説明

カラーフィルタ用感放射線性組成物、その調製法、カラーフィルタおよびカラー液晶表示装置

【課題】 光透過率およびコントラスト比が高い赤色画素を形成することができ、かつ大型基板塗布に適したレオロジー特性を有するカラーフィルタ用感放射線性組成物を提供すること。
【解決手段】 (A)顔料、(B)分散剤、(C)(c1)(メタ)アクリル酸を含有してなるカルボキシル基含有不飽和単量体と、(c2)N−位置換マレイミドと、(c3)ポリスチレンマクロモノマーおよびポリメチルメタクリレートマクロモノマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種の他の共重合性不飽和単量体との共重合体、(D)多官能性単量体、(E)感放射線性ラジカル発生剤および(F)溶媒を含有する感放射線性組成物であって、(A)顔料がC.I.ピグメントレッド242を20重量%以上含み、かつ(A)顔料の平均粒径r(単位nm)が50≦r≦200である、カラーフィルタ用感放射線性組成物

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カラーフィルタ用感放射線性組成物、その調製法、カラーフィルタおよびカラー液晶表示装置に関する。より詳しくは、透過型あるいは反射型のカラー液晶装置、カラー撮像管素子等に用いられるカラーフィルタの製造に有用なカラーフィルタ用感放射線性組成物、その調製法、当該カラーフィルタ用感放射線性組成物から形成された赤色画素を有するカラーフィルタ、および当該カラーフィルタを具備するカラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
着色感放射線性組成物を用いてカラーフィルタを形成する方法としては、基板上あるいは予め所望のパターンの遮光層を形成した基板上に、着色感放射線組成物の塗膜を形成して、所望のパターン形状を有するマスクを介して放射線を照射(以下、「露光」という。)し、アルカリ現像液により現像して未露光部を溶解除去し、その後クリーンオーブンやホットプレートを用いてポストベークすることにより、各色の画素を得る方法が知られている(特許文献1、特許文献2参照)。
このようなカラーフィルタを具備する液晶表示素子には高輝度化が求められており、そのためカラーフィルタについても近年ますます高い光透過率が要求されている。このような要求に対しては、特許文献3に開示されているように、特に赤色画素に用いられる顔料としてC.I.ピグメントレッド254とC.I.ピグメントレッド242の併用が効果的であることが知られている。
【0003】
また近年、デジタルビデオカメラやハイビジョンテレビ等の普及に伴って、カラー液晶表示素子に、冬の海のような深い青や真っ赤な夕日を表示できるような高い色濃度に対する要求も高まってきている。そして、このような高い色濃度を表示するには、黒色表示部の「黒さ」がはっきりと表示されていないと、輪郭がぼけたメリハリのない画面となってしまうため、高い色濃度と同時に、高いコントラスト比を有する画素ないし着色層が求められている。
さらに、液晶表示素子の大型化に伴い、カラーフィルタ製造時のガラス基板も大型化が進んでいる。基板が大きくなると、基板全面を均一に塗布するのは困難となることが知られている。カラーフィルタ用感放射線性組成物の代表的な塗布方法としては、中央滴下法、スリット&スピン法、スリット法を挙げることができるが、これらを用いた場合の塗布性能には、液自体のレオロジーが大きく関与することがわかっている。塗布性能において、液体の望ましいレオロジーはニュートニアン液体であるが、顔料分散系における分散性能が不良な場合等は、より非ニュートニアン液体になる傾向がある。その場合、中央滴下法及びスリット&スピン法など、回転して膜厚を制御する塗布方法では、基板の中心と外側で膜厚差が現れ、回転をしないスリット法でも、塗出性やレベリング性が悪くなり、膜厚不均一性や筋ムラなどの塗布不良の原因となってしまうため、よりニュートニアン液体に近いレオロジー特性を有したカラーフィルタ用感放射線性組成物が求められている。
【特許文献1】特開平2−144502号公報
【特許文献2】特開平3−53201号公報
【特許文献3】特開2002−372618号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、光透過率およびコントラスト比が高い赤色画素を形成することができ、かつ大型基板塗布に適したレオロジー特性を有するカラーフィルタ用感放射線性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物と関連して、カラーフィルタおよびそれを備えたカラー液晶表示素子を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の上記目的および利点は、第一に、(A)顔料、(B)分散剤、(C)(c1)(メタ)アクリル酸を含有してなるカルボキシル基含有不飽和単量体と、(c2)N−位置換マレイミドと、(c3)スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、メチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ポリスチレンマクロモノマーおよびポリメチルメタクリレートマクロモノマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種の他の共重合性不飽和単量体との共重合体、(D)多官能性単量体、(E)感放射線性ラジカル発生剤および(F)溶媒を含有する感放射線性組成物であって、(A)顔料がC.I.ピグメントレッド242を20重量%以上含み、かつ(A)顔料の平均粒径r(単位nm)が50≦r≦200であることを特徴とするカラーフィルタ用感放射線性組成物によって達成される。
本発明でいう「放射線」は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を含むものを意味する。
【0006】
本発明の上記目的および利点は、第二に、C.I.ピグメントレッド242を20重量%以上含み、平均粒径が200nmを越える(A)顔料を、(B)分散剤、(C)共重合体の少なくとも一部および(F)溶媒の少なくとも一部を含む媒体中に分散させ、次いで得られた分散液を、(D)多官能性単量体、(E)感放射線性ラジカル発生剤および、必要により(C)共重合体および(F)溶媒と、混合することを特徴とする前記カラーフィルタ用感放射線性組成物の調製法によって達成される。
【0007】
本発明の上記目的および利点は、第三に、前記カラーフィルタ用感放射線性組成物から形成された赤色画素を有するカラーフィルタによって達成される。
【0008】
本発明の上記目的および利点は、第四に、前記カラーフィルタを具備するカラー液晶表示装置によって達成される。
【発明の効果】
【0009】
本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物は、大型基板塗布に適したレオロジー特性を有したものであり、光透過率およびコントラスト比が高い赤色画素を形成することができる。
したがって、本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物は、電子工業分野におけるカラー液晶表示装置用カラーフィルタを始めとする各種のカラーフィルタの形成に極めて好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明について詳細に説明する。
(A)顔料
本発明における顔料は、カラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行。以下同様。)におけるC.I.ピグメントレッド242を含むものである。
本発明における顔料は、場合により他の顔料をさらに含むことができる。
前記他の顔料としては、特に限定されるものでないが、カラーフィルタには高純度で高透過性の発色と耐熱性が求められることから、有機顔料が好ましい。
他の有機顔料としては、例えば、カラーインデックスにおいてピグメントに分類されている化合物、具体的には、下記のようなカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
【0011】
C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー20、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー31、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー153、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー166、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー211、
【0012】
C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ14、C.I.ピグメントオレンジ24、C.I.ピグメントオレンジ34、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントオレンジ40、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ46、C.I.ピグメントオレンジ49、C.I.ピグメントオレンジ51、C.I.ピグメントオレンジ61、C.I.ピグメントオレンジ64、C.I.ピグメントオレンジ68、C.I.ピグメントオレンジ70、C.I.ピグメントオレンジ71、C.I.ピグメントオレンジ72、C.I.ピグメントオレンジ73、C.I.ピグメントオレンジ74、
【0013】
C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド9、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド32、C.I.ピグメントレッド41、C.I.ピグメントレッド97、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド171、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド180、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド187、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド208、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド214、C.I.ピグメントレッド215、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド243、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントレッド262、C.I.ピグメントレッド264、C.I.ピグメントレッド272。
【0014】
これらの他の有機顔料のうち、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントレッド177およびC.I.ピグメントレッド254よりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、とりわけC.I.ピグメントレッド254が特に好ましい。
前記他の有機顔料は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明における顔料のC.I.ピグメントレッド242の含有率は、20重量%以上、すなわち20〜100重量%であり、好ましくは30〜100重量%、特に好ましくは50〜100重量%である。このような顔料を用いることにより、高コントラスト比であり、かつ高透過率の赤色画素を得ることができ、かつ大型基板塗布に適したレオロジー特性を有するカラーフィルタ用感放射線性組成物を得ることができる。
本発明において、C.I.ピグメントレッド242および他の顔料は、必要に応じて、再結晶法、再沈殿法、溶剤洗浄法、昇華法、真空加熱法や、これらの組み合わせ等により精製して使用することができる。
【0015】
本発明において使用される顔料の平均粒径r(単位nm)は、50≦r≦200、好ましくは50≦r≦150を満たすことが望ましい。このような平均粒径rの顔料を用いることにより、高コントラスト比であり、かつ高透過率の赤色画素を得ることができる。ここでいう「平均粒径」とは、顔料の一次粒子(単微結晶)が集合した二次粒子についての平均粒径を意味する。
また、本発明において使用される顔料の二次粒子の粒径分布(以下、単に「粒径分布」という。)は、(平均粒径±100)nmに入る二次粒子が、好ましくは全体の70重量%以上、より好ましくは80重量%以上であることが望ましい。
前記した平均粒径および粒径分布を有する顔料は、市販のC.I.ピグメントレッド242(平均粒径は通常、300nmを越える。)を、場合により使用される他の顔料(平均粒径は通常、300nmを越える。)と共に、(B)分散剤、(C)アルカリ可溶性樹脂および溶媒と混合した顔料混合液として、例えばビーズミル、ロールミル等の粉砕機を用いて、粉砕しつつ混合・分散することにより調製することができる。このようにして得られる顔料は、通常、顔料分散液の形態をとる。
【0016】
(B)分散剤
本発明における分散剤は、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルの如きポリオキシエチレンアルキルエーテル;ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテルの如きポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル;ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレートの如きポリエチレングリコールジエステル;ソルビタン脂肪酸エステル;脂肪酸変性ポリエステル;3級アミン変性ポリウレタン;ポリエチレンイミン類のほか、以下商品名で、KP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄社化学(株)製)、エフトップ(トーケムプロダクツ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラード(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子(株)製)や、Disperbyk−101、同−103、同−107、同−110、同−111、同−115、同−130、同−160、同−161、同−162、同−163、同−164、同−165、同−166、同−170、同−180、同−182、同−2000、同−2001(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)、ソルスパースS5000、同12000、同13240、同13940、同17000、同20000、同22000、同24000、同24000GR、同26000、同27000、同28000(以上、アビシア(株)製)、EFKA46、同47、同48、同745、同4540、同4550、同6750、EFKA LP4008、同4009、同4010、同4015、同4050、同4055、同4560、同4800、EFKA Polymer400、同401、同402、同403、同450、同451、同453(以上、エフカケミカルズ(株)製);アジスパ−PB−821、同822(味の素ファインテクノ(株)製)等を挙げることができる。
これらの分散剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0017】
本発明における分散剤の使用量(固形分換算)は、(A)顔料100重量部に対して、好ましくは1〜50重量部、さらに好ましくは3〜30重量部である。この場合、分散剤の使用量が1重量部未満では、得られる組成物の保存安定性が低下する傾向があり、一方50重量部を超えると、基板上に残渣が発生しやすくなる傾向がある。
また、顔料分散液を調製する際に使用される溶媒としては、例えば、本発明におけるカラーフィルタ用感放射線性組成物について後述する溶媒と同様のものを挙げることができる。
顔料分散液を調製する際の溶媒の使用量は、顔料100重量部に対して、好ましくは500〜1,000重量部、より好ましくは700〜900重量部である。
ビーズミルを用いて顔料分散液を調製する際には、例えば、直径0.5〜10mm程度のガラスビーズやチタニアビーズ等を使用し、顔料混合液を、好ましくは冷却水等で冷却しながら混合・分散することにより実施することができる。
この場合、ビーズの充填率は、好ましくはミル容量の50〜80%であり、顔料混合液の注入量は、好ましくはミル容量の20〜50%程度である。また処理時間は、好ましくは2〜50時間、より好ましくは2〜25時間である。
また、ロールミルを用いて顔料分散液を調製する際には、例えば、3本ロールミルや2本ロールミル等を使用し、顔料混合液を、好ましくは冷却水等で冷却しながら処理することにより実施することができる。
この場合、ロール間隔は10μm以下であることが好ましく、剪断力は、好ましくは108 dyn/秒程度である。また処理時間は、好ましくは2〜50時間、より好ましくは2〜25時間である。
このようにして調製された顔料分散液中の顔料の平均粒径および粒径分布は、動的光散乱法により測定することができる。
【0018】
(C)共重合体(アルカリ可溶性樹脂)
本発明における共重合体(アルカリ可溶性樹脂)としては、(A)顔料に対してバインダーとして作用し、かつカラーフィルタを製造する際の現像工程で用いられる現像液、特に好ましくはアルカリ現像液に対して可溶性を有するものであり、特に限定されるものではないが、カルボキシル基を有するアルカリ可溶性樹脂が好ましく、特に、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(以下、「カルボキシル基含有不飽和単量体」という。)と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体(以下、「共重合性不飽和単量体」という。)との共重合体(以下、「カルボキシル基含有共重合体」という。)が好ましい。
【0019】
カルボキシル基含有不飽和単量体としては、例えば、
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、けい皮酸の如き不飽和モノカルボン酸;
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物;
3価以上の不飽和多価カルボン酸またはその無水物;
こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕の如き2価以上の多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル;
ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートの如き両末端にカルボキシ基と水酸基とを有するポリマーのモノ(メタ)アクリレート
等を挙げることができる。
これらのカルボキシル基含有不飽和単量体のうち、こはく酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)およびフタル酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)は、それぞれM−5300およびM−5400(東亞合成(株)製)の商品名で市販されている。
前記カルボキシル基含有不飽和単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0020】
また、共重合性不飽和単量体としては、例えば、
マレイミド;
N−フェニルマレイミド、N−o−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(アクリジニル)マレイミドの如きN−位置換マレイミド;
スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、p−クロルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルの如き芳香族ビニル化合物;
インデン、1−メチルインデンの如きインデン類;
【0021】
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングルコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングルコール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[ 5.2.1.02,6 ] デカン−8−イル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレートの如き不飽和カルボン酸エステル;
【0022】
2−アミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、3−アミノプロピル(メタ)アクリレート、3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレートの如き不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル;
グリシジル(メタ)アクリレートの如き不飽和カルボン酸グリシジルエステル;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルの如きカルボン酸ビニルエステル;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルの如き他の不飽和エーテル;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデンの如きシアン化ビニル化合物;
(メタ)アクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドの如き不飽和アミド;
1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレンの如き脂肪族共役ジエン;
ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ポリシロキサンの如き重合体分子鎖の末端にモノ(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー等を挙げることができる。
これらの共重合性不飽和単量体は、単独でまたは2種以上一緒に使用することができる。
【0023】
本発明におけるカルボキシル基含有共重合体は、好ましくは、(c1)(メタ)アクリル酸を必須成分とし、場合によりこはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕および/またはω−カルボキシポリカクロラクトンモノ(メタ)アクリレートを含有するカルボキシル基含有不飽和単量体と、(c2)N−位置換マレイミドと、(c3)スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、メチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ポリスチレンマクロモノマーおよびポリメチルメタクリレートマクロモノマーよりなる群から選ばれる他の共重合性不飽和単量体の少なくとも1種との共重合体(以下、「カルボキシル基含有共重合体(C1)」という。)である。
【0024】
カルボキシル基含有共重合体(C1)の好ましい具体例としては、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/α−メチルスチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/フェニル(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/スチレン/フェニル(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/スチレン/アリル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン/アリル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカクロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカクロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカクロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカクロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド/スチレン/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体
等を挙げることができる。
【0025】
また、カルボキシル基含有共重合体(C1)以外のカルボキシル基含有共重合体としては、例えば、
(メタ)アクリル酸/メチル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/メチル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/メチル(メタ)アクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー共重合体、
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー共重合体
等を挙げることができる。
【0026】
カルボキシル基含有共重合体において、カルボキシル基含有不飽和単量体の共重合割合は、好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜40重量%である。この場合、該共重合割合が5重量%未満では、得られる感放射線性組成物のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向があり、一方50重量%を超えると、アルカリ現像液に対する溶解性が過大となり、アルカリ現像液により現像する際に、画素の基板からの脱落や画素表面の膜荒れを来たしやすくなる傾向がある。
【0027】
カルボキシル基含有共重合体(C1)において、カルボキシル基含有不飽和単量体の共重合割合は、好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜40重量%である。この場合、カルボキシル基含有不飽和単量体の共重合割合が5重量%未満では、得られる感放射線性組成物のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向があり、一方50重量%を超えると、アルカリ現像液に対する溶解性が過大となり、アルカリ現像液により現像する際に、画素の基板からの脱落を来たしやすくなる傾向がある。
【0028】
また、N−位置換マレイミドの共重合割合は、好ましくは5〜40重量%、より好ましくは10〜30重量%である。この場合、N−位置換マレイミドの共重合割合が5重量%未満では、現像時に残渣が発生しやすくなる傾向があり、一方40重量%を超えると、画素の基板への密着性が低下する傾向がある。
さらに、他の共重合性不飽和単量体の共重合割合は、好ましくは30〜90重量%、より好ましくは40〜80重量%である。この場合、他の共重合性不飽和単量体の共重合割合が30重量%未満では、画素の基板への密着性が低下する傾向があり、一方90重量%を超えると、アルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向がある。
【0029】
アルカリ可溶性樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したMwは、好ましくは3,000〜300,000、より好ましくは5,000〜100,000である。
また、アルカリ可溶性樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したMnは、好ましくは3,000〜60,000、より好ましくは5,000〜25,000である。
また、アルカリ可溶性樹脂のMwとMnの比(Mw/Mn)は、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜4である。
【0030】
本発明においては、このような特定のMwおよびMnを有するアルカリ可溶性樹脂を使用することによって、現像性に優れた感放射線性組成物が得られ、それにより、シャープなパターンエッジを有する画素パターンを形成することができるとともに、現像時に未露光部の基板上および遮光層上に残渣、地汚れ、膜残り等が発生し難くなる。
本発明において、アルカリ可溶性樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0031】
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の使用量は、(A)顔料100重量部に対して、好ましくは10〜1,000重量部、より好ましくは20〜500重量部である。この場合、アルカリ可溶性樹脂の使用量が10重量部未満では、例えば、アルカリ現像性が低下したり、未露光部の基板上や遮光層上に地汚れや膜残りが発生するおそれがあり、一方1,000重量部を超えると、相対的に顔料濃度が低下するため、薄膜として目的とする色濃度を達成することが困難となるおそれがある。
【0032】
(D)多官能性単量体
本発明における多官能性単量体は、2個以上の重合性不飽和結合を有する単量体である。
多官能性単量体としては、例えば、
エチレングリコール、プロピレングリコールの如きアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート;
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの如きポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート;
グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールの如き3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートやそのジカルボン酸変性物;
ポリエステル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、スピラン樹脂の如きオリゴ(メタ)アクリレート;
両末端ヒドロキシポリ−1,3−ブタジエン、両末端ヒドロキシポリイソプレン、両末端ヒドロキシポリカプロラクトンの如き両末端ヒドロキシル化重合体のジ(メタ)アクリレートや、
トリス〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕ホスフェート
等を挙げることができる。
【0033】
これらの多官能性単量体のうち、3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートやそのジカルボン酸変性物、具体的には、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が好ましく、就中、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートおよびジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが、画素の強度および表面平滑性に優れ、かつ未露光部の基板上および遮光層上に地汚れ、膜残り等を発生し難い点で特に好ましい。
前記多官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0034】
本発明における多官能性単量体の使用量は、(C)アルカリ可溶性樹脂100重量部に対して、好ましくは5〜500重量部、より好ましくは20〜300重量部である。この場合、多官能性単量体の使用量が5重量部未満では、画素の強度や表面平滑性が低下する傾向があり、一方500重量部を超えると、例えば、アルカリ現像性が低下したり、未露光部の基板上や遮光層上に地汚れ、膜残り等が発生しやすくなる傾向がある。
また、本発明においては、多官能性単量体と共に、重合性不飽和結合を1個有する単官能性単量体を併用することもできる。
前記単官能性単量体としては、例えば、(C)アルカリ可溶性樹脂について例示したカルボキシル基含有不飽和単量体や共重合性不飽和単量体と同様の単量体や、N−(メタ)アクリロイルモルフォリン、N−ビニルピロリドン、N−ビニル−ε−カプロラクタムのほか、商品名で、M−5600(東亞合成(株)製)等を挙げることができる。
これらの単官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0035】
本発明における単官能性単量体の使用割合は、多官能性単量体と単官能性単量体との合計量に対して、好ましくは90重量%以下、より好ましくは50重量%以下である。この場合、単官能性単量体の使用割合が90重量%を超えると、画素の強度や表面平滑性が不十分となるおそれがある。
本発明における多官能性単量体と単官能性単量体との合計使用量は、(C)アルカリ可溶性樹脂100重量部に対して、好ましくは5〜500重量部、より好ましくは20〜300重量部である。この場合、該合計使用量が5重量部未満では、画素の強度や表面平滑性が低下する傾向があり、一方500重量部を超えると、例えば、アルカリ現像性が低下したり、未露光部の基板上や遮光層上に地汚れ、膜残り等が発生しやすくなる傾向がある。
【0036】
(E)感放射線性ラジカル発生剤
本発明における光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、前記(D)多官能性単量体および場合により使用される単官能性単量体の重合を開始しうる活性種を発生することができる化合物である。
このような光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物、ジアゾ系化合物等を挙げることができる。
本発明において、光重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができるが、本発明における光重合開始剤としては、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物およびトリアジン系化合物の群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
【0037】
本発明における好ましい光重合開始剤のうち、アセトフェノン系化合物の具体例としては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパノン−1、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1、1−ヒドロキシシクロヘキシル・フェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタノン−1等を挙げることができる。
これらのアセトフェノン系化合物のうち、特に、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1等が好ましい。
前記アセトフェノン系化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0038】
本発明において、光重合開始剤としてアセトフェノン系化合物を使用する場合の使用量は、(D)多官能性単量体と単官能性単量体との合計100重量部に対して、好ましくは0.01〜100重量部、より好ましくは1〜80重量部、さらに好ましくは5〜60重量部である。この場合、アセトフェノン系化合物の使用量が0.01重量部未満では、露光による硬化が不十分となり、画素パターンが所定の配列に従って配置された着色層を得ることが困難となるおそれがあり、一方100重量部を超えると、形成された画素が現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
【0039】
また、前記ビイミダゾール系化合物の具体例としては、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール等を挙げることができる。
【0040】
これらのビイミダゾール系化合物のうち、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール等がさらに好ましく、これらのうち2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールが特に好ましい。
【0041】
前記ビイミダゾール系化合物は、溶剤に対する溶解性に優れ、未溶解物、析出物等の異物を生じることがなく、しかも感度が高く、少ないエネルギー量の露光により硬化反応を十分進行させるとともに、未露光部で硬化反応が生じることがないため、露光後の被膜は、現像液に対して不溶性の硬化部分と、現像液に対して高い溶解性を有する未硬化部分とに明確に区分され、それにより、アンダーカットのない画素パターンが所定の配列に従って配置された高精細な着色層を形成することができる。
前記ビイミダゾール系化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0042】
本発明において、光重合開始剤としてビイミダゾール系化合物を使用する場合の使用量は、(D)多官能性単量体と単官能性単量体との合計100重量部に対して、好ましくは0.01〜40重量部、より好ましくは1〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、ビイミダゾール系化合物の使用量が0.01重量部未満では、露光による硬化が不十分となり、画素パターンが所定の配列に従って配置された着色層を得ることが困難となるおそれがあり、一方40重量部を超えると、形成された画素が現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
【0043】
−水素供与体−
本発明においては、光重合開始剤としてビイミダゾール系化合物を用いる場合、下記する水素供与体を併用することが、感度をさらに改良することができる点で好ましい。
ここでいう「水素供与体」とは、露光によりビイミダゾール系化合物から発生したラジカルに対して、水素原子を供与することができる化合物を意味する。
本発明における水素供与体としては、下記で定義するメルカプタン系化合物、アミン系化合物等が好ましい。
前記メルカプタン系化合物は、ベンゼン環あるいは複素環を母核とし、該母核に直接結合したメルカプト基を1個以上、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1〜2個有する化合物(以下、「メルカプタン系水素供与体」という。)からなる。
また、前記アミン系化合物は、ベンゼン環あるいは複素環を母核とし、該母核に直接結合したアミノ基を1個以上、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1〜2個有する化合物(以下、「アミン系水素供与体」という。)からなる。
なお、これらの水素供与体は、メルカプト基とアミノ基とを同時に有することもできる。
【0044】
以下、これらの水素供与体について、より具体的に説明する。
メルカプタン系水素供与体は、ベンゼン環あるいは複素環をそれぞれ1個以上有することができ、またベンゼン環と複素環との両者を有することができ、これらの環を2個以上有する場合、縮合環を形成しても形成しなくてもよい。
また、メルカプタン系水素供与体は、メルカプト基を2個以上有する場合、少なくとも1個の遊離メルカプト基が残存する限りでは、残りのメルカプト基の1個以上がアルキル、アラルキルまたはアリール基で置換されていてもよく、さらには少なくとも1個の遊離メルカプト基が残存する限りでは、2個の硫黄原子がアルキレン基等の2価の有機基を介在して結合した構造単位、あるいは2個の硫黄原子がジスルフィドの形で結合した構造単位を有することができる。
さらに、メルカプタン系水素供与体は、メルカプト基以外の箇所で、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されていてもよい。
【0045】
このようなメルカプタン系水素供与体の具体例としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプト−2,5−ジメチルアミノピリジン等を挙げることができる。
これらのメルカプタン系水素供与体のうち、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール等が好ましく、2−メルカプトベンゾチアゾールが特に好ましい。
【0046】
次に、アミン系水素供与体は、ベンゼン環あるいは複素環をそれぞれ1個以上有することができ、またベンゼン環と複素環との両者を有することができ、これらの環を2個以上有する場合、縮合環を形成しても形成しなくてもよい。
また、アミン系水素供与体は、アミノ基の1個以上がアルキル基または置換アルキル基で置換されてもよく、またアミノ基以外の箇所で、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されていてもよい。
【0047】
このようなアミン系水素供与体の具体例としては、4、4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4、4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−ジエチルアミノアセトフェノン、4−ジメチルアミノプロピオフェノン、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノベンゾニトリル等を挙げることができる。
これらのアミン系水素供与体のうち、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が好ましく、特に4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
なお、アミン系水素供与体は、ビイミダゾール系化合物以外の光重合開始剤の場合においても、増感剤としての作用を有するものである。
本発明において、水素供与体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができるが、1種以上のメルカプタン系水素供与体と1種以上のアミン系水素供与体とを組み合わせて使用することが、形成された画素が現像時に基板から脱落し難く、また画素の強度および感度も高い点で好ましい。
【0048】
メルカプタン系水素供与体とアミン系水素供与体との好ましい組み合わせの具体例としては、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール/4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等を挙げることができ、さらに好ましい組み合わせは、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等であり、特に好ましい組み合わせは、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンである。
メルカプタン系水素供与体とアミン系水素供与体との組み合わせにおけるメルカプタン系水素供与体とアミン系水素供与体との重量比は、好ましくは1:1〜1:4、より好ましくは1:1〜1:3である。
【0049】
本発明において、水素供与体をビイミダゾール系化合物と併用する場合の使用量は、(D)多官能性単量体と単官能性単量体との合計100重量部に対して、好ましくは0.01〜40重量部、さらに好ましくは1〜30重量部、特に好ましくは1〜20重量部である。この場合、水素供与体の使用量が0.01重量部未満では、感度の改良効果が低下する傾向があり、一方40重量部を超えると、形成された画素が現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
【0050】
また、前記トリアジン系化合物の具体例としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロメチル基を有するトリアジン系化合物を挙げることができる。
これらのトリアジン系化合物のうち、特に2−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンが好ましい。
前記トリアジン系化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0051】
本発明において、光重合開始剤としてトリアジン系化合物を使用する場合の使用量は、(D)多官能性単量体と単官能性単量体との合計100重量部に対して、好ましくは0.01〜40重量部、より好ましくは1〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。この場合、トリアジン系化合物の使用量が0.01重量部未満では、露光による硬化が不十分となり、画素パターンが所定の配列に従って配置された着色層を得ることが困難となるおそれがあり、一方40重量部を超えると、形成された画素が現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
【0052】
−添加剤成分−
本発明におけるカラーフィルタ用感放射線性組成物は、必要に応じて種々の添加剤成分を含有することもできる。
前記添加剤成分としては、感放射線性組成物のアルカリ現像液に対する溶解特性をより改善し、かつ現像後の未溶解物の残存をより抑制する作用等を示す、有機酸あるいは有機アミノ化合物(但し、前記水素供与体を除く。)等を挙げることができる。
前記有機酸としては、分子中に1個以上のカルボキシル基を有する、脂肪族カルボン酸あるいはフェニル基含有カルボン酸が好ましい。
【0053】
前記脂肪族カルボン酸としては、例えば、ぎ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸の如き脂肪族モノカルボン酸;
しゅう酸、マロン酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルこはく酸、テトラメチルこはく酸、シクロヘキサンジカルボン酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸の如き脂肪族ジカルボン酸;
トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸の如き脂肪族トリカルボン酸
等を挙げることができる。
【0054】
また、前記フェニル基含有カルボン酸としては、例えば、カルボキシル基が直接フェニル基に結合した化合物や、カルボキシル基が2価の炭素鎖を介してフェニル基に結合した化合物等を挙げることができる。
フェニル基含有カルボン酸としては、例えば、安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸の如き芳香族モノカルボン酸;
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸;
トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリット酸の如き3価以上の芳香族ポリカルボン酸や、
フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロけい皮酸、マンデル酸、フェニルこはく酸、アトロパ酸、けい皮酸、シンナミリデン酸、クマル酸、ウンベル酸等を挙げることができる。
【0055】
これらの有機酸のうち、アルカリ溶解性、後述する溶媒に対する溶解性、未露光部の基板上および遮光層上における地汚れや膜残りの防止等の観点から、脂肪族カルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸が好ましく、なかでもマロン酸、アジピン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸、メサコン酸等が特に好ましい。またフェニル基含有カルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸が好ましく、なかでもフタル酸が特に好ましい。
前記有機酸は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0056】
有機酸の使用量は、(A)〜(E)成分および添加剤成分の合計100重量部に対して、好ましくは15重量部以下、より好ましくは10重量部以下である。この場合、有機酸の使用量が15重量部を超えると、形成された画素の基板への密着性が低下する傾向がある。
【0057】
また、前記有機アミノ化合物としては、分子中に1個以上のアミノ基を有する、脂肪族アミンあるいはフェニル基含有アミンが好ましい。
前記脂肪族アミンとしては、例えば、n−プロピルアミン、i−プロピルアミン、n−ブチルアミン、i−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、t−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミンの如きモノ(シクロ)アルキルアミン;
メチル・エチルアミン、ジエチルアミン、メチル・n−プロピルアミン、エチル・n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−i−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−i−ブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジ−t−ブチルアミンの如きジ(シクロ)アルキルアミン;
ジメチル・エチルアミン、メチル・ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジメチル・n−プロピルアミン、ジエチル・n−プロピルアミン、メチル・ジ−n−プロピルアミン、エチル・ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−i−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−i−ブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリ−t−ブチルアミンの如きトリ(シクロ)アルキルアミン;
2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノールの如きモノ(シクロ)アルカノールアミン;
ジエタノールアミン、ジ−n−プロパノールアミン、ジ−i−プロパノールアミン、ジ−n−ブタノールアミン、ジ−i−ブタノールアミンの如きジ(シクロ)アルカノールアミン;
トリエタノールアミン、トリ−n−プロパノールアミン、トリ−i−プロパノールアミン、トリ−n−ブタノールアミン、トリ−i−ブタノールアミンの如きトリ(シクロ)アルカノールアミン;
3−アミノ−1,2−プロパンジオール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、4−アミノ−1,2−ブタンジオール、4−アミノ−1,3−ブタンジオール、3−ジメチルアミノ−1,2−プロパンジオール、3−ジエチルアミノ−1,2−プロパンジオール、2−ジメチルアミノ−1,3−プロパンジオール、2−ジエチルアミノ−1,3−プロパンジオールの如きアミノ(シクロ)アルカンジオール;
β−アラニン、2−アミノ酪酸、3−アミノ酪酸、4−アミノ酪酸、2−アミノイソ酪酸、3−アミノイソ酪酸の如きアミノカルボン酸
等を挙げることができる。
【0058】
また、フェニル基含有アミンとしては、例えば、アミノ基が直接フェニル基に結合した化合物、アミノ基が2価の炭素鎖を介してフェニル基に結合した化合物等を挙げることができる。
フェニル基含有アミンとしては、例えば、アニリン、o−メチルアニリン、m−メチルアニリン、p−メチルアニリン、p―エチルアニリン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、p−メチル−N,N−ジメチルアニリンの如き芳香族アミン;
o−アミノベンジルアルコール、m−アミノベンジルアルコール、p−アミノベンジルアルコール、p−ジメチルアミノベンジルアルコール、p−ジエチルアミノベンジルアルコールの如きアミノベンジルアルコール;
o−アミノフェノール、m―アミノフェノール、p―アミノフェノール、p−ジメチルアミノフェノール、p−ジエチルアミノフェノールの如きアミノフェノール;
m−アミノ安息香酸、p―アミノ安息香酸、p−ジメチルアミノ安息香酸、p−ジエチルアミノ安息香酸の如きアミノ安息香酸
等を挙げることができる。
【0059】
これらの有機アミノ化合物のうち、後述する溶媒に対する溶解性、未露光部の基板上および遮光層上における地汚れや膜残りの防止等の観点から、脂肪族アミンとしては、モノ(シクロ)アルカノールアミンおよびアミノ(シクロ)アルカンジオールが好ましく、なかでも2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、5−アミノ−1−ペンタノール、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、2−アミノ−1、3−プロパンジオール、4−アミノ−1、2−ブタンジオール等が特に好ましい。またフェニル基含有アミンとしては、アミノフェノールが好ましく、なかでもo−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール等が特に好ましい。
前記有機アミノ化合物は、単独でまたは2種以上混合して使用することができる。
有機アミノ化合物の使用量は、(A)〜(E)成分および添加剤成分の合計100重量部に対して、好ましくは15重量部以下、より好ましくは10重量部以下である。この場合、有機アミノ化合物の使用量が15重量部を超えると、形成された画素の基板への密着性が低下する傾向がある。
【0060】
また、前記以外の添加剤成分としては、例えば、銅フタロシアニン誘導体の如き青色顔料誘導体や黄色顔料誘導体等の分散助剤;
ガラス、アルミナ等の充填剤;
ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリ(フロロアルキルアクリレート)等の高分子化合物;
ノニオン系、カチオン系、アニオン系等の界面活性剤;
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル・メチル・ジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピル・メチル・ジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピル・メチル・ジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランの如き密着促進剤;
2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノールの如き酸化防止剤;
2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノンの如き紫外線吸収剤;
ポリアクリル酸ナトリウムの如き凝集防止剤;
1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリルの如き熱ラジカル発生剤
等を挙げることができる。
【0061】
(F)溶媒
本発明における溶媒としては、感放射線性組成物を構成する(A)〜(E)成分や添加剤成分を分散または溶解し、かつこれらの成分と反応せず、適度の揮発性を有するものである限り、適宜に選択して使用することができる。
このような溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ベンジルアルコールの如きアルコール類;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルの如き(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテートの如き(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート;
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフランの如き他のエーテル類;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、ジアセトンアルコール(4−ヒドロキシ−4−メチルペンタン−2−オン)、4−ヒドロキシ−4−メチルヘキサン−2−オンの如きケトン;
乳酸メチル、乳酸エチルの如き乳酸アルキルエステル;
酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピオン酸n−ブチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ヒドロキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、2−オキソ酪酸酸エチルの如き他のエステル類;
トルエン、キシレンの如き芳香族炭化水素;
N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドの如きアミド類
等を挙げることができる。
【0062】
これらの溶媒のうち、溶解性、顔料分散性、塗布性等の観点から、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、3−メトキシブチルアセテート、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、ピルビン酸エチル等が好ましい。
前記溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0063】
さらに、前記溶媒と共に、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、しゅう酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテートの如き高沸点溶媒を併用することもできる。
前記高沸点溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
溶媒の使用量は、特に限定されるものではないが、得られる感放射線性組成物の塗布性、保存安定性等の観点から、当該組成物の溶媒を除いた各成分の合計濃度が、好ましくは、5〜50重量%、さらに好ましくは10〜40重量%となる量が望ましい。
【0064】
−カラーフィルタ用感放射線性組成物の調製法−
本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物の調製法としては、特に限定されるものではないが、予め(A)顔料を、(B)分散剤、(C)アルカリ可溶性樹脂および(F)溶媒を含む媒体中に分散させることが好ましい。
以下では、予め(A)顔料を前記媒体中に分散させる工程を「予備分散工程」といい、予め(A)顔料を前記媒体中に分散させた分散液を「予備分散液」という。
予備分散工程において、(C)アルカリ可溶性樹脂の使用量は、カラーフィルタ用感放射線性組成物における(C)アルカリ可溶性樹脂の使用量に対して、好ましくは5〜100重量%、より好ましくは10〜50重量%である。この場合、(C)アルカリ可溶性樹脂の使用量が5重量%未満では、得られる組成物の保存安定性が低下したり、基板上に残渣が発生しやすくなる傾向がある。
予備分散工程は、例えば、ディゾルバー、ビーズミル、ロッドミル等の混合装置を用いて、前記各成分を混合することにより実施することができる。
予備分散工程に続いて、予備分散液を、(D)多官能性単量体および(E)光重合開始剤と、場合により(C)アルカリ可溶性樹脂および(F)溶媒の残部と共に、常法により混合することにより、本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物を得ることができる。
【0065】
カラーフィルタの形成方法
次に、本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物(以下、単に「感放射線性組成物」ともいう。)を用いて、本発明のカラーフィルタを形成する方法について説明する。
本発明のカラーフィルタを形成する方法は、少なくとも下記(1)〜(4)の工程を含んでいる。
(1)本発明の感放射線性組成物の被膜を基板上に形成する工程。
(2)該被膜の少なくとも一部に放射線を露光する工程。
(3)露光後の該被膜を現像する工程。
(4)現像後の該被膜をポストベークする工程。
以下、これらの工程について順次説明する。
【0066】
−(1)工程−
先ず、基板の表面上に、必要に応じて、画素を形成する部分を区画するように遮光層を形成し、この基板上に、本発明の感放射線性組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶媒を蒸発させて、被膜を形成する。
この工程で使用される基板としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、環状オレフィンの開環重合体およびその水素添加物等を挙げることができる。
また、これらの基板には、所望により、例えばシランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等のそれ自体公知の前処理を施しておくこともできる。
感放射線性組成物を基板に塗布する際には、例えば回転塗布、流延塗布、ロール塗布等のそれ自体公知の塗布法を採用することができる。スピンコーターあるいはスリットダイコーターを用いる塗布法が好ましい。
プレベークの条件は、好ましくは70〜110℃で2〜4分間程度である。
塗布厚さは、乾燥後の膜厚として、好ましくは0.1〜8.0μm、より好ましくは0.2〜6.0μm、さらに好ましくは0.2〜4.0μmである。
【0067】
−(2)工程−
次いで、形成された被膜の少なくとも一部に放射線を露光する。この工程で被膜の一部に露光する際には、好ましくは所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。
露光に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線を適宜選択して使用することができる。波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。
放射線の露光量は、好ましくは10〜10,000J/m2 程度である。
【0068】
−(3)工程−
次いで、露光後の被膜を、現像液、好ましくはアルカリ現像液を用いて現像して、被膜の未露光部を溶解除去することにより、所定のパターンを形成する。
前記アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の水溶液が好ましい。
前記アルカリ現像液には、例えばメタノール、エタノールの如き水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ現像後は、水洗するのが好ましい。
現像処理法としては、例えばシャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
現像条件は、常温で5〜300秒程度が好ましい。
【0069】
−(4)工程−
次いで、現像後の被膜をポストベークすることにより、画素パターンが所定の配列で配置された基板を得ることができる。
ポストベークの処理条件としては、例えば180〜240℃で15〜90分間程度が好ましい。
このようにして形成された画素の膜厚は、好ましくは0.1〜6.0μm、より好ましくは0.5〜3.0μmである。
前記(1)〜(4)工程を、赤色、緑色または青色の顔料が分散された各感放射線性組成物を用いて繰り返すことにより、赤色、緑色および青色の画素パターンを同一基板上に形成することによって、赤色、緑色および青色の三原色の画素パターンが所定の配列で配置された着色層を基板上に形成することができる。
なお、本発明においては、各色の画素パターンの形成順は任意に選択することができる。
【0070】
カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、本発明のカラーフィルタ用感放射線性組成物から形成されたものである。
本発明のカラーフィルタは、透過型あるいは反射型のカラー液晶表示装置のほか、カラー撮像管素子、カラーセンサー等に極めて有用である。
【0071】
カラー液晶表示装置
本発明のカラー液晶表示装置は、本発明のカラーフィルタを具備するものである。
本発明のカラー液晶表示装置は、適宜の構造をとることができる。例えば、カラーフィルタを、薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板とは別の基板上に形成し、駆動用基板とカラーフィルタを形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造をとることができ、さらに薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板の表面上にカラーフィルタを形成した基板と、ITO(錫をドープした酸化インジュウム)電極を形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造をとることもできる。後者の構造は、開口率を格段に向上させることができ、明るく高精細な液晶表示装置が得られるという利点を有する。
【実施例】
【0072】
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【0073】
合成例1
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.7重量部およびジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸15重量部、N−フェニルマレイミド25重量部、ベンジルメタクリレート45重量部、スチレン15重量部およびα−メチルスチレンダイマー(連鎖移動剤)5重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合した。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.5重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、樹脂溶液(固形分濃度=33.1重量%)を得た。得られた樹脂は、Mw=15,000、Mn=7,000であった。この樹脂を「樹脂(B−1)」とする。
【0074】
合成例2
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.5重量部およびジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド25重量部、ベンジルメタクリレート30重量部、グリセロールモノメタクリレート10重量部、スチレン15重量部およびα−メチルスチレンダイマー(連鎖移動剤)2.5重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合した。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.3重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、樹脂溶液(固形分濃度=33.0重量%)を得た。得られた樹脂は、Mw=20,000、Mn=9,000であった。この樹脂を「樹脂(B−2)」とする。
【0075】
合成例3
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.7重量部およびジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸25重量部、ベンジルメタクリレート75重量部およびα−メチルスチレンダイマー(連鎖移動剤)5重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合した。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.3重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、樹脂溶液(固形分濃度=33.2重量%)を得た。得られた樹脂は、Mw=17,000、Mn=8,600であった。この樹脂を「樹脂(B−3)」とする。
【0076】
実施例1
(A)顔料としてC.I.ピグメントレッド242とC.I.ピグメントレッド254との70/30(重量比)混合物30重量部、(B)分散剤としてアジスパーPB821(固形分濃度100.0重量%)10重量部、(C)アルカリ可溶性樹脂として樹脂(B−1)10重量部および溶媒として3−エトキシプロピオン酸エチル100重量部からなる混合液を、ダイヤモンドファインミル(商品名、三菱マテリアル(株)製のビーズミル、ビーズ直径1.0mm)により5時間混合・分散して、顔料分散液を調製した。
得られた顔料分散液について、顔料の平均粒径を動的光散乱法により測定したところ、140nmであった。
次いで、この顔料分散液400重量部、(C)アルカリ可溶性樹脂として樹脂(B−2)200重量部、(D)多官能性単量体としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート60重量部、(E)ラジカル発生剤として2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1を40重量部、および溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート1,000重量部を混合して、液状組成物(R1)を調製した。
【0077】
レオロジー特性の評価
粘弾性測定装置ARES100FRT(ティー・エイ・インスツルメント社製)において、得られた液状組成物(R1)のシェア0.5〜500(1/s)の回転速度における粘度を23℃で連続的に測定(レオロジー測定)した。その結果から、
レオロジーパラメーター(={シェア1.0(1/s)時の粘度}/{シェア100(1/s)時の粘度})を計算した。
レオロジーパラメーターが大きいと、基板の中心部分と外側部分、すなわちシェアが小さい部分とシェアが大きい部分で膜厚差が大きくなる傾向があり、結果塗布性不良となる傾向がある。
レオロジーパラメーターを評価したところ1.25であった。レオロジーパラメーターは1.0〜1.5の範囲内にあれば良好といえる。
【0078】
保存安定性の評価
東京計器(株)製ELD型粘度計を用いて、得られた液状組成物(R1)の粘度を測定した。その後、該組成物を40℃で1週間静置したものと、23℃で1ヶ月間静置したものの粘度を測定した。結果、調製直後の粘度は7.5mPa・s、40℃1週間後が8.0mPa・s、23℃1ヵ月後が7.8mPa・sであった。調製直後の粘度を基準に20%以内の増粘であれば、保存安定性は良好であるといえる。
次いで、液状組成物(R1)を、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2 膜が形成された15cm×15cm角ソーダガラス基板上に、スピンコーターを用いて2枚塗布したのち、90℃のクリーンオーブン内で10分間プレベークを行って、膜厚1.8μmの塗膜を形成した。
【0079】
次いで、この基板を室温に冷却した後、2枚の塗膜基板うち1枚を、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を5,000J/m2 の露光量で露光した。その後、この基板を23℃の0.04重量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液に1分間浸漬して、現像したのち、超純水で洗浄して風乾し、さらに230℃で30分間ポストベークを行って、基板上に赤色のストライプ状画素パターンを形成した。この画素の膜厚は1.50μmであった。この基板を異物、色度及びΔEab特性の評価用基板とする。
さらに、もう1枚の塗膜基板を、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介さず、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を5,000J/m2 の露光量で露光した。その後、230℃で30分間ポストベークを行って、基板上にベタ状の赤色製膜を形成した。この画素の膜厚は1.50μmであった。この基板をコントラスト比評価用基板とする。
【0080】
異物および色度の評価
形成された画素パターンを光学顕微鏡にて観察したところ、画素上に異物は認められなかった。
また、画素の色度をカラーアナライザーMCPD2000(大塚電子(株)製)にて評価したところ、(x,y,Y)=(0.598,0.354,31.2)であった。
コントラスト比の評価
得られた基板を2枚の偏向板で挟み、背面側から蛍光灯(波長範囲380〜780nm)で照射しつつ前面側の偏向板を回転させ、透過する光強度を輝度計LS−100(MINOLTA社製)にて最大値と最小値を測定し、その最大値を最小値で割った値として、コントラスト比を評価したところ、700であった。コントラスト値は600を超えていれば良好といえる。
ΔEab特性の評価
赤色のストライプ状画素パターンを形成した基板にて、基板中心部と中心部から対角線方向に5.5cmの部分の色度を、カラーアナライザーにて色度測定し、2箇所の色度差ΔEabを計算した。
ΔEabを評価したところ1.75であった。ΔEabは3以下であれば良好といえる。
【0081】
実施例2
実施例1において、(A)顔料としてC.I.ピグメントレッド242とC.I.ピグメントレッド254との50/50(重量比)混合物30重量部使用した以外は実施例1と同様にして、液状組成物(R2)を調製した。
得られた顔料分散液について、顔料の平均粒径を動的光散乱法により測定したところ、130nmであった。また、レオロジーパラメーターは1.21であり、調製直後の粘度は6.5mPa・s、40℃1週間後が6.9mPa・s、23℃1ヵ月後が6.7mPa・sであった。
また、液状組成物(R2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、基板上に膜厚1.50μmの赤色のストライプ状画素パターンを形成して評価を行った。
その結果、画素上に異物は認められなかった。また画素の色度は、(x,y,Y)=(0.598,0.346,29.2)、コントラスト比は850、ΔEabは2.10であった。
【0082】
比較例1
実施例1において、(B)分散剤PB821の代わりにソルスパースS28000(固形分濃度100.0重量%)を10重量部使用し、(C)アルカリ可溶性樹脂として樹脂(B−1)の代わりに樹脂(B−3)を使用した以外は、実施例1と同様にして、液状組成物(r1)を調製した。
得られた顔料分散液について、顔料の平均粒径を動的光散乱法により測定したところ、250nmであった。また、レオロジーパラメーターは6.23であり、調製直後の粘度は13.0mPa・s、40℃1週間後が25.0mPa・s、23℃1ヵ月後が20.0mPa・sであった。
また、液状組成物(r1)を用いた以外は、実施例1と同様にして、基板上に膜厚1.50μmの赤色のストライプ状画素パターンを形成して評価を行った。
その結果、画素上に異物は認められなかった。また画素の色度は、(x,y,Y)=(0.598,0.353,30.0)、コントラスト比は350、ΔEabは8.05であった。
【0083】
比較例2
実施例1において、(C)アルカリ可溶性樹脂として樹脂(B−1)の代わりに樹脂(B−3)を使用した以外は、実施例1と同様にして、液状組成物(r2)を調製した。
得られた顔料分散液について、顔料の平均粒径を動的光散乱法により測定したところ、180nmであった。また、レオロジーパラメーターは2.01であり、調製直後の粘度は9.5mPa・s、40℃1週間後が14.0mPa・s、23℃1ヵ月後が12.5mPa・sであった。
また、液状組成物(r2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、基板上に膜厚1.50μmの赤色のストライプ状画素パターンを形成して評価を行った。
その結果、画素上に異物は認められなかった。また画素の色度は、(x,y,Y)=(0.598,0.354,30.5)、コントラスト比は500、ΔEabは3.01であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)顔料、(B)分散剤、(C)(c1)(メタ)アクリル酸を含有してなるカルボキシル基含有不飽和単量体と、(c2)N−位置換マレイミドと、(c3)スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、メチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ポリスチレンマクロモノマーおよびポリメチルメタクリレートマクロモノマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種の他の共重合性不飽和単量体との共重合体、(D)多官能性単量体、(E)感放射線性ラジカル発生剤および(F)溶媒を含有する感放射線性組成物であって、(A)顔料がC.I.ピグメントレッド242を20重量%以上含み、かつ(A)顔料の平均粒径r(単位nm)が50≦r≦200であることを特徴とするカラーフィルタ用感放射線性組成物。
【請求項2】
C.I.ピグメントレッド242を20重量%以上含みかつ、平均粒径が200nmを越える顔料を、(B)分散剤、(C)共重合体および(F)溶媒を含む媒体中に分散させる、次いで得られた分散液を(D)多官能性単量体、(E)感放射線性ラジカル発生剤および、必要により(C)共重合体および(F)溶媒と、混合することを特徴とする前記カラーフィルタ用感放射線性組成物の調製法。
【請求項3】
請求項1に記載のカラーフィルタ用感放射線性組成物から形成されたカラーフィルタ。
【請求項4】
請求項3に記載のカラーフィルタを具備する液晶表示装置。

【公開番号】特開2006−47686(P2006−47686A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−228508(P2004−228508)
【出願日】平成16年8月4日(2004.8.4)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】