感光性着色組成物及びそれを用いた液晶表示装置用カラーフィルタ
【課題】液晶表示装置において、遮光膜の上にカラーフィルタのフィルタセグメントを形成するときに発生するツノ段差の高さを低減することを可能とするフィルタセグメント用の感光性着色組成物を提供することを課題とする。また、該感光性着色組成物を用いた液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とする
【解決手段】樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、該モノマーから成るホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物を提供する。また、該感光性着色組成物を用いた液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【解決手段】樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、該モノマーから成るホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物を提供する。また、該感光性着色組成物を用いた液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの各色のフィルタセグメントを形成するに際して、該フィルタセグメントと遮光膜との重なり部分のツノ段差の高さをより低減させることのできる感光性着色組成物に関する。
【０００２】
また、本発明は、この感光性着色組成物を使用して製造される液晶表示装置用カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置は、２枚の対向する基板のそれぞれに対となる複数の電極をパターニング形成し、該基板間に配向された液晶物質を配置して、対となって対抗する電極によって規定される領域をそれぞれ画素とする。そして、該画素ごとに閾値以上の電圧を印加することによって該液晶物質の配向状態を変化させ、該配向状態の変化に伴って透過光の偏光状態を変化させ、偏光膜によってその光透過を制御して画面表示する表示装置である。
【０００４】
カラー液晶表示装置の場合には、前記基板のいずれか一方に、複数色から成る各色のフィルタセグメントを設けて、その透過光を該画素ごとにそれぞれ対応する色相に着色している。該フィルタセグメントの配列には、２種以上の異なる色相の微細な帯（ストライプ）状の該フィルタセグメントを配置したもの（ストライプ配列）、あるいは微細な該フィルタセグメントを縦横一定の配列で配置したもの（デルタ配列）などがある。
【０００５】
前記フィルタセグメントを有する基板としては、ガラスなどの透明基板が用いられる。この１対のうちの一方の基板上に、後の工程で画素が形成される区分と区分の間に、透過光の混色を防いでコントラストを高めるための遮光膜を設け、次に、各色の該フィルタセグメントを設ける。このように、基板上に各色の該フィルタセグメントと該遮光膜とを形成したものは、一般に、カラーフィルタと呼ばれている。
【０００６】
前記カラーフィルタ上には、液晶駆動用の透明電極が、蒸着あるいはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させる配向膜を形成して、前記画素が形成された基板となる。該透明電極および該配向膜の性能を充分に得るには、その形成を一般に２００℃以上、好ましくは２３０℃以上の高温で行う必要がある。
【０００７】
このため、現在、前記フィルタセグメントの製造方法としては、耐光性、耐熱性に優れる顔料を着色材とする顔料分散法と呼ばれる方法が主流となっている。
【０００８】
顔料分散法の場合には、前記遮光膜を形成した前記透明基板を基材として、感光性透明樹脂溶液中に着色顔料を分散した感光性着色組成物（顔料レジスト）を塗布し、乾燥により溶剤を除去した後、パターン露光を行い、次いで未露光部を現像工程で除去して１色目のパターンを形成し、加熱処理を加えた後、同様の操作を各色について順次繰り返して前記カラーフィルタが得られる。
【０００９】
前記遮光膜の形成方法としては種々の方法が知られているが、例えば、着色顔料の代わりに黒色顔料を含有する感光性組成物を使用し、露光工程と現像工程を経てマトリクス状に形成された遮光膜は樹脂ブラックマトリクスとして知られている。
【００１０】
顔料を含む感光性着色組成物を用いた前記フィルタセグメントの形成において、近年ではより色濃度の高いカラーフィルタの要求が高まっており、該感光性着色組成物における
着色材濃度が高くなる傾向にある。しかし、着色材濃度が高くなると、感光性着色組成物の流動特性が悪くなり、前記遮光膜上の該感光性着色組成物との重なり部分でのツノ段差（図１参照）が大きくなり、該ツノ段差によって、ディスクリネーション等の液晶の配向の乱れを生じ、液晶表示装置の表示品位の低下をもたらすことがある。
【００１１】
この重なり部分の前記ツノ段差を小さくするために、例えば特許文献１では、前記感光性着色組成物の成分である樹脂について、そのガラス転移点を５０℃以下に設定し、該感光性着色組成物による前記カラーフィルタの前記フィルタセグメント形成時の該感光性着色組成物の流動性を高め、該ツノ段差を小さくすることが提案されている。しかしながら、該感光性着色組成物には、樹脂の他に重合成分であるモノマーが有り、該モノマーがポリマー化することにより、該フィルタセグメントを構成する固形分となる。従って、特許文献１のように単に該樹脂のガラス転移点のみに着目するだけでは、該ツノ段差の低減には不十分であると言える。
【特許文献１】特開２００６−２８４６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、液晶表示装置において、遮光膜の上にカラーフィルタのフィルタセグメントを形成するときに発生するツノ段差の高さを低減することを可能とするフィルタセグメント用の感光性着色組成物を提供することを課題とする。また、該感光性着色組成物を用いた液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、請求項１に係る発明は、樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、該モノマーから成るホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物である。
【００１４】
次に、請求項２に係る発明は、透明基板上に、透過光を着色するフィルタセグメントであって、２種以上の異なる色相の該フィルタセグメントを配置して構成される液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該フィルタセグメントのうち、少なくとも一つのフィルタセグメントが請求項１に記載の感光性着色組成物を硬化したものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による感光性着色組成物は、その成分に含まれるモノマーが重合されて生成されるホモポリマーのガラス転移点が５０℃以下となり、パターン形成後の加熱工程においてガラス転移点以上の温度となるため流動性が高くなり、遮光膜にフィルタセグメントが重なって形成されるツノ段差の高さを、従来の感光性着色組成物と比較して、低減することができる。よって、本発明の感光性着色組成物を用いて該フィルタセグメントを形成することにより、液晶の配向の乱れの少ない表示品質の高いカラー液晶表示装置用カラーフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
まず、本発明の感光性着色組成物について説明する。本発明の感光性着色組成物は、モノマー、樹脂、光開始剤および着色材を主成分とし、これに溶剤及び必要な添加物を加えたものである。添加物としては、例えば、着色材を分散させる分散助剤や増感剤などが例示できる。
【００１７】
＜モノマー＞
本発明に係るモノマーは、光開始剤の存在下で光照射することで硬化し、感光性着色組成
物に現像液不溶性を付与する。また、カラーフィルタのフィルタセグメントを形成する際に、上記ツノ段差の高さを左右する。本発明の請求項１において、樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、上記モノマーのホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物とした。このことによりホモポリマーのガラス転移点を５０℃以下にすることで、加熱処理時に流動性が高くなるため平坦性が確保され、ツノ段差を低減させる役割を有する。
【００１８】
このようなモノマーとしては、例えば、１，４−ブタンジオールアクリレート、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、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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テトラ（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、グリセロール（メタ）アクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールAアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類が挙げられる。
【００１９】
＜樹脂＞
本発明に使用する樹脂は、感光性着色組成物を透明基板に塗布した際に、この感光性着色組成物を基板上に固定するものである。
【００２０】
このような樹脂は、各種重合性モノマーを重合することによって得ることができる。
【００２１】
重合性モノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル類、Ｎ−ビニルピロリドン、スチレン類、アクリルアミド類、その他のビニル化合物、及びマクロモノマー類が使用できる。
【００２２】
（メタ）アクリル酸エステル類としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、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、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（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、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、パラクミルＥＯ変性（メタ）アクリレートが例示できる。
【００２３】
また、スチレン類としては、スチレンおよびその誘導体、メチルスチレン等が使用できる。
【００２４】
アクリルアミド類としては、例えば、（メタ）アクリルアミド、メチロール（メタ）アクリルアミド、アルコキシメチロール（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００２５】
また、その他のビニル化合物としては、（メタ）アクリロニトリル、エチレン、プロピ
レン、ブチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等が適用できる。
【００２６】
また、マクロモノマー類としては、例えば、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、ポリスチレンマクロモノマーなどのマクロモノマー類などが挙げられる。
【００２７】
そして、これらの重合性モノマーの１種を単独で、または２種以上を混合して重合させることにより本発明に係る樹脂を得ることができる。
【００２８】
すなわち、この樹脂の合成は、重合開始剤の存在下、不活性ガス気流下、一般的には５０〜１５０℃で２〜１０時間かけて行われる。また、樹脂の合成は、必要に応じて溶剤の存在下で行っても差し支えない。
【００２９】
重合開始剤としては、有機過酸化物やアゾ化合物等が使用できる。有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等が例示できる。また、アゾ化合物としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。重合開始剤は、上記重合性モノマー１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量部の範囲で使用される。
【００３０】
溶剤としては、水、水混和性有機溶剤、酢酸エステル、ケトン類、キシレン、エチルベンゼンなどを用いることができる。なお、水混和性有機溶剤としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系溶剤や、エチレングリコールまたはジエチレングリコールのモノまたはジアルキルエーテル等が挙げられる。また、酢酸エステルとしては、エチルセルソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが例示でき、ケトン類としては、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
【００３１】
＜光開始剤＞
本発明に係る光開始剤としては、アセトフェノン系光開始剤、ベンゾイン系光開始剤、ベンゾフェノン系光開始剤、チオキサンソン系光開始剤、トリアジン系光開始剤、ボレート系光開始剤、カルバゾール系光開始剤、イミダゾール系光開始剤等を用いることができる。
【００３２】
アセトフェノン系光開始剤の具体例としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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）−ブタン−１−オン等が挙げられる。
【００３３】
ベンゾイン系光開始剤としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等が例示できる。
【００３４】
ベンゾフェノン系光開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等が使用できる。
【００３５】
チオキサンソン系光開始剤としては、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキ
サンソン等が使用できる。
【００３６】
また、トリアジン系光開始剤としては、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−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−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等が挙げられる。
【００３７】
これら光開始剤は、単独であるいは２種以上混合して用いるが、増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
【００３８】
＜着色材＞
本発明に係る着色材は、フィルタセグメントを着色して、その透過光を着色する役割を有する。
【００３９】
このような着色材としては、有機または無機の顔料を、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。
【００４０】
顔料は、発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料、特に耐熱分解性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。
【００４１】
以下に、本発明の感光性着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
【００４２】
赤色フィルタセグメントを形成するための赤色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０７、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２等の赤色顔料を用いることができる。赤色組成物には、黄色顔料、オレンジ顔料を併用することができる。
【００４３】
イエロー色フィルタセグメントを形成するためのイエロー色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等の黄色顔料を用いることができる。
【００４４】
緑色フィルタセグメントを形成するための緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができる。緑色組成物には黄色顔料を併用することができる。
【００４５】
青色フィルタセグメントを形成するための青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができる。青色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料を併用することができる。
【００４６】
シアン色フィルタセグメントを形成するためのシアン色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：４、１５：３、１５：６、１６、８１等の青色顔料を用いることができる。
【００４７】
マゼンタ色フィルタセグメントを形成するためのマゼンタ色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１４４、１４６、１７７、１６９、８１等の紫色顔料および赤色顔料を用いることができる。マゼンタ色組成物には、黄色顔料を併用することができる。
【００４８】
その他無機顔料としては、酸化チタン、硫酸バリウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、合成鉄黒等が挙げられる。無機顔料は、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、有機顔料と組み合わせて用いられる。
【００４９】
また、着色顔料に加えて、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。
【００５０】
＜分散助剤＞
分散助剤は、顔料を微細な粒子として感光性着色組成物中に分散させ、その再凝集を防止するもので、必要に応じて添加される。この分散助剤を添加した場合には、透明性に優れたフィルタセグメントを得ることができる。
【００５１】
このような分散助剤としては、樹脂型顔料分散剤、顔料誘導体、界面活性剤等の分散助剤を用いることができる。
【００５２】
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、顔料担体と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の樹脂への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型顔料分散剤として、具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などを用いることができる。
【００５３】
また、樹脂型顔料分散剤として、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）ア
クリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加物等を用いることもできる。
【００５４】
顔料誘導体は、有機色素に置換基を導入した化合物である。有機色素には、一般に色素と呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。色素誘導体としては、特開昭６３−３０５１７３号公報、特公昭５７−１５６２０号公報、特公昭５９−４０１７２号公報、特公昭６３−１７１０２号公報、特公平５−９４６９号公報等に記載されているものを使用できる。
【００５５】
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤が使用できる。
【００５６】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ソーダ、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン等が例示できる。
【００５７】
また、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、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ノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等が使用できる。
【００５８】
また、カチオン性界面活性剤としては、アルキル４級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等が使用できる。
【００５９】
また、両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等が挙げられる。
【００６０】
なお、これら分散助剤を２種類以上混合して使用することも可能である。
【００６１】
＜溶剤＞
溶剤は、感光性着色組成物に各種塗布適性を付与するものである。
【００６２】
溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、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、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられる。これらをは混合して用いることも可能である。
【００６３】
＜組成＞
着色材は、感光性着色組成物中に１．５〜７重量％の割合で含有されることが好ましい。また、着色材は、最終フィルタセグメント中に好ましくは１０〜４０重量％、より好ましくは２０〜４０重量％の割合で含有される。
【００６４】
また、この着色材１００重量部を基準として、樹脂は２０〜４００重量部含有されることが好ましい。より好ましくは５０〜２５０重量部である。
【００６５】
また、同様に、着色材１００重量部を基準として、モノマーは１０〜３００重量部含有されることが望ましい。より望ましくは１０〜２００重量部である。
【００６６】
また、着色材１００重量部を基準として、光開始剤は５〜２００重量部含有されることが望ましい。より望ましくは１０〜１５０重量部である。
【００６７】
なお、溶剤は、着色材１００重量部を基準として、８００〜４０００重量部、好ましくは１０００〜２５００重量部である。
＜感光性着色組成物の製造方法＞
本発明の感光性着色組成物を製造する際には、まず、顔料及び必要な分散助剤を樹脂に加え、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター、ペイントコンディショナー等の各種分散手段を用いて微細に分散する。その後、モノマー、光開始剤及び必要な添加剤を加え、均一に攪拌混合して製造することができる。
【００６８】
＜カラーフィルタの製造方法＞
本発明に係るカラーフィルタは、透明基板上に、２種以上の異なる色相のフィルタセグメントを配置して構成されるものである。フィルタセグメントの代表的な色彩としては、赤色フィルタセグメント、緑色フィルタセグメント、および青色フィルタセグメントの三色のフィルタセグメントを用いた加法混色型、マゼンタ色フィルタセグメント、シアン色フィルタセグメント、およびイエロー色フィルタセグメントの三色のフィルタセグメントを用いた減法混色型があるが、本発明のカラーフィルタはこのいずれであっても良く、さらに加法混色型の三色に、減法混色のイエロー色フィルタセグメントや、シアン色フィルタセグメントを加えた四色、または、五色のカラーフィルタであってもよい。また、フィルタセグメントの配列は、ストライプ配列とデルタ配列のいずれであっても良い。
【００６９】
本発明に係るカラーフィルタは、フォトリソグラフィー法により、上記感光性着色組成物を用いて透明基板上に各色のフィルタセグメントを形成することにより製造することができる。
【００７０】
フォトリソグラフィー法による各色フィルタセグメントの形成は、次の方法で行うことができる。すなわち、上記感光性着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が０．２〜５μｍとなるように塗布する。必要により乾燥された塗膜には、所定のパターンを有するマスクを通してコンタクトあるいはプリキシミティー露光を行い、この露光部のモノマーを重合させて感光性着色組成物を硬化させ、現像液に対して不溶化させる。その後、現像液溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより噴霧して未露光部すなわち未硬化部を溶解除去して所望のパターンを形成する。さらに、上記感光性着色組成物の硬化を促進するため、加熱を施す。そして、他色について、同様の操作を繰り返してカラーフィルタを製造することができる。
【００７１】
現像液としては、溶剤またはアルカリ現像液を利用することができる。アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液を使用することができる。また、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
【００７２】
なお、前記透明基板としては、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板を用いることができる。透明基板として、画素と画素との間に遮光膜を形成したものを使用することもできる。特に、遮光膜として樹脂ブラックマトリクスを形成したものを適用するとき、本発明の利点が生かされる。
【実施例】
【００７３】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施例および比較例中、「部」とは「重量部」を意味する。また、モノマーのホモポリマーのＴｇは動的粘弾性測定法により測定した。
【００７４】
次に示す実施例においては、用いるモノマーのホモポリマーのＴｇの値が、５０℃以下のモノマーを用いた。また、比較例においては、用いるモノマーのホモポリマーのＴｇの値が、５０℃よりも高いモノマーを用いた。それぞれの感光性着色組成物と遮光膜との間のツノ段差の高さの値を、表１に示した。
【００７５】
＜実施例１＞
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過してそれぞれ緑色顔料分散体、黄色顔料分散体を得た。なお、本実施例１では、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のＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）を用いた。
【００７６】
緑色顔料分散体
緑色顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６）１ ７．５０部
顔料分散剤 １．５０部
アクリル樹脂溶液 ３１．００部
シクロヘキサノン ５０．００部
黄色顔料分散体
黄色顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０） １０．７０部
顔料分散剤 １．００部
アクリル樹脂溶液 ３９．３０部
シクロヘキサノン ４９．００部
次いで、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、緑色感光性組成物を得た。
【００７７】
上記の緑色顔料分散体 ２７．０部
上記の黄色顔料分散体 ２３．０部
アクリル系樹脂溶液 ３．０部
トリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（Ｔｇ １３．５℃）
（モノマー）２．０部
光開始剤 １．５部
シクロヘキサノン ４３．５部
＜実施例２＞
本実施例２では、実施例１で用いたモノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）に代えて、トリメチロールプロパントリアクリレートのＰＯ６モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝４８℃）を使用した。それ以外は、実施例１と同様にして緑色感光性組成物を作成した。
【００７８】
＜比較例１＞
本比較例１では、実施例１で用いたモノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）に代えてトリメチロールプロパントリアクリレートのＰＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ １２０℃）を使用
した。それ以外は、実施例１と同様にして緑色感光性組成物を作成した。
【００７９】
＜比較例２＞
本比較例２では、実施例１で用いたモノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）に代えて、多価アルコールのアクリレート体（ホモポリマーのＴｇ ２５０℃）を使用した。それ以外は、実施例１と同様にして緑色感光性組成物を作成した。
【００８０】
実施例１，２及び比較例１，２で得られた感光性組成物について、下記の方法でツノ段差を評価した。
すなわち、まず、面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、１．４μｍの膜厚に樹脂ブラックマトリクスを形成した。次いで、前記実施例１，２および比較例１、２の感光性組成物を、スピンコーターを用いて１．６μｍの膜厚となるようにそれぞれ塗布し、塗布基板を得た。次に、所定のストライプパターンを有するフォトマスクを有する超高圧水銀ランプを用いて、積算光量１００ｍＪで紫外線露光を行った。露光後、アルカリ現像液にて５０秒間現像して、樹脂ブラックマトリクス上にストライプ形状の各色フィルタセグメントを形成した。その後、２３０℃で２０分間加熱処理した。なお、アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム１．５重量％ 炭酸水素ナトリウム０．５重量％ 陰イオン系界面活性剤８．０重量％および水９０重量％からなるものを用いた。
【００８１】
次に、基板上に形成されたストライプパターンの膜厚を触針式形状膜厚測定器にてパターンの膜厚を測定した。図１に示されるように、樹脂ブラックマトリクス上のパターンの膜厚とツノ段差部分との膜厚からツノ段差の膜厚を算出した。結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
表１に示したように、比較例１，２と比較して実施例１，２で得られた緑色のフィルタセグメントのツノ段差の高さの値はいずれも実施例の値に比べて２３％〜３６％程度小さな値となり、本発明の感光性着色組成物が、フィルタセグメントと遮光膜でのツノ段差の高さを低減させる効果のあることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】ツノ段差を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１・・・ツノ段差の高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの各色のフィルタセグメントを形成するに際して、該フィルタセグメントと遮光膜との重なり部分のツノ段差の高さをより低減させることのできる感光性着色組成物に関する。
【０００２】
また、本発明は、この感光性着色組成物を使用して製造される液晶表示装置用カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置は、２枚の対向する基板のそれぞれに対となる複数の電極をパターニング形成し、該基板間に配向された液晶物質を配置して、対となって対抗する電極によって規定される領域をそれぞれ画素とする。そして、該画素ごとに閾値以上の電圧を印加することによって該液晶物質の配向状態を変化させ、該配向状態の変化に伴って透過光の偏光状態を変化させ、偏光膜によってその光透過を制御して画面表示する表示装置である。
【０００４】
カラー液晶表示装置の場合には、前記基板のいずれか一方に、複数色から成る各色のフィルタセグメントを設けて、その透過光を該画素ごとにそれぞれ対応する色相に着色している。該フィルタセグメントの配列には、２種以上の異なる色相の微細な帯（ストライプ）状の該フィルタセグメントを配置したもの（ストライプ配列）、あるいは微細な該フィルタセグメントを縦横一定の配列で配置したもの（デルタ配列）などがある。
【０００５】
前記フィルタセグメントを有する基板としては、ガラスなどの透明基板が用いられる。この１対のうちの一方の基板上に、後の工程で画素が形成される区分と区分の間に、透過光の混色を防いでコントラストを高めるための遮光膜を設け、次に、各色の該フィルタセグメントを設ける。このように、基板上に各色の該フィルタセグメントと該遮光膜とを形成したものは、一般に、カラーフィルタと呼ばれている。
【０００６】
前記カラーフィルタ上には、液晶駆動用の透明電極が、蒸着あるいはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させる配向膜を形成して、前記画素が形成された基板となる。該透明電極および該配向膜の性能を充分に得るには、その形成を一般に２００℃以上、好ましくは２３０℃以上の高温で行う必要がある。
【０００７】
このため、現在、前記フィルタセグメントの製造方法としては、耐光性、耐熱性に優れる顔料を着色材とする顔料分散法と呼ばれる方法が主流となっている。
【０００８】
顔料分散法の場合には、前記遮光膜を形成した前記透明基板を基材として、感光性透明樹脂溶液中に着色顔料を分散した感光性着色組成物（顔料レジスト）を塗布し、乾燥により溶剤を除去した後、パターン露光を行い、次いで未露光部を現像工程で除去して１色目のパターンを形成し、加熱処理を加えた後、同様の操作を各色について順次繰り返して前記カラーフィルタが得られる。
【０００９】
前記遮光膜の形成方法としては種々の方法が知られているが、例えば、着色顔料の代わりに黒色顔料を含有する感光性組成物を使用し、露光工程と現像工程を経てマトリクス状に形成された遮光膜は樹脂ブラックマトリクスとして知られている。
【００１０】
顔料を含む感光性着色組成物を用いた前記フィルタセグメントの形成において、近年ではより色濃度の高いカラーフィルタの要求が高まっており、該感光性着色組成物における
着色材濃度が高くなる傾向にある。しかし、着色材濃度が高くなると、感光性着色組成物の流動特性が悪くなり、前記遮光膜上の該感光性着色組成物との重なり部分でのツノ段差（図１参照）が大きくなり、該ツノ段差によって、ディスクリネーション等の液晶の配向の乱れを生じ、液晶表示装置の表示品位の低下をもたらすことがある。
【００１１】
この重なり部分の前記ツノ段差を小さくするために、例えば特許文献１では、前記感光性着色組成物の成分である樹脂について、そのガラス転移点を５０℃以下に設定し、該感光性着色組成物による前記カラーフィルタの前記フィルタセグメント形成時の該感光性着色組成物の流動性を高め、該ツノ段差を小さくすることが提案されている。しかしながら、該感光性着色組成物には、樹脂の他に重合成分であるモノマーが有り、該モノマーがポリマー化することにより、該フィルタセグメントを構成する固形分となる。従って、特許文献１のように単に該樹脂のガラス転移点のみに着目するだけでは、該ツノ段差の低減には不十分であると言える。
【特許文献１】特開２００６−２８４６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、液晶表示装置において、遮光膜の上にカラーフィルタのフィルタセグメントを形成するときに発生するツノ段差の高さを低減することを可能とするフィルタセグメント用の感光性着色組成物を提供することを課題とする。また、該感光性着色組成物を用いた液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、請求項１に係る発明は、樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、該モノマーから成るホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物である。
【００１４】
次に、請求項２に係る発明は、透明基板上に、透過光を着色するフィルタセグメントであって、２種以上の異なる色相の該フィルタセグメントを配置して構成される液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該フィルタセグメントのうち、少なくとも一つのフィルタセグメントが請求項１に記載の感光性着色組成物を硬化したものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による感光性着色組成物は、その成分に含まれるモノマーが重合されて生成されるホモポリマーのガラス転移点が５０℃以下となり、パターン形成後の加熱工程においてガラス転移点以上の温度となるため流動性が高くなり、遮光膜にフィルタセグメントが重なって形成されるツノ段差の高さを、従来の感光性着色組成物と比較して、低減することができる。よって、本発明の感光性着色組成物を用いて該フィルタセグメントを形成することにより、液晶の配向の乱れの少ない表示品質の高いカラー液晶表示装置用カラーフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
まず、本発明の感光性着色組成物について説明する。本発明の感光性着色組成物は、モノマー、樹脂、光開始剤および着色材を主成分とし、これに溶剤及び必要な添加物を加えたものである。添加物としては、例えば、着色材を分散させる分散助剤や増感剤などが例示できる。
【００１７】
＜モノマー＞
本発明に係るモノマーは、光開始剤の存在下で光照射することで硬化し、感光性着色組成
物に現像液不溶性を付与する。また、カラーフィルタのフィルタセグメントを形成する際に、上記ツノ段差の高さを左右する。本発明の請求項１において、樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、上記モノマーのホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物とした。このことによりホモポリマーのガラス転移点を５０℃以下にすることで、加熱処理時に流動性が高くなるため平坦性が確保され、ツノ段差を低減させる役割を有する。
【００１８】
このようなモノマーとしては、例えば、１，４−ブタンジオールアクリレート、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、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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テトラ（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、グリセロール（メタ）アクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールAアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類が挙げられる。
【００１９】
＜樹脂＞
本発明に使用する樹脂は、感光性着色組成物を透明基板に塗布した際に、この感光性着色組成物を基板上に固定するものである。
【００２０】
このような樹脂は、各種重合性モノマーを重合することによって得ることができる。
【００２１】
重合性モノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル類、Ｎ−ビニルピロリドン、スチレン類、アクリルアミド類、その他のビニル化合物、及びマクロモノマー類が使用できる。
【００２２】
（メタ）アクリル酸エステル類としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、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、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（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、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、パラクミルＥＯ変性（メタ）アクリレートが例示できる。
【００２３】
また、スチレン類としては、スチレンおよびその誘導体、メチルスチレン等が使用できる。
【００２４】
アクリルアミド類としては、例えば、（メタ）アクリルアミド、メチロール（メタ）アクリルアミド、アルコキシメチロール（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００２５】
また、その他のビニル化合物としては、（メタ）アクリロニトリル、エチレン、プロピ
レン、ブチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等が適用できる。
【００２６】
また、マクロモノマー類としては、例えば、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、ポリスチレンマクロモノマーなどのマクロモノマー類などが挙げられる。
【００２７】
そして、これらの重合性モノマーの１種を単独で、または２種以上を混合して重合させることにより本発明に係る樹脂を得ることができる。
【００２８】
すなわち、この樹脂の合成は、重合開始剤の存在下、不活性ガス気流下、一般的には５０〜１５０℃で２〜１０時間かけて行われる。また、樹脂の合成は、必要に応じて溶剤の存在下で行っても差し支えない。
【００２９】
重合開始剤としては、有機過酸化物やアゾ化合物等が使用できる。有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等が例示できる。また、アゾ化合物としては、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。重合開始剤は、上記重合性モノマー１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量部の範囲で使用される。
【００３０】
溶剤としては、水、水混和性有機溶剤、酢酸エステル、ケトン類、キシレン、エチルベンゼンなどを用いることができる。なお、水混和性有機溶剤としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系溶剤や、エチレングリコールまたはジエチレングリコールのモノまたはジアルキルエーテル等が挙げられる。また、酢酸エステルとしては、エチルセルソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが例示でき、ケトン類としては、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
【００３１】
＜光開始剤＞
本発明に係る光開始剤としては、アセトフェノン系光開始剤、ベンゾイン系光開始剤、ベンゾフェノン系光開始剤、チオキサンソン系光開始剤、トリアジン系光開始剤、ボレート系光開始剤、カルバゾール系光開始剤、イミダゾール系光開始剤等を用いることができる。
【００３２】
アセトフェノン系光開始剤の具体例としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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）−ブタン−１−オン等が挙げられる。
【００３３】
ベンゾイン系光開始剤としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等が例示できる。
【００３４】
ベンゾフェノン系光開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等が使用できる。
【００３５】
チオキサンソン系光開始剤としては、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキ
サンソン等が使用できる。
【００３６】
また、トリアジン系光開始剤としては、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−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−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等が挙げられる。
【００３７】
これら光開始剤は、単独であるいは２種以上混合して用いるが、増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
【００３８】
＜着色材＞
本発明に係る着色材は、フィルタセグメントを着色して、その透過光を着色する役割を有する。
【００３９】
このような着色材としては、有機または無機の顔料を、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。
【００４０】
顔料は、発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料、特に耐熱分解性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。
【００４１】
以下に、本発明の感光性着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
【００４２】
赤色フィルタセグメントを形成するための赤色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０７、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２等の赤色顔料を用いることができる。赤色組成物には、黄色顔料、オレンジ顔料を併用することができる。
【００４３】
イエロー色フィルタセグメントを形成するためのイエロー色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等の黄色顔料を用いることができる。
【００４４】
緑色フィルタセグメントを形成するための緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができる。緑色組成物には黄色顔料を併用することができる。
【００４５】
青色フィルタセグメントを形成するための青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができる。青色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料を併用することができる。
【００４６】
シアン色フィルタセグメントを形成するためのシアン色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：４、１５：３、１５：６、１６、８１等の青色顔料を用いることができる。
【００４７】
マゼンタ色フィルタセグメントを形成するためのマゼンタ色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１４４、１４６、１７７、１６９、８１等の紫色顔料および赤色顔料を用いることができる。マゼンタ色組成物には、黄色顔料を併用することができる。
【００４８】
その他無機顔料としては、酸化チタン、硫酸バリウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、合成鉄黒等が挙げられる。無機顔料は、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、有機顔料と組み合わせて用いられる。
【００４９】
また、着色顔料に加えて、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。
【００５０】
＜分散助剤＞
分散助剤は、顔料を微細な粒子として感光性着色組成物中に分散させ、その再凝集を防止するもので、必要に応じて添加される。この分散助剤を添加した場合には、透明性に優れたフィルタセグメントを得ることができる。
【００５１】
このような分散助剤としては、樹脂型顔料分散剤、顔料誘導体、界面活性剤等の分散助剤を用いることができる。
【００５２】
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、顔料担体と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の樹脂への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型顔料分散剤として、具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などを用いることができる。
【００５３】
また、樹脂型顔料分散剤として、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）ア
クリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加物等を用いることもできる。
【００５４】
顔料誘導体は、有機色素に置換基を導入した化合物である。有機色素には、一般に色素と呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。色素誘導体としては、特開昭６３−３０５１７３号公報、特公昭５７−１５６２０号公報、特公昭５９−４０１７２号公報、特公昭６３−１７１０２号公報、特公平５−９４６９号公報等に記載されているものを使用できる。
【００５５】
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤が使用できる。
【００５６】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ソーダ、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン等が例示できる。
【００５７】
また、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、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ノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等が使用できる。
【００５８】
また、カチオン性界面活性剤としては、アルキル４級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等が使用できる。
【００５９】
また、両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等が挙げられる。
【００６０】
なお、これら分散助剤を２種類以上混合して使用することも可能である。
【００６１】
＜溶剤＞
溶剤は、感光性着色組成物に各種塗布適性を付与するものである。
【００６２】
溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、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、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられる。これらをは混合して用いることも可能である。
【００６３】
＜組成＞
着色材は、感光性着色組成物中に１．５〜７重量％の割合で含有されることが好ましい。また、着色材は、最終フィルタセグメント中に好ましくは１０〜４０重量％、より好ましくは２０〜４０重量％の割合で含有される。
【００６４】
また、この着色材１００重量部を基準として、樹脂は２０〜４００重量部含有されることが好ましい。より好ましくは５０〜２５０重量部である。
【００６５】
また、同様に、着色材１００重量部を基準として、モノマーは１０〜３００重量部含有されることが望ましい。より望ましくは１０〜２００重量部である。
【００６６】
また、着色材１００重量部を基準として、光開始剤は５〜２００重量部含有されることが望ましい。より望ましくは１０〜１５０重量部である。
【００６７】
なお、溶剤は、着色材１００重量部を基準として、８００〜４０００重量部、好ましくは１０００〜２５００重量部である。
＜感光性着色組成物の製造方法＞
本発明の感光性着色組成物を製造する際には、まず、顔料及び必要な分散助剤を樹脂に加え、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター、ペイントコンディショナー等の各種分散手段を用いて微細に分散する。その後、モノマー、光開始剤及び必要な添加剤を加え、均一に攪拌混合して製造することができる。
【００６８】
＜カラーフィルタの製造方法＞
本発明に係るカラーフィルタは、透明基板上に、２種以上の異なる色相のフィルタセグメントを配置して構成されるものである。フィルタセグメントの代表的な色彩としては、赤色フィルタセグメント、緑色フィルタセグメント、および青色フィルタセグメントの三色のフィルタセグメントを用いた加法混色型、マゼンタ色フィルタセグメント、シアン色フィルタセグメント、およびイエロー色フィルタセグメントの三色のフィルタセグメントを用いた減法混色型があるが、本発明のカラーフィルタはこのいずれであっても良く、さらに加法混色型の三色に、減法混色のイエロー色フィルタセグメントや、シアン色フィルタセグメントを加えた四色、または、五色のカラーフィルタであってもよい。また、フィルタセグメントの配列は、ストライプ配列とデルタ配列のいずれであっても良い。
【００６９】
本発明に係るカラーフィルタは、フォトリソグラフィー法により、上記感光性着色組成物を用いて透明基板上に各色のフィルタセグメントを形成することにより製造することができる。
【００７０】
フォトリソグラフィー法による各色フィルタセグメントの形成は、次の方法で行うことができる。すなわち、上記感光性着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が０．２〜５μｍとなるように塗布する。必要により乾燥された塗膜には、所定のパターンを有するマスクを通してコンタクトあるいはプリキシミティー露光を行い、この露光部のモノマーを重合させて感光性着色組成物を硬化させ、現像液に対して不溶化させる。その後、現像液溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより噴霧して未露光部すなわち未硬化部を溶解除去して所望のパターンを形成する。さらに、上記感光性着色組成物の硬化を促進するため、加熱を施す。そして、他色について、同様の操作を繰り返してカラーフィルタを製造することができる。
【００７１】
現像液としては、溶剤またはアルカリ現像液を利用することができる。アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液を使用することができる。また、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
【００７２】
なお、前記透明基板としては、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板を用いることができる。透明基板として、画素と画素との間に遮光膜を形成したものを使用することもできる。特に、遮光膜として樹脂ブラックマトリクスを形成したものを適用するとき、本発明の利点が生かされる。
【実施例】
【００７３】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施例および比較例中、「部」とは「重量部」を意味する。また、モノマーのホモポリマーのＴｇは動的粘弾性測定法により測定した。
【００７４】
次に示す実施例においては、用いるモノマーのホモポリマーのＴｇの値が、５０℃以下のモノマーを用いた。また、比較例においては、用いるモノマーのホモポリマーのＴｇの値が、５０℃よりも高いモノマーを用いた。それぞれの感光性着色組成物と遮光膜との間のツノ段差の高さの値を、表１に示した。
【００７５】
＜実施例１＞
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過してそれぞれ緑色顔料分散体、黄色顔料分散体を得た。なお、本実施例１では、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のＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）を用いた。
【００７６】
緑色顔料分散体
緑色顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６）１ ７．５０部
顔料分散剤 １．５０部
アクリル樹脂溶液 ３１．００部
シクロヘキサノン ５０．００部
黄色顔料分散体
黄色顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０） １０．７０部
顔料分散剤 １．００部
アクリル樹脂溶液 ３９．３０部
シクロヘキサノン ４９．００部
次いで、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、緑色感光性組成物を得た。
【００７７】
上記の緑色顔料分散体 ２７．０部
上記の黄色顔料分散体 ２３．０部
アクリル系樹脂溶液 ３．０部
トリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（Ｔｇ １３．５℃）
（モノマー）２．０部
光開始剤 １．５部
シクロヘキサノン ４３．５部
＜実施例２＞
本実施例２では、実施例１で用いたモノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）に代えて、トリメチロールプロパントリアクリレートのＰＯ６モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝４８℃）を使用した。それ以外は、実施例１と同様にして緑色感光性組成物を作成した。
【００７８】
＜比較例１＞
本比較例１では、実施例１で用いたモノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）に代えてトリメチロールプロパントリアクリレートのＰＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ １２０℃）を使用
した。それ以外は、実施例１と同様にして緑色感光性組成物を作成した。
【００７９】
＜比較例２＞
本比較例２では、実施例１で用いたモノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートのＥＯ３モル変性品（ホモポリマーのＴｇ＝１３．５℃）に代えて、多価アルコールのアクリレート体（ホモポリマーのＴｇ ２５０℃）を使用した。それ以外は、実施例１と同様にして緑色感光性組成物を作成した。
【００８０】
実施例１，２及び比較例１，２で得られた感光性組成物について、下記の方法でツノ段差を評価した。
すなわち、まず、面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、１．４μｍの膜厚に樹脂ブラックマトリクスを形成した。次いで、前記実施例１，２および比較例１、２の感光性組成物を、スピンコーターを用いて１．６μｍの膜厚となるようにそれぞれ塗布し、塗布基板を得た。次に、所定のストライプパターンを有するフォトマスクを有する超高圧水銀ランプを用いて、積算光量１００ｍＪで紫外線露光を行った。露光後、アルカリ現像液にて５０秒間現像して、樹脂ブラックマトリクス上にストライプ形状の各色フィルタセグメントを形成した。その後、２３０℃で２０分間加熱処理した。なお、アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム１．５重量％ 炭酸水素ナトリウム０．５重量％ 陰イオン系界面活性剤８．０重量％および水９０重量％からなるものを用いた。
【００８１】
次に、基板上に形成されたストライプパターンの膜厚を触針式形状膜厚測定器にてパターンの膜厚を測定した。図１に示されるように、樹脂ブラックマトリクス上のパターンの膜厚とツノ段差部分との膜厚からツノ段差の膜厚を算出した。結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
表１に示したように、比較例１，２と比較して実施例１，２で得られた緑色のフィルタセグメントのツノ段差の高さの値はいずれも実施例の値に比べて２３％〜３６％程度小さな値となり、本発明の感光性着色組成物が、フィルタセグメントと遮光膜でのツノ段差の高さを低減させる効果のあることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】ツノ段差を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１・・・ツノ段差の高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、該モノマーから成るホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物。
【請求項２】
透明基板上に、透過光を着色するフィルタセグメントであって、２種以上の異なる色相の該フィルタセグメントを配置して構成される液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該フィルタセグメントのうち、少なくとも一つのフィルタセグメントが請求項１に記載の感光性着色組成物を硬化したものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項１】
樹脂、モノマー、光開始剤および着色材を含有する感光性着色組成物であって、該モノマーから成るホモポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以下であることを特徴とする感光性着色組成物。
【請求項２】
透明基板上に、透過光を着色するフィルタセグメントであって、２種以上の異なる色相の該フィルタセグメントを配置して構成される液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該フィルタセグメントのうち、少なくとも一つのフィルタセグメントが請求項１に記載の感光性着色組成物を硬化したものであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−４９０６９（Ｐ２０１０−４９０６９Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３８６９（Ｐ２００８−２１３８６９）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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