JP2011112692A - 感光性着色組成物、アレイ基板及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

感光性着色組成物、アレイ基板及びそれを用いた液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】アレイ基板側にカラーフィルタを具備する液晶表示装置において、低露光量で形成可能であり、且つ、表面荒れの発生しない感光性着色組成物、およびそれを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】画素電極、および前記画素電極を駆動する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆って設けられた複数色の着色画素を備えるアレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、を備える液晶表示装置に用いられる着色組成物において、多官能重合性モノマーを固形分中で20重量%以上含有し、且つ、光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物とアルキルフェノン系化合物の両方を含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、液晶表示装置用着色組成物に関するものであり、特に該着色組成物を用いて、TFTなどの液晶駆動素子をマトリクス状に配設したアレイ基板側にカラーフィルタを配設する液晶表示装置に関するものである。
カラー液晶表示装置はコンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。このカラー液晶表示装置は、図1に示すように、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、これら2つの基板間に狭持された液晶層とを備えて構成されるものであり、アレイ基板および対向基板の一方の基板に、カラー化のために通常、赤色、緑色、青色の3色の着色画素からなるカラーフィルタが設けられている。
近年、この液晶表示装置は、高コントラスト化、高視野角化、低消費電力等の様々な要求があり、液晶表示装置のカラー表示化には必要不可欠なカラーフィルタにおいても同様の要求を達成する必要がある。通常、カラーフィルタは対向基板に設けられていたが、最近ではこのカラーフィルタをアレイ基板側に形成する試みもなされている。(例えば、特許文献1、2)
これまでアレイ基板と対向基板との貼り合せ時の位置ずれによる表示不良を防ぐために、カラーフィルタに設けられるブラックマトリクス(以下「BM」と称する)と呼ばれる遮光部を、アレイ基板側の配線よりも広く設けなければならず、画素の開口率を向上させることができないという問題があった。一方、カラーフィルタをアレイ基板側に形成することにより、このような問題を解決することができる。
図2は、カラーフィルタを構成する着色画素をアレイ基板側に形成した構造の一例である。一画素内での液晶分子の配向方向が複数の方向になるように制御した視野角の広い、マルチドメイン方式の垂直配向の液晶表示装置(MVA(Multi−domain Vertical Alignment)−LCD)の一例の断面を模式的に示した説明図である。なお、視野角の広い水平配向方式(通常、IPS、横電界方式などと呼称される)の液晶表示装置の場合、アレイ基板側と対向する基板上の透明導電膜(透明電極)は、構造上省かれることが多い。
図2に示すように、このMVA方式の液晶表示装置は、液晶層(4)を介して、ガラス基板(11)上に、液晶の配向制御用のスリットを有する共通電極(13)が設けられた対向基板(1)と、ガラス基板(21)上に薄膜トランジスタ層(3)、着色画素(23)、画素電極(24)、突起(25)が設けられたアレイ基板(2)とを配置した構造である。なお、画素電極(24)は後述するように透明導電膜を画素サイズにパターン形成したもので、通常、配向膜(27)を介して液晶層(4)に駆動電圧を印加する。突起(25)及びスリット(14)は、一画素内で互い違いの位置に設けられている。これら突起(25)及びスリット(14)は、液晶分子の配向を制御する機能を有している。この液晶表示装置は、突起(25)及びスリット(14)を設けることによって液晶分子の配向を制御する。画素電極(24)は、ITO(酸化インジュウム・スズ)、酸化亜鉛、酸化スズなどからなる透明導電膜であり、フォトエッチングによって1画素毎に区切られて、着色画素(23)上に設けられている。画素電極(24)は、着色画素(23)にフォトリソグラフィ法を用いて形成されたコンタクトホール(29)により薄膜トランジスタ層(3)と接続されており、電圧を印加することにより一画素毎に液晶を駆動させることが可能となっている。アレイ基板(2)の周辺には駆動回路としてゲート線ドライバ及びデータ線ドライバ、及びこれらを制御するコントローラを有している。なお、IPSあるいはFFSと呼ばれる液晶の駆動方式において、画素電極(24)を櫛歯状に形成する。
着色画素(23)をアレイ基板側に形成する場合、対向基板(1)側にカラーフィルタを構成する着色画素(18)を形成する場合(図1参照)と異なり、画素電極(24)を着色画素(23)上に形成するので、着色画素(23)と液晶層(4)が配向膜(27)を介して直接接する構造となり、液晶が着色画素(23から溶出する不純物の影響を受けてしまうという問題がある。
実際、従来の着色画素材料をアレイ基板側に形成した場合、着色画素の不純物に起因する液晶配向不良、焼き付き現象などの様々な表示不良が起こっていた(例えば、特許文献3、4)。そのため、液晶が着色画素と触れる構成の場合は、着色画素(12)上に透明樹脂や窒化ケイ素等による保護層(オーバーコート層)を設け、液晶と着色画素が直接触れないようにすることが一般的である。
カラーフィルタ上に保護層(透明樹脂によるオーバーコート層)の形成を省略し、液晶材料への不純物溶出を改善した技術も開示されている(例えば特許文献5、6)。しかし、特許文献5では熱硬化樹脂を用いるために着色画素の材料である組成物の安定性が低下し、ポットライフが短くなるという問題点があった。
特許文献6において、光硬化成分である重合性モノマーの量を増やすことによって架橋密度を向上させて液晶材料への不純物溶出を抑制している。しかし、着色画素材料中の多重合性モノマーの量を増やすと、しばしば表面平坦性が低下するという問題があった。とりわけ、低露光量で形成可能な着色画素材料において表面荒れが発生する現象は顕著であった。
特許2758410号公報 特開2001−154013号公報 特開2000−39609号公報 特開2002−40225号公報 特開2009−168836号公報 特開2003−004929号公報
しかしながら、近年の液晶表示装置の低価格化は著しく、その製造工程である着色画素形成工程も低価格化の必要に迫られている。前述したように透明樹脂によるオーバーコート層を設けることで従来の着色画素材料でもアレイ基板側に用いることは可能であるが、材料費、工程増による歩留まり低下も低価格化を妨げる要因になっており、オーバーコート層を設けることなくアレイ基板側に形成することができる着色画素が望まれてきているが、前述のような問題により実現が難しかった。また、同様の理由により、着色画素形成工程におけるタクトタイムを低減する必要があるため、着色画素材料として低露光量化や現像時間短縮といった要求がされている。
そこで、本発明は、重合性モノマーの量を増やして液晶材料への不純物溶出を抑制することを前提として、低露光量で着色画素を形成でき、且つ、表面荒れを生じることのない感光性着色組成物を提供することを課題とする。
この感光性着色組成物を使用して得られる着色画素は液晶材料への不純物溶出が少なく、しかも表面荒れがないから、液晶表示装置用アレイ基板に最適である。また、このアレイ基板を使用した液晶表示装置は、液晶配向不良や焼き付き現象などの表示不良がなく、高品質の画面表示が可能である。
本発明者はアレイ基板側に形成する着色画素の材料として用いられる感光性着色組成物の組成と着色画素形成プロセスについて種々検討した結果、着色画素の表面荒れは着色組成物中の重合性モノマー量に依存することを見出した。おおむね以下のようなメカニズムによるものと考えられる。
図2にアレイ基板側にカラーフィルタを具備するMVA方式液晶表示装置の一例の断面を模式図で示す。MVA方式の液晶表示装置においてはアレイ基板(2)を構成する着色画素(23)がスリットを介して液晶材料と接触するため、カラーフィルタの着色画素に不純物を含むと液晶材料中に溶出し、液晶配向不良が発生、あるいはスイッチングの閾値ずれにより焼き付きが発生するといった表示不良となる。そのため、着色画素からの不純物溶出を防止する目的で、着色画素に十分な架橋密度を持たせることが必要となる。具体的には、着色組成物中の重合性モノマーを固形分中で20重量%以上、好ましくは30重量%以上含有する着色組成物を用いる必要がある。
しかし、着色組成物中の重合性モノマーを増量することにより、着色画素全体としての架橋密度は向上するが、露光プロセス時に光架橋反応をしない重合性モノマーの割合が増えることになる。この光架橋しない重合性モノマーがその後のフォトリソグラフィプロセスを経て、着色画素塗膜の表面に凝集することにより表面平坦性を悪化させ、海島構造状の表面ムラとして観察される。
そこで、本発明者は、着色画素の表面と内部の双方について十分に光架橋して、残留する重合性モノマーを低減する技術について検討を繰り返した結果、本発明の組成物に到達した。
すなわち、請求項1に記載の発明は、着色剤、重合性モノマー又はオリゴマー、光重合開始剤の3成分を含有して構成される感光性着色組成物において、
前記重合性モノマー又はオリゴマーが、感光性着色組成物の固形分の20重量%以上を占め、かつ、前記光重合開始剤として、オキシムエステル系化合物及びアルキルフェノン系化合物の両者を含むことを特徴とする感光性着色組成物である。
この感光性着色組成物は、基板上に塗布して被膜を形成した後、着色画素パターンに紫外線露光することにより露光部位を硬化することができる。
オキシムエステル系化合物から成る光重合開始剤は、光分解によって非常に高い効率でラジカルを生成する。これは移動度の高いメチルラジカルやフェニルラジカルを高効率で生成するためであり、このため、この光重合開始剤を含有する被膜に紫外線を照射すると、その照射量が少ない場合であっても、その被膜表面を十分に硬化させることができる。また、仮に表面が酸素阻害を受ける場合でも、高い硬化性を発揮する。
他方、アルキルフェノン系化合物から成る光重合開始剤は、光吸収により生成するnπ最低励起三重項状態からその励起エネルギーにより小さな結合エネルギーを持つカルボニルとα炭素間の結合がラジカル的に切れ、ベンゾイルラジカルとアルキルラジカルを生成する。その開裂速度は、一般的にα位の置換基の影響を大きく受け、α炭素の電気供与性基を導入することで反応速度は著しく増大する。このため、この光重合開始剤を含有す
る被膜に紫外線を照射すると、その照射量が少ない場合であっても、その被膜の内部を十分に硬化させることができる。アルキルフェノン系化合物の中でも、とりわけ、α−アミノアセトフェノン類は、ベンゼン環にアルキルチオ基やアミノ基を導入することにより300nm以上に強い吸収を持ち、高い内部硬化性を示す。
請求項1に係る感光性着色組成物は、光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物及びアルキルフェノン系化合物の両者を含むから、紫外線照射量が少ない場合であっても、被膜の表面と内部の双方を十分に硬化させることができる。そして、この感光性着色組成物は十分な量の重合性モノマー又はオリゴマーを含有しているから、硬化した被膜は高い架橋密度を有しており、液晶材料への不純物溶出を抑制することが可能なのである。
次に、請求項2に記載の発明は、前記オキシムエステル系化合物が、感光性着色組成物の固形分の0.5〜1.0重量%を占めることを特徴とする請求項1に記載の感光性着色組成物である。
後述する実施例4から分かるように、オキシムエステル系化合物が0.5重量%に満たない場合、その露光感度がわずかに劣る傾向にある。他方、オキシムエステル系化合物が1.0重量%を越える場合、実施例7のように、わずかに表面荒れが発生する。これに対し、0.5〜1.0重量%を占める実施例1〜3、実施例5〜6、実施例8〜12においては、その露光感度が高く、したがって少ない露光量で被膜内外が十分に硬化して、しかも、その表面荒れがない。
次に、請求項3に記載の発明は、前記重合性モノマー又はオリゴマーとして、カルボキシル基を有するモノマー又はオリゴマーを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の感光性着色組成物である。
重合性モノマー又はオリゴマーがカルボキシル基を有する場合、前記光重合開始剤との相溶性に優れるから、その表面荒れを防止して表面平坦性を向上することができる。すなわち、後述する実施例6及び実施例11はカルボキシル基を持たない重合性モノマーであり、わずかに表面荒れが発生している。これに対し、カルボキシル基を有する重合性モノマーを使用した実施例1〜5、実施例6〜10、実施例12においては、わずかな表面荒れも発生していない。
次に、請求項4に記載の発明は、この感光性着色組成物の露光感度を特定したもので、すなわち、前記感光性着色組成物の塗布被膜に紫外線露光量が50mJ/cm以下の紫外線を照射し、現像したとき、残存する被膜膜厚の塗布・乾燥後の膜厚に対する割合(残膜率)が70%以上となるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の感光性着色組成物である。
また、請求項5に記載の発明は、この感光性着色組成物を使用して着色画素を形成したアレイ基板に関するもので、基板上に、液晶を駆動するアクティブ素子、このアクティブ素子を覆って設けられた複数色の着色画素、及び前記アクティブ素子によって駆動される画素電極を備えた液晶表示装置用アレイ基板において、
複数色の前記着色画素のうち1色又は複数色の着色画素が、前記請求項1〜4のいずれかに記載の感光性着色組成物を硬化して形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板である。
また、請求項6に記載の発明は、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板とを備える液晶表示装置において、
アレイ基板が請求項5記載のアレイ基板であることを特徴とする液晶表示装置である。
この液晶表示装置は、アレイ基板上に液晶材料への不純物溶出が少なくしかも表面荒れのない着色画素を備えるから、高品質の画面表示が可能である。しかも、アレイ基板上に着色画素を備えることから、画素の開口率を向上させて、明るい画面表示のできる液晶表示装置とすることができる。
以上のように、本発明によれば、液晶材料への不純物溶出を抑制し、低露光量で着色画素を形成でき、且つ、表面荒れがなく表面平坦性に優れた着色画素を形成することが可能となる。
突起を用いたMVA方式の通常の液晶表示装置の一例における断面の模式図 突起を用いたMVA方式のアレイ基板側にカラーフィルタを具備する液晶表示装置の一例における断面の模式図 スリットを用いたMVA方式のアレイ基板側にカラーフィルタを具備する液晶表示装置の一例における断面の模式図
次に、本発明に係る感光性着色組成物を説明するにあたり、まず、この感光性着色組成物を好適に適用する液晶表示装置について説明する。
すなわち、この液晶表示装置は、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板とを備えて構成されるもので、アレイ基板は、支持体となる基板上に、液晶を駆動するアクティブ素子、このアクティブ素子を覆って設けられた複数色の着色画素、及び前記アクティブ素子によって駆動される画素電極を備えている。複数色の着色画素のうち1色又は複数色の着色画素が、本発明に係る感光性着色組成物を硬化して形成された着色被膜によって構成されている。なお、この複数色の着色画素の色彩の組み合わせとしては、赤、緑、青(RGB)の組み合わせやそれらにイエロー、マゼンダ、シアンを追加した4〜6色の組み合わせが挙げられるが、本発明のカラーフィルタはRGB系に対して特に好ましく適用できる。
図3は、本発明の適用可能であるアレイ基板側にカラーフィルタを形成した液晶表示装置の一例の断面図である。突起を形成する代りにスリット(26)を用いると、液晶分子を傾斜配向させる突起がないから、この部分からの光漏れが減少しコントラストが向上する。このスリット(26)は、フォトエッチングによって形成できる。スリットは画素電極の形成と同時に行うことが可能なため、突起(25)を形成する場合と比べて工程削減も可能となる。
アレイ基板の支持体となる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が好ましく、より好ましくは80%以上の透過率を有するものを用いることができる。一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、PETなどのプラスチック基板やガラスが挙げられるが、通常はガラス基板を用いるとよい。
図3は、アクティブ素子として薄膜トランジスタ(3)を使用した例を示している。この例では、薄膜トランジスタ(3)は、ゲート電極(31)、ゲート絶縁膜(32)、半導体層(34)、ソース電極(35)及びドレイン電極(36)によって構成されている。すなわち、透明基板上に、モリブデンやタングステンもしくはその合金等の金属からなる走査線およびゲート電極(31)を配置し、これらを覆うように酸化ケイ素・窒化ケイ素等からなるゲート絶縁膜(32)が配置されている。ゲート絶縁膜上にはアモルファス・シリコンなどの半導体層(34)が配置され、更にモリブデンやアルミニウムからなる信号線、ソース電極(35)、ドレイン電極(36)が配置されている。この薄膜トランジスタ(3)の上には、酸化ケイ素・窒化ケイ素等からなる保護層(33)が配置されている。
次に、本発明に係る感光性着色組成物について説明する。前述のように、本発明に係る感光性着色組成物は、着色画素の形成に好適に利用されるものであり、着色剤、重合性モノマー又はオリゴマー、及び光重合開始剤の3成分を必須成分として含有するものである。本発明に係る感光性着色組成物は、この必須成分のほか、透明な樹脂、増感剤、界面活性剤、連鎖移動剤、貯蔵安定剤、密着向上剤、有機溶剤を含有することができる。
そこで、以下、これら各成分について説明し、続いて、この感光性着色組成物を使用して着色画素を形成する方法について説明する。
[着色剤]
本発明の感光性着色組成物に好適な着色顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
赤色フィルタセグメント(画素)を形成するための赤色の感光性着色組成物には、例えばC.I.Pigment Red7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、279等の赤色顔料を用いることができる。赤色の感光性着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を併用することができる。
黄色顔料としてはC.I.Pigment Yellow1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等が挙げられる。
橙色顔料としてはC.I.Pigment Orange36、43、51、55、59、61、71、73等が挙げられる。
緑色フィルタセグメントを形成するための緑色の感光性着色組成物には、例えばC.I.Pigment Green7、10、36、37、58等の緑色顔料、を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を併用することができる。
青色フィルタセグメントを形成するための青色の感光性着色組成物には、例えばC.I.Pigment Blue15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等の青色顔料、好ましくはC.I.Pigment Blue15:6を用いることができる。
また、青色の感光性着色組成物には、C.I.Pigment Violet1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等の紫色顔料、好ましくはC.I.Pigment Violet23を併用することができる。
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。
[重合性モノマー、オリゴマー]
本発明の感光性着色組成物に用いることのできる重合性モノマー又はオリゴマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(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、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、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(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、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メラミン(メタ)アクリレート等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、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等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、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。また、水酸基を有する(メタ)アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる(メタ)アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることもできる。
これら重合性モノマー又はオリゴマーの中でも、2又はそれ以上の官能基を有する多官能の重合性モノマー又はオリゴマーを使用することが望ましい。
また、カルボキシル基を有する多官能の重合性モノマー又はオリゴマーを使用することが望ましい。カルボキシル基を有する重合性モノマー又はオリゴマーを使用することにより、着色画素の平坦性を一層向上させることができる。カルボキシル基を有し、かつ、多官能の重合性モノマーとしては、例えば、構造式化1や化2を有するモノマーが使用できる。なお、構造式化1を有するモノマーは、大阪有機工業(株)から「ビスコート#2500」の商品名で販売されており、後述する実施例にてこのモノマーを使用している。また、別の実施例で使用した東亜合成(株)製「アロニックス M−520」もカルボキシル基を有する重合性モノマーである。
Figure 2011112692
(式中Aはアクリレートを表す)
Figure 2011112692
[光重合開始剤]
本発明の感光性着色組成物は、少なくとも2種類の光重合開始剤を含有する必要がある。すなわち、オキシムエステル化合物から成る光重合開始剤とアルキルフェノン系化合物から成る光重合開始剤である。
このうち、オキシムエステル化合物は、前述のように、着色被膜の表面を十分に硬化性する上で重要である。このようなオキシムエステル化合物としては、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等が例示できる。また市販品としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から、「イルガキュアーOXE−01」、「イルガキュアーOXE−02」等が市販されている。また、このほか、特開2008−100955号公報や特開2008−179611号公報に記載のオキシムエステル化合物を用いることも可能である。
なお、オキシムエステル系化合物は、感光性着色組成物の固形分の0.5〜1.0重量%を占めることが望ましい。0.5重量%に満たない場合、その露光感度がわずかに劣る傾向にある。他方、1.0重量%を越える場合、着色画素にわずかに表面荒れが発生することがある。
次に、アルキルフェノン系化合物は、前述のように、着色被膜の内部を十分に硬化性する上で重要である。このようなアルキル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−オン等が例示できる。また、市販品としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から、「イルガキュアー184」、「イルガキュアー651」、「イルガキュアー2959」、「イルガキュアー907」、「イルガキュアー369」、「イルガキュアー379」等が市販されている。
なお、これらオキシムエステル化合物とアルキルフェノン系化合物に加えて、そのほかの光重合開始剤を添加することもできる。そのほかの光重合開始剤としては、アルキルフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、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を例示できる。
なお、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。
また、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、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等が例示できる。
また、チオキサントン系化合物チオキサントン、2−クロルチオキサントン、2−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等が例示できる。
また、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−ピペロニル−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。
また、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が例示できる。
光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1.0〜50重量%が好ましく、より好ましくは4.0〜15重量%である。
[樹脂]
本発明の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%以上である樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が含まれる。
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、ポリスチレン、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、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
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、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、構造式化3を有するメラミン化合物又はその多量体と、イソシアネート基含有化合物又は酸無水物とを反応させてなる樹脂を例示することができる。
Figure 2011112692
(式中、R〜Rは、それぞれ水素原子又はCHOR(Rは水素原子、又はアルキル基を表し、R〜Rにおいて同一であっても異なっていても良い。)を表し、R〜Rは同一であっても異なっていても良い。)
この反応に用いるイソシアネート基含有化合物の例としては、芳香族、脂肪族または脂環族の各種公知のイソシアネート類を挙げることができる。
例えば、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4‘−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフ
ェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4‘−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環族ポリイソシアネート、ダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等を例示することができる。
また、この反応に用いる酸無水物の例としては、マロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物等が挙げることができる。
熱硬化性樹脂においては、その酸価が固形分換算で3〜60mgKOH/gであることが必要であり、20〜50mgKOH/gであればより好ましい。従って、酸無水物の付加反応は、酸価がこの範囲内になるように定量的に反応させる。熱硬化性樹脂の酸価が3mgKOH/g未満であると、アルカリ現像において現像不良となるおそれがあり、酸価が60mgKOH/gより大きくなるとアルカリ現像において露光部分の表面が現像液で浸食される、感光性着色組成物の長期保存安定性が低下する等の不具合が生じ易くなる。
上述した熱硬化性樹脂は、以下の方法のいずれかにより調製することができる。
(1)メラミン化合物及びイソシアネ―ト基含有化合物を加温下で混合して反応させる方法。
(2)メラミン化合物及びイソシアネ―ト基含有化合物を加温下で混合して反応させた後、さらに酸無水物を加温下で混合して反応させる方法。
(3)メラミン化合物及び酸無水物を加温下で混合して反応させる方法。
また、前処理としてエバポレーターなどを用いて低沸アルコール化合物を留去する工程と、感光性着色組成物に適した溶剤に溶剤置換する工程を含んでいてもよい。
一般的に、メラミン化合物などの熱硬化性樹脂は、熱反応性が高く、一般的にも長期保存安定性に劣るため、感光性着色組成物中に多量に用いることは困難であった。しかしながら、上述の熱硬化性樹脂においては、メラミン骨格中に複数個存在する熱反応性基のいくつかがイソシアネート基含有化合物または酸無水物との反応に使用されるために、熱反応性が適度に低下し、感光性着色組成物の長期保存安定性が良くなる効果が得られる。また、前記イソシアネート基含有化合物または酸無水物との反応の結果、メラミン樹脂のポリマー鎖が長くなり、メラミン樹脂骨格の自由な動きが束縛されるため、保存安定性が向上するという利点もある。
[増感剤]
増感剤としては、α−アシロキシエステル、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)ベンゾフェノン等の化合物、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)ベンゾフェノン等のアミン系化合物を例示できる。これらの増感剤は1種または2種以上混合して用いることができる。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重量%が好ましく、より好ましくは3〜40重量%である。
[界面活性剤]
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カオチン性界面活性剤、両性界面活性剤を使用できる。
アニオン性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ナトリウム、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、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等が例示できる。
カオチン性界面活性剤としては、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アルキルエーテルリン酸エステル、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等が例示できる。
両性界面活性剤としては、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等が例示できる。
[連鎖移動剤]
連鎖移動剤としては、多官能チオールを好適に使用できる。多官能チオールとしては、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、1種または2種以上混合して用いることができる。多官能チオールの使用量は、感光性着色組成物の全固形分量を基準として0.1〜30重量%が好ましく、より好ましくは1〜20重量%である。0.1質量%未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、30質量%を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。
[貯蔵安定剤]
貯蔵安定剤は、感光性着色組成物の経時粘度を安定化させるものである。貯蔵安定剤としては、4級アンモニウムクロライド、有機酸およびそのメチルエーテル、有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。4級アンモニウムクロライドとしては、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等が例示できる。有機酸としては、乳酸、シュウ酸等が例示できる。有機ホスフィンとしては、t−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等が例示できる。貯蔵安定剤は、着色組成物中の顔料100重量部に対して、0.1〜10重量部の量で含有させることができる。
[密着向上剤]
密着向上剤は、感光性着色組成物を基板に塗布して被膜を形成した際に、その被膜と基板との密着性を高めるものである。
密着向上剤としてはシランカップリング剤が好ましく使用できる。シランカップリング剤としては、ビニルシラン類、(メタ)アクリルシラン類、エポキシシラン類、アミノシラン類、チオシラン類等が挙げられる。
ビニルシラン類としては、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が例示できる。
(メタ)アクリルシラン類としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が例示できる。
エポキシシラン類としては、β−(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、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が例示できる。
アミノシラン類としては、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が例示できる。
チオシラン類としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が例示できる。
シランカップリング剤は、感光性着色組成物中の顔料100重量部に対して、0.01〜100重量部の量で含有させることができる。
[有機溶剤]
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、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、感光性着色組成物中の顔料100重量部に対して、800〜4000重量部、好ましくは1000〜2500重量部の量で用いることができる。
[着色画素を形成する方法]
基板上への着色画素の作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトリソグラフィ法、エッチング法など何れの方法で作製できるが、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、本発明の感光性着色組成物を基板上に塗布してその被膜を形成し、この被膜をパターン露光、現像することで着色画素を形成するフォトリソグラフィ法が好ましい。なお、この塗布から現像までの工程を各色毎に繰り返し行って複数色の着色画素を形成することができる。
このフォトリソグラフィ法を詳しく説明すると、まず、以下基板上に、感光性着色組成物を塗布し、乾燥してその被膜を形成する。塗布する手段はスピンコート、ディップコート、ダイコートなどが通常用いられるが、基板上に均一な膜厚で塗布可能な方法ならばこれらに限定されるものではない。乾燥は50〜120℃で1〜20分ほどすることが好ましい。塗布膜厚は任意であるが、分光透過率と電気特性などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で3〜4μm程度である。感光性着色組成物の被膜にパターンマスクを介して露光を行う。光源には通常の高圧水銀灯などを用いればよい。タクトタイムへの影響を考えると、露光時の紫外線露光量として、10〜100mJ/cmでよいが、好ましくは10〜50mJ/cmの範囲である。50mJ/cm以下の露光量で硬化するとき、本発明の感光性着色組成物の利点が特に生かされる。
次に、露光された被膜を現像する。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、もしくは水酸化カリウム水溶液が好んで用いられるが、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものを用いても良い。現像後、水洗、乾燥して着色画素が得られる。
なお、露光現像の後、加熱処理(ポストベーク)を施して、完全に硬化させることが望ましい。
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。
[樹脂溶液(A)の合成]
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
スチレン 60.0部
メタクリル酸 60.0部
メチルメタクリレート 65.0部
ブチルメタクリレート 65.0部
熱重合開始剤 10.0部
連鎖移動剤 3.0部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。
この樹脂溶液に固形分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液(A)とした。
アクリル樹脂の重量平均分子量は、約10000であった。
[樹脂溶液(B)の合成]
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
スチレン 55.0部
メタクリル酸 65.0部
メチルメタクリレート 65.0部
ベンジルメタクリレート 60.0部
熱重合開始剤 15.0部
連鎖移動剤 3.0部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。
この樹脂溶液に固形分が30重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液(B)とした。
アクリル樹脂の重量平均分子量は、約20000であった。
[着色組成物の調製]
下記の要領で赤、青、緑の着色組成物を調製した。
<赤色着色組成物1>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料:C.I.Pigment Red254 18.0部
(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」)
赤色顔料:C.I.Pigment Red177 2.0部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2.0部
樹脂溶液(A) 100.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 122.0部
樹脂溶液(B) 84.0部
多官能重合性モノマー(東亜合成製「アロニックス M−520」) 40.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−02」)
1.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー369」)
14.0部
シクロヘキサノン 337.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.8重量%であった。なお、「アロニックス M−520」は、カルボキシル基を有する重合性モノマーであり、「イルガキュアーOXE−02」はオキシムエステル化合物、「イルガキュアー369」はアルキルフェノン系化合物である。
<赤色着色組成物2>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料:C.I.Pigment Red254 18.0部
(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」)
赤色顔料:C.I.Pigment Red177 2.0部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2.0部
樹脂溶液(A) 100.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 122.0部
樹脂溶液(B) 84.0部
多官能重合性モノマー(東亜合成製「アロニックス M−520」) 40.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−02」)
0.8部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー369」
14.2部
シクロヘキサノン 337.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.6重量%であった。
<赤色着色組成物3>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料:C.I.Pigment Red254 18.0部
(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」)
赤色顔料:C.I.Pigment Red177 2.0部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2.0部
樹脂溶液(A) 100.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 122.0部
樹脂溶液(B) 84.0部
多官能重合性モノマー(東亜合成製「アロニックス M−520」) 40.0部
光重合開始剤(チバ スペチャルティ ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−02」)
1.2部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー369」)
13.8部
シクロヘキサノン 337.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。
<赤色着色組成物4>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料:C.I.Pigment Red254 18.0部
(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」)
赤色顔料:C.I.Pigment Red177 2.0部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2.0部
樹脂溶液(A) 100.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 122.0部
樹脂溶液(B) 86.0部
多官能重合性モノマー(東亜合成製「アロニックス M−520」) 40.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−02」)
0.5部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー369」)
14.0部
シクロヘキサノン 335.5部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.4重量%であった。
<赤色着色組成物5>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料:C.I.Pigment Red254 18.0部
(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」)
赤色顔料:C.I.Pigment Red177 2.0部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2.0部
樹脂溶液(A) 100.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 122.0部
樹脂溶液(B) 84.0部
多官能重合性モノマー(東亜合成製「アロニックス M−520」) 40.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−02」)
1.0部
光重合開始剤(チバ スペチャルティ ケミカルズ社製「イルガキュアー819」)
14.0部
シクロヘキサノン 337.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.8重量%であった。なお、「イルガキュアー819」はオキシムエステル化合物やアルキルフェノン系化合物ではなく、(ビス)アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤である。
<赤色着色組成物6>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料:C.I.Pigment Red254 18.0部
(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」)
赤色顔料:C.I.Pigment Red177 2.0部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2.0部
樹脂溶液(A) 100.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 122.0部
樹脂溶液(B) 131.0部
多官能重合性モノマー(東亜合成製「アロニックス M−520」) 40.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−02」)
1.0部
シクロヘキサノン 304.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.8重量%であった。
<緑色着色組成物1>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料:C.I.Pigment Green36 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow 150 8.0部
(バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y−5688」)
分散剤(ビックケミー社製「Disperbyk−103」) 2.0部
樹脂溶液(A) 102.0部
その後、上記分散体を132部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して緑色着色組成物を得た。
樹脂溶液(B) 99.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
30.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.2部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
10.0部
シクロヘキサノン 327.8部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。
なお、「ビスコート#2500」は、構造式化1を有する重合性モノマーであり、カルボキシル基を有している。また、「イルガキュアーOXE−01」はオキシムエステル化合物、「イルガキュアー907」はアルキルフェノン系化合物である。
<緑色着色組成物2>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料:C.I.Pigment Green36 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow150 8.0部
(バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y−5688」)
分散剤(ビックケミー社製「Disperbyk−103」) 2.0部
樹脂溶液(A) 102.0部
その後、上記分散体を132部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して緑色着色組成物を得た。
樹脂溶液(B) 99.0部
多官能重合性モノマー(日本化薬(株)製「KAYARAD DPHA」)
30.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.2部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
10.0部
シクロヘキサノン 327.8部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。なお、「KAYARAD DPHA」はカルボキシル基を持たないモノマーである。
<緑色着色組成物3>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料:C.I.Pigment Green36 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow150 8.0部
(バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y−5688」)
分散剤(ビックケミー社製「Disperbyk−103」) 2.0部
樹脂溶液(A) 102.0部
その後、上記分散体を132部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して緑色着色組成物を得た。
樹脂溶液(B) 99.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
30.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.5部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
9.7部
シクロヘキサノン 327.8部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.2重量%であった。
<緑色着色組成物4>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料:C.I.Pigment Green36 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow150 8.0部
(バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y−5688」)
分散剤(ビックケミー社製「Disperbyk−103」) 2.0部
樹脂溶液(A) 102.0部
その後、上記分散体を132部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して緑色着色組成物を得た。
樹脂溶液(B) 99.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
30.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.2部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」
5.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー369」)
5.0部
シクロヘキサノン 327.8部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。
<緑色着色組成物5>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料:C.I.Pigment Green36 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow150 8.0部
(バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y−5688」)
分散剤(ビックケミー社製「Disperbyk−103」) 2.0部
樹脂溶液(A) 105.0部
その後、上記分散体を132部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して緑色着色組成物を得た。
樹脂溶液(B) 133.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
30.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」
0.5部
シクロヘキサノン 301.5部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.4重量%であった。
<緑色着色組成物6>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料:C.I.Pigment Green36 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I.Pigment Yellow150 8.0部
(バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y−5688」)
分散剤(ビックケミー社製「Disperbyk−103」) 2.0部
樹脂溶液(A) 123.0部
その後、上記分散体を132部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して緑色着色組成物を得た。
樹脂溶液(B) 102.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
30.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.2部
増感剤(保土ヶ谷化学工業(株)製「EAB−F」) 5.0部
シクロヘキサノン 308.8部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。
<青色着色組成物1>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料:C.I.Pigment Blue15 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールブルーES」)
紫色顔料:C.I.Pigment Violet23 3.0部
(BASF社製「パリオゲンバイオレット 5890」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 5.0部
樹脂溶液(A) 70.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで
濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 98.0部
樹脂溶液(B) 10.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
47.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
0.5部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
5.5部
増感剤(保土ヶ谷化学工業(株)製「EAB−F」) 3.0部
シクロヘキサノン 386.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.5重量%であった。
<青色着色組成物2>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料:C.I.Pigment Blue15 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールブルーES」)
紫色顔料:C.I.Pigment Violet23 3.0部
(BASF社製「パリオゲンバイオレット 5890」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 5.0部
樹脂溶液(A) 70.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 98.0部
樹脂溶液(B) 10.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
47.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
8.0部
シクロヘキサノン 386.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。
<青色着色組成物3>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料:C.I.Pigment Blue15 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールブルーES」)
紫色顔料:C.I.Pigment Violet23 3.0部
(BASF社製「パリオゲンバイオレット 5890」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 5.0部
樹脂溶液(A) 70.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 98.0部
樹脂溶液(B) 10.0部
多官能重合性モノマー(新中村化学(株)製「NKエステルATMPT」)
47.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」
8.0部
シクロヘキサノン 386.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。「NKエステルATMPT」はカルボキシル基を持たないモノマーである。
<青色着色組成物4>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料:C.I.Pigment Blue15 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールブルーES」)
紫色顔料:C.I.Pigment Violet 23 3.0部
(BASF社製「パリオゲンバイオレット 5890」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」 5.0部
樹脂溶液(A) 70.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 98.0部
樹脂溶液(B) 10.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
47.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
0.5部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
5.5部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「ダロキュアーTPO」)
3.0部
シクロヘキサノン 386.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の0.5重量%であった。なお、「ダロキュアーTPO」はオキシムエステル化合物やアルキルフェノン系化合物ではなく、(モノ)アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤である。
<青色着色組成物5>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料:C.I.Pigment Blue 15 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールブルーES」)
紫色顔料:C.I.Pigment Violet23 3.0部
(BASF社製「パリオゲンバイオレット 5890」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 5.0部
樹脂溶液(A) 70.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 98.0部
樹脂溶液(B) 10.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
47.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー907」)
6.0部
増感剤(保土ヶ谷化学工業(株)製「EAB−F」) 3.0部
シクロヘキサノン 386.0部
調整した着色組成物中にオキシムエステル系開始剤量は含まれていない。
<青色着色組成物6>
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料:C.I.Pigment Blue15 20.0部
(東洋インキ製造(株)製「リオノールブルーES」)
紫色顔料:C.I.Pigment Violet23 3.0部
(BASF社製「パリオゲンバイオレット 5890」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 5.0部
樹脂溶液(A) 70.0部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 98.0部
樹脂溶液(B) 10.0部
多官能重合性モノマー(大阪有機化学工業(株)製「ビスコート#2500」)
47.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE−01」)
1.0部
光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「ダロキュアーTPO」)
5.0部
増感剤(保土ヶ谷化学工業(株)製「EAB−F」) 3.0部
シクロヘキサノン 386.0部
調整した着色組成物中のオキシムエステル系開始剤量は固形分中の1.0重量%であった。
得られた感光性着色組成物を用いて感度評価および表面平坦性評価を行った。
[感度評価]
感度評価に用いる基板の作製方法を以下に示す。ガラス基板にそれぞれの感光性着色組成物をスピンコートにより最終膜厚3μmとなるように塗布した。乾燥の後、露光機にて40μmのストライプ状の開口パターンを持つフォトマスクを用いて10mJ/cmから150mJ/cmまで10mJ/cm間隔でパターン露光し、アルカリ現像液にて90秒間現像した後、バッチ式オーブンにて230℃で30分焼成を行い、着色画素をガラス基板上に形成した。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。以下、実施例及び比較例ではこのアルカリ現像液を用いて現像を行う。
炭酸ナトリウム 1.5重量%
炭酸水素ナトリウム 0.5重量%
陰イオン系界面活性剤 8.0重量%
(花王(株)製「ペリレックスNBL」)
水 90重量%
得られた基板上の露光量毎における着色画素膜厚を接触式膜厚計(小坂研究所製ET4000A)にて測定し、塗布・乾燥後の膜厚に対する割合(残膜率)が70%以上となる最小の露光量を飽和感度とした。
感度評価において、飽和感度が50mJ/cm以下を感度良好として○、飽和感度が60mJ/cm以上90mJ/cm以下を使用可能として△、飽和感度が100mJ/cm以上のものを感度不足として×とした。
[表面ムラ評価]
表面平坦性評価に用いる基板の作製方法を以下に示す。ガラス基板に着色組成物をスピンコートにより最終膜厚3μmとなるように塗布した。乾燥の後、露光機にて130μmのストライプ状の開口パターンを持つフォトマスクを用いて飽和感度においてパターン露光し、アルカリ現像液にて90秒間現像した後、バッチ式オーブンにて230℃で30分熱硬化を行い、着色画素をガラス基板上に形成した。
得られたガラス基板上の着色画素を顕微鏡で観察し、表面ムラがないものを平坦性良好として○、反射光源でのみ表面ムラが確認できるものを△、反射光源及び透過光源で表面ムラが確認できるものを×とした。
実施例ならびに比較例に用いた赤色着色組成物1から6の組成を表1に、緑色着色組成物1から6の組成を表2に、青色着色組成物1から6の組成を表3に示す。
Figure 2011112692
Figure 2011112692
Figure 2011112692
(実施例1)
着色画素として、赤色着色組成物1を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は40mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例2)
着色画素として、赤色着色組成物2を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は50mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例3)
着色画素として、赤色着色組成物3を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は30mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例4)
着色画素として、赤色着色組成物4を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は70mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例5)
着色画素として、緑色着色組成物1を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は30mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例6)
着色画素として、緑色着色組成物2を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は30mJ/cm、表面ムラは反射光源でのみ観測された。
(実施例7)
着色画素として、緑色着色組成物3を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は20mJ/cm、表面ムラは反射光源でのみ観測された。
(実施例8)
着色画素として、緑色着色組成物4を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は30mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例9)
着色画素として、青色着色組成物1を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は50mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例10)
着色画素として、青色着色組成物2を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は40mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(実施例11)
着色画素として、青色着色組成物3を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は30mJ/cm、表面ムラは反射光源でのみ観測された。
(実施例12)
着色画素として、青色着色組成物4を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は50mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(比較例1)
着色画素として、赤色着色組成物5を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は60mJ/cm、表面ムラは反射光源及び透過光源で観測された。
(比較例2)
着色画素として、赤色着色組成物6を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は60mJ/cm、表面ムラは反射光源及び透過光源で観測された。
(比較例3)
着色画素として、緑色着色組成物5を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は110mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(比較例4)
着色画素として、緑色着色組成物6を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は40mJ/cm、表面ムラは反射光源及び透過光源で観測された。
(比較例5)
着色画素として、青色着色組成物5を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は100mJ/cm、表面ムラは観測されなかった。
(比較例6)
着色画素として、青色着色組成物6を用いて感度評価、表面平坦性評価用基板を作製し、それぞれ評価を行った。この時の飽和感度は50mJ/cm、表面ムラは反射光源及び透過光源で観測された。
(考察)
実施例及び比較例の評価結果を表4に示す。この結果から、次のことが分かる。
Figure 2011112692
(1)光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物とアルキルフェノン系化合物のいずれか一方を含有する組成物(比較例2〜5)においては、露光感度又は被膜の平坦性に問題がある。光重合開始剤として、オキシムエステル系化合物に加えて、(ビス)アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤(比較例1)又は(モノ)アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤(比較例6)においても、その平坦性は改善されない。
これに対して、光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物とアルキルフェノン系化合物の双方を使用した実施例1〜12においては、いずれも、露光感度と被膜の平坦性の双方に優れている。
この結果から、重合性モノマーの量が固形分中の20%以上である感光性着色組成物において、光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物及びアルキルフェノン系化合物の両者を含有することにより、飽和感度および表面ムラが良好な着色画素を得ることが可能であることが分かる。
(2)オキシムエステル系化合物及びアルキルフェノン系化合物の両者を含む場合にも
、オキシムエステル系化合物の量が0.5重量%に満たない実施例4では、露光感度がわずかに劣る。これに対して、0.5重量%の実施例9及び実施例12では、十分な露光感度を有している。なお、0.5重量%より多いそのほかの実施例(実施例1〜3,5〜8,11)も同様である。この結果から、オキシムエステル系化合物の量が増加するにつれて露光感度が向上することが分かる。また、0.5重量%以上であれば十分な露光感度を有することが分かる。
(3)他方、オキシムエステル系化合物の量が1.2重量%の実施例7では、反射光源により表面ムラが観察された。これに対し、1.0重量%の実施例3、5、8では、透過光源はもちろん、反射光源によっても表面ムラは観察できず、優れた平坦性を有している。この結果から、オキシムエステル系化合物の量が減少するにつれて、表面平坦性が向上していくことが分かる。また、1.0重量%以下であれば、優れた平坦性を示すことが分かる。
そして、前記(2)の考察の結果と重ね合わせて考察すると、オキシムエステル系化合物の量が0.5〜1.0重量%の場合、十分な露光感度を有し、かつ、表面平坦性に優れているため、着色画素形成のプロセスにおけるマージンを広くとれることが理解できる。
なお、1.0重量%の実施例6、11では、反射光源により表面ムラが観察されたが、前述のように、実施例3、5、8では観察されていないことから、実施例6、11の表面ムラは別の原因によるものと推測される。この点については、次に考察する。
(4)前述の実施例6では、重合性モノマーとして「KAYARAD DPHA」を使用しており、実施例11では「NKエステルATMPT」を使用している。これらは、いずれもカルボキシル基を持たないモノマーである。これに対して、実施例3、5、8を含め、そのほかの実施例1〜5、7〜10,12においては、カルボキシル基を有するモノマーを使用している。この結果から、重合性モノマーとしては、カルボキシル基を有するモノマーが望ましく、その場合、反射光源による表面ムラも観察できない平坦な着色画素が得られることが分かる。
1‥対向基板
11‥ガラス基板
12‥偏光板
13‥共通電極
14・・スリット
15・・配向膜
16・・ブラックマトリクス
18・・着色画素(R、G、B)
19・・突起
2‥アレイ基板
21‥ガラス基板
22‥偏光板
23・・着色画素(R、G、B)
24・・画素電極
25・・突起
26・・スリット
27・・配向膜
29・・コンタクトホール
3‥薄膜トランジスタ層
31・・ゲート電極
32・・ゲート絶縁膜
33・・保護層
34・・半導体層
35・・ソース電極
36・・ドレイン電極
4‥液晶層

Claims (6)

  1. 着色剤、重合性モノマー又はオリゴマー、光重合開始剤の3成分を含有して構成される感光性着色組成物において、
    前記重合性モノマー又はオリゴマーが、感光性着色組成物の固形分の20重量%以上を占め、かつ、前記光重合開始剤として、オキシムエステル系化合物及びアルキルフェノン系化合物の両者を含むことを特徴とする感光性着色組成物。
  2. 前記オキシムエステル系化合物が、感光性着色組成物の固形分の0.5〜1.0重量%を占めることを特徴とする請求項1に記載の感光性着色組成物。
  3. 前記重合性モノマー又はオリゴマーとして、カルボキシル基を有するモノマー又はオリゴマーを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の感光性着色組成物。
  4. 前記感光性着色組成物の塗布被膜に紫外線露光量が50mJ/cm以下の紫外線を照射し、現像したとき、残存する被膜膜厚の塗布・乾燥後の膜厚に対する割合(残膜率)が70%以上となるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の感光性着色組成物。
  5. 基板上に、液晶を駆動するアクティブ素子、このアクティブ素子を覆って設けられた複数色の着色画素、及び前記アクティブ素子によって駆動される画素電極を備えた液晶表示装置用アレイ基板において、
    複数色の前記着色画素のうち1色又は複数色の着色画素が、前記請求項1〜4のいずれかに記載の感光性着色組成物を硬化して形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板。
  6. アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板とを備える液晶表示装置において、
    アレイ基板が請求項5記載のアレイ基板であることを特徴とする液晶表示装置。
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