JP2998931B2 - カラーフィルタ形成用の熱硬化性着色組成物 - Google Patents
カラーフィルタ形成用の熱硬化性着色組成物Info
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Description
に係り、更に詳しくは、レーザー転写法を用いたカラー
フィルタの製造に使用することのできる熱硬化性着色組
成物に関する。
にはカラーフィルタが必須として要求されているが、一
般的に、カラーフィルタに要求される項目としては、カ
ラーテレビの色度特性に近い分光特性を有すること、長
時間光に露出されても色度特性の変化が見られない程耐
光性に優れること、カラーフィルタの表面が平滑で異物
突起がないこと、耐熱性が良好で後続の熱処理工程にお
いて分光特性が変化しないこと、カラーフィルタの画素
精度が透明電極と一致すること、耐薬品性が高いこと、
シール(seal)用接着剤との相容性が良いこと、及びピ
ン穴(pin hole)や色むらがないことなどが挙げられ
る。
大型化が進むにつれて、上記した要求事項に加わり、カ
ラーフィルタの無欠陥大型化のみならず、低コスト化、
歩留まり向上及び工程短縮なども要求されている。
塑性共重合性化合物と感光性化合物との混合物中に顔料
などの色素材を分散させて得られた感光性着色組成物を
ガラス基板に塗布し、紫外線露光後、アルカリ溶液で現
像する一連の過程を繰り返し、赤色、緑色、及び青色の
カラーフィルタパターンを形成することにより得られ
る。
程が長く、かつ複雑であるため、歩留まりが低いという
問題があり、これに対する改良策としてレーザー転写法
を利用したカラーフィルタ製造法が提案されている。
どの分野で主に利用されてきた。これは、転写される物
質(例えば染料、顔料等)が塗布された層を含むドナー
フィルムから転写される物質を所望のパターンに受容体
(ガラスまたは高分子フィルム)上に転写する原理に基
づいた方法であり、所望のパターンを的確な位置に転写
できるという利点のために、最近、液晶表示素子の製造
に際して、ブラックマトリックス、スペーサ、カラーフ
ィルタなどを形成するときに適用する方案が検討されて
いる。
用されるドナーフィルムの構造は、転写される物質の物
理化学的性質、そして転写時に使用されるエネルギー源
に応じて異なるが、通常、支持体の働きをする基材フィ
ルム上に、光を吸収して熱転写エネルギーに変換される
物質であるアルミニウム、炭素、IR染料などを含む推
進層及び転写される物質を含む転写層からなるのが普通
である。
体の種類に応じて異なるが、例えば、形成される転写体
がスペーサの場合、転写層はスペーサ形成用の物質を含
んでなる。
の場合には、前記推進層上にカラーフィルタ形成用の着
色組成物が塗布されているドナーフィルムを使用する。
本発明は、レーザー転写によるカラーフィルタ製造時に
使用できるカラーフィルタ形成用の着色組成物に関す
る。
の顔料分散法より工程が簡単で、歩留まりの良いレーザ
ー転写法を用いてカラーフィルタを製造する際に使用可
能なカラーフィルタ形成用の熱硬化性着色組成物を提供
することにある。
重量を基準とし、5〜50重量%の固形分及び残り量の
溶剤を含むカラーフィルタ形成用の着色組成物におい
て、前記固形分が20〜60重量%の次式で表される結
合用樹脂、10〜40重量%の架橋剤、0.1〜10重
量%の重合開始剤、20〜60重量%の色素材及び0〜
10重量%のその他の添加剤(ただし、結合用樹脂、架
橋剤、重合開始剤、色素材およびその他の添加剤は、固
形分の総重量を基準とする。)を含んでなることを特徴
とするレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形成用の
熱硬化性着色組成物により達成される:
を表し、R2 は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2
〜10のヒドロキシアルキル基、置換もしくは非置換さ
れた芳香族環基、炭素数3〜10のシクロアルキル基ま
たはベンジル基を表し、R3 は炭素数1〜12のアルキ
レン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基またはフ
ェニルメチレン基を表し、Xはビニル基またはエポキシ
基を表し、また、0.1≦a≦0.65、0.3≦b≦
0.8及び0≦c≦0.2である(ここで、a、b、及
びcはモル分率であって、a+b+c=1である)。ま
た、本発明の目的は、総重量を基準とし、5〜50重量
%の固形分及び残り量の溶剤を含むカラーフィルタ形成
用の着色組成物において、前記固形分が(それぞれ、固
形分の重量を基準として)20〜60重量%の次式で表
される結合用樹脂、10〜40重量%の架橋剤、0.1
〜10重量%の重合開始剤、20〜60重量%の色素材
及び0〜10重量%のその他の添加剤(ただし結合用樹
脂、架橋剤、重合開始剤、色素材及びその他の添加剤
は、固形分の総重量を基準とする。)を含んでなること
を特徴とするレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形
成用の熱硬化性着色組成物により達成される:
〜10のヒドロキシアルキル基、置換もしくは非置換さ
れた芳香族環基、炭素数3〜10のシクロアルキル基ま
たはベンジル基を表し、R 3 は炭素数1〜12のアルキ
レン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基 またはフ
ェニルメチレン基を表し、Xはビニル基またはエポキシ
基を表し、また、0.1≦a≦0.65、0.3≦b≦
0.8及び0≦c≦0.2である(ここで、a、b、及
びcはモル分率であって、a+b+c=1である)。 さ
らに、本発明の目的は、総重量を基準とし、5〜50重
量%の固形分及び残り量の溶剤を含むカラーフィルタ形
成用の着色組成物において、前記固形分が(それぞれ、
固形分の重量を基準として)20〜60重量%の次式で
表される結合用樹脂、10〜40重量%の架橋剤、0.
1〜10重量%の重合開始剤、20〜60重量%の色素
材及び0〜10重量%のその他の添加剤(ただし結合用
樹脂、架橋剤、重合開始剤、色素材及びその他の添加剤
は、固形分の総重量を基準とする。)を含んでなること
を特徴とするレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形
成用の熱硬化性着色組成物により達成される:
用の熱硬化性着色組成物において、まず、前記化学式の
結合用樹脂は、(メタ)アクリル酸、不飽和有機酸エス
テル及びエポキシまたはビニル基を含む不飽和有機酸エ
ステルを重合させて得たアクリル樹脂である。
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキ
シプロピル(メタ)アクリレートまたは2−ヒドロキシ
オクチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を含む不飽
和有機酸、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メ
タ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペン
チル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレ
ート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メ
タ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシ
ル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレー
ト、シクロブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシ
ル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アク
リレートなどの脂肪族アルキル(メタ)アクリレート
と、あるいはフェニル(メタ)アクリレート、2−また
は4−クロロフェニル(メタ)アクリレート、2−また
は4−ニトロフェニルアミノ(メタ)アクリレート、ベ
ンジル(メタ)アクリレート、2−または4−クロロベ
ンジル(メタ)アクリレート、2−または4−ニトロベ
ンジル(メタ)アクリレート、及び2−または4−ジメ
チルアミノフェニル(メタ)アクリレートなどの芳香族
アルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
不飽和有機酸エステルとしては、アリル(メタ)アクリ
レート、ブチルグリシジル(メタ)アクリレートまたは
グリシジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
は、30〜120℃のガラス転移温度及び1、000〜
100、000の重量平均分子量を有する。前記ガラス
転移温度が30℃未満であれば、耐熱性が不良で、12
0℃を超える場合には転写後カラーフィルタパターンの
精度が低下するという不具合が生じる。また、重量平均
分子量が前記範囲を外れた場合、耐熱性と転写特性とが
不良となるので好ましくない。
について説明する。
ば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト:PGMEA)と総単量体量の30%程の単量体(メ
タクリル酸、ブチルメタクリレート及びグリシジルアク
リレート(特に40:50:10モル比が好ましい))
を重合容器で混合した後、窒素雰囲気下で所定温度、例
えば60℃まで昇温する。一方、二つの滴下ロートのう
ち一つには単量体総量について所定量、例えば2重量%
の重合開始剤(例えば、アゾビスイソブチロニトリル)
を残りの量の溶剤とともに用意し、もう一つには残りの
量の単量体を用意する。重合容器の温度が60℃に至る
と、前記一つの滴下ロートからそれぞれ重合開始剤及び
単量体を重合容器に所定時間、例えば1時間ゆっくり滴
下させる。滴下後、所定時間、例えば2時間反応させて
から、ヒドロキノンで急冷させる。次いで、反応溶液を
ヘキサンに沈殿させてから、精製することにより結合樹
脂を得る。
の着色組成物において、前記架橋剤は多官能性化合物及
びそのオリゴマーであり、その具体的な例としては、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、ポリアルコ
ール、ポリグリコールなどの多官能性アルコール及びそ
のオリゴマーと、エチレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、
1,4−シクロヘキサンジ(メタ)アクリレート、トリ
メチロールトリ(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、ペンタエリトリト
ールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトー
ルトリ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(メ
タ)アクリレート、ソルビトールトリ(メタ)アクリレ
ート、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ソル
ビトールヘキサ(メタ)アクリレート、テトラメチレン
グリコールジ(メタ)アクリレートなどの多官能性アク
リレートと、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、
アリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテ
ル、ポリアルコール・ポリグリコール型エポキシ樹脂、
グリセリントリグリシジルエーテル樹脂などのエポキシ
基−含有多官能性化合物及びそのオリゴマー等が挙げら
れる。
ルオキシド、t−ブチルペルオキシド、t−ブチルヒド
ロペルオキシド、アゾビスイソブチロニトリルなどが使
用される。
4、83、86、93、109、110、117、12
5、137、138、139、147、153、16
6、168と、CI赤色顔料9、97、122、12
3、149、168、177、180、192、21
5、216、217、220、223、224、22
6、227、228、240と、CI青色顔料15、1
5:1、15:3、15:4、15:6、15:9、2
2、60、64と、CI緑色顔料7、36と、あるいは
CI紫色顔料19、23、29、30、37、40、5
0とからなる群より選ばれた顔料を少なくとも2種以上
合わせたものを使用する。好ましくは、赤色色素材とし
ては、CI赤色顔料177とCI黄色顔料83との混合
物から、緑色色素材としては、CI緑色顔料36とCI
紫色顔料23との混合物から、青色色素材としては、C
I青色顔料15:6とCI紫色顔料23との混合物から
それぞれ製造される。
ルミル、2本ロールミル、サンドミル、ビードミルなど
の各種の分散手段を用い、分散を良好にするために、分
散助剤を適宜添加することができる。このような分散助
剤としては、各種の界面活性剤、顔料などの誘導体を使
用することができる。これらは、分散後顔料の再凝集を
防止して透明性に優れたカラーフィルタを形成できるよ
うにする。
材を十分に分散させることが可能なものを使用し、例え
ば、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテー
ト、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベ
ンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレ
ン、シクロヘキサノール、エチルセロソルブ及びプロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテートから選ば
れたものを単独もしくは二種以上合わせて使用する。
の着色組成物は、滑り防止剤(slipagent)、均質剤(l
eveling agent)、揺変剤(sagging agent)または気泡
防止剤(defoamer)などを更に加えることができ、これ
らは、着色組成物のコーティング性を高めて良好なカラ
ーフィルタパターンを得るように働く。
組成物を使用し、レーザー転写法によりカラーフィルタ
を形成する通常の方法は以下の通りである。
で、基材フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレー
トフィルム、ポリカーボネートなどが使用される。この
基材フィルム上に、光を吸収すると窒素または水素ガス
などを放出するか、あるいは熱を放出し、転写エネルギ
ーを提供するブラック層(推進層)を形成した後、前記
ブラック層上に中間層とカラーフィルタ形成用の組成物
とが塗布されたカラー層を順次形成する。中間層は、必
ずしも形成しなくても良いものの、後続するカラー層が
ブラック層により汚染されることを防止し、形成される
カラーフィルタの平滑性を向上させるために、形成する
のが好ましい。
物を約1乃至2μmの厚さで塗布することにより形成さ
れるが、この時に利用される塗布方法としては、グラビ
ア印刷法(gravure printing)、ダイコーティング法
(die coating)またはバーコーティング法(bar coati
ng)などがあり、好ましくは、ダイコーティング法を利
用する。
た透明基板上にドナーフィルムを置き、レーザーを照射
することによりカラーフィルタを形成するが、任意に
は、赤色、緑色、青色の順にパターンを形成し、これを
熱硬化させ、カラーフィルタを形成する。
パターンを得るためには、転写法カラーフィルタ製造用
着色組成物が転写過程で均一な組成を保ちながら、推進
層で生じる熱により変形したり蒸発してはならない。本
発明では、バインダー樹脂として、前記式1のアクリル
樹脂を使用し、これに相容性の良好な少なくとも一種の
架橋剤を加え、着色組成物を調製した。この時、ガラス
との接着性に鑑みてバインダー樹脂の酸価は70〜13
0mgKOHのものが好ましい。
は、通常の方法により形成されたカラーフィルタに比
べ、製造工程が短くなった分だけコストが低減し、高精
度、高色純度、耐薬品性及び耐熱性に優れている。
法に係るカラーフィルタの製造方法につきさらに詳しく
説明する。
クリレート(40:50:10モル比)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に溶解し、アゾ
ビスイソブチロニトリルを重合開始剤として使用し、6
0℃で溶液重合し、アクリル共重合樹脂を製造した。
分子量は30、000で、ガラス転移温度は80℃であ
った。
使用し、ビードミルで粒子径が約0.1μmとなるよう
に分散させた後、これらの分散物を合わせ、NTSC規
格に沿った赤色の色素材を調製した。この方法と同様に
して、緑色の色素材はCI緑色顔料36とCI黄色顔料
83との混合物、青色の色素材はCI青色顔料15:6
とCI紫色顔料23との混合物を使用し、製造した。
て、ペンタエリトリトールトリアクリレートとプロピレ
ングリコール(8:2の重量比)を使用し、赤色の色素
材及びベンゾイルペルオキシドをプロピレンモノメチル
エーテルアセテートとシクロヘキサン(85:15の重
量比)との混合溶媒に溶解し、固形分総量が組成物全体
の20〜22重量%である均一な赤色着色組成物を製造
した。
材、青色色素材をそれぞれ使用し、相応する緑色及び青
色の色素材を製造した。
ものである。
用し、前記基材フィルム上にカーボン化合物からなるブ
ラック層及び後続するカラー層を保護するための中間層
を順次形成した後、前記赤色着色組成物を1.2μm程
度の厚さにしてダイコーティングし、赤色用ドナーフィ
ルムを作製した。
物から緑色用及び青色用のドナーフィルムをそれぞれ作
製した。
形成された透明基板から離れた位置に置き、レーザー転
写法でカラー層を前記透明基板上に転写した。
ムについてもそれぞれレーザー転写を施し、透明基板上
に赤色、緑色及び青色のパターンを全て形成した後、窒
素雰囲気中において230℃で熱硬化し、カラーフィル
タを作製した。
硬化性着色組成物は、カラーフィルタが従来の方法より
工程が容易で、しかも歩留まりの良いレーザー転写法に
よって形成されるときに使用できる。
Claims (9)
- 【請求項1】 5〜50重量%(総重量を基準とする)
の固形分及び残り量の溶剤を含むカラーフィルタ形成用
の着色組成物において、前記固形分が(それぞれ、固形
分の重量を基準として)20〜60重量%の次式で表さ
れる結合用樹脂、10〜40重量%の架橋剤、0.1〜
10重量%の重合開始剤、20〜60重量%の色素材及
び0〜10重量%のその他の添加剤を含んでなることを
特徴とするレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形成
用の熱硬化性着色組成物: 【化1】 ただし、式中、R1 は水素またはメチル基を表し、 R2 は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜10の
ヒドロキシアルキル基、置換もしくは非置換された芳香
族環基、炭素数3〜10のシクロアルキル基またはベン
ジル基を表し、 R3 は炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数3〜10
のシクロアルキレン基またはフェニルメチレン基を表
し、 Xはビニル基またはエポキシ基を表し、 また、0.1≦a≦0.65、0.3≦b≦0.8及び
0≦c≦0.2である(ここで、a、b、及びcはモル
分率であって、a+b+c=1である)。 - 【請求項2】 前記式1の結合用樹脂が(メタ)アクリ
ル酸、不飽和有機酸エステル、及びエポキシまたはビニ
ル基を含む不飽和有機酸エステルを重合して得たアクリ
ル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ
ー転写法に用いるカラーフィルタ形成用の熱硬化性着色
組成物。 - 【請求項3】 前記不飽和有機酸エステルが水酸基を含
む不飽和有機酸エステル、脂肪族アルキル(メタ)アク
リレート、または芳香族アルキル(メタ)アクリレート
であることを特徴とする請求項2に記載のレーザー転写
法に用いるカラーフィルタ形成用の熱硬化性着色組成
物。 - 【請求項4】 前記芳香族アルキル(メタ)アクリレー
トがフェニル(メタ)アクリレート、2−または4−ク
ロロフェニル(メタ)アクリレート、2−または4−ニ
トロフェニルアミノ(メタ)アクリレート、ベンジル
(メタ)アクリレート、2−または4−クロロベンジル
(メタ)アクリレート及び2−または4−ニトロベンジ
ル(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれた少なく
とも一つであることを特徴とする請求項3に記載のレー
ザー転写法に用いるカラーフィルタ形成用の熱硬化性着
色組成物。 - 【請求項5】 前記エポキシまたはビニル基を含む不飽
和有機酸エステルがアリル(メタ)アクリレート、ブチ
ルグリシジル(メタ)アクリレートおよびグリシジル
(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれた少なくと
も一つであることを特徴とする請求項2に記載のレーザ
ー転写法に用いるカラーフィルタ形成用の熱硬化性着色
組成物。 - 【請求項6】 前記式1で表される結合用樹脂のガラス
転移温度が30〜120℃であることを特徴とする請求
項1に記載のレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形
成用の熱硬化性着色組成物。 - 【請求項7】 前記式1で表される結合用樹脂の重量平
均分子量が1、000〜100、000であることを特
徴とする請求項1に記載のレーザー転写法に用いるカラ
ーフィルタ形成用の熱硬化性着色組成物。 - 【請求項8】 5〜50重量%(総重量を基準とする)
の固形分及び残り量の溶剤を含むカラーフィルタ形成用
の着色組成物において、前記固形分が(それぞれ、固形
分の重量を基準として)20〜60重量%の次式2で表
される結合用樹脂、10〜40重量%の架橋剤、0.1
〜10重量%の重合開始剤、20〜60重量%の色素材
及び0〜10重量%のその他の添加剤を含んでなること
を特徴とするレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形
成用の熱硬化性着色組成物: 【化2】 ただし、式中、 R 2 は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜10の
ヒドロキシアルキル基、置換もしくは非置換された芳香
族環基、炭素数3〜10のシクロアルキル基またはベン
ジル基を表し、 R 3 は炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数3〜10
のシクロアルキレン基またはフェニルメチレン基を表
し、 Xはビニル基またはエポキシ基を表し、 また、0.1≦a≦0.65、0.3≦b≦0.8及び
0≦c≦0.2である(ここで、a、b、及びcはモル
分率であって、a+b+c=1である)。 - 【請求項9】 5〜50重量%(総重量を基準とする)
の固形分及び残り量の溶剤を含むカラーフィルタ形成用
の着色組成物において、前記固形分が(それぞれ、固形
分の重量を基準として)20〜60重量%の次式3で表
される結合用樹脂、10〜40重量%の架橋剤、0.1
〜10重量%の重合開始剤、20〜60重量%の色素材
及び0〜10重量%のその他の添加剤を含んでなること
を特徴とするレーザー転写法に用いるカラーフィルタ形
成用の熱硬化性着色組成物。 【化3】
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