JP2009009014A - カラーフィルタ用有機色素及びカラーフィルタ用レジスト並びにカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】レジストの液状態での分散性を維持し、塗膜中に分解物が残留し、塗膜性能の低下やガス化による質量の減少・塗膜の歪みなど硬化膜への影響が少ないカラーフィルタ用有機色素を提供する。カラーフィルタ用レジスト、カラーフィルタを提供する。
【解決手段】レジストの塗膜への露光時或いはポストベーク時に側鎖が壊れ、特定の化学式１で表されるアクリル酸誘導体或いは特定の化学式２で表されアニオンが生成する有機色素。前記アクリル酸誘導体或いはラジカルの生成が、特定の化学式３で表される化合物によって起こること。
【選択図】なし

Description

本発明は、表示装置のカラーフィルタ用有機色素及びそれを用いたレジスト並びにカラーフィルタに関するものであり、特に、レジストの分散性が良好で、塗膜性能の低下やガス化による硬化膜への影響が少ないカラーフィルタ用有機色素に関する。

表示装置用のカラーフィルタに要求される品質には、明るさ、色特性、パターンの形状、均一性、現像性などが挙げられる。明るさの向上は重要であり、カラーフィルタの製造に用いる各色のレジスト材料に関して日々研究がなされている。各色のレジストに用いられる色素は殆どの場合顔料であり、分散性を向上させるために分散剤が添加されて使用される。しかしながら、カラーフィルタの明るさや色特性などの要求品質を満たすには、カラーフィルタのある色に対応した一種類の顔料では困難であり、数種の顔料を混ぜ合わせて、ある色の明るさや色特性などを有するレジストが作られる。カラーフィルタ用レジストは、数種の顔料を混ぜ合わせて作るため、分散性の良好なレジストを調製することは困難なことである。

従来よりレジスト用の分散剤としては、例えば、特開２００５−２６６４２９号公報に開示されるように、顔料構造を有する分散剤が提案されている。該公報によると、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）、Ｖ（バイオレット）、Ｙ（イエロー）などの様々な種類の顔料構造を有する分散剤が提案されている。しかしこれらでは、分散性は良いものの、ＵＶ照射による露光時或いは加熱によるポストベーク時に顔料構造が分解するため、塗膜中に分解物が残留し、塗膜性能の低下やガス化による質量の減少・塗膜の歪みなどが懸念されている。

これに対して、例えば特許文献２に開示されている様に、顔料構造を有する分散材でなおかつ、加熱によるポストベーク時の顔料構造の分解が塗膜に影響を与えない様な工夫もされてている。この場合の特許文献２の発明は、ラジカル重合を利用する発明であるが、本件はアニオン重合を利用する発明である。
特開２００５−２６６４２９号公報 特開２００６−２６０３０８号公報

本発明は、以上のような技術的背景を考慮してなされたものであり、カラーフィルタ用レジストの液状態での分散性を維持しつつ、塗膜中に分解物が残留し、塗膜性能の低下やガス化による質量の減少・塗膜の歪みなど硬化膜への影響が少ないカラーフィルタ用有機色素を提供することを課題とするものである。また、上記カラーフィルタ用有機色素を含有するカラーフィルタ用レジスト、並びに該カラーフィルタ用レジストを用いて製造したカラーフィルタを提供することを課題とする。

本発明は、溶媒可溶性の色素であって、該色素を用いたレジストの塗膜への露光時或いはポストベーク時に側鎖が壊れ、化学式１で表されるアクリル酸誘導体或いは化学式２で表されるアニオンが生成することを特徴とするカラーフィルタ用有機色素である。

これが化学式１である。

これが化学式２である。

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタ用有機色素において、前記化学式１で表されるアクリル酸誘導体或いは化学式２で表されるアニオンの生成が、化学式３で表される化合物によって起こることを特徴とするカラーフィルタ用有機色素である。

これが化学式３である。

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタ用有機色素において、前記化学式３で表される有色色素が、ＲがＣ_nＨ_2n+1で表される化学式４であることを特徴とする請求項１、２に記載のカラーフィルタ用有機色素である。

これが化学式４である。

また、本発明は、請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタ用有機色素を含有することを特徴とするカラーフィルタ用レジストである。

また、本発明は、請求項３記載のカラーフィルタ用レジストを用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタである。

本発明のカラーフィルタ用有機色素によって、レジストの液状態での分散性を維持しつつ、塗膜中に分解物が残留し、塗膜性能の低下やガス化による質量の減少・塗膜の歪みなど硬化膜への影響が少ないカラーフィルタ用有機色素を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明によるカラーフィルタ用有機色素は、該色素を用いたレジストの塗膜へのＵＶ照射による露光時或いは加熱によるポストベーク時に側鎖が壊れ、前記化学式１で表されるアクリル酸誘導体或いは前記化学式２で表されるアニオンが生成することを特徴とし、また、前記アクリル酸誘導体或いはアニオンの生成が、前記化学式３で表される化合物によって起こることを特徴としている。

壊れた側鎖は反応性を持ち、アクリル酸エステルが生成した場合は、空気中の水分でアニオン重合が始まり、塗膜と一体化する。アニオンが生成した場合は、そのまま塗膜と一体化する。従って、壊れた側鎖は概ね塗膜外には発散されない。本発明により、レジストの色特性を損なうことなく分散性を高めることができ、また、露光時或いはポストベーク時に分解した側鎖は、塗膜中の樹脂と結合するため、残存分解物による塗膜性能の低下やガス化による質量の減少・塗膜の歪みなど硬化膜の特性を損なうことのないカラーフィルタを得ることができる。

以下に、本発明のカラーフィルタ用有機色素について説明する。化学式３は本発明の有色色素の一般式であり、（Ｐ）は顔料残基で、一般的な顔料残基を示す。例えば、ケトピロロピロール系顔料残基、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリレン系顔料、インジゴ系顔料、キノフタロン系顔料などが使用
されるが、上記に限るものではない。
ＲはＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₃Ｈ₇などのＣ_nＨ_2n+1で表されるアルキル基であるが、炭素数が小さいと塗膜への取り込みの際に白化する事があり、好ましくはｎ＝２〜２２であり、さらに好ましくはｎ＝３〜８である。また、化学式３における顔料構造からの側鎖は、複数個存在してもかまわない。

具体的な色素の例を化学式９にてジケトピロロピロール系顔料で示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

これが化学式９である。

本発明に利用されるレジストの色素以外の物質には、樹脂と添加剤がある。樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化樹脂などがあげられるが、モノマーやオリゴマーなども含まれる。添加剤は、各重合に必要な触媒、硬化剤、助剤、安定剤、溶剤などを含む。

望ましい樹脂の形態は、紫外線硬化タイプの樹脂であるり、ウレタン系、エポキシ系などの反応性オリゴマーに、ペンタエリスリトール系やトリメチロールプロパン系の多官能モノマー（アクリレート、メタクリレート）、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレートやエチレングリコール系やビスフェノール−Ａなどを含む二官能モノマー、あるいはイソボルニル（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレートなどの単官能モノマーなど、また、１−シクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジメチルケタール、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、ジエチルチオキサントンなどの光重合開始剤、（ビス）アシルホスフィンオキシドなどの増感剤、溶剤等で構成される。これらのものは、ここに挙げたものに限るわけではなく、また数種混合して用いても良い。

本発明に利用される顔料は、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ４３、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ７１、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３など一種あるいは数種混合しても使用できるが、ここに限るものではない。

本発明のレジストはこれらの物質を混合し作成されるが、粉砕機を用いて粉砕しても良い。また、本発明のカラーフィルタは一般的な方法で作成可能であり、酸化クロム膜やブラックマトリックス、オーバーコートなども必要に応じて具備できる。

現状でもっとも好ましい実施形態においてのみ本発明を説明するが、本発明は、これに限るものではない。
＜実施例１＞
Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４系の赤色レジストを用意し、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ
２５４の１００重量部に対して化学式１０で表される分散剤を６０重量部添加したものを実施例１のサンプルとし、分散性が良好であることを確認した。

これが化学式１０である。
＜比較例１＞
同様にＰｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４系の赤色レジストを用意し、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４の１００重量部に対して化学式１１で表される分散剤を６０重量部添加したものを比較例１のサンプルとし、分散性が良好であることを確認した。

これが化学式１１である。

評価にはＴＧ／ＤＴＡ（示差熱／熱量同時測定装置）を使用し、硬化膜のエージング温度での重量減少を比較した。作成した硬化膜を２０℃で１日放置し、２０ｍｇ秤量してアルミパンで密封した後、窒素雰囲気下で、２０℃で５分ホールドした後、２５０℃まで５℃／分で昇温した。

また、ＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフィー／質量分析装置）を使用し、硬化膜のエージング温度での発生成分を比較した。作成した硬化膜を２０℃で１日放置し、２ｍｇ秤量して２３０℃で熱分解させた。分析にはヘリウムガスを使用し、インジェクションの温度は２８０℃とし、ｍ／ｚ＝１７〜５５０までを測定した。

結果を表１に示す。ＴＧ／ＤＴＡデータは、２０℃から２３０℃までの重量欠損を、ＧＣ／ＭＳデータは比較例１に対する実施例１のトータル面積値で示した。

Claims (5)

1. 溶媒可溶性の色素であって、該色素を用いたレジストの塗膜への露光時或いはポストベーク時に側鎖が壊れ、化学式１で表されるアクリル酸誘導体或いは化学式２で表されるアニオンが生成することを特徴とするカラーフィルタ用有機色素。
   （化学式１）
   

   

   （化学式２）
   

   
2. 前記化学式１で表されるアクリル酸誘導体或いは化学式２で表されるアニオンの生成が、化学式３で表される化合物によって起こることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ用有機色素。
   （化学式３）
   

   
3. 前記化学式３で表される有色色素が、ＲがＣ_nＨ_2n+1で表されるアルキル基の化学式４であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ用有機色素。
   （化学式４）
   

   
4. 請求項１又２又は３記載のカラーフィルタ用有機色素を含有することを特徴とするカラーフィルタ用レジスト。
5. 請求項４記載のカラーフィルタ用レジストを用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタ。