JP3868228B2 - Color filter composition and color filter - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置または固体撮像素子と組み合わせて用いられるカラーフィルタに関し、詳しくは、色剤分散法によるカラーフィルタの製造に用いられる組成物および色剤分散法により製造されたカラーフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置はパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等に広く使われているが、高度情報化に伴って白黒表示からカラー表示へと転換が進んでいる。最近ではカラー表示が広く普及して、従来の主な用途であるノートパソコンのディスプレイ用に限らず、モニター用やテレビ用にも急速に使用され始めている。
【0003】
液晶表示装置によるカラー表示は、液晶の電気化学的効果を応用した光シャッターにより、光源からの光が表示情報に応じて変調されるとともに、可視光波長領域の波長選択透過性を有するカラーフィルタにより、変調光の可視光波長領域成分が分光され、これが視認されることによって実現される。
【0004】
カラー液晶表示装置の構成としては、光源を液晶光シャッターの背面に置く透過型タイプが多いが、光源を液晶光シャッターの手前に置く反射型タイプも可能である。カラーフィルタは、加色混色方式の場合には、赤(R)、緑(G)、青(B)を3画素で一つの絵素となるように平面に配置し、減色混色方式の場合には、シアン(C)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)を重ねて配置する。いずれの方式も、表示情報に応じて光源からの光を液晶光シャッターにより変調し、カラーフィルタにより不要な波長領域を減衰させ、表示情報の色と明るさに対応したスペクトルを合成することにより表示する、という点では共通している。
【0005】
液晶表示装置に使用されるカラーフィルタは、固体撮像素子等にも使用されるもので、染色法、印刷法、電着法、インクジェット法、色剤分散法等の方法を用いて、ガラスや高分子等の透明基板上に赤、緑、青等の微細な画素を形成することにより製造される。
【0006】
これら従来のカラーフィルタの製造方法のうち、染色法では、ゼラチンやポリビニルアルコール等に感光剤として重クロム酸塩を混合した感光性樹脂を用いて画像を形成した後、これを染色することにより、カラーフィルタを製造する。染色法は、色再現性の点で優れるが、多色を同一基板上に形成するため防染工程が必須であり、工程が複雑になる問題点がある。また、染料を使用しているため耐光性に劣る。さらに、重クロム酸塩の使用が必須であるため、公害防止の観点から望ましくない。
【0007】
印刷法では、スクリーン印刷やフレキソ印刷等の手法を用いて、熱硬化または光硬化インキをガラス基板に転写することにより、カラーフィルタを製造する。この方法は、画像形成、染色が不要であるため工程が簡略である反面、高精細な画像が得られず、インキの平滑性にも問題がある。
【0008】
電着法では、色剤または染料を含んだ浴槽に電極を設けたガラス基板を浸して電気泳動を行なうことにより、カラーフィルタを製造する。この方法は、平滑性には優れるものの、あらかじめガラス基板に電極を形成しておく必要があるため、複雑なパターンの形成は困難である。
【0009】
一方、近年の液晶表示装置用のカラーフィルタの製造では、色剤分散法が普及している。この方法は、感光性樹脂に色剤を分散させた組成物をガラス等の透明基板上に塗布して塗膜を形成し、これにフォトマスクを介して放射線照射による露光を行ない、未露光部を現像処理により除去してパターンを形成し、さらに焼成することによりパターンを固着安定化させる、という一連の操作を、加色混色方式の場合なら赤、緑、青の3回繰り返すことにより、カラーフィルタを製造するものである。この方法は、生産性が高く、微細加工性に優れ、且つ熱や光に対する耐久性が高いという点から、近年のカラーフィルタの製造においては主流となっている。
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、色剤分散法によりカラーフィルタを製造する場合には、上述したように、感光性樹脂に色剤を分散させた組成物(フォトレジスト組成物)が用いられる。これは、加色混色方式の場合であれば、通常、三原色である赤、緑、青等の色剤に加え、補色用の黄、バイオレットの色剤を含む、ネガ型フォトレジストである。
【0011】
こうしたフォトレジスト組成物には、有機色剤を分散混合させるために、分散剤および分散助剤が使用されている。分散剤としては、例えば、ポリウレタン系高分子分散剤や、特開平11−1515号公報等に記載されているアルキルアミノ基またはイミダゾール基を有するアクリル系高分子分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤等が知られている。また、分散助剤としては、特許第2891418号公報、特開平5−60127号公報に記載されている、使用する色剤と同一あるいは類似の構造を有する化合物に酸性基あるいは塩基性基の置換基を導入した色剤誘導体が知られている。
【0012】
ここで、分散助剤は、分散剤による色剤の分散を助ける働きをする。先の公報に記載された色剤誘導体では、色剤に親和性のある色剤母骨格に、酸性および/または塩基性の置換基を導入した構造を有している。
【0013】
ところが、この色剤誘導体は、色剤の母骨格に置換基を導入するため、母色剤とは分子構造、結晶構造が変化し、その結果、母色剤とは異なる色剤誘導体特有の色を発するようになる。このような色剤誘導体を色剤分散剤や分散助剤として使用すると、有機色剤のフォトレジスト中への分散混合性は向上するが、異種の色剤を混合した場合と同様に、フォトレジスト組成物の色相が変化してしまう。その結果として、カラーフィルタの透過光スペクトルが変化し、カラーフィルタの色再現性が低下するとともに、バックライト発光スペクトルとの整合性が悪化することにより、カラーフィルタの明度が低下してしまうという課題がある。
【0014】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。すなわち本発明は、フォトレジスト組成物として用いることにより、明度が高く、色再現範囲が広く、色再現性にも優れたカラーフィルタの製造を可能とする、カラーフィルタ用組成物を提供するとともに、これを用いたカラーフィルタを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を行なった結果、酸性基、塩基性基および4級アンモニウム塩基のうち少なくともいずれか一つを有する無色の高分子化合物を分散剤として用い、酸性基あるいは塩基性基を有する、無色の多環芳香族化合物および多環複素環化合物のうち少なくとも一方を分散助剤として用い、エチレン性二重結合を分子中に複数有する分子量300以上の無色の化合物を重合可能な基を有する化合物として用いることにより、上記目的が達成させられることを見出して、本発明に至った。
【0016】
すなわち、本発明の趣旨は、色剤と、分散剤と、分散助剤と、重合可能な基を有する化合物と、重合開始剤とを含有する組成物であって、前記の分散剤が、酸性基、塩基性基および4級アンモニウム塩基のうち少なくともいずれか一つを有する、無色の高分子化合物であり、前記の分散助剤が、酸性基あるいは塩基性基を有する、無色の多環芳香族化合物および多環複素環化合物のうち少なくとも一方であり、前記の重合可能な基を有する化合物が、エチレン性二重結合を分子中に複数有する分子量300以上の無色の化合物であることを特徴とする、カラーフィルタ用組成物に存ずる。
【0017】
また、本発明の別の趣旨は、透明基板と、該透明基板上に設けられた着色画素とをそなえて構成され、該着色画素が上述のカラーフィルタ用組成物を含有することを特徴とする、カラーフィルタに存ずる。
なお、本発明において「無色」とは、通常、可視光波長領域である380〜780nmの領域内の全波長について、光透過率が90%以上であることを指すものとする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき詳細に説明する。
なお、以下の記載において、例えば「(メタ)アクリル酸」という記載は、「アクリル酸またはメタクリル酸」を意味するものとする。他に「(メタ)アクリレート」、「(メタ)アクリロイル基」等も同様である。
また、「(共)重合体」という語は、単体重合体と共重合体の双方を含む意味で使用する。
【0019】
(1)カラーフィルタ用組成物
本発明のカラーフィルタ用組成物は、色剤と、分散剤と、分散助剤と、重合可能な基を有する化合物と、重合開始剤とを含有するもので、分散助剤として、無色の多環芳香族化合物および多環複素環化合物のうち少なくとも一方を使用することを特徴としている。さらに、バインダ樹脂、溶剤等、他の成分を随時含有させることが好ましい。
以下、本発明のカラーフィルタ用組成物に含有される各成分について詳述する。
【0020】
(1−1)分散助剤
一般に分散助剤として用いられる色剤誘導体は、上述したように、色剤またはその誘導体に酸性基と塩基性基を導入したもので、色剤に親和性のある構造として色剤母骨格を、フォトレジスト(特にフォトレジスト成分中のバインダ樹脂)に親和性のある構造として酸性および/または塩基性の置換基を、同一構造中に併有している。
【0021】
これに対して、本発明のカラーフィルタ用組成物に使用する分散助剤は、有機色剤に親和性のある構造として、無色の多環芳香族構造および/または多環複素環構造を有する。ここで「無色」とは、具体的には前述したように、通常、可視光波長領域である380〜780nm領域内の全波長について、光透過率が90%以上であることを指す。また、バインダ樹脂に親和性のある構造として、酸性および/または塩基性の置換基等が、上述の多環芳香族構造および/または多環複素環構造に導入されるのが好ましい。
【0022】
このような化合物は、上述の色剤誘導体と同様、色剤とバインダ樹脂の双方に高い親和性を示すので、分散剤による色剤の分散を助ける機能を有する。さらに、上述の色剤誘導体とは異なり無色なので、カラーフィルタ用組成物の色相に影響を与えない。従って、本発明のカラーフィルタ用組成物は、フォトレジスト組成物として使用した場合に、カラーフィルタの色相の変化と、それに伴うバックライトとの波長不整合による透過率の低下を抑制することができ、ひいては、明度が高く色再現範囲が広いカラーフィルタの製造を可能とするのである。
【0023】
本発明の分散助剤が有する無色の多環芳香族構造および/または多環複素環構造としては、芳香族構造および/または複素環構造を分子中に2個以上有する無色の化合物を用いるのが好ましい。これらの芳香族構造および/または複素環構造は、通常、共役系および/または非共役系で結合される。結合される芳香族構造および/または複素環構造の数は、通常は2〜20、好ましくは2〜10である。
【0024】
ここで、芳香族構造および/または複素環構造としては、共役系が長過ぎると吸収波長域が長波長化されて可視領域に吸収を持つことがあるため、含まれる共役系ができるだけ短いものが好ましい。また、これらの構造が共役系で結合される場合には、共役系が長過ぎると吸収波長域が長波長化されて可視領域に吸収を持つことがあるため、結合される芳香族構造および/または複素環構造の数には自ずと限界が出てくる。
本発明の分散助剤の分子量は、通常は100〜1000、好ましくは100〜500である。
【0025】
芳香族系骨格としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、コロネン、アズレン、ビフェニル、ターフェニル等が挙げられる。複素環系骨格としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピラン、ジチアジン等が挙げられる。
【0026】
これらの芳香族系骨格や複素環系骨格には、水素原子、水酸基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アラルキル基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミノカルボニル基、アルコキシアルキル基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロアルキルチオ基、カルボキシル基、ホルミル基、スルホン酸基、アルキルスルホニル基、アルキルアミノスルホニル基、アルキルアミノスルホン酸塩基、クロロスルホン基、カルバミド基、スルホンアミド基、脂肪族複素環基、芳香族複素環基等の置換基が導入されていても良い。
【0027】
アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、sec−ブチル基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基が用いられる。また、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基等の、炭素数3〜10、好ましくは炭素数3〜6の環状のアルキル基も用いられる。
【0028】
アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、sec−ブトキシ基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルコキシ基が用いられる。また、例えばシクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基等の、炭素数3〜10、好ましくは炭素数3〜6の環状のアルコキシ基も用いられる。
【0029】
アルキルチオ基としては、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n−ブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、sec−ブチルチオ基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキルチオ基が用いられる。また、例えばシクロプロピルチオ基、シクロブチルチオ基等の、炭素数3〜10、好ましくは炭素数3〜6の環状のアルキルチオ基も用いられる。
【0030】
アルキルアミノ基としては、例えばメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6のアルキルアミノ基が用いられる。
【0031】
アリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基等の、炭素数6〜10のアリール基が用いられる。
アリールオキシ基としては、例えばフェニルオキシ基、ナフチルオキシ基等の、炭素数6〜10のアリールオキシ基が用いられる。
アリールチオ基としては、例えばフェニルチオ基、ナフチルチオ基等の、炭素数6〜10のアリールチオ基が用いられる。
【0032】
アラルキル基としては、例えばフェニルメチル基、フェニルエチル基等の、炭素数7〜14のアラルキル基が用いられる。
アルケニル基としては、例えばビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等の、炭素数2〜11、好ましくは炭素数2〜5の直鎖または分岐のアルケニル基が用いられる。また、例えばシクロペンテニル基、シクロヘキセニル等の、炭素数3〜10、好ましくは炭素数3〜6の環状のアルケニル基も用いられる。
【0033】
アルケニルオキシ基としては、例えばプロペニルオキシ基、ブテニルオキシ基、ペンテニルオキシ基等の、炭素数3〜11、好ましくは炭素数2〜5の直鎖または分岐のアルケニルオキシ基が用いられる。
アルキルカルボニル基としては、例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基等の、炭素数2〜11、好ましくは炭素数2〜5の直鎖または分岐のアルキルカルボニル基が用いられる。
【0034】
アルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基等の、炭素数2〜11、好ましくは炭素数2〜5の直鎖または分岐のアルコキシカルボニル基が用いられる。
【0035】
アルキルカルボニルオキシ基としては、例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、tert−ブチルカルボニルオキシ基、sec−ブチルカルボニルオキシ基等の、炭素数2〜11、好ましくは炭素数2〜5の直鎖または分岐のアルキルカルボニルオキシ基が用いられる。
【0036】
アルキルアミノカルボニル基としては、例えばメチルアミノカルボニル基、エチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、ジエチルアミノカルボニル基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6のアルキルアミノカルボニル基が用いられる。
アルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基等の、炭素数2〜11、好ましくは炭素数2〜5の直鎖または分岐のアルコキシアルキル基が用いられる。
【0037】
フルオロアルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロ−n−プロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、パーフルオロ−n−ブチル基、パーフルオロ−tert−ブチル基、パーフルオロ−sec−ブチル基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のフルオロアルキル基が用いられる。
【0038】
フルオロアルコキシ基としては、例えばトリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、ヘプタフルオロ−n−プロポキシ基、ヘプタフルオロイソプロポキシ基、パーフルオロ−n−ブトキシ基、パーフルオロ−tert−ブトキシ基、パーフルオロ−sec−ブトキシ基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のフルオロアルコキシ基が用いられる。
【0039】
フルオロアルキルチオ基としては、例えばトリフルオロメチルチオ基、ペンタフルオロエチルチオ基、ヘプタフルオロ−n−プロピルチオ基、ヘプタフルオロイソプロピルチオ基、パーフルオロ−n−ブチルチオ基、パーフルオロ−tert−ブチルチオ基、パーフルオロ−sec−ブチルチオ基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のフルオロアルキルチオ基が用いられる。
【0040】
アルキルスルホニル基としては、例えばメチルスルホニル基、エチルスルホニル基、n−プロピルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基、n−ブチルスルホニル基、tert−ブチルスルホニル基、sec−ブチルスルホニル基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキルスルホニル基が用いられる。
【0041】
アルキルアミノスルホニル基としては、例えばメチルアミノスルホニル基、エチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ジエチルアミノスルホニル基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6のアルキルアミノスルホニル基が用いられる。
アルキルアミノスルホン酸塩基としては、例えばメチルアミノスルホン酸塩基、エチルアミノスルホン酸塩基、ジメチルアミノスルホン酸塩基、ジエチルアミノスルホン酸塩基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6のアルキルアミノスルホン酸塩基が用いられる。
【0042】
脂肪族複素環基としては、例えばモルフォリン環、ピペリジン環等の脂肪族複素環基が用いられる。
芳香族複素環基としては、例えばピロール環、フラン環、チオール環、ピリジン環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、トリアジン環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイミダゾール環等の芳香族複素環基が用いられる。
なお、これらの置換基は、さらに上に挙げた置換基を有していてもよい。
【0043】
複数の母骨格は、互いに、一重結合で結合するか、縮合環化するか、あるいは2価以上の有機基により共役系および/または非共役系結合によって結合することができる。結合基として使用される2価以上の有機基としては、例えばアルキル基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、フルオロシクロアルキル基、アルケン基、アルキン基、アリール基、エステル基、アミド基、イミド基、ジアゾ基、アゾメチン基、およびこれらの基の組み合わせによる有機基が挙げられる。また、これらの結合基がさらに、上記母骨格の置換基として例示した置換基によって置換されても良い。
【0044】
(1−2)分散剤
本発明のカラーフィルタ用組成物に使用する分散剤としては、特に制限はないが、酸性基、塩基性基および4級アンモニウム塩基の少なくとも何れか一つを有する、無色の高分子化合物を使用することが好ましい。
【0045】
高分子化合物の主鎖構造には、付加重合系ポリマーとして、ポリスチレン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリアルキル酸ビニル、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール等のビニル系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン等のポリオレフィン系ポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン等のジエン系ポリマー、ポリエチレンイミン等が、また、縮合系ポリマーとして、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が、それぞれ用いられる。
【0046】
上述の各種ポリマーは、目的とする性能を発現させるために、種々のモノマーと共重合させることができる。ビニル系ポリマーを例に取って、共重合させるモノマーを例示すると、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、スチレンおよびその誘導体、(無水)マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等のジカルボン酸、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等の各種単量体、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、ポリスチレンマクロモノマー、ポリ2−ヒドロキシエチルメタクリレートマクロモノマー等のマクロモノマーが挙げられる。なお、これらの各種共重合モノマーを、複数種併用してもよい。
【0047】
なお、重合によって形成される高分子化合物の構造は、ランダム重合体、ブロック重合体、グラフト重合体の何れでも構わない。
【0048】
縮合系ポリマーの例としてウレタン樹脂の構造を例示すると、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよびこれらのイソシアネート基の環化3量化オリゴマー、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサンジオール、デカンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリカプロラクトン等およびこれらの共重合体の両末端ヒドロキシ化合物、ならびに、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、デカノール、メトキシポリエチレングリコール、エトキシポリエチレングリコール、メトキシポリプロピレングリコール、エトキシポリプロピレングリコール等の片末端ヒドロキシ化合物の重合体が挙げられる。
【0049】
上述の高分子化合物に、酸性基、塩基性基および四級アンモニウム基の少なくともいずれか一つを、置換基として結合させるのが好ましい。酸性基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基等が例示される。塩基性基としては、例えばアミノ基、アルキルアミノ基、イミダゾール基、オキサゾール基、ピリジン基、モルホリノ基が例示される。アルキルアミノ基のアルキル部分に相当するアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基が用いることができる。また、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基等の、炭素数3〜10、好ましくは炭素数3〜6の環状のアルキル基も用いることができる。四級アンモニウム基としては、例えば前記アルキルアミノ基をハロゲン化アルキルで四級化された官能基が用いられる。このハロゲン化アルキルにおいて、ハロゲンとしては、例えばフッ素、塩素、臭素、沃素が、またアルキルとしては、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル等の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキルを、それぞれ用いることができる。
【0050】
(1−3)バインダ樹脂
本発明のカラーフィルタ用組成物は、任意の成分としてバインダ樹脂を含んでもよい。このバインダ樹脂としては、専用の化合物を用意してもよいが、後述の重合可能な基を有する化合物の機能を兼ね備えた化合物を選んでもよい。前者の場合は、目的とする画像の形成性や性能、採用したい製造方法等を考慮し、それに適したものを適宜選択する。一方、後者の場合は、カラーフィルタ用組成物の改質や光硬化後の物性の改善も目的となるので、相溶性、皮膜形成性、現像性、接着性等の改善目的に応じて、バインダ樹脂を適宜選択することになる。
【0051】
通常用いられるバインダ樹脂としては、例えば(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド、マレイン酸、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、マレイミド等の単独もしくは共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノールまたはポリビニルブチラール等が挙げられる。
【0052】
これらのバインダ樹脂の中で好ましいのは、側鎖または主鎖にカルボキシル基またはフェノール性水酸基を有するものである。これらの官能基を有する樹脂を使用すれば、アルカリ溶液での現像が可能となる。中でも好ましいのは、高アルカリ現像性であるカルボキシル基を有する樹脂、例えば、アクリル酸(共)重合体、スチレン/無水マレイン酸樹脂、ノボラックエポキシアクリレートの酸無水物変性樹脂等である。
【0053】
特に好ましいのは、(メタ)アクリル酸またはカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含む(共)重合体(以下、アクリル系樹脂と呼ぶ)である。この樹脂は、現像性・透明性に優れ、かつ、様々なモノマーを選択して種々の共重合体を得ることが可能なため、性能および製造方法を制御しやすいからである。
【0054】
アクリル系樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸、および/またはコハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、アジピン酸(2−アクリロイロキシエチル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、アジピン酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシプロピル)エステル、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、アジピン酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシブチル)エステル、などの、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに(無水)コハク酸、(無水)フタル酸、(無水)マレイン酸などの酸(無水物)を付加させた化合物を必須成分とし、必要に応じてスチレン、α−メチル−スチレン、ビニルトルエン等のスチレン系モノマー;桂皮酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和基含有カルボン酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、メトキシフェニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のエステル;(メタ)アクリル酸にε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類を付加させたものである化合物;アクリロニトリル;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド,N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メタクリロイルモルホリン、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド等のアクリルアミド;酢酸ビニル、バーサチック酸ビニル、プロピオン酸ビニル、桂皮酸ビニル、ピバリン酸ビニル等の酸ビニル等、各種のモノマーを共重合させて得られる樹脂が挙げられる。
【0055】
また、塗膜の強度を上げる目的で、スチレン、α−メチルスチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、メトキシフェニル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルスルホアミド等のフェニル基を有するモノマーを10〜98モル%、好ましくは20〜80モル%、より好ましくは30〜70モル%と、(メタ)アクリル酸、または、コハク酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、アジピン酸(2−アクリロイロキシエチル)エステル、フタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、ヘキサヒドロフタル酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステル、マレイン酸(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)エステルなどのカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルよりなる群から選ばれた少なくとも一種の重合可能な基を有する化合物を2〜90モル%、好ましくは20〜80モル%、より好ましくは30〜70モル%の割合で共重合させたアクリル系樹脂も好ましく用いられる。
【0056】
また、これらの樹脂は、側鎖にエチレン性二重結合を有していることが好ましい。側鎖に二重結合を有するバインダ樹脂を用いることにより、本発明に係るカラーフィルタ用組成物の光硬化性が高まるため、解像性および密着性をさらに向上させることができる。
バインダ樹脂にエチレン性二重結合を導入する手段としては、例えば、特公昭50−34443号公報、特公昭50−34444号公報等に記載の方法、すなわち、樹脂が有するカルボキシル基に、グリシジル基やエポキシシクロヘキシル基と(メタ)アクリロイル基とを併せ持つ化合物を反応させる方法や、樹脂が有する水酸基にアクリル酸クロライド等を反応させる方法が挙げられる。
【0057】
例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、α−エチルアクリル酸グリシジル、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、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸クロライド、(メタ)アリルクロライド等の化合物を、カルボキシル基や水酸基を有する樹脂に反応させることにより、側鎖にエチレン性二重結合基を有するバインダ樹脂を得ることができる。特に(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートの様な脂環式エポキシ化合物を反応させたものがバインダ樹脂として好ましい。
【0058】
このように、予めカルボン酸基または水酸基を有する樹脂にエチレン性二重結合を導入する場合は、樹脂のカルボキシル基や水酸基の2〜50モル%、好ましくは5〜40モル%にエチレン性二重結合を有する化合物を結合させることが好ましい。
これらのアクリル系樹脂のGPCで測定した重量平均分子量の好ましい範囲は1千〜10万である。重量平均分子量が1千を下回ると均一な塗膜を得るのが難しく、また、10万を超えると現像性が低下する傾向がある。またカルボキシル基の好ましい含有量の範囲は酸価で5〜200である。酸価が5以下であるとアルカリ現像液に不溶となり、また、200を超えると感度が低下することがある。
【0059】
これらのバインダ樹脂は、本発明のカラーフィルタ用組成物の全固形分中、10〜80重量%、好ましくは20〜70重量%の範囲で含有される。
【0060】
(1−4)重合可能な基を有する化合物
本発明のカラーフィルタ用組成物に使用する、重合可能な基を有する化合物としては、何らかの重合可能な基を有する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」と略す。)が好ましい。エチレン性化合物とは、本発明のカラーフィルタ用組成物が活性光線の照射を受けた場合に、光重合開始系(後述)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、本明細書において「低分子化合物」という語は、いわゆる高分子物質に相対する語で、狭義の単量体に加えて二量体、三量体、オリゴマーをも含有する概念を指す。
【0061】
エチレン性化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸、モノヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル、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、芳香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、不飽和カルボン酸と多価カルボン酸および前述の脂肪族ポリヒドロキシ化合物、芳香族ポリヒドロキシ化合物等の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、ポリイソシアネート化合物と(メタ)アクリロイル含有ヒドロキシ化合物とを反応させたウレタン骨格を有するエチレン性化合物等が挙げられる。
【0062】
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としては、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、グリセロールアクリレート等のアクリル酸エステルが挙げられる。また、これらアクリレートのアクリル酸部分を、メタクリル酸部分に代えたメタクリル酸エステル、イタコン酸部分に代えたイタコン酸エステル、クロトン酸部分に代えたクロトン酸エステル、または、マレイン酸部分に代えたマレイン酸エステル等が挙げられる。
【0063】
芳香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としては、ハイドロキノンジアクリレート、ハイドロキノンジメタクリレート、レゾルシンジアクリレート、レゾルシンジメタクリレート、ピロガロールトリアクリレート等が挙げられる。
不飽和カルボン酸と多価カルボン酸およ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、混合物であっても良い。代表例としては、アクリル酸、フタル酸およびエチレングリコールの縮合物、アクリル酸、マレイン酸およびジエチレングリコールの縮合物、メタクリル酸、テレフタル酸およ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、ブタンジオールおよびグリセリンの縮合物等が挙げられる。
【0064】
ポリイソシアネート化合物と(メタ)アクリロイル基含有ヒドロキシ化合物とを反応させたウレタン骨格を有するエチレン性化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート等と、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、3−ヒドロキシ(1,1,1−トリアクリロイルオキシメチル)プロパン、3−ヒドロキシ(1,1,1−トリメタクリロイルオキシメチル)プロパン等の(メタ)アクリロイル基含有ヒドロキシ化合物との反応物が挙げられる。
【0065】
その他、本発明に使用されるエチレン性化合物の例としては、エチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド類;フタル酸ジアリル等のアリルエステル類;ジビニルフタレート等のビニル基含有化合物等も有用である。
これらのエチレン性化合物の配合率は、本発明のカラーフィルタ用組成物の全固形分中10〜80重量%、好ましくは20〜70重量%である。
【0066】
(1−5)重合開始剤
本発明のカラーフィルタ用組成物に使用する重合開始剤としては、前述した重合可能な基を有する化合物の重合反応を引き起こすものであれば、特に制限はない。ただし、本発明のカラーフィルタ用組成物が、前述した重合可能な基を有する化合物としてエチレン性化合物を含む場合には、光を直接吸収するか光増感されて、分解反応また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光重合開始剤が必要である。
【0067】
本発明に使用される光重合開始剤は、通常、重合開始剤に加速剤等の付加剤を併用する系で構成される。重合開始剤としては、例えば、特開昭59−152396号、特開昭61−151197号各公報に記載のチタノセン化合物を含むメタロセン化合物や、特開平10−39503号公報記載のヘキサアリールビイミダゾール誘導体、ハロメチル−s−トリアジン誘導体、N−フェニルグリシン等のN−アリール−α−アミノ酸類、N−アリール−α−アミノ酸塩類、N−アリール−α−アミノ酸エステル類等のラジカル活性剤が挙げられる。加速剤としては、例えば、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル等のN,N−ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、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、2−メルカプトベンゾイミダゾール等の複素環を有するメルカプト化合物または脂肪族多官能メルカプト化合物等が用いられる。光重合開始剤および付加剤は、それぞれ複数の種類を組み合わせてもよい。
【0068】
光重合開始剤の配合率は、本発明のカラーフィルタ用組成物の全固形分中0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%、さらに好ましくは0.7〜10重量%である。配合率が著しく低いと感度低下を起こし、反対に著しく高いと未露光部分の現像液に対する溶解性が低下し、現像不良を誘起させやすい。
【0069】
本発明のカラーフィルタ用組成物中には、必要に応じ、カラーフィルタの感応感度を高める目的で、画像露光光源の波長に応じた増感色素を配合させることができる。
これら増感色素の例としては、特開平4−221958号、同4−219756号各公報に記載のキサンテン色素、特開平3−239703号、同5−289335号各公報に記載の複素環を有するクマリン色素、特開平3−239703号、同5−289335号各公報に記載の3−ケトクマリン化合物、特開平6−19240号公報に記載のピロメテン色素、その他、特開昭47−2528号、同54−155292号、特公昭45−37377号、特開昭48−84183号、同52−112681号、同58−15503号、同60−88005号、同59−56403号、特開平2−69号、特開昭57−168088号、特開平5−107761号、特開平5−210240号、特開平4−288818号各公報に記載のジアルキルアミノベンゼン骨格を有する色素等を挙げることができる。
【0070】
これらの増感色素のうち好ましいのは、アミノ基含有増感色素であり、さらに好ましいのは、アミノ基およびフェニル基を同一分子内に有する化合物である。特に、好ましいのは、例えば、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、2−アミノベンゾフェノン、4−アミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾ[4,5]ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾ[6,7]ベンゾオキサゾール、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)1,3,4−オキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾチアゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンゾチアゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンズイミダゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンズイミダゾール、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)1,3,4−チアジアゾール、(p−ジメチルアミノフェニル)ピリジン、(p−ジエチルアミノフェニル)ピリジン、(p−ジメチルアミノフェニル)キノリン、(p−ジエチルアミノフェニル)キノリン、(p−ジメチルアミノフェニル)ピリミジン、(p−ジエチルアミノフェニル)ピリミジン等のp−ジアルキルアミノフェニル基含有化合物等である。このうち最も好ましいのは、4,4’−ジアルキルアミノベンゾフェノンである。
【0071】
増感色素の配合率は、本発明のカラーフィルタ用組成物の全固形分中0〜20重量%、好ましくは0.2〜15重量%、さらに好ましくは0.5〜10重量%である。
【0072】
(1−6)色剤
本発明のカラーフィルタ用組成物に使用される色剤は、特に限定されるものではなく、通常のカラーフィルタ用組成物に使用できる色剤であれば、顔料や染料等、種々のものを選択することができる。中でも、カラーフィルタの耐熱性や耐光性等の観点から、顔料が好ましい。
顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリン系、ジオキザジン系、インダスロン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系等の有機顔料に加えて、種々の無機顔料も利用可能である。
【0073】
具体的には、例えば下記に示すピグメントナンバーの顔料を用いることができる。なお、以下に挙げる「C.I.ピグメントレッド2」等の用語は、カラーインデックス(C.I.)ナンバーを意味する。
赤色色剤:C.I.ピグメントレッド2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,15,17,18,22,23,31,37,38,41,42,48:1,48:2,48:3,49,50,52,53,54,57,58,60,63,64,68,81,88,90,97,112,114,115,122,123,133,139,144,146,147,149,150,151,166,168,170,171,175,176,177,178,179,180,185,187,188,190,192,194,202,207,208,209,214,215,216,217,220,221,223,224,226,227,228,240,242,243,245,246,247,254
青色色剤:C.I.ピグメントブルー1,15,15:1,15:4,15:6,16,17,19,22,56,60,61,64
緑色色剤:C.I.ピグメントグリーン2,7,8,10,36
黄色色剤:C.I.ピグメントイエロー1,3,4,5,6,12,13,14,16,17,18,20,24,55,65,73,74,81,83,86,87,93,94,95,97,98,100,101,108,109,110,113,116,117,120,123,125,128,129,133,137,138,139,147,148,150,151,153,154,155,156,166,168,169,170,171,172,173,175,180
オレンジ色剤:C.I.ピグメントオレンジ1,2,5,13,15,16,17,18,19,31,34,36,38,40,42,43,51,52,55,59,60,61,62
バイオレット色剤:C.I.ピグメントバイオレット1,2,3,5,19,23,29,30,31,32,33,36,37,38,39,40,43,50
ブラウン色剤:C.I.ピグメントブラウン5,23,25,26,32
黒色色剤:C.I.ピグメントブラック7
勿論、その他の色剤を用いることも可能である。
【0074】
また、無機色剤として、例えば硫酸バリウム、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、酸化クロム、カーボンブラック等を用いることもできる。
【0075】
一方、染料としては、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料等が挙げられる。
アゾ系染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー11,C.I.アシッドオレンジ7,C.I.アシッドレッド37,C.I.アシッドレッド180,C.I.アシッドブルー29,C.I.ダイレクトレッド28,C.I.ダイレクトレッド83,C.I.ダイレクトイエロー12,C.I.ダイレクトオレンジ26,C.I.ダイレクトグリーン28,C.I.ダイレクトグリーン59,C.I.リアクティブイエロー2,C.I.リアクティブレッド17,C.I.リアクティブレッド120,C.I.リアクティブブラック5,C.I.ディスパースオレンジ5,C.I.ディスパースレッド58,C.I.ディスパースブルー165,C.I.ベーシックブルー41,C.I.ベーシックレッド18,C.I.モルダントレッド7,C.I.モルダントイエロー5,C.I.モルダントブラック7等が挙げられる。
【0076】
アントラキノン系染料としては、例えば、C.I.バットブルー4,C.I.アシッドブルー40,C.I.アシッドグリーン25,C.I.リアクティブブルー19,C.I.リアクティブブルー49,C.I.ディスパースレッド60,C.I.ディスパースブルー56,C.I.ディスパースブルー60等が挙げられる。
【0077】
この他、フタロシアニン系染料として、例えば、C.I.パッドブルー5等が、キノンイミン系染料として、例えば、C.I.ベーシックブルー3,C.I.ベーシックブルー9等が、キノリン系染料として、例えば、C.I.ソルベントイエロー33,C.I.アシッドイエロー3,C.I.ディスパースイエロー64等が、ニトロ系染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー1,C.I.アシッドオレンジ3,C.I.ディスパースイエロー42等が挙げられる。
【0078】
尚、これらの色剤は平均粒径1μm以下、好ましくは0.5μm以下、更に好ましくは0.25μm以下に分散処理して使用することが好ましい。
【0079】
(1−7)溶媒
本発明のカラーフィルタ用組成物は、粘度調製や光重合開始剤等の添加剤を溶解させるために、上述の各成分を溶媒に溶解させて用いてもよい。この溶媒は、上述の各成分の選択に応じて、適宜選択することができる。
【0080】
具体的には、例えばジイソプロピルエーテル、ミネラルスピリット、n−ペンタン、アミルエーテル、エチルカプリレート、n−ヘキサン、ジエチルエーテル、イソプレン、エチルイソブチルエーテル、ブチルステアレート、n−オクタン、バルソル#2、アプコ#18ソルベント、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルアセテート、アプコシンナー、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキセン、メチルノニルケトン、プロピルエーテル、ドデカン、ソーカルソルベントNo.1およびNo.2、アミルホルメート、ジヘキシルエーテル、ジイソプロピルケトン、ソルベッソ#150、(n,sec,t−)酢酸ブチル、ヘキセン、シェルTS28 ソルベント、ブチルクロライド、エチルアミルケトン、エチルベンゾエート、アミルクロライド、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルオルソホルメート、メトキシメチルペンタノン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルイソブチレート、ベンゾニトリル、エチルプロピオネート、メチルセロソルブアセテート、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピルアセテート、アミルアセテート、アミルホルメート、ビシクロヘキシル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジペンテン、メトキシメチルペンタノール、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、プロピルプロピオネート、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、カルビトール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコール、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、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、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、3−メトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸、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、ジグライム、エチレングリコールアセテート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、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−t−ブチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチルー3ーメトキシブチルアセテート等が挙げられる。
【0081】
これらの溶媒は、上述の各成分を溶解または分散させることが可能なものであって、沸点が100〜200℃の範囲のものを選択するのが好ましい。中でも、120〜170℃の範囲に沸点を有するものがより好ましい。また、これらの溶媒はそれぞれ単独で用いてもよいが、二種以上を併用して用いてもよい。
【0082】
(1−8)その他の成分
本発明のカラーフィルタ用組成物には、必要に応じてさらに、熱重合防止剤、可塑剤、保存安定剤、表面保護剤、平滑剤、塗布助剤等、各種の添加剤を添加することができる。
【0083】
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、本発明のカラーフィルタ用組成物の全固形分に対し、0〜3重量%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、本発明のカラーフィルタ用組成物の全固形分に対し、10重量%以下の範囲であることが好ましい。
【0084】
また、上述の各成分の他にも、密着向上剤、塗布性向上剤、現像改良剤等を添加剤として適宜添加することができる。
【0085】
【0086】
(1−9)カラーフィルタ用組成物の製造
次に、上述の各成分を用いた、本発明のカラーフィルタ用組成物の製造方法の一例について説明する。
まず、上述した色剤を、同じく各々上述した分散剤、分散助剤、溶剤を用いて分散処理し、インキ状に調整する。分散処理は、ペイントコンディショナー、サンドグラインダー、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザー等を用いて行なう。分散処理によって色剤が微粒子化するため、透過光の透過率向上および塗布特性の向上が達成される。分散処理の過程において、界面活性剤等その他の助剤を適宜加えてもよい。
【0087】
具体的な分散処理の手法として、例えばサンドグラインダーを用いて分散処理する場合、0.1〜数ミリ径のガラスビーズまたはジルコニアビーズを用いるのが好ましい。分散処理時の温度は、通常は0〜100℃、好ましくは室温〜80℃の範囲に設定する。尚、分散処理の時間は、調整したインキの組成(色剤、溶剤、分散剤)やサンドグラインダーの装置サイズ等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、上記分散処理によって得られた着色インキに、バインダ樹脂、重合可能な基を有する化合物、重合開始剤等のその他の成分を混合し、均一な溶液とする。
尚、分散処理や混合の各工程においては、微細なゴミが混入することが多いため、得られた溶液をフィルタ等を用いてろ過処理することが好ましい。
【0088】
(2)カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、透明基板と、透明基板上に設けられた着色画素とをそなえてなる。着色画素は、通常、ブラックマトリクスと赤、緑および青の各画素画像とから構成される。
この本発明のカラーフィルタは、ブラックマトリクスが設けられた透明基板上に、通常は赤、緑、青の三色の画素画像を形成することにより、製造することができる。上述した本発明のカラーフィルタ用組成物は、通常、赤、緑、青の三色の画素画像に用いられるが、ブラックマトリックスに用いることもできる。
【0089】
透明基板の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン等の熱可塑性プラスチック;エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂等の熱硬化性プラスチック;各種ガラス板等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性の点から、ガラス板、熱硬化性プラスチックが好ましい。
【0090】
透明基板には、表面の接着性等の物性を改良するために、あらかじめコロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤やウレタンポリマー等の各種ポリマーの薄膜処理等を行っておいてもよい。
この透明基板上に、通常、金属薄膜やブラックマトリクス用色剤分散液を利用して、ブラックマトリックスを形成する。
【0091】
金属薄膜を利用する場合は、例えば、クロム単層またはクロムと酸化クロムの2層からなる金属薄膜を用いて、ブラックマトリックスを形成する。まず、蒸着やスパッタリング法等を用いて、透明基板上にこれらの金属または金属・金属酸化物の薄膜を形成する。続いてその上に感光性被膜を形成した後、ストライプ、モザイク、トライアングル等の繰り返しパターンを有するフォトマスクを用いて感光性被膜を露光・現像し、さらに該薄膜をエッチング処理して、ブラックマトリックスを形成する。
【0092】
ブラックマトリクス用色剤分散液を利用する場合は、黒色色剤を含有するフォトレジスト組成物を用いて、ブラックマトリックスを形成する。例えば、カーボンブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック等の黒色色剤を単独または複数併せて使用して、もしくは、無機または有機の色剤、染料の中から適宜選択された赤、緑、青色等を混合して調整した黒色色剤を含有するフォトレジスト組成物を使用することができる。色剤分散液を使用する場合、通常は、下記赤、緑、青色の画素画像を形成する方法と同様に、ブラックマトリッスを形成する。
【0093】
ブラックマトリクスを設けた透明基板上に、赤、緑、青のうち1色の着色剤料を含有するカラーフィルタ用組成物を塗布して乾燥した後、カラーフィルタ用組成物の上にフォトマスクを置き、該フォトマスクを介して画像露光、現像を行ない、必要に応じて熱硬化または光硬化により画素画像を形成させる。この操作を、赤、緑、青の3色のカラーフィルタ用組成物について各々行ない、赤、緑、青3色の画素画像を形成する。
【0094】
本発明のカラーフィルタ用組成物の塗布は、スピナー、ワイヤーバー、フローコーター、ダイコーター、ロールコーター、スプレー等の塗布装置により行なうことができる。
塗布後の乾燥は、ホットプレート、IRオーブン、コンベクションオーブン等を用いて行えばよい。乾燥温度は、高温なほど透明基板に対する接着性が向上するが、高すぎると光重合開始系が分解し、熱重合を誘発して現像不良を起こしやすいため、50〜200℃、好ましくは50〜150℃の範囲である。また乾燥時間は、10秒〜10分、好ましくは30秒〜5分間の範囲である。
【0095】
本発明のカラーフィルタ用組成物の乾燥後の膜厚は、通常は0.5〜3μm、好ましくは1〜2μmの範囲である。
なお、本発明のカラーフィルタ用組成物が、バインダ樹脂とエチレン性化合物とを併用しており、且つそのバインダ樹脂が、側鎖にエチレン性二重結合とカルボキシル基を有するアクリル系樹脂である場合には、このカラーフィルタ用組成物は非常に高感度で高解像力となるため、ポリビニルアルコール等の酸素遮断層を設けることなく露光、現像を行なって着色画素を形成することが可能であり、且つその方が好ましい。
【0096】
本発明のカラーフィルタ用組成物に適用し得る露光光源は、特に限定されるものではないが、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、蛍光ランプ等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、半導体レーザー等のレーザー光源等が用いられる。特定の波長のみを使用する場合には光学フィルターを利用することもできる。
【0097】
本発明のカラーフィルタ用組成物に対して、上述の光源にて画像露光を行った後で、アルカリ剤と界面活性剤とを含有する水溶液、または有機溶剤を用いて現像すれば、基板上に画像を形成することができる。前者の水溶液には、更に有機溶剤、緩衝剤、染料または色剤を含有してもよい。
現像処理の方法については、特に制限はないが、通常は10〜50℃、好ましくは15〜45℃の現像温度にて、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法を用いるのが好適である。
【0098】
アルカリ剤としては、例えば珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、第三リン酸ナトリウム、第二リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム等の無機のアルカリ剤、あるいはトリメチルアミン、ジエチルアミン、イソプロピルアミン,n−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、水酸化テトラアルキルアンモニウム等の有機アミン類が挙げられる。これらは単独で使用しても、組み合わせて併用してもよい。
【0099】
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、モノグリセリドアルキルエステル類等のノニオン系界面活性剤;アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキル硫酸塩類、アルキルスルホン酸塩類、スルホコハク酸エステル塩類等のアニオン性界面活性剤;アルキルベタイン類、アミノ酸類等の両性界面活性剤が使用可能である。
【0100】
有機溶剤は、単独で用いられる場合および水溶液と併用される場合ともに、例えばイソプロピルアルコール、ベンジルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、プロピレングリコール、ジアセトンアルコール等が使用可能である。
【0101】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を越えない限りにおいて様々に変形して実施することが可能である。
まず、以下の実施例において用いた物質および略号を下記に示す。なお、下記実施例において「部」は重量部を表す。
【0102】
・バインダ樹脂...P−1
【化1】

Figure 0003868228
【0103】
・重合可能な基を有する化合物...DPHA
【化2】
Figure 0003868228
【0104】
・重合開始剤1...BI
【化3】
Figure 0003868228
【0105】
・重合開始剤2...EABF
【化4】
Figure 0003868228
【0106】
・重合開始剤3...2MBT
【化5】
Figure 0003868228
【0107】
・参考例1
「分散剤溶液の製造」
窒素雰囲気下、トリレンジイソシアネートの三量体(三菱化学(株)製マイテックGP770A、樹脂固形分49重量%、酢酸ブチル溶液、1分子当たりの平均イソシアナート基は4.1個(イソシアナート基含有量は7.8重量%))440gに、触媒としてジブチルチンジオクトエート1.1gを、また溶媒として十分に脱水した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)912gを加えて混合し、70℃にて30分加熱して溶解させた。
【0108】
次いで、攪拌下において、片末端がメトキシ基となっている数平均分子量2000のポリエチレングリコール(日本油脂(株)製ユニオックスM−2000)400gを加え、イソシアナート基含量が理論残存量の1.5重量%になるまで70℃にて2時間反応を行なった。
【0109】
続いて、数平均分子量1000のポリプロピレングリコール(三洋化成(株)製、サンニックスPP−1000)100gを加え、イソシアナート基含量が理論残存量の1.0重量%になるまで、80℃にて2時間反応を行なった。
【0110】
さらに、n−プロパノール(PrOH)9.5gを加え、イソシアナート基含量が理論残存量の0.6重量%になるまで40℃にて1.5時間反応を行なった。
【0111】
最後に、アミノプロピルイミダゾール(API)32.5gを加え、40℃にて1時間反応を行ない、残存する全てのイソシアナート基を反応させた。
【0112】
以上の工程から、無色の高分子分散剤溶液である、固形分濃度40重量%のポリイソシアネートポリ付加物含有溶液を得た。この分散剤溶液の粘度は1730mPa・sec、この分散剤溶液に含有されるポリイソシアネートポリ付加物のポリスチレン換算数平均分子量は7800であった。
【0113】
・実施例1
「顔料分散体の製造」
色剤として緑色顔料C.I.ピグメントグリーン36(ブロモ化銅フタロシアニン)10.0gを、分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッド0.5gを用い、これらを参考例1にて製造した無色高分子分散剤溶液10.0gおよび溶媒であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート37.5gと混合し、該混合物を0.5mm径ジルコニアビーズ180.0gの入ったペイントシェーカーに入れ、10時間分散を行なって緑色顔料分散体を製造した。得られた緑色顔料分散体の粘度は120m・Pa・secであった。
同様に、色剤として黄色顔料C.I.ピグメントイエロー138(キノフタロンイエロー)、分散助剤としてアビシア製S22000を用い、他は上述の緑色顔料分散体と同様の条件で分散を行なって、黄色顔料分散体(色剤分散液)を製造した。得られた黄色顔料分散体の粘度は79m・Pa・secであった。
【0114】
「レジスト組成物の製造」
得られた上述の緑色顔料分散液3.71gおよび黄色顔料分散液2.78gに、バインダ樹脂溶液(固形分40.0%)3.70gと、重合可能な基を有する化合物としてエチレン性化合物であるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)1.48gを、重合開始剤として光重合開始剤である4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(EABF)0.0582g、2−(2’−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体(BI)0.0832g、2−メルカプトベンゾチアゾール(2MBT)0.0166gを、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37.5gを加えて混合し、固形分濃度25%のレジスト組成物(カラーフィルタ用組成物)を調製した。
【0115】
「カラーフィルタの製造」
調製された緑色顔料および黄色顔料を含有するレジスト組成物を、ガラス基板に乾燥膜厚が1.4μmになるようにスピンコーターにより塗布し、乾燥温度70℃で3分間乾燥させた。次に、幅100μmで高さ300μmの画素を繰り返すフォトマスクを用いて、3Kw超高圧水銀灯により適性露光量(100mj/cm2)で露光した後、0.01重量%の水酸化カリウムと0.05%のノニオン性界面活性剤(花王製エマルゲンA−60)を含有する水溶液よりなる現像液を用い、23℃、シャワー現像し、純水にて現像を停止させ、続いて水洗スプレーにてリンスし、緑色画素を形成させた。その後、該試料を200℃で10分間熱処理を行い熱硬化させた。得られた画素はマスクパターンを再現し、シャープなエッジ形状を有し、現像時の線幅変化もなく、現像液による表面粗れも観察されなかった。
【0116】
「色特性測定」
色特性測定用として、上述のレジスト組成物を用いたベタ塗布膜を、マスク露光を除いた以外は上述の画像形成条件と同一の条件で作成した。得られたレジストベタ塗布膜を日立製作所製分光光度計U−3500を用いてガラスレファレンスにて透過率を測定し、同時にC光源での色彩計算を行なった。測定された色度はx=0.31、y=0.52で、明るさの指標となるY値は72であった。
【0117】
・比較例1
実施例1において、緑色顔料分散体を製造する際に分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッド0.5gを使用せず、また、参考例1で製造した分散剤溶液の代わりにビックケミー社製分散剤BYK161を使用した以外は、実施例1と同様の条件で分散処理を行なった。分散開始から2時間経過時に分散体溶液が流動しなくなり、分散は不可能であった。
【0118】
・比較例2
実施例1において、緑色顔料分散体を製造する際に分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッド0.5gの代わりにアビシア社製顔料分散助剤S5000(スルホン酸を有する銅フタロシアニンのアルキルアミド:青色系顔料誘導体)0.5gを使用した以外は、実施例1と同様の条件で分散処理を行った。分散液の粘度は92m・Pa・secであった。続いて、実施例1と同一の色度になるようコンピュータカラーマッチング(CCM)を行なって緑色顔料分散体と黄色顔料分散体との比率を求め、他の物質は同一比率になるように配合してレジスト組成物を製造し、色特性を測定した。明るさの指標のY値は68であった。
【0119】
・実施例2
実施例1において、緑色顔料分散体を製造する際に分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッドの代わりにアントラキノン−2,6−ジスルフォニックアシッドを使用した以外は、実施例1と同様の条件で分散処理を行なった。得られた緑色顔料分散体の粘度は230m・Pa・sec、ガラス基板に塗布した時のY値は69であった。
【0120】
・実施例3
実施例1において、緑色顔料分散体を製造する際に分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッドの代わりに4−[(9,10−ジオキソ−2−アンスリル)カルボニルアミノ]ベンゼンスルフォニックアシッドを使用した以外は、実施例1と同様の条件で分散処理を行なった。得られた緑色顔料分散体の粘度は38m・Pa・sec、ガラス基板に塗布した時のY値は73であった。
【0121】
・実施例4
実施例1において、緑色顔料分散体を製造する際に分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッドの代わりに(9,10−ジオキソ(2−アンスリル)―4―[4−(ジプロピルアミノ)フェニルカルボキシアミドを使用した以外は、実施例1と同様の条件で分散処理を行なった。得られた緑色顔料分散体の粘度は93m・Pa・sec、ガラス基板に塗布した時のY値は75であった。
【0122】
・実施例5
実施例1において顔料分散体を製造する際に、緑色顔料C.I.ピグメントグリーン36(ブロモ化銅フタロシアニン)の代わりに青色顔料C.I.ピグメントブルー15:6を、分散助剤として8−ヒドロキシ−1,3,6−ピレントリスルフォニックアシッドの代わりに4−[(9,10−ジオキソ−2−アンスリル)カルボニルアミノ]ベンゼンスルフォニックアシッドを、分散剤として参考例1で製造した分散剤溶液の代わりにビクケミー社製高分子分散剤BYK182用いた以外は、実施例1と同様の条件によって、緑色顔料分散体ではなく青色顔料分散液を製造した。得られた青色顔料分散体の粘度は28m・Pa・secであった。
【0123】
得られた青色顔料分散体に対して、実施例1と同様に、バインダ樹脂溶液、エチレン性化合物であるDPHA、光重合開始剤であるEABF、BI、2MBT、溶媒である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加えて混合し、固形分濃度を25%のレジスト組成物を調製した。
実施例1と同様に、ガラス基板に乾燥膜厚が1.4μmになるように塗布し、乾燥、マスク露光し、現像したところ、得られた画素はマスクパターンを正確に再現するとともに、シャープなエッジ形状を有しており、現像時の線幅変化もなく、現像液による表面粗れも観察されなかった。また、色特性は、(x,y)=(0.14,0.15)の色度でY値は19.4であった。
【0124】
・比較例3
実施例5において、青色顔料分散体を製造する際に分散助剤として4−[(9,10−ジオキソ−2−アンスリル)カルボニルアミノ]ベンゼンスルフォニックアシッドの代わりにアビシア社製顔料誘導体分散助剤S5000を用い実施例1と同様に行なった。明るさの指標であるY値は18.2であった。
【0125】
【発明の効果】
本発明のカラーフィルタ用組成物およびこれを用いたカラーフィルタによれば、酸性基、塩基性基および4級アンモニウム塩基のうち少なくともいずれか一つを有する無色の高分子化合物を分散剤として用い、酸性基あるいは塩基性基を有する、無色の多環芳香族化合物および多環複素環化合物のうち少なくとも一方を分散助剤として用い、エチレン性二重結合を分子中に複数有する分子量300以上の無色の化合物を重合可能な基を有する化合物として用いることにより、色剤の色相をカラーフィルタ用組成物に忠実に反映させることができ、その結果、明度が高く色再現範囲が広いとともに、色再現性にも優れたカラーフィルタが実現される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter used in combination with a liquid crystal display device or a solid-state imaging device, and more particularly to a composition used for manufacturing a color filter by a colorant dispersion method and a color filter manufactured by a colorant dispersion method.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices are widely used in personal computers, word processors, and the like, but conversion from monochrome display to color display is progressing with advanced information. In recent years, color display has become widespread, and it is not only used for the display of a notebook personal computer, which is the main application of the past, but is also rapidly used for a monitor and a television.
[0003]
Color display by a liquid crystal display device uses a light filter that applies the electrochemical effect of liquid crystal to modulate the light from the light source according to the display information and a color filter having wavelength selective transparency in the visible light wavelength region. This is realized by dispersing the visible light wavelength region component of the modulated light and visually recognizing it.
[0004]
As a configuration of the color liquid crystal display device, there are many transmissive types in which the light source is placed on the back surface of the liquid crystal optical shutter, but a reflective type in which the light source is placed in front of the liquid crystal optical shutter is also possible. In the case of the additive color mixing method, the color filter is arranged on a plane so that red (R), green (G), and blue (B) form one picture element with three pixels, and in the case of the subtractive color mixing method. Are arranged by overlapping cyan (C), yellow (Y), and magenta (M). In either method, the light from the light source is modulated by the liquid crystal light shutter according to the display information, the unnecessary wavelength region is attenuated by the color filter, and the spectrum corresponding to the color and brightness of the display information is synthesized. It is common in that it does.
[0005]
Color filters used in liquid crystal display devices are also used in solid-state imaging devices and the like, and can be used for methods such as dyeing, printing, electrodeposition, ink-jet, and colorant dispersion. It is manufactured by forming fine pixels such as red, green, and blue on a transparent substrate such as a molecule.
[0006]
Among these conventional color filter manufacturing methods, in the dyeing method, an image is formed using a photosensitive resin in which dichromate is mixed as a photosensitizer in gelatin or polyvinyl alcohol, and then this is dyed, Manufacture color filters. Although the dyeing method is excellent in terms of color reproducibility, there is a problem that the dyeing process is indispensable because multiple colors are formed on the same substrate, and the process becomes complicated. Moreover, since the dye is used, it is inferior in light resistance. Furthermore, since the use of dichromate is essential, it is not desirable from the viewpoint of pollution prevention.
[0007]
In the printing method, a color filter is manufactured by transferring a thermosetting or photocurable ink to a glass substrate using a method such as screen printing or flexographic printing. Although this method does not require image formation and dyeing, the process is simple, but a high-definition image cannot be obtained, and there is a problem with the smoothness of the ink.
[0008]
In the electrodeposition method, a color filter is manufactured by immersing a glass substrate provided with an electrode in a bath containing a colorant or a dye and performing electrophoresis. Although this method is excellent in smoothness, it is difficult to form a complicated pattern because it is necessary to form electrodes on a glass substrate in advance.
[0009]
On the other hand, in the manufacture of color filters for liquid crystal display devices in recent years, a colorant dispersion method has become widespread. In this method, a composition in which a colorant is dispersed in a photosensitive resin is applied onto a transparent substrate such as glass to form a coating film, which is exposed to radiation through a photomask, and unexposed portions In the case of an additive color mixing method, a series of operations of forming a pattern by removing the development process and further fixing and stabilizing the pattern by firing is repeated three times for red, green, and blue. The filter is manufactured. This method has become mainstream in the production of color filters in recent years because of its high productivity, excellent fine workability, and high durability against heat and light.
[Problems to be solved by the invention]
[0010]
By the way, when manufacturing a color filter by a colorant dispersion method, as described above, a composition (photoresist composition) in which a colorant is dispersed in a photosensitive resin is used. In the case of an additive color mixing method, this is a negative photoresist that usually contains yellow, violet colorants for complementary colors in addition to the three primary colors such as red, green, and blue.
[0011]
In such a photoresist composition, a dispersant and a dispersion aid are used in order to disperse and mix the organic colorant. Examples of the dispersant include a polyurethane polymer dispersant, an acrylic polymer dispersant having an alkylamino group or an imidazole group, and a polyethyleneimine dispersant described in JP-A No. 11-1515. Are known. Further, as the dispersion aid, compounds having the same or similar structure as the colorant to be used described in Japanese Patent No. 2891418 and JP-A-5-60127 can be substituted with an acidic group or a basic group. Colorant derivatives into which is introduced are known.
[0012]
Here, the dispersion aid serves to assist the dispersion of the colorant by the dispersant. The colorant derivative described in the above publication has a structure in which acidic and / or basic substituents are introduced into a colorant matrix having affinity for the colorant.
[0013]
However, since this colorant derivative introduces a substituent into the mother skeleton of the colorant, the molecular structure and crystal structure change from that of the mother colorant. As a result, the color unique to the colorant derivative is different from that of the mother colorant. Will come out. When such a colorant derivative is used as a colorant dispersant or dispersion aid, the dispersibility and mixing of the organic colorant into the photoresist is improved. However, as in the case of mixing different colorants, The hue of the composition changes. As a result, the transmitted light spectrum of the color filter is changed, the color reproducibility of the color filter is lowered, and the consistency with the backlight emission spectrum is deteriorated, so that the brightness of the color filter is lowered. There is.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, the present invention provides a composition for a color filter that can be used as a photoresist composition to produce a color filter having high brightness, a wide color reproduction range, and excellent color reproducibility, An object is to provide a color filter using the same.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have A colorless polymer compound having at least one of an acidic group, a basic group and a quaternary ammonium base is used as a dispersant, and a colorless polymer compound having an acidic group or a basic group is used. Of polycyclic aromatic compounds and polycyclic heterocyclic compounds At least one As a dispersion aid A colorless compound having a molecular weight of 300 or more having a plurality of ethylenic double bonds in the molecule is used as a compound having a polymerizable group. As a result, the inventors have found that the above object can be achieved, and have reached the present invention.
[0016]
That is, the gist of the present invention is a composition containing a colorant, a dispersant, a dispersion aid, a compound having a polymerizable group, and a polymerization initiator, The dispersant is a colorless polymer compound having at least one of an acidic group, a basic group, and a quaternary ammonium base, Dispersing aid Having an acidic or basic group, At least one of a colorless polycyclic aromatic compound and a polycyclic heterocyclic compound Yes, The compound having a polymerizable group is a colorless compound having a molecular weight of 300 or more and having a plurality of ethylenic double bonds in the molecule.
[0017]
Another aspect of the present invention is characterized by comprising a transparent substrate and a colored pixel provided on the transparent substrate, and the colored pixel contains the color filter composition described above. Lies in color filters.
In the present invention, “colorless” usually means that the light transmittance is 90% or more for all wavelengths in the visible light wavelength region of 380 to 780 nm.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the following description, for example, the description “(meth) acrylic acid” means “acrylic acid or methacrylic acid”. The same applies to “(meth) acrylate”, “(meth) acryloyl group” and the like.
The term “(co) polymer” is used to include both a single polymer and a copolymer.
[0019]
(1) Color filter composition
The composition for a color filter of the present invention contains a colorant, a dispersant, a dispersion aid, a compound having a polymerizable group, and a polymerization initiator. It is characterized by using at least one of a ring aromatic compound and a polycyclic heterocyclic compound. Furthermore, it is preferable to contain other components such as a binder resin and a solvent as needed.
Hereinafter, each component contained in the composition for color filters of this invention is explained in full detail.
[0020]
(1-1) Dispersing aid
As described above, the colorant derivative generally used as a dispersion aid is obtained by introducing an acidic group and a basic group into the colorant or a derivative thereof, and has a colorant mother skeleton as a structure having an affinity for the colorant. Acidic and / or basic substituents are combined in the same structure as a structure having an affinity for a photoresist (in particular, a binder resin in a photoresist component).
[0021]
On the other hand, the dispersion aid used in the composition for a color filter of the present invention has a colorless polycyclic aromatic structure and / or polycyclic heterocyclic structure as a structure having an affinity for the organic colorant. Here, “colorless” specifically means that, as described above, the light transmittance is usually 90% or more for all wavelengths in the 380 to 780 nm region which is the visible light wavelength region. Further, as a structure having an affinity for the binder resin, it is preferable that an acidic and / or basic substituent or the like is introduced into the above-described polycyclic aromatic structure and / or polycyclic heterocyclic structure.
[0022]
Such a compound, like the above-described colorant derivative, has a high affinity for both the colorant and the binder resin, and thus has a function of assisting the dispersion of the colorant by the dispersant. Furthermore, since it is colorless unlike the above-mentioned colorant derivatives, it does not affect the hue of the color filter composition. Therefore, the color filter composition of the present invention, when used as a photoresist composition, can suppress a decrease in transmittance due to a change in hue of the color filter and a wavelength mismatch with the backlight associated therewith. As a result, it is possible to manufacture a color filter with high brightness and a wide color reproduction range.
[0023]
As the colorless polycyclic aromatic structure and / or polycyclic heterocyclic structure possessed by the dispersion aid of the present invention, a colorless compound having two or more aromatic structures and / or heterocyclic structures in the molecule is used. preferable. These aromatic structures and / or heterocyclic structures are usually bonded in conjugated and / or non-conjugated systems. The number of aromatic structures and / or heterocyclic structures to be bonded is usually 2 to 20, preferably 2 to 10.
[0024]
Here, as the aromatic structure and / or the heterocyclic structure, if the conjugated system is too long, the absorption wavelength region may be lengthened and may have absorption in the visible region. preferable. In addition, when these structures are bonded in a conjugated system, if the conjugated system is too long, the absorption wavelength region may be lengthened and may have absorption in the visible region. Or there is a limit to the number of heterocyclic structures.
The molecular weight of the dispersion aid of the present invention is usually 100 to 1000, preferably 100 to 500.
[0025]
Examples of the aromatic skeleton include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, coronene, azulene, biphenyl, terphenyl, and the like. Examples of the heterocyclic skeleton include furan, thiophene, pyrrole, oxazole, thiazole, imidazole, pyrazole, triazole, tetrazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyran, and dithiazine.
[0026]
These aromatic skeletons and heterocyclic skeletons include hydrogen atom, hydroxyl group, nitro group, amino group, alkylamino group, cyano group, alkyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl group, aryloxy group, arylthio group. , Aralkyl group, alkenyl group, alkenyloxy group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, alkylaminocarbonyl group, alkoxyalkyl group, fluoroalkyl group, fluoroalkoxy group, fluoroalkylthio group, carboxyl group, formyl group Substituents such as sulfonic acid groups, alkylsulfonyl groups, alkylaminosulfonyl groups, alkylaminosulfonic acid groups, chlorosulfone groups, carbamide groups, sulfonamido groups, aliphatic heterocyclic groups, aromatic heterocyclic groups have been introduced. May be
[0027]
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, and a sec-butyl group. These linear or branched alkyl groups are used. In addition, a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as a cyclopropyl group and a cyclobutyl group, is also used.
[0028]
Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group, and a sec-butoxy group. Four linear or branched alkoxy groups are used. In addition, a cyclic alkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as a cyclopropyloxy group and a cyclobutyloxy group, is also used.
[0029]
Examples of the alkylthio group include a methylthio group, an ethylthio group, an n-propylthio group, an isopropylthio group, an n-butylthio group, a tert-butylthio group, a sec-butylthio group, and the like. Four linear or branched alkylthio groups are used. In addition, a cyclic alkylthio group having 3 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as a cyclopropylthio group and a cyclobutylthio group, is also used.
[0030]
As the alkylamino group, for example, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a methylamino group, an ethylamino group, a dimethylamino group, or a diethylamino group is used.
[0031]
As the aryl group, for example, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms such as a phenyl group or a naphthyl group is used.
As the aryloxy group, for example, an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms such as a phenyloxy group or a naphthyloxy group is used.
As the arylthio group, for example, an arylthio group having 6 to 10 carbon atoms such as a phenylthio group or a naphthylthio group is used.
[0032]
As the aralkyl group, for example, an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms such as a phenylmethyl group and a phenylethyl group is used.
As the alkenyl group, for example, a linear or branched alkenyl group having 2 to 11 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, such as a vinyl group, a propenyl group, a butenyl group, or a pentenyl group is used. In addition, cyclic alkenyl groups having 3 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as cyclopentenyl group and cyclohexenyl are also used.
[0033]
As the alkenyloxy group, for example, a linear or branched alkenyloxy group having 3 to 11 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, such as a propenyloxy group, a butenyloxy group, or a pentenyloxy group is used.
As the alkylcarbonyl group, for example, a linear or branched alkylcarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, such as an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, and an isobutyryl group is used.
[0034]
Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, sec-butoxycarbonyl group, etc. 11, A linear or branched alkoxycarbonyl group having 2 to 5 carbon atoms is preferably used.
[0035]
Examples of the alkylcarbonyloxy group include a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an isopropylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, a tert-butylcarbonyloxy group, and a sec-butylcarbonyloxy group. A linear or branched alkylcarbonyloxy group having 2 to 11 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, is used.
[0036]
Examples of the alkylaminocarbonyl group include alkylaminocarbonyl groups having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms such as methylaminocarbonyl group, ethylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, and diethylaminocarbonyl group. .
As the alkoxyalkyl group, for example, a linear or branched alkoxyalkyl group having 2 to 11 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, such as a methoxymethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxymethyl group, or an ethoxyethyl group is used. .
[0037]
Examples of the fluoroalkyl group include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoro-n-propyl group, a heptafluoroisopropyl group, a perfluoro-n-butyl group, a perfluoro-tert-butyl group, and a perfluoro-sec. A linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a butyl group, is used.
[0038]
Examples of the fluoroalkoxy group include trifluoromethoxy group, pentafluoroethoxy group, heptafluoro-n-propoxy group, heptafluoroisopropoxy group, perfluoro-n-butoxy group, perfluoro-tert-butoxy group, perfluoro- A linear or branched fluoroalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a sec-butoxy group is used.
[0039]
Examples of the fluoroalkylthio group include trifluoromethylthio group, pentafluoroethylthio group, heptafluoro-n-propylthio group, heptafluoroisopropylthio group, perfluoro-n-butylthio group, perfluoro-tert-butylthio group, perfluoro A linear or branched fluoroalkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a -sec-butylthio group, is used.
[0040]
Examples of the alkylsulfonyl group include 1 to 10 carbon atoms such as a methylsulfonyl group, an ethylsulfonyl group, an n-propylsulfonyl group, an isopropylsulfonyl group, an n-butylsulfonyl group, a tert-butylsulfonyl group, and a sec-butylsulfonyl group. A linear or branched alkylsulfonyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferably used.
[0041]
As the alkylaminosulfonyl group, for example, an alkylaminosulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a methylaminosulfonyl group, an ethylaminosulfonyl group, a dimethylaminosulfonyl group, or a diethylaminosulfonyl group is used. .
Examples of the alkylaminosulfonate group include alkylamino groups having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms such as methylaminosulfonate group, ethylaminosulfonate group, dimethylaminosulfonate group, and diethylaminosulfonate group. Sulfonic acid groups are used.
[0042]
Examples of the aliphatic heterocyclic group include aliphatic heterocyclic groups such as morpholine ring and piperidine ring.
Examples of the aromatic heterocyclic group include pyrrole ring, furan ring, thiol ring, pyridine ring, oxazole ring, thiazole ring, imidazole ring, triazole ring, thiadiazole ring, triazine ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, and benzimidazole ring. An aromatic heterocyclic group such as
These substituents may further have the substituents listed above.
[0043]
The plurality of mother skeletons can be bonded to each other by a single bond, condensed or cyclized, or bonded by a conjugated system and / or a non-conjugated system by a divalent or higher valent organic group. Examples of the divalent or higher valent organic group used as the linking group include an alkyl group, a fluoroalkyl group, a cycloalkyl group, a fluorocycloalkyl group, an alkene group, an alkyne group, an aryl group, an ester group, an amide group, an imide group, Examples thereof include diazo groups, azomethine groups, and organic groups formed by combinations of these groups. In addition, these bonding groups may be further substituted with the substituents exemplified as the substituents of the mother skeleton.
[0044]
(1-2) Dispersant
The dispersant used in the color filter composition of the present invention is not particularly limited, and a colorless polymer compound having at least one of an acidic group, a basic group and a quaternary ammonium base is used. It is preferable.
[0045]
The main chain structure of the polymer compound includes, as addition polymerization polymers, vinyl polymers such as polystyrene, polymethacrylic acid ester, polyacrylic acid ester, polyvinyl polyalkylate, polyacrylamide, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, and polyvinyl alcohol. Polyethylene polymers such as polyethylene, polypropylene and polyisobutylene, diene polymers such as polybutadiene and polyisoprene, polyethyleneimine, etc., and condensation polymers such as polyester, polyamide, polyether, polyurethane resin, epoxy resin, melamine resin Etc. are used respectively.
[0046]
The various polymers described above can be copolymerized with various monomers in order to develop the desired performance. Taking a vinyl polymer as an example, examples of monomers to be copolymerized include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) ) Acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid esters such as tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, styrene and its derivatives, (anhydrous) maleic acid, itaconic acid, citraconic acid and other dicarboxylic acids, α-methyls Various monomers such as len, vinyl acetate, N-vinylpyrrolidone, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, and other macromonomers such as polymethyl methacrylate macromonomer, polystyrene macromonomer, poly-2-hydroxyethyl methacrylate macromonomer It is done. In addition, you may use multiple types of these various copolymerization monomers together.
[0047]
The structure of the polymer compound formed by polymerization may be any of a random polymer, a block polymer, and a graft polymer.
[0048]
Examples of condensation polymers include urethane resin structures: tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and cyclized trimerized oligomers of these isocyanate groups, ethylene glycol, propylene glycol, tetramethylene glycol, hexanediol, decane Diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polycaprolactone, etc. and copolymers of both ends of these copolymers, and methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, decanol, methoxy polyethylene glycol, ethoxy polyethylene glycol, Pieces of methoxy polypropylene glycol, ethoxy polypropylene glycol, etc. Polymer end hydroxy compounds.
[0049]
It is preferable that at least one of an acidic group, a basic group, and a quaternary ammonium group is bonded as a substituent to the above-described polymer compound. Examples of the acidic group include a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group. Examples of basic groups include amino groups, alkylamino groups, imidazole groups, oxazole groups, pyridine groups, and morpholino groups. Examples of the alkyl group corresponding to the alkyl portion of the alkylamino group include 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Preferably, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms can be used. In addition, a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as a cyclopropyl group and a cyclobutyl group, can also be used. As the quaternary ammonium group, for example, a functional group obtained by quaternizing the alkylamino group with an alkyl halide is used. In this alkyl halide, as halogen, for example, fluorine, chlorine, bromine, iodine, and as alkyl, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, etc., having 1 to 10 carbon atoms, Preferably, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms can be used.
[0050]
(1-3) Binder resin
The composition for a color filter of the present invention may contain a binder resin as an optional component. As this binder resin, a dedicated compound may be prepared, or a compound having a function of a compound having a polymerizable group described later may be selected. In the former case, considering the formability and performance of the target image, the manufacturing method to be adopted, etc., a suitable one is appropriately selected. On the other hand, in the latter case, since the purpose is to modify the color filter composition and improve the physical properties after photocuring, the binder is selected according to the purpose of improving compatibility, film-forming property, developability, adhesiveness, etc. The resin will be selected as appropriate.
[0051]
Examples of commonly used binder resins include (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylamide, maleic acid, (meth) acrylonitrile, styrene, vinyl acetate, vinylidene chloride, maleimide, etc. Examples of the polymer include polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyamide, polyurethane, polyester, polyether, polyethylene terephthalate, acetyl cellulose, novolac resin, resol resin, polyvinyl phenol, and polyvinyl butyral.
[0052]
Among these binder resins, those having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group in the side chain or main chain are preferred. If a resin having these functional groups is used, development with an alkaline solution becomes possible. Among them, a resin having a carboxyl group that is highly alkaline developable, for example, an acrylic acid (co) polymer, a styrene / maleic anhydride resin, an acid anhydride-modified resin of novolac epoxy acrylate, and the like.
[0053]
Particularly preferred is a (co) polymer (hereinafter referred to as an acrylic resin) containing (meth) acrylic acid or a (meth) acrylic acid ester having a carboxyl group. This resin is excellent in developability and transparency, and since various copolymers can be obtained by selecting various monomers, it is easy to control performance and production method.
[0054]
Examples of the acrylic resin include (meth) acrylic acid and / or succinic acid (2- (meth) acryloyloxyethyl) ester, adipic acid (2-acryloyloxyethyl) ester, phthalic acid (2- ( (Meth) acryloyloxyethyl) ester, hexahydrophthalic acid (2- (meth) acryloyloxyethyl) ester, maleic acid (2- (meth) acryloyloxyethyl) ester, succinic acid (2- (meth) acrylic) Leuoxypropyl) ester, adipic acid (2- (meth) acryloyloxypropyl) ester, hexahydrophthalic acid (2- (meth) acryloyloxypropyl) ester, phthalic acid (2- (meth) acryloyloxypropyl) ) Esters, maleic acid (2- (meth) acryloyloxypropyl) esters, amber (2- (meth) acryloyloxybutyl) ester, adipic acid (2- (meth) acryloyloxybutyl) ester, hexahydrophthalic acid (2- (meth) acryloyloxybutyl) ester, phthalic acid (2- (Meth) acryloyloxybutyl) ester, maleic acid (2- (meth) acryloyloxybutyl) ester, hydroxyalkyl (meth) acrylate, (anhydrous) succinic acid, (anhydrous) phthalic acid, (anhydrous) A compound to which an acid (anhydride) such as maleic acid is added is an essential component, and if necessary, styrene monomers such as styrene, α-methyl-styrene, vinyltoluene; cinnamic acid, maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride Unsaturated carboxylic acids such as acid and itaconic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, Lopyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, hydroxyphenyl (meth ) Esters of (meth) acrylic acid such as acrylate and methoxyphenyl (meth) acrylate; lactones such as ε-caprolactone, β-propiolactone, γ-butyrolactone and δ-valerolactone added to (meth) acrylic acid Acrylonitrile; (meth) acrylamide, N-methylolacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-methacryloylmorpholine, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate Examples include acrylamides such as N, N-dimethylaminoethylacrylamide; resins obtained by copolymerizing various monomers such as vinyl acetate, vinyl versatate, vinyl propionate, vinyl cinnamate, and vinyl pivalate. .
[0055]
In addition, styrene, α-methylstyrene, benzyl (meth) acrylate, hydroxyphenyl (meth) acrylate, methoxyphenyl (meth) acrylate, hydroxyphenyl (meth) acrylamide, hydroxyphenyl (meth) for the purpose of increasing the strength of the coating film. A monomer having a phenyl group such as acrylic sulfoamide is 10 to 98 mol%, preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, and (meth) acrylic acid or succinic acid (2- (meta ) Acryloyloxyethyl) ester, adipic acid (2-acryloyloxyethyl) ester, phthalic acid (2- (meth) acryloyloxyethyl) ester, hexahydrophthalic acid (2- (meth) acryloyloxyethyl) Esters, maleic acid (2- (meth) acryloyloxy 2) to 90 mol%, preferably 20 to 80 mol%, more preferably a compound having at least one polymerizable group selected from the group consisting of (meth) acrylic acid esters having a carboxyl group such as ethyl) ester An acrylic resin copolymerized at a ratio of 30 to 70 mol% is also preferably used.
[0056]
These resins preferably have an ethylenic double bond in the side chain. By using a binder resin having a double bond in the side chain, the photocurability of the composition for a color filter according to the present invention is increased, so that the resolution and adhesion can be further improved.
As a means for introducing an ethylenic double bond into the binder resin, for example, the method described in JP-B-50-34443, JP-B-50-34444, etc., that is, a glycidyl group or Examples thereof include a method of reacting a compound having both an epoxycyclohexyl group and a (meth) acryloyl group, and a method of reacting an acrylic acid chloride with a hydroxyl group of the resin.
[0057]
For example, glycidyl (meth) acrylate, allyl glycidyl ether, glycidyl α-ethyl acrylate, crotonyl glycidyl ether, (iso) crotonic acid glycidyl ether, (3,4-epoxycyclohexyl) methyl (meth) acrylate, (meth) By reacting a compound such as acrylic acid chloride and (meth) allyl chloride with a resin having a carboxyl group or a hydroxyl group, a binder resin having an ethylenic double bond group in the side chain can be obtained. In particular, a resin obtained by reacting an alicyclic epoxy compound such as (3,4-epoxycyclohexyl) methyl (meth) acrylate is preferable as the binder resin.
[0058]
Thus, when an ethylenic double bond is introduced into a resin having a carboxylic acid group or a hydroxyl group in advance, the ethylenic double bond is added to 2 to 50 mol%, preferably 5 to 40 mol% of the carboxyl group or hydroxyl group of the resin. It is preferable to bind a compound having a bond.
The preferable range of the weight average molecular weight measured by GPC of these acrylic resins is 1,000 to 100,000. When the weight average molecular weight is less than 1,000, it is difficult to obtain a uniform coating film, and when it exceeds 100,000, the developability tends to decrease. Moreover, the range of preferable content of a carboxyl group is 5-200 in an acid value. When the acid value is 5 or less, it becomes insoluble in an alkaline developer, and when it exceeds 200, the sensitivity may be lowered.
[0059]
These binder resins are contained in the range of 10 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight, based on the total solid content of the color filter composition of the present invention.
[0060]
(1-4) Compound having a polymerizable group
The compound having a polymerizable group used in the color filter composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a low molecular compound having any polymerizable group, but has at least one ethylenic double bond. The addition-polymerizable compound (hereinafter abbreviated as “ethylenic compound”) is preferred. The ethylenic compound has an ethylenic double bond that undergoes addition polymerization and cures by the action of a photopolymerization initiation system (described later) when the color filter composition of the present invention is irradiated with actinic rays. A compound. In the present specification, the term “low molecular weight compound” is a term corresponding to a so-called high molecular substance, and refers to a concept including dimers, trimers and oligomers in addition to monomers in a narrow sense.
[0061]
Examples of the ethylenic compound include an unsaturated carboxylic acid, an ester of a monohydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, an aromatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, Esters obtained by esterification reaction with unsaturated carboxylic acid and polyhydric carboxylic acid and polyhydric hydroxy compounds such as aliphatic polyhydroxy compounds and aromatic polyhydroxy compounds, polyisocyanate compounds and (meth) acryloyl Examples thereof include an ethylenic compound having a urethane skeleton obtained by reacting the containing hydroxy compound.
[0062]
Esters of aliphatic polyhydroxy compounds and unsaturated carboxylic acids include ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, trimethylol propane triacrylate, trimethylol ethane triacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, penta Acrylic esters such as erythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, glycerol acrylate and the like can be mentioned. In addition, the acrylic acid part of these acrylates is a methacrylic acid ester substituted for a methacrylic acid part, an itaconic acid ester substituted for an itaconic acid part, a crotonic acid ester substituted for a crotonic acid part, or a maleic acid substituted for a maleic acid part Examples include esters.
[0063]
Examples of the ester of an aromatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid include hydroquinone diacrylate, hydroquinone dimethacrylate, resorcin diacrylate, resorcin dimethacrylate, pyrogallol triacrylate, and the like.
The ester obtained by the esterification reaction of an unsaturated carboxylic acid with a polyvalent carboxylic acid and a polyvalent hydroxy compound is not necessarily a single substance but may be a mixture. Typical examples are condensates of acrylic acid, phthalic acid and ethylene glycol, condensates of acrylic acid, maleic acid and diethylene glycol, condensates of methacrylic acid, terephthalic acid and pentaerythritol, acrylic acid, adipic acid, butanediol and glycerin. And the like.
[0064]
Examples of the ethylenic compound having a urethane skeleton obtained by reacting a polyisocyanate compound with a (meth) acryloyl group-containing hydroxy compound include aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate; alicyclic rings such as cyclohexane diisocyanate and isophorone diisocyanate. Formula diisocyanate; aromatic diisocyanate such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxy (1,1,1-triacryloyloxymethyl) propane, 3-hydroxy ( Reaction products with (meth) acryloyl group-containing hydroxy compounds such as 1,1,1-trimethacryloyloxymethyl) propane And the like.
[0065]
In addition, as examples of the ethylenic compound used in the present invention, acrylamides such as ethylene bisacrylamide; allyl esters such as diallyl phthalate; vinyl group-containing compounds such as divinyl phthalate are also useful.
The blending ratio of these ethylenic compounds is 10 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight, based on the total solid content of the color filter composition of the present invention.
[0066]
(1-5) Polymerization initiator
The polymerization initiator used in the color filter composition of the present invention is not particularly limited as long as it causes a polymerization reaction of the compound having a polymerizable group described above. However, when the composition for a color filter of the present invention contains an ethylenic compound as the compound having a polymerizable group as described above, it directly absorbs light or is photosensitized to perform a decomposition reaction or a hydrogen abstraction reaction. There is a need for a photopolymerization initiator that has the function of generating and generating polymerization active radicals.
[0067]
The photopolymerization initiator used in the present invention is usually composed of a system in which an addition agent such as an accelerator is used in combination with the polymerization initiator. Examples of the polymerization initiator include metallocene compounds including titanocene compounds described in JP-A-59-152396 and JP-A-61-151197, and hexaarylbiimidazole derivatives described in JP-A-10-39503. And radical activators such as N-aryl-α-amino acids such as halomethyl-s-triazine derivatives and N-phenylglycine, N-aryl-α-amino acid salts, N-aryl-α-amino acid esters, and the like. Examples of the accelerator include N, N-dialkylaminobenzoic acid alkyl esters such as N, N-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, complex such as 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, and 2-mercaptobenzimidazole. A mercapto compound having a ring or an aliphatic polyfunctional mercapto compound is used. A plurality of types of the photopolymerization initiator and the additive may be combined.
[0068]
The blending ratio of the photopolymerization initiator is 0.1 to 30% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight, more preferably 0.7 to 10% by weight, based on the total solid content of the color filter composition of the present invention. It is. If the blending ratio is extremely low, the sensitivity is lowered. On the other hand, if the blending ratio is extremely high, the solubility of the unexposed portion in the developer is lowered, and development failure tends to be induced.
[0069]
In the composition for color filters of this invention, the sensitizing dye according to the wavelength of an image exposure light source can be mix | blended with the objective of raising the sensitivity of a color filter as needed.
Examples of these sensitizing dyes include xanthene dyes described in JP-A-4-221958 and JP-A-4-219756, and heterocyclic rings described in JP-A-3-239703 and JP-A-5-289335. Coumarin dyes, 3-ketocoumarin compounds described in JP-A-3-239703 and JP-A-5-289335, pyromethene dyes described in JP-A-6-19240, and others, JP-A-47-2528 and 54 -155292, JP-B-45-37377, JP-A-48-84183, JP-A-52-112681, JP-A-58-15503, JP-A-60-88005, JP-A-59-56403, JP-A-2-69, Dials described in JP-A-57-168088, JP-A-5-107761, JP-A-5-210240, JP-A-4-288818 It can be mentioned dyes having Le aminobenzene skeleton.
[0070]
Of these sensitizing dyes, preferred are amino group-containing sensitizing dyes, and more preferred are compounds having an amino group and a phenyl group in the same molecule. Particularly preferred are, for example, 4,4′-dimethylaminobenzophenone, 4,4′-diethylaminobenzophenone, 2-aminobenzophenone, 4-aminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminobenzophenone. Benzophenone compounds such as 3,4-diaminobenzophenone; 2- (p-dimethylaminophenyl) benzoxazole, 2- (p-diethylaminophenyl) benzoxazole, 2- (p-dimethylaminophenyl) benzo [4,5 ] Benzoxazole, 2- (p-dimethylaminophenyl) benzo [6,7] benzoxazole, 2,5-bis (p-diethylaminophenyl) 1,3,4-oxazole, 2- (p-dimethylaminophenyl) Benzothiazole, 2- (p-diethylamino) Phenyl) benzothiazole, 2- (p-dimethylaminophenyl) benzimidazole, 2- (p-diethylaminophenyl) benzimidazole, 2,5-bis (p-diethylaminophenyl) 1,3,4-thiadiazole, (p- P such as (dimethylaminophenyl) pyridine, (p-diethylaminophenyl) pyridine, (p-dimethylaminophenyl) quinoline, (p-diethylaminophenyl) quinoline, (p-dimethylaminophenyl) pyrimidine, (p-diethylaminophenyl) pyrimidine, etc. -Dialkylaminophenyl group-containing compounds. Of these, 4,4′-dialkylaminobenzophenone is most preferred.
[0071]
The blending ratio of the sensitizing dye is 0 to 20% by weight, preferably 0.2 to 15% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on the total solid content of the color filter composition of the present invention.
[0072]
(1-6) Coloring agent
The colorant used in the color filter composition of the present invention is not particularly limited, and various colorants such as pigments and dyes can be selected as long as the colorant can be used in an ordinary color filter composition. can do. Among these, pigments are preferable from the viewpoint of heat resistance and light resistance of the color filter.
In addition to organic pigments such as azo, phthalocyanine, quinacridone, benzimidazolone, isoindoline, dioxazine, indanthrone, perylene, diketopyrrolopyrrole, various inorganic pigments Is available.
[0073]
Specifically, for example, pigments having the following pigment numbers can be used. Note that terms such as “CI Pigment Red 2” mentioned below mean a color index (CI) number.
Red colorant: C.I. I. Pigment Red 2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,15,17,18,22,23,31,37,38,41,42,48: 1,48: 2, 48: 3, 49, 50, 52, 53, 54, 57, 58, 60, 63, 64, 68, 81, 88, 90, 97, 112, 114, 115, 122, 123, 133, 139, 144,146,147,149,150,151,166,168,170,171,175,176,177,178,179,180,185,187,188,190,192,194,202,207,208, 209, 214, 215, 216, 217, 220, 221, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 242, 243, 245, 246, 247, 254
Blue colorant: C.I. I. Pigment Blue 1,15,15: 1,15: 4,15: 6,16,17,19,22,56,60,61,64
Green colorant: C.I. I. Pigment Green 2, 7, 8, 10, 36
Yellow colorant: C.I. I. Pigment yellow 1,3,4,5,6,12,13,14,16,17,18,20,24,55,65,73,74,81,83,86,87,93,94,95, 97, 98, 100, 101, 108, 109, 110, 113, 116, 117, 120, 123, 125, 128, 129, 133, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 153, 154 155, 156, 166, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 175, 180
Orange colorant: C.I. I. Pigment Orange 1, 2, 5, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 31, 34, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 52, 55, 59, 60, 61, 62
Violet colorant: C.I. I. Pigment Violet 1, 2, 3, 5, 19, 23, 29, 30, 31, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 40, 43, 50
Brown colorant: C.I. I. Pigment Brown 5, 23, 25, 26, 32
Black colorant: C.I. I. Pigment Black 7
Of course, other colorants can also be used.
[0074]
Further, as the inorganic colorant, for example, barium sulfate, lead sulfate, titanium oxide, yellow lead, bengara, chromium oxide, carbon black, and the like can be used.
[0075]
On the other hand, examples of the dye include azo dyes, anthraquinone dyes, phthalocyanine dyes, quinoneimine dyes, quinoline dyes, nitro dyes, carbonyl dyes, and methine dyes.
Examples of the azo dye include C.I. I. Acid Yellow 11, C.I. I. Acid Orange 7, C.I. I. Acid Red 37, C.I. I. Acid Red 180, C.I. I. Acid Blue 29, C.I. I. Direct Red 28, C.I. I. Direct Red 83, C.I. I. Direct Yellow 12, C.I. I. Direct Orange 26, C.I. I. Direct Green 28, C.I. I. Direct Green 59, C.I. I. Reactive Yellow 2, C.I. I. Reactive Red 17, C.I. I. Reactive Red 120, C.I. I. Reactive Black 5, C.I. I. Disperse Orange 5, C.I. I. Disperse thread 58, C.I. I. Disperse Blue 165, C.I. I. Basic Blue 41, C.I. I. Basic Red 18, C.I. I. Molded Red 7, C.I. I. Moldant Yellow 5, C.I. I. Examples thereof include Moldant Black 7.
[0076]
Examples of anthraquinone dyes include C.I. I. Bat Blue 4, C.I. I. Acid Blue 40, C.I. I. Acid Green 25, C.I. I. Reactive Blue 19, C.I. I. Reactive Blue 49, C.I. I. Disper thread 60, C.I. I. Disperse Blue 56, C.I. I. Disperse Blue 60 etc. are mentioned.
[0077]
Other examples of the phthalocyanine dye include C.I. I. Pad Blue 5 and the like are quinone imine dyes such as C.I. I. Basic Blue 3, C.I. I. Basic Blue 9 and the like are quinoline dyes such as C.I. I. Solvent Yellow 33, C.I. I. Acid Yellow 3, C.I. I. Disperse Yellow 64 and the like are nitro dyes such as C.I. I. Acid Yellow 1, C.I. I. Acid Orange 3, C.I. I. Disperse Yellow 42 and the like.
[0078]
These colorants are preferably used after being dispersed to an average particle size of 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.25 μm or less.
[0079]
(1-7) Solvent
The composition for a color filter of the present invention may be used by dissolving the above-described components in a solvent in order to dissolve additives such as viscosity adjustment and a photopolymerization initiator. This solvent can be appropriately selected according to the selection of each component described above.
[0080]
Specifically, for example, diisopropyl ether, mineral spirit, n-pentane, amyl ether, ethyl caprylate, n-hexane, diethyl ether, isoprene, ethyl isobutyl ether, butyl stearate, n-octane, Valsol # 2, Apco # 18 solvent, diisobutylene, amyl acetate, butyl acetate, apcocinner, butyl ether, diisobutyl ketone, methylcyclohexene, methyl nonyl ketone, propyl ether, dodecane, soak solvent no. 1 and no. 2, amyl formate, dihexyl ether, diisopropyl ketone, Solvesso # 150, (n, sec, t-) butyl acetate, hexene, shell TS28 solvent, butyl chloride, ethyl amyl ketone, ethyl benzoate, amyl chloride, ethylene glycol diethyl ether , Ethyl orthoformate, methoxymethylpentanone, methyl butyl ketone, methyl hexyl ketone, methyl isobutyrate, benzonitrile, ethyl propionate, methyl cellosolve acetate, methyl isoamyl ketone, methyl isobutyl ketone, propyl acetate, amyl acetate, Amylformate, bicyclohexyl, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipentene, methoxymethylpentanol, methylamino Ketone, methyl isopropyl ketone, propyl propionate, propylene glycol-t-butyl ether, methyl ethyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, carbitol, cyclohexanone, ethyl acetate, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether Acetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxypropionic acid, 3-ethoxypropionic acid, 3-ethoxy Methyl propionate, 3-ethoxypropyl Ethyl pionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, diglyme, ethylene glycol acetate, ethyl carbitol, butyl carbitol, ethylene glycol monobutyl ether , Propylene glycol-t-butyl ether, 3-methyl-3-methoxybutanol, tripropylene glycol methyl ether, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate and the like.
[0081]
These solvents are preferably capable of dissolving or dispersing the above-described components and having a boiling point in the range of 100 to 200 ° C. Especially, what has a boiling point in the range of 120-170 degreeC is more preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
[0082]
(1-8) Other ingredients
If necessary, the color filter composition of the present invention may further contain various additives such as a thermal polymerization inhibitor, a plasticizer, a storage stabilizer, a surface protective agent, a smoothing agent, and a coating aid. it can.
[0083]
Examples of the thermal polymerization inhibitor include hydroquinone, p-methoxyphenol, pyrogallol, catechol, 2,6-t-butyl-p-cresol, β-naphthol and the like. The blending amount of the thermal polymerization inhibitor is preferably in the range of 0 to 3% by weight with respect to the total solid content of the color filter composition of the present invention.
Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate, didodecyl phthalate, triethylene glycol dicaprylate, dimethyl glycol phthalate, tricresyl phosphate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, and triacetyl glycerin. The blending amount of these plasticizers is preferably in the range of 10% by weight or less based on the total solid content of the color filter composition of the present invention.
[0084]
In addition to the above-described components, an adhesion improver, a coatability improver, a development improver, and the like can be appropriately added as additives.
[0085]
[0086]
(1-9) Production of color filter composition
Next, an example of the manufacturing method of the composition for color filters of this invention using each above-mentioned component is demonstrated.
First, the above-described colorant is dispersed using the same dispersant, dispersion aid, and solvent as described above, and adjusted to an ink form. The dispersion treatment is performed using a paint conditioner, a sand grinder, a ball mill, a roll mill, a stone mill, a jet mill, a homogenizer, or the like. Since the colorant is finely divided by the dispersion treatment, the transmittance of transmitted light is improved and the coating properties are improved. In the course of the dispersion treatment, other auxiliary agents such as a surfactant may be added as appropriate.
[0087]
As a specific dispersion treatment method, for example, when dispersion treatment is performed using a sand grinder, it is preferable to use glass beads or zirconia beads having a diameter of 0.1 to several millimeters. The temperature during the dispersion treatment is usually set in the range of 0 to 100 ° C, preferably in the range of room temperature to 80 ° C. The dispersion treatment time needs to be appropriately adjusted because the appropriate time varies depending on the composition of the adjusted ink (colorant, solvent, dispersant), the size of the sand grinder, and the like.
Next, the colored ink obtained by the dispersion treatment is mixed with other components such as a binder resin, a compound having a polymerizable group, and a polymerization initiator to obtain a uniform solution.
In each step of dispersion treatment and mixing, fine dust is often mixed, and thus the obtained solution is preferably filtered using a filter or the like.
[0088]
(2) Color filter
The color filter of the present invention comprises a transparent substrate and colored pixels provided on the transparent substrate. The colored pixels are usually composed of a black matrix and red, green and blue pixel images.
The color filter of the present invention can be produced by forming pixel images of three colors, usually red, green and blue, on a transparent substrate provided with a black matrix. The above-described color filter composition of the present invention is usually used for pixel images of three colors of red, green, and blue, but can also be used for a black matrix.
[0089]
The material of the transparent substrate is not particularly limited. For example, polyesters such as polyethylene terephthalate, polyolefins such as polypropylene and polyethylene, thermoplastics such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, and polysulfone; epoxy resins and unsaturated polyester resins And thermosetting plastics such as poly (meth) acrylic resins; various glass plates. Among these, a glass plate and a thermosetting plastic are preferable from the viewpoint of heat resistance.
[0090]
The transparent substrate may be previously subjected to corona discharge treatment, ozone treatment, thin film treatment of various polymers such as a silane coupling agent and a urethane polymer in order to improve physical properties such as surface adhesion.
A black matrix is usually formed on the transparent substrate using a metal thin film or a black matrix colorant dispersion.
[0091]
When using a metal thin film, for example, a black matrix is formed using a metal thin film composed of a single layer of chromium or two layers of chromium and chromium oxide. First, a thin film of these metals or metal / metal oxide is formed on a transparent substrate by vapor deposition or sputtering. Subsequently, after forming a photosensitive film thereon, the photosensitive film is exposed and developed using a photomask having a repetitive pattern such as stripes, mosaics and triangles, and the thin film is etched to form a black matrix. Form.
[0092]
When using a black matrix colorant dispersion, a black matrix is formed using a photoresist composition containing a black colorant. For example, using black colorants such as carbon black, bone black, graphite, iron black, aniline black, cyanine black, titanium black alone or in combination, or as appropriate from inorganic or organic colorants and dyes A photoresist composition containing a black colorant prepared by mixing selected red, green, blue and the like can be used. When using a colorant dispersion, a black matrix is usually formed in the same manner as the method for forming red, green and blue pixel images described below.
[0093]
A color filter composition containing a colorant of one of red, green, and blue is applied on a transparent substrate provided with a black matrix and dried, and then a photomask is placed on the color filter composition. Then, image exposure and development are performed through the photomask, and a pixel image is formed by heat curing or light curing as necessary. This operation is performed for each of the three color filter compositions of red, green, and blue to form pixel images of red, green, and blue.
[0094]
The composition for a color filter of the present invention can be applied by a coating device such as a spinner, a wire bar, a flow coater, a die coater, a roll coater, or a spray.
Drying after application may be performed using a hot plate, IR oven, convection oven, or the like. The higher the drying temperature, the better the adhesion to the transparent substrate. However, if the drying temperature is too high, the photopolymerization initiation system is decomposed, and thermal polymerization is easily induced to cause development failure. It is in the range of 150 ° C. The drying time ranges from 10 seconds to 10 minutes, preferably from 30 seconds to 5 minutes.
[0095]
The film thickness after drying of the color filter composition of the present invention is usually in the range of 0.5 to 3 μm, preferably 1 to 2 μm.
The color filter composition of the present invention uses a binder resin and an ethylenic compound in combination, and the binder resin is an acrylic resin having an ethylenic double bond and a carboxyl group in the side chain. Since this color filter composition has very high sensitivity and high resolving power, it is possible to form colored pixels by performing exposure and development without providing an oxygen blocking layer such as polyvinyl alcohol, and That is preferred.
[0096]
The exposure light source that can be applied to the color filter composition of the present invention is not particularly limited. For example, a xenon lamp, a halogen lamp, a tungsten lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a medium-pressure mercury lamp, A lamp light source such as a low-pressure mercury lamp, a carbon arc, or a fluorescent lamp, or a laser light source such as an argon ion laser, a YAG laser, an excimer laser, a nitrogen laser, a helium cadmium laser, or a semiconductor laser is used. When only a specific wavelength is used, an optical filter can be used.
[0097]
After performing image exposure with the above-mentioned light source for the composition for a color filter of the present invention, and developing using an aqueous solution containing an alkali agent and a surfactant, or an organic solvent, on the substrate An image can be formed. The former aqueous solution may further contain an organic solvent, a buffer, a dye or a colorant.
The development processing method is not particularly limited, but a method such as immersion development, spray development, brush development, and ultrasonic development is usually used at a development temperature of 10 to 50 ° C., preferably 15 to 45 ° C. Is preferred.
[0098]
Examples of the alkaline agent include inorganic alkalis such as sodium silicate, potassium silicate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, tribasic sodium phosphate, dibasic sodium phosphate, sodium carbonate, potassium carbonate, and sodium bicarbonate. And organic amines such as trimethylamine, diethylamine, isopropylamine, n-butylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tetraalkylammonium hydroxide. These may be used alone or in combination.
[0099]
Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl aryl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, sorbitan alkyl esters, monoglyceride alkyl esters; and alkylbenzene sulfonic acids. Anionic surfactants such as salts, alkylnaphthalene sulfonates, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, and sulfosuccinic acid ester salts; amphoteric surfactants such as alkylbetaines and amino acids can be used.
[0100]
For example, isopropyl alcohol, benzyl alcohol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, phenyl cellosolve, propylene glycol, diacetone alcohol and the like can be used as the organic solvent when used alone or in combination with an aqueous solution.
[0101]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
First, substances and abbreviations used in the following examples are shown below. In the following examples, “parts” represents parts by weight.
[0102]
-Binder resin. . . P-1
[Chemical 1]
Figure 0003868228
[0103]
A compound having a polymerizable group. . . DPHA
[Chemical 2]
Figure 0003868228
[0104]
-Polymerization initiator 1. . . BI
[Chemical 3]
Figure 0003868228
[0105]
-Polymerization initiator 2. . . EABF
[Formula 4]
Figure 0003868228
[0106]
-Polymerization initiator 3. . . 2MBT
[Chemical formula 5]
Figure 0003868228
[0107]
・ Reference Example 1
"Manufacture of dispersant solution"
Under nitrogen atmosphere, tolylene diisocyanate trimer (Mittech GP770A manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, resin solid content 49% by weight, butyl acetate solution, 4.1 average isocyanate groups per molecule (isocyanate groups) The content is 7.8 wt%))) and 440 g, 1.1 g of dibutyltin dioctoate as a catalyst, and 912 g of PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) sufficiently dehydrated as a solvent are mixed and mixed at 70 ° C. It was heated for 30 minutes to dissolve.
[0108]
Then, under stirring, 400 g of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 2000 having a methoxy group at one end (Uniox M-2000 manufactured by NOF Corporation) is added, and the isocyanate group content is 1. The reaction was carried out at 70 ° C. for 2 hours until it reached 5% by weight.
[0109]
Subsequently, 100 g of polypropylene glycol having a number average molecular weight of 1000 (Sanix Kasei PP-1000, manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) was added, and at 80 ° C. until the isocyanate group content reached 1.0% by weight of the theoretical residual amount. The reaction was carried out for 2 hours.
[0110]
Further, 9.5 g of n-propanol (PrOH) was added, and the reaction was carried out at 40 ° C. for 1.5 hours until the isocyanate group content became 0.6% by weight of the theoretical residual amount.
[0111]
Finally, 32.5 g of aminopropylimidazole (API) was added and reacted at 40 ° C. for 1 hour to react all the remaining isocyanate groups.
[0112]
From the above steps, a polyisocyanate polyadduct-containing solution having a solid concentration of 40% by weight, which is a colorless polymer dispersant solution, was obtained. The viscosity of this dispersant solution was 1730 mPa · sec, and the number average molecular weight in terms of polystyrene of the polyisocyanate polyadduct contained in this dispersant solution was 7800.
[0113]
Example 1
"Manufacture of pigment dispersions"
Green pigment as colorant C.I. I. Pigment Green 36 (copper bromide copper phthalocyanine) 10.0 g and 8-hydroxy-1,3,6-pyrentrisulphonic acid 0.5 g as a dispersion auxiliary agent were used in Reference Example 1 to produce colorless high The mixture is mixed with 10.0 g of a molecular dispersant solution and 37.5 g of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent, and the mixture is placed in a paint shaker containing 180.0 g of 0.5 mm-diameter zirconia beads and dispersed for 10 hours. A pigment dispersion was produced. The viscosity of the obtained green pigment dispersion was 120 m · Pa · sec.
Similarly, yellow pigment C.I. I. Pigment yellow 138 (quinophthalone yellow) and S22000 manufactured by Avicia were used as a dispersion aid, and the other components were dispersed under the same conditions as the above-mentioned green pigment dispersion to produce a yellow pigment dispersion (colorant dispersion). The viscosity of the obtained yellow pigment dispersion was 79 m · Pa · sec.
[0114]
"Manufacture of resist compositions"
The obtained green pigment dispersion 3.71 g and yellow pigment dispersion 2.78 g were combined with 3.70 g of binder resin solution (solid content 40.0%) and an ethylenic compound as a compound having a polymerizable group. 1.48 g of a certain dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA) is used as a polymerization initiator, and a photopolymerization initiator, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone (EABF) 0.0582 g, 2- (2′-chlorophenyl)- 0.0832 g of 4,5-diphenylimidazole dimer (BI) and 0.0166 g of 2-mercaptobenzothiazole (2MBT) were added and mixed with 37.5 g of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent, and the solid content concentration was 25%. A resist composition (color filter composition) was prepared.
[0115]
"Manufacture of color filters"
The prepared resist composition containing a green pigment and a yellow pigment was applied to a glass substrate with a spin coater so as to have a dry film thickness of 1.4 μm, and dried at a drying temperature of 70 ° C. for 3 minutes. Next, using a photomask in which pixels having a width of 100 μm and a height of 300 μm are repeated, an appropriate exposure amount (100 mj / cm) is obtained using a 3 Kw ultrahigh pressure mercury lamp. 2 ), And using a developer comprising an aqueous solution containing 0.01% by weight potassium hydroxide and 0.05% nonionic surfactant (Emulgen A-60 manufactured by Kao), shower development at 23 ° C. Then, development was stopped with pure water, followed by rinsing with a water spray to form green pixels. Thereafter, the sample was heat-cured by heating at 200 ° C. for 10 minutes. The obtained pixel reproduced the mask pattern, had a sharp edge shape, no line width change during development, and no surface roughness due to the developer was observed.
[0116]
"Color characteristic measurement"
For color characteristic measurement, a solid coating film using the resist composition described above was prepared under the same conditions as the image forming conditions described above except that mask exposure was omitted. The transmittance of the obtained resist solid coating film was measured with a glass reference using a spectrophotometer U-3500 manufactured by Hitachi, Ltd., and color calculation with a C light source was performed at the same time. The measured chromaticity was x = 0.31, y = 0.52, and the Y value serving as a brightness index was 72.
[0117]
Comparative example 1
In Example 1, when producing a green pigment dispersion, 0.5 g of 8-hydroxy-1,3,6-pyrentyl phonic acid was not used as a dispersion aid, and the dispersion produced in Reference Example 1 was used. Dispersion treatment was performed under the same conditions as in Example 1 except that BYK161, a dispersant manufactured by Big Chemie, was used instead of the agent solution. The dispersion solution stopped flowing after 2 hours from the start of dispersion, and dispersion was impossible.
[0118]
Comparative example 2
In Example 1, instead of 0.5 g of 8-hydroxy-1,3,6-pyrentyl sulfonic acid 0.5 g as a dispersion aid when producing a green pigment dispersion, pigment dispersion aid S5000 (sulfonic acid) manufactured by Avicia Co., Ltd. was used. Dispersion treatment was performed under the same conditions as in Example 1 except that 0.5 g of copper phthalocyanine alkylamide (blue pigment derivative) was used. The viscosity of the dispersion was 92 m · Pa · sec. Subsequently, computer color matching (CCM) is performed to obtain the same chromaticity as in Example 1 to obtain the ratio of the green pigment dispersion to the yellow pigment dispersion, and the other substances are blended so as to have the same ratio. The resist composition was manufactured and the color characteristics were measured. The Y value of the brightness index was 68.
[0119]
Example 2
In Example 1, except that anthraquinone-2,6-disulfonic acid was used in place of 8-hydroxy-1,3,6-pyrene trisulphonic acid as a dispersion aid when producing a green pigment dispersion The dispersion treatment was performed under the same conditions as in Example 1. The resulting green pigment dispersion had a viscosity of 230 m · Pa · sec and a Y value of 69 when applied to a glass substrate.
[0120]
Example 3
In Example 1, 4-[(9,10-dioxo-2-anthryl) is used instead of 8-hydroxy-1,3,6-pyrentyl phonic acid as a dispersion aid in producing a green pigment dispersion. Dispersion treatment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that carbonylamino] benzenesulfonic acid was used. The obtained green pigment dispersion had a viscosity of 38 m · Pa · sec and a Y value of 73 when applied to a glass substrate.
[0121]
Example 4
In Example 1, (9,10-dioxo (2-anthryl) -4-) instead of 8-hydroxy-1,3,6-pyrene trisphonic acid as a dispersion aid in the production of the green pigment dispersion. [Except that 4- (dipropylamino) phenylcarboxamide was used, the dispersion treatment was performed under the same conditions as in Example 1. The viscosity of the obtained green pigment dispersion was 93 m · Pa · sec. The Y value when applied was 75.
[0122]
Example 5
In producing the pigment dispersion in Example 1, the green pigment C.I. I. Blue pigment C.I. instead of pigment green 36 (brominated copper phthalocyanine) I. Pigment Blue 15: 6 is used as a dispersion aid in place of 8-hydroxy-1,3,6-pyrentrisulphonic acid instead of 4-[(9,10-dioxo-2-anthryl) carbonylamino] benzenesulfonic acid. The blue pigment dispersion instead of the green pigment dispersion was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the polymer dispersant BYK182 manufactured by Bick Chemie was used instead of the dispersant solution produced in Reference Example 1 as a dispersant. Manufactured. The viscosity of the obtained blue pigment dispersion was 28 m · Pa · sec.
[0123]
For the obtained blue pigment dispersion, in the same manner as in Example 1, binder resin solution, ethylenic compound DPHA, photopolymerization initiator EABF, BI, 2MBT, solvent propylene glycol monomethyl ether acetate In addition, they were mixed to prepare a resist composition having a solid content concentration of 25%.
As in Example 1, when a dry film thickness was applied to a glass substrate to a thickness of 1.4 μm, dried, exposed to a mask, and developed, the resulting pixel reproduced the mask pattern accurately and was sharp. It had an edge shape, no change in line width during development, and no surface roughness due to the developer was observed. The color characteristics were (x, y) = (0.14, 0.15) chromaticity and Y value was 19.4.
[0124]
Comparative example 3
In Example 5, a pigment derivative dispersion aid manufactured by Avicia Co., Ltd. was used instead of 4-[(9,10-dioxo-2-anthryl) carbonylamino] benzene sulfonic acid as a dispersion aid in producing a blue pigment dispersion. S5000 was used in the same manner as in Example 1. The Y value, which is an index of brightness, was 18.2.
[0125]
【The invention's effect】
According to the color filter composition of the present invention and the color filter using the same, A colorless polymer compound having at least one of an acidic group, a basic group and a quaternary ammonium base is used as a dispersant, and a colorless polymer compound having an acidic group or a basic group is used. Of polycyclic aromatic compounds and polycyclic heterocyclic compounds At least one As a dispersion aid A colorless compound having a molecular weight of 300 or more having a plurality of ethylenic double bonds in the molecule is used as a compound having a polymerizable group. As a result, the hue of the colorant can be faithfully reflected in the composition for a color filter. As a result, a color filter having high brightness, a wide color reproduction range, and excellent color reproducibility is realized.

Claims (6)

色剤と、分散剤と、分散助剤と、重合可能な基を有する化合物と、重合開始剤とを含有する組成物であって、
前記の分散剤が、酸性基、塩基性基および4級アンモニウム塩基のうち少なくともいずれか一つを有する、無色の高分子化合物であり、
前記の分散助剤が、酸性基あるいは塩基性基を有する、無色の多環芳香族化合物および多環複素環化合物のうち少なくとも一方であり、
前記の重合可能な基を有する化合物が、エチレン性二重結合を分子中に複数有する分子量300以上の無色の化合物である
ことを特徴とする、カラーフィルタ用組成物
A composition comprising a colorant, a dispersant, a dispersion aid, a compound having a polymerizable group, and a polymerization initiator,
The dispersant is a colorless polymer compound having at least one of an acidic group, a basic group, and a quaternary ammonium base,
The dispersion aid is at least one of a colorless polycyclic aromatic compound and a polycyclic heterocyclic compound having an acidic group or a basic group ,
The composition for color filters, wherein the compound having a polymerizable group is a colorless compound having a plurality of ethylenic double bonds in the molecule and having a molecular weight of 300 or more .
バインダ樹脂をさらに含む
ことを特徴とする、請求項記載のカラーフィルタ用組成物。
Characterized in that it further comprises a binder resin, according to claim 1 for a color filter composition.
該バインダ樹脂が、側鎖にカルボキシル基を有する無色の高分子化合物である
ことを特徴とする、請求項記載のカラーフィルタ用組成物。
The composition for a color filter according to claim 2 , wherein the binder resin is a colorless polymer compound having a carboxyl group in a side chain.
該バインダ樹脂が、側鎖にエチレン性二重結合を有する無色の高分子化合物である
ことを特徴とする、請求項または請求項に記載のカラーフィルタ用組成物。
The composition for a color filter according to claim 2 or 3 , wherein the binder resin is a colorless polymer compound having an ethylenic double bond in a side chain.
該重合開始剤が、光によって重合を開始させるものである
ことを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
The composition for a color filter according to any one of claims 1 to 4 , wherein the polymerization initiator is one that initiates polymerization by light.
透明基板と、
該透明基板上に設けられた着色画素とをそなえて構成され、
該着色画素が、請求項1〜のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物を含有する
ことを特徴とする、カラーフィルタ。
A transparent substrate;
It is configured with colored pixels provided on the transparent substrate,
A color filter, wherein the colored pixel contains the composition for a color filter according to any one of claims 1 to 5 .
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