JP4092245B2 - Pigment dispersion composition, photosensitive coloring composition, color filter, and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料分散組成物、感光性着色組成物、カラーフィルター及び液晶表示装置に関する。詳しくは、本発明は、青色顔料又はフタロシアニン顔料と共にマレイミド系アルカリ可溶性共重合体を含有する顔料分散組成物及び感光性着色組成物、さらには、そのような感光性着色組成物を用いて青色顔料又はフタロシアニン顔料を含有する画素のパターンを形成したカラーフィルター及び当該カラーフィルターを用いて組み立てた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶パネルは表示側基板と液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成した構造をとる。このような液晶パネルを組み込んだ液晶表示装置は、液晶パネルの液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御して表示側基板の透過光又は反射光の量を選択的に変化させることによって表示を行う。
【0003】
液晶パネルには、スタティック駆動方式、単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方式など種々の駆動方式があるが、近年、パーソナルコンピューターや携帯情報端末などのフラットディスプレーとして、アクティブマトリックス方式又は単純マトリックス方式の液晶パネルを用いたカラー液晶表示装置が急速に普及してきている。
【0004】
図1は、アクティブマトリックス方式の液晶パネルの一構成例である。液晶パネル101は、表示側基板であるカラーフィルター1と液晶駆動側基板であるTFTアレイ基板2とを対向させて1〜10μm程度の間隙部3を設け、当該間隙部3内に液晶Lを充填し、その周囲をシール材4で密封した構造をとっている。カラーフィルター1は、透明基板5上に、画素間の境界部を遮光するために所定のパターンに形成されたブラックマトリックス層6と、各画素を形成するために複数の色(通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色)を所定順序に配列した画素部7又は最近ではホログラムを利用した画素部と、保護膜8と、透明電極膜9とが、透明基板に近い側からこの順に積層された構造をとっている。
【0005】
一方、TFTアレイ基板2は、透明基板上にTFT素子を配列し、透明電極膜を設けた構造をとっている(図示せず)。また、カラーフィルター1及びこれと対向するTFTアレイ基板2の内面側には配向膜10が設けられる。そして、各色に着色された画素の背後にある液晶層の光透過率を制御することによってカラー画像が得られる。
【0006】
セルギャップを維持する方法としては、図1に示すように間隙部3内にスペーサーとしてガラス、アルミナ又はプラスチック等からなる一定サイズの球状又は棒状の粒子状スペーサー11を多数散在させ、カラーフィルター1とTFTアレイ基板2とを貼り合わせ、液晶を注入する方法、或いは図2に示すように、カラーフィルターの内面側であってブラックマトリックス層6が形成されている位置と重り合う領域に、セルギャップに対応する高さを有する柱状スペーサー12を形成する方法がある。
【0007】
上記構造のカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置においては、各色に着色され、所定のパターンに配置された画素それぞれの背後にある液晶層の光透過率を制御することによってカラー画像が得られる。
【0008】
カラーフィルターの画素部は、いわゆる顔料分散法により、RGB等の所定の色を発色し得るように選択された1種又は2種以上の顔料を、バインダー樹脂や光開始剤等から構成される光硬化性樹脂組成物に配合して感光性着色組成物を調製し、これを透明基板上に塗布、乾燥し、得られた塗膜の所定領域を選択的に露光して硬化させ、有機溶剤又はアルカリ液で現像して形成することができる。
【0009】
液晶表示装置が優れた表示性能を発揮するためには画素の色空間表現能力が重要である。RGBの各画素は、XYZ表色系における色度座標(x,y)によって定まる色再現領域を充分に広くできるように調色されると共に、刺激値Yで表される明るさを充分に高くできるように透明性及び色純度に優れることが求められる。カラーフィルターの製造過程においては、画素部に含有されるバインダー樹脂の黄変により、画素部の透明性や色特性が損なわれるという問題がある。特に、青色画素が黄味を帯びると透明性や色特性の劣化が著しいので、青色画素の黄変を防止することは他の色の画素にも増して重要である。
【0010】
画素部を形成する感光性着色組成物の現像性や製版特性等の微細パターン形成能も、液晶表示装置の表示性能に大きく影響する。画素部のような微細パターンを顔料分散法で作製する場合には、微細パターン形成能に関して、残渣が無いこと、細線の欠損を生じないこと、異物が残らないこと、表面荒れが生じないこと、解像度が高いこと、現像後の形状が正確であること、膜厚が均一であること等の性能が求められる。
【0011】
残渣とは、現像後に本来残ってはならない部分に残った着色物のことであり、顔料や分散剤が多い等の理由で現像性が悪い場合に生じやすい。
【0012】
細線の欠損は、感光性着色組成物中の硬化成分が少ない、基板との親和性が少ない等の理由で密着性が劣る場合に生じやすい。異物は、感光性着色組成物中の硬化成分が少ない場合に画素の一部が欠けたり、現像成分が少なく剥離現像で生じた着色片が付着する等の原因で生じる。表面荒れも、感光性着色組成物中の硬化成分が少ない場合に生じる。
【0013】
解像度を向上させるために、液晶駆動方式の進歩からカラーフィルターにも従来のストライプパターン等と異なり曲線部分や角が多いパターンが登場しており、このような複雑なパターンであっても正確に形成する必要がある。
【0014】
現像後形状は、感光性着色組成物の感光性が悪い場合には逆台形(逆テーパー形)になるという問題がある。現像後形状が逆台形になると、現像時の水圧等で画素上部が欠けやすくなるために上記した異物の発生原因となる。さらに、逆台形の皮膜は、耐熱性が低い場合には、ヒサシ状に張り出た部分が熱で垂れ下がってポストベイク後に空孔を形成する場合がある。この空孔は、表示品質を落とすのみならず、解像度を下げる。また、液晶パネル組みで熱がかかって破裂すると液晶を汚染する。
【0015】
膜厚の均一性は、個々の画素レベルでは大きな問題にならない。しかし、コスト削減の目的で基板サイズは拡大の一途をたどっておりメートルクラスにも適用されるようになってきた。その場合、ガラス中央と端部で膜厚が異なると色がばらつくために不良品となる。
【0016】
微細パターンを正確に形成するためには、上記したような諸要素を全て満足させることが求められる。しかし、一般に、残渣が残らないように感光性着色組成物の現像液による溶解性を高めると、細線の欠損、異物、表面荒れ等が発生しやすくなるため、残渣を防止することは非常に困難である。
【0017】
さらに、出来あがった画素の機械的又は化学的物性は、カラーフィルターや液晶表示装置の機械的又は経時的な耐久性に重要であるだけでなく、表示性能にも大きく影響する。表示性能に影響する物性としては、例えば、硬度、弾性、不純物の溶出性等の性能が求められる。
【0018】
球状スペーサーや柱状スペーサー等のスペーサーは、カラーフィルターの基板上に直接形成される場合だけでなく、画素やブラックマトリックスよりも上層に設けられる場合がある。後者の場合に画素の硬度や弾性率が劣っていると、いくら高硬度のスペーサーを形成しても、下地が変形してセルギャップの均一性が損なわれてしまう。このため、画素といえど硬度や弾性率が高いことが求められる。
【0019】
画素からの不純物溶出は、液晶汚染を招く原因となる。液晶は少量の導電性不純物が混じるだけでスイッチ機能を果たさなくなるため、カラーフィルターから導電性分子が液晶層に溶け出さないことが重要である。しかし、画素に用いる顔料や分散剤には導電性分子が不純物として含まれていることが多い。そのため画素部からの不純物溶出を抑えることが求められる。
【0020】
感光性着色組成物に硬化成分を充分に含有させることにより、画素の硬化後物性を向上させることができる。しかし、顔料を感光性着色組成物中に微細に分散させて画素の透明性を上げるために分散剤を多量に配合すると、硬化成分の濃度低下を招いて画素の物性を向上させることができなくなる。分散剤を多量に用いると、顔料濃度の低下も招くので色再現能力も劣ってしまう。
【0021】
カラーフィルターの画素を形成する感光性着色組成物のバインダー樹脂には、上記したような様々な観点からの性能、例えば、元々の透明性、耐熱性(耐黄変性)、硬化性、現像性、顔料との親和性、基板との密着性等が求められる。
【0022】
特開平10−31308号公報には、N−置換マレイミドと酸基を有するモノマーの共重合体をバインダー樹脂とする感光性着色組成物が開示されている。また、特開平10−300922号公報には、N位−置換マレイミドモノマーとその他の共重合可能なモノマーとの共重合体を含有するアルカリ可溶性樹脂を含有するカラーフィルター用感放射線性組成物に関し、更に、特開平11−15147号公報には、骨格にマレイミド基を有する重合体を含有する着色画像形成材料が開示されている。しかしながら、マレイミドモノマーが反応終了時に残存しやすく、これが分解・着色する等、その作用を充分に発揮することは出来ないという問題があった。また、カラーフィルター等の薄膜層又は微細パターンを形成する際にはスピンコート法等により基板上に樹脂組成物を塗布することになり、この際に溶剤の沸点が低いと均一な膜を形成しにくいことから、乾燥性等のバランスを考慮した高沸点の溶剤を用いることになるが、共重合体がこのような溶剤に充分に溶解することになるように工夫する余地があった。
【0023】
特開平10−60214号公報には、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸1〜6質量%、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル10〜80質量%及びN−置換マレイミド5〜30質量%を含有するモノマー混合物を重合することにより得られるアクリル樹脂を配合してなるカラーフィルター用アクリル樹脂組成物が開示されている。しかしながら、このような重合体をカラーフィルター等の薄膜層又は微細パターンを形成することができる感光性着色組成物の構成要素とするためには、アルカリ水に対する溶解性を向上し、アルカリ現像性と耐熱性や硬度とを両立させる工夫の余地があった。すなわちカラーフィルター等の製造では、透明基板上に樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、必要に応じてマスクを介してパターン露光し、次いでアルカリ水を用いた現像により非露光部の未硬化部分を除去する工程を経ることになるが、アルカリ水に対する溶解性が充分でないと鮮明なパターンとなりにくくなり、また、アルカリ水に対する溶解性を向上させると耐熱性や硬度が充分でなくなることから、より高品質のカラーフィルター等を製造するために工夫する余地があった。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を考慮して成し遂げられたものであり、その第一の目的は、アルカリ水に充分に溶解し得るマレイミド系アルカリ可溶性共重合体をバインダーとして用い、透明性や耐黄変性等の色特性に優れ、さらに好ましくは、残渣の問題や微細パターンの正確性等のパターン形成能や固さや弾性等の硬化後物性にも優れる画素を形成した、表示性能に優れるカラーフィルターを提供することにある。
【0025】
また、本発明の第2の目的は、特に、青色画素の色特性、パターン形成能、及び、硬化後物性が非常に優れるカラーフィルターを提供することにある。
【0026】
また、本発明の第3の目的は、アルカリ水に充分に溶解し得るマレイミド系アルカリ可溶性共重合体をバインダーとして用い、透明性や耐黄変性等の色特性に優れ、さらに好ましくは、残渣の問題や微細パターンの正確性等のパターン形成能や固さや弾性等の硬化後物性にも優れる着色塗膜を形成することができ、特にカラーフィルターの画素パターン、特に好ましくは青色画素を形成するのに好適な感光性着色組成物を提供することにある。
【0027】
また、本発明の第4の目的は、アルカリ可溶性バインダーとしての機能と共に顔料分散機能をもつマレイミド系アルカリ可溶性共重合体を用い、上記の感光性着色組成物を調製するのに適した顔料分散組成物を提供することにある。
【0028】
また、本発明の第5の目的は、上記カラーフィルターを用いて表示性能に優れ、好ましくは青色画素の透明性及び色特性に優れた液晶表示装置を提供することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る顔料分散組成物は、少なくとも、青色顔料及びフタロシアニン系顔料よりなる群から選ばれる1以上の顔料、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体、分散剤、及び、溶剤を含有してなる顔料分散組成物であって、前記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位を必須として有することを特徴とする。
【0030】
上記の如く特定されるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、バインダー成分として機能するだけでなく、優れた顔料分散性能を併せ持っているので、これを分散剤の代わりに用いることにより、分散性に優れ、且つ、分散剤を少量しか又は全く含まない顔料分散組成物を調製することができる。分散剤の使用量を削減できることから、これを用いて調製した感光性着色組成物の膜物性が向上する。
【0031】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の酸価が50〜200mgKOH/gで、且つ、水酸基価が10〜150mgKOH/gである場合には、現像後の残渣(地汚れ)を改善する効果が大きい。特に、顔料高濃度域において大きな改善効果が得られるので好ましい。
上記顔料分散組成物においては、青色顔料及びフタロシアニン系顔料よりなる群から選ばれる顔料を含む顔料の総量に対する分散剤の配合比(分散剤/顔料)を、質量比で0.5以下とすることが好ましい。
【0032】
次に、本発明に係る感光性着色組成物は、少なくとも、青色顔料及びフタロシアニン系顔料よりなる群から選ばれる1以上の顔料、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体、ラジカル重合性化合物及び光重合開始剤を含有してなる感光性着色組成物であって、前記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位を必須として有することを特徴とする。
【0033】
本発明の感光性着色組成物をカラーフィルターの基板上に塗布し、露光することによって、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の優れた物性及びアルカリ現像性と、ラジカル重合性化合物によって形成される3次元ネットワーク構造により、被塗布体表面(基板表面)に対する密着性、皮膜強度、耐熱性、耐温純水性、耐薬品性等の諸物性に優れた硬化皮膜を形成することができ、露光時に所定のパターン状に露光して現像する場合には正確なパターンを形成することができ、現像時の除去部分に残渣も残らない。
【0034】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、フタロシアニン系顔料との親和性が特に高いため、フタロシアニン系顔料との組み合わせでは、非常に優れた透明性、色特性、微細パターンの形成能、硬化後の皮膜物性が得られる。
【0035】
また、上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は上述のように耐黄変性に優れているので、黄変による色調の悪影響が著しい青色顔料との組み合わせることが非常に効果的であり、青色顔料の中でも上記フタロシアニン系青色顔料は親和性にも優れているので特に好ましい。
【0036】
好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、硬化後膜厚を1.35μm以下とした時に、C光源測色XYZ表色系2度視野においてx座標が0.05≦x≦0.30、y座標が0.05≦y≦0.30及び刺激値Yが20以上の範囲の色空間を表示できる硬化膜を形成することができる。
【0037】
また、好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、硬化後膜厚を1.3μmとし、且つ、250℃で1時間加熱する前後のC光源測色XYZ表色系2度視野、y=0.1400における刺激値Yを測定する時に、加熱前の測定値Y1に対する加熱後の測定値Y2の変化率(Y2/Y1)が97%以上となる硬化膜を形成することができる。
【0038】
また、好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、コントラスト比が2,000以上となる硬化膜を形成することができる。
【0039】
また、好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、JIS B0601−1994に基づく測定方法において表面粗度(Ra)が50Å以下となる硬化膜を形成することができる。
【0040】
また、好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、ラインアンドスペースのマスクを介して露光硬化させた時に欠損を生じる線幅が25μm以下となる硬化膜を形成することができる。
【0041】
また、好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、ラインアンドスペースのマスクを介して露光硬化させた時に解像度が24μm以下となる硬化膜を形成することができる。
【0042】
また、好ましい態様においては上記感光性着色組成物を用いることにより、断面の立ち上がり角度が被塗布面に対して50度以下となる硬化膜を形成できる。
【0043】
次に、本発明に係る第一のカラーフィルターは、上記感光性着色組成物を硬化させてなる画素を設けたことを特徴とする。
【0044】
また、本発明に係る第二のカラーフィルターは、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を含有するバインダーの硬化物からなるマトリックス中に、少なくとも、青色顔料及びフタロシアニン系顔料よりなる群から選ばれる1以上の顔料を分散させてなる画素を設けたカラーフィルターであって、前記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位を必須として有するものであることを特徴とする。
【0045】
上記本発明に係る感光性着色組成物は、特に、カラーフィルターに青色画素又はフタロシアニン系顔料を含有する画素のパターン、好ましくはフタロシアニン系青色顔料を含有する青色画素のパターンを形成するのに非常に適しており、高性能且つ高品質のカラーフィルターが得られる。
【0046】
好ましい態様において前記カラーフィルターの青色画素は、断面の立ち上がり角度が被塗布面に対して50度以下であるか、或いは、下底の長さに対する上底の長さの比が1未満である断面形状を有するテーパー状に形成される。
【0047】
また、好ましい態様において前記カラーフィルターの青色画素は、膜厚を1.35μm以下として単一画素で測色する時に、C光源測色XYZ表色系2度視野においてx座標が0.05≦x≦0.30、y座標が0.05≦y≦0.30及び刺激値Yが20以上の範囲の色空間を表示できる。
【0048】
また、好ましい態様において前記カラーフィルターの青色画素は、膜厚を1.3μmとし、且つ、250℃で1時間加熱する前後において、単一画素のC光源測色XYZ表色系2度視野、y=0.1400における刺激値Yを測定する時に、加熱前の測定値Y1に対する加熱後の測定値Y2の変化率(Y2/Y1)が97%以上となる。
【0049】
さらに本発明によれば、上記本発明に係るカラーフィルターと、電極基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入してなる液晶表示装置が得られる。
【0050】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳述する。
【0051】
本発明において感光性着色組成物のバインダー成分として用いられるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体において、必須の単量体単位である置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位としては、例えば、置換基を有しないベンジルマレイミド単量体単位、ベンジル基に置換基を有するベンジルマレイミド単量体単位等が挙げられ、中でも、置換基を有しないベンジルマレイミド単量体単位が好ましい。置換基を有する場合、置換基の種類や数、置換基が結合する位置等は本発明の作用効果を発揮することができる限り特に限定されるものではない。
【0052】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体のアルカリ水に対する溶解性としては、例えば、1%KOH水溶液に可溶であることが好ましい。この場合、1%KOH水溶液に共重合体を20質量%添加して3時間攪拌した際に完全溶解することが好ましい。このようなマレイミド系アルカリ可溶性共重合体を含有する感光性着色組成物では、未硬化の部分がアルカリ水に溶解して鮮明なパターンを形成することが可能となる。また、0.5%KOH水溶液に対するアルカリ水溶液不溶分が10質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、5質量%以下であり、さらに好ましくは、3質量%以下である。マレイミド系アルカリ可溶性共重合体のアルカリ水溶液不溶分は、例えば、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の厚さ50μmのフィルムを用い、50℃における200ミリリットルの0.5%KOH水溶液に対する溶解性テストでアルカリ水不溶分の量を求めることにより評価することができる。
【0053】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位を必須として有し、アルカリ可溶性となるように単量体単位の種類や割合、分子量等を適宜設定したものであれば特に限定されないが、その好ましい形態としては、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位、(メタ)アクリル酸単量体単位及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を必須として有する形態が挙げられる。これらの単量体単位はそれぞれ1種又は2種以上を用いることができる。
【0054】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を構成する単量体単位の質量割合としては、例えば、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位が5〜50質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位が8〜30質量%、及び、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位が30〜87質量%であることが好ましい。これらの単量体単位の質量割合が上記範囲を外れると、本発明においてそれぞれの単量体単位が発揮する作用効果が得られないおそれがある。上記質量範囲のより好ましい形態としては、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位10〜45質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位10〜25質量%、及び、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位30〜80質量%、最も好ましくは、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位12〜45質量%、(メタ)アクリル酸単量体単位15〜25質量%、及び、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位35〜70質量%である。なお、上記質量範囲は、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体100質量%を基準とする。また、共重合体の組成は、例えば、重合終了時に未反応単量体をガスクロマトグラフィーにより定量する方法等により決定することができる。
【0055】
本発明では、上記置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体単位、(メタ)アクリル酸単量体単位及び(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の単量体単位を有していても有していなくてもよいが、必須の単量体単位の合計質量割合としては、例えば、50質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、70質量%以上であり、更に好ましくは、90質量%以上である。
【0056】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、上記必須の単量体単位と共に、光硬化性(架橋性)を付与することが出来る単量体単位を有することが好ましい。すなわち本発明の感光性着色組成物に光硬化性をもたせるために、紫外線や電離放射線等の放射線或いは可視光等の適宜選択される照射波長において感度を有する光硬化性成分を配合してもよいが、そのような光硬化性成分だけでなく、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体それ自体も光硬化性を有する場合には、感光性着色組成物の照射感度を向上させることが可能となる。すなわち感光性着色組成物の光硬化性が優れることになることから、硬化時間を短縮して効率化し、しかも、現像後のパターン形状の精度を向上することが可能となる。
【0057】
光硬化性を付与できる単量体単位としては、例えば、共重合性の不飽和結合を有する単量体単位が好ましく、これにより、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体が側鎖に共重合性の不飽和結合が導入されたものとなり、この不飽和結合が光硬化性に寄与することになる。この場合、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体における不飽和結合を有する単量体単位の質量割合としては、例えば、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体100質量%とすると、1〜60質量%であることが好ましい。より好ましくは、5〜40質量%である。
【0058】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を製造する方法としては特に限定されず、例えば、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体、(メタ)アクリル酸系単量体、及び、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を必須として含有する単量体成分を共重合することにより製造することができる。これにより、各単量体から対応する単量体単位が形成されることになる。この場合、単量体成分における各単量体の質量割合は、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体におけるそれぞれの単量体単位の質量割合が上記の範囲となるように適宜設定することになる。なお、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体が必須の単量体単位以外の単量体単位を有していてもよいことに対応して、上記必須の単量体以外の単量体1種又は2種以上を含有する単量体成分を用いてもよい。
【0059】
上記単量体単位において、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体としては、例えば、ベンジルマレイミドやp−メチルベンジルマレイミド、p−ブチルベンジルマレイミド等のアルキル置換ベンジルマレイミド;p−ヒドロキシベンジルマレイミド等のフェノール性水酸基置換ベンジルマレイミド;o−クロロベンジルマレイミド、o−ジクロロベンジルマレイミド、p−ジクロロベンジルマレイミド等のハロゲン置換ベンジルマレイミド等のベンジル基に置換基を有するベンジルマレイミド単量体等が挙げられる。また、(メタ)アクリル酸系単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。さらに、(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸のいずれでもよいことを意味する。
【0060】
上記必須の単量体以外の単量体としては特に限定されず、例えば、フェニルマレイミド、ナフチルマレイミド、o−クロロフェニルマレイミド等の芳香族置換マレイミド;メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、イソプロピルマレイミド等のアルキル置換マレイミド;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物;無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【0061】
上記製造方法において、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体自体に光硬化性を付与する場合、なかでも、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体が共重合性の不飽和結合を有する単量体単位を構成要素とする場合には、不飽和カルボン酸を用いて共重合を行ってカルボキシル基を有する共重合体を調製した後、カルボキシル基に結合し得る官能基と共重合性の不飽和結合とを有する化合物を反応させる方法や、シアノ基と共重合性の不飽和結合とを有する化合物を用いて共重合を行ってシアノ基を有する共重合体を調製した後、不飽和カルボン酸を反応させる方法により製造することが好適である。
【0062】
上記の場合では、不飽和カルボン酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸を用いることが好ましい。また、カルボキシル基に結合し得る官能基と共重合性の不飽和結合とを有する化合物としては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、α−エチルグリシジルアクリレート、クロトニルグリシジルエーテル、イタコン酸モノアルキルモノグリシジルエステル等のオキシラン環と共重合性の不飽和結合とを有する化合物;アリルアルコール、2−ブラン−1−2−オールフリーフリルアルコール、オレイルアルコール、シンナミルアルコール等の不飽和アルコール;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート;N−メチロールアクリルアミド;2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等を用いることができ、中でも、オキシラン環と共重合性の不飽和結合とを有する化合物を用いることが好ましい。より好ましくは、グリシジル(メタ)アクリレートを用いることである。さらに、シアノ基と共重合性の不飽和結合とを有する化合物としては、例えば、上述したシアン化ビニル化合物を用いることが好ましい。
【0063】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を製造する好ましい形態としては、例えば、ラジカル重合開始剤及び必要に応じて分子量調節剤を用いて単量体成分を重合する方法等が好適である。この場合、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、分散重合、乳化重合、又は、これらを適宜組み合わせる形態等により重合を行うことができる。これらの中でも、溶液重合により重合を行うことが好ましい。より好ましくは、回分式溶液重合により重合を行うことである。
【0064】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を製造する際、ラジカル重合開始剤、重合条件等としては特に限定されず、重合方法や、共重合する単量体の種類、使用比率等に応じて適宜設定すればよい。例えば、溶液重合により重合を行う場合に使用する溶剤としては、溶液重合に支障がなく、原料である単量体成分と、生成するマレイミド系アルカリ可溶性共重合体の両方を溶解し得る液体であれば特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、グリコール等の炭素原子数1〜3個の脂肪族アルコール;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;酢酸セロソルブ、酢酸カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;テトラヒドロフラン等の環状エーテル類;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性を有する有機溶剤等を用いることができる。また、非水系の分散重合により重合を行う場合に使用する溶剤としては、原料である単量体成分が溶解可能であり、且つ、生成するマレイミド系アルカリ可溶性共重合体が不溶である液体であれば特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン等の液状の炭化水素や、その他の非極性の有機溶剤等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。溶液重合や非水系の分散重合に用いられる溶剤の量としては、例えば、全単量体及び溶剤の合計量のうち20〜80質量%とすることが好ましい。20質量%未満であると、重合終了時に増粘のため攪拌を充分に行うことができなくなるおそれがあり、80質量%を超えると、生成するマレイミド系アルカリ可溶性共重合体の分子量が小さくなりすぎる恐れがある。より好ましくは、30〜70質量%である。
【0065】
上記ラジカル重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤、例えば、過酸化物、アゾ開始剤等の1種又は2種以上を用いることができる。重合開始剤の使用量としては,例えば、全単量体成分100質量%に対して、0.001〜5.0質量%の割合で用いることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜3.0質量%である。また、分子量調節剤としては、例えば、α−メチルスチレンダイマーや、メルカプタン系の連鎖移動剤等の1種又は2種以上を用いることができる。中でも、炭素数8以上の長鎖アルキルメルカプタンが、臭気や着色の少なさの点で好ましい。
【0066】
共重合における重合温度としては、使用するラジカル重合開始剤等により適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、50〜200℃とすることが好ましい。50℃未満であると、分解温度の低い開始剤を用いる必要があり、開始剤を冷却保存する設備等が必要となる等、工業製造に不利となる恐れがある。200℃を超えると、開始剤の分解温度に達する前に単量体成分が熱重合し始めるおそれがある。好ましくは、80〜150℃である。
【0067】
上記製造方法によりマレイミド系アルカリ可溶性共重合体を製造する場合、重合反応の終了後に反応液から揮発分を除去してマレイミド系アルカリ可溶性共重合体を分離して使用してもよく、また、固形分を分離せず、溶液状態で使用してもよい。マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を分離する方法としては特に限定されず、例えば、反応液を真空下で加熱する方法、反応液を貧溶媒中に投入して沈殿させ濾別する方法等を適用することができる。
【0068】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体における未反応の置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体、すなわち残存する置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体としては、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体100質量%に対して、3質量%以下であることが好ましい。3質量%を超えると、熱安定性が低下するおそれや、着色の原因となる恐れがある。また、置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体は毒性が高いため、この点でも残存量が多いことは好ましくない。より好ましくは、1質量%以下であり、最も好ましくは0.5質量%以下である。
【0069】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体における置換基を有してもよいベンジルマレイミド単量体以外の単量体成分の残存する量としては、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体100質量%に対して、5質量%以下であることが好ましい。残存単量体が5質量%を超えると、熱安定性が低下したり、着色の原因となったりする恐れがある。より好ましくは、3質量%以下であり、最も好ましくは1質量%以下である。
【0070】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の分子量としては、例えば、質量平均分子量が5000〜5万であることが好ましい。5000未満であると、耐熱性や熱安定性が低下する恐れがあり、5万を超えると、アルカリ水溶解性が低下する恐れがある。より好ましくは、5000〜35000であり、さらに好ましくは、7000〜32000である。また、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で測定した質量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が4.0以下であることが好ましい。4.0を超えると、熱安定性やアルカリ水溶解性が低下する恐れがある。より好ましくは、3.0以下であり、さらに好ましくは、2.5以下である。
【0071】
マレイミド系アルカリ可溶性共重合体が水酸基を有する場合、すなわち、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体自体に光硬化性を付与する為に、不飽和カルボン酸を用いて共重合を行った後、オキシラン環と不飽和結合を有する化合物を反応させた重合体のような場合は、酸価のみならず水酸基価も好ましい範囲を有する。残渣(地汚れ)に対しては、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の酸価のみならず水酸基価も影響するからである。
本発明において、特に顔料が高濃度の領域(例えば、感光性着色組成物中の固形分の質量を100%とした場合、顔料の質量が15%以上、好ましくは20%以上)においては従来、残渣が残りやすかったのに対して、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の酸価及び水酸基価を上記範囲とすることによって、残渣残りを極めて少なくすることができる。
酸価及び水酸基価が上記範囲にあるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体の具体例としては、置換基を有していてもよいベンジルマレイミド単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、及び(メタ)アクリル酸単量体を共重合させた後に、光硬化性を付与するための不飽和カルボン酸としてグリシジル(メタ)アクリレートを反応させた共重合体であり、主鎖骨格を構成するベンジルマレイミド単量体単位(A)、(メタ)アクリル酸エステル系単量体単位(B)、及び(メタ)アクリル酸単量体単位(C)、並びに、
(メタ)アクリル酸単量体単位にグリシジル(メタ)アクリレートが付加導入された単位(D)の共重合比(A/B/C/D)が
(5−10/15−85/5−30/5−60)、好ましくは(5−25/20−80/5−15/10−50)、最も好ましくは(5−25/30−70/5−15/10−30)の範囲にあるものを挙げることができる。
【0072】
このようなマレイミド系アルカリ可溶性共重合体からなるバインダー成分は、優れた顔料分散性能を併せ持っているので、当該バインダーを分散剤の代わりに用いて顔料分散組成物及び感光性着色組成物を調製することができる。
【0073】
顔料と共に上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を溶剤中に配合し、必要に応じて分散剤を補充することにより、顔料分散組成物を調製することができる。
【0074】
本発明の顔料分散組成物に用い得る顔料は特に限定されず、種々の有機又は無機顔料を、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。
【0075】
有機着色剤としては、例えば、染料、有機顔料、天然色素等を用いることができる。有機顔料の具体例としては、カラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists社発行)においてピグメント(Pigment)に分類されている化合物、すなわち、下記のようなカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
【0076】
C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185等のイエロー系ピグメント;C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド177等のレッド系ピグメント;C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6等のブルー系ピグメント;C.I.ピグメントバイオレット23:19等のバイオレット系ピグメント;及び、ピグメントグリーン36等のグリーン系ピグメント。
【0077】
また、無機着色剤としては、例えば、無機顔料、体質顔料等を用いることができ、具体例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、カーボンブラック等を挙げることができる。
【0078】
本発明で用いられるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、青色や緑色の顔料として用いられているフタロシアニン系顔料との親和性に優れている。フタロシアニン系顔料としては、例えば、銅フタロシアニン等のフタロシアニン系青色顔料を例示できる。
【0079】
また、本発明で用いられるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、加熱時の耐黄変性に優れているため、黄変による色特性の劣化が著しい青色塗膜、特にカラーフィルターの青色画素を形成するバインダー成分として非常に適している。従って、このマレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、青色顔料を含有する顔料分散組成物及び感光性着色組成物を調製するのに用いるのが好ましく、青色顔料の中でもフタロシアニン系青色顔料と組み合わせる場合には親和性にも優れるので特に好ましい。
【0080】
上記顔料100質量部に対して、上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体を通常は70〜110質量部、好ましくは80〜100質量部の割合で配合することによって、優れた顔料分散性が得られる。
【0081】
また、上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、1種又は2種以上の分散剤(但し、バインダー成分であるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体は分散剤とみなさない)と併用しても良いが、併用する場合であっても顔料と分散剤の比(分散剤/顔料)を好ましくは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下とする。分散剤は少量であるほど好ましいが、用いる場合には、分散剤による分散作用を有効ならしめるために一般的に顔料と分散剤の比を0.05以上とする。
【0082】
使用可能な分散剤は特に限定されず、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できるが、これらの中でも高分子界面活性剤(高分子分散剤)を用いることが好ましい。高分子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等の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等の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ラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等の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などが挙げられる。
【0083】
顔料分散組成物を調製するための溶剤(分散溶剤)としては、有機溶剤が好ましく用いられる。有機溶剤としては、後述する感光性着色組成物を調製するために希釈溶剤として用いられる有機溶剤を用いることができる。
【0084】
上記分散溶剤は、顔料100質量部に対して通常は100〜1000質量部、好ましくは200〜900質量部の割合で用いる。
【0085】
本発明において顔料分散組成物は、従来公知の顔料分散組成物の調製手順において、分散剤の一部又は全部を上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体に置き換えることにより調製できる。すなわち、上記の顔料、上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体、及び、必要に応じてその他の成分を、任意の順序で溶剤に混合し、ニーダー、ロールミル、アトライタ、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサー、サンドミル等の公知の分散機を用いて分散させることによって顔料分散組成物を調製することができる。
【0086】
具体的には、有機顔料とバインダーの混合物を溶剤に添加して分散させる方法、溶剤に顔料とバインダーを夫々添加して分散させる方法;顔料のみを溶剤に分散させた液と、バインダーのみ溶剤に分散させた液とを混合する方法、或いは、顔料のみ溶剤に分散させた液にバインダーを添加する方法などを例示することができる。
【0087】
このようにして、顔料粒子の分散性に優れた顔料分散組成物が得られる。この顔料分散組成物は、顔料分散性に優れた塗工液を調製するための予備調製物として用いられる。顔料や顔料分散剤を、バインダー成分と共に希釈溶剤中に直接添加して混合すると、充分な分散性が得られない場合がある。これに対して、本発明に係る顔料分散組成物にバインダーの追加分や他の成分を混合するか、或いは、本発明に係る顔料分散組成物、バインダーの追加分、及び他の成分を固形分濃度を調節するための溶剤(希釈溶剤)に添加することによって、顔料分散性に優れた塗工液を容易に調製することができる。
【0088】
本発明においては、1種又は2種以上の顔料、必須のバインダー成分として上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体、ラジカル重合性化合物及び光重合開始剤とを含有する感光性着色組成物を調製することができる。マレイミド系アルカリ可溶性共重合体、ラジカル重合性化合物及び光重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0089】
本発明の感光性着色組成物をカラーフィルターの基板上に塗布し、露光することによって、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の優れた物性及びアルカリ現像性と、ラジカル重合性化合物によって形成される3次元ネットワーク構造により、被塗布体表面(基板表面)に対する密着性、皮膜強度、耐熱性、耐温純水性、耐薬品性等の諸物性に優れた硬化皮膜を形成することができ、露光時に所定のパターン状に露光して現像する場合には正確なパターンを形成することができ、現像時の除去部分に残渣も残らない。
【0090】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体の配合量としては、例えば、感光性着色組成物100質量%に対して、5〜80質量%とすることが好ましい。5質量%未満であると、粘度が低くなり過ぎ、塗布乾燥後の塗膜安定性が充分とはならない恐れがあり、80質量%を超えると、粘度が高くなり過ぎるため流動性が低下し、塗布性が悪くなる等の不都合を生じる恐れがある。より好ましくは、10〜50質量%である。
【0091】
感光性着色組成物に配合される顔料としては、上述した顔料分散液に配合できるものと同じものを用いることができる。本発明で用いられるマレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、顔料との親和性が高いため、感光性着色組成物中の分散剤を減量し或いは全く用いないで顔料を微細に分散させることができる。顔料を微細に分散できることから、着色硬化膜の透明性を向上させることができる。また、分散剤を減量すると、感光性着色組成物中の顔料及び/又はバインダー成分の配合割合が相対的に多くなる。そのため、顔料の配合割合が増えることによって着色塗膜の色特性を向上させることができ、硬化性や現像性に寄与するバインダー成分の配合割合が増えることによって微細パターンの形成能や硬化後の皮膜物性を向上させることができる。
【0092】
上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は、フタロシアニン系顔料との親和性が特に高いため、フタロシアニン系顔料との組み合わせでは、非常に優れた透明性、色特性、微細パターンの形成能、硬化後の皮膜物性が得られる。
【0093】
また、上記マレイミド系アルカリ可溶性共重合体は上述のように耐黄変性に優れているので、黄変による色調の悪影響が著しい青色顔料との組み合わせることが非常に効果的であり、青色顔料の中でも上記フタロシアニン系青色顔料は親和性にも優れているので特に好ましい。
【0094】
上記顔料の配合量としては、例えば、感光性着色組成物100質量%に対して、40〜75質量%となるようにすることが好ましい。40質量%未満であると着色力が充分ではなくなるため鮮明な画像の表示が困難となる恐れがあり、75質量%を超えると着色皮膜の光透過率が充分ではなくなるなどの不都合を生じる恐れがある。より好ましくは、45〜70質量%である。
【0095】
上記顔料を均一且つ安定して分散させるために、感光性着色組成物には分散剤を1種又は2種以上配合してもよい。このような分散剤としては、上述した顔料分散液に配合できるものと同じものを用いることができる。また、この場合に顔料と分散剤の比(分散剤/顔料)を好ましくは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下とし、一般的に0.05以上とすることも、顔料分散剤の場合と同様である。
【0096】
上記ラジカル重合性化合物としては、光照射により架橋結合を生じて感光性着色組成物を硬化させることができる化合物であれば特に限定されず、例えば、一分子中にエチレン性不飽和結合を3個以上有する光重合性化合物(3官能以上の光重合性化合物)を用いることが好ましく、その他にも、2官能の光重合性化合物等を用いることができる。3官能以上の光重合性化合物としては、例えば、3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類、又は、それらのジカルボン酸変性物等を用いることができ、具体的には、トリメチロールプロパン(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、コハク酸変性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)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、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)アクリレートを用いることが好ましい。なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートのいずれでもよいことを意味する。
【0097】
上記ラジカル重合性化合物の配合量としては、例えば、感光性着色組成物100質量%に対して、5〜70質量%とすることが好ましい。5質量%未満であると、現像時における未露光部の抜けが悪くなる恐れがあり、70質量%を超えると、粘度が低くなり過ぎ、塗布乾燥後の塗膜安定性が充分ではなくなるため露光や現像の適性を損なう等の不都合を生じる恐れがある。より好ましくは、10〜40質量%である。
【0098】
本発明の感光性着色組成物には、上記ラジカル重合性化合物と共に、反応希釈剤として単官能性の光重合性単量体等を必要に応じて1種又は2種以上配合することができる。このような化合物としては、具体的には、(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)アクリレート等が挙げられる。
【0099】
上記光重合開始剤としては、波長が365nm以下の放射線によりラジカル、カチオン、アニオン等の活性種を生じて、上述したラジカル重合性化合物の重合反応を開始することができる化合物であれば特に限定されるものではないが、感光性着色組成物に含有される溶剤への溶解性が高いものであることが好ましい。このような光開始剤としては、紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物等を用いることができ、例えば、ベンゾイン、ベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体又はそれらのエステル等の誘導体;キサントン及びチオキサントン誘導体;クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類等の含ハロゲン化合物;トリアジン類;イミダゾリン類;フルオレノン類;ハロアルカン類;光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類;有機硫黄化合物;過酸化物等が挙げられる。これらの中でも、トリアジン類やイミダゾリン類等を用いることが好ましい。
【0100】
上記光重合開始剤の配合量としては、例えば、感光性着色組成物100質量%に対して、0.05〜20質量%とすることが好ましい。0.05質量%未満であると、感光性着色組成物から形成される塗膜の硬化性が充分ではなくなる恐れがあり、20質量%を超えると、現像時における未露光部の抜けが悪くなったり、ポストベーク後に塗膜が黄変する等の不都合が生じるおそれがある。より好ましくは、2〜15質量%である。
【0101】
本発明の感光性着色組成物は、必要に応じて上述した必須成分以外の成分を1種又は2種以上含有してもよく、例えば、増感剤;加熱により酸と反応して硬化する熱硬化性樹脂等を含有することが好ましい。
【0102】
上記増感剤を含有する場合には、感光性着色組成物の感度を向上させることができる。このような増感剤としては、スチリル系化合物又はクマリン系化合物を用いることが好ましく、具体的には、スチリル系化合物として、2−(p−ジメチルアミノスチリル)キノリン、2−(p−ジエチルアミノスチリル)キノリン、4−(p−ジメチルアミノスチリル)キノリン等が挙げられ、クマリン系化合物として、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン、7−エチルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、4,6−ジエチルアミノ−7−エチルアミノクマリン等を1種又は2種以上が挙げられる。
【0103】
上記増感剤の配合量としては、例えば、感光性着色組成物100質量%に対して、0.01〜50質量%とすることが好ましい。
【0104】
上記加熱により酸と反応して硬化する熱硬化性樹脂を含有する場合には、感光性着色組成物を基材表面に塗工し、所望のパターン状に露光、現像することにより硬化パターンを形成した後、当該硬化パターンを所定の温度に加熱すると、熱硬化性樹脂が硬化パターン中に残留しているカルボキシル基と反応してカルボキシル基を消費するため耐アルカリ性が向上すると共に、熱硬化性樹脂の架橋反応により硬化パターンの物性が向上する。その結果、本発明の感光性着色組成物により形成した皮膜又はパターンの耐熱性、密着性、耐温純水性、耐薬品性(特に耐アルカリ性)が向上することになる。
【0105】
上記酸反応性の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、特に一分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂が好ましく、具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の1種又は2種以上が挙げられる。
【0106】
上記熱硬化性樹脂の配合量としては、例えば、感光性着色組成物100質量%に対して、1〜20質量%となるようにすることが好ましい。1質量%未満であると、感光性着色組成物が硬化して形成される塗膜に充分な耐アルカリ性を付与することができない恐れがあり、20質量%を超えると、感光性着色組成物の保存安定性、現像性が低下するなどの不都合を生じる恐れがある。より好ましくは、3〜15質量%である。
【0107】
本発明の感光性着色組成物には、必要に応じて上記したもの以外にも各種の添加剤を配合することができる。このような添加材としては、例えば、ビニルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられ、このような添加剤を配合することにより基材や隣接する他の塗布層との密着性を向上することができる。
【0108】
本発明の感光性着色組成物の製造方法としては特に限定されず、例えば、顔料、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体、ラジカル重合性化合物及び光重合開始剤、並びに、必要に応じて、上述した必須成分以外のものを混合し、又は、溶剤に添加し、攪拌して均一に溶解、分散する方法等により製造することができる。また、上述の顔料分散剤を用いて感光性着色組成物を製造することも可能である。このような製造方法において、混合順序等は特に限定されるものではない。また、攪拌に用いる装置としては、例えば、ペイントシェーカー、ビーズミル、サンドグラインドミル、ボールミル、アトライターミル、2本ロールミル、3本ロールミル等が挙げられる。
【0109】
本発明の感光性着色組成物の使用形態としては特に限定されるものではないが、塗料化及び塗布適性を考慮して、通常、溶剤により希釈して用いることになる。このような溶剤としては、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体と、ラジカル重合性化合物及び光重合開始剤等を溶解し、高沸点であり、スピンコーティング性が良いものを用いることが好ましい。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、N−プロピルアルコール、i−プロピルアルコールなどのアルコール系溶剤;メトキシアルコール、エトキシアルコールなどのセロソルブ系溶剤;メトキシエトキシエタノール、エトキシエトキシエタノールなどのカルビトール系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチルなどのエステル系溶剤;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系溶剤;メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのセロソルブアセテート系溶剤;メトキシエトキシエチルアセテート、エトキシエトキシエチルアセテートなどのカルビトールアセテート系溶剤;ジエチルエーテル、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メチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン性アミド溶剤;γ−ブチロラクトンなどのラクトン系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレンなどの不飽和炭化水素系溶剤;N−ヘプタン、N−ヘキサン、N−オクタンなどの飽和炭化水素系溶剤などの有機溶剤等が挙げられ、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、酢酸−3−メトキシブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を用いることが好ましい。
【0110】
上記溶剤の使用量としては、配合成分の溶解状態や塗布性等により適宜調節するが、通常は、固形分濃度が5〜50質量%となるようにすることが好ましい。
【0111】
本発明の感光性着色組成物を用いて、硬化皮膜(所定のパターンに形成されたものを含む)を形成する方法の一例について、以下に説明する。先ず、本発明の感光性着色組成物を基板等の被塗布体の表面に塗布し、形成した塗工膜に紫外線や電子線等の電離放射線を照射して露光、硬化させる。塗工膜に電離放射線を照射すると、塗工膜中において先ず電離放射線の作用により光重合開始剤から活性種が生じ、この活性種の作用によってラジカル重合性化合物の架橋反応が開始し、塗工膜が硬化する。
【0112】
この時、塗工膜をカラーフィルターの画素のような所定のパターンに形成したい場合には、フォトマスクを介して露光を行うなどして、所定のパターン状に露光し、現像する。塗工膜は、マレイミド系アルカリ可溶性共重合体がカルボキシル基を有しているので、ラジカル重合性化合物の架橋結合が形成されていない未露光部分をアルカリ現像により除去することができ、所定パターンの硬化皮膜を形成することができる。
【0113】
上記塗工膜を露光硬化し、必要に応じて現像した後、当該塗工膜をさらに加熱硬化すると硬化皮膜が得られる。露光硬化させた塗工膜に、ラジカル重合性化合物に由来するエチレン性不飽和結合が残留している場合には、加熱工程によって架橋反応をさらに進行させることができる。さらに、塗工膜中に2官能のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が含有されている場合には、塗膜中に残留しているマレイミド系アルカリ可溶性共重合体が有するカルボキシル基と反応して、カルボキシル基を消費すると共に、架橋結合を生じる。その結果、硬化皮膜の耐熱性、密着性、耐温純水性、耐薬品性(特に耐アルカリ性)が向上する。
【0114】
本発明の感光性着色組成物を用いて形成される着色硬化膜は、透明性や色調に関する耐熱性等の色特性、現像性や製版特性等の微細パターン形成能、及び、硬度や弾性等の物性に優れている。
【0115】
色特性に関しては、特に青色硬化膜を形成した時に、透明性の高い明るい画素を形成することができる。具体的には、感光性着色組成物をガラス基板上にスピンコートにより塗布し、80℃で3分間乾燥し、100mJ/cm2の照射量で露光後、230℃で30分間加熱して、青色硬化膜を形成することができる。そして、このようにして得られた青色硬化膜は、膜厚を1.35μm以下として単一画素で測色する時に、C光源測色XYZ表色系2度視野においてx座標が0.05≦x≦0.30、y座標が0.05≦y≦0.30及び刺激値Yが20.0以上、好ましくは21.0以上の範囲の色空間を表示できる。
【0116】
カラーフィルターはポストベークやポリイミド配向膜形成等の高温を伴う加熱工程を経て作製されるが、このような加熱工程において着色層の形成材料が黄変すると400nm付近の波長吸収を引き起こすことから、着色層の色特性が劣化し、各色の中でも青色画素の色調劣化、輝度低下が最も著しい。これに対して、本発明に係る感光性着色組成物は、耐熱性の高いマレイミド系アルカリ可溶性共重合体を用いているので黄変を来たし難く、色調に関する耐熱性の高い青色硬化膜を形成することができる。
【0117】
具体的には、本発明の感光性着色組成物をガラス基板上にスピンコートにより塗布し、80℃で3分間乾燥し、100mJ/cm2の照射量で露光後、230℃で30分間加熱して膜厚約1.3μmの青色硬化膜を形成できる。この青色硬化膜にカラーフィルターを作製するための加熱工程を想定して250℃で1時間加熱する耐熱性試験を行い、耐熱性試験前後において、C光源測色XYZ表色系2度視野、y=0.1400における刺激値Y値を測定する時に、試験前の測定値Y1に対する試験後の測定値Y2の変化率(Y2/Y1)を97%以上に保持し得るものである。
【0118】
製版特性や現像性等の微細パターン形成能に関しては、本発明の感光性着色組成物は、現像形態、現像時間、残渣、表面荒れ、密着性、解像度、断面形状、コントラスト等の諸点で優れている。
【0119】
ネガ型レジストの現像工程においては、レジスト層の硬化していない未露光部分がアルカリ現像液によって溶解し基板上から離脱していくが、その現像形態としては、離脱していく部分が主に大きな塊となって剥がれる剥離型と、染料が水に溶けていくように徐々に溶解、拡散する溶解型とがある。前者の剥離型は、固形分の塊が異物となって系内に残留し、他の色の画素を汚染し易いので好まれない現像形態である。これに対して、本発明の感光性着色組成物は後者の溶解型であり、好ましい現像形態をとる。
【0120】
本発明の感光性着色組成物は、アクリル樹脂系バインダーを用いる場合と比べて現像時間が短いので、その分だけスループットが短くなり、現像液の使用量や現像ラインの短縮を図ることが可能である。
【0121】
また、ネガ型レジストの現像工程においては、レジスト層の硬化していない未露光部分がアルカリ現像液によって溶解し基板上から離脱していくが、レジストが充分に脱離せずに基板上に残留する場合がある。このような現像残渣が残っている場所に他の色のレジストを塗布、現像して画素を形成すると、色特性の変動や平滑性の低下など悪影響を与える。これに対して本発明の感光性着色組成物は、現像時の溶解部分に残渣を残さないので、青色以外の画素の品質も向上させる。
【0122】
一般に、残渣を少なくすると、レジストの溶解性が強くなりすぎて、表面荒れや密着性の低下や解像度の低下等の問題を招いてパターンの正確性が損なわれるが、本発明の感光性着色組成物を用いて作製した着色硬化膜は、現像により除去すべき部分には残渣を残さずに、正確に所定のパターンに形成される。
【0123】
具体的には、得られる着色硬化膜は、JIS B0601−1994に基づく測定方法において表面粗度(Ra)を50Å以下、好ましくは30Å以下とすることができる。
【0124】
また、前記着色硬化膜は、感光性着色組成物の塗膜をラインアンドスペースのマスクを介して露光硬化させた時に欠損を生じる線幅が25μm以下、好ましくは20μm以下とすることができ、密着性に優れている。
【0125】
また、前記着色硬化膜は、感光性着色組成物の塗膜をラインアンドスペースのマスクを介して露光硬化させた時に解像度が24μm以下、好ましくは20μm以下とすることができる。
【0126】
本発明の感光性着色組成物は、硬化膜の断面形状がテーパー形状に形成できる点でも好ましい。着色レジストを基板上に塗布し、塗膜を現像すると、得られる着色層の断面形状は、下底(基板との接触面)の長さが上底(基板との接触面に向かい合う面)の長さよりも大きいテーパー形状(台形状)になる場合(すなわち(上面/下面)<1)と、断面形状が矩形状になる場合(すなわち(上面/下面)=1)と、断面形状の下底の長さが上底の長さよりも小さい逆テーパー形状(逆台形状)になる場合(すなわち(上面/下面)>1)とがある。
【0127】
着色層の断面が逆テーパー形状になると、当該着色層の上にITO電極層を蒸着する時に、ITOが着色層の側面に充分に回りこめず、ITO層が成膜できない部分が下底付近に残され、導通が取れなかったり、部分的に大きな抵抗値が生じたりして、電極層に問題が生じる。このような問題は、着色レジストを用いてカラーフィルターの画素パターンを形成する場合に生じる。また、逆テーパー形状の着色層は、諸プロセスを経るうちに角が取れて脱落しカラーフィルターの他の部分に付着するので、地汚れの原因となる。従って、レジストを基板上に塗布、現像、ポストベークして形成される着色層のパターンは、断面形状がテーパー形状(台形状)となっていることが望ましい。かかる要望に対して、本発明の感光性着色組成物を用いればテーパー形状(略台形状、(上面/下面)<1)の青色層パターンが形成されるので、欠損のないITO電極で被覆し、或いは、地汚れを防止することができる。
【0128】
具体的には、本発明の感光性着色組成物を用いて作製した着色硬化膜の断面の立ち上がり角度が、被塗布面に対して90度以下、好ましくは50度以下となるようにすることができる。或いは、着色硬化膜の断面形状を、下底の長さに対する上底の長さの比が1未満となるようにすることができる。
【0129】
また、コントラストに関しては、本発明の感光性着色組成物を用いて青色硬化膜を形成した時に、コントラスト比を2,000以上とすることができる。
【0130】
機械的及び化学的物性に関しては、本発明の感光性着色組成物は、硬度、弾性、皮膜強度、密着性、耐熱性、耐温純水性、耐薬品性、不純物溶出性等の諸点で優れている。
【0131】
例えば、硬度に関しては、本発明の感光性着色組成物をガラス基板上にスピンコートにより塗布し、100mJ/cm2の照射量で露光後、200℃で30分間加熱して膜厚5μmの塗膜を形成する場合に、当該塗膜について表面温度180℃、ビッカース圧子を最大荷重20mNとなる条件で表面硬度を測定した時のユニバーサル硬さ(試験荷重/試験荷重下でのビッカース圧子の表面積)を200N/mm2以上とすることが可能である。ユニバーサル硬さについては、材料試験技術vol.43,No.2(1998)p.72に記載されており、ドイツ規格DIN 50359−1に従って評価することができる。
【0132】
このような感光性着色組成物を用いて、さまざまな分野において青色の着色硬化膜又はフタロシアニン系顔料を含有する着色塗膜を形成することができる。この感光性着色組成物は、特に、カラーフィルターに青色画素又はフタロシアニン系顔料を含有する画素のパターン、好ましくはフタロシアニン系青色顔料を含有する青色画素のパターンを形成するのに非常に適しており、高性能且つ高品質のカラーフィルターが得られる。
【0133】
カラーフィルターは、透明基板と、当該透明基板上に形成された着色層とを必須として備え、必要に応じて、更に当該着色層を被覆する保護膜及び/若しくは対向させる電極基板との間隔を維持するために当該透明基板上の非表示部と重なり合う位置に設けられたスペーサーとを備える。本発明においては、このようなカラーフィルターの画素パターン、特に青色画素を、上記感光性着色組成物を用いて形成する。
【0134】
上記カラーフィルターの形態としては、透明基板上に(1)着色層を備えた形態、(2)着色層及び保護膜を備えた形態、(3)着色層及びスペーサーを備えた形態、(4)着色層、保護膜及びスペーサーを備えた形態が挙げられるが、例えば、着色層の一部が、透明基板上に所定のパターンで形成されたブラックマトリックス層上に所定のパターンで形成されていることが好ましい。また、保護膜上には、必要に応じて液晶駆動用の透明電極が形成されていてもよい。ブラックマトリックスを形成する方法としては特に限定されず、例えば、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により形成することができる。また、クロム蒸着等により形成してもよい。
【0135】
上記着色層は、通常、赤色、緑色及び青色の画素パターンがモザイク型、ストライプ型、トライアングル型、4画素配置型、「く」の字型に配置されるアイランド型等の所望の形態で配列されてなり、ブラックマトリックスが各着色パターンの間及び着色層形成領域の外側の所定領域に設けられることになる。
【0136】
本発明においては、このような着色層を構成する画素パターンの少なくとも一つ、特に青色画素のパターンを上記感光性着色組成物を用いて作製する。例えば、透明基板の一面側に上記感光性着色組成物を塗布し、フォトマスクを介して紫外線等の放射線を照射することにより露光し、アルカリ現像後、クリーンオーブン等で加熱硬化することにより着色層を形成することができる。着色層の厚さとしては、通常では1.5μm程度とすることが好ましい。
【0137】
上記保護膜の形成方法としては、例えば、透明な感光性着色組成物の塗工液を、スピンコーター、ロールコーター、スプレイ、印刷等の方法により塗布して形成することができる。スピンコーターを使用する場合には、回転数は500〜1500回転/分の範囲内で設定する。感光性着色組成物の塗工膜は、フォトマスクを介して電離放射線を照射することにより露光され、アルカリ現像後、クリーンオーブン等で加熱硬化されて保護膜となる。保護膜の厚さとしては、通常では2μm程度とすることが好ましい。
【0138】
上記保護膜上に透明電極を形成する場合、透明電極は、通常では酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等、或いは、それらの合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な方法により形成され、必要に応じてフォトレジストを用いたエッチング又は治具の使用により所定のパターンとすることになる。透明電極の厚さとしては、例えば、20〜500nm程度とすることが好ましい。より好ましくは、100〜300nm程度である。
【0139】
上記スペーサーとしては、セルギャップに対応する高さを有する柱状スペーサーであることが好ましい。このようなスペーサーを設ける位置としては、例えば、ブラックマトリックス層が形成された領域に合わせて、透明電極上、着色層上、又は保護膜上とすることが好ましい。透明電極上等に柱状スペーサーを形成する方法としては、例えば、透明の感光性着色組成物の塗工液を、スピンコーター、ロールコーター、スプレイ、印刷等の方法により塗布し、フォトマスクを介する放射線照射により露光し、アルカリ現像後、クリーンオーブン等で加熱硬化することにより形成できる。スピンコーターの回転数も保護膜を形成する場合と同様に、500〜1500回転/分の範囲内で設定すればよい。柱状スペーサーの厚さ(高さ)としては、例えば、5μm程度とすることが好ましい。
【0140】
このようにして作製したカラーフィルターと電極基板とを対向させて、両者の間に液晶化合物を封入してなる液晶表示装置が得られる。本発明の液晶表示装置は、例えば、上記カラーフィルターの内面側に配向膜を形成し、電極基板と対向させ、間隙部に液晶化合物を満たして密封することにより製造することができる。本発明の液晶表示装置に用いられる液晶化合物等としては特に限定されるものではない。また、電極基板としては特に限定されず、通常の方法で製造されたものを用いることができる。
【0141】
このような液晶表示装置は、上記感光性着色組成物による作用効果が充分に発揮されることになり、基本性能に優れるうえに、表示画像の品位に優れることからパーソナルコンピューター等のフラットディスプレー等の表示装置として好適に適用できるものである。
【0142】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は、「質量部」を意味し、「%」は、「質量%」を意味するものとする。
【0143】
(実施例1)
(1)ベンジルマレイミド樹脂の合成
30Lの重合槽に、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)40.0部を仕込み、窒素雰囲気下に90℃に昇温した後、滴下系1としてベンジルマレイミド(BzMI)6.16部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)6.16部、メチルメタクリレート(MMA)12.12部、メタクリル酸(MAA)12.55部、滴下系2として、パーブチルO(PBO)(商品名、日本油脂社製)0.62部、滴下系3としてn−ドデシルメルカプタン(n−DM)1.23部を、それぞれ3時間かけて連続的に供給した。その後、30分90℃を保持した後、温度を105℃に昇温し、3時間重合を継続した。ガスクロクロマトグラフィー(GC)測定による未反応モノマーは、BzMIが0.1%、MMAが0.2%、MAAが0.3%であった。
【0144】
次いで、この反応液にメタクリル酸グリシジル(GMA)12.73部、触媒としてトリエチルアミン0.13部、重合禁止剤として2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名アンテージW400、川口化学工業(株)製)0.07部を追加し、5%酸素濃度に調整した空気、窒素混合ガスを200ml/分の流量でバブリングしながら8時間反応を継続した。反応液をGCで測定したところ未反応のGMAは検出されなかった。DMDG7.5部を加えて希釈した後、冷却し、ベンジルマレイミド樹脂溶液1を得た。
【0145】
(2)青色顔料分散組成物の調製
顔料及び分散剤と共に前記ベンジルマレイミド樹脂溶液1を下記分量で混合し、ペイントシェーカーを用い、0.3mmジルコニアビーズによって3時間ビーズ分散し、青色顔料分散組成物1を得た。得られた青色顔料分散組成物1は、顔料、分散剤及びベンジルマレイミド樹脂の固形分質量比(顔料/分散剤/ベンジルマレイミド樹脂)が、1/0.2/0.4であった。
【0146】
<青色顔料分散組成物1の組成>
・ピグメントブルー15:6(銅フタロシアニン系青色顔料):13質量部(商品名「リオノールブルーES、東洋インキ社製)
・分散剤(商品名PB−821、味の素(株)製):5.65質量部(固形分46.0質量%)
・ベンジルマレイミド樹脂溶液1(BzMI/MMA/MAA/GMA−MAA共重合体、固形分44.4質量%):11.56質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:69.79質量部
(3)青色レジストの調製
上記の青色顔料分散組成物1に、ベンジルマレイミド樹脂溶液1及び他の成分を下記分量で配合し、青色レジスト1を調製した。得られた青色レジスト1は、メインポリマーであるベンジルマレイミド樹脂、モノマーであるジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名サートマーSR399E、日本化薬(株)製)、及び開始剤1及び2の固形分の質量比(ベンジルマレイミド樹脂/ジペンタエリスリトールペンタアクリレート/開始剤1と2の合計)が、35/45/35であった。
【0147】
<青色レジスト1の組成>
・青色顔料分散組成物1:34.3質量部
・ベンジルマレイミド樹脂溶液1(BzMI/MMA/MAA/GMA−MAA共重合体、固形分44.4質量%):8.03質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名サートマーSR399E、日本化薬(株)製):6.03質量部
・開始剤1(商品名イルガキュアー184、チバスペシャリティーケミカルズ製):3.87質量部
・開始剤2(商品名ハイキュアーABP、川口薬品製):0.35質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:52.6質量部
(比較例1)
実施例1において、青色顔料分散組成物1からベンジルマレイミド樹脂溶液1を除く組成とした以外は同様にして、比較例の青色顔料分散組成物C1を調製した。
【0148】
また、実施例1において、ベンジルマレイミド樹脂溶液1の代わりに同量のアクリル樹脂(商品名B−7500、新中村化学製)を用いて、比較例の青色レジストC1を調製した。
【0149】
(分析及び評価)
実施例1で得られたベンジルマレイミド樹脂溶液1をサンプリングし、以下に述べる方法で分析した結果を、第1表に仕込み量と共に示す。
【0150】
また、実施例及び比較例で得られた青色顔料分散組成物及び青色レジストを用いて、以下に述べる方法で評価した結果を、第2表に示す。
【0151】
【表1】
【0152】
【表2】
【0153】
(1)ベンジルマレイミド樹脂溶液1の分析方法
<未反応単量体、共重合体組成>
重合終了時の未反応モノマーをガスクロマトグラフィーで定量することにより決定した。
【0154】
<固形分>
アルミ皿に樹脂溶液0.3gを精秤し、140℃で5時間真空乾燥を行い揮発分を除去した後の質量から求めた。
【0155】
<酸価>
樹脂溶液3gを精秤し、アセトン70g/水30g混合溶媒に溶解し、チモールブルーを指示薬として0.1N KOH水溶液で滴定し、固形分の濃度から固形分1g当たりの酸価を求めた。
【0156】
<粘度>
300mlトールビーカーに樹脂溶液を入れ、25±0.2℃の恒温水槽中にて保持し、25±0.5℃に調温し、B型デジタル粘度計(東機産業製DVM−B型)でローターNo.3、6rpmにて粘度を測定した。
【0157】
<水分量>
新カールフィッシャー滴定用溶媒ハヤシ−ソルベントCE(HAYASHI−SolventCE)脱水溶媒を用い、試料1gを滴定溶媒30gに溶解し、カールフィッシャー測定装置(京都電子工業製MKS−3P)にて水分量を測定した。
【0158】
<二重結合量>
樹脂溶液を70℃で5時間真空乾燥を行い溶媒を揮発させた後、DMSO−d6を溶媒、クロロホルムを内部標準物質として、200MHz 1H NMR(バリアン テクノロジーズ ジャパン リミテッド製Gemini 2000/200BB)を測定し、二重結合の吸収強度から求めた。
【0159】
<重量平均分子量(Mw)>
ポリスチレンを標準物質とし、THFを溶離液としてショウデックスGPCシステム−21H(Shodex GPC System−21H)により重量平均分子量を測定した。
【0160】
<ガラス転移点(Tg)>
理学電気社製、DSC8230(商品名)を使用し、ポリマー単体を窒素気流下、昇温速度10℃/minで測定した。
【0161】
<1%KOH溶解性>
重合液をテトラヒドロフラン(THF)で希釈し、大量のヘキサン中で析出させ濾過乾燥し、ポリマー単体を分離し、1%KOH水溶液に対し20%となるように入れ、3時間攪拌した。攪拌後、不溶物がある場合は濾過し、不溶分の量を測定し、下記の基準に従って評価した。
◎:完全溶解、
○:極わずかに濁りがある乃至、不溶分が10%以下、
△:不溶分が10%〜50%、
×:不溶分が50%以上
<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)、酢酸3−メトキシブチル(メトアセ)溶解性>
析出溶解したポリマーを、20%となるように各溶媒を加え、60℃に加温し3時間攪拌した後、室温に放冷した。不溶物がある場合は濾過し、不溶分の量を測定し、下記の基準に従って評価した。
◎:完全溶解、
○:極わずかに濁りがある乃至、不溶分が10%以下、
△:不溶分が10%〜50%、
×:不溶分が50%以上
<380nm透過率>
共重合体溶液を、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を用いてポリマー濃度20%まで希釈し、ガラス基板にスピンコーターを用いて塗膜を形成し、室温で30分、90℃で30分、200℃で30分加熱乾燥し、2μm厚の塗膜を形成した。その後、250℃で1時間加熱し、380〜780nmの範囲での光線透過率を測定した。
【0162】
(2)青色顔料分散組成物及び青色レジストの評価方法
(2−1)顔料分散性
青色顔料分散組成物の50%平均顔料粒子径を、日機装(株)製レーザードップラー散乱光解析粒度分析計(Microtrac934UPA)を用いて測定した。
【0163】
(2−2)現像形態、現像時間、分光特性、耐熱性、パターンの断面形状
アルカリ洗浄済みのガラス基板上に、青色レジストをスピンコーティングした後、室温で3分間、さらに80℃のホットプレート上で3分間乾燥させ、膜厚1.3μmの塗膜を形成した。この塗膜を100mJ/cm2でマスク露光し、スピン現像し、現像液に60秒間接液させた後に純水で洗浄し、パターン形成された基板を230℃のオーブン中で30分間ベイクした。この現像過程において、現像形態が溶解型か剥離型かを観察すると共に、現像時間を測定した。
【0164】
次に、得られた青色パターン付き基板を、国際照明委員会の規定するC光源を用い、オリンパス光学工業(株)製顕微分光測光装置(OSP SP−100)により、JIS Z8701に定める明るさY値を測定した。
【0165】
その後、当該青色パターン付き基板を250℃のオーブン中で1時間加熱し、同様の方法で明るさY値を測定し、耐熱試験前のY値を基準にして試験前後のY値の変化率を算出した。
【0166】
また、230℃、30分間のベイク後の段階で得られた青色パターン付き基板の着色層の断面形状をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察すると共に、SEM写真を用いて着色層の立上がり角度と、下底の長さに対する上底の長さの比を算出した。
【0167】
(2−3)現像残渣
裏面にクロムを蒸着したガラス基板上に、青色レジスト液をスピンコーティングした後、室温で3分間、さらに80℃のホットプレート上で3分間乾燥させ、膜厚1.3μmの塗膜を形成した。この塗膜をスピン現像し、現像液に60秒間接液させた後に純水で洗浄した。
【0168】
洗浄後、ガラス基板を投光器により目視観察し、残渣の有無を確認した。また、基板の表面をエタノール付きウエスで拭き取り、ウエス上に拭き取られた残渣の有無を確認した。
【0169】
(2−4)コントラスト比
実施例(2−2)で得られた青色レジスト塗布基板を2枚の偏光板(日東電工製NPF−G 1220DU)で挟み込み、バックライト(東芝製メロウ5D FL10EX−D−H 色温度6500K)を点灯し、偏光板の直交時と平行時の輝度を輝度計(ミノルタ製SL−100)により測定した。コントラスト比は輝度の測定値を用い、以下の式により導き出せる。
【0170】
コントラスト比=平行輝度(cd/m2)/直交輝度(cd/m2)
(2−5)表面粗度、密着性、解像度、碁盤目ピール試験
製版性(表面粗度(Ra)、ラインアンドスペースによる密着性と解像度、碁盤目ピール試験)に関する評価を行った。10cm画のガラス基板上に、硬化性樹脂組成物1をスピンコーター(MIKASA製、形式1H−DX2)により、塗布、乾燥し、乾燥膜厚2.2μmの塗布膜を形成した。この塗布膜をホットプレート上で90℃、3分間加熱した。加熱後、塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置して2.0kWの超高圧水銀ランプを装着したUVアライナー(大日本スクリーン製、形式MA 1200)によって100mJ/cm2の強度(405nm照度換算)で紫外線を照射した。
【0171】
紫外線照射後、塗布膜に0.05wt%の水酸化カリウム水溶液をスピン現像機(Applied Process Technology,INK、MODEL:915)にて60秒間散布し、未露光部を溶解、除去し、残った露光部を純水で60秒間水洗することにより現像した。現像後、露光部の膜をクリーンオーブン(忍足研究所(株)製、SCOV−250 Hy−So)により、200℃で30分間加熱した。
【0172】
アルカリ現像処理後の塗膜表面を、タカノ(株)製走査型プローブ顕微鏡(AS−7B)を使用してAFM測定を行い、JIS B0601−1994に規定される表面粗度(Ra)(塗膜表面の平滑性)を決定し、下記の基準に従って評価した。
【0173】
<表面粗度の評価基準>
◎:極めて平滑である。(50Å以下)
○:平滑である。(50Å超、100Å未満)
△:表面に荒れが見られる。(100Å以上)
×:表面の荒れが激しく、塗膜白化が見られる。
【0174】
また、ラインアンドスペースのマスクを介して上記方法で露光を行い、得られたレリーフパターンの形状を光学顕微鏡(オリンパス光学工業(株)製、MHL100)で観察して塗膜が欠損を生じる線幅(密着性)及び解像度を決定した。
【0175】
さらに、硬化後の着色層を80℃の純水に30分浸漬した後、碁盤目ピール試験法を行い、下記の基準に従って密着性(耐温純水性)を評価した。
【0176】
<碁盤目ピール試験の評価基準>
○:塗膜の剥がれなし。
△:50%未満の塗膜に剥がれ、欠損あり。
×:50%以上の塗膜に剥がれ、欠損あり。
【0177】
(実施例2)
仕込み量を表3に示す通りに変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、ベンジルマレイミド樹脂溶液2を得た。分析値を表3に示す。
実施例1において、ベンジルマレイミド樹脂溶液1の代わりに同量のベンジルマレイミド樹脂溶液2を用いて青レジスト2を調整した。
(実施例3)
仕込み量を表3に示す通りに変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、ベンジルマレイミド樹脂溶液3を得た。分析値を表1に示す。
実施例1において、ベンジルマレイミド樹脂溶液1の代わりに同量のベンジルマレイミド樹脂溶液3を用いて青レジスト3を調製した。
【0178】
(分析及び評価)
以下の評価を行った結果を、第4表に示す。
<水酸基価測定方法>
JIS−K0070に従い、水酸基価を決定し、固形分濃度から、固形分1gあたりの水酸基価を決定した。
<酸価測定方法>
実施例1と同じ方法で酸価を測定した。
<現像残渣>
実施例1と同じ、残渣の拭き取り試験試験を行い、下記基準に従い評価した。◎:残渣なし(着色なし)
○:薄く着色
△:濃く着色
×:濃く着色(残渣黙示確認レベル)
【0179】
【表3】
【0180】
【表4】
【0181】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、青色顔料又はフタロシアニン系顔料を含み、色特性、微細パターンの形成能、及び、硬化後物性に優れた感光性着色組成物及びその調製に用いられる顔料分散組成物が得られる。この感光性着色組成物はカラーフィルターの画素、特に青色画素を形成するのに非常に適しており、透明性及び耐黄変性に優れ、現像時には残渣を生じずに正確に画素パターンを形成することができ、硬化後には硬度、弾性等の物性に優れている。
【0182】
このような感光性着色組成物を用いてカラーフィルターの画素を形成することによって、表示性能に優れたカラーフィルター及び当該カラーフィルターを用いた表示性能に優れた表示装置、例えば液晶表示装置や有機EL表示装置等が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶パネルの一例についての模式的断面図である。
【図2】液晶パネルの別の例についての模式的断面図である。
【符号の説明】
1…カラーフィルター
2…電極基板
3…間隙部(L;液晶化合物)
4…シール材
5…透明基板
6…ブラックマトリックス層
7(7R、7G、7B)…着色層
8…保護膜
9…透明電極膜
10…配向膜
11…パール
12…柱状スペーサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pigment dispersion composition, a photosensitive coloring composition, a color filter, and a liquid crystal display device. Specifically, the present invention relates to a pigment dispersion composition and a photosensitive coloring composition containing a maleimide-based alkali-soluble copolymer together with a blue pigment or a phthalocyanine pigment, and further, a blue pigment using such a photosensitive coloring composition. Alternatively, the present invention relates to a color filter in which a pixel pattern containing a phthalocyanine pigment is formed and a liquid crystal display device assembled using the color filter.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal panel has a structure in which a display side substrate and a liquid crystal driving side substrate are opposed to each other, and a liquid crystal compound is sealed between them to form a thin liquid crystal layer. A liquid crystal display device incorporating such a liquid crystal panel selectively changes the amount of transmitted or reflected light of the display side substrate by electrically controlling the liquid crystal alignment in the liquid crystal layer by the liquid crystal drive side substrate of the liquid crystal panel. Display.
[0003]
There are various drive systems such as static drive system, simple matrix system, and active matrix system, but in recent years, liquid crystal panels of active matrix system or simple matrix system have been used as flat displays for personal computers and personal digital assistants. The used color liquid crystal display devices are rapidly spreading.
[0004]
FIG. 1 is a configuration example of an active matrix type liquid crystal panel. The
[0005]
On the other hand, the
[0006]
As a method of maintaining the cell gap, as shown in FIG. 1, a large number of spherical or rod-
[0007]
In a liquid crystal display device incorporating a color filter having the above structure, a color image is obtained by controlling the light transmittance of the liquid crystal layer behind each pixel that is colored in each color and arranged in a predetermined pattern.
[0008]
The pixel portion of the color filter is a light composed of a binder resin, a photoinitiator, or the like, using one or two or more pigments selected so as to develop a predetermined color such as RGB by a so-called pigment dispersion method. A photosensitive coloring composition is prepared by blending with a curable resin composition, this is applied onto a transparent substrate, dried, and a predetermined region of the obtained coating film is selectively exposed and cured to obtain an organic solvent or It can be formed by developing with an alkaline solution.
[0009]
In order for a liquid crystal display device to exhibit excellent display performance, the color space representation capability of pixels is important. Each RGB pixel is toned so that the color reproduction region determined by the chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ color system can be sufficiently widened, and the brightness represented by the stimulus value Y is sufficiently high. It is required to have excellent transparency and color purity. In the manufacturing process of the color filter, there is a problem that transparency and color characteristics of the pixel portion are impaired due to yellowing of the binder resin contained in the pixel portion. In particular, when the blue pixel is yellowish, the transparency and the color characteristics are significantly deteriorated. Therefore, it is more important to prevent the blue pixel from yellowing than other pixels.
[0010]
The fine pattern forming ability such as developability and plate making characteristics of the photosensitive coloring composition forming the pixel portion also greatly affects the display performance of the liquid crystal display device. When producing a fine pattern such as a pixel portion by a pigment dispersion method, regarding the fine pattern forming ability, there is no residue, no loss of fine lines, no foreign matter remains, no surface roughness occurs, Performances such as high resolution, accurate shape after development, and uniform film thickness are required.
[0011]
A residue is a colored product that remains in a portion that should not remain after development, and is likely to occur when developability is poor due to a large amount of pigment or dispersant.
[0012]
Fine line defects are likely to occur when the adhesiveness is inferior due to a small amount of the curing component in the photosensitive coloring composition or a low affinity with the substrate. The foreign matter is generated due to, for example, a part of a pixel being missing when there are few curing components in the photosensitive coloring composition, or a colored piece produced by peeling development with few developing components. Surface roughness also occurs when there are few curing components in the photosensitive coloring composition.
[0013]
In order to improve resolution, the liquid crystal drive system has evolved, and the color filter has a pattern with many curved parts and corners, unlike the conventional stripe pattern. There is a need to.
[0014]
There is a problem that the shape after development becomes an inverted trapezoid (reverse tapered shape) when the photosensitive coloring composition has poor photosensitivity. If the post-development shape becomes an inverted trapezoid, the upper part of the pixel tends to be chipped due to water pressure during development, which causes the above-mentioned foreign matter. Further, when the reverse trapezoidal film has low heat resistance, a portion protruding in a comb shape may hang down due to heat and form a hole after post-baking. This hole not only degrades the display quality but also reduces the resolution. In addition, the liquid crystal is contaminated when heated and burst in the liquid crystal panel assembly.
[0015]
Film thickness uniformity is not a major problem at the individual pixel level. However, for the purpose of cost reduction, the substrate size has been steadily increasing and has been applied to the metric class. In that case, if the film thickness is different between the glass center and the edge, the color varies, resulting in a defective product.
[0016]
In order to form a fine pattern accurately, it is required to satisfy all the above-described elements. However, in general, increasing the solubility of the photosensitive coloring composition with a developer so as not to leave a residue tends to cause fine line defects, foreign matter, surface roughness, and the like, so it is very difficult to prevent the residue. It is.
[0017]
Further, the mechanical or chemical properties of the completed pixel are not only important for the mechanical or temporal durability of the color filter and the liquid crystal display device, but also greatly affect the display performance. As physical properties that affect display performance, for example, performance such as hardness, elasticity, and elution of impurities is required.
[0018]
Spacers such as spherical spacers and columnar spacers are not only directly formed on the substrate of the color filter, but may be provided in an upper layer than the pixels and the black matrix. In the latter case, if the pixel hardness and elastic modulus are inferior, even if a spacer having a high hardness is formed, the base is deformed and the uniformity of the cell gap is impaired. For this reason, even a pixel is required to have high hardness and elastic modulus.
[0019]
Impurity elution from the pixel causes liquid crystal contamination. Since the liquid crystal does not perform the switching function only by mixing a small amount of conductive impurities, it is important that the conductive molecules do not dissolve into the liquid crystal layer from the color filter. However, conductive pigments are often included as impurities in pigments and dispersants used for pixels. Therefore, suppression of impurity elution from the pixel portion is required.
[0020]
By sufficiently containing a curing component in the photosensitive coloring composition, the post-curing physical properties of the pixel can be improved. However, if a large amount of a dispersant is blended in order to finely disperse the pigment in the photosensitive coloring composition and increase the transparency of the pixel, the concentration of the curing component will be lowered and the physical properties of the pixel cannot be improved. . If a large amount of a dispersant is used, the pigment concentration is also lowered, so that the color reproduction ability is also inferior.
[0021]
The binder resin of the photosensitive coloring composition forming the pixel of the color filter has performances from various viewpoints as described above, for example, original transparency, heat resistance (yellowing resistance), curability, developability, Affinity with the pigment, adhesion with the substrate, and the like are required.
[0022]
JP-A-10-31308 discloses a photosensitive coloring composition using a copolymer of a monomer having an N-substituted maleimide and an acid group as a binder resin. JP-A-10-300922 discloses a radiation-sensitive composition for color filters containing an alkali-soluble resin containing a copolymer of an N-substituted maleimide monomer and another copolymerizable monomer. Further, JP-A-11-15147 discloses a colored image forming material containing a polymer having a maleimide group in the skeleton. However, there is a problem that the maleimide monomer tends to remain at the end of the reaction and cannot fully exhibit its action such as decomposition and coloring. In addition, when forming a thin film layer or a fine pattern such as a color filter, the resin composition is applied onto the substrate by a spin coating method or the like. At this time, if the boiling point of the solvent is low, a uniform film is formed. Since it is difficult, a solvent having a high boiling point is used in consideration of a balance such as dryness. However, there is a room to devise so that the copolymer is sufficiently dissolved in such a solvent.
[0023]
In JP-A-10-60214, α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid 1 to 6% by mass, α, β-ethylenically unsaturated
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been achieved in view of such circumstances, and its first object is to use a maleimide-based alkali-soluble copolymer that can be sufficiently dissolved in alkaline water as a binder, and to improve transparency and yellowing resistance. Providing a color filter with excellent display performance, with pixels that have excellent color characteristics such as residue, and pixels with excellent pattern forming ability such as residue problems and fine pattern accuracy, and post-curing physical properties such as hardness and elasticity There is to do.
[0025]
In addition, a second object of the present invention is to provide a color filter that is particularly excellent in color characteristics, pattern forming ability, and post-curing physical properties of a blue pixel.
[0026]
The third object of the present invention is to use a maleimide-based alkali-soluble copolymer that can be sufficiently dissolved in alkaline water as a binder and is excellent in color characteristics such as transparency and yellowing resistance, and more preferably, It is possible to form a colored coating film having excellent pattern forming ability such as problem and accuracy of fine pattern, and post-curing physical properties such as hardness and elasticity. Particularly, it forms a pixel pattern of a color filter, particularly preferably a blue pixel. It is in providing the photosensitive coloring composition suitable for.
[0027]
A fourth object of the present invention is a pigment dispersion composition suitable for preparing the above photosensitive coloring composition using a maleimide-based alkali-soluble copolymer having a pigment dispersion function as well as a function as an alkali-soluble binder. To provide things.
[0028]
A fifth object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that is excellent in display performance using the color filter, and preferably excellent in transparency and color characteristics of blue pixels.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The pigment dispersion composition according to the present invention includes at least one pigment selected from the group consisting of a blue pigment and a phthalocyanine pigment, a maleimide alkali-soluble copolymer, a dispersant, and a solvent. In the composition, the maleimide-based alkali-soluble copolymer has a benzylmaleimide monomer unit that may have a substituent as an essential component.
[0030]
The maleimide-based alkali-soluble copolymer specified as described above not only functions as a binder component but also has excellent pigment dispersion performance, so that it is excellent in dispersibility by using it instead of a dispersant. In addition, a pigment dispersion composition containing little or no dispersant can be prepared. Since the usage-amount of a dispersing agent can be reduced, the film | membrane physical property of the photosensitive coloring composition prepared using this improves.
[0031]
When the acid value of the maleimide-based alkali-soluble copolymer is 50 to 200 mgKOH / g and the hydroxyl value is 10 to 150 mgKOH / g, the effect of improving the residue (background stain) after development is great. In particular, it is preferable because a large improvement effect is obtained in a high pigment concentration range.
In the pigment dispersion composition, the blending ratio of the dispersant (dispersant / pigment) with respect to the total amount of the pigment including a pigment selected from the group consisting of a blue pigment and a phthalocyanine pigment is 0.5 or less in terms of mass ratio. Is preferred.
[0032]
Next, the photosensitive coloring composition according to the present invention includes at least one pigment selected from the group consisting of a blue pigment and a phthalocyanine pigment, a maleimide alkali-soluble copolymer, a radical polymerizable compound, and a photopolymerization initiator. The maleimide-based alkali-soluble copolymer has a benzylmaleimide monomer unit that may have a substituent as an essential component.
[0033]
The photosensitive coloring composition of the present invention is applied to a color filter substrate and exposed to light, whereby the maleimide-based alkali-soluble copolymer has excellent physical properties and alkali developability, and a three-dimensional formed by a radically polymerizable compound. With the network structure, it is possible to form a cured film with excellent physical properties such as adhesion to the surface of the substrate (substrate surface), film strength, heat resistance, hot pure water resistance, chemical resistance, etc. When it is exposed and developed in the shape, an accurate pattern can be formed, and no residue remains in the removed portion during development.
[0034]
The maleimide-based alkali-soluble copolymer has a particularly high affinity with phthalocyanine pigments. Therefore, when used in combination with phthalocyanine pigments, it has excellent transparency, color characteristics, ability to form fine patterns, and a film after curing. Physical properties can be obtained.
[0035]
Further, since the maleimide-based alkali-soluble copolymer is excellent in yellowing resistance as described above, it is very effective to be combined with a blue pigment that has a remarkable adverse color tone due to yellowing. The phthalocyanine blue pigment is particularly preferable because of its excellent affinity.
[0036]
In a preferred embodiment, by using the photosensitive coloring composition, when the film thickness after curing is 1.35 μm or less, the x coordinate is 0.05 ≦ x ≦ 0 in the C light source colorimetric
[0037]
Further, in a preferred embodiment, by using the photosensitive coloring composition, the film thickness after curing is 1.3 μm, and the C light source calorimetric
[0038]
In a preferred embodiment, a cured film having a contrast ratio of 2,000 or more can be formed by using the photosensitive coloring composition.
[0039]
In a preferred embodiment, a cured film having a surface roughness (Ra) of 50 mm or less can be formed by the measurement method based on JIS B0601-1994 by using the photosensitive coloring composition.
[0040]
In a preferred embodiment, by using the photosensitive coloring composition, a cured film having a line width of 25 μm or less that causes defects when exposed and cured through a line and space mask can be formed.
[0041]
In a preferred embodiment, a cured film having a resolution of 24 μm or less when exposed and cured through a line and space mask can be formed by using the photosensitive coloring composition.
[0042]
In a preferred embodiment, a cured film having a rising angle of the cross section of 50 degrees or less with respect to the coated surface can be formed by using the photosensitive coloring composition.
[0043]
Next, the first color filter according to the present invention is characterized in that a pixel obtained by curing the photosensitive coloring composition is provided.
[0044]
The second color filter according to the present invention includes at least one selected from the group consisting of a blue pigment and a phthalocyanine pigment in a matrix composed of a cured product of a binder containing a maleimide-based alkali-soluble copolymer. A color filter provided with pixels in which a pigment is dispersed, wherein the maleimide alkali-soluble copolymer has an essential benzyl maleimide monomer unit which may have a substituent. And
[0045]
The photosensitive coloring composition according to the present invention is very particularly suitable for forming a pattern of a pixel containing a blue pixel or a phthalocyanine pigment in a color filter, preferably a pattern of a blue pixel containing a phthalocyanine blue pigment. A high-performance and high-quality color filter is obtained.
[0046]
In a preferred embodiment, the blue pixel of the color filter has a cross-section in which the rising angle of the cross-section is 50 degrees or less with respect to the surface to be coated, or the ratio of the length of the upper base to the length of the lower base is less than 1. It is formed in a tapered shape having a shape.
[0047]
In a preferred embodiment, the blue pixel of the color filter has an x coordinate of 0.05 ≦ x in the C light source color measurement
[0048]
Further, in a preferred embodiment, the blue pixel of the color filter has a film thickness of 1.3 μm, and before and after being heated at 250 ° C. for 1 hour, a single pixel C light source color measurement XYZ color system two-degree field of view, y When the stimulus value Y at 0.1400 is measured, the rate of change (Y2 / Y1) in the measured value Y2 after heating with respect to the measured value Y1 before heating is 97% or more.
[0049]
Furthermore, according to the present invention, there can be obtained a liquid crystal display device in which the color filter according to the present invention and the electrode substrate are opposed to each other, and a liquid crystal compound is sealed therebetween.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
[0051]
In the maleimide-based alkali-soluble copolymer used as the binder component of the photosensitive coloring composition in the present invention, as the benzyl maleimide monomer unit that may have a substituent that is an essential monomer unit, for example, Examples thereof include a benzyl maleimide monomer unit having no substituent and a benzyl maleimide monomer unit having a substituent in the benzyl group. Among them, a benzyl maleimide monomer unit having no substituent is preferable. In the case of having a substituent, the type and number of substituents, the position at which the substituent is bonded, and the like are not particularly limited as long as the effects of the present invention can be exhibited.
[0052]
The solubility of the maleimide-based alkali-soluble copolymer in alkaline water is preferably soluble in, for example, a 1% KOH aqueous solution. In this case, it is preferable that 20% by mass of the copolymer is added to 1% KOH aqueous solution and completely dissolved when stirred for 3 hours. In the photosensitive coloring composition containing such a maleimide-based alkali-soluble copolymer, an uncured portion can be dissolved in alkaline water to form a clear pattern. Moreover, it is preferable that the alkaline aqueous solution insoluble content with respect to 0.5% KOH aqueous solution is 10 mass% or less. More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. The aqueous solution insoluble content of the maleimide-based alkali-soluble copolymer is, for example, an alkali test using a 50-μm thick film of the maleimide-based alkali-soluble copolymer in a solubility test in 200 ml of 0.5% KOH aqueous solution at 50 ° C. It can be evaluated by determining the amount of water-insoluble matter.
[0053]
The maleimide-based alkali-soluble copolymer has a benzylmaleimide monomer unit that may have a substituent as an essential component, and appropriately sets the type and ratio of the monomer unit, the molecular weight, etc. so as to be alkali-soluble. However, the preferred form is a benzylmaleimide monomer unit, (meth) acrylic acid monomer unit and (meth) acrylic acid ester monomer which may have a substituent. The form which has a unit as an essential is mentioned. These monomer units can be used alone or in combination of two or more.
[0054]
As a mass ratio of the monomer unit which comprises the said maleimide type | system | group alkali-soluble copolymer, the benzyl maleimide monomer unit which may have a substituent is 5-50 mass%, for example, (meth) acrylic acid single unit It is preferable that a monomer unit is 8-30 mass% and a (meth) acrylic acid ester monomer unit is 30-87 mass%. When the mass ratio of these monomer units is out of the above range, there is a possibility that the function and effect exhibited by each monomer unit in the present invention cannot be obtained. As a more preferable form of the above mass range, 10 to 45% by mass of a benzylmaleimide monomer unit which may have a substituent, 10 to 25% by mass of a (meth) acrylic acid monomer unit, and (meth) Acrylic acid ester monomer unit 30 to 80% by mass, most preferably, benzyl
[0055]
In this invention, it has monomer units other than the benzyl maleimide monomer unit which may have the said substituent, a (meth) acrylic acid monomer unit, and a (meth) acrylic acid ester monomer unit. However, the total mass ratio of essential monomer units is preferably 50% by mass or more, for example. More preferably, it is 70 mass% or more, More preferably, it is 90 mass% or more.
[0056]
The maleimide alkali-soluble copolymer preferably has a monomer unit capable of imparting photocurability (crosslinkability) together with the essential monomer unit. That is, in order to give photocurable to the photosensitive coloring composition of the present invention, a photocurable component having sensitivity at an appropriately selected irradiation wavelength such as radiation such as ultraviolet rays or ionizing radiation or visible light may be blended. However, when not only such a photocurable component but also the maleimide-based alkali-soluble copolymer itself has photocurability, it is possible to improve the irradiation sensitivity of the photosensitive coloring composition. That is, since the photocuring property of the photosensitive coloring composition is excellent, it is possible to shorten the curing time for efficiency, and to improve the accuracy of the pattern shape after development.
[0057]
As the monomer unit capable of imparting photocurability, for example, a monomer unit having a copolymerizable unsaturated bond is preferred, whereby the maleimide-based alkali-soluble copolymer is copolymerized to the side chain. A saturated bond is introduced, and this unsaturated bond contributes to photocurability. In this case, the mass ratio of the monomer unit having an unsaturated bond in the maleimide-based alkali-soluble copolymer is, for example, 1-60 mass% when the maleimide-based alkali-soluble copolymer is 100 mass%. preferable. More preferably, it is 5-40 mass%.
[0058]
The method for producing the maleimide alkali-soluble copolymer is not particularly limited. For example, a benzyl maleimide monomer, a (meth) acrylic acid monomer, and a (meth) acryl which may have a substituent. It can be produced by copolymerizing a monomer component containing an acid ester monomer as an essential component. Thereby, a corresponding monomer unit is formed from each monomer. In this case, the mass ratio of each monomer in the monomer component is appropriately set so that the mass ratio of each monomer unit in the maleimide alkali-soluble copolymer is in the above range. Incidentally, in response to the fact that the maleimide-based alkali-soluble copolymer may have a monomer unit other than the essential monomer unit, the monomer 1 type or 2 other than the essential monomer. You may use the monomer component containing a seed | species or more.
[0059]
Examples of the benzyl maleimide monomer that may have a substituent in the monomer unit include alkyl-substituted benzyl maleimides such as benzyl maleimide, p-methylbenzyl maleimide, and p-butylbenzyl maleimide; p-hydroxybenzyl Examples include phenolic hydroxyl group-substituted benzyl maleimides such as maleimide; benzyl maleimide monomers having a substituent on the benzyl group such as halogen-substituted benzyl maleimides such as o-chlorobenzyl maleimide, o-dichlorobenzyl maleimide, and p-dichlorobenzyl maleimide. It is done. Examples of the (meth) acrylic acid monomer include acrylic acid and methacrylic acid. Furthermore, as the (meth) acrylic acid ester monomer, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2-ethylhexyl etc. are mentioned. “(Meth) acrylic acid” means that either acrylic acid or methacrylic acid may be used.
[0060]
The monomer other than the essential monomers is not particularly limited, and examples thereof include aromatic substituted maleimides such as phenylmaleimide, naphthylmaleimide, o-chlorophenylmaleimide; methylmaleimide, ethylmaleimide, propylmaleimide, isopropylmaleimide, and the like. Alkyl-substituted maleimides; aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, and p-chlorostyrene; vinyl cyanide compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic anhydride An acid anhydride etc. are mentioned.
[0061]
In the above production method, when the maleimide-based alkali-soluble copolymer itself is provided with photocurability, the maleimide-based alkali-soluble copolymer has a monomer unit having a copolymerizable unsaturated bond as a constituent element. In the case of preparing a copolymer having a carboxyl group by carrying out copolymerization using an unsaturated carboxylic acid, a compound having a functional group capable of binding to the carboxyl group and a copolymerizable unsaturated bond is prepared. Produced by a method of reacting or preparing a copolymer having a cyano group by copolymerization using a compound having a cyano group and a copolymerizable unsaturated bond, and then reacting with an unsaturated carboxylic acid. Is preferred.
[0062]
In the above case, for example, (meth) acrylic acid is preferably used as the unsaturated carboxylic acid. Examples of the compound having a functional group capable of binding to a carboxyl group and a copolymerizable unsaturated bond include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, α-ethyl glycidyl acrylate, crotonyl glycidyl ether, itaconic acid. Compounds having an oxirane ring and a copolymerizable unsaturated bond such as monoalkyl monoglycidyl ester; unsaturated alcohols such as allyl alcohol, 2-blanc-1-ol-freefuryl alcohol, oleyl alcohol, cinnamyl alcohol; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate; N-methylolacrylamide; 2-acryloyloxyethyl isocyanate, 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, and the like can be used. It is preferable to use a compound having an unsaturated bond copolymerizable. More preferably, glycidyl (meth) acrylate is used. Furthermore, as the compound having a cyano group and a copolymerizable unsaturated bond, for example, the above-described vinyl cyanide compound is preferably used.
[0063]
A preferred form for producing the maleimide-based alkali-soluble copolymer is, for example, a method of polymerizing monomer components using a radical polymerization initiator and, if necessary, a molecular weight regulator. In this case, the polymerization can be performed by bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, or a combination of these as appropriate. Among these, it is preferable to perform polymerization by solution polymerization. More preferably, the polymerization is performed by batch solution polymerization.
[0064]
When producing a maleimide-based alkali-soluble copolymer, the radical polymerization initiator, the polymerization conditions and the like are not particularly limited, and may be appropriately set according to the polymerization method, the type of monomer to be copolymerized, the use ratio, etc. Good. For example, the solvent used for the polymerization by solution polymerization should be a liquid that does not hinder solution polymerization and can dissolve both the monomer component as a raw material and the maleimide-based alkali-soluble copolymer to be produced. Examples thereof include, but are not limited to, for example, aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms such as methanol, ethanol and glycol; cellosolvs such as cellosolve and butylcellosolve; carbitols such as carbitol and butylcarbitol; cellosolve acetate; Esters such as carbitol acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; ethers such as diethylene glycol dimethyl ether; cyclic ethers such as tetrahydrofuran; ketones such as cyclohexanone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; dimethyl sulfoxide, dimethyl It can be used organic solvents having a polarity such as formamide. The solvent used for the polymerization by non-aqueous dispersion polymerization may be a liquid in which the monomer component as a raw material can be dissolved and the maleimide alkali-soluble copolymer to be formed is insoluble. For example, liquid hydrocarbons such as benzene, toluene, hexane, and cyclohexane, other nonpolar organic solvents, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. As a quantity of the solvent used for solution polymerization or non-aqueous dispersion polymerization, it is preferable to set it as 20-80 mass% among the total amount of all the monomers and a solvent, for example. If it is less than 20% by mass, there is a possibility that sufficient stirring cannot be performed due to thickening at the end of polymerization. If it exceeds 80% by mass, the molecular weight of the maleimide-based alkali-soluble copolymer to be produced becomes too small. There is a fear. More preferably, it is 30-70 mass%.
[0065]
As said radical polymerization initiator, 1 type (s) or 2 or more types, such as a well-known radical polymerization initiator, for example, a peroxide, an azo initiator, can be used. As a usage-amount of a polymerization initiator, it is preferable to use in the ratio of 0.001-5.0 mass% with respect to 100 mass% of all monomer components, for example, More preferably, it is 0.5-3.0. % By mass. Moreover, as a molecular weight regulator, 1 type (s) or 2 or more types, such as (alpha) -methylstyrene dimer and a mercaptan-type chain transfer agent, can be used, for example. Among these, a long chain alkyl mercaptan having 8 or more carbon atoms is preferable in terms of odor and little coloring.
[0066]
What is necessary is just to set suitably as polymerization temperature in copolymerization by the radical polymerization initiator etc. to be used, Although it does not specifically limit, For example, it is preferable to set it as 50-200 degreeC. When the temperature is lower than 50 ° C., it is necessary to use an initiator having a low decomposition temperature, which may be disadvantageous for industrial production, for example, a facility for cooling and storing the initiator is required. If it exceeds 200 ° C., the monomer component may start to undergo thermal polymerization before reaching the decomposition temperature of the initiator. Preferably, it is 80-150 degreeC.
[0067]
When producing a maleimide-based alkali-soluble copolymer by the above-described production method, the maleimide-based alkali-soluble copolymer may be separated and used after removing the volatile matter from the reaction solution after the completion of the polymerization reaction. You may use in a solution state, without isolate | separating a part. The method for separating the maleimide-based alkali-soluble copolymer is not particularly limited. For example, a method in which the reaction solution is heated under vacuum, a method in which the reaction solution is poured into a poor solvent, precipitated, and filtered are applied. be able to.
[0068]
Benzyl maleimide monomer that may have an unreacted substituent in the maleimide-based alkali-soluble copolymer, that is, benzyl maleimide monomer that may have a remaining substituent, It is preferable that it is 3 mass% or less with respect to 100 mass% of coalescence. If it exceeds 3% by mass, the thermal stability may be deteriorated or coloring may be caused. Moreover, since the benzyl maleimide monomer which may have a substituent is highly toxic, it is not preferable that the residual amount is large in this respect as well. More preferably, it is 1 mass% or less, Most preferably, it is 0.5 mass% or less.
[0069]
The remaining amount of monomer components other than the benzylmaleimide monomer which may have a substituent in the maleimide-based alkali-soluble copolymer is 5% with respect to 100% by mass of the maleimide-based alkali-soluble copolymer. % Or less is preferable. If the residual monomer exceeds 5% by mass, the thermal stability may be reduced or coloring may be caused. More preferably, it is 3 mass% or less, Most preferably, it is 1 mass% or less.
[0070]
The molecular weight of the maleimide alkali-soluble copolymer is preferably, for example, a mass average molecular weight of 5,000 to 50,000. If it is less than 5,000, the heat resistance and thermal stability may be lowered, and if it exceeds 50,000, the solubility in alkaline water may be lowered. More preferably, it is 5000-35000, More preferably, it is 7000-32000. Moreover, it is preferable that ratio (Mw / Mn) of the mass average molecular weight and number average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography) is 4.0 or less. If it exceeds 4.0, thermal stability and alkali water solubility may be reduced. More preferably, it is 3.0 or less, More preferably, it is 2.5 or less.
[0071]
When the maleimide-based alkali-soluble copolymer has a hydroxyl group, that is, in order to impart photocurability to the maleimide-based alkali-soluble copolymer itself, after copolymerization with an unsaturated carboxylic acid, In the case of a polymer obtained by reacting a compound having an unsaturated bond, not only the acid value but also the hydroxyl value has a preferable range. This is because the residue (soil) is affected not only by the acid value of the maleimide alkali-soluble copolymer but also by the hydroxyl value.
In the present invention, particularly in a high concentration region of the pigment (for example, when the solid content in the photosensitive coloring composition is 100%, the pigment mass is 15% or more, preferably 20% or more), Residues were likely to remain, but by setting the acid value and hydroxyl value of the maleimide-based alkali-soluble copolymer within the above ranges, the residue residue can be extremely reduced.
Specific examples of the maleimide alkali-soluble copolymer having an acid value and a hydroxyl value in the above range include a benzyl maleimide monomer optionally having a substituent, a (meth) acrylic acid ester monomer, and Benzyl, which is a copolymer obtained by reacting glycidyl (meth) acrylate as an unsaturated carboxylic acid for imparting photocurability after copolymerizing (meth) acrylic acid monomer, and constituting the main chain skeleton Maleimide monomer unit (A), (meth) acrylic acid ester monomer unit (B), (meth) acrylic acid monomer unit (C), and
The copolymerization ratio (A / B / C / D) of the unit (D) in which glycidyl (meth) acrylate is additionally introduced into the (meth) acrylic acid monomer unit is
(5-10 / 15-85 / 5-30 / 5-60), preferably (5-25 / 20-80 / 5-5-15 / 10-50), most preferably (5-25 / 30-70 / The thing in the range of 5-15 / 10-30) can be mentioned.
[0072]
Since the binder component composed of such a maleimide-based alkali-soluble copolymer has excellent pigment dispersion performance, a pigment dispersion composition and a photosensitive coloring composition are prepared using the binder instead of a dispersant. be able to.
[0073]
A pigment dispersion composition can be prepared by blending the maleimide-based alkali-soluble copolymer with a pigment in a solvent and supplementing a dispersant as necessary.
[0074]
The pigment that can be used in the pigment dispersion composition of the present invention is not particularly limited, and various organic or inorganic pigments can be used alone or in admixture of two or more.
[0075]
As the organic colorant, for example, dyes, organic pigments, natural pigments, and the like can be used. Specific examples of the organic pigment include compounds classified as pigments in the color index (CI; issued by The Society of Dyers and Colorists), that is, the following color index (C.I. ) Can be listed.
[0076]
C. I. Pigment yellow 1, C.I. I. Pigment yellow 3, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 138, C.I. I. Pigment yellow 150, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Yellow pigments such as C.I. Pigment Yellow 185; I. Pigment red 1, C.I. I.
[0077]
Examples of the inorganic colorant include inorganic pigments and extender pigments. Specific examples include titanium oxide, barium sulfate, calcium carbonate, zinc white, lead sulfate, yellow lead, zinc yellow, red rose ( Red iron oxide (III)), cadmium red, ultramarine blue, bitumen, chromium oxide green, cobalt green, amber, titanium black, synthetic iron black, carbon black and the like.
[0078]
The maleimide-based alkali-soluble copolymer used in the present invention is excellent in affinity with a phthalocyanine-based pigment used as a blue or green pigment. Examples of the phthalocyanine pigment include phthalocyanine blue pigments such as copper phthalocyanine.
[0079]
Further, the maleimide-based alkali-soluble copolymer used in the present invention is excellent in yellowing resistance during heating, and thus forms a blue coating film, particularly a blue pixel of a color filter, whose color characteristics are significantly deteriorated by yellowing. Very suitable as a binder component. Therefore, this maleimide-based alkali-soluble copolymer is preferably used for preparing a pigment dispersion composition and a photosensitive coloring composition containing a blue pigment, and when combined with a phthalocyanine-based blue pigment among blue pigments. It is particularly preferable because of its excellent affinity.
[0080]
By blending the maleimide-based alkali-soluble copolymer in a proportion of usually 70 to 110 parts by mass, preferably 80 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment, excellent pigment dispersibility can be obtained.
[0081]
The maleimide-based alkali-soluble copolymer may be used in combination with one or more dispersants (however, the maleimide-based alkali-soluble copolymer as a binder component is not regarded as a dispersant), Even when used in combination, the ratio of the pigment to the dispersant (dispersant / pigment) is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less. A smaller amount of the dispersant is more preferable, but when used, the ratio of the pigment to the dispersant is generally set to 0.05 or more in order to make the dispersing action of the dispersant effective.
[0082]
The dispersant that can be used is not particularly limited. For example, cationic, anionic, nonionic, amphoteric, silicone, and fluorine-based surfactants can be used. Among these, polymeric surfactants (polymers) It is preferable to use a dispersant. Examples of the polymer surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, etc. Polyoxyethylene alkylphenyl ethers; polyethylene glycol diesters such as polyethylene glycol dilaurate and polyethylene glycol distearate; sorbitan fatty acid esters; fatty acid-modified polyesters; tertiary amine-modified polyurethanes.
[0083]
As a solvent (dispersion solvent) for preparing the pigment dispersion composition, an organic solvent is preferably used. As an organic solvent, in order to prepare the photosensitive coloring composition mentioned later, the organic solvent used as a dilution solvent can be used.
[0084]
The dispersion solvent is usually used in a proportion of 100 to 1000 parts by mass, preferably 200 to 900 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
[0085]
In the present invention, the pigment dispersion composition can be prepared by replacing part or all of the dispersant with the maleimide-based alkali-soluble copolymer in a conventionally known procedure for preparing a pigment dispersion composition. That is, the pigment, the maleimide-based alkali-soluble copolymer, and other components as necessary are mixed in a solvent in an arbitrary order, and kneader, roll mill, attritor, super mill, dissolver, homomixer, sand mill. A pigment dispersion composition can be prepared by dispersing using a known disperser such as the above.
[0086]
Specifically, a method in which a mixture of an organic pigment and a binder is added and dispersed in a solvent, a method in which a pigment and a binder are added and dispersed in a solvent; a liquid in which only a pigment is dispersed in a solvent; and a binder only in a solvent Examples thereof include a method of mixing the dispersed liquid or a method of adding a binder to a liquid in which only the pigment is dispersed in a solvent.
[0087]
In this way, a pigment dispersion composition having excellent pigment particle dispersibility is obtained. This pigment dispersion composition is used as a preliminary preparation for preparing a coating liquid excellent in pigment dispersibility. If a pigment or a pigment dispersant is directly added and mixed with a binder component in a diluent solvent, sufficient dispersibility may not be obtained. In contrast, the pigment dispersion composition according to the present invention is mixed with an additional amount of the binder and other components, or the pigment dispersion composition according to the present invention, the additional amount of the binder, and other components are mixed into the solid content. By adding to a solvent (dilution solvent) for adjusting the concentration, a coating liquid excellent in pigment dispersibility can be easily prepared.
[0088]
In the present invention, a photosensitive coloring composition containing one or more pigments and the maleimide-based alkali-soluble copolymer, radical polymerizable compound and photopolymerization initiator as essential binder components is prepared. Can do. The maleimide alkali-soluble copolymer, radical polymerizable compound and photopolymerization initiator may be used alone or in combination of two or more.
[0089]
The photosensitive coloring composition of the present invention is applied to a color filter substrate and exposed to light, whereby the maleimide-based alkali-soluble copolymer has excellent physical properties and alkali developability, and a three-dimensional formed by a radically polymerizable compound. With the network structure, it is possible to form a cured film with excellent physical properties such as adhesion to the surface of the substrate (substrate surface), film strength, heat resistance, hot pure water resistance, chemical resistance, etc. When it is exposed and developed in the shape, an accurate pattern can be formed, and no residue remains in the removed portion during development.
[0090]
As a compounding quantity of the said maleimide type | system | group alkali-soluble copolymer, it is preferable to set it as 5-80 mass% with respect to 100 mass% of photosensitive coloring compositions, for example. If it is less than 5% by mass, the viscosity becomes too low, and there is a fear that the coating film stability after coating and drying may not be sufficient. If it exceeds 80% by mass, the viscosity becomes too high and the fluidity decreases, There is a risk of inconvenience such as poor applicability. More preferably, it is 10-50 mass%.
[0091]
As a pigment mix | blended with the photosensitive coloring composition, the same thing as what can be mix | blended with the pigment dispersion liquid mentioned above can be used. Since the maleimide-based alkali-soluble copolymer used in the present invention has high affinity with the pigment, the pigment can be finely dispersed without reducing or using the dispersant in the photosensitive coloring composition. Since the pigment can be finely dispersed, the transparency of the colored cured film can be improved. Moreover, when the amount of the dispersant is reduced, the blending ratio of the pigment and / or the binder component in the photosensitive coloring composition is relatively increased. Therefore, the color characteristics of the colored coating can be improved by increasing the blending ratio of the pigment, and the ability to form a fine pattern and the film after curing can be increased by increasing the blending ratio of the binder component that contributes to curability and developability. Physical properties can be improved.
[0092]
The maleimide-based alkali-soluble copolymer has a particularly high affinity with phthalocyanine pigments. Therefore, when used in combination with phthalocyanine pigments, it has excellent transparency, color characteristics, ability to form fine patterns, and a film after curing. Physical properties can be obtained.
[0093]
Further, since the maleimide-based alkali-soluble copolymer is excellent in yellowing resistance as described above, it is very effective to be combined with a blue pigment that has a remarkable adverse color tone due to yellowing. The phthalocyanine blue pigment is particularly preferable because of its excellent affinity.
[0094]
As a compounding quantity of the said pigment, it is preferable to set it as 40-75 mass% with respect to 100 mass% of photosensitive coloring compositions, for example. If it is less than 40% by mass, the coloring power will not be sufficient, so there is a risk that it will be difficult to display a clear image, and if it exceeds 75% by mass, there is a risk of inconveniences such as insufficient light transmittance of the colored film. is there. More preferably, it is 45-70 mass%.
[0095]
In order to disperse the pigment uniformly and stably, the photosensitive coloring composition may contain one or more dispersants. As such a dispersing agent, the same thing as what can be mix | blended with the pigment dispersion liquid mentioned above can be used. In this case, the ratio of the pigment to the dispersant (dispersant / pigment) is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less, and generally 0.05 or more. Same as the case.
[0096]
The radically polymerizable compound is not particularly limited as long as it is a compound capable of generating a crosslink by light irradiation and curing the photosensitive coloring composition. For example, three ethylenically unsaturated bonds are contained in one molecule. It is preferable to use the photopolymerizable compound (trifunctional or higher functional photopolymerizable compound) as described above. In addition, a bifunctional photopolymerizable compound or the like can be used. As the tri- or higher functional photopolymerizable compound, for example, poly (meth) acrylates of trihydric or higher polyhydric alcohols or their dicarboxylic acid-modified products can be used, and specifically, trimethylol. Propane (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, succinic acid-modified pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate Etc. Among these, it is preferable to use dipentaerythritol penta (meth) acrylate and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate. “(Meth) acrylate” means that either acrylate or methacrylate may be used.
[0097]
As a compounding quantity of the said radically polymerizable compound, it is preferable to set it as 5-70 mass% with respect to 100 mass% of photosensitive coloring compositions, for example. If it is less than 5% by mass, there is a possibility that unexposed portions will be lost during development. If it exceeds 70% by mass, the viscosity becomes too low and the coating film stability after coating and drying becomes insufficient. And there is a risk of inconvenience such as impairing the suitability of development. More preferably, it is 10-40 mass%.
[0098]
In the photosensitive coloring composition of the present invention, one or more monofunctional photopolymerizable monomers and the like as a reaction diluent can be blended as necessary together with the radical polymerizable compound. Specific examples of such a compound include (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and the like.
[0099]
The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is a compound that can generate active species such as radicals, cations, and anions by radiation having a wavelength of 365 nm or less, and can initiate the polymerization reaction of the above-described radical polymerizable compound. Although it is not a thing, it is preferable that it is a thing with high solubility to the solvent contained in the photosensitive coloring composition. As such a photoinitiator, a compound that generates free radicals by the energy of ultraviolet rays can be used. For example, benzophenone derivatives such as benzoin and benzophenone or derivatives thereof; xanthone and thioxanthone derivatives; chlorosulfonyl Halogen-containing compounds such as chloromethyl polynuclear aromatic compounds, chloromethyl heterocyclic compounds, chloromethyl benzophenones; triazines; imidazolines; fluorenones; haloalkanes; redox couples of photoreductive dyes and reducing agents; Organic sulfur compounds; peroxides and the like. Among these, it is preferable to use triazines and imidazolines.
[0100]
As a compounding quantity of the said photoinitiator, it is preferable to set it as 0.05-20 mass% with respect to 100 mass% of photosensitive coloring compositions, for example. If it is less than 0.05% by mass, the curability of the coating film formed from the photosensitive coloring composition may not be sufficient, and if it exceeds 20% by mass, the unexposed part will be lost during development. Or the coating film may turn yellow after post-baking. More preferably, it is 2 to 15% by mass.
[0101]
The photosensitive coloring composition of the present invention may contain one or more components other than the above-described essential components as necessary, for example, a sensitizer; heat that reacts with an acid by heating and cures. It is preferable to contain a curable resin.
[0102]
When the sensitizer is contained, the sensitivity of the photosensitive coloring composition can be improved. As such a sensitizer, a styryl compound or a coumarin compound is preferably used. Specifically, as the styryl compound, 2- (p-dimethylaminostyryl) quinoline, 2- (p-diethylaminostyryl) is used. ) Quinoline, 4- (p-dimethylaminostyryl) quinoline and the like, and as coumarin compounds, 7-diethylamino-4-methylcoumarin, 7-ethylamino-4-trifluoromethylcoumarin, 4,6-diethylamino- One or more of 7-ethylaminocoumarin and the like can be mentioned.
[0103]
As a compounding quantity of the said sensitizer, it is preferable to set it as 0.01-50 mass% with respect to 100 mass% of photosensitive coloring compositions, for example.
[0104]
When a thermosetting resin that cures by reacting with an acid by heating is contained, a photosensitive coloring composition is applied to the surface of the substrate, and a cured pattern is formed by exposing and developing in a desired pattern. Then, when the cured pattern is heated to a predetermined temperature, the thermosetting resin reacts with the carboxyl groups remaining in the cured pattern and consumes the carboxyl groups, so that the alkali resistance is improved and the thermosetting resin is used. The physical properties of the cured pattern are improved by the crosslinking reaction. As a result, the heat resistance, adhesion, warm pure water resistance, and chemical resistance (particularly alkali resistance) of the film or pattern formed by the photosensitive coloring composition of the present invention are improved.
[0105]
As the acid-reactive thermosetting resin, for example, an epoxy resin, particularly an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule is preferable, and specifically, a bisphenol A type epoxy resin or a bisphenol F type epoxy resin. 1 type (s) or 2 or more types, such as a phenol novolac type epoxy resin and a cresol novolac type epoxy resin.
[0106]
As a compounding quantity of the said thermosetting resin, it is preferable to set it as 1-20 mass% with respect to 100 mass% of photosensitive coloring compositions, for example. If it is less than 1% by mass, there is a possibility that sufficient alkali resistance may not be imparted to the coating film formed by curing the photosensitive coloring composition, and if it exceeds 20% by mass, There is a risk of inconveniences such as deterioration in storage stability and developability. More preferably, it is 3 to 15% by mass.
[0107]
Various additives other than those described above can be blended in the photosensitive coloring composition of the present invention as necessary. Examples of such an additive include silane coupling agents such as vinyl silane, acrylic silane, and epoxy silane. By adding such an additive, adhesion to a substrate and other adjacent coating layers is exemplified. Can be improved.
[0108]
The method for producing the photosensitive coloring composition of the present invention is not particularly limited. For example, the pigment, the maleimide-based alkali-soluble copolymer, the radical polymerizable compound, the photopolymerization initiator, and, if necessary, the above-described essential components It can be produced by a method in which things other than the components are mixed or added to a solvent and stirred to dissolve and disperse uniformly. It is also possible to produce a photosensitive coloring composition using the above-described pigment dispersant. In such a production method, the mixing order and the like are not particularly limited. Examples of the apparatus used for stirring include a paint shaker, a bead mill, a sand grind mill, a ball mill, an attritor mill, a two roll mill, and a three roll mill.
[0109]
Although the usage form of the photosensitive coloring composition of the present invention is not particularly limited, it is usually diluted with a solvent in consideration of coating and applicability. As such a solvent, it is preferable to use a solvent that dissolves a maleimide-based alkali-soluble copolymer, a radical polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and the like, has a high boiling point, and good spin coating properties. For example, alcohol solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, N-propyl alcohol and i-propyl alcohol; cellosolv solvents such as methoxy alcohol and ethoxy alcohol; carbitol solvents such as methoxyethoxyethanol and ethoxyethoxyethanol; ethyl acetate Ester solvents such as butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate and ethyl lactate; ketone solvents such as acetone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; cellosolve acetate such as methoxyethyl acetate, ethoxyethyl acetate and ethyl cellosolve acetate Carbitol acetate solvents such as methoxyethoxyethyl acetate and ethoxyethoxyethyl acetate; diethyl ether Ether solvents such as ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and tetrahydrofuran; aprotic amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactone solvents such as γ-butyrolactone; Examples include unsaturated hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene and naphthalene; organic solvents such as saturated hydrocarbon solvents such as N-heptane, N-hexane and N-octane. Can be used. Among these, it is preferable to use 3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, or the like.
[0110]
The amount of the solvent used is appropriately adjusted depending on the dissolved state of the compounding components, coating properties, and the like, but it is usually preferable that the solid concentration is 5 to 50% by mass.
[0111]
An example of a method for forming a cured film (including those formed in a predetermined pattern) using the photosensitive coloring composition of the present invention will be described below. First, the photosensitive coloring composition of this invention is apply | coated to the surface of to-be-coated bodies, such as a board | substrate, and ionizing radiation, such as an ultraviolet-ray and an electron beam, is irradiated and hardened | cured to the formed coating film. When the coating film is irradiated with ionizing radiation, active species are first generated from the photopolymerization initiator by the action of ionizing radiation in the coating film, and the crosslinking reaction of the radical polymerizable compound is initiated by the action of the active species. The film is cured.
[0112]
At this time, when it is desired to form the coating film in a predetermined pattern such as a pixel of a color filter, exposure is performed through a photomask, and the predetermined pattern is exposed and developed. Since the maleimide-based alkali-soluble copolymer has a carboxyl group, the coating film can remove unexposed portions where the radically polymerizable compound is not cross-linked by alkali development. A cured film can be formed.
[0113]
The coating film is exposed and cured, developed as necessary, and then further cured by heating to obtain a cured film. When an ethylenically unsaturated bond derived from a radical polymerizable compound remains in the exposure-cured coating film, the crosslinking reaction can be further advanced by a heating step. Further, when the coating film contains a thermosetting resin such as a bifunctional epoxy resin, it reacts with the carboxyl group of the maleimide alkali-soluble copolymer remaining in the coating film. , While consuming the carboxyl group, it causes cross-linking. As a result, the heat resistance, adhesion, hot pure water resistance, and chemical resistance (particularly alkali resistance) of the cured film are improved.
[0114]
The colored cured film formed using the photosensitive coloring composition of the present invention has color characteristics such as heat resistance related to transparency and color tone, fine pattern forming ability such as developability and plate making characteristics, and hardness and elasticity. Excellent physical properties.
[0115]
Regarding color characteristics, particularly when a blue cured film is formed, bright pixels with high transparency can be formed. Specifically, the photosensitive coloring composition was applied onto a glass substrate by spin coating, dried at 80 ° C. for 3 minutes, and 100 mJ / cm. 2 After the exposure with this irradiation amount, it can be heated at 230 ° C. for 30 minutes to form a blue cured film. The blue cured film thus obtained has a thickness of 1.35 μm or less, and when the color is measured with a single pixel, the x coordinate is 0.05 ≦ 0.05 in the C light source color measurement
[0116]
The color filter is manufactured through a heating process involving high temperature such as post-baking or polyimide alignment film formation. If the color layer forming material turns yellow in such a heating process, it causes wavelength absorption near 400 nm. The color characteristics of the layer are deteriorated, and among the colors, the color tone deterioration and the luminance decrease of the blue pixel are most remarkable. On the other hand, since the photosensitive coloring composition according to the present invention uses a maleimide-based alkali-soluble copolymer having high heat resistance, it is difficult to cause yellowing and forms a blue cured film having high heat resistance regarding color tone. be able to.
[0117]
Specifically, the photosensitive coloring composition of the present invention is applied onto a glass substrate by spin coating, dried at 80 ° C. for 3 minutes, and 100 mJ / cm. 2 After the exposure with the irradiation amount, a blue cured film having a film thickness of about 1.3 μm can be formed by heating at 230 ° C. for 30 minutes. Assuming a heating process for producing a color filter on this blue cured film, a heat resistance test is performed by heating at 250 ° C. for 1 hour, and before and after the heat resistance test, the C light source color measurement
[0118]
Regarding the ability to form fine patterns such as plate making characteristics and developability, the photosensitive coloring composition of the present invention is excellent in various aspects such as development form, development time, residue, surface roughness, adhesion, resolution, cross-sectional shape, and contrast. Yes.
[0119]
In the negative resist development process, the uncured unexposed portion of the resist layer is dissolved by the alkali developer and leaves the substrate. However, as the development form, the portion to be removed is mainly large. There are a peelable type that peels off as a lump and a dissolved type that gradually dissolves and diffuses so that the dye dissolves in water. The former peeling type is a development form that is not preferred because a solid lump remains as a foreign substance and remains in the system and easily contaminates pixels of other colors. On the other hand, the photosensitive coloring composition of the present invention is the latter dissolution type and takes a preferable development form.
[0120]
Since the photosensitive coloring composition of the present invention has a shorter development time compared to the case of using an acrylic resin-based binder, the throughput is shortened accordingly, and the amount of developer used and the development line can be shortened. is there.
[0121]
In the developing process of the negative resist, the uncured unexposed portion of the resist layer is dissolved by the alkali developer and separated from the substrate, but the resist remains on the substrate without being sufficiently detached. There is a case. If a pixel is formed by applying and developing a resist of another color in a place where such a development residue remains, adverse effects such as a change in color characteristics and a decrease in smoothness are caused. On the other hand, since the photosensitive coloring composition of the present invention does not leave a residue in the dissolved portion during development, the quality of pixels other than blue is also improved.
[0122]
In general, if the residue is reduced, the solubility of the resist becomes too strong, resulting in problems such as surface roughness, poor adhesion and reduced resolution, and the accuracy of the pattern is impaired. A colored cured film produced using a product is accurately formed in a predetermined pattern without leaving a residue in a portion to be removed by development.
[0123]
Specifically, the colored cured film obtained can have a surface roughness (Ra) of 50 mm or less, preferably 30 mm or less, in a measurement method based on JIS B0601-1994.
[0124]
The colored cured film can have a line width of 25 μm or less, preferably 20 μm or less, which causes defects when a photosensitive colored composition coating film is exposed and cured through a line-and-space mask. Excellent in properties.
[0125]
The colored cured film may have a resolution of 24 μm or less, preferably 20 μm or less, when the coating film of the photosensitive colored composition is exposed and cured through a line and space mask.
[0126]
The photosensitive coloring composition of this invention is preferable also in the point that the cross-sectional shape of a cured film can be formed in a taper shape. When a colored resist is applied on the substrate and the coating film is developed, the cross-sectional shape of the resulting colored layer is such that the length of the lower base (contact surface with the substrate) is the upper base (surface facing the contact surface with the substrate). When the taper shape (trapezoidal shape) is larger than the length (ie (upper surface / lower surface) <1), when the cross-sectional shape is rectangular (ie (upper surface / lower surface) = 1), and the lower bottom of the cross-sectional shape May have a reverse tapered shape (reverse trapezoidal shape) that is smaller than the length of the upper base (that is, (upper surface / lower surface)> 1).
[0127]
When the cross-section of the colored layer is inversely tapered, when the ITO electrode layer is deposited on the colored layer, the ITO does not sufficiently wrap around the side surface of the colored layer, and the portion where the ITO layer cannot be formed is near the lower bottom. It is left and cannot conduct, or a large resistance value is partially generated, causing a problem in the electrode layer. Such a problem occurs when a color filter pixel pattern is formed using a colored resist. In addition, the reverse-tapered colored layer has corners that fall off during the various processes and falls off and adheres to other parts of the color filter, which causes soiling. Therefore, it is desirable that the colored layer pattern formed by applying, developing, and post-baking a resist on a substrate has a tapered shape (trapezoidal shape) in cross section. In response to this demand, when the photosensitive coloring composition of the present invention is used, a blue layer pattern having a tapered shape (substantially trapezoidal shape, (upper surface / lower surface) <1) is formed. Alternatively, soiling can be prevented.
[0128]
Specifically, the rising angle of the cross section of the colored cured film produced using the photosensitive coloring composition of the present invention is 90 degrees or less, preferably 50 degrees or less with respect to the coated surface. it can. Alternatively, the cross-sectional shape of the colored cured film can be such that the ratio of the length of the upper base to the length of the lower base is less than 1.
[0129]
Regarding the contrast, when the blue cured film is formed using the photosensitive coloring composition of the present invention, the contrast ratio can be 2,000 or more.
[0130]
Regarding the mechanical and chemical properties, the photosensitive coloring composition of the present invention is excellent in various points such as hardness, elasticity, film strength, adhesion, heat resistance, warm pure water resistance, chemical resistance, and impurity elution. .
[0131]
For example, regarding the hardness, the photosensitive coloring composition of the present invention is applied onto a glass substrate by spin coating, and 100 mJ / cm. 2 When a coating film having a film thickness of 5 μm is formed by heating at 200 ° C. for 30 minutes after exposure at a dose of 1, the surface hardness of the coating film is measured under conditions where the surface temperature is 180 ° C. and the maximum load is 20 mN. Universal hardness (test load / surface area of Vickers indenter under test load) at 200 N / mm 2 This can be done. Regarding universal hardness, material testing technology vol. 43, no. 2 (1998) p. 72 and can be evaluated according to the German standard DIN 50359-1.
[0132]
Using such a photosensitive coloring composition, a colored coating film containing a blue colored cured film or a phthalocyanine pigment can be formed in various fields. This photosensitive coloring composition is particularly suitable for forming a pattern of pixels containing a blue pixel or a phthalocyanine pigment in a color filter, preferably a pattern of blue pixels containing a phthalocyanine blue pigment, A high-performance and high-quality color filter can be obtained.
[0133]
The color filter essentially includes a transparent substrate and a colored layer formed on the transparent substrate, and further maintains a distance between the protective film covering the colored layer and / or the electrode substrate facing the transparent layer as necessary. In order to do so, a spacer provided at a position overlapping the non-display portion on the transparent substrate is provided. In the present invention, such a color filter pixel pattern, particularly a blue pixel, is formed using the photosensitive coloring composition.
[0134]
As a form of the color filter, (1) a form provided with a colored layer on a transparent substrate, (2) a form provided with a colored layer and a protective film, (3) a form provided with a colored layer and a spacer, (4) Examples include a colored layer, a protective film, and a spacer. For example, a part of the colored layer is formed in a predetermined pattern on a black matrix layer formed in a predetermined pattern on a transparent substrate. Is preferred. In addition, a transparent electrode for driving liquid crystal may be formed on the protective film as necessary. The method for forming the black matrix is not particularly limited, and for example, the black matrix can be formed by a dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, or the like. Moreover, you may form by chromium vapor deposition etc.
[0135]
The colored layer is usually arranged in a desired form such as an island type in which red, green, and blue pixel patterns are arranged in a mosaic type, a stripe type, a triangle type, a four-pixel arrangement type, and a "<" shape. Thus, the black matrix is provided between the colored patterns and in a predetermined area outside the colored layer forming area.
[0136]
In the present invention, at least one of the pixel patterns constituting such a colored layer, in particular, a blue pixel pattern is prepared using the photosensitive coloring composition. For example, the above-mentioned photosensitive coloring composition is applied to one surface side of a transparent substrate, exposed by irradiating with radiation such as ultraviolet rays through a photomask, and after being developed with an alkali, it is heated and cured in a clean oven or the like to form a colored layer. Can be formed. The thickness of the colored layer is usually preferably about 1.5 μm.
[0137]
As a method for forming the protective film, for example, a coating liquid of a transparent photosensitive coloring composition can be applied and formed by a method such as a spin coater, a roll coater, a spray, or printing. When using a spin coater, the number of revolutions is set within a range of 500 to 1500 revolutions / minute. The coating film of the photosensitive coloring composition is exposed by irradiating ionizing radiation through a photomask, and after alkali development, it is heated and cured in a clean oven or the like to form a protective film. The thickness of the protective film is usually preferably about 2 μm.
[0138]
When a transparent electrode is formed on the protective film, the transparent electrode is usually formed by sputtering using indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), or an alloy thereof. The film is formed by a general method such as a vacuum deposition method or a CVD method, and a predetermined pattern is formed by etching using a photoresist or using a jig as necessary. The thickness of the transparent electrode is preferably about 20 to 500 nm, for example. More preferably, it is about 100 to 300 nm.
[0139]
The spacer is preferably a columnar spacer having a height corresponding to the cell gap. For example, the spacer is preferably provided on the transparent electrode, the colored layer, or the protective film in accordance with the region where the black matrix layer is formed. As a method of forming columnar spacers on a transparent electrode or the like, for example, a coating liquid of a transparent photosensitive coloring composition is applied by a method such as spin coater, roll coater, spray, printing, etc., and radiation through a photomask It can be formed by exposure by irradiation, alkali development, and heat curing in a clean oven or the like. The rotational speed of the spin coater may be set within a range of 500 to 1500 revolutions / minute, as in the case of forming the protective film. The thickness (height) of the columnar spacer is preferably about 5 μm, for example.
[0140]
A liquid crystal display device in which the color filter and the electrode substrate thus produced are opposed to each other and a liquid crystal compound is sealed between them is obtained. The liquid crystal display device of the present invention can be manufactured, for example, by forming an alignment film on the inner surface side of the color filter, facing the electrode substrate, and filling the gap portion with a liquid crystal compound and sealing. The liquid crystal compound used in the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited. Moreover, it does not specifically limit as an electrode substrate, What was manufactured by the normal method can be used.
[0141]
In such a liquid crystal display device, the effects of the photosensitive coloring composition are sufficiently exhibited, the basic performance is excellent, and the quality of the display image is excellent, so that a flat display such as a personal computer is used. The present invention can be suitably applied as a display device.
[0142]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by mass” and “%” means “% by mass”.
[0143]
Example 1
(1) Synthesis of benzylmaleimide resin
A 30 L polymerization tank was charged with 40.0 parts of diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) as a solvent, heated to 90 ° C. under a nitrogen atmosphere, and then added dropwise with dropper system 6.16 parts of benzyl maleimide (BzMI), diethylene glycol dimethyl ether (DMDG). ) 6.16 parts, methyl methacrylate (MMA) 12.12 parts, methacrylic acid (MAA) 12.55 parts, dropping
[0144]
Next, 12.73 parts of glycidyl methacrylate (GMA), 0.13 part of triethylamine as a catalyst, and 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor (trade name Antage) W400 (manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and the reaction was continued for 8 hours while bubbling air and nitrogen mixed gas adjusted to 5% oxygen concentration at a flow rate of 200 ml / min. When the reaction solution was measured by GC, unreacted GMA was not detected. After adding and diluting 7.5 parts of DMDG, it cooled and the benzyl maleimide resin solution 1 was obtained.
[0145]
(2) Preparation of blue pigment dispersion composition
The benzyl maleimide resin solution 1 together with the pigment and the dispersant was mixed in the following amount, and the beads were dispersed with 0.3 mm zirconia beads for 3 hours using a paint shaker to obtain a blue pigment dispersion composition 1. The resulting blue pigment dispersion composition 1 had a solid content mass ratio (pigment / dispersant / benzylmaleimide resin) of the pigment, dispersant and benzylmaleimide resin of 1 / 0.2 / 0.4.
[0146]
<Composition of Blue Pigment Dispersion Composition 1>
Pigment Blue 15: 6 (copper phthalocyanine-based blue pigment): 13 parts by mass (trade name “Lionol Blue ES, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.)
Dispersant (trade name PB-821, manufactured by Ajinomoto Co., Inc.): 5.65 parts by mass (solid content 46.0% by mass)
Benzylmaleimide resin solution 1 (BzMI / MMA / MAA / GMA-MAA copolymer, solid content 44.4% by mass): 11.56 parts by mass
Propylene glycol monomethyl ether acetate: 69.79 parts by mass
(3) Preparation of blue resist
A blue resist 1 was prepared by blending the benzyl maleimide resin solution 1 and other components into the blue pigment dispersion composition 1 in the following amounts. The obtained blue resist 1 is composed of benzyl maleimide resin as a main polymer, dipentaerythritol pentaacrylate as a monomer (trade name Sartomer SR399E, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and masses of solid contents of
[0147]
<Composition of blue resist 1>
Blue pigment dispersion composition 1: 34.3 parts by mass
Benzylmaleimide resin solution 1 (BzMI / MMA / MAA / GMA-MAA copolymer, solid content 44.4% by mass): 8.03 parts by mass
Dipentaerythritol pentaacrylate (trade name Sartomer SR399E, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.): 6.03 parts by mass
Initiator 1 (trade name Irgacure 184, manufactured by Ciba Specialty Chemicals): 3.87 parts by mass
Initiator 2 (trade name: High Cure ABP, manufactured by Kawaguchi Pharmaceutical): 0.35 parts by mass
Propylene glycol monomethyl ether acetate: 52.6 parts by mass
(Comparative Example 1)
A blue pigment dispersion composition C1 of a comparative example was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition of the blue pigment dispersion composition 1 excluding the benzyl maleimide resin solution 1 was used.
[0148]
Further, in Example 1, instead of the benzylmaleimide resin solution 1, the same amount of acrylic resin (trade name B-7500, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) was used to prepare a blue resist C1 as a comparative example.
[0149]
(Analysis and evaluation)
The benzyl maleimide resin solution 1 obtained in Example 1 was sampled and analyzed by the method described below. The results are shown in Table 1 together with the amounts charged.
[0150]
Table 2 shows the results of evaluation by the methods described below using the blue pigment dispersion compositions and blue resists obtained in Examples and Comparative Examples.
[0151]
[Table 1]
[0152]
[Table 2]
[0153]
(1) Analysis method of benzylmaleimide resin solution 1
<Unreacted monomer and copolymer composition>
It was determined by quantifying the unreacted monomer at the end of the polymerization by gas chromatography.
[0154]
<Solid content>
A resin solution (0.3 g) was precisely weighed on an aluminum dish and vacuum-dried at 140 ° C. for 5 hours, and the volatile content was removed.
[0155]
<Acid value>
3 g of the resin solution was precisely weighed, dissolved in a mixed solvent of 70 g of acetone / 30 g of water, titrated with 0.1N KOH aqueous solution using thymol blue as an indicator, and the acid value per 1 g of the solid content was determined from the concentration of the solid content.
[0156]
<Viscosity>
Place the resin solution in a 300 ml tall beaker, hold it in a constant temperature water bath at 25 ± 0.2 ° C, adjust the temperature to 25 ± 0.5 ° C, and use a B-type digital viscometer (DVM-B type manufactured by Toki Sangyo) In rotor No. The viscosity was measured at 3, 6 rpm.
[0157]
<Moisture content>
A new Karl Fischer titration solvent, Hayashi-Solvent CE (dehydrated solvent) was used, 1 g of the sample was dissolved in 30 g of the titration solvent, and the moisture content was measured with a Karl Fischer measurement device (MKS-3P, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). .
[0158]
<Double bond amount>
The resin solution was vacuum-dried at 70 ° C. for 5 hours to volatilize the solvent, and then 200 MHz 1H NMR (Gemini 2000 / 200BB manufactured by Varian Technologies Japan Limited) was measured using DMSO-d6 as the solvent and chloroform as the internal standard substance. It calculated | required from the absorption intensity of the double bond.
[0159]
<Weight average molecular weight (Mw)>
The weight average molecular weight was measured with Shodex GPC System-21H (Polystyrene) using polystyrene as a standard substance and THF as an eluent.
[0160]
<Glass transition point (Tg)>
Using a DSC8230 (trade name) manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd., the polymer alone was measured under a nitrogen stream at a heating rate of 10 ° C./min.
[0161]
<1% KOH solubility>
The polymer solution was diluted with tetrahydrofuran (THF), precipitated in a large amount of hexane, filtered and dried, and the polymer alone was separated, put into 20% of 1% KOH aqueous solution, and stirred for 3 hours. After stirring, if there was any insoluble matter, it was filtered and the amount of insoluble matter was measured and evaluated according to the following criteria.
A: Complete dissolution,
○: Slightly turbid or insoluble content is 10% or less,
Δ: Insoluble content is 10% to 50%,
×: Insoluble content is 50% or more
<Solubility of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and 3-methoxybutyl acetate (methace)>
Each solvent was added to the precipitated and dissolved polymer so as to be 20%, heated to 60 ° C. and stirred for 3 hours, and then allowed to cool to room temperature. When there was an insoluble matter, it was filtered, the amount of insoluble matter was measured, and evaluated according to the following criteria.
A: Complete dissolution,
○: Slightly turbid or insoluble content is 10% or less,
Δ: Insoluble content is 10% to 50%,
×: Insoluble content is 50% or more
<380 nm transmittance>
The copolymer solution is diluted with diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a polymer concentration of 20%, and a coating film is formed on a glass substrate using a spin coater. At room temperature for 30 minutes, at 90 ° C. for 30 minutes, at 200 ° C. Heat drying for 30 minutes to form a 2 μm thick coating film. Then, it heated at 250 degreeC for 1 hour, and measured the light transmittance in the range of 380-780 nm.
[0162]
(2) Blue pigment dispersion composition and blue resist evaluation method
(2-1) Pigment dispersibility
The 50% average pigment particle size of the blue pigment dispersion composition was measured using a Nikkiso Co., Ltd. laser Doppler scattered light analysis particle size analyzer (Microtrac 934UPA).
[0163]
(2-2) Development form, development time, spectral characteristics, heat resistance, pattern cross-sectional shape
A blue resist was spin-coated on a glass substrate that had been cleaned with alkali, and then dried at room temperature for 3 minutes and further on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes to form a coating film having a thickness of 1.3 μm. This coating is 100 mJ / cm 2 The film was exposed to a mask, spin-developed, and the developer was indirectly liquid for 60 seconds, washed with pure water, and the patterned substrate was baked in an oven at 230 ° C. for 30 minutes. During this development process, whether the development form was a dissolution type or a peeling type was observed, and the development time was measured.
[0164]
Next, the obtained blue-patterned substrate was subjected to brightness Y defined in JIS Z8701 by using a C light source defined by the International Commission on Illumination and using a microspectrophotometer (OSP SP-100) manufactured by Olympus Optical Industry Co., Ltd. The value was measured.
[0165]
Thereafter, the substrate with the blue pattern is heated in an oven at 250 ° C. for 1 hour, the brightness Y value is measured by the same method, and the rate of change in the Y value before and after the test is determined based on the Y value before the heat resistance test. Calculated.
[0166]
Moreover, while observing the cross-sectional shape of the colored layer of the board | substrate with a blue pattern obtained in the stage after baking at 230 degreeC for 30 minutes with SEM (scanning electron microscope), using the SEM photograph, The ratio of the length of the upper base to the length of the lower base was calculated.
[0167]
(2-3) Development residue
A blue resist solution was spin-coated on a glass substrate on which chromium was vapor-deposited on the back surface, and then dried on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes at room temperature to form a coating film having a thickness of 1.3 μm. This coating film was spin-developed, and the developer was indirectly liquid for 60 seconds, followed by washing with pure water.
[0168]
After washing, the glass substrate was visually observed with a projector to confirm the presence or absence of residues. Further, the surface of the substrate was wiped off with a waste cloth with ethanol, and the presence or absence of a residue wiped on the waste cloth was confirmed.
[0169]
(2-4) Contrast ratio
The blue resist-coated substrate obtained in Example (2-2) was sandwiched between two polarizing plates (NPF-G 1220DU manufactured by Nitto Denko), and a backlight (Toshiba Mellow 5D FL10EX-D-H color temperature 6500K) was used. It was turned on, and the luminance when the polarizing plate was orthogonal and parallel was measured with a luminance meter (SL-100 manufactured by Minolta). The contrast ratio can be derived from the following equation using the measured luminance value.
[0170]
Contrast ratio = parallel luminance (cd / m 2 ) / Orthogonal luminance (cd / m) 2 )
(2-5) Surface roughness, adhesion, resolution, cross peel test
Evaluation on plate making properties (surface roughness (Ra), adhesion and resolution by line and space, cross peel test) was performed. The curable resin composition 1 was applied and dried on a 10-cm glass substrate with a spin coater (Mikasa, model 1H-DX2) to form a coating film having a dry film thickness of 2.2 μm. This coating film was heated on a hot plate at 90 ° C. for 3 minutes. After heating, 100 mJ / cm by a UV aligner (manufactured by Dainippon Screen, model MA 1200) equipped with a 2.0 kW super high pressure mercury lamp with a photomask placed at a distance of 100 μm from the coating film. 2 Was irradiated with ultraviolet rays at an intensity of 405 nm (in terms of illuminance at 405 nm).
[0171]
After UV irradiation, a 0.05 wt% aqueous potassium hydroxide solution was applied to the coating film with a spin developing machine (Applied Process Technology, INK, MODEL: 915) for 60 seconds to dissolve and remove unexposed portions, and the remaining exposure. The part was developed by rinsing with pure water for 60 seconds. After development, the film in the exposed area was heated at 200 ° C. for 30 minutes by a clean oven (manufactured by Shinobu Research Institute, SCOV-250 Hy-So).
[0172]
The surface of the coating film after the alkali development treatment is subjected to AFM measurement using a scanning probe microscope (AS-7B) manufactured by Takano Co., Ltd., and the surface roughness (Ra) defined in JIS B0601-1994 (coating film) Surface smoothness) was determined and evaluated according to the following criteria.
[0173]
<Evaluation criteria for surface roughness>
A: Extremely smooth. (50mm or less)
○: Smooth. (Over 50Å, less than 100Å)
Δ: Roughness is observed on the surface. (100Å or more)
X: The surface is severely roughened and whitening of the coating film is observed.
[0174]
In addition, exposure is performed by the above method through a line-and-space mask, and the shape of the obtained relief pattern is observed with an optical microscope (manufactured by Olympus Optical Co., Ltd., MHL100). (Adhesion) and resolution were determined.
[0175]
Furthermore, after the cured colored layer was immersed in pure water at 80 ° C. for 30 minutes, a cross-cut peel test method was performed, and adhesion (heat-resistant pure water resistance) was evaluated according to the following criteria.
[0176]
<Evaluation criteria for cross peel test>
○: No peeling of the coating film.
(Triangle | delta): It peels in the coating film of less than 50%, and there exists a defect | deletion.
X: Peeled to 50% or more of the coating film, and there was a defect.
[0177]
(Example 2)
Except having changed the preparation amount as shown in Table 3, the same operation as Example 1 was performed and the benzyl
In Example 1, blue resist 2 was prepared using benzyl
(Example 3)
A
In Example 1, blue resist 3 was prepared using benzyl
[0178]
(Analysis and evaluation)
Table 4 shows the results of the following evaluations.
<Method for measuring hydroxyl value>
The hydroxyl value was determined according to JIS-K0070, and the hydroxyl value per gram of solid content was determined from the solid content concentration.
<Method for measuring acid value>
The acid value was measured by the same method as in Example 1.
<Development residue>
The same residue wiping test as in Example 1 was conducted and evaluated according to the following criteria. A: No residue (no coloring)
○: Lightly colored
Δ: deeply colored
×: Colored deeply (residue confirmation level)
[0179]
[Table 3]
[0180]
[Table 4]
[0181]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a photosensitive coloring composition containing a blue pigment or a phthalocyanine pigment, excellent in color characteristics, ability to form a fine pattern, and physical properties after curing, and a pigment used in the preparation thereof A dispersion composition is obtained. This photosensitive coloring composition is very suitable for forming color filter pixels, especially blue pixels, and is excellent in transparency and yellowing resistance, and forms a pixel pattern accurately without developing residue during development. It has excellent physical properties such as hardness and elasticity after curing.
[0182]
By forming a pixel of a color filter using such a photosensitive coloring composition, a color filter excellent in display performance and a display device excellent in display performance using the color filter, such as a liquid crystal display device or an organic EL A display device or the like is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal panel.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another example of a liquid crystal panel.
[Explanation of symbols]
1. Color filter
2 ... Electrode substrate
3. Gap (L: Liquid crystal compound)
4 ... Sealing material
5 ... Transparent substrate
6 ... Black matrix layer
7 (7R, 7G, 7B) ... colored layer
8 ... Protective film
9 ... Transparent electrode film
10 ... Alignment film
11 ... Pearl
12 ... Columnar spacer
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