KR20150006425A - 색재 분산액, 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 컬러 필터, 및 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

Abstract

고휘도에서 내열성 및 내광성이 우수한 도막을 형성 가능한 색재 분산액, 고휘도에서 내열성 및 내광성이 우수한 착색층을 형성 가능한 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 당해 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용하여 형성된 컬러 필터, 당해 컬러 필터를 갖는 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다. 하기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 색재 분산액이다. (화학식 (I) 중의 부호는 명세서 중에 기재한 대로이다.)

Description

컬러 필터용 색재 분산액, 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 컬러 필터, 및 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치{COLOR MATERIAL DISPERSION FOR COLOR FILTER, COLORED RESIN COMPOSITION FOR COLOR FILTER, COLOR FILTER, LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND ORGANIC LIGHT-EMITTING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 컬러 필터용 색재 분산액, 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 컬러 필터, 및 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 액정 패널의 가격 하락이나 지상 디지털 방송 개시의 영향 등에 수반하여, 플랫 패널 디스플레이의 보급이 급속하게 진행하고 있다. 현재, 실용화되고 있는 플랫 패널 디스플레이 중에서도, 액정 디스플레이는, 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터용 모니터 외에, 휴대 전화, 휴대 게임기, 태블릿 PC 등의 휴대 단말기에도 널리 이용되고 있고, 액정 디스플레이의 시장은 점점 확장하는 상황에 있다.

이러한 상황에 있어서, 액정 디스플레이를 컬러 표시화시키는 기능을 갖는 컬러 필터에 있어서도, 고휘도화나 고콘트라스트화, 색재현성의 향상과 같은 요청이 높아지고 있다. 특히 요즘은, 백라이트의 소비 전력 저감이나 LED 백라이트의 특성에 기인하여 컬러 필터의 고휘도화의 요청이 높아지고 있다.

또한 상술한 과제는, 이후 보급되어질 것이 예상되는 유기EL 디스플레이에 있어서도 마찬가지이며, 고휘도화나 색재현성의 향상에 대해서는 당해 디스플레이에 있어서도 해결해야 할 문제이었다.

컬러 필터의 착색층을 형성하는 경우, 그 색재로서 안료나 염료를 갖는 착색층 형성용 수지 조성물이 사용된다. 안료는 염료와 비교하여 일반적으로 내열성 등, 제반 내성이 우수한데, 제조된 컬러 필터의 휘도가 불충분해질 경우가 있었다.

한편, 색재로서 염료를 사용하는 경우에는, 휘도가 높은 컬러 필터를 제조할 수 있지만, 내열성이나 내광성 등의 각종 내성이 불충분해지는 문제가 있었다.

염료의 각종 내성을 향상하는 방법으로서는, 조염 화합물을 형성하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 4).

특허문헌 1에서는, 트리아릴메탄계 염료의 열에의 내구성을 향상시키기 위하여 트리아릴메탄 염료의 반대 음이온에 염화물 이온 또는 아릴 황산 이온을 사용한 예가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 내광성이 우수하고, 내열성도 만족하는 착색 수지 조성물을 얻는 수단으로서, 프탈로시아닌이나 안트라퀴논 등의 색소 골격의 술폰화물을 반대 음이온으로 하고, 양이온인 트리아릴메탄 골격과 염 형성하는 방법이 보고되어 있다.

특허문헌 1 및 2에 기재된 조염 화합물은, 기본적으로 용매에 용해시켜서 사용하는 것이며, 내열성 및 내광성은 불충분하였다.

특허문헌 3에서는, 색 특성 및 내열성, 내광성, 내용제성이 우수한 안정된 컬러 필터용 착색 조성물을 얻는 수단으로서, 트리아릴메탄계 염기성 염료와 적어도 2개의 술폰기를 갖는 유기 술폰화물을 포함하는 조염 화합물이 기재되어 있다.

특허문헌 4에는, 고온에서도, 장기간에 걸쳐서 휘도가 우수한 액정 표시가 가능하게 되는 컬러 필터용 청색 안료로서, 음이온이, 텅스텐, 규소, 인으로부터 선택되는 한개 내지는 복수의 원소와, 산소를 필수 원소로서 함유하는, 염기성 트리아릴메탄 염료가 기재되어 있다.

그러나 후술하는 비교예와 같이, 특허문헌 3의 방법에서는 내광성이 나쁘고, 특허문헌 4의 방법에서는 내열성이 나빴다.

특허문헌 5에는, Si 원자를 적어도 10개 포함하는 폴리실록산에 의해 고도로 가교된 폴리실록산 색소가 기재되어 있다. 특허문헌 5에 기재된 폴리실록산 색소는, 그 합성 방법으로부터, 색소 골격이 단 하나의 미반응 화합물이나 중합도가 다른 색소가 존재하는 혼합물이다. 당해 폴리실록산 색소에 있어서, 특정한 중합도의 색소만을 분리하는 것은 곤란하고, 생산성이 나쁘다는 문제가 있었다. 상기 폴리실록산 색소는, 실라놀기 내지 알콕시실릴기를 갖기 때문에, 색소끼리나, 실라놀기 내지 알콕시 실릴기를 갖는 다른 성분 사이에서 실록산 결합을 형성하고, 용해도가 변화하거나 분산 안정성 등에 영향을 주는 등, 용액 내지 분산액의 상태가 경시적으로 변화하기 때문에, 용액으로 해도 분산액으로 해도 취급이 곤란하였다. 이러한 반응은, 특히 가열 시에 있어서 진행하기 쉽기 때문에, 컬러 필터 용도에 적합한 색소가 아니었다. 또한 후술하는 비교예에서처럼, 상기 폴리실록산 색소를 사용한 컬러 필터는, 내열성이 나빴다.

일본 특허 공개 제2008-304766호 공보 국제 공개 제2009/107734호 팸플릿 일본 특허 공개 제2011-7847호 공보 일본 특허 공개 제2011-186043호 공보 일본 특허 공표 제2010-526897호 공보

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 고휘도에서 내열성 및 내광성이 우수한 도막을 형성 가능한 색재 분산액, 고휘도에서 내열성 및 내광성이 우수한 착색층을 형성 가능한 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 당해 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용하여 형성된 컬러 필터, 당해 컬러 필터를 갖는 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 특정한 양이온과 특정한 폴리산 음이온을 포함하는 색재를, 당해 색재가 실질적으로 용해하지 않는 용매 또는 난용성의 용매에 분산시켜서 사용함으로써, 염료와 마찬가지의 고휘도화를 달성하면서, 내열성 및 내광성이 우수한 도막을 형성 가능한 색재 분산액이 얻어진다는 지식을 얻었다. 또한 본 발명자들은, 폴리산 음이온 중의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 특정한 범위 내인 경우에, 내열성과 내광성이 모두 우수하다는 지식을 얻었다. 또한, 본 발명자들은, 폴리산 음이온 중의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 다른 특정한 범위 내인 경우에는, 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가 보다 억제된다는 지식을 얻었다.

본 발명은, 이러한 지식에 기초하여 완성된 것이다.

본 발명에 따른 제1 형태의 컬러 필터용 색재 분산액은, 하기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 것을 특징으로 한다.

(화학식 (I) 중, A는 N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O, S, N이 포함될 수 있다. B^{c -}는 c가의 폴리산 음이온을 나타낸다. Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내고, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성할 수 있다. Ar¹은 치환기를 가질 수 있는 2가의 방향족기를 나타낸다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

a 및 c는 2 이상의 정수, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. e는 0 또는 1이며, e가 0일 때 결합은 존재하지 않는다. 복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다.)

본 발명에 따른 제2 형태의 컬러 필터용 색재 분산액은, 하기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 적어도 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 것을 특징으로 한다.

(화학식 (I) 중, A는 N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O, S, N이 포함될 수 있다. B^c-는 c가의 폴리산 음이온을 나타낸다. Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내고, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성할 수 있다. Ar¹은 치환기를 가질 수 있는 2가의 방향족기를 나타낸다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

a 및 c는 2 이상의 정수, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. e는 0 또는 1이며, e가 0일 때 결합은 존재하지 않는다. 복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다.)

본 발명에 따른 색재 분산액에 있어서는, 상기 용매가 에스테르계 용매인 것이, 분산 안정성이 우수한 점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 색재 분산액에 있어서는, 상기 분산제가 주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제인 것이, 색재의 분산성 및 분산 안정성이 향상하고 내열성 및 내광성이 우수한 점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물은, 상기 본 발명에 따른 색재 분산액과 바인더 성분을 함유하는 것을 특징으로 한다. 상기 본 발명에 따른 색재 분산액을 포함함으로써, 본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물은, 고휘도에서, 내열성 및 내광성이 우수한 착색층을 형성할 수 있다.

본 발명은 투명 기판과, 당해 투명 기판 상에 설치된 착색층을 적어도 구비하는 컬러 필터이며, 당해 착색층 중 적어도 하나가 상기 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 경화시켜서 형성되어 이루어지는 착색층인 것을 특징으로 하는 컬러 필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러 필터와, 대향 기판과, 상기 컬러 필터와 상기 대향 기판 사이에 형성된 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러 필터와 유기 발광체를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 고휘도이고 내열성 및 내광성이 우수한 도막을 형성 가능한 색재 분산액, 고휘도이고 내열성 및 내광성이 우수한 착색층을 형성 가능한 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 당해 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용하여 형성된 컬러 필터, 당해 컬러 필터를 갖는 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 컬러 필터 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 색재의 분자 모임 상태를 도시하는 모식도이다.
도 5는 종래의 염료 조염 화합물의 이온 결합을 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명에 따른 색재 분산액, 컬러 필터용 착색 수지 조성물, 컬러 필터, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치에 대하여 순서대로 설명한다.

또한, 본 발명에 있어서 광에는, 가시 및 비가시 영역의 파장 전자파, 나아가 방사선이 포함되고, 방사선에는, 예를 들어 마이크로파, 전자선이 포함된다. 구체적으로는, 파장 5㎛ 이하의 전자파 및 전자선을 말한다. 또한 본 발명에 있어서 메타(아크릴)이란, 아크릴 또는 메타크릴 중 어느 하나인 것을 의미하고, (메트)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중 어느 하나인 것을 의미한다.

[색재 분산액]

본 발명에 따른 제1 형태의 색재 분산액은, 하기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 것을 특징으로 한다.

(화학식 (I) 중, A는 N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O, S, N이 포함될 수 있다. B^{c -}는 c가의 폴리산 음이온을 나타낸다. Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내고, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성할 수 있다. Ar¹은 치환기를 가질 수 있는 2가의 방향족기를 나타낸다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

a 및 c는 2 이상의 정수, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. e는 0 또는 1이며, e가 0일 때 결합은 존재하지 않는다. 복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다.)

본 발명에 따른 제2 형태의 색재 분산액은, 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 적어도 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제1 형태의 색재 분산액 및 본 발명에 따른 제2 형태의 색재 분산액은, 화학식 (I)로 표시되는 색재와 분산제를 조합하고, 당해 색재가 실질적으로 용해하지 않는 용매 또는 난용성의 용매 중에 분산시켜서 사용함으로써, 염료와 마찬가지의 고휘도화를 달성하면서, 내열성 및 내광성이 우수한 도막을 형성 가능한 색재 분산액이 얻어진다.

제1 형태의 색재 분산액 및 제2 형태의 색재 분산액은, 모두 내열성 및 내광성이 우수한 것이다. 제1 형태의 색재 분산액은, 상기 색재 중의 폴리산 음이온이 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 것에 의해, 특히 내광성이 우수하다. 또한, 제2 형태의 색재 분산액은, 상기 색재 중의 폴리산 음이온이 적어도 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 것에 의해, 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가 보다 억제된다.

상기 특정한 조합에 의해, 상기와 같은 효과를 발휘하는 작용으로서는, 해명되지 않았는데 이하와 같이 추정된다.

종래, 일반적으로, 염료는 용제에 용해하기 쉽다. 용해성을 저하하는 수단으로서, 조염 화합물로 하는 방법이 사용되어 왔다. 예를 들어, 트리아릴메탄 염료를 조염하는 방법으로서, 반대 음이온으로서 2가의 음이온을 사용하는 방법이 있다(예를 들어, 특허문헌 3). 이 방법에 의하면, 도 5와 같이, 2가의 반대 음이온(202)이 2개의 염료 양이온(205)과 이온 결합(204)을 형성할 수 있기 때문에, 염료만인 경우에 비하여, 내열성이나 내광성이 향상된다. 그러나, 이러한 방법에 의해도, 충분한 내열성이나 내광성을 얻을 수 없었다.

본 발명에 있어서 사용되는 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재는, 도 4와 같이, 2가 이상의 반대 음이온(202)과 함께, 양이온성의 발색 부위가 A에 의한 연결(203)을 통해 2개 이상 결합한, 2가 이상의 반대 양이온(201)을 갖고 있다. 예를 들어, 음이온과 양이온이 모두 2가의 이온일 경우, 색재의 응집체에 있어서, 음이온과 양이온이 간단히 1분자 대 1분자로 이온 결합하고 있는 것이 아니고, 도 4와 같이 복수의 분자가 연속한 이온 결합을 통해 회합하는, 분자 회합체(210)를 형성하는 것으로 추정된다. 당해 분자 회합체(210)는 색재의 응집체 내에서 하나의 분자와 같이 행동하기 때문에, 외관의 분자량은, 종래의 조염 화합물의 분자량에 비하여 현저히 증대한다. 또한, 분자 회합체(210)의 형성에 의해, 고체 상태에서의 응집력이 보다 높아지고, 열에 의한 운동을 저하되게 하고, 또한 전기적으로도 안정되기 때문에, 이온쌍의 해리나 양이온부의 분해를 억제할 수 있는 것으로 추정된다. 그 결과, 화학식 (I)로 표시되는 색재의 내열성 및 내광성이 향상되는 것으로 추정된다.

또한, 양이온성 색재는 일반적으로, 광에 의해 산화하고, 퇴색하는 것으로 알려져 있다. 한편, 텅스텐이나 몰리브덴을 포함하는 폴리산은 광환원성이 있고, 그 광환원 반응이 가역적인 것으로 알려져 있다. 이러한 폴리산을 음이온으로서 사용함으로써, 광에 의한 양이온의 산화 반응을 억제하고, 내광성이 향상되는 것으로 추정된다. 그 메커니즘은 해명되지 않았는데, 전자 상태가 다른, 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온과, 몰리브덴을 포함하는 폴리산 음이온을 특정한 비율로 함유함으로써, 상기 산화 반응을 억제하는 능력이 우수한 것으로 추정된다.

상기 제1 형태의 색재 분산액에 있어서 사용되는 제1 색재는, 반대 음이온으로서 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85로 표시되는 2가 이상의 폴리산 음이온을 사용한다. 몰리브덴을 포함하는 폴리산 음이온을 소량 혼합함으로써, 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온만을 사용한 경우에 비하여 내광성을 향상하고, 내열성도 향상할 수 있다. 양이온이 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온과 이온쌍을 형성하면, 특히 내열성이 향상되는 것으로 추정된다. 그러나 텅스텐을 포함하는 폴리산 이온은 이온경이 크기 때문에, 양이온 사이에서 간극을 발생하는 것으로 추정된다. 한편, 몰리브덴을 포함하는 폴리산 음이온은, 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온보다 이온경이 작은 것으로 추정된다. 본 발명에 있어서 사용되는 색재는, 또한 이온경이 작은 몰리브덴을 포함하는 폴리산 음이온을 소량 포함함으로써, 양이온과 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온이 이온쌍을 형성했을 때에 발생하는 간극에, 몰리브덴을 포함하는 폴리산 음이온이 인입하는 것으로 추정된다. 이에 의해 색재의 내열성 및 내광성이 향상되는 것으로 추정된다. 또한, 몰리브덴과 텅스텐의 양쪽을 포함하는 헤테로폴리산을 사용한 경우에는, 당해 헤테로폴리산 자체가 이온경에 분포가 있는 것으로 추정되고, 이온경이 작은 헤테로폴리산이, 양이온과의 사이의 틈새에 인입하여, 색재의 내열성 및 내광성이 향상되는 것으로 추정된다.

한편, 상기 제2 형태의 색재 분산액에 있어서 사용되는 제2 색재는, 반대 음이온으로서, 적어도 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 2가 이상의 폴리산 음이온을 사용한다. 전술한 바와 같이, 양이온이 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온과 이온쌍을 형성하면, 특히 내열성이 향상하고, 상기 제1 형태의 색재 분산액과 동등한 내열성을 갖는다. 컬러 필터 용도에 있어서는, 특히 고휘도의 착색층이 요구되고 있다. 본 발명자들은 이러한 관점에서, 내열성에 대하여 보다 상세한 검토를 행하였다. 그 결과, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만이고, 폴리산 음이온에서의 몰리브덴의 함유 비율이 낮은 범위이거나, 또는 폴리산 음이온 중에 몰리브덴을 포함하지 않고 텅스텐만을 함유하는 경우, 상기 제1 형태의 색재 분산액과 비교하여 노광 후의 휘도가 고휘도임과 동시에, 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가, 상기 제1 형태의 색재 분산액과 비교해도, 보다 억제되는 것이 명확해졌다. 이러한 효과를 발휘하는 작용은 해명되지 않았는데, 이러한 제2 색재를 사용한 색재 분산액을 사용하여 형성된 착색층은 보다 고휘도화를 달성할 수 있다.

이 결과, 화학식 (I)로 표시되는 색재는 내열성 및 내광성을 특히 우수하게 되고, 염료와 마찬가지의 고휘도화를 달성하면서, 내열성 및 내광성이 우수한 도막을 형성 가능한 색재 분산액이 얻어진다고 추정된다.

본 발명에 따른 색재 분산액은, 적어도 색재와, 분산제와, 용매를 함유하는 것이며, 필요에 따라서 다른 성분을 함유해도 되는 것이다.

이하, 이러한 본 발명의 색재 분산액의 각 성분에 대하여 순서대로 상세하게 설명한다.

또한, 본 발명에 있어서, 제1 형태의 색재 분산액에 사용되는 색재를 「제1 색재」라고, 제2 형태의 색재 분산액에 사용되는 색재를 「제2 색재」라고, 각각 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 제1 형태의 색재 분산액과 제2 형태의 색재 분산액을 총칭하여 간단히 「색재 분산액」이라고 하는 경우가 있고, 제1 색재 및 제2 색재를 총칭하여 간단히 「색재」라고 하는 경우가 있다.

(색재)

제1 형태의 색재 분산액에 사용되는 제1 색재는, 하기 화학식 (I)로 표시되고, 폴리산 음이온 중에 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 것을 특징으로 한다.

(화학식 (I) 중, A는 N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O, S, N이 포함될 수 있다. B^c-는 c가의 폴리산 음이온을 나타낸다. Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내고, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성할 수 있다. Ar¹은 치환기를 가질 수 있는 2가의 방향족기를 나타낸다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

a 및 c는 2 이상의 정수, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. e는 0 또는 1이며, e가 0일 때 결합은 존재하지 않는다. 복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다.)

또한, 제2 형태의 색재 분산액에 사용되는 제2 색재는, 상기 화학식 (I)로 표시되고, 폴리산 음이온 중에 적어도 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 것을 특징으로 한다.

상기 제1 색재 및 상기 제2 색재는, 모두 내열성 및 내광성이 우수하다. 제1 색재는, 특히 내광성이 우수하다는 특징을 갖고, 제2 색재는, 특히 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가 보다 억제된다고 하는 특징을 갖는다.

본 발명에 있어서 사용되는 색재의 양이온부는, 하기 화학식 (II)로 표시되는 구조를 갖는 2가 이상의 양이온이다. 화학식 (II)로 표시되는 양이온부는, 종래의 트리아릴메탄계 염기성 염료나 크산텐계 염기성 염료와 상이하고, 그 염화물이어도 물에 실질적으로 용해하지 않는다.

화학식 (II)로 표시되는 구조는 종래의 트리아릴메탄 골격 또는 크산텐 골격을 포함하는 양이온이 A를 통해 연결된 2가 이상의 양이온이다.

종래의 트리아릴메탄 골격 또는 크산텐 골격 하나만을 포함하는 모노 양이온과 음이온을 구성하는 결합종이 이온 결합만이라고 고려한 경우, 본 발명에 2가 이상의 양이온을 포함하는 염 형성물을 구성하는 결합종은 이온 결합 외에, 모노 양이온끼리를 연결하는 공유 결합을 포함하는 구조라고 생각할 수 있다. 그로 인해, 하기 화학식 (II)로 표시되는 구조를 갖는 2가 이상의 양이온을 포함하는 염 형성물은, 종래의 트리아릴메탄 골격 또는 크산텐 골격 하나를 포함하는 염 형성물보다 구성 요소 전체에 보다 강한 결합종이 증가한 결과, 안정성이 높아지고, 수화하기 어려워진다고 추정된다. 또한, 화학식 (II)로 표시되는 구조는, 연결기A의 영향으로 분자량이 커지고, 또한, 소수성이 보다 높아지기 때문에, 결합의 안정성과 맞물려 물에 실질적으로 용해하지 않게 된다고 추정된다.

(화학식 (II) 중, A, Rⁱ 내지 R^v, Ar¹, a 및 e는, 화학식 (I)과 마찬가지임)

상기 화학식 (I)에 있어서의 e는, 0 또는 1의 정수이다. e가 0일 경우, 하기 식 (III)으로 표시되는 트리아릴메탄 골격을 갖는다.

(화학식 (III) 중, Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은, 화학식 (I)과 마찬가지임)

또한, e가 1인 경우, 하기 화학식 (IV)로 표시되는 크산텐 골격을 갖는다.

(화학식 (IV) 중, Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은, 화학식 (I)과 마찬가지임)

복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, 예를 들어 트리아릴메탄 골격만 또는 크산텐 골격만을 복수 갖는 양이온부이어도 되고, 1분자 내에, 트리아릴메탄 골격과 크산텐 골격의 양쪽을 포함하는 양이온부이어도 된다. 색순도 면에서는, 동일 골격만을 갖는 양이온부인 것이 바람직하다. 한편, 트리아릴메탄 골격과 크산텐 골격의 양쪽을 포함하는 양이온부로 함으로써, 또한, 후술하는 치환기의 조합에 의해, 화학식 (I)의 색재는, 원하는 색으로 조정할 수 있다.

상기 화학식 (I)에 있어서의 A는 N(질소 원자)과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O(산소 원자), S(황 원자), N(질소 원자)이 포함되어 있어도 되는 것이다. N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않기 때문에, 양이온성의 발색 부위가 갖는 색조나 투과율 등의 색 특성은, 연결기 A나 다른 발색 부위의 영향을 받지 않고, 단량체와 마찬가지의 색을 유지할 수 있다. 또한, 내열성 및 내광성 면에서는, A가 실록산 결합을 갖지 않는 것이 바람직하고, Si(규소 원자)를 갖지 않는 것이 보다 바람직하다.

A에 있어서, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기는, N과 직접 결합하는 말단의 탄소 원자가 π결합을 갖지 않으면, 직쇄, 분지 또는 환상 중 어느 것이든 좋고, 말단 이외의 탄소 원자가 불포화 결합을 갖고 있어도 되고, 치환기를 갖고 있어도 되고, 탄소쇄 중에, O, S, N이 포함될 수 있다. 예를 들어, 카르보닐기, 카르복시기, 옥시카르보닐기, 아미드기 등이 포함되어 있어도 되고, 수소 원자가 할로겐 원자 등으로 더 치환되어 있어도 된다.

또한, A에 있어서 상기 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기를 갖는 단환 또는 다환 방향족기를 들 수 있고, 치환기를 갖고 있어도 되고, O, S, N이 포함되는 복소환이어도 된다.

그 중에서도, 골격의 견뢰성의 관점에서, A는, 환상의 지방족 탄화수소기 또는 방향족기를 포함하는 것이 바람직하다.

환상의 지방족 탄화수소기로서는, 그 중에서도, 유교 지환식 탄화수소기가, 골격의 견뢰성의 관점에서 바람직하다. 유교 지환식 탄화수소기란, 지방족환 내에 가교 구조를 갖고, 다환 구조를 갖는 다환상 지방족 탄화수소기를 말하고, 예를 들어 노르보르난, 비시클로[2,2,2]옥탄, 아다만탄 등을 들 수 있다. 유교 지환식 탄화수소기 중에서도, 노르보르난이 바람직하다. 또한, 방향족기로서는, 예를 들어 벤젠환, 나프탈렌환을 포함하는 기를 들 수 있고, 그 중에서도, 벤젠환을 포함하는 기가 바람직하다.

원료 입수의 용이함의 관점에서 A는 2가가 바람직하다. 예를 들어, A가 2가의 유기기의 경우, 탄소수 1 내지 20의 직쇄, 분지, 또는 환상의 알킬렌기나, 크실릴렌기 등의 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기를 2개 치환한 방향족기 등을 들 수 있다.

Rⁱ 내지 R^v에 있어서의 알킬기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지 형상 알킬기 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 탄소수가 1 내지 8의 직쇄 또는 분지 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수가 1 내지 5의 직쇄 또는 분지 알킬기인 것이, 제조 및 원료 조달의 용이함의 관점에서, 보다 바람직하다. 그 중에서도, Rⁱ 내지 R^v에 있어서의 알킬기가 에틸기 또는 메틸기인 것이 특히 바람직하다. 알킬기가 가질 수 있는 치환기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아릴기, 할로겐 원자, 수산기 등을 들 수 있고, 치환된 알킬기로서는, 벤질기 등을 들 수 있다.

Rⁱ 내지 R^v에 있어서의 아릴기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다. 아릴기가 가질 수 있는 치환기로서는, 예를 들어 알킬기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성하고 있다란, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 질소 원자를 통해 환 구조를 형성하고 있는 것을 말한다. 환 구조는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 피롤리딘환, 피페리딘환, 모르폴린환 등을 들 수 있다.

그 중에서도, 화학적 안정성의 관점에서 Rⁱ 내지 R^v로서는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 페닐기, 또는, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 피롤리딘환, 피페리딘환, 모르폴린환을 형성하고 있는 것이 바람직하다.

Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 상기 구조를 취할 수 있지만, 그 중에서도, 색순도의 관점에서 Rⁱ가 수소 원자인 것이 바람직하고, 또한 제조 및 원료 조달의 용이함 관점에서 Rⁱⁱ 내지 R^v가 모두 동일한 것이 보다 바람직하다.

Ar¹에 있어서의 2가의 방향족기는 특별히 한정되지 않는다. 방향족기는, 탄소환을 포함하는 방향족 탄화수소기 외에, 복소환기이어도 된다. 방향족 탄화수소기에 있어서의 방향족 탄화수소로서는, 벤젠환 외에, 나프탈렌환, 테트랄린환, 인덴환, 플루오렌환, 안트라센환, 페난트렌환 등의 축합 다환 방향족 탄화수소; 비페닐, 터페닐, 디페닐메탄, 트리페닐메탄, 스틸벤 등의 쇄상 다환식 탄화수소를 들 수 있다. 당해 쇄상 다환식 탄화수소에 있어서는, 디페닐에테르 등과 같이 쇄상 골격 중에 O, S, N을 가져도 된다. 한편, 복소환기에 있어서의 복소환으로서는, 푸란, 티오펜, 피롤, 옥사졸, 티아졸, 이미다졸, 피라졸 등의 5원 복소환; 피란, 피론, 피리딘, 피론, 피리다진, 피리미딘, 피라진 등의 6원 복소환; 벤조푸란, 티오 나프텐, 인돌, 카르바졸, 쿠마린, 벤조-피론, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 프탈라진, 퀴나졸린, 퀴녹살린 등의 축합 다환식 복소환을 들 수 있다. 이 방향족기는 치환기를 가져도 된다.

방향족기가 가질 수 있는 치환기로서는, 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

Ar¹은 탄소수 6 내지 20의 방향족기인 것이 바람직하고, 탄소수 10 내지 14의 축합 다환식 탄소환을 포함하는 방향족기가 보다 바람직하다. 그 중에서도, 구조가 단순하여 원료가 저렴한 관점에서 페닐렌기나 나프틸렌기인 것이 보다 바람직하다.

1분자 내에 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은, 동일하거나 상이할 수 있다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹이 각각 동일한 경우에는, 발색 부위가 동일한 발색을 나타내기 때문에, 발색 부위의 단체와 마찬가지의 색이 재현할 수 있고, 색순도의 점에서 바람직하다. 한편, Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹ 가운데 적어도 하나를 다른 치환기로 했을 경우에는, 복수종의 단량체를 혼합한 색을 재현할 수 있고, 원하는 색으로 조정할 수 있다.

제1 형태의 색재 분산액에 사용되는 제1 색재의 음이온부(B^c-)는 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85로 표시되는 c가의 폴리산 음이온이다. 또한, 제2 형태의 색재 분산액에 사용되는 제2 색재의 음이온부(B^c-)는 적어도 텅스텐을 포함하고, 또한 몰리브덴을 포함하고 있어도 되고, 몰리브덴의 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 c가의 폴리산 음이온이다.

또한, 본 발명에 있어서 몰리브덴과 텅스텐의 몰비는, 화학식 (I)로 표시되는 색재 전체에 있어서의 몰리브덴 원자와 텅스텐 원자의 몰비를 나타내는 것이며, 몰리브덴의 텅스텐에 대한 몰비는, 화학식 (I)로 표시되는 색재 전체에 있어서의 몰리브덴 원자의 텅스텐 원자에 대한 몰비의 값을 나타내는 것이다.

상기 폴리산 음이온으로서는, 이소폴리산 이온(M_mO_n)^c-이어도 헤테로폴리산 이온(X_lM_mO_n)^c-이어도 된다. 상기 이온식 중, M은 폴리 원자, X는 헤테로 원자, m은 폴리 원자의 조성비, n은 산소 원자의 조성비를 나타낸다. 폴리 원자 M은, Mo(몰리브덴) 또는 W(텅스텐) 중 어느 하나를 반드시 포함한다. 폴리 원자 M은 2종 이상 포함될 수 있다. 폴리 원자 M은 Mo 및/또는 W인 것이 바람직하다. 헤테로 원자 X로서는, 예를 들어 Si, P, As, S, Fe, Co 등을 들 수 있다. 또한, 일부에 Na⁺나 H⁺ 등의 반대 양이온이 포함될 수 있다.

몰리브덴 및/또는 텅스텐을 포함하는 폴리산 음이온의 구체예로서는, 예를 들어 케긴형 인텅스텐산 이온 α-[PW₁₂O₄₀]^3-, 도슨형 인텅스텐산 이온 α-[P₂W₁₈O₆₂]^6-, β-[P₂W₁₈O₆₂]^6-, 케긴형 텅스토규산 이온 α-[SiW₁₂O₄₀]^4-, β-[SiW₁₂O₄₀]^4-, γ-[SiW₁₂O₄₀]^4-, 또한 기타의 예로서 [P₂W₁₇O₆₁]^10-, [P₂W₁₅O₅₆]^12-, [H₂P₂W₁₂O₄₈]^12-, [NaP₅W₃₀O₁₁₀]^14-, α-[SiW₉O₃₄]^10-, γ-[SiW₁₀O₃₆]^8-, α-[SiW₁₁O₃₉]^8-, β-[SiW₁₁O₃₉]^8-, [W₆O₁₉]^2-, [W₁₀O₃₂]^4-, WO₄ ^2-, α-[PMo₁₂O₄₀]^3-, α-[PW₁₁MoO₄₀]^3-, α-[PW₉Mo₃O₄₀]^3-, α-[PW₃Mo₉O₄₀]^3-, α-[SiMo₁₂O₄₀]^4-, α-[P₂Mo₁₈O₆₂]^6-, [Mo₂O₇]^2-, [Mo₆O₁₉]^2-, [Mo₈O₂₆]^4- 등을 들 수 있다.

몰리브덴 및/또는 텅스텐을 포함하는 무기산의 음이온으로서는, 내열성 및 내광성의 관점 및 원료 입수의 용이함의 관점에서, 상기한 것 중에서도 헤테로폴리산인 것이 바람직하고, 또한 P(인)를 포함하는 헤테로폴리산인 것이 보다 바람직하다.

제1 색재에 있어서의 폴리산 음이온은, 상기의 음이온을 1종 단독으로, 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있고, 2종 이상 조합하여 사용하는 경우에는, 폴리산 음이온 전체에 있어서의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85이면 된다. 그 중에서도, 내열성 및 내광성이 우수한 관점에서, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.8:99.2 내지 13:87인 것이 바람직하고, 1.0:99.0 내지 10:90인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제2 색재에 있어서의 폴리산 음이온은, 상기의 음이온을 1종 단독으로, 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있고, 2종 이상 조합하여 사용하는 경우에는, 폴리산 음이온 전체에 있어서의 몰리브덴의 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만이면 된다. 그 중에서도, 가열 시에 휘도가 저하되기 어려운 관점에서, 몰리브덴의 텅스텐에 대한 몰비가 0.3/99.7 이하인 것이 바람직하다. 이 범위에는, 폴리 원자로서 몰리브덴을 포함하지 않고 텅스텐만을 포함하는 경우, 즉, 폴리산 음이온 중의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0:100일 경우가 포함된다.

상기 화학식 (I)에 있어서의 a는, 양이온을 구성하는 발색성 양이온 부위의 수이며, a는 2 이상의 정수이다. 즉, 본 발명에 있어서 사용되는 색재는, 양이온의 가수가 2 이상이며, 또한 음이온의 가수도 2 이상이기 때문에, 상술한 분자 회합체가 형성되고, 내열성 및 내광성이 향상된다. 한편, a의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 제조의 용이성 면에서는, a가 4 이하인 것이 바람직하고, 3 이하인 것이 보다 바람직하다.

상기 화학식 (I)에 있어서의 b는 분자 회합체 중의 양이온의 분자수를, d는 분자 회합체 중의 음이온의 분자수를 나타내고, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. 본 발명의 색재는 그 결정 내지 응집체에 있어서, b 및 d가 각각 1인 경우로 한정되지 않고, 각각 2, 3, 4…로 2 이상의 어떠한 자연수라도 가질 수 있다. 본 발명의 색재는, 내열성 및 내광성의 관점에서, 적어도 일부가 b≥2의 분자 회합체를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 색재는, 내열성 및 내광성의 관점에서, 적어도 일부가 d≥2의 분자 회합체를 형성하고 있는 것이 바람직하다.

b가 2 이상인 경우, 분자 회합체 중에 복수 있는 양이온은, 1종 단독이어도, 2종 이상이 조합되어 있어도 된다. 또한, d가 2 이상인 경우, 분자 회합체 중에 복수인 음이온은, 1종 단독이어도, 2종 이상이 조합되어 있어도 되고, 유기 음이온과 무기 음이온을 조합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 사용되는 색재의 색재 분산액 내의 평균 분산 입경으로서는, 컬러 필터의 착색층으로 한 경우에, 원하는 발색이 가능한 것이면 되고, 특별히 한정되지 않고 내열성 및 내광성이 우수한 관점에서, 10 내지 150nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 20 내지 125nm의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 색재의 평균 분산 입경이 상기 범위인 것에 의해, 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용하여 제조된 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치를 고콘트라스트로, 또한 고품질의 것으로 할 수 있다.

색재 분산액 내의 색재의 평균 분산 입경은, 적어도 용매를 함유하는 분산 매체 중에 분산하고 있는 색재 입자의 분산 입경이며, 레이저광 산란 입도 분포계에 의해 측정되는 것이다. 레이저광 산란 입도 분포계에 의한 입경의 측정으로서는, 색재 분산액에 사용되고 있는 용매에서, 색재 분산액을 레이저광 산란 입도 분포계로 측정 가능한 농도로 적절히 희석(예를 들어, 1000배 등)하고, 레이저광 산란 입도 분포계(예를 들어, 닛끼소사제의 트랙 입도 분포 측정 장치 UPA-EX150)를 사용하여 동적 광산란법에 의해 23℃에서 측정할 수 있다. 여기에서의 평균 분산 입경은, 체적 평균 입경이다.

본 발명의 색재 분산액에 있어서, 색재의 함유량은, 특별히 한정되지 않는다. 색재의 함유량은, 분산성 및 분산 안정성의 관점에서, 색재 분산액 전량에 대하여 5 내지 40질량％, 또한 10 내지 20질량％의 범위 내인 것이 바람직하다.

<화학식 (I)로 표시되는 색재의 제조 방법>

화학식 (I)로 표시되는 색재의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이하의 방법으로 양이온부를 제조한 후, 반대 음이온을 도입함으로써 얻을 수 있다.

(하기 화학식 (A)로 표시되는 중간체의 합성)

먼저, 양이온부의 전구 화합물인, 하기 화학식 (A)로 표시되는 중간체를 합성한다.

(식 (A) 중의, A, Rⁱ 및 a는, 화학식 (I)과 마찬가지이다. Ar^1'은, 화학식 (I)의 Ar¹에 수소가 결합한 구조이다.)

화학식 (A)의 합성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 원하는 치환기Ar^1'이 도입된 할로겐화 방향족 화합물과, 원하는 치환기A가 도입된 a가의 아민 화합물을, 염기 존재 하, 아세트산팔라듐 등을 촉매로 해서, 용매 중에서 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 원하는 치환기A가 도입된 a가의 아민 화합물은, 다양한 시판품을 사용할 수 있다. 3가의 아민 화합물의 시판품으로서는, 예를 들어 FCH Group사제의, 1,3,5-벤젠트리메탄아민이나 1,3,5-시클로헥산트리메탄아민 등을 들 수 있고, 4가의 아민 화합물의 시판품으로서는, 예를 들어 FCH Group사제의 1,2,4,5-벤젠테트라메탄아민 등을 들 수 있다.

상기 반응에 있어서 사용되는 할로겐화 방향족 화합물의 사용량은, 상기 원하는 치환기Ar^1'이 도입된 할로겐화 방향족 화합물과, 상기 원하는 치환기A가 도입된 a가의 아민 화합물의 반응비가 a:1(몰비)인 것을 고려하여 적절히 조정하면 된다. 예를 들어 a=2로 할 경우에는 아민 화합물에 대하여 할로겐화 방향족 화합물의 사용량이 1.5 내지 10몰 당량인 것이 바람직하고, 1.5 내지 3.0몰 당량인 것이 보다 바람직하고, 또한 1.8 내지 2.2몰 당량인 것이, 부생성물의 생성을 억제하고, 반응 수율을 향상시키는 점에서 바람직하다.

상기 반응에 있어서의 반응 온도는, 특별히 제한은 없지만, 통상 100 내지 150℃ 정도이고, 부반응을 억제하는 관점에서 130 내지 145℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응의 반응 압력에 특별히 제한은 없지만, 상압 내지 0.1MPa가 바람직하고, 상압이 더욱 바람직하다.

또한 상기 반응에 있어서의 반응 시간은, 합성량이나 반응 온도 등에 의해 변동할 경우가 있어서 일률적으로는 말할 수 없지만, 통상 6 내지 72시간, 바람직하게는 6 내지 48시간의 범위로 설정된다.

당해 반응에 사용되는 염기로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 외에, 금속 알콕시드, 금속 아미드 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 구핵성이 낮은 강염기를 사용하는 것이, 부반응을 억제하고, 염기 발생제의 수율을 향상시키는 관점에서 바람직하고, 예를 들어 칼륨-t-부톡시드, 나트륨-t-부톡시드, 리튬-t-부톡시드, 리튬디이소프로필 아미드, 칼륨헥사메틸디실라지드, 리튬테트라메틸피페리지드 등이 적절하게 사용된다. 구핵성이 낮은 강염기 중에서도, 칼륨-t-부톡시드를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 염기의 첨가량은, 특별히 한정되지 않지만, 통상, 아민 화합물에 대하여 2.0 내지 4.0몰 당량이며, 2.5 내지 3.5몰 당량인 것이 반응 수율을 향상시키는 점에서 바람직하다.

(양이온부의 합성)

상기 화학식 (I)로 표시되는 색재의 양이온부는, 상기 화학식 (A)로 표시되는 중간체와, 하기 화학식 (B)로 표시되는 화합물을, 옥시염화인 등의 염소화제를 사용하여 용매 중에서 반응시킴으로써, 양이온부의 염화물로서 얻을 수 있다.

(식 (B) 중의, Rⁱⁱ 내지 R^v 및 e는, 화학식 (I)과 마찬가지임)

상기 반응에 있어서 사용되는 화학식 (B)로 표시되는 화합물의 사용량은, 당해 화학식 (B)로 표시되는 화합물과, 상기 화학식 (A)로 표시되는 중간체의 반응비가a:1(몰비)인 것을 고려하여 적절히 조정하면 된다. 예를 들어 a=2로 할 경우에는, 상기 화합물(A)에 대하여 화학식 (B)로 표시되는 화합물의 사용량이 1.5 내지 4.0몰 당량인 것이 바람직하고, 1.5 내지 3.0몰 당량인 것이 보다 바람직하고, 또한 1.8 내지 2.2몰 당량인 것이, 부생성물의 생성을 억제하고, 반응 수율을 향상시키는 점에서 바람직하다.

상기 반응에 있어서의 반응 온도는, 특별히 제한은 없지만, 통상 110 내지 150℃ 정도이고, 부반응을 억제하는 관점에서 110 내지 120℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응의 반응 압력에 특별히 제한은 없지만, 상압 내지 0.1MPa가 바람직하고, 상압이 더욱 바람직하다. 또한 상기 반응에 있어서의 반응 시간은, 합성량이나 반응 온도 등에 의해 변동할 경우가 있어서 일률적으로는 말할 수 없지만, 통상 1 내지 10시간, 바람직하게는 1 내지 5시간의 범위로 설정된다.

상기 옥시염화인의 첨가량은, 특별히 한정되지 않지만, 통상, 상기 화합물(A)에 대하여 1.5 내지 3.0몰 당량이며, 1.8 내지 3.0몰 당량인 것이 반응 수율을 향상시키는 점에서 바람직하다.

제1 색재는, 상기 반응에 의해 얻어진 양이온부의 염화물과, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85가 되도록 제조한 1종 또는 2종 이상의 폴리산 음이온을, 용매 중에서 혼합함으로써 얻어진다.

또한, 제2 색재는, 상기 반응에 의해 얻어진 양이온부의 염화물과, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만으로 되도록 제조한 1종 또는 2종 이상의 폴리산 음이온을, 용매 중에서 혼합함으로써 얻어진다.

(분산제)

본 발명에 따른 색재 분산액에 있어서, 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재는 용매 중에 분산시켜서 사용된다. 본 발명에 있어서는 색재를 양호하게 분산시키기 때문에, 분산제가 사용된다. 분산제로서는, 종래 안료 분산제로서 사용되고 있는 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 분산제로서는, 예를 들어 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 실리콘계, 불소계 등의 계면 활성제를 사용할 수 있다. 계면 활성제 중에서도, 균일하게, 미세하게 분산할 수 있는 관점에서, 고분자 계면 활성제(고분자 분산제)가 바람직하다.

고분자 분산제로서는, 예를 들어 폴리아크릴산에스테르 등의 불포화 카르복실산에스테르의 (공)중합체류; 폴리아크릴산 등의 불포화 카르복실산의 (공)중합체(부분)아민 염, (부분)암모늄염이나 (부분)알킬아민염류; 수산기 함유 폴리아크릴산에스테르 등의 수산기 함유 불포화 카르복실산에스테르의 (공)중합체나 그들의 편성물; 폴리우레탄류; 불포화 폴리아미드류; 폴리실록산류; 장쇄 폴리아미노아미드 인산염류; 폴리에틸렌이민 유도체(폴리(저급 알킬렌이민)과 유리 카르복실기 함유 폴리에스테르와의 반응에 의해 얻어지는 아미드나 그들의 염기); 폴리아릴아민 유도체(폴리아릴아민과, 유리의 카르복실기를 갖는 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 에스테르와 아미드의 공축합물(폴리에스테르아미드)의 3종의 화합물 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 반응시켜서 얻어지는 반응 생성물) 등을 들 수 있다.

고분자 분산제로서는, 그 중에서도, 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재를 적절하게 분산할 수 있고, 분산 안정성이 양호한 관점에서, 주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제가 바람직하다. 주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제를 사용한 경우에는, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 양호하게 분산시킬 뿐만 아니라, 화학식 (I)로 표시되는 색재를, 이온쌍의 상태에서, 또는, 상기 분자 회합체의 상태에서, 안정되게 존재시키는 작용도 갖는 것으로 추정된다. 그 결과, 내열성 및 내광성이 우수한 색재 분산액이 얻어진다.

주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제로서는, 예를 들어 폴리아크릴산 등의 불포화 카르복실산의 (공)중합체(부분)아민 염, (부분)암모늄염이나 (부분)알킬아민염류; 폴리우레탄류; 불포화 폴리아미드류; 폴리에틸렌이민 유도체; 폴리아릴아민 유도체 등을 들 수 있다.

주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제로서는, 예를 들어 이하의 것을 사용할 수 있다.

폴리아크릴산 등의 불포화 카르복실산의 (공)중합체(부분)아민 염, (부분)암모늄염이나 (부분)알킬아민염류로서는, 예를 들어 Disperbyk2000, 2001(이하 모두 빅케미사제) 등을 사용할 수 있다.

폴리우레탄류로서는, 예를 들어 Disperbyk161 등을 사용할 수 있다.

불포화 폴리아미드류로서는, 예를 들어 Disperbyk101, 130 등을 사용할 수 있다.

폴리아릴아민 유도체의 시판품으로서는, 예를 들어 아지스퍼PB821, PB822, PB824, PB827(아지노모또 파인테크노 가부시끼가이샤 제조) 등을 사용할 수 있다.

폴리에틸렌이민 유도체의 시판품으로서는, 예를 들어 Solsperse33500(닛본 루브리졸사제) 등을 사용할 수 있다.

그 외 시판되고 있는 분산제로서는, Dysperbyk116, 동(同) 140, 동 160, 동 162, 동 163, 동 164, 동 166, 동 167, 동 168, 동 170, 동 171, 동 174, 동 182, 동 2050(이상 빅케미사제); EFKA4046, 동 4047(이상 EFKA CHEMICALS사제); Solsperse12000, 동 13250, 동 13940, 동 17000, 동 20000, 동 24000GR, 동 24000SC, 동 27000, 동 28000, 동 32000, 동 33500, 동 35200, 동 37500(이상, 닛본 루브리졸사제); 아지스퍼PB711, 823, 880(이상, 아지노모또 파인테크노제) 등을 들 수 있다.

주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제로서는, 그 중에서도, 내열성 및 내광성이 우수한 관점에서, 하기 화학식 (V)로 표시되는 구성 단위(1)을 갖는 중합체인 것이 바람직하다.

(화학식 (V) 중, R¹은, 수소 원자 또는 메틸기, R² 및 R³은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기, L은, 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기, -[CH(R⁶)-CH(R⁷)-O]_x-CH(R⁶)-CH(R⁷)- 또는 -[(CH₂)_y-O]_z-(CH₂)_y-로 표시되는 2가의 기, R⁶ 및 R⁷은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다. 상기 알킬기, 알킬렌기는 각각 치환기를 갖고 있어도 된다.

x는 1 내지 18의 정수, y는 1 내지 5의 정수, z는 1 내지 18의 정수를 나타냄)

화학식 (V)로 표시되는 구성 단위(1)을 갖는 중합체 중에서도, 하기 화학식 (V')로 표시되는 질소 함유 단량체와, 중합체쇄 및 그 말단에 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 기를 포함하는 매크로 단량체를 공중합 성분으로서 함유하는 그래프트 공중합체인 것이, 색재를 균일 또한 안정적으로 분산시키고, 또한 내열성 및 내광성이 우수한 점에서 바람직하다.

(화학식 (V') 중, R¹, R², R³ 및 L은, 상기 식 (V)와 마찬가지임)

R² 및 R³에 있어서의, 탄소수 1 내지 8의 알킬기로서는, 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 각종 펜틸기, 각종 헥실기, 각종 옥틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서 메틸기 및 에틸기가 바람직하다.

R² 및 R³은, 서로 동일하여도 되고, 다른 것이어도 된다.

L은, 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기, *-[CH(R⁶)-CH(R⁷)-O]_x-CH(R⁶)-CH(R⁷)-**, 또는 , *-[(CH₂)_y-O]_z-(CH₂)_y-**로 표시되는 2가의 기이다. 여기서, *은, 에스테르 결합측의 연결 부위를 나타내고, **은, 아미노기측의 연결 부위를 나타낸다. 또한, L에 있어서의 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기는, 직쇄상, 분지상 중 어느 것이든 좋고, 예를 들어 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 프로필렌기, 각종 부틸렌기, 각종 펜틸렌기, 각종 헥실렌기, 각종 옥틸렌기 등이다. 아릴렌기로서는, 페닐렌기 등을 들 수 있다. L로서는, 색재의 분산성을 양호하게 유지하는 관점에서, 그 중에서도, 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기가 바람직하고, 메틸렌기 및 에틸렌기가 보다 바람직하다.

x는 1 내지 18의 정수, 바람직하게는 1 내지 4의 정수, 보다 바람직하게는 1 내지 2의 정수이며, y는 1 내지 5의 정수, 바람직하게는 1 내지 4의 정수, 보다 바람직하게는 2 또는 3이다. z는 1 내지 18의 정수, 바람직하게는 1 내지 4의 정수, 보다 바람직하게는 1 내지 2의 정수이다. 본 발명에 있어서는, x, y 및 z가, 상기의 범위에 있으면, 본 발명의 색재 분산액 및 착색 수지 조성물은, 색재의 분산성이 우수하고, 또한, 내열성 및 내광성이 우수한 것이 된다.

상기 매크로 단량체는, 중합체쇄 및 그 말단에 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 기를 포함하는 것이다. 이 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 기는, 중합체쇄의 한쪽의 말단(이하, 「편말단」이라고 칭하는 경우가 있음)에만 갖는 것이 바람직하다. 또한, 매크로 단량체는, 그래프트 공중합체의 분산 성능 등을 방해하지 않는 범위에서, 치환기로 치환되어 있어도 되고, 치환기로서는, 예를 들어 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 기로서는, (메트)아크릴로일기, 비닐기, 알릴기 등을 바람직하게 들 수 있고, 그 중에서도 (메트)아크릴로일기, 비닐기가 바람직하고, 특히 (메트)아크릴로일기가 바람직하다.

상기 매크로 단량체의 중합체쇄는, 하기 화학식 (VI) 또는 화학식 (VII)로 표시되는 구성 단위를 적어도 1종 갖는 것이 바람직하다.

(화학식 (VI) 및 화학식 (VII) 중, R⁴는 수소 원자 또는 메틸기이며, R⁵는 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아랄킬기, 아릴기, 시아노기, -[CH(R⁶)-CH(R⁷)-O]_x-R⁸, -[(CH₂)_y-O]_z-R⁸, -[CO-(CH₂)_y-O]_z-R⁸, -CO-O-R⁹ 또는 -O-CO-R¹⁰으로 표시되는 1가의 기이다. R⁶ 및 R⁷은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다.

R⁸은, 수소 원자, 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아랄킬기, 아릴기, -CHO, -CH₂CHO 또는 -CH₂COOR¹¹로 표시되는 1가의 기이며, R⁹는, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아랄킬기, 아릴기, 시아노기, -[CH(R⁶)-CH(R⁷)-O]_x-R⁸, -[(CH₂)_y-O]_z-R⁸, 또는 -[CO-(CH₂)_y-O]_z-R⁸로 표시되는 1가의 기이다. R¹⁰은, 탄소수 1 내지 18의 알킬기이며, R¹¹은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 나타낸다.

m은 1 내지 5의 정수, n 및 n'는 5 내지 200의 정수를 나타낸다. x는 1 내지 18의 정수, y는 1 내지 5의 정수, z는 1 내지 18의 정수를 나타냄)

R⁵에 있어서의, 탄소수 1 내지 18의 알킬기는, 직쇄상, 분지상, 환상 중 어느 것이든 좋고, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 각종 펜틸기, 각종 헥실기, 각종 옥틸기, 각종 데실기, 각종 도데실기, 각종 테트라데실기, 각종 헥사데실기, 각종 옥타데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기, 시클로도데실기, 보르닐기, 이소보르닐기, 디시클로펜타닐기, 아다만틸기, 저급 알킬기 치환 아다만틸기 등을 들 수 있다.

R⁵에 있어서의, 아릴기로서는, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 크실릴기 등을 들 수 있다. 아릴기의 탄소수는, 6 내지 24가 바람직하고, 또한 6 내지 12가 바람직하다.

R⁵에 있어서의, 아랄킬기로서는, 벤질기, 페네틸기, 나프틸메틸기, 비페닐 메틸기 등을 들 수 있다. 아랄킬기의 탄소수는, 7 내지 20이 바람직하고, 또한 7 내지 14가 바람직하다.

R⁵가 방향환을 갖는 경우에는, 당해 방향환 상에 치환기를 더 갖고 있어도 되고, 당해 치환기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 직쇄상, 분지 형상의 알킬기 외에, 알케닐기, 니트로기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

R⁹에 있어서의, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아랄킬기, 아릴기는, 상기한 R⁵에서 나타낸 대로이다.

상기 R⁵ 및 R⁹에 있어서, x, y 및 z는, 상기 A에서 설명한 대로이다.

상기 R⁸로 표시되는 1가의 기에 있어서, 가질 수 있는 치환기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 직쇄상, 분지상 또는 환상의 알킬기, F, Cl, Br 등의 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

상기 R¹⁰ 및 R⁸ 중 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아랄킬기, 아릴기는, 상기한 R⁵에서 나타낸 대로이다.

R¹¹은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄상, 분지상, 환상의 알킬기이다.

본 발명에 있어서, 상기 R⁵ 및 R⁹로서는, 그 중에서도, 후술하는 용매와의 용해성이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 상기 그래프트 공중합체를 구성하는 구성 단위 등에 따라서도 상이한데, 상기 용매가, 컬러 필터용의 용매로서 일반적으로 사용되고 있는 에테르알콜아세테이트계, 에테르계, 에스테르계 등의 용매를 사용하는 경우에는, 메틸기, 에틸기, n-부틸기, 2-에틸헥실기, 벤질기 등이 바람직하다.

여기서, 상기 R⁵ 및 R⁹를 이렇게 설정하는 이유는, 상기 R⁵ 및 R⁹를 포함하는 구성 단위가, 상기 용매에 대한 가용성을 갖고, 상기 단량체의 아미노기가 색재에 대하여 높은 흡착성을 갖는 것에 의해, 색재의 분산성 및 안정성을 특히 우수하게 할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 R⁵ 및 R⁹는, 상기 그래프트 공중합체의 분산 성능 등을 방해하지 않는 범위에서, 알콕시기, 수산기, 카르복실기, 아미노기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 수소 결합 형성기 등의 치환기에 의해 치환된 것으로 해도 된다. 또한, 이들의 치환기를 갖는 그래프트 공중합체를 합성한 후에, 당해 치환기와 반응하는 관능기와 중합성기를 갖는 화합물을 반응시켜서, 중합성기를 부가한 것으로 해도 된다. 예를 들어, 카르복실기를 갖는 그래프트 공중합체에 글리시딜(메트)아크릴레이트를 반응시키거나, 이소시아네이트기를 갖는 그래프트 공중합체에 히드록시에틸(메트)아크릴레이트를 반응시키거나 해서, 중합성기를 부가할 수 있다.

또한, 상기 매크로 단량체의 중합체쇄는, 유리 전이 온도가 30℃ 이상인 것이 바람직하고, 또한, 50℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 매크로 단량체의 중합체쇄 유리 전이 온도가 30℃ 이상인 경우에는, 본 발명의 색재 분산액 또는 착색 수지 조성물을 사용하여 형성된 착색층의 내열성이나 내광성이 향상된다. 내열성이 향상하면, 컬러 필터의 제조 공정에 있어서의 예를 들어 200℃에서 30분 가열하는 포스트베이크 공정 후에, 착색층이 변색되거나, 휘도나 콘트라스트가 저하되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서, 매크로 단량체의 중합체쇄 유리 전이 온도(Tg)는 하기 식으로 계산할 수 있다.

1/Tg=Σ(Xi/Tgi)

여기서, 중합체는 i=1로부터 n까지의 n개의 단량체 성분이 공중합하고 있다고 하다. Xi는 i번째의 단량체 질량 분율(ΣXi=1), Tgi는 i번째의 단량체 단독 중합체 유리 전이 온도(절대 온도)이다. 단 Σ은 i=1로부터 n까지의 합을 취한다. 또한, 각 단량체의 단독 중합체 유리 전이 온도의 값(Tgi)은 Polymer Handbook(3rd Edition)(J.Brandrup, E.H.Immergut 저(Wiley-Interscience, 1989))의 값을 채용할 수 있다.

이상과 같은 점을 고려하면, 상기 매크로 단량체의 중합체쇄는, 상기한 구성 단위 중에서도 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레트, 벤질(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트, 아다만틸(메트)아크릴레이트, 스티렌, α-메틸스티렌 및 비닐시클로헥산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체 유래의 구성 단위 총량이 매크로 단량체의 중합체쇄 전체에 30질량％ 이상으로 포함되는 것이 바람직하고, 또한 50질량％ 이상으로 포함되는 것이 바람직하고, 또한, 메틸메타크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 및/또는 이소보르닐(메트)아크릴레이트 유래의 구성 단위가 포함되는 것이 보다 바람직하다. 그러나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

매크로 단량체의 중합체쇄는, 단독 중합체이어도 되고, 공중합체이어도 된다.

예를 들어, 단독 중합체로는 유리 전이 온도가 30℃ 미만이 되는 구성 단위이어도, 중합체쇄의 공중합 성분으로서 포함되어, 상기 계산식으로 표시되는 중합체쇄 전체의 계산 Tg가 30℃ 이상으로 되는 경우에는, 본 발명의 착색 수지 조성물의 매크로 단량체로서, 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 그래프트 공중합체에 사용되는 매크로 단량체는, 1종 단독으로 사용되어도 되지만, 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

매크로 단량체를 2종 이상 혼합하여 사용하는 경우에는, 유리 전이 온도가 30℃ 이상인 중합체쇄를 갖는 매크로 단량체가, 매크로 단량체 전체에 50질량％ 이상, 또한 70질량％ 이상이 되도록 사용하는 것이 바람직하다.

m은 1 내지 5의 정수, 바람직하게는 2 내지 5의 정수, 보다 바람직하게는 4 또는 5의 정수이다. 또한, 매크로 단량체의 구성 단위 유닛수 n 및 n'는, 5 내지 200의 정수이면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 5 내지 100의 범위 내인 것이 바람직하다.

매크로 단량체의 질량 평균 분자량Mw는, 500 내지 20000의 범위 내인 것이 바람직하고, 1000 내지 10000의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위인 것에 의해, 분산제로서의 충분한 입체 반발 효과를 유지할 수 있음과 함께, 입체 효과에 의한 색재에의 흡착 시간의 증대를 억제할 수도 있다.

이러한 매크로 단량체는, 적절히 합성한 것일 수도 있고, 시판품이어도 되고, 시판품으로서는, 예를 들어 편말단 메타크릴로일화 폴리메틸메타크릴레이트 올리고머(질량 평균 분자량: 6000, 「AA-6(상품명)」: 도아 고세 화학(주)제), 편말단 메타크릴로일화 폴리-n-부틸아크릴레이트 올리고머(질량 평균 분자량: 6000, 「AB-6(상품명)」: 도아 고세 화학(주)제), 편말단 메타크릴로일화 폴리스티렌 올리고머(질량 평균 분자량: 6000, 「AS-6(상품명)」: 도아 고세 화학(주)제), 카프로락톤 변성 히드록시에틸메타크릴레이트(「플락셀FM5(상품명)」: 다이셀 화학(주)제), 카프로락톤 변성 히드록시에틸아크릴레이트(「플락셀FA10L(상품명)」: 다이셀 화학(주)제) 등을 들 수 있다.

이러한 매크로 단량체를 합성하기 위해서는, 리빙 중합법이나, 연쇄 이동제를 사용하는 라디칼 중합법이 잘 알려져 있다. 라디칼 중합법 쪽이, 단량체의 선택 자유도가 큰 점에서 이용하기 쉽다. 예를 들어, 머캅토프로피온산과 같은, 카르복실기를 갖는 연쇄 이동제의 존재 하에서 단량체를 라디칼 중합함으로써, 편말단에 카르복실기를 갖는 올리고머가 얻어진다. 이 올리고머에 글리시딜메타크릴레이트를 부가하면, 편말단에 메타크릴로일기를 갖는 올리고머, 즉 매크로 단량체가 얻어진다.

상기 그래프트 공중합체에 있어서, 상기 질소 함유 단량체에서 유래되는 반복 단위는, 3 내지 80질량％의 비율로 포함되어 있는 것이 바람직하고, 5 내지 50질량％가 보다 바람직하고, 10 내지 40질량％가 더욱 바람직하다. 그래프트 공중합체 중의 질소 함유 단량체에서 유래되는 반복 단위의 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 그래프트 공중합체 중의 아미노기가 형성하는 염 형성 부위의 비율이 적절해지고, 또한 매크로 단량체 측쇄에 의해 용매에 대한 용해성의 저하를 억제할 수 있으므로, 색재에 대한 흡착성이 양호해지고, 색재의 분산성 및 안정성이 얻어진다.

또한, 상기 그래프트 공중합체의 질량 평균 분자량Mw는, 1000 내지 100000의 범위 내인 것이 바람직하고, 3000 내지 50000의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 5000 내지 30000의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위인 것에 의해, 색재를 균일하게 분산시킬 수 있다.

또한, 상기 질량 평균 분자량Mw는, GPC(겔 투과 크로마토그래피)에 의해 측정된 값이다. 측정은, 도소(주)제의 HLC-8120GPC를 사용하고, 용출 용매를 0.01몰/리터의 브롬화리튬을 첨가한 N-메틸피롤리돈으로 하고, 교정 곡선용 폴리스티렌 스탠다드를 Mw 377400, 210500, 96000, 50400, 206500, 10850, 5460, 2930, 1300, 580(이상, Polymer Laboratories사제 Easi PS-2 시리즈) 및 Mw 1090000(도소(주)제)로 하고, 측정 칼럼을 TSK-GEL ALPHA-M×2개(도소(주)제)로 해서 행하여진 것이다.

분산제로서 사용되는 상기 화학식 (V)로 표시되는 구성 단위(1)을 갖는 중합체에 있어서는, 당해 구성 단위(1)이 갖는 아미노기와, 하기 화학식 (VIII) 및/또는 하기 화학식 (IX)로 표시되는 유기산 화합물이 염을 형성한 중합체인 것이 색재의 분산성을 향상하고, 또한 내열성 및 내광성이 우수한 점에서 바람직하고, 그 중에서도, 상기 그래프트 공중합체의 질소 함유 단량체가 갖는 아미노기와, 하기 화학식 (VIII) 및/또는 하기 화학식 (IX)로 표시되는 유기산 화합물이 염을 형성한 그래프트 공중합체(이하, 염형 그래프트 공중합체로 칭하는 경우가 있음)인 것이 보다 바람직하다.

(식 (VIII) 및 식 (IX) 중, R^a 및 R^a'는 각각 독립적으로, 수소 원자, 수산기, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, -[(CH₂)_t-O]_u-R^e, 또는 -O-R^a"로 표시되는 1가의 기이며, R^a 및 R^a' 중 어느 하나는 탄소 원자를 포함한다. R^a"는, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, -[(CH₂)_t-O]_u-R^e로 표시되는 1가의 기이다.

R^b는, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, -[(CH₂)_t-O]_u-R^e, 또는 -O-R^b'로 표시되는 1가의 기이다. R^b'는, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, 또는 -[(CH₂)_t-O]_u-R^e로 표시되는 1가의 기이다.

R^c 및 R^d는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이며, R^e는, 수소 원자, 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -CHO, -CH₂CHO, -CO-CH=CH₂, -CO-C(CH₃)=CH₂ 또는 -CH₂COOR^f로 표시되는 1가의 기이며, R^f는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.

R^a, R^a' 및 R^b에 있어서, 알킬기, 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기는 각각, 치환기를 가져도 된다.

s는 1 내지 18의 정수, t는 1 내지 5의 정수, u는 1 내지 18의 정수를 나타냄)

R^a 및/또는 R^a'가, -O-R^{a "}의 경우, 산성 인산에스테르가 된다. R^b가, -O-R^b'의 경우, 산성 황산에스테르가 된다.

R^a, R^a' 및 R^{a "} 및 R^b가 방향환을 갖는 경우, 해당 방향환 위에 적당한 치환기, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 직쇄상, 분지상의 알킬기 등을 가져도 된다.

상기 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아랄킬기, 아릴기는, 상기 R⁵에서 나타낸 대로이다.

상기 탄소수 2 내지 18의 알케닐기는, 직쇄상, 분지상, 환상 중 어느 것이어도 된다. 이러한 알케닐기로서는, 예를 들어 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 각종 부테닐기, 각종 헥세닐기, 각종 옥테닐기, 각종 데세닐기, 각종 도데세닐기, 각종 테트라데세닐기, 각종 헥사데세닐기, 각종 옥타데세닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로옥테닐기 등을 들 수 있다. 알케닐기의 이중 결합 위치에는 한정은 없지만, 얻어진 중합체의 반응성 면에서는, 알케닐기의 말단에 이중 결합이 있는 것이 바람직하다.

상기 R^e로 표시되는 1가의 기에 있어서, 가질 수 있는 치환기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 직쇄상, 분지상 또는 환상의 알킬기, F, Cl, Br 등의 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

R^a, R^a' 및 R^{a "}에 있어서, s는 1 내지 18의 정수, t는 1 내지 5의 정수, u는 1 내지 18의 정수이다. s는, 바람직하게는 1 내지 4의 정수, 보다 바람직하게는 1 내지 2의 정수이며, t는, 바람직하게는 1 내지 4의 정수, 보다 바람직하게는 2 또는 3이다. u는, 바람직하게는 1 내지 4의 정수, 보다 바람직하게는 1 내지 2의 정수이다.

상기 화학식 (VIII)로 표시되는 유기산 화합물로서는, 상기 화학식 (VIII)에 있어서의 R^a 및 R^a'이, 각각 독립적으로, 수소 원자, 수산기, 메틸기, 에틸기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기 또는 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, 또는 -[(CH₂)_t-O]_u-R^e, 또는, -O-R^a"로 표시되는 1가의 기이며, R^a 및 R^a' 중 어느 하나는 탄소 원자를 포함하고, 또한, R^a"이, 메틸기, 에틸기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기 또는 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, 또는 -[(CH₂)_t-O]_u-R^e이며, R^c 및 R^d가, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이며, R^e가 -CO-CH=CH₂ 또는 -CO-C(CH₃)=CH₂인 것이 색재의 분산성을 향상하고, 또한 얻어진 착색층의 콘트라스트가 높고, 또한, 내열성이 우수한 점에서 바람직하다.

또한, 화학식 (IX)로 표시되는 유기산 화합물로서는, 화학식 (IX)에 있어서의 R^b가, 메틸기, 에틸기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기 또는 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, 또는 -[(CH₂)_t-O]_u-R^e, 또는, -O-R^b'로 표시되는 1가의 기이며, R^b'가, 메틸기, 에틸기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기 또는 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, 또는 -[(CH₂)_t-O]_u-R^e이며, R^c 및 R^d가, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이며, R^e가 -CO-CH=CH₂ 또는 -CO-C(CH₃)=CH₂인 것이 색재의 분산성을 향상하고, 또한 얻어진 착색층의 콘트라스트가 높고, 또한, 내열성이 우수한 점에서 바람직하다.

그 중에서도, 상기 화학식 (VIII) 및 화학식 (IX)로 표시되는 유기산 화합물은, R^a, R^a' 및/또는 R^a", 및/또는, R^b 및/또는 R^b'로서, 방향환을 갖는 것이 색재의 분산성을 향상하고, 또한 얻어진 착색층의 콘트라스트가 높고, 또한, 내열성이 우수한 점에서 바람직하다. R^a, R^a' 및/또는 R^{a "} 중 적어도 하나, 또는, R^b 또는 R^b'가, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기 또는 아랄킬기, 보다 구체적으로는, 벤질기, 페닐기, 톨릴기, 나프틸기, 비페닐기인 것이, 색재 분산성이 점에서 바람직하다. 상기 화학식 (VIII)에 있어서는, R^a 및 R^a'의 한쪽이 방향환을 갖는 경우에는, R^a 및 R^a'의 다른 쪽은, 수소 원자나 수산기인 것도 적절하게 사용된다.

또한, 내열성이나 내약품성, 특히 내알칼리성 면에서는, 상기 화학식 (VIII) 및 화학식 (IX)로 표시되는 유기산 화합물로서는, 인(P)이나 황(S)에 탄소 원자가 직접 결합한 화합물인 것이 바람직하고, R^a 및 R^a'가, 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, -[(CH₂)_t-O]_u-R^e로 표시되는 1가의 기이며, R^a 및 R^a' 중 어느 하나는 탄소 원자를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, R^b가, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 2 내지 18의 알케닐기, 아랄킬기, 아릴기, -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, -[(CH₂)_t-O]_u-R^e로 표시되는 1가의 기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 화학식 (VIII) 및 화학식 (IX)로 표시되는 유기산 화합물은, R^a, R^a' 및/또는 R^a", 및/또는, R^b 및/또는 R^b'로서는, 중합성기를 갖는 것이 바람직하다. 중합성기로서는, 예를 들어 라디칼 중합성기나, 옥시란환, 옥세탄환 등의 환상 에테르 함유기를 포함하는 양이온 중합성기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 라디칼 중합성기가 바람직하고, 에틸렌성 불포화 결합 함유기가 바람직하다. 에틸렌성 불포화 결합 함유기로서는, 예를 들어 비닐기, 알릴기 또는 -[CH(R^c)-CH(R^d)-O]_s-R^e, 또는 -[(CH₂)_t-O]_u-R^e이며, 또한, R^e가 -CO-CH=CH₂ 또는 -CO-C(CH₃)=CH₂인 것이 바람직하고, 특히, R^a, R^a' 및/또는 R^a", 및/또는, R^b 및/또는 R^b'가, 비닐기, 알릴기, 2-메타크릴로일옥시에틸기, 2-아크릴로일옥시에틸기인 것이 바람직하다.

이러한 경우에는, 후술하는 감광성 바인더를 사용한, 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용하여 착색층을 형성할 때의 노광 시에, 상기 중합성기끼리 및/또는 상기 중합성기와, 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 포함되는 알칼리 가용성 수지 및 다관능성 단량체 등을 용이하게 중합할 수 있고, 컬러 필터의 착색층 중에 있어서, 상기 분산제가, 안정적으로 존재하는 것을 가능하게 한다. 이러한 컬러 필터를 사용하여 액정 표시 장치를 제조했을 때에는, 액정층 등에 상기 분산제가 블리드 아웃하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 당해 유기산 화합물이, 중합성기를 포함함으로써, 착색층 형성에 사용하기 전에, 당해 유기산 화합물이 갖는 중합성기끼리를 중합시킬 수 있고, 그 결과, 분산제가 고분자량화되기 때문에, 착색층 형성의 현상 시에 있어서, 미노광 개소의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을, 알칼리 현상성이 특히 우수한 것으로 할 수 있다.

상기 염형 그래프트 공중합체에 있어서의 해당 유기산 화합물의 함유량은, 양호한 분산 안정성이 발휘되는 것이라면 되고, 특별히 제한은 없지만, 일반적으로 질소 함유 단량체 유래의 구성 단위에 포함되는 아미노기에 대하여 0.1 내지 5.0몰 당량 정도이고, 바람직하게는 0.2 내지 4.0몰 당량, 보다 바람직하게는 0.3 내지 3.5몰 당량이다. 이러한 경우, 색재의 분산성을 향상하고, 또한 얻어진 착색층의 콘트라스트가 높고, 또한, 내열성이 우수하다. 또한, 상기 유기산 화합물을 2종 이상 병용하는 경우, 이들을 합계한 함유량이 상기 범위 내에 있으면 된다.

<염형 그래프트 공중합체의 제조>

본 발명에 있어서, 분산제로서 바람직하게 사용할 수 있는 염형 그래프트 공중합체의 제조 방법으로서는, 상기의 아미노기를 갖는 단량체와, 중합체쇄와 그 말단에 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 기를 포함하는 매크로 단량체를 공중합체 성분으로서 함유하고, 또한 질소 함유 단량체가 갖는 아미노기와, 유기산 화합물이 염을 형성한 것을 제조할 수 있는 방법이라면 되고 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서는, 예를 들어 상기 단량체와 상기 매크로 단량체와, 필요에 따라서 기타의 단량체를 공지된 중합 수단을 사용하여 그래프트 중합시키는 것이 가능하다. 계속해서, 해당 용매 중에 상기 유기산 화합물을 첨가하여, 교반함으로써 염형 그래프트 공중합체를 제조할 수 있다. 또한, 상기 중합에 있어서는, 중합에 일반적으로 사용되는 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 분산 안정제, 연쇄 이동제 등을 사용해도 된다.

본 발명에 있어서 분산제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 분산제의 함유량은, 사용하는 색재의 종류, 또한 착색 수지 조성물의 고형분 농도 등에 따라서 적절히 선정된다. 본 발명의 컬러 필터용 색재 분산액 및 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서, 분산제는, 색재 100질량부에 대하여, 통상, 5 내지 200질량부의 범위이며, 10 내지 100질량부인 것이 바람직하고, 20 내지 80질량부인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 색재를 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한, 착색 수지 조성물에 있어서, 상대적으로 알칼리 가용성 수지, 다관능성 단량체의 배합 비율이 저하되는 경우가 없고, 충분한 경도를 가진 착색층을 형성할 수 있다.

(용매)

본 발명에 사용되는 용매는, 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재를 실질적으로 용해하지 않는 용매 또는 난용성의 용매이며, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가, 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매이다. 이러한 용매를 사용함으로써, 본 발명에 따른 색재 분산액은 상기 색재를 용매 중에서 입자(응집체)로서 분산시켜서 사용할 수 있다. 본 발명에 사용되는 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재는, 그 응집 상태를 유지한 채 용매 중에 분산시켜서 사용함으로써, 내용제성 및 전기 신뢰성이 우수하다. 그 중에서도, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가, 0.01(mg/10g 용매) 이하인 용매가 바람직하고, 또한, 상기 색재를 실질적으로 용해하지 않는 용매가 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 23℃에서의 상기 색재의 용해도가, 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매는, 이하의 평가 방법에 의해 간이적으로 판정할 수 있다.

20mL 샘플관 병에 평가하는 용매를 10g 투입하고, 또한 상기 색재 0.1g을 투입하고, 덮개를 덮어 20초간 잘 흔든 후, 23℃의 워터 배스 내에서 10분간 정치한다. 이 상청액(5g)을 여과하여 불용물을 제거한다. 얻어진 여과액을 1000배로 희석한 용액의 흡광 스펙트럼을 자외 가시 분광 광도계(예를 들어, 시마즈 세이사꾸쇼사제 UV-2500PC)로 1cm 셀을 사용하여 측정하여, 최대 흡수 파장에 있어서의 흡광도를 구한다. 이때, 최대 흡수 파장에 있어서의 흡광도가 2미만이라면 당해 용매는, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 23℃에서의 상기 색재의 용해도가, 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매(난용성의 용매)라고 평가할 수 있다.

또한, 상기의 평가 방법에 있어서, 얻어진 여과액을 희석하지 않고, 상기와 마찬가지로 흡광 스펙트럼을 측정하여, 최대 흡광 파장에 있어서의 흡광도를 구한다. 이때, 최대 흡수 파장에 있어서의 흡광도가 2미만이면 당해 용매는, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 실질적으로 용해하지 않는 용매라고 평가할 수 있다.

23℃에서의 상기 색재의 용해도가, 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매로서는, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 실질적으로 용해하지 않는 용매 또는 난용성의 용매라면 특별히 한정되지 않고 색재 분산액 중의 각 성분과는 반응하지 않고, 이들을 용해 또는 분산 가능한 용매로부터 적절히 선택하여 사용하면 된다.

본 발명의 색재 분산액에 있어서는, 그 중에서도, 에스테르계 용매를 사용하는 것이 분산 안정성의 점에서 바람직하다.

에스테르계 용매로서는, 예를 들어 아세트산에틸, 아세트산부틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸, 락트산에틸, 메톡시에틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 3-메톡시-3-메틸-1-부틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 에톡시에틸아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등을 들 수 있다.

이들 용매는 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

본 발명의 색재 분산액은, 이상과 같은 용매를, 당해 용매를 포함하는 색재 분산액의 전량에 대하여, 통상은 60 내지 85질량％의 비율로 사용하여 제조한다. 용매가 너무 적으면, 점도가 상승하고, 분산성이 저하되기 쉽다. 또한, 용매가 너무 많으면, 색재 농도가 저하되고, 수지 조성물을 제조 후 목표로 하는 색도 좌표에 달성하는 것이 곤란한 경우가 있다.

(그 밖의 성분)

본 발명의 색재 분산액에는, 또한 필요에 따라, 안료, 염료, 분산 보조 수지, 그 밖의 성분을 배합해도 된다.

안료 및 염료는, 색조의 제어를 목적으로 하여 필요에 따라서 배합된다. 안료 및 염료는 종래 공지된 것을 목적에 따라서 선택할 수 있고, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 안료 및 염료의 배합량은, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위라면 특별히 한정되지 않고 후술하는 컬러 필터용 착색 수지 조성물로 사용하는 경우와 마찬가지로 할 수 있다.

분산 보조 수지로서는, 예를 들어 후술하는 컬러 필터용 착색 수지 조성물로 예시되는 알칼리 가용성 수지를 들 수 있다. 알칼리 가용성 수지의 입체 장해에 의해 색재 입자끼리가 접촉하기 어려워져, 분산 안정화하는 것이나 그 분산 안정화 효과에 의해 분산제를 저감시키는 효과가 있을 경우가 있다.

또한, 기타의 성분으로서는, 예를 들어 습윤성 향상을 위한 계면 활성제, 밀착성 향상을 위한 실란 커플링제, 소포제, 크레이터링 방지제, 산화 방지제, 응집 방지제, 자외선 흡수제 등을 들 수 있다.

<색재 분산액의 제조 방법>

본 발명의 색재 분산액은, 상기 분산제를 용매에 혼합, 교반하여, 분산제 용액을 제조한 후, 당해 분산제 용액에, 색재와 필요에 따라서 기타의 화합물을 혼합하고, 분산기를 사용하여 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 색재 분산액은, 색재와 분산제를 용매에 혼합하고, 공지된 분산기를 사용하여 분산시킴으로써 제조해도 된다.

분산 처리를 행하기 위한 분산기로서는, 2축 롤, 3축 롤 등의 롤밀, 볼밀, 진동 볼밀 등의 볼밀, 페인트 컨디셔너, 연속 디스크형 비즈 밀, 연속 애뉼러형 비즈밀 등의 비즈밀을 들 수 있다. 비즈밀의 바람직한 분산 조건으로서, 사용하는 비즈 직경은 0.03 내지 2.00mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.10 내지 1.0mm이다.

구체적으로는, 비즈 직경이 비교적 약간 큼직한 2mm 지르코니아 비즈로 예비 분산을 행하고, 또한 비즈 직경이 비교적 조금 작은 0.1mm 지르코니아 비즈로 본 분산하는 것을 들 수 있다. 또한, 분산 후, 0.1 내지 0.5 ㎛의 멤브레인 필터로 여과하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 공지된 분산기를 사용하여 분산시키는 분산 시간은, 적절히 조정되어 특별히 한정되지 않지만, 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재를 미세화하여 높은 투과율을 실현하는 관점에서, 5 내지 40시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 색재 입자의 분산성이 우수한 색재 분산액이 얻어진다. 해당 색재 분산액은, 분산성이 우수한 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 제조하기 위한 예비 제조물로서 사용된다.

색재 분산액은, 후술하는 착색 수지 조성물을 제조하기 위한 예비 제조물로서 사용된다. 즉, 색재 분산액이란, 후술하는 착색 수지 조성물을 제조하는 전단계에 있어서, 예비 제조되는 (조성물 중의 색재분 질량)/(조성물 중의 색재 이외의 고형분 질량) 비가 높은 색재 분산액이다. 구체적으로는, (조성물 중의 색재분 질량)/(조성물 중의 색재 이외의 고형분 질량) 비는 통상 1.0 이상이다. 색재 분산액과 적어도 바인더 성분을 혼합함으로써, 분산성이 우수한 착색 수지 조성물을 제조할 수 있다.

[컬러 필터용 착색 수지 조성물]

본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물은, 상기 본 발명에 따른 색재 분산액과 바인더 성분과 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 본 발명에 따른 색재 분산액을 포함함으로써, 염료와 마찬가지의 고휘도화를 달성하면서, 균일성이 높은 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 제공할 수 있고, 내열성 및 내광성이 우수한 착색층을 형성할 수 있다. 제1 형태의 색재 분산액을 사용한 착색 수지 조성물은, 특히 내광성이 우수하다는 특징을 갖고, 제2 형태의 색재 분산액을 사용한 착색 수지 조성물은, 특히 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가 보다 억제된다고 하는 특징을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 후술하는 감광성 수지 조성물로 했을 경우에는 현상성이 양호하다. 통상, 양이온 염료는 후술하는 알칼리 가용성 수지 중의 아크릴 산기와 염료가 갖는 양이온과의 정전 상호 작용에 의해 현상 시의 알칼리 수용액에의 용해성이 저하되어 버린다. 특히 수지 조성물중에 균일하게 용해하고 있을 경우에는 그 영향은 크기 때문에, 현상 용해성이 부족하다. 한편, 본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서는, 화학식 (I)로 표시되는 색재가 분산제에 의해 분산되기 때문에, 색재 미립자의 주위를 분산제가 덮고, 그 입체 장해에 의해 상기의 알칼리 가용성의 아크릴 산기와의 정전 상호 작용이 없어지기 때문에, 충분한 현상 용해성을 갖을 것으로 추측된다.

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물은, 적어도 상기 색재 분산액, 바인더 성분 및 용매를 포함하는 것이며, 필요에 따라서 다른 화합물을 가질 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 각 성분에 대하여 상세하게 설명한다.

또한, 상기 본 발명에 따른 색재 분산액에 포함될 수 있는 성분에 대해서는, 상기 색재 분산액의 개소에 있어서 설명한 것과 마찬가지의 것을 사용할 수 있으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.

(용매)

본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 용매는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도, 색재 입자의 분산성이 우수한 관점에서, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매인 것이 바람직하고, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가, 0.01(mg/10g 용매) 이하인 용매가 보다 바람직하고, 또한, 상기 색재를 실질적으로 용해하지 않는 용매가 보다 바람직하다. 상기 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 바람직한 용매는, 상기 색재 분산액에 있어서의 용매와 마찬가지의 것으로 할 수 있다.

(바인더 성분)

본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물은, 성막성이나 피도포 시공면에 대한 밀착성을 부여하고, 도막에 충분한 경도를 부여하기 때문에, 경화성 바인더 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 경화성 바인더 성분으로서는, 특별히 한정되지 않고 종래 공지된 컬러 필터의 착색층을 형성하는 데도 사용되는 경화성 바인더 성분을 적절히 사용할 수 있다.

경화성 바인더 성분으로서는, 예를 들어 가시광선, 자외선, 전자선 등에 의해 중합 경화시킬 수 있는 광경화성 수지를 포함하는 광경화성 바인더 성분이나, 가열에 의해 중합 경화시킬 수 있는 열경화성 수지를 포함하는 열경화성 바인더 성분을 포함하는 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 컬러 필터용 착색 수지 조성물을, 예를 들어 잉크젯 방식에서 사용하는 경우 등, 기판 상에 패턴 형상으로 선택적으로 부착시켜서 착색층을 형성 가능할 경우에는, 경화성 바인더 성분에 현상성은 필요가 없다. 이 경우, 잉크젯 방식 등으로 컬러 필터 착색층을 형성하는 경우에 사용되는, 공지된 열경화성 바인더 성분이나, 광경화성 바인더 성분 등을 적절히 사용할 수 있다.

한편, 착색층을 형성할 때에 포토리소그래피 공정을 사용하는 경우에는, 알칼리 현상성을 갖는 감광성 바인더 성분이 적절하게 사용된다.

이하, 감광성 바인더 성분과, 잉크젯 방식에 사용하는 데도 적합한 열경화성 바인더 성분에 대하여 구체적으로 설명하는데, 경화성 바인더 성분은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(1) 감광성 바인더 성분

감광성 바인더 성분으로서는, 포지티브형 감광성 바인더 성분과 네가티브형 감광성 바인더 성분을 들 수 있다. 포지티브형 감광성 바인더 성분으로서는, 예를 들어 알칼리 가용성 수지 및 감광성 부여 성분으로서 o-퀴논디아지드기 함유 화합물을 포함한 계를 들 수 있고, 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들어 폴리이미드 전구체 등을 들 수 있다.

네가티브형 감광성 바인더 성분으로서는, 알칼리 가용성 수지와, 다관능성 단량체와, 광개시제를 적어도 함유하는 계가 적절하게 사용된다. 이후, 알칼리 가용성 수지와, 다관능성 단량체와, 광개시제에 대해서, 구체적으로 설명한다.

<알칼리 가용성 수지>

본 발명에 있어서의 바람직한 알칼리 가용성 수지는, 카르복실기를 갖는 수지이며, 구체적으로는, 카르복실기를 갖는 아크릴계 공중합체, 카르복실기를 갖는에폭시(메트)아크릴레이트 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서 특히 바람직한 것은, 측쇄에 카르복실기를 가짐과 함께, 또한 측쇄에 에틸렌성 불포화기 등의 광중합성 관능기를 갖는 것이다. 광중합성 관능기를 함유함으로써 형성되는 경화막의 막 강도가 향상하기 때문이다. 또한, 이들 아크릴계 공중합체 및 에폭시아크릴레이트 수지는, 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

카르복실기를 갖는 아크릴계 공중합체는, 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 단량체와 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합하여 얻어진다.

카르복실기를 갖는 아크릴계 공중합체는, 또한 방향족 탄소환을 갖는 구성 단위를 함유하고 있어도 된다. 방향족 탄소환은 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 도막성을 부여하는 성분으로서 기능한다.

카르복실기를 갖는 아크릴계 공중합체는, 또한 에스테르기를 갖는 구성 단위를 함유하고 있어도 된다. 에스테르기를 갖는 구성 단위는, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 알칼리 가용성을 억제하는 성분으로서 기능할 뿐만 아니라, 용제에 대한 용해성, 나아가 용제 재용해성을 향상시키는 성분으로서도 기능한다.

카르복실기를 갖는 아크릴계 공중합체로서는, 예를 들어 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, tert-부틸(메트)아크릴레이트, n-헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트, 1-아다만틸(메트)아크릴레이트, 알릴(메트)아크릴레이트, 2,2'-옥시비스(메틸렌)비스-2-프로페노에이트, 스티렌, γ-메틸스티렌, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 2-히드록실에틸(메트)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, N-비닐-2-피롤리돈, N-메틸말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드 등 중에서 선택되는 1종 이상과, (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸숙신산, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸프탈산, 아크릴산의 이량체(예를 들어, 도아 고세 화학(주)제 M-5600), 이타콘산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 비닐아세트산, 이 무수물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 공중합체를 예시할 수 있다. 또한, 상기의 공중합체에, 예를 들어 글리시딜기, 수산기 등의 반응성 관능기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물을 부가시키거나 하여, 에틸렌성 불포화 결합을 도입한 중합체 등도 예시할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

이들 중에서 공중합체에 글리시딜기 또는 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물을 부가 등 함으로써, 에틸렌성 불포화 결합을 도입한 중합체 등은, 노광 시에, 후술하는 다관능성 단량체와 중합하는 것이 가능하게 되고, 착색층이 보다 안정된 것이 되는 점에서, 특히 적합하다.

카르복실기 함유 공중합체에 있어서의 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합 비율은, 통상 5 내지 50질량％, 바람직하게는 10 내지 40질량％이다. 이 경우, 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합 비율이 5질량％ 미만에서는, 얻어지는 도막의 알칼리 현상액에 대한 용해성이 저하되고, 패턴 형성이 곤란해진다. 또한, 공중합 비율이 50질량％를 초과하면, 알칼리 현상액에 의한 현상 시에, 형성된 패턴의 기판으로부터의 탈락이나 패턴 표면의 막거칠어짐을 초래하기 쉬워지는 경향이 있다.

카르복실기 함유 공중합체가 바람직한 분자량은, 바람직하게는 1,000 내지 500,000의 범위이며, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 200,000이다. 1,000 미만에서는 경화 후의 바인더 기능이 현저하게 저하되고, 500,000을 초과하면 알칼리 현상액에 의한 현상 시에, 패턴 형성이 곤란해지는 경우가 있다.

카르복실기를 갖는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 에폭시 화합물과 불포화기 함유 모노카르복실산과의 반응물을 산 무수물과 반응시켜서 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트 화합물이 적합하다.

에폭시 화합물로서는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 비스페놀A형 에폭시 화합물, 비스페놀F형 에폭시 화합물, 비스페놀S형 에폭시 화합물, 페놀노볼락형 에폭시 화합물, 크레졸노볼락형 에폭시 화합물, 지방족 에폭시 화합물 또는 비스페놀 플루오렌형 에폭시 화합물 등의 에폭시 화합물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

불포화기 함유 모노카르복실산으로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸숙신산, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸프탈산, (메트)아크릴로일옥시에틸헥사히드로프탈산, (메트)아크릴산 이량체, β-푸르푸릴아크릴산, β-스티릴아크릴산, 신남산, α-시아노신남산 등을 들 수 있다. 이들 불포화기 함유 모노카르복실산은, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

산 무수물로서는, 무수 말레산, 무수 숙신산, 무수 이타콘산, 무수프탈산, 무수 테트라히드로프탈산, 무수 헥사히드로프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 무수 엔도메틸렌테트라히드로프탈산, 무수 메틸엔도메틸렌테트라히드로프탈산, 무수 클로렌드산, 메틸테트라히드로 무수 프탈산 등의 2염기성 산 무수물, 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산, 벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 비페닐테트라카르복실산 이무수물, 비페닐에테르테트라카르복실산 등의 방향족 다가 카르복실산 무수물, 5-(2,5-디옥소테트라히드로프릴)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 엔드비시클로-[2,2,1]-헵토-5-엔-2,3-디카르복실산 무수물과 같은 다가 카르복실산 무수물 유도체 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

이와 같이 하여 얻어지는 카르복실기를 갖는 에폭시(메트)아크릴레이트 화합물의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1000 내지 40000, 보다 바람직하게는 2000 내지 5000이다.

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 알칼리 가용성 수지는, 1종 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 되고, 그 함유량으로서는, 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 포함되는 색재 100질량부에 대하여, 통상 10 내지 1000질량부의 범위 내, 바람직하게는 20 내지 500질량부의 범위 내이다. 알칼리 가용성 수지의 함유량이 너무 적으면, 충분한 알칼리 현상성이 얻어지지 않는 경우가 있고, 또한, 알칼리 가용성 수지의 함유량이 너무 많으면 색재의 비율이 상대적으로 낮아져서, 충분한 착색 농도가 얻어지지 않는 경우가 있다.

<다관능성 단량체>

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 다관능성 단량체는, 후술하는 광개시제에 의해 중합 가능한 것이라면 되고, 특별히 한정되지 않고, 통상 에틸렌성 불포화 이중 결합을 2개 이상 갖는 화합물이 사용되고, 특히 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 2개 이상 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트인 것이 바람직하다.

이러한 다관능 (메트)아크릴레이트로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 장쇄 지방족 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 히드록시피발산네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 스테아르산 변성 펜타에리트리톨 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 글리세롤디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌디(메트)아크릴레이트, 트리글리세롤디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판 디(메트)아크릴레이트, 알릴화 시클로헥실디(메트)아크릴레이트, 메톡시화 시클로헥실디(메트)아크릴레이트, 아크릴화 이소시아누레이트, 비스(아크릴옥시네오펜틸글리콜)아디페이트, 비스페놀A디(메트)아크릴레이트, 테트라브로모비스페놀A디(메트)아크릴레이트, 비스페놀S디(메트)아크릴레이트, 부탄디올디(메트)아크릴레이트,프탈산디(메트)아크릴레이트, 인산디(메트)아크릴레이트, 아연디(메트)아크릴레이트 등의 2관능 (메트)아크릴레이트를 들 수 있다.

또한, 3관능 이상의 다관능 (메트)아크릴레이트로서는, 예를 들어 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 알킬 변성 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 무수 숙신산 변성 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 인산트리(메트)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 트리스(메타크릴록시에틸)이소시아누레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 알킬 변성 디펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 알킬 변성 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 무수 숙신산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 우레탄트리(메트)아크릴레이트, 우레탄헥사(메트)아크릴레이트, 에스테르헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

이 다관능 (메트)아크릴레이트는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또한, 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 우수한 광경화성(고감도)이 요구되는 경우에는, 다관능성 단량체가, 중합 가능한 이중 결합을 3개(3관능) 이상 갖는 것이 바람직하고, 3가 이상의 다가 알코올의 폴리(메트)아크릴레이트류나 그들의 디카르복실산 변성물이 바람직하고, 구체적으로는, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트의 숙신산 변성물, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트의 숙신산 변성물, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 등이 바람직하다.

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 상기 다관능성 단량체의 함유량은, 특별히 제한은 없지만, 상기 알칼리 가용성 수지 100질량부에 대하여, 통상 5 내지 500질량부 정도, 바람직하게는 20 내지 300질량부의 범위이다. 다관능성 단량체의 함유량이 상기 범위보다 적으면 충분히 광경화가 진행되지 않고, 노광 부분이 용출할 경우가 있고, 또한, 다관능성 단량체의 함유량이 상기 범위보다 많으면 알칼리 현상성이 저하될 우려가 있다.

<광개시제>

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 광개시제로서는, 특별히 제한은 없고, 종래 알려져 있는 각종 광개시제 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어 벤조페논, 미힐러 케톤, 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논, 4-메톡시-4'-디메틸아미노벤조페논, 2-에틸안트라퀴논, 페난트렌 등의 방향족 케톤, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인페닐에테르 등의 벤조인에테르류, 메틸벤조인, 에틸벤조인 등의 벤조인, 2-(o-클로로페닐)-4,5-페닐이미다졸 이량체, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디(m-메톡시페닐)이미다졸 이량체, 2-(o-플루오로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2-(o-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2,4,5-트리아릴이미다졸 이량체, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디(m-메틸페닐)이미다졸 이량체, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논, 2-트리클로로메틸-5-스티릴-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-시아노스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-메톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸 등의 할로메틸옥사디아졸 화합물, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-S-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐-1,3-부타디에닐)-S-트리아진, 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-S-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-S-트리아진, 2-(4-에톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-S-트리아진, 2-(4-부톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-S-트리아진 등의 할 로메틸-S-트리아진계 화합물, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파논, 1,2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1,1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤, 벤질, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산 메틸, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 벤질메틸케탈, 디메틸아미노벤조에이트, p-디메틸아미노벤조산이소아밀, 2-n-부톡시에틸-4-디메틸아미노벤조에이트, 2-클로로티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 에타논, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-1-(o-아세틸옥심), 4-벤조일-메틸디페닐술피드, 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, 2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 페닐비스(2,4, 6-트리메틸벤조일)포스핀옥시드, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논 등을 들 수 있다. 이 광개시제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서 사용되는 광개시제의 함유량은, 상기 다관능성 단량체 100질량부에 대하여, 통상 0.01 내지 100질량부 정도, 바람직하게는 5 내지 60질량부이다. 이 함유량이 상기 범위보다 적으면 충분히 중합 반응을 발생시킬 수 없기 때문에, 착색층의 경도를 충분한 것으로 할 수 없을 경우가 있고, 한편 상기 범위보다 많으면, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 고형분 중의 색재 등의 함유량이 상대적으로 적어지고, 충분한 착색 농도가 얻어지지 않는 경우가 있다.

(2) 열경화성 바인더 성분

열경화성 바인더로서는, 1분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물과 경화제의 조합이 통상 사용되고, 또한, 열경화 반응을 촉진할 수 있는 촉매를 첨가해도 된다. 열경화성 관능기로서는, 에폭시기, 옥세타닐기, 이소시아네이트기, 에틸렌성 불포화 결합 등을 들 수 있다. 열경화성 관능기로서는 에폭시기가 바람직하게 사용된다. 또한, 이들에 그 자체는 중합 반응성이 없는 중합체를 더 사용해도 된다.

1분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물로서, 1분자 중에 에폭시기 2개 이상을 갖는 에폭시 화합물이 적절하게 사용된다. 1분자 중에 에폭시기 2개 이상을 갖는 에폭시 화합물은, 에폭시기를 2개 이상, 바람직하게는 2 내지 50개, 보다 바람직하게는 2 내지 20개를 1분자 중에 갖는 에폭시 화합물(에폭시 수지라고 칭해지는 것을 포함함)이다. 에폭시기는, 옥시란환 구조를 갖는 구조라면 좋고, 예를 들어 글리시딜기, 옥시에틸렌기, 에폭시시클로헥실기 등을 나타낼 수 있다. 에폭시 화합물로서는, 카르복실산에 의해 경화할 수 있는 공지된 다가 에폭시 화합물을 들 수 있고, 이러한 에폭시 화합물은, 예를 들어 신보 마사키 편 「에폭시 수지 핸드북」닛칸 고교 신문사 간(1987년) 등에 널리 개시되어 있어, 이들을 사용하는 것이 가능하다.

i) 1분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물

통상 경화성 바인더 성분으로서 사용되는 비교적 분자량이 높은 중합체인 에폭시 화합물(이하, 「바인더성 에폭시 화합물」이라고 하는 경우가 있음)로서는, 적어도 하기 식 (X)로 표시되는 구성 단위 및 하기 식 (XI)로 표시되는 구성 단위로 구성되고 또한 글리시딜기를 2개 이상 갖는 중합체를 사용할 수 있다.

(화학식 (X) 중, R²¹은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, R²²는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기이다.)

(화학식 (XI) 중, R²³은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.)

식 (X)로 표시되는 구성 단위를 바인더성 에폭시 화합물의 구성 단위로서 사용함으로써, 본 발명의 수지 조성물로부터 형성되는 경화 도막에 충분한 경도 및 투명성을 부여할 수 있다. 식 (X)에 있어서, R²¹로서 바람직한 것은 수소 또는 메틸기이다. R²²는, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기이며, 직쇄 지방족, 지환식, 방향족 어느 탄화수소기이어도 되고, 또한 부가적인 구조, 예를 들어 이중 결합, 탄화수소기의 측쇄, 스피로환의 측쇄, 환내 가교 탄화수소기 등을 포함하고 있어도 된다.

상기 식 (X)로 표시되는 구성 단위를 유도하는 단량체로서 구체적으로는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, i-프로필(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, i-부틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 파라-t-부틸시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다.

식 (XI)로 표시되는 구성 단위는, 중합체 중에 에폭시기(에폭시의 반응점)를 도입하기 위하여 사용된다. 당해 중합체를 함유하는 수지 조성물은 보존 안정성이 우수하고, 보존 중 및 토출 작업 중에 점도 상승을 발생시키기 어려운데, 그 이유에 하나는 식 (XI)의 에폭시기가 글리시딜기이기 때문이라고 추측된다.

식 (XI)에 있어서, R²³으로서 바람직한 것은 수소 또는 메틸기이다. 식 ((XI)로 표시되는 구성 단위를 유도하는 단량체로서, 구체적으로는 글리시딜(메트)아크릴레이트를 예시할 수 있고, 특히 글리시딜메타크릴레이트(GMA)가 바람직하다.

상기 중합체는, 랜덤 공중합체이어도 되고, 블록 공중합체이어도 된다. 또한, 상기 중합체는, 컬러 필터의 각 세부에 필요해지는 성능, 예를 들어 경도나 투명성 등이 확보 가능한 한, 식 (X) 또는 식 (XI) 이외의 주쇄 구성 단위를 포함하고 있어도 된다. 그러한 단량체로서 구체적으로는, 아크릴로니트릴, 스티렌 등을 예시할 수 있다.

상기 바인더성 에폭시 화합물 중의 식 (X)의 구성 단위와 식 (XI)의 구성 단위의 함유량은, 10:90 내지 90:10의 범위에 있는 것이 바람직하다. 식 (X)의 구성 단위의 양이 상기의 비 90:10보다 과잉일 경우에는, 경화의 반응점이 적어져서 가교 밀도가 낮아질 우려가 있고, 한편, 식 (XI)의 구성 단위의 양이 상기의 비 10:90보다 과잉일 경우에는, 부피 밀도가 높은 골격이 적어져서 경화 수축이 커질 우려가 있다.

또한, 상기 바인더성 에폭시 화합물의 질량 평균 분자량은, 폴리스티렌 환산 질량 평균 분자량으로 나타낼 때 3,000 이상, 특히 4,000 이상인 것이 바람직하다. 상기 바인더성 에폭시 화합물의 분자량이 3,000보다 너무 작으면 컬러 필터의 세부로서의 경화층에 요구되는 강도, 내용제성 등의 물성이 부족해지기 쉽기 때문이다. 한편, 상기 바인더성 에폭시 화합물의 질량 평균 분자량은, 폴리스티렌 환산 질량 평균 분자량으로 나타낼 때 20,000 이하인 것이 바람직하고, 또한 15,000 이하인 것이 특히 바람직하다. 당해 분자량이 20,000보다 너무 크면 점도 상승이 일어나기 쉬워져서, 잉크젯 방식으로 토출 헤드로부터 토출할 때의 토출량의 안정성이나 토출 방향의 직진성이 나빠질 우려나, 장기 보존의 안정성이 나빠질 우려가 있기 때문이다. 또한 상기 바인더성 에폭시 화합물은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2006-106503호 공보의 단락 번호 0148에 기재되어 있는 것 같은 방법으로 합성할 수 있다.

열경화성 바인더로서는, 1분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖는 에폭시 화합물(이하, 「다관능 에폭시 화합물」이라고 하는 경우가 있음)로서, 상기 바인더성 에폭시 화합물보다 분자량이 작은 것을 사용해도 된다. 그 중에서도, 상술한 바와 같이 상기 바인더성 에폭시 화합물과 당해 다관능 에폭시 화합물을 병용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 다관능 에폭시 화합물의 폴리스티렌 환산의 질량 평균 분자량은, 이것과 조합하는 바인더성 에폭시 화합물보다 작은 것을 조건으로, 4,000 이하가 바람직하고, 3,000 이하가 특히 바람직하다. 수지 조성물에 비교적 분자량이 작은 다관능 에폭시 화합물을 첨가하면, 수지 조성물 중에 에폭시기가 보충되어서에폭시의 반응점 농도가 증가하여, 가교 밀도를 높일 수 있다.

다관능 에폭시 화합물 중에서도, 산-에폭시 반응의 가교 밀도를 올리기 위해서는, 1분자 중에 에폭시기를 4개 이상 갖는 에폭시 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 잉크젯 방식의 토출 헤드로부터의 토출성을 향상시키기 위하여 상기 바인더성 에폭시 화합물의 질량 평균 분자량을 10,000 이하로 했을 경우에는, 경화층의 강도나 경도가 저하되기 쉬우므로, 그러한 4관능 이상의 다관능 에폭시 화합물을 수지 조성물에 배합하여 가교 밀도를 충분히 올리는 것이 바람직하다.

다관능 에폭시 화합물로서는, 1분자 중에 에폭시기를 2개 이상 함유하는 것이라면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 브롬화비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지, 디페닐에테르형 에폭시 수지, 히드로퀴논형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지, 트리스히드록시페닐메탄형 에폭시 수지, 3관능형 에폭시 수지, 테트라페닐올에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔페놀형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀A 함핵 폴리올형 에폭시 수지, 폴리프로필렌글리콜형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 글리옥살형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 복소환형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.

상기 바인더성 에폭시 화합물과, 필요에 따라서 배합되는 다관능 에폭시 화합물의 배합 비율은, 질량비에서는 바인더성 에폭시 화합물을 10 내지 80질량부와 다관능 에폭시 화합물을 10 내지 60질량부의 비율로 배합하는 것이 바람직하고, 바인더성 에폭시 화합물을 20 내지 60질량부와 다관능 에폭시 화합물을 20 내지 50질량부의 비율로 배합하는 것이 더욱 바람직하고, 바인더성 에폭시 화합물을 30 내지 40질량부와 다관능 에폭시 화합물을 25 내지 35질량부의 비율로 배합하는 것이 특히 바람직하다.

ii) 경화제

본 발명에 사용되는 바인더 성분에는, 통상 경화제가 조합하여 배합된다. 경화제로서는, 예를 들어 다가 카르복실산 무수물 또는 다가 카르복실산을 사용한다.

다가 카르복실산 무수물의 구체예로서는, 무수 프탈산, 무수 이타콘산, 무수 숙신산, 무수 시트라콘산, 무수 도데세닐숙신산, 무수 트리카르발릴산, 무수 말레산, 무수 헥사히드로프탈산, 무수 디메틸테트라히드로프탈산, 무수 하이믹산, 무수 나진산 등의 지방족 또는 지환족 디카르복실산 무수물; 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물, 시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물 등의 지방족 다가 카르복실산 이무수물; 무수 피로멜리트산, 무수 트리멜리트산, 무수 벤조페논테트라카르복실산 등의 방향족 다가 카르복실산 무수물; 에틸렌글리콜비스트리메리테이트, 글리세린트리스트리메리테이트 등의 에스테르기 함유 산 무수물을 들 수 있고, 특히 바람직하게는, 방향족 다가 카르복실산 무수물을 들 수 있다. 또한, 시판되는 카르복실산 무수물를 포함하는 에폭시 수지 경화제도 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 다가 카르복실산의 구체예로서는, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 부탄테트라카르복실산, 말레산, 이타콘산 등의 지방족 다가 카르복실산; 헥사히드로프탈산, 1,2-시클로헥산 디카르복실산, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산, 시클로펜탄테트라카르복실산 등의 지방족 다가 카르복실산 및 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 피로멜리트산, 트리멜리트산, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산, 벤조페논테트라카르복실산 등의 방향족 다가 카르복실산을 들 수 있고, 바람직하게는 방향족 다가 카르복실산을 들 수 있다.

이들 경화제는, 1종 단독으로도 2종 이상의 혼합으로도 사용할 수 있다. 본 발명에 사용되는 경화제의 배합량은, 에폭시기를 함유하는 성분(바인더성 에폭시 화합물과 다관능 에폭시 화합물의 합계량) 100질량부당, 통상은 1 내지 100질량부의 범위이며, 바람직하게는 5 내지 50질량부이다. 경화제의 배합량이 1질량부 미만이면 경화가 불충분해지고, 강인한 도막을 형성할 수 없을 우려가 있다. 또한, 경화제의 배합량이 100질량부를 초과하면, 도막의 기판에 대한 밀착성이 떨어질 우려가 있다.

iii) 촉매

본 발명에 사용되는 바인더 성분에는, 경화층의 경도 및 내열성을 향상시키기 때문에, 산-에폭시 간의 열경화 반응을 촉진할 수 있는 촉매를 첨가해도 된다. 그러한 촉매로서는, 가열 경화 시에 활성을 나타내는 열잠재성 촉매를 사용할 수 있다.

열잠재성 촉매는, 가열되었을 때, 촉매 활성을 발휘하고, 경화 반응을 촉진하고, 경화물에 양호한 물성을 부여하는 것이며, 필요에 따라 더하여지는 것이다. 이 열잠재성 촉매는, 60℃ 이상의 온도에서 산 촉매 활성을 나타내는 것이 바람직하고, 이러한 것으로서 프로톤산을 루이스 염기로 중화한 화합물, 루이스산을 루이스 염기로 중화한 화합물, 루이스산과 트리알킬포스페이트의 혼합물, 술폰산에스테르류, 오늄 화합물류 등을 들 수 있고, 상기 일본 특허 공개 평4-218561호 공보에 기재되어 있는 것 같은 각종 화합물을 사용할 수 있다. 열잠재성 촉매는, 1분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물 및 경화제의 합계 100질량부에 대하여, 통상은 0.01 내지 10.0질량부 정도의 비율로 배합한다.

(임의 첨가 성분)

본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물에는, 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서, 필요에 따라 안료나 각종 첨가제를 포함하는 것이어도 된다.

(안료)

안료는, 색조의 제어를 목적으로 하여 필요에 따라서 배합된다. 안료는 종래 공지된 것을 목적에 따라서 선택할 수 있고, 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

안료로서는, 예를 들어 C.I.피그먼트 바이올렛1, C.I.피그먼트 바이올렛2, C.I.피그먼트 바이올렛19, C.I.피그먼트 바이올렛23, C.I.피그먼트 바이올렛29, C.I.피그먼트 바이올렛32, C.I.피그먼트 바이올렛36, C.I.피그먼트 바이올렛38, C.I.피그먼트 레드81; C.I.피그먼트 블루15, C.I.피그먼트 블루15:3, C.I.피그먼트 블루15:4, C.I.피그먼트 블루15:6, C.I.피그먼트 블루60 등을 들 수 있다.

안료의 배합량은, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위라면 특별히 한정되지 않는다. 안료의 배합량으로서는, 예를 들어 상기 화학식 (I)로 표시되는 색재와 안료의 질량비가, 9.9:0.1 내지 5:5인 것이 바람직하고, 9.5:0.5 내지 6:4인 것이 더욱 바람직하고, 9.5:0.5 내지 7:3인 것이 특히 바람직하다. 이 범위 내이면, 화학식 (I)로 표시되는 색재가 갖는 고투과율의 특성을 손상시키는 일 없이, 색조의 제어가 가능하게 되기 때문이다.

(첨가제)

첨가제로서는, 예를 들어 중합 정지제, 연쇄 이동제, 레벨링제, 가소제, 계면 활성제, 소포제, 실란 커플링제, 자외선 흡수제, 밀착 촉진제 등을 들 수 있다.

이들 중에서 사용할 수 있는 계면 활성제로서는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트, 소르비탄 지방산에스테르류, 지방산 변성 폴리에스테르류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류 등을 들 수 있다. 또한, 그 밖에도 불소계 계면 활성제도 사용할 수 있다.

또한, 가소제로서는, 예를 들어 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 트리크레딜 등을 들 수 있다. 소포제, 레벨링제로서는, 예를 들어 실리콘계, 불소계, 아크릴계의 화합물 등을 들 수 있다.

(컬러 필터용 착색 수지 조성물에 있어서의 각 성분의 배합 비율)

화학식 (I)로 표시되는 색재 및 필요에 따라서 배합되는 안료(이하, 색재 등이라고 하는 경우가 있음)의 합계의 함유량은, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 고형분 전량에 대하여 5 내지 65질량％, 보다 바람직하게는 8 내지 55질량％의 비율로 배합하는 것이 바람직하다. 색재 등이 너무 적으면, 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 소정의 막 두께(통상은 1.0 내지 5.0 ㎛)로 도포했을 때의 투과 농도가 충분하지 않을 우려가 있고, 또한 색재 등이 너무 많으면, 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 기판상에 도포하여 경화시켰을 때의 기판에의 밀착성, 경화막의 표면 거칠기, 도막 경도 등의 도막으로서의 특성이 불충분해질 우려가 있고, 또한 그 컬러 필터용 착색 수지 조성물 중의 색재 등의 분산에 사용되는 분산제의 양 비율도 많아지기 때문에 내용매성 등의 특성이 불충분해질 우려가 있다. 또한, 본 발명에 있어서 고형분은, 상술한 용매 이외의 것 모두이며, 용매 중에 용해되어 있는 다관능성 단량체 등도 포함된다.

또한, 분산제의 함유량으로서는, 색재 등을 균일하게 분산할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 색재 등 100질량부에 대하여 10 내지 150질량부 사용할 수 있다. 또한, 색재 등 100질량부에 대하여 15 내지 45질량부의 비율로 배합하는 것이 바람직하고, 특히 15 내지 40질량부의 비율로 배합하는 것이 바람직하다. 분산제의 합계 함유량은, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 고형분 전량에 대하여 1 내지 60질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 5 내지 50질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 함유량이, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 고형분 전량에 대하여 1질량％ 미만인 경우에는, 색재 등을 균일하게 분산하는 것이 곤란해질 우려가 있고, 60질량％를 초과하는 경우에는, 경화성, 현상성의 저하를 초래할 우려가 있다.

바인더 성분은, 이 합계량이, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 고형분 전량에 대하여 24 내지 94질량％, 바람직하게는 40 내지 90질량％의 비율로 배합하는 것이 바람직하다.

또한, 용매의 함유량으로서는, 착색층을 고정밀도로 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 해당 용매를 포함하는 상기 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 전량에 대하여, 통상 65 내지 95질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 75 내지 88질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 용매의 함유량이, 상기 범위 내인 것에 의해, 도포성이 우수한 것으로 할 수 있다.

(컬러 필터용 착색 수지 조성물의 제조)

컬러 필터용 착색 수지 조성물의 제조 방법으로서는, 예를 들어 (1) 용매 중에, 상기 본 발명에 따른 색재 분산액과 바인더 성분과, 필요에 따라 사용되는 각종 첨가 성분을 동시에 투입하여, 혼합하는 방법 및 (2) 용매 중에, 바인더 성분과, 필요에 따라 사용되는 각종 첨가 성분을 첨가하고, 혼합한 뒤, 이것에 상기 본 발명에 따른 색재 분산액을 첨가하여 혼합하는 방법 등을 들 수 있다.

이어서, 본 발명의 컬러 필터에 대하여 설명한다.

[컬러 필터]

본 발명의 컬러 필터는, 투명 기판과, 당해 투명 기판 상에 설치된 착색층을 적어도 구비하는 컬러 필터이며, 당해 착색층 중 적어도 하나가 상기 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 경화시켜서 형성되어 이루어지는 착색층인 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 컬러 필터에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 컬러 필터 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 도 1에 의하면, 본 발명의 컬러 필터(10)는 투명 기판(1)과, 차광부(2)와, 착색층(3)을 갖고 있다.

(착색층)

본 발명의 컬러 필터에 사용되는 착색층은, 전술한 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용하여 경화시켜서 형성된 것이면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 통상 후술하는 투명 기판 상의 차광부의 개구부에 형성되어, 통상 3색 이상의 착색 패턴으로 구성된다.

또한, 당해 착색층의 배열로서는, 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 스트라이프형, 모자이크형, 트라이앵글형, 4화소 배치형 등의 일반적인 배열로 할 수 있다. 또한, 착색층의 폭, 면적 등은 임의로 설정할 수 있다.

당해 착색층의 두께는, 도포 방법, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 고형분 농도나 점도 등을 조정함으로써, 적절히 제어되지만, 통상 1 내지 5㎛의 범위인 것이 바람직하다.

당해 착색층은, 예를 들어 감광성 수지 조성물일 경우, 다음의 방법에 의해 형성할 수 있다.

먼저, 전술한 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅법, 콜 코팅법, 스핀 코팅법 등의 도포 수단을 사용하여 후술하는 투명 기판 상에 도포하여, 웨트 도막을 형성시킨다.

계속해서, 핫 플레이트나 오븐 등을 사용하여, 해당 웨트 도막을 건조시킨 뒤, 이것에, 소정 패턴의 마스크를 통해 노광하고, 알칼리 가용성 수지 및 다관능성 단량체 등을 광중합 반응시켜서, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 도막으로 한다. 노광에 사용되는 광원으로서는, 예를 들어 저압 수은등, 고압 수은등, 메탈 할라이드 램프 등의 자외선, 전자선 등을 들 수 있다. 노광량은, 사용하는 광원이나 도막의 두께 등에 의해 적절히 조정된다.

또한, 노광 후에 중합 반응을 촉진시키기 때문에, 가열 처리를 행해도 된다. 가열 조건은, 사용하는 컬러 필터용 착색 수지 조성물 중의 각 성분의 배합 비율이나, 도막의 두께 등에 의해 적절히 선택된다.

이어서, 현상액을 사용하여 현상 처리하고, 미노광 부분을 용해, 제거함으로써, 원하는 패턴으로 도막이 형성된다. 현상액으로서는, 통상 물이나 수용성 용매에 알칼리를 용해시킨 용액이 사용된다. 이 알칼리 용액에는, 계면 활성제 등을 적당량 첨가해도 된다. 또한, 현상 방법은 일반적인 방법을 채용할 수 있다.

현상 처리 후는 통상, 현상액의 세정, 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 경화 도막의 건조가 행하여져, 착색층이 형성된다. 또한, 현상 처리 후에, 도막을 충분히 경화시키기 위하여 가열 처리를 행해도 된다. 가열 조건으로서는 특별히 한정은 없고, 도막의 용도에 따라서 적절히 선택된다.

또한, 당해 착색층은, 예를 들어 잉크젯 방식으로 형성하는 경우, 다음의 방법에 의해 형성할 수 있다.

먼저, 상기 본 발명의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 포함하고, 블루(B)용, 그린(G)용 및 레드(R)용 등의 색재가 각각 배합된 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 준비한다. 그리고, 투명 기판(1)의 표면에, 차광부(2)의 패턴에 의해 구획 형성된 각 색(R, G, B)의 착색층 형성 영역에, 대응하는 색의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 잉크젯 방식에 의해 선택적으로 부착시켜서 잉크층을 형성한다. 이 잉크의 분사 공정에 있어서, 컬러 필터용 착색 수지 조성물은, 잉크젯 헤드의 선단부에서 점도 증대를 일으키기 어렵고, 양호한 토출성을 계속해서 유지할 필요가 있다. 각 색의 컬러 필터용 착색 수지 조성물을, 복수의 헤드를 사용하여 동시에 기판 상에 분사할 수도 있으므로, 인쇄 등의 방법으로 각 색마다 착색층을 형성하는 경우와 비교하여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

이어서, 각 색의 잉크층을 건조하여 필요에 따라 예비 베이킹한 후, 적절히 가열 내지 노광함으로써 경화시킨다. 잉크층을 적절히 가열 내지 노광하면, 컬러 필터용 착색 수지 조성물 중에 포함되는 경화성 수지의 가교 요소가 가교 반응을 일으키고, 잉크층이 경화하여 착색층 3R, 3G, 3B가 형성된다.

(차광부)

본 발명의 컬러 필터에 있어서의 차광부는, 후술하는 투명 기판 상에 패턴 형상으로 형성되는 것으로서, 일반적인 컬러 필터에 차광부로서 사용되는 것과 마찬가지로 할 수 있다.

당해 차광부의 패턴 형상으로서는, 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 스트라이프 형상, 매트릭스 형상 등의 형상을 들 수 있다. 이 차광부로서는, 예를 들어 흑색 안료를 바인더 수지 중에 분산 또는 용해시킨 것이나, 크롬, 산화크롬 등의 금속 박막 등을 들 수 있다. 이 금속 박막은, CrO_x막(x는 임의의 수) 및 Cr막이 2층 적층된 것이어도 되고, 또한, 보다 반사율을 저감시킨 CrO_x막(x는 임의의 수), CrN_y막(y는 임의의 수) 및 Cr막이 3층 적층된 것이어도 된다.

당해 차광부가 흑색 착색제를 바인더 수지 중에 분산 또는 용해시킨 것인 경우, 이 차광부의 형성 방법으로서는, 차광부를 패터닝할 수 있는 방법이면 되고, 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 차광부용 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 사용한 포토리소그래피법, 인쇄법, 잉크젯법 등을 들 수 있다.

상기의 경우이며, 차광부의 형성 방법으로서 인쇄법이나 잉크젯법을 사용하는 경우, 바인더 수지로서는, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리비닐피롤리돈 수지, 히드록시에틸셀룰로오스 수지, 카르복시메틸셀룰로오스 수지, 폴리염화비닐 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 말레산 수지, 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다.

또한, 상기의 경우이며, 차광부의 형성 방법으로서 포토리소그래피법을 사용하는 경우, 바인더 수지로서는, 예를 들어 아크릴레이트계, 메타크릴레이트계, 폴리신남산 비닐계, 또는 환화 고무계 등의 반응성 비닐기를 갖는 감광성 수지가 사용된다. 이 경우, 흑색 착색제 및 감광성 수지를 함유하는 차광부용 컬러 필터용 착색 수지 조성물에는, 광중합 개시제를 첨가해도 좋고, 나아가 필요에 따라 증감제, 도포성 개량제, 현상 개량제, 가교제, 중합 금지제, 가소제, 난연제 등을 첨가해도 된다.

한편, 차광부가 금속 박막일 경우, 이 차광부의 형성 방법으로서는, 차광부를 패터닝할 수 있는 방법이면 되고, 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 포토리소그래피법, 마스크를 사용한 증착법, 인쇄법 등을 들 수 있다.

차광부의 막 두께로서는, 금속 박막의 경우에는 0.2 내지 0.4㎛ 정도로 설정되고, 흑색 착색제를 바인더 수지 중에 분산 또는 용해시킨 것인 경우에는 0.5 내지 2㎛ 정도로 설정된다.

(투명 기판)

본 발명의 컬러 필터에 있어서의 투명 기판으로서는, 가시광에 대하여 투명한 기재라면 되고, 특별히 한정되지 않고 일반적인 컬러 필터에 사용되는 투명 기판을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 석영 유리, 무알칼리 유리, 합성 석영판 등의 가요성이 없는 투명한 강성재, 또는, 투명 수지 필름, 광학용 수지판 등의 가요성을 갖는 투명한 플렉시블재를 들 수 있다.

당해 투명 기판의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 본 발명의 컬러 필터 용도에 따라, 예를 들어 100 ㎛ 내지 1mm 정도의 것을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 필터는, 상기 투명 기판, 차광부 및 착색층 이외에도, 예를 들어 오버코트층이나 투명 전극층, 나아가 배향막이나 기둥 형상 스페이서 등이 형성된 것이어도 된다.

이어서, 본 발명의 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

[액정 표시 장치]

본 발명의 액정 표시 장치는, 전술한 본 발명의 컬러 필터와, 대향 기판과, 상기 컬러 필터와 상기 대향 기판 사이에 형성된 액정층을 갖는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 액정 표시 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는, 본 발명의 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 2에 예시한 바와 같이 본 발명의 액정 표시 장치(40)는 컬러 필터(10)와, TFT 어레이 기판 등을 갖는 대향 기판(20)과, 상기 컬러 필터(10)와 상기 대향 기판(20) 사이에 형성된 액정층(30)을 갖고 있다.

또한, 본 발명의 액정 표시 장치는, 이 도 2에 도시되는 구성에 한정되는 것이 아니라, 일반적으로 컬러 필터가 사용된 액정 표시 장치로서 공지된 구성으로 할 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방식으로서는, 특별히 한정은 없고 일반적으로 액정 표시 장치에 사용되고 있는 구동 방식을 채용할 수 있다. 이러한 구동 방식으로서는, 예를 들어 TN 방식, IPS 방식, OCB 방식 및 MVA 방식 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는 이 중 어느 방식이어도 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 대향 기판으로서는, 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방식 등에 따라서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 액정층을 구성하는 액정으로서는, 본 발명의 액정 표시 장치의 구동 방식 등에 따라, 유전 이방성이 다른 각종 액정 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

액정층의 형성 방법으로서는, 일반적으로 액정 셀의 제작 방법으로서 사용되는 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어 진공 주입 방식이나 액정 적하 방식 등을 들 수 있다.

진공 주입 방식에서는, 예를 들어 미리 컬러 필터 및 대향 기판을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 액정을 가온함으로써 등방성 액체로 하고, 캐피러리 효과를 이용하여 액정 셀에 액정을 등방성 액체의 상태로 주입하고, 접착제로 봉쇄함으로써 액정층을 형성할 수 있다. 그 후, 액정 셀을 상온까지 서냉함으로써, 봉입된 액정을 배향시킬 수 있다.

또한 액정 적하 방식에서는, 예를 들어 컬러 필터의 주연에 밀봉제를 도포하고, 이 컬러 필터를 액정이 등방상이 되는 온도까지 가열하고, 디스펜서 등을 사용하여 액정을 등방성 액체의 상태로 적하하고, 컬러 필터 및 대향 기판을 감압 하에서 중첩, 밀봉제를 통해 접착시킴으로써, 액정층을 형성할 수 있다. 그 후, 액정 셀을 상온까지 서냉함으로써, 봉입된 액정을 배향시킬 수 있다.

이어서, 본 발명의 유기 발광 표시 장치에 대하여 설명한다.

[유기 발광 표시 장치]

본 발명의 유기 발광 표시 장치는, 전술한 본 발명의 컬러 필터와, 유기 발광체를 갖는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 유기 발광 표시 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 3에 예시한 바와 같이 본 발명의 유기 발광 표시 장치(100)는 컬러 필터(10)와, 유기 발광체(80)를 갖고 있다.

컬러 필터(10)와, 유기 발광체(80)와의 사이에, 유기 보호층(50)이나 무기 산화막(60)을 갖고 있어도 된다.

유기 발광체(80)의 적층 방법으로서는, 예를 들어, 컬러 필터 상면에 투명 양극(71), 정공 주입층(72), 정공 수송층(73), 발광층(74), 전자 주입층(75) 및 음극(76)을 차례로 형성해 가는 방법이나, 다른 기판상에 형성한 유기 발광체(80)를 무기 산화막(60) 위에 접합하는 방법 등을 들 수 있다. 유기 발광체(80)에 있어서의, 투명 양극(71), 정공 주입층(72), 정공 수송층(73), 발광층(74), 전자 주입층(75) 및 음극(76), 기타의 구성은, 공지된 것을 적절히 사용할 수 있다. 이와 같이 하여 제작된 유기 발광 표시 장치(100)는, 예를 들어 패시브 구동 방식의 유기EL 디스플레이에도 액티브 구동 방식의 유기EL 디스플레이에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는, 이 도 3에 도시되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 일반적으로 컬러 필터가 사용된 유기 발광 표시 장치로서 공지된 구성으로 할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명에 대하여 실시예를 나타내서 구체적으로 설명한다. 이 기재에 의해 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

(합성예 1: 매크로 단량체A의 합성)

냉각관, 첨가용 깔때기, 질소용 인렛, 기계적 교반기, 디지털 온도계를 구비한 반응기에, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(약칭 PGMEA) 80.0질량부를 투입하고, 질소 기류하에 교반하면서, 온도 90℃에서 가온하였다. 메타크릴산메틸 50.0질량부, 메타크릴산-n-부틸 30.0질량부, 메타크릴산벤질 20.0질량부, 머캅토에탄올 4.0질량부, PGMEA 30질량부, α,α'-아조비스이소부티로니트릴(약칭AIBN) 1.0질량부의 혼합 용액을 1.5시간에 걸쳐 적하하고, 3시간 더 반응시켰다. 이어서, 질소 기류를 멈추고, 이 반응 용액을 80℃로 냉각하고, 카렌즈 MOI(쇼와 덴꼬(주)사제) 8.74질량부, 디라우르산디부틸주석 0.125g, p-메톡시페놀 0.125질량부 및 PGMEA 10질량부를 첨가해서 3시간 교반함으로써, 매크로 단량체A의 49.5％ 용액을 얻었다. 얻어진 매크로 단량체A를, GPC(겔 투과 크로마토그래피)로, N-메틸피롤리돈, 0.01mol/L 브롬화리튬 첨가/폴리스티렌 표준의 조건에서 확인했더니, 질량 평균 분자량(Mw) 4010, 수 평균 분자량(Mn) 1910, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.10이었다. 매크로 단량체A의 계산에 의해 산출되는 Tg는, 64℃이다.

(합성예 2: 그래프트 공중합체A의 합성)

냉각관, 첨가용 깔때기, 질소용 인렛, 기계적 교반기, 디지털 온도계를 구비한 반응기에, PGMEA 80.0질량부를 투입하고, 질소 기류하에 교반하면서, 온도 85℃에서 가온하였다. 합성예 1의 매크로 단량체A 용액 75.76질량부(유효 고형분 37.5질량부), 메타크릴산2-(디메틸아미노)에틸(약칭 DMA) 12.5질량부, N-도데실머캅탄1.24질량부, PGMEA 20.0질량부, AIBN 0.5질량부의 혼합 용액 혼합 용액을 1.5시간에 걸쳐 적하하고, 3시간 가열 교반한 뒤, AIBN 0.10질량부, PGMEA 10.0질량부의 혼합액을 10분에 걸쳐 적하하고, 또한 동 온도에서 1시간 숙성시킴으로써, 그래프트 공중합체A의 25.4％ 용액을 얻었다. 얻어진 그래프트 공중합체A는, GPC 측정의 결과, 질량 평균 분자량(Mw) 11480, 수 평균 분자량(Mn) 4650, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.47이었다. 또한 아민가는 89mgKOH/g이었다.

(제조예 1: 분산제 용액A의 제조)

225mL 마요네즈 병 중에, PGMEA 18.4질량부, 합성예 2의 그래프트 공중합체A 용액 30.0질량부를 각각 용해시키고, 인산디메타크릴로옥시에틸(상품명: 라이트에스테르P-2M, 교에샤 가가꾸사제) 2.6질량부(그래프트 공중합체의 아미노기에 대하여 0.6몰 당량을 첨가하고, 실온에서 30분 교반함으로써 분산제 용액A(고형분 20％)를 제조하였다.

이때, 그래프트 공중합체A의 아미노기는, P-2M의 인산기와의 산·염기 반응에 의해 염 형성되어 있다.

(합성예 3: 중간체(1)의 합성)

와꼬 쥰야꾸(주)제 1-요오도나프탈렌 15.2g(60mmol), 미쯔이 가가꾸(주)제 노르보르난디아민(NBDA)(CAS No.56602-77-8) 4.63g(30mmol), 나트륨-tert-부톡시드 8.07g(84mmol), 알드리치제 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐 0.09g(0.2mmol), 와꼬 쥰야꾸(주)제 아세트산팔라듐 0.021g(0.1mmol), 크실렌 30mL에 분산하여 130-135℃에서 48시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각하고 물을 첨가하여 추출하였다. 계속하여 황산마그네슘으로 건조 농축함으로써 하기 화학식 (1)로 표시되는 중간체 18.5g(수율 70％)을 얻었다.

얻어진 화합물은, 다음의 분석 결과로부터 원하는 화합물인 것을 확인하였다.

·MS(ESI)(m/z): 407(M+H),

·원소 분석 값: CHN 실측값(85.47％, 8.02％, 6.72％); 이론값(85.26％, 8.11％, 6.63％)

(합성예 4: 중간체(2)의 합성)

중간체 18.46g(20.8mmol), 도꾜 가세이 고교제 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논 13.5g(41.6mmol), 톨루엔 60mL를 넣어 45-50℃에서 교반하였다. 와코 쥰야꾸 고교제 옥시염화인 6.38g(51.5mmol)을 적하하고, 2시간 환류 냉각하였다. 반응 종료 후, 톨루엔을 데칸트하였다. 수지상 석출물을 클로로포름 40mL, 물 40mL, 농염산을 첨가하여 용해하여 클로로포름층을 분액하였다. 클로로포름층을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조, 농축하였다. 농축물에 아세트산에틸 65mL를 첨가하여 환류하였다. 냉각 후에 석출물을 여과하여 하기 화학식 (2)로 표시되는 중간체2(BB7-Nb-dimer)를 15.9g(수율 70％) 얻었다.

얻어진 화합물은, 다음의 분석 결과로부터 원하는 화합물인 것을 확인하였다.

·MS(ESI)(m/z): 511(+), 2가

·원소 분석 값: CHN 실측값(78.13％, 7.48％, 7.78％); 이론값(78.06％, 7.75％, 7.69％)

(제조예 2: 색재A의 합성)

간또 가가꾸사제 12몰리브도인산·n수화물 0.433g(0.18mmol, n은 30 상당)과 간또 가가꾸사제 12텅스토인산·n수화물 3.55g(1.04mmol, n은 30 상당)을 물 50mL에 용해시켰다.

거기에, 물 50mL와 메탄올 100mL의 혼합 용매에 용해시킨 중간체 22.0g(1.83mmol) 외에, 상온에서 1시간 교반하였다. 해당 반응액을 감압 하에서 여과 취출하고, 물로 세정하였다. 해당 케이크를 감압 건조하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 14.6:85.4인 색재A 4.96g(수율 96％)을 얻었다.

(제조예 3: 색재B의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.289g, 12텅스토인산·n수화물을 3.76g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 9.9:90.0의 색재B를 얻었다.

(제조예 4: 색재C의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.144g, 12텅스토인산·n수화물을 3.96g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 4.7:95.3인 색재C를 얻었다.

(제조예 5: 색재D의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.058g, 12텅스토인산·n수화물을 4.09g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 1.9:98.1인 색재D를 얻었다.

(제조예 6: 색재E의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.029g, 12텅스토인산·n수화물을 4.13g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 1.1:89.8인 색재E를 얻었다.

(제조예 7: 색재F의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.014g, 12텅스토인산·n수화물을 4.15g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6인 색재F를 얻었다.

(제조예 8: 색재G의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 사용하지 않고, 12텅스토인산·n수화물을 4.17g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴을 갖지 않는 색재G를 얻었다.

(제조예 9: 색재O의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.016g, 12텅스토인산·n수화물을 4.57g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.3:99.7인 색재O를 얻었다.

(비교 제조예 1: 색재H의 합성)

제조예 2에 있어서, 12몰리브도인산·n수화물을 0.577g, 12텅스토인산·n수화물을 3.34g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 17.8:82.3인 색재H를 얻었다.

(비교 제조예 2: 색재I의 합성)

제조예 2에 있어서, 12텅스토 인산·n수화물을 사용하지 않고, 12몰리브도인산·n수화물을 2.89g으로 한 것 이외에는, 제조예 2와 마찬가지로 하여, 텅스텐을 갖지 않는 색재I를 얻었다.

(비교 제조예 3: 색재J의 합성)

간또 가가꾸사제 12텅스토인산·n수화물 3.3g(0.97mmol)을 물 30mL에 용해시켰다. 거기에, 물 30mL에 용해시킨 도꾜 가세이 고교(주)제 Basic Blue 7(BB7)(CI-42595) 1.5g(2.92mmol)을 가하여, 상온에서 1시간 교반하였다. 해당 반응액을 감압 하에서 여과 취출하고, 물로 세정하였다. 해당 케이크를 감압 건조하여 색재J 4.04g(수율 96.5％)을 얻었다.

(비교 제조예 4: 색재K의 합성)

비교 제조예 3에 있어서, 12텅스토인산·n수화물 3.3g를 도꾜 가세이 고교제p-톨루엔술폰산나트륨 0.57g(2.92mmol)으로 한 것 이외에는, 비교 제조예 3과 마찬가지로 하여, 색재K를 얻었다.

(비교 제조예 5: 색재L의 합성)

비교 제조예 3에 있어서, 12텅스토인산·n수화물 3.3g을 도꾜 가세이 고교(주)제 나프탈렌-2,6-술포네이트2나트륨 0.54g(1.46mmol)으로 한 것 이외에는, 비교 제조예 3과 마찬가지로 하여, 하기 화학식 (3)으로 표시되는 색재L을 얻었다.

(비교 제조예 6 색재M의 합성)

비교 제조예 3에 있어서, 12텅스토인산·n수화물 3.3g를 도꾜 가세이 고교제Direct Blue86 1.14g(1.46mmol)으로 한 것 이외에는, 비교 제조예 3과 마찬가지로 하여, 하기 화학식 (4)로 표시되는 색재M을 얻었다.

(비교 제조예 7 색재N의 합성)

특허문헌 5에 기재된 방법에 따라, 폴리실록산 색소에 12몰리브도인산염을 합성하여, 색재N을 얻었다.

51.52g의 도꾜 가세이사제 Basic Blue 7(BB7)을 750ml의 이온 교환수에 용해시키고, 계속해서, 교반하에, 이 색소의 탈플로톤화한 형체가 완전히 침전하여, 용액 중에 청색이 완전히 남김 없이, 수시간은 원래로 돌아가지 않게 될 때까지 2N 수산화나트륨 수용액을 첨가하였다. 이 침전물을 여과 분별하고, 이온 교환수로 3회 세정하여 감압(0.1kPa) 하에 60℃에서 건조시켰다. 45.23g(94.7％)의 탈프로톤화된 BB7을 거의 흑색 분말로서 단리하였다.

이것과는 별도로, 시그마 알드리치사제 3-요오도프로필-트리메톡시실란 50ml와, 무수에탄올 용액 2.0ml(2.95g; 10.2mmol)를 혼합하고, 아르곤 하에, 실온에서 60시간 교반하고, 계속하여 감압 하에서 그 용매를 증류 제거하고, 3-요오도프로필-트리에톡시실란을 얻었다. 얻어진 3-요오도프로필-트리에톡시실란을 50ml의 무수 아세토니트릴에 용해시키고, 상기 탈프로톤화된 BB7을 2.389g(5mmol) 첨가하고, 이 용액을 아르곤 하에, 환류하면서 24시간 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 이 반고체 잔류물을, 여과액이 거의 무색이 될 때까지, 아르곤 기류하에, 메틸-t-부틸에테르로 수회 세정하고, 과잉의 알킬화제 및 미반응된 탈플로톤화 색소를 제거하여, 고체 잔류물인 실란화 BB7을 얻었다. 당해 실란화 BB7 1g을 25ml의 무수에탄올에 용해시켜 실란화 BB7 용액을 얻었다.

실란화 BB7 용액 25ml을, 에탄올(96％) 150ml, 물 50ml 및 25％ 암모니아 수용액 30g을 포함하는 혼합 용매에 가하여, 실온에서 24시간 격렬하게 교반하였다. 시드 입자를 형성시킨 후, 이 혼합물을 원심 분리하였다. 이 잔류물을 에탄올 80％에 분산시킨 후, 세정과 원심 분리를 3회 반복한 후, 용매를 제거하여, 잔류물을 얻었다. 당해 잔류물을 디메틸술폭시드(DMSO)에 분산시키고, 400ml의 탈이온수 중에 첨가하여 교반하고, 또한, 12몰리브도인산·n수화물을 가함으로써, 비교 제조예 7의 색재N을 얻었다.

(실시예 1)

(1) 색재 분산액A의 제조

30ml 마요네즈 병에 제조예 2의 색재A 1.0질량부, 제조예 1의 분산제 용액A 3.0질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(이하 PGMEA, 다이셀 화학제) 10.0질량부, 직경 2mm의 지르코니아 비즈 20질량부를 넣고, 페인트 셰이커(아사다 철강제)로 1시간 예비 해쇄한 후, 용액을 다른 30ml 마요네즈 병에 옮기고, 직경 0.1mm의 지르코니아 비즈 2.0질량부를 첨가하여 페인트 셰이커로 12시간 진탕하여, 색재 분산액A를 얻었다.

(2) 컬러 필터용 착색 수지 조성물의 제조

색재 분산액A를 6.1질량부, 메타크릴산/메타크릴산메틸/메타크릴산벤질 공중합체(몰비: 10/30/50, 질량 평균 분자량: 9000, 산가: 70mgKOH/g, 유효 성분 함량(40질량％) 1.98질량부, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 단량체(도아 고세제 『아로닉스M-403』) 0.65질량부, 이르가큐어(IRGACURE) 907(시바·스페셜티케미칼즈제) 0.22질량부, KAYACURE DETX-S(닛본 가야꾸제) 0.03질량부, KBM503(신에츠 가가쿠제) 0.03질량부, 메가팩스 R08MH(DIC제) 0.0003질량부, PGMEA 4.67질량부를 첨가하여 교반하고, 0.25㎛ 메쉬로 여과하여 컬러 필터용 착색 조성물A를 얻었다.

(실시예 2 내지 8)

실시예 1의 (1)에 있어서, 색재A 대신 제조예 2 내지 8의 색재B 내지 G 및 색재O를 각각 사용한 것 이외는, 실시예 1의 (1)과 마찬가지로 하여, 색재 분산액B 내지 G 및 색재 분산액O를 제조하였다.

계속해서, 실시예 1의 (2)에 있어서, 색재 분산액A 대신에 색재 분산액B 내지 G 및 색재 분산액O를 각각 사용한 것 이외는, 실시예 1의 (2)와 마찬가지로 하여 컬러 필터용 착색 조성물B 내지 G 및 컬러 필터용 착색 조성물O를 얻었다.

(비교예 1 내지 7: 비교 색재 분산액H 내지 N의 제조)

실시예 1의 (1)에 있어서, 색재A 대신 비교 제조예 1 내지 7의 색재H 내지 N을 각각 사용한 것 이외는, 실시예 1의 (1)과 마찬가지로 하여, 비교 색재 분산액H 내지 N을 제조하였다.

계속해서, 실시예 1의 (2)에 있어서, 색재 분산액A 대신에 비교 색재 분산액H 내지 N을 각각 사용한 것 이외는, 실시예 1의 (2)와 마찬가지로 하여 비교 컬러 필터용 착색 조성물H 내지 N을 얻었다.

[색재 중의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비의 측정]

상기 제조예에 의해 얻어진 색재A 내지 J, N 및 O에 대해서, 각각 형광 X선 분석 장치(XRF: X-ray Fluorescence Analysis)(RIX-3100: 이학 전기 고교사제)를 사용하여, 원소 분석을 행하였다.

XRF의 측정 조건으로서, 상기 색재의 측정 직경을 30mmφ, 측정 분위기를 13Pa의 진공 상태, 측정 원소는, B(붕소)로부터 원자 번호순으로 U(우라늄)까지의 원소를 대상으로 하였다.

상기 조건에서 검출된 원소 가운데 Mo, W의 검출 결과로부터 실측비를 얻었다. 결과를 표 1 및 2에 나타냈다.

[내열성 평가]

실시예 1 내지 7의 컬러 필터용 착색 조성물A 내지 G 및 비교예 1 내지 7의 비교 컬러 필터용 착색 조성물H 내지 N을 각각 유리 기판 위에 400rpm으로 5초간 스핀 코팅하고, 80℃의 핫 플레이트 상에서 3분간 건조하였다. 이 기판을 우시오(주)제 UI-501C 초고압 수은등으로 전방면 노광하였다. 당해 노광 후(베이크 전)의 착색층의 색도를 측정한 후, 이 착색층이 형성된 유리판을 220℃의 클린 오븐에서 30분간 포스트베이크하고, 얻어진 청색 컬러 필터 기판의 색도를 측정하여, 가열 전후의 색차(ΔEab)를 구하였다. 색도의 측정은 분광 휘도계 OSP200(올림푸스제)을 사용하였다.

ΔEab값이 10 미만이라면 내열성이 우수하다.

[내광성 평가]

실시예 1 내지 7의 컬러 필터용 착색 조성물A 내지 G 및 비교예 1 내지 7의 비교 컬러 필터용 착색 조성물H 내지 N을 각각 유리 기판 위에 400rpm으로 5초간 스핀 코팅하고, 80℃의 핫 플레이트 상에서 3분간 건조시켰다. 이 기판을 우시오(주)제 UI-501C 초고압 수은등으로 전체면 노광하였다. 이 착색층이 형성된 유리판을 200℃의 클린 오븐에서 30분간 포스트베이크하여 착색층의 색도를 측정한 후, 크세논 램프(아틀라스사제 Ci4000 웨저메터, 내측 필터: 석영, 외측 필터: 소다석회+적외선 흡수 코팅(CIRA), 파장 300nm 이하를 커트)를 사용하여, 420nm의 파장에서, 조도를 1.2W/㎡으로 하여, 23시간 조사(100kJ/㎡ 상당)하여 얻어진 청색 컬러 필터 기판의 색도를 측정하고, 가열 전후의 색차(ΔEab)를 구하였다. 색도의 측정은 분광 휘도계 OSP200(올림푸스제)를 사용하였다.

ΔEab값이 15 미만이라면 내광성이 우수하다. 또한, ΔEab값이 10 미만이라면 내광성이 특히 우수하다.

내열성 및 내광성의 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

[결과의 마무리]

몰리브덴과 텅스텐의 실측비의 결과로부터, 색재A 내지 F가 상기 제1 색재이며, 색재G가 상기 제2 색재이었다.

표 1의 결과로부터, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 사용한 실시예 1 내지 7의 착색 수지 조성물은, 내열성, 내광성이 모두 우수한 것이 명확해졌다.

그 중에서도, 폴리산 음이온 중의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 제1 색재를 사용한 실시예 1 내지 6의 착색 수지 조성물의 도막은, 내광성이 매우 우수한 것이 명확해졌다.

폴리산 음이온 중의 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 20:80인 색재를 사용한 비교예 1의 착색 수지 조성물이나, 폴리산 음이온 중에 텅스텐을 포함하지 않는 색재를 사용한 비교예 2의 착색 수지 조성물은, 내광성은 양호했지만, 내열성이 나빴다.

[포스트베이크 후의 휘도 평가]

이어서, 제2 색재인 색재G 및 O를 사용한 실시예 7 및 8의 착색 수지 조성물, 제1 색재인 색재F 및 B를 사용한 실시예 6 및 2의 착색 수지 조성물, 폴리산 음이온이 텅스텐을 포함하지 않는 색재I를 사용한 비교예 2의 착색 수지 조성물, 및 종래의 트리아릴메탄계 레이크 안료인 색재J를 사용한 비교예 3의 착색 수지 조성물에 대해서, 포스트베이크 후의 휘도의 평가를 행하였다.

상기 착색 수지 조성물을 각각 유리 기판 위에 400rpm으로 5초간 스핀 코팅하고, 80℃의 핫 플레이트 상에서 3분간 건조시켰다. 이 기판을 우시오(주)제 UI-501C 초고압 수은등으로 전체면 노광하였다. 당해 노광 후(베이크 전)의 착색층의 색도를 측정하여, 색도 좌표 y=0.112에 있어서의 노광 후의 휘도값(Y)을 구하였다. 계속해서, 이 착색층이 형성된 유리판을 220℃의 클린 오븐에서 30분간 포스트베이크하여, 얻어진 청색 컬러 필터 기판의 색도를 측정하고, 색도 좌표 y=0.112에 있어서의 가열 후의 휘도값(Y)을 구하였다. 측정은 분광 휘도계 OSP200(올림푸스제)을 사용하였다. 포스트베이크 후의 휘도값이 10.0 이상이면, 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가 억제되고 있는 것으로 평가된다. 또한 포스트베이크 후의 휘도값이 15.0 이상이면, 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하 억제 효과가 특히 우수한 것으로 평가된다. 결과를 표 2에 나타내었다.

<휘도값(Y)의 평가 기준>

휘도값(Y)이 15.0 이상: ◎

휘도값(Y)이 10.0 이상 15.0 미만: ○

휘도값(Y)이 10.0 미만: ×

[결과의 마무리]

표 2의 결과로부터, 화학식 (I)로 표시되는 색재를 사용한 실시예 2 및 6 내지 8의 착색 수지 조성물은, 모두 포스트베이크 시의 휘도값이 높고, 고온 가열 후에 있어서의 착색층의 휘도의 저하가 억제되어, 고휘도의 착색층을 형성할 수 있는 것이 명확해졌다. 그 중에서도, 폴리산 음이온 중의 몰리브덴의 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 제2 색재를 사용한 실시예 7 및 8의 착색층은 특히 고휘도이었다.

폴리산 음이온 중에 텅스텐을 포함하지 않는 색재를 사용한 비교예 2의 착색 수지 조성물은, 노광 후에 휘도값의 저하가 보여, 가열에 의한 휘도의 저하도 인정되었다. 이것은, 폴리산 음이온으로서인 몰리브덴산만을 갖는 경우에는, 텅스텐을 포함하는 경우보다, 산성도가 낮고, 폴리산의 입경이 작기 때문이라고 추정된다. 또한, 종래의 레이크 안료를 사용한 비교예 3의 착색 수지 조성물의 도막은, 가열에 의해 휘도가 크게 저하되었다.

1 투명 기판
2 차광부
3 착색층
10 컬러 필터
20 대향 기판
30 액정층
40 액정 표시 장치
50 유기 보호층
71 투명 양극
72 정공 주입층
73 정공 수송층
74 발광층
75 전자 주입층
76 음극
80 유기 발광체
100 유기 발광 표시 장치
201 2가 이상의 반대 양이온
202 2가 이상의 반대 음이온
203 A에 의한 연결
204 이온 결합
205 양이온
206 종래의 염료조염 화합물
210 본 발명에 따른 색재의 분자 회합체

Claims (8)

1. 하기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 몰리브덴 및 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴과 텅스텐의 몰비가 0.4:99.6 내지 15:85인 색재 분산액.
   

   

   
   (화학식 (I) 중, A는 N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O, S, N이 포함될 수 있다. B^c-는 c가의 폴리산 음이온을 나타낸다. Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내고, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성할 수 있다. Ar¹은 치환기를 가질 수 있는 2가의 방향족기를 나타낸다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
   a 및 c는 2 이상의 정수, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. e는 0 또는 1이며, e가 0일 때 결합은 존재하지 않는다. 복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다.)
2. 하기 화학식 (I)로 표시되는 색재와, 분산제와, 23℃에서의 상기 색재의 용해도가 0.1(mg/10g 용매) 이하인 용매를 함유하고, 상기 색재 중의 폴리산 음이온 중에 적어도 텅스텐을 포함하고, 몰리브덴의 상기 텅스텐에 대한 몰비가 0.4/99.6 미만인 색재 분산액.
   

   

   
   (화학식 (I) 중, A는 N과 직접 결합하는 탄소 원자가 π결합을 갖지 않는 a가의 유기기이며, 당해 유기기는, 적어도 N과 직접 결합하는 말단에 포화 지방족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기, 또는 당해 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족기를 나타내고, 탄소쇄 중에 O, S, N이 포함될 수 있다. B^{c -}는 c가의 폴리산 음이온을 나타낸다. Rⁱ 내지 R^v는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가질 수 있는 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내고, Rⁱⁱ와 Rⁱⁱⁱ, R^iv와 R^v가 결합하여 환 구조를 형성할 수 있다. Ar¹은 치환기를 가질 수 있는 2가의 방향족기를 나타낸다. 복수인 Rⁱ 내지 R^v 및 Ar¹은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
   a 및 c는 2 이상의 정수, b 및 d는 1 이상의 정수를 나타낸다. e는 0 또는 1이며, e가 0일 때 결합은 존재하지 않는다. 복수인 e는 동일하거나 상이할 수 있다.)
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 용매가 에스테르계 용매인 색재 분산액.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분산제가 주쇄 또는 측쇄에 질소 원자를 포함하는 고분자 분산제인 색재 분산액.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 색재 분산액과 바인더 성분을 함유하는 컬러 필터용 착색 수지 조성물.
6. 투명 기판과, 당해 투명 기판 상에 설치된 착색층을 적어도 구비하는 컬러 필터이며, 당해 착색층 중 적어도 하나가 제5항에 기재된 컬러 필터용 착색 수지 조성물을 경화시켜서 형성되어 이루어지는 착색층을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
7. 제6항에 기재된 컬러 필터와, 대향 기판과, 상기 컬러 필터와 상기 대향 기판 사이에 형성된 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제6항에 기재된 컬러 필터와 유기 발광체를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.

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