感光性著色組合物及濾色器的製作方法

2023-06-08 18:32:51

專利名稱：感光性著色組合物及濾色器的製作方法
技術領域：
本發明涉及感光性著色組合物，例如涉及對於在液晶顯示裝置或固體攝像元件中使用的濾色器的形成有用的感光性著色組合物。此外，本發明涉及使用該感光性著色組合物而形成的濾色器。
背景技術：
扭曲向列(TN)模式是液晶顯示裝置所採用的代表性顯示模式。採用了 TN模式的透射型液晶顯示裝置具有將液晶層用第1及第2偏振片夾持的結構。根據TN模式，液晶層例如使通過第1偏振片後的第1直線偏振光以原狀入射到第2偏振片、或者變換為圓偏振光或橢圓偏振光後入射到第2偏振片、或者變換為偏振光面與第1直線偏振光相差90°的第2直線偏振光後入射到第2偏振片。這樣，第2偏振片控制透射的光的量。液晶顯示裝置通常使用濾色器來顯示彩色圖像。濾色器是在玻璃基板等透明的基板上將色相不同的2種以上的微細的帶(條紋)狀的濾波器節互相平行地或互相交叉地配置而成的、或者將色相不同的2種以上的微細的濾波器節以在縱向及橫向的各個方向上依次排列的方式配置而成的。濾波器節具有數微米至數百微米的微細的尺寸，每個色相以規定的排列整齊地配置。一般在彩色液晶顯示裝置的製造中，通過蒸鍍或濺射在濾色器上形成用於驅動液晶分子的透明電極，在該電極上進一步形成用於使液晶分子以一定方向取向的取向膜。 為了充分發揮這些透明電極及取向膜的性能，它們的形成一般需要在200°C以上、優選在 230°C以上的高溫下進行。因此，現在作為濾色器的製造方法，使用不僅耐光性優異而且耐熱性也優異的顏料作為著色材的被稱為顏料分散法的方法成為主流。另外，在顏料分散法中，構成濾色器的濾波器節等著色層例如通過以下的方法來形成。首先，使用分散劑及溶劑等在丙烯酸樹脂等樹脂中分散顏料，調製著色組合物。接著， 在該著色組合物中添加光聚合性單體和聚合引發劑，得到感光性著色組合物。然後，將該感光性著色組合物塗布到玻璃基板等基板上，接著，利用光刻法將塗膜圖案化。進而，將該圖案化後的塗膜在例如200°C以上的高溫下後烘烤，從而對其賦予在之後的工序中所要求的耐受性。如上所述完成著色層。彩色液晶顯示裝置近年來逐漸在電視機及計算機的監視器等中被廣泛使用。因此，對於提高顏色特性的要求不斷提升，與此相伴，濾色器中使用的著色組合物的顏料含有率存在變高的傾向。然而，在著色層的形成中利用光刻法的上述方法中，若提高著色組合物的顏料含有率，有時會產生以下問題。在上述方法中，使用感光性著色組合物作為濾色器用著色組合物。因此，用於光反應的能量射線、例如紫外線的一部分被顏料吸收。因此，當著色組合物的顏料含有率高時， 在由感光性著色組合物形成的塗膜的曝光部，即使在表面側的區域中曝光量充分，有時在基板側的區域中曝光量也變得不充分。在這種情況下，在由負型的感光性著色組合物得到的塗膜的曝光部中，在基板側的區域中光交聯變得不充分，經過之後的顯影工序獲得的著色層變得具有懸突體(overhang)(或下凹(undercut))。例如，這種情況下，得到截面具有倒錐形形狀即隨著距基板側的距離增大而寬度變寬的形狀的著色層。當著色層的截面具有正錐形形狀即隨著距基板側的距離增大而寬度變窄的形狀時，若通過蒸鍍或濺射在著色層上沉積透明電極材料，則該透明電極材料不僅被覆著色層的上表面，還被覆 其傾斜的端面。因此，這種情況下，不易產生由於透明電極中產生不連續部而導致的電連接不良。與此相對，通過蒸鍍或濺射在具有懸突體的著色層上沉積透明電極材料時，由於透明電極材料難以沉積到懸突體的下方，所以在透明電極中容易產生不連續部。即，這種情況下，在懸突體的下方的位置容易產生電連接不良。用於得到截面具有正錐形形狀的著色層的技術在一些文獻中有記載。例如，日本特開2007-57655號公報中記載了通過使用特定的增塑劑來防止產生懸突體。日本特開 2007-114604號公報中記載了為了防止產生懸突體，在包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的至少1種、丙烯酸及甲基丙烯酸中的至少1種、和丙烯酸羥基乙酯及甲基丙烯酸羥基乙酯中的至少1種的共聚物中使用具有加成有2-異氰酸酯基三羥甲基乙烷三丙烯酸酯的結構的共聚物。日本特開2003-167115號公報中記載了對具有懸突體的著色層進行熱處理，從而使其截面變形為正錐形形狀。如上所述，對於感光性著色組合物要求即使在提高了顏料含有率的情況下也能夠形成截面具有正錐形形狀的著色層。此外，對於感光性著色組合物還要求長期保存穩定性優異。日本特開2004-101728 號公報中記載了包含共聚樹脂的感光性著色組合物。該共聚樹脂在側鏈或末端具有無取代的或對位的氫原子被烷基取代的苯氧基。該共聚樹脂通過苯環的η電子的效果容易吸附在顏料表面。顏料通過吸附之前的共聚樹脂，從而對溶劑的親和性提高。因此，該感光性著色組合物的長期保存穩定性優異。

發明內容
然而，液晶顯示裝置的通用化不斷發展，期待其價格的大幅降低。伴隨於此，對於液晶顯示裝置的各種構成要素也正在嘗試低成本化。例如，最近，作為對於低成本化有效且簡便的方法之一，進行了如下嘗試通過將產生不良情況的後烘烤後的玻璃基板再生並再利用，從而節省玻璃基板的浪費。以下，將從再生到再利用為止的一系列過程記載為「再加工」。此外，將再加工的效率記載為「再加工性」。再加工例如有如下方法用被稱為再加工液的剝離液將後烘烤後的著色層從玻璃基板剝離，使該玻璃基板恢復到塗布感光性著色組合物之前的狀態。後烘烤後的著色層具有高的耐熱性及高的耐溶劑性，因此，作為再加工液，一般使用高溫且高濃度的強鹼溶液。 此外，通常設想將再加工液回收後再使用。這種情況下，需要用例如過濾器從使用過的再加工液中除去剝離片。本發明者們對使用日本特開2004-101728號公報中記載的感光性著色組合物時的再加工性進行了調查，其結果發現了以下的事實。即，由該感光性樹脂得到的著色層即使在後烘烤後供於使用了再加工液的處理也有可能不會產生剝離，或者在後烘烤後供於使用了再加工液的處理時有可能以比較大塊的形態產生剝離片。若剝離片以比較大塊的形態存在於再加工液中，則過濾器容易產生篩孔堵塞。因此，本發明的目的在於提供一種顏料的分散穩定性優異、能夠形成截面形狀良好的著色層、且能夠實現良好的再加工性的感光性著色組合物及使用了該感光性著色組合物的濾色器。根據本發明的第1方面，提供一種感光性著色組合物，其特徵在於，其含有樹脂 (A)、顏料(B)、活性能量射線聚合引發劑(C)、活性能量射線固化性單體(D)和溶劑(E)，上述樹脂(A)以相對於上述樹脂(A)為50重量％以上的比例包含乙烯基樹脂(F)，上述乙烯基樹脂(F)以相對於上述乙烯基樹脂(F)為2至50重量％的比例包含具有羧基的構成單元(a)，以相對於上述乙烯基樹脂(F)為2至50重量％的比例包含具有選自由下述通式(1) 所示的芳香族環基、下述通式(2)所示的芳香族環、下述通式(3)所示的脂肪族環基及下述通式(4)所示的脂肪族環基組成的組中的1種以上的環狀結構的構成單元(b)，並且以相對於上述乙烯基樹脂(F)為10至80重量％的比例包含其它的構成單元(c)。通式(1)
權利要求
1.一種感光性著色組合物，其特徵在於，其含有樹脂(A)、顏料(B)、活性能量射線聚合引發劑(C)、活性能量射線固化性單體(D)和溶劑(E)，所述樹脂(A)以50重量％以上的比例包含乙烯基樹脂(F)，所述乙烯基樹脂(F)以2至50重量％的比例包含具有羧基的構成單元(a)，以2至50 重量％的比例包含具有選自由下述通式(1)所示的芳香族環、下述通式(2)所示的芳香族環、下述通式(3)所示的脂肪族環、及下述通式(4)所示的脂肪族環組成的組中的1種以上的環狀結構的構成單元(b)，並且以10至80重量％的比例包含其它的構成單元(c)，
2.根據權利要求1所述的感光性著色組合物，其特徵在於，選自由所述構成單元(a)、 (b)及(c)組成的組中的1種以上的構成單元具有烯鍵。
3.根據權利要求1或2所述的感光性著色組合物，其特徵在於，所述構成單元(a)的前體(al)為選自由丙烯酸及甲基丙烯酸組成的組中的1種以上的單體。
4.根據權利要求1或2所述的感光性著色組合物，其特徵在於，所述構成單元(a)所包含的羧基的至少一部分是通過在具有羥基的構成單元上加成多元酸酐、或者在通過具有環氧基的構成單元與不飽和一元酸的加成而形成的羥基上加成多元酸酐而引入的。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的感光性著色組合物，其特徵在於，所述構成單元 (b)的前體(bl)為選自由苯乙烯、α-甲基苯乙烯、茚、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、下述通式(5)所示的單體、下述通式(6)所示的單體及下述通式(7)所示的單體組成的組中的1種以上的單體， 通式(5)
6.根據權利要求1至5中任一項所述的感光性著色組合物，其特徵在於，所述構成單元(c)的前體(Cl)包含選自由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸乙酯組成的組中的1種以上的單體。
7.一種濾色器，其特徵在於，其具備由權利要求1至6中任一項所述的感光性著色組合物形成的濾波器節及黑色矩陣中的至少一者。
全文摘要
本發明提供了一種感光性著色組合物，其顏料的分散穩定性優異，能夠形成截面形狀良好的著色層，可實現良好的再加工性。感光性著色組合物含有樹脂(A)、顏料(B)、活性能量射線聚合引發劑(C)、活性能量射線固化性單體(D)和溶劑(E)，樹脂(A)以50重量％以上的比例包含乙烯基樹脂(F)，乙烯基樹脂(F)以2至50重量％的比例包含具有羧基的構成單元(a)，以2至50重量％的比例包含具有選自由下述通式(1)所示的芳香族環、下述通式(2)所示的芳香族環、下述通式(3)所示的脂肪族環及下述通式(4)所示的脂肪族環組成的組中的1種以上的環狀結構的構成單元(b)，並且以10至80重量％的比例包含其它的構成單元(c)。(在上述通式(1)及(2)中，R為氫原子或可具有苯環的碳原子數為1至20的烷基)。通式(1)通式(2)通式(3)通式(4)
文檔編號G02B5/20GK102365586SQ20108001491
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月24日 優先權日2009年3月27日
發明者伊藤薰, 廣島努, 重森勳, 野城雅則 申請人:東洋油墨Sc控股株式會社, 東洋科美株式會社