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技術 着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置

出願人 東友ファインケム株式会社
発明者 クォン,ヨン−スクォン,ミン−ジョンアン,ギ−フン
出願日 2018年10月19日 (1年1ヶ月経過) 出願番号 2018-197378
公開日 2019年5月23日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-079047
状態 未査定
技術分野 液晶2(構造一般、スペーサ、注入口及びシール材) 染料
主要キーワード 水溶性ポリマー化合物 工程特性 深部硬化 着色基板 樹脂タイプ 改質生成物 バスフ社 温度内
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この項目の情報は公開日時点(2019年5月23日)のものです。
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課題

着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置の提供。

解決手段

本発明は、青色顔料およびオレンジ顔料を含む着色剤アルカリ可溶性樹脂光重合性化合物光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物、前記着色感光性樹脂組成物を用いて製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置に関する。

概要

背景

カラーフィルタは、撮像素子液晶表示装置(LCD)などの各種表示装置に広く用いられるもので、その応用範囲が急速に拡大している。前記撮像素子、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタは、レッド(Red)、グリーン(Green)、およびブルー(Blue)の3つのカラー着色パターンからなるか、イエロー(Yellow)、マゼンタ(Magenta)、およびシアン(Cyan)の3つのカラーの着色パターンからなる。

前記カラーフィルタそれぞれの着色パターンは、一般的に、顔料または染料などの着色剤アルカリ可溶性樹脂光重合性化合物光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物を用いて形成される。前記着色感光性樹脂組成物を用いた着色パターンの加工は、通常、リソグラフィー工程で行われている。

着色感光性樹脂は、カラーフィルタ、液晶表示材料有機発光素子ディスプレイなどの必須材料である。例えば、液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタの場合、レッド(Red)、グリーン(Green)、およびブルー(Blue)の各色からなる画素(pixel)を含み、これら各画素の混色を防止したり、電極パターンを隠すために、各色の着色層間境界部分にブラックマトリックスを形成する。また、ブラックカラムスペーサ(Black Colum Spacer、BCS)は、液晶と直接的に当接する部分で、優れた耐溶剤性および有機膜上で残渣が全く残らない特性が要求される。

最近、平板ディスプレイ分野におけるLCDの占める比重が拡大しており、画面大面積化に伴ってより明るいバックライトを採用している。バックライトが明るくなるにつれ、ブラックマトリックスも既存よりも高い遮光特性が要求される。しかし、遮光特性の向上のためにカーボンブラック含有量を高める場合、工程特性持続的に悪化して不良率が高くなり、これによって生産歩留まり低下の問題が発生している。

特許文献1は、着色感光性組成物、これを含むブラックカラムスペーサおよびカラーフィルタに関するもので、遮光性と液晶の電圧保持率を維持しながら、基板との高い密着性を示す着色感光組成物およびブラックカラムスペーサについて開示している。しかし、耐溶剤性および光学密度の改善において十分でない。

概要

着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置の提供。本発明は、青色顔料およびオレンジ顔料を含む着色剤、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物、前記着色感光性樹脂組成物を用いて製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置に関する。なし

目的

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためになされたものであって、耐溶剤性および光学密度に優れた着色感光性樹脂組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

着色剤アルカリ可溶性樹脂光重合性化合物光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物であって、前記着色剤は、青色顔料およびオレンジ顔料を含み、前記青色顔料は、下記化学式1で表されるC.I.ピグメントブルー80であることを特徴とする、着色感光性樹脂組成物。

請求項2

前記着色感光性樹脂組成物は、追加の着色剤として黒色顔料をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項3

前記黒色顔料は、アニリンブラックペリレンブラックチタンブラック、およびカーボンブラックからなる群より選択される1種以上を含むことを特徴とする、請求項2に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項4

前記オレンジ顔料は、C.I.ピグメントオレンジ59、61、64、65、68、および70からなる群より選択される1種以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項5

前記着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して、着色剤13〜60重量%、アルカリ可溶性樹脂5〜60重量%、光重合性化合物5〜50重量%、および光重合開始剤0.1〜40重量%を含み、前記着色感光性樹脂組成物の総重量に対して、溶剤60〜90重量%を含むことを特徴とする、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項6

前記着色剤中の、黒色顔料、青色顔料、およびオレンジ顔料は、1:1.0〜2.0:1.0〜1.5の重量比で混合されることを特徴とする、請求項2に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項7

前記着色感光性樹脂組成物は、青色顔料としてC.I.ピグメントブルー15:6をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項8

前記着色剤中の、黒色顔料、青色顔料、およびオレンジ顔料は、1:2.0〜3.0:1.0〜2.0の重量比で混合されることを特徴とする、請求項7に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項9

前記着色感光性樹脂組成物は、別の高分子化合物硬化剤界面活性剤密着促進剤酸化防止剤紫外線吸収剤、および凝集防止剤からなる群より選択される1種以上の添加剤を追加的に含むことを特徴とする、請求項1に記載の着色感光性樹脂組成物。

請求項10

請求項1〜9のいずれか1項に記載の着色感光性樹脂組成物で製造されたパターン層

請求項11

前記パターン層は、カラムスペーサブラックマトリックス、およびブラックカラムスペーサからなる群より選択される1種以上である、請求項10に記載のパターン層。

請求項12

請求項10に記載のパターン層を含むカラーフィルタ

請求項13

請求項12に記載のカラーフィルタを含む表示装置

技術分野

0001

本発明は、着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置に関する。

背景技術

0002

カラーフィルタは、撮像素子液晶表示装置(LCD)などの各種表示装置に広く用いられるもので、その応用範囲が急速に拡大している。前記撮像素子、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタは、レッド(Red)、グリーン(Green)、およびブルー(Blue)の3つのカラー着色パターンからなるか、イエロー(Yellow)、マゼンタ(Magenta)、およびシアン(Cyan)の3つのカラーの着色パターンからなる。

0003

前記カラーフィルタそれぞれの着色パターンは、一般的に、顔料または染料などの着色剤アルカリ可溶性樹脂光重合性化合物光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物を用いて形成される。前記着色感光性樹脂組成物を用いた着色パターンの加工は、通常、リソグラフィー工程で行われている。

0004

着色感光性樹脂は、カラーフィルタ、液晶表示材料有機発光素子ディスプレイなどの必須材料である。例えば、液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタの場合、レッド(Red)、グリーン(Green)、およびブルー(Blue)の各色からなる画素(pixel)を含み、これら各画素の混色を防止したり、電極パターンを隠すために、各色の着色層間境界部分にブラックマトリックスを形成する。また、ブラックカラムスペーサ(Black Colum Spacer、BCS)は、液晶と直接的に当接する部分で、優れた耐溶剤性および有機膜上で残渣が全く残らない特性が要求される。

0005

最近、平板ディスプレイ分野におけるLCDの占める比重が拡大しており、画面大面積化に伴ってより明るいバックライトを採用している。バックライトが明るくなるにつれ、ブラックマトリックスも既存よりも高い遮光特性が要求される。しかし、遮光特性の向上のためにカーボンブラック含有量を高める場合、工程特性持続的に悪化して不良率が高くなり、これによって生産歩留まり低下の問題が発生している。

0006

特許文献1は、着色感光性組成物、これを含むブラックカラムスペーサおよびカラーフィルタに関するもので、遮光性と液晶の電圧保持率を維持しながら、基板との高い密着性を示す着色感光組成物およびブラックカラムスペーサについて開示している。しかし、耐溶剤性および光学密度の改善において十分でない。

先行技術

0007

韓国公開特許第10−2014−0121824号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためになされたものであって、耐溶剤性および光学密度に優れた着色感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。

0009

また、本発明は、前記着色感光性樹脂組成物で製造されたパターン層、前記パターン層を含むカラーフィルタ、前記カラーフィルタを含む表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

着色剤、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物であって、
前記着色剤は、青色顔料およびオレンジ顔料を含み、
前記青色顔料は、下記化学式1で表されるC.I.ピグメントブルー80であることを特徴とする、着色感光性樹脂組成物を提供する。

0011

0012

また、本発明は、前記本発明の着色感光性樹脂組成物で製造されたパターン層を提供する。

0013

また、本発明は、前記本発明のパターン層を含むカラーフィルタを提供する。

0014

また、本発明は、前記本発明のカラーフィルタを含む表示装置を提供する。

発明の効果

0015

本発明の着色感光性樹脂組成物は、着色力の高いC.I.ピグメントブルー80を導入することにより、同一の光学密度(O.D/μm)を得るために必要な着色感光性樹脂組成物内の着色剤の含有量(Pigment Weight Concentration;PWC)を低下させることができ、これによって耐溶剤性のような信頼性を向上させることができる。

実施例

0016

以下、本発明についてより詳細に説明する。

0017

着色剤、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、および溶剤を含む着色感光性樹脂組成物であって、
前記着色剤は、青色顔料およびオレンジ顔料を含み、
前記青色顔料は、下記化学式1で表されるC.I.ピグメントブルー80であることを特徴とする着色感光性樹脂組成物に関する。

0018

0019

本発明は、青色顔料として着色力の高いC.I.ピグメントブルー80を含むことにより、同一の光学密度(O.D/μm)を得るための着色感光性樹脂組成物の着色剤の含有量(PWC)を低下させることができる。このように着色感光性樹脂組成物の着色剤の含有量を低下させる場合、着色剤以外の成分が増加して溶剤に着色剤が溶出する現象を低減することができ、これによって着色感光性樹脂組成物の耐溶剤性が向上することにより信頼性を向上させることができる。

0020

以下、本発明の着色感光性樹脂組成物を各成分ごとに詳細に説明する。

0021

着色剤
本発明において、着色剤は、可視光線に遮光性のあるものを使用し、本発明の着色剤は、青色顔料およびオレンジ顔料を含む。

0022

前記青色顔料は、中心金属を含まない化合物で、前記中心金属が存在すると、液晶の駆動時に影響を及ぼしうるが、本発明では、青色顔料として中心金属を含まない化合物を用いることにより、装備の駆動にメリットを確保することができる。本発明において、前記青色顔料は、C.I.ピグメントブルー80であることを特徴とする。前記C.I.ピグメントブルー80を含む場合、より優れた光学密度(O.D/μm)を得ることができ、同一の光学密度を得るために必要な着色感光性樹脂組成物内の着色剤の含有量(PWC)を低下させることができる。このように着色感光性樹脂組成物の着色剤の含有量を低下させる場合、溶剤に着色剤が溶出する現象を低減することができ、これによって着色感光性樹脂組成物の耐溶剤性のような信頼性を向上させることができる。

0023

前記オレンジ顔料は、400〜550nmの領域で透過率を減少させて光学密度を向上させる役割を果たす。前記オレンジ顔料はその種類を特に限定するものではないが、C.I.ピグメントオレンジ59、61、64、65、68、および70からなる群より選択される1種以上を使用することが好ましく、C.I.ピグメントオレンジ64を含んで使用することが最も好ましい。

0024

また、本発明の着色感光性樹脂組成物は、追加の着色剤として黒色顔料をさらに含んでもよい。前記黒色顔料は、可視光線で遮光性のあるものであればその種類を特に限定するものではないが、アニリンブラックペリレンブラックチタンブラック、およびカーボンブラックからなる群より選択される1種以上を含んで使用することが好ましく、カーボンブラックを含んで使用することがさらに好ましい。前記カーボンブラックは、遮光性のある顔料であれば特に限定されず、公知のカーボンブラックを使用することができる。前記黒色顔料のカーボンブラックとしては、具体的には、チャンネルブラック(channel black)、ファーネスブラック(furnace black)、サーマルブラック(thermal black)、ランプブラック(lamp black)などが挙げられる。前記カーボンブラックは、樹脂被覆されたものでもよいし、樹脂で被覆されたカーボンブラックは、被覆されていないカーボンブラックに比べて導電性が低くて、ブラックマトリックスまたはカラムスペーサの形成時に優れた電気絶縁性を付与することができる。

0025

本発明において、前記着色剤は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して13〜60重量%含まれ、好ましくは25〜45重量%含まれる。前記着色剤が13〜60重量%含まれると、光学密度および信頼性に優れる。

0026

より具体的には、前記着色剤中の、黒色顔料、青色顔料、およびオレンジ顔料は、1:1.0〜2.0:1.0〜1.5の重量比で混合できる。また、好ましくは1:1.5〜1.7:1.2〜1.4の重量比で混合できる。前記黒色顔料、青色顔料、およびオレンジ顔料が前記重量比で含まれると、光学密度および信頼性に優れた着色感光性樹脂組成物を得ることができる。

0027

また、前記黒色顔料は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して3〜10重量%含まれ、好ましくは4〜7重量%含まれてもよい。前記C.I.ピグメントブルー80は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して1〜20重量%含まれ、好ましくは6〜12重量%含まれてもよい。前記オレンジ顔料は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して1〜15重量%含まれ、好ましくは5〜12重量%含まれてもよい。前記黒色顔料、C.I.ピグメントブルー80、およびオレンジ顔料が前記範囲に含まれると、光学密度および信頼性に優れた着色感光性樹脂組成物を得ることができる。

0028

さらに、本発明の着色感光性樹脂組成物は、追加の着色剤として青色顔料のC.I.ピグメントブルー15:6をさらに含んでもよい。前記着色剤が青色顔料のC.I.ピグメントブルー15:6をさらに含むと、前記着色剤中の、黒色顔料、青色顔料、およびオレンジ顔料は、1:2.0〜3.0:1.0〜2.0の重量比で混合できる。また、好ましくは1:2.2〜2.8:1.2〜1.7の重量比で混合できる。前記黒色顔料、青色顔料、およびオレンジ顔料が前記重量比で含まれると、光学密度および信頼性に優れた着色感光性樹脂組成物を得ることができる。

0029

前記C.I.ピグメントブルー15:6は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して5〜15重量%含まれ、好ましくは7〜12重量%含まれてもよい。前記C.I.ピグメントブルー15:6が前記重量比で含まれると、長波長での吸光度を向上させることができ、これによって光学密度に優れた着色感光性樹脂組成物を得ることができる。

0030

本発明において、着色感光性樹脂組成物中の固形分とは、溶剤を除去した成分の合計を意味する。

0031

また、前記着色剤は、顔料の粒径が均一に分散した顔料分散液を使用することが好ましい。顔料の粒径を均一に分散させるための方法の例としては、分散剤を含有させて分散処理する方法などが挙げられ、前記方法によって顔料が溶液中に均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができる。

0032

分散樹脂
前記分散樹脂は、着色分散液に存在する顔料粒子を分散樹脂でコーティングして溶剤に溶解するのを防止し、顔料粒子間の凝集を抑制して顔料粒子間の凝集による粘度増加を防止する役割を果たす。

0033

本発明の分散樹脂は、下記化学式2の共重合体を含む。

0034

0035

(前記化学式2において、R1およびR2は、それぞれ独立に、水素またはメチル基であり、a単量体およびb単量体のモル比は、1:20〜20:1である。)

0036

本発明において、分散樹脂としてエポキシ基を含む前記化学式2の共重合体を含むことにより、耐溶剤性、保存安全性および残膜率を改善することができる。

0037

前記分散樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、3,000〜100,000であってもよいし、好ましくは3,000〜50,000、さらに好ましくは5,000〜50,000であってもよい。

0038

前記分散樹脂の酸価は、固形分基準で50〜200mgKOH/gで、前記範囲内で顔料の分散安定性を向上させることができる。

0039

前記分散樹脂は、前記化学式2で表される共重合体と共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。

0040

前記分散樹脂の化学式2と共重合可能な単量体の具体例としては、スチレンビニルトルエンα−メチルスチレン、p−クロロスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルなどの芳香族ビニル化合物メチルメタアクリレートエチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート類シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、2−ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどの脂環族(メタ)アクリレート類;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどのアリール(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−o−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−o−メチルフェニルマレイミド、N−m−メチルフェニルマレイミド、N−p−メチルフェニルマレイミド、N−o−メトキシフェニルマレイミド、N−m−メトキシフェニルマレイミド、N−p−メトキシフェニルマレイミドなどのN−置換マレイミド系化合物;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミドなどの不飽和アミド化合物;3−(メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−3−エチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−トリフルオロメチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、2−(メタクリロイルオキシメチル)−4−トリフルオロメチルオキセタンなどの不飽和オキセタン化合物などが挙げられる。

0041

前記例示した化合物は、それぞれ単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。

0042

本発明の分散樹脂は、必要に応じて、当該分野で一般的に用いられる公知の多様な他のアルカリ可溶性樹脂を追加的に混合して使用することができる。

0043

前記分散樹脂は、着色分散液中の固形分の総重量に対して1〜20重量%含まれ、2〜10重量%含まれることが好ましい。前記分散樹脂の含有量が当該範囲以内であれば、顔料粒子が均一に分散し、顔料粒子間の凝集を防止可能で、耐溶剤性および保存安定性が向上するので、好ましい。

0044

分散剤
前記分散剤は、顔料の脱凝集および安定性維持のために添加するもので、分散剤の具体例としては、陽イオン系、陰イオン系非イオン系、ポリエステル系、ポリアミン系などの界面活性剤などが挙げられ、これらは、それぞれ単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。

0049

また、前記分散剤は、ブチルメタアクリレート(BMA)またはN,N−ジメチルアミノエチルメタアクリレートDMAEMA)を含むアクリレート系分散剤(以下、アクリレート系分散剤)を含むことが好ましい。前記アクリレート系分散剤は、リビング制御方法によって製造されたものを使用することが好ましく、市販品としては、DISPERBYK−2000、DISPER BYK−2001、DISPER BYK−2070、またはDISPER BYK−2150などが挙げられ、前記アクリレート系分散剤は、それぞれ単独または2種以上を混合して使用することができる。

0050

前記分散剤は、アクリレート系分散剤のほか、他の樹脂タイプ顔料分散剤を使用することもできる。前記他の樹脂タイプの分散剤としては、公知の樹脂タイプの分散剤、特に、ポリウレタンポリアクリレートに代表されるポリカルボン酸エステル不飽和ポリアミドポリカルボン酸、ポリカルボン酸の(部分的)アミン塩、ポリカルボン酸のアンモニウム塩、ポリカルボン酸のアルキルアミン塩ポリシロキサン長鎖ポリアミノアミドホスフェート塩、ヒドロキシル基−含ポリカルボン酸のエステル、およびこれらの改質生成物、またはフリー(free)カルボキシル基を有するポリエステルとポリ(低級アルキレンイミン)の反応によって形成されたアミドまたはこれらの塩のような油質の分散剤;(メタ)アクリル酸スチレンコポリマー、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリレートエステルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマーポリビニルアルコール、またはポリビニルピロリドンのような水溶性樹脂または水溶性ポリマー化合物;ポリエステル;改質ポリアクリレート;エチレンオキシドプロピレンオキシド付加生成物;およびホスフェートエステルなどが挙げられる。

0051

前記他の樹脂タイプの分散剤の市販品には、陽イオン系樹脂分散剤としては、例えば、BYK(ビック)ケミー社の商品名:DISPERBYK−160、DISPER BYK−161、DISPER BYK−162、DISPER BYK−163、DISPER BYK−164、DISPER BYK−166、DISPER BYK−171、DISPER BYK−182、DISPER BYK−184、DISPER BYK−2000;BASF社の商品名:EFKA−44、EFKA−46、EFKA−47、EFKA−48、EFKA−4010、EFKA−4050、EFKA−4055、EFKA−4020、EFKA−4015、EFKA−4060、EFKA−4300、EFKA−4330、EFKA−4400、EFKA−4406、EFKA−4510、EFKA−4800;Lubirzol社の商品名:SOLSPERS−24000、SOLSPERS−32550、NBZ−4204/10;川研ファインケミカル社の商品名:ヒノアクト(HINOACT)T−6000、ヒノアクトT−7000、ヒノアクトT−8000;味の素社の商品名:アジスパー(AJISPUR)PB−821、アジスパーPB−822、アジスパーPB−823;共栄社化学社の商品名:フローレンFLORENE)DOPA−17HF、フローレンDOPA−15BHF、フローレンDOPA−33、フローレンDOPA−44などが挙げられる。

0052

前記アクリレート系分散剤のほか、他の樹脂タイプの分散剤は、それぞれ単独または2種以上を混合して使用することができ、アクリレート系分散剤と併用して使用することもできる。

0053

前記分散剤は、着色剤1重量部に対して、0超過1重量部以下で含まれ、好ましくは0.05〜0.5重量部含まれる。当該0超過1重量部以下で分散剤が含まれると、均一に分散した顔料を得ることができるので、好ましい。

0054

アルカリ可溶性樹脂
本発明の着色感光性樹脂組成物に含まれるアルカリ可溶性樹脂は、現像工程で用いられるアルカリ現像液に対して可溶性を付与する成分である。本発明において、前記アルカリ可溶性樹脂は特に限定しないが、カルボキシル基を有する単量体およびこれと共重合可能な他の単量体の共重合体であることが好ましい。

0055

前記カルボキシル基を有する単量体の例としては、分子内に1個以上のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸、例えば、不飽和モノカルボン酸不飽和ジカルボン酸などが挙げられる。これらの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸クロトン酸イタコン酸マレイン酸フマル酸などが挙げられる。前記カルボキシル基を有する単量体は、炭素−炭素不飽和結合を有する化合物であり、それぞれ単独でまたは2種以上を使用することができる。

0056

前記他の単量体の具体例としては、芳香族ビニル化合物、不飽和カルボキシレート化合物、不飽和アミノアルキルカルボキシレート化合物、不飽和グリシジルカルボキシレート化合物、ビニルカルボキシレート化合物、ビニルシアナイド化合物、および不飽和オキセタンカルボキシレート化合物などが挙げられる。

0057

前記ビニル化合物の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどが挙げられる。前記不飽和カルボキシレート化合物の具体例としては、メチルアクリレートメチルメタクリレートエチルアクリレートエチルメタクリレートブチルアクリレートブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートベンジルアクリレートベンジルメタクリレート、および2−フェニルチオエチルアクリレートなどが挙げられる。前記不飽和アミノアルキルカルボキシレート化合物の具体例としては、アミノエチルアクリレートなどが挙げられる。前記不飽和グリシジルカルボキシレート化合物の具体例としては、グリシジルメタクリレートなどが挙げられる。前記ビニルカルボキシレート化合物の具体例としては、ビニルアセテートビニルプロピオネートなどが挙げられる。前記ビニルシアナイド化合物の具体例としては、アクリロニトリルメタクリロニトリル、α−クロロアクリニトリルアゾビスジメチルバレロニトリルなどが挙げられる。前記不飽和オキセタンカルボキシレート化合物の具体例としては、3−メチル−3−アクリルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−メタクリルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−アクリルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−アクリルオキシエチルオキセタン、3−メチル−3−メタクリルオキシエチルオキセタン、3−メチル−3−アクリルオキシエチルオキセタン、および3−メチル−3−メタクリルオキシエチルオキセタンなどが挙げられる。前記他の単量体は、それぞれ単独でまたは2種以上が使用できる。

0058

また、前記アルカリ可溶性樹脂は、前記化学式2の共重合体を含むことを特徴とすることができ、アルカリ可溶性樹脂がエポキシ基を含む前記化学式2の共重合体を含むことにより、耐溶剤性および保存安定性を改善することができる。

0059

前記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、3,000〜100,000であってもよいし、好ましくは3,000〜50,000、さらに好ましくは5,000〜50,000であってもよい。

0060

前記アルカリ可溶性樹脂は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して5〜60重量%含まれ、20〜50重量%含まれることが好ましい。前記アルカリ可溶性樹脂の含有量が当該範囲以内であれば、パターン形成が容易であり、解像度および残膜率が向上するので、好ましい。

0061

また、本発明のアルカリ可溶性樹脂は、アルカリ可溶性樹脂および光重合性化合物の総100重量部に対して30〜95重量部、好ましくは40〜85重量部で混合される。前記アルカリ可溶性樹脂が当該範囲内で混合されると、溶解性が十分でパターン形成が容易であり、現像時に露光部の画素部分の膜減少が防止され、非画素部分の欠落性が良好な着色感光性樹脂組成物を提供することができる。

0062

光重合性化合物
前記光重合性化合物は、不飽和結合を含み、光重合開始剤と光反応を進行させて着色感光性樹脂層を形成するもので、後述する光重合開始剤の作用で重合可能な化合物でなければならない。

0063

本発明において、光重合性化合物の官能基は、一般的に使用される(メタ)アクリレートであってもよい。

0064

前記光重合性化合物は、3〜10個の官能基を含み、好ましくは、4〜8個の官能基を含む。

0065

前記多官能性単量体のうち3官能性単量体の具体例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、およびペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。

0066

前記多官能性単量体のうち4官能性単量体の具体例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレートジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、グリセリンテトラアクリレート、グリセリンテトラメタクリレートなどが挙げられる。

0067

前記多官能性単量体のうち5官能性単量体の具体例としては、ジペンタエリスリトールペンタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタメタクリレートなどが挙げられる。

0068

前記多官能性単量体のうち6官能性単量体の具体例としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートなどが挙げられる。

0069

前記多官能性単量体のうち7〜10官能性単量体の具体例としては、トリペンタエリスリトールオクタメタアクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレート、テトラペンタエリスリトールヘプタメタアクリレート、およびテトラペンタエリスリトールヘプタアクリレートなどが挙げられる。

0070

前記光重合性化合物は、本発明の着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して5〜50重量%含まれ、7〜45重量%含まれることが好ましい。前記光重合性化合物は、前記5〜50重量%の範囲で画素部の強度や平坦性を良好にできる。

0071

光重合開始剤
前記光重合開始剤は、光重合性化合物を重合させるものであれば制限なく使用することができるが、好ましくは、重合特性、開始効率、吸収波長入手性、価格などを考慮して、アセトフェノン系化合物ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物トリアジン系化合物ビイミダゾール系化合物オキシム系化合物、およびチオキサントン系化合物からなる群より選択された1種以上の化合物であってもよい。

0072

前記アセトフェノン系化合物としては、具体的には、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパン−1−オン、および2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オンなどが挙げられる。

0073

前記ベンゾイン系化合物としては、具体的には、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、およびベンゾイソブチルエーテルなどが挙げられる。

0074

前記ベンゾフェノン系化合物としては、具体的には、例えば、ベンゾフェノン、0−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、および2,4,6−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。

0075

前記トリアジン系化合物としては、具体的には、例えば、2,4−ビストリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(フラン−2−イル)エテニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]−1,3,5−トリアジン、および2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[2−(3,4ジメトキシフェニル)エテニル]−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。

0076

前記ビイミダゾール化合物としては、具体的には、例えば、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(アルコキシフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(トリアルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2−ビス(2,6−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、または4,4’,5,5’位のフェニル基カルボアルコキシ基によって置換されているイミダゾール化合物などが挙げられる。

0077

より好ましくは、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2−ビス(2,6−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールなどが挙げられる。

0078

前記オキシム化合物としては、具体的には、例えば、o−エトキシカルボニル−α−オキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オンなどが挙げられ、市販品として、バスフ社のOXE01、OXE02であってもよい。

0079

前記チオキサントン系化合物は、具体的には、例えば、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。

0080

前記光重合開始剤は、単独または2種以上を混合して使用することができる。

0081

本発明において、前記光重合開始剤は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して0.1〜40重量%、好ましくは1〜30重量%含まれる。

0082

前記0.1〜40重量%の範囲内で着色感光性樹脂組成物が高感度化され、前記着色感光性樹脂組成物を用いて形成した画素部の強度および前記画素部の表面における平滑性が良好になる。

0083

また、本発明では、光重合開始剤に、追加的に光重合開始補助剤を使用することができる。

0084

前記光重合開始補助剤は、光重合開始剤によって重合が開始された光重合性化合物の重合を促進させるために使用される化合物であり、光重合開始補助剤としては、例えば、アミン系化合物またはアルコキシアントラセン系化合物などが挙げられる。

0085

前記アミン系化合物としては、具体的には、例えば、トリエタノールアミンメチルジエタノールアミントリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンズフェノン通称ミヒラーケトン)、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、および4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられ、なかでも、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。

0086

前記アルコキシアントラセン系化合物としては、具体的には、例えば、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、および2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセンなどが挙げられる。

0087

また、光重合開始補助剤として市販のものを使用することができ、市販の光重合開始補助剤としては、商品名「EAB−F」(製造元:保土谷化学工業株式会社)などが挙げられる。

0088

前記光重合開始補助剤を使用する場合、光重合開始剤1モルに対して、通常、0超過10モル以下、0.01〜5モルで使用することが好ましい。前記0超過10モル以下の範囲で光重合開始補助剤を使用すると、着色感光性樹脂組成物の感度がさらに高くなり、着色感光性樹脂組成物を用いて形成されるカラーフィルタの生産性が向上できる。

0089

溶剤
前記溶剤は、着色感光性樹脂組成物に含まれる他の成分を溶解させるのに効果的でかつ反応しないものであれば、通常の着色感光性樹脂組成物で使用される溶剤を特に制限なく使用することができ、特に、エーテル類アセテート類、芳香族炭化水素類ケトン類アルコール類、またはエステル類などが好ましい。

0091

前記アセテート類としては、例えば、メチルセロソルブアセテートエチルセロソルブアセテート、エチルアセテートブチルアセテートアミルアセテートメチルラクテートエチルラクテートブチルラクテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシ−1−ブチルアセテート、メトキシペンチルアセテート、エチレングリコールモノアセテートエチレングリコールジアセテート、メチル3−メトキシプロピオネートプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3−メトキシ−1−ブチルアセテート、1,2−プロピレングリコールジアセテートエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテートジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートエチレンカーボネート、およびプロピレンカーボネートなどが挙げられる。

0092

前記芳香族炭化水素類としては、例えば、ベンゼントルエンキシレン、およびメシチレンなどが挙げられる。

0093

前記ケトン類としては、例えば、メチルエチルケトンアセトンメチルアミルケトンメチルイソブチルケトン、およびシクロヘキサノンなどが挙げられる。

0094

前記アルコール類としては、例えば、エタノールプロパノールブタノールヘキサノールシクロヘキサノールエチレングリコール、グリセリン、および4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどが挙げられる。

0095

前記エステル類としては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、およびγ−ブチロラクトンなどが挙げられる。

0096

前記溶剤は、それぞれ単独または2種以上を混合して使用することができる。

0097

前記溶剤は、塗布性および乾燥性の面で、沸点が100℃〜200℃の有機溶剤を使用することが好ましく、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、および3−メトキシプロピオン酸メチルなどが挙げられる。

0098

前記溶剤は、着色感光性樹脂組成物の総重量に対して60〜90重量%、好ましくは65〜85重量%含まれる。前記溶剤が前記60〜90重量%の範囲で含まれると、ロールコータースピンコータースリットアンドスピンコーター、スリットコーターダイコーターともいう場合がある)、およびインクジェットなどの塗布装置で塗布した時、塗布性が良好になる。

0099

添加剤
本発明の着色感光性樹脂組成物は、上述した成分のほか、本発明の目的を損なわない範囲で、通常の技術者の必要に応じて、別の添加剤を含む。

0100

前記添加剤は、具体的には、例えば、別の高分子化合物熱開始剤硬化剤、界面活性剤、密着促進剤酸化防止剤紫外線吸収剤、および凝集防止剤からなる群より選択される1種以上の添加剤を追加的に含んでもよい。

0101

前記別の高分子化合物の具体例としては、エポキシ樹脂およびマレイミド樹脂などの硬化性樹脂;ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルポリフルオロアルキルアクリレート、ポリエステル、およびポリウレタンなどの熱可塑性樹脂などが挙げられる。

0102

前記熱開始剤は、熱による硬化反応を起こして開始効率を極大化させる役割を果たす。前記熱開始剤は、ペルオキシド系化合物であってもよい。

0103

前記熱開始剤の具体的な種類は特に限定されないが、テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート(ex.Perocta ND、NOF社(製))、ビス(4−ブチルシクロヘキシルペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl TCP、NOF社(製))、ジ(2−エチルヘキシル)ペルオキシカーボネート、ブチルペルオキシネオデカノエート(ex.Perbutyl ND、NOF社(製))、ジプロピルペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl NPP、NOF社(製))、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl IPP、NOF社(製))、ジエトキシエチルペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl EEP、NOF社(製))、ジエトキシヘキシルペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl OEP、NOF社(製))、ヘキシルペルオキシジカーボネート(ex.Perhexyl ND、NOF社(製))、ジメトキシブチルペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl MBP、NOF社(製))、ビス(3−メトキシ−3−メトキシブチル)ペルオキシジカーボネート(ex.Peroyl SOP、NOF社(製))、ジブチルペルオキシジカーボネート、ジセチル(dicetyl)ペルオキシジカーボネート、ジミリスチル(dimyristyl)ペルオキシジカーボネート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキシピバレート(peroxypivalate)、ヘキシルペルオキシピバレート(ex.PerhexylPV、NOF社(製))、ブチルペルオキシピバレート(ex.Perbutyl、NOF社(製))、トリメチルヘキサノイルペルオキシド(ex.Peroyl355、NOF社(製))、ジメチルヒドロキシブチルペルオキシネオデカノエート(ex.Luperox 610M75、Atofina(製))、アミルペルオキシネオデカノエート(ex.Luperox 546M75、Atofina(製))、ブチルペルオキシネオデカノエート(ex.Luperox 10M75、Atofina(製))、t−ブチルペルオキシネオヘプタノエート、アミルペルオキシピバレート(pivalate)(ex.Luperox 546M75、Alofina(製))、t−ブチルペルオキシピバレート、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、ラウリルペルオキシド、ジラウロイル(dilauroyl)ペルオキシド、ジデカノイルペルオキシドベンゾイルペルオキシドジベンゾイルペルオキシド、2,2−ビス(tert−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、2,5−ビス(ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、クメンヒドロキシペルオキシド、ジクミルペルオキシドラウロイルペルオキシド、2,4−ペンタンジオンペルオキシド、tert−ブチルペルアセテート(tert−butyl peracetate)、ペル酢酸(peracetic acid)、およびポタシウムペルスルフェート(potassium persulfate)からなる群より選択される1種以上であってもよい。

0104

前記熱開始剤の含有量に関連し、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して1〜10重量%含まれることが好ましく、1〜5重量%含まれることがより好ましい。当該含有量で含まれる場合には、工程性およびアンダーカットにより好ましい。

0105

前記硬化剤は、深部硬化および機械的強度を高めるために使用され、具体例としては、エポキシ化合物多官能イソシアネート化合物メラミン化合物、およびオキセタン化合物などが挙げられる。

0106

前記硬化剤において、エポキシ化合物の具体例としては、ビスフェノール系エポキシ樹脂水素化ビスフェノールA系エポキシ樹脂、ビスフェノールF系エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールF系エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、その他の芳香族系エポキシ樹脂脂環族系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系樹脂、またはこのようなエポキシ樹脂のブロム化誘導体、エポキシ樹脂、およびそのブロム化誘導体以外の脂肪族、脂環族または芳香族エポキシ化合物ブタジエン(共)重合体エポキシ化物イソプレン(共)重合体エポキシ化物、グリシジル(メタ)アクリレート(共)重合体、トリグリシジルイソシアヌレートなどが挙げられる。

0107

前記硬化剤におけるオキセタン化合物の具体例としては、カーボネートビスオキセタン、キシレンビスオキセタン、アジペートビスオキセタン、テレフタレートビスオキセタン、シクロヘキサンジカルボン酸ビスオキセタンなどが挙げられる。

0108

前記硬化剤は、硬化剤とともにエポキシ化合物のエポキシ基、オキセタン化合物のオキセタン骨格開環重合させることが可能な硬化補助化合物を併用することができる。前記硬化補助化合物は、例えば、多価カルボン酸類多価カルボン酸無水物類、酸発生剤などがある。前記多価カルボン酸無水物類は、エポキシ樹脂硬化剤として市販のものを用いることができる。前記エポキシ樹脂硬化剤の具体例としては、市販品として、商品名(アデカハードナーEH−700)(アデカ工業(株)製造)、商品名(リカシッドHH)(新日本理化(株)製造)、商品名(MH−700)(新日本理化(株)製造)などが挙げられる。前記例示した硬化剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。

0109

前記界面活性剤は、感光性樹脂組成物被膜形成性をより向上させるために使用することができ、例えば、シリコーン系フッ素系、エステル系、陽イオン系、陰イオン系、非イオン系、および両性系などの界面活性剤を使用することができ、シリコーン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤などが好ましく使用できる。

0110

前記シリコーン系界面活性剤は、例えば、市販品として、ダウコーニングレシリコーン社のDC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA、およびSH−8400など、GE東シリコーン社のTSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4446、TSF−4460、およびTSF−4452などが挙げられる。前記フッ素系界面活性剤は、例えば、市販品として、メガピースF554、F−470、F−471、F−475、F−482、およびF−489(大日本インキ化学工業社)、BM−1000、BM−1100(BM Chemie社)、フロラードFC−135/FC−170C/FC−430(住友スリエム(株))などが挙げられる。

0111

前記界面活性剤の他の例として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールジエステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、3級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類などのほか、市販品として、KP(信越化学工業(株))、ポリフロー(共栄化学(株))、エフトップ(トーケムプロダクツ社)、メガファック(大日本インキ化学工業(株))、フロラード(住友スリーエム(株))、旭ガードサーフロン(以上、旭硝子(株))、ソルスパース(ゼネカ(株))、EFKA(EFKACHEMICALS社)、PB821(味の素(株))などが挙げられる。

0112

前記例示された界面活性剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。

0113

前記密着促進剤は、基板とのコーティング性および密着性を促進させるために使用される添加剤で、カルボキシル基、メタクリロイル基イソシアネート基、エポキシ基、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される反応性置換基を含むシランカップリング剤を含むことができる。シランカップリング剤は、具体的には、例えば、ビニルトリメトキシシランビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(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、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシリル安息香酸、ビニルトリアセトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。

0114

前記酸化防止剤の具体例としては、2,2’−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、および2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールなどが挙げられる。

0115

前記紫外線吸収剤の具体例としては、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールおよびアルコキシベンゾフェノンなどが挙げられる。

0116

前記凝集防止剤の具体例としては、ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。

0117

前記添加剤は、着色感光性樹脂組成物中の固形分の総重量に対して、0.01〜10重量%含まれ、好ましくは0.05〜2重量%含まれてもよい。

0118

このように製造された着色感光性樹脂組成物は、表示装置、好ましくは、液晶表示装置のブラックマトリックス、セルギャップ保持のためのカラムスペーサまたはブラックカラムスペーサの製造に好ましく使用できる。

0119

本発明に係るカラムスペーサ、ブラックマトリックス、および/またはブラックカラムスペーサは、光学密度が高くて、信頼性に優れ遮蔽性に優れるという利点がある。

0120

特に、本発明の着色感光性樹脂組成物は、ブラックカラムスペーサ(ブラックマトリックス一体型スペーサ)の製造に好ましく使用可能であり、前記ブラックカラムスペーサは、ブラックマトリックスとカラムスペーサをそれぞれ形成するのではなく、1つのパターンでブラックマトリックスとカラムスペーサが一体に形成されたものを意味する。

0121

本発明はまた、前記着色感光性樹脂組成物を用いて製造されたブラックマトリックス、カラムスペーサ、またはブラックカラムスペーサを含むカラーフィルタに関する。

0122

本発明に係るカラーフィルタは、光学密度が高くて、信頼性に優れ遮蔽性に優れるという利点がある。前記カラーフィルタは、基板および前記基板の上部に形成されたパターン層を含む。

0123

前記基板は、前記カラーフィルタ自体基板でもよいし、またはディスプレイ装置などにカラーフィルタが位置する部位でもよいもので、特に制限されない。前記基板は、ガラスシリコン(Si)、シリコン酸化物(SiOx)、または高分子基板であってもよいし、前記高分子基板は、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone、PES)またはポリカーボネート(polycarbonate、PC)などであってもよい。

0124

前記パターン層は、本発明の着色感光性樹脂組成物の硬化物を含む層で、カラムスペーサ、ブラックマトリックス、および/またはブラックカラムスペーサを構成することができる。

0125

前記パターン層は、上述した着色感光性樹脂組成物を塗布し、所定のパターンで露光、現像および熱硬化して形成された層であってもよいし、前記パターン層は、当業界で通常知られた方法を行うことにより形成することができる。

0126

前記のような基板およびパターン層を含むカラーフィルタは、各パターンの間に形成された隔壁をさらに含んでもよいし、ブラックマトリックスをさらに含んでもよいが、これに限定されない。

0127

本発明はまた、前記カラーフィルタを含む表示装置に関する。要するに、本発明に係る液晶表示装置は、上述した着色感光性樹脂組成物の硬化物を含むパターン層を含むカラーフィルタを含むものであってもよい。

0128

本発明のカラーフィルタは、通常の液晶表示装置だけでなく、電界発光表示装置プラズマ表示装置電界放出表示装置など各種画像表示装置に適用可能である。

0129

前記液晶表示装置が本発明に係るパターン層を含むカラーフィルタを含む場合、遮蔽性および信頼性に優れるという利点がある。

0130

フォトリソグラフィー方法によるブラックマトリックス、カラムスペーサ、またはブラックカラムスペーサを形成する通常のパターニング工程は、
a)基板に着色感光性樹脂組成物を塗布するステップと、
b)溶媒を乾燥するプリベークステップと、
c)得られた被膜上にフォトマスクを当てて活性光線照射して露光部を硬化させるステップと、
d)アルカリ水溶液を用いて未露光部を溶解する現像工程を行うステップと、
e)乾燥およびポストベーク実行ステップとを含んでなる。

0131

前記基板は、ガラス基板ポリマー板が用いられる。ガラス基板としては、特に、ソーダ石灰ガラスバリウムまたはストロンチウム含有ガラス、鉛ガラスアルミノケイ酸ガラスホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、または石英などが好ましく使用できる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリルポリエチレンテレフタレートポリエーテルスルフィド、またはポリスルホンなどが挙げられる。

0132

この時、塗布は、所望の厚さを得ることができるように、ロールコーター、スピンコーター、スリットアンドスピンコーター、スリットコーター(ダイコーターともいう場合がある)、インクジェットなどの塗布装置を用いた湿式コーティング方法によって行われる。

0133

プリベークは、オーブンホットプレートなどによって加熱することにより行われる。この時、プリベークにおける加熱温度および加熱時間は、使用する溶剤によって適宜選択され、例えば、80〜150℃の温度で1〜30分間行われる。

0134

また、プリベークの後に行われる露光は、露光器によって行われてフォトマスクを介して露光することにより、パターンに対応する部分のみを感光させる。この時、照射する光は、例えば、可視光線、紫外線X線、および電子線などが可能である。

0135

露光後のアルカリ現像非露光部分の除去されない部分の着色感光性樹脂組成物を除去する目的で行われ、この現像によって所望のパターンが形成される。このアルカリ現像に適した現像液としては、例えば、アルカリ金属アルカリ土類金属炭酸塩水溶液などを使用することができる。特に、炭酸ナトリウム炭酸カリウム炭酸リチウムなどの炭酸塩を1〜3重量%を含有するアルカリ水溶液を用いて、10〜50℃、好ましくは20〜40℃の温度内現像器または超音波洗浄機などを用いて行う。

0136

ポストベークは、パターニングされた膜と基板との密着性を高めるために行い、80〜220℃で10〜120分の条件で熱処理により行われる。ポストベークは、プリベークと同じく、オーブン、ホットプレートなどを用いて行う。

0137

この時、ブラックマトリックスの膜厚さとしては、0.2μm〜20μmが好ましく、0.5μm〜10μmがより好ましく、0.8μm〜5μmが特に好ましい。

0138

また、カラムスペーサおよびブラックカラムスペーサの膜厚さとしては、0.1μm〜8μmが好ましく、0.1μm〜6μmがより好ましく、0.1μm〜4μmが特に好ましい。

0139

本発明の着色感光性樹脂組成物で製造されたブラックマトリックス、カラムスペーサ、またはブラックカラムスペーサは、光学密度、密着性、電気絶縁性、遮光性などの物性に優れるだけでなく、耐熱性および耐溶剤性などに優れて液晶表示装置の信頼度を向上させることができる。

0140

以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。しかし、下記の実施例は本発明をさらに具体的に説明するためのものであって、本発明の範囲が下記の実施例によって限定されるものではない。下記の実施例は本発明の範囲内で通常の技術者によって適切に修正、変更可能である。

0141

合成例.分散樹脂の合成
撹拌機温度計還流冷却管滴下漏斗および窒素導入管を備えた内容積1Lの分離型フラスコにメトキシブチルアセテート277gを投入し、80℃まで加熱した。次に、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.0,2,6]デカン−9−イルアクリレートと3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.0,2,6]デカン−8−イルアクリレートを50:50のモル比で混合した混合物301g、メタクリル酸49g、およびアゾビスジメチルバレロニトリル23gをメトキシブチルアセテート350gに溶解させた混合溶液を調製した。前記混合溶液を滴下漏斗を用いてフラスコ内に5時間かけて滴下した後、3時間反応を進行させて分散樹脂[固形分(NV)35.0重量%]を製造した。前記製造された分散樹脂の酸価(dry)は69.8KOHmg/g、重量平均分子量(Mw)は12,300、分散度(Mw/Mn)は2.1であった。

0142

製造例1〜7.着色分散液の製造
前記分散樹脂と着色剤、分散剤、および溶剤を混合した混合物を用意した。次に、ジルコニアビーズ平均粒径0.1mm)を前記混合物と50:50の重量比で混合して、ビーズミルを用いて4〜6時間分散処理した。分散終了後、フィルタして着色分散液を製造し、その含有量を下記表1に示した。

0143

0144

着色剤
O64:C.I.ピグメントオレンジ64
B15:6:C.I.ピグメントブルー15:6
CB:カーボンブラック
B80:C.I.ピグメントブルー80
B60:C.I.ピグメントブルー60
V29:C.I.ピグメントバイオレット29
V23:C.I.ピグメントバイオレット23
分散樹脂:合成例で合成した分散樹脂
分散剤:DisperBYK−2000(BYK社)
溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA

0145

実施例1〜7および比較例1〜2
前記着色分散液とアルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤、添加剤、および溶剤を混合して着色感光性樹脂組成物を製造し、その含有量を下記表2に示した。

0146

0147

着色分散液
A1:製造例1で製造した着色分散液
A2:製造例2で製造した着色分散液
A3:製造例3で製造した着色分散液
A4:製造例4で製造した着色分散液
A5:製造例5で製造した着色分散液
A6:製造例6で製造した着色分散液
A7:製造例7で製造した着色分散液
アルカリ可溶性樹脂:合成例で製造した分散樹脂
光重合性化合物:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)(日本化薬(株))
光重合開始剤:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン(Irgacure369:Ciba社
添加剤:DisperBYK−163(BYK社)
溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)

0148

実験
1.耐溶剤性評価
中性洗剤および水で洗浄した5cm×5cmのガラス基板(コーニング社)を後乾燥した後、前記実施例1〜7および比較例1〜2で製造した着色感光性樹脂組成物それぞれを最終膜厚さが3.0μmとなるようにスピンコーティングした。その後、これを加熱板上に置き、80〜120℃の温度で1〜2分間乾燥して、溶剤を除去した。次に、露光量25〜35mJ/cm2で露光し、200〜250℃で10〜30分間焼成して、パターンなしに着色感光性樹脂組成物が全面に塗布された着色基板を製造した。

0149

前記基板を3cm×3cmのサイズに裁断して、100℃のN−Methyl pyrrolidone(NMP)溶媒に60分間浸漬した。この後、NMP溶媒のみを抽出して、NMP溶媒に溶出程度をUV−vis spectrometer(UV−2600、Shimadzu社)を用いて可視光波長での吸光度を測定して耐溶剤性を評価した。吸光度の測定結果は下記表3に示した。

0150

2.光学密度評価
前記耐溶剤性評価で製造した基板の製造方法と同様に基板を製造した。

0151

吸光度(O.D)は光度計(X−rite社)を用いて測定し、膜厚さは膜厚測定器(Dektak社)を用いて測定した。前記測定結果を用いて光学密度(O.D/μm)を計算し、その結果は下記表3に示した。

0152

3.長波長吸光度評価
前記耐溶剤性評価で製造した基板の製造方法と同様に基板を製造した。

0153

UV−vis spectrometer(UV−2600、Shimadzu社)を用いて可視光線波長での吸光度を測定し、その結果を下記表3に示した。

0154

0155

本発明の着色感光性樹脂組成物である実施例1〜7は、吸光度が低く測定されて耐溶剤性に優れた結果を示し、PWCが低い場合にも、比較に値する光学密度特性を示す。特に、C.I.ピグメントブルー80を含む実施例1の場合、耐溶剤性が最も優れ、光学密度も非常に優れた結果を示した。また、C.I.ピグメントブルー15:6を追加的に含む実施例2〜7の場合、基板の吸光度、すなわち、長波長での吸光度が非常に向上した結果を示した。

0156

C.I.ピグメントブルー80を含む実施例1〜7の着色感光性樹脂組成物に比べて、顔料の含有量が同一であるか、多く含む比較例1〜2の着色感光性樹脂組成物は、NMP溶剤の吸光度が比較的高く測定されて耐溶剤性が不十分な結果を示した。

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