JP2016151637A - カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ - Google Patents

カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ Download PDF

Info

Publication number
JP2016151637A
JP2016151637A JP2015028332A JP2015028332A JP2016151637A JP 2016151637 A JP2016151637 A JP 2016151637A JP 2015028332 A JP2015028332 A JP 2015028332A JP 2015028332 A JP2015028332 A JP 2015028332A JP 2016151637 A JP2016151637 A JP 2016151637A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
parts
solvent
acrylic resin
pigment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015028332A
Other languages
English (en)
Inventor
誉昭 江山
Takaaki Eyama
誉昭 江山
真理 岩崎
Mari Iwasaki
真理 岩崎
綾子 向井
Ayako Mukai
綾子 向井
洋一郎 横田
Yoichiro Yokota
洋一郎 横田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Artience Co Ltd
Original Assignee
Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Ink SC Holdings Co Ltd filed Critical Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority to JP2015028332A priority Critical patent/JP2016151637A/ja
Publication of JP2016151637A publication Critical patent/JP2016151637A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

【課題】アクリル樹脂を含む着色組成物を用いたポジ型レジストエッチング方式においても、着色層にクラックの発生や色相変化がなく、明度およびコントラスト比に優れるという両立を可能とする。【解決手段】基材上に、着色剤[A]、アクリル樹脂[B]、および有機溶剤を含む着色組成物を用いて塗膜を形成する《工程(i)》と、ポジ型レジスト[C]を前記塗膜上に塗布、露光し、エッチングによりパターニングする《工程(ii)》と、剥離溶剤[D]により《工程(ii)》後に残ったポジ型レジスト[C]を剥離する《工程(iii)》とを具備するカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法であって、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の差が0.3〜3.0(cal/cm3)1/2であることを特徴とするカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法により解決される。【選択図】なし

Description

本発明は、カラー液晶表示装置、カラー撮像管素子等に用いられるカラーフィルタ用フィルタセグメントの、エッチング方式による製造方法、およびそれを用いて得られるカラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタに関するものである。
液晶表示装置は、2枚の偏光板の間に液晶物質と画素を介在させ、画素ごとに電圧を印加して液晶物質の配向状態を変化させ、1枚目の偏光板を通過した光の偏光度合いを変化させ、2枚目の偏光板を通過する透過光を制御して画面表示する表示装置である。
この2枚の偏光板の間にカラーフィルタを設けることによりカラー表示が可能となり、テレビやパソコン、モニタ等に用いられるようになった。
カラーフィルタは、ガラス板などの透明な基板に透過光の混色を防ぎ、表示コントラストを高める目的で格子状の遮光膜ブラックマトリクス(以下BM)を設け、次に画素ごとに複数色(通常 赤、緑、青)のフィルタセグメントが設けられている。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、フィルタセグメントの配列には、2種以上の異なる色相の微細な帯(ストライプ)状に配置したもの(ストライプ配列)、あるいは縦横一定の配列で配置したもの(デルタ配列)等がある。フィルタセグメントおよびBMは、着色組成物を塗布し一般に200℃以上、好ましくは230℃の高温で乾燥形成される。
カラー液晶表示装置では、カラーフィルタの上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、更に、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。これらの透明電極及び配向膜の性能を充分に得るには、その形成を一般に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を着色剤とする顔料分散法と呼ばれる方法が主流となっている。
また、パターニングの方法としては、ネガ型感光性着色組成物、あるいはポジ型感光性着色組成物を用い、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の各種放射線により所定のパターンを有したフォトマスクを介して露光され、必要に応じてベーキングが行われ、しかる後に、不必要な部分を現像除去し、ベーキングを行う工程を繰り返す、フォトリソ方式、あるいは、非感光性着色組成物上にポジ型レジストなどを使ってフォトリソ加工し、エッチング後、その後ポジ型レジストを剥離することで、フィルタセグメントを得る、エッチング方式等が知られている。
近年要求されるカラーフィルタの色再現特性向上およびブラックマトリックスの遮光性向上のためには、感光性着色組成物中の着色剤の含有量を多くするか、あるいは、膜厚を厚くする必要がある。しかし、このような、ネガ型感光性着色組成物、あるいはポジ型感光性着色組成物を用いる方法では、着色剤の含有量を多くする方法において、感度低下、現像性、解像性が悪化する等の問題が発生し、膜厚を厚くする方法においては、膜底部まで露光光が届かず、パタ−ン形状が不良となる等の問題が発生する。
また、光硬化によりフォトリソ加工するために光重合開始剤を用いることで、光重合開始剤特有の色による着色、耐熱性の低下、光透過率の減少、解像力の低下等が生じる場合がある。これに対し、エッチング方式によるパターニング形成は、光硬化の影響を受けにくいために、着色剤含有量が高い、あるいは膜厚が厚くとも、パタ−ン形状が優れたフィルタセグメントの形成が可能となる。
しかし、エッチング方式においては、不要になったポジ型レジストを剥離する工程が必要であり、剥離溶剤に対する耐性が必要となる(例えば、特許文献1)。そのため、従来このようなエッチング方式に用いられる着色組成物の樹脂としては、ポリアミック酸等を原料としたポリイミドのような、耐性に優れた樹脂を用いる必要があった(例えば、特許文献2〜4)。それに対し、透明性に優れたアクリル樹脂を用いた着色組成物により、エッチング方式によるパターニング形成を行なおうとすると、剥離溶剤により、パターンにクラックが入ったり、欠落したり、あるいは色相変化といった問題が起こってしまうのが現状であった。
特開2001−188364号公報 特開2000−136253号公報 特開2003−121633号公報 特開2009−051891号公報
本発明のカラーフィルタの製造方法は、アクリル樹脂を含む着色組成物を用いたポジ型レジストエッチング方式においても、着色層にクラックの発生や色相変化がなく、明度およびコントラスト比に優れるという両立を可能とし、高精度の加工が要求される電子材料分野などにおいても好適に用いることができるカラーフィルタを提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、アクリル樹脂を含む着色組成物を用いたポジ型レジストエッチング方式において、該アクリル樹脂との溶解度パラメータ(SP値)の差が特定の範囲である剥離溶剤[D]を用いてポジ型レジストの剥離を行なうことで、上記した課題を解決し得ることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、基材上に、着色剤[A]、アクリル樹脂[B]、および有機溶剤を含む着色組成物を用いて塗膜を形成する工程(i)と、ポジ型レジスト[C]を前記塗膜上に塗布、露光し、エッチングによりパターニングする工程(ii)と、剥離溶剤[D]により工程(ii)後に残ったポジ型レジスト[C]を剥離する工程(iii)とを具備するカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法であって、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(=SP値)の差が、0.3〜3.0(cal/cm31/2であることを特徴とするカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法に関する。
また、本発明は、剥離溶剤[D1]の沸点が、260℃以下であることを特徴とする前記カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法に関する。
また、本発明は、剥離溶剤[D1]が、脂肪族アルコール、または脂肪族エステルであることを特徴とする前記カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法に関する。
また、本発明は、剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)が、8.0〜11.0(cal/cm31/2であることを特徴とする前記カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法に関する。
また、本発明は、前記製造方法で製造されてなるカラーフィルタ用フィルタセグメントに関する。
また、本発明は、前記フィルタセグメントを具備するカラーフィルタに関する。
本発明の製造方法によれば、アクリル樹脂を用いた着色組成物を用いたポジ型レジストエッチング方式においても、着色層にクラックの発生や色相変化がなく、明度およびコントラスト比に優れるという両立が可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書に挙げる「C.I.」は、カラーインデクッス(C.I.)を意味する。
「カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法」
本発明のカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法は、着色剤[A]、アクリル樹脂[B]、および有機溶剤を含む着色組成物を用いて塗膜を形成する工程(i)と、ポジ型レジスト[C]を前記塗膜上に塗布、露光し、エッチングによりパターニングする工程(ii)と、剥離溶剤[D]により工程(ii)後に残ったポジ型レジスト[C]を剥離する工程(iii)とを具備するカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法であって、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(=SP値)の差が0.3〜3.0(cal/cm31/2であることを特徴とするカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法に関する。
また、このようなポジ型レジストエッチング方式を用いることにより、ネガ型感光性着色組成物や、ポジ型感光性着色組成物を用いて直接パターニングを行なう方法よりも、着色組成物の着色剤が高濃度であっても、フォトリソ加工工程で、光硬化の影響を受けることがないために、パターニング性に優れたものとすることができる。
《工程(i)》
工程(i)は、着色組成物を用いて塗膜を形成する工程である。
着色剤[A]、アクリル樹脂[B]、および有機溶剤を含む着色組成物を透明基板等の基材上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2〜10μmとなるように塗布し、必要により乾燥させる。
《工程(ii)》
工程(i)は、ポジ型レジスト[C]を前記塗膜上に塗布、露光し、エッチングによりパターニングする工程である。
工程(i)で得られた着色組成物が塗工された基板上に、まずポジ型レジスト[C]をスプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.1〜4.0μmとなるように塗布する。
続いて、必要により乾燥された塗膜には、この塗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溶解部(露光部)を除去し、エッチングにより所望のパターンを形成してフィルタセグメントを形成することができる。さらに、現像により形成されたフィルタセグメントの熱架橋を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。ポジ型レジストエッチング方式によれば、フォトリソ方式より精度の高いフィルタセグメントが形成できる。
現像・エッチングに際しては、アルカリ現像液として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が使用され、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液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。
現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
<ポジ型レジスト(C)>
本発明のレジスト剥離方法において、対象となるレジストは、一般的には公知のポジ型レジストに適用することができる。本発明におけるポジ型レジストには、化学増幅型レジストも含むものである。
本発明のレジスト剥離溶剤が適用できるレジストの代表的なものを例示すると、ポジ型では、例えば、キノンジアジド系感光剤とアルカリ可溶性樹脂とからなるものが挙げられる。
上記キノンジアジド系感光剤とアルカリ可溶性樹脂とからなるレジスト材料は本発明のレジスト剥離溶剤が適用されるに好ましいものであるが、このキノンジアジド系感光剤とアルカリ可溶性樹脂とからなるレジスト材料のキノンジアジド系感光剤及びアルカリ可溶性樹脂の一例を示すと、キノンジアジド系感光剤としては、1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸、これらのスルホン酸のエステル或いはアミドなどが、またアルカリ可溶性樹脂としては、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、アクリル酸或はメタクリル酸の共重合体や例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、キシレノール等のフェノール類の1種又は2種以上と、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等のアルデヒド類から製造されるノボラック樹脂などが挙げられる。
また、化学増幅型レジストも本発明のレジスト剥離溶剤が適用されるに好ましいレジストである。化学増幅型レジストは、放射線照射により酸を発生させ、この酸の触媒作用による化学変化により放射線照射部分の現像液に対する溶解性を変化させてパターンを形成するもので、例えば、放射線照射により酸を発生させる酸発生化合物と、酸の存在下に分解しフェノール性水酸基或いはカルボキシル基のようなアルカリ可溶性基が生成される酸感応性基含有樹脂からなるもの、アルカリ可溶樹脂と架橋剤、酸発生剤からなるものが挙げられる。
基板に塗布されたレジストは、例えばホットプレート上でプリベークされて溶剤が除去され、厚さが通常0.1〜4.0μm程度のレジスト膜とされる。プリベーク温度は、用いる溶剤或いはレジストの種類により異なり、通常20〜200℃、好ましくは50〜150℃程度の温度で行われる。レジスト膜はその後、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、軟X線照射装置、電子線描画装置など公知の照射装置を用い、必要に応じマスクを介して露光が行われ、露光後、現像性、解像度、パターン形状等を改善するため必要に応じアフターベーキングを行った後、現像が行われ、レジストパターンが形成される。レジストの現像は、通常アルカリ性現像液を用いて行われる。アルカリ性現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)などの水溶液或いは水性溶液が用いられる。
《工程(iii)》
工程(iii)は、剥離溶剤[D]により工程(ii)後に残ったポジ型レジスト[C]を剥離する工程である。
このとき、剥離溶剤[D]として、特定の溶解度パラメータ(=SP値)を有する剥離溶剤を用いることで、アクリル樹脂を用いた塗膜においても、剥離工程においてクラック等が生じることなく、明度、コントラスト比に優れたフィルタセグメントを得ることが可能となる。
剥離処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
得られた塗膜は、必要に応じ加熱して硬化(ポストベーク)してもよい。加熱温度は、140〜230℃の範囲が好ましく、減圧乾燥機、コンベクションオーブン、IRオーブン、ホットプレート等を使用してもよい。フィルタセグメントの乾燥膜厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.2〜5μmである。
<剥離溶剤[D]>
剥離溶剤[D]としては、従来公知のものを用いることができ、ポジ型レジストを溶解する溶剤であれば、特に制限されないが、着色組成物が含有するアクリル樹脂[B]と該剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(=SP値)の差が、0.3〜3.0(cal/cm31/2である。
このような剥離溶剤[D]を用いることで、アクリル樹脂[B]を用いても、ポジ型レジストを剥離する工程で、クラックの発生や色相変化のない塗膜とすることができる。
より好ましくは、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の差が1.0〜2.0(cal/cm31/2である。この範囲であることにより、着色組成物が剥離溶剤に溶解しにくいものとすることができる。
また、溶解度パラメータ(SP値)の値は、8.0〜13.0(cal/cm31/2であることが好ましく、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の差が0.3〜3.0(cal/cm31/2でさえあれば、アクリル樹脂[B]の溶解度パラメータ(SP値)の値が剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)よりも大きい場合、もしくは、剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の値がアクリル樹脂[B]の溶解度パラメータ(SP値)よりも大きい場合の、いずれであっても良い。
より好ましくは、溶解度パラメータ(SP値)の値が、8.0〜11.0(cal/cm31/2である。この範囲にあることにより、ポジ型レジストを容易に剥離することができ、フィルタセグメント上にポジ型レジストの剥離片が残存することもない。
ここで溶解度パラメータ(SP値)とは、非電解質の有機溶剤に対する解けやすさを示す指標であり、POLYMER HANDBOOK FOURTH EDITION Volume 2 (WILEY−INTERSCIENCE出版)等に記載されている値を使用できる。
剥離溶剤[D]は、沸点が260℃以下であることが好ましく、より好ましくは60〜260℃の範囲であり、さらに好ましくは85〜200℃である。
沸点が260℃より高いとパターン形成後の基板上に溶剤が残存しやすく、後工程でのベークにおいても、溶剤が残存し画素上にクラックが入る可能性があり、パネル作成時に問題となる場合がある。
また、沸点が60℃より低い場合、揮発性が高く、剥離溶剤から取り出し、洗浄に移る前に塗膜が乾燥し、ポジ型レジストの溶解部が残存する場合がある。
このような剥離溶剤を用いることで、ポジ型レジストの溶解性に優れ、フィルタセグメント上にポジ型レジストの剥離片が残存することもない。
剥離溶剤[D]として具体的には、〈沸点(℃)/SP値(cal/cm31/2〉と併記し例示すると、ジアセトンアルコール<166/9.19>、2−エチル1−ブタノール<147/10.5>、1−ヘキサノール<157/10.7>、1−オクタノール<195/10.6>、1−ペンタノール<138/11.1>、1−ヘプタノール<176/10.6>、2−エチルヘキサノール<184/9.48>、ジメチルアセトアミド<165/10.8>、イソブチルアルコール<108/10.5>、N,N−ジメチルホルムアミド<153/10.6>、トルエン<111/9.00>、トリプロピレングリコール<273/9.19>、乳酸ブチル<186/9.39>、乳酸エチル<155/10.0>、メチルシクロヘキサノン<168/9.29>、マレイン酸ジエチル<225/9.92>、アセトニトリル<82/11.9>、tert−ブチルアルコール<83/10.6>、sec−ブチルアルコール<99/10.8>、ヘキサン<69/7.30>、オクタン<125/7.60>、ステアリル酸ブチルデカノール<259/8.12>、エチレングリコールジエチルエーテル<83/8.31>、酢酸イソブチル<118/8.31>、トリメチル‐3,5,5‐ヘキサノール<194/8.41>、メチルアミルケトン<151/8.51>、シュウ酸ジエチル<185/8.60>、トリプロピレングリコール<265/9.20>、ジエチルケトン<101/8.80>、アリルアルコール<97/11.8>、ベンジルアルコール<205/12.1>、フルフリルアルコール<170/12.5>、エタノール<78/12.7>、メタノール<65/14.5>、ホルムアミド<210/19.2>、水<100/23.0>等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、このような剥離溶剤[D]の中でも、アルコールまたはエステルであることが好ましく、脂肪族アルコールまたは脂肪族エステルであることが剥離時における画素上のシミがなく、より好ましい。
このような剥離溶剤として具体的には、ジアセトンアルコール、2−エチル1−ブタノール<、1−ヘキサノール、1−オクタノール、1−ペンタノール、1−ヘプタノール、2−エチルヘキサノール、イソブチルアルコール、トリプロピレングリコール、tert−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、ステアリル酸ブチルデカノール、トリメチル‐3,5,5‐ヘキサノール、トリプロピレングリコール、エタノール、メタノール、乳酸ブチル、乳酸エチル、マレイン酸ジエチル、アセトニトリル、酢酸イソブチル、シュウ酸ジエチル等が挙げられる。
より好ましくは、ポジ型レジストの溶解性に優れるために、炭素数3以上の脂肪族アルコールまたは炭素数3以上の脂肪族エステルであり、さらに好ましくは、炭素数5以上8以下の脂肪族アルコールまたは炭素数5以上8以下の脂肪族エステルである。
「カラーフィルタ」
次に、本発明の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、透明基板等の基材上に、着色組成物を用いて、本発明のフィルタセグメントの製造方法により製造されてなるカラーフィルタ用フィルタセグメントを具備するものであり、一般的なカラーフィルタは、ブラックマトリックス、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、またはブラックマトリックス、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。
基材としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、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。また、ガラス板や樹脂板の表面には、パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。
基材上にフィルタセグメントを形成する前に、あらかじめブラックマトリックスを形成しておくと、液晶表示パネルのコントラストを一層高めることができる。ブラックマトリックスとしては、クロムやクロム/酸化クロムの多層膜、窒化チタニウム等の無機膜や、遮光剤を分散した樹脂膜が用いられる。又、前記の透明基板又は反射基板上に薄膜トランジスター(TFT)をあらかじめ形成しておき、その後にフィルタセグメントを形成することもできる。TFT基板上にフィルタセグメントおよび/またはブラックマトリックスを形成することにより、液晶表示パネルの開口率を高め、輝度を向上させることができる。
フィルタセグメントの乾燥膜厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.2〜5μmである。塗布膜を乾燥させる際には、減圧乾燥機、コンベクションオーブン、IRオーブン、ホットプレート等を使用してもよい。
カラーフィルタ上には、必要に応じてオーバーコート膜や柱状スペーサー、透明導電膜、液晶配向膜等が形成される。
カラーフィルタは、シール剤を用いて対向基板と張り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入したのち注入口を封止し、必要に応じて偏光膜や位相差膜を基板の外側に張り合わせることにより、液晶表示パネルが製造される。
かかる液晶表示パネルは、ツイステッド・ネマティック(TN)、スーパー・ツイステッド・ネマティック(STN)、イン・プレーン・スイッチング(IPS)、ヴァーティカリー・アライメント(VA)、オプティカリー・コンベンセンド・ベンド(OCB)等のカラーフィルタを使用してカラー化を行う液晶表示モードに使用することができる。
「着色組成物」
本発明の着色組成物は、着色剤[A]、アクリル樹脂[B]、および有機溶剤を含むものである。アクリル樹脂[B]を用いることで、明度に優れたフィルタセグメントとすることができる。
<着色剤[A]>
本発明の着色組成物は、着色剤[A]として、無機顔料および有機顔料等の顔料および油溶性染料、酸性染料、直接染料、塩基性染料、媒染染料、酸性媒染染料等の染料、また前記染料をレーキ化して用いる場合や、染料と含窒素化合物との造塩化合物等の形態等を用いることができる。なかでも発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。
これらの着色剤は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
着色剤[A]の含有量は、着色組成物100重量%中、5重量%以上20重量%未満が好ましい。含有量がこの範囲にあることで、色再現領域拡大のために、好ましいものである。
また、着色剤の含有量は、着色組成物の全固形分100重量%中、5重量%以上60重量%未満が好ましい。本発明のポジ型エッチングレジストの製造方法により、着色剤濃度が高くても、明度およびコントラスト比だけでなく、パターン形状にも優れたフィルタセグメントとすることができる。
有機顔料としては、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、銅フタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、ハロゲン化銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アミノアントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、チオインジゴ系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、スレン系顔料、金属錯体系顔料等が挙げられる。
用いることのできる赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、1 01、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276などを挙げることができる。
赤色顔料と同様にはたらくオレンジ色顔料としては、例えばC.I.ピグメント オレンジ36、38、43、51、55、59、61等のオレンジ色顔料を用いることができる。
これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、赤色顔料としてC.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド242を用いることが特に好ましいものである。
用いることのできる緑色顔料としては、例えばC.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55または58を挙げることができる。これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、好ましくはC.I.ピグメントグリーン7、36または58である。
用いることのできる青色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79などを挙げることができる。これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、好ましくはC.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、または15:6であり、更に好ましくはC.I.ピグメントブルー15:6である。
用いることのできる黄色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208などを挙げることができる。これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、117、129、138、139、150、154、155、180、または185であり、更に好ましくはC.I.ピグメントイエロー83、138、139、150、または180である。
用いることのできる紫色顔料としては、例えばC.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50などを挙げることができる。これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、好ましくはC.I.ピグメントバイオレット19、または23であり、更に好ましくはC.I.ピグメントバイオレット23である。
[顔料の微細化]
本発明の着色組成物に使用する顔料は、微細化して用いることが好ましい。微細化方法は特に限定されるものではなく、例えば湿式磨砕、乾式磨砕、溶解析出法いずれも使用でき、本発明で例示するように湿式磨砕の1種であるニーダー法によるソルトミリング処理等を行い微細化することができる。顔料のTEM(透過型電子顕微鏡)により求められる平均一次粒子径は5〜90nmの範囲であることが好ましい。5nmよりも小さくなると有機溶剤中への分散が困難になり、90nmよりも大きくなると十分なコントラスト比を得ることができない。このような理由から、より好ましい平均一次粒子径は10〜70nmの範囲である。
ソルトミリング処理とは、顔料と水溶性無機塩と水溶性有機溶剤との混合物を、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、アトライター、サンドミル等の混練機を用いて、加熱しながら機械的に混練した後、水洗により水溶性無機塩と水溶性有機溶剤を除去する処理である。水溶性無機塩は、破砕助剤として働くものであり、ソルトミリング時に無機塩の硬度の高さを利用して顔料が破砕される。顔料をソルトミリング処理する際の条件を最適化することにより、一次粒子径が非常に微細であり、また、分布の幅がせまく、シャープな粒度分布をもつ顔料を得ることができる。
水溶性無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を用いることができるが、価格の点から塩化ナトリウム(食塩)を用いるのが好ましい。水溶性無機塩は、処理効率と生産効率の両面から、顔料100重量部に対し、50〜2000重量部用いることが好ましく、300〜1000重量部用いることが最も好ましい。
水溶性有機溶剤は、顔料及び水溶性無機塩を湿潤する働きをするものであり、水に溶解(混和)し、かつ用いる無機塩を実質的に溶解しないものであれば特に限定されない。ただし、ソルトミリング時に温度が上昇し、溶剤が蒸発し易い状態になるため、安全性の点から、沸点120℃以上の高沸点溶剤が好ましい。例えば、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−(イソペンチルオキシ)エタノール、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、液状のポリエチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、液状のポリプロピレングリコール等が用いられる。水溶性有機溶剤は、顔料100重量部に対し、5〜1000重量部用いることが好ましく、50〜500重量部用いることが最も好ましい。
顔料をソルトミリング処理する際には、必要に応じて樹脂を添加してもよい。用いられる樹脂の種類は特に限定されず、天然樹脂、変性天然樹脂、合成樹脂、天然樹脂で変性された合成樹脂等を用いることができる。用いられる樹脂は、室温で固体であり、水不溶性であることが好ましく、かつ上記有機溶剤に一部可溶であることがさらに好ましい。樹脂の使用量は、顔料100重量部に対し、5〜200重量部の範囲であることが好ましい。
<アクリル樹脂[B]>
本発明の着色組成物は、アクリル樹脂[B]を含む。アクリル樹脂[B]を含むことで、本発明の着色組成物の分散安定性がより良好となり、該カラーフィルタ用着色組成物を用いてカラーフィルタの着色画素層を形成した場合、顔料凝集物の少ない、現像性、パターン形状も良好な着色画素層を得ることができる。
さらに、アクリル樹脂[B]は無色性が高く、高明度な着色画素層を得ることができる。
また、本発明のアクリル樹脂[B]は、該アクリル樹脂[B]と該剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(=SP値)の差が、0.3〜3.0(cal/cm31/2であることにより、ポジ型レジストを剥離する工程で、クラックの発生や色相変化のない塗膜とすることができる。
より好ましくは、本発明のアクリル樹脂[B]は、該アクリル樹脂[B]と該剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の差が1.0〜2.0(cal/cm31/2である。この範囲であることにより、着色組成物が剥離溶剤に溶解しにくいものとすることができる。
また、アクリル樹脂[B]の溶解度パラメータ(SP値)の値は、8.0〜13.0(cal/cm31/2であることが好ましく、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の差が0.3〜3.0(cal/cm31/2でさえあれば、アクリル樹脂[B]の溶解度パラメータ(SP値)の値が剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)よりも大きい場合、もしくは、剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の値がアクリル樹脂[B]の溶解度パラメータ(SP値)よりも大きい場合の、いずれであっても良い。
より好ましくは、アクリル樹脂[B]の溶解度パラメータ(SP値)の値が、8.5〜11.0(cal/cm31/2の場合、ポジ型レジストを剥離する工程で、着色組成物がクラックの発生や剥離シミ、色相変化のない塗膜とすることができるために好ましい。
ここで樹脂の溶解度パラメータは、Fedorsの方法により計算される値である。
また、2種類以上の樹脂を混合して用いる場合は、下記式より計算される混合樹脂の溶解度パラメータの値を樹脂の溶解度パラメータとして求めることができる。
δPmix=a1δP1+a2δP2+a3δP3+・・・+anδPn
δPmix:混合樹脂の溶解度パラメータ
δP1:樹脂1の溶解度パラメータ
δP2:樹脂2の溶解度パラメータ
δP3:樹脂3の溶解度パラメータ


δPn:樹脂nの溶解度パラメータ
1:混合樹脂中の樹脂1の重量分率
2:混合樹脂中の樹脂2の重量分率
3:混合樹脂中の樹脂3の重量分率


n:混合樹脂中の樹脂nの重量分率
アクリル樹脂[B]としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上であることが好ましい。
また、アルカリエッチング型着色組成物の形態で用いる場合には、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性樹脂を用いることが好ましい。また、エチレン性不飽和二重結合を有する樹脂を用いることも好ましい。
酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性基を有する樹脂が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂として具体的には、酸性基を有するアクリル樹脂が、耐熱性、透明性が高いため、好適に用いられる。
エチレン性不飽和二重結合を有する樹脂としては、たとえば以下に示す(i)や(ii)の方法によりエチレン性不飽和二重結合を導入した樹脂が挙げられる。
(方法(i))
方法(i)としては、例えば、エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖エポキシ基に、エチレン性不飽和二重結合を有する不飽和一塩基酸のカルボキシル基を付加反応させ、更に、生成した水酸基に、多塩基酸無水物を反応させ、エチレン性不飽和二重結合およびカルボキシル基を導入する方法がある。
エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−グリシドキシエチル(メタ)アクリレート、3,4エポキシブチル(メタ)アクリレート、及び3,4エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。次工程の不飽和一塩基酸との反応性の観点で、グリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。
不飽和一塩基酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、o−、m−、p−ビニル安息香酸、(メタ)アクリル酸のα位ハロアルキル、アルコキシル、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体等のモノカルボン酸等が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。
多塩基酸無水物としては、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。カルボキシル基の数を増やす等、必要に応じて、トリメリット酸無水物等のトリカルボン酸無水物を用いたり、ピロメリット酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物を用いて、残った無水物基を加水分解すること等もできる。また、多塩基酸無水物として、エチレン性不飽和二重結合を有する、エトラヒドロ無水フタル酸、又は無水マレイン酸を用いると、更にエチレン性不飽和二重結合を増やすことができる。
方法(i)の類似の方法として、例えば、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖カルボキシル基の一部に、エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体を付加反応させ、エチレン性不飽和二重結合およびカルボキシル基を導入する方法がある。
(方法(ii))
方法(ii)としては、水酸基を有するエチレン性不飽和単量体を使用し、他のカルボキシル基を有する不飽和一塩基酸の単量体や、他の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖水酸基に、イソシアネート基を有するエチレン性不飽和単量体のイソシアネート基を反応させる方法がある。
水酸基を有するエチレン性不飽和単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−若しくは3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−若しくは3−若しくは4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、又はシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。また、上記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/又はブチレンオキシド等を付加重合させたポリエーテルモノ(メタ)アクリレートや、(ポリ)γ−バレロラクトン、(ポリ)ε−カプロラクトン、及び/又は(ポリ)12−ヒドロキシステアリン酸等を付加した(ポリ)エステルモノ(メタ)アクリレートも使用できる。塗膜異物抑制の観点から、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、又はグリセロール(メタ)アクリレートが好ましい。
イソシアネート基を有するエチレン性不飽和単量体としては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、又は1,1−ビス〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチルイソシアネート等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
アクリル樹脂[B]の重量平均分子量(Mw)は、着色剤[A]を好ましく分散させるためには、10,000〜100,000の範囲が好ましく、より好ましくは10,000〜80,000の範囲である。また数平均分子量(Mn)は5,000〜50,000の範囲が好ましく、Mw/Mnの値は10以下であることが好ましい。
アクリル樹脂[B]の酸価は、着色剤の分散性、浸透性、現像性、及び耐性の観点から、酸価20〜300mgKOH/gの樹脂を用いることが好ましい。酸価が、20mgKOH/g未満では、現像液に対する溶解性が悪く、微細パターン形成するのが困難となる場合がある。300mgKOH/gを超えると、微細パターンが残らなくなる場合がある。
アクリル樹脂[B]は、成膜性および諸耐性が良好なことから、着色剤[A]100重量部に対し、20重量部以上の量で用いることが好ましく、着色剤濃度が高く、良好な色特性を発現できることから、1000重量部以下の量で用いることが好ましい。
また本発明の着色組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、その他の熱可塑性樹脂、硬化剤、硬化促進剤などを含んでいてもよい。その他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレン−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、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、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、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、およびポリイミド樹脂等が挙げられる。
硬化剤としては、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物などが有効であるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱硬化性化合物と反応し得るものであれば、いずれの硬化剤を使用してもよい。前記硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、S−トリアジン誘導体(例えば、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)などを用いることができる。
これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<有機溶剤>
本発明の着色組成物は、着色剤[A]を充分にアクリル樹脂[B]などの色素担体中に分散させ、ガラス基板等の透明基板上に乾燥膜厚が0.2〜10μm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用いられる。
有機溶剤としては、例えば1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、N−メチルピロリドン、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ―ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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メチルエーテルプロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n−アミル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。
これらの有機溶剤は、単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
中でも、着色剤の分散性、浸透性、および着色組成物の塗布性が良好なことから、乳酸エチル、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、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールアセテート類、ベンジルアルコール、ダイアセトンアルコール等のアルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類を用いることが好ましい。
アクリル樹脂を含む着色組成物とすることにより、ポリイミド樹脂等を用いる場合に一般に用いられるN―メチル―2―ピロリドン、N,N―ジメチルアセトアミド、N,N―ジメチルホルムアミドなどのアミド類、β―プロピオラクトン、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン、γ―カプロラクトン、ε―カプロラクトンなどのラクトン類を用いる場合よりも、顔料の色相を損なうことがなく、高明度および高コントラスト比のフィルタセグメントの形成が可能となる。
有機溶剤は、着色組成物中の着色剤[A]100重量部に対して、100〜10000重量部、好ましくは500〜5000重量部の量で用いることができる。
<レベリング剤>
本発明の着色組成物には、透明基板等の基材上での着色組成物のレベリング性を良くするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造またはポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。
レベリング剤の含有量は通常、着色組成物の全重量100重量部に対し、0.003〜1.0重量部用いることが好ましい。
レベリング剤として特に好ましいものとしては、分子内に疎水基と親水基を有するいわゆる界面活性剤の一種で、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、着色組成物に添加した場合、その表面張力低下能が低いという特徴を有し、さらに表面張力低下能が低いにも拘らずガラス板への濡れ性が良好なものが有用であり、泡立ちによる塗膜の欠陥が出現しない添加量において十分に帯電性を抑止できるものが好ましく使用できる。このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
また、ポリアルキレンオキサイド単位のジメチルポリシロキサンとの結合形態は、ポリアルキレンオキサイド単位がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位中に結合したペンダント型、ジメチルポリシロキサンの末端に結合した末端変性型、ジメチルポリシロキサンと交互に繰り返し結合した直鎖状のブロックコポリマー型のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ−2110、FZ−2122、FZ−2130、FZ−2166、FZ−2191、FZ−2203、FZ−2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
レベリング剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、または両性の界面活性剤を補助的に加えることも可能である。界面活性剤は、2種以上混合して使用しても構わない。
レベリング剤に補助的に加え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などが挙げられる。
レベリング剤に補助的に加えるカオチン性界面活性剤としては、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が挙げられる。レベリング剤に補助的に加えるノニオ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;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、また、フッ素系やシリコーン系の界面活性剤が挙げられる。
<その他の成分>
本発明のカラーフィルタ用着色組成物には、透明基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤、または溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物等を含有させることができる。
シランカップリング剤としては、例えばビニルトリス(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のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、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のエポキシシラン類、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のアミノシラン類、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のチオシラン類等が挙げられる。
シランカップリング剤は、着色組成物中の着色剤[A]100重量部に対して、0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部の量で用いることができる。
アミン系化合物としては、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等が挙げられる。
<着色組成物の製法>
本発明の着色組成物は、着色剤[A]をアクリル樹脂[B]などの着色剤担体および/または有機溶剤中に三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して着色剤分散体を製造し、該着色剤分散体に、必要に応じてさらにアクリル樹脂[B]、有機溶剤、レベリング剤、貯蔵安定剤、その他成分等を混合攪拌して製造することができる。また、2種以上の着色剤を含む着色組成物は、各着色剤分散体を別々に着色剤担体および/または有機溶剤中に微細に分散したものを混合し製造してもよい。
着色剤[A]をアクリル樹脂[B]および/または溶剤中に分散する際には、適宜、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤、顔料誘導体等の分散助剤を含有させることができる。分散助剤は、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、分散助剤を用いて顔料を樹脂および/または溶剤中に分散してなる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。
分散助剤は、着色剤[A]中の顔料100重量部に対して、0.1〜40重量部、好ましくは0.1〜30重量部の量で用いることができる。
[分散助剤]
着色剤を着色剤担体中に分散する際に、適宜、色素誘導体、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散助剤を含有してもよい。分散助剤は、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて着色剤を着色剤担体中に分散してなる着色組成物は、分光特性および粘度安定性が良好になる。
色素誘導体としては、有機顔料、アントラキノン、アクリドンまたはトリアジンに、塩基性置換基、酸性置換基、または置換基を有していても良いフタルイミドメチル基を導入した化合物があげられ、例えば、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、これらは単独または2種類以上を混合して用いることができる。
色素誘導体の配合量は、添加着色剤の分散性向上の観点から、着色剤100重量部に対し、好ましくは0.5重量部以上、さらに好ましくは1重量部以上、最も好ましくは3重量部以上である。また、耐熱性、耐光性の観点から、着色剤100重量部に対し、好ましくは40重量部以下、さらに好ましくは35重量部以下である。
樹脂型分散剤は、添加着色剤に吸着する性質を有する着色剤親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、添加着色剤に吸着して着色剤担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等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等の油性分散剤、(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等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系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が用いられ、これらは単独または2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
上記分散剤のうち少量の添加量で分散体の粘度が低くなり高いコントラストを示すという理由から、塩基性官能基を有する高分子分散剤が好ましく、窒素原子含有グラフト共重合体や、側鎖に3級アミノ基、4級アンモニウム塩基、含窒素複素環などを含む官能基を有する、窒素原子含有アクリル系ブロック共重合体およびウレタン系高分子分散剤などが好ましい。
市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社製のDsperbyk−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、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155またはAnti−Terra−U、203、204、またはBYK−P104、P104S、220S、6919、またはLactimon、Lactimon−WSまたはBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−3000、9000、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、35100、36600、38500、41000、41090、53095、55000、76500等、チバ・ジャパン社製のEFKA−46、47、48、452、4008、4009、4010、4015、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502、1503、等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111、PB711、PB821、PB822、PB824等が挙げられる。
界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、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、ステアリン酸ナトリウム、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等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等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等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が、必ずしもこれらに限定されるものではない。
樹脂型分散剤、界面活性剤を添加する場合の配合量は、着色剤[A]100重量部に対し、好ましくは0.1〜55重量部、さらに好ましくは0.1〜45重量部である。樹脂型分散剤、界面活性剤の配合量が、0.1重量部未満の場合には、添加した効果が得られ難く、配合量が55重量部より多いと、過剰な分散剤により分散に悪影響を及ぼすことがある。
着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例中、「部」および「%」は、「重量部」および「重量%」をそれぞれ表す。また、「PGMAC」とはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを意味する。
また、樹脂の重量平均分子量(Mw)、および塗膜の色度の測定方法は以下の通りである。
(樹脂の重量平均分子量(Mw))
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC−8120GPC)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)である。
続いて、実施例および比較例に用いたアクリル樹脂溶液、微細化処理顔料、および着色剤分散体の製造方法について説明する。
<アクリル樹脂溶液の製造方法>
(アクリル樹脂溶液(B−1))
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコに、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート40.0部と3−メトキシブタノール30.0部を仕込み80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管より、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部、エチレン性不飽和単量体29.6部をメタクリル酸(MAA):メチルメタクリレート(MMA)=20重量%:80重量%となるように調整した混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、重量平均分子量(Mw)8,000のアクリル樹脂の溶液を得た。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2部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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加し、アクリル樹脂溶液(B−1)を得た。
この樹脂の溶解度パラメータは10.4(cal/cm31/2である。
(アクリル樹脂溶液(B−2))
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコに、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート70.0部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりメタクリル酸3.8部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル4.1部、メタクリル酸ベンジル7.4部、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(東亞合成株式会社製「アロニックスM−110」)7.4部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、重量平均分子量30,000のアクリル樹脂の溶液を得た。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2部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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加してアルカリ可溶性樹脂である、アクリル樹脂溶液(B−2)を得た。
この樹脂の溶解度パラメータは11.4(cal/cm31/2である。
(アクリル樹脂溶液(B−3))
(段階1:樹脂主鎖の重合)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら120℃に加熱して、同温度で滴下管よりスチレン16.2部、グリシジルメタクリレート35.5部、ジシクロペンタニルメタクリレート41.0部、およびこの段階における前駆体の反応に要する触媒としてアゾビスイソブチロニトリル1.0部の混合物を2.5時間かけて滴下し重合反応を行った。
(段階2:エポキシ基への反応)
次にフラスコ内を空気置換し、アクリル酸17.0部およびこの段階における前駆体の反応に要する触媒としてトリスジメチルアミノメチルフェノール0.3部、及びハイドロキノン0.3部を投入し、120℃で5時間反応を行い、重量平均分子量が約12,000の樹脂溶液を得た。投入したアクリル酸はグリシジルメタクリレート構成単位のエポキシ基末端にエステル結合するので樹脂構造中にカルボキシル基を生じさせない。
(段階3:水酸基への反応)
さらにテトラヒドロ無水フタル酸30.4部およびこの段階における前駆体の反応に要する触媒として、トリエチルアミン0.5部を加え120℃で4時間反応させた。加えたテトラヒドロ無水フタル酸は無水カルボン酸部位が開裂して生じた2個のカルボキシル基の一方が樹脂構造中の水酸基にエステル結合し、他方がカルボキシル基末端を生じさせ、重量平均分子量が約13,000の樹脂溶液を得た。
(段階4:不揮発分の調整)
不揮発分が20%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加してアクリル樹脂溶液(B−3)を得た。
樹脂溶液(B−3)における構成単位の重量比は、構成単位としてテトラヒドロ無水フタル酸;22.0重量%、スチレン;15.0重量%、ジシクロペンタニルメタクリレート;29.3重量%、グリシジルメタクリレートおよびそのグリシジル末端にエステル結合したアクリル酸の合計;37.4重量%である。
この樹脂の溶解度パラメータは10.9(cal/cm31/2である。
(アクリル樹脂溶液(B−4))
(段階1:樹脂主鎖の重合)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら120℃に加熱して、同温度で滴下管よりベンジルメタクリレート74.6部、アクリル酸28.3部、ジシクロペンタニルメタクリレート18.3部、およびこの段階における前駆体の反応に要する触媒としてアゾビスイソブチロニトリル1.0部の混合物を2.5時間かけて滴下し重合反応を行った。
(段階2:エポキシ基への反応)
次にフラスコ内を空気置換し、グリシジルメタクリレート19.7部およびこの段階における前駆体の反応に要する触媒としてトリスジメチルアミノメチルフェノール0.3部、及びハイドロキノン0.3部を投入し、120℃で5時間反応を行い、重量平均分子量が約12,500の樹脂溶液を得た。
(段階4:不揮発分の調整)
不揮発分が20%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して樹脂溶液(B−4)を得た。
樹脂溶液(B−4)における構成単位の重量比は、アクリル酸;13.0重量%、ベンジルメタクリレート;53.0重量%、ジシクロペンタニルメタクリレート;13重量%、アクリル酸末端にエステル結合したグリシジルメタクリレート;21.0重量%である。
この樹脂の溶解度パラメータは11.2(cal/cm31/2である。
(アクリル樹脂溶液(B−5))
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200部を仕込み、引き続き1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジルメタクリレート1部、メタクリル酸15部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート34部、N−フェニルマレイミド20部、スチレン15部、ベンジルメタクリレート10部、n−ブチルメタクリレート5部及び分子量調節剤として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(日本油脂(株)製 商品名:ノフマーMSD)5部を仕込んで、窒素置換した。その後ゆるやかに撹拌して、反応溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、重量平均分子量12,500のアクリル樹脂溶液を得た。室温まで冷却した後、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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加してアルカリ可溶性樹脂である、アクリル樹脂溶液(B−5)を得た。
この樹脂の溶解度パラメータは11.6(cal/cm31/2である。
(アクリル樹脂溶液(B−6))
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4重量部およびエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸15重量部、こはく酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)10重量部、N−フェニルマレイミド30重量部、ベンジルメタクリレート25重量部、スチレン20重量部およびα−メチルスチレンダイマー(連鎖移動剤)2.5重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合した。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.5重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、重量平均分子量12,000のアクリル樹脂を得た。室温まで冷却した後、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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加してアルカリ可溶性樹脂である、アクリル樹脂溶液(B−6)を得た。
この樹脂の溶解度パラメータは10.9(cal/cm31/2である。
(アクリル樹脂溶液(B−7))
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコに、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート40.0部と3−メトキシブタノール30.0部を仕込み80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管より、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部、エチレン性不飽和単量体29.6部をメチルメタクリレート(MMA):メタクリル酸(MAA):グリセリンモノメタクリレート(GLM)=33重量%:15重量%:52重量%となるように調整した混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、重量平均分子量(Mw)8,000のアクリル樹脂の溶液を得た。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2部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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加し、アクリル樹脂溶液(B−7)を得た。
この樹脂の溶解度パラメータは13.2(cal/cm31/2である。
<微細化処理顔料の製造>
(赤色微細化処理顔料(PR254−1))
赤色顔料C.I.ピグメントレッド254(PR254)(BASF社製「イルガフォアレッド B−CF」)152部、化学式(1)の色素誘導体8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色微細化処理顔料(PR254−1)を得た。
化学式(1)
Figure 2016151637
(赤色微細化処理顔料(PR177−1))
赤色顔料C.I.ピグメントレッド177(PR177)(BASF社製「クロモフタルレッド A2B」)500部、塩化ナトリウム3500部、及びジエチレングリコール250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リットルの温水に投入し、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、赤色微細化処理顔料(PR177−1)を得た。
(赤色微細化処理顔料(PR242−1))
赤色顔料C.I.ピグメント レッド 242(クラリアント社製「NOVOPERM SCARLET 4RF」)200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360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、80℃で6時間混練した。次にこの混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2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およびジエチレングリコールを除いた後、85℃にて一昼夜乾燥し、赤色微細化処理顔料(PR242−1)を得た。
(緑色微細化処理顔料(PG58−1))
フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメント グリーン 58(DIC株式会社製「FASTOGEN GREEN A110」)200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360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、80℃で6時間混練した。次にこの混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2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およびジエチレングリコールを除いた後、85℃で一昼夜乾燥し、微細化緑色顔料(PG58−1)を得た。
(黄色微細化処理顔料(PY150−1))
ニッケル錯体系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー 150(ランクセス社製「E−4GN」)200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360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、80℃で6時間混練した。次にこの混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2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およびジエチレングリコールを除いた後、85℃で一昼夜乾燥し、微細化黄色顔料(PY150−1)を得た。
(青色微細化処理顔料(PB15:6−1))
青色顔料C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6)(トーヨーカラー株式会社製「リオノールブルーES」)500部、塩化ナトリウム2500部、及びジエチレングリコール250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、120℃で12時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、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、青色微細化処理顔料(PB15:6−1)を得た。
(紫色微細化処理顔料(PV23−1))
ジオキサジン系紫色顔料C.I.ピグメントバイオレット23(PV23)(Clariant社製「Fast Violet RL」)500部、塩化ナトリウム2500部、及びポリエチレングリコール(東京化成社製)250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、120℃で12時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で一昼夜乾燥し、紫色微細化処理顔料(PV23−1)を得た。
<顔料分散体の製造方法>
(赤色顔料分散体(PR−1))
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mm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−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体(PR−1)を作製した。

赤色微細化処理顔料(PR254−1) :12.0部
樹脂型分散剤 : 1.0部
(BASF社製「EFKA4300」)
アクリル樹脂溶液(B−1) :35.0部
溶剤
PGMAC :42.0部
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート):52.0部
(赤色顔料分散体(PR−2〜3)、黄色顔料分散体(PY−1)、緑色顔料分散体(PG−1)、青色顔料分散体(PB−1〜4)、紫色顔料分散体(PV−1))
着色剤、樹脂型分散剤、アクリル樹脂溶液、および溶剤を表1記載の組成、及び配合量(重量部)に変更した以外は、赤色顔料分散体(PR−1)と同様にして赤色顔料分散体(PR−2〜3)、黄色顔料分散体(PY−1)、緑色顔料分散体(PG−1)、青色顔料分散体(PB−1〜4)、紫色顔料分散体(PV−1)を作製した。
Figure 2016151637
なお、表1中、EFKA4300およびBYK−LPN6919は以下のものである。
EFKA4300:BASF社製「EFKA4300」
BYK−LPN6919:ビックケミー・ジャパン社製「BYK−LPN6919」
(青色顔料分散体(PB−5〜10))
着色剤、樹脂型分散剤、アクリル樹脂溶液、および溶剤を表2記載の組成、及び配合量(重量部)に変更した以外は、赤色顔料分散体(PR−1)と同様にして青色顔料分散体(PB−5〜10)を作製した。
Figure 2016151637
<着色組成物の製造方法>
(着色組成物((R−R1))
下記組成の混合物を均一になるように撹拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過し、着色組成物(R−R1)を作製した。

顔料分散体(PR−1) :29.2部
アクリル樹脂溶液(B−1) :36.3部
溶剤 :34.5部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC)
(着色組成物(P−R2〜3)、(R−G1)、(R−B1〜12))
表3〜5に示す組成、および配合量(重量部)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、着色組成物(R−R1)と同様にして、着色組成物((R−R1〜3)、(R−G1)、(R−B1〜12))を得た。
Figure 2016151637
Figure 2016151637
Figure 2016151637
<剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)と沸点>
用いた剥離溶剤のSP値(cal/cm31/2と沸点(℃)を示す。
Figure 2016151637
[実施例1]
(フィルタセグメント(F−R1))
《工程(i)》
着色組成物(R−R1)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いてC光源でx=0.657、y=0.320となる膜厚に塗布し、次に減圧乾燥し、ついで70℃20分加熱、放冷後、塗膜を得た。
《工程(ii)》
得られた塗膜にポジ型レジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製:AZ P1350;PGMAC溶液)をスピンコーターを用いて800rpm、10秒で回転させ塗布し、150mJ/cm2の紫外線を照射した。次いで0.238重量%の水酸化テトラメチルアンモニ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及びエッチングを行い露光部分のポジ型レジストと着色組成物を取り除いた後、イオン交換水で洗浄した。
なお、現像及びエッチング時間は、基板面が露出するまでの時間とした。
《工程(iii)》
得られた塗膜に残ったポジ型レジストを剥離するため、剥離溶剤[D]であるシュウ酸ジエチルに2分間浸漬を行いポジ型レジストを剥離した。得られた塗膜を230℃のオーブンにて20分加熱し、フィルタセグメント(F−R1)を得た。
[実施例2〜3]
(フィルタセグメント(F−R2〜F−R3))
表7に記載した着色組成物、および剥離溶剤[D]に変更した以外は、フィルタセグメント(F−R1)の製造と同様にして、フィルタセグメント(F−R2〜F−R3)を得た。
[実施例4]
(フィルタセグメント(F−G1)
フィルタセグメント(F−R1)の製造における《工程(i)》において、表7に記載した着色組成物を、C光源でx=0.290、y=0.600となる膜厚に塗布し、《工程(iii)》における剥離溶剤[D]を表7に記した溶剤に変更した以外は、フィルタセグメント(F−R1)の製造と同様にして、フィルタセグメント(F−G1)を得た。
[実施例5〜18、比較例1〜8]
(フィルタセグメント(F−B1〜F−B20)
フィルタセグメント(F−R1)の製造における《工程(i)》において、表7に記載した着色組成物を、C光源でx=0.141、y=0.084となる膜厚に塗布し、《工程(iii)》における剥離溶剤を表7に記した溶剤に変更した以外は、フィルタセグメント(F−R1)の製造と同様にして、フィルタセグメント(F−B1〜F−B20)を得た。
<評価方法>
実施例および比較例で得られたフィルタセグメントの色特性、コントラスト比(CR)および剥離溶剤耐性の評価を下記の方法で行った。表7に評価結果を示す。
[明度(Y)]
上記フィルタセグメントの作製で得られた基板の明度(Y)を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)で測定した。
[コントラスト比(CR)]
上記フィルタセグメントの作製時、《工程(i)》において回転数を変えて乾燥膜厚が約2μm前後となるように3点の塗布基板を作製した。その後、《工程(ii)》〜《工程(iii)》と同様にして、膜厚の違うフィルタセグメントを得た。それぞれ膜厚およびコントラスト比を測定し、3点のデータから膜厚が2μmにおけるコントラスト比(CR)を一次相関法で求めた。
[ポジ型レジストの残存性]
顕微鏡(オリンパス光学社製「BX−51」)によりポジ型レジストの残存面積を確認した。評価は50μm×50μmの画素中のポジ型レジストの残存面積を測定した。該着色組成物のフィルタセグメント作成後のポジ型レジストの残存面積は下記の基準で評価した。

◎:残存なし
〇:100μm2未満
△:100μm2以上500μm2未満
×:500μm2以上
[剥離溶剤耐性]
剥離溶剤耐性は、下記の方法で、色相変化、クラックの有無および剥離シミの有無により評価した。
《工程(i)》で得られた塗膜の色度を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用い、[L*(1)、a*(1)、b*(1)]を測定した。さらに顕微鏡(オリンパス光学社製「BX−51」によりクラックの有無および剥離シミの有無を確認した。
[色相変化]
《工程(ii)》まで終了した塗膜を表7記載の剥離溶剤に30分浸漬させた後、イオン
交換水で洗浄した後の色度[L*(2)、a*(2)、b*(2)]を測定し、下記式(1)により、色差ΔE*abを求めた。

式(1) ΔE*ab=[[L*(2)−L*(1)]2+[a*(2)−a*(1)]2+[b*(2)−b*(1)]2]1/2

色差ΔE*abが小さい方が、該着色組成物のフィルタセグメント作成前後の色度変化が少なく、剥離溶剤耐性良好な着色組成物といえる。下記の基準で評価した。

◎:ΔE*abが0.5未満
○:ΔE*abが0.5以上1.0未満
△:ΔE*abが1.0以上3.0未満
×:ΔE*abが3.0以上
[クラックの有無]
顕微鏡(オリンパス光学社製「BX−51」)によりクラックを確認した。クラックの評価は50μm×50μmの画素中のクラックの数を測定した。該着色組成物のフィルタセグメント作製前後のクラックが少なく、剥離溶剤耐性良好な着色組成物といえる。下記の基準で評価した。

◎:クラックなし
〇:10個未満
△:10個以上50個未満
×:50個以上
[剥離シミ]
顕微鏡(オリンパス光学社製「BX−51」)により剥離シミを確認した。シミの評価は50μm×50μmの画素中のシミの面積を測定した。該着色組成物のフィルタセグメント作成前後のシミが少なく、剥離溶剤耐性良好な着色組成物といえる。下記の基準で評価した。

◎:シミなし
〇:100μm2未満
△:100μm2以上500μm2未満
×:500μm2以上
Figure 2016151637
表7に示すように、アクリル樹脂のSP値と剥離溶剤のSP値の差が0.3〜3.0(cal/cm31/2であれば剥離溶剤耐性に優れた着色組成物を得ることができ、さらに、高明度、高コントラスト比のフィルタセグメントとすることができた。
なかでも、剥離溶剤[D]が脂肪族アルコールまたは脂肪族エステルである場合、剥離時における画素上の剥離シミがなく、さらに溶解度パラメータ(SP値)が、8.0〜11.0(cal/cm31/2である場合、とくに剥離性に優れ、ポジ型レジストの残存が見られなかった。
それに対し、アクリル樹脂のSP値と剥離溶剤のSP値の差が0.3(cal/cm31/2より小さいと、着色組成物の表面が溶解し、剥離溶剤耐性は不良となり、低明度、低コントラスト比となった。また、アクリル樹脂のSP値と剥離溶剤のSP値の差が3.0(cal/cm31/2より大きい場合、着色組成物の表面にクラックおよび白化が起こり、剥離溶剤耐性は不良となり、低明度、低コントラスト比となった。
<カラーフィルタの製造方法>
ガラス基板上にブラックマトリクスをパターン加工し、フィルタセグメントの製造方法により、赤色着色組成物(F−R1)を使用した赤色フィルタセグメントを得た。同様にして、緑色着色組成物(F−G1)を使用した緑色フィルタセグメント、青色着色組成物(F−B1)を使用した青色フィルタセグメントを形成し、カラーフィルタを得た。
得られたカラーフィルタは、剥離溶剤耐性が良好であり、明度、コントラスト比も良好であった。そのため、生産性が良く、パターン形状も良好なカラーフィルタであった。
よって、本発明により、ポジ型レジストエッチング方式によるフィルタセグメントの製造方法において、高品質のカラーフィルタを作製することが出来た。

Claims (6)

  1. 基材上に、着色剤[A]、アクリル樹脂[B]、および有機溶剤を含む着色組成物を用いて塗膜を形成する工程(i)と、ポジ型レジスト[C]を前記塗膜上に塗布、露光し、エッチングによりパターニングする工程(ii)と、剥離溶剤[D]により工程(ii)後に残ったポジ型レジスト[C]を剥離する工程(iii)とを具備するカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法であって、アクリル樹脂[B]と剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)の差が0.3〜3.0(cal/cm31/2であることを特徴とするカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法。
  2. 剥離溶剤[D]の沸点が、260℃以下であることを特徴とする請求項1記載のカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法。
  3. 剥離溶剤[D]が、脂肪族アルコール、または脂肪族エステルであることを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法。
  4. 剥離溶剤[D]の溶解度パラメータ(SP値)が、8.0〜11.0(cal/cm31/2であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のカラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法。
  5. 請求項1〜4いずれか1項記載の製造方法で製造されてなるカラーフィルタ用フィルタセグメント。
  6. 請求項5記載のフィルタセグメントを具備するカラーフィルタ。
JP2015028332A 2015-02-17 2015-02-17 カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ Pending JP2016151637A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015028332A JP2016151637A (ja) 2015-02-17 2015-02-17 カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015028332A JP2016151637A (ja) 2015-02-17 2015-02-17 カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016151637A true JP2016151637A (ja) 2016-08-22

Family

ID=56696466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015028332A Pending JP2016151637A (ja) 2015-02-17 2015-02-17 カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016151637A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI494378B (zh) 彩色濾光片用紅色著色組成物及彩色濾光片
TWI431421B (zh) 彩色濾光片用著色組成物、使用它之彩色濾光片、及液晶顯示裝置
JP6031901B2 (ja) 感光性着色組成物、着色膜及びカラーフィルタ
CN106084885B (zh) 着色组合物、着色固化膜、显示元件以及固体摄像元件
JP2010230957A (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
JP5046639B2 (ja) カラーフィルタの製造方法
JP2012212054A (ja) カラーフィルタ用着色組成物およびカラーフィルタ本発明は、カラー液晶表示装置、及びカラー撮像管素子等に用いられるカラーフィルタの製造に使用されるカラーフィルタ用着色組成物、並びにこれを用いて形成されるフィルタセグメントおよび/またはブラックマトリクスを具備するカラーフィルタに関するものである。
JP2012068559A (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
TW202136425A (zh) 二酮基吡咯並吡咯顏料分散劑、顏料組成物、著色組成物及彩色濾光片
JP2011095491A (ja) カラーフィルター用赤色着色組成物、液晶表示装置用カラーフィルター基板、および液晶表示装置
JP2013171276A (ja) 青色感光性着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2008046584A (ja) カラーフィルタの製造方法
JP2015083664A (ja) 着色組成物、着色硬化膜及び表示素子
JP5478214B2 (ja) カラーフィルタ用緑色着色レジスト、着色層、カラーフィルタ、及び液晶表示装置
JP5682227B2 (ja) カラーフィルタ用感光性着色組成物及びカラーフィルタ
JP6565158B2 (ja) 着色組成物、カラーフィルタ用フィルタセグメント、およびカラーフィルタ
JP5381533B2 (ja) 着色組成物、カラーフィルタ用感光性着色組成物およびカラーフィルタ
JP5724117B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2016184099A (ja) カラーフィルタ用フィルタセグメントの製造方法、カラーフィルタ用フィルタセグメント、カラーフィルタ、およびエッチング方式用着色組成物。
JP5693016B2 (ja) カラーフィルタ用青色着色組成物、およびカラーフィルタ
CN109960108A (zh) 彩色滤光片用着色组合物及彩色滤光片
TWI434887B (zh) 濾色片用著色組成物及濾色片
JP7371422B2 (ja) フタロシアニン顔料、着色組成物、感光性着色組成物、及びカラーフィルタ
JP2011253152A (ja) 感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルタ
JP2008122890A (ja) カラーフィルタの製造方法