KR20130036153A - 착색 조성물, 컬러 필터 및 표시 소자 - Google Patents

착색 조성물, 컬러 필터 및 표시 소자 Download PDF

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KR20130036153A
KR20130036153A KR1020120108738A KR20120108738A KR20130036153A KR 20130036153 A KR20130036153 A KR 20130036153A KR 1020120108738 A KR1020120108738 A KR 1020120108738A KR 20120108738 A KR20120108738 A KR 20120108738A KR 20130036153 A KR20130036153 A KR 20130036153A
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에이지 요네다
사또시 에바따
히데유끼 요시자와
유까리 야마구찌
아쯔시 이또
야스노리 가와베
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제이에스알 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 착색제로서 염료 또는 레이크 안료를 이용한 경우, 양호한 내용제성을 갖는 착색층을 형성할 수 있는 착색 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 수단은 다음 성분 (A), (B), (C) 및 (D);
(A) 염료 및 레이크 안료로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제,
(B) 결합제 수지
(C) 2개 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물, 및
(D) 하기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제를 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물이다.
<화학식 1>
Figure pat00009

[화학식 (1)에 있어서, R1 및 R4는 서로 독립적으로 탄소 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기 또는 페닐기 등을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 20의 알칸디일기를 나타내고, R3은 탄소수 4 내지 20의 시클로알킬기, 페닐기 또는 나프틸기를 나타내고, R5는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 9-플루오레닐기, 2-푸릴기 또는 2-티에닐기 등을 나타냄]

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 것이며, 보다 상세하게는 투과형 또는 반사형의 컬러 액정 표시 소자, 고체 촬상 소자, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등에 이용되는 컬러 필터에 유용한 착색층의 형성에 이용되는 착색 조성물, 해당 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 구비하는 컬러 필터, 및 해당 컬러 필터를 구비하는 표시 소자에 관한 것이다.
착색 감방사선성 조성물을 이용한 컬러 필터의 제조에 있어서는, 기판 상에 안료 분산형의 착색 감방사선성 조성물을 도포하여 건조한 후, 건조 도막을 원하는 패턴 형상으로 방사선을 조사(이하, 「노광」이라 함)하고 현상함으로써, 각 색의 화소를 얻는 방법(특허문헌 1 내지 2)이 알려져 있다. 또한, 카본 블랙을 분산시킨 광중합성 조성물을 이용하여 블랙 매트릭스를 형성하는 방법(특허문헌 3)도 알려져 있다. 또한, 안료 분산형의 착색 수지 조성물을 이용하여 잉크젯 방식에 의해 각 색의 화소를 얻는 방법(특허문헌 4)도 알려져 있다.
최근에는, 액정 표시 소자의 고콘트라스트화나 고체 촬상 소자의 고정밀화가 강하게 요구되고 있고, 이들을 실현하기 위하여 착색제로서 염료나 레이크 안료의 적용이 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 5에서는 크산텐계 산성 염료의 사용이 제안되어 있고, 특허문헌 6에서는 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 제2010-254964호 공보 일본 특허 공개 제2011-6602호 공보
그러나, 염료나 레이크 안료를 함유하는 종래의 착색 조성물을 이용하면, 화소의 내용제성이 현저히 떨어진다는 문제가 있었다. 그 때문에, 내용제성이 양호한 컬러 필터를 형성할 수 있는 착색 조성물의 개발이 강하게 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 착색제로서 염료 또는 레이크 안료를 이용한 경우 양호한 내용제성을 갖는 착색층을 형성할 수 있는 착색 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 상기 착색 조성물로부터 형성된 착색층을 구비하는 컬러 필터, 및 해당 컬러 필터를 구비하는 표시 소자를 제공하는 것이다.
이러한 실정을 감안하여, 본 발명자들은 예의 연구를 행한 결과, 특정한 구조를 갖는 광중합 개시제를 이용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 다음 성분 (A), (B), (C) 및 (D);
(A) 염료 및 레이크 안료로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제,
(B) 결합제 수지,
(C) 2개 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물(이하, 「가교제」라고도 함), 및
(D) 하기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제
를 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물을 제공하는 것이다.
Figure pat00001
[화학식 (1)에 있어서,
R1 및 R4는 서로 독립적으로 탄소 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기 또는 페닐기(단, 상기 페닐기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환될 수 있음)를 나타내고,
R2는 탄소수 1 내지 20의 알칸디일기를 나타내고,
R3은 탄소수 4 내지 20의 시클로알킬기, 페닐기 또는 나프틸기를 나타내고,
R5는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 9-플루오레닐기, 2- 푸릴기 또는 2-티에닐기(단, 이들 기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환될 수 있음)를 나타냄]
또한, 본 발명은 상기 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 구비하는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터를 구비하는 표시 소자를 제공하는 것이다. 여기서, 「착색층」이란 컬러 필터에 이용되는 각 색 화소, 블랙 매트릭스, 블랙 스페이서 등을 의미한다.
본 발명의 착색 조성물을 이용하면, 내용제성이 우수한 착색층을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 착색 조성물은 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 상세히 설명한다.
착색 조성물
이하, 본 발명의 착색 조성물의 구성 성분에 대해서 설명한다.
-(A) 착색제-
본 발명의 착색 조성물은 착색제로서 염료 및 레이크 안료로부터 선택되는 적어도 1종을 함유한다.
상기 염료로서는, 산성 염료, 염기성 염료, 비이온성 염료 등을 들 수 있다. 여기서 본 발명에서, 산성 염료란 음이온부가 발색단이 되는 이온성 염료를 의미한다. 단, 분자내 염을 형성하고 있는 이온성 염료도 산성 염료에 포함되는 것으로 한다.
이러한 산성 염료로서는, 예를 들면
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.다이렉트 레드 28, C.I.다이렉트 레드 83, C.I.다이렉트 옐로우 12, C.I.다이렉트 오렌지 26, C.I.다이렉트 그린 59, C.I.리액티브 옐로우 2, C.I.리액티브 레드 17, C.I.리액티브 레드 120, C.I.리액티브 블랙 5, C.I.모르단트 레드 7, C.I.모르단트 옐로우 5, C.I.모르당트 블랙 7, C.I.다이렉트 그린 28 등의 아조계 산성 염료;
C.I.애시드 블루 9 등의 트리아릴메탄계 산성 염료;
C.I.애시드 블루 40, C.I.애시드 그린 25, C.I.리액티브 블루 19, C.I.리액티브 블루 49 등의 안트라퀴논계 산성 염료;
C.I.애시드 레드 52, C.I.애시드 레드 87, C.I.애시드 레드 92, C.I.애시드 레드 289, C.I.애시드 레드 388 등의 크산텐계 산성 염료;
C.I.애시드 옐로우 3 등의 퀴놀린계 산성 염료;
C.I.애시드 옐로우 1, C.I.애시드 오렌지 3 등의 니트로계 산성 염료를 들 수 있다.
또 본 발명에서, 염기성 염료란 양이온부가 발색단이 되는 이온성 염료를 말한다.
이러한 염기성 염료로서는, 예를 들면
C.I.베이직 블루 41, C.I.베이직 레드 18 등의 아조계 염기성 염료;
C.I.베이직 블루 7 등의 트리아릴메탄계 염기성 염료;
C.I.베이직 바이올렛 11 등의 크산텐계 염기성 염료;
C.I.베이직 블루 3, C.I.베이직 블루 9 등의 퀴논이민계 염기성 염료 외에, 일본 특허 공표 2007-503477호 공보, 국제 공개 제10/123071호 공보, 일본 특허 공개 제2011-116803호 공보, 일본 특허 공개 제2011-117995호 공보, 일본 특허 공개 제2011-133844호 공보, 일본 특허 공개 제2011-145540호 공보 등에 기재된 염기성 염료를 들 수 있다.
또한, 본 발명에서, 비이온성 염료란 상술한 산성 염료 및 염기성 염료 중 어디에도 해당하지 않은 염료이다.
이러한 비이온성 염료로서는, 예를 들면
C.I.디스퍼스 오렌지 5, C.I.디스퍼스 레드 58, C.I.디스퍼스 블루 165 등의 아조계 비이온성 염료;
C.I.패드 블루 4, C.I.디스퍼스 레드 60, C.I.디스퍼스 블루 56, C.I.디스퍼스 블루 60 등의 안트라퀴논계 비이온성 염료;
C.I.패드블루 5 등의 프탈로시아닌계 비이온성 염료;
C.I.솔벤트 옐로우 33, C.I.디스퍼스 옐로우 64 등의 퀴놀린계 비이온성 염료;
C.I.디스퍼스 옐로우 42 등의 니트로계 비이온성 염료;
C.I.솔벤트 옐로우 179, 디스퍼스 옐로우 201 등의 메틴계 비이온성 염료 외에, 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 비이온성 염료를 들 수 있다.
본 발명에서는, 이들 중에서, 산성 염료, 비이온성 염료가 내용제성 등의 측면에서 바람직하고, 특히 크산텐계 산성 염료, 트리아릴메탄계 산성 염료, 아조계 비이온성 염료, 메틴계 비이온성 염료가 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 착색제로서 레이크 안료도 함유할 수 있다. 여기서, 레이크 안료란 가용성인 염료를 침전제에 의해 불용성의 안료로 만든 것을 말한다. 레이크화하기 위한 침전제로서는, 예를 들면 염화바륨, 염화칼슘, 황산암모늄, 염화알루미늄, 아세트산 알루미늄, 아세트산 납, 탄닌산, 카탄올, 타몰, 이소폴리산, 헤테로폴리산 등을 들 수 있다. 이소폴리산으로서는, 예를 들면 이소폴리텅스텐산, 이소폴리바나듐산, 이소폴리몰리브덴산 등을 들 수 있으며, 또 헤테로폴리산으로서는, 예를 들면 포스포텅스텐산, 포스포몰리브덴산, 포스포텅스텐·몰리브덴산, 실리코텅스텐몰리브덴산, 실리코텅스텐산, 실리코몰리브덴산 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 이소폴리산, 헤테로폴리산을 침전제로 하여 레이크화된 레이크 안료가 바람직하고, 특히 헤테로폴리산을 침전제로 하여 레이크화된 레이크 안료가 바람직하다. 이소폴리산, 헤테로폴리산을 침전제로 하여 레이크화된 레이크 안료는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2011-186043호공보에 기재된 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에서, 레이크 안료로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 크산텐계 레이크 안료, 트리아릴메탄계 레이크 안료, 아조계 레이크 안료, 프탈로시아닌계 레이크 안료 등을 들 수 있다.
레이크 안료의 구체예로서는, 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, 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 그린1, C.I.피그먼트 그린 4 등의 트리아릴메탄계 레이크 안료;
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.
이들 레이크 안료 중, 크산텐계 레이크 안료, 트리아릴메탄계 레이크 안료가 내용제성 등의 측면에서 바람직하고, 특히 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 62, C.I.피그먼트 바이올렛 1, C.I.피그먼트 바이올렛 2, C.I.피그먼트 바이올렛 3, C.I.피그먼트 바이올렛 27, C.I.피그먼트 바이올렛 39 등의 트리아릴메탄계 레이크 안료가 바람직하다.
본 발명에서, 착색제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 착색 조성물은, (A) 착색제로서, 추가로 다른 착색제를 함유할 수 있다. 다른 착색제는 특별히 한정되는 것은 아니고, 용도에 따라서 색채나 재질을 적절하게 선택할 수 있다.
다른 착색제로서는, 레이크 안료 이외의 안료 및 천연 색소 중 어느 것도 사용할 수 있지만, 휘도 및 색 순도가 높은 화소를 얻는다는 의미에 있어서는 레이크 안료 이외의 유기 안료가 바람직하다.
상술한 레이크 안료 이외의 유기 안료의 바람직한 구체예로서는, 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 착색제로서 안료(레이크 안료를 제외함. 이하 동일.)를 사용하는 경우, 안료를 재결정법, 재침전법, 용제 세정법, 승화법, 진공 가열법 또는 이들의 조합에 의해 정제하여 사용할 수도 있다. 또한, 안료는, 필요에 따라, 그의 입자 표면을 수지로 개질하여 사용할 수도 있다. 안료의 입자 표면을 개질하는 수지로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2001-108817호 공보에 기재된 비히클 수지, 또는 시판되고 있는 각종 안료 분산용의 수지를 들 수 있다. 카본 블랙 표면의 수지 피복 방법으로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)9-71733호 공보, 일본 특허 공개 (평)9-95625호 공보, 일본 특허 공개 (평)9-124969호 공보 등에 기재된 방법을 채용할 수 있다. 또한, 유기 안료는, 이른바 솔트 밀링(salt milling)에 의해, 일차 입자를 미세화하여 사용할 수도 있다. 솔트 밀링의 방법으로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)08-179111호 공보에 개시되어 있는 방법을 채용할 수 있다.
본 발명에서, 다른 착색제로서 안료를 사용하는 경우, 공지된 분산제 및 분산 보조제를 추가로 함유시킬 수도 있다. 공지된 분산제로서는, 예를 들면 우레탄계 분산제, 폴리에틸렌이민계 분산제, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 분산제, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계 분산제, 폴리에틸렌글리콜디에스테르계 분산제, 소르비탄 지방산 에스테르계 분산제, 폴리에스테르계 분산제, 아크릴계 분산제 등을, 분산 보조제로서는 안료 유도체 등을 들 수 있다.
이러한 분산제는 상업적으로 입수할 수 있고, 예를 들면 아크릴계 분산제로서, Disperbyk-2000, Disperbyk-2001, BYK-LPN6919, BYK-LPN21116, BYK-LPN21324(이상, 빅케미(BYK)사 제조), 우레탄계 분산제로서, Disperbyk-161, Disperbyk-162, Disperbyk-165, Disperbyk-167, Disperbyk-170, Disperbyk-182, Disperbyk-2164(이상, 빅케미사 제조), 솔스퍼스 76500(루브리졸(주)사 제조), 폴리에틸렌이민계 분산제로서, 솔스퍼스 24000(루브리졸(주)사 제조), 폴리에스테르계 분산제로서, 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PB822, 아지스퍼 PB880, 아지스퍼 PB881(이상, 아지노모또 파인테크노가부시끼가이샤 제조) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 안료 유도체로서는, 구체적으로는 구리프탈로시아닌, 디케토피롤로피롤, 퀴노프탈론의 술폰산 유도체 등을 들 수 있다.
본 발명에서 다른 착색제는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
(A) 착색제의 함유 비율은 내용제성, 휘도가 높고 색 순도도 우수한 화소, 또는 차광성이 우수한 블랙 매트릭스를 형성하는 점에서, 통상 착색 조성물의 고형분 중에 5 내지 70 질량％, 바람직하게는 5 내지 60 질량％이다. 여기서 고형분이란 후술하는 용매 이외의 성분이다.
-(B) 결합제 수지-
본 발명에서의 (B) 결합제 수지란 특별히 한정되는 것은 아니지만, 카르복실기, 페놀성 수산기 등의 산성 관능기를 갖는 수지인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 카르복실기를 갖는 중합체(이하, 「카르복실기 함유 중합체」라 함)가 바람직하고, 예를 들면 1개 이상의 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(이하, 「불포화 단량체(b1)」라 함)와 다른 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 단량체(이하, 「불포화 단량체(b2)」라 함)와의 공중합체를 들 수 있다.
상기 불포화 단량체(b1)로서는, 예를 들면 (메트)아크릴산, 말레산, 무수 말레산, 숙신산모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트, p-비닐벤조산 등을 들 수 있다.
이들 불포화 단량체(b1)는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 불포화 단량체(b2)로서는, 예를 들면
N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드와 같은 N-위치 치환 말레이미드;
스티렌, α-메틸스티렌, p-히드록시스티렌, p-히드록시-α-메틸스티렌, p-비닐벤질글리시딜에테르, 아세나프틸렌와 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[5.2.1.02,6]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-에틸옥세탄와 같은(메트)아크릴산에스테르;
시클로헥실비닐에테르, 이소보르닐비닐에테르, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일비닐에테르, 펜타시클로펜타데카닐비닐에테르, 3-(비닐옥시메틸)-3-에틸옥세탄와 같은 비닐에테르;
폴리스티렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리-n-부틸(메트)아크릴레이트, 폴리실록산와 같은 중합체 분자쇄의 말단에 모노(메트)아크릴로일기를 갖는 거대 단량체 등을 들 수 있다.
이들 불포화 단량체(b2)는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
불포화 단량체(b1)과 불포화 단량체(b2)의 공중합체에 있어서, 이 공중합체 중의 불포화 단량체(b1)의 공중합 비율은, 바람직하게는 5 내지 50 질량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 40 질량％이다. 이러한 범위에서 불포화 단량체(b1)를 공중합시킴으로써, 알칼리 현상성 및 보존 안정성이 우수한 착색 조성물을 얻을 수 있다.
불포화 단량체(b1)과 불포화 단량체(b2)의 공중합체의 구체예로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)7-140654호 공보, 일본 특허 공개 (평)8-259876호 공보, 일본 특허 공개 (평)10-31308호 공보, 일본 특허 공개 (평)10-300922호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-174224호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-258415호 공보, 일본 특허 공개 제2000-56118호 공보, 일본 특허 공개 제2004-101728호 공보 등에 개시되어 있는 공중합체를 들 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)5-19467호 공보, 일본 특허 공개 (평)6-230212호 공보, 일본 특허 공개 (평)7-207211호 공보, 일본 특허 공개 (평)09-325494호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-140144호 공보, 일본 특허 공개 제2008-181095호 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이, 측쇄에 (메트)아크릴로일기 등의 중합성 불포화 결합을 갖는 카르복실기 함유 중합체를, 결합제 수지로서 사용할 수도 있다.
본 발명에서의 결합제 수지는 겔 투과 크로마토그래피(이하, GPC라고 함)(용출 용매: 테트라히드로푸란)로 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량(Mw)이 통상 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 3,000 내지 50,000이다. Mw가 너무 작으면 얻어지는 피막의 잔막률 등이 저하되거나, 패턴 형상, 내열성 등이 손상되거나, 전기 특성이 악화될 우려가 있고, 한편 너무 크면 해상도가 저하되거나, 패턴 형상이 손상되거나, 슬릿 노즐 방식에 의한 도포시에 건조 이물질이 발생하기 쉬워질 우려가 있다.
또한, 본 발명에서의 결합제 수지의 중량 평균 분자량(Mw)과, 수평균 분자량(Mn)과의 비(Mw/Mn)는 바람직하게는 1.0 내지 5.0, 보다 바람직하게는 1.0 내지 3.0이다. 또한, 여기서 말하는 Mw 및 Mn은 GPC(용출 용매: 테트라히드로푸란)로 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량을 말한다.
본 발명에서의 결합제 수지는 공지된 방법에 의해 제조할 수 있는데, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-222717호 공보, 일본 특허 공개 제2006-259680호 공보, 국제 공개 제07/029871호 공보 등에 개시되어 있는 방법에 의해, 그의 구조나 Mw, Mw/Mn을 제어할 수도 있다.
본 발명에서, (B) 결합제 수지의 함유량은 (A) 착색제 100 질량부에 대하여 통상 10 내지 1,000 질량부, 바람직하게는 20 내지 500 질량부이다. 결합제 수지의 함유량이 너무 적으면, 예를 들면 알칼리 현상성이 저하되거나, 얻어지는 착색 조성물의 보존 안정성이 저하될 우려가 있고, 한편 너무 많으면 상대적으로 착색제 농도가 저하되기 때문에 박막으로서 목적으로 하는 색 농도를 달성하기가 곤란해질 우려가 있다. 또한, (B) 결합제 수지의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 내용제성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, (B) 결합제 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
-(C) 가교제-
본 발명에서 (C) 가교제란 2개 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물이고, 2개 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이 바람직하다.
(C) 가교제로서는, 예를 들면 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 알킬렌옥사이드 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 다관능 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 다관능 우레탄(메트)아크릴레이트, 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
여기서, 상기 지방족 폴리히드록시 화합물로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜와 같은 2가의 지방족 폴리히드록시 화합물; 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨과 같은 3가 이상의 지방족 폴리히드록시 화합물을 들 수 있다.
상기 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트로서는, 예를 들면 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 글리세롤디메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 이소시아네이트로서는, 예를 들면 톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 디페닐메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
산 무수물로서는, 예를 들면 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)아크릴레이트로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)11-44955호 공보의 단락 [0015] 내지 [0018]에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다.
상기 알킬렌옥사이드 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트로서는, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 및 비스페놀 A의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 디(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산의 에틸렌옥사이드 및 이소시아누르산의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판의 에틸렌옥사이드 및 트리메틸올프로판의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및 펜타에리트리톨의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및 펜타에리트리톨의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및 디펜타에리트리톨의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨의 에틸렌옥사이드 및 디펜타에리트리톨의 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 가교제 중, 3가 이상의 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 다관능 우레탄(메트)아크릴레이트, 카르복실기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트가 바람직하다. 3가 이상의 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트 중에서는, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트가, 카르복실기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트 중에서는, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트와 무수 숙신산을 반응시켜 얻어지는 화합물, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트와 무수 숙신산을 반응시켜 얻어지는 화합물이, 착색층의 강도가 높고 착색층의 내용제성이나 표면 평활성이 우수하며, 미노광부의 기판 상 및 차광층 상에 바탕 오염, 막 잔여물 등을 발생시키기 어렵다는 점에서 특히 바람직하다.
본 발명에서, 가교제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 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 너무 적으면, 충분한 경화성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 가교제의 함유량이 너무 많으면, 본 발명의 착색 조성물에 알칼리 현상성을 부여했을 경우, 알칼리 현상성이 저하되고, 미노광부의 기판 상 또는 차광층 상에 바탕 오염, 막 잔여물 등이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, (C) 가교제의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 내용제성을 향상시킬 수 있다.
-(D) 광중합 개시제-
본 발명에서의 광중합 개시제는, 상기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제를 포함하고, 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등의 방사선의 노광에 의해, (C) 가교제의 중합을 개시할 수 있는 활성종을 발생시키는 화합물이다.
화학식 (1)에 있어서, R1 및 R4에 있어서의 탄소수 1 내지 12의 알킬기는 직쇄상 및 분지상 중 어느 형태이어도 된다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소데실기, 도데실기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 1 내지 8의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 보다 바람직하다.
또한, R1 및 R4에 있어서의 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들면 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 축합 다환 탄화수소기, 가교환 탄화수소기, 스피로 탄화수소기, 환상 테르펜 탄화수소기 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 후술하는 시클로알킬기 외에, 데카히드로-2-나프틸기, 보르닐기, 노르보르닐기, 아다만틸기, 디시클로펜테닐기, 트리시클로펜테닐기, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일기, 펜타시클로펜타데카닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 4 내지 12의 지환식 탄화수소기가 바람직하고, 탄소수 4 내지 8의 지환식 탄화수소기가 보다 바람직하다.
또한, R1 및 R4가 페닐기인 경우, 페닐기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환될 수 있다. 구체적으로는, 탄소수 1 내지 12의 알킬기로서는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있고, 그 중에서도, 탄소수 1 내지 8의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 보다 바람직하다. 또한, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기가 보다 바람직하다.
상기 R2로 표시되는 탄소수 1 내지 20의 알칸디일기로서는, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 에탄-1,1-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, 옥탄-1, 8-디일기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 1 내지 8의 알칸디일기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 6의 알칸디일알킬기가 보다 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알칸디일기가 보다 바람직하다.
상기 R3으로 표시되는 탄소수 4 내지 20의 시클로알킬기로서는, 예를 들면 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 시클로데실기, 시클로도데실기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 4 내지 12의 시클로알킬기가 바람직하고, 탄소수 4 내지 8의 시클로알킬기가 보다 바람직하다.
상기 R5는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 9-플루오레닐기, 2-푸릴기 또는 2-티에닐기인데, 이들 기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환될 수 있다. 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 내지 8의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 보다 바람직하다. 또한, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기가 보다 바람직하다.
화학식 (1)에 있어서, R1 및 R4로서는, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 페닐기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 12의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기가 바람직하다. R2로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기가 바람직하다. 또한, R3으로서는 탄소수 4 내지 20의 시클로알킬기가 바람직하고, 특히 시클로펜틸기, 시클로헥실기가 바람직하다. 또한, R5로서는, 톨릴기, 나프틸기가 바람직하다.
본 발명에서, 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제의 바람직한 것으로서는, 예를 들면 하기 화학식 (D-1) 내지 (D-8)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00002

Figure pat00003
본 발명에서는, 상기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제 이외의 광중합 개시제(이하, 「다른 광중합 개시제」라 함)를 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 다른 광중합 개시제로서는, 예를 들면 티오크산톤계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 이외의 O-아실옥심계 화합물, 오늄염계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, α-디케톤계 화합물, 다핵 퀴논계 화합물, 디아조계 화합물, 이미드술포네이트계 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 다른 광중합 개시제로서는, 티오크산톤계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물 및 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 이외의 O-아실옥심계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
본 발명에서의 바람직한 다른 광중합 개시제 중, 티오크산톤계 화합물의 구체예로서는, 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 구체예로서는, 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 구체예로서는, 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, 다른 광중합 개시제로서 비이미다졸계 화합물을 이용하는 경우, 수소 공여체를 병용하는 것이 감도를 개량할 수 있다는 점에서 바람직하다. 여기서 말하는 「수소 공여체」란 노광에 의해 비이미다졸계 화합물로부터 발생된 라디칼에 대하여 수소 원자를 공여할 수 있는 화합물을 의미한다. 수소 공여체로서는, 예를 들면 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조옥사졸 등의 머캅탄계 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 혼합하여 사용할 수 있지만, 1종 이상의 머캅탄계 수소 공여체와 1종 이상의 아민계 수소 공여체를 조합하여 사용하는 것이 감도를 더욱 개량할 수 있는 점에서 바람직하다.
또한, 상기 트리아진계 화합물의 구체예로서는, 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, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 이외의 O-아실옥심계 화합물의 구체예로서는, 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 시판품으로서는, NCI-831, NCI-930(이상, 가부시끼가이샤 아데카(ADEKA)사 제조) 등을 사용할 수도 있다.
본 발명에서, 아세토페논계 화합물 등의 비이미다졸계 화합물 이외의 광중합 개시제를 이용하는 경우에는, 증감제를 병용할 수도 있다. 이러한 증감제로서는, 예를 들면 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4-디에틸아미노아세토페논, 4-디메틸아미노프로피오페논, 4-디메틸아미노벤조산 에틸, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 7-디에틸아미노-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 너무 적으면 노광에 의한 경화가 불충분해질 우려가 있고, 한편 너무 많으면 형성된 착색층이 현상시에 기판으로부터 탈락되기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, (D) 광중합 개시제의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 내용제성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제를 다른 광중합 개시제와 병용하는 경우, 상기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제의 함유량은 전체 광중합 개시제 중 바람직하게는 0.1 내지 50 질량％, 특히 바람직하게는, 1 내지 50 질량％이다. 이에 따라, 내용제성을 향상시킬 수 있다.
-용매-
본 발명의 착색 조성물은 상기 (A) 내지 (D) 성분, 및 임의적으로 첨가되는 다른 성분을 함유하는 것인데, 통상 용매를 배합하여 액상 조성물로서 제조된다. 상기 용매로서는, 착색 조성물을 구성하는 (A) 내지 (D) 성분이나 다른 성분을 분산 또는 용해시키며, 이들 성분과 반응하지 않고 적합한 휘발성을 갖는 것이면 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
이러한 용매 중, 예를 들면
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;
락트산 메틸, 락트산 에틸 등의 락트산 알킬에스테르류;
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-메톡시프로피온산 메틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 에톡시아세트산 에틸, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트 등의 알콕시카르복실산에스테르류;
아세트산 에틸, 아세트산 n-프로필, 아세트산 i-프로필, 아세트산 n-부틸, 아세트산 i-부틸, 포름산 n-아밀, 아세트산 i-아밀, 프로피온산 n-부틸, 부티르산 에틸, 부티르산 n-프로필, 부티르산 i-프로필, 부티르산 n-부틸, 피루브산 메틸, 피루브산 에틸, 피루브산 n-프로필, 아세토아세트산 메틸, 아세토아세트산 에틸, 2-옥소부탄산 에틸 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 등 측면에서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 1,6-헥산디올디아세테이트, 락트산 에틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트, 아세트산 n-부틸, 아세트산 i-부틸, 포름산 n-아밀, 아세트산 i-아밀, 프로피온산 n-부틸, 부티르산 에틸, 부티르산 i-프로필, 부티르산 n-부틸, 피루브산 에틸 등이 바람직하다.
본 발명에서, 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
용매의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 착색 조성물의 용매를 제외한 각 성분의 합계 농도가 5 내지 50 질량％이 되는 양이 바람직하고, 10 내지 40 질량％이 되는 양이 보다 바람직하다. 이러한 양태로 함으로써, 분산성, 안정성이 양호한 착색제 분산액, 및 도포성, 안정성이 양호한 착색 조성물을 얻을 수 있다.
- 첨가제-
본 발명의 착색 조성물은, 필요에 따라서 다양한 첨가제를 함유할 수도 있다.
첨가제로서는, 예를 들면 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-머캅토프로필트리메톡시실란 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], 프탈산모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등의 현상성 개선제 등을 들 수 있다.
본 발명의 착색 조성물은 적절한 방법에 의해 제조할 수 있고, 그의 제조 방법으로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2008-58642호 공보, 일본 특허 공개 제2010-132874호 공보 등에 개시되어 있는 방법을 들 수 있다. 착색제로서 염료와 안료 양쪽을 사용하는 경우, 일본 특허 공개 제2010-132874호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 염료 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 염료 용액을, 별도로 제조한 안료 분산액 등과 혼합하여 얻어진 착색 조성물을 제2 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 염료와, 상기 (B) 내지 (D) 성분, 및 필요에 따라서 사용하는 다른 첨가제 성분을 용매에 용해시키고, 얻어진 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 용액을, 별도로 제조한 안료 분산액과 혼합하여 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 (D) 성분, 및 필요에 따라서 사용하는 다른 첨가제 성분을 혼합·용해시켜 얻어진 용액을 제2 필터에 통과시키고, 다시 제2 필터를 통과한 용액을, 별도로 제조한 안료 분산액과 혼합하여 얻어진 착색 조성물을 제3 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법도 채용할 수 있다.
컬러 필터 및 그의 제조 방법
본 발명의 컬러 필터는 본 발명의 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 구비하는 것이다.
컬러 필터를 제조하는 방법으로서는, 첫째로 다음 방법을 들 수 있다. 우선, 기판의 표면 상에, 필요에 따라, 화소를 형성하는 부분을 구획하도록 차광층(블랙 매트릭스)을 형성한다. 이어서, 이 기판 상에, 예를 들면 염료 및 레이크 안료로부터 선택되는 적어도 1종의 적색 착색제가 분산된 본 발명의 착색 감방사선성 조성물의 액상 조성물을 도포한 후, 프리 베이킹을 행하여 용매를 증발시켜, 도막을 형성한다. 이어서, 이 도막에 포토마스크를 통해 노광시킨 후, 알칼리 현상액을 이용하여 현상하여, 도막의 미노광부를 용해 제거한다. 그 후, 포스트 베이킹함으로써, 적색의 화소 패턴이 소정의 배열로 배치된 화소 어레이를 형성한다.
이어서, 녹색 또는 청색의 각 착색 감방사선성 조성물을 이용하고, 상기와 같이 하여, 각 착색 감방사선성 조성물의 도포, 프리 베이킹, 노광, 현상 및 포스트 베이킹을 행하여, 녹색의 화소 어레이 및 청색의 화소 어레이를 동일 기판 상에 순차 형성한다. 이에 따라, 적색, 녹색 및 청색의 3원색의 화소 어레이가 기판 상에 배치된 컬러 필터가 얻어진다. 단, 본 발명에서는, 적색, 녹색 및 청색의 화소 중 적어도 하나가 본 발명의 착색 조성물에 의해 형성되어 있으면 된다. 또한, 각 색의 화소를 형성하는 순서는 상기한 것으로 한정되지 않는다.
또한, 블랙 매트릭스는 스퍼터나 증착에 의해 성막한 크롬 등의 금속 박막을 포토리소그래피법을 이용하여 원하는 패턴으로 함으로써 형성할 수 있는데, 흑색의 안료가 분산된 착색 감방사선성 조성물을 이용하여, 상기 화소 형성의 경우와 같이 하여 형성할 수도 있다.
컬러 필터를 형성할 때에 사용되는 기판으로서는, 예를 들면 유리, 실리콘, 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 실시하여 둘 수도 있다.
착색 감방사선성 조성물을 기판에 도포할 때는, 스프레이법, 롤 코팅법, 회전 도포법(스핀 코팅법), 슬릿다이 도포법, 바 도포법 등의 적절한 도포법을 채용할 수 있는데, 특히 스핀 코팅법, 슬릿다이 도포법을 채용하는 것이 바람직하다.
프리 베이킹은 통상 감압 건조와 가열 건조를 조합하여 행해진다. 감압 건조는 통상 50 내지 200 Pa에 도달할 때까지 행한다. 또한, 가열 건조의 조건은 통상 70 내지 110℃에서 1 내지 10분 정도이다.
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 광원으로서는, 예를 들면 크세논 램프, 할로겐 램프, 텅스텐 램프, 고압 수은등, 초고압 수은등, 메탈할라이드 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 450 nm의 범위에 있는 방사선이 바람직하다.
방사선의 노광량은, 일반적으로는 10 내지 10,000 J/m2가 바람직하다.
또한, 상기 알칼리 현상액으로서는, 예를 들면 탄산트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸암모늄히드록시드, 콜린, 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로-[4.3.0]-5-노넨 등의 수용액이 바람직하다.
상기 알칼리 현상액에는, 예를 들면 메탄올, 에탄올 등의 수용성 유기 용제나 계면 활성제 등을 적량 첨가할 수도 있다. 또한, 알칼리 현상 후에는 통상 수세한다.
현상 처리법으로서는, 샤워 현상법, 스프레이 현상법, 딥(침지) 현상법, 퍼들(액고임) 현상법 등을 적용할 수 있다. 현상 조건은 상온에서 5 내지 300초가 바람직하다.
포스트 베이킹의 조건은 통상 180 내지 280℃에서 10 내지 60분 정도이다.
이와 같이 하여 형성된 화소의 막 두께는 통상 0.5 내지 5㎛, 바람직하게는 1.0 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 방법에 있어서는, 우선, 기판의 표면 상에, 차광 기능도 겸비한 격벽을 형성한다. 이어서, 형성된 격벽 내에, 예를 들면 염료 및 레이크 안료로부터 선택되는 적어도 1종의 적색 착색제가 분산된 본 발명의 착색열 경화성 조성물의 액상 조성물을 잉크젯 장치에 의해 토출시킨 후, 프리 베이킹을 행하여 용매를 증발시킨다. 이어서, 이 도막을 필요에 따라서 노광한 후, 포스트 베이킹함으로써 경화시켜, 적색의 화소 패턴을 형성한다.
이어서, 녹색 또는 청색의 각 착색 열경화성 조성물을 이용하여, 상기와 같이 하여, 녹색의 화소 패턴 및 청색의 화소 패턴을 동일 기판 상에 순차 형성한다. 이에 따라, 적색, 녹색 및 청색의 3원색의 화소 패턴이 기판 상에 배치된 컬러 필터가 얻어진다. 단, 본 발명에서는, 적색, 녹색 및 청색의 화소 중 적어도 하나가 본 발명의 착색 조성물에 의해 형성되어 있으면 좋다. 또한, 각 색의 화소를 형성하는 순서는 상기한 것으로 한정되지 않다.
또한, 상기 격벽은 차광 기능뿐만아니라, 구획 내로 토출된 각 색의 착색 조성물이 혼색되지 않기 위한 기능도 하고 있기 때문에, 상기한 제1 방법에서 사용되는 블랙 매트릭스에 비하여 막 두께가 두껍다. 따라서, 격벽은 통상 흑색 감방사선성 조성물을 이용하여 형성된다.
컬러 필터를 형성할 때에 사용되는 기판이나 방사선의 광원, 및 프리 베이킹이나 포스트 베이킹의 방법이나 조건은 상기한 제1 방법과 동일하다. 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, 다시 스페이서를 형성하여 컬러 필터로 할 수도 있다. 스페이서는 통상 감방사선성 조성물을 이용하여 형성되지만, 차광성을 갖는 스페이서(블랙 스페이서)로 할 수도 있다. 이 경우, 흑색의 착색제가 분산된 착색 감방사선성 조성물이 이용되는데, 본 발명의 착색 조성물은 이러한 블랙 스페이서의 형성에도 바람직하게 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 컬러 필터는 휘도 및 색 순도가 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 소자로서는, 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 들면, 컬러 필터를 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 구동용 기판과는 다른 기판 상에 형성하여, 구동용 기판과 컬러 필터를 형성한 기판이 액정층을 통해 대향한 구조를 취할 수 있고, 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 구동용 기판의 표면 상에 컬러 필터를 형성한 기판과, ITO(주석을 도핑한 산화 인듐) 전극을 형성한 기판이 액정층을 통해 대향한 구조를 취할 수도 있다. 후자의 구조는 개구율을 현저히 향상시킬 수 있어, 밝고 고정밀도의 액정 표시 소자가 얻어진다는 이점을 갖는다.
본 발명의 컬러 필터를 구비하는 컬러 액정 표시 소자는 냉음극 형광관(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 외에, 백색 LED를 광원으로 하는 백 라이트 유닛을 구비할 수 있다. 백색 LED로서는, 예를 들면 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED 을 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 적색 LED와 녹색 형광체를 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 적색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체를 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 YAG계 형광체의 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED와 오렌지색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체를 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 자외선 LED와 적색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체와 청색 발광 형광체를 조합하여 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 취할 수 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)11-307242호 공보에 개시되어 있는 구조를 취할 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 필터를 구비하는 전자 페이퍼는 적절한 구조를 취할 수 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 제2007-41169호 공보에 개시되어 있는 구조를 취할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<결합제 수지의 합성>
합성예 1
냉각관과 교반기를 구비한 플라스크에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 질량부를 투입하고 질소 치환하였다. 80℃로 가열하고, 동일 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, 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸) 15 질량부 및 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 6 질량부의 혼합 용액을 1시간에 걸쳐서 적하하고, 이 온도를 유지하여 2시간 중합시켰다. 그 후, 반응 용액의 온도를 100℃로 승온시키고, 다시 1시간 중합시킴으로써, 결합제 수지 용액(고형분 농도 33 질량％)을 얻었다. 얻어진 결합제 수지는 Mw가 12,200, Mn이 6,500이었다. 이 결합제 수지를 「결합제 수지 (B1)」이라고 한다.
<염료 용액의 제조>
제조예 1
염료로서 베이직 블루 7을 10 질량부, 용매로서 락트산 에틸 90 질량부를 혼합하여, 염료 용액(A-1)을 제조하였다.
제조예 2
제조예 1에 있어서, 베이직 블루 7 대신에 애시드 블루 9를 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일하게 하여 염료 용액(A-2)을 제조하였다.
제조예 3
제조예 1에 있어서, 베이직 블루 7 대신에 베이직 바이올렛 11을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일하게 하여 염료 용액(A-3)을 제조하였다.
제조예 4
제조예 1에 있어서, 베이직 블루 7 대신에 애시드 레드 52를 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일하게 하여 염료 용액(A-4)을 제조하였다.
제조예 5
제조예 1에 있어서, 베이직 블루 7 대신에 솔벤트 옐로우 179를 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일하게 하여 염료 용액(A-5)을 제조하였다.
제조예 6
제조예 1에 있어서, 베이직 블루 7 대신에 하기 화학식 (A1)으로 표시되는 화합물을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일하게 하여 염료 용액(A-6)을 제조하였다.
Figure pat00004
<레이크 안료 분산액의 제조>
제조예 7
레이크 안료로서 C.I.피그먼트 블루 1을 10 질량부, 결합제 수지 (B1) 용액 18 질량부(고형분 농도 33 질량％), 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 64 질량부와 프로필렌글리콜모노메틸에테르 8 질량부를 이용하고, 비드밀에 의해 처리하여, 레이크 안료 분산액(A-7)을 제조하였다.
제조예 8
레이크 안료로서 하기 화학식 (A2)로 표시되는 트리아릴메탄계 레이크 안료(화학식 중, x=1 내지 2) 10 질량부, 우레탄계 분산제로서 Disperbyk-2164(불휘발 성분=60％, 아민가 14 mgKOH/g, 빅케미사 제조) 5.9 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트/프로필렌글리콜모노에틸에테르=90/10(질량비) 혼합 용매를 고형분 농도가 16％가 되도록 혼합하고, 비드밀에 의해 12시간 혼합·분산시켜 레이크 안료 분산액(A-8)을 제조하였다.
Figure pat00005
제조예 9
착색제로서 C.I.피그먼트 레드 254/C.I.피그먼트 레드 177/C.I.피그먼트 레드 81:2(실리코몰리브덴산으로 레이크화된 크산텐계 레이크 안료)=10/70/20(질량비) 혼합물을 10 질량부, 분산제로서 BYK-LPN21116(빅케미사 제조)를 11 질량부(고형분 농도=40 질량％), 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트/프로필렌글리콜모노에틸에테르=90/10(질량비) 혼합 용매를 고형분 농도가 16 질량％가 되도록 이용하고, 비드밀에 의해 처리하여, 레이크 안료 분산액(A-9)을 제조하였다.
<착색 조성물의 제조 및 평가>
실시예 1
염료 용액(A-1)을 27.2 질량부, 결합제 수지로서 결합제 수지 (B1) 용액 21.6 질량부, 가교제로서 도아 고세이가부시끼가이샤 제조 M-402(디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트의 혼합물) 9.2 질량부, 광중합 개시제로서 하기 화학식 (D-1)로 표시되는 화합물 0.5 질량부, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸(d-1) 1.7 질량부, 2-머캅토벤조티아졸(d-2) 0.4 질량부, 불소계 계면 활성제로서 메가팩 F-554(DIC 가부시끼가이샤 제조)를 0.2 질량부, 및 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르를 혼합하여, 고형분 농도 20 질량％의 착색 조성물을 제조하였다.
내용제성의 평가
얻어진 착색 조성물을 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포한 후, 80℃의 핫 플레이트에서 10분간 프리 베이킹을 행하여 막 두께 약 2.5㎛의 도막을 형성하였다.
이어서, 이 기판을 실온으로 냉각한 후, 고압 수은 램프를 이용하여, 포토마스크를 통하지 않고서, 도막에 365 nm, 405 nm 및 436 nm의 각 파장을 포함하는 방사선을 2,000 J/m2의 노광량으로 노광하였다. 이와 같이 하여, 기판 상에 청색의 평가용 경화막을 형성하였다.
얻어진 기판을 25℃의 프로필렌글리콜모노메틸아세테이트에 30분간 침지시켰다. 이 처리 전후의 막 두께를 침 접촉식 막 두께 측정기(알파스텝사 IQ, KLA 텐코사)로 측정하여, 잔막률(처리 후 막 두께/처리 전 막 두께×100)을 산출하였다. 그리고, 잔막률이 90％ 이상인 경우를 「◎」, 80％ 이상 90％ 미만인 경우를 「○」, 80％ 미만인 경우를 「×」로서 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
실시예 2 내지 6 및 비교예 1 내지 2
실시예 1에 있어서, 염료 용액 및 광중합 개시제의 종류를 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 착색 조성물을 제조하였다. 그리고, 얻어진 착색 조성물에 대해서, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
실시예 7
레이크 안료 분산액(A-7)을 27.2 질량부, 결합제 수지로서 결합제 수지 (B1) 용액 16.7 질량부, 가교제로서 도아 고세이가부시끼가이샤 제조 M-402(디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트의 혼합물) 9.2 질량부, 광중합 개시제로서 상기 화학식 (D-1)로 표시되는 화합물 0.5 질량부, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸(d-1) 1.7 질량부, 2-머캅토벤조티아졸(d-2) 0.4 질량부, 불소계 계면 활성제로서 메가페이스 F-554(DIC 가부시끼가이샤 제조)를 0.2 질량부, 및 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르를 혼합하여, 고형분 농도 20 질량％의 착색 조성물을 제조하였다. 그리고, 얻어진 착색 조성물에 대해서, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
실시예 8 내지 9 및 비교예 3 내지 5
실시예 7에 있어서, 레이크 안료 분산액 및 광중합 개시제의 종류를 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 7과 동일하게 착색 조성물을 제조하였다. 그리고, 얻어진 착색 조성물에 대해서, 실시예 1과 동일하게 하여 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
Figure pat00007
표 1에 있어서, 각 성분은 이하와 같다.
D-1: 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물
D'-1: 에타논-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-1-(O-아세틸옥심)(이르가큐어 OXE02, 시바·스페셜티·케미컬즈사)
d-1: 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸
d-2: 2-머캅토벤조티아졸

Claims (4)

  1. 다음 성분 (A), (B), (C) 및 (D);
    (A) 염료 및 레이크 안료로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 착색제,
    (B) 결합제 수지,
    (C) 2개 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물, 및
    (D) 하기 화학식 (1)로 표시되는 광중합 개시제
    를 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물.
    Figure pat00008

    [화학식 (1)에 있어서,
    R1 및 R4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기 또는 페닐기(단, 상기 페닐기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환될 수 있음)를 나타내고,
    R2는 탄소수 1 내지 20의 알칸디일기를 나타내고,
    R3은 탄소수 4 내지 20의 시클로알킬기, 페닐기 또는 나프틸기를 나타내고,
    R5는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 9-플루오레닐기, 2-푸릴기 또는 2-티에닐기(단, 이들 기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환될 수 있음)를 나타냄]
  2. 제1항에 있어서, 상기 (A) 착색제가 산성 염료 및 비이온성 염료로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것인 착색 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 구비하여 이루어지는 컬러 필터.
  4. 제3항에 기재된 컬러 필터를 구비하는 표시 소자.
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