JPH08278630A - 保存安定性に優れたカラーフィルター用インク及びこれを用いて形成したカラーフィルター - Google Patents

保存安定性に優れたカラーフィルター用インク及びこれを用いて形成したカラーフィルター

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JPH08278630A
JPH08278630A JP8301895A JP8301895A JPH08278630A JP H08278630 A JPH08278630 A JP H08278630A JP 8301895 A JP8301895 A JP 8301895A JP 8301895 A JP8301895 A JP 8301895A JP H08278630 A JPH08278630 A JP H08278630A
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Kenichi Kitamura
健一 北村
Koichi Fujishiro
光一 藤城
Kazuhiro Watabe
和弘 渡部
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷蔵設備を用いる必要がなく室温保存が可能
であり、また、長期間(2カ月以上)に亘って粘度や塗
膜の現像速度及び解像度が安定に維持されるアルカリ現
像型感光性カラーフィルター用インク及びこれを用いて
形成した画素部の寸法精度が高く、色再現性に優れたカ
ラーフィルターを提供する。 【構成】 (A)下記一般式(1) 【化1】 で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを主体とする
化合物と多塩基酸又はその酸無水物とを反応させて得ら
れる不飽和基含有化合物と、(B)光重合開始剤若しく
は増感剤と、(C)顔料とを含有し、A成分100重量
部に対するB成分及びC成分の割合がそれぞれ0.1〜
30重量部及び10〜200重量部であって、エポキシ
基を有するエポキシ化合物の割合が4重量部以下である
保存安定性に優れたカラーフィルター用インクである。
また、このようなカラーフィルター用インクを用いて作
製されるカラーフィルターである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ水溶液現像型
の感光性カラーフィルター用インク及びそれを用いて透
明基板上に作製したカラーフィルターに関するものであ
る。更に詳しくは、カラー液晶表示装置、カラーファク
シミリ、イメージセンサー等の各種の多色表示体や、光
学機器等に使用されるカラーフィルターの作製時のイン
クとして使用でき、また、それらによって形成されるカ
ラーフィルターに関しては、テレビ、ビデオモニター、
あるいは、コンピューターのディスプレーにも利用する
ことができる。
【0002】
【従来の技術】光の透過量、あるいは、反射量を制御す
る液晶とカラーフィルターを構成要素とするカラー液晶
表示装置において、そのカラーフィルターとしては、染
色法、印刷法等により赤、緑、青の画素及びブラックマ
トリックスをガラス基板上に形成したものが使用されて
いる。特に高精細度の画像が要求されるものにについて
は、染色法で作成されたカラーフィルターが主流となっ
ている。
【0003】この染色法によるカラーフィルターは、染
色機材にゼラチン等の天然感光性樹脂やアミン変性ポリ
ビニルアルコールアルコール等の合成感光性樹脂に酸性
染色等の染料で染色して作成するが、着色不要な部分に
防染処理を施さねばならず、工程が複雑になるという欠
点がある。また、塗膜の物性についても耐光性、耐熱
性、耐湿性等の信頼性に問題がある(特公平1−527
38号公報)。
【0004】また、印刷法によるカラーフィルターは、
熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂に、顔料を分散させ
たインクを用いて作成するが、印刷時に3色のフィルタ
ーパターンの位置合わせを正確に行なう必要があり、こ
の3色のフィルターパターンの位置合わせに困難が伴
い、高精細度のパターンの作成や表面平滑性に問題があ
る(特開昭62−54774号及び特開昭63−129
303号の各公報)。
【0005】更に、特開平1−152449号公報にお
いては、感光性樹脂としてベンジルメタクリレート・メ
タクリル酸共重合物を用い、これに顔料を分散させたも
のが開示されている。そして、この感光性塗料を用いれ
ば、露光された部分の塗膜がそのままカラーフィルター
を構成することになる。ところが、この感光性塗料は、
酸素の存在下では硬化反応が不十分でその解像度や感度
が低くなる。このため露光前の酸素遮断膜の形成と現像
前の酸素遮断膜の剥離という複雑な工程が必要になり、
更に、作製されたカラーフィルターの耐熱性や現像性に
問題がある。
【0006】また、特開平6−1938号公報において
は、組成物として耐アルカリ性や耐薬品性等の向上を目
的とした感光性塗料が開示されているが、この感光性塗
料は、室温における保存では、経日によって増粘し、更
に、基板に塗布、塗膜乾燥後、現像速度、解像度及び感
度が低下し、画素部の寸法精度にばらつきが生じ、色再
現性に影響を及ぼし、安定なカラーフィルターを構成す
るのが困難であるという問題がある。このため、この感
光性塗料を使用時まで保存するためには冷蔵設備を導入
する必要があり、また、塗料を基板に塗布した後に塗膜
を乾燥させてから現像までの保持時間に変動があると、
現像パターンを悪化(解像度悪化)させるという問題も
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冷蔵
設備を用いる必要がなく室温保存が可能であり、また、
長期間(2カ月以上)に亘って粘度や塗膜の現像速度及
び解像度が安定に維持されるアルカリ現像型感光性カラ
ーフィルター用インクを提供することにある。
【0008】また、本発明の他の目的は、塗膜乾燥後現
像までの保持時間の変動に対して解像度が安定してお
り、生産性や歩留りに優れたアルカリ現像型感光性カラ
ーフィルター用インクを提供することにある。
【0009】更に、本発明の他の目的は、本発明のアル
カリ現像型感光性カラーフィルター用インクを用いて製
造され、画素部の寸法精度が高く、色再現性に優れたカ
ラーフィルターを提供することにある。更にまた、本発
明のアルカリ現像型感光性カラーフィルター用インクを
用いて製造され、塗膜が光照射後の耐熱性(250℃以
上)、透明性、密着性、硬度、耐溶剤性、耐アルカリ性
等に優れたカラーフィルターを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(A)下記一般式(1)
【0011】
【化4】 (但し、式中、R1 及びR2 は水素原子、炭素数1〜5
のアルキル基、ハロゲン原子の何れかであり、Xは−C
O−、−SO2 −、−C(CF3 2 −、−Si(CH
3 2 −、−CH2 −、−C(CH3 2 −、−O−、
【0012】
【化5】 若しくは不存在を示し、nは0〜10であり、AはCH
2 =CR’−CO−を示し、R’は水素原子又はメチル
基を示す)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを
主体とする化合物と多塩基酸又はその酸無水物とを反応
させて得られる不飽和基含有化合物(A成分)と、
(B)光重合開始剤若しくは増感剤(B成分)と、
(C)顔料(C成分)とを含有し、A成分100重量部
に対するB成分及びC成分の割合がそれぞれ0.1〜3
0重量部及び10〜200重量部であって、エポキシ基
を有するエポキシ化合物の割合が4重量部以下である保
存安定性に優れたカラーフィルター用インクである。
【0013】また、本発明は、透明基板上に上記カラー
フィルター用インクを被覆し硬化させて形成した赤、
青、緑の画素若しくはブラックマトリックスを構成成分
とするカラーフィルターである。
【0014】本発明で用いるA成分の不飽和基含有化合
物は、一般式(1)で表されるエポキシ(メタ)アクリ
レート(これは「エポキシアクリレート」及び/又は
「エポキシメタアクリレート」を意味する)に多塩基酸
又はその酸無水物を付加させることにより得られる光重
合性不飽和化合物であり、典型的には下記一般式(2)
【0015】
【化6】
【0016】〔但し、式中、R1 及びR2 は水素原子、
炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子の何れかであ
り、R3 は水素原子又はメチル基であり、Xは−CO
−、−SO2 −、−C(CF3 2 −、−Si(C
3 2 −、−CH2 −、−C(CH 3 2 −、−O
−、
【0017】
【化7】 若しくは不存在を示し、Y及びZは多塩基酸又はその酸
無水物の残基を示し、mとnは構造単位のモル比(m/
n)で0/100〜100/0の割合である〕で表され
る化合物を主体(60重量%以上)とするものである。
【0018】そして、上記A成分の不飽和基含有化合物
を与える一般式(1)のエポキシ(メタ)アクリレート
において、そのビスフェノール成分の具体例としては、
Xが−CO−であるビス(4−ヒドロキシフェニル)ケ
トン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニ
ル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロ
フェニル)ケトン等や、Xが−SO2 −であるビス(4
−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキ
シ−3,5−ジメチルフェニル)スルホン、ビス(4−
ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)スルホン等
や、Xが−C(CF3 2 −であるビス(4−ヒドロキ
シフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒド
ロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン等や、Xが−Si(CH
3 2 −であるビス(4−ヒドロキシフェニル)ジメチ
ルシラン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフ
ェニル)ジメチルシラン、ビス(4−ヒドロキシ−3,
5−ジクロロフェニル)ジメチルシラン等や、Xが−C
2 −であるビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、
ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)メ
タン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニ
ル)メタン、フェノールノボラック、クレゾールノボラ
ック等や、Xが−C(CH3 2 −である2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロ
フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−
3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシ−3−クロロフェニル)プロパン等や、Xが−
O−であるビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、
ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)エ
ーテル、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェ
ニル)エーテル等や、Xが
【0019】
【化8】 である9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオ
レン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェ
ニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3
−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒ
ドロキシ−3−ブロモフェニル)フルオレン、9,9−
ビス(4−ヒドロキシ−3−フルオロフェニル)フルオ
レン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メトキシフ
ェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−
3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス
(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)フルオ
レン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロ
モフェニル)フルオレン等や、更にはXが不存在である
4,4’−ビフェノール、3,3’−ビフェノール等が
挙げられ、これらはその何れかを単独で用いることがで
きるほか、2種以上の混合物としても用いることができ
る。
【0020】また、上記一般式(2)中のY及びZは多
塩基酸又はその酸無水物の残基であり、残基Yを生成す
る酸無水物の具体例としては、例えば、マレイン酸、コ
ハク酸、イタコン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテト
ラヒドロフタル酸、クロレンド酸、メチルテトラヒドロ
フタル酸、トリメリット酸及びこれらの酸無水物等が挙
げられ、また、残基Zを生成する酸二無水物の具体例と
しては、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルエーテ
ルテトラカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸及びこれ
らの酸二無水物が挙げられる。
【0021】上記A成分の光重合性不飽和基含有化合物
は、次のようにして製造することができる。例えば、先
ず、ビスフェノールフルオレンから合成される下記一般
式(3)のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物
と下記一般式(4)で表される(メタ)アクリル酸(こ
れは「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」の意味であ
る)とを反応させて下記一般式(5)で表されるビスフ
ェノールフルオレン型エポキシアクリレート樹脂を合成
し、次いでこのビスフェノールフルオレン型エポキシア
クリレート樹脂と前記残基Yを生成する多塩基酸又はそ
の酸無水物及び残基Zを生成する多塩基酸又はその酸無
水物の混合物とを溶媒中で加熱下に反応させることによ
り製造される。
【0022】
【化9】
【0023】〔但し、式(3)、(4)及び(5)中、
1 、R2 及びR3 は上記一般式(2)において定義さ
れたものと同一であり、ここでは式を簡素化するために
n=0の場合が示されている。〕
【0024】ここで、一般式(2)におけるm/nの割
合、すなわち一般式(5)のビスフェノールフルオレン
型エポキシアクリレート樹脂に反応させる残基Yを生成
する多塩基酸又はその酸無水物と残基Zを生成する多塩
基酸又はその酸無水物との割合(Y/Z)は、モル比で
0/100〜100/0、好ましくは1/99〜95/
5、より好ましくは5/95〜90/10である。Yの
割合が1モル%未満であると全体のカルボキシル基(−
COOH)の量が多くなりすぎ、後の処理、例えばIT
Oエッチングのアルカリ処理によっては表面が荒れる等
の問題を引起し、また、Yが90モル%を超えるとアル
カリ現像性が悪くなって、パターニングが困難になる。
しかし、フォトリソグラフィーによらず、印刷法でパタ
ーニングする場合にはこの範囲ではない。
【0025】また、A成分の不飽和基含有化合物の分子
量については、この化合物0.5gをN−メチルピロリ
ドン100mlに溶解した溶液を30℃で測定したイン
ヘレント粘度(ηinh )が0.1dl/g以上、好まし
くは0.15dl/g以上である。インヘレント粘度
(ηinh )が0.1dl/g未満では、分子量が小さす
ぎてプレキュアー(塗膜乾燥)後のタック性に問題が生
じ、密着露光ができなくなり、マスクの汚れ等の原因に
なる。
【0026】更に、本発明で用いるB成分の光重合開始
剤若しくは増感剤は、A成分ばかりでなく、必要に応じ
て配合される光重合性のモノマーやオリゴマーの光重合
開始剤としても用いられるものである。このような目的
で使用されるB成分としては、例えば、アセトフェノ
ン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチル
アセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノ
ン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノ
ン、p−tert−ブチルアセトフェノン等のアセトフ
ェノン類、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノ
ン、p,p’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン等の
ベンゾフェノン類や、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾイ
ンメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、
ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル
類や、ベンジルジメチルケタール、チオキサンソン、2
−クロロチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサン
ソン、2−メチルチオキサンソン、2−イソプロピルチ
オキサンソン等のイオウ化合物や、2−エチルアントラ
キノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズ
アントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン等
のアントラキノン類や、アゾビスイソブチルニトリル、
ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有
機過酸化物や、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2
−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベン
ゾチアゾール等のチオール化合物等が挙げられる。これ
らの化合物は、その1種のみを単独で使用できるほか、
2種以上を組み合わせて使用することもできる。
【0027】また、本発明においては、それ自体では光
重合開始剤として作用しないが、上記の化合物と組み合
わせて用いることにより、光重合開始剤の能力を増大さ
せ得るような化合物を添加することもできる。そのよう
な化合物としては、例えば、ベンゾフェノンと組み合わ
せて使用すると効果のあるトリエタノールアミン等の第
三級アミンを挙げることができる。
【0028】そして、本発明で用いられるC成分の顔料
は、塗膜を着色するために用いられるものであり、この
顔料としては有機顔料と無機顔料とがある。有機顔料の
例としては、アゾレーキ系、不溶性アゾ系、フタロシア
ニン系、キナクドリン系、ジオキサジン系、イソインド
リノン系、ベリノン系、アントラキノン系、ペリレン系
及びこれらの混合物等が挙げられる。また、無機顔料の
例としては、ミロリブルー、酸化鉄、コバルト系、マン
ガン系、群青、紺青、コバルトブルー、セルリアンブル
ー、ピリジアン、エメラルドグリーン、コバルトグリー
ン及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの顔料
は、塗膜の透明性を維持しつつ塗膜を着色するために、
好ましくは可視光の波長の下限である0.4μm以下の
粒子径であるのがよく、実用上より好ましくは平均粒子
径0.2〜0.3μm以下であるのがよい。
【0029】本発明のアルカリ現像型感光性カラーフィ
ルター用インクにおいて、上記A成分、B成分及びC成
分の配合割合は、A成分100重量部に対して、B成分
が0.1〜30重量部、好ましくは1〜20重量部であ
り、また、C成分が通常10〜200重量部の範囲であ
る。B成分の配合割合が0.1重量部未満であると、光
重合の速度が遅くなって感度が低下し、所望のパターン
が得られなくなり、反対に、30重量部を超えると、光
が基板まで達し難くなり、基板と樹脂との密着性が悪く
なる。また、C成分の添加量が10重量部未満では所望
の分光特性が得られず、また、200重量部を越えると
塗膜の密着性が低下する。
【0030】また、本発明においては、上記A成分に加
えて、必要により使用目的の物性に応じて、例えば粘度
調整剤あるいは光架橋剤として光重合性のモノマーやオ
リゴマーを配合することができる。この目的で使用され
る光重合性のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキ
シル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマー
や、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエ
チレングリコールジ(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、テトラエチレン
グリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレング
リコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロ
パントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタン
トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ
(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テトラ(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、グリセロール(メタ)アクリレート
等の(メタ)アクリル酸エステル類等を挙げることがで
き、これらの化合物はその1種のみを単独で使用しても
よく、また、2種以上を併用して使用することもでき
る。
【0031】この必要に応じて配合される光重合性のモ
ノマーやオリゴマーの使用量は、本発明のインクの性質
を損なわない範囲で適宜選択することができるが、好ま
しくはA成分の不飽和基含有化合物100重量部に対し
て50重量部以下であるのがよく、50重量部を超えて
添加すると、プレキュアー後のタック性に問題が出てく
る場合がある。
【0032】また、本発明においては、必要に応じて、
本発明のインクの性質を損なわない範囲内で熱重合禁止
剤、可塑剤、レベリング剤、消泡剤等の添加剤を配合さ
せることができる。熱重合禁止剤としてはハイドロキノ
ン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロー
ル、tert−ブチルカテコール、フェノチアジン等を
挙げることができ、また、可塑剤としてはジブチルフタ
レート、ジオクチルフタレート、トリクレジル等を挙げ
ることができ、更に、消泡剤やレベリング剤としては、
例えば、シリコン系、フッソ系、アクリル系の化合物が
挙げられる。
【0033】更に、本発明においては、本発明のインク
中におけるエポキシ化合物の存在量を0又はA成分10
0重量部に対して4重量部以下とする必要がある。すな
わち、インク中にA成分100重量部に対して0〜4重
量部未満、好ましくは0〜3重量部、より好ましくは1
重量部以下のエポキシ化合物を添加することができ、こ
の範囲内の添加量であれば、室温保存安定性を維持する
上で問題がない。すなわち、室温保存においても長期に
亘って粘性が安定であり、また、パターニングに際して
の現像速度や解像度が安定であり、更に、寸法精度に優
れたカラーフィルターを作製することができる。
【0034】本発明のアルカリ現像型感光性カラーフィ
ルター用インクは、A成分の光重合性不飽和基含有化合
物と、C成分の顔料と、必要に応じて配合される光重合
性のモノマーやオリゴマー、更には、エポキシ樹脂とを
適当な溶剤中で撹拌して混合し、次いで、B成分の光重
合開始剤若しくは増感剤を添加して再度撹拌して混合す
ることにより調製することができる。
【0035】ここで、本発明のインクを調製するのに適
した溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン等のケトン類や、メチルセロソル
ブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブ
アセテート等のセロソルブ類等が挙げられる。
【0036】このようにして調製された本発明のインク
は、カラー液晶ディスプレー用カラーフィルターとして
も好適に用いることができる。このカラーフィルター上
へ保護膜をコーティングし、250℃という高温で(従
来のカラーフィルターでは耐熱性がないために200℃
が上限である)ITOのスパッタが可能となり、特に、
STN方式においては高精細化が可能になる。
【0037】本発明のインクをアルカリ現像するのに適
した現像液としては、例えば、アルカリ金属やアルカリ
土類金属の炭酸塩の水溶液、アルカリ金属の水酸化物の
水溶液等を挙げることができ、例えば、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等の炭酸塩の0.1〜
3重量%水溶液からなる弱アルカリ性水溶液を用いても
微細な画像を精密に現像することができる。
【0038】本発明のインクのアルカリ現像は、10〜
50℃、好ましくは20〜40℃の温度で市販の現像機
や超音波洗浄機を用いて行なうことができる。また、本
発明のインクは、光ばかりでなく、熱によっても硬化す
るものであるが、光による硬化に適したものとしては、
超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプあるいはメタルハラ
イドランプ等のランプから発振される光が挙げられる。
【0039】本発明のインクは、上記カラー液晶ディス
プレーのカラーフィルターのほかに、カラー液晶表示装
置、カラーファクシミリ、イメージセンサー等の各種の
多色表示体として使用することができ、このような場合
には、先ず、基板の表面に本発明のインクを塗布して被
膜を形成し、次いでこの被膜の上にネガフィルムをあ
て、その上から活性光線を照射して露光部を硬化させ、
更に弱アルカリ水溶液を用いて未露光部を溶出させる。
【0040】なお、本発明のインクを基板に塗布する方
法としては、溶液浸漬法、スプレー法の他、ローラーコ
ーター機やスピナー機を用いる等の何れの方法をも採用
することができる。
【0041】ここで、本発明のアルカリ現像型感光性カ
ラーフィルター用インクを用いてカラーフィルターを作
製する方法の一例を示す。先ず、カラーフィルターの被
形成媒体となる基板上に、赤、青、緑の何れか1つのイ
ンクをスピナー、ロールコター等を用いて全面塗布し、
次いで溶媒を蒸発させるためにプレキュアーを行なう。
次に、所望のパターンを形成したフォトマスクを通じて
超高圧水銀灯により密着露光を行ない、未露光部を1重
量%炭酸ナトリウム水溶液で現像し、更に水洗した後に
200℃でポストキュアーし、被膜を完全に乾燥させ、
最初のカラーフィルターの画素を形成する。
【0042】次に、残る2色のうちの何れか1色の顔料
を有するインクを用い、上記と同様の工程により、第1
のカラーフィルターの画素に隣接して第2のカラーフィ
ルターの画素を形成する。更に、残る1色の顔料を有す
るインクを用い、上記と同様にして第3のカラーフィル
ターの画素を形成し、3原色からなるカラーフィルター
の画素を得る。そして、赤、青及び緑の画素に加えてブ
ラックマトリックスを設け、保護膜を形成した後、更に
表面に透明電極層を設けてカラーフィルターとする。
【0043】本発明の室温保存安定性に優れたカラーフ
ィルター用インクを用いることにより、高い寸法精度と
共に、耐熱性、透明性、密着性、硬度、耐溶剤性、耐ア
ルカリ性等に優れたカラーフィルターを得ることができ
る。
【0044】
【実施例】以下、合成例、実施例及び比較例に基づい
て、本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例及
び比較例において「部」は「重量部」を意味する。
【0045】合成例1 500mlの四つ口フラスコ中に、ビスフェノールフル
オレン型エポキシ樹脂231g(エポキシ当量231)
とトリエチルベンジルアンモニウムクロライド450m
gと2,6−ジ−イソブチルフェノール100mgと、
アクリル酸72.0gとを仕込んで混合し、25ml/
分の速度で空気を吹き込みながら90〜100℃で加熱
溶解し、次いで、溶液が白濁したままの状態で徐々に昇
温させ、120℃に加熱して完全に溶解させた。溶液は
次第に透明な粘稠の液体になりそのまま攪拌を継続し、
反応混合物の酸価を測定して2.0mgKOH/g未満
になるまでこの加熱攪拌を続けた。酸価が目標に達する
まで8時間を要した(酸価0.8)。その後室温まで冷
却し、無色透明なビスフェノールフルオレン型エポキシ
アクリレート樹脂〔一般式(5)の化合物〕の固体を得
た。
【0046】次に、得られたビスフェノールフルオレン
型エポキシアクリレート樹脂303gにセロソルブアセ
テート2kgを加えて溶液とした後、これに1,2,
3,6−テトラヒドロ無水フタル酸38g及びビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物73.5gと臭化テトラエ
チルアンモニウム1gとを添加し、徐々に昇温させて1
10〜115℃で2時間反応させ、化合物〔一般式
(1)の化合物、m/n=5/5〕を得た。酸無水物の
反応はIRスペクトルにより確認した。得られた化合物
のインヘレント粘度は0.2dl/gであった(η
inh =0.2)。
【0047】合成例2 合成例1で用いたビスフェノールフルオレン型エポキシ
樹脂に代えて、ビフェニル型エポキシ樹脂153g(エ
ポキシ当量153)を用いた以外は、合成例1と同様に
して酸無水物と反応させ、化合物〔一般式(1)の化
合物、m/n=5/5〕を得た。酸無水物の反応はIR
スペクトルにより確認した。得られた化合物のインヘ
レント粘度は0.2dl/gであった(ηinh =0.
2)。
【0048】実施例1 予め下記の組成を有する組成物を調製し、この組成物に
予め有機溶剤に分散させた顔料成分を混合し、分散処理
を行って表1に示す組成の実施例1に係るカラーフィル
ター用インクを調製した。なお、使用した顔料はCFカ
ラーレッドEX−274、CFカラーグリーンEX−2
76、CFカラーブルーEX−275及びCFカラーブ
ラックEX−277〔何れも三国色素(株)製〕であ
り、また、各顔料の粒子径が0.3μmとなるように分
散を行った。 合成例1で合成した化合物(m/n=5/5)…20.9重量部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 9.0重量部 ミヒラーケトン … 0.2重量部 イルガキュアー907 … 1.2重量部 エチルセロソルブアセテート …68.7重量部
【0049】
【表1】
【0050】次に、この実施例1のインクを使用し、透
明基板として中性洗剤洗浄、水洗、イソプロピルアルコ
ール・フロン洗浄を行ったガラス基板を用い、表2に示
すインクの塗布条件及び露光量、並びに、プリベーク:
80℃で5分及び現像:0.4重量%炭酸ナトリウム水
溶液使用の条件で、先ずブラックマトリックスを作製
し、次いで赤、緑及び青の順に各々その所定位置に画素
を作製し、特開平6−1938号公報に示されているよ
うなカラーフィルターを作製した。各画素の膜厚はブラ
ックマトリックス、赤、緑及び青の何れも1.5±0.
1μmであった。
【0051】
【表2】
【0052】実施例2 下記の組成を有する組成物を用い、実施例1と同様の方
法で顔料を分散し、カラーフィルター用インク及びカラ
ーフィルターを作製した。 合成例1で合成した化合物(m/n=5/5)…20.7重量部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 8.9重量部 ミヒラーケトン … 0.2重量部 イルガキュアー907 … 1.2重量部 エチルセロソルブアセテート …68.7重量部
【0053】実施例3 下記の組成を有する組成物を用い、実施例1と同様の方
法で顔料を分散し、カラーフィルター用インク及びカラ
ーフィルターを作製した。 合成例2で合成した化合物(m/n=5/5)…20.9重量部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 9.0重量部 ミヒラーケトン … 0.2重量部 イルガキュアー907 … 1.3重量部 エチルセロソルブアセテート …68.6重量部
【0054】比較例1 下記の組成を有する組成物を用い、実施例1と同様の方
法で顔料を分散し、カラーフィルター用インク及びカラ
ーフィルターを作製した。 合成例1で合成した化合物(m/n=5/5)…20.4重量部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 8.8重量部 テトラメチルビフェニルエポキシ樹脂 … 2.2重量部 ミヒラーケトン … 0.2重量部 イルガキュアー907 … 1.2重量部 エチルセロソルブアセテート …67.2重量部
【0055】比較例2 下記の組成を有する組成物を用い、実施例1と同様の方
法で顔料を分散し、カラーフィルター用インク及びカラ
ーフィルターを作製した。 合成例1で合成した化合物(m/n=5/5)…20.0重量部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 8.6重量部 テトラメチルビフェニルエポキシ樹脂 … 4.4重量部 ミヒラーケトン … 0.2重量部 イルガキュアー907 … 1.2重量部 エチルセロソルブアセテート …65.6重量部
【0056】上記各実施例及び比較例のカラーフィルタ
ー用インク及びこのインクを用いて作製したカラーフィ
ルターについて、カラーフィルター用インクの室温保存
における経時変化、カラーフィルター用インクの塗膜乾
燥後の保持時間と現像性、及び、カラーフィルター耐薬
品性〔色度変化(ΔE)〕をそれぞれ調べた。室温保存
におけるインクの経時変化の結果を表3〜5に、塗膜乾
燥後の保持時間と現像性の結果を表6〜8に、また、カ
ラーフィルターの耐薬品性の結果を表9〜11にそれぞ
れ示す。
【0057】なお、各種物性データーは以下の条件で測
定した。 (1)室温保存におけるインクの経時変化 25℃で保存しているカラーフィルター用インクの経時
変化を下記の項目、条件で測定し、評価した。 粘度 :BL型粘度計−6、60rpm 現像時間:未硬化部分が完全に流出するまでの時間
(秒) 解像性 :10×10μmのパターンマスクで作製した
画素サイズ比〔画素サイズ(μm)/10×10μm〕
【0058】(2)塗膜乾燥後の保持時間と現像性 カラーフィルター用インクを基板に塗布し、80℃で5
分乾燥した後、25℃で保持し、経時変化を下記の項
目、条件で測定し、評価した。 現像時間:未硬化部分が完全に流出するまでの時間 解像性 :10×10μmのパターンマスクで作製した
画素サイズ比〔画素サイズ(μm)/10×10μm〕
【0059】(3)カラーフィルターの耐薬品性 塗膜乾燥した後、200℃で30分間加熱した塗膜を、
下記の薬品に下記の条件で浸漬し、浸漬前後の色度変化
を評価した。 耐酸性 :10%HCl、40℃−10分 耐アルカリ性:4%KOH、40℃−10分 耐溶剤性 :NMP、25℃−30分 NMP,80℃−5分 γ−ブチロラクトン、25℃−30分 IPA、25℃−30分 (NMP:N−メチルピロリドン、IPA:イソプロピ
ルアルコール)
【0060】
【表3】
【0061】
【表4】
【0062】
【表5】
【0063】
【表6】
【0064】
【表7】
【0065】
【表8】
【0066】
【表9】
【0067】
【表10】
【0068】
【表11】
【0069】以上の結果より、本発明のカラーフィルタ
ー用インクは、室温での長期保存において、粘度安定
性、塗膜現像時の画素解像度の再現性及び塗膜乾燥後の
現像性(解像度)に優れており、耐溶剤性、耐アルカリ
性、耐酸性に優れた硬化物、被膜及びカラーフィルター
を提供することが判明した。
【0070】比較例3 カラーモザイク(赤、緑、青;フジハント製)を用い、
実施例1と同様の方法でカラーフィルターを作製した。
プリベークは80℃で5分間行い、現像は指定現像液を
使用した。各画素の膜厚は赤、緑、青共に1.5±0.
1μmのであった。
【0071】上記実施例1と比較例3のカラーフィルタ
ーについて耐熱性試験(280℃、1時間)を行い、そ
の時の分光透過率のピーク値の低下及び膜厚の減少率を
調べた。結果を表12に示す。この表12の結果から明
らかなように、実施例1のカラーフィルターは比較例3
のものと比較して、耐光性及び耐熱性において優れてい
ることが判明した。
【0072】
【表12】
【0073】
【発明の効果】本発明のアルカリ現像型感光性カラーフ
ィルター用インクは、冷蔵設備を必要とすることなく室
温保存が可能であり、2カ月以上に及ぶ長期間に亘って
粘度、塗膜の現像速度及び解像度が安定であり、また、
塗膜乾燥後から現像までの保持時間の変動に対しても解
像度が安定しており、生産性や歩留りについても優れて
いる。
【0074】また、このアルカリ現像型感光性カラーフ
ィルター用インクを用いて得られたカラーフィルター
は、画素部の寸法精度が高く、色再現性に優れていて高
精細カラーフィルターとして好適であり、しかも、耐熱
性や透明性、更には密着性、表面硬度、耐溶剤性、耐酸
性、耐アルカリ性等に優れた性能を有する。
【0075】更に、本発明のアルカリ現像型感光性カラ
ーフィルター用インクは、耐酸性、耐アルカリ性、耐溶
剤性、表面硬度等にも優れているので、カラー液晶表示
装置、カラーファクシミリ、イメージセンサー等の各種
の多色表示体や、テレビ、ビデオモニターあるいはコン
ピューターのディスプレー等に使用されるカラーフィル
ターの作製時のインクとして好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 4/02 PEN C09D 4/02 PEN G02B 5/20 101 G02B 5/20 101 G03F 7/004 505 G03F 7/004 505 (72)発明者 渡部 和弘 神奈川県川崎市中原区井田1618番地、新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記一般式(1) 【化1】 (但し、式中、R1 及びR2 は水素原子、炭素数1〜5
    のアルキル基、ハロゲン原子の何れかであり、Xは−C
    O−、−SO2 −、−C(CF3 2 −、−Si(CH
    3 2 −、−CH2 −、−C(CH3 2 −、−O−、 【化2】 若しくは不存在を示し、nは0〜10であり、AはCH
    2 =CR’−CO−を示し、R’は水素原子又はメチル
    基を示す)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートを
    主体とする化合物と多塩基酸又はその酸無水物とを反応
    させて得られる不飽和基含有化合物(A成分)と、
    (B)光重合開始剤若しくは増感剤(B成分)と、
    (C)顔料(C成分)とを含有し、A成分100重量部
    に対するB成分及びC成分の割合がそれぞれ0.1〜3
    0重量部及び10〜200重量部であって、エポキシ基
    を有するエポキシ化合物の割合が4重量部以下であるこ
    とを特徴とする保存安定性に優れたカラーフィルター用
    インク。
  2. 【請求項2】 一般式(1)におけるXが 【化3】 である請求項1記載の保存安定性に優れたカラーフィル
    ター用インク。
  3. 【請求項3】 透明基板上に請求項1又は2に記載のカ
    ラーフィルター用インクを被覆し硬化させて形成した
    赤、青、緑の画素若しくはブラックマトリックスを構成
    成分とすることを特徴とするカラーフィルター。
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