KR101195851B1

KR101195851B1 - 컬러필터용 착색조성물 및 컬러필터

Info

Publication number: KR101195851B1
Application number: KR1020050127708A
Authority: KR
Inventors: 겐로 스나하라; 사토시 오쿠츠; 미에 시미즈; 소스케 아카오; 고이치 미나토; 다케시 이토이
Original assignee: 도판 인사츠 가부시키가이샤; 토요잉크Sc홀딩스주식회사
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2012-10-30
Also published as: TW200628853A; KR20060073479A; TWI390257B

Abstract

감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머, 및 착색재를 함유하는 착색조성물로서, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도가, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지 및 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여 1.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g인 컬러필터용 착색조성물, 및 이 컬러필터용 착색조성물로 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.

감광성, 투명수지, 에틸렌, 불포화 이중결합, 다관능 모노머, 착색, 컬러필터.

Description

컬러필터용 착색조성물 및 컬러필터{COLORED COMPOSITION FOR COLOR FILTER AND COLOR FILTER}

본 발명은, 고감도의 감광성 착색조성물에 관한 것이며, 특히 컬러 액정 표시 장치, 컬러 촬상관소자 등에 사용되는 컬러필터의 제조에 사용되는 고감도의 컬러필터용 착색조성물, 및 이것을 이용하여 형성되는 컬러필터에 관한 것이다.

컬러필터는, 유리 등의 투명한 기판의 표면에 2종 이상의 다른 색상의 미세한 띠(스트라이프)형상의 필터 세그먼트를 평행하게, 또는 교차해서 배치한 것, 혹은 미세한 필터 세그먼트를 종횡 일정한 배열로 배치한 것으로 이루어져 있다. 필터 세그먼트는, 수미크론～수100미크론으로 미세하며, 색상마다 소정의 배열로 정연하게 배치되어 있다.

일반적으로, 컬러 액정 표시 장치에서는, 컬러필터 위에 액정을 구동시키기 위한 투명전극이 증착 혹은 스퍼터링에 의해 형성되고, 또한 그 위에 액정을 일정방향으로 배향시키기 위한 배향막이 형성되어 있다. 이들 투명전극 및 배향막의 성능을 충분하게 얻기 위해서는, 그 형성을 일반적으로 200℃이상, 바람직하게는 230℃이상의 고온에서 행할 필요가 있다.

이 때문에, 현재, 컬러필터의 제조에 사용되는 컬러필터용 착색조성물의 제조방법으로서는, 내광성, 내열성이 우수한 안료를 착색재로 하는 안료분산법으로 불리는 방법이 주류로 되어 있다.

안료분산법의 경우, 감광성 수지조성물 중에 안료를 분산한 감광성 착색조성물(안료 레지스트재)을 유리 등의 투명기판에 도포하고, 건조에 의해 용제를 제거한 후, 1개의 필터색의 패턴 노광을 행하고, 이어서 미 노광부를 현상 공정에서 제거해서 제1의 색의 패턴을 형성하고, 필요에 따라 가열 등의 처리를 가한 후, 동일한 조작을 전체 필터색에 대해서 차례차례 되풀이함으로써 컬러필터를 제조할 수 있다.

안료를 포함하는 감광성 착색조성물을 사용한 필터 세그먼트의 형성에 있어서, 높은 감광성, 비화상부의 현상액에 대한 용해성, 및 화상부의 내약품성은 중요한 특성이다. 최근에는, 보다 색 농도가 높은 컬러필터나 광학농도(OD값)가 높은 블랙 매트릭스의 요구가 높아지고 있어, 감광성 착색조성물에 있어서의 착색재 농도가 높아지는 경향에 있다. 그러나, 착색재 농도가 상승하면, 착색재 자체의 광흡수의 증가에 의해 노광부의 충분한 경화를 얻을 수 없는 등, 다른 특성에 대하여 영향을 미친다. 이렇게, 착색재 농도의 상승과, 감광성을 비롯한 감광성 수지조성물 유래의 특성의 유지는, 트레이드 오프의 관계에 있다.

감광성과 현상액에 대한 용해성을 높이기 위해서, 측쇄에 에틸렌성 불포화 이중결합 및 카르복실기를 갖는 감광성 투명수지를 사용한 컬러필터용 감광성 착색조성물이 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특개2002-014468호 공보 참조). 이것을 감광성 수지조성물로서 사용하기 위해서는, 감광성 투명수지를 구성하는 단량체의 종류나 비율을 조정하여, 안정성, 용해성,및 내약품성 등의 많은 특성을 만족시키는 설계가 필요하다.

그리고, 감광성 착색조성물에 있어서, 착색재의 분산안정성을 유지하면서, 고농도화에 따르는 감광성 착색조성물의 고감도화, 양호한 패터닝성(미노광 부분의 용해성, 광경화 부분의 형상유지 등)을 달성하는 것은, 감광성 투명수지의 설계 변경 만으로는 한계에 와 있다.

그래서 본 발명은, 고감도와 우수한 분산안정성, 패터닝성, 내약품성 등의 물성의 유지를 양립한 컬러필터용 색착색조성물, 및 이것을 사용한 컬러필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 컬러필터용 착색조성물은, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머, 및 착색재를 함유하는 착색조성물로서, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도가, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지 및 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여 1.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 컬러필터는, 상기 컬러필터용 착색조성물을 사용하여 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

우선, 본 발명의 컬러필터용 착색조성물에 대하여 설명한다.

본 발명의 컬러필터용 착색조성물은, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머, 및 착색재를 함유한다.

그리고, 본 발명의 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도는, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지 및 다관능 모노머의 합계(이하, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지 및 다관능 모노머로 이루어지는 조성물을 감광성 수지조성물이라고 한다.) 중량을 기준으로 하여, 1.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g이다.

착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도는, 하기식에 의해 계산된다:

(에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도)=(감광성 투명수지의 중량/감광성 투명수지의 이중결합당량+다관능 모노머의 중량/다관능 모노머의 이중결합당량)/(감광성 투명수지의 중량+비감광성 투명수지의 중량+다관능 모노머의 중량)

또한, 이중결합당량이란, 하기식에서 정의되고, 분자 중에 포함되는 이중결합량의 척도가 되는 것이며, 같은 분자량의 화합물이면, 이중결합당량의 수치가 작을수록 이중결합의 도입량이 많아진다.

[이중결합당량]=[반복 구성단위의 분자량]/[반복 구성단위 중의 이중결합의 수]

착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도가 1.0×10^-3mol/g보다 낮을 경우에는, 감광성이 저하하고, 착색도막을 형성할 경우에 충분한 경화성을 얻을 수 없다. 또, 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도가 7.0×10^-3mol/g보다도 높을 경우에는, 감도는 높지만, 분산안정성이 저하해서 균일한 착색도막을 얻을 수 없게 되거나, 현상성이 저하하거나 하고, 패터닝성이 저하하는 경우가 있다.

본 발명의 착색조성물에 사용되는 착색재가 적색, 마젠타색, 옐로우색 중 어느 하나일 경우, 감도, 분산안정성, 현상성, 패터닝성의 관점에서, 이 적색, 마젠타색 또는 옐로우색 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도는, 바람직하게는 1.0×10^-3mol/g～4.0×10^-3mol/g, 더 바람직하게는 2.0×10^-3mol/g～4.0×10^-3mol/g, 더 바람직하게는 3.0×10^-3mol/g～4.0×10^-3mol/g이다.

본 발명의 착색조성물에 사용되는 착색재가 녹색일 경우, 감도, 분산안정성, 현상성, 패터닝성의 관점에서, 이 녹색 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도는, 바람직하게는 2.5×10^-3mol/g～5.0×10^-3mol/g, 더 바람직하게는 3.0×10^-3mol/g～5.0×10^-3mol/g이다.

또, 본 발명의 착색조성물에 사용되는 착색재가 청색일 경우, 감도, 분산안정성, 현상성, 패터닝성의 관점에서, 이 청색 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이 중결합 중량 몰 농도는, 바람직하게는 3.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g, 더 바람직하게는 4.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g이다.

본 발명에서 바람직하게 사용되는 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지는, 가시광 영역인 400～700nm의 전체 파장영역에 있어서 투과율이 바람직하게는 80%이상, 더 바람직하게는 95%이상의 수지이다.

감광성 투명수지는, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 수지이며, 예를 들면, 수산기, 카르복실기, 아미노기 등의 반응성의 치환기를 갖는 고분자에, 이소시아네이트기, 알데히드기, 에폭시기, 카르복실기 등의 반응성 치환기를 갖는 (메타)아크릴 화합물이나 신남산을 반응시켜서, (메타)아크릴로일기, 스티릴기 등의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 관능기를 상기 고분자에 도입한 수지를 들 수 있다. 구체적으로는, 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화단량체 및 기타 에틸렌성 불포화단량체를 공중합한 공중합체에, 수산기와 반응가능한 관능기 및 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 화합물을 반응시킴으로써 얻어지는 것이 있다. 수산기와 반응가능한 관능기로서는, 이소시아네이트기, 카르복실기 등을 들 수 있지만, 특히 반응성의 점에서 이소시아네이트기가 바람직하고, 이소시아네이트기 및 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 화합물로서 구체적으로는, 2-아크릴로일에틸 이소시아네이트, 2-메타크릴로일에틸 이소시아네이트 등을 들 수 있다. 또, 스티렌-무수 말레산 공중합체나 α-올레핀-무수 말레산 공중합체 등의 산무수물을 포함하는 고분자를 히드록시 알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 갖는 (메타)아크릴 화합물에 의해 해프 에스테르화 한 것도 사용할 수 있다.

감광성 투명수지 중에 수산기 등을 통해 도입되는 에틸렌성 불포화 이중결합의 양은, 얻어지는 감광성 투명수지의 「이중결합당량」에 의해 나타난다.

본 발명에 있어서의 감광성 투명수지의 이중결합당량은 200～1200인 것이 바람직하고, 300～900인 것이 보다 바람직하다. 감광성 투명수지의 이중결합당량이 200미만인 경우에는, 에틸렌성 불포화 이중결합을 도입시키는 반응성의 치환기를 갖는 에틸렌성 불포화단량체의 비율이 높아지고, 제특성을 유지하는데에 충분한 양의 기타 에틸렌성 불포화단량체를 공중합 시킬 수 없다. 1200을 넘을 경우에는, 에틸렌성 불포화 이중결합의 수가 적기 때문에 충분한 감도를 얻을 수 없다.

또, 감광성 투명수지의 중량평균 분자량(Mw)은, 착색재의 분산성이 양호한 점에서, 바람직하게는 2000～200000, 더 바람직하게는 5000～50000이다.

비감광성 투명수지는, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖지 않는 수지이며, 열가소성수지, 열경화성수지가 있다. 열가소성수지로서는, 예를 들면 부티랄 수지, 스티렌-말레산공중합체, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산 비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 또, 열경화성수지로서는, 예를 들면, 에폭시 수지, 벤조 구아나민 수지, 로진 변성 말레산수지, 로진 변성 푸마르산수지, 페놀수지, 멜라민 수지, 요소수지등을 들 수 있다.

본 발명의 착색조성물을 이용하여 알칼리 현상에 의해 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 비감광성 투명수지로서, 알칼리 가용형의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 가용형의 비감광성 투명수지란, 알칼리수용액에 용해하는 성질을 갖고, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖지 않는 투명수지이며, 예를 들면, 카르복실기, 술폰기 등의 산성관능기를 갖는 중량평균분자량 1000～500000, 바람직하게는 5000～100000의 비감광성 투명수지를 들 수 있다. 산성관능기 중에서는, 카르복실기가 바람직하다. 컬러필터용 착색조성물의 분산안정화와 현상 성능향상을 도모하기 위해서는, 비감광성 투명수지의 산가가 감광성 투명수지의 산가보다 높은 것이 바람직하고, 이 밸런스에 있어서, 컬러필터용 착색조성물로 이루어지는 착색도막의 패터닝성이 양호하게 되고, 안정된 형상의 필터 세그먼트를 얻을 수 있다. 알칼리 가용형의 비감광성 투명수지로서 구체적으로는, 산성관능기를 갖는 아크릴 수지, α-올레핀/(무수)말레산공중합체, 스티렌/(무수)말레산공중합체, 스티렌/스티렌 술폰산공중합체, 에틸렌/(메타)아크릴산공중합체, 이소부틸렌/(무수)말레산공중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 산성관능기를 갖는 아크릴 수지, α-올레핀/(무수)말레산공중합체, 스티렌/(무수)말레산공중합체 및 스티렌/스티렌 술폰산공중합체로부터 선택되는 적어도 1종의 수지, 특히 산성관능기를 갖는 아크릴 수지는, 내열성, 투명성이 높기 때문에, 적합하게 사용할 수 있다.

또, 착색재로서 안료를 사용할 경우에는, 감광성 투명수지 또는 비감광성 투명수지가 중합성분으로서 하기식(1)로 나타나는 에틸렌성 불포화단량체(a)를 포함하는 것이, 안료의 분산 안정성 향상이라고 하는 면에서 바람직하다.

식(1)에 있어서, R₁은, 수소원자 또는 메틸기를 표시하고, R₂는 탄소수 2～10의 알킬렌기를 표시하고, R₃은, 수소원자 또는 벤젠환을 포함해도 좋은 탄소수 1～20의 알킬기를 표시한다. n은 1～15의 정수를 표시한다.

상기 식(1)에 있어서, R₂의 알킬렌기의 탄소수는, 2～3인 것이 바람직하다. 또, R₃의 알킬기의 탄소수는 1～20이지만, 더 바람직하게는 1～10이며, R₃의 알킬기는 벤젠환을 포함해도 좋다. R₃의 알킬기의 탄소수가 1～10일 때는 알킬기가 장해가 되어 수지끼리의 접근을 억제하고, 안료에의 흡착/배향을 촉진하지만, 탄소수가 10을 넘으면, 알킬기의 입체 장해 효과가 높아져, 벤젠환의 안료에의 흡착/배향마저도 방해하는 경향을 나타낸다. 이 경향은, R₃의 알킬기의 탄소쇄 길이가 길어짐에 따라 현저하게 되고, 탄소수가 20을 넘으면, 벤젠환의 흡착/배향이 극단적으로 저하한다. R₃으로 표시되는 벤젠환을 포함하는 알킬기로서는, 벤질기, 2-페닐(이소)프로필기 등을 들 수 있다.

에틸렌성 불포화단량체(a)로서는, 페놀의 에틸렌옥사이드(EO)변성 (메타)아크릴레이트, 파라쿠밀페놀의 EO 또는 프로필렌 옥사이드(PO)변성 (메타)아크릴레이트, 노닐 페놀의 EO변성 (메타)아크릴레이트, 노닐 페놀의 PO변성 (메타)아크릴레 이트 등을 들 수 있다. 이들 화합물 중, 파라쿠밀페놀의 EO 또는 PO변성 (메타)아크릴레이트는, 상기 벤젠환의 π전자의 효과뿐만 아니라, 그 입체적인 효과도 더해져, 안료 등의 착색재에 대하여 보다 양호한 흡착/배향면을 형성할 수 있으므로, 보다 분산효과가 높다.

에틸렌성 불포화단량체(a)와 공중합가능한 기타 에틸렌성 불포화단량체화합물(b)로서는, (메타)아크릴산, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, (이소)프로필(메타)아크릴레이트, (이소)부틸(메타)아크릴레이트, (이소)펜틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 액시드포스포옥시에틸(메타)아크릴레이트, 액시드포스포옥시프로필(메타)아크릴레이트, 3-클로로-2-액시드포스포옥시에틸(메타)아크릴레이트, 액시드포스포옥시 폴리에틸렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

상기 일반식(1)로 나타나는 에틸렌성 불포화단량체(a)와 기타 에틸렌성 불포화단량체 이중결합을 갖는 화합물(b)을 공중합해서 이루어지는 감광성 투명수지 또는 비감광성 투명수지 중의 단량체(a)의 공중합비율은, (a) 및 (b)을 합한 단량체의 전체량을 기준으로 하여 0.1～50중량%를 차지하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 10～35중량%이다. 단량체(a)의 공중합비율이 0.1중량%보다 적으면, 안료의 분산효과가 저하한다. 또, 50중량%보다 많으면 소수성이 커지고, 착색조성물의 현상성이 저하하거나, 잔사의 원인이 되거나 하는 경우가 있다.

감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지는, 착색재 100중량부에 대하여, 바람직하게는 합계해서 20～400중량부, 더 바람직하게는 합계해서 50～250중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색조성물에 있어서는, 감도를 높이기 위해서 감광성 투명수지와 비감광성 투명수지를 병용하지만, 충분히 감도를 높이기 위해서는, 감광성 투명수지의 함유량이, 감광성 투명수지와 비감광성 투명수지의 합계 중량을 기준으로 해서 15～80중량%를 차지하는 것이 바람직하다. 적색 또는 마젠타색 또는 옐로우색의 착색조성물에 있어서는, 감광성 투명수지의 함유량은, 감광성 투명수지와 비감광성 투명수지의 합계 중량을 기준으로 해서, 15～65중량%인 것이 보다 바람직하다. 녹색의 착색조성물에 있어서는, 감광성 투명수지의 함유량은, 감광성 투명수지와 비감광성 투명수지의 합계 중량을 기준으로 해서, 20～50중량%인 것이 보다 바람직하다. 또, 청색 착색조성물에 있어서는, 감광성 투명수지의 함유량은, 감광성 투명수지와 비감광성 투명수지의 합계 중량을 기준으로 해서, 45～80중량%인 것이 보다 바람직하다.

감광성 투명수지의 함유량이 15중량%보다 적을 경우에는, 착색조성물의 감광성이 저하하고, 착색도막을 형성할 경우에 충분한 경화성을 얻을 수 없는 경우가 있어, 다관능 모노머로 경화성을 보충해도, 착색도막의 용제내성이 충분하지 않은 경우가 있다. 또, 감광성 투명수지의 함유량이 80중량%보다도 많을 경우에는, 착색조성물의 감도는 높아지지만, 분산안정성이 저하해서 균일한 색착색도막을 얻을 수 없게 되거나, 현상성이 저하하고, 패터닝성이 저하하거나 하는 경우가 있다.

3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머로서는, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌 옥사이드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트 등의 각종 아크릴산 에스테르 및 메타크릴산 에스테르 등을 대표예로 들 수 있다. 다관능 모노머는, 착색조성물의 감도 업의 관점에서, 에틸렌성 불포화 이중결합을 3～12개 갖는 것이 바람직하다. 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머는, 단독으로 또는 2종류 이상 혼합해서 사용할 수 있다.

3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머는, 착색재 100중량부에 대하여, 바람직하게는 10～300중량부, 더 바람직하게는 10～200중량부의 량으로 사용할 수 있다.

3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도(감광성 수지조성물의 중량기준)는, 감광성 투명수지의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도(감광성 수지조성물의 중량기준)의 바람직하게는 2～35배이며, 적색 또는 마젠타색 또는 옐로우색의 착색조성물의 경우, 더 바람직하게는 2～25배, 더욱 바람직하게는 2～20배, 특히 바람직하게는 2～15배이며, 녹색의 착색조성물의 경우, 더 바람직하게는 3～30배, 더욱 바람직하게는 3～25배이며, 청색 착색조성물의 경우, 더 바람직하게는 5～25배, 더욱 바람직하게는 5～15배이다. 모노머의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도의 비율이 2배보다 적을 경우에는, 착색조성물의 감도가 저하하고, 착색도막을 형성할 경우에 충분한 경화성을 얻을 수 없다. 또, 35배보다도 많을 경우에는, 착색조성물의 감도는 향상하지만, 분산안정성의 저하나, 패터닝성의 불량이 일어나는 경우가 있다.

본 발명의 컬러필터용 착색조성물에 포함되는 착색재로서는, 유기 또는 무기의 안료를, 단독으로 또는 2종류 이상 혼합해서 사용할 수 있다. 안료로서는, 발색성이 높고, 또한 내열성이 높은 안료, 특히 내열분해성이 높은 안료가 바람직하고, 통상은 유기안료를 사용할 수 있다. 이하에, 본 발명의 착색조성물에 사용가능한 유기안료의 구체예를, 컬러 인덱스 번호로 나타낸다.

본 발명의 착색조성물을 이용하여 적색 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 예를 들면 C. I. Pigment Red 7, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 146, 168, 177, 178, 184, 185, 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, 279 등의 적색안료를 사용할 수 있다. 적색 착색조성물에는, C. I. Pigment Orange 43, 71, 73 등의 등색안료나 이하에 예시하는 바와 같은 황색안료를 병용할 수 있다.

또, 마젠타색 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 예를 들면 C. I. Pigment Violet 1, 19, C. I. Pigment Red 81, 122, 144, 146, 169, 177, 207 등의 자색안료 및 적색안료를 사용할 수 있다.

또, 옐로우색 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 예를 들면 C. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 198, 199, 213, 214 등의 황색안료를 사용할 수 있다.

무기안료로서는, 황색납, 아연황, 벵갈라(적색산화철(Ⅲ)), 카드뮴 레드 등을 들 수 있다. 무기안료는, 채도와 명도의 밸런스를 잡으면서 양호한 도포성, 감도, 현상성 등을 확보하기 위해서, 유기안료와 조합해서 사용된다.

본 발명의 착색조성물을 이용하여 녹색 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 예를 들면 C. I. Pigment Green 7, 10, 36, 37 등의 녹색안료를 사용할 수 있다. 녹색 착색조성물에는, 위에 예시한 바와 같은 황색안료를 병용할 수 있다.

무기안료로서는, 산화크롬 그린, 코발트 그린 등을 들 수 있다. 무기안료는, 채도와 명도의 밸런스를 잡으면서 양호한 도포성, 감도, 현상성 등을 확보하기 위해서, 유기안료와 조합하여 사용된다.

본 발명의 착색조성물을 이용하여 청색 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 예를 들면 C. I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등의 청색안료를 사용할 수 있다. 청색 착색조성물에는, C. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 등의 자색안료를 병용할 수 있다.

또, 시안색 필터 세그먼트를 형성할 경우에는, 예를 들면 C. I. Pigment Blue 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 81 등의 청색안료를 사용할 수 있다.

무기안료로서는, 군청, 감청 등을 들 수 있다. 무기안료는, 채도와 명도의 밸런스를 잡으면서 양호한 도포성, 감도, 현상성 등을 확보하기 위해서, 유기안료와 조합해서 사용된다.

본 발명의 착색조성물에는, 조색을 위해, 내열성을 저하시키지 않는 범위내에서 염료를 함유시킬 수 있다.

본 발명의 착색조성물은, 감광성 수지조성물 중에, 착색재를 3개 롤밀, 2개 롤밀, 샌드밀, 니더, 아트라이터, 페인트 컨디셔너 등의 각종 분산수단을 사용하여, 미세하게 분산해서 제조할 수 있다.

착색재로서 안료를 사용할 경우에는, 적당히, 수지형 안료분산제, 색소유도체, 계면 활성제 등의 분산조제를 사용할 수 있다. 분산조제는, 안료의 분산이 우수하고, 분산 후의 안료의 재응집을 방지하는 효과가 크므로, 분산조제를 사용하여 안료를 감광성 수지조성물 중에 분산해서 이루어지는 착색조성물을 사용했을 경우에는, 투명성이 우수한 컬러필터를 얻을 수 있다. 분산조제는, 착색재 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1～40중량부, 더 바람직하게는 0.1～30중량부의 양으로 사용할 수 있다.

수지형 안료분산제는, 안료에 흡착하는 성질을 갖는 안료친화성 부위와, 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지와 상용성이 있는 부위를 갖고, 안료에 흡착해서 안료의 감광성 수지조성물으로의 분산을 안정화하는 작용을 하는 것이다. 수지형 안료분산제로서는, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 등의 폴리카르복실산 에스테르, 불포화폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산(부분)아민염, 폴리카르복실산 암모늄염, 폴리카르복실산 알킬 아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아마이드 인산염, 수산기함유 폴리카르복실산 에스테르나, 이들의 변성물, 폴리(저급알킬렌 이민)과 유리의 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와의 반응에 의해 형성된 아미드나 그 염 등을 사용할 수 있다. 또, (메타)아크릴산-스티렌 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-말레산공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성수지나 수용성고분자화합물, 폴리에스테르계, 변성 폴리아크릴레이트, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 부가물 등도 사용할 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

시판의 수지형 안료분산제로서는, 빅 케미사제의 Disperbyk-101, 103, 107, 108, 110, 111, 116, 130, 140, 154, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 170, 171, 174, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 190, 2000, 2001, 또는 Anti-Terra-U, 203, 204, 또는 BYK-P104, P104S, 220S, 또는 Lactimon, Lactimon-WS 또는 Bykumen 등, 아비시아사제의 SOLSPERSE-3000, 9000, 13240, 13650, 13940, 17000, 18000, 20000, 21000, 24000, 26000, 27000, 28000, 31845, 32000, 32500, 32600, 34750, 36600, 38500, 41000, 41090, 53095 등, 에프카케미칼즈사제의 EFKA-46, 47, 48, 452, LP4008, 4009, LP4010, LP4050, LP4055, 400, 401, 402, 403, 450, 451, 453, 4540, 4550, LP4560, 120, 150, 1501, 1502, 1503 등을 들 수 있다.

색소유도체는, 유기색소에 치환기를 도입한 화합물이다. 유기색소에는, 일반적으로 색소로 불리고 있지 않은 나프탈렌계, 안트라퀴논계 등의 담황색의 방향족다환화합물도 포함된다. 색소유도체로서는, 일본국 특개소63-305173호 공보, 일 본국 특공소57-15620호 공보, 일본국 특공소59-40172호 공보, 일본국 특공소63-17102호 공보, 일본국 특공평5-9469호 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로, 또는 2종류 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

계면 활성제로서는, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르 황산염, 도데실 벤젠 술폰산 소다, 스티렌-아크릴산공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈렌술폰산 나트륨, 알킬디페닐에테르 디술폰산나트륨, 라우릴 황산 모노에탄올아민, 라우릴 황산 트리에탄올아민, 라우릴 황산암모늄, 스테아르산 모노에탄올아민, 스테아르산 나트륨, 라우릴 황산나트륨, 스티렌-아크릴산공중합체의 모노에탄올아민 등의 음이온성 계면 활성제 ;폴리옥시에틸렌올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜 모노라우레이트 등의 비이온성 계면 활성제;알킬4급 암모늄염이나 그들의 에틸렌옥사이드 부가물 등의 양이온성 계면 활성제;알킬디메틸아미노 아세트산 베타인 등의 알킬 베타인, 알킬 이미다졸린 등의 양성 계면 활성제를 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

본 발명의 착색조성물에는, 경시점도를 안정화시키기 위해서 저장 안정제를 함유시킬 수 있다. 저장 안정제로서는, 예를 들면 벤질트리메틸 클로라이드, 디에틸히드록시아민 등의 4급 암모늄클로라이드, 락트산, 옥살산 등의 유기산 및 그 메틸 에테르, t-부틸피로카테콜, 테트라에틸포스핀, 테트라페닐 포스핀 등의 유기 포스핀, 아인산염 등을 들 수 있다. 저장 안정제는, 착색재 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1～10중량부의 양으로 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 착색조성물에는, 착색재를 충분히 감광성 수지조성물 중에 분산시키고, 유리 기판 등의 투명기판 위에 건조막 두께가 0.2～5μm이 되도록 도포해서 필터 세그먼트를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해서, 용제를 함유시킬 수 있다. 용제로서는, 예를 들면 시클로헥사논, 에틸셀로솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브 아세테이트, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸벤젠, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 크실렌, 에틸셀로솔브, 메틸-n-아밀케톤, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세트산 에틸, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부탄올, 이소부틸 케톤, 석유계 용제 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 혹은 혼합해서 사용한다. 용제는, 착색재 100중량부에 대하여, 바람직하게는 800～4000중량부, 더 바람직하게는 1000～2500중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색조성물에는, 이 조성물을 자외선 등의 광조사에 의해 경화할 때에는, 광중합개시제 등이 첨가된다.

광중합개시제로서는, 4-페녹시 디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로 아세토페논, 디에톡시 아세토페논, 1-(4-이소프로필 페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시클로헥실 페닐케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1부탄-1-온, 2-메틸-1-[4-(메틸 티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1온 등의 아세토페논계 광중합개시제, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 광중합개시제, 벤조페논, 벤조일 벤조산, 벤조일 벤조산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4- 벤조일-4'-메틸디페닐술피드 등의 벤조페논계 광중합개시제, 티옥산톤, 2-클로르 티옥산톤, 2-메틸 티옥산톤, 이소프로필 티옥산톤, 2,4-디이소프로필 티옥산톤 등의 티옥산톤계 광중합개시제, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로 메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 광중합개시제, 보레이트계 광중합개시제, 카르바졸계 광중합개시제, 이미다졸계 광중합개시제등을 사용할 수 있다. 광중합개시제는, 착색재 100중량부에 대하여, 바람직하게는 5～200중량부, 더 바람직하게는 10～150중량부의 양으로 사용할 수 있다.

이들의 광중합개시제는, 단독으로 혹은 2종 이상 혼합해서 사용하는데, 증감제로서, α-아실옥시에스테르, 아실포스핀 옥사이드, 메틸페닐 글리옥실레이트, 벤질-9,10-페난트렌퀴논, 캄파퀴논, 에틸 안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시 카르보닐)벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 화합물을 병용할 수도 있다. 증감제는, 광중합개시제 100중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1～60중량부의 양으로 사용할 수 있다.

착색재는, 착색조성물 중(투명수지, 다관능 모노머, 착색재에 더해, 개시제나 용제 등, 모든 성분을 포함하는 착색조성물)에 0.5～10중량%의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 또, 착색재는, 최종적으로 필터 세그먼트 중에 바람직하게는 10～60중량%, 더 바람직하게는 20～50중량%의 비율로 함유되고, 그 잔부는 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지 및 다관능 모노머로 실질적으로 된다.

본 발명의 착색조성물은, 원심분리, 소결 필터, 멤브레인 필터 등의 수단으로, 5μm이상의 조대입자, 바람직하게는 1μm이상의 조대입자, 더 바람직하게는 0.5μm이상의 조대입자 및 혼입한 먼지의 제거를 행하는 것이 바람직하다.

다음에 본 발명의 컬러필터에 대하여 설명한다.

본 발명의 컬러필터는, 본 발명의 컬러필터용 착색조성물로 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 컬러필터이다. 컬러필터에는, 적어도 1개의 적색 필터 세그먼트, 적어도 1개의 녹색 필터 세그먼트, 및 적어도 1개의 청색 필터 세그먼트를 구비하는 가법혼색형, 및 적어도 1개의 마젠타색 필터 세그먼트, 적어도 1개의 시안색 필터 세그먼트, 및 적어도 1개의 옐로우색 필터 세그먼트를 구비하는 감법혼색형의 것이 있고, 적어도 1색의 필터 세그먼트가, 본 발명의 착색조성물을 이용하여 형성된다.

본 발명의 착색조성물을 이용하여 형성되는 필터 세그먼트 이외의 필터 세그먼트는, 각색안료, 상기 비감광성 투명수지, 상기 다관능 모노머를 함유하는 일반적인 각색 착색조성물을 이용하여 형성할 수 있다. 패터닝성, 내용제성의 관점에서, 모든 필터 세그먼트를 본 발명의 착색조성물을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 컬러필터는, 포토리소그래피법에 의해, 본 발명의 착색조성물 및 일반적인 각색 착색조성물을 이용하여 기판 위에 각색의 필터 세그먼트를 형성함으로써 제조할 수 있다.

기판으로서는, 가시광선에 대하여 투과율이 높은 유리판이나, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지판을 사용할 수 있다.

포토리소그래피법에 의한 각색 필터 세그먼트의 형성은, 하기의 방법으로 행한다. 즉, 광조사에 의해 경화하는 상기 용제현상형 혹은 알칼리 현상형의 착색 레지스트재로 하여 조제한 각색 착색감광성 조성물을, 투명기판 위에, 스프레이 코트나 스핀 코트, 슬릿 코트, 롤 코트 등의 도포 방법에 의해, 건조막 두께가 0.2～5μm가 되도록 도포한다. 필요에 의해 건조된 막에는, 이 막과 접촉 혹은 비접촉상태로 설치된 소정의 패턴을 갖는 마스크를 통과시켜서 자외선 노광을 행한다. 그 후, 용제 또는 알칼리 현상액에 침지하든지, 혹은 스프레이 등에 의해 현상액을 분무해서 미경화부를 제거해 원하는 패턴을 형성한 뒤, 동일한 조작을 타색에 대해서 되풀이하여 컬러필터를 제조할 수 있다. 또한, 착색 레지스트재의 중합을 촉진하기 위해서, 필요에 따라 가열을 실시할 수도 있다. 포토리소그래피법에 의하면, 인쇄법보다 정밀도 높은 컬러필터를 제조할 수 있다.

현상에 임해서는, 알칼리 현상액으로서 탄산나트륨, 수산화 나트륨 등의 수용액이 사용되고, 디메틸벤질 아민, 트리에탄올아민 등의 유기 알칼리를 사용할 수도 있다. 또, 현상액에는, 소포제나 계면 활성제를 첨가할 수도 있다.

또한, 자외선노광 감도를 올리기 위해서, 상기 착색 레지스트재를 도포 건조 후, 수용성 혹은 알칼리 가용성수지, 예를 들면 폴리비닐알코올이나 수용성 아크릴 수지 등을 도포 건조해 산소에 의한 중합저해를 방지하는 막을 형성한 후, 자외선노광을 행할 수도 있다.

(실시예)

이하에, 본 발명을 실시예에 의거하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예 중, 「부」란 「중량부」를 의미한다. 수지의 분자량은, GPC(겔 퍼미에이션 크로마토그래피)에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량이다.

감광성 투명수지의 합성예1

반응용기에 시클로헥사논 560부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 34.0부, 메틸메타크릴레이트 23.0부, n-부틸메타크릴레이트, 23.0부, 단량체(a)로서 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(도아고세이가부시키가이샤제「아로닉스M110」) 22.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 47.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 55부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 투명수지용액을 얻었다.

다음에, 얻어진 투명수지용액 338부에 대하여, 2-메타크로일에틸이소시아네이트 32.0부, 라우르산 디부틸 주석 0.4부, 시클로헥사논 120.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간 걸쳐서 적하해서 감광성 투명수지용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 감광성 투명수지 용액의 나머지에 첨가해서 원하는 감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 감광성 투명수지(1)의 중량평균분자량(Mw)은 21000, 이중결합당량은 470이었다.

감광성 투명수지의 합성예2

반응용기에 시클로헥사논 570부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 23.0부, 메틸메타크릴레이트 23.0부, 벤질메타크릴레이트 35.0부, 단량체(a)로서 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(도아고세이가부시키가이샤제 「아로닉스M110」) 22.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 48.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 3.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 50부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 투명수지용액을 얻었다.

다음에, 얻어진 투명수지용액 336부에 대하여, 2-메타크로일에틸이소시아네이트 33.0부, 라우르산 디부틸 주석 0.4부, 시클로헥사논 130.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간 걸쳐서 적하해서 감광성 투명수지용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 감광성 투명수지(2)의 중량평균분자량(Mw)은 32000, 이중결합당량은 460이었다.

감광성 투명수지의 합성예3

반응용기에 시클로헥사논 520부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 7.0부, 메틸메타크릴레이트 7.0부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 63.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 66.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 70부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 투명수지용액을 얻었다.

다음에, 얻어진 투명수지용액 220부에 대하여, 2-메타크로일에틸이소시아네이트 56.0부, 라우르산 디부틸 주석 0.4부, 시클로헥사논 220.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간 걸쳐서 적하해서 감광성 투명수지용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조하여 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 감광성 투명수지(3)의 중량평균분자량(Mw)은 20000, 이중결합당량은 270이었다.

감광성 투명수지의 합성예4

반응용기에 시클로헥사논 480부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80 ℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 32.0부, 메틸메타크릴레이트 24.0부, n-부틸메타크릴레이트 16.0부, 벤질메타크릴레이트 29.0부, 단량체(a)로서 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(도아고세이가부시키가이샤제 「아로닉스M110」) 19.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 15.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 80부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 투명수지용액을 얻었다.

다음에, 얻어진 투명수지용액 445부에 대하여, 2-메타크로일에틸이소시아네이트 14.0부, 라우르산 디부틸 주석 0.4부, 시클로헥사논 55.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간 걸쳐서 적하해서 감광성 투명수지용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 감광성 투명수지(4)의 중량평균분자량(Mw)은 21000, 이중결합당량은 1000이었다.

감광성 투명수지의 합성예5

반응용기에 시클로헥사논 560부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 22.0부, n-부틸메타크릴레이트 22.0부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 104.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 50부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 투명수지용액을 얻었다.

다음에, 얻어진 투명수지용액 338부에 대하여, 2-메타크로일에틸이소시아네이트 33.0부, 라우르산 디부틸 주석 0.4부, 시클로헥사논 130.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간 걸쳐서 적하해서 감광성 투명수지용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 감광성 투명수지(5)의 중량평균분자량(Mw)은 20000, 이중결합당량은 470이었다.

감광성 투명수지의 합성예6

반응용기에 시클로헥사논 570부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 7.0부, 메틸메타크릴레이트 11.0부, 벤질메타크릴레이트 32.0부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 101.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 3.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 50부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 투명수지용액을 얻었다.

다음에, 얻어진 투명수지용액 337부에 대하여, 2-메타크로일에틸이소시아네이트 33.0부, 라우르산 디부틸 주석 0.4부, 시클로헥사논 130.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간 걸쳐서 적하해서 감광성 투명수지용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 감광성 투명수지(6)의 중량평균분자량(Mw)은 30000, 이중결합당량은 460이었다.

비감광성 투명수지의 합성예1

반응용기에 시클로헥사논 370부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 메타크릴산 20.0부, 메틸메타크릴레이트 10.0부, n-부틸메타크릴레이트 55.0부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 15.0부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 50부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 비감광성 투명수지용액을 얻었다.

실온까지 냉각한 후, 비감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 비감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 비감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 비감광성 투명수지(1)의 중량평균 분자량(Mw)은 40000이었다.

비감광성 투명수지의 합성예2

반응용기에 시클로헥사논 70부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 n-부틸메타크릴레이트 12.3부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 4.6부, 메타크릴산 5.3부, 단량체(a)로서 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(도아고세이가부시키가이샤제 「아로닉스M110」) 7.4부, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.4부의 혼합물을 2시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 0.2부를 시클로헥사논 10부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 비감광성 투명수지용액을 얻었다.

실온까지 냉각한 후, 비감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 비감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 비감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 비감광성 투명수지(2)의 중량평균분자량(Mw)은 27000이었다.

비감광성 투명수지의 합성예3

반응용기에 시클로헥사논 70부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 같은 온도에서 n-부틸메타크릴레이트 14.4부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 4.6부, 메타크릴산 3.2부, 단량체(a)로서 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(도아고세이가부시키가이샤제 「아로닉스M110」) 7.4부, 2,2'-아조 비스이소부티로니트릴 0.4부의 혼합물을 2시간 걸쳐서 적하해서 중합반응을 행하였다. 적하 종료 후, 다시 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부티로니트릴 0.2부를 시클로헥사논 10부에 용해시킨 것을 첨가하고, 다시 80℃에서 1시간 반응을 계속하여, 비감광성 투명수지용액을 얻었다.

실온까지 냉각한 후, 비감광성 투명수지용액 약 2g을 샘플링해서 180℃, 20분 가열건조해서 불휘발분을 측정하고, 그 측정결과에 의거하여, 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥사논을 상기 비감광성 투명수지용액의 나머지에 첨가해서 원하는 비감광성 수지용액을 조제하였다. 얻어진 비감광성 투명수지(3)의 중량평균분자량(Mw)은 25000이었다.

감광성 투명수지의 합성예1～6에서 얻어진 감광성 투명수지(1～6), 및 비감광성 투명수지의 합성예1～3에서 얻어진 비감광성 투명수지(1～3)의 중량평균분자량(Mw), 이중결합당량 및 산가를 표 1에 나타낸다. 또한, 산가는 JIS-K-0070에 준거해서 측정, 산출하였다.

실시예1

<안료분산체의 조제>

하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 직경 1㎜의 지르코니아 비즈를 이용하여, 아이거 밀(아이거 재팬사제 「미니모델 M-250 MKⅡ」)로 2시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여, 안료분산체를 조제하였다.

적색안료:디케토피롤로피롤계 안료(C. I. Pigment Red 254)(치바스페샬티케미칼즈사제 「이르가포레드 B-CF」):11.0부

디케토피롤로피롤계 안료유도체(하기식 (2)):1.0부

감광성 투명수지(1)용액:10.0부

비감광성 투명수지(1)용액:30.0부

시클로헥사논:50.0부

<적색 착색조성물의 조제>

하기 조성의 혼합물을 균일해지도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여, 감광성을 갖는 적색 착색조성물을 얻었다.

위에서 조제한 안료분산체:37.5부

감광성 투명수지(1)용액:11.8부

비감광성 투명수지(1)용액:12.2부

펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 헥사메틸렌 디이소시아네이트:4.1부

광중합개시제(치바스페샬티케미칼즈사제 「이르가큐어-907」):1.5부

증감제(호도가야가가쿠샤제 「EAB-F」):0.1부

시클로헥사논:32.8부

실시예2～28 및 비교예1～5

표 3에 나타낸 감광성 투명수지용액, 비감광성 투명수지용액 및 다관능 모노머(표 2 참조)를, 표 3에 나타낸 비율(고형분의 중량비)이 되도록 배합하고, 실시예1과 동일하게 하여 감광성을 갖는 적색 또는 마젠타색〔실시예9:안료는 퀴나크리돈 안료(다이니폰잉키가가쿠고교사제 「Fastgen Super」, C. I. Pigment Red 207)와 퀴나크리돈 안료(치바스페샬티케미칼즈사제 「CINQUASIA Violet RNRT-201-D」, C. I. Pigment Violet 19)를 중량비 7/3로 혼합해서 사용하였다. 안료유도체는 퀴나크리돈계 안료유도체(하기식(3))를 사용하였다.〕 또는 옐로우색〔실시예24:안료는 이소인돌린 안료(치바스페샬티케미칼즈사제 「이르가포옐로우 2R-CF」, C. I. Pigment Yellow 139)를 사용하였다. 안료유도체는 아조계 안료유도체(하기식(4))를 사용하였다.〕 착색조성물(적색 또는 마젠타색 또는 옐로우색 레지스트재)을 얻었다. 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지에 대해서는, 다관능 모노머와 함께 표 3에 나타낸 비율이 되도록, 감광성 투명수지용액, 비감광성 투명수지용액을 조제하였다. 얻어진 착색조성물 100중량부 중에 차지하는 이들 3성분을 합한 비율은, 실시예1～28 및 비교예1～5에 대해서 모두 같다.

표 3에는, 감광성 투명수지와 비감광성 투명수지 중의 합계 중량을 기준으로 하는 모든 수지에 대한 감광성 투명수지의 함유량(중량%）비율, 착색조성물에 포함되는 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 및 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여, 이 다관능 모노머에 포함되는 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도(Cb)의, 이 감광성 투명수지에 포함되는 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도(Ca)에 대한 비율(Cb/Ca), 착색조성물에 포함되는 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 및 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도(관능기의 밀도)(mol/g)를 각각 산출한 결과를 나타낸다.(또한, 비교예3에서는, 2관능 모노머의 이중결합당량, 2관능 모노머의 중량을 이용하여 착색조성물의 에틸렌성 불포화 이중결합 몰 중합농도를 산출하였다.)

퀴나크리돈계 안료유도체:

아조계 안료유도체:

실시예1～28 및 비교예1～5에서 얻어진 착색조성물에 대해서, 하기의 방법으로 점도안정성, 감도, 패터닝성 및 내용제성을 평가하였다.

<점도안정성평가>

착색조성물을 조제한 다음날의 초기점도와, 40℃에서 1주일, 경시촉진시킨 경시점도를 E형 점도계(도기산교샤제 「ELD형 점도계」)를 이용하여, 25℃에 있어서 회전수 20rpm이라는 조건으로 측정하였다. 이 초기점도에서 경시점도로의 변화율을 하기식으로 산출한 결과를 표 4에 나타내다.

[레지스트 경시점도변화율]=｜([초기점도] - [경시점도])/[초기점도]×100｜

<감도평가>

착색조성물을 100㎜×100㎜, 1.1㎜ 두께의 유리 기판 위에, 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 두께 2.0μm의 도막을 형성하였다. 다음에, 70℃에서 20분간의 프리 베이크를 행한 후, 50μm의 세선 패턴을 구비한 마스크를 통해 자외선노광을 행하였다. 10mJ/㎠～200mJ/㎠간의 8수준의 노광량으로 노광을 행하였다. 노광 후, 알칼리 현상액으로 90초간 현상하고, 스트라이프 형상의 필터 세그먼트를 형성하였다. 또한, 알칼리 현상액으로서는, 탄산나트륨 1.5중량% 탄산수소나트륨 0.5중량% 음이온계 계면 활성제(카오사제 「페리렉스NBL」) 8.0중량% 및 물 90중량%로 이루어지는 것을 사용하였다.

얻어진 필터 세그먼트의 막 두께를 미노광?미현상 부분을 100이라고 했을 때의 각 노광량 수준에서의 노광?현상 후의 잔막율을 산출하였다. 얻어진 잔막율 곡선으로부터, 잔막율이 포화에 달하는 노광량을 포화노광량, 그 잔막율을 포화잔막율이라고 정하였다. 얻어진 포화노광량과 포화잔막율을 표 4에 나타낸다.

<패터닝성 평가>

감도평가에 있어서, 자외선의 노광량을 포화노광량 +50mJ/㎠, 알칼리 현상액에서의 현상 시간을 각각의 레지스트 도막의 미노광부를 씻어 버리는데에 적정한 시간으로 한 것 이외는, 동일한 방법으로 기판을 작성 후, 230℃에서 60분간 가열처리를 하고, 그 세선 패턴의 형상을, (1)패턴의 선폭정밀도(마스크 패턴의 선폭에 대한 패터닝 후의 수치) (2)패턴의 단면형상에 의해 평가하였다. (1)에 대해서는, 광학현미경을 이용하여 평가를 행하였다. 평가결과를 표 4에 나타낸다. 평가의 랭크는, ○:마스크 패턴의 선폭과의 차가 5%이하, △:마스크 패턴의 선폭과의 차가 5～10%, ×:마스크 패턴의 선폭과의 차가 10%이상으로 하였다. (2)에 대해서는, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여 평가를 행하였다. 평가의 랭크는, ○:순 테이퍼 형상, △:논 테이퍼 형상, ×:역 테이퍼 형상으로 하였다.

<내용제성 평가>

감도평가와 마찬가지로 프리 베이크 후의 도막을 작성하고, 초고압수은램프를 이용하여, 50μm의 세선 패턴을 구비한 마스크를 통해 포화노광량 +50mJ/㎠로 자외선노광을 행하였다. 노광 후, 알칼리 현상액으로 90초간 현상하고, 기판 위에 스트라이프 형상의 각색 필터 세그먼트를 형성하였다. 현상한 기판은, 230℃에서 60분간 가열처리하였다. 기판의 일부를 N-메틸피롤리돈(NMP)에 30분간 침지 후, 광학현미경에 의해 패턴 표면의 상태를 관찰하였다. 변화가 확인되지 않은 것을 ○, 얼마 안되지만 크랙 등이 확인된 것을 △, 지독한 크랙 등이 확인된 것을 ×라고 하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머의 각 성분의 배합비가 적합하지 않을 경우, 특히 관능기밀도가 적정한 범위에 없을 경우에는, 착색조성물로서의 감도가 불충분하거나, 패터닝성이 불량하거나 한다. 한편, 착색조성물 중의 각 성분의 배합비가 적합할 경우에는, 고감도화와 양호한 패터닝성을 양립할 수 있다. 착색조성물의 분산안정성과 패터닝성은, 착색조성물 중에 배합하는 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지의 특성이나 비율에도 크게 영향받아, 실시예21, 22, 24 등에서는 분산성이 우수한 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지를 사용하고, 적정량의 감광성 투명수지를 밸런스 좋게 배합함으로써, 분산안정성과 양호한 패터닝성을 양립하고 있다. 또, 착색조성물 중에 감광성 투명수지를 적정량 배합함으로써, 지금까지 없던 내용제성이 우수한 적색 또는 마젠타색 또는 옐로우색 도막을 얻을 수 있었다.

실시예29

<안료분산체의 조제>

하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 직경 1㎜의 지르코니아 비즈를 이용하여, 아이거 밀(아이거 재팬사제 「미니모델 M-250MKⅡ」)로 2시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여, 안료분산체를 조제하였다.

녹색안료:C. I. Pigment Green 36(도요잉키세이조사제 「리오놀그린 6YK」):7.1부

황색안료:C．I. Pigment Yellow 150(Bayer사제 「E4GN-GT」):3.9부

상기 식(4)의 아조계 안료유도체:1.0부

감광성 투명수지(1)용액:10.0부

비감광성 투명수지(1)용액:30.0부

시클로헥사논:50.0부

<녹색 착색조성물의 조제>

하기 조성의 혼합물을 균일해지도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여, 감광성을 갖는 녹색 착색조성물을 얻었다.

위에서 조제한 안료분산체:67.0부

감광성 투명수지(1)용액:2.0부

비감광성 투명수지(1)용액:3.0부

디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트:4.0부

광중합개시제(치바스페샬티케미칼즈사제 「이르가큐어-907」):1.4부

증감제(호도가야가가쿠사제 「EAB-F」):0.2부

시클로헥사논:22.4부

실시예30～55 및 비교예6～10

표 5에 나타내는 감광성 투명수지용액, 비감광성 투명수지용액, 및 다관능 모노머(표 2 참조)를, 감광성 수지조성물 중에 있어서의 비율이 표 5에 나타낸 비율(고형분의 중량비)이 되도록 배합하고, 실시예29와 동일하게 하여 감광성을 갖는 녹색 착색조성물(녹색 레지스트재)을 얻었다. 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지에 대해서는, 다관능 모노머와 함께 표 5에 나타낸 비율이 되도록, 감광성 투명수지용액, 비감광성 투명수지용액을 조제하였다. 얻어진 녹색 착색조성물 100중량부 중에 차지하는 이들 3성분을 합한 비율은, 실시예29～45 및 비교예6～10에 대해서 모두 같다. 표 5에는, 표 3에 있어서와 마찬가지로, 감광성 투명수지의 함유량(중량%）비율, Cb/Ca, 관능기의 밀도를 각각 산출한 결과를 나타낸다.(또한, 비교예8에서는, 2관능 모노머의 이중결합당량, 2관능 모노머의 중량을 이용하여 녹색 착색조성물의 에틸렌성 불포화 이중결합 몰 중합농도를 산출하였다.)

실시예29～55 및 비교예6～10에서 얻어진 녹색 착색조성물에 대하여, 점도안정성, 감도, 패터닝성 및 내용제성을 상기와 동일하게 평가하였다. 결과를 표 6에 나타낸다.

표 6에 나타낸 바와 같이, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머의 각 성분의 배합비가 적합하지 않을 경우, 특히 관능기밀도가 적정한 범위에 없을 경우에는, 녹색 착색조성물로서의 감도가 불충분하거나, 패터닝성이 불량하거나 한다. 한편, 녹색 착색조성물 중의 각 성분의 배합비가 적합할 경우에는, 고감도화와 양호한 패터닝성을 양립할 수 있다. 녹색 착색조성물의 분산안정성과 패터닝성은, 녹색 착색조성물 중에 배합하는 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지의 특성이나 비율에도 크게 영향받아, 실시예48, 49, 51 등에서는 분산성이 우수한 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지를 사용하고, 적정량의 감광성 투명수지를 밸런스 좋게 배합함으로써, 분산안정성과 양호한 패터닝성을 양립하고 있다. 또, 녹색 착색조성물 중에 감광성 투명수지를 적정량 배합함으로써, 지금까지 없던 내용제성이 우수한 녹색도막을 얻을 수 있었다.

실시예56

<안료분산체의 조제>

하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 직경 1㎜의 지르코니아 비즈를 이용하여, 아이거 밀(아이거 재팬사제 「미니모델 M-250MKⅡ」)로 2시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여, 안료분산체를 제작하였다.

ε형 구리 프탈로시아닌 안료(C. I. Pigment Blue 15:6) (BASF제 「헤리오겐블루 L-6700F」):11.0부

프탈로시아닌계 안료유도체(하기식(5)):1.0부

감광성 투명수지(1)용액:9.9부

비감광성 투명수지(2)용액:30.1부

시클로헥사논:48.0부

<청색 착색조성물의 조제>

하기 조성의 혼합물을 균일해지도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여, 감광성을 갖는 청색 착색조성물을 얻었다.

위에서 조제한 안료분산체:45.0부

감광성 투명수지(1)용액:15.9부

디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트:5.4부

광중합개시제(치바스페샬티케미칼즈사제 「이르가큐어-907」):2.0부

증감제(호도가야가가쿠사제 「EAB-F」):0.2부

시클로헥사논:31.5부

실시예57～83 및 비교예11～15

표 7에 나타낸 감광성 투명수지용액, 비감광성 투명수지용액 및 다관능 모노머(표 2참조)를, 표 7에 나타낸 비율(고형분의 중량비)이 되도록 배합하고, 실시예57과 동일하게 하여 감광성을 갖는 청색 착색조성물(청색 레지스트재)을 얻었다. 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지에 대해서는, 다관능 모노머와 함께 표 7에 나타낸 비율이 되도록, 감광성 투명수지용액, 비감광성 투명수지용액을 조정하였다. 얻어진 청색 착색조성물 100중량부 중에 차지하는 이들 3성분을 합한 비율은, 실시예56～83 및 비교예11～15에 대해서 모두 같다. 표 7에는, 표 3에 있어서와 마찬가지로, 감광성 투명수지의 함유량(중량%)비율, Cb/Ca, 관능기의 밀도를 각각 산출한 결과를 나타낸다.(또한, 비교예13에서는, 2관능 모노머의 이중결합당량, 2관능 모노머의 중량을 이용하여 청색 착색조성물의 에틸렌성 불포화 이중결합 몰 중합농도를 산출하였다.)

실시예56～83 및 비교예11～15에서 얻어진 청색 착색조성물에 대해서, 점도안정성, 감도, 패터닝성 및 내용제성을 상기와 동일하게 평가하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.

표 8에 나타낸 바와 같이, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머의 각 성분의 배합비가 적합하지 않을 경우, 특히 관능기 밀도가 적정한 범위에 없을 경우에는, 청색 착색조성물로서의 감도가 불충분하거나, 패터닝성이 불량하거나 한다. 한편, 청색 착색조성물 중의 각 성분의 배합비가 적합할 경우에는, 고감도화와 양호한 패터닝성을 양립할 수 있다. 청색 착색조성물의 분산안정성과 패터닝성은, 청색 착색조성물 중에 배합하는 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지의 특성이나 비율에도 크게 영향받아, 실시예76, 77, 79 등에서는 분산성이 우수한 감광성 투명수지 및 비감광성 투명수지를 사용하고, 적정량의 감광성 투명수지를 밸런스 좋게 배합함으로써, 분산안정성과 양호한 패터닝성을 양립하고 있다. 또, 청색 착색조성물 중에 감광성 투명수지를 적정량 배합함으로써, 지금까지 없던 내용제성이 매우 우수한 청색도막을 얻을 수 있었다.

본 발명의 컬러필터용 착색조성물은, 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지,및 다관능 모노머를 필수성분으로 하고, 광반응성 부위의 농도가 컨트롤 되어 있기 때문에, 컬러필터용 착색조성물로서의 분산안정성, 고감도, 우수한 패터닝성, 내약품성을 달성할 수 있다.

또, 본 발명의 컬러필터용 착색조성물은, 종래의 컬러필터용 착색조성물보다 용제내성이 높고, 고감도이기 때문에 적은 노광량으로 충분하게 경화하고, 생산성도 우수하다. 따라서, 본 발명의 컬러필터용 착색조성물을 사용하여 필터 세그먼트를 형성함으로써, 안정되게 고품질의 투과형?반사형의 컬러 액정 표시 장치 및 고체촬상소자의 색분해용 컬러필터를 제조할 수 있다.

Claims

감광성 투명수지, 비감광성 투명수지, 3개 이상의 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머, 및 착색재를 함유하는 착색조성물로서, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도가, 상기 감광성 투명수지, 상기 비감광성 투명수지 및 상기 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여 1.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g이고,

상기 감광성 투명수지의 이중결합당량이 200～1200인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 감광성 투명수지의 함유량이, 상기 감광성 투명수지와 상기 비감광성 투명수지의 합계 중량을 기준으로 하여 15～80중량%인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 감광성 투명수지 또는 상기 비감광성 투명수지가, 공중합성분으로서, 하기식(1):

(화학식 1)

(식(1)에 있어서, R₁은, 수소원자 또는 메틸기를 표시하고, R₂는, 탄소수 2～10의 알킬렌기를 표시하고, R₃은, 수소원자 또는 벤젠환을 포함해도 좋은 탄소수 1～20의 알킬기를 표시한다. n은 1～15의 정수를 표시한다.)으로 나타나는 에틸렌성 불포화단량체(a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 감광성 투명수지의 산가가, 상기 비감광성 투명수지의 산가보다도 낮은 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 감광성 투명수지, 비감광성 투명수지 및 상기 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여, 상기 다관능 모노머의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도가, 상기 감광성 투명수지의 에틸렌성 불포화 이중결합 중량 몰 농도의 2～35배인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 착색재가, 적색, 마젠타색 또는 옐로우색이며, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도가, 상기 감광성 투명수지, 상기 비감광성 투명수지 및 상기 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여 1.0×10^-3mol/g～4.0×10^-3mol/g인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 착색재가, 녹색이며, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도가, 상기 감광성 투명수지, 상기 비감광성 투명수지 및 상기 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여 2.5×10^-3mol/g～5.0×10^-3mol/g인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 착색재가, 청색이며, 이 착색조성물 중의 에틸렌성 불포화 이중결합의 중량 몰 농도가, 상기 감광성 투명수지, 상기 비감광성 투명수지 및 상기 다관능 모노머의 합계 중량을 기준으로 하여 3.0×10^-3mol/g～7.0×10^-3mol/g인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 착색조성물.
제 1 항에 기재된 컬러필터용 착색조성물로 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
제 6 항에 기재된 컬러필터용 착색조성물로 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
제 7 항에 기재된 컬러필터용 착색조성물로 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
제 8 항에 기재된 컬러필터용 착색조성물로 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
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