JPH04164902A - カラーフィルター用光重合性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカラーフィルター用組成物に関する。

更に詳しくは、液晶表示デバイス、色分解デバイス及び
センサー等に用いられる光学特性のすぐれたカラーフィ
ルター用光重合性組成物に関する。

従来の技術 ＶＴＲ用カメラ用、色識別可能ロボット用、カラー複写
機用として需要の大きいカラー固体撮像素子及び軽量化
、薄型化の趨勢でＣＲＴ方式からの転換が進みつつある
カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルターは
、２種以上の色相に着色された微細な領域を画素として
固体撮像素子あるいは、透明基板上に設けることによっ
て形成されている。この様な着色薄膜は、従来、染色法
、印刷法等により製造されており、特に高精細度の画像
が要求される場合は、染色法で作成するのが主流である
。

しかしながら、これら従来の方法は次の様な問題点をも
っている。染色法によるカラーフィルターは基板上にあ
らかじめ、ゼラチン等の天然感光樹脂や、アミン変性ポ
リビニールアルコール等や、アミン変性アクリル樹脂等
の染色基材をもって画像を形成した後、酸性染料等の染
料で染色して作成するか、多色を同一基板上に形成させ
る必要玉輿なる色相に染色するごとに防染加工する必要
があり、工程が非常に複雑で長いと言う問題点をもって
いる。

また、使用する染料、樹脂自体の耐光性、耐熱性、耐湿
性が一般に弱いため、これらを用いて作成したカラーフ
ィルターもおのずから、耐光性、耐熱性、耐湿性の点で
信頼性に問題かあった。

印刷法によるカラーフィルターは、熱硬化、又は、光硬
化樹脂に顔料を分散したインクを用い、基板上に印刷を
した後、熱、又は光で硬化させることにより作成するが
、高精細な画像の形成が困難であり、また得られた画像
の表面平滑性に問題にあるものが多い。これは感光性樹
脂中に色材をあらかじめ内添しであるともいえるか、−
射的に光重合開始剤はラジカルを生成するのに紫外部の
光を必要とし、色材をあらかじめ内添させる前記のよう
な系では、紫外光が色材に吸収され、充分にラジカルを
生成できず、満足な画像を形成する事が困難な場合が多
い。

他方へキサアリールビスイミダゾール単独、あるいは、
さらにチオキサントン系化合物や、ｐ−アミノフェニル
ケトン類などを併用した物を光重合性印写皮膜に用いて
いる（例えば、西独特許公開公報第１９５２８０４号、
同１９２４３１７号、同３７１７０３８号、同３７１７
０３６号、特開平２−６７５５８）例が見られる。

しかしながら、これらは組成物内に顔料、あるいは、染
料を全く含有しないかあるいは、少量しか使用しておら
ず充分な分光特性が得られる量の顔料、あるいは染料を
加えると、前記の様な色材の紫外光の吸収によりいづれ
も満足な画像を形成することが困難で、カラーフィルタ
ーを作製する上で実用上の問題がある。

特開平１−１５２４４９では、上記の様な問題点を解決
すべ（光重合開始剤としてハロメチル−８−トリアジン
系化合物を用い、高い解像度をもつ画像を得る方法を呈
示している。しかしながら、この方法においてはハロメ
チル−８−トリアジン系化合物が光によってラジカルを
生成する時に、ハロゲン元素を遊離し、更にそれが分子
中の水素原子を引きぬき、ハロゲン化水素を生成し、こ
れが解離してイオン性不純物となってしまうと言う、問
題点をもっている。

この様に、イオン性不純物を生成せず、かつ高感度な光
重合開始剤を含むカラーフィルター用光重合組成物は、
従来の技術では得られていない。

（発明が解決しようとする課題） カラーフィルターを作製する際、工程が簡略で耐光性、
耐熱性に優れ、解像性が良好で、さらにイオン性不純物
が生成しないカラーフィルター用光重合性組成物か望ま
れている。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記した様な、工程が簡略で耐光性、耐
熱性に優れ、解像性が良好でさらにイオン性不純物が生
成しない、カラーフィルターの作製方法を見出すべく鋭
意努力した結果、特定の着色光重合組成物が前記の様な
特性を満す事を見出し、本発明に至ったものである。

即ち本発明は、エチレン性不飽和二重結合をすくなくと
も１つ以上有する光重合性化合物、皮膜形成性高分子結
合剤、下記式（Ｉ）で表される化合物、チオキサントン
系化合物、ヘキサアリールビスイミダゾール系化合物、
水素供与体及び顔料を含有することを特徴とするカラー
フィルター用光重合性組成物 式（Ｉ） を提供する。

本発明のカラーフィルター用光重合性組成物をさらに詳
しく説明する。使用されつるエチレン性不飽和二重結合
を少なくとも１つ以上有する光重合性化合物の例として
は 光架橋又は光重合可能なモノマー、オリゴマー、プレポ
リマーとして、エチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチル
メタアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレ
ート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリメタアクリレート、ジペンタエリス
リトールへキサアクリレートのような１価又は多価アル
コールのアクリル酸又はメタアクリル酸のエステル類、
多価アルコールと一塩基酸又は多塩基酸を縮合して得ら
れるポリエステルプレポリマーに（メタ）アクリル酸を
反応して得られるポリエステル（メタ）アクリレート：
ポリオール基と２個のイソシアネート基をもつ化合物を
反応させた後（メタ）アクリル酸を反応させて得られる
ポリウレタン（メタ）アクリレート；エポキシ樹脂と（
メタ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ
）アクリ　　し　−　　ト　　； るポリエステル：シンナミリデン基を、側鎖又は末端に
有するポリマーなと通常の光重合性樹脂か挙げられる。

また皮膜形成性高分子結合剤としては、前記の光重合性
樹脂に相溶性のある有機高分子結合剤である限り、いず
れも使用可能で、これは前記光重合性化合物に対し、重
量で１〜４倍の範囲で使用する事が望ましい。例えば、
ポリメタアクリル酸エステル又はその部分加水分解物；
ポリ酢酸ビニル又はその加水分解物；ポリスチレン；ポ
リビニルブチラール；ポリクロロプレン；ポリ塩化ビニ
ル；塩素化ポリエチレン：塩素化ポリプロピレン；ポリ
ビニルピロリドン：スチレンと無水マレイン酸の共重合
体又はそのハーフエステル：アクリル酸、アクリル酸エ
ステル、メタアクリル酸、メタアクリル酸エステル、ア
クリルアミド、アクリルニトリルなどの共重合可能なモ
ノマー群から選ばれた、ガラス転移点が３５℃以上であ
る共重合体などが用いられる。

これらのうちカルボキシル基等の酸性基をもつものは、
水性現像が可能であり、有機溶剤現像に比べて、経済性
、安全性の面で有利である。

チオキサントン系化合物としては例えば、２゜４−ジエ
チルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２
−クロルチオキサントンなどが挙げられ、前記光重合性
化合物に対し、１〜１０重量％の範囲内で使用するのが
望ましい。

ヘキサアリールビスイミダゾール系化合物の例は米国特
許−３７８４５５７、あるいはヨーロッパ特許−Ａ２４
６２９において開示されているが、特に良好なものとし
ては、２．２′−ビス−（０−クロルフェニル）−４，
４”、５゜５″−テトラフェニルビイスミダゾリルおよ
び２．２′−ビス（０−クロルフェニル）−４゜４”、
５．５＝−テトラ−（ｐ−メトキシフェニル）ビスイミ
ダゾリルが挙げられ、光重合性化合物に対し、０．５〜
１０重量％の範囲内で使用するのが望ましい。

水素供与体としては芳香族メルカプタン系化合物と芳香
族アミン系化合物等が用いられる。

このうち芳香族メルカプタン系水素供与体としては、ベ
ンゼンあるいは複素環を母核とし、メルカブト基を１つ
あるいは、２つもつものが良好で、２置換の場合には、
一方のメルカプト基が、アルキル、アラルキル、あるい
はフェニル置換されていても良く、さらにはアルキレン
基を介在した二量体、あるいはジスルフィドの形をとっ
た二量体でも良い。

特に好ましいものとしては、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などが挙げ
られ光重合性化合物に対し０．５〜ｌＯ重量％の範囲内
で使用するのが望ましい。

次に芳香族アミン系水素供与体としては、ベンゼン、あ
るいは複素環を母核とし、アミノ基を１つあるいは２つ
ものものか良好で、アミノ基は、アルキル基、あるいは
置換アルキル基で置換されていても良い。またモノアミ
ノ体は、さらにカルボキシル基、アルコキシカルボニル
基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニ
ル基、置換フェノキシルカボニル基又は、ニトリル基等
によって置換されているものか良い。特に好ましいもの
としては などが挙げられ光重合性化合物に対し、０．５〜１０重
量％の範囲内で使用するのが望ましい。

使用する顔料は、可視光を濾過させる必要上、濾過光の
波長の％以下の粒度が望ましく、さらに望ましくは、平
均個数粒度が２００ｎｍ以下に分散されている顔料が前
動である。

青の顔料としては、フタロシアニン系顔料等、赤の顔料
としては、キナクリドン顔料、ペリレン系顔料、ピロロ
・ビロール系顔料、アントラキノン系顔料等、緑の顔料
としては、ハロゲン化フタロシアニンが好ましい例とし
てあげられ、これらは単独で用いるか、あるいは他の顔
料を加えて調色しても構わない。

またブラックマトリックス用顔料としては、カーボン、
チタンカーボン、酸化鉄、アゾ系黒色顔料等を、単独あ
るいは２種類以上を併用しても良い。

これらの、赤色、緑色、青色、黒色の微粒子顔料は、光
重合性化合物に対し、１０〜６０重量％、好ましくは２
０〜５０重量％の範囲内で使用するのが望ましい。

本発明のカラーフィルター用光重合性組成物は前記光重
合性化合物、皮膜形成性高分子、式（Ｉ）で表される化
合物、チオキサントン系化合物、ヘキサアリールビスイ
ミダゾール系化合物、水素供与体及び顔料を前記した割
合で混合することによってえられる。混合は混合機、分
散機により処理しながら行うのが好ましい。えられた本
発明の組成物は粗粒子、異物も除去するために濾過を行
うことも出来る。濾過を行うときには孔径ｌμ以下より
好ましくは０．５μ以下の濾過機が用いられる。

本発明の光重合性組成物を用いたカラーフィルターの一
般的な調製法は次の通りである。

本発明は光重合性組成物を必要により有機溶剤（例えば
メチルセルソルブ、エチルフルソルブ）によって希釈し
て論工液となしこれをスピンナー等により、基材に塗布
し、溶剤を乾燥することにより、平滑な塗膜を得る。次
に光重合を阻止する酸素と塗膜の接触をさける為、塗膜
の上に、さらにＰＶＡ等の樹脂を塗布し乾燥する。

この様にして得られた塗膜を、目゛的とする画像を形成
するために、ネガマスクを通じ、紫外線を照射する。こ
の際、全箇膜に均一に平行光線が照射される様にマスク
アライメント等の装置を用いる。次にこの光照射された
塗膜を、アルカリ水溶液の流水あるいは、シャワー中に
さらし、未硬化部分を溶解させ、現像する事により、目
的とする画像（カラーフィルター）が得られる。

以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ まず次の組成比をもつ組成物を調製した。

・アーコケミカル製Ｓ　ＭＡ−２６２５３０ｇｒ（スチ
レン−マレイン酸共重合ハーフエステル体） ・ジペンタエリストールへキサアクリレート５ｇｒ ・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ｇｒ ・２，４−ジエチルチオキサントン　　０．５ｇｒ・２
，２゛−ビス−（０−クロルフェニル）−４，４″、５
．５−−テトラフェニルビスイミダゾリル　　　　　　
　　　　　　０．５ｇｒ・２−メルカプトベンゾチアゾ
ール　　０．５ｇｒ・エチルセロソルブアセテ−）　　
　　１００ｇｒ次に赤、緑、青、黒の顔料ペーストは、
以下の様に調製した。

上記、各色顔料組成２０部に対し分散剤としてソルビタ
ン脂肪酸エステル系化合物を４部加え、さらにエチルセ
ロソルブアセテートラフ６部加えサンドミルにて分散化
を行なった。

ここで分散化した赤、緑、青、おのおのの顔料粒子の平
均個数分布は、２００　ｎｍ以下であった。この顔料ペ
ーストを前記組成物に対し４０重量％加え、さらにサン
ドミルにて処理した後、加圧濾過機にて１μのフィルタ
ーを通じ、本発明のカラーフィルター用光重合性組成物
をえた。

応用例１ 実施例１て得た光重合性組成物を水洗、アルコール洗浄
、フロン洗浄した平滑なガラス板にスピンコーターにて
塗布し、１００°Ｃで乾燥を５分間行なった。

次に、１０％ポリビニルアルコール水溶液をスピンコー
ターにて塗布し、１００℃で乾燥を５分間行なった。こ
の様して得られた塗膜をネガマスクを通してミカサ株式
会社製マスクアライナ−ＭＡ−１０を用い１５ｍＪ／ｃ
ｎｆ露光した。次いで１００°Ｃにて１５分間ブリベイ
クし現像は２５℃の１重量％、炭酸ナトリウム水溶液の
流水中にて６０秒間行なった。

以上の条件で作成したカラーフィルターの各色の膜厚を
以下に示す。

表２ このカラーフィルターを２００　”Ｃで３時間の耐熱試
験に供した所、各色の変化は見られず、重量の変化も見
られなかった。

比較例１ 感光性＃Ｍ脂として実施例１と同様な方法で下記に示す
組成物を調製し、応用例１と同様な方法でカラーフィル
ターを作製した。

この様にして得られた組成物を用い実施例１と同等は画
像を形成するのに必要な光エネルギーを下表に示す。

表３ この様に比較例１で得られたカラーフィルター用光重合
性組成物の感光性は極めて不良であった。

比較例２ 実施例１と同様な方法で下記に示す組成物を調製し、応
用例１と同様な方法でカラーフィルターを作製した。

この様にして得られた組成物を用い実施例１と同等な画
像を形成するのに必要な光エネルギーを下表に示す。

表４ この様に比較例２で得られたカラーフィルター用光重合
性組成物の感光性は極めて低いものであった。

実施例２ 下記に示す組成物を用い実施例１と同様な方法で本発明
のカラーフィルター用光重合性組成物をえた。

応用例２ 実施例２で調製したカラーフィルター用光重合性組成物
を用い、応用例１と同様な方法でカラーフィルターを作
製した。これにつき２００°Ｃ×３時間の耐熱試験に供
した所、変色及び重量の減少は全く見られなかった。ま
た、カーボンアーク１００時間の１光試験に供した所、
変色は全く見られなかった。

（発明の効果） 工程が簡略で高解像な耐熱、耐光性が良い、イオン性不
純物を含まないカラーフィルターを作成可能な光重合性
組成物かえられた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エチレン性不飽和二重結合をすくなくとも１つ以上
   有する光重合性化合物、皮膜形成性高分子結合剤、下記
   式（ I ）で表わされる化合物、チオキサントン系化合
   物、ヘキサアリールビスイミダゾール系化合物、水素供
   与体及び顔料を含有することを特徴とするカラーフィル
   ター用光重合性組成物 式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ ２、水素供与体が芳香族メルカプタンである特許請求の
   範囲第１項に記載の光重合性組成物３、水素供与体がア
   ミノ基を有する芳香族化合物である特許請求の範囲第１
   項に記載光重合性組成物 ４、水素供与体が２−メルカプトベンゾチアゾール、又
   は２−メルカプトベンゾオキサゾールである特許請求の
   範囲第２項に記載の光重合性組成物