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】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内のいずれかを含む着色パターン６と、シロキサンポリマーを含む第１の感放射線性樹脂組成物から得られる保護膜８と、アルカリ可溶性樹脂並びに下式（１）または下式（２）の化合物の少なくともいずれかを含む第２の感放射線性樹脂組成物から得られるスペーサ９とを用いてカラーフィルタ１０を製造する。カラーフィルタ１０を用いて液晶表示素子１を構成する。
【解決手段】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内のいずれかを含む着色パターン６と、シロキサンポリマーを含む第１の感放射線性樹脂組成物から得られる保護膜８と、アルカリ可溶性樹脂並びに下式（１）または下式（２）の化合物の少なくともいずれかを含む第２の感放射線性樹脂組成物から得られるスペーサ９とを用いてカラーフィルタ１０を製造する。カラーフィルタ１０を用いて液晶表示素子１を構成する。
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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、
［Ａ］シロキサンポリマー、
［Ｂ］ラジカル重合開始剤、および
［Ｃ］有機溶媒
を含有する第１の感放射線性樹脂組成物から形成される保護膜とを有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
さらに、
［α］アルカリ可溶性樹脂、
［β］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［γ］感放射線性重合開始剤、並びに
［δ］下記式（１）で表される化合物および下記式（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第２の感放射線性樹脂組成物から形成されるスペーサを有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【化１】
【化２】
（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３】
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または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記着色組成物はさらに、［Ｖ］上記式（１）で表される化合物、上記式（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３に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
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３または４に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
前記第１の感放射線性樹脂組成物に含有される［Ａ］シロキサンポリマーは、加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物であり、
当該加水分解性シラン化合物は、
（ａ１）下記式（Ａ−１）で示される加水分解性シラン化合物と、
（ａ２）下記式（Ａ−２）で示される加水分解性シラン化合物と
を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【化３】
【化４】
（式（Ａ−１）中、Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ２はラジカル反応性官能基を含む有機基である。ｐは１〜３の整数である。但し、Ｒ１およびＲ２が複数となる場合、複数のＲ１およびＲ２はそれぞれ独立している。
式（Ａ−２）中、Ｒ３は炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ４は水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のフッ化アルキル基、フェニル基、ナフチル基、エポキシ基、アミノ基またはイソシアネート基である。ｎは０〜２０の整数である。ｑは０〜３の整数である。但し、Ｒ３およびＲ４が複数となる場合、複数のＲ３およびＲ４はそれぞれ独立している。）
【請求項７】
前記第１の感放射線性樹脂組成物は、［Ｄ］［Ａ］シロキサンポリマー以外のエチレン性不飽和化合物をさらに含有す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】
前記第１の感放射線性樹脂組成物は、［Ｅ］感放射線性酸発生剤または感放射線性塩基発生剤をさらに含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】
前記第２の感放射線性樹脂組成物に含有される［α］アルカリ可溶性樹脂は、（α−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、（α−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２〜８のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか１項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１〜１０のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１２】
前記スペーサは、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２〜１１のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】
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１〜１２のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１４】
前記着色パターンは、前記スペーサ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２〜１３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１５】
前記保護膜は、前記スペーサ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２〜１４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１６】
光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて得られた配向膜を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１７】
前記配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて得られた配向膜であることを特徴とする請求項１６に記載のカラーフィルタ。
【請求項１８】
請求項１〜１７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１９】
［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］［Ａ］シロキサンポリマー、
［Ｂ］ラジカル重合開始剤、および
［Ｃ］有機溶媒
を含有する第１の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
［５」前記第１の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、
［６］工程［５］で放射線が照射された前記塗膜を現像する工程、
［７］工程［６］で現像された前記塗膜を２００℃以下で硬化する工程、
［８］［α］アルカリ可溶性樹脂、
［β］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［γ］感放射線性重合開始剤、および
［δ］下記式（１）で表される化合物および下記式（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第２の感放射線性樹脂組成物の塗膜を、工程［７］の前記硬化した塗膜を有する基板の上に形成する工程、
［９］前記第２の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、
［１０］工程［９］で放射線が照射された前記塗膜を現像する工程、並びに
［１１］工程［１０］で現像された前記塗膜を２００℃以下で硬化してスペーサを形成する工程
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】
【化６】
（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２０】
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、［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１９に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２１】
工程［３］の硬化温度が、工程［７］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または２０に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２２】
工程［３］の硬化温度が、工程［１１］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１９〜２１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２３】
工程［７］の硬化温度が、工程［１１］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１９〜２２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２４】
工程［１１］の後に、［１２］配向膜を２００℃以下で形成する工程を有することを特徴とする請求項１９〜２３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２５】
工程［１２］は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて前記配向膜を形成することを特徴とする請求項２４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、
［Ａ］シロキサンポリマー、
［Ｂ］ラジカル重合開始剤、および
［Ｃ］有機溶媒
を含有する第１の感放射線性樹脂組成物から形成される保護膜とを有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
さらに、
［α］アルカリ可溶性樹脂、
［β］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［γ］感放射線性重合開始剤、並びに
［δ］下記式（１）で表される化合物および下記式（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第２の感放射線性樹脂組成物から形成されるスペーサを有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【化１】
【化２】
（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３】
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または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記着色組成物はさらに、［Ｖ］上記式（１）で表される化合物、上記式（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３に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
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３または４に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
前記第１の感放射線性樹脂組成物に含有される［Ａ］シロキサンポリマーは、加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物であり、
当該加水分解性シラン化合物は、
（ａ１）下記式（Ａ−１）で示される加水分解性シラン化合物と、
（ａ２）下記式（Ａ−２）で示される加水分解性シラン化合物と
を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【化３】
【化４】
（式（Ａ−１）中、Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ２はラジカル反応性官能基を含む有機基である。ｐは１〜３の整数である。但し、Ｒ１およびＲ２が複数となる場合、複数のＲ１およびＲ２はそれぞれ独立している。
式（Ａ−２）中、Ｒ３は炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ４は水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のフッ化アルキル基、フェニル基、ナフチル基、エポキシ基、アミノ基またはイソシアネート基である。ｎは０〜２０の整数である。ｑは０〜３の整数である。但し、Ｒ３およびＲ４が複数となる場合、複数のＲ３およびＲ４はそれぞれ独立している。）
【請求項７】
前記第１の感放射線性樹脂組成物は、［Ｄ］［Ａ］シロキサンポリマー以外のエチレン性不飽和化合物をさらに含有す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】
前記第１の感放射線性樹脂組成物は、［Ｅ］感放射線性酸発生剤または感放射線性塩基発生剤をさらに含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】
前記第２の感放射線性樹脂組成物に含有される［α］アルカリ可溶性樹脂は、（α−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、（α−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２〜８のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか１項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１〜１０のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１２】
前記スペーサは、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２〜１１のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】
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１〜１２のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１４】
前記着色パターンは、前記スペーサ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２〜１３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１５】
前記保護膜は、前記スペーサ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２〜１４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１６】
光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて得られた配向膜を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１７】
前記配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いて得られた配向膜であることを特徴とする請求項１６に記載のカラーフィルタ。
【請求項１８】
請求項１〜１７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１９】
［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］［Ａ］シロキサンポリマー、
［Ｂ］ラジカル重合開始剤、および
［Ｃ］有機溶媒
を含有する第１の感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
［５」前記第１の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、
［６］工程［５］で放射線が照射された前記塗膜を現像する工程、
［７］工程［６］で現像された前記塗膜を２００℃以下で硬化する工程、
［８］［α］アルカリ可溶性樹脂、
［β］エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物、
［γ］感放射線性重合開始剤、および
［δ］下記式（１）で表される化合物および下記式（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第２の感放射線性樹脂組成物の塗膜を、工程［７］の前記硬化した塗膜を有する基板の上に形成する工程、
［９］前記第２の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、
［１０］工程［９］で放射線が照射された前記塗膜を現像する工程、並びに
［１１］工程［１０］で現像された前記塗膜を２００℃以下で硬化してスペーサを形成する工程
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】
【化６】
（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２０】
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、［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１９に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２１】
工程［３］の硬化温度が、工程［７］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または２０に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２２】
工程［３］の硬化温度が、工程［１１］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１９〜２１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２３】
工程［７］の硬化温度が、工程［１１］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１９〜２２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２４】
工程［１１］の後に、［１２］配向膜を２００℃以下で形成する工程を有することを特徴とする請求項１９〜２３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２５】
工程［１２］は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて前記配向膜を形成することを特徴とする請求項２４に記載のカラーフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−４１１６５（Ｐ２０１３−４１１６５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８６５６（Ｐ２０１１−１７８６５６）
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【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２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
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