイミド含有量0.10〜1.50%であるカラーフィルタ緑色画素部用ポリハロゲン化金属フタロシアニン粗製顔料。
- テトラブロモフタルイミド含有量0.10〜1.50%、かつ平均一次粒子径が10〜100nmであるカラーフィルタ緑色画素部用ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料。
- テトラブロモフタルイミド含有量0.10〜1.00%である請求項2記載の顔料。
- ポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料が、ポリブロモクロロ亜鉛フタロシアニン顔料である請求項2または3のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料。
- 請求項2〜4のいずれか一項記載のポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料を緑色画素部に含有させてなるカラーフィルタ。
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