JP2011022237A - 青色感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルタ並びにカラー表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】カラーフィルタ用の青色フィルタセグメントとした時に、パターニング性、経時安定性が良好で、透過度が高く、したがって明度の高い、青色感光性着色組成物およびこれを用いたカラーフィルタ並びにこれを備えたカラー表示装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、（ａ）透明樹脂、（ｂ）光重合性モノマー、（ｃ）光重合開始剤、（ｄ）色素、（ｅ）溶剤を含有する感光性着色組成物であって、前記（ａ）透明樹脂がＮ−置換マレイミドを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体である感光性着色組成物において、前記（ｄ）色素が青色着色剤を含み、且つ、前記青色着色剤のうち青色染料の比率が全色素に対して５〜６０質量％である。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも、（ａ）透明樹脂、（ｂ）光重合性モノマー、（ｃ）光重合開始剤、（ｄ）色素、（ｅ）溶剤を含有する感光性着色組成物であって、前記（ａ）透明樹脂がＮ−置換マレイミドを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体である感光性着色組成物において、前記（ｄ）色素が青色着色剤を含み、且つ、前記青色着色剤のうち青色染料の比率が全色素に対して５〜６０質量％である。
【選択図】なし
Description
本発明は、液晶表示装置やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置等のカラー表示装置に用いられるカラーフィルタに使用される青色感光性着色組成物、およびこれを用いたカラーフィルタ、並びにカラー表示装置に関する。
現在、液晶表示装置はテレビ画像表示装置、コンピュータ端末表示装置、モバイル用途である携帯端末液晶表示装置や車載用途の液晶表示装置など数多くの用途で急速に普及してきており、年々製造コストの削減や、表示画質の向上要求が強く、技術面の競争が激化してきている。
近年、テレビはもちろんコンピュータ端末やモバイル端末でもテレビ画像が配信されるようになったこと、また、地上デジタル放送開始などの影響に伴い、全てのアプリケーションで従来のテレビ規格同等またはそれ以上の画質要求が数多くあり、あらゆる液晶表示装置において高コントラスト化、高速応答性、高色再現化、高輝度化などが求められている。
なかでも高色再現化や高輝度化については、液晶表示装置に具備されているバックライト光源やカラーフィルタに依存する特性である。カラーフィルタにおいては、透過率が高く、透明性の高いものが求められている。
カラーフィルタは、ガラス等の透明な基板の表面に、２種以上の異なる色相の微細な帯（ストライプ）状のフィルタセグメントを平行または交差して配置したもの、あるいは微細なフィルタセグメントを縦横一定の配列で配置したものからなっている。フィルタセグメントは、数ミクロン〜数１００ミクロンと微細であり、しかも色相毎に所定の配列で整然と配置されている。また、カラー液晶表示装置に用いられているカラーフィルタの上には、一般に液晶を駆動させるための透明電極が蒸着あるいはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させるための配向膜が形成されている。これらの透明電極および配向膜の性能を充分に得るには、その形成工程を一般に２００℃以上、好ましくは２３０℃以上の高温で行う必要がある。
このため、現在、カラーフィルタの製造方法としては、耐光性、耐熱性に優れる顔料、または染料を感光性の透明樹脂中に分散したものをガラス等の透明基板に塗布し、乾燥により溶剤を除去した後、一つのフィルタセグメント色のパターン露光を行い、次いで未露光部を現像工程で除去して１色目のパターンを形成し、必要に応じて加熱等の処理を加えた後、同様の操作を全フィルタセグメント色について順次繰り返す方法が主流となっている。
しかしながら、このようなカラーフィルタの製造方法であると、前述した透明電極や配向膜の形成とともに、パターン固着のための２００〜２３０℃の加熱工程において発生するバインダー樹脂の熱分解物が、基板に付着し、地汚れと呼ばれる不良の原因となる。そこで、特許文献１には、前述の加熱工程を経ても熱分解しにくく、地汚れの生じにくい感光性着色組成物用樹脂として、シクロへキシルマレイミドと酸基を有するモノマーを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体からなる樹脂が開示されている。
また、従来、青色感光性着色組成物用の青色着色剤として、従来用いられている微細化
された青色顔料に染料を加えて用いることで、高い透過率を得られることが知られている。しかし、上記したカラーフィルタの製造方法においては、特に青色フィルタセグメントにおいて、加熱工程における感光性透明樹脂成分の着色により、透過率が高く、透明性の高いカラーフィルタが得られていないのが実情である。さらに、青色着色物に染料を用いた場合、カラーフィルタ製造時の加熱工程における青色染料の退色が著しく、高色再現性かつ高透過率の透明性に優れたカラーフィルタを得ることが困難であった。
された青色顔料に染料を加えて用いることで、高い透過率を得られることが知られている。しかし、上記したカラーフィルタの製造方法においては、特に青色フィルタセグメントにおいて、加熱工程における感光性透明樹脂成分の着色により、透過率が高く、透明性の高いカラーフィルタが得られていないのが実情である。さらに、青色着色物に染料を用いた場合、カラーフィルタ製造時の加熱工程における青色染料の退色が著しく、高色再現性かつ高透過率の透明性に優れたカラーフィルタを得ることが困難であった。
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、カラーフィルタ用の青色フィルタセグメントとした時に、パターニング性、経時安定性が良好で、透過度が高く、したがって明度の高い、青色感光性着色組成物およびこれを用いたカラーフィルタ並びにこれを備えたカラー表示装置を提供することを課題としている。
本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、（ａ）透明樹脂、（ｂ）光重合性モノマー、（ｃ）光重合開始剤、（ｄ）色素、（ｅ）溶剤を含有する感光性着色組成物であって、前記（ａ）透明樹脂がＮ−置換マレイミドを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体である感光性着色組成物において、前記（ｄ）色素が青色着色剤を含み、且つ、前記青色着色剤のうち青色染料の比率が全色素に対して５〜６０質量％であることを特徴とする青色感光性着色組成物である。
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記（ａ）透明樹脂に含まれる前記Ｎ−置換マレイミドが、シクロへキシルマレイミドであることを特徴とする請求項１に記載する青色感光性着色組成物である。
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記色素中にアントラキノン系青色染料を含むことを特徴とする請求項１に記載する青色感光性着色組成物である。
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記色素中にフタロシアニン系青色顔料を含むことを特徴とする請求項１に記載の青色感光性着色組成物である。
次に、本発明の請求項５に係る発明は、透明基板上に、少なくともブラックマトリクスと、複数の透明着色フィルタセグメントと、透明電極とを備えるカラーフィルタであって、青色フィルタセグメントが請求項１〜４のいずれか１項に記載する青色感光性着色組成物を用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルタである。
次に、本発明の請求項６に係る発明は、請求項５に記載するカラーフィルタを具備することを特徴とするカラー表示装置である。ここでいうカラー表示装置とは、例えばカラー液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などを意味する。
本発明の青色感光性着色組成物は、（ａ）透明樹脂の主成分として、Ｎ−置換マレイミドを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体を用い、（ｄ）色素が青色着色剤を含み、且つ、この青色着色剤のうち青色染料の比率が全色素に対して５〜６０質量％であ
る。このため、カラーフィルタ製造工程での熱履歴による樹脂の黄変・透明性低下が抑制され、パターニング性、経時安定性良好で、かつ従来の青色フィルタセグメントと比較して同一色相時の明度が高くなる。
る。このため、カラーフィルタ製造工程での熱履歴による樹脂の黄変・透明性低下が抑制され、パターニング性、経時安定性良好で、かつ従来の青色フィルタセグメントと比較して同一色相時の明度が高くなる。
以下、まず本発明を要約し、次いで材料面の詳細、感光性着色組成物の一般的製法、カラーフィルタ基板の製造方法、実施例の順に詳述する。
本発明の青色感光性着色組成物は、その必須成分として、（ａ）透明樹脂、（ｂ）光重合性モノマー、（ｃ）光重合開始剤、（ｄ）色素、（エ）溶剤を含有するものである。また、分散剤、光増感剤、連鎖移動剤などの添加剤を含有するものであっても良い。
そして、青色感光性着色組成物中の透明樹脂が、Ｎ−置換マレイミドを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体であり、その必須成分として、（ｄ）色素中に含まれる青色染料の比率が５〜６０質量％であることを特徴とするものである。
ここで、透明樹脂の分子量が３０００未満であると、フィルタセグメントとガラス基板との密着性が悪く、１５００００より大きいと分散性が悪化する結果となる。
透明樹脂は、Ｎ−置換マレイミドを１０〜９０質量％含む共重合体であることが望ましい。このＮ−置換マレイミドとしては、シクロヘキシルマレイミドが最適である。また、感光性着色組成物中に、さらに熱硬化性樹脂を含有していることが好ましい。
全色素中に含まれる青色染料が、全色素に対して５質量％未満であると、従来の顔料分散レジストと同等の透過率しか得られず、６０質量％を超えると、カラーフィルタ製造時の加熱工程において透過率が低化してしまう。なお、ここでいう色素とは、青色染料のほか、青色顔料、紫色顔料、シアン顔料などを含む概念であり、青色感光性着色組成物に含有することのできる全ての着色材を意味する。以下、本発明の青色感光性着色組成物を構成する各成分について説明する。
［透明樹脂］
本発明の青色感光性着色組成物に用いることのできる透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。本発明に係る透明樹脂としては、Ｎ−置換マレイミドとの共重合体を必須成分とするが、透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの非感光性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。さらに、必要に応じて、透明樹脂には、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
本発明の青色感光性着色組成物に用いることのできる透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。本発明に係る透明樹脂としては、Ｎ−置換マレイミドとの共重合体を必須成分とするが、透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの非感光性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。さらに、必要に応じて、透明樹脂には、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
本発明におけるＮ−置換マレイミドとしては、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、ｎ−ブチルマレイミド、ラウリルマレイミド等がある、中でも、シクロヘキシルマレイミドが、分散性、透明性に優れ、また、基板との密着性、現像性、膜硬度等の点においても良好であることから特に好ましい。
非感光性透明樹脂は、エチレン性不飽和二重結合を有しない樹脂であり、熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル− 酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン等が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられ、メラミン樹脂あるいはエポキシ樹脂が好ましい。但し、これらの樹脂はアルカリ可溶性を示さないものがほとんどである。
感光性樹脂としては、反応性官能基を有する線状高分子に、この反応性官能基と反応可能な置換基を有する（メタ）アクリル化合物、ケイヒ酸等を反応させて、エチレン不飽和二重結合を該線状高分子に導入した樹脂が挙げられる。また、反応性官能基を有する（メタ）アクリル化合物、ケイヒ酸等に、この反応性官能基と反応可能な置換基を有する線状高分子を反応させて、エチレン不飽和二重結合を該線状高分子に導入した樹脂が挙げられる。前記反応性官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等が例示でき、この反応性官能基と反応可能な置換基としては、イソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等が例示できる。
また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子を、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも、感光性樹脂として使用できる。
光硬化の生じやすさを示す、感光性透明樹脂中に水酸基などを介して導入されるエチレン性不飽和二重結合の量は、得られる感光性透明樹脂の「二重結合当量」により示される。本発明における感光性透明樹脂の二重結合当量は２００〜１２００であることが好ましく、３００〜９００であることがより好ましい。感光性透明樹脂の二重結合当量が２００未満の場合は、エチレン性不飽和二重結合を導入させる反応性の置換基を有するエチレン性不飽和単量体の比率が高くなり、諸特性を維持するのに十分な量の他のエチレン性不飽和単量体を共重合させることができない。１２００を越える場合は、エチレン性不飽和二重結合の数が少ないため十分な感度を得ることができない。また、感光性透明樹脂の質量平均分子量（Ｍｗ）は、青色感光性着色組成物の分散性が良好な点から、好ましくは３０００〜１５００００、より好ましくは５０００〜５００００である。
本発明の青色感光性着色組成物に用いることのできる色素の具体例を、以下に示す。
［青色着色組成物］
色素中に含まれる染料としては、化学構造的には、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、ベンジリデン系、オキソノール系、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、なかでもアントラキノン系が好ましく用いられる。
色素中に含まれる染料としては、化学構造的には、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、ベンジリデン系、オキソノール系、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、なかでもアントラキノン系が好ましく用いられる。
具体名をあげると、染料としては、直接染料として、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌｕｅ１、２、６、８、１５、２２、２５、４１、７１、７６、７７、７８、８０、８６、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１５８、１６０、１６３、１６５、１６８、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、２０７、２２５、２２６、２３６、２３７、２４６、２４８、２４９等、酸性染料として、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ １、７、９、１５、２２、２３、２５、２７、２９、４０、４１、４３、４５、５４、５９、６０、６２、７２、７４、７８、８０、８２、８３、９０、９２、９３、１００、１０２、１０３、１０４、１１２、１１３、１１７、１２０、１２６、１２７、１２９、１３０、１３１、１３８、１４０、１４２、１４３、１５１、１５４、１５８、１６１、１６６、１６７、１６８、１７０、１７１、１７５、１８２、１８３、１８４、１８７、１９２、１９９、２０３、２０４、２０５、２２９、２３４、２３６等、塩基性染料として、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ Ｂｌｕｅ １、３、５、７、９、１９、２１、２２、２４、２５、２６、２８、２９、４０、４１、４５、４７、５４、５８、５９、６０、６４、６５、６６、６７、６８等、油溶性染料として、Ｓｏｖｅｎｔ Ｂｌｕｅ ４、５、３５、４５、５９、６７、７０、９０、９７、１０１、１０４、１２２等が挙げられるが、特に上記したＣ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｂｌｕｅ３５などのアントラキノン系染料が好ましい。
色素中に含まれる顔料としては、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等を用いることができ、この中でも銅フタロシアニン系顔料のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。
顔料のうち少なくとも1種類の顔料は、その顔料と、水溶性無機塩と、水溶性無機塩を実質的に溶解しない水溶性有機溶剤とを含む混合物を混練（以下、この工程をソルトミリングと呼ぶ）した後、水溶性無機塩と水溶性有機溶剤を除去することにより微細化することが好ましい。微細化した顔料を用いると、フィルタセグメントの分光透過率が向上し、コントラストもより高くなる。ソルトミリング時には、後述の顔料誘導体、水溶性有機溶剤に少なくとも一部溶解する樹脂等を併用することができ、このような処理によって得られた微細化処理顔料を用いることにより、より光学特性の優れたフィルタセグメントを形成することができる。
顔料担体は、一般式（１）で表される化合物（Ａ）と他のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）とを共重合してなる樹脂を含有することが好ましい。この樹脂は、殆ど全ての顔料に優れた分散効果を発揮するため、着色組成物中において顔料の凝集を防ぎ、顔料が微細に分散した状態を維持する働きをする。そのため、上記した透明樹脂を含む顔料担体に顔料を分散してなる本発明の青色感光性着色組成物を用いてフィルタセグメントを形成した場合には、顔料凝集物の少ないフィルタセグメントを形成することができ、高透過率で明度が高いカラーフィルタを製造することができる。
式（１）において、Ｒ１４は、水素原子又はメチル基を表す。Ｒ１５はアルキレン基を表す。Ｒ１６は、水素原子又はベンゼン環などの置換基を含んでも良い炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは１〜１５の整数を表す。
顔料の平均一次粒子径を制御する手段としては、顔料を機械的に粉砕して平均一次粒子径を制御する方法（磨砕法と呼ぶ）、良溶媒に溶解したものを貧溶媒に投入して所望の平均一次粒子径の顔料を析出させる方法（析出法と呼ぶ）、および合成時に所望の平均一次粒子径の顔料を製造する方法（合成析出法と呼ぶ）等がある。使用する顔料の合成法や化学的性質等により、個々の顔料について適当な方法を選択して行うことができる。以下にそれぞれの方法について説明するが、本発明の青色感光性着色組成物に含まれる顔料の平均一次粒子径の制御方法は、上記方法のいずれを用いてもよい。
磨砕法は、顔料をボールミル、サンドミルまたはニーダーなどを用いて、食塩等の水溶性の無機塩などの磨砕剤およびそれを溶解しない水溶性有機溶剤とともに機械的に混練した後、無機塩と有機溶剤を水洗除去し、乾燥することにより所望の平均一次粒子径の顔料を得る方法である。ただし、ソルトミリング処理により、顔料が結晶成長する場合があるため、処理時に上記有機溶剤に少なくとも一部溶解する固形の樹脂や顔料分散剤を加えて、結晶成長を防ぐ方法が有効である。
顔料と無機塩の比率は、無機塩の比率が多くなると顔料の微細化効率は良くなるが、顔料の処理量が少なくなるために生産性が低下する。一般的には、顔料が１質量部に対して
無機塩を１〜３０質量部、好ましくは２〜２０質量部用いるのが良い。また、上記水溶性有機溶剤は、顔料と無機塩とが均一な固まりとなるように加えるもので、顔料と無機塩との配合比にもよるが、通常顔料の５０〜３００質量％の量が用いられる。
無機塩を１〜３０質量部、好ましくは２〜２０質量部用いるのが良い。また、上記水溶性有機溶剤は、顔料と無機塩とが均一な固まりとなるように加えるもので、顔料と無機塩との配合比にもよるが、通常顔料の５０〜３００質量％の量が用いられる。
上記ソルトミリングについてさらに具体的には、顔料と水溶性の無機塩の混合物に湿潤剤として少量の水溶性有機溶剤を加え、ニーダー等で強く練り込んだ後、この混合物を水中に投入し、ハイスピードミキサー等で攪拌しスラリー状とする。次に、このスラリーを濾過、水洗して乾燥することにより、所望の平均一次粒子径の顔料を得ることができる。
析出法は、顔料を適当な良溶媒に溶解させたのち、貧溶媒と混ぜ合わせて、所望の平均一次粒子径の顔料を析出させる方法で、溶媒の種類や量、析出温度、析出速度などにより比表面積の大きさが制御できる。一般に顔料は溶媒に溶けにくいため、使用できる溶媒は限られるが、例として濃硫酸、ポリリン酸、クロロスルホン酸などの強酸性溶媒または液体アンモニア、ナトリウムメチラートのジメチルホルムアミド溶液などの塩基性溶媒などが知られている。
［分散剤］
着色材として顔料を用いる場合には、適宜、樹脂型顔料分散剤、色素誘導体、界面活性剤等の分散剤を用いることができる。分散剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、分散剤を用いて顔料を感光性樹脂組成物中に分散してなる青色着色組成物を用いた場合には、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、着色材１００質量部に対して、好ましくは０．１〜４０質量部、より好ましくは０．１〜３０質量部、さらに好ましくは１〜１０質量部の量で用いることができる。
着色材として顔料を用いる場合には、適宜、樹脂型顔料分散剤、色素誘導体、界面活性剤等の分散剤を用いることができる。分散剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、分散剤を用いて顔料を感光性樹脂組成物中に分散してなる青色着色組成物を用いた場合には、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、着色材１００質量部に対して、好ましくは０．１〜４０質量部、より好ましくは０．１〜３０質量部、さらに好ましくは１〜１０質量部の量で用いることができる。
［樹脂型顔料分散剤］
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、感光性透明樹脂および非感光性透明樹脂と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の感光性樹脂組成物への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型顔料分散剤としては、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などが用いられる。また、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート、エチレンオキサイド／ プロピレンオキサイド付加物等も用いられる。これらは、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、感光性透明樹脂および非感光性透明樹脂と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の感光性樹脂組成物への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型顔料分散剤としては、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などが用いられる。また、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート、エチレンオキサイド／ プロピレンオキサイド付加物等も用いられる。これらは、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
市販の樹脂型顔料分散剤としては、ビックケミー社製のＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−１０１、１０３、１０７、１０８、１１０、１１１、１１６、１３０、１４０、１５４、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１７０、１７１、１７４、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１９０、２０００、２００１、またはＡｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−Ｕ、２０３、２０４、またはＢＹＫ−Ｐ１０４、Ｐ１０４Ｓ、２２０Ｓ、またはＬａｃｔｉｍｏｎ、Ｌａｃｔｉｍｏｎ−ＷＳまたはＢｙｋｕｍｅｎ等、アビシア社製のＳＯＬＳＰＥＲＳ Ｅ−３０００、９０００、１３２４０、１３６５０、１３９４０、１７０００、１８０００、２００００、２１０００、２４０００、２６０００、２７０００、２８０００、３１８４５、３２０００、３２５００、３２６００、３４７５０、３６６００、３８５００、４１０００、４１０９０、５３０９５等、エフカケミカルズ社製のＥＦＫＡ−４６、４７、４８、４５２、ＬＰ４００８、４００９、ＬＰ４０１０、ＬＰ４０５０、ＬＰ４０５５、４００、４０１、４０２、４０３、４５０、４５１、４５３、４５４０、４５５０、ＬＰ４５６０、１２０、１５０、１５０１、１５０２、１５０３等が挙げられる。
色素誘導体は、有機色素に置換基を導入した化合物である。有機色素には、一般に色素と呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。色素誘導体としては、特開昭６３−３０５１７３号公報、特公昭５７−１５６２０号公報、特公昭５９−４０１７２号公報、特公昭６３−１７１０２号公報、特公平５−９４６９号公報等に記載されているものを使用でき、これらは単独で、または２種類以上を混合して用いることができる。
［光重合性モノマー］
光重合性モノマーは、露光光線の照射によって重合し、感光性着色組成物を用いて作製した着色感光層を現像液不溶性に変化させるものである。一般には、ラジカルにより重合が誘起されるモノマーであるが、本発明で使用できる２〜４官能の光重合性モノマーとしては、トリシクロデカンジメチロールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどの各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルなどが代表例に挙げられる
光重合性モノマーは、露光光線の照射によって重合し、感光性着色組成物を用いて作製した着色感光層を現像液不溶性に変化させるものである。一般には、ラジカルにより重合が誘起されるモノマーであるが、本発明で使用できる２〜４官能の光重合性モノマーとしては、トリシクロデカンジメチロールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどの各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルなどが代表例に挙げられる
［界面活性剤］
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミンなどのアニオン性界面活性剤； 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ラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどのノニオン性界面活性剤； アルキル４級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物などのカオチン性界面活性剤； アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミンなどのアニオン性界面活性剤； 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ラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどのノニオン性界面活性剤； アルキル４級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物などのカオチン性界面活性剤； アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。
［貯蔵安定剤］
本発明の青色感光性着色組成物には、経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、着色材１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部の量で用いることができる。
本発明の青色感光性着色組成物には、経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、着色材１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部の量で用いることができる。
［重合開始剤］
重合開始剤としてはオキシムエステル系重合開始剤が好適に使用できる。例えば、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミンである。
重合開始剤としてはオキシムエステル系重合開始剤が好適に使用できる。例えば、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミンである。
また、このオキシムエステル系重合開始剤に加えて、他の重合開始剤を併用することもできる。このような重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物、トリアジン系化合物、ホスフィン系化合物、キノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。アセトフェノン系化合物としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、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−オン等が例示できる。また、ベンゾイン系化合物としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等が例示できる。ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等が例示できる。チオキサンソン系化合物としては、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等が例示できる。トリアジン系化合物としては、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、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−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等が例示できる。ホスフィン系化合物としては、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が例示できる。また、キノン系化合物としては、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等を例示できる。
本発明の青色感光性着色組成物においては、重合開始剤の使用量は、感光性着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０質量％が好ましく、より好ましくは３〜３０質量％である。
［光増感剤］
本発明の青色感光性着色組成物には、重合開始剤に加えて光増感剤を添加することが好ましい。光増感剤としては、アミン系化合物を例示することができる。例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等である。
本発明の青色感光性着色組成物には、重合開始剤に加えて光増感剤を添加することが好ましい。光増感剤としては、アミン系化合物を例示することができる。例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等である。
また、α−アシロキシムエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等を増感剤として使用することもできる。これら増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０質量％が好ましく、より好ましくは３〜４０質量％である。
［溶剤］
本発明の青色感光性着色組成物には、ガラス基板等の透明基板上に乾燥膜厚が０．２〜５μｍとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために、感光性着色組成物の粘度を適正化すると共に、着色剤を十分に感光性樹脂組成物中に均一に分散させるために、溶剤を含有させることができる。溶剤としては、水、有機溶剤等が利用できる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎ−アミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。溶剤は、着色材１００質量部に対して、好ましくは８００〜４０００質量部、より好ましくは１０００〜２５００質量部の量で用いることができる。
本発明の青色感光性着色組成物には、ガラス基板等の透明基板上に乾燥膜厚が０．２〜５μｍとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために、感光性着色組成物の粘度を適正化すると共に、着色剤を十分に感光性樹脂組成物中に均一に分散させるために、溶剤を含有させることができる。溶剤としては、水、有機溶剤等が利用できる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎ−アミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。溶剤は、着色材１００質量部に対して、好ましくは８００〜４０００質量部、より好ましくは１０００〜２５００質量部の量で用いることができる。
以下に、本発明のカラーフィルタを得るための方法を記述する。本発明のカラーフィルタは、少なくとも透明基板上に複数色の画素を備えており、本発明の青色感光性着色組成物を用いて形成されたフィルタセグメント（画素）を有するカラーフィルタである。カラーフィルタには、少なくとも１つの赤色フィルタセグメント、少なくとも１つの緑色フィルタセグメント、および少なくとも１つの青色フィルタセグメントを具備する加法混色型、および少なくとも１つのマゼンタ色フィルタセグメント、少なくとも１つのシアン色フィルタセグメント、および少なくとも１つのイエロー色フィルタセグメントを具備する減法混色型のものがある。
赤色フィルタセグメントは、通常の赤色感光性着色組成物を用いて形成することができる。赤色感光性着色組成物は、青色顔料の代わりに、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、１４６、１６８、１７７、１７８、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９等の赤色顔料を用いて得られる組成物である。赤色感光性着色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ４３、７１、７３等の橙色顔料を併用することができる。
また、緑色フィルタセグメントは、通常の緑色感光性着色組成物を用いて形成することができる。緑色感光性着色組成物は、青色顔料の代わりに、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いて得られる組成物である。緑色着色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１３８、１３９、１４７、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９８、１９９、２１３、２１４等の黄色顔料を併用することができる。
本発明のカラーフィルタは、フォトリソグラフィー法により、透明基板上に各色のフィルタセグメントを形成することにより製造することができる。透明基板としては、可視光に対してある程度の透過率を有するものを用いることができる。ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。遮光パターンを用いる場合は、あらかじめ透明基板上にクロム等の金属薄膜や遮光性樹脂によるパターンを公知の方法で付けたものを用いればよい。
透明基板上への各色フィルタセグメントの形成は、フォトリソグラフィー法により下記の方法で行う。すなわち、感光性着色組成物を、透明基板上に、スプレーコート、スピンコート、スリットコート又はロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が０．２〜５μｍとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた、所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。その後、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去し所望のパターンを形成したのち、感光性着色組成物の重合を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。フォトリソグラフィー法によれば、印刷法より精度の高いカラーフィルタが製造できる。
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。なお、紫外線露光感度を上げるために、上記感光性着色組成物を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
以上の一連の工程を、感光性着色組成物およびパターンを替え、必要な数だけ繰り返すことで必要な色数が組み合わされた着色パターンすなわち複数色の画素を備えるカラーフィルタを得ることができる。
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例中、部は質量部である。
［樹脂の調整］
（透明樹脂の合成例１）
反応容器にシクロヘキサノン７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でＮ−置換マレイミドとしてシクロへキシルマレイミド５０部と、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部、メタクリル酸１２部と、メチルメタクリレート２３部、アゾビスイソブチロニトリル０．４部の混合物を２時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル０．２部をシクロヘキサノン１０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が２０質量％になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製しアクリル樹脂溶液１を得た。得られた透明樹脂１の質量平均分子量Ｍｗは１４０００であった。
（透明樹脂の合成例１）
反応容器にシクロヘキサノン７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でＮ−置換マレイミドとしてシクロへキシルマレイミド５０部と、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部、メタクリル酸１２部と、メチルメタクリレート２３部、アゾビスイソブチロニトリル０．４部の混合物を２時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル０．２部をシクロヘキサノン１０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が２０質量％になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製しアクリル樹脂溶液１を得た。得られた透明樹脂１の質量平均分子量Ｍｗは１４０００であった。
（透明樹脂の合成例２）
反応容器にシクロヘキサノン７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート１２．３部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４．６部、メタクリル酸５．３部、（ｂ）光重合性モノマーとしてパラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）７．４部、アゾビスイソブチロニトリル０．４部の混合物を２時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル０．２部をシクロヘキサノン１０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が２０質量％になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製しアクリル樹脂溶液２を得た。得られた透明樹脂２の質量平均分子量Ｍｗは２００００であった。
反応容器にシクロヘキサノン７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート１２．３部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４．６部、メタクリル酸５．３部、（ｂ）光重合性モノマーとしてパラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）７．４部、アゾビスイソブチロニトリル０．４部の混合物を２時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル０．２部をシクロヘキサノン１０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が２０質量％になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製しアクリル樹脂溶液２を得た。得られた透明樹脂２の質量平均分子量Ｍｗは２００００であった。
［感光性着色組成物の調製］
（青色処理顔料１の作製）
フタロシアニン系青色顔料Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６（東洋インキ製造株式会社製「リオノールブルーＥＳ」）：２００部、塩化ナトリウム：６００部、およびジエチレングリコール：６００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、１２０℃で８時間混練した。次に、この混練物を５×１０−３ｍ３の温水に投入し、７０℃に加熱しながら１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、８０℃で一昼夜乾燥し、青色処理顔料１を得た。
（青色処理顔料１の作製）
フタロシアニン系青色顔料Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６（東洋インキ製造株式会社製「リオノールブルーＥＳ」）：２００部、塩化ナトリウム：６００部、およびジエチレングリコール：６００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、１２０℃で８時間混練した。次に、この混練物を５×１０−３ｍ３の温水に投入し、７０℃に加熱しながら１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、８０℃で一昼夜乾燥し、青色処理顔料１を得た。
（顔料分散体の作製）
表１に示した、顔料１〜５、顔料誘導体１〜４及びアクリル樹脂溶液の混合物１３０部と、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という）１２０部とを均一に撹拌混合した後、直径１．０ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル（アイガージャパン社製「ミニモデルＭ−２５０ＭＫII」）で３時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し、顔料分散体１〜５を作製した。
＊１：東洋インキ製造社製フタロシアニン系青色顔料「リオノールブルーＥＳ」
＊２：大日本インキ化学工業株式会社製「Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ Ａ１１０」
＊３：東洋インキ製造社製フタロシアニン系緑色顔料「リオノールグリーン６ＹＫ」
＊４：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッドＢ−ＣＦ」
＊５：ランクセス社製金属錯体系黄色顔料「Ｅ−４ＧＮ」
表１に示した、顔料１〜５、顔料誘導体１〜４及びアクリル樹脂溶液の混合物１３０部と、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という）１２０部とを均一に撹拌混合した後、直径１．０ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル（アイガージャパン社製「ミニモデルＭ−２５０ＭＫII」）で３時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し、顔料分散体１〜５を作製した。
＊２：大日本インキ化学工業株式会社製「Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ Ａ１１０」
＊３：東洋インキ製造社製フタロシアニン系緑色顔料「リオノールグリーン６ＹＫ」
＊４：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッドＢ−ＣＦ」
＊５：ランクセス社製金属錯体系黄色顔料「Ｅ−４ＧＮ」
以下に、顔料誘導体１〜４の構造を示す。
顔料誘導体１
顔料誘導体２
顔料誘導体３
顔料誘導体４
顔料誘導体１
（染料溶液の作製）
表２に示した染料１、２と、溶剤とを均一になるように混合攪拌し、染料溶液１および２を得た。
＊１：日本化薬株式会社製 アントラキノン系青色染料「Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌｕｅ Ｎ」
＊２：保土谷化学株式会社製 アントラキノン系青色染料「Ａｉｚｅｎ Ｓｐｉｌｏｎ Ｖｉｏｌｅｔ Ｃ−ＲＨ」
表２に示した染料１、２と、溶剤とを均一になるように混合攪拌し、染料溶液１および２を得た。
＊２：保土谷化学株式会社製 アントラキノン系青色染料「Ａｉｚｅｎ Ｓｐｉｌｏｎ Ｖｉｏｌｅｔ Ｃ−ＲＨ」
＜実施例１＞
（青色感光性着色組成物１の調製）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、アルカリ現像型の青色感光性着色組成物１を得た。
・表１に示す顔料分散体１ ２２．５部
・表２に示す染料溶液１ １１．７部
・光重合開始剤
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製「イルガキュア９０７」） ２．０部
・トリメチロールプロパントリアクリレート
（新中村化学株式会社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」） ５．０部
・増感剤（保土ヶ谷化学株式会社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．５部
・アクリル樹脂溶液１ ２．５部
・シクロヘキサノン ３３．０部
（青色感光性着色組成物１の調製）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、アルカリ現像型の青色感光性着色組成物１を得た。
・表１に示す顔料分散体１ ２２．５部
・表２に示す染料溶液１ １１．７部
・光重合開始剤
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製「イルガキュア９０７」） ２．０部
・トリメチロールプロパントリアクリレート
（新中村化学株式会社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」） ５．０部
・増感剤（保土ヶ谷化学株式会社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．５部
・アクリル樹脂溶液１ ２．５部
・シクロヘキサノン ３３．０部
＜実施例２〜４、比較例１〜５＞
表３に示すように、樹脂溶液、染料溶液及び顔料分散体を組み合わせて用い、それ以外は、実施例１の青色感光性着色組成物１の製造方法と同様にして、青色感光性着色組成物２〜９を得て、青色感光性着色組成物２〜４を実施例２〜４、青色感光性着色組成物５〜９を比較例１〜５とした。
表３に示すように、樹脂溶液、染料溶液及び顔料分散体を組み合わせて用い、それ以外は、実施例１の青色感光性着色組成物１の製造方法と同様にして、青色感光性着色組成物２〜９を得て、青色感光性着色組成物２〜４を実施例２〜４、青色感光性着色組成物５〜９を比較例１〜５とした。
（赤色、緑色の着色組成物の作製）
表３に示すように、樹脂溶液２に、赤色には顔料分散体４、５を用い、緑色には顔料分散体２、５を用い、それ以外は、実施例１の青色感光性着色組成物１の製造方法と同様にして、赤色感光性着色組成物１０と緑色感光性着色組成物１１を得た。
表３に示すように、樹脂溶液２に、赤色には顔料分散体４、５を用い、緑色には顔料分散体２、５を用い、それ以外は、実施例１の青色感光性着色組成物１の製造方法と同様にして、赤色感光性着色組成物１０と緑色感光性着色組成物１１を得た。
（感光性着色組成物塗布基板の作製）
得られた感光性着色組成物１〜１１をそれぞれ、板厚０．７ｍｍの１００ｍｍ×１００ｍｍサイズの基板に、平均膜厚が乾燥膜厚４μｍになるようにスピンコートし、７０℃で２０分乾燥した後、超高圧水銀ランプを用いて、積算光量１００ｍＪ／ｃｍ２で紫外線露光を行った。塗布基板を２３０℃で４０分加熱することにより、各着色組成物の塗布基板を得た。
得られた感光性着色組成物１〜１１をそれぞれ、板厚０．７ｍｍの１００ｍｍ×１００ｍｍサイズの基板に、平均膜厚が乾燥膜厚４μｍになるようにスピンコートし、７０℃で２０分乾燥した後、超高圧水銀ランプを用いて、積算光量１００ｍＪ／ｃｍ２で紫外線露光を行った。塗布基板を２３０℃で４０分加熱することにより、各着色組成物の塗布基板を得た。
［感光性着色組成物塗布基板の色相（ｘ、ｙ、Ｙ）の測定］
得られた塗布基板の色相を、顕微分光光度計（オリンパス光学社製「ＯＳＰ−ＳＰ１００」）を用いて測定した。得られた分光透過率と、７０００Ｋ冷陰極蛍光管光源の重ね合わせにより、着色塗布基板の色相を得た。結果を表３に示す。
得られた塗布基板の色相を、顕微分光光度計（オリンパス光学社製「ＯＳＰ−ＳＰ１００」）を用いて測定した。得られた分光透過率と、７０００Ｋ冷陰極蛍光管光源の重ね合わせにより、着色塗布基板の色相を得た。結果を表３に示す。
［カラーフィルタの作製］
ガラス基板上にブラックマトリクスをパターン加工し、該基板上にスピンコーターで着色
組成物１０を塗布し、着色組成物の被膜を形成した。該被膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射した。次いで２質量％の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液によりスプレー現像して未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を２３０℃で２０分加熱して、膜厚２．５μｍの赤色フィルタセグメントを形成した。同様の方法により、着色組成物１１を用いて膜厚２．５μｍの緑色フィルタセグメントを形成した。同様の方法により、表３に示す着色組成物１〜９を用いて、それぞれ膜厚２．５μｍの青色フィルタセグメントを形成してカラーフィルタを作製した。青色感光性着色組成物１〜４（実施例１〜４）を用いたカラーフィルタを実施例５〜８とし、青色感光性着色組成物５〜９（比較例１〜５）を用いたカラーフィルタを比較例６〜１０とした。
ガラス基板上にブラックマトリクスをパターン加工し、該基板上にスピンコーターで着色
組成物１０を塗布し、着色組成物の被膜を形成した。該被膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射した。次いで２質量％の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液によりスプレー現像して未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を２３０℃で２０分加熱して、膜厚２．５μｍの赤色フィルタセグメントを形成した。同様の方法により、着色組成物１１を用いて膜厚２．５μｍの緑色フィルタセグメントを形成した。同様の方法により、表３に示す着色組成物１〜９を用いて、それぞれ膜厚２．５μｍの青色フィルタセグメントを形成してカラーフィルタを作製した。青色感光性着色組成物１〜４（実施例１〜４）を用いたカラーフィルタを実施例５〜８とし、青色感光性着色組成物５〜９（比較例１〜５）を用いたカラーフィルタを比較例６〜１０とした。
［カラーフィルタの明度評価］
上記、青色感光性着色組成物１〜４を用いた実施例５〜８のカラーフィルタと、青色感光性着色組成物５〜９を用いた比較例６〜１０のカラーフィルタの、白表示における明度（Ｗ−Ｙ）および色相を、前記した「感光性着色組成物塗布基板の色相（ｘ、ｙ、Ｙ）の測定」と同様にして求めた。色素中に染料を含まず、Ｎ−置換マレイミドを用いないアクリル樹脂溶液２を用いて形成した青色フィルタセグメントを有する比較例９のカラーフィルタの明度３１．２より、Ｗ−Ｙが大きいカラーフィルタを○、３１．２以下のカラーフィルタを×とした。
上記、青色感光性着色組成物１〜４を用いた実施例５〜８のカラーフィルタと、青色感光性着色組成物５〜９を用いた比較例６〜１０のカラーフィルタの、白表示における明度（Ｗ−Ｙ）および色相を、前記した「感光性着色組成物塗布基板の色相（ｘ、ｙ、Ｙ）の測定」と同様にして求めた。色素中に染料を含まず、Ｎ−置換マレイミドを用いないアクリル樹脂溶液２を用いて形成した青色フィルタセグメントを有する比較例９のカラーフィルタの明度３１．２より、Ｗ−Ｙが大きいカラーフィルタを○、３１．２以下のカラーフィルタを×とした。
［パターニング性評価］
上記実施例及び比較例で得られたのカラーフィルタを作製した際、パターン剥がれや、シワなどの外観異常の無いものを○とした。異常の生じたものを×とした。
上記実施例及び比較例で得られたのカラーフィルタを作製した際、パターン剥がれや、シワなどの外観異常の無いものを○とした。異常の生じたものを×とした。
［耐熱性評価］
上記実施例及び比較例で得られたカラーフィルタ、オーブンにて２３０℃で３時間加熱した。加熱前後における外観の変化がある、あるいは加熱前後の色差が５以上である場合を×、加熱前後における外観の変化がなく、加熱前後の色差が５未満の場合を○とした。
上記実施例及び比較例で得られたカラーフィルタ、オーブンにて２３０℃で３時間加熱した。加熱前後における外観の変化がある、あるいは加熱前後の色差が５以上である場合を×、加熱前後における外観の変化がなく、加熱前後の色差が５未満の場合を○とした。
実施例５〜８、比較例６〜１０のカラーフィルタの評価結果を表４に示す。
＜比較結果＞
表３および表４の結果から、以下のことが明らかである。
実施例５〜８のカラーフィルタは明度が高く、かつ耐熱性、パターニング性に優れている。透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含み、色素中に含まれる染料の比率が５〜６０質量％である青色感光性着色組成物１〜４を用いることで、明度が高く、耐熱性に優れたカラーフィルタを得られることが分かる。
一方、比較例６のカラーフィルタは、青色セグメントの透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含むが、色素中に含まれる染料が１００質量％であるため、明度が３１．５と高いが、耐熱性が低い。比較例７のカラーフィルタは青色感光性着色組成物中に色素の４９質量％の染料を含んでいるため明度が３１．４と高いが、青色感光性着色組成物中に含まれる透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含んでいないため耐熱性が悪い。また比較例８は染料を４質量％しか含んでいず、比較例９は染料を含まないため明度が低い。比較例１０は明度、パターニング性ともによいが、青色着色組成物中に含まれる透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含んでいないため耐熱性が悪い結果となった。
表３および表４の結果から、以下のことが明らかである。
実施例５〜８のカラーフィルタは明度が高く、かつ耐熱性、パターニング性に優れている。透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含み、色素中に含まれる染料の比率が５〜６０質量％である青色感光性着色組成物１〜４を用いることで、明度が高く、耐熱性に優れたカラーフィルタを得られることが分かる。
一方、比較例６のカラーフィルタは、青色セグメントの透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含むが、色素中に含まれる染料が１００質量％であるため、明度が３１．５と高いが、耐熱性が低い。比較例７のカラーフィルタは青色感光性着色組成物中に色素の４９質量％の染料を含んでいるため明度が３１．４と高いが、青色感光性着色組成物中に含まれる透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含んでいないため耐熱性が悪い。また比較例８は染料を４質量％しか含んでいず、比較例９は染料を含まないため明度が低い。比較例１０は明度、パターニング性ともによいが、青色着色組成物中に含まれる透明樹脂にＮ−置換マレイミドを含んでいないため耐熱性が悪い結果となった。
Claims (6)
- 少なくとも、（ａ）透明樹脂、（ｂ）光重合性モノマー、（ｃ）光重合開始剤、（ｄ）色素、（ｅ）溶剤を含有する感光性着色組成物であって、前記（ａ）透明樹脂がＮ−置換マレイミドを含む分子量が３０００〜１５００００の共重合体である感光性着色組成物において、
前記（ｄ）色素が青色着色剤を含み、且つ、前記青色着色剤のうち青色染料の比率が全色素に対して５〜６０質量％であることを特徴とする青色感光性着色組成物。 - 前記（ａ）透明樹脂に含まれる前記Ｎ−置換マレイミドが、シクロへキシルマレイミドであることを特徴とする請求項１に記載する青色感光性着色組成物。
- 前記色素中にアントラキノン系青色染料を含むことを特徴とする請求項１に記載する青色感光性着色組成物。
- 前記色素中にフタロシアニン系青色顔料を含むことを特徴とする請求項１に記載の青色感光性着色組成物。
- 透明基板上に、少なくともブラックマトリクスと、複数の透明着色フィルタセグメントと、透明電極とを備えるカラーフィルタであって、青色フィルタセグメントが請求項１〜４のいずれか１項に記載する青色感光性着色組成物を用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項５に記載するカラーフィルタを具備することを特徴とするカラー表示装置。
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