JP2004333818A - カラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】着色剤として染料を含んで色純度や分光性に優れ、かつさらに耐光性や耐熱性、耐候性に特に優れると共に、成分構成による設計的制約を回避して自由度のある組成を行ない得るカラーフィルタを提供する。
【解決手段】基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が前記着色剤が染料である染料溶解層と前記着色剤が顔料である顔料分散層とで構成される。
【選択図】 なし
【解決手段】基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が前記着色剤が染料である染料溶解層と前記着色剤が顔料である顔料分散層とで構成される。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子や固体撮像素子などに好適であって、精細でかつ色相の良好なカラーフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
カラーフィルタは、液晶ディスプレイ(LCD)パネルに不可欠な構成部品である。この液晶ディスプレイは非常にコンパクトであり、これまでのCRTディスプレイと同等以上の性能を有することから、テレビ画面やパソコン画面およびその他の表示装置として従来のCRTディスプレイから置き換わりつつある。
【0003】
カラーフィルタは、着色剤として耐光性や耐熱性等に優れることから、有機顔料を用いた顔料分散型が主流となっている。その一方、液晶表示素子やイメージセンサー等における画像の高精細化に伴なって、粒状性の点で限界があるとされている顔料分散型ではなく、染料を溶解して含有する染料溶解型のカラーフィルタの実用化が検討されている。着色剤として染料を用いた場合、有機顔料に比して色相の選択幅が広く、しかもコントラストを高めることができる利点がある。
【0004】
しかしながら、染料は、一般に耐光性や耐熱性、耐候性の面で有機顔料に比して劣っており、実用化にあたっての一つの問題となっている。すなわち、特に紫外光で分子が分解されたり、熱や水分による分解も生じ易く、経時により次第にカラーフィルタの色度が劣化する問題があった。さらに、マイグレーションにより染料分子が他の層に移行し易いといった問題もあった。
【0005】
上記染料の特性を生かしつつ、染料における諸問題を改善する技術が種々提案されており、染料を有機顔料と併用する技術が開示されている。例えば、有機顔料と染料とを混合したカラーフィルタ(例えば、特許文献1〜2参照)や、染料を用いた画素と顔料を用いた画素とからなるカラーフィルタ(例えば、特許文献3参照)、顔料分散層を染料で着色したカラーフィルタ(例えば、特許文献4参照)等がある。これらのように、染料と有機顔料とを併用することでカラーフィルタの色純度や分光性は向上するものの、やはり耐光性や耐熱性、耐候性の点では不充分であった。また、テレビ画面などを構成するカラーフィルタにおいては高いコントラストが要求されるが、顔料系では充分なコントラスト性能を満足することはできない。
【0006】
また上記のように、有機顔料と染料とを混合するなど有機顔料および染料を併用する場合、染料はいずれの溶媒に対しても易溶性であるとは限らず、溶剤が限定されるほか、併用する種類によっては組成物の調製ができないことがあり、顔料や染料および溶剤等の種類の制限をはじめ設計上の制約が大きいといった問題もあった。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−189733号公報
【特許文献2】
特開平11−282158号公報
【特許文献3】
特開2000−66016号公報
【特許文献4】
特開平5−119211号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、カラーフィルタを構成する着色剤として染料を用いた場合に、耐光性や耐熱性、耐候性の低下を伴なわずに優れた色純度や分光性を具備すると共に、設計上の自由度が広範であるカラーフィルタは、未だ提供されるに至っていない状況にある。
【0009】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、着色剤として染料を含んで色純度や分光性に優れ、かつさらに耐光性や耐熱性、耐候性に特に優れると共に、成分構成による設計的制約を回避して自由度のある組成が可能なカラーフィルタを提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が、前記着色剤が染料である染料溶解層と前記着色剤が顔料である顔料分散層とを有する少なくとも二層からなることを特徴とするカラーフィルタである。
<2> 基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が、前記着色剤が顔料である二層の顔料分散層と前記二層の顔料分散層の間に設けられた前記着色剤が染料である染料溶解層とを有する少なくとも三層からなることを特徴とするカラーフィルタである。
【0011】
<3> 前記顔料分散層の400nm以下の波長での分光透過率が50%以下である前記<1>又は<2>に記載のカラーフィルタである。
<4> 前記顔料分散層中に分散された顔料の平均粒子径が0.1μm以下である前記<1>〜<3>のいずれかに記載のカラーフィルタである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のカラーフィルタにおいては、基板上に設けられた着色層が、染料を含む染料溶解層と顔料を含む顔料分散層とで構成され、染料溶解層からみて基板側およびその逆側の少なくとも一方に顔料分散層が設けられることを特徴とするものである。以下、本発明のカラーフィルタについて詳細に説明する。
【0013】
本発明のカラーフィルタは、基板上に着色剤および樹脂成分を少なくとも含む着色層を有するものであり、下記第1または第2の態様に構成される。各々の態様に係る着色層は、着色剤および樹脂成分、並びに必要に応じて感光性重合成分や光重合開始剤などの後述する他の成分を用いて構成することができる。
【0014】
本発明の第1の態様のカラーフィルタは、基板上に、染料および樹脂成分を含む染料溶解層と顔料および樹脂成分を含む顔料分散層とを有し、更に必要に応じ他の層を有して少なくとも二層の積層構造に構成したものである。染料溶解層と顔料分散層とはいずれも二層以上有していてもよい。本態様に構成することで、染料溶解層に近設(例えば染料溶解層が曝光される側の染料溶解層の上層として積層)された顔料分散層は、着色層であると共に、必ずしも紫外線吸収剤などの他成分を別途用いることなく紫外線等の光吸収や耐熱等を担う保護層としての機能をも兼備するため、染料による色純度や分光性等の色特性や高精細性を具えながら、同時に耐光性や耐熱性、耐候性をも向上させることができる。したがって、顔料分散層は、光や熱等の耐性向上など所望の目的等に応じて、染料溶解層からみて基板側または基板側と逆側のいずれに設けることもできる。また、テレビ画面用途など、充分なコントラスが要求される分野に適用することが可能となる。
【0015】
本発明の第2の態様のカラーフィルタは、基板上に、顔料および樹脂成分を含む二層の顔料分散層と、前記二層の顔料分散層の間に配置された染料および樹脂成分を含む染料溶解層とを有し、更に必要に応じ他の層を有して少なくとも三層の積層構造に構成したものである。すなわち、染料溶解層が顔料分散層間に配置された顔料分散層/染料溶解層/顔料分散層の構成を有し、この層間にはさらに染料溶解層もしくは顔料分散層または中間層等の他の層が設けられていてもよい。本態様に構成することで、第1の態様と同様に顔料分散層に染料溶解層を保護する保護層としての機能を兼備させることができ、さらに表示画像を視認する側のみならず、該側と逆側、例えば液晶表示素子を構成した場合の内部バックライトで照射される側からの曝光(紫外線など)による褪色等をも回避でき、より耐光性を向上し得ると共に、耐熱性および耐候性をも良化させることができる。また、顔料及び染料を混合した単層構造に比し、水分の浸透を抑止して染料分子の分解を効果的に防止することができる。また、テレビ画面用途など、充分なコントラスが要求される分野への適用に有用である。
【0016】
また、上記の第1および第2の態様のように、着色層を染料溶解層と顔料分散層とで構成し、顔料と染料との混合を行なわないため、組成上顔料や染料および溶剤等の構成成分の選択が制約されることがなく、設計上の色特性の自由度を向上させることができる。すなわち、顔料、染料の各々に適合した設計が可能となる。特に染料はその種類によって使用可能な溶剤が限られる場合が多いが、かかる点でも溶剤の選択が制約されることがなく、設計上の自由度を拡げることができる。
【0017】
以下、顔料分散層および染料溶解層を構成する各成分について詳述する。
顔料分散層は、着色剤としての顔料、樹脂成分、および必要に応じ他の成分を用いて構成することができ、染料溶解層は、着色剤としての染料、樹脂成分、および必要に応じ他の成分を用いて構成することができる。
【0018】
−顔料−
本発明に係る顔料分散層は、一種または二種以上の顔料を含有し、該顔料としては従来公知の種々の顔料の中から適宜選択することができる。すなわち、従来公知の種々の無機顔料または有機顔料を用いることができる。また、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、顔料は無機顔料と有機顔料のいずれであってもなるべく細かいものがよく、ハンドリング性をも考慮すると、平均粒子径として0.1μm以下が好ましく、0.01〜0.1μmがより好ましく、0.01〜0.05μmが最も好ましい。
【0019】
以下、前記有機顔料の具体例を示す。すなわち、
C.I.ピグメントイエロー 11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199;
C.I.ピグメントオレンジ 36,38,43,71;
C.I.ピグメントレッド 81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,209,220,224,242,254,255,264,270;
C.I.ピグメントバイオレット 19,23,32,39;
C.I.ピグメントブルー 1,2,15,15:1,15:3,15:6,16,22,60,66,80;
C.I.ピグメントグリーン 7,36,37;
C.I.ピグメントブラウン 25,28;
等を挙げることができる。但し、本発明においてはこれらに限定されるものではない。
【0020】
上記の各種有機顔料の中でも、本発明において更に好ましい顔料として、以下の有機顔料が挙げられる。
C.I.ピグメントイエロー 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C.I.ピグメントオレンジ 36,71;
C.I.ピグメントレッド 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C.I.ピグメントバイオレット 19,23,32;
C.I.ピグメントブルー 15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;
C.I.ピグメントグリーン 7,36;
【0021】
また、上記の有機顔料は、単独でまたは色純度を高める観点から種々組合せて用いることができ、一般に二種以上の顔料を混合して調色することができる。
また、前記顔料は、後述する樹脂成分や溶剤等の他の成分と共に分散し、例えば顔料分散層形成用の組成物(以下、「顔料分散層用組成物」ということがある。)として用いることができる。
【0022】
次に、顔料の処理法について説明する。一般に、顔料は合成後、種々の方法で乾燥が行なわれ、通常は水媒体から乾燥させて粉末体として供給されるが、水が乾燥するには大きな蒸発潜熱を必要とし、乾燥粉末とするには大きな熱エネルギーを与える。そのため、顔料は一次粒子が集合した凝集体(二次粒子)を形成しているのが普通であり、かかる凝集体を形成している顔料を微粒子に分散するのは容易ではない。そのため、顔料を微細化する方法として、ソルトミリングや顔料をあらかじめ種々の樹脂で処理しておくことが望ましい。ここでの樹脂としては、後述のアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。
【0023】
処理の方法としては、フラッシング処理やニーダー、エクストルーダー、ボールミル、2本または3本ロールミル等による混練方法がある。このうち、フラッシング処理や2本または3本ロールミルによる混練法が微粒子化に好適である。
前記フラッシング処理は、通常顔料の水分散液と水と混和しない溶媒に溶解した樹脂溶液を混合し、水媒体中から有機媒体中に顔料を抽出し、顔料を樹脂で処理する方法である。この方法によれば、顔料の乾燥を経ることがないので、顔料の凝集を防ぐことができ、分散が容易となる。また、上記の2本または3本ロールミルによる混練では、顔料と樹脂または樹脂の溶液とを混合した後、高いシェア(せん断力)をかけながら、顔料と樹脂を混練することによって顔料表面に樹脂をコーティングすることにより顔料を処理する方法である。この過程で凝集していた顔料粒子はより低次の凝集体から一次粒子にまで分散される。
【0024】
また、あらかじめアクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、マレイン酸樹脂、エチルセルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂等で処理した加工顔料として用いることもできる。この加工顔料の形態としては、樹脂と顔料が均一に分散している粉末、ペースト状、ペレット状、ペースト状が好ましい。また、樹脂がゲル化した不均一な塊状のものは好ましくない。
【0025】
前記無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩などの金属化合物が挙げられ、具体的には、鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、および前記各金属の複合酸化物を挙げることができる。
【0026】
前記顔料の顔料分散層中における含有量は特に制限されるものではないが、30〜60質量%が好ましく、より好ましくは35〜55質量%である。該含有量が、30質量%未満であるとカラーフィルタとしての適度な色度が得られないことがあり、60質量%を超えると照射時の光硬化が充分に行なわれず、カラーフィルタとしての強度が低下したり、アルカリ現像時の現像ラチチュードが狭くなることがある。なお、上記の顔料と共に本発明の効果を損なわない範囲で後述する染料を更に含んでいてもよい。
【0027】
顔料分散層の形成に際し、上記顔料の分散性を向上させる目的で従来公知の顔料分散剤や界面活性剤を併用することができる。顔料分散剤や界面活性剤としては、多種の化合物が挙げられるが、例えば、フタロシアニン誘導体(エフカ社製のEFKA−745)、ソルスパース5000(ゼネカ社製);オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業社製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社油脂化学工業社製)、W001(裕商社製)等のカチオン系界面活性剤;ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤;エフトップEF301、同EF303、同EF352(新秋田化成(株)製)、メガファックF−141、同F−142、同F−143、同F−144(大日本インキ化学工業(株)製);W004、W005、W017(裕商社製)等のアニオン系界面活性剤;EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(以上、森下産業社製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(サンノプコ社製)等の高分子分散剤;ソルスパース3000、同5000、同9000、同12000、同13240、同13940、同17000、同24000、同26000、同28000などの各種ソルスパース分散剤(ゼネカ社製);アデカプルロニックL31,同F38,同L42,同L44,同L61,同L64,同F68,同L72,同P95,同F77,同P84,同F87、同P94,同L101,同P103,同F108、同L121、同P−123(旭電化社製)、およびイソネットS−20(三洋化成社製)、などが挙げられる。
【0028】
−染料−
本発明に係る染料溶解層は、一種または二種以上の染料を含有し、該染料としては特に制限はなく、従来カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報、特開平8−211599号公報、特開平4−249549号公報、特開平10−123316号公報、特開平11−302283号公報、特開平7−286107号公報、特開2001−4823号公報、特開平ー94821号公報、特開平8−15522号公報、特開平8−29771号公報、特開平8−146215号公報、特開平11−343437号公報、特開平8−62416号公報、特開2002−14220号公報、特開2002−14221号公報、特開2002−14222号公報、特開2002−14223号公報、特開平8−302224号公報、特開平8−73758号公報、特開平8−179120号公報、特開平8−151531号公報、等に開示されている色素が挙げられる。
【0029】
化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、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、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、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、等の染料が使用できる。
【0030】
水またはアルカリ現像を行なうレジスト系に構成された場合には、現像により樹脂成分および/または染料を完全に除去するという点で、酸性染料および/またはその誘導体が好適に使用できる場合がある。その他、直接染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料、および/または、これらの誘導体等も酸性染料として有用に使用することができる。
【0031】
以下、上記の酸性染料について説明する。
酸性染料は、スルホン酸やカルボン酸等の酸性基を有するものであれば特に限定はなく、染料溶解層形成用の組成物(以下、「染料溶解層用組成物」ということがある。)の調製や現像処理に用いる溶剤や現像液に対する溶解性、塩基性化合物との塩形成性、吸光度、染料溶解層用組成物中の他の成分との相互作用、耐光性、耐熱性等の必要とされる性能の全てを考慮して選択される。
【0032】
以下、酸性染料の具体例を挙げるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。例えば、
acid alizarin violet N;
acid black 1,2,24,48;
acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40,45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1;
acid chrome violet K;
acid Fuchsin;
acid green 1,3,5,9,16,25,27,50;
acid orange 6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95;
acid red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274;
acid violet 6B,7,9,17,19;
acid yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,161,184,243;
Food Yellow 3;
等、及びこれら染料の誘導体が挙げられる。
【0033】
上記の中でも特に、acid black 24;
acid blue 23,25,29,62,80,86,87,92,138,158,182,243,324:1;
acid orange 8,51,56,74,63,74;
acid red 1,4,8,34,37,42,52,57,80,97,114,143,145,151,183,217;
acid violet 7;
acid yellow 17,25,29,34,42,72,76,99,111,112,114,116,161,184,243;
acid green 25;
等、及びこれら染料の誘導体が好ましい。
【0034】
また、上記以外の、アゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の酸性染料も好ましく、C.I.Solvent Blue 44,38、C.I.Solvent Orange45、Rhodamine B、Rhodamine 110、2,7−Naphthalenedisulfonic acid,3−[(5−chloro−2−phenoxyphenyl)hydrazono]−3,4−dihydro−4−oxo−5−[(phenylsulfonyl)amino]−、等の酸性染料およびこれら染料の誘導体も好ましく用いられる。
【0035】
前記染料の染料溶解層中における含有量としては、5〜60重量%が好ましく、10〜50重量%がより好ましく、20〜40重量%が特に好ましい。なお、前記染料と共に本発明の効果を損なわない範囲で既述の顔料を更に含んでいてもよい。
【0036】
−樹脂成分−
樹脂成分としては、アルカリ可溶性樹脂の少なくとも一種を含有する。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、線状有機高分子重合体で、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。
【0037】
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、また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挙げられる。上記のほか、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの等も有用である。
【0038】
これらの中でも特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体が好適である。このほか、可溶性ポリマーとして、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等も有用である。また、硬化膜の強度をあげる点では、アルコール可溶性ナイロンや2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロルヒドリンのポリエーテルなども有用である。これらのポリマーは任意の量で混合して用いることができる。
【0039】
また、特開平7−140654号公報に記載の、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクレート/メタクリル酸共重合体などが挙げられる。
【0040】
さらに、特開平9−258445号公報に記載の、下記一般式Iで表されるポリビニルアセタール樹脂または変性ポリビニルアセタール樹脂を挙げることができる。
【0041】
【化1】
【0042】
前記一般式I中、R1は、置換基を有していてもよいアルキル基または水素原子を表し、R2は無置換のアルキル基を表し、R3はカルボン酸基を有する脂肪族もしくは芳香族炭化水素基を表し、R4は少なくとも一つのヒドロキシ基若しくはニトリル基を有し、更に他の置換基を有していてもよい脂肪族もしくは芳香族炭化水素基を表す。n1、n2、n3、n4、およびn5は、各構成単位の重合比(モル%)を表し、n1は5〜85を、n2は1〜60を、n3は1〜20を、n4は0〜60を、n5は0〜10をそれぞれ表す。
【0043】
更に本発明において好ましい樹脂成分としては、カルボキシル基を側鎖に有するアクリル系共重合体のモノマー成分として、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、及びフマル酸から選ばれる少なくとも一種の酸成分モノマー以外に、側鎖にポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイドなどのポリアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレートモノマーを有するアクリル系共重合体は、特に顔料分散層用組成物の塗布液としての流動性を改良し、均一な薄膜の形成、また、厚みが均一な塗膜が得られ易くなるので好ましい。さらに、このアクリル系共重合体の特性を改良するために、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートやベンジルメタクリレートもモノマー成分を導入することもできる。
以上のアルカリ可溶性樹脂の酸価は、露光後の現像性や塗布性を良好にする観点から30〜200が好ましい。
【0044】
前記樹脂成分の各層中の総量としては、層固形分に対して5〜80質量%が好ましく、より好ましくは20〜60質量%である。該総量が、5質量%未満であると膜強度が低下することがあり、80質量%を超えると酸性分が多くなるために溶解性のコントロールが難しくなったり、また相対的に顔料量が少なくなるので充分な画像濃度が得られないことがある。
【0045】
−その他−
〈感光性重合成分〉
本発明に係る顔料分散層、染料溶解層は、さらに感光性重合成分の少なくとも一種を含有することが望ましい。感光性重合成分としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物が好ましく、中でも4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
【0046】
前記「少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物」としては、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、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能の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、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタ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、ペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載のポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートを挙げることができる。更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
【0047】
また、上記した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化合物として、特開平10−62986号公報においてその具体例と共に一般式(1)又は(2)として記載されたものも感光性重合成分として用いることができる。
【0048】
中でも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートおよびこれらのアクリロイル基が、エチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。
【0049】
また、オリゴマータイプも好適であり、モノマーの繰り返し単位が3〜20であるアクリル系オリゴマーが好ましい。特に、トリメチロールプロパン等のトリメチロール基を有するアルキル化合物またはペンタエリスリトールの繰り返し単位が3〜10であって、かつエーテル、エステル又はウレタンで表される結合の少なくとも一つを有し、アクリロイル基を7つ以上有する化合物が好ましい。
このアクリル系オリゴマーを用いた場合には、露光感度が大きく、重合強度が大きくなるので、現像液で現像処理する際のパターンの剥離が起こり難くなり、現像での適性時間が広がる、つまり現像ラチチュードを拡げることができる。
なお、感光性重合成分は、一種単独のみならず二種以上を組合わせて使用することができる。
【0050】
〈光重合開始剤〉
本発明に係る顔料分散層、染料溶解層には、さらに光重合開始剤の少なくとも一種を含有することができる。光重合開始剤としては、ハロメチルオキサジアゾールやハロメチル−s−トリアジン等の活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、少なくとも一種のロフィン二量体等を挙げることができる。特にはハロメチル−s−トリアジン系化合物が好ましい。以下、これらの化合物について詳述する。
【0051】
ハロメチルオキサジアゾールやハロメチル−s−トリアジン等の活性ハロゲン化合物のうち、ハロメチルオキサジアゾール化合物としては、特公昭57−6096号公報に記載の、下記一般式IIで表される2−ハロメチル−5−ビニル−1,3,4−オキサジアゾール化合物が挙げられる。
【0052】
【化2】
【0053】
前記一般式IIにおいて、Wは、置換された又は無置換のアリール基を表し、Xは水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Yは弗素原子、塩素原子又は臭素原子を表す。nは、1〜3の整数を表す。
【0054】
前記一般式IIで表される化合物の具体例としては、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、等が挙げられる。
【0055】
ハロメチル−s−トリアジン系化合物としては、特公昭59−1281号公報に記載の、下記一般式IIIで表されるビニル−ハロメチル−s−トリアジン化合物、特開昭53−133428号公報に記載の、下記一般式IVで表される2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−ハロメチル−s−トリアジン化合物および下記一般式Vで表される4−(p−アミノフェニル)−2,6−ジ−ハロメチル−s−トリアジン化合物が挙げられる。
【0056】
【化3】
【0057】
前記一般式IIIにおいて、Qは、Br又はClを表し、Pは−CQ3(QはBr又はClを表す。)、−NH2、−NHR、−N(R)2、又は−OR(ここで、Rはフェニル又はアルキル基を表す。)を表す。Wは、置換されていてもよい芳香族基、置換されていてもよい複素環式基、又は下記一般式IIIaで表される一価の基を表す。
【0058】
【化4】
【0059】
前記一般式IIIa中、Zは−O−又は−S−を表す、Rはフェニル又はアルキル基を表す。
【0060】
【化5】
【0061】
前記一般式IV中、Xは、Br又はClを表す。mおよびnは、各々独立に0〜3の整数を表す。R’は、下記一般式IVaで表される基を表す。
【0062】
【化6】
【0063】
前記一般式IVaにおいて、R1は、水素原子又はORc(Rcはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール基を表す。)を表し、R2は、Cl、Br、アルキル、アルケニル、アリール、又はアルコキシ基を表す。
【0064】
【化7】
【0065】
前記一般式Vにおいて、R1およびR2は、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、下記一般式Va又はVbで表される基を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。R3およびR4は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。XおよびYは、各々独立に、Cl又はBrを表し、互いに同一でも異なっていてもよい。mおよびnは、各々独立に、0、1又は2を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。
【0066】
【化8】
【0067】
前記一般式Va及びVb中、R5、R6、およびR7は、各々独立に、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を表す。置換アルキル基及び置換アリール基における置換基の例としては、フェニル基等のアリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、カルボアルコキシ基、カルボアリールオキシ基、アシル基、ニトロ基、ジアルキルアミノ基、スルホニル誘導体等が挙げられる。
【0068】
上記の一般式Vにおいて、R1およびR2がこれらと結合している窒素原子と共に非金属原子からなる複素環を形成してもよく、その場合、複素環としては下記に示されるものが挙げられる。
【0069】
【化9】
【0070】
前記一般式IIIで表される化合物の具体例としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル−1,3−ブタジエニル)−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、等が挙げられる。
【0071】
前記一般式IVで表される化合物の具体例としては、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−ブトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−メトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−エトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−ブトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(2−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−5−メチル−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(5−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,7−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−エトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,5−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、等が挙げられる。
【0072】
前記一般式Vで表される化合物の具体例としては、4−〔p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(フェニル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルカルボニルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N−(p−メトキシフェニル)カルボニルアミノフェニル〕2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0073】
4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0074】
4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0075】
4−(o−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、等が挙げられる。
【0076】
上記の光重合開始剤には増感剤を併用することができる。その具体例として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン、9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノン、9−アントロン、2−ブロモ−9−アントロン、2−エチル−9−アントロン、9,10−アントラキノン、2−エチル−9,10−アントラキノン、2−t−ブチル−9,10−アントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノン、キサントン、2−メチルキサントン、2−メトキシキサントン、2−メトキシキサントン、チオキサントン、ベンジル、ジベンザルアセトン、p−(ジメチルアミノ)フェニルスチリルケトン、p−(ジメチルアミノ)フェニル−p−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、p−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(またはミヒラーケトン)、p−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾアントロン等や、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物が挙げられる。
【0077】
光重合開始剤として挙げられる既述の3−アリール置換クマリン化合物としては、例えば、下記一般式VIで表される化合物が挙げられる。
【0078】
【化10】
【0079】
一般式VI中、R8は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基(好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基)を表し、R9は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、下記一般式VIaで表される基(好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、下記一般式VIaで表される基、特に好ましくは下記一般式VIaで表される基)を表す。
【0080】
また、R10およびR11は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のハロアルキル基(例えば、クロロメチル基、フロロメチル基、トリフロロメチル基など)、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)、置換されてもよい炭素数6〜10のアリール基(例えばフェニル基など)、アミノ基、−N(R16)(R17)、ハロゲン原子(例えばCl,Br,Fなど)を表す。好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、フェニル基、−N(R16)(R17)、Clである。
【0081】
前記一般式VI中のR12は、置換されてもよい炭素数6〜16のアリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、トリル基、クミル基など)を表す。置換されている場合の置換基としては、アミノ基、−N(R16)(R17)、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のハロアルキル基(例えば、クロロメチル基、フロロメチル基、トリフロロメチル基など)、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばCl,Br,Fなど)が挙げられる。
【0082】
下記一般式VIa中のR13およびR14並びに上記R16およびR17は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。R13とR14及びR16とR17は、互いに結合して窒素原子とともに複素環(例えば、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、ピラゾール環、ジアゾール環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環など)を形成してもよい。
【0083】
下記一般式VIa中のR15は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)、置換されてもよい炭素数6〜10のアリール基(例えばフェニル基など)、アミノ基、N(R16)(R17)、ハロゲン原子(例えばCl,Br,Fなど)を表す。
【0084】
前記一般式VI中のZbは、=O、=Sあるいは=C(R18)(R19)を表す。好ましくは=O、=S、=C(CN)2であり、特に好ましくは=Oである。R18およびR19は、同一でも異なっていてもよく、各々独立にシアノ基、−COOR20、−COR21を表す。R20およびR21は、各々独立に、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のハロアルキル基(例えば、クロロメチル基、フロロメチル基、トリフロロメチル基など)、置換されてもよい炭素数6〜10のアリール基(例えばフェニル基)を表す。
【0085】
3−アリール置換クマリン化合物の特に好ましいものとしては、下記一般式VIIで表される{(s−トリアジン−2−イル)アミノ}−3−アリールクマリン化合物類が挙げられる。ここで、一般式VIIにおけるR13,R14,及びR15は、一般式VIaにおけるR13,R14,及びR15と同義である。
【0086】
【化11】
【0087】
光重合開始剤として挙げられる既述のロフィン二量体は、2個のロフィン残基からなる2,4,5−トリフェニルイミダゾリル二量体を意味し、その基本構造を以下に示す。
【0088】
【化12】
【0089】
その具体例としては、2−(o−クロルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メチルメルカプトフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体等が挙げられる。
【0090】
本発明では、以上の光重合開始剤以外の他の公知の化合物も使用することができる。例えば、米国特許第2,367,660号明細書に記載のビシナールポリケトルアルドニル化合物、米国特許第2,367,661号および第2,367,670号明細書に記載のα−カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細書に記載のアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号および第2,951,758号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に記載のトリアリルイミダゾールダイマー/p−アミノフェニルケトンの組合せ、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物等が挙げられる。また、旭電化(株)製のアデカオプトマーSP−150、同151、同170、同171、同N−1717、同N1414等も重合開始剤として使用できる。
【0091】
前記光重合開始剤の各層中における含有量としては、0.1〜10.0質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜5.0質量%である。該含有量が、0.1質量%未満であると重合が進み難くなることがあり、10.0質量%を超えると膜強度が弱くなることがある。
【0092】
〈各種添加物〉
本発明に係る顔料分散層(顔料分散層用組成物)および/または染料溶解層(染料溶解層用組成物)には、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、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。
【0093】
これらの添加物の具体例としては、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の上記以外の高分子化合物;ノニオン系、カチン系、アニオン系等の界面活性剤、具体的にはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキレート、ソルビタン脂肪酸エステル(BASF社製のプルロニックL10、同L31、同L61、同L62、同10R5、同17R2、同25R2、テトロニック304、同701、同704、同901、同904、同150R1等、旭電化製のプルロニック(プルロニックTRなど)、フッ素系界面活性剤として大日本化学工業(株)製のメガファックF171、F172、F173、F177、R08、旭硝子(株)製のアサヒガードAG710、サーフロンSC−101、SC−102、SC−103、SC−104、SC−105等;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;およびポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤を挙げることができる。
【0094】
上記のようにして構成される顔料分散層は、400nm以下の波長光における分光透過率が50%以下であることが好ましい。既述のように、顔料分散層は染料溶解層の保護層としての働きをも担うので、顔料分散層の400nm以下の分光透過率を50%以下とすることで、染料溶解層の褪色等を効果的に防止して、カラーフィルタの耐光性、耐候性を向上させることができる。また、分光透過率は特に好ましくは30%以下である。
【0095】
〈溶剤〉
上記において、顔料分散層用組成物または染料溶解層用組成物の調製には、一般に溶剤を用いる。溶剤は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的に特に限定されないが、特に着色剤、樹脂成分の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
【0096】
前記溶剤としては、エステル類、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、アルキルエステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、等;
【0097】
3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等の3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、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、3−エトキシプロピオン酸エチル、等;2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル等の2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、等;ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、等;
【0098】
エーテル類、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、等;
【0099】
ケトン類、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、等;芳香族炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、等が好ましい。
【0100】
これらのうち、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメテルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等がより好ましい。これらの溶剤は、単独で用いてもあるいは二種以上組合わせて用いてもよい。
【0101】
顔料分散層用組成物および染料溶解層用組成物は、着色剤および樹脂成分(アルカリ可溶性樹脂)、並びに必要に応じて感光性重合成分や光重合開始剤、フッ素系化合物及びその他各種添加物を一般に溶剤と混合し、各種の混合機、分散機を使用して混合し、均一に分散もしくは溶解することによって調製することができる。なお、混練・分散の詳細については、T.C.Patton著”Paint Flow and Pigment Dispersion”(1964年
John Wiley and Sons社刊)等にも記載されている。
【0102】
顔料分散層用組成物および染料溶解層用組成物は、基板の上に回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布、乾燥して感放射線性層を形成し、所定のマスクパターンを介して露光し、現像液で現像することで着色パターン像を形成することによって、カラーフィルタを作製することができる。このとき必要に応じて、形成されたパターン像を加熱及び/又は露光により硬化する工程を設けることができる。
この際に使用される光若しくは放射線としては、特にg線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。
【0103】
前記基板としては、例えば、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、パイレックス(R)ガラス、石英ガラスおよびこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。これらの基板は、各画素を隔離するブラックストライプが形成されている場合もある。
【0104】
前記現像液としては、用いる顔料分散層用組成物または染料溶解層用組成物の未硬化部を溶解する一方、硬化部は溶解しない組成よりなるものであればいかなるものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。有機溶剤としては既述の溶剤が挙げられる。
【0105】
前記アルカリ性の水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム,硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように溶解したアルカリ性水溶液が好適である。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に、現像後水で洗浄する。
【0106】
本発明のカラーフィルタは、テレビ表示画面用やパソコン表示画面用などを含む液晶表示装置(LCD)や、固体撮像素子(例えばCCD、CMOSなど)等に用いられるカラーフィルタ、エレクトロルミネッセンス用カラーフィルタなどとして好適に用いることができる。
【0107】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
【0108】
(実施例1)
−染料溶解層用レジスト液(1)の調製−
・C.I.Acid yellow 42 … 10部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 44部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 20部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン … 1部
(光重合開始剤)
・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…300部
を撹拌混合して溶解し、染料溶解層用レジスト液(1)を調製した。
【0109】
−顔料分散層用レジスト液(1)の調製−
まず、下記成分を3本ロールで混練分散処理し、
・C.I.ピグメントレッド254 … 30部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・分散剤(BY−161、ビックケミー・ジャパン社製)… 2部
これに更に、下記成分を加えた後、
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22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(溶剤)…200部
【0110】
引き続いてサンドミルで一昼夜微分散処理をし、顔料の平均粒径が0.1μm以下の顔料分散液とした。得られた顔料分散液に下記成分を添加し、撹拌混合して顔料分散層用レジスト液(1)を調製した。
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 20部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン(光重合開始剤)… 1部
・界面活性剤(テトロニック150R1、BASF社製)… 0.5部
・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…150部
【0111】
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板(コーニング1737)上に、上記より得た顔料分散層用レジスト液(1)を、乾燥層厚が1.0μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、さらに純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって顔料分散層を形成した。この顔料分散層の波長400nm以下での透過率は30%以下であった。
【0112】
次に、上記より得た染料溶解層用レジスト液(1)を、上記顔料分散層の上に乾燥層厚が1.0μmとなるように更にスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、さらに純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって染料溶解層を形成した。このようにして、ガラス基板上に該基板側から顔料分散層と染料溶解層とが積層された二層構成の着色層を有する本発明のカラーフィルタ(1)を得た。
【0113】
(実施例2)
実施例1において、染料溶解層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.Acid yellow 42(10部)をC.I.Acid yellow 161(15部)に代えて染料溶解層用レジスト液(2)を調製し、顔料分散層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.ピグメントレッド254(30部)をC.I.ピグメントグリーン7(25部)に代えて顔料分散層用レジスト液(2)を調製すると共に、以下のようにして本発明のカラーフィルタ(2)を得た。
【0114】
ガラス基板(コーニング1737)上に、顔料分散層用レジスト液(2)を乾燥層厚が0.5μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射し、その後更にアルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークして第1の顔料分散層を形成した。この第1の顔料分散層の波長400nm以下での透過率は45%以下であった。次に、染料溶解層用レジスト液(2)を第1の顔料分散層の上に乾燥層厚が1.0μmとなるように更にスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射し、その後更に上記と同じアルカリ現像液CDの10%希釈液(30℃)で60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークして染料溶解層を積層した。次に、この染料溶解層上にさらに上記同様の顔料分散層用レジスト液(2)を乾燥層厚が0.5μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射し、その後上記と同じアルカリ現像液CDの10%希釈液(30℃)で60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークし、第2の顔料分散層を積層した。このようにして、ガラス基板上に該基板側から第1の顔料分散層/染料溶解層/第2の顔料分散層に積層された三層構成の着色層を有するカラーフィルタ(2)を得た。
【0115】
(実施例3)
実施例1において、染料溶解層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.Acid yellow 42(10部)をC.I.Acid Red57(30部)に代えて染料溶解層用レジスト液(3)を調製し、顔料分散層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.ピグメントレッド254(30部)をC.I.ピグメントイエロー139(10部)に代えて顔料分散層用レジスト液(3)を調製すると共に、実施例1と同様にして、本発明のカラーフィルタ(3)を得た。このときの顔料分散層の400nm以下の波長での透過率は45%以下であった。
【0116】
(比較例1)
−着色レジスト液の調製−
まず、下記成分を3本ロールで混練分散処理し、
・C.I.ピグメントレッド254 … 30部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・分散剤(BY−161、ビックケミー・ジャパン社製) … 2部
これに更に、下記成分を加えた後、
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 34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(溶剤)…200部
【0117】
引き続いてサンドミルで一昼夜微分散処理をし、顔料の平均粒径が0.1μm以下の顔料分散液とした。得られた顔料分散液に下記成分を添加し、撹拌混合して着色レジスト液を調製した。
・C.I.Acid yellow 42 … 14部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 26部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン(光重合開始剤)… 1部
・界面活性剤(テトロニック150R1、BASF社製)… 0.5部
・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…150部
【0118】
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板(コーニング1737)上に、上記より得た着色レジスト液を乾燥層厚が2.0μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって、顔料および染料を含む着色層を有する比較のカラーフィルタ(4)を得た。
【0119】
(比較例2)
−着色レジスト液の調製−
まず、下記成分を3本ロールで混練分散処理し、
・C.I.ピグメントグリーン7 … 25部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・分散剤(BY−161、ビックケミー・ジャパン社製) … 2部
これに更に、下記成分を加えた後、
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 12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(溶剤)…200部
【0120】
引き続いてサンドミルで一昼夜微分散処理をし、顔料の平均粒径が0.1μm以下の顔料分散液とした。得られた顔料分散液に下記成分を添加し、撹拌混合して着色レジスト液を調製した。
・C.I.Acid yellow 161 … 21部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 15部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン(光重合開始剤)… 1部
・界面活性剤(テトロニック150R1、BASF社製) … 0.5部・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…150部
【0121】
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板(コーニング1737)上に、上記より得た着色レジスト液を乾燥層厚が2.0μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって、顔料および染料を含む着色層を有する比較のカラーフィルタ(5)を得た。
【0122】
(比較例3)
比較例1において、着色レジスト液の調製に用いたC.I.ピグメントレッド254(30部)をC.I.ピグメントイエロー139(10部)に代え、かつC.I.Acid yellow 42(14部)をC.I.Acid Red57(15部)に代えたこと以外、比較例1と同様にして、着色レジスト液の調製およびカラーフィルタの作製を試みた。しかしながら、C.I.ピグメントイエロー139を含有する顔料分散液を調製し、これに更にC.I.Acid Red57を含む成分を添加し、撹拌混合する過程において凝集物が発生してしまい、結果的に顔料および染料が均一に分散もしくは溶解された着色レジスト液を調製することはできなかった。
【0123】
(評価)
上記より得られた本発明のカラーフィルタ(1)〜(3)並びに比較のカラーフィルタ(4)〜(5)に対し、フェードメーターを用いて1000時間照射を行なった。そして、色度計MCPD−1000(大塚電子(株)製)を用いて、各カラーフィルタの照射前後における色度変化、すなわちΔE*ab値を測定し、耐候性を評価する指標とした。ΔE*ab値の小さい方が耐光性に優れることを示す。結果は下記表1に示す。
【0124】
【表1】
【0125】
上記表1に示すように、染料溶解層の上層として、あるいは上層および下層として顔料分散層を設けたカラーフィルタ(1)〜(3)では、良好な耐候性を示した。一方、染料および顔料を混合して単層構造に構成したカラーフィルタ(4)〜(5)では、充分な耐候性は得られなかった。また、実施例3と同様の染料および顔料を混合して用いた比較例3では、凝集物が発生して均一液が得られず、カラーフィルタの作製に用いることができなかった。
【0126】
【発明の効果】
本発明によれば、着色剤として染料を含んで色純度や分光性に優れ、かつさらに耐光性や耐熱性、耐候性に特に優れると共に、成分構成による設計的制約を回避して自由度のある組成が可能なカラーフィルタを提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子や固体撮像素子などに好適であって、精細でかつ色相の良好なカラーフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
カラーフィルタは、液晶ディスプレイ(LCD)パネルに不可欠な構成部品である。この液晶ディスプレイは非常にコンパクトであり、これまでのCRTディスプレイと同等以上の性能を有することから、テレビ画面やパソコン画面およびその他の表示装置として従来のCRTディスプレイから置き換わりつつある。
【0003】
カラーフィルタは、着色剤として耐光性や耐熱性等に優れることから、有機顔料を用いた顔料分散型が主流となっている。その一方、液晶表示素子やイメージセンサー等における画像の高精細化に伴なって、粒状性の点で限界があるとされている顔料分散型ではなく、染料を溶解して含有する染料溶解型のカラーフィルタの実用化が検討されている。着色剤として染料を用いた場合、有機顔料に比して色相の選択幅が広く、しかもコントラストを高めることができる利点がある。
【0004】
しかしながら、染料は、一般に耐光性や耐熱性、耐候性の面で有機顔料に比して劣っており、実用化にあたっての一つの問題となっている。すなわち、特に紫外光で分子が分解されたり、熱や水分による分解も生じ易く、経時により次第にカラーフィルタの色度が劣化する問題があった。さらに、マイグレーションにより染料分子が他の層に移行し易いといった問題もあった。
【0005】
上記染料の特性を生かしつつ、染料における諸問題を改善する技術が種々提案されており、染料を有機顔料と併用する技術が開示されている。例えば、有機顔料と染料とを混合したカラーフィルタ(例えば、特許文献1〜2参照)や、染料を用いた画素と顔料を用いた画素とからなるカラーフィルタ(例えば、特許文献3参照)、顔料分散層を染料で着色したカラーフィルタ(例えば、特許文献4参照)等がある。これらのように、染料と有機顔料とを併用することでカラーフィルタの色純度や分光性は向上するものの、やはり耐光性や耐熱性、耐候性の点では不充分であった。また、テレビ画面などを構成するカラーフィルタにおいては高いコントラストが要求されるが、顔料系では充分なコントラスト性能を満足することはできない。
【0006】
また上記のように、有機顔料と染料とを混合するなど有機顔料および染料を併用する場合、染料はいずれの溶媒に対しても易溶性であるとは限らず、溶剤が限定されるほか、併用する種類によっては組成物の調製ができないことがあり、顔料や染料および溶剤等の種類の制限をはじめ設計上の制約が大きいといった問題もあった。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−189733号公報
【特許文献2】
特開平11−282158号公報
【特許文献3】
特開2000−66016号公報
【特許文献4】
特開平5−119211号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、カラーフィルタを構成する着色剤として染料を用いた場合に、耐光性や耐熱性、耐候性の低下を伴なわずに優れた色純度や分光性を具備すると共に、設計上の自由度が広範であるカラーフィルタは、未だ提供されるに至っていない状況にある。
【0009】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、着色剤として染料を含んで色純度や分光性に優れ、かつさらに耐光性や耐熱性、耐候性に特に優れると共に、成分構成による設計的制約を回避して自由度のある組成が可能なカラーフィルタを提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が、前記着色剤が染料である染料溶解層と前記着色剤が顔料である顔料分散層とを有する少なくとも二層からなることを特徴とするカラーフィルタである。
<2> 基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が、前記着色剤が顔料である二層の顔料分散層と前記二層の顔料分散層の間に設けられた前記着色剤が染料である染料溶解層とを有する少なくとも三層からなることを特徴とするカラーフィルタである。
【0011】
<3> 前記顔料分散層の400nm以下の波長での分光透過率が50%以下である前記<1>又は<2>に記載のカラーフィルタである。
<4> 前記顔料分散層中に分散された顔料の平均粒子径が0.1μm以下である前記<1>〜<3>のいずれかに記載のカラーフィルタである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のカラーフィルタにおいては、基板上に設けられた着色層が、染料を含む染料溶解層と顔料を含む顔料分散層とで構成され、染料溶解層からみて基板側およびその逆側の少なくとも一方に顔料分散層が設けられることを特徴とするものである。以下、本発明のカラーフィルタについて詳細に説明する。
【0013】
本発明のカラーフィルタは、基板上に着色剤および樹脂成分を少なくとも含む着色層を有するものであり、下記第1または第2の態様に構成される。各々の態様に係る着色層は、着色剤および樹脂成分、並びに必要に応じて感光性重合成分や光重合開始剤などの後述する他の成分を用いて構成することができる。
【0014】
本発明の第1の態様のカラーフィルタは、基板上に、染料および樹脂成分を含む染料溶解層と顔料および樹脂成分を含む顔料分散層とを有し、更に必要に応じ他の層を有して少なくとも二層の積層構造に構成したものである。染料溶解層と顔料分散層とはいずれも二層以上有していてもよい。本態様に構成することで、染料溶解層に近設(例えば染料溶解層が曝光される側の染料溶解層の上層として積層)された顔料分散層は、着色層であると共に、必ずしも紫外線吸収剤などの他成分を別途用いることなく紫外線等の光吸収や耐熱等を担う保護層としての機能をも兼備するため、染料による色純度や分光性等の色特性や高精細性を具えながら、同時に耐光性や耐熱性、耐候性をも向上させることができる。したがって、顔料分散層は、光や熱等の耐性向上など所望の目的等に応じて、染料溶解層からみて基板側または基板側と逆側のいずれに設けることもできる。また、テレビ画面用途など、充分なコントラスが要求される分野に適用することが可能となる。
【0015】
本発明の第2の態様のカラーフィルタは、基板上に、顔料および樹脂成分を含む二層の顔料分散層と、前記二層の顔料分散層の間に配置された染料および樹脂成分を含む染料溶解層とを有し、更に必要に応じ他の層を有して少なくとも三層の積層構造に構成したものである。すなわち、染料溶解層が顔料分散層間に配置された顔料分散層/染料溶解層/顔料分散層の構成を有し、この層間にはさらに染料溶解層もしくは顔料分散層または中間層等の他の層が設けられていてもよい。本態様に構成することで、第1の態様と同様に顔料分散層に染料溶解層を保護する保護層としての機能を兼備させることができ、さらに表示画像を視認する側のみならず、該側と逆側、例えば液晶表示素子を構成した場合の内部バックライトで照射される側からの曝光(紫外線など)による褪色等をも回避でき、より耐光性を向上し得ると共に、耐熱性および耐候性をも良化させることができる。また、顔料及び染料を混合した単層構造に比し、水分の浸透を抑止して染料分子の分解を効果的に防止することができる。また、テレビ画面用途など、充分なコントラスが要求される分野への適用に有用である。
【0016】
また、上記の第1および第2の態様のように、着色層を染料溶解層と顔料分散層とで構成し、顔料と染料との混合を行なわないため、組成上顔料や染料および溶剤等の構成成分の選択が制約されることがなく、設計上の色特性の自由度を向上させることができる。すなわち、顔料、染料の各々に適合した設計が可能となる。特に染料はその種類によって使用可能な溶剤が限られる場合が多いが、かかる点でも溶剤の選択が制約されることがなく、設計上の自由度を拡げることができる。
【0017】
以下、顔料分散層および染料溶解層を構成する各成分について詳述する。
顔料分散層は、着色剤としての顔料、樹脂成分、および必要に応じ他の成分を用いて構成することができ、染料溶解層は、着色剤としての染料、樹脂成分、および必要に応じ他の成分を用いて構成することができる。
【0018】
−顔料−
本発明に係る顔料分散層は、一種または二種以上の顔料を含有し、該顔料としては従来公知の種々の顔料の中から適宜選択することができる。すなわち、従来公知の種々の無機顔料または有機顔料を用いることができる。また、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、顔料は無機顔料と有機顔料のいずれであってもなるべく細かいものがよく、ハンドリング性をも考慮すると、平均粒子径として0.1μm以下が好ましく、0.01〜0.1μmがより好ましく、0.01〜0.05μmが最も好ましい。
【0019】
以下、前記有機顔料の具体例を示す。すなわち、
C.I.ピグメントイエロー 11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199;
C.I.ピグメントオレンジ 36,38,43,71;
C.I.ピグメントレッド 81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,209,220,224,242,254,255,264,270;
C.I.ピグメントバイオレット 19,23,32,39;
C.I.ピグメントブルー 1,2,15,15:1,15:3,15:6,16,22,60,66,80;
C.I.ピグメントグリーン 7,36,37;
C.I.ピグメントブラウン 25,28;
等を挙げることができる。但し、本発明においてはこれらに限定されるものではない。
【0020】
上記の各種有機顔料の中でも、本発明において更に好ましい顔料として、以下の有機顔料が挙げられる。
C.I.ピグメントイエロー 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C.I.ピグメントオレンジ 36,71;
C.I.ピグメントレッド 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C.I.ピグメントバイオレット 19,23,32;
C.I.ピグメントブルー 15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;
C.I.ピグメントグリーン 7,36;
【0021】
また、上記の有機顔料は、単独でまたは色純度を高める観点から種々組合せて用いることができ、一般に二種以上の顔料を混合して調色することができる。
また、前記顔料は、後述する樹脂成分や溶剤等の他の成分と共に分散し、例えば顔料分散層形成用の組成物(以下、「顔料分散層用組成物」ということがある。)として用いることができる。
【0022】
次に、顔料の処理法について説明する。一般に、顔料は合成後、種々の方法で乾燥が行なわれ、通常は水媒体から乾燥させて粉末体として供給されるが、水が乾燥するには大きな蒸発潜熱を必要とし、乾燥粉末とするには大きな熱エネルギーを与える。そのため、顔料は一次粒子が集合した凝集体(二次粒子)を形成しているのが普通であり、かかる凝集体を形成している顔料を微粒子に分散するのは容易ではない。そのため、顔料を微細化する方法として、ソルトミリングや顔料をあらかじめ種々の樹脂で処理しておくことが望ましい。ここでの樹脂としては、後述のアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。
【0023】
処理の方法としては、フラッシング処理やニーダー、エクストルーダー、ボールミル、2本または3本ロールミル等による混練方法がある。このうち、フラッシング処理や2本または3本ロールミルによる混練法が微粒子化に好適である。
前記フラッシング処理は、通常顔料の水分散液と水と混和しない溶媒に溶解した樹脂溶液を混合し、水媒体中から有機媒体中に顔料を抽出し、顔料を樹脂で処理する方法である。この方法によれば、顔料の乾燥を経ることがないので、顔料の凝集を防ぐことができ、分散が容易となる。また、上記の2本または3本ロールミルによる混練では、顔料と樹脂または樹脂の溶液とを混合した後、高いシェア(せん断力)をかけながら、顔料と樹脂を混練することによって顔料表面に樹脂をコーティングすることにより顔料を処理する方法である。この過程で凝集していた顔料粒子はより低次の凝集体から一次粒子にまで分散される。
【0024】
また、あらかじめアクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、マレイン酸樹脂、エチルセルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂等で処理した加工顔料として用いることもできる。この加工顔料の形態としては、樹脂と顔料が均一に分散している粉末、ペースト状、ペレット状、ペースト状が好ましい。また、樹脂がゲル化した不均一な塊状のものは好ましくない。
【0025】
前記無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩などの金属化合物が挙げられ、具体的には、鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、および前記各金属の複合酸化物を挙げることができる。
【0026】
前記顔料の顔料分散層中における含有量は特に制限されるものではないが、30〜60質量%が好ましく、より好ましくは35〜55質量%である。該含有量が、30質量%未満であるとカラーフィルタとしての適度な色度が得られないことがあり、60質量%を超えると照射時の光硬化が充分に行なわれず、カラーフィルタとしての強度が低下したり、アルカリ現像時の現像ラチチュードが狭くなることがある。なお、上記の顔料と共に本発明の効果を損なわない範囲で後述する染料を更に含んでいてもよい。
【0027】
顔料分散層の形成に際し、上記顔料の分散性を向上させる目的で従来公知の顔料分散剤や界面活性剤を併用することができる。顔料分散剤や界面活性剤としては、多種の化合物が挙げられるが、例えば、フタロシアニン誘導体(エフカ社製のEFKA−745)、ソルスパース5000(ゼネカ社製);オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業社製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社油脂化学工業社製)、W001(裕商社製)等のカチオン系界面活性剤;ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤;エフトップEF301、同EF303、同EF352(新秋田化成(株)製)、メガファックF−141、同F−142、同F−143、同F−144(大日本インキ化学工業(株)製);W004、W005、W017(裕商社製)等のアニオン系界面活性剤;EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(以上、森下産業社製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(サンノプコ社製)等の高分子分散剤;ソルスパース3000、同5000、同9000、同12000、同13240、同13940、同17000、同24000、同26000、同28000などの各種ソルスパース分散剤(ゼネカ社製);アデカプルロニックL31,同F38,同L42,同L44,同L61,同L64,同F68,同L72,同P95,同F77,同P84,同F87、同P94,同L101,同P103,同F108、同L121、同P−123(旭電化社製)、およびイソネットS−20(三洋化成社製)、などが挙げられる。
【0028】
−染料−
本発明に係る染料溶解層は、一種または二種以上の染料を含有し、該染料としては特に制限はなく、従来カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報、特開平8−211599号公報、特開平4−249549号公報、特開平10−123316号公報、特開平11−302283号公報、特開平7−286107号公報、特開2001−4823号公報、特開平ー94821号公報、特開平8−15522号公報、特開平8−29771号公報、特開平8−146215号公報、特開平11−343437号公報、特開平8−62416号公報、特開2002−14220号公報、特開2002−14221号公報、特開2002−14222号公報、特開2002−14223号公報、特開平8−302224号公報、特開平8−73758号公報、特開平8−179120号公報、特開平8−151531号公報、等に開示されている色素が挙げられる。
【0029】
化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、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、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、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、等の染料が使用できる。
【0030】
水またはアルカリ現像を行なうレジスト系に構成された場合には、現像により樹脂成分および/または染料を完全に除去するという点で、酸性染料および/またはその誘導体が好適に使用できる場合がある。その他、直接染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料、および/または、これらの誘導体等も酸性染料として有用に使用することができる。
【0031】
以下、上記の酸性染料について説明する。
酸性染料は、スルホン酸やカルボン酸等の酸性基を有するものであれば特に限定はなく、染料溶解層形成用の組成物(以下、「染料溶解層用組成物」ということがある。)の調製や現像処理に用いる溶剤や現像液に対する溶解性、塩基性化合物との塩形成性、吸光度、染料溶解層用組成物中の他の成分との相互作用、耐光性、耐熱性等の必要とされる性能の全てを考慮して選択される。
【0032】
以下、酸性染料の具体例を挙げるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。例えば、
acid alizarin violet N;
acid black 1,2,24,48;
acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40,45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1;
acid chrome violet K;
acid Fuchsin;
acid green 1,3,5,9,16,25,27,50;
acid orange 6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95;
acid red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274;
acid violet 6B,7,9,17,19;
acid yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,161,184,243;
Food Yellow 3;
等、及びこれら染料の誘導体が挙げられる。
【0033】
上記の中でも特に、acid black 24;
acid blue 23,25,29,62,80,86,87,92,138,158,182,243,324:1;
acid orange 8,51,56,74,63,74;
acid red 1,4,8,34,37,42,52,57,80,97,114,143,145,151,183,217;
acid violet 7;
acid yellow 17,25,29,34,42,72,76,99,111,112,114,116,161,184,243;
acid green 25;
等、及びこれら染料の誘導体が好ましい。
【0034】
また、上記以外の、アゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の酸性染料も好ましく、C.I.Solvent Blue 44,38、C.I.Solvent Orange45、Rhodamine B、Rhodamine 110、2,7−Naphthalenedisulfonic acid,3−[(5−chloro−2−phenoxyphenyl)hydrazono]−3,4−dihydro−4−oxo−5−[(phenylsulfonyl)amino]−、等の酸性染料およびこれら染料の誘導体も好ましく用いられる。
【0035】
前記染料の染料溶解層中における含有量としては、5〜60重量%が好ましく、10〜50重量%がより好ましく、20〜40重量%が特に好ましい。なお、前記染料と共に本発明の効果を損なわない範囲で既述の顔料を更に含んでいてもよい。
【0036】
−樹脂成分−
樹脂成分としては、アルカリ可溶性樹脂の少なくとも一種を含有する。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、線状有機高分子重合体で、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。
【0037】
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、また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挙げられる。上記のほか、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの等も有用である。
【0038】
これらの中でも特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体が好適である。このほか、可溶性ポリマーとして、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等も有用である。また、硬化膜の強度をあげる点では、アルコール可溶性ナイロンや2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロルヒドリンのポリエーテルなども有用である。これらのポリマーは任意の量で混合して用いることができる。
【0039】
また、特開平7−140654号公報に記載の、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクレート/メタクリル酸共重合体などが挙げられる。
【0040】
さらに、特開平9−258445号公報に記載の、下記一般式Iで表されるポリビニルアセタール樹脂または変性ポリビニルアセタール樹脂を挙げることができる。
【0041】
【化1】
【0042】
前記一般式I中、R1は、置換基を有していてもよいアルキル基または水素原子を表し、R2は無置換のアルキル基を表し、R3はカルボン酸基を有する脂肪族もしくは芳香族炭化水素基を表し、R4は少なくとも一つのヒドロキシ基若しくはニトリル基を有し、更に他の置換基を有していてもよい脂肪族もしくは芳香族炭化水素基を表す。n1、n2、n3、n4、およびn5は、各構成単位の重合比(モル%)を表し、n1は5〜85を、n2は1〜60を、n3は1〜20を、n4は0〜60を、n5は0〜10をそれぞれ表す。
【0043】
更に本発明において好ましい樹脂成分としては、カルボキシル基を側鎖に有するアクリル系共重合体のモノマー成分として、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、及びフマル酸から選ばれる少なくとも一種の酸成分モノマー以外に、側鎖にポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイドなどのポリアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレートモノマーを有するアクリル系共重合体は、特に顔料分散層用組成物の塗布液としての流動性を改良し、均一な薄膜の形成、また、厚みが均一な塗膜が得られ易くなるので好ましい。さらに、このアクリル系共重合体の特性を改良するために、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートやベンジルメタクリレートもモノマー成分を導入することもできる。
以上のアルカリ可溶性樹脂の酸価は、露光後の現像性や塗布性を良好にする観点から30〜200が好ましい。
【0044】
前記樹脂成分の各層中の総量としては、層固形分に対して5〜80質量%が好ましく、より好ましくは20〜60質量%である。該総量が、5質量%未満であると膜強度が低下することがあり、80質量%を超えると酸性分が多くなるために溶解性のコントロールが難しくなったり、また相対的に顔料量が少なくなるので充分な画像濃度が得られないことがある。
【0045】
−その他−
〈感光性重合成分〉
本発明に係る顔料分散層、染料溶解層は、さらに感光性重合成分の少なくとも一種を含有することが望ましい。感光性重合成分としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物が好ましく、中でも4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
【0046】
前記「少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物」としては、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、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能の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、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタ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、ペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載のポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートを挙げることができる。更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
【0047】
また、上記した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化合物として、特開平10−62986号公報においてその具体例と共に一般式(1)又は(2)として記載されたものも感光性重合成分として用いることができる。
【0048】
中でも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートおよびこれらのアクリロイル基が、エチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。
【0049】
また、オリゴマータイプも好適であり、モノマーの繰り返し単位が3〜20であるアクリル系オリゴマーが好ましい。特に、トリメチロールプロパン等のトリメチロール基を有するアルキル化合物またはペンタエリスリトールの繰り返し単位が3〜10であって、かつエーテル、エステル又はウレタンで表される結合の少なくとも一つを有し、アクリロイル基を7つ以上有する化合物が好ましい。
このアクリル系オリゴマーを用いた場合には、露光感度が大きく、重合強度が大きくなるので、現像液で現像処理する際のパターンの剥離が起こり難くなり、現像での適性時間が広がる、つまり現像ラチチュードを拡げることができる。
なお、感光性重合成分は、一種単独のみならず二種以上を組合わせて使用することができる。
【0050】
〈光重合開始剤〉
本発明に係る顔料分散層、染料溶解層には、さらに光重合開始剤の少なくとも一種を含有することができる。光重合開始剤としては、ハロメチルオキサジアゾールやハロメチル−s−トリアジン等の活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、少なくとも一種のロフィン二量体等を挙げることができる。特にはハロメチル−s−トリアジン系化合物が好ましい。以下、これらの化合物について詳述する。
【0051】
ハロメチルオキサジアゾールやハロメチル−s−トリアジン等の活性ハロゲン化合物のうち、ハロメチルオキサジアゾール化合物としては、特公昭57−6096号公報に記載の、下記一般式IIで表される2−ハロメチル−5−ビニル−1,3,4−オキサジアゾール化合物が挙げられる。
【0052】
【化2】
【0053】
前記一般式IIにおいて、Wは、置換された又は無置換のアリール基を表し、Xは水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Yは弗素原子、塩素原子又は臭素原子を表す。nは、1〜3の整数を表す。
【0054】
前記一般式IIで表される化合物の具体例としては、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、等が挙げられる。
【0055】
ハロメチル−s−トリアジン系化合物としては、特公昭59−1281号公報に記載の、下記一般式IIIで表されるビニル−ハロメチル−s−トリアジン化合物、特開昭53−133428号公報に記載の、下記一般式IVで表される2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−ハロメチル−s−トリアジン化合物および下記一般式Vで表される4−(p−アミノフェニル)−2,6−ジ−ハロメチル−s−トリアジン化合物が挙げられる。
【0056】
【化3】
【0057】
前記一般式IIIにおいて、Qは、Br又はClを表し、Pは−CQ3(QはBr又はClを表す。)、−NH2、−NHR、−N(R)2、又は−OR(ここで、Rはフェニル又はアルキル基を表す。)を表す。Wは、置換されていてもよい芳香族基、置換されていてもよい複素環式基、又は下記一般式IIIaで表される一価の基を表す。
【0058】
【化4】
【0059】
前記一般式IIIa中、Zは−O−又は−S−を表す、Rはフェニル又はアルキル基を表す。
【0060】
【化5】
【0061】
前記一般式IV中、Xは、Br又はClを表す。mおよびnは、各々独立に0〜3の整数を表す。R’は、下記一般式IVaで表される基を表す。
【0062】
【化6】
【0063】
前記一般式IVaにおいて、R1は、水素原子又はORc(Rcはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール基を表す。)を表し、R2は、Cl、Br、アルキル、アルケニル、アリール、又はアルコキシ基を表す。
【0064】
【化7】
【0065】
前記一般式Vにおいて、R1およびR2は、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、下記一般式Va又はVbで表される基を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。R3およびR4は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。XおよびYは、各々独立に、Cl又はBrを表し、互いに同一でも異なっていてもよい。mおよびnは、各々独立に、0、1又は2を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。
【0066】
【化8】
【0067】
前記一般式Va及びVb中、R5、R6、およびR7は、各々独立に、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を表す。置換アルキル基及び置換アリール基における置換基の例としては、フェニル基等のアリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、カルボアルコキシ基、カルボアリールオキシ基、アシル基、ニトロ基、ジアルキルアミノ基、スルホニル誘導体等が挙げられる。
【0068】
上記の一般式Vにおいて、R1およびR2がこれらと結合している窒素原子と共に非金属原子からなる複素環を形成してもよく、その場合、複素環としては下記に示されるものが挙げられる。
【0069】
【化9】
【0070】
前記一般式IIIで表される化合物の具体例としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル−1,3−ブタジエニル)−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、等が挙げられる。
【0071】
前記一般式IVで表される化合物の具体例としては、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−ブトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−メトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−エトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−ブトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(2−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−5−メチル−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(5−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,7−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−エトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,5−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、等が挙げられる。
【0072】
前記一般式Vで表される化合物の具体例としては、4−〔p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(フェニル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルカルボニルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N−(p−メトキシフェニル)カルボニルアミノフェニル〕2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0073】
4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0074】
4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0075】
4−(o−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、等が挙げられる。
【0076】
上記の光重合開始剤には増感剤を併用することができる。その具体例として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン、9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノン、9−アントロン、2−ブロモ−9−アントロン、2−エチル−9−アントロン、9,10−アントラキノン、2−エチル−9,10−アントラキノン、2−t−ブチル−9,10−アントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノン、キサントン、2−メチルキサントン、2−メトキシキサントン、2−メトキシキサントン、チオキサントン、ベンジル、ジベンザルアセトン、p−(ジメチルアミノ)フェニルスチリルケトン、p−(ジメチルアミノ)フェニル−p−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、p−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(またはミヒラーケトン)、p−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾアントロン等や、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物が挙げられる。
【0077】
光重合開始剤として挙げられる既述の3−アリール置換クマリン化合物としては、例えば、下記一般式VIで表される化合物が挙げられる。
【0078】
【化10】
【0079】
一般式VI中、R8は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基(好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基)を表し、R9は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、下記一般式VIaで表される基(好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、下記一般式VIaで表される基、特に好ましくは下記一般式VIaで表される基)を表す。
【0080】
また、R10およびR11は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のハロアルキル基(例えば、クロロメチル基、フロロメチル基、トリフロロメチル基など)、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)、置換されてもよい炭素数6〜10のアリール基(例えばフェニル基など)、アミノ基、−N(R16)(R17)、ハロゲン原子(例えばCl,Br,Fなど)を表す。好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、フェニル基、−N(R16)(R17)、Clである。
【0081】
前記一般式VI中のR12は、置換されてもよい炭素数6〜16のアリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、トリル基、クミル基など)を表す。置換されている場合の置換基としては、アミノ基、−N(R16)(R17)、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のハロアルキル基(例えば、クロロメチル基、フロロメチル基、トリフロロメチル基など)、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばCl,Br,Fなど)が挙げられる。
【0082】
下記一般式VIa中のR13およびR14並びに上記R16およびR17は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)を表し、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。R13とR14及びR16とR17は、互いに結合して窒素原子とともに複素環(例えば、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、ピラゾール環、ジアゾール環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環など)を形成してもよい。
【0083】
下記一般式VIa中のR15は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)、置換されてもよい炭素数6〜10のアリール基(例えばフェニル基など)、アミノ基、N(R16)(R17)、ハロゲン原子(例えばCl,Br,Fなど)を表す。
【0084】
前記一般式VI中のZbは、=O、=Sあるいは=C(R18)(R19)を表す。好ましくは=O、=S、=C(CN)2であり、特に好ましくは=Oである。R18およびR19は、同一でも異なっていてもよく、各々独立にシアノ基、−COOR20、−COR21を表す。R20およびR21は、各々独立に、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基など)、炭素数1〜8のハロアルキル基(例えば、クロロメチル基、フロロメチル基、トリフロロメチル基など)、置換されてもよい炭素数6〜10のアリール基(例えばフェニル基)を表す。
【0085】
3−アリール置換クマリン化合物の特に好ましいものとしては、下記一般式VIIで表される{(s−トリアジン−2−イル)アミノ}−3−アリールクマリン化合物類が挙げられる。ここで、一般式VIIにおけるR13,R14,及びR15は、一般式VIaにおけるR13,R14,及びR15と同義である。
【0086】
【化11】
【0087】
光重合開始剤として挙げられる既述のロフィン二量体は、2個のロフィン残基からなる2,4,5−トリフェニルイミダゾリル二量体を意味し、その基本構造を以下に示す。
【0088】
【化12】
【0089】
その具体例としては、2−(o−クロルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メチルメルカプトフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体等が挙げられる。
【0090】
本発明では、以上の光重合開始剤以外の他の公知の化合物も使用することができる。例えば、米国特許第2,367,660号明細書に記載のビシナールポリケトルアルドニル化合物、米国特許第2,367,661号および第2,367,670号明細書に記載のα−カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細書に記載のアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号および第2,951,758号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に記載のトリアリルイミダゾールダイマー/p−アミノフェニルケトンの組合せ、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物等が挙げられる。また、旭電化(株)製のアデカオプトマーSP−150、同151、同170、同171、同N−1717、同N1414等も重合開始剤として使用できる。
【0091】
前記光重合開始剤の各層中における含有量としては、0.1〜10.0質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜5.0質量%である。該含有量が、0.1質量%未満であると重合が進み難くなることがあり、10.0質量%を超えると膜強度が弱くなることがある。
【0092】
〈各種添加物〉
本発明に係る顔料分散層(顔料分散層用組成物)および/または染料溶解層(染料溶解層用組成物)には、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、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。
【0093】
これらの添加物の具体例としては、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の上記以外の高分子化合物;ノニオン系、カチン系、アニオン系等の界面活性剤、具体的にはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキレート、ソルビタン脂肪酸エステル(BASF社製のプルロニックL10、同L31、同L61、同L62、同10R5、同17R2、同25R2、テトロニック304、同701、同704、同901、同904、同150R1等、旭電化製のプルロニック(プルロニックTRなど)、フッ素系界面活性剤として大日本化学工業(株)製のメガファックF171、F172、F173、F177、R08、旭硝子(株)製のアサヒガードAG710、サーフロンSC−101、SC−102、SC−103、SC−104、SC−105等;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;およびポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤を挙げることができる。
【0094】
上記のようにして構成される顔料分散層は、400nm以下の波長光における分光透過率が50%以下であることが好ましい。既述のように、顔料分散層は染料溶解層の保護層としての働きをも担うので、顔料分散層の400nm以下の分光透過率を50%以下とすることで、染料溶解層の褪色等を効果的に防止して、カラーフィルタの耐光性、耐候性を向上させることができる。また、分光透過率は特に好ましくは30%以下である。
【0095】
〈溶剤〉
上記において、顔料分散層用組成物または染料溶解層用組成物の調製には、一般に溶剤を用いる。溶剤は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的に特に限定されないが、特に着色剤、樹脂成分の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
【0096】
前記溶剤としては、エステル類、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、アルキルエステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、等;
【0097】
3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等の3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、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、3−エトキシプロピオン酸エチル、等;2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル等の2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、等;ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、等;
【0098】
エーテル類、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、等;
【0099】
ケトン類、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、等;芳香族炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、等が好ましい。
【0100】
これらのうち、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメテルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等がより好ましい。これらの溶剤は、単独で用いてもあるいは二種以上組合わせて用いてもよい。
【0101】
顔料分散層用組成物および染料溶解層用組成物は、着色剤および樹脂成分(アルカリ可溶性樹脂)、並びに必要に応じて感光性重合成分や光重合開始剤、フッ素系化合物及びその他各種添加物を一般に溶剤と混合し、各種の混合機、分散機を使用して混合し、均一に分散もしくは溶解することによって調製することができる。なお、混練・分散の詳細については、T.C.Patton著”Paint Flow and Pigment Dispersion”(1964年
John Wiley and Sons社刊)等にも記載されている。
【0102】
顔料分散層用組成物および染料溶解層用組成物は、基板の上に回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布、乾燥して感放射線性層を形成し、所定のマスクパターンを介して露光し、現像液で現像することで着色パターン像を形成することによって、カラーフィルタを作製することができる。このとき必要に応じて、形成されたパターン像を加熱及び/又は露光により硬化する工程を設けることができる。
この際に使用される光若しくは放射線としては、特にg線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。
【0103】
前記基板としては、例えば、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、パイレックス(R)ガラス、石英ガラスおよびこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。これらの基板は、各画素を隔離するブラックストライプが形成されている場合もある。
【0104】
前記現像液としては、用いる顔料分散層用組成物または染料溶解層用組成物の未硬化部を溶解する一方、硬化部は溶解しない組成よりなるものであればいかなるものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。有機溶剤としては既述の溶剤が挙げられる。
【0105】
前記アルカリ性の水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム,硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように溶解したアルカリ性水溶液が好適である。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に、現像後水で洗浄する。
【0106】
本発明のカラーフィルタは、テレビ表示画面用やパソコン表示画面用などを含む液晶表示装置(LCD)や、固体撮像素子(例えばCCD、CMOSなど)等に用いられるカラーフィルタ、エレクトロルミネッセンス用カラーフィルタなどとして好適に用いることができる。
【0107】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
【0108】
(実施例1)
−染料溶解層用レジスト液(1)の調製−
・C.I.Acid yellow 42 … 10部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 44部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 20部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン … 1部
(光重合開始剤)
・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…300部
を撹拌混合して溶解し、染料溶解層用レジスト液(1)を調製した。
【0109】
−顔料分散層用レジスト液(1)の調製−
まず、下記成分を3本ロールで混練分散処理し、
・C.I.ピグメントレッド254 … 30部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・分散剤(BY−161、ビックケミー・ジャパン社製)… 2部
これに更に、下記成分を加えた後、
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22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(溶剤)…200部
【0110】
引き続いてサンドミルで一昼夜微分散処理をし、顔料の平均粒径が0.1μm以下の顔料分散液とした。得られた顔料分散液に下記成分を添加し、撹拌混合して顔料分散層用レジスト液(1)を調製した。
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 20部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン(光重合開始剤)… 1部
・界面活性剤(テトロニック150R1、BASF社製)… 0.5部
・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…150部
【0111】
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板(コーニング1737)上に、上記より得た顔料分散層用レジスト液(1)を、乾燥層厚が1.0μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、さらに純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって顔料分散層を形成した。この顔料分散層の波長400nm以下での透過率は30%以下であった。
【0112】
次に、上記より得た染料溶解層用レジスト液(1)を、上記顔料分散層の上に乾燥層厚が1.0μmとなるように更にスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、さらに純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって染料溶解層を形成した。このようにして、ガラス基板上に該基板側から顔料分散層と染料溶解層とが積層された二層構成の着色層を有する本発明のカラーフィルタ(1)を得た。
【0113】
(実施例2)
実施例1において、染料溶解層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.Acid yellow 42(10部)をC.I.Acid yellow 161(15部)に代えて染料溶解層用レジスト液(2)を調製し、顔料分散層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.ピグメントレッド254(30部)をC.I.ピグメントグリーン7(25部)に代えて顔料分散層用レジスト液(2)を調製すると共に、以下のようにして本発明のカラーフィルタ(2)を得た。
【0114】
ガラス基板(コーニング1737)上に、顔料分散層用レジスト液(2)を乾燥層厚が0.5μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射し、その後更にアルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークして第1の顔料分散層を形成した。この第1の顔料分散層の波長400nm以下での透過率は45%以下であった。次に、染料溶解層用レジスト液(2)を第1の顔料分散層の上に乾燥層厚が1.0μmとなるように更にスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射し、その後更に上記と同じアルカリ現像液CDの10%希釈液(30℃)で60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークして染料溶解層を積層した。次に、この染料溶解層上にさらに上記同様の顔料分散層用レジスト液(2)を乾燥層厚が0.5μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射し、その後上記と同じアルカリ現像液CDの10%希釈液(30℃)で60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークし、第2の顔料分散層を積層した。このようにして、ガラス基板上に該基板側から第1の顔料分散層/染料溶解層/第2の顔料分散層に積層された三層構成の着色層を有するカラーフィルタ(2)を得た。
【0115】
(実施例3)
実施例1において、染料溶解層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.Acid yellow 42(10部)をC.I.Acid Red57(30部)に代えて染料溶解層用レジスト液(3)を調製し、顔料分散層用レジスト液(1)の調製に用いたC.I.ピグメントレッド254(30部)をC.I.ピグメントイエロー139(10部)に代えて顔料分散層用レジスト液(3)を調製すると共に、実施例1と同様にして、本発明のカラーフィルタ(3)を得た。このときの顔料分散層の400nm以下の波長での透過率は45%以下であった。
【0116】
(比較例1)
−着色レジスト液の調製−
まず、下記成分を3本ロールで混練分散処理し、
・C.I.ピグメントレッド254 … 30部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・分散剤(BY−161、ビックケミー・ジャパン社製) … 2部
これに更に、下記成分を加えた後、
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 34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(溶剤)…200部
【0117】
引き続いてサンドミルで一昼夜微分散処理をし、顔料の平均粒径が0.1μm以下の顔料分散液とした。得られた顔料分散液に下記成分を添加し、撹拌混合して着色レジスト液を調製した。
・C.I.Acid yellow 42 … 14部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 26部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン(光重合開始剤)… 1部
・界面活性剤(テトロニック150R1、BASF社製)… 0.5部
・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…150部
【0118】
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板(コーニング1737)上に、上記より得た着色レジスト液を乾燥層厚が2.0μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって、顔料および染料を含む着色層を有する比較のカラーフィルタ(4)を得た。
【0119】
(比較例2)
−着色レジスト液の調製−
まず、下記成分を3本ロールで混練分散処理し、
・C.I.ピグメントグリーン7 … 25部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 22部
(固形分50%、重量平均分子量30000)
・分散剤(BY−161、ビックケミー・ジャパン社製) … 2部
これに更に、下記成分を加えた後、
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(70/30[モル比])の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 … 12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(溶剤)…200部
【0120】
引き続いてサンドミルで一昼夜微分散処理をし、顔料の平均粒径が0.1μm以下の顔料分散液とした。得られた顔料分散液に下記成分を添加し、撹拌混合して着色レジスト液を調製した。
・C.I.Acid yellow 161 … 21部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 15部
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]2、6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン(光重合開始剤)… 1部
・界面活性剤(テトロニック150R1、BASF社製) … 0.5部・フッ素系化合物 … 0.01部
(F−143、大日本インキ化学工業(株)製)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤)…150部
【0121】
−カラーフィルタの作製−
ガラス基板(コーニング1737)上に、上記より得た着色レジスト液を乾燥層厚が2.0μmとなるようにスピンコートし、オーブンを用いて90℃で60秒間プリベークした後、マスクを通して200mJ/cm2の露光量(照度20mW/cm2)で照射した。照射後、アルカリ現像液CD(富士フイルムアーチ(株)製)の10%希釈液を用いて30℃にて60秒間現像を行ない、純水でリンスした後、さらにオーブンを用いて220℃で60分間ポストベークを行なって、顔料および染料を含む着色層を有する比較のカラーフィルタ(5)を得た。
【0122】
(比較例3)
比較例1において、着色レジスト液の調製に用いたC.I.ピグメントレッド254(30部)をC.I.ピグメントイエロー139(10部)に代え、かつC.I.Acid yellow 42(14部)をC.I.Acid Red57(15部)に代えたこと以外、比較例1と同様にして、着色レジスト液の調製およびカラーフィルタの作製を試みた。しかしながら、C.I.ピグメントイエロー139を含有する顔料分散液を調製し、これに更にC.I.Acid Red57を含む成分を添加し、撹拌混合する過程において凝集物が発生してしまい、結果的に顔料および染料が均一に分散もしくは溶解された着色レジスト液を調製することはできなかった。
【0123】
(評価)
上記より得られた本発明のカラーフィルタ(1)〜(3)並びに比較のカラーフィルタ(4)〜(5)に対し、フェードメーターを用いて1000時間照射を行なった。そして、色度計MCPD−1000(大塚電子(株)製)を用いて、各カラーフィルタの照射前後における色度変化、すなわちΔE*ab値を測定し、耐候性を評価する指標とした。ΔE*ab値の小さい方が耐光性に優れることを示す。結果は下記表1に示す。
【0124】
【表1】
【0125】
上記表1に示すように、染料溶解層の上層として、あるいは上層および下層として顔料分散層を設けたカラーフィルタ(1)〜(3)では、良好な耐候性を示した。一方、染料および顔料を混合して単層構造に構成したカラーフィルタ(4)〜(5)では、充分な耐候性は得られなかった。また、実施例3と同様の染料および顔料を混合して用いた比較例3では、凝集物が発生して均一液が得られず、カラーフィルタの作製に用いることができなかった。
【0126】
【発明の効果】
本発明によれば、着色剤として染料を含んで色純度や分光性に優れ、かつさらに耐光性や耐熱性、耐候性に特に優れると共に、成分構成による設計的制約を回避して自由度のある組成が可能なカラーフィルタを提供することができる。
Claims (4)
- 基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が、前記着色剤が染料である染料溶解層と前記着色剤が顔料である顔料分散層とを有する少なくとも二層からなることを特徴とするカラーフィルタ。
- 基板上に着色剤および樹脂成分を含む着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層が、前記着色剤が顔料である二層の顔料分散層と前記二層の顔料分散層の間に設けられた前記着色剤が染料である染料溶解層とを有する少なくとも三層からなることを特徴とするカラーフィルタ。
- 前記顔料分散層の400nm以下の波長での分光透過率が50%以下である請求項1又は2に記載のカラーフィルタ。
- 前記顔料分散層中に分散された顔料の平均粒子径が0.1μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
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