JP7015138B2 - 着色感光性樹脂組成物、これを利用して製造されたカラーフィルターおよび画像表示装置 - Google Patents

着色感光性樹脂組成物、これを利用して製造されたカラーフィルターおよび画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は着色感光性樹脂組成物、これを利用して製造されたカラーフィルターおよび画像表示装置に関するものである。
カラーフィルターは、撮像素子、液晶表示装置（ＬＣＤ）などの各種表示装置に広く利用されるもので、その応用範囲が急速に拡大されている。前記カラーフィルターは、レッド（Ｒｅｄ）、グリーン（Ｇｒｅｅｎ）およびブルー（Ｂｌｕｅ）の三つのカラー着色パターンを含むか、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）およびシアン（Ｃｙａｎ）の三つのカラー着色パターンを含み、各着色パターンの間に位置してピクセルの間の光漏れを防止するブラックマトリックス、各画素間の段差を補正して平坦度を向上させるオーバーコート（ＯＣ；ｏｖｅｒ ｃｏａｔ）、二つの基板の間のセルギャップ（Ｃｅｌｌ－ｇａｐ）を維持するカラムスペーサー（ＣＳ；ｃｏｌｕｍｎ ｓｐａｃｅｒ）を含んで構成され得る。
前記表示装置に広く利用されるカラーフィルターは、通常ブラックマトリックスパターンが形成された基板上にそれぞれのパターンの色に相当する顔料分散組成物を含有する着色感光性樹脂組成物をスピンあるいはスリットコーティングによって均一に塗布した後、加熱乾燥して形成された塗膜を露光および現像し、必要に応じて追加の加熱硬化操作を色ごとに繰り返すことによって、各色の画素を形成して製造しており、また、前記のコーティング方式ではない、インクジェット法および印刷法などの現像工程が不要な工程においても、前記顔料分散組成物を着色材料として使用した着色感光性樹脂組成物を利用してカラーフィルターを製造している。
ブラックマトリックスまたはカラムスペーサーの場合には、通常カーボンブラックを着色剤として含有する着色感光性樹脂組成物が利用されていたが、カーボンブラックは電気抵抗が小さい短所がある。そこで、カーボンの表面処理を通じて高抵抗材料として応用しているとはいるものの、カーボンブラックの場合、着色感光性樹脂組成物で製造した時、カーボン材料の特性のため、誘電率が向上することを制御するのが困難であり、とりわけ、近赤外線（Ｎｅａｒ－ＩＲ）の透過率特性が非常に悪い。
着色感光性樹脂組成物を利用したカラーフィルターは、高輝度、高コントラストなどの物性が要求されており、特に、最近では着色感光性樹脂組成物を利用したカラーフィルターが各種画像表示装置をはじめとする多様な分野で使用されるにつれ高信頼性が要求されている。
大韓民国登録特許第０，８６０，４３２号は黒色感光性組成物に関するもので、光重合性化合物、光重合開始剤を含み、形状安定剤として含まれる有機顔料と黒色顔料を特定質量比で含むことを特徴とする。
しかし、前記文献の場合、近赤外線（Ｎｅａｒ－ＩＲ）透過率特性が悪く、何よりも、信頼性を高めるためには残膜率が高くなければならないという点を認識できていない。
したがって、近赤外線透過率または光学密度が向上するか、残膜率が優秀なカラーフィルターの製造が可能な着色感光性樹脂組成物の開発が要求されている。
大韓民国登録特許第０，８６０，４３２号（２００８．０９．１９．）
本発明は、残膜率が高くて信頼性の優秀なカラーフィルターの製造が可能な着色感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は近赤外線透過率または光学密度が優秀なカラーフィルターが製造できる着色感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は前述した着色感光性樹脂組成物を利用して製造されたカラーフィルターおよび画像表示装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するための本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、着色剤を含む着色感光性樹脂組成物であって、前記着色剤は前記着色剤全体重量を基準として、ブルー顔料５～７０重量％；およびブラウン顔料３０～９５重量％；を含むことを特徴とする。
また、本発明は前述した着色感光性樹脂組成物の硬化物を含むカラーフィルターおよびこれを含む画像表示装置を提供する。
本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、ブルー顔料とブラウン顔料を特定含量で含む着色剤を含むことによって、高い残膜率、近赤外線透過率特性または光学密度が優秀なカラーフィルターの製造が可能な利点がある。
また、本発明の着色感光性樹脂組成物を利用して製造されたカラーフィルターおよびこれを含む画像表示装置は、近赤外線透過率、光学密度または残膜率が優秀な利点がある。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明において、ある部材が他の部材「上に」位置しているとする時、これはある部材が他の部材に接している場合だけでなく、二つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本発明において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
＜着色感光性樹脂組成物＞
本発明の一態様は、着色剤を含む着色感光性樹脂組成物であって、前記着色剤は前記着色剤全体重量を基準として、ブルー顔料５～７０重量％；およびブラウン顔料３０～９５重量％；を含む着色感光性樹脂組成物に関するものである。
着色剤
本発明に係る着色剤は着色剤全体重量を基準として、ブルー顔料５～７０重量％；およびブラウン顔料３０～９５重量％を含むことを特徴とする。
本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、着色剤全体固形分１００重量％を基準として前記範囲内で含まれるブルー顔料およびブラウン顔料を含むので近赤外線透過度を向上させることができ、したがって、光学密度が優秀なカラーフィルターの製造が可能な利点がある。また、残膜率が優秀であるため高い信頼性を有するカラーフィルターの製造が可能である。
前記残膜率とは、後熱処理後の膜厚を後熱処理前の膜厚で割ってから１００をかけた値であり、残膜率が高いということは膜厚の変化率が小さいことを意味し、したがって、信頼性が優秀であることを意味する。
本発明の一実施形態において、前記ブルー顔料は、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２１、２８、６０、６４および７６からなる群から選択される１以上を含むことができる。
前記ブルー顔料は、前記着色剤全体固形分重量を基準として５～７０重量％、具体的には８～６５重量％、さらに具体的には１０～６０重量％で含まれ得る。
前記ブルー顔料が前記範囲内で含まれる場合、残膜率が優秀であるか近赤外線透過度および光学密度が優秀なカラーフィルターの製造が可能な利点がある。前記ブルー顔料が前記範囲未満で含まれる場合、近赤外線透過度が多少低下され得、前記範囲を超過する場合、光学密度が多少低下され、残膜率が多少低下され得るため前記範囲内で含まれることが好ましい。
前記ブラウン顔料は例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２６、２８、８３および９３からなる群から選択される１以上を含むことができる。前記ブラウン顔料は、前記着色剤全体固形分１００重量％に対して３０～９５重量％、具体的には３２～９３重量％、さらに具体的には３５～９０重量％で含まれ得る。
前記ブラウン顔料が前記範囲内で含まれる場合、残膜率、近赤外線透過度または光学密度が優秀なカラーフィルターを製造できる着色感光性樹脂組成物を得ることができる。前記ブラウン顔料が前記範囲未満で含まれる場合、近赤外線透過度、光学密度が多少低下され得、前記範囲を超過する場合、光学密度または残膜率が多少低下され得る問題が発生する可能性があるため前記範囲内で含むことが好ましい。
本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、前記ブルー顔料および前記ブラウン顔料を前記範囲内で一緒に含むことによって、近赤外線透過度および光学密度の向上が可能な利点がある。特に、残膜率の向上を最大化させることによって信頼性の優秀なカラーフィルターの製造が可能な利点がある。
本発明のさらに他の実施形態において、前記着色剤はバイオレット顔料をさらに含むことができる。
本発明のさらに他の実施形態において、前記バイオレット顔料はＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット１４、１９、２３、２９、３２、３３、３６、３７および３８からなる群から選択される１以上を含むことができる。
本発明に係る着色感光性樹脂組成物が前記バイオレット顔料をさらに含む場合、低い色変化率、高い残膜率または優秀な光学密度を示すことができてので好ましい。
前記バイオレット顔料は、前記着色剤固形分全体１００重量％に対して１～１５重量％、具体的には３～９重量％、さらに具体的には４～８重量％で含まれ得るがこれに限定されない。
本発明のさらに他の実施形態において、前記着色剤は前記着色感光性樹脂組成物全体重量を基準として３～５０重量％、具体的には５～２０重量％、さらに具体的には６～１０重量％で含まれ得る。
前記着色剤が前記範囲未満で含まれる場合、着色力が多少低下され得、前記範囲を超過して含まれる場合、耐溶剤性または密着力が低下される恐れがあり、工程的な側面で好ましくないため、前記範囲内で含まれることが好ましい。
本発明に係る着色感光性樹脂組成物がブラックマトリックスとして使われる場合、前記着色剤は遮光性を付与するためにブラックマトリックスの光漏れを防止する役割を遂行することができ、本発明に係る着色感光性樹脂組成物がカラムスペーサーとして使われる場合、一定の弾性率を維持しながら、セルギャップを維持させ得る役割を遂行することができる。
前記ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーは一体型であり得る。要するに、本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、ブラックマトリックス一体型カラムスペーサーの製造に使うことができる。前記ブラックマトリックス一体型スペーサーは、ブラックマトリックスとカラムスペーサーをそれぞれ形成するのではなく、一つのパターンでブラックマトリックスとカラムスペーサーの役割をすべて遂行できるものであって、本発明に係る着色感光性樹脂組成物を使うことができる。
前記着色剤は、前記ブラウン顔料およびブルー顔料、前記バイオレット顔料以外にもさらに他の顔料を含むことができる。
前記顔料は、当該分野で一般的に使われる有機顔料または無機顔料を使うことができる。
また、前記顔料は、必要に応じて、レジン処理、酸性基または塩基性基が導入された顔料誘導体などを利用した表面処理、高分子化合物などによる顔料表面のグラフト処理、硫酸微粒化法などによる微粒化処理、不純物を除去するための有機溶剤や水などによる洗浄処理またはイオン交換法などによるイオン性不純物の除去処理などを実施することもできる。
前記有機顔料は、印刷インク、インクジェットインクなどに使われる各種顔料を使うことができ、具体的には水溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、イソインドリン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラキノン顔料、ジアントラキノニル顔料、アントラピリミジン顔料、アンタントロン顔料、インダントロン顔料、フラバントロン顔料、ピラントロン顔料、ジケトピロロピロール顔料などが挙げられる。
また、前記無機顔料としては、金属酸化物や金属錯塩などの金属化合物を使用することができ、具体的には鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン、カーボンブラック、有機ブラック顔料、チタニウムブラックおよび赤色、緑色および青色を混合して黒色を帯びる顔料などの金属の酸化物または複合金属酸化物などが挙げられる。
前記顔料は、その粒径が均一に分散した顔料分散液を使うことが好ましい。前記顔料の粒径を均一に分散させるための方法の一例として、顔料分散剤を含有させて分散処理する方法などが挙げられ、この方法によれば、顔料が溶液中に均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができるので好ましい。
前記顔料分散剤は、例えば陽イオン系、陰イオン系、非イオン系、陽性、ポリエステル系、ポリアミン系などの界面活性剤などが挙げられ、これらはそれぞれ単独または２種以上を組み合わせて使うことができるが、これに限定されない。
前記顔料分散剤は、顔料の脱凝集および安定性維持のために添加されるものであって、当該分野で一般に使われるものを制限なく使うことができる。
前記顔料分散剤は、例えばＬｕｂｒｉｓｏｌ社の商品名：ソルスパース５０００を使うことができるが、これに限定されず、この他にもＢＭＡ（ブチルメタアクリレート）またはＤＭＡＥＭＡ（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルメタアクリレート）を含むアクリレート系分散剤を含有することもできる。この時、前記アクリレート系分散剤は、韓国公開特許２００４－００１４３１１号に開示されている通り、リビング制御方法によって製造されたものを適用することが好ましいが、前記リビング制御方法を通じて製造されたアクリレート系分散剤の市販品としては、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－２０００、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－２００１、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－２０７０、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－２１５０などが挙げられる。
前記例示されたアクリル分散剤は、それぞれ単独または２種以上を組み合わせて使うことができる。
前記顔料分散剤は、前記したアクリル分散剤の他に他の樹脂タイプの顔料分散剤を使うこともできる。前記他の樹脂タイプの顔料分散剤としては、公知された樹脂タイプの顔料分散剤、特にポリウレタン、ポリアクリレートで代表されるポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の（部分的）アミン塩、ポリカルボン酸のアンモニウム塩、ポリカルボン酸のアルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアミドホスフェート塩、ヒドロキシ基－含有ポリカルボン酸のエステルおよびこれらの改質生成物、またはフリー（ｆｒｅｅ）カルボキシ基を有するポリエステルとポリ（低級アルキレンイミン）の反応によって形成されたアミドまたはこれらの塩のような乳質の分散剤；（メタ）アクリル酸－スチレンコポリマー、（メタ）アクリル酸－（メタ）アクリレートエステルコポリマー、スチレン－マレイン酸コポリマー、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンのような水溶性樹脂または水溶性ポリマー化合物；ポリエステル；改質ポリアクリレート；エチレンオキサイド／プロピレンオキサイドの付加生成物およびホスフェートエステルなどが挙げられる。
前記した樹脂型分散剤の市販品として、陽イオン系樹脂分散剤としては、例えば、ＢＹＫ（ビックケミー社）の商品名：ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１６０、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１６１、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１６２、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１６３、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１６４、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１６６、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１７１、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１８２、ＤＩＳＰＥＲ ＢＹＫ－１８４；ＢＡＳＦ社の商品名：ＥＦＫＡ－４４、ＥＦＫＡ－４６、ＥＦＫＡ－４７、ＥＦＫＡ－４８、ＥＦＫＡ－４０１０、ＥＦＫＡ－４０５０、ＥＦＫＡ－４０５５、ＥＦＫＡ－４０２０、ＥＦＫＡ－４０１５、ＥＦＫＡ－４０６０、ＥＦＫＡ－４３００、ＥＦＫＡ－４３３０、ＥＦＫＡ－４４００、ＥＦＫＡ－４４０６、ＥＦＫＡ－４５１０、ＥＦＫＡ－４８００；Ｌｕｂｉｒｚｏｌ社の商品名：ＳＯＬＳＰＥＲＳ－２４０００、ＳＯＬＳＰＥＲＳ－３２５５０、ＮＢＺ－４２０４／１０；川研ファインケミカル社の商品名：ヒノアクト（ＨＩＮＯＡＣＴ）Ｔ－６０００、ヒノアクトＴ－７０００、ヒノアクトＴ－８０００；味の素社の商品名：アジスパー（ＡＪＩＳＰＵＲ）ＰＢ－８２１、アジスパーＰＢ－８２２、アジスパーＰＢ－８２３；共栄社化学社の商品名：フローレン（ＦＬＯＲＥＮＥ）ＤＯＰＡ－１７ＨＦ、フローレンＤＯＰＡ－１５ＢＨＦ、フローレンＤＯＰＡ－３３、フローレンＤＯＰＡ－４４；などが挙げられる。前記したアクリル分散剤の他に他の樹脂タイプの顔料分散剤は、それぞれ単独または２種以上を組み合わせて使うことができ、アクリル分散剤と併用して使うこともできる。
前記分散剤の含量は、前記顔料の固形分を基準として５～７０重量％、さらに好ましくは１５～６８重量％で含まれ得るが、これに限定されない。ただし、前記分散剤の含量が前記基準で含まれる場合、分散後ゲル化のような現象を防止することができるので好ましい。前記分散剤の含量が５重量％未満である場合、顔料の微粒化が多少困難となり得、または分散後にゲル化現象が発生し得、前記分散剤の含量が７０重量％を超過する場合、粘度が多少高くなる問題が発生し得る。
本発明のさらに他の実施形態において、前記着色感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、溶剤および添加剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことができる。
アルカリ可溶性樹脂
本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂を含むことができる。
前記アルカリ可溶性樹脂は、光または熱の作用による反応性およびアルカリ溶解性を有し、着色剤をはじめとする固形分の分散媒として作用し、結着樹脂の機能を遂行することができる。
本発明に係るアルカリ可溶性樹脂は、５０～２００（ＫＯＨ ｍｇ／ｇ）の酸価を有するものを選定して使う。酸価は、アクリル系重合体１ｇを中和するのに必要な水酸化カリウムの量（ｍｇ）で測定される値であって、溶解性に関与する。前記アルカリ可溶性樹脂の酸価が前記範囲未満であると十分な現像速度の確保が難しく、逆に前記範囲を超過すると基板との密着性が減少してパターンの短絡が容易に発生し、全体組成物の貯蔵安定性が低下して粘度が上昇する問題が発生する。
また、前記アルカリ可溶性樹脂は、カラーフィルターとして使うための表面硬度向上のために分子量および分子量分布度（Ｍｗ／Ｍｎ）の限定を考慮することができる。好ましくは、重量平均分子量が３，０００～３０，０００、より好ましくは５，０００～２０，０００になるようにし、分子量分布度は１．５～６．０、好ましくは１．８～４．０の範囲を有するように直接重合するか購入して使う。前記範囲の分子量および分子量分布度を有するアルカリ可溶性樹脂は、すでに言及した硬度が向上し、高い残膜率を有するだけでなく、現像液中の非露出部の溶解性が優秀で解像度を向上させることができる。
前記アルカリ可溶性樹脂は、カルボキシ基含有不飽和単量体の重合体、またはこれと共重合可能な不飽和結合を有する単量体との共重合体およびこれらの組合わせからなる群から選択された１種以上を含む。
このとき、カルボキシ基含有不飽和単量体は不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和トリカルボン酸などが可能である。具体的には、不飽和モノカルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α－クロロアクリル酸、ケイ皮酸などが挙げられる。不飽和ジカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられる。不飽和多価カルボン酸は酸無水物であり得、具体的にはマレイン酸無水物、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物などが挙げられる。また、不飽和多価カルボン酸は、そのモノ（２－メタクリロイルオキシアルキル）エステルであり得、例えば琥珀酸モノ（２－アクリロイルオキシエチル）、琥珀酸モノ（２－メタクリロイルオキシエチル）、フタル酸モノ（２－アクリロイルオキシエチル）、フタル酸モノ（２－メタクリロイルオキシエチル）などが挙げられる。不飽和多価カルボン酸は、その両末端ジカルボキシ重合体のモノ（メタ）アクリレートであり得、例えばω－カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ω－カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレートなどが挙げられる。これらカルボキシ基含有単量体はそれぞれ単独または２種以上を混合して使うことができる。
また、カルボキシ基含有不飽和単量体と共重合が可能な単量体は、芳香族ビニル化合物、不飽和カルボン酸エステル化合物、不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物、不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物、カルボン酸ビニルエステル化合物、不飽和エーテル類化合物、シアン化ビニル化合物、不飽和イミド類化合物、脂肪族共役ジエン類化合物、分子鎖の末端にモノアクリロイル基またはモノメタクリロイル基を有する巨大単量体、バルキー性単量体およびこれらの組合わせからなる群から選択された１種が可能である。
より具体的には、前記共重合可能な単量体は、スチレン、α－メチルスチレン、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－クロロスチレン、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、インデンなどの芳香族ビニル化合物；メチルアクリレート、メチルメタクリレ－ト、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ－プロピルアクリレート、ｎ－プロピルメタクリレート、ｉ－プロピルアクリレート、ｉ－プロピルメタクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、ｎ－ブチルメタクリレート、ｉ－ブチルアクリレート、ｉ－ブチルメタクリレート、ｓｅｃ－ブチルアクリレート、ｓｅｃ－ブチルメタクリレート、ｔ－ブチルアクリレート、ｔ－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、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルメタクリレート、３－ヒドロキシプロピルアクリレート、３－ヒドロキシプロピルメタクリレート、２－ヒドロキシブチルアクリレート、２－ヒドロキシブチルメタクリレート、３－ヒドロキシブチルアクリレート、３－ヒドロキシブチルメタクリレート、４－ヒドロキシブチルアクリレート、４－ヒドロキシブチルメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、２－メトキシエチルアクリレート、２－メトキシエチルメタクリレート、２－フェノキシエチルアクリレート、２－フェノキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールメタクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンタジエニルアクリレート、ジシクロペンタジエチルメタクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、ノルボルニル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシ－３－フェノキシプロピルアクリレート、２－ヒドロキシ－３－フェノキシプロピルメタクリレート、グリセロール モノアクリレート、グリセロールモノメタクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル；２－アミノエチルアクリレート、２－アミノエチルメタクリレート、２－ジメチルアミノエチルアクリレート、２－ジメチルアミノエチルメタクリレート、２－アミノプロピルアクリレート、２－アミノプロピルメタクリレート、２－ジメチルアミノプロピルアクリレート、２－ジメチルアミノプロピルメタクリレート、３－アミノプロピルアクリレート、３－アミノプロピルメタクリレート、３－ジメチルアミノプロピルアクリレート、３－ジメチルアミノプロピルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物；グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル化合物；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などの不飽和エーテル化合物；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α－クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデンなどのシアン化ビニル化合物；アクリルアミド、メタクリルアミド、α－クロロアクリルアミド、Ｎ－２－ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ－２－ヒドロキシエチルメタクリルアミドなどの不飽和アミド類；マレイミド、ペンジルマレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミドなどの不飽和イミド化合物；１，３－ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの脂肪族共役ジエン類；およびポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレ－ト、ポリ－ｎ－ブチルアクリレート、ポリ－ｎ－ブチルメタクリレート、ポリシロキサンの重合体分子鎖の末端にモノアクリロイル基またはモノメタクリロイル基を有する巨大単量体類；比誘電定数値を下げることができるノルボルニル骨格を有する単量体、アダマンタン骨格を有する単量体、ロジン骨格を有する単量体などのバルキー性単量体が使用可能である。
前記アルカリ可溶性樹脂は、着色感光性樹脂組成物の固形分全体重量を基準として１０～８０重量％、具体的には１０～７０重量％、さらに具体的には３０～４５重量％で含まれ得る。
前記アルカリ可溶性樹脂が前記範囲内で含まれる場合、現像液での溶解性が充分であるのでパターンの形成が容易となり、現像時に露光部の画素部分の膜減少が防止されて非画素部分の漏れ性が良好となるので好ましい。
前記アルカリ可溶性樹脂が前記範囲未満で含まれる場合、非画素部分が多少漏れる可能性があり、前記アルカリ可溶性樹脂が前記範囲を超過して含まれる場合、現像液での溶解性が多少低下してパターンの形成が多少難しくなり得る。
光重合性化合物
本発明の着色感光性樹脂組成物に含まれる光重合性化合物は、光および後述する光重合開始剤の作用で重合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。
前記単官能単量体の種類は特に限定されず、例えばノニルフェニルカルビトールアクリレート、２－ヒドロキシ－３－フェノキシプロピルアクリレート、２－エチルヘキシルカルビトールアクリレート、２－ヒドロキシエチルアクリレート、Ｎ－ビニルピロリドンなどが挙げられる。
前記２官能単量体の種類は特に限定されず、例えば、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのビス（アクリロイルオキシエチル）エーテル、３－メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
前記多官能単量体の種類は特に限定されず、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシレイテットトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシレイテットトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、エトキシレイテットジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、プロポキシレイテットジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
前記光重合性化合物の市販品の例としては、味元商社のＭｉｒａｍｅｒ Ｍ６００などがあるが、これに限定されない。
前記光重合性化合物は、前記着色感光性樹脂組成物全体重量を基準として１～２０重量％、好ましくは１～１５重量％、さらに好ましくは２～１０重量％で含まれ得、前記範囲内で含まれる場合、画素部の強度や平滑性の側面で好ましい利点がある。
前記光重合性化合物が前記範囲未満で含まれる場合、画素部の強度が多少低下され得、前記光重合性化合物が前記範囲を超過して含まれる場合、平滑性が多少低下され得るため前記範囲内で含まれることが好ましい。
光重合開始剤
本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、光重合開始剤を含むことができる．前記光重合開始剤は、オキシム系化合物を含む。前記オキシム系化合物は例えば、０－エトキシカルボニル－α－オキシイミノ－１－フェニルプロパン－１－オン、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オキシベンゾイル）－９Ｈ－カルバゾール－３－イル］－１－（Ｏ－アセチルオキシム）（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ－０２、Ｃｉｂａ）などが挙げられるがこれに限定されない。
本発明に係る光重合開始剤がオキシム系化合物を含む場合、オキシム系化合物の構造的な特徴によって他の構造の化合物を含む開始剤と比べてパターンの形成が容易であり、パターンの維持が優秀な利点がある。
前記光重合開始剤は、前記着色感光性樹脂組成物全体重量を基準として０．１～５重量％、具体的には０．３～３重量％、さらに具体的には０．４～１重量％で含まれ得、この場合、前記着色感光性樹脂組成物が高感度化されて露光時間が短縮されるので生産性が向上し、高い解像度を維持することができるので好ましい。また、前記着色感光性樹脂組成物を使って形成した画素部の強度と前記画素部の表面での平滑性が良好となる利点がある。
溶剤
本発明の着色感光性樹脂組成物に含まれる溶剤は特に制限されず、着色感光性樹脂組成物の分野で使われている各種有機溶剤を使うことができる。
前記溶剤は、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などのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、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；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；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、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；メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテートなどのアルコキシアルキルアセテート類；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；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、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；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；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。
前記の溶剤は、塗布性および乾燥性の面で、好ましくは前記溶剤の中で沸点が１００℃～２００℃である有機溶剤が挙げられ、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が挙げられ、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。これらの溶剤はそれぞれ単独でまたは二種類以上混合して使うことができる。
本発明の着色感光性樹脂組成物中の溶剤の含量は、それを含む着色感光性樹脂組成物全体重量を基準として２０～８５重量％で含まれ得、２５～８５重量％で含まれることが好ましく、３０～８０重量％で含まれることがより好ましい。
前記溶剤の含量が前記範囲以内で含まれる場合には、ロールコーター、スピンコーター、スリットアンドスピンコーター、スリットコーター（ダイコーターともいう場合がある）、インクジェットなどの塗布装置で塗布した時、塗布性が良好となり得るため好ましい。前記溶剤の含量が前記範囲未満で含まれる場合、塗布性が多少低下することによって工程が多少難しくなり得、前記範囲を超過する場合、前記着色感光性樹脂組成物で形成されたカラーフィルターの性能が多少低下され得る問題が発生し得る。
添加剤
本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、コーティング性または密着性を増進させるために密着促進剤、界面活性剤のような添加剤をさらに含むことができる。
前記密着促進剤は、基板との密着性を高めるために添加され得るものであって、カルボキシ基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基およびこれらの組合わせからなる群から選択される反応性置換基を有するシランカップリング剤を含むことができるがこれに限定されるものではない。例えば、前記シランカップリング剤はトリメトキシシリル安息香酸、γ－メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β－（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などが挙げられ、これは単独および二種以上を組み合わせて使うことができる。
本発明に係る着色感光性樹脂組成物が前記界面活性剤を含む場合、コーティング性が向上され得る利点がある。例えば、前記界面活性剤は、ＢＭ－１０００、ＢＭ－１１００（ＢＭ Ｃｈｅｍｉｅ社）、ＦＬＵＯＲＡＤ ＦＣ－１３５／ＦＣ－１７０Ｃ／ＦＣ－４３０（住友スリーエム（株））、ＳＨ－２８ＰＡ／－１９０／ＳＺ－６０３２（東レシリコーン（株））などのフッ素系界面活性剤を使うことができるが、これに限定されない。
この他にも本発明に係る着色感光性樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤のような添加剤をさらに含むこともでき、前記添加剤も本発明の効果を阻害しない範囲で当業者が適切に追加して使用可能である。例えば、前記添加剤は前記着色感光性樹脂組成物全体重量を基準として０．０５～１０重量％、具体的には０．１～１０重量％、さらに具体的には０．１～５重量％で使うことができるがこれに限定されるものではない。
＜カラーフィルター＞
本発明のさらに他の様態は、前述した着色感光性樹脂組成物を利用して製造されたカラーフィルターに関するものである。
本発明のさらに他の実施形態において、前記カラーフィルターはパターン層、ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーを含むものの、前記ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーのうち選択される一つ以上は前記着色感光性樹脂組成物の硬化物であり得る。
本発明のさらに他の実施形態において、前記ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーは一体型であり得る。
前記パターン層は当業界で使う通常の方法によって製造され得、本発明では前記製造方法を限定しない。
前記基板は、前記カラーフィルター自体が基板であり得、またはディスプレイ装置などにカラーフィルターが位置する部位であり得るもので、特に制限されない。前記基板は、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）または高分子基板であり得、前記高分子基板はポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）またはポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）などであり得る。
具体的には、前記ブラックマトリックス、カラムスペーサーは本発明の着色感光性樹脂組成物を含む層であり得、前記着色感光性樹脂組成物を塗布し所定のパターンで露光、現像および熱硬化して形成された層であり得る。前記パターン層、ブラックマトリックス、カラムスペーサーまたはブラックマトリックス一体型カラムスペーサーを含むカラーフィルターの製造方法は、当業界で通常的に知られている方法を遂行することによって形成することができる。
＜画像表示装置＞
また、本発明の他の様態は前述したカラーフィルターを含む画像表示装置に関するものである。
本発明のカラーフィルターは、通常の液晶表示装置だけでなく、電界発光表示装置、プラズマ表示装置、電界放出表示装置などの各種画像表示装置に適用可能である。
本発明に係る画像表示装置は、ブルー顔料５～７０重量％；およびブラウン顔料３０～９５重量％；を含む着色剤を含むため近赤外線透過度が優秀であり、したがって、光学密度が優秀な利点があり、また、残膜率が優秀であるため高い信頼性を有する利点がある。
以下、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は、多様な他の形態に変形され得、本明細書の範囲は以下で説明される実施例に限定されない。本明細書の実施例は、当業界で平均的な知識を有した者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。また、以下で含量を表わす「％」および「部」は、特に言及しない限り重量基準である。
合成例：アルカリ可溶性樹脂
撹半機、温度計、還流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を具備したフラスコを準備した。モノマー滴下ロートとして、３，４－エポキシトリシクロデカン－８－イル（メタ）アクリレートと３，４－エポキシトリシクロデカン－９－イル（メタ）アクリレートをモル比５０：５０で混合した混合物４０重量部、メチルメタクリレ－ト５０重量部、アクリル酸４０重量部、ビニルトルエン７０重量部、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート４重量部、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）４０重量部を添加して撹はんを準備した。連鎖移動剤滴下槽として、ｎ－トデカンチオール６重量部、ＰＧＭＥＡ ２４重量部を添加して撹はんを準備した。その後、フラスコにＰＧＭＥＡ ３９５重量部を添加してフラスコ内の雰囲気を空気から窒素に交換した後、撹はんしてフラスコの温度を９０℃まで昇温させた。その後、モノマーおよ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時間の間進行し、１時間後に１１０℃まで昇温して５時間の間維持して固形分の酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇである樹脂を得た。
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）の測定はＧＰＣ法で下記の条件で測定した。
ＨＬＣ－８１２０ＧＰＣ（東ソー（株）製造）装置を使った。ＴＳＫ－ＧＥＬＧ４０００ＨＸＬとＴＳＫ－ＧＥＬＧ２０００ＨＸＬカラムを直列連結して使用し、カラムの温度は４０℃にした。テトラヒドロフランを移動床の溶媒として使用し、１．０ｍＬ／分の流速で流しながら測定した。測定試料の濃度は、０．６重量％であり、注入量は５０μｌであり、ＲＩ検出器を使って分析した。較正用標準物質としては、ＴＳＫ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＰＯＬＹＳＴＹＲＥＮＥ Ｆ－４０、Ｆ－４、Ｆ－１、Ａ－２５００、Ａ－５００（東ソー（株）製造）を使用し、前記条件で得られたアルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量と数平均分子量を測定した。
ＧＰＣによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は１７，０００であり、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．３であった。
着色感光性樹脂組成物の製造
下記の表１に記載されている組成にしたがって実施例および比較例に係る着色感光性樹脂組成物を製造した。
Figure 0007015138000001
着色基板（Ｇｌａｓｓ基板）製造例
５ｃｍ×５ｃｍのガラス基板（コーニング社）を中性洗剤および水で洗浄後乾燥した。その後、ガラス基板上に実施例および比較例により製造された着色感光性樹脂組成物をそれぞれ最終膜厚が３．０μｍとなるようにスピンコーティングをし、１２０℃で前焼成して２分間乾燥して溶剤を除去した。
その後、露光量１００ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成し、アルカリ水溶液を使って非露光部を除去した。引き続き、２５０℃で３０分間後焼成をして着色基板を製造した。
残膜率の測定
実施例および比較例により製造された着色基板を後焼成工程をさらに２時間遂行した後、膜厚測定機（Ｄｅｋｔａｋ ６Ｍ（Ｖｅｅｃ社））を利用して２時間前と後の差を比較して下記の表２に表わした。判断基準は下記の通りである。
◎（優秀）：残膜率が９０％以上
○（良好）：残膜率が８０％以上９０％未満
△（不良）：残膜率が８０％未満
近赤外線（Ｎｅａｒ－ＩＲ）透過特性測定
実施例および比較例により製造された着色基板を、ＵＶ－２５５０装備（Ｓｈｉｍａｄｚｕ社）を利用して９００ｎｍ波長の近赤外線（Ｎｅａｒ－ＩＲ）での透過特性を測定し、下記の基準により評価した後、下記の表２に表わした。近赤外線（Ｎｅａｒ－ＩＲ）の測定波長範囲は９００ｎｍであり、このとき、透過率は２０％以上でなければならない。
◎（優秀）：近赤外線透過率が２５％以上
○（良好）：近赤外線透過率が２０％以上２５％未満
△（不良）：近赤外線透過率が２０％未満
光学密度（Ｏ．Ｄ．）測定
実施例および比較例により製造された着色基板をＸ－ｒｉｔｅ ３６１Ｔ（Ｘ－ｒｉｔｅ社）を利用して光学密度を測定し、下記の基準により評価した後、下記の表２に表わした。本発明での光学密度は１．２／μｍ基準である。
◎（優秀）：光学密度が１．２０／μｍ以上
○（良好）：光学密度が１．１６／μｍ以上１．２０／μｍ未満
△（不良）：光学密度が１．１６／μｍ未満
Figure 0007015138000002
前記表２を見ると分かるように、本発明に係る着色感光性樹脂組成物を利用して製造された着色基板は近赤外線透過特性、光学密度がすべて優秀であるが、比較例に従って製造された着色基板は近赤外線透過特性および光学密度がすべて優秀でないことがわかる。
また、光重合開始剤としてオキシム系化合物を使用した実施例１～５に係る着色感光性樹脂組成物を利用して製造された着色基板は、膜厚の変化率が顕著に小さいこと（残膜率が高い）が分かる。

Claims (11)

  1. 着色剤を含む着色感光性樹脂組成物であって、
    前記着色剤は、ブルー顔料、ブラウン顔料、及びバイオレット顔料を含み、
    前記ブルー顔料は、前記着色剤全体重量を基準として５～７０重量％含まれ、
    前記ブラウン顔料は、前記着色剤全体重量を基準として３０～９５重量％含まれることを特徴とする着色感光性樹脂組成物。
  2. 前記ブルー顔料は、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２１、２８、６０、６４および７６からなる群から選択される１以上を含むものである、請求項１に記載の着色感光性樹脂組成物。
  3. 前記ブラウン顔料は、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２６、２８、８３および９３からなる群から選択される１以上を含むものである、請求項１に記載の着色感光性樹脂組成物。
  4. 前記バイオレット顔料は、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１４、１９、２３、２９、３２、３３、３６、３７および３８からなる群から選択される１以上を含むものである、請求項１に記載の着色感光性樹脂組成物。
  5. 前記着色剤は、前記着色感光性樹脂組成物全体重量を基準として３～５０重量％で含まれるものである、請求項１に記載の着色感光性樹脂組成物。
  6. アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、溶剤および添加剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むものである、請求項１に記載の着色感光性樹脂組成物。
  7. 前記光重合開始剤は、オキシム系化合物を含むものである、請求項６に記載の着色感光性樹脂組成物。
  8. 請求項１～請求項７のいずれか一項に記載された着色感光性樹脂組成物の硬化物を含む、カラーフィルター。
  9. 前記カラーフィルターは、パターン層、ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーを含むものの、
    前記ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーのうち選択される一つ以上は前記着色感光性樹脂組成物の硬化物である、請求項８に記載のカラーフィルター。
  10. 前記ブラックマトリックスおよびカラムスペーサーは一体型である、請求項９に記載のカラーフィルター。
  11. 請求項８に記載されたカラーフィルターを含む、画像表示装置。
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