KR20140122183A - 착색 조성물, 착색 경화막 및 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 착색제로서 염료를 이용한 경우에, 양호한 전압 유지율, 높은 콘트라스트 및 높은 내열성을 양립할 수 있는 착색 경화막을 형성할 수 있는 착색 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 수단은 하기 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 착색제, (B) 결합제 수지 및 (C) 중합성 화합물을 함유하는 착색 조성물이다.

[화학식 (1)에 있어서, m은 0 내지 5의 정수를 나타내며, R¹ 내지 R⁴는 서로 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄화수소기 등을 나타내며, R⁵는 서로 독립적으로 1가의 기를 나타내되, 단 R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 하기의 요건 (ⅰ) 내지 (ⅴ)로부터 선택되는 기임:
(ⅰ) 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기이거나, 또는 치환 또는 비치환된불포화 지환식 탄화수소기이되, 단 불포화 지방족 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있음,
(ⅱ) 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 지환식 탄화수소기이거나, 또는 불포화 지방족 탄화수소기 또는불포화 지환식 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기임,
(ⅲ) 치환 또는 비치환된 복소환기이거나, 또는 복소환기로 치환된탄화수소기임,
(ⅳ) -CN, -NO₂, -NH₂, -SH 및 -CONH₂로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 탄화수소기임,
(ⅴ) 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기임.]

Description

착색 조성물, 착색 경화막 및 표시 소자{COLORING COMPOSITION, COLORED CURED FILM, AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은 착색 조성물, 착색 경화막 및 표시 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투과형 또는 반사형의 컬러 액정 표시 소자, 고체 촬상 소자, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등에 이용되는 착색 경화막의 형성에 이용되는 착색 조성물, 해당 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색 경화막, 및 해당 착색 경화막을 구비하는 표시 소자에 관한 것이다.

착색 감방사선성 조성물을 이용하여 컬러 필터를 제조할 때에는 기판 상에 안료 분산형 착색 감방사선성 조성물을 도포하고 건조한 후, 건조 도막을 원하는 패턴 형상으로 방사선을 조사(이하 「노광」이라고 함)하고 현상함으로써, 각 색의 화소를 얻는 방법(예를 들면 특허문헌 1 내지 2 참조)이 알려져 있다. 또한, 카본 블랙을 분산시킨 광 중합성 조성물을 이용하여 블랙 매트릭스를 형성하는 방법(예를 들면 특허문헌 3 참조)도 알려져 있다. 또한, 안료 분산형 착색 수지 조성물을 이용하여 잉크젯 방식에 의해 각 색의 화소를 얻는 방법(예를 들면 특허문헌 4 참조)도 알려져 있다.

근년에는 액정 표시 소자의 고콘트라스트화나 고체 촬상 소자의 고정밀화가 강하게 요구되고 있고, 이들을 실현하기 위해서 착색제로서 염료의 적용이 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 5에서는 특정한 크산텐계 염료의 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

그러나, 특허문헌 5에서 제안되어 있는 염료를 이용하면 화소의 콘트라스트가 낮아진다는 문제가 있다. 한편, 염료를 이용하면 컬러 필터의 전압 유지율이나 내열성이 악화된다는 문제가 많이 생긴다. 그 때문에, 양호한 전압 유지율, 높은 콘트라스트 및 높은 내열성을 양립할 수 있는 컬러 필터의 제조에 바람직한 착색 조성물의 개발이 강하게 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 착색제로서 염료를 이용한 경우에 양호한 전압 유지율, 높은 콘트라스트 및 높은 내열성을 양립할 수 있는 착색 경화막을 형성할 수 있는 착색 조성물을 제공하는 것, 및 상기 착색 조성물의 착색제로서 적용 가능한 화합물을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 과제는 상기 착색 조성물로 형성된 착색 경화막을 구비하여 이루어지는 컬러 필터, 및 해당 컬러 필터를 구비하는 표시 소자를 제공하는 데 있다.

이러한 실정을 감안하여 본 발명자들은 예의 연구를 행한 결과, 특정한 구조를 갖는 염료를 착색제로서 이용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 (A) 하기 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물(이하 「본 착색제」라고도 칭함)을 포함하는 착색제, (B) 결합제 수지, 및 (C) 중합성 화합물을 함유하는 착색 조성물을 제공하는 것이다.

[화학식 (1)에 있어서, m은 0 내지 5의 정수를 나타내며, m이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R⁵는 동일하거나 상이할 수도 있고,

R¹ 내지 R⁴는 서로 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 복소환기를 나타내되, 단 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있고,

R⁵는 서로 독립적으로 1가의 기를 나타내되,

단 R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 하기의 요건 (ⅰ) 내지 (ⅴ)로부터 선택되는 기임:

(ⅰ) 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기이거나, 또는 치환 또는 비치환된불포화 지환식 탄화수소기이되, 단 불포화 지방족 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있음,

(ⅱ) 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 지환식 탄화수소기이거나, 또는 불포화 지방족 탄화수소기 또는불포화 지환식 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기임,

(ⅲ) 치환 또는 비치환된 복소환기이거나, 또는 복소환기로 치환된 탄화수소기임,

(ⅳ) -CN, -NO₂, -NH₂, -SH 및 -CONH₂로 이루어지는 군(이하 「치환기군 α」라고도 칭함)으로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 탄화수소기임,

(ⅴ) 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기임.]

또한, 본 발명은 상기 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색 경화막, 및 상기 착색 경화막을 구비하는 표시 소자를 제공하는 것이다. 여기서 「착색 경화막」이란 표시 소자나 고체 촬상 소자에 이용되는 각 색 화소, 블랙 매트릭스, 블랙 스페이서 등을 의미한다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 착색 조성물을 이용하면, 전압 유지율, 콘트라스트 및 내열성이 우수한 착색 경화막을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 착색 조성물은 컬러 액정 표시 소자, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등의 표시 소자, CMOS 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자의 제조에 매우 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

착색 조성물

이하, 본 발명의 착색 조성물의 구성 성분에 대하여 상세히 설명한다.

-(A) 착색제-

본 발명의 착색 조성물은 (A) 착색제로서 본 착색제를 함유한다.

R¹ 내지 R⁴에 있어서의 탄화수소기로서는 지방족 탄화수소기, 지환식 탄화수소기, 방향족 탄화수소기를 들 수 있다. 또한, 이들 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있다.

지방족 탄화수소기는 포화일 수도 불포화일 수도 있으며, 구체적으로는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기를 들 수 있다. 이들 지방족 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 30이 바람직하고, 1 내지 24가 보다 바람직하고, 1 내지 20이 특히 바람직하다. 또한, 이들 지방족 탄화수소기는 직쇄상일 수도 분지쇄상일 수도 있다. 구체적으로는 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 1-메틸데실기, 도데실기, 1-메틸운데실기, 1-에틸데실기, 트리데실기, 테트라데실기, tert-도데실기, 펜타데실기, 1-헵틸옥틸기, 헥사데실기, 옥타데실기, 헨에이코산-1-일기, 도코산-1-일기, 트리코산-1-일기, 테트라코산-1-일기 등을 들 수 있다. 알케닐기로서는, 예를 들면 에테닐기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 1-헥세닐기, 2-에틸-2-부테닐기, 2-옥테닐기, (4-에테닐)-5-헥세닐기, 2-데세닐기 등을 들 수 있다. 또한, 알키닐기로서는, 예를 들면 에티닐기, 1-프로피닐기, 1-부티닐기, 1-펜티닐기, 3-펜티닐기, 1-헥시닐기, 2-에틸-2-부티닐기, 2-옥티닐기, (4-에티닐)-5-헥시닐기, 2-데시닐기 등을 들 수 있다. 또한, 지방족 탄화수소기의 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 갖는 기로서는, 예를 들면 (메트)아크릴에틸기, (메트)아크릴프로필기, (메트)아크릴아미드에틸기, (메트)아크릴아미드프로필기 등을 들 수 있다.

지환식 탄화수소기로서는 탄소수 3 내지 30의 지환식 탄화수소기가 바람직하다. 지환식 탄화수소기는 포화일 수도 불포화일 수도 있으며, 구체적으로는 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 축합 다환 탄화수소기, 가교환 탄화수소기, 스피로 탄화수소기, 환상 테르펜 탄화수소기 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, t-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등의 시클로알킬기; 1-시클로헥세닐기 등의 시클로알케닐기; 트리시클로데카닐기, 데카히드로-2-나프틸기, 아다만틸기 등의 축합 다환 탄화수소기; 트리시클로[5.2.1.0^2,6]데칸-8-일기, 펜타시클로펜타데카닐기, 이소보닐기, 디시클로펜테닐기, 트리시클로펜테닐기 등의 가교환 탄화수소기; 스피로[3,4]헵탄, 스피로[3,4]옥탄으로부터 수소 원자를 1개 제거한 1가의 기 등의 스피로 탄화수소기; p-멘탄, 투잔(thujane), 카란(carane) 등으로부터 수소 원자를 1개 제거한 1가의 기 등의 환상 테르펜 탄화수소기 등을 들 수 있다. 상기 시클로알킬기 및 시클로알케닐기에 있어서는 탄소수가 3 내지 12인 것이 보다 바람직하다.

방향족 탄화수소기로서는 탄소수가 6 내지 20인 것이 바람직하고, 6 내지 10인 것이 보다 바람직하다. 방향족 탄화수소기로서는 구체적으로 아릴기를 들 수 있다. 여기서, 본 명세서에 있어서 「아릴기」란 단환 내지 3환식 방향족 탄화수소기를 말하며, 구체적으로는 페닐기, 벤질기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 아줄레닐기, 9-플루오레닐기 등을 들 수 있다.

R¹ 내지 R⁴에 있어서의 복소환기로서는 1가의 복소환이면 특별히 한정되지 않지만, 3원환 내지 10원환의 단환식 또는 축합 이환식의 복소환기가 바람직하고, 구체적으로는 옥시라닐기, 옥세타닐기, 피롤리디닐기, 이미다졸리디닐기, 피라졸리디닐기, 모르폴리닐기, 테오모르폴리닐기, 피페리딜기, 피페리디노기, 피페라지닐기, 호모피레라지닐기, 1,3-디옥솔란-2-일기 등의 지환식 복소환기, 피리딜기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 퀴녹살리닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 트리아조일기, 테트라졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 옥사졸릴기, 인돌릴기, 인다졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 프탈이미드기, 티에닐기, 푸릴기, 피라닐기, 푸리닐기 등의 방향족 복소환기를 들 수 있다.

이 중에서도 R¹ 내지 R⁴로서는 탄화수소기가 바람직하다. 상기 탄화수소기로서는 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기가 바람직하고, R¹ 내지 R⁴가 모두 방향족 탄화수소기인 양태, R¹ 및 R⁴가 방향족 탄화수소기이고 R² 및 R³이 지방족 탄화수소기인 양태가 보다 바람직하다.

R⁵는 1가의 기이면 특별히 한정되지 않지만, 헤테로 원자를 포함하는 1가의 기가 바람직하며, 예를 들면 -CO₂ ^-, -CO₂H, -CO₂M, -CO₂R⁶, -SO₃ ^-, -SO₃H, -SO₃M, -SO₃R⁷, -SO₂NHR⁸, -SO₂NR⁹R¹⁰, -SO₂-O-N=CR¹¹R¹², -SO₂NHNHR¹³, -SO₂SR¹⁴, -SO₂NHSO₂R¹⁵를 들 수 있다. 여기서, R⁶ 내지 R¹¹ 및 R¹³ 내지 R¹⁵는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄화수소기를 나타내고, R¹²는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 탄화수소기를 나타내고, M은 나트륨 원자 또는 칼륨 원자를 나타낸다.

R⁶ 내지 R¹¹ 및 R¹³ 내지 R¹⁴에 있어서의 탄화수소기로서는 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기가 보다 바람직하다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 24가 바람직하고, 1 내지 18이 보다 바람직하다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이 바람직하고, 6 내지 10이 보다 바람직하다.

R¹²로서는 지방족 탄화수소기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 24의 알킬기가 보다 바람직하고, 탄소수 1 내지 12의 알킬기가 더욱 바람직하다.

R¹⁵로서는 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기가 보다 바람직하다.

이들 탄화수소기의 구체예로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다.

R¹ 내지 R⁴ 및 R⁶ 내지 R¹⁵에 있어서의 탄화수소기 및 R¹ 내지 R⁴에 있어서의 복소환기는, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 범위 내에서 치환기를 더 갖고 있을 수도 있다. 치환기의 위치 및 수는 임의이며, 치환기를 2개 이상 갖는 경우, 해당 치환기는 동일하거나 상이할 수도 있다. 이러한 치환기로서는 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 포르밀기, 카르복시기, 니트로기, 아미노기, 머캅토기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 아릴티오기, N 치환 아미노기, 아미드기, 알킬카르보닐기, 알킬옥시카르보닐기, 알킬술포닐기, 알킬술파모일기, 트리알킬실릴기, 지방족 탄화수소기, 지환식 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 복소환기 등을 들 수 있다. 이들 치환기는 치환기를 더 가질 수도 있다.

상기 할로겐 원자로서는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.

알콕시기로서는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 헥실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 옥틸옥시기, 도데실옥시기, t-도데실옥시기 등의 C_1-12알콕시기를 들 수 있다. 아릴옥시기로서는 페녹시기, 벤질옥시기 등을 들 수 있다.

알킬티오기로서는 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 이소프로필티오기, 부틸티오기, 이소부틸티오기, 펜틸티오기, 이소펜틸티오기, 네오펜틸티오기, 시클로펜틸티오기, 헥실티오기, 시클로헥실티오기, 헵틸티오기, 시클로헵틸티오기, 옥틸티오기, 2-에틸헥실티오기, 시클로옥틸티오기, 노닐티오기, 데카닐티오기, 트리시클로데카닐티오기, 메톡시프로필티오기, 에톡시프로필티오기, 헥실옥시프로필티오기, 2-에틸헥실옥시프로필티오기, 메톡시헥실티오기, 운데실티오기, 도데실티오기, 테트라데실티오기, t-도데실티오기, 헥사데실티오기, 옥타데실티오기 등의 C_1-20알킬티오기를 들 수 있다. 아릴티오기로서는 페닐티오기 등을 들 수 있다.

N 치환 아미노기에 있어서의 치환기로서는 C_1-6알킬기, C_6-10아릴기 등을 들 수 있으며, 구체예로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다.

알킬카르보닐기로서는 메틸카르보닐기, 에틸카르보닐기, 프로필카르보닐기, 부틸카르보닐기 등의 C_1-6알킬카르보닐기를 들 수 있다.

알킬옥시카르보닐기로서는, 예를 들면 메틸옥시카르보닐기, 에틸옥시카르보닐기, 프로필옥시카르보닐기, 부틸옥시카르보닐기, 헥실옥시카르보닐기, 시클로헥실옥시카르보닐기, 2-에틸헥실옥시카르보닐기, 도데실카르보닐기, 옥타데실카르보닐기 등의 C_1-20알킬옥시카르보닐기를 들 수 있다.

알킬술포닐기로서는, 예를 들면 메틸술포닐기, 에틸술포닐기, 헥실술포닐기, 데카닐술포닐기, 운데실술포닐기, 도데실술포닐기, 테트라데실술포닐기, t-도데실술포닐기, 헥사데실술포닐기, 옥타데실술포닐기 등의 C_1-20알킬술포닐기를 들 수 있다.

알킬술파모일기로서는 메틸술파모일기, 에틸술파모일기, 디메틸술파모일기, 프로필술파모일기, 이소프로필술파모일기, 부틸술파모일기, 헥실술파모일기, 옥틸술파모일기, 2-에틸헥실술파모일기, 운데실술파모일기, 도데실술파모일기, 1-헵틸옥틸술파모일기 등의 C_1-20알킬술파모일기를 들 수 있다.

트리알킬실릴기로서는 트리메틸실릴기 등의 트리 C_1-6알킬실릴기를 들 수 있다.

지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기 및 복소환기의 구체예로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다.

m은 0 내지 5의 정수이지만, 0 내지 3이 바람직하고, 1 또는 2가 보다 바람직하다.

또한, 화학식 (1)에 있어서의 R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 하기의 요건 (ⅰ) 내지 (ⅴ)로부터 선택되는 기인 것이 요구된다.

(ⅰ) 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기이거나, 또는 치환 또는 비치환된불포화 지환식 탄화수소기이다. 단, 불포화 지방족 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있다.

(ⅱ) 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 지환식 탄화수소기이거나, 또는 불포화 지방족 탄화수소기 또는불포화 지환식 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기이다.

(ⅲ) 치환 또는 비치환된 복소환기이거나, 또는 복소환기로 치환된탄화수소기이다.

(ⅳ) 치환기군 α로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 탄화수소기이다.

(ⅴ) 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기이다.

요건 (ⅰ) 및 (ⅱ)에 있어서의 불포화 지방족 탄화수소기로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있지만, 그 중에서도 알케닐기가 바람직하다. 그의 탄소수는 2 내지 20이 바람직하고, 2 내지 10이 보다 바람직하고, 2 내지 6이 특히 바람직하다.

요건 (ⅰ) 및 (ⅱ)에 있어서의 불포화 지환식 탄화수소기로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있지만, 그 중에서도 시클로알케닐기가 바람직하다. 그의 탄소수는 4 내지 8이 바람직하고, 5 또는 6이 보다 바람직하다.

요건 (ⅲ)에 있어서의 복소환기로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있지만, 지환식 복소환기가 바람직하다. 또한, 요건 (ⅳ)에 있어서의 탄화수소기로서는 포화 탄화수소기가 바람직하고, 포화 지방족 탄화수소기가 보다 바람직하다. 포화 지방족 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 20이 바람직하고, 1 내지 10이 보다 바람직하고, 2 내지 6이 특히 바람직하다.

요건 (ⅳ)에 있어서의 치환기군 α로서는 -CN, -NO₂가 보다 바람직하다. 또한, 요건 (ⅳ)에 있어서의 탄화수소기로서는 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기가 바람직하다. 상기 지방족 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 20이 바람직하고, 1 내지 10이 보다 바람직하고, 2 내지 6이 특히 바람직하다.

요건 (ⅴ)에 있어서의 탄소수 11 이상의 지방족 탄화수소기는 포화일 수도 불포화일 수도 있다. 구체적으로는 상술한 것과 마찬가지의 것 중, 탄소수 11 이상의 포화 지방족 탄화수소기 및 불포화 지방족 탄화수소기를 들 수 있다. 상기 지방족 탄화수소기의 탄소수는 11 내지 20이 바람직하고, 11 내지 16이 보다 바람직하다. 요건 (ⅴ)에 있어서의 치환기로서는 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 포르밀기, 카르복시기, 니트로기, 아미노기, 머캅토기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 아릴티오기, N 치환 아미노기, 알킬카르보닐기, 알킬옥시카르보닐기, 알킬술포닐기, 알킬술파모일기, 트리알킬실릴기, 지환식 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 복소환기 등을 들 수 있다. 이들 치환기의 구체예로서는 상술한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다.

상기 요건 (ⅰ) 내지 (ⅴ) 중에서도 R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기, 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기, 복소환기로 치환된 탄화수소기, 치환기군 α로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 지방족 탄화수소기 또는 방향족 탄화수소기, 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기인 것이 바람직하고, 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기, 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기, 치환기군 α로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 지방족 탄화수소기 또는 방향족 탄화수소기가 바람직하다.

화학식 (1)로 표시되는 구조로서는, 예를 들면 이하의 구조를 들 수 있다. 그 중에서도 구조식 (a1), (a10), (a16), (a17), (a19), (a20), (a22), (a39) 내지 (a45)가 바람직하다. 단, R^a는 2-에틸헥실기를 나타낸다.

화학식 (1)로 표시되는 구조가 양이온성인 경우, 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물이 전기적으로 중성이 되도록 음이온을 갖는다. 이 음이온으로서는, 예를 들면 할로겐 이온, 붕소 음이온, 인산 음이온, 카르복실산 음이온, 황산 음이온, 유기 술폰산 음이온, 질소 음이온, 메티드 음이온 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 일본 특허 공표 2007-503477호 공보에 기재된 음이온을 들 수 있다.

화학식 (1)로 표시되는 구조가 음이온성인 경우, 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물이 전기적으로 중성이 되도록 양이온을 갖는다. 이 양이온으로서는, 예를 들면 금속 양이온, 오늄 양이온 등을 들 수 있다. 금속 양이온으로서는, 예를 들면 리튬 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온 등의 1가의 금속 양이온, 마그네슘 이온, 칼슘 이온 등의 2가의 금속 양이온을 들 수 있다. 오늄 양이온으로서는 암모늄 양이온, 포스포늄 양이온 등을 들 수 있다. 상기 암모늄 양이온으로서는, 예를 들면, 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 모노스테아릴트리메틸암모늄, 디스테아릴디메틸암모늄, 트리스테아릴모노메틸암모늄, 세틸트리메틸암모늄, 트리옥틸메틸암모늄, 디옥틸디메틸암모늄, 모노라우릴트리메틸암모늄, 디라우릴디메틸암모늄, 트리라우릴메틸암모늄, 트리아밀벤질암모늄, 트리헥실벤질암모늄, 트리옥틸벤질암모늄, 트리라우릴벤질암모늄, 벤질디메틸스테아릴암모늄, 벤질디메틸옥틸암모늄, 디알킬(알킬이 C14 내지 C18)디메틸암모늄 등을 들 수 있다. 상기 포스포늄 양이온으로서는, 예를 들면 메틸트리옥틸포스포늄, 옥틸트리부틸포스포늄, 도데실트리부틸포스포늄, 헥사데실트리부틸포스포늄, 디헥실디옥틸포스포늄 등의 테트라알킬포스포늄, 벤질트리부틸포스포늄 등의 아릴트리알킬포스포늄, 디부틸디페닐포스포늄 등의 디알킬디아릴포스포늄, 부틸트리페닐포스포늄 등의 알킬트리페닐포스포늄, 벤질트리페닐포스포늄 등의 테트라아릴포스포늄 등을 들 수 있다.

본 착색제는 적절한 방법에 의해 제조하는 것이 가능하지만, 예를 들면 일본 특허 공개 제2010-254964호 공보의 실시예, 일본 특허 공개 제2013-011869호 공보의 실시예 3과 마찬가지의 방법을 들 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 본 착색제는 시클로헥사논 등의 케톤을 비롯한 여러 가지 유기 용매에 가용이고, 또한 우수한 내열성을 갖는다.

본 발명에 있어서 본 착색제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물은 착색제로서 본 착색제와 함께 다른 착색제를 더 함유할 수 있다. 다른 착색제로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 용도에 따라 색채나 재질을 적절하게 선택할 수 있다.

다른 착색제로서는 안료, 본 착색제 이외의 염료 및 천연 색소 중 어느 것이나 사용할 수 있지만, 휘도 및 색 순도가 높은 화소를 얻는다는 의미에 있어서는 유기 안료, 유기 염료가 바람직하고, 특히 유기 안료가 바람직하다.

유기 안료로서는, 예를 들면 컬러 인덱스(C. I.; The Society of Dyers and Colourists사 발행)에 있어서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물, 즉 하기와 같은 컬러 인덱스(C. I.) 번호가 붙여져 있는 것을 들 수 있다.

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 레드 264;

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 16, C. I. 피그먼트 블루 80;

C. I. 피그먼트 옐로우 83, C. I. 피그먼트 옐로우 129, C. I. 피그먼트 옐로우 138, C. I. 피그먼트 옐로우 139, C. I. 피그먼트 옐로우 150, C. I. 피그먼트 옐로우 179, C. I. 피그먼트 옐로우 180, C. I. 피그먼트 옐로우 185, C. I. 피그먼트 옐로우 211, C. I. 피그먼트 옐로우 215;

C. I. 피그먼트 오렌지 38;

C. I. 피그먼트 바이올렛 23.

그 외 일본 특허 공개 제2001-081348호 공보, 일본 특허 공개 제2010-026334호 공보, 일본 특허 공개 제2010-237384호 공보, 일본 특허 공개 제2010-237569호 공보, 일본 특허 공개 제2011-006602호 공보, 일본 특허 공개 제2011-145346호 공보 등에 기재된 레이크 안료를 들 수 있다.

또한, 상기 염료로서는 트리아릴메탄계 염료, 안트라퀴논계 염료, 아조계 염료 등이 바람직하다. 보다 구체적으로는 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 제2011-174987호 공보 등에 기재된 유기 염료를 들 수 있다.

본 발명의 착색 조성물은 청색 화소의 형성에 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, (A) 착색제로서는 본 착색제와 함께 다른 착색제로서 청색 안료, 청색 염료, 보라색 안료 및 보라색 염료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 본 착색제의 함유 비율은 전체 착색제 중 바람직하게는 0.1 내지 80질량%, 보다 바람직하게는 1 내지 80질량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 60질량%이고, 특히 10 내지 40질량%가 바람직하다.

본 발명에 있어서는 임의로 혼합하는 다른 안료를 재결정법, 재침전법, 용제 세정법, 승화법, 진공 가열법 또는 이들의 조합에 의해 정제하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들 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 분산용 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 채택할 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 채택할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는 임의로 혼합하는 다른 착색제와 함께 공지된 분산제 및 분산 보조제를 더 함유시킬 수도 있다. 공지된 분산제로서는, 예를 들면 우레탄계 분산제, 폴리에틸렌이민계 분산제, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 분산제, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르계 분산제, 폴리에틸렌글리콜디에스테르계 분산제, 소르비탄지방산에스테르계 분산제, 폴리에스테르계 분산제, 아크릴계 분산제 등을 들 수 있으며, 또한 분산 보조제로서는 안료 유도체 등을 들 수 있다.

이러한 분산제는 상업적으로 입수할 수 있으며, 예를 들면 아크릴계 분산제로서 Disperbyk-2000, Disperbyk-2001, BYK-LPN6919, BYK-LPN21116, BYK-LPN21324(이상 빅케미(BYK)사 제조) 등을, 우레탄계 분산제로서 Disperbyk-161, Disperbyk-162, Disperbyk-165, Disperbyk-167, Disperbyk-170, Disperbyk-182(이상 빅케미(BYK)사 제조), 솔스퍼스 76500(루브리졸(주)사 제조) 등을, 폴리에틸렌이민계 분산제로서 솔스퍼스 24000(루브리졸(주)사 제조) 등을, 폴리에스테르계 분산제로서 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PB822, 아지스퍼 PB880, 아지스퍼 PB881(이상 아지노모토파인테크노(주)사 제조) 등을 각각 들 수 있다.

또한, 상기 안료 유도체로서는 구체적으로는 구리프탈로시아닌, 디케토피롤로피롤, 퀴노프탈론의 술폰산 유도체 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서 다른 착색제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

다른 착색제를 함유하는 경우, 다른 착색제의 함유 비율은 착색제의 합계 함유량에 대하여 99.9질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 99질량% 이하, 더욱 95질량% 이하, 특히 90질량% 이하가 바람직하다. 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니고, 0.01질량% 이상이면 된다.

(A) 착색제의 함유 비율은 내열성 및 휘도가 높아 색 순도가 우수한 화소, 또는 차광성이 우수한 블랙 매트릭스, 블랙 스페이서를 형성하는 점에서, 통상 착색 조성물의 고형분 중에 5 내지 70질량%, 바람직하게는 5 내지 60질량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 40질량%이다. 여기서 고형분이란 후술하는 용매 이외의 성분이다.

-(B) 결합제 수지-

본 발명에 있어서의 (B) 결합제 수지로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 카르복실기, 페놀성 수산기 등의 산성 관능기를 갖는 수지인 것이 바람직하다. 그 중에서도 카르복실기를 갖는 중합체(이하 「카르복실기 함유 중합체」라고도 칭함)가 바람직하고, 예를 들면 1개 이상의 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(이하 「불포화 단량체 (b1)」이라고도 칭함)와 다른 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 단량체(이하 「불포화 단량체 (b2)」라고도 칭함)의 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)은 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, 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 에틸렌옥시드 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 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 50질량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 40질량%이다. 이러한 범위에서 불포화 단량체 (b1)을 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 발명에 있어서는, 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)9-325494호 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 발명에 있어서의 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. 이러한 양태로 함으로써 피막의 잔막률, 패턴 형상, 내열성, 전기 특성, 해상도가 보다 한층 높아지고, 또한 도포시의 건조 이물의 발생을 높은 수준으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 결합제 수지의 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)는 바람직하게는 1.0 내지 5.0, 보다 바람직하게는 1.0 내지 3.0이다. 또한, 여기서 말하는 Mn은 GPC(용출 용매: 테트라히드로푸란)로 측정한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량을 말한다.

본 발명에 있어서의 결합제 수지는 공지된 방법에 의해 제조할 수 있지만, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-222717호 공보, 일본 특허 공개 제2006-259680호 공보, 국제 공개 제07/029871호 공보 등에 개시되어 있는 방법에 의해, 그 구조나 Mw, Mw/Mn을 제어할 수도 있다.

본 발명에 있어서 결합제 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서 결합제 수지의 함유량은 (A) 착색제 100질량부에 대하여 통상 10 내지 1,000질량부, 바람직하게는 20 내지 500질량부, 더욱 바람직하게는 50 내지 150질량부이다. 이러한 양태로 함으로써 알칼리 현상성, 착색 조성물의 보존 안정성, 색도 특성을 보다 한층 높일 수 있다.

-(C) 중합성 화합물-

본 발명에 있어서 중합성 화합물이란 2개 이상의 중합 가능한 기를 갖는 화합물을 말한다. 중합 가능한 기로서는, 예를 들면 에틸렌성 불포화기, 옥시라닐기, 옥세타닐기, N-알콕시메틸아미노기 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서 중합성 화합물로서는 2개 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물 또는 2개 이상의 N-알콕시메틸아미노기를 갖는 화합물이 바람직하다.

2개 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물의 구체예로서는, 지방족 폴리히드록시 화합물과 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트, 알킬렌옥시드 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, 지방족 폴리히드록시 화합물로서는, 예를 들면 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)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 이염기산의 무수물, 무수 피로멜리트산, 비페닐테트라카르복실산 이무수물, 벤조페논테트라카르복실산 이무수물과 같은 사염기산 이무수물을 들 수 있다.

또한, 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 알킬렌옥시드 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트로서는 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 이소시아누르산트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 및 프로필렌옥시드로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 변성된 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 2개 이상의 N-알콕시메틸아미노기를 갖는 화합물로서는, 예를 들면 멜라민 구조, 벤조구아나민 구조, 우레아 구조를 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 멜라민 구조, 벤조구아나민 구조란 하나 이상의 트리아진환 또는 페닐 치환 트리아진환을 기본 골격으로서 갖는 화학 구조를 말하며, 멜라민, 벤조구아나민 또는 이들의 축합물도 포함하는 개념이다. 2개 이상의 N-알콕시메틸아미노기를 갖는 화합물의 구체예로서는, 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 중합성 화합물 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)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 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 표면 평활성이 우수하고, 또한 미노광부의 기판 상 및 차광층 상에 바탕 오염, 막 잔여물 등을 발생시키기 어려운 점에서 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서 (C) 중합성 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 (C) 중합성 화합물의 함유량은 (A) 착색제 100질량부에 대하여 10 내지 1,000질량부가 바람직하고, 20 내지 700질량부가 보다 바람직하고, 30 내지 500질량부가 더욱 바람직하고, 50 내지 150질량부가 특히 바람직하다. 이러한 양태로 함으로써 경화성, 알칼리 현상성이 보다 한층 높아지고, 미노광부의 기판 상 또는 차광층 상에 바탕 오염, 막 잔여물 등의 발생을 높은 수준으로 억제할 수 있다.

-광 중합 개시제-

본 발명의 착색 조성물에는 광 중합 개시제를 함유시킬 수 있다. 이에 따라 착색 조성물에 감방사선성을 부여할 수 있다. 본 발명에 이용하는 광 중합 개시제는 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등의 방사선의 노광에 의해, 상기 중합성 화합물의 중합을 개시할 수 있는 활성종을 발생하는 화합물이다.

이러한 광 중합 개시제로서는, 예를 들면 티오크산톤계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, O-아실옥심계 화합물, 오늄염계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, α-디케톤계 화합물, 다핵퀴논계 화합물, 디아조계 화합물, 이미드술포네이트계 화합물 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서 광 중합 개시제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 광 중합 개시제로서는 티오크산톤계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, O-아실옥심계 화합물의 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 바람직한 광 중합 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, 광 중합 개시제로서 비이미다졸계 화합물을 이용하는 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 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 발명에 있어서 수소 공여체는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있지만, 1종 이상의 머캅탄계 수소 공여체와 1종 이상의 아민계 수소 공여체를 조합하여 사용하는 것이 감도를 더 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, 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 가부시키가이샤 아데카(ADEKA)사 제조), DFI-020, DFI-091(이상 다이토 케믹스 가부시키가이샤 제조) 등을 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서 아세토페논계 화합물 등의 비이미다졸계 화합물 이외의 광 중합 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-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 7-디에틸아미노-3-(4-디에틸아미노벤조일)쿠마린, 4-(디에틸아미노)칼콘 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서 광 중합 개시제의 함유량은 (C) 중합성 화합물 100질량부에 대하여 0.01 내지 120질량부가 바람직하고, 1 내지 100질량부가 더욱 바람직하고, 10 내지 60질량부 바람직하다. 이러한 양태로 함으로써 경화성, 피막 특성을 보다 한층 높일 수 있다.

-용매-

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

상기 용매로서는 착색 조성물을 구성하는 (A) 내지 (C) 성분이나 다른 성분을 분산 또는 용해시키며, 이들 성분과 반응하지 않고, 적합한 휘발성을 갖는 것인 한, 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;

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, 아세트산n-프로필, 아세트산i-프로필, 아세트산n-부틸, 아세트산i-부틸, 포름산n-아밀, 아세트산i-아밀, 프로피온산n-부틸, 부티르산에틸, 부티르산n-프로필, 부티르산i-프로필, 부티르산n-부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산n-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 (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르류, 락트산알킬에스테르류, (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 다른 에테르류, 케톤류, 디아세테이트류, 알콕시카르복실산에스테르류, 다른 에스테르류가 바람직하고, 특히 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 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, 아세트산n-부틸, 아세트산i-부틸, 포름산n-아밀, 아세트산i-아밀, 프로피온산n-부틸, 부티르산에틸, 부티르산i-프로필, 부티르산n-부틸, 피루브산에틸 등이 바람직하다.

본 발명에 있어서 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 혼합하여 사용하는 경우에는 적어도 (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르류와 (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류와 알콕시카르복실산에스테르류를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

용매의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 착색 조성물의 용매를 제외한 각 성분의 합계 농도가 5 내지 50질량%가 되는 양이 바람직하고, 10 내지 40질량%가 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 따라 여러 가지 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, 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 3,9-비스[2-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)-프로피오닐옥시]-1,1-디메틸에틸]-2,4,8,10-테트라옥사-스피로[5.5]운데칸, 티오디에틸렌비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트] 등의 산화 방지제; 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; 숙신산모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], 프탈산모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등의 현상성 개선제 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 벤조트리아졸, 벤조페논, 벤조에이트, 시아노아크릴레이트 등의 자외선 흡수제를 함유하는 것을 반드시 필요로 하지는 않는다.

본 발명의 착색 조성물은 적절한 방법에 의해 제조할 수 있고, 그 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 안료의 양쪽을 사용하는 경우, 일본 특허 공개 제2010-132874호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 염료 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 염료 용액을 별도 제조한 안료 분산액 등과 혼합하고, 얻어진 착색 조성물을 제2 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법을 채택할 수 있다. 또한, 염료와, 상기 (B) 내지 (C) 성분, 및 필요에 따라 사용하는 다른 성분을 용매에 용해시키고, 얻어진 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 용액을 별도 제조한 안료 분산액과 혼합하고, 얻어진 착색 조성물을 제2 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법을 채택할 수도 있다. 또한, 염료 용액을 제1 필터에 통과시킨 후, 제1 필터를 통과한 염료 용액과, 상기 (B) 내지 (C) 성분, 및 필요에 따라 사용하는 다른 성분을 혼합·용해시키고, 얻어진 용액을 제2 필터에 통과시키고, 또한 제2 필터를 통과한 용액을 별도 제조한 안료 분산액과 혼합하고, 얻어진 착색 조성물을 제3 필터에 통과시킴으로써 제조하는 방법도 채택할 수 있다.

착색 경화막 및 그의 제조 방법

본 발명의 착색 경화막은 본 발명의 착색 조성물을 이용하여 형성된 것으로, 구체적으로는 컬러 필터에 이용되는 각 색 화소, 블랙 매트릭스, 블랙 스페이서 등을 의미한다.

이하, 컬러 필터에 이용되는 착색 경화막 및 그의 형성 방법에 대하여 설명한다.

컬러 필터를 제조하는 방법으로서는 첫째 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 적색의 본 발명의 감방사선성 착색 조성물의 액상 조성물을 도포한 후, 프리 베이킹을 행하여 용매를 증발시켜 도막을 형성한다. 이어서, 이 도막에 포토마스크를 개재하여 노광한 후, 알칼리 현상액을 이용하여 현상하여 도막의 미노광부를 용해 제거한다. 그 후, 포스트 베이킹함으로써, 적색의 화소 패턴(착색 경화막)이 소정의 배열로 배치된 화소 어레이를 형성한다.

이어서, 녹색 또는 청색의 각 감방사선성 착색 조성물을 이용하고, 상기와 마찬가지로 하여 각 감방사선성 착색 조성물의 도포, 프리 베이킹, 노광, 현상 및 포스트 베이킹을 행하여 녹색의 화소 어레이 및 청색의 화소 어레이를 동일 기판 상에 순차 형성한다. 이에 따라, 청색, 녹색 및 적색의 3원색의 화소 어레이가 기판 상에 배치된 컬러 필터가 얻어진다. 단, 본 발명에 있어서는 각 색의 화소를 형성하는 순서는 상기한 것에 한정되지 않는다.

또한, 블랙 매트릭스는 스퍼터링이나 증착에 의해 성막한 크롬 등의 금속 박막을, 포토리소그래피법을 이용하여 원하는 패턴으로 함으로써 형성할 수 있지만, 흑색의 안료가 분산된 감방사선성 착색 조성물을 이용하여 상기 화소의 형성의 경우와 마찬가지로 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 실시해 둘 수도 있다.

감방사선성 착색 조성물을 기판에 도포할 때에는 스프레이법, 롤 코팅법, 회전 도포법(스핀 코팅법), 슬릿 다이 도포법(슬릿 도포법), 바 도포법 등의 적절한 도포법을 채택할 수 있지만, 특히 스핀 코팅법, 슬릿 다이 도포법을 채택하는 것이 바람직하다.

프리 베이킹은 통상 감압 건조와 가열 건조를 조합하여 행해진다. 감압 건조는 통상 50 내지 200Pa에 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 블랙 매트릭스로부터 선택되는 적어도 1종을 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 있다. 노광 광원으로서 자외선 LED를 사용할 수도 있다. 파장은 190 내지 450nm의 범위에 있는 방사선이 바람직하다.

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

또한, 상기 알칼리 현상액으로서는, 예를 들면 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸암모늄히드록시드, 콜린, 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로-[4.3.0]-5-노넨 등의 수용액이 바람직하다.

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 채택할 수 있다. 이 방법에 있어서는 우선 기판의 표면 상에 차광 기능도 겸한 격벽을 형성한다. 이어서, 형성된 격벽 내에, 예를 들면 청색의 본 발명의 열 경화성 착색 조성물의 액상 조성물을 잉크젯 장치에 의해 토출시킨 후, 프리 베이킹을 행하여 용매를 증발시킨다. 이어서, 이 도막을 필요에 따라 노광한 후, 포스트 베이킹함으로써 경화시키고, 청색의 화소 패턴을 형성한다.

이어서, 녹색 또는 적색의 각 열 경화성 착색 조성물을 이용하고, 상기와 마찬가지로 하여 녹색의 화소 패턴 및 적색의 화소 패턴을 동일 기판 상에 순차 형성한다. 이에 따라, 청색, 녹색 및 적색의 3원색의 화소 패턴이 기판 상에 배치된 컬러 필터가 얻어진다. 단, 본 발명에 있어서 각 색의 화소를 형성하는 순서는 상기한 것에 한정되지 않는다.

또한, 격벽은 차광 기능뿐만 아니라 구획 내에 토출된 각 색의 열 경화성 착색 조성물이 혼색되지 않기 위한 기능도 하고 있기 때문에, 상기한 제1 방법에서 사용되는 블랙 매트릭스에 비교하여 막 두께가 두껍다. 따라서, 격벽은 통상 흑색 감방사선성 조성물을 이용하여 형성된다.

컬러 필터를 형성할 때에 사용되는 기판이나 방사선의 광원, 또한 프리 베이킹이나 포스트 베이킹의 방법이나 조건은 상기한 제1 방법과 마찬가지이다. 이와 같이 하여 잉크젯 방식에 의해 형성된 화소의 막 두께는 격벽의 높이와 동등한 정도이다.

이와 같이 하여 얻어진 화소 패턴 상에 필요에 따라 보호막을 형성한 후, 투명 도전막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 투명 도전막을 형성한 후, 스페이서를 더 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 이용되지만, 본 발명의 착색 조성물은 이러한 블랙 스페이서의 형성에도 바람직하게 이용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물은 상기 컬러 필터에 이용되는 각 색 화소, 블랙 매트릭스, 블랙 스페이서 등의 어느 착색 경화막의 형성에 있어서나 바람직하게 이용할 수 있다.

이와 같이 하여 형성된 본 발명의 착색 경화막을 포함하는 컬러 필터는 휘도 및 착색력이 매우 높기 때문에, 컬러 액정 표시 소자, 컬러 촬상관 소자, 컬러 센서, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등에 매우 유용하다. 또한, 후술하는 표시 소자는 본 발명의 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색 경화막을 적어도 하나 이상 구비하는 것이면 된다.

표시 소자

본 발명의 표시 소자는 본 발명의 착색 경화막을 구비하는 것이다. 표시 소자로서는 컬러 액정 표시 소자, 유기 EL 표시 소자, 전자 페이퍼 등을 들 수 있다.

본 발명의 착색 경화막을 구비하는 컬러 액정 표시 소자는 투과형일 수도 반사형일 수도 있으며, 적절한 구조를 채택할 수 있다. 예를 들면 컬러 필터를 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 구동용 기판과는 별도의 기판 상에 형성하여 구동용 기판과 컬러 필터를 형성한 기판이 액정층을 개재하여 대향한 구조를 채택할 수 있고, 또한 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 구동용 기판의 표면 상에 컬러 필터를 형성한 기판과, ITO(주석을 도핑한 산화인듐) 전극 또는 IZO(산화인듐과 산화아연의 혼합물) 전극을 형성한 기판이 액정층을 개재하여 대향한 구조를 채택할 수도 있다. 후자의 구조는 개구율을 현저히 향상시킬 수 있고, 밝고 고정밀한 액정 표시 소자가 얻어진다는 이점을 갖는다. 또한, 후자의 구조를 채택하는 경우, 블랙 매트릭스나 블랙 스페이서는 컬러 필터를 형성한 기판측 및 ITO 전극 또는 IZO 전극을 형성한 기판측 중 어느 하나에 형성되어 있을 수도 있다.

본 발명의 착색 경화막을 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 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED, 적색 LED 및 녹색 형광체을 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED, 적색 발광 형광체 및 녹색 발광 형광체을 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED 및 YAG계 형광체의 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 청색 LED, 오렌지색 발광 형광체 및 녹색 발광 형광체을 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED, 자외선 LED, 적색 발광 형광체 및 녹색 발광 형광체와 청색 발광 형광체를 조합하여 혼색에 의해 백색광을 얻는 백색 LED 등을 들 수 있다.

본 발명의 착색 경화막을 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 착색 경화막을 구비하는 유기 EL 표시 소자는 적절한 구조를 취하는 것이 가능하고, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)11-307242호 공보에 개시되어 있는 구조를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 착색 경화막을 구비하는 전자 페이퍼는 적절한 구조를 취하는 것이 가능하고, 예를 들면 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 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<본 착색제의 합성>

합성예 1

하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 20질량부와 N-도데실아닐린(도쿄 가세이 고교 가부시키가이샤 제조) 200질량부를 차광 조건하 혼합하고, 얻어진 용액을 110℃에서 6시간 교반하였다. 얻어진 반응액을 실온까지 냉각 후, 물 800질량부 및 35% 염산 50질량부의 혼합액 중에 첨가하여 실온에서 1시간 교반하였다. 석출된 결정을 흡인 여과하고, 얻어진 잔사를 건조하여 화학식 (A-1)로 표시되는 화합물 24질량부를 얻었다. MS 스펙트럼에 의해, 얻어진 적색 고체는 하기 화학식 (A-1)로 표시되는 화합물인 것이 확인되었다. 얻어진 화합물을 착색제 (A-1)로 한다.

비교 합성예 1

일본 특허 공개 제2010-254964호 공보의 합성예 1의 기재에 따라 하기 화학식 (a-1-1) 내지 (a-1-5)로 표시되는 화합물의 혼합물의 합성을 행하였다. 얻어진 화합물의 혼합물을 착색제 (a-1)로 한다.

비교 합성예 2

일본 특허 공개 제2012-181505호 공보의 합성예 2의 기재에 따라 하기 화학식 (a-2)로 표시되는 화합물의 합성을 행하였다. 얻어진 화합물을 착색제 (a-2)로 한다.

<염료 용액의 제조 및 평가>

제조예 1

착색제 (A-1) 5질량부와, 용매로서 시클로헥사논 95질량부를 혼합하여, 염료 용액 (A-1)을 제조하였다.

제조예 2 내지 7

제조예 1에 있어서 착색제 (A-1) 대신에 하기 화학식 (A-2) 내지 (A-14)로 표시되는 착색제를 이용한 것 이외에는 제조예 1과 마찬가지로 하여 염료 용액 (A-2) 내지 (A-14)를 제조하였다.

제조예 15 내지 16

제조예 1에 있어서 착색제 (A-1) 대신에 착색제 (a-1) 내지 착색제 (a-2)를 이용한 것 이외에는 제조예 1과 마찬가지로 하여 염료 용액 (a-1) 내지 염료 용액 (a-2)를 제조하였다.

<안료 분산액의 제조>

제조예 17

착색제로서 C. I. 피그먼트 블루 15:6을 15질량부, 분산제로서 BYK-LPN21116(빅케미(BYK)사 제조) 12.5질량부(고형분 농도 40질량%), 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 72.5질량부를 이용하고 비드 밀에 의해 처리하여 안료 분산액 (a-3)을 제조하였다.

<(B) 결합제 수지의 합성>

합성예 2

냉각관과 교반기를 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100질량부를 투입하고 질소 치환하였다. 80℃로 가열하고, 동 온도에서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100질량부, 메타크릴산 20질량부, 스티렌 10질량부, 벤질메타크릴레이트 5질량부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 15질량부, 2-에틸헥실메타크릴레이트 23질량부, N-페닐말레이미드 12질량부, 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸) 15질량부 및 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 6질량부의 혼합 용액을 1시간에 걸쳐 적하하고, 이 온도를 유지하여 2시간 중합하였다. 그 후, 반응 용액의 온도를 100℃로 승온시키고, 1시간 더 중합함으로써, 결합제 수지 용액(고형분 농도 33질량%)을 얻었다. 얻어진 결합제 수지는 Mw가 12,200, Mn이 6,500이었다. 이 결합제 수지를 「결합제 수지 (B1)」로 한다.

<착색 조성물의 제조 및 평가>

실시예 1

안료 분산액 (a-3) 46.0질량부, 염료 용액 (A-1) 24.3질량부, 결합제 수지로서 결합제 수지 (B1) 용액 24.6질량부, 가교제로서 도아 고세이 가부시키가이샤 제조 M-402(디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트의 혼합물) 7.1질량부, 광 중합 개시제로서 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(시바·스페셜티·케미컬즈사 제조, 상품명 IRGACURE369) 2.1질량부, 계면 활성제로서 메가페이스 F-554(DIC 가부시키가이샤 제조)를 0.05질량부, 및 용매로서 락트산에틸을 혼합하여 고형분 농도 20질량%의 착색 조성물을 제조하였다.

얻어진 착색 조성물을 유리 기판 상에 스핀 코터를 이용하여 도포한 후, 80℃의 핫 플레이트에서 10분간 프리 베이킹을 행하여 막 두께가 상이한 3매의 도막을 형성하였다.

이어서, 이 기판을 실온에 냉각한 후, 고압 수은 램프를 이용하고, 포토마스크를 개재하지 않고, 도막에 365nm, 405nm 및 436nm의 각 파장을 포함하는 방사선을 2,000J/m²의 노광량으로 노광하였다. 이와 같이 하여 기판 상에 청색의 평가용 경화막을 형성하였다.

콘트라스트 평가

경화막이 형성된 기판을 2매의 편향판으로 끼우고, 배면측으로부터 형광등(파장 범위 380 내지 780nm)으로 조사하면서 전면측의 편향판을 회전시키고, 휘도계 LS-100(미놀타(주) 제조)에 의해 투과하는 광 강도의 최대값과 최소값을 측정하였다. 그리고, 각각의 경화막에 대하여 최대값을 최소값으로 나눈 값을 콘트라스트비로 하였다. 측정 결과로부터 색도 좌표값 y=0.080에서의 콘트라스트비를 구하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 콘트라스트비는 수치가 클수록 양호한 것을 의미한다.

내열성의 평가

경화막이 형성된 기판을 컬러 분석기(오오츠카덴시(주) 제조 MCPD2000)를 이용하여, C 광원, 2도 시야로, CIE 표색계에 있어서의 색도 좌표값(x, y) 및 자극값(Y)을 측정하였다.

이어서, 230℃의 클린 오븐 내에서 1시간 포스트 베이킹한 후에, 색도 좌표값(x, y) 및 자극값(Y)을 측정하고, 추가 베이킹 전후에서의 색 변화, 즉 ΔE^* _ab를 평가하였다. 그 결과, ΔE^* _ab가 3.0 미만인 경우를 「◎」, 3.0 이상 5.0 미만의 경우를 「○」, 5.0 이상의 경우를 「×」로서 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

전압 유지율의 평가

표면에 나트륨 이온의 용출을 방지하는 SiO₂막이 형성되고, 또한 ITO(인듐-산화주석 합금) 전극을 소정 형상으로 증착한 소다 유리 기판 상에, 얻어진 착색 조성물을 스핀 코팅한 후, 100℃의 핫 플레이트에서 1분간 프리 베이킹을 행하여, 막 두께 2.0㎛의 도막을 형성하였다. 이어서, 포토마스크를 개재하지 않고, 도막에 700J/m²의 노광량으로 노광하였다. 그 후, 이 기판을 23℃의 0.04질량%의 수산화칼륨 수용액을 포함하는 현상액에 1분간 침지하여 현상한 후, 초순수로 세정하여 풍건하고, 또한 230℃에서 30분간 포스트 베이킹을 행하고, 도막을 경화시켜 영구 경화막을 형성하였다. 이어서, 영구 경화막을 형성한 기판과 ITO 전극을 소정 형상으로 증착한 것뿐인 기판을 1.8mm의 유리 비드를 혼합한 시일제로 접합시킨 후, 멜크 제조 액정(MLC6608)을 주입하여 액정 셀을 제작하였다. 이어서, 액정 셀을 60℃의 항온층에 넣어 액정 셀의 전압 유지율을 액정 전압 유지율 측정 시스템(VHR-1A형, 도요테크니카사)에 의해 측정하였다. 이때의 인가 전압은 5.5V의 방형파, 측정 주파수는 60Hz로 하였다. 여기서 전압 유지율이란 (16.7밀리초 후의 액정 셀 전위차/인가 직후의 전압)에 의해 구해지는 값이다. 액정 셀의 전압 유지율이 90% 이하이면, 액정 셀은 16.7밀리초의 시간, 인가 전압을 소정 레벨로 유지할 수 없고, 충분히 액정을 배향시킬 수 없는 것을 의미하고, 잔상 등의 「소부」를 일으킬 우려가 있다.

실시예 2 내지 14 및 비교예 1 내지 2

실시예 1에 있어서 안료 분산액 및 염료 용액의 종류 및 양을 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 착색 조성물을 제조하였다. 그리고, 얻어진 착색 조성물에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

Claims (7)

1. (A) 하기 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물을 포함하는 착색제, (B) 결합제 수지 및 (C) 중합성 화합물을 함유하는 착색 조성물.
   

   

   
   [화학식 (1)에 있어서, m은 0 내지 5의 정수를 나타내며, m이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R⁵는 동일하거나 상이할 수도 있고,
   R¹ 내지 R⁴는 서로 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 복소환기를 나타내되, 단 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있고,
   R⁵는 서로 독립적으로 1가의 기를 나타내되,
   단 R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 하기의 요건 (ⅰ) 내지 (ⅴ)로부터 선택되는 기임:
   (ⅰ) 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기이거나, 또는 치환 또는 비치환된불포화 지환식 탄화수소기이되, 단 불포화 지방족 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있음,
   (ⅱ) 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 지환식 탄화수소기이거나, 또는 불포화 지방족 탄화수소기 또는불포화 지환식 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기임,
   (ⅲ) 치환 또는 비치환된 복소환기이거나, 또는 복소환기로 치환된탄화수소기임,
   (ⅳ) -CN, -NO₂, -NH₂, -SH 및 -CONH₂로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 탄화수소기임,
   (ⅴ) 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기임.]
2. 제1항에 있어서, R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기, 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기, 복소환기로 치환된 방향족 탄화수소기, -CN, -NO₂, -NH₂, -SH 및 -CONH₂로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 지방족 탄화수소기 또는 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기인 착색 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, R⁵가 -CO₂ ^-, -CO₂H, -CO₂M, -CO₂R⁶, -SO₃ ^-, -SO₃H, -SO₃M, -SO₃R⁷, -SO₂NHR⁸, -SO₂NR⁹R¹⁰, -SO₂-O-N=CR¹¹R¹², -SO₂NHNHR¹³, -SO₂SR¹⁴ 또는 -SO₂NHSO₂R¹⁵이고,
   R⁶ 내지 R¹¹ 및 R¹³ 내지 R¹⁵가 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄화수소기이고,
   R¹²가 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄화수소기이고,
   M이 나트륨 원자 또는 칼륨 원자인 착색 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 착색제로서 청색 안료, 청색 염료, 보라색 안료 및 보라색 염료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 포함하는 착색 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 착색 조성물을 이용하여 형성된 착색 경화막.
6. 제5항의 착색 경화막을 구비하는 표시 소자.
7. 하기 화학식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 화합물.
   

   

   
   [화학식 (1)에 있어서, m은 0 내지 5의 정수를 나타내며, m이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R⁵는 동일하거나 상이할 수도 있고,
   R¹ 내지 R⁴는 서로 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 복소환기를 나타내되, 단 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있고,
   R⁵는 서로 독립적으로 1가의 기를 나타내되,
   단 R¹ 내지 R⁴ 중 하나 이상은 하기의 요건 (ⅰ) 내지 (ⅴ)로부터 선택되는 기임:
   (ⅰ) 치환 또는 비치환된 불포화 지방족 탄화수소기이거나, 또는 치환 또는 비치환된불포화 지환식 탄화수소기이되, 단 불포화 지방족 탄화수소기는 C-C 결합 간에 -CO-, -COO- 및 -CONH-로부터 선택되는 연결기를 가질 수도 있음,
   (ⅱ) 불포화 지방족 탄화수소기로 치환된 지환식 탄화수소기이거나, 또는 불포화 지방족 탄화수소기 또는불포화 지환식 탄화수소기로 치환된 방향족 탄화수소기임,
   (ⅲ) 치환 또는 비치환된 복소환기이거나, 또는 복소환기로 치환된탄화수소기임,
   (ⅳ) -CN, -NO₂, -NH₂, -SH 및 -CONH₂로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환된 탄화수소기임,
   (ⅴ) 탄소수 11 이상의 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소기임.]