JP2016098375A - 自発光感光性樹脂組成物、これから製造されたカラーフィルタおよび前記カラーフィルタを含む画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、自発光感光性樹脂組成物、これから製造されたカラーフィルタを含む画像表示装置に関し、より詳細には、量子ドット、散乱粒子、光重合性化合物、光重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、および溶剤を含む自発光感光性樹脂組成物、これから製造されたカラーフィルタを含む画像表示装置に関する。
【解決手段】前記組成を含むカラーフィルタは、従来のカラーフィルタの光効率の低下を解消し、これを画像表示装置に導入時、優れた色再現特性および高い光効率を維持し、多様な色表現を確保することで、高品位の鮮やかな画質を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、優れた色再現特性と高い光効率を確保することで、高品位の画質を実現することのできる自発光感光性樹脂組成物、これから製造されたカラーフィルタおよび画像表示装置に関する。

ディスプレイ産業は、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ ｔｕｂｅ）から、ＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）、ＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）などに代弁される平板ディスプレイに急激な変化を成し遂げてきている。そのうち、ＬＣＤは、薄くて軽く、かつ優れた解像力と低電力消耗などの利点があって、ほぼすべての産業で使用される画像表示装置に広く用いられており、今後も大きな市場拡大が予想される。

ＬＣＤは、光源から発生した白色光が液晶セルを通過しながら透過率が調節され、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを透過して出る３原色が混合されてフルカラーを実現する。

カラーフィルタは、白色光から赤色、緑色および青色の３つの色を抽出して微細な画素単位を可能にする薄膜フィルム型光学部品であって、１画素の大きさが数十から数百マイクロメートル程度である。このようなカラーフィルタは、それぞれの画素間の境界部分を遮光するために透明基板上に定められたパターンに形成されたブラックマトリックス層と、それぞれの画素を形成するために複数の色（通常、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ））の３原色を定められた手順に配列した画素部とが順に積層された構造を取っている。

したがって、カラーフィルタは、ＬＣＤにおいて色を表現する核心的な部品で、平板ディスプレイの普及に伴い、ノート型パソコン、モニタ、携帯端末などの幅広い用途に採用されてきた。より鮮やかな画質の実現と他のディスプレイとの品質優位のために、高色純度、高透過および低反射型カラーフィルタ製造技術が活発に研究されている。

一般的に、カラーフィルタは、顔料分散法、電着法、印刷法、染色法、転写法、インクジェット方式などによって３種以上の色相を透明基板上にコーティングして製造する。最近は、品質、程度、性能の面で優れた顔料分散型の感光性樹脂を用いた顔料分散法が主流をなす。

カラーフィルタを実現する方法の一つである顔料分散法は、黒色マトリックスが提供された透明な基質上に、着色剤を含めてアルカリ可溶性樹脂、光重合単量体、光重合開始剤、エポキシ樹脂、溶剤、その他添加剤を含む感光性樹脂組成物をコーティングし、形成しようとする形態のパターンを露光した後、非露光部位を溶剤で除去して熱硬化させる一連の過程を繰り返すことによって着色薄膜を形成する方法で、携帯電話、ノート型パソコン、モニタ、テレビなどのＬＣＤを製造するのに活発に応用されている。

顔料は、溶剤に溶けずに微細な粒子状態で存在するため、最近要求されるより鮮明でより多様な色相を表示するには限界点に達した。反面、染料は顔料より色特性に優れ、顔料を染料に代替しようとする研究が行われてきた。しかし、染料も光や溶剤に対する耐久性に劣るため、これを改善することや、染料が溶剤に溶けるものの、カラーフィルタの生産に使用される溶剤に対する十分な溶解度を確保することなどの問題が残っている。

また、染料や顔料を着色剤として用いる場合、光源の透過効率を低下させる問題を引き起こす。前記透過効率の低下は、結果的に画像表示装置の色再現性を低くして、結局、高品質の画面の実現を困難にする。

そこで、優れたパターン特性だけでなく、より多様な色相表現、高い色再現率と共に、高輝度および高コントラストなどのさらに向上した性能の要求に応じて、染料や顔料の代わりに自己発光する量子ドットの使用が提案された。

量子ドットは、光源によって自己発光し、可視光線および赤外線領域の光を発生させるために使用される。量子ドットは、バルク励起子ボーア半径（ｂｕｌｋ ｅｘｃｉｔｏｎ Ｂｏｈｒ ｒａｄｉｕｓ）よりも小さい、１ｎｍ〜２０ｎｍの直径を通常有するＩＩ−ＶＩ、ＩＩＩ−Ｖ、ＩＶ−ＶＩ材料の小さな結晶である。量子拘束効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）によって、量子ドットの電子状態間のエネルギー差は量子ドットの組成および物理的大きさ両方の関数である。したがって、量子ドットの光学および光電子特性は、量子ドットの物理的大きさを変化させることによってチューニングおよび調整できる。量子ドットは、吸収開始（ｏｎｓｅｔ）波長よりも短い波長を吸収し、吸収開始波長で光を放出する。量子ドットの発光スペクトルの帯域幅は、温度依存性ドップラー拡張（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）、ハイゼンベルグの不確定性原理（Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）、および量子ドットの大きさ分布に関連する。与えられた量子ドットにおいて、量子ドットの放出帯域は大きさを変化させることによって制御できる。したがって、量子ドットは、通常の染料や顔料を用いて到達不可な（ｕｎａｔｔａｉｎａｂｌｅ）色の範囲を生成することができる。

しかし、量子ドットは、ナノレベルの大きさによって、本質的に非散乱粒子である。したがって、光が量子ドットの含まれたカラーフィルタを通過する時、他の染料や顔料の場合よりもはるかに短い光学経路を有する。カラーフィルタの厚みが十分でない以上、大部分の光が量子ドットによって吸収される。そこで、カラーフィルタの厚みを調節したり、量子ドットの濃度を増加させたり、散乱粒子を導入するなどの方法が提案されているが、このうち、厚みや濃度を調節する場合、色均一性の側面で問題が発生する。

そこで、カラーフィルタに散乱粒子を導入する方式において、特許文献１は、量子ドットの含まれた色変換媒介層とは別途に、有機素材からなる散乱粒子を含む光拡散層を有する液晶表示装置を言及している。この場合、追加の層の実現によって、工程が煩わしくなり、厚みが増加する問題が発生する。

特許文献２は、無機素材からなる散乱粒子を量子ドットの含まれた層に共に含む照明デバイスを提示している。この時使用する散乱粒子は、その大きさが数から数百マイクロメートル（μｍ）レベルと粒子サイズが大きすぎて、塗膜品質が低下する問題が発生する。特に、散乱粒子の大きさが数百マイクロメートル（μｍ）の場合、塗膜の厚みは、少なくともこれを一定に分散させられる厚みにならなければならないため、全体的なカラーフィルタの厚み上昇をもたらす。

これらの特許は、量子ドットと散乱粒子を用いてカラーフィルタの光効率の向上を図っているが、多層構造を取ったり、使用する散乱粒子の平均粒径がマイクロメートル（μｍ）レベルであるので、その効果も十分でない。

韓国公開特許第２０１０−００３７２８３号公報 韓国公開特許第２０１４−０１０９３２７号公報

そこで、微細パターンの形成が容易で、高い色再現率および光効率を確保するために多角的に研究した結果、本出願人は、量子ドットと共に、数百ナノメートルレベルの散乱粒子を特定含有量で使用する場合、輝度に影響を与えることなく、上記の問題を解決できることを確認し、本発明を完成した。

したがって、本発明の目的は、優れた色再現特性と高い光効率を確保することのできる自発光感光性樹脂組成物を提供することである。

また、本発明の他の目的は、前記自発光樹脂組成物を含むカラーフィルタを有することで、高品位の鮮やかな画質を実現することのできる画像表示装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、自発光感光性樹脂組成物であって、
量子ドット、散乱粒子、光重合性化合物、光重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、および溶剤を含み、
前記散乱粒子は、平均粒径が３０〜１０００ｎｍの金属酸化物であることを特徴とする。

この時、前記金属酸化物は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ、Ｉｎ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１種の金属を含む酸化物であることを特徴とする。

また、本発明は、前記自発光感光性樹脂組成物で製造されたカラーフィルタおよびこれを含む画像表示装置を特徴とする。

本発明に係る自発光感光性樹脂組成物は、カラーフィルタにおける光効率低下の問題を解消することができる。

前記自発光感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタは、微細パターンの形成に優れ、前記カラーフィルタが導入された画像表示装置は、高輝度を維持し、優れた色再現特性と高い光効率を確保することで、鮮やかな画質を実現することができる。

画像表示装置内のカラーフィルタの役割を示す模式図である。

本発明は、画像表示装置のカラーフィルタに使用可能な自発光感光性樹脂組成物を提示する。

特に、本発明では、カラーフィルタの組成に量子ドットと散乱粒子を必須成分とする自発光感光性樹脂組成物を提示し、前記量子ドットは、色相を示す光が自発放出されるため、色再現特性に優れ、数百ナノレベルの平均粒径を有する散乱粒子を通して自発放出された光の経路を増加させることで、カラーフィルタにおける全体的な光効率を高めることができる。また、前記自発光感光性樹脂組成物でカラーフィルタの画素ピクセルを製造することにより、微細パターンを容易に形成することができるという利点を確保する。

前記量子ドットおよび散乱粒子と共に、本発明に係る自発光感光性樹脂組成物は、光重合性化合物、光重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、および溶剤を含む。

以下、各組成を説明する。

量子ドットは、ナノサイズの半導体物質である。原子が分子をなし、分子は、クラスターという小さな分子の集合体を構成してナノ粒子をなすが、このようなナノ粒子が特に半導体特性を呈している時、これを量子ドットという。量子ドットは、外部からエネルギーを受けて浮いた状態に至ると、自ら該当するエネルギーバンドギャップに応じたエネルギーを放出する。

本発明に係る量子ドットは、光による刺激で発光できる量子ドットであれば特に限定はなく、例えば、ＩＩ−ＶＩ族半導体化合物；ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物；ＩＶ−ＶＩ族半導体化合物；ＩＶ族元素またはこれを含む化合物；およびこれらの組み合わせからなる群より選択されてもよい。これらは、単独または２種以上を混合して使用できる。

前記ＩＩ−ＶＩ族半導体化合物は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物；ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物；およびＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択されてもよく、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物；ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、およびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物；およびＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂ、およびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択されてもよく、前記ＩＶ−ＶＩ族半導体化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物；ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物；およびＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択されてもよく、前記ＩＶ族元素またはこれを含む化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される元素化合物；およびＳｉＣ、ＳｉＧｅ、およびこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物からなる群より選択されてもよい。

また、前記量子ドットは、均質な（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）単一構造；コア−シェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）、グラジエント（ｇｒａｄｉｅｎｔ）構造などのような二重構造；またはこれらの混合構造であってもよい。

前記コア−シェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）の二重構造において、それぞれのコア（ｃｏｒｅ）とシェル（ｓｈｅｌｌ）をなす物質は、前記言及された互いに異なる半導体化合物からなってもよい。例えば、前記コアは、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＰｂＳｅ、ＡｇＩｎＺｎＳ、およびＺｎＯからなる群より選択された１つ以上の物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。前記シェルは、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＳ、ＴｉＯ、ＳｒＳｅ、およびＨｇＳｅからなる群より選択された１つ以上の物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。

通常のカラーフィルタの製造に使用される着色感光性樹脂組成物が色相実現のために赤、緑、青の着色剤を含むのと同じく、本発明の量子ドットも赤色を示す量子ドット、緑色を示す量子ドット、および青色を示す量子ドットに分類され、本発明に係る量子ドットは、前述の赤色、緑色、青色、およびこれらの組み合わせから選択された１種であってよい。

前記量子ドットは、湿式化学工程（ｗｅｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）、有機金属化学蒸着工程、または分子線エピタキシ工程によって合成できる。

前記湿式化学工程は、有機溶剤に前駆体物質を入れて粒子を成長させる方法である。結晶が成長する時、有機溶剤が自然に量子ドット結晶の表面に配位されて分散剤の役割を果たして結晶の成長を調節するため、前記有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ、ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や分子線エピタキシ（ＭＢＥ、ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ）のような気相蒸着法よりも簡単で安価な工程によりナノ粒子の成長を制御することができる。

本発明に係る量子ドットの含有量は特に限定されず、例えば、自発光感光性樹脂組成物１００重量％中、３〜８０重量％、好ましくは５〜７０重量％含まれてもよい。この時、含有量が３重量％未満であれば、発光効率がわずかであり、８０重量％超過であれば、相対的に他の組成の含有量が不足して画素パターンを形成しにくい問題がある。

前記量子ドットと共に、本発明の特徴となる散乱粒子は、カラーフィルタの光効率を増加させるために使用する。光源から照射された光はカラーフィルタに臨界角を持って入射するが、この時、入射した光や量子ドットによって自発放出される自発放出光は、散乱粒子と会いながら光経路の増加によって発光強度が強まり、結果的にカラーフィルタの光効率を増加させる。

前記散乱粒子は、通常の無機材料がすべて可能であり、好ましくは、金属酸化物を使用する。

前記金属酸化物は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ、Ｉｎ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１種の金属を含む酸化物が可能である。

具体的には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔｉ_３Ｏ_５、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ、ＭｇＯ、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１種が可能である。必要な場合、アクリレートなどの不飽和結合を有する化合物で表面処理された材質も使用可能である。

前記散乱粒子は、カラーフィルタの発光強度を十分に向上させられるように平均粒径および全体組成物中における含有量を限定する。

好ましくは、散乱粒子は、１０〜１０００ｎｍの平均粒径を有すればよく、好ましくは１００〜５００ｎｍの範囲のものを使用する。この時、粒子サイズが小さすぎると、量子ドットから放出された光の十分な散乱効果を期待することができず、これと逆に大きすぎる場合には、組成物中に沈んだり均一な品質の自発光層表面が得られないため、前記範囲内で適宜調節して使用する。

また、自発光感光性樹脂組成物１００重量％中において０．１〜５０重量％を使用すればよく、好ましくは０．５〜３０重量％使用してもよい。仮に、散乱粒子の含有量が前記範囲未満であれば、得ようとする発光強度を確保することができず、これと逆に前記範囲を超える場合、それ以上の発光強度の増加効果がわずかであるだけでなく、組成物の安定性低下の問題が発生するため、前記範囲内で適宜使用する。

このような量子ドットおよび散乱粒子と共に、本発明に係る自発光感光性樹脂組成物は、光重合性化合物を含む。

本発明の自発光感光性樹脂組成物に含有される光重合性化合物は、光および後述する光重合開始剤の作用で重合可能な化合物であって、単官能単量体、２官能単量体、その他の多官能単量体などが挙げられる。

単官能単量体の具体例としては、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、Ｎ−ビニルピロリドンなどが挙げられる。２官能単量体の具体例としては、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのビス（アクリロイルオキシエチル）エーテル、３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

その他の多官能単量体の具体例としては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシレーテッドトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシレーテッド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、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、エトキシレーテッドジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、プロポキシレーテッドジペンタエリスリトールヘキサ（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、下記化学式１および２のように、水酸基あるいはカルボン酸基を有するジペンタエリスリトール（ポリ）アクリレートなどが挙げられる。

（前記化学式１において、Ｒ_１はアクリレート基またはメタクリレート基であり、Ｒ_２は水素、アクリロイル基またはメタクリロイル基である。）

（前記化学式２において、Ｒ_３〜Ｒ_５は互いに同一または異なり、それぞれＯＨ、炭素数１〜４のアルキル基、アクリレート基、メタクリレート基、または−ＯＲ_７である。この時、Ｒ_３〜Ｒ_５のうちの少なくとも１つはアクリレート基またはメタクリレート基であり、Ｒ_７は

である。Ｒ_６は−Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ_２ＣＨ_２Ｃ（＝Ｏ）ＯＨである。Ｒ_８およびＲ_９はアクリレート基またはメタクリレート基であり、Ｒ_１０は水素、アクリロイル基、メタクリロイル基、または−Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ_２ＣＨ_２Ｃ（＝Ｏ）ＯＨである。）

本発明の光重合性化合物は、これらのうち、２官能以上の多官能単量体が使用されてもよく、より好ましくは、カルボン酸基含有５官能光重合性化合物を用いることができる。

５官能以上の光重合性化合物を用いる場合、画素パターンの形成により優れている。特に、カルボン酸基が含有された５官能光重合性化合物の場合には、量子ドットの粒子凝集による発光特性の低下がなく、光反応性に優れて発光性に優れた画素パターンを形成することができる。

前記光重合性化合物の含有量は、自発光感光性樹脂組成物１００重量％に対して、通常５〜７０質量％、好ましくは１０〜６０質量％の範囲で使用される。この時、前記光重合性化合物が前述の含有量範囲で使用される場合、光源に対して画素パターンの形成が容易であるので好ましい。仮に、含有量が５質量％未満であれば、光による光硬化度が低下して画素パターンの形成が困難になり、逆に７０質量％を超えると、パターン剥離の問題が発生する問題がある。

光重合開始剤は、前記光重合性化合物の重合を開始するための化合物に制限されないが、トリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、オキシム化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される１種の化合物である。

前記光重合開始剤を含む自発光感光性樹脂組成物は高感度であり、この組成物を用いて形成されるカラーフィルタの画素ピクセルは、その画素部の強度やパターン性が良好になる。

トリアジン系化合物としては、例えば、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシフェニル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシナフチル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−ピペロニル−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシスチリル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−［２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル］−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−［２−（フラン−２−イル）エテニル］−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−［２−（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）エテニル］−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−［２−（３，４−ジメトキシフェニル）エテニル］−１，３，５−トリアジンなどが挙げられる。

アセトフェノン系化合物としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−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−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−（１−メチルビニル）フェニル］プロパン−１−オンのオリゴマーなどが挙げられる。また、下記化学式３に示す化合物が挙げられる。

（前記化学式３において、Ｒ_１〜Ｒ_４はそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、ＯＨ、炭素数１〜１２のアルキル基で置換もしくは非置換のフェニル基、炭素数１〜１２のアルキル基で置換もしくは非置換のベンジル基、または炭素数１〜１２のアルキル基で置換もしくは非置換のナフチル基である。）

前記化学式３に示す化合物の具体例としては、２−メチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）エタン−１−オン、２−エチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）エタン−１−オン、２−プロピル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）エタン−１−オン、２−ブチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）エタン−１−オン、２−メチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）プロパン−１−オン、２−メチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、２−エチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）プロパン−１−オン、２−エチル−２−アミノ（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、２−メチル−２−メチルアミノ（４−モルホリノフェニル）プロパン−１−オン、２−メチル−２−ジメチルアミノ（４−モルホリノフェニル）プロパン−１−オン、２−メチル−２−ジエチルアミノ（４−モルホリノフェニル）プロパン−１−オンなどが挙げられる。

前記ビイミダゾール化合物としては、例えば、２，２’−ビス（２−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダゾール、２，２’−ビス（２，３−ジクロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダゾール、２，２’−ビス（２−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラ（アルコキシフェニル）ビイミダゾール、２，２’−ビス（２−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラ（トリアルコキシフェニル）ビイミダゾール、４，４’，５，５’位のフェニル基がカルボアルコキシ基によって置換されているイミダゾール化合物などが挙げられる。これらのうち、２，２’ビス（２−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダゾール、２，２’−ビス（２，３−ジクロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダゾールが好ましく使用される。

前記オキシム化合物としては、下記化学式４〜６に示す。

これに加えて、本発明の効果を阻害しない場合、通常使用されている光重合開始剤を追加的に用いることができる。例えば、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、アントラセン系化合物、その他の光重合開始剤などが挙げられる。これらは、それぞれ単独または２種以上を組み合わせて使用できる。

ベンゾイン系化合物としては、例えば、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、ベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。

ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、０−ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルスルフィド、３，３’，４，４’−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、２，４，６−トリメチルベンゾフェノン、４，４’−ジ（Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノ）−ベンゾフェノンなどが挙げられる。

チオキサントン系化合物としては、例えば、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。

アントラセン系化合物としては、例えば、９，１０−ジメトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジメトキシアントラセン、９，１０−ジエトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジエトキシアントラセンなどが挙げられる。

その他の光重合開始剤としては、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シド、１０−ブチル−２−クロロアクリドン、２−エチルアントラキノン、ベンジル、９，１０−フェナントレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物などが用いられる。

また、前記光重合開始剤に光重合開始補助剤を併用すると、これらを含む自発光感光性樹脂組成物がさらに高感度になり、カラーフィルタを形成する際の生産性が向上するので好ましい。

使用可能な光重合開始補助剤としては、アミン化合物、カルボン酸化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される１種の化合物が好ましく用いられる。

アミン化合物の具体例としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどの脂肪族アミン化合物、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（通称：ミヒラーケトン）、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンなどの芳香族アミン化合物が挙げられる。アミン化合物としては、芳香族アミン化合物が好ましく使用される。

カルボン酸化合物の具体例としては、フェニルチオ酢酸、メチルフェニルチオ酢酸、エチルフェニルチオ酢酸、メチルエチルフェニルチオ酢酸、ジメチルフェニルチオ酢酸、メトキシフェニルチオ酢酸、ジメトキシフェニルチオ酢酸、クロロフェニルチオ酢酸、ジクロロフェニルチオ酢酸、Ｎ−フェニルグリシン、フェノキシ酢酸、ナフチルチオ酢酸、Ｎ−ナフチルグリシン、ナフトキシ酢酸などの芳香族ヘテロ酢酸類が挙げられる。

このような光重合開始剤の含有量は、全体組成物１００重量％中、０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１５重量％であり、光重合開始補助剤の含有量は、光重合開始剤１００重量部対比、通常１〜２００重量部、好ましくは１０〜１００重量部である。

前記光重合開始剤の含有量が前記範囲にあれば、自発光感光性樹脂組成物が高感度化され、画素部の強度や、この画素部の表面における平滑性が良好になる傾向があるので好ましい。また、光重合開始補助剤の含有量が前記範囲にあれば、自発光感光性樹脂組成物の感度効率性がさらに高まり、この組成物を用いて形成されるカラーフィルタの生産性が向上する傾向があるので好ましい。

アルカリ可溶性樹脂は、光や熱の作用による反応性およびアルカリ溶解性を有し、これは、カラーフィルタ製造のための現像段階で使用されたアルカリ性現像液に溶解可能な結合剤樹脂であればいずれも使用可能である。

好ましくは、前記アルカリ可溶性樹脂は、２０〜２００（ＫＯＨｍｇ／ｇ）の酸価を有するものを選定して使用する。酸価は、アクリル系重合体１ｇを中和するのに必要な水酸化カリウムの量（ｍｇ）として測定される値で溶解性に関与する。樹脂の酸価が前記範囲に属すると、現像液中の溶解性が向上して非露出部が溶解しやすく、感度が増加して、結果的に露出部のパターンが現像時に残って残膜率（ｆｉｌｍ ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｒａｔｉｏ）が改善されるという利点がある。

また、前記アルカリ可溶性樹脂は、カラーフィルタに用いるための表面硬度向上のために、分子量および分子量分布度（ＭＷ／ＭＮ）の限定を考慮することができる。好ましくは、重量平均分子量が３，０００〜２００，０００Ｄａ、好ましくは５，０００〜１００，０００Ｄａとなるようにし、分子量分布度は１．５〜６．０、好ましくは１．８〜４．０の範囲を有するように直接重合したり購入して使用する。前記範囲の分子量および分子量分布度を有するアルカリ可溶性樹脂は、すでに言及した硬度が向上し、高い残膜率だけでなく、現像液中の非露出部の溶解性が卓越で、解像度を向上させることができる。

前記アルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基含有不飽和単量体の重合体、またはこれと共重合可能な不飽和結合を有する単量体との共重合体、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１種を含む。

この時、カルボキシル基含有不飽和単量体は、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和トリカルボン酸などが可能である。具体的には、不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸、桂皮酸などが挙げられる。不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられる。不飽和多価カルボン酸は、酸無水物であってもよく、具体的には、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物などが挙げられる。また、不飽和多価カルボン酸は、そのモノ（２−メタクリロイルオキシアルキル）エステルであってもよく、例えば、コハク酸モノ（２−アクリロイルオキシエチル）、コハク酸モノ（２−メタクリロイルオキシエチル）、フタル酸モノ（２−アクリロイルオキシエチル）、フタル酸モノ（２−メタクリロイルオキシエチル）などが挙げられる。不飽和多価カルボン酸は、その両末端のジカルボキシ重合体のモノ（メタ）アクリレートであってもよく、例えば、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などが挙げられる。これらカルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独または２種以上を混合して使用できる。

また、カルボキシル基含有不飽和単量体と共重合可能な単量体は、芳香族ビニル化合物、不飽和カルボン酸エステル化合物、不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物、不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物、カルボン酸ビニルエステル化合物、不飽和エーテル類化合物、シアン化ビニル化合物、不飽和イミド類化合物、脂肪族共役ジエン類化合物、分子鎖の末端にモノアクリロイル基またはモノメタクリロイル基を有する巨大単量体、バルキー性単量体、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１種が可能である。

より具体的には、前記共重合可能な単量体は、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、ｐ−クロロスチレン、ｏ−メトキシスチレン、ｍ−メトキシスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｏ−ビニルベンジルメチルエーテル、ｍ−ビニルベンジルメチルエーテル、ｐ−ビニルベンジルメチルエーテル、ｏ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、ｍ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、ｐ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、インデンなどの芳香族ビニル化合物；メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、ｉ−プロピルアクリレート、ｉ−プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｉ−ブチルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、３−ヒドロキシブチルアクリレート、３−ヒドロキシブチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、２−メトキシエチルメタクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールメタクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンタジエニルアクリレート、ジシクロペンタジエチルメタクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、ノルボルニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルメタクリレート、グリセロールモノアクリレート、グリセロールモノメタクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル；２−アミノエチルアクリレート、２−アミノエチルメタクリレート、２−ジメチルアミノエチルアクリレート、２−ジメチルアミノエチルメタクリレート、２−アミノプロピルアクリレート、２−アミノプロピルメタクリレート、２−ジメチルアミノプロピルアクリレート、２−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、３−アミノプロピルアクリレート、３−アミノプロピルメタクリレート、３−ジメチルアミノプロピルアクリレート、３−ジメチルアミノプロピルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物；グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル化合物；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどの不飽和エーテル化合物；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどのシアン化ビニル化合物；アクリルアミド、メタクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、Ｎ−２−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ−２−ヒドロキシエチルメタクリルアミドなどの不飽和アミド類；マレイミド、ベンジルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミドなどの不飽和イミド化合物；１，３−ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの脂肪族共役ジエン類；およびポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ−ｎ−ブチルアクリレート、ポリ−ｎ−ブチルメタクリレート、ポリシロキサンの重合体分子鎖の末端にモノアクリロイル基またはモノメタクリロイル基を有する巨大単量体類；比誘電定数値を低下させられるノルボルニル骨格を有する単量体、アダマンタン骨格を有する単量体、ロジン骨格を有する単量体などのバルキー性単量体が使用可能である。

このようなアルカリ可溶性樹脂の含有量は、全体組成物１００重量％中、５〜８０重量％、好ましくは１０〜７０重量％含まれてもよい。アルカリ可溶性樹脂の含有量が５〜８０重量％の範囲内の場合、現像液への溶解性が十分でパターンの形成が容易であり、現像時に露光部の画素部分の膜減少が防止され、非画素部分の欠落性が良好になる。

溶剤は、前記言及したような組成を溶解または分散させられるものであればいずれも使用し、本発明において特に限定しない。代表的には、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、アルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類、芳香族炭化水素類、ケトン類、低級および高級アルコール類、環状エステル類などが挙げられる。より具体的には、前記溶剤として、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのアルキレングリコールモノアルキルエーテル類；ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、およびメトキシペンチルアセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類；３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類；γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。

前記溶剤のうち、塗布性、乾燥性の面で、好ましくは、前記溶剤のうち、沸点が１００〜２００℃の有機溶剤が挙げられ、より好ましくは、アルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、３−エトキシプロピオン酸エチルや、３−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類が挙げられ、さらに好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチルなどが挙げられる。これら溶剤は、それぞれ単独または２種類以上を混合して使用できる。

このような溶剤は、全体組成物１００重量％を満足するように、残部として使用できる。このような含有量は、組成の分散安定性および製造工程における工程の容易性（例、塗布性）を考慮して選定された範囲である。

本発明に係る自発光感光性樹脂組成物は、湿式コーティングによってカラーフィルタを製造することができ、この時、湿式コーティング方法として、ロールコーター、スピンコーター、スリットアンドスピンコーター、スリットコーター（ダイコーターともいう）、インクジェットなどの塗布装置が用いられる。

本発明は、前述の自発光感光性樹脂組成物で製造されたカラーフィルタを提供する。

本発明のカラーフィルタは、画像表示装置に適用される場合に、光源の光によって自己発光し、散乱粒子を通して光経路を増加させるため、より優れた光効率を実現することができる。また、色相を有する光が放出されるものであるため、色再現性がより優れ、光ルミネッセンスによって全方向に光が放出されるため、視野角も改善できる。

特に、カラーフィルタに別途の散乱粒子を含む層を形成する方式ではなく、１つの層に量子ドット、散乱粒子を同時に含めて１つの層をなすため、工程の簡素化だけでなく、カラーフィルタの薄膜化を達成することができる。

前記カラーフィルタは、基板と、前記基板の上部に形成されたパターン層とを含む。

前記基板は、カラーフィルタ自体の基板であってよく、またはディスプレイ装置などにカラーフィルタが位置する部位であってもよいもので、特に制限はない。例えば、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ）、または高分子基板が用いられる。具体的には、高分子基板は、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）またはポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）などであってもよい。

前記パターン層は、本発明の自発光感光性樹脂組成物を含む層で、前記自発光感光性樹脂組成物を塗布し、所定のパターンに露光、現像および熱硬化して形成された層であってよい。

本発明の一実施形態によれば、前記自発光感光性樹脂組成物で形成されたパターン層は、赤色量子ドットを含む赤色パターン層、緑色量子ドットを含む緑色パターン層、および青色量子ドットを含む青色パターン層を備えることができる。光照射時、赤色パターン層は赤色光を、緑色パターン層は緑色光を、青色パターン層は青色光を放出する。

その場合に、画像表示装置に適用時、光源の放出光が特に限定されないが、より優れた色再現性の側面で青色光を放出する光源を用いることができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記パターン層は、赤色パターン層、緑色パターン層、および青色パターン層のうちの２種の色相のパターン層のみを備えてもよい。その場合には、前記パターン層は、量子ドットを含まない透明パターン層をさらに備える。

２種の色相のパターン層のみを備える場合には、それに含まない残りの色相を示す波長の光を放出する光源を用いることができる。例えば、赤色パターン層および緑色パターン層を含む場合には、青色光を放出する光源を使用してもよい。その場合に、赤色量子ドットは赤色光を、緑色量子ドットは緑色光を放出し、透明パターン層は青色光がそのまま透過して青色を示す。

前述の基板およびパターン層を含むカラーフィルタは、各パターンの間に形成された隔壁をさらに含むことができ、ブラックマトリックスをさらに含んでもよい。また、カラーフィルタのパターン層の上部に形成された保護膜をさらに含んでもよい。

また、本発明は、前記カラーフィルタを含む画像表示装置を提供する。

前記画像表示装置は、通常の液晶表示装置だけでなく、電界発光表示装置、プラズマ表示装置、電界放出表示装置などの各種画像表示装置が使用可能である。

本発明に係る画像表示装置は、光効率に優れて高い輝度を示し、色再現性に優れ、広い視野角を有する。

以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、これらの実施例は本発明を例示するものに過ぎず、添付した特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の範疇および技術思想の範囲内で実施例に対する多様な変更および修正が可能であることは当業者にとって明らかであり、このような変形および修正が添付した特許請求の範囲に属することも当然である。

製造例１．ＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）構造の緑色量子ドットＡ−１の合成

ＣｄＯ（０．４ｍｍｏｌ）と酢酸亜鉛（Ｚｉｎｃ ａｃｅｔａｔｅ）（４ｍｍｏｌ）、オレイン酸（Ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ）（５．５ｍＬ）を、１−オクタデセン（１−Ｏｃｔａｄｅｃｅｎｅ）（２０ｍＬ）と共に反応器に入れて、１５０℃に加熱して反応させた。以後、亜鉛にオレイン酸が置換されることによって生成された酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）を除去するために、前記反応物を１００ｍＴｏｒｒの真空下、２０分間放置した。

その後、３１０℃の熱を加えて透明な混合物を得た後、これを２０分間３１０℃を維持後、０．４ｍｍｏｌのＳｅ粉末と２．３ｍｍｏｌのＳ粉末を３ｍＬのトリオクチルホスフィン（ｔｒｉｏｃｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）に溶解させたＳｅおよびＳ溶液を、Ｃｄ（ＯＡ）_２およびＺｎ（ＯＡ）_２溶液が入っている反応器に迅速に注入した。これから得た混合物を３１０℃で５分間成長させた後、氷浴（ｉｃｅ ｂａｔｈ）を用いて成長を中断させた。

その後、エタノールで沈殿させて、遠心分離機を用いて量子ドットを分離し、余分の不純物はクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）とエタノールを用いて洗い流すことにより、オレイン酸で安定化された、コア粒径とシェル厚みの合計が３〜５ｎｍの粒子が分布されたＣｄＳｅ（コア）／ＺｎＳ（シェル）構造の量子ドットＡ−１を得た。

製造例２．アルカリ可溶性樹脂の合成

撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えたフラスコを用意し、一方、Ｎ−ベンジルマレイミド４５重量部、メタクリル酸４５重量部、トリシクロデシルメタクリレート１０重量部、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート４重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、ＰＧＭＥＡ）４０重量部を投入後撹拌混合して、モノマー滴下ロートを用意し、ｎ−ドデカンジオール６重量部、ＰＧＭＥＡ２４重量部を入れて撹拌混合して、連鎖移動剤滴下ロートを用意した。

以後、フラスコにＰＧＭＥＡ３９５重量部を導入し、フラスコ内の雰囲気を空気から窒素にした後撹拌しながら、フラスコの温度を９０℃まで昇温した。

次に、モノマーおよび連鎖移動剤を滴下ロートから滴下開始した。滴下は９０℃を維持しながらそれぞれ２時間進行させ、１時間後に１１０℃に昇温して３時間維持後、ガス導入管を導入させて、酸素／窒素＝５／９５（ｖ／ｖ）混合ガスのバブリングを開始した。

次に、グリシジルメタクリレート１０重量部、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）０．４重量部、トリエチルアミン０．８重量部をフラスコ内に投入して、１１０℃で８時間反応を継続し、その後、室温まで冷却しながら、固形分２９．１重量％、重量平均分子量３２，０００、酸価が１１４ｍｇＫＯＨ／ｇのアルカリ可溶性樹脂を得た。

実施例１〜１６および比較例１〜６：単層カラーフィルタの製造

下記表１〜４に記載されているように、それぞれ成分を混合した後、全体固形分が２０重量％となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈した後、十分に撹拌して、自発光感光性樹脂組成物を得た。表１は、実施例および比較例で使用した散乱粒子の種類について示した。また、表２は、散乱粒子を、ＴｉＯ_２を用いた実施例の組成を示し、表３は、Ａｌ_２Ｏ_３を用いた実施例およびＴｉＯ_２の含有量を異ならせた実施例の組成を示した。これに加えて、表４には、比較例で使用した組成を示した。

前記実施例１〜１６および比較例１〜６で製造された自発光感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルタを製造した。すなわち、前記それぞれの自発光感光性樹脂組成物をスピンコーティング法でガラス基板上に塗布した後、加熱板上に置いて１００℃の温度で３分間維持して、薄膜を形成させた。

次に、前記薄膜上に、横ｘ縦２０ｍｍｘ２０ｍｍの正方形の透過パターンと１〜１００μｍのライン／スペースパターンとを有する試験フォトマスクを乗せて、試験フォトマスクとの間隔を１００μｍにして紫外線を照射した。

この時、紫外線光源はウシオ電機（株）製の超高圧水銀ランプ（商品名ＵＳＨ−２５０Ｄ）を用いて、大気雰囲気下、２００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量（３６５ｎｍ）で光照射し、特別な光学フィルタは用いなかった。

前記紫外線の照射された薄膜をｐＨ１０．５のＫＯＨ水溶液現像溶液に８０秒間浸漬して現像した。この薄膜が被せられたガラス板を蒸留水を用いて洗浄した後、窒素ガスを吹き付けて乾燥し、１５０℃の加熱オーブンで１０分間加熱して、カラーフィルタパターンを製造した。前記製造された自発光カラーパターンのフィルム厚みは５．０μｍであった。

比較例７：多層カラーフィルタの製造

前記実施例１の組成において、量子ドットは含まず、散乱粒子Ｅ−１を３５重量％含む第１組成物と、散乱粒子は含まず、量子ドットＡ−１のみを３５重量％含む第２組成物とを製造した。

カラーフィルタの製造方法は前記と同様であるが、比較例７では、基板に第１組成物、第２組成物を順次に積層した。

実験例１：微細パターンの測定

前記実施例１〜１６および比較例１〜６で製造された自発光感光性樹脂を用いて製造されたカラーフィルタのうち、１００μｍに設計されたライン／スペースパターンマスクを介して得られた、パターンの大きさをＯＭ装備（ＥＣＬＩＰＳＥ ＬＶ１００ＰＯＬニコン社）によりパターンの大きさを測定した。

ライン／スペースパターンマスクの設計値と、得られた微細パターンの測定値との差が２０ｕｍ以上であれば、微細画素の実現が困難になり、マイナス値を有すると、工程不良をもたらす臨界数値を意味する。表５を参照すれば、本発明により量子ドットと散乱粒子を同時に用いても微細パターンの形成に問題がないことを確認することができた。

実験例２：発光強度の測定

前記実施例１〜１６および比較例１〜６で製造された自発光感光性樹脂を用いて製造されたカラーフィルタのうち、２０ｘ２０ｍｍの正方形のパターンに形成された部分に、３６５ｎｍのＴｕｂｅ型４Ｗ ＵＶ照射機（ＶＬ−４ＬＣ、ＶＩＬＢＥＲ ＬＯＵＲＭＡＴ）により光変換された領域を測定し、実施例１〜１２および比較例１〜３および比較例５〜６は５２０ｎｍ領域を、実施例１３〜１６および比較例４は６４０ｎｍ領域における発光強度をＳｐｅｃｔｒｕｍ ｍｅｔｅｒ（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社）を用いて測定した。

測定された発光強度が高いほど、光効率が高いことを意味する。そこで、表６をみると、量子ドットと散乱粒子を使用しなかった比較例３および４に比べて、実施例１〜１６の場合、発光強度が向上したことを確認することができた。また、積層された構造を有する比較例７の場合、散乱粒子のみを含有する層において光源の吸収が発生し、自発光層に到達する光源の強度が減少し、これによって光効率が低下したことを確認することができた。

実験例３：沈降安定性の評価

前記実施例および比較例により製造された自発光感光性樹脂組成物を１００ｍｌメスシリンダに５０ｍｌを投入後、散乱体の沈降による上層部の相分離現象を肉眼で確認した。

評価はそれぞれ６、１８、３６、７２、１００時間ごとに確認して、各サンプルが５ｍｌ以上相分離が確認された時間を測定した。

一般的に、散乱体の沈降は自然的な現象であるが、カラーフィルタ作製工程中に相分離が起こると、コーティング安定性に問題を引き起こすことがある。したがって、サンプルの相分離が確認された時間が６時間以上であれば、組成物の安定性に問題がないと判断することができる。

前記表７を参照すれば、実施例１〜１６がいずれも６時間以上の沈降安定性を示していて、組成物の安定性に問題がないことを確認することができた。

本発明に係る自発光感光性樹脂組成物は、画像表示装置のカラーフィルタに導入され、優れた色再現特性および輝度を維持することで、高品位の鮮やかな画質を実現することができる。

１：基板
３：カラーフィルタ

Claims (9)

1. 量子ドット、散乱粒子、光重合性化合物、光重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、および溶剤を含み、
   前記散乱粒子は、平均粒径が３０〜１０００ｎｍの金属酸化物であることを特徴とする自発光感光性樹脂組成物。
2. 前記金属酸化物は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｔａ、およびＩｎからなる群より選択された１種以上の金属を含む酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の自発光感光性樹脂組成物。
3. 前記金属酸化物は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔｉ_３Ｏ_５、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ、およびＭｇＯからなる群より選択された１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の自発光感光性樹脂組成物。
4. 前記量子ドットは、ＩＩ−ＶＩ族半導体化合物；ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物；ＩＶ−ＶＩ族半導体化合物；およびＩＶ族元素またはこれを含む化合物；からなる群より選択された１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の自発光感光性樹脂組成物。
5. 前記散乱粒子は、平均粒径が１００〜５００ｎｍの金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の自発光感光性樹脂組成物。
6. 前記自発光感光性樹脂組成物は、全体組成物の重量１００重量％を満足するように、
   量子ドット３〜８０重量％、
   散乱粒子０．１〜５０重量％、
   光重合性化合物５〜７０重量％、
   光重合開始剤０．１〜２０重量％、
   アルカリ可溶性樹脂５〜８０重量％、および
   残部として溶剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の自発光感光性樹脂組成物。
7. 前記散乱粒子の含有量は、０．５〜３０重量％であることを特徴とする請求項６に記載の自発光感光性樹脂組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の自発光感光性樹脂組成物で製造されることを特徴とするカラーフィルタ。
9. 請求項８に記載のカラーフィルタを含むことを特徴とする画像表示装置。

Images