JP2011112691A - Color filter and photosensitive colored resin composition used for the same - Google Patents
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Abstract
【課題】保護層を設けずかつ研磨を行うことなく、優れた平坦性を有するカラーフィルタを提供すること。
【解決手段】色毎に配合比の異なる着色感光性組成物を使用して、ブラックマトリクス3と着色層4の重なりでできるツノ段差6を0.1μm〜0.4μmとする。例えば、赤色感光性組成物では、樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)を0.3以上0.4以下とし、かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)を0.15以上とする。
【選択図】図2To provide a color filter having excellent flatness without providing a protective layer and without polishing.
A colored photosensitive composition having a different blending ratio for each color is used, and a horn level difference 6 formed by overlapping a black matrix 3 and a colored layer 4 is set to 0.1 μm to 0.4 μm. For example, in the red photosensitive composition, the ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound / resin having an unsaturated double bond) is 0.3 or more and 0.4 or less, and the unsaturated double bond is The ratio of the compound having a bond to the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is 0.15 or more.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、平坦性に優れたカラーフィルタ、及びそれに用いる感光性着色樹脂組成物に関するものである。本発明のカラーフィルタは、例えば、液晶表示パネルに適用することができる。 The present invention relates to a color filter excellent in flatness and a photosensitive colored resin composition used therefor. The color filter of the present invention can be applied to, for example, a liquid crystal display panel.
カラー液晶表示パネルはコンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。カラーフィルタは液晶表示パネルのカラー表示化には必要不可欠な重要な部品である。近年、この液晶表示パネルは高画質化の要求が高く、高視野角、高速応答性を備える様々な新しい方式の液晶表示パネルが出現してきている。この中でも、2枚の基板間に液晶及び重合性組成物を封入してなる液晶表示パネルであって、該液晶及び重合性組成物を含む液晶表示パネルに光照射することで、配向を固定化する液晶表示[PSA方式(polymer−sustained alignment:高分子維持配向)]は、ラビング処理を必要とせずにプレチルト方向を規定するため、液晶分子の配向の安定性および高速応答性に優れ、構造が簡略化されるためコントラストが非常に良好となる。そのため表示品位に優れるため広く普及が期待されている方式である。 Color liquid crystal display panels are rapidly spreading mainly in computer terminal display devices and television image display devices. The color filter is an indispensable important component for color display of a liquid crystal display panel. In recent years, this liquid crystal display panel has a high demand for high image quality, and various new types of liquid crystal display panels having a high viewing angle and high-speed response have appeared. Among them, a liquid crystal display panel in which a liquid crystal and a polymerizable composition are sealed between two substrates, and the alignment is fixed by irradiating the liquid crystal display panel containing the liquid crystal and the polymerizable composition with light. The liquid crystal display [PSA (polymer-stained alignment: polymer maintaining alignment)] defines the pretilt direction without the need for rubbing treatment, and therefore has excellent alignment stability and high-speed response of the liquid crystal molecules. Since it is simplified, the contrast becomes very good. Therefore, it is a method that is widely used because of its excellent display quality.
液晶表示パネルに用いる部材の1つであるカラーフィルタは、透明基板と、該透明基板上に設けられた、開口部を有するブラックマトリクスと、該開口部に設けられた色画素を構成する着色層とを有している。着色層の形成時、位置ズレが生じた際に着色層とブラックマトリクスとの隙間からの光漏れを防止するために、その端部がブラックマトリクス上に重なるように形成される。しかし、ブラックマトリクス上に着色層の端部が重なるように形成されると、ブラックマトリクス上に重なった着色部にツノ段差と呼ばれる膜隆起が起こる。通常、ツノ段差が大きいと、液晶の配向乱れなどの表示不良を顕著にもたらす。とくにPSA方式を用いた液晶表示パネルはラビング処理を必要としないため、その表示品質にカラーフィルタのツノ段差がより顕著に影響すると考えられる。 A color filter, which is one of the members used for a liquid crystal display panel, includes a transparent substrate, a black matrix having an opening provided on the transparent substrate, and a colored layer constituting a color pixel provided in the opening. And have. In order to prevent light leakage from the gap between the colored layer and the black matrix when misalignment occurs during the formation of the colored layer, the end portion of the colored layer overlaps the black matrix. However, when the end of the colored layer is formed so as to overlap the black matrix, a film bulge called a horn step occurs in the colored portion overlapping the black matrix. Usually, when the horn step is large, display defects such as disordered alignment of the liquid crystal are remarkably brought. In particular, since a liquid crystal display panel using the PSA method does not require rubbing, it is considered that the horn step of the color filter significantly affects the display quality.
また、液晶表示パネルの高画質化に伴い、カラーフィルタにおいても開口率の向上や携帯端末用途や高精細化など画素ドットの微細化が進んでおり、これに伴いブラックマトリックスの細線化が進んでいる。そのため重なり量が大きくなると、着色フィルタ層の色重なりが発生し、さらにツノ段差が高くなる。このため、高精細ブラックマトリックスを用いてもツノ段差が低いカラーフィルタが要求されている。 In addition, along with the improvement in image quality of liquid crystal display panels, pixel dots are becoming finer in color filters, such as improvements in aperture ratio, mobile terminal use, and higher definition. As a result, the black matrix is becoming thinner. Yes. For this reason, when the amount of overlap increases, color overlap of the colored filter layer occurs, and the horn step further increases. For this reason, there is a demand for a color filter having a low step difference even when a high-definition black matrix is used.
従来、ツノ段差を低減する方法として、着色層上に透明樹脂による保護層(オーバーコート層) を設け、隣接画素間の段差、もしくはブラックマトリクスと着色層との段差を平坦化することが一般的であった(図1)。 Conventionally, as a method of reducing the horn step, it has been common to provide a protective layer (overcoat layer) made of a transparent resin on the colored layer to flatten the step between adjacent pixels or the step between the black matrix and the colored layer. (FIG. 1).
しかしながら、近年の液晶表示パネルの汎用化に伴い、カラーフィルタにも低価格化の必要が迫られている。そのためカラーフィルタのコストダウンの一つとして、保護層を設けない構成のカラーフィルタが望まれている。 However, with the recent widespread use of liquid crystal display panels, there is an urgent need to reduce the cost of color filters. Therefore, as one of the cost reductions of the color filter, a color filter having a configuration without a protective layer is desired.
現在、保護層を設けずにブラックマトリクスと画素との段差を平坦化する方法として、特許文献1のようにカラーフィルタ基板表面の研磨が行われている。 At present, as a method for flattening a step between a black matrix and a pixel without providing a protective layer, the surface of a color filter substrate is polished as in Patent Document 1.
しかしながら、カラーフィルタ基板の着色層は、顔料や染料で形成されるため非常に柔らかい。従って、このような研磨を行うと、研磨により多くの傷が発生し、表示品位を大きく損なうことがある。また、研磨を行うことにより新たな製造工程が増えてコストが高
くなる。従って、研磨を行うことなくカラーフィルタ基板表面を平坦化することが重要となる。
However, the color layer of the color filter substrate is very soft because it is formed of pigments or dyes. Therefore, when such polishing is performed, many scratches are generated by the polishing, and the display quality may be greatly impaired. In addition, the polishing increases the number of new manufacturing steps and increases the cost. Therefore, it is important to flatten the surface of the color filter substrate without polishing.
このツノ段差を、研磨を行うことなく低減する方法として、ブラックマトリクス側からのアプローチ(ブラックマトリクスの形状改良による方法やその厚みを薄くする方法など)として特許文献2〜3に開示されている方法がある。しかし、特許文献2〜3のようなブラックマトリックスの形状では細線化が難しく、高精細表示に用いることができない。また、着色組成物側からのアプローチとして、特許文献4には着色組成物に含まれる樹脂の分子量やガラス転移温度(Tg)を一定範囲にする方法が開示されている。しかし、特許文献3に開示されている方法では材料や特性を大きく変更することとなり、コストアップにつながってしまう。そのため、より簡便な調整で、ツノ段差をできるだけ低くする方法が望まれている。
As a method of reducing this horn step without polishing, a method disclosed in
本発明は、保護層を設けずかつ研磨を行うことなく、優れた平坦性を有するカラーフィルタを提供することを課題とする。また、併せて、このカラーフィルタを製造することができる感光性着色樹脂組成物を提供することを課題とする。このカラーフィルタは、PSA方式の液晶表示パネルに好適に適用できる。 An object of the present invention is to provide a color filter having excellent flatness without providing a protective layer and without polishing. In addition, another object is to provide a photosensitive colored resin composition capable of producing the color filter. This color filter can be suitably applied to a PSA liquid crystal display panel.
すなわち、請求項1に記載の発明は、2枚の基板間に液晶及び重合性組成物を封入してなる液晶表示パネルであって、該液晶及び重合性組成物を含む液晶表示パネルに光照射することで、配向を固定化する液晶表示パネルに使用するカラーフィルタにおいて、
カラーフィルタの表示領域のブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が0.1μm〜0.4μmの範囲であることを特徴とするカラーフィルタである。
That is, the invention according to claim 1 is a liquid crystal display panel in which a liquid crystal and a polymerizable composition are sealed between two substrates, and the liquid crystal display panel including the liquid crystal and the polymerizable composition is irradiated with light. In the color filter used for the liquid crystal display panel that fixes the orientation,
The color filter is characterized in that the step formed by the overlap of the black matrix and the colored layer in the display area of the color filter is in the range of 0.1 to 0.4 μm.
前記PSA方式の液晶表示パネルにおいても、その段差が0.4μmであれば、液晶の配向乱れが生じることはなく、表示品質を損なうこともない。 Also in the PSA type liquid crystal display panel, if the step is 0.4 μm, the alignment of the liquid crystal is not disturbed and the display quality is not impaired.
次に、請求項2に記載の発明は、前記着色層が赤、緑、青の3色のフィルタセグメントからなることを特徴とする請求項1記載のカラーフィルタである。
Next, the invention according to
また、請求項3に記載の発明は、前記着色層の膜厚が1.0μm〜3.0μmの範囲であることを特徴とする請求項1又は2記載のカラーフィルタである。
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、前記ブラックマトリクスの膜厚が0.8μm〜1.5μmの範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルタである。
The invention according to
次に、請求項5〜7に記載の発明は、請求項1〜4に記載のカラーフィルタを製造する際に適用する各色の感光性組成物に関するもので、前記ブラックマトリクスが設けられた基板上に、これら各色の感光性組成物を、コートし、露光、現像の後、加熱硬化して、各
色の着色層を形成することができる。
Next, the invention described in
請求項5に記載の発明は赤色の感光性組成物に関するもので、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、赤色の色材及び溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)が0.3以上0.4以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)が0.15以上の範囲にある、
ことを特徴とする赤色感光性組成物である。
The invention according to
The ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound having an unsaturated double bond / resin) is in the range of 0.3 to 0.4,
And the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is in the range of 0.15 or more.
It is a red photosensitive composition characterized by the above-mentioned.
請求項6に記載の発明は緑色の感光性組成物に関するもので、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、緑色の色材及び溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)が、0.4以上0.6以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)が、0.15以上の範囲にある、
ことを特徴とする緑色感光性組成物である。
The invention according to
The ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound / resin having an unsaturated double bond) is in the range of 0.4 to 0.6,
And the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is in the range of 0.15 or more.
It is the green photosensitive composition characterized by the above-mentioned.
請求項7に記載の発明は青色の感光性組成物に関するもので、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、青色の色材及びび溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)が0.6以上1.4以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)が、0.33以上の範囲にある、
ことを特徴とする青色感光性組成物である。
The invention according to claim 7 relates to a blue photosensitive composition, comprising a resin, a compound having an unsaturated double bond, a photopolymerization initiator, a blue colorant and a solvent,
The ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound / resin having an unsaturated double bond) is in the range of 0.6 to 1.4,
And the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is in the range of 0.33 or more.
It is a blue photosensitive composition characterized by the above-mentioned.
次に、請求項8に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルタを用いた液晶表示パネルである。 Next, an invention according to an eighth aspect is a liquid crystal display panel using the color filter according to any one of the first to fourth aspects.
本発明によれば、ブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が0.1μm〜0.4μmであるため、保護層を設けずかつ研磨を行うこともなく、優れた平坦性を有するカラーフィルタを得ることができる。このカラーフィルタは、前述のPSA方式の液晶表示パネルに適している。 According to the present invention, since the step formed by the overlap of the black matrix and the colored layer is 0.1 μm to 0.4 μm, a color filter having excellent flatness without providing a protective layer and without polishing. Obtainable. This color filter is suitable for the aforementioned PSA liquid crystal display panel.
図2に、ブラックマトリクス上に着色層の端部が重なった部分を拡大した模式的な断面説明図を示す。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory diagram in which a portion where the end portion of the colored layer overlaps the black matrix is enlarged.
図2に示すように、着色層は、ブラックマトリクスと互いの端部が重なっている。この端部上に発生するブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が0.1μm〜0.4μm以下である。ツノ段差が0.4μmより大きくなると、液晶の配向乱れなどの表示不良が発生する。 As shown in FIG. 2, the colored layer is overlapped with the black matrix at the ends. The step formed by the overlap between the black matrix and the colored layer generated on the edge is 0.1 μm to 0.4 μm or less. When the horn step is larger than 0.4 μm, display defects such as liquid crystal alignment disorder occur.
次に、本発明のブラックマトリクスについて説明する。 Next, the black matrix of the present invention will be described.
本発明のブラックマトリクスの膜厚は0.8μm〜1.5μmの範囲である。膜厚が、0.8μm未満であると遮光のための充分な濃度を得ることはできず、3.0μmより大きいと着色層形成の際に感光性組成物のコート性が悪化する。 The film thickness of the black matrix of the present invention is in the range of 0.8 μm to 1.5 μm. When the film thickness is less than 0.8 μm, a sufficient concentration for light shielding cannot be obtained, and when it is more than 3.0 μm, the coatability of the photosensitive composition is deteriorated when the colored layer is formed.
次に、本発明の着色層について説明する。 Next, the colored layer of the present invention will be described.
本発明の着色層は、赤、緑、青の3色のフィルタセグメントからなっており、着色層の膜厚は1.0μm〜3.0μmの範囲である。着色層が1.0μm以下であると、感光性組成物における固形分中の顔料濃度を高くする必要が生じ、これによって該感光性組成物の粘度が高くなり、均一にパターンを形成することが困難になる。着色層の膜厚が3.0μm以上であると、液晶表示パネルの製造工程におけるカラーフィルタ基板と対向基板との貼り合せ工程で、セルギャップの調整が困難になる場合がある。 The colored layer of the present invention is composed of filter segments of three colors of red, green, and blue, and the thickness of the colored layer is in the range of 1.0 μm to 3.0 μm. When the colored layer is 1.0 μm or less, it is necessary to increase the pigment concentration in the solid content of the photosensitive composition, thereby increasing the viscosity of the photosensitive composition and forming a uniform pattern. It becomes difficult. When the thickness of the colored layer is 3.0 μm or more, it may be difficult to adjust the cell gap in the bonding process between the color filter substrate and the counter substrate in the manufacturing process of the liquid crystal display panel.
次に、これら3色のフィルタセグメントの形成に利用する各色の感光性着色組成物について説明する。各色の感光性着色組成物は、いずれも、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、各色の色材、溶剤及び界面活性剤からなるものである。これら感光性着色組成物の色彩は、配合される色材によって決定される。 Next, the photosensitive coloring composition of each color used for forming these three color filter segments will be described. Each photosensitive coloring composition is composed of a resin, a compound having an unsaturated double bond, a photopolymerization initiator, a coloring material for each color, a solvent, and a surfactant. The color of these photosensitive coloring compositions is determined by the color material to be blended.
赤色着色組成物に配合される色材としては、例えば、C.I.Pigment Red
7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。
Examples of the color material blended in the red coloring composition include C.I. I. Pigment Red
7, 14, 41, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 81: 4, 146, 168, 177, 178, 179, 184, 185, 187, Red pigments such as 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, and 279 can be used, and a yellow pigment can also be used in combination.
黄色顔料としては、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、147、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、187、188、193、194、199、198、213、214等が挙げられる。
Examples of yellow pigments include C.I. I.
緑色着色組成物に配合される色材としては、例えば、C.I.Pigment Green 7、10、36、37、58等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。この黄色顔料としては、赤色着色組成物の説明で挙げた顔料と同様のものを使用可能である。 Examples of the color material blended in the green coloring composition include C.I. I. Green pigments such as Pigment Green 7, 10, 36, 37, and 58 can be used, and a yellow pigment can be used in combination. As this yellow pigment, the same pigments as those described in the description of the red coloring composition can be used.
青色着色組成物に配合される色材としては、例えば、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。併用される紫色顔料としては、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等が挙げられる。 Examples of the color material blended in the blue coloring composition include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, and the like can be used, and a purple pigment can be used in combination. Examples of purple pigments used in combination include C.I. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 and the like.
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を
含有させることができる。
In combination with the organic pigment, an inorganic pigment may be used in combination in order to ensure good coatability, sensitivity, developability and the like while balancing saturation and lightness. Examples of the inorganic pigment include metal oxide powders such as ultramarine blue, bitumen, chromium oxide green, and cobalt green, metal sulfide powder, and metal powder. Furthermore, for color matching, a dye can be contained within a range that does not lower the heat resistance.
不飽和二重結合を有する化合物(光重合性モノマー)としては、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどの各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルなどが代表例に挙げられる。 Examples of compounds having an unsaturated double bond (photopolymerizable monomer) include tricyclodecane dimethylol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and pentaerythritol tri (meth). Acrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propylene oxide modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate , Ethylene oxide modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propylene oxide modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate Various acrylic acid esters and methacrylic acid esters, such as rate and the like Representative examples.
光重合開始剤としては、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物、トリアジン系化合物、オキシムエステル系化合物、ホスフィン系化合物、キノン系化合物、ボレート系化合物、カルバソール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる
アセトフェノン系化合物としては、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等が例示できる。
As photopolymerization initiators, acetophenone compounds, benzoin compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, triazine compounds, oxime ester compounds, phosphine compounds, quinone compounds, borate compounds, carbazole compounds, imidazole compounds Examples of the acetophenone compound include 4-phenoxydichloroacetophenone, 4-t-butyl-dichloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methyl Examples include propan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one.
ベンゾイン系化合物としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等等が例示できる。 Examples of benzoin compounds include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzyl dimethyl ketal.
ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等が例示できる。 Examples of the benzophenone compounds include benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, acrylated benzophenone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, and the like.
チオキサンソン系化合物としては、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2.4−ジイソプロピルチオキサンソン等が例示できる。 Examples of the thioxanthone compound include thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2.4-diisopropylthioxanthone.
トリアジン系化合物としては、2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等が例示できる。 Examples of triazine compounds include 2,4,6-trichloro-s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, and 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis. (Trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-pienyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2 , 4-Bis (trichloromethyl) -6-styryl-s-triazine, 2- (naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-methoxy-naphtho-) 1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-trichloromethyl- (piperonyl) -6-triazine, 2,4-trichloromethyl (4′- Tokishisuchiriru) -6-triazine and the like.
オキシムエステル系化合物としては、1,2−オクタンジオン、1−[4−(フェニルチオ)−2−(o−ベンゾイルオキシム)]、o−(アセチル)−N−(1−フェニル−2−オキソ−2−(4’−メトキシ−ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等が例示できる。 Examples of oxime ester compounds include 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) -2- (o-benzoyloxime)], o- (acetyl) -N- (1-phenyl-2-oxo- Examples include 2- (4′-methoxy-naphthyl) ethylidene) hydroxylamine and the like.
ホスフィン系化合物としては、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が例示できる。 Examples of the phosphine compound include bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide and 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide.
キノン系化合物としては、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノ等が例示できる。 Examples of the quinone compound include 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, and ethylanthraquino.
また増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
As sensitizers, α-acyloxy esters, acylphosphine oxides, methylphenylglyoxylate, benzyl, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, ethylanthraquinone, 4,4′-
樹脂としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において透過率が80%以上の透明樹脂が使用できる。より好ましくは95%以上の透明樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれ、これらを単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。 As the resin, a transparent resin having a transmittance of 80% or more in the entire wavelength region of 400 to 700 nm in the visible light region can be used. More preferably, the transparent resin is 95% or more. The transparent resin includes a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photosensitive resin, and these can be used alone or in combination of two or more.
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。 Examples of the thermoplastic resin include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, and polyester resin. , Acrylic resins, alkyd resins, polystyrene resins, polyamide resins, rubber resins, cyclized rubber resins, celluloses, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, polyimide resins, and the like. Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, benzoguanamine resins, rosin-modified maleic acid resins, rosin-modified fumaric acid resins, melamine resins, urea resins, and phenol resins.
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子に、イソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、(メタ)アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合体やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合体等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。 As the photosensitive resin, a (meth) acrylic compound having a reactive substituent such as an isocyanate group, an aldehyde group or an epoxy group on a linear polymer having a reactive substituent such as a hydroxyl group, a carboxyl group or an amino group, A resin obtained by reacting cinnamic acid and introducing a photocrosslinkable group such as a (meth) acryloyl group or a styryl group into the linear polymer is used. In addition, a linear polymer containing an acid anhydride such as a styrene-maleic anhydride copolymer or an α-olefin-maleic anhydride copolymer is converted into a (meth) acrylic compound having a hydroxyl group such as hydroxyalkyl (meth) acrylate. Half-esterified products are also used.
溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−n−アミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。 Examples of the solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n-amyl ketone, Examples include propylene glycol monomethyl ether toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, petroleum solvents, and the like, which are used alone or in combination.
本発明の着色感光性組成物中に、界面活性剤などを添加しても良い。界面活性剤としては、フッ素界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。フッ素界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。アニオン系界面活性剤としては、高級脂肪酸アルカリ塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩等が挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、高級アミンハロゲン酸塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。非イオン界面活性剤としては、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド等が挙げられる。 A surfactant or the like may be added to the colored photosensitive composition of the present invention. As the surfactant, surfactants such as fluorine surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, and silicone surfactants can be used. Examples of the fluorosurfactant include perfluoroalkyl phosphate esters and perfluoroalkyl carboxylates. Examples of anionic surfactants include higher fatty acid alkali salts, alkyl sulfonates, and alkyl sulfates. Examples of the cationic surfactant include higher amine halogenates and quaternary ammonium salts. Examples of the nonionic surfactant include polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, fatty acid monoglyceride and the like.
また、必要に応じて、アニソール、ハイドロキノン、ピロカテコール、第三ブチルカテコール、フェノチアジン等の熱重合抑制剤や、可塑剤、接着促進剤、充填剤、消泡剤、レベリング剤等の慣用の添加物を加えることができる。 Also, if necessary, conventional additives such as thermal polymerization inhibitors such as anisole, hydroquinone, pyrocatechol, tert-butylcatechol, phenothiazine, plasticizers, adhesion promoters, fillers, antifoaming agents, leveling agents, etc. Can be added.
そして、本発明においては、樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂=M/P)の数値範囲が、各色によって異なる必要がある。また、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物=I/M)も各色によって異なる。 In the present invention, the numerical range of the ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound having an unsaturated double bond / resin = M / P) needs to be different for each color. Further, the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond = I / M) also varies depending on each color.
赤色感光性組成物においては、M/Pが0.3以上0.4以下の範囲にあり、かつI/Mが0.15以上の範囲にある必要がある。後述の実施例及び比較例から理解できるように、この範囲以外では、パターンの断面形状および感度の悪化や、ブラックマトリックス近傍の画素膜厚の薄膜化による平坦性の悪化およびツノ段差が0.4μmより大きくなる。 In a red photosensitive composition, M / P needs to exist in the range of 0.3 or more and 0.4 or less, and I / M needs to exist in the range of 0.15 or more. As can be understood from the examples and comparative examples described later, outside this range, the cross-sectional shape and sensitivity of the pattern deteriorate, the flatness deteriorates due to the thin film thickness of the pixel near the black matrix, and the horn step is 0.4 μm. Become bigger.
緑色感光性組成物においては、M/Pが0.4以上0.6以下の範囲にあり、かつI/Mが0.15以上の範囲にある必要がある。後述の実施例及び比較例から理解できるように、この範囲以外では、パターンの断面形状および感度の悪化や、ブラックマトリックス近傍の画素膜厚の薄膜化による平坦性の悪化およびツノ段差が0.4μmより大きくなる。 In a green photosensitive composition, M / P needs to exist in the range of 0.4 or more and 0.6 or less, and I / M needs to exist in the range of 0.15 or more. As can be understood from the examples and comparative examples described later, outside this range, the cross-sectional shape and sensitivity of the pattern deteriorate, the flatness deteriorates due to the thin film thickness of the pixel near the black matrix, and the horn step is 0.4 μm. Become bigger.
青色感光性組成物においては、M/Pが0.6以上1.4以下の範囲にあり、かつI/Mが0.33以上の範囲であることが好ましい。後述の実施例及び比較例から理解できるように、この範囲以外では、パターンの断面形状および感度の悪化や、ブラックマトリックス近傍の画素膜厚の薄膜化による平坦性の悪化およびツノ段差が0.4μmより大きくなる。 In the blue photosensitive composition, it is preferable that M / P is in the range of 0.6 or more and 1.4 or less and I / M is in the range of 0.33 or more. As can be understood from the examples and comparative examples described later, outside this range, the cross-sectional shape and sensitivity of the pattern deteriorate, the flatness deteriorates due to the thin film thickness of the pixel near the black matrix, and the horn step is 0.4 μm. Become bigger.
本発明のカラーフィルタは、印刷法またはフォトリソグラフィ法により、本発明の着色組成物を用いて透明基板上に各色の着色層を形成することにより製造することができる。例えば、ブラックマトリクスが設けられた基板上に、これら各色の感光性組成物を、コートし、露光、現像の後、加熱硬化することにより、着色層を形成することができる。この着色層形成工程を、赤、緑、青の三色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。 The color filter of the present invention can be produced by forming a colored layer of each color on a transparent substrate using the colored composition of the present invention by a printing method or a photolithography method. For example, a colored layer can be formed by coating a photosensitive composition of each color on a substrate provided with a black matrix, exposing and developing, and then heat-curing. This colored layer forming step can be repeated for three colors of red, green, and blue to produce a color filter.
透明基材としては、透明性があり、ある程度の剛性があればよく、ガラスやポリエステルやポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂などのフィルム又は薄板を用いることができる。 The transparent substrate may be transparent and have a certain degree of rigidity, and films or thin plates such as glass, polyester, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, and acrylic resin can be used.
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用できる。また、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジスト材を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。 In the development, an aqueous solution such as sodium carbonate or sodium hydroxide can be used as an alkaline developer. Moreover, organic alkalis, such as a dimethyl benzylamine and a triethanolamine, can also be used. Moreover, an antifoamer and surfactant can also be added to a developing solution. In order to increase the UV exposure sensitivity, after coating and drying the colored resist material, a water-soluble or alkali-soluble resin such as polyvinyl alcohol or a water-soluble acrylic resin is applied and dried to form a film that prevents polymerization inhibition by oxygen. Thereafter, ultraviolet exposure can also be performed.
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例および比較例中、「部」とは「重量部」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples and comparative examples, “parts” means “parts by weight”.
[バインダー樹脂の調整]
(バインダー樹脂の合成例)
反応容器にシクロヘキサノン70部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート25部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15部、メタクリル酸20部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亜合成株式会社製「アロニックスM110」)30部、メタクリル酸メチル10部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル0.2部をシクロヘキサノン10部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製した。得られた透明樹脂1の重量平均分子量Mwは9300であった。
[Adjustment of binder resin]
(Binder resin synthesis example)
70 parts of cyclohexanone is placed in a reaction vessel, heated to 80 ° C. while injecting nitrogen gas into the vessel, and at the same temperature, 25 parts of benzyl methacrylate, 15 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 20 parts of methacrylic acid, paracumylphenol ethylene oxide A mixture of 30 parts of modified acrylate (“Aronix M110” manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and 10 parts of methyl methacrylate was added dropwise over 2 hours to carry out a polymerization reaction. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 3 hours, then 0.2 parts of azobisisobutyronitrile dissolved in 10 parts of cyclohexanone was added, and the reaction was further continued at 80 ° C. for 1 hour. A photosensitive transparent resin copolymer solution was obtained. After cooling to room temperature, about 2 g of the non-photosensitive transparent resin solution was sampled and heated and dried at 180 ° C. for 20 minutes to measure the non-volatile content. The non-photosensitive transparent resin solution synthesized earlier had a non-volatile content of 20% by weight. Cyclohexanone was added so that a non-photosensitive resin solution was prepared. The weight average molecular weight Mw of the obtained transparent resin 1 was 9300.
また、反応容器にシクロヘキサノン70部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート25部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート14部、メタクリル酸13部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亜合成株式会社製「アロニックスM110」)25部、イソブチルメタクリレート23部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル0.2部をシクロヘキサノン10部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製した。得られた透明樹脂2の重量平均分子量Mwは33000であった。
Also, 70 parts of cyclohexanone was placed in a reaction vessel, heated to 80 ° C. while injecting nitrogen gas into the vessel, and 25 parts of benzyl methacrylate, 14 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 13 parts of methacrylic acid, paracumylphenol at the same temperature. A mixture of 25 parts of ethylene oxide-modified acrylate (“Aronix M110” manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) and 23 parts of isobutyl methacrylate was added dropwise over 2 hours to carry out a polymerization reaction. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 3 hours, then 0.2 parts of azobisisobutyronitrile dissolved in 10 parts of cyclohexanone was added, and the reaction was further continued at 80 ° C. for 1 hour. A photosensitive transparent resin copolymer solution was obtained. After cooling to room temperature, about 2 g of the non-photosensitive transparent resin solution was sampled and heated and dried at 180 ° C. for 20 minutes to measure the non-volatile content. The non-photosensitive transparent resin solution synthesized earlier had a non-volatile content of 20% by weight. Cyclohexanone was added so that a non-photosensitive resin solution was prepared. The obtained
[感光性組成物の調製]
下記の表1〜表6の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、0.5μmのフィルタで濾過して、青色感光性組成物1〜10を得た。
[Preparation of photosensitive composition]
After stirring and mixing the mixture of the composition of the following Table 1-Table 6 uniformly, it filtered with a 0.5 micrometer filter, and obtained the blue photosensitive compositions 1-10.
また、光重合性モノマーとして、東亞合成社製「アロニックスM402(ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート)」を使用した。 In addition, “Aronix M402 (dipentaerythritol penta and hexaacrylate)” manufactured by Toagosei Co., Ltd. was used as a photopolymerizable monomer.
また、光重合開始剤として(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Irg379」および「OXE−02」を使用した。 Moreover, “Irg379” and “OXE-02” manufactured by Ciba Specialty Chemicals were used as photopolymerization initiators.
[評価項目]
(感度評価)
上記各実施例及び比較例で調製した各青色感光性組成物について、その感度を、以下のようにして評価を行った。
[Evaluation item]
(Sensitivity evaluation)
About each blue photosensitive composition prepared by said each Example and comparative example, the sensitivity was evaluated as follows.
まず、ガラス基板上に、上記実施例及び比較例で得られた赤色感光性組成物1〜10、緑色感光性組成物1〜10、青色感光性組成物1〜10をポストベーク後の膜厚が2.4μmになるようにスピンコート法により塗布した後乾燥させ、青色感光層を形成した。次に、70℃で20分間のプリベークを行なった後、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式で、50μmの細線パターンを備えたフォトマスクを介して紫外線露光を行なった。露光量は10、20、30、50、80、100、150、200、300、400、500mJ/cm2の11水準とした。 First, the film thickness after post-baking the red photosensitive compositions 1 to 10, the green photosensitive compositions 1 to 10, and the blue photosensitive compositions 1 to 10 obtained in the above examples and comparative examples on a glass substrate. Was applied by spin coating so as to be 2.4 μm, and then dried to form a blue photosensitive layer. Next, after prebaking at 70 ° C. for 20 minutes, UV exposure was performed through a photomask having a 50 μm fine line pattern by a proximity exposure method using a proximity aligner. The exposure amount was set to 11 levels of 10, 20, 30, 50, 80, 100, 150, 200 , 300, 400, and 500 mJ / cm 2 .
次に、1.25質量%の炭酸ナトリウム溶液を用いてシャワー現像した後、水洗して、パターニングを完了した。得られたフィルタセグメントの膜厚を未露光・未現像部分の膜厚で割ってその残膜率を算出した。そして、横軸を露光量の常用対数、縦軸を現像後残膜率として露光感度曲線をプロットした。得られた露光感度曲線から、現像後残膜率が85%以上に達する最小露光量を飽和露光量、すなわち青色感光性組成物の感度とし、300mJ/cm2未満のものを〇とし、300mJ/cm2以上のものを×判定とした。 Next, shower development was performed using a 1.25% by mass sodium carbonate solution, followed by washing with water to complete patterning. The film thickness of the obtained filter segment was divided by the film thickness of the unexposed / undeveloped portion to calculate the remaining film ratio. Then, the exposure sensitivity curve was plotted with the horizontal axis representing the common logarithm of the exposure dose and the vertical axis representing the remaining film ratio after development. From the obtained exposure sensitivity curve, the minimum exposure amount at which the post-development residual film ratio reaches 85% or more is defined as the saturation exposure amount, that is, the sensitivity of the blue photosensitive composition, and less than 300 mJ / cm 2 is represented by ◯, and 300 mJ / was × determines cm 2 or more.
(パターン形状)
ガラス基板上に、上記実施例及び比較例で得られた赤色感光性組成物1〜10、緑色感光性組成物1〜10、青色感光性組成物1〜10をポストベーク後の膜厚が2.4μmになるようにスピンコート法により塗布した後乾燥させ、青色感光層を形成した。その後、70℃で20分間のプリベークを行なった後、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式により、各青色感光性組成物の飽和露光量で露光した。次に、1.25質量%の炭酸ナトリウム溶液を用いてシャワー現像した後、水洗して、パターニングを完了した後。クリーンオーブン中で230℃、20分間焼成を行ない評価用基板とした。
(Pattern shape)
The film thickness after post-baking the red photosensitive compositions 1 to 10, the green photosensitive compositions 1 to 10, and the blue photosensitive compositions 1 to 10 obtained in the above examples and comparative examples on a glass substrate is 2. A blue photosensitive layer was formed by coating by spin coating to a thickness of 4 μm and then drying. Then, after pre-baking at 70 ° C. for 20 minutes, exposure was performed with a saturated exposure amount of each blue photosensitive composition by a proximity exposure method using a proximity aligner. Next, after developing by shower using a 1.25 mass% sodium carbonate solution, washing with water and completing patterning. The substrate for evaluation was obtained by baking at 230 ° C. for 20 minutes in a clean oven.
得られたパターンの形状をSEM観察し、順テーパー形状のものを○、オーバーハング形状のものを×とした。 The shape of the obtained pattern was observed with an SEM.
(ツノ段差評価)
膜厚が1.1μmのストライプ状のブラックマトリクスを設けたガラス基板に、上記実施例及び比較例で得られた赤色感光性組成物1〜10、緑色感光性組成物1〜10、青色感光性組成物1〜10をポストベーク後の膜厚が2.4μmになるようにスピンコート法により塗布した後乾燥させ、青色感光層を形成した。その後、70℃で20分間のプリベークを行なった後、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式により、各青色感光性組成物の飽和露光量で露光した。次に、1.25質量%の炭酸ナトリウム溶液を用いてシャワー現像した後、水洗して、パターニングを完了した後。クリーンオーブン中で230℃、20分間焼成を行ない評価用基板とした。
(Tsuno step evaluation)
A red photosensitive composition 1-10, a green photosensitive composition 1-10, and a blue photosensitive sensitivity obtained in the above examples and comparative examples on a glass substrate provided with a stripe-shaped black matrix having a thickness of 1.1 μm. Compositions 1 to 10 were applied by spin coating so that the film thickness after post-baking was 2.4 μm and then dried to form a blue photosensitive layer. Then, after pre-baking at 70 ° C. for 20 minutes, exposure was performed with a saturated exposure amount of each blue photosensitive composition by a proximity exposure method using a proximity aligner. Next, after developing by shower using a 1.25 mass% sodium carbonate solution, washing with water and completing patterning. The substrate for evaluation was obtained by baking at 230 ° C. for 20 minutes in a clean oven.
得られたパターン形状をSEM観察し、ツノ段差の高さが0.1μm以上0.4μm以下のものを○、0.4μmを超えるものを×とした。 The obtained pattern shape was observed with an SEM, and the height of the horn step was 0.1 μm or more and 0.4 μm or less.
(評価結果)
実施例1〜12、比較例1〜18の結果を表7〜表12に示す。
(Evaluation results)
The results of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 18 are shown in Tables 7 to 12.
(1)まず赤色感光性組成物について考察する。
(1) First, the red photosensitive composition will be considered.
(a)樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(M/P)が0.20である比較例1においては、飽和露光量が300mJ/cm2を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。また,M/Pが0.20である比較例2では感度の点では良好であるものの、ツノ段差が0.4μmを超えている。これに対し、M/Pが0.30である実施例1,2においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.3以上である必要があることが分かる。 (A) In Comparative Example 1 where the ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (M / P) is 0.20, the saturation exposure amount exceeds 300 mJ / cm 2 , and the sensitivity is low, Unbearable for practical use. In Comparative Example 2 where M / P is 0.20, the sensitivity is good, but the horn step exceeds 0.4 μm. On the other hand, in Examples 1 and 2 where M / P is 0.30, the sensitivity is good and the horn step is small. From this, it is understood that M / P needs to be 0.3 or more in order to have a sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step.
(b)M/Pが0.50である比較例3,4では、ツノ段差が0.4μmを超えている。これに対し、M/Pが0.40である実施例3,4においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.4以下である必要があることが分かる。 (B) In Comparative Examples 3 and 4 where M / P is 0.50, the horn step exceeds 0.4 μm. On the other hand, in Examples 3 and 4 where M / P is 0.40, the sensitivity is also good and the horn step is small. From this, it can be seen that M / P needs to be 0.4 or less in order to have sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step.
(c)M/Pが0.30と0.40の間にあっても、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(I/M)が0.10である比較例5,6では、飽和露光量が300mJ/cm2を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。これに対し、I/Mが0.15である実施例1〜3においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.30と0.40の間にあって、かつ、I/Mが0.15以上である必要があることが分かる。 (C) Comparative Examples 5 and 6 in which the ratio (I / M) of the compound having an unsaturated double bond to the photopolymerization initiator is 0.10 even when M / P is between 0.30 and 0.40 Then, the saturation exposure amount exceeds 300 mJ / cm 2 , the sensitivity thereof is low, and it cannot be put into practical use. On the other hand, in Examples 1 to 3 where the I / M is 0.15, the sensitivity is good and the step difference is small. Therefore, in order to have a sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step, M / P is between 0.30 and 0.40, and I / M is 0.15 or more. I understand that it is necessary.
(2)次に緑色感光性組成物について考察する。 (2) Next, the green photosensitive composition will be considered.
(a)M/Pが0.20である比較例7,8においては、飽和露光量が300mJ/cm2を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。これに対し、M/Pが0.40である実施例5,6においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.3以上である必要があることが分かる。 (A) In Comparative Examples 7 and 8 where M / P is 0.20, the saturation exposure amount exceeds 300 mJ / cm 2 , the sensitivity thereof is low, and it cannot be put into practical use. On the other hand, in Examples 5 and 6 where M / P is 0.40, the sensitivity is good and the horn step is small. From this, it is understood that M / P needs to be 0.3 or more in order to have a sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step.
(b)M/Pが0.80である比較例9,10では、ツノ段差が0.4μmを超えている。これに対し、M/Pが0.60である実施例7,8においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.4以下である必要があることが分かる。 (B) In Comparative Examples 9 and 10 where M / P is 0.80, the horn step exceeds 0.4 μm. On the other hand, in Examples 7 and 8 where M / P is 0.60, the sensitivity is good and the horn step is small. From this, it can be seen that M / P needs to be 0.4 or less in order to have sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step.
(c)M/Pが0.40と0.60の間にあっても、I/Mが0.10である比較例11,12では、飽和露光量が300mJ/cm2を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。これに対し、I/Mが0.15である実施例5,7においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.30と0.40の間にあって、かつ、I/Mが0.15以上である必要があることが分かる。 (C) In Comparative Examples 11 and 12 where I / M is 0.10 even when M / P is between 0.40 and 0.60, the saturation exposure amount exceeds 300 mJ / cm 2 , and the sensitivity Is low and unbearable for practical use. On the other hand, in Examples 5 and 7 in which the I / M is 0.15, the sensitivity is good and the horn step is small. Therefore, in order to have a sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step, M / P is between 0.30 and 0.40, and I / M is 0.15 or more. I understand that it is necessary.
(3)次に青色感光性組成物について考察する。 (3) Next, the blue photosensitive composition will be considered.
(a)M/Pが0.40である比較例13,14においては、ツノ段差が0.4μmを超えている。これに対し、M/Pが0.60である実施例9,10においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、M/Pが0.3以上である必要があることが分かる。 (A) In Comparative Examples 13 and 14 where M / P is 0.40, the horn step exceeds 0.4 μm. On the other hand, in Examples 9 and 10 in which M / P is 0.60, the sensitivity is also good and the horn step is small. From this, it is understood that M / P needs to be 0.3 or more in order to have a sensitivity that can withstand practical use and to reduce the horn step.
(b)他方、M/Pが1.60である比較例15,16においても、ツノ段差が0.4μmを超えている。これに対し、M/Pが1.40である実施例11,12においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、M/Pが小さすぎても大きすぎてもツノ段差が大きくなり、このツノ段差を0.4μmとして、しかも、実用に耐える感度を有するためには、M/Pが0.60〜1.40である必要があることが分かる。 (B) On the other hand, in Comparative Examples 15 and 16 in which M / P is 1.60, the horn step exceeds 0.4 μm. On the other hand, in Examples 11 and 12 where M / P is 1.40, the sensitivity is also good and the horn step is small. Therefore, if the M / P is too small or too large, the horn step becomes large, and in order to set the horn step to 0.4 μm and to have sensitivity to withstand practical use, the M / P is 0.60. It can be seen that it should be ˜1.40.
(c)M/Pが0.60と1.40の間にあっても、I/Mが0.15である比較例17では、飽和露光量が300mJ/cm2を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。また、I/Mが0.15である比較例18では、感度は良好であるものの、パターン形状がオーバーハング形状であって、実用に耐えない。これに対し、I/Mが0.33である実施例9,11においては、感度も良好であり、ツノ段差も小さく、パターンの断面形状も順テーパー状である。このことから、実用に耐える感度を有し、ツノ段差を小さくし、かつ、順テーパー状とするためには、M/Pが0.60と1.40の間にあって、かつ、I/Mが0.33以上である必要があることが分かる。 (C) Even if M / P is between 0.60 and 1.40, in Comparative Example 17 where I / M is 0.15, the saturation exposure amount exceeds 300 mJ / cm 2 , and the sensitivity is low. Unbearable for practical use. Further, in Comparative Example 18 in which I / M is 0.15, the sensitivity is good, but the pattern shape is an overhang shape, which is not practical. On the other hand, in Examples 9 and 11 where the I / M is 0.33, the sensitivity is good, the step difference is small, and the cross-sectional shape of the pattern is a forward tapered shape. From this, in order to have a sensitivity that can withstand practical use, to reduce the horn step, and to form a forward taper, M / P is between 0.60 and 1.40, and I / M is It turns out that it needs to be 0.33 or more.
1 カラーフィルタ
2 透明基板
3 ブラックマトリクス
4 着色層
4a 赤色着色層
4b 緑色着色層
4c 青色着色層
5 オーバーコート層
6 ツノ段差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
カラーフィルタの表示領域のブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が0.1μm〜0.4μmの範囲であることを特徴とするカラーフィルタ。 A liquid crystal display panel in which a liquid crystal and a polymerizable composition are sealed between two substrates, and the alignment is fixed by irradiating the liquid crystal display panel containing the liquid crystal and the polymerizable composition with light. In the color filter used for the panel,
A color filter characterized in that a step formed by an overlap between a black matrix and a colored layer in a display area of the color filter is in a range of 0.1 to 0.4 μm.
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)が0.3以上0.4以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)が0.15以上の範囲にある、
ことを特徴とする赤色感光性組成物。 Consists of a resin, a compound having an unsaturated double bond, a photopolymerization initiator, a red colorant and a solvent,
The ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound having an unsaturated double bond / resin) is in the range of 0.3 to 0.4,
And the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is in the range of 0.15 or more.
The red photosensitive composition characterized by the above-mentioned.
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)が、0.4以上0.6以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)が、0.15以上の範囲にある、
ことを特徴とする緑色感光性組成物。 Consists of a resin, a compound having an unsaturated double bond, a photopolymerization initiator, a green colorant and a solvent,
The ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound / resin having an unsaturated double bond) is in the range of 0.4 to 0.6,
And the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is in the range of 0.15 or more.
The green photosensitive composition characterized by the above-mentioned.
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率(不飽和二重結合を有する化合物/樹脂)が0.6以上1.4以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率(光重合開始剤/不飽和二重結合を有する化合物)が、0.33以上の範囲にある、
ことを特徴とする青色感光性組成物。 Consists of a resin, a compound having an unsaturated double bond, a photopolymerization initiator, a blue colorant and a solvent,
The ratio of the resin and the compound having an unsaturated double bond (compound / resin having an unsaturated double bond) is in the range of 0.6 to 1.4,
And the ratio of the compound having an unsaturated double bond and the photopolymerization initiator (photopolymerization initiator / compound having an unsaturated double bond) is in the range of 0.33 or more.
A blue photosensitive composition characterized by the above.
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