JPH1010724A

JPH1010724A - 着色画像形成用感光液、これを用いたカラーフィルタの製造法及びカラーフィルタ

Info

Publication number: JPH1010724A
Application number: JP16745896A
Authority: JP
Inventors: Satohiko Akahori; 聡彦赤堀; Yuji Kobayashi; 雄二小林; Masaichi Sasaki; 晶市佐々木; Shigeo Tachiki; 繁雄立木; Yoichi Kimura; 陽一木村; Koji Yamazaki; 浩二山崎
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】顔料の分散性、分散安定性を向上させ、塗膜
の均一性を著しく高めた着色画像形成用感光液、これを
用いたカラーフィルタの製造法及びカラーフィルタを提
供する。【解決手段】（ａ）酸価が２０〜３００で、重量平均
分子量が１，５００〜２０，００００の樹脂、（ｂ）顔
料、（ｃ）光重合性不飽和結合を分子内に１個以上含有
するモノマー、（ｄ）光開始剤及び（ｅ）有機溶剤を含
有してなる着色画像形成用感光液において、（ｅ）成分
の有機溶剤が、必須有機溶剤として（ａ）成分の樹脂の
溶解度パラメータと、必須有機溶剤の溶解度パラメータ
の差が４（cal/cm³)^1/2以上となる有機溶剤を少なくと
も１種類含むことを特徴とする着色画像形成用感光液、
この着色画像形成用感光液を基板上に塗布、乾燥して感
光性層を形成し、活性光線を画像状に照射し、露光部を
光硬化させ、未露光部を現像により除去する工程を、異
なる複数の色について繰り返して行い、画像を形成する
ことを特徴とするカラーフィルタの製造法並びにこのカ
ラーフィルタの製造法により製造されたカラーフィル
タ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、着色画像形成用感
光液、これを用いたカラーフィルタの製造法及びカラー
フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示デバイス、センサー及び
色分解デバイスなどにカラーフィルタが多用されてい
る。このカラーフィルタの製造法としては、従来は、染
色可能な樹脂、例えば天然のゼラチンやカゼインをパタ
ーニングし、そこに主に染料を用いて染色し、画素を得
るという方法が採られていた。しかし、この方法で得た
画素は、材料からの制約で耐熱性及び耐光性が低いとい
う問題があった。そこで、最近、耐熱性及び耐光性を改
良する目的で顔料を分散した感光材料を用いる方法が注
目され、多くの検討が行われるようになった。この方法
によれば製法も簡略化され、得られたカラーフィルタも
安定で、寿命の長いものになることが知られている。し
かし、顔料を安定に分散させる技術が難しく、特に、顔
料の分散性に影響を及ぼす有機溶剤の選定が困難であっ
た。また、顔料の分散性が低いと、基板上に塗布した
際、塗布むらが発生し、色の均一なカラーフィルタが得
られないという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、顔料の分散性、分散安定性を向上させ、塗膜の均一
性を著しく高めた着色画像形成用感光液を提供するもの
である。請求項２及び３記載の発明は、請求項１記載の
発明の効果を奏し、より分散安定性が優れ、さらに耐熱
性、密着性、機械特性等が優れる着色画像形成用感光液
を提供するものである。請求項４記載の発明は、耐熱
性、色特性、光学特性、寸法精度等の優れた高品質のカ
ラーフィルタを、作業性、歩留まりよく製造することが
できるカラーフィルタの製造法を提供するものである。
請求項５記載の発明は、耐熱性、色特性、光学特性、寸
法精度等の優れたカラーフィルタを提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）酸価が
２０〜３００で、重量平均分子量が１，５００〜２０，
００００の樹脂、（ｂ）顔料、（ｃ）光重合性不飽和結
合を分子内に１個以上含有するモノマー、（ｄ）光開始
剤及び（ｅ）有機溶剤を含有してなる着色画像形成用感
光液において、（ｅ）成分の有機溶剤が、必須有機溶剤
として（ａ）成分の樹脂の溶解度パラメータと、必須有
機溶剤の溶解度パラメータの差が４（cal/cm³)^1/2以上
となる有機溶剤を少なくとも１種類含むことを特徴とす
る着色画像形成用感光液に関する。

【０００５】また、本発明は、（ａ）成分の樹脂が一般
式（Ｉ）

【化２】（式中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ²は水素
原子、水酸基、炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数
１〜１２のアルコキシ基を示し、Ｒ³及びＲ⁴はそれぞれ
独立して、水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基又は
光反応性不飽和結合を有する基を示し、ｍ及びｎは１以
上の整数であり、１≦ｍ／ｎ≦５となるように選ばれ
る）で表される繰り返し単位を有するものである前記着
色画像形成用感光液に関する。

【０００６】また、本発明は、（ａ）成分の樹脂が、Ｒ
¹が水素原子又はメチル基を示し、Ｒ²が水素原子、水酸
基、炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数１〜１２の
アルコキシ基を示し、Ｒ³が炭素数１〜１２のアルキル
基を示し、Ｒ⁴が水素原子、炭素数１〜１２のアルキル
基又は光反応性不飽和結合を有する基を示し、ｍ及びｎ
は１以上の整数であり、１≦ｍ／ｎ≦５となるように選
ばれる一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位を有するも
のである前記着色画像形成用感光液に関する。また、本
発明は、前記着色画像形成用感光液を基板上に塗布、乾
燥して感光性層を形成し、活性光線を画像状に照射し、
露光部を光硬化させ、未露光部を現像により除去する工
程を、異なる複数の色について繰り返して行い、画像を
形成することを特徴とするカラーフィルタの製造法に関
する。また、本発明は、前記カラーフィルタの製造法に
より製造されたカラーフィルタに関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の着色画像形成用感光液
は、上記のように、（ａ）酸価が２０〜３００で、重量
平均分子量が１，５００〜２００，０００の樹脂、
（ｂ）顔料、（ｃ）光重合性不飽和結合を分子内に１個
以上含有するモノマー、（ｄ）光開始剤及び（ｅ）有機
溶剤を含有し、（ｅ）成分の有機溶剤が、必須有機溶剤
として（ａ）成分の樹脂の溶解度パラメータと、必須有
機溶剤の溶解度パラメータの差が４（cal/cm³)^1/2以上
となる有機溶剤を少なくとも１種類含むものである。

【０００８】本発明における（ａ）成分である酸価が２
０〜３００、重量平均分子量が１５，００〜２００，０
００の樹脂は、酸価及び重量平均分子量がこの範囲に入
るものであれば特に制限はないが、例えば、アクリル
酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、イタコン酸等のカ
ルボキシル基含有重合性モノマーと、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル、スチレン、スチレン誘導体
等の重合性モノマーとの共重合体が代表的なものとして
挙げられる。また、（ａ）成分の樹脂として、光重合性
不飽和結合を有するカルボキシル基含有樹脂が、光感度
の点から好ましいものとして挙げられる。

【０００９】光重合性不飽和結合を有するカルボキシル
基含有樹脂としては、例えば、水酸基を有するカルボキ
シル基含有樹脂に遊離イソシアネート基含有不飽和化合
物を反応させた樹脂、エポキシ樹脂と不飽和カルボン酸
との付加反応物に多塩基酸無水物を反応させた樹脂、共
役ジエン重合体や共役ジエン共重合体と不飽和ジカルボ
ン酸無水物との付加反応物に水酸基含有重合性モノマー
を反応させた樹脂、カルボキシル基含有樹脂にグリシジ
ル基含有不飽和化合物（例えば、グリシジルメタクリレ
ート、グリシジルアクリレート、アリルグリシジルエー
テル等）や不飽和アルコール（アリルアルコール、２−
ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチル
メタクリレート等）を反応させた樹脂、一般式（Ｉ）

【化３】（式中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ²は水素
原子、水酸基、炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数
１〜１２のアルコキシ基を示し、Ｒ³及びＲ⁴は水素原
子、炭素数１〜１２のアルキル基又は光反応性不飽和結
合を有する基を示し、ｍ及びｎは１以上の整数であり、
１≦ｍ／ｎ≦５となるように選ばれる）で表される繰り
返し単位を有する樹脂などが挙げられ、中でも、耐熱
性、分散性等の点から、上記一般式（Ｉ）で表される繰
り返し単位を有する樹脂が好ましい。上記一般式（Ｉ）
で表される繰り返し単位を有する樹脂のうち、Ｒ³が炭
素数１〜１２のアルキル基を示すものが、顔料の分散
性、現像性、機械特性、密着性等の点からより好まし
い。

【００１０】上記一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位
を有する樹脂の製造法としては、例えば、一般式（Ｉ）
で表される繰り返し単位を有する樹脂の前駆体に、飽和
アルコール（例えば、メタリール、エタノール、プロパ
ノール、イソプロパノール、ブタノール、sec−ブタノ
ール、tert−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール
等）、不飽和アルコール（例えば、アリルアルコール、
２−ブテン−４−オール、フルフリルアルコール、オレ
イルアルコール、シンナミルアルコール、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、Ｎ−メチロールアクリルアミド等）、オキシラ
ン環とエチレン性不飽和結合をそれぞれ１個有する化合
物（グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレー
ト、アリルグリシジルエーテル、α−エチルグリシジル
アクリレート、クロトニルグリシジルエーテル、イタコ
ン酸モノアルキルモノグリシジルエステル等）などを反
応させて製造する方法などが挙げられる。

【００１１】一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位を有
する樹脂の前駆体は、例えば、スチレン又はその誘導体
と無水マレイン酸とを共重合することにより得ることが
できる。スチレン誘導体としては、例えば、α−メチル
スチレン、ｍ−又はｐ−メトキシスチレン、ｐ−ヒドロ
キシスチレン、２−メトキシ−４−ヒドロキシスチレ
ン、２−ヒドロキシ−４−メチルスチレン等が挙げられ
る。

【００１２】このようにして得られる上記一般式（Ｉ）
で表される繰り返し単位を有する樹脂の不飽和当量は、
２００〜３０００の範囲とすることが好ましく、６００
〜２０００の範囲とすることがより好ましい。不飽和当
量が２００未満では、顔料との分散時に一部硬化する傾
向があり、３０００を超えると、光感度の向上効果が低
下する傾向がある。なお、ここでいう不飽和当量とは、
不飽和結合一つあたりの樹脂の分子量を意味している。

【００１３】本発明における（ａ）成分の樹脂の酸価は
２０〜３００、好ましくは４０〜２００、より好ましく
は６０〜１５０の範囲とされる。酸価が２０未満ではア
ルカリ現像性が低下し、また、３００を超えると、画像
パターンの形状が不鮮明となる。また、（ａ）成分の樹
脂の重量平均分子量は１，５００〜２００，０００、好
ましくは５，０００〜１００，０００、より好ましくは
１０，０００〜５０，０００の範囲とされる。重量平均
分子量が１，５００未満では顔料の分散安定性が乏しく
なり、また、２００，０００を超えると感光液にしたと
きに粘度が高くなり、塗布性が低下する。なお、本明細
書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーション
クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定し、標準ポ
リスチレンの検量線を用いて換算した値である。

【００１４】次に、（ｂ）成分の顔料について説明す
る。顔料には無機顔料と有機顔料があり、いずれも使用
することができるが、黒色のカーボンブラック、黒鉛等
（無機顔料）を除いては、色調の豊富さなどから有機顔
料が好ましい。有機顔料としては、例えば、アゾ系、フ
タロシアニン系、インジゴ系、アントラキノン系、ペリ
レン系、キナクリドン系、メチン・アゾメチン系、イソ
インドリノン系等が挙げられる。本発明の着色画像形成
用感光液をカラーフィルタに適用する場合には、赤、
緑、青及び黒色等の着色画像に適した各顔料系が用いら
れる。

【００１５】赤色の着色画像には、単一の赤色顔料系を
用いてもよいし、黄色顔料系を赤色顔料系に混合して調
色を行ってもよい。赤色顔料系としては、例えば、カラ
ーインデックス名でピグメントレッド９、１２３、１５
５、１６８、１７７、１８０、２１７、２２０、２２４
などが挙げられる。また、黄色顔料系としては、例え
ば、カラーインデックス名でピグメントイエロー２０、
２４、８３、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、
１３９、１４７、１５４などが挙げられる。これらの赤
色及び黄色顔料は、それぞれ２種以上混合して用いるこ
ともできる。また、赤色顔料系と黄色顔料系を混合して
用いる場合には、赤色顔料系と黄色顔料系の総量１００
重量部に対して黄色顔料系を５０重量部以下で用いるこ
とが好ましい。

【００１６】緑色の着色画像には、単一の緑色顔料系を
用いてもよいし、黄色顔料系を緑色顔料系に混合して調
色を行ってもよい。緑色顔料系としては、例えば、カラ
ーインデックス名でピグメントグリーン７、３６、３７
等が挙げられる。これらの緑色及び黄色顔料は、それぞ
れ２種以上混合して用いることもできる。また、緑色顔
料系と黄色顔料系を混合して用いる場合には、緑色顔料
系と黄色顔料系の総量１００重量部に対して黄色顔料系
を５０重量部以下で用いることが好ましい。

【００１７】青色の着色画像には、単一の青色顔料系を
用いてもよいし、紫色顔料系を青色顔料系に混合して調
色を行ってもよい。青色顔料系としては、例えば、カラ
ーインデックス名でピグメントブルー１５、１５：３、
１５：４、１５：６、２２、６０等が挙げられる。ま
た、紫色顔料系としては、例えば、カラーインデックス
名でピグメントバイオレット１９、２３、２９、３７、
５０等が挙げられる。これらの青色及び紫色顔料は、そ
れぞれ２種以上混合して用いることもできる。また、青
色顔料系と紫色顔料系を混合して用いる場合には、青色
顔料系と紫色顔料系の総量１００重量部に対して紫色顔
料系を５０重量部以下で用いることが好ましい。黒色の
着色画像には、例えば、カーボンブラック、黒鉛、チタ
ンカーボン、黒色酸化鉄、二酸化マンガン等の黒色顔料
が用いられる。

【００１８】本発明に用いる（ｃ）成分の光重合性不飽
和結合を分子内に１個以上有するモノマーとしては、例
えば、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレー
ト、ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルア
クリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレ
ート、ジシクロペンタニルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、エチルジエチレング
リコールアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレー
ト、グリセロールメタクリレート、ヘプタデカフロロデ
シルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、イソボルニルアクリレート、メトキシジプロピレン
グリコールアクリレート、メトキシ化シクロデカトリエ
ンアクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール
アクリレート、ビスフェノールＡジメタクリレート、
１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチ
レングリコールジアクリレート、ジエチレングリコール
ジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネ
オペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレング
リコール４００ジアクリレート、ポリプロピレングリコ
ール４００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、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリ
ス（メタクリロキシエチル）イソシアヌレート、ペンタ
エリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリ
トールテトラアクリレート、ジペンタエリストリールヘ
キサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアク
リレート等のアクリレート、これらに対応するメタクリ
レートなどが挙げられる。これらのモノマーは、単独で
又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

【００１９】本発明に用いる（ｄ）成分の光開始剤とし
ては、特に制限はなく、例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，
Ｎ′−テトラエチル−４，４′−ジアミノベンゾフェノ
ン、４−メトキシ−４′−ジメチルアミノベンゾフェノ
ン、ベンジル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベ
ンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソ
ブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒド
ロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−クロ
ロチオキサントン、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−モルホリノ−１−プロパン、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、ｔ−ブチルアントラキノン、
１−クロロアントラキノン、２，３−ジクロロアントラ
キノン、３−クロル−２−メチルアントラキノン、２−
エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１
０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノ
ン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルア
ントラキノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−
ジフェニルイミダゾール二量体などが挙げられる。これ
らの光開始剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて用
いることができる。

【００２０】本発明における（ｅ）成分の有機溶剤は、
必須有機溶剤として（ａ）成分の樹脂の溶解度パラメー
タと、必須有機溶剤の溶解度パラメータの差が４（cal/
cm³)^1/2以上となる有機溶剤を少なくとも１種類含むこ
とを必要とする。本発明においては、樹脂の溶解度パラ
メーターは、Fedrosの方法によって計算される値であ
り、有機溶剤の溶解度パラメーターは、蒸発熱から求め
る方法によって計算される値である（「技術者のための
実学高分子」向井淳二、金城徳幸著、講談社発行、P68-
77を参照）。

【００２１】具体例として、上記一般式（Ｉ）で表され
る繰り返し単位を有する樹脂で説明すると、この樹脂の
溶解度パタメータは、１２．５〜１３．０（cal/cm³)
^1/2の値をとる。したがって、溶解度パタメータの差が
４（cal/cm³)^1/2以上となる有機溶剤〔溶解度パタメー
タ〕としては、例えば、ジエチレングリコールモノメチ
ルエーテル〔７．６（cal/cm³)^1/2〕、ジプロピレング
リコールジメチルエーテル〔７．９（cal/cm³)^1/2〕、
プロピレングリコールエチルエーテルアセテート〔７．
５（cal/cm³)^1/2、プロピレングリコールモノエチルエ
ーテル〔７．５（cal/cm³)^1/2〕、ｎ−ヘキサン〔７．
２（cal/cm³)^1/2〕、ｎ−ブタン〔６．８（cal/c
m³)^1/2〕、ｎ−ペンタン〔７．０（cal/cm³)^1/2〕、ｎ
−オクタン〔７．６（cal/cm³)^1/2〕、ドデカン〔７．
９（cal/cm³)^1/2〕、ｎ−ヘプタン〔７．４（cal/cm³)
^1/2〕、メチルシクロヘキサン〔７．８（cal/c
m³)^1/2〕、ジクロルジフルオロメタン〔５．５（cal/cm
³)^1/2〕、１，１，２−トリクロルトリフルオロエチレ
ン〔７．３（cal/cm³)^1/2〕、ジエチルエーテル〔７．
４（cal/cm³)^1/2〕、ジイソブチルケトン〔７．８（cal
/cm³)^1/2〕、酢酸イソペンチル〔７．８（cal/c
m³)^1/2〕、フタル酸ジオクチル〔７．９（cal/c
m³)^1/2〕などが挙げられる。

【００２２】これらの中で、ジエチ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エチルエーテルア
セテートなどが好ましい。これらは単独で又は２種類以
上を組み合わせて使用される。

【００２３】本発明においては、（ｅ）成分の有機溶剤
として、上記のような溶解度パラメータの条件を満たす
有機溶剤を少なくとも１種類使用するが、その他の一般
的有機溶剤を含んでいてもよい。一般的有機溶剤として
は、例えば、ケトン系有機溶剤（アセトン、メチルエチ
ルケトン、シクロヘキサノン等）、セロソルブ系有機溶
剤（メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチロセロ
ソルブ、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、ブチロセロソルブアセテート等）、グリ
コール系有機溶剤（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ヘキシルエーテル、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、トリエチ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モノメチルエーテルア
セテート等）、アルコール系有機溶剤（メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコ
ール等）、芳香族系有機溶剤（ベンゼン、トルエン、キ
シレン等）、３−メチル−３−メトキシブタノール、３
−メチル−３−メトキシブチルアセテート、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシメチル−２−ピロリ
ドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチルな
どが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合
わせて用いることができる。

【００２４】本発明の着色画像形成用感光液において、
（ａ）成分の配合量は、（ａ）成分、（ｂ）成分、
（ｃ）成分及び（ｄ）成分の総量に対して１０〜８５重
量％とすることが好ましく、２０〜６０重量％とするこ
とがより好ましく、２５〜５０重量％とすることが特に
好ましい。この配合量が１０重量％未満であると、顔料
の分散安定性が低下する傾向があり、８５重量％を超え
ると、感光液にしたときの粘度が高くなり、塗布性が低
下する傾向がある。

【００２５】本発明における（ｂ）成分の配合量は、
（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分及び（ｄ）成分の
総量に対して５〜７０重量％とすることが好ましく、１
０〜４０重量％とすることがより好ましく、１５〜３０
重量％とすることが特に好ましい。この配合量が５重量
％未満では画像の色濃度が低くなる傾向があり、また、
５０重量％を超えると光感度が低下する傾向がある。

【００２６】また、本発明における（ｃ）成分の配合量
は、（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分及び（ｄ）成
分の総量に対して２〜５０重量％とすることが好まし
く、５〜４０重量％とすることがより好ましく、１０〜
３０重量％とすることが特に好ましい。モノマーの配合
量が２重量％未満であると、光感度が低くなる傾向があ
り、５０重量％を超えると、顔料の分散安定性が低下す
る傾向がある。

【００２７】また、本発明における（ｄ）成分の配合量
は、（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分及び（ｄ）成
分の総量に対して０．０１〜２０重量％とすることが好
ましく、２〜１５重量％とすることがより好ましく、５
〜１０重量％とすることが特に好ましい。この配合量が
０．０１重量％未満であると、光感度が低すぎる傾向が
あり、また、２０重量％を超えると、密着性が低下する
傾向がある。

【００２８】本発明における（ｅ）成分の有機溶剤の配
合量は、（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分及び
（ｄ）成分を含む全固形分が５〜４０重量％となるよう
に使用することが好ましい。この全固形分が５重量％未
満であると、塗膜の乾燥に時間がかかる傾向があり、４
０重量％を超えると、感光液の粘度が高すぎて塗布性が
低下する傾向がある。本発明においては、（ｅ）成分の
有機溶剤として、上記の溶解度パラメータ条件を満たす
有機溶剤以外の一般的有機溶剤を併用することができ
る。この使用量としては、有機溶剤の総量に対して６０
重量％以下とすることが好ましく、４０重量％以下とす
ることがより好ましい。一般的有機溶剤の使用量が６０
重量％を超えると、顔料の分散が不良になり、上記の溶
解度パラメータ条件を満たす有機溶剤を用いた効果が薄
れる傾向がある。

【００２９】また、本発明の着色画像形成用感光液に
は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラ
ミン樹脂等の（ａ）成分の樹脂の範囲外の樹脂を、
（ａ）成分の樹脂１００重量部に対して、５０重量部以
下で使用することができる。この使用量が５０重量部を
超えると、顔料の分散安定性や光感度が低下する傾向が
ある。

【００３０】本発明の着色画像形成用感光液には、必須
成分である（ａ）成分〜（ｅ）成分以外に、暗反応を抑
制するための熱重合禁止剤（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、ｔ−ブチル
カテコール等）、基板との密着性を向上させるためのシ
ランカップリング剤やチタネートカップリング剤（ビニ
ル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基等を有する
シランカップリング剤やイソプロピルトリメタクリロイ
ルチタネート、ジイソプロピルイソステアロイル−４−
アミノベンゾイルチタネート等）、膜の平滑性を向上さ
せるための界面活性剤（フッ素系、シリコン系、炭化水
素系等）及びその他、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの
各種添加剤を必要に応じて適宜使用することができる。

【００３１】次に、本発明の着色画像形成用感光液の製
造方法について説明する。まず、（ｂ）成分の顔料を分
散させる必要がある。この方法としては、通常、（ａ）
成分の樹脂及び顔料を有機溶剤と混合し、この混合物を
超音波分散機、三本ロール、ボールミル、サンドミル、
ビーズミル、ホモジナイザー、ニーダー等の各種の分散
・混練装置を用いて分散する方法がある。

【００３２】この分散工程の際、ポリカルボン酸型高分
子活性剤、ポリスルホン酸型高分子活性剤等のアニオン
系顔料分散剤、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピ
レンブロックポリマー等のノニオン系顔料分散剤などの
顔料分散剤、アントラキノン系、ペリレン系、フタロシ
アニン系、キナクリドン系等の有機色素にカルボキシル
基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、カルボン酸アミド
基、スルホン酸アミド基、水酸基等の置換基を導入した
有機色素の誘導体などを加えると、顔料の分散性や分散
安定性が向上し、好ましい。これら顔料分散剤や有機色
素の誘導体は、顔料１００重量部に対して５０重量部以
下で用いることが好ましい。また、顔料分散時に、
（ｃ）成分及び（ｄ）成分を加えることもでき、顔料分
散後に（ｃ）成分及び（ｄ）成分を加えることもでき
る。

【００３３】（ａ）成分の樹脂は、全量を分散時に顔料
と共に用いてもよく、また、樹脂の一部を分散後に加え
てもよい。ただし、分散時に樹脂は顔料１００重量部に
対して少なくとも２０重量部用いることが好ましい。２
０重量部未満では顔料の分散安定性が低下する傾向があ
る。同様に有機溶剤も顔料の分散時に全量用いてもよ
く、また有機溶剤の一部を分散後に加えてもよい。ただ
し、有機溶剤は、分散時の顔料及び樹脂の総量１００重
量部に対して、分散時に少なくとも１００重量部用いる
ことが好ましい。有機溶剤の使用量が１００重量部未満
であると、分散時の粘度が高すぎて、特にボールミル、
サンドミル、ビーズミルなどで分散する場合には分散が
困難になる可能性がある。

【００３４】本発明のカラーフィルタの製造法は、上記
本発明の着色画像形成用感光液を基板上に塗布、乾燥し
て感光性層を形成し、活性光線を画像状に照射し、露光
部を光硬化させ、未露光部を現像により除去する工程
を、異なる複数の色について繰り返して行い、画像を形
成する方法である。

【００３５】本発明の着色画像形成用感光液を基板に塗
布する方法としては、例えば、ロールコーター塗布、ス
ピンコーター塗布、スプレー塗布、ホエラー塗布、ディ
ップコーター塗布、カーテンフローコーター塗布、ワイ
ヤーバーコーター塗布、グラビアコーター塗布、エアナ
イフコーター塗布などがある。この際に用いる基板とし
ては、用途により選択されるが、例えば、白板ガラス、
青板ガラス、シリカコート青板ガラス等の透明ガラス基
板、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリ
ル樹脂、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製シート、フィル
ム又は基板、アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステ
ンレス板等の金属基板、その他セラミック基板、光電変
換素子を有する半導体基板などが挙げられる。塗布後、
通常、５０〜１５０℃の温度で１〜３０分間乾燥して膜
を得ることができる。

【００３６】このようにして基板表面に本発明の着色画
像形成用感光液の膜を１〜７μｍの厚みで形成する。ま
た、このとき得られた膜の表面に、ポリビニルアルコー
ル等の酸素遮蔽膜を０．５〜３０μｍの厚みで形成した
後、次の露光工程を行うこともできる。次いで、上記の
方法で得られた基板上の膜に、活性光線を画像状に照射
し、露光部の膜を硬化させる。活性光線の光源として
は、例えば、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水
銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ラ
ンプ、タングステンランプ、可視光レーザーなどが好適
である。これらの光源を用いてフォトマスクを介したパ
ターン露光や走査による直接描画などにより画像状に活
性光線が照射される。

【００３７】次いで、未露光部を除去する現像工程によ
り、画像に対応した硬化膜の着色画像パターンを得るこ
とができる。現像方法としては、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、炭酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム
等の無機アルカリ、モノエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド、トリエチルアミン、ｎ−ブ
チルアミン等の有機塩基又は塩を含む水溶液を吹き付け
る方法、水溶液に浸漬する方法などが挙げられる。現像
後、さらに、着色画像パターンを高圧水銀灯などを用い
て０．５〜５J/cm²の光量を後露光するか、あるいは６
０〜２００℃の温度で１〜６０分間、後加熱すると、画
像パターンはより強固になるため好ましい。

【００３８】以上の工程を、異なる複数の色について繰
り返し行い、画素を形成して、カラーフィルタが得られ
る。液晶表示素子に用いるカラーフィルターの作成を例
示すると、ガラス基板上に本発明の着色画像形成用感光
液を用いて、前記した方法を繰り返して行うことによ
り、赤、緑及び青の着色画素を形成した後、この着色画
素間の隙間に、上記方法で、本発明の着色画像形成用感
光液（黒色）を用いて、黒色の着色画像をブラックマト
リックスとして形成する方法や、先にクロム蒸着又は本
発明の着色画像形成用感光液（黒色）を用いて、上記方
法で、黒色の着色画像等によりブラックマトリックスと
して形成した後、上記と同様な方法で、赤、緑及び青の
着色画素を形成する方法などがある。

【００３９】

【実施例】次に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００４０】実施例１（ａ）成分として表１に示す一般式（Ｉ）で表される繰
り返し単位を有する樹脂Ａ１５ｇ及び（ｂ）成分として
カーボンブラック３５ｇを、（ｅ）成分中の必須有機溶
剤であるジプロピレングリコールジメチルエーテル２０
０ｇに加え、これをビーズミルを用いて２時間分散し
た。一方、（ａ）成分として表１に示す一般式（Ｉ）で
表される繰り返し単位を有する樹脂Ｃ５ｇ、（ｃ）成分
としてジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタア
クリレート１０ｇ及びペンタエリスリトールテトラアク
リレート２０ｇ、（ｄ）成分として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１０ｇ及び４，４’−ビス（ジエチルア
ミノ）ベンゾフェノン５ｇ並びに（ｅ）成分中の一般的
有機溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート５０ｇ及びγ−ブチロラクトン５０ｇを加
えて混合し、感光液を調製した。この感光液を上記分散
液と混合し、黒色の着色画像形成用感光液を得た。

【００４１】なお、この実施例に用いた樹脂Ａの溶解度
パラメータは、１２．８（cal/cm³)^1/2、樹脂Ｃの溶解
度パラメータは、１２．５（cal/cm³)^1/2であり、必須
有機溶剤であるジプロピレングリコールジメチルエーテ
ルの溶解度パラメータは、７．９（cal/cm³)^1/2であ
る。

【００４２】得られた感光液を２５℃で静置した際に、
二次凝集が起き始めるまでの日数を分散安定性とし、結
果を表２に示した。また、得られた感光液をガラス基板
（コーニング社製、商品名７０５９）上にスピンコート
法により塗布した後、１００℃で１０分間の乾燥を行
い、膜厚１．０μｍの膜を形成し、塗布した際の塗膜の
外観を目視で評価し、結果を表２に示した。

【００４３】得られた膜にネガマスクを通して超高圧水
銀灯により、画像状に５００mJ/cm²の露光を行い、次い
で、トリエタノールアミンを３重量％含む水溶液で現像
を行い、黒色の画像パターンを得た。得られた黒色の画
像パターンの光学密度は２．５であった。また、得られ
た黒色の画像パターンの光感度、解像度及びパターン形
状を下記の方法で評価し、結果を表２に示した。

【００４４】光感度光学密度０．０５を１段目とし、１段ごとに光学密度が
０．１５ずつ増加する２１段のステップタブレットを用
いて評価した。この値が大きいほど、光感度が優れる。解像度ライン及びスペースの幅（μｍ）の等しいパターンを有
するネガマスクを用いて評価した。完全に現像できた最
小のライン及びスペースの幅（μｍ）で示され、この値
が小さいほど、解像度が優れる。パターン形状画像パターンの表面状態、断面形状について評価した。
表面が均一で、断面形状が矩形に近いほど、パターン形
状が優れる。

【００４５】実施例２（ａ）成分として、表１に示す一般式（Ｉ）で表される
繰り返し単位を有する樹脂Ａ３５ｇ及び（ｂ）成分とし
てカラーインデックス名でピグメントレッド１７７．２
１ｇ及びピグメントイエロー１３９．４ｇを、（ｅ）成
分中の必須有機溶剤であるプロピレングリコールエチル
エーテルアセテート２００ｇに加え、これをビーズミル
を用いて２時間分散した。一方、（ｃ）成分としてジペ
ンタエリスリトールヘキサアクリレート３０ｇ、（ｄ）
成分として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１０ｇ
及び（ｅ）成分中の必須有機溶剤であるプロピレングリ
コールエチルエーテルアセテート１００ｇを加えて混合
し、感光液を調製した。この感光液を上記分散液と混合
し、赤色の着色画像形成用感光液を得た。

【００４６】なお、この実施例に用いた樹脂Ａの溶解度
パラメータは、１２．８（cal/cm³)^1/2であり、必須有
機溶剤であるプロピレングリコールエチルエーテルアセ
テートの溶解度パラメータは、７．５（cal/cm³)^1/2で
ある。

【００４７】得られた感光液の分散安定性を実施例１と
同様にして評価し、結果を表２に示した。また、得られ
た感光液で実施例１と同様にして膜厚２．０μｍの膜を
形成し、塗布した際の塗膜の外観を目視で評価し、結果
を表２に示した。得られた膜にネガマスクを通して超高
圧水銀灯により、画像状に１００mJ/cm²の露光を行い、
次いで、トリエタノールアミンを３重量％含む水溶液で
現像を行い、赤色の画像パターンを得た。また、得られ
た赤色の画像パターンの光感度、解像度及びパターン形
状を実施例１と同様にして評価し、結果を表２に示し
た。

【００４８】実施例３（ａ）成分として、表１に示す一般式（Ｉ）で表される
繰り返し単位を有する樹脂Ｂ４０ｇ及び（ｂ）成分とし
てカラーインデックス名でピグメントグリーン３６．１
５ｇ及びピグメントイエロー８３．５ｇを、（ｅ）成分
中の必須有機溶剤であるジエチレングリコールジメチル
エーテル１００ｇ及びエチレングリコールモノプロピル
エーテル（必須溶剤でない一般の有機溶剤）１００ｇの
混合溶剤に加え、これをビーズミルを用いて２時間分散
した。一方、（ｃ）成分としてペンタエリスリトールテ
トラアクリレート３０ｇ、（ｄ）成分として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１０ｇ及び（ｅ）成分中の必須
有機溶剤であるジエチレングリコールジメチルエーテル
１００ｇを加えて混合し、感光液を調製した。この感光
液を上記分散液と混合し、緑色の着色画像形成用感光液
を得た。

【００４９】なお、この実施例に用いた樹脂Ｂの溶解度
パラメータは、１３．０（cal/cm³)^1/2であり、必須有
機溶剤であるジエチレングリコールジメチルエーテルの
溶解度パラメータは、７．６（cal/cm³)^1/2である。

【００５０】得られた感光液の分散安定性を実施例１と
同様にして評価し、結果を表２に示した。また、得られ
た感光液で実施例２と同様にして膜を形成し、塗布した
際の塗膜の外観を目視で評価し、結果を表２に示した。
得られた膜に実施例２と同様にして露光及び現像を行
い、緑色の画像パターンを得た。得られた緑色の画像パ
ターンの光感度、解像度及びパターン形状を実施例１と
同様にして評価し、結果を表２に示した。

【００５１】実施例４（ａ）成分として、表１に示す一般式（Ｉ）で表される
繰り返し単位を有する樹脂Ａ２０ｇ及び樹脂Ｂ１８ｇ、
（ｂ）成分としてカラーインデックス名でピグメントブ
ルー１５：６、１７ｇ及びピグメントバイオレット２
３．１ｇを、（ｅ）成分中の一般の有機溶剤であるエチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート１７０ｇ
に加え、これをビーズミルを用いて２時間分散した。一
方、（ｃ）成分としてジペンタエリスリトールヘキサア
クリレート２０ｇ及びジペンタエリスリトールモノヒド
ロキシペンタアクリレート１４ｇ、（ｄ）成分として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１０ｇ及び（ｅ）成分
中の必須有機溶剤であるメチルシクロヘキサン１３０ｇ
を加えて混合し、感光液を調製した。この感光液を上記
分散液と混合し、青色の着色画像形成用感光液を得た。

【００５２】なお、この実施例に用いた樹脂Ａ及び樹脂
Ｂの溶解度パラメータは、前記のとおりであり、必須有
機溶剤であるメチルシクロヘキサンの溶解度パラメータ
は、７．８（cal/cm³)^1/2である。

【００５３】得られた感光液の分散安定性を実施例１と
同様にして評価し、結果を表２に示した。また、得られ
た感光液で実施例２と同様にして膜を形成し、塗布した
際の塗膜の外観を目視で評価し、結果を表２に示した。
得られた膜に実施例２と同様にして露光及び現像を行
い、青色の画像パターンを得た。得られた青色の画像パ
ターンの光感度、解像度及びパターン形状を実施例１と
同様にして評価し、結果を表２に示した。

【００５４】比較例１有機溶剤をすべて一般の有機溶剤であるγ−ブチロラク
トンに代えた以外は、実施例１と同様にして黒色の着色
画像形成用感光液を得た。得られた感光液の分散安定性
を実施例１と同様にして評価し、結果を表２に示した。
なお、γ−ブチロラクトンの溶解度パタメータは、１
１．６（cal/cm³)^1/2である。また、得られた感光液で
実施例１と同様にして膜を形成し、塗布した際の塗膜の
外観を目視で評価し、結果を表２に示した。得られた膜
に実施例１と同様にして露光及び現像を行い、黒色の画
像パターンを得た。得られた黒色の画像パターンの光感
度、解像度及びパターン形状を実施例１と同様にして評
価し、結果を表２に示した。

【００５５】比較例２有機溶剤をすべて一般の有機溶剤であるエチレングリコ
ールモノエチルエーテルに代えた以外は、実施例３と同
様にして緑色の着色画像形成用感光液を得た。得られた
感光液の分散安定性を実施例１と同様にして評価し、結
果を表２に示した。なお、エチレングリコールモノエチ
ルエーテルの溶解度パラメータは、９．９（cal/cm³)
^1/2である。また、得られた感光液で実施例２と同様に
して膜を形成し、塗布した際の塗膜の外観を目視で評価
し、結果を表２に示した。得られた膜に実施例２と同様
にして露光及び現像を行い、緑色の画像パターンを得
た。得られた緑色の画像パターンの光感度、解像度及び
パターン形状を実施例１と同様にして評価し、結果を表
２に示した。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】表２に示した結果から、有機溶剤として、
本発明における溶解度パラメータの条件を満足しない有
機溶剤を用いて作成した比較例１及び２の着色画像形成
用感光液は、顔料の分散安定性が低く、感光液調製後、
１０日以内で二次凝集が始まった。また、それらの液を
塗布した際の塗膜外観は、いたる所に塗布むらが発生
し、不良であった。同様に塗膜の感光性も劣悪で、光感
度、解像度が低く、得られたパターン形状にも問題があ
った。それに対し、有機溶剤として、本発明における溶
解度パラメータの条件を満足する有機溶剤を少なくとも
１種類用いた実施例１〜４で作成した着色画像形成用感
光液は、顔料の分散安定性が高く、液調製後、６０日以
上放置しても二次凝集は起こらなかった。また、それら
の感光液を塗布した際の塗膜外観は、極めて均一で良好
であった。同様に塗膜の感光性も良好で、光感度及び解
像度のいずれも優れ、得られたパターン形状も矩形で良
好であった。

【００５９】実施例５実施例１で用いたガラス基板上に、クロムによりブラッ
クマトリクスを形成した後、実施例２と同様にして赤色
の画像パターンを形成し、１８０℃で１５分間の後加熱
を行った。次いで、その基板を用いて実施例３と同様に
して、赤色画像パターンの隣に緑色の画像パターンを形
成し、１８０℃で１５分間の後加熱を行った。さらに、
その基板を用いて実施例４と同様にして、緑色画像パタ
ーンの隣に青色の画像パターンを形成し、１８０℃で１
５分間の後加熱を行った。以上の操作により、一つの画
素が３０μｍ×１００μｍの赤、緑及び青色の三色から
成る、モザイク状に画素が並んだ高品質のカラーフィル
タを作製した。

【００６０】実施例６実施例１で用いたガラス基板上に、実施例１と同様にし
て、黒色の画像パターン（ブラックマトリクス）を形成
した後、２００℃で２０分間の後加熱を行った。次い
で、実施例５と同様にして、赤、緑及び青色の順で画素
を形成し、一つの画素が３０μｍ×１００μｍの赤、緑
及び青色の三色から成る、モザイク状に画素が並んだ高
品質のカラーフィルタを作製した。

【００６１】実施例５及び６に示したように、従来にな
く分散安定性の良好な感光液を用いて作製したカラーフ
ィルタは、いずれも消偏性が５００以上と光学特性に優
れ、また、耐熱性にも優れ、画像表示素子として優れた
ものであることが確認された。

【００６２】

【発明の効果】請求項１記載の着色画像形成用感光液
は、顔料の分散性及び分散安定性が高く、塗膜外観の優
れ、耐熱性に優れた膜を形成することができる。請求項
２及び３記載の着色画像形成用感光液は、請求項１記載
の発明の効果を奏し、より分散安定性が優れ、さらに耐
熱性、密着性、機械特性等が優れる。請求項４記載のカ
ラーフィルタの製造法は、耐熱性、色特性、光学特性、
寸法精度等の優れた高品質のカラーフィルタを、作業
性、歩留まりよく製造することができる。請求項５記載
のカラーフィルタは、耐熱性、色特性、光学特性、寸法
精度等の優れ、高品位であり、画像表示素子として好適
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Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１５０５５０５ 7/027 ５０２ 7/027 ５０２ 7/028 7/028 7/033 7/033 (72)発明者立木繁雄千葉県市原市五井南海岸14番地日立化成工業株式会社五井工場内 (72)発明者木村陽一千葉県市原市五井南海岸14番地日立化成工業株式会社五井工場内 (72)発明者山崎浩二千葉県市原市五井南海岸14番地日立化成工業株式会社五井工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）酸価が２０〜３００で、重量平均
分子量が１，５００〜２０，００００の樹脂、（ｂ）顔
料、（ｃ）光重合性不飽和結合を分子内に１個以上含有
するモノマー、（ｄ）光開始剤及び（ｅ）有機溶剤を含
有してなる着色画像形成用感光液において、（ｅ）成分
の有機溶剤が、必須有機溶剤として（ａ）成分の樹脂の
溶解度パラメータと、必須有機溶剤の溶解度パラメータ
の差が４（cal/cm³)^1/2以上となる有機溶剤を少なくと
も１種類含むことを特徴とする着色画像形成用感光液。
【請求項２】（ａ）成分の樹脂が一般式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ²は水素
原子、水酸基、炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数
１〜１２のアルコキシ基を示し、Ｒ³及びＲ⁴はそれぞれ
独立して、水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基又は
光反応性不飽和結合を有する基を示し、ｍ及びｎは１以
上の整数であり、１≦ｍ／ｎ≦５となるように選ばれ
る）で表される繰り返し単位を有するものである請求項
１記載の着色画像形成用感光液。
【請求項３】（ａ）成分の樹脂が、Ｒ¹が水素原子又
はメチル基を示し、Ｒ²が水素原子、水酸基、炭素数１
〜１２のアルキル基又は炭素数１〜１２のアルコキシ基
を示し、Ｒ³が炭素数１〜１２のアルキル基を示し、Ｒ⁴
が水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基又は光反応性
不飽和結合を有する基を示し、ｍ及びｎは１以上の整数
であり、１≦ｍ／ｎ≦５となるように選ばれる一般式
（Ｉ）で表される繰り返し単位を有するものである請求
項２記載の着色画像形成用感光液。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の着色画像形成
用感光液を基板上に塗布、乾燥して感光性層を形成し、
活性光線を画像状に照射し、露光部を光硬化させ、未露
光部を現像により除去する工程を、異なる複数の色につ
いて繰り返して行い、画像を形成することを特徴とする
カラーフィルタの製造法。
【請求項５】請求項４記載のカラーフィルタの製造法
により製造されたカラーフィルタ。