JP2017167538A - 着色樹脂組成物、カラーフィルタ、及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、近年においては特許文献4に記載のような、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料としてC.I.ピグメントグリーン58を含有し、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル及び3−メトキシブチルアセテート等を含む着色組成物において、塗布基板上の凝集異物や表面粗度が改善できることが見出されている。
さらに、特許文献5に記載されているように、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料と、特定のオキシムエステル系化合物からなる光重合開始剤とを併用することで、着色樹脂組成物製造時や保管中の異物発生を抑制でき、また、N−メチルピロリドンに接した際の析出物の発生を抑制できることが見出されている。また、特許文献6〜11にも、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料と、オキシムエステル系化合物からなる光重合開始剤とを組み合わせた例が記載されている。
そこで、着色力が高く、一定の色度を達成するために塗布膜厚を薄くすることが可能な着色樹脂組成物を得るべく鋭意検討を重ねた結果、特定のハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いることで達成可能であることが見出された。他方、当該顔料を含有する着色樹脂組成物について検討を重ねた結果、当該組成物を用いて形成した乾燥膜は溶媒への溶解性が低く、そのためダイコート法で当該組成物を塗布する際にディスペンスノズル先端に乾燥付着した異物が、塗布膜表面に異物として付着するという、G58の場合には存在しなかった新たな課題があることが見出された。
前記(A)顔料が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、該ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一分子中に含まれる平均水素原子数が3以上であり、かつ、
前記(C)溶剤が、1013.25hPaにおける沸点が150℃以上の高沸点溶剤を含む着色樹脂組成物。
[2] 前記(C)溶剤が、さらに1013.25hPaにおける沸点が150℃未満の低沸点溶剤を含む、[1]に記載の着色樹脂組成物。
[3] 着色樹脂組成物に対する前記(C)溶剤の含有割合が50質量%以上である、[1]又は[2]に記載の着色樹脂組成物。
[4] 前記(C)溶剤に対する前記高沸点溶剤の含有割合が0.5質量%以上である、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の着色樹脂組成物。
[5] 前記高沸点溶剤の20℃における蒸気圧が400Pa以下である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の着色樹脂組成物。
[6] 前記(B)分散剤が、窒素原子を含む官能基を有するブロック共重合体を含む、[1]〜[5]のいずれか1つに記載の着色樹脂組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の着色樹脂組成物を用いて作成した画素を有する、カラーフィルタ。
[9] [8]に記載のカラーフィルタを有する、画像表示装置。
[10] (A)顔料、(B)分散剤、及び(C)溶剤を含有する顔料分散液であって、
前記(A)顔料が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、該ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一分子中に含まれる平均水素原子数が3以上であり、かつ、
前記(C)溶剤が、1013.25hPaにおける沸点が150℃以上の高沸点溶剤を含む顔料分散液。
[11] 前記(C)溶剤が、さらに1013.25hPaにおける沸点が150℃未満の低沸点溶剤を含む、[10]に記載の顔料分散液。
[12] 顔料分散液に対する前記(C)溶剤の含有割合が50質量%以上である、[10]又は[11]に記載の顔料分散液。
[13] 前記(C)溶剤に対する前記高沸点溶剤の含有割合が1質量%以上である、請求項[10]〜[12]のいずれか1つに記載の顔料分散液。
[14] 前記高沸点溶剤の20℃における蒸気圧が400Pa以下である、[10]〜[13]のいずれか1つに記載の顔料分散液。
[15] 前記(B)分散剤が、窒素原子を含む官能基を有するブロック共重合体を含む、[10]〜[14]のいずれか1つに記載の顔料分散液。
尚、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリレート」等は、「アクリル及び/又はメタクリル」、「アクリレート及び/又はメタクリレート」等を意味するものとし、例えば「(メタ)アクリル酸」は「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」を意味するものとする。また「全固形分」とは、顔料分散液または着色樹脂組成物に含まれる、後記する溶剤成分以外の全成分を意味するものとする。
また本発明において、「アミン価」とは、特に断りのない限り有効固形分換算のアミン価を表し、分散剤の固形分1gあたりの塩基量と当量のKOHの質量で表される値である。
尚、本明細書において、質量で表される全ての百分率や部は、重量で表される百分率や部と同様である。
以下に本発明の着色樹脂組成物及び顔料分散液の各構成成分を説明する。本発明に係る着色樹脂組成物は、(A)顔料、(B)分散剤、(C)溶剤、(D)バインダー樹脂、及び(E)光重合開始剤を必須成分とし、更に要すれば、上記成分以外の他の添加物等が配合されていてもよい。また、本発明に係る顔料分散液は、(A)顔料、(B)分散剤、及び(C)溶剤を必須成分とし、更に要すれば、上記成分以外の他の添加物等が配合されていてもよい。
以下、各構成成分を説明する。以下、特に断りがない限り、第1〜第3の態様を併せて説明する。
本発明の着色樹脂組成物及び顔料分散液に使用される(A)顔料は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料(以下、「緑色顔料a」と称することがある。)を含む。当該ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一分子中に含まれる平均水素原子数は3以上である。
このように、(A)顔料として緑色顔料aを含むことで、高着色化と高輝度化を両立することができると考えられる。その詳細な機構は不明であるが、水素原子を多く含むことによる透過スペクトル変化によって、ピークの半値幅が狭く、赤色や青色の透過光を効果的に遮蔽するため、高着色化及び高輝度化が実現されているものと推測される。
詳細には、マススペクトルの主要ピークの分子量から、各ピークに対応する塩素化臭素化亜鉛フタロシアニン分子(H16−x−yZnC32N8BrxCly)におけるx及びyの値を得て、次に、ピーク強度が一定値以上の複数のピーク(分子)を対象にしてそれらの平均値を算出することで、各々の原子の平均原子数が得られる。
緑色顔料aに含まれる塩素原子及び臭素原子の含有量は、該顔料を安息香酸エチルに溶解後、燃焼装置にて燃焼し、その燃焼ガスを過酸化水素吸収液に吸収させ、その吸収液中のイオンを測定する燃焼ガス−イオンクロマトグラフィー法にて測定することができる。
反応終了後、得られた混合物を塩酸等の酸性水溶液中に投入すると、生成した臭素化亜鉛フタロシアニンが沈殿する。その後、ろ過、洗浄、乾燥等の後処理を行って、臭素化亜鉛フタロシアニンを得る。
なお、緑色顔料aとして、DIC株式会社製のG59を用いることもできる。
X1,X2,X3,X4,・・・・,Xi,・・・・・・Xm 平均粒径 = ΣXi/m
(A)顔料に含まれる黄色顔料の含有割合は、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがよりさらに好ましく、70質量%以下が特に好ましく、60質量%以下が最も好ましく、通常0質量%以上、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上が特に好ましい。前記上限値以下の場合には緑色顔料aの効果をより多く得られる傾向がある。
本発明の着色樹脂組成物及び顔料分散液は、(A)顔料を安定に分散させる目的で(B)分散剤を含有する。中でも高分子分散剤を用いると経時の分散安定性に優れるので好ましい。
高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤を挙げることができる。これら分散剤の具体例としては、商品名で、EFKA(登録商標、BASF社製)、DisperBYK(登録商標、ビックケミー社製)、ディスパロン(登録商標、楠本化成社製)、SOLSPERSE(登録商標、ルーブリゾール社製)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロー(共栄社化学社製)等を挙げることができる。
窒素原子を含む官能基を有するブロック共重合体としては、側鎖に4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基及び/又はアミノ基を有さないBブロックとからなる、A−Bブロック共重合体及び/又はB−A−Bブロック共重合体が好ましい。
前記ブロック共重合体における、3級アミノ基を有する繰り返し単位の構造は特に限定されないが、分散性や保存安定性の観点から、下記一般式(1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
R8における、アルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。また、アリール基又はアラルキル基が有していてもよい置換基としては、鎖状のアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。また、R8で示される鎖状のアルキル基には、直鎖状及び分岐鎖状のいずれも含まれる。
本発明に係る着色樹脂組成物及び顔料分散液には、顔料の分散性の向上、分散安定性の向上のために分散助剤として顔料誘導体等を含んでいてもよい。顔料誘導体としてはアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンツイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系顔料等の誘導体が挙げられる。顔料誘導体の置換基としてはスルホン酸基、スルホンアミド基及びその4級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接またはアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられ、好ましくはスルホンアミド基及びその4級塩、スルホン酸基が挙げられ、より好ましくはスルホン酸基である。またこれら置換基は一つの顔料骨格に複数置換していてもよいし、置換数の異なる化合物の混合物でもよい。顔料誘導体の具体例としてはアゾ顔料のスルホン酸誘導体、フタロシアニン顔料のスルホン酸誘導体、キノフタロン顔料のスルホン酸誘導体、イソインドリン顔料のスルホン酸誘導体、アントラキノン顔料のスルホン酸誘導体、キナクリドン顔料のスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロール顔料のスルホン酸誘導体、ジオキサジン顔料のスルホン酸誘導体等が挙げられる。
顔料誘導体の使用量は、(A)顔料100質量部に対して通常0.1質量部以上、また、通常30質量部以下、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。
本発明に係る顔料分散液には、後述するバインダー樹脂から選ばれた樹脂の一部または全部を含有していてもよい。具体的には、後述する顔料分散液の調製における分散処理工程において、前述の分散剤とともにバインダー樹脂の一部または全部を含有させることにより、該バインダー樹脂は、分散剤との相乗効果で分散安定性に寄与し、結果として分散剤の添加量を減らせる可能性があるため好ましい。このように、分散処理工程に使用される樹脂を、分散樹脂と称することがある。
(C)溶剤は、本発明の着色樹脂組成物や顔料分散液において、顔料、分散剤、その他の成分を溶解又は分散させ、粘度を調節する機能を有する。
かかる(C)溶剤としては、各成分を溶解または分散させることができるものであればよい。
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エチルエーテル、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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−n−ブチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、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−n−ブチルエーテル、メトキシメチルペンタノール、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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテルのようなグリコールモノアルキルエーテル類;
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、エチレングリコールモノ−n−ブ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、プロピレングリコールモノプロピ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アセテート、メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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−n−ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテートのようなグリコールアルキルエーテルアセテート類;
シクロヘキサノールアセテートなどのアルキルアセテート類;
アミルエーテル、プロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルエーテル、ジアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジヘキシルエーテルのようなエーテル類;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルアミルケトン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルノニルケトン、メトキシメチルペンタノンのようなケトン類;
エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、メトキシメチルペンタノール、グリセリン、ベンジルアルコールのような1価又は多価アルコール類;
n−ペンタン、n−オクタン、ジイソブチレン、n−ヘキサン、ヘキセン、イソプレン、ジペンテン、ドデカンのような脂肪族炭化水素類;
シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシルのような脂環式炭化水素類;
アミルホルメート、エチルホルメート、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸アミル、メチルイソブチレート、エチレングリコールアセテート、エチルプロピオネート、プロピルプロピオネート、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、イソ酪酸メチル、エチルカプリレート、ブチルステアレート、エチルベンゾエート、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、γ−ブチロラクトンのような鎖状又は環状エステル類;
3−メトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸のようなアルコキシカルボン酸類;
ブチルクロライド、アミルクロライドのようなハロゲン化炭化水素類;
メトキシメチルペンタノンのようなエーテルケトン類;
アセトニトリル、ベンゾニトリルのようなニトリル類等。
上記溶剤中、塗布性、表面張力などのバランスがよく、組成物中の構成成分の溶解度が比較的高い点からは、グリコールアルキルエーテルアセテート類が好ましい。
なお沸点150℃以上の溶剤が、グリコールアルキルエーテルアセテート類であっても、またグリコールアルキルエーテル類であってもよく、この場合は、沸点150℃以上の溶剤を別途含有させなくてもかまわない。
また、溶剤の蒸気圧は、得られる塗膜の均一性の観点から、通常10mmHg以下、好ましくは5mmHg以下、より好ましくは1mmHg以下のものが使用できる。
さらに、顔料分散液や後述する着色樹脂組成物の粘度調整や固形分の溶解度調整のためには、沸点が180℃より低い溶剤を一部含有することも効果的である。このような溶剤としては、低粘度で溶解性が高く、低表面張力であるような溶剤が好ましく、エーテル類、エステル類やケトン類などが好ましい。中でも特に、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、シクロヘキサノールアセテートなどが好ましい。
本発明の着色樹脂組成物は、(D)バインダー樹脂を含有する。(D)バインダー樹脂を含有することで、光重合による膜硬化性と現像液による溶解性を両立することができる。
(D)バインダー樹脂としては、どのような手段により硬化する着色樹脂組成物とするかにより、好ましい樹脂は異なる傾向がある。光重合性樹脂組成物の場合、バインダー樹脂としては、例えば日本国特開平7−207211号公報、日本国特開平8−259876号公報、日本国特開平10−300922号公報、日本国特開平11−140144号公報、日本国特開平11−174224号公報、日本国特開2000−56118号公報、日本国特開2003−233179号公報などの各公報等に記載される公知の高分子化合物を使用することができる。好ましくは、
[1−6−1]:エポキシ基含有(メタ)アクリレートと、他のラジカル重合性単量体との共重合体に対し、該共重合体が有するエポキシ基の少なくとも一部に不飽和一塩基酸を付加させてなる樹脂、或いは該付加反応により生じた水酸基の少なくとも一部に多塩基酸無水物を付加させて得られる、アルカリ可溶性樹脂
[1−6−2]主鎖にカルボキシル基を含有する直鎖状アルカリ可溶性樹脂
[1−6−3]前記カルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基部分に、エポキシ基含有不飽和化合物を付加させた樹脂
[1−6−4](メタ)アクリル系樹脂
[1−6−5]カルボキシル基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂、等が挙げられる。
以下、これら各樹脂について説明する。
特に好ましい樹脂の一つとして、「エポキシ基含有(メタ)アクリレート5〜90モル%と、他のラジカル重合性単量体10〜95モル%との共重合体に対し、該共重合体が有するエポキシ基の10〜100モル%に不飽和一塩基酸を付加させてなる樹脂、或いは該付加反応により生じた水酸基の10〜100モル%に多塩基酸無水物を付加させて得られるアルカリ可溶性樹脂」が挙げられる。
式(V)において、R96とR98、又はR95とR97とが連結して形成される環は、脂肪族環であるのが好ましく、飽和又は不飽和の何れでもよく、又、炭素数が5〜6であるのが好ましい。
バインダー樹脂にこれらの構造を導入することによって、本発明の着色樹脂組成物をカラーフィルタや液晶表示素子に使用する場合に、該着色樹脂組成物の耐熱性を向上させたり、該着色樹脂組成物を用いて形成された画素の強度を増すことが可能である。
前記エポキシ基含有(メタ)アクリレートと、他のラジカル重合性単量体との共重合体において、前記一般式(VI)で表される構造を有するモノ(メタ)アクリレートに由来する繰返し単位は、「他のラジカル重合性単量体」に由来する繰返し単位中、5〜90モル%含有するものが好ましく、10〜70モル%含有するものが更に好ましく、15〜50モル%含有するものが特に好ましい。
その溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類等の酢酸エステル類;エチレングリコールジアルキルエーテル類;メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類;トリエチレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールジアルキルエーテル類;ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類;1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、オクタン、デカン等の炭化水素類;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。これらの溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
又、共重合反応に使用されるラジカル重合開始剤は、ラジカル重合を開始できるものであれば特に限定されるものではなく、通常用いられている有機過酸化物触媒やアゾ化合物触媒を使用することができる。その有機過酸化物触媒としては、公知のケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアリルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネートに分類されるものが挙げられる。
これらの中から、重合温度に応じて、適当な半減期のラジカル重合開始剤が1種又は2種以上使用される。ラジカル重合開始剤の使用量は、共重合反応に使用される単量体の合計100質量部に対して、0.5〜20質量部、好ましくは1〜10質量部である。
続いて、エポキシ樹脂含有(メタ)アクリレートと、他のラジカル重合性単量体との共重合体のエポキシ基部分に、不飽和一塩基酸(重合性成分)と、多塩基酸無水物(アルカリ可溶性成分)とを反応させる。
具体例としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、o−、m−、又はp−ビニル安息香酸、α−位がハロアルキル基、アルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、又はシアノ基などで置換された(メタ)アクリル酸等のモノカルボン酸等が挙げられる。中でも好ましくは(メタ)アクリル酸である。これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの不飽和一塩基酸は、通常、前記共重合体が有するエポキシ基の10〜100モル%に付加させるが、好ましくは30〜100モル%、より好ましくは50〜100モル%に付加させる。不飽和一塩基酸の付加割合が少なすぎると、着色樹脂組成物の経時安定性等に関して、残存エポキシ基による悪影響が懸念される。尚、共重合体のエポキシ基に不飽和一塩基酸を付加させる方法としては、公知の方法を採用することができる。
例えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸等の二塩基酸無水物;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物等の三塩基以上の酸の無水物が挙げられる。中でも、テトラヒドロ無水フタル酸、及び/又は無水コハク酸が好ましい。これらの多塩基酸無水物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの多塩基酸無水物は、通常、前記共重合体が有するエポキシ基に、不飽和一塩基酸を付加させることにより生じる水酸基の10〜100モル%に付加させるが、好ましくは20〜90モル%、より好ましくは30〜80モル%に付加させる。この付加割合が多すぎると、現像時の残膜率が低下する場合があり、少なすぎると溶解性が不十分となる可能性がある。尚、当該水酸基に多塩基酸無水物を付加させる方法としては、公知の方法を採用することができる。
また、現像性を向上させるために、生成したカルボキシル基の一部に、重合性不飽和基を有さないグリシジルエーテル化合物を付加させてもよい。
重合性不飽和基を有さないグリシジルエーテル化合物の具体例としては、フェニル基やアルキル基を有するグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。市販品として、例えば、ナガセ化成工業社製の商品名「デナコール(登録商標、以下同様)EX−111」、「デナコールEX−121」、「デナコールEX−141」、「デナコールEX−145」、「デナコールEX−146」、「デナコールEX−171」、「デナコールEX−192」等がある。
上述のバインダー樹脂の、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、3000〜100000が好ましく、5000〜50000が特に好ましい。分子量が3000未満であると、耐熱性や膜強度に劣る可能性があり、100000を超えると現像液に対する溶解性が不足する傾向がある。又、分子量分布の目安として、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の比は、2.0〜5.0が好ましい。
主鎖にカルボキシル基を含有する直鎖状アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基を有していれば特に限定されず、通常、カルボキシル基を含有する重合性単量体を重合して得られる。
又、主鎖にカルボキシル基を含有する直鎖状アルカリ可溶性樹脂は、上記のカルボキシル基含有重合性単量体に、カルボキシル基を有さない他の重合性単量体を共重合させてもよい。
本発明における主鎖にカルボキシル基を含有する直鎖状アルカリ可溶性樹脂の酸価は、通常30〜500KOHmg/g、好ましくは40〜350KOHmg/g、さらに好ましくは50〜300KOHmg/gである。
前記、主鎖にカルボキシル基を含有する直鎖状アルカリ可溶性樹脂の、カルボキシル基部分にエポキシ基含有不飽和化合物を付加させた樹脂も特に好ましい。
例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジル−α−エチルアクリレート、クロトニルグリシジルエーテル、(イソ)クロトン酸グリシジルエーテル、N−(3,5−ジメチル−4−グリシジル)ベンジルアクリルアミド、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル等の非環式エポキシ基含有不飽和化合物も挙げることができるが、耐熱性や、後述する顔料の分散性の観点から、脂環式エポキシ基含有不飽和化合物が好ましい。
一般式(5a)〜(5m)における、R22のアルキレン基は、炭素数1〜10であるものが好ましい。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が例示できるが、好ましくはメチレン基、エチレン基、プロピレン基である。又、R23の炭化水素基としては、炭素数が1〜10であるものが好ましく、アルキレン基、フェニレン基等が挙げられる。
中でも、一般式(5c)で表される化合物が好ましく、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
前記[1−6−2]記載の樹脂のカルボキシル基部分に、前記エポキシ基含有不飽和化合物を付加させるには、公知の手法を用いることができる。例えば、カルボキシル基含有樹脂とエポキシ基含有不飽和化合物とを、トリエチルアミン、ベンジルメチルアミン等の3級アミン;ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩;ピリジン、トリフェニルホスフィン等の触媒の存在下、有機溶剤中、反応温度50〜150℃で数時間〜数十時間反応させることにより、樹脂のカルボキシル基にエポキシ基含有不飽和化合物を導入することができる。
又、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、通常2000〜100000、好ましくは4000〜50000、更に好ましくは5000〜30000である。
(メタ)アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸エステルを単量体成分とし、これらを重合してなるポリマーをいう。好ましい(メタ)アクリル系樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸及びベンジル(メタ)アクリレートを含む単量体成分を重合してなるポリマー、及び下記一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物を必須とする単量体成分を重合してなるポリマー、を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸及びベンジル(メタ)アクリレートを含む単量体成分を重合してなるポリマーは、顔料との親和性が高いという点で、好ましく用いられる。
まず、一般式(6)の化合物について説明する。
一般式(6)で表されるエーテルダイマーにおいて、R1aおよびR2aで表される置換基を有していてもよい炭素数1〜25の炭化水素基としては、特に制限はないが、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、t−アミル、ステアリル、ラウリル、2−エチルヘキシル等の直鎖状または分岐状のアルキル基;フェニル等のアリール基;シクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタジエニル、トリシクロデカニル、イソボルニル、アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル等の脂環式基;1−メトキシエチル、1−エトキシエチル等のアルコキシで置換されたアルキル基;ベンジル等のアリール基で置換されたアルキル基;等が挙げられる。これらの中でも特に、メチル、エチル、シクロヘキシル、ベンジル等のような酸や熱で脱離しにくい1級または2級炭素の置換基が耐熱性の点で好ましい。なお、R1aおよびR2aは、同種の置換基であってもよいし、異なる置換基であってもよい。
一般式(7)中、R1bは、好ましくは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基を表し、さらに好ましくは水素原子、メチル基である。
また、一般式(8)中、R2b、R3b、R4bの有機基としては、それぞれ独立して、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシル基、又はアシルオキシ基等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数3〜18のシクロアルケニル基、炭素数1〜15のアルコキシ基、炭素数1〜15のアルキルチオ基、炭素数1〜15のアシル基、炭素数1のカルボキシル基、又は炭素数1〜15のアシルオキシ基であり、更に好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数3〜15のシクロアルキル基である。
L1、L2は2価の連結基、L3は2価の連結基又は直接結合であれば特に限定を受けないが、少なくともL1又はL2のどちらかは炭素数1以上の連結基であるのが好ましい。また、L1、L2、L3は、それぞれ独立に、直接結合、炭素数1〜15のアルキレン、−O−、−S−、−C(=O)−、炭素数1〜15のアルケニレン、フェニレン、あるいはそれらの組み合わせが好ましい。
また、一般式(8)の好ましいものとしては、下記一般式(9)で表される化合物を挙げることができる。
一般式(9)中、R5b、R6bの有機基としては、それぞれ独立して、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシル基、又はアシルオキシ基等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数3〜18のシクロアルケニル基、炭素数1〜15のアルコキシ基、炭素数1〜15のアルキルチオ基、炭素数1〜15のアシル基、炭素数1のカルボキシル基、又は炭素数1〜15のアシルオキシ基であり、更に好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数3〜15のシクロアルキル基である。
また、R1bのアルキル基、R2b、R3b、R4b、の各有機基、L1、L2、L3の2価の連結基、Xのアダマンチル基は、それぞれ独立して置換基を有していてよく、具体的には以下の置換基を挙げることができる。
また、上記置換基の位置関係は特に限定されず、複数の置換基を有する場合、同種でも異なっていてもよい。
前記重合後に酸基を付与しうるモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマー;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー;2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマー等が挙げられる。
(メタ)アクリル系樹脂を得る際の単量体成分が、前記酸基を導入するための単量体をも含む場合、その含有割合は特に制限されないが、通常は全単量体成分中5〜70質量%、好ましくは10〜60質量%である。
前記(メタ)アクリル系樹脂にラジカル重合性二重結合を導入するには、例えば「重合後にラジカル重合性二重結合を付与しうるモノマー」(以下「ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合した後に、後述するようなラジカル重合性二重結合を付与するための処理を行えばよい。
本発明の(メタ)アクリル系樹脂が、[1−6−4a]の項で説明した、前記一般式(6)の化合物を必須の単量体成分とするポリマーである場合、エポキシ基を有することが好ましい。
前記エポキシ基を有するモノマーとしては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらエポキシ基を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
[1−6−4]の(メタ)アクリル系樹脂を得る際の単量体成分は、上記必須の単量体成分のほかに、必要に応じて、他の共重合可能なモノマーを含んでいてもよい。
また、特に(メタ)アクリル系樹脂の一部または全部を、後述するように分散剤として用いる場合は、(メタ)アクリル酸ベンジルを用いることが好ましく、その含有量は、通常全単量体成分中1〜70質量%、好ましくは5〜60質量%であるのがよい。
次に、[1−6−4]の(メタ)アクリル系樹脂の製造方法(重合方法)について説明する。
また分子量調整のために、連鎖移動剤を添加してもよい。連鎖移動剤としては、例えば、n−ドデシルメルカプタン、メルカプト酢酸、メルカプト酢酸メチル等のメルカプタン系連鎖移動剤、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられるが、好ましくは、連鎖移動効果が高く、残存モノマーを低減でき、入手も容易な、n−ドデシルメルカプタン、メルカプト酢酸がよい。連鎖移動剤を使用する場合、その使用量は、用いる単量体の組み合わせや、反応条件、目標とするポリマーの分子量等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、ゲル化することなく重量平均分子量が数千〜数万のポリマーを得ることができる点で、通常は全単量体成分に対して0.1〜15質量%、より好ましくは0.5〜10質量%である。
前記アクリル系樹脂を得る際に、単量体成分として、前述した酸基を付与しうるモノマーを用いることにより酸基を導入する場合、重合後に酸基を付与するための処理を行う必要がある。該処理は、用いるモノマーの種類によって異なるが、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのような水酸基を有するモノマーを用いた場合には、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させればよい。グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマーを用いた場合には、N−メチルアミノ安息香酸、N−メチルアミノフェノール等のアミノ基と酸基を有する化合物を付加させるか、もしくは、まず(メタ)アクリル酸のような酸を付加させ、結果生じた水酸基に、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させればよい。2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマーを用いた場合には、例えば、2−ヒドロキシ酪酸等の水酸基と酸基を有する化合物を付加させればよい。
該処理は、用いるモノマーの種類によって異なるが、例えば、(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマーを用いた場合には、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等の、エポキシ基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させればよい。無水マレイン酸や無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマーを用いた場合には、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の、水酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させればよい。グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等の、エポキシ基を有するモノマーを用いた場合には、(メタ)アクリル酸等の酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させればよい。
尚、前記(メタ)アクリル系樹脂成分のうち、一般式(6)で表される化合物を必須の単量体成分とするポリマーは、それ自体公知の化合物であり、例えば、日本国特開2004−300203号公報及び日本国特開2004−300204号公報に記載の化合物を挙げることが出来る。
エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、エポキシ樹脂にα,β−不飽和モノカルボン酸又はエステル部分にカルボキシル基を有するα,β−不飽和モノカルボン酸エステルを付加させ、さらに、多塩基酸無水物を反応させることにより合成される。かかる反応生成物は化学構造上、実質的にエポキシ基を有さず、かつ「(メタ)アクリレート」に限定されるものではないが、エポキシ樹脂が原料であり、かつ「(メタ)アクリレート」が代表例であるので、慣用に従いこのように命名したものである。
エポキシ樹脂の他の例としては共重合型エポキシ樹脂が挙げられる。共重合型エポキシ樹脂としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルメチルシクロヘキセンオキサイド、ビニルシクロヘキセンオキサイドなど(以下「共重合型エポキシ樹脂の第1成分」と称す。)とこれら以外の1官能エチレン性不飽和基含有化合物(以下、「共重合型エポキシ樹脂の第2成分」と称す。)、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、スチレン、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、α−メチルスチレン、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、下記一般式(10)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上、とを反応させて得られた共重合体が挙げられる。
このような共重合型エポキシ樹脂としては、具体的には日油社製の「CP−15」、「CP−30」、「CP−50」、「CP−20SA」、「CP−510SA」、「CP−50S」、「CP−50M」、「CP−20MA」等が例示される。
エステル部分にカルボキシル基を有するα,β−不飽和モノカルボン酸エステルとしては、アクリル酸−2−サクシノイルオキシエチル、アクリル酸−2−マレイノイルオキシエチル、アクリル酸−2−フタロイルオキシエチル、アクリル酸−2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチル、メタクリル酸−2−サクシノイルオキシエチル、メタクリル酸−2−マレイノイルオキシエチル、メタクリル酸−2−フタロイルオキシエチル、メタクリル酸−2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチル、クロトン酸−2−サクシノイルオキシエチル等が挙げられ、好ましくは、アクリル酸−2−マレイノイルオキシエチル及びアクリル酸−2−フタロイルオキシエチルであり、特にアクリル酸−2−マレイノイルオキシエチルが好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
多塩基酸無水物の付加量は、生成するエポキシアクリレート樹脂の酸価が10〜150mgKOH/gの範囲となるような量が好ましく、更に20〜140mgKOH/gの範囲が特に好ましい。樹脂の酸価が小さすぎるとアルカリ現像性に乏しくなり、また、樹脂の酸価が大きすぎると硬化性能に劣る傾向が認められる。
バインダー樹脂としては、また、例えば日本国特開2005−154708号公報などに記載のアクリル系のバインダーも用いることができる。
上述した各種バインダー樹脂のうち、特に好ましいのは、[1−6−1]の「エポキシ基含有(メタ)アクリレートと、他のラジカル重合性単量体との共重合体に対し、該共重合体が有するエポキシ基の少なくとも一部に不飽和一塩基酸を付加させてなる樹脂、或いは該付加反応により生じた水酸基の少なくとも一部に多塩基酸無水物を付加させて得られるアルカリ可溶性樹脂」である。
前述の各種バインダー樹脂は、特に前述の分散剤等との併用による相乗効果により、分散安定性に寄与し、結果として分散剤の添加量を減少させることができるため、現像性が向上した、具体的には例えば、基板上の非画像部に未溶解物が残存することなく基板との密着性に優れた、高濃度の色画素を形成し得るといった効果を奏し、好ましい。
このように、分散処理工程に使用するバインダー樹脂としては、前述した各種樹脂を使用することができるが、特に[1−6−4]の(メタ)アクリル系樹脂が好ましく、その中でも前記一般式(6)で表される化合物を必須とするモノマー成分を重合してなるポリマーが最も好ましい。
本発明の着色樹脂組成物は(E)光重合開始剤を含有する。(E)光重合開始剤を含有することで光重合による膜硬化性を得ることができる。
(E)光重合開始剤は、通常、加速剤及び必要に応じて添加される増感色素等の付加剤との混合物(光重合開始系)として用いられる。光重合開始系は、光を直接吸収し、或いは光増感されて分解反応又は水素引き抜き反応を起こし、重合活性ラジカルを発生する機能を有する成分である。
2−(4−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−(4−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシカルボニルナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロメチル化トリアジン誘導体;
2−(2′−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダソール2量体、2−(2′−クロロフェニル)−4,5−ビス(3′−メトキシフェニル)イミダゾール2量体、2−(2′−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(2′−メトキシフエニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、(4′−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体等のイミダゾール誘導体;
ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル類;
2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン誘導体;
2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、α−ヒドロキシ−2−メチルフェニルプロパノン、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル−(p−イソプロピルフェニル)ケトン、1−ヒドロキシ−1−(p−ドデシルフェニル)ケトン、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、1,1,1−トリクロロメチル−(p一ブチルフェニル)ケトン等のアセトフェノン誘導体;
チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2、4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン誘導体;
9−フェニルアクリジン、9−(p−メトキシフェニル)アクリジン等のアクリジン誘導体;
9,10−ジメチルベンズフェナジン等のフェナジン誘導体;
ベンズアンスロン等のアンスロン誘導体;
ジシクロペンタジエニル−Ti−ジクロライド、ジシクロペンタジェニル−Ti−ビス−フェニル、ジシクロペンタジェニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル−1−イル、ジシクロペンタジェニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル−1−イル、ジシクロペンタジェニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジェニル−Ti−2,6−ジプルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジェニル−Ti−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ジメチルシクロペンタジェニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジメチルシクロペンタジェニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジェニル−Ti−2,6−ジフルオロ−3−(ピル−1−イル)−フェニ−1−イル等のチタノセン誘導体;
1,2−オクタンジオン−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)エタノン、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)等のオキシムエステル系化合物。
具体的な光重合開始系成分としては、例えば、「ファインケミカル」(1991年、3月1日号、vol.20、No.4)の第16〜26頁に記載されている、ジアルキルアセトフェノン系、ベンゾイン、チオキサントン誘導体等のほか、日本国特開昭58−403023号公報、日本国特公昭45−37377号公報等に記載されている、ヘキサアリールビイミダゾール系、S−トリハロメチルトリアジン系、日本国特開平4−221958号公報、日本国特開平4−219756号公報等に記載されている、チタノセンとキサンテン色素、アミノ基又はウレタン基を有する付加重合可能なエチレン性飽和二重結合含有化合物を組み合わせた系、等が挙げられる。
特許文献1〜11に記載の公知のハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いる場合には、光重合開始剤としては、着色樹脂組成物の用途等に応じて適宜選択して用いることができ、ビイミダゾールやα−アミノアルキルフェノンなどを用いることでも十分に光硬化することができる。
しかしながら、一分子中に含まれる平均水素原子数が3以上であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いる場合には、水素原子を多く含むことによる透過スペクトル変化によって高着色となる反面、塗膜の低波長領域の吸収が強くなることで、露光量が減衰するため、ビイミダゾールやα−アミノアルキルフェノンなどを用いた場合には十分に光硬化ができず、微細なパターンを形成することが困難となる傾向がある。これに対して、光重合開始剤として低波長領域により大きな吸収を持つオキシムエステル系化合物を用いることで、十分に光硬化ができるため、微細なパターンを形成することができると考えられる。
R21bは芳香環又はヘテロ芳香環を含む任意の置換基を示す。
R22aは、置換基を有していてもよいアルカノイル基、又は、置換基を有していてもよいアリーロイル基を示す。
アルキル基が有していてもよい置換基としては、芳香族環基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アミノ基、アミド基、4−(2−メトキシ−1−メチル)エトキシ−2−メチルフェニル基又はN−アセチル−N−アセトキシアミノ基などが挙げられ、合成容易性の観点からは、無置換であることが好ましい。
芳香族環基が有していてもよい置換基としては、水酸基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アミノ基、アミド基、アルキル基などが挙げられ、現像性の観点から水酸基、カルボキシル基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。また、置換基を有していてもよいアルキル基や置換基を有していてもよいアルコキシ基における置換基としては、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。
これらの中でも、現像性の観点から、R21aが置換基を有していてもよいアルキル基であることが好ましく、無置換のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。
アルカノイル基が有していてもよい置換基としては、芳香族環基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アミノ基、アミド基などが挙げられ、合成容易性の観点からは、無置換であることが好ましい。
アリーロイル基が有していてもよい置換基としては、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アミノ基、アミド基、アルキル基などが挙げられ、合成容易性の観点からは、無置換であることが好ましい。
R23aは、置換基を有していてもよいアルキル基を示す。
R24aは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリーロイル基、置換基を有していてもよいヘテロアリーロイル基、又はニトロ基を示す。
カルバゾール環を構成するベンゼン環は、さらに芳香族環によって縮合されて多環芳香族環となっていてもよい。
アルキル基が有していてもよい置換基としては、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、又はニトロ基などが挙げられ、合成容易性の観点からは、無置換であることが好ましい。
アリーロイル基が有していてもよい置換基としては、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、又はニトロ基などが挙げられ、合成容易性の観点からは、エチル基であることが好ましい。
ヘテロアリーロイル基が有していてもよい置換基としてはカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、又はニトロ基などが挙げられ、合成容易性の観点からは、無置換であることが好ましい。
これらの中でもR23aとしては、溶媒への溶解性と合成容易性の観点から、アルキル基であることが好ましく、エチル基であることがより好ましい。
本発明に係る着色樹脂組成物中に占める増感色素の配合率は、着色樹脂組成物の全固形分中、通常0質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上、また、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下の範囲である。
本発明の着色樹脂組成物には、更に、必要に応じ上記成分以外の固形分を配合できる。このような成分としては、光重合性モノマー、有機カルボン酸、有機カルボン酸無水物、界面活性剤、熱重合防止剤、可塑剤、保存安定剤、表面保護剤、密着向上剤、現像改良剤、染料等が挙げられる。
光重合性モノマーは、重合可能な低分子化合物であれば特に制限はないが、エチレン性二重結合を少なくとも1つ有する付加重合可能な化合物(以下、「エチレン性化合物」と称す)が好ましい。エチレン性化合物とは、本発明の着色樹脂組成物が活性光線の照射を受けた場合、後述の光重合開始系の作用により付加重合し、硬化するようなエチレン性二重結合を有する化合物である。なお、本発明における単量体は、いわゆる高分子物質に相対する概念を意味し、狭義の単量体以外に二量体、三量体、オリゴマーも含有する概念を意味する。
不飽和カルボン酸と多価カルボン酸及び多価ヒドロキシ化合物とのエステル化反応により得られるエステルは、必ずしも単一物ではなく、混合物であってもよい。代表例としては、例えば、アクリル酸、フタル酸及びエチレングリコールの縮合物、アクリル酸、マレイン酸及びジエチレングリコールの縮合物、メタクリル酸、テレフタル酸及びペンタエリスリトールの縮合物、アクリル酸、アジピン酸、ブタンジオール及びグリセリンの縮合物等が挙げられる。
また、エチレン性化合物は酸価を有するモノマーであってもよい。酸価を有するモノマーとしては、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルであり、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせた多官能モノマーが好ましく、特に好ましくは、このエステルにおいて、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール及び/又はジペンタエリスリトールであるものである。
酸基を有する多官能モノマーの好ましい酸価としては、0.1〜40mgKOH/gであり、特に好ましくは5〜30mgKOH/gである。多官能モノマーの酸価が低すぎると現像溶解特性が落ち、高すぎると製造や取扱いが困難になり光重合性能が落ち、画素の表面平滑性等の硬化性が劣る傾向がある。従って、異なる酸基の多官能モノマーを2種以上併用する場合、或いは酸基を有しない多官能モノマーを併用する場合、全体の多官能モノマーとしての酸基が上記範囲に入るように調整することが好ましい。
本発明の着色樹脂組成物は、分子量1000以下の有機カルボン酸および/または有機カルボン酸無水物を含有していてもよい。
有機カルボン酸化合物としては、具体的には、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸が挙げられる。脂肪族カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、グリコール酸、アクリル酸、メタクリル酸などのモノカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸などのジカルボン酸、トリカルバリル酸、アコニット酸などのトリカルボン酸などが挙げられる。また、芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸などのフェニル基に直接カルボキシル基が結合したカルボン酸、およびフェニル基から炭素結合を介してカルボキシル基が結合したカルボン酸類が挙げられる。これらの中では、特に分子量600以下、とりわけ分子量50〜500のもの、具体的には、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、イタコン酸が好ましい。
これら分子量1000以下の有機カルボン酸及び/又は有機カルボン酸無水物を添加することによって、高いパターン密着性を保ちながら、着色樹脂組成物の未溶解物の残存をより一層低減することが可能である。
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、非イオン系、両性界面活性剤等、各種のものを用いることができるが、諸特性に悪影響を及ぼす可能性が低い点で、非イオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。界面活性剤の濃度範囲としては、全固形分に対して通常0.001質量%以上、好ましくは0.005質量%以上、更に好ましくは0.01質量%以上、最も好ましくは0.03質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下、最も好ましくは0.3質量%以下の範囲が用いられる。
熱重合防止剤としては、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ピロガロール、カテコール、2,6−t−ブチル−p−クレゾール、β−ナフトール等が用いられる。熱重合防止剤の配合量は、組成物の全固形分に対し3質量%以下の範囲であることが好ましい。
可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が用いられる。これら可塑剤の配合量は、組成物の全固形分に対し、通常10質量%以下の範囲であることが好ましい。
次に、本発明に係る着色樹脂組成物(以下、レジストと称することがある)を調製する方法を説明する。
又、顔料としては上述の塩素化臭素化亜鉛フタロシアニン顔料を含む顔料を含有することが必須ではあるが、調色用に他の顔料と混合して分散を行ってもよい。
サンドグラインダーを用いて分散処理を行なう場合は、0.1から数mm径のガラスビーズ、又は、ジルコニアビーズを用いるのが好ましい。分散処理する際の温度は、通常0℃以上、好ましくは室温以上、また、通常100℃以下、好ましくは80℃以下の範囲に設定する。なお、分散時間は、顔料分散液の組成、及びサンドグラインダーの装置の大きさなどにより適正時間が異なるため、適宜調整する必要がある。
次に、本発明に係るカラーフィルタについて説明する。
本発明に係るカラーフィルタは、上述の着色樹脂組成物を用いて形成した画素を有する。
[3−1]透明基板(支持体)
カラーフィルタの透明基板としては、透明で適度の強度があれば、その材質は特に限定されるものではない。材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホンの熱可塑性樹脂製シート、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂などの熱硬化性樹脂シート、又は各種ガラスなどが挙げられる。この中でも、耐熱性の観点からガラスまたは耐熱性樹脂が好ましい。
上述の透明基板上にブラックマトリクスを設け、更に通常は赤色、緑色、青色の画素画像を形成することにより、本発明に係るカラーフィルタを製造することができる。上記着色樹脂組成物は、赤色、緑色、青色の画素のうち、緑色の画素(レジストパターン)形成用塗布液として使用される。当該緑色レジストを用い、透明基板上に形成された樹脂ブラックマトリクス形成面上、又は、クロム化合物その他の遮光金属材料を用いて形成した金属ブラックマトリクス形成面上に、塗布、加熱乾燥、画像露光、現像及び熱硬化の各処理を行なって画素画像を形成する。
これらの金属遮光膜は、一般にスパッタリング法によって形成され、ポジ型フォトレジストにより、膜状に所望のパターンを形成した後、クロムに対しては硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸及び/又は硝酸とを混合したエッチング液を用い、その他の材料に対しては、材料に応じたエッチング液を用いて蝕刻され、最後にポジ型フォトレジストを専用の剥離剤で剥離することによって、ブラックマトリクスを形成することができる。
画素の形成方法は、使用する着色樹脂組成物の種類により異なるが、ここでは着色樹脂組成物として光重合性組成物を用いた場合を例に説明する。
ブラックマトリクスを設けた透明基板上に、赤色、緑色、青色のうち一色の着色樹脂組成物を塗布し、乾燥した後、塗布膜の上にフォトマスクを重ね、このフォトマスクを介して画像露光、現像、必要に応じて熱硬化又は光硬化により画素画像を形成させ、着色層を作成する。この操作を、赤色、緑色、青色の三色の着色樹脂組成物について各々行なうことによって、カラーフィルタ画像を形成することができる。
基板に着色樹脂組成物を塗布した後の塗布膜の乾燥は、ホットプレート、IRオーブン、コンベクションオーブンを使用した乾燥法によるのが好ましい。通常は、予備乾燥の後、再度加熱させて乾燥させる。予備乾燥の条件は、前記溶剤成分の種類、使用する乾燥機の性能などに応じて適宜選択することができる。乾燥温度及び乾燥時間は、溶剤成分の種類、使用する乾燥機の性能などに応じて選択されるが、具体的には、乾燥温度は通常40℃以上、好ましくは50℃以上、また、通常80℃以下、好ましくは70℃以下の範囲であり、乾燥時間は通常15秒以上、好ましくは30秒以上、また、通常5分間以下、好ましくは3分間以下の範囲である。
画像露光は、着色樹脂組成物の塗布膜上に、ネガのマトリクスパターンを重ね、このマスクパターンを介し、紫外線又は可視光線の光源を照射して行なう。この際、必要に応じ、酸素による光重合性層の感度の低下を防ぐため、光重合性層上にポリビニルアルコール層などの酸素遮断層を形成した後に露光を行なってもよい。上記の画像露光に使用される光源は、特に限定されるものではない。光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプなどのランプ光源や、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー、半導体レーザーなどのレーザー光源などが挙げられる。特定の波長の光を照射して使用する場合には、光学フィルタを利用することもできる。
本発明に係るカラーフィルタは、本発明に係る着色樹脂組成物を用いた塗布膜に対し、上記の光源によって画像露光を行なった後、有機溶剤、又は、界面活性剤とアルカリ性化合物とを含む水溶液を用いて現像を行なうことによって、基板上に画像を形成して製造することができる。この水溶液には、更に有機溶剤、緩衝剤、錯化剤、染料又は顔料を含ませることができる。
現像処理の条件には特に制限はないが、現像温度は通常10℃以上、中でも15℃以上、更には20℃以上、また、通常50℃以下、中でも45℃以下、更には40℃以下の範囲が好ましい。現像方法は、浸漬現像法、スプレー現像法、ブラシ現像法、超音波現像法などの何れかの方法によることができる。
現像の後のカラーフィルタには、熱硬化処理を施す。この際の熱硬化処理条件は、温度は通常100℃以上、好ましくは150℃以上、また、通常280℃以下、好ましくは250℃以下の範囲で選ばれ、時間は5分間以上、60分間以下の範囲で選ばれる。これら一連の工程を経て、一色のパターニング画像形成は終了する。この工程を順次繰り返し、ブラック、赤色、緑色、青色をパターニングし、カラーフィルタを形成する。なお、4色のパターニングの順番は、上記した順番に限定されるものではない。
本発明に係るカラーフィルタは、このままの状態で画像上にITOなどの透明電極を形成して、カラーディスプレー、液晶表示装置などの部品の一部として使用されるが、表面平滑性や耐久性を高めるため、必要に応じ、画像上にポリアミド、ポリイミドなどのトップコート層を設けることもできる。また一部、平面配向型駆動方式(IPSモード)などの用途においては、透明電極を形成しないこともある。
次に、本発明の画像表示装置について説明する。本発明の画像表示装置は、前述のカラーフィルタを有する。以下、画像表示装置として、液晶表示装置及び有機EL(Electro Luminescence)表示装置について詳述する。
本発明に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。本発明に係る液晶表示装置は、通常、上記本発明に係るカラーフィルタ上に配向膜を形成し、この配向膜上にスペーサを散布した後、対向基板と貼り合わせて液晶セルを形成し、形成した液晶セルに液晶を注入し、対向電極に結線して完成する。配向膜は、ポリイミド等の樹脂膜が好適である。配向膜の形成には、通常、グラビア印刷法及び/又はフレキソ印刷法が採用され、配向膜の厚さは数10nmとされる。熱焼成によって配向膜の硬化処理を行なった後、紫外線の照射やラビング布による処理によって表面処理し、液晶の傾きを調整しうる表面状態に加工される。
周辺をシールされた液晶セルは、パネル単位に切断した後、真空チャンバー内で減圧とし、上記液晶注入口を液晶に浸漬した後、チャンバー内をリークすることによって、液晶を液晶セル内に注入する。液晶セル内の減圧度は、通常1×10−2Pa以上、好ましくは1×10−3Pa以上、また、通常1×10−7Pa以下、好ましくは1×10−6Pa以下の範囲である。また、減圧時に液晶セルを加温するのが好ましく、加温温度は通常30℃以上、好ましくは50℃以上、また、通常100℃以下、好ましくは90℃以下の範囲である。
液晶の種類には特に制限がなく、芳香族系、脂肪族系、多環状化合物等、従来から知られている液晶であって、リオトロピック液晶、サーモトロピック液晶等の何れでもよい。サーモトロピック液晶には、ネマティック液晶、スメスティック液晶及びコレステリック液晶等が知られているが、何れであってもよい。
本発明のカラーフィルタを有する有機EL表示装置を作成する場合、例えば図1に示すように、透明支持基板10上に、本発明の着色樹脂組成物により画素20が形成された青色カラーフィルタ上に有機保護層30及び無機酸化膜40を介して有機発光体500を積層することによって多色の有機EL素子を作製する。
実施例及び比較例では、表1に記載の緑色顔料A及びBを用いた。
なお、表1中の平均塩素原子数、平均臭素原子数は、蛍光X線ファンダメンタルパラメーター法(FP法)によって測定した値であり、亜鉛フタロシアニン1分子が有する16個の置換サイトに占める塩素原子数、臭素原子数の平均値である。また、塩素化臭素化亜鉛フタロシアニンは、亜鉛フタロシアニン1分子にある16個の水素原子の全部又は一部を塩素原子や臭素原子で置換したものであるため、16から平均塩素原子数と平均臭素原子数との和を減ずることにより、平均水素原子数を算出した。また、平均塩素原子数及び平均臭素原子数は、FP法で測定した亜鉛原子、塩素原子及び臭素原子の質量比から、亜鉛原子1個当たりの相対値として算出した。なお、蛍光X線評価装置は、理学電機工業株式会社製 RIX−3000を使用し、X線管球はRh50kV/50mAで使用し、測定径30mmφ、真空雰囲気下にて測定した。測定試料の量は2gとし、加圧成型(30mmφ、200kN)して用いた。また、1分子中の平均塩素原子数及び平均臭素原子数は、該測定試料全体における平均値とした。RIX−3000の画面上で設定したその他の詳細条件を表2に示す。また、緑色顔料BはC.I.ピグメントグリーン58である。
なお、表3中に記載した、緑色顔料A及びBの一分子中に含まれる平均水素原子数は、レーザー脱離イオン化法(Laser Desorption/Ionization、LDI)―質量分析法(Mass Spectrometry、MS)にて測定した値である。測定は、顔料1〜3mgを100mgのTHF(テトラヒドロフラン)もしくはNMP(N−メチルピロリドン)に溶解させ、超音波をかけてから、その溶液を数μLプレートへマウントし、BRUKER社製autoflex speedにて反射モード、Positiveモードにて、レーザーパワー:約40%〜60%、500shots×3、m/z=300〜3000の条件にて行った。また、緑色顔料Aのマススペクトルを図2に、緑色顔料Bのマススペクトルを図3に示す。一分子中に含まれる平均水素原子数は以下の手順で測定した。
まず、マススペクトルにおける最大ピーク強度を基準とし、その40%強度を閾値とした。次いで、該閾値以上のピークを計算対象のピークとし、各々のピークごとにピークトップにおける分子量から水素原子数を算出し、それらを平均することで、平均水素原子数を算出した。
以下の手順にて分散樹脂Aを合成した。
まず、反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート400質量部を仕込み、窒素置換したあと、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。
室温まで冷却し、分散樹脂Aとして、重量平均分子量8000、酸価101mgKOH/gの重合体溶液を得た。
窒素原子含有官能基を有するAブロックと、親溶媒性を有するBブロックからなるメタクリル酸系ABブロック共重合体。下記式(2b)及び(3b)の繰り返し単位を有し、かつ、下記式(1b)の繰り返し単位を有さない。アミン価は120mgKOH/g、酸価は1mgKOH/g以下である。
以下の手順にてバインダー樹脂Aを合成した。
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート145質量部を窒素置換しながら攪拌し120℃に昇温した。ここにスチレン20質量部、グリシジルメタクリレート57質量部およびトリシクロデカン骨格を有するモノアクリレート(日立化成(株)製FA−513M)82質量部を滴下し、更に120℃で2時間攪拌し続けた。次ぎに反応容器内を空気置換に変え、アクリル酸27質量部にトリスジメチルアミノメチルフェノール0.7質量部およびハイドロキノン0.12質量部を投入し、120℃で6時間反応を続けた。その後、テトラヒドロ無水フタル酸(THPA)52質量部、トリエチルアミン0.7質量部を加え、120℃3.5時間反応させた。こうして得られたバインダー樹脂AのGPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは約15000であった。
実施例及び比較例では、光重合開始剤として、下記構造を有する、[9−エチル−6−(1−アセトキシイミノ−4−メチルオキシカルボニルブチル)カルバゾール−3−イル](2−メチルフェニル)ケトンを用いた。
メガファック F−559(DIC社製、フッ素系界面活性剤)
緑色顔料及び溶剤を表4に記載の種類及び量で用い、分散剤として分散剤Aを固形分換算で4.0質量部、分散樹脂として分散樹脂Aを固形分換算で4.0質量部、直径0.5mmのジルコニアビーズ225質量部を用い、それらをステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて、実施例1〜5及び比較例1〜3の緑色顔料分散液を調製した。なお、表4中の沸点は1013.25hPaにおける値、蒸気圧は20℃における値である。また、表4中の溶剤1の配合量は、緑色顔料分散液中に含まれる総量である。
DEGBEA:ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート
1,3−BGDA:1,3−ブチレングリコールジアセテート
EEP:3−エトキシプロピオン酸エチル
MBA:3−メトキシブチルアセテート
BA:酢酸ブチル(ブチルアセテート)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
前記の各顔料分散液に表5に示す他の成分を混合して、着色樹脂組成物を調製した。なお、表5中のバインダー樹脂及び光重合性モノマーの配合量は固形分換算値であり、溶媒の配合量は、バインダー樹脂及び光重合性モノマーに含まれる溶媒量を含む値である。
日本国特開2007−270147号公報の実施例に記載の〔塗布適正評価方法(I)〕に準じて評価を実施した。
前述の手順により得られた着色樹脂組成物を、以下に記載する(1)〜(4)の工程を経て評価するに当たって、アクチュエータのアームに試験片を取り付け、瓶に満たした着色樹脂組成物にその先端を繰り返し出し入れする操作を、自動的に行う制御装置を使用した。
(1)雰囲気温度23℃で、長さ100mm×幅5mm×厚み0.6mmのガラス試験片の縦方向の先端部分20mmを、12.5mm/秒の速度で着色樹脂組成物中に浸漬し、その後4秒間維持した。
(2)該ガラス試験片を、12.5mm/秒の速度で着色樹脂組成物から取り出し、該ガラス試験片の先端を下にして垂直に保持した後、雰囲気温度23℃、湿度55%、風速0.5±0.2m/秒の条件下で56秒間乾燥させた。
(3)工程(1)及び(2)を合計120回繰り返し、該ガラス試験片に着色樹脂組成物由来の付着物を形成させた。
(4)ガラス片の付着物を顕微鏡にて観察した。その結果を表6に示す。なお、付着物の評価基準は以下のとおりである。また、表6中の( )内の数値は、ガラス片全浸漬面積に対して、付着物で被覆された面積割合(%)を示す。
△:ガラス片全浸漬面積に対して、付着物で被覆された面積割合が0%を超え、かつ、10%未満
×:ガラス片全浸漬面積に対して、付着物で被覆された面積割合が10%以上
他方、沸点が126℃であるBAを用いた比較例1や、沸点が146℃であるPGMEAのみを用いた比較例2では、ガラス片に付着物が非常に多くみられた。
また、緑色顔料Bを用いた比較例3では、沸点が150℃以上の高沸点溶剤を含まないにも関わらず、ガラス片に付着物がほとんど見られないことが確認された。詳細な理由は不明であるが、緑色顔料Bは一分子中に含まれる平均水素原子数が非常に少なく、顔料の濡れ性や吸着性が良好であり、分散剤や分散樹脂の顔料からの脱離が少なく、顔料表面を十分に被覆している為に、溶剤への溶解性が良好であるからだと考えられる。
緑色顔料及び溶剤を表7の種類及び量で用いた以外は実施例1と同様にして、実施例6〜11の緑色顔料分散液を調製した。なお、表7中の沸点は1013.25hPaにおける値、蒸気圧は20℃における値である。また、表7中の溶剤1の配合量は、緑色顔料分散液中に含まれる総量である。
表7の各顔料分散液に表8に示す他の成分を混合して、着色樹脂組成物を調製した。なお、表8中のバインダー樹脂及び光重合性モノマーの配合量は固形分換算値であり、溶媒の配合量は、バインダー樹脂及び光重合性モノマーに含まれる溶媒量を含む値である。
次に、実施例8、比較例2、3及び4の着色樹脂組成物を用いて、高温処理後の膜しわの評価を行った。なお、比較例4は、緑色顔料種を緑色顔料Bに換えた以外は実施例8と同様にして得たものである。
まず、50mm角、厚さ0.6mmのガラス基板(旭硝子社製、AN100)上に、着色樹脂組成物をスピンコーターで塗布した後、80℃で3分間乾燥した。なお、塗布膜厚は、ポストベーク後の色度(sx,sy)がC光源で(0.250,0.580)となるように設定した。次いで、2kW高圧水銀灯により、40mJ/cm2の露光量で全面露光処理を行った。その後、230℃のオーブンにて30分間ポストベークを行った。
また、測定にて得られたプロファイルを図4(実施例8)、図5(比較例2)、図6(比較例4)及び図7(比較例3)に示す。図4〜7のプロファイルにおいて、横幅は12800nm、奥行きは6400nmである。なお、各図中に見られる数十個の凹凸が、膜しわに相当する。
表4に記載の比較例2又は比較例3の緑色顔料分散液と、以下に記載の黄色顔料分散液とを用い、顔料分散液の使用量を表11に記載の量に変更した以外は前記<着色樹脂組成物の調製>と同様の方法で、着色樹脂組成物を調製した。なお、顔料分散液の使用量は、膜厚2.00μmの塗膜を作製した際の、C光源における色度がsx=0.280、sy=0.600となるように調整したものである。また、表11に記載の顔料濃度は、着色樹脂組成物の全固形分に対する全顔料の含有割合である。
黄色顔料として黄色顔料Cを固形分換算で12.0質量部、分散剤として分散剤Aを固形分換算で4.0質量部、分散樹脂として分散樹脂Aを固形分換算で4.0質量部、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルアセテート80.0質量部、直径0.5mmのジルコニアビーズ225質量部を用い、それらをステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて、黄色顔料分散液を調製した。
黄色顔料Cとして、下記式(I)で表されるアゾバルビツール酸のニッケルとの1:1錯体又はその互換異性体に、下記式(II)で表される化合物が挿入されてなるニッケルアゾ錯体(E4GN−GT、ランクセス社製)を用いた。
表12に記載の緑色顔料、黄色顔料C、分散剤A、分散樹脂A、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)と、直径0.5mmのジルコニアビーズ225質量部をステンレス容器に充填し、ペイントシェーカーにて6時間分散させて、緑色顔料分散液A及びBを調製した。なお、表中の「溶剤」以外の成分の配合量は固形分換算値である。
前記の各顔料分散液に表13に示す他の成分を混合して、着色樹脂組成物を調製した。なお、緑色顔料種と光重合開始剤種の組み合わせは、表14に記載の通りとした。
なお、表13中のバインダー樹脂及び光重合性モノマーの配合量は固形分換算値であり、溶媒の配合量は、バインダー樹脂及び光重合性モノマーに含まれる溶媒量を含む値である。
クロムが蒸着されたガラス基板上に、各着色樹脂組成物をそれぞれスピンコート塗布し、80℃のホットプレートにて3分間プリベークを行った。塗布に際してはポストベーク後、塗膜の膜厚が2.0μmとなるように回転数を調整した。
上記手順で得られた直線状パターンを光学顕微鏡で観測し、幅が異なる直線状マスクパターン中で、パターンが基板上に残存しているもののうち、対応するマスクの開口部の幅が最も小さいものを特定し、その開口部の幅を最小密着とした。その結果を表14に示す。
一方で、比較実験例3〜5のように緑色顔料Aを用いた場合には、光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物以外の開始剤を使用すると最小密着の値が大きく密着性が悪いと言える。他方、実験例1〜6のように緑色顔料Aを用いた場合において、光重合開始剤としてオキシムエステル系化合物を使用することで最小密着の値が小さく密着性が良好であった。
緑色顔料Bに比べて、緑色顔料Aはその平均水素原子数が高く、それに伴う光吸収特性の違いに起因して塗膜内部まで十分に光硬化がしにくい傾向にあるが、光重合開始剤として、低波長領域により大きな吸収帯を有するオキシムエステル系化合物を用いることで、塗膜内部まで十分に光硬化ができ、微細なパターンを密着性良く形成することができたと考えられる。
50mm角、厚さ0.6mmのガラス基板(旭硝子社製、AN100)上に、上記着色樹脂組成物をスピンコーターで塗布した後、80℃で3分間乾燥した。次いで、2kW高圧水銀灯により、40mJ/cm2の露光量で全面露光処理を行った。
その後、230℃のオーブンにて30分間ポストベークを行った。
着色力の差が生じる詳細な理由は不明であるが、同じ顔料濃度で透過スペクトルを比較した場合、緑色顔料Aは緑色顔料Bに比べてピークの半値幅が狭くなっているため、赤色や青色の透過光を効果的に遮蔽している為であると考えられる。
10 透明支持基板
20 画素
30 有機保護層
40 無機酸化膜
50 透明陽極
Claims (15)
- (A)顔料、(B)分散剤、(C)溶剤、(D)バインダー樹脂、及び(E)光重合開始剤を含有する着色樹脂組成物であって、
前記(A)顔料が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、該ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一分子中に含まれる平均水素原子数が3以上であり、かつ、
前記(C)溶剤が、1013.25hPaにおける沸点が150℃以上の高沸点溶剤を含む着色樹脂組成物。 - 前記(C)溶剤が、さらに1013.25hPaにおける沸点が150℃未満の低沸点溶剤を含む、請求項1に記載の着色樹脂組成物。
- 着色樹脂組成物に対する前記(C)溶剤の含有割合が50質量%以上である、請求項1又は2に記載の着色樹脂組成物。
- 前記(C)溶剤に対する前記高沸点溶剤の含有割合が0.5質量%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記高沸点溶剤の20℃における蒸気圧が400Pa以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記(B)分散剤が、窒素原子を含む官能基を有するブロック共重合体を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記(E)光重合開始剤が、オキシムエステル系化合物を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物を用いて作成した画素を有する、カラーフィルタ。
- 請求項8に記載のカラーフィルタを有する、画像表示装置。
- (A)顔料、(B)分散剤、及び(C)溶剤を含有する顔料分散液であって、
前記(A)顔料が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、該ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一分子中に含まれる平均水素原子数が3以上であり、かつ、
前記(C)溶剤が、1013.25hPaにおける沸点が150℃以上の高沸点溶剤を含む顔料分散液。 - 前記(C)溶剤が、さらに1013.25hPaにおける沸点が150℃未満の低沸点溶剤を含む、請求項10に記載の顔料分散液。
- 顔料分散液に対する前記(C)溶剤の含有割合が50質量%以上である、請求項10又は11に記載の顔料分散液。
- 前記(C)溶剤に対する前記高沸点溶剤の含有割合が1質量%以上である、請求項10〜12のいずれか1項に記載の顔料分散液。
- 前記高沸点溶剤の20℃における蒸気圧が400Pa以下である、請求項10〜13のいずれか1項に記載の顔料分散液。
- 前記(B)分散剤が、窒素原子を含む官能基を有するブロック共重合体を含む、請求項10〜14のいずれか1項に記載の顔料分散液。
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