專利名稱:分散助劑、分散物、凝集體、樹脂組合物、濾色器及液晶顯示裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及分散助劑(具體而言,為堿性分散助劑和酸性分散助劑)、使用該分散助劑的有機顏料納米粒子的水性分散物、凝集體、以及非水性分散物、由其制得的著色感光性樹脂組合物、使用該著色感光性樹脂組合物的濾色器及液晶顯示裝置。
背景技術:
作為納米技術,例如,人們正致力于開展將粒子減小到10~100nm的范圍內,從而將其應用于各種用途中的研究。根據通過成為納米尺寸后而首次展現出來的作用效果,可以開發出以前意料不到的新穎的特性。另一方面,在有機顏料領域,例如,在涂料、印刷用墨水、電子照相用調色劑、噴墨墨水和濾色器等中,正在開展這樣的研究開發。尤其是對濾色器及噴墨墨水而言,人們努力研究通過使用精細化學技術而實現高性能化,并期待著取得這樣的成果。
就濾色器而言,希望其厚度變薄。由此才能夠實現以液晶顯示裝置和數碼相機、CCD傳感器等的圖像相關儀器的高像素化為代表的高性能化。并且,近年來作為濾色器的著色材料,考慮到耐候性和耐熱性等,人們開始采用有機顏料來代替染料。并且,使用了顏料的濾色器的厚度在很大程度上依賴于該顏料的粒徑。即,開發出良好的顏料微粒才是提高圖像相關儀器的性能的關鍵所在。具體來說,要求顏料微粒為納米尺寸級,而且為單分散態的、穩定的顏料微粒。
此處關于有機粒子的微細化方法,傳統上通常采用輥磨機、球磨機、精碎機等分散機進行。最近,也有人研究了采用氣相法、液相法、激光燒蝕法等。其中,液相法由于操作簡易及生產效率高,作為優異的有機粒子制造方法受到關注。具體來說,例如已公開的將顏料溶液和不良溶劑混合以使納米粒子析出的方法(參照日本特開2004-91560號公報),另外在此時還添加預定的高分子化合物的方法(參照日本特開2004-43776號公報、國際公開WO2006/121016號、日本特開2007-119586號公報)。
發明內容
發明要解決的問題 本發明的目的是提供一種用于顏料分散物的分散助劑(例如,堿性分散助劑和酸性分散助劑),該顏料分散物能夠改善液晶顯示裝置等的濾色器的顯示特性。尤其是,本發明的目的是提供一種分散助劑、使用該分散助劑的有機顏料納米粒子的水性分散物、凝集體以及非水性分散物、由其制得的著色感光性樹脂組合物、使用該著色感光性樹脂組合物的濾色器及液晶顯示裝置,其中,所述分散助劑能夠提高濾色器的對比度和制造效率,并能夠使液晶顯示裝置實現良好的顯示特性。
解決問題所采用的手段 本發明提供以下手段 (1)一種分散助劑,其特征在于,由下述通式(1-1)或者(1-2)來表示,
(式(1-1)中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基。X表示至少碳原子數為2~20的二價連接基團。R1及R2各自獨立地表示氫原子、烷基、芳烷基、或者芳基。R1及R2可以互相連接,還可以進一步形成含有氧原子、氮原子、和/或硫原子的雜環。m表示1或2的自然數。),
(式(1-2)中,A11表示通過氮原子與羰基相連接的雜環基。X11表示可以具有取代基的碳原子數為2~10的二價亞烷基、醚基、或者聚醚基。)。
(2)上述(1)所述的分散助劑,其特征在于,為上述通式(1-1)所表示的堿性分散助劑。
(3)上述(2)所述的分散助劑,其特征在于,所述堿性分散助劑如下述通式(2-1)所示,
(式中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基。Y表示氧原子或硫原子。1表示0或1的整數。n表示1~19的自然數。R1及R2各自獨立地表示氫原子、烷基、芳烷基、或者芳基。R1及R2可以互相連接,還可以進一步形成含有氧原子、氮原子、和/或硫原子的雜環。m表示1或2的自然數。)。
(4)上述(2)或(3)所述的分散助劑,其特征在于,通過更換介質在由水性分散物而得到的非水性分散物中,同時對非水性分散劑和機顏料納米粒子賦予分散性。
(5)一種有機顏料納米粒子的水性分散物,其為含有有機顏料納米粒子、水和上述(2)~(4)中任意一項所述的堿性分散助劑的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子通過下述方法而得到,所述方法為將把有機顏料溶解于良溶劑中而得到的有機顏料溶液,與能夠與所述良溶劑混溶并且為所述有機顏料的不良溶劑的溶劑相混合,從而使所述有機顏料在該混合液中在所述堿性分散助劑的存在下,析出為納米尺寸的微粒。
(6)上述(5)所述的有機顏料納米粒子的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子的初級粒子的平均粒徑為10~500nm。
(7)一種有機顏料納米粒子的凝集體,其中通過使上述(5)或(6)所述的水性分散物的pH發生變化,將所述有機顏料納米粒子形成為能再分散的凝集狀態。
(8)一種有機顏料納米粒子的非水性分散物,其是通過將上述(7)所述的凝集體的凝集狀態解除并在非水性介質中再分散而得到的。
(9)上述(8)所述的有機顏料納米粒子的非水性分散物,其特征在于,至少含有一種具有酸性基團并且數均分子量為1000以上的高分子化合物。
(10)一種著色感光性樹脂組合物,其特征在于,至少含有上述(8)或(9)所述的非水性分散物、粘結劑、單體或者低聚物、光聚合引發劑或者光聚合引發劑體系。
(11)一種濾色器,其特征在于,是使用上述(10)所述的著色感光性樹脂組合物制作的。
(12)一種液晶顯示裝置,其特征在于,具備上述(11)所述的濾色器。
(13)上述(1)所述的分散助劑,其特征在于,該分散助劑為上述通式(1-2)所表示的酸性分散助劑。
(14)上述(13)所述的分散助劑,其特征在于,通過更換介質在由水性分散物而得到的非水性分散物中,同時對非水性分散劑和有機顏料納米粒子賦予分散性。
(15)一種有機顏料納米粒子的水性分散物,其為含有有機顏料納米粒子、水和上述(13)所述的酸性分散助劑的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子通過下述方法而得到,所述方法為將把有機顏料溶解于良溶劑中而得到的有機顏料溶液,與能夠與所述良溶劑混溶并且為所述有機顏料的不良溶劑的溶劑相混合,從而使所述有機顏料在該混合液中在所述酸性分散助劑的存在下,析出為納米尺寸的微粒。
(16)上述(15)所述的有機顏料納米粒子的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子的初級粒子的平均粒徑為10~500nm。
(17)一種有機顏料納米粒子的凝集體,其中通過使上述(15)或(16)所述的水性分散物的pH發生變化,將所述有機顏料納米粒子形成為能再分散的凝集狀態。
(18)一種有機顏料納米粒子的非水性分散物,其是通過將上述(17)所述的凝集體的凝集狀態解除并在非水性介質中再分散而得到的。
(19)上述(18)所述的有機顏料納米粒子的非水性分散物,其特征在于,至少含有一種數均分子量為1000以上的高分子化合物。
(20)一種著色感光性樹脂組合物,其特征在于,至少含有上述(18)或(19)所述的非水性分散物、粘結劑、單體或者低聚物、光聚合引發劑或者光聚合引發劑體系。
(21)一種濾色器,其特征在于,是使用上述(20)所述的著色感光性樹脂組合物制作的。
(22)一種液晶顯示裝置,其特征在于,具備上述(21)所述的濾色器。
下文中,將上述(1)~(4)項所述的分散助劑、上述(5)~(6)項所述的水性分散物、上述(7)項所述的凝集體、上述(8)~(9)項所述的非水性分散物、上述(10)項所述的著色感光性樹脂組合物、上述(11)項所述的濾色器及上述(12)項所述的液晶顯示裝置共同作為本發明的第一實施方案。
另外,將上述(1)項、上述(13)~(14)項所述的分散助劑、上述(15)~(16)項所述的水性分散物、上述(17)項所述的凝集體、上述(18)~(19)項所述的非水性分散物、上述(20)項所述的著色感光性樹脂組合物、上述(21)項所述的濾色器及上述(22)項所述的液晶顯示裝置共同作為本發明的第二實施方案。
這里,只要沒有特別指出,所謂本發明意味著包含了上述第一和第二實施方案的全部。
發明效果 本發明的分散助劑(例如,堿性分散助劑和酸性分散助劑),能夠提高濾色器(通過使用該分散助劑制備的分散物來制作該濾色器)的對比度和制造效率,并具有能夠使液晶顯示裝置實現良好的顯示特性這樣的優異效果。此外,即使通過更換介質由水性分散物而得到非水性分散物時,本發明的分散助劑也能夠維持有機顏料微粒的良好分散狀態,并能夠高效地生產具有穩定分散性的非水性分散物。另外,使用該優異的分散物而制作的濾色器顯示出上述的高性能,通過將其組裝到液晶顯示裝置中,在顯示圖像時,具有黑色密實性優異、并發揮高的圖像顯示性能這樣的優異效果。
本發明的
具體實施例方式 以下,對本發明進行詳細說明。
本發明的有機顏料不受色調限制,可以列舉例如苝、苝酮、喹吖酮、喹吖酮醌、蒽醌、三苯并芘二酮、苯并咪唑酮、雙偶氮縮合物、雙偶氮、偶氮、陰丹酮、酞菁、三芳基陽碳、二噁嗪、氨基蒽醌、二酮基吡咯并吡咯、硫靛藍、異吲哚啉、異吲哚啉酮、皮蒽酮或異蒽酮紫化合物顏料,或它們的混合物等。
更具體來說,可以列舉例如C.I.顏料紅190(C.I.序號71140)、C.I.顏料紅224(C.I.序號71127)、C.I.顏料紫29(C.I.序號71129)等苝類化合物顏料,C.I.顏料橙43(C.I.序號71105)、或C.I.顏料紅194(C.I.序號71100)等苝酮類化合物顏料,C.I.顏料紫19(C.I.序號73900)、C.I.顏料紫42、C.I.顏料紅122(C.I.序號73915)、C.I.顏料紅192、C.I.顏料紅202(C.I.序號73907)、C.I.顏料紅207(C.I.序號73900、73906)、或C.I.顏料紅209(C.I.序號73905)等喹吖酮類化合物顏料,C.I.顏料紅206(C.I.序號73900/73920)、C.I.顏料橙48(C.I.序號73900/73920)、或C.I.顏料橙49(C.I.序號73900/73920)等喹吖酮醌類化合物顏料,C.I.顏料黃147(C.I.序號60645)等蒽醌類化合物顏料,C.I.顏料紅168(C.I.序號59300)等三苯并芘二酮類化合物顏料,C.I.顏料棕25(C.I.序號12510)、C.I.顏料紫32(C.I.序號12517)、C.I.顏料黃180(C.I.序號21290)、C.I.顏料黃181(C.I.序號11777)、C.I.顏料橙62(C.I.序號11775)、或C.I.顏料紅185(C.I.序號12516)等苯并咪唑酮類化合物顏料,C.I.顏料黃93(C.I.序號20710)、C.I.顏料黃94(C.I.序號20038)、C.I.顏料黃95(C.I.序號20034)、C.I.顏料黃128(C.I.序號20037)、C.I.顏料黃166(C.I.序號20035)、C.I.顏料橙34(C.I.序號21115)、C.I.顏料橙13(C.I.序號21110)、C.I.顏料橙31(C.I.序號20050)、C.I.顏料紅144(C.I.序號20735)、C.I.顏料紅166(C.I.序號20730)、C.I.顏料紅220(C.I.序號20055)、C.I.顏料紅221(C.I.序號20065)、C.I.顏料紅242(C.I.序號20067)、C.I.顏料紅248、C.I.顏料紅262、或C.I.顏料棕23(C.I.序號20060)等雙偶氮縮合類化合物顏料,C.I.顏料黃13(C.I.序號21100)、C.I.顏料黃83(C.I.序號21108)、或C.I.顏料黃188(C.I.序號21094)等雙偶氮類化合物顏料,C.I.顏料紅187(C.I.序號12486)、C.I.顏料紅170(C.I.序號12475)、C.I.顏料黃74(C.I.序號11714)、C.I.顏料黃150(C.I.序號48545)、C.I.顏料紅48(C.I.序號15865)、C.I.顏料紅53(C.I.序號15585)、C.I.顏料橙64(C.I.序號12760)、或C.I.顏料紅247(C.I.序號15915)等偶氮類化合物顏料,C.I.顏料藍60(C.I.序號69800)等陰丹酮類化合物顏料,C.I.顏料綠7(C.I.序號74260)、C.I.顏料綠36(C.I.序號74265)、C.I.顏料綠37(C.I.序號74255)、C.I.顏料藍16(C.I.序號74100)、C.I.顏料藍75(C.I.序號741602)、或15(C.I.序號74160)等酞菁類化合物顏料,C.I.顏料藍56(C.I.序號42800)、或C.I.顏料藍61(C.I.序號427651)等三芳基陽碳類化合物顏料,C.I.顏料紫23(C.I.序號51319)、或C.I.顏料紫37(C.I.序號51345)等二噁嗪類化合物顏料,C.I.顏料紅177(C.I.序號65300)等氨基蒽醌類化合物顏料,C.I.顏料紅254(C.I.序號56110)、C.I.顏料紅255(C.I.序號561050)、C.I.顏料紅264、C.I.顏料紅272(C.I.序號561150)、C.I.顏料橙71、或C.I.顏料橙73等二酮吡咯并吡咯類化合物顏料,C.I.顏料紅88(C.I.序號73312)等硫靛藍類化合物顏料,C.I.顏料黃139(C.I.序號56298)、C.I.顏料橙66(C.I.序號48210)等異吲哚啉類化合物顏料,C.I.顏料黃109(C.I.序號56284)、或C.I.顏料橙61(C.I.序號11295)等異吲哚啉酮類化合物顏料,C.I.顏料橙40(C.I.序號59700)、或C.I.顏料紅216(C.I.序號59710)等皮蒽酮類化合物顏料,或C.I.顏料紫31(C.I.序號60010)等異蒽酮紫化合物顏料。其中,優選喹吖酮化合物顏料、二酮基吡咯并吡咯化合物顏料、二噁嗪化合物顏料、酞菁化合物顏料,或偶氮化合物顏料,更優選二酮基吡咯并吡咯化合物顏料、酞菁化合物顏料、二噁嗪化合物顏料。
在本發明中,也可以使用兩種以上的有機顏料、有機顏料的固體溶液、或其組合。此外,還可以與有機色素、高分子有機材料等組合使用。
在將把有機顏料溶解于良溶劑(第1溶劑)中而得到的有機顏料溶液,與能夠與上述良溶劑混溶并且對所述有機顏料來說為不良溶劑的溶劑(第2溶劑)相混合,從而使所述有機顏料析出為納米粒子之際,可以使用本發明的分散助劑。這里,作為良溶劑和不良溶劑的組合,優選它們對有機顏料的溶解度具有充分的溶解度差,并且必須優選選擇適合于有機顏料的組合,也可以任意選擇良溶劑和不良溶劑的組合,只要能夠實施該工序即可。
對良溶劑沒有特別的限制,只要其能夠溶解所使用的有機顏料,并且能與上述不良溶劑混溶或均勻混合即可。關于有機顏料在良溶劑中的溶解性,優選有機顏料的溶解度為0.2質量%以上,更優選為0.5質量%以上。對于有機顏料在良溶劑中的溶解度沒有特別的上限,考慮到通常采用的有機顏料,該溶解度實際上是50質量%以下。該溶解度也可以是在酸性或堿性條件下進行溶解時的溶解度。此外,對于良溶劑與不良溶劑的混溶性或均勻混合性,優選良溶劑在不良溶劑中的溶解度為30質量%以上,更優選為50質量%以上。對于良溶劑在不良溶劑中的溶解量沒有特別的上限,實際上可以以任意比例進行混合。
作為良溶劑,例如可以列舉水性溶劑(例如,水、或鹽酸、氫氧化鈉水溶液)、醇類化合物溶劑、酰胺類化合物溶劑、酮類化合物溶劑、醚類化合物溶劑、芳香族類化合物溶劑、二硫化碳溶劑、脂肪族類化合物溶劑、腈類化合物溶劑、亞砜類化合物溶劑、含鹵素類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、離子性液體,它們的混合溶劑等,優選水性溶劑、醇類化合物溶劑、酮類化合物溶劑、醚類化合物溶劑、亞砜類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、酰胺類化合物溶劑或者它們的混合物等,更優選水性溶劑、醇類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、亞砜類化合物溶劑或者酰胺類化合物溶劑,進一步優選水性溶劑、亞砜類化合物溶劑或酰胺類化合物溶劑,特別優選亞砜類化合物溶劑或酰胺類化合物溶劑。
作為亞砜類化合物溶劑,例如可以列舉二甲基亞砜、二乙基亞砜、環己砜、環丁砜等。作為酰胺類化合物溶劑,例如可以列舉N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、2-吡咯烷酮、ε-己內酰胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、六甲基磷酰三胺等。
另外,作為將有機顏料溶解于良溶劑中形成的有機顏料溶液的濃度,優選其范圍為在溶解時的條件下有機顏料在良溶劑中的飽和濃度至該飽和濃度的1/100左右。
對于有機顏料溶液的制備條件沒有特別限定,可以選擇從常壓至亞臨界、超臨界條件的范圍。當在常壓下時,溫度優選為-10℃~150℃,更優選為-5℃~130℃,特別優選為0℃~100℃。
不將相同的溶劑作為良溶劑和不良溶劑而組合,并且在與所使用的各種有機顏料的關系上,該有機顏料在良溶劑中的溶解度充分大于該有機顏料在不良溶劑中的溶解度,例如它們的溶解度之差優選為0.2質量%以上,更優選為0.5質量%以上。對于有機顏料在良溶劑和在不良溶劑中的溶解度之差的上限沒有特別限定,但考慮到通常使用的有機顏料,實際上為50質量%以下。
有機顏料必須均勻地溶解在良溶劑中,但是也優選在酸性或堿性條件下進行溶解。通常,在采用分子內具有可在堿性條件下離解的基團的顏料時使用堿性條件,而分子內不存在在堿性條件下離解的基團且分子內具有多個易于加成質子的氮原子時使用酸性條件。例如,喹吖酮類化合物顏料、二酮基吡咯并吡咯類化合物顏料、雙偶氮縮合物類化合物顏料在堿性條件下進行溶解,而酞菁類化合物顏料在酸性條件下進行溶解。
在堿性條件下進行溶解時優選使用的堿是氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氫氧化鋇等無機堿,或三烷基胺、二氮雜雙環十一烯(DBU)、金屬醇鹽等有機堿,其中更優選使用無機堿。
對于所使用的堿的量沒有特別的限定,但是在使用無機堿的情況下,優選相對于有機顏料為1.0~30摩爾當量,更優選為1.0~25摩爾當量,進一步優選為1.0~20摩爾當量。在使用有機堿的情況下,優選相對于有機顏料為1.0~100摩爾當量,更優選為5.0~100摩爾當量,進一步優選為20~100摩爾當量。
在酸性條件下進行溶解時優選使用的酸是硫酸、鹽酸或磷酸等無機酸,或者乙酸、三氟乙酸、草酸、甲磺酸或三氟甲磺酸等有機酸,其中優選使用無機酸,更優選使用硫酸。
對于所使用的酸的量沒有特別的限定,但是與堿相比往往過量使用。不管是使用無機酸還是有機酸,優選相對于有機顏料為3~500摩爾當量,更優選為10~500摩爾當量,特別優選為30~200摩爾當量。
將堿或酸與有機溶劑混合后,作為有機顏料的良溶劑使用時,為了使堿或酸完全溶解,可以在有機溶劑中添加一些水或低級醇等對堿或酸具有高溶解度的溶劑。優選水或低級醇的量相對于有機顏料溶液總量為50質量%以下,更優選為30質量%以下。具體來說,可以使用水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇等。
有機顏料溶液的粘度優選為0.5~80.0mPa·s,更優選為1.0~50.0mPa·s。
對有機顏料的不良溶劑沒有特別的限定,優選有機顏料的溶解度為0.02質量%以下,更優選為0.01質量%以下的那些。有機顏料在不良溶劑中的溶解度沒有特定的下限,但是如果考慮到通常使用的有機顏料,則實際上為0.000001質量%以上。該溶解度也可以是在有酸或堿存在下進行溶解情況下的溶解度。對于不良溶劑與良溶劑的混溶性或均勻混合性的優選范圍如前所述。
作為不良溶劑,例如可以列舉水性溶劑(例如,水、或鹽酸、氫氧化鈉水溶液)、醇類化合物溶劑、酮類化合物溶劑、醚類化合物溶劑、芳香族類化合物溶劑、二硫化碳溶劑、脂肪族類化合物溶劑、腈類化合物溶劑、含鹵素類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、離子性液體,它們的混合溶劑等,優選水性溶劑、醇類化合物溶劑、酮類化合物溶劑、醚類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、或它們的混合物,更優選水性溶劑、醇類化合物溶劑或酯類化合物溶劑。
作為醇類化合物溶劑,例如可以列舉甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、1-甲氧基-2-丙醇等。作為酮類化合物溶劑,例如可以列舉丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、環己酮。作為醚類化合物溶劑,例如可以列舉二甲基醚、二乙基醚、四氫呋喃等。作為芳香族類化合物溶劑,例如可以列舉苯、甲苯等。作為脂肪族類化合物溶劑,例如可以列舉己烷等。作為腈類化合物溶劑,例如可以列舉乙腈等。作為含鹵素類化合物溶劑,例如可以列舉二氯甲烷、三氯乙烯等。作為酯類化合物溶劑,例如可以列舉乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸2-(1-甲氧基)丙酯等。作為離子性液體,例如可以列舉1-丁基-3-甲基咪唑鎓和PF6-的鹽等。
一種溶劑能夠作為良溶劑還是不良溶劑,要根據作為其溶解對象的有機顏料的種類而決定。在本發明中,對于一種有機顏料來說,其良溶劑和不良溶劑不能是同一化合物。
對于使有機粒子析出形成時的不良溶劑的條件沒有特別限定,可以選擇從常壓至亞臨界、超臨界條件的范圍。常壓下的溫度優選為-30~100℃,更優選為-10~60℃,特別優選為0~30℃。
將有機顏料溶液和不良溶劑進行混合時,可以通過添加兩者中的任一者進行混合,但優選將有機顏料溶液噴射到不良溶劑中進行混合,此時優選不良溶劑處于被攪拌狀態。攪拌速度優選為100~10000rpm,更優選為150~8000rpm,特別優選為200~6000rpm。添加時可以使用,也可以不使用泵等設備。另外,可以在液體中浸沒添加,也可以從液體外添加,但更優選在液體中浸沒添加。而且,優選使用泵通過供給管向液體中連續供給。供給管的內徑優選0.1~200mm,更優選0.2~100mm。從供給管向液體中供給的速度優選1~10000mL/min,更優選5~5000mL/min。
在將有機顏料溶液與不良溶劑混合時,可以通過調節雷諾數來控制析出生成的有機納米粒子的粒徑。這里,雷諾數是表示流體的流動狀態的無因次的數,用下式來表示。
Re=ρUL/μ …數學式(1) 在數學式(1)中,Re表示雷諾數,ρ表示有機顏料溶液的密度[kg/m3]、U表示有機顏料溶液與不良溶劑匯合時的相對速度[m/s],L表示有機顏料溶液與不良溶劑匯合部分的流體通路或者供給口的等效直徑[m],μ表示有機顏料溶液的粘性系數[Pa·s]。
所謂等效直徑L,是指對于具有任意剖面形狀的管道的孔徑和流體通路,將該管道假定為等效的圓管,該等效圓管的直徑即等效直徑L。等效直徑L如下述數學式(2)所表示,其中A表示管道的剖面積、p表示管道的浸潤周邊長度(周長)或流體通路的外周長。
L=4A/p …數學式(2) 優選通過管道將有機顏料溶液注入到不良溶劑中以形成粒子,在使用圓管作為管道的情況下,等效直徑與圓管的直徑一致。例如,可以通過改變液體供給口的開口直徑來調節等效直徑。對等效直徑L的值沒有特別的限定,例如,可以與上述的供給口的優選內徑同義。
有機顏料的良溶劑溶液與不良溶劑匯合時的相對速度U被定義為與兩者匯合部分的面相垂直的方向上的相對速度。即,例如向靜止的不良溶劑媒中注入有機顏料的良溶劑溶液并進行混合時,從供給口注入的速度即等于相對速度U。對相對速度U的值沒有特別的限定,例如優選為0.5~100m/s,更優選為1.0~50m/s。
根據所選擇的材料的種類來確定有機顏料溶液的密度ρ的值,但是在本發明的制造方法中優選使用的材料的范圍內,該值實際上例如為0.8~2.0kg/m3。此外,有機顏料溶液的粘性系數μ的值也是根據所使用的材料和環境溫度等來確定,其優選的范圍與上述的有機顏料溶液的優選粘度同義。
雷諾數(Re)的值越小越容易形成層流,越大越容易形成紊流。例如,通過將雷諾數調節到60以上可以來控制有機納米粒子的粒徑從而得到有機納米粒子,優選將雷諾數調節到100以上,更優選調節到150以上。對于雷諾數的上限沒有特別限定,例如優選在100000以下的范圍內對雷諾數進行調節控制,從而能夠控制得到良好的有機納米粒子。或者,為使得到的納米粒子的平均粒徑在60nm以下,也可以在提高雷諾數的條件下進行。此時,在上述的范圍內,由于提高了通常的雷諾數,因此能夠控制得到粒徑更小的有機納米粒子。
有機顏料溶液和不良溶劑的混合比按體積比優選為1/50~2/3,更優選為1/40~1/2,特別優選為1/20~3/8。
在有機微粒析出時,對分散液中的納米粒子濃度沒有特別的限定,相對于1000mL溶劑,有機納米粒子優選為10~40000mg,更優選為20~30000mg,特別優選為50~25000mg。
另外,對生成顏料納米粒子時的制備規模沒有特別的限定,優選不良溶劑的混合量為10-2000L的制備規模,更優選不良溶劑的混合量為50-1000L的制備規模。
關于有機粒子的粒徑,有通過測定法進行數值化并從而表示集團平均尺寸的方法,作為經常使用的粒徑,有表現分布最大值的最頻粒徑、相當于積分分布曲線中心值的中位粒徑、各種平均粒徑(數均、長度平均、面積平均、質均、體積平均等)等,在本發明中,如果沒有特別指出,則平均粒徑是指數均粒徑。顏料納米粒子(初級粒子)的平均粒徑優選為10nm~500nm,更優選為10nm~200nm,進一步優選為10nm~100nm,特別優選為20nm~80nm。還有,由本發明的制造方法形成的粒子可以是晶體粒子,也可以是非晶粒子,或者是它們的混合物。
另外,作為表示粒子單分散性的指標,在本發明中只要沒有特別指定,使用體積平均粒徑(Mv)和數均粒徑(Mn)的比(Mv/Mn)。有機顏料納米粒子(初級粒子)的單分散性(Mv/Mn)優選為1.0~2.0,更優選為1.0~1.8,特別優選為1.0~1.5。
作為有機粒子的粒徑的測定方法,可以列舉顯微鏡法、質量法、光散射法、光遮擋法、電阻法、音響法、動態光散射法,特別優選顯微鏡法、動態光散射法。作為顯微鏡法中使用的顯微鏡,例如可以列舉掃描電子顯微鏡、透射型電子顯微鏡等。作為利用動態光散射法的粒子測定裝置,例如可以列舉日機裝社制造的ナノトラツクUPA-EX150,大塚電子社制造的ダイナミツク光散射光度計DLS-7000系列(均為商品名)等。
在本發明中,在使有機顏料納米粒子析出并制備分散液時,優選在顏料溶液及不良溶劑中的至少一者中含有分散劑。此時,優選至少在顏料溶液中含有分散劑(在本發明中,把向水性分散物中添加的分散劑特別稱為水性分散劑,以與后述的非水性分散劑相區別)。
作為水性分散劑而使用的高分子分散劑,優選其質均分子量為1,000~500,000,更優選為10,000~500,000,特別優選為10,000~100,000。
具體可以列舉聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇的部分縮甲醛化物、聚乙烯醇的部分縮丁醛化物、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、聚環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、聚丙烯酸鹽、聚乙烯基硫酸鹽、聚(4-乙烯基吡啶)鹽、聚酰胺、聚烯丙基胺鹽、縮合萘磺酸鹽、纖維素衍生物、淀粉衍生物等。另外,還可以使用褐藻酸鹽、明膠、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯膠、黃蓍膠、木質素磺酸鹽等天然高分子類。其中,優選聚乙烯基吡咯烷酮。這些高分子可以單獨使用1種,也可以組合使用二種以上。此外,也可以組合使用低分子量的分散劑。關于顏料分散中使用的分散劑,詳細記載于“顏料分散安定化と表面處理技術·評價”(化學情報協會,2001年12月發行)的第29~46頁。
作為陰離子型分散劑(陰離子型表面活性劑),可以列舉N-酰基-N-烷基牛磺酸鹽、脂肪酸鹽、烷基硫酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基磷酸酯鹽、萘磺酸甲醛縮合物、聚氧乙烯烷基硫酸酯鹽等。其中,優選N-酰基-N-烷基牛磺酸鹽。作為N-酰基-N-烷基牛磺酸鹽,優選記載于日本特開平3-273067號說明書中的那些化合物。這些陰離子型分散劑可以單獨使用或二種以上組合使用。
陽離子型分散劑(陽離子型表面活性劑)包括季銨鹽、烷氧基化多胺、脂肪族胺聚二醇醚、脂肪族胺、由脂肪族胺和脂肪族醇衍生的二胺及多胺、由脂肪酸衍生的咪唑啉及這些陽離子型物質的鹽。這些陽離子型分散劑可以單獨使用或組合二種以上使用。
兩性離子型分散劑是分子內同時具有上述陰離子型分散劑分子中含有的陰離子基部分和陽離子型分散劑分子中含有的陽離子基部分的分散劑。
作為非離子型分散劑(非離子型表面活性劑),可以列舉聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、甘油脂肪酸酯等。其中,優選聚氧乙烯烷基芳基醚。這些非離子型分散劑可以單獨使用,也可以兩種以上組合使用。
為了進一步提高顏料納米粒子的均勻分散性及貯存穩定性,作為分散劑的含量,優選相對于100質量份的顏料為0.1~1000質量份,更優選為1~500質量份,進一步優選為10~300質量份。如果不足0.1質量份,則有時看不到顏料納米粒子分散穩定性的提高,如果超過1000質量份,則有時粘度會升高。另外,分散劑可以單獨使用,也可以多種組合使用。
在本發明中,如果沒有特別指出,所謂“分散助劑”意味著包含了堿性分散助劑和酸性分散助劑這兩者。本發明的分散助劑優選堿性分散助劑或酸性分散助劑,堿性分散助劑優選為上述通式(1-1)或者(2-1)所表示的堿性分散助劑,酸性分散助劑優選為上述通式(1-2)所表示的酸性分散助劑。
以下,對本發明的第一實施方案中的堿性分散助劑進行詳細說明。本發明的第一實施方案中的堿性分散助劑是一種,當使有機顏料納米粒子析出并制備分散液時,為了把顏料粒子的粒徑控制在納米級并賦予其pH響應性及對其進行堿性處理(提高再分散性),優選在顏料溶液及不良溶劑中的至少一者中所含有的下述堿性分散助劑,更優選是在顏料溶液中所含有的下述堿性分散助劑。另外,優選將堿性分散助劑與上述分散劑組合使用。
本發明的第一實施方案的堿性分散助劑如下列通式(1-1)所示。
式中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基。X表示至少碳原子數為2~20的二價連接基團。R1及R2各自獨立地表示氫原子、烷基、芳烷基、或者芳基。R1及R2可以互相連接,還可以進一步形成含有氧原子、氮原子、和/或硫原子的雜環。m表示1或2的自然數。
作為A,可以列舉例如吡唑、咪唑、吲哚、咔唑、5-氨基苯并咪唑、3-氨基蒽醌、吖啶酮、5-氨基苯并咪唑酮、5-氨基尿嘧啶、腺嘌呤,優選為5-氨基苯并咪唑、3-氨基蒽醌、吖啶酮、5-氨基苯并咪唑酮、5-氨基尿嘧啶,更優選為5-氨基苯并咪唑、3-氨基蒽醌、5-氨基苯并咪唑酮、5-氨基尿嘧啶。
作為X,可以列舉例如亞烷基、含有氧化乙烯或氧化丙烯的連接基團,優選亞烷基。
對R1或R2而言,作為烷基,可以列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、戊基、己基、環己基、庚基、辛基、2-乙基己基等,優選甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基,更優選甲基、乙基、丙基。
作為芳烷基,優選芐基、4-氯芐基、4-甲基芐基、4-丁氧基芐基、4-甲氧基芐基甲氧基苯基、4-羥基芐基。特別優選芐基、4-氯芐基、4-甲基芐基、4-丁氧基芐基。
作為芳基,優選苯基、4-氯苯基、4-甲基苯基、4-丁氧基苯基、4-甲氧基苯基、4-羥基苯基。特別優選苯基、4-氯苯基、4-甲基苯基、4-丁氧基苯基。
作為R1與R2互相連接而形成的雜環基,可以列舉咪唑、嗎啉等。
m表示1或2的自然數。從控制粒子形狀的方面來說,優選m為1;從控制pH和提高分散性的方面來說,優選m為2。
上述堿性分散助劑優選用下列通式(2-1)表示。
式中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基。Y表示氧原子或硫原子。1表示0或1的整數。n表示1~19的自然數。R1及R2各自獨立地表示氫原子、烷基、芳烷基、或者芳基。R1及R2可以互相連接,也可以進一步形成含有氧原子、氮原子、和/或硫原子的雜環。m表示1或2的自然數。
式中,A和m的優選范圍與上述通式(1-1)中的相同。
作為Y形成的基團,優選為羰基或硫代羰基,更優選為羰基。
1表示0或1的整數,但是從合成的角度來說,可以根據A所表示的雜環基的結構進行適當地選擇。
作為n,優選為4~19,更優選為6~17,特別優選為8~15。
通式(1-1)或(2-1)所表示的具體的化合物如以下所示,但本發明并不局限于此。
關于上述堿性分散助劑在水性分散物中的添加量,相對于100質量份的顏料,優選為0.1質量份~1000質量份,更優選為5質量份~500質量份,特別優選為10質量份~300質量份。如果添加量過少,后述的為了分離而進行的凝集會不夠充分;添加量過多則會產生過度的凝集,使后述的再分散變得困難。
在本發明的第一實施方案中,通過對上述的有機顏料納米粒子的水性分散液進行中和,可以使有機顏料納米粒子凝集從而易于分離。
在良溶劑為酸性的情況下,有機顏料納米粒子的水性分散液也是酸性的;在良溶劑為堿性的情況下,水性分散液也是堿性的。在水性分散液為酸性的情況下本發明的第一實施方案中的堿性分散助劑最有效。
在這種情況下,堿性分散助劑以質子化的狀態包覆在有機顏料納米粒子的周圍,因此作為所添加的堿,必須能夠中和上述質子,從而在有機顏料納米粒子的周圍生成堿性分散助劑。因此,必須適當地選擇中和堿性分散助劑的質子化狀態所需的堿及其添加量。
作為所添加的堿,為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氫氧化鋇等無機堿,或三烷基胺、二氮雜雙環十一烯(DBU)、金屬醇鹽等有機堿,但是從易于除去和成本的角度考慮,優選無機堿。在采用這些堿進行中和的情況下,優選將體系整體中和至pH7以上,更優選中和至pH9以上。
在本發明的第一實施方案中,在酸性條件下,上述具有堿性基團的堿性分散助劑,由于發生了質子化而帶有正電荷,粒子間互相排斥而具有分散傾向。通過中和,正電荷被消除,粒子間相互的排斥力消失,從而發生凝集。
另外,關于本發明的第一實施方案中的堿性分散助劑,由于具有堿性基團,因此與后述的具有酸性基團的非水性分散劑強烈地相互作用,可以提高分散性和對比度。堿性分散助劑包覆在顏料粒子的周圍,從而可以形成顏料粒子表面被堿性處理這樣的狀態。由此顏料粒子與具有酸性基團的非水性分散劑通過酸—堿相互作用而強烈地結合,從而可以提高通過采用具有該酸性基團的非水性分散劑而形成的顏料粒子的分散性。
具有分散傾向的納米粒子,由于粒子原本較小,這樣即使直接通過過濾器過濾或離心過濾進行分離,粒子也會穿透過去或造成堵塞,分離需要很長的時間。但是,通過如上述那樣控制pH以形成大的凝集體,能夠大幅度地改善分離。在本發明的第一實施方案中,對pH變化的幅度沒有特別的限定,但是pH變化的幅度優選為7~12,更優選為9~12。對pH變化的方向沒有特別的限定,但是優選使其從低pH側向高pH側變化,即優選向堿性方向變化。
作為凝集體,平均粒徑優選10000nm以上,更優選越大越好。該平均粒徑沒有特別的上限,但實際上為10000000nm以下。凝集體的平均粒徑如果太小,則在凝集體的分離時需要很長的時間,并且在過濾時會穿透濾紙或者過濾器,或者造成濾孔堵塞。凝集體的平均粒直徑如果太大,會產生需要更多時間進行再分散的問題。
接下來,對本發明的第二實施方案的酸性分散助劑進行詳細說明。
本發明的第二實施方案中的酸性分散助劑是一種,當使有機顏料納米粒子析出并制備分散液時,為了把顏料粒子的粒徑控制在納米級并賦予其pH響應性及對其進行酸性處理(提高再分散性),優選在顏料溶液及不良溶劑中的至少一者中所含有的下述酸性化合物,更優選是在顏料溶液中所含有的下述酸性化合物。另外,優選將該酸性分散助劑與上述分散劑組合使用。
本發明的第二實施方案中的酸性分散助劑如下列通式(1-2)所示。
式中,A11表示通過氮原子與羰基連接的雜環基。X11表示可以具有取代基T的碳原子數2~10的二價的亞烷基、醚基、或者聚醚基。
作為A11,可以列舉例如吡唑、咪唑、吲哚、咔唑、5-氨基苯并咪唑、3-氨基蒽醌、吖啶酮、5-氨基苯并咪唑酮、5-氨基尿嘧啶、腺嘌呤,優選為5-氨基苯并咪唑、3-氨基蒽醌、吖啶酮、5-氨基苯并咪唑酮、5-氨基尿嘧啶,更優選為5-氨基苯并咪唑、3-氨基蒽醌、5-氨基苯并咪唑酮、5-氨基尿嘧啶。
作為X11,可以列舉例如亞烷基、含有氧化乙烯或氧化丙烯的連接基團,優選為亞烷基。
具體的結構如下所示,但本發明并不局限于此。
關于上述酸性分散助劑在水性分散物中的添加量,相對于100質量份的顏料,優選為0.1質量份~1000質量份,更優選為5質量份~500質量份,特別優選為10質量份~300質量份。如果添加量過少,后述的為了分離而進行的凝集會不夠充分;添加量過多則會產生過度的凝集,使后述的再分散變得困難。
在本發明的第二實施方案中,通過中和上述的有機顏料納米粒子的水性分散液,可以使有機顏料納米粒子凝集從而易于分離。
在良溶劑為酸性的情況下,有機顏料納米粒子的水性分散液也是酸性的;在良溶劑為堿性的情況下,水性分散液也是堿性的。在水性分散液為堿性的情況下本發明的第二實施方案中的酸性分散助劑最有效。
如果水性分散液為堿性,通過添加酸將該水性分散液中和至中性至弱酸性從而使其凝集。在這種情況下,酸性分散助劑以陰離子化狀態包覆在有機顏料納米粒子的周圍,因此作為所添加的酸,必須能夠中和上述陰離子,從而在有機顏料納米粒子的周圍生成中性的酸性分散助劑。因此,必須適當地選擇中和酸性分散助劑的陰離子化狀態所需的酸及其添加量。
作為所添加的酸,可以列舉鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸等無機酸,或醋酸、丙酸、丁酰乙酸(butyricacetic acid)、戊酸、己酸等有機酸,但是從易于除去和成本的角度考慮,優選無機酸或醋酸。在通過酸進行中和的情況下,優選將其整體中和至pH7以下,更優選中和至pH3以下。
另外,關于本發明的第二實施方案中的酸性分散助劑,由于具有酸性基團,因此與后述的非水性分散劑強烈地相互作用,可以提高分散性和對比度。酸性分散助劑包覆在顏料粒子周圍,可以形成顏料粒子表面被酸性處理這樣的狀態。由此顏料粒子與非水性分散劑通過酸—堿相互作用強烈地結合,從而可以提高通過采用非水性分散劑而形成的顏料粒子的分散性。此時,當非水性分散劑具有酸性基團時,其通過氫鍵與酸性分散助劑相互作用;當非水性分散劑具有堿性基團時,其通過酸-堿相互作用與酸性分散助劑發生相互作用。非水性分散劑具有的更加優選的基團是具有這樣的堿性基團的非水性分散劑,該堿性基團期待能夠與酸性分散助劑有更強的相互作用。
在本發明的第二實施方案中,在堿性條件下,上述的酸性分散助劑通過發生陰離子化而帶有負電荷,粒子間互相排斥而具有分散傾向。通過中和,負電荷被消除,粒子間的排斥力消失,從而發生凝集。
具有分散傾向的納米粒子,由于粒子原本較小,即使直接通過過濾器過濾或離心過濾進行分離,也會穿透過去或造成堵塞,分離需要很長時間。但是,通過如上述那樣控制pH以形成大的凝集體,能夠大幅度地改善分離。在本發明的第二實施方案中,對pH變化的幅度沒有特別的限定,但是pH變化的幅度優選為1~7,更優選為1~3。對pH變化的方向沒有特別的限定,但是優選使其從高pH側向低pH側變化,即優選向酸性方向變化。
作為本發明的凝集體,其平均粒徑優選10000nm以上,更優選越大越好。對該平均粒徑沒有特別的上限限制,但實際上為10000000nm以下。凝集體的平均粒徑如果過小,則在凝集體的分離時需要很長的時間,在過濾時會出現穿透濾紙或者過濾器,或者造成濾孔堵塞的情況。凝集體的平均粒徑如果過大,會產生需要更多時間進行再分散的問題。
以下,對本發明的第一實施方案及第二實施方案的共同構成要素及其他條件等進行說明。
在本發明中,通過使上述的有機顏料納米粒子的水性分散液的pH發生變化等,使有機顏料納米粒子發生能夠再分散程度的凝集(軟凝集),從而易于分離。這里所謂軟凝集是指根據需要能夠實現再分散的弱的凝集程度,該軟凝集體特指絮狀物。通過這樣方法,能夠使在諸如水性分散組合物中析出的有機顏料微粒快速地通過過濾等而得到分離。然后,將分離得到的軟凝集體在適合制造濾色器的有機溶劑中再分散,可以高效地制得有機溶劑基的分散組合物。即,良溶劑和不良溶劑的混合溶劑是水性溶劑時,可以將其有效地替換成由有機溶劑構成的第3溶劑,從而可以實現分散介質(連續相)的更換。對凝集體的平均粒徑沒有特別限定,但是考慮到上述的過濾性,優選為10~5000μm,更優選為100~5000μm。
采用通常的分散化方法不足以將上述的軟凝集狀態的粒子再分散。在這樣的軟凝集體(絮狀物)的形成及其再分散中,上述分散助劑起作用,即使暫時發生軟凝集也能夠迅速再分散,從而獲得良好的分散狀態。因此,在良溶劑和不良溶劑的混合液中析出時粒子所具有的良好微細分散性(可以實現均一的微小粒徑的特性)及分散穩定性(長時間維持均一的微小粒徑的特性),在將介質更換成適合濾色器的最終溶劑并進行再分散之后依然能夠得以維持,從而可以實現濾色器的高性能。而且,上述分散助劑不妨礙濾色器的光學特性等,能夠實現濾色器及液晶顯示裝置的高性能。
以下,對發生凝集后的有機顏料納米粒子的分離方法進行說明。
首先在分離前,可以將凝集后的液體靜置0.5~2小時。由于凝集體迅速地沉降,所以可以將上層清液輕輕倒出,或者通過吸取的方法除去,這樣,凝集體的分離變得更容易。此外,也可以進行離心分離來代替靜置,這樣,可以更快地使凝集體沉降,縮短分離時間。
作為分離的方法,可以采用各種過濾方法,例如可以采用超濾、離心分離、用濾紙或過濾器進行過濾的方法。
采用超濾法的情況下,例如可使用用于鹵化銀的脫鹽/濃縮的方法。已知的有研究公開(Research Disclosure)No.10208(1972)、No.13122(1975)及No.16351(1977)。對于作為重要操作條件的壓力差及流量,可以參考大矢春彥著“膜利用技術ハンドブツク”幸書房出版(1978),p275中記載的特性曲線進行選定,但是在處理目標有機納米粒子分散物方面,為了抑制粒子的凝集,要找出最適條件。另外,就補充因膜透過而損失的溶劑的方法而言,有連續添加溶劑的恒容式和斷續地分次添加的分批式,但優選脫鹽處理時間較短的恒容式。對于由此補充的溶劑來說,可以使用通過離子交換或蒸餾而得到的純水,但也可以在純水中混入分散劑、分散劑的不良溶劑,也可以直接添加到有機納米粒子分散物中。
作為過濾器過濾,例如可以使用加壓過濾之類的裝置。作為優選的過濾器,可以列舉濾紙、納米過濾器、超濾器等。
作為在通過離心分離來濃縮有機納米粒子時使用的離心分離機,只要能夠使有機納米粒子分散液(或有機納米粒子濃縮提取液)中的有機納米粒子沉降,可以使用任何裝置。作為離心分離機,例如,在通用裝置之外,可以列舉帶去皮功能(在旋轉中抽吸上清層,并將其排放到體系外的功能)的離心機、以及連續排出固形物的連續型離心分離機等。
作為離心分離的條件,離心力(表示為需要幾倍于重力加速度的離心加速度的值)優選為50~10000,更優選為100~8000,特別優選為150~6000。離心分離時的溫度取決于分散液的溶劑種類,但優選為-10~80℃,更優選為-5~70℃,特別優選為0~60℃。
對分離出的凝集體進行洗滌的目的是為了脫鹽、脫水、除去多余的分散劑。在采用超濾、離心分離、用濾紙或過濾器進行過濾之后進行洗滌操作,可以直接添加洗滌液進行洗滌,也可以暫時將凝集體過濾出來,將其在洗滌液中重新調成漿狀物之后,通過超濾、離心分離、用濾紙或過濾器進行過濾以分離,也可以將這些方法組合使用以進行洗滌。
此外,不僅可以在如上所述的分離之后進行洗滌操作,也可以在分離之前進行洗滌操作。將凝集后的納米顏料粒子分散液靜置,除去上層清液,加入洗滌液,重新調成漿狀物以進行洗滌。重新調成漿狀物之后,靜置,可以在除去上層清液后進行過濾,也可以直接進行過濾。如果在分離前進行洗滌的話,由于凝集體經常是濕潤狀態的,所以不僅能夠提高洗滌效率,而且后述的再分散也變得更加容易。
對于洗滌液沒有特別的限制,只要是能夠實現脫鹽、脫水、除去多余的分散劑和凝集劑的水性溶劑即可。具體來說,例如,水性溶劑(例如,水、或鹽酸、氫氧化鈉水溶液)、醇類化合物溶劑、酰胺類化合物溶劑、酮類化合物溶劑、醚類化合物溶劑、芳香族化合物溶劑、二硫化碳溶劑、脂肪族化合物溶劑、腈類化合物溶劑、亞砜類化合物溶劑、含鹵素類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、離子性液體、及它們的混合溶劑等,優選水性溶劑、醇類化合物溶劑、酮類化合物溶劑、醚類化合物溶劑、腈類化合物溶劑、亞砜類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、酰胺類化合物溶劑或它們的混合物,特別優選水性溶劑、醇類化合物溶劑、酯類化合物溶劑、腈類化合物溶劑。
對于洗滌后的凝集體,可以直接進行后述的再分散,也可以用再分散溶劑(后述)浸潤之后再進行再分散,還可以在干燥后取出有機納米粒子分散物的粉末,然后再進行再分散。
在本發明中,可以將通過上述方法分離得到的有機顏料納米粒子在非水性介質中再分散以得到非水性分散物,此時,優選在沸點為150℃以上(優選為180℃以上而不足300℃)的有機溶劑中分散。在本發明中,如果沒有特別說明,“沸點”是指在1個大氣壓下的沸點。此外,以下也將該有機溶劑稱為“高沸點有機溶劑”。在這種情況下,有機顏料納米粒子通常以析出的狀態分散在上述良溶劑和不良溶劑的混合溶劑中,優選進行該混合溶劑與上述高沸點有機溶劑的替換。此處,可以將溶劑進行全量更換,但是通常來說要全量更換溶劑是比較困難的,在本發明中,所謂溶劑的更換可以是主要溶劑的更換。
對本發明的非水性分散物中顏料的含量沒有特別的限定,但優選10~20質量%,更優選5~15質量%。對本發明的非水性分散物中含有的上述分散助劑的含量沒有特別限定,但實際上含量為0.05~5質量%。
可以采用任何順序進行溶劑的替換,例如可以按照以下順序進行。首先,減少或除去含有析出微粒的分散液中的溶劑部分(以下,將該操作也稱為“濃縮·除去”)。由此,暫時得到有機顏料納米粒子的濃縮液或糊狀物、或者有機顏料納米粒子的粉末。向其中添加預定的高沸點有機溶劑,使顏料納米粒子分散在該有機溶劑中而得到分散物。此外,在本發明中,“使其分散在高沸點有機溶劑中”是指在該分散物中除了固形物之外的溶劑部分中,高沸點有機溶劑占了一半以上(以超過50質量%的量存在),高沸點有機溶劑的量優選為70質量%以上。
在本發明中,粒子析出后,可以將混合液中的溶劑直接替換為上述的高沸點有機溶劑,但優選的是,在用上述的高沸點有機溶劑進行溶劑替換之前,暫時先用后述的第3溶劑進行替換,之后減少或除去第3溶劑,再用上述的高沸點有機溶劑進行替換。即,優選進行2階段的溶劑替換首先將由良溶劑(第1溶劑)和不良溶劑(第2溶劑)構成的混合溶劑替換為第3溶劑(第1次替換),接著將第3溶劑替換為預定的高沸點有機溶劑(第2次替換)。此外,本發明中的所謂“分散物”是指將預定的微粒分散后得到的組合物,對其形態沒有特別限定,包括液狀的組合物(分散液)、糊狀的組合物、及固體狀的組合物。
沸點為150℃以上的有機溶劑可以從以下所示的溶劑中選擇使用二乙二醇單甲基醚之類的二醇醚化合物;二乙二醇單甲基醚乙酸酯或者丙二醇二乙酸酯之類的二醇酯化合物;丁酸之類的脂肪族羧酸化合物或者其酸酐;丁酸丁酯、安息香酸丙酯之類的脂肪族或者芳香族酯化合物;丙二酸二乙酯之類的二羧酸二酯化合物;3-甲氧基丙酸甲酯之類的烷氧基羧酸酯化合物;乙酰乙酸乙酯之類的酮基羧酸酯化合物;氯乙酸、二氯乙酸之類的鹵代羧酸化合物;月桂醇、苯酚之類的醇化合物或者酚化合物;苯甲醚之類的醚化合物;3-甲氧基丁醇之類的烷氧基醇化合物;二乙二醇、三丙二醇之類的二醇低聚物化合物;三乙醇胺之類的氨基醇化合物;3-甲氧基丁基乙酸酯之類的烷氧基醇酯化合物;二丁基酮之類的酮化合物;N-苯基嗎啉之類的嗎啉化合物;1-辛基胺、二環己基胺、苯胺之類的脂肪族或者芳香族胺化合物。
其中,在本發明中優選使用二醇醚化合物、二醇酯化合物、或者羧酸酯化合物。
作為沸點150℃以上的有機溶劑的具體例子,例如乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇單乙基醚、三丙二醇正丁基醚、己二酸二乙酯、草酸二丁酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、琥珀酸二甲酯、及琥珀酸二乙酯等。
沸點150℃以上的有機溶劑可以單獨使用,或者可以與3-甲氧基丁基乙酸酯或丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)之類的、通常在制備顏料分散體時所使用的溶劑混合使用。
而且,沸點150℃以上的有機溶劑可以只使用1種,也可以由多種溶劑構成。
對沸點150℃以上的有機溶劑的添加量沒有特別的限定,但是相對于100質量份的顏料納米粒子,優選50~300000質量份,更優選500~1000質量份。
對在替換溶劑時采用的濃縮、除去方式沒有特別的限定,可以列舉例如向顏料納米粒子分散液中添加提取溶劑并混合,將顏料納米粒子濃縮提取到該提取溶劑相中的方式;采用過濾器等進行過濾而形成濃縮納米粒子液的方式;利用離心分離使顏料納米粒子沉降而進行濃縮的方式;利用超濾進行脫鹽濃縮的方式;使用噴霧干燥的方式;通過真空冷凍干燥使溶劑升華而進行濃縮的方式;通過加熱或減壓使溶劑干燥而進行濃縮的方式,或這些方式的組合等。其中,優選利用離心分離進行濃縮的方式、使用噴霧干燥的方式、通過加熱或減壓使溶劑干燥而進行濃縮的方式。
對該濃縮提取中使用的提取溶劑沒有特別的限定,但那些與顏料納米粒子分散液中的分散溶劑(例如,水性溶劑)基本上不發生混合(在本發明中,基本上不發生混合是指互溶性低,溶解量優選為50質量%以下,更優選為30質量%以下。該溶解量沒有特別的下限,但是考慮到通常的溶劑的溶解性,則該溶解量的下限實際上為1質量%以上)、在混合后靜置時形成界面的溶劑是優選的。另外,優選該提取溶劑是顏料納米粒子可以在該提取溶劑中再分散并產生弱凝集(即使不通過研磨或高速攪拌等施加高剪切力也可以進行再分散的絮狀物)的溶劑。如果達到這種狀態,則不會形成使粒子尺寸發生變化的強凝集,一方面可用提取溶劑潤濕目的顏料納米粒子,另一方面可通過過濾器過濾等容易地除去水等分散溶劑,從這些方面來看,所述溶劑是優選的。作為提取溶劑,優選酯類化合物溶劑、醇類化合物溶劑、芳香族化合物溶劑、脂肪族化合物溶劑,更優選酯類化合物溶劑、芳香族化合物溶劑或脂肪族化合物溶劑,特別優選酯類化合物溶劑。
作為酯類化合物溶劑,例如可以列舉2-(1-甲氧基)丙基乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等。作為醇類化合物溶劑,例如可以列舉正丁醇、異丁醇等。作為芳香族類化合物溶劑,例如可以列舉苯、甲苯、二甲苯等。作為脂肪族類化合物溶劑,例如可以列舉正己烷、環己烷等。另外,提取溶劑可以是上述優選溶劑中的單純溶劑,也可以是由多種溶劑形成的混合溶劑。
對提取溶劑的量沒有特別限制,只要能夠提取出上述顏料納米粒子即可,考慮到濃縮提取,優選其用量比顏料納米粒子分散液更少。如果用體積比進行表示,則將顏料納米粒子分散液設為100時,所添加的提取溶劑優選為1~100,更優選為10~90,特別優選為20~80。如果過多,則濃縮需要大量的時間,如果過少,則提取不充分,分散溶劑中殘留納米粒子。
添加提取溶劑后,為了與分散液進行充分接觸,優選進行攪拌混合。攪拌混合可使用通常的方法。對添加提取溶劑并進行混合時的溫度沒有特別的限制,但優選為1~100℃,更優選為5~60℃。對于提取溶劑的添加、混合,只要能令人滿意地實施各工序就可以使用任何裝置,例如可以使用分液漏斗型裝置進行。
超濾、過濾器過濾、離心分離法可以利用上述的方法。
對冷凍干燥方法沒有特別的限制,可以使用任何通常的方法。例如,可以列舉冷媒直接膨脹法、重復冷凍法、熱媒循環法、三重熱交換法、間接加熱冷凍法,但優選使用冷媒直接膨脹法、間接加熱冷凍法,更優選使用間接加熱冷凍法。任何一種方法中都優選在進行預冷凍后進行冷凍干燥。對預冷凍條件沒有特別的限制,但是必須使進行冷凍干燥的試樣均勻地冷凍。
作為間接加熱冷凍法的裝置,可以列舉小型冷凍干燥機、FTS冷凍干燥機、LYOVAC冷凍干燥機、實驗用冷凍干燥機、研究用冷凍干燥機、三重熱交換真空冷凍干燥機、單冷式冷凍干燥機、HULL冷凍干燥機,但優選的是小型冷凍干燥機、實驗用冷凍干燥機、研究用冷凍干燥機、單冷式冷凍干燥機,更優選的是小型冷凍干燥機、單冷式冷凍干燥機。
對冷凍干燥的溫度沒有特別的限制,例如為約-190~-4℃,優選約-120~-20℃,更優選約-80~-60℃。對冷凍干燥的壓力也沒有特別的限制,本領域技術人員可以進行適當地選擇,例如可以在約0.1~35Pa,優選約1~15Pa,更優選約5~10Pa下進行。冷凍干燥時間為例如約2~48小時,優選約6~36小時,更優選約16~26小時。當然,這些條件可以由本領域技術人員適當選擇。關于冷凍干燥法,可以參照例如制劑機械技術ハンドブツク制劑機械技術研究會編,地人書館,p.120~129(2000年9月);真空ハンドブツク日本真空技術株式會社編,オ-ム社,p.328~331(1992年);冷凍及干燥研究會會誌伊藤孝治他,No.15,p.82(1965年)等。
對減壓干燥沒有特別的限制,只要能夠使溶劑蒸發即可。例如可以列舉通用的真空干燥器及旋轉泵、以及可以一邊攪拌液體一邊進行加熱減壓干燥的裝置、能夠使液體通過加熱減壓的管子從而進行連續干燥的裝置等。
加熱減壓干燥溫度優選為30~230℃,更優選為35~200℃,特別優選為40~180℃。減壓時的壓力優選為100~100000Pa,更優選為300~90000Pa,特別優選為500~80000Pa。
此外,可以采用以下方式進行干燥。例如,作為利用熱風的干燥機,可以使用板式干燥機、帶式干燥機、攪拌干燥機、流動層干燥機、噴霧干燥機、氣流干燥機等;作為利用熱傳導的干燥機,可以使用鼓式干燥機、多層干燥機、圓筒干燥機等。另外,根據溶劑的組成也可以使用冷凍干燥機或紅外干燥機。
在這些手段中,從適合于由分散液直接干燥后得到粉末的方面考慮,特別優選使用噴霧干燥機(例如大川原化工機(株)社制造的COC-12)、流動層干燥機(例如(株)奈良機械製作所社制造的MSD-100)。另外,為了制得殘存的溶劑量少的顏料粉末,可以將多種干燥手段組合使用,例如,可以按照這樣的步驟進行先使用圓筒干燥機對顏料分散物進行預濃縮后,再用鼓式干燥機使其完全干燥,從而得到粉末。
對干燥條件沒有特別限定,只要可以使溶劑蒸發,并且不使顏料或分散劑等材料發生變性即可。此外,為了提高干燥速度,根據干燥機的種類,可以將減壓、攪拌混合、分段進行等手段組合使用。
對所要減少或除去的溶劑成分的量沒有特別限制,但是在使溶劑成分減少的實施方案中,優選除去全部溶劑成分的50質量%以上,更優選除去75質量%以上。在使溶劑成分除去的實施方案中,優選除去全部溶劑成分的80質量%以上,更優選除去90質量%以上。
通過濃縮、除去工序以減少溶劑成分時,對殘留在分散物中的含水量沒有特別的限定,優選為0.01~3質量%,更優選為0.01~1質量%。此時,(例如)優選通過上述干燥法等除去溶劑成分后得到顏料納米粒子粉末,(例如)固體成分的含量優選為50~100質量%,更優選為70~100質量%。此外,也可以將濃縮、除去工序進行多次。
在本發明中,優選將上述通過濃縮、除去工序而處于凝集狀態的有機粒子進行再分散。有機粒子液中所含有的有機粒子有時候由于分離、溶劑替換而發生凝集。雖然該凝集使采用過濾器進行快速過濾成為可能,但是為了在此時也再次得到良好的分散狀態,優選上述有機粒子以能夠進行再分散的程度而凝集的絮狀物的形式而得到。
此外,在使上述的凝集狀態的粒子分散時,采用通常的分散化方法有時是不夠的。對于處于這樣的凝集狀態的有機粒子來說,在本發明中,通過使非水性分散物中同時含有上述的分散助劑和預定的分散劑,能夠將有機粒子適當地進行再分散。在這種情況下,為了形成非水性分散物而添加的分散劑特稱為非水性分散劑。
作為非水性分散劑,優選使用質均分子量為1000以上的高分子化合物,更優選使用下述通式(1)表示的高分子化合物。
通式(1) 在上述通式(1)中,A1表示具有從酸性基團、含氮原子的堿性基團、脲基、氨酯基、含有配位性氧原子的基團、碳原子數為4以上的烴基、烷氧基甲硅烷基、環氧基、異氰酸酯基及羥基中選擇的基團的1價有機基團,或表示含有可以具有取代基的有機色素結構或雜環的1價有機基團。n個A1可以相同,也可以不同。
具體來說,雖然對A1沒有特別的限制,但作為上述“具有酸性基團的1價有機基團”,可以列舉例如具有羧酸基、磺酸基、單硫酸酯基、磷酸基、單磷酸酯基、硼酸基等的1價有機基團。另外,作為上述“具有含氮原子的堿性基團的1價有機基團”,可以列舉例如具有氨基(-NH2)的1價有機基團、具有取代亞胺基(-NHR8、-NR9R10)的1價有機基團(其中,R8、R9及R10各自獨立地表示碳原子數為1以上20以下的烷基、碳原子數為6以上20以下的芳基、碳原子數為7以上30以下的芳烷基)、具有下述通式(a1)表示的胍基的1價有機基團[通式(a1)中,Ra1、Ra2各自獨立地表示碳原子數為1以上20以下的烷基、碳原子數為6以上20以下的芳基、碳原子數為7以上30以下的芳烷基]、具有下述通式(a2)表示的脒基的1價有機基團[通式(a2)中,Ra3、Ra4各自獨立地表示碳原子數為1以上20以下的烷基、碳原子數為6以上20以下的芳基、碳原子數為7以上30以下的芳烷基]等。
作為上述“具有脲基的1價有機基團”,例如可以列舉-NHCONHR15(其中,R15表示氫原子、碳原子數為1以上20以下的烷基、碳原子數為6以上20以下的芳基、碳原子數為7以上30以下的芳烷基)等。
作為上述“具有氨酯基的1價有機基團”,例如可以列舉-NHCOOR16、-OCONHR17(其中,R16及R17各自獨立地表示碳原子數為1以上20以下的烷基、碳原子數為6以上20以下的芳基、碳原子數為7以上30以下的芳烷基)等。
作為上述“具有“含有配位性氧原子的基團”的1價有機基團”,例如可以列舉具有乙酰丙酮化物基團的基團、具有冠醚的基團等。
作為上述“具有碳原子數為4以上的烴基的基團”,可以列舉碳原子數為4以上的烷基(例如,辛基、十二烷基等)、碳原子數為6以上的芳基(例如,苯基、萘基等)、碳原子數為7以上的芳烷基(例如,芐基等)等。此時對碳原子數沒有上限,但優選為30以下。
作為上述“具有烷氧基甲硅烷基的1價有機基團”,例如可以列舉具有三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基等的基團。
作為上述“具有環氧基的1價有機基團”,例如可以列舉具有縮水甘油基等的基團。
作為上述“具有異氰酸酯基的1價有機基團”,例如可以列舉3-異氰酸根合丙基等。
作為上述“具有羥基的1價有機基團”,例如可以列舉3-羥基丙基等。
作為上述A1,優選具有酸性基團、含有氮原子的堿性基團、脲基或碳原子數為4以上的烴基的1價有機基團。
另外,對上述有機色素結構或雜環沒有特別限定,更具體來說,作為有機色素結構,可以列舉例如酞菁化合物、不溶性偶氮化合物、偶氮色淀化合物、蒽醌化合物、喹吖酮化合物、二噁嗪化合物、二酮基吡咯并吡咯化合物、蒽吡啶化合物、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)化合物、陰丹酮化合物、黃蒽酮化合物、苝酮化合物、苝化合物、硫靛藍化合物等。另外,作為雜環,例如可以列舉噻吩、呋喃、呫噸、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧戊環、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、嗎啉、噠嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、異吲哚啉、異吲哚啉酮、苯并咪唑酮、琥珀酰亞胺、鄰苯二甲酰亞胺、萘二甲酰亞胺、乙內酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌等。
另外,上述有機色素結構或雜環可以有取代基T,作為該取代基T,可以列舉例如甲基、乙基等碳原子數為1~20的烷基,苯基、萘基等碳原子數為6~16的芳基,乙酰氧基等碳原子數為1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳原子數為1~6的烷氧基,氯、溴等鹵素原子,甲氧羰基、乙氧羰基、環己氧羰基等碳原子數為2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基,羥基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基等。
另外,上述A1可以用下述通式(4)表示。
通式(4) 在上述通式(4)中,B1表示從酸性基團、含有氮原子的堿性基團、脲基、氨酯基、含有配位性氧原子的基團、碳原子數為4以上的烴基、烷氧基甲硅烷基、環氧基、異氰酸酯基及羥基中選擇的基團,或表示可以具有取代基的有機色素結構或雜環,R18表示單鍵或a1價的有機或無機連接基團。a1表示1~5,a1個B1可以是相同的,也可以不同。通式(4)表示的基團的優選的方案與上述A1同義。
R18表示單鍵或a1+1價的連接基團。a1表示1~5。作為連接基R18,包括由1~100個碳原子,0~10個氮原子,0~50個氧原子,1~200個氫原子,及0~20個硫原子構成的基團,可以無取代,也可以具有取代基。R18優選為有機連接基團。
作為R18的具體例子,可以列舉下述結構單元或由下述結構單元組合而成的基團。另外,該連接基團R18也可以有上述取代基T。
在上述通式(1)中,R1表示(m+n)價的連接基。m+n等于3~10。
作為上述R1表示的(m+n)價的連接基,包括由1~100個碳原子,0~10個氮原子,0~50個氧原子,1~200個氫原子,及0~20個硫原子構成的基團,可以無取代,也可以具有取代基。R1優選為有機連接基團。
作為R1的具體例子,可以列舉上述(t-1)~(t-34)的基團或由多個該基團組合而成的基團(還可以形成環狀結構)。上述連接基團R1有取代基時,作為該取代基,可列舉上述取代基T。
R2表示單鍵或2價連接基團。作為R2,包括由1~100個碳原子,0~10個氮原子,0~50個氧原子,1~200個氫原子,及0~20個硫原子構成的基團,可以無取代,也可以具有取代基。
作為R2的具體例子,可以列舉上述t-3~5、7~18、22~26、32、34所示的基團或由多個該基團組合而成的基團。R2在與R1相連接的位置上優選具有硫原子。上述R2具有取代基時,作為該取代基,可列舉上述取代基T。
在上述通式(1)中,m表示1~8。m優選為1~5,更優選為1~3,特別優選為1~2。
另外,n表示2~9。n優選為2~8,更優選為2~7,特別優選為3~6。
在上述通式(1)中,P1表示高分子化合物殘基(高分子骨架),可以從通常的聚合物等中適當選擇。
在聚合物中,為了構成高分子骨架,優選選自乙烯基單體的聚合物或共聚物、酯類化合物聚合物、醚類化合物聚合物、聚氨酯類化合物聚合物、酰胺類化合物聚合物、環氧類化合物聚合物、有機硅類化合物聚合物、及它們的改性物或共聚物[包括例如,聚醚/聚氨酯共聚物、聚醚/乙烯基單體聚合物的共聚物等(可以是無規共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物中的任一種)]中的至少一種,更優選選自乙烯基單體的聚合物或共聚物、酯類化合物聚合物、醚類化合物聚合物、聚氨酯類化合物聚合物及它們的改性物或共聚物中的至少一種,特別優選乙烯基單體的聚合物或共聚物。
而且,優選上述聚合物可溶于有機溶劑中。如果和有機溶劑的親和性低,則例如作為顏料分散劑使用時,與分散介質的親和性弱,有時不能確保形成分散穩定充分的吸附層。
另外P1在與R1相連接的位置上優選具有硫原子。
在上述通式(1)表示的高分子化合物中,更優選由下述通式(2)表示的高分子化合物。
在上述通式(2)中,A2與上述通式(1)中的A1同義,其具體的優選方案也相同。另外,A2可以具有取代基,可以列舉上述的取代基T。
在上述通式(2)中,R3表示(x+y)價的連接基團。R3與R1同義,優選范圍也相同。此時,R3表示x+y價的連接基團,其中x的值及其優選范圍與通式(1)中的n相同,y的值及其優選范圍與m相同,x+y的值及其優選范圍與m+n相同。
R3表示的連接基團優選為有機連接基,該有機連接基團的優選具體例子為如下所示。但是,在本發明并不局限于此。
另外,上述R3具有取代基時,作為該取代基,可以列舉上述取代基T。
在上述通式(2)中,R4及R5各自獨立地表示單鍵或2價的連接基團。
作為上述R4、R5表示的“2價的連接基團”,也可以具有取代基,優選為直鏈、支鏈或環狀的亞烷基、亞芳基或亞芳烷基、-O-、-S-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO-、-SO2-、-CO2-、或-N(R20)SO2-,或兩種以上的這些基團組合而成的2價基團(上述R19及R20各自獨立地表示氫原子或碳數為1~4的烷基)。其中優選為有機連接基團。
作為上述R4,更優選為直鏈或支鏈的亞烷基或亞芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-,或兩種以上的這些基團組合而成的2價基團,特別優選為直鏈或支鏈的亞烷基或亞芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-CO2-,或兩種以上的這些基團組合而成的2價基團。
作為上述R5,更優選為單鍵、直鏈或支鏈的亞烷基、亞芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-,或兩種以上的這些基團組合而成的2價基團,特別優選為直鏈或支鏈的亞烷基、亞芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-CO2-,或兩種以上的這些基團組合而成的2價基團。
另外,上述R4、R5具有取代基時,作為該取代基,可以列舉上述取代基T。
另外,上述通式(2)中的P2表示高分子骨架,可從通常的聚合物等中適當選擇。關于聚合物的優選方案,與上述通式(1)中的P1同義,優選方案也相同。
在上述通式(2)表示的高分子化合物中,特別優選R3為上述具體例子(r-1)、(r-2)、(r-10)、(r-11)、(r-16)或(r-17),R4為單鍵、直鏈或支鏈的亞烷基或亞芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-CO2-、或兩種以上的這些基團組合而成的2價有機基團,R5為單鍵、亞乙基、亞丙基、或下述通式(s-a)或(s-b)表示的連接基團,P2為乙烯基單體的聚合物或共聚物、酯類化合物聚合物、醚類化合物聚合物、聚氨酯類聚合物、或它們的改性物,y為1~2,x為3~6的高分子化合物。還有,下述基團中,R21表示氫原子或甲基,1表示1或2。
上述高分子化合物的質均分子量優選為1000以上,質均分子量更優選為3000~100000,進一步優選為5000~80000,特別優選為7000~60000。如果質均分子量處于上述范圍內,則可以充分發揮聚合物末端導入的多個官能團的效果,在對固體表面的吸附性、膠束形成能力、表面活性方面發揮優異的性能,可以獲得良好的分散性和分散穩定性。
通式(1)所表示的化合物的具體例子如下所示。但是,本發明并不局限于這些具體例子。
上述通式(1)或者(2)所表示的高分子化合物例如可以通過下述各方法進行合成。
1、使末端導入了選自羧基、羥基、氨基等的官能團的聚合物,與具有多個官能團(上述通式中的A1或A2)的酰鹵、或具有多個官能團(上述通式中的A1或A2)的鹵代烷、或具有多個官能團(上述通式中的A1或A2)的異氰酸酯等進行高分子反應的方法。
2、使末端導入了碳-碳雙鍵的聚合物,與具有多個官能團(上述通式中的A1或A2)的硫醇進行邁克爾加成反應的方法。
3、使末端導入了碳-碳雙鍵的聚合物,與具有多個官能團(上述通式中的A1或A2)的硫醇在自由基引發劑的存在下進行反應的方法。
4、使末端導入了多個硫醇基的聚合物,與導入了碳-碳雙鍵的官能團(上述通式中的A1或A2)在自由基引發劑的存在下進行反應的方法。
5、用具有多個官能團(上述通式中的A1或A2)的硫醇化合物作為鏈轉移劑,使乙烯基單體進行自由基聚合的方法。
其中,從合成容易性來看,優選2、3、4、5合成方法,更優選3、4、5合成方法,特別優選合成方法5。另外,關于這些合成方法,可以參考日本特願2006-129714號說明書第0184~0216段中記載的內容。
此外,作為分子量為1000以上的高分子化合物也可以使用下述具有酸性基團的高分子化合物(下文中也將該化合物稱為“含有酸性基團的高分子化合物”),該高分子化合物優選為具有羧基的高分子化合物,更優選為含有(A)由具有羧基的化合物衍生的重復單元中的至少一種及(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重復單元中的至少一種的共聚化合物。
作為(A)由具有羧基的化合物衍生的重復單元,優選為下述通式(I)表示的重復單元,更優選為由丙烯酸或甲基丙烯酸衍生的重復單元,作為(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重復單元,優選為下述通式(II)表示的重復單元,更優選為下述通式(IV)表示的重復單元,特別優選為由丙烯酸芐基酯、甲基丙烯酸芐基酯、丙烯酸苯乙酯、甲基丙烯酸苯乙酯、丙烯酸3-苯基丙酯或甲基丙烯酸3-苯基丙酯衍生的重復單元。
通式(I)
通式(III)
通式(II)
通式(IV)
通式(V)
式中,R1表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基。R2表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基。R3表示下述通式(III)所示的基團。R4表示氫原子、碳原子數為1~5的烷基、羥基、碳原子數為1~5的羥烷基、或碳原子數為6~20的芳基。R5及R6各自獨立地表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基。i表示1~5的數。R7表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基。R8表示下述通式(V)所示的基團。R9表示碳原子數為2~5的烷基或碳原子數為6~20的芳基。R10及R11各自獨立地表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基。j表示1~5的數。
另外,就(A)由具有羧基的化合物衍生的重復單元和(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重復單元的聚合比例而言,重復單元(A)相對于全部重復單元數的數量比%優選為3~40,更優選為5~35。
如果沒有特別指定,本發明的制造方法中的分子量是指質均分子量。作為分子量的測定方法,可以列舉色譜法、粘度法、光散射法、沉降速度法等。在本發明中,如果沒有特別說明,都是使用通過凝膠滲透色譜(載體四氫呋喃)進行測定并經過聚苯乙烯換算的質均分子量。
高分子化合物可以是水溶性、油溶性中的任一種,也可以是水溶性且油溶性的。
高分子化合物的添加方式可以是高分子化合物溶解于水性溶劑或有機溶劑中形成的溶液,也可以是固體狀態,另外,也可以是它們的組合。作為采用溶解于溶劑中形成的溶液進行添加的方法,例如可以列舉溶解于與凝集的有機粒子液的溶劑相同的溶劑中,以此狀態添加到凝集的有機粒子液中的方法;溶解于與凝集的有機粒子液的溶劑混溶但不同的溶劑中,以此狀態添加到凝集的有機粒子液中的方法。采用溶解于溶劑中形成的溶液進行添加時,對高分子化合物的濃度沒有特別限定,但優選為1~70質量%,更優選為2~65質量%,特別優選為3~60質量%。
高分子化合物的添加可以是以下任意時間析出形成顏料納米粒子時或其前后、濃縮時或其前后、分散濃縮后的凝集有機粒子時或其前后、這些工序結束后,另外也可以分為多次添加。其中在本發明中,優選將質均分子量1000以上的高分子化合物與后述的第3溶劑同時添加,更優選先將該高分子化合物與第3溶劑混合,再將該混合液添加到濃縮后的顏料納米粒子液中。相對于100質量份顏料,高分子化合物的添加量優選為0.1~1000質量份,更優選為5~500質量份,特別優選為10~300質量份。
作為分子量為1000以上的高分子化合物,除了上述化合物外,例如可以列舉聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇的部分縮甲醛化物、聚乙烯醇的部分縮丁醛化物、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、聚環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、聚酰胺、纖維素衍生物、淀粉衍生物等。另外,還可以使用褐藻酸鹽、明膠、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯膠、黃蓍膠、木質素磺酸鹽等天然高分子化合物類。另外,作為具有酸性基團的高分子化合物,可以列舉聚硫酸乙烯酯、縮合萘磺酸等。
作為具有羧基的高分子化合物,例如可以列舉聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、側鏈帶有羧基的纖維素衍生物等。作為含有(A)由具有羧基的化合物衍生的重復單元中的至少一種及(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重復單元中的至少一種的共聚化合物,可以列舉諸如日本特開昭59-44615號公報、特開昭54-34327號公報、特公昭58-12577號公報、特公昭54-25957號公報、特開昭59-53836號公報及特開昭59-71048號公報中記載的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化的馬來酸共聚物等。另外,作為特別優選的例子,可以列舉美國專利第4139391號說明書中記載的丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及其它乙烯基化合物的多元共聚物。
作為乙烯基化合物的例子,可以列舉苯乙烯或取代的苯乙烯(例如乙烯基甲苯、乙烯基乙苯)、乙烯基萘或取代的乙烯基萘、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈等。優選苯乙烯。
這些高分子化合物可以僅使用1種,也可以組合使用2種以上,也可以與分子量不足1000的化合物并用。
在本發明的顏料納米粒子的制造方法中,優選在顏料納米粒子析出后所得的分散液中含有第3溶劑。對第3溶劑的種類沒有特別的限定,優選為有機溶劑,例如,優選為酯類化合物溶劑、醇類化合物溶劑、芳香族化合物溶劑、脂肪族化合物溶劑、酮類化合物溶劑,特別優選為酯類化合物溶劑、酮類化合物溶劑。
此外,在本發明中,將成為最終所希望的分散介質(連續相)、并且與第1溶劑和第2溶劑中的任意一者均不同的溶劑統稱為“第3類溶劑”,其包含了上述的第3溶劑和后述的第4溶劑。
作為酯類化合物溶劑,例如可以列舉2-(1-甲氧基)丙基乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等。作為醇類化合物溶劑,例如可以列舉甲醇、乙醇、正丁醇、異丁醇等。作為芳香族化合物溶劑,例如可以列舉苯、甲苯、二甲苯等。作為脂肪族化合物溶劑,例如可以列舉正己烷、環己烷等。作為酮類化合物溶劑,例如可以列舉甲乙酮、丙酮、環己酮等。
其中,優選乳酸乙酯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇,更優選乳酸乙酯。它們可以單獨使用1種,也可以二種以上合用。還有,良溶劑(第1溶劑)、不良溶劑(第2溶劑)、第3溶劑、及上述高沸點有機溶劑相互之間不相同。
對第3溶劑的添加時間沒有特別的限定,只要是在顏料納米粒子析出后添加即可,優選在析出顏料納米粒子后進行濃縮、除去工序之后向其中添加。并且,如上所述,優選采用這樣的步驟經過第1次的濃縮、除去工序之后,添加第3溶劑,然后進行第2次的濃縮、除去工序,使溶劑成分再次減少、除去。之后,優選添加預定的高沸點有機溶劑。
對第3溶劑的添加量沒有特別的限定,相對于100質量份顏料納米粒子,優選為100~300000質量份,更優選為500~1000質量份。
如果需要,可以將凝集狀態的有機顏料納米粒子進行微細分散(在本發明中,進行微細分散是指使分散液中的凝集微粒的凝集狀態解除,提高分散度)。
對于上述凝集的有機顏料納米粒子,為了使其能夠通過過濾器快速過濾,并再次獲得良好的分散狀態,優選該有機顏料納米粒子以能夠實現再分散的絮狀物這種凝集程度而獲得。
為此,采用通常的分散化方法不能充分達到微粒化的分散程度,需要微細化效率進一步得到提高的方法。
作為將這種納米粒子的凝集體進行微細分散的方法,例如可以采用超聲波分散方法及施加物理能量的方法。
所使用的超聲波照射裝置優選具有能夠施加10kHz以上的超聲波的功能,例如可以列舉超聲波均化器、超聲波清洗機等。如果超聲波照射時液溫上升,則會引起納米粒子的熱凝集,因此優選液溫為1~100℃,更優選為5~60℃。作為溫度控制方法,可以通過控制分散液溫度、對控制分散液溫度的溫度調節層進行溫度控制等來實施。
對作為施加物理能量使濃縮后的有機納米粒子進行分散時使用的分散機沒有特別的限制,例如可以列舉捏合機、輥式磨碎機、精碎機、高速研磨機、溶解機、均勻混合器、砂磨機等分散機。另外,還可以列舉高壓分散法,及通過使用微珠進行分散的方法作為優選方法。
作為有機納米粒子分散物的優選制造方法,優選采用以下方法,即用樹脂成分對著色劑進行混煉分散處理,使得混煉分散處理后在25℃下的粘度為10,000mPa·s以上,最好為100,000mPa·s以上的較高粘度,然后添加溶劑,進行微分散處理,使得微分散處理后的粘度為1,000mPa·s以下,最好為100mPa·s以下的較低粘度。
再分散處理中使用的機械為二輥混煉機、三輥混煉機、球磨機、Tron磨(トロンミル)、溶解機、捏合機、共捏合機、均化器、摻合器、單螺桿或雙螺桿擠出機等,一邊施加高剪切力一邊進行分散。接著,添加溶劑,主要使用豎型或水平型砂磨機、針磨機、縫磨機(slit mill)、超聲波分散機、高壓分散機等,利用由0.1~1mm粒徑的玻璃、氧化鋯等構成的微珠進行微分散處理。另外還可以使用0.1mm以下的微珠進行精密分散處理。
另外,也可以將主顏料和輔助顏料分別進行分散處理后,混合兩種分散液,再進行分散處理,或將主顏料和輔助顏料一起進行分散處理。
另外,關于分散的詳細內容,記載于T.C.Patton著“Paint Flowand Pigment Dispersion”(1964年,John Wiley and Sons公司刊行)等,也可以使用該方法。
顏料納米粒子例如可以在分散于載體中的狀態下使用。上述載體是指涂料處于液體狀態時使顏料分散的介質部分,包括液狀的與上述顏料結合并固著涂膜的部分(粘結劑)和對其進行溶解稀釋的成分(有機溶劑)。
可以根據目的來適當地確定再分散化后的顏料納米粒子分散組合物中的顏料納米粒子的濃度,但是優選顏料納米粒子相對于分散組合物的總量為2~30質量%,更優選為4~20質量%,特別優選為5~15質量%。對于如上所述的在載體中分散的情況,粘結劑及溶解稀釋用成分的量可以根據有機顏料的種類等進行適當確定,相對于分散組合物的總量,粘結劑的量優選為1~30質量%,更優選為3~20質量%,特別優選為5~15質量%。溶解稀釋用成分的量優選為5~80質量%,更優選為10~70質量%。
在有機納米粒子分散組合物中,可以將再分散后的有機納米粒子(初級粒子)形成為微細分散化的粒子,其粒徑優選為10~1000nm,更優選為10~500nm,特別優選為10~50nm。另外,再分散后的粒子的Mv/Mn優選為1.0~2.0,更優選為1.0~1.8,特別優為1.0~1.5。
根據本發明的制造方法,例如有機納米粒子分散組合物或后述的著色感光性樹脂組合物中所含的顏料粒子盡管已經是納米尺寸(例如10~100nm)這樣的微小粒徑,但是仍然能夠進行濃縮再分散。因此,用于濾色器時,其光學濃度高、濾色器表面的均勻性優異、對比度高,并且減少了圖像噪聲。
而且,可以使有機顏料納米粒子分散組合物、著色感光性樹脂組合物中所含的有機顏料納米粒子進行高度地且均勻地微細分散,因此在較薄厚度下也能發揮高著色濃度,可以使例如濾色器等的厚度變薄。
另外,在有機顏料納米粒子分散組合物、著色感光性樹脂組合物中,通過使其含有顯示出鮮明色調及高著色力的顏料,其作為用于制作例如校色器或濾色器的圖像形成材料是優異的。
而且,對于形成著色圖像時曝光、顯影時所使用的堿性顯影液,可以在有機納米粒子分散組合物、著色感光性樹脂組合物中使用作為粘結劑(binder)的可溶于堿性水溶液的物質,這也符合環境保護的需要。
另外,作為有機顏料納米粒子分散組合物、著色感光性樹脂組合物中使用的溶劑(顏料的分散介質),可以使用具有適度干燥性的有機溶劑,從涂覆后的干燥來看,該要求也是可以滿足的。
本發明的著色感光性樹脂組合物含有上述有機顏料納米粒子的分散物、粘結劑、單體或低聚物、光聚合引發劑或光聚合引發劑體系。以下,對著色感光性樹脂組合物的各成分進行說明。
關于有機顏料納米粒子及其分散物的制備方法,已經進行了詳細敘述。顏料納米粒子的含量,相對于著色感光性樹脂組合物中的全部固形物(在本發明中,全部固形物是指除有機溶劑外的組分的合計)優選為3~90質量%,更優選為20~80質量%,進一步優選為25~60質量%。如果該量過多,則分散液的濃度上升,有時會導致制造適應性上的問題。如果過少,則著色力不足。作為具有著色劑功能的顏料納米粒子(顏料粒子),粒徑優選為0.1μm以下,特別優選粒徑為0.08μm以下。另外,也可以與用于調色的常用顏料組合使用。顏料可以使用以上所述的那些顏料。
單體或低聚物優選為具有2個以上的烯屬不飽和雙鍵、并且通過光照可進行加成聚合的多官能單體。作為這種單體和低聚物,可以列舉分子中具有至少一個可進行加成聚合的烯屬不飽和基團、常壓下的沸點在100℃以上的化合物。作為其例子,可以列舉二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯及苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯等單官能丙烯酸酯或單官能甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯酰氧丙基)醚、三(丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯、三(丙烯酰氧乙基)氰脲酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯;三羥甲基丙烷或甘油等多官能醇上加成環氧乙烷或環氧丙烷后再經(甲基)丙烯酸酯化而形成的物質等多官能丙烯酸酯或多官能甲基丙烯酸酯。另外,還可以列舉如日本特開平10-62986號公報的通式(1)及(2)中記載的那些在多官能醇上加成環氧乙烷或環氧丙烷后再經(甲基)丙烯酸酯化而形成的化合物作為適合的物質。
另外,還可列舉日本特公昭48-41708號公報、特公昭50-6034號公報及特開昭51-37193號公報中記載的聚氨酯丙烯酸酯類;特開昭48-64183號公報、特公昭49-43191號公報及特公昭52-30490號公報中記載的聚酯丙烯酸酯類;作為環氧樹脂和(甲基)丙烯酸的反應生成物的環氧丙烯酸酯類等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
其中,優選三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
另外,還可以列舉日本特開平11-133600號公報中記載的“聚合性化合物B”作為適合的物質。
這些單體或低聚物可以單獨使用,或混合二種以上使用,該單體或低聚物相對于著色感光性樹脂組合物的全部固形物的含量通常為5~50質量%,優選為10~40質量%。如果該量過多,則難以控制顯影性,會在制造適應性上產生問題。如果過少,則曝光時的固化力不足。
作為粘結劑,優選具有酸性基團的粘結劑,可以在制備濾色器用噴墨墨水或者著色感光性樹脂組合物時添加該粘結劑,也優選在制造上述顏料納米粒子分散組合物時、或在形成顏料納米粒子時添加。可以將粘結劑添加到有機顏料溶液以及不良溶劑(向該不良溶劑中添加有機顏料溶液以生成顏料納米粒子)的兩者或者一者中。或者也優選在形成顏料納米粒子時通過其他的體系來添加粘結劑溶液。
粘結劑優選在側鏈上具有羧酸基或羧酸酯基等極性基團的堿可溶性聚合物。作為其例子,可以列舉在日本特開昭59-44615號公報、特公昭54-34327號公報、特公昭58-12577號公報、特公昭54-25957號公報、特開昭59-53836號公報和特開昭59-71048號公報中記載的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化的馬來酸共聚物等。此外,還可以列舉在側鏈上具有羧酸基的纖維素衍生物,除此之外,也優選使用在帶有羥基的聚合物上加成環狀酸酐后形成的物質。而且,作為特別優選的例子,可以列舉在美國專利第4,139,391號的說明書中記載的(甲基)丙烯酸芐基酯和(甲基)丙烯酸的共聚物,以及(甲基)丙烯酸芐基酯、(甲基)丙烯酸和其他的單體形成的多元共聚物。
粘結劑可以單獨使用,也可以以與通常的成膜性聚合物并用形成組合物的狀態使用,相對于100質量份顏料納米粒子,粘結劑的添加量一般為10~200質量份,優選為25~100質量份。
另外,為了提高交聯效率,可以使用在側鏈上具有聚合性基團的化合物,也可以采用紫外光固化樹脂和熱固性樹脂等。此外,作為粘結劑樹脂,可以采用在側鏈的一部分上具有水溶性原子團的有機高分子聚合物。
作為光聚合引發劑或光聚合引發劑體系(在本發明中,光聚合引發劑體系是指由多種化合物組合起來實現光聚合引發功能的混合物),可以列舉美國專利第2367660號說明書中公開的鄰偶酰酮(vicinal polyketaldonyl)化合物、美國專利第2448828號說明書中記載的偶姻醚化合物、美國專利第2722512號說明書中記載的α-烴取代的芳香族偶姻化合物、美國專利第3046127號說明書及美國專利第2951758號說明書中記載的多環醌化合物、美國專利第3549367號說明書中記載的三芳基咪唑二聚物和對氨基酮的組合、日本特公昭51-48516號公報中記載的苯并噻唑化合物和三鹵甲基-s-三嗪化合物、美國專利第4239850號說明書中記載的三鹵甲基-三嗪化合物、美國專利第4212976號說明書中記載的三鹵甲基噁二唑化合物等。特別優選三鹵甲基-s-三嗪、三鹵甲基噁二唑及三芳基咪唑二聚物。
另外,還可以列舉日本特開平11-133600號公報中記載的“聚合引發劑C”,以及作為肟類的1-苯基-1,2-丙二酮-2-(鄰乙氧羰基)肟、O-苯甲酰基-4’-(苯硫基)苯甲酰基-己基-酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦酰氧化物、六氟磷酸-三烷基苯鏻鹽等作為優選的物質。
這些光聚合引發劑或光聚合引發劑體系可以單獨使用,也可以混合二種以上使用,特別優選使用二種以上。如果使用至少二種光聚合引發劑,則特別可以減少顯示特性中的顯示不均勻現象。
相對于著色感光性樹脂組合物的全部固形物來說,光聚合引發劑或光聚合引發劑體系的含量通常為0.5~20質量%,優選為1~15質量%。如果該量過多,則敏感度過高,難以控制。如果過少,則曝光敏感度過低。
在著色感光性樹脂組合物中,除上述成分外,另外還可以使用制備樹脂組合物用的有機溶劑(第4溶劑)。對作為有機溶劑的例子沒有特別的限定,可以列舉酯類、醚類、酮類。在這些溶劑中,優選使用3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙基溶纖劑、乳酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯等作為溶劑。這些溶劑可以單獨使用或組合二種以上使用。另外,作為該第4溶劑,可以使用上述的高沸點有機溶劑,例如,必要時可以使用沸點為180℃~250℃的溶劑。相對于樹脂組合物的總量,第4溶劑的含量優選為10~95質量%。
此外,在著色感光性樹脂組合物中,優選含有適宜的表面活性劑。作為合適的表面活性劑,可以列舉日本特開2003-337424號公報、特開平11-133600號公報中公開的表面活性劑。相對于樹脂組合物總量,表面活性劑的含量優選為5質量%以下。
著色感光性樹脂組合物中優選含有熱聚合抑制劑。作為該熱聚合抑制劑的例子,可以列舉氫醌、氫醌單甲基醚、對甲氧基苯酚、二叔丁基對甲酚、鄰苯三酚、叔丁基兒茶酚、苯醌、4,4’-硫雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-巰基苯并咪唑、吩噻嗪等。相對于樹脂組合物總量,熱聚合抑制劑的含量優選為1質量%以下。
必要時,在著色感光性樹脂組合物中,除了上述著色劑(顏料)外還可以添加上述著色劑(染料、顏料)。使用著色劑中的顏料時,最好使其在著色感光性樹脂組合物中達到均勻分散,因此其粒徑優選為0.1μm以下,特別優選在0.08μm以下。
作為染料或顏料,具體來說,作為上述顏料適合使用日本特開2005-17716號公報的
~
中記載的著色材料,特開2005-361447號公報的
~
中記載的顏料,以及特開2005-17521號公報的
~
中記載的著色劑。相對于樹脂組合物總量,輔助使用的染料或顏料的含量優選為5質量%以下。
必要時,著色感光性樹脂組合物中可以含有紫外線吸收劑。作為紫外線吸收劑,除了日本特開平5-72724號公報中記載的化合物外,還可列舉水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、氰基丙烯酸酯類、鎳螯合物類、受阻胺類等。
相對于樹脂組合物總量,紫外線吸收劑的含量優選為5質量%以下。
另外,除上述添加劑外,著色感光性樹脂組合物中還可以含有日本特開平11-133600號公報中記載的“粘結助劑”及其他的添加劑等。
本發明的濾色器的對比度優異。在本發明中,對比度表示在兩片偏振片之間,偏振光軸平行時的透光量與偏振光軸垂直時的透光量之比(參見“1990年第7回色彩光學コンフアレンス,512色表示10.4”サイズTFT-LCD用カラ-フイルタ,植木、小關、福永、山中”等)。
濾色器的對比度高是指與液晶組合時的明暗區別可以變大,為了用液晶顯示器取代CRT,這是非常重要的性能。
將本發明的濾色器作為電視用濾色器使用時,優選在F10光源下,紅(R)、綠(G)及藍(B)的所有單色色度與下表記載值(以下,在本發明中稱為“標準色度”。)之差(ΔE)在5以內,更優選在3以內,特別優選在2以內。
本發明中的色度是利用顯微分光光度儀(ォリンパス光學社制造,OSP100或200)測定的,并且作為F10光源下2度視野的結果進行計算的,用xyz表色體系的xyY值進行表示。另外,與標準色度的差以La*b*表色體系的色差表示。
具備本發明的濾色器的液晶顯示裝置,對比度高、黑色密實性等描繪力優異,特別優選為VA制式。也適合用作筆記本電腦用顯示器及電視監視器等大畫面的液晶顯示裝置等。另外,本發明的濾色器可以用于CCD器件中,發揮優異的性能。
實施例 下面基于實施例對本發明進行更詳細的說明,但是本發明并不局限于此。
(合成例-1)堿性分散助劑的合成 <示例化合物BA-1>
向溴代十一酸(10.0質量份)中添加亞硫酰氯(20.0質量份),加熱回流1小時之后,減壓蒸掉過剩的亞硫酰氯。將剩余物滴入到溶解有5-氨基苯并咪唑酮(7.0質量份)和三乙胺(3.8質量份)的NMP(和光純藥工業株式會社制造)(100質量份)溶液中,在100℃加熱1小時。加入水(200質量份),過濾出析出的固體,用水、甲醇洗滌,從而得到了BA-1前體(12.6質量份),收率為83%。將BA-1前體(5質量份)溶于NMP(40質量份)中,向其中添加50%二甲基胺水溶液(20質量份),在100℃加熱3小時。添加甲醇(100質量份),過濾出析出的固體,用甲醇洗滌,從而得到了示例化合物BA-1(3.5質量份)(m.p.>300℃),收率為78%。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2(s,12H),1.2-1.4(m,2H),1.5-1.6(m,2H),2.0(s,6H),2.1(t,2H),2.2(t,2H),6.8(d,1H),7.0(d,1H),7.4(s,1H),9.6(s,1H),10.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物BA-2>
將采用與上述示例化合物BA-1同樣的合成方法所合成的BA-1前體(3質量份)溶于NMP(24質量份)中,向其中添加嗎啉(6.5質量份),在100℃加熱4.5小時。添加甲醇(100質量份),過濾出析出的固體,用甲醇洗滌,從而得到了示例化合物BA-2(2.6質量份)(m.p.>300℃),收率為86%。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2(s,12H),1.3-1.4(m,2H),1.5-1.6(m,2H),2.2-2.3(m,8H),3.5(t,4H),6.8(d,1H),7.0(d,1H),7.4(s,1H),9.6(s,1H),10.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物BA-3>
將采用與上述示例化合物BA-1同樣的合成方法所合成的BA-1前體(3質量份)溶于NMP(24質量份)中,向其中添加咪唑(5.1質量份),在100℃加熱6.5小時。添加乙腈(200質量份),過濾出析出的固體,用乙腈洗滌,從而得到了示例化合物BA-3(2.3質量份)(m.p.為276-278℃),收率為80%。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2(s,12H),1.5-1.6(m,2H),1.6-1.7(m,2H),3.9(t,2H),6.8(d,1H),6.9-7.0(m,2H),7.2(s,1H),7.4(s,1H),7.8(s,1H),9.7(s,1H),10.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物BA-4>
向溴代己酸(7.4質量份)中添加亞硫酰氯(20.0質量份),加熱回流1小時之后,減壓蒸掉過剩的亞硫酰氯。將剩余物滴入到溶解有5-氨基苯并咪唑酮(7.0質量份)和三乙胺(3.8質量份)的NMP(和光純藥工業株式會社制造)(100質量份)溶液中,在100℃下加熱1小時。加入水(200質量份),過濾出析出的固體,用水洗滌,從而得到了BA-4前體(12.0質量份),收率為88%。將BA-4前體(5質量份)溶于NMP(46質量份)中,向其中添加50%二甲基胺水溶液(22質量份),在100℃下加熱3小時。添加乙腈(100質量份),過濾出析出的固體,用乙腈洗滌,從而得到了示例化合物BA-4(3.4質量份)(m.p.>300℃),收率為85%。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2-1.3(m,2H),1.3-1.4(m,2H),1.5-1.6(m,2H),2.0(s,6H),2.1(t,2H),2.2(t,2H),6.8(d,1H),7.0(d,1H),7.4(s,1H),9.7(s,1H),10.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物BA-5>
向溴代十一酸(10.0質量份)中添加亞硫酰氯(20.0質量份),加熱回流1小時之后,減壓蒸掉過剩的亞硫酰氯。將剩余物滴加到溶解有2-氨基苯并咪唑酮(5.0質量份)和三乙胺(3.8質量份)的NMP(和光純藥工業株式會社制)(100質量份)溶液,在100℃加熱3小時。加入水(200質量份),過濾出析出的固體,用水洗滌,從而得到了BA-5前體(11.5質量份),收率為80%。將BA-5前體(5質量份)溶于NMP(43質量份)中,向其中添加50%二甲基胺水溶液(21質量份),在100℃加熱3.5小時。添加水(100質量份),過濾出析出的固體,用水洗滌,從而得到了示例化合物BA-5(4.0質量份)(m.p.為137-139℃),收率為88%。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2-1.4(m,14H),1.5-1.6(m,2H),2.0(s,6H),2.1(t,2H),2.4(t,2H),6.8(d,1H),7.0-7.1(m,2H),7.4-7.5(m,2H)。
<示例化合物BA-6>
向溴代十一酸(10.0質量份)中添加亞硫酰氯(20.0質量份),加熱回流1小時之后,減壓蒸掉過剩的亞硫酰氯。將剩余物滴加到溶解有3-氨基蒽醌(8.4質量份)和三乙胺(3.8質量份)的NMP(100質量份)溶液中,在100℃加熱3小時。加入水(200質量份),過濾出析出的固體,用水洗滌,從而以85%的收率得到了BA-6前體(15.0質量份)。將BA-6前體(5質量份)溶于NMP(35質量份)中,向其中添加50%二甲基胺水溶液(17質量份),在100℃加熱6.5小時。添加乙腈-水11溶液(100質量份),過濾出析出的固體,用乙腈-水11溶液洗滌,從而以82%的收率得到了示例化合物BA-6(3.8質量份)(m.p.為176-178℃)。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2-1.3(m,14H),1.6-1.7(m,2H),2.0(s,6H),2.1(t,2H),2.4(t,2H),7.8-7.9(m,2H),8.0-8.2(m,4H),8.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物BA-7>
向溴代十一酸(10.0質量份)中添加亞硫酰氯(20.0質量份),加熱回流1小時之后,減壓蒸掉過剩的亞硫酰氯。將剩余物滴加到溶解有5-氨基尿嘧啶(4.8質量份)和三乙胺(3.8質量份)的NMP(100質量份)溶液中,在100℃加熱3小時。加入水(200質量份),過濾出析出的固體,用水洗滌,從而以84%的收率得到了BA-7前體(11.8質量份)。將BA-7前體(5質量份)溶于NMP(44質量份)中,向其中添加50%二甲基胺水溶液(21質量份),在100℃加熱4小時。添加乙腈(100質量份),過濾出析出的固體,用乙腈洗滌,從而以66%的收率得到了示例化合物BA-7(3.0質量份)(b.p.183-185℃)。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.2(s,12H),1.3-1.4(m,2H),1.4-1.5(m,2H),2.0(s,6H),2.1(t,2H),2.3(t,2H),8.0(s,1H),9.0(s,1H)。
<實施例1-1-1> 將1000體積份的甲磺酸(和光純藥株式會社制造)加熱至80℃,同時向其中添加45質量份顏料C.I.顏料紫23(クラリアント株式會社制造、Hostaperm Violet RL-NF)及上述示例化合物BA-1(東京化成工業社制造、4.5質量份),制得顏料溶液A-1。
另外準備4000質量份的水,作為不良溶劑。
這里,將溫度控制為25℃,向利用GK-0222-10型ラモンドスタ-ラ-(商品名,藤澤藥品工業社制造)以500rpm的轉速進行攪拌的不良溶劑中,用NP-KX-500型大容量無脈動泵(商品名,日本精密化學社制造)注入80℃的顏料溶液A-1。輸送顏料溶液A-1的管道的流體通路直徑以及供給口直徑均為2.2mm,將供給口放入到不良溶劑中,以200mL/min的流速注入220mL顏料溶液A-1,由此形成有機顏料粒子,制得顏料分散液A-1。使用日機裝社制造的ナノトラツクUPA-EX150測定該顏料分散液的粒徑。
用pH試紙(ADVANTEC社制造)測定該顏料分散液的pH,結果為1,添加48%的氫氧化鈉水溶液進行中和,直至pH為9。用光學顯微鏡觀察生成的凝集體。
使用濾紙(ADVANTEC社制造、No.2)過濾出上述的凝集體,測定此時過濾所需要的時間。將過濾出的有機納米顏料用水(300質量份)洗滌。
向300質量份的乳酸乙酯中添加80質量份的非水性分散劑C-1(上述示例高分子化合物C-1),配制成溶液,將該溶液添加到上述顏料納米粒子濃縮糊中。用溶解機以1500rpm的轉速攪拌60分鐘,再添加25質量份的乙酸乙酯,再用溶解機以500rpm的轉速攪拌10分鐘,得到顏料納米粒子乳酸乙酯分散液A-1。用旋轉蒸發儀將上述顏料納米粒子乳酸乙酯分散液A-1中的溶劑除去,得到本發明的有機顏料粉末A-1。
使用上述有機顏料粉末A-1,制備具有下述組成的顏料分散組合物A-1。
上述有機顏料粉末A-1 1質量份 1,3-丁二醇二乙酸酯 4質量份 然后,利用電動磨M-50(アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直徑為0.65mm的氧化鋯微珠,在圓周速度9m/s的條件下,將具有上述組成的顏料分散組合物A-1分散1小時。
將得到的顏料分散組合物進行下述的評價。結果如表1所示。
(1)有機納米粒子水性分散液的平均粒徑 使用日機裝社制造的ナノトラツク UPA-EX150測定數均粒徑。
(2)凝集體的直徑 用光學顯微鏡觀察凝集體并參考另外觀察得到的標準,測定了凝集體的直徑。這里所謂的凝集體的直徑是這樣測定的測定從凝集體的一端到另一端的長度,在一個凝集體中將最大的長度定義為直徑。這里所謂凝集體是指作為本來肉眼看不到的初級粒子的納米粒子,聚集變大增長為二次粒子。
(3)過濾時間 使用直徑9cm的布氏漏斗和濾紙(アドバンテツク社制造、No.2(商品名)),通過抽氣機進行減壓過濾,測定相當于每1g顏料所需的過濾時間。
(4)對比度評價 將所得到的顏料分散組合物A-1~F-1,分別涂覆于玻璃基板上使厚度為2μm,制作了試樣。作為背光部件,使用在三波長冷陰極管光源(東芝ライテツク(株)社制造的FWL18EX-N)上設置擴散板而形成的裝置,在兩片偏振片((株)サンリツ社制造的偏振片HLC2-2518)之間放置試樣,測定偏振光軸平行時和垂直時的透光量,將其比作為對比度(參見“1990年第7回色彩光學コンファレンス,512色表示10.4”サイズTFT-LCD用カラ-フイルタ,植木、小關、福永、山中”等)。關于兩片偏振片、試樣、色彩輝度儀的設置位置,在距離背光13mm的位置設置偏振片,在40mm~60mm的位置設置直徑11mm、長度20mm的圓筒,使其中透過的光照射在設置于65mm位置上的測定試樣上,使透過光穿過設置于100mm位置上的偏振片,由設置于400mm位置上的色彩輝度儀進行測定。將色彩輝度儀的測定角設定為2°。背光的光量的設定要使得在不設置試樣的狀態下,將兩片偏振片平行設置時輝度為1280cd/m2。
<實施例1-1-2> 進行與實施例1-1-1相同的操作,不同之處在于,將實施例1-1-1中的上述示例化合物BA-1變更為示例化合物BA-6。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物B-1。采用與實施例1-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物B-1,結果如表1所示。
<實施例1-1-3> 進行與實施例1-1-1相同的操作,不同之處在于,將實施例1-1-1中的上述示例化合物BA-1變更為示例化合物BA-7。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物C-1。采用與實施例1-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物C-1,結果如表1所示。
<實施例1-1-4> 進行與實施例1-1-1相同的操作,不同之處在于,將實施例1-1-1中的上述示例化合物BA-1與聚乙烯吡咯烷酮(K-25,商品名,和光純藥工業社制造,90質量份)一起添加。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物D-1。采用與實施例1-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物D-1,結果如表1所示。
<比較例1-1-1> 進行與實施例1-1-1相同的操作,不同之處在于,用聚乙烯吡咯烷酮(K-25,商品名,和光純藥工業社制造,90質量份)代替實施例1-1-1中的上述高分子化合物BA-1進行添加,并且用甲基丙烯酸/甲基丙烯酸芐酯共聚物來代替上述高分子化合物C-1。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物E-1。采用與實施例1-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物E-1,結果如表1所示。
<參考例1-1-1> 采用與實施例1-1-1相同的操作來制備水性顏料分散液,不同之處在于,不進行pH操作即進行分離,得到分散組合物F-1。對此時的過濾時間進行評價,結果如表1所示。
[表1] 由表1可知,通過使用本發明的堿性分散助劑,使微粒在水性分散液中暫時凝集,再將介質更換成有機溶劑從而使其再分散,這樣得到的非水性分散物能夠實現高對比度,而且過濾性好,能夠大幅縮短分離時間,并能夠顯著提高所希望的分散物及濾色器的特性及生產率。
<實施例1-2> 以下,對著色感光性樹脂組合物、濾色器的制造方法進行說明。
〔黑色(K)圖像的形成〕 用UV清洗裝置清洗無堿玻璃基板后,再用清洗劑使用毛刷清洗,再用超純水采用超聲波進行清洗。將該基板在120℃下進行3分鐘熱處理后,使表面狀態穩定。
將該基板冷卻到23℃后,使用具有狹縫狀管嘴的用于玻璃基板的涂覆機(エフ·エ—·エス·アジア社制造,商品名MH-1600)將由下述表2中記載的組成所構成的著色感光性樹脂組合物K1涂覆在該基板上。接著用VCD(真空干燥裝置;東京応化工業(株)社制造)干燥30秒鐘,使部分溶劑干燥并且涂布層不再流動后,在120℃下預烘干3分鐘,得到膜厚度為2.4μm的感光性樹脂層K1。
[表2]
采用具有超高壓水銀燈的鄰近型曝光機(日立ハイテク電子エンジニアリング株式會社制),使基板和掩模(具有圖像圖案的石英曝光掩模)保持垂直立放狀態,將曝光掩模面和該感光性樹脂層間的距離設定為200μm,在300mJ/cm2的曝光量下進行圖案曝光。
接下來,用噴淋噴嘴將純水噴霧,使該感光性樹脂層K1的表面均勻潤濕。然后用KOH類顯影液(含有KOH、非離子表面活性劑,商品名CDK-1,富士フイルムエレクトロニクスマテアルズ公司制造)在23℃、平頭噴嘴的壓力為0.04MPa下噴淋顯影80秒,得到具有圖案的圖像。接下來,用超高壓清洗噴嘴在9.8MPa的壓力下噴射超純水,除去殘渣,得到黑(K)的圖像K。然后在220℃下熱處理30分鐘。
〔紅色(R)像素的形成〕 在形成有上述圖像K的基板上,使用具有下述表3中記載的組成的著色感光性樹脂組合物R1,采用與形成上述黑色(K)圖像相同的工序,進行熱處理后形成像素R。該感光性樹脂層R1的膜厚及顏料(C.I.P.R.254及C.I.P.R.177)的涂覆量如下所示。
感光性樹脂膜厚(μm) 1.60 顏料涂覆量(g/m2)1.00 C.I.P.R.254的涂覆量(g/m2) 0.70 C.I.P.R.177的涂覆量(g/m2) 0.30 [表3]
〔綠色(G)像素的形成〕 在形成有上述圖像K和像素R的基板上,采用具有下述表4中記載的組成的著色感光性樹脂組合物G1,按照與形成上述黑(K)圖像的工序相同的工序,在熱處理完成后,形成像素G。該感光性樹脂層G1的膜厚以及顏料(C.I.P.G.36和C.I.P.Y.150)的涂覆量如下所示。
感光性樹脂膜厚(μm) 1.60 顏料涂覆量(g/m2)1.92 C.I.P.G.36的涂覆量(g/m2) 1.34 C.I.P.Y.150的涂覆量(g/m2) 0.58 [表4]
〔藍色(B)像素的形成〕 在形成有上述圖像K、像素R和像素G的基板上,采用具有下述表5中記載的組成的著色感光性樹脂組合物B1,按照與形成上述黑(K)圖像的工序相同的工序,在熱處理完成后,形成像素B,從而得到目標濾色器A。
該感光性樹脂層B1的膜厚以及顏料(C.I.P.B.15:6和C.I.P.V.23)的涂覆量如下所示。
感光性樹脂膜厚(μm) 1.60 顏料涂覆量(g/m2) 0.75 C.I.P.B.15:6的涂覆量(g/m2) 0.45 C.I.P.V.23的涂覆量(g/m2) 0.30 [表5]
這里,對上述表2~5中記載的著色感光性樹脂組合物K1、R1、G1、B1的制備進行詳細地說明。
著色感光性樹脂組合物K1通過以下方式得到,即,首先稱取表2中記載量的K顏料分散物1、丙二醇單甲基醚乙酸酯,在溫度24℃(±2℃)下進行混合,并以150rpm的轉速攪拌10分鐘。接著,稱取表2中記載量的甲乙酮、粘結劑2、氫醌單甲基醚、DPHA液、聚合引發劑A(2,4-雙(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧基羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪)、表面活性劑1,在溫度25℃(±2℃)下依次添加,并在溫度40℃(±2℃)下以150rpm的轉速攪拌30分鐘。
另外,在表2記載的組合物中,關于下述成分,其組成如下所示。
<K顏料分散物1> ·碳黑(商品名Nipex 35、デグサジヤパン(株)社制造) 13.1質量份 ·顏料分散劑A(根據日本特開2000-239554號公報合成的下列化合物C-1) 0.65質量份 (參照日本特開2000-239554號公報) ·聚合物(甲基丙烯酸芐酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比的無規共聚物,分子量3.7萬) 6.72質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 79.53質量份 <表面活性劑1> (メガファツクF-780-F(大日本油墨化學工業(株)社制造)) ·C6F13CH2CH2OCOCH=CH2 40質量份 H(OCH(CH3)CH2)7OCOCH=CH255質量份和 H(OCH2CH2)7OCOCH=CH25質量份 形成的共聚物(分子量3萬)30質量份 <粘結劑2> ·聚合物(甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸=78/22摩爾比的無規共聚物,分子量3.8萬) 27質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 73質量份 <DPHA液> ·二季戊四醇六丙烯酸酯(含有阻聚劑MEHQ500ppm,日本化藥(株)社制造,商品名KAYARAD DPHA) 76質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯24質量份 著色感光性樹脂組合物R1通過以下方式得到,即,首先稱取表3中記載量的R顏料分散物1、R顏料分散物2、丙二醇單甲基醚乙酸酯,在溫度24℃(±2℃)下進行混合,并以150rpm的轉速攪拌10分鐘。接著,稱取表3中記載量的甲乙酮、粘結劑1、DPHA液、聚合引發劑B(2-三氯甲基-5-(對苯乙烯基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑)、聚合引發劑A(2,4-雙(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧基羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪)、吩噻嗪,在溫度24℃(±2℃)下依次添加,并以150rpm的轉速攪拌30分鐘。然后,稱取表3中記載量的表面活性劑1,在溫度24℃(±2℃)下添加,并以30rpm的轉速攪拌5分鐘,然后用尼龍篩#200過濾。
另外,在表3記載的組合物中,R顏料分散物1、2采用國際公開WO2006/121016號的實施例1中記載的方法分別制備得到,其組成為下述的質量份。
<R顏料分散物1> ·C.I.P.R.254(商品名Irgaphor Red BT-CF、チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ(株)社制造) 10質量份 ·顏料分散劑A 1質量份 ·聚合物(甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比的無規共聚物,分子量3萬) 10質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 79質量份 ·聚合物(甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比的無規共聚物,分子量3萬) 15質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 62.5質量份
顏料分散劑A <粘結劑1> ·聚合物(甲基丙烯酸芐酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=38/25/37摩爾比的無規共聚物,分子量4萬) 27質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯73質量份 <R顏料分散物2> ·C.I.P.R.177(商品名Cromophtal Red A2B、チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ(株)社制造) 22.5質量份 ·聚合物(甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比的無規共聚物,分子量3萬)15質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯62.5質量份 著色感光性樹脂組合物G1通過以下方式得到,即,首先稱取表4中記載量的G顏料分散物1、Y顏料分散物1、丙二醇單甲基醚乙酸酯,在溫度24℃(±2℃)下進行混合,并以150rpm的轉速攪拌10分鐘。接著,稱取表4中記載量的甲乙酮、環己酮、粘結劑2、DPHA液、聚合引發劑B(2-三氯甲基-5-(對苯乙烯基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑)、聚合引發劑A(2,4-雙(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧基羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪)、吩噻嗪,在溫度24℃(±2℃)下依次添加,并以150rpm的轉速攪拌30分鐘。然后,稱取表4中記載量的表面活性劑1,在溫度24℃(±2℃)下添加,并以30rpm的轉速攪拌5分鐘,然后使用尼龍篩#200過濾。
另外,在表4記載的組合物中,G顏料分散物1使用富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)社制造的GT-2(商品名),Y顏料分散物1是使用御國色素(株)社制造的CFエロ—EX3393(商品名)。
著色感光性樹脂組合物B1通過以下方式得到,即,首先稱取表5記載量的B顏料分散物1、V顏料分散組合物1、丙二醇單甲基醚乙酸酯,在溫度24℃(±2℃)下進行混合,并以150rpm的轉速攪拌10分鐘,接著,稱取表5記載量的甲乙酮、粘結劑3、DPHA液、聚合引發劑B(2-三氯甲基-5-(對苯乙烯基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑)、吩噻嗪,在溫度25℃(±2℃)下依次添加,并在溫度40℃(±2℃)下以150rpm的轉速攪拌30分鐘。然后,稱取表5記載量的表面活性劑1,在溫度24℃(±2℃)下添加,并以30rpm的轉速攪拌5分鐘,然后使用尼龍篩#200過濾。
另外,在表5記載的組合物中,B顏料分散物1使用御國色素(株)社制造的CFブル—EX3357(商品名)。V顏料分散組合物1使用上述的顏料分散組合物A-1。
粘結劑3的組成如下所示。
<粘結劑3> ·聚合物(甲基丙烯酸芐基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=36/22/42摩爾比的無規共聚物,分子量3.7萬) 27質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 73質量份 按照以上方法,制造了濾色器A-1。分別用B-1~E-1代替在制造濾色器A-1時作為V顏料分散組合物1而使用的顏料分散組合物A-1,采用與制作濾色器A-1相同的操作分別制作濾色器B-1~E-1。
采用與上述對比度的測定相同的方法測定各個濾色器的對比度,結果如表6所示。
〔表6〕 由上述結果可知,本發明的濾色器均為對比度高的、良好的濾色器。
<實施例1-3> 用濾色器A-1~E-1來制造液晶顯示裝置并對其顯示特性進行評價。
(ITO電極的形成) 將形成有上述濾色器的玻璃基板裝入濺射裝置中,在100℃下全面真空蒸鍍1300埃厚的ITO(銦錫氧化物)后,在240℃下退火90分鐘使ITO結晶,形成ITO透明電極。
(隔墊的形成) 采用與日本特開2004-240335號公報的[實施例1]中記載的隔墊形成方法相同的方法,在上述制作的ITO透明電極上形成隔墊。
(用于控制液晶取向的突起的形成) 使用下述的正型感光性樹脂層用涂覆液,在上述形成有隔墊的ITO透明電極上形成用于控制液晶取向的突起。
但是,曝光、顯影及烘烤工序采用以下方法。
安裝鄰近型曝光機(日立ハイテク電子エンジニアリング株式會社制造),使規定的光掩模與感光性樹脂層表面的距離為100μm,利用超高壓水銀燈以150mJ/cm2的照射能量透過該光掩模進行近接式曝光。
接著,使用2.38%的氫氧化四甲基銨水溶液,通過噴淋式顯影裝置在33℃下向基板噴霧30秒,同時進行顯影。由此通過顯影除去了感光性樹脂層上的不需要部分(曝光部分),從而得到了液晶顯示裝置用基板,其中在該基板的濾色器側形成了由形成所希望圖案形狀的感光性樹脂層構成的用于控制液晶取向的突起。
然后,將形成有該用于控制液晶取向的突起的液晶顯示裝置用基板在230℃下烘烤30分鐘,從而在液晶顯示裝置用基板上形成固化的用于控制液晶取向的突起。
<正型感光性樹脂層用涂覆液配方> ·正型抗蝕劑液(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)社制造的FH-2413F) 53.3質量份 ·甲乙酮46.7質量份 ·メガファツクF-780F(大日本油墨化學工業(株)社制造) 0.04質量份 在上述獲得的液晶顯示裝置用基板上進一步設置由聚酰亞胺構成的取向膜。
然后,在以包圍濾色器像素群的方式設置于周圍的具有遮光性的隔壁上相當于外框的部位,印刷環氧樹脂密封劑。進一步滴注MVA模式用液晶,并與相對的基板粘貼,然后對粘貼的基板進行熱處理,使密封劑固化。在以這種方式得到的液晶單元的兩面上粘貼(株)サンリツツ社制造的偏光板HLC2-2518。接著,由三波長冷陰極管光源(東芝ライテツク(株)社制造的FWL18EX-N)構造背光,將其安裝在設置有上述偏光板的液晶單元的背面側,形成液晶顯示裝置。
相對于使用了比較例的濾色器的液晶顯示裝置,使用了本發明的濾色器的液晶顯示裝置顯示出優異的黑色密實性和藍色描繪力,具有良好的顯示性能。
(合成例-2)酸性化合物的合成 <示例化合物A-1的合成>
將5-氨基苯并咪唑酮(30.0質量份)溶解在NMP(和光純藥工業株式會社制造)(160質量份)中,向其中添加戊二酸酐(18.6質量份),在室溫下攪拌1.5小時。加入水(100質量份),過濾出析出的固體,用水、甲醇洗滌,從而得到了示例化合物A-1(39質量份)(m.p.>300℃),收率為80%。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.7-1.9(m,2H),2.2-2.4(m,4H),6.8(d,1H),7.0(d,1H),7.4(s,1H),9.7(s,1H),10.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物A-2的合成>
將5-氨基苯并咪唑酮(10.0質量份)溶解在NMP(55質量份)中,向其中添加二甘醇酸酐(6.3質量份),在室溫下攪拌1小時。加入水(100質量份),過濾出析出的固體,用水、甲醇洗滌,從而以60%的收率得到了示例化合物A-2(9.8質量份)(m.p.290-291℃(分解))。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ4.1(s,2H),4.2(s,2H),6.8(d,1H),7.1(d,1H),7.5(s,1H),9.7(s,1H),10.4(s,1H),10.5(s,1H)。
<示例化合物A-4的合成>
將5-氨基苯并咪唑(10.0質量份)溶解在NMP(75質量份)中,向其中添加戊二酸酐(8.6質量份),在60℃加熱6小時。加入水(100質量份),過濾出析出的固體,用水、甲醇洗滌,從而以60%的收率得到了示例化合物A-4(9.8質量份)(m.p.284-286℃)。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.8-1.9(m,2H),2.2-2.3(m,2H),2.4-2.5(m,2H),7.0-7.1(m,2H),7.4-7.5(m,2H)。
<示例化合物A-5的合成>
將5-氨基尿嘧啶(10.0質量份)溶解在NMP(80質量份)中,向其中添加戊二酸酐(9.0質量份),在60℃加熱6小時。加入水(100質量份),過濾出析出的固體,用水洗滌,從而以66%的收率得到了示例化合物A-5(12.5質量份)(m.p.265-267℃)。
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ1.7-1.8(m,2H),2.2-2.3(m,2H),2.3-2.4(m,2H),8.0(d,1H),9.0(s,1H),10.8(brs,1H),11.4(s,1H),12.0(brs,1H)。
<實施例2-1-1> 向二甲基亞砜(DMSO)(953質量份)中添加C.I.顏料紅254(45質量份)和上述示例化合物A-1(4.5質量份),攪拌。向該溶液中添加28質量%的甲醇鈉甲醇溶液(30體積份),配制顏料溶液A-2。另外,準備水(4000質量份)作為顏料不溶性溶劑B。
向在30℃下利用藤澤制藥工業社制造的GK-0222-10型ラモンドスタ-ラ-(商品名)以500rpm的轉速進行攪拌的上述顏料不溶性溶劑B中,用日本精密科學社制造的NP-KX-500型大容量無脈動泵(商品名)按100mL/min的流速注入上述顏料溶液A-2,從而使有機顏料納米粒子結晶析出,得到水性有機納米水性分散液。使用日機裝社制造的ナノトラツクUPA-EX150測定該顏料分散液的粒徑。
用pH試紙(ADVANTEC社制造)測定該顏料分散液的pH,結果為12,添加濃鹽酸進行中和,直至pH為3。用光學顯微鏡觀察生成的凝集體。
使用濾紙(ADVANTEC社制造、No.2)來過濾上述的凝集體,測定此時過濾所需要的時間。將過濾出的有機納米顏料用水(300質量份)洗滌。
向300質量份乳酸乙酯中添加80質量份的非水性分散劑C-1(上述示例高分子化合物C-1),配制成溶液,將該溶液添加到上述顏料納米粒子濃縮糊中,用溶解機以1500rpm的轉速攪拌60分鐘后,添加25質量份乙酸乙酯,再用溶解機以500rpm的轉速攪拌10分鐘,得到顏料納米粒子乳酸乙酯分散液A-2。采用旋轉蒸發儀將上述顏料納米粒子乳酸乙酯分散液A-2的溶劑除去,由此得到本發明的有機顏料粉末A-2。
使用上述有機顏料粉末A-2,制備具有下述組成的顏料分散組合物A-2。
上述有機顏料粉末A-2 1質量份 1-甲氧基-2-丙基乙酸酯 4質量份 利用電動磨M-50(アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直徑為0.65mm的氧化鋯微珠,在圓周速度9m/s的條件下,將具有上述組成的顏料分散組合物A分散1小時,得到有機顏料納米粒子的顏料分散組合物A-2。
將得到的顏料分散組合物通過與實施例1-1-1相同的方法進行評價。結果如表7所示。
<實施例2-1-2> 進行與實施例2-1-1相同的操作,不同之處在于,使用下述非水性分散劑C-9(上述示例高分子化合物C-9)代替實施例2-1-1中的非水性分散劑C-1。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物B-2。進行與實施例2-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物B-2,結果如表7所示。
<實施例2-1-3> 進行與實施例2-1-1相同的操作,不同之處在于,在添加實施例2-1-2的上述示例化合物A-1時,與聚乙烯吡咯烷酮(K-25,商品名,和光純藥工業株式會社制造,90質量份)一起添加。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物C-2。進行與實施例2-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物C-2,結果如表7所示。
<實施例2-1-4> 進行與實施例2-1-1相同的操作,不同之處在于,使用A-4代替實施例2-1-1中的上述示例化合物A-1。將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物D-2。進行與實施例2-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物D-2,結果如表7所示。
<比較例2-1-1> 進行與實施例2-1-1相同的操作,不同之處在于,添加聚乙烯吡咯烷酮(K-25,商品名,和光純藥工業社制造,90質量份)來代替實施例2-1-1中的上述示例化合物A-1,并且使用甲基丙烯酸/甲基丙烯酸芐酯共聚物來代替上述高分子化合物C-1。但是,在分離時,由于使用濾紙(アドバンテツク社制造的濾紙No.2(商品名))顏料會漏出,所以使用過濾器(アドバンテツク社制造的H010A047A,商品名)進行分離。
將所得到的有機納米粒子非水性分散液稱為顏料分散組合物E-2。進行與實施例2-1-1相同的評價試驗來評價顏料分散組合物E-2,結果如表7所示。
<比較例2-1-2> 采用與實施例2-1-1相同的操作來制備水性顏料分散液,不同之處在于,不進行pH操作就進行分離,對其過濾時間進行評價。結果如表7所示。由于使用濾紙(アドバンテツク社制造的濾紙No.2(商品名))進行過濾時顏料會漏出,所以取而代之的是,使用過濾器(アドバンテツク社制造的H010A047A,商品名)來進行過濾,從而制備了分散組合物F-2。
[表7] 由表7可知,通過使用本發明的酸性分散助劑,將微粒在水性分散液中暫時凝集,再將介質更換成有機溶劑從而使其再分散,這樣得到的非水性分散物能夠實現高對比度,而且過濾性非常好,能夠大幅縮短分離時間,并能夠顯著提高所希望的分散物及濾色器的特性及生產率。
<實施例2-2> 采用與實施例1-2相同的方法制造著色感光性樹脂組合物、濾色器,不同之處在于以下幾點。
使用以下物質作為R顏料分散物。
<R顏料分散物1> ·顏料分散組合物A-2 ·聚合物(甲基丙烯酸芐酯/甲基丙烯酸=72/28摩爾比的無規共聚物,分子量3萬)15質量份 ·丙二醇單甲基醚乙酸酯 62.5質量份 另外,在表5記載的組合物中,作為V顏料分散物,使用御國色素(株)社制造的CFブル—EX3383。
按照以上方法,制造了濾色器A-2。分別用B-2~E-2代替在制造濾色器A-2時作為R顏料分散物1而使用的顏料分散組合物A-2,采用與制作濾色器A-2相同的操作分別制作出濾色器B-2~E-2。
采用與上述對比度的測定相同的方法測定各個濾色器的對比度,結果如表8所示。
〔表8〕 由上述結果可知,本發明的濾色器均為對比度高的、良好的濾色器。
<實施例2-3> 采用與實施例1-3相同的方法來制造液晶顯示裝置并對其顯示特性進行評價,不同之處在于,使用了濾色器A-2~E-2。
相對于使用了比較例的濾色器的液晶顯示裝置,使用了本發明的濾色器的液晶顯示裝置顯示出優異的黑色密實性和紅色描繪力,具有良好的顯示性能。
權利要求
1.一種分散助劑,其特征在于,由下述通式(1-1)或者(1-2)來表示,
在式(1-1)中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基;X表示至少碳原子數為2~20的二價連接基團;R1及R2各自獨立地表示氫原子、烷基、芳烷基、或者芳基,R1及R2可以互相連接,還可以進一步形成含有氧原子、氮原子、和/或硫原子的雜環;m表示1或2的自然數,
式(1-2)中,A11表示通過氮原子與羰基連接的雜環基;X11表示可以具有取代基的碳原子數為2~10的二價的亞烷基、醚基、或者聚醚基。
2.權利要求1所述的分散助劑,其特征在于,為上述通式(1-1)所表示的堿性分散助劑。
3.權利要求2所述的分散助劑,其特征在于,所述堿性分散助劑由下述通式(2-1)表示,
式中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基;Y表示氧原子或硫原子;1表示0或1的整數;n表示1~19的自然數;R1及R2各自獨立地表示氫原子、烷基、芳烷基、或者芳基,R1及R2可以互相連接,還可以進一步形成含有氧原子、氮原子、和/或硫原子的雜環;m表示1或2的自然數。
4.權利要求2或3所述的分散助劑,其特征在于,在通過更換介質由水性分散物而得到的非水性分散物中,同時對非水性分散劑和有機顏料納米粒子賦予分散性。
5.一種有機顏料納米粒子的水性分散物,其為含有有機顏料納米粒子、水和權利要求2~4中任意一項所述的堿性分散助劑的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子通過下述方法而得到,所述方法為將把有機顏料溶解于良溶劑中而得到的有機顏料溶液,與能夠與所述良溶劑混溶并且為所述有機顏料的不良溶劑的溶劑相混合,從而使所述有機顏料在該混合液中在所述堿性分散助劑的存在下,析出為納米尺寸的微粒。
6.權利要求5所述的有機顏料納米粒子的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子的初級粒子的平均粒徑為10~500nm。
7.一種有機顏料納米粒子的凝集體,其中通過使權利要求5或6所述的水性分散物的pH發生變化,將所述有機顏料納米粒子形成為能再分散的凝集狀態。
8.一種有機顏料納米粒子的非水性分散物,其是通過將權利要求7所述的凝集體的凝集狀態解除并再分散于非水性介質中而得到的。
9.權利要求8所述的有機顏料納米粒子的非水性分散物,其特征在于,至少含有一種具有酸性基團并且數均分子量為1000以上的高分子化合物。
10.一種著色感光性樹脂組合物,其特征在于,至少含有權利要求8或9所述的非水性分散物、粘結劑、單體或者低聚物、光聚合引發劑或者光聚合引發劑體系。
11.一種濾色器,其特征在于,是使用權利要求10所述的著色感光性樹脂組合物制作的。
12.一種液晶顯示裝置,其特征在于,具備權利要求11所述的濾色器。
13.權利要求1所述的分散助劑,其特征在于,為上述通式(1-2)所表示的酸性分散助劑。
14.權利要求13所述的分散助劑,其特征在于,在通過更換介質由水性分散物而得到的非水性分散物中,同時對非水性分散劑和有機顏料納米粒子賦予分散性。
15.一種有機顏料納米粒子的水性分散物,其為含有有機顏料納米粒子、水和權利要求13所述的酸性分散助劑的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子通過下述方法而得到,所述方法為將把有機顏料溶解于良溶劑中而得到的有機顏料溶液,與能夠與所述良溶劑混溶并且為所述有機顏料的不良溶劑的溶劑相混合,從而使所述有機顏料在該混合液中在所述酸性分散助劑的存在下,析出為納米尺寸的微粒。
16.權利要求15所述的有機顏料納米粒子的水性分散物,其特征在于,所述有機顏料納米粒子的初級粒子的平均粒徑為10~500nm。
17.一種有機顏料納米粒子的凝集體,其中通過使權利要求15或16所述的水性分散物的pH發生變化,將所述有機顏料納米粒子形成為能再分散的凝集狀態。
18.一種有機顏料納米粒子的非水性分散物,其是通過將權利要求17所述的凝集體的凝集狀態解除并再分散于非水性介質中而得到的。
19.權利要求18所述的有機顏料納米粒子的非水性分散物,其特征在于,至少含有一種數均分子量為1000以上的高分子化合物。
20.一種著色感光性樹脂組合物,其特征在于,至少含有權利要求18或19所述的非水性分散物、粘結劑、單體或者低聚物、光聚合引發劑或者光聚合引發劑體系。
21.一種濾色器,其特征在于,是使用權利要求20所述的著色感光性樹脂組合物制作的。
22.一種液晶顯示裝置,其特征在于,具備權利要求21所述的濾色器。
全文摘要
本發明提供分散助劑、分散物、凝集體、樹脂組合物、濾色器及液晶顯示裝置。所述分散助劑能夠提高濾色器的對比度和制造效率,并能使液晶顯示裝置具有良好的顯示特性。本發明的分散助劑的特征在于,由通式(1-1)或者(1-2)來表示。見式(1-1)中,A表示通過氮原子與連接基團鍵合的雜環基。X表示至少碳原子數為2~20的二價連接基團。R1及R2各自獨立地表示氫原子等。R1及R2可以互相連接,也可以進一步形成雜環。m表示1或2的自然數。見式(1-2)中,A11表示通過氮原子與羰基連接的雜環基。X11表示可以具有取代基的碳原子數2~10的二價的亞烷基、醚基、或者聚醚基。
文檔編號G02B5/20GK101396644SQ20081016884
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月28日 優先權日2007年9月28日
發明者大元誠, 二宮敏貴 申請人:富士膠片株式會社