KR20180101392A - 열경화성 착색 조성물 및 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법 - Google Patents

열경화성 착색 조성물 및 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법 Download PDF

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켄지 히키
토모히로 이모토
사토시 다카하시
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토요잉크Sc홀딩스주식회사
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Abstract

박리액에 대한 내성이 우수한 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물, 및 상기 착색 조성물을 이용한 컬러 필터의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 　착색층을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 이루어지는 착색 패턴을 구비한 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조에 사용하는 열경화성 착색 조성물로서, 안료(A), 분산제(B), 열경화성 화합물(C) 및 용제(D)를 포함하고, 상기 열경화성 착색 조성물의 전 고형분에 차지하는 상기 안료(A)의 비율이 50질량% 이상이고, 상기 분산제(B)가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및/또는 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)를 포함하고, 상기 열경화성 화합물(C)이 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열경화성 착색 조성물에 의해 해결된다.

Description

열경화성 착색 조성물 및 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법
본 발명은, 고체 촬상 소자에 이용되는 컬러 필터용 열경화성 착색 조성물에 관한 것으로, 특히 박막, 고정밀(精細)하고 유용한 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 컬러 필터용 열경화성 착색 조성물을 이용해 형성되는 컬러 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 소자에는, 반도체 기판 등의 기판 상에 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 등의 복수색의 유기 화소가 2차원 배열된 컬러 필터가 설치되어 있다. 이 고체 촬상 장치에서는, 최근, 화소 사이즈가 축소함에 따라, 색 분리의 성능 요구는 엄격해지고, 색 쉐이딩 특성, 혼색 방지 등의 디바이스 특성 유지를 위해, 컬러 필터에 요구되는 성능에 박막화, 직사각형화, 및 각 유기 화소 간에 색끼리가 서로 겹치는 오버랩 영역을 없애는 등의 성능이 요구되고 있다.
구체적으로는, 고체 촬상 소자용의 컬러 필터에서, 유기 패턴의 박층화에 대해서는 예를 들면 두께가 1μm 이하, 화소 패턴 사이즈에 대해서는 2μm 이하(예를 들면 0.5~2.0μm)로 되도록 하는 미소 사이즈화가 도모되는 경향이 있다.
특히 최근에는, 고체 촬상 소자용 컬러 필터의 한층 더 고정밀화의 요구로부터 예를 들면 1.0μm 패턴 이하의 형성능이 요구되고 있고, 종래의 포토리소법에서는, 컬러 필터의 박막과 해상력의 트레이드 오프를 회피하는 것은 곤란했다.
이에 대해, 유기 패턴을 드라이 에칭으로 가공하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1, 2 참조.).
그러나, 드라이 에칭으로 가공하는 경우, 드라이 에칭 처리 후 남은 포토레지스트를 박리액에 의해 박리할 필요가 있고, 그 박리액에 의해서 유기막 층이 데미지를 받는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점에 감안해서 이루어진 것으로, 포토레지스트 박리 시의 유기막 층 데미지를 억제하는 것이 가능한 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물, 및 이를 이용한 컬러 필터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 모든 문제를 해결하기 위해서 예의연구를 거듭한 결과, 특정의 열경화성 화합물(C)을 포함한 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물을 이용함으로써, 박리액 내성을 충분히 구비한 것으로 하는 것이 가능한 것을 찾아내고, 이 식견에 기초해서 본 발명을 이룬 것이다.
즉 본 발명은, 착색층을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 이루어지는 착색 패턴을 구비한 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조에 사용하는 열경화성 착색 조성물로서, 안료(A), 분산제(B), 열경화성 화합물(C) 및 용제(D)를 포함하고, 상기 열경화성 착색 조성물의 전 고형분에 차지하는 상기 안료(A)의 비율이 50질량% 이상이고, 상기 분산제(B)가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및/또는 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)를 포함하고, 상기 열경화성 화합물(C)이 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
상기 안료(A)가 녹색 안료(a1)를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
상기 녹색 안료가 피그먼트 그린 7, 피그먼트 그린 36 및 피그먼트 그린 58으로부터 선택되는 적어도 1 종류를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
상기 용제(D)가 비점 160℃ 이상의 용제(d1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
상기 비점 160℃ 이상의 용제(d1)가 시클로헥산올 아세테이트인 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
상기 분산제(B)가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)를 포함하고, 상기 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)가, (메타)아크릴레이트를 포함하는 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 이루어지는 부위(b1－A)를 갖고, 상기 부위(b1－A)의 유리전이온도의 이론치가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
산성 관능기는, 방향족 카르복실기인 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
상기 부위(b1－A)의 유리전이온도의 이론치가 80℃ 이상인 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물에 관한 것이다.
(X) 상기에 기재의 열경화성 착색 조성물을 이용해 착색층을 형성하는 공정, 및 (Y) 상기 착색층을 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 (X) 착색층을 형성하는 공정은, (X－1) 상기 열경화성 착색 조성물을 포함한 도막을 형성하는 공정과, (X－2) 상기 도막을 열 경화시켜 상기 착색층을 수득하는 공정을 포함하고,
상기 (Y) 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 공정은, (Y－1) 상기 착색층 상에 포토레지스트층을 형성하는 공정, (Y－2) 노광 및 현상함으로써 상기 포토레지스트층을 패터닝하여 레지스트 패턴을 수득하는 공정, (Y－3) 상기 레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 이용한 드라이 에칭에 의해 상기 착색층을 패터닝하여 착색 패턴을 형성하는 공정, 및 (Y－4) 상기 레지스트 패턴에 박리액을 접촉시켜서, 상기 착색 패턴으로부터 상기 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 박리액이 N－메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드 및 모노에탄올아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기에 기재의 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물에 의해, 포토레지스트의 박리 공정에서의 박리액에 대한 내성이 높은 유기막을 수득할 수 있고, 드라이 에칭에 의한 고체 촬상 소자용 컬러 필터의 제조가 가능해진다.
도 1은 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 형성 공법의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 형성 공법의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 형성 공법의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 형성 공법의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 형성 공법의 일 공정을 나타내는 도면이다.
이하, 상세하게 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
또한 본 명세서에서는, 「(메타)아크릴로일」, 「(메타)아크릴」, 「(메타)아크릴산」, 「(메타)아크릴레이트」, 또는 「(메타)아크릴아미드」라고 표기했을 경우에는, 특별히 설명이 없는 한, 각각, 「아크릴로일 및/또는 메타크릴로일」, 「아크릴 및/또는 메타크릴」, 「아크릴산 및/또는 메타크릴산」, 「아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트」, 또는 「아크릴아미드 및/또는 메타크릴아미드」를 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에서 든 「C.I.」는, 컬러 인덱스(C.I.)를 의미한다.
또한, 본 명세서에서, 「고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터」란, 착색층을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 이루어지는 착색 패턴을 구비한 고체 촬상 소자에 사용되는 컬러 필터를 의미한다.
본 발명의 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물은 안료(A), 분산제(B), 열경화성 화합물(C) 및 용제(D)를 포함하는 컬러 필터 열경화성 착색 조성물로서, 컬러 필터 열경화성 착색 조성물의 전 고형분에 차지하는 상기 안료(A)의 비율이 50질량% 이상이고, 상기 분산제(B)가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및/또는 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)의 양방을 포함하고, 상기 열경화성 화합물(C)이 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
＜유기안료(A)＞
본 발명에 이용하는 유기안료(A)는, 적색 안료, 청색 안료, 녹색 안료, 황색 안료, 자색 안료 등의 복수의 유기안료를 조합할 수 있다.
구체적으로는, 디케토피롤로피롤계 안료, 아조, 디스아조, 또는 폴리아조 등의 아조계 안료, 아미노안트라퀴논, 디아미노디안트라퀴논, 안트라피리미딘, 플라 반트론(Flavanthrone), 안토안트론, 인단트론, 피란트론, 또는 비오란트론 등의 안트라퀴논계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 페리논계 안료, 페릴렌계 안료, 티오인디고계 안료, 이소인돌린계 안료, 이소인돌리논계 안료, 키노프탈론계 안료, 스렌계 안료 또는 금속착체계 안료 등을 들 수 있다.
이러한 유기안료로서 구체적으로는,
적색 안료로서 예를 들면, C.I.피그먼트 레드 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, 101
, 101：1, 104, 108, 108：1, 109, 112, 113, 114, 122, 123, 144, 146, 147, 149, 151, 166, 168, 169, 170, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 181, 184, 185, 187, 188, 190, 193, 194, 200, 202, 206, 207, 208, 209, 210, 214, 216, 220, 221, 224, 230, 231, 232, 233, 235, 236, 237, 238, 239, 242, 243, 245, 247, 249, 250, 251, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272, 273, 274, 275, 276 등을 들 수 있다. 할 수 있다.
적색 안료와 마찬가지로 기능하는 오렌지 색 안료로서는, 예를 들면 C.I.피그먼트 오렌지 36, 38, 43, 51, 55, 59, 61 등의 오렌지 색 안료를 이용할 수 있다.
이들 중에서도, 고착색력을 수득하는 관점에서, 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 254, C.I.피그먼트 레드 177을 이용하는 것이 특히 바람직한 것이다.
청색 안료로서는, 예를 들면 C.I.피그먼트 블루 1, 1：2, 9, 14, 15, 15：1, 15：2, 15：3, 15：4, 15：6, 16, 17, 19, 25, 27, 28, 29, 33, 35, 36, 56, 56：1, 60, 61, 61：1, 62, 63, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 78, 79 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 고착색력을 수득하는 관점에서, 바람직하게는 C.I.피그먼트 블루 15, 15：1, 15：2, 15：3, 15：4, 또는 15：6이고, 더욱 바람직하게는 C.I.피그먼트 블루 15：3, C.I.피그먼트 블루 15：6이다.
녹색 안료로서는, 예를 들면 C.I.피그먼트 그린 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55 또는 58을 들 수 있다. 이들 중에서도, 고착색력을 수득하는 관점에서, C.I.피그먼트 그린 7, 36 및 58으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 사용하는 것이 바람직하다.
황색 안료로서는, 예를 들면 C.I.피그먼트 옐로우 1, 1：1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 24, 31, 32, 34, 35, 35：1, 36, 36：1, 37, 37：1, 40, 41, 42, 43, 48, 53, 55, 61, 62, 62：1, 63, 65, 73, 74, 75, 81, 83, 87, 93, 94, 95, 97, 100, 101, 104, 105, 108, 109, 110, 111, 116, 117, 119, 120, 126, 127, 127：1, 128, 129, 133, 134, 136, 138, 139, 142, 147, 148, 150, 151, 153, 154, 155, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 172, 173, 174, 175, 176, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 188, 189, 190, 191, 191：1, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 고착색력을 수득하는 관점에서, 바람직하게는 C.I.피그먼트 옐로우 83, 117, 129, 138, 139, 150, 154, 155, 180, 또는 185이고, 더욱 바람직하게는 C.I.피그먼트 옐로우 83, 138, 139, 150, 또는 185이다.
자색 안료로서는, 예를 들면 C.I.피그먼트 바이올렛 1, 1：1, 2, 2：2, 3, 3：1, 3：3, 5, 5：1, 14, 15, 16, 19, 23, 25, 27, 29, 31, 32, 37, 39, 42, 44, 47, 49, 50 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 고착색력을 수득하는 관점에서, 바람직하게는 C.I.피그먼트 바이올렛 19, 또는 23이고, 더욱 바람직하게는 C.I.피그먼트 바이올렛 23이다.
특히, 본 발명에서의 유기안료로서는, 청색 안료와 황색 안료와 자색 안료를 조합하는 것이 바람직하고, 조합하는 비율로서는, 유기안료(A) 전체에 대해서, 청색 안료 32~45 중량%, 황색 안료 30~40 중량%, 및 자색 안료 20~30 중량%가 바람직하다.
본 발명의 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물에서, 전 불휘발분에 대한 착색제 농도는, 충분한 색 특성을 수득하는 관점에서 50 중량% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60~85 중량%이다. 착색제 성분의 농도가, 50 중량% 미만이 되면, 충분한 색 특성을 수득할 수 없는 경우가 있고, 90 중량%를 넘으면 바인더 수지 등의 착색제 담체의 농도가 낮아져, 착색 조성물의 안정성이 나빠지는 경우가 있다.
＜안료의 미세화＞
본 발명에서 안료를 이용하는 경우, 미세화해서 이용하는 것이 바람직하지만, 미세화 방법은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 습식 마쇄, 건식 마쇄, 용해 석출법 모두 사용할 수 있고, 본 발명에서 예시하는 것과 같은 습식 마쇄의 1종인 니더법에 의한 솔트 밀링(salt milling) 처리를 실시할 수 있다. 안료의 일차 입자경은, 착색제 담체 중에의 분산이 양호하기 때문에, 20 nm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 콘트래스트비가 높은 컬러 필터를 형성할 수 있기 때문에, 100 nm 이하인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 범위는, 25~85 nm의 범위이다. 또한 안료의 일차 입자경은, 안료의 TEM(투과형 전자 현미경)에 의한 전자현미경사진으로부터 일차 입자의 크기를 직접 계측하는 방법으로 행했다. 구체적으로는, 개개의 안료의 일차 입자의 단축경과 장축경을 계측해, 평균을 그 안료 입자의 입경으로 했다. 다음에, 100개 이상의 안료 입자에 대해서, 각각의 입자의 체적을 구한 입경의 입방체와 근사해서 구하고 체적 평균입경을 평균 일차 입자경으로 한다.
본 발명의 착색 조성물은, 열 가교성 관능기를 함유하는 특정의 안료분산제와 함께, 에폭시 화합물을 함유함으로써, 이러한 미세화 처리된 안료를 이용했을 경우에도, 내성이 우수하고 휘도 및 콘트래스트비가 높은 컬러 필터용 착색 조성물로 할 수 있는 것이다.
솔트 밀링 처리란, 안료와 수용성 무기염과 수용성 유기용제의 혼합물을, 니더, 2개 롤밀, 3개 롤밀, 볼밀, 아트라이더, 샌드밀 등의 혼련기를 이용하고, 가열하면서 기계적으로 혼련한 후, 세정에 의해 수용성 무기염과 수용성 유기용제를 제거하는 처리이다. 수용성 무기염은, 파쇄 조제로서 기능하는 것이고, 솔트 밀링 시에 무기염의 경도가 높은 것을 이용해 안료가 파쇄된다. 안료를 솔트 밀링 처리할 때의 조건을 최적화함으로써, 일차 입자경이 매우 미세하고, 또한, 분포의 폭이 좁고, 샤프한 입도 분포를 가지는 안료를 수득할 수 있다.
수용성 무기염으로서는, 염화나트륨, 염화바륨, 염화칼륨, 황산나트륨 등을 이용할 수 있지만, 가격의 점에서 염화나트륨(식염)을 이용하는 것이 바람직하다. 수용성 무기염은, 처리 효율과 생산 효율의 양면에서, 안료 100중량부에 대해, 50~2000중량부 이용하는 것이 바람직하고, 300~1000중량부 이용하는 것이 가장 바람직하다.
수용성 유기용제는, 안료 및 수용성 무기염을 습윤하는 기능을 하는 것이고, 물에 용해(혼화)하고, 이용하는 무기염을 실질적으로 용해하지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 다만, 솔트 밀링 시에 온도가 상승해, 용제가 증발하기 쉬운 상태로 되기 때문에, 안전성의 점에서, 비점 120℃ 이상의 고비점 용제가 바람직하다. 예를 들면, 2－메톡시에탄올, 2－부톡시에탄올, 2－(이소펜틸옥시) 에탄올, 2－(헥실옥시) 에탄올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 액상의 폴리에틸렌글리콜, 1－메톡시-2－프로판올, 1－에톡시-2－프로판올, 디프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 액상의 폴리프로필렌글리콜 등이 이용된다. 수용성 유기용제는, 안료 100중량부에 대해, 5~1000중량부 이용하는 것이 바람직하고, 50~500중량부 이용하는 것이 가장 바람직하다.
안료를 솔트 밀링 처리할 때, 필요에 따라서 수지를 첨가해도 좋다. 이용되는 수지의 종류는 특별히 한정되지 않고, 천연수지, 변성 천연수지, 합성수지, 천연수지로 변성된 합성수지 등을 이용할 수 있다. 이용되는 수지는, 실온에서 고체이고, 수불용성인 것이 바람직하고, 상기 유기용제에 일부 가용성인 것이 더 바람직하다. 수지의 사용량은, 안료 100중량부에 대해, 5~200중량부의 범위인 것이 바람직하다.
＜분산제(B)＞
본 발명의 컬러 필터용 착색 조성물은, 분산제를 더 포함하고, 상기 분산제가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및/또는 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 분산제를 포함함으로써, 본 발명의 착색 조성물의 분산 안정성이 보다 양호해지고, 점도 안정성이 우수한 열경화성 조성물을 수득할 수 있다. 또한, 유기막 층 중에 안료가 양호하게 분산됨으로써, 도막의 균일성이 향상하기 때문에, 박리액에 대한 내성이 높아지고, 드라이 에칭에 의한 컬러 필터의 제조 방법에 적용하는 것이 가능해진다.
수지형 분산제는, 첨가 착색제에 흡착하는 성질을 가지는 착색제 친화성 부위와 착색제 담체와 상용성이 있는 부위를 갖고, 첨가 착색제에 흡착해 착색제 담체에의 분산을 안정화하는 기능을 하는 것이다. 수지형 분산제로서 구체적으로는, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 등의 폴리카르복실산 에스테르, 불포화폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산(부분) 아민염, 폴리카르복실산 암모늄염, 폴리카르복실산 알킬아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아마이드 인산염, 수산기 함유 폴리카르복실산 에스테르나, 이들의 변성물, 폴리(저급 알킬렌 이민)와 유리의 카르복실기를 가지는 폴리에스테르의 반응에 의해 형성된 아미드나 그 염 등의 유성 분산제, (메타)아크릴산-스티렌수지 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-말레인산 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성 수지나 수용성 고분자 화합물, 폴리에스테르계, 변성 폴리아크릴레이트계, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 부가 화합물, 인산 에스테르계 등이 이용되고, 이들은 단독 또는 2종 이상을 혼합해 이용할 수 있지만, 반드시 이것들로 한정되는 것은 아니다.
상기 분산제 중 소량의 첨가량으로 분산체의 점도가 낮아지고, 점도 안정성이 우수하다고 하는 이유로부터, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)와 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)의 양방을 포함하는 것이 바람직하다.
분산제(B)는, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2) 중, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)만을 포함하고 있어도 좋고, 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)만을 포함하고 있어도 좋다. 분산제(B)는, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)만으로 이루어져도 좋고, 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)만으로 이루어져도 좋다.
분산제(B)에 차지하는, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)의 합계의 비율은, 예를 들면 80질량%~100질량%의 범위 내에 있고, 바람직하게는 90질량%~100질량%의 범위 내에 있다.
산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)의 합계량에 차지하는, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)의 비율은, 일례에 의하면, 30질량% 이상이고, 바람직하게는 50질량% 이상이다. 상기 비율은, 다른 예에 의하면, 20질량%~80질량%의 범위 내에 있고, 바람직하게는 30질량%~70질량%의 범위 내에 있다.
염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)로서는 질소원자 함유 그래프트 공중합체나, 측쇄에 3급 아미노기, 4급 암모늄염 기, 함질소복소환 등을 포함하는 관능기를 가지는, 질소원자 함유 아크릴계 블록공중합체 및 우레탄계 고분자 분산제 등이 바람직하다.
산성 관능기를 가지는 분산제(b1)로서는 카르복실산기, 인산기, 설폰산기 등을 포함하는 관능기를 가지는, 아크릴계 에스테르 공중합체, 아크릴계 블록공중합체 및 우레탄계 고분자 분산제 등이 바람직하다. 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)는, (메타)아크릴레이트를 포함하는 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 이루어지는 부위(b1－A)를 갖고, 상기 (b1－A) 부위의 유리전이온도의 이론치가 40℃ 이상인 것이, 박리액에 대한 내성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하고, 80℃ 이상이 특히 바람직하다. 더 바람직한 산성 관능기를 가지는 고분자 분산제로서 방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11)를 들 수 있다. 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)로서 방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11)를 사용했을 경우, 박리액에 대한 내성이 높아지기 때문에 바람직하다.
방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11)란, 그 분자 내에 방향족 카르복실기를 가지는 것이다. 그 제조 방법에는, 예를 들면, 수산기를 가지는 중합체(E)에 방향족 트리카르복실산 무수물(F1) 및/또는 방향족 테트라카르복실산 2무수물(F2)을 반응시키는 제조 방법 1, 방향족 카르복실기를 가지는 단량체를 이용해 중합체를 만드는 제조 방법 2, 수산기를 가지는 단량체를 중합하면서 방향족 트리카르복실산 무수물(F1) 및/또는 방향족 테트라카르복실산 2무수물(F2)을 반응시키는 제조 방법 3 중 어느 하나를 들 수 있다. 이 중에서, 안료분산성의 관점에서, 분산제(B) 중의 방향족 카르복실기의 개수를 보다 제어하기 쉬운 제조 방법 1에 의해 만들어진 것이 바람직하다.
즉, 방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11)로서는, 수산기를 가지는 중합체(E)와 방향족 트리카르복실산 무수물(F1) 및/또는 방향족 테트라카르복실산 2무수물(F2)을 반응시켜서 이루어지는 분산제인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 수산기를 가지는 중합체(E)이, 편 말단에 수산기를 가지는 중합체이고, 더 바람직하게는, 편 말단에 수산기를 가지는 중합체(E)이, 편 말단에 2개의 수산기를 가지는 중합체인 분산제를 이용함으로써 안정성이 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 편 말단에 수산기를 가지는 중합체로서는, 편 말단에 수산기를 가지는 폴리에스테르 및/또는 폴리에테르계 중합체, 또는 편 말단에 수산기를 가지는 비닐계 중합체인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는, 분산 안정성의 점에서 편 말단에 수산기를 가지는 비닐계 중합체를 이용한 경우이다.
또한, 방향족 트리카르복실산 무수물(F1) 및/또는 방향족 테트라카르복실산 2무수물(F2)로서는, 특히 방향족 테트라카르복실산 2무수물(F2)이, 안료분산체의 보존 안정성이 우수하기 때문에 바람직하다.
이러한 방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11)를 수득하는 방법으로서 분자 내에 2개의 수산기와 1개의 티올기를 가지는 화합물(e11)의 존재하, 에틸렌성 불포화 단량체를 라디칼 중합하여 이루어지는 편 말단에 2개의 수산기를 가지는 비닐 중합체(e12)를 적어도 포함하는 폴리올(e1) 중의 수산기와 방향족 테트라카르복실산 2무수물(F2)을 적어도 포함한 폴리카르복실산 무수물(f) 중의 산무수물기를 반응시키는 것을 들 수 있다.
이러한 방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11) 중에서도, 비닐 중합체(g2) 부위의 구성 모노머로서 메틸메타크릴레이트를 함유하는 것이, 박리액에 대한 내성이 높아진다고 하는 효과가 있어 바람직하다. 보다 바람직하게는, 중합체 중의 중량비로 메틸메타크릴레이트의 함유량이 30% 이상이고, 더 바람직하게는 50% 이상이고, 더 바람직하게는 65% 이상이다. 30% 미만이면 박리액에 대한 내성이 낮아지는 경우가 있다.
방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11)에 대해서는, 국제 공개 제2008/007776호 팜플렛, 일본 특허공개 2009－185277호 공보, 일본 특허공개 2008－029901호 공보에 기재되어 있는 공지 기술을 이용할 수 있다.
시판의 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)로서는, BYK-Chemie Japan K.K.제의 Disperbyk－101, 110, 111, 130, 140, 170, 171, 174, 180, 2001, 2020, 2025, 2070 또는 BYK－P104, P104S, 220S 등, Lubrizol Japan Ltd. 제의 SOLSPERSE－3000, 13240, 13650, 13940, 16000, 17000, 18000, 21000, 24000, 26000, 27000, 28000, 31845, 32000, 32500, 32550, 32600, 34750, 35100, 36600, 38500, 41000, 41090, 53095, 55000 등, Ciba Japan 사 제의 EFKA－4008, 4009, 4010, 4406, 5010, 5065, 5066, 5070 등, Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc. 제의 ajisper-PA111, PB821, PB822 등을 들 수 있다.
시판의 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)로서는, BYK-Chemie Japan K.K.
제의 Disperbyk－101, 108, 116, 130, 140, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 180, 182, 183, 184, 185, 2000, 2001, 2020, 2025, 2050, 2070, 2150 또는 BYK－6919 등, Lubrizol Japan Ltd. 제의 SOLSPERSE－13240, 13650, 13940, 20000, 24000, 26000, 31845, 32000, 32500, 32550, 34750, 35100 등, Ciba Japan 사 제의 EFKA－4008, 4009, 4010, 4015, 4020, 4047, 4050, 4055, 4060, 4080, 4400, 4401, 4402, 4403, 4406, 4300, 4330, 4500, 4510, 4530, 4550, 4560, 4800 등, Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc. 제의 ajisper, PB711, PB821, PB822 등을 들 수 있다.
수지형 분산제는, 안료 전량에 대해서 5~200 중량% 정도 사용하는 것이 바람직하고, 성막성의 관점에서 10~40 중량% 정도 사용하는 것이 보다 바람직하다.
＜열경화성 화합물(C)＞
본 발명의 컬러 필터용 열경화성 착색 조성물은, 열경화성 화합물로서 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다. 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물을 함유함으로써, 본 발명의 착색 조성물을 이용한 유기막 층의 소성시에 도막의 가교가 진행되어, 박리액에 대한 내성이 높아진다고 하는 효과가 있어, 드라이 에칭에 의한 컬러 필터의 제조 방법에 적용하는 것이 가능해진다.
소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물로서는, 시판의 Nagase ChemteX Corporation 제의 DENACOL EX－611, EX－612, EX－614, EX－614B, EX－622 등을 들 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 열경화성 착색 조성물은, 그 외의 열경화성 화합물을 더 병용할 수 있다. 열경화성 화합물(C)의 전 고형분 중에 차지하는 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물의 비율은, 예를 들면 (1) 질량%~(20) 질량%의 범위 내에 있고, 바람직하게는 (5) 질량%~(10) 질량%의 범위 내에 있다. 열경화성 화합물(C)은, 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물로 이루어져도 좋다.
소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물과 병용할 수 있는 그 외의 열경화성 화합물로서는, 예를 들면, 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물 이외의 에폭시 화합물, 벤조구아나민 화합물, 로진 변성 말레인산 화합물, 로진 변성 푸말산 화합물, 멜라민 화합물, 요소 화합물, 카르도 화합물, 및 페놀 화합물의 것을 들 수 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 이들 중에서도, 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물 이외의 에폭시 화합물이 바람직하다. 본 발명의 착색 조성물을 이용한 유기막 층의 소성시에 도막의 가교가 진행되어, 박리액에 대한 내성이 높아진다고 하는 효과가 수득된다.
소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물 이외의 에폭시 화합물의 시판품으로서는, 예를 들면, Epikote 807, Epikote 815, Epikote 825, Epikote 827, Epikote 828, Epikote 190P, Epikote 191P, Epikote 1004, Epikote 1256(이상은 상품명；Mitsubishi Chemical Corporation 제), TECHMORE　VG3101L(상품명；Mitsui Chemicals Inc. 제), EPPN－501H, 502H(상품명；Nippon Kayaku Co.,Ltd. 제), JER　1032H60, JER　157S65, 157S70(상품명；Mitsubishi Chemical Corporation 제), EPPN－201(상품명；Nippon Kayaku Co., Ltd. 제), JER152, JER154(이상은 상품명；Mitsubishi Chemical Corporation 제), EOCN－102S, EOCN－103S, EOCN－104S, EOCN－1020(이상은 상품명；Nippon Kayaku Co.,Ltd. 제), CELLOXIDE 2021, EHPE－3150(이상 상품명；Daicel Corporation 제), DENACOL EX－810, EX－830, EX－851, EX－611, EX－512, EX－421, EX－313, EX－201, EX－111(이상은 상품명；Nagase ChemteX Corporation제) 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 고체 촬상 소자용 컬러 필터 열경화성 착색 조성물에서, 전 불휘발분에 대한 열경화성 화합물 농도는, 충분한 열경화성을 수득하는 관점에서 1~30 중량% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~20 중량%이다. 열경화성 화합물 성분의 농도가, 1 중량% 미만이 되면, 소성시의 충분한 가교를 수득할 수 없는 경우가 있고, 30 중량%를 넘으면 착색제 성분의 농도가 낮아져, 충분한 색 특성을 수득할 수 없는 경우가 있다.
《용제》
본 발명의 컬러 필터용 열경화성 착색 조성물은, 착색제를 충분히 바인더 수지나 다관능 모노머 등의 색소 담체 중에 분산시켜, 실리콘 웨이퍼 기판 등의 기판 상에 건조 막 두께가 0.2~10μm가 되도록 도포하고 필터 세그먼트를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해서 이용된다.
용제로서는, 예를 들면 1, 2, 3－트리클로로프로판, 1, 3－부탄디올, 1, 3－부틸렌글리콜, 1, 3－부틸렌글리콜 디아세테이트, 1, 4－디옥산, 2－헵타논, 2－메틸-1, 3－프로판디올, 3, 5, 5－트리메틸-2－시클로헥센-1－온, 3, 3, 5－트리메틸시클로헥사논, 3－에톡시 프로피온산에틸, 3－메틸-1, 3－부탄디올, 3－메톡시-3－메틸-1－부탄올, 3－메톡시-3－메틸부틸 아세테이트, 3－메톡시부탄올, 3－메톡시부틸 아세테이트, 4－헵타논, m－크실렌, m－디에틸벤젠, m－디클로로벤젠, N, N－디메틸아세토아미드, N, N－디메틸포름아미드, n－부틸알코올, n－부틸벤젠, n－프로필 아세테이트, N－메틸피롤리돈, o－크실렌, o－클로로톨루엔, o－디에틸벤젠, o－디클로로벤젠, p－클로로톨루엔, p－디에틸벤젠, sec－부틸벤젠, tert－부틸벤젠, γ－부티로락톤, 이소부틸 알코올, 이소포론, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노터셔리부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노헥실에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 디이소부틸케톤, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 시클로헥산올, 시클로헥산올 아세테이트, 시클로헥사논, 디프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 다이아세톤알코올, 트리아세틴, 트리프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 프로필렌글리콜 페닐에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 프로피오네이트, 벤질알코올, 메틸이소부틸케톤, 메틸시클로헥산올, 아세트산 n－아밀, 아세트산 n－부틸, 아세트산 이소아밀, 아세트산 이소부틸, 아세트산 프로필, 이염기산 에스테르 등을 들 수 있다.
이러한 용제는, 단독으로, 또는 필요에 따라서 임의의 비율로 2종 이상 혼합해 이용할 수 있다.
용제는, 비점이 160℃ 이상의 용제를 포함하는 것이 실리콘 웨이퍼 기판 등의 기판 상에의 응집 이물 억제의 관점에서 바람직하다. 그 중에서도, 특히 시클로헥산올 아세테이트(비점 177℃)나 3－에톡시 프로피온산에틸(비점 165℃)을 포함하는 것이 실리콘 웨이퍼 기판 등의 기판 상에의 응집 이물 억제의 관점에서 바람직하다.
용제는, 착색 조성물 중의 착색제 100중량부에 대해서, 100~10000중량부, 바람직하게는 500~5000중량부의 양으로 이용할 수 있다.
《레벨링제》
본 발명의 착색 조성물에는, 투명 기판 상에서의 조성물의 레벨링성을 좋게 하기 위한 레벨링제를 첨가하는 것이 바람직하다. 레벨링제로서는, 주쇄에 폴리에테르 구조 또는 폴리에스테르 구조를 가지는 디메틸실록산이 바람직하다. 주쇄에 폴리에테르 구조를 가지는 디메틸실록산의 구체적인 예로서는, Dow Corning Toray Co., Ltd. 제 FZ－2122, BYK-Chemie Inc 제 BYK－333 등을 들 수 있다. 주쇄에 폴리에스테르 구조를 가지는 디메틸실록산의 구체적인 예로서는, BYK-Chemie Inc 제 BYK－310, BYK－370 등을 들 수 있다. 주쇄에 폴리에테르 구조를 가지는 디메틸실록산과 주쇄에 폴리에스테르 구조를 가지는 디메틸실록산은 병용할 수도 있다. 레벨링제의 함유량은 통상, 착색 조성물의 전중량 100중량부에 대해, 0.003~1.0중량부 이용하는 것이 바람직하다.
레벨링제로서 특히 바람직한 것으로서는, 분자 내에 소수기와 친수기를 가지는 이른바 계면활성제의 일종으로, 친수기를 가지면서도 물에 대한 용해성이 작고, 착색 조성물에 첨가한 경우, 그 표면장력 저하능이 낮다고 하는 특징을 갖고, 또한 표면장력 저하능이 낮음에도 불구하고 유리판에의 젖음성이 양호한 것이 유용하고, 발포에 의한 도막의 결함이 출현하지 않는 첨가량에서 충분히 대전성을 억제할 수 있는 것이 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 바람직한 특성을 가지는 레벨링제로서 폴리알킬렌 옥사이드 단위를 가지는 디메틸폴리실록산이 바람직하게 사용할 수 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 단위로서는, 폴리에틸렌 옥사이드 단위, 폴리프로필렌 옥사이드 단위가 있고, 디메틸폴리실록산은, 폴리에틸렌 옥사이드 단위와 폴리프로필렌 옥사이드 단위를 함께 가지고 있어도 좋다.
또한, 폴리알킬렌 옥사이드 단위의 디메틸폴리실록산과의 결합 형태는, 폴리알킬렌 옥사이드 단위가 디메틸폴리실록산의 반복 단위 중에 결합한 팬던트형, 디메틸폴리실록산의 말단에 결합한 말단 변성형, 디메틸폴리실록산과 교대로 반복해 결합한 직쇄상의 블록 코폴리머형의 어느 하나이어도 좋다. 폴리알킬렌 옥사이드 단위를 가지는 디메틸폴리실록산은, Dow Corning Toray Co., Ltd. 로부터 시판되고 있고, 예를 들면, FZ－2110, FZ－2122, FZ－2130, FZ－2166, FZ－2191, FZ－2203, FZ－2207을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
레벨링제에는, 음이온성, 양이온성, 비이온성, 또는 양성의 계면활성제를 보조적으로 가하는 것도 가능하다. 계면활성제는, 2종 이상 혼합해 사용해도 상관없다.
레벨링제에 보조적으로 가하는 음이온성 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염, 도데실벤젠설폰산 나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈린설폰산 나트륨, 알킬 디페닐에테르 디설폰산나트륨, 라우릴 황산 모노에탄올아민, 라우릴 황산 트리에탄올아민, 라우릴 황산 암모늄, 스테아린산 모노에탄올아민, 스테아린산나트륨, 라우릴황산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 인산 에스테르 등을 들 수 있다.
레벨링제에 보조적으로 가하는 카오틴성 계면활성제로서는, 알킬 4급 암모늄염이나 이들의 에틸렌 옥사이드 부가물을 들 수 있다. 레벨링제에 보조적으로 가하는 비이온성 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜 모노라우레이트 등의；알킬 디메틸아미노아세트산 베타인 등의 알킬베타인, 알킬이미다졸린 등의 양성 계면활성제, 또한, 불소계나 실리콘계의 계면활성제를 들 수 있다.
《컬러 필터용 착색 조성물의 제조 방법》
본 발명의 컬러 필터용 착색 조성물은, 착색제를, 수지 등의 착색제 담체 및/또는 용제 중에, 필요에 따라서 분산 조제와 함께, 니더, 2개 롤밀, 3개 롤밀, 볼밀, 횡형 샌드밀, 세로틀 샌드밀, 애뉼라형 비즈 밀, 또는 아트라이더 등의 각종 분산 수단을 이용해 미세하게 분산해 제조할 수 있다(착색제 분산체). 이 때, 2종 이상의 착색제 등을 동시에 착색제 담체에 분산해도 좋고, 별개로 착색재 담체에 분산한 것을 혼합해도 좋다.
염료 등, 착색제의 용해성이 높은 경우, 구체적으로는 사용하는 용제에의 용해성이 높고, 교반에 의해 용해, 이물이 확인되지 않는 상태이면, 상기와 같이 미세하게 분산해 제조할 필요는 없다.
(분산 조제)
착색제를 착색제 담체중에 분산할 때에, 적절히 색소 유도체, 계면활성제 등의 분산 조제를 함유해도 좋다. 분산 조제는, 분산 후의 착색제의 재응집을 방지하는 효과가 크기 때문에, 분산 조제를 이용해 착색제를 착색제 담체 중에 분산하여 이루어지는 착색 조성물은, 분광 특성 및 점도 안정성이 양호하게 된다.
색소 유도체로서는, 유기안료, 안트라퀴논, 아크리돈 또는 트리아진에, 염기성 치환기, 산성 치환기, 또는 치환기를 가지고 있어도 좋은 프탈이미드 메틸기를 도입한 화합물을 들 수 있고, 예를 들면, 일본 특허공개소 63－305173호 공보, 일본 특허공고 소 57－15620호 공보, 일본 특허공고 소 59－40172호 공보, 일본 특허공고 소 63－17102호 공보, 일본 특허공고 평 5－9469호 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있고, 이들은 단독 또는 2 종류 이상을 혼합해 이용할 수 있다.
색소 유도체의 배합량은, 첨가 착색제의 분산성 향상의 관점에서, 착색제 100중량부에 대해, 바람직하게는 0.5중량부 이상, 더 바람직하게는 1중량부 이상, 가장 바람직하게는 3중량부 이상이다. 또한, 내열성, 내광성의 관점에서, 착색제 100중량부에 대해, 바람직하게는 40중량부 이하, 더 바람직하게는 35중량부 이하이다.
계면활성제로서는, 라우릴황산나트륨, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염, 도데실벤젠설폰산 나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 스테아린산나트륨, 알킬나프탈린설폰산 나트륨, 알킬 디페닐에테르 디설폰산나트륨, 라우릴 황산 모노에탄올아민, 라우릴 황산 트리에탄올아민, 라우릴 황산 암모늄, 스테아린산 모노에탄올아민, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 인산 에스테르 등의 음이온성 계면활성제；폴리옥시에틸렌 올레일에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제；알킬 4급 암모늄염이나 이들의 에틸렌 옥사이드 부가물 등의 카오틴성 계면활성제；알킬 디메틸아미노아세트산 베타인 등의 알킬베타인, 알킬이미다졸린 등의 양성 계면활성제를 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해 이용할 수 있지만, 반드시 이것들로 한정되는 것은 아니다.
계면활성제를 첨가하는 경우의 배합량은, 착색제 100중량부에 대해, 바람직하게는 0.1~55중량부, 더 바람직하게는 0.1~45중량부이다. 수지형 분산제, 계면활성제의 배합량이, 0.1중량부 미만의 경우에는, 첨가하는 효과가 수득되기 어렵고, 배합량이 55중량부보다 많으면 과잉의 분산제에 의해 분산에 악영향을 미치는 일이 있다.
본 발명에서 이용하는 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 형성 공법이란, 착색층으로서의 목적물 형성층 상에, 목적물의 형상의 수지 패턴을 형성하고, 이 수지 패턴 즉 레지스트 패턴을 마스크로서 드라이 에칭을 행하고, 목적물의 형상을 목적물 형성층에 전사하고 패터닝을 행하는 공법이다. 구체적으로는, 도 1~도 5에 나타낸 바와 같이, 컬러 필터 열경화성 착색 조성물을 기재(1) 상에 형성된 색필터 층(2)(착색층(2))로 하고, 이 위에, 감광성 수지층 (3)(포토레지스트층 (3))을 패터닝 함으로써 형성된, 목적물의 형상의 수지 패턴(4)(레지스트 패턴(4))를 감광성수지에 의해 형성하고, 이것을 마스크로 해서 수지 패턴(4)의 형상을 색필터 층(2)에 전사하고, 목적물인 색필터 패턴(5)(착색 패턴(5))을 형성한다.
실시 형태와 관련되는 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다.
우선, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(1) 상에, 실시 형태와 관련되는 열경화성 착색 조성물을 포함한 도막을 형성한다. 그 다음에, 이 도막을 열 경화시켜 착색층(2)를 형성한다.
계속해서, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 착색층(2) 상에 포토레지스트층 (3)을 형성한 후, 이 포토레지스트층 (3)에 노광 및 현상을 실시함으로써, 포토레지스트층 (3)을 패터닝하여 레지스트 패턴(4)를 형성한다.
또한, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(4)를 에칭 마스크로서 이용한 드라이 에칭에 의해, 착색층(2)를 패터닝하여 착색 패턴(5)를 형성한 후, 레지스트 패턴(4)에 박리액을 접촉시켜서, 착색 패턴(5)로부터 레지스트 패턴(4)를 제거한다.
이상 설명한 방법에 의해, 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터를 제조할 수 있다.
드라이 에칭에 이용하는 플라즈마원은, CCP(Capacitiｖely　Coupled　Plasma), ECR(Electron　Cyclotron　resonance　Plasma), HWP(Helicon　Waｖe　Plasma), ICP(Inductiｖely　Coupled　Plasma), SWP(Surface　Waｖe　Plasma) 등을 이용할 수 있지만, 플라즈마의 안정성이 좋고 미세 가공에 적절한 ICP가 특히 바람직하다.
드라이 에칭에 이용하는 가스는, 반응성(산화성·환원성)이 있는, 즉 에칭성이 있는 가스이면, 좋고, 예를 들면, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐 원소를 그 구성에 가지는 가스, 마찬가지로 산소나 황의 원소를 그 구성에 가지는 가스 등을 이용할 수 있다. 또한, 이온 충격에 의해서 에칭하는 경우이면, 헬륨이나 아르곤 등의 제18족 원소(희가스)를 이용할 수 있다. 또한, 반응성 가스와 희가스를 혼합시킴으로써, 이온 어시스트 반응에 의해 피(被)에칭 재료를 직사각형에 에칭하는 것이 가능해지기 때문에, 특히 반응성 가스와 희가스의 혼합가스로 에칭하는 것이 바람직하다.
박리액로서는, 유기용제, 무기 용제 어느 것이어도 좋고, 박리성이 높을 뿐만 아니라 열경화성 착색 조성물에의 데미지가 없는 것이 선정된다. 예를 들면, N－메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드 및 모노에탄올아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는 것이 호적한 것으로 여겨진다.
실시예　
이하에, 본 발명을 실시예에 기초해 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해서 한정되는 것은 아니다. 또한 실시예 중, 「부」 및 「%」는, 「중량부」 및 「중량%」를 각각 나타낸다. 또한, 「PGMAC」란 메톡시 프로필 아세테이트를 의미한다.
또한, 수지의 중량평균분자량(Mw)의 측정 방법은 이하와 같다.
(수지의 중량평균분자량(Mw))
수지의 중량평균분자량(Mw)은, TSKgel 칼럼(TOSOH CORPORATION 제)을 이용해 RI 검출기를 장비한 GPC(TOSOH CORPORATION 제, HLC－8120 GPC)에서, 전개 용매로 THF를 이용해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량(Mw)이다.
계속해서, 실시예 및 비교예에서 이용한 바인더 수지 용액의 제조 방법, 미세화 안료의 제조 방법, 및 안료분산체의 제조 방법에 대해 설명한다.
＜바인더 수지 용액의 제조 방법＞
(아크릴수지 용액 1의 조제)
세파러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반 장치를 장착한 반응 용기에 시클로헥사논 196부를 주입하고, 80℃로 승온해, 반응 용기 내를 질소 치환한 후, 적하관에 의해, 벤질 메타크릴레이트 24.0부, n－부틸메타크릴레이트 20.2부, 2－히드록시에틸 메타크릴레이트 14.9부, 파라 쿠밀 페놀 에틸렌 옥사이드 변성 아크릴레이트(TOAGOSEI CO., LTD. 제 「ARONIX M110」) 24.7부, 2, 2＇－아조비스이소부티로니트릴 1.1부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하했다. 적하 종료 후, 3시간 반응을 더 계속해, 아크릴수지의 용액을 수득했다.
실온까지 냉각한 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링 해 180℃, 20분 가열 건조 해 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20 중량%가 되도록 PGMAC를 첨가해 아크릴수지 용액 1을 조제했다. 중량평균분자량(Mw)은 26000였다.
[산성 관능기를 가지는 분산제(b1)의 제조]
(산성 관능기를 가지는 분산제(b1－1)의 제조예 1)
가스 도입관, 온도계, 콘덴서, 교반기를 구비한 반응 용기에, 메틸메타크릴레이트 45.0부, 메타크릴산 15.0부, 에틸아크릴레이트 40.0부를 주입하고, 질소 가스로 치환했다. 반응 용기 내를 80℃로 가열하고, 3－메르캅토-1, 2－프로판디올 6.0부에, 2, 2＇－아조비스이소부티로니트릴 0.1부를 시클로헥사논 45.3부에 용해한 용액을 첨가하고, 10시간 반응했다. 고형분 측정에 의해 95%가 반응한 것을 확인했다. 이 때, 중량평균분자량이 4000였다. 다음에, RIKACID BT－100(New Japan Chemical Co., Ltd. 제)을 8.8부, 시클로헥사논 69.2부, 촉매로서 1, 8－디아자비시클로-[5.4.0]－7－운데센 0.2부를 추가하고, 120℃에서 7시간 반응시켰다. 산가의 측정에서 98% 이상의 산무수물이 하프 에스테르화되는 것을 확인하고 반응을 종료했다. 반응 종료후, 불휘발분이 50 중량%가 되도록 메톡시 프로필 아세테이트를 첨가해 조제하고, 산성 관능기를 가지는 분산제(b1－1)의 용액을 수득했다.
실시예에서 사용하는 원재료를 이하에 열거한다.
〔에틸렌성 불포화 단량체〕
·MAA：메타크릴산
·MMA：메틸메타크릴레이트
·EA：에틸아크릴레이트
·t－BMA：tert－부틸아크릴레이트
〔분자 내에 2개의 수산기와 1개의 티올기를 가지는 화합물〕
·티오글세롤：3－메르캅토-1, 2－프로판디올
〔라디칼 중합개시제〕
·AIBN：2, 2'－아조비스이소부티로니트릴
〔유기용제〕
·메톡시 프로필 아세테이트
〔테트라카르복실산 2무수물〕
·RIKACID BT－100：1, 2, 3, 4－부탄 테트라카르복실산 2무수물(New Japan Chemical Co., Ltd. 제)
·PMA：피로멜리트산2무수물(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. 제)
·BPDA：3, 3＇, 4, 4＇－비페닐테트라카르복실산 2무수물(Mitsubishi Chemical Corporation 제)
〔에스테르화 반응 촉매〕
·DBU：1, 8－디아자비시클로-[5.4.0]－7－운데센(San-Apro Ltd. 제).
(방향족 카르복실기를 가지는 분산제(b11－1~b11－5)의 제조예 2~5)
표 1에 기재한 원료와 주입량을 이용한 이외는 제조예 1과 마찬가지로 해서 합성을 행하고, 산성 관능기를 가지는 분산제(b11－1 ~ b11－5)의 메톡시 프로필 아세테이트 용액을 수득했다. b1－1, b11－1~4의 (메타)아크릴레이트를 포함하는 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 이루어지는 부위(b1－A)에서의 유리전이온도(Tg)의 이론치를 표 1에 나타낸다.
또한 본 발명에서의 유리전이온도란, 공중합하는 각각의 단독중합체의 Tg로부터, 하기 Fox 식으로 산출한 값을 나타내고 있다.
Fox 식
1/Tg = W1/Tg1＋W2/Tg2＋···＋Wn/Tgn
W1로부터 Wn는, 사용하고 있는 단량체의 중량분율을 나타내고, Tg1로부터 Tgn는, 단량체의 단독중합체의 유리전이온도(단위는 절대온도 「K」)를 나타낸다.
산출에 사용하는 주된 단독중합체의 Tg에 관해서는 폴리머 핸드북 기재의 수치를 이용할 수 있다. 수치에 관해서는 하기에 예시한다.
에틸아크릴레이트：－22℃(251 K)
t－부틸메타크릴레이트：107℃(380 K)
메타크릴산：130℃(403 K)
메틸메타크릴레이트：105℃(378 K)
Figure pct00001
(황색 미세화 안료(Y1))
이소인돌리논계 황색 안료 3 C.I.피그먼트 옐로우　139(PY139, BASF 사 제 「PALIOTOL　YELLOW　D1819」) 100부, 분쇄한 식염 800부, 및 디에틸렌글리콜 180부를 스테인리스 제 1갤런 니더(INOUE MFG., INC.제)에 주입하고, 70℃에서 4시간 혼련했다. 이 혼합물을 온수 3000부에 투입하고, 약 80℃로 가열하면서 고속 믹서로 약 1시간 교반해 슬러리상으로 하고, 여과, 세정을 반복해 식염 및 용제를 제외한 후, 80℃에서 24시간 건조해, 96부의 황색 미세화 안료(Y1)를 수득했다.
＜안료분산체의 제조 방법＞
(녹색 안료분산체(GP－1)의 제조예)
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 1 mm의 지르코니아 비즈를 이용하고, 페인트용 쉐이커 SO400(Skandex 사 제)로 5시간 분산했다. 그 후 메톡시 프로필 아세테이트를 30.0부 첨가한 후, 5μm의 필터로 여과해, 녹색 안료분산체(GP－1)를 수득했다.
C.I.피그먼트 그린 58　　　　　　　　　 7.5부
(DIC 사 제 「FASTOGEN　GREEN　A110」)
C.I.피그먼트 옐로우 150　　　　　 　7.5부
(LANXESS 사 제 「E4GN」)
산성 관능기를 가지는 분산제(b1－1)　 10.0부
메톡시 프로필 아세테이트　 75.0부.
(녹색 안료분산체(GP－2~21)의 제작)
표 2 기재의 조성, 및 배합량(중량부)으로 변경한 이외는, 녹색 안료분산체(GP－1)와 마찬가지로 해서 녹색 안료분산체(GP－2~21)를 수득했다.
Figure pct00002
〔안료 A〕
·PG58：DIC 사 제 「FASTOGEN　GREEN　A110」
·PG36：TOYOCOLOR CO., LTD.사 제 「CF－G－6 YK」
·PG7：DIC(주) 사 제 「Fastogen Green S」
·PY150：LANXESS 사 제 「E4GN」
·PY139：황색 미세화 안료(Y1)
〔산성 관능기를 가지는 분산제 b1〕
·BYK－111：BYK-Chemie Inc 제 「DISPERBYK－111」
·BYK－174：BYK-Chemie Inc 제 「DISPERBYK－174」
〔염기성 관능기를 가지는 분산제 b2〕
·BYK－2150：BYK-Chemie Inc 제 「DISPERBYK－2150」
·BYK－2000：BYK-Chemie Inc 제 「DISPERBYK－2000」
·EFKA－4300：BASF 사 제 「Efka　4300」.
[실시예 1]
(열경화성 착색 조성물(GT－1)의 제작)
하기 혼합물(합계 100부)을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여, 열경화성 착색 조성물(GT－1)을 수득했다.
안료분산체(GP－1)　 ：77.2부
열경화성 화합물 C　　　　 ：1.6부
Nagase ChemteX Corporation 제 「DENACOL　EX－611」
레벨링제 용액　 ：1.0부
Dow Corning Toray Co., Ltd. 제 「FZ－2122」
((불휘발분 100 중량%) 1부를 시클로헥사논 99부에서 희석한 용액)
용제 D　　 ：10.2부
메톡시 프로필 아세테이트
용제 d1　　 ：10.0부
시클로헥산올 아세테이트.
[실시예 2~28, 비교예 1~6]
(열경화성 착색 조성물(GT－2~34)의 제조)
표 3~5에 기재의 조성, 및 배합량(중량부)으로 변경한 이외는, 열경화성 착색 조성물(GT－1)과 마찬가지로 해서, 열경화성 착색 조성물(GT－2~34)을 수득했다.
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
〔열경화성 화합물 C〕
사용한 열경화성 화합물 C에 대해 하기 표 6에 나타낸다.
Figure pct00006
〔용제 D〕
·EEP：Dow Chemical Company 제 「UCAR ester EEP」.
실시예 및 비교예 기재의 착색 조성물에 대해서, 점도 안정성, 박리액 내성, 도막 이물의 평가를 행했다. 이하, ◎는 매우 양호한 특성, ○은 ◎에 비해 뒤떨어지지만 양호한 특성, △은 ○에 비해 뒤떨어지지만 실용 가능한 특성, Х은 실용에는 적합하지 않는 것을 나타낸다.
＜점도 안정성 평가＞
열경화성 착색 조성물의 제작 직후의 25℃에서의 점도와 13℃의 항온실에서 1개월간 보존한 후의 점도를 E형 점도계(TOKI　SANKGYO 사 제 TUE－20 L형)을 이용해 회전 수 20 rpm로 측정했다. 착색 조성물의 제작 당일의 점도를 초기 점도(η0：mPa·s)와 13℃의 항온실에서 1개월간 보존한 후의 점도(η1：mPa·s)로 해서 분산안정성을 하기 기준으로 평가했다.
◎：η1/η0이 1.10 이하
○：η1/η0이 1.10 보다 크고 1.20
×：η1/η0이 1.20 이상.
＜박리액 내성 평가 1＞
100mm×100 mm, 1.1 mm 두께의 유리 기판 상에, 스핀 코터를 이용하여, 건조 도막이 0.7μm가 되도록 수득한 열경화성 착색 조성물을 도포하고, 오븐에서 230℃ 30분 가열 소성했다. 여기서, 박리액(N－메틸피롤리돈/디메틸설폭시드=4/6의 혼합 용액)에 1분, 3분간, 5분간 침적한 후, 광학 현미경을 이용해 관찰하고 평가를 행했다. 평가의 랭크는 다음과 같다.
◎：5분간에서 외관에 변화없이 양호.
○：1분간, 3분간에서는 외관에 변화없이 양호하지만 5분간에서 크랙, 표면 거칠어짐, 이물 중 어느 하나가 발생
△：1분간에서는 외관에 변화없이 양호하지만 3분간에서 크랙, 표면 거칠어짐, 이물 중 어느 하나가 발생
×：크랙, 표면 거칠어짐, 이물 중 어느 하나가 발생.
＜박리액 내성 평가 2＞
100mm×100 mm, 1.1 mm 두께의 유리 기판 상에, 스핀 코터를 이용하여, 건조 도막이 0.7μm가 되도록 수득된 열경화성 착색 조성물을 도포하고, 오븐에서 230℃ 30분 가열 소성했다. 여기서, 박리액(N－메틸피롤리돈/모노에탄올아민=5/5의 혼합 용액)에 1분, 3분, 5분간 침적한 후, 광학 현미경을 이용해 관찰하고 평가를 행했다. 평가의 랭크는 다음과 같다.
◎：5분간에서 외관에 변화없이 양호.
○：1분간, 3분간에서는 외관에 변화없이 양호하지만 5분간에서 크랙, 표면 거칠어짐, 이물 중 어느 하나가 발생.
△：1분간에서는 외관에 변화없이 양호하지만 3분간에서 크랙, 표면 거칠어짐, 이물 중 어느 하나가 발생.
×：크랙, 표면 거칠어짐, 이물 중 어느 하나가 발생.
＜도막 이물 평가＞
100mm×100 mm, 1.1 mm 두께의 유리 기판 상에, 스핀 코터를 이용하여, 건조 도막이 0.7μm가 되도록 수득된 열경화성 착색 조성물을 도포하고, 수득한 도포 기판을 목시로 이물의 평가를 행했다.
◎：기판 상에 이물이 없음
○：기판 상의 이물이 1개 이상 5개 미만
×：기판 상의 이물이 5개 이상.
열경화성 조성물(GT1~34)을 이용해 상기의 순서로 평가를 행했다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
Figure pct00007
표 7로부터, 본 발명의 범위에 있는 열경화성 착색 조성물은, 점도 안정성, 박리액 내성, 도막 이물이 우수했다.
실시예 25에 나타낸 바와 같이, 분산제가 포함하고 있는 (메타)아크릴레이트를 포함하는 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 이루어지는 부위(b1－A)의 유리전이온도의 이론치가 80℃ 이상인 경우, 박리액 내성이 특히 우수하다.

Claims (11)

  1. 착색층을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 이루어지는 착색 패턴을 구비한 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조에 사용하는 열경화성 착색 조성물로서,
    안료(A), 분산제(B), 열경화성 화합물(C) 및 용제(D)를 포함하고,
    상기 열경화성 착색 조성물의 전 고형분에 차지하는 상기 안료(A)의 비율이 50질량% 이상이고, 상기 분산제(B)가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1) 및/또는 염기성 관능기를 가지는 분산제(b2)를 포함하고, 상기 열경화성 화합물(C)이 소르비톨의 글리시딜에스테르화 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안료(A)가 녹색 안료(a1)를 함유하는 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 녹색 안료가 피그먼트 그린 7, 피그먼트 그린 36 및 피그먼트 그린 58으로부터 선택되는 적어도 1 종류를 함유하는 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용제(D)가 비점 160℃ 이상의 용제(d1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비점 160℃ 이상의 용제(d1)가 시클로헥산올 아세테이트인 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산제(B)가 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)를 포함하고, 상기 산성 관능기를 가지는 분산제(b1)가, (메타)아크릴레이트를 포함하는 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 이루어지는 부위(b1－A)를 갖고, 상기 부위(b1－A)의 유리전이온도의 이론치가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산성 관능기는 방향족 카르복실기인 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 부위(b1－A)의 유리전이온도의 이론치가 80℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열경화성 착색 조성물.
  9. (X) 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 열경화성 착색 조성물을 이용해 착색층을 형성하는 공정, 및
    (Y) 상기 착색층을 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (X) 착색층을 형성하는 공정은, (X－1) 상기 열경화성 착색 조성물을 포함한 도막을 형성하는 공정과, (X－2) 상기 도막을 열 경화시켜 상기 착색층을 수득하는 공정을 포함하고,
    상기 (Y) 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 공정은, (Y－1) 상기 착색층 상에 포토레지스트층을 형성하는 공정, (Y－2) 노광 및 현상함으로써 상기 포토레지스트층을 패터닝하여 레지스트 패턴을 수득하는 공정, (Y－3) 상기 레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 이용한 드라이 에칭에 의해 상기 착색층을 패터닝하여 착색 패턴을 형성하는 공정, 및 (Y－4) 상기 레지스트 패턴에 박리액을 접촉시켜서, 상기 착색 패턴으로부터 상기 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 박리액이 N－메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드 및 모노에탄올아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자를 위한 컬러 필터의 제조 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210198492A1 (en) * 2018-05-31 2021-07-01 Toyo Ink Sc Holdings Co., Ltd. Coloring composition and method for producing color filter for solid-state imaging element

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5715620A (en) 1980-06-25 1982-01-27 Hitachi Ltd Rocking type flying shears
JPS5940172A (ja) 1982-08-31 1984-03-05 Aloka Co Ltd 試験管移送装置
JPS6317102A (ja) 1986-07-10 1988-01-25 Bridgestone Corp 重荷重用空気入りタイヤ
JPH0733485B2 (ja) 1987-06-05 1995-04-12 東洋インキ製造株式会社 顔料分散剤
JP2937208B2 (ja) * 1991-03-29 1999-08-23 凸版印刷株式会社 カラーフィルターおよびその製造方法
JP2723387B2 (ja) 1991-07-05 1998-03-09 株式会社トクヤマ フォトクロミック組成物
JP2002114907A (ja) * 2000-08-04 2002-04-16 Toray Ind Inc 熱硬化性樹脂溶液組成物、その製造方法およびカラーフィルターならびに液晶表示装置
JP4078875B2 (ja) 2002-05-08 2008-04-23 ソニー株式会社 有機膜パターンの形成方法及び固体撮像素子の製造方法
JP4020150B1 (ja) 2005-07-08 2007-12-12 東洋インキ製造株式会社 分散剤、その製造方法、及び該分散剤を含む顔料分散体
KR101249574B1 (ko) * 2005-07-08 2013-04-01 토요잉크Sc홀딩스주식회사 분산제, 그의 제조방법 및 상기 분산제를 포함하는 안료분산체 및 잉크
WO2008007776A1 (fr) 2006-07-14 2008-01-17 Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Dispersant polyester, son procédé de fabrication et composition de pigment l'utilisant
JP5403897B2 (ja) 2007-02-07 2014-01-29 富士フイルム株式会社 固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法
KR101607705B1 (ko) * 2007-11-22 2016-03-30 토요잉크Sc홀딩스주식회사 컬러 필터용 녹색 착색 조성물, 및 컬러 필터
JP2010100789A (ja) * 2007-11-22 2010-05-06 Toyo Ink Mfg Co Ltd カラーフィルタ用緑色着色組成物、及びカラーフィルタ
JP4930494B2 (ja) * 2008-01-11 2012-05-16 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 顔料組成物
JP2011148910A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd インクジェット記録用インク組成物、及びカラーフィルター基板
JP5743148B2 (ja) * 2011-07-20 2015-07-01 Dic株式会社 カラーフィルタ用顔料組成物、その製造方法及びカラーフィルタ
JP5699064B2 (ja) * 2011-09-29 2015-04-08 富士フイルム株式会社 カラーフィルタの製造方法
JP2014215474A (ja) * 2013-04-25 2014-11-17 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2014149506A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd カラーフィルタ用赤色着色組成物及びカラーフィルタ
JP6043645B2 (ja) 2013-02-08 2016-12-14 富士フイルム株式会社 硬化性組成物およびカラーフィルタ
JP6205289B2 (ja) * 2014-02-14 2017-09-27 富士フイルム株式会社 着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、および、画像表示装置

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