JP2010009054A - 感光性樹脂組成物及びそれを用いたカラーフィルター - Google Patents
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Abstract
Description
ここ数年、液晶テレビ、液晶モニター、カラー液晶携帯電話などあらゆる分野でカラー液晶表示装置が用いられてきた。カラーフィルターはカラー液晶表示装置の視認性を左右する重要な部材の一つであり、視認性の向上、すなわち、鮮明な画像を得るためには、カラーフィルターを構成する赤、緑、青などの画素を今まで以上に高色純度化、及び、ブラックマトリックスでは高遮光化を達成する必要があり、感光性樹脂組成物に着色剤を従来より多量に添加しなければならない。
このように、着色剤の含有割合が多く光硬化が困難なカラーフィルター用感光性樹脂組成物を低露光量でパターン寸法安定性、パターン密着性、パターンのエッジ形状のシャープ性が良好なパターンを広い現像マージンで得ることが求められており、そのためには感光性樹脂組成物の高感度化が不可欠である。
(A)ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応物を更に多塩基酸カルボン酸又はその無水物と反応させて得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物、
(B)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、
(C)光重合開始剤、
(D)遮光性顔料からなる着色剤、
を必須成分として含むカラーフィルター用感光性樹脂組成物において、(A)成分と(B)成分との重量割合(A)/(B)が、20/80〜90/10であり、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して(C)成分を5〜20重量部含有し、且つ、(C)成分の光重合開始剤として下記一般式(I)で表される化合物とそれ以外の他の光重合開始剤を含有し、一般式(I)で表される化合物を(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して3〜15重量部含有することを特徴とするカラーフィルター用感光性樹脂組成物である。
但し、一般式(I)において、
R1は、フェニル基(炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい)、炭素数1〜20のアルキル基(1個以上の水酸基で置換されていてもよく、アルキル鎖の中間に1個以上の酸素原子を有していてもよい)、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルカノイル基又はベンゾイル基(炭素数が1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換されてもよい)を示し;
R2は、炭素数2〜12のアルカノイル基(1以上のハロゲン原子若しくはシアノ基で置換されていてもよい)、その二重結合がカルボニル基と共役していない炭素数4〜6のアルケノイル基、ベンゾイル基(炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン原子若しくはシアノ基で置換されていてもよい)、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基又はフェノキシカルボニル基(1以上の炭素数1〜6のアルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい)を示し;
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及びR10 は、相互に独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、ベンゾイル基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基(アルコキシル基を構成するアルキル基の炭素数が2以上の場合、アルキル基は1個以上の水酸基で置換されていてもよく、アルキル鎖の中間に1個以上の酸素原子を有していてもよい)又はフェノキシカルボニル基を示す。
R11及びR12は、独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又はハロゲン原子を示し、
Xは、‐CO‐、−SO2−、‐C(CF3)2−、-Si(CH3)2‐、-CH2‐、-C(CH3)2‐、-O-、9,9-フルオレニル基又は不存在を示し、nは0〜10の整数である。
本発明のカラーフィルター用感光性樹脂組成物(以下、単に組成物ともいう)は、(A)〜(D)成分を必須成分として含有する。ここで、(B)成分及び(D)成分並びに必要に応じて加えられる溶剤やその他の成分については、特許文献1〜6等に記載されており、これらから選択して使用することができる。したがって、(A)及び(C)成分以外の成分については簡潔に説明し、(A)及び(C)成分について詳細に説明する。
また、ブラックマトリックスは、遮光感光性樹脂組成物を用い、前記画素アレイの場合と同様にして形成することができる。
(A)-2:Mw8800、酸価130のN−フェニルマレイミド/メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(樹脂固形分濃度=37.9重量%)(N−フェニルマレイミド:メタクリル酸:ベンジルメタクリレート=26:34:40mol%)
(A)-3:Mw160000、酸価95のN−フェニルマレイミド/メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(樹脂固形分濃度=38.1重量%)(N−フェニルマレイミド:メタクリル酸:ベンジルメタクリレート=36:25:39mol%)
(C)−2:p,p-ジエチルアミノベンゾフェノン
(C)−3:2-(4-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン
(C)−4:2‐ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1
(C)−5:2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モノフォリノプロパン-1-オン
(C)−6:1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)、(化学式:下記)
(D)−2:臭塩素化フタロシアニングリーン顔料(C.I.ピグメントグリーン36)濃度15.1重量%、高分子分散剤濃度4.0重量%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分19.1%)
(D)−3:ジケトピロロピロールレッド顔料(C.I.ピグメントレッド254)濃度15.0重量%、高分子分散剤濃度5.3重量%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分18.3%)
(D)−4:ニッケルアゾイエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー150)濃度13.3重量%、高分子分散剤濃度4.4重量%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分17.7%)
(D)−5:カーボンブラック濃度20重量%、高分子分散剤濃度5重量%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分25.0%)
(E)−2:乳酸エチル
(F):エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製 商品名YX4000H)
(G):シランカップリング剤
(H):界面活性剤
実施例、比較例におけるパターン画素パターンの評価項目と方法は以下の通りである。
パターン線幅:測長顕微鏡((株)ニコン製 商品名XD-20)を用い、赤、緑、青色感光性樹脂組成物については、マスク幅100μm、黒色感光性樹脂組成物についてはマスク幅20μmに対して線太り率が±10%未満のときを○<良好>、それ以上のときを×<不良>と判定した。
パターン直線性:現像後の画素パターンを顕微鏡観察し、基板に対する剥離やパターンエッジ部分のギザツキが認められないものを○<良好>、認められるものを×<不良>と評価した。
塗膜表面粗度:現像、熱焼成後の塗膜の表面粗度(Ra)の値が、150Å未満を○<良好>、150Å以上を×<不良>と評価した。
パターン密着性:ピーリングテストで20μmパターンの剥がれが認められないものを○<良好>、認められるものを×<不良>と評価した。
(C)成分として、(C)-4を0.3重量部、及び、(C)-6を1.5重量部とした以外は、実施例1と同様の条件で画素パターンを形成して評価を行ったが、パターンにぎざつきが認められ、パターン直線性が不良(×)であった。
(A)成分を、(A)-2に変更した以外は、実施例3と同様の条件で画素パターンを製造して評価を行ったが、90秒現像で、線幅に10%以上の線細りが認められ、線幅判定は不良(×)であった。更に、パターン直線性、密着性判定も不良(×)であった。
(C)成分を、(C)-3を2.0重量部に変更した以外は、実施例4と同様の条件で画素パターンを製造して評価を行ったが、パターン直線性が不良(×)で、更に、(C)-3の不溶物と思われる異物が塗膜表面に点在した。
(A)成分の種類を(A)-2に変更した以外は、実施例5と同様の条件で画素パターンを製造して評価を行ったが、現像時間80秒で感度不足のためパターンが欠落したため不良とした。
(C)成分を、(C)−6を18重量部に変更した以外は、実施例5と同様の条件で画素パターンを製造して評価を行ったが、90秒現像で、線幅に10%以上の線細りが認められ、線幅判定は不良(×)であった。更に、パターン直線性も不良(×)であった。
(C)成分の添加量を0.1重量部にした以外は、実施例5と同様の条件で画素パターンを製造して評価を行ったが、50秒現像で、線幅に10%以上の線細りが認められ、線幅判定は不良(×)であった。更に、パターン直線性、密着性判定も不良(×)、表面粗度が250Åとなり、不良(×)であった。
(A)成分の種類を、(A)-3に変更した以外は、実施例8と同様の条件で画素パターンを製造して評価を行ったが、パターン直線性、密着性判定ともに不良(×)であった。
Claims (6)
- 下記(A)〜(D)成分、
(A)ビスフェノール類から誘導される2個のグリシジルエーテル基を有するエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応物を更に多塩基酸カルボン酸又はその無水物と反応させて得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂化合物、
(B)少なくとも1個以上のエチレン性不飽和結合を有する光重合性モノマー、
(C)光重合開始剤、
(D)遮光性顔料からなる着色剤、
を必須成分として含むカラーフィルター用感光性樹脂組成物において、(A)成分と(B)成分との重量割合(A)/(B)が、20/80〜90/10であり、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して(C)成分を5〜20重量部含有し、且つ、(C)成分の光重合開始剤として下記一般式(I)で表される化合物とそれ以外の他の光重合開始剤を含有し、一般式(I)で表される化合物を(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して3〜15重量部含有することを特徴とするカラーフィルター用感光性樹脂組成物。
R1は、フェニル基(炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい)、炭素数1〜20のアルキル基(1個以上の水酸基で置換されていてもよく、アルキル鎖の中間に1個以上の酸素原子を有していてもよい)、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルカノイル基又はベンゾイル基(炭素数が1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換されてもよい)を示し;
R2は、炭素数2〜12のアルカノイル基(1以上のハロゲン原子若しくはシアノ基で置換されていてもよい)、その二重結合がカルボニル基と共役していない炭素数4〜6のアルケノイル基、ベンゾイル基(炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン原子若しくはシアノ基で置換されていてもよい)、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基又はフェノキシカルボニル基(1以上の炭素数1〜6のアルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい)を示し;
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及びR10は、相互に独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、ベンゾイル基、炭素数2〜12のアルカノイル基、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基(アルコキシル基を構成するアルキル基の炭素数が2以上の場合、アルキル基は1個以上の水酸基で置換されていてもよく、アルキル鎖の中間に1個以上の酸素原子を有していてもよい)又はフェノキシカルボニル基を示す。 - 遮光性顔料がカーボンブラック分散体である請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルター用感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルター用感光性樹脂組成物を硬化させて形成したことを特徴とする塗膜。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルター用感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布、プリベークした後、紫外線露光装置による露光、アルカリ水溶液による現像、ポストベークして作製されたブラックマトリクスを備えたことを特徴とするカラーフィルター。
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