説明

感光性着色樹脂組成物、これを用いた着色画像形成用感光液、感光性エレメント、着色画像の製造法及びカラーフィルターの製造法

【課題】 顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く、塗膜外観の優れた膜を形成することができる感光性着色樹脂組成物、着色画像形成用感光液及び感光性エレメントとこれらを用いた光学特性の優れた着色画像の製造法及びカラーフィルターの製造法を提供する。
【解決手段】 顔料、樹脂、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上含有するモノマー、及び光開始剤を含有する感光性着色樹脂組成物に、一般式(I)
【化1】


(Xは水素原子又はハロゲン原子であり、R1は水素原子又はアルキル基であり、R2はアルキレン基であり、R3は水素原子又はメチル基である)及び一般式(II)
【化2】


(R4は水素原子又はメチル基、R5はアルキレン基であり、Yは水素原子又はアルコキシ基であり、Zは水素原子又は水酸基である)で表される紫外線吸収性化合物を含有させる。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光性着色樹脂組成物、これを用いた着色画像形成用感光液、感光性エレメント、着色画像の製造法及びカラーフィルターの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示デバイス、センサー及び色分解デバイスなどにカラーフィルターが多用されている。このカラーフィルターの製造法としては、従来は、染色可能な樹脂、例えば、天然のゼラチンやカゼインをパターニングし、そこに主に染料を用いて染色し、画素を得るという方法が採られていた。しかし、この方法で得た画素は、材料からの制約で耐熱性及び耐光性が低いという問題があった。
【0003】そこで、最近、耐熱性及び耐光性を改良する目的で顔料を分散した感光材料を用いる方法が注目され、多くの検討が行われるようになった。この方法によれば製法も簡略化され、得られたカラーフィルターも安定で、寿命の長いものになることが知られている。
【0004】しかし、顔料を安定に分散させるための技術が難しく、特に顔料の分散性に対して大きな影響を及ぼす分散樹脂の選定が困難であった。また、長時間のバックライトの使用にも色変化が起こらない、耐光性の優れた画素を形成する材料が求められるようになってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く、塗膜外観の優れた膜を形成することができる感光性着色樹脂組成物を提供することにある。
【0006】本発明の他の目的は、顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く、塗膜外観の優れた膜を形成することができる着色画像形成用感光液を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く塗膜外観の優れた膜を形成することができる感光性エレメントを提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、画素の塗膜の顔料の分散が良く、耐光性の高い、光学特性の優れた着色画像の製造法を提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、画素の塗膜の顔料の分散が良く、耐光性の高い、光学特性の優れた高品位なカラーフィルターの製造法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、顔料、樹脂、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上含有するモノマー、及び光開始剤を含有する感光性着色樹脂組成物において、下記一般式(I)
【0011】
【化3】


(式中、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、R1は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、R2は炭素数2〜12のアルキレン基であり、R3は水素原子又はメチル基である)で表される紫外線吸収性化合物及び下記一般式(II)
【0012】
【化4】


(式中、R4は水素原子又はメチル基、R5は置換基として水酸基を有してもよい炭素数2〜6のアルキレン基であり、Yは水素原子又は炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Zは水素原子又は水酸基である)で表される紫外線吸収性化合物から選ばれる少なくとも1種の紫外線吸収性化合物を含む感光性着色樹脂組成物に関する。
【0013】本発明は、上記の感光性着色樹脂組成物及び有機溶剤を含む着色画像形成用感光液に関する。
【0014】本発明は、上記の感光性着色樹脂組成物を含む感光層を支持体上に積層してなる感光性エレメントに関する。
【0015】本発明は、上記の感光性着色樹脂組成物を含む感光層を基板上に積層し、露光現像する着色画像形成工程を含む着色画像の製造法に関する。
【0016】本発明は、上記の着色画像の製造法により同一基板上に複数の着色画像を製作することを特徴とするカラーフィルターの製造法に関する。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の感光性着色樹脂組成物において、樹脂としては、着色画像形成材料としたときに、顔料分散性を有するものであればとくに制限はない。成膜性を有するものが好ましく、さらに、感光性を妨げず、現像性を有するものが好ましい。このような樹脂としては、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等を使用することができるが、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル、スチレン、スチレン誘導体その他の重合性モノマーの単独重合体又は共重合体、(メタ)アクリル酸(アクリル酸及びメタクリル酸を意味する。以下、同様。)、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、無水シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル等のカルボキシル基含有重合性モノマーと(メタ)アクリル酸エステル、スチレン、スチレン誘導体、その他の重合性モノマーとの共重合体等が好ましい。
【0018】前記マレイン酸モノアルキルエステルとしては、アルキルの炭素数が1〜12のものが好ましく、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノ−n−プロピル、マレイン酸モノイソプロピル、マレイン酸モノ−n−ブチル、マレイン酸モノ−n−ヘキシル、マレイン酸モノ−n−オクチル、マレイン酸モノ−2−エチルヘキシル、マレイン酸モノ−n−ノニル、マレイン酸モノ−n−ドデシル等が挙げられる。
【0019】前記シトラコン酸モノアルキルエステルとしては、アルキルの炭素数が1〜12のものが好ましく、シトラコン酸モノメチル、シトラコン酸モノエチル、シトラコン酸モノ−n−プロピル、シトラコン酸モノイソプロピル、シトラコン酸モノ−n−ブチル、シトラコン酸モノ−n−ヘキシル、シトラコン酸モノ−n−オクチル、シトラコン酸モノ−2−エチルヘキシル、シトラコン酸モノ−n−ノニル、シトラコン酸モノ−n−ドデシル等が挙げられる。
【0020】前記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば(メタ)アクリル酸の炭素数1〜12のアルキルエステルが好ましく、例えば、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、イソプロピル(メタ)アクリレート、モノ−n−ブチル(メタ)アクリレート、モノn−ヘキシル(メタ)アクリレート、モノ−n−オクチル(メタ)アクリレート、モノ−n−ノニル(メタ)アクリレート、、モノ−n−ドデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0021】前記スチレン誘導体としては、α−メチルスチレン、m−又はp−メトキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、2−メトキシ−4−ヒドロキシスチレン、2−ヒドロキシ−4−メチルスチレン等が挙げられる。
【0022】また、前記の樹脂としては、光重合性不飽和結合を有するものを使用してもよい。このような樹脂の好ましい例としては、高酸価のカルボキシル基含有樹脂にグリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アリルグリシジルエーテル、α−エチルグリシジルアクリレート、クロトニルグリシジルエーテル、イタコン酸モノアルキルグリシジルエーテル等のオキシラン環とエチレン性不飽和結合をそれぞれ1個有する化合物や水酸基とエチレン性不飽和結合をそれぞれ1個有する化合物(不飽和アルコール)を反応させた樹脂、水酸基を有するカルボキシル基含有樹脂に遊離イソシアネート基含有不飽和化合物を反応させた樹脂、エポキシ樹脂と不飽和カルボン酸との付加反応物に多塩基酸無水物を反応させた樹脂、共役ジエン重合体やジエン共重合体と不飽和ジカルボン酸無水物との付加反応物に水酸基含有重合性モノマーを反応させた樹脂などが挙げられる。
【0023】これから樹脂の不飽和当量は、200〜3,000の範囲とすることが好ましく、230〜1,000の範囲とすることがより好ましく、特に、250〜750とすることが好ましい。不飽和当量が小さすぎると感光材料の調製時、特に、顔料を樹脂に分散させる時に一部硬化する傾向があり、不飽和当量が大きすぎると、不飽和基の導入による光重合性が十分に付与されない。なお、ここでいう不飽和当量とは、不飽和結合一つあたりの樹脂の分子量を意味している。
【0024】前記の樹脂は、それ自身光重合性を有する場合、また、後述するような感光性着色樹脂組成物のように組成物として感光性を付与された場合に、露光後アルカリ現像性を有するという観点からは、酸価が20〜300の範囲内であることが好ましく、さらに40〜200の範囲内であることが好ましく、特に60〜170の範囲であることが好ましい。酸価が20未満ではアルカリ現像性が低下する傾向があり、また、300を超えるとアルカリ現像後の画像パターンの形状が不鮮明となる傾向がある。
【0025】また、前記の樹脂の重量平均分子量は、1,500〜200,000の範囲内であることが好ましく、さらに、5,000〜100,000の範囲内であることが好ましく、特に10,000〜50,000の範囲内であることが好ましく、特に10,000〜50,000の範囲内であることが好ましい。重量平均分子量が1,500未満では顔料の分散安定性が低下する傾向があり、また、200,000を超えると感光液にしたときに粘度が高くなり、塗布性、特に、スピンコートする際の塗布性が低下する傾向がある。
【0026】なお、ここで樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算した値である。
【0027】酸価が20〜300、重量平均分子量が1,500〜200,000の樹脂としては、特に、下記一般式(III)
【0028】
【化5】


(ただし、式中、R6は水素原子又はメチル基を示し、R7及びR8はそれぞれ独立に水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を示す)で表される繰り返し単位及び下記の一般式(IV)
【0029】
【化6】


(ただし、式中、R9及びR10は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又は光反応性不飽和結合を有する基を示し、R11は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を示す)で表される繰り返し単位からなり、一般式(III)/一般式(IV)(モル比)が1/1〜5/1である樹脂が顔料の分散安定性、光感度の点で好ましい。
【0030】前記の樹脂としては、次のものがさらに好ましい。すなわち、(i)一般式(IV)において、R9が光反応不飽和結合を有する基、R10が水素原子、R11が水素原子である繰り返し単位、(ii)一般式(IV)において、R9が光反応不飽和結合を有する基、R10が水素原子及び光反応不飽和結合を有する基、R11が水素原子である繰り返し単位、(iii)一般式(IV)において、R9が光反応不飽和結合を有する基、R10が水素原子及び炭素数1〜12のアルキル又は光反応不飽和結合を有する基、R11が水素原子である繰り返し単位、(iv)一般式(IV)において、R9及びR10が水素原子又は光反応不飽和結合を有する基であり、R11が炭素数1〜12のアルキル基である繰り返し単位を有するものであることが好ましい。
【0031】上記一般式(III)で表される繰り返し単位及び一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する樹脂の製造法としては、例えば、一般式(III)で表される繰り返し単位及び一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する樹脂の前駆体に、不飽和アルコール(アリルアルコール、2−ブテン−4−オール、フルフリルアルコール、オレイルアルコール、シンナミルアルコール、2−ヒドロキシアクリレート、2−ヒドロキシメタクリレート、N−メチロールアクリルアミド等)をエステル化反応させて製造する方法、一般式(III)で表される繰り返し単位及び一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する樹脂の前駆体に、オキシラン環とエチレン性不飽和結合をそれぞれ1個有する化合物(グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アリルグリシジルエーテル、α−エチルグリシジルアクリレート、クロトニルグリシジルエーテル、イタコン酸モノアルキルモノグリシジルエステル等)を付加反応させて製造する方法などが挙げられる。
【0032】一般式(III)で表される繰り返し単位及び一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する樹脂の前駆体としては、スチレン又はその誘導体と、マレイン酸モノアルキルエステル(マレイン酸のハーフエステル)、シトラコン酸モノアルキルエステル(シトラコン酸のハーフエステル)とを共重合することにより得ることができる。
【0033】スチレン誘導体、マレイン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸モノアルキルエステルとしては、前記したものが用いられる。
【0034】また、本発明の感光性着色樹脂組成物に使用する樹脂としては、前記した一般式(III)及び一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する樹脂を使用するとき、他の樹脂を併用してもよい。他の樹脂としては、前記した樹脂のうち前記した一般式(III)及び一般式(IV)で表される繰り返し単位を有する樹脂以外の樹脂が使用されるが、さらに、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等を使用してもよい。他の樹脂は樹脂総量100重量部に対して、50重量部以下で使用することが好ましい。
【0035】次に、前記感光性着色樹脂組成物又は着色画像形成用感光液に使用される顔料には無機顔料と有機顔料があり、いずれも使用することができるが、色調の豊富さ等から黒色カーボンブラック(無機顔料)と有機顔料が好ましい。有機顔料としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、インジゴ系、アントラキノン系、ペリレン系、キナクリドン系、メチン・アゾメチン系、イソインドリノン系等が挙げられる。
【0036】本発明のカラーフィルターを製造する場合には、赤、緑、青及び黒色等の着色画像に適した各顔料系が用いられる。
【0037】本発明の着色画像形成用感光液をカラーフィルターの製造に使用する場合には、赤、緑、青、黒色等の着色画像に適した各顔料系が使用される。
【0038】赤色の着色画像としては、単一の赤色顔料系を用いても良く、黄色顔料系を赤色顔料系に混合して調色を行ってもよい。
【0039】赤色顔料系としては、例えば、カラーインデックス名で、C.I.ピグメントレッド9、123、155、168、177、180、217、220、224、254等が挙げられる。
【0040】黄色顔料系としては、例えば、カラーインデックス名で、C.I.ピグメントイエロー17、20、24、83、93、109、110、117、125、139、147、150、154等が挙げられる。
【0041】これらの赤色顔料系及び黄色顔料系は、それぞれ2種類以上を混合して使用することもできる。なお、赤色顔料系と黄色顔料系を混合して使用する場合には、黄色顔料系を、赤色顔料系と黄色顔料系の総量100重量部に対して、50重量部以下で使用することが好ましい。
【0042】緑色の着色画像としては、単一の緑色顔料系を用いても良く、上記の黄色顔料系を緑色顔料系に混合して調色を行っても良い。
【0043】緑色顔料系としては、例えば、カラーインデックス名で、C.I.ピグメントグリーン7、36、37等が挙げられる。
【0044】これらの緑色顔料系及び黄色顔料系は、それぞれ2種類以上を混合して使用することもできる。
【0045】なお、緑色顔料系と黄色顔料系を混合して使用する場合には、黄色顔料系を、緑色顔料系と黄色顔料系の総重量100重量部に対して、50重量部以下で使用することが好ましい。
【0046】青色の着色画像としては、単一の青色顔料系を用いても良く、紫色顔料系を青色顔料系に混合して調色を行っても良い。
【0047】青色顔料系としては、例えば、カラーインデックス名で、C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、22、60等が挙げられる。
【0048】紫色顔料系としては、例えば、カラーインデックス名、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、37、50等が挙げられる。
【0049】これらの青色顔料系及び紫色顔料系は、それぞれ2種類以上を混合して使用することもできる。なお、青色顔料系と紫色顔料系を混合して使用する場合には、紫色顔料系を、青色顔料系と紫色顔料系の総量100重量部に対して、50重量部以下で使用することが好ましい。
【0050】黒色の着色画像としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、チタンカーボン、黒鉄、二酸化マンガン等の黒色顔料が使用される。
【0051】前記感光性着色樹脂組成物又は着色画像形成用感光液に使用される光重合性不飽和結合を分子内に1個以上、好ましくは2個以上有するモノマーとしては、一般式(V)
【0052】
【化7】


(ただし、式中、Rはエチレン基又はプロピレン基を示し、a及びbはそれぞれ独立に、1〜20の整数を示す)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物のジアクリレート、一般式(VI)
【0053】
【化8】


(ただし、式中、c及びdはそれぞれ独立に、1〜10の整数を示す)で表されるビスフェノールAのエピクロルヒドリン変性物とアクリル酸の付加エステル化合物、ビスフェノールAジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、一般式(VII)
【0054】
【化9】


(ただし、式中、Rはエチレン基又はプロピレン基を示し、e及びfはそれぞれ独立に、1〜20の整数を示す)で示されるリン酸のアルキレンオキシド付加物のジアクリレート、一般式(VIII)
【0055】
【化10】


(ただし、式中、g及びhはそれぞれ独立に、1〜10の整数を示す)で示されるフタル酸のエピクロルヒドリン変性物とアクリル酸の付加エステル化合物、ポリエチレングリコールのジアクリレート、ポリプロピレングリコールのジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、一般式(IX)
【0056】
【化11】


(ただし、式中、i及びjはそれぞれ独立に、1〜20の整数を示す)で示される1,6−ヘキサンジオールのエピクロルヒドリン変性物とアクリル酸の付加物エステル化合物(アクリロイル基を一分子中に2個有するもの)、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、一般式(X)
【0057】
【化12】


(ただし、式中、Rはエチレン基又はプロピレン基を示し、3個のkはそれぞれ独立に、1〜20の整数を示す)で示されるリン酸のアルキレンオキシド付加物のトリアクリレート、一般式(XI)
【0058】
【化13】


(ただし、式中、Rはエチレン基又はプロピレン基を示し、p、q及びrはそれぞれ独立に、1〜20の整数を示す)で示されるトリメチロールプロパンのアルキレンオキシド付加物のトリアクリレート、トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。
【0059】これらのモノマーは、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0060】前記光開始剤としては、特に制限はなく、例えば、ベンゾフェノン、N,N′−テトラエチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4′−ジメチルアミノベンゾフェノン、ベンジル、2,2′−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モノホリノ−1−プロパノン、t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等が挙げられる。これらの光開始剤は単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
【0061】次に、本発明の感光性着色樹脂組成物には紫外線吸収化合物として、下記一般式(I)
【0062】
【化14】


(式中、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、R1は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、R2は炭素数2〜12のアルキレン基であり、R3は水素原子又はメチル基である)で表される紫外線吸収性化合物及び下記一般式(II)
【0063】
【化15】


(式中、R4は水素原子又はメチル基、R5は置換基として水酸基を有してもよい炭素数2〜6のアルキレン基であり、Yは水素原子又は炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Zは水素原子又は水酸基である)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の紫外線吸収性化合物が含まれる。
【0064】上記一般式(I)で表される紫外線吸収性化合物として、具体的には2− [2′−ヒドロキシ−5′−アクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−メタクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−メタクリロイルオキシプロピルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−メタクリロイルオキシヘキシルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−3′−t−ブチル−5′−メタクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−t−ブチル−3′−メタクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−メタクリロイルオキシエチルフェニル]−5−クロロベンゾトリアゾール、2−[2′−ヒドロキシ−5′−メタクリロイルオキシエチルフェニル]−5−メトキシベンゾトリアゾール等がある。これらの成分は単独で用いても、2種類以上を併用しても良い。
【0065】上記一般式(II)で表される紫外線吸収性化合物として、具体的には2−ヒドロキシ−4−メタクリロイルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−アクリロイルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシ)エトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−メチル−2−メタクリロイルオキシ)エトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシ)エトキシ−4′−メトキシベンゾフェノン、4′−t−ブチル−2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシ)エトキシベンゾフェノン等がある。これらの成分は単独で用いても、2種類以上を併用しても良い。
【0066】本発明の着色画像形成用感光液は、本発明の感光性着色樹脂組成物及び有機溶剤を含有する。
【0067】前記有機溶剤としては、特に制限はなく、例えば、ケトン化合物、アルキレングリコールエーテル化合物、アルコール化合物、芳香族化合物等が挙げられる。具体的には、ケトン化合物として、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等があり、アルキレングリコールエーテル化合物としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、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ジメチルエーテル、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ジエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールtert−ブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールtert−ブチルエーテルアセテート等があり、アルコール化合物として、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノール等があり、芳香族化合物として、ベンゼン、トルエン、キシレン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシメチル−2−ピロリドン等があり、その他として、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、酢酸エチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤が挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0068】感光性着色樹脂組成物に使用される樹脂、顔料、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有するモノマー、光開始剤及び紫外線吸収性化合物の配合の割合は、これらの総量に対して、(a)樹脂は、好ましくは10〜85重量%、より好ましくは20〜60重量%、特に好ましくは25〜50重量%、(b)顔料は、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜40重量%、特に好ましくは15〜30重量%、(c)光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有するモノマーは、好ましくは2〜50重量%、より好ましくは5〜40重量%、特に好ましくは10〜30重量%、(d)紫外線吸収性化合物は、好ましくは0.01〜10重量%、より好ましくは1〜7重量%、特に好ましくは1.5〜5重量%とされる。(e)光開始剤は、好ましくは0.01〜20重量%、より好ましくは2〜15重量%、特に好ましくは5〜10重量%とされる。
【0069】前記感光性着色樹脂組成物又は着色画像形成用感光液に樹脂が少なくなりすぎると顔料の分散安定性が低下する傾向があり、多すぎると感光液にしたときの粘度が高くなり、塗布性、特にスピンコートする際の塗布性が低下する傾向がある。
【0070】また、顔料が少なくなりすぎると画像の色濃度が低くなる傾向がある。多すぎると光感度が低下する傾向がある。
【0071】また、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有するモノマーが少なすぎると光感度が低くなる傾向があり、多すぎると顔料の分散安定性が低下する傾向がある。
【0072】さらに、紫外線吸収性化合物が少なすぎると耐光性が向上せず、多すぎると光開始剤の吸収する光量が減り膜が硬化し難くなり、密着性が低下する。
【0073】さらに、光開始剤が少なすぎると光感度が低くなる傾向があり、多すぎると密着性が低下する傾向がある。
【0074】有機溶剤は、着色画像形成用感光液中の樹脂、顔料、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上含有するモノマー及び光開始剤を含む全固形分が5〜40重量%の範囲になるように用いられることが好ましい。全固形分が40重量%を超えると粘度が高くなり、塗布性が悪くなる傾向がある。全固形分が5重量%未満であると粘度が低くなり、塗布性が悪くなる傾向がある。
【0075】本発明における感光性着色樹脂組成物又は着色画像形成用感光液は、暗反応を制御するため熱重合禁止剤(ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、t−ブチルカテコール等)、基板との密着性を向上させるためのチタネートカップリング剤(ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基等を有したシランカップリング剤やイソプロピルトリメタクリロイルチタネート、ジイソプロピルイソステアロイル−4−アミノベンゾイルチタネート等)、及びその他、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの各種添加剤を必要に応じて適宜使用することができる。
【0076】次に、本発明に用いる着色樹脂組成物、及び着色画像形成用感光液の製造法について説明する。
【0077】顔料は樹脂及び有機溶剤並びに必要に応じて分散剤と混合し分散させる。このとき、混合物は超音波分散機、三本ロール、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、ホモジナイザー、ニーダー等の分散・混練装置を用いて混練することにより分散処理することが好ましい。このとき、顔料100重量部に対して樹脂を少なくとも20重量部用いることが好ましい。樹脂が少なすぎると顔料の分散安定性が低下する傾向がある。有機溶剤は、分散時の顔料及び樹脂の全量100重量部に対して、分散時に少なくとも100重量部用いることが好ましい。100重量部未満では分散時の粘度が高すぎて、特にボールミル、サンドミル、ビーズミルなどで分散する場合には分散が困難になる可能性がある。以上のようにして、着色樹脂組成物を製造することができる。
【0078】感光性着色樹脂組成物又は着色画像形成用感光液とするには、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有するモノマー、紫外線吸収性化合物及び光開始剤を混合するが、これらは、この分散処理の前に混合しても良く、分散処理後に混合しても良い。樹脂は前記分散時に全量使用せず、残りを後で、特に着色画像形成用感光液の製造時に混合しても良い。
【0079】各成分の使用量は最終的に前記した感光性着色樹脂組成物又は着色画像形成用感光液における配合割合になるように前記着色樹脂組成物を製造時から調整される。
【0080】前記分散剤としては、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、ポリスルホン酸型高分子界面活性剤等のアニオン系分散剤、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックポリマー等のノニオン系分散剤、アントラキノン系、ペリレン系、フタロシアニン系、キナクドリン系等の有機色素にカルボキシル基、スルホン酸塩基、カルボン酸アミド基、水酸基等の置換基を導入した有機色素の誘導体などがある。分散剤を用いると顔料の分散性や分散安定性が向上する。これら分散剤は、顔料100重量部に対して50重量部以下で用いることが好ましい。50重量部を超えると色度がずれる傾向がある。
【0081】前記の分散処理に際して、樹脂は、その全量を分散処理時に顔料とともに用いても良く、樹脂の一部を分散処理後に加えても良い。ただし、分散処理時に樹脂は顔料100重量部に対して少なくとも20重量部用いることが好ましい。20重量部未満では顔料の分散安定性が低下する傾向がある。
【0082】同様に有機溶剤もその全量を分散処理時に顔料とともに用いてもよく、有機溶剤の一部を分散処理後に加えてもよい。ただし、有機溶剤は、分散処理時の顔料及び樹脂の全重量100重量部に対して、分散処理に少なくとも100重量部用いることが好ましい。100重量部未満では分散処理時の粘度が高すぎて、特にボールミル、サンドミル、ビーズミルなどで分散する場合には分散が困難になる可能性がある。
【0083】本発明の感光性エレメントは、支持体上に本発明の感光性着色樹脂組成物からなる感光層を形成することにより得られる。感光層の厚さは通常0.1〜300μm、好ましくは0.2〜30μm、より好ましくは0.2〜5μmである。感光層は、本発明の着色画像形成感光液を支持体上に塗布し、乾燥することにより形成することができる。
【0084】支持体を感光液を塗布する方法としては、例えば、ナイフコーター塗布、グラビアコーター塗布、ロールコーター塗布、スプレーコーター塗布等を採用することができる。
【0085】支持体としては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム等のフィルムを用いることができる。このようなフィルムとしては、通常、厚さが0.2〜500μmであるものが好ましく、1.0〜100μmであるものがより好ましい。
【0086】支持体上に感光液を塗布した後、通常、50〜130℃の温度で1〜30分間乾燥して感光層を得ることができる。さらに、感光層の表面に塵が付着するのを防ぐなどの目的で、感光層の表面に剥離可能なカバーフィルムを積層することが望ましい。
【0087】剥離可能なカバーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、テフロンフィルム、ポリプロピレンフィルム、表面処理した紙等を用いることができ、カバーフィルムを剥離するときに膜と支持体との接着力よりも膜とカバーフィルムとの接着力がより小さいものであればよい。
【0088】本発明の着色画像の製造法は、本発明の感光性着色樹脂組成物からなる感光層を基板上に積層し、露光、現像する着色画像形成工程を含む。
【0089】感光性着色樹脂組成物からなる感光層を基板上に積層するには、着色画像形成用感光液を基板に直接塗布するか、あるいはその感光液を一旦支持体に塗布して成膜し、感光性エレメントとした後、基板に積層するなどして行うことができる。
【0090】本発明において用いられる基板としては、用途により選択されるが、例えば、白板ガラス、青板ガラス、シリカコート青板ガラスなどの透明ガラス板、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製シート、フィルム又は板、アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステンレス板等の金属板、その他セラミック板、光電変換素子を有する半導体基板などが挙げられる。これらの基板には予めクロム蒸着等によりブラックマトリックスが形成されているものであってもよい。
【0091】感光液を基板に塗布する方法としては、ロールコーター塗布、スピンコーター塗布、スプレー塗布、ホエラー塗布、ディップコーター塗布、カーテンフローコーター塗布、ワイヤーバーコーター塗布、グラビアコーター塗布、エアナイフコーター塗布等がある。塗布後、50〜130℃の温度で1〜30分乾燥することが好ましい。このようにして感光性着色樹脂組成物からなる感光層を得ることができる。
【0092】このようにして形成された感光層の厚みは、用途によって適宜定まるが、0.1〜300μmの範囲とすることが好ましい。また、カラーフィルターに用いる場合には、0.2〜5μmの範囲とすることが好ましい。
【0093】また、本発明の感光性エレメントを用いて基板上に感光層を積層することができる。この感光層を前記の基板に積層するには、基板に感光性エレメントを重ねてローラを通して圧着する方法がある。このとき、ローラを少し加熱することが好ましい。また、圧着を減圧下に行うことが好ましい。支持体は、基板に感光層を積層してから剥離することが好ましい。
【0094】次いで、上記の方法で得られた基板上に積層された感光層に活性光線を画像状に照射し、露光部の感光層を硬化させる。この際、感光層の表面にポリビニルアルコールなどの酸素遮蔽膜を0.5〜30μmの厚みで形成した後、その上から露光してもよい。
【0095】活性光線の光源としては、例えば、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、タングステンランプ、可視光レーザーなどが好適である。これらの光源を用いてフォトマスクを介したパターン露光や走査による直接描写などを行うことにより画像状に活性光線が照射される。露光時の光量は、通常、10〜1000mJ/cm2が好適であり、20〜500mJ/cm2がより好ましい。
【0096】次いで、未露光部を除去する現像工程により、画像に対応した硬化膜の着色画像パターンを得ることができる。現像方法としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの無機アルカリ、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルアミン、n−ブチルアミンなどの有機塩基又は塩を含む水溶液(アルカリ現像液)、有機溶剤などの現像液を吹き付ける方法、現像液に浸漬する方法などが挙げられる。
【0097】現像後、さらに、着色画像のパターンをより強固に硬化させるため、ポストベークを行うことが好ましい。ポストベーク温度は、60〜280℃の温度が好ましく、加熱時間は1〜60分間程度が好ましい。
【0098】本発明のカラーフィルターの製造法は、本発明の着色画像の製造法により着色画像を形成する工程を含むことを特徴とする。すなわち、着色画像形成工程を異なる3〜4色の着色画像について繰り返し行うことにより行うことが好ましい。例えば、先にクロム蒸着等により形成したブラックマトリックス上に赤、緑、青の着色画像を形成する。また、黒色の着色画像形成材料を用いてブラックマトリックスを形成した後に、赤、緑、青の着色画像を形成する。さらに、赤、緑、青の着色画像を形成した後に、これらの着色画像の隙間に黒色の画像形成材料を用いてブラックマトリックスを形成する。赤、緑、青の着色画像形成の順序は任意である。着色画像は各色について画素を形成するようにする。
【0099】
【実施例】次に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。
(1)使用する樹脂:スチレンに由来する繰り返し単位50モル%−マレイン酸モノプロピルエステルに由来する繰り返し単位20モル%−マレイン酸誘導体に由来する繰り返し単位30モル%からなり、重量平均分子量11000かつ酸価65の共重合体(以下、共重合体Aという)
(2)上記マレイン酸誘導体に基づく繰り返し単位は次の構造を有するものである。
【0100】
【化16】


実施例1(1)赤色着色画像形成用感光液の製造樹脂として共重合体A40g及び顔料としてC.I.ピグメントレッド177を25g及びC.I.ピグメントイエロー83を5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル200gに加えビーズミルを用いて2時間分散処理して赤色着色樹脂組成物を得た。
【0101】この赤色着色樹脂組成物、モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート30g、光開始剤としてベンゾフェノン6g及びN,N′−テトラエチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン2g、紫外線吸収剤として2−[2′−ヒドロキシ−5′−アクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール0.5g及び2−ヒドロキシ−4−アクリロイルオキシベンゾフェノン0.5g、並びに有機溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル280gを加えて混合し、赤色の着色画像形成用感光液を得た。得られた感光液を、25℃で静置した際に、二次凝集が起き始めるまでの日数を分散安定性とし、結果を表1に示す。
(2)着色画像の製造この感光液を、ガラス基板(コーニング社製、商品名7059)上にスピンコート法により塗布し、更に110℃で5分間乾燥を行い、膜厚2.0μmの膜を形成した。
【0102】得られた膜に、ネガマスクを通して超高圧水銀灯により画像上に400mJ/cm2の露光を行い、次いで、水酸化カリウムを0.3重量%含む水溶液により現像を行った。得られた赤色画素の塗膜外観及び耐光性を評価した。その結果を表1に示す。
【0103】実施例2(1)緑色着色樹脂組成物の製造樹脂として共重合体A30g及び顔料としてC.I.ピグメントグリーン36を22g、及びC.I.ピグメントイエロー83を8g、有機溶剤であるジエチレングリコールジメチルエーテル250gに加えビーズミルを用いて2時間分散処理をした。
【0104】この分散液220g、モノマーとしてペンタエリスリトールトリアクリレート32g、紫外線吸収剤として2−[2′−ヒドロキシ−5′−アクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール1.0g及び2−ヒドロキシ−4−アクリルオキシベンゾフェノン0.2g、光開始剤としてベンゾフェノン6g、及びN,N′−テトラエチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン2g並びに有機溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテル125gを加えて混合し、緑色の着色画像形成用感光液を得た。得られた感光液の分散安定性を実施例1と同様にして測定した。
(2)着色画像の製造この感光液を、ガラス基板(コーニング社製、商品名7059)上にスピンコート法により塗布し、更に110℃で5分間乾燥を行い、膜厚2.0μmの膜を形成した。
【0105】得られた膜に、ネガマスクを通して超高圧水銀灯により画像上に100mJ/cm2の露光を行い、次いで、炭酸ナトリウムを0.6重量%含む水溶液により現像を行った。得られた緑色画素の塗膜外観及び耐光性を評価した。その結果を表1に示す。
【0106】実施例3(1)青色着色樹脂組成物の製造樹脂として共重合体C25g、顔料としてカラーインデックス名でC.I.ピグメントブルー15:6を25g及び、C.I.ピグメントバイオレット23を1g、有機溶剤であるジエチレングリコールジメチルエーテル200gに加えビーズミルを用いて2時間分散処理をした。この分散液140gに、共重合体C36g、モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート30g、紫外線吸収剤として2−[2′−ヒドロキシ−5′−アクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール0.3g及び2−ヒドロキシ−4−アクリロイルオキシベンゾフェノン1.2g、光開始剤としてベンゾフェノン6g及びN,N′−テトラエチル−4,4′−ジアミノベンゾフェノン2g並びに有機溶剤であるジエチレングリコールジメチルエーテル230gを加えて混合し、青色の着色画像形成用感光液を得た。得られた感光液の分散安定性を実施例1と同様にして測定した。
(2)着色画像の製造得られた青色の着色画像形成用感光液を、厚さ6μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに、グラビアコート法により塗布し、100℃で12分間の乾燥により、膜厚20μmの感光性着色樹脂組成物を含む層を形成した。その上に厚さ40μmのポリエチレンフィルムで被覆して感光性エレメントを得た。
【0107】得られた感光性エレメントからポリエチレンフィルムを剥がし後、実施例1で用いたものと同様のガラス基板上に、ラミネートした。ラミネートの条件は、ガラス基板温度40℃、ラミネートロール温度110℃、ラミネート圧力3.5kgf/cm2、ラミネート速度1.5分で行った。
【0108】次に、ネガ型フォトマスクを通して、ポリエチレンテレフタレートフィルムの上から超高圧水銀灯により画素上に60mJ/cm2の露光を行い、次いで、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がし、実施例1と同様な方法及び条件で現像を行った。得られた青色画素の塗膜の外観及び耐光性を評価した。その結果を表1に示す。
【0109】比較例1紫外線吸収化合物である2−[2′−ヒドロキシ−5′−アクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール0.5g及び2−ヒドロキシ−4−アクリルオキシベンゾフェノン0.5gを添加しない以外実施例1と同様の組成及び条件で感光液を得、感光液の分散安定性を実施例1と同様にして測定した。
【0110】また、実施例1と同様の方法及び条件で膜厚2.0μmの膜を形成し塗膜の外観及び耐光性を評価した。その結果を表1に示す。
【0111】比較例2紫外線吸収化合物である2−[2′−ヒドロキシ−5′−アクリロイルオキシエチルフェニル]ベンゾトリアゾール1.0g及び2−ヒドロキシ−4−アクリルオキシベンゾフェノン0.2gを添加しない以外実施例2と同様の組成及び条件で感光液を得、感光液の分散安定性を実施例1と同様にして測定した。
【0112】また、実施例2と同様の方法及び条件で膜厚2.0μmの膜を形成し、塗膜外観及び耐光性を評価した。その結果を表1に示す。
【0113】
【表1】


耐光性試験は作製した基板にカーボンアークランプ(試験槽温度:40〜50℃、ブラックパネル温度63℃±3℃)からの光を所定時間照射し、色の変化をΔE*(ab)値の値より評価する。ΔE*(ab)の値が小さい程色変化が小さく耐光性が良いと判断できる。
【0114】ΔE*(ab)はカラーテクノシステム(株)製分光色彩計JP7200Fを用いて測定したL*、a*、b*の値を基に算出した。測定値のL*、a*、及びb*は、CIEで規格化され日本ではJIS(JIS Z 8729)で採用されているL*、a*、b*表色系に基づき、L*は明度、色相と彩度を示す色度としてa*、b*で表す。
【0115】紫外線吸収性化合物を加えた系(実施例1〜3)ではΔE*(ab)の変化が紫外線吸収性化合物を添加していない系(比較例1〜2)より小さく耐光性が向上していることが分かる。
【0116】
【発明の効果】本発明の感光性着色樹脂組成物は、顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く、塗膜外観の優れた膜を得ることができる。
【0117】本発明の着色画像形成用感光液は、顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く、塗膜外観の優れた膜を得ることができる。
【0118】本発明の感光性エレメントは、顔料の分散性、分散安定性が高く、さらに耐光性も高く塗膜外観の優れた膜を得ることができる。
【0119】本発明の着色画像の製造法によれば、画素の塗膜の顔料の分散が良く、耐光性の高い、光学特性の優れた着色画像を提供することができる。
【0120】本発明のカラーフィルターの製造法によれば、画素の塗膜の顔料の分散が良く、耐光性の高い、光学特性の優れた高品位なカラーフィルターを提供することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】 顔料、樹脂、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上含有するモノマー、及び光開始剤を含有する感光性着色樹脂組成物において、下記一般式(I)
【化1】


(式中、Xは水素原子又はハロゲン原子であり、R1は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、R2は炭素数2〜12のアルキレン基であり、R3は水素原子又はメチル基である)で表される紫外線吸収性化合物及び下記一般式(II)
【化2】


(式中、R4は水素原子又はメチル基、R5は置換基として水酸基を有してもよい炭素数2〜6のアルキレン基であり、Yは水素原子又は炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Zは水素原子又は水酸基である)で表される紫外線吸収性化合物から選ばれる少なくとも1種の紫外線吸収性化合物を含む感光性着色樹脂組成物。
【請求項2】 樹脂が、酸価20〜300で重量平均分子量1,500〜200,000の樹脂である請求項1記載の感光性着色樹脂組成物。
【請求項3】 請求項1又は2記載の感光性着色樹脂組成物及び有機溶剤を含む着色画像形成用感光液。
【請求項4】 請求項1又は2記載の感光性着色樹脂組成物を含む感光層を支持体上に積層してなる感光性エレメント。
【請求項5】 請求項1又は2記載の感光性着色樹脂組成物を含む感光層を基板上に積層し、露光現像する着色画像形成工程を含む着色画像の製造法。
【請求項6】 感光層が請求項3記載の感光液から形成されたものである請求項5記載の着色画像の製造法。
【請求項7】 請求項6に記載の着色画像の製造法により同一基板上に複数の着色画像を製作することを特徴とするカラーフィルターの製造法。

【公開番号】特開2000−338658(P2000−338658A)
【公開日】平成12年12月8日(2000.12.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願平11−152358
【出願日】平成11年5月31日(1999.5.31)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】