WO2011158747A1 - 着色樹脂組成物、着色硬化膜、カラーフィルター、表示装置及び固体撮像素子 - Google Patents

着色樹脂組成物、着色硬化膜、カラーフィルター、表示装置及び固体撮像素子 Download PDF

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acrylate
meth
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聡 小林
石井　裕
高明 倉田
弘和 長原
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日本化薬株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a colored resin composition for forming pixels such as blue, red, and green, a color filter formed using the same, a liquid crystal display device formed using the color filter, and an image sensor (CCD, CMOS). ), And an electronic display device such as an organic EL display.
  • liquid crystal display elements such as liquid crystal displays (LCD) typified by notebook computers, liquid crystal televisions, mobile phones, etc., and image sensors (CCD, CMOS) used as input devices for digital cameras, color copiers, etc.
  • a color filter is required.
  • As a method for producing a color filter used in these liquid crystal display devices and solid-state image sensors there are a dyeing method, an electrodeposition method, a printing method, a pigment dispersion method, and the like. In recent years, the pigment dispersion method has become the mainstream.
  • a patterning method a photolithography method is typical, and a color filter is formed using a mixture of a photosensitive resin composition and a pigment dispersion.
  • a method of forming a color filter by applying a colored ink directly on a substrate without using a mask by an ink jet printer is also performed.
  • Improvement of color purity, saturation, brightness, and contrast, which are characteristics required for color filters, is particularly important.
  • the amount of light of the backlight can be suppressed and the power consumption can be reduced, so this is an environmentally necessary technology.
  • In order to improve the color purity of the color filter it is necessary to increase the content of the color pigment or to select a pigment having a better spectral waveform.
  • the pigment concentration must be reduced or the film thickness must be reduced. In order to achieve both of these contradictory characteristics, a method of making pigment fine particles has been performed. As micronization progresses, there is a limit to the resistance and dispersion stability, and even when the brightness is improved, the compatibility of resistance is not achieved.
  • JP-A-8-94826 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-14222 JP 2010-32999 A Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-172772
  • An object of the present invention is to provide a color filter which is excellent in color characteristics such as lightness and has excellent heat resistance and light resistance.
  • the present inventor has found that the above problems can be solved by using a colored resin composition containing a specific color material compound in order to produce a pixel of a color filter.
  • the present invention has been completed.
  • the present invention (1) A colored resin composition for a color filter containing a colorant compound represented by the following formula (1), a binder resin, a solvent, and a curing agent.
  • R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkoxy group, a nitro group, a carboxyl group, or an alkoxycarbonyl group.
  • Y 1 to Y 4 each independently represents a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group or an aryl group
  • X 1 to X 5 each independently represent a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkoxy group, a halogen atom atom, a nitro group, a phenoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carbamoyl group, a sulfo group, a sulfamoyl group anion Z -. represents an alkylsulfonyl imide anion having a higher halogenated alkyl C1-C10.
  • the colored resin composition for a color filter according to (1) wherein Z ⁇ in formula (1) is a bistrifluoromethanesulfonylimide anion, (3) The colored resin composition according to (1) or (2), which contains a metal phthalocyanine pigment, (4) A colored cured film for a color filter, which is patterned using the colored resin composition according to any one of (1) to (3), (5) A color filter comprising the colored cured film for a color filter according to (4), (6) A display device comprising the color filter according to (5), (7) The present invention relates to a solid-state imaging device having the color filter described in (5).
  • the colored resin composition of the present invention can provide a high-quality color filter excellent in lightness and heat resistance by using a specific colorant compound in the colored resin composition.
  • the colored resin composition of the present invention contains a binder resin, a solvent, a curing agent, a specific color material compound, and if necessary, a color material such as other pigment or dye, a surfactant, a photopolymerization initiator, Various additives such as a thermal polymerization initiator, a polymerization inhibitor, and an ultraviolet absorber can be contained, but the present invention is not limited to these, and components other than the specific color material compound can be used without any particular limitation.
  • the pixel manufacturing method using the colored resin composition of the present invention mainly includes a photolithography method and an inkjet method, and the former uses a photosensitive resin composition having excellent developability using a photopolymerization initiator.
  • the latter does not necessarily require a photopolymerization initiator, and a thermosetting resin composition is used.
  • R 1 to R 6 of the colorant compound represented by the formula (1) used in the present invention are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkoxy group, a nitro Represents a group, a carboxyl group or an alkoxycarbonyl group.
  • Y 1 to Y 4 each independently represent a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or an aryl group.
  • X 1 to X 5 are each independently a hydrogen atom, C1-C12 alkyl group, C1-C12 alkoxy group, halogen atom, nitro group, phenoxy group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, sulfo group, sulfamoyl group 1 type (s) or 2 or more types may be included.
  • Anion Z - is representative of the sulfonyl imide anion having a higher halogenated alkyl C1-C10.
  • halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • alkyl group examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, iso-butyl group, n-pentyl group, Examples thereof include C1-C12 alkyl groups such as n-hexyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, and cyclohexyl group. These alkyl groups may have a substituent.
  • alkyl group having the substituent examples include a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, a hydroxybutyl group, a 2-sulfoethyl group, a carboxyethyl group, a cyanoethyl group, a methoxy group. Examples thereof include an ethyl group, an ethoxyethyl group, a butoxyethyl group, a trifluoromethyl group, and a pentafluoroethyl group.
  • the substituent that the alkyl group may have includes a carbamoyl group, a carboxyl group, and the like.
  • alkoxy group examples include alkoxy groups having the same C1-C12 alkyl group as the alkyl group, and alkoxycarbonyl groups also include alkoxycarbonyl groups having the C1-C12 alkyl group.
  • aryl group examples include aromatic hydrocarbon residues such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group, benzopyrenyl group; pyridyl group, pyrazyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, Examples include pyrrolyl group, indoleenyl group, imidazolyl group, carbazolyl group, thienyl group, furyl group and other aromatic heterocyclic residues.
  • aryl groups may have a substituent, and examples thereof include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a sulfo group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a carbamoyl group, and a cyano group.
  • the above phenoxy group may have a substituent, and examples of the substituent include a C1-C12 linear or branched alkyl group, a halogen atom, an amino group, an alkylamino group, and a hydroxyl group.
  • alkoxycarbonyl group examples include methyloxycarbonyl, ethyloxycarbonyl, propyloxycarbonyl, isopropyloxycarbonyl, butyloxycarbonyl, isobutyloxycarbonyl, pentyloxycarbonyl, isopentyloxycarbonyl, neopentyloxycarbonyl, and cyclopentyloxycarbonyl.
  • the above carbamoyl group may have a substituent, and examples of the substituent include a C1-C12 linear or branched alkyl group, a phenyl group, a tosyl group, and a pyrimidinyl group.
  • the carbamoyl group includes an aliphatic group in which two alkyl groups bonded to nitrogen have a C3-C12 cycloalkyl ring in combination with the nitrogen atom, or one or more heteroatoms such as nitrogen, oxygen, and sulfur.
  • a family heterocycle can be formed.
  • sulfo group examples include methanesulfonyl, ethanesulfonyl, hexanesulfonyl, decanesulfonyl and the like.
  • sulfamoyl group examples include sulfamoyl, methanesulfamoyl, ethanesulfamoyl, propanesulfamoyl, isopropanesulfamoyl, butanesulfamoyl, isobutanesulfamoyl, pentansulfamoyl, isopentanesulfamoyl, Neopentanesulfamoyl, cyclopentanesulfamoyl, hexanesulfamoyl, cyclohexanesulfamoyl, heptanesulfamoyl, cycloheptanesulfamoyl, octanessulfamoyl, 2-ethylhexanesulfamoyl, 1,5- Dimethylhexanesulfamoyl, cyclooctanesulfamoyl, nonanesulfamoyl,
  • Z - is an alkyl sulfonyl imide anion having a higher halogenated alkyl group C1-C10, especially bistrifluoromethanesulfonylimide anion preferred.
  • the colorant compound used in the colored resin composition of the present invention can be obtained, for example, by a known synthesis method described in Yutaka Hosoda “Theoretical Manufacturing Dye Chemistry” (pages 373 to 375) issued by Gihodo Co., Ltd. It is also possible to synthesize by purchasing a commercial product in which Z ⁇ is a chlorine anion and adding a corresponding salt or acid to perform salt exchange.
  • Z - solvent reacting the colorant compound is chlorine anions (e.g., water or methanol, ethanol, isopropanol, acetone, N, N-dimethylformamide (Hereinafter abbreviated as DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP), and the like, and these solvents may be used alone or in combination.
  • a salt or acid is added in an amount of about 0.5 to 3 equivalents, and the mixture is stirred at a predetermined temperature (for example, 0 to 100 ° C.) for easy synthesis.
  • the precipitated crystals are obtained by filtration.
  • the coloring material compound represented by the formula (1) indicates the total solid content (the total amount of the solid content composed of the coloring material compound, the binder resin, the curing agent, etc.). Preferably 1 to 60 parts by mass, more preferably 5 to 30 parts by mass. When the content is larger than this range, problems such as precipitation and aggregation occur, or the adhesiveness with the substrate is lowered due to insufficient curing. When the content is small, there is no big problem, but there is a possibility that sufficient color purity cannot be obtained as color characteristics.
  • the colorant compound represented by the formula (1) When the colorant compound represented by the formula (1) has low solubility in the colored resin composition, it may be used after being dispersed with a dispersant, as in the case of the optional component pigment described later. Good. Two or more colorant compounds represented by the formula (1) may be mixed or used alone, but other dyes or pigments may be mixed. Since the present invention mainly relates to blue pixels and red pixels, if necessary, it can be mixed with known blue dyes, violet dyes, red dyes and yellow dyes, or blue pigments, violet pigments, red pigments and yellow pigments. .
  • the binder resin used in the present invention is desirably soluble in an alkaline developer used in a development processing step during the production of a color filter in terms of the design of a photolithography method, and further, to form a good fine pattern. Those having sufficient curing characteristics with a photopolymerization initiator, a photopolymerizable monomer and the like are desirable.
  • the pigment-dispersed resin composition must also have good compatibility with constituent materials such as a photopolymerization initiator, a photopolymerizable monomer, and a pigment dispersion, and be stable so as not to cause precipitation or aggregation. In the case of the inkjet method, alkali solubility is not particularly required, and therefore a resin having good compatibility with other colorants and additives may be selected.
  • a known resin can be used as the binder resin, but more preferably one or more of the following carboxyl groups or ethylenically unsaturated monomers having a hydroxyl group or other copolymerizable aromatic hydrocarbon groups. And a copolymer such as an ethylenically unsaturated monomer having an aliphatic hydrocarbon group.
  • those having an epoxy group at the side chain or terminal, and epoxy acrylate resins to which acrylate is added can also be used. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
  • hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxy Butyl (meth) acrylate, 3-hydroxybutyl (meth) acrylate, 5-hydroxypentyl (meth) acrylate, 4-hydroxypentyl (meth) acrylate, 3-hydroxypentyl (meth) acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth) acrylate , 5-hydroxyhexyl (meth) acrylate, 4-hydroxyhexyl (meth) acrylate, 5-hydroxy-3-methyl-pentyl (meth) acrylate, cyclohexane-1,4-dimethanol-mono (meth) acrylate Hydroxyl groups such as relate, 2- (2-hydroxyethyloxy) ethyl (meth) acrylate,
  • Examples of the other copolymerizable ethylenically unsaturated monomers include styrene, ⁇ -methylstyrene, o-vinyltoluene, m-vinyltoluene, p-vinyltoluene, o-chlorostyrene, and m-chloro.
  • Aromatic vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene, p-methoxystyrene; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl ( (Meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, paracumylphenoxyethylene glycol (meta ) Acrylate, 2-hydroxy -3-unsaturated carboxylic acid esters such as phenoxypropyl (meth) acrylate, o-phenylphenol glycidyl ether (meth) acrylate, o-phenylphenol (meth) acrylate
  • Carboxylic acid vinyl esters unsaturated ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, allyl glycidyl ether, methallyl glycidyl ether; vinyl cyanide compounds such as acrylonitrile, methacrylonitrile, ⁇ -chloroacrylonitrile, vinylidene cyanide Acrylamide, methacrylamide, ⁇ -chloroacrylamide, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N- (meth) acryloylphthalimide, N- (2-hydroxyethyl) a Unsaturated amides or unsaturated imides such as rilamide, N- (2-hydroxyethyl) methacrylamide and maleimide; aliphatic conjugated dienes such as 1,3-butadiene, isoprene and chloroprene; polystyrene, polymethyl acrylate and polymethyl Examples thereof include macromonomers having a
  • a polymer in which an unsaturated double bond is further introduced into the side chain of the copolymer is also useful.
  • an acrylate having an alcoholic hydroxyl group such as hydroxyethyl acrylate in the maleic anhydride portion of a copolymer with styrene, vinylphenol, acrylic acid, acrylic ester, acrylamide, or the like copolymerizable with maleic anhydride
  • Acrylic acid is added to the hydroxyl group of a compound obtained by reacting an acrylate having an epoxy group, such as glycidyl methacrylate, and half-esterified, and a copolymer of acrylic acid, an acrylic ester and an acrylate having an alcoholic hydroxyl group such as hydroxyethyl acrylate.
  • urethane resin, polyamide, polyimide resin, polyester resin commercially available ACA-200M (manufactured by Daicel), ORGA-3060 (manufactured by Osaka Organic Chemical), AX3-BNX02 (manufactured by Nippon Shokubai), UXE-3024 (manufactured by Nippon Kayaku) ), UXE-3000 (manufactured by Nippon Kayaku), ZGA-287H (manufactured by Nippon Kayaku), TCR-1338H (manufactured by Nippon Kayaku), ZXR-1722H (manufactured by Nippon Kayaku), ZFR-1401H (manufactured by Nippon Kayaku) ZCR-1642 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) can also be used.
  • a dispersant or a dispersion aid is used when dispersing a pigment.
  • examples thereof include a pigment-based dispersant, a resin-based dispersant, and a surfactant that have good adsorptivity to pigments.
  • a pigment-based dispersant a method of mixing a sulfonated pigment or a metal salt thereof as described in Patent Document 4 with a pigment, a method of mixing a substituted aminomethyl derivative, and the like are known as known techniques.
  • Some resin dispersants are nonpolar nonionic, but polymer resins having an acid value, an amine value, etc. that give good pigment adsorption are common, such as acrylic resins, polyurethane resins, and polycarboxylic acids.
  • Polyamide resin Polyamide resin, polyester resin and the like.
  • Specific examples thereof include ED211 (manufactured by Enomoto Kasei), Ajisper PB821 (manufactured by Ajinomoto Fine Techno), Solsperse 71000 (manufactured by Avicia), and the like.
  • a polymerization initiator When producing the binder resin (copolymer) used in the present invention, a polymerization initiator is used.
  • the polymerization initiator used when synthesizing the copolymer include ⁇ , ⁇ ′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), Examples thereof include t-butyl peroctoate and di-t-butyl peroxide benzoylmethyl ethyl ketone peroxide.
  • the use ratio of the polymerization initiator is 0.01 to 25 parts by mass with respect to the total of all monomers used for the synthesis of the copolymer.
  • the reaction temperature when synthesizing the copolymer is preferably 50 to 120 ° C., particularly preferably 80 to 100 ° C.
  • the reaction time is preferably 1 to 60 hours, more preferably 3 to 20 hours.
  • the preferred acid value of the copolymer is 10 to 300 (mgKOH / g), and the preferred hydroxyl value is 10 to 200 (mgKOH / g). When the acid value or hydroxyl value is 10 or less, developability is lowered.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer is preferably from 2,000 to 400,000, more preferably from 3,000 to 100,000. When the weight average molecular weight is 2000 or less, or 400000 or more, sensitivity, developability and the like are lowered.
  • the binder resins can be used alone or in admixture of two or more.
  • the content of the binder resin in the present invention is usually 0.5 to 99 parts by mass, preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the colored resin composition. In this case, if the content of the binder resin is less than 0.5 parts by mass, the alkali developability may be lowered, or problems such as scumming or film residue in areas other than the area where pixels are formed may occur. is there.
  • the curing agent used in the present invention includes a photopolymerization monomer in the case of radical polymerization, an epoxy resin in the case of ion curing, and a melamine curing agent.
  • a photopolymerization monomer in the case of radical polymerization
  • an epoxy resin in the case of ion curing
  • a melamine curing agent include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol (Meth) acrylate, tetraethylene glycol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol
  • the dye that can be used in addition to the essential components in the colored resin composition of the present invention preferably has spectral characteristics suitable for a color filter, and can be appropriately selected from dyes, organic pigments, and inorganic pigments. It can also be used alone or in combination of two or more. These contents are 0 to 60 parts by mass, preferably 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the colored resin composition. These various pigments and dyes are shown below.
  • the organic pigment that can be used in addition to the essential components in the colored resin composition of the present invention is not particularly limited.
  • pigments such as pigments; lake pigments in which acid dyes, basic dyes, direct dyes and the like are insolubilized with respective precipitants, dyed lake pigments, and the like.
  • the color index for example, Pigment Blue 1, 1: 2, 9, 14, 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 17, 19 25, 27, 28, 29, 33, 35, 36, 56, 56: 1, 60, 61, 61: 1, 62, 63, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 74, 75, 76 78, 79; Pigment Violet 1, 1: 1, 2, 2: 2, 3, 3: 1, 3: 3, 5, 5: 1, 14, 15, 16, 19, 23, 25, 27, 29 , 31, 32, 37, 39, 42, 44, 47, 49, 50; Pigment Violet 3, 4, 27, 39; Pigment Red 7, 14, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48 : 4, 57: 1, 81, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 81: 4, 8 : 5, 122, 146, 168, 177, 178, 184, 185, 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, 279;
  • the inorganic pigment that can be used in combination with the essential components in the colored resin composition of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include composite metal oxide pigments, carbon black, black low-order titanium oxide, titanium oxide, barium sulfate, and zinc white.
  • Examples thereof include oxides, metal sulfides, sulfates, metal hydroxides, and metal carbonates.
  • the dye that can be used in addition to the essential components in the colored resin composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include acid dyes, basic dyes, direct dyes, sulfur dyes, vat dyes, naphthol dyes, reactive dyes, and disperse dyes. It is done. Among them, any dye that is soluble in an organic solvent may be used, but even a dye that is insoluble in an organic solvent can be appropriately used by forming a dispersion. Dyes that are insoluble in organic solvents are well-known formulations.
  • organic amine compounds for example, n-propylamine, ethylhexylpropionate amine, etc.
  • amine salt dyes or It is known that the organic amine compound is reacted with a sulfonic acid group to be modified into a dye having a sulfonamide group.
  • amine-modified dyes can also be used in the colored resin composition of the present invention.
  • Specific examples of the dye include a color index, for example, C.I. number basic blue 7, acid blue 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51.
  • the photopolymerization initiator used in the colored resin composition of the present invention used in the photographic method is preferably one having sufficient sensitivity to ultraviolet rays emitted from an ultra-high pressure mercury lamp generally used as an exposure light source, and radical polymerization.
  • a component of a polymerization accelerator called a sensitizer that can be cured with less exposure energy can be used in combination.
  • the photopolymerization initiator that can be used is not particularly limited.
  • benzyl benzoin ether
  • benzoin butyl ether benzoin propyl ether
  • benzophenone 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone
  • benzoylbenzoic acid benzoylbenzoic acid.
  • Acid esterified product 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, benzyldimethyl ketal, 2-butoxyethyl-4-methylaminobenzoate, chlorothioxanthone, methylthioxanthone, ethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, dimethylthioxanthone, diethylthioxanthone, diisopropyl Thioxanthone, dimethylaminomethylbenzoate, 1- (4-dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoyl formate 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benz
  • thermosetting resin composition used in an ink jet method or the like
  • a thermal polymerization initiator is generally used, but it may be used in combination with a photopolymerization initiator if necessary.
  • the thermal polymerization initiator include azo compounds and organic peroxides, such as 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), Examples include 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), di-t-butyl peroxide, dibenzoyl peroxide, cumylperoxyneodecanoate, and the like.
  • These initiators can be used alone or in combination of two or more as required. These contents are 0.5 to 50 parts by mass, preferably 1 to 25 parts by mass, when the solid content of the colored resinous composition is 100 parts by mass.
  • the organic solvent used in the present invention has sufficient dissolving power with respect to the binder resin, photopolymerizable monomer, photopolymerization initiator, and the like, which are components of the colored resin composition, and is a monofunctional compound used for the synthesis of the binder resin. Those having sufficient dissolving power for monomers, polymerization initiators and the like can be used. Moreover, what can maintain dispersion stability can also be used when preparing a pigment dispersion.
  • the organic solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can be used.
  • Specific examples include benzenes such as benzene, toluene and xylene; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve and butyl cellosolve; methyl cellosolve acetate.
  • Cellosolve acetates such as ethyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate; propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate and propylene glycol monobutyl ether acetate; methyl methoxypropionate, methoxypropion Propionates such as ethyl acrylate, methyl ethoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; methyl lactate, milk Lactic acid esters such as ethyl and butyl lactate; Diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monoethyl ether; Acetic esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate; Ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran and
  • the amount of the organic solvent used is preferably 40 to 10000 parts by mass, more preferably 100 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the colored resin composition.
  • the colored resin composition of the present invention is produced by mixing and stirring the binder resin, the curing agent, the specific color material compound, the organic solvent, and the like with a dissolver, a homomixer, or the like.
  • a dispersion is obtained by a dispersing machine such as a paint shaker using an appropriate dispersant, In addition to the colored resin composition, it is mixed.
  • the colored resin composition of the present invention may further include various additives, for example, fillers, surfactants, photopolymerization initiators, thermal polymerization initiators, polymerization inhibitors, adhesion promoters, antioxidants, as necessary.
  • An ultraviolet absorber, an aggregation inhibitor, etc. can be added.
  • the colored resin composition of the present invention can be microfiltered with a filter or the like in order to remove foreign matters after the preparation.
  • the colored resin composition of the present invention is formed on a glass substrate, a silicon substrate or the like by a method such as spin coating, roll coating, slit and spin, die coating, or bar coating. 1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.5 to 5 ⁇ m, if necessary, in a vacuum chamber, drying conditions, temperature 23 to 150 ° C., time 1 to 60 minutes, more preferably temperature The film is dried under reduced pressure at 60 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes, and further pre-baked with a hot plate or a clean oven to form a film.
  • a method for preparing the cured product from the colored resin composition of the present invention will be described.
  • the colored resin composition of the present invention is formed on a glass substrate, a silicon substrate or the like by a method such as spin coating, roll coating, slit and spin, die coating, or bar coating. 1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.5 to 5 ⁇ m, if necessary, in a vacuum chamber, drying conditions, temperature 23 to 150 ° C
  • radiation for example, an electron beam or ultraviolet rays, preferably ultraviolet rays
  • a surfactant aqueous solution for example, an electron beam or ultraviolet rays, preferably ultraviolet rays
  • a surfactant aqueous solution for example, an alkaline aqueous solution, or a mixture of a surfactant and an alkaline agent
  • develop with aqueous solution Development methods include a dip method, a spray method, a shower method, a paddle method, and an ultrasonic development method, and any of these methods may be combined.
  • the unirradiated portion is removed by development, rinsed with water, and then post-baked.
  • the treatment is performed at a temperature of 130 to 300 ° C. for 1 to 120 minutes, more preferably at a temperature of 150 to 250 ° C. for 1 to 30 minutes. Under the condition, a pixel made of the colored cured film of the present invention is obtained.
  • polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, etc. can be used as the surfactant.
  • the alkali agent sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, diethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, or the like is used.
  • an aqueous solution containing both an alkali agent and a surfactant is usually carried out at a processing temperature of 10 to 50 ° C., preferably 20 to 40 ° C., for a processing time of usually 30 to 600 seconds, preferably 30 to 120 seconds.
  • the cured product of the colored resin composition of the present invention is useful as a color filter suitable for a liquid crystal display device, an organic EL display, a solid-state image sensor used in a digital camera, etc., and the color filter is as described above. It has the patterned pixel which consists of hardened
  • the liquid crystal display device is manufactured with a structure in which, for example, a backlight, a polarizing film, a display electrode, a liquid crystal, an alignment film, a common electrode, a color filter of the present invention, a polarizing film, and the like are laminated in this order.
  • the An organic EL display is produced by forming the color filter of the present invention on either the upper or lower side of a multilayer organic light emitting device.
  • the solid-state imaging device is manufactured by, for example, providing the color filter layer of the present invention on a silicon wafer provided with transfer electrodes and photodiodes, and then laminating microlenses.
  • the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Further, the spectral transmittance was measured with a spectrophotometer “Shimadzu Corporation UV-3150”, the chromaticity in the XYZ color system was calculated, and the resistance of the colored body was evaluated.
  • Synthesis example 1 In a 100 ml beaker, 1 g of rhodamine B (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) of the following formula (100) and 20 g of water were charged and stirred at room temperature for 30 minutes. To this was added dropwise a solution of 1 g of potassium salt of bistrifluoromethanesulfonylimide (TFSI) in 1 g of DMF, and the mixture was stirred for 3 hours. The precipitated dye was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain 0.7 g of Rhodamine B TFSI salt (Compound No. 1). Maximum absorption wavelength: 560 nm (cyclohexanone)
  • Synthesis example 2 A 100 ml beaker was charged with 1 g of rhodamine 6G (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) of the following formula (101) and 20 g of water and stirred at room temperature for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 1 g of potassium salt of bistrifluoromethanesulfonylimide in 1 g of DMF was added dropwise thereto and stirred for 3 hours. The precipitated dye was collected by filtration, washed with water and dried to obtain 0.8 g of rhodamine 6G TFSI salt (Compound No. 2). Maximum absorption wavelength: 531 nm (cyclohexanone)
  • Synthesis Example 3 (Preparation of binder resin (copolymer)) A 500 ml four-necked flask was charged with 160 g of methyl ethyl ketone, 10 g of methacrylic acid, 33 g of benzyl methacrylate, and 1 g of ⁇ , ⁇ '-azobis (isobutyronitrile) and stirred. Then, nitrogen gas was allowed to flow into the flask for 30 minutes. Thereafter, the temperature was raised to 80 ° C., and the mixture was stirred at 80 to 85 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature to obtain a colorless, transparent and uniform copolymer solution.
  • copolymer (A) This was precipitated in a 1: 1 mixed solution of isopropyl alcohol and water, filtered, and the solid content was taken out and dried to obtain a copolymer (A).
  • the resulting copolymer (A) had a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 18,000 and an acid value of 152.
  • Example 1 5.4 g of copolymer (A) as a binder resin, 6 g of Kayrad DPHA (manufactured by Nippon Kayaku) as a photopolymerizable monomer, 1.5 g of Irgacure 907 (manufactured by BASF Japan) as a photopolymerization initiator, Irgacure OXE-02 (manufactured by BASF Japan) 0.3 g and Kayacure DETX-S (manufactured by Nippon Kayaku) 0.6 g. 0.6 g of 1 and 20 g of cyclohexanone and 8.6 g of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent were mixed to obtain a colored resin composition of the present invention.
  • copolymer (A) as a binder resin
  • 6 g of Kayrad DPHA manufactured by Nippon Kayaku
  • Irgacure 907 manufactured by BASF Japan
  • Example 2 Compound No. of Synthesis Example 1 as a dye 1 was synthesized as Compound No. 1 of Synthesis Example 2. Except changing to 2, it was set as the same composition as Example 1, and the colored resin composition was obtained.
  • the pigment dispersion liquid 1 was obtained by processing for 60 minutes with a paint shaker and filtering. 19 g of pigment dispersion 1 was added to Example 1 to obtain a colored resin composition of the present invention.
  • Comparative Example 1 Compound No. of Synthesis Example 1 A colored resin composition was obtained with the same composition as in Example 1 except that 1 was changed to rhodamine B.
  • the colored resin composition (Examples 1 to 3) obtained above was applied on the substrate, pre-baked under conditions of 80 ° C. ⁇ 100 seconds, cured by exposure through a mask, and then a surfactant. After developing with an aqueous alkaline solution containing, rinsing with water, heating at 200 ° C. gave a colored pattern.
  • the obtained colored pattern had a resolution of 5 ⁇ m square in a line and space, and no residue or peeling of pixels was confirmed. High-resolution performance was confirmed as a color filter for a solid-state imaging device.
  • a substrate for heat resistance evaluation was prepared by applying each composition to a glass substrate in the same manner as described above, exposing the entire surface, and performing post-baking treatment (200 ° C. ⁇ 5 minutes). Thereafter, each evaluation was performed as described below.
  • the heat resistance was evaluated by measuring the transmittance of the substrate for evaluation using a spectrophotometer, treating the substrate for evaluation at 200 ° C. for 120 minutes, measuring the spectral transmittance again, and calculating the color difference ( ⁇ Eab). The results of heat resistance are shown in Table 2.
  • Comparative Example 1 fading of the pigment was observed during the curing baking process before the heat treatment, and the heat resistance was extremely inferior.
  • Table 2 shows the evaluation results of heat resistance, but the heat resistance of Examples 1 to 3 of the present invention is remarkably improved as compared with the conventional dyes of Comparative Examples 1 and 2.
  • Example 3 a pigment was used in combination, but even when the colorant compound of the present invention and the pigment were mixed, good results were obtained without any particular precipitation.
  • the present invention can form a color filter with a colored resin composition using a specific colorant compound, and the obtained color filter has high resistance because it has sufficient resistance while being a dye. And clear pixels with high reliability can be obtained. In addition, it was found that it can be mixed well with pigments and other dyes depending on the application, and has high industrial value.

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Abstract

【課題】鮮明で高品位の色特性を有し、さらに従来品よりも耐性に優れた信頼性の高いカラーフィルター画素作成用着色樹脂組成物を提供する。 【解決手段】本発明のカラーフィルター画素作製用着色樹脂組成物は、特定の色材化合物を使用することにより、他にバインダー樹脂、溶剤、及び硬化剤等を混合することで容易に得られる。作製されたカラーフィルターは、色材化合物として染料を用いていながら耐熱性等の耐性に優れた高い信頼性を有する。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　着色樹脂組成物、着色硬化膜、カラーフィルター、表示装置及び固体撮像素子
　本発明は、青色、赤色および緑色等の画素を形成する着色樹脂組成物、これを用いて形成されたカラーフィルター、並びに該カラーフィルターを用いて形成された液晶表示装置、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）、有機ＥＬディスプレイ等の電子表示装置に関する。
　ノートパソコンや液晶テレビ、携帯電話等に代表される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の液晶表示素子やデジタルカメラやカラーコピー機等の入力デバイスとして使用される撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）のカラー化にはカラーフィルターが必要である。これら液晶表示装置や固体撮像素子に用いられるカラーフィルターを製造する方法としては、染色法、電着法、印刷法、顔料分散法等があるが、近年、顔料分散法が主流となっている。パターニングの方法としてはフォトリソグラフィー法が代表的で、感光性樹脂組成物と顔料分散体との混合物を用いてカラーフィルターを形成している。最近では着色インキをインクジェットプリンターにより、マスクを介さずに直接基板上に塗布し、カラーフィルターを形成する方法も行われている。
　カラーフィルターに求められる特性である、色純度、彩度、明度及びコントラストの向上は特に重要である。明度が向上することによって、バックライトの光量を抑えることができ、消費電力を下げることも出来るため、環境的にも必要な技術である。カラーフィルターの色純度を向上するためには着色顔料の含有量を増加させたり、より良い分光波形の顔料を選択する必要がある。一方、明度を向上するには透過率を高くする必要があるため、逆に顔料濃度を減らす、または膜厚を薄くしなければならない。これらの相反する特性を両立するために顔料の微粒子化という方法が行われている。微粒子化も進めていくと耐性や分散安定性に限界があり、明度が向上しても耐性の両立が取れていないのが現状である。
　これらの問題を解決するため、別のアプローチとして染料を使用したカラーフィルターの検討が進められている。染料を用いれば、顔料では達成できない色純度と明度の両立や、粒子では無いことから光散乱を抑制出来るためコントラストも向上できるメリットがある。しかしながら、テレビ向け等の長期信頼性を必要とされる表示体向けには耐光性や耐熱性が必要であるが、染料の中でも特に青色染料は顔料よりも耐性が著しく劣っているものが多い。例えば特許文献１及び２には、トリフェニルメタン系化合物を使用したカラーフィルターに関する報告がなされているが、トリフェニルメタン系化合物は耐光性や耐熱性が著しく劣り、実用レベルではない。また、特許文献３にはキサンテン系化合物は明度に優れるとの記載はあるが、耐性面に関する記載はなされていない。高信頼性の必要なカラーフィルターにおいて耐性に優れた色材化合物を含む着色樹脂組成物が必要とされているがほとんど実用化されていないのが現状である。従って、次世代として明度に優れかつ耐性に優れた高品位なカラーフィルターが求められている。
特開平８－９４８２６号公報 特開２００２－１４２２２号公報 特開２０１０－３２９９９号公報 特開昭６３－１７２７７２号公報
　本発明は、明度等の色特性に優れ、かつ耐熱性、耐光性の優れたカラーフィルターを提供することを目的とする。
　本発明者は前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、カラーフィルターの画素を作製するために特定の色材化合物を含む着色樹脂組成物を使用することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　即ち、本発明は、
　（１） 下記式（１）で示される色材化合物、バインダー樹脂、溶剤、及び硬化剤を含有するカラーフィルター用着色樹脂組成物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 （式（１）において、Ｒ１～Ｒ６は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、Ｃ１－Ｃ１２のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基を表す。Ｙ１～Ｙ４はそれぞれ独立に水素原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、アリール基を表す。Ｘ１～Ｘ５はそれぞれ独立に水素原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、Ｃ１－Ｃ１２のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基を表す。アニオン部Ｚ－はＣ１－Ｃ１０の高次ハロゲン化アルキル基を有するアルキルスルホニルイミドアニオンを表す。）、
（２）式（１）中のＺ－がビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオンである（１）に記載のカラーフィルター用着色樹脂組成物、
（３）金属フタロシアニン顔料を含む（１）又は（２）に記載の着色樹脂組成物、
（４）（１）乃至（３）のいずれか一つに記載の着色樹脂組成物を用い、パターニングされてなるカラーフィルター用着色硬化膜、
（５）（４）に記載のカラーフィルター用着色硬化膜からなるカラーフィルター、
（６）（５）に記載のカラーフィルターを装着してなる表示装置、
（７）（５）に記載のカラーフィルターを装着してなる固体撮像素子、に関する。
　本発明の着色樹脂組成物は、特定の色材化合物を着色樹脂組成物に使用することによって、明度、耐熱性に優れた高品位なカラーフィルターを提供することができる。
　本発明の着色樹脂組成物は、バインダー樹脂、溶剤、硬化剤、特定の色材化合物を含有し、必要に応じて、他の顔料もしくは染料等の色材、界面活性剤、光重合開始剤、熱重合開始剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤等の各種添加物を含有させることが出来、これらに限定されるものではなく、特定の色材化合物以外の成分としては特に制限無く使用できる。
　本発明の着色樹脂組成物を用いた画素製造方法としては、主にフォトリソグラフィー法とインクジェット法が挙げられ、前者には光重合開始剤を用いた現像性に優れた感光性樹脂組成物が用いられ、後者は必ずしも光重合開始剤を必要とせず、熱硬化性樹脂組成物が用いられる。
　本発明に使用される前記式（１）で表される色材化合物のＲ１～Ｒ６は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、Ｃ１－Ｃ１２のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基を表す。Ｙ１～Ｙ４はそれぞれ独立に水素原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、アリール基を表す。Ｘ１～Ｘ５はそれぞれ独立に水素原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、Ｃ１－Ｃ１２のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基の１種または２種以上を有していてもよい。アニオン部Ｚ－はＣ１－Ｃ１０の高次ハロゲン化アルキル基を有するスルホニルイミドアニオンを表す。
　上記のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
　上記のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－オクチル基、２－エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等のＣ１－Ｃ１２のアルキル基、等が挙げられる。これらのアルキル基は、置換基を有して良く、該置換基を有するアルキル基としては例えば、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、２－スルホエチル基、カルボキシエチル基、シアノエチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。また、当該アルキル基が有することができる置換基にはカルバモイル基、カルボキシル基等が含まれる。
　上記のアルコキシ基としては、前記のアルキル基に同じくＣ１－Ｃ１２のアルキル基を有したアルコキシ基が挙げられ、アルコキシカルボニル基も同じくＣ１－Ｃ１２のアルキル基を有したアルコキシカルボニル基が挙げられる。
　上記のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、ベンゾピレニル基等の芳香族炭化水素残基；ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピロリル基、インドレニル基、イミダゾリル基、カルバゾリル基、チエニル基、フリル基等の芳香族複素環残基、等が挙げられる。これらのアリール基は置換基を有して良く、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、スルホ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、シアノ基等が挙げられる。
　上記のフェノキシ基は、置換基を有しても良く、置換基としては例えば、Ｃ１－Ｃ１２の直鎖または分岐アルキル基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、水酸基等が挙げられる。
　上記のアルコキシカルボニル基としては、例えばメチルオキシカルボニル、エチルオキシカルボニル、プロピルオキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニル、ブチルオキシカルボニル、イソブチルオキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、イソペンチルオキシカルボニル、ネオペンチルオキシカルボニル、シクロペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル、ヘプチルオキシカルボニル、シクロヘプチルオキシカルボニル、オクチルオキシカルボニル、２－エチルヘキシルオキシカルボニル、シクロオクチルオキシカルボニル、ノニルオキシカルボニル、デカニルオキシカルボニル、トリシクロデカニルオキシカルボニル、メトキシプロピルオキシカルボニル、エトキシプロピルオキシカルボニル、ヘキシロキシプロピルオキシカルボニル、２－エチルヘキシロキシプロピルオキシカルボニル、メトキシヘキシルオキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、等が挙げられる。
　上記のカルバモイル基は、置換基を有してもよく、置換基としては、Ｃ１－Ｃ１２の直鎖または分岐アルキル基、フェニル基、トシル基、ピリミジニル基等が挙げられる。更に、上記カルバモイル基としては、窒素に結合している２つのアルキル基が当該窒素原子と合わせてＣ３－Ｃ１２のシクロアルキル環、或いは、窒素、酸素、硫黄などの１以上のヘテロ原子を有する脂肪族へテロ環を形成することができる。
　上記のスルホ基としては、例えばメタンスルホニル、エタンスルホニル、ヘキサンスルホニル、デカンスルホニル等が挙げられる。
　上記のスルファモイル基としては、例えばスルファモイル、メタンスルファモイル、エタンスルファモイル、プロパンスルファモイル、イソプロパンスルファモイル、ブタンスルファモイル、イソブタンスルファモイル、ペンタンスルファモイル、イソペンタンスルファモイル、ネオペンタンスルファモイル、シクロペンタンスルファモイル、ヘキサンスルファモイル、シクロヘキサンスルファモイル、ヘプタンスルファモイル、シクロヘプタンスルファモイル、オクタンスルファモイル、２－エチルヘキサンスルファモイル、１，５－ジメチルヘキサンスルファモイル、シクロオクタンスルファモイル、ノナンスルファモイル、デカンスルファモイル、トリシクロデカンスルファモイル、メトキシプロパンスルファモイル、エトキシプロパンスルファモイル、プロポキシプロパンスルファモイル、イソプロポキシプロパンスルファモイル、ヘキシロキシプロパンスルファモイル、２－エチルヘキシロキシプロパンスルファモイル、メトキシヘキサンスルファモイル、３－フェニル－１－メチルプロパンスルファモイル等が挙げられる。
　一般式（１）においてＺ－は、Ｃ１－Ｃ１０の高次ハロゲン化アルキル基を有するアルキルスルホニルイミドアニオンを表すが、特にビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオンが好ましい。
　本発明の着色樹脂組成物に用いられる色材化合物は、例えば、株式会社技報堂発行の細田豊著「理論製造染料化学」（３７３～３７５頁）に記載された既知の合成法で得られるが、Ｚ－が塩素アニオンである市販品を購入し、対応する塩または酸を加え塩交換することにより合成することも可能である。
　本発明における色材化合物を塩交換により合成する場合は、例えば、Ｚ－が塩素アニオンである色材化合物を反応溶媒（例えば、水、またはメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦと略記）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（以下ＮＭＰと略記）等の水溶性極性溶媒が挙げられ、これらの溶媒は単独、または混合してもよい。）に溶解し、対応する塩または酸を０．５～３当量程度加え、所定温度（例えば０～１００℃）で攪拌し、容易に合成でき、析出した結晶をろ取する事により得られる。
　上記式（１）で示される具体例を以下の表１に示すが、本発明はこれらに限定されない。
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　本発明の着色樹脂組成物は、前記式（１）で表される色材化合物を全固形分（色材化合物、バインダー樹脂、硬化剤等から成る固形分の総量を指す。以降も同義で用いられる。）中に、好ましくは１～６０質量部、より好ましくは５～３０質量部、を含む組成物である。この範囲よりも含有量が多い場合、析出や凝集等の問題が発生したり、硬化不十分のために基板との密着性の低下を引き起こす。含有量が少ない場合は大きな問題は無いが、色特性としては十分な色純度が得られない可能性がある。
　前記式（１）で表される色材化合物の着色樹脂組成物への溶解性が低い場合には、後述する任意成分である顔料と同様に、分散剤を用いて分散させて使用してもよい。前記式（１）で表される色材化合物は２種以上を混合しても単独で使用してもよいが、他の染料や顔料を混合してもよい。本発明は主として青色画素や赤色画素に関するものなので、必要により公知の青色染料、バイオレット染料、赤色染料や黄色染料、または青色顔料、バイオレット顔料、赤色顔料や黄色顔料等と混合することも可能である。
　本発明で用いられるバインダー樹脂とは、フォトリソグラフィー法の設計上、カラーフィルター製造時の現像処理工程において用いられるアルカリ性現像液に可溶であることが望ましく、さらには良好な微細パターンを形成するために光重合開始剤、光重合性モノマー等との十分な硬化特性を有しているものが望ましい。また、顔料分散樹脂組成物も光重合開始剤、光重合性モノマー、顔料分散液等の構成材料との相溶性が良く、析出や凝集等を起こさないよう安定でなければならない。インクジェット法の場合は特にアルカリ可溶性は必要ではないため、他の色材や添加剤との相溶性の良い樹脂を選択すればよい。
　バインダー樹脂としては公知の樹脂を使用することもできるが、より好ましくは以下に挙げられる１個以上のカルボキシル基、または水酸基を有するエチレン性不飽和モノマーあるいは他の共重合可能な芳香族炭化水素基や脂肪族炭化水素基を有するエチレン性不飽和モノマー等の共重合体であることが望ましい。また、これらの側鎖もしくは末端等にエポキシ基を有したもの、さらにアクリレートを付加させたエポキシアクリレート樹脂も使用できる。これらのモノマー等は単独でも２種以上組み合わせても良い。
　本発明で使用できる前記のカルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α－クロルアクリル酸、エタクリル酸、けい皮酸等の不飽和モノカルボン酸類；マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和ジカルボン酸（無水物）類；３価以上の不飽和多価カルボン酸（無水物）類、２－（メタ）アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２－メタアクリロイロキシエチル２－ヒドロキシプロピルフタレート、２－アクリロイロキシエチル２－ヒドロキシエチルフタル酸等を挙げることができ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
　本発明で使用できる前記の水酸基含有エチレン性不飽和モノマーの具体例としては、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、５－ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、６－ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、５－ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、５－ヒドロキシ－３－メチル－ペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキサン－１,４－ジメタノール－モノ（メタ）アクリレート、２－（２－ヒドロキシエチルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、グリセリンモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール－プロピレングリコール）モノメタクリレート等の水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート等を挙げることができ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
　また、前記の他の共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、ｏ－ビニルトルエン、ｍ－ビニルトルエン、ｐ－ビニルトルエン、ｏ－クロルスチレン、ｍ－クロルスチレン、ｐ－クロルスチレン、ｐ－メトキシスチレン等の芳香族ビニル化合物；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ－プロピル（メタ）アクリレート、ｉ－プロピル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、ｉ－ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ－ブチル（メタ）アクリレート、ｔ－ブチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシ－３－フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、ｏ－フェニルフェノールグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ｏ－フェニルフェノール（メタ）アクリレートヒドロキシエチル化物、フェノキシエチル（メタ）アクリレート等の不飽和カルボン酸エステル類；シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、トリメチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ノルボルニル（メタ）アクリレート、ノルボルニルメチル（メタ）アクリレート、フェニルノルボルニル（メタ）アクリレート、シアノノルボルニル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ボルニル（メタ）アクリレート、メンチル（メタ）アクリレート、フェンチル（メタ）アクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、ジメチルアダマンチル（メタ）アクリレート、トリシクロ〔5.2.1.02,6〕デカ－８－イル＝（メタ）アクリレート、トリシクロ〔5.2.1.02,6〕デカ－４－メチル＝（メタ）アクリレート、シクロデシル（メタ）アクリレート、２－（メタ）アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ｔｅｒｔ－ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート等の脂環骨格類；ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール－プロピレングリコール）モノメタクリレート等の水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート類；メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールモノアクリレート、アリロキシポリエチレングリコール－ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等のアルキル末端ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート類；２－アミノエチルアクリレート、２－アミノエチルメタクリレート、２－アミノプロピルアクリレート、２－アミノプロピルメタクリレート、３－アミノプロピルアクリレート、３－アミノプロピルメタクリレート等の不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル類；グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、３，４－エポキシブチル(メタ)アクリレート、（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートグリシジルエーテル等の不飽和カルボン酸グリシジルエステル類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、アリルグリシジルエーテル、メタリルグリシジルエーテル等の不飽和エーテル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α－クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等のシアン化ビニル化合物；アクリルアミド、メタクリルアミド、α－クロロアクリルアミド、Ｎ－フェニルマレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－（メタ）アクリロイルフタルイミド、Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）アクリルアミド、Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）メタクリルアミド、マレイミド等の不飽和アミドあるいは不飽和イミド類；１，３－ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の脂肪族共役ジエン類；ポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリｎ－ブチルアクリレート、ポリｎ－ブチルメタクリレート、ポリシリコーン等の重合体分子鎖の末端にモノアクリロイル基あるいはモノメタクリロイル基を有するマクロモノマー類等を挙げることができ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
　また、共重合体の側鎖に更に不飽和二重結合を導入した重合体も有用である。例えば、無水マレイン酸と共重合可能なスチレン、ビニルフェノール、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド等との共重合物の無水マレイン酸部に、ヒドロキシエチルアクリレート等のアルコール性のヒドロキシル基を有するアクリレートやグリシジルメタクリレート等のエポキシ基を有するアクリレートを反応させハーフエステル化した化合物、およびアクリル酸、アクリル酸エステルとヒドロキシエチルアクリレート等のアルコール性のヒドロキシル基を有するアクリレートとの共重合体の水酸基にアクリル酸を反応せしめた化合物等が挙げられる。また、ウレタン樹脂やポリアミド、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、市販のＡＣＡ－２００Ｍ（ダイセル製）、ＯＲＧＡ－３０６０(大阪有機化学製)、ＡＸ３－ＢＮＸ０２（日本触媒製）、ＵＸＥ－３０２４（日本化薬製）、ＵＸＥ－３０００(日本化薬製)、ＺＧＡ－２８７Ｈ（日本化薬製）、ＴＣＲ－１３３８Ｈ（日本化薬製）、ＺＸＲ－１７２２Ｈ（日本化薬製）、ＺＦＲ－１４０１Ｈ（日本化薬製）、ＺＣＲ－１６４２（日本化薬製）も使用することができる。
　一般に顔料を分散する際には分散剤や分散助剤を使用する。顔料に対して良好な吸着性を有する色素系分散剤や樹脂系分散剤、界面活性剤等がある。例えば、色素系分散剤としては上記の特許文献４にあるような顔料のスルホン化物あるいはその金属塩を顔料と混和する方法や置換アミノメチル誘導体を混和する方法等が公知技術として知られている。樹脂系分散剤としては無極性のノニオン系のものもあるが、良好な顔料吸着性を付す酸価、アミン価等を有する高分子樹脂が一般的であり、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカルボン酸、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。その具体例としては、例えば、ＥＤ２１１（楠本化成製）、アジスパーＰＢ８２１（味の素ファインテクノ製）ソルスパース７１０００（アビシア製）等が挙げられる。
　本発明で用いられるバインダー樹脂（共重合体）を製造する場合は、重合開始剤を使用する。ここで共重合体を合成するときに使用される重合開始剤の具体例としては、α,α’-アゾビス（イソブチロニトリル）、２,２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、ｔ－ブチルパーオクトエート、ジ－ｔ－ブチルパーオキシド過酸化ベンゾイルメチルエチルケトンパーオキシド等を挙げることができる。重合開始剤の使用割合は、共重合体の合成に使用する全ての単量体の合計に対して、０．０１～２５質量部である。また、共重合体を合成する場合は、下記で説明する有機溶剤を使用するのが好ましいが、使用する単官能のモノマーや重合開始剤等に対して十分な溶解力を有するものを使用する。共重合体を合成するときの反応温度は５０～１２０℃であることが好ましく、特に好ましくは８０～１００℃である。また、反応時間は１～６０時間であることが好ましく、より好ましくは３～２０時間である。共重合体の好ましい酸価は１０～３００（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であり、好ましい水酸基価は１０～２００（ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。酸価もしくは水酸基価が１０以下の場合は現像性が低下する。共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は２０００～４０００００が好ましく、３０００～１０００００がより好ましい。この重量平均分子量が２０００以下、あるいは４０００００以上では、感度および現像性等が低下する。
　本発明において、前記バインダー樹脂は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。本発明におけるバインダー樹脂の含有量は、着色樹脂組成物の全固形分１００質量部に対して、通常、０．５～９９質量部、好ましくは５～５０質量部である。この場合、バインダー樹脂の含有量が０．５質量部未満では、アルカリ現像性が低下したり、画素が形成される部分以外の領域での地汚れや膜残り等の問題が発生する可能性がある。
　本発明で使用する硬化剤としては、ラジカル重合の場合は光重合モノマー、イオン硬化の場合はエポキシ樹脂、その他にメラミン硬化剤等が挙げられる。これらの具体例は、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコール（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、ビスフェノール－Ａ型エポキシジ（メタ）アクリレート、ビスフェノール－Ｆ型エポキシジ（メタ）アクリレート、ビスフェノール－フルオレン型エポキシジ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化グリセリントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、９,９－ビス〔４－（２－アクリロイルオキシエトキシ）フェニル〕フルオレン、カヤラッドＲＰ－１０４０（日本化薬製）、カヤラッドＤＰＣＡ－３０（日本化薬製）、ＵＡ－３３Ｈ(新中村化学製)、ＵＡ－５３Ｈ(新中村化学製)、Ｍ－８０６０(東亞合成製)；チオール系重合モノマーとして、ＴＥＭＰＩＣ（堺化学製)、ＴＭＭＰ（堺化学製)、ＰＥＭＰ（堺化学製）、ＤＰＭＰ（堺化学製）；エポキシ樹脂としては、日本化薬製品のＮＣ―６０００、ＮＣ－３０００、ＥＯＣＮ－１０２０、ＸＤ－１０００、ＥＰＰＮ－５０１Ｈ、ＢＲＥＮ－Ｓ、ＮＣ－７３００Ｌ、ダイセル化学製品のセロキサイト２０２１Ｐ、ＥＨＰＥ３１５０、サイクロマーＭ１００、エポリードＰＢ３６００、ジャパンエポキシレジン製品のエピコート８２８、エピコートＹＸ８０００、エピコートＹＸ４０００、サイラエースＳ５１０（チッソ製）、ＴＥＰＩＣ（日産化学工業製）等；メラミン硬化剤としてはメチロール化メラミンやＭｗ－３０（三和ケミカル製）等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。これらの含有量は、着色樹脂組成物の全固形分１００質量部に対して１～８０質量部、好ましくは５～３０質量部である。
　本発明の着色樹脂組成物中の必須成分以外に併用できる色素は、カラーフィルターに適合する分光特性を有するものが好ましく、染料、有機顔料、無機顔料の中から適宜選択することが出来、必要に応じて単独又は２種以上組み合わせて使用することもできる。これらの含有量は、着色樹脂組成物の全固形分１００質量部に対して０～６０質量部、好ましくは５～３０質量部である。これらの各種顔料および染料について以下に示す。
　本発明の着色樹脂組成物中の必須成分以外に併用できる有機顔料としては特に制限はないが、例えば、アントラキノン系、フタロシアニン系、トリフェニルメタン系、ベンゾイミダゾロン系、キナクリドン系、アゾキレート系、アゾ系、イソインドリン系、イソインドリノン系、ピランスロン系、インダスロン系、アンスラピリミジン系、ジブロモアンザンスロン系、フラバンスロン系、ペリレン系、ペリノン系、キノフタロン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、キナクリドン系、キサンテン系等の顔料；酸性染料、塩基性染料、直接染料等をそれぞれの沈澱剤で不溶化したレーキ顔料、染付けレーキ顔料等が挙げられる。より具体的にはカラーインデックスで、例えば、ピグメントブルー１、１：２、９、１４、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、１９、２５、２７、２８、２９、３３、３５、３６、５６、５６：１、６０、６１、６１：１、６２、６３、６６、６７、６８、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７８、７９；ピグメントバイオレット１、１：１、２、２：２、３、３：１、３：３、５、５：１、１４、１５、１６、１９、２３、２５、２７、２９、３１、３２、３７、３９、４２、４４、４７、４９、５０；ピグメントバイオレット３、４、２７，３９；ピグメントレッド７、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、５７：１、８１、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、８１：５、１２２、１４６、１６８、１７７、１７８、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９；ピグメントオレンジ４３、７１、７３；ピグメントイエロー１、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１３８、１３９、１４７、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９８、１９９、２１３、２１４、ピグメントグリーン７、３６、５８、等が挙げられる。中でも色相や耐性等が良好である、ピグメントブルー１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、７５、７６、７９等の金属フタロシアニン顔料；ピグメントバイオレット２３、ピグメントレッド１７７、２５４、ピグメントイエロー８３、１３８、１３９、１５０が好ましく、特に銅フタロシアニン顔料のピグメントブルー１５：６が好ましい。
　本発明の着色樹脂組成物中の必須成分以外に併用できる無機顔料としては特に制限はないが、例えば、複合金属酸化物顔料、カーボンブラック、黒色低次酸化チタン、酸化チタン、硫酸バリウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、ベンガラ、群青、紺青、酸化クロム、アンチモン白、鉄黒、鉛丹、硫化亜鉛、カドニウムエロー、カドニウムレッド、亜鉛、マンガン紫、コバルト紫、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム等の金属酸化物、金属硫化物、硫酸塩、金属水酸化物、金属炭酸塩等が挙げられる。
　本発明の着色樹脂組成物中の必須成分以外に併用できる染料は特に制限はなく、酸性染料、塩基性染料、直接染料、硫化染料、建染染料、ナフトール染料、反応染料、分散染料等が挙げられる。中でも有機溶剤に可溶なものであれば良いが、有機溶剤に不溶な染料でも分散体とする事で適宜使用することができる。有機溶剤に不溶な染料はよく知られた処方として、例えば酸性染料の場合は、有機アミン化合物（例えばｎ－プロピルアミン、エチルヘキシルプロピオン酸アミン等）を反応させアミン塩染料に変性するか、又はそのスルホン酸基に同有機アミン化合物を反応させてスルホンアミド基を有する染料等に変性することが知られている。それらアミン変性した染料も本発明の着色樹脂組成物に使用可能である。その具体的な染料としては、カラーインデックスで、例えばＣ.Ｉ.ナンバーのベーシックブルー７、アシッドブルー１、７、９、１５、１８、２３、２５、２７、２９、４０、４２、４５、５１、６２、７０、８０、８３、８６、８７、９０，９２，９６，１０３，１１２，１１３，１２０，１２９，１３８，１４７，１５０，１５８，１７１，１８２，１９２，２１０，２４２，２４３，２４９、２５６，２５９，２６７，２７８，２８０，２８５，２９０，２９６，３１５，３２４，３３５，３４０；ベーシックブルー７、１１、１５、２６；ソルベントブルー２、３、４、５、６、２３、２５、３５、３７、３８、４３、５５、５９、６７、７２、１２４；ベーシックバイオレット１０；アシッドバイオレット１７、４９；ソルベントバイオレット４、５、１４；ベーシックレッド１、１０、２９；アシッドレッド９１、９２、９７、１１４、１３８、１５１、２８９；ソルベントレッド４５、４９、１２７；アシッドイエロー１７、２３、２５、２９、３８、４０、４２、７６；ソルベントイエロー４、１４、１５、２４、７６、８１、８２、９４、９８、１６２；ソルベントオレンジ２、７、１１、１５、２６、５６；アシッドグリーン９、１６、等が挙げられる。
　フォトグラフィー法に用いられる本発明の着色樹脂組成物に用いられる光重合開始剤としては、露光光源として一般的に用いられる超高圧水銀灯から射出される紫外線に充分感度を有するものが好ましく、ラジカル重合性の光ラジカル開始剤、イオン硬化性の光酸発生剤もしくは光塩基発生剤等が挙げられる。光重合では、より少ない露光エネルギーで硬化をさせるような増感剤と呼ばれる重合促進剤の成分を組み合わせて使用することができる。使用できる光重合開始剤は特に制限は無いが、具体例としては、ベンジル、ベンゾインエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾフェノン、３，３’－ジメチル－４－メトキシベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸のエステル化物、４－ベンゾイル－４’－メチルジフェニルスルフィド、ベンジルジメチルケタール、２－ブトキシエチル－４－メチルアミノベンゾエート、クロロチオキサントン、メチルチオキサントン、エチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントン、ジメチルアミノメチルベンゾエート、１－（４－ドデシルフェニル）－２－ヒドロキシ－２－メチルプロパン－１－オン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、１－（４－イソプロピルフェニル）－２－ヒドロキシ－２－メチルプロパン－１－オン、メチルベンゾイルフォーメート、２－メチル－１－（４－メチルチオフェニル）－２－モルホリノプロパン－１－オン、２－ベンジル－２－ジメチルアミノ－１－（４－モルホリノフェニル）－ブタノン－１、２，４－ビス（トリクロロメチル）－６－（４－メトキシフェニル）－１，３，５－ｓ－トリアジン、２，４，６－トリス（トリクロロメチル）－１，３，５－ｓ－トリアジン、２，４－ビス（トリブロモメチル）－６－（４’－メトキシフェニル）－１，３，５－ｓ－トリアジン、２，４，６－トリス（トリブロモメチル）－１，３，５－ｓ－トリアジン、２，４－ビス（トリクロロメチル）－６－（１，３－ベンゾジオキソラン－５－イル）－１，３，５－ｓ－トリアジン、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、１－（４－フェニルスルファニルフェニル）ブタン－１，２－ジオン－２－オキシム－Ｏ－ベンゾアート、１－（４－メチルスルファニルフェニル）ブタン－１，２－ジオン－２－オキシム－Ｏ－アセタート、１－（４－メチルスルファニルフェニル）ブタン－１－オンオキシム－Ｏ－アセタート、４，４’－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、Ｐ－ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、Ｐ－ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、２，２’－ビス（Ｏ－クロロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニル－１，２’－ビイミダゾール、ジアゾナフトキノン系開始剤、また市販のカヤキュアーＤＭＢＩ、カヤキュアーＢＤＭＫ、カヤキュアーＢＰ－１００、カヤキュアーＢＭＢＩ、カヤキュアーＤＥＴＸ－Ｓ、カヤキュアーＥＰＡ（いずれも日本化薬製）、ダロキュアー１１７３、ダロキュアー１１１６（いずれもメルクジャパン製）、イルガキュアー９０７（ＢＡＳＦジャパン製）、イルガキュアー３６９（ＢＡＳＦジャパン製）、イルガキュアー３７９ＥＧ（ＢＡＳＦジャパン製）、イルガキュアーＯＸＥ－０１（ＢＡＳＦジャパン製）、イルガキュアーＯＸＥ－０２（ＢＡＳＦジャパン製）、イルガキュアーＰＡＧ１０３（ＢＡＳＦジャパン製）、ＴＭＥ－トリアジン（三和ケミカル製）、ビイミダゾール（黒金化成製）、ＳＴＲ－１１０、ＳＴＲ－１（いずれもレスペケミカル製）等が挙げられる。
　インクジェット法等で用いられる熱硬化性樹脂組成物の場合は、一般に熱重合開始剤を用いるが、必要により光重合開始剤と併用しても良い。熱重合開始剤としてはアゾ系化合物や有機過酸化物系のものがあるが、例えば２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル)、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、過酸化ジ－ｔ－ブチル、ジベンゾイルパーオキシド、クミルパーオキシネオデカノエート等が挙げられる。
　これらの開始剤は、必要に応じて単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。これらの含有量は、着色樹脂性組成物の固形分を１００質量部としたとき０．５～５０質量部、好ましくは１～２５質量部である。
　本発明に用いる有機溶剤は、着色樹脂組成物の構成成分であるバインダー樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤等に対して十分な溶解力を有し、バインダー樹脂の合成に用いる単官能のモノマーや重合開始剤等に対しても十分な溶解力を有するものが使用できる。また、顔料分散体を作成する際にも分散安定性を保つことができるものが使用できる。
　本発明に用いる有機溶剤は、使用可能であれば、特に制限はないが、具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等のベンゼン類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のセロソルブ酢酸エステル類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル酢酸エステル類；メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のプロピオン酸エステル類；乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類；ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のジエチレングリコール類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類；ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類、等が挙げられる。
　これらは単独もしくは２種以上組み合わせて使用してもよい。また、有機溶剤の使用量は、着色樹脂組成物の全固形分１００質量部に対して好ましくは４０～１００００質量部であり、１００～１０００質量部がより好ましい。
　本発明の着色樹脂組成物は、前記の、バインダー樹脂、硬化剤、特定の色材化合物、有機溶剤等を、ディゾルバーやホモミキサー等により混合撹拌して製造される。又、必要に応じて他の顔料や染料を加えることもできるが、顔料や溶解性の低い染料である場合は、適当な分散剤を用いてペイントシェーカー等の分散機により分散体を得て、着色樹脂組成物に加えて混合される。
　本発明の着色樹脂組成物は、必要に応じて、さらに各種添加剤、例えば、充填剤、界面活性剤、光重合開始剤、熱重合開始剤、重合防止剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を添加することができる。又、本発明の着色樹脂組成物は、その調製後に異物等を取り除くためフィルター等で精密濾過することも出来る。
　次に本発明の着色樹脂組成物からその硬化物を調製する方法について説明する。先ず、本発明の着色樹脂組成物をガラス基板、シリコン基板等の基板上に、スピンコート法、ロールコート法、スリットアンドスピン法、ダイコート法、バーコート法等の方法で、膜厚が約０．１～２０μｍ、より好ましくは０．５～５μｍになるように塗布し、必要に応じて、減圧チャンバー内で、乾燥条件、温度２３～１５０℃下で時間１～６０分、より好ましくは温度６０～１２０℃下で時間１～１０分で減圧乾燥を行い、さらにホットプレートもしくはクリーンオーブン等でプリベーク処理を行い製膜する。次に一般的なフォトリソグラフィー法により所定のマスクパターンを通して放射線（例えば電子線や紫外線、好ましくは紫外線が挙げられる）を照射し、界面活性剤水溶液、アルカリ水溶液、又は界面活性剤とアルカリ剤の混合水溶液で現像する。現像方式には、ディップ法、スプレー法、シャワー法、パドル法、超音波現像法等があるが、これらのいずれかを組み合わせても良い。現像により未照射部を取り除き、水でリンスした後にポストベーク処理、処理は例えば、温度１３０～３００℃下で時間１～１２０分、より好ましくは温度１５０～２５０℃下で時間１～３０分の条件で行い、本発明の着色硬化膜からなる画素を得る。
　上記において界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等が使用出来る。又、アルカリ剤としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ジエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等が使用される。本発明においては、アルカリ剤と界面活性剤の両方を含む水溶液の使用が好ましい。現像は、通常１０～５０℃、好ましくは２０～４０℃の処理温度下で、通常３０～６００秒、好ましくは３０～１２０秒の処理時間で行われる。
　本発明の着色樹脂組成物の硬化物は液晶表示装置、有機ＥＬディスプレイ、あるいはデジタルカメラ等に使用される固体撮像素子、等に好適なカラーフィルターとして有用であり、そのカラーフィルターは前記のようにして調製された本発明の着色樹脂組成物の硬化物からなるパターン化された画素を有する。
　本発明の表示装置のうち、液晶表示装置は、例えば、バックライト、偏光フィルム、表示電極、液晶、配向膜、共通電極、本発明のカラーフィルター、偏光フィルム等がこの順に積層した構造で作製される。有機ＥＬディスプレイは多層の有機発光素子の上もしくは下のどちらか一方に本発明のカラーフィルターを形成して作製される。また、固体撮像素子は、例えば、転送電極、フォトダイオードを設けたシリコンウエーハーの上に、本発明のカラーフィルター層を設け、ついでマイクロレンズを積層することにより作製される。
　以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでは無い。また、分光特性を分光光度計「島津製作所ＵＶ－３１５０」により分光透過率を測定し、ＸＹＺ表色系における色度を算出し、着色体の耐性を評価した。
合成例１
　１００ｍｌビーカーに、下記式（１００）のローダミンＢ（東京化成工業製）１ｇ、水２０ｇを仕込み、常温で３０分間攪拌した。これにＤＭＦ１ｇにビストリフルオロメタンスルホニルイミド（ＴＦＳＩ）のカリウム塩１ｇを溶解させた溶液を滴下し、３時間攪拌した。析出した染料をろ取、水洗、乾燥し、ローダミンＢのＴＦＳＩ塩（化合物Ｎｏ．１）０．７ｇを得た。極大吸収波長：５６０ｎｍ（シクロヘキサノン）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
合成例２
　１００ｍｌビーカーに、下記式（１０１）のローダミン６Ｇ（東京化成工業製）１ｇ、水２０ｇを仕込み、常温で３０分間攪拌した。これにＤＭＦ１ｇにビストリフルオロメタンスルホニルイミドのカリウム塩１ｇを溶解させた溶液を滴下し、３時間攪拌した。析出した染料をろ取、水洗、乾燥し、ローダミン６ＧのＴＦＳＩ塩（化合物Ｎｏ．２）０．８ｇを得た。極大吸収波長：５３１ｎｍ（シクロヘキサノン）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
合成例３　（バインダー樹脂（共重合体)の調製）　５００ｍｌの四つ口フラスコにメチルエチルケトン１６０ｇ、メタクリル酸１０ｇ、ベンジルメタクリレート３３ｇ、α,α’－アゾビス（イソブチロニトリル）１ｇを仕込み、攪拌しながら３０分間窒素ガスをフラスコ内に流入した。その後、８０℃まで昇温し、８０～８５℃でそのまま４時間攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し、無色透明で均一な共重合体溶液を得た。これをイソプロピルアルコールと水の１：１混合溶液中で沈殿させ、濾過し、固形分を取り出し、乾燥させ、共重合体（Ａ）を得た。得られた共重合体（Ａ）のポリスチレン換算重量平均分子量は１８０００であり、酸価は１５２であった。
　実施例１　バインダー樹脂として共重合体（Ａ）５．４ｇ、光重合性モノマーとしてカヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬製）６ｇ、光重合開始剤としてイルガキュアー９０７（ＢＡＳＦジャパン製）１．５ｇ、イルガキュアーＯＸＥ－０２（ＢＡＳＦジャパン製）０．３ｇおよびカヤキュアーＤＥＴＸ－Ｓ（日本化薬製）０．６ｇ、染料として合成例１の化合物Ｎｏ．１を０．６ｇ、溶剤としてシクロヘキサノン２０ｇおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート８．６ｇ、それぞれを混合し、本発明の着色樹脂組成物を得た。
　実施例２　染料として合成例１の化合物Ｎｏ．１を合成例２の化合物Ｎｏ．２に変更する以外は実施例１と同じ組成とし、着色樹脂組成物を得た。
　実施例３　Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６／アジスパーＰＢ８２１／ソルスパース５０００／ＰＧＭＥＡ＝１５．０／６．０／１．０／７８．０（質量比）の組成比で混合した後、０．３ｍｍジルコニアビーズ４００ｇを添加し、ペイントシェーカーで６０分間処理を行い、ろ過することにより、顔料分散液１を得た。実施例１に顔料分散液１を１９ｇ加えて、本発明の着色樹脂組成物を得た。
　比較例１　合成例１の化合物Ｎｏ．１をローダミンＢに変更する以外は実施例１と同じ組成とし、着色樹脂組成物を得た。
　比較例２　合成例１の化合物Ｎｏ．１をローダミン６Ｇに変更する以外は実施例１と同じ組成とし、着色樹脂組成物を得た。
　パターニング評価　上記で得られた着色樹脂組成物（実施例１～３）を前記基板上に塗布し、８０℃×１００秒の条件でプレベークした後、マスクを介して露光による硬化後、界面活性剤を含有するアルカリ水溶液で現像し、水でリンス後、２００℃にて加熱し着色パターンを得た。得られた着色パターンは、ラインアンドスペースにて５μｍ角の解像性を持ち、残渣、画素の剥がれ等は確認されなかった。固体撮像素子用のカラーフィルターとして高解像性の性能が確認された。
　耐熱性評価について　耐熱性評価用の基板は、前記と同様にガラス基板に各組成物を塗布し、全面露光を行い、ポストベーク処理（２００℃×５分）をして作成した。その後、以下に記載の通りに各評価を行った。耐熱性は、評価用基板を分光光度計により透過率を測定し、次いで２００℃で１２０分間処理した後、再び分光透過率を測定し、色差（ΔＥａｂ）を算出して評価した。耐熱性の結果を表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 　比較例１では耐熱処理前の硬化ベーク処理中に色素の退色が認められ、耐熱性が著しく劣る結果となった。
　表２は耐熱性の評価結果であるが、本発明の実施例１～３は比較例１及び２の従来型の染料に比較して、耐熱性は著しく向上している。実施例３については顔料を併用したものであるが、本発明の色材化合物と顔料を混合しても特に析出することなく良好な結果を示している。
　以上より、本発明は、特定の色材化合物を用いた着色樹脂組成物によりカラーフィルターを形成することができ、得られたカラーフィルターは染料でありながら十分な耐性を有しているので高品位で信頼性の高い鮮明な画素を得ることができる。また用途に応じて顔料や他の染料とも良好に混ぜ合わせて使用することができ、産業上価値の高いことが分かった。

Claims (7)

  1. 下記式（１）で示される色材化合物、バインダー樹脂、溶剤、硬化剤を含有するカラーフィルター用着色樹脂組成物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     　（式（１）において、Ｒ１～Ｒ６は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、Ｃ１－Ｃ１２のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基を表す。Ｙ１～Ｙ４はそれぞれ独立に水素原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、アリール基を表す。Ｘ１～Ｘ５はそれぞれ独立に水素原子、Ｃ１－Ｃ１２のアルキル基、Ｃ１－Ｃ１２のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基を表す。アニオン部Ｚ－はＣ１－Ｃ１０の高次ハロゲン化アルキル基を有するアルキルスルホニルイミドアニオンを表す。）。
  2. 式（１）中のＺ－がビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオンである請求項１に記載のカラーフィルター用着色樹脂組成物。
  3. 金属フタロシアニン顔料を含む請求項１又は２に記載の着色樹脂組成物。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物を用い、パターニングされてなるカラーフィルター用着色硬化膜。
  5. 請求項４に記載のカラーフィルター用着色硬化膜からなるカラーフィルター。
  6. 請求項５に記載のカラーフィルターを装着してなる表示装置。
  7. 請求項５に記載のカラーフィルターを装着してなる固体撮像素子。
     
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