JP6513841B2 - 自発光型感光性樹脂組成物、これを用いた色変換層を含むカラーフィルタ及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
R1及びR2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のアリール基;置換若しくは非置換の炭素数3〜10の複素環基;及び置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基からなる群より選ばれ、
R3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルコキシ基、及び下記の構造式1で表される置換基から選ばれ、且つR3、R4、R5及びR6は全て同一でなく、
X1及びX5は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、
X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10のエステル基又はアミン基であり、且つX2、X3及びX4のうち少なくとも一つ以上は、ハロゲン原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基であり、
Yは、酸素原子又は硫黄原子である。
本発明の一実施形態において、前記蛍光染料(A)は、赤色蛍光染料である下記の化学式1で表されるペリレンビスイミド系化合物を含む。
R1及びR2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のアリール基;置換若しくは非置換の炭素数3〜10の複素環基;及び置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基からなる群より選ばれ、
R3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルコキシ基及び下記の構造式1で表される置換基から選ばれ、且つR3、R4、R5及びR6は全て同一でなく、
X1及びX5は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、
X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10のエステル基又はアミン基であり、且つX2、X3及びX4のうち少なくとも一つ以上は、ハロゲン原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基であり、
Yは、酸素原子又は硫黄原子である。
本発明の一実施形態において、前記化学式1で表される化合物は、下記の化学式2で表される化合物であってよい。
R1及びR2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のアリール基;置換若しくは非
置換の炭素数3〜10の複素環基;及び置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル
基からなる群より選ばれ、
R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜1
0のアルキル基、炭素数1〜10のハロアルキル基、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のア
ルコキシ基、炭素数1〜10のエステル基及びアミン基から選ばれる置換基であり、且つ
R11、R12、R13及びR14の少なくとも一つは、残りのものと置換基の種類又は
置換基の位置が相違し、
Y 1 、Y 2 、Y 3 及びY 4 は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子であり、
a、b、c及びdは、それぞれ独立して、1〜5の整数である。
本発明の一実施形態において、前記化学式2で表される化合物は、R11、R12、R1
3及びR14の少なくとも一つの置換基がパラ(para)又はメタ(meta)位置で
置換されるものであってよい。
R21〜R25は、それぞれ独立して、水素原子及び置換若しくは非置換の炭素数1〜5のアルキル基から選ばれる。
本明細書において用いられる炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5個からなる直鎖状若しくは分岐状の炭化水素を意味し、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチルなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。
本発明の一実施形態において、前記化学式1で表される化合物は、下記の化学式3−1〜3−12のいずれか一つで表される化合物であってよい。
本発明の一実施形態において、前記結合剤樹脂(B)は、通常、光や熱の作用による反応性及びアルカリ溶解性を有し、且つ着色材料の分散媒として作用する。本発明の自発光型感光性樹脂組成物に含まれる結合剤樹脂(B)は、着色材料に対する結合剤樹脂として作用し、カラーフィルタの製造のための現像段階で用いられたアルカリ性現像液に溶解可能な結合剤樹脂であればいずれも用いることができる。
本発明の一実施形態において、前記光重合性化合物(C)は、光及び後述する光重合開始剤の作用で重合することができる化合物であって、単官能単量体、2官能単量体、その他の多官能単量体などが挙げられる。
本発明の一実施形態において、前記光重合開始剤(D)は、アセトフェノン系化合物を含有することが好ましい。前記アセトフェノン系化合物としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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ン−1−オン、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)ブタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパン−1−オンのオリゴマーなどが挙げられ、好ましくは、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)ブタン−1−オンなどが挙げられる。
前記光重合開始剤(D)の含量は、固形分を基準として結合剤樹脂(B)及び光重合性化合物(C)の合計量100重量部に対し、重量分率で、通常、0.1〜40重量部、好ましくは、1〜30重量部の範囲であってよい。前記光重合開始剤(D)の含量が前記範囲内であると、自発光型感光性樹脂組成物が高感度化し、該組成物を用いて形成した画素部の強度や、該画素部の表面での平滑性が良好になる傾向があることから好ましい。
本発明の一実施形態において、前記溶剤(E)は特に制限されず、自発光型感光性樹脂組成物の分野で用いられている各種の有機溶剤を用いていてよい。その具体例としては、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などのエチレングリコールモノアルキルエーテル類と、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、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類と、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類と、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、メトキシブチルアセテート及びメトキシペンチルアセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類と、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素類と、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類と、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、グリセリンなどのアルコール類と、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などのエステル類と、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。これらの溶剤のうち、塗布性、乾燥性の面において、好ましくは、沸点が100〜200℃の有機溶剤を用いていてよく、より好ましくは、アルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、3−エトキシプロピオン酸エチルや、3−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類を用いていてよく、さらに好ましくは、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、シクロヘキサノン、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などが挙げられる。これらの溶剤(E)は、それぞれ単独で又は2種以上混合して用いられていてよい。
本発明に係る自発光型感光性樹脂組成物は、必要に応じて、充填剤、他の高分子化合物、顔料分散剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤などの添加剤を併用していてよい。
前記酸化防止剤としては、具体的に、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−4−メチルフェノールなどが挙げられる。
a)自発光型感光性樹脂組成物を基板の表面に塗布する段階;
b)プレキュアにより溶媒を乾燥する段階(プリベーク);
c)得られた被膜上にフォトマスクを被せて活性光線を照射し、露光部を硬化させる段階;
d)アルカリ水溶液を用いて非露光部を溶解する現像工程を行う段階;及び
e)乾燥及びポストベークを行う段階;を経て得られる。
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、上述したカラーフィルタの他、赤色パターン層、緑色パターン層及び青色パターン層のうち2種色相のパターン層だけを含むカラーフィルタをさらに備えていてもよい。このような場合、前記カラーフィルタは、量子ドット粒子を含有しない透明パターン層をさらに備える。2種色相のパターン層だけを備える場合は、含まない残りの色相を呈する波長の光を放出する光源を用いていてよい。例えば、赤色パターン層及び緑色パターン層だけを含む場合は、青色光を放出する光源を用いていてよい。このような場合、赤色量子ドット粒子は赤色光を、緑色量子ドット粒子は緑色光を放出し、透明パターン層は青色光が素通りして青色を呈する。
MS:1198.29
<合成例2:化学式3−3で表す化合物の製造>
MS:1236.37
<合成例3:化学式3−7で表される化合物の製造>
MS:1280.35
<合成例4:化学式3−10で表される化合物の製造>
MS:1370.21
<合成例5:化学式3−12で表される化合物の製造>
MS:1248.29
<製造例1:結合剤樹脂(B−1)の合成>
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えたフラスコを準備し、一方、モノマー滴下ロートとして、ベンジルマレイミド74.8g(0.20モル)、アクリル酸43.2g(0.30モル)、ビニルトルエン118.0g(0.50モル)、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)40gを投入後に攪拌混合して準備し、連鎖移動剤の滴下槽として、n−ドデカンチオール6g及びPGMEA24gを入れて攪拌混合したものを準備した。その後、フラスコにPGMEA395gを導入し、フラスコ内の雰囲気を空気から窒素とした後、攪拌しながらフラスコの温度を90℃まで昇温した。次いで、モノマー及び連鎖移動剤を滴下ロートから滴下を開始した。滴下は、90℃を維持しながら、それぞれ2時間にかけて行い、1時間後に110℃に昇温し、3時間維持した後、ガス導入管を導入し、酸素/窒素=5/95(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、グリシジルメタクリレート28.4g[(0.10モル)、(本反応に用いたアクリル酸のカルボキシル基に対して33モル%)]、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)0.4g及びトリエチルアミン0.8gをフラスコ内に投入して110℃で8時間反応を継続し、固形分の酸価が70mgKOH/gの樹脂(B−1)を得た。GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は16,000であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.3であった。
下記の表1の組成にて各成分を混合して自発光型感光性樹脂組成物を製造した(単位:重量%)。
A−2:合成例2で製造した蛍光染料
A−3:合成例3で製造した蛍光染料
A−4:合成例4で製造した蛍光染料
A−5:合成例5で製造した蛍光染料
A−6:ルモゲン(Lumogen)Fレッド
B−1:製造例1で製造した樹脂
C:ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート(Kayarad DPHA:日本化薬(株)製)
D−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)ブタン−1−オン(Irgacure 369;Ciba Specialty Chemical社製)
D−2:4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(EAB−F;保土谷化学工業(株)製)
E:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<実験例1>
前記実施例及び比較例で製造された自発光型感光性樹脂組成物を用いて下記のようにカラーフィルタを製造し、このときの発光強度を下記のような方法にて測定し、その結果を下記の表2に表した。
各々の自発光型感光性樹脂組成物をスピンコーティング法にてガラス基板上に塗布した後、加熱板上に置き、100℃の温度で3分間維持して薄膜を形成した。次いで、前記薄膜上に紫外線を照射した。このとき、紫外線光源としてはウシオ電機(株)製の超高圧水銀ランプ(商品名USH−250D)を利用し、大気雰囲気下、40mJ/cm2の露光量(365nm)で光照射を行い、特別な光学フィルタは使用しなかった。前記紫外線が照射された薄膜を、pH12.5のKOH水溶液現像溶液でスプレー現像機にて60秒間現像してから、220℃の加熱オーブンで20分間加熱して、パターンを製造した。このようにして製造された自発光色変換層パターンの厚さは3.0μmであった。前記色変換層の厚さは500μmまで多様に制御可能であった。
前記自発光型感光性樹脂組成物を用いて製造された厚さ3.0μmの色変換層パターンに対し、量子効率測定装置(QE−1000、大塚電子社製)を利用して各々のコーティング基板に対する発光PLを測定し、610nm波長における発光強度(intensity)を下記の表2に表した。
Claims (6)
- 蛍光染料、結合剤樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤及び溶剤を含み、前記蛍光染料が、下記の化学式2で表される化合物を含む、自発光型感光性樹脂組成物。
前記化学式2中、
R1及びR2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のアリール基;置換若しくは非置換の炭素数3〜10の複素環基;及び置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基からなる群より選ばれ、
R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のハロアルキル基、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10のエステル基及びアミン基から選ばれる置換基であり、且つR11、R12、R13及びR14のうち少なくとも一つは、残りのものと置換基の種類又は置換基の位置が相違し、
Y 1 、Y 2 、Y 3 及びY 4 は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子であり、
a、b、c及びdは、それぞれ独立して、1〜5の整数である。 - 前記化学式2で表される化合物は、R11、R12、R13及びR14の少なくとも一つの置換基がパラ(para)又はメタ(meta)位置で置換される、請求項1に記載の自発光型感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の自発光型感光性樹脂組成物を用いて形成される色変換層を含むカラーフィルタ。
- 請求項5に記載のカラーフィルタが備えられたことを特徴とする画像表示装置。
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