JP2008081732A - 顔料分散組成物、光硬化性組成物、カラーフィルタ、及びカラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】有機溶媒中に、顔料と下記一般式(1)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体とを含有する顔料分散組成物等である。一般式(1)中、R1は水素原子又は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。R2はアルキレン基を表す。Wは、−C(=O)O−、−CONH−、フェニレン基、等を表す。Xは、−S−、−CONH−、−C(=O)S−、−NHCONH−、−NHC(=O)S−、等を表す。Yは、−NR3−、−O−、−S−、又は−N=を表し、これと隣接する原子団を介してN原子と連結して環状構造を形成する。R3は、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。m及びnはそれぞれ独立に0又は1を表す。
【選択図】なし
Description
しかしながら、顔料の粒子径を微細化すると顔料粒子の表面積が大きくなるため、顔料粒子間の凝集力が強くなり、高度なレベルで分散性と分散安定性を両立することは、困難であることが多い。
しかしながら、特許文献1、2に記載のマクロモノマーを含む共重合体は、顔料に対する吸着を促進する官能基を有しないため、分散剤として単独では機能せず、他の分散剤との併用が必要であるという問題がある。また、このようなマクロモノマーを含む共重合体を顔料の分散剤として用いた場合、高分子分散剤に見られる増粘作用は抑制しうるものの、顔料の微細化が充分に行われないことから、分散性が充分でないという問題がある。
しかしながら、顔料の分散性及び分散安定性に優れた顔料分散組成物、及び、それを含む光硬化性組成物は、未だ提供されていないのが現状である。
即ち、本発明の目的は、顔料の分散性及び分散安定性に優れた顔料分散組成物を提供すること、及び、顔料の分散性及び分散安定性に優れ、露光により硬化して、光透過性とコントラストに優れた被膜を形成しうる光硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、高いコントラストを得ることができるカラーフィルタ、及び、そのようなカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
即ち、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
<3> 前記重合体が、更に、末端にエチレン性不飽和結合を有する重合性オリゴマーに由来する共重合単位を含むグラフト共重合体であることを特徴とする前記<1>又は<2>に記載の顔料分散組成物。
<4> 前記重合体が、更に、酸基を有する単量体に由来する共重合単位を含む重合体であることを特徴とする前記<1>から<3>のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
<5> 前記重合体の酸価が、10〜150mgKOH/gであることを特徴とする前記<1>から<4>のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
<8> 更に、アルカリ可溶性樹脂を含有することを特徴とする前記<7>に記載の光硬化性組成物。
<9> 前記光重合開始剤が、トリアジン系化合物、ロフィンダイマー類系化合物、及び、オキシム系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の光重合開始剤であることを特徴とする前記<7>又は<8>に記載の光硬化性組成物。OK
<10> カラーフィルタ用であることを特徴とする前記<7>から<9>のいずれか1項に記載の光硬化性組成物。
<12> 前記<10>に記載の光硬化性組成物を直接もしくは他の層を介して基板上に付与して感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、形成された感光性膜にパターン露光及び現像を順次行なうことにより着色パターンを形成する着色パターン形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
また、本発明によれば、高いコントラストを得ることができるカラーフィルタ、及び、そのようなカラーフィルタの製造方法を提供することができる。
本発明の顔料分散組成物は、有機溶媒中に、顔料と、下記一般式(1)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体と、を含有することを特徴とする。
本発明の顔料分散組成物は、下記一般式(1)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体を含有することを要する。
本発明の顔料分散組成物において、特定重合体は顔料分散剤として機能しうるものである。以下の説明では、「一般式(1)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体」を、適宜、「特定顔料分散剤」と称して説明する場合がある。
R1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。
R1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。
R1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、n−プロピル基、i−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。
R1としては、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。
R2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。
R2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。
R2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。
R3は、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。R3で表されるアルキル基としては、炭素数1〜12のアルキル基などが好適に挙げられ、R3で表されるアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などが好適に挙げられる。
R3は、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましく、水素原子、又はメチル基であることが特に好ましい
Yとしては、−S−、−NH−、又は−N=であることが特に好ましい。
上記ポリマー鎖の部分は、アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよびその誘導体、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あるいは共重合体、ある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、さらに置換基(例えば、水酸基)を有していてもよい。
Y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。
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。
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。
特定顔料分散剤の酸価が10〜150mgKOH/gの範囲であると、本発明の顔料分散組成物をレジスト液として適用した際に、そのアルカリ溶解性が適切に維持され、良好な現像性を達成するとともに、顔料の優れた分散安定性が達成される。
特定顔料分散剤の酸価を上記適切な範囲に維持する手段としては、例えば、特定顔料分散剤を構成する重合体に酸基を有する共重合成分を1%以上含有させる手段、あるいは、特定顔料分散剤を構成する重合体に、高分子反応によって、例えば酸無水物を付加させる手段などが挙げられる。
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30000、酸価:98mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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、酸価:33mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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、
酸価:117mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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、酸価:65mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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35000、酸価:98mgKOH/g)
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、酸価:0mgKOH/g)
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、酸価:98mgKOH/g)
例示化合物(18): 前記単量体M−4/アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリスチレン共重合体(10/10/80質量%、重量平均分子量20000、
酸価:78mgKOH/g)
例示化合物(19): 前記単量体M−4/メタクリル酸2−ヒドロキシエチルの無水コハク酸付加体/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(8/15/77質量%、重量平均分子量25000、酸価:37mgKOH/g)
例示化合物(20): 前記単量体M−4/アクリル酸/メタクリル酸ベンジル/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(10/10/10/70質量%、重量平均分子量25000、酸価:78mgKOH/g)
例示化合物(22): 前記単量体M−11/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(15/10/75質量%、重量平均分子量25000、酸価:65mgKOH/g)
例示化合物(23): 前記単量体M−11/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(15/85質量%、重量平均分子量30000、酸価:0mgKOH/g)
なお、具体的な合成例については後述する。
この顔料分散組成物は、特定顔料分散剤を含有するので、有機溶媒中の顔料の分散状態が良好になり、良好な色特性が得られると共に、例えばカラーフィルタを構成したときには高いコントラストを得ることができる。特に、有機顔料に優れた分散効果を発揮する。
本発明の顔料分散組成物は顔料を含有し、該顔料としては従来公知の種々の無機顔料又は有機顔料を適宜選択して用いることができる。
顔料は、無機顔料であれ有機顔料であれ、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、なるべく粒子サイズの小さいものの使用が好ましく、ハンドリング性をも考慮すると、顔料の平均粒子径としては0.01μm〜0.1μmが好ましく、0.01μm〜0.05μmがより好ましい。
C.I.ピグメントイエロー11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199;
C.I.ピグメントオレンジ36,38,43,71;
C.I.ピグメントレッド81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,209,220,224,242,254,255,264,270;
C.I.ピグメントバイオレット19,23,32,37,39;
C.I.ピグメントブルー1,2,15,15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;
C.I.ピグメントグリーン7,36,37;
C.I.ピグメントブラウン25,28;
C.I.ピグメントブラック1,7;
C.I.ピグメントイエロー11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185,
C.I.ピグメントオレンジ36,71,
C.I.ピグメントレッド122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264,
C.I.ピグメントバイオレット19,23,37,
C.I.ピグメントブルー15:1,15:3,15:6,16,22,60,66,
C.I.ピグメントグリーン36
C.I.ピグメントブラック7
C.I.ピグメントイエロー139,150
C.I.ピグメントレッド177,254
C.I.ピグメントバイオレット23
C.I.ピグメントブルー15:6
C.I.ピグメントグリーン36
例えば、赤の顔料として、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またはそれらの少なくとも一種と、ビスアゾ系黄色顔料、イソインドリン系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料またはペリレン系赤色顔料との混合などを用いることができる。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が挙げられ、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が挙げられ、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139との混合が好ましい。また、赤色顔料と黄色顔料との質量比は、100:5〜100:50が好ましい。100:5未満では400nm〜500nmの光透過率を抑えることが困難となり、色純度を上げることができない場合がある。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場合がある。特に、前記質量比としては、100:10〜100:30の範囲が最適である。尚、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ことができる。
本発明の顔料分散組成物の調製に用いられる有機溶媒としては、2−アセトキシ−1−メトキシプロパン、1−メトキシ−2−プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トルエン、キシレンなどを挙げることができる。
また、有機溶媒の添加量は、顔料分散組成物の用途などに応じて適宜選択されるが、後述する光硬化性組成物の調製に用いる場合には、取り扱い性の観点から、顔料及び顔料分散剤を含む固形分濃度が5〜50質量%となるように添加することができる。
また、ビーズ分散を行なう前に、二本ロール、三本ロール、ボールミル、トロンミル、ディスパー、ニーダー、コニーダー、ホモジナイザー、ブレンダー、単軸もしくは2軸の押出機等を用いて、強い剪断力を与えながら混練分散処理を行なうことも可能である。
なお、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)等に記載されている。
なお、本発明の顔料分散組成物がカラーフィルタ形成用途に適用される場合であれば、アルカリ水溶液に可溶であることが好ましい。
本発明の光硬化性組成物は、既述の本発明の顔料分散組成物と、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含んでなり、更に、アルカリ可溶性樹脂を含むことが好ましく、必要に応じて、他の成分を含んでいてもよい。
この光硬化性組成物は、既述の本発明に係る特定顔料分散剤を含むので、組成物中で顔料が良好な分散状態で保持され、良好な色特性が得られると共に、例えばカラーフィルタを構成したときには高いコントラストを得ることができる。
以下、本発明の光硬化性組成物に含まれる各成分について詳述する。
本発明の光硬化性組成物は、前記した本発明の顔料分散組成物の少なくとも一種を用いて構成されるものである。光硬化性組成物を構成する本発明の顔料分散組成物の詳細については、既述の通りである。
本発明の光硬化性組成物中における顔料分散組成物の含有量としては、光硬化性組成物の全固形分(質量)に対して、顔料の含有量が5〜70質量%の範囲となる量が好ましく、15〜60質量%の範囲となる量がより好ましい。顔料分散組成物の含有量がこの範囲内であると、色濃度が充分で優れた色特性を確保するのに有効である。
本発明の光硬化性組成物は、アルカリ可溶性樹脂の少なくとも一種を含有することが好ましい。光硬化性組成物にアルカリ可溶性樹脂を含有することで、該光硬化性組成物をフォトリソ法によるパターン形成に適用した際において、パターン形成性をより向上させることができる。
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。このうち、更に好ましくは、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものである。
このほか、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを共重合したもの等も有用なものとして挙げられる。該ポリマーは任意の量で混合して用いることができる。
前記(メタ)アクリル酸と共重合可能な他の単量体としては、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸アリール、ビニル化合物などが挙げられる。ここで、アルキル基及びアリール基の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。
前記アルキル(メタ)アクリレート及びアリール(メタ)アクリレートの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、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、ベンジルアクリレート、トリルアクリレート、ナフチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等を挙げることができる。
本発明の光硬化性組成物は、光重合性化合物の少なくとも一種を含有する。
本発明に用いることができる光重合性化合物は、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物であり、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。このような化合物群は当該産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれらを特に限定無く用いることができる。これらは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物ならびにそれらの共重合体などの化学的形態をもつ。モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
(ただし、R34及びR35は、H又はCH3を示す。)
感度の点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。
物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や、2種以上の併用により相溶性を向上させうることがある。
また、基板等との密着性を向上せしめる目的で特定の構造を選択することもあり得る。付加重合性化合物は、光硬化性組成物中の不揮発性成分に対して、好ましくは5〜70質量%、更に好ましくは10〜60質量%の範囲で使用される。また、これらは単独で用いても2種以上併用してもよい。そのほか、付加重合性化合物の使用法は、酸素に対する重合阻害の大小、解像度、かぶり性、屈折率変化、表面粘着性等の観点から適切な構造、配合、添加量を任意に選択できる。
本発明の光硬化性組成物は、光重合開始剤の少なくとも一種を含有する。
光重合開始剤としては、例えば、特開平57−6096号公報に記載のハロメチルオキサジアゾール、特公昭59−1281号公報、特開昭53−133428号公報等に記載のハロメチル−s−トリアジン等活性ハロゲン化合物、米国特許USP−4318791、欧州特許公開EP−88050A等の各明細書に記載のケタール、アセタール、又はベンゾインアルキルエーテル類等の芳香族カルボニル化合物、米国特許USP−4199420明細書に記載のベンゾフェノン類等の芳香族ケトン化合物、Fr−2456741明細書に記載の(チオ)キサントン類又はアクリジン類化合物、特開平10−62986号公報に記載のクマリン類又はロフィンダイマー類等の化合物、特開平8−015521号公報等のスルホニウム有機硼素錯体等、等を挙げることができる。
前記キサントン系の光重合開始剤としては、例えば、ジエチルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントン、モノイソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントン、等を好適に挙げることができる。
また、これらの光重合開始剤を併用することもできる。
本発明に用いることができる増感剤としては、ラジカル開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。
本発明に用いることができる増感剤としては、以下に列挙する化合物類に属しており、且つ300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。
好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ330nmから450nm域に吸収波長を有するものを挙げることができる。
例えば、多核芳香族類(例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、チオキサントン類(イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、クロロチオキサントン)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、フタロシアニン類、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、アクリジンオレンジ、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)、ケトクマリン、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン化合物、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物などが挙げられる。
この様な共増感剤の例としては、アミン類、例えばM. R. Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
これら共増感剤の含有量は、重合成長速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の観点から、光硬化性組成物の全固形分の質量に対し、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜25質量%の範囲がより好ましく、0.5〜20質量%の範囲が更に好ましい。
〔溶剤〕
本発明の光硬化性組成物は、一般に上記成分と共に溶剤を用いて好適に調製することができる。
溶剤としては、エステル類、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、アルキルエステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、並びに、3−オキシプロピオン酸メチルおよび3−オキシプロピオン酸エチルなどの3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル)、並びに、2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、および2−オキシプロピオン酸プロピルなどの2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル)、並びに、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル等;
ケトン類、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等;
芳香族炭化水素類、例えばトルエン、キシレン、等が挙げられる。
溶剤は、単独で用いる以外に2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の光硬化性組成物には、必要に応じて、フッ素系有機化合物、熱重合防止剤、充填剤、特定顔料分散剤及び前記アルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤などの各種添加物を含有することができる。
フッ素系有機化合物を含有することで、塗布液としたときの液特性(特に流動性)を改善でき、塗布厚の均一性や省液性を改善することができる。すなわち、基板と塗布液との界面張力を低下させて基板への濡れ性が改善され、基板への塗布性が向上するので、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成が可能である点で有効である。
フッ素系有機化合物の添加量は、顔料分散組成物または光硬化性組成物の全質量に対して、0.001〜2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.005〜1.0質量%である。
本発明の光硬化性組成物には、熱重合開始剤を含有させることも有効である。熱重合開始剤としては、例えば、各種のアゾ系化合物、過酸化物系化合物が挙げられ、前記アゾ系化合物としては、アゾビス系化合物を挙げることができ、前記過酸化物系化合物としては、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などを挙げることができる。
本発明の光硬化性組成物には、塗布性を改良する観点から、各種の界面活性剤を用いて構成することが好ましく、ノニオン系、カチオン系、アニオン系の各種界面活性剤を使用できる。中でも、ノニオン系界面活性剤でパーフルオロアルキル基を有するフッ素系界面活性剤が好ましい。
フッ素系界面活性剤の具体例としては、大日本インキ化学工業(株)製のメガファック(登録商標)シリーズ、3M社製のフロラード(登録商標)シリーズなどが挙げられる。
本発明の光硬化性組成物には、さらに熱重合防止剤を加えておくことが好ましく、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトベンゾイミダゾール等が有用である。
本発明のカラーフィルタは、既述の本発明の光硬化性組成物を用いてガラスなどの基板上に着色された膜(着色パターン)を形成することにより作製されるものである。
具体的には、本発明の光硬化性組成物を、基板に直接又は他の層を介して付与(好ましくは、回転塗布、スリット塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布)して感光性膜を形成し、形成された感光性膜に、所定のマスクパターンを介して露光し、露光後に未硬化部を現像液で現像除去することにより各色(例えば3色あるいは4色)の着色パターン(例えば着色画素)を形成することによって、最も好適にカラーフィルタを作製することができる。
これにより、液晶表示素子や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタをプロセス上の困難性が少なく、高品質でかつ低コストに作製することができる。
この際、露光に用いる放射線としては、特にg線、h線、i線、j線等の紫外線が好ましい。
現像液としては、未硬化部における光硬化性組成物の膜を溶解する一方、硬化部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る。
なお、アルカリ性水溶液を現像液として使用した場合には、一般に現像後に水で洗浄(リンス)が行なわれる。
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。
ブラックマトリックスは、顔料としてカーボンブラック、チタンブラックなどの黒色顔料を用いた本発明の光硬化性組成物(顔料分散組成物)を用いてパターン露光、現像を行ない、その後必要に応じて更にポストベークして膜の硬化を促進させることで形成することができる。
(モノマー1の合成)
2−アミノピリミジン9.51部、をピリジン30部に溶解させ、45℃に加熱する。これに2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート17.1部を滴下し、50℃でさらに5時間加熱攪拌を行う。この反応液を蒸留水200部に攪拌しながら注ぎ、得られた析出物を濾別、洗浄することで、モノマー1(前記した例示化合物M−2)を23.8部得た。
前記モノマー1を5.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、メタクリル酸7.5部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して78℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.1部加え、78℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV−601を0.1部加え、3時加熱攪拌し、重合体1(前記した例示化合物(2))の30%溶液を得た。
(モノマー2の合成)
2−アミノベンズイミダゾール13.3部、をピリジン30部に溶解させ、45℃に加熱する。これに2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート17.1部を滴下し、50℃でさらに5時間加熱攪拌を行う。この反応液を蒸留水200部に攪拌しながら注ぎ、得られた析出物を濾別、洗浄することで、モノマー2(前記した例示化合物M−4)を27.3部得た。
前記モノマー2を5.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、メタクリル酸7.5部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して78℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.1部加え、78℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV−601を0.1部加え、3時加熱攪拌し、重合体2(前記した例示化合物(6))の30%溶液を得た。
(重合体3の合成)
前記モノマー2を5.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、メタクリル酸7.5部、n−ドデシルメルカプタン0.90部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.26部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.26部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.26部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体3(前記した例示化合物(17))の30%溶液を得た。
(重合体4の合成)
前記モノマー2を5.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリスチレン(AS−6:東亜合成社製)40.0部、アクリル酸5.0部、n−ドデシルメルカプタン0.76部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.22部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.22部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.22部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体4(前記した例示化合物(18))の30%溶液を得た。
(重合体5の合成)
前記モノマー2を4.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)38.5部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルの無水コハク酸付加体(新中村化学(株)製、NKエステルSA:下記構造)7.5部、n−ドデシルメルカプタン0.43部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.12部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.12部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.12部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体5(前記した例示化合物(19))の30%溶液を得た。
(重合体6の合成)
前記モノマー2を5.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)35.0部、アクリル酸5.0部、メタクリル酸ベンジル5.0部、n−ドデシルメルカプタン0.98部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.28部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.28部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.28部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体6(前記した例示化合物(20))の30%溶液を得た。
(モノマー3の合成)
2−メルカプトベンズイミダゾール15.0部、炭酸カリウム13.8部をジメチルスルホキシド30部に溶解させ、45℃に加熱する。これにクロロメチルスチレン22.9部を滴下し、50℃でさらに5時間加熱攪拌を行う。この反応液を蒸留水200部に攪拌しながら注ぎ、得られた析出物を濾別、洗浄することで、モノマー3(前記した例示化合物M−10)を25.6部得た。
前記モノマー3を5.0部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、メタクリル酸7.5部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して78℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.1部加え、78℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV−601を0.1部加え、3時加熱攪拌し、重合体7(前記した例示化合物(14))の30%溶液を得た。
(重合体8の合成)
前記モノマー3を7.5部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、アクリル酸5.0部、n−ドデシルメルカプタン0.84部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.24部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.24部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.24部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体8(前記した例示化合物(21))の30%溶液を得た。
(モノマー4の合成)
2−メルカプトベンズチアゾール16.7部、炭酸カリウム13.8部をジメチルスルホキシド30部に溶解させ、45℃に加熱する。これにクロロメチルスチレン22.9部を滴下し、50℃でさらに5時間加熱攪拌を行う。この反応液を蒸留水200部に攪拌しながら注ぎ、得られた析出物を濾別、洗浄することで、モノマー4(前記した例示化合物M−11)を26.9部得た。
前記モノマー4を7.5部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、メタクリル酸5.0部、n−ドデシルメルカプタン0.74部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.21部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.21部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.21部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体9(前記した例示化合物(22))の30%溶液を得た。
(重合体10の合成)
前記モノマー4を7.5部、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)37.5部、メタクリル酸ベンジル5.0部、n−ドデシルメルカプタン0.50部、及び1−メトキシ−2−プロパノール116.7部を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これにジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬(株)製「V−601」)を0.14部加え、75℃にて3時間加熱攪拌を行った。さらにV−601を0.14部加え、3時加熱攪拌の後、再度V−601を0.14部加え、3時加熱攪拌を行うことで、重合体10(前記した例示化合物(23))の30%溶液を得た。
<顔料分散組成物(R1)の調製>
下記組成(1)の成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液を調製した。
〔組成(1)〕
・C.I.ピグメントレッド254 …90部
・C.I.ピグメントレッド177 …10部
・重合体1の30%溶液(特定顔料分散剤) …150部
・2−アセトキシ−1−メトキシプロパン …750部
得られた顔料分散組成物(R1)について下記の評価を行った。
(1)粘度の測定、評価
得られた顔料分散組成物(R1)について、E型粘度計を用いて、分散直後の顔料分散組成物(R1)の粘度η1および分散後(室温にて)1週間経過した後の顔料分散組成物の粘度η2を測定し、増粘の程度を評価した。評価結果は下記表1に示す。ここで、粘度が低いことは、分散剤に起因する粘度の上昇が抑制されており、顔料の分散性及び分散安定性が良好であることを示す。
得られた顔料分散組成物(R1)をガラス基板上に塗布し、乾燥後の塗布膜の厚さが1μmになるようにサンプルを作製した。2枚の偏光板の間にこのサンプルを置き、偏光軸が平行のときと垂直のときとの透過光量を測定し、その比をコントラストとした(この評価法は、「1990年第7回 色彩光学コンファレンス、512色表示10.4“サイズTFT−LCD用カラーフィルター、植木、小関、福永、山中」を参考にした)。測定評価の結果は下記表1に示す。ここで、コントラストが高いことは、顔料が高度に微細化された状態で均一に分散されているため、透過率すなわち着色力が高いことを示す。
実施例1において、特定顔料分散剤(重合体1)を、前記合成例2〜10で各々得られた特定顔料分散剤である重合体2〜重合体10に、それぞれ代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R2)〜(R10)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例1において、赤色の顔料分散組成物を下記組成(2)の緑色顔料を含有する混合溶液を用いて得られた顔料分散組成物に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、緑色の顔料分散組成物(G1)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表2に示す。
〔組成(2)〕
・C.I.ピグメントグリーン36 …60部
・C.I.ピグメントイエロー150 …40部
・重合体1の30%溶液(特定顔料分散剤) …150部
・2−アセトキシ−1−メトキシプロパン …750部
実施例11において用いた特定顔料分散剤(重合体1)を、前記重合体2〜重合体10(特定顔料分散剤)に代えたこと以外は、実施例11と同様にして、緑色の顔料分散組成物(G2)〜(G10)を調製し、実施例11と同様の評価を行なった。結果を下記表2に示す。
実施例1において、赤色の顔料分散組成物を下記組成(3)の青色顔料を含有する混合溶液を用いて得られた青色の顔料分散組成物に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、青色の顔料分散組成物(B1)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表3に示す。
・C.I.ピグメントブルー15;6 …85部
・C.I.ピグメントバイオレット23 …15部
・重合体1の30%溶液(特定顔料分散剤) …150部
・2−アセトキシ−1−メトキシプロパン …750部
実施例21において、重合体1(特定顔料分散剤)を、重合体2〜重合体10(特定顔料分散剤)に、それぞれ代えたこと以外、実施例21と同様にして、青色の顔料分散組成物(B1)〜(B10)を調製し、実施例21と同様の評価を行なった。結果を下記表3に示す。
実施例1において、重合体1(特定顔料分散剤)を、EFKA4047(EFKA社製)(以降D−1と称する)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R11)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例1において、重合体1(特定顔料分散剤)を、N−ビニルイミダゾールと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D−2(=15/85[質量比]、重量平均分子量:重量平均分子量30000)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R12)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例1において、重合体1(特定顔料分散剤)を、メタクリル酸と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D−3(=15/85[質量比]、重量平均分子量:重量平均分子量30000)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R13)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例1において、重合体1(特定顔料分散剤)を、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチルと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D−4(=15/85[質量比]、重量平均分子量:重量平均分子量20000)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R14)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例1において、重合体1(特定顔料分散剤)を、下記構造のモノマーと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D−5(=18/82[質量比]、重量平均分子量:重量平均分子量20000)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R15)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例1において、重合体1(特定顔料分散剤)を、下記構造のモノマーと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D−5(=18/82[質量比]、重量平均分子量:重量平均分子量20000)に代えたこと以外は、実施例1と同様にして、赤色の顔料分散組成物(R16)を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果を下記表1に示す。
実施例11において、重合体1(特定顔料分散剤)を、前記した共重合体D−1〜D−6のいずれかにそれぞれ代えたこと以外は、実施例11と同様にして、緑色の顔料分散組成物(G11)〜(G16)を調製し、実施例11と同様の評価を行なった。結果を下記表2に示す。
実施例21において、前記重合体1(顔料分散剤)を、前記した共重合体D−1〜D−6のいずれかにそれぞれ代えたこと以外は、実施例21と同様にして、青色の顔料分散組成物(B11)〜(B16)を調製し、実施例21と同様の評価を行なった。結果を下記表3に示す。
他方、本発明の範囲外の公知の顔料分散剤を用いた比較例の顔料分散組成物は、比較的高粘度であり、顔料の分散性が本発明のものに比較して低く、分散安定性にも劣るものであり、該顔料分散組成物を用いて得られた被膜は充分なコントラストが得られなかった。
<光硬化性組成物の調製>
実施例1で得られた赤色顔料を含む顔料分散組成物(R1)にさらに下記組成(4)に記載の各成分を添加し、撹拌混合して、赤色顔料を含む本発明の光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。
〔組成(4)〕
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート …80部
(光重合性化合物)
・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 …30部
(光重合開始剤)
・メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸(=70/30[質量比])共重合体
(重量平均分子量:10,000)の
2−アセトキシ−1−メトキシプロパン溶液(固形分30%) …300部
(アルカリ可溶性樹脂)
・2−アセトキシ−1−メトキシプロパン(溶剤) …390部
得られた光硬化性組成物(カラーレジスト液)を、100mm×100mmのガラス基板(1737、コーニング社製)上に、色濃度の指標となるx値が0.650となるように塗布し、90℃のオーブンで60秒間乾燥させた(プリベーク)。その後、塗膜の全面に200mJ/cm2にて(照度20mW/cm2)露光し、露光後の塗膜をアルカリ現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1%水溶液にて覆い、60秒間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流した。そして、上記のように露光及び現像が施された塗膜を220℃のオーブンで1時間加熱処理し(ポストベーク)、ガラス基板上にカラーフィルタ用の着色パターン(着色樹脂被膜)を形成し、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製した。
作製した着色フィルタ基板(カラーフィルタ)について、以下のようにして評価を行なった。結果を下記表4に示す。
着色フィルタ基板の着色樹脂被膜の上に偏光板を置いて着色樹脂被膜を挟み込み、偏光板が平行時の輝度と直交時の輝度とをトプコン社製のBM−5を用いて測定し、平行時の輝度を直交時の輝度で除して得られる値(=平行時の輝度/直交時の輝度)を、コントラストを評価するための指標とした。値が大きいほど高コントラストであることを示す。
露光工程において、光が照射されなかった領域(未露光部)の残渣の有無を光学顕微鏡で観察し、現像性を評価した。
○:未露光部には、残渣がまったく確認されなかった。
△:未露光部に残渣がわずかに確認されたが、実用上問題のない程度であった。
×:未露光部に、残渣が著しく確認された。
実施例31において、顔料分散組成物(R1)を実施例2〜10で得られた顔料分散組成物(R2)〜(R10)に代えたこと以外は、実施例31と同様にして、光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。このカラーレジスト液を用いて、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製し、実施例31と同様の評価を行なった。結果を下記表4に示す。
実施例11で得られた顔料分散組成物(G1)にさらに下記組成(5)に記載の各成分を添加し、撹拌混合して、緑色顔料を含む本発明の光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。
〔組成(5)〕
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート …50部
(光重合性化合物)
・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 …20部
(光重合開始剤)
・メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸(=70/30[質量比])共重合体
(重量平均分子量:10,000)の
2−アセトキシ−1−メトキシプロパン溶液(固形分30%) …70部
(アルカリ可溶性樹脂)
・2−アセトキシ−1−メトキシプロパン(溶剤) …160部
得られた光硬化性組成物(カラーレジスト液)を、100mm×100mmのガラス基板(1737、コーニング社製)上に、色濃度の指標となるy値が0.600となるように塗布し、90℃のオーブンで60秒間乾燥させた(プリベーク)。その後、塗膜の全面に200mJ/cm2にて(照度20mW/cm2)露光し、露光後の塗膜をアルカリ現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1%水溶液にて覆い、60秒間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流した。そして、上記のように露光および現像が施された塗膜を220℃のオーブンで1時間加熱処理し(ポストベーク)、ガラス基板上にカラーフィルタ用の着色パターン(着色樹脂被膜)を形成し、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製した。
作製した着色フィルタ基板のコントラストの測定、及び現像性の評価を、実施例31の評価と同様にして行なった。結果を下記表5に示す。
実施例41において、顔料分散組成物(G1)を実施例12〜20で得られた顔料分散組成物(G2)〜(G10)に代えたこと以外は、実施例41と同様にして、光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。このカラーレジスト液を用いて、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製し、実施例31と同様にして評価を行なった。結果を下記表5に示す。
実施例21で得られた顔料分散組成物(B1)にさらに下記組成(6)に記載の各成分を添加し、撹拌混合して、青色顔料を含む本発明の光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。
〔組成(6)〕
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート …150部
(光重合性化合物)
・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 …60部
(光重合開始剤)
・メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸(=70/30[質量比])共重合体
(重量平均分子量:10,000)の
2−アセトキシ−1−メトキシプロパン溶液(固形分30%) …600部
(アルカリ可溶性樹脂)
・2−アセトキシ−1−メトキシプロパン(溶剤) …1240部
調製した光硬化性組成物(カラーレジスト液)を、100mm×100mmのガラス基板(1737、コーニング社製)上に、色濃度の指標となるy値が0.090となるように塗布し、90℃のオーブンで60秒間乾燥させた(プリベーク)。その後、塗膜の全面に200mJ/cm2にて(照度20mW/cm2)露光し、露光後の塗膜をアルカリ現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1%水溶液にて覆い、60秒間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流した。そして、上記のように露光および現像が施された塗膜を220℃のオーブンで1時間加熱処理し(ポストベーク)、ガラス基板上にカラーフィルタ用の着色パターン(着色樹脂被膜)を形成し、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製した。
作製した着色フィルタ基板のコントラストの測定、及び現像性の評価を、実施例31と同様にして行なった。結果を下記表6に示す。
実施例51において、顔料分散組成物(B1)を実施例22〜30で得られた顔料分散組成物(B2)〜(B10)に代えたこと以外は、実施例51と同様にして、光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。このカラーレジスト液を用いて、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製し、実施例31と同様にして評価を行なった。結果を下記表6に示す。
実施例31において、実施例1で得られた顔料分散組成物(R1)を、比較例1〜6で得られた顔料分散組成物(R11)〜(R16)に代えたこと以外は、実施例31と同様にして、光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。このカラーレジスト液を用いて、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製し、実施例31と同様の評価を行なった。結果は下記表4に示す。
実施例41において、実施例11で得られた顔料分散液(G1)を、比較例7〜12で得られた顔料分散組成物(G11)〜(G16)に代えたこと以外は、実施例41と同様にして、光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。このカラーレジスト液を用いて、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製し、実施例41と同様の評価を行なった。結果を下記表5に示す。
実施例51において、実施例21で得られた顔料分散液(B1)を、比較例13〜18で得られた顔料分散液(B11)〜(B16)に代えたこと以外は、実施例51と同様にして、光硬化性組成物(カラーレジスト液)を調製した。このカラーレジスト液を用いて、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製し、実施例51と同様の評価を行なった。結果を下記表6に示す。
Claims (12)
- 有機溶媒中に、顔料と、下記一般式(1)で表される単量体に由来する共重合単位を含む重合体と、を含有することを特徴とする顔料分散組成物。
- 前記一般式(1)において、Yが隣接する原子団を介してN原子と連結して形成する環状構造が縮合環構造であることを特徴とする請求項1に記載の顔料分散組成物。
- 前記重合体が、更に、末端にエチレン性不飽和結合を有する重合性オリゴマーに由来する共重合単位を含むグラフト共重合体であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の顔料分散組成物。
- 前記重合体が、更に、酸基を有する単量体に由来する共重合単位を含む重合体であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記重合体の酸価が、10〜150mgKOH/gであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記顔料が、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントブルー15:6、及び、C.I.ピグメントバイオレット23からなる群より選択される少なくとも1種の顔料であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の顔料分散組成物と、光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有することを特徴とする光硬化性組成物。
- 更に、アルカリ可溶性樹脂を含有することを特徴とする請求項7に記載の光硬化性組成物。
- 前記光重合開始剤が、トリアジン系化合物、ロフィンダイマー類系化合物、及び、オキシム系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の光重合開始剤であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の光硬化性組成物。
- カラーフィルタ用であることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の光硬化性組成物。
- 基板上に、請求項10に記載の光硬化性組成物を用いてなる着色パターンを有することを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項10に記載の光硬化性組成物を直接もしくは他の層を介して基板上に付与して感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、形成された感光性膜にパターン露光及び現像を順次行なうことにより着色パターンを形成する着色パターン形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
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