説明

感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルター

【課題】透明性に優れ、溶剤再溶解性が良好な塗膜を形成し得る感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルターを提供する。
【解決手段】顔料、バインダー樹脂、多官能性モノマー、光重合開始剤、分散剤及び溶剤を含む感光性着色組成物であって、該バインダー樹脂が構成単位としてテトラヒドロピラン環を形成する単量体を5〜15質量%及び脂環式メタクリレートを30〜60質量%含む樹脂であることを特徴とする感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルターである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カラーフィルターに有用な感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルターに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、技術革新の流れは急速であり、カラーフィルター用着色物に関しては、より一層の高輝度化、高感度化及び高濃度化が要求されている。それに伴い、着色組成物に使用するバインダー樹脂についても耐熱性、透明性、未露光部のアルカリ現像性等の様々な性能が要求されている。
耐熱性、透明性に優れた樹脂としては例えば、特許文献1では、テトラヒドロピラン環を含む樹脂を用いてなるカラーフィルター用硬化性樹脂組成物が開示されているが、テトラヒドロピラン環を形成する単量体量が多過ぎるため樹脂組成物の乾燥片の溶剤に対する再溶解性が悪い。
また、特許文献2は、バインダー樹脂がN−置換マレイミドを構成単位として有する共重合体である感光性着色組成物を提案しているが、かかるバインダー樹脂は窒素原子を含有するため、黄褐色に着色しており硬化膜の透明性が不十分であった。
【0003】
【特許文献1】特開2004−300204号公報
【特許文献2】特開平10−31308号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、このような状況下で、透明性に優れ、溶剤再溶解性が良好な塗膜を形成し得る感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルターを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、前記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の構成単位を適正量含む樹脂をバインダー樹脂として用いることにより上記課題を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
[1]顔料、バインダー樹脂、多官能性モノマー、光重合開始剤、分散剤及び溶剤を含む感光性着色組成物であって、該バインダー樹脂が構成単位としてテトラヒドロピラン環を形成する単量体を5〜15質量%及び脂環式メタクリレートを30〜60質量%含む樹脂であることを特徴とする感光性着色組成物、
[2]前記脂環式メタクリレートが、ジシクロペンタニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート及びtert−ブチルシクロヘキシルメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記[1]に記載の感光性着色組成物
[3]記多官能性モノマーが酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートを含むものである上記[1]又は[2]に記載の感光性着色組成物,
[4]前記分散剤が、3mgKOH/g以上のアミン価を有し、且つリビングアニオン重合により得られるアクリル系重合体を含むものである上記[1]〜[3]のいずれかに記載の感光性着色組成物、及び
[5]光硬化してなる着色樹脂層が基板上に設けられてなるカラーフィルターであって、該着色樹脂層が上記[1]〜[4]のいずれかに記載の感光性着色組成物からなることを特徴とするカラーフィルターである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、透明性に優れ、溶剤再溶解性が良好な塗膜を形成し得る感光性着色組成物及びそれを用いたカラーフィルターを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明の感光性着色組成物は、顔料、バインダー樹脂、多官能性モノマー、光重合開始剤、分散剤及び溶剤を含む感光性着色組成物であり、そのバインダー樹脂が構成単位としてテトラヒドロピラン環を形成する単量体を5〜15質量%及び脂環式メタクリレートを30〜60質量%含む樹脂であることを特徴とする。バインダー樹脂中、テトラヒドロピラン環を形成する単量体が5質量%未満であると輝度が低くなり、15質量%を超えると感光性着色組成物の乾燥片の溶剤に対する再溶解性が悪くなる。
また、脂環式メタクリレートが30質量%未満であると現像性が悪くなり、60質量%を超えると分散性が悪くなるからである。
【0008】
本発明におけるテトラヒドロピラン環を形成する単量体とは下記一般式(1)により表される化合物をいう。
【0009】
【化1】

上記一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜25の炭化水素基又は置換炭化水素基を表わす。ここで、炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれであっても良い。また、置換炭化水素基としては、1つ以上の水素原子が窒素原子、酸素原子、硫黄原子及び/又はハロゲン原子を含有する官能基あるいはハロゲン原子で置換されていることが好ましい。
【0010】
【化2】

上記一般式(2)は、上記一般式(1)の化合物が重合して、バインダー樹脂中にテトラヒドロピラン環を形成していることを示す。
【0011】
本発明において、上記一般式(1)で表わされるテトラヒドロピラン環を形成する単量体としては、例えば、ジメチル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジエチル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(n−プロピル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソプロピル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(n−ブチル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソブチル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−ブチル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−アミル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ステアリル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ラウリル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(2−エチルヘキシル) 2,2′−〔オキシビス(メチレン)〕ビス−2−プロペノエート、ジ(1−メトキシエチル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(1−エトキシエチル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジベンジル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジフェニル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジシクロへキシル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−ブチルシクロへキシル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ジシクロペンタジエニル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(トリシクロデカニル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソボルニル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジアダマンチル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(2−メチル−2−アダマンチル) 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート等の1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、ジメチル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジエチル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジシクロへキシル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス、2−プロペノエート、ジベンジル 2,2′−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエートが好ましい。
【0012】
本発明における脂環式メタクリレートとしては、ジシクロペンタニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、tert−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート等が挙げられ、これらの内、ジシクロペンタニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート及びtert−ブチルシクロヘキシルメタクリレートが好ましい。これらの脂環式メタクリレートは1種又は2種以上を用いることができる。
【0013】
本発明で使用されるバインダー樹脂は、上記のテトラヒドロピラン環を形成する単量体及び脂環式メタクリレート以外に種々の構成単位を含むことができる。
例えば、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレン性不飽和結合含有カルボン酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和結合含有カルボン酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物等が挙げられる。本発明において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートをいう。
本発明の感光性着色組成物固形成分中の、バインダー樹脂の使用量としては、0.5質量%〜80質量%の範囲内であることが好ましく、2質量%〜70質量%の範囲内であることが特に好ましい。
本発明で使用されるバインダー樹脂は、20〜170の範囲の酸価(mgKOH/g)を有することが好ましく、50〜150の範囲の酸価(mgKOH/g)を有することが特に好ましい。20mgKOH/g以上であれば現像性が良好となり、170mgKOH/g以下であれば耐熱性が良化するからである。
【0014】
また、本発明で使用される多官能性モノマーとしては、上記のバインダー樹脂と相溶性のあるエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2つ有する化合物が好ましく挙げられ、中でも、アルカリ可溶性を有するものとして、一分子内に1つ以上の酸性官能基と2つ以上のエチレン性不飽和結合を有するものがさらに好ましく、一分子内に1つ以上の酸性官能基と3つ以上のエチレン性不飽和結合を有するものが特に好ましく挙げられる。
上記のエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2つ有する化合物としては、二官能(メタ)アクリレート及び三官能以上の(メタ)アクリレート等の多官能性(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの内、三官能以上の(メタ)アクリレートが好ましい。
また、一分子内に1つ以上の酸性官能基と2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する多官能性モノマーとしては、酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートモノマーがさらに好ましく、3官能以上の酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートモノマーが特に好ましく挙げられる。
【0015】
上記の酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートモノマーの酸性官能基としては、アルカリ現像が可能なものであればよく、例えばカルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられるが、アルカリ現像性及び樹脂組成物の取り扱い性の点からカルボキシ基が好ましい。
また、酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートモノマーの酸価(mgKOH/g)の範囲としては、5〜100mgKOH/gが好ましく、10〜70mgKOH/gが特に好ましい。5mgKOH/g以上であれば現像性が良好となり、100mgKOH/g以下であれば密着性が良好であるからである。
【0016】
本発明の感光性着色組成物固形成分中の、多官能性モノマーの使用量としては、0.5質量%〜80質量%の範囲内であることが好ましく、2質量%〜60質量%の範囲内であることが特に好ましい。また、バインダー樹脂/多官能性モノマーの質量比は、好ましくは(10/90)〜(90/10)、さらに好ましくは(20/80)〜(80/20)である。
【0017】
上述の二官能以上の(メタ)アクリレートの内、二官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジ(メタ)アクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0018】
三官能以上の(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンテトラ(メタ)アクリレート、テトラトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0019】
上記の酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートモノマーとしては、(1)ヒドロキシ基含有多官能(メタ)アクリレートを二塩基酸無水物で変性することによりカルボキシ基を導入した多官能(メタ)アクリレート、或いは、(2)芳香族多官能(メタ)アクリレートを濃硫酸や発煙硫酸で変性することによりスルホン酸基を導入した多官能(メタ)アクリレート等を用いることができる。
例えば、カルボキシ基を導入した酸性官能基含有多官能(メタ)アクリレートとしては、下記一般式(3)で表わされる化合物が好ましい。
【0020】
【化3】

上記一般式(3)中、nは1〜4の整数を表し、−R3は−Hもしくは−CH3を表し、−X−は−O−、−(OCH2CH2mO−、又は(OCH2(CH3)CH2mO−を表し、−Y−は2価の炭素数1〜10の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基、あるいは2価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であって、それぞれ置換されていても良い。但し、mは1〜8の整数を表す。
【0021】
上記一般式(3)で表される酸性官能基含有多官能(メタ)アクリレートは、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートや、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及び/又はジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、プロピレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートのオリゴマー等を、無水コハク酸、無水1−ドデセニルコハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラメチレン無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水テトラクロロフタル酸、無水テトラブロモフタル酸、無水クロレンディク酸、無水トリメリット酸等の酸無水物と、N,N−ジメチルベンジルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、酸化亜鉛等の触媒の存在下、60〜110℃で1〜20時間反応させることにより得る事ができる。
【0022】
上記一般式(3)で表される酸性官能基含有多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、東亞合成株式会社製の商品名「TO−1382」が挙げられる。TO−1382は、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物と無水コハク酸との反応物であり、上記一般式(3)において−R3は−H、n=1、−X−は−O−、−Y−はエチレン基で表されるものを含有する酸価30mgKOH/gのカルボキシ基含有5官能アクリレートである。
上記一般式(3)で表される化合物以外の酸性官能基含有多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシ基含有3官能アクリレートである商品名「TO−756」が挙げられる。
【0023】
本発明で使用される光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン(4,4'−ビスジメチルアミノベンゾフェノン)、4,4'−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4'−ジメチルアミノベンゾフェノン、2−エチルアントラキノン、フェナントレン等の芳香族ケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル類、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−フェニルイミダゾール2量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(m−メトキシフェニル)イミダゾール2量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2,4,5−トリアリールイミダゾール2量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(m−メチルフェニル)イミダゾール2量体、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)−ブタノン、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチルチアゾール化合物、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−S−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル−1,3−ブタジエニル)−S−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−S−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(4−ブトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−トリアジン等のハロメチル−S−トリアジン系化合物、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−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ノン、1,2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1,1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、ベンジル、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノベンゾエート、P−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、2−n−ブチキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−クロロチオキサントン、2,4ジエチルチオキサントン、2,4ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、スピードキュアーBMS(ラムソン社製)、イルガキュアー184(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアー369(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアー379(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアー651(チバスペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアー819(チバスペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアー907(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアーOXE01(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、イルガキュアーOXE02(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、ダロキュアーTPO(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)等の光重合開始剤が挙げられる。本発明では、これらの光重合開始剤を単独で、又は、2種以上を混合して使用することができる。
本発明の感光性着色組成物固形成分中の、光重合開始剤の使用量としては、0.5質量%〜30質量%の範囲内であることが好ましく、2質量%〜20質量%の範囲内であることが特に好ましい。
【0024】
本発明で使用される分散剤は、本発明の感光性着色組成物の分散性の向上のためには、3mgKOH/g以上のアミン価を有するものであることが好ましく、3mgKOH/g以上のアミン価を有し、且つリビングアニオン重合により得られるアクリル系重合体を含むものであれば、分散性が良好であるので特に好ましい。アミン価の範囲としては、3〜100mgKOH/gの範囲であると分散安定性が良好であるので特に好ましい。
アミン価が3mgKOH/g以上の分散剤は、例えば、Disperbyk-161(アミン価:11mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-162(アミン価:13mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-163(アミン価:10mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-164(アミン価:18mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-166(アミン価:20mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-167(アミン価:13mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-182(アミン価:13mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-2000(アミン価:4mgKOH/g、ビックケミー社製)、Disperbyk-2001(アミン価:29mgKOH/g、ビックケミー社製)等が挙げられる。
3mgKOH/g以上のアミン価を有し、且つリビングアニオン重合により得られるアクリル系重合体を含む分散剤としては、LPN21116(アミン価:29mgKOH/g、ビックケミー社製)、LPN6919(アミン価:72mgKOH/g、ビックケミー社製)等が好ましく挙げられる。
なお、アミン価は、ASTM D 2074に準拠して測定される。
【0025】
また、上記の光重合開始剤と併用して、必要に応じ、水素供与体として、脂肪族あるいは芳香族の単、多官能チオール化合物や芳香族アミン系化合物を用いることができる。
【0026】
本発明の感光性着色組成物に用いられる顔料としては、公知のカラーフィルター用の顔料であればいずれのものも使用することができる。例えば、キナクリドン系、インジゴ系、アンタンクロン系、スレン系、アゾ・ジアゾ・多縮合アゾ系、イミダゾール系、アリルアマイド(アシルアミノ)系、ペリレン系、イソインドリン系、ペリノン系、フタロシアニン系、メチン・アゾメチン系、ジオキサジン系、アントラピリミジン系、アニリン系、ピラントロン系、プランバントロン系、インダントロン系、イソビオルパントラン系、フタロン系、キノフタロン系、ジアントラキノン系等の有機顔料が挙げられる。上記の顔料の具体例としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、36;C.I.ピグメントイエロー83、93、138、139、150、180、185、213、219;C.I.ピグメントレッド177、179、209、254;C.I.ピグメントブルー(15:6)、(15:1)、(15:3);及びC.I.ピグメントバイオレット23等が挙げられる。
【0027】
本発明において用いられる溶剤としては、一般的にカラーフィルター用感光性着色組成物に使用されているものであれば特に限定されるものではない。具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等の(モノあるいはポリ)アルキレングリコール(モノあるいはポリ)アルキルエーテル類、及びこれらのアセテート類;プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート等のジアセテート類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン等のケトン類;2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、酢酸エチル、n−ブチルアセテート、i−ブチルアセテート、酪酸i−ブチル、酪酸n−ブチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、シクロヘキサノールアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等を挙げることができる。これらの溶剤のうち、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が溶解性、顔料分散性、塗布性の観点から好ましい。なお、上記溶剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明の感光性着色組成物において、溶剤量は限定されるものではなく適宜量を調整すれば良い。
【0028】
上記の顔料、バインダー樹脂、多官能性モノマー、光重合開始剤、分散剤及び溶剤と、所望により添加される添加剤とを例えば、ペイントシェーカー、ビーズミル、ボールミル、ディゾルバー、ニーダー等の混合分散機にて混合し、本発明の感光性着色組成物が得られる。また、必要に応じ、予め、顔料、分散剤、溶剤及び適量のバインダー樹脂を混合分散機にて混合し、顔料分散液を調製した後、顔料分散液に残余のバインダー樹脂、多官能性モノマー、光重合開始剤、必要に応じ追加される溶剤及び所望により添加される添加剤を混合分散機にて混合して、感光性着色組成物を調製しても良い。得られた感光性着色組成物は好ましくは濾過して調製する。
本発明の感光性着色組成物は通常、紫外線照射や可視光線照射により硬化するが、紫外線照射による硬化が好ましい。
【0029】
また、本発明の感光性着色組成物には、添加剤として、増感剤、重合停止剤、連鎖移動剤、レベリング剤、可塑剤、シランカップリング剤、界面活性剤、消泡剤等が必要に応じて用いられる。
本発明において用いることができる界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、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等を挙げることができる。
【0030】
上記のように調製された本発明の感光性着色組成物は、例えば、これを用いて、遮光層がパターン形成されたカラーフィルター用のガラス等の基板に回転塗布(スピンコート)、流延塗布、浸漬塗布、ロール塗布、特にダイコート法等の公知の塗布方法により塗布し、真空度が0.1〜1.0torr程度、例えば0.2torrに到達するまで真空ベイクを行って0.5〜4μm程度(乾燥膜厚)の塗布膜を得る。得られた塗布膜に目的の画素を形成するためのネガ型のフォトマスクを介して高圧水銀灯や超高圧水銀灯等により10〜500mJ/cm2 程度の光量の紫外線を照射し露光する。露光により、光硬化した着色樹脂層が基板上に設けられる。この板上に設けられた着色樹脂層を公知のアルカリ現像液を使用してスプレイ法や浸漬法にて現像し、未露光部を溶解して目的とする色に相当する画素を得る。必要に応じて、現像後、200〜250℃程度の温度で10〜60分程度、後硬化処理(ポストベイク)することができる。上記の画素を得る工程を、カラーフィルターに必要とされる色の数だけ繰り返すことによって目的とするカラーフィルターが得られる。上記のカラーフィルターは、通常、赤、緑及び青の各画素を遮光層がパターン形成されたカラーフィルター用のガラス等の基板上に配置したものが製造される。
【実施例】
【0031】
本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、感光性着色組成物の輝度、溶剤再溶解性及び現像性は、下記の方法に従って評価した。
<輝度>
オリンパス(株)製 OSP−SP200顕微分光測光装置を用いて、JIS Z8701に準拠して、色度x=0.140、色度y=0.156における、XYZ表色系の三刺激値のY(明るさY)値を輝度として測定した。測定条件は、光源がC光源、照明倍率20倍、ピンボールNo.7(50μm)である。得られた輝度を以下の基準で評価した。
◎:22.3以上である。
○:22.0より大きく、22.3より小さい。
×:22以下である。
【0032】
<溶剤再溶解性>
表面を清浄にした所定の大きさのガラス棒(板状でもよい)に所定の厚さで感光性着色組成物の着色樹脂層を塗布膜として形成し、一定の温湿度環境下で一定時間乾燥した。
次に、上記の感光性着色組成物が付着し乾燥したガラス棒を一定量の再溶解溶剤に一定時間浸漬した後、ガラス棒を軽く振って攪拌してから、再溶解溶剤中に再溶解した。その再溶解性を以下の基準により評価した。
○:再溶解性が良い。ガラス棒に付着した感光性着色組成物は完全溶解するか、又は剥離した着色片が5分以内に溶解する。
×:再溶解性が悪い。着色片はガラス棒から剥離することはあっても溶解しない。
【0033】
<現像性>
カラーフィルター用のガラス基板上に供試感光性着色組成物をスピンコートし(乾燥厚み2μm)、70℃で3分間ホットプレートにて予備乾燥させた後、プロキシ露光機にてクロムマスクを介して、露光ギャップ150μm、超高圧水銀灯で60mJ/cm2の光量で露光し、光硬化した着色樹脂層をガラス基板上に形成した。
次に、0.05%の水酸化カリウム水溶液(任意で界面活性剤添加の場合あり)でアルカリ現像を行い、現像後、230℃で30分間硬化処理して画素を形成した基板を作製した。このときの現像性を以下の基準により評価した。
◎:未露光部の溶解形態が完全溶解で且つ残渣が出ない。
○:未露光部が剥離状に洗浄され、素ガラス上に残渣が出ない。
×:未露光部が洗浄不可である。
【0034】
製造例1 バインダー樹脂1の調製
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備し、他方、モノマー滴下槽として、ジメチル 2,2'−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート(以下「MD」と称する)10質量部、メタクリル酸(以下「MAA」と称する)20質量部、ジシクロペンテニルメタクリレート(以下「DCPMA」と称する)40質量部、メチルメタクリレート(以下「MMA」と称する)20質量部、グリシジルメタクリレート(以下「GMA」と称する)10質量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製「パーブチルO」;以下「PBO」と称する)4質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(以下「DMDG」と称する)40質量部をよく攪拌混合したものを準備し、連鎖移動剤滴下槽として、n−ドデカンチオール(以下「n−DM」と称する)8質量部、DMDG32質量部をよく攪拌混合したものを準備した。
反応槽にDMDG395質量部を仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、モノマー滴下槽及び連鎖移動剤滴下槽から滴下を開始した。滴下は、温度を90℃に保ちながら、それぞれ135分間かけて行った。滴下が終了してから60分後に昇温を開始して反応槽を110℃にした。3時間110℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=5/95(v/v)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、GMA56質量部、2,2'−メチレンビス(4−メチルー6−t−ブチルフェノール)(以下「MBMTB」と称する)0.4質量部、トリエチルアミン(以下「TEA」と称する)0.8質量部を仕込み、そのまま110℃で9時間反応させた。その後、DMDG128質量部を加えて室温まで冷却し、濃度が30%の重合体溶液を得た。重合体の重量平均分子量は8000、酸価は70mgKOH/gであった。
【0035】
製造例2 バインダー樹脂2の調製
製造例1におけるMD 10質量部、MAA 20質量部、DCPMA 40質量部、MMA 20質量部及びGMA 10質量部の配合処方の代わりに、MD 20質量部、MAA 20質量部、DCPMA 40質量部、MMA 10質量部及びGMA 10質量部の配合処方を用いた以外は、製造例1と同様にして、濃度が30%の重合体溶液を得た。重合体の重量平均分子量は8000、酸価は70mgKOH/gであった。
【0036】
実施例1〜4及び比較例1
表1に示す配合組成の内、顔料の全量、分散剤の全量、顔料と等量のバインダー樹脂及び溶剤(固形分濃度が25質量%になるように調整した。)によりペイントシェーカーにて(0.3mmジルコニアビーズ、3時間)分散し、5種類の顔料分散液を調製した。
次に、これら5種類の顔料分散液を用い、表1に示す配合組成によりビーズミルを使用して均一に混合分散して、実施例1〜4及び比較例1の感光性着色組成物を得た。これら5種類の感光性着色組成物の輝度、溶剤再溶解性及び現像性を上記の方法に従って評価した。結果を表1に示す。
【0037】
【表1】

(注)
C.I.PB15:6 :商品名「リオノールブルーE」(東洋インキ製造社製)
LPN21116:リビングアニオン重合により得られるアクリル系重合体を含む分散剤の商品名(アミン価:29mgKOH/g、ビッグケミー社製)
LPN6919:リビングアニオン重合により得られるアクリル系重合体を含む分散剤の商品名(アミン価:72mgKOH/g、ビッグケミー社製)
Disperbyk−161:ウレタン系ブロック共重合体を含む高分子分散剤の商品名(アミン価:11mgKOH/g、ビックケミー社製)
樹脂1:製造例1で調製されたバインダー樹脂1(酸価:70mgKOH/g)
樹脂2:製造例2で調製されたバインダー樹脂2(酸価:70mgKOH/g)
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
TO−1382:カルボキシ基含有5官能アクリレートの商品名(酸価:30mgKOH/g、東亞合成(株)製)
イルガキュアー907:2−メチル−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノ−1−プロパノン(チバ・スペシャルティケミカルズ社製)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
【0038】
表1から明らかなように、本発明の実施例1〜4の感光性着色組成物は、比較例1の感光性着色組成物と比較して溶剤再溶解性が大幅に良好であった。また、実施例1〜3の感光性着色組成物は、比較例1の感光性着色組成物と比較して輝度がより高く透明性に優れていた。さらに、実施例3の感光性着色組成物は、比較例1及び実施例1、2及び4の感光性着色組成物と比較して現像性においても優れていた。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の感光性着色組成物は、カラーフィルターに好適に用いられ、それを有するカラーフィルターは、テレビジョン等に用いられる高精細なカラーフィルター、特に、大型テレビジョン等の液晶表示装置の大型ガラス基板を有するカラーフィルターとして好適に用いられる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
顔料、バインダー樹脂、多官能性モノマー、光重合開始剤、分散剤及び溶剤を含む感光性着色組成物であって、該バインダー樹脂が構成単位としてテトラヒドロピラン環を形成する単量体を5〜15質量%及び脂環式メタクリレートを30〜60質量%含む樹脂であることを特徴とする感光性着色組成物。
【請求項2】
前記脂環式メタクリレートが、ジシクロペンタニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート及びtert−ブチルシクロヘキシルメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の感光性着色組成物。
【請求項3】
前記多官能性モノマーが酸性官能基含有多官能性(メタ)アクリレートを含むものである請求項1又は2に記載の感光性着色組成物。
【請求項4】
前記分散剤が、3mgKOH/g以上のアミン価を有し、且つリビングアニオン重合により得られるアクリル系重合体を含むものである請求項1〜3のいずれかに記載の感光性着色組成物。
【請求項5】
光硬化してなる着色樹脂層が基板上に設けられてなるカラーフィルターであって、該着色樹脂層が請求項1〜4のいずれかに記載の感光性着色組成物からなることを特徴とするカラーフィルター。

【公開番号】特開2010−128007(P2010−128007A)
【公開日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−299889(P2008−299889)
【出願日】平成20年11月25日(2008.11.25)
【出願人】(000183923)株式会社DNPファインケミカル (268)
【Fターム(参考)】