JP2008088272A - 硬化性着色組成物、カラーフィルタ、及びカラーフィルタを用いた液晶表示装置 - Google Patents
硬化性着色組成物、カラーフィルタ、及びカラーフィルタを用いた液晶表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】着色剤と、分散樹脂と、重合開始剤と、重合性化合物と、溶剤と、を含有する硬化性着色組成物であって、該溶剤が、(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤と、(B)溶解度パラメータが8.5〜10.5であり常圧での沸点が130〜170℃である溶剤とを含み、該分散樹脂が下記一般式(1)で表される高分子化合物等を含有することを特徴とする硬化性着色組成物〔R1:(m+n)価の有機連結基、R2:単結合、2価の有機連結基、A1:有機色素構造等を有する1価の有機基、m=1〜8、n=2〜9(m+n=3〜10)、P1:高分子骨格〕。
【選択図】なし
Description
また、TV用途のカラーフィルタにあってはコントラストなどの色特性に高度なものが求められるようになり、着色剤である有機顔料などもより微細なものが使われるようになってきている。
しかし、用いる溶剤の沸点が高すぎるので乾燥過程での平坦性は確保できるが、バインダー樹脂の分子量が高いので粘度が高く、樹脂組成物の安定な吐出性能が得られなかった。
しかし、溶剤の沸点として150℃〜250℃とされているが、実際に例示されているものはPGMEA(沸点146℃)、EEP(沸点170℃)であり、また湿潤剤として親水性のグリセリン等を用いており、乾燥負荷等に関して配慮に欠けるものであり、着色層の平坦性も劣るものであった。
しかし、基板への濡れ性を確保するためエーテル結合、OH基等を持つ溶剤、ジエチレングリコール系のエーテル結合を含有した溶剤を含むインキ組成物であるため、カラーフィルタとしての信頼性、例えば、顔料の分散安定性を劣化させるものであった。
さらに、R、G,及びBを含む顔料、単官能及び多官能モノマーを含む活性エネルギー線硬化性インキであるカラーフィルタ用インキセットが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
しかしながら、着色剤である顔料の分散性が充分でなく、上記のインキセットを用いて得られたカラーフィルタをパネルにしたときの性能(例えば、コントラストなど)に劣るものであった。また、インクジェットノズルのつまりが生じやすいという問題があった。
本発明の他の目的は、スリット塗布方式、又はインクジェット方式により高コントラストなカラーフィルタ、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
<2> 前記(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤として、下記一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)で表される化合物から選ばれる1種以上を、前記硬化性着色組成物に含まれる溶剤の全質量に対して、5質量%〜80質量%を含むことを特徴とする<1>に記載の硬化性着色組成物。
R1−O−(C2H4O)n−R2 一般式(i)
R1−O−(C3H6O)n−R2 一般式(ii)
R1−O−(C4H8O)n−R2 一般式(iii)
<4> 前記硬化性着色組成物に含まれる重合開始剤が光重合開始剤であり、該硬化性着色組成物の全固形分の質量が、該硬化性着色組成物の総量に対して、10質量%〜16質量%であり、且つ、スリット塗布方式により適用されることを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の硬化性着色組成物。
<5> 前記硬化性着色組成物に含まれる重合開始剤が熱重合開始剤であり、該硬化性着色組成物の全固形分の質量が、該硬化性着色組成物の総量に対して、25質量%〜60質量%であり、且つ、インクジェット方式により適用されることを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の硬化性着色組成物。
<6> <1>乃至<5>のいずれか1つに記載の硬化性着色組成物を用いて作製された着色層を含むことを特徴とするカラーフィルタ。
<7> <6>に記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。
本発明の硬化性着色組成物は、沸点が所定の範囲にあり、特定の物性を有する上記(A)溶剤と上記(B)溶剤を併用していることにより、本発明における分散樹脂が本発明の硬化性着色組成物中で十分に溶解され、硬化性着色組成物中で分子鎖が広がり、顔料粒子への吸着性が強まり、且つ、顔料粒子に吸着した分散樹脂の分子鎖が広がることにより、保護コロイド性が向上し、顔料の分散安定性が良好となるため、保存性に優れ、且つ塗布液のレベリング性がよく、平坦性に優れた着色画素部が形成できると考えられる。
また、本発明によれば、スリット塗布方式、又はインクジェット方式により高コントラストなカラーフィルタ、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
[硬化性着色組成物]
本発明の硬化性着色組成物は、着色剤と、分散樹脂と、重合開始剤と、重合性化合物と、溶剤と、を含有する硬化性着色組成物であって、該溶剤が、(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤と、(B)溶解度パラメータが8.5〜10.5であり常圧での沸点が130〜170℃である溶剤とを含み、該分散樹脂が下記一般式(1)で表される高分子化合物、下記一般式(I)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体、及び下記一般式(a)で表される構造単位を含む重合体から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする。
本発明の硬化性着色組成物に含有する溶剤は、(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤と、(B)溶解度パラメータが8.5〜10.5であり常圧での沸点が130〜170℃である溶剤とを含む。
以下に、ぞれぞれの溶剤について説明する。
本発明の硬化性着色組成物は、(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤(以下、適宜、「高沸点溶剤」と称する)を含有する。
R1−O−(C3H6O)n−R2 一般式(i)
R1−O−(C4H8O)n−R2 一般式(iii)
前記一般式(i)〜一般式(iii)中、R1、R2がアラルキル基で表される場合、例えば、ベンジル、o−メチルベンジル、m−メチルベンジル、p−メチルベンジル、フェネチルなどが挙げられ、好ましくはフェニル、ベンジルが挙げられる。
前記一般式(i)〜一般式(iii)中、R1、R2がアリール基で表される場合、フェニル、o−トリル、m−トリル、p−トリルが挙げられる。
前記一般式(i)〜一般式(iii)中、R1、R2がカルボニル基で表される場合、例えば、アセチル、プロピオニル、プロピルカルボニルなどが挙げられる。
(1)ジエチレングリコールジエチルエーテル(沸点188℃)
(2)ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点217℃)
(3)ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点231℃)
(4)ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点247℃)
(5)プロピレングリコールn-プロピルエーテルアセテート(沸点187℃)
(6)プロピレングリコールジアセテート(沸点190℃)
(7)プロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート(沸点211℃)
(8)プロピレングリコールフェニルエーテル(沸点243℃)
(9)プロピレングリコールフェニルエーテルアセテート(沸点258℃)
(10)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(沸点209℃)
(11)ジプロピレングリコールn−プロピルエーテルアセテート(沸点232℃)
(12)ジプロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート(沸点250℃)
(13)トリプロピレングリコールモノn−ブチルエーテル(沸点274℃)
(14)トリプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(沸点263℃)
(15)1,3−ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)
本発明における高沸点溶剤は、単独で用いてもよく、あるいは2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の硬化性着色組成物は、(B)溶解度パラメータが8.5〜10.5であり常圧での沸点が130〜170℃である溶剤(以下、適宜、「分散樹脂溶解用溶剤」と称する)を含有する。
なお、本発明におけるSP値は、次式で表せる。
SP値(δ)=(ΔH/V)1/2
ただし、式中、ΔHはモル蒸発熱(cal)を、Vはモル体積(cm3)を表す。また、ΔH及びVは、「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(151〜153頁)」に記載の原子団のモル蒸発熱(△ei)の合計(ΔH)とモル体積(△vi)の合計(V)を用いることができる。
(2)3−メトキシプロピオン酸エチル(SP値10.1、沸点158℃)
(3)3−エトキシプロピオン酸エチル(SP値8.8、沸点169℃)
(4)3−エトキシプロピオン酸メチル(SP値9.3、沸点165℃)
(5)3−メトキシプロピオン酸メチル(SP値9.5、沸点145℃)
(6)2−エトキシプロピオン酸メチル(SP値9.2、沸点162℃)
(7)エチルセロソルブアセテート(SP値9.4、沸点156℃)
(8)プロピオン酸イソアミル(SP値8.5、沸点160℃)
(9)2−ヘプタノン(SP値8.8、沸点152℃)
(10)シクロヘキサノン(SP値9.9、沸点156℃)
(11)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値9.2、沸点146℃)
(12)プロピレングリコールエチルエーテルアセテート(SP値9.1、沸点156℃)
特に好ましい組み合わせとしては、(A)高沸点溶剤がプロピレングリコールn−ブ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、1,3−ブチレングリコールジアセテートの群から選ばれた少なくとも1種であり、(B)分散樹脂溶解用溶剤が乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの組み合わせである。
本発明における高沸点溶剤は、単独で用いてもよく、あるいは2種以上組み合わせて用いてもよい。
スリット塗布方式の場合、(A)高沸点溶剤と(B)分散樹脂溶解用溶剤の質量比が、(A)/(B)=5/100以上であると、スリットノズルの乾燥、塗布スジ、異物の発生を抑制できる。(A)高沸点溶剤と(B)分散樹脂溶解用溶剤との質量比が、(A)/(B)=40/100以下であると、塗布基板の乾燥が短時間で済み、塗布した基板を搬送する際に基板が撓むことがなく、塗布液の流動による厚みムラを抑制し、膜厚の均一性が保たれる。また、本発明の硬化性着色組成物に含まれる固形分の含有量は、本発明の硬化性着色組成物の質量に対して、10質量%〜16質量%が好ましく、12質量%〜16質量%であることがより好ましい。前記固形分の含有量が10質量%以上であると、スリット口からの硬化性着色組成物の液ダレを防止でき、且つ乾燥の負荷を小さくすることできる。前記固形分の含有量が16質量%以下であると、本発明の硬化性着色組成物の粘性を抑えることができ、塗布速度が向上し、タクトタイムを上げることができる。また、着色層をスリット塗布方式により形成する場合、本発明の硬化性着色組成物に含有する重合開始剤としては、光重合開始剤が好適に用いられる。これについては、後に出詳述する。
インクジェット方式の場合、(A)高沸点溶剤と(B)分散樹脂溶解用溶剤の質量比が、(A)/(B)=50/100以上であると、打滴後のレベリング性が良好で、画素内での膜厚差を抑制でき、ノズル乾き、ノズル詰まりを防止することができる。(A)高沸点溶剤と(B)分散樹脂溶解用溶剤との質量比が、(A)/(B)=300/100以下であると、分散樹脂、分散剤等の溶解性が良好であり、分散性を保持できる。また、本発明の硬化性着色組成物に含まれる固形分の含有量は、本発明の硬化性着色組成物の質量に対して、25質量%〜60質量%が好ましく、30質量%〜50質量%であることがより好ましい。前記固形分の含有量が25質量%以上であると、ブラックマトリックス(BM)の隔壁から硬化性着色組成物があふれることにより発生する混色を防止できる。前記固形分の含有量が60質量%以下であると、顔料が十分に分散され、インクジェットノズル、又はインクの配管での詰まりが抑制できる。また、着色層をインクジェット方式により形成する場合、本発明の硬化性着色組成物に含有する重合開始剤としては、熱重合開始剤が好適に用いられる。これについては、後に出詳述する。
そのような高沸点溶剤としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、ブチルラクテート、2−エチルヘキシルアセテート、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、γブチロラクトンが挙げられる。
本発明の硬化性着色組成物は、分散安定性、及び保存安定性の観点から、該分散樹脂が下記一般式(1)で表される高分子化合物、下記一般式(I)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体、及び下記一般式(a)で表される構造単位を含む重合体から選ばれる1種以上を含有する。
まず、下記一般式(1)で表される高分子化合物(以下、適宜、「(B−1)特定分散樹脂」と称する。)について説明する。
式(a2)中、R13およびR14は各々独立に、炭素数1から20までのアルキル基、炭素数6以上のアリール基、炭素数7以上のアラルキル基を表す。
特に、アミノ基(−NH2)、置換イミノ基(−NHR8、−NR9R10、ここで、R8、R9、およびR10は各々独立に、炭素数1から5までのアルキル基、フェニル基、ベンジル基を表す。)、前記式(a1)で表されるグアニジル基〔式(a1)中、R11およびR12は各々独立に、炭素数1から5までのアルキル基、フェニル基、ベンジル基を表す。〕、前記式(a2)で表されるアミジニル基〔式(a2)中、R13およびR14は各々独立に、炭素数1から5までのアルキル基、フェニル基、ベンジル基を表す。〕などが好ましく用いられる。
この有機連結基の具体的な例として、下記の構造単位または該構造単位が組み合わさって構成される基を挙げることができる。
中でも、有機色素構造、複素環構造、酸性基、塩基性窒素原子を有する基、ウレア基、および炭素数4以上の炭化水素基から選択される部位が好ましい。
(a+1)価の有機連結基としては、1から100個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、1個から200個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
2価の有機連結基としては、1から100個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、1個から200個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
前記R1で表される(m+n)価の有機連結基としては、1から100個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、1個から200個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
また、前記一般式(1)中、nは2〜9を表す。nとしては、2〜8が好ましく、2〜7がより好ましく、3〜6が特に好ましい。
ポリマーの中でも、高分子骨格を構成するには、ビニルモノマーの重合体もしくは共重合体、エステル系ポリマー、エーテル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、アミド系ポリマー、エポキシ系ポリマー、シリコーン系ポリマー、およびこれらの変性物、または共重合体〔例えば、ポリエーテル/ポリウレタン共重合体、ポリエーテル/ビニルモノマーの重合体の共重合体など(ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよい。)を含む。〕からなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、ビニルモノマーの重合体もしくは共重合体、エステル系ポリマー、エーテル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、およびこれらの変性物または共重合体からなる群より選択される少なくとも一種がより好ましく、ビニルモノマーの重合体もしくは共重合体が特に好ましい。
更には、前記ポリマーは有機溶媒に可溶であることが好ましい。有機溶媒との親和性が低いと、例えば、顔料分散剤として使用した場合、分散媒との親和性が弱まり、分散安定化に十分な吸着層を確保できなくなることがある。
以下、これらのビニルモノマーの好ましい例について説明する。
ビニルエステル類の例としては、ビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルメトキシアセテート、および安息香酸ビニルなどが挙げられる。
マレイン酸ジエステル類の例としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、およびマレイン酸ジブチルなどが挙げられる。
フマル酸ジエステル類の例としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、およびフマル酸ジブチルなどが挙げられる。
イタコン酸ジエステル類の例としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、およびイタコン酸ジブチルなどが挙げられる。
ビニルケトン類の例としては、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、プロピルビニルケトン、フェニルビニルケトンなどが挙げられる。
オレフィン類の例としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。
マレイミド類の例としては、マレイミド、ブチルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミドなどが挙げられる。
カルボキシル基を有するビニルモノマーとして、(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸、マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸ダイマーなどが挙げられる。また、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を有する単量体と無水マレイン酸や無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物のような環状無水物との付加反応物、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートなども利用できる。また、カルボキシル基の前駆体として無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などの無水物含有モノマーを用いてもよい。なおこれらの内では、共重合性やコスト、溶解性などの観点から(メタ)アクリル酸が特に好ましい。
なお、A2は、前記一般式(1)における前記A1と同義であり、好ましい態様も同様である。
R4、R5で表される2価の有機連結基としては、前記一般式(1)のR2で表される2価の有機連結基として挙げられたものと同一のものが用いられ、好ましい態様も同様である。
前記R3で表される(m+n)価の有機連結基としては、1から60個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、1個から100個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
前記R3で表される(m+n)価の有機連結基として、具体的には、前記一般式(1)のR1で表される(m+n)価の有機連結基として挙げられたものと同一のものが用いられ、好ましい態様も同様である。
また、前記一般式(2)中、nは2〜9を表す。nとしては、2〜8が好ましく、2〜7がより好ましく、3〜6が特に好ましい。
R3:前記具体例(1)、(2)、(10)、(11)、(16)、または(17)
R4:単結合あるいは、下記の構造単位または該構造単位が組み合わさって構成される「1から10個までの炭素原子、0個から5個までの窒素原子、0個から10個までの酸素原子、1個から30個までの水素原子、および0個から5個までの硫黄原子」から成り立つ2価の有機連結基(置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、メチル基、エチル基等の炭素数1から20までのアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6から16までのアリール基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホンアミド基、N−スルホニルアミド基、アセトキシ基等の炭素数1から6までのアシルオキシ基、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1から6までのアルコキシ基、塩素、臭素等のハロゲン原子、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等の炭素数2から7までのアルコキシカルボニル基、シアノ基、t−ブチルカーボネート等の炭酸エステル基、等が挙げられる。)
なお、下記基中、R25は水素原子またはメチル基を表し、lは1または2を表す。
m:1〜3
n:3〜6
前記一般式(1)で表される高分子化合物(一般式(2)で表されるものを含む)は、特に制限されないが、下記方法などにより合成することができる。
1.カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基等から選択される官能基を末端に導入したポリマーと、複数の前記吸着部位を有する酸ハライド、複数の前記吸着部位を有するアルキルハライド、あるいは複数の前記吸着部位を有するイソシアネート等と、を高分子反応させる方法。
2.末端に炭素−炭素二重結合を導入したポリマーと、複数の前記吸着部位を有するメルカプタンと、をマイケル付加反応させる方法。
3.末端に炭素−炭素二重結合を導入したポリマーと、前記吸着部位を有するメルカプタンと、をラジカル発生剤存在下で反応させる方法。
4.末端に複数のメルカプタンを導入したポリマーと、炭素−炭素二重結合と前記吸着部位を有する化合物と、をラジカル発生剤存在下で反応させる方法。
5.複数の前記吸着部位を有するメルカプタン化合物存在下で、ビニルモノマーをラジカル重合する方法。
6.複数の前記吸着部位を有するハライド化合物からメルカプタン化合物に変換する方法(チオ尿素と反応させ、加水分解する方法、NaSHと直接反応させる方法、CH3COSNaと反応させ、加水分解させる方法などが挙げられる)
7.一分子中に3〜10個のメルカプト基を有する化合物と、前記吸着部位を有し、かつメルカプト基と反応可能な官能基を有する化合物、とを付加反応させる方法
「メルカプト基と反応可能な官能基」が炭素−炭素二重結合であり、付加反応がラジカル付加反応であることが特に好ましい。なお、炭素−炭素二重結合としては、メルカプト基との反応性の点で、1置換もしくは2置換のビニル基がより好ましい。
例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メトキシプロピルアセテート、乳酸エチル、酢酸エチル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、トルエンが挙げられる。これらの溶媒は、二種以上を混合して使用してもよい。
また、アルカリ現像処理が必要な硬化性着色組成物に適用する場合、本発明の高分子化合物は、1種以上の酸性基を有するビニルモノマーと、1種以上の酸性基を有さないビニルモノマーと、を共重合させることがより好ましい。
例えば、これらのビニルモノマー、および前記連鎖移動剤を適当な溶媒中に溶解し、ここにラジカル重合開始剤を添加して、約50℃〜220℃で、溶液中で重合させる方法(溶液重合法)を利用して得られる。
次に、下記一般式(I)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体(以下、適宜、「(B−2)特定分散樹脂」と称する)について説明する。
R01で表されるアルキル基としては、炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。
R01で表されるアルキル基が置換アルキル基である場合、導入可能な置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン基、等が挙げられる。
R01で表される好ましいアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、2−メトキシエチル基、等が挙げられる。
R02で表されるアルキレン基としては、炭素数1〜12のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜8のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキレン基が特に好ましい。
R02で表されるアルキレン基は、導入可能な場合には置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、等が挙げられる。
R02で表される好ましいアルキレン基として具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、等が挙げられる。
R03は水素原子、アルキル基、又はアリール基を表し、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
Yとしては、−S−、−NH−、又は−N=であることが特に好ましい。
Xとしては、−O−、−S−、−CONH−、−NHCONH−、及び−NHC(=O)S−が特に好ましい。
上記ポリマー鎖の部分は、アルキル(メタ)アクリレート、スチレン及びその誘導体、アクリロニトリル、酢酸ビニル及びブタジエン、からなる群より選ばれる少なくとも一種のモノマーから形成される単独重合体或いは共重合体、或いはポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリカプロラクトンであることが一般的である。
R12は炭素原子数1〜12のアルキレン基を含む連結基を表し、該連結基は、炭素原子数1〜12のアルキレン基であってもよいし、複数の当該アルキレン基がエステル結合、エーテル結合、アミド結合等を介して連結したものであってもよい。R12として好ましくは、炭素原子数1〜4のアルキレン基、又は炭素数1〜4のアルキレン基がエステル結合を解して連結した基である。R12は表されるアルキレン基は、更に置換基(例えば、水酸基)を有していてもよい。
Y11は、置換基を有しないフェニル基、炭素原子数1〜4のアルキル基を1つ有するフェニル基又は−COOR14を表わす。ここで、R14は、炭素原子数1〜6のアルキル基、フェニル基又は炭素原子数7〜10のアリールアルキル基を表す。Yは、好ましくは、フェニル基又は−COOR14であり、ここで、但し、R14は、炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。
qは20〜200の整数を表す。
酸基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、けい皮酸等の不飽和モノカルボン酸類;マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物類;3価以上の不飽和多価カルボン酸又はその無水物類;こはく酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)、こはく酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)等の2価以上の多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル類;ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノメタクリレート等の両末端カルボキシポリマーのモノ(メタ)アクリレート類等を挙げることができる。
ここで使用可能なビニルモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、クロトン酸エステル類、ビニルエステル類、マレイン酸ジエステル類、フマル酸ジエステル類、イタコン酸ジエステル類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルエーテル類、ビニルアルコールのエステル類、スチレン類、(メタ)アクリロニトリルなどが好ましい。このようなビニルモノマーの具体例としては、例えば、以下のような化合物が挙げられる。
なお、本明細書において「アクリル、メタクリル」のいずれか或いは双方を示す場合「(メタ)アクリル」と記載することがある。
ビニルエステル類の例としては、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルメトキシアセテート、及び安息香酸ビニルなどが挙げられる。
マレイン酸ジエステル類の例としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、及びマレイン酸ジブチルなどが挙げられる。
イタコン酸ジエステル類の例としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、及びイタコン酸ジブチルなどが挙げられる。
ビニルエーテル類の例としては、メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、及びメトキシエチルビニルエーテルなどが挙げられる。
例示化合物(2):前記単量体M−2/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(10/15/75質量%、重量平均分子量25000)
例示化合物(3):前記単量体M−3/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(5/10/85質量%、重量平均分子量40000)
例示化合物(4):前記単量体M−3/メタクリル酸/メタクリル酸ベンジル共重合体/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(15/5/10/65質量%、重量平均分子量60000)
例示化合物(5):前記単量体M−4/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(10/90質量%、重量平均分子量80000)
例示化合物(7):前記単量体M−5/アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(25/15/60質量%、重量平均分子量60000)
例示化合物(8):前記単量体M−5/末端メタクリロイル化ポリブチルアクリレート共重合体(15/85質量%、重量平均分子量40000)
例示化合物(9):前記単量体M−6/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(15/10/75質量%、重量平均分子量80000)
例示化合物(10):前記単量体M−6/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(12/88質量%、重量平均分子量50000)
例示化合物(12):前記単量体M−7/メタクリル酸/メタクリル酸ベンジル/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(10/10/50/30質量%、重量平均分子量40000)
例示化合物(13):前記単量体M−10/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル/末端メタクリロイル化ポリスチレン共重合体(5/10/85質量%、重量平均分子量20000)
例示化合物(14):前記単量体M−10/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(10/15/75質量%、重量平均分子量25000)
例示化合物(15):前記単量体M−10/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(15:85質量%、重量平均分子量15000)
例示化合物(16):前記単量体M−13/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(10/15/75質量%、重量平均分子量20000)
続いて、下記一般式(a)で表される構造単位を含む重合体(以下、適宜、「(B−3)特定分散樹脂」と称する)について説明する。
R2aで表されるアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、2−ヒドロキシプロピレン基、メチレンオキシ基、エチレンオキシ基、メチレンオキシカルボニル基、メチレンチオ基、等が挙げられ、中でも、メチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシカルボニル基、メチレンチオ基が好ましい。
これらのうち、Z1で示される含窒素複素環構造としては、下記一般式(b)又は一般式(c)であらわされる構造であることが好ましい。
これらのうち、X1は単結合、メチレン基、−O−、−C(=O)−が好ましく、−C(=O)−が特に好ましい。
本発明における(B−3)特定分散樹脂は前記一般式(a)で表される構造単位に加え、更に、末端にエチレン性不飽和2重結合を有する重合性オリゴマーを共重合単位として含むグラフト共重合体であることが特に好ましい。
このような末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマーは、前述の(B−2)特定分散樹脂において共重合成分として用いられる重合性オリゴマーと同様なものが挙げられ、その好ましい態様(一般式(II)で表されるオリゴマー)や好ましい例(具体例)も同様である。
酸基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸、p−ビニル安息香酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルの無水コハク酸付加体、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルの無水フタル酸付加体、等が挙げられる。
ここで使用可能なビニルモノマーとしては、前述の(B−2)特定分散樹脂において共重合成分として用いられるビニルモノマーと同様なものが挙げられ、その好ましい例も同様である。
例示化合物(II):前記例示モノマー(M−1)/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(10/15/75質量%、重量平均分子量25000)
例示化合物(III):前記例示モノマー(M−1)/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(5/10/85質量%、重量平均分子量40000)
例示化合物(IV):前記例示モノマー(M−1)/メタクリル酸/メタクリル酸ベンジル共重合体/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(15/5/10/65質量%、重量平均分子量60000)
例示化合物(V):前記例示モノマー(M−5)/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(20/80質量%、重量平均分子量80000)
例示化合物(VII):前記例示モノマー(M−5)/アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(25/15/60質量%、重量平均分子量60000)
例示化合物(VIII):前記例示モノマー(M−5)/末端メタクリロイル化ポリブチルアクリレート共重合体(15/85質量%、重量平均分子量40000)
例示化合物(IX):前記例示モノマー(M−5)/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(15/10/75質量%、重量平均分子量80000)
例示化合物(X):前記例示モノマー(M−6)/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(12/88質量%、重量平均分子量50000)
例示化合物(XII):前記例示モノマー(M−6)/メタクリル酸/メタクリル酸ベンジル/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(10/10/50/30質量%、重量平均分子量40000)
例示化合物(XIII):前記例示モノマー(M−6)/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル/末端メタクリロイル化ポリスチレン共重合体(5/10/85質量%、重量平均分子量20000)
例示化合物(XIV):前記例示モノマー(M−6)/メタクリル酸/メタクリル酸メチル/末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレート共重合体(8/12/10/70質量%、重量平均分子量60000)
例示化合物(XV):前記例示モノマー(M−6)/メトキシポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(15:85質量%、重量平均分子量15000)
EFKA−1101、1120、1125、4008、4009、4046、4047、4520、4010,4015,4020,4050,4055,4060,4080,4300,4330,4400,4401,4402,4403,4406,4800,5010、5044,5244,5054,5055,5063,5064,5065,5066,5070,5207(以上EFKA ADDITIVES社製)、Anti-Terra-U、Anti-Terra-U100、Anti-Terra-204、Anti-Terra-205、Anti-Terra-P、Disperbyk-101、102,103,106,108、109,110,111,112,151、P-104、P-104S、P105、220S、203,204,205,9075,9076,9077(以上BYK社製)、Disparlon7301,325,374,234、1220,2100,2200,KS260,KS273N、1210,2150,KS860,KS873N、7004、1813,1860、1401,1200,550,EDAPLAN470、472、480,482、K−SPERSE131、152,152MS(以上楠本化成社製)、ソルスパース3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、22000、24000、26000、28000など(AVECIA社製)、キャリボンB、同L−400、エレミノールMBN−1、サンスパールPS−2、同PS−8、イオネットS−20(三洋化成製)ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(サンノプコ製)などが使用可能である。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。分散剤の含有量は着色剤の全質量に対して、1質量%〜25質量%、好ましくは2質量%〜20質量%である。
上記界面活性剤としては、特開2003−337424号公報、特開平11−133600号公報に開示されている界面活性剤が、好適なものとして挙げられる。
フッソ系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物を好適に用いることができる。具体的市販品としては、例えばメガファックF142D、同F172、同F173、同F176、同F177、同F183、同780、同781、同R30、同R08(大日本インキ(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145、同S−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子(株)製)、エフトップEF351、同352、同801、同802(JEMCO(株)製)などである。
シリコーン系界面活性剤としては、例えばトーレシリコーンDC3PA、同DC7PA、同SH11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH−190、同SH−193、同SZ−6032、同SF−8428、同DC−57、同DC−190(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、TSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4446、TSF−4460、TSF−4452(以上、GE東芝シリコーン(株)製)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は、レジスト液100重量部に対して、好ましくは5重量部以下、より好ましくは2重量部以下で用いられる。界面活性剤の量が5重量部を超える場合は、塗布乾燥での表面あれが生じやすく平滑性が悪化しやすくなる。
本発明の硬化性着色組成物に含有することができるアルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基(例えばカルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシル基など)を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。
前記アルカリ可溶性樹脂が側鎖に有するポリマーの酸価としては、20〜200mgKOH/g、好ましくは30〜180mgKOH/g、更に好ましくは50〜150mgKOH/gの範囲のものが好ましい。
前記アルキル(メタ)アクリレート及びアリール(メタ)アクリレートとしては、CH2=C(R1)(COOR3) 〔ここで、R1は水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、R2は炭素数6〜10の芳香族炭化水素環を表し、R3は炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数6〜12のアラルキル基を表す。〕具体的にはメチル(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、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(アルキルは炭素数1〜8のアルキル基)、ヒドロキシグリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等を挙げることができる。
また、分子側鎖にポリアルキレンオキサイド鎖を有する樹脂も好ましい態様として挙げられる。前記ポリアルキレンオキサイド鎖としては、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリテトラメチレングリコール鎖あるいはこれらの併用も可能であり、末端は水素原子あるいは直鎖もしくは分岐のアルキル基である。
ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖の繰り返し単位は1〜20が好ましく、2〜12がより好ましい。これらの側鎖にポリアルキレンオキサイド鎖を有するアクリル系共重合体は、例えばポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレートなどおよびこれらの末端OH基をアルキル封鎖した化合物、例えばメトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレートなどを共重合成分とするアクリル系共重合体である。
CH2=CR1R2
共重合可能な他の単量体は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中では特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体が好適である。
また、アクリル系樹脂の質量平均分子量Mw(GPC法で測定されたポリスチレン換算値)は、カラーレジストを塗布等の工程上使用しやすい粘度範囲を実現するために、また膜強度を確保するために、2,000〜100,000であることが好ましく、より好ましくは3,000〜50,000である。
アクリル系樹脂の酸価を上記で特定した範囲とするには、各単量体の共重合割合を適切に調整することに容易に行うことができる。また、質量平均分子量の範囲を上記範囲とするには、単量体の共重合の際に、重合方法に応じた連鎖移動剤を適切な量使用することにより容易に行うことができる。
(1)予めイソシアネート基とOH基を反応させ、未反応のイソシアネート基を1つ残し、かつ(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ含む化合物とカルボキシル基を含むアクリル樹脂との反応によって得られるウレタン変性した重合性二重結合含有アクリル樹脂、
(2)カルボキシル基を含むアクリル樹脂と分子内にエポキシ基及び重合性二重結合を共に有する化合物との反応によって得られる不飽和基含有アクリル樹脂。
(3)酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂。
(4)OH基を含むアクリル樹脂と重合性二重結合を有する2塩基酸無水物を反応させた重合性二重結合含有アクリル樹脂。
上記のうち、特に(1)及び(2)の樹脂が好ましい。
本発明の硬化性着色組成物は、着色剤の少なくとも一種を含有する。着色剤を含有することにより、所望色の可視画像を形成することができる。
着色剤としては、カラーフィルタの色画素を形成するR、G、B等の有彩色系の着色剤、並びにブラックマトリクス形成用に一般に用いられている黒色系の着色剤のいずれをも用いることができる。
本発明の硬化性着色組成物においては、黒色系の着色剤を用いて硬化性着色組成物を構成した場合に、特に本発明の効果、すなわち高い光感度が得られ、現像マージン及び現像ラチチュードが良好な現像性に優れた効果がより高度に奏される。よって、着色剤としては、黒色の着色剤が好適であり、色純度の大きいRGBにも好適である。
二種以上を併用する場合の質量比(カーボンブラックの質量:併用する着色剤の質量)としては、95:5〜60:40の範囲が好ましく、95:5〜70:30がより好ましく、90:10〜80:20が更に好ましい。黒色の着色剤が複数の場合は、複数の合計質量となる。質量比が前記範囲内であると、分散液の凝集がなく、ムラのない安定した塗布膜を形成できる。
カーボンブラックは、絶縁性を有することが好ましい。絶縁性を有するカーボンブラックとは、下記方法で粉末としての体積抵抗を測定した場合に、絶縁性を示すカーボンブラックのことであり、例えば、カーボンブラック粒子表面に有機物が吸着、被覆または化学結合(グラフト化)しているなど、カーボンブラック粒子表面に有機化合物を有しているものをいう。
本発明において、前記樹脂等で分散被覆された顔料、カーボンブラックの形態としては、粉末、ペースト状、ペレット状、ペースト状、シート状等が挙げられる。
前記分散樹脂等で分散被覆された顔料、カーボンブラックの好ましい平均粒径は0.003μm〜0.2μmの範囲であり、より好ましくは0.005μm〜0.15μmの範囲であり、さらに好ましくは0.01μm〜0.10umである。これにより本発明の種々の効果、特に現像性と現像再現性が一層優れるようになる。
前記無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩等で表される金属化合物が挙げられ、具体的には、鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、及び金属の複合酸化物を挙げることができる。
C.I.Pigment Yellow 11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199;
C.I.Pigment Orange 36,38,43,71;
C.I.Pigment Red 81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,209,220,224,242,254,255,264,270;
C.I.Pigment Violet 19,23,32,39;
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;
C.I.Pigment Green 7,36,37;
C.I.Pigment Brown 25,28;
C.I.Pigment Black 1,7;
等を挙げることができる。
前記顔料のうち、さらに好ましい顔料として、以下のものを挙げることができる。ただし、これらに限定されるものではない。
C.I.Pigment Orange 36,71,
C.I.Pigment Red 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264,
C.I.Pigment Violet 19,23,32,
C.I.Pigment Blue 15:1,15:3,15:6,16,22,60,66,C.I.Pigment Green 7,36,37;
C.I.Pigment Black 1、7
赤の顔料としては、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料単独又はそれらの少なくとも一種と、ジスアゾ系黄色顔料、イソインドリン系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料又はペリレン系赤色顔料との混合などが用いられる。例えば、アントラキノン系顔料としてはC.I.ピグメント・レッド177が、ペリレン系顔料としては、C.I.ピグメント・レッド155、C.I.ピグメント・レッド224が、ジケトピロロピロール系顔料としてはC.I.ピグメント・レッド254が挙げられ、色再現性の点でC.I.ピグメント・イエロー83またはC.I.ピグメント・イエロー139との混合が良好であった。赤色顔料と黄色顔料との質量比は、100:5〜100:50が良好であった。100:5未満では、400〜500nmの光透過率を抑えることができず、色純度を上げることができないことがある。また、100:50を超えると、主波長が短波長よりになりNTSC目標色相からのずれが大きくなる。特に100:10〜100:30の範囲が最適である。赤色顔料同士の組み合わせの場合は、色度に併せて調整する。
着色剤として使用可能な染料としては、特に制限はなく、従来カラーフィルタ用途として用いられている公知の染料を使用できる。例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報、特開平8−211599号公報、特開平4−249549号公報、特開平10−123316号公報、特開平11−302283号公報、特開平7−286107号公報、特開2001−4823号公報、特開平8−15522号公報、特開平8−29771号公報、特開平8−146215号公報、特開平11−343437号公報、特開平8−62416号公報、特開2002−14220号公報、特開2002−14221号公報、特開2002−14222号公報、特開2002−14223号公報、特開平8−302224号公報、特開平8−73758号公報、特開平8−179120号公報、特開平8−151531号公報等に記載の色素である。
赤色(R)の場合は25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、35質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
緑色(G)の場合は35質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、45質量%以上60質量%以下が更に好ましい。
青色(B)の場合は25質量%以上が好ましく、28質量%以上がより好ましく、30質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
着色剤の含有量が前記範囲にある場合、露光光として用いる紫外線(特に365nm)が着色剤等の吸収によって被露光層の最下部まで到達せず、硬化性着色組成物が十分に硬化しない。このため被露光層の最下部は露光による硬化が不充分で現像でのデスクリが得られにくく、ひいては現像マージンの小さいあるいは現像ラチチュードの小さい。また、着色剤の種類(RGBおよびBM)によって露光光の吸収度(ひいては該着色層最下部の硬化度)が異なる。本発明の硬化性着色組成物は着色剤の含有量が大きいときに効果を発揮する。本発明の硬化性着色組成物は、色純度の高く、遮光性が良好な着色層を得ることができ、しかもその塗膜は高い感度を有し、現像マージン及び現像ラチチュードのより良好な現像性が得られる。
本発明の硬化性着色組成物は、着色層の塗布方法に応じて、光重合開始剤、熱重合開始剤を含有する。以下に、詳細を記載する。
−光重合開始剤−
本発明の硬化性着色組成物は、スリット塗布方式により着色層を基板上に塗布する場合、光重合開始剤の少なくとも一種を含有する。光重合性開始剤を用いることにより、より高度の硬化度が得られると共に、硬化性を所望に制御することも可能である。
光重合開始剤としては、例えば、ハロメチルオキサジアゾール化合物やハロメチル−s−トリアジン系化合物等の活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、少なくとも一種のロフィン二量体等を挙げることができる。
前記2−ハロメチル−5−ビニル−1,3,4−オキサジアゾール化合物の具体例としては、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
前記ハロメチル−s−トリアジン系化合物としては、例えば、特公昭59−1281号公報に記載の一般式Vで表されるビニル−ハロメチル−s−トリアジン化合物、特開昭53−133428号公報に記載の一般式VIで表される2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−ハロメチル−s−トリアジン化合物、及び一般式VIIで表される4−(p−アミノフェニル)−2,6−ジ−ハロメチル−s−トリアジン化合物などが挙げられる。
前記ビニル−ハロメチル−s−トリアジン化合物の具体的な例としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル−1,3−ブタジエニル)−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン等が挙げられる。
具体例としては、2−(o−クロルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メチルメルカプトフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体等が挙げられる。
例えば、米国特許第2,367,660号明細書に記載のビシナールポリケトルアルドニル化合物、米国特許第2,367,661号及び第2,367,670号明細書に記載のα−カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細書に記載のアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号及び第2,951,758号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に記載のトリアリルイミダゾールダイマー/p−アミノフェニルケトンの組合せ、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物等が挙げられる。
また、アデカオプトマーSP−150、同151、同170、同171、同N−1717、同N1414等(以上旭電化(株)製)、OXE−01、OXE−02、CGI113、IR369、IR907、IR184、IR819(以上 Ciba Specialties Chemicals Co.Ltd.,製)なども光重合開始剤として使用できる。
具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノン、9−アントロン、2−ブロモ−9−アントロン、2−エチル−9−アントロン、9,10−アントラキノン、2−エチル−9,10−アントラキノン、2−t−ブチル−9,10−アントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノン、キサントン、2−メチルキサントン、2−メトキシキサントン、2−エトキシキサントン、チオキサントン、ベンジル、ジベンザルアセトン、p−(ジメチルアミノ)フェニルスチリルケトン、p−(ジメチルアミノ)フェニル−p−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、p−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(またはミヒラーケトン)、p−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾアントロン、7−{L−4−クロロ−6−(ジエチルアミノ)−S−トリアジニル(2),1−アミノ}−3−フェニルクマリン等や、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物などが挙げられる。
本発明の硬化性着色組成物は、インクジェット方式により着色層を基板上に塗布する場合、熱重合重合開始剤の少なくとも一種を含有する。光重合性開始剤を用いることにより、より高度の硬化度が得られると共に、硬化性を所望に制御することも可能である。
例えば、上記熱重合開始剤の中で、ハロメチルオキサジアゾールとしては、特公昭57−6096号公報に記載の2−ハロメチル−5−ビニル−1,3,4−オキサジアゾール化合物、具体的には2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
また、特開昭53−133428号公報に記載の2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−ハロメチル−s−トリアジン化合物、4−(p−アミノフェニル)−2,6−ジ−ハロメチル−s−トリアジン化合物が挙げられ、具体的には、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−エトキシ−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−ブトキシ−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−(2−エトキシエチル)−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−(2−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−(6−メトキシ−5−メチル−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(5−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−(4,7−ジメトキシ−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−(6−エトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,5−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4〔p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(フェニル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N−(p−メトキシフェニル)カルボニルアミノフェニル〕2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2,6−ジ(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−p−メトキシスチリル−s−トリアジン等が挙げられる。
これらの中で、本発明の硬化性着色組成物として好適に用いることができるものとしては、4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2,6−ジ(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−p−メトキシスチリル−s−トリアジンが挙げられる。
その他の熱重合開始剤としては、一般に知られている有機過酸化物系化合物、アゾ系化合物、ハロメチルオキサジアゾールやハロメチル−s−トリアジン等の活性ハロゲン化合物等であり、好ましくは分解温度がある程度高く常温では安定なもので、熱をかけると分解してラジカルを発生し、重合開始剤となる化合物である。
化学構造で分類すると、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート等が拳げられる。
具体的には、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、ベンゾイルパーオキサイド、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチル パーオキシベンゾエート、ジt−ブチル パーオキシベンゾエート、ジt−ブチル パーオキシイソフタレート、t−ブチル パーオキシアセテート、t−ヘキシル パーオキシベンゾエート、t−ブチル パーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチル パーオキシラウレート、t−ブチル パーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチル パーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(m−トルイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシル パーオキシ イソプロピル モノカーボネート、t−ブチル パーオキシイソブチレート、1,1,3,3−テトラメチルブチル パーオキシ−2−エチルヘキサノエート、、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキノイル パーオキシ)ヘキサン、t−ブチル パーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチル パーオキシ マレイックアシッド、シクロヘキサノン パーオキサイド、メチルアセトアセテート パーオキサイド、メチルヘキサノン パーオキサイド、アセチル アセトン パーオキサイド、1,1−ビス(t−ヘキシルプロキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3.5トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(t一ブチルパーオキシ)ブタン、ジイソプロピルベンゼン ハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチル ハイドロパーオキサイド、キュメン ハイドロパーオキサイド、t−ブチル ハイドロパーオキサイド等が挙げられ、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン等のペルオキシケタール系化合物;ベンゾイルペルオキシド等のジアシルペルオキシド系化合物;t−ブチルペルオキシベンゾエート等のペルオキシエステル系化合物が好ましい。
本発明の硬化性着色組成物は、着色層の塗布方法に応じて、光重合性化合物、熱重合性化合物を含有する。以下に、詳細を記載する。
−光重合性化合物−
本発明の硬化性着色組成物は、光重合性化合物の少なくとも一種を含有する。前記光重合性開始剤と共に用いることで、より高度の硬化度が得られると共に、硬化性を所望に制御することも可能である。
光重合性化合物は、前述の光重合開始剤からの活性種の作用を受けて重合硬化し、画像形成するものである。
光重合性化合物としては、常圧下で沸点が100℃以上の少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する化合物が好ましく、中でも4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
さらに、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
中でも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、及びこれらのアクリロイル基が、エチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用される。
光重合性化合物の含有量としては、本発明の硬化性着色組成物の全固形分を100質量部に対して、好ましくは20質量部〜200質量部であり、より好ましくは50質量部〜120質量部である。該含有量が前記範囲内であると、良好に硬化を行なえる。
本発明の硬化性着色組成物は、熱重合性化合物の少なくとも一種を含有する。前記熱重合性開始剤と共に用いることで、より高度の硬化度が得られると共に、硬化性を所望に制御することも可能である。
中でも好ましい化合物は2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物であり、分子量が1000以下のものが打滴後の平滑性が良好で好ましい。具体的にはトリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテルなどが挙げられる。
前記エポキシ化合物は、1分子中に少なくとも2個のエポキシ環を有する。1分子中のエポキシ環数が2個未満であると、硬化度が不充分になり、また、高度の耐溶剤性、電圧保持率を確保することができない。
1分子中に有するエポキシ環の数としては、2〜10個が好ましく、より好ましくは2〜5個である。
本発明の硬化性着色組成物は、上記成分以外に、必要に応じて各種添加物、例えば、充填剤、上記アルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、上記以外の界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することかできる。
各種添加物の具体例としては、ガラス、アルミナ等の充填剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤を挙げることができる。
具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フェニル酢酸、フェノキシ酢酸、メトキシフェノキシ酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等のその他のカルボン酸が挙げられる。
本発明のカラーフィルタは、一般に色相の異なる複数の着色画素と、着色画素を離隔するブラックマトリクスとを設けて構成されており。これら(特にブラックマトリクス)は、既述の本発明の硬化性着色組成物を基板上に塗布して着色層を形成し、乾燥(プリベーク)した後、所望のパターンに露光し、現像処理を施すことによって作製することができる。
本発明のカラーフィルタは、既述の本発明の硬化性着色組成物を用いて構成されたものであり、例えば、液状に調製した硬化性着色組成物を所望の基板上に塗布等して感光性層を形成し、形成された光硬化性の層をパターン状に露光し、現像等することにより形成することができる。また、ブラックマトリクスは、既述の硬化性着色組成物を用いて構成されるので、黒色の光学濃度が高く、断面矩形の良好な鮮鋭パターンに構成されたものである。
以下に、本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す。
本発明の硬化性着色組成物は、着色剤、本発明に係るアクリル系共重合体(アルカリ可溶性樹脂)、重合性化合物、及び光重合開始剤、並びに必要に応じて他の成分を(好ましくは溶剤と共に)混合し、各種の混合機や分散機を用いて混合分散することによって調製することができる。
なお、混合分散する工程(混合分散工程)は、混練分散とそれに続けて行なう微分散処理とで構成されるのが好ましいが、混練分散を省略することも可能である。また混練、分散工程に使用する顔料種は予めソルトミリング法等によって粒子サイズを微細化しておくことが好ましい。ソルトミリングの方法は特許3130217、特表2003−504480などで公知である。またビルドアップ法によって形成した微粒子の顔料も用いることができる。
混練分散工程では、原料の着色剤の粒子表面をビヒクルの樹脂成分を主体とした構成成分との濡れを促進し、着色剤粒子と空気の固体/気体界面から着色剤粒子とビヒクル溶液の固体/溶液界面に変換する。微分散工程では、ガラス、ジルコニアやセラミックの微粒の分散用メディアと共に混合攪拌することにより、着色剤粒子を一次粒子に近い微小な状態にまで分散する。したがって、混練分散工程では着色剤粒子表面が形成する界面を空気から溶液に変換する必要があるので、強い剪断力圧縮力が必要となり、それにふさわしい混練機、被混練物は高粘度のものが望ましく、一方、微分散工程では粒子を微小な状態にまで均一に安定に分布させることが必要となり、凝集している着色剤粒子に衝撃力と剪断力を付与するような分散機と、被分散物は比較的低粘度であることが望ましい。
混練、分散についての詳細は、T.C. Patton著"Paint Flow and Pigment Dispersion"(1964年 John Wiley and Sons社刊)等にも記載されている。
硬化性着色組成物を基板上に直接または他の層を介して回転塗布、スリット塗布方式、流延塗布方式、ロール塗布方式、インクジェット方式等の塗布方法により塗布して光硬化性の着色層を形成するが、本発明の硬化性着色組成物では、特にスリット塗布方式、インクジェット方式で塗布する場合に、本発明の効果を発現する。
従来使用されてきた回転(スピン)塗布、スリット&スピン方式は基板の回転を必須要件とし、基板上に滴下された硬化性着色組成物の膜厚を基板の回転によって均一にしていた。ガラス基板の大型化によって回転させることに多大の負荷がかかり、大型基板は回転させることが困難になってきた。このためスリット塗布に必要な幅のスリット状のノズルを用いてガラス基板上に硬化性着色組成物を均一に吐出し、スリットノズルもしくはガラス基板を均一な速度で移動させて塗布する方法(スリット塗布)が開発されてきた。
スリットノズルの移動速度は通常50〜200mm/secである。スリット塗布は連続ではなく基板を一枚一枚塗布する枚葉塗布であり、塗布と塗布での間隙が生じる。この間に着色剤の凝集あるいは、ノズルの乾燥によって異物が生じることがないような硬化性着色組成物が必要である。塗布終端部では液の吐出を抑えるが、吐出が不要な状態でノズルから液ダレが生じないような液物性が硬化性着色組成物に求められる。また乾燥、固化までの間に塗布膜の均一性が確保できるように硬化性着色組成物は高い流動性(レベリング性)を有することが必要である。
枚葉塗布のため、塗布の都度スリットノズルを清浄化する設備が工夫されている。その都度ノズルを拭き取る方法、塗布に先立って少量の塗布液を予め流して予備塗布を施してノズルを清浄化する方法などである。本発明はいずれにも有効であるが、特に予め吐出する方法が望ましい。
上記のように形成された着色層を、所定のフォトマスクを介してパターン露光し、露光部のみを硬化させ、未露光部を現像液で現像除去する操作を所望の色相数だけ繰り返し行なうことによって、所望の色相(例えばR,G,B,黒色などの3色あるいは4色)の着色画像(画素及びブラックマトリクスを含む)を設けてなるカラーフィルタを作製することができる。
このとき、露光に使用する光源は高圧水銀灯が好ましい。特にg線、h線、i線、j線等の紫外線が好ましく、更にはi線、h線が主成分で、j線を含む紫外線が好ましい。露光機はプロキシミテイー方式の露光機でも、ミラープロジェクション方式でもまたステッパー方式でも使用可能である。
着色層の乾燥(プリベーク)は、ホットプレート、オーブン等で50〜140℃の温度域にて10〜300秒間加熱することにより行なえる。中でも、70〜130℃の温度域で60〜180秒間加熱するのが好ましく、90〜120℃の温度域で90〜120秒間加熱するのがより好ましい。プリベーク後に真空乾燥を施すことで、乾燥を補完することもできる。
現像処理は、アルカリ現像処理が好ましく、露光によって未硬化部分をアルカリ水溶液に溶出させ、光硬化した硬化部分のみを残す。
現像液としては、未硬化部を溶解し、フィルタ部をなす硬化部分を溶解しないものであればいずれのものも用いることができる。具体的には種々の有機溶剤の組合せや、アルカリ性の水溶液を用いることができ、中でもアルカリ性の現像液が好ましい。
前記アルカリ性の水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−7−ウンデセン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように溶解したアルカリ性水溶液が好適に用いられる。
現像温度としては、通常20℃〜30℃であり、現像時間としては20〜90秒の範囲が好ましい。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後に水で洗浄(リンス)する。
現像処理後には、必要に応じてポストベーク処理を行なうことができる。ポストベークは、硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理であり、通常約200〜220℃の加熱(ハードベーク)を行なうことができる。ポストベーク処理は、現像後の層を、前記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式あるいはバッチ式で行える。
本発明のカラーフィルタは、インクジェット方式で基板上に画素パターンを形成後、150〜250℃で加熱処理を行うことを特徴とする。
更に詳細には、本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上の遮光性の隔壁で区画された凹部に、前記本発明の硬化性着色組成物をインクジェット方式により液滴付与して着色領域(画素)を形成し、形成された着色領域を加熱処理をして熱硬化させる工程(以下、「画素形成工程」ということがある。)を少なくとも設けて構成したものである。
砥出された着色層の乾燥は、100〜200℃に30〜120秒間加熱(プリベーク)され、その後180〜260℃で乾燥・硬化(ポストベーク)される。この間に必要によって真空乾燥工程を経ることもできる。プリベークは省略してもよい。
前記基板としては、例えば液晶表示装置等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス及びこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等が挙げられる。さらに、プラスチック基板も可能である。カラーフィルタを作製する場合には、これらの基板上に通常、複数の着色された画素と各画素を隔離するブラックマトリクスとが形成される。
前記プラスチック基板の原材料としては、光学特性、耐熱性、機械的強度などの点から、アモルファスポリオレフィン、ポリエーテルスルホン、ポリグルタルイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ノルボルネンポリマー、ビスアニリンフルオレンをジアミン成分としたポリイミド、ビスフェノールフルオレンと2塩基酸からなるポリエステルなどが挙げられる。この中でもポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、及びノルボルネンポリマーが好ましい。前記原材料は、特にLCD用途において好ましい。
プラスチック基板に求められる特性としては、低熱膨張(カラーフィルタ作成時の硬化処理に伴う表示精度の劣化防止)、ガスバリヤー性(液晶の安定性確保)、光透過率や光学等方性などの光学特性、表面平滑性などがある。熱膨張に関しては熱膨張係数が10-4以下であることが好ましい。また、プラスチック基板には、その表面にガスバリヤー層及び/又は耐溶剤性層を有していることが好ましい。
本発明の硬化性着色組成物を用いて得たカラーフィルタの上には、オーバーコート層(平坦化層)を設けることができる。オーバーコート層を形成する樹脂(OC剤)としては、アクリル系樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物などが挙げられる。
また、前記ブラックマトリクスは、液晶表示装置(LCD)に好適であり、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、液晶プロジェクター、ゲーム機、携帯電話などの携帯端末、デジタルカメラ、カーナビなどの用途に特に制限なく好適に適用できる。
本発明の実施例では、スリット塗布方式により作製した塗布面、及びインクジェット方式により作製したカラーフィルタについて、それぞれ塗布液である硬化性着色組成物の組成を変えたものを評価した。
<スリット塗布方式による塗布面の形成>
≪1.赤色硬化性組成物の調製≫
下記赤色組成Aを、3000rpmの条件で、ホモジナイザーを用いて1時間撹拌した。得られた混合溶液を、0.3mmジルコニアビーズを用いたビーズ分散機(商品名:ディスパーマット、GETZMANN社製)にて4時間微分散処理を施し、分散物を得た。なお、顔料の平均粒子径は、SEM観察により通常の方法で測定した。
−赤色組成A−分散液
・顔料:Pigment Red 254 (平均粒子径20nm) 11部
・顔料:Pigment Red 177 (平均粒子径18nm) 4部
・分散樹脂(B−1−3)(下記構造) 5部
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製) 3部
メトキシブチルアセテートと酢酸ブチルとの混合溶剤
・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 4部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 73部
・赤色組成Aの分散液 100部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8部
・重合開始剤:4−(o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノ−フェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン 1部
・重合開始剤:2−ベンジル−2−シ゛メチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1 1部
・重合開始剤:ジエチルチオキサントン 0.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・フッソ系界面活性剤:(商品名:Megafac R30 大日本インキ製) 0.01部
・ノニオン系界面活性剤:(商品名:テトロニックR150 ADEKA製) 0.2部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 50部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 80部
上記赤色組成Bを混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
≪緑色硬化性組成物の調製≫
実施例1の赤色組成Aを下記緑色組成Aに変えて分散物を得た。
−緑色組成A−分散液
・顔料:Pigment Green 36(平均粒子径19nm) 11部
・顔料:Pigment Yellow150(平均粒子径22nm) 7部
・分散樹脂(B−1−26)(下記構造) 5部
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液)3部
・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 4部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:3−エトキシプロピオン酸メチル 70部 (SP値9.3、沸点165℃)
・緑色組成Aの分散液 100部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8部
・重合開始剤:1,3−ビストリハロメチル−5−ベンゾオキソラントリアジン 2部
・重合開始剤:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル) −ブタノン−1 1部
・重合開始剤:ジエチルチオキサントン 0.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R08 大日本インキ製)0.02部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 0.5部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 50部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:3−エトキシプロピオン酸メチル 100部 (SP値9.3、沸点165℃)
上記緑色組成Bを混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
≪青色硬化性組成物の調製≫
実施例1の赤色組成Aを下記青色組成Aに変えて分散物を得た。
−青色組成A−分散液
・顔料:Pigment Blue 15:6(平均粒子径15nm) 14部
・顔料:Pigment Violet 23(SEM観察での平均粒子径23nm) 1部
・分散樹脂(B−1−35)(下記構造 5部
・分散剤:(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液) 3部・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 4部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 73部
・青色組成Aの分散液 100部
・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 6部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・UV硬化性樹脂:(商品名サイクロマーP ACA−250 ダイセル化学製) 4部
側鎖に脂環、COOH基、アクリロイル基を含むアクリル系共重合体
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 12部
・重合開始剤:1−(9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾル
−3−イル)−1−(O−アセチルオキシム)エタノン 3部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・フッソ系界面活性剤:(商品名:Megafac R08 大日本インキ製) 0.02部
・ノニオン系界面活性剤:(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 1.0部
・(A)高沸点溶剤:プロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート (沸点211℃) 20部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 150部
上記青色組成Bを混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
下記赤色組成を混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
・前記赤色組成Aの分散液 100部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8部
・重合開始剤:4−(o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノ−フェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン 1部
・重合開始剤:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1 1部
・重合開始剤:ジエチルチオキサントン 0.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R30 大日本インキ製)0.01部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:テトロニックR150 ADEKA製) 0.2部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 35部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 30部
≪赤色硬化性組成物の調製≫
下記赤色組成を混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
・前記赤色組成Aの分散液 100部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8部
・重合開始剤:4−(o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノ−フェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン 1部
・重合開始剤:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1 1部
・重合開始剤:ジエチルチオキサントン 0.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R30 大日本インキ製)0.01部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:テトロニックR150 ADEKA製) 0.2部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)102部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 28部
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Bにおいて、(A)高沸点溶剤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に置き換えた以外は、赤色組成Bと同様に硬化性着色組成物を作製した。この組成は本発明の(A)高沸点溶剤を含まない。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Aの(B)分散樹脂溶解用溶剤73部、及び赤色組成Bの(B)分散樹脂溶解用溶剤80部をそれぞれ1,3ブチレングリコールジアセテート73部および1,3ブチレングリコールジアセテート80部に置き換えた以外は、赤色組成A、赤色組成Bと同様に硬化性着色組成物を作製した。この組成は、分散剤およびアルカリ可溶性樹脂溶液に含まれる溶剤以外には、本発明における(B)分散樹脂溶解用溶剤を含まない。塗布液の全溶剤中に対する(B)分散樹脂溶解用溶剤の含有量は2質量%である。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Aにおいて、分散樹脂(B−1−3)の部分をアルカリ可溶性樹脂1に置き換えた組成、すなわち下記赤色組成Cで分散液を作製した。
−赤色組成C−分散液
・顔料:Pigment Red 254(平均粒子径20nm) 11部
・顔料:Pigment Red 177(平均粒子径18nm) 4部
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液)3部
・アルカリ可溶性樹脂1:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 14部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値9.2、沸点146℃) 68部
赤色組成Bで赤色組成Aの代わりに赤色組成Cを用いた以外は、赤色組成Bと同様に硬化性着色組成物を作製した。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Aの(B)分散樹脂溶解用溶剤、及び赤色組成Bの(B)分散樹脂溶解用溶剤を、それぞれジイソブチルケトン(SP:8.2 bp169℃)、及びジイソブチルケトン(SP:8.2 bp169℃)に置き換えた以外は、赤色組成A、及び赤色組成Bと同様にして硬化性着色組成物を作製した。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Aの(B)分散樹脂溶解用溶剤、及び赤色組成Bの(B)分散樹脂溶解用溶剤を、それぞれエチレングリコールモノエチルエーテル(SP値:10.6 bp136℃)およびエチレングリコールモノエチルエーテル(SP値:10.6 bp136℃)に置き換えた以外は、赤色組成A、及び赤色組成Bと同様にして硬化性着色組成物を作製した。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Aの(B)分散樹脂溶解用溶剤および赤色組成Bの(B)分散樹脂溶解用溶剤を、それぞれプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.4 bp120℃)およびプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.4 bp120℃)に置き換えた以外は、赤色組成A、及び赤色組成Bと同様にして硬化性着色組成物を作製した。
比較例4〜比較例6の組成物は、樹脂溶液に含まれる溶剤以外に本発明における(B)分散樹脂溶解用溶剤を含まない。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの含有量は、塗布液の全溶剤に対して2質量%である。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Bの(A)高沸点溶剤を、3−エトキシエチルプロピオネート(bp:169℃)に置き換えて硬化性着色組成物を作製した。
1.塗布スジ
スリット間隔100μm、塗布有効幅500mmのスリットヘッドを備えたスリット塗布装置を用いて、スリット塗布適性の評価を行った。乾燥後の塗膜厚が2μmとなるようにスリットとガラス基板間の間隔、吐出量を調節して、塗布速度100mm/秒を塗布条件とした。通常の方法で10枚のガラス基板(幅550mm、長さ650mm、厚み0.7mm)上に塗布した後に、前記スリットヘッドを空中に5分間待機させ、待機後3秒間ダミーデイスペンスし、そのままガラス基板に断続で10枚塗布した。以下同様に10枚ずつ塗布し、合計で100枚の塗布基板を作製した。塗布後、ホットプレートで、90℃ 60秒間プリベークした後、塗布面のスジ状のムラ(以下、適宜、「塗布スジ」と称する)の本数をナトリウム光源を用いて目視にてカウントした。
塗布スジが全くないものを「○」、1〜5本のものを「△」、6本以上のものを「×」として評価した。
2.異物数
上記目視にて、20μm以上の大きさの異物を計測し、基板1枚あたりの異物数で評価した。
3.コントラスト
上記塗布基板をコントラスト測定器(商品名:BM−7、トプコン社製)にてコントラストを測定し、分散性の指標にした。実施例1を100としたときの比で表した。但し実施例2および3は分光が異なるので実施例1とは比較できないので割愛した。
結果を表1に示す。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Aを下記赤色組成Dに置き換えた以外は、赤色組成Aと同様に処理し、分散液を得た。
−赤色組成D−分散液
・顔料:Pigment Red 254 (平均粒子径20nm) 11部
・顔料:Pigment Red 177 (平均粒子径18nm) 4部
・分散樹脂(B−2−1)(下記構造) 5部
(下記単量体M−2/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチルメタク リレート共重合体(10/15/75質量%、重量平均分子量25000)
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液)3部
・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 4部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 30部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 23部
・赤色組成D分散液 80部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8.3部
・重合開始剤:1,3−ビストリハロメチル−5−ベンゾオキソラントリアジン 1.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 0.8部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R08 大日本インキ製)0.02部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 40部
上記赤色組成Eを混合撹拌し、硬化性着色組成物のインキを得た。
≪緑色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dを下記緑色組成Cに置き換えた以外は赤色組成Dと同様に処理し、分散液を得た。
−緑色組成C−分散液
・顔料:Pigment Green 36(平均粒子径19nm) 10部
・顔料:Pigment Yellow150(平均粒子径22nm) 6部
・分散樹脂(B−3−3)(下記構造) 5部
(下記例示モノマー(M−6)/メタクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメ チルメタクリレート共重合体(10/15/75質量%、重量平均分子量2 5000)
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液)3部
・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 3部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(A)高沸点溶剤:プロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート (沸点211℃) 33部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 20部
・緑色組成C分散液 80部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8部
・重合開始剤:1,3−ビストリハロメチル−5−ベンゾオキソラントリアジン 1.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 0.8部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R08 大日本インキ製)0.02部
・(A)高沸点溶剤:プロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート (沸点211℃) 30部
上記緑色組成Dを混合撹拌し、硬化性着色組成物のインキを得た。
≪青色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dを下記青色組成Cに置き換えた以外は赤色組成Dと同様に処理し、分散液を得た。
−青色組成C−分散液
・顔料:Pigment Blue 15:6(平均粒子径15nm) 12部
・顔料:Pigment Violet 23(平均粒子径23nm) 1部
・分散樹脂(B−1−46)(下記構造) 7部
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液)3部
・アルカリ可溶性樹脂:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 6部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(A)高沸点溶剤:プロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート 20部 (沸点211℃)
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 31部
・青色組成C分散液 80部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 10部
・重合開始剤:1,3−ビストリハロメチル−5−ベンゾオキソラントリアジン 2部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 0.8部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R08 大日本インキ製)0.02部
・(A)高沸点溶剤:プロピレングリコールn−ブチルエーテルアセテート 30部 (沸点211℃)
上記青色組成Dを混合撹拌し、硬化性着色組成物のインキを得た。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
下記赤色組成を混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
・赤色組成Dの分散液 80部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8.3部
・重合開始剤:1,3−ビストリハロメチル−5−ベンゾオキソラントリアジン 1.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 0.8部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R08 大日本インキ製)0.02部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 70部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 15部
≪赤色硬化性組成物の調製≫
前記赤色組成Dの溶剤組成を下記のように置き換えた以外は、前記赤色組成Dと同様に処理し赤色組成Fの分散液を得た。
−赤色組成Fの溶剤組成−分散液
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 10部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 43部
下記赤色組成を混合撹拌し、硬化性着色組成物の塗布液を得た。
・赤色組成Fの分散液 80部
・エポキシ樹脂:(商品名EHPE3150 ダイセル化学製) 2部
・重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタ・ヘキサアクリレート 8.3部
・重合開始剤:1,3−ビストリハロメチル−5−ベンゾオキソラントリアジン 1.5部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.001部
・ノニオン系界面活性剤(商品名:エマルゲンA−60 花王製) 0.8部
・フッソ系界面活性剤(商品名:Megafac R08 大日本インキ製)0.02部
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 10部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 30部
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dおよび赤色組成Eの1,3ブチレングリコールジアセテート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に置き換えた以外は、赤色組成Eと同様にして硬化性着色組成物を作製した。この組成は本発明の(A)高沸点溶剤を含まない。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dおよび赤色組成Eの(B)分散樹脂溶解用溶剤を1,3ブチレングリコールジアセテートに置き換えた以外は赤色組成Eと同様にして硬化性着色組成物を作製した。この組成は分散剤および樹脂溶液に含まれる溶剤以外に本発明の(B)分散樹脂溶解用溶剤を含まない。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの含有量は,塗布液の全溶剤に対して4質量%である。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dにおいて、分散樹脂(B−2−1)をアルカリ可溶性樹脂2に置き換えた以外は赤色組成Dと同様にして、下記赤色組成Gの分散液を作製した。
−赤色組成G−分散液
・顔料:Pigment Red 254 (平均粒子径20nm) 11部
・顔料:Pigment Red 177 (平均粒子径18nm) 4部
・分散剤(商品名:Disperbyk−161、ビックケミー社製 30%溶液)3部・アルカリ可溶性樹脂2:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 14部
=75/25[質量比]共重合体、重量平均分子量Mw:5000)の
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分:50質量%)
・(A)高沸点溶剤:1,3ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃) 30部
・(B)分散樹脂溶解用溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (SP値9.2、沸点146℃) 18部
赤色組成Eで赤色組成分散液Dの代わりに赤色組成分散液Gを用いた以外は赤色組成Eと同様にして硬化性着色組成物を作製した。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dの(B)分散樹脂溶解用溶剤をジイソブチルケトンに置き換えた以外は、赤色組成Dと同様にして硬化性着色組成物を作製した。この組成は分散剤および樹脂溶液に含まれる溶剤以外に本発明の(B)分散樹脂溶解用溶剤を含まない。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの含有量は、塗布液の全溶剤に対して4質量%である。
≪赤色硬化性組成物の調製≫
赤色組成Dおよび赤色組成Eの(B)分散樹脂溶解用溶剤をエチレングリコールモノエチルエーテルに置き換えた以外は、赤色組成Dと同様にして硬化性着色組成物を作製した。この組成は分散剤および樹脂溶液に含まれる溶剤以外に本発明の(B)分散樹脂溶解用溶剤を含まない。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの含有量は、塗布液の全溶剤に対して、4質量%である。
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板上に20um幅の樹脂ブラック(厚み2.0um)を格子状(開口部100um×200um)にフォトリソ法で配置した。ノズル(孔径30umφ)を持つピエゾ素子のインクジェット打滴試験機を用いて開口部に吐出した。吐出は1分間打滴後、1分間休止し、また1分間吐出し、1分間休止するシーケンスで断続吐出試験を20回(合計の吐出時間は20分)行った。吐出された基板は70℃で30分熱処理し、初期乾燥を施し、更に220℃で30分間の熱処理を施しカラーフィルタを作製した。
−評価−
1.平坦性
樹脂ブラックの近傍の厚みと画素中央部の厚みとをDECTAK−III(アルバック製)で測定し、中央部を100%としたときの近傍の厚みを算出した。
2.吐出性
上記の断続吐出した基板を観察し、着色していない画素の出現までの打滴時間を計測し、ノズルの乾燥性、詰まり状況の指標にした。
3.コントラスト
上記のインキを樹脂ブラック隔壁のないガラス基板に着色層が2.0umになるように打滴し、コントラスト測定器(商品名:BM−7、トプコン社製)にてコントラストの測定を行った。表中の数値は、実施例11を100にしたときの比である。なお、実施例12、13は分光が異なり比較できないので割愛した。
結果を表2に示す。
Claims (7)
- 着色剤と、分散樹脂と、重合開始剤と、重合性化合物と、溶剤と、を含有する硬化性着色組成物であって、該溶剤が、(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤と、(B)溶解度パラメータが8.5〜10.5であり常圧での沸点が130〜170℃である溶剤とを含み、該分散樹脂が下記一般式(1)で表される高分子化合物、下記一般式(I)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体、及び下記一般式(a)で表される構造単位を含む重合体から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする硬化性着色組成物。
〔一般式(1)中、R1は、(m+n)価の有機連結基を表し、R2は単結合或いは2価の有機連結基を表す。A1は有機色素構造又は複素環を含有する1価の有機基、或いは、酸性基、塩基性窒素原子を有する基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、炭素数4以上の炭化水素基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基、及び水酸基から選択される基を有する1価の有機基を表す。n個のA1は同一であっても、異なっていてもよい。mは1〜8、nは2〜9を表し、m+nは3〜10を満たす。P1は高分子骨格を表す。〕
〔一般式(I)中、R01は、水素原子、又は置換若しくは無置換のアルキル基を表す。R02は、アルキレン基を表す。Wは、−CO−、−C(=O)O−、−CONH−、−OC(=O)−、又はフェニレン基を表す。Xは−O−、−S−、−C(=O)O−、−CONH−、−C(=O)S−、−NHCONH−、−NHC(=O)O−、−NHC(=O)S−、−OC(=O)−、−OCONH−、−NHCO−から選ばれるいずれかを表す。Yは、NR03、O、Sから選ばれるいずれかを表し、R03は水素原子、アルキル基、若しくはアリール基を表す。式中、NとYは互いに連結して環状構造を形成する。m、nはそれぞれ独立に0又は1である。〕
〔一般式(a)中、R1aは水素又はメチル基を表し、R2aはアルキレン基を表し、Z1は含窒素複素環構造を表す。〕 - 前記(A)常圧での沸点が180℃以上280℃以下である溶剤として、下記一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)で表される化合物から選ばれる1種以上を、前記硬化性着色組成物に含まれる溶剤の全質量に対して、5質量%〜80質量%を含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性着色組成物。
R1−O−(C2H4O)n−R2 一般式(i)
R1−O−(C3H6O)n−R2 一般式(ii)
R1−O−(C4H8O)n−R2 一般式(iii)
〔前記一般式(i)、一般式(ii)、及び一般式(iii)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8の直鎖もしくは分岐のアルキル基、アラルキル基、カルボニル基を表す。R1、R2が同時に水素原子を表すことはない。nは1〜4の整数を表す。〕 - (メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、クロトン酸から選ばれる1種以上と、ブチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレンから選ばれる1種以上と、を含む共重合体から選ばれる1種以上のアルカリ可溶性樹脂が、前記分散樹脂を含めた樹脂成分の全質量に対して、5質量%〜50質量%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の硬化性着色組成物。
- 前記硬化性着色組成物に含まれる重合開始剤が光重合開始剤であり、該硬化性着色組成物の全固形分の質量が、該硬化性着色組成物の総量に対して、10質量%〜16質量%であり、且つ、スリット塗布方式により適用されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の硬化性着色組成物。
- 前記硬化性着色組成物に含まれる重合開始剤が熱重合開始剤であり、該硬化性着色組成物の全固形分の質量が、該硬化性着色組成物の総量に対して、25質量%〜60質量%であり、且つ、インクジェット方式により適用されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の硬化性着色組成物。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の硬化性着色組成物を用いて作製された着色層を含むことを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項6に記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。
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