KR20120127230A - 착색 조성물, 컬러 필터 및 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고온의 가열 공정을 거쳐도 염료나 레이크 안료의 우수한 색도 특성이 사라지지 않고 발휘되는 착색 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명은, (A) 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제, (B) 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 그들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에서 유래하는 반복 단위를 갖는 중합체, 및 (C) 가교제를 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물에 관한 것이다.

Description

착색 조성물, 컬러 필터 및 표시 소자{COLORING COMPOSITION, COLOR FILTER AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은 착색 조성물, 컬러 필터 및 표시 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투과형 또는 반사형의 컬러 액정 표시 소자, 고체 촬상 소자, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등의 컬러 필터에 바람직하게 사용되는 착색 조성물, 상기 착색 조성물을 사용해서 형성된 착색층을 구비하는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터를 구비하는 표시 소자에 관한 것이다.

착색 감방사선성 조성물을 사용해서 컬러 필터를 제조함에 있어서는, 기판 상에, 안료 분산형의 착색 감방사선성 조성물을 도포해서 건조시킨 후, 건조 도막을 원하는 패턴 형상으로 방사선을 조사(이하, "노광"이라고 함)하고 현상함으로써, 각 색의 화소를 얻는 방법(예를 들어, 특허문헌 1 내지 2 참조)이 알려져 있다. 또한, 카본 블랙을 분산시킨 광중합성 조성물을 이용해서 블랙 매트릭스를 형성하는 방법(예를 들어, 특허문헌 3 참조)도 알려져 있다. 또한, 안료 분산형의 착색 열경화성 조성물을 사용해서 잉크젯 방식에 의해 각 색의 화소를 얻는 방법(예를 들어, 특허문헌 4 참조)도 알려져 있다.

그런데, 표시 소자의 고휘도화와 고색순도화, 또는 고체 촬상 소자의 고정밀화를 실현하기 위해서는, 착색제로서 염료를 사용하는 것이 유효한 것으로 알려져 있다. 그러나, 착색제로서 염료를 사용하면 내열성, 내광성 등이 떨어진다는 문제가 있다. 그 때문에, 예를 들어 특허문헌 5에서는 염료를 레이크화한 레이크 안료의 사용이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 (평)2-144502호 공보 일본 특허 공개 (평)3-53201호 공보 일본 특허 공개 (평)6-35188호 공보 일본 특허 공개 제2000-310706호 공보 일본 특허 공개 제2001-081348호 공보

그러나, 컬러 필터는 노광?현상 후의 가열(포스트베이킹)이나 폴리이미드 배향막 형성 등 통상 200℃를 초과하는 가열 공정을 거쳐서 제조되기 때문에, 레이크 안료를 사용하더라도, 이러한 고온의 가열 공정을 거치면 색도 특성의 저하를 면할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 고온의 가열 공정을 거치더라도, 염료나 레이크 안료의 우수한 색도 특성이 사라지지 않고 발휘되는 착색 조성물 및 컬러 필터를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 과제는 상기 컬러 필터를 구비하는 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 염료나 레이크 안료를 특정한 중합체와 함께 사용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견했다.

즉 본 발명은, (A) 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제, (B) 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 그들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에서 유래하는 반복 단위를 갖는 중합체(이하, "특정 중합체"라고도 함), 및 (C) 가교제를 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제, 상기 특정 중합체를 함유하는 착색층을 구비하여 이루어지는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터를 구비하는 표시 소자를 제공하는 것이다. 여기서 "착색층"이란, 컬러 필터에 사용되는 각 색 화소, 블랙 매트릭스, 블랙 스페이서 등을 의미한다.

본 발명에 따르면, 고온의 가열 공정을 거치더라도, 염료나 레이크 안료의 우수한 색도 특성이 사라지지 않고 충분히 발휘되는 착색 조성물을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명의 착색 조성물은 컬러 액정 표시 소자용 컬러 필터, 고체 촬상 소자의 색 분해용 컬러 필터, 유기 EL 표시 소자용 컬러 필터, 전자 페이퍼용 컬러 필터를 비롯한 각종 컬러 필터의 제작에 매우 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

착색 조성물

이하, 본 발명의 착색 조성물의 구성 성분에 대해서 설명한다.

- (A) 착색제 -

본 발명의 착색 조성물은, (A) 착색제로서 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유한다. 여기서 레이크 안료란, 가용성인 염료를 침전제에 의해 불용성의 안료로 한 것을 말하며, 침전제로는 예를 들어 염화바륨, 염화칼슘, 황산암모늄, 염화알루미늄, 아세트산알루미늄, 아세트산납, 탄닌산, 카타놀, 타몰, 이소폴리산, 복합 산(complex acid)이라고 불리는 복합 헤테로폴리산 등을 들 수 있다. 이소폴리산으로는, 예를 들어 이소폴리텅스텐산, 이소폴리바나드산, 이소폴리몰리브덴산 등을 들 수 있고, 복합 헤테로폴리산으로는, 예를 들어 포스포텅스텐산, 포스포몰리브덴산, 포스포텅스텐?몰리브덴산, 실리코텅스텐몰리브덴산, 실리코텅스텐산, 실리코몰리브덴산 등을 들 수 있다. 이들 중, 침전제로는 이소폴리산, 복합 헤테로폴리산이 바람직하다.

레이크 안료의 원료가 되는 것도 포함하여 염료로는 특별히 한정되는 것이 아니며, 산성 염료, 염기성 염료, 유용성 염료, 직접 염료 등 적당한 염료를 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 염기성 염료 및/또는 염기성 염료를 레이크화한 염기성 레이크 안료를 특정 중합체와 함께 사용하는 것이, 원하는 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 본 발명에서, 염료 및 레이크 안료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있고, 염료와 레이크 안료를 혼합해서 사용할 수도 있다.

상기 염기성 염료란, 양이온부가 발색단이 되는 이온성 염료이며, 예를 들어 아진계 염료, 옥사진계 염료, 티아진계 염료, 아조계 염료, 안트라퀴논계 염료, 크산텐계 염료, 디아릴메탄계 염료, 트리아릴메탄계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 케톤이민계 염료, 티아졸계 염료, 아크리딘계 염료, 퀴놀린계 염료, 시아닌계 염료, 메틴계 염료 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 하기와 같은 컬러 인덱스(C.I.)명이 붙여져 있는 것을 들 수 있다.

C.I. 베이직 레드 2, C.I. 베이직 레드 5, C.I. 베이직 레드 8 등의 아진계 염료;

C.I. 베이직 블루 3, C.I. 베이직 블루 12, C.I. 베이직 블루 49, C.I. 베이직 블루 75, C.I. 베이직 블루 87, C.I. 베이직 블루 101, C.I. 베이직 블루 104, C.I. 베이직 블루 122, C.I. 베이직 블루 124, C.I. 베이직 블루 151, C.I. 베이직 블루 153 등의 옥사진계 염료;

C.I. 베이직 블루 9, C.I. 베이직 블루 17, C.I. 베이직 블루 24, C.I. 베이직 그린 5 등의 티아진계 염료;

C.I. 베이직 레드 18, C.I. 베이직 레드 22, C.I. 베이직 레드 29, C.I. 베이직 레드 30, C.I. 베이직 레드 39, C.I. 베이직 레드 41, C.I. 베이직 레드 46, C.I. 베이직 레드 55, C.I. 베이직 레드 60, C.I. 베이직 레드 72, C.I. 베이직 레드 73, C.I. 베이직 레드 76, C.I. 베이직 레드 78, C.I. 베이직 레드 79, C.I. 베이직 레드 80, C.I. 베이직 레드 81, C.I. 베이직 레드 84, C.I. 베이직 레드 95, C.I. 베이직 레드 100, C.I. 베이직 레드 101, C.I. 베이직 레드 102, C.I. 베이직 레드 104, C.I. 베이직 레드 109, C.I. 베이직 레드 113, C.I. 베이직 레드 114, C.I. 베이직 블루 38, C.I. 베이직 블루 40, C.I. 베이직 블루 41, C.I. 베이직 블루 42, C.I. 베이직 블루 53, C.I. 베이직 블루 54, C.I. 베이직 블루 66:1, C.I. 베이직 블루 102, C.I. 베이직 블루 103, C.I. 베이직 블루 118, C.I. 베이직 블루 119, C.I. 베이직 블루 136, C.I. 베이직 블루 137, C.I. 베이직 블루 142, C.I. 베이직 블루 146, C.I. 베이직 블루 159, C.I. 베이직 옐로우 15, C.I. 베이직 옐로우 24, C.I. 베이직 옐로우 25, C.I. 베이직 옐로우 32, C.I. 베이직 옐로우 36, C.I. 베이직 옐로우 41, C.I. 베이직 옐로우 73, C.I. 베이직 옐로우 80, C.I. 베이직 오렌지 24 등의 아조계 염료;

C.I. 베이직 블루 22, C.I. 베이직 블루 94, C.I. 베이직 블루 115, C.I. 베이직 블루 120, C.I. 베이직 블루 123, C.I. 베이직 블루 150 등의 안트라퀴논계 염료;

C.I. 베이직 레드 1, C.I. 베이직 레드 1:1, C.I. 베이직 레드 3, C.I. 베이직 레드 4, C.I. 베이직 레드 108, C.I. 베이직 바이올렛 10, C.I. 베이직 바이올렛 11, C.I. 베이직 바이올렛 11:1 등의 크산텐계 염료;

C.I. 베이직 블루 50, C.I. 베이직 블루 77 등의 디아릴메탄계 염료;

C.I. 베이직 레드 9, C.I. 베이직 레드 77, C.I. 베이직 블루 1, C.I. 베이직 블루 2, C.I. 베이직 블루 5, C.I. 베이직 블루 7, C.I. 베이직 블루 8, C.I. 베이직 블루 11, C.I. 베이직 블루 18, C.I. 베이직 블루 23, C.I. 베이직 블루 26, C.I. 베이직 블루 36, C.I. 베이직 블루 55, C.I. 베이직 블루 56, C.I. 베이직 블루 89:1, C.I. 베이직 블루 112, C.I. 베이직 블루 121, C.I. 베이직 블루 130, C.I. 베이직 블루 158, C.I. 베이직 그린 1, C.I. 베이직 그린 4, C.I. 베이직 바이올렛 1, C.I. 베이직 바이올렛 2, C.I. 베이직 바이올렛 3, C.I. 베이직 바이올렛 4, C.I. 베이직 바이올렛 14 등의 트리아릴메탄계 염료;

C.I. 베이직 블루 33, C.I. 베이직 블루 82, C.I. 베이직 블루 100, C.I. 베이직 블루 126, C.I. 베이직 블루 138, C.I. 베이직 블루 140, C.I. 베이직 블루 157, C.I. 베이직 블루 160, C.I. 베이직 블루 161, C.I. 베이직 블루 163, C.I. 베이직 블루 164 등의 프탈로시아닌계 염료;

C.I. 베이직 옐로우 2 등의 케톤이민계 염료;

C.I. 베이직 옐로우 1 등의 티아졸계 염료;

C.I. 베이직 옐로우 4, C.I. 베이직 옐로우 8, C.I. 베이직 옐로우 9 등의 아크리딘계 염료;

C.I. 베이직 옐로우 31, C.I. 베이직 옐로우 98 등의 퀴놀린계 염료;

C.I. 베이직 레드 12, C.I. 베이직 레드 14, C.I. 베이직 옐로우 13, C.I. 베이직 바이올렛 7, C.I. 베이직 오렌지 21, C.I. 베이직 오렌지 24 등의 시아닌계 염료;

C.I. 베이직 레드 13, C.I. 베이직 레드 27, C.I. 베이직 레드 37, C.I. 베이직 레드 49, C.I. 베이직 레드 53, C.I. 베이직 레드 88, C.I. 베이직 레드 90, C.I. 베이직 레드 93, C.I. 베이직 레드 98, C.I. 베이직 레드 99, C.I. 베이직 레드 105, C.I. 베이직 블루 110, C.I. 베이직 블루 111, C.I. 베이직 블루 134, C.I. 베이직 블루 145, C.I. 베이직 옐로우 11, C.I. 베이직 옐로우 13, C.I. 베이직 옐로우 21, C.I. 베이직 옐로우 23, C.I. 베이직 옐로우 28, C.I. 베이직 옐로우 51, C.I. 베이직 바이올렛 16 등의 메틴계 염료.

그 밖에, 일본 특허 공표 제2007-503477호 공보, 국제 공개 제09/107734호 공보, 국제 공개 제10/123071호 공보, 일본 특허 공개 제2010-32999호 공보, 일본 특허 공개 제2011-7847호 공보 등에 기재된 염기성 염료를 들 수 있다.

또한, 상기 염기성 레이크 안료로는, 예를 들어 하기와 같은 컬러 인덱스(C.I.)명이 붙여져 있는 것을 들 수 있다.

C.I. 피그먼트 레드 81, C.I. 피그먼트 레드 81:1, C.I. 피그먼트 레드 81:2, C.I. 피그먼트 레드 81:3, C.I. 피그먼트 레드 81:4, C.I. 피그먼트 레드 81:5, C.I. 피그먼트 레드 169, C.I. 피그먼트 바이올렛 1, C.I. 피그먼트 바이올렛 1:1, C.I. 피그먼트 바이올렛 1:2, C.I. 피그먼트 바이올렛 2 등의 크산텐계 레이크 안료;

C.I. 피그먼트 블루 1, C.I. 피그먼트 블루 2, C.I. 피그먼트 블루 3, C.I. 피그먼트 블루 9, C.I. 피그먼트 블루 10, C.I. 피그먼트 블루 14, C.I. 피그먼트 블루 24, C.I. 피그먼트 블루 24:1, C.I. 피그먼트 블루 56, C.I. 피그먼트 블루 61, C.I. 피그먼트 블루 62, C.I. 피그먼트 바이올렛 3, C.I. 피그먼트 바이올렛 3:1, C.I. 피그먼트 바이올렛 3:3, C.I. 피그먼트 바이올렛 27, C.I. 피그먼트 바이올렛 39, C.I. 피그먼트 그린 1, C.I. 피그먼트 그린 4 등의 트리아릴메탄계 레이크 안료.

염기성 염료 이외의 염료로는, 예를 들어 하기와 같은 컬러 인덱스(C.I.)명이 붙여져 있는 것을 들 수 있다.

C.I. 애시드 옐로우 11, C.I. 애시드 오렌지 7, C.I. 애시드 레드 37, C.I. 애시드 레드 180, C.I. 애시드 블루 29, C.I. 솔벤트 레드 89, C.I. 다이렉트 레드 28, C.I. 다이렉트 레드 83, C.I. 다이렉트 옐로우 12, C.I. 다이렉트 오렌지 26, C.I. 다이렉트 그린 28, C.I. 다이렉트 그린 59, C.I. 리액티브 옐로우 2, C.I. 리액티브 레드 17, C.I. 리액티브 레드 120, C.I. 디스퍼스 오렌지 5, C.I. 디스퍼스 레드 58, C.I. 디스퍼스 블루 165, C.I. 베이직 블루 41, C.I. 모던트(mordant) 레드 7, C.I. 모던트 옐로우 5 등의 아조계 염료;

C.I. 배트 블루 4, C.I. 애시드 블루 40, C.I. 애시드 그린 25, C.I. 리액티브 블루 19, C.I. 리액티브 블루 49, C.I. 디스퍼스 레드 60, C.I. 디스퍼스 블루 56, C.I. 디스퍼스 블루 60 등의 안트라퀴논계 염료;

C.I. 패드 블루 5 등의 프탈로시아닌계 염료;

C.I. 솔벤트 옐로우 33, C.I. 애시드 옐로우 3, C.I. 디스퍼스 옐로우 64 등의 퀴놀린계 염료;

C.I. 애시드 옐로우 1, C.I. 애시드 오렌지 3, C.I. 디스퍼스 옐로우 42 등의 니트로계 염료;

C.I. 솔벤트 옐로우 179 등의 메틴계 염료.

그 밖에, 일본 특허 공개 제2010-168531호 공보의 청구항 3 또는 청구항 4, 일본 특허 공개 제2010-170073호 공보, 일본 특허 공개 제2010-170074호 공보, 일본 특허 공개 제2010-275531호 공보, 일본 특허 공개 제2010-275533호 공보 등에 기재된 아조계 염료를 들 수 있다.

또한, 염기성 레이크 안료 이외의 레이크 안료로는, 예를 들어 하기와 같은 컬러 인덱스(C.I.)명이 붙여져 있는 것을 들 수 있다.

C.I. 피그먼트 레드 48:1, C.I. 피그먼트 레드 48:2, C.I. 피그먼트 레드 48:3, C.I. 피그먼트 레드 48:4, C.I. 피그먼트 레드 48:5, C.I. 피그먼트 레드 49, C.I. 피그먼트 레드 49:1, C.I. 피그먼트 레드 49:2, C.I. 피그먼트 레드 49:3, C.I. 피그먼트 레드 52:1, C.I. 피그먼트 레드 52:2, C.I. 피그먼트 레드 53:1, C.I. 피그먼트 레드 54, C.I. 피그먼트 레드 57:1, C.I. 피그먼트 레드 58, C.I. 피그먼트 레드 58:1, C.I. 피그먼트 레드 58:2, C.I. 피그먼트 레드 58:3, C.I. 피그먼트 레드 58:4, C.I. 피그먼트 레드 60:1, C.I. 피그먼트 레드 63, C.I. 피그먼트 레드 63:1, C.I. 피그먼트 레드 63:2, C.I. 피그먼트 레드 63:3, C.I. 피그먼트 옐로우 61, C.I. 피그먼트 옐로우 61:1, C.I. 피그먼트 옐로우 62, C.I. 피그먼트 레드 64:1, C.I. 피그먼트 레드 68, C.I. 피그먼트 레드 247, C.I. 피그먼트 레드 200, C.I. 피그먼트 옐로우 100, C.I. 피그먼트 옐로우 104, C.I. 피그먼트 옐로우 133, C.I. 피그먼트 옐로우 168, C.I. 피그먼트 옐로우 169, C.I. 피그먼트 옐로우 183, C.I. 피그먼트 옐로우 191, C.I. 피그먼트 옐로우 191:1 등의 아조계 레이크 안료;

C.I. 피그먼트 블루 17:1 등의 프탈로시아닌계 레이크 안료.

본 발명에서는, 착색제로서 염료나 레이크 안료와 함께 다른 착색제를 사용할 수도 있다. 다른 착색제로는 특별히 한정되는 것이 아니며, 컬러 필터의 용도에 따라서 색채나 재질을 적절하게 선택할 수 있다. 구체적으로는, 레이크 안료 이외의 안료 및 천연 색소 중 어느 것이든 사용할 수 있지만, 컬러 필터를 구성하는 착색층에는 높은 색순도, 휘도, 콘트라스트, 차광성 등이 요구되므로, 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 안료로는 유기 안료가 바람직하고, 그 구체예로는 컬러 인덱스(C.I.)명으로 C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 224, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 80, C.I. 피그먼트 옐로우 83, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 180, C.I. 피그먼트 옐로우 211, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 바이올렛 23 등을 들 수 있다.

본 발명에서 다른 착색제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

(A) 착색제의 함유 비율은, 휘도가 높고 색순도가 우수한 화소, 또는 차광성이 우수한 블랙 매트릭스를 형성하는 점에서, 통상 착색 조성물의 고형분 중에 5 내지 70질량%, 바람직하게는 5 내지 60질량%이다. 여기서 말하는 고형분이란, 후술하는 용매 이외의 성분이다.

본 발명에서 착색제로서 안료를 사용하는 경우, 필요에 따라 분산제, 분산 보조제와 함께 사용할 수 있다. 상기 분산제로는, 예를 들어 양이온계, 음이온계, 비이온계 등의 적당한 분산제를 사용할 수 있지만, 중합체 분산제가 바람직하다. 구체적으로는, 우레탄계 분산제, 폴리에틸렌이민계 분산제, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 분산제, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계 분산제, 폴리에틸렌글리콜디에스테르계 분산제, 소르비탄지방산에스테르계 분산제, 폴리에스테르계 분산제, 아크릴계 분산제 등을 들 수 있다.

이와 같은 분산제는 상업적으로 입수할 수 있으며, 예를 들어 아크릴계 분산제로서 Disperbyk-2000, Disperbyk-2001, BYK-LPN6919, BYK-LPN21116, BYK-LPN21324(이상, 상품명, 빅케미(BYK)사제), 우레탄계 분산제로서 Disperbyk-161, Disperbyk-162, Disperbyk-165, Disperbyk-167, Disperbyk-170, Disperbyk-182(이상, 상품명, 빅케미(BYK)사제), 솔스퍼스 76500(상품명, 루브리졸(주)사제), 폴리에틸렌이민계 분산제로는 솔스퍼스 24000(상품명, 루브리졸(주)사제), 폴리에스테르계 분산제로는 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PB822, 아지스퍼 PB880, 아지스퍼 PB881(이상, 상품명, 아지노모토 파인테크노 가부시키가이샤제) 등을 각각 들 수 있다.

또한, 상기 분산 보조제로는 예를 들어 안료 유도체를 들 수 있으며, 구체적으로는 구리 프탈로시아닌, 디케토피롤로피롤, 퀴노프탈론의 술폰산 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 분산제 및 분산 보조제의 함유량은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 적절하게 결정하는 것이 가능하다.

- (B) 특정 중합체 -

본 발명의 착색 조성물은 특정 중합체, 즉 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 그들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에서 유래하는 반복 단위(이하, "반복 단위 (b1)"이라고도 함)를 갖는 중합체를 함유하는 것을 특징으로 한다. 착색 조성물에서는 통상 카르복시기를 갖는 중합체가 사용되지만, 본 발명자들은 카르복시기보다 산성도가 강한 술포기, 포스포노옥시기 또는 그들의 염 형태의 기를 갖는 중합체가, 카르복시기를 갖는 중합체보다 특히 염기성 염료와의 상호 작용이 강하고, 염료 분자를 보호해서 내열성을 높이는 것으로 생각하여 본 발명에 이르렀다.

반복 단위 (b1)에서, 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체에서 유래하는 반복 단위로는 술포기를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 하기 화학식 (1) 내지 (4)로 나타내는 반복 단위를 들 수 있다.

<화학식 (1)>

[화학식 (1)에 있어서, R¹은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R²는 단결합, 또는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기 또는 지환식 탄화수소기를 나타내고, X는 단결합, -COO-(＊¹) 또는 -CONH-(＊¹)을 나타내고, (＊¹)은 R²와 결합하는 결합손을 나타낸다]

<화학식 (2)>

[화학식 (2)에서, R¹은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Y는 단결합, -CH₂O-(＊²), -COO-(＊²), -CONH-(＊²), -COO-R³-O-(＊²) 또는 -CONH-R³-O-(＊²)를 나타내고(R³은 치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기 또는 지환식 탄화수소기를 나타낸다), 환 A는 페닐렌 또는 나프틸렌을 나타내고, (＊²)는 환 A와 결합하는 결합손을 나타낸다]

<화학식 (3)>

[화학식 (3)에서, R⁴는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 알칸디일기를 나타내고, R⁵는 산소 원자를 포함하고 있을 수도 있는 1가의 탄화수소기를 나타내고, n은 1 내지 30의 정수를 나타낸다]

<화학식 (4)>

[화학식 (4)에서, R¹은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R⁶은 치환기를 갖고 있을 수도 있는 알칸디일기를 나타내고, R⁷은 1가의 탄화수소기를 나타내고, m은 1 내지 50의 정수를 나타낸다]

우선, 상기 화학식 (1) 내지 (4) 중의 기호의 정의에 대해서 설명한다.

R¹은 수소 원자 및 메틸기를 나타낸다.

R²는 단결합을 나타내거나, 또는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기 또는 지환식 탄화수소기를 나타낸다. 2가의 지방족 탄화수소기로는 알칸디일기가 바람직하고, 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있다. 2가의 지방족 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 12, 특히 1 내지 6이 바람직하다. 구체적으로는, 메틸렌기, 에탄-1,1-디일기, 에탄-1,2-디일기, 프로판-1,1-디일기, 프로판-1,2-디일기, 프로판-1,3-디일기, 프로판-2,2-디일기, 부탄-1,2-디일기, 부탄-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 2-메틸프로판-1,2-디일기 등을 들 수 있다. 또한, 2가의 지환식 탄화수소기로는 시클로알킬렌기가 바람직하다. 2가의 지환식 탄화수소기의 탄소수는 3 내지 8, 특히 3 내지 6이 바람직하다. 구체적으로는, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기 등을 들 수 있다. 또한, 2가의 지방족 탄화수소기 및 지환식 탄화수소기는 치환기를 갖고 있을 수도 있고, 치환기로는 할로겐 원자, 수산기, 알콕시기 등을 들 수 있다. 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다. 알콕시기로는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기가 바람직하고, 구체적으로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기 등을 들 수 있다. 그 중에서도 치환기로는 할로겐 원자, 수산기가 바람직하다. 또한, 치환기의 위치 및 수는 임의이며, 치환기를 2개 이상 가진 경우 상기 치환기는 동일할 수도 상이할 수도 있다.

이들 중 R²로는 단결합, 또는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 단결합, 또는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 알칸디일기가 특히 바람직하다.

R³은 치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기 또는 지환식 탄화수소기를 나타내는데, 상술한 R²에서의 "치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기 또는 지환식 탄화수소기"와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 그 중에서도, R³으로는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 2가의 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 치환기를 갖고 있을 수도 있는 알칸디일기가 특히 바람직하다. 치환기로는 할로겐 원자, 수산기가 바람직하다.

R⁴ 및 R⁶은 치환기를 갖고 있을 수도 있는 알칸디일기를 나타내는데, 상술한 R²에서의 알칸디일기와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 그 중에서도, R⁴ 및 R⁶으로는 탄소수 1 내지 6의 알칸디일기가 바람직하고, 에탄-1,2-디일기, 프로판-1,2-디일기가 특히 바람직하다. 치환기로는 할로겐 원자, 수산기 등을 들 수 있다.

R⁵는 산소 원자를 포함하고 있을 수도 있는 1가의 탄화수소기를 나타내는데, 1가의 탄화수소기로는 예를 들어 (i) 지방족 탄화수소기, (ii) 지환식 탄화수소기, (iii) 치환기로서 지환식 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기(이하, "지환식 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기"라고 칭함), (iv) 방향족 탄화수소기, (v) 치환기로서 지방족 탄화수소기를 갖는 방향족 탄화수소기(이하, "지방족 탄화수소 치환 방향족 탄화수소기"라고 칭함), (vi) 치환기로서 방향족 탄화수소기를 갖는 지방족 탄화수소기(이하, "방향족 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기"라고 칭함) 등을 들 수 있다.

(i) 지방족 탄화수소기로는 알킬기가 바람직하고, 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있다. 지방족 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 20, 특히 1 내지 12가 바람직하다. 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등을 들 수 있다. (ii) 지환식 탄화수소기로는 시클로알킬기가 바람직하다. 지환식 탄화수소기의 탄소수는 3 내지 20, 특히 3 내지 12가 바람직하다. 구체적으로는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, t-부틸시클로헥실기 등을 들 수 있다. 또한, (iii) 지환식 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기로는, 지환식 포화 탄화수소 치환 알킬기가 바람직하고, 상기 알킬기는 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있다. 지환식 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기의 탄소수는 4 내지 20, 특히 6 내지 14가 바람직하다. 구체적으로는, 시클로헥실메틸기, 시클로헥실에틸기 등을 들 수 있다. (iv) 방향족 탄화수소기로는, 탄소수가 6 내지 14, 특히 6 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적으로는 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다. (v) 지방족 탄화수소 치환 방향족 탄화수소기로는, 알킬 치환 페닐기가 바람직하고, 알킬 부분은 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있다. 지방족 탄화수소 치환 방향족 탄화수소기의 탄소수는 7 내지 30, 특히 7 내지 20이 바람직하다. 구체적으로는, 톨릴기, 크실릴기, 에틸페닐기, 이소프로필페닐기, 노닐페닐기 등을 들 수 있다. 또한, (vi) 방향족 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기로는 아르알킬기가 바람직하다. 아르알킬기의 방향환 상에는 알킬기를 갖고 있을 수도 있다(이하, "알킬 치환 아르알킬기"라고도 함). 상기 알킬기는 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있고, 그 탄소수는 1 내지 20, 특히 1 내지 12가 바람직하다. 방향족 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기의 총 탄소수는 7 내지 30, 특히 7 내지 20이 바람직하다. 아르알킬기의 구체예로는 벤질기, 페네틸기 등을 들 수 있고, 알킬 치환 아르알킬기의 구체예로는 에틸페네틸기, 부틸페네틸기, 노닐페네틸기 등을 들 수 있다.

또한 이들 1가의 탄화수소기에서는, 상기 탄화수소기를 구성하는 -CH₂-가 -O-로 치환되어 있을 수도 있고, 예를 들어 알콕시알킬기, 페닐옥시알킬기, 알킬 치환 페닐옥시알킬기, 아르알킬옥시알킬기, 알킬 치환 아르알킬옥시알킬기 등을 들 수 있다.

이들 중, R⁵로는 (i) 지방족 탄화수소기, (vi) 방향족 탄화수소 치환 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 알킬기, 알콕시알킬기, 알킬 치환 아르알킬기, 페닐옥시알킬기, 알킬 치환 페닐옥시알킬기, 아르알킬옥시알킬기, 알킬 치환 아르알킬옥시알킬기가 특히 바람직하다.

R⁷은 1가의 탄화수소기를 나타내는데, 1가의 탄화수소기로는 상술한 R⁵에서의 "1가의 탄화수소기"와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 그 중에서도, R⁷로는 색도 특성의 관점에서 (i) 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 알킬기가 특히 바람직하다.

X는 단결합, -COO-(＊¹) 및 -CONH-(＊¹)을 나타내는데, R²와의 조합에 있어서 적절하게 선택 가능하다. 여기서, (＊¹)은 R²와 결합하는 결합손을 나타낸다.

Y는 단결합, -CH₂O-(＊²), -COO-(＊²), -CONH-(＊²), -COO-R³-O-(＊²) 또는 -CONH-R³-O-(＊²)를 나타내는데, 색도 특성의 관점에서 단결합, -CH₂O-(＊²), -COO-R³-O-(＊²), -CONH-R³-O-(＊²)가 바람직하다. 여기서, (＊²)는 환 A와 결합하는 결합손을 나타내고, 환 A는 페닐렌 또는 나프틸렌이다.

n은 1 내지 30의 정수를 나타내는데, 5 내지 20의 정수가 바람직하다.

m은 1 내지 50의 정수를 나타내는데, 10 내지 50의 정수가 바람직하다.

상기 화학식 (1)로 나타내는 반복 단위의 구체예로는, 하기 화학식 (1-1) 내지 (1-7)로 나타내는 반복 단위 등을 들 수 있다.

[상기 화학식 (1-1) 내지 (1-6)에서, R¹은 상기 화학식 (1)에서의 R¹과 동의다]

또한, 상기 화학식 (2)로 나타내는 반복 단위의 구체예로는, 하기 화학식 (2-1) 내지 (2-6)으로 나타내는 반복 단위 등을 들 수 있다.

[상기 화학식 (2-1) 내지 (2-6)에서, R¹은 상기 화학식 (2)에서의 R¹과 동의다]

상기 화학식 (3)으로 나타내는 반복 단위의 구체예로는, 하기 화학식 (3-1) 내지 (3-2)로 나타내는 반복 단위 등을 들 수 있다.

상기 화학식 (3-1) 내지 (3-2)와 같은 반복 단위를 제공하는 단량체는 상업적으로 입수하는 것이 가능하며, 예를 들어 ADEKA REASOAP SE-10N, ADEKA REASOAP SR-10(이상, 상품명, 아사히덴카고교사제), 아쿠아론 KH-10(상품명, 다이이치고교세이야쿠사제) 등을 들 수 있다.

상기 화학식 (4)로 나타내는 반복 단위의 구체예로는, 하기 화학식 (4-1)로 나타내는 반복 단위 등을 들 수 있다. 이러한 반복 단위를 제공하는 단량체는, 예를 들어 아쿠아론 HS-40(상품명, 다이이치고교세이야쿠사제)으로서 상업적으로 입수하는 것이 가능하다.

<화학식 (4-1)>

[상기 화학식 (4-1)에서, R¹은 상기 화학식 (4)에서의 R¹과 동의다]

포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체에서 유래하는 반복 단위로는, 포스포노옥시기를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 하기 화학식 (5)로 나타내는 반복 단위를 들 수 있다.

<화학식 (5)>

[화학식 (5)에서, R¹은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R⁸은 치환기를 갖고 있을 수도 있는 알칸디일기를 나타내고, r은 1 내지 20의 정수를 나타낸다]

상기 화학식 (5)에서, R¹은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.

R⁸로는 상술한 R²에서의 알칸디일기와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 그 중에서도, R⁸로는 치환기를 갖고 있을 수도 있는 탄소수 1 내지 6의 알칸디일기가 바람직하고, 치환기를 갖고 있을 수도 있는 에탄-1,2-디일기, 프로판-1,2-디일기가 특히 바람직하다. 치환기로는 할로겐 원자, 수산기가 바람직하다.

r은 1 내지 20의 정수를 나타내는데, 1 내지 10의 정수가 바람직하고, 1 내지 6의 정수가 보다 바람직하다.

또한, 상기 화학식 (5)로 나타내는 반복 단위의 구체예로는, 하기 화학식 (5-1) 내지 (5-5)로 나타내는 반복 단위 등을 들 수 있다.

[상기 화학식 (5-1) 내지 (5-5)에서, R¹은 상기 화학식 (5)에서의 R¹과 동의다]

술포기 또는 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 염에서의 양이온으로는, 알칼리 금속 양이온, 암모늄 양이온, 모노, 디, 트리 또는 테트라알킬암모늄 양이온, 피리디늄 양이온, 알킬 치환 피리디늄 양이온, 1-알킬피리디늄 양이온 등을 들 수 있다. 양이온을 구성하는 알킬 부분의 탄소수는 1 내지 20, 특히 1 내지 12가 바람직하다. 그 중에서도, 원하는 효과를 높이는 점에서 암모늄 양이온 또는 피리디늄 양이온이 바람직하다.

특정 중합체에서는, 반복 단위 (b1)과 함께 다른 반복 단위 (b2)를 갖는 것이 바람직하다. 다른 반복 단위 (b2)로는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예를 들어 하기의 에틸렌성 불포화 단량체에서 유래하는 반복 단위를 들 수 있다.

(메트)아크릴산, 말레산, 무수 말레산, 숙신산 모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트, p-비닐벤조산과 같은 카르복시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체;

N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드와 같은 N-자리 치환 말레이미드;

스티렌, α-메틸스티렌, p-히드록시스티렌, p-히드록시-α-메틸스티렌, p-비닐벤질글리시딜에테르, 아세나프틸렌과 같은 방향족 비닐 화합물;

메틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 알릴(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(중합도 2 내지 10)메틸에테르(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(중합도 2 내지 10)메틸에테르(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(중합도 2 내지 10)모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(중합도 2 내지 10)모노(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0^2,6]데칸-8-일(메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메트)아크릴레이트, 글리세롤모노(메트)아크릴레이트, 4-히드록시페닐(메트)아크릴레이트, 파라쿠밀페놀의 에틸렌옥사이드 변성 (메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메트)아크릴레이트, 3-[(메트)아크릴로일옥시메틸]옥세탄, 3-[(메트)아크릴로일옥시메틸]-3-에틸옥세탄과 같은 (메트)아크릴산에스테르;

시클로헥실비닐에테르, 이소보르닐비닐에테르, 트리시클로[5.2.1.0^2,6]데칸-8-일비닐에테르, 펜타시클로펜타데카닐비닐에테르, 3-(비닐옥시메틸)-3-에틸옥세탄과 같은 비닐에테르;

폴리스티렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리-n-부틸(메트)아크릴레이트, 폴리실록산과 같은 중합체 분자쇄의 말단에 모노(메트)아크릴로일기를 갖는 매크로 모노머(macromonomer) 등을 들 수 있다.

특정 중합체에 있어서 다른 반복 단위 (b2)는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

특정 중합체에 있어서 반복 단위 (b1)의 공중합 비율은 전체 반복 단위 중 바람직하게는 1 내지 30질량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 20질량%, 특히 바람직하게는 1 내지 15질량%이다. 반복 단위 (b1)의 공중합 비율이 지나치게 적으면 원하는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있으며, 한편 지나치게 많으면 알칼리 현상시의 패터닝 특성이 저하될 우려가 있다.

특정 중합체는 GPC(용출 용매:테트라히드로푸란)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)이 바람직하게는 1,000 내지 100,000, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 50,000이다. Mw가 지나치게 작으면 도포성이 저하될 우려가 있고, 한편 지나치게 크면 알칼리 현상시의 패터닝 특성이 저하될 우려가 있다.

또한, 특정 중합체의 중량 평균 분자량과, GPC(용출 용매:테트라히드로푸란)로 측정한 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)는 바람직하게는 1.0 내지 5.0, 보다 바람직하게는 1.0 내지 3.0이다.

특정 중합체는, 예를 들어 상기 반복 단위 (b1)을 제공하는 단량체 등을 라디칼 중합함으로써 제조할 수 있는데, 리빙 라디칼 중합법, 리빙 음이온 중합법, 리빙 양이온 중합법 등에 의해, 그의 Mw/Mn이나 미반응 단량체의 잔류량을 제어할 수도 있다. 또한, 3관능 이상의 다가 메르캅탄의 존재하에서 라디칼 중합함으로써 성형(星型)의 중합체로 할 수도 있다.

본 발명에서, 특정 중합체는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물에는, 특정 중합체와 함께 반복 단위 (b1)을 갖지 않는 중합체를 함유시킬 수 있으며, 이에 의해 기판에 대한 결착성, 알칼리 현상성, 보존 안정성을 높일 수 있다. 이러한 중합체로는, 카르복시기를 갖는 중합체가 바람직하다.

카르복시기를 갖는 중합체의 구체예로는, 일본 특허 공개 (평)5-19467호 공보, 일본 특허 공개 (평)6-230212호 공보, 일본 특허 공개 (평)7-140654호 공보, 일본 특허 공개 (평)7-207211호 공보, 일본 특허 공개 (평)8-259876호 공보, 일본 특허 공개 (평)09-325494호 공보, 일본 특허 공개 (평)10-31308호 공보, 일본 특허 공개 (평)10-300922호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-140144호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-174224호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-258415호 공보, 일본 특허 공개 제2000-56118호 공보, 일본 특허 공개 제2002-296778호 공보, 일본 특허 공개 제2004-101728호 공보, 일본 특허 공개 제2008-181095호 공보 등에 개시되어 있는 중합체를 들 수 있다.

본 발명에서, 반복 단위 (b1)을 갖지 않는 중합체는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

본 발명에서 특정 중합체의 함유량은, (A) 착색제 100 질량부에 대하여 통상 10 내지 1,000 질량부, 바람직하게는 20 내지 500 질량부다. 특정 중합체의 함유량이 지나치게 적으면 원하는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있고, 한편 지나치게 많으면 알칼리 현상시의 패터닝 특성이 저하될 우려가 있다.

또한, 반복 단위 (b1)을 갖지 않는 중합체를 사용하는 경우, 그 함유량은 (A) 착색제 100 질량부에 대하여 바람직하게는 10 내지 1,000 질량부, 특히 바람직하게는 20 내지 500 질량부다. 이러한 함유 비율로 반복 단위 (b1)을 갖지 않는 중합체를 함유시킴으로써, 기판에 대한 결착성, 알칼리 현상성, 보존 안정성이 우수한 착색 조성물을 얻을 수 있다.

- (C) 가교제 -

본 발명의 착색 조성물은 (C) 가교제를 함유한다. 본 발명에서 (C) 가교제란, 2개 이상의 중합 가능한 기를 갖는 화합물을 말한다. 중합 가능한 기로는, 예를 들어 에틸렌성 불포화기, 옥시라닐기, 옥세타닐기, N-알콕시메틸아미노기 등을 들 수 있다. 본 발명에서, (C) 가교제로는 2개 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물 및/또는 2개 이상의 N-알콕시메틸아미노기를 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 2개 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물의 구체예로는, 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜서 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 알킬렌옥사이드 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 다관능 이소시아네이트를 반응시켜서 얻어지는 다관능 우레탄(메트)아크릴레이트, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 산 무수물을 반응시켜서 얻어지는 카르복시기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

여기서, 상기 지방족 폴리히드록시 화합물로는, 예를 들어 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜과 같은 2가의 지방족 폴리히드록시 화합물, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨과 같은 3가 이상의 지방족 폴리히드록시 화합물을 들 수 있다. 상기 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트로는, 예를 들어 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 글리세롤디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 다관능 이소시아네이트로는, 예를 들어 톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 디페닐메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 산 무수물로는, 예를 들어, 무수 숙신산, 무수 말레산, 무수 글루타르산, 무수 이타콘산, 무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산과 같은 2염기산의 무수물, 무수 피로멜리트산, 비페닐테트라카르복실산 2무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2무수물과 같은 4염기산 2무수물을 들 수 있다.

또한, 상기 카프로락톤 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트로는, 예를 들어 일본 특허 공개 (평)11-44955호 공보의 단락 [0015] 내지 [0018]에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다. 상기 알킬렌옥사이드 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트로는, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 디(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드 변성 헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 상기 2개 이상의 N-알콕시메틸아미노기를 갖는 화합물로는, 예를 들어 멜라민 구조, 벤조구아나민 구조, 우레아 구조를 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 멜라민 구조, 벤조구아나민 구조란, 1 이상의 트리아진환 또는 페닐 치환 트리아진환을 기본 골격으로 갖는 화학 구조를 말하며, 멜라민, 벤조구아나민 또는 그들의 축합물도 포함하는 개념이다. 2개 이상의 N-알콕시메틸아미노기를 갖는 화합물의 구체예로는, N,N,N',N',N",N"-헥사(알콕시메틸)멜라민, N,N,N',N'-테트라(알콕시메틸)벤조구아나민, N,N,N',N'-테트라(알콕시메틸)글리콜우릴 등을 들 수 있다.

이들 가교제 중, 3가 이상의 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜서 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 다관능 우레탄(메트)아크릴레이트, 카르복시기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트, N,N,N',N',N",N"-헥사(알콕시메틸)멜라민, N,N,N',N'-테트라(알콕시메틸)벤조구아나민이 바람직하다. 3가 이상의 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜서 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트 중에서는, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트가, 카르복시기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트 중에서는, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트와 무수 숙신산을 반응시켜서 얻어지는 화합물, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트와 무수 숙신산을 반응시켜서 얻어지는 화합물이, 착색층의 강도가 높고, 착색층의 표면 평활성이 우수하고, 미노광부의 기판 상 및 차광층 상에 스컴(scum), 막 잔여물 등이 발생하기 어려운 점에서 특히 바람직하다.

본 발명에서, (C) 가교제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

본 발명에서의 (C) 가교제의 함유량은, (A) 착색제 100 질량부에 대하여 10 내지 1,000 질량부가 바람직하고, 특히 20 내지 500 질량부가 바람직하다. 이 경우, 가교제의 함유량이 지나치게 적으면 충분한 경화성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 가교제의 함유량이 지나치게 많으면 본 발명의 착색 조성물에 알칼리 현상성을 부여한 경우에 알칼리 현상성이 저하되고, 미노광부의 기판 상 또는 차광층 상에 스컴, 막 잔여물 등이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.

- (D) 광중합 개시제 -

본 발명의 착색 조성물에는, (D) 광중합 개시제를 함유시킬 수 있다. 이에 의해, 착색 조성물에 감방사선성을 부여할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 (D) 광중합 개시제는, 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등의 방사선의 노광에 의해, 상기 (C) 가교제의 중합을 개시할 수 있는 활성종을 발생하는 화합물이다.

이와 같은 광중합 개시제로는, 예를 들어 티오크산톤계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, O-아실옥심계 화합물, 오늄염계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, α-디케톤계 화합물, 다핵 퀴논계 화합물, 디아조계 화합물, 이미도술포네이트계 화합물, 오늄염계 화합물 등을 들 수 있다.

본 발명에서, 광중합 개시제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다. 광중합 개시제로는, 티오크산톤계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, O-아실옥심계 화합물의 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

본 발명에서의 바람직한 광중합 개시제 중 티오크산톤계 화합물의 구체예로는, 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등을 들 수 있다.

또한, 상기 아세토페논계 화합물의 구체예로는, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.

또한, 상기 비이미다졸계 화합물의 구체예로는, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 등을 들 수 있다.

또한, 광중합 개시제로서 비이미다졸계 화합물을 사용하는 경우, 수소 공여체를 병용하는 것이 감도를 개량할 수 있는 점에서 바람직하다. 여기서 말하는 "수소 공여체"란, 노광에 의해 비이미다졸계 화합물로부터 발생한 라디칼에 대하여 수소 원자를 공여할 수 있는 화합물을 의미한다. 수소 공여체로는, 예를 들어 2-메르캅토벤조티아졸, 2-메르캅토벤조옥사졸 등의 메르캅탄계 수소 공여체, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 아민계 수소 공여체를 들 수 있다. 본 발명에서, 수소 공여체는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있지만, 1종 이상의 메르캅탄계 수소 공여체와 1종 이상의 아민계 수소 공여체를 조합해서 사용하는 것이 감도를 더욱 개량할 수 있는 점에서 바람직하다.

또한, 상기 트리아진계 화합물의 구체예로는, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-메틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-[2-(푸란-2-일)에테닐]-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-에톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-n-부톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진 등의 할로메틸기를 갖는 트리아진계 화합물을 들 수 있다.

또한, O-아실옥심계 화합물의 구체예로는, 1,2-옥탄디온,1-[4-(페닐티오)페닐]-,2-(O-벤조일옥심), 에타논,1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-,1-(O-아세틸옥심), 에타논,1-[9-에틸-6-(2-메틸-4-테트라히드로푸라닐메톡시벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-,1-(O-아세틸옥심), 에타논,1-[9-에틸-6-{2-메틸-4-(2,2-디메틸-1,3-디옥솔라닐)메톡시벤조일}-9H-카르바졸-3-일]-,1-(O-아세틸옥심) 등을 들 수 있다. O-아실옥심계 화합물의 시판품으로는, NCI-831, NCI-930(이상, 가부시키가이샤 ADEKA사제) 등을 사용할 수도 있다.

본 발명에서, 아세토페논계 화합물 등의 비이미다졸계 화합물 이외의 광중합 개시제를 사용하는 경우에는, 증감제를 병용할 수도 있다. 이러한 증감제로는, 예를 들어 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4-디에틸아미노아세토페논, 4-디메틸아미노프로피오페논, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 7-디에틸 아미노-3-(4-디에틸아미노벤조일)쿠마린, 4-(디에틸아미노)칼콘 등을 들 수 있다.

본 발명에서, (D) 광중합 개시제의 함유량은 (C) 가교제 100 질량부에 대하여 0.01 내지 120 질량부가 바람직하고, 특히 1 내지 100 질량부가 바람직하다. 이 경우, 광중합 개시제의 함유량이 지나치게 적으면 노광에 의한 경화가 불충분해질 우려가 있으며, 한편 지나치게 많으면 형성된 착색층이 현상시에 기판으로부터 탈락되기 쉬워지는 경향이 있다.

- (E) 용매 -

본 발명의 착색 조성물은 상기 (A) 내지 (C) 성분, 및 임의적으로 가해지는 다른 성분을 함유하는 것인데, 통상 용매를 배합해서 액상 조성물로서 제조된다.

상기 용매로는, 착색 조성물을 구성하는 (A) 내지 (C) 성분이나 다른 성분을 분산 또는 용해시키고, 이들 성분과 반응하지 않고, 적당한 휘발성을 갖는 것인 한 적절하게 선택해서 사용할 수 있다.

이와 같은 용매로는, 예를 들어 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노-n-프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노-n-프로필에테르, 프로필렌글리콜모노-n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노-n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노-n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르류;

락트산메틸, 락트산에틸 등의 락트산알킬에스테르류;

메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로판올, 이소부탄올, t-부탄올, 옥탄올, 2-에틸헥산올, 시클로헥산올 등의 (시클로)알킬알코올류;

디아세톤알코올 등의 케토알코올류;

에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트 등의 (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류;

디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 테트라히드로푸란 등의 다른 에테르류;

메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논 등의 케톤류;

프로필렌글리콜디아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 1,6-헥산디올디아세테이트 등의 디아세테이트류;

3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트 등의 알콕시카르복실산에스테르류;

아세트산에틸, 아세트산 n-프로필, 아세트산 i-프로필, 아세트산 n-부틸, 아세트산 i-부틸, 포름산 n-아밀, 아세트산 i-아밀, 프로피온산 n-부틸, 부티르산에틸, 부티르산 n-프로필, 부티르산 i-프로필, 부티르산 n-부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산 n-프로필, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 2-옥소부탄산에틸 등의 다른 에스테르류;

톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류;

N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드 또는 락탐류 등을 들 수 있다.

이들 용매 중, 용해성, 안료 분산성, 도포성 등의 관점에서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 1,6-헥산디올디아세테이트, 락트산에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트, 아세트산 n-부틸, 아세트산 i-부틸, 포름산 n-아밀, 아세트산 i-아밀, 프로피온산 n-부틸, 부티르산에틸, 부티르산 i-프로필, 부티르산 n-부틸, 피루브산에틸 등이 바람직하다.

본 발명에서, 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

(E) 용매의 함유량은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 얻어지는 착색 조성물의 도포성, 안정성 등의 관점에서, 상기 착색 조성물의 용매를 제외한 각 성분의 합계 농도가 5 내지 50질량%가 되는 양이 바람직하고, 특히 10 내지 40질량%가 되는 양이 바람직하다.

- 첨가제 -

본 발명의 착색 조성물은, 필요에 따라서 다양한 첨가제를 함유할 수도 있다.

첨가제로는, 예를 들어 유리, 알루미나 등의 충전제; 폴리비닐알코올, 폴리(플루오로알킬아크릴레이트)류 등의 고분자 화합물; 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 등의 계면 활성제; 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 등의 밀착 촉진제; 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸페놀 등의 산화 방지제; 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 알콕시벤조페논류 등의 자외선 흡수제; 폴리아크릴산나트륨 등의 응집 방지제; 말론산, 아디프산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산, 메사콘산, 2-아미노에탄올, 3-아미노-1-프로판올, 5-아미노-1-펜탄올, 3-아미노-1,2-프로판디올, 2-아미노-1,3-프로판디올, 4-아미노-1,2-부탄디올 등의 잔사 개선제; 숙신산 모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], 프탈산 모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등의 현상성 개선제; 일본 특허 공개 제2008-242078호 공보 등에 개시되어 있는 반응성 관능기를 갖는 실록산 올리고머 등을 들 수 있다.

본 발명의 착색 조성물은 적절한 방법에 의해 제조할 수 있으며, 그 제조 방법으로는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2008-58642호 공보, 일본 특허 공개 제2010-132874호 공보 등에 개시되어 있는 방법을 들 수 있다. 또한, 염료와 함께 안료를 사용하는 경우, 일본 특허 공개 제2010-132874호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 염료 용액을 제조하고, 상기 염료 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 염료 용액을 별도 제조한 안료 분산액 등과 혼합하고, 얻어진 착색 조성물을 제2 필터에 통과시킴으로써 제조할 수도 있다. 또한, 염료와 상기 (B) 내지 (C) 성분, 및 필요에 따라서 상기 (D) 성분 및 첨가제 성분을 (E) 용매에 용해시키고, 얻어진 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 용액을 별도 제조한 안료 분산액과 혼합하고, 얻어진 착색 조성물을 제2 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법도 채용할 수 있다. 또한, 염료 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 염료 용액과, 상기 (B) 내지 (C) 성분, 및 필요에 따라서 상기 (D) 내지 (E) 성분 및 첨가제 성분을 혼합?용해시키고, 얻어진 용액을 제2 필터에 통과시키고, 제2 필터를 통과한 용액을 별도 제조한 안료 분산액과 혼합하고, 얻어진 착색 조성물을 제3 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법도 채용할 수 있다.

컬러 필터 및 그의 제조 방법

본 발명의 컬러 필터는, 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분을 함유하는 착색층을 구비하는 것인데, 본 발명의 착색 조성물을 사용해서 다음 방법에 의해 제조할 수 있다.

컬러 필터를 제조하는 방법으로는, 첫째로 다음 방법을 들 수 있다. 우선, 기판의 표면 상에, 필요에 따라서 화소를 형성하는 부분을 구획하도록 차광층(블랙 매트릭스)을 형성한다. 계속해서 이 기판 상에, 예를 들어 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 청색 착색제를 함유하는 본 발명의 청색 감방사선성 조성물의 액상 조성물을 도포한 뒤, 프리베이킹을 행하여 용매를 증발시켜 도막을 형성한다. 계속해서, 이 도막에 포토마스크를 통해 노광한 뒤, 알칼리 현상액을 사용해서 현상하여 도막의 미노광부를 용해 제거한다. 그 후, 포스트베이킹함으로써 청색의 화소 패턴이 소정의 배열로 배치된 화소 어레이를 형성한다.

계속해서, 녹색 또는 적색의 각 착색 감방사선성 조성물을 사용하여, 상기와 마찬가지로 해서 각 착색 감방사선성 조성물의 도포, 프리베이킹, 노광, 현상 및 포스트베이킹을 행하여, 녹색의 화소 어레이 및 적색의 화소 어레이를 동일 기판 상에 순차 형성한다. 이에 의해, 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 화소 어레이가 기판 상에 배치된 컬러 필터가 얻어진다. 단, 본 발명에서는 각 색의 화소를 형성하는 순서는 상기의 것에 한정되지 않는다.

또한, 블랙 매트릭스는 스퍼터나 증착에 의해 성막한 크롬 등의 금속 박막을, 포트리소그래피법을 이용해서 원하는 패턴으로 함으로써 형성할 수 있는데, 흑색 착색제를 함유하는 착색 감방사선성 조성물을 사용하여, 상기 화소 형성의 경우와 마찬가지로 해서 형성할 수도 있다. 본 발명의 착색 조성물은, 이러한 블랙 매트릭스의 형성에도 바람직하게 사용할 수 있다.

컬러 필터를 형성할 때에 사용되는 기판으로는, 예를 들어 유리, 규소, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 등을 들 수 있다.

또한, 이들 기판에는 필요에 따라 실란 커플링제 등에 의한 약품 처리, 플라즈마 처리, 이온 플레이팅, 스퍼터링, 기상 반응법, 진공 증착 등의 적절한 전처리를 실시해 둘 수도 있다.

착색 감방사선성 조성물을 기판에 도포할 때는, 스프레이법, 롤 코팅법, 회전 도포법(스핀 코팅법), 슬릿 다이 도포법, 바 도포법 등의 적당한 도포법을 채용할 수 있지만, 특히 스핀 코팅법, 슬릿 다이 도포법을 채용하는 것이 바람직하다.

프리베이킹은 통상 감압 건조와 가열 건조를 조합해서 행해진다. 감압 건조는 통상 50 내지 200Pa에 도달할 때까지 행한다. 또한, 가열 건조의 조건은 통상 70 내지 110℃에서 1 내지 10분 정도다.

도포 두께는 건조 후의 막 두께로서 통상 0.6 내지 8㎛, 바람직하게는 1.2 내지 5㎛이다.

화소 및/또는 블랙 매트릭스를 형성할 때에 사용되는 방사선의 광원으로는, 예를 들어 크세논 램프, 할로겐 램프, 텅스텐 램프, 고압 수은등, 초고압 수은등, 메탈 할라이드 램프, 중압 수은등, 저압 수은등 등의 램프 광원이나 아르곤 이온 레이저, YAG 레이저, XeCl 엑시머 레이저, 질소 레이저 등의 레이저 광원 등을 들 수 있는데, 파장이 190 내지 450nm의 범위에 있는 방사선이 바람직하다.

방사선의 노광량은, 일반적으로 10 내지 10,000J/m²가 바람직하다.

또한 상기 알칼리 현상액으로는, 예를 들어 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드, 콜린, 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로-[4.3.0]-5-노넨 등의 수용액이 바람직하다.

상기 알칼리 현상액에는, 예를 들어 메탄올, 에탄올 등의 수용성 유기 용제나 계면 활성제 등을 적당량 첨가할 수도 있다. 또한, 알칼리 현상 후에는 통상 수세한다.

현상 처리법으로는, 샤워 현상법, 스프레이 현상법, 딥(침지) 현상법, 퍼들(액고임) 현상법 등을 적용할 수 있다. 현상 조건은 상온에서 5 내지 300초가 바람직하다.

포스트베이킹의 조건은 통상 120 내지 280℃에서 10 내지 60분 정도이지만, 내열성 면에서 포스트베이킹의 온도는 바람직하게는 240℃ 이하, 특히 바람직하게는 230℃ 이하다.

이와 같이 하여 형성된 화소의 막 두께는 통상 0.5 내지 5㎛, 바람직하게는 1 내지 3㎛이다.

또한, 컬러 필터를 제조하는 제2 방법으로서, 일본 특허 공개 (평)7-318723호 공보, 일본 특허 공개 제2000-310706호 공보 등에 개시되어 있는 잉크젯 방식에 의해 각 색의 화소를 얻는 방법을 채용할 수 있다. 이 방법에서는, 우선 기판의 표면 상에 차광 기능도 겸한 격벽을 형성한다. 계속해서, 형성된 격벽 내에, 예를 들어 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 청색 착색제를 함유하는 본 발명의 착색 열경화성 조성물의 액상 조성물을, 잉크젯 장치에 의해 토출시킨 뒤, 프리베이킹을 행해서 용매를 증발시킨다. 계속해서, 이 도막을 필요에 따라서 노광한 뒤, 포스트베이킹함으로써 경화시켜 청색의 화소 패턴을 형성한다.

계속해서, 녹색 또는 적색의 각 착색 열경화성 조성물을 사용하여, 상기와 마찬가지로 해서 녹색의 화소 패턴 및 적색의 화소 패턴을 동일 기판 상에 순차 형성한다. 이에 의해, 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 화소 패턴이 기판 상에 배치된 컬러 필터가 얻어진다. 단, 본 발명에서는 각 색의 화소를 형성하는 순서는 상기의 것에 한정되지 않는다.

또한, 상기 격벽은 차광 기능뿐만 아니라, 구획 내에 토출된 각 색의 착색 열경화성 조성물이 혼색되지 않기 위한 기능도 해내고 있기 때문에, 상기한 제1 방법에서 사용되는 블랙 매트릭스에 비해 막 두께가 두껍다. 따라서, 격벽은 통상 흑색 감방사선성 조성물을 사용해서 형성된다.

컬러 필터를 형성할 때에 사용되는 기판이나 방사선의 광원, 프리베이킹이나 포스트베이킹의 방법이나 조건은 상기한 제1 방법과 마찬가지이다. 이와 같이 하여, 잉크젯 방식에 의해 형성된 화소의 막 두께는 격벽의 높이와 동일한 정도이다.

이와 같이 하여 얻어진 화소 패턴 상에, 필요에 따라서 보호막을 형성한 후, 투명 도전막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 투명 도전막을 형성한 후, 스페이서를 더 형성해서 컬러 필터로 할 수도 있다. 스페이서는 통상 감방사선성 조성물을 사용해서 형성되지만, 차광성을 갖는 스페이서(블랙 스페이서)로 할 수도 있다. 이 경우, 흑색의 착색제를 함유하는 착색 감방사선성 조성물이 사용되는데, 본 발명의 착색 조성물은 이러한 블랙 스페이서의 형성에도 바람직하게 사용할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 컬러 필터는 휘도 및 색순도가 매우 높기 때문에, 컬러 액정 표시 소자, 컬러 촬상관 소자, 컬러 센서, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등에 매우 유용하다.

표시 소자

본 발명의 표시 소자는 본 발명의 컬러 필터를 구비하는 것이다. 표시 소자로는, 컬러 액정 표시 소자, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등을 들 수 있다.

본 발명의 컬러 필터를 구비하는 컬러 액정 표시 소자는 적절한 구조를 취할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터를 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 구동용 기판과는 다른 기판 상에 형성하고, 구동용 기판과 컬러 필터를 형성한 기판이, 액정층을 사이에 두고 대향한 구조를 취할 수 있으며, 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 구동용 기판의 표면 상에 컬러 필터를 형성한 기판과 ITO(주석을 도핑한 산화인듐) 전극을 형성한 기판이 액정층을 사이에 두고 대향한 구조를 취할 수도 있다. 후자의 구조는 개구율을 한층 더 향상시킬 수 있어, 밝고 고정밀한 액정 표시 소자를 얻을 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명의 컬러 필터를 구비하는 컬러 액정 표시 소자는 냉음극 형광관(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp) 외에, 백색 LED를 광원으로 하는 백라이트 유닛을 구비할 수 있다. 백색 LED로는, 예를 들어 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED를 조합해서 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 적색 LED와 녹색 형광체를 조합해서 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 적색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체를 조합해서 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 YAG계 형광체의 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 주황색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체를 조합해서 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 자외선 LED와 적색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체와 청색 발광 형광체를 조합해서 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED 등을 들 수 있다.

본 발명의 컬러 필터를 구비하는 컬러 액정 표시 소자에는, TN(Twisted Nematic)형, STN(Super Twisted Nematic)형, IPS(In-Planes Switching)형, VA(Vertical Alignment)형, OCB(Optically Compensated Birefringence)형 등의 적절한 액정 모드를 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 필터를 구비하는 유기 EL 표시 소자는 적절한 구조를 채용하는 것이 가능하며, 예를 들어 일본 특허 공개 (평)11-307242호 공보에 개시되어 있는 구조를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 필터를 구비하는 전자 페이퍼는 적절한 구조를 채용하는 것이 가능하며, 예를 들어 일본 특허 공개 제2007-41169호 공보에 개시되어 있는 구조를 들 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것이 아니다.

<특정 중합체의 합성>

합성예 1

냉각관, 교반기를 구비한 플라스크에, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 7 질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 200 질량부를 투입하였다. 계속해서 메타크릴산메틸 90 질량부, 2-메타크릴로일옥시에틸애시드포스페이트 10 질량부를 투입하고, 질소 치환한 후, 천천히 교반을 시작했다. 용액의 온도를 70℃로 상승시키고, 이 온도를 4시간 유지함으로써, 특정 중합체 (B1)을 포함하는 중합체 용액(고형분 농도=32질량%)을 얻었다. 이 특정 중합체 (B1)은 Mw=4,800, Mw/Mn=2.1이었다.

합성예 2

냉각관, 교반기를 구비한 플라스크에, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 7 질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 200 질량부를 투입하였다. 계속해서 메타크릴산메틸 95 질량부, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 5 질량부를 투입하고, 질소 치환한 후, 천천히 교반을 시작했다. 용액의 온도를 70℃로 상승시키고, 이 온도를 4시간 유지함으로써, 특정 중합체 (B2)를 포함하는 중합체 용액(고형분 농도=33질량%)을 얻었다. 이 특정 중합체 (B2)는 Mw=3,200, Mw/Mn=2.0이었다.

<안료 분산액의 제조>

제조예 1

착색제로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6을 15 질량부, 분산제로서 BYK-LPN21116(빅케미(BYK)사제) 12.5 질량부(고형분 농도=40질량%), 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 72.5 질량부를 사용하고, 비즈 밀에 의해 처리해서 안료 분산액 (A-1)을 제조했다.

제조예 2

착색제로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6 대신에 C.I. 피그먼트 그린 58을 사용한 것 외에는, 제조예 1과 마찬가지로 하여 안료 분산액 (A-2)를 제조했다.

제조예 3

착색제로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6 대신에 C.I. 피그먼트 블루 1(트리아릴메탄계 염기성 레이크 안료)을 사용한 것 외에는, 제조예 1과 마찬가지로 하여 안료 분산액 (A-3)을 제조했다.

제조예 4

착색제로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6/하기 화학식으로 나타내는 트리아릴메탄계 레이크 안료(화학식에서, x=1 내지 2)=60/40(질량비)의 혼합물 15 질량부, 분산제로서 BYK-LPN21116(빅케미(BYK)사제) 10 질량부(불휘발 성분=40질량%), 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 75 질량부를 사용한 것 외에는, 제조예 1과 마찬가지로 하여 안료 분산액 (A-4)를 제조했다.

<염료 용액의 제조>

제조예 5

C.I. 베이직 블루 7(트리아릴메탄계 염기성 염료)을 5 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 95 질량부를 혼합하여, 염료 용액 A를 제조했다.

제조예 6

착색제로서 C.I. 베이직 블루 11(트리아릴메탄계 염기성 염료)을 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 B를 제조했다.

제조예 7

착색제로서 C.I. 베이직 바이올렛 16(메틴계 염기성 염료)을 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 C를 제조했다.

제조예 8

착색제로서 C.I. 베이직 블루 41(아조계 염기성 염료)을 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 D를 제조했다.

제조예 9

착색제로서 C.I. 베이직 블루 3(옥사진계 염기성 염료)을 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 E를 제조했다.

제조예 10

착색제로서 C.I. 베이직 블루 22(안트라퀴논계 염기성 염료)를 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 F를 제조했다.

제조예 11

착색제로서 C.I. 베이직 레드 1(크산텐계 염기성 염료)을 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 G를 제조했다.

제조예 12

착색제로서 C.I. 베이직 레드 13(메틴계 염기성 염료)을 10 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 H를 제조했다.

제조예 13

착색제로서 하기 화학식으로 나타내는 황색 염료를 10 질량부, 용매로서 시클로헥사논 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액 I를 제조했다.

<결합제 수지의 합성>

합성예 3

냉각관과 교반기를 구비한 플라스크에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 질량부를 투입하고 질소 치환했다. 80℃로 가열하고, 동 온도에서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 질량부, 메타크릴산 20 질량부, 스티렌 10 질량부, 벤질메타크릴레이트 5 질량부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 15 질량부, 2-에틸헥실메타크릴레이트 23 질량부, N-페닐말레이미드 12 질량부, 숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸) 15 질량부 및 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 6 질량부의 혼합 용액을 1시간에 걸쳐 적하하고, 이 온도를 유지해서 2시간 중합했다. 그 후, 반응 용액의 온도를 100℃로 승온시키고, 1시간 더 중합함으로써 결합제 수지 용액(고형분 농도=33질량%)을 얻었다. 얻어진 결합제 수지는 Mw=12,200, Mn=6,500이었다. 이 결합제 수지를 "결합제 수지 (b)"라고 한다.

<착색 조성물의 제조 및 평가>

실시예 1

안료 분산액 (A-1) 13.6 질량부, 염료 용액 A 27.2 질량부, 결합제 수지로서 결합제 수지 (b) 용액 16.1 질량부, 특정 중합체 (B1) 용액 5.5 질량부, 가교제로서 도아고세이 가부시키가이샤제 M-402(디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트의 혼합물) 9.2 질량부, 광중합 개시제로서 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(시바?스페셜티?케미컬사제, 상품명 IRGACURE369) 2.2 질량부, 불소계 계면 활성제로서 DIC 가부시키가이샤제 MEGAFAC F-554 0.2 질량부 및 용제로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 혼합하여, 고형분 농도 20질량%의 착색 조성물을 제조했다.

얻어진 착색 조성물을 유리 기판 상에 스핀 코터를 사용해서 도포한 후, 80℃의 핫 플레이트에서 10분간 프리베이킹을 행하여 막 두께 약 2.5㎛의 도막을 형성했다.

계속해서, 이 기판을 실온으로 냉각시킨 뒤, 고압 수은 램프를 사용하여, 포토마스크를 사이에 두지 않고 각 도막에 365nm, 405nm 및 436nm의 각 파장을 포함하는 방사선을 2,000J/m²의 노광량으로 노광했다. 이와 같이 하여, 기판 상에 청색의 평가용 경화막을 형성했다.

얻어진 기판을, 230℃의 클린 오븐 내에서 1시간 포스트베이킹했다. 포스트베이킹 전후의 기판에 대해서 색차(ΔEab＊)를 측정했다. 그리고, ΔEab＊가 3.0 미만인 경우를 ○, 3.0 이상 5.0 미만인 경우를 △, 5.0 이상인 경우를 ×로서 평가했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 2 내지 12 및 비교예 1 내지 10

실시예 1에서, 안료 분산액, 염료 용액 및 특정 중합체 용액의 종류 및 양, 및 결합제 수지 (b) 용액의 양을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 착색 조성물을 제조했다. 그리고, 얻어진 착색 조성물을 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 13 및 비교예 11

실시예 1에서, 안료 분산액, 염료 용액 및 특정 중합체 용액의 종류 및 양, 결합제 수지 (b) 용액의 양, 및 광중합 개시제의 종류 및 양을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 착색 조성물을 제조했다. 그리고, 얻어진 착색 조성물을 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에서, 각 성분은 하기와 같다.

D1: 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(시바?스페셜티?케미컬사제, 상품명 IRGACURE369)

D2: 가부시키가이샤 ADEKA, 상품명 NCI-930

Claims (5)

1. (A) 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제, (B) 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 그들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에서 유래하는 반복 단위를 갖는 중합체, 및 (C) 가교제를 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 (B) 중합체에서, 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 그들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에서 유래하는 반복 단위의 공중합 비율이 1 내지 30질량%인 착색 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (A) 착색제가 염기성 염료 및 염기성 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것인 착색 조성물.
4. (A) 염료 및 레이크 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제, 및 (B) 술포기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 포스포노옥시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 그들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에서 유래하는 반복 단위를 갖는 중합체를 함유하는 착색층을 구비하여 이루어지는 컬러 필터.
5. 제4항의 컬러 필터를 구비하는 표시 소자.