CN101639626B - 着色固化性组合物、滤色器及其制造方法和液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滤色器用着色固化性组合物、滤色器及其制造方法和液晶显示元件。该滤色器用着色固化性组合物含有(A)着色剂、(B)光聚合性化合物、(C)光聚合引发剂、(D)溶剂、(E)粘合剂聚合物以及(F)含有下述通式(I)所示的结构单元和下述通式(II)所示的结构单元作为共聚成分的表面活性剂,并且(F)表面活性剂的量相对于组合物整体为0.02~10质量%。式中,R01表示氢原子或烷基,R1表示单键、或含有从氧原子、氮原子及硫原子中选择的原子的连接基团。n表示0~10的整数,m表示2~14的整数,l表示1~10的整数,p表示0~20的整数,q表示0~20的整数,r表示0~20的整数,p、q、r不同时为0。
Description
技术领域
本发明涉及着色固化性组合物、滤色器、滤色器的制造方法和液晶显示元件。
背景技术
构成液晶显示器(LCD)、彩色摄像管元件(CCD)等的滤色器通过下述光刻法等来制造,所述光刻法包含如下工序:在有机颜料、无机颜料等着色剂的溶剂分散组合物中含有粘合剂树脂和/或单体、光聚合引发剂及其它成分而制成着色感光性组合物,将该着色感光性组合物涂布在透明基板上并使其干燥,形成厚度为约1μm~3μm的涂膜。
在液晶显示装置的制造中,包含薄膜晶体管(TFT)基板和滤色器基板,基板尺寸的大型化是必然趋势,近年来,至少一边的长度达到1000mm以上的第五代以上的基板成为了主流。作为该基板,可举出尺寸为例如960mm×1100mm、1100mm×1250mm、1100mm×1300mm、1500mm×1800mm、1800mm×2000mm等的基板。另一方面,随着基板尺寸大型化的趋势,将固化性组合物涂布在基板上的方式也在发生变化。
在基板尺寸大型化且至少一边的长度达到1000mm以上时,为了改善固化性组合物的使用效率,使用“非旋涂”的方式代替以往的涂布方式即旋涂法而成为主流。研究了不使用旋涂的流延涂布方法(以下称为狭缝涂布)的使用。狭缝涂布法是适合在大尺寸基板上形成薄膜的方法,是从狭缝喷出涂布液、且边移动该狭缝边使所需膜厚的涂膜形成在透明基板的表面上的涂布方法。然而,从其结构上来看,在相对于狭缝的行进方向的垂直方向上容易产生条纹状的不均(条纹不均),而且容易发生涂膜外周部隆起而使得与基板中心部相比膜厚变厚的端部隆起、鳞状不均(无定形的不均)、VCD(真空干燥)不均、HP(加热板)-针痕之类的涂布故障,存在难以确保画面整体的均匀性的缺点。
此外,无论涂布方式如何,在涂布液的干燥性、表面张力不恰当时,会引起针孔(白点)的问题。
为了消除这样的旋涂法、狭缝涂布法中的涂膜不均匀性的问题,以往进行了各种尝试,例如,提出了含有含四氟乙烯作为共聚成分的氟系表面活性剂的感光性树脂组合物(例如,参照日本特开2002-40650号公报)、使用了含具有特定物性的氟系或硅酮系化合物的化合物的液晶显示器的制造方法(例如,参照日本专利第4034272号公报)。
对于这些化合物而言,虽然在小面积涂布时,可见某种程度的改良,但是在利用狭缝涂布法等形成大面积的涂膜时,存在鳞状不均或端部不均的问题,期待得到改良。
发明内容
本发明鉴于上述背景技术而完成,以实现以下示出的目的为课题。
本发明的目的在于提供一种滤色器用着色固化性组合物,其即使在以大面积进行狭缝涂布时,也可以抑制涂布障碍的发生,且可以形成缺陷少的着色膜。
本发明的其它目的在于提供使用上述滤色器用着色固化性组合物制成的、具有表面性状良好且缺陷少的着色图案的着色层的均匀性和制造适合性优异的滤色器、该滤色器的制造方法以及具备该滤色器的液晶显示元件。
本发明人等进行了深入研究,结果发现通过使用具有特定结构的表面活性剂可解决上述课题,最终完成本发明。
即,本发明的课题利用以下的手段来完成。
本发明的滤色器用着色固化性组合物的特征在于,含有(A)着色剂、(B)光聚合性化合物、(C)光聚合引发剂、(D)溶剂、(E)粘合剂聚合物以及(F)含有下述通式(I)所示的结构单元和下述通式(II)所示的结构单元中的至少一方作为共聚成分的表面活性剂,且(F)表面活性剂的量相对于组合物整体为0.02~10质量%。
上述通式(I)中,R01表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,存在的多个R01可以彼此相同或不同。R1表示单键、或至少含有一个从氧原子、氮原子及硫原子中选择的原子的连接基团。
n表示0~10的整数,m表示2~14的整数,l表示1~10的整数。a是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示0~100的整数。
通式(II)中,R01表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,存在的多个R01可以彼此相同或不同。p表示0~20的整数,q表示0~20的整数,r表示0~20的整数,p、q、r不同时为0。b是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示0~100的整数。
EO表示乙烯氧基,PO表示丙烯氧基。
这里,上述(F)表面活性剂优选是含有全部聚合单元的10~50质量%的上述通式(I)所示的结构单元的化合物。
此外,作为在本发明的滤色器用着色固化性组合物中使用的上述(D)溶剂,优选是丙二醇单甲基醚乙酸酯和3-乙氧基丙酸乙酯的混合物,作为(A)着色剂,优选的方式是用树脂包覆的颜料。
本发明的滤色器用着色固化性组合物中,(F)表面活性剂优选含有全部聚合单元的10质量%~70质量%的上述通式(I)所示的结构单元。
此外,本发明的滤色器用着色固化性组合物中,(F)表面活性剂优选含有全部聚合单元的30摩尔%~90摩尔%的上述通式(II)所示的结构单元。
本发明的滤色器用着色固化性组合物中的(F)表面活性剂的质均分子量优选为4000~30,000。
本发明的滤色器的特征在于,在基板上具有由上述本发明的滤色器用着色固化性组合物形成的着色图案。
本发明的滤色器的制造方法的特征在于,具有着色图案形成工序,所述着色图案形成工序包含用狭缝涂布法涂布上述本发明的滤色器用着色固化性组合物的工序。
本发明的液晶显示元件的特征在于,具备通利用述本发明的滤色器的制造方法而得到的滤色器。
根据本发明,能提供一种即使以大面积进行狭缝涂布时,也可以抑制涂布障碍的发生、且可以形成缺陷少的着色膜的滤色器用着色固化性组合物。
此外,根据本发明,能提供使用上述着色固化性组合物制成的、具有表面性状良好且缺陷少的着色图案的着色层的均匀性和制造适合性优异的滤色器、该滤色器的制造方法以及具备该滤色器的液晶显示元件。
具体实施方式
下面,对本发明进行详细说明。
另外,本说明书中“~”是以包含其前后记载的数值作为上限值和下限值的含义被使用。此外,有时将乙烯氧基记作“EO”,将丙烯氧基记作“PO”。
<滤色器用着色固化性组合物>
本发明的滤色器用着色固化性组合物的特征在于,含有(A)着色剂、(B)光聚合性化合物、(C)光聚合引发剂、(D)溶剂、(E)粘合剂聚合物以及(F)含有下述通式(I)所示的结构单元(重复单元)和下述通式(II)所示的结构单元(重复单元)中的至少一方作为共聚成分的表面活性剂,并且(F)表面活性剂的量相对于组合物整体为0.02~10质量%。
通过使着色固化性组合物含有上述的(A)~(F)成分,着色固化性组合物的表面张力降低,且对基板等被涂布面的润湿性(wettability)提高,同时,作为涂布液时的液体特性(尤其是流动性)提高,且能改善涂布厚度的均匀性和省液性。即,通过控制基板与涂布液的界面的接触角,可改善对基板的润湿性,而且通过利用表面活性剂可赋予适度的干燥性,由此对基板的涂布性、干燥性得到提高。由此,即使以少量的液量形成数μm左右的薄膜,也可以形成厚度不均小的均匀厚度的膜,能大幅降低由于涂膜厚的不均匀而产生的鳞状不均、端部隆起等的涂布障碍。
以下,对于(A)~(F)各成分进行详细说明。
[(F)含有通式(I)所示的结构单元和通式(II)所示的结构单元中的至少一方作为共聚成分的表面活性剂]
本发明的着色固化性组合物含有(F)含有下述通式(I)所示的结构单元和下述通式(II)所示的结构单元中的至少一方作为共聚成分的表面活性剂。以下,将该表面活性剂适当地称为“特定含氟表面活性剂”。
(F)特定含氟表面活性剂是含有具有氟烷基的通式(I)所示的结构单元、具有亚烷基氧基的通式(II)所示的结构单元中的至少一方、且根据需要还可以含有能与它们共聚的其它结构单元而构成的共聚物。
(通式(I)所示的结构单元)
上述通式(I)中,R01表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,存在的多个R01可以彼此相同或不同。
R1表示单键、或至少含有一个从氧原子、氮原子及硫原子中选择的原子的连接基团。
通式(I)中,R01表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,优选为氢原子或碳原子数为1~3的烷基。
以CmF2m+1表示的氟烷基可以是直链状,也可以是具有支链的基团。m表示2~14的整数,优选为4~12的整数。
这种氟烷基(CmF2m+1)的含量相对于通式(I)所示的结构单元,优选为10~70质量%,特别优选为20~60质量%。
R1表示单键、或含有氧原子、氮原子及硫原子中的至少一个的连接基团,优选是单键。作为连接基团,可举出例如-SO3NR4-、-NH-、-O-、-S-等。这里,R4表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,优选是氢原子或碳原子数为1~3的烷基。
n表示0~20,优选表示1~20,更优选表示2~10。l表示1~10,优选表示1~5。
以下,举出通式(I)所示的结构单元的具体例,但是本发明不限于这些具体例。
n | l | m | R1 | |
I-1 | 0 | 1 | 4 | 单键 |
I-2 | 0 | 2 | 4 | 单键 |
I-3 | 0 | 2 | 6 | 单键 |
I-4 | 0 | 4 | 6 | 单键 |
I-5 | 0 | 4 | 8 | 单键 |
I-6 | 0 | 4 | 12 | 单键 |
I-7 | 2 | 2 | 6 | 单键 |
I-8 | 4 | 2 | 6 | 单键 |
I-9 | 2 | 2 | 6 | 氧 |
I-10 | 2 | 2 | 6 | 硫 |
本发明中的含氟表面活性剂优选含有全部聚合单元的10质量%~70质量%的通式(I)所示的结构单元,更优选含有全部聚合单元的20质量%~60质量%的通式(I)所示的结构单元。
a是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示0~100的整数。如此,在特定含氟表面活性剂中可以含有多个通式(I)所示的结构单元,但存在的多个通式(I)所示的结构单元可以彼此相同或不同。
(通式(II)所示的结构单元)
通式(II)中,R01表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,存在的多个R01可以彼此相同或不同。
p表示0~20的整数,优选是0~10的范围。q表示0~20的整数,优选是0~10的范围。r表示0~20的整数,优选是0~10的范围。但是,p、q、r不同时为0。
b是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示0~100的整数。
EO表示乙烯氧基,PO表示丙烯氧基。
以下,列举通式(II)所示的结构单元的具体例,但是本发明不限于这些具体例。
p | q | r | |
II-1 | 7 | 7 | 5 |
II-2 | 10 | 10 | 5 |
II-3 | 5 | 10 | 5 |
II-4 | 5 | 5 | 0 |
II-5 | 10 | 10 | 0 |
本发明中的(F)特定含氟表面活性剂优选含有全部聚合单元的30摩尔%~90摩尔%的上述通式(II)所示的结构单元,更优选含有全部聚合单元的50摩尔%~80摩尔%的上述通式(II)所示的结构单元。
b表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示0~100的整数。在特定含氟表面活性剂中,还可以含有两种以上互不相同的通式(II)所示的结构单元。
(其它结构单元)
本发明中的含氟表面活性剂除了含有通式(I)所示的结构单元、通式(II)所示的结构单元之外,还可以含有除了它们以外的结构单元(以下称为其它结构单元)作为共聚成分。
作为其它结构单元的具体例,可列举来自如下单体的结构单元:烷基乙烯基醚,例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、正戊基乙烯基醚、正己基乙烯基醚、正辛基乙烯基醚、正十二烷基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚等;环烷基乙烯基醚类,例如环丙基乙烯基醚、环丁基乙烯基醚、环戊基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、环庚基乙烯基醚、降冰片烯基乙烯基醚等;羧酸乙烯酯类,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、支链烷烃羧酸(versatic acid)乙烯酯、硬脂酸乙烯酯等;α-烯烃系,例如乙烯、丙烯、异丁烯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等;(甲基)丙烯酸酯类,例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯(将丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯总称记作(甲基)丙烯酸酯。其它例子也是同样)、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(正丙氧基)乙酯等。
此外,还可以并用将构成上述例示单体的氢原子的一部分或者全部用氟原子取代、且不包含在上述通式(I)所示的结构单元中的、其它的含有氟原子的结构单元。
在这些其它结构单元中,优选为来自烷基乙烯基醚、或者环烷基乙烯基醚类[CH2=CH(OR),这里R表示烷基或者环烷基,优选是碳原子数为1~12的烷基或碳原子数为3~12的环烷基。]的结构单元。
这些其它的结构单元,可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
本发明中的特定含氟基表面活性剂的组成,以摩尔比计,优选通式(I)所示的结构单元(a摩尔%)∶通式(II)所示的结构单元(b摩尔%)∶其它结构单元(c摩尔%)=10~80∶30~90∶0~40,更优选a∶b∶c=20~70∶40~90∶0~30。
此外,特定含氟表面活性剂中的通式(I)所示的结构单元、通式(II)所示的结构单元、以及其它结构单元的排列没有特别限制,可以是无规排列,也可以是规则的,例如可以是嵌段状的排列,也可以是将这些结构单元作为接枝的排列。
特定含氟基表面活性剂的质均分子量优选是4000~30,000,更优选是6000~25,000的范围。
重均分子量可以使用凝胶渗透色谱法(GPC),以聚环氧乙烷(PEO)换算的值来测定。
特定含氟基表面活性剂可以用聚合物合成领域中已知的方法来合成。具体而言,可以在自由基聚合引发剂的存在下进行合成,可举出气相聚合法、乳液聚合法、悬浮聚合法、本体聚合法以及溶液聚合法等。此外,聚合操作也可以根据目的适当地选择分批式、半连续式、连续式等。
本发明中的特定含氟基表面活性剂的具体例如下,但本发明不受以下具体例的限制。
n | p | q | r | |
样品1 | 6 | 7 | 7 | 5 |
样品2 | 4 | 7 | 7 | 5 |
样品3 | 6 | 10 | 5 | 0 |
样品4 | 6 | 0 | 5 | 10 |
样品5 | 8 | 7 | 7 | 5 |
样品6 | 12 | 7 | 7 | 5 |
样品7 | 6 | 10 | 5 | 10 |
a、b分别是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,分别表示0~100的整数。
样品8
本发明的滤色器用着色固化性组合物至少含有一种(F)特定含氟表面活性剂即可,也可以含有两种以上。
本发明的滤色器用着色固化性组合物中的(F)特定含氟基表面活性剂的含量必须是0.02~10质量%,优选是1.0~5.0质量%。含量在上述范围时,可实现着色固化性组合物的优异的涂布表面性状性。
〔(A)着色剂〕
本发明的滤色器用着色固化性组合物含有(A)着色剂。作为着色剂,可以使用颜料、染料。
(颜料)
作为能用于本发明的滤色器用着色固化性组合物的颜料,可以使用现有公知的各种无机颜料或有机颜料。此外,颜料不论无机颜料或有机颜料,均优选为高透射率,若考虑到这点,尽可能优选使用粒径小的粒子尺寸微小的颜料。若还考虑到颜料的操作性,优选平均一次粒径为0.01~0.3μm、更优选为0.01~0.15μm的颜料。该粒径在上述范围内时,则形成透射率高、颜色特性良好的着色膜,并且对于形成高对比度的滤色器是有效的。
平均一次粒径按照如下所述求得:用扫描型电子显微镜(SEM)或者透射型电子显微镜(TEM)观察粒子,在粒子未凝集的部分计测100个粒子尺寸,算出平均值,从而求得。
作为上述无机颜料,可以举出以金属氧化物、金属络盐等为代表的金属化合物。具体而言,可以举出铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等的金属氧化物及上述金属的复合氧化物。
作为上述有机颜料,例如可以举出:
C.I.颜料红1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279,
C.I.颜料黄1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214,
C.I.颜料橙2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73,
C.I.颜料绿7,10,36,37,
C.I.颜料蓝1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79、将C.I.颜料蓝79的Cl取代基变更为OH的颜料、C.I.颜料蓝80,
C.I.颜料紫1,19,23,27,32,37,42,
C.I.颜料棕25、28,
C.I.颜料黑1、7等。
上述颜料中,作为能优选使用的颜料,可以举出以下颜料。但本发明并不限定于这些颜料。
C.I.颜料黄11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185,
C.I.颜料橙36、71,
C.I.颜料红122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264,
C.I.颜料紫19、23、32,
C.I.颜料蓝15:1、15:3、15:6、16、22、60、66,
C.I.颜料绿7、36、37,
C.I.颜料黑1、7。
-颜料的微细化-
本发明中,可以根据需要使用微细且经整粒化(使粒径一致)而得到的有机颜料。颜料的微细化是将颜料、水溶性有机溶剂和水溶性无机盐类一起来调制高粘度的液状组合物、并使用该液状组合物磨碎颜料的工序。
作为水溶性有机溶剂,可以举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇、乙二醇、二甘醇、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、丙二醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯等。此外,只要使用少量,吸附在颜料上,而不流失到废水中,就可以并用苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯苯、硝基苯、苯胺、吡啶、喹啉、四氢呋喃、二氧杂环己烷、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、环己烷、甲基环己烷、卤代烃、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮等,此外,还可以根据需要混合2种以上溶剂进行使用。
本发明中,作为水溶性无机盐,可以举出氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化钡、硫酸钠等。
水溶性无机盐的用量为颜料的1~50倍质量,用量多者虽然具有磨碎效果,但从生产率的观点考虑,更优选的量为1~10倍质量,并且优选水溶性有机溶剂所含的水分为1%以下。
水溶性有机溶剂的用量相对于颜料为50质量%~300质量%的范围,优选为100质量%~200质量%的范围。
使用上述各成分调制液状组合物后,用湿式粉碎装置进行颜料的微细化。此处,对于湿式粉碎装置的运转条件没有特殊限制,但为了有效地进行采用粉碎介质的磨碎,当装置为捏和机时的运转条件为:装置内的叶片转速优选为10~200rpm。另外,由于双轴的旋转比相对较大者磨碎效果大,故而优选。此外,与干式粉碎时间合计,运转时间优选为1小时~8小时,装置的内温优选为50~150℃。此外,作为粉碎介质的水溶性无机盐,优选粉碎粒度为5~50μm、粒径的分布范围窄且为球形。
在本发明中,尤其优选使用有机颜料作为着色剂,且在颜料的微细化工序或者分散工序中,使用将颜料以高分子化合物包覆后得到的物质。通过用高分子化合物包覆颜料,即使在微细化的颜料中也可以抑制2次凝聚体的形成,从而能够获得能以1次粒子状态分散的分散性得到了提高的包覆颜料、以及分散后的1次粒子可稳定地维持的分散稳定性优异的包覆颜料。
所谓本发明中优选方式的包覆颜料是指颜料被高分子化合物所包覆而得到的颜料。所谓包覆是指,经微细化产生的表面活性高的颜料的新界面通过与高分子化合物的强静电作用,形成该高分子化合物的牢固包覆层。为此被认为获得了具有更高分散稳定性的包覆颜料。即,在本发明中,包覆处理后的颜料即使是用可溶解高分子化合物的有机溶剂洗涤,包覆的高分子化合物也几乎不会游离。
本发明中所谓的包覆颜料的特征在于,有机颜料等的i)颜料粒子被iv)高分子化合物所包覆,通过该高分子化合物牢固地包覆在颜料粒子表面的一部分或全部而达到本发明的效果,不同于普通的高分子分散剂吸附在颜料上而得到的颜料。该包覆状态可以通过对以下所示的利用有机溶剂的洗涤得到的高分子化合物的游离量(游离率)进行测定来确认。即,仅吸附在颜料上的高分子化合物经有机溶剂的洗涤其大部分、具体来讲有65%以上、游离而被除去,但是像本发明这样被表面包覆的颜料的情况,游离率极少,为30%以下。
将本发明的包覆处理后的颜料用1-甲氧基-2-丙醇洗涤,计算游离量。该方法是将包覆处理后的颜料10g投入1-甲氧基-2-丙醇100ml中,用振荡机在室温振荡3小时。之后用离心分离机以80,000rpm经8小时,使颜料沉降,将上清液部分的固体成分由干燥法求出。求出从颜料中游离的高分子化合物的质量,由与初期处理中使用的高分子化合物的质量之比,算出游离率(%)。
市售等的颜料的游离率,可以通过以下方法来测定。即,用溶解颜料的溶剂(例如二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲酸、硫酸等)将颜料整体溶解后,利用溶解性的差,使用有机溶剂将高分子化合物与颜料分离,作为“初期处理中使用的高分子化合物的质量”来计算得到。另外用1-甲氧基-2-丙醇洗涤颜料,将利用与上述同样方法得到的高分子化合物的游离量除以该“初期处理中使用的高分子化合物的质量”求出游离率(%)。
游离率越小则对颜料的包覆率越高,分散性、分散稳定性越好。游离率的优选范围是30%以下,更优选是20%以下,最优选是15%以下。理想的是0%。
包覆处理优选在颜料的微细化工序中同时进行,具体来讲,经过如下工序来实施:加入i)颜料、ii)水溶性的无机盐、iii)实质上不溶解ii)水溶性无机盐的少量的水溶性有机溶剂、以及iv)高分子化合物,用捏和机等进行机械混练的工序(称为盐磨(salt milling)工序);将该混合物投入水中,用高速混合器等搅拌而制成浆状的工序;以及将该浆料过滤、水洗,根据需要干燥的工序。
对于上述的盐磨,进一步进行具体说明。首先,在i)有机颜料和ii)水溶性无机盐的混合物中,加入作为润湿剂的少量的iii)水溶性有机溶剂,用捏和机等强力混练后,将该混合物投入水中,用高速混合器等搅拌而制成浆状。接着,将该浆料过滤、水洗,根据需要进行干燥,由此得到微细化的颜料。另外,在将颜料分散在油性的清漆中使用的情况下,也可以将干燥前的处理颜料(称为滤饼)用一般被称为冲洗的方法,边除去水边分散在油性的清漆中。此外,在分散在水系清漆中的情况下,处理颜料无需干燥,可以将滤饼直接分散在清漆中。
在本发明中,在盐磨时,通过在上述iii)有机颜料中并用iv)高分子化合物(至少在上述有机溶剂中部分可溶的树脂),由此进一步得到微细、表面被iv)高分子化合物(至少在上述有机溶剂中部分可溶的树脂)包覆的干燥时的凝聚少的颜料。
另外,加入iv)高分子化合物的时机,可以在盐磨工序的初期添加全部,也可以分批添加。此外,还可以在分散工序中添加。
在颜料的包覆中使用的高分子化合物只要是具有对颜料的吸附性基团的任何高分子化合物即可。尤其是优选用在侧链具有杂环的高分子化合物进行包覆处理后得到的颜料。
-颜料的调和(调色)-
作为着色剂的有机颜料能够单独使用,但为了提高色纯度,也能够多种组合使用。组合的具体例如以下所示。
例如,作为红色颜料,可以将蒽醌系颜料、苝系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料单独使用或多种混合使用,也可以将它们中的至少1种与双偶氮系黄色颜料、异吲哚啉系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料中的至少一种混合使用。例如,作为蒽醌系颜料,可以举出C.I.颜料红177,作为苝系颜料,可以举出C.I.颜料红155、C.I.颜料红224,作为二酮基吡咯并吡咯系颜料,可以举出C.I.颜料红254。从良好的色再现性的观点考虑,优选红色颜料与C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄139或C.I.颜料红177的混合。
此外,其它颜料与红色颜料的质量比(其它颜料/红色颜料)优选为5/100~80/100的范围。若不足5/100,则有时难以抑制400nm~500nm的透光率,从而无法提高色纯度。此外,若超过80/100,则有时显色力降低。特别是作为上述质量比,10/100~65/100的范围最佳。另外,将红色颜料之间彼此组合时,质量比可对照色度进行调节。
另外,作为绿色颜料,可以单独使用卤代酞菁系颜料,也可以将其与双偶氮系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料、偶氮甲碱系黄色颜料或异吲哚啉系黄色颜料混合使用。例如,作为上述例子,优选C.I.颜料绿7、36、37与C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄180或C.I.颜料黄185、C.I.颜料黄177的混合。
黄色颜料与绿色颜料的质量比(黄色颜料/绿色颜料)优选为5/100~200/100的范围。若上述质量比不足5/100,则有时难以抑制400nm~450nm的透光率,从而无法提高色纯度。此外,若超过200/100,则有时主波长偏向长波长,从NTSC目标色相的偏离增大。作为上述质量比,特别优选为20/100~150/100的范围。
作为蓝色颜料,可以单独使用酞菁系颜料,也可以将其与二噁嗪系紫色颜料混合。作为特别优选的例子,可以举出C.I.颜料蓝15:6与C.I.颜料紫23的混合。
紫色颜料与蓝色颜料的质量比(紫色颜料/蓝色颜料)优选为0/100~100/100,更优选为70/100以下。
此外,作为适合黑色矩阵用途的颜料,可以将炭黑、石墨、钛黑、氧化铁、氧化钛单独使用或将它们中的多种混合使用,优选其中的炭黑与钛黑的组合。
此外,钛黑与炭黑的质量比(钛黑/炭黑)优选为0/100~60/100的范围。若为61/100以上,则有时分散稳定性会下降。
(染料)
本发明中,使用染料作为(A)着色剂时,能得到均匀溶解的着色固化性组合物。
作为能用作着色剂的染料,没有特殊限制,能够使用目前作为滤色器用途使用的公知的染料。例如可以是日本特开昭64-90403号公报、特开昭64-91102号公报、特开平1-94301号公报、特开平6-11614号公报、特登2592207号、美国专利第4,808,501号说明书、美国专利第5,667,920号说明书、美国专利第5,059,500号说明书、特开平5-333207号公报、特开平6-35183号公报、特开平6-51115号公报、特开平6-194828号公报、特开平8-211599号公报、特开平4-249549号公报、特开平10-123316号公报、特开平11-302283号公报、特开平7-286107号公报、特开2001-4823号公报、特开平8-15522号公报、特开平8-29771号公报、特开平8-146215号公报、特开平11-343437号公报、特开平8-62416号公报、特开2002-14220号公报、特开2002-14221号公报、特开2002-14222号公报、特开2002-14223号公报、特开平8-302224号公报、特开平8-73758号公报、特开平8-179120号公报、特开平8-151531号公报等中记载的色素等。
可以使用具有如下化学结构的染料:吡唑偶氮系、苯胺偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、亚苄基系、氧杂菁(oxonol)系、吡唑并三氮唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、菁系、吩噻嗪系、吡咯并吡唑偶氮甲碱系、呫吨系、酞菁系、苯并吡喃系、靛蓝系等。
(颜料分散液)
本发明中,当使用颜料作为(A)着色剂时,优选使用预先调制的颜料分散液,调制本发明的着色固化性组合物。
作为颜料分散液中的颜料的含量,相对于该分散液中的总固体成分(质量),优选为10~60质量%,更优选15~50质量%。若颜料的含量在上述范围内,则可以形成色浓度充分并具有优异的颜色特性的着色膜。
-分散剂-
本发明的颜料分散液优选含有至少1种分散剂。通过含有该分散剂,能提高颜料的分散性。
作为分散剂,例如能够适当选择使用公知的颜料分散剂或表面活性剂。
具体而言,能使用许多种类的化合物,例如可以举出有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业株式会社制)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物POLYFLOWNo.75、No.90、No.95(共荣社化学工业株式会社制)、W001(裕商株式会社制)等阳离子系表面活性剂;聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等非离子系表面活性剂;W004、W005、W017(裕商株式会社制)等阴离子系表面活性剂;EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA POLYMER100、EFKA POLYMER 400、EFKA POLYMER 401、EFKA POLYMER 450(均为Ciba Specialty Chemicals公司制)等高分子分散剂;SOLSPERSE3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000等各种SOLSPERSE分散剂(日本Lubrizol株式会社制);アデカプルロニツクL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(旭电化株式会社制)及ISONET S-20(三洋化成株式会社制造)、Disperbyk 101、103、106、108、109、111、112、116、130、140、142、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、2000、2001、2050、2150(BYK-Chemie株式会社制)。此外,还可以举出丙烯酸系共聚物等在分子末端或侧链上具有极性基团的低聚物或聚合物。
作为分散剂在颜料分散液中的含量,相对于上述颜料的质量,优选为1~100质量%,更优选为3~70质量%。
-颜料衍生物-
根据需要,可以在本发明的颜料分散液中添加颜料衍生物。使导入了与分散剂具有亲和性的部分的颜料衍生物或导入了极性基团的颜料衍生物吸附于颜料表面,将其用作分散剂的吸附位点,从而能使颜料作为微细粒子分散在颜料分散液中或着色固化性组合物中,防止其再凝聚。其结果是该着色固化性组合物能在形成对比度高、透明性优异的滤色器时优选使用。
颜料衍生物具体而言是以有机颜料为母体骨架、在侧链导入了酸性基或碱性基、芳香族基作为取代基的化合物。有机颜料具体可以举出喹吖啶酮系颜料、酞菁系颜料、偶氮系颜料、喹酞酮系颜料、异吲哚啉系颜料、异吲哚啉酮系颜料、喹啉颜料、二酮基吡咯并吡咯颜料、苯并咪唑酮颜料等。通常还包括不被称为色素的萘系、蒽醌系、三嗪系、喹啉系等淡黄色芳香族多环化合物。
作为颜料衍生物,可以使用日本特开平11-49974号公报、特开平11-189732号公报、特开平10-245501号公报、特开2006-265528号公报、特开平8-295810号公报、特开平11-199796号公报、特开2005-234478号公报、特开2003-240938号公报、特开2001-356210号公报等中记载的颜料衍生物。
作为颜料衍生物在颜料分散液中的含量,相对于颜料的质量,优选为1~30质量%,更优选为3~20质量%。该含量若在上述范围内,则能在将粘度抑制地较低的同时,良好地进行颜料的分散,并能提高分散后的颜料的分散稳定性,可以得到透射率高且具有优异的颜色特性的着色膜。将以上述范围含有颜料衍生物的颜料分散液应用于滤色器的制作时,可以获得具有良好的颜色特性的高对比度的滤色器。
-分散方法-
作为颜料的分散方法,例如可以使用下述方法:采用使用了氧化锆珠子等的珠粒分散机(例如GETZMANN公司制造的DISPERMAT)等,对将颜料和分散剂混合并预先用均质器等分散而得到的物质进行微分散。
分散时间优选为3~6小时左右。
〔(B)光聚合性化合物〕
本发明的着色固化性组合物含有(B)光聚合性化合物。
作为该光聚合性化合物,优选具有至少一个可以加成聚合的烯键式不饱和基、沸点在常压下为100℃以上的化合物,其中,更优选4官能以上的丙烯酸酯化合物。
作为上述具有至少一个可以加成聚合的烯键式不饱和基、沸点在常压下为100℃以上的化合物,例如可以举出聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等单官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、在丙三醇或三羟甲基乙烷等多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而得到的化合物、季戊四醇或二季戊四醇的聚(甲基)丙烯酸酯化而得到的化合物、日本特公昭48-41708号、特公昭50-6034号、特开昭51-37193号公报中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、特开昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号公报中记载的聚酯丙烯酸酯类、环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物即环氧丙烯酸酯类等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
此外,也能使用日本接着协会志Vol.20、No.7、300~308页中作为光固化性单体和低聚物而被介绍的化合物。
另外,也能使用特开平10-62986号公报中与作为通式(1)及(2)的该具体例一起记载的在上述多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而得到的化合物。
其中,优选二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯以及它们的丙烯酰基介入了乙二醇、丙二醇残基的结构(在二季戊四醇和丙烯酰基之间以乙二醇、丙二醇残基连接的结构)。也能使用它们的低聚物型。
另外,还优选日本特公昭48-41708号、特开昭51-37193号、特公平2-32293号、特公平2-16765号中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、或特公昭58-49860号、特公昭56-17654号、特公昭62-39417号、特公昭62-39418号记载的具有环氧乙烷系骨架的氨基甲酸酯化合物类。此外,通过使用特开昭63-277653号、特开昭63-260909号、特开平1-105238号记载的、分子内具有氨基结构或硫化物结构的加成聚合性化合物类,能得到感光速度非常优异的光聚合性组合物。作为市售品,可以举出氨基甲酸酯低聚物UAS-10、UAB-140(山阳国策PULP公司制)、UA-7200(新中村化学公司制)、DPHA-40H(日本化药公司制)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共荣公司制)等。
此外,也优选具有酸基的烯键式不饱和化合物类,作为市售品,例如可以举出东亚合成株式会社制的作为含有羧基的3官能丙烯酸酯的TO-756及作为含有羧基的5官能丙烯酸酯的TO-1382等。
光聚合性化合物除了单独使用一种以外,还可以组合两种以上使用。
作为光聚合性化合物在着色固化性组合物中的含量,在全部固体成分量中,优选为5~50质量%,更优选为7~40质量%,进一步优选为10~35质量%。
〔(C)光聚合引发剂〕
本发明的着色固化性组合物含有(C)光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,例如可以举出特开昭60-3626号公报中记载的卤代甲基噁二唑、特公昭59-1281号公报、特开昭53-133428号公报等中记载的卤代甲基均三嗪等活性卤代化合物、美国专利第4318791号、欧州专利申请公开第88050号的各说明书中记载的缩酮、缩醛或苯偶姻烷基醚类等芳香族羰基化合物、美国专利第4199420号说明书记载的二苯甲酮类等芳香族酮化合物、法国专利发明第2456741号说明书中记载的(硫)呫吨酮系或吖啶类化合物、特开平10-62986号公报中记载的香豆素类或洛粉碱二聚体(lophine dimer)类化合物、特开平8-015521号公报等的锍有机硼络合物等。
作为上述光聚合引发剂,优选苯乙酮系、缩酮系、二苯甲酮系、苯偶姻系、苯甲酰系、呫吨酮系、三嗪系、卤代甲基噁二唑系、吖啶类系、香豆素类系、洛粉碱二聚体类系、联咪唑系、肟酯系等。
作为上述苯乙酮系光聚合引发剂,例如能优选举出2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、对二甲基氨基苯乙酮、4’-异丙基-2-羟基-2-甲基-苯丙酮等。
作为上述缩酮系光聚合引发剂,例如能优选举出苄基二甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基缩醛等。
作为上述二苯甲酮系光聚合引发剂,例如可以优选举出二苯甲酮、4,4’-(双二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-(双二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、2-甲苯基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-1等。
作为上述苯偶姻系或苯甲酰系光聚合引发剂,例如能优选举出苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、甲基邻苯甲酰苯甲酸酯等。
作为上述呫吨酮系光聚合引发剂,例如可以优选举出二乙基噻吨酮、二异丙基噻吨酮、单异丙基噻吨酮、氯噻吨酮等。
作为上述三嗪系光聚合引发剂,例如可以举出2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯基-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯乙烯基-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(1-对二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-联苯基-均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(对甲基联苯基)-均三嗪、对羟基乙氧基苯乙烯基-2,6-二(三氯甲基)-均三嗪、甲氧基苯乙烯基-2,6-二(三氯甲基)-均三嗪、3,4-二甲氧基苯乙烯基-2,6-二(三氯甲基)-均三嗪、4-苯并四氢呋喃-2,6-二(三氯甲基)-均三嗪、4-(邻溴-对N,N-(二乙氧基羰基氨基)苯基)-2,6-二(氯甲基)-均三嗪、4-(对N,N-(二乙氧基羰基氨基)苯基)-2,6-二(氯甲基)-均三嗪等。
作为上述卤代甲基噁二唑系光聚合引发剂,例如可以优选举出2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(萘-1-基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-1,3,4-噁二唑等。
作为上述吖啶类系光聚合引发剂,例如可以优选举出9-苯基吖啶、1,7-双(9-吖啶基)庚烷等。
作为上述香豆素类系光聚合引发剂,例如可以优选举出3-甲基-5-氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙基氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-丁基-5-二甲基氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素等。
作为上述洛粉碱二聚体类系光聚合引发剂,例如可以优选举出2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体、2-(邻甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体、2-(2,4-二甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体等。
作为上述联咪唑系光聚合引发剂,例如可以优选举出2-巯基苯并咪唑、2,2’-苯并噻唑基二硫化物等。
除上述光聚合引发剂以外,还可以举出1-苯基-1,2-丙烷二酮-2-(邻乙氧基羰基)肟、O-苯甲酰基-4’-(苯并巯基)苯甲酰基-己基-酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦酰基氧化物、六氟磷酸-三烷基苯基鳞盐(hexafluorophosphoro-trialkylphenyl phosphonium salt)等。
本发明不限于以上的光聚合引发剂,也可以使用其它公知的光聚合引发剂。例如,可以举出美国专利第2,367,660号说明书中记载的连位聚乙酮醇醛糖(vicinal polyketoaldonyl)化合物、美国专利第2,367,661号及第2,367,670号说明书中记载的α-羰基化合物、美国专利第2,448,828号说明书中记载的偶姻醚、美国专利第2,722,512号说明书中记载的被α-烃取代的芳香族偶姻化合物、美国专利第3,046,127号及第2,951,758号说明书中记载的多核醌化合物、美国专利第3,549,367号说明书中记载的三烯丙基咪唑二聚物/对氨基苯基酮的组合、特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑系化合物/三氯甲烷-均三嗪系化合物、J.C.S.PerkinII(1979)1653-1660、J.C.S.PerkinII(1979)156-162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995)202-232、特开2000-66385号公报記載的肟酯化合物等。
此外,还可以并用多种这些光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂在着色固化性组合物中的含量,相对于该组合物的全部固体成分,优选是0.1~10.0质量%,更优选是0.5~5.0质量%。光聚合引发剂的含量在上述范围内时,可以使聚合反应良好地进行而形成强度良好的膜。
[(D)溶剂]
本发明的滤色器用着色固化性组合物含有溶剂。
作为溶剂,可以举出:酯类,例如甲酸戊酯;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯等乙酸烷基酯类;丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯;3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯等3-羟基丙酸烷基酯类;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等;醚类,例如二甘醇二甲基醚、四氢呋喃、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单丁基醚、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯等;酮类,例如甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等;芳香族烃类、例如甲苯、二甲苯等。
其中,优选3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二甘醇二甲基醚、乙酸正丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯等。
溶剂除可以单独使用以外,还可以2种以上组合使用。其中,从与上述(F)特定含氟表面活性剂的相容性、膜的干燥性的观点出发,优选使用丙二醇单甲基醚乙酸酯和3-乙氧基丙酸乙酯的混合物。作为该混合物,更优选以90∶10~60∶40的比例将丙二醇单甲基醚乙酸酯和3-乙氧基丙酸乙酯混合而得到的混合物。
另外,这些溶剂还可以在制备上述颜料分散液时使用。
[(E)粘合剂聚合物]
本发明的着色固化性组合物中含有碱可溶性树脂作为粘合剂聚合物。
作为碱可溶性树脂,为线状有机高分子聚合物,可以从在分子(优选以丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物为主链的分子)中具有至少1个促进碱可溶性的基团(例如羧基、磷酸基、磺酸基等)的碱可溶性树脂中适当选择。其中,更优选为在有机溶剂中可溶、能通过弱碱水溶液显影的粘合剂树脂。
在碱可溶性树脂的制造中,例如能使用利用公知的自由基聚合法的方法。用自由基聚合法制造碱可溶性树脂时的温度、压力、自由基引发剂的种类及其量、溶剂的种类等聚合条件可由本领域技术人员容易地设定,也可以实验性地设定条件。
作为上述线状有机高分子聚合物,优选侧链具有羧酸的聚合物。例如,可以举出特开昭59-44615号、特公昭54-34327号、特公昭58-12577号、特公昭54-25957号、特开昭59-53836号、特开昭59-71048号的各公报中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物等、以及在侧链上具有羧酸的酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中加成酸酐而得到的聚合物等,进而优选地举出在侧链上具有(甲基)丙烯酰基的高分子聚合物。
其中,特别优选由(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸、或者(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其它单体构成的多元共聚物。
此外,作为有用的聚合物,也可以举出由甲基丙烯酸2-羟基乙酯共聚而得到的聚合物等。该聚合物可以以任意量进行混合来使用。
除上述聚合物以外,可以举出特开平7-140654号公报中记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
对于碱可溶性树脂的具体构成单元,特别优选(甲基)丙烯酸与能跟(甲基)丙烯酸共聚的其它单体的共聚物。此处,(甲基)丙烯酸是丙烯酸和甲基丙烯酸的总称,以下,(甲基)丙烯酸酯也相同地是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的总称。
作为能与(甲基)丙烯酸共聚的其它单体,可以举出(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳酯、乙烯基化合物等。此处,烷基及芳基的氢原子可以被取代基取代。
作为上述(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳酯的具体例,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸环己酯等。
此外,作为上述乙烯基化合物,例如可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸四氢糠基酯、聚苯乙烯大分子单体、聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体、CH2=CR31R32、CH2=C(R31)(COOR33)〔此处,R31表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,R32表示碳原子数为6~10的芳香族烃环,R33表示碳原子数为1~8的烷基或碳原子数为6~12的芳烷基〕等。
上述能共聚的其它单体能单独使用1种使用或2种以上组合使用。优选的能共聚的其它单体为选自CH2=CR31R32、CH2=C(R31)(COOR33)、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯及苯乙烯中的至少1种,特别优选为CH2=CR31R32和/或CH2=C(R31)(COOR33)。
作为碱可溶性树脂的着色固化性组合物中的含量,相对于该组合物的全部固体成分,优选为1质量%~15质量%,更优选为2质量%~12质量%,特别优选为3质量%~10质量%。
[任选成分]
本发明的滤色器用着色固化性组合物,除了上述(A)~(F)成分以外,在不损害本发明效果的范围内,根据目的还可以含有各种任选成分。
以下,对于可添加到本发明的着色固化性组合物中的任选成分进行说明。
在本发明的着色固化性组合物中,根据需要可以含有热聚合引发剂、热聚合成分、热聚合防止剂、其它填充剂、上述碱可溶性树脂以外的高分子化合物、密合促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防凝聚剂等各种添加物。
-热聚合引发剂-
使本发明的着色固化性组合物中含有热聚合引发剂也是有效的。
作为热聚合引发剂,例如可以举出各种偶氮系化合物、过氧化物系化合物,作为上述偶氮系化合物,能举出偶氮二基(azobis)系化合物,作为上述过氧化物系化合物,能举出酮过氧化物、过氧化缩酮、氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧化酯、过氧化二碳酸酯等。
-热聚合成分-
为了提高利用该着色固化性组合物形成的着色膜(固化膜)的强度,使本发明的着色固化性组合物中含有热聚合成分也是有效的。
作为热聚合成分,可以使用环氧化合物。作为环氧化合物,可以是双酚A型、甲酚酚醛清漆型、联苯型、脂环式环氧化合物等在分子中具有2个以上环氧环的化合物。
具体而言,例如,作为双酚A型,除可以举出EPOTOHTO YD-115、YD-118T、YD-127、YD-128、YD-134、YD-8125、YD-7011R、ZX-1059、YDF-8170、YDF-170等(以上为东都化成公司制)、DENACOL EX-1101、EX-1102、EX-1103等(以上为Nagase化成公司制)、PLACCEL GL-61、GL-62、G101、G102(以上为大赛璐化学公司制)之外,还能举出与上述双酚A型类似的双酚F型、双酚S型。另外,也可以使用Ebecryl 3700、3701、600(以上为大赛璐UCB公司制)等环氧丙烯酸酯。
作为甲酚酚醛清漆型,可以举出EPOTOHTO YDPN-638、YDPN-701、YDPN-702、YDPN-703、YDPN-704等(以上为东都化成公司制)、DENACOL EM-125等(以上为Nagase化成制),
作为联苯型,可以举出3,5,3’,5’-四甲基-4,4’-二缩水甘油基联苯等。
作为脂环式环氧化合物,可以举出CELOXIDE 2021、2081、2083、2085、EPOLEAD GT-301、GT-302、GT-401、GT-403、EHPE-3150(以上为大赛璐化学公司制)、SUNTOHTO ST-3000、ST-4000、ST-5080、ST-5100等(以上为东都化成公司制)等。
另外,也可以使用1,1,2,2-四(对缩水甘油氧基苯基)乙烷、三(对缩水甘油氧基苯基)甲烷、三缩水甘油基三(羟基乙基)异氰脲酸酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯、以及在作为胺型环氧树脂的EPOTOHTO YH-434、YH-434L、双酚A型环氧树脂的骨架中导入二聚酸来进行改性而得到的缩水甘油酯等。
-热聚合防止剂-
本发明的着色固化性组合物中还可以添加热聚合防止剂。
作为热聚合防止剂,例如氢醌、对甲氧基苯酚、二叔丁基对甲酚、连苯三酚、叔丁基儿茶酚、苯醌、4,4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-巯基苯并咪唑等是有用的。
[着色固化性组合物的制备]
本发明的着色固化性组合物可以按照如下所述进行制备:除了混合(A)着色剂、(B)光聚合性化合物、(C)光聚合引发剂、(D)溶剂、(E)粘合剂聚合物以及(F)特定含氟表面活性剂之外,混合任选(optional)的成分,经使用各种混合机、分散机进行混合分散的混合分散工序来制备。尤其是(A)着色剂是颜料时,优选预先制备颜料分散液,使用该颜料分散液。
另外,混合分散工序优选由混练分散和接着该混练分散进行的微分散处理构成,但是可以省略混练分散。
以下示出本发明的着色固化性组合物的制备方法的一例。
使用双辊、三辊、球磨机、筒筛(トロンミル)、分散机、捏和机、共捏和机(ko-kneader)、匀质器、混合机、单轴或双轴挤出机等混练机,边向颜料、水溶性有机溶剂和水溶性无机盐类的混合物提供强的剪切力边将颜料磨碎后,将该混合物投入水中,用搅拌机等制成浆状。接着,将该浆料过滤、水洗,除去水溶性有机溶剂和水溶性无机盐后,进行干燥,得到微细化的颜料。另外,也可以省略将该颜料微细化的处理。
将颜料与分散剂和/或颜料衍生物与溶剂进行珠分散。主要是使用立式或卧式的砂磨机(sand grinder)、销棒粉碎机(pin mill)、狭缝粉碎机(slit mill)、超声波分散剂等,用0.01mm~1mm的粒径的玻璃、氧化锆等制成的珠子进行微分散处理,得到颜料分散液。
另外,有关混练、分散的详细内容,记载于T.C.Patton著”PaintFlow andPigment Dispersion”(1964年John Wiley and Sons社刊)等中。
然后,在如上述得到的颜料分散液中,添加(B)光聚合性化合物、(C)光聚合引发剂、(D)溶剂、(E)粘合剂聚合物以及(F)特定含氟表面活性剂、以及任选(optional)成分后,通过经由混合分散工序,可以获得本发明的滤色器用着色固化性组合物。
<滤色器及其制造方法>
本发明的滤色器的特征在于具备由上述本发明的着色固化性组合物形成的着色图案。
着色图案的形成优选通过狭缝涂布来进行。可抑制在得到的着色图案中发生因涂布所引起的表面性状劣化,且可形成缺陷少的着色膜。其结果是,本发明中的着色图案可以理想地应用在滤色器的像素部等中。
此外,本发明的滤色器的制造方法的特征在于,包含将上述本发明的着色固化性组合物用狭缝涂布法进行涂布的工序,并且在基板上形成着色图案。
以下,对于本发明的滤色器,通过其制造方法(本发明的滤色器的制造方法)进行详细说明。
作为本发明的滤色器的制造方法,首先,进行如下工序:采用适合于大面积涂布的狭缝涂布法将本发明的着色固化性组合物直接涂布在基板上或隔着其它层涂布在基板上的工序。通过该工序,在基板上形成光固化性的涂膜后,通过规定的掩模图案对该涂膜进行曝光。曝光后,用显影液将涂膜的未固化部进行显影除去,由此形成着色图案。通过反复上述工序,在基板上形成各色(3色或4色)的像素部(着色图案),从而可以获得滤色器。
利用上述方法,可以以工序方面的困难性小、高品质且低成本地制作在液晶显示元件、固体摄像元件中使用的滤色器。
以下,对涂布、曝光、及显影的各工序进行说明。
[涂布工序]
在涂布工序中,使用狭缝涂布法将本发明的着色固化性组合物涂布在基板上。若举出狭缝涂布法的一例,则首先进行下述工序:从与该基板的相对移动速度为50~150mm/sec的流延涂布机的狭缝口模将上述本发明的滤色器用着色固化性组合物涂布在至少任何一边的长度为800mm以上的基板上,在所述基板表面上形成膜厚L1的湿涂膜的工序;然后实施对湿涂膜进行预烘烤将溶剂除去而形成膜厚L2的预烘烤涂膜的工序。此时湿涂膜的膜厚L1优选是8~25μm,且干涂膜的膜厚L2优选是0.8~4.0μm。此外,上述狭缝口模的喷出口与基板表面的间隙在50~200μm的范围。
通过使用本发明的着色固化性组合物,并采用这种涂布方法,即使例如在涂布第五代的玻璃基板(1100mm×1250mm)的情况下,也可以以良好的生产率形成均匀的涂膜。
接下来,对本发明的着色固化性组合物所涂布的基板进行说明。
作为本发明中的基板,例如可以举出用于液晶显示元件等的无碱玻璃、钠玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃、石英玻璃及在上述基板上附着有透明导电膜的基板、或用于固体摄像元件等的光电转化元件基板、例如硅基板等、以及塑料基板。在上述基板上通常可以形成隔离各像素的黑色矩阵,或者为了促进密合等而设置透明树脂层。
另外,塑料基板优选在其表面上具有气体阻隔层和/或耐溶剂性层。
此外,也可以在薄膜晶体管(TFT)方式彩色液晶显示装置的配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板(以下称为“TFT方式液晶驱动用基板”)上利用本发明的着色固化性组合物形成着色图案,来制造滤色器。作为TFT方式液晶驱动用基板中的基板,例如能举出玻璃、硅、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。也可以根据需要,预先对上述基板实施用硅烷偶联剂等进行的化学试剂处理、等离子体处理、离子镀、溅射、气相反应法、真空蒸镀等适当的前处理。例如,也能使用在TFT方式液晶驱动用基板的表面上或该驱动基板的表面上形成了氮化硅膜等的钝化(passivation)膜的基板。
另外,在这种在TFT方式液晶驱动用基板上,在利用本发明的着色固化性组合物形成着色图案的情况下,优选在曝光时使用的光掩模中,除了设置用于形成像素的图案以外,还设置用于形成贯通孔(through hole)或矩型坑洼(rectangular-shaped depression)的图案。
如此,在形成光固化性的涂膜后,通常实施预烘烤处理。另外,根据需要可以在预烘烤之前实施真空处理。真空干燥的条件是真空度通常为1Pa~300Pa,优选为10Pa~100Pa左右。
预烘烤处理可以使用加热板、烘箱等在50℃~140℃(优选为70℃~110℃)的温度范围、10秒~300秒的条件下进行。这里,该预烘烤处理还可以组合使用高频处理等。另外,高频处理也可以单独使用。
[曝光工序]
曝光工序中,在基板上形成光固化性涂膜后,通过规定的掩模图案对该涂膜进行曝光。
此时,作为使用的放射线,特别优选g线、h线、i线、j线等紫外线。另外,在制造液晶显示装置用滤色器时,优选利用接近式(proximity)曝光机、镜像投影曝光机进行主要使用了h线、i线的曝光。
〔显影工序〕
显影工序中,使曝光后的涂膜的未固化部溶出于显影液中,仅残留固化部分。
作为显影温度,通常为20~30℃,作为显影时间,为20~90秒。
此外,作为显影液,只要是溶解未固化部的光固化性的着色固化性组合物的涂膜而不溶解固化部的显影液,就可以使用任意显影液。具体而言,可以使用各种有机溶剂的组合或碱性水溶液。
作为上述有机溶剂,可以举出在调制本发明的颜料分散液或着色固化性组合物时能使用的上述溶剂。
此外,作为上述碱性水溶液,例如可以举出将氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环-[5,4,0]-7-十一烯等碱性化合物以浓度达到0.001质量%~10质量%、优选为0.01质量%~1质量%的方式溶解而得到的碱性水溶液。在碱性水溶液中也可以添加适量的例如甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂等。
显影方式可以为浸渍方式、喷淋方式、喷雾方式等中的任一种,也可以在这些方式中组合摆动方式、旋转方式、超声波方式等。在接触显影液之前,也可以预先用水等润湿被显影面,防止显影不均。
另外,也可以使基板倾斜进行显影。
显影处理后,经过洗涤除去剩余的显影液的冲洗工序,实施干燥后,为了使其完全固化,实施加热处理(后烘烤)。
冲洗工序通常用纯水来进行,但为了节省液体,可以在最终洗涤时使用纯水,在洗涤初期则使用用过的纯水,或者使基板倾斜进行洗涤,或者也可以并用超声波照射。
冲洗工序后,进行除水、干燥,然后进行通常约200℃~250℃的加热处理。可以按照上述条件用加热板或对流式烘箱(暖风循环式干燥机)、高频加热机等加热手段,以连续式或间歇式对显影后的涂膜进行该加热处理(后烘烤)。
根据所希望的色相数,依次对各颜色重复进行以上操作,由此可制作形成有多种颜色的着色图案(像素)的滤色器。
作为本发明的着色固化性组合物的用途,主要以在滤色器中的用途为中心进行了说明,也可以适用于将构成滤色器的各着色像素隔离的黑色矩阵的形成。
所述黑色矩阵可以通过下述步骤形成:通过将使用了炭黑、钛黑等黑色颜料作为颜料的本发明的颜料分散液进行曝光、显影,然后根据需要进一步进行后烘烤促进膜的固化而形成。后烘烤的温度通常是150℃~250℃,优选是200℃~240℃。
<液晶显示元件>
本发明的液晶显示元件具备本发明的滤色器。
更具体来讲,通过在本发明的滤色器的内面侧形成取向膜,使其与电极基板对置,在间隙部充满液晶而进行密封,由此可得到作为本发明的液晶显示元件的面板。
[实施例]
以下,列举实施例更具体地说明本发明。只要不脱离本发明的主旨,以下实施例中示出的材料、试剂、物质量和其比例、操作等可以进行适当地变更。因此,本发明的范围不限于以下的具体例。另外,以下,在没有特别说明的情况下,“份”和“%”均以质量为基准。
<高分子化合物的合成例>
(聚合物1的合成)
将M-11(下述结构)27.0g、甲基丙烯酸甲酯126.0g、甲基丙烯酸27.0g、和1-甲氧基-2-丙醇420.0g导入经氮置换的三口烧瓶中,用搅拌机(新东科学株式会社制,商品名:Three-One Motor)进行搅拌,在使氮在烧瓶内流动的同时进行加热,升温到90℃。向其中加入2,2-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(和光纯药株式会社制,商品名:V-65)1.69g,在90℃进行2小时加热搅拌。2小时后,进一步加入1.69g的V-65,加热搅拌3小时后,得到聚合物1的30质量%溶液。通过以苯乙烯为标准物质的凝胶渗透色谱法(GPC)测定所得的高分子化合物的重均分子量的结果是2.0万。此外,通过使用氢氧化钠的滴定,每单位固体成分的酸值是98mgKOH/g。
(包覆颜料1的制备)
将颜料(C.I.颜料红254Ciba Specialty Chemicals公司制CROMOPHTALRED BP)50g、氯化钠500g、上述聚合物1的溶液20g以及二甘醇100g加入不锈钢制1加仑捏和机(井上制作所制)中,混练9小时。然后,将该混合物投入到约3升水中,用高速混合器搅拌约1小时后,进行过滤、水洗,除去氯化钠和溶剂,干燥后制成包覆颜料1。
(颜料分散液的制备)
使用匀质器将如下组成以转速3000r.p.m.搅拌3小时进行混合,制备混合溶液,该组成是相对于包覆颜料1的相当于颜料成分35份,作为分散剂的Disperbyk163(BYK-Chemie株式会社制)为7.0份,溶剂:丙二醇甲基醚乙酸酯为200份;进一步通过使用了0.1mmφ的氧化锆珠子的珠粒分散机ULTRAAPEX MILL(商品名,寿工业公司制)分散处理6小时。
(实施例1)
在所得的颜料分散液1中进一步添加以下组成的成分,搅拌混合后制备本发明的滤色器用着色固化性组合物(彩色抗蚀液)。测定组合物的粘度(25℃),结果是3.0cP。
·(B)聚合性化合物:DPHA(商品名),日本化药公司制 20份
·(C)聚合引发剂:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑 3份
·(C)聚合引发剂:4-[邻溴-对N,N-二(乙氧基羰基)氨基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-均三嗪 3份
·(B)多官能环氧化合物:EPICLON695(商品名),大日本油墨化学工业公司制造 5份
·二乙氨基二苯甲酮 0.5份
·N-苯基巯基苯并咪唑 0.5份
·(E)碱可溶性树脂:甲基丙烯酸苄酯与甲基丙烯酸(=70/30[摩尔比])的共聚物重均分子量=30,000 20.8份
·(F)特定含氟表面活性剂(下述化合物(F-1)) 1.4份
·(D)溶剂(丙二醇甲基醚乙酸酯/3-乙氧基丙酸乙酯=8/2)400份
(Mw:10000,PO:丙烯氧基,EO:乙烯氧基)
(涂布工序)
将所得的滤色器用着色固化性组合物通过泵连续地送入涂布宽度为1100mm的狭缝口模(slit die)中,从口模的喷出口对配置在台(stage)上的玻璃基板进行涂布,形成膜厚L1为16μm的湿涂膜。玻璃基板的厚度是0.7mm,尺寸是1100mm×1300mm,基板相对于固定的口模的移动速度(相对移动速度:表中记为GSP)是100mm/sec,口模的喷出口与基板表面之间的间隙为150μm。另外,该着色固化性组合物中的固体成分含量通过加热法测定。以下的各实施例、比较例也是同样进行。
形成湿涂膜后,在到达真空度达到66Pa的VCD TACT(进行抽真空,到达该真空度的时间)为计31秒的条件下进行真空干燥(VCD)后,在110℃进行80秒的预烘烤,形成膜厚L2为2.42μm的预烘烤涂膜(干燥涂膜1)。
(涂膜的评价)
形成的涂膜用以下方法来评价。
(1)鳞状不均的评价
利用上述的狭缝涂布法,将着色固化性组合物涂布在1100mm×1300mm大型玻璃基板上,进行真空干燥后,在110℃进行80秒预烘烤,形成干燥涂膜。对该干燥涂膜照射钠灯,目视检查有无因涂膜表面的凹凸所引起的“鳞状不均”的发生,按如下基准来评价。
评价基准
◎:完全没有看到鳞状不均。
○:稍微可见鳞状不均。
△:可见一部分发生鳞状不均。
×:整体的部分几乎都能确认鳞状不均。
在干燥涂膜1中,目视几乎观察不到鳞状不均,为“○”。
(2)膜厚的检查
上述预烘烤而形成的干燥涂膜使用Tencor公司制造的a-step型触针式测定器来测定膜厚。其结果是,干燥涂膜的膜厚是2.42μm。
(3)涂膜条纹不均
利用如上述的狭缝涂布法,将着色固化性组合物涂布在1100mm×1300mm大型玻璃基板上,在110℃进行5分钟预烘烤而形成干燥涂膜,对该干燥涂膜照射白光灯(防紫外线白色荧光灯),用反射光通过目视检查涂膜表面有无“条纹不均”的发生,并通过透射光进行确认,按如下基准来评价。
评价基准
○:未发现条纹不均的痕迹。
△:隐约可见条纹不均的痕迹,但无法通过透射确认。
×:条纹不均的痕迹清晰,能通过透射确认浓度差。
在干燥涂膜1中,目视几乎观察不到条纹不均,为“○”。
(4)VCD针状不均
在真空干燥工序中使用的针的接触区域产生温度梯度,照射钠灯目视检查有无因溶剂的挥发性变动引起的膜厚不均(VCD针状不均)的发生,按如下基准来评价。
◎:完全没有针状不均。
○:在局部隐约能确认针状不均。
△:整体隐约能确认针状不均,针状不均的直径是5mm以内。
×:针状不均清晰可见,针状不均的直径大于5mm。
在干燥涂膜1中,目视几乎观察不到VCD针状不均,为“○”。
(5)端部隆起
在基板的端部,以使得在涂布方向形成2mm的未涂布区域的方式,在与上述同样的条件下涂布固化性树脂组合物而形成干燥涂膜,对于该干燥涂膜,测定距离端部10mm的膜厚,测定该区域中的最大膜厚(隆起部膜厚)H2,计算其与中央平坦部膜厚H1之比(H2/H1)。值越小则端部隆起越少,评价为良好。值为1.8以下时,是应用上没有问题的理想水平。
评价的结果是在干燥涂膜1中的比(H2/H1)为1.1,可知即使在端部,平坦性也优异。
(实施例2~18、比较例1~3)
改变实施例1的滤色器用着色固化性组合物的组成中特定含氟表面活性剂的种类或量从而调整着色固化性组合物(抗蚀液),将利用所得的各着色固化性组合物形成干燥涂膜时的基板相对于固定的口模的移动速度(GSP)、口模的喷出口与基板表面之间的间隙、真空干燥(VCD)条件按照表1的记载进行变更,除此之外与实施例1同样地操作,在基板上形成着色固化性组合物层,得到实施例2~18、比较例1~3。
对形成的着色固化性组合物层(干燥涂膜)进行与实施例1同样地评价。结果记载于下述表1。
另外,表1中的简语如下。
PGMEA:丙二醇单甲基醚乙酸酯
EEP:3-乙氧基丙酸乙酯
此外,表1中,VCD TACT表示进行抽真空而到达该真空度的时间。
表1中记载的(F)特定含氟表面活性剂(F-2)~(F-5)以及比较含氟表面活性剂(F-C1)的结构如下所示。
(Mw=33940,Mw/Mn2.55
PO:丙烯氧基、EO:乙烯氧基)
(F-3)
比较化合物(F-C1)
(Mw=30000,PO:丙烯氧基)
如表1所示,使用本发明的滤色器用着色固化性组合物而形成的着色固化性组合物层(干燥涂膜)是抑制了鳞状不均、VCD针状不均、条纹不均等涂布缺陷、涂膜端部的隆起的发生、且平坦性优异的均匀的涂膜。另一方面,对于不含(F)特定含氟表面活性剂的比较例1的着色固化性组合物而言,发生因狭缝涂布导致的条纹不均、鳞状不均等涂布缺陷,产生涂膜端部的隆起,对于使用了比较含氟表面活性剂的比较例2的着色固化性组合物而言,产生狭缝涂布导致的条纹不均。此外,对于(F)特定含氟表面活性剂的添加量超过本发明的范围的比较例3而言,相对于基板容易产生凹陷,确认在整体发生涂布条纹。
<具有着色图案的滤色器基板的制作及其评价>
利用狭缝涂布机将各实施例和比较例中制备的着色固化性组合物(彩色抗蚀液)涂布在550mm×650mm的玻璃基板(商品名:1737,Corning公司制)上,在90℃的烘箱中使其干燥60秒(预烘烤)。然后,对涂膜的整面以200mJ/cm2(照度20mW/cm2)曝光,将曝光后的涂膜以碱显影液CDK-1(商品名,FUJIFILM Electronic Materials公司制)的1%水溶液被覆,静止60秒。静止后,将纯水以喷淋状散布从而冲洗显影液。然后,将如上述那样实施了曝光和显影处理的涂膜在220℃的烘箱中进行1小时加热处理(后烘烤),在玻璃基板上形成滤色器构成用着色树脂被膜,制作着色滤波器基板(滤色器)。
另外,比较例3由于涂布条纹显著,无法进行图像评价。
将所得的滤色器的表面性状用钠灯和光学显微镜观察,对于图像缺陷(表面性状辉度不均、针孔)进行评价。评价指标如下。
(图像缺陷)
◎:没有图像缺陷。
○:可观察到少量的图像缺陷,但是为容许范围
×:可观察到图像缺陷,并超过容许范围
对如上述获得的滤色器进行图像缺陷的评价结果是,对于利用由本发明的(F)特定含氟表面活性剂制成的滤色器用着色固化性组合物而得到的着色图案而言,未见图像缺陷,均评价为◎~○,可知成为应用问题的图像缺陷的发生得到抑制。另一方面,比较例1和比较例2产生了图像缺陷。
由这些结果可知,本发明的滤色器用着色固化性组合物在涂布时涂布缺陷的发生得到抑制,可形成表面性状良好的涂膜。此外,可知后烘烤后的着色图案的图像缺陷也得到抑制,明确了本发明的滤色器用着色固化性组合物能制造出优异的滤色器。
Claims (16)
1.一种滤色器用着色固化性组合物,其含有(A)着色剂、(B)光聚合性化合物、(C)光聚合引发剂、(D)溶剂、(E)粘合剂聚合物以及(F)含有下述通式(I)所示的结构单元和下述通式(II)所示的结构单元作为共聚成分的表面活性剂,并且(F)表面活性剂的量相对于组合物整体为0.02~10质量%,
所述通式(I)中,R01表示氢原子,R1表示单键,
n表示1,m表示6或12,l表示1,a是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示大于0且小于100的整数,
通式(II)中,R01表示氢原子,p为5、q为7、r为5;b是表示该结构单元的聚合比的摩尔百分数,表示大于0且小于100的整数,
EO表示亚乙基氧基,PO表示亚丙基氧基。
2.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,在组合物中含有0.02~5质量%的所述(F)表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,在组合物中含有1.0~5质量%的所述(F)表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(F)表面活性剂含有的所述通式(I)所示的结构单元为全部聚合单元的10~50质量%。
5.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(D)溶剂是丙二醇单甲基醚乙酸酯和3-乙氧基丙酸乙酯的混合物。
6.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(A)着色剂是用树脂包覆的颜料。
7.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(F)表面活性剂含有的所述通式(I)所示的结构单元为全部聚合单元的10质量%~70质量%。
8.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(F)表面活性剂含有的所述通式(II)所示的结构单元为全部聚合单元的30摩尔%~90摩尔%。
9.根据权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(F)表面活性剂的质均分子量为4000~30,000。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(F)表面活性剂中,所述通式(I)所示的结构单元中的氟烷基CmF2m+1的含量相对于所述通式(I)所示的结构单元为10~70质量%。
11.根据权利要求1~9中任一项所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(A)着色剂为颜料,所述颜料以包含颜料、分散剂、颜料衍生物的分散液的形式被使用。
12.根据权利要求1~9中任一项所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(B)光聚合性化合物为具有至少1个烯键式不饱和基、沸点在常压下为100℃以上的化合物。
13.根据权利要求1~9中任一项所述的滤色器用着色固化性组合物,其中,所述(E)粘合剂聚合物为碱可溶性树脂。
14.一种滤色器,其在基板上具有由权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物形成的着色图案。
15.一种滤色器的制造方法,其具有着色图案形成工序,所述着色图案形成工序包含用狭缝涂布法在基板上涂布权利要求1所述的滤色器用着色固化性组合物的工序。
16.一种液晶显示元件,其具备利用权利要求15所述的滤色器的制造方法而得到的滤色器。
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