JP4404330B2 - 光重合性組成物および該組成物を用いたカラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は光重合性組成物および該組成物を用いたカラーフィルタの製造方法に関する。また本発明は光重合性組成物の製造に用いられる光重合性不飽和化合物に関する。
【0002】
本発明の光重合性組成物は、透明性、耐熱性、耐薬品性、密着性に優れ、かつ、経時での不純物の溶出(例えば、酸の遊離など)が極めて少なく、保存安定性に優れる。また顔料・染料の分散性にも優れる。したがって本発明の光重合性組成物を用いて、透明性、耐熱性、耐薬品性、密着性に優れ、酸の遊離などが極めて少なく保存安定性に優れ、さらには色相が均一なカラーフィルタを製造することができる。また、本発明に係る光重合性不飽和化合物は、公知の任意の光重合開始剤と組み合わせて、上記優れた特性を有する光重合性組成物を簡易に製造することができる。
【0003】
【従来の技術】
従来、各種の光重合性組成物が、液晶装置等のカラーフィルタの保護膜形成用ホトレジストとして、あるいはプリント配線板製造時のソルダーホトレジストとして用いられてきた。これら光重合性組成物は、透明性、耐熱性、耐薬品性、密着性、耐久性に優れる等の特性が要求される。
【0004】
光重合性組成物を、カラーフィルタ形成用ホトレジストとして、カラーレリーフ樹脂層形成に用いるときには、該組成物に緑、青、赤、ブラック等の顔料や染料を添加・分散させ、これを基板上に塗布、乾燥後、選択的に露光、現像して、所定の色のレリーフ樹脂層(ブラックの顔料・染料を用いた場合は遮光層をなす)パターン形成してカラーフィルタを製造する。したがってカラーフィルタ形成用ホトレジストとして用いる光重合性組成物には、上述の要求特性に加えて、顔料・染料の分散性に優れ、かつ、カラーフィルタの表示ムラがないという特性がさらに要求される。
【0005】
光重合性組成物としては、例えば、特開平5−339356号、特開平11−231523号公報等において、エポキシ基を有する樹脂を用い、このエポキシ基を介して、アクリル酸等の不飽和二重結合をもつ有機酸と酸無水物を反応させることで、効率よく光重合可能な活性基とアルカリ現像可能な酸価を導入した光重合性組成物が提案されている。そして、これら光重合性組成物は、透明性、耐熱性、基板との密着性、耐薬品性に優れる特性を示すとしている。
【0006】
しかしながら、上記公報ではいずれも、エポキシアクリレートへの酸無水物反応を、6員環構造以外の酸無水物、例えば無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸などの5員環構造の酸無水物、を用いて行っている。5員環構造の酸無水物を用いた場合、その分子間の立体構造から、5員環開環した際に、その一端が有機物とのエステルをなし、他端がカルボキシル基の状態(ハーフエステル)で反応が終了することがあり、その際、該カルボキシル基が上記一端のエステルと反応して再環化して、エステル化された酸無水物の脱離を生じ、これが染み出してしまうという問題がある。この問題は、特に液晶等の製造においては、表示品位(コントラスト)を低下、表示ムラ等の不具合をもたらし、また液晶の耐久性を低下させる原因となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上述のような不純物の遊離がなく、かつ透明性、耐熱性、密着性、耐薬品性に優れた特性をもつ光重合組成物が必要となってくる。
【0008】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、エポキシ基含有化合物と有機酸とのエステル系化合物を、6員環構造の特定の酸無水物と反応させて得られる生成物(光重合性不飽和化合物)を含む光重合性組成物が、透明性、耐熱性、耐薬品性、密着性に優れるという効果に加えて、不純物の溶出(酸の遊離など)が極めて少ないという格段に優れた効果を有すること、さらには、顔料・染料の分散性にも優れることを見出して、本発明を完成するに至った。本発明は例えばカラー液晶表示装置における信頼性向上に寄与する。
【0009】
すなわち本発明は、透明性、耐熱性、耐薬品性、密着性に優れ、かつ、不純物の溶出(酸の遊離など)が極めて少なく、保存安定性に優れ、さらには、顔料・染料の分散性にも優れる光重合性組成物、および該組成物を用いたカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、(A)ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールプロパン構造を有するエポキシ樹脂、およびグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂の中から選ばれる1種または2種以上のエポキシ基含有化合物に、不飽和二重結合を有する有機酸を反応させ、得られた反応生成物に下記式(I)
【0011】
【化14】
【0012】
(式(I)中、Xは−CH2 −を示し;R1、R2、R3、R 4 はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐鎖または環状の炭素原子数1〜12のアルキル基(ただし、不飽和結合を有していてもよく、またSi基を含んでいてもよい)、フェニル基、アミノ基、ハロゲン原子、または不存在を示す)で示す酸無水物を反応させることにより得られる、下記式(II)、(VI)、(VII)のいずれかで示される光重合性不飽和化合物と(B)光重合開始剤を含有する光重合性組成物を提供する。
ただし、式(II)、(VI)、(VII)中、Y、Z、V、W、A、R 8 、m、nは以下の意味を示す。
R 8 : 水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基。
m: 0〜19の整数。
n: 1〜20の整数。
【0013】
また本発明は、さらに(C)顔料および/または染料を含有する、上記光重合性組成物を提供する。
【0014】
また本発明は、上記(A)〜(C)成分を含む光重合性組成物を基上に塗布した後、これを選択的に露光し、次いで現像することにより、カラーレリーフ樹脂層(遮光層を含む)を形成する、カラーフィルタの製造方法を提供する。
【0015】
また本発明は、基板上にカラーレリーフ樹脂層(遮光層を含む)を形成してなるカラーフィルタ上に、上記(A)、(B)成分を含む光重合性組成物を塗布した後、これを全面的に露光することにより透明保護膜を形成する、カラーフィルタの製造方法を提供する。
【0016】
さらに本発明は、光重合性組成物の製造に用いられる光重合性不飽和化合物であって、該化合物は、ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールプロパン構造を有するエポキシ樹脂、およびグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂の中から選ばれる1種または2種以上のエポキシ基含有化合物に不飽和二重結合を有する有機酸を反応させ、得られた反応生成物に上記式(I)(式中、X、R1、R2、R3、R 4 は上記で定義したとおり)で示す酸無水物を反応させることにより得られることを特徴とする、上記式(II)、(VI)、(VII)のいずれかで示される光重合性不飽和化合物を提供する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0018】
本発明の光重合性組成物に用いられる(A)成分としての光重合性不飽和化合物は、エポキシ基含有化合物に、不飽和二重結合を有する有機酸を反応させ、得られた反応生成物に上記式(I)(式中、X、R1、R2、R3、R 4 は上記で定義したとおり)で示す特定の6員環構造を有する酸無水物を反応させることにより得られる。
【0019】
上記エポキシ基含有化合物としては、少なくとも1つ以上のエポキシ基を有するものであれば、特に限定されるものでなく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、フェニルグリシジルエーテル、p−ブチルフェノールグリシジルエーテル等のグリシジル基含有フェノール樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、ジグリシジルイソシアヌレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂などが例示される。なお、グリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂は、グリシジル(メタ)クリレート単独のホモポリマー、若しくは、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、グリセロールアクリレート、グリセロールメタクリレート、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート等と共重合することにより得られる。
【0020】
本発明では、ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールプロパン構造を有するエポキシ樹脂、およびグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂の中から選ばれる1種または2種以上が用いられる。
【0021】
不飽和二重結合を有する有機酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸、ケイ皮酸、ソルビン酸等が挙げられる。またこれら有機酸のエステルや塩も用いることができ、例えばフマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノプロピル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノプロピル等が例示される。中でも反応の容易性、光学感度の点から、アクリル酸、メタクリル酸が好ましく用いられる。
【0022】
上記エポキシ基含有化合物と不飽和二重結合を有する有機酸との反応(エステル化反応)は、常法により行うことができる。このエステル化反応により、エポキシ基含有化合物に光重合性をもたせる。なお、上記反応においてエポキシ基が開環してヒドロキシル基が派生する。
【0023】
次に、このようにして得られた反応物の上記エポキシ基開環によるヒドロキシル基に酸無水物を反応させて、酸価を付加し、アルカリ水溶液に現像可能な光重合性不飽和化合物を得るが、本発明では酸無水物として、下記式(I)で示す酸無水物を用いる点に特徴がある。
【0024】
【化15】
【0025】
上記式(I)中、Xは−CH2 −を示す。
【0026】
また、R1、R2、R3、R 4 はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐鎖または環状の炭素原子数1〜12のアルキル基(ただし、不飽和結合を有していてもよく、またSi基を含んでいてもよい)、フェニル基、アミノ基、ハロゲン原子、または不存在を示す。好ましくは、R1〜R 4 はそれぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基、特には水素原子またはメチル基を示す。
【0027】
すなわち本発明では、酸無水物部分が6員環のものを用いる。酸無水物部分が6員環のものを用いることにより、従来の5員環構造の酸無水物を用いていた場合に比べ、各分子間の立体構造上の距離が広がるので、再環化が困難となり、有機酸の離脱や酸無水物の遊離の発生がなく、これら成分の染み出しや、強固な構造の組成物を得ることができる。なお、4員環以下のものを用いた場合、安定な無水物をつくることができない。また7員環以上のものを用いた場合、無水物は不安定なものとなってしまう。
【0028】
上記式(I)で示される酸無水物としては、グルタル酸系無水物が、立体障害が少ないため好ましい。具体的には、グルタル酸無水物、3−エチル−3−メチルグルタル酸無水物、3,3−ジメチルグルタル酸無水物、3,3−テトラメチレングルタル酸無水物、3−(tert−ブチルジメチルシリロキシ)グルタル酸無水物、ホモフタル酸無水物、2−フェニルグルタル酸無水物等が挙げられる。また、ジグリコール酸無水物等も用いることができる。
【0029】
なお、上記式(I)で示される酸無水物を用いるときに、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物等の酸二無水物との混合物を用いてもよい。このように酸二水物との混合物を用いることにより、エステル化されたエポキシ基含有化合物を2つ以上つなぎ、高分子量化することができるため、好ましい。
【0030】
一方、分子量を調整するための目的で、酸の遊離が問題とならない程度の量であれば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸等を加えることも有効である。これらの酸無水化合物は1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0031】
上記エポキシ基含有化合物のエステルと、上記酸無水物との反応は、有機溶媒中で加熱して行う。
【0032】
有機溶媒としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、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−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。中でも、エチ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メチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等が好ましく用いられる。
【0033】
反応温度は100〜130℃程度が好ましく、特には110〜125℃程度である。
【0034】
上記反応は、エポキシ基含有化合物100重量部に対し、式(I)で示す酸無水物を10〜80重量部用いるのが好ましく、特には20〜70重量部である。特に、酸無水物として、上記式(I)で示す酸無水物と酸二無水物との混合物を用いる場合には、エポキシ基含有化合物100重量部に対し、上記式(I)で示す酸無水物を1〜80重量部、特には10〜60重量部とし、酸二無水物を1〜60重量部、特には10〜50重量部用いるのが好ましい。用いる成分の使用量が上記好適範囲を逸脱すると、透明性、耐熱性、および密着性が低下する傾向がみられ、好ましくない。
【0035】
上記のようにして得られる(A)成分である光重合性不飽和化合物は、新規であり、透明性、耐熱性、密着性に優れるのみならず、従来のようにハーフエステルによって酸が遊離して滲出することがなく、また耐薬品性にも優れる。
【0036】
なお、該光重合性不飽和化合物の生成は、IRスペクトルによって確認することができる。
【0037】
(A)成分は、平均分子量が好ましくは1,000〜100,000、特には2,000〜10,000の、オリゴマーまたはポリマーである。平均分子量が大きすぎると現像に適さず、一方、平均分子量が小さすぎると現像時に剥がれを生じやすい。
【0038】
また酸価は20〜200であり、好ましくは40〜100である。酸価が低すぎるとアルカリ現像性が悪くなり、一方、酸価が高すぎると剥がれを生じる。
【0039】
(A)成分は、具体的には下記式(II)〜(VII)のいずれかで示されるものが例示される。本発明ではこれらの中から式(II)、(VI)、(VII)のいずれかで示される化合物を用いる(ただし、式(II)、(VI)、(VII)における置換基Aは段落番号0012で記した定義と同じである)。
【0040】
式(II)、(V)の化合物はビスフェノールプロパン構造を有するエポキシ樹脂を用いた場合の一例を示し、式(III)、(VI)の化合物はビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ樹脂を用いた場合の一例を示し、式(VII)の化合物はグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂を用いた場合の一例を示し、式(IV)の化合物はグリシジル基含有フェノール樹脂を用いた場合の一例を示す。
【0041】
【化16】
【0042】
【化17】
【0043】
【化18】
【0044】
【化19】
【0045】
【化20】
【0046】
【化21】
【0047】
ただし、式(II)〜(VII)中、Y、Z、V、W、A、R7、R8、m、nは以下の意味を示す。
【0048】
【化22】
【0049】
【化23】
【0050】
【化24】
【0051】
【化25】
【0052】
【化26】
【0053】
R7: 水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。好ましくは水素原子またはメチル基を示す。
R8: 水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。好ましくは水素原子またはメチル基を示す。
m: 0〜19の整数を示す。
n: 1〜20の整数を示す。
【0054】
(A)成分である光重合性不飽和化合物は、任意の光重合開始剤と組み合わせることによって、透明性、耐熱性、密着性、耐薬品性に優れ、かつ不純物の溶出(酸の分離など)のない光重合性組成物を得ることができる。
【0055】
(B)成分としての光重合開始剤は、特に限定されるものでなく、公知のものを任意に用いることができる。例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキントン、2,4−ジメチルチオキサントン、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンゾフェノン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−ベンゾイル−4’−メチルジメチルスルフィド、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4−ジメチルアミノ安息香酸−2−エチルヘキシル、4−ジメチルアミノ安息香酸−2−イソアミル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン[=ミヒラーズケトン]、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、α,α−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタン、1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン等が挙げられる。
【0056】
上記に加えて、本発明の光重合性組成物は、有機溶媒やエチレン性化合物を配合することができる。有機溶媒やエチレン性化合物を配合することによって、光重合性組成物塗布液の塗布性や塗膜特性のより一層の向上を図ることができる。
【0057】
有機溶媒としては、具体的にはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピ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ジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2−メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、2−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−エチル−3−メトキシブチルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、4−プロポキシブチルアセテート、2−メトキシペンチルアセテート、3−メトキシペンチルアセテート、4−メトキシペンチルアセテート、2−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、4−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、炭酸メチル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、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、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が例示的に挙げられる。
【0058】
上記有機溶媒は、光重合性組成物の総量100重量部に対し、1000重量部以下、好ましくは500重量部以下の範囲で含有することができる。
【0059】
また、エチレン性化合物としては、具体的には付加重合可能なエチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個有する化合物が用いられ、エチレン性不飽和二重結合を有する単量体、あるいは側鎖若しくは主鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する重合体などが挙げられる。
【0060】
エチレン性不飽和二重結合を有する単量体としては、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、グリセロールアクリレート、グリセロールメタクリレート、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、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トリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、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ペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、カルドエポキシジアクリレート、カルドエポキシジメタクリレートが挙げられる。
【0061】
これら例示化合物のアクリレート、メタクリレートを、フマレート、マレエート、クロトネート、イタコネートに代えた、フマル酸エステル、マレイン酸エステル、クロトン酸エステル、イタコン酸エステルや、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、ヒドロキノンモノアクリレート、ヒドロキノンモノメタクリレート、ヒドロキノンジアクリレート、ヒ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、ピロガロールジアクリレート、ピロガロールトリアクリレート、アクリル酸とフタル酸およびジエチレングリコールとの縮合物、アクリル酸とマレイン酸およびジエチレングリコールとの縮合物、メタクリル酸とテレフタル酸およびペンタエリスリトールとの縮合物、アクリル酸とアジピン酸およびブタンジオールとグリセリンとの縮合物、エチレンビスアクリルアミド、エチレンビスメタクリルアミド、フタル酸ジアリルのアリルエステル、ジビニルフタレート等が挙げられる。
【0062】
側鎖若しくは主鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する重合体としては、例えば不飽和二価カルボン酸とジヒドロキシ化合物との重縮合反応により得られるポリエステル、不飽和二価カルボン酸とジアミンとの重縮合反応により得られるポリアミド、イタコン酸、プロピリデンコハク酸、エチリデンマロン酸とジヒドロキシ化合物との重縮合反応により得られるポリエステル、イタコン酸、プロピリデンコハク酸、エチリデンマロン酸とジアミンとの重縮合反応により得られるポリアミドなどが挙げられる。
【0063】
この他に、側鎖にヒドロキシ基やハロゲン化アルキル基などの反応活性を有する官能基を有する重合体、例えばポリビニルアルコール、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリエピクロルヒドリン等と、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸との高分子反応により得られる重合体なども用いることができる。
【0064】
上記エチレン性化合物は、光重合性組成物の固型分の総量100重量部に対し10〜70重量部の範囲で配合するのが好ましい。10重量部未満では露光硬化不良を生じやすく、一方、70重量部を超えると塗膜性や露光硬化後の被膜の耐熱性や耐薬品性が低下するため、好ましくない。
【0065】
本発明の光重合性組成物は、上記各成分に加えて、必要に応じて増感剤、熱重合禁止剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等の任意成分を添加することができる。
【0066】
増感剤としては、具体的にはエオシンB(C.I.No.(=カラーインデックス・ナンバー)45400)、エオシンJ(C.I.No.45380)、アルコール可溶性エオシン(C.I.No.45386)、シアノシン(C.I.No.45410)、ベンガルローズ、エリスロシン(C.I.No.45430)、2,3,7−トリヒドロキシ−9−フェニルキサンテン−6−オン、およびローダミン6G等のキサンテン色素;チオニン(C.I.No.52000)、アズレA(C.I.No.52005)、およびアズレC(C.I.No.52002)等のチアジン色素;ピロニンB(C.I.No.45005)、およびピロニンGY(C.I.No.45005)等のピロニン色素;3−アセチルクマリン、3−アセチル7−ジエチルアミノクマリン等のクマリン化合物などが挙げられる。
【0067】
熱重合禁止剤としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテル、p−メトキシフェノール、ピロガロール、カテコール、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、β−ナフトール等が挙げられる。
【0068】
可塑剤としては、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挙げられる。
【0069】
界面活性剤としてはアニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種活性剤が挙げられ、消泡剤としてはシリコーン系、フッ素系の各種消泡剤が挙げられる。
【0070】
上記の本発明光重合組成物は、液晶表示装置などのカラーフィルタの保護膜やカラーレリーフ樹脂層(遮光膜を含む)形成のためのホトレジストとして、あるいはプリント配線基板製造時のソルダーホトレジスト等として用いることができるが、特にカラーフィルタのカラーレリーフ樹脂層(遮光膜を含む)形成用ホトレジストとして用いる場合には、さらに(C)成分として顔料および/または染料を含有する必要がある。本発明光重合性組成物は、これら顔料・染料の分散性にも優れるので、得られるカラーフィルタの色相を均一に保つことができる。
【0071】
(C)成分の顔料および/または染料は、特に限定されるものでない。例えばカラーレリーフ樹脂層として遮光膜を形成する場合、より具体的には、例えば液晶用のブラックストライプ、ブラックマトリックス等の樹脂ブラックとして用いる場合には、カーボンブラック、チタンブラック、酸化クロム、酸化鉄、アニリンブラック、ペリレン系顔料、C.I.アシッドブラック51、C.I.アシッドブラック52、C.I.ベイシックブラック2、C.I.ソルベントブラック123等を好ましく用いることができる。
【0072】
また、エポキシ樹脂等で被覆されたカーボンブラックや、チタンブラック、マンガン・鉄・銅・コバルト等の複合酸化物などの無機系のブラック顔料や、以下の有機顔料どうしの組み合わせや、有機顔料と上述の黒顔料との組み合わせも用いることができる。
【0073】
また、レッド、グリーン、ブルーやシアン、マゼンダ・イエローなどの有彩色の場合、顔料および/または染料としては特に限定されるものではないが、例えば特開昭60−237403号公報や特開平4−310901号公報に記載の顔料または染料が挙げられる。すなわち、カラーインデックス・ナンバー(C.I.No.)で、
として表されているものが透明性が高く、しかも耐熱性、耐候性、耐薬品性に優れているため、好適に用いることができる。
【0074】
また染料としては、具体的にはC.I.No.で、C.I.ダイレクトイエロー1、C.I.ダイレクトイエロー11、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトイエロー28、C.I.アシッドイエロー1、C.I.アシッドイエロー3、C.I.アシッドイエロー11、C.I.アシッドイエロー17、C.I.アシッドイエロー23、C.I.アシッドイエロー38、C.I.アシッドイエロー40、C.I.アシッドイエロー42、C.I.アシッドイエロー76、C.I.アシッドイエロー98、C.I.ベイシックイエロー1、C.I.ディスパースイエロー3、C.I.ディスパースイエロー4、C.I.ディスパースイエロー7、C.I.ディスパースイエロー31、C.I.ディスパースイエロー61、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー16、C.I.C.I.ソルベントイエロー21、C.I.ソルベントイエロー33、C.I.ソルベントイエロー56、C.I.アシッドオレンジ1、C.I.アシッドオレンジ7、C.I.アシッドオレンジ8、C.I.アシッドオレンジ10、C.I.アシッドオレンジ20、C.I.アシッドオレンジ24、C.I.アシッドオレンジ28、C.I.アシッドオレンジ33、C.I.アシッドオレンジ56、C.I.アシッドオレンジ74、C.I.ダイレクトオレンジ1、C.I.ディスパースオレンジ5、C.I.ソルベントオレンジ1、C.I.ソルベントオレンジ2、C.I.ソルベントオレンジ5、C.I.ソルベントオレンジ6、C.I.ソルベントオレンジ45、C.I.ダイレクトレッド20、C.I.ダイレクトレッド37、C.I.ダイレクトレッド39、C.I.ダイレクトレッド44、C.I.アシッドレッド6、C.I.アシッドレッド8、C.I.アシッドレッド9、C.I.アシッドレッド13、C.I.アシッドレッド14、C.I.アシッドレッド18、C.I.アシッドレッド26、C.I.アシッドレッド27、C.I.アシッドレッド51、C.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド87、C.I.アシッドレッド88、C.I.アシッドレッド89、C.I.アシッドレッド92、C.I.アシッドレッド94、C.I.アシッドレッド97、C.I.アシッドレッド111、C.I.アシッドレッド114、C.I.アシッドレッド115、C.I.アシッドレッド134、C.I.アシッドレッド145、C.I.アシッドレッド154、C.I.アシッドレッド180、C.I.アシッドレッド183、C.I.アシッドレッド184、C.I.アシッドレッド186、C.I.アシッドレッド198、C.I.ベイシックレッド12、C.I.ベイシックレッド13、C.I.ディスパースレッド5、C.I.ディスパースレッド7、C.I.ディスパースレッド13、C.I.ディスパースレッド17、C.I.ディスパースレッド58、C.I.ソルベントレッド1、C.I.ソルベントレッド3、C.I.ソルベントレッド8、C.I.ソルベントレッド23、C.I.ソルベントレッド24、C.I.ソルベントレッド25、C.I.ソルベントレッド27、C.I.ソルベントレッド30、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド100、C.I.ダイレクトバイオレット22、C.I.アシッドバイオレット49、C.I.ベイシックバイオレット2、C.I.ベイシックバイオレット7、C.I.ベイシックバイオレット10、C.I.ディスパーバイオレット24、C.I.ダイレクトブルー25、C.I.ダイレクトブルー86、C.I.ダイレクトブルー90、C.I.ダイレクトブルー108、C.I.アシッドブルー1、C.I.アシッドブルー7、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.アシッドブルー103、C.I.アシッドブルー104、C.I.アシッドブルー158、C.I.アシッドブルー161、C.I.ベイシックブルー1、C.I.ベイシックブルー3、C.I.ベイシックブルー9、C.I.ベイシックブルー25、C.I.アシッドグリーン3、C.I.アシッドグリーン9、C.I.アシッドグリーン16、C.I.ベイシックグリーン1、C.I.ベイシックグリーン4、C.I.ダイレクトブラウン6、C.I.ダイレクトブラウン58、C.I.ダイレクトブラウン95、C.I.ダイレクトブラウン101、C.I.ダイレクトブラウン173、C.I.アシッドブラウン14等が好適に用いられる。
【0075】
上記顔料および/または染料は、光重合性組成物の固形分の総量100重量部に対し、5〜200重量部の範囲で配合するのが好ましく、特には30〜100重量部である。10重量部未満ではカラーフィルタとして機能するのが難しく、一方、150重量部を超えると、感度が低下したり硬化後の被膜の耐熱性や耐薬品性が低下する傾向がみられる。
【0076】
以下に本発明の光重合性組成物を用いたカラーフィルタの製造方法の一例を示す。
【0077】
(1)光重合性組成物の調製
上述のようにして得られる本発明の光重合性不飽和化合物に、光重合開始剤、顔料および/または染料を加え、さらに所望によりここに、有機溶媒、増感剤、熱重合禁止剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等を加えたものを、3本ロールミル、ボールミル、サンドミル、ジェットミル、マイクロフルイダイザー、ナノマイザー等でよく分散、混練して、カラーフィルタ用光重合性組成物を調製する。
【0078】
(2)光重合性組成物の塗布
上記調製した光重合性組成物を、あらかじめ表面を清浄にしておいた基板上に塗布する。基板としてはガラス、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の材料が挙げられる。前記塗布にはロールコーター、リバースコーター、バーコーター等の接触転写型塗布装置や、スピンナー、カーテンフローコター等の非接触型塗布装置が用いられる。特に厚膜の場合には複数回塗布するか前記塗布装置の数種を併用するのがよい。
【0079】
光重合性組成物の塗布後は、ダイレクトホットプレートにて数分間乾燥するか、温風ヒーター、赤外線ヒーター中に数10分〜数時間入れて溶剤を除去し、塗膜厚を1〜10μm程度に調整する。
【0080】
(3)露光処理
塗膜の形成後、ネガマスクを介して活性線を選択的に照射する。活性線としては紫外線、エキシマレーザー光、エックス線、ガンマ線、電子線等が好適である。露光量は用いる光重合性組成物の成分組成により異なるが、30〜2000mJ/cm2程度が好ましい。
【0081】
(4)現像処理
活性線の照射後、現像液を用いて浸漬法、スプレー法等により現像を行い、活性線の未照射部分をアルカリ現像液により除去し、基板上にカラーフィルタ画素(カラーレリーフ樹脂層)を形成する。
【0082】
アルカリ現像液としてはリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、リン酸塩、またはピロリン酸塩;ベンジルアミン、ブチルアミン等の第1級アミン;ジメチルアミン、ジベンジルアミン、ジエタノールアミン等の第2級アミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の第3級アミン;モルホリン、ピペラジン、ピリジン等の環状アミン;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のポリアミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルベンジルアンモニウムヒドロキシド等のアンモニウムヒドロキシド類;トリメチルスルホニウムヒドロキシド、ジエチルメチルスルホニウムヒドロキシド、ジメチルベンジルスルホニウムヒドロキシド等のスルホニウムヒドロキシド類;その他コリン等の水溶液が用いられる。
【0083】
なお、本発明の光重合性不飽和化合物は、カラーフィルタの保護膜に適用することもできる。この場合、光重合性不飽和化合物と光重合開始剤を配合した2成分系の光重合性組成物として用いる。該光重合性組成物を、上記カラーフィルタの上面に塗布した後、全面的に露光・硬化して、保護膜とすることができる。保護膜として透明性、密着性、耐熱性、耐薬剤性、保存安定性に優れる。
【0084】
【実施例】
次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【0085】
(合成例1)
ビスフェノールA型エポキシ樹脂100gとアクリル酸33gにテトラエチルアンモニウムクロライド300mgとメチルハイドロキノン50mgとを仕込み、100℃に昇温して2時間撹拌し、エポキシ樹脂のアクリレート化反応を行った。
【0086】
次いで、このようにして得られた2,2−ビス[4−{(2−ヒドロキシ−3−アクリロキシ)プロポキシ}フェニル]プロパン100gをプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート113gに溶解した後、3,3−テトラメチレングルタル酸無水物70gおよび臭化テトラエチルアンモニウム0.5gを加えて混合し、120℃に昇温して4時間反応させて、酸付加型の不飽和二重結合を2つもつアルカリ現像性の光重合性不飽和化合物(モノマー)を得た。該光重合性不飽和化合物は上記式(II)(ただし式中、Yにおいて、Aは下記化27に示す基を示し、R8は水素原子を示す)で示される化合物である。
【0087】
【化27】
【0088】
なお、この光重合性不飽和化合物の生成はIRスペクトルによって確認した。また、該光重合性不飽和化合物の分子量は2,800、酸価は60であった。
【0089】
(合成例2)
フルオレン型エポキシ樹脂100gとアクリル酸16gにテトラエチルアンモニウムクロライド300mgとメチルハイドロキノン50mgとを仕込み、100℃に昇温して2時間撹拌し、エポキシ樹脂のアクリレート化反応を行った。
【0090】
次いで、このようにして得られた9,9−ビス[4−{(2−ヒドロキシ−3−アクリロキシ)プロポキシ}フェニル]フルオレン100gを3−メトキシブチルアセテート109gに溶解した後、グルタル酸無水物17g、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物47gおよび臭化テトラエチルアンモニウム0.5gを加えて混合し、120℃に昇温して4時間反応させて、光重合性不飽和化合物を得た。該光重合性不飽和化合物は式(VI)〔ただし式中、ZにおけるR8は水素原子を示し、Vは上記化10あるいは化24で定義したとおりであり、Wは上記化11あるいは化25で定義したとおりであり、Aは−CH2CH2CH2−を示す〕で示される化合物である。
【0091】
なお、この光重合性不飽和化合物の生成はIRスペクトル(図1に示す)によって確認した。
【0092】
また、該光重合性不飽和化合物の分子量は3,300、酸価は60であった。
【0093】
(合成例3)
平均分子量10,000のグリシジルメタクリレートとベンジルメタクリレート50/50の共重合樹脂100gにアクリル酸20gを加え、テトラエチルアンモニウムクロライド300mgとメチルハイドロキノン50mgと3−メトキシブチルアセテート120gを仕込み、100℃に昇温して2時間撹拌し、グリシジル基含有樹脂のアクリレート化反応を行った。
【0094】
次いで、このようにして得られたグリシジル基含有樹脂とアクリル酸とのエステル100gの溶液に、さらに3−3ジメチルグルタル酸無水物17g、テトラエチルアンモニウムクロライド0.5gを加えて混合し、120℃に昇温して6時間反応させて、光重合性不飽和化合物を得た。該光重合性不飽和化合物は上記式(VII)(ただし式中、Aは−CH2C(CH3)2CH2−を示し、R8はメチル基を示す)で示される化合物である。
【0095】
なお、この光重合性不飽和化合物の生成はIRスペクトルによって確認した。また、該光重合性不飽和化合物の分子量は12,000、酸価は85であった。
【0096】
(合成例4)
合成例1において、3,3−テトラメチレングルタル酸無水物70gの代わりに、1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸80gを用いた以外は、合成例1と同じように反応させ、光重合性不飽和化合物を得た。
【0097】
なお、この光重合性不飽和化合物の生成はIRスペクトルによって確認した。また、該光重合性不飽和化合物の分子量は3,000、酸価は65であった。
【0098】
(合成例5)
合成例2において、グルタル酸無水物17gの代わりに、無水フタル酸27gを用いた以外は、合成例2と同じように反応させ、光重合性不飽和化合物を得た。
【0099】
なお、この光重合性不飽和化合物の生成はIRスペクトルによって確認した。また、該光重合性不飽和化合物の分子量は3,800、酸価は55であった。
【0100】
(合成例6)
合成例3において、3,3−ジメチルグルタル酸無水物17gの代わりに、無水コハク酸17gを用いた以外は、合成例3と同じように反応させ、光重合性不飽和化合物を得た。
【0101】
なお、この光重合性不飽和化合物の生成はIRスペクトルによって確認した。また、該光重合性不飽和化合物の分子量は11,000、酸価は85であった。
【0102】
(実施例1)
合成例2で得た光重合性不飽和化合物20g、ペンタエリスリトールテトラアクリレート4g、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン(「イルガキュア369」;チバガイギー社製)1gおよびミヒラーズケトン0.1gを3−メトキシブチルアセテート80gとともに混合、溶解して、光重合性組成物を調製した。
【0103】
該光重合性組成物を厚さ1mmの清浄な表面を有するガラス基板上にリバーコーター(ラウンドコーター;大日本スクリーン社製)を用いて、乾燥膜厚が2μmとなるように塗布し、90℃で2min乾燥して感光層を形成した。
【0104】
次いで、該感光層に露光量100mJ/cm2で紫外線を全面露光し、0.5重量部炭酸ナトリウム水溶液で25℃、60sスプレー現像した後、200℃のオーブンでベークした。
【0105】
得られた被膜は、透明性に優れていると同時に、基板との剥離も確認されなかった。また、被膜の色の変化もみられなかった。
【0106】
(実施例2)
合成例2で得た光重合性不飽和化合物20g、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン(「イルガキュア369」;チバガイギー社製)2g、ミヒラーズケトン1g、カーボン分散液「CFブラックPC」(カーボン24重量部含有;御国色素社製)40g、ブルー分散液(フタロシアニンブルー20%含有;御国色素社製)10g、3−メトキシブチルアセテート30gを混合、溶解した後、マイクロフルイダイザーを用いて1000kg/cm2にて高圧分散し、黒色光重合性組成物を調製した。
【0107】
上記黒色光重合性組成物溶液を厚さ1mmの清浄な表面を有するガラス基板上にスピンコーター(「TR−25000」;東京応化工業社製)を用いて、乾燥膜厚が1.5μmとなるように塗布し、90℃で2min乾燥して感光層を形成した。
【0108】
次いで、該感光層に露光量100mJ/cm2で紫外線を全面露光し、0.5重量部炭酸ナトリウム水溶液で25℃、60sスプレー現像した後、200℃のオーブンでベークした。
【0109】
得られた被膜は、透明性に優れていると同時に、基板との剥離も確認されなかった。また、被膜の色の変化もみられなかった。
【0110】
(実施例3)
合成例1で得た光重合性不飽和化合物5g、アクリル樹脂(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=75/25、分子量20,000)20g、メルカプトベンズイミダゾール2g、ミヒラーズケトン1g、顔料分散液「CFレッドEX−109」(C.I.PR−177、アントラキノン系赤顔料20重量部含有;御国色素社製)40g、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート30gを混合、溶解した後、ナノマイザーを用いて1500kg/cm2にて高圧分散し、赤色光重合性組成物を調製した。
【0111】
上記赤色光重合性組成物溶液を厚さ1mmの清浄な表面を有するガラス基板上にスピンコーター(「TR−25000」;東京応化工業社製)を用いて、乾燥膜厚が1.5μmとなるように塗布し、90℃で2min乾燥して感光層を形成した。
【0112】
次いで、該感光層に露光量100mJ/cm2で紫外線を全面露光し、0.5重量部炭酸ナトリウム水溶液で25℃、60sスプレー現像した後、200℃のオーブンでベークした。
【0113】
得られた被膜は、透明性に優れていると同時に、基板との剥離も確認されなかった。また、被膜の色の変化もみられなかった。
【0114】
(実施例4)
合成例3で得た光重合性不飽和化合物20g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート5g、メルカプトベンズイミダゾール2g、ミヒラーズケトン1g、顔料分散液「CFグリーンEX−261」(C.I.PG−36、ハロゲン化フタロシアニン系緑顔料16重量部含有;御国色素社製)40g、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート30gを混合、溶解した後、ナノマイザーを用いて1500kg/cm2にて高圧分散し、緑色光重合性組成物を調製した。
【0115】
上記緑色光重合性組成物溶液を厚さ1mmの清浄な表面を有するガラス基板上にスピンコーター(「TR−25000」;東京応化工業社製)を用いて、乾燥膜厚が1.5μmとなるように塗布し、90℃で2min乾燥して感光層を形成した。
【0116】
次いで、該感光層に露光量100mJ/cm2で紫外線を全面露光し、0.5重量部炭酸ナトリウム水溶液で25℃、60sスプレー現像した後、200℃のオーブンでベークした。
【0117】
得られた被膜は、透明性に優れていると同時に、基板との剥離も確認されなかった。また、被膜の色の変化もみられなかった。
【0118】
(実施例5)
実施例2において、顔料分散液として、ブルー分散液10gの代わりに、「CFイエローHM」(C.I.PY−139、モノアゾ系黄色顔料20重量部含有;御国色素社製)35gを用いた以外は、実施例2と同様にして黄色光重合性組成物を調製した。
【0119】
上記黄色光重合性組成物溶液を厚さ1mmの清浄な表面を有するガラス基板上にスピンコーター(「TR−25000」:東京応化工業社製)を用いて、乾燥膜厚が1.5μmとなるように塗布し、90℃で2min乾燥して感光層を形成した。
【0120】
次いで、該感光層に100mJ/cm2の紫外線を全面露光した後、0.5重量部炭酸ナトリウム水溶液で25℃、60sスプレー現像した後、200℃のオーブンでベークした。
【0121】
得られた被膜は、透明性に優れていると同時に、基板との剥離も確認されなかった。また、被膜の色の変化もみられなかった。
【0122】
(実施例6)
実施例3において、顔料分散液として、「CFレッドEX−109」40gに代えて、「CFブルーUM」(C.I.PB−15:6、フタロシアニン系青色顔料19重量部含有:御国色素社製)35gを用いた以外は、実施例3と同様にして青色光重合性組成物を調製した。
【0123】
上記青色光重合性組成物溶液を厚さ1mmの清浄な表面を有するガラス基板上にスピンコーター(「TR−25000」:東京応化工業社製)を用いて、乾燥膜厚が1.5μmとなるように塗布し、90℃で2min乾燥して感光層を形成した。
【0124】
次いで、該感光層に100mJ/cm2の紫外線を全面露光した後、0.5重量部炭酸ナトリウム水溶液で25℃、60sスプレー現像した後、200℃のオーブンでベークした。
【0125】
得られた被膜は、透明性に優れていると同時に、基板との剥離も確認されなかった。また、被膜の色の変化もみられなかった。
【0126】
(比較例1)
実施例1において、合成例2で得た光重合性不飽和化合物の代わりに、合成例5で得た光重合性不飽和化合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、光重合性組成物を調製し、これを用いて感光層を形成し、続いて露光、現像処理した後、ベークした。
【0127】
(比較例2)
実施例2において、合成例2で得た光重合性不飽和化合物の代わりに、合成例5で得た光重合性不飽和化合物を用いた以外は、実施例2と同様にして、光重合性組成物を調製し、これを用いて感光層を形成し、続いて露光、現像処理した後、ベークした。
【0128】
(比較例3)
実施例3において、合成例1で得た光重合性不飽和化合物の代わりに、合成例4で得た光重合性不飽和化合物を用いた以外は、実施例3と同様にして、光重合性組成物を調製し、これを用いて感光層を形成し、続いて露光、現像処理した後、ベークした。
【0129】
(比較例4)
実施例4において、合成例3で得た光重合性不飽和化合物の代わりに、合成例6で得た光重合性不飽和化合物を用いた以外は、実施例4と同様にして、光重合性組成物を調製し、これを用いて感光層を形成し、続いて露光、現像処理した後、ベークした。
【0130】
(比較例5)
比較例2において、顔料分散液として、ブルー分散液10gの代わりに、「CFイエローHM」(C.I.PY−139、モノアゾ系黄色顔料20重量部含有:御国色素社製)35gを用いた以外は、比較例2と同様にして、光重合性組成物を調製し、これを用いて感光層を形成し、続いて露光、現像処理した後、ベークした。
【0131】
(比較例6)
比較例3において、顔料分散液として、「CFレッドEX−109」40gの代わりに、「CFブルーUM」(C.I.PB−15:6、フタロシアニン系青色顔料19重量部含有:御国色素社製)35gを用いた以外は、比較例3と同様にして、光重合性組成物を調製し、これを用いて感光層を形成し、続いて露光、現像処理した後、ベークした。
【0132】
実施例1〜6、比較例1〜6について、下記に示す評価基準に従い、酸遊離性、耐薬品性について評価した。結果を表1に示す。
【0133】
[酸遊離性]
各実施例、比較例で得られた感光層(ホトレジスト層)を直接GC−MS分析にかけ、分解温度200℃において遊離の酸のピークについて観察し、下記評価基準により評価した。
(評価)
○: 遊離の酸のピークが確認できなかった
×: 遊離の酸のピークが確認された
【0134】
[耐薬品性]
各実施例、比較例で調製した光重合性組成物を、膜厚2.0μmになるように基板に塗布し、プロキシミティー露光機にて200mJ/cm2の露光量で全面露光を行った。次いで基板を0.2重量部の炭酸ソーダ現像液で45sスプレー現像した後、純水による洗浄を行い、200℃のオーブンに入れてポストベークを行った。その後、基板をN−メチル−2−ピロリドンに常温で10min浸漬して、感光層の表面状態を観察し、下記評価基準により評価した。
(評価)
○: 感光層(ホトレジスト層)の表面の状態が変化しなかった
×: 感光層(ホトレジスト層)の表面の状態が変化した
【0135】
【表1】
【0136】
表1から明らかなように、実施例1〜6の光重合性組成物は酸の遊離がなく、したがって液晶表示装置における表示のムラが発生せず、かつ比較例の組成物と同様の耐薬品性があることが確認された。
【0137】
[カラーフィルタの製造]
実施例2で調製した黒色光重合性組成物を、きれいに洗浄したガラス基板上にスピンコーターを用いて乾燥膜厚が1.2μmになるように塗布し、90℃で3min乾燥した後、20μmラインの液晶用ブラックマトリックスのパターンを用いて、プロキシミティー露光機にて200mJ/cm2の露光量で選択的露光を行った。
【0138】
次いで基板を0.2重量部の炭酸ソーダ現像液で45sスプレー現像した後、純水で洗浄し、200℃のオーブンに入れてポストベークを行い、ブラックマトリックスパターンを形成した。
【0139】
このブラックマトリックスパターン上に、実施例3で調製した赤色光重合性組成物と実施例5で調製した黄色光重合性組成物を70:30の割合で混合した光重合性組成物を、乾燥膜厚が1.5μmになるように塗布、乾燥し、ブラックパターン間隙(80μm)のマスクを介して活性光線で露光(露光量100mJ/cm2)し、現像、ポストベークを行って、赤色パターンを形成した。
【0140】
実施例4で調製した緑色光重合性組成物と実施例5で調製した黄色光重合性組成物を80:20の割合で混合した光重合性組成物を、上記赤色パターンに近接して塗布し、露光、現像、ポストベークを行って、緑色パターンを形成した。
【0141】
さらに、実施例6で調製した青色光重合性組成物を、上記緑色パターンに近接して塗布し、露光、現像、ポストベークを行って、青色パターンを形成し、赤、緑、青それぞれのパターンが規則的に配置されたカラーフィルタを完成させた。
【0142】
該カラーフィルタ上に、実施例1で得た透明ホトレジストを塗布し、200mJ/cm2の露光量で全面露光し、さらにポストベークを行って保護膜を形成した。
【0143】
得られたカラーフィルタは透明性に優れ、剥離がなく、均一な色相を有していた。また、200℃で1時間オーブンに入れて加熱しても表面の色の変化がなく、かつ表面荒れも観察されず、耐熱性に優れていることが確認できた。さらに、それぞれのホトレジストを、GC−MS分析にて遊離の酸の分析を試みたところ、遊離の酸は検出されなかった。
【0144】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光重合性不飽和化合物を含有する光重合性組成物は、透明性、耐熱性、耐薬品性、および密着性に優れた被膜を形成できるとともに、カラーフィルタ形成後も遊離の不純物が極めて少ないものである。この光重合性組成物に、さらに顔料および/または染料を配合することにより、同様の性能をもつカラーフィルタ用重合性組成物を得ることができる。これらを用いることによって、表示品位の高い液晶表示装置を精度よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】合成例2で得られた光重合性不飽和化合物のIRスペクトルを示すグラフである。
Claims (9)
- (A)ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールプロパン構造を有するエポキシ樹脂、およびグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂の中から選ばれる1種または2種以上のエポキシ基含有化合物に、不飽和二重結合を有する有機酸を反応させ、得られた反応生成物に下記式(I)
で示す酸無水物を反応させることにより得られる、下記式(II)、(VI)、(VII)のいずれかで示される光重合性不飽和化合物と、(B)光重合開始剤を含有する、光重合性組成物。
ただし、式(II)、(VI)、(VII)中、Y、Z、V、W、A、R 8 、m、nは以下の意味を示す。
R 8 : 水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基。
m: 0〜19の整数。
n: 1〜20の整数。 - (A)成分において、酸無水物として、式(I)で示す酸無水物と、酸二無水物を用いる、請求項1記載の光重合性組成物。
- (A)成分の平均分子量が1,000〜100,000のオリゴマーまたはポリマーである、請求項1または2記載の光重合性組成物。
- (A)成分の酸価が20〜200である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光重合性組成物。
- さらに(C)顔料および/または染料を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光重合性組成物。
- 請求項5記載の光重合性組成物を基板上に塗布した後、これを選択的に露光し、次いで現像することにより、カラーレリーフ樹脂層(遮光層を含む)を形成する、カラーフィルタの製造方法。
- 基板上にカラーレリーフ樹脂層(遮光層を含む)を形成してなるカラーフィルタ上に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光重合性組成物を塗布した後、これを全面的に露光することにより透明保護膜を形成する、カラーフィルタの製造方法。
- 光重合性組成物の製造に用いられる光重合性不飽和化合物であって、該化合物は、ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールプロパン構造を有するエポキシ樹脂、およびグリシジル基含有(メタ)アクリル樹脂の中から選ばれる1種または2種以上のエポキシ基含有化合物に不飽和二重結合を有する有機酸を反応させ、得られた反応生成物に下記式(I)
で示す酸無水物を反応させることにより得られることを特徴とする、下記式(II)、(VI)、(VII)のいずれかで示される光重合性不飽和化合物。
ただし、式(II)、(VI)、(VII)中、Y、Z、V、W、A、R 8 、m、nは以下の意味を示す。
R 8 : 水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基。
m: 0〜19の整数。
n: 1〜20の整数。 - 酸無水物として、式(I)で示す酸無水物と、酸二無水物を用いる、請求項8記載の光重合性不飽和化合物。
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