JPH04153657A - カラーフィルター形成用の光重合性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、顔料で着色された透明着色画像形成用の光重
合性組成物に関するものであり、カラー液晶表示体、電
荷結合素子、カラーセンサー等の光学用途上のカラーフ
ィルター画素調製に用いられる組成物に関する。

従来の技術 カラーフィルターは、ガラス、プラスチック等の透明基
板、あるいはシリコン等の不透明基板上にＲ，Ｇ、Ｂ三
原色要素又はＹ、Ｍ、Ｃ三原色要素を形成することで製
造される。

カラーフィルターの製造法には、染色法、電着法、印刷
法等がある。

このうち染色法は、高精細なものが得られるが、工程か
長く耐久性（耐熱性、耐候性、耐湿性）に劣る欠点があ
る。

電着法は、電極の上にカラーフィルターか構成されるた
め、液晶の駆動の点で問題がある。

印刷法は、既存の印刷技術の応用で安価にできる長所が
あるが、インク切れ不良による表面平滑性不良や、高精
細パターンに限界かある等の欠点かある。

近年これらの諸問題を改善をはかるためにフォトレジス
ト組成物へ微粒子化した顔料を分散させた「顔料分散法
」として特開平１−１５２４４９、特開平１−２５４９
１８か開発されている。工程的にも改善され、カラーフ
ィルターとしての品質も優れているが、これにおいては
光重合開始剤としてトリへロメタン系を使用しているた
め光硬化後にＨＣＩ（塩酸）を発生させることかあると
いう欠点がある。ＨＣＩは強酸の電解質であるため、樹
脂膜を通して透明電極や液晶部への浸み出しによる腐蝕
や誤動作を招来し、エレクトロクス部材に用いるには問
題が多い。

発明が解決しようとする課題 前記、従来技術の問題を解決した。即ち、工程的にも短
く、かつ水現像か可能で、高精細で耐久性に優れ、酸な
どの発生がなくエレクトロニクス部材として問題のない
カラーフィルターを造ることの可能なカラーフィルター
形成用の感光性樹脂組成物を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は顔料で着色された透明着色画像形成用の光重合
性組成物である。即ち、 （Ａ）下記一般式ＣＩ） （式中、ｍは１〜３、ｎは６〜８、Ｒは炭素数１〜１０
のアルキル基、或はシクロアルキル基を表す） の構造を有するアルカリ可溶性高分子化合物（Ｂ）エチ
レン性不飽和二重結合を二個以上を有する光重合性化合
物 （Ｃ）光重合開始剤 （Ｄ）微粒子顔料 （Ｅ）有機溶剤 よりなるカラーフィルター形成用の光重合性組成物を提
供する。

本発明において（Ａ）成分は、バインダー（結合剤）と
呼称できるものであり、（１）基板上に組成物を均一に
塗布させる働き、（２）露光後、未露光部の組成物をア
ルカリ性水で現像する際、水に溶は基板より洗い落す働
きの二つの機能を有している。

（Ａ）成分は、例えばスチレンと無水マレイン酸を１〜
３：１のモル比で共重合させ、炭素数１〜１０のアルキ
ル基あるいはシクロアルキル基を有したアルコール類と
公知の方法で部分エステル化を行うことで得ることがで
きる。又、市場よりＳＭＡ−２６２５、ＳＭＡ−１７３
５２（アトケミ社）等として入手することもできる。分
子量は１５００〜３０００、酸価１５０〜３００のもの
が、溶解性、洗浄性より好適である。

（Ｂ）成分は、１個以上のエチレン性不飽和二重結合を
有する光重合性化合物であり、マスクを通して露光され
た部分を光重合により高分子化し硬化する作用を有して
いる。即ち光重合により基板に密着し、後続するアルカ
リ水現像に耐えパターンを構築させる働きをする。その
例としては、単官能及び多官能アクリレートまたはメタ
クリレートのモノマー、オリゴマーかあげられる。この
様な化合物は当業界周知の化合物であり、エチレングリ
コール、トリメチルブクパノール、ペンタエリスリトー
ル等のような多価アルコールのアクリル酸エステル及び
メタクリル酸エステル；アクリレートまたはメタクリレ
ート末端エポキシ樹脂；アクリレートまたはメタクリレ
ート末端ポリエステル樹脂ニアクリレートまたはメタク
リレート末端ウレタン樹脂等を含む。

具体的には例えばポリエチレングリコールモノ（メタ）
アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）
アクリレート、２−エチルへキシルアクリレート等の単
官能アクリレートやメタアクリレート：ポリエチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、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ヘキ
サ（メタ）アクリレート、ビスフェノルＡジエトキシジ
（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクロイロオキシ
エチルイソシアヌレート、グリセリン等の多官能アルコ
ールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付
加させた後（メタ）アクリレート化したもの等がある。

（Ｃ）成分は、（Ｂ）成分を光重合させる開始剤成分で
ある。種々の文献に詳しいか、直接解裂型のアセトフェ
ノン、フェニルアセトフェノン等、水素引抜き型のベン
ゾフェノン、チオキサントン等、パーオキシ酸エステル
とドナー型増感剤の併用、色素とアルキルまたはアリー
ルホウ酸塩、ビスイミダゾールと水素供与体、アクリジ
ン系化合物と水素供与体、ポリハロゲン化合物とアミン
との併用等が使用されつる。それらの具体例として例え
ば、日本化薬製のカヤキュアーＤＥＴＸＳＣＴＸ　。

ＲＴＸ　、　ＭＢＰ　、　ＢＰ等、チバガイキー社製イ
ルガーキュア−６５１，１８４，５００，９０７等が挙
げられる。

（Ｄ）成分は、組成物を着色させるための顔料成分であ
る。カラーフィルター用いる組成物として高い透明性が
求められる事より微粒子顔料か求められ使用顔料の最大
吸収波長以下の平均粒変更に望ましくはその波長の二分
の一以下の平均粒度をもつ顔料を用いるのか好適である
。

顔料としては有機顔料か適当であり、アゾ系顔料、フタ
ロシアニン系顔料、インジゴ系、アントラキノン系、ペ
リレン系、ペリノン系、ジオキサジン系、キナクリドン
系、イソインドリン系、フタロン系、メチン系、アゾメ
チン系、金属錯体系および縮合多環系の顔料か用いられ
る。

例えばＬＣＤのカラーフィルターに用いる顔料はＲ，Ｇ
、Ｂの分光特性を満足させる必要かあるが赤の顔料とし
ては、アントラキノン系顔料を主成分としてジスアゾ系
・黄色顔料またはイソインドリン系黄色顔料で調色する
のか良好である。

緑の顔料としては、ハ０ゲレ化フタロシアニン系顔料単
独または前記黄色顔料で調色したものか良好である。

青の顔料としてはフタロシアニン系顔料単独またはジオ
キサジン系顔料で調色をしたものか良好である。黒の顔
料としては、カーボン、チタンカーボン、アブ系顔料等
か良好である。

これらの顔料は、分散剤または樹脂を用いて後記（Ｅ）
成分と同じ有機溶剤中で微粒子に分散化したものを用い
るのか、好適である。

（Ｅ）成分は、有機溶剤成分であり、（Ａ）　、（Ｂ）
、（Ｃ）、（Ｄ）成分の溶剤であり、かつ分散媒である
。これらの溶剤としては、例えば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ビルエーテル、エ
チレングリコールモノブチルエーテルなとのエチレング
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エチルエーテル、ジエ
チレングリコールジブチルエーテルなとのジエチレング
リコールジアルキルエーテル類：メチルセコソルブアセ
テート、エチルセロソルブアセテートなとのエチレング
リコールアルキルアセテート類、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、ブ０ピレングリコール
プロピルエーテルアセテートなとのプロピレングリコー
ルアルキルエーテルアセテート類なとかある。

これらの溶剤は、単独でまたは２種以上混合して用いら
れる。溶剤は、蒸発速度を考慮しながら、均一な塗布を
得るため１００’Ｃ〜２００”Ｃの高沸点に設計する必
要かある。

組成物の各成分の含有比率は、重量比で（Ａ）成分が３
〜１５％ （Ｂ）成分が１〜１０％であり、 （Ｃ）成分は（Ｂ）成分の５〜２０％ （Ｄ）成分は５〜１５％ （Ｅ）成分は残部６０〜９０％が好適である。

（Ａ）成分が３％より少いと平滑な塗布が難しく又現像
性が劣る。１５％より多くなると組成物の基板への密着
性劣り、ハガレやすくなる。

（Ｂ）成分が１％より少いと光硬化樹脂の硬度が不十分
で基板への密着性が劣る。１０％以上光硬化性が劣り望
ましくない。

（Ｃ）成分は（Ｂ）成分を光硬化させるための光重合開
始剤であり、５％より少いと（Ｂ）成分を十分硬化でき
ず、組成物を基板に密着させることができに（い。２０
％より多くなると不経済であり、光硬化後の樹脂に残る
成分が耐候性を低下させるので好ましくない。

（Ｄ）成分が５％より少ないとカラーフィルターとして
の濃度が得に＜＜１５％より多くなると透明度か低下し
、カラーフィルターとしての機能か発揮しにくい。

（Ｅ）成分は６０％より少いと粘度が高くなり基板への
塗布か難しくなり、平滑性か得られにくい。９０％より
多いと粘度か低くなり十分な厚さの塗膜が得られず、カ
ラーフィルターとしての十分なカラーコントラストか得
にくい。

これらの混合による光重合性組成物は、カラーフィルタ
ー用組成物として主たる機能を発揮できるか、更に補助
的機能を持たせるため、添加物を混合する事かできる。

例えば、経日安定性を向上させるための重合禁止剤、塗
布時の均一性をもたせるための平滑剤等を添加しても良
い。

本発明の光重合性組成物は前記の各成分を必要により分
散化、処理を行いなから、混合することによって得られ
る。得られた混合物は孔径１μ以下程度のフィルターを
用いてろ過処理（必要なら加圧ろ過を行う）を行って粒
子を揃えると共に異物を除くのか望ましい。

本発明の光重合性組成物は例えば次のようにして光硬化
、現像することかできる。

即ち、本発明の光重合性組成物を必要により前記したよ
うな有機溶剤、添加剤を加えて塗工液となしこれをスピ
ンナー等により基材に塗布し、溶剤を乾燥することによ
り、平滑な塗膜を得、次に光重合を阻止する酸素と塗膜
の接触をさける為、塗膜の上に、ＰＶＡ等の樹脂を塗布
し、乾燥する。

この様にして得られた塗膜を目的とする画像を形成する
ためにネガマスクを通じ、紫外線を照射する。この際全
塗膜に均一に平行光線か照射される様にマスクアライメ
ント等の装置を用いるのか好ましい。次にこの光照射さ
れた塗膜をアルカリ水溶液の流水あるいは、シャワー中
にさらし、未硬化部分を溶解させ、現像する事により目
的とする画像が得られる。

実施例 以下に実施例により本発明を更に具体的に説明する。実
施例において部は重量部を示す。

実施例１ 下記組成物を準備し、混合した。

・５ＭＡ１７３５２ ３０部 ・ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ ２０部 ・　１ＲＧＡｃｔＪＲＥ　　９０７　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０．４（チハガイギー社、光
重合開始剤） −ＫＡＹＡＣＵＲＥ　ＤＥＴＸ　　　　　　　　　　　
　　Ｏ，２（日本化薬製、光重合開始剤） ・微粒子顔料　　　　　　　　　　　　　　３５（後記
） ・エチルセロソルブアセテート１５ （溶剤） 混合液をメンブランフィルタ−を用いて加圧ろ過し、カ
ラーフィルター用光重合性組成物を得た。

微粒子顔料は下記表−１の （表−１） 顔料を各２０部、ソルビタン系分散剤４部、エチルセロ
ソルブアセテート７６部を秤取し、予備混線の後、ビー
ズミル法により微粒化を行った。

粒度は、大垣電子製粒度分布計により測定した結果、平
均個数分布は赤は０．１５μｍ、緑は０．１μｍ、青は
０．１μｍ、黒は０．１μｍであった。

応用例１ 透明基板としてガラスを用い、中性洗剤、水、アルコー
ルで洗浄を行い、乾燥させ準備した。

このガラスに実施例１の光重合組成物をスピンコーター
を用いて１０００〜２０００ＲＰＭで塗布し、１００’
Ｃ，１０分乾燥させた。続いてポリビニルアルコール（
ゴーセノールＧＣ−０５、日本合成型）１０％液を同様
に塗布し乾燥させた。

次いてマスクアライナ−（ミカサ製、ＭＡ−１０）にマ
スク（凸版型、テストチャート）をのせパターンを１０
〜３０秒露光させた。続いて、１００℃、１０分加熱し
、ベーキング処理を行った。現像は、炭酸ナトリウム１
％液中で２５°Ｃ１６０秒処理した。

各色の塗工は、ブラックマトリックスの黒の後、赤、緑
、青の順序で行った。膜厚は０．８〜２μｍの間で調整
した。

各色の膜厚は赤２．０μｍ、緑２．０μｍ、青１μｍ、
黒０．８μｍであった。

得られたカラーフィルターは、酸を含有しない。

高精細なパターン（３０μ以下）を有し耐熱、耐候性に
優れたものであった。

実施例２．３及び比較例１．２．３バインダーとしての
アルカリ可溶性高分子化合物を表−２の化合物に変える
他は実施例１と同様にして表−２の右欄に記載の如き結
果を得た。

表−２ 〈現像結果の表示〉 ◎　−−−・−一（資）μ以下のパターンが得られたも
の。

○　−・・・・・・−４００μ以下　　　！△　　・・
−一一一−パターンは得ｔｄ〆井僚ざを欠くもの。

×−−−−・・パターンがえらさなかったもの。

発明の効果 本発明の透明着色画像形成用の光重合組成物により、工
程的にも短く経済的で、又環境対策上も優れた水現像可
能で、かつ酸なとの発生もなくエレクトロ部材として信
頼性の高いカラーフィルターを造ることかできる。

特許出願人　　日本化薬株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）下記式　〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、ｍは１〜３、ｎは６〜８、Ｒは炭素数１〜１０
   のアルキル基、或はシクロアルキル基を表す） の構造を有するアルカリ可溶性高分子化合物（Ｂ）エチ
   レン性不飽和二重結合を１個以上を有する光重合性化合
   物 （Ｃ）光重合開始剤 （Ｄ）微粒子顔料 （Ｅ）有機溶剤 よりなるカラーフィルター形成用の光重合性組成物。