JP4946748B2 - 着色層形成用感放射線性樹脂組成物およびカラーフィルタ - Google Patents
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Description
近年、カラーフィルターの形成に用いられる基板サイズが大型化していることから、着色感放射線樹脂組成物の塗布方法が、中央滴下型のスピンコーターを用いる方式から、着色感放射線樹脂組成物を塗布するための液噴出部がより小径となったスリットノズルを用いる方式に置き換わりつつある。後者のスリットノズル方式では、液噴出部の径が小さい(狭い)ため、塗布終了後のノズル先端部の周辺に着色感放射線性樹脂組成物が残ってしまうことが多く、これが乾燥すると次回の塗布時に乾燥異物としてカラーフィルター上に落下し、カラーフィルターの品質を著しく低下させるので、通常は塗布前にノズル先端部に洗浄溶剤を噴出させるジェット洗浄が行なわれているが、それでも乾燥異物によるカラーフィルターの品質低下を有効に防止できず、製品歩留まりが低下する大きな要因となっている。
そこで、このような問題に対処するため近年では、洗浄溶剤による洗浄性、即ち乾燥後でも洗浄溶剤に対する溶解性の高い、着色感放射線樹脂組成物が求められている。
ところで、“焼きつき”とはカラー液晶表示装置の表示不良の一種で、本来表示されてはならない画像が画面に表示されたり、黒もしくは白い“もや”状のものが本来表示したい画像の上に重なって表示されたりする現象である。このような現象は、液晶中の電荷を帯びた不純物が液晶内を拡散して、液晶分子を配向するために印加した電位差が一定時間保持されないことに起因すると考えられており、この不純物は液晶分子製造時に由来のものだけではなく、形成されたカラーフィルター中からも溶出することが最近明らかになってきている。そして、“焼きつき”の防止には、例えば特許文献1に開示されているように、顔料純度を上げるのが効果的であることが知られているが、不純物は着色感放射線性樹脂組成物中の顔料以外の成分から由来する可能性もあり、顔料純度を上げるだけでは必ずしも十分とはいえない。
そこで、近年におけるカラーフィルター製造時の高い製品歩留まりの要求を満たし、かつ“焼きつき”を生じない、さらに改良された着色感放射線性樹脂組成物の開発が強く求められている。
一方、特許文献2には、テトラエチルチウラムジスルフィドやビス(ピラゾール−1−イル−チオカルボニル)ジスルフィド等のジスルフィド化合物を分子量制御剤として用いて重合されたアルカリ可溶性樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物が、乾燥後の洗浄溶剤に対する溶解性の向上や“焼きつき”の防止に効果的であることが開示されている。しかしながら、これらのジスルフィド化合物は、合成後保管中に分解による経時変化を起こし易いため、非常に取り扱い難いという問題があった。
(A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)多官能性単量体並びに(D)感放射線性ラジカル発生剤を含有する感放射線性樹脂組成物であって、(B)アルカリ可溶性樹脂が、(b1)重合性不飽和カルボン酸および/または重合性不飽和カルボン酸無水物と(b2)他の重合性不飽和化合物との混合物を、下記式(1)で表される化合物の存在下で重合する工程を経て製造された共重合体、を含有することを特徴とする着色層形成用感放射線性樹脂組成物、からなる。
本発明でいう「着色層」とは、画素および/またはブラックマトリックスからなる層を意味する。
前記着色層形成用感放射線性樹脂組成物を用いて形成された着色層を備えてなるカラーフィルタ、からなる。
前記カラーフィルタを具備するカラー液晶表示装置、からなる。
着色層形成用感放射線性樹脂組成物
−(A)着色剤−
本発明における着色剤は、特に限定されるものでなく、顔料、染料あるいは天然色素のいずれでもよいが、カラーフィルタには、高純度で高い光透過性の発色、もしくは高い光遮蔽性と、良好な耐熱性とが求められることから、顔料が好ましく、特に、有機顔料あるいはカーボンブラックが好ましい。
前記有機顔料としては、例えば、カラーインデックスにおいてピグメントに分類されている化合物、具体的には、下記のようなカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー80;
C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントグリーン58;
C.I.ピグメントブラウン23、C.I.ピグメントブラウン25;
C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック7。
前記有機顔料は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができ、また有機顔料とカーボンブラックとを混合して使用することもできるが、画素を形成する際には、有機顔料を用いることが好ましく、またブラックマトリックスを形成する際には、2種以上の有機顔料および/またはカーボンブラックを用いることが好ましい。
前記ウレタン結合は、一般に、式R−NH−COO−R'(但し、RおよびR’は脂肪族、脂環族または芳香族の1価または多価の有機基であり、該多価の有機基はさらに別のウレタン結合を有する基あるいは他の基に結合している。)で表され、ウレタン系分散剤中の親油性基および/または親水性基に存在することができ、またウレタン系分散剤の主鎖および/または側鎖に存在することができ、さらにウレタン系分散剤中に1個以上存在することができる。ウレタン結合がウレタン系分散剤中に2個以上存在するとき、各ウレタン結合は同一でも異なってもよい。
前記ジイソシアナート類としては、例えば、ベンゼン−1,3−ジイソシアナート、ベンゼン−1,4−ジイソシアナート等のベンゼンジイソシアナート類;トルエン−2,4−ジイソシアナート、トルエン−2,5−ジイソシアナート、トルエン−2,6−ジイソシアナート、トルエン−3,5−ジイソシアナート等のトルエンジイソシアナート類;1,2−キシレン−3,5−ジイソシアナート、1,2−キシレン−3,6−ジイソシアナート、1,3−キシレン−2,4−ジイソシアナート、1,3−キシレン−2,5−ジイソシアナート、1,3−キシレン−4,6−ジイソシアナート、1,4−キシレン−2,5−ジイソシアナート、1,4−キシレン−2,6−ジイソシアナート等のキシレンジイソシアナート類等の他の芳香族ジイソシアナート類等を挙げることができる。
これらのジイソシアナート類およびトリイソシアナート類は、それぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
これらの片末端に水酸基を有するポリエステル類および両末端に水酸基を有するポリエステル類は、それぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
このようなウレタン系分散剤の具体例としては、商品名で、例えば、Disperbyk161、
Disperbyk170(以上、ビックケミー(BYK)社製)や、EFKA(エフカーケミカルズビーブイ(EFKA)社製)、ディスパロン(楠本化成(株)製)等のシリーズのものを挙げることができる。
本発明におけるウレタン系分散剤のMwは、通常、5,000〜50,000、好ましくは7,000〜20,000である。
前記ウレタン系分散剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
このような(メタ)アクリル系分散剤の具体例としては、商品名で、Disperbyk2000 、Disperbyk2001 (以上、ビックケミー(BYK)社製)等を挙げることができる。
前記(メタ)アクリル系分散剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、顔料分散液を調製する際に使用される溶媒としては、例えば、後述する感放射線性樹脂組成物の液状組成物について例示する溶媒と同様のものを挙げることができる。
顔料分散液を調製する際の溶媒の使用量は、顔料100重量部に対して、通常、500〜1,000重量部、好ましくは700〜900重量部である。
この場合、ビーズの充填率は、通常、ミル容量の50〜80%であり、顔料混合液の注入量は、通常、ミル容量の20〜50%程度である。また処理時間は、通常、2〜50時間、好ましくは2〜25時間である。
また、ロールミルを用いて調製する際には、例えば、3本ロールミルや2本ロールミル等を使用し、顔料混合液を、好ましくは冷却水等で冷却しながら処理することにより実施することができる。
この場合、ロール間隔は10μm以下であることが好ましく、剪断力は、通常、108 dyn/秒程度である。また処理時間は、通常、2〜50時間、好ましくは2〜25時間である。
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は、(b1)重合性不飽和カルボン酸および/または重合性不飽和カルボン酸無水物(以下、これらの化合物をまとめて「不飽和化合物(b1)」という。)と(b2)他の重合性不飽和化合物(以下、「不飽和化合物(b2)」という。)との混合物(以下、「重合性不飽和化合物」ともいう。)を、前記式(1)で表される化合物(以下、「分子量制御剤(1)」という。)の存在下で重合する工程を経て製造された共重合体(以下、「共重合体(BI)」という。)、を含有する樹脂(以下、「樹脂(B)」という。)からなる。
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、けい皮酸等の不飽和モノカルボン酸類;
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和ジカルボン酸またはその無水物類;
3価以上の不飽和多価カルボン酸またはその無水物類;
こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕等の2価以上の多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル類;
ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等の両末端にカルボキシル基と水酸基とを有するポリマーのモノ(メタ)アクリレート類
等を挙げることができる。
共重合体(B1)において、重合性不飽和カルボン酸および重合性不飽和カルボン酸無水物は、それぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
スチレン、α−メチルスチレン、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、m−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、p−スチレンスルホン酸、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、p−クロルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等の芳香族ビニル化合物;
インデン、1−メチルインデン等のインデン類;
N−フェニルマレイミド、N−o−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−o−メチルフェニルマレイミド、N−m−メチルフェニルマレイミド、N−p−メチルフェニルマレイミド、N−o−メトキシフェニルマレイミド、N−m−メトキシフェニルマレイミド、N−p−メトキシフェニルマレイミド等のN−(置換)アリールマレイミドや、N−シクロヘキシルマレイミド等のN−位置換マレイミド類;
グリシジル(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸グリシジルエステル類;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテル等の他の不飽和エーテル類;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等のシアン化ビニル化合物;
(メタ)アクリルアミド、α−クロロアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド類;
1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、イソプレンスルホン酸等の脂肪族共役ジエン類
等を挙げることができる。
前記不飽和化合物(b2)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマー/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/フェニル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマー/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/N−フェニルマレイミド/p−クミルフェノールのエチレンオキシド付加物の(メタ)アクリル酸エステル/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート/スチレン共重合体
等を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/ポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマー/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/フェニル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/ポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマー/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−シクロヘキシルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−シクロヘキシルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/アリル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−シクロヘキシルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/スチレン共重合体、
(メタ)アクリル酸/ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート/こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕/N−フェニルマレイミド/ベンジル(メタ)アクリレート/グリセロールモノ(メタ)アクリレート/スチレン共重合体
等を挙げることができる。
前記重合は、例えば、共重合体(BI)を構成する重合性不飽和化合物を、溶媒中、分子量制御剤(1)の存在下で、ラジカル重合開始剤を使用して重合することにより実施することができ、それにより、分子量および分子量分布が制御された共重合体(BI)を得ることができる。
これらのアルキル基うち、n−ヘキシル基、n−ペンチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基等が好ましく、特に、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基等好ましい。
また、式(1)において、Z1 およびZ2 の置換されていてもよいベンジル基としては、例えば、ベンジル基、o−クロロベンジル基、p−クロロベンジル基、o−シアノベンジル基、p−シアノベンジル基、o−メトキシベンジル基、p−メトキシベンジル基等を挙げることができる。
これらの置換されていてもよいベンジル基うち、特に、ベンジル基が好ましい。
前記重合において、分子量制御剤(1)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、前記重合に際しては、他の分子量制御剤、例えばα−メチルスチレンダイマー、t−ドデシルメルカプタン等、の1種以上を、分子量制御剤(1)と併用することもできる。
前記重合がリビングラジカル重合の形態をとる場合、重合性不飽和化合物がカルボキシル基等の活性ラジカルを失活させるおそれがある官能基を有する化合物を含有する場合、成長末端が失活しないようにするため必要に応じて、該官能基を、例えばエステル化などにより保護して重合したのち、脱保護することにより、共重合体(BI)を得ることもできる。
これらのラジカル重合開始剤のうち、酸素等による副反応物が生起し難い点から、特に、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が好ましい。
前記ラジカル重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
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等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチ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、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、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールジエーテル類;
テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン類;
ジアセトンアルコール(即ち、4−ヒドロキシ−4−メチルペンタン−2−オン)、4−ヒドロキシ−4−メチルヘキサン−2−オン等のケトアルコール類;
2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、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−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、エトキシ酢酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類
等を挙げることができる。
前記溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、分子量制御剤(1)の使用量は、重合性不飽和化合物100重量部に対して、通常、0.1〜50重量部、好ましくは0.2〜16重量部、特に好ましくは0.4〜8重量部である。この場合、分子量制御剤(1)の使用量が0.1重量部未満では、分子量および分子量分布の制御効果が低下する傾向があり、一方50重量部を超えると、低分子量成分が優先的に生成してしまうおそれがある。
また、他の分子量制御剤の使用割合は、全分子量制御剤に対して、通常、200重量%以下、好ましくは40重量%以下である。この場合、他の分子量制御剤の使用割合が200重量%を超えると、本発明の所期の効果が損なわれるおそれがある。
また、溶媒の使用量は、重合性不飽和化合物100重量部に対して、通常、50〜1,000重量部、好ましくは100〜500重量部である。
また、重合温度は、通常、0〜150℃、好ましくは50〜120℃であり、重合時間は、通常、10分〜20時間、好ましくは30分〜6時間である。
このようなMwおよびMw/Mnを有する共重合体(BI)を使用することによって、現像性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られ、それによりシャープなパターンエッジを有する着色層を形成することができるとともに、現像時に未露光部の基板上および遮光層上に残渣、地汚れ、膜残り等が発生し難く、しかも有機溶剤による洗浄性が高いためカラーフィルター製造時に乾燥異物を発生することなく高い製品歩留まりを実現でき、かつカラーフィルターの“焼きつき”をさらに有効に防止することができる。
本発明において、共重合体(BI)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記他の他のアルカリ可溶性樹脂としては、(A)着色剤に対してバインダーとして作用し、かつ着色層を形成する際の現像工程において用いられる現像液、好ましくはアルカリ現像液に対して可溶性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、付加重合系、重付加系、重縮合系等の、例えば、酸性官能基(例えば、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、フェノール性水酸基等)および/またはアルコール性水酸基を有する樹脂等を挙げることができる。
また、共重合体(BI)の使用割合は、樹脂(B)に対して、通常、50〜100重量%、好ましくは80〜100重量%である。この場合、共重合体(BI)の使用割合が50重量%未満であると、本発明の所期の効果が損なわれるおそれがある。
本発明における多官能性単量体は、2個以上の重合性不飽和結合を有する単量体である。
このような多官能性単量体としては、例えば、
エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート類;
ジエチレングリコール以上のポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール以上のポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート類;
グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類やそれらのジカルボン酸変性物;
ポリエステル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、スピラン樹脂等のオリゴ(メタ)アクリレート類;
両末端に水酸基を有するポリ−1,3−ブタジエン、両末端に水酸基を有するポリイソプレン、両末端に水酸基を有するポリカプロラクトン等の両末端に水酸基を有する重合体のジ(メタ)アクリレート類や、
トリス〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕フォスフェート
等を挙げることができる。
前記単官能性単量体としては、例えば、前記共重合体(BI)について例示した不飽和化合物(b1)および不飽和化合物(b2)のほか、N−ビニルサクシンイミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルフタルイミド、N−ビニル−2−ピペリドン、N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニルピロール、N−ビニルピロリジン、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルイミダゾリジン、N−ビニルインドール、N−ビニルインドリン、N−ビニルベンズイミダゾ−ル、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピペリジン、N−ビニルピペラジン、N−ビニルモルフォリン、N−ビニルフェノキサジン等のN−ビニル含窒素複素環式化合物;N−(メタ)アクリロイルモルフォリンや、市販品として、M−5300、M−5400、M−5600(以上、東亞合成(株)製)等を挙げることができる。
これらの単官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。 単官能性単量体の使用割合は、多官能性単量体と単官能性単量体の合計に対して、通常、90重量%以下、好ましくは50重量%以下である。この場合、単官能性単量体の使用割合が90重量%を超えると、着色層の強度や表面平滑性が低下する傾向がある。
本発明における感放射線性ラジカル発生剤(以下、単に「ラジカル発生剤」という。)は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、前記(C)多官能性単量体および場合により使用される単官能性単量体の重合を開始しうるラジカルを発生する化合物である。
このようなラジカル発生剤としては、例えば、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、カルバゾール系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物、ホスフィン系化合物等を挙げることができる。
本発明において、ラジカル発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができるが、本発明におけるラジカル発生剤としては、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物およびカルバゾール系化合物の群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
これらのアセトフェノン系化合物のうち、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1、1,2−オクタンジオン、1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(O−ベンゾイルオキシム)等が好ましい。
前記アセトフェノン系化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記ビイミダゾール系化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
ここでいう「水素供与体」とは、露光によりビイミダゾール系化合物から発生したラジカルに対して、水素原子を供与することができる化合物を意味する。
本発明における水素供与体としては、下記で定義するメルカプタン系化合物、アミン系化合物等が好ましい。
前記アミン系化合物は、ベンゼン環あるいは複素環を母核とし、該母核に直接結合したアミノ基を1個以上、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1〜2個有する化合物(以下、「アミン系水素供与体」という。)からなる。
なお、これらの水素供与体は、メルカプト基とアミノ基とを同時に有することもできる。
メルカプタン系水素供与体は、ベンゼン環あるいは複素環をそれぞれ1個以上有することができ、またベンゼン環と複素環との両者を有することができ、これらの環を2個以上有する場合、縮合環を形成しても形成しなくてもよい。
また、メルカプタン系水素供与体は、メルカプト基を2個以上有する場合、少なくとも1個の遊離メルカプト基が残存する限りでは、残りのメルカプト基の1個以上がアルキル、アラルキルまたはアリール基で置換されていてもよく、さらには少なくとも1個の遊離メルカプト基が残存する限りでは、2個の硫黄原子がアルキレン基等の2価の有機基を介在して結合した構造単位、あるいは2個の硫黄原子がジスルフィドの形で結合した構造単位を有することができる。
さらに、メルカプタン系水素供与体は、メルカプト基以外の箇所で、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されていてもよい。
これらのメルカプタン系水素供与体のうち、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が好ましく、特に2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
また、アミン系水素供与体は、アミノ基の1個以上がアルキル基または置換アルキル基で置換されてもよく、またアミノ基以外の箇所で、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されていてもよい。
これらのアミン系水素供与体のうち、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましく、特に4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
なお、アミン系水素供与体は、ビイミダゾール系化合物以外のラジカル発生剤の場合においても、増感剤としての作用を有するものである。
メルカプタン系水素供与体とアミン系水素供与体との組み合わせの具体例としては、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール/4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等を挙げることができ、さらに好ましい組み合わせは、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メルカプトベンゾオキサゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンであり、特に好ましい組み合わせは、2−メルカプトベンゾチアゾール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンである。
メルカプタン系水素供与体とアミン系水素供与体との組み合わせにおけるメルカプタン系水素供与体とアミン系水素供与体との重量比は、通常、1:1〜1:4、好ましくは1:1〜1:3である。
前記トリアジン系化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
R4 は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシル基または炭素数3〜8のシクロアルキルオキシ基を示し、複数存在する
R4 は相互に同一でも異なってもよく、R5 は炭素数4〜20の1価の含酸素複素環式基、炭素数4〜20の1価の含窒素複素環式基または炭素数4〜20の1価の含硫黄複素環式基を示し、複数存在するR5 は相互に同一でも異なってもよく、aは0〜5の整数、bは0〜5の整数で、(a+b)≦5である。〕
R4 は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシル基または炭素数3〜8のシクロアルキルオキシ基を示し、複数存在する
R4 は相互に同一でも異なってもよく、R5 は炭素数4〜20の1価の含酸素複素環式基、炭素数4〜20の1価の含窒素複素環式基または炭素数4〜20の1価の含硫黄複素環式基を示し、複数存在するR5 は相互に同一でも異なってもよく、cは0〜5の整数、dは1〜5の整数で、(c+d)≦5であり、eは0〜6の整数である。〕
また、R1 の炭素数3〜8のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
また、R2 およびR3 の炭素数3〜8のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
また、R4 の炭素数3〜8のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
また、R4 の炭素数3〜8のシクロアルキルオキシ基としては、例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。
1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1,2−ノナン−2−オキシム−O−ベンゾエート、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1,2−ノナン−2−オキシム−O−アセテート、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1,2−ペンタン−2−オキシム−O−アセテート、1−〔9−エチル−6−ベンゾイル−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−オクタン−1−オンオキシム−O−アセテート、
1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾエート、1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−アセテート、1−〔9−エチル−6−(1,3,5−トリメチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾエート、1−〔9−n−ブチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−エタン−1−オンオキシム−O−ベンゾエート、
等を挙げることができる。
エタノン−1−[9−エチル−6−(2−メチル−4−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチル−4−テトラヒドロピラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチル−5−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチル−5−テトラヒドロピラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン−1−〔9−エチル−6−{2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)
等を挙げることができる。
また、本発明においては、必要に応じて、前記ラジカル発生剤と共に、増感剤、硬化促進剤あるいは高分子光架橋・増感剤の1種以上を併用することもできる。
本発明の着色層形成用感放射線性樹脂組成物は、前記(A)〜(D)成分を必須成分とするものであるが、必要に応じて、他の添加剤をさらに含有することもできる。
前記他の添加剤としては、例えば、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリ(フロオロアルキルアクリレート)類等の高分子化合物;ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤等の界面活性剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン類等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤等を挙げることができる。
本発明の着色層形成用感放射線性樹脂組成物は、通常、溶媒を配合して液状組成物として調製される。
前記溶媒としては、感放射線性樹脂組成物を構成する(A)〜(D)成分や他の添加剤成分を分散または溶解し、かつこれらの成分と反応せず、適度の揮発性を有するものである限り、適宜に選択して使用することができる。
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等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチ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、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、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールジエーテル類;
テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン類;
ジアセトンアルコール(即ち、4−ヒドロキシ−4−メチルペンタン−2−オン)、4−ヒドロキシ−4−メチルヘキサン−2−オン等のケトアルコール類;
2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、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−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、エトキシ酢酸エチル、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−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類
等を挙げることができる。
前記溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記高沸点溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
次に、本発明の着色層形成用感放射線性樹脂組成物を用いて、本発明のカラーフィルタを形成する方法について説明する。
カラーフィルタを形成する方法は、通常、少なくとも下記(1)〜(4)の工程を含んでいる。
(1)基板上に本発明の着色層形成用感放射線性樹脂組成物の塗膜を形成する工程。
(2)該塗膜の少なくとも一部に露光する工程。
(3)露光後の該塗膜を現像する工程。
(4)現像後の該塗膜を熱処理(以下、「ポストベーク」という。)する工程。
以下、これらの工程について順次説明する。
先ず、基板の表面上に、必要に応じて、画素を形成する部分を区画するように遮光層を形成して、この基板上に、例えば赤色の顔料を含有する着色層形成用感放射線性樹脂組成物の液状組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶媒を蒸発させ、塗膜を形成する。 この工程で使用される基板としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホンのほか、環状オレフィンの開環重合体やその水素添加物等を挙げることができる。
また、これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。
液状組成物を基板に塗布する際には、回転塗布(スピンコート)、流延塗布、ロール塗布、スリットノズルによる塗布等の適宜の塗布法を採用することができるが、本発明における感放射線性樹脂組成物は、乾燥後でも洗浄溶剤に対する溶解性が高く、スリットノズルによる塗布にも好適である。
プレベークの条件は、通常、70〜110℃で2〜4分程度である。
塗布厚さは、溶媒除去後の膜厚として、通常、0.1〜10μm、好ましくは0.2〜8.0μm、さらに好ましくは0.2〜6.0μmである。
その後、形成された塗膜の少なくとも一部に露光する。塗膜の一部に露光する際には、通常、適当なパターンを有するフォトマスクを介して露光する。
この工程に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用することができるが、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。
放射線の露光量は、通常、10〜10,000J/m2 程度である。
その後、露光された塗膜を、好ましくはアルカリ現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去して、パターンを形成する。
前記アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の水溶液が好ましい。
前記アルカリ現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗する。
現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
現像条件は、常温で5〜300秒程度が好ましい。
その後、現像後の塗膜をポストベークすることにより、感放射線性樹脂組成物の硬化物からなる画素パターンが所定の配列で配置された基板を得ることができる。
ポストベークの条件は、180〜230℃で20〜40分程度が好ましい。
このようにして形成された画素の膜厚は、通常、0.5〜5.0μm、好ましくは1.5〜3.0μmである。
また、ブラックマトリックスは、黒色の顔料を含有する着色層形成用感放射線性樹脂組成物の液状組成物を用いる以外は、前記画素パターンの形成と同様にして処理することにより形成することができる。
本発明のカラーフィルタは、本発明の着色層形成用感放射線性樹脂組成物を用いた形成された着色層を備えるものである。
本発明のカラーフィルタは、例えば、透過型あるいは反射型のカラー液晶表示装置、カラー撮像管素子、カラーセンサー等に極めて有用である。
本発明のカラー液晶表示装置は、本発明のカラーフィルタを具備するものである。
本発明のカラー液晶表示装置は、適宜の構造をとることができる。例えば、カラーフィルタを、薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板とは別の基板上に形成し、駆動用基板とカラーフィルタを形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造をとることができ、さらに薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板の表面上にカラーフィルタを形成した基板と、ITO(錫をドープした酸化インジュウム)電極を形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造をとることもできる。後者の構造は、開口率を格段に向上させることができ、明るく高精細なカラー液晶表示装置が得られるという利点を有する。
下記各合成例で得た樹脂のMwおよびMnは、下記仕様によるゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。
装置 :GPC−101(昭和電工(株)製)。
カラム:GPC−KF−801、GPC−KF−802、GPC−KF−803および GPC−KF−804を結合して用いた。
移動相:リン酸0.5重量%を含むテトラヒドロフラン。
合成例1
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成直後のビス(ピラゾール−1−イル−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=33.1重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,200、Mw/Mn=1.4であった。この共重合体を「共重合体(β−1)」とする。
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成後室温2ヶ月放置したビス(ピラゾール−1−イル−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=33.1重量%)を得た。この共重合体は、Mw=10500、Mw/Mn=1.9であった。この共重合体を「共重合体(β−2)」とする。
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル10重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル400重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部、スチレン18.8重量部およびα−メチルスチレンダイマー(分子量制御剤)10重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合した。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=20.1重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,000、Mw/Mn=3.6であった。この共重合体を「共重合体(β−3)」とする。
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2.5重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部、スチレン18.8重量部およびα−メチルスチレンダイマー(分子量制御剤)3重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合した。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=33.2重量%)を得た。この共重合体は、Mw=14,000、Mw/Mn=2.1であった。この共重合体を「共重合体(β−4)」とする。
合成例5
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成直後のビス(n−オクチルメルカプト−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=33.0重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,000、Mw/Mn=1.5であった。この共重合体を「共重合体(B−1)」とする。
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成直後のビス(n−ドデシルメルカプト−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=32.8重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,200、Mw/Mn=1.4であった。この共重合体を「共重合体(B−2)」とする。
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成直後のビス(ベンジルメルカプト−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、樹脂溶液(固形分濃度=33.1重量%)を得た。この樹脂は、Mw=5,250、Mw/Mn=1.6であった。この樹脂を「樹脂(B−3)」とする。
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成後室温で3ヶ月間放置したビス(n−オクチルメルカプト−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=32.7重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,400、Mw/Mn=1.5であった。この共重合体を「共重合体(B−4)」とする。
冷却管と撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成後室温で3ヶ月間放置したビス(n−ドデシルメルカプト−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=32.7重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,500、Mw/Mn=1.5であった。この共重合体を「共重合体(B−5)」とする。
冷却管、撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3重量部、合成後室温で3ヶ月間放置したビス(ベンジルメルカプト−チオカルボニル)ジスルフィド4重量部およびジプロピレングリコールジメチルエーテル200重量部を仕込み、引き続きメタクリル酸20重量部、N−フェニルマレイミド31.2重量部、ベンジルメタクリレート30重量部およびスチレン18.8重量部を仕込んで、窒素置換したのち、ゆるやかに攪拌しつつ、反応溶液を80℃に昇温し、この温度を保持して3時間重合を行った。その後、反応溶液を100℃に昇温して、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2重量部を追加し、さらに1時間重合を継続することにより、共重合体溶液(固形分濃度=32.7重量%)を得た。この共重合体は、Mw=5,400、Mw/Mn=1.5であった。この共重合体を「共重合体(B−6)」とする。
比較例1
(A)着色剤としてC.I.ピグメントレッド242/C.I.ピグメントレッド254/C.I.ピグメントイエロー139混合物(重量比=45/40/15)40重量部、分散剤としてDisperbyk2001 を10重量部(固形分換算)、および溶媒として3−エトキシプロピオン酸エチル100重量部からなる混合液を、ダイヤモンドファインミル(商品名、三菱マテリアル(株)製のビーズミル(ビーズ直径1.0mm))により12時間混合・分散して、顔料分散液を調製した。
次いで、この顔料分散液100重量部、アルカリ可溶性樹脂として共重合体(β−1)70重量部(固形分換算)、(C)多官能性単量体としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート80重量部、(D)ラジカル発生剤として2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1を50重量部、および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1,000重量部を混合して、液状組成物(r−1)を調製した。
次いで、液状組成物(r−1)を、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO52 膜が形成された直径4インチのソーダガラス基板上に、スピンコートしたのち、23℃のクリーンルーム内で12時間放置して乾燥することにより、塗膜を形成した。 次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(β−2)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(r−2)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解せず、液中に多量の異物が観察された。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(β−3)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(r−3)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(β−4)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(r−4)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解せず、液中に多量の異物が観察された。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(B−1)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(R−1)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(B−2)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(R−2)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(B−3)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(R−3)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(B−4)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(R−4)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(B−5)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(R−5)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
共重合体(β−1)に代えて共重合体(B−6)70重量部(固形分換算)を用いた以外は、比較例1と同様にして、液状組成物(R−6)を調製して、ソーダガラス基板上に塗膜を形成した。
次いで、この基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100cc中に2分間浸漬したところ、塗膜は完全に溶解した。
比較例5
比較例1で調製した液状組成物(r−1)を、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2 膜が形成されたソーダガラス基板上に、東京応化工業(株)製のスリットノズル方式カラーフィルタ用塗布装置TR63210S−CL(商品名)により塗布したのち、常温で1時間放置して乾燥することにより、塗膜を形成した。
次いで、スリットノズルをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによりブロー洗浄したのち、再度新しいソーダガラス基板に、TR63210S−CLにより液状組成物(r−1)を塗布したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、比較例2で調製した液状組成物(r−2)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、再度形成した塗膜上に異物が発生し、良好な塗膜を形成することができなかった。
液状組成物(r−1)に代えて、比較例3で調製した液状組成物(r−3)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、比較例4で調製した液状組成物(r−4)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、再度形成した塗膜上に異物が発生し、良好な塗膜を形成することができなかった。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例1で調製した液状組成物(R−1)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例2で調製した液状組成物(R−2)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例3で調製した液状組成物(R−3)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例4で調製した液状組成物(R−4)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例5で調製した液状組成物(R−5)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例6で調製した液状組成物(R−6)を用いた以外は、比較例5と同様にして塗布性を評価したところ、塗膜上に異物を発生することなく塗布できた。
比較例9
比較例1で調製した液状組成物(r−1)を、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2 膜が形成され、さらにITO(インジウム−酸化錫合金)電極を所定形状に蒸着したソーダガラス基板上に、スピンコートしたのち、90℃のクリーンオーブン内で10分間プレベークを行って、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
次いで、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介さずに、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を5,000J/m2 の露光量で露光した。その後、この基板を23℃の0.04重量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液に1分間浸漬して、現像したのち、超純水で洗浄して風乾し、さらに250℃で30分間ポストベークを行い塗膜を硬化させて、基板上に赤色の画素を形成した。この画素の膜厚は1.60μmであった。
次いで、この画素を形成した基板とITO電極を所定形状に蒸着しただけの基板とを、0.8mmのガラスビーズを混合したシール剤で貼り合わせたのち、メルク製液晶MLC6608(商品名)を注入して、液晶セルを作製した。
次いで、液晶セルを60℃の恒温層に入れて、液晶セルの電圧保持率を、東陽テクニカ製液晶電圧保持率測定システムVHR−1A型(商品名)により測定した。このときの印加電圧は5.5Vの方形波、測定周波数は60Hzである。ここで電圧保持率とは、(印加開始から16.7ミリ秒後の液晶セル電位差/印加開始から0ミリ秒の電圧)の値である。その結果、電圧保持率は91%であった。
液晶セルの電圧保持率が90%未満であると、液晶セルは16.7ミリ秒の時間、印加電圧を所定レベルに保持できず、十分に液晶を配向させることができないことを意味する。したがって、液状組成物(r−1)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
液状組成物(r−1)に代えて、比較例2で調製した液状組成物(r−2)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、50%であった。したがって、液状組成物(r−2)を用いた形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが高い。
液状組成物(r−1)に代えて、比較例3で調製した液状組成物(r−3)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、45%であった。したがって、液状組成物(r−3)を用いた形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが高い。
液状組成物(r−1)に代えて、比較例4で調製した液状組成物(r−4)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、92%であった。したがって、液状組成物(r−4)を用いた形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
っだき
液状組成物(r−1)に代えて、実施例1で調製した液状組成物(R−1)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、92%であった。したがって、液状組成物(R−1)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例2で調製した液状組成物(R−2)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、91%であった。したがって、液状組成物(R−2)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例3で調製した液状組成物(R−3)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、93%であった。したがって、液状組成物(R−3)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例4で調製した液状組成物(R−4)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、94%であった。したがって、液状組成物(R−4)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例5で調製した液状組成物(R−5)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、95%であった。したがって、液状組成物(R−5)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
液状組成物(r−1)に代えて、実施例6で調製した液状組成物(R−6)を用いた以外は、比較例9と同様にして、液晶セルを作製して、電圧保持率を測定したところ、93%であった。したがって、液状組成物(R−6)を用いて形成したカラーフィルタを具備する液晶表示装置は、“焼きつき”を起こすおそれが低い。
表1において、各評価項目毎の○および×の意味は、次のとおりである。
浸漬テスト
○:塗膜が完全に溶解、×:液中に異物が発生。
塗布性
○:再度塗布時に異物の発生なし、×:再度塗布時に異物が発生。
焼きつき
○:電圧保持率≧90%で“焼きつき”を起こすおそれが低い、×:電圧保持率<90%で“焼きつき”を起こすおそれが高い。
ここでは、赤色の顔料を用いた感放射線性樹脂組成物について評価したが、青色、緑色、黄色や黒色の顔料を用いた感放射線性樹脂組成物の場合にも同様の結果が得られた。
Claims (5)
- (B)アルカリ可溶性樹脂をなす請求項1に記載の共重合体が、リビングラジカル重合する工程を経て製造された共重合体であることを特徴とする、請求項1に記載の着色層形成用感放射線性樹脂組成物。
- (B)アルカリ可溶性樹脂をなす請求項1に記載の共重合体が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定したポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が1,000〜10,000であり、かつMwとゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定したポリスチレン換算数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.0〜2.0の共重合体であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の着色層形成用感放射線性樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の着色層形成用感放射線性樹脂組成物を用いて形成された着色層を備えてなるカラーフィルタ。
- 請求項4に記載のカラーフィルタを具備するカラー液晶表示装置。
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