カラーフィルタ、液晶表示素子およびカラーフィルタの製造方法
【課題】低温硬化による高信頼のカラーフィルタを提供し、これを用いて液晶表示素子を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ２０を、ジケトピロロピロール系顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料、トリアリールメタン系染料およびアゾ系染料の何れかを含む着色パターン６と、アルカリ可溶性樹脂並びに下式（１）または下式（２）の化合物を含む感放射線性樹脂組成物から形成される保護膜８と、光照射による分解により液晶配向制御能を示す低極性構造の配向膜１２とから構成する。カラーフィルタ２０を用いて液晶表示素子１を製造する。
【解決手段】カラーフィルタ２０を、ジケトピロロピロール系顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料、トリアリールメタン系染料およびアゾ系染料の何れかを含む着色パターン６と、アルカリ可溶性樹脂並びに下式（１）または下式（２）の化合物を含む感放射線性樹脂組成物から形成される保護膜８と、光照射による分解により液晶配向制御能を示す低極性構造の配向膜１２とから構成する。カラーフィルタ２０を用いて液晶表示素子１を製造する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジケトピロロピロール系顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料、トリアリールメタン系染料およびアゾ系染料からなる群より選ばれる少なくとも１種の着色剤を含有する着色パターンと、
一般式［ａ］で表される構成単位を含有するポリイミドに偏光した紫外線を照射して形成された配向膜と
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【化１】
（一般式［ａ］中、Ｐ１は脂環式構造を有する４価の有機基を表し、Ｐ２は２価の有機基を表す。）
【請求項２】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が４員環構造、５員環構造または６員環構造を有する４価の有機基あることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が下記の構造からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【化２】
（式中、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜４の有機基を表す。）
【請求項４】
前記着色パターンは、
［Ｉ］アルカリ可溶性樹脂、
［ＩＩ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［ＩＩＩ］感放射線性重合開始剤、および
［ＩＶ］前記着色剤
を含有する着色組成物から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記着色組成物はさらに、［Ｖ］下記式（１）で表される化合物、下記式（２）で表される化合物、３級アミン化合物、アミン塩、ホスホニウム塩、アミジン塩、アミド化合物、チオール化合物、ブロックイソシアネート化合物およびイミダゾール環含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含有することを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ。
【化３】
【化４】
（式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つは電子吸引性基であり、かつＲ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６のアルキル基で置換されていてもよい。
式（２）中、Ｒ７〜Ｒ１６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ７〜Ｒ１６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６の炭化水素基で置換されていてもよい。Ａは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数２〜６のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。）
【請求項６】
前記着色組成物に含有される［Ｉ］アルカリ可溶性樹脂は、（Ｉ−１）不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物からなる群より選択される少なくとも１種から形成される構成単位と、（Ｉ−２）エポキシ基含有不飽和化合物から形成される構成単位とを含む共重合体であることを特徴とする請求項４または５に記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
前記着色パターンは、２００℃以下の硬化温度で形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項８】
前記着色パターンの上に、
［Ａ］エポキシ基を有する化合物、
［Ｂ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［Ｃ］感放射線性重合開始剤、並びに
［Ｄ］上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物
を含有する感放射線性樹脂組成物から形成される保護膜を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項９】
前記感放射線性樹脂組成物に含有される［Ａ］エポキシ基を有する化合物は、重合体であることを特徴とする請求項８に記載のカラーフィルタ。
【請求項１０】
前記感放射線性樹脂組成物に含有される［Ａ］エポキシ基を有する化合物は、カルボキシル基をさらに有することを特徴とする請求項８または９に記載のカラーフィルタ。
【請求項１１】
前記保護膜は、２００℃以下の硬化温度で形成されたものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１２】
前記着色パターンは、前記保護膜の硬化温度より低い硬化温度で形成されたものであることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１４】
［１］ジケトピロロピロール系顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料、トリアリールメタン系染料およびアゾ系染料からなる群より選ばれる少なくとも１種の着色剤を含有する着色組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
［２］前記着色組成物の塗膜に着色パターンを形成する工程、
［３］前記着色パターンが形成された塗膜を２００℃以下で硬化する工程、
［４］一般式［ａ］で表される構成単位を含有するポリイミドの膜を、工程［３］の前記硬化した塗膜を有する基板の上に形成する工程、並びに
［５］前記ポリイミドの膜に偏光した紫外線を照射して配向膜を形成する工程
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【化５】
（一般式［ａ］中、Ｐ１は脂環式構造を有する４価の有機基を表し、Ｐ２は２価の有機基を表す。）
【請求項１５】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が４員環構造、５員環構造または６員環構造を有する４価の有機基あることを特徴とする請求項１４に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１６】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が下記の構造からなる群から選ばれる少なくとも１つの構造であることを特徴とする請求項１４または１５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【化６】
（式中、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜４の有機基を表す。）
【請求項１７】
前記着色組成物は、さらに［Ｉ］アルカリ可溶性樹脂、［ＩＩ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物および［ＩＩＩ］感放射線性重合開始剤を含有することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１８】
前記着色組成物は、下記式（１）で表される化合物、下記式（２）で表される化合物、３級アミン化合物、アミン塩、ホスホニウム塩、アミジン塩、アミド化合物、チオール化合物、ブロックイソシアネート化合物およびイミダゾール環含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含有することを特徴とする請求項１７に記載のカラーフィルタの製造方法。
【化７】
【化８】
（式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つは電子吸引性基であり、かつＲ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６のアルキル基で置換されていてもよい。
式（２）中、Ｒ７〜Ｒ１６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ７〜Ｒ１６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６の炭化水素基で置換されていてもよい。Ａは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数２〜６のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。）
【請求項１９】
工程［３］と工程［４］との間に、
［ｘ］［Ａ］エポキシ基を有する化合物、
［Ｂ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［Ｃ］感放射線性重合開始剤、および
［Ｄ］上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含有する感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
［ｘｉ］前記感放射線性樹脂組成物の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
［ｘｉｉ］工程［ｘｉ］で放射線が照射された前記塗膜を現像する工程、並びに
［ｘｉｉｉ］工程［ｘｉｉ］で現像された前記塗膜を２００℃以下で硬化する工程
を有することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２０】
工程［３］の硬化温度が、工程［ｘｉｉｉ］の硬化温度より低い温度であることを特徴とする請求項１９に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１】
ジケトピロロピロール系顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料、トリアリールメタン系染料およびアゾ系染料からなる群より選ばれる少なくとも１種の着色剤を含有する着色パターンと、
一般式［ａ］で表される構成単位を含有するポリイミドに偏光した紫外線を照射して形成された配向膜と
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【化１】
（一般式［ａ］中、Ｐ１は脂環式構造を有する４価の有機基を表し、Ｐ２は２価の有機基を表す。）
【請求項２】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が４員環構造、５員環構造または６員環構造を有する４価の有機基あることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が下記の構造からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【化２】
（式中、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜４の有機基を表す。）
【請求項４】
前記着色パターンは、
［Ｉ］アルカリ可溶性樹脂、
［ＩＩ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［ＩＩＩ］感放射線性重合開始剤、および
［ＩＶ］前記着色剤
を含有する着色組成物から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記着色組成物はさらに、［Ｖ］下記式（１）で表される化合物、下記式（２）で表される化合物、３級アミン化合物、アミン塩、ホスホニウム塩、アミジン塩、アミド化合物、チオール化合物、ブロックイソシアネート化合物およびイミダゾール環含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含有することを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ。
【化３】
【化４】
（式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つは電子吸引性基であり、かつＲ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６のアルキル基で置換されていてもよい。
式（２）中、Ｒ７〜Ｒ１６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ７〜Ｒ１６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６の炭化水素基で置換されていてもよい。Ａは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数２〜６のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。）
【請求項６】
前記着色組成物に含有される［Ｉ］アルカリ可溶性樹脂は、（Ｉ−１）不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物からなる群より選択される少なくとも１種から形成される構成単位と、（Ｉ−２）エポキシ基含有不飽和化合物から形成される構成単位とを含む共重合体であることを特徴とする請求項４または５に記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
前記着色パターンは、２００℃以下の硬化温度で形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項８】
前記着色パターンの上に、
［Ａ］エポキシ基を有する化合物、
［Ｂ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［Ｃ］感放射線性重合開始剤、並びに
［Ｄ］上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物
を含有する感放射線性樹脂組成物から形成される保護膜を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項９】
前記感放射線性樹脂組成物に含有される［Ａ］エポキシ基を有する化合物は、重合体であることを特徴とする請求項８に記載のカラーフィルタ。
【請求項１０】
前記感放射線性樹脂組成物に含有される［Ａ］エポキシ基を有する化合物は、カルボキシル基をさらに有することを特徴とする請求項８または９に記載のカラーフィルタ。
【請求項１１】
前記保護膜は、２００℃以下の硬化温度で形成されたものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１２】
前記着色パターンは、前記保護膜の硬化温度より低い硬化温度で形成されたものであることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１４】
［１］ジケトピロロピロール系顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン系顔料、トリアリールメタン系染料およびアゾ系染料からなる群より選ばれる少なくとも１種の着色剤を含有する着色組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
［２］前記着色組成物の塗膜に着色パターンを形成する工程、
［３］前記着色パターンが形成された塗膜を２００℃以下で硬化する工程、
［４］一般式［ａ］で表される構成単位を含有するポリイミドの膜を、工程［３］の前記硬化した塗膜を有する基板の上に形成する工程、並びに
［５］前記ポリイミドの膜に偏光した紫外線を照射して配向膜を形成する工程
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【化５】
（一般式［ａ］中、Ｐ１は脂環式構造を有する４価の有機基を表し、Ｐ２は２価の有機基を表す。）
【請求項１５】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が４員環構造、５員環構造または６員環構造を有する４価の有機基あることを特徴とする請求項１４に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１６】
前記構成単位を表す一般式［ａ］のＰ１が下記の構造からなる群から選ばれる少なくとも１つの構造であることを特徴とする請求項１４または１５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【化６】
（式中、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜４の有機基を表す。）
【請求項１７】
前記着色組成物は、さらに［Ｉ］アルカリ可溶性樹脂、［ＩＩ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物および［ＩＩＩ］感放射線性重合開始剤を含有することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１８】
前記着色組成物は、下記式（１）で表される化合物、下記式（２）で表される化合物、３級アミン化合物、アミン塩、ホスホニウム塩、アミジン塩、アミド化合物、チオール化合物、ブロックイソシアネート化合物およびイミダゾール環含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含有することを特徴とする請求項１７に記載のカラーフィルタの製造方法。
【化７】
【化８】
（式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つは電子吸引性基であり、かつＲ１〜Ｒ６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６のアルキル基で置換されていてもよい。
式（２）中、Ｒ７〜Ｒ１６は、それぞれ独立して水素原子、電子吸引性基またはアミノ基である。但し、Ｒ７〜Ｒ１６のうち少なくとも１つはアミノ基である。また、上記アミノ基は、水素原子の全部または一部が炭素数１〜６の炭化水素基で置換されていてもよい。Ａは、単結合、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルフィニル基、スルホニル基、メチレン基または炭素数２〜６のアルキレン基である。但し、上記メチレン基およびアルキレン基は、水素原子の全部または一部がシアノ基、ハロゲン原子またはフルオロアルキル基で置換されていてもよい。）
【請求項１９】
工程［３］と工程［４］との間に、
［ｘ］［Ａ］エポキシ基を有する化合物、
［Ｂ］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［Ｃ］感放射線性重合開始剤、および
［Ｄ］上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含有する感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
［ｘｉ］前記感放射線性樹脂組成物の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
［ｘｉｉ］工程［ｘｉ］で放射線が照射された前記塗膜を現像する工程、並びに
［ｘｉｉｉ］工程［ｘｉｉ］で現像された前記塗膜を２００℃以下で硬化する工程
を有することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２０】
工程［３］の硬化温度が、工程［ｘｉｉｉ］の硬化温度より低い温度であることを特徴とする請求項１９に記載のカラーフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２４９２８（Ｐ２０１３−２４９２８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６８５７（Ｐ２０１１−１５６８５７）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
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