JP2017181890A - カラーフィルタ用感光性組成物、カラーフィルタ基板およびその製造方法、ならびにこれらを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィー工程によりパターン形成可能で、リソグラフィー工程で未露光部に残渣が残ることなく、色材が隣接層に移動することを抑制できるカラーフィルタ用感光性組成物を提供する。【解決手段】ラジカル重合性化合物を有する感光性組成物であって、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物を有することを特徴とするカラーフィルタ用感光性組成物。【化１】【選択図】なし

Description

本発明は、カラーフィルタ用感光性組成物、カラーフィルタ基板およびその製造方法、ならびにこれらを用いた表示装置に関する。

液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を活かし、テレビ、ノートパソコン、携帯情報端末、スマートフォン、デジタルカメラ等様々な用途で使用されている。液晶表示装置は用途に応じて、３〜６原色の最適な色が要求され、様々な色性能を担うカラーフィルタ基板が作製されている。

カラーフィルタは、着色剤組成物を用いたフォトリソ法により作製され、着色剤組成物を塗布して、露光、アルカリ現像することによって画素を形成し、この操作を繰り返すことでカラーフィルタが作製される。

カラーフィルタ用組成物には、アルカリ耐性、耐溶剤性、耐熱性、パターン形状制御性等を付与することを目的として、エポキシ化合物を配合する（特許文献１、２）。しかしながら、エポキシ化合物を配合した感光性組成物を用いた場合、リソグラフィー工程時にパターン形成不良や、色材が隣接画素へ移動しやすくなるなどの問題があった。

また、着色剤としては、一般的に顔料が用いられるが、輝度を高めるために、染料を含んだ着色剤組成物が開発されている。染料を含む場合、その色材が隣接画素に移動することが課題となっており、染料の固定化等による改善検討が行われている（特許文献３、４）。

特開２０１４−８９４０８号公報 特開２０１５−１６６４４５号公報 特開２０１５−３０７４２号公報 特開２０１５−１２４３７８号公報

かかる状況に鑑み、本発明の目的は、リソグラフィー工程によりパターン形成が可能で、リソグラフィー工程で未露光部に残渣が残ることなく、色材が隣接する層との間で移動することを抑制できるカラーフィルタ用感光性組成物、カラーフィルタ基板およびその製造方法、ならびにこれらを用いた表示装置を提供することである。

すなわち本発明は、ラジカル重合性化合物を有する感光性組成物であって、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物を有することを特徴とするカラーフィルタ用感光性組成物である。

（式中、Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基、Ｒ^２は炭素数１〜７のアルキレン基またはフェニレン基を示す。Ｒ^３は酸素原子もしくはなし、Ｒ^４は炭素数１〜１２のアルキル基、フェニル基、（メタ）アクリロイル基、もしくはアルコキシシリル基を示す。）

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、パターン形成時に未露光部での残渣残りがなく、パターン形成能に優れ、隣接する層との間の色材の移動が起こりにくい。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、ラジカル重合性化合物を有する組成物であって、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物を含有する。

（式中、Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基、Ｒ^２は炭素数１〜７のアルキレン基またはフェニレン基を示す。Ｒ^３は酸素原子もしくはなし、Ｒ^４は炭素数１〜１２のアルキル基、フェニル基、（メタ）アクリロイル基、もしくはアルコキシシリル基を示す。）
上記一般式（１）で表されるエポキシ化合物を含有することによって、隣接する層との間の色材の移動を抑制することができる。そのメカニズムとしては、エポキシ基による架橋および、一般式（１）に含まれるウレタン結合由来の水素結合により、硬化膜が緻密化し、色材の移動を抑制できると考える。

上記一般式（１）で表されるエポキシ化合物は、下記一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）で表される化合物を加熱条件や触媒存在下で反応させることにより合成できる。

（式中、Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基を示す。）

（式中、Ｒ^２は炭素数１〜７のアルキレン基またはフェニレン基を示す。Ｒ^３は酸素原子もしくはなし、Ｒ^４は炭素数１〜１２のアルキル基、フェニル基、（メタ）アクリロイル基、もしくはアルコキシシリル基を示す。）
Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基を指す。ここで言うエポキシ基とは、グリシジル基、オキセタニル基、脂環式エポキシ基のことを指す。また、一般式（Ｉ）に含まれる水酸基の数は、一つでもよいし、複数あってもよい。一般式（Ｉ）で表される化合物は、市販されているエポキシ化合物を用いることができる。耐熱性、耐溶剤性の観点から、一般式（Ｉ）で表される化合物が含有するエポキシ基の数は、２以上が好ましい。また、色材の移動抑制の観点から、一般式（Ｉ）で表される化合物が含有するエポキシ基の数は、１０以下が好ましい。一般式（Ｉ）で表される化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などが挙げられ、例えばｊＥＲ８３４、ｊＥＲ１００１、ｊＥＲ１００２、ｊＥＲ１００３、ｊＥＲ１００４、ｊＥＲ１００４ＡＦ、ｊＥＲ１００７、ｊＥＲ１００９、ｊＥＲ１０１０、ｊＥＲ１００３Ｆ、４００５Ｐ、４００７Ｐ、４０１０Ｐ、ＹＸ８０３４、ＹＸ８０４０、ＹＬ７１７５−５００（以上商品名、三菱化学（株）製）などが挙げられる。

一般式（ＩＩ）で表される化合物は、市販されているイソシアネート化合物を用いてもよいし、合成してもよい。例えば、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、４−メタクリロイルオキシブチルイソシアネート、２−アクリロイルオキシエチルイソシアナート、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、４−イソシアネートブチルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、フェネチルイソシアネート、イソシアン酸ドデシル、イソシアン酸ブチル、イソシアン酸オクタデシル、イソシアン酸ヘプチル、カレンズＭＯＩ（商品名、昭和電工（株）製）、カレンズＡＯＩ（商品名、昭和電工（株）製）、ＫＢＥ−９００７（商品名、信越シリコーン（株）製）などが挙げられる。

一般式（Ｉ）で表される化合物に複数の水酸基が含まれる場合、すべての水酸基を一般式（ＩＩ）で表される化合物と反応させてもよいし、一部の水酸基のみを反応させてもよい。また、一般式（Ｉ）で表される化合物に複数の水酸基が含まれる場合、一般式（ＩＩ）で表される化合物は１種類のみを用いて反応させてもよいし、一般式（ＩＩ）で表される化合物を数種類用いて反応させてもよい。

一般式（１）で表されるエポキシ化合物は、耐熱性や色材の移動抑制の観点から、（メタ）アクリロイル基もしくはアルコキシシリル基を有することが好ましい。また、一般式（１）で表されるエポキシ化合物の安定性、色材の移動抑制の観点から、より好ましくは下記一般式（２）もしくは一般式（３）で表されるエポキシ化合物であることが好ましい。

（式中、Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基、Ｒ^５は水素原子もしくはメチル基を示す。Ｒ^６〜Ｒ^８は、それぞれ同じでも異なっていてもよく、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、またはフェニル基を示す。）
一般式（１）で表されるエポキシ化合物の例として、以下の化合物が挙げられる。

一般式（１）で表されるエポキシ化合物は、パターニング時の残渣抑制、溶解性の観点から、Ｒ^１がビスフェノールＡ型骨格を有することが好ましい。また、一般式（１）で表されるエポキシ化合物は、パターニング時の残渣抑制の観点から、そのエポキシ当量は、４０００以下が好ましく、より好ましくは２０００以下、さらに好ましくは１０００以下である。また、パターニング時の塗膜作製時のエポキシ化合物の分解性、揮発性、塗膜の流動性の観点から、一般式（１）で表されるエポキシ化合物のエポキシ当量は２００以上が好ましい。また、パターン形成後の硬化膜の耐熱性、色材の移動抑制の観点から、一般式（１）で表されるエポキシ化合物のエポキシ当量は２０００以下が好ましく、より好ましくは１０００以下である。また、製造の容易性の観点から、一般式（１）で表されるエポキシ化合物は、エポキシ基を２つ有するエポキシ化合物であることが好ましい。また、一般式（１）で表されるエポキシ化合物の重量平均分子量は、パターニング時の残渣抑制の観点から、８０００以下が好ましく、より好ましくは４０００以下、さらに好ましくは２０００以下、さらにより好ましくは１０００以下である。

一般式（１）で表されるエポキシ化合物の含有量は、パターニング性の観点から、カラーフィルタ用感光性組成物の不揮発性成分中、４０質量％以下が好ましく、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２５質量％以下である。ここで言う不揮発性成分とは、２００℃で１時間熱重量測定を行ったときに、５％以上重量減少しない成分を指し、主にカラーフィルタ用感光性組成物の中で、有機溶剤を除いた成分を指す。また、色材の移動抑制の観点から、一般式（１）で表されるエポキシ化合物の含有量は、カラーフィルタ用感光性組成物の不揮発性成分中、１質量％以上が好ましく、より好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは５質量％以上である。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、ラジカル重合性化合物を含有する。ラジカル重合性化合物とは、（メタ）アクリロイル基やビニル基、マレイミド基のような不飽和炭化水素を含む化合物を指す。ラジカル重合性化合物としては、特に限定されるものではなく公知のものが使用できる。例えば、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートや、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートのエチレンオキサイド変性物、プロピレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、スチレン誘導体、多官能マレイミド化合物等が挙げられるが、特に限定されない。溶解性、パターニング性の観点から、（メタ）アクリロイル基を有する化合物が好ましく、官能基数が３つ以上の多官能化合物であることが好ましい。

ラジカル重合性化合物は２種類以上を混合して用いることもでき、上記の他に、例えば、ポリ（メタ）アクリレートカルバメート、アジピン酸１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド（メタ）アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール（メタ）アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ（メタ）アクリレート、アルキッド変性（メタ）アクリレートのようなオリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ（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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ジシクロペンタンジエニルジアクリレート、もしくはこれらのアルキル変性物、アルキルエーテル変性物やアルキルエステル変性物などを用いることができる。

ラジカル重合性化合物の含有量は、パターニング性の観点から、カラーフィルタ用感光性組成物の不揮発性成分中、２０質量％以上が好ましく、より好ましくは３０質量％以上である。また、露光、現像工程後の焼成時の、パターンの流動性の観点から、カラーフィルタ用感光性組成物の不揮発性成分中、ラジカル重合性化合物の含有量は、９０質量％以下が好ましく、より好ましくは８０質量％以下、さらに好ましくは７０質量％以下、さらにより好ましくは６０質量％以下、さらによりいっそう好ましくは５０質量％以下である。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、バインダー樹脂を含有していることが好ましい。バインダー樹脂が含まれることで、カラーフィルタ用感光性組成物を基板上に製膜するときに、膜厚ムラのない塗膜を形成でき、露光、現像工程後の焼成時に、パターンの流動性を抑制することができる。

本発明の使用できるバインダー樹脂としては、特に限定はないがアクリル系やエポキシ系、ポリイミド系、ウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、等が使用できる。安定性の面からアクリル系樹脂が特に好ましく用いられる。

使用できるアクリル系樹脂としては、特に限定はないが、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体を好ましく用いることができる。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、あるいは酸無水物などが挙げられる。

これらは単独で用いてもよいが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いてもよい。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎープロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−ペンチル、メタクリル酸ｎ−ペンチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、１，３−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリシリコーンなどのマクロモノマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、側鎖にエチレン性不飽和基を付加したアクリル系樹脂を用いると、加工の際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基のようなものがある。このような側鎖をアクリル系（共）重合体に付加させる方法としては、アクリル系（共）重合体のカルボキシル基や水酸基などを有する場合には、これらにエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸またはメタクリル酸クロライドを付加反応させる方法が一般的である。その他、イソシアネートを利用してエチレン性不飽和基を有する化合物を付加させることもできる。

かかる方法により製造された側鎖に不飽和基を持つアクリルポリマーは、さらにイオン交換法や再沈殿により精製することもできる。再沈殿の方法としては、かかるバインダー樹脂溶液を水、または種々の有機溶媒と混合することで沈殿させて粉末品とすることができる。

側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル樹脂としては、例えば、市販のアクリル樹脂であるサイクロマー（登録商標）Ｐ（ダイセル化学工業（株））又はアルカリ可溶性カルド樹脂を用いることができる。

バインダー樹脂の重量平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの）は、３千〜２０万が好ましく、さらに好ましくは９千〜１０万である。硬化膜の強度の観点から、重量平均分子量は３千以上が好ましく、また、感光性組成物の安定性の観点から、重量平均分子量は２０万以下が好ましい。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、色材を含有してもよい。ここで言う色材とは、有機顔料、無機顔料や染料のことを指す。カラーフィルタ用感光性組成物が色材を含むことで、赤色、緑色、青色、黄色等の画素やブラックマトリクス等を形成することができる。本発明のカラーフィルタ用感光性組成物が含有する色材は、着色画素の透過率を高めるため、有機顔料又は染料が好ましい。

ブラックマトリクスに使用される色材は、遮光剤としての役割を果たすものであれば、特に限定されない。有機顔料としてピグメントブラック７の他、カーボンブラック、黒鉛、酸化鉄、酸化マンガン、チタンブラックなどが遮光剤として使用され、さらに表面処理を好ましく行うことができる。また、必要に応じて、これら遮光剤を混合して用いることもでき、他の色の顔料を添加することもできる。

赤色色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド（以下、「ＰＲ」）９、ＰＲ４８、ＰＲ９７、ＰＲ１２２、ＰＲ１２３、ＰＲ１４４、ＰＲ１４９、ＰＲ１６６、ＰＲ１６８、ＰＲ１７７、ＰＲ１７９、ＰＲ１８０、ＰＲ１９２、ＰＲ２０９、ＰＲ２１５、ＰＲ２１６、ＰＲ２１７、ＰＲ２２０、ＰＲ２２３、ＰＲ２２４、ＰＲ２２６、ＰＲ２２７、ＰＲ２２８、ＰＲ２４０、ＰＲ２５４などが挙げられるが、画素の輝度特性の観点から、ＰＲ２５４やＰＲ１７７が好ましい。

緑色色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリ−ン（以下、「ＰＧ」）ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ４、ＰＧ７、ＰＧ８、ＰＧ１０、ＰＧ１３、ＰＧ１４、ＰＧ１５、ＰＧ１７、ＰＧ１８、ＰＧ１９、ＰＧ２６、ＰＧ３６、ＰＧ３８、ＰＧ３９、ＰＧ４５、ＰＧ４８、ＰＧ５０、ＰＧ５１、ＰＧ５４、ＰＧ５５、ＰＧ５８、ＰＧ５９などが挙げられるが、画素の輝度特性の観点から、ＰＧ５８やＰＧ５９が好ましい。

黄色色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー（以下、「ＰＹ」）１２、ＰＹ１３、ＰＹ１７、ＰＹ２０、ＰＹ２４、ＰＹ８３、ＰＹ８６、ＰＹ９３、ＰＹ９５、ＰＹ１０９、ＰＹ１１０、ＰＹ１１７、ＰＹ１２５、ＰＹ１２９、ＰＹ１３７、ＰＹ１３８、ＰＹ１３９、ＰＹ１４７、ＰＹ１４８、ＰＹ１５０、ＰＹ１５３、ＰＹ１５４、ＰＹ１６６、ＰＹ１６８、ＰＹ１８５などが挙げられるが、色純度、透過率及びコントラスト比を高めるためには、ＰＹ１２９、ＰＹ１３８、ＰＹ１３９やＰＹ１５０が好ましく、ＰＹ１３８やＰＹ１５０がより好ましく、ＰＹ１５０がさらに好ましい。

オレンジ色色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ（以下、「ＰＯ」）１３、ＰＯ３１、ＰＯ３６、ＰＯ３８、ＰＯ４０、ＰＯ４２、ＰＯ４３、ＰＯ５１、ＰＯ５５、ＰＯ５９、ＰＯ６１、ＰＯ６４、ＰＯ６５、ＰＯ７１などが挙げられる。青色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー（以下、「ＰＢ」）１５、ＰＢ１５：３、ＰＢ１５：４、ＰＢ１５：６、ＰＢ２１、ＰＢ２２、ＰＢ６０、ＰＢ６４などが挙げられる。紫色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット（以下「ＰＶ」）１９、ＰＶ２３、ＰＶ２９、ＰＶ３０、ＰＶ３２、ＰＶ３７、ＰＶ４０、ＰＶ５０などが挙げられる（以上、番号はいずれもカラーインデックスＮｏ．）。

これらの色材は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理又は塩基性処理等の表面処理がされていても構わず、分散剤として顔料誘導体が添加されていても構わない。

染料の形態としては、例えば、油溶性染料、酸性染料、直接染料、塩基性染料、媒染染料は酸性媒染染料が挙げられる。また、上記染料をレーキ化して用いたり、染料と含窒素化合物との造塩化合物としても構わない。

赤色、緑色、青色、紫色又は黄色の染料としては、例えば、直接染料、酸性染料又は塩基性染料が挙げられる。これら染料の具体例としては、例えば、アゾ系染料、ベンゾキノン系染料、ナフトキノン系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、シアニン系染料、スクアリリウム系染料、クロコニウム系染料、メロシアニン系染料、スチルベン系染料、ジアリールメタン系染料、トリアリールメタン系染料、フルオラン系染料、スピロピラン系染料、フタロシアニン系染料、インジゴ系染料、フルギド系染料、ニッケル錯体系染料又はアズレン系染料などが挙げられる。染料は感光性組成物中に溶解させても、顔料のように粒子として分散させても構わない。

熱、光、酸、アルカリ又は有機溶剤等に対する耐性を高めるため、塩基性染料は、有機スルホン酸若しくは有機カルボン酸等の有機酸又は過塩素酸とからなる造塩化合物であることが好ましく、トビアス酸等のナフタレンスルホン酸又は過塩素酸とからなる造塩化合物であることがより好ましい。

その耐性を高めるため、酸性染料及び直接染料は、四級アンモニウム塩、一〜三級アミン又はスルホンアミドとからなる造塩化合物であることが好ましい。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物に占める色材の割合は、不揮発性成分中、６０質量％以下が好ましく、より好ましくは５５質量％以下である。不揮発性成分に占める色材の割合が６０質量％以下であると、現像時の溶解時間が短くなり、パターニングが容易となる。また、透明画素や着色画素の色度調整の観点から、本発明のカラーフィルタ用感光性組成物に占める色材の割合は、０．０１質量％以上が好ましい。また、フォトスペーサー等に使用する場合は、不揮発性成分中、０質量％でも構わない。

色材を含有する本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、色材、バインダー樹脂、有機溶剤、並びに、適宜追加される分散剤を、分散機により分散して顔料分散液を調製した後、その他の構成成分及び種々の添加剤を加えることによって製造される。色材として顔料を用いる場合、予め顔料の粉体に溶剤等を添加して、分散機により剪断応力を印加し、二次粒子（粒子径は１〜５０μｍ程度）を微細化しておくことが重要である。剪断応力を印加するための分散機としては、例えば、サンドミル、ボールミル、ビーズミル、３本ロールミル又はアトライター等が挙げられるが、分散効率に優れるビーズミルが好ましい。ビーズミルで用いる分散ビーズとしては、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ又はガラスビーズが挙げられるが、ジルコニアビーズが好ましい。

上記の分散剤としては、例えば、顔料の中間体若しくは誘導体等の低分子分散剤又は高分子分散剤が挙げられる。顔料の誘導体としては、例えば、顔料の適度な湿潤や安定化に資する、顔料骨格のアルキルアミン変性体、カルボン酸誘導体又はスルホン酸誘導体が挙げられるが、微細顔料の安定化に顕著な効果を有する、顔料骨格のスルホン酸誘導体が好ましい。

高分子分散剤としては、通常、カラーフィルタ用に使用されるものであれば、特に限定されず、例えば、ポリエステル、ポリアルキルアミン、ポリアリルアミン、ポリイミン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリイミド若しくはポリアミドイミド等のポリマー、またはこれらの共重合体など、種々のものを単独、または混合して用いることができる。これら高分子分散剤の中でも、アミン価および酸価を持ったものが好ましく、具体的には、固形分換算のアミン価が５〜２００であり酸価が１〜１００であるものが好ましい。中でも、塩基性基を有する高分子分散剤が好ましい。塩基性基を有する、市販品の高分子分散剤としては、例えば、ソルスパース（登録商標；アビシア社製）、ＥＦＫＡ（登録商標；エフカ社製）、アジスパー（登録商標；味の素ファインテクノ社製）又はＢＹＫ（登録商標；ビックケミー社製）などが挙げられるが、中でもソルスパース（登録商標）２４０００、ＥＦＫＡ（登録商標）４３００、４３３０若しくは４３４０、アジスパー（登録商標）ＰＢ８２１若しくはＰＢ８２２又はＢＹＫ１６１〜１６３、２０００、２００１、６９１９若しくは２１１１６が好ましい。これら分散剤を用いることで、顔料分散液ひいては感光性組成物の保存安定性が向上するため、好ましく用いられる。高分子分散剤の添加量は、顔料に対して２〜１００質量％が好ましく、１０〜６０質量％がより好ましい。高分子分散剤の添加量が２質量％未満であると、良好な顔料分散安定性が得られない場合があり、１００質量％を超えると、アルカリ現像性が低下する場合がある。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、光重合開始剤を含んでいることがパターニング時の感度の観点から好ましい。光重合開始剤とは、光（紫外線又は電子線を含む）により分解及び／又は反応し、ラジカルを発生させる化合物を指す。光重合開始剤としては、例えば、オキシムエステル系化合物、α−アミノアセトフェノン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、カルバゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物、チタノセン系化合物などが挙げられる。

より具体的には、例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、１−ヒドロキシシクロヘキ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−モルホリノ−１−プロパン、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、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）−ブタノン、２−（ジメチルアミノ）−２−［（４−メチルフェニル）メチル］−１−［４−（４−モルホリニル）フェニル］−１−ブタノン、ｔ−ブチルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２，３−ジクロロアントラキノン、３−クロル−２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール２量体、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、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）、エタノン，１−〔９−エチル−６−（２−メチル−４−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）、エタノン，１−〔９−エチル−６−｛２−メチル−４−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラニル）メトキシベンゾイル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）、４−（ｐ−メトキシフェニル）−２，６−ジ−（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、オプトマー（商標登録）Ｎ−１９１９、ＮＣＩ−８３１若しくはＮＣＩ−９３０（以上商品名、いずれも（株）ＡＤＥＫＡ製）又はＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標登録）３６９（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）−ブタノン）、同３７９（２−（ジメチルアミノ）−２−[（４−メチルフェニル）メチル]−１−[４−（４−モルホリニル）フェニル]−１−ブタノン）、同ＯＸＥ０１（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）］）、同ＯＸＥ０２（以上商品名、いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）などが挙げられるが、特に高感度である、Ｎ−１９１９、ＯＸＥ−０２、ＮＣＩ−９３０又はＮＣＩ−８３１が好ましい。

また、感度向上を目的として、光重合開始剤と合わせて連鎖移動剤を用いることも好ましい。連鎖移動剤としては、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、チオサリチル酸、２−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプト酪酸、Ｎ−（２−メルカプトプロピオニル）グリシン、２−メルカプトニコチン酸、３−［Ｎ−（２−メルカプトエチル）カルバモイル］プロピオン酸、３−［Ｎ−（２−メルカプトエチル）アミノ］プロピオン酸、Ｎ−（３−メルカプトプロピオニル）アラニン、２−メルカプトエタンスルホン酸、３−メルカプトプロパンスルホン酸、４−メルカプトブタンスルホン酸、ドデシル（４−メチルチオ）フェニルエーテル、２−メルカプトエタノール、３−メルカプト−１，２−プロパンジオール、１−メルカプト−２−プロパノール、３−メルカプト−２−ブタノール、メルカプトフェノール、２−メルカプトエチルアミン、２−メルカプトイミダゾール、２−メルカプト−３−ピリジノール、２−メルカプトベンゾチアゾール、メルカプト酢酸、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）、昭和電工（株）製 商標 カレンズＭＴＰＥ―１ （ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオネート））、昭和電工（株）製 商標 カレンズＭＴＮＲ―１（１，３，５トリス（３−メルカプトブチルオキシエチル）−１，３，５−トリアジンー２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン））、昭和電工（株）製 商標 カレンズＭＴＢＤ−１（１，４ビス（３メルカプトブチリルオキシ）ブタン） 、等のメルカプト化合物、該メルカプト化合物を酸化して得られるジスルフィド化合物、ヨード酢酸、ヨードプロピオン酸、２−ヨードエタノール、２−ヨードエタンスルホン酸、３−ヨードプロパンスルホン酸等のヨード化アルキル化合物などが挙げられる。

さらにチオキサントン系増感剤、芳香族、脂肪族の第３級アミンなどの増感剤を添加すると、さらに感度を向上させることができ、好ましい。より具体的には例えばチオキサントン、２−クロロチオキサントン、ＤＥＴＸ−Ｓ （２，４−ジエチルチオキサンテンー９−オン）等が挙げられる。また、これらの増感剤は２種類以上を併用して用いることもできる。

光重合開始剤の添加量としては、特に限定はないが、不揮発性成分中、好ましくは１質量％以上４０質量％以下、より好ましくは２質量％以上３０質量％以下、さらに好ましくは５質量％以上２５質量％以下である。

カラーフィルタ用感光性組成物が含有する樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量に対する光重合開始剤の割合は、ラジカル硬化を十分なものとし、残存した光重合開始剤の溶出を抑制して耐溶剤性を確保するため、好ましくは０．０１質量％以上４０質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上３０質量％以下、さらに好ましくは１質量％以上３０質量％以下である。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、その他添加剤を含有していてもよい。例えば、有機溶剤、アクリル系樹脂以外の高分子化合物、密着改良剤や界面活性剤、有機酸、有機アミノ化合物、硬化剤などが挙げられる。

有機溶剤としては、公知のもの、例えば上記顔料分散液に記載のものなど使用でき、顔料分散液に含有されるものと同じものであっても異なっていてもよい。

バインダー樹脂を用いた場合の有機溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点２４７℃）、ベンジルアセテート（沸点２１４℃）、エチルベンゾエート（沸点２１３℃）、メチルベンゾエート（沸点２００℃）、マロン酸ジエチル（沸点１９９℃）、２−エチルヘキシルアセテート（沸点１９９℃）、２−ブトキシエチルアセテート（沸点１９２℃）、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点１８８℃）、シュウ酸ジエチル（沸点１８５℃）、アセト酢酸エチル（沸点１８１℃）、シクロヘキシルアセテート（沸点１７４℃）、３−メトキシ−ブチルアセテート（沸点１７３℃）、アセト酢酸メチル（沸点１７２℃）、エチル−３−エトキシプロピオネート（沸点１７０℃）、２−エチルブチルアセテート（沸点１６２℃）、イソペンチルプロピオネート（沸点１６０℃）、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（沸点１６０℃）、酢酸ペンチル（沸点１５０℃）又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（沸点１４６℃；以下、「ＰＭＡ」）などが挙げられる。

また、上記以外の溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点１２４℃）、エチレングリコールモノエチルエーテル（沸点１３５℃）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（沸点１３３℃）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点１９３℃）、モノエチルエーテル（沸点１３５℃）、メチルカルビトール（沸点１９４℃）、エチルカルビトール（２０２℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点１２０℃）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（沸点１３３℃）、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル（沸点１５３℃）若しくはジプロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点１８８℃）等の（ポリ）アルキレングリコールエーテル系溶剤、酢酸エチル（沸点７７℃）、酢酸ブチル（沸点１２６℃）若しくは酢酸イソペンチル（沸点１４２℃）等の脂肪族エステル類、ブタノール（沸点１１８℃）、３−メチル−２−ブタノール（沸点１１２℃）若しくは３−メチル−３−メトキシブタノール（沸点１７４℃）等の脂肪族アルコール類、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類、キシレン（沸点１４４℃）、エチルベンゼン（沸点１３６℃）又はソルベントナフサ（石油留分：沸点１６５〜１７８℃）などが挙げられる。

本発明で用いるカラーフィルタ用感光性組成物には安定性を保つために重合禁止剤を添加することもできる。重合禁止剤としては、特に限定されるものではないが、例えばヒドロキノン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（１，１，３，３−テトラメチルブチル）ヒドロキノン、２，５−ビス（１，１−ジメチルブチル）ヒドロキノン、カテコール、ｔｅｒｔ−ブチルカテコールなどが挙げられる。

重合禁止剤は一般的に、熱や光もしくはラジカル開始剤などによって発生したラジカルによる重合を禁止もしくは停止する作用を示し、一般的には熱硬化性樹脂のゲル化防止やポリマー製造時の重合停止などに使用される。

密着改良剤は、塗膜の基板への密着性を向上させる目的で、好ましく添加することができる。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（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、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。

界面活性剤は、感光性組成物の塗布性、および層の表面の均一性を良好にする目的で添加することができる。かかる界面活性剤の添加量は、全量に対して、好ましくは０．００１〜１０質量％であるのがよい。添加量がこの範囲より少ないと、塗布性、膜表面の均一性の改良の効果が小さく、多すぎると逆に塗布性が不良となるため好ましくない。具体的には、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、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ステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレートなどの非イオン界面活性剤、フッ素系界面活性剤やシリコン系界面活性剤などが挙げられる。

つぎに、本発明のカラーフィルタ用感光性組成物を用いたカラーフィルタ基板について説明する。本発明のカラーフィルタ用感光性組成物以外のカラーフィルタの構成については特に限定されない。

本発明のカラーフィルタ基板は、本発明のカラーフィルタ用感光性組成物を硬化してなる着色画素、透明画素、ブラックマトリクス、フォトスペーサーの少なくともいずれか一つを具備することを特徴とする。

カラーフィルタ基板の構成要素となる基板としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラス等の無機ガラスの板や、有機プラスチックのフィルムやシート等が挙げられる。なお、本発明のカラーフィルタ基板を備える表示装置が反射型の表示装置である場合は、不透明な基板であっても構わない。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物を基板上に塗布する方法としては、例えば、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、基板を溶液中に浸漬する方法、溶液を基板に噴霧する方法などの種々の方法を用いることができる。これらのような方法で基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、カラーフィルタ用感光性組成物の塗膜を形成する。例えば、ブラックマトリックスが形成された基板上にカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を塗布し、減圧乾燥を行い、８０〜１３０℃の熱風オーブン又はホットプレートでプリベークを行い、カラーフィルタ用感光性組成物の塗布膜を形成することができる。

次に、カラーフィルタ用感光性組成物の塗布膜上にフォトマスクを設置し、超高圧水銀灯、ケミカル灯、高圧水銀灯等を用いて、紫外線等により選択的に露光を行う。露光機はプロキシミティ露光機、ミラープロジャクション露光機、レンズスキャン露光機、ステッパー等問わず使用できるが、精度の観点からレンズスキャン露光機が好ましい。

その後、アルカリ性現像液で現像を行う。アルカリ性現像液に用いるアルカリ性物質としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の１級アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン等の２級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の３級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の有機アルカリ類等が挙げられる。例えば、０．０２〜１質量％の水酸化カリウム又はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアルカリ現像液に２０〜３００秒浸漬することにより、未露光部を除去する。

その後、得られた塗膜パターンを加熱処理することによって画素がパターニングされたカラーフィルタ基板となる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、熱風オーブン又はホットプレートで５分〜５時間、連続的または段階的に行われる。この加熱工程により、カラーフィルタ用感光性組成物の樹脂成分の硬化が進む。

同様の方法により、ブラックマトリックス用に着色したカラーフィルタ用感光性組成物を用いて、ガラス基板等の基板上へのカラーフィルタ用感光性樹脂組成物の塗布、乾燥、露光、現像、焼成処理により、ブラックマトリックスを形成することができる。パターニング工程をブラックマトリクスと３〜６色の各画素について順次行う。各色のパターニング順序は特に限定されないが、染料を含んだ感光性組成物を用いて画素形成する場合、色材の移動抑制の観点から、染料を含んだ感光性組成物による画素形成は、他の画素形成が終了した後に行うことが好ましい。特にキサンテン系染料を含んだ感光性組成物を用いて画素形成する場合、色材が移動しやすいことから他の画素形成が終了した後に行うことが好ましい。キサンテン系染料等の染料を含んだ感光性組成物を用いて画素形成する場合、本発明のカラーフィルタ用感光性組成物にて先に画素形成しておくことで、通常の感光性組成物を用いて先に画素形成することに比べて、より色材の移動を抑制することができる。

本発明のカラーフィルタ基板の着色画素、透明画素の膜厚は、０．５〜３．０μｍが好ましく、１．０〜２．８μｍがより好ましい。着色画素や透明画素の膜厚については、カラーフィルタ基板の着色画素、透明画素の断面を走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製ＪＳＭ−６５１０Ａ）で観察することにより測定できる。高色純度を達成しながら高いコントラスト比及び透過率を維持するため、１．８〜２．８μｍがより好ましい。膜厚が１．５μｍ以上であると、光の吸収が大きくなり、カラーフィルタ基板の色純度を高くし易い。一方で、膜厚が３．０μｍ以内であると、カラーフィルタ基板の平坦性、パターン加工性、及び、信頼性の低下等の、様々な問題が生じ難くなる。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物、及び、本発明のカラーフィルタ基板の着色画素が含有する着色剤の種類は、例えば、レーザーラマン分光法（Ａｒ＋レーザー（４５７．９ｎｍ））を用いて得られたスペクトルと、既知の着色剤のスペクトルと、を比較することにより、同定することができる。また、ＭＡＬＤＩ質量分析装置又は飛行時間型二次イオン質量分析計で得られたマススペクトルの分子イオンピークと、計算によって得られる分子量と、を比較することにより、同定することもできる。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物、及び、本発明のカラーフィルタ基板の着色画素が含有する着色剤の量は、ＭＡＬＤＩ質量分析装置又は飛行時間型二次イオン質量分析計を用いて、質量分析を行うことにより定量することができ、得られた各着色剤の質量から、全着色剤に占める特定の着色剤の割合（質量％）等を求めることができる。

また、一般式（１）で表されるエポキシ化合物、有機溶剤、光重合開始剤、連鎖移動剤、増感剤等のカラーフィルタ用感光性組成物のその他の成分については、分取ＧＰＣ、分取ＨＰＬＣ、カラム精製等の方法により各成分を単離精製し、ＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳ、ＩＲ、１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲ、ＨＭＢＣやＨＭＱＣ等の２次元ＮＭＲ等により構造を同定することができる。また、エポキシ化合物のエポキシ当量については、単離精製したエポキシ化合物をエポキシ滴定装置にて測定することができる。

また、上記の画素を覆うように、平坦化層が形成されていても構わない。平坦化層は、平坦化材料を塗布・乾燥・加熱硬化して形成できる。使用する平坦化材料としては材質、感光性の有無を問わず市販のものを使用することができる。平坦化層の形成に使用する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂又はポリイミド樹脂が挙げられる。平坦化層の膜厚としては、０．５〜５．０μｍがより好ましく、１．０〜３．０μｍがさらに好ましい。平坦化層の膜厚については、平坦化層の断面を走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製ＪＳＭ−６５１０Ａ）で観察することにより測定できる。

本発明のカラーフィルタ基板には、さらに透明電極が形成されていても構わない。透明電極としては、例えば、アルミ、クロム、タンタル、チタン、ネオジム若しくはモリブデン等の金属膜、又は、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）若しくはＩｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ（ＩｎＺｎＯ）等の膜が挙げられる。膜厚０．１μｍ程度のＩＴＯ膜の作製方法としては、例えば、スパッタリング法又は真空蒸着法が挙げられる。

本発明のカラーフィルタ基板は、固定されたフォトスペーサーを形成してもよい。本発明のカラーフィルタ用感光性組成物を用いてフォトスペーサーを形成することができる。固定されたフォトスペーサーとは、カラーフィルタ基板の特定の場所に固定され、液晶表示装置を作製した際に対向基板と接するものをいう。これにより対向基板との間に、一定のギャップが保持され、このギャップ間に液晶化合物が充填される。固定されたフォトスペーサーを形成することにより、液晶表示装置の製造工程において球状スペーサーを散布する行程や、シール剤内にロッド状のスペーサーを混練りする工程を省略することができる。

また、本発明のカラーフィルタ基板には、必要に応じて、配向膜が形成されていても構わない。

本発明のカラーフィルタ基板は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ又は電子ペーパー等の表示装置の構成要素とすることができる。すなわち、本発明の表示装置は、本発明のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする。

本発明の表示装置の製造方法の一例として、液晶表示装置の製造方法を以下に示す。カラーフィルタ基板とアレイ基板とを、それらの基板上に設けられた液晶配向膜及びセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させて貼り合わせる。なお、アレイ基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子若しくは薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、走査線又は信号線等を設けることで、ＴＦＴ液晶表示装置又はＴＦＤ液晶表示装置を製造することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。さらに、バックライトを取り付け、ＩＣドライバー等を実装することにより、液晶表示装置が完成する。なお、バックライトとしては、２波長ＬＥＤ、３波長ＬＥＤ又はＣＣＦＬ等を用いることができるが、液晶表示装置の色再現範囲が拡大でき、かつ消費電力を低く押さえられることから、３波長ＬＥＤが好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜エポキシ当量の測定＞
エポキシ化合物を０．２ｇ秤量し、クロロホルム１０ｍＬを加えて溶解し、酢酸２０ｍＬを加えた。さらに、臭化テトラエチルアンモニウム１００ｇを酢酸４００ｍＬに溶解して調製した臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を、ホールピペットを用いて１０ｍＬ加えた。次に、自動滴定装置ＣＯＭ−１７００（平沼産業（株）製）を用いて、０．１ｍｏｌ／Ｌ過塩素酸・酢酸標準液で滴定し、エポキシ当量を算出した。

＜製膜性評価＞
カラーフィルタ用感光性組成物をガラス基板上に塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、ｉ線２００ｍＪで露光した後に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像を行い、純水で洗浄した。２３０℃で３０分間焼成し、厚み２μｍの塗膜を形成した基板を目視にて確認した。評価基準は下記の通りである。
Ａ：塗膜に白濁なし
Ｂ：塗膜に白濁あり
＜残渣評価＞
カラーフィルタ用感光性組成物をガラス基板上に塗布し、９０℃で１０分間乾燥させ、厚さ２μｍの塗膜を得た。得られた塗膜を２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液中で５０秒間浸漬した後、純水で洗浄し、基板上の残渣の有無を目視で確認した。評価基準は下記の通りである。
Ａ：基板上に残渣なし
Ｂ：基板上に残渣あり
＜パターニング性評価＞
カラーフィルタ用感光性組成物をガラス基板上に塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、４μｍ、６μｍ、８μｍのライン＆スペースパターンを持つフォトマスクを介して、ｉ線２００ｍＪで露光した。次に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像した後、純水で洗浄した。２３０℃で３０分間焼成して厚さ２μｍのパターンを有する基板を得た。各サイズのライン＆スペースパターンが形成されているかを光学顕微鏡にて観察し、形成できる最小サイズを確認した。

＜色材移動耐性１の評価＞
一般式（１）で表されるエポキシ化合物を含んだカラーフィルタ用感光性組成物を、ガラス基板上に塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、ｉ線２００ｍＪで露光した後に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像を行い、純水で洗浄した。２３０℃で３０分間焼成し、厚み２μｍの塗膜を形成した基板を得た。次に、作製した基板上に感光性組成物Ｆ１を塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、直径３０μｍの円形パターンを持つフォトマスクを介して、ｉ線２００ｍＪで露光した後に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像を行った。純水で洗浄して、厚み２μｍで、直径３０μｍの円形ホールを形成した塗膜付き基板を得た。径３０μｍの円形ホールの中心部の輝度Ｙ０を大塚電子製顕微分光測定器ＬＣＦ−１００ＭＡにて測定した。つづいて、２３０℃で３０分間焼成した後に、直径３０μｍの円形ホールの中心部の輝度Ｙ１を測定し、Ｙ１／Ｙ０を算出した。

＜色材移動耐性２の評価＞
一般式（１）で表されるエポキシ化合物を含んだカラーフィルタ用感光性組成物を、ガラス基板上に塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、直径３０μｍの円形パターンを持つフォトマスクを介して、ｉ線２００ｍＪで露光した後に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像を行い、純水で洗浄した。２３０℃で３０分間焼成し、厚み２μｍ、直径３０μｍの円形ホールを形成した塗膜付き基板を得た。次に、作製した基板上に感光性組成物Ｆ２を塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、ｉ線２００ｍＪで露光した後に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像を行った。純水で洗浄して、感光性組成物Ｆ２からなる層の厚みが２μｍの積層膜付き基板を得た。直径３０μｍの円形ホールの中心部の輝度Ｙ０を大塚電子製顕微分光測定器ＬＣＦ−１００ＭＡにて測定した。つづいて、２３０℃で３０分間焼成した後に、直径３０μｍの円形ホールの中心部の輝度Ｙ１を測定し、Ｙ１／Ｙ０を算出した。

製造例１（分散液（Ａ１）の調製）
Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５８を１５０ｇ、ＢＹＫ−６９１９（ビックケミー製）を７５ｇ、“サイクロマー”（商品名）ＡＣＡ２５０（ダイセル化学製、４５質量％溶液）１００ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＭＡ）６７５ｇを混合してスラリーを作製した。スラリーを入れたビーカーをダイノーミルとチューブでつなぎ、メディアとして直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを使用して、周速１４ｍ／ｓで８時間の分散処理を行い、ピグメントグリーン５８分散液（Ａ１）を調製した。

製造例２（分散液（Ａ２）の調製）
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０を１５０ｇ、ＢＹＫ−６９１９（ビックケミー製）を７５ｇ、“サイクロマー”（商品名）ＡＣＡ２５０（ダイセル化学製、４５質量％溶液）１００ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＭＡ）６７５ｇを混合してスラリーを作製した。スラリーを入れたビーカーをダイノーミルとチューブでつなぎ、メディアとして直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを使用して、周速１４ｍ／ｓで８時間の分散処理を行い、ピグメントイエロー１５０分散液（Ａ２）を調製した。

製造例３（分散液（Ａ３）の調製）
三口フラスコに、Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ２８９を１５ｇ、クロロホルム１５０ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド８．９ｇを加えた。その後２０℃以下に冷却し、塩化チオニル１０．９ｇを滴下して加えた。滴下終了後、５０℃に昇温して５時間攪拌した。２０℃に冷却後、２−エチルヘキシルアミン１２．５ｇとトリエチルアミン２２．１ｇの混合液を加え、２０℃で５時間攪拌した。得られた反応混合物をロータリーエバポレーターにて溶媒留去、精製して、キサンテン系染料を１０ｇ得た。

得られたキサンテン系染料１０ｇ、ＰＢ１５：６を９０ｇ、ＢＹＫ−６９１９（ビックケミー製）を６７ｇ、“サイクロマー”（商品名）ＡＣＡ２５０（ダイセル化学製、４５質量％溶液）６７ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＭＡ）７６６ｇを混合してスラリーを作製した。スラリーを入れたビーカーをダイノーミルとチューブでつなぎ、メディアとして直径０．３ｍｍのジルコニアビーズを使用して、周速１０ｍ／ｓで８時間の分散処理を行い、キサンテン系染料を含む分散液（Ａ３）を調製した。

製造例４（バインダー樹脂溶液（Ｂ１）の合成）
５００ｍＬの三口フラスコに、３３ｇのメタクリル酸メチル（０．３ｍｏｌ）、３３ｇのスチレン（０．３ｍｏｌ）、３４ｇのメタクリル酸（０．４ｍｏｌ）、３ｇの２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）（０．０２ｍｏｌ）及び１５０ｇのＰＧＭＥＡを仕込み、９０℃で２時間撹拌してから内温を１００℃に昇温して、さらに１時間反応させた。得られた反応溶液に、３３ｇのメタクリル酸グリシジル（０．２ｍｏｌ）、１．２ｇのジメチルベンジルアミン（０．００９ｍｏｌ）及び０．２ｇのｐ−メトキシフェノール（０．００２ｍｏｌ）を添加して、９０℃で４時間撹拌し、反応終了時に５０ｇのＰＧＭＥＡを添加して、バインダー樹脂溶液（Ｂ１）（固形分濃度４０質量％）を得た。バインダー樹脂の酸価は８０．０（ｍｇ／ＫＯＨ／ｇ）であり、Ｍｗは２２０００であった。

製造例５（エポキシ化合物溶液の調製）
ｊＥＲ８３４（三菱化学（製）、エポキシ当量２５０ｇ／ｅｑ）１０．０ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１０．０５ｇに溶解し、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを０．０５ｇ添加し、６０℃にて８時間攪拌して、エポキシ化合物を含んだ溶液（Ｄ０）を得た。不揮発性成分のエポキシ当量は２５０ｇ／ｅｑであった。

実施例１（エポキシ化合物（Ｃ１）の合成）
ｊＥＲ８３４（三菱化学（製）、エポキシ当量２５０ｇ／ｅｑ）１０．０ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１１．６２ｇに溶解し、カレンズＭＯＩ（昭和電工（株）製）を１．５７ｇ、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを０．０５ｇ添加し、６０℃にて８時間反応させ、以下の構造（４）を有するエポキシ化合物（Ｃ１）を含んだ溶液（Ｄ１）を得た。不揮発性成分のエポキシ当量は２８８ｇ／ｅｑであった。

実施例２（エポキシ化合物（Ｃ２）の合成）
ｊＥＲ８３４（三菱化学（製）、エポキシ当量２５０ｇ／ｅｑ）１０．０ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１２．５４ｇに溶解し、ＫＢＥ−９００７（信越シリコーン（株）製）を２．４９ｇ、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを０．０５ｇ添加し、６０℃にて８時間反応させ、以下の構造（５）を有するエポキシ化合物（Ｃ２）を含んだ溶液（Ｄ２）を得た。不揮発性成分のエポキシ当量は３１２ｇ／ｅｑであった。

実施例３（エポキシ化合物（Ｃ３）の合成）
ｊＥＲ８３４（三菱化学（製）、エポキシ当量２５０ｇ／ｅｑ）１０．０ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１３．０３ｇに溶解し、イソシアン酸オクタデシルを２．９８ｇ、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを０．０５ｇ添加し、６０℃にて８時間反応させ、以下の構造（６）を有するエポキシ化合物（Ｃ３）を含んだ溶液（Ｄ３）を得た。不揮発性成分のエポキシ当量は３２４ｇ／ｅｑであった。

実施例４（エポキシ化合物（Ｃ４）の合成）
ｊＥＲ１０１０（三菱化学（製）、エポキシ当量３７３０ｇ／ｅｑ）１０．０ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１３．１７ｇに溶解し、カレンズＭＯＩ（昭和電工（株）製）を３．１２ｇ、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドを０．０５ｇ添加し、６０℃にて８時間反応させ、構造（４）を有するエポキシ化合物（Ｃ４）を含んだ溶液（Ｄ４）を得た。不揮発性成分のエポキシ当量は４８９５ｇ／ｅｑであった。

実施例５（カラーフィルタ用感光性組成物（Ｅ１）の調製）
分散液Ａ１を１．９２ｇ、分散液Ａ２を７．６７ｇ、バインダー樹脂溶液Ｂ１を２２．２８ｇ、エポキシ化合物溶液Ｄ１を２．７３ｇ、カヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）を６．３９ｇ、Ｎ−１９１９（株）ＡＤＥＫＡ製）を０．６９ｇ、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（以下、ＤＰＭＡ）を５３．６２ｇ添加し、攪拌して、カラーフィルタ用感光性組成物（Ｅ１）を調製した。

実施例６〜１５、比較例１〜３
エポキシ化合物溶液、分散液、バインダー樹脂溶液、ラジカル重合性化合物、光重合開始剤、溶剤の仕込み量を表１のように変えた以外は実施例５と同様の操作を行い、カラーフィルタ用感光性組成物（Ｅ２〜Ｅ１４）を得た。

製造例６（感光性組成物（Ｆ１）の調製）
分散液Ａ３を１９．８ｇ、バインダー樹脂溶液Ｂ１を２３．１６ｇ、カヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）を２３．５０ｇ、Ｎ−１９１９（株）ＡＤＥＫＡ製）を０．３１ｇ、ＤＰＭＡを６０．０ｇ添加し、攪拌して、感光性組成物（Ｆ２）を調製した。

製造例７（感光性組成物（Ｆ２）の調製）
分散液Ａ１を１．９２ｇ、分散液Ａ２を７．６７ｇ、バインダー樹脂溶液Ｂ１を２２．２８ｇ、カヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）を６．３９ｇ、Ｎ−１９１９（株）ＡＤＥＫＡ製）を０．６９ｇ、ＤＰＭＡを５３．６２ｇ添加し、攪拌して、感光性組成物（Ｆ２）を調製した。

実施例１６
実施例５で得られたカラーフィルタ用感光性組成物Ｅ１を用いて、製膜性評価、残渣評価、パターニング性評価を行った。製膜性評価手順により作製した基板に白濁はなく、製膜性が良好であることを確認した。また、残渣評価により、基板上の残渣がなく、カラーフィルタの製造に問題がないことを確認した。また、パターニング性評価を行ったところ、形成できる最小サイズは６μｍであることを確認した。また、色材移動耐性１を評価したところ、０．８９であった。

実施例１７〜２２、比較例４、５
カラーフィルタ用感光性組成物Ｅ１をカラーフィルタ用感光性組成物Ｅ２〜Ｅ７、Ｅ１２、Ｅ１３に変える以外は実施例１６と同様の手順にて評価を行った。結果を表２にまとめる。

実施例２３
実施例１２で得られたカラーフィルタ用感光性組成物Ｅ８を用いて、製膜性評価、残渣評価、パターニング性評価を行った。製膜性評価手順により作製した基板に白濁はなく、製膜性が良好であることを確認した。また、残渣評価により、基板上の残渣がなく、カラーフィルタの製造に問題がないことを確認した。また、パターニング性評価を行ったところ、形成できる最小サイズが６μｍであることを確認した。また、色材移動耐性２を評価したところ、０．８９であった。

実施例２４、比較例６
カラーフィルタ用感光性組成物Ｅ８をカラーフィルタ用感光性組成物Ｅ９、Ｅ１４に変える以外は実施例２３と同様の手順にて評価を行った。結果を表３にまとめる。

実施例２５
実施例１４で得られたカラーフィルタ用感光性組成物Ｅ１０をガラス基板上に塗布し、９０℃で１０分間乾燥させた。その後、直径３０μｍの円形パターンを持つフォトマスクを介して、ｉ線２００ｍＪで露光した後に、２３℃の０．３質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で５０秒間シャワー現像を行い、純水で洗浄した。２３０℃で３０分間焼成し、厚み２μｍ、直径３０μｍの円柱形状を形成した塗膜付き基板を得た。

実施例２６
カラーフィルタ用感光性組成物Ｅ１０をカラーフィルタ用感光性組成物Ｅ１１に変える以外は実施例２５と同様の手順を行い、厚み２μｍ、直径３０μｍの円柱形状を形成した塗膜付き基板を得た。

本発明のカラーフィルタ用感光性組成物は、表示装置用感光性組成物に好適に使用できる。

Claims (11)

1. ラジカル重合性化合物を有する感光性組成物であって、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物を有することを特徴とするカラーフィルタ用感光性組成物。
   

   

   （式中、Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基、Ｒ^２は炭素数１〜７のアルキレン基またはフェニレン基を示す。Ｒ^３は酸素原子もしくはなし、Ｒ^４は炭素数１〜１２のアルキル基、フェニル基、（メタ）アクリロイル基、もしくはアルコキシシリル基を示す。）
2. 前記エポキシ化合物がビスフェノールＡ型骨格を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
3. 前記エポキシ化合物のエポキシ当量が２００以上２０００以下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感光性組成物。
4. さらにバインダー樹脂を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
5. さらに色材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
6. 前記エポキシ化合物が、（メタ）アクリロイル基もしくはアルコキシシリル基を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
7. 前記エポキシ化合物が、下記一般式（２）もしくは一般式（３）で表されるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
   

   

   

   （式中、Ｒ^１はエポキシ基を有する有機基、Ｒ^５は水素原子もしくはメチル基を示す。Ｒ^６〜Ｒ^８は、それぞれ同じでも異なっていてもよく、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、またはフェニル基を示す。）
8. 前記エポキシ化合物の含有量が、不揮発性成分中の１質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物を用いたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用感光性組成物を用いて画素形成した後に、キサンテン系染料を含んだ感光性組成物を用いて画素形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
11. 請求項９に記載のカラーフィルタ基板を用いたことを特徴とする表示装置。