JP2019133144A - 着色感光性樹脂組成物、これを利用して製造されたブラックマトリクスおよび/またはカラムスペーサーを含むカラーフィルター、およびカラーフィルターを含む画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Aiは、20℃で各溶剤の粘度(mPa・s)であり、
Biは、20℃で各溶剤の蒸気圧(mmHg)であり、
Miは、全体溶剤のうち各溶剤の重量比である。
本発明の一様態は、各溶剤の粘度が20℃で2.0mPa・s以下であり、各溶剤の蒸気圧が20℃で3.0mmHg以下であり、全体溶剤が下記式1を満たす着色感光性樹脂組成物に関する。
前記式1で、
Aiは、20℃で各溶剤の粘度(mPa・s)であり、
Biは、20℃で各溶剤の蒸気圧(mmHg)であり、
Miは、全体溶剤のうち各溶剤の重量比である。
本発明による着色感光性樹脂組成物は、各溶剤の粘度が20℃で2.0mPa・s以下であり、各溶剤の蒸気圧が20℃で3.0mmHg以下であり、全体溶剤が下記式1を満たす溶剤を含む。
Aiは、20℃で各溶剤の粘度(mPa・s)であり、
Biは、20℃で各溶剤の蒸気圧(mmHg)であり、
Miは、全体溶剤のうち各溶剤の重量比である。
Ai、Bi、Miは、前記式1で定義した通りである。
本発明のさらに他の実施形態において、本発明の着色感光性樹脂組成物は、着色剤をさらに含むことができる。
本発明による着色感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含むことができる。
本発明の着色感光性樹脂組成物に含まれる光重合性化合物は、光および後述する光重合開始剤の作用により重合できる化合物であって、単官能単量体、二官能単量体、その他の多官能単量体等が挙げられる。
本発明による着色感光性樹脂組成物は、光重合開始剤を含むことができる。
本発明による着色感光性樹脂組成物は、コーティング性または密着性を増進させるために、分散剤、密着促進剤、レベリング剤のような添加剤をさらに含むことができる。
本発明の他の様態は、前述した着色感光性樹脂組成物の硬化物を含むカラーフィルターのブラックマトリクスに関する。
また、本発明の他の様態は、前述したカラーフィルターを含む画像表示装置に関する。
攪拌器、温度計、還流冷却管、滴下漏斗および窒素導入管を具備した内容積1リットルの分離型フラスコにメトキシブチルアセテート277gを投入し、80℃に昇温した後、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルアクリレートと3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレートの混合物[50:50(モル比)][前記化学式1で表示される化合物、Ra=H]301g、メタクリル酸49g、およびアゾビスジメチルバレロニトリル23gをメトキシブチルアセテート350gに溶解させた混合溶液を5時間にわたって滴下し、また、3時間熟成することにより、共重合体溶液[固形分(NV)35.0重量%]を得た。得られた共重合体の酸価(dry)は、69.8KOHmg/g、重量平均分子量(Mw)は、9,500、分散度Mw/Mnは、1.9であった。
下記表1の組成に基づいて着色感光性樹脂組成物を製造した。この際、溶剤の物理化学的特性を下記表2に示した。
(1)着色基板の製作
5cm×5cmのガラス基板(コーニング社製造)を中性洗剤および水で洗浄した後、乾燥した。前記ガラス基板上に実施例および比較例で製造された着色感光性樹脂組成物を、それぞれを最終膜厚さが3.0μmとなるようにスピンコートを行い、100℃で先焼成して、90秒間乾燥して溶剤を除去した。その後、露光量35mJ/cm2で露光してパターンを形成し、アルカリ水溶液を使用して非露光部を除去した。次に、230℃で後焼成を30分間行って、着色基板を製造した。
溶剤および実施例、比較例による着色感光性樹脂組成物の粘度は、20℃でブルックフィールド粘度計(Brookfield Viscometer DV−I+、BROOKFIELD社製造)を利用して測定した。
前記実験例を通じて製造された着色基板の硬化膜を、光学密度計(361T、X−rite社)を利用して550nmでの透過率を測定して、厚さ1μmに対する光学密度を求めて、下記表3に示した。
○:優秀、10%光透過性以下
△:不足、10%光透過性超過かつ12%光透過性以下
×:悪化、12%光透過性超過
○:優秀、15%光透過性以上
△:不足、13%光透過性以上15%光透過性未満
×:悪化、13%光透過性未満
パターンが形成されている基板(5cm×5cmガラス基板)に前記実施例および比較例で製造した着色感光性樹脂組成物それぞれを最終膜厚さが3.0(±0.2)μmとなるようにスピンコートし、100℃で先焼成して90秒間乾燥して溶剤を除去して、予備硬化膜を形成した。その後、露光量35mJ/cm2で前面を露光して前面パターンを形成し、アルカリ水溶液を使用して現像を進める。次に、230℃で後焼成を130分間行って、前面着色基板を製造した。製造された前面着色基板を膜厚さ測定機(DEKTAK6M、Veeco社)を用いて下部にパターンがある部分とない部分の厚さを測定した後、あらかじめ測定しておいた下部基材のパターン厚さを利用して平坦性(DOP)を測定して、下記表3に記載した。
下部パターンの厚さが1.17μmとなるようにあらかじめ用意した基板に、下部パターンがない平坦化部の厚さが3.20μmとなるようにコートして、下記式3を利用して平坦性を測定した。
DOP(%)={((a)−(d))/(a)}×100、0≦(d)≦1.5μm、(d)≦(a)≦(b)
(a)は、下部パターンの厚さであり、(d)は、(a)+(c)−(b)の値であり、(b)は、着色感光性樹脂組成物により平坦性が形成された膜のうち下部にパターンがない部分の厚さであり、(c)は、着色感光性樹脂組成物により平坦性が形成された膜の最高点から下部パターンの最高点を除いた部分の厚さを意味する。
○:優秀、15%以上30%未満、60%以上75%未満
△:不足、10%以上15%未満、75%以上85%未満
×:悪化、10%未満、85%以上
実施例および比較例により製造した着色感光性樹脂組成物それぞれを最終膜厚さが3.0(±0.2)μmとなるようにスピンコートし、65Paまで減圧乾燥(Vacuum Dry:VCD)を進め、65Paに到達するまでの時間を測定し、その後、コーティング表面を光学顕微鏡で確認して、VCD減圧による表面欠陥およびタクトタイム(Tact time)を測定して、表3に記載した。図1は、VCD表面むらの評価イメージを下記評価基準によって分類した例示である。
◎:非常に優秀、表面むらが5個未満
○:優秀、表面むらが5個以上10個未満
△:不足、表面むらが10個以上20個未満
×:悪化、表面むらが20個以上
前記(2)で製造したカラー基板を3×3cmに切った後、これをNMP溶液に沈漬させた後、100℃で60分間熱を加えた。その後、NMP溶液のみを抽出して、NMP溶剤に溶出程度をUV−vis spectrometerを利用して吸光度を測定して、その結果を下記表3に記載した。この際、評価基準は、下記の通りである。
○:優秀、吸光度が0.5以下
△:不足、吸光度が0.5超過0.8以下
×:悪化、吸光度が0.8超過
前記(1)着色基板の製造によって製造された基板を、SNU(SIS−2000、SNU社)を利用して基準状態でパターンの厚さおよび広さを測定した。その後、硬度計(Nano−indenter HM500、Fisher社)を平面圧子を利用してパターンが1μm変形する地点まで2mN/secの速度で押圧し、1μm変形する地点で5秒間保持時間(Holding Time)を有した。その後、SNUを利用してパターンの厚さおよび広さを測定し、前と後のパターンの厚さの変化によって弾性回復率を測定した。具体的な評価基準は、下記の通りであり、評価結果は、下記表3に記載した。
◎:非常に優秀、98%以上
○:優秀、96%以上98%未満
△:不足、96%未満94%以上
×:悪化、94%未満
Claims (12)
- 各溶剤の粘度が20℃で2.0mPa・s以下であり、
各溶剤の蒸気圧が20℃で3.0mmHg以下であり、
全体溶剤が下記式1を満たす着色感光性樹脂組成物:
[式1]
前記式1で、
Aiは、20℃で各溶剤の粘度(mPa・s)であり、
Biは、20℃で各溶剤の蒸気圧(mmHg)であり、
Miは、全体溶剤のうち各溶剤の重量比である。 - 前記溶剤は、メチル−3−メトキシプロピオネート(粘度1.1mPa・s、蒸気圧1.8mmHg)、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(粘度1.3mPa・s、蒸気圧2.8mmHg)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(粘度1.3mPa・s、蒸気圧2.8mmHg)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(粘度1.3mPa・s、蒸気圧1.2mmHg)、メチルアミルケトン(粘度0.8mPa・s、蒸気圧2.1mmHg)、エチレングリコールモノエチルエーテル(粘度1.3mPa・s、蒸気圧1.2mmHg)、プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート(粘度1.2mPa・s、蒸気圧0.9mmHg)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(粘度2.0mPa・s、蒸気圧3.0mmHg)、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン(粘度0.9mPa・s、蒸気圧1.7mmHg)、ペンチルプロピオネート(粘度1.0mPa・s、蒸気圧1.5mmHg)、エチル−3−エトキシプロピオネート(粘度1.3mPa・s、蒸気圧0.7mmHg)、3−メトキシブチルアセテート(粘度0.7mPa・s、蒸気圧1.1mmHg)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(粘度1.1mPa・s、蒸気圧0.6mmHg)、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(粘度1.2mPa・s、蒸気圧0.7mmHg)、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル(粘度1.3mPa・s、蒸気圧0.8mmHg)およびジエチレングリコールジエチルエーテル(粘度1.4mPa・s、蒸気圧0.4mmHg)よりなる群から選ばれる1以上を含むものである、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。
- 前記全体溶剤が下記式2を満たすものである、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物:
[式2]
前記式2で、
Ai、Bi、Miは、前記式1で定義した通りである。 - オレンジ顔料、紫色顔料および青色顔料よりなる群から選ばれる1以上の顔料を含む着色剤をさらに含む、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。
- 前記着色剤は、黒色顔料をさらに含むものである、請求項4に記載の着色感光性樹脂組成物。
- 前記溶剤は、前記着色感光性樹脂組成物全体100重量部に対して60〜90重量部で含まれるものである、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。
- アルカリ可溶性樹脂;光重合性化合物;光重合開始剤;および添加剤よりなる群から選ばれる1以上をさらに含むものである、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の着色感光性樹脂組成物の硬化物を含むカラーフィルターのブラックマトリクス。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の着色感光性樹脂組成物の硬化物を含むカラーフィルターのカラムスペーサー。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の着色感光性樹脂組成物の硬化物を含むカラーフィルターのブラックマトリクス一体型カラムスペーサー。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の着色感光性樹脂組成物の硬化物をブラックマトリクス、カラムスペーサーまたはブラックマトリクス一体型カラムスペーサーとして含むカラーフィルター。
- 請求項11に記載のカラーフィルターを含む画像表示装置。
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