JP2015068962A - 着色硬化性組成物、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び、表示装置 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】(A)染料、(B)重合性化合物、(C)光重合開始剤、及び(D)溶剤を含み、全固形分に対する(A)染料の含有量が25質量%以上、且つ総質量に対する(D)溶剤の含有量が25質量%以下の範囲にある場合における、80℃以上250℃以下の温度範囲での溶融粘度が、1.0×103Pa・s以上である着色硬化性組成物。
【選択図】なし
Description
上記要求に対して、顔料の粒子径をより微細化した顔料組成物に、更にアルカリ可溶性樹脂、重合性化合物、光重合開始剤及びその他の成分を加えて光硬化性の着色硬化性組成物とし、これを用いてフォトリソ法などにより、ガラス等の透明基板上に赤色、緑色、青色等の着色パターンが形成されたカラーフィルタが開発され、実用化されている。
一方、より高い輝度を得るため、顔料に替えて染料を色材として用いる方法が提案されている。染料は分子状態でカラーフィルタ膜中に存在するため、色純度が高く、光コントラストかつ高輝度なカラーフィルタを得ることができる。染料としては、要求される色相に応じ、ジピロメテン染料、ピリミジンアゾ染料、ピラゾールアゾ染料、キサンテン染料など、トリアリールメタン染料など、様々な構造が提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
膜を形成し、その後、フォトマスクを用いて着色硬化性組成物膜を露光することによりフォトマスクのパターンに対応する潜像を形成する。潜像形成後、現像してフォトマスクに対応するパターンのみを基材上に残し、これをポストベークしてカラーフィルタとする手法(フォトリソグラフィー法)が一般的である。
用いるフォトレジストは、ポジ作用、及びネガ作用のいずれでもパターン形成は可能であるが、微細パターンを形成しやすいことから、ネガ作用である着色硬化性組成物が使用されることが多い。カラーフィルタの作製に使用される着色硬化性組成物では、パターン露光の光の一部が吸収されるため、通常、露光による硬化は、基材表面から最も離れた膜表面が最も強く、基材表面に近付くにつれて減衰する。そのため、マスクを通してパターン露光し、現像して得られるパターンは、基材表面から最も離れた表面における面積が広く、そこから基材表面に近づくに従って、徐々に面積が小さくなった形状となりやすい。
図1は、基材上の着色硬化性組成物膜をパターン露光し、現像して得られるパターンを示し、基材11上に、逆台形の構造(逆テーパー状)のパターン21を有する。
このパターン21をポストベークすると、パターン21が熱により軟化して変形し、図2に示すように、下部が広がった台形の構造(順テーパー状)のパターン22となる。このような順テーパー状のパターン22は、カラーフィルタの形成後にITO(Snをドープした酸化インジウム)を用いて形成した透明電極(回路)の破断(断線)を防ぐために非常に重要であり、着色硬化性組成物にとって重要な要求性能の一つである。
他方、ダイシング・ダイボンディング用接着シートの接着剤層に使用される接着剤組成物について、特に高温での熱可塑性を抑える目的で、接着剤組成物を高粘度化すること(例えば、特許文献5参照)、転写材料の転写時の転写性(例えば、被転写面の凹凸形状への追従性など)や転写後の特性向上目的で、仮支持体上に形成した感光性樹脂層、又は熱可塑性樹脂層を高粘度化すること(例えば、特許文献6〜8参照)も知られている。
このような半円状のパターン23は、マスクのパターンの幅よりも、はるかにパターン幅が広がり、解像度低下を招くほか、パターンが半円状であることにより、パターン自体に色むらが生じる。
このような現象は、高い光学濃度を有するカラーフィルタを得るために、着色硬化性組成物に含まれる染料の濃度が高いほど発生しやすくなる。色材として顔料を含む着色硬化性組成物では、このような現象は殆ど発生しないことから、色材として染料を含む着色硬化性組成物に特有の問題と考えられる。
染料濃度、又は色材に占める染料比率を高くすることは、輝度向上の観点から好ましいが、上記のように半円状のパターンとなってしまうこと、即ち、パターン形成性が制約となることから、着色硬化性組成物に含まれる染料の含有量を低くしなければならない場合がある。
<1> (A)染料、(B)重合性化合物、(C)光重合開始剤、及び(D)溶剤を含み、全固形分に対する(A)染料の含有量が25質量%以上であり、且つ総質量に対する(D)溶剤の含有量が25質量%以下の範囲にある場合における、80℃以上250℃以下の温度での溶融粘度が、1.0×103Pa・s以上である着色硬化性組成物。
<2> (B)重合性化合物が、分子量1,000以上50,000以下の化合物を含む<1>に記載の着色硬化性組成物。
<3> (B)重合性化合物が、末端にアクリロイル基、及びメタクリロイル基から選ばれた少なくとも一つの重合性基を有する多分岐化合物である<1>又は<2>に記載の着色硬化性組成物。
<4> 多分岐化合物が、グリセロール、トリメチロールプロパン、及びペンタエリスリトールから選ばれた脂肪族多価アルコールに由来する多分岐構造を含む<3>に記載の着色硬化性組成物。
<5> 多分岐重合性化合物が、エーテル結合又はエステル結合を含む多分岐構造を有し、且つ末端にアクリロイル基、及びメタクリロイル基から選ばれた少なくとも四つの重合性基を有する化合物である<3>又は<4>に記載の着色硬化性組成物。
<6> 多分岐重合性化合物が、デンドリマー、又はハイパーブランチポリマーである<5>に記載の着色硬化性組成物。
<8> 更に、分子量100,000以上の樹脂化合物を含む<1>〜<7>のいずれか一項に記載の着色硬化性組成物。
<9> 基材上に、<1>〜<8>のいずれか一項に記載の着色硬化性組成物を設け、乾燥して着色硬化性層を形成する着色硬化性層形成工程と、着色硬化性層をパターン状に露光するパターン露光工程と、パターン状に露光された着色硬化性層を現像して、基材上にパターン状の画像を形成する現像工程と、パターン状の画像を加熱するポストベーク工程と、を含むカラーフィルタの製造方法。
<10> <9>に記載のカラーフィルタの製造方法によって作製されたカラーフィルタ。
<11> <10>に記載のカラーフィルタを備える表示装置。
本発明に係る着色硬化性組成物は、全固形分に対する(A)染料の含有量が25質量%以上であるので、高い光学濃度を有するパターンが得られる。更に、本発明に係る着色硬化性組成物は、総質量に対する(D)溶剤の含有量が25質量%以下の範囲にある場合における、80℃以上250℃以下の温度範囲での溶融粘度が、1.0×103Pa・s以上であるので、ポストベークを行った後の着色パターンの断面形状が順テーパー状となる。即ち、優れたパターン形成性及び解像度を有する着色硬化性組成物が得られる。更に、本発明に係る着色硬化性組成物を用いてフォトリソグリフィー法により着色パターンを形成し、更にポストベークを行って作製されたカラーフィルタは、高い輝度を有し、基材表面に垂直な断面形状が順テーパー状の着色パターンを有する。
1)常温、常圧で溶剤を揮発させる(いわゆる自然乾燥)。
2)常温で減圧下におき、溶剤を揮発させる。
3)100℃以下(好ましくは80℃以下)で温熱乾燥させる。
溶融粘度測定は、公知の装置、手法を用いることが可能である。レオメータとしては、ティー・エイ・インスツルメント製 AR−2000、マルバーン製 ボーリンGemini、アントンパール製 MCR等が好適に用いられる。
基材上の着色硬化性層は、フォトリソグリフィー法によりパターンニングされる。即ち、着色硬化性層をパターン露光し、現像することによって、パターン露光時に露光された領域の着色硬化性層が基材上に残り、パターン画像が形成される。
パターン画像は、次いで、ポストベークされる。ポストベークにより、パターン画像は、温度上昇による粘度低下と、熱重合による粘度上昇が同時に起こるが、一般的なフォトレジストにおいて、熱重合が開始する温度は温度低下が開始する温度よりも高い。すなわち、昇温に伴って低粘度化したパターンが変形する現象が先に起こり、粘度とレジスト/基板/大気の界面張力によって決まる形状に変形した後、遅れて熱重合によって該形状で固定化される。したがってパターン形状を規制するには、低粘度化のプロセス制御が重要である。一応、低温で硬化するような材料を用いることも可能であるが、この場合は室温での経時安定性に悪影響を及ぼさない範囲での使用に留まり、効果が限られる。
本発明に係る着色硬化性組成物においては、特定溶融粘度が、1.0×103Pa・s以上であることにより、ポストベーク後のパターン画像が、温度上昇による粘度低下を一定以下に抑制され、その結果、ポストベーク後のパターンは、基材表面に垂直な断面形状が順テーパー状となり、良好なパターン形成性が実現される。
前述のとおり、ポストベークにより、パターン画像は熱重合による粘度上昇が起こるが、熱重合による粘度上昇には限度があるという本質的な性質を有しているので、前述の溶融粘度の上限を特定することは実際的でない。
以下、本発明の着色硬化性組成物を構成する各成分について、詳細に説明する。
なお、以下において、本発明の着色硬化性組成物を単に「本発明の着色組成物」又は「着色組成物」と称することがある。
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書においては「アルキル基」は「直鎖、分岐及び環状」のアルキル基の総称である。また、本明細書における置換基(原子団)は、無置換のもの及び置換基をさらに有するものを包含する意味で使用される。即ち、本明細書において、「アルキル基」とは、無置換のアルキル基及び置換アルキル基を包含する意味で用いられ、他の置換基も同様である。
染料の構造、及び色相には制限はなく、市販の染料及び、公知の文献に記載される染料から適当なものを選ぶことが出来る。
染料の構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、トリアリールメタン系、フタロシアニン系、ピロロトリアゾール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、スクアリリウム系、キノフタロン系、ベンゾピラン系、インジゴ系等の染料が好適なものとして挙げられる。
C.I.ソルベントイエロー2、3、7、12、13、14、16、18、19、21、25、25:1、27、28、29、30、33、34、36、42、43、44、47、56、62、72、73、77、79、81、82、83、83:1、88、89、90、93、94、96、98、104、107、114、116、117、124、130、131、133、135、141、143、145、146、157、160:1、161、162、163、167、169、172、174、175、176、179、180、181、182、183、184、185、186、187、189、190及び191;
C.I.ソルベントブルー2、3、4、5、7、18、25、26、35、36、37、38、43、44、45、48、51、58、59、59:1、63、64、67、68、69、70、78、79、83、94、97、98、100、101、102、104、105、111、112、122、124、128、129、132、136、137、138、139及び143;
C.I.ソルベントグリーン1、3、4、5、7、28、29、32、33、34及び35;
C.I.ソルベントブラウン1、3、4、5、12、20、22、28、38、41、42、43、44、52、53、59、60、61、62及び63;
C.I.ソルベントブラック3、5、5:2、7、13、22、22:1、26、27、28、29、34、35、43、45、46、48、49及び50;
C.I.アシッドグリーン3、25及び27;
C.I.アシッドブルー22、25、40、78、92、112、113、129、167、182、230及び249;
C.I.アシッドイエロー17、23、25、36、38、42、44、72及び78;
C.I.アシッドバイオレット34及び43;
C.I.ベーシックグリーン1、3、4、5、8及び10;
C.I.ベーシックブルー1、3、4、7、8、9、11、12、15、17、18:1、22、41、42、45、53、54、54:1、55、57、60、62、66、71、75、77、92、105、113、141、147、148及び162;
C.I.ベーシックバイオレット1、3、18、39及び66;
C.I.ベーシックイエロー1、11、12、13、14、15、23、24、25、28、29、30、37、40、41、45、46、51、57、62及び67;
C.I.ダイレクトグリーン26及び28;
C.I.ダイレクトブルー71、78、86、87、98、106、108、192及び201;
C.I.ダイレクトバイオレット51;
C.I.ダイレクトイエロー26、27、28、33、44、50、86及び142;
C.I.ダイレクトオレンジ26、29、34、37及び72;
C.I.リアクティブブルー1、2、7及び19;
C.I.リアクティブバイオレット2及び4;
C.I.リアクティブイエロー1、2、4、14及び16;
C.I.リアクティブオレンジ1、4、7、13、16及び20、
C.I.ディスパースブルー3、 7、9、10、20、24、35、55、56、58、62、63、65、79、82、85、86、87、89、91、95、102、104、106、118、124、125、142、143、148、162、165、166、179、181及び183;
C.I.ディスパースバイオレット1、6、12、26、27及び28;
C.I.ディスパースイエロー3、4、5、7、8、22、23、27、33、42、50、56、60、64、74、84、88、114、119、160、164、182、184、187、203、227及び221;
C.I.ディスパースオレンジ13、29及び30;
C.I.ディスパースグリーン7;
などを挙げることができる。
上限については特に制限はないが、あまりに染料が多いと、他の(B)重合性化合物、及び(D)光重合開始剤の含有量が少なくなり、リソグラフィー法によるパターンの形成性が低下する。従って、70質量%以下であることが実際的である。
C.I.ピグメントレッド177、224、242、254、255及び264;
C.I.ピグメントイエロー138、139、150、180及び185;
C.I.ピグメントオレンジ36、38及び71;
C.I.ピグメントグリーン7、36及び58;
C.I.ピグメントブルー15:6;
C.I.ピグメントバイオレット23。
顔料を用いる場合、着色剤として含まれる顔料の量については、染料量が前記下限値以上であれば特に制限はないが、染料量の上限と同じ見地から、染料と顔料との合計が、着色硬化性組成物の全固形分に対して70質量%以下であることが実際的である。
重合性化合物は、少なくとも分子内に1個の不飽和二重結合を有し、(C)光重合開始剤と組み合わせた組成物とすることで硬化性が付与され、硬化した組成物は、後述の現像液に不溶な硬化膜を形成する。
着色硬化性組成物の高温での粘度を保つため、重合性化合物は、分子量が1,000以上50,000以下の分子量を有する化合物であることが好ましい。このような化合物を重合性化合物として含有する着色硬化性組成物は、常温での取り扱いが容易である上、特定溶融粘度を1.0×103Pa・s以上に調整することが容易となるという利点が得られるので、好ましい。
分子内に多数の分岐構造を含む化合物は、デンドリマー、ハイパーブランチモノマー及びハイパーブランチポリマーからなる群より選ばれた化合物であることが好ましく、上記多分岐重合性化合物は、その末端の少なくとも一つに、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基等の重合性基を有するか、又は重合性基を導入した化合物である。このような多分岐重合性化合物を含む着色硬化性組成物は、特定溶融粘度を1.0×103Pa・s以上に調整することが一段と容易であり、高温でも高い溶融粘度を保たれ、且つポストベークすることにより、塗膜内に緊密な3次元構造が形成された画像が形成される。
デンドリマー、ハイパーブランチモノマー及びハイパーブランチポリマーは、溶解性に優れ、溶液としたときの粘性が低く、多数の官能基(例えば、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基など)を有している。
コア部を構成する化合物として、末端にメチロール基を有する鎖状の基を3つ以上有する分岐構造の多価アルコールを使用して合成したものが好ましく、更に、末端にメチロール基を有する鎖状の基を4つ以上有する分岐構造の多価アルコールを使用して合成したものが特に好ましい。
上記多価アルコールの好ましい具体的には、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が含まれる。多価アルコールのヒドロキシ基に分岐構造を有する連結基(以下、分岐鎖部ともいう。)を二段階以上結合させて分岐を繰り返した構造とされる。即ち、多価アルコールのヒドロキシ基に最も近い分岐構造の各分岐鎖末端の各々に、分岐鎖部を結合させて、高度に分岐した樹状構造の化合物とする。グリセロール、トリメチロール、ペンタエリスリトールが水酸基を含むことから、これを用いてエーテル結合にて連結することが簡便である。この際は、グリセロール、トリメチロール、ペンタエリスリトールの水酸基を直接脱水縮合させても良く、また、ジアルコールとの脱水縮合によりポリエーテルを形成させても良いが、分岐構造を緊密にする観点からは、直接脱水縮合させることが好ましい。その他、ジカルボン酸を用いてエステル結合を形成することも用いてよい。このような高度に分岐した樹状構造を有する化合物の多数の末端は、前述の官能基を有する。末端に上記の官能基以外の基が含まれる場合、それらの基には、メチル基等のアルキル基が含まれる。
多分岐重合性化合物の好ましい構造としては、以下の構造(1)〜構造(3)が挙げられる。
また、本発明に用いられる多分岐重合性化合物のもう一つの好ましい形態として、エーテル結合又はエステル結合を含む多分岐構造を有し、且つ末端にアクリロイル基、及びメタクリロイル基から選ばれた少なくとも四つの重合性基を有する化合物である。具体的には、例えば下記のような構造を持つ化合物が挙げられる。
上記コア部の構造は、下記の構造(8a)〜構造(8d)で示されるものが好ましい。
前記コア部と分岐鎖部は、単結合により結合していてもよく、またエチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドに由来する結合部位を介して結合していてもよい。アルキレンオキシドに由来する結合部位を介して結合する場合、アルキレンオキシドの酸素末端側が分岐鎖部の*部と結合することが好ましい。
又、国際公開第2008−047620に記載のあるアルカリ現像型の多分岐ポリマーは放射線による硬化前の溶解性が増大している為、アルカリ現像によるパターン形成に一層有利である。
これらの化合物は、例えば、国際公開第2008/047620号パンフレットや特開2008−174518号公報に記載された方法等により製造することができる。
これらの化合物の分子量又は重量平均分子量は、1,300以上50,000以下であり、より好ましくは1,300以上30,000以下のものが更に好ましく、特に1,300以上15,000以下である。
具体的には、例えば、下記の構造式(B−1)〜構造式(B−5)で示される化合物が挙げられる。
本発明の着色硬化性組成物は、少なくとも一種の光重合開始剤を含有する。
光重合開始剤は、前記重合性化合物を重合させ得るものであれば、特に制限はなく、特性、開始効率、吸収波長、入手性、コスト等の観点で選ばれるのが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ハロメチルオキサジアゾール化合物及びハロメチル−s−トリアジン化合物から選択される少なくとも1つの活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物及びその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体及びその塩、オキシム化合物、等が挙げられる。光重合開始剤の具体例については、特開2004−295116号公報の段落〔0070〕〜〔0077〕に記載のものが挙げられる。中でも、重合反応が迅速である点等から、オキシム化合物またはビイミダゾール化合物が好ましい。
具体的な例としては、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ペンタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ヘキサンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ヘプタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(メチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(エチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(ブチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−メチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−プロピル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−ブチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、2−(ベンゾイルオキシイミノ)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1−オクタノン、2−(アセトキシイミノ)−4−(4−クロロフェニルチオ)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−ブタノンなどが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
また、本発明においては、感度、経時安定性、後加熱時の着色の観点から、オキシム化合物として、下記一般式(A)、又は一般式(B)で表される化合物がより好ましい。
なかでも、X1、X2、及びX3が、いずれも水素原子を表すか、又はX1がアルキル基を表し、X2、及びX3がいずれも水素原子を表すことが好ましい。
エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第二ブチル、第三ブチル、アミル、イソアミル、第三アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル、2−エチルヘキシル、第三オクチル、ノニル、イソノニル、デシル、イソデシル、ビニル、アリル、ブテニル、エチニル、プロピニル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロピロキシエチル、メトキシエトキシエチル、エトキシエトキシエチル、プロピロキシエトキシエチル、メトキシプロピル、モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、トリフルオロエチル、パーフルオロエチル、2−(ベンゾオキサゾール−2’−イル)エテニル等が挙げられる。
R及びR’で表されるアリール基としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、エチルフェニル、クロロフェニル、ナフチル、アンスリル、フェナンスレニル等が挙げられる。
R及びR’で表されるアラルキル基としては、例えば、ベンジル、クロロベンジル、α−メチルベンジル、α、α−ジメチルベンジル、フェニルエチル、フェニルエテニル等が挙げられる。
R及びR’で表される複素環基としては、例えば、ピリジル、ピリミジル、フリル、チオフェニル等が挙げられる。
また、R及びR’は互いに結合して形成される環としては、例えば、ピペリジン環、モルホリン環等が挙げられる。
一般式(A)で表される光重合開始剤の中でも、一般式(A)中のX1、X2、及びX3が、いずれも水素原子であるもの、R1がアルキル基、特にメチル基であるもの、R2がアルキル基、特にメチル基であるもの、及びR3がアルキル基、特にエチル基であるものは、光重合開始剤として特に好適である。
R103及びR104は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を示し、これらの基は、さらにハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基等で置換されていても良い。
R105〜R111は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリーロイル基、ヘテロアリーロイル基、アルキルチオ基、アリーロイルチオ基、ヘテロアリーロイル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロアリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、ニトロ基、アミノ基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、カルボン酸基、アミド基、カルバモイル基又はシアノ基を表す。
R105〜R111のうちの、一つ又は二つが電子吸引性の置換基、即ち、ニトロ基、シアノ基、ハロゲンノ基、アルキルカルボニル基又はアリールカルボニル基であることが、一段と高い硬化性を有する着色硬化性組成物が得られるので、好ましい。
一般式(C)、又は一般式(D)で表されるビイミダゾールは、市販品として入手することもできる。
特に好ましいビイミダゾール化合物としては、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(市販品としては、B−CIM、(保土ヶ谷化学工業(株))が挙げられる)、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ−(3,4−ジメトキシフェニル)ビイミダゾール(HABI1311、DKSHジャパン(株))、2,2’−ビス(2−メチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール(黒金化成(株))が挙げられる。
光重合開始剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて含有することができる。光重合開始剤の着色硬化性組成物の全固形分中における含有量(2種以上の場合は総含有量)は、本発明の効果をより効果的に得る観点から、1質量%〜20質量%が好ましく、2質量%〜19質量%がより好ましく、2質量%〜15質量%が特に好ましい。
溶剤は、着色硬化性組成物とした場合の塗布性を満足できるものであれば、基本的には特に制限はなく、特に、固形分の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
有機溶剤としての芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン等が好適に挙げられる。
有機溶剤の着色硬化性組成物中における含有量としては、着色硬化性組成物中の全固形分濃度が10質量%〜80質量%になる量が好ましく、15質量%〜60質量%になる量がより好ましい。
着色硬化性組成物には、硬化剤を含有させることにより、特定溶融粘度を1.0×103Pa・s以上に調整することを容易とすることができる。
硬化剤は、架橋構造をとりえる化合物であり、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)オキセタン化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物及びウレア化合物、並びに(d)メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物及びヒドロキシアントラセン化合物が挙げられる。中でも、エポキシ樹脂(特に、多官能エポキシ樹脂)、及びオキセタン化合物が好ましい。
エポキシ化合物の市販品としては、EHPE3150、CEL2021P(ダイセル(株))、JER1031S、JER157S65、JER1007、JER152、JER154、JERYX6810、JERYX8000(三菱化学(株))、デナコールEX411、デナコールEX810、デナコールEX821、デナコールEX825、デナコールEX841(ナガセケムテックス(株))、EPICLON EXA1514、EPICLON HP−7200、EPICLON HP7200L、EPICLON HP7200H、EPICLON N670、EPICLON N680等が挙げられる。
着色硬化性組成物は、特定溶融粘度を調整することが容易となること、ポストベーク後の画像の硬度向上が可能であること、等の利点が得られることから、高分子量の樹脂化合物(以下、「高分子樹脂」ともいう。)を含むことが好ましい。ここで、高分子量とは、重量平均分子量が200,000以上を意味する。さらに、高分子樹脂の種類に応じて、アルカリ現像性、光硬化性など様々な特性を持たせ、着色硬化性組成物の特性向上を図ることが可能である。
着色硬化性組成物は、必要に応じて、アルカリ可溶性バインダー、多官能チオール化合物、連鎖移動剤、重合禁止剤、有機溶剤、界面活性剤、密着改良剤、架橋剤、現像促進剤等を含有しても良い。以下に、これらの化合物を説明する。
着色硬化性組成物には、被膜形成性向上のためにバインダー樹脂を用いてもよい。バインダー樹脂としては、パターン形成性の観点から、アルカリ可溶性のバインダーを用いることが好ましい。
アルカリ可溶性バインダーは、アルカリ可溶性を有すること以外は、特に限定はなく、好ましくは、耐熱性、現像性、入手性等の観点から選択することができる。
アルカリ可溶性バインダーとしては、線状有機高分子重合体であり、且つ、有機溶剤に可溶で、弱アルカリ水溶液で現像できるものが好ましい。このような線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば、特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号の各公報に記載されているような、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等が挙げられ、同様に側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体が有用である。
前記アクリル系樹脂としては、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等から選ばれるモノマーからなる共重合体や、前記のPhotomer 6173、KSレジスト−106、サイクロマーPシリーズ等が好ましい。
着色硬化性組成物は、多官能チオール化合物を含有してもよい。多官能チオール化合物を含むことで、着色硬化性組成物の露光感度を高め、架橋密度を向上させることが出来る。
「多官能チオール化合物」とは、チオール基を分子内に2個以上有する化合物を意味する。上記多官能チオール化合物としては、分子量100以上の低分子化合物が好ましく、具体的には、分子量100〜1500であることが好ましく、150〜1000が更に好ましい。上記多官能チオール化合物はチオール基を分子内に2〜10個有することが好ましく、2〜6個有することがさらに好ましく、2〜4個有することが特に好ましい。また、これら化合物は上記ラジカル重合性モノマーが重合する際に補助的に用いられる系とされることが好ましい。具体的には、多官能チオール化合物の添加量を組成物の全固形分に対して1〜20質量%であるようにするか、若しくは、同時に含有する上記ラジカル重合性モノマーの添加量よりも少ない添加量とすることが好ましい。
着色硬化性組成物には増感剤を加えることもできる。本発明に用いる典型的な増感剤としては、クリベロ〔J.V.Crivello,Adv.in Polymer Sci,62,1(1984)〕に開示されているものが挙げられ、具体的には、ピレン、ペリレン、アクリジン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、ベンゾフラビン、N−ビニルカルバゾール、9,10−ジブトキシアントラセン、アントラキノン、ベンゾフェノン、クマリン、ケトクマリン、フェナントレン、カンファキノン、フェノチアジン誘導体などを挙げることができる。増感剤は、光重合開始剤に対し、50〜200質量%の割合で添加することが好ましい。
着色硬化性組成物には連鎖移動剤を加えることもできる。本発明に用いる連鎖移動剤としては、例えば、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルなどのN,N−ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、N−フェニルメルカプトベンゾイミダゾール、などの複素環を有するメルカプト化合物などが挙げられる。
連鎖移動剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。連鎖移動剤の添加量は、着色硬化性組成物の全固形分に対して、0.01質量%〜15質量%の範囲であることが、感度ばらつきを低減するという観点から好ましく、0.1質量%〜10質量%がより好ましく、0.5質量%〜5質量%が特に好ましい。
着色硬化性組成物は、重合禁止剤を含有してもよい。重合禁止剤とは、光や熱により着色硬化性組成物中に発生したラジカル等の重合開始種に対して水素供与(又は、水素授与)、エネルギー供与(又は、エネルギー授与)、電子供与(又は、電子授与)などを実施し、重合開始種を失活させ、重合が意図せず開始されることを抑制する役割をはたす物質である。特開2007−334322号公報の段落〔0154〕〜〔0173〕に記載された重合禁止剤などを用いることができる。これらの中でも、重合禁止剤としてはP−メトキシフェノールが好ましく挙げられる。
着色硬化性組成物における重合禁止剤の含有量は、重合性化合物の全質量に対して、0.0001質量%〜5質量%が好ましく、0.001質量%〜5質量%がより好ましく、0.001質量%〜1質量%が特に好ましい。
着色硬化性組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、又は、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。具体的には、特開2009−098616号公報の段落0058に記載のノニオン系界面活性剤が挙げられ、中でもフッ素系界面活性剤が好ましい。
本発明に用いることができるこの他の界面活性剤としては、例えば、市販品である、メガファックF142D、同F172、同F173、同F176、同F177、同F183、同F479、同F482、同F554、同F780、同F781、同F781−F、同R30、同R08、同F−472SF、同BL20、同R−61、同R−90(DIC(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431、NOVEC FC−4430(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG7105,7000,950,7600、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145、同S−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子(株)製)、エフトップEF351、同352、同801、同802(三菱マテリアル電子化成(株)製)、フタージェント250(ネオス(株)製)などが挙げられる。
前記Lは、下記式(W−2)で表される分岐アルキレン基であることが好ましい。
式(W)におけるpとqとの和(p+q)は、p+q=100、すなわち、100質量%であることが好ましい。前記共重合体の重量平均分子量(Mw)は、1,500以上5,000以下がより好ましい。
これら界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を使用することができる。
着色硬化性組成物は、密着改良剤を含有してもよい。
密着改良剤は、支持体となる無機物、例えば、ガラス、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、銅、アルミニウム等と着色硬化性組成物層の硬化膜との密着性を向上させる化合物である。具体的には、シランカップリング剤等が挙げられる。密着改良剤としてのシランカップリング剤は、界面の改質を目的とするものであり、特に限定することなく、公知のものを使用することができる。
着色硬化性組成物における密着改良剤の含有量は、着色硬化性組成物の全固形分量に対して、0.1質量%〜20質量%が好ましく、0.2質量%〜5質量%がより好ましい。
着色硬化性組成物層を露光した場合の非露光領域のアルカリ溶解性を促進し、着色硬化性組成物の現像性の更なる向上を図る場合には、現像促進剤を添加することもできる。現像促進剤は好ましくは分子量1000以下の低分子量有機カルボン酸化合物、分子量1000以下の低分子量フェノール化合物である。
具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等が挙げられる。
着色硬化性組成物には、さらに必要に応じて、各種添加物、例えば、充填剤、上記以外の高分子化合物、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を配合することができる。これらの添加物としては、特開2004−295116号公報の段落〔0155〕〜〔0156〕に記載のものを挙げることができる。
着色硬化性組成物は、前述の各成分と必要に応じて任意成分とを混合することで調製される。
なお、着色硬化性組成物の調製に際しては、着色硬化性組成物を構成する各成分を一括配合してもよいし、各成分を溶剤に溶解・分散した後に逐次配合してもよい。また、配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。例えば、全成分を同時に溶剤に溶解・分散して組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜2つ以上の溶液・分散液としておいて、使用時(塗布時)にこれらを混合して着色硬化性組成物として調製してもよい。
上記のようにして調製された着色硬化性組成物は、好ましくは、孔径0.01μm〜3.0μmM程度のフィルタなどを用いて濾別した後、使用に供することができる。
本発明の着色硬化性組成物は、輝度及びコントラストに優れた着色硬化膜を形成することができるため、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタなどの着色画素形成用として、また、印刷インキ、インクジェットインキ、及び塗料などの作製用途として好適に用いることができる。
本発明のカラーフィルタは、基板と、基板上に本発明の着色硬化性組成物により形成された着色硬化膜からなる着色画素と、を備える。基板上の着色領域は、カラーフィルタの各画素をなす例えば赤(R)、緑(G)、青(B)等の着色硬化層で構成されている。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、支持体上に、既述の着色硬化性組成物の層を形成する着色硬化性層形成工程(a)と、前記工程(a)にて形成された着色硬化性層に対してパターン様に露光して、前記着色硬化性層をパターン様に硬化するパターン露光工程(b)と、前記工程(b)にてパターン様に硬化された着色硬化性層の非硬化部分を現像して除去し、着色硬化パターンを形成する現像工程(c)と、前記着色硬化パターンを加熱する加熱工程(d)と、を含む。
上記パターン露光工程(b)に使用される光源としては、g線、h線、i線、各種レーザー光が好ましく、特にi線が好ましい。照射光にi線を用いる場合、5mJ/cm2〜500mJ/cm2の露光量で照射することが好ましい。
また、その他の露光光源としては、超高圧、高圧、中圧、低圧の各水銀灯、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライド灯、各種レーザー光源、等が使用できる。
レーザー光源を用いた露光方式では照射光は、波長が300nm〜410nmの範囲である波長の範囲の紫外光レーザーが好ましく、さらに好ましくは300nm〜360nmの範囲の波長である。具体的には、特に出力が大きく、比較的安価な固体レーザーのNd:YAGレーザーの第三高調波(355nm)や、エキシマレーザーのXeCl(308nm)、XeF(353nm)を好適に用いることができる。パターン露光量としては、生産性の観点から、1mJ/cm2〜100mJ/cm2の範囲が好ましく、1mJ/cm2〜50mJ/cm2の範囲がより好ましい。
露光装置としては、特に制限はないが市販されているものとしては、Callisto(ブイテクノロジー株式会社製)やEGIS(ブイテクノロジー株式会社製)やDF2200G(大日本スクリーン株式会社製などが使用可能である。また上記以外の装置も好適に用いられる。
現像時間は、30秒〜300秒が好ましく、更に好ましくは30秒〜120秒である。現像温度は、20℃〜40℃が好ましく、更に好ましくは23℃である。
現像は、パドル方式、シャワー方式、スプレー方式等で行なうことができる。 また、アルカリ性水溶液を用いて現像した後は、水で洗浄することが好ましい。
本発明のカラーフィルタの製造方法により得られたカラーフィルタ(本発明のカラーフィルタ)は、本発明の着色硬化性組成物を用いていることから、輝度及びコントラストに優れている。
本発明の表示装置として、具体的には、液晶ディスプレイ(液晶表示装置;LCD)、有機ELディスプレイ(有機EL表示装置)、液晶プロジェクタ、ゲーム機用表示装置、携帯電話などの携帯端末用表示装置、デジタルカメラ用表示装置、カーナビ用表示装置などの表示装置、特にカラー表示装置が好適である。
本発明のカラーフィルタを有機EL表示装置や、液晶表示装置等に用いた場合、高輝度で、分光特性及びコントラストに優れた画像の表示が可能になる。
本発明のカラーフィルタは、中でも特に、カラーTFT方式の液晶表示装置に対して有効である。カラーTFT方式の液晶表示装置については、例えば「カラーTFT液晶ディスプレイ(共立出版(株)1996年発行)」に記載されている。更に、本発明はIPSなどの横電界駆動方式、MVAなどの画素分割方式などの視野角が拡大された液晶表示装置や、STN、TN、VA、OCS、FFS、及びR−OCB等にも適用できる。また、本発明のカラーフィルタは、COA方式にも供することが可能である。
本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、従来公知の冷陰極管の三波長管と組み合わせた場合だけでなく、LED光源をバックライトとする液晶表示装置においても、良好な表示性能を有する液晶表示装置が得られる。
−着色硬化性組成物1の調製−
下記の各成分を混合し、溶解して、着色硬化性組成物1を調製した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 184部
・アルカリ可溶性バインダー1:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(60/40[モル比])共重合体(重量平均分子量:15,000、50%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 72部
・重合性化合物:大阪有機化学工業(株) SIRIUS−501(Star−501[分子量:11,000]の50%酢酸エチル溶液) 60部
・光重合開始剤:1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(チオフェノイル)−9H−カルバゾール−3−イル]プロパノン 4部
・フッ素系界面活性剤:DIC社製 メガファックF−554(2%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) 5部
・染料溶液A:アシッドレッド289 (10%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 300部
10cm角ガラス(#1737;コーニングジャパン(株))基板上に、上記で調製した着色硬化性組成物1をスピンコート法で全面塗布した後、ホットプレート上で80℃、2分間プリベークして揮発成分を揮発させ、着色硬化性層1を形成した。
パターン幅50μmのラインパターンを施したプロキシ露光用フォトマスクを用い、着色硬化性層1にi線(波長365nm)を照射し、潜像を形成させた。露光時のプロキシギャップ200μm、i線の光源には超高圧水銀ランプを用い、平行光としてから照射するようにした。また、照射光量を40mJ/cm2とした。
次いで、この潜像が形成された着色硬化性層1を、炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウムの水溶液(濃度2.4%)を用いて26℃で現像し、塗布エリアの90%が現像された時間を、着色硬化性組成物の現像時間と定義した。
現像時間決定後、上記のように作成した潜像が形成された着色層1に対して、(現像時間+20秒間)現像し、次いで、流水で20秒間リンスした後、エアーガンで乾燥することで、細線パターン画像1を得た。得られた細線パターン画像1を230℃で20分間、ポストベーク処理を行ない、膜厚2μmの着色硬化膜1を得た。
〈着色硬化性層の溶融粘度の測定〉
上記着色硬化性層1の溶融粘度を以下のようにして測定した。
着色硬化性組成物を薄く広げ、室温にて溶剤を蒸発させ乾燥させた。その後、ティー・エイ・インスツルメント製 AR―2000を用い、25φパラレルプレート間に前記乾燥サンプルを挟んでサンプルギャップを1500μmとなるように調整し、溶融粘度測定を行った。温度調節は電熱炉チャンバー内、空気雰囲気で行った。
測定周波数は1Hz(オシレーション制御)、歪は0.5%とした。
〈線幅変化量の測定〉
上記のようにして現像し、リンスし、かつエアーガンで乾燥して得た細線パターン画像1の細線パターン幅(以下、「線幅1」ともいう。)、及び、上記のようにして現像し、リンスし、エアーガンで乾燥し、かつポストベーク処理して得られた着色硬化膜1の細線パターン幅(以下、「線幅2」ともいう。)を測定し、線幅1と線幅2との相違量を算出し、この相違量を線幅変化量とした。
線幅変化量が小さいほど、ポストベークに伴うパターンの過剰な変形が小さいと考えられ、好ましくは+1μm以下である。
〈パターン形成性〉
ポストベーク後の細線を、ガラス基板に表面に垂直、且つ細線の長手方向に垂直な面で切断した場合に観察される形状を、「順テーパー」又は「半円状」で表示した。
実施例1において、有機溶剤1及びその量、並びに重合性化合物及びその量を下記の化合物及び量に変更して、着色硬化性組成物2を調製した。この着色硬化性組成物2について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 214部
・重合性化合物:末端アクリロイル基を有するデンドリマー(大阪有機化学工業(株) V#1000) 30部
実施例1において、有機溶剤1及びその量、並びに重合性化合物及びその量を下記の化合物及び量に変更して、着色硬化性組成物3を調製した。この着色硬化性組成物3について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 214部
・重合性化合物:末端アクリロイル基を有するデンドリマー(新中村化学(株) A−HBR−5、分子量:8,000) 30部
実施例1において、有機溶剤1及びその量、並びに重合性化合物及びその量を下記の化合物及び量に変更して、着色硬化性組成物4を調製した。この着色硬化性組成物4について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 214部
・重合性化合物:第一工業製薬(株) ニューフロンティアR−1150、分子量:11,500 30部
−着色硬化性組成物5の調製−
下記の各成分を混合し、溶解して、着色硬化性組成物5を調製した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 190部
・アルカリ可溶性バインダー2:シクロヘキシルメタクリレート/メタクリル酸/グリシジルメタクリレートとメタクリル酸の付加物(30/30/40[モル比](45%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 60部
・重合性化合物:大阪有機化学工業(株) SIRIUS−501 60部
・光重合開始剤:1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(チオフェノイル)−9H−カルバゾール−3−イル]プロパノン 4部
・フッ素系界面活性剤:DIC社製 メガファックF−554(2%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) 5部
・硬化剤:ダイセル(株)EHPE−3150 6部
・染料溶液A:アシッドレッド289 (10%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 300部
調製された着色硬化性組成物5について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
−着色硬化性組成物6の調製−
下記の各成分を混合し、溶解して、着色硬化性組成物6を調製した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 194部
・アルカリ可溶性バインダー1:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(60/40[モル比])共重合体(重量平均分子量:15,000、50%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 52部
・高分子量化合物:アドバンスト・ソフトマテリアルズ(株) A1000(重量平均分子量600,000) 10部
・重合性化合物:大阪有機化学工業(株) SIRIUS−501 60部
・光重合開始剤:1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(チオフェノイル)−9H−カルバゾール−3−イル]プロパノン 4部
・フッ素系界面活性剤:DIC社製 メガファックF−554(2%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) 5部
・染料溶液A:アシッドレッド289 (10%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 300部
調製された着色硬化性組成物5について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
実施例1〜6の各着色硬化性組成物において、染料溶液Aを下記染料溶液Bに変更して、着色硬化性組成物7〜12を調製した。調製された着色硬化性組成物7〜12について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
・染料溶液B:ベーシックブルー7(10%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 300部
実施例1〜6の各着色硬化性組成物において、染料溶液Aを下記染料溶液Cに変更して、着色硬化性組成物13〜18を調製した。調製された着色硬化性組成物13〜18について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
・染料溶液C:ベーシックグリーン1(10%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 300部
−着色硬化性組成物19の調製−
下記の各成分を混合し、溶解して、着色硬化性組成物19を調製した。
・有機溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 214部
・アルカリ可溶性バインダー1:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(60/40[モル比])共重合体(重量平均分子量:65,000、50%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 72部
・重合性化合物:日本化薬(株)、KAYARAD DPHA 30部
・光重合開始剤:1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(チオフェノイル)−9H−カルバゾール−3−イル]プロパノン 4部
・フッ素系界面活性剤:DIC社製 メガファックF−554(2%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) 5部
・染料溶液A:アシッドレッド289 (10%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液) 300部
調製された着色硬化性組成物19について、実施例1と同様にして、着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量を測定した。
以上の着色硬化性組成物1〜19の各々の着色硬化性層の溶融粘度及び線幅変化量の測定結果を表1に示す。
表1の結果から、本発明に係る着色硬化性組成物1〜18は、高い染料濃度であってもポストベークによる線幅変化量が小さく、解像度の高いカラーフィルタの製造に優れた適性を有していることが分かる。
これに対して、比較例に係る着色硬化性組成物19は、線幅変化量が大きく、解像度の高いカラーフィルタを製造する適性を有していないことが分かる。
以下のようにして、カラーフィルタ、及びこのカラーフィルタを備える液晶表示装置を作製し評価を行った。
−黒色着色感光性樹脂組成物Kの作製−
下記組成の顔料分散組成物を調製し、赤色顔料分散物作製時と同様に分散処理を行って黒色顔料分散物を作製した。
(黒色顔料分散物組成物)
・カーボンブラック(商品名:Nipex35、デグサジャパン(株)製) 13.1部
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比のランダム共重合物、重量平均分子量3.7万) 6.7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 79.1部
・分散剤(下記化合物) 0.65部
(黒色感光性樹脂組成物K組成)
・上記黒色顔料分散物 25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 8.5部
・メチルエチルケトン 53部
・バインダー(ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比のランダム共重合物、分子量3.8万)27部とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート73部の混合物) 9.1部
・ヒドロキノンモノメチルエーテル 0.002部
・重合性化合物(日本化薬(株)製 KAYARAD DPHA) 12部
・光重合開始剤(2,4―ビス(トリクロロエチル)―6―[4‘―(N,Nビスエトキシカルボニルメチル)アミノ―3’―ブロモフェニル]―s―トリアジン)0.16部
・界面活性剤(下記化合物)のメチルエチルケトン30%溶液 0.042部
−ブラックマトリクスの作製−
無アルカリガラス基板を、UV洗浄装置で洗浄後、洗浄剤を用いてブラシ洗浄し、更に超純水で超音波洗浄した。次いで基板を120℃3分熱処理して表面状態を安定化させた後、該基板を冷却し23℃に温調した。
上記のように処理した無アルカリガラス基板上に、スリット状ノズルを有すガラス基板用コーター(エフ・エー・エス・アジア社製、商品名:MH−1600)にて、前述の黒色着色感光性樹脂組成物Kを塗布した。
引き続きVCD(真空乾燥装置;東京応化工業(株)社製)で30秒間、溶媒の一部を乾燥して塗布層の流動性を無くした後、120℃で3分間プリベークして膜厚2.4μmの黒色感光性樹脂層を得た。
超高圧水銀灯を有すプロキシミティ型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)社製)で、基板とマスク(画像パターンを有す石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と上記黒色感光性樹脂層の間の距離を200μmに設定し、露光量300mJ/cm2でパターン露光した。
前記ブラックマトリクスを形成した無アルカリガラス基板上に、実施例1で調製した赤色の着色硬化性組成物1、実施例13で調製した緑色の着色硬化性組成物13、及び実施例7で調製した青色の着色硬化性組成物7を、この順にブラックマトリクス形成の場合と同様の手順で塗布、乾燥、パターン露光(但し、露光マスクは、各色画素用に変更)、純水のシャワー、シャワー現像、超純水の噴射による残渣除去、及び熱処理を行って、RGB3色画素を形成して、カラーフィルタを得た。このカラーフィルタのRGB各色の着色部膜厚は1.6μmであった。
得られたカラーフィルタをスパッタ装置に入れて、ブラックマトリクス及びRGB3色画素を有する側の表面に、100℃で、1300Åの厚さのITOを全面真空蒸着した後、240℃で90分間アニールしてITOを結晶化し、ITO透明電極を形成した。
−スペーサの形成−
特開2004−240335号公報の[実施例1]に記載のスペーサ形成方法と同様の方法で、上記で作製したITO透明電極上にスペーサを形成した。
下記のポジ型感光性樹脂層用塗布液を用いて、前記スペーサを形成したITO透明電極上に液晶配向制御用突起を形成した。但し、露光、現像、及び、ベーク工程は、以下の方法を用いた。
所定のフォトマスクが感光性樹脂層の表面から100μmの距離となるようにプロキシミティ露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社製)を配置し、上記フォトマスクを介して超高圧水銀灯により照射エネルギー150mJ/cm2でプロキシミティ露光した。
続いて、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を、シャワー式現像装置にて、33℃で30秒間基板に噴霧しながら現像した。こうして、感光性樹脂層の不溶部(露光部)を現像除去することにより、カラーフィルタ側基板上に、所望の形状のパターンを有する液晶配向制御用突起が形成された液晶表示装置用基板を得た。
次いで、液晶配向制御用突起が形成された液晶表示装置用基板を230℃で30分間ベークすることにより、液晶表示装置用基板上に硬化された液晶配向制御用突起を形成した。
・ポジ型レジスト液(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)社製FH−2413F) 53.0部
・メチルエチルケトン 46.5部
・界面活性剤(DIC(株)社製メガファックF−780F) 0.05部
上記で得られた液晶表示装置用基板上に、さらにポリイミドよりなる配向膜を設けた。その後、カラーフィルタの画素群を取り囲むように周囲に設けられたブラックマトリックス外枠に相当する位置にエポキシ樹脂のシール剤を印刷すると共に、MVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板を熱処理してシール剤を硬化させた。
このようにして得た液晶セルの両面に、(株)サンリツ社製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。次いで、光源としてLED光源(SONY社製液晶テレビ、KDL−40ZX1のバックライト光源)を前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、液晶表示装置(LCD)とした。
上記のようにして作成された液晶表示装置は、高いコントラストと輝度を持ち、表示装置として好適なものであった。
21,22,23 パターン
Claims (11)
- (A)染料、(B)重合性化合物、(C)光重合開始剤、及び(D)溶剤を含み、全固形分に対する(A)染料の含有量が25質量%以上、且つ総質量に対する(D)溶剤の含有量が25質量%以下の範囲にある場合における、80℃以上250℃以下の温度での溶融粘度が、1.0×103Pa・s以上である着色硬化性組成物。
- 前記(B)重合性化合物が、平均分子量1,000以上50,000以下の化合物を含む請求項1に記載の着色硬化性組成物。
- 前記(B)重合性化合物が、末端にアクリロイル基、及びメタクリロイル基から選ばれた少なくとも一つの重合性基を有する多分岐重合性化合物である請求項1又は請求項2に記載の着色硬化性組成物。
- 前記多分岐重合性化合物が、グリセロール、トリメチロールプロパン、及びペンタエリスリトールから選ばれた脂肪族多価アルコールに由来する多分岐構造を含む請求項3に記載の着色硬化性組成物。
- 前記多分岐重合性化合物が、エーテル結合又はエステル結合を含む多分岐構造を有し、且つ末端にアクリロイル基、及びメタクリロイル基から選ばれた少なくとも四つの重合性基を有する化合物である請求項3又は請求項4に記載の着色硬化性組成物。
- 前記多分岐重合性化合物が、デンドリマー、又はハイパーブランチポリマーである請求項5に記載の着色硬化性組成物。
- 更に、硬化剤を含む請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の着色硬化性組成物。
- 更に、分子量100,000以上の樹脂化合物を含む請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の着色硬化性組成物。
- 基材上に、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の着色硬化性組成物を設け、乾燥して着色硬化性層を形成する着色硬化性層形成工程と、
前記着色硬化性層をパターン状に露光するパターン露光工程と、
パターン状に露光された着色硬化性層を現像して、基材上にパターン状の画像を形成する現像工程と、
前記パターン状の画像を加熱するポストベーク工程と、
を含むカラーフィルタの製造方法。 - 請求項9に記載のカラーフィルタの製造方法によって作製されたカラーフィルタ。
- 請求項10に記載のカラーフィルタを備える表示装置。
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