JP2014106407A - 液晶表示装置用カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】平坦で、ガスバリア性に優れている透明膜層を有するカラーフィルタを提供する。
【解決手段】ガラス基板上に遮光層、着色画素層、透明膜層が形成された液晶表示装置用カラーフィルタであって、透明膜層が、露光・現像・乾燥工程により形成された感光性樹脂組成物であり、感光性樹脂組成物の物性値が昇温速度１０℃／分での示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）において単ピークを示し、かつ該ピークの半値幅（ピーク開始温度１とピーク終了温度５の差分の５０％の値）が８５℃以下であり、ピーク終了温度５が２３０℃以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに使用される透明膜及びこれを形成する感光性樹脂組成物を用いた液晶表示装置用カラーフィルタに関する。

画像表示装置の高機能化によって、広視野角、高速応答性が求められている。広視野角、高速応答にはＩＰＳモードやＴＢＡモード等の液晶層に横電解を印加する表示方式が適する。

横電界を印加する表示方式の液晶表示装置においては、カラーフィルタ等のフィルタ層が設けられた基板には電極が設けられていないため、フィルタ層から発生するガス成分や水分が液晶層中に進入して液晶層中の不純物イオンの濃度が増加し、上述の表示不良が発生しやすくなるという課題がある。そのため着色画素の、液晶層に接する側に保護層として透明膜層を形成したカラーフィルタを用いることが一般的であり、透明膜層にはガスバリア性が求められる。

さらに、カラーフィルタに形成される透明層膜は、カラーフィルタの平坦化の両方の役割を果たしている。カラー液晶表示装置では、カラーフィルタの透明基板表面のうねりに起因するギャップムラ、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ及びＢｌｕｅの各画素間でのギャップムラ、或いは各画素内でのギャップムラ等の存在によりカラーフィルタの平坦性が損なわれると、色ムラ或いはコントラストムラを生じ、その結果、画像品質の低下を来たすと言う問題があり、保護膜には高い平坦性が求められる。

特に近年、スマートスマートフォンやタブレット型端末の普及にともなって、画像表示装置の高精細化が進んでおり、狭ギャップ化、画像表示装置の薄型化にともなった、カラーフィルタの薄膜化の要求が強く、カラーフィルタの透明膜層の平坦化への要求は強くなっている。

平坦な透明膜層を形成するために、ガラス転移温度（Ｔｇ）を１００℃以下である樹脂を用いることで、優れた平坦性を有し、さらに電気特性を制御することで高いい表示性能を持つＩＰＳモードの液晶表示装置を実現する提案がなされている（特許文献１、特許文献２）。

また、アルカリ可溶性ポリマーとエチレン性不飽和化合物の質量と含有比を適正化することで、透明膜の平坦化を実現する提案がなされている（特許文献３）。

特開２００６‐１２６８７２号公報 特開２０００‐ ２８８２４号公報 特開２００７‐ ３８６６号公報

本発明は以上のような事情の下になされ、平坦で、ガスバリア性に優れている透明膜層を有するカラーフィルタを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ガラス基板上に遮光層、着色画素層、透明膜層が形成された液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記透明膜層が、感光性樹脂組成物を露光・現像・乾燥工程により形成され、
その物性値が昇温速度１０℃／分での示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）において単ピークを示し、かつ該ピークの半値幅が８５℃以下であり、ピークの終了温度が２３０℃以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。

また、請求項２に記載の発明は、前記感光性樹脂組成物が、（ａ)バインダーポリマー、（ｂ)光重合化合物、（ｃ)光重合開始剤、（ｄ)界面活性剤、及び（ｅ）溶剤を含有し、前記（ａ)バインダーポリマーが、分子中に少なくとも２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）を含んだ感光性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタである。

本発明によれば、ガスバリア性に優れ、平坦なカラーフィルタを実現でき、カラーフィルタから発生するガス成分を抑制できることから、高い表示能力を有する液晶表示装置を提供することを可能とした。

透明膜形成用感光性樹脂組成物からなる乾燥塗膜の示差熱分析結果の一例である。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。本発明のカラーフィルタを構成する透明膜形成用感光性樹脂組成物は（ａ)バインダーポリマー、（ｂ)光重合化合物、（ｃ)光重合開始剤、（ｄ)界面活性剤、および(e)溶剤を有する化合物を含有する。

本発明で用いるバインダーポリマー（a）は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物（Ａ）を必要に応じて、１分子中に不飽和２重結合とカルボキシル基を１つずつ有する化合物（Ｃ）、飽和カルボン酸（Ｃ）、多塩基酸無水物（Ｄ）を反応させて得られる樹脂である。

１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物（Ａ）の具体例としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（例えば、油化シェルエポキシ社製、エピコート８２８、エピコート１００１、エピコート１００２、エピコート１００４等）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のアルコール性水酸基とエピクロルヒドリンの反応により得られるエポキシ樹脂（例、日本化薬社製、ＮＥＲ‐１３０２、エポキシ当量３２３、軟化点７６℃）、ビスフェノールＦ型樹脂（例、油化シェルエポキシ社製、エピコート８０７、ＥＰ‐４００１、ＥＰ‐４００２、ＥＰ‐４００４等）、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂のアルコール性水酸基とエピクロルヒドリンの反応により得られるエポキシ樹脂（例、日本化薬社製、ＮＥＲ‐７４０６、エポキシ当量３５０、軟化点６６℃）、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニルグリシジルエーテル（例、油化シェルエポキシ社製、ＹＸ‐４０００）、フェノールノボラック型エポキシ樹脂（例、日本化薬社製、ＥＰＰＮ‐２０１、油化シェルエポキシ社製、ＥＰ‐１５２、ＥＰ‐１５４、ダウケミカル社製、ＤＥＮ‐４３８）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（例、日本化薬社、ＥＯＣＮ‐１０２Ｓ、ＥＯＣＮ‐１０２０、ＥＯＣＮ‐１０４Ｓ）、トリグリシジルイソシアヌレート（日産化学社製、ＴＥＰＩＣ）、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＥＰＰＮ‐５０１、ＥＰＮ‐５０２，ＥＰＰＮ‐５０３）、フルオレンエポキシ樹脂（例、新日鐵化学社製、カルドエポキシ樹脂、ＥＳＦ‐３００）、脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製、セロキサイド２０２１Ｐ、セロキサイドＥＨＰＥ）等が挙げられる。

（Ａ）の他の例としては共重合型エポキシ樹脂が挙げられる。共重合型のエポキシ樹脂としては、例えばグリシジル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルメチルシクロヘキセンオキサイド、ビニルシクロヘキセンオキサイドなどと、これら以外の１官能エチレン性不飽和基含有化合物（例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２‐ヒドロキシエチルアクリレート、２‐ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、スチレン、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、α‐メチルスチレン、グリセリンモノ（メタ）アクリレート等を反応させた共重合樹脂であり、具体例としては、日本油脂社製、ブレンマーＣＰ‐５０Ｍ等が挙げられる。

上記共重合型エポキシ樹脂の分子量は約１０００〜２０００００が好ましい。グリシジル（メタ）アクリレートの使用量は、共重合型エポキシ樹脂に使用する不飽和単量体全量に対して１０〜７０重量％が好ましく、特に好ましくは２０〜５０重量％である。

水で現像が可能なタイプの共重合型エポキシ樹脂を得る場合、グリセリンモノ（メタ）アクリレート化合物は、重合体に使用する不飽和単量体全量に対して３０重量％以上、特に好ましくは５０重量％以上を配合するのが望ましい。

前記共重合型エポキシ樹脂は、公知の重合方法、例えば、溶液重合やエマルジョン重合等によって得られる。溶液重合を用いる場合について説明すれば、エチレン性不飽和単量体混合物を、適用な有機溶剤中で重合開始剤を添加して窒素気流下に好ましくは５０〜１００℃で加熱攪拌する方法によって重合させる。

前記有機溶剤としては、例えば、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、２‐ブタノール、ヘキサノール、エチレングリコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類、プロピレングリコールメチルエーテル等のプロピレングリコールアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールメチルエーテル等のポリピロピレングリコールアルキルエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルアセテート等の酢酸エステル類、乳酸エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類、ジアルキルグリコールエーテル類等が挙げられる。これらの有機溶剤は単独又は混合して用いることかできる。

１分子中に不飽和２重結合とカルボキシル基を１つずつ有する化合物（Ｂ）としては、（メタ）アクリル酸、水酸基含有（メタ）アクリレート（例えば、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、１，４‐ブタンジオールモノ（メタ）アクリレート等）と、多カルボン酸化合物の酸無水物（例えば、無コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等）の反応物であるハーフエステルが挙げられる。

飽和モノカルボン酸（Ｃ）の具体例としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ピバリン酸、ヒドロキシピバリン酸、ジメチロールプロピオン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等を挙げることができる。

上記エポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基１当量に対して化合物（Ｂ）と任意成分としての飽和モノカルボン酸（Ｃ）は０．５〜１．１当量を反応させるのが好ましい。又、必要に応じて反応溶剤を用いてもよく、例えば、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、２‐ブタノール、ヘキサノール、エチレングリコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類、プロピレングリコールメチルエーテル等のプロピレングリコールアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールメチルエーテル等のポリピロピレングリコールアルキルエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルアセテート等の酢酸エステル類、乳酸エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類、ジアルキルグリコールエーテル類等が挙げられる。これらの有機溶剤は単独又は混合して用いることかできる。

反応を促進させるために反応触媒としてトリフェニルホスフィン、トリフェニルスチビン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、テトラ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クロライド、等の塩基性化合物を反応液中に０．１〜１％添加するのが好ましい。

反応中、重合を防止するために重合禁止剤（例えば、メトキシフェノール、メチルハイドロキノン、ハイドロキノン、フェノチアジン等）を反応液中、０．０５〜０．５％添加するのが好ましい。反応温度は、９０〜１５０℃、反応時間は、５〜４０時間が好ましい。

必要に応じて、このようにして得られたエポキシ（メタ）アクリレートの水酸基１当量に対して多カルボン酸化合物の酸無水物（Ｄ）（例えば、無コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等）を好ましくは無水物基０．２〜１．０当量反応させることができる。反応温度は、９０〜１５０℃、反応時間は、３〜３０時間が好ましい。

本発明において用いられる（ｂ）光重合性化合物は、光を照射されることによって光重合開始剤から発生した活性ラジカル、酸などによって重合しうる化合物であって、例えば、重合性の炭素‐炭素不飽和結合を有する化合物などが挙げられる。

前記光重合性化合物は、３官能以上の多官能の光重合性化合物であることが好ましい。３官能以上の多官能の光重合性化合物としては、例えば、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、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、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。

前記光重合性化合物は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられ、その含有量は感光性樹脂組成物の質量分率で通常５質量％以上９０質量％以下、好ましくは１０質量％以上８０質量％以下、とりわけ好ましくは２０質量％以上７０質量％以下の範囲で用いられる。前記した、光重合性化合物の含有量が、５質量％以上９０質量％以下であると、硬化が十分におこり残膜率が向上し、パターンにアンダーカットが入りにくくなって密着性が良好になる傾向があり、好ましい。

本発明において用いられる（ｃ）光重合開始剤は、アセトフェノン系化合物としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、２‐メチル‐２‐モルホリノ‐１‐（４‐メチルチ
オフェニル）プロパン‐１‐オン、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‐２‐メチル‐１‐〔４‐（２‐ヒドロキシエトキシ）フェニル〕プロパン‐１‐オン、１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２‐ヒドロキシ‐２‐メチル‐１‐〔４‐（１‐メチルビニル）フェニル〕プロパン‐１‐オンのオリゴマーなどが挙げられ、好ましくは２‐メチル‐２‐モルホリノ‐１‐（４‐メチルチオフェニル）プロパン‐１‐オンなどが挙げられる。また、複数のアセトフェノン系およびその他の光重合開始剤を組み合わせて使用してもよい。

アセトフェノン系以外の光重合開始剤は、光を照射されることによって活性ラジカルを発生する活性ラジカル発生剤、増感剤などが挙げられる。活性ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、トリアジン系化合物などが挙げられる。

ベンゾイン系化合物としては、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、ベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。

ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、ｏ‐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’‐メチルジフェニルサルファイド、３，３’，４，４’‐テトラ（ｔ‐ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、２，４，６‐トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。

チオキサントン系化合物としては、例えば、２‐イソプロピルチオキサントン、４‐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。

トリアジン系化合物としては、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、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。

活性ラジカル発生剤として、例えば、２，４，６‐トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，２’‐ビス（ｏ‐クロロフェニル）‐４，４’，５，５’‐テトラフェニル‐１，２’‐ビイミダゾール、１０‐ブチル‐２‐クロロアクリドン、２‐エチルアントラキノン、ベンジル、９，１０‐フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物などを用いることもできる。

酸発生剤としては、例えば、４‐ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムｐ‐トルエンスルホナート、４‐ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４‐アセトキシフェニルジメチルスルホニウムｐ‐トルエンスルホナート、４‐アセトキシフェニル・メチル・ベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムｐ‐トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムｐ‐トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのオニウム塩類や、ニトロベンジルトシ
レート類、ベンゾイントシレート類などを挙げることができる。

また、活性ラジカル発生剤として上記した化合物の中には、活性ラジカルと同時に酸を発生する化合物もあり、例えば、トリアジン系光重合開始剤は、酸発生剤としても使用される。

（ｃ）光重合開始剤の含有量は、（ａ）バインダーポリマーおよび（ｂ）光重合性化合物の合計量１００質量部に対して通常０．１質量部以上２０質量部以下、好ましくは１質量部以上１５質量部以下である。光重合開始剤の含有量が０．１質量部以上２０質量部以下であると、高感度化して露光時間が短縮され生産性が向上し、一方高感度過ぎて解像度が不良にならない傾向があり、好ましい。

本発明において用いられる（ｃ）光重合開始助剤は、光重合開始剤と組み合わせて用いられ、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するために用いられる化合物である。光重合開始助剤としては、少なくとも１種のアミン系を含む。

アミン系化合物としては、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）ベンゾフェノン（通称ミヒラーズケトン）、４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、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、中でも４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンが好ましい。

また、複数のアミン系やその他の光重合開始助剤を組み合わせて使用してもよい。その他の光重合開始助剤としては、例えば、アルコキシアントラセン系化合物、チオキサントン系化合物などが挙げられる。

アルコキシアントラセン系化合物としては、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、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。

チオキサントン系化合物としては、例えば、２‐イソプロピルチオキサントン、４‐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。

光重合開始助剤として市販のものを用いることもでき、市販の光重合開始助剤としては、例えば、商品名「ＥＡＢ‐Ｆ」（保土谷化学工業社製）などが挙げられる。

これらの光重合開始助剤を用いる場合、その使用量は、光重合開始剤１モルあたり通常１０モル以下、好ましくは０．０１モル以上５モル以下である。

本発明の感光性樹脂組成物における光重合開始剤及び光重合開始助剤の組合せとしては、ジエトキシアセトフェノン／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２‐メチル‐２‐モルホリノ‐１‐（４‐メチルチオフェニル）プロパン‐１‐オン／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２‐ヒドロキシ‐２‐メチル‐１‐フェニルプロパン‐１‐オン／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２‐ヒドロキシ‐２‐メチル‐１‐〔４‐（２‐ヒドロキシエトキシ）フェニル〕プロパン‐１‐オン／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、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‐オンのオリゴマー／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、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／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンの組み合わせなどが挙げられ、好ましくは２‐メチル‐２‐モルホリノ‐１‐（４‐メチルチオフェニル）プロパン‐１‐オン／４，４’‐ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンの組合せが挙げられる。

本発明で用いられる（ｅ）溶剤としては、例えば、エーテル類、芳香族炭化水素類、ケトン類、アルコール類、エステル類、アミド類などが挙げられる。

エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，４‐ジオキサン、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、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、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、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテート、アニソール、フェネトール、メチルアニソールなどが挙げられる。

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、メシチレンなどが挙げられる。

ケトン類としては、例えば、アセトン、２‐ブタノン、２‐ヘプタノン、３‐ヘプタノン、４‐ヘプタノン、４‐メチル‐２‐ペンタノン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。

アルコール類としては、例えば、メタノール、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、グリセリンなどが挙げられる。

エステル類としては、例えば、酢酸エチル、酢酸‐ｎ‐ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、アルキルエステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、３‐オキシプロピオン酸メチル、３‐オ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、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メチル、３‐エトキシプロピオン酸エチル、２‐オキシプロピオン酸メチル、２‐オキシプロピオン酸エチル、２‐オキシプロピオン酸プロピル、２‐メトキシプロピオン酸メチル、２‐メトキシプロピオン酸エチル、２‐メトキシプロピオン酸プロピル、２‐エトキシプロピオン酸メチル、２‐エトキシプロピオン酸エチル、２‐オキシ‐２‐メチルプロピオン酸メチル、２‐オキシ‐２‐メチルプロピオン酸エチル、２‐メトキシ‐２‐メチルプロピオン酸メチル、２‐エトキシ‐２‐メチルプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、２‐オキソブタン酸メチル、２‐オキ
ソブタン酸エチル、３‐メトキシブチルアセテート、３‐メチル‐３‐メトキシブチルアセテート、γ‐ブチロラクトンなどが挙げられる。

アミド類としては、例えば、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。

その他の溶剤としては、例えば、Ｎ‐メチルピロリドン、ジメチルスルホオキシドなどが挙げられる。

上記した溶剤の中でも、３‐メトキシプロピオン酸メチル、３‐エトキシプロピオン酸メチル、３‐エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメテルエーテル、酢酸ブチル、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、２‐ヘプタノンなどが好ましく用いられる。

前記溶剤は、それぞれ単独でまたは２種類以上を組み合わせて用いることができ、感光性樹脂組成物中の前記溶剤の含有量は質量分率で、通常５０質量％以上９０質量％以下、好ましくは６０質量％以上８５質量％以下である。溶剤の含有量が５０質量％以上９０質量％以下とすると、平坦性が良好となり、カラーフィルタ化したきに十分な色濃度が得られ好ましい。

本発明の感光性樹脂組成物には、充填剤、バインダーポリマー以外の高分子化合物、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、有機酸、有機アミノ化合物、硬化剤などの添加剤を含有していてもよい。

以下に、本発明のカラーフィルタ実施例１〜４および比較例１、２を得るための方法を記述する。

＜樹脂ブラックマトリクス層の形成＞
＜感光性黒色組成物の作製＞
黒色着色組成物は、以下の組成の混合物を混合攪拌して作製した（固形分中の顔料濃度：３０．７％）。
カーボンブラック分散液：御国色素社製（ＴＰＢＫ‐２０１６） ２８．５重量部樹脂：Ｖ２５９‐ＭＥ（新日鐵化学社製）（固形分５６．１重量％） １０．３重量部モノマー：ＤＰＨＡ（日本化薬社製） ２．５８重量部開始剤：ＯＸＥ‐０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製） ０．８６重量部溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
エチル‐３‐エトキシプロピオネート ９２．０重量部レベリング剤 １．３重量部である。

＜樹脂ブラックマトリクス層の形成＞
最も大きい面の２辺が１１００ｍｍかつ１３００ｍｍである透明基板上に黒色着色組成物を、スリットコーターを用いて膜厚１．５μｍとなるように塗布した。１００℃で３分乾燥の後、露光機にて格子状のパターン露光を２００ｍＪ照射して、アルカリ現像液にて６０秒間現像、２３０℃で６０分加熱処理を行って、格子状のブラックマトリクス層を透明基板上に形成した。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。以下、実施例及び比較例ではこのアルカリ現像液を用いて現像を行う。
炭酸ナトリウム １．５重量％炭酸水素ナトリウム ０．５重量％
陰イオン系界面活性剤（花王社製「ペリレックスＮＢＬ」） ８．０重量％水 ９０．０重量％である。

＜赤色、緑色、青色の各着色層の形成＞
・赤色着色組成物
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２５４ １８部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッドＢ‐ＣＦ」）赤色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７７ ２部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッドＡ２Ｂ」）分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」） ２部アクリルワニス（固形分２０％） ５０部その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色着色組成物を得た。
上記分散体 ７２部カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ８部
（日本化薬社製「カヤラッドＤＰＣＡ‐３０」）
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート １０部
（日本化薬社製「カヤラッドＤＰＨＡ」）
メチル化メラミン樹脂（三和ケミカル社製「ＭＷ３０」） １０部開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー９０７」） ３部増感剤（保土ヶ谷化学工業社製「ＥＡＢ‐Ｆ」） １部シクロヘキサノン ２５３部である。

＜緑色着色組成物＞
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。
緑色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６ １６部
（東洋インキ製造社製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）
黄色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１５０ ８部
（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ‐５６８８」）
分散剤（ビックケミー社製「Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３」） ２部アクリルワニス（固形分２０％） １０２部その後、上記分散体を１２８部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して緑色着色組成物を得た。
トリメチロールプロパントリアクリレート １４部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー９０７」） ４部増感剤（保土ヶ谷化学工業社製「ＥＡＢ‐Ｆ」） ２部シクロヘキサノン ２５７部である。

＜青色着色組成物＞
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
青色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５ ３０部
（東洋インキ製造社製「リオノールブルーＥＳ」）
紫色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３ ２部
（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」） ６部アクリルワニス（固形分２０％） ２００部その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 ２３８部トリメチロールプロパントリアクリレート １９部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュアー９０７」） ４部増感剤（保土ヶ谷化学工業社製「ＥＡＢ‐Ｆ」） ２部シクロヘキサノン ２１４部である。

＜着色層の形成＞
得られた赤色着色組成物、緑色着色組成物、青色着色組成物を用いて下記の要領で画素となる着色層を形成した。前述の樹脂ブラックマトリクス層を形成した透明基板上に、赤色着色組成物をスリットコーターを用いて膜厚２μｍとなるように塗布した。乾燥の後、露光機にてストライプ状のパターン露光をし、アルカリ現像液にて９０秒間現像、２３０℃で２０分加熱して定着、ストライプ状の赤色着色層を透明基板上に形成した。

次に、緑色着色組成物も同様にスリットコーターにて膜厚が２μｍとなるように塗布。乾燥後、露光機にてストライプ状の着色層を前述の赤色着色層とはずらした場所に露光し現像することで、前述赤色着色層と隣接した緑色着色層を形成した。

さらに、赤色、緑色と全く同様にして、青色着色組成物についても膜厚２μｍで赤色着色層、緑色着色層と隣接した青色着色層を形成した。

＜透明膜層の形成＞
＜透明膜形成用感光性樹脂組成物の作製＞
透明膜層に用いる感光性樹脂組成物（感光性樹脂組成物１）を以下のように作製した。

＜バインダーポリマーＡ１の作製＞
撹拌装置及び冷却管のついた丸底フラスコに、
（Ａ）トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂 ２００部
（日本化薬製、ＥＰＰＮ‐５０３、エポキシ当量２００、軟化点８３℃）
（Ｃ）アクリル酸 ７２部重合禁止剤：メチルハイドロキノン ０．２部溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６９．１部を仕込み、９０℃に昇温、溶解した。ついで、６０℃まで冷却し
反応触媒：トリフェニルホスフィン １．２部を仕込み、９５℃で３２時間反応させた後、
（Ｄ）テトラヒドロ無水フタル酸 １１２．６部を仕込み、９５℃で１５時間反応させバインダーポリマーＡ１を得た。

＜バインダーポリマーＡ２の作製＞
撹拌装置及び冷却管のついた丸底フラスコに、
（Ａ）共重合型エポキシ樹脂 ３１０部
（日本油脂製、ブレンマーＣＰ‐５０Ｍ、エポキシ当量３１０、平均分子量６０００）（Ｃ）アクリル酸 ７２部
重合禁止剤：メチルハイドロキノン ０．３部溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ２４４．５部を仕込み、６０℃に昇温、溶解した。ついで、６０℃まで冷却し、
反応触媒：トリフェニルホスフィン １．８部を仕込み、９５℃で３２時間反応させた後、
（Ｄ）無水コハク酸 ７０部を仕込み、９５℃で１５時間反応させ、バインダーポリマーＡ２を得た。

＜バインダーポリマーＡ３の作製＞
内容量が２リットルの５つ口反応容器内に、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡｃ）溶剤 ８００ｇベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ） ３０ｇブチルメタクリレート（ＢＭＡ） ７８ｇメタクリル酸（ＭＡＡ） ４４ｇヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ） ４８ｇアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ） ４ｇを加え窒素を吹き込みながら８０℃で６時間加熱し、バインダーポリマーＡ３を得た。

下記物質を混合して、感光性樹脂組成物１を得た。
（ａ）バインダーポリマーＡ１： ２０．８質量部（ｂ）光重合性化合物： １０．９質量部
ペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本化薬製ＫＡＹＡＲＤ ＤＰＨＡ）（ｃ）光重合開始剤： ３．２質量部
ＯＸＥ‐０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
（ｄ）界面活性剤： ０．３質量部
ＢＹＫ‐１７０（固型分３０質量％）（ＢＹＫＣｈｅｍｉｅ社製）
（ｅ）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 ６４．８質量部である。

以下同様にして、感光性樹脂組成物２〜６を得た。

＜感光性樹脂組成物２の製造＞
（ａ）バインダーポリマーＡ１： １６．５質量部（ｂ）光重合性化合物： １３．２質量部（ｃ）光重合開始剤： ２．５質量部（ｄ）界面活性剤： ０．２質量部（ｅ）溶剤： ６７．６質量部である。

＜感光性樹脂組成物３の製造＞
（ａ）バインダーポリマーＡ２： １３．５質量部（ｂ）光重合性化合物： ８．３質量部（ｃ）光重合開始剤： ２．１質量部（ｄ）界面活性剤： ０．４質量部（ｅ）溶剤： ７５．７質量部である。

＜感光性樹脂組成物４の製造＞
（ａ）バインダーポリマーＡ２： ９．８質量部（ｂ）光重合性化合物： ８．３質量部
（ｃ）光重合開始剤： ３．１質量部（ｄ）界面活性剤： ０．２質量部（ｅ）溶剤： ７８．６質量部である。

＜感光性樹脂組成物５の製造＞
（ａ）バインダーポリマーＡ２： ８．１質量部（ｂ）光重合性化合物： ７．９質量部（ｃ）光重合開始剤： ３．４質量部（ｄ）界面活性剤： ０．２質量部（ｅ）溶剤： ８０．４質量部である。

＜感光性樹脂組成物６の製造＞
（ａ）バインダーポリマーＡ３： ２０．３質量部（ｂ）光重合性化合物： １０．２質量部（ｃ）光重合開始剤： ２．１質量部（ｄ）界面活性剤： ０．１質量部（ｅ）溶剤： ３２．７質量部である。

＜透明膜層の形成＞
前記得られた感光性樹脂組成物１を上述の着色層付きカラーフィルタ上に仕上がり膜厚２μｍになるように塗布し、９０℃で１分間乾燥した。透明膜層形成用のフォトマスクを介して高圧水銀灯の光を１００ｍＪ／ｃｍ２照射した。なお、フォトマスクとガラス基板との間隔（露光ギャップ）は１００μｍで露光した。その後、上記した着色層の作製と同様の現像液を用いて現像をした。水洗を施したのち、２３０℃３０分焼成して透明膜層を形成した。上記のように本発明における実施例１であるカラーフィルタを作成した。

実施例１と同様に、感光性樹脂組成物２〜６を用いて、実施例２〜４および比較例１および２を作成した。

＜評価項目＞
＜得られた感光性樹脂組成物の反応温度＞
上記実施例及び比較例で得られた透明膜形成用感光性樹脂組成物１〜６をスピンコート法によりガラス基板板上に塗布し、９０℃で５分間乾燥した。乾燥した塗膜を清浄なカッターで削り、各々アルミセル中に１ｍｇ秤量し、セイコーインスツルメンツ社製ＤＳＣ６２００を用いて、昇温速度を毎分１０℃、窒素気流下で測定を行った。

図１に透明膜形成用感光性樹脂組成物からなる乾燥塗膜の示差熱分析結果の一例を示す。発熱ピーク温度は示差走査熱量の最大ピーク温度（α点）２及びα点マイナス４０℃の温度（β点）３、α点＋４０℃の温度（γ点）４を示差走査熱量曲線上にプロットし、β点３を起点とする接線とベースライン６との交点をピークの開始温度１、γ点４を起点とする接線とベースライン６との交点をピーク終了温度５とした。また、ピーク開始温度１とピーク終了温度５の差分の５０％をピークの半値幅とした。

半値幅が８５℃以下で、かつピーク終了温度５が２３０℃の場合を○とした。測定結果を表１に示す。

＜得られた感光性樹脂組成物のガスバリア性＞
上記実施例及び比較例で得られた透明膜形成用感光性樹脂組成物１〜６をスピンコート法によりガラス基板板上に塗布し、９０℃で５分間乾燥した。乾燥した塗膜を清浄なカッターで削り、各々アルミセル中に１ｍｇ秤量し、セイコーインスツルメンツ社製ＥＸＳＴＡＲ ＴＧ／ＤＴＡ７０００を用いて、１２０℃で１時間加熱した際の重量減少率を測定した。熱重量減少率が１％以内の場合を○とした。評価結果を表１に示す。

＜得られたカラーフィルタの評価＞
＜平坦化能率＞
上記実施例及び比較例で得られたカラーフィルタを、小坂研究所製二次元微細形状測定器ＥＴ４０００Ｔを用いて測定し、透明膜の平坦化能率ＦＡを評価した。平坦化能率ＦＡは透明膜層の平坦性を評価する指標であり、式（１）から式（４）で表される。平坦化能率ＦＡが０．９以上の場合を○とした。評価結果を表１に示す。
ＦＡ＝（ＦＲ＋ＦＧ＋ＦＢ）／３ ・・・式（１）ＦＲ＝（ＨＲ（２）−ＬＲ（２））／（ＨＲ（１）−ＬＲ（１）） ・・・式（２）ＦＧ＝（ＨＧ（２）−ＬＧ（２））／（ＨＧ（１）−ＬＧ（１）） ・・・式（３）ＦＢ＝（ＨＢ（２）−ＬＢ（２））／（ＨＢ（１）−ＬＢ（１）） ・・・式（４）ＨＲ（１)：透明膜層を形成する前のＲｅｄ画素高さの最大値
ＬＲ（１)：透明膜層を形成する前のＲｅｄ画素高さの最小値
ＨＧ（１)：透明膜層を形成する前のＧｒｅｅｎ画素高さの最大値
ＬＧ（１)：透明膜層を形成する前のＧｒｅｅｎ画素高さの最小値
ＨＢ（１)：透明膜層を形成する前のＢｌｕｅ画素高さの最大値
ＬＢ（１)：透明膜層を形成する前のＢｌｕｅ画素高さの最小値
ＨＲ（２)：透明膜層を形成する前のＲｅｄ画素高さの最大値
ＬＲ（２)：透明膜層を形成する前のＲｅｄ画素高さの最小値
ＨＧ（２)：透明膜層を形成する前のＧｒｅｅｎ画素高さの最大値
ＬＧ（２)：透明膜層を形成する前のＧｒｅｅｎ画素高さの最小値
ＨＢ（２)：透明膜層を形成する前のＢｌｕｅ画素高さの最大値
ＬＢ（２)：透明膜層を形成する前のＢｌｕｅ画素高さの最小値
表１に示す結果から、以下のことが明らかである。即ち、透明膜層を形成する感光性樹脂組成物が昇温速度１０℃／分での示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）において単ピークを示し、かつ該ピークの半値幅が８５℃以下であり、ピークの終了温度が２３０℃以下である場合、優れた平坦化能率を有するカラーフィルタを実現できることがわかる。

本発明のＤＳＣ測定において観測される単ピークは、感光性樹脂組成物の発熱であり、感光性樹脂組成物の硬化反応を示すと考えられる。硬化反応速度が速いと、半値幅が小さく、反応終了温度が低いと、ピーク終了温度が低い。本発明の感光性樹脂組成物１から５の結果から、反応速度が速く、反応終了温度が低いと、平坦化能率が高いことがわかる。

一方、感光性樹脂組成物５は半値幅が８４℃と小さいが、ピーク終了温度５が２４０℃と高く、平坦化能率が０．８５と低く、ピーク終了温度５が高いことが要因と推測される。

さらに、表１の結果から、透明膜層を形成する感光性樹脂組成物が、（ａ)バインダーポリマー、（ｂ)光重合化合物、（ｃ)光重合開始剤、（ｄ)界面活性剤、および(ｅ)溶剤を有する化合物を含有し、（ａ)バインダーポリマーが、分子中に少なくとも２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）と１分子中に不飽和２重結合とカルボキシル基を１つずつ有する化合物（Ｂ）と任意成分として飽和モノカルボン酸（Ｃ）との反応物であるエポキシ（メタ）アクリレートと必要に応じて多塩基酸無水物（Ｄ）を反応させた不飽和基含有樹脂（Ｅ）が含まれると、ガスバリア性に優れた透明膜層を形成できることがわ
かる。

エポキシ当量は、エポキシ基1個あたりのエポキシ樹脂の分子量で定義される。実施例１、２では、バインダーポリマーＡ１が使われ、実施例３、４では、バインダーポリマーＡ２を使用している。バインダーポリマーＡ１に用いた日本化薬製、ＥＰＰＮ‐５０３のエポキシ当量２００であり、バインダーポリマーＡ２に用いた日本油脂製、ブレンマーＣＰ‐５０Ｍのエポキシ当量３１０であり、実施例１、２の半値幅が７２、７５．５、終了温度１８７℃、１９３℃であり、実施例３、４の半値幅が８２．５、８３、終了温度２１０℃、２２３℃であることから、エポキシ基を増やすと、早く反応が終了するので半値幅が小さくなり、ピーク終了温度も小さくなることが分る。

１・・・ピーク開始温度
２・・・α点
３・・・β点
４・・・γ点
５・・・ピーク終了温度
６・・・ベースライン

Claims (2)

1. ガラス基板上に遮光層、着色画素層、透明膜層が形成された液晶表示装置用カラーフィルタであって、
   前記透明膜層が、感光性樹脂組成物を露光・現像・乾燥工程により形成され、
   その物性値が昇温速度１０℃／分での示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）において単ピークを示し、かつ該ピークの半値幅が８５℃以下であり、ピークの終了温度が２３０℃以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
2. 前記感光性樹脂組成物が、（ａ)バインダーポリマー、（ｂ)光重合化合物、（ｃ)光重合開始剤、（ｄ)界面活性剤、及び（ｅ）溶剤を含有し、
   前記（ａ)バインダーポリマーが、
   分子中に少なくとも２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）を含んだ感光性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。