JP6732080B1 - カラーフィルター用顔料分散組成物及びカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
赤色のカラーフィルターを得るに際し、ジケトピロロピロール系赤色顔料であるPR254やPR291と、PR177を組み合わせることは知られている。しかしながら、色再現域の拡大や、塗膜の薄膜化を目的として、PR177を使用した場合よりも、高着色力かつ高輝度な色材が求められている。
また、ジケトピロロピロール系赤色顔料と染料を使用する場合には、耐熱性や安定性が不足するときがある。ピグメントレッド269を使用する場合があるが、蛍光も発するため、結果的にコントラストが低下する可能性がある。
なお、特許文献1を含むこれらの組成物によれば、赤色部分からのマイグレーションが発生しやすい。
そして、本発明は、以下の組成物からなる。
1.ジケトピロロピロール系顔料、キナクリドン系顔料、顔料分散剤、アルカリ可溶性樹脂、及び有機溶剤を含有するカラーフィルター用顔料分散組成物(但しピグメントレッド122を含有しない)。
2.顔料誘導体を含有する1に記載のカラーフィルター用顔料分散組成物。
3.着色顔料100質量部に対して、アルカリ可溶性樹脂を1〜200質量部となるように含有する1又は2に記載のカラーフィルター用顔料分散組成物。
4.ジケトピロロピロール系顔料及びキナクリドン系顔料がいずれも赤色顔料である1〜3のいずれかに記載のカラーフィルター用顔料分散組成物。
5.1〜4のいずれかに記載のカラーフィルター用顔料分散組成物を含有するカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物。
いずれにしても、本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物及びカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物は、主に表示装置のカラーフィルターに使用される組成物であり、それによる効果として、カラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を調製したときに、そのカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物の分散安定性、カラーフィルターとしたときに、高コントラスト、薄い膜厚、隣接するGreen等の多色部分へのマイグレーション防止を図ることが可能である。
分散安定性に優れる場合には特にカラーフィルター用顔料分散組成物を調製した後に、保存時の劣化が極めて小さく、優れたコントラストや発色、膜厚が薄くても良く、隣接するGreen等の多色部分へのマイグレーションを防止できるものである。
本発明は、カラーフィルター用顔料分散組成物と、そのカラーフィルター用顔料分散組成物に対してアルカリ可溶性樹脂や光重合性化合物等を配合してなるカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物である。
なお、カラーフィルター用顔料分散組成物は、光硬化型とそうでないものを包含できる。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物は、着色顔料、顔料分散剤、アルカリ可溶性樹脂、及び有機溶剤から主として構成される。
使用できる着色顔料としては、ジケトピロロピロール系顔料とキナクリドン系顔料であり、その中で、青色顔料、緑色顔料、赤色顔料、黄色顔料、紫色顔料、オレンジ顔料、ブラウン顔料等各種の色の顔料を使用できる。
なお、それらの顔料の他に、アゾ系、フタロシアニン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系等の有機顔料、硫酸バリウム、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、酸化クロム等の無機顔料、等の顔料も、本発明の効果を毀損しない範囲で併用可能である。
本発明中の顔料は、カラーフィルター用顔料である各種顔料から、ジケトピロロピロール系顔料とキナクリドン系顔料を併用するものであり、それぞれ単独では、本発明が意図する効果を得るものではない。
なお、高分子に結合した着色顔料や、分散剤又は分散助剤とするために変性した顔料は、本発明中の着色顔料ではない。
本発明にて使用されるジケトピロロピロール系顔料は下記式(1)で示される構造を有する。
上記一般式(1)の顔料の具体例としては、例えば、C.I.ピグメント レッド254、255、264及び272、C.I.ピグメント オレンジ71、73及び81等が挙げられる。
その市販品としては、PR−254(商品名:「Irgazin Red D3656HD」(BASF社製)、「Cinilex DPP Red ST」(Cinic社製)等が挙げられる。
上記一般式(1)の顔料は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記式(1)においてX1及びX2が臭素である顔料の市販品としては、例えば、商品名:「Cinilex DPP Red MT−CF」(Cinic社製)等が挙げられる。
また全顔料を100質量部としたとき、その中のジケトピロロピロール系顔料の含有量は60質量部以上が好ましく、70質量部以上が更に好ましく、80質量部以上がより好ましく、85質量部以上が最も好ましい。また99質量部以下が好ましく、98質量部以下が更に好ましく、97質量部以下がより好ましく、95質量部以下が最も好ましい。
また全顔料がジケトピロロピロール系顔料及びキナクリドン顔料のみからなることが好ましい。
本発明にて使用されるキナクリドン系顔料は下記式(2)で示される構造を有する。
本発明にて使用されるキナクリドン系顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット19 、42、C.I.ピグメントレッド202、206、207、209、262、C.I.ピグメントオレンジ48、49等の顔料が挙げられる。
また全顔料を100質量部としたときの中のキナクリドン系顔料の含有量は40質量部以下が好ましく、30質量部以下が更に好ましく、20質量部以下がより好ましく、18質量部以下が最も好ましい。また2質量部以上が好ましく、5質量部以上が更に好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上が最も好ましい。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物に高い明度やコントラストを付与するために、上記の各顔料として微粒子化処理した顔料を使用することが好ましい。微粒子化処理を行うことにより、着色顔料の一次粒子径を更に微細にかつ均一にすることができる。
これらの微粒子化顔料の平均粒子径は、日機装(株)製マイクロトラックUPA粒度分布計を用い、動的光散乱法で測定したD50の径であり、好ましくは0.02〜0.06μmである。
上記微粒子化処理としては、例えば、未処理着色顔料、水溶性の無機塩(塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化カリウム等であって、好ましくは塩化ナトリウムである。そして使用する水溶性の無機塩の平均粒子径としてはレーザー回折・散乱法にて測定して50μm以下のものが好ましい)、及び、上記水溶性の無機塩を実質的に溶解しない水溶性分散媒体(アルコキシアルコール類、グリコール類、エーテル類等)を含む混合物を、ニーダー、ロールミル、ボールミル、アトライター、サンドミル、特開2006−192385号公報に記載のプラネタリーミキサーである(株)井上製作所製のトリミックス(商標名)、連続式一軸混練機である浅田鉄工(株)製のミラクルKCK等の混練装置で混練した後、上記水溶性の無機塩及び上記水溶性分散媒体を除去するソルトミリングを行い、微粒子化処理を行うことが好ましい。
さらに、着色顔料の結晶成長を抑えて均一に微細化できる点より、後述する顔料誘導体の存在下、微粒子化処理をすることが好ましい。その際の顔料誘導体の使用量は、着色顔料100質量部に対して0.5〜30質量部、好ましくは3〜10質量部である。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物は顔料分散剤を含有する。顔料分散剤としては、従来からカラーフィルター分野で使用されている塩基性基を有する高分子顔料分散剤を使用することができる。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物において、高分子顔料分散剤を使用する際の使用量は、着色顔料100質量部に対して1〜100質量部であることが好ましく、より好ましくは1〜60質量部である。上記高分子顔料分散剤の含有量が1質量部より小さいと顔料分散効果が低下する場合があり、一方100質量部を超える場合は、現像性が低下する等のおそれがある。
(1)ポリアミン化合物(例えば、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンポリイミン等の、ポリ(低級)アルキレンアミン等)のアミノ基及び/又はイミノ基と、遊離のカルボキシル基を有するポリエステル、ポリアミド及びポリエステルアミドからなる群より選択される少なくとも1種との反応生成物。
(2)分子内にポリエステル側鎖、ポリエーテル側鎖、及びポリアクリル側鎖からなる群より選択される少なくとも1種の側鎖と、塩基性窒素含有基とをそれぞれ少なくとも1つ有するカルボジイミド系化合物。
(3)ポリ(低級)アルキレンイミン、メチルイミノビスプロピルアミン等の低分子アミノ化合物と、遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応生成物。
(4)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に、メトキシポリエチレングリコール等のアルコール類やカプロラクトンポリエステル等の水酸基を1個有するポリエステル類、2〜3個のイソシアネート基反応性官能基を有する化合物、イソシアネート基反応性官能基と第3級アミノ基とを有する脂肪族又は複素環式炭化水素化合物を順次反応させてなる反応生成物。
(5)アルコール性水酸基を有するアクリレートの重合物にポリイソシアネート化合物とアミノ基を有する炭化水素化合物とを反応させた反応生成物。
(6)低分子アミノ化合物にポリエーテル鎖を付加させてなる反応生成物。
(7)イソシアネート基を有する化合物にアミノ基を有する化合物を反応させてなる反応生成物。
(8)ポリエポキシ化合物に遊離のカルボキシル基を有する線状ポリマー及び2級アミノ基を1個有する有機アミン化合物を反応させた反応生成物。
(9)片末端にアミノ基と反応し得る官能基を有するポリカーボネート化合物とポリアミン化合物との反応生成物。
(10)メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベンジルアクリレート等のメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステルから選択される少なくとも1種と、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアミド、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、アミノ基とポリカプロラクトン骨格を有するモノマー等の塩基性基含有重合性モノマーの少なくとも1種と、スチレン、スチレン誘導体、その他の重合性モノマーの少なくとも1種との共重合体。
(11)3級アミノ基、4級アンモニウム塩基等の塩基性基を有するブロックと塩基性官能基を有していないブロックとからなるアクリル系ブロック共重合体等。
(12)ポリアリルアミンにポリカーボネート化合物をマイケル付加反応させて得られる顔料分散剤。
(13)ポリブタジエン鎖と塩基性窒素含有基とをそれぞれ少なくとも1つ有するカルボジイミド系化合物。
(14)分子内にアミド基を有する側鎖と、塩基性窒素含有基とをそれぞれ少なくとも1つ有するカルボジイミド系化合物。
(15)エチレンオキサイド鎖とプロピレンオキサイド鎖を有する構成単位を有し、かつ四級化剤により四級化されたアミノ基を有するポリウレタン系化合物。
(16)分子内にイソシアヌレート環を有するイソシアネート化合物のイソシアネート基と、分子内に活性水素基を有し、かつ、カルバゾール環及び/又はアゾベンゼン骨格を有する化合物の活性水素基とを反応させて得られる化合物であって、該化合物の分子内の、イソシアヌレート環を有するイソシアネート化合物に由来するイソシアネート基と、イソシアネート基と活性水素基との反応により生じたウレタン結合及び尿素結合との合計に対するカルバゾール環とアゾベンゼン骨格の数が15〜85%である化合物、等。
これらの高分子顔料分散剤の中でも、アクリル樹脂系の高分子顔料分散剤が好ましく、さらに好ましくは3級アミノ基含有高分子顔料分散剤であり、より好ましくは、3級アミノ基含有アクリル系ブロック共重合体である。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物にアルカリ可溶性樹脂を配合する。そのような樹脂としては、顔料に対してバインダーとして作用し、かつカラーフィルターを製造する際に、その現像処理工程において用いられる現像液、特に好ましくはアルカリ現像液に対して可溶性を有するものである。
このようなアルカリ可溶性樹脂としては、ランダム共重合体でも、ブロック共重合体でもよい。
そのアルカリ可溶性樹脂のなかでも、カルボキシル基を有するものが好ましく、特に1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体と、他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体からなる共重合体が好ましい。
そのようなアルカリ可溶性樹脂としては、特に限定されるものではなく、従来から使用されているものが使用できる。なかでも、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体と、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なスチレン、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、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、グリセロールモノアクリレート、グリセロールメタクリレート、N−フェニルマレイミド、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、カルボエポキシジアクリレート等のモノマー、オリゴマー類の群から選ばれる少なくとも1種のエチレン性不飽和単量体との共重合体を挙げることができる。但し、N−ビニルピロリドン、硫黄元素含有モノマーは使用しない方が望ましい。
また、本アルカリ可溶性樹脂は、光重合性の官能基を有していても良い。
また、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、通常、現像特性や有機溶剤への溶解性の点から1,000〜100,000が好ましく、さらに好ましくは3,000〜50,000であり、より好ましくは7,000〜20,000である。なお、本発明において、上記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、GPCに基づいて得られるポリスチレン換算の重量平均分子量である。本発明において、装置としてはWater2690(ウォーターズ社製)、カラムとしては PLgel 5μm MIXED−D(Agilent Technologies社製)を用いる。
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂の使用量は、使用する着色顔料100質量部に対して1〜200質量部が好ましく、さらに好ましくは、10〜150質量部である。この場合、アルカリ可溶性樹脂の使用量が1質量部未満では、現像特性が低下するおそれがある。一方200質量部を超えると、相対的に着色剤濃度が低下するため、薄膜として目的とする色濃度を達成することが困難となるおそれがある。
また、アルカリ可溶性樹脂としては、1級、2級、及び3級の何れのアミノ基も含有せず、さらに4級アンモニウム基も含有しないことが好ましい。さらに、塩基性基を有しないことがより好ましい。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物に使用する樹脂としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において透過率がより高い樹脂を使用することができる。これらの樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、アルカリ可溶性樹脂、また下記の光重合性化合物を使用できる。
このような樹脂は、カラーフィルター用顔料分散組成物の全固形分に対して質量分率で、使用する樹脂の合計量で好ましくは5〜94質量%、より好ましくは20〜50質量%の範囲である。
熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレン−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、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム、エポキシ樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。
なお、場合によりカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物の項にて後述する光重合性樹脂を配合することもできる。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物及びカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物に使用する有機溶剤としては、従来から液晶カラーフィルターレジストの分野で使用されている有機溶剤が好適に使用できる。具体的には、常圧(1.013×102kPa)における沸点が100〜220℃のエステル系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、エーテルエステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、芳香族炭化水素系有機溶剤、含窒素系有機溶剤等である。沸点が220℃を超える有機溶剤を多量に含有していると、カラーフィルター用顔料分散組成物又はこの組成物を含有する組成物を塗布してなる塗膜をプレベークする際に、有機溶剤が充分に蒸発せずに乾燥塗膜内に残存し、乾燥塗膜の耐熱性が低下するおそれがある。また、沸点100℃未満の有機溶剤を多量に含有していると、ムラなく均一に塗布することが困難になり、表面平滑性に優れた塗膜が得られなくなるおそれがある。
これらの有機溶剤の中でも、溶解性、分散性、塗布性等の点で、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メチルエチルエーテル、エチ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、2−ヘプタノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、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、蟻酸n−アミル等が好ましく、より好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物には顔料分散助剤として、顔料誘導体を含有させることができる。
顔料誘導体の中でもスルホン酸基を有する顔料誘導体が好ましく、そのような顔料誘導体として更に好ましいのは、下記式(3)及び/又は式(4)で表わされる化合物である顔料誘導体や、C.I.ピグメントレッド2と同一の骨格を持つ化合物のスルホン化物である。
上記一般式(3)及び(4)のMがNR1R2R3R4であるときの各NR1R2R3R4は、同一若しくは異なって、それぞれ他の置換基で置換されていてもよい炭素数1〜10の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基、又は、他の置換基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。
ここで、上記飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、1−ブテニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基等のアルキニル基等が挙げられる。上記芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
また、上記他の置換基としては、水酸基、ハロゲン、カルボキシル基、アミノ基、低級アルキル基(炭素数1〜5)等が挙げられる。なお、上記R1R2R3及びR4は、そのなかの1つが他の置換基で置換されていても、2つ以上が他の置換基で置換されていてもよい。さらに、上記一般式(3)及び(4)の「m」は1以上の整数である。
上記顔料誘導体の使用量は、各顔料の合計100質量部に対して0.5〜30質量部、好ましくは3〜15質量部である。
なかでも、酸基としてスルホン酸基を有する顔料誘導体を使用すると、良好な結果を得ることができる。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物において、酸基を有する顔料誘導体の使用量は、着色顔料100質量部に対して0.5〜30質量部である。上記酸基を有する顔料誘導体の含有量が0.5質量部より小さいと顔料分散効果が低下し、一方30質量部を超える場合は、顔料分散効果がそれ以上には向上しない。
(1)酸基を有する顔料誘導体の非存在下で微粒子化処理された着色顔料を用いる場合は、微粒子化処理された着色顔料の分散時に着色顔料100質量部に対して酸基を有する顔料誘導体を0.5〜30質量部、好ましくは3〜15質量部を使用する。
(2)酸基を有する顔料誘導体の存在下で微粒子化処理した着色顔料を用いる場合は、着色顔料の微粒子化処理時に着色顔料の100質量部に対して顔料誘導体を0.5〜30質量部、好ましくは3〜15質量部を使用し、微粒子化処理された着色顔料の分散時に着色顔料100質量部に対して酸基を有する顔料誘導体を0〜29.5質量部、好ましくは0〜12質量部を使用する。
なお、微粒子化処理時に使用する酸基を有する顔料誘導体の使用量と微粒子化処理した着色顔料の顔料分散時に使用する酸基を有する顔料誘導体の使用量の合計は、着色顔料100質量部に対して酸基を有する顔料誘導体を0.5〜30質量部、好ましくは3〜15質量部を使用する。
赤色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、97、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、180、181、184、185、187、188、190、192、193、194、200、208、210、214、215、216、217、220、221、223、224、226、227、228、230、231、232、233、235、236、237、238、239、240、242、243、245、247、249、250、251、253、256、257、258、259、260、263、265、266、267、268、269、270、271、273、274、275、276の一種以上である。
本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物には、耐熱性(輝度)を向上させるために一次粒子径が5〜20nmである硫酸バリウムを含有させることができる。
硫酸バリウムの含有量は着色顔料100質量部に対して0〜25質量部、好ましくは5〜20質量部の範囲で含有する。
上記硫酸バリウムは、微粒子化処理した着色顔料の分散時又は分散後に使用する。
また、本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物を、光硬化性を有しないまま、レジスト用組成物として使用することもできる。
カラーフィルター用顔料分散組成物の製造法に応じて、光重合開始剤、熱重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜使用することができる。上記光重合開始剤としては、例えば、後述するものを挙げることができる。
以上の原料を用いてカラーフィルター用顔料分散組成物を製造する方法を説明する。なお、光硬化性ではないカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物の場合には、光重合性化合物を配合することは不要である。
そのため、まず、下記のように、顔料分散組成物を調製する。
顔料分散剤、必要に応じて顔料誘導体の存在下で微粒子化処理された顔料、樹脂、必要に応じて高分子顔料分散剤、有機溶剤、更に必要に応じて、硫酸バリウム等の、その他の添加剤からなる混合物を得る。得られた混合物を、ロールミル、ニーダー、高速攪拌装置、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、超音波分散機、高圧分散機などの各種分散機を用いて、混練し、分散処理し顔料分散組成物を得る。
(1)予めジケトピロロピロール系顔料とキナクリドン系顔料を、分散剤等により別々に含有した顔料分散組成物を得ておき、これらの顔料分散組成物を任意の比率となるように混合し、その後必要に応じて樹脂、硫酸バリウム、有機溶剤、その他の添加剤を加えて、本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物を製造する。
(2)予め、上記のようにして製造した顔料分散組成物に、必要に応じて補色顔料が所定の割合となるように混合する工程を経て、その後必要に応じて樹脂、硫酸バリウム、有機溶剤、その他の添加剤を加えて顔料分散組成物を製造し、他の顔料を有する顔料分散組成物についても、同様にして顔料分散組成物を製造した後に、これらを混合する工程を経て、本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物を製造する。
また、(1)及び(2)により得たカラーフィルター用顔料分散組成物に対して、必要に応じて樹脂、硫酸バリウム、有機溶剤、その他の添加剤を加えて、カラーフィルター用顔料分散組成物を調製してもよい。
次いで、調製したカラーフィルター用顔料分散組成物に、含有する顔料に対して補色顔料を所定の割合となるように混合してカラーフィルター用顔料分散組成物を得ることもできる。
また、上記(1)、(2)の製造方法において、樹脂、硫酸バリウムは、顔料分散組成物の作成時及び/又は顔料分散組成物を作成後に加えることができる。
また、上記(1)、(2)の製造方法の中でも、高い着色力及び高い輝度が得られる点から、酸基を有する顔料誘導体の存在下で微粒子化処理された顔料を使用することが好ましい。
微粒子化顔料の平均粒子径は、日機装(株)製マイクロトラックUPA粒度分布計を用い、動的光散乱法で測定したD50の径であり、好ましくは0.02〜0.06μmである。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を、ジケトピロロピロール系顔料、キナクリドン系顔料を含有する特定の組成物とすることにより、樹脂等の成分等を問わない本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物から形成したパターン部分から、隣接するGreen等の多色部分の顔料や樹脂分等がいずれの材料であっても、結果的に隣接するGreen等の多色部分へのマイグレーションを防止できる。
次に、本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物が、光硬化性であるときについて説明する。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物が、光硬化性であるときには、その組成物は活性エネルギー線硬化性を有し、アルカリ現像可能なレジスト組成物であり、微粒子化顔料、顔料分散剤、顔料誘導体、樹脂、及び有機溶剤から主として構成され、硫酸バリウム、前記樹脂として光重合性化合物を含み、さらにアルカリ可溶性樹脂を含み得るものである。
微粒子化顔料、顔料分散剤、顔料誘導体、光重合性化合物以外の樹脂、硫酸バリウム及び有機溶媒の種類や配合量としては、上記のカラーフィルター用顔料分散組成物の説明の通りに使用する。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物に使用する光重合性化合物としては、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する単量体、オリゴマー、光重合性樹脂等で、上記カラーフィルター用顔料分散組成物で記載したものと同じものを使用する。光重合性不飽和結合を有する単量体、オリゴマー等とは、後述する光重合開始剤が、紫外線や電子線等の活性エネルギー線により分解した際に発生するラジカルやカチオンの作用により、重合して樹脂化できる不飽和結合を有するものである。
光重合性化合物として、光重合性不飽和結合を分子内に1個有するモノマーとしては、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等のアルキルメタクリレート又はアクリレート;ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート等のアラルキルメタクリレート又はアクリレート;ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルアクリレート等のアルコキシアルキルメタクリレート又はアクリレート;N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート等のアミノアルキルメタクリレート又はアクリレート;ジエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル等のポリアルキレングリコールアルキルエーテルのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル;ヘキサエチレングリコールフェニルエーテル等のポリアルキレングリコールアリールエーテルのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エステル;イソボルニルメタクリレート又はアクリレート;グリセロールメタクリレート又はアクリレート;2−ヒドロキシエチルメタクリレート又はアクリレート等が挙げられる。
光重合性化合物としての光重合性不飽和結合を分子内に2個以上有するモノマーとしては、ビスフェノールAジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、グリセロールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。これらの単量体は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、光重合性化合物を重合して得られたオリゴマーを使用することができる。
光重合性化合物としての光重合性樹脂としては、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、エポキシ基等を介して、(メタ)アクリル化合物、ケイヒ酸等の光架橋性基を導入した樹脂が用いられる。スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物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重合物も用いられる。
これらの樹脂を形成することができる光重合性化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明において、光重合性化合物の使用量は、カラーフィルター用顔料分散レジスト組成物中の全固形分に対して質量分率で、好ましくは3〜50質量%の範囲である。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物に使用する光重合開始剤としては、紫外線や電子線等の活性エネルギー線を照射されることにより、ラジカルやカチオンを発生することのできるものであれば特に限定されず、例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、ベンジル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、トリアジン系光重合開始剤等が挙げられる。これらの光重合開始剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
本発明において、上記光重合開始剤の含有量は、上記カラーフィルター用顔料分散レジスト組成物中の全固形分に対して質量分率で、好ましくは1〜20質量%の範囲である。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物は、それが光硬化性であるとき、必要に応じて、熱重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜使用することができる。
カラーフィルター用顔料分散レジスト組成物が光硬化性でないときは、上記のB.カラーフィルター用顔料分散レジスト組成物が光硬化性であるときにおいて使用した光重合性化合物や光重合開始剤を含有せず、必要に応じてさらに上記のカラーフィルター用顔料分散組成物の組成の説明にて示した光重合性化合物以外の樹脂を配合する。
本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物は、それが光硬化性でないとき、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜使用することができる。
以上の材料を用いてカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を製造する方法を説明する。カラーフィルター用顔料分散レジスト組成物は、それが光重合性のとき、上記で得たカラーフィルター用顔料分散組成物に対して、さらに光重合性化合物、光重合開始剤、必要に応じてアルカリ可溶性樹脂、硫酸バリウム、有機溶剤、その他の添加剤を加えて本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を得る。
またそれが光重合性でないとき、さらに、アルカリ可溶性樹脂、硫酸バリウム、有機溶剤、その他の添加剤等のいずれかを加えて本発明のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を得ることができる。上記の製造方法においても同様である。また、本発明のカラーフィルター用顔料分散組成物を使用して、カラーフィルターを製造する方法としては、それに必要な装置を含め、該顔料分散組成物以外の構成として公知の手段を採用して製造することができる。
PR202:ピグメントレッド202(キナクリドン系顔料)
PV19 :ピグメントバイオレット19(キナクリドン系顔料)
PR291:ピグメントレッド291(ジケトピロロピロール系顔料)
PR254:ピグメントレッド254(ジケトピロロピロール系顔料)
PR177:ピグメントレッド177(アントラキノン系顔料)
PR269:ピグメントレッド269(モノアゾ系)
PR264:ピグメントレッド264(ジケトピロロピロール系顔料)
PR179:ピグメントレッド179(ペリレン系顔料)
PR122:ピグメントレッド122(キナクリドン系顔料)
なお、表1中の微粒子化処理赤色顔料の調製は、ソルトミリングにより行う。赤色顔料分散組成物2及び4に使用した微粒子化処理赤色顔料は、その微粒子化工程中に顔料誘導体を添加した。
その他の赤色顔料分散組成物に使用した微粒子化処理赤色顔料は、その微粒子化工程後に顔料誘導体を添加した。
<顔料分散剤>
3級アミノ基含有アクリル系ブロック共重合体
<顔料誘導体>
PR2スルホン化物:ピグメントレッド2のスルホン化物
<アルカリ可溶性樹脂>
MMA/BMA/MAA共重合体(メタクリル酸メチルとメタクリル酸ブチルとメタクリル酸のランダム共重合体)
<溶剤>
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
下記表1に示す配合に基づいて、カラーフィルター用顔料分散組成物を得た。
表1における、溶剤以外の各成分の含有量は溶剤を含有しない量である。
MMA30質量部、BMA50質量部、MAA20質量部を常法の合成方法により合成し、酸価130mgKOH/g、分子量9,800のランダム共重合体を得た。
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
<光重合開始剤>
イルガキュア369(BASF社製)
表2における赤色顔料分散組成物及び溶剤以外の各成分の含有量は、溶剤を含有しない量である。
E型粘度計(東機産業(株)製、R100型粘度計 型式RE100L)を用いて25℃における粘度を測定した。
実施例及び比較例のレジスト法に使用するカラーフィルター用顔料分散組成物について、それぞれガラス瓶に採り、密栓して、40℃で1週間保存後に上記E型粘度計で25℃における粘度を測定し、初期値からの変化率によって評価した。
○:保管前後の粘度変化率が10%以下
×:保管前後の粘度変化率が10%超
実施例及び比較例のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を、スピンコーターを用いてガラス基板上に塗布した。次いで、100℃で3分間プレベークした後、高圧水銀灯で露光し、更に230℃で30分間ポストベークした。次いで、各レジストの色度x=0.6580、y=0.3200でのコントラスト、輝度Yを分光光度計((株)島津製作所製、UV−2500PC、C光源2°視野)で測定した。
上記方法で得たポストベーク後のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を塗布した基板に、3mmの範囲内にカッターで3本程度傷をつけ、表面粗さ測定器(KLA−Tencor Corporation サーフェイスプロファイラ ALPHA−STEP IQ)を用いて走査し深度を測定した。3点の平均値を算出し、実測膜厚とした。
実施例及び比較例の、赤色のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物を、スピンコーターを用いてガラス基板上に塗布した後、100℃で3分間プレベークした。得られた塗膜状に必要なパターンを形成するためのパターンマスクを配置し、高圧水銀灯で露光した後、現像液として水酸化カリウム水溶液を用いて、スピン現像機で1分間現像後、十分に水洗し、230℃に設定した高温空気循環型乾燥炉内で30分間にわたってポストベークし、現像パターンを形成した。
何も塗布していないガラス基板及び、上記の実施例及び比較例のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物のパターンを形成した基板上にGreen顔料分散液レジスト組成物を、スピンコーターを用いて塗布した後、100℃で3分間プレベークした。次いで、高圧水銀灯で露光した後、230℃に設定した高温空気循環型乾燥炉内で30分間にわたってポストベークした。
Greenレジストのみを塗布した基板の輝度Y1を分光光度計(大塚電子(株)顕微分光測定装置LCF100)で測定した。同様に実施例及び比較例のカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物のパターンを形成した後にGreenレジストを塗布した基板上の、RedパターンとGreenパターンとの境界線から、Green側に0.05mm入った位置の輝度Y2を測定し、Greenレジストのみ塗布した基板の輝度との差ΔY=Y1−Y2によってGreenへのマイグレーション評価を行った。
○:ΔY>−0.5
×:ΔY≦−0.5
これに対して、ジケトピロロピロール系顔料に対してアントラキノン系顔料を組み合わせた比較例1によれば、実施例と同じx値、y値の被膜において、Y値が若干低かった。ジケトピロロピロール系顔料に対してモノアゾ系顔料を組み合わせた比較例2によれば、実施例と同じx値、y値の被膜において、コントラストが低く、被膜の膜厚も大きく、Greenのパターンへのマイグレーションが発生した。Y値が若干低かった。
ジケトピロロピロール系顔料を2種使用した比較例3、及びジケトピロロピロール系顔料に対してペリレン系顔料を組み合わせた比較例4によれば、実施例と同じx値、y値の被膜において、コントラスト及びY値が低かった。比較例5によれば、PR122を含有するために、実施例と同じx値、y値の被膜において、比較的被膜の膜厚が大きく、Y値が低かった。
Claims (6)
- C.I.ピグメントレッド264以外のジケトピロロピロール系顔料、C.I.ピグメントレッド209及びC.I.ピグメントバイオレット19のいずれでもないキナクリドン系顔料、顔料分散剤、アルカリ可溶性樹脂、及び有機溶剤を含有するカラーフィルター用顔料分散組成物(但しピグメントレッド122を含有しない)。
- C.I.ピグメントレッド291及びC.I.ピグメントバイオレット19、顔料分散剤、アルカリ可溶性樹脂、及び有機溶剤を含有するカラーフィルター用顔料分散組成物(但しピグメントレッド122を含有しない)。
- 顔料誘導体を含有する請求項1又は2に記載のカラーフィルター用顔料分散組成物。
- 着色顔料100質量部に対して、アルカリ可溶性樹脂を1〜200質量部となるように含有する請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルター用顔料分散組成物。
- ジケトピロロピロール系顔料及びキナクリドン系顔料がいずれも赤色顔料である請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルター用顔料分散組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のカラーフィルター用顔料分散組成物を含有するカラーフィルター用顔料分散レジスト組成物。
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