WO2020022081A1 - 表示素子および表示素子の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a display element and a method of manufacturing the display element.
- the display element has a liquid crystal panel formed by sandwiching liquid crystal between a pair of substrates such as a glass substrate.
- An alignment film for aligning the liquid crystal can be provided on the surface of the substrate holding the liquid crystal.
- the display element functions as a fine shutter for light emitted from a light source such as a backlight or external light.
- the display element performs display by partially transmitting or blocking light.
- the display element has excellent features such as thinness and light weight.
- the red coloring pattern formed using the red coloring composition containing a dye because the dye has poor heat resistance, compared to the coloring pattern using a coloring composition containing a pigment, reliability, particularly, There is a problem that heat resistance is inferior. For example, when the red colored pattern is exposed to a high temperature during the production of the display element, the reliability of the display element may be reduced.
- a second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a display element having excellent reliability.
- the present invention is, for example, as follows.
- a display element having a red coloring pattern, a blue coloring pattern, and a green coloring pattern, and having a coloring agent represented by the following formula (1) and a coloring agent having a structural portion represented by the following formula (2)
- Red-colored pattern (A) containing an agent and at least one colorant selected from the group of colorants having a structural site represented by the formula (3) described below, and 100 to 10,000 (wt) ppm of heavy metal.
- the colorant in the red coloring pattern (A) is a colorant represented by the formula (4) described later, a colorant having a structural portion represented by the formula (5) described later, and a colorant having a structure represented by the formula (5) described later.
- the red coloring pattern (A) further comprises a diketopyrrolopyrrole, anthraquinone, azo, isoindoline, polymethine (provided that the coloring agent represented by the formula (1), the structure represented by the formula (2)) Any of the above [1] to [6], including at least one colorant selected from the group consisting of a colorant having a moiety and a colorant having a structural moiety represented by the formula (3)), xanthene, and dioxazine.
- the display element according to 1.
- the first coloring pattern in step [1] is a red coloring pattern
- the second coloring pattern in step [2] is a green coloring pattern
- the third coloring pattern in step [3] is The method for manufacturing a display element according to the above [12], wherein the coloring pattern is a blue coloring pattern.
- a coating film of a radiation-sensitive resin composition containing a resin having a crosslinkable group and a carboxyl group is formed on the first to third colored patterns or on the protective film (C). Irradiating at least part of the coated film with radiation, developing the coated film with radiation, and curing the developed coated film at 80 ° C. or more and 200 ° C. or less to form a spacer pattern (B).
- a display element which is manufactured by low-temperature curing, has a highly reliable colored pattern, has excellent display characteristics and reliability, and a method for manufacturing the same.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the color filter substrate according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a color liquid crystal display device including the color filter substrate according to the present embodiment.
- radiation irradiated at the time of exposure is a concept including visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, charged particle beam, and the like.
- the first display element in this embodiment is a display element having a red coloring pattern, a blue coloring pattern, and a green coloring pattern, and includes a specific coloring agent described later and 100 to 10,000 (wt) ppm.
- A and a spacer pattern (B) formed from a radiation-sensitive resin composition containing a resin having a crosslinkable group and a carboxyl group.
- the second display element of this embodiment is a display element having a red coloring pattern, a blue coloring pattern, and a green coloring pattern, and includes a specific coloring agent described later and 100 to 10,000 (wt) ppm. And a protective film (C) formed from a resin composition containing a resin having a crosslinkable group (excluding a carboxyl group).
- the display element is excellent in luminance, contrast, voltage holding ratio, and the like, and enables, for example, high image quality and high luminance in a liquid crystal display element.
- the display element of the present embodiment has a red coloring pattern (A) (hereinafter, “red” may be omitted).
- the coloring pattern (A) functions as a color filter.
- the coloring pattern (A) includes a coloring agent represented by the formula (1), a coloring agent having a structural portion represented by the formula (2), and a coloring agent having a structural portion represented by the formula (3). At least one coloring agent selected from the group of (hereinafter also referred to as "specific coloring agent").
- Such a colored pattern (A) is, for example, a colored composition containing an alkali-soluble resin [1], a polymerizable compound [2], a polymerization initiator [3], and a colorant [4] containing a specific colorant. (Hereinafter also referred to as “colored composition (A)”).
- the coloring composition (A) may contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired.
- a blue coloring pattern and a green coloring pattern can be respectively produced by using a coloring composition containing the corresponding coloring agent as the coloring agent [4].
- the alkali-soluble resin [1] includes, for example, a structural unit formed of at least one kind (hereinafter, also referred to as “compound (1-1)”) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acids and unsaturated carboxylic anhydrides. And a structural unit formed from another unsaturated compound (hereinafter, also referred to as “compound (1-2)”).
- the alkali-soluble resin [1] can be produced, for example, by copolymerizing the compound (1-1) giving a carboxyl group-containing structural unit and the compound (1-2) in a solvent in the presence of a polymerization initiator. .
- Examples of the compound (1-1) include unsaturated monocarboxylic acids, unsaturated dicarboxylic acids, anhydrides of unsaturated dicarboxylic acids, and mono [(meth) acryloyloxyalkyl] esters of polycarboxylic acids.
- the anhydrides of unsaturated monocarboxylic acids and unsaturated dicarboxylic acids are preferred, and acrylic acid, methacrylic acid and maleic anhydride are copolymerizable, soluble in aqueous alkali solutions and easily available. It is more preferable from the viewpoint of properties.
- the compound (1-1) may be used alone or in combination of two or more.
- the upper limit of the usage ratio of the compound (1-1) is preferably 30% by mass based on the total of all polymerizable monomers which are the raw materials of the alkali-soluble resin [1]. , More preferably 25% by mass, and the lower limit of the usage ratio of the compound (1-1) is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass.
- ⁇ Compound (1-2) As the compound (1-2), an epoxy group-containing unsaturated compound, an alcoholic hydroxyl group-containing unsaturated compound, a phenolic hydroxyl group-containing unsaturated compound, a (meth) acrylic acid chain alkyl ester, a (meth) acrylic acid cyclic alkyl ester , Aryl (meth) acrylate, arylalkyl (meth) acrylate, alkoxyalkyl (meth) acrylate, unsaturated dicarboxylic acid diester, bicyclo unsaturated compound, maleimide compound, unsaturated aromatic compound, conjugated diene, Examples include unsaturated compounds having a tetrahydrofuran skeleton and the like, and other unsaturated compounds.
- the compound (1-2) may be used alone or as a mixture of two or more.
- the upper limit of the usage ratio of the compound (1-2) is preferably 95% by mass based on the total of all polymerizable monomers which are the raw materials of the alkali-soluble resin [1]. And more preferably 90% by mass, and the lower limit of the usage ratio of the compound (1-2) is preferably 70% by mass, more preferably 75% by mass.
- the weight average molecular weight (Mw) of the alkali-soluble resin [1] is preferably 1,000 to 30,000, more preferably 5,000 to 20,000. By setting the Mw of the alkali-soluble resin [1] in the above range, the sensitivity and developability of the coloring composition can be increased.
- the Mw and the number average molecular weight (Mn) of the polymer in the present specification can be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the conditions described below.
- the polymerizable compound [2] has an ethylenically unsaturated bond.
- examples of the polymerizable compound [2] include dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tri (2- (meth) acryloyloxyethyl) phosphate, and ethylene oxide-modified dipentaerythritol hexa ( In addition to (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, etc., compounds described in JP-A-2003-183551, JP-A-2008-40278, JP-A-2009-209275, JP-A-2014-71202, and the like are listed. Can be
- the polymerization initiator [3] is a radiation-sensitive polymerization initiator, particularly a photopolymerization initiator, and is a component that generates an active species capable of initiating polymerization of the polymerizable compound [2] in response to radiation.
- Examples of the polymerization initiator [3] include an O-acyl oxime compound, an acetophenone compound, and a biimidazole compound.
- the polymerization initiator [3] may be used alone or in combination of two or more.
- O-acyl oxime compound examples include 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) phenyl]-, 2- (O-benzoyloxime), and ethanone-1- [9-ethyl-6- (2- Methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -1- (O-acetyloxime) and the like, as well as JP-A-2013-037349, JP-A-2013-15635, and JP-A-2016-151744. And the like.
- Examples of the acetophenone compound include ⁇ -aminoketone compounds and ⁇ -hydroxyketone compounds.
- Examples of the ⁇ -aminoketone compounds include 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one and 2-dimethylamino-2- (4-methylbenzyl) -1- (4 -Morpholin-4-yl-phenyl) -butan-1-one; 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one;
- Examples of the ⁇ -hydroxyketone compound include 1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one and 1- (4-i-propylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one And 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, and the like.
- biimidazole compound examples include 2,2′-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole and 2,2′-bis (2,4- Dichlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole, 2,2′-bis (2,4,6-trichlorophenyl) -4,4 ′, 5,5 ′ -Tetraphenyl-1,2'-biimidazole and the like, and 2,2'-bis (2,4-dichlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole Is preferred.
- the optionally substituted heterocycle in ring X 1 and ring X 2 contains one or more heteroatoms.
- the heterocyclic ring may be monocyclic or polycyclic.
- the hetero atom may be any atom selected from the elements of Group 15 or 16 in the periodic table, and examples include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, and a tellurium atom.
- heterocycle examples include an indole ring, a benzoindole ring, an indolenine ring, a benzoindolenine ring, an oxazole ring, a benzoxazole ring, a thiazole ring, a benzothiazole ring, a benzimidazole ring, and a quinoline ring.
- Aliphatic carbonization such as alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and tert-pentyl group A hydrogen group;
- Aromatic hydrocarbon groups such as phenyl, o-tolyl, m-tolyl, p-tolyl, xylyl, mesityl, o-cumenyl, m-cumenyl and p-cumenyl;
- Alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy and pentyloxy;
- Aryloxy groups such as phenoxy groups;
- An aralkyloxy group such as a aralkyloxy group
- examples of the hydrogen atom include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom; a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group.
- a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom
- an indole ring, a benzoindole ring, an indolenine ring and a benzoindolenine ring are preferable, an indole ring and a benzoindolenine ring are more preferable, and an indole ring is further preferable.
- the heterocyclic ring preferably has 1 to 4 alkyl groups or halogen atoms as substituents, more preferably 1 or 2 alkyl groups or halogen atoms.
- n is preferably 1 from the viewpoint of transmittance adjustment.
- a compound having a methine chain having rings bonded to both ends is generally referred to as a cyanine dye.
- the cyanine-based dye skeleton is positively charged.
- the coloring agent represented by the above formula (1) is an ionic compound, and has an anion (Z ⁇ ) that ionically bonds to the cyanine dye skeleton.
- L 0 represents a linking group formed by polymerization. That is, it refers to a portion forming a repeating unit corresponding to the main chain formed by the polymerization reaction.
- L 0 is not particularly limited as long as it is a linking group formed from a known polymerizable monomer.
- linking groups represented by the following (L-1) to (L-15) are preferable. -1), (M-2) acrylic connecting chains represented by (L-2), styrene connecting chains represented by (L-5) to (L-9), and (L-15) Most preferably, it is a vinyl connecting chain. In (L-1) ⁇ (L -15), indicating that it is linked to L 1 at a site indicated by *.
- L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
- examples of the divalent linking group include a methylene group, a substituted or unsubstituted alkylene group having 2 to 30 carbon atoms (such as an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group, and a butylene group).
- a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms such as a phenylene group or a naphthalene group
- each R independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group.
- the organometallic complex is preferably an azo metal complex whose central metal is cobalt, nickel or copper or a bisphenyldithiol metal complex, and an azo metal complex whose central metal is cobalt, nickel or copper is preferred. More preferred.
- the Z - The organic sulfonate anion and R a1 -SO 2 -N - -SO 2 -R a1 is preferred.
- the colorant represented by the formula (1), the colorant having the structural portion represented by the formula (2), and the colorant having the structural portion represented by the formula (3) are specifically represented by the formula (4).
- each of ring X 3 and ring X 4 is independently a benzene ring which may have a substituent or a naphthalene ring which may have a substituent
- substituent include the groups exemplified as the substituent of the above-described heterocyclic ring, preferably an alkyl group and a halogen atom, and the number of substituents is preferably one or two.
- Z - and Z '- are each formula (1), (2), (3) in Z - and Z' - as synonymous.
- Z ⁇ is preferably ionically bonded to the dye structure, and may be linked to a part of the resin having the dye structure (polymer chain or the like).
- the colorant (resin) having the structural site (dye structure) represented by the formula (3) or (6) is a dye monomer having an ethylenically unsaturated bond from the viewpoint of suppressing residues on other color patterns and suppressing coating defects. It is preferably a radical polymer obtained by radical polymerization using (a monomer having a dye structure).
- the colorant [4] preferably further contains an organic pigment in addition to the specific colorant.
- C.I. I. Yellow pigments such as CI Pigment Yellow 11, 24, 31, 53, 83, 93, 99, 108, 109, 110, 138, 139, 147, 150, 151, 154, 155, 167, 180, 185, 199
- I. Blue pigments such as CI Pigment Blue 15 (for example, CI Pigment Blue 15: 3, CI Pigment Blue 15: 4, CI Pigment Blue 15: 6, 60); I. Pigment Violet 1, C.I. I. Pigment Violet 19, C.I. I. Pigment Violet 23, C.I. I. Pigment Violet 29, C.I. I. Pigment Violet 32, C.I. I. Pigment Violet 36, C.I. I. Violet color pigments such as CI Pigment Violet 38;
- organic pigments include C.I. I. Pigment Orange 36, 38, 43, 71; I. Pigment Red 81, 105, 122, 149, 150, 155, 171, 175, 176, 177, 209, 220, 224, 242, 254, 255, 264, 270; I. Pigment Violet 19, 23, 32, 39 and the like.
- the blue coloring pattern preferably contains at least one colorant selected from phthalocyanine, dioxazine, triarylmethane, xanthene, and anthraquinone.
- a phthalocyanine pigment alone or a mixture of the phthalocyanine pigment and a dioxazine purple pigment can be used.
- C.I. I. Pigment Blue 15: 6 alone, C.I. I. Pigment Blue 15: 6 and C.I. I. Pigment violet 23 is preferred.
- the pigment dispersant may be a cationic, anionic, nonionic or amphoteric surfactant, such as a polyester surfactant, a polyamine surfactant, or an acrylic surfactant. Is mentioned.
- a polyester surfactant such as a polyester surfactant, a polyamine surfactant, or an acrylic surfactant. Is mentioned.
- One of these pigment dispersants may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
- the upper limit of the heavy metal content is preferably 10,000 (wt) ppm, more preferably 8,000 (wt) ppm, and more preferably 6,000 (wt) ppm. Is preferably 100 (wt) ppm, more preferably 300 (wt) ppm, and still more preferably 500 (wt) ppm.
- the heavy metal is preferably derived from a heavy metal complex such as a heavy metal organic complex.
- the heavy metals of the heavy metal complex include iron (Fe), lead (Pb), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), chromium (Cr), cadmium (Cd), and mercury (Hg ), Zinc (Zn), arsenic (As), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), molybdenum (Mo), tungsten (W), tin (Sn), bismuth (Bi), uranium (U ), Plutonium (Pu) and the like.
- the resin composition (B) has high curing reactivity even under low-temperature curing conditions.
- the spacer pattern (B) in the display element can be formed.
- the polymer [a] preferably has a structural unit having a (meth) acryloyloxy group.
- the structural unit having a (meth) acryloyloxy group is, for example, a method of reacting a (meth) acrylic acid with an epoxy group in a polymer, a method of reacting a (meth) acrylate having an epoxy group with a carboxyl group in a polymer It can be formed by a method of reacting a (meth) acrylic acid ester having an isocyanate group with a hydroxyl group in a polymer, a method of reacting (meth) acrylic acid with an acid anhydride site in a polymer, or the like.
- the polymer [a] is obtained by, for example, copolymerizing a compound (a1) giving a carboxyl group-containing structural unit and a compound giving another structural unit in a solvent in the presence of a polymerization initiator, It can be produced by reacting a compound (a2) which gives a (meth) acryloyl group-containing structural unit with a group-containing structural unit.
- the anhydrides of unsaturated monocarboxylic acids and unsaturated dicarboxylic acids are preferred, and acrylic acid, methacrylic acid, and maleic anhydride are preferred because of their copolymerization reactivity, solubility in aqueous alkali solutions, and availability. More preferred.
- the compound (a1) may be used alone or as a mixture of two or more.
- Examples of the compound providing another structural unit include the other unsaturated compound (compound (1-2)) in the alkali-soluble resin [1] described above.
- the structural unit having a (meth) acryloyloxy group of the polymer [a] is obtained by reacting a (meth) acrylic ester having an epoxy group with a carboxyl group in the copolymer, and the (meth) acryloyl after the reaction is obtained.
- the structural unit having an oxy group is represented, for example, by the following formula (7a).
- acid-modified cresol novolak type epoxy (meth) acrylate resin phenol novolak type epoxy (meth) acrylate resin, bisphenol A type epoxy (meth) acrylate resin, bisphenol F type epoxy (meth) acrylate resin, biphenyl Type epoxy (meth) acrylate resin and trisphenolmethane type epoxy (meth) acrylate resin.
- an acid-modified cresol novolak type epoxy (meth) acrylate resin is preferable.
- the acid-modified cresol novolak-type epoxy (meth) acrylate resin is, for example, an epoxy (meth) acrylate resin obtained by reacting (meth) acrylic acid with a cresol novolak-type epoxy resin, and an anhydride for alkali solubility. It is obtained by reacting an acid anhydride such as phthalic acid and 1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride.
- the acid-modified cresol novolak epoxy (meth) acrylate resin has a rigid main chain skeleton of cresol novolak epoxy resin, an ethylenically unsaturated group, and a carboxy group, so that it can be cured and fired at low temperatures. Regardless, it is possible to form a cured film having excellent film hardness, excellent solvent resistance and excellent heat resistance.
- the acid value of the polymer [a] is such that the upper limit of the acid value of the polymer [a] is preferably 270 mgKOH / g, more preferably 250 mgKOH / g, and still more preferably 200 mgKOH / g.
- the lower limit of the acid value is preferably 10 mgKOH / g, more preferably 30 mgKOH / g, and still more preferably 50 mgKOH / g.
- the acid value represents the number of mg of KOH required to neutralize 1 g of the solid content of the polymer [a].
- the alkali developability in addition to further improving the luminance, the alkali developability, the storage stability of the composition, the pattern shape, and the chromaticity characteristics can be improved.
- the solid content is all components other than the solvent.
- Photopolymerization initiator [c] examples include the aforementioned polymerization initiator [3].
- the photopolymerization initiator [c] may be used alone or in combination of two or more.
- the alkali developability in addition to further improving the luminance, the alkali developability, the storage stability of the composition, the pattern shape, and the chromaticity characteristics can be improved.
- the solid content is all components other than the solvent.
- Polymerizable compound [b-1] examples include the aforementioned polymerizable compound [2].
- the photo-alignment group is a functional group that imparts anisotropy to the film by light irradiation.
- a photo-decomposition reaction, a photo-isomerization reaction, and / or a photo-dimerization reaction occur. Is a group that gives anisotropy to the film.
- the polyamic acid contained in the liquid crystal aligning agent is converted into a polyimide by dehydration ring closure and imidization.
- a polyamic acid can be obtained, for example, by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine, and can be obtained as described in JP-A-2010-97188.
- the polyamic acid ester can be obtained, for example, by a method of reacting a tetracarboxylic diester dihalide with a diamine compound, and can be obtained, for example, as described in JP-A-2017-200991.
- a light-shielding layer (black matrix) is formed on the surface of the substrate so as to partition a portion where a colored pattern (pixel) is to be formed, if necessary.
- a black matrix can be formed by forming a metal thin film of chromium or the like formed by sputtering or vapor deposition into a desired pattern by using a photolithography method, but using a coloring composition containing a black coloring agent, The pixel can be formed in the same manner as in the following pixel formation.
- Examples of a method for applying the coloring composition to the substrate include a spray method, a roll coating method, a spin coating method (spin coating method), and a bar coating method. Of these, spin coating and slit die coating are preferred.
- the partition walls have not only a light-shielding function but also a function of preventing the color compositions of the respective colors discharged in the partitions from mixing colors, and thus have a greater film thickness than the black matrix.
- the thickness of the colored pattern (pixel) is usually 0.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, preferably 1.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
- a protective film (C) is formed as necessary on the colored pattern of the substrate on which the colored pattern has been formed.
- the solid concentration of the resin composition (C) solution used in the coating method is preferably 5% by mass to 50% by mass, more preferably 10% by mass to 40% by mass, and particularly preferably 15% by mass to 35% by mass.
- Exposure dose as a value measured by a luminometer intensity at a wavelength 365nm of the radiation emitted (OAI model 356, Optical Associates Ltd. Inc.), 100J / m 2 ⁇ 5,000J / m 2 is preferably, 200J / m 2 ⁇ 3,000J / m 2 is more preferable.
- the obtained coating film (in the case of forming a pattern using a radiation-curable resin composition as a resin composition (C) and patterned) is cured (also called post-baked) by a suitable heating device such as a hot plate or an oven. Thereby, a protective film (C) is obtained as a cured film.
- a coating film is formed by a coating method
- a solution of the radiation-sensitive resin composition (B) is coated on a substrate on which a colored pattern or the like is formed, and then the coating surface is preferably heated (prebaked) to form a coating.
- a film can be formed.
- a part of the coating film of the resin composition (B) is irradiated with radiation.
- a method of irradiating through a photomask having a predetermined pattern can be used.
- the radiation used for irradiation includes visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light and the like. Among them, radiation having a wavelength in the range of 250 nm to 550 nm is preferable, and radiation containing ultraviolet light of 365 nm is more preferable.
- FIG. 1 is a schematic sectional view of a color filter substrate having a colored pattern according to the present embodiment.
- the curing temperature at the time of forming the colored pattern 6 can be adjusted in consideration of the fact that the protective film 8 is formed on the colored pattern 6. That is, the coloring pattern 6 is formed on the substrate 5 at a curing temperature lower than the optimal curing temperature for forming the coloring pattern 6 alone. Thereafter, by heating and curing the protective film 8 formed on the colored pattern 6, the colored pattern 6 can be heated. Similarly, at the time of manufacturing the color filter substrate 10, it is possible to adjust the curing temperature at the time of forming the colored pattern 6 in consideration of the fact that the spacer 9 is formed after the colored pattern 6 is formed.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a color liquid crystal display device having the color filter substrate of the present embodiment.
- a red, green, and blue colored pattern 6 provided at a position facing the pixel electrode 3, a black matrix 7, a protective film 8 provided on the colored pattern 6,
- a color filter substrate including an ITO electrode 4 provided on the substrate 5, a spacer 9 provided on the ITO electrode 4, and an alignment film 12 on the substrate 5 is arranged.
- the ITO electrode 4 forms a common electrode in the liquid crystal display element 100.
- ⁇ Preparation of resin composition for forming protective film> For 100 parts of the polymer [BS-1], 100 parts of a mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (M-402 manufactured by Toagosei Co., Ltd.) as a polymerizable compound, and 1 part as a photopolymerization initiator. , 2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) phenyl]-, 2- (O-benzoyloxime) (Irgacure OXE01, manufactured by BASF) and 5 parts of ⁇ -glycidoxypropyltriol as an adhesion aid. After mixing 5 parts of methoxysilane, adding PGMEA so that the solid content concentration was 30% by mass, and filtering through a Millipore filter having a pore size of 0.5 ⁇ m, a resin composition (OC-1) was prepared.
- M-402 dipentaery
- the spacer-formed radiation-sensitive resin compositions (S-1) to (S-4) prepared above were applied to a non-alkali glass substrate using a spin coater. Next, the film was prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a coating film having a thickness of 3.0 ⁇ m. Next, the obtained coating film was irradiated with radiation through a photomask having a predetermined pattern using a high-pressure mercury lamp at an exposure amount of 300 J / m 2 . Thereafter, shower development is performed by discharging a developing solution (a 0.04 mass% aqueous solution of potassium hydroxide at 23 ° C.) to the substrate, and then a curing temperature of 150 ° C. and a curing time of 30 minutes in an oven. To form a spacer pattern on the substrate. Then, it was confirmed by a scanning electron microscope that a spacer pattern was formed on the substrate with a desired forward taper shape and resolution.
- a developing solution a 0.04 mass%
- a liquid crystal aligning agent AL3046 (trade name, manufactured by JSR Corporation) is applied to the substrate on which the spacer pattern is formed using a printing machine for coating a liquid crystal alignment film, and then dried at 180 ° C. for 1 hour. A coating of an aligning agent having a thickness of 0.05 ⁇ m was formed. Thereafter, a rubbing treatment was carried out using a rubbing machine having a roll in which a polyamide cloth was wound around the coating film, at a roll rotation speed of 500 rpm and a stage moving speed of 1 cm / sec. At this time, the presence or absence of pattern scraping or peeling was evaluated.
- a red composition (R-1) having a concentration of 15% by mass was prepared.
- each of the dispersions shown in Table 6 and The red compositions (R-2) to (R-23) were prepared in the same manner as in the preparation of the red composition (R-1) except that the solution was used and PGMEA was mixed as a solvent to adjust the solid content concentration. Prepared.
- the resin solution, the polymerizable compound, the photopolymerization initiator, and the fluorine-based surfactant are commonly blended.
- the red composition (R-1) is dried on a hot plate at 90 ° C. Pre-baking was performed for 2 minutes to form a coating film having a thickness of 2.4 ⁇ m. After the substrate was cooled to room temperature, the coating film was exposed to radiation containing wavelengths of 365 nm, 405 nm and 436 nm at a dose of 400 J / m 2 through a photomask using a high-pressure mercury lamp.
- the first coloring composition was (G-1)
- the second coloring composition was (B-1)
- the third coloring composition was (R-1).
- a color filter substrate was prepared in the same manner as in CF-OC-1, except that the color filter substrate described above was used.
- R indicates a red composition
- G indicates a green composition
- B indicates a blue composition
- OC indicates a resin composition for forming a protective film.
- the color filter substrate is sandwiched between two polarizing plates, and the front polarizing plate is rotated while irradiating with a fluorescent lamp (wavelength range of 380 to 780 nm) from the back side, and the luminance meter LS-100 (manufactured by Minolta Co., Ltd.) is used.
- the maximum and minimum values of the transmitted light intensity were measured.
- a value obtained by dividing the maximum value by the minimum value was defined as a contrast ratio. “ ⁇ ” when the contrast ratio is 9,000 or more, “ ⁇ ” when it is 8,000 or more but less than 9,000, “ ⁇ ” when it is 7,000 or more and less than 8,000, and when it is less than 7,000.
- Table 7 shows the evaluation results.
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Abstract
赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、特定の着色剤と、100~10,000(wt)ppmの重金属とを含有する赤色着色パターン(A)と、架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物から形成されたスペーサパターン(B)とを有する表示素子。
Description
本発明は、表示素子および表示素子の製造方法に関する。
表示素子は、例えば、ガラス基板などの一対の基板に液晶を挟持して構成された液晶パネルを有する。液晶を挟持する基板の表面には液晶配向用の配向膜を設けることが可能である。表示素子は、バックライトや外光など、光源から放射された光に対して微細なシャッターとして機能する。そして、表示素子は、光を部分的に透過し、または遮光をして表示を行う。表示素子は、薄型、軽量などの優れた特徴を有する。
表示素子は、より広い視野角や液晶の高速応答化、表示品位の向上などが実現され、大型の薄型テレビ用表示素子として利用されるに至っている。こうした表示素子の発展を可能とした技術の1つが、カラー表示を可能としたカラー化技術である。中でも、液晶表示素子は、通常、それ自身で発色することができず、カラー表示を行うことが困難である。そこで、カラーフィルタを利用する技術が開発され、カラー表示を実現することが可能となった(特許文献1~特許文献2参照)。
尚、カラーフィルタを用いたカラー化技術は、液晶表示素子以外に、白色発光層を用いた有機EL(Electro Luminescence)素子や、電子ペーパーなどのカラー表示にも利用することができる。さらに、カラーフィルタを利用すれば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子のカラー撮影も可能となる。
近年、表示素子に対する高画質化および高輝度化の要求は益々高まっている。高画質化および高輝度化への寄与が大きい表示素子内のカラーフィルタに対して性能向上が強く求められている。表示素子の高コントラスト化や固体撮像素子の高精細化を実現するには、着色剤として染料を用いることが有効とされている(特許文献3~特許文献5参照)。
本発明者らの検討によれば、輝度およびコントラストなどの表示特性の向上には、カラーフィルタに用いられる赤色着色パターンが重要であり、従来からカラーフィルタに使用している顔料では対応できないことがわかった。顔料に代えて染料を用いた場合でも、前記性能の向上は十分ではない。本発明の第1の課題は、表示特性が向上した表示素子を提供することにある。
また、染料を含む赤色着色組成物を用いて形成された赤色着色パターンには、染料が耐熱性に乏しいことから、顔料を含む着色組成物を用いた着色パターンに比べて、信頼性、特に、耐熱性が劣るという問題がある。例えば、表示素子作製時に、前記赤色着色パターンを高温下に曝すと、表示素子の信頼性が低下することがある。本発明の第2の課題は、信頼性に優れた表示素子の製造方法を提供することにある。
本発明者らは前記第1の課題を検討したところ、顔料の代替色材として、染料および特定量の重金属を併用することで前記課題を解決できることを見出した。また、本発明者らは前記第2の課題を検討したところ、200℃以下で着色パターンを形成することにより前記課題を解決できることを見出した。
本発明は、例えば以下のとおりである。
[1]赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、後述する式(1)で示される着色剤、後述する式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および後述する式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤と、100~10,000(wt)ppmの重金属とを含有する赤色着色パターン(A)と、架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物から形成されたスペーサパターン(B)とを有する表示素子。
[2]前記スペーサパターン(B)における前記樹脂中の架橋性基が、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、およびイソシアネート基の群から選ばれる少なくとも1種である前記[1]に記載の表示素子。
[3]前記赤色着色パターン(A)中の前記着色剤が、後述する式(4)で示される着色剤、後述する式(5)で示される構造部位を有する着色剤、および後述する式(6)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤である前記[1]または[2]に記載の表示素子。
[4]前記着色パターン(A)中の重金属が、重金属有機錯体に由来する重金属である前記[1]~[3]のいずれかに記載の表示素子。
[5]さらに、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物から形成された保護膜(C)を有する前記[1]~[4]のいずれかに記載の表示素子。
[6]前記保護膜(C)における前記樹脂中の架橋性基が、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、およびイソシアネート基の群から選ばれる少なくとも1種である前記[5]に記載の表示素子。
[7]前記赤色着色パターン(A)が、さらに、ジケトピロロピロール、アントラキノン、アゾ、イソインドリン、ポリメチン(ただし、前記式(1)で示される着色剤、前記式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および前記式(3)で示される構造部位を有する着色剤を除く)、キサンテン、ジオキサジン系から選ばれる少なくとも一種の着色剤を含む前記[1]~[6]のいずれかに記載の表示素子。
[8]前記緑色の着色パターンに含まれる着色剤が、フタロシアニン、アゾ、キノフタロン、クマリン、メロシアニン、スクアリリウムおよびアゾメチンから選ばれる少なくとも1種を含有し、前記青色の着色パターンに含まれる着色剤が、フタロシアニン、ジオキサジン系、トリアリールメタン系、キサンテンおよびアントラキノンから選ばれる少なくとも一種を含有する、前記[1]~[7]のいずれかに記載の表示素子。
[9]赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、後述する式(1)で示される着色剤、後述する式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および後述する式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤と、100~10,000(wt)ppmの重金属とを含有する赤色着色パターン(A)と、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物から形成された保護膜(C)とを有する表示素子。
[10]前記[1]~[9]のいずれかに記載の表示素子を製造する表示素子の製造方法であり、前記着色パターン(A)を、80℃以上200℃以下の温度範囲で形成する工程を有する、表示素子の製造方法。
[11]前記[1]~[8]のいずれかに記載の表示素子を製造する表示素子の製造方法であり、前記スペーサパターン(B)を、80℃以上200℃以下の温度範囲で形成する工程を有する、表示素子の製造方法。
[12]少なくとも赤色、青色および緑色の3色の着色パターンを有する表示素子の製造方法であり、
赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第1の着色パターンを形成する工程[1]、
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第2の着色パターンを形成する工程[2]、ならびに
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および工程[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1および第2の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第3の着色パターンを形成する工程[3]
を有する、表示素子の製造方法。
赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第1の着色パターンを形成する工程[1]、
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第2の着色パターンを形成する工程[2]、ならびに
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および工程[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1および第2の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第3の着色パターンを形成する工程[3]
を有する、表示素子の製造方法。
[13]工程[1]での第1の着色パターンが赤色の着色パターンであり、工程[2]での第2の着色パターンが緑色の着色パターンであり、工程[3]での第3の着色パターンが青色の着色パターンである、前記[12]に記載の表示素子の製造方法。
[14]赤色の着色パターンが、前記[1]に記載された赤色着色パターン(A)である、前記[12]または[13]に記載の表示素子の製造方法。
[15]前記第1~第3の着色パターン上に、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物の塗膜を形成し、形成された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、保護膜(C)を形成する工程[4]をさらに有する、前記[12]~[14]のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
[16]架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物の塗膜を、前記第1~第3の着色パターン上、または保護膜(C)上に形成し、形成された塗膜の少なくとも一部に放射線を照射し、放射線が照射された塗膜を現像し、現像された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、スペーサパターン(B)を形成する工程[5]をさらに有する、前記[12]~[15]のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
本発明によれば、低温硬化により製造されて高信頼性を有する着色パターンを有し、表示特性および信頼性に優れた表示素子、およびその製造方法が提供される。
本発明の実施形態について、以下で説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではない。
尚、本発明において、露光に際して照射される「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等を含む概念である。
[表示素子]
本実施の形態の第1の表示素子は、赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、後述する特定の着色剤、および100~10,000(wt)ppmの重金属を含有する赤色着色パターン(A)と、架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物から形成されたスペーサパターン(B)とを有する。
本実施の形態の第1の表示素子は、赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、後述する特定の着色剤、および100~10,000(wt)ppmの重金属を含有する赤色着色パターン(A)と、架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物から形成されたスペーサパターン(B)とを有する。
本実施の形態の第2の表示素子は、赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、後述する特定の着色剤、および100~10,000(wt)ppmの重金属を含有する赤色着色パターン(A)と、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物から形成された保護膜(C)とを有する。
前記表示素子は、輝度、コントラスト、電圧保持率等に優れ、例えば液晶表示素子における高画質化および高輝度化を可能とする。
以下ではまず、本実施の形態の表示素子が有する着色パターンについて、その形成に用いられる着色組成物について説明する。
[着色組成物]
本実施の形態の表示素子は、赤色着色パターン(A)(以下「赤色」を省略することがある)を有する。前記着色パターン(A)は、カラーフィルタとして機能する。着色パターン(A)は、後述するように、式(1)で示される着色剤、式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤(以下「特定着色剤」ともいう)を含有する。
本実施の形態の表示素子は、赤色着色パターン(A)(以下「赤色」を省略することがある)を有する。前記着色パターン(A)は、カラーフィルタとして機能する。着色パターン(A)は、後述するように、式(1)で示される着色剤、式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤(以下「特定着色剤」ともいう)を含有する。
このような着色パターン(A)は、例えば、アルカリ可溶性樹脂[1]、重合性化合物[2]、重合開始剤[3]、および特定着色剤を含む着色剤[4]を含有する着色組成物(以下「着色組成物(A)」ともいう)によって製造される。着色組成物(A)は、本発明の効果を損なわない限りその他の任意成分を含有してもよい。また、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンについては、前記着色剤[4]として対応する着色剤を含有する着色組成物を用いることにより、それぞれ製造できる。
以下、着色組成物(A)に含有される各成分について説明する。
<アルカリ可溶性樹脂[1]>
アルカリ可溶性樹脂[1]としては、カルボキシル基を有することでアルカリ現像性を有する樹脂であれば、特に限定されない。アルカリ可溶性樹脂[1]を用いることで、優れたアルカリ現像性を有する塗膜を形成することができる。
アルカリ可溶性樹脂[1]としては、カルボキシル基を有することでアルカリ現像性を有する樹脂であれば、特に限定されない。アルカリ可溶性樹脂[1]を用いることで、優れたアルカリ現像性を有する塗膜を形成することができる。
アルカリ可溶性樹脂[1]は、例えば、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種(以下「化合物(1-1)」ともいう)から形成される構成単位と、その他の不飽和化合物(以下「化合物(1-2)」ともいう)から形成される構成単位とを有する共重合体である。アルカリ可溶性樹脂[1]は、例えば、溶剤中で重合開始剤の存在下、カルボキシル基含有構成単位を与える化合物(1-1)と、化合物(1-2)とを共重合することによって製造できる。
≪化合物(1-1)≫
化合物(1-1)としては、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物、多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル等が挙げられる。
化合物(1-1)としては、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物、多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル等が挙げられる。
化合物(1-1)のうち、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸が、共重合反応性、アルカリ水溶液に対する溶解性および入手の容易性からより好ましい。
化合物(1-1)は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
化合物(1-1)の使用割合としては、アルカリ可溶性樹脂[1]の原料である全重合性モノマーの合計に基づいて、化合物(1-1)の使用割合の上限が、好ましくは30質量%、より好ましくは25質量%であり、化合物(1-1)の使用割合の下限が、好ましくは5質量%、より好ましくは10質量%である。化合物(1-1)を前記範囲で使用することで、アルカリ可溶性樹脂[1]のアルカリ水溶液に対する溶解性を最適化するとともに、放射線性感度に優れる着色組成物が得られる。
≪化合物(1-2)≫
化合物(1-2)としては、エポキシ基含有不飽和化合物、アルコール性水酸基含有不飽和化合物、フェノール性水酸基含有不飽和化合物、(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アリールエステル、(メタ)アクリル酸アリールアルキルエステル、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル、不飽和ジカルボン酸ジエステル、ビシクロ不飽和化合物、マレイミド化合物、不飽和芳香族化合物、共役ジエン、テトラヒドロフラン骨格等を有する不飽和化合物、およびその他の不飽和化合物等が挙げられる。
化合物(1-2)としては、エポキシ基含有不飽和化合物、アルコール性水酸基含有不飽和化合物、フェノール性水酸基含有不飽和化合物、(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アリールエステル、(メタ)アクリル酸アリールアルキルエステル、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル、不飽和ジカルボン酸ジエステル、ビシクロ不飽和化合物、マレイミド化合物、不飽和芳香族化合物、共役ジエン、テトラヒドロフラン骨格等を有する不飽和化合物、およびその他の不飽和化合物等が挙げられる。
エポキシ基含有不飽和化合物としては、オキシラニル基(1,2-エポキシ構造)を有する不飽和化合物、オキセタニル基(1,3-エポキシ構造)を有する不飽和化合物が挙げられる。
化合物(1-2)は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
化合物(1-2)の使用割合としては、アルカリ可溶性樹脂[1]の原料である全重合性モノマーの合計に基づいて、化合物(1-2)の使用割合の上限が、好ましくは95質量%、より好ましくは90質量%であり、化合物(1-2)の使用割合の下限が、好ましくは70質量%、より好ましくは75質量%である。
アルカリ可溶性樹脂[1]の重量平均分子量(Mw)としては、1,000~30,000が好ましく、5,000~20,000がより好ましい。アルカリ可溶性樹脂[1]のMwを前記範囲とすることで、着色組成物の感度および現像性を高めることができる。なお、本明細書における重合体のMwおよび数平均分子量(Mn)は、後述する条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。
<重合性化合物[2]>
重合性化合物[2]は、エチレン性不飽和結合を有する。重合性化合物[2]としては、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等の他、特開2003-183551号公報、特開2008-40278号公報、特開2009-209275号公報、特開2014-71202号公報記載の化合物等が挙げられる。
重合性化合物[2]は、エチレン性不飽和結合を有する。重合性化合物[2]としては、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等の他、特開2003-183551号公報、特開2008-40278号公報、特開2009-209275号公報、特開2014-71202号公報記載の化合物等が挙げられる。
重合性化合物[2]は、単独または2種以上を混合して使用できる。
着色組成物(A)における重合性化合物[2]の使用割合としては、アルカリ可溶性樹脂[1]100質量部に対して、重合性化合物[2]の使用割合の上限が、好ましくは700質量部、より好ましくは600質量部であり、重合性化合物[2]の使用割合の下限が、好ましくは10質量部、より好ましくは20質量部とすることで、着色組成物は、低露光量においても十分な耐熱性、耐溶剤性、電圧保持率を有した着色パターン等を形成できる。
<重合開始剤[3]>
重合開始剤[3]は、感放射線性重合開始剤、特に光重合開始剤であり、放射線に感応して重合性化合物[2]の重合を開始しうる活性種を生じる成分である。重合開始剤[3]としては、O-アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。
重合開始剤[3]は、感放射線性重合開始剤、特に光重合開始剤であり、放射線に感応して重合性化合物[2]の重合を開始しうる活性種を生じる成分である。重合開始剤[3]としては、O-アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。
重合開始剤[3]は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
O-アシルオキシム化合物としては、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)等の他に、特開2013-037349号公報、特開2013-15635号公報、特開2016-151744号公報に記載の化合物等が挙げられる。
アセトフェノン化合物としては、α-アミノケトン化合物、α-ヒドロキシケトン化合物等が挙げられる。α-アミノケトン化合物としては、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン等が挙げられる。α-ヒドロキシケトン化合物としては、例えば、1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-i-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、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等が挙げられる。
ビイミダゾール化合物としては、2,2’-ビス(2-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、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール等が挙げられ、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾールが好ましい。
重合開始剤[3]の使用割合としては、アルカリ可溶性樹脂[1]100質量部に対して、重合開始剤[3]の使用割合の上限が、好ましくは40質量部、より好ましくは30質量部であり、重合開始剤[3]の使用割合の下限が、好ましくは1質量部、より好ましくは5質量部とすることで、当該着色組成物は、低露光量の場合でも高い耐溶剤性等を有する着色パターンおよびカラーフィルタを形成できる。
<着色剤[4]>
着色パターンおよびカラーフィルタには高い色純度、輝度、コントラスト等が強く求められている。したがって、本実施の形態の赤色着色パターン(A)の製造に用いられる着色組成物(A)に含有される着色剤としては、そうした特性の実現に適したものの選択が必要となる。着色組成物(A)は、着色剤[4]として、下記式(1)で示される着色剤、下記式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および下記式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤(特定着色剤)を含有する。さらに、顔料、染料のいずれをも使用できるが、着色パターンおよびカラーフィルタに求められる高い色純度や輝度などを考慮すると、染料が好ましい。
着色パターンおよびカラーフィルタには高い色純度、輝度、コントラスト等が強く求められている。したがって、本実施の形態の赤色着色パターン(A)の製造に用いられる着色組成物(A)に含有される着色剤としては、そうした特性の実現に適したものの選択が必要となる。着色組成物(A)は、着色剤[4]として、下記式(1)で示される着色剤、下記式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および下記式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤(特定着色剤)を含有する。さらに、顔料、染料のいずれをも使用できるが、着色パターンおよびカラーフィルタに求められる高い色純度や輝度などを考慮すると、染料が好ましい。
Z-は、ClO4
-、OH-、ハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン、Ra1-SO2-N--SO2-Ra1(Ra1は各々独立に、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基、またはビニル基置換アリール基を表す)、ホウ素アニオン、または有機金属錯体アニオンを表す。
Z'-は、有機カルボン酸アニオンを有する1価の基、有機スルホン酸アニオンを有する1価の基、ホウ素アニオンを有する1価の基、-COO-、-SO3
-、Ra2-SO2-N--SO2-で表される1価の基、または有機金属錯体アニオンを有する1価の基を表す。Ra2は、炭素数1~5のアルキル基、または炭素数1~5のフッ素化アルキル基を表す。
式(2)、(3)中、L0は重合によって形成される連結基を表し、L1は単結合または2価の連結基を表す。
特定着色剤は、カラーフィルタの色に合わせて適宜選択することができる。
環X1および環X2における置換基を有していてもよい複素環は、1つまたは複数のヘテロ原子を含む。上記複素環は、単環であってもよいし、多環であってもよい。上記ヘテロ原子は、周期律表における第15族または第16族の元素から選ばれる原子であればよく、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子が挙げられる。
上記複素環としては、例えば、インドール環、ベンゾインドール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環が挙げられる。
上記複素環の置換基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基などのアルキル基などの脂肪族炭化水素基;
フェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、キシリル基、メシチル基、o-クメニル基、m-クメニル基、p-クメニル基などの芳香族炭化水素基;
メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基などのアルコキシ基;
フェノキシ基などのアリールオキシ基;
ベンジルオキシ基などのアラルキルオキシ基;
メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのエステル結合を有する基;
メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、エチルスルファモイル基、ジエチルスルファモイル基、n-プロピルスルファモイル基、ジ-n-プロピルスルファモイル基、イソプロピルスルファモイル基、ジイソプロピルスルファモイル基、n-ブチルスルファモイル基、ジ-n-ブチルスルファモイル基などのアルキルスルファモイル基;
メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基、n-ブチルスルホニル基、イソブチルスルホニル基、sec-ブチルスルホニル基、tert-ブチルスルホニル基などのアルキルスルホニル基;
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;
ニトロ基、シアノ基;
(メタ)アクリロイルオキシ基;
(メタ)アクリロイルオキシエチル基などの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する基;
が挙げられる。
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基などのアルキル基などの脂肪族炭化水素基;
フェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、キシリル基、メシチル基、o-クメニル基、m-クメニル基、p-クメニル基などの芳香族炭化水素基;
メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基などのアルコキシ基;
フェノキシ基などのアリールオキシ基;
ベンジルオキシ基などのアラルキルオキシ基;
メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのエステル結合を有する基;
メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、エチルスルファモイル基、ジエチルスルファモイル基、n-プロピルスルファモイル基、ジ-n-プロピルスルファモイル基、イソプロピルスルファモイル基、ジイソプロピルスルファモイル基、n-ブチルスルファモイル基、ジ-n-ブチルスルファモイル基などのアルキルスルファモイル基;
メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基、n-ブチルスルホニル基、イソブチルスルホニル基、sec-ブチルスルホニル基、tert-ブチルスルホニル基などのアルキルスルホニル基;
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;
ニトロ基、シアノ基;
(メタ)アクリロイルオキシ基;
(メタ)アクリロイルオキシエチル基などの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する基;
が挙げられる。
なお、上記置換基が水素原子を有する場合、当該水素原子は、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基などのアルコキシ基;フェノキシ基などのアリールオキシ基;ベンジルオキシ基などのアラルキルオキシ基;フェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、キシリル基などの芳香族炭化水素基;カルボキシ基;シアノ基;ニトロ基;などによって置換されていてもよい。
上記複素環としては、インドール環、ベンゾインドール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環が好ましく、インドール環、ベンゾインドレニン環がより好ましく、インドール環がさらに好ましい。
上記複素環は、アルキル基またはハロゲン原子を置換基として1~4個有することが好ましく、1個または2個有することがより好ましい。
上記nは、透過率の調整の観点から1であることが好ましい。
上記式(1)で示される着色剤において、両端に環が結合されたメチン鎖を有する化合物を、一般にシアニン系染料という。上記式(1)で示される着色剤において、シアニン系染料骨格は、正に帯電している。上記式(1)で示される着色剤は、イオン化合物であり、シアニン系染料骨格にイオン結合するアニオン(Z-)を有している。上記式(1)の構造としてシス-トランス異性体が存在する場合、いずれの異性体も本発明に包含される。
式(2)、(3)中、L0は重合によって形成される連結基を表す。すなわち重合反応で形成される主鎖に相当する繰り返し単位を形成する部分を指す。L0としては、公知の重合可能なモノマーから形成される連結基であれば得に制限ないが、特に下記(L-1)~(L-15)で表される連結基が好ましく、(L-1),(L-2)で表される(メタ)アクリル系連結鎖、(L-5)~(L-9)で表されるスチレン系連結鎖、および(L-15)で表されるビニル系連結鎖であることが最も好ましい。(L-1)~(L-15)中、*で示された部位でL1と連結していることを表す。
以下では、式(1)、(3)中のZ-および式(2)中のZ'-の好適例を説明する。式(2)においては、上記Z-が、一般にシアニン系染料骨格へイオン結合したものを-Z'-として表すことができる。
Z-の各アニオンとしては、具体的には、
Cl-、Br-、I-などのハロゲンアニオン;
ベンゼンカルボン酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、トリハロアルキルカルボン酸イオン、ニコチン酸イオンなどの有機カルボン酸アニオン;
ベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、パーフルオロアルキルスルホン酸イオン、CH3NHSO3 -、CH3CONSO3 -などの有機スルホン酸アニオン;
N-(SO2CF3)2、N-(SO2CF3)(SO2-C6H4-CH=CH2)などのRa1-SO2-N--SO2-Ra1;
BF4 -などのホウ素アニオン;
アゾ系、ビスフェニルジチオール系、チオカテコールキレート系、チオビスフェノレートキレート系、ビスジオール-α-ジケトン系の有機金属錯体イオン;など
が挙げられる。
Cl-、Br-、I-などのハロゲンアニオン;
ベンゼンカルボン酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、トリハロアルキルカルボン酸イオン、ニコチン酸イオンなどの有機カルボン酸アニオン;
ベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、p-トルエンスルホン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、パーフルオロアルキルスルホン酸イオン、CH3NHSO3 -、CH3CONSO3 -などの有機スルホン酸アニオン;
N-(SO2CF3)2、N-(SO2CF3)(SO2-C6H4-CH=CH2)などのRa1-SO2-N--SO2-Ra1;
BF4 -などのホウ素アニオン;
アゾ系、ビスフェニルジチオール系、チオカテコールキレート系、チオビスフェノレートキレート系、ビスジオール-α-ジケトン系の有機金属錯体イオン;など
が挙げられる。
上記有機金属錯体イオンにおいて、中心金属としては、周期律表における第3族~第11族の遷移金属が挙げられる。上記遷移金属としては、スカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ヴァナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、テクネチウム、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、カドミウム、水銀などが挙げられる。
上記有機金属錯体としては、アゾ金属錯体やビスフェニルジチオール金属錯体が好ましく、アゾ金属錯体がより好ましい。
上記中心金属としては、製造コストと取扱易さの点で、コバルト、ニッケルや銅が好ましい。上記有機金属錯体は、具体的には、中心金属がコバルト、ニッケルもしくは銅であるアゾ金属錯体またはビスフェニルジチオール金属錯体であることが好ましく、中心金属がコバルト、ニッケルまたは銅であるアゾ金属錯体がより好ましい。
上記Z-としては、有機スルホン酸アニオンおよびRa1-SO2-N--SO2-Ra1が好ましい。
式(1)、(3)中、Z-は、より具体的には、CH3COO-、CF3COO-、C6H5SO3
-、CH3-C6H4SO3
-、C10H7SO3
-、CH3NHSO3
-、CF3SO3
-、C2F5SO3
-、C3F7SO3
-、C4F9SO3
-、CH3CONHSO3
-、N-(SO2CF3)2、N-(SO2CF3)(SO2-C6H4-CH=CH2)等が挙げられる。
式(2)中、Z'-は、より具体的には、-COO-、-SO3
-、-NHSO3
-、-CF2SO3
-、-C2F4SO3
-、-C3F6SO3
-、-C4F8SO3
-、-CONHSO3
-、-SO2-N--SO2CF3等が挙げられる。
式(1)で示される着色剤、式(2)で示される構造部位を有する着色剤、式(3)で示される構造部位を有する着色剤は、具体的には、式(4)で示される着色剤、式(5)で示される構造部位を有する着色剤、式(6)で示される構造部位を有する着色剤である。
Z-およびZ'-は、それぞれ式(1)、(2)、(3)中のZ-およびZ'-と同義である。Z-は染料構造とイオン結合していることが好ましく、また、染料構造を有する樹脂の一部(高分子鎖等)と連結してもよい。
nは、0以上3以下の整数を表し、好ましくは1である。
A1およびA2は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、炭素原子または窒素原子を表す。
R1およびR2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい1価の炭素数1~20の脂肪族炭化水素基(アルキル基など)を表す。前記置換基としては、前述した複素環の置換基として例示した基が挙げられる。
R3およびR4は、それぞれ独立に、水素原子または1価の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基(アルキル基など)を表すか、1個のR3と1個のR4とが一緒になって形成された2価の炭素数2~6の脂肪族炭化水素基を表す。
aおよびbは、それぞれ独立に、0以上2以下の整数を表す。
式(5)、(6)中、R5およびR6は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を示し、L1は、式(2)、(3)中のL1と同義である。
式(1)または(4)で示される着色剤の具体例としては、例えば、下記式(A-1)から(A-6)に示す染料化合物や、後述する実施例欄に記載のCy-10~12を用いることができる。下記式に示した化合物に限定されるものではない。
より具体的には、式(2)または(5)で示される構造部位を有する樹脂は、アニオン性基を有する重合性モノマーを他の重合性モノマーと共重合し、得られた共重合体とカチオン性を有する染料化合物とを反応させることで、合成することができる。
このような共重合体の合成に使用できる、前記アニオン性基を有する重合性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、アクリル酸のカプロラクトン変性物、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチルの無水こはく酸変性物、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチルの無水フタル酸変性物、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチルの1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物変性物、スチレンカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、ノルボルネンカルボン酸等のカルボン酸含有モノマー、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート、ビニルホスホン酸等のリン酸含有モノマー、ビニルスルホン酸、ビニルスルホンイミド、2-アクリルアミド-2-メチルスルホン酸等のスルホン酸含有モノマー、p-(ビニルフェニル)トリフルオロメタンスルホニルイミド酸等のスルホニルイミド酸含有モノマーを挙げることができる。
また、前記アニオン性基を有する重合性モノマーとカチオン性を有する染料化合物とを反応させ、染料導入モノマーを事前に合成し、この染料導入モノマーと他の重合性モノマーとを共重合することでも、式(2)または(5)で示される構造部位を有する樹脂を得ることができる。
他の重合性モノマーとしては、ラジカル重合可能な重合性基含有化合物が好ましく、特にアリル基含有化合物(例えば、(メタ)アクリル酸アリル等)、エポキシ基含有化合物(例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、3,4-エポキシーシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等)、オキセタン基含有化合物(例えば、3-メチルー3-オキセタニルメチル(メタ)アクリレート等)、メチロール基含有化合物(例えば、N-(ヒドロキシメチル)アクリルアミド等)が挙げられ、特にエポキシ化合物、オキセタン化合物が好ましい。反応条件は公知の条件を用いることが出来る。
式(2)または(5)で示される構造部位を有する着色剤の具体例としては、下記式(B-1)から(B-4)で示される構造単位を有する樹脂が挙げられる。
具体的には下記式(C-1)から(C-4)に示す構成単位を与える、エチレン性不飽和結合を有する染料モノマーを用いることができる。式(C-1)から(C-4)中、R6は水素原子またはメチル基を示す。
その他の使用可能な染料構造を有するモノマー等は、特開2015-194772号報記載を参考にすることができる。
<その他の着色剤について>
着色剤[4]は、前記特定着色剤にくわえ、さらに有機顔料を含むことが好ましい。
着色剤[4]は、前記特定着色剤にくわえ、さらに有機顔料を含むことが好ましい。
有機顔料としては、C.I.ピグメントイエロー11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199等の黄色顔料;C.I.ピグメントブルー15(例えば、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、60)等の青色顔料;C.I.ピグメントバイオレット1、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット29、C.I.ピグメントバイオレット32、C.I.ピグメントバイオレット36、C.I.ピグメントバイオレット38等のバイオレット色顔料;などが挙げられる。
これらの顔料は、単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。
着色剤[4]は、上記有機顔料として、C.I.ピグメントイエロー138、139、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントブルー15:3、およびC.I.ピグメントブルー15:6から選ばれる少なくとも一つの顔料を含有していることが好ましく、C.I.ピグメントイエロー139を含有していることが特に好ましい。
その他の有機顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ36,38,43,71;C.I.ピグメントレッド81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,209,220,224,242,254,255,264,270;C.I.ピグメントバイオレット19,23,32,39等が挙げられる。
赤色着色パターン(A)は、ジケトピロロピロール、アントラキノン、アゾ、イソインドリン、ポリメチン(ただし、前記特定着色剤を除く)、キサンテン、ジオキサジン系から選ばれる少なくとも一種の着色剤をさらに含むことが好ましい。
緑色の着色パターンは、フタロシアニン、アゾ、キノフタロン、クマリン、メロシアニン、スクアリリウムおよびアゾメチンから選ばれる少なくとも1種の着色剤を含有することが好ましい。
緑色の着色パターンを得る着色組成物に用いられる緑の顔料としては、ハロゲン化フタロシアニン系顔料を単独で、または、これとジスアゾ系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料、アゾメチン系黄色顔料若しくはイソインドリン系黄色顔料との混合を用いることができる。例えば、このような例としては、C.I.ピグメントグリーン7、36、37、58と、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー180またはC.I.ピグメントイエロー185との混合が好ましい。
青色の着色パターンは、フタロシアニン、ジオキサジン系、トリアリールメタン系、キサンテンおよびアントラキノンから選ばれる少なくとも一種の着色剤を含有することが好ましい。
青色の着色パターンを得る着色組成物に用いられる青の顔料としては、フタロシアニン系顔料を単独で、若しくはこれとジオキサジン系紫色顔料との混合を用いることができる。例えば、C.I.ピグメントブルー15:6単独、C.I.ピグメントブルー15:6とC.I.ピグメントバイオレット23との混合が好ましい。
着色剤[4]が有機顔料を含む場合には、顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料が溶液中で均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができる。
前記の顔料分散剤としては、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性の何れの界面活性剤であってもよく、たとえば、ポリエステル系界面活性剤、ポリアミン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤などが挙げられる。これらの顔料分散剤は、1種のみ使用してもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
着色剤[4]が顔料分散剤を含む場合、その使用量は、有機顔料1質量部あたり、好ましくは1質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上0.5質量部以下である。顔料分散剤の使用量が前記の範囲にあると、顔料が均一に分散した顔料分散液が容易に得られるので好ましい。
顔料分散剤としては、高分子分散剤〔例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、および、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等の界面活性剤、および、顔料誘導体等を挙げることができる。高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
着色剤[4]の含有量は、着色組成物(A)中の固形分に対して質量分率で、着色剤[4]の使用割合の上限が、好ましくは60質量%、より好ましくは55質量%、さらに好ましくは50質量%であり、着色剤[4]の含有割合の下限が、好ましくは10質量%、より好ましくは15質量%、さらに好ましくは18質量%である。ここで、固形分とは、着色組成物(A)中の、溶剤をのぞく成分の合計をいう。
着色組成物(A)は、着色剤[4]の含有量が前記の範囲にあると、色濃度が十分であるカラーフィルタを容易に得ることができ、更に、アルカリ可溶性樹脂[1]を必要量含有させやすいので機械的強度が十分なパターンを形成しやすい。
着色剤[4]中の特定着色剤の含有量は、着色剤[4]中の特定着色剤の使用割合の上限が、好ましくは95質量%、より好ましくは90質量%であり、着色剤[4]中の特定着色剤の使用割合の下限が、好ましくは40質量%、より好ましくは50質量%、さらに好ましくは60質量%である。
着色剤[4]中の有機顔料の含有量は、着色剤[4]中の有機顔料の使用割合の上限が、好ましくは50質量%、より好ましくは35質量%であり、着色剤[4]中の有機顔料の使用割合の下限が、好ましくは5質量%、より好ましくは15質量%、さらに好ましくは25質量%である。
着色組成物(A)は、着色剤[4]中の有機顔料の含有量が前記の範囲にあると、高明度のカラーフィルタを容易に得ることができる。さらに、該含有量が前記の範囲にある場合、透過スペクトルの最適化が容易である。
また、その他の着色剤としては、特開2015-44982号、特開2014-224970号、特開2017-114955号に記載されたシアニン化合物、特開2015-194772号の実施例に記載の化合物、特開2015-71743号の実施例に記載のシアニン化合物等を用いることができる。またカチオン発色団に対する低分子アニオンについては、特開2015-44982号に記載の化合物を使用することができる。
着色組成物(A)は、無機顔料を含有することもできる。
無機顔料としては、従来公知の種々の無機顔料を用いることができる。無機顔料としては、カーボン、金属酸化物、金属錯塩等で示される金属化合物を挙げることができ、具体的には、鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、および前記金属の複合酸化物を挙げることができる。
<重金属について>
着色パターン(A)は、重金属の含有量の上限が、好ましくは10,000(wt)ppm、より好ましくは8,000(wt)ppm、より好ましくは6,000(wt)ppmであり、重金属の含有量の下限が、好ましくは100(wt)ppm、より好ましくは300(wt)ppm、さらに好ましくは500(wt)ppmである。着色パターン(A)は、これらの範囲で重金属を含有することで、耐光性、耐アルカリ性、耐熱性に優れ、蛍光を抑制することができ、色再現性の高いカラーフィルタを提供することができる。前記重金属は、重金属有機錯体などの重金属錯体由来であることが好ましい。
着色パターン(A)は、重金属の含有量の上限が、好ましくは10,000(wt)ppm、より好ましくは8,000(wt)ppm、より好ましくは6,000(wt)ppmであり、重金属の含有量の下限が、好ましくは100(wt)ppm、より好ましくは300(wt)ppm、さらに好ましくは500(wt)ppmである。着色パターン(A)は、これらの範囲で重金属を含有することで、耐光性、耐アルカリ性、耐熱性に優れ、蛍光を抑制することができ、色再現性の高いカラーフィルタを提供することができる。前記重金属は、重金属有機錯体などの重金属錯体由来であることが好ましい。
重金属を着色パターン(A)に含有させる理由は以下のとおりである。
例えば、赤色着色組成物にシアニン系色材を使用している場合、シアニン系染料は、微弱ながら蛍光を発光することが知られている。この蛍光が着色パターンのコントラスト比を低下させてしまうため、着色パターンに消光剤を添加することが必要である。
シアニン系染料の消光剤としては、一般的によく知られている既存の消光剤であればどれでも一定の消光効果がある。このような蛍光消光剤としては、有機化合物の励起エネルギーを受容し得る化合物が用いることができ、代表例としては、強い電子受容性の化合物群(例えばニトロ化合物、キノン類、テトラシアノキノジメタン類、アミニウム類、ジインモニウム類)、強い電子供与性化合物群(例えばヒドラジン類、ヒドラジド類、ヒドロキシルアミン類、ハイドロキノン類、四置換ホウ素陰イオン類)、重金属錯体のような高周期元素を含有する化合物群等が挙げられる。
しかしながら、着色パターンは、露光、アルカリ現像、加熱工程を経て形成されるため、その過程において消光効果が低減し、色の再現性に支障をきたす可能性がある。そのため本発明においては、特に重金属錯体を用いることで露光工程、アルカリ現像工程、加熱工程を経ても消光効果が失われず、色の再現性を再現できる点において好ましい。
そこで、本発明においては、赤色着色剤の蛍光がカラーフィルタ全体の色特性の低下を招くことから、蛍光を強くクエンチする化合物が必要であり、露光工程、アルカリ現像工程、加熱工程等各工程に対する耐光性、耐アルカリ性、耐熱性を有し、特に高い蛍光クエンチ能力を有する重金属錯体が好適に用いることができる。
重金属錯体の重金属としては、鉄(Fe)、鉛(Pb)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、銅(Cu)、クロム(Cr)、カドミウム(Cd)、水銀(Hg)、亜鉛(Zn)、ヒ素(As)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、錫(Sn)、ビスマス(Bi)、ウラン(U)、プルトニウム(Pu)などが挙げられる。これらの重金属を含む重金属錯体としては、フェロセンなどのメタロセン類、ビス(1,2-ベンゼンジチオラト)ニッケル類、アゾ染料の重金属錯体類、ジピロメテン金属錯体類、ポルフィリン重金属錯体類、重金属フタロシアニン類、重金属ナフタロシアニン類)等が挙げられる。
重金属錯体の具体例として以下の(D-1),(D-2),(D-3)、後述する実施例欄に記載のCr-4~Cr-7を挙げるが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
本発明において重金属錯体の添加量としては、着色組成物(A)の固形分質量に対して0.1~50質量%とすることが好ましく、0.5~20質量%とすることがより好ましい。
[架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有するスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物]
次に、架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有するスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(以下「樹脂組成物(B)」ともいう)について、以下に説明する。
次に、架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有するスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(以下「樹脂組成物(B)」ともいう)について、以下に説明する。
樹脂組成物(B)は、所望とするパターニング性を備えるように、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)とカルボキシル基とを有する樹脂(以下「重合体[a]」ともいう)を含有し、重合体[a]、重合性化合物[b]、および光重合開始剤[c]を含有することが好ましい。
樹脂組成物(B)は、低温硬化の条件でも硬化反応性が高い。樹脂組成物(B)を用いることにより、前記表示素子におけるスペーサパターン(B)を形成することができる。
<重合体[a]>
重合体[a]は、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、イソシアネート基などの架橋性基を有する構成単位を含む。
重合体[a]は、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、イソシアネート基などの架橋性基を有する構成単位を含む。
重合体[a]は、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する構成単位を有することが好ましい。(メタ)アクリロイルオキシ基を有する構成単位は、例えば、重合体中のエポキシ基に(メタ)アクリル酸を反応させる方法、重合体中のカルボキシル基にエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させる方法、重合体中の水酸基にイソシアネート基を有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させる方法、重合体中の酸無水物部位に(メタ)アクリル酸を反応させる方法等により形成することができる。
重合体[a]は、例えば、溶剤中で重合開始剤の存在下、カルボキシル基含有構成単位を与える化合物(a1)と、その他の構成単位を与える化合物とを共重合し、続いて、前記カルボキシル基含有構成単位に(メタ)アクリロイル基含有構成単位を与える化合物(a2)を反応させることによって製造できる。
化合物(a1)としては、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物、多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル等が挙げられる。
不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等が挙げられる。不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等が挙げられる。不飽和ジカルボン酸の無水物としては、不飽和ジカルボン酸として例示した化合物の無水物等が挙げられる。多価カルボン酸のモノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステルとしては、コハク酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等が挙げられる。
化合物(a1)のうち、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸が、共重合反応性、アルカリ水溶液に対する溶解性および入手の容易性からより好ましい。
化合物(a1)は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
化合物(a1)の使用割合としては、重合体[a]の構成単位の合計に基づいて、化合物(a1)から形成される、カルボキシル基含有構成単位の含有割合の上限が、好ましくは30質量%、より好ましくは25質量%であり、前記含有割合の下限が、好ましくは5質量%、より好ましくは10質量%とすることで、重合体[a]のアルカリ水溶液に対する溶解性を最適化するとともに、放射線性感度に優れる樹脂組成物を得ることができる。
その他の構成単位を与える化合物としては、前述したアルカリ可溶性樹脂[1]におけるその他の不飽和化合物(化合物(1-2))が挙げられる。
エポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルにおけるエポキシ基としては、オキシラニル基(1,2-エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3-エポキシ構造)等が挙げられる。具体的には、(メタ)アクリル酸グリシジル、3-(メタ)アクリロイルオキシメチル-3-エチルオキセタン、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
重合体[a]は、公知の方法により製造することができるが、例えば、特開2003-222717号公報、特開2006-259680号公報、国際公開第07/029871号パンフレット、特開平5-19467号公報、特開平6-230212号公報、特開平7-207211号公報、特開平09-325494号公報、特開平11-140144号公報、特開2008-181095号公報等に開示されている方法により合成することができる。
重合体[a]の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する構成単位は、共重合体中のカルボキシル基にエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させて得られ、反応後の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する構成単位は、例えば、下記式(7a)で表される。
重合体[a]としては、エチレン性不飽和基とカルボキシル基とを有する樹脂が好ましい。エチレン性不飽和基とカルボキシル基とを有することで、エチレン性不飽和基の重合性とカルボキシル基のアルカリ現像性とを高いレベルで両立できることで、感度と現像性とを高いレベルで両立することが可能となる。
具体的には、酸変性されたクレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、フェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ビフェニル型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂が挙げられる。特に、酸変性されたクレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂が好ましい。
酸変性されたクレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を反応させて得られたエポキシ(メタ)アクリレート樹脂に、アルカリ溶解性のための無水フタル酸、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物等の酸無水物を反応させることで得られる。
酸変性されたクレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の剛直な主鎖骨格と、エチレン性不飽和基と、カルボキシ基とを併せ持つことで、低温での硬化焼成にもかかわらず、膜硬度に優れ、耐溶剤性、耐熱性に優れた硬化膜を形成することが可能となる。
酸変性されたクレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂の具体例としては、CCR-1171H、CCR-1291H、CCR-1307H、CCR-1309H(日本化薬社製)を用いることができる。
重合体[a]の酸価は、重合体[a]の酸価の上限が、好ましくは270mgKOH/g、より好ましくは250mgKOH/g、さらに好ましくは200mgKOH/gであり、重合体[a]の酸価の下限が、好ましくは10mgKOH/g、より好ましくは30mgKOH/g、さらに好ましくは50mgKOH/gである。酸価とは、重合体[a]の固形分1gを中和するのに必要なKOHのmg数を表す。
重合体[a]の重量平均分子量(Mw)は、通常は1,000~100,000、好ましくは3,000~50,000である。Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(溶出溶剤:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。
樹脂組成物(B)における重合体[a]の含有割合は、当該組成物の固形分100質量%中、重合体[a]の含有割合の上限が、好ましくは90質量%、より好ましくは70質量%、さらに好ましくは60質量%であり、重合体[a]の含有割合の下限が、好ましくは30質量%、より好ましくは40質量%である。
このような態様とすることで、輝度のより一層の向上に加え、アルカリ現像性、組成物の保存安定性、パターン形状、色度特性を高めることができる。なお、固形分は溶剤以外の全成分である。
<重合性化合物[b]>
重合性化合物[b]としては、前述した重合性化合物[2]が挙げられる。
重合性化合物[b]としては、前述した重合性化合物[2]が挙げられる。
重合性化合物[b]は、単独または2種以上を混合して使用できる。
樹脂組成物(B)における重合性化合物[b]の使用割合としては、重合体[a]100質量部に対して、樹脂組成物(B)における重合性化合物[b]の使用割合の上限が、好ましくは700質量部、より好ましくは600質量部であり、樹脂組成物(B)における重合性化合物[b]の使用割合の下限が、好ましくは10質量部、より好ましくは20質量部である。
<光重合開始剤[c]>
光重合開始剤[c]としては、前述した重合開始剤[3]が挙げられる。
光重合開始剤[c]としては、前述した重合開始剤[3]が挙げられる。
光重合開始剤[c]は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
光重合開始剤[c]の使用割合としては、重合体[a]100質量部に対して、光重合開始剤[c]の使用割合の上限が、好ましくは40質量部、より好ましくは30質量部であり、光重合開始剤[c]の使用割合の下限が、好ましくは1質量部、より好ましくは5質量部である。
<その他の任意成分>
樹脂組成物(B)は、その他の任意成分としては、界面活性剤、保存安定剤、接着助剤、耐熱性向上剤等のその他の任意成分を含有できる。これらの各任意成分は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
樹脂組成物(B)は、その他の任意成分としては、界面活性剤、保存安定剤、接着助剤、耐熱性向上剤等のその他の任意成分を含有できる。これらの各任意成分は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
界面活性剤は、着色組成物の塗膜形成性をより向上させるために使用できる。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびその他の界面活性剤等が挙げられる。フッ素系界面活性剤としては、末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位にフルオロアルキル基および/またはフルオロアルキレン基を有する化合物が好ましい。界面活性剤の使用量としては、重合体[a]100質量部に対して、1.0質量部以下が好ましく、0.7質量部以下がより好ましい。界面活性剤の使用量が1.0質量部を超えると、膜ムラを生じやすくなる。
保存安定剤としては、硫黄、キノン類、ヒドロキノン類、ポリオキシ化合物、アミン、ニトロニトロソ化合物等が挙げられ、より具体的には、4-メトキシフェノール、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアルミニウム等が挙げられる。
保存安定剤の使用量としては、重合体[a]100質量部に対して、3.0質量部以下が好ましく、1.0質量部以下がより好ましい。保存安定剤の使用量が3.0質量部を超えると、感度が低下してパターン形状が劣化する場合がある。
接着助剤は、得られるスペーサパターン(B)の接着性をさらに向上させるために使用できる。接着助剤としては、カルボキシル基、メタクリロイル基、ビニル基、イソシアネート基、オキシラニル基等の反応性官能基を有する官能性シランカップリング剤が好ましく、トリメトキシシリル安息香酸、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
接着助剤の使用量としては、重合体[a]100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。接着助剤の使用量が20質量部を超えると、現像残りを生じやすくなる傾向がある。
[架橋性基を有する樹脂を含有する保護膜形成用樹脂組成物]
保護膜(C)は、着色パターン(A)を形成した後に、着色パターン(A)上に形成される硬化膜である。保護膜(C)は、着色パターン(A)の凹凸を保護膜で覆うことで、表面を平坦化し、保護膜(C)上に形成されるスペーサパターン(B)の高さ均一性を担保する。そのため、着色パターン(A)で平坦性が発現されている場合は、保護膜(C)は不要となる。そのため、保護膜(C)は必要に応じて形成される。
保護膜(C)は、着色パターン(A)を形成した後に、着色パターン(A)上に形成される硬化膜である。保護膜(C)は、着色パターン(A)の凹凸を保護膜で覆うことで、表面を平坦化し、保護膜(C)上に形成されるスペーサパターン(B)の高さ均一性を担保する。そのため、着色パターン(A)で平坦性が発現されている場合は、保護膜(C)は不要となる。そのため、保護膜(C)は必要に応じて形成される。
架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する保護膜形成用樹脂組成物(以下「樹脂組成物(C)」ともいう)について、以下に説明する。樹脂組成物(C)は、放射線硬化型または熱硬化型のいずれでもよい。
樹脂組成物(C)は、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂(以下「重合体[a-1]」ともいう)を含有する。樹脂組成物(C)は、重合体[a-1]と、重合性化合物[b-1]と、光重合開始剤[c-1]とを含む態様、または重合体[a-1]と、硬化剤[b-2]と、熱重合開始剤[c-2]とを含む態様が好ましく、樹脂組成物(C)は、必要に応じて、その他の任意成分を含んでもよい。好適には重合体[a-1]、重合性化合物[b-1]、および光重合開始剤[c-1]を含む感光性樹脂組成物が好ましい。
樹脂組成物(C)は、低温硬化の条件でも硬化反応性が高い。樹脂組成物(C)を用いることにより、前記表示素子における保護膜(C)を形成することができる。
<重合体[a-1]>
重合体[a-1]は、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、イソシアネート基などの架橋性基を有する構成単位を含む。重合体[a-1]は、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する構成単位を有することが好ましい。重合体[a-1]は、上述した重合体[a]、および上述した重合体[a]においてカルボキシル基を含まない構成とした重合体が挙げられる。
重合体[a-1]は、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、イソシアネート基などの架橋性基を有する構成単位を含む。重合体[a-1]は、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する構成単位を有することが好ましい。重合体[a-1]は、上述した重合体[a]、および上述した重合体[a]においてカルボキシル基を含まない構成とした重合体が挙げられる。
重合体[a-1]の酸価は、重合体[a-1]の酸価の上限が、好ましくは270mgKOH/g、より好ましくは250mgKOH/g、さらに好ましくは200mgKOH/gであり、重合体[a-1]の酸価の下限が、0mgKOH/gである。酸価とは、重合体[a-1]の固形分1gを中和するのに必要なKOHのmg数を表す。
重合体[a-1]の重量平均分子量(Mw)は、通常は1,000~100,000、好ましくは3,000~50,000である。Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(溶出溶剤:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。
樹脂組成物(C)における重合体[a-1]の含有割合は、当該組成物の固形分100質量%中、重合体[a-1]の使用割合の上限が、好ましくは70質量%、より好ましくは60質量%、より好ましくは55質量%であり、重合体[a-1]の含有割合の下限が、好ましくは30質量%、より好ましくは40質量%である。
このような態様とすることで、輝度のより一層の向上に加え、アルカリ現像性、組成物の保存安定性、パターン形状、色度特性を高めることができる。なお、固形分は溶剤以外の全成分である。
<重合性化合物[b-1]>
重合性化合物[b-1]としては、前述した重合性化合物[2]が挙げられる。
重合性化合物[b-1]としては、前述した重合性化合物[2]が挙げられる。
重合性化合物[b-1]は、単独または2種以上を混合して使用できる。
樹脂組成物(C)における重合性化合物[b-1]の使用割合としては、重合体[a-1]100質量部に対して、樹脂組成物(C)における重合性化合物[b-1]の使用割合の上限が、好ましくは700質量部、より好ましくは600質量部であり、樹脂組成物(C)における重合性化合物[b-1]の使用割合の下限が、好ましくは10質量部、より好ましくは20質量部である。
<光重合開始剤[c-1]>
光重合開始剤[c-1]としては、前述した重合開始剤[3]が挙げられる。
光重合開始剤[c-1]としては、前述した重合開始剤[3]が挙げられる。
光重合開始剤[c-1]は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
光重合開始剤[c-1]の使用割合としては、重合体[a-1]100質量部に対して、光重合開始剤[c-1]の使用割合の上限が、好ましくは40質量部、より好ましくは30質量部であり、光重合開始剤[c-1]の使用割合の下限が、好ましくは1質量部、より好ましくは5質量部である。
<硬化剤[b-2]>
硬化剤[b-2]としては、例えば、フェノール系樹脂、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物が挙げられる。具体的には、特開2018-180381号公報記載の硬化剤が挙げられる。
硬化剤[b-2]としては、例えば、フェノール系樹脂、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物が挙げられる。具体的には、特開2018-180381号公報記載の硬化剤が挙げられる。
硬化剤[b-2]は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
硬化剤[b-2]の使用割合としては、重合体[a-1]100質量部に対して、硬化剤[b-2]の使用割合の上限が、好ましくは60質量部であり、硬化剤[b-2]の使用割合の下限が、好ましくは10質量部である。
<熱重合開始剤[c-2]>
熱重合開始剤[c-2]としては、熱のエネルギーによって、重合性化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱重合開始剤としては、芳香族ケトン類、オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、イミダゾール化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アゾ系化合物等が挙げられる。具体的には、特開2014-26261号公報記載の触媒が挙げられる。
熱重合開始剤[c-2]としては、熱のエネルギーによって、重合性化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱重合開始剤としては、芳香族ケトン類、オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、イミダゾール化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アゾ系化合物等が挙げられる。具体的には、特開2014-26261号公報記載の触媒が挙げられる。
熱重合開始剤[c-2]は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。
熱重合開始剤[c-2]の使用割合としては、重合体[a-1]100質量部に対して、熱重合開始剤[c-2]の使用割合の上限が、好ましくは10質量部、より好ましくは5質量部であり、熱重合開始剤[c-2]の使用割合の下限が、好ましくは0.001質量部、より好ましくは0.005質量部である。
<その他の任意成分>
樹脂組成物(C)は、その他の任意成分としては、界面活性剤、保存安定剤、接着助剤、耐熱性向上剤等のその他の任意成分を含有できる。これらの各任意成分は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。これらの具体例は、樹脂組成物(B)の成分として前述した。
樹脂組成物(C)は、その他の任意成分としては、界面活性剤、保存安定剤、接着助剤、耐熱性向上剤等のその他の任意成分を含有できる。これらの各任意成分は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。これらの具体例は、樹脂組成物(B)の成分として前述した。
界面活性剤の使用量としては、重合体[a-1]100質量部に対して、1.0質量部以下が好ましく、0.7質量部以下がより好ましい。保存安定剤の使用量としては、重合体[a-1]100質量部に対して、3.0質量部以下が好ましく、1.0質量部以下がより好ましい。接着助剤の使用量としては、重合体[a-1]100質量部に対して、通常は30質量部以下、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。
[液晶配向剤]
本実施形態の表示素子は、例えば配向膜(D)を有する液晶表示素子である。
本実施形態の表示素子は、例えば配向膜(D)を有する液晶表示素子である。
配向膜(D)は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤および光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤のうちのいずれかを用いて形成されることが好ましい。
さらに、本実施の形態の液晶配向剤は、光配向性基を有する重合体を含有することで、光配向性機能を有する液晶配向剤とすることができる。これらはいずれも、例えば、200℃以下など、低温の加熱温度で配向膜を形成することが可能である。また、前記液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限りその他の成分を含有することができる。
上記光配向性基は、光照射により膜に異方性を付与する官能基であり、本実施の形態では、特に、光分解反応、光異性化反応および光二量化反応の少なくともいずれかを生じることにより膜に異方性を与える基である。
光配向性基として具体的には、シクロブタン環、アゾベンゼン、スチルベン、α-イミノ-β-ケトエステル、スピロピラン、スピロオキサジン、桂皮酸、カルコン、スチルバゾール、ベンジリデンフタルイミジン、クマリン、ジフェニルアセリレンおよびアントラセンからなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物由来の構造を有する基である。上述の光配向性基としては、これらの中でも桂皮酸由来の構造を有する基が特に好ましい。
光配向性基を有する重合体としては、上述の光配向性基が直接または連結基を介して結合された重合体であるのが好ましい。そのような重合体としては、例えば、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、およびポリイミドの少なくともいずれかの重合体に上述の光配向性基が結合したもの、ポリアミック酸およびポリイミドとは別の重合体に上述の光配向性基が結合したものが挙げられる。後者の場合光配向性基を有する重合体の基本骨格としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリオレフィン、ポリオルガノシロキサン等を挙げることができる。
感放射線性重合体としては、ポリアミック酸、ポリイミドまたはポリオルガノシロキサンを基本骨格とするものが好ましい。また、これらの中でも、ポリオルガノシロキサンが特に好ましく、例えば、国際公開第2009/025386号に記載された方法により得ることができる。
液晶配向剤に含有されるポリアミック酸は脱水閉環してイミド化することによりポリイミドとなる。このようなポリアミック酸は、例えば、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させることにより得ることができ、特開2010-97188号公報に記載されるようにして得ることができる。ポリアミック酸エステルは、例えばテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミン化合物とを反応させる方法によって得ることができ、例えば、特開2017-200991号公報に記載されるようにして得ることができる。
ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造が併存する部分イミド化物であってもよい。ポリイミドは、そのイミド化率が30%以上であることが好ましく、50%~99%であることがより好ましく、65%~99%であることがより好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよく、例えば、特開2010-97188号公報に記載されるようにして得ることができる。
[表示素子の製造方法]
本実施の形態の表示素子の製造方法は、少なくとも、
赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第1の着色パターンを形成する工程[1]、
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第2の着色パターンを形成する工程[2]、ならびに
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および工程[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1および第2の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第3の着色パターンを形成する工程[3]、
を有する。
本実施の形態の表示素子の製造方法は、少なくとも、
赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第1の着色パターンを形成する工程[1]、
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第2の着色パターンを形成する工程[2]、ならびに
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および工程[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1および第2の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第3の着色パターンを形成する工程[3]、
を有する。
本実施の形態の表示素子の製造方法は、
必要に応じて、前記第1~第3の着色パターン上に保護膜形成用樹脂組成物(C)の塗膜を形成し、形成された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、保護膜(C)を形成する工程[4]、
スペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(B)の塗膜を、前記第1~第3の着色パターン上、または保護膜(C)上に形成し、前記樹脂組成物(B)の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射し、放射線が照射された塗膜を現像し、現像された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、スペーサパターン(B)を形成する工程[5]、
をさらに有する。
必要に応じて、前記第1~第3の着色パターン上に保護膜形成用樹脂組成物(C)の塗膜を形成し、形成された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、保護膜(C)を形成する工程[4]、
スペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(B)の塗膜を、前記第1~第3の着色パターン上、または保護膜(C)上に形成し、前記樹脂組成物(B)の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射し、放射線が照射された塗膜を現像し、現像された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、スペーサパターン(B)を形成する工程[5]、
をさらに有する。
本実施の形態の表示素子の製造方法は、上述した着色組成物(A)から着色パターン(A)を形成する工程を有し、上述した感放射線性樹脂組成物(B)からスペーサパターン(B)を形成する工程、および/または上述した樹脂組成物(C)から保護膜(C)を形成する工程を有する。
なお、第1~第3の着色組成物のうちいずれかは着色組成物(A)である。
本実施の形態の液晶表示素子の製造方法は、さらに、
工程[5]で得られた基板上に液晶配向用の配向膜を形成する工程[6]、
を有する。
工程[5]で得られた基板上に液晶配向用の配向膜を形成する工程[6]、
を有する。
以上の本実施形態の液晶表示素子の製造方法により、上述した着色組成物を用いて基板上に着色パターンを形成し、必要に応じて保護膜形成用樹脂組成物を用いて保護膜を形成し、上述した感放射線性樹脂組成物を用いてスペーサパターンを形成し、さらに、配向膜を形成する。その結果、耐熱性、耐薬品性、電圧保持率等が良好な表示素子を形成することができる。その場合、低温硬化を実現することができ、上記工程[1]~[5]においては、それぞれ200℃以下の温度で硬化が可能となる。従って、上述の着色組成物には着色剤として耐熱性に課題がある染料を使用することができる。そのため、色特性に優れた表示素子を製造することができる。
さらに、上記工程[6]においても200℃以下の加熱温度で配向膜の形成を行うことが可能である。そして、このようにして製造される液晶表示素子は、省エネルギーの観点から低温硬化が望まれる場合においても好適な液晶表示素子となる。
以下、各工程について詳述する。
<工程[1]>
本工程では、まず、上述の赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成する。
本工程では、まず、上述の赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成する。
前記塗膜形成の前に、基板の表面上に、必要に応じて着色パターン(画素)を形成する部分を区画するように遮光層(ブラックマトリックス)を形成する。ブラックマトリックスは、スパッタや蒸着により成膜したクロム等の金属薄膜を、フォトリソグラフィー法を利用して所望のパターンとすることにより形成できるが、黒色の着色剤を含有する着色組成物を用いて、以下の画素の形成の場合と同様にして形成できる。
次いで、この基板上に、例えば、第1の着色組成物を塗布した後、プレベークを行って溶剤を蒸発させ、塗膜を形成する。
基板の材料としては、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等のガラス、シリコン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等が挙げられる。また、これらの基板には、所望によりシランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。
着色組成物を基板に塗布する方法としては、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、バー塗布法等が挙げられる。これらのうち、スピンコート法、スリットダイ塗布法が好ましい。
プレベークは、通常、減圧乾燥と加熱乾燥をそれぞれ単独で、あるいは組み合わせて行われる。減圧乾燥としては、通常50Pa~200Paに到達するまで行う。また、加熱乾燥の条件としては、通常70℃~110℃で1分~10分程度である。
乾燥後の塗膜の膜厚としては、通常0.6μm~8.0μm、好ましくは1.2μm~5.0μmである。
次に、第1の着色組成物からなる塗膜にパターンを形成する。
パターンの形成方法としては、例えば、前記塗膜に所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光をし、アルカリ現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去する方法が挙げられる。
放射線の光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯等のランプ光源や、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、XeClエキシマーレーザー、窒素レーザー等のレーザー光源等が挙げられる。波長が190nm~450nmの範囲にある放射線が好ましい。
放射線照射量(露光量)は、照射される放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model 356、Optical Associates Inc.製)により測定した値として、10J/m2~10,000J/m2が好ましく、100J/m2~5,000J/m2がより好ましい。
アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ-[4.3.0]-5-ノネンが好ましい。アルカリ現像液には、例えば、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加できる。
現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用できる。現像条件としては、常温で5秒間~300秒間が好ましい。尚、アルカリ現像後は通常、水洗する。
基板上にパターンを有する塗膜を形成する他の方法としては、特開平7-318723号公報および特開2000-310706号公報等に開示されているインクジェット方式により各色の画素を得る方法を採用できる。この方法はまず基板の表面上に、遮光機能も兼ねた隔壁を形成する。次いで、形成された隔壁内に、例えば、着色組成物を、インクジェット装置により吐出したのち、プレベークを行って溶剤を蒸発させる。次いで、この塗膜を必要に応じて露光しパターンを形成する。
なお、上記隔壁は、遮光機能のみならず、区画内に吐出された各色の着色組成物が混色しないための機能も果たしているため、上記のブラックマトリックスに比べ膜厚が厚い。
次いで、前記パターンを有する塗膜に対して硬化処理(ポストベークとも言う)を行うことにより、第1の着色パターンの形成を完了することができる。ポストベークの加熱条件としては80℃以上200℃以下である。ポストベークの加熱時間としては、10分間~60分間である。本実施の形態ではポストベーク温度が低温であっても、耐溶剤性等の良好な着色パターンを得ることができる。具体的には、ポストベーク温度が200℃以下であっても、さらには180℃以下であっても、十分な耐溶剤性等を有するカラーフィルタが得られる。なお、実際に商業上要求されるレベルまで硬度等を高めるためには通常120℃を超える温度での硬化工程が必要とされる。そして、180℃以下の範囲内で、より高い温度での硬化が好ましい。
着色パターン(画素)の膜厚としては、通常0.5μm~5.0μmであり、1.0μm~3.0μmが好ましい。
<工程[2]、工程[3]>
次いで、赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物、赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物を用い、上述の工程[1]を繰り返し、同一基板上に第2、第3の着色パターンを順次形成する。着色パターン(画素)の膜厚としては、通常0.5μm~5.0μmであり、1.0μm~3.0μmが好ましい。これにより、赤色、緑色および青色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルタが得られる。
次いで、赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物、赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物を用い、上述の工程[1]を繰り返し、同一基板上に第2、第3の着色パターンを順次形成する。着色パターン(画素)の膜厚としては、通常0.5μm~5.0μmであり、1.0μm~3.0μmが好ましい。これにより、赤色、緑色および青色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルタが得られる。
各色の着色パターン(画素)を形成する順序および色数としては、例えば、赤色、緑色および青色の順に各画素を形成する態様や、緑色、青色および赤色の順に各画素を形成する態様が挙げられるが、各色の画素を形成する順序および色数は、上記のものに限定されない。
<工程[4]>
工程[1]~[3]で着色パターンを形成した後、その着色パターンの形成された基板の着色パターン上に、必要に応じて、保護膜(C)を形成する。
工程[1]~[3]で着色パターンを形成した後、その着色パターンの形成された基板の着色パターン上に、必要に応じて、保護膜(C)を形成する。
塗布法により塗膜を形成する場合、着色パターンの形成された基板上に樹脂組成物(C)の溶液を塗布した後、好ましくは塗布面を加熱(プレベーク)することにより、塗膜を形成することができる。
塗布法に用いる樹脂組成物(C)溶液の固形分濃度としては、5質量%~50質量%が好ましく、10質量%~40質量%がより好ましく、15質量%~35質量%が特に好ましい。
樹脂組成物(C)溶液の塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリット塗布法(スリットダイ塗布法)、バー塗布法、インクジェット塗布法等の適宜の方法が採用できる。これらのうち、スピンコート法またはスリット塗布法が好ましい。
上記プレベークの条件としては、各成分の種類、配合割合等によって異なるが、70℃~120℃が好ましく、1分間~15分間程度である。塗膜のプレベーク後の膜厚は、0.5μm~10μmが好ましく、1.0μm~7.0μm程度がより好ましい。
樹脂組成物(C)として放射線硬化型を用いる場合は、形成された塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する。このとき、塗膜の一部にのみ照射する際には、例えば、所定のパターンを有するフォトマスクを介して照射する方法によることができる。
照射に使用される放射線としては、可視光線、紫外線、遠紫外線等が挙げられる。このうち波長が250nm~550nmの範囲にある放射線が好ましく、365nmの紫外線を含む放射線がより好ましい。
放射線照射量(露光量)は、照射される放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model 356、Optical Associates Inc.製)により測定した値として、100J/m2~5,000J/m2が好ましく、200J/m2~3,000J/m2がより好ましい。
本実施形態のカラーフィルタの保護膜形成に用いられる樹脂組成物(C)は、従来知られている保護膜形成の組成物と比較して放射線感度が高い。したがって、上記放射線照射量が700J/m2以下、さらには600J/m2以下であっても所望の膜厚、良好な形状、優れた密着性および高い硬度の保護膜を得ることができる利点を有する。
樹脂組成物(C)として放射線硬化型を用いる場合は、必要に応じて、放射線照射後の塗膜を現像することにより、不要な部分を除去して、所定のパターンを形成する。
現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機アルカリ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等のアルカリ性化合物の水溶液が使用できる。上記アルカリ性化合物の水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤を適当量添加して使用することもできる。さらに、界面活性剤をそれのみで、または、上述の水溶性有機溶剤を添加とともに、適当量添加して使用することもできる。
現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、シャワー法等のいずれでもよく、現像時間は、常温で10秒~180秒間程度が好ましい。現像処理に続いて、例えば、流水洗浄を10秒~180秒間行った後、圧縮空気や圧縮窒素で風乾することによって所望のパターンが得られる。
得られた塗膜(樹脂組成物(C)として放射線硬化型を用い、パターン形成した場合はパターン状塗膜)を、ホットプレート、オーブン等の適当な加熱装置により硬化(ポストベークとも言う)することによって、硬化膜として保護膜(C)が得られる。
樹脂組成物(C)として放射線硬化型または熱硬化型のいずれを用いる場合も、硬化温度としては、80℃以上200℃以下が好ましい。そして、180℃以下であっても十分な特性の保護膜が得られる。具体的には、100℃~200℃が好ましく、低温硬化と信頼性能を高いレベルで両立させようとする場合、150℃~180℃がより好ましい。硬化時間としては、例えば、ホットプレート上では5分間~30分間、オーブン中では30分間~180分間が好ましい。
本実施の形態の表示素子の製造においては、保護膜(C)を形成する工程[4]の後、その保護膜(C)上にITO電極を形成する工程を有することができ、あるいは、着色パターンを形成する工程[1]~工程[3]後、その着色パターン上にITO電極を形成する工程を有することができる。ITO電極を形成する方法は、スパッタ法を用いてITO膜を成膜して行うことができる。パターニングされたITO電極が必要な場合は、成膜されたITO膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングして形成することができる。
<工程[5]>
工程[4]で保護膜(C)を形成し、その後、その保護膜(C)上にITO電極を形成した後、その保護膜(C)の形成された基板上であって、ITO電極上に感放射線性樹脂組成物(B)の塗膜を形成する。または、工程[1]~工程[3]で着色パターンを形成し、その後、その着色パターン上にITO電極を形成した後、ITO電極上に感放射線性樹脂組成物(B)の塗膜を形成する。
工程[4]で保護膜(C)を形成し、その後、その保護膜(C)上にITO電極を形成した後、その保護膜(C)の形成された基板上であって、ITO電極上に感放射線性樹脂組成物(B)の塗膜を形成する。または、工程[1]~工程[3]で着色パターンを形成し、その後、その着色パターン上にITO電極を形成した後、ITO電極上に感放射線性樹脂組成物(B)の塗膜を形成する。
塗布法により塗膜を形成する場合、着色パターン等の形成された基板上に感放射線性樹脂組成物(B)の溶液を塗布した後、好ましくは塗布面を加熱(プレベーク)することにより、塗膜を形成することができる。
塗布法に用いる樹脂組成物(B)溶液の固形分濃度としては、5質量%~50質量%が好ましく、10質量%~40質量%がより好ましく、15質量%~35質量%が特に好ましい。
樹脂組成物(B)溶液の塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリット塗布法(スリットダイ塗布法)、バー塗布法、インクジェット塗布法等の適宜の方法が採用できる。これらのうち、スピンコート法またはスリット塗布法が好ましい。
上述のプレベークの条件としては、各成分の種類、配合割合等によって異なるが、70℃~120℃が好ましく、1分間~15分間程度である。塗膜のプレベーク後の膜厚は、0.5μm~10μmが好ましく、1.0μm~7.0μm程度がより好ましい。
次に、樹脂組成物(B)の塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する。このとき、所望の位置にスペーサを形成するため、塗膜の一部に放射線を照射するが、例えば、所定のパターンを有するフォトマスクを介して照射する方法によることができる。
照射に使用される放射線としては、可視光線、紫外線、遠紫外線等が挙げられる。このうち波長が250nm~550nmの範囲にある放射線が好ましく、365nmの紫外線を含む放射線がより好ましい。
放射線照射量(露光量)は、照射される放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI model 356、Optical Associates Inc.製)により測定した値として、100J/m2~5,000J/m2が好ましく、200J/m2~3,000J/m2がより好ましい。
本実施形態の表示素子のスペーサ形成に用いられる感放射線性樹脂組成物(B)は、従来知られているスペーサ形成の組成物と比較して放射線感度が高い。したがって、上記放射線照射量が700J/m2以下、さらには600J/m2以下であっても所望の膜厚、良好な形状、優れた密着性および高い硬度の硬化膜としてスペーサを得ることができる利点を有する。
次に、放射線照射後の塗膜を現像することにより、不要な部分を除去して、所定のスペーサのパターンを形成する。
現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機アルカリ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等のアルカリ性化合物の水溶液が使用できる。上記アルカリ性化合物の水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤を適当量添加して使用することもできる。さらに、界面活性剤をそれのみで、または、上述の水溶性有機溶剤を添加とともに、適当量添加して使用することもできる。
現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、シャワー法等のいずれでもよく、現像時間は、常温で10秒間~180秒間程度が好ましい。現像処理に続いて、例えば、流水洗浄を30秒間~90秒間行った後、圧縮空気や圧縮窒素で風乾することによって所望のスペーサのパターンが得られる。
次いで、得られたパターン状塗膜を、ホットプレート、オーブン等の適当な加熱装置により硬化(ポストベークとも言う)することによって、硬化膜としてスペーサパターン(B)が得られる。
硬化温度としては、80℃以上200℃以下が好ましい。そして、180℃以下であっても十分な特性のスペーサが得られる。具体的には、100℃~200℃が好ましく、低温硬化と信頼性能を高いレベルで両立させようとする場合、150℃~180℃がより好ましい。硬化時間としては、例えば、ホットプレート上では5分間~30分間、オーブン中では30分間~180分間が好ましい。
<工程[6]>
工程[6]では、上述した液晶配向剤を用いる。そして、上述した工程[1]~[5]により、着色パターン(A)を含む着色パターンと必要に応じて保護膜(C)が形成され、スペーサパターン(B)が形成された基板上に、上述した液晶配向剤を、例えば、ロールコーター法、スピンナー法、印刷法、インクジェット法などの適宜の塗布方法により塗布する。
工程[6]では、上述した液晶配向剤を用いる。そして、上述した工程[1]~[5]により、着色パターン(A)を含む着色パターンと必要に応じて保護膜(C)が形成され、スペーサパターン(B)が形成された基板上に、上述した液晶配向剤を、例えば、ロールコーター法、スピンナー法、印刷法、インクジェット法などの適宜の塗布方法により塗布する。
次いで、液晶配向剤の塗布された基板をプレベークし、その後、ポストベークすることにより塗膜を形成する。プレベーク条件としては、例えば、40℃~120℃で0.1分間~5分間である。ポストベーク条件としては、好ましくは120℃~230℃、より好ましくは150℃~200℃、さらに好ましくは150℃~180℃で、好ましくは5分間~200分間、より好ましくは10分間~100分間である。ポストベーク後の塗膜の膜厚は、好ましくは0.001μm~1μmであり、より好ましくは0.005μm~0.5μmである。
基板上に液晶配向剤を塗布する際に使用される液晶配向剤の固形分濃度(液晶配向剤の溶剤以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1重量%~10重量%の範囲である。
光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤を用いる場合は、上述の塗膜に直線偏光もしくは部分偏光された放射線、または非偏光の放射線を照射することにより、液晶配向能を付与する。こうした処理は、ラビング処理など従来の配向処理の方法に対応するものであり、より簡便に行うことができる。ここで、放射線としては、例えば、150nm~800nmの波長の光を含む紫外線および可視光線を用いることができる。特に、放射線としては、300nm~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。使用する放射線が直線偏光または部分偏光している場合には、照射は基板面に垂直の方向から行っても、プレチルト角を付与するために斜め方向から行ってもよく、また、これらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向である必要がある。
放射線の照射量としては、好ましくは1J/m2以上10,000J/m2未満であり、より好ましくは10J/m2~3,000J/m2である。
光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤を用いる場合は、ポストベーク後の塗膜をそのまま配向膜として使用することができる。そして、必要に応じてポストベーク後の塗膜に対し、例えば、ナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦る処理(ラビング処理)を施して、液晶配向能を付与することも可能である。
工程[6]で形成した基板と公知方法で作製したアレイ基板とを組み合わせることで、本実施の形態の液晶表示素子を得ることができる。
[カラー液晶表示素子]
本実施の形態の表示素子は、一例として、本実施の形態の着色パターンを有する基板(以下「カラーフィルタ基板」ともいう)を有するカラー液晶表示素子である。
[カラー液晶表示素子]
本実施の形態の表示素子は、一例として、本実施の形態の着色パターンを有する基板(以下「カラーフィルタ基板」ともいう)を有するカラー液晶表示素子である。
以下、本実施の形態のカラー液晶表示素子の構造を説明する。
カラー液晶表示素子は、例えば、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)が配置された駆動用基板と、本実施の形態のカラーフィルタを構成する別の基板(カラーフィルタ基板)とが、液晶層を介して対向する構造とすることができる。あるいは、カラー液晶表示素子は、薄膜トランジスタ(TFT)が配置された駆動用基板上に上述した本実施の形態の着色パターンや保護膜、スペーサを形成して構成された基板と、ITO(Indium Tin Oxide:錫をドープした酸化インジュウム)電極を形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造とすることも可能である。後者の構造は、開口率を格段に向上させることができ、明るく高精細な液晶表示素子が得られるという利点を有する。
図1は、本実施の形態の着色パターンを有するカラーフィルタ基板の模式的な断面図である。
図1に示すカラーフィルタ基板10は、本実施の形態のカラーフィルタ基板の一例である。透明な基板5上に、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の着色パターン6と、ブラックマトリクス7と、着色パターン6上に設けられた保護膜8と、保護膜8上に設けられたITO電極4と、ITO電極4上に立設されたスペーサ9とを配置した構造を有する。尚、着色パターン6の色は、上記のRGB3色に限られるわけではなく、他の色を選択することや、さらに黄色(Y)を加えて4色の着色パターンとすることも可能である。
上述したように、本実施の形態のカラーフィルタ基板10において、着色パターン6は、好適な着色剤を含有して構成される。具体的には、好ましい着色剤を含有した着色組成物を基板上に塗布・パターニングした後、硬化して形成される。必要に応じて、保護膜8も同様に樹脂組成物を塗布した後、硬化して形成される。スペーサ9も同様に感放射線性樹脂組成物を塗布・パターニングした後、硬化して形成される。それらは200℃以下の低温硬化により、それぞれ着色パターンとスペーサとを形成できるという特徴を備える。
したがって、本実施の形態のカラーフィルタ基板10では、200℃以下の低温硬化により、着色パターン6とスペーサ9とをそれぞれ形成できることになる。本実施の形態のカラーフィルタ基板10は、低温硬化による製造が可能である。
また、他の実施形態のカラーフィルタ基板10では、着色パターン6を形成した後に保護膜8を形成する。保護膜8は200℃以下の低温硬化により形成することができるため、着色パターン6においては、形成された後に、保護膜形成のための高温加熱の状態に晒されることがなくなる。同様に、カラーフィルタ基板10では、着色パターン6を形成し、保護膜8を形成した後にスペーサ9を形成する。スペーサ9は200℃以下の低温硬化により形成することができるため、着色パターン6においては、形成された後に、スペーサ9形成のための高温加熱の状態に晒されることがなくなる。
したがって、カラーフィルタ基板10では、着色パターン6の形成に色特性に優れるものの耐熱性に課題を有する染料を着色剤として使用しても、劣化を低減することが可能となる。すなわち、着色組成物の着色剤として染料を選択することが可能となり、染料を使用した着色組成物から色特性に優れた着色パターン6を形成することが可能となる。
また、カラーフィルタ基板10の製造時において、着色パターン6上に保護膜8が形成されることを考慮し、着色パターン6形成時の硬化温度を調整することが可能である。すなわち、基板5上に、着色パターン6を単独で形成するのに最適な硬化温度に比べ、低い硬化温度によって着色パターン6を形成する。その後、着色パターン6上に形成される保護膜8の硬化加熱により、着色パターン6に対する加熱を行うことが可能である。同様に、カラーフィルタ基板10の製造時において、着色パターン6が形成された後にスペーサ9が形成されることを考慮し、着色パターン6形成時の硬化温度を調整することが可能である。すなわち、基板5上に、着色パターン6のみを形成するのに最適な硬化温度に比べ、低い硬化温度によって着色パターン6を形成する。そして、ITO電極4が形成された後、ITO電極4上に立設されるスペーサ9の硬化加熱により、着色パターン6に対しても加熱を行うことが可能である。
例えば、着色パターン6と保護膜8の最適な硬化温度がそれぞれ80℃以上200℃以下、具体的には、180℃であった場合、基板5上に、着色パターン6を、例えば、150℃の硬化温度で形成しておくことが可能である。次に、その着色パターン6上に保護膜形成用樹脂組成物(C)の塗膜を形成し、最適な180℃で硬化することにより、保護膜8を形成する。尚、保護膜形成用樹脂組成物(C)が感光性の場合には、光硬化後に最適な180℃で硬化することにより、保護膜8を形成する。併せて、その下層にある着色パターン6に対する加熱を行うことになり、所望の状態の着色パターン6を得ることが可能である。
また、基板5上に、着色パターン6を例えば、150℃の硬化温度で形成しておき、その後に感放射線性樹脂組成物(B)からスペーサ9を最適な180℃の硬化温度で形成する。その結果、スペーサ9の下層にある着色パターン6に対しても加熱を行うことになり、所望の状態の着色パターン6を得ることが可能である。
以上の場合、着色組成物の着色剤として染料を選択することが可能となり、染料を使用した着色組成物から形成された着色パターン6により、色特性に優れたカラーフィルタ基板10を提供できる。
さらに、本実施の形態のカラーフィルタ基板10では、スペーサ9を形成した後、後述するように液晶配向用の配向膜(図1には図示されない)を設けることが可能である。配向膜は、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤または光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤を用いて得ることができる。その場合、200℃以下の加熱温度で配向膜を形成することが可能となる。
次に、本実施の形態のカラーフィルタ基板を適用した本実施の形態の液晶表示素子について説明する。
図2は、本実施の形態のカラーフィルタ基板を有するカラー液晶表示素子の模式的な断面図である。
図2に示す液晶表示素子100は、本実施の形態のカラー液晶表示素子の一例であり、TFT駆動によるTN(Twisted Nematic)型の液晶モードの表示素子である。このカラー液晶表示素子は、上記した駆動用基板と、上述の本実施の形態のカラーフィルタ基板とが、TN液晶の層を介して対向した構造を有する。
図2に示すように、透明な基板1および層間絶縁膜2を有する駆動用基板の液晶13に接する側には、ITOからなる透明な画素電極3とTFT(図示されない)とが格子状に配設され、駆動用基板を構成している。また、透明な基板5の液晶13に接する側には、上述した低温硬化により製造された着色パターン6などが配置され、カラーフィルタ基板を構成している。より具体的には、画素電極3に対向する位置に設けられた赤色、緑色および青色の着色パターン6と、ブラックマトリクス7と、着色パターン6上に設けられた保護膜8と、保護膜8上に設けられたITO電極4と、ITO電極4上に立設されたスペーサ9と、配向膜12とを基板5上に有するカラーフィルタ基板が配置されている。ITO電極4は、液晶表示素子100において、共通電極を構成する。
駆動用基板には、カラーフィルタ基板と同様の配向膜12が設けられている。それぞれの配向膜12を、必要な場合、例えば、ラビング処理などの配向処理をすることにより、駆動用基板およびカラーフィルタ基板の間に挟持された液晶13の均一な配向を実現できる。
駆動用基板およびカラーフィルタ基板において、液晶13に接する側と反対の側には、それぞれ偏光板14が配置されている。基板1と基板5の間隔は、通常、2μm~10μmであり、これらは、周辺部に設けられたシール材(図示されない)によって互いに固定されている。
図2において、符号17は、バックライトユニット(図示されない)から液晶13に向けて照射されたバックライト光である。バックライトユニットとしては、例えば、冷陰極蛍光管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)などの蛍光管と、散乱板とが組み合わされた構造のものを用いることができる。また、白色LEDを光源とするバックライトユニットを用いることもできる。
本実施形態のカラー液晶表示素子には、上述のTN型の他、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In-Planes Switching)型、VA(Vertical Alignment)型またはOCB(Optically Compensated Birefringence)型などの液晶モードとすることもできる。その場合、液晶配向用の配向膜は、各液晶モードに最適なものが選択され、例えば、VA型の場合には垂直配向型の配向膜が用いられる。
以下、実施例に基づき本発明の実施形態を詳述するが、この実施例によって本発明が限定的に解釈されるものではない。以下の記載において、「質量部」を「部」と記載することがある。
[重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)]
下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりMwおよびMnを測定した。また、分子量分布(Mw/Mn)は得られたMwおよびMnより算出した。
装置:昭和電工社のGPC-101
GPCカラム:島津ジーエルシー社のGPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803およびGPC-KF-804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[着色パターンの形成用組成物]
以下に着色パターンの形成用組成物に用いる、アルカリ可溶性樹脂および染料の合成方法について記載する。
下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりMwおよびMnを測定した。また、分子量分布(Mw/Mn)は得られたMwおよびMnより算出した。
装置:昭和電工社のGPC-101
GPCカラム:島津ジーエルシー社のGPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803およびGPC-KF-804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[着色パターンの形成用組成物]
以下に着色パターンの形成用組成物に用いる、アルカリ可溶性樹脂および染料の合成方法について記載する。
<合成例1 アルカリ可溶性樹脂(1A)の合成>
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、スチレン8部、N-フェニルマレイミド10部、メタクリル酸ヒドロキシエチル12部、メタクリル酸メチル7部、メタクリル酸シクロヘキシル15部、メタクリル酸2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工社製、商品名カレンズMOI-BM)20部、メタクリル酸15部、およびコハク酸-2-アクリロイルオキシエチル(共栄社化学製、商品名HOA-MS(N))12部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAと呼称。)200部に溶解し、さらに、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル3部およびペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)5部を投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌および窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、樹脂(1A)を含む溶液(固形分濃度33質量%、以下「樹脂(1A)溶液」ともいう)を得た。この樹脂(1A)は、GPCにより、Mwが10,000、Mw/Mnが2.5であった。
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、スチレン8部、N-フェニルマレイミド10部、メタクリル酸ヒドロキシエチル12部、メタクリル酸メチル7部、メタクリル酸シクロヘキシル15部、メタクリル酸2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工社製、商品名カレンズMOI-BM)20部、メタクリル酸15部、およびコハク酸-2-アクリロイルオキシエチル(共栄社化学製、商品名HOA-MS(N))12部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAと呼称。)200部に溶解し、さらに、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル3部およびペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)5部を投入し、その後15分間窒素パージした。窒素パージの後、反応液を攪拌および窒素バブリングしながら80℃に加熱し、5時間重合することにより、樹脂(1A)を含む溶液(固形分濃度33質量%、以下「樹脂(1A)溶液」ともいう)を得た。この樹脂(1A)は、GPCにより、Mwが10,000、Mw/Mnが2.5であった。
<合成例2 アルカリ可溶性樹脂(1B)の合成>
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)3部およびジエチレングリコールメチルエチルエーテル300部を仕込み、引き続き、メタクリル酸23部、スチレン10部、N-シクロヘキシルマレイミド12部、メタクリル酸2-エチルヘキシル10部、メタクリル酸エチル10部およびメタクリル酸メチル35部を仕込み、さらにα-メチルスチレンダイマー5部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ5時間保持した後、100℃に上昇させ、この温度を1時間保持して重合することにより、共重合体を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は24.9質量%、Mwは12,500であった。次いで、得られた共重合体を含む溶液に、トリフェニルホスフィン1.0部、重合禁止剤として4-メトキシフェノール0.05部を加え、空気雰囲気下90℃で30分間攪拌後、メタクリル酸グリシジル16部を入れて90℃のまま10時間反応させることにより、樹脂(1B)を含む溶液(固形分濃度29質量%、以下「樹脂(1B)溶液」ともいう)を得た。この樹脂(1B)は、GPCにより、Mwが14,200、Mw/Mnが2.5であった。
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)3部およびジエチレングリコールメチルエチルエーテル300部を仕込み、引き続き、メタクリル酸23部、スチレン10部、N-シクロヘキシルマレイミド12部、メタクリル酸2-エチルヘキシル10部、メタクリル酸エチル10部およびメタクリル酸メチル35部を仕込み、さらにα-メチルスチレンダイマー5部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ5時間保持した後、100℃に上昇させ、この温度を1時間保持して重合することにより、共重合体を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は24.9質量%、Mwは12,500であった。次いで、得られた共重合体を含む溶液に、トリフェニルホスフィン1.0部、重合禁止剤として4-メトキシフェノール0.05部を加え、空気雰囲気下90℃で30分間攪拌後、メタクリル酸グリシジル16部を入れて90℃のまま10時間反応させることにより、樹脂(1B)を含む溶液(固形分濃度29質量%、以下「樹脂(1B)溶液」ともいう)を得た。この樹脂(1B)は、GPCにより、Mwが14,200、Mw/Mnが2.5であった。
<合成例3 アルカリ可溶性樹脂(1C)の合成>
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル300部を仕込み80℃に昇温し、引き続きスチレン15部、メタクリル酸40部、メタクリル酸メチル30部、アクリル酸2-メトキシエチル10部、メタクリル酸t-ブチル5部、および2-エチルヘキサノイル(tert-ブチル)ペルオキシド12部を予め均一に混合した混合液を2時間かけて滴下し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け、共重合体を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は24.0質量%、Mwは10,800であった。続いて、温度を100℃に上昇させ、メタクリル酸グリシジル40部、ジメチルベンジルアミン1部、4-メトキシフェノール0.05部を仕込み、その後10時間反応させることにより、樹脂(1C)を含む溶液(固形分濃度30質量%、以下「樹脂(1C)溶液」ともいう)を得た。この樹脂(1C)は、GPCにより、Mwが11,200、Mw/Mnが1.9であった。
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル300部を仕込み80℃に昇温し、引き続きスチレン15部、メタクリル酸40部、メタクリル酸メチル30部、アクリル酸2-メトキシエチル10部、メタクリル酸t-ブチル5部、および2-エチルヘキサノイル(tert-ブチル)ペルオキシド12部を予め均一に混合した混合液を2時間かけて滴下し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け、共重合体を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は24.0質量%、Mwは10,800であった。続いて、温度を100℃に上昇させ、メタクリル酸グリシジル40部、ジメチルベンジルアミン1部、4-メトキシフェノール0.05部を仕込み、その後10時間反応させることにより、樹脂(1C)を含む溶液(固形分濃度30質量%、以下「樹脂(1C)溶液」ともいう)を得た。この樹脂(1C)は、GPCにより、Mwが11,200、Mw/Mnが1.9であった。
冷却管を取り付けた反応容器に、p-(ビニルフェニル)トリフルオロメタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩15.21部、メタクリル酸メチル6.00部、メタクリル酸4.50部、メタクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル7.50部、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)3.00部を加え、シクロヘキサノン60.00部に溶解させた。この溶液を窒素気流下、撹拌しながら100℃に加熱した。同温度で撹拌しながら、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル1.80部を添加し、さらに4時間撹拌を続けた。その後反応溶液を室温まで冷却した後、アセトン60部を加えて均一な溶液とし、これをヘキサン710部に滴下した。生成した析出物を濾取し、ヘキサンで洗浄した。得られた固体を50℃にて減圧乾燥して、下記構造式で表わされる重合体を28.02部得た。得られた重合体は、GPCにより、Mwが10,800、Mw/Mnが1.8であることを確認した。これを重合体(1)とする。
冷却管を取り付けた反応容器に、下記に示す染料モノマー1を15.00部、メタクリル酸メチル3.00部、メタクリル酸4.50部、メタクリル酸2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工社製、商品名カレンズMOI-BM)7.50部、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)3.00部を加え、シクロヘキサノン60.00部に溶解させた。
冷却管を取り付けた反応容器に、下記に示す染料モノマー2を24.00部、メタクリル酸6.00部、2-エチルヘキシル-3-メルカプトプロピオネート0.90部を加え、PGMEA150.00部に溶解させた。
この溶液を窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。同温度で撹拌しながら、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.20部を添加し、さらに4時間撹拌を続けた後、100℃で1時間撹拌を行った。その後反応溶液を室温まで冷却した後、ヘキサンに滴下した。生成した析出物を濾取し、ヘキサンで洗浄した。得られた固体を減圧乾燥して、下記構造式で表される重合体を得た。得られた重合体は、GPCにより、Mwが12,000、Mw/Mnが1.7であることを確認した。これを重合体(Cy-3)とする。
冷却管を取り付けた反応容器に、下記に示す染料モノマー3を21.00部、メタクリル酸9.00部、2-エチルヘキシル-3-メルカプトプロピオネート0.90部を加え、ジアセトンアルコール150.00部に溶解させ、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.20部を添加した以外は、Cy-3と同じ方法で重合を行った。得られた重合体は、GPCにより、Mwが12,500、Mw/Mnが1.7であることを確認した。これを重合体(Cy-4)とする。
冷却管を取り付けた反応容器に、染料モノマー2を15.00部、メタクリル酸3.00部、メタクリル酸メチル3.00部、メタクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル9.00部、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)3.00部を加え、シクロヘキサノン60.00部に溶解させ、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.20部を添加した以外は、Cy-2と同じ方法で重合を行った。得られた重合体は、GPCにより、Mwが13,000、Mw/Mnが1.7であることを確認した。これを重合体(Cy-5)とする。
冷却管を取り付けた反応容器に、染料モノマー2を18.00部、コハク酸-2-メタクリロイルオキシエチル4.50部、メタクリル酸2-エチルヘキシル3.00部、メタクリル酸2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル4.50部、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)3.00部を加え、シクロヘキサノン60.00部に溶解させた以外は、Cy-2と同じ方法で重合を行った。得られた重合体は、Mwが11,800、Mw/Mnが1.8であることをGPCにより確認した。これを重合体(Cy-6)とする。
冷却管を取り付けた反応容器に、染料モノマー2を16.50部、メタクリル酸4.50部、メタクリル酸t-ブチル3.00部、下記に示すモノマーA6.00部、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)3.00部を加え、シクロヘキサノン60.00部に溶解させた以外は、Cy-2と同じ方法で重合を行った。得られた重合体は、Mwが13,500、Mw/Mnが1.8であることをGPCにより確認した。これを重合体(Cy-7)とする。
染料モノマー2にかえて下記に示す染料モノマー4を用いた以外は、Cy-3と同じ方法で重合を行った。得られた重合体は、Mwが13,000、Mw/Mnが1.8であることをGPCにより確認した。これを重合体(Cy-8)とする。
<重合体[BS-1]の合成例>
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル4部およびPGMEA190部を仕込み、引き続きメタクリル酸85部、メタクリル酸ベンジル15部、並びに分子量調節剤としてのα-メチルスチレンダイマー2部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇し、この温度を4時間保持した後、100℃に上昇させ、この温度を1時間保持して重合することにより重合体を含有する溶液を得た。次いで、この共重合体を含む溶液に、テトラブチルアンモニウムブロミド1.1部、重合禁止剤としての4-メトキシフェノール0.05部を加え、空気雰囲気下90℃で30分間攪拌後、メタクリル酸グリシジル74部を入れて90℃のまま10時間反応させ、冷却後にPGMEAを加えて固形分含有量を調整し、重合体[BS-1]を得た(固形分濃度=35質量%)。Mwは、10,000、Mw/Mn=2.6であった。
<重合体[BS-2]の合成例>
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂「EOCN-1020」(日本化薬製、エポキシ当量200) 200部とPGMEA245部を仕込み、110℃まで加熱して均一に溶解させた。続いて、アクリル酸76部(1.07モル部)、トリフェニルホスフィン2部、およびp-メトキシフェノール0.2部を仕込み、110℃にて10時間反応させた。反応物にさらにテトラヒドロ無水フタル酸91部(0.60モル部)を仕込み、さらに90℃で5時間反応させ、冷却後にPGMEAを加えて固形分含有量を調整し、カルボキシル基およびアクリロイル基を有する重合体[BS-2]のPGMEA溶液を得た(固形分濃度=25質量%)。Mnは、2,200であった。
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂「EOCN-1020」(日本化薬製、エポキシ当量200) 200部とPGMEA245部を仕込み、110℃まで加熱して均一に溶解させた。続いて、アクリル酸76部(1.07モル部)、トリフェニルホスフィン2部、およびp-メトキシフェノール0.2部を仕込み、110℃にて10時間反応させた。反応物にさらにテトラヒドロ無水フタル酸91部(0.60モル部)を仕込み、さらに90℃で5時間反応させ、冷却後にPGMEAを加えて固形分含有量を調整し、カルボキシル基およびアクリロイル基を有する重合体[BS-2]のPGMEA溶液を得た(固形分濃度=25質量%)。Mnは、2,200であった。
<重合体[BS-3]の合成例>
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸16部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルメタクリレート16部、メタクリル酸メチル38部、スチレン10部、メタクリル酸グリシジル20部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇し、この温度を4時間保持して重合させ、冷却後にジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて固形分含有量を調整し、重合体[BS-3]を含有する溶液を得た(固形分濃度=34.4質量%)。Mwは、8,000、Mw/Mn=2.2あった。
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸16部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルメタクリレート16部、メタクリル酸メチル38部、スチレン10部、メタクリル酸グリシジル20部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇し、この温度を4時間保持して重合させ、冷却後にジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて固形分含有量を調整し、重合体[BS-3]を含有する溶液を得た(固形分濃度=34.4質量%)。Mwは、8,000、Mw/Mn=2.2あった。
<重合体[BS-4]の合成例>
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸16部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルメタクリレート16部、メタクリル酸メチル58部、スチレン10部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇し、この温度を4時間保持して重合させ、冷却後にジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて固形分含有量を調整し、重合体[BS-4]を含有する溶液を得た(固形分濃度=35質量%)。Mwは、7,000、Mw/Mn=2.3であった。
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸16部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルメタクリレート16部、メタクリル酸メチル58部、スチレン10部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇し、この温度を4時間保持して重合させ、冷却後にジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて固形分含有量を調整し、重合体[BS-4]を含有する溶液を得た(固形分濃度=35質量%)。Mwは、7,000、Mw/Mn=2.3であった。
<重合体[A-1]の合成例>
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル5部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸グリシジル70部およびスチレン30部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇し、この温度を5時間保持して重合させ、冷却後にジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて固形分含有量を調整し、重合体[A-1]を含有する溶液を得た(固形分濃度=33.1質量%)。Mwは、10,000、Mw/Mn=2.0であった。
冷却管および攪拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル5部およびジエチレングリコールエチルメチルエーテル200部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸グリシジル70部およびスチレン30部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇し、この温度を5時間保持して重合させ、冷却後にジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて固形分含有量を調整し、重合体[A-1]を含有する溶液を得た(固形分濃度=33.1質量%)。Mwは、10,000、Mw/Mn=2.0であった。
重合体[BS-1]100部に対し、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(東亞合成株式会社製M-402)を100部、光重合開始剤として1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)(イルガキュアOXE01、BASF社製)を5部、さらに接着助剤としてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン5部を混合し、固形分濃度が30質量%となるようにPGMEAを加えた後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、樹脂組成物(OC-1)を調製した。
樹脂組成物(OC-2)~(OC-7)は、表4に示す各成分を用いたこと以外は樹脂組成物(OC-1)と同様に調製した。
[保護膜の評価]
保護膜形成の例として、基板上に保護膜のみを形成する例を説明する。保護膜を形成するための樹脂組成物には、上記調製した保護膜形成用樹脂組成物を用いた。
保護膜形成の例として、基板上に保護膜のみを形成する例を説明する。保護膜を形成するための樹脂組成物には、上記調製した保護膜形成用樹脂組成物を用いた。
無アルカリガラス基板上に、上記で調製した保護膜形成用樹脂組成物(OC-1)をスピンコートした後、ホットプレート上で90℃、2分間プレベークして塗膜を形成した。次いで、高圧水銀ランプを用いて露光量400J/m2として放射線照射を行った。オーブン中で150℃にて30分間加熱処理した。これにより、膜厚2.0μmの保護膜を有する基板(以下「保護膜形成基板」ともいう)を作成した。上記で調製した保護膜形成用樹脂組成物(OC-2)~(OC-3)、(OC-5)および(OC-7)を用いて、保護膜形成用樹脂組成物(OC-1)と同様に保護膜形成基板を作成した。
無アルカリガラス基板上に、上記で調製した保護膜形成用樹脂組成物(OC-4)をスピンコートした後、ホットプレート上で90℃、2分間プレベークして塗膜を形成した。得られた塗膜をオーブン中で150℃にて30分間加熱処理した。これにより、膜厚2.0μmの保護膜を有する基板(以下「保護膜形成基板」ともいう)を作成した。上記で調製した保護膜形成用樹脂組成物(OC-6)を用いて、保護膜形成用樹脂組成物(OC-4)と同様に保護膜形成基板を作成した。
前記保護膜形成基板とITO電極を所定形状に蒸着しただけの基板とを、1.8mmのガラスビーズを混合したシール剤で貼り合わせた後、メルク製液晶(MLC 6608)を注入して、液晶セルを作成した。次いで、液晶セルを60℃の恒温槽に入れて、液晶セルの電圧保持率を液晶電圧保持率測定システム(VHR-1A型、東陽テクニカ社)により測定した。このときの印加電圧は5.5Vの方形波、測定周波数は60Hzとした。ここで電圧保持率とは、(印加開始から16.7ミリ秒後の液晶セル電位差/印加直後の電圧)により求められる値である。液晶セルの電圧保持率が低いと、液晶セルは印加電圧を所定レベルに保持できず、十分に液晶を配向させることができないことを意味し、残像等の「焼き付き」を起こすおそれがあるため、電圧保持率の高い保護膜を○、電圧保持率の低い保護膜を×と判断した。
重合体[BS-1]100部に対し、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(東亞合成株式会社製M-402)を100部、光重合開始剤として1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)](イルガキュアOXE01、BASF社製)を5部、さらに接着助剤としてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン5部を混合し、固形分濃度が30質量%となるようにPGMEAを加えた後、孔径0.5μmのミリポアフィルタでろ過することにより、スペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を調製した。
スペーサ形成用感放射線性組成物(S-2)~(S-4)は、表5に示す各成分を用いたこと以外は感放射線性樹脂組成物(S-1)と同様に調製した。
スペーサパターン形成の例として、基板上にスペーサパターンのみを形成する例を説明する。スペーサパターンを形成するための感放射線性樹脂組成物には、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物を用いた。
無アルカリガラス基板上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)~(S-4)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所定のパターンを有するフォトマスクを介して高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して現像液(23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液)を吐出することにより、シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、基板上にスペーサパターンを形成した。そして、所望の順テーパー形状と解像度で基板上にスペーサパターンが形成されていることを走査型電子顕微鏡で確認した。
上記で得られたスペーサパターンにつき、微小圧縮試験機(フィッシャースコープH100C、フィッシャーインストルメンツ社)を用い、50μm角状の平面圧子を使用し、50mNの荷重にて圧縮試験を行い、荷重に対する圧縮変位量の変化を測定した。圧縮変位量の値が0.5μm以下の場合、パターン状薄膜は高硬度であるといえるので、圧縮特性を「◎」(優秀と判断)とし、圧縮変位量の値が0.5μmを超えて0.8μmの場合、圧縮特性を「○」(良好と判断)とし、圧縮変位量の値が0.8μmを超える場合、圧縮特性を「×」(不良と判断)とした。
スペーサパターンを形成した基板に、液晶配向剤としてAL3046(商品名、JSR(株)製)を液晶配向膜塗布用印刷機を用いて塗布した後、180℃で1時間乾燥して、塗布膜厚0.05μmの配向剤の塗膜を形成した。その後、この塗膜にポリアミド性の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンを用い、ロールの回転数500rpm、ステージの移動速度1cm/秒として、ラビング処理を行った。このとき、パターンの削れや剥がれの有無を評価し、パターンの削れや剥がれが無い場合には「◎」(優秀と判断)とし、パターンの削れや剥がれが少ない場合には「○」(良好と判断)とし、パターンが剥がれた場合には「×」(不良と判断)とした。
着色剤としてC.I.ピグメントイエロー139を15部、分散剤としてBYK-LPN21116(ビックケミー(BYK)社製)を12.5部(固形分濃度40質量%)、溶剤としてPGMEAを72.5部用いて、ビーズミルにより処理して、顔料分散液(r-1)を調製した。
<顔料分散液の調製例 GREEN58分散液の調製例2>
顔料分散液(r-1)の調製において、上述のC.I.ピグメントイエロー139に代えてC.I.ピグメントグリーン58を用いたこと以外は同様にして、顔料分散液(g-1)を調製した。
顔料分散液(r-1)の調製において、上述のC.I.ピグメントイエロー139に代えてC.I.ピグメントグリーン58を用いたこと以外は同様にして、顔料分散液(g-1)を調製した。
<顔料分散液の調製例 YELLOW138分散液の調製例3>
顔料分散液(r-1)の調製において、上述のC.I.ピグメントイエロー139に代えてC.I.ピグメントイエロー138を用いたこと以外は同様にして、顔料分散液(g-2)を調製した。
顔料分散液(r-1)の調製において、上述のC.I.ピグメントイエロー139に代えてC.I.ピグメントイエロー138を用いたこと以外は同様にして、顔料分散液(g-2)を調製した。
<顔料分散液の調製例 BLUE15:6分散液の調製例4>
着色剤としてC.I.ピグメントブルー15:6を15部、分散剤としてBYK-LPN22102(ビックケミー(BYK)社製)を12.5部(固形分濃度40質量%)、溶剤としてPGMEAを72.5部用いて、ビーズミルにより処理して、顔料分散液(b-1)を調製した。
着色剤としてC.I.ピグメントブルー15:6を15部、分散剤としてBYK-LPN22102(ビックケミー(BYK)社製)を12.5部(固形分濃度40質量%)、溶剤としてPGMEAを72.5部用いて、ビーズミルにより処理して、顔料分散液(b-1)を調製した。
<染料溶液の調製>
染料(Cy-1)を10部と、溶剤としてジアセトンアルコール90部とを混合し、染料溶液(Cy-1)を調製した。染料(Cy-1)に変えて、染料(Cy-2)~(Cy-12)を用いたこと以外は上記調製例と同様にして染料溶液(Cy-2)~(Cy-12)を調製した。
染料(Cy-1)を10部と、溶剤としてジアセトンアルコール90部とを混合し、染料溶液(Cy-1)を調製した。染料(Cy-1)に変えて、染料(Cy-2)~(Cy-12)を用いたこと以外は上記調製例と同様にして染料溶液(Cy-2)~(Cy-12)を調製した。
<重金属錯体溶液の調製>
重金属錯体(Cr-1)を10部と、溶剤としてジアセトンアルコール90部とを混合し、重金属錯体溶液(Cr-1)を調製した。重金属錯体(Cr-2)~(Cr-7)についても同様にして重金属錯体溶液(Cr-2)~(Cr-7)を調製した。
重金属錯体(Cr-1)を10部と、溶剤としてジアセトンアルコール90部とを混合し、重金属錯体溶液(Cr-1)を調製した。重金属錯体(Cr-2)~(Cr-7)についても同様にして重金属錯体溶液(Cr-2)~(Cr-7)を調製した。
用いた重金属錯体を以下に示す。
Cr-1:ValifastOrange3209
(オリエント化学工業製)
Cr-2:下記に示す化合物
Cr-3:下記に示す化合物
Cr-4:特開2015-63631号公報の実施例1に記載の
「化合物No.1のアゾ化合物」
Cr-5:特開2015-63631号公報の段落[0028]に記載の
「No.3」
Cr-6:特開2015-137270号公報の実施例1に記載の
「化合物No.1のアゾ化合物」
Cr-7:特開2015-17173号公報の実施例1に記載の
「化合物No.1のアゾ化合物」
Cr-1:ValifastOrange3209
(オリエント化学工業製)
Cr-2:下記に示す化合物
Cr-3:下記に示す化合物
Cr-4:特開2015-63631号公報の実施例1に記載の
「化合物No.1のアゾ化合物」
Cr-5:特開2015-63631号公報の段落[0028]に記載の
「No.3」
Cr-6:特開2015-137270号公報の実施例1に記載の
「化合物No.1のアゾ化合物」
Cr-7:特開2015-17173号公報の実施例1に記載の
「化合物No.1のアゾ化合物」
着色剤として顔料分散液(r-1)を9.0部、染料溶液(Cy-1)を45.0部、および重金属錯体溶液(Cr-1)を5.0部、アルカリ可溶性樹脂として樹脂(1A)溶液を9.6部、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)を4.3部、光重合開始剤としてNCI-930(株式会社ADEKA製)を0.66部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF-554(DIC株式会社製)を0.02部、ならびに溶剤としてPGMEAを混合して、固形分濃度15質量%の赤色組成物(R-1)を調製した。
顔料分散液(r-1)9.0部、染料溶液(Cy-1)45.0部および重金属錯体溶液(Cr-1)5.0部に代えて、表6に記載の各分散液および溶液を用い、溶剤としてPGMEAを混合して固形分濃度を調整したこと以外は赤色組成物(R-1)の調製と同様にして、赤色組成物(R-2)~(R-23)を調製した。なお、樹脂溶液、重合性化合物、光重合開始剤およびフッ素系界面活性剤は共通配合である。
顔料分散液(g-1)を30.5部、顔料分散液(g-2)を25.0部、アルカリ可溶性として樹脂(1B)溶液を26.3部、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)を9.9部、光重合開始剤として2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタン-1-オン(BASF社製、商品名IRGACURE369)を1.8部およびNCI-930(株式会社ADEKA製)を0.1部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF-554(DIC株式会社製)を0.05部、ならびに溶剤としてPGMEAを混合して、固形分濃度20質量%の緑色組成物(G-1)を調製した。
<青色組成物の調製>
顔料分散液(b-1)を29.3部、アルカリ可溶性樹脂として樹脂(1C)溶液を12.2部、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(東亞合成株式会社製、商品名M-402)を8.1部、光重合開始剤として2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタン-1-オン(BASF社製、商品名IRGACURE369)を0.8部およびNCI-930(株式会社ADEKA製)を0.1部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF-554(DIC株式会社製)を0.02部、ならびに溶剤としてPGMEAを混合して、固形分濃度20質量%の青色組成物(B-1)を調製した。
顔料分散液(b-1)を29.3部、アルカリ可溶性樹脂として樹脂(1C)溶液を12.2部、重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(東亞合成株式会社製、商品名M-402)を8.1部、光重合開始剤として2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタン-1-オン(BASF社製、商品名IRGACURE369)を0.8部およびNCI-930(株式会社ADEKA製)を0.1部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF-554(DIC株式会社製)を0.02部、ならびに溶剤としてPGMEAを混合して、固形分濃度20質量%の青色組成物(B-1)を調製した。
[実験例1A~24Aおよび比較実験例1A~5A]
<保護膜への移染性(OC移染性)の評価>
赤色組成物(R-1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形成された無アルカリガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布した後、80℃のホットプレートで100秒プレベークを行って、膜厚2.4μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、基板上に3cm×3cmの正方形の形状を有する第1フィルタを有する基板(赤色カラーフィルタ基板)を作製した。
<保護膜への移染性(OC移染性)の評価>
赤色組成物(R-1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形成された無アルカリガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布した後、80℃のホットプレートで100秒プレベークを行って、膜厚2.4μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、基板上に3cm×3cmの正方形の形状を有する第1フィルタを有する基板(赤色カラーフィルタ基板)を作製した。
次に上記で作製した赤色カラーフィルタ基板上に上記で調製した保護膜形成用樹脂組成物(OC-1)を塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。その後、150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、保護膜を形成した。
上記基板の第1フィルタをカラーアナライザー(大塚電子(株)製LCF-1100A)を用い、透過率を測定し、OC移染性を定量した。500~600nm波長領域における透過率の最低値が98%以上の場合を「◎」、95%以上98%未満の場合を「○」、80%以上95%未満の場合を「△」、80%未満の場合を「×」として評価した。評価結果を表7に示す。
表7に示す赤色組成物および保護膜形成用樹脂組成物を用いたこと以外は上記例と同様にして赤色カラーフィルタ基板を作製し、その基板上に保護膜を形成し、OC移染性を定量した。評価結果を表7に示す。
<カラーフィルタ基板の作成>
第1の着色組成物として赤色組成物(R-1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形成された無アルカリガラス基板上に塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.4μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、第1フィルタである赤色フィルタを基板上に作成した。
第1の着色組成物として赤色組成物(R-1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形成された無アルカリガラス基板上に塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.4μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、第1フィルタである赤色フィルタを基板上に作成した。
次に第2の着色組成物として緑色組成物(G-1)を、前記赤色フィルタが形成された基板上に塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.4μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、赤色フィルタの隣に第2フィルタである緑色フィルタを基板上に作成した。
次に第3の着色組成物として青色組成物(B-1)を、前記赤色フィルタおよび緑色フィルタが形成された基板上に塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.4μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび第3フィルタである青色フィルタがそれぞれ形成されたカラーフィルタ基板を作成した。
次に赤色、緑色および青色のフィルタがそれぞれ形成されたカラーフィルタ基板上に保護膜形成用樹脂組成物(OC-1)を塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。この基板を室温に冷却した後、高圧水銀ランプを用い、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。さらに150℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、保護膜を形成した。このカラーフィルタ基板をCF-OC-1とする。
カラーフィルタ基板(CF-OC-2)~(CF-OC-23)、(CF-OC-25)~(CF-OC-29)は、(R-1)および(OC-1)にかえて表7に示す赤色組成物および保護膜形成用樹脂組成物を用いたこと以外は上記例と同様に作製した。
カラーフィルタ基板(CF-OC-24)は、第1の着色組成物を(G-1)、第2の着色組成物を(B-1)、第3の着色組成物を(R-1)としたこと以外は上記カラーフィルタ基板をCF-OC-1と同様にしてカラーフィルタ基板を作成した。
表7の「塗布順序」におけるRは赤色組成物、Gは緑色組成物、Bは青色組成物、OCは保護膜形成用樹脂組成物を示す。
<輝度、コントラストの評価>
製造したカラーフィルタ基板(CF-OC-1)~(CF-OC-29)の輝度およびコントラストの評価を以下のように行った。
製造したカラーフィルタ基板(CF-OC-1)~(CF-OC-29)の輝度およびコントラストの評価を以下のように行った。
カラーフィルタ基板(CF-OC-1)~(CF-OC-29)が有する赤色フィルタについて、カラーアナライザー(大塚電子(株)製LCF-1100A)を用い、C光源、2度視野にて、CIE表色系における以下の色度座標での刺激値(Y)即ち輝度を測定した。
輝度値が19.5以上の場合を「◎」、19.0以上19.5未満の場合を「○」、18.5以上19.0未満の場合を「△」、18.5未満の場合を「×」として評価した。評価結果を表7に示す。
カラーフィルタ基板を2枚の偏向板で挟み、背面側から蛍光灯(波長範囲380~780nm)で照射しつつ前面側の偏向板を回転させ、輝度計LS-100(ミノルタ(株)製)により透過する光強度の最大値と最小値を測定した。そして、最大値を最小値で除した値をコントラスト比とした。コントラスト比が9,000以上の場合を「◎」、8,000以上9,000未満の場合を「○」、7,000以上8,000未満の場合を「△」、7,000未満の場合を「×」として評価した。評価結果を表7に示す。
<重金属含有量の測定>
上記<保護膜への移染性(OC移染性)の評価>で作製した赤色カラーフィルタ基板の第1フィルタ(赤色フィルタ)の一部(0.01g)を削り取り、削り取った赤色フィルタの重金属量をICP質量分析装置(ICP-MASS)で分析した。結果を表7に示す。重金属としてCrの測定を行った。表7中、NDは検出限界以下であったことを示す。
上記<保護膜への移染性(OC移染性)の評価>で作製した赤色カラーフィルタ基板の第1フィルタ(赤色フィルタ)の一部(0.01g)を削り取り、削り取った赤色フィルタの重金属量をICP質量分析装置(ICP-MASS)で分析した。結果を表7に示す。重金属としてCrの測定を行った。表7中、NDは検出限界以下であったことを示す。
[保護膜、スペーサパターンおよび配向膜を有する液晶表示素子]
<実験例1B~5B、比較実験例1B~5B:光配向性基を有する液晶配向剤を用いた液晶表示素子>
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した表8に示すカラーフィルタ基板上に、上記調製した表8に示すスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
次に、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤として、国際公開第2009/025386号の実施例6に記載の液晶配向剤A-1をスピンナーにより塗布した。次いで、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、内部を窒素置換したオーブン中、180℃で1時間加熱して膜厚80nmの塗膜を形成した。次いで、この塗膜表面に、Hg-Xeランプおよびグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線200J/m2を、基板表面に垂直な方向に対して40°傾いた方向から照射し、光配向膜を形成した。
次に、得られた光配向膜およびスペーサパターン付きカラーフィルタ基板とTFTアレイを形成した基板とをシール材を用いて重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら150℃で90分間焼成し、樹脂を硬化させた。このセルを真空アニールした後、一度窒素雰囲気下で常圧に戻し、再度真空雰囲気において液晶注入した。液晶注入はセルをチャンバーに入れて室温で減圧した後、液晶注入孔を液晶槽に漬け、窒素を用いて常圧に戻して行った。液晶注入後、UV硬化樹脂を用いて液晶注入孔を封孔し、液晶表示素子を作製した。
<実験例6B:垂直配向性基を有する液晶配向剤を用いた液晶表示素子>
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した表8に示すカラーフィルタ基板上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した表8に示すカラーフィルタ基板上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
次に、光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤として、垂直配向膜形成用のAL60101(JSR(株)製)をスピンナーにより塗布した。次いで、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、内部を窒素置換したオーブン中、180℃で1時間加熱して膜厚80nmの垂直配向膜を形成した。
次に、得られた垂直配向膜およびスペーサパターン付きカラーフィルタ基板とTFTアレイを形成した基板とをシール材を用いて重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら150℃で90分間焼成し、樹脂を硬化させた。このセルを真空アニールした後、一度窒素雰囲気下で常圧に戻し、再度真空雰囲気において液晶注入した。液晶注入はセルをチャンバーに入れて室温で減圧した後、液晶注入孔を液晶槽に漬け、窒素を用いて常圧に戻して行った。液晶注入後、UV硬化樹脂を用いて液晶注入孔を封孔し、液晶表示素子を作製した。
[スペーサパターンおよび配向膜を有する液晶表示素子]
<実験例7B:光配向性基を有する液晶配向剤を用いた液晶表示素子>
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した上記赤色、緑色および青色のフィルタがそれぞれ形成されたカラーフィルタ基板(CF-OC-2において保護膜が形成されていない基板)上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
<実験例7B:光配向性基を有する液晶配向剤を用いた液晶表示素子>
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した上記赤色、緑色および青色のフィルタがそれぞれ形成されたカラーフィルタ基板(CF-OC-2において保護膜が形成されていない基板)上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
次に、光配向性基を有する感放射線性重合体を含む液晶配向剤として、国際公開第2009/025386号の実施例6に記載の液晶配向剤A-1をスピンナーにより塗布した。次いで、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、内部を窒素置換したオーブン中、180℃で1時間加熱して膜厚80nmの塗膜を形成した。次いで、この塗膜表面に、Hg-Xeランプおよびグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線200J/m2を、基板表面に垂直な方向に対して40°傾いた方向から照射し、光配向膜を形成した。
次に、得られた光配向膜およびスペーサパターン付きカラーフィルタ基板とTFTアレイを形成した基板とをシール材を用いて重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら150℃で90分間焼成し、樹脂を硬化させた。このセルを真空アニールした後、一度窒素雰囲気下で常圧に戻し、再度真空雰囲気において液晶注入した。液晶注入はセルをチャンバーに入れて室温で減圧した後、液晶注入孔を液晶槽に漬け、窒素を用いて常圧に戻して行った。液晶注入後、UV硬化樹脂を用いて液晶注入孔を封孔し、液晶表示素子を作製した。
<実験例8B:垂直配向性基を有する液晶配向剤を用いた液晶表示素子>
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した上記赤色、緑色および青色のフィルタがそれぞれ形成されたカラーフィルタ基板(CF-OC-2において保護膜が形成されていない基板)上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
上記<カラーフィルタ基板の作成>で作成した上記赤色、緑色および青色のフィルタがそれぞれ形成されたカラーフィルタ基板(CF-OC-2において保護膜が形成されていない基板)上に、上記調製したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物(S-1)を、スピンコーターを用いて塗布した。次いで、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより膜厚3.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に所望するマスクおよび高圧水銀ランプを用いて露光量300J/m2として放射線照射を行った。その後、この基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を吐出することにより、90秒間シャワー現像を行い、次いで、オーブン中で150℃の硬化温度および30分間の硬化時間でポストベークすることにより、スペーサパターンを形成した。
次に、光配向性基を有さないポリイミドを含む液晶配向剤として、垂直配向膜形成用のAL60101(JSR(株)製)をスピンナーにより塗布した。次いで、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、内部を窒素置換したオーブン中、180℃で1時間加熱して膜厚80nmの塗膜を形成し、垂直配向膜を形成した。
次に、得られた垂直配向膜およびスペーサパターン付きカラーフィルタとTFTアレイを形成した基板とをシール材を用いて重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら150℃で90分間焼成し、樹脂を硬化させた。このセルを真空アニールした後、一度窒素雰囲気下で常圧に戻し、再度真空雰囲気において液晶注入した。液晶注入はセルをチャンバーに入れて室温で減圧した後、液晶注入孔を液晶槽に漬け、窒素を用いて常圧に戻して行った。液晶注入後、UV硬化樹脂を用いて液晶注入孔を封孔し、液晶表示素子を作製した。
<実験例9B~11B:光配向性基を有する液晶配向剤を用いた液晶表示素子>
表8に記載したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物を用いたこと以外は実験例7Bと同様に行った。
表8に記載したスペーサ形成用感放射線性樹脂組成物を用いたこと以外は実験例7Bと同様に行った。
[液晶表示素子の評価]
表示特性としてはフリッカーおよび焼き付きのいずれもが生じない場合に「○」と判断し、フリッカーまたは焼き付きのどちらか1つが生じた場合に「△」と判断し、フリッカーおよび焼き付きが生じた場合に「×」と判断した。
表示特性としてはフリッカーおよび焼き付きのいずれもが生じない場合に「○」と判断し、フリッカーまたは焼き付きのどちらか1つが生じた場合に「△」と判断し、フリッカーおよび焼き付きが生じた場合に「×」と判断した。
信頼性としては温度60℃、湿度95%の環境下で1000時間曝す信頼試験をしても点灯する場合に「○」と判断し、点灯しない、または点灯しづらい場合に「×」と判断した。
本発明の表示素子に含まれる着色パターンは、低温硬化により製造でき、高い信頼性を有し、色特性に優れる。従って、本発明の表示素子は、樹脂基板を用いたフレキシブル液晶ディスプレイ用の表示素子や、高画質が求められる大型液晶テレビ用の表示素子として好適に使用できる。
100 液晶表示素子
1、5 基板
2 層間絶縁膜
3 画素電極
4 ITO電極
6 着色パターン
7 ブラックマトリクス
8 保護膜
9 スペーサ
10 カラーフィルタ基板
12 配向膜
13 液晶(9 スペーサを含む)
14 偏光板
17 バックライト光
1、5 基板
2 層間絶縁膜
3 画素電極
4 ITO電極
6 着色パターン
7 ブラックマトリクス
8 保護膜
9 スペーサ
10 カラーフィルタ基板
12 配向膜
13 液晶(9 スペーサを含む)
14 偏光板
17 バックライト光
Claims (16)
- 赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、
下記式(1)で示される着色剤、下記式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および下記式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤と、100~10,000(wt)ppmの重金属とを含有する赤色着色パターン(A)と、
架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物から形成されたスペーサパターン(B)と
を有する表示素子。
[式(1)、(2)、(3)中、環X1および環X2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい複素環を表し、nは0以上3以下の整数を表す。
Z-は、ClO4 -、OH-、ハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン、Ra1-SO2-N--SO2-Ra1(Ra1は各々独立に、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基、またはビニル基置換アリール基を表す)、ホウ素アニオン、または有機金属錯体アニオンを表す。
Z'-は、有機カルボン酸アニオンを有する1価の基、有機スルホン酸アニオンを有する1価の基、ホウ素アニオンを有する1価の基、-COO-、-SO3 -、Ra2-SO2-N--SO2-で表される1価の基(Ra2は、炭素数1~5のアルキル基、または炭素数1~5のフッ素化アルキル基を表す)、または有機金属錯体アニオンを有する1価の基を表す。
式(2)、(3)中、L0は重合によって形成される連結基を表し、L1は単結合または2価の連結基を表す。] - 前記スペーサパターン(B)における前記樹脂中の架橋性基が、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、およびイソシアネート基の群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の表示素子。
- 前記赤色着色パターン(A)中の前記着色剤が、下記式(4)で示される着色剤、下記式(5)で示される構造部位を有する着色剤、および下記式(6)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤である請求項1または2に記載の表示素子。
[式(4)、(5)、(6)中、環X3および環X4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環または置換基を有していてもよいナフタレン環を表す。
Z-およびZ'-は、それぞれ式(1)、(2)、(3)中のZ-およびZ'-と同義である。
nは、0以上3以下の整数を表す。
A1およびA2は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、炭素原子または窒素原子を表す。
R1およびR2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい1価の炭素数1~20の脂肪族炭化水素基を表す。
R3およびR4は、それぞれ独立に、水素原子または1価の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表すか、1個のR3と1個のR4とが一緒になって形成された2価の炭素数2~6の脂肪族炭化水素基を表す。
aおよびbは、それぞれ独立に、0以上2以下の整数を表す。
式(5)、(6)中、R5およびR6は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を示し、L1は、式(2)、(3)中のL1と同義である。] - 前記着色パターン(A)中の重金属が、重金属有機錯体に由来する重金属である請求項1~3のいずれか一項に記載の表示素子。
- さらに、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物から形成された保護膜(C)を有する請求項1~4のいずれか一項に記載の表示素子。
- 前記保護膜(C)における前記樹脂中の架橋性基が、エチレン性不飽和基、オキセタニル基、オキシラニル基、およびイソシアネート基の群から選ばれる少なくとも1種である請求項5に記載の表示素子。
- 前記赤色着色パターン(A)が、さらに、ジケトピロロピロール、アントラキノン、アゾ、イソインドリン、ポリメチン(ただし、前記式(1)で示される着色剤、前記式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および前記式(3)で示される構造部位を有する着色剤を除く)、キサンテン、ジオキサジン系から選ばれる少なくとも一種の着色剤を含む請求項1~6のいずれか一項に記載の表示素子。
- 前記緑色の着色パターンに含まれる着色剤が、フタロシアニン、アゾ、キノフタロン、クマリン、メロシアニン、スクアリリウムおよびアゾメチンから選ばれる少なくとも1種を含有し、
前記青色の着色パターンに含まれる着色剤が、フタロシアニン、ジオキサジン系、トリアリールメタン系、キサンテンおよびアントラキノンから選ばれる少なくとも一種を含有する、
請求項1~7のいずれか一項に記載の表示素子。 - 赤色の着色パターン、青色の着色パターンおよび緑色の着色パターンを有する表示素子であり、
下記式(1)で示される着色剤、下記式(2)で示される構造部位を有する着色剤、および下記式(3)で示される構造部位を有する着色剤の群から選ばれる少なくとも一種の着色剤と、100~10,000(wt)ppmの重金属とを含有する赤色着色パターン(A)と、
架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物から形成された保護膜(C)と、
を有する表示素子。
[式(1)、(2)、(3)中、環X1および環X2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい複素環を表し、nは0以上3以下の整数を表す。
Z-は、ClO4 -、OH-、ハロゲンアニオン、有機カルボン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン、Ra1-SO2-N--SO2-Ra1(Ra1は各々独立に、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のフッ素化アルキル基、またはビニル基置換アリール基を表す)、ホウ素アニオン、または有機金属錯体アニオンを表す。
Z'-は、有機カルボン酸アニオンを有する1価の基、有機スルホン酸アニオンを有する1価の基、ホウ素アニオンを有する1価の基、-COO-、-SO3 -、Ra2-SO2-N--SO2-で表される1価の基(Ra2は、炭素数1~5のアルキル基、または炭素数1~5のフッ素化アルキル基を表す)、または有機金属錯体アニオンを有する1価の基を表す。
式(2)、(3)中、L0は重合によって形成される連結基を表し、L1は単結合または2価の連結基を表す。] - 請求項1~9のいずれか一項に記載の表示素子を製造する表示素子の製造方法であり、前記着色パターン(A)を、80℃以上200℃以下の温度範囲で形成する工程を有する、表示素子の製造方法。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の表示素子を製造する表示素子の製造方法であり、前記スペーサパターン(B)を、80℃以上200℃以下の温度範囲で形成する工程を有する、表示素子の製造方法。
- 少なくとも赤色、青色および緑色の3色の着色パターンを有する表示素子の製造方法であり、
赤色、青色または緑色の着色パターンを形成するための第1の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第1の着色パターンを形成する工程[1]、
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第2の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第2の着色パターンを形成する工程[2]、ならびに
赤色、青色および緑色のうち、工程[1]および工程[2]で採用した色以外の着色パターンを形成するための第3の着色組成物からなる、パターンを有する塗膜を、前記第1および第2の着色パターンが形成された基板上に形成し、前記パターンを有する塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、第3の着色パターンを形成する工程[3]
を有する、表示素子の製造方法。 - 工程[1]での第1の着色パターンが赤色の着色パターンであり、工程[2]での第2の着色パターンが緑色の着色パターンであり、工程[3]での第3の着色パターンが青色の着色パターンである、請求項12に記載の表示素子の製造方法。
- 赤色の着色パターンが、請求項1に記載された赤色着色パターン(A)である、請求項12または13に記載の表示素子の製造方法。
- 前記第1~第3の着色パターン上に、架橋性基(ただし、カルボキシル基を除く)を有する樹脂を含有する樹脂組成物の塗膜を形成し、形成された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、保護膜(C)を形成する工程[4]をさらに有する、請求項12~14のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。
- 架橋性基およびカルボキシル基を有する樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物の塗膜を、前記第1~第3の着色パターン上、または保護膜(C)上に形成し、形成された塗膜の少なくとも一部に放射線を照射し、放射線が照射された塗膜を現像し、現像された塗膜を80℃以上200℃以下で硬化して、スペーサパターン(B)を形成する工程[5]をさらに有する、請求項12~15のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。
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