JP2010198005A - 着色光重合性組成物、着色パターンの形成方法、カラーフィルタ、および液晶表示装置、 - Google Patents

着色光重合性組成物、着色パターンの形成方法、カラーフィルタ、および液晶表示装置、 Download PDF

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Abstract

【課題】パターンの直線性が良好で、且つ欠けがないパターンが得られ、現像ラチチュードが広く、現像性に優れた着色パターンを形成可能な着色光重合性組成物、着色パターンの形成方法を提供し、パターン形状が良好で生産性の優れたカラーフィルタ、及び、該カラーフィルタを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】(A)下記一般式(1)で表される化合物、(B)重合性化合物、および(C)着色剤を含有する着色光重合性組成物。

【選択図】なし

Description

本発明は、着色光重合性組成物、着色パターンの形成方法、カラーフィルタ、および液晶表示装置に関する。
着色光重合性組成物としては、例えば、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物に光重合開始剤を加えたものがある。このような着色光重合性組成物は、光を照射されることによって重合硬化するため、光硬化性インキ、感光性印刷版、カラーフィルタ、各種フォトレジスト等に用いられている。
また、着色光重合性組成物としては、例えば、光の照射により酸を発生し、発生した酸を触媒とする他の態様も知られている。具体的には、発生した酸を触媒とする色素前駆体の発色反応を利用して、画像形成、偽造防止、エネルギー線量検出のための材料、発生した酸を触媒とする分解反応を利用した半導体製造用、TFT製造用、カラーフィルタ製造用、マイクロマシン部品製造用等のポジ型レジストなどに用いられる。
近年、特に短波長(365nmや405nm)の光源に感受性を有する着色光重合性組成物が種々の用途から望まれており、そのような短波長の光源に対して優れた感度を示す化合物、例えば、光重合開始剤に対する要求が高まってきている。しかしながら、一般的に、感度に優れた光重合開始剤は安定性に欠けることから、感度向上と同時に経時安定性も満たす光重合開始剤が望まれている。
そこで、着色光重合性組成物に用いられる光重合開始剤として、下記特許文献1〜4には、オキシムエステル誘導体が提案されている。しかし、これらの公知のオキシムエステル誘導体は、波長365nm、波長405nmに対する吸光度が低いため、感度の観点で未だ満足の得られるものではなかった。
また、着色光重合性組成物としても、経時安定性に優れると共に、365nm、405nmなどの短波長の光に対して優れた感度を有するものが望まれているのが現状である。
更に、例えば、特許文献5には、オキシム化合物を含有するカラーフィルタ用の着色感放射線性組成物が開示されているが、経時安定性、及び短波長の光に対する感度に関しては、未だ不十分であった。また、カラーフィルタ用の着色光重合性組成物においては、パターン形成後の色相の再現性が新しい課題となっており、経時により着色性が変化する問題の改善が強く望まれていた。
一方、液晶表示装置用カラーフィルタは、色再現領域の拡大のため、高着色濃度のカラーフィルタへの強い要求がある。高着色濃度を達成するために着色剤を多量に添加すると、感度が不足してしまい、全体的にパターンの欠落が多発する傾向がある。なお、この欠落をなくすためには、より高エネルギーの光照射が必要なため、露光時間が長くなり、製造上の歩留まり低下が顕著になる。以上のことから、カラーフィルタ用の着色光重合性組成物に関しては、着色剤を高濃度で含有しつつ、しかも良好なパターン形成性が望まれている。
一方、露光工程、現像工程の生産性を上げるために、レーザー光で露光し、パターン成形することが提案されている(特許文献6参照)。レーザーは通常用いられている水銀ランプと異なり、直進性が高く、出力が大きく、また焦点を絞ることが可能であり、露光工程でのパターン形成のマスクが不要であるという特徴を持つものとして期待されている。しかしながら、上記した先行技術をもってしても、現像工程で画素表面が粗れたり、感度不足のためパターンの安定性が十分でない等、カラーフィルタに要求される特性を満足するものではなかった。また、カラーフィルタのトータルコストを下げるという点で、露光装置としては、大きなフォトマスクを使用しないものが提案されている(特許文献7、8参照)。しかし、具体的な材料の提示はなく、それらの装置に適合した、かつ高感度の材料の提案が望まれていた。
米国特許第4255513号明細書 米国特許第4590145号明細書 特開2000−80068号公報 特開2001−233842号公報 特開2006−195425号公報 特開2003−287614号公報 特開2008−76709号公報 特開2008−51866号公報
本発明の第1の目的は、パターンの直線性が良好で、且つ欠けがないパターンが得られ、現像ラチチュードが広く、現像性に優れた着色パターンを形成可能な着色光重合性組成物を提供することにある。
本発明の第2の目的は、良好なパターン形成性を有し、現像ラチチュードが広く生産性に優れた着色パターンの形成方法を提供することにある。
更に、本発明の第3の目的は、パターン形状が良好で生産性の優れたカラーフィルタ、及び、該カラーフィルタを備えた液晶表示装置を提供することにある。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定構造のオキシム化合物を用いることで、前記課題を解決した。課題解決するための具体的手段を以下に示す。
<1> (A)下記一般式(1)で表される化合物、(B)重合性化合物、および(C)着色剤を含有する着色光重合性組成物。
一般式(1)中、Y、Y、およびYはそれぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、Y、Y、およびYのうち少なくとも2つはメチル基である。Rは炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは水素原子、または炭素数1〜6のアルキル基を表す。Xは一価の置換基を表し、nは0〜5の整数である。
<2> 前記(A)一般式(1)で表される化合物の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、0.1質量%〜30質量%である<1>に記載の着色光重合性組成物。
<3> 前記(B)重合性化合物の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、5質量%〜80質量%である<1>または<2>に記載の着色光重合性組成物。
<4> 前記(C)着色剤の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、10質量%〜70質量%である<1>〜<3>のいずれか1項に記載の着色光重合性組成物。
<5> 前記(C)着色剤が顔料であり、且つ、さらに(D)顔料分散剤を含有する<1>〜<4>のいずれか1項に記載の着色光重合性組成物。
<6> 前記(D)顔料分散剤の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、3質量%〜40質量%である<5>に記載の着色光重合性組成物。
<7> <1>〜<6>のいずれか1項に記載の着色光重合性組成物を用いて着色光重合性組成物層を形成する工程と、
該着色光重合性組成物層にパターン状に露光して硬化させる工程と、
未硬化の着色光重合性組成物部分を除去する工程と、
を有する、着色パターンの形成方法。
<8> 支持体上に、<7>に記載の方法を用いて形成された着色パターンを有するカラーフィルタ。
<9> <8>に記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。
本発明によれば、パターンの直線性が良好で、且つ欠けがないパターンが得られ、現像ラチチュードが広く、現像性に優れた着色パターンを形成可能な着色光重合性組成物を提供するができ、良好なパターン形成性を有し、現像ラチチュードが広く生産性に優れた着色パターンの形成方法を提供することができ、さらに、パターン形状が良好で生産性の優れたカラーフィルタ、及び、該カラーフィルタを備えた液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明の着色光重合性組成物、該着色光重合性組成物を用いた着色パターンの形成方法、該着色パターンを有するカラーフィルタ、及び該カラーフィルタを用いた液晶表示装置について詳細に説明する。
本発明の着色光重合性組成物は、(A)一般式(1)で表される化合物(以下、特定オキシム化合物と称することがある。)、(B)重合性化合物、および(C)着色剤を含有することを特徴とする。
まず、本発明の着色光重合性組成物について説明する。
<一般式(1)で表される化合物>
本発明の着色光重合性組成物は、下記一般式(1)で表される化合物(特定オキシム化合物)を含有する。
一般式(1)中、Y、Y、およびYはそれぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、Y、Y、およびYのうち少なくとも2つはメチル基である。Rは炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは水素原子、または炭素数1〜6のアルキル基を表す。Xは一価の置換基を表し、nは0〜5の整数である。
上記一般式(1)で表される本発明の特定オキシム化合物は、300nm以上の波長領域において350nm〜480nmの範囲に極大吸収波長を有するものである。特定オキシム化合物は、従来のオキシム系の化合物に比して、長波長領域に吸収を有する。したがって、355nmや365nmや405nmの光源で露光した際に、優れた感度を示すことになる。
本発明の特定オキシム化合物は、365nmにおけるモル吸光係数は、20,000〜200,000であることが、感度の観点から好ましい。
ここで、特定オキシム化合物のモル吸光係数は、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用いて0.01g/Lの濃度で測定した。
本発明の特定オキシム化合物は、光により分解し、(B)重合性化合物の重合を開始、促進する光重合開始剤としての機能を有する。特に、特定オキシム化合物は365nmや405nmの光源に優れた感度を有するため、着色光重合性組成物において、重合性化合物と併用することで、光重合開始剤として用いた場合に優れた効果を発揮する。
本発明の着色光重合性組成物は、波長365nmや405nmの光に対する感度が高く、経時安定性に優れ、更に、加熱経時による着色を抑制しうる硬化膜を形成することが可能である。この詳細な機構は不明であるが、特定オキシム化合物は、光を吸収し、開裂した際のラジカル再結合が抑制される構造を有するため、発生ラジカル量が多くなり、高感度化を達成することができる。また、ラジカル再結合が抑制される点から、加熱経時においては、特定オキシム化合物の分解生成物同士の反応が抑えられ、その反応に由来する着色が抑制されるためであると考えられる。
また、本発明において、硬化膜の加熱経時による着色を評価するためには、色差ΔEabを用いればよい。ここで、色差ΔEabは、大塚電子(株)製MCPD−3000で測定することができる。
評価の際の条件としては、まず、本発明の着色光重合性組成物を超高圧水銀灯プロキシミティー型露光機、もしくは、i線ステッパー露光装置(365nm)で10mJ/cm〜2,500mJ/cmの範囲の種々の露光量で露光し、硬化膜を形成する。そして、所望により現像を行った後、硬化膜を200℃で1時間加熱する。
この硬化膜の加熱前後の色差ΔEabを測定することで、硬化膜の加熱による着色状態を評価することができる。
本発明の着色光重合性組成物を用いれば、加熱前後の色差ΔEabを3以下とすることができ、加熱による着色変化を大幅に低減でき、色純度の高いカラーフィルタを得ることができる。
本発明の特定オキシム化合物は、例えば、特開2007−269779号公報〔0067〕〜〔0069〕に示す方法により合成することができるが、この方法に限定されるものではない。
一般式(1)におけるY、Y、およびYはそれぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表し、Y、Y、およびYのうち少なくとも2つはメチル基である。
またRは炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは水素原子、または炭素数1〜6のアルキル基を表す。ここでR、およびRの炭素数1〜6のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、iso−ペンチル基、neo−ペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、iso−ヘキシル基等であり、好ましくはメチル基、エチル基、及びブチル基である。
特に好ましくはRがメチル基、またはエチル基のとき、Rがエチル基、またはブチル基の化合物である。
一般式(1)におけるXは一価の置換基を表し、好ましくは水素原子、またはメチル基である。nは0〜5の整数であり、好ましくは1、または2である。
特定オキシム化合物の好ましい構造としては以下の化合物が挙げられる。
本発明の着色光重合性組成物における特定オキシム化合物の含有量は、着色光重合性組成物の全固形分中、0.1〜30質量%であり、1〜25質量%がより好ましく、2〜20質量%が特に好ましい。
特定オキシム化合物は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の着色光重合性組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、前記特定オキシム化合物以外の公知の光重合開始剤を併用してもよい。
併用可能な光重合開始剤は、光により分解し、後述する重合性化合物の重合を開始、促進する化合物であり、波長300〜500nmの領域に吸収を有するものであることが好ましい。具体的には、例えば、有機ハロゲン化化合物、オキサジアゾール化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、ビイミダゾール系化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物が挙げられる。より具体的には、例えば、特開2006−78749号公報の段落番号[0081]〜[0139]、等に記載される重合開始剤が挙げられる。
<(B)重合性化合物>
着色光重合性組成物に用いることができる(B)重合性化合物は、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物であり、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。このような化合物群は当該産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれらを特に限定無く用いることができる。これらは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物並びにそれらの共重合体などの化学的形態をもつ。モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
これらの重合性化合物の例としては、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などが挙げられる。
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式(A)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
CH=C(R)COOCHCH(R)OH (A)
(ただし、一般式(A)中、R及びRは、それぞれ、H又はCHを示す。)
また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765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や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号各公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号各公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた着色光重合性組成物を得ることができる。
その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号、各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させた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クリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号、特公平1−40337号、特公平1−40336号記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に、日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)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することができる。
これらの、重合性化合物について、どのような構造を用いるか、単独で使用するか併用するか、添加量はどうかといった、使用方法の詳細は、最終的な感材の性能設計にあわせて、任意に設定できる。例えば次のような観点から選択される。感光スピードの点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、画像部すなわち硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感光性と、強度の両方を調節する方法も有効である。現像スピードや現像液中での析出の観点で、分子量や疎水性を好ましい範囲とする化合物を選択できる。
また、感光層中の他の成分(例えばバインダーポリマー、開始剤、着色剤等)との相溶性、分散性に対しても、重合性化合物の選択・使用法は重要な要因である。
これらの観点から、重合性化合物の含有量は、着色光重合性組成物の全固形分に対して5〜80質量%が好ましく、より好ましくは25〜75質量%である。
また、これらの重合性化合物は、単独で用いても2種以上併用してもよい。そのほか、重合性化合物の使用法は、酸素に対する重合阻害の大小、解像度、耐かぶり性、屈折率変化、表面粘着性等の観点から適切な構造、配合、添加量を任意に選択することができる。
<(C)着色剤>
本発明の着色光重合性組成物は、(C)着色剤を含有する。着色剤を含有することにより、所望色の着色光重合性組成物を得ることができる。なお、本発明の着色光重合性組成物は、短波長の光源である365nmや406nmの光源に優れた感度を有する(A)特定オキシム化合物を含有するため、着色剤を高濃度に含有する場合にも高感度に硬化することができる。
着色光重合性組成物において用いられる着色剤は特に限定されるものではなく、従来公知の種々の染料や顔料を1種又は2種以上混合して用いることができ、これらは着色光重合性組成物の用途に応じて適宜選択される。本発明の着色光重合性組成物をカラーフィルタ製造に用いる場合であれば、カラーフィルタの色画素を形成するR、G、B等の有彩色系の着色剤、及びブラックマトリクス形成用に一般に用いられている黒色系の着色剤のいずれをも用いることができる。
以下、着色光重合性組成物の着色剤について、カラーフィルタ用途に好適な着色剤を例に詳述する。
有彩色系の顔料としては、従来公知の種々の無機顔料又は有機顔料を用いることができる。また、無機顔料であれ有機顔料であれ、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、なるべく細かいものの使用が好ましい。
無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩等で示される金属化合物を挙げることができ、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、及び前記金属の複合酸化物を挙げることができる。
本発明において好ましく用いることができる顔料として、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されるものではない。
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 グリーン 7、36、37、58;
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、79、80;
C.I.ピグメント ブラック 1
これら有機顔料は、単独で、若しくは色純度を上げるため種々組合せて用いることができる。上記組合せの具体例を以下に示す。例えば、赤の顔料として、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料を単独で、又はそれらの少なくとも一種と、ジスアゾ系黄色顔料、イソインドリン系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料又はペリレン系赤色顔料と、の混合などを用いることができる。例えば、アントラキノン系顔料としては、C.I.ピグメント レッド177が挙げられ、ペリレン系顔料としては、C.I.ピグメント レッド155、C.I.ピグメント レッド224が挙げられ、ジケトピロロピロール系顔料としては、C.I.ピグメント レッド254が挙げられ、色再現性の点でC.I.ピグメント イエロー139との混合が好ましい。黄色顔料の赤色顔料に対する質量比(黄色顔料/赤色顔料)は、色純度と色相ずれの観点から、5/100〜50/100が好ましい。特に、上記質量比としては、10/100〜30/100の範囲が最適である。なお、赤色顔料同士の組み合わせの場合は、色度に併せて調整することができる。
また、緑の顔料としては、ハロゲン化フタロシアニン系顔料を単独で、又は、これとジスアゾ系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料、アゾメチン系黄色顔料若しくはイソインドリン系黄色顔料との混合を用いることができる。例えば、このような例としては、C.I.ピグメント グリーン7、36、37と、C.I.ピグメント イエロー83、C.I.ピグメント イエロー138、C.I.ピグメント イエロー139、C.I.ピグメント イエロー150、C.I.ピグメント イエロー180又はC.I.ピグメント イエロー185との混合が好ましい。黄色顔料の緑色顔料に対する質量比(黄色顔料/緑顔料)は、色純度と色相ずれの観点から、5/100〜150/100の範囲が好ましい。また、150/100を越えると主波長が長波長よりになりNTSC目標色相からのずれが大きくなる場合がある。上記質量比としては30/100〜120/100の範囲が特に好ましい。
青の顔料としては、フタロシアニン系顔料を単独で、若しくはこれとジオキサジン系紫色顔料との混合を用いることができる。例えばC.I.ピグメント ブルー15:6とC.I.ピグメント バイオレット23との混合が好ましい。紫色顔料の青色顔料に対する質量比(紫色顔料/青色顔料)は、0/100〜60/100の範囲が好ましく、より好ましくは40/100以下である。
また、着色光重合性組成物をブラックマトリックスなどの黒色膜を形成する際に用いる場合には、着色剤として、黒色のもの(黒色着色剤)が用いられる。
本発明において、黒色着色剤としては、各種公知の黒色顔料や黒色染料を用いることができるが、特に、少量で高い光学濃度を実現できる観点から、カーボンブラック、チタンブラック、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、グラファイト等が好ましく、中でも、カーボンブラック、チタンブラックのうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。
これらの黒色の着色剤は、一種単独で用いても二種以上混合して用いてもよい。
カーボンブラックの体積抵抗値は、カーボンブラックをベンジルメタクリレートとメタクリル酸がモル比で70:30の共重合体(質量平均分子量30,000)と20:80質量比となるように、プロピレングリコールモノメチルエーテル中に分散し塗布液を調製し、厚さ1.1mm、10cm×10cmのクロム基板上に塗布して乾燥膜厚3μmの塗膜を作製し、更にその塗膜をホットプレート中で220℃、約5分加熱処理した後に、JIS K 6911に準拠している三菱化学(株)製高抵抗率計、ハイレスターUP(MCP−HT450)で印加して、体積抵抗値を23℃相対湿度65%の環境下で測定する。そして、この体積抵抗値として、105Ω・cm以上、より好ましくは106Ω・cm以上、特により好ましくは107Ω・cm以上を示すカーボンブラックが好ましい。
また、カーボンブラックとしては、例えば、特開平11−60988号公報、特開平11−60989号公報、特開平10−330643号公報、特開平11−80583号公報、特開平11−80584号公報、特開平9−124969号公報、特開平9−95625号公報に記載されている樹脂被覆カーボンブラックも使用することができる。
また、本発明に好適なチタンブラックとしては、例えば、三菱化学(株)製の12S、13M、13M−C、13R−N、赤穂化成(株)ティラック(Tilack)Dなどがある。
着色光重合性組成物において使用しうる着色剤は、平均粒子径r(単位nm)は、20≦r≦300、好ましくは25≦r≦250、特に好ましくは30≦r≦200を満たす顔料が望ましい。このような平均粒子径rの顔料を用いることにより、高コントラスト比であり、かつ高光透過率の赤色及び緑色の画素を得ることができる。ここでいう「平均粒子径」とは、顔料の一次粒子(単微結晶)が集合した二次粒子についての平均粒子径を意味する。
また、本発明において使用しうる顔料の二次粒子の粒子径分布(以下、単に「粒子径分布」という。)は、(平均粒子径±100)nmに入る二次粒子が全体の70質量%以上、好ましくは80質量%以上であることが望ましい。
前記した平均粒子径及び粒子径分布を有する顔料は、市販の顔料を、場合により使用される他の顔料(平均粒子径は通常、300nmを越える。)と共に、好ましくは分散剤及び溶媒と混合した顔料混合液として、例えばビーズミル、ロールミル等の粉砕機を用いて、粉砕しつつ混合・分散することにより調製することができる。このようにして得られる顔料は、予め顔料分散液の形態としておき、着色光重合性組成物の調整に用いることが好ましい。
着色光重合性組成物に含有される着色剤の含有量としては、色度および現像ラチチュードの観点より、着色光重合性組成物の全固形分中、10〜70質量%であることが好ましく、10〜65質量%がより好ましく、10〜60質量%が更に好ましい。
<(D)顔料分散剤>
着色光重合性組成物が(C)着色剤として顔料を含有する場合、該顔料の分散性を向上させる観点から、(D)顔料分散剤を添加することが好ましい。
本発明の着色光重合性組成物に用いうる(D)顔料分散剤としては、高分子分散剤〔例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン、顔料誘導体等を挙げることができる。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
高分子分散剤は顔料の表面に吸着し、再凝集を防止するように作用する。そのため、顔料表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子が好ましい構造として挙げることができる。
一方で、顔料誘導体は顔料表面を改質することで、高分子分散剤の吸着を促進させる効果を有する。
本発明の着色光重合性組成物に用いうる顔料分散剤の具体例としては、BYK Chemie社製「Disperbyk−101(ポリアミドアミン燐酸塩)、107(カルボン酸エステル)、110(酸基を含む共重合物)、130(ポリアミド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合物)」、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和ポリカルボン酸)、EFKA社製「EFKA4047、4050、4010、4165(ポリウレタン系)、EFKA4330、4340(ブロック共重合体)、4400、4402(変性ポリアクリレート)、5010(ポリエステルアミド)、5765(高分子量ポリカルボン酸塩)、6220(脂肪酸ポリエステル)、6745(フタロシアニン誘導体)、6750(アゾ顔料誘導体)」、味の素ファンテクノ社製「アジスパーPB821、PB822」、共栄社化学社製「フローレンTG−710(ウレタンオリゴマー)」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合体)」、楠本化成社製「ディスパロンKS−860、873SN、874、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル)、DA−703−50、DA−705、DA−725」、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物)」、「ホモゲノールL−18(高分子ポリカルボン酸)」、「エマルゲン920、930、935、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン86(ステアリルアミンアセテート)」、ルーブリゾール社「ソルスパース5000(フタロシアニン誘導体)、22000(アゾ顔料誘導体)、13240(ポリエステルアミン)、3000、17000、27000(末端部に機能部を有する高分子)、24000、28000、32000、38500(グラフト型高分子)」、日光ケミカル社製「ニッコールT106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)」等が挙げられる。
これらの顔料分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明においては、特に、顔料誘導体と高分子分散剤とを組み合わせて使用することが好ましい。
着色光重合性組成物における顔料分散剤の含有量としては、顔料に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜70質量%がより好ましく、10〜60質量%が更に好ましい。
具体的には、高分子分散剤を用いる場合であれば、その使用量としては、顔料に対して、5〜100質量%の範囲が好ましく、10〜80質量%の範囲がより好ましい。
また、顔料誘導体を使用する場合であれば、その使用量としては、顔料に対し1〜30質量%の範囲にあることが好ましく、3〜20質量%の範囲にあることがより好ましく、5〜15質量%の範囲にあることが特に好ましい。
顔料分散剤の含有量は、着色剤である顔料の分散性の観点から、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、3質量%以上40質量%以下であることが好ましく、5質量%以上35質量%以下であることがより好ましく、7質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。
着色光重合性組成物は、更に、必要に応じて、以下に詳述する任意成分を更に含有してもよい。
以下、着色光重合性組成物が含有しうる任意成分について説明する。
<(E)増感剤>
着色光重合性組成物は、ラジカル開始剤のラジカル発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有していてもよい。
本発明に用いることができる増感剤としては、前記した(A)特定オキシム化合物に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。
本発明に用いることができる増感剤としては、以下に列挙する化合物類に属しており、且つ300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ330nmから450nm域に吸収波長を有するものを挙げることができる。
例えば、多核芳香族類(例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、チオキサントン類(イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、クロロチオキサントン)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、フタロシアニン類、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリリウム類(例えば、スクアリリウム)、アクリジンオレンジ、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)、ケトクマリン、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン化合物、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物などが挙げられる。
増感剤の含有量は、感度と保存安定性の観点から、着色感光性組成物の全固形分の質量に対し、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜20質量%の範囲がより好ましく、2〜15質量%の範囲が更に好ましい。
<(F)共増感剤>
着色光重合性組成物は、更に(F)共増感剤を含有することも好ましい。
本発明において共増感剤は、(A)特定オキシム化合物や(E)増感剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、或いは、酸素による(B)重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
このような共増感剤の例としては、アミン類、例えば、M.R.Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
共増感剤の別の例としては、チオール及びスルフィド類、例えば、特開昭53−702号公報、特公昭55−500806号公報、特開平5−142772号公報記載のチオール化合物、特開昭56−75643号公報のジスルフィド化合物等が挙げられ、具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等が挙げられる。
また、共増感剤の別の例としては、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)等が挙げられる。
これら共増感剤の含有量は、重合成長速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の観点から、着色光重合性組成物の全固形分の質量に対し、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜25質量%の範囲がより好ましく、1.5〜20質量%の範囲が更に好ましい。
着色光重合性組成物は、共増感剤として、チオール化合物を含有することが好ましい。チオール化合物は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。チオール化合物を併用する場合、前記した一般式のいずれかで表される化合物のみを2種以上併用してもよいし、異なる一般式で表される化合物を併用してもよい。
着色光重合性組成物がチオール化合物を含有する場合、その含有量としては、重合成長速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の観点から、着色光重合性組成物の全固形分の質量に対し、0.5〜30質量%の範囲が好ましく、1〜25質量%の範囲がより好ましく、3〜20質量%の範囲が更に好ましい。
<(G)バインダーポリマー>
着色光重合性組成物においては、皮膜特性向上などの目的で、必要に応じて、更にバインダーポリマーを使用することができる。バインダーとしては線状有機ポリマーを用いることが好ましい。このような「線状有機ポリマー」としては、公知のものを任意に使用できる。好ましくは水現像或いは弱アルカリ水現像を可能とするために、水或いは弱アルカリ水に可溶性又は膨潤性である線状有機ポリマーが選択される。線状有機ポリマーは、皮膜形成剤としてだけでなく、水、弱アルカリ水或いは有機溶剤現像剤としての用途に応じて選択使用される。例えば、水可溶性有機ポリマーを用いると水現像が可能になる。このような線状有機ポリマーとしては、側鎖にカルボン酸基を有するラジカル重合体、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54−92723号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号に記載されているもの、すなわち、カルボキシル基を有するモノマーを単独或いは共重合させた樹脂、酸無水物を有するモノマーを単独或いは共重合させ酸無水物ユニットを加水分解若しくはハーフエステル化若しくはハーフアミド化させた樹脂、エポキシ樹脂を不飽和モノカルボン酸及び酸無水物で変性させたエポキシアクリレート等が挙げられる。カルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、4−カルボキシルスチレン等があげられ、酸無水物を有するモノマーとしては、無水マレイン酸等が挙げられる。
また、同様に側鎖にカルボン酸基を有する酸性セルロース誘導体がある。この他に水酸基を有する重合体に環状酸無水物を付加させたものなどが有用である。
アルカリ可溶性樹脂を共重合体として用いる場合、共重合させる化合物として、先にあげたモノマー以外の他のモノマーを用いることもできる。
これらの中で、側鎖にアリル基やビニルエステル基とカルボキシル基を有する(メタ)アクリル樹脂及び特開2000−187322号公報、特開2002−62698号公報に記載されている側鎖に二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂や、特開2001−242612号公報に記載されている側鎖にアミド基を有するアルカリ可溶性樹脂が膜強度、感度、現像性のバランスに優れており、好適である。
また、特公平7−12004号、特公平7−120041号、特公平7−120042号、特公平8−12424号、特開昭63−287944号、特開昭63−287947号、特開平1−271741号、特開2002−107918号各公報等に記載される酸基を含有するウレタン系バインダーポリマーや、特開2002−107918に記載される酸基と二重結合を側鎖に有するウレタン系バインダーポリマーは、非常に、強度に優れており、低露光適性の点で有利である。
また、欧州特許993966、欧州特許1204000各明細書、特開2001−318463号公報等に記載の酸基を有するアセタール変性ポリビニルアルコール系バインダーポリマーは、膜強度、現像性のバランスに優れており、好適である。更にこの他に水溶性線状有機ポリマーとして、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド等が有用である。また硬化皮膜の強度を上げるために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ロヒドリンのポリエーテル等も有用である。
特にこれらの中で〔ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/必要に応じてその他の付加重合性ビニルモノマー〕共重合体、及び〔アリル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/必要に応じてその他の付加重合性ビニルモノマー〕共重合体は、膜強度、感度、現像性のバランスに優れており、好適である。
着色光重合性組成物で使用しうるバインダーポリマーの重量平均分子量としては、好ましくは5,000以上であり、更に好ましくは1万〜30万の範囲であり、数平均分子量については好ましくは1,000以上であり、更に好ましくは2,000〜25万の範囲である。多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は1以上が好ましく、更に好ましくは1.1〜10の範囲である。
これらのバインダーポリマーは、ランダムポリマー、ブロックポリマー、グラフトポリマー等いずれでもよい。
本発明で用いうるバインダーポリマーは、従来公知の方法により合成できる。合成する際に用いられる溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上混合して用いられる。
着色光重合性組成物において用いうるバインダーポリマーを合成する際に用いられるラジカル重合開始剤としては、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤等公知の化合物が挙げられる。
<(H)重合禁止剤>
着色光重合性組成物においては、着色光重合性組成物の製造中或いは保存中において、(B)重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために少量の熱重合防止剤を添加することが望ましい。
本発明に用いうる熱重合防止剤としては、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。
熱重合防止剤の添加量は、着色光重合性組成物の全固形分に対し約0.01〜約5質量%が好ましい。
また必要に応じて、酸素による重合阻害を防止するためにベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、塗布後の乾燥の過程で塗布膜の表面に偏在させてもよい。高級脂肪酸誘導体の添加量は、全組成物の約0.5〜約10質量%が好ましい。
<(I)密着向上剤>
着色光重合性組成物においては、支持体などの硬質表面との密着性を向上させるために、密着向上剤を添加することができる。密着向上剤としては、シラン系カップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
シラン系カップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、が好ましく、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが最も好ましい。
密着向上剤の添加量は、着色光重合性組成物の全固形分中0.5〜30質量%が好ましく、0.7〜20質量%がより好ましい。
<(J)希釈剤>
着色光重合性組成物は、希釈剤として、種々の有機溶剤を用いてもよい。
ここで使用する有機溶剤としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピルアセテート、γ−ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチルなどがある。
これらの溶媒は、単独或いは混合して使用することができる。着色光重合性組成物における有機溶剤の量は、着色光重合性組成物の固形分の濃度が、2〜60質量%であるように用いることが好ましい。
<(K)その他の添加剤>
更に、着色光重合性組成物に対しては、硬化皮膜の物性を改良するために可塑剤等の公知の添加剤を加えてもよい。
可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等があり、バインダーポリマーを使用した場合、重合性化合物とバインダーポリマーとの合計質量に対し10質量%以下添加することができる。
また、フッ素系有機化合物や界面活性剤を含有することで、塗布液としたときの液特性(特に流動性)を改善でき、塗布厚の均一性や省液性を改善することができる。すなわち、基板と塗布液との界面張力を低下させて基板への濡れ性が改善され、基板への塗布性が向上するので、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成が可能である点で有効である。
フッソ系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物を好適に用いることができる。フッ素系有機化合物のフッ素含有率は3〜40質量%が好適であり、より好ましくは5〜30質量%であり、特に好ましくは7〜25質量%である。フッ素含有率が前記範囲内であると、塗布厚均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中への溶解性も良好である。
また界面活性剤としてはノニオン系、カチオン系、アニオン系の各種界面活性剤を使用できる。中でも、ノニオン系界面活性剤が好ましい。
ノニオン系界面活性剤の例として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、モノグリセリドアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤が特に好ましい。
本発明の着色光重合性組成物には、熱重合成分を含有させることも有効である。エポキシ化合物等の熱重合成分を添加することによって、塗膜の強度を上げることができ、耐溶剤性が向上する。エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、脂環式エポキシ化合物などのエポキシ環を分子中に2個以上有する化合物である。例えばビスフェノールA型としては、エポトートYD−115、YD−118T、YD−127、YD−128、YD−134、YD−8125、YD−7011R、ZX−1059、YDF−8170、YDF−170など(以上東都化成製)、デナコールEX−1101、EX−1102、EX−1103など(以上ナガセ化成製)、プラクセルGL−61、GL−62、G101、G102(以上ダイセル化学製)の他に、これらの類似のビスフェノールF型、ビスフェノールS型も挙げることができる。またEbecryl 3700、3701、600(以上ダイセルユーシービー製)などのエポキシアクリレートも使用可能である。クレゾールノボラック型としては、エポトートYDPN−638、YDPN−701、YDPN−702、YDPN−703、YDPN−704など(以上、東都化成製)、デナコールEM−125など(以上、ナガセ化成製)、ビフェニル型としては3,5,3’,5’−テトラメチル−4,4’ジグリシジルビフェニルなど、脂環式エポキシ化合物としては、セロキサイド2021、2081、2083、2085、エポリードGT−301、GT−302、GT−401、GT−403、EHPE−3150(以上、ダイセル化学製)、サントートST−3000、ST−4000、ST−5080、ST−5100など(以上、東都化成製)などを挙げることができる。また1,1,2,2−テトラキス(p−グリシジルオキシフェニル)エタン、トリス(p−グリシジルオキシフェニル)メタン、トリグリシジルトリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレ−ト、o−フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、他にアミン型エポキシ樹脂であるエポトートYH−434、YH−434L、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の骨格をダイマー酸で変性したグリシジルエステル等も使用できる。
<着色パターンの形成方法及びそれを有するカラーフィルタ>
次に、本発明の着色パターンの形成方法、着色パターンを有するカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、支持体上に、本発明の着色光重合性組成物を用いてなる着色パターンを有することを特徴とする。
以下、本発明の着色パターンの形成方法及びそれを有するカラーフィルタを詳述する。
本発明の着色パターンの形成方法は、支持体上に、本発明の着色光重合性組成物を用いて着色光重合性組成物層を形成する工程(以下、適宜「着色光重合性組成物層形成工程」と略称する。)と、該着色光重合性組成物層にパターン状に露光して硬化させる工程(以下、適宜「露光工程」と略称する。)と、現像を行い、未硬化の着色光重合性組成物層を除去する工程(以下、適宜「現像工程」と略称する。)とを有することを特徴とする。
具体的には、本発明の着色光重合性組成物を、直接又は他の層を介して支持体(基板)上に塗布して、着色光重合性組成物層を形成し(着色光重合性組成物層形成工程)、所定のマスクパターンを介してパターン状に露光して、光照射された塗布膜部分だけを硬化させ(露光工程)、現像液で現像し(現像工程)、これらの工程を繰り返して各色(3色或いは4色)の画素を有する着色パターンを形成し、カラーフィルタを製造することができる。
以下、本発明の着色パターンの形成方法における各工程について説明する。
〔着色光重合性組成物層形成工程〕
着色光重合性組成物層形成工程では、支持体上に、本発明の着色光重合性組成物を塗布して着色光重合性組成物層を形成する。
本工程に用いうる支持体としては、例えば、液晶表示装置等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス及びこれらに透明導電膜を付着させたものや、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。
また、これらの支持体上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止或いは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
支持体上への着色光重合性組成物の塗布方法としては、スリット塗布、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の塗布方法を適用することができる。
着色光重合性組成物の塗布膜厚としては、乾燥後の膜厚で0.1μm〜10μmが好ましく、0.2μm〜5μmがより好ましく、0.2μm〜3μmが更に好ましい。
また、固体撮像素子用のカラーフィルタを製造する際には、着色光重合性組成物の塗布膜厚としては、解像度と現像性の観点から、0.35μm〜1.5μmが好ましく、0.40μm〜1.0μmがより好ましい。
支持体上に塗布された着色光重合性組成物は、通常、70℃〜110℃で2分〜4分程度の条件下で乾燥され、着色光重合性組成物層が形成される。
〔露光工程〕
露光工程では、前記着色光重合性組成物層形成工程において形成された着色光重合性組成物層をマスクを介して露光し、光照射された塗布膜部分だけを硬化させる。
露光は放射線の照射により行うことが好ましく、露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられ、高圧水銀灯がより好まれる。照射強度は5mJ/cm〜1500mJ/cmが好ましく10mJ/cm〜1000mJ/cmがより好ましく、10mJ/cm〜800mJ/cmが最も好ましい。
また、その他の露光光源としては、超高圧、高圧、中圧、低圧の各水銀灯、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライド灯、可視及び紫外の各種レーザー光源、蛍光灯、タングステン灯、太陽光等も使用できる。
<レーザー光源を用いた露光工程>
レーザー光源を用いた露光方式では、光源として紫外光レーザーを用いる。レーザーは英語のLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation(誘導放出により光の増幅)の頭文字である。反転分布をもった物質中でおきる誘導放出の現象を利用し、光波の増幅、発振によって干渉性と指向性が一層強い単色光を作り出す発振器および増幅器、励起媒体として結晶、ガラス、液体、色素、気体などがあり、これらの媒質から固体レーザー、液体レーザー、気体レーザー、半導体レーザーなどの公知の紫外光に発振波長を有するレーザーを用いることができる。その中でも、レーザーの出力および発振波長の観点から、固体レーザー、ガスレーザーが好ましい。
本発明に用いることのできる波長としては、300nm〜380nmの範囲である波長の範囲の紫外光レーザーが好ましく、さらに好ましくは300nm〜360nmの範囲の波長である紫外光レーザーがレジストの感光波長に合致しているという点で好ましい。
具体的には、特に出力が大きく、比較的安価な固体レーザーのNd:YAGレーザーの第三高調波(355nm)や、エキシマレーザーのXeCl(308nm)、XeF(353nm)を好適に用いることができる。
被露光物(パターン)の露光量としては、1mJ/cm〜100mJ/cmの範囲であり、1mJ/cm〜50mJ/cmの範囲がより好ましい。露光量がこの範囲であると、パターン形成の生産性の点で好ましい。
本発明に使用可能なレーザー光源を用いた露光装置としては、特に制限はないが市販されているものとしては、Callisto(ブイテクノロジー株式会社製)やEGIS(ブイテクノロジー株式会社製)やDF2200G(大日本スクリーン株式会社製)などが使用可能である。また上記以外の装置も好適に用いられる。
また、発光ダイオード(LED)及びレーザーダイオード(LD)を活性放射線源として用いることが可能である。特に、紫外線源を要する場合、紫外LED及び紫外LDを使用することができる。例えば、日亜化学(株)は、主放出スペクトルが365nmと420nmとの間の波長を有する紫色LEDを上市している。更に一層短い波長が必要とされる場合、米国特許番号第6,084,250号明細書は、300nmと370nmとの間に中心付けされた活性放射線を放出し得るLEDを開示している。また、他の紫外LEDも、入手可能であり、異なる紫外線帯域の放射を照射することができる。本発明で特に好ましい活性放射線源は、UV−LEDであり、特に好ましくは、340〜370mにピーク波長を有するUV−LEDである。
紫外光レーザーは平行度が良好なので、露光の際にマスクを使用せずとも、パターン露光ができる。しかし、マスクを用いてパターンを露光した場合、さらにパターンの直線性が高くなるのでより好ましい。
〔現像工程〕
露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行い、露光工程における光未照射部分をアルカリ水溶液に溶出させる。これにより、光硬化した部分だけが残る。
現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては通常20℃〜30℃であり、現像時間は20〜90秒である。
現像液に用いるアルカリとしては、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、炭酸水素ナトリウム、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、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7− ウンデセンなど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%となるように純水で希釈したアルカリ性水溶液が使用される。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、一般に現像後純水で洗浄(リンス)する。
なお、本発明の着色パターンの形成方法においては、上述した、着色光重合性組成物層形成工程、露光工程、及び現像工程を行った後に、必要により、形成された着色パターンを加熱及び/又は露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。
以上説明した、着色光重合性組成物層形成工程、露光工程、及び現像工程(更に、必要により硬化工程)を所望の色相数だけ繰り返すことにより、所望の色相よりなる着色パターンが得られ、カラーフィルタが作製される。
ここで、本発明の着色パターンの形成方法として、カラーフィルタの着色パターンを形成する際に本発明の着色光重合性組成物を用いる態様を中心に説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、本発明の着色光重合性組成物は、カラーフィルタを構成する着色パターン(画素)を隔離するブラックマトリックスの形成にも適用することができる。
具体的には、カーボンブラック、チタンブラックなどの黒色着色剤を含有する本発明の着色光重合性組成物を用い、上述のように、着色光重合性組成物層形成工程、露光工程、及び現像工程(更に、必要により硬化工程)を行うことにより、基板上にはブラックマトリクス(黒色パターン)を形成することができる。
このようにして得られたカラーフィルタは、本発明の着色光重合性組成物を用いているため、形成された着色パターンが支持体基板との高い密着性を示し、硬化した組成物は耐現像性に優れるため、露光感度に優れ、露光部の基板との密着性が良好であり、かつ、所望の断面形状を与える高解像度のパターンを形成することができる。従って、液晶表示装置やCCD等の固体撮像素子に好適に用いることができる。
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。
特定オキシム化合物である化合物1を以下に示す方法で合成した。
(合成例1:特定オキシム化合物である化合物1の合成)
まず、下記のスキームで化合物Aを合成した。
エチルカルバゾール(100.0g、0.512mol)をクロロベンゼン260mlに溶解し、0℃に冷却後、塩化アルミニウム(70.3g、0.527mol)を加えた。続いて、o−トリルクロリド(81.5g、0.527mol)を40分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌した。次に、0℃に冷却後、塩化アルミニウム(75.1g、0.563mol)を加えた。4−クロロブチリルクロリド(79.4g、0.563mol)を40分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌した。35質量%塩酸水溶液156mlと蒸留水392mlとの混合溶液を0℃に冷却し、反応溶液を滴下した。析出した固体を吸引濾過後、蒸留水とメタノールで洗浄し、アセトニトリルで再結晶後、下記構造の化合物A(収量164.4g、収率77%)を得た。
次に、化合物Aを用いて下記のスキームで化合物Bを合成する。
化合物A(86.5g、209mmol)をTHF277mlに溶解し、2,6−ジメチルベンゼンチオール(30g、217mmol)とヨウ化ナトリウム(3.0g、20.0mmol)を加え40度で攪拌した。続いて反応液に水酸化ナトリウム(8.66g、216mmol)を加え、40度で2時間還流した。次に、0℃に冷却後、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液(濃度28wt%、48g、249mmol)を20分かけて滴下し、室温に昇温して2時間攪拌した。次に、0℃に冷却後、亜硝酸イソペンチル(29.3g、250mmol)を20分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌した。反応液をアセトン105mlに希釈し、0℃に冷却した0.1N塩酸水溶液で洗浄した。酢酸エチルにて有機相を抽出した後、メタノールを加え析出した固体を吸引濾過した。続いて、アセトニトリルで再結晶し、下記構造の化合物B(収量76.6g、収率67%)を得た。
続いて、化合物Bを用いて下記のスキームで化合物1を合成する。
化合物B(46.4g、85mmol)を230mlの酢酸エチルに溶解し、トリエチルアミン(10.3g、101mmol)を加えた。次に、0℃に冷却後、アセチルクロライド(8.0g、102mmol)を20分かけて滴下後、室温に昇温して1時間攪拌した。反応液を0℃に冷却した蒸留水1000mlで洗浄し、酢酸エチルにて抽出した。減圧濃縮した後、蒸留水100mlに滴下し、析出した固体を吸引濾過後、0℃に冷却したイソプロピルアルコール150mlで洗浄し、乾燥後、下記構造の化合物1(収量49.7g、収率99%)を得た。
得られた化合物1の構造はNMRにて同定した。
H−NMR 400MHz CDCl):8.84(s,1H),8.57(s,1H),8.31(d,1H,J=8.0Hz),8.08(d,1H,J=8.0Hz),7.446−7.24(m,4H),7.48(q,2H,7.4Hz),7.09(d,3H),3.10−2.90(m,4H),2.50(s,6H),2.35(s,3H),2.17(s,3H),1.48(t,3H,7.4Hz)
また、比較化合物1〜比較化合物3の構造は以下の通りである。
[実施例1−1]
〔1.着色光重合性組成物A−1の調製〕
着色光重合性組成物として、着色剤(顔料)を含有するネガ型の着色光重合性組成物A−1を調製し、これを用いてカラーフィルタを作製した。
(合成例2)樹脂(i−1)の合成
n−オクタン酸6.4g、ε−カプロラクトン200g、チタン(IV)テトラブトキシド5gを混合し、160℃で8時間加熱した後、室温まで冷却しポリエステル樹脂(i−1)を得た。
合成スキームを以下に示す。
(合成例3)樹脂(J−1)の合成
ポリエチレンイミン(SP−018、数平均分子量1,800、日本触媒製) 10g及びポリエステル樹脂(i−1) 100gを混合し、120℃で3時間加熱して、中間体(J−1B)を得た。その後、65℃まで放冷し、無水コハク酸 3.8gを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAとよぶ)200gをゆっくり添加し2時間攪拌した。その後、PGMEAを添加し、樹脂(J−1)のPGMEA 10%溶液を得た。樹脂(J−1)は、ポリエステル(i−1)由来の側鎖と無水コハク酸由来のカルボキシ基を有するものである。
合成スキームを以下に示す。
1−1.顔料分散液の調製
−黄色顔料PY150の分散液の調製−
顔料としてC.I.ピグメントイエロー150(PY150)を40部(平均粒子径60nm)、前記樹脂(J−1)のPGMEA 10%溶液 223部(固形分換算で22.3部)混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm)により3時間混合・分散して、顔料分散液を調製した。
−緑色顔料PG36の分散液の調製−
顔料としてC.I.ピグメントグリーン36(PG36)を40部(平均粒子径60nm)、樹脂(i−1) 200部(固形分換算20部)からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm)により3時間混合・分散して、顔料分散液を調製した。顔料分散液について、顔料の平均1次粒径を動的光散乱法(Microtrac Nanotrac UPA−EX150(日機装社製)を用いて、測定したところ、25nmであった。
1−2.着色光重合性組成物A−1(塗布液)の調製
下記組成A−1の成分を混合して溶解し着色光重合性組成物A−1を調製した。
<組成A−1>
・緑色顔料PG36の分散液 26.1部
・黄色顔料PY150の分散液 14.3部
・バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート−メタクリル酸共重合体(=共重合モル比 7:3)、重量平均分子量 5000)
2.8部
・1分子中に重合性基を5〜6個有する重合性モノマー(日本化薬社製 商品名:KAYARAD DPHA、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの7:3(質量比)混合物
3.54部
・光重合開始剤(化合物1) 1.02部
・エポキシ環を有する化合物(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキソラニル)シクロヘキサン付加物、ダイセル化学社製 EHPE−3150) 0.480部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.0018部
・界面活性剤(フッ素系界面活性剤、DIC社製 商品名メガファックF781−F)
0.0334部
・シランカップリング剤(3−メタクリロイロキシ−トリメトキシシリルプロパン)
0.320部
・溶剤(PGMEA) 51.42部
なお、重量平均分子量、および数平均分子量を求めるゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)測定の条件は以下である。
使用カラム:TSKgel Multipore HXL−M
(細孔多分散型リニアカラム)東ソー製
溶離液:THF
流量:1.0ml/min
温度:40℃
検出条件:RI
システム:高速 GPC 装置一式 (東ソー HLC−8220)
〔2.カラーフィルタの作製〕
2−1.着色光重合性組成物層の形成
上記により得られた顔料を含有する着色光重合性組成物A−1をレジスト溶液として、550mm×650mmのブラックマトリックスを設けたガラス基板に下記条件でスリット塗布した後、真空乾燥(66Pa)とプレベーク(prebake)(80℃160秒)を施して着色光重合性組成物塗膜(着色光重合性組成物層)を形成した。
(スリット塗布条件)
塗布ヘッド先端の開口部の間隙:100μm
塗布速度:150mm/秒
基板と塗布ヘッドとのクリヤランス:150μm
塗布厚(乾燥厚):2μm
塗布温度:23℃
2−2.露光、現像
その後、着色光重合性組成物層をプロキシミティー露光機(日立ハイテクノロジー社製、LE5565A)を用いて、60mJ/cmでパターン状に露光した。露光後の着色光重合性組成物層の全面を、無機系現像液(商品名:CDK−1、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1.0%水溶液(25℃)でシャワー圧を0.2MPaに設定して、60秒間現像し、純水で洗浄した。
2−3.加熱処理
その後、着色光重合性組成物層上に純水をシャワー状に噴射して現像液を洗い流し、次いで、220℃のオーブンにて1時間加熱した(ポストベーク)。
2−4.
この後、青色の着色光重合性組成物(CB−9500L;富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)で着色パターンを形成し、さらに赤色の着色光重合性組成物(CR−9500L;富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)で着色パターンを形成し、ITOを蒸着し、光重合性組成物(CSP−3210L;富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いてスペーサーを形成し、基板上に緑色、赤色、および青色の着色パターンを有するカラーフィルタを得た。
〔3.性能評価〕
−着色層現像工程、着色層ベーク(ポストベーク)工程−
上記2−1の工程までと同様の操作を行い、その後、現像装置(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、水酸化カリウム系現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1.0%現像液(CDK−1を1質量部、純水を99質量部の希釈した液、25℃)でシャワー圧を0.2MPaに設定して、現像時間を10〜110秒の間で10秒刻みに現像し、純水で洗浄した(実施例3−1)。また、開始剤を表1のように変更して、実施例3−2〜実施例3−8および比較例103−1〜比較例103−3を実施した。
表1中に示される、増感剤A1〜A3、共増感剤F1〜F3は、以下に示す化合物である。
−現像時間の評価−
現像時間10秒毎の基板を光学顕微鏡で観察し、現像の状況を評価し、表2にまとめて示した。表2で、現像時間下限とは、使用可能な現像時間の下限秒数のことであり、この時間より短い時間では非画素部分が除去できていない。現像時間上限とは、使用可能な現像時間の上限秒数のことであり、この時間より長い時間では、画素に欠けや脱落が起きる。また、プロセス(タクトタイム)の制約から80秒以下が好ましい。また現像ラチチュードは、現像時間上限と現像時間下限との秒数の差を示している。
−パターン直線性の評価−
光学顕微鏡(反射モードで200倍)を用いて着色パターンのエッジ部分を写真にとり評価した。5センチメートル×5センチメートルの写真内で画素エッジ部分を観察し、画素エッジ部分が直線的に見えるものを「良」、画素エッジ部分の一部(全体の長さの1/3以内)が直線的ではないが、ギザギザにはなっていないものを「やや良」、画素エッジ部分が全体の長さの1/3を超えて直線的でないもの、または、一部(全体の長さの1/4以下)がギザギザになっているものを「やや悪い」、画素エッジ部分が全体の長さの1/4を超えてギザギザになっているものを「悪い」とした。
画素パターンのエッジ部分は直線的が好ましいとされる。該画素パターンのエッジ部分が残膜やアンダーカットやその他に起因してギザギザになると、ブラックマトリクスとの重なりを大きくする必要があり、ブラックマトリクスの幅を広げ開口率を下げてしまう。またブラックマトリクスとの重なりを大きくしない場合は、ブラックマトリクスのエッジ付近で、着色層が無く白く抜ける部分ができる恐れがある。さらに、画素パターンのエッジ部分がギザギザの場合、その上に形成された透明電極が断線して抵抗値が高くなるなどの問題がある。
−カケの評価−
光学顕微鏡(反射モードで200倍)を用いて画素パターンのエッジ部分を写真にとり評価した。5センチメートル×5センチメートルの写真内で画素エッジ部分を観察し、カケ(通常、半月状にエッジ部分がなくなっている形状となる。ケースによっては、更に細長い場合もあるが、周囲より線幅が不連続に細くなり、欠けていると認識される)が1つでも見られる場合、カケ有りとして「B」と評価した。カケが見られなかったものは「A」とした。
カケが発生すると、その部分は白く光が抜けるので、好ましくない。
表2から、本発明の特定オキシム化合物を用いた実施例3−1〜3−8はパターン形成において、現像ラチチュードが大きく、またパターンの直線性も良好でカケの発生がない良好な現像性を示した。これに対し特定オキシム化合物を用いない比較例103−1〜103−3は現像ラチチュードが小さく、またパターンの直線性も不良であり、比較例103−3ではカケが発生し、現像性に劣ることがわかる。
さらに、化合物1の代わりに、本文中に例示した化合物2、および化合物3(それぞれベンゼンチオールを対応する化合物に変更して合成例1と同様にして合成した。)をそれぞれ用いて、実施例3−1と同様にして、着色光重合性組成物を調整し、実施例3−1と同じように評価を行ったところ、実施例3−1と同様の結果が得られた。また、実施例3−1で得られた画素において、230℃30分処理をオーブンにて行ったところ、ΔEabは3以下であった。
(実施例4−1)
実施例3−1の組成物において、緑顔料PG36の分散液を青色顔料PB15:6の分散液(顔料種をPB15:6としたこと、分散剤をビックケミー社Disperbyk−161としたこと以外は同じ組成で、PG36分散液と同じ作成方法で作成した。)28.9部に、黄色顔料PY150の分散液を紫色顔料PV23の分散液(顔料種をPV23としたこと、分散剤をビックケミー社Disperbyk−161としたこと以外は同じ組成で、PG36分散液と同じ作成方法で作成した。)11.5部に、1分子中に重合性基を5乃至6個有する重合性化合物をNKエステル A−TMMT(新中村化学工業(株)製)に変更したものを用いて、さらに露光工程を以下のものに変更したこと以外は、実施例3−1と同様にして着色光重合性組成物を作成し、実施例3−1と同様の現像性の評価(現像ラチチュード、パターンの直線性、カケ)を行った。実施例3−1と同様の良好な現像性の結果が得られた。
この結果より、レーザー露光機によるパターン露光でも、高圧水銀灯による露光と同様に、本発明の優れた効果が得られることがわかる。
(露光工程)
レーザー露光装置としてEGIS(ブイテクノロジー(株)、YAGレーザーの第3高調波 波長355nm、パルス幅6nsec)を用い、着色光重合性組成物層表面に対し、約1mJ/cmのパルス照射を20回、フォトマスクを通して行った。

Claims (9)

  1. (A)下記一般式(1)で表される化合物、(B)重合性化合物、および(C)着色剤を含有する着色光重合性組成物。

    一般式(1)中、Y、Y、およびYはそれぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、Y、Y、およびYのうち少なくとも2つはメチル基である。Rは炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは水素原子、または炭素数1〜6のアルキル基を表す。Xは一価の置換基を表し、nは0〜5の整数である。
  2. 前記(A)一般式(1)で表される化合物の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、0.1質量%〜30質量%である請求項1に記載の着色光重合性組成物。
  3. 前記(B)重合性化合物の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、5質量%〜80質量%である請求項1または請求項2に記載の着色光重合性組成物。
  4. 前記(C)着色剤の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、10質量%〜70質量%である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の着色光重合性組成物。
  5. 前記(C)着色剤が顔料であり、且つ、さらに(D)顔料分散剤を含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の着色光重合性組成物。
  6. 前記(D)顔料分散剤の含有量が、着色光重合性組成物中の全固形分に対して、3質量%〜40質量%である請求項5に記載の着色光重合性組成物。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の着色光重合性組成物を用いて着色光重合性組成物層を形成する工程と、
    該着色光重合性組成物層にパターン状に露光して硬化させる工程と、
    未硬化の着色光重合性組成物部分を除去する工程と、
    を有する、着色パターンの形成方法。
  8. 支持体上に、請求項7に記載の方法を用いて形成された着色パターンを有するカラーフィルタ。
  9. 請求項8に記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013148872A (ja) * 2011-12-22 2013-08-01 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィルタ及び表示装置、オキシムエステル化合物、並びに光重合開始剤
JP2020034784A (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 株式会社タムラ製作所 感光性樹脂組成物

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5962865B1 (ja) * 2014-08-20 2016-08-03 東レ株式会社 感光性着色組成物、それを用いた固体撮像素子の製造方法
KR102363104B1 (ko) * 2015-08-31 2022-02-15 후지필름 가부시키가이샤 착색 감광성 조성물, 경화막, 컬러 필터, 차광막, 고체 촬상 소자, 화상 표시 장치, 및 경화막의 제조 방법
JP6788971B2 (ja) * 2016-01-14 2020-11-25 東京応化工業株式会社 感光性組成物
US20220005687A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device and pattern formation method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000080068A (ja) * 1998-06-26 2000-03-21 Ciba Specialty Chem Holding Inc 新規o―アシルオキシム光開始剤
JP2001233842A (ja) * 1999-12-15 2001-08-28 Ciba Specialty Chem Holding Inc オキシムエステルの光開始剤
JP2006195425A (ja) * 2004-12-15 2006-07-27 Jsr Corp 着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示パネル
JP2008089713A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Fujifilm Corp 平版印刷版原版および平版印刷版の作製方法
CN101625526A (zh) * 2008-07-07 2010-01-13 富士胶片株式会社 紫外线激光用着色感光性树脂组合物、图案形成方法、滤色器及其制造方法、显示装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5354863B2 (ja) 2006-02-24 2013-11-27 富士フイルム株式会社 オキシム誘導体、光重合性組成物、カラーフィルタおよびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000080068A (ja) * 1998-06-26 2000-03-21 Ciba Specialty Chem Holding Inc 新規o―アシルオキシム光開始剤
JP2001233842A (ja) * 1999-12-15 2001-08-28 Ciba Specialty Chem Holding Inc オキシムエステルの光開始剤
JP2006195425A (ja) * 2004-12-15 2006-07-27 Jsr Corp 着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示パネル
JP2008089713A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Fujifilm Corp 平版印刷版原版および平版印刷版の作製方法
CN101625526A (zh) * 2008-07-07 2010-01-13 富士胶片株式会社 紫外线激光用着色感光性树脂组合物、图案形成方法、滤色器及其制造方法、显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013148872A (ja) * 2011-12-22 2013-08-01 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィルタ及び表示装置、オキシムエステル化合物、並びに光重合開始剤
JP2020034784A (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 株式会社タムラ製作所 感光性樹脂組成物

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