説明

着色樹脂組成物、カラーフィルタ、及び液晶表示装置

【課題】色材の濃度が高い場合でも画像形成性に優れ、感度及び溶解性のバランスに優れ、更には画素エッジのシャープ性、密着性に優れるカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を提供する。
【解決手段】(A)色材、(B)有機結合材、及び(C)窒素原子含有分散剤を含有する着色樹脂組成物。(B)有機結合材は、分子量が200以上430以下であり、置換基を有していても良いフェニル基と環構造を有していても良い炭化水素基の繰り返し構造の両端にグリシジルエーテル基を有する構造で表される特定のエポキシ化合物(a)と、不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物を、更に多塩基酸無水物(c)と反応させることにより得られる、酸価が10mg−KOH/g以上のアルカリ可溶性不飽和樹脂を含有する。更に光重合開始剤(D)を含有する感光性着色樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、着色樹脂組成物、カラーフィルタ、及び液晶表示装置に関するものである。更に詳しくは、液安定性、耐熱性に優れ、現像時の地汚れが少なく、基板への密着性が良好で、画素のエッジ形状、テーパー形状が良好で、かつカラーフィルタの製造に適した感光性着色樹脂組成物を提供し得る着色樹脂組成物と、この着色樹脂組成物を用いた感光性着色樹脂組成物と、この感光性着色樹脂組成物を用いたカラーフィルタ、並びにこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、顔料を用いたカラーフィルタの製造法としては、染色法、電着法、インクジェット法、顔料分散法などが知られている。
【0003】
顔料分散法の場合、通常、分散剤などにより顔料を分散してなる着色組成物に、バインダー樹脂、光重合開始剤、光重合性モノマー等を添加して感光化した感光性着色樹脂組成物をガラス基板上にコートして乾燥後、マスクを用いて露光し、現像を行うことによって着色パターンを形成し、その後これを加熱することによりパターンを固着して画素を形成する。これらの工程を各色ごとに繰り返してカラーフィルタを形成する。
【0004】
このような感光性着色樹脂組成物を用いたカラーフィルタの画像形成に用いられる感光性着色樹脂組成物には、十分な解像性、基板との密着性、低現像残渣などの特性が求められている。更に、近年では、色濃度が高い画素や光学濃度の高い樹脂ブラックマトリックスが要求されており、感光性着色樹脂組成物中の顔料やカーボンブラックなどの色材の含量は高くなる傾向にあるため、このような色材含量の高い状態において、上記特性に優れることが要求される。
【0005】
一方、一般に、上記感光性着色樹脂組成物を包含する、光によって重合し得る成分と光重合開始剤とバインダー樹脂とを含有する感光性樹脂組成物においては、一般に塗布・乾燥・露光・現像の工程を経る光リソグラフィ工程に供されるため、かかる工程において、現像工程での除去部分に残渣や地汚れが生じないこと;除去部分が十分な溶解性を有すること;パターンエッジのシャープさなどの画素形成性を上げること;が常に求められているが、上記のような色材の含量が高い感光性着色樹脂組成物を用いて画素を形成した場合、現像工程で未露光部の基板上に残渣や地汚れが生じる;未露光部の良好な溶解性が得られない等の現象や、画素のエッジ形状のシャープ性に劣る;露光部に形成された画素の感度が十分ではなく表面平滑性が悪い;という現象問題が顕著に生じやすく、大きな問題となっていた。
【0006】
特に、樹脂ブラックマトリックスのように光の全波長領域において遮光能力が要求される場合では、(1)露光部分と未露光部分における架橋密度の差をつけることが著しく困難なこと、(2)露光された部分でも膜厚方向に対する架橋密度の差が発生すること、つまり、光照射面側では十分に硬化しても、基底面側では硬化しないこと、(3)現像液に不溶な多量な黒色色材を配合するため現像性の低下が著しいこと等が、良好な感光特性を付与する上で障害となっている。
【0007】
そこで、このような問題を解決するために、バインダー樹脂として、カルボキシル基を有するノボラックエポキシアクリレートを使用した感光性着色樹脂組成物が開示されている(特許文献1参照)。しかし、本発明者らの検討により、このバインダー樹脂を使用した場合でも、溶解性と感度のバランスに劣っているため、未露光部の溶解と同時に露光部への現像液の浸透が起こり、画素のエッジががたつく;画素の基板への密着性が悪い;という問題が生じることが判明した。
【0008】
また、バインダー樹脂として、カルボキシル基を有するアクリル樹脂と脂環式エポキシ基含有不飽和化合物との反応物を使用した感光性樹脂組成物が開示されているが(特許文献2参照)、このバインダー樹脂を使用した場合でも感度が十分ではないため、画素の基板への密着性が悪く、高精細な画素の形成が困難であるという問題を生じることが判明した。
【0009】
また、バインダー樹脂として、フルオレン型エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応物に、多塩基性カルボン酸又はその無水物を反応させて得られる不飽和基含有カルボン酸化合物を含む樹脂組成物が開示されているが(特許文献3参照)、この樹脂組成物は性能は優れているものの、原料であるビスフェノールフルオレン及びフルオレン型エポキシ樹脂が、強度な皮膚刺激性を有するため、取り扱いの際にかぶれ等の疾患を引き起こすことが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開平11−84126号公報
【特許文献2】特開平1−289820号公報
【特許文献3】特開平4−355450号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、色材の濃度が高い場合でも画像形成性に優れる感光性着色樹脂組成物を実現し得る着色樹脂組成物と、この着色樹脂組成物を用いた感光性着色樹脂組成物と、この感光性着色樹脂組成物を用いたカラーフィルタ及び液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の着色樹脂組成物は、(A)色材、(B)有機結合材、及び(C)窒素原子含有分散剤を含有する着色樹脂組成物であって、(B)有機結合材が下記一般式(I)で表されるエポキシ化合物(a)と、不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物を、更に多塩基酸無水物(c)と反応させることにより得られる、酸価が10mg−KOH/g以上のアルカリ可溶性不飽和樹脂を含有することを特徴とする。
【化1】

【0013】
即ち、本発明者らは鋭意検討した結果、窒素原子含有分散剤、及びバインダー樹脂として特定の構造を有するエポキシ化合物(a)と、不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物を、更に多塩基酸無水物(c)と反応させることにより得られる、特定の酸価を有するアルカリ可溶性不飽和樹脂を使用した場合、感度及び溶解性のバランスに優れ、更には画素エッジ形状やテーパー形状のシャープ性、密着性、表面平滑性、地汚れ防止性、耐熱性に優れる感光性着色樹脂組成物を実現し得ることを見出し、本発明に到達した。
【0014】
本発明の着色樹脂組成物によれば、更に、(D)光重合開始剤を含有することで感光性着色樹脂組成物が提供される。この感光性着色樹脂組成物は、(A)色材として黒色色材を含有するカラーフィルタの樹脂ブラックマトリックス用感光性着色樹脂組成物として好適である。
【0015】
本発明のカラーフィルタは、透明基板上に、このような本発明の感光性着色樹脂組成物を用いて形成された画素を有するものである。
【0016】
本発明の液晶表示装置は、このような本発明のカラーフィルタを用いたものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、基板との密着性が良好で、顔料やカーボンブラックなどの色材を高い濃度で含有する場合でも、感度及び溶解性のバランスに優れ、更には画素エッジ形状やテーパー形状のシャープ性、密着性、表面平滑性、地汚れ防止性、耐熱性に優れる感光性着色樹脂組成物が提供される。そして、このような感光性着色樹脂組成物を使用して、高品質なカラーフィルタ、更には高品質な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0019】
[感光性着色樹脂組成物]
<アルカリ可溶性不飽和樹脂>
本発明の着色樹脂組成物に含まれる(B)有機結合材としてのアルカリ可溶性不飽和樹脂は、特定のエポキシ化合物(a)と不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物を更に多塩基酸無水物(c)と反応させて得られる、酸価が10mg−KOH/g以上のものである。
【0020】
(1) エポキシ化合物(a)
エポキシ化合物(a)は下記一般式(I)で表される。
【化2】

【0021】
上記一般式(I)において、X部位の分子量が小さすぎると、アルカリ現像液への溶解性が速すぎるため、特に樹脂ブラックマトリックスにおいては、露光部においても現像液の浸透が生じ、密着性が悪化する。また、X部位の分子量が大きすぎると、アルカリ現像液への溶解性が遅すぎるため、タクトタイムの延長等で生産性が悪化する。X部分の分子量は、好ましくは220以上、更に好ましくは280以上、特に好ましくは300以上、とりわけ好ましくは330以上であり、好ましくは410以下、更に好ましくは380以下である。
【0022】
なお、R〜R16のアルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基のいずれであっても良く、アルキル基が直鎖又は分岐の場合、好ましい炭素数は1〜10であり、シクロアルキル基の場合、好ましい炭素数は5〜10である。
【0023】
また、RとR、RとRとが連結して形成する環としては、炭素数5〜15のシクロアルカン環、或いはアダマンタン環が挙げられる。なお、RとR、RとRとが連結して形成される環は、任意の箇所に任意の数の置換基を有しても良く、その置換基としては炭素数1〜5のアルキル基が挙げられる。
【0024】
前記一般式(I)におけるXは、好ましくは下記一般式(IIA)、(IIB)又は(IIC)で表される。
【化3】

【化4】

【化5】

(上記一般式(IIA)〜(IIC)において、R〜R16及びnは前記一般式(II)におけると同義である。)
【0025】
前記一般式(IIA)はまた、好ましくは下記一般式(IIAa)又は(IIab)で表される。
【化6】

(式中、R,Rは前記一般式(II)におけると同義である。)
【0026】
上記条件を満たす、X部位の具体例としては、下記構造が挙げられるが、何ら以下のものに限定されるものではない。
【0027】
【化7】

【0028】
【化8】

【0029】
【化9】

【0030】
【化10】

【0031】
【化11】

【0032】
なお、上記例示構造のうち、(X−1)〜(X−12)は、前記一般式(I)におけるXが前記一般式(IIAa)又は(IIAb)で表されるものの具体例であるが、これらのうち、特に(X−1)及び(X−2)で表される構造のものが好ましい。
【0033】
本発明において、前記一般式(I)で表されるエポキシ化合物(a)は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
【0034】
また、本発明においては、更に前記一般式(I)で表されるエポキシ化合物で、Xの分子量が200未満、又は480を超えるものが併用されていても良い。このような化合物(以下「エポキシ化合物(a’)」と称す場合がある。)としては、特に前記一般式(I)において、Xが下記一般式(IID)又は(IIE)で表される化合物が挙げられる。
【0035】
【化12】

(上記一般式(IID),(IIE)において、R,Rは前記一般式(II)におけると同義であり、R17〜R24はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していても良い炭素数1〜3のアルキル基を示す。
【0036】
また、上記エポキシ化合物(a’)の中では、Xが下記一般式(IIDa)で表される化合物が特に好ましい。
【0037】
【化13】

(上記一般式(IIDa)において、R,Rは前記一般式(II)におけると同義であり、R17,R21はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していても良い炭素数1〜3のアルキル基を示す。)
【0038】
上記エポキシ化合物(a’)は、本発明に係るエポキシ化合物(a)に対して、通常20重量%以下、好ましくは15重量%以下併用されていても良い。
【0039】
前記一般式(I)で表されるエポキシ化合物(a)は、例えば下記一般式(IV)で表される化合物と、エピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン等のエピハロヒドリンとを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下に20〜120℃の温度で1〜10時間反応させることにより得ることができる。
HO−X−OH …(IV)
(一般式(IV)中、Xは一般式(I)におけるものと同じ意味を表す。)
【0040】
このエポキシ化合物(a)を得る反応において、アルカリ金属水酸化物はその水溶液を使用しても良く、その場合に該アルカリ金属水酸化物の水溶液を連続的に反応系内に添加すると共に減圧下、又は常圧下連続的に水及びエピハロヒドリンを留出させ、更に分液し、水は除去しエピハロヒドリンは反応系内に連続的に戻す方法であっても良い。
【0041】
また、前記一般式(IV)で表される化合物とエピハロヒドリンの溶解混合物にテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩を触媒として添加し、50〜150℃で1〜5時間反応させて得られる、一般式(IV)で表される化合物のハロヒドリンエーテル化物に、アルカリ金属水酸化物の固体又は水溶液を加え、再び20〜120℃の温度で1〜10時間反応させて脱ハロゲン化水素(閉環)させる方法でも良い。
【0042】
このような反応において使用されるエピハロヒドリンの量は一般式(IV)で表される化合物の水酸基1当量に対し通常1〜30モル、好ましくは2〜20モルである。また、アルカリ金属水酸化物の使用量は一般式(IV)で表される化合物の水酸基1当量に対し通常0.8〜15モル、好ましくは0.9〜11モルである。
【0043】
更に、反応を円滑に進行させるためにメタノール、エタノールなどのアルコール類の他、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などを添加して反応を行っても良い。アルコール類を使用する場合、その使用量はエピハロヒドリンの量に対し2〜20重量%、好ましくは4〜15重量%である。また、非プロトン性極性溶媒を用いる場合、その使用量はエピハロヒドリンの量に対し5〜100重量%、好ましくは10〜90重量%である。
【0044】
これらのエポキシ化反応の反応物を水洗後、又は水洗無しに加熱減圧下、110〜250℃、圧力1.3kPa(10mmHg)以下でエピハロヒドリンや他の添加溶媒などを除去する。また、更に加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、得られたエポキシ樹脂を再びトルエン、メチルイソブチルケトンなどの溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて反応を行い、閉環を確実なものにすることもできる。この場合、アルカリ金属水酸化物の使用量はエポキシ化に使用した一般式(IV)で表される化合物の水酸基1当量に対して好ましくは0.01〜0.3モル、特に好ましくは0.05〜0.2モルである。反応温度は50〜120℃、反応時間は通常0.5〜2時間である。
【0045】
反応終了後、生成した塩を濾過、水洗などにより除去し、更に、加熱減圧下トルエン、メチルイソブチルケトンなどの溶剤を留去することにより、前記一般式(I)で表されるエポキシ化合物(a)が得られる。
【0046】
(2) 不飽和基含有カルボン酸(b)
不飽和基含有カルボン酸(b)としては、エチレン性不飽和二重結合を有する不飽和カルボン酸が挙げられ、具体例としては、(メタ)アクリル酸(なお、本明細書において、「(メタ)アクリル〜」、「(メタ)アクリレート」等は、「アクリル〜又はメタクリル〜」、「アクリレート又はメタクリレート」等を意味するものとし、例えば「(メタ)アクリル酸」は「アクリル酸又はメタクリル酸」を意味するものとする)、クロトン酸、o−、m−、p−ビニル安息香酸、(メタ)アクリル酸のα位ハロアルキル、アルコキシル、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体などのモノカルボン酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルアジピン酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルマレイン酸、2−(メタ)アクリロイロキシプロピルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシプロピルアジピン酸、2−(メタ)アクリロイロキシプロピルテトラヒドロフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシプロピルフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシプロピルマレイン酸、2−(メタ)アクリロイロキシブチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシブチルアジピン酸、2−(メタ)アクリロイロキシブチルヒドロフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシブチルフタル酸、2−(メタ)アクリロイロキシブチルマレイン酸(メタ)、アクリル酸にε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類を付加させたものである単量体、或いは(メタ)アクリル酸ダイマーなどが挙げられる。
【0047】
特に好ましいものは、(メタ)アクリル酸である。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
【0048】
(3) エポキシ化合物(a)と不飽和基含有カルボン酸(b)との反応
エポキシ化合物(a)(エポキシ化合物(a’)を併用する場合、このエポキシ化合物(a’)も含む。)中のエポキシ基と不飽和基含有カルボン酸(b)とを反応させる方法としては公知の手法を用いることができる。例えば、上記エポキシ化合物(a)と不飽和基含有カルボン酸(b)とを、トリエチルアミン、ベンジルメチルアミン等の3級アミン、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、ピリジン、トリフェニルホスフィン等を触媒として、有機溶剤中、反応温度50〜150℃で数〜数十時間反応させることにより、エポキシ化合物にカルボン酸を付加することができる。
【0049】
該触媒の使用量は、反応原料混合物(エポキシ化合物(a)と不飽和基含有カルボン酸(b)との合計)に対して好ましくは0.01〜10重量%、特に好ましくは0.3〜5重量%である。また反応中の重合を防止するために、重合防止剤(例えばメトキノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ピロガロール、tert−ブチルカテコール、フェノチアジン等)を使用することが好ましく、その使用量は、反応原料混合物に対して好ましくは0.01〜10重量%、特に好ましくは0.1〜5重量%である。
【0050】
エポキシ化合物(a)のエポキシ基に不飽和基含有カルボン酸(b)を付加させる割合は、通常90〜100モル%である。エポキシ基の残存は保存安定性に悪影響を与えるため、不飽和基含有カルボン酸(b)はエポキシ化合物(a)のエポキシ基1当量に対して、通常0.8〜1.5当量、特に0.9〜1.1当量の割合で反応を行うことが好ましい。
【0051】
(4) 多塩基酸無水物(c)
エポキシ化合物(a)と不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物の水酸基に付加させる多塩基酸無水物(c)としては、公知のものが使用でき、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等のジカルボン酸無水物;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。特に、テトラヒドロ無水フタル酸又は無水コハク酸などのジカルボン酸無水物と、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸などのテトラカルボン酸二無水物を併用して使用することが、得られる感光性樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物を成膜した場合に、良好な膜特性を示すため好ましい。ジカルボン酸無水物と、テトラカルボン酸二無水物を併用する場合、そのモル比は、ジカルボン酸無水物:テトラカルボン酸二無水物=99:1〜20:80であることが好ましい。このモル比の範囲よりもテトラカルボン酸二無水物が少ないと、塗膜にした場合の膜物性が低下するおそれがあり、多いと、得られる樹脂溶液の粘度が増大し、取り扱いが困難となることがある。
【0052】
多塩基酸無水物(c)の付加率は、エポキシ化合物(a)に不飽和基含有カルボン酸(b)を付加させたときに生成される水酸基の、通常10〜100モル%、好ましくは20〜100モル%、より好ましくは30〜100モル%である。この付加率が少なすぎると溶解性が不足したり、基板への密着性が不足することがある。
【0053】
上記のエポキシ化合物(a)に、不飽和基含有カルボン酸(b)を付加させた後、多塩基酸無水物(c)を付加させる方法としては、公知の方法を用いることができる。その反応温度は通常80〜130℃、好ましくは90℃〜125℃である。反応温度が130℃を超えると、不飽和基の重合が一部起こり、分子量の急激な増大につながり、80℃未満では反応がスムーズに進まず、多塩基酸無水物が残存するおそれがある。
【0054】
また、本発明においては、このようにして多塩基酸無水物(c)を付加後、生成したカルボキシル基の一部にエポキシ基含有化合物(d)を付加させても良い。この場合、エポキシ基含有化合物(d)としては、光感度を向上させるために、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートや、重合性不飽和基を有するグリシジルエーテル化合物などの、エポキシ基含有不飽和化合物を付加させたり、また、現像性を向上させるために、重合性不飽和基を有さないグリシジルエーテル化合物を付加させることもでき、この両者を併用しても良い。重合性不飽和基を有さないグリシジルエーテル化合物の具体例としてはフェニル基やアルキル基を有するグリシジルエーテル化合物(ナガセ化成工業(株)製、商品名:デナコールEX−111、デナコールEX−121、デナコールEX−141、デナコールEX−145、デナコールEX−146、デナコールEX−171、デナコールEX−192)等がある。
【0055】
本発明に係るアルカリ可溶性不飽和樹脂は、前述のエポキシ化合物(a)と不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物を更に多塩基酸無水物(c)と反応させて得られる樹脂のカルボキシル基の一部にこのようなエポキシ基含有化合物(d)を付加させて得られる樹脂であっても良い。
【0056】
(5) アルカリ可溶性不飽和樹脂の物性等
上述のようにして得られる本発明のアルカリ可溶性不飽和樹脂のGPCで測定したポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は通常700以上、好ましくは1000以上であり、通常50000以下、好ましくは30000以下である。このアルカリ可溶性不飽和樹脂の重量平均分子量が小さすぎると、耐熱性、膜強度に劣り、大きすぎると現像液に対する溶解性が不足するため好ましくない。
【0057】
また、本発明のアルカリ可溶性不飽和樹脂の酸価(mg−KOH/g)は、10以上、好ましくは30以上であり、通常200以下、好ましくは150以下である。アルカリ可溶性不飽和樹脂の酸価が低すぎると十分な溶解性が得られず、酸価が高すぎると硬化性が不足し、表面性が悪化する。
【0058】
<光重合開始剤(D)>
本発明に用いられる光重合開始剤(D)は、活性光線によりエチレン性不飽和基を重合させる化合物であれば特に限定されないが、本発明の感光性着色樹脂組成物が、重合可能な基を有する化合物としてエチレン性化合物を含む場合には、光を直接吸収するか光増感されて、分解反応又は水素引き抜き反応を起こし、重合活性ラジカルを発生する機能を有する光重合開始剤を使用するのが好ましい。
【0059】
本発明で用いることができる光重合開始剤(D)の具体的な例を以下に列挙する。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−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシカルボニルナフチル)−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化トリアジン誘導体;2−トリクロロメチ−5−(2′−ベンゾフリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメル−5−〔β−(2′−ベンゾフリル)ビニル〕−1,3,4−オキサジアゾール、−トリクロロメチル−5−〔β−(2′−(6″−ベンゾフリル)ビニル)〕−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5一フリル−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチル化オキサジアゾール誘導体;2−(2′−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダソール2量体、2−(2′−クロロフェニル)−4,5−ビス(3′−メトキシフェニル)イミダゾール2量体、2−(2′−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(2′−メトキシフエニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、(4′−メトキシフエニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体等のイミダゾール誘導体;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル類;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン誘導体;ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、α−ヒドロキシ−2−メチルフェニルプロパノン、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル−(p−イソプロピルフェニル)ケトン、1−ヒドロキシ−1−(p−ドデシルフェニル)ケトン、2−メチル−(4′−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノ−1−プロパノン、1,1,1−トリクロロメチル−(p−ブチルフェニル)ケトン等のアセトフェノン誘導体;チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン誘導体;p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジエチルアミノ安息香酸エチル等の安息香酸エステル誘導体;9-フェニルアクリジン、9-(p-メトキシフェニル)アクリジン等のアクリジン誘導体;9,10-ジメチルベンズフェナジン等のフェナジン誘導体;ベンズアンスロン等のアンスロン誘導体;ジシクロペンタジエニル−Ti−ジクロライド、ジシクロペンタジエニル−Ti−ビスフェニル、ジシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル−1−イル、ジシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル−1−イル、ジシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジプルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジエニル−Ti−2,4−ジフルオロフエニ−1−イル、ジメチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジメチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジェニル−Ti−2,6−ジフルオロ−3−(ピル−1−イル)−フェニ−1−イル等のチタノセン誘導体。更には、特開2000−80068号公報に記載されているオキシム系開始剤も特に好適に使用できる。
【0060】
この他、本発明で用いることができる光重合開始剤(D)は、ファインケミカル、1991年3月1日号、Vol.20、No.4,P.16〜P26や、特開昭59−152396号公報、特開昭61−151197号公報、特公昭45−37377号公報、特開昭58−40302号公報、特開平10−39503号公報にも記載されている。
【0061】
<色材(A)>
色材(A)は、本発明の着色樹脂組成物を着色するものをいう。色材としては、染顔料が使用できるが、耐熱性、耐光性等の点から顔料が好ましい。顔料としては青色顔料、緑色顔料、赤色顔料、黄色顔料、紫色顔料、オレンジ顔料、ブラウン顔料、黒色顔料等各種の色の顔料を使用することができる。また、その構造としてはアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系等の有機顔料の他に種々の無機顔料等も利用可能である。以下に、使用できる顔料の具体例をピグメントナンバーで示す。なお、以下に挙げる「C.I.ピグメントレッド2」等の用語は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
【0062】
赤色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントレッド48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242、254、更に好ましくはC.I.ピグメントレッド177、209、224、254を挙げることができる。
【0063】
青色顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、更に好ましくはC.I.ピグメントブルー15:6を挙げることができる。
【0064】
緑色顔料としては、C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントグリーン7、36を挙げることができる。
【0065】
黄色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、117、129、138、139、150、154、155、180、185、更に好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、138、139、150、180を挙げることができる。
【0066】
オレンジ顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79を挙げることができる。この中でも、好ましくは、C.I.ピグメントオレンジ38、71を挙げることができる。
【0067】
紫色顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50を挙げることができる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントバイオレット19、23、更に好ましくはC.I.ピグメントバイオレット23を挙げることができる。
【0068】
また、本発明の感光性着色樹脂組成物が、カラーフィルターの樹脂ブラックマトリックス用感光性着色樹脂組成物である場合、色材(A)としては、黒色の色材を用いることができる。黒色色材は、黒色色材を単独でも良く、又は赤、緑、青等の混合によるものでも良い。また、これら色材は無機又は有機の顔料、染料の中から適宜選択することができる。無機、有機顔料の場合には平均粒径1μm以下、好ましくは0.5μm以下に分散して用いるのが好ましい。
【0069】
黒色色材を調製するために混合使用可能な色材としては、ビクトリアピュアブルー(42595)、オーラミンO(41000)、カチロンブリリアントフラビン(ベーシック13)、ローダミン6GCP(45160)、ローダミンB(45170)、サフラニンOK70:100(50240)、エリオグラウシンX(42080)、No.120/リオノールイエロー(21090)、リオノールイエローGRO(21090)、シムラーファーストイエロー8GF(21105)、ベンジジンイエロー4T−564D(21095)、シムラーファーストレッド4015(12355)、リオノールレッド7B4401(15850)、ファーストゲンブルーTGR−L(74160)、リオノールブルーSM(26150)、リオノールブルーES(ピグメントブルー15:6)、リオノーゲンレッドGD(ピグメントレッド168)、リオノールグリーン2YS(ピグメントグリーン36)等が挙げられる(なお、上記の( )内の数字は、カラーインデックス(C.I.)を意味する)。
【0070】
また、更に他の混合使用可能な顔料についてC.I.ナンバーにて示すと、例えば、C.I.黄色顔料20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、153、154、166、C.I.オレンジ顔料36、43、51、55、59、61、C.I.赤色顔料9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、C.I.バイオレット顔料19、23、29、30、37、40、50、C.I.青色顔料15、15:1、15:4、22、60、64、C.I.緑色顔料7、C.I.ブラウン顔料23、25、26等を挙げることができる。
【0071】
また、単独使用可能な黒色色材としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック等が挙げられる。
【0072】
これらの中で、特にカーボンブラック、チタンブラックが遮光率、画像特性の観点から好ましい。カーボンブラックの例としては、以下のようなカーボンブラックが挙げられる。
【0073】
三菱化学社製:MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B
【0074】
デグサ社製:Printex3、Printex3OP、Printex30、Printex30OP、Printex40、Printex45、Printex55、Printex60、Printex75、Printex80、Printex85、Printex90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、PrintexG、SpecialBlack550、SpecialBlack350、SpecialBlack250、SpecialBlack100、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S160、Color Black S170
【0075】
キャボット社製:Monarch120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL55R0、REGAL660R、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCAN XC72R、ELFTEX−8
【0076】
コロンビヤン カーボン社製:RAVEN11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000
【0077】
チタンブラックの作製方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気下で加熱し還元させる方法(特開昭49−5432号公報)、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを水素を含む還元雰囲気中で還元する方法(特開昭57−205322号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭60−65069号公報、特開昭61−201610号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭61−201610号公報)、などがあるが、これらに限定されるものではない。
【0078】
チタンブラックの市販品の例としては、三菱マテリアル社製チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M−Cなどが挙げられる。
【0079】
他の黒色顔料の例としては、チタンブラック、アニリンブラック、酸化鉄系黒色顔料、及び、赤色、緑色、青色の三色の有機顔料を混合して黒色顔料として用いることができる。
【0080】
また、顔料として、硫酸バリウム、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、酸化クロム等を用いることもできる。
【0081】
これら各種の顔料は、複数種を併用することもできる。例えば、色度の調整のために、顔料として、緑色顔料と黄色顔料とを併用したり、青色顔料と紫色顔料とを併用したりすることができる。
【0082】
なお、これらの顔料の平均粒径は通常1μm、好ましくは0.5μm以下、更に好ましくは0.25μm以下である。また、色材として使用できる染料としては、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料等が挙げられる。
【0083】
アゾ系染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー11,C.I.アシッドオレンジ7,C.I.アシッドレッド37,C.I.アシッドレッド180,C.I.アシッドブルー29,C.I.ダイレクトレッド28,C.I.ダイレクトレッド83,C.I.ダイレクトイエロー12,C.I.ダイレクトオレンジ26,C.I.ダイレクトグリーン28,C.I.ダイレクトグリーン59,C.I.リアクティブイエロー2,C.I.リアクティブレッド17,C.I.リアクティブレッド120,C.I.リアクティブブラック5,C.I.ディスパースオレンジ5,C.I.ディスパースレッド58,C.I.ディスパースブルー165,C.I.ベーシックブルー41,C.I.ベーシックレッド18,C.I.モルダントレッド7,C.I.モルダントイエロー5,C.I.モルダントブラック7等が挙げられる。
【0084】
アントラキノン系染料としては、例えば、C.I.バットブルー4,C.I.アシッドブルー40,C.I.アシッドグリーン25,C.I.リアクティブブルー19,C.I.リアクティブブルー49,C.I.ディスパースレッド60,C.I.ディスパースブルー56,C.I.ディスパースブルー60等が挙げられる。
【0085】
この他、フタロシアニン系染料として、例えば、C.I.パッドブルー5等が、キノンイミン系染料として、例えば、C.I.ベーシックブルー3,C.I.ベーシックブルー9等が、キノリン系染料として、例えば、C.I.ソルベントイエロー33,C.I.アシッドイエロー3,C.I.ディスパースイエロー64等が、ニトロ系染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー1,C.I.アシッドオレンジ3,C.I.ディスパースイエロー42等が挙げられる。
【0086】
<分散剤(C)>
本発明に用いられる分散剤(C)は窒素原子含有分散剤である。窒素原子含有分散剤としては、通常、界面活性剤、高分子分散剤などが使用されるが、特に高分子分散剤が好適である。高分子分散剤としては、ウレタン系分散剤、窒素原子を含有するグラフト共重合体、側鎖に4級アンモニウム塩基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基を有さないBブロックとからなる、A−Bブロック共重合体及び/又はB−A−Bブロック共重合体の少なくともいずれか一つを含有することが好ましい。分散剤は、1種を単独で使用しても、2種類以上を混合しても用いても良い。
【0087】
本発明では、これらの窒素原子含有分散剤(C)と、前記特定のアルカリ可溶性不飽和樹脂とを組み合わせて使用することによって、分散安定性を保ちつつ、着色樹脂組成物により形成される塗膜と基板との現像時の高い密着性、及び未溶解物の残存抑制を達成する。
【0088】
窒素原子含有分散剤(C)中の窒素原子の形態としては、アミノ基、4級アンモニウム塩などが好ましい。これらの官能基は、通常、塩基性を有するため顔料及び顔料誘導体などの酸性基と配位し易く、その結果、分散安定化に寄与するためである。分散剤のアミン価は、通常2mg−KOH/g以上、好ましくは3mg−KOH/g以上で、通常100mg−KOH/g以下、好ましくは80mg−KOH/g以下である。アミン価が低すぎる場合は塩基性が不十分で分散安定性に乏しく、アミン価が高すぎる場合は液晶表示装置に用いた場合液晶の電圧保持率を低下させ、その結果、表示不良を起こし易くなり好ましくない。
【0089】
次に、好ましい分散剤について、詳細に説明する。
(c-1) ウレタン系分散剤
ウレタン系分散剤としては、(1)ポリイソシアネート化合物、(2)同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物、(3)同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物とを反応させることによって得られる分散樹脂であることが好ましい。
【0090】
(1)ポリイソシアネート化合物、
上記ポリイソシアネート化合物の例としてはパラフェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ω,ω′−ジイソシネートジメチルシクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、α,α,α′,α′−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニルメタン)、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等のトリイソシアネート、及びこれらの3量体、水付加物、及びこれらのポリオール付加物等が挙げられる。ポリイソシアネートとして好ましいのは有機ジイソシアネートの三量体で、最も好ましいのはトリレンジイソシアネートの三量体とイソホロンジイソシアネートの三量体であり、これらは単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
【0091】
有機ジイソシアネートの三量体の製造方法としては、前記ポリイソシアネート類を適当な三量化触媒、例えば第3級アミン類、ホスフィン類、アルコキシド類、金属酸化物、カルボン酸塩類等を用いてイソシアネート基の部分的な三量化を行い、触媒毒の添加により三量化を停止させた後、未反応のポリイソシアネートを溶剤抽出、薄膜蒸留により除去して目的のイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを得る方法が挙げられる。
【0092】
(2)同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物
同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物としては、ポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、ポリカーボネートグリコール、ポリオレフィングリコール等、及びこれらの化合物の片末端水酸基が炭素数1〜25のアルキル基でアルコキシ化されたものが挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
【0093】
ポリエーテルグリコールとしては、ポリエーテルジオール、ポリエーテルエステルジオール、及びこれら2種類以上の混合物が挙げられる。ポリエーテルジオールとしては、アルキレンオキシドを単独又は共重合させて得られるもの、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン−プロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコール、ポリオキシオクタメチレングリコール及びそれらの2種以上の混合物が挙げられる。ポリエーテルエステルジオールとしては、エーテル基含有ジオールもしくは他のグリコールとの混合物をジカルボン酸又はそれらの無水物と反応させるか、又はポリエステルグリコールにアルキレンオキシドを反応させることによって得られるもの、例えばポリ(ポリオキシテトラメチレン)アジペート等が挙げられる。ポリエーテルグリコールとして最も好ましいのはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール又はこれらの化合物の片末端水酸基が炭素数1〜25のアルキル基でアルコキシ化された化合物である。
【0094】
ポリエステルグリコールとしては、ジカルボン酸(コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸等)又はそれらの無水物とグリコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジーオル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、1,8−オクタメチレングリコール、2−メチル−1,8−オクタメチレングリコール、1,9−ノナンジオール等の脂肪族グリコール、ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン等の脂環族グリコール、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール、N−メチルジエタノールアミン等のN−アルキルジアルカノールアミン等)とを重縮合させて得られたもの、例えばポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリエチレン/プロピレンアジペート等、又は前記ジオール類又は炭素数1〜25の1価アルコールを開始剤として用いて得られるポリラクトンジオール又はポリラクトンモノオール、例えばポリカプロラクトングリコール、ポリメチルバレロラクトン及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。ポリエステルグリコールとして最も好ましいのはポリカプロラクトングリコール又は炭素数1〜25のアルコールを開始剤としたポリカプロラクトン、より具体的には、モノオールにε−カプロラクトンを開環付加重合して得られる化合物である。
【0095】
ポリカーボネートグリコールとしては、ポリ(1,6−ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等が挙げられる。ポリオレフィングリコールとしては、ポリブタジエングリコール、水素添加型ポリブタジエングリコール、水素添加型ポリイソプレングリコール等が挙げられる。同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物のうち、特にポリエーテルグリコールとポリエステルグリコールが好ましい。
【0096】
同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物の数平均分子量は、通常300以上、好ましくは500以上、より好ましくは1,000以上で、通常10,000以下、好ましくは6,000以下、より好ましくは4,000以下である。
【0097】
(3)同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物
活性水素、即ち、酸素原子、窒素原子又はイオウ原子に直接結合している水素原子としては、水酸基、アミノ基、チオール基等の官能基中の水素原子が挙げられ、中でもアミノ基、特に1級のアミノ基の水素原子が好ましい。
【0098】
3級アミノ基は特に限定されないが、例えば、メチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル等の炭素数1〜4のアルキル基を有するジアルキルアミノ基や、該ジアルキルアミノ基が連結してヘテロ環構造を形成している基、より具体的には、イミダゾール環又はトリアゾール環が挙げられる。
【0099】
このような同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物を例示するならば、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジプロピル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジブチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジプロピルエチレンジアミン、N,N−ジブチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジエチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジプロピル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジブチル−1,4−ブタンジアミン等か挙げられる。
【0100】
また、3級アミノ基が窒素含有ヘテロ環であるものとして、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環等のN含有ヘテロ5員環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、アクリジン環、イソキノリン環、等の窒素含有ヘテロ6員環が挙げられる。これらの窒素含有ヘテロ環として好ましいものはイミダゾール環又はトリアゾール環である。
【0101】
これらのイミダゾール環と一級アミノ基を有する化合物を具体的に例示するならば、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、ヒスチジン、2−アミノイミダゾール、1−(2−アミノエチル)イミダゾール等が挙げられる。また、トリアゾール環と一級アミノ基を有する化合物を具体的に例示するならば、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、5−(2−アミノ−5−クロロフェニル)−3−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−4H−1,2,4−トリアゾール−3,5−ジオール、3−アミノ−5−フェニル−1H−1,3,4−トリアゾール、5−アミノ−1,4−ジフェニル−1,2,3−トリアゾール、3−アミノ−1−ベンジル−1H−2,4−トリアゾール等が挙げられる。なかでも、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾールが好ましい。
【0102】
ウレタン系分散樹脂原料の好ましい配合比率は、ポリイソシアネート化合物100重量部に対し、同一分子内に水酸基を1個又は2個有する化合物が通常10重量部以上、好ましくは20重量部以上、更に好ましくは30重量部以上で、通常200重量部以下、好ましくは190重量部以下、更に好ましくは180重量部以下、同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物は通常0.2重量部以上、好ましくは0.3重量部以上で、通常25重量部以下、好ましくは24重量部以下である。
【0103】
本発明に係るウレタン系分散樹脂のGPCで測定されるポリスチレン換算重量平均分子量は、通常1,000以上、好ましくは2,000以上、より好ましくは3,000以上で、通常200,000以下、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下の範囲である。この分子量が1,000未満では分散性及び分散安定性が劣り、200,000を超えると溶解性が低下し、分散性が劣ると同時に反応の制御が困難となる。
【0104】
本発明に係るウレタン系分散樹脂の製造は、ポリウレタン樹脂製造の公知の方法に従って行われる。製造する際の溶媒としては、通常、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸セロソルブ等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の炭化水素類、ダイアセトンアルコール、イソプロパノール、第二ブタノール、第三ブタノール等一部のアルコール類、塩化メチレン、クロロホルム等の塩化物、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキサイド等の非プロトン性極性溶媒等が用いられる。
【0105】
また、製造する際の触媒としては通常のウレタン化反応触媒が用いられる。例えばジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジブチルチンジオクトエート、スタナスオクトエート等の錫系、鉄アセチルアセトナート、塩化第二鉄等の鉄系、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の3級アミン系等が挙げられる。
【0106】
同一分子内に活性水素と3級アミノ基を有する化合物の導入量は反応後の分散樹脂のアミン価で1mg−KOH/g以上、特に5mg−KOH/g以上で、100mg−KOH/g以下、特に95mg−KOH/g以下の範囲に制御することが好ましい。アミン価が上記範囲未満であると分散能力が低下する傾向があり、また、上記範囲を超えると現像性が低下しやすくなる。なお、以上の反応で分散樹脂にイソシアネート基が残存する場合には更に、アルコールやアミノ化合物でイソシアネート基を潰すと分散樹脂の経時安定性が高くなるので好ましい。
【0107】
(c-2) 窒素原子を含有するグラフト共重合体
窒素原子を含有するグラフト共重合体としては、主鎖に窒素原子を含有する繰り返し単位を有するものが好ましい。中でも、下記一般式(i)で表される繰り返し単位又は/及び下記一般式(ii)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
【0108】
【化14】

(上記一般式(i),(ii)中、R31は、メチレン、エチレン、プロピレン等の直鎖状又は分岐状の炭素数1〜5のアルキレン基を表し、好ましくは炭素数2〜3のアルキレン基であり、更に好ましくはエチレン基である。Aは水素原子又は下記一般式(iii)〜(v)のいずれかを表すが、好ましくは下記一般式(iii)である。
【化15】

(上記一般式(iii)中、Wは炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、中でもブチレン、ペンチレン、ヘキシレン等の炭素数4〜7のアルキレン基が好ましい。pは1〜20の整数を表し、好ましくは5〜10の整数である。)
【化16】

(上記一般式(iv)中、Gは2価の連結基を表し、中でもエチレン、プロピレン等の炭素数1〜4のアルキレン基とエチレンオキシ、プロピレンオキシ等の炭素数1〜4のアルキレンオキシ基が好ましい。Wはエチレン、プロピレン、ブチレン等の直鎖状又は分岐状の炭素数2〜10のアルキレン基を表し、中でもエチレン、プロピレン等の炭素数2〜3のアルキレン基が好ましい。Gは水素原子又は−CO−R32(R32はエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル等の炭素数1〜10のアルキル基を表し、中でもエチル、プロピル、ブチル、ペンチル等の炭素数2〜5のアルキル基が好ましい)を表す。qは、1〜20の整数を表し、好ましくは5〜10の整数である。)
【化17】

(上記一般式(v)中、Wは炭素数1〜50のアルキル基又は水酸基を1〜5有する炭素数1〜50のヒドロキシアルキル基を表し、中でもステアリル等の炭素数10〜20のアルキル基、モノヒドロキシステアリル等の水酸基を1〜2個有する炭素数10〜20のヒドロキシアルキル基が好ましい。))
【0109】
本発明に係るグラフト共重合体における一般式(i)又は(ii)で表される繰り返し単位の含有率は、高い方が好ましく、合計で通常50モル%以上であり、好ましくは70モル%以上である。一般式(i)で表される繰り返し単位と、一般式(ii)で表される繰り返し単位の、両方を併有しても良く、その含有比率に特に制限は無いが、好ましくは一般式(i)の繰り返し単位の方を多く含有していた方が好ましい。グラフト共重合体中の一般式(i)又は一般式(ii)で表される繰り返し単位の合計数は、1以上、好ましくは10以上、更に好ましくは20以上で、通常100以下、好ましくは70以下、更に好ましくは50以下である。また、グラフト共重合体中には一般式(i)及び一般式(ii)以外の繰り返し単位を含んでいても良く、他の繰り返し単位としては、例えばアルキレン基、アルキレンオキシ基などが例示できる。本発明に係るグラフト共重合体は、その末端が−NH及び−R31−NH(R31は、一般式(i),(ii)におけると同義)のものが好ましい。
【0110】
なお、上述したようなグラフト共重合体であれば、主鎖が直鎖状であっても分岐していても良い。
このグラフト共重合体のGPCで測定した重量平均分子量としては、3,000以上、特に5,000以上が好ましく、100,000以下、特に50,000以下が好ましい。この重量平均分子量が3,000未満であると、色材の凝集を防ぐことができず、高粘度化ないしはゲル化してしまうことがあり、100,000を超えるとそれ自体が高粘度となり、また有機溶媒への溶解性が不足するため好ましくない。
【0111】
上記分散剤の合成方法は、公知の方法が採用でき、例えば特公昭63−30057号公報に記載の方法を用いることができる。
【0112】
(c-3) 側鎖に4級アンモニウム塩基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基を有さないBブロックとからなる、A−Bブロック共重合体及び/又はB−A−Bブロック共重合体
【0113】
分散剤のブロック共重合体を構成するAブロックは、4級アンモニウム塩基、好ましくは−N1a2a3a・Y(但し、R1a、R2a及びR3aは、各々独立に、水素原子、又は置換されていても良い環状若しくは鎖状の炭化水素基を表す。或いは、R1a、R2a及びR3aのうち2つ以上が互いに結合して、環状構造を形成していても良い。Yは、対アニオンを表す。)で表わされる4級アンモニウム塩基を有する。この4級アンモニウム塩基は、直接主鎖に結合していても良いが、2価の連結基を介して主鎖に結合していても良い。
【0114】
−N1a2a3aにおいて、R1a、R2a及びR3aのうち2つ以上が互いに結合して形成する環状構造としては、例えば5〜7員環の含窒素複素環単環又はこれらが2個縮合してなる縮合環が挙げられる。該含窒素複素環は芳香性を有さないものが好ましく、飽和環であればより好ましい。具体的には、例えば下記のものが挙げられる。
【0115】
【化18】

(上記式中、RはR1a〜R3aのうち何れかの基を表す。)
【0116】
これらの環状構造は、更に置換基を有していても良い。
【0117】
−N1a2a3aにおけるR1a〜R3aとして、より好ましいのは、置換基を有していても良い炭素数1〜3のアルキル基、又は置換基を有していても良いフェニル基である。
【0118】
Aブロックとしては、特に、下記一般式(1)で表わされる部分構造を含有するものが好ましい。
【0119】
【化19】

(上記一般式(1)中、R1a、R2a、R3aは各々独立に、水素原子、又は置換されていても良い環状若しくは鎖状の炭化水素基を表す。或いは、R1a、R2a及びR3aのうち2つ以上が互いに結合して、環状構造を形成していても良い。R4aは、水素原子又はメチル基を表す。Qは、2価の連結基を表し、Yは、対アニオンを表す。)
【0120】
上記一般式(1)において、2価の連結基Xとしては、例えば、炭素数1〜10のアルキレン基、アリーレン基、−CONH−R5a−、−COO−R6a−(但し、R5a及びR6aは、直接結合、炭素数1〜10のアルキレン基、又は炭素数1〜10のエーテル基(−R7a−O−R8a−:R7a及びR8aは、各々独立にアルキレン基)を表わす。)等が挙げられ、好ましくは−COO−R6a−である。
【0121】
また、対アニオンのYとしては、Cl、Br、I、ClO4-、BF4-、CHCOO、PF6-等が挙げられる。
【0122】
上記の如き特定の4級アンモニウム塩基を含有する部分構造は、1つのAブロック中に2種以上含有されていても良い。その場合、2種以上の4級アンモニウム塩基含有部分構造は、該Aブロック中においてランダム共重合又はブロック共重合の何れの態様で含有されていても良い。また、該4級アンモニウム塩基を含有しない部分構造が、Aブロック中に含まれていても良く、該部分構造の例としては、後述の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造等が挙げられる。かかる4級アンモニウム塩基を含まない部分構造の、Aブロック中の含有量は、好ましくは0〜50重量%、より好ましくは0〜20重量%であるが、かかる4級アンモニウム塩基非含有部分構造はAブロック中に含まれないことが最も好ましい。
【0123】
一方、分散剤のブロック共重合体を構成するBブロックとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系モノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、エチルアクリル酸グリシジル、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;(メタ)アクリル酸クロライドなどの(メタ)アクリル酸塩系モノマー;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド系モノマー;酢酸ビニル;アクリロニトリル;アリルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル;N−メタクリロイルモルホリン、などのコモノマーを共重合させたポリマー構造が挙げられる。
【0124】
Bブロックは、特に下記一般式(2)で表される、(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造であることが好ましい。
【0125】
【化20】

(上記一般式(2)中、R9aは、水素原子又はメチル基を表す。R10aは、置換基を有していても良い環状又は鎖状のアルキル基、置換基を有していても良いアリル基、又は置換基を有していても良いアラルキル基を表す。)
【0126】
上記(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造は、1つのBブロック中に2種以上含有されていても良い。もちろん該Bブロックは、更にこれら以外の部分構造を含有していても良い。2種以上のモノマー由来の部分構造が、4級アンモニウム塩基を含有しないBブロック中に存在する場合、各部分構造は該Bブロック中においてランダム共重合又はブロック共重合の何れの態様で含有されていても良い。Bブロック中に上記(メタ)アクリル酸エステル系モノマー由来の部分構造以外の部分構成を含有する場合、当該(メタ)アクリル酸エステル系モノマー以外の部分構造の、Bブロック中の含有量は、好ましくは0〜50重量%、より好ましくは0〜20重量%であるが、かかる(メタ)アクリル酸エステル系モノマー以外の部分構造はBブロック中に含まれないことが最も好ましい。
【0127】
本発明で用いる分散剤は、このようなAブロックとBブロックとからなる、A−Bブロック又はB−A−Bブロック共重合型高分子化合物であるが、このようなブロック共重合体は、例えば以下に示すリビング重合法にて調製される。
【0128】
リビング重合法にはアニオンリビング重合法、カチオンリビング重合法、ラジカルリビング重合法がある。アニオンリビング重合法は、重合活性種がアニオンであり、例えば下記スキームで示される。
【0129】
【化21】

【0130】
ラジカルリビング重合法は重合活性種がラジカルであり、例えば下記スキームで示される。
【0131】
【化22】

【0132】
【化23】

【0133】
このような分散剤を合成するに際しては、特開平9−62002号公報や、P. Lutz, P. Masson et al, Polym. Bull. 12, 79 (1984), B. C. Anderson, G. D. Andrews et al, Macromolecules, 14, 1601 (1981), K. Hatada, K. Ute, et al, Polym. J. 17, 977 (1985), 18, 1037 (1986), 右手浩一、畑田耕一、高分子加工、36、366(1987),東村敏延、沢本光男、高分子論文集、46、189(1989), M. Kuroki, T. Aida, J. Am. Chem. Sic, 109, 4737 (1987), 相田卓三、井上祥平、有機合成化学、43,300(1985),D. Y. Sogoh, W. R. Hertler et al, Macromolecules, 20, 1473 (1987)などに記載の公知の方法を採用することができる。
【0134】
本発明で用いる分散剤がA−Bブロック共重合体であっても、B−A−Bブロック共重合体であっても、その共重合体を構成するAブロック/Bブロック比(重量比)は、通常1/99以上、中でも5/95以上、また、通常80/20以下、中でも60/40以下の範囲であることが好ましい。この範囲外では、良好な耐熱性と分散性を兼備することができない場合がある。
【0135】
また、本発明で用いるA−Bブロック共重合体、B−A−Bブロック共重合体1g中の4級アンモニウム塩基の量は、通常0.1〜10mmolであることが好ましく、この範囲外では、良好な耐熱性と分散性を兼備することができない場合がある。なお、このようなブロック共重合体中には、通常、製造過程で生じたアミノ基が含有される場合があるが、そのアミン価は1〜100mg−KOH/g程度である。なお、アミン価は、塩基性アミノ基を酸により中和滴定し、酸価に対応させてKOHのmg数で表した値である。
【0136】
また、このブロック共重合体の酸価は、該酸価の元となる酸性基の有無及び種類にもよるが、一般に低い方が好ましく、通常10mg−KOH/g以下であり、その分子量は、ポリスチレン換算の重量平均で、通常1000以上、100,000以下の範囲が好ましい。ブロック共重合体の分子量が1000未満であると分散安定性が低下し、100,000を超えると現像性、解像性が低下する傾向にある。
【0137】
また、本発明においては、前記ブロック共重合体に加えて、リン酸エステル型分散剤を含有することが好ましい。これによって、現像時の溶解性が良好になる。
【0138】
リン酸エステルは、1〜3級エステルのどれでも良いが、分散性能の点から、1級エステルが好ましい。リン酸と結合する部分の構造は、例えばポリカプロラクトンなどのポリエステル、ポリエチレングリコールなどのポリエーテルに代表される、末端に水酸基を持つ構造が挙げられる。これらは、ポリエステルとポリエーテルの共重合体でも差し支えない。また、ポリエステル鎖及び/又はポリエーテル鎖の片末端に(メタ)アクリレートなどの二重結合を有し、他のラジカル重合性化合物と共重合体を形成しても良い。
【0139】
具体的に、リン酸エステルとしては、下記構造式(3)で表わされる部分構造を有するものが好ましい。
【0140】
【化24】

【0141】
この様なリン酸エステルは、例えば特公昭50−22536号公報、特開昭58−128393号に記載の方法によって製造することができる。
【0142】
上記リン酸エステル型分散剤の分子量Mwは、通常200以上、また、通常5000以下、好ましくは1000以下の範囲である。このリン酸エステル型分散剤は、元来、現像溶解性を付与する目的で添加しているため、あまり高分子量にすることは好ましくない。
【0143】
<光重合性モノマー>
本発明の感光性着色樹脂組成物においては、光重合開始剤(D)に加え、更に光重合性モノマー(光重合性化合物)を使用するのが感度等の点で好ましい。本発明に用いられる光重合性モノマーとしては、エチレン性不飽和基を少なくとも1個有する化合物を挙げることができる。分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、アクリロニトリル、スチレン、エチレン性不飽和結合を1個有するカルボン酸と多(単)価アルコールのモノエステル等が挙げられる。
【0144】
光重合性モノマーとしては、特に、1分子中にエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能エチレン性単量体を使用することが望ましい。かかる多官能エチレン性単量体の例としては、例えば脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル;芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル;脂肪族ポリヒドロキシ化合物、芳香族ポリヒドロキシ化合物等の多価ヒドロキシ化合物と、不飽和カルボン酸及び多塩基性カルボン酸とのエステル化反応により得られるエステルなどが挙げられる。
【0145】
前記脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルとしては、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、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ペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、グリセロールアクリレート等の脂肪族ポリヒドロキシ化合物のアクリル酸エステル、これら例示化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル、同様にイタコネートに代えたイタコン酸エステル、クロネートに代えたクロトン酸エステルもしくはマレエートに代えたマレイン酸エステル等が挙げられる。
【0146】
芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルとしては、ハイドロキノンジアクリレート、ハイドロキノンジメタクリレート、レゾルシンジアクリレート、レゾルシンジメタクリレート、ピロガロールトリアクリレート等の芳香族ポリヒドロキシ化合物のアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル等が挙げられる。
【0147】
多塩基性カルボン酸及び不飽和カルボン酸と、多価ヒドロキシ化合物のエステル化反応により得られるエステルとしては必ずしも単一物ではないが代表的な具体例を挙げれば、アクリル酸、フタル酸、及びエチレングリコールの縮合物、アクリル酸、マレイン酸、及びジエチレングリコールの縮合物、メタクリル酸、テレフタル酸及びペンタエリスリトールの縮合物、アクリル酸、アジピン酸、ブタンジオール及びグリセリンの縮合物等がある。
【0148】
その他、本発明に用いられる多官能エチレン性単量体の例としては、ポリイソシアネート化合物と水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル又はポリイソシアネート化合物とポリオール及び水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルを反応させて得られるようなウレタン(メタ)アクリレート類;多価エポキシ化合物とヒドロキシ(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリル酸との付加反応物のようなエポキシアクリレート類;エチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド類;フタル酸ジアリル等のアリルエステル類;ジビニルフタレート等のビニル基含有化合物等が有用である。
【0149】
<着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物のその他の配合成分>
本発明の着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物には、上述の成分の他、有機溶剤、密着向上剤、塗布性向上剤、現像改良剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、シランカップリング剤等を適宜配合することができる。
【0150】
(1) 有機溶剤
有機溶剤としては特に制限は無いが、例えば、ジイソプロピルエーテル、ミネラルスピリット、n−ペンタン、アミルエーテル、エチルカプリレート、n−ヘキサン、ジエチルエーテル、イソプレン、エチルイソブチルエーテル、ブチルステアレート、n−オクタン、バルソル#2、アプコ#18ソルベント、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、アプコシンナー、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキセン、メチルノニルケトン、プロピルエーテル、ドデカン、Socal solvent No.1及びNo.2、アミルホルメート、ジヘキシルエーテル、ジイソプロピルケトン、ソルベッソ#150、酢酸ブチル(n、sec、t)、ヘキセン、シェル TS28 ソルベント、ブチルクロライド、エチルアミルケトン、エチルベンゾネート、アミルクロライド、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルオルソホルメート、メトキシメチルペンタノン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルイソブチレート、ベンゾニトリル、エチルプロピオネート、メチルセロソルブアセテート、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピルアセテート、アミルアセテート、アミルホルメート、ビシクロヘキシル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジペンテン、メトキシメチルペンタノール、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、プロピルプロピオネート、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、カルビトール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコール、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、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、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸エチル、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−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、ジプロピ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アセテート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチ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−t−ブチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等の有機溶剤を具体的に挙げることができる。
【0151】
溶剤は各成分を溶解又は分散させることができるもので、沸点が100〜250℃の範囲のものを選択するのが好ましい。より好ましくは120〜170℃の沸点をもつものである。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
【0152】
(2) シランカップリング剤
基板との密着性を改善するため、シランカップリング剤を添加することも可能である。シランカップリング剤の種類としては、エポキシ系、メタクリル系、アミノ系等種々の物が使用できるが、特にエポキシ系のシランカップリング剤が好ましい。
【0153】
<着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物の製造方法>
本発明の感光性着色樹脂組成物は、常法に従って製造される。例えば、まず、色材(A)、溶剤、及び分散剤(C)とを各所定量秤量し、分散処理工程において、色材を分散させて液状の着色組成物(インク状液体)とする。この分散処理工程では、ペイントコンディショナー、サンドグラインダー、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどを使用することができる。この分散処理を行うことによって色材が微粒子化されるため、感光性着色樹脂組成物の塗布特性が向上し、製品のカラーフィルタ基板の透過率が向上する。
【0154】
色材を分散処理する際に、前記のアルカリ可溶性不飽和樹脂を併用しても良い。例えば、サンドグラインダーを用いて分散処理を行う場合は、0.1から数mm径のガラスビーズ、又は、ジルコニアビーズを用いるのが好ましい。分散処理する際の温度は通常、0℃〜100℃の範囲、好ましくは室温〜80℃の範囲に設定する。なお、分散時間は、インキ状液体の組成(色材、溶剤、分散剤)、及びサンドグラインダーの装置の大きさなどにより適正時間が異なるため、適宜調整する必要がある。
【0155】
上記分散処理によって得られたインキ状液体に、溶剤、アルカリ可溶性不飽和樹脂、光重合開始剤(D)、場合によっては上記以外の他の成分などを混合し、均一な分散溶液とする。なお、分散処理工程及び混合の各工程においては、微細なゴミが混入することがあるため、得られた感光性着色樹脂組成物をフィルターなどによって、濾過処理することが好ましい。
【0156】
本発明の着色樹脂組成物は、上記感光性着色樹脂組成物の製造方法において、光重合開始剤(D)を用いないこと以外は同様にして製造することができる。
【0157】
<着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の成分配合量>
アルカリ可溶性不飽和樹脂は、本発明の着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物の全固形分に対して、通常10重量%以上、好ましくは20重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは70重量%以下である。また、着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の、アルカリ可溶性不飽和樹脂の色材(A)に対する比率としては、通常5重量%以上、好ましくは10重量%以上で、通常500重量%以下、好ましくは200重量%以下の範囲である。アルカリ可溶性不飽和樹脂の含有量が少なすぎると、未露光部分の現像液に対する溶解性が低下し、現像不良を誘起させやすく、逆に多いと、所望の画素膜厚が得られ難くなる。
【0158】
なお、本発明において「全固形分」とは、溶剤以外の全ての成分を意味し、本発明の着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の全固形分は、通常10重量%以上、90重量%以下である。
【0159】
光重合開始剤(D)の含有量は、本発明の感光性着色樹脂組成物の全固形分に対して、通常0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、更に好ましくは0.7重量以上であり、通常30重量%以下、好ましくは20重量%以下である。光重合開始剤(D)の含有率が少なすぎると感度低下を起こすことがあり、反対に多すぎると未露光部分の現像液に対する溶解性が低下し、現像不良を誘起させやすい。
【0160】
色材(A)の含有量は、本発明の着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の全固形分量に対して通常1〜70重量%の範囲で選ぶことができる。この範囲の中では、10〜70重量%がより好ましく、中でも20重量%以上60重量%以下が特に好ましい。色材(A)の含有量が少なすぎると、色濃度に対する膜厚が大きくなりすぎて、液晶セル化の際のギャップ制御などに悪影響を及ぼす。また、逆に色材(A)の含有量が多すぎると、十分な画像形成性が得られなくなることがある。
【0161】
窒素原子含有分散剤(C)のうち、前記ウレタン系分散樹脂を用いる場合、着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の色材成分に対する含有量としては、通常10重量%以上、好ましくは20重量%以上、特に好ましくは30重量%以上であり、通常300重量%以下、好ましくは100重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。窒素原子含有分散剤(C)が少なすぎると、色材への吸着が不足し、凝集を防ぐことができず、高粘度化ないしゲル化してしまうことがあり、逆に多すぎると、膜厚が厚くなりすぎて、カラーフィルタにした後、液晶セル化工程でのセルギャップ制御不良が出ることがあるため、どちらも好ましくない。
【0162】
また、前記グラフト共重合体を用いる場合、着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の色材成分に対する含有量としては、通常10重量%以上、好ましくは20重量%以上、特に好ましくは30重量%以上であり、通常300重量%以下、好ましくは100重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。分散剤成分が少なすぎると、色材への吸着が不足し、凝集を防ぐことができず、高粘度化ないしゲル化してしまうことがあり、逆に多すぎると、膜厚が厚くなりすぎて、カラーフィルタにした後、液晶セル化工程でのセルギャップ制御不良が出ることがあるため、どちらも好ましくない。
【0163】
また、前記ブロック共重合体を用いる場合、着色樹脂組成物又は感光性着色樹脂組成物中の色材成分に対する含有量としては、通常10重量%以上、好ましくは20重量%以上、特に好ましくは30重量%以上であり、通常300重量%以下、好ましくは100重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。分散剤成分が少なすぎると、色材への吸着が不足し、凝集を防ぐことができず、高粘度化ないしゲル化してしまうことがあり、逆に多すぎると、膜厚が厚くなりすぎて、カラーフィルタにした後、液晶セル化工程でのセルギャップ制御不良が出ることがあるため、どちらも好ましくない。
【0164】
また、前記リン酸エステル型分散剤は、前記ブロック共重合体100重量部に対して、通常5重量部以上、好ましくは10重量部以上、また、通常100重量部以下、好ましくは80重量部以下で用いることが好ましい。リン酸エステル型分散剤の割合が少な過ぎると、十分な現像溶解性が発現されないおそれがある。一方、逆にリン酸エステル型分散剤の割合が多過ぎても、効果は飽和して、逆に分散性が低下するおそれがある。
【0165】
光重合性モノマーを用いる場合、その含有量は、本発明の感光性着色樹脂組成物の全固形分に対して、通常90重量%以下、好ましくは80重量%以下である。光重合性モノマーの含有量が多すぎると、露光部への現像液の浸透性が高くなり、良好な画像を得ることが困難となる。なお、光重合性モノマーの含有量の下限は、通常0重量%以上、好ましくは5重量%以上である。
【0166】
<着色樹脂組成物及び感光性着色樹脂組成物の用途>
本発明の着色樹脂組成物及び感光性着色樹脂組成物は、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、特に、カラーフィルタの樹脂ブラックマトリックス用感光性着色樹脂組成物として有用である。また、本発明の着色樹脂組成物及び感光性樹脂組成物は、カラーフィルタ用途以外にも、フレキシブルプリント配線板用ソルダーレジスト、メッキレジスト、多層プリント配線板用相関絶縁膜、感光性光導波路、光硬化型液晶シール材、光硬化型ELシール材、光硬化性接着剤等として有用である。
【0167】
<カラーフィルタ>
(1) 透明基板(支持体)
カラーフィルタの透明基板としては、透明で適度の強度があれば、その材質は特に限定されるものではない。材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホンの熱可塑性樹脂製シート、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂などの熱硬化性樹脂シート、又は各種ガラスなどが挙げられる。この中でも、耐熱性の観点からガラス、耐熱性樹脂が好ましい。
【0168】
透明基板及びブラックマトリックス形成基板には、接着性などの表面物性の改良のため、必要に応じ、コロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤や、ウレタン系樹脂などの各種樹脂の薄膜形成処理などを行っても良い。
【0169】
透明基板の厚さは、通常0.05〜10mm、好ましくは0.1〜7mmの範囲とされる。また各種樹脂の薄膜形成処理を行う場合、その膜厚は、通常0.01〜10μm、好ましくは0.05〜5μmの範囲である。
【0170】
(2) ブラックマトリックス
透明基板上に、ブラックマトリックスを設け、通常、赤色、緑色、青色の画素画像を形成することにより、本発明のカラーフィルタを製造することができ、本発明の感光性着色樹脂組成物は、黒色、赤色、緑色、青色のうち少なくとも一種のレジスト形成用塗布液として使用される。ブラックレジストに関しては、透明基板上素ガラス面上、赤色、緑色、青色に関しては透明基板上に形成された樹脂ブラックマトリックス形成面上、又は、クロム化合物その他の遮光金属材料を用いて形成した金属ブラックマトリックス形成面上に、塗布、加熱乾燥、画像露光、現像及び熱硬化の各処理を行って各色の画素画像を形成する。
【0171】
ブラックマトリックスは、遮光金属薄膜又は樹脂ブラックマトリックス用感光性着色樹脂組成物を利用して、透明基板上に形成される。遮光金属材料としては、金属クロム、酸化クロム、窒化クロムなどのクロム化合物、ニッケルとタングステン合金などが用いられ、これらを複数層状に積層させたものであっても良い。
【0172】
これらの金属遮光膜は、一般にスパッタリング法によって形成され、ポジ型フォトレジストにより、膜状に所望のパターンを形成した後、クロムに対しては硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸及び/又は硝酸とを混合したエッチング液を用い、その他の材料に対しては、材料に応じたエッチング液を用いて蝕刻され、最後にポジ型フォトレジストを専用の剥離剤で剥離することによって、ブラックマトリックスを形成することができる。
【0173】
この場合、まず、蒸着又はスパッタリング法などにより、透明基板上にこれら金属又は金属・金属酸化物の薄膜を形成する。次いで、この薄膜上に感光性着色樹脂組成物の塗膜を形成した後、ストライプ、モザイク、トライアングルなどの繰り返しパターンを有するフォトマスクを用いて、塗膜を露光・現像し、レジスト画像を形成する。その後、この塗膜にエッチング処理を施してブラックマトリックスを形成することができる。
【0174】
樹脂ブラックマトリックス用感光性着色樹脂組成物を利用する場合は、黒色の色材を含有する本発明の感光性着色樹脂組成物を使用して、ブラックマトリックスを形成する。例えば、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラックなどの黒色色材単独又は複数、もしくは、無機又は有機の顔料、染料の中から適宜選択される赤色、緑色、青色などの混合による黒色色材を含有する感光性着色樹脂組成物を使用し、下記の赤色、緑色、青色の画素画像を形成する方法と同様にして、ブラックマトリックスを形成することができる。
【0175】
(3) 画素の形成
(感光性着色樹脂組成物の塗布)
ブラックマトリックスを設けた透明基板上に、赤色、緑色、青色のうち一色の色材を含有する感光性着色樹脂組成物を塗布し、乾燥した後、塗膜の上にフォトマスクを重ね、このフォトマスクを介して画像露光、現像、必要に応じて熱硬化又は光硬化により画素画像を形成させ、着色層を作成する。この操作を、赤色、緑色、青色の三色の感光性着色樹脂組成物について各々行うことによって、カラーフィルタ画像を形成することができる。
【0176】
カラーフィルタ用の感光性着色樹脂組成物の塗布は、スピナー法、ワイヤーバー法、フローコート法、ダイコート法、ロールコート法、又はスプレーコート法などによって行うことができる。中でも、ダイコート法によれば、塗布液使用量が大幅に削減され、かつ、スピンコート法によった際に付着するミストなどの影響が全くなく、異物発生が抑制されるなど、総合的な観点から好ましい。
【0177】
塗膜の厚さは、厚すぎると、パターン現像が困難となるとともに、液晶セル化工程でのギャップ調整が困難となることがあり、薄すぎると顔料濃度を高めることが困難となり所望の色発現が不可能となることがある。塗膜の厚さは、乾燥後の膜厚として、通常0.2〜20μmの範囲とするのが好ましく、より好ましいのは0.5〜10μmの範囲、更に好ましいのは0.8〜5μmの範囲である。
【0178】
(塗膜の乾燥)
基板に感光性着色樹脂組成物を塗布した後の塗膜の乾燥は、ホットプレート、IRオーブン、又はコンベクションオーブンを使用した乾燥法によるのが好ましい。乾燥の条件は、前記溶剤成分の種類、使用する乾燥機の性能などに応じて適宜選択することができる。乾燥時間は、溶剤成分の種類、使用する乾燥機の性能などに応じて、通常は、40〜200℃の温度で15秒〜5分間の範囲で選ばれ、好ましくは50〜130℃の温度で30秒〜3分間の範囲で選ばれる。
【0179】
乾燥温度は、高いほど透明基板に対する塗膜の接着性が向上するが、高すぎるとバインダー樹脂が分解し、熱重合を誘発して現像不良を生ずる場合がある。なお、この塗膜の乾燥工程は、温度を高めず、減圧チャンバー内で乾燥を行う、減圧乾燥法であっても良い。
【0180】
(露光)
画像露光は、感光性着色樹脂組成物の塗膜上に、ネガのマスクパターンを重ね、このマスクパターンを介し、紫外線又は可視光線の光源を照射して行う。この際、必要に応じ、酸素による光重合性層の感度の低下を防ぐため、光重合性の塗膜上にポリビニルアルコール層などの酸素遮断層を形成した後に露光を行っても良い。上記の画像露光に使用される光源は、特に限定されるものではない。光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプなどのランプ光源や、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー、半導体レーザーなどのレーザー光源などが挙げられる。特定の波長の光を照射して使用する場合には、光学フィルタを利用することもできる。
【0181】
(現像)
本発明に係るカラーフィルタは、感光性着色樹脂組成物による塗膜を、上記の光源によって画像露光を行った後、有機溶剤、又は、界面活性剤とアルカリ性化合物とを含む水溶液を用いる現像によって、基板上に画像を形成して作製することができる。この水溶液には、更に有機溶剤、緩衝剤、錯化剤、染料又は顔料を含ませることができる。
【0182】
アルカリ性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、水酸化アンモニウムなどの無機アルカリ性化合物や、モノ−・ジ−又はトリエタノールアミン、モノ−・ジ−又はトリメチルアミン、モノ−・ジ−又はトリエチルアミン、モノ−又はジイソプロピルアミン、n−ブチルアミン、モノ−・ジ−又はトリイソプロパノールアミン、エチレンイミン、エチレンジイミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、コリンなどの有機アルカリ性化合物が挙げられる。これらのアルカリ性化合物は、2種以上の混合物であっても良い。
【0183】
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、モノグリセリドアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキル硫酸塩類、アルキルスルホン酸塩類、スルホコハク酸エステル塩類などのアニオン性界面活性剤、アルキルベタイン類、アミノ酸類などの両性界面活性剤が挙げられる。
【0184】
有機溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、プロピレングリコール、ジアセトンアルコールなどが挙げられる。有機溶剤は、単独で用いても良く、また、水溶液と混合して用いても良い。
【0185】
現像処理の条件は特に制限はなく、通常、現像温度は10〜50℃の範囲、中でも15〜45℃、特に好ましくは20〜40℃で、現像方法は、浸漬現像法、スプレー現像法、ブラシ現像法、超音波現像法などのいずれかの方法によることができる。
【0186】
(熱硬化処理)
現像の後のカラーフィルタ基板には、熱硬化処理を施す。この際の熱硬化処理条件は、温度は100〜280℃の範囲、好ましくは150〜250℃の範囲で選ばれ、時間は5〜60分間の範囲で選ばれる。これら一連の工程を経て、一色のパターニング画像形成は終了する。この工程を順次繰り返し、ブラック、赤色、緑色、青色をパターニングし、カラーフィルタを形成する。なお、4色のパターニングの順番は、上記した順番に限定されるものではない。
【0187】
(透明電極の形成)
カラーフィルタは、このままの状態で画像上にITOなどの透明電極を形成して、カラーディスプレー、液晶表示装置などの部品の一部として使用されるが、表面平滑性や耐久性を高めるため、必要に応じ、画像上にポリアミド、ポリイミドなどのトップコート層を設けることもできる。また一部、平面配向型駆動方式(IPSモード)などの用途においては、透明電極を形成しないこともある。
【0188】
<液晶表示装置>
液晶表示装置は、通常、カラーフィルタ上に配向膜を形成し、この配向膜上にスペーサーを散布した後、対向基板と貼り合わせて液晶セルを形成し、形成した液晶セルに液晶を注入し、対向電極に結線して完成する。配向膜としては、ポリイミド等の樹脂膜が好適である。配向膜の形成には、通常、グラビア印刷法及び/又はフレキソ印刷法が採用され、配向膜の厚さは数10nmとされる。熱焼成によって配向膜の硬化処理を行った後、紫外線の照射やラビング布による処理によって表面処理し、液晶の傾きを調整しうる表面状態に加工される。
【0189】
スペーサーとしては、対向基板とのギャップ(隙間)に応じた大きさのものが用いられ、通常2〜8μmのものが好適である。カラーフィルタ基板上に、フォトリソグラフィ法によって透明樹脂膜のフォトスペーサー(PS)を形成し、これをスペーサーの代わりに活用することもできる。対向基板としては、通常、アレイ基板が用いられ、特にTFT(薄膜トランジスタ)基板が好適である。
【0190】
対向基板との貼り合わせのギャップは、液晶表示装置の用途によって異なるが、通常2〜8μmの範囲で選ばれる。対向基板と貼り合わせた後、液晶注入口以外の部分は、エポキシ樹脂等のシール材によって封止する。シール材は、UV照射及び/又は加熱することによって硬化させ、液晶セル周辺がシールされる。
【0191】
周辺をシールされた液晶セルは、パネル単位に切断した後、真空チャンバー内で減圧とし、上記液晶注入口を液晶に浸漬した後、チャンバー内をリークすることによって、液晶を液晶セル内に注入する。液晶セル内の減圧度は、通常、1×10-2〜1×10-7Paであるが、好ましくは1×10-3〜1×10-6Paである。また、減圧時に液晶セルを加温するのが好ましく、加温温度は通常30〜100℃であり、より好ましくは50〜90℃である。減圧時の加温保持は、通常10〜60分間の範囲とされ、その後液晶中に浸漬される。液晶を注入した液晶セルは、液晶注入口をUV硬化樹脂を硬化させて封止することによって、液晶表示装置(パネル)が完成する。
【0192】
液晶の種類には特に制限がなく、芳香族系、脂肪族系、多環状化合物等、従来から知られている液晶であって、リオトロピック液晶、サーモトロピック液晶等のいずれでも良い。サーモトロピック液晶には、ネマティック液晶、スメスティック液晶及びコレステリック液晶等が知られているが、いずれであっても良い。
【実施例】
【0193】
次に、合成例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下において「部」は「重量部」を表す。
【0194】
<合成例1>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、5,5’−(1−メチルエチリデン)ビス[1,1’−(ビフェニル)−2−オル](下記式(1))100部と、エピクロルヒドリン700部とを仕込み、溶解させた。更に、65℃に加熱し、水酸化ナトリウム11部を90分かけて分割添加し、その後、更に65℃にて2時間、70℃にて1時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(2)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたエポキシ化合物は、白色粉体であり、エポキシ当量は259g/eqであった。
【化25】

【0195】
<合成例2>
合成例1で得られたエポキシ化合物100部、アクリル酸28部、p−メトキシフェノール0.06部、トリフェニルホスフィン2.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート126部を反応容器に仕込み、120℃で2時間、更に95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価2.2)。次いで、上記反応により得られた反応液80部にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15部を加え、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物9.6部を添加し、120℃で2時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸5部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価106、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3600のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)溶液を得た。
【0196】
<合成例3>
合成例1で得られたエポキシ化合物100部、メタクリル酸32部、p−メトキシフェノール0.06部、トリフェニルホスフィン2.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート129部を反応容器に仕込み、120℃にて2時間、更に95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで12時間を要した(酸価3.0)。次いで上記反応により得られた反応液80部に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15部を加え、更にビフェニルテトラカルボン酸二無水物9.6部を添加し、120℃で2時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸5部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価110、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3400のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−II)溶液を得た。
【0197】
<合成例4>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス[2−シクロヘキシルフェノール](下記式(3))100部と、エピクロルヒドリン700部を仕込み、溶解させた。更に、65℃に加熱し、水酸化ナトリウム11部を90分かけて分割添加し、その後、更に65℃にて2時間、70℃にて1時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(4)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたエポキシ化合物は半透明ガラス状液体であり、エポキシ当量は257g/eqであった。
【化26】

【0198】
<合成例5>
合成例4で得られたエポキシ化合物100部、アクリル酸29部、p−メトキシフェノール0.06部、トリフェニルホスフィン2.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート126部を反応容器に仕込み、120℃で2時間、更に95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価4.0)。次いで上記反応により得られた反応液80部にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15部を加え、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物9.6部を添加し、120℃で2時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸5部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価106、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3700のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−III)溶液を得た。
【0199】
<合成例6>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、(5,5’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビス[1,1’−(ビフェニル)−2−オル](下記式(5))を100部と、エピクロルヒドリン700部を仕込み、溶解させた。更に、70℃に加熱し、水酸化ナトリウム8部を90分かけて分割添加し、その後、更に70℃にて3時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(6)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたエポキシ化合物は、白色粉体であり、エポキシ当量は331g/eqであった。
【化27】

【0200】
<合成例7>
合成例6で得られたエポキシ化合物100部、アクリル酸22部、p−メトキシフェノール0.06部、トリフェニルホスフィン2.4部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート126部を反応容器に仕込み、95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価2.0)。次いで上記反応により得られた反応液80部にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12部を加え、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物9.5部を添加し、120℃で2時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸5部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価103、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量4300のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−IV)溶液を得た。
【0201】
<合成例8>
ビスフェノールA型エポキシ化合物(下記式(7)、エポキシ当量186g/eq)100部、アクリル酸40部、p−メトキシフェノール0.06部、トリフェニルホスフィン2.4部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート126部を反応容器に仕込み、95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価1.0)。次いで、上記反応により得られた反応液80部にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12部を加え、ビフェニルテトラカルボン酸無水物9.6部を添加し、120℃で2時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸5部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価101、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3100のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−V)溶液を得た。
【化28】

【0202】
<合成例9>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、(ビスフェノールM(三井化学(株)製)(下記式(8))を100部と、エピクロルヒドリン700部を仕込み、溶解させた。更に、65℃に加熱し、水酸化ナトリウム11部を90分かけて分割添加し、その後、更に65℃にて2時間、70℃にて1時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(9)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたエポキシ化合物は、半透明粘稠液体であり、エポキシ当量は247g/eqであった。
【化29】

【0203】
<合成例10>
合成例9で得られたエポキシ化合物100部、アクリル酸30部、p−メトキシフェノール0.06部、トリフェニルホスフィン2.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート84部を反応容器に仕込み、120℃で2時間、更に95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで12時間を要した(酸価1.4)。次いで上記反応により得られた反応液80部にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート35部を加え、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物12.5部を添加し、115℃で2時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸65部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価103、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3300のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−VI)溶液を得た。
【0204】
<合成例11>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、4,4−シクロヘキシリデンビスフェノール(下記式(10))を100部、エピクロルヒドリン400部を仕込み溶解させた。更に、65℃に加熱し、水酸化ナトリウムを11部を90分かけて分割添加し、その後、更に65℃にて2時間、70℃にて1時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(11)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたエポキシ化合物は、高粘度透明液体であり、エポキシ当量は200g/eqであった。
【化30】

【0205】
<合成例12>
合成例11で得られたエポキシ化合物60部、アクリル酸22部、p−メトキシフェノール0.04部、トリフェニルホスフィン1.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート82部を反応容器に仕込み、95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価1.3)。次いで、上記反応により得られた反応液80部に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを14.2部、ビフェニルテトラカルボン酸無水物9.3部を添加し、100℃で3時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸4.8部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価101、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3400のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−VII)溶液を得た。
【0206】
<合成例13>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、4,4’−(1−フェニルエチリデン)ビスフェノール(下記式(12))を100部、エピクロルヒドリン400部を仕込み溶解させた。更に、65℃に加熱し、水酸化ナトリウムを11部を90分かけて分割添加し、その後、更に65℃にて2時間、70℃にて1時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(13)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたグリシジルエーテル化合物は半透明ガラス状液体であり、エポキシ当量は210g/eqであった。
【化31】

【0207】
<合成例14>
合成例13で得られたエポキシ化合物60部、アクリル酸21部、p−メトキシフェノール0.04部、トリフェニルホスフィン1.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート80部を反応容器に仕込み、95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価2.4)。次いで、上記反応により得られた反応液80部に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを14部、ビフェニルテトラカルボン酸無水物9.2部を添加し、100℃で3時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸4.8部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価99、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3400のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−VIII)溶液を得た。
【0208】
<合成例15>
温度計、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに窒素ガスパージを施してから、4,4’−シクロペンチリデンビスフェノール)(下記式(14))を100部、エピクロルヒドリン400部を仕込み溶解させた。更に、65℃に加熱し、水酸化ナトリウムを11部を90分かけて分割添加し、その後、更に65℃にて2時間、70℃にて1時間反応させた。反応終了後、130℃でエピクロルヒドリンを留去し、水洗を3回繰り返し、下記式(15)で表されるエポキシ化合物を得た。得られたグリシジルエーテル化合物は半透明ガラス状液体であり、エポキシ当量は194g/eqであった。
【化32】

【0209】
<合成例16>
合成例15で得られたエポキシ化合物60部、アクリル酸23部、p−メトキシフェノール0.04部、トリフェニルホスフィン1.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート81部を反応容器に仕込み、95℃で酸価が5mg−KOH/g以下になるまで撹拌した。酸価が目標に達するまで10時間を要した(酸価1.3)。次いで、上記反応により得られた反応液80部に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを15部、ビフェニルテトラカルボン酸無水物9.7部を添加し、100℃で3時間反応させ、更にテトラヒドロ無水フタル酸5.0部を添加し、95℃で3時間反応させ、酸価102、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量3400のアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−IX)溶液を得た。
【0210】
[感光性黒色樹脂組成物の実施例及び比較例]
<実施例1>
合成例1で得られたアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)溶液を60重量部(固形分換算30重量部)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを10重量部、「CGI−242」(チバ・スペシャリティーケミカル社製。構造式は下記の通り。)を4重量部、ウレタン系窒素原子含有高分子分散剤としてビックケミー・ジャパン(株)製商品名「Disperbyk182」を用いて分散を行ったカーボンブラック分散体溶液224部(固形分換算56重量部。うちカーボンブラック43重量部、高分子分散剤13重量部)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート218重量部に混合して感光性黒色樹脂組成物を得た。
【0211】
【化33】

【0212】
このようにして得た感光性黒色樹脂組成物を10cm角ガラス基板上にスピンコートし、ホットプレート上で90℃で150秒乾燥した。乾燥後の膜厚は、1μmであった。次に、このサンプルをマスクを通して高圧水銀灯で像露光した後、温度23℃、濃度0.1重量%のKOH水溶液を用いてスプレー現像をすることにより黒色画素(ブラックマトリックス)を形成した。
【0213】
<実施例2>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−II)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0214】
<実施例3>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−III)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0215】
<実施例4>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−VI)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0216】
<実施例5>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−VII)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0217】
<実施例6>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−VIII)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0218】
<実施例7>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−IX)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0219】
<比較例1>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)を三菱化学社製「EA4805」(クレゾールノボラック型エポキシアクリレートのテトラヒドロフタル酸無水物付加物。酸価100)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0220】
<比較例2>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−IV)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素の形成を試みたが、現像不可能であった。
【0221】
<比較例3>
実施例1において、アルカリ可溶性不飽和樹脂(A−I)をアルカリ可溶性不飽和樹脂(A−V)に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0222】
<比較例4>
実施例1において、分散剤としてウレタン系窒素原子含有高分子分散剤(ビックケミー・ジャパン(株)製商品名「Disperbyk182」)の代わりに、窒素原子を含有しない樹脂(A−I)を用いたこと以外は実施例1と同様の処理を行って黒色画素を形成した。
【0223】
実施例1〜7及び比較例1〜4で調製した感光性黒色樹脂組成物と形成された画素について、以下の項目で評価し、表1に結果を記した。
【0224】
<密着性>
20μmのマスクパターンを忠実に再現する露光量における解像可能なレジストの最小パターン寸法を200倍の倍率で顕微鏡観察した。最小パターン寸法が10μm以下を密着性が○、10μmを超えるものを×とした。
【0225】
<画素シャープ性>
20μmのマスクパターンを忠実に再現する露光量における細線黒色画素の形状を1000倍の倍率で顕微鏡観察した。直線性の良好なものをシャープ性○、突起や凸凹のあるレジストパターンを×とした。
【0226】
<保存安定性>
感光性黒色樹脂組成物を35℃で2週間保管し、粘度変化により保存安定性を評価し、低粘度のものを○、増粘したものを×とした。
【0227】
【表1】

【0228】
[感光性赤色、青色、緑色樹脂組成物の実施例及び比較例]
<実施例8>
色材としてC.I.ピグメントレッド177 10.00重量部、溶剤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33.75重量部、ウレタン系窒素原子含有分散剤としてビックケミー・ジャパン(株)製商品名「Disperbyk161」を6.25重量部、並びに径0.5mmのジルコニアビーズ180重量部をステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて赤色顔料分散液を調製した。
実施例1において、カーボンブラック分散体溶液を上記赤色顔料分散液に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って赤色画素を形成した。
【0229】
<実施例9>
色材としてC.I.ピグメントブルー15:6 10.00重量部、溶剤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33.75重量部、ウレタン系窒素原子含有分散剤としてビックケミー・ジャパン(株)製商品名「Disperbyk161」をを6.25重量部、並びに径0.5mmのジルコニアビーズ180重量部をステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて青色顔料分散液を調製した。
実施例1において、カーボンブラック分散体溶液を上記青色顔料分散液に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って青色画素を形成した。
【0230】
<実施例10>
色材としてC.I.ピグメントグリーン36 7.00重量部、C.I.ピグメントイエロー150 3.00重量部、溶剤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33.75重量部、ウレタン系窒素原子含有分散剤としてビックケミー・ジャパン(株)製商品名「Disperbyk161」を6.25重量部、並びに径0.5mmのジルコニアビーズ180重量部をステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて緑色顔料分散液を調製した。
実施例1において、カーボンブラック分散体溶液を上記緑色顔料分散液に変更したこと以外は実施例1と同様の処理を行って緑色画素を形成した。
【0231】
<比較例5>
比較例1において、カーボンブラック分散体溶液を、実施例8で調製した赤色顔料分散液に変更したこと以外は比較例1と同様の処理を行って赤色画素を形成した。
【0232】
<比較例6>
比較例1において、カーボンブラック分散体溶液を、実施例9で調製した青色顔料分散液に変更したこと以外は比較例1と同様の処理を行って青色画素を形成した。
【0233】
<比較例7>
比較例1において、カーボンブラック分散体溶液を、実施例10で調製した緑色顔料分散液に変更したこと以外は比較例1と同様の処理を行って緑色画素を形成した。
【0234】
<比較例8>
比較例4において、カーボンブラック分散体溶液を、実施例8で調製した赤色顔料分散液に変更したこと以外は比較例4と同様の処理を行って赤色画素を形成した。
【0235】
<比較例9>
比較例4において、カーボンブラック分散体溶液を、実施例9で調製した青色顔料分散液に変更したこと以外は比較例4と同様の処理を行って青色画素を形成した。
【0236】
<比較例10>
比較例4において、カーボンブラック分散体溶液を、実施例10で調製した緑色顔料分散液に変更したこと以外は比較例4と同様の処理を行って緑色画素を形成した。
【0237】
実施例8〜10及び比較例5〜10で調製した感光性赤色、青色、緑色樹脂組成物と形成された画素について、前述の方法で密着性、画素シャープ性、保存安定性を評価し、表2に結果を記した。
【0238】
【表2】

【0239】
表1,2より、特定のアルカリ可溶性不飽和樹脂と窒素原子含有分散剤とを組み合わせて用いる本発明によれば、保存安定性、基板への密着性に優れた感光性着色樹脂組成物により、エッジ形状が良好な画素を形成することができることが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)色材、(B)有機結合材、及び(C)窒素原子含有分散剤を含有する着色樹脂組成物であって、(B)有機結合材が下記一般式(I)で表されるエポキシ化合物(a)と、不飽和基含有カルボン酸(b)との反応物を、更に多塩基酸無水物(c)と反応させることにより得られる、酸価が10mg−KOH/g以上のアルカリ可溶性不飽和樹脂を含有することを特徴とする着色樹脂組成物。
【化1】

【請求項2】
請求項1において、前記一般式(I)におけるXが下記一般式(IIA)で表され、その分子量が200以上430以下であることを特徴とする着色樹脂組成物。
【化2】

(式中、R〜R16及びnは前記一般式(II)におけると同義である。)
【請求項3】
請求項1において、前記一般式(I)におけるXが下記一般式(IIB)で表され、その分子量が200以上430以下であることを特徴とする着色樹脂組成物。
【化3】

(式中、R〜R16及びnは前記一般式(II)におけると同義である。)
【請求項4】
請求項1において、前記一般式(I)におけるXが下記一般式(IIC)で表され、その分子量が200以上430以下であることを特徴とする着色樹脂組成物。
【化4】

(式中、R〜R16及びnは前記一般式(II)におけると同義である。)
【請求項5】
請求項2において、前記一般式(IIA)が下記一般式(IIAa)又は(IIAb)で表されることを特徴とする着色樹脂組成物。
【化5】

(式中、R,Rは前記一般式(II)におけると同義である。)
【請求項6】
請求項1ないし5のいずれか1項において、更に(D)光重合開始剤を含有する感光性着色樹脂組成物であることを特徴とする着色樹脂組成物。
【請求項7】
請求項6において、(A)色材として黒色色材を含有するカラーフィルタの樹脂ブラックマトリックス用感光性着色樹脂組成物であることを特徴とする着色樹脂組成物。
【請求項8】
透明基板上に、請求項6又は7に記載の感光性着色樹脂組成物を用いて形成された画素を有するカラーフィルタ。
【請求項9】
請求項8に記載のカラーフィルタを用いた液晶表示装置。

【公開番号】特開2010−235945(P2010−235945A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−98742(P2010−98742)
【出願日】平成22年4月22日(2010.4.22)
【分割の表示】特願2004−118111(P2004−118111)の分割
【原出願日】平成16年4月13日(2004.4.13)
【出願人】(000005968)三菱化学株式会社 (4,356)
【Fターム(参考)】