JP5241283B2 - 顔料分散組成物、光硬化性組成物、カラーフィルタ、液晶表示装置、および固体撮像素子 - Google Patents
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Description
しかしながら、顔料の粒子径を微細化すると顔料粒子の表面積が大きくなるため、顔料粒子間の凝集力が強くなり、高度なレベルでの分散性と分散安定性を両立することが困難であった。
また、本発明の他の目的は、該光硬化性組成物を用いてなる着色パターンを有する高品質なカラーフィルタを提供すること、さらには、該カラーフィルタを備えた、色再現性に優れ、高コントラストの液晶表示装置、及び、色むらが小さく、高解像度の固体撮像素子を提供することにある。
即ち、本発明の課題は、下記の手段により達成されるものである。
<2> 前記(A)グラフト型高分子重合体が、さらに、共重合体成分として下記一般式(4)で表される単量体が共重合されている<1>に記載の顔料分散組成物。
<3> 前記一般式(i)で表される化合物が、下記式(A−3)で表される化合物である<1>又は<2>に記載の顔料分散組成物。
<6> さらに、(D)塩基性グラフト型高分子化合物を含有することを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
<7> 前記顔料分散組成物に含まれる高分子化合物の総質量を、前記(B)顔料と(E)顔料誘導体との総質量で除した値が、0.55以下であることを特徴とする<1>〜<6>のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
<9> 前記(F)重合性化合物が4官能以上のアクリレート化合物であることを特徴とする<8>に記載の光硬化性組成物。
<10> さらに、アルカリ可溶性樹脂を含み、前記アルカリ可溶性樹脂が、少なくともアルキル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸とを共重合した共重合体から選ばれる少なくとも1種である<8>又は<9>に記載の光硬化性組成物。
<11> 顔料濃度が35質量%以上である<8>〜<10>のいずれか1項に記載の光硬化性組成物。
<12> <8>〜<11>のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を用いてなることを特徴とするカラーフィルタ。
<13> <12>に記載のカラーフィルタを用いた液晶表示装置。
<14> <12>に記載のカラーフィルタを用いた固体撮像素子。
本発明の顔料分散組成物に含まれる(A)主鎖にアクリル酸を有するグラフト型高分子化合物を分散剤として使用すると、高分子化合物が主鎖にアクリル酸を有し、かつグラフト型であることから、主鎖のアクリル酸がメタクリル酸よりも極性が高く、かつ主鎖が柔軟なため、高極性の顔料に対してアクリル酸が顔料に作用する際に効果的に顔料を被覆し、かつグラフト鎖が立体反発鎖として機能するために顔料同士の再凝集を抑制したものと考えられる。従って、顔料の1次粒子の凝集体である2次凝集体を効果的にほぐし、また、1次粒子が、2次凝集体へ再凝集するのを効果的に抑制することができると考えられる。そのため分散工程において、1次粒子が分散したのに近い状態の分散体を得ることができるものと考えられる。
従って、このような顔料分散組成物を含有する光硬化性組成物からなる着色パターンを備えることで、コントラストの高いカラーフィルタ、および色濃度ムラの小さいカラーフィルタを得ることができたものと考えられる。
さらに、該光硬化性組成物を用いてなる着色パターンを有する高品質なカラーフィルタを提供し、さらには、該カラーフィルタを備えた、色再現性に優れ、高コントラストの液晶表示装置、及び、色むらが小さく、高解像度の固体撮像素子を提供することができる。
本発明は、(A)主鎖に前記一般式(i)で表される化合物を40〜90質量%、及びアクリル酸を5〜30質量%共重合し、重量平均分子量が1,000〜100,000の範囲であるグラフト型高分子化合物(以下、特定グラフト重合体と称することがある。)、(B)顔料、および(C)有機溶剤を含んでなる顔料分散組成物であり、必要によって前記(A)特定グラフト重合体がさらに、側鎖に複素環を含む高分子化合物である。
本発明で使用される特定グラフト重合体は、主鎖に前記一般式(i)で表される化合物を40〜90質量%、及びアクリル酸を5〜30質量%共重合し、重量平均分子量1,000〜100、000の範囲のグラフト型高分子化合物であれば、特に制限されない。
特定グラフト重合体の合成方法は、新高分子実験学第2巻(共立出版、1995年)などにあるように、一般的な方法として(1)主鎖高分子から枝モノマーを重合させる方法、(2)主鎖高分子に枝高分子を結合させる方法(3)主鎖モノマーを枝高分子と共重合させる方法などが使用可能である。
即ち、本発明で使用できる特定グラフト重合体は、アクリル酸と重合性オリゴマー(以下、マクロモノマーと称する)と他の共重合可能なモノマーと共重合させて得られるものである。
マクロモノマーの構造は、下記一般式(i)で表される繰返し単位を有するものである。
L1、L2はそれぞれ独立に、単結合あるいは有機連結基を表す。
A1、A2はそれぞれ独立に、1価の有機基を表す。
m、nはそれぞれ独立に、2〜8の整数を表す。
p、qはそれぞれ独立に、1〜100の整数を表す。
アルキル基が置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5、より好ましくは炭素数1〜3がより好ましい。)メトキシ基、エトキシ基、シクロヘキシロキシ基等が挙げられる。
R1、R2、R4、R5としては、水素原子が好ましく、R3、R6としては水素原子、またはメチル基が、顔料表面への吸着効率の点からも最も好ましい。
アルキレン基は、ヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子)を介して連結したものが更に好ましい。
好ましいアルキレン基として具体的には、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。アルキレン基が置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、等が挙げられる。
有機連結基としては、上記のアルキレン基の末端において、-C(=O)−、−OC(=O)−、−NHC(=O)−から選ばれるヘテロ原子、又はヘテロ原子を含む部分構造を有し、該ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む部分構造を介して連結したものが、顔料への吸着性の点から好ましい。
好ましいアルキル基の例としては、炭素原子数が1から20までの直鎖状、分岐状、および環状のアルキル基を挙げることができ、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、2−ノルボルニル基を挙げることができる。
p、qは、1〜100の整数を表す。pの異なるもの、qの異なるものが2種以上、混合されてもよい。p、qは、分散安定性、現像性の点から、5〜60が好ましく、5〜40がより好ましく、5〜20がさらに好ましい。
分散安定性の点から、式(1)で表される繰り返し単位の方が好ましい。
また、式(1−2)で表される繰り返し単位が、さらに好ましい。
一般式(ii)、及び一般式(i−2)中、R1〜R6 、X 2 、L 2、m、n、p、q、A1、およびA2は、式(2)、(1−2)のそれと同義である。これらの合成法としては例えば、ε−カプロラクトンにモノカルボン酸またはモノアルコールを付加させて開環重合を開始させて得られる。
式(i)で表される単量体の好ましい具体例は、下記例示化合物中、(A−1)〜(A−5)及び(A−11)〜(A−14)であるが、本発明はこれらに制限されるものではない。
特に枝部の重量平均分子量は、300〜10,000が好ましい。好ましくは500〜5,000、より好ましくは1,000〜3,000である。上記範囲に枝部の分子量があると、現像性が特に良好であり、現像ラチチュードが広い。
R8で表されるアルキル基が置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5、より好ましくは炭素数1〜3がより好ましい。)メトキシ基、エトキシ基、シクロヘキシロキシ基等が挙げられる。
R8で表される好ましいアルキル基として具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、2−メトキシエチル基が挙げられる。
R8としては、水素原子又はメチル基が最も好ましい。
R9で表される好ましいアルキレン基として具体的には、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。
R9で表される好ましいアルキレン基が置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、等が挙げられる。
R9で表される2価の連結基としては、上記のアルキレン基の末端において、−O−、−S−、−C(=O)O−、−CONH−、−C(=O)S−、−NHCONH−、−NHC(=O)O−、−NHC(=O)S−、−OC(=O)−、−OCONH−、及び−NHCO−から選ばれるヘテロ原子又はヘテロ原子を含む部分構造を有し、該ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む部分構造を介してQと連結するものであってもよい。
上記した中でも、一般式(5)におけるXとしては、単結合、メチレン基、−O−、又は−C(=O)−が好ましく、−C(=O)−が特に好ましい。
上記した中でも、一般式(7)における、Y及びZとしては、−N=、−NH−、及び−N(RB)−が特に好ましい。Y及びZの組み合わせとしては、Y及びZのいずれか一方が−N=であり他方が−NH−である組み合わせ、イミダゾリル基が挙げられる。
一般式(5)、(6)又は(7)で表される構造の中でも、分散性、分散液の経時安定性の点からは、ベンゼン環、ナフタレン環がより好ましく、一般式(5)又は(7)においては、ベンゼン環がさらに好ましく、一般式(6)においては、ナフタレン環がさらに好ましい。
特定グラフト重合体において、一般式(4)で表される単量体、マレイミド、マレイミド誘導体に由来する共重合単位の含有量は、特に制限はないが、重合体に含有される全構造単位を100質量%とした場合に、一般式(4)で表される単量体、マレイミド、マレイミド誘導体に由来する共重合単位を5質量%以上含有することが好ましく、10〜50質量%含有することがより好ましい。
即ち、顔料の1次粒子の凝集体である2次凝集体の生成を効果的に抑制、あるいは、2次凝集体の凝集力を効果的に弱めるためには、一般式(4)で表される単量体、マレイミド、マレイミド誘導体に由来する共重合単位の含有量は5質量%以上であることが好ましい。また、顔料分散組成物を含有する光硬化性組成物によりカラーフィルタを製造する際の現像性の観点からは、一般式(4)で表される単量体に由来する共重合単位の含有量は30質量%以下であることが好ましい。
本発明の顔料分散組成物中、特定グラフト重合体の含有量としては質量比で、顔料:特定グラフト重合体=1:0.1〜1:2が好ましく、より好ましくは、1:0.2〜1:1であり、さらに好ましくは、1:0.4〜1:0.7である。本発明のアクリル酸の効果が顕著に現れるのは、顔料:特定グラフト重合体=1:0.4〜1:0.55のときである。
また、(A)特定グラフト重合体の含有量は、全固形分のうち、10〜40質量%が好ましい。
高分子化合物の量が少ない状態であっても、顔料の分散性が良好で、分散安定性も良く、且つ、光硬化性組成物にしたときに、乾燥膜の溶剤への再溶解性が良好で、現像での残渣が少ない顔料分散組成物を提供することができる。
(D)塩基性グラフト型高分子化合物は、複数の塩基性基を有する幹ポリマー部に枝ポリマーがグラフト結合した構造のポリマーであり、幹ポリマー部の塩基性基をアンカーとして有機顔料および酸性誘導体の表面に多点吸着するため、枝ポリマー部の立体反発効果が有効に作用し、微細分散化促進機能を発現する。幹ポリマー部の塩基性基は、吸着特性に優れる点でアミノ基が好ましく、また、枝ポリマー部は立体反発鎖に優れる点で有機溶媒可溶性を有するものであるのが好ましい。さらに、幹ポリマー1分子に2分子以上の枝ポリマーがグラフト結合した分子構造を有していることが好ましい。このようなポリマーは、例えば下記式のように表すことができる。
本発明の顔料分散組成物には顔料を含有する。ここで用いられる顔料はその粒子径が小さいほどカラーフィルタとしてのコントラストが向上する。特に粒子径が10〜25nmの顔料を本発明の特定グラフト重合体で分散すると、良好に分散でき、コントラストが向上する。また、このサイズの顔料は、微細であるために、顔料分散液を高温高湿度下にて長期保管すると、顔料が凝集して粘度が向上するという問題があったが、本発明のアクリル酸を導入したグラフト型分散剤を使用すると、この問題が解決できる。
顔料の粒子径が前記範囲内であると、透過率が高く、色特性が良好であると共に、高いコントラストのカラーフィルタを形成するのに有効である。
平均一次粒子径は、SEMあるいはTEMで観察し、粒子が凝集していない部分で粒子サイズを100個計測し、平均値を算出することによって求める。
顔料濃度は、10〜55質量%の範囲で使用可能だが、特に35〜55質量%の範囲、40〜55質量%の範囲の高顔料濃度領域で効果が顕著に現れる。
本発明の顔料分散組成物に用いることができる顔料としては、従来公知の種々の無機顔料又は有機顔料を用いることができる。また、顔料は、無機顔料または有機顔料を問わず、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、できるだけ粒子径が小さく微少な粒子サイズの顔料を使用することが好ましく、ハンドリング性をも考慮すると、好ましくは平均一次粒子径10〜25nmの範囲の顔料である。
C.I.Pigment Red 1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、270、272、279、
C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214
C.I. Pigment Orange 2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73
C.I. Pigment Green 7、10、36、37
C.I.Pigment Blue 1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、79のCl置換基をOHに変更したもの、80
C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、32、37、42
C.I.Pigment Brown 25、28
C.I.Pigment Black 1、7 等を挙げることができる。
C.I.Pigment Yellow 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185,
C.I.Pigment Orange 36,71,
C.I.Pigment Red 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264,
C.I.Pigment Violet 19,23,32,
C.I.Pigment Blue 15:1,15:3,15:6,16,22,60,66,
C.I.Pigment Green 7,36,37;
C.I.Pigment Black 1、7
青色顔料と紫色顔料との質量比は、100:0〜100:100が好ましく、より好ましくは100:70以下である。
また、カーボンブラックとチタンブラックとの質量比は、100:0〜100:60の範囲が好ましい。100:61以上では、分散安定性が低下する場合がある。
本発明の顔料は、予め微細化処理を施したものを使用することが好ましい。顔料1次粒子の微細化は、i)顔料、ii)水溶性の無機塩、iii)該無機塩を実質的に溶解しない水溶性有機溶剤をニーダー等で機械的に混練する方法がよく知られている(ソルトミリング法)。この工程において、必要に応じて、iv)顔料被覆高分子化合物、v)顔料誘導体等を同時に使用してもよい。
ii)水溶性の無機塩としては、水に溶解するものであれば特に限定されず、塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を用いることができるが、価格の点から塩化ナトリウムまたは硫酸ナトリウムを用いるのが好ましい。ソルトミリングする際に用いる無機塩の量は、処理効率と生産効率の両面から、有機顔料の1〜30重量倍、特に5〜25重量倍で、さらに水分が1%以下であることが好ましい。有機顔料に対する無機塩の量比が大きいほど微細化効率が高いが、1回の顔料の処理量が少なくなるからである。
本発明における湿式粉砕装置の運転条件については特に制限はないが粉砕メディアによる磨砕を効果的に進行させるため、装置がニーダーの場合の運転条件は、装置内のブレードの回転数は、10〜200rpmが好ましく、また2軸の回転比が相対的に大きい方が、摩砕効果が大きく好ましい。運転時間は乾式粉砕時間と併せて1時間〜8時間が好ましく、装置の内温は50〜150℃が好ましい。また粉砕メディアである水溶性無機塩は粉砕粒度が5〜50μmで粒子径の分布がシャープで、且つ球形が好ましい。
合成樹脂としては、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、ポリウレタン、ポリエステル、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が挙げられる。
(A)特定グラフト重合体としては、既述の高分子化合物を使用できる。
これらの樹脂を加えるタイミングは、ソルトミリング初期にすべてを添加してもよく、分割して添加してもよい。
v)顔料誘導体としては、後述の(E)顔料誘導体と同様のものが挙げられる。
本発明の顔料分散組成物は、必要に応じて、顔料誘導体が添加される。分散剤と親和性のある部分、あるいは極性基を導入した顔料誘導体を顔料表面に吸着させ、これを分散剤の吸着点として用いることで、顔料を微細な粒子として光硬化性組成物中に分散させ、その再凝集を防止することができ、コントラストが高く、透明性に優れたカラーフィルタを構成するのに有効である。
本発明の顔料分散組成物は、分散剤の少なくとも一種を含有する。この分散剤により、顔料の分散性を向上させることができる。
分散剤としては、前述した(A)特定グラフト重合体を少なくとも用いることを要する。これにより、有機溶媒中の顔料の分散状態が良好になると共に、例えば本発明の顔料分散組成物を用いてカラーフィルタを構成したときには、顔料を高濃度で含む場合であっても高い現像性と表面平滑性を発現することができる。
(A)特定グラフト重合体を分散剤として用いる場合には、既述の高分子化合物を使用することができる。
高分子分散剤は、その構造からさらに直鎖状高分子、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。
本発明の顔料分散組成物における溶剤としては、有機溶剤であれば特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、1−メトキシ−2−プロパノール、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、プロピ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等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルおよびこれらの酢酸エステル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;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、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、およびその酢酸エステル類、酢酸エステル類、メチルエチルケトン、などが好ましい。
(C)有機溶剤として、1−メトキシ−2−プロピルアセテートを10質量%以上有することが好ましい。
本発明の顔料分散組成物の調製態様は、特に制限されないが、例えば、顔料と顔料分散剤と溶剤とを、縦型もしくは横型のサンドグラインダー、ピンミル、スリットミル、超音波分散機等を用いて、0.01〜1mmの粒径のガラス、ジルコニア等でできたビーズで微分散処理を行なうことにより得ることができる。
本発明の光硬化性組成物は、既述の本発明の顔料分散組成物と、(F)重合性化合物と、(G)光重合開始剤とを含んでなり、必要に応じてアルカリ可溶性樹脂などの他の成分を含んでいてもよい。以下、各成分を詳述する。
重合性化合物としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物が好ましく、中でも4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
中でも、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、及びこれらのアクリロイル基がエチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
また、酸基を有するエチレン性不飽和化合物類も好適であり、市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシル基含有3官能アクリレートであるTO−756、及びカルボキシル基含有5官能アクリレートであるTO−1382などが挙げられる。
重合性化合物の光硬化性組成物中における含有量としては、該組成物の全固形分中、3〜55質量%が好ましく、より好ましくは10〜50質量%である。重合性化合物の含有量が前記範囲内であると、硬化反応が充分に行なえる。
光重合開始剤としては、例えば、特開平57−6096号公報に記載のハロメチルオキサジアゾール、特公昭59−1281号公報、特開昭53−133428号公報等に記載のハロメチル−s−トリアジン等活性ハロゲン化合物、米国特許USP−4318791、欧州特許公開EP−88050A等の各明細書に記載のケタール、アセタール、又はベンゾインアルキルエーテル類等の芳香族カルボニル化合物、米国特許USP−4199420明細書に記載のベンゾフェノン類等の芳香族ケトン化合物、Fr−2456741明細書に記載の(チオ)キサントン系又はアクリジン系化合物、特開平10−62986号公報に記載のクマリン系又はビイミダゾール系の化合物、特開平8−015521号公報等のスルホニウム有機硼素錯体等、等を挙げることができる。
また、これらの光重合開始剤を併用することもできる。
本発明において必要に応じて増感色素を添加することが好ましい。この増感色素が吸収しうる波長の露光により上記重合開始剤成分のラジカル発生反応や、それによる重合性化合物の重合反応が促進されるものである。このような増感色素としては、公知の分光増感色素又は染料、又は光を吸収して光重合開始剤と相互作用する染料又は顔料が挙げられる。
本発明に用いられる増感色素として好ましい分光増感色素又は染料は、多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えば、チアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、フタロシアニン類(例えば、フタロシアニン、メタルフタロシアニン)、ポルフィリン類(例えば、テトラフェニルポルフィリン、中心金属置換ポルフィリン)、クロロフィル類(例えば、クロロフィル、クロロフィリン、中心金属置換クロロフィル)、金属錯体(例えば、下記化合物)、アントラキノン類、(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、等が挙げられる。
特公平37−13034号公報に記載のスチリル系色素;特開昭62−143044号公報に記載の陽イオン染料;特公昭59−24147号公報記載のキノキサリニウム塩;特開昭64−33104号公報記載の新メチレンブルー化合物;特開昭64−56767号公報記載のアントラキノン類;特開平2−1714号公報記載のベンゾキサンテン染料;特開平2−226148号公報及び特開平2−226149号公報記載のアクリジン類;特公昭40−28499号公報記載のピリリウム塩類;特公昭46−42363号公報記載のシアニン類;特開平2−63053号記載のベンゾフラン色素;特開平2−85858号公報、特開平2−216154号公報の共役ケトン色素;特開昭57−10605号公報記載の色素;特公平2−30321号公報記載のアゾシンナミリデン誘導体;特開平1−287105号公報記載のシアニン系色素;特開昭62−31844号公報、特開昭62−31848号公報、特開昭62−143043号公報記載のキサンテン系色素;特公昭59−28325号公報記載のアミノスチリルケトン;特開平2−179643号公報記載の色素;特開平2−244050号公報記載のメロシアニン色素;特公昭59−28326号公報記載のメロシアニン色素;特開昭59−89303号公報記載のメロシアニン色素;特開平8−129257号公報記載のメロシアニン色素;特開平8−334897号公報記載のベンゾピラン系色素が挙げられる。
増感色素の他の好ましい態様として、以下の化合物群に属しており、且つ、350〜450nmに極大吸収波長を有する色素が挙げられる。
例えば、多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基(例えばカルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基など)を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。このうち、更に好ましくは、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものである。
このほか、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを共重合したもの等も有用なものとして挙げられる。該ポリマーは任意の量で混合して用いることができる。
前記アルキル(メタ)アクリレート及びアリール(メタ)アクリレートの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(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、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
本発明の光硬化性組成物には、必要に応じて、連鎖移動剤、フッ素系有機化合物、熱重合開始剤、熱重合成分、熱重合防止剤、その他充填剤、上記のアルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤などの各種添加物を含有することができる。
本発明の光硬化性組成物に添加し得る連鎖移動剤としては、例えば、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルなどのN,N−ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾールなどの複素環を有するメルカプト化合物、および脂肪族多官能メルカプト化合物などが挙げられる。
連鎖移動剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
フッ素系有機化合物を含有することで、塗布液としたときの液特性(特に流動性)を改善でき、塗布厚の均一性や省液性を改善することができる。すなわち、被塗布物と塗布液との界面張力を低下させて被塗布物への濡れ性が改善され、被塗布物への塗布性が向上するので、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成が可能である点で有効である。
フッ素系有機化合物の添加量は、光硬化性組成物の全質量に対して、0.001〜2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.005〜1.0質量%である。
本発明の光硬化性組成物には、熱重合開始剤を含有させることも有効である。熱重合開始剤としては、例えば、各種のアゾ系化合物、過酸化物系化合物が挙げられ、前記アゾ系化合物としては、アゾビス系化合物を挙げることができ、前記過酸化物系化合物としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネートなどを挙げることができる。
本発明の光硬化性組成物には、熱重合成分を含有させることも有効である。必要によっては、塗膜の強度を上げるために、エポキシ化合物を添加することができる。エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、脂環式エポキシ化合物などのエポキシ環を分子中に2個以上有する化合物である。例えばビスフェノールA型としては、エポトートYD−115、YD−118T、YD−127、YD−128、YD−134、YD−8125、YD−7011R、ZX−1059、YDF−8170、YDF−170など(以上東都化成製)、デナコールEX−1101、EX−1102、EX−1103など(以上ナガセ化成製)、プラクセルGL−61、GL−62、G101、G102(以上ダイセル化学製)の他に、これらの類似のビスフェノールF型、ビスフェノールS型も挙げることができる。またEbecryl 3700、3701、600(以上ダイセルユーシービー製)などのエポキシアクリレートも使用可能である。クレゾールノボラック型としては、エポトートYDPN−638、YDPN−701、YDPN−702、YDPN−703、YDPN−704など(以上東都化成製)、デナコールEM−125など(以上ナガセ化成製)、ビフェニル型としては3,5,3’,5’−テトラメチル−4,4’ジグリシジルビフェニルなど、脂環式エポキシ化合物としては、セロキサイド2021、2081、2083、2085、エポリードGT−301、GT−302、GT−401、GT−403、EHPE−3150(以上ダイセル化学製)、サントートST−3000、ST−4000、ST−5080、ST−5100など(以上東都化成製)などを挙げることができる。また1,1,2,2−テトラキス(p−グリシジルオキシフェニル)エタン、トリス(p−グリシジルオキシフェニル)メタン、トリグリシジルトリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、o−フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、他にアミン型エポキシ樹脂であるエポトートYH−434、YH−434L、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の骨格中にダイマー酸を変性したグリシジルエステル等も使用できる。
本発明の光硬化性組成物には、塗布性を改良する観点から、各種の界面活性剤を用いて構成することが好ましく、前述のフッソ系界面活性剤の他にノニオン系、カチオン系、アニオン系の各種界面活性剤を使用できる。中でも、前記のフッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤が好ましい。
本発明の光硬化性組成物には、以上のほかに更に、熱重合防止剤を加えておくことが好ましく、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4′−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトベンゾイミダゾール等が有用である。
M−11(前述の例示化合物M−11) 14.0g、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)105.0g、アクリル酸 21.0g、n−ドデシルメルカプタン5.6gおよびメトキシプロピレングリコール327gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これに2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸ジメチル)(和光純薬(株)製、V−601)を1.1g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。その後、さらにV−601を1.1g加えて2時間過熱攪拌した後、90℃に昇温して2時加熱攪拌した後、重合体1の30%溶液を得た。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、1.9万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、117mgKOH/g、1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、20/65/15であった。
M−11 14.0g、ヒドロキシエチルメタクリレートのカプロラクトン5mol付加オリゴマー(プラクセルFM5、ダイセル化学工業(株)製)105.0g、アクリル酸 21.0g、n−ドデシルメルカプタン3.3gおよびメトキシプロピレングリコール327gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これに2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸ジメチル)(和光純薬(株)製、V−601)を1.2g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。その後、さらにV−601を1.2g加えて2時間過熱攪拌した後、90℃に昇温して2時加熱攪拌した後、重合体2の30%溶液を得た。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、1.5万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、117mgKOH/g、1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、20/65/15であった。
500mL三口フラスコに、ε-カプロラクトン 160.0g、2-エチル-1-ヘキサノール 18.3gを導入し、窒素を吹き込みながら、攪拌溶解した。モノブチル錫オキシド 0.1gを加え、100℃に加熱した。8時間後、ガスクロマトグラフィーにて、原料が消失したのを確認後、80℃まで冷却した。2,6-ジt-ブチル-4-メチルフェノール 0.1gを添加した後、2-メタクリロイロキシエチルイソシアネート 22.2gを添加した。5時間後、1H−NMRにて原料が消失したのを確認後、室温まで冷却し、固体状の(A-3)を 200g得た。(A-3)であることは、1H−NMR、IR、質量分析により確認した。
M−11 14.0g、上記で合成したA−3 105.0g、アクリル酸 21.0g、n−ドデシルメルカプタン3.1gおよびメトキシプロピレングリコール327gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これに2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸ジメチル)(和光純薬(株)製、V−601)を1.2g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。その後、さらにV−601を1.2g加えて2時間過熱攪拌した後、90℃に昇温して2時加熱攪拌した後、重合体2の30%溶液を得た。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、2.3万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、117mgKOH/g、1H−NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、20/65/15であった。
ベンジルメタクリレート 28.0g、上記で合成したA−3 91.0g、アクリル酸 21.0g、n−ドデシルメルカプタン4.2gおよびメトキシプロピレングリコール327gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これに2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸ジメチル)(和光純薬(株)製、V−601)を1.0g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。その後、さらにV−601を1.0g加えて2時間過熱攪拌した後、90℃に昇温して2時加熱攪拌した後、重合体4の30%溶液を得た。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、2.1万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、117mgKOH/g、1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、20/65/15であった。
ベンジルメタクリレート 28.0g、上記で合成したA−3 105.0g、アクリル酸 7.0g、n−ドデシルメルカプタン3.8gに変更した以外は、重合体4と同様に合成した。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、2.3万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、39mgKOH/g、1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、20/65/5であった。
ベンジルメタクリレート 14.0g、上記で合成したA−3 84.0g、アクリル酸 42.0g、n−ドデシルメルカプタン4.5gに変更した以外は、重合体4と同様に合成した。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、1.8万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、234mgKOH/g、1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、10/60/30であった。
M−11 14.0g、末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート(AA−6:東亜合成社製)105.0g、メタクリル酸 21.0g、n−ドデシルメルカプタン5.6gおよびメトキシプロピレングリコール327gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温する。これに2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸ジメチル)(和光純薬(株)製、V−601)を1.1g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。その後、さらにV−601を1.1g加えて2時間過熱攪拌した後、90℃に昇温して2時加熱攪拌した後、比較重合体1の30%溶液を得た。
得られた高分子化合物の重量平均分子量を、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した結果、2.2万であった。
また、水酸化ナトリウムを用いた滴定から、固形分あたりの酸価は、98mgKOH/g、1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(質量比)は、20/65/15であった。
下記表1で表される組成の成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000rpmで3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液を調製した。
続いて、得られた混合溶液を、さらに0.2mmφジルコニアビーズを用いたビーズ分散機ディスパーマット(GETZMANN社製)にて6時間分散処理を行ない、その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、顔料分散組成物を得た。
得られた顔料分散組成物について下記の評価を行った。結果を表1に示す。
(1)粘度の測定、評価
得られた顔料分散組成物について、E型粘度計を用いて、分散直後の顔料分散組成物の粘度η1、および分散後(60℃にて)10日間経過した後の顔料分散組成物の粘度η2を測定し、増粘の程度を評価した。ここで、粘度が低いことは、分散剤に起因する粘度の上昇が抑制されており、顔料の分散性及び分散安定性が良好であることを示す。
得られた顔料分散組成物をガラス基板上に塗布し、乾燥後の塗布膜の厚さが1μmになるようにサンプルを作製した。2枚の偏光板の間に、このサンプルを置き、偏光板が平行時の輝度と直行時の輝度とを(トプコン社製 BM−5)にて測定し、コントラスト=平行時の輝度/直行時の輝度 を求めた。ここで、コントラストが高いことは、顔料が高度に微細化された状態で均一に分散されていることを示す。
顔料R1: C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒子径30nm
顔料R2: C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒子径23nm
塩基性グラフト型重合体: ドデカン酸でε−カプロラクトンを開環重合して得られたポリエステルとポリエチレンイミンをアミド化反応させて得た重合体
重量平均分子量:20000
PGMEA: 1−メトキシ−2−プロピルアセテート
誘導体A:下記〔化13〕
誘導体B:下記〔化14〕
下記組成(1)〜(4)の各成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000rpmで3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液を調製した。
〔組成(1)〕
・C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒径 25μm 110部
・分散剤として重合体1(30質量%溶液) 200部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
・C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒径 25μm 110部
・分散剤として重合体3(30質量%溶液) 200部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
・C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒径 25μm 110部
・分散剤として重合体1(30質量%溶液) 100部
・塩基性グラフト型分散剤(実施例9で用いたものと同一) 30部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 820部
〔組成(4)〕
・C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒径 25μm 110部
・分散剤として重合体3(30質量%溶液) 100部
・塩基性グラフト型分散剤(実施例9で用いたものと同一) 30部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 820部
・C.I.ピグメントレッド254 平均1次粒径 25μm 110部
・分散剤として比較重合体1(30質量%溶液) 200部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
得られた顔料分散組成物を用いて、顔料濃度35質量%と42質量%の光硬化性組成物を作製した。
得られた光硬化性組成物(カラーレジスト液)を、100mm×100mmのガラス基板(1737、コーニング社製)上に、色濃度の指標となるx値が0.650となるように塗布し、90℃のオーブンで60秒間乾燥させた(プリベーク)。その後、塗膜の全面に200mJ/cm2にて(照度20mW/cm2)露光し、露光後の塗膜をアルカリ現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1%水溶液にて覆い、一定時間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流した。そして、上記のように露光及び現像が施された塗膜を220℃のオーブンで1時間加熱処理し(ポストベーク)、ガラス基板上にカラーフィルタ用の着色パターン(着色樹脂被膜)を形成し、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製した。
作製した着色フィルタ基板(カラーフィルタ)について、以下のようにして評価を行なった。結果を下記表2に示す。
(1)コントラスト
着色フィルタ基板の着色樹脂被膜の上に偏光板を置いて着色樹脂被膜を挟み込み、偏光板が平行時の輝度と直交時の輝度とを、トプコン社製のBM−5を用いて測定し、平行時の輝度を直交時の輝度で除して得られる値(=平行時の輝度/直交時の輝度)を、コントラストを評価するための指標とした。値が大きいほど高コントラストであることを示す。
現像時間を20秒、30秒、50秒、70秒と変更した基板を光学顕微鏡にて、未露光部のガラス基板への残り具合を観察した。点数が高いほどよい。
現像時間20秒でも残渣が全くない:5
現像時間30秒以上では残渣が全くないが、現像時間20秒では、残渣がある:4
現像時間50秒以上では残渣が全くないが、現像時間30秒では、残渣がある:3
現像時間70秒以上では残渣が全くないが、現像時間50秒以下では、残渣がある:2
現像時間70秒でも、未露光部に残渣がある:1
スリット塗布における異物欠陥発生の有無を評価する代替法として以下の再溶解性の評価を行った。
各実施例及び比較例の光硬化性組成物をそれぞれ、50mm角のガラス基板にスピンコート法により乾燥後の膜厚が1μmとなるよう塗布し、60分風乾した。その後、該光硬化性組成物を形成する溶剤1−メトキシ−2−プロピルアセテート(以下、PGMEAともいう。)を1μLずつ滴下した。6滴以下で溶解したものを○、7〜8滴で溶解したものを△、9滴以上滴下しても再溶解しないものを×とした。
尚、スリット塗布による異物欠陥発生率が0%となるのは、再溶解性試験におけるPGMEA 6滴以下で溶解する膜に相当した。
重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタヘキサアクリレート
光重合開始剤:4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]−2,6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン
アルカリ可溶性樹脂:メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸(=75/25[質量比])共重合体(重量平均分子量:12,000)の1−メトキシ−2−プロピルアセテート溶液(固形分30%)
溶剤:1−メトキシ−2−プロピルアセテート
下記組成(6)〜(9)の各成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液を調製した。
・C.I.ピグメントグリーン36(平均1次粒子径 20nm) 55部
・C.I.ピグメントイエロー150(平均1次粒子径 24nm) 45部
・分散剤として重合体1(30質量%溶液) 180部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
〔組成(7)〕
・C.I.ピグメントグリーン36(平均1次粒子径 20nm) 55部
・C.I.ピグメントイエロー150(平均1次粒子径 24nm) 45部
・分散剤として重合体3(30質量%溶液) 180部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
・C.I.ピグメントグリーン36(平均1次粒子径 20nm) 55部
・C.I.ピグメントイエロー150(平均1次粒子径 24nm) 45部
・分散剤として重合体3(30質量%溶液) 60部
・塩基性グラフト型分散剤(実施例9で用いたものと同一) 36部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 820部
・C.I.ピグメントグリーン36(平均1次粒子径 20nm) 55部
・C.I.ピグメントイエロー150(平均1次粒子径 24nm) 45部
・分散剤として比較重合体1(30質量%溶液) 180部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
・C.I.ピグメントグリーン36(平均1次粒子径 20nm) 55部
・C.I.ピグメントイエロー150(平均1次粒子径 24nm) 45部
・分散剤として重合体3(30質量%溶液) 40部
・塩基性グラフト型分散剤(実施例9で用いたものと同一) 36部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
得られた顔料分散組成物を用いて、顔料濃度35質量%と42質量%の光硬化性組成物を作製した。
<光硬化組成物を用いたカラーフィルタの調製>
得られた光硬化性組成物(カラーレジスト液)を、100mm×100mmのガラス基板(1737、コーニング社製)上に、色濃度の指標となるy値が0.650となるように塗布し、90℃のオーブンで60秒間乾燥させた(プリベーク)。その後、塗膜の全面に200mJ/cm2にて(照度20mW/cm2)露光し、露光後の塗膜をアルカリ現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1%水溶液にて覆い、一定時間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流した。そして、上記のように露光及び現像が施された塗膜を220℃のオーブンで1時間加熱処理し(ポストベーク)、ガラス基板上にカラーフィルタ用の着色パターン(着色樹脂被膜)を形成し、着色フィルタ基板(カラーフィルタ)を作製した。
作製した着色フィルタ基板(カラーフィルタ)について、実施例13と同様にして評価を行なった。結果を下記表3に示す。
重合性化合物:ジペンタエリスリトールペンタヘキサアクリレート
光重合開始剤:4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]−2,6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン
アルカリ可溶性樹脂:メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸(=75/25[質量比])共重合体(重量平均分子量:12,000)の1−メトキシ−2−プロピルアセテート溶液(固形分30%)
溶剤:1−メトキシ−2−プロピルアセテート
下記組成の成分を混合して溶解し、レジスト液を調製した。
レジスト液の組成
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 19.20部
・乳酸エチル 36.67部
・メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(モル比=60/22/18)共重合体の40% 1−メトキシ−2−プロピルアセテート(PGMEA)溶液 30.51部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 12.20部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.0061部
・フッ素系界面活性剤 0.83部
(F−475、大日本インキ化学工業(株)製)
・光重合開始剤 (みどり化学社製 TAZ−107) 0.586部
6inchシリコンウエハを、オーブン中で200℃下で30分間、加熱処理した。次いで、このシリコンウエハ上に前記レジスト液を乾燥膜厚が1.5μmになるように塗布し、更に220℃のオーブン中で1時間加熱乾燥させて下塗り層を形成し、下塗り層付シリコンウエハ基板を得た。
下記組成(11)、及び(12)の各成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液を調製した。
・顔料(表4記載の顔料) 100部
・分散剤として重合体1(30質量%溶液) 200部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
・顔料(表4記載の顔料) 100部
・分散剤として比較重合体1(30質量%溶液) 200部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 750部
上記で得られた各顔料分散液を用い、下記組成となるように撹拌、混合を行なって光硬化性組成物を調製した。
〈組成〉
・上記の顔料分散液 1000部
・光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 CGI−124)
20部
・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 20部
・重合性化合物(東亞合成社製、TO−756) 35部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 20部
上記のように調製した光硬化性組成物を、前述の下塗り層付シリコンウエハの下塗り層上に塗布し、着色層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が0.7μmになるように、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行なった。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して、365nmの波長でパターンが1.5μm四方のIslandパターンマスクを通して50〜1200mJ/cm2の範囲で種々の露光量で露光した。
前述の下塗り層付シリコンウエハの作成と同様にして、ガラス板上にレジスト液を塗布して下塗り層付ガラス基板を作成し、光硬化性組成物を、下塗り層付きガラス上に塗布し、着色層(塗布膜)を形成した。この塗布膜の乾燥膜厚が0.7μmになるように、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行なった。この塗布済みガラス板の輝度分布を、顕微鏡MX−50(オリンパス社製)にて撮影した画像から解析した。
輝度分布を解析し、平均からのズレが±5%以内である画素が全画素数に占める割合をもとに色ムラを評価した。評価基準は以下の通りである。
○:平均からのズレが±5%以内である画素が全画素数中の99%以上
△:平均からのズレが±5%以内である画素が全画素数中の95%以上99%未満
×:平均からのズレが±5%以内である画素が全画素数中の95%未満
Claims (14)
- (A)主鎖に下記一般式(i)で表される化合物を40〜90質量%、及びアクリル酸を5〜30質量%共重合し、重量平均分子量が1,000〜100,000の範囲であるグラフト型高分子重合体、(B)顔料、および(C)有機溶剤を含有することを特徴とする顔料分散組成物。
一般式(i)中、R 1 〜R 3 は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、X 1 は−C(=O)O−を表す。L 1 はアルキレンアミノカルボニル基を表す。mは5を表し、pは1〜100の整数を表す。A 1 は炭素原子数1から20までの直鎖状アルキル基、炭素原子数3から20までの分岐状アルキル基、又は炭素原子数5から20までの環状アルキル基を表す。 - 前記(B)顔料の平均1次粒子径が、10〜25nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- さらに、(D)塩基性グラフト型高分子化合物を含有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記顔料分散組成物に含まれる高分子化合物の総質量を、前記(B)顔料と(E)顔料誘導体との総質量で除した値が、0.55以下であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の顔料分散組成物と、(F)重合性化合物と、(G)光重合開始剤と、を含有する光硬化性組成物。
- 前記(F)重合性化合物が4官能以上のアクリレート化合物であることを特徴とする請求項8に記載の光硬化性組成物。
- さらに、アルカリ可溶性樹脂を含み、前記アルカリ可溶性樹脂が、少なくともアルキル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸とを共重合した共重合体から選ばれる少なくとも1種である請求項8又は請求項9に記載の光硬化性組成物。
- 顔料濃度が35質量%以上である請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の光硬化性組成物。
- 請求項8〜請求項11のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を用いてなる着色パターンを有することを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項12に記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。
- 請求項12に記載のカラーフィルタを備える固体撮像素子。
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