(57)【要約】【課題】  透明性および平坦性に優れ、表面硬度の高いカラーフィルター保護膜を形成することが可能で、かつ保護膜作成時の温度が低温であることを可能とする、カラーフィルター保護膜用組成物を提供すること。【解決手段】  １分子中にエポキシ基を１個以上有するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物（Ｂ）、およびカチオン重合開始剤（Ｃ）を含有する、カラーフィルター保護膜用組成物。この組成物を用いることにより、透明性および平坦性に優れ、表面硬度の高いカラーフィルター保護膜、及び該カラーフィルター保護膜を有するカラーフィルターが得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１分子中にエポキシ基を１個以上有するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物（Ｂ）、およびカチオン重合開始剤（Ｃ）を含有する、カラーフィルター保護膜用組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーフィルター保護膜用組成物を硬化させてなるカラーフィルター保護膜。
【請求項３】
請求項１に記載のカラーフィルター保護膜用組成物を硬化させてなるカラーフィルター保護膜を有する、カラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシルセスキオキサン化合物とエポキシ化合物とを含み、透明性および平坦性に優れた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）カラーフィルター保護膜を与える組成物；該組成物を硬化させてなるカラーフィルター保護膜；及び該カラーフィルター保護膜を有するカラーフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤ用のカラーフィルターにおける表面の保護膜（カラーフィルター保護膜）には、下地のカラーインキ画素およびブラックマトリックスにおいて生じる表面の凹凸を隠蔽すること、および表面が平坦であることが要求されている。このカラーフィルター保護膜の表面が平坦でないと、この保護膜を含むカラーフィルターをＬＣＤパネルに組み込んだ際に、ＬＣＤに色むら等が発生し、表示品位が低下するなどの問題が生じる。
【０００３】
また、カラーフィルター保護膜には、透明性が高いことが要求されている。透明性が高くないと、この保護膜をＬＣＤパネルに組み込んだ際に、ＬＣＤの明度が充分でなく、表示品位が低下するなどの問題が生じる。
【０００４】
この保護膜を形成するための組成物（カラーフィルター保護膜用組成物）としては、オルガノアルコキシシランの加水分解物あるいは部分加水分解物を含有する保護膜形成用組成物が開示されている（例えば特許文献１参照）。また加水分解性基を有するケイ素原子を含有するアミド酸化合物、イミド化合物、およびジシラザン化合物を含有する硬化性の保護膜形成用組成物が開示されている（例えば特許文献２参照）。更には、ビスフェノールフルオレン骨格を有する化合物を含むカラーフィルター用材料及びその硬化物が開示されている（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
これらの組成物を用いて保護膜を形成すると、下地のカラーインキ画素およびブラックマトリックスにおいて生じる表面の段差が平坦化され、該保護膜はＬＣＤ用の保護膜として使用することが可能である。しかし、得られた保護膜は、ＳＴＮ駆動方式およびＩＰＳ駆動方式での高速駆動を実現するためには未だ平坦性が不充分であり、これらの方式で高速駆動を実現するためには、更に優れた平坦化能を有する保護膜材料の開発が要求されている。
【０００６】
上記以外にも、エポキシ化合物とエポキシ硬化剤とを含むカラーフィルター保護膜用組成物が知られている（例えば特許文献４参照）。しかし、この組成物は保護膜作成時の作業性あるいは平坦化性能に問題があり、更なる改良が望まれている。
【０００７】
これらの問題を解決するために、シラノール基を２個以上有するポリシラン化合物およびエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物を含有するカラーフィルター保護膜用組成物も知られており、平坦化性能の高いカラーフィルター保護膜材料と得ることが出来る（例えば特許文献５参照）。しかし、この組成物は透明性が充分でなく、更なる改良が望まれている。
【特許文献１】特開昭６３-２１８７７１号公報
【特許文献２】特公平８−３０１６７号公報
【特許文献３】特開平４−３４５６０８号公報
【特許文献４】特開平９−３２８５３４号公報
【特許文献５】特開２００３−２１５３２４号公報
【非特許文献１】新保正樹編「エポキシ樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社刊（昭和６２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、耐熱性および表面硬度に優れ、かつ表面の凹凸が隠蔽されて平坦な表面を有する保護膜を形成し得るカラーフィルター保護膜用組成物であって、該保護膜を含むカラーフィルターをＬＣＤパネルに組み込んだ際に、充分な明度の得られる高透明性を達成し得る組成物；この組成物を用いて得られる保護膜；およびこの保護膜を有するカラーフィルターを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、低温で保護膜を作成することが可能であるため、高温での処理が困難なフィルムなどのフレキシブル基板上においても保護膜を作成することのできる、カラーフィルター保護膜用組成物、および該組成物を用いて得られる保護膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上述の問題点を解決すべく鋭意検討を行った結果、１分子中にエポキシ基を１個以上有するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）および１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物（Ｂ）に加えて、カチオン重合開始剤（Ｃ）を必須成分とする組成物を用いることにより、カラーフィルター保護膜を形成したときに十分な透明性、平坦性、表面硬度が得られ、かつ保護膜作成時の温度が低温であることが可能となることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
本発明のカラーフィルター保護膜用組成物は、１分子中にエポキシ基を１個以上有するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物（Ｂ）、およびカチオン重合開始剤（Ｃ）を含有する。
【００１２】
本発明のカラーフィルター保護膜は、上記カラーフィルター保護膜用組成物を硬化させてなる。
【００１３】
本発明のカラーフィルターは、上記カラーフィルター保護膜用組成物を硬化させてなるカラーフィルター保護膜を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、透明性、平坦性、および表面硬度に優れたカラーフィルター保護膜を形成し得る組成物であって、かつ低温で保護膜を作成することが可能なＬＣＤカラーフィルター保護膜用組成物が得られる。この保護膜用組成物を用いて得られる硬化後の保護膜は、透明性および平坦性に優れるため、上述の透明性および平坦性に優れたＬＣＤカラーフィルターの製作を可能とする。本発明の組成物はまた、ＬＣＤカラーフィルター保護膜のみならず、電子部品の保護膜材料（例えば、カラーフィルター以外の液晶表示素子、集積回路素子、固体撮像素子などに用いられる保護膜の形成材料）、層間絶縁膜の材料、ＣＣＤデバイスの保護膜の材料、電子ペーパー用途での保護膜の材料、絶縁膜の材料、有機ＥＬデバイスの保護膜の材料、各種光学部品（レンズ、ＬＥＤ、プラスチックフィルム、基板、光ディスクなど）の材料、該光学部品の保護膜材料などとして、好適に利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のカラーフィルター保護膜用組成物は、１分子中にエポキシ基を１個以上有するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物（Ｂ）、およびカチオン重合開始剤（Ｃ）を必須成分として含有し、さらに必要に応じて、エポキシ硬化剤、溶媒、各種添加剤などを含有する。
【００１６】
以下に、これらの成分、該成分を含有するカラーフィルター保護膜用組成物、該組成物を用いて得られる保護膜、該保護膜を有するカラーフィルターについて、順次説明する。
【００１７】
Ｉ．ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）
本発明に用いられる１分子中にエポキシ基を１個以上有するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）（以下、「ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）」、「化合物（Ａ）」などという場合がある）は、以下の式（１）に示す構造を有する化合物を加水分解・縮合して得られる：
【００１８】
【化１】
2005338790.tif 000002
【００１９】
上記式（１）におけるＸは、加水分解性を有する基である。このような基は特に限定されないが、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子であることが好ましい。この化合物１分子中には３つのＸが含まれるが、これらはすべて同じ基であってもよいし２種以上の異なる基であってもよい。
【００２０】
上記アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基，ｉ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基等が挙げられる。また、シクロアルコキシ基の例として、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。アリールオキシ基の例として、フェニルオキシ基等が挙げられる。ハロゲン原子の例として、塩素、臭素等が挙げられる。このうち、加水分解性が良好であることから、Ｘは炭素数１−４のアルコキシ基が好ましい。
【００２１】
上記式（１）におけるＲは、エポキシを有する基、アルキル基、アリール基、アラルキル基などである。但し、式（１）の化合物のうち、Ｒがエポキシを有していない基である化合物は単独では用いられず、Ｒがエポキシを有している基である化合物と共に用いられる。エポキシを有する基の例として、３−グリシドキシプロピル基、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル基等が挙げられる。アルキル基の例として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−デシル基等が挙げられる。アリール基の例として、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アラルキル基の例として、ベンジル基、フルオロベンジル基、メトキシベンジル基、フェネチル基、スチリル基、エトキシベンジル基等が挙げられる。
【００２２】
上記式（１）の具体例としては、次の化合物が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない：メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｉ−プロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノメチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノメチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなど。
【００２３】
本発明に用いられるポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）は、当業者が一般に用いる方法によって製造される他、市販品も用いられる。
【００２４】
本発明で使用するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）は、上記式（１）に示す化合物の少なくとも１種を加水分解縮合反応に供することにより得られる。その際、上述のように、分子中にエポキシ基を有する化合物が少なくとも１種含有される。即ち、反応時には、化合物（Ａ）として分子中にエポキシ基を有する化合物が含有されていれば、構造または分子量の異なった２種類以上の化合物を組合せて用いてもよい。
【００２５】
本発明で使用するポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）は、上記式（１）に示す化合物の加水分解縮合によって生成されたものであれば、カゴ状、ラダー状およびランダム状のいずれの構造を有するポリシルセスキオキサン化合物であっても良い。
【００２６】
ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）は、その重量平均分子量が５００〜１００，０００であることが好ましく、特に１，０００〜１０，０００であることが好ましい。重量平均分子量が５００未満であると、得られる膜の硬度が不充分になるという問題が生じやすくなる傾向にある。逆に重量平均分子量が１００、０００を超えると、該化合物（Ａ）を含む保護膜形成用の塗布液の粘度が上がることにより塗膜形成時の作業性が悪く、かつ他の成分との反応が遅くなるため、得られる保護膜の平坦性が悪くなるという問題が生じやすくなる傾向にある。なお、本明細書中における重量平均分子量は、ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算の分子量である。
【００２７】
上記ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）におけるエポキシ基の数は、１分子中に１個以上であればよく、エポキシ基の数は、通常１分子中に１〜８００程度、好ましくは１〜８０程度である。
【００２８】
ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）は、１種類のみを用いてもよく、構造または分子量の異なった２種類以上を組合せて用いてもよい。
【００２９】
ＩＩ．エポキシ化合物（Ｂ）
本発明の組成物に含有されるエポキシ化合物は、１分子中にエポキシ基を２個以上有する化合物（以下、このようなエポキシ化合物をエポキシ化合物（Ｂ）、化合物（Ｂ）などという場合がある）である。エポキシ化合物（Ｂ）は、１分子中にエポキシ基を２個以上、好ましくは２〜５０個、より好ましくは２〜２０個有する。このエポキシ化合物（Ｂ）は、いわゆるエポキシ樹脂と称される、エポキシ基を有するポリマーまたはオリゴマーを包含する。エポキシ基は、オキシラン環構造を有する構造であればよく、例えば、グリシジル基、オキシエチレン基、エポキシシクロヘキシル基等を示すことができる。
【００３０】
エポキシ化合物（Ｂ）としては、カルボン酸により硬化しうる公知の多価エポキシ化合物を挙げることができ、このようなエポキシ化合物（Ｂ）は、例えば、非特許文献１などに広く開示されており、これらを用いることができる。
【００３１】
好ましいエポキシ化合物（Ｂ）としては、平面構造をもつ基を側鎖に有するエポキシ化合物が挙げられる。この場合、平面構造をもつ基の分子量は、７０〜１０００の範囲であることが好ましい。分子量が７０未満であると、該エポキシ化合物（Ｂ）を含む組成物を用いて保護膜を作成する際の硬化時に該エポキシ化合物そのものが揮発し、得られる膜の平坦性に劣るという問題が生じやすくなる傾向にある。分子量が１０００を超えると、該化合物（Ｂ）を含む保護膜形成用の塗布液の粘度が上がることにより塗膜形成時の作業性が悪く、かつ硬化時の反応が遅くなるという問題が生じやすくなる傾向にある。
【００３２】
平面構造をもつ基としては、例えば、フェニル基、クレゾール基、ビスフェノール基、環状脂肪族基、ナフタレン基などの基が挙げられるが、これらに限定されない。このような平面構造をもつ基を側鎖に有するエポキシ化合物（Ｂ）としては、フェノールノボラック型エポキシ化合物（樹脂）；クレゾールノボラック型エポキシ化合物（樹脂）等のノボラック型エポキシ化合物（樹脂）；ビスフェノールＡ型エポキシ化合物（樹脂）等のビスフェノール型エポキシ化合物（樹脂）、環状脂肪族型エポキシ化合物（樹脂）等が挙げられる。中でも、ナフタレン基などの縮合環からなる平面構造を側鎖に有するエポキシ化合物が好ましく用いられる。
【００３３】
本発明の組成物に含まれるエポキシ化合物（Ｂ）は、上記のエポキシ化合物を単独で、又は組合せて含んでいてもよい。
【００３４】
ＩＩＩ．カチオン重合開始剤（Ｃ）
本発明に用いられるカチオン重合開始剤（Ｃ）（以下、重合開始剤（Ｃ）という場合がある）は、カチオン重合を開始させる化合物であればいずれの化合物であってもよい。多くの公知化合物が使用できるが、好ましくは一般式（２）で表される芳香族オニウム塩が用いられる：
【００３５】
【化２】
2005338790.tif 000003
【００３６】
ここで、Ｒ１は、水素原子、水酸基、アルコキシル基、又は一般式（３）の基：
【００３７】
【化３】
2005338790.tif 000004
【００３８】
を示し、Ｚは置換基を有することのある、アルキル基、アルコキシル基、フェニル基又はフェノキシ基を示す。
【００３９】
一般式（２）において、Ｒ２及びＲ３は、各々水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を示し、Ｒ４及びＲ５は、各々置換基を有することのある、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を示し、Ｘ＋はＳ＋またはＩ＋を示し、Ｙ−はＳｂＦ６−、ＰＦ６−、ＡｓＦ６−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＢＰｈＦ５−、又はＢＦ４−を示す。
【００４０】
Ｒ１におけるアルコキシル基、およびＲ１が(３)式で示される場合に、該（３）式中のＺにおけるアルキル基又はアルコキシル基の例として、アルキル基の場合は、メチル基、エチル基等の炭素数１−４のアルキル基、アルコキシ基の場合は、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１−４のアルコキシル基が好ましい。また、Ｚにおける、アルキル基、アルコキシル基が有することのある置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシル基が、そして、フェニル基およびフェノキシ基が有することのある置換基としてはアルキル基、アルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基等が挙げられる。（３）式の基の具体例としては、アセトキシ基、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、ベンジルオキシカルボニルオキシ基、フェノキシカルボニルオキシ基、フルオレニルメトキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。Ｒ１としては、特に水酸基が好ましい。Ｒ２及びＲ３のアルキル基としてはメチル基、エチル基等の炭素数１−４のアルキル基が好ましい。
【００４１】
Ｒ４及びＲ５のアルキル基としてはメチル基、エチル基等の炭素数１−４のアルキル基が好ましい。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。また、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アルキル基、アラルキル基又はアリール基の置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数１−４のアルキル基、メトキシ基等の炭素数１−４のアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基等が挙げられる。Ｒ４及びＲ５のいずれか一方又は両方がベンジル基である化合物を含む組成物は低温硬化性及び塗膜性能に優れた性能を発揮することから、そのような化合物を使用することが好ましい。
【００４２】
一般式（２）に含まれるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素等が挙げられ、中でも塩素およびフッ素が好ましい。一般式（２）において、Ｙ−がＳｂＦ６−である化合物を含む組成物を用いて保護膜を形成する場合には、塗膜性能に優れ、低温硬化性が得られるため、このような化合物を使用することが好ましい。
【００４３】
一般式（２）で表わされる芳香族オニウム塩としては、次の化合物が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない：ベンジル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−４−メトキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−２−メチル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−３−クロロ−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ベンジル−３−メチル−４−ヒドロキシ−５−tert−ブチルフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−メトキシベンジル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジベンジル−４−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−４−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−アセトキシフェニルジベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−４−メトキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ニトロベンジル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、３，５−ジニトロベンジル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、β−ナフチルメチル−４−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−メチルフェニル[４−（１−メチルエチル）フェニル]ヨードニウム テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、ヨードニウム[４−（２−メチルプロピル）フェニル]（４−メチルフェニルヘキサフルオロホスフェイト）など。
【００４４】
上記カチオン重合開始剤（Ｃ）、特に芳香族オニウム塩は、エポキシ基の開環カチオン重合の触媒として作用し、本発明の組成物に優れた低温硬化性を付与する。この触媒は、常温では何ら触媒作用を示さないので組成物の貯蔵安定性が優れ、その一方、加熱すると触媒作用を発揮し優れた塗膜性能の硬化塗膜を与える。
【００４５】
ＩＶ．その他の成分
ＩＶ−Ｉ  エポキシ硬化剤
本発明の組成物に含有され得るエポキシ硬化剤としては、多価カルボン酸またはその無水物（以下、単に、多価カルボン酸類と総称する場合がある）が好ましく用いられる。多価カルボン酸類としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸；テトラヒドロフタル酸等の脂環族多価カルボン酸；アジピン酸、こはく酸、ブタンテトラカルボン酸等の脂肪族多価カルボン酸類；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族多価カルボン酸；これらの無水物などが挙げられる。
【００４６】
また、次のような方法で得られる多価カルボン酸類も有利に使用することができる：（１）ヒドロキシル基を２個以上、有利には２〜５０個有するポリオールを酸無水物でハーフエステル化して得られる多価カルボン酸類；（２）イソシアネート基を２個以上、有利には２〜５０個有するポリイソシアネートとヒドロキシカルボン酸又はアミノ酸とを付加反応させて得られる多価カルボン酸類；（３）不飽和カルボン酸を単独重合又は共重合して得られる多価カルボン酸類；および（４）ポリオールと多価カルボン酸とを反応させて得られるポリエステル型の多価カルボン酸類。多価カルボン酸類は、１分子中にカルボキシル基を２〜５０程度、好ましくは２〜１０程度、より好ましくは３〜６程度有する。好ましい多価カルボン酸の具体例としては、カルボキシル基数が３〜４のベンゼンカルボン酸を挙げることができる。これらの多価カルボン酸類は、単独であるいは２種以上を混合して用いられる。
【００４７】
ＩＶ−ＩＩ溶媒および添加剤
本発明の組成物には、通常、溶媒が含有され、この溶媒は、該組成物の成分を均一に溶解させ、あるいは、スピンコーター、ロールコーター、バーコーター等の塗布装置を用いて基材上に塗布するに際して、必要な粘度に調整するために用いられる。溶媒としては、組成物中に含まれるポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、エポキシ化合物（Ｂ）、及びカチオン重合開始剤（Ｃ）を良好に溶解すること；該溶媒を用いた塗布液を用いて保護膜を形成する際に蒸発むら等がなく平滑平坦な塗膜を与えることができること；さらに、良好な保存安定性を与える溶媒であることが好ましい。このような溶媒として、エーテル系溶媒、アセタール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒等を挙げることができる。
【００４８】
本発明のカラーフィルター保護膜用組成物に含有される添加剤は、保護膜用組成物に要求される物性を改善する目的で用いられる。添加剤としては、ガラス基板との密着性を向上させるシランカップリング剤、溶媒の蒸発ムラをなくし、塗膜の平滑・平坦性を向上させるシリコン系あるいはフッ素系の界面活性剤などがある。さらに、樹脂類などの各種有機化合物、無機化合物なども添加剤として利用され得る。
【００４９】
Ｖ．カラーフィルター保護膜用組成物およびそれを用いた保護膜の調製
本発明のカラーフィルター保護膜用組成物は、上述のように、上記ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、エポキシ化合物（Ｂ）、およびカチオン重合開始剤（Ｃ）を必須成分として含有し、さらに必要に応じて、エポキシ硬化剤、溶媒、各種添加剤などを含有する。
【００５０】
ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）とエポキシ化合物（Ｂ）との割合は、得られる保護膜の硬度、耐熱性、耐薬品性等の物性が要求特性を満たすように、適宜決定される。化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とは、質量比で０．０５〜２０．０が望ましく、さらに望ましくは０．１〜１０．０となるように組成物中に含有される。質量比が０．０５より小さいと、得られる硬化物である保護膜の耐熱性が低く、更にガラス基板との密着性が低い等の問題が生じやすくなる。逆に２０．０を超えた場合も、得られる保護膜の耐熱性が低下する、あるいは耐アルカリ性が低下するという問題を生じる傾向にある。さらに、その他の特性を考慮すると、質量比で０．１〜１０．０とすることが望ましく、０．１５〜６．０とすることがさらに望ましい。
【００５１】
カチオン重合開始剤（Ｃ）は、上記ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）およびエポキシ化合物（Ｂ）の総質量合計１００質量部（固形分質量）に対して、約０．０１〜２０質量部、好ましくは約０．１〜１０質量部の範囲で含有されるのが好適である。カチオン重合開始剤（Ｃ）の含有割合が約０．０１質量部を下回ると、保護膜を形成する際の加工性および硬化性に劣り、約２０質量部を上回ると、化合物（Ａ）、化合物（Ｂ）、重合開始剤（Ｃ）を含む塗布液の貯蔵安定性、および硬化により得られる保護膜の外観に劣り、さらに、得られる保護膜が黄色に着色する場合がある。
【００５２】
本発明の組成物が、エポキシ硬化剤として多価カルボン酸類を含有する場合には、ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）と多価カルボン酸類との割合を考慮することが好ましい。ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）と多価カルボン酸類との割合は、質量比で５：９５〜９５：５が好ましく、１０：９０〜９０：１０の範囲とすることがより好ましい。ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）の割合が両者の合計の５質量％未満では、得られる保護膜の平坦性が低下する傾向にあり、より良好な平坦性を有する保護膜を得るには、ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）の割合が１０質量％以上であることが好ましい。
【００５３】
本発明のカラーフィルター保護膜用組成物は保存安定性が優れるが、更に室温での保存安定性を向上させる目的で、ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）とエポキシ化合物（Ｂ）とカチオン重合開始剤（Ｃ）とを、それぞれ別々の容器に保管し、使用に際して、これらの材料、および必要に応じて、上記エポキシ硬化剤、溶媒、添加剤などを混合して塗布液とすることが好ましい。
【００５４】
本発明のカラーフィルター保護膜は、上記本発明の組成物の各成分を含む塗布液を基材上に塗布後、硬化することにより形成される。この保護膜を含むカラーフィルターを調製するには、具体的には、基板上に各色のインキ（色材）、ブラックレジスト等の層を所定のパターンで設けた後、上記塗布液を付与し硬化することにより、保護膜を含むカラーフィルターが得られる。
【００５５】
上記工程において、塗布液の固型分濃度は、特に限定されないが、用いる塗布装置および目的とする塗膜の厚さに応じて、溶解させるべき各成分が安定に溶解する範囲で任意に調整される。硬化方法は、カラーフィルター保護膜の通常の製造プロセスに従えばよく、限定されない。代表的な硬化方法は、１２０℃以下の温度で溶媒を十分に除去し（プリベーク）、塗膜をタックフリーとした後、１００〜２４０℃の範囲の温度で、５〜６０分間程度加熱（ポストベーク）することで、硬化を完了させる方法である。ここで、プリベーク温度は、１２０℃より高いと得られる保護膜の平坦性が低下する場合があるので、好ましくは１００℃以下である。ポストベーク温度は、１００℃より低い温度では、得られる保護膜の強度が不十分となる場合があるので、好ましくは１４０℃以上である。有機ＥＬデバイスやＣＣＤデバイスの保護膜として使用の際は、基板や素子などへのダメージを考慮して、１６０℃以下のポストベーク温度が好ましい。ポストベーク時間は、ポストベーク温度に依存するが、例えば、ポストベーク温度が１６０℃の場合は１５分以上が好ましく、より好ましくは３０分以上である。
【００５６】
また、別の代表的な硬化方法は、１２０℃以下の温度で溶媒を十分に除去（プリベーク）し、保護膜をタックフリーとした後、可視光線、紫外線、電子線、Ｘ線、α線、β線、γ線などを照射し、硬化を完了させる方法である。この中でも経済性および効率的であるなどの点から紫外線が好適であり、紫外線照射には、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、アーク灯、キセノンランプなどが利用される。さらに、保護膜の強度を向上させるため、光照射後に加熱しても良い。加熱温度は、基板や素子などへのダメージを考慮して、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１００℃以下とされる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００５８】
製造例１：ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−１）の製造
攪拌器および温度計を備えた反応器に、メチルイソブチルケトン２，３００ｇ、水酸化テトラメチルアンモニウム（以下、「Ｍｅ４ＮＯＨ」とも表す）の２０％水溶液１６４ｇ（Ｈ２Ｏ；７．３ｍｏｌ、Ｍｅ４ＮＯＨ；０．３６ｍｏｌ）、および脱イオン水３０４ｇ（２４ｍｏｌ）を仕込んだ後、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２，６２４ｇ（１１．１ｍｏｌ）を滴下漏斗にて約１時間かけて徐々に加え、５０〜５５℃で攪拌した。反応の進行をゲルパーミエーションクロマトグラフィにより追跡し、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがほぼ消滅した時点（滴下終了後約２．５時間）で反応を終了させた。
【００５９】
反応終了後、系内にメチルイソブチルケトン２，３００ｇを加え、３５％リン酸水溶液７６７ｇで中和し、有機層を分液ロートを用いて抽出し、脱イオン水にて２回水洗を行った。その後、減圧下でメチルイソブチルケトンを留去させ、目的のポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−１）１，７９５ｇ（透明粘稠液体、重量平均分子量約５，０００、エポキシ当量１６７）を得た。
【００６０】
製造例２：ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−２）の製造
製造例１において、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２，６２４ｇ（１１．１ｍｏｌ）の代わりに、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１，９６８ｇ（８．３ｍｏｌ）とメチルトリメトキシシラン３７８ｇ（２．８ｍｏｌ）との混合物を用いたこと以外は同様の操作でポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−２）１，５２６ｇ（透明粘稠液体、重量平均分子量約５，０００、エポキシ当量１９０）を得た。
【００６１】
製造例３：ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−３）の製造
製造例１において、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２，６２４ｇ（１１．１ｍｏｌ）の代わりに、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１，３１２ｇ（５．６ｍｏｌ）とフェニルトリメトキシシラン１，１０１ｇ（５．６ｍｏｌ）との混合物を用いたこと以外は同様の操作でポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−３）１，５９１ｇ（透明粘稠液体、重量平均分子量約５，０００、エポキシ当量２９６）を得た。
【００６２】
製造例４：ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−４）の製造
製造例１において、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２，６２４ｇ（１１．１ｍｏｌ）の代わりに、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン６５６ｇ（２．８ｍｏｌ）とフェニルトリメトキシシラン１，６５１ｇ（８．３ｍｏｌ）との混合物を用いたこと以外は同様の操作でポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−４）１，４８９ｇ（透明粘稠液体、重量平均分子量約５，０００、エポキシ当量５５５）を得た。
【００６３】
製造例５：ポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−５）の製造
製造例１において、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２，６２４ｇ（１１．１ｍｏｌ）の代わりに、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン６５６ｇ（２．８ｍｏｌ）とメチルトリメトキシシラン１，１３４ｇ（８．３ｍｏｌ）との混合物を用いたこと以外は同様の操作でポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−５）９８９ｇ（透明粘稠液体、重量平均分子量約５，０００、エポキシ当量３６９）を得た。
【００６４】
実施例１
製造例１で得られたポリシルセスキオキサン化合物（Ａ−１）１４．４ｇ、ならびにエポキシ化合物（Ｂ）としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂エピコート８２８（油化シェルエポキシ社製）１４．４ｇを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７０ｇに完全に溶解させた。この溶液に、更にカチオン重合開始剤（Ｃ）としてカチオン重合開始剤ＳＩ−１００（三新化学社製）を０．３ｇ、シランカップリング剤Ａ−１８７（日本ユニカー社製）を０．９ｇ、そして界面活性剤メガファックＲ−０８（大日本インキ化学工業社製）を０．１ｇ加えて十分に攪拌した後、これをろ過して、カラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１）を得た。ここで使用したポリシルセスキオキサン化合物（Ａ）、エポキシ化合物（Ｂ）、およびカチオン重合開始剤（Ｃ）の種類および量を表１に示す。後述の実施例２〜１５および比較例１についても併せて表１に示す。
【００６５】
実施例２
実施例１において、エポキシ化合物（Ｂ）としてテクモアＶＧ３１０１（三井化学社製）を７．２ｇおよびリカシッドＭＨ−７００（新日本理化社製）を７．２ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−２）を得た。
【００６６】
実施例３
実施例１において、エポキシ化合物（Ｂ）としてエピコート８２８を４．３ｇ、そしてテクモアＶＧ３１０１を２４．４ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−３）を得た。
【００６７】
実施例４
実施例１において、エポキシ化合物（Ｂ）としてエピコート８２８を７．２ｇ、そしてテクモアＶＧ３１０１を７．２ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−４）を得た。
【００６８】
実施例５
実施例１において、化合物（Ａ−１）の代わりに製造例２で得られた化合物（Ａ−２）を２１．５ｇ用い、エピコート８２８を７．２ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−５）を得た。
【００６９】
実施例６
実施例１において、化合物（Ａ−１）の代わりに前記製造例３で得られた化合物（Ａ−３）を１４．４ｇ用い、エポキシ化合物（Ｂ）としてテクモアＶＧ３１０１を１４．４ｇ用いた以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜用組成物（ＯＣ−６）を得た。
【００７０】
実施例７
実施例１において、化合物（Ａ−１）の代わりに製造例５で得られた化合物（Ａ−５）を２１．５ｇ用い、エポキシ化合物（Ｂ）としてテクモアＶＧ３１０１を７．２ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−７）を得た。
【００７１】
実施例８
実施例１において、化合物（Ａ−１）の代わりに製造例４で得られた化合物（Ａ−４）を１４．４ｇ用い、エポキシ化合物（Ｂ）としてテクモアＶＧ３１０１を１４．４ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−８）を得た。
【００７２】
実施例９
実施例８において、化合物（Ａ−４）を２１．５ｇ用い、テクモアＶＧ３１０１を７．２ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−９）を得た。
【００７３】
実施例１０
実施例９において、化合物（Ａ−４）を４．３ｇ、テクモアＶＧ３１０１を２４．４ｇ、そしてＳＩ−１００を０．６ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１０）を得た。
【００７４】
実施例１１
実施例１０において、ＳＩ−１００を０．１５ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１１）を得た。
【００７５】
実施例１２
実施例１１において、化合物（Ａ−４）を２１．５ｇ、そしてテクモアＶＧ３１０１を７．２ｇ用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１２）を得た。
【００７６】
実施例１３
実施例１において、ＳＩ−１００の代わりにＵＶＩ６９９２（Ｄｏｗ社製）を用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１３）を得た。
【００７７】
実施例１４
実施例３において、ＳＩ−１００の代わりにＵＶＩ６９９２を用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１４）を得た。
【００７８】
実施例１５
実施例９において、ＳＩ−１００の代わりにＵＶＩ６９９２を用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１５）を得た。
【００７９】
比較例１
実施例１において、化合物（Ａ−１）の代わりに無水トリメリット酸を用いたこと以外は同様の操作でカラーフィルター保護膜形成用塗布液（ＯＣ−１６）を得た。
【００８０】
【表１】
2005338790.tif 000005
【００８１】
（カラーフィルター用保護膜の作成）
上記実施例および比較例で得られたカラーフィルター保護膜形成用塗布液を用い、次の方法により各種基板上に被膜（保護膜）を形成した。
ガラス基板、ＳｉＯ2をコーティングしたガラス基板、および平坦性評価用のダミーカラーフィルター(ガラス基板表面に、幅５０μｍ、間隔５０μｍのラインアンドスペースを、膜厚０．５μｍのＳｉＯ２で形成した基板)を基板とし、その各々に、実施例１〜１２および比較例１で得られた塗布液を、プリベーク後の膜厚が２±０．０５μmとなるようなスピンコート条件で塗布して塗膜を形成した。これをプリベークして（８０℃、１０分）溶媒を蒸発させた後、ポストベーク（１６０℃、６０分）で硬化させ、保護膜を得た。
【００８２】
これとは別に、実施例１３〜１５および比較例１で得られた塗布液を用いて、上記と同様に基板上に塗布して、プリベークを行った後、メタルハライドランプを装着したユニキュアシステム（ＴＹＰＥ：ＵＶＸ−０１２１２Ｓ１ＣＳ０１：ウシオ電機（株）製）を用いて露光を行った。次いで、１００℃で２分間の露光後キュアベークを行って硬化させ、保護膜を得た。
【００８３】
上記保護膜形成時におけるプリベーク後の塗膜、および硬化して得られた保護膜について、下記の評価項目および評価基準に従い、評価を行った。
【００８４】
１．塗膜の乾燥性
上記方法に従ってガラス基板に塗膜を形成し、プリベークした後の塗膜の乾燥性を、塗膜のスティッキング性によって以下の基準で評価した。
○：全くスティッキングが認められない。
△：わずかにスティッキングが認められる。
×：顕著にスティッキングが認められる。
【００８５】
２．膜厚変化率
上記方法に従ってガラス基板に保護膜を作成した。該保護膜形成時におけるプリベーグ後の膜厚（すなわち、ポストベーク前の膜厚）およびポストベーク後の膜厚を測定し、その膜厚変化率を次の式により求めた：
膜厚変化率（％）＝[（ポストベーク前の膜厚−ポストベーク後の膜厚）／（ポストベーク前の膜厚）]  ×１００
評価基準は以下の通りである。
○：膜厚変化率が優れている（膜厚変化率５％未満）。
△：膜厚変化率はやや良好（膜厚変化率５％以上〜１０％未満）。
×：膜厚変化率は劣る（膜厚変化率１０％以上）。
【００８６】
３．密着性
上記方法に従ってＳｉＯ2をコーティングしたガラス基板上に保護膜を作成した。ＪＩＳ−Ｋ−５４００に従って、保護膜に少なくとも１００個の碁盤目を作るようにクロスカットを入れ、次いでセロハンテープを用いてピーリング試験（クロスカット試験）を行ない、碁盤目の剥離の状態を目視によって評価した。
【００８７】
これとは別に、４０℃のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）および４％水酸化カリウム水溶液の２種類の溶液を準備し、上記保護膜を有するガラス基板をそれぞれ、該２種類の溶液に１０分間ずつ（合計２０分間）浸漬した。次いで、同様にクロスカットによる密着性試験を行なった。評価基準は以下の通りである。
○：いずれの方法でもはがれが認められない。
△：いずれかの方法でわずかにはがれが認められる。
×：いずれの方法でもはがれが顕著に認められる。
【００８８】
４．平坦性
まず、基板として使用した平坦性評価用のダミーカラーフィルターの画素間段差（ｄ１）を求めた。画素間段差は、赤色画素と緑色画素との中心部分の高さの差をいう。次に、この基板上に、上記方法に従って、硬化後の膜厚が２±０．０５μmとなるように保護膜を形成した。次に、塗布前に測定した部位において、保護膜形成後の画素間段差（ｄ２）を求めた。塗布前の画素間段差（ｄ１）と保護膜形成後の画素間段差（ｄ２）との比率Ｒを下記式により算出した：
Ｒ＝（ｄ２）／（ｄ１）
Ｒの値が大きい保護膜は平坦性が低く、逆にＲの値が小さい保護膜は平坦性が高いことを示す。平坦性を以下の基準で評価した。
◎：平坦性が非常に優れている（Ｒが０．１未満）。
○：平坦性が優れている（Ｒが０．１以上、０．２未満）。
△：平坦性はやや良好である（Ｒが０．２以上、０．４未満）。
×：平坦性が劣る（Ｒが０．４以上）。
【００８９】
５．透明性
ガラス基板上に、上記方法に従って、保護膜を作成した。得られた保護膜の透過率を分光光度計「Ｕ−２０００（日立製作所製）」を用いて４００〜７００ｎｍの波長で測定し、以下の基準で評価した。
◎：透明性が非常に優れている（最低透過率が９７％以上である）。
○：透明性が優れている（最低透過率が９５％以上９７％未満である）。
△：透明性がやや優れている（最低透過率が９０％以上９５％未満である）。
×：透明性が劣る（最低透過率が９０％未満である）。
【００９０】
６．表面硬度
ガラス基板上に、上記方法に従って、保護膜を作成した。得られた保護膜の表面硬度を、ＪＩＳ−Ｋ−５４００に準じ、鉛筆硬度計で測定した。以下の基準で表面硬度を評価した。
○：非常に優れた硬度である（硬度が５Ｈ以上）。
△：十分な硬度である（硬度が３Ｈ以上４Ｈ以下）。
×：硬度が不充分である（硬度が２Ｈ以下）。
【００９１】
実施例１〜１２および比較例１の保護膜形成用塗布液から、ポストベーク工程を含む上記方法により作成した塗膜および保護膜の評価結果を表２に示す。実施例１３〜１５および比較例１のカラーフィルター保護膜形成用塗布液から、露光工程を含む上記方法により作成した塗膜および保護膜の評価結果を表３に示す。
【００９２】
【表２】
2005338790.tif 000006
【００９３】
【表３】
2005338790.tif 000007
【００９４】
表２および３から、本発明のカラーフィルター保護膜用組成物でなる塗布液を用いて得られるプリベーク後の塗膜は、乾燥性に優れ、最終的に硬化して得られる保護膜は、密着性、耐薬品性、透明性、および平坦性に優れ、かつ高い表面硬度を有するため、カラーフィルター保護膜材料に要求される性能を有していることが確認された。特に形成された保護膜は、透明性および表面硬度が優れていることが確認された。さらに、保護膜を低温で作成することも可能であり、得られた保護膜もまた、基板との密着性および表面硬度に優れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明のカラーフィルター保護膜用組成物は、ＬＣＤ用カラーフィルター保護膜の材料として好適に用いられる。さらにこの組成物は、電子部品の保護膜材料（例えば、カラーフィルター以外の液晶表示素子、集積回路素子、固体撮像素子などに用いられる保護膜の形成材料）、層間絶縁膜の材料、ＣＣＤデバイスの保護膜の材料、電子ペーパー用途での保護膜の材料、絶縁膜の材料、有機ＥＬデバイスの保護膜の材料、各種光学部品（レンズ、ＬＥＤ、プラスチックフィルム、基板、光ディスクなど）の材料、該光学部品の保護膜材料などとして、好適に利用される。