JP2009288705A - 着色硬化性組成物、カラーフィルタ、その製造方法、及び、固体撮像素子 - Google Patents

着色硬化性組成物、カラーフィルタ、その製造方法、及び、固体撮像素子 Download PDF

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Abstract

【課題】基板に凹凸がある場合であっても、塗膜の均一性、表面平坦性に優れ、且つ、現像性にも優れる、高解像度の着色パターンを形成しうる着色硬化性組成物、それを用いたカラーフィルタ、及び、固体撮像素子を提供する。
【解決手段】(A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位、好ましくは、下記式(I)で表される構造単位、を含むポリマー、(B)光重合開始剤、(C)重合性化合物、及び(D)着色剤を含有する着色硬化性組成物である。一般式(I)中、Rは水素原子、又は、炭素原子数1〜4の炭化水素基を表し、nは1以上200以下の整数を表す。
Figure 2009288705

【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示素子(LCD)や固体撮像素子(CCD、CMOSなど)等に用いられるカラーフィルタを作製するのに好適な着色硬化性組成物、該組成物により作製された着色領域を有するカラーフィルタ、該カラーフィルタの製造方法、及び、該カラーフィルタを備える固体撮像素子に関する。
カラーフィルタは液晶ディスプレイや固体撮像素子に不可欠な構成部品である。
このようなカラーフィルタは複数の色相の着色パターンから構成され、通常は、少なくとも、赤色、緑色、及び、青色の着色領域を形成する。この形成方法としては、まず、赤色、緑色、青色の何れかの着色剤を有する硬化性組成物を塗布し、露光、現像、必要に応じて加熱処理を行って当該色相の着色パターンを形成した後、第2の色相、第3の色相において同様の塗布、露光、現像、必要に応じた加熱処理のプロセスを繰り返すことになる。
この場合、を行い、更に次の色を塗布、露光、現像、必要に応じて加熱処理を行う。
最近では、液晶ディスプレイや固体撮像素子のいずれにおいても、解像度向上を目的として微細な着色パターン、具体的には、一辺が2μm以下といったサイズの画像を再現性よく形成することが求められ、同時に、着色パターンの膜厚も薄膜化が求められており、膜厚は1μm以下にすることが望まれている。
上記のような微細画像をまず第1の色相で形成した後、第2の色相以降で、同様の画像形成を行うためには、着色パターンが形成された段差のある基板に対して、着色硬化性組成物を塗布することになる。この場合、基板の凹凸上に塗布することになるため、基板の凹凸に起因する着色硬化性組成物層表面の均一性が低下し、凹凸状の塗布ムラが発生する。このように厚みムラがある状態で露光、現像を行うと、画像の表面の面状性が低下し、また、現像ムラも生じるために、所望の高解像度画像形成が困難となる。
本発明者らは、検討の結果、近年の要求に従い、一辺が2μm以下であるような微細な着色パターンが形成された基板表面へ、2色目以降の着色硬化性組成物層を形成する場合には、従来の、例えば、一辺が10μm程度のパターンを形成する場合には、問題にならなかった塗膜の均一性低下が生じることに着目し、その原因を検討した結果、塗膜中の溶剤の揮発性や分子間の相互作用などの不均一が微細パターン表面での塗膜の均一性に影響を与えるという新たな問題を見出したものである。
このように、一辺が2μm以下であるような微少面積のパターンを複数色、高解像度で形成するには、従来の塗膜の均一性レベルでは不十分であり、従って、着色硬化性組成物においては、カラーフィルタ、特に固体撮像素子用のカラーフィルタにおける着色領域の形成に有用な、記載表面の凹凸がある場合であっても、塗膜の平滑性、均一性に優れ、且つ、現像性が良好で、微細な面積の画像を形成するのに好適な硬化性組成物が熱望されているのが現状である。
本発明は、カラーフィルタにおける着色領域の高解像度化に伴う、上記問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、基板に凹凸がある場合であっても、塗膜の均一性、表面平坦性に優れ、且つ、現像性にも優れる、高解像度の着色パターンを形成しうる着色硬化性組成物、特には、カラーフィルタの着色領域形成に有用な着色硬化性組成物を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、高解像度の着色領域を有するカラーフィルタ、その製造方法、及び、色特性に優れたカラーフィルタを備える固体撮像素子を提供することにある。
本発明者は鋭意検討の結果、特定の側鎖構造を有するポリマーを用いることで上記問題点を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の着色硬化性組成物は、(A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位を含むポリマー、(B)光重合開始剤、(C)重合性化合物、及び(D)着色剤を含有することを特徴とする。
特に(A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位を含むポリマーの好ましい形態としては、エステル基を介して、比較的主鎖から離れた部分にカルボキシル基を有する、下記式(I)で表される構造単位を含むポリマーが挙げられる。
Figure 2009288705
一般式(I)中、Rは水素原子、又は、炭素原子数1〜4の炭化水素基を表し、nは1以上200以下の整数を表す。
本発明に用いられる(B)光重合開始剤としては、オキシム基含有化合物であることが好ましい。
また、(D)着色剤の含有量は、着色硬化性組成物の全固形分に対して、40質量%以上90質量%以下であることが好ましく、このような着色硬化性組成物は、カラーフィルタの着色領域形成に好適に用いられる。
また、(D)着色剤として、黒色着色剤を用いることで、本発明の着色硬化性組成物により、遮光性カラーフィルタやブラックマトリックスなどを形成することができる。
本発明のカラーフィルタは、支持体上に、前記本発明の着色硬化性組成物からなる着色領域を有することを特徴とする。
このようなカラーフィルタは、支持体上に、前記本発明の着色硬化性組成物を塗布して着色硬化性組成物層を形成する工程と、前記着色硬化性組成物層をパターン状に露光して露光部を硬化する工程と、露光後の前記着色硬化性組成物層を現像し、未硬化部を除去して着色パターンを形成する工程と、を含む製造方法により製造することができる。
また、本発明の固体撮像素子は、前記本発明のカラーフィルタを備えるものである。
本発明によれば、基板に凹凸がある場合であっても、塗膜の均一性、表面平坦性に優れ、且つ、現像性にも優れる、高解像度の着色パターンを形成しうる着色硬化性組成物、特には、カラーフィルタの着色領域形成に有用な着色硬化性組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、高解像度の着色領域を有するカラーフィルタ、その製造方法、及び、色特性に優れたカラーフィルタを備える固体撮像素子を提供することができる。
以下、本発明の詳細に説明する。
≪着色硬化性組成物≫
本発明の硬化性組成物は、(A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位を含むポリマー(以下、適宜、特定ポリマーと称する)、(B)光重合開始剤、(C)重合性化合物、及び(D)着色剤を含有する。
以下、本発明の着色硬化性組成物に用いられる各構成成分について順次説明する。
<(A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位を含むポリマー>
(A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位としては、下記一般式(I)で表される構造単位が挙げられ、従って、(A)特定ポリマーの態様としては、下記一般式(I)で表される構造単位を含むポリマーが好ましい。
Figure 2009288705
一般式(I)中、Rは水素原子、又は、炭素原子数1〜4の炭化水素基を表し、好ましくは水素原子又はメチル基であり、水素原子、メチル基であることが最も好ましい。
nは1以上200以下の整数を表す。nの数でポリマーの酸価、結晶性、被膜性といった特性を制御することができ、そのような観点からは、nは好ましくは、1以上100以下であり、2以上20以下であることがより好ましい。nが100を超えて増大するに従い、現像性が低下してくるといった特性を有するようになる。
本発明における(A)特定ポリマーでは、前記一般式(I)で表される構造単位を、ポリマー中に、5〜100質量%含有することが好ましく、20〜70質量%含有することがより好ましい。
(A)特定ポリマーには、上記構造単位以外に他の構造単位を有する態様が、ポリマーに種々の物性を与えることができるため好ましい。即ち、共存させる他の共重合成分の種類や量を制御することで、分子量、親疎水性、極性などを制御することが可能となる。
本発明に係る(A)特定ポリマーが含みうる他の共重合成分には特に制限はないが、好ましい共重合できうる構造単位としては、以下のものを挙げることができる。
(1)2−ヒドロキシエチルアクリレート又は2−ヒドロキシエチルメタクリレート等の脂肪族水酸基を有するアクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類。
(2)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸アミル、アクリル酸デシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸テトラデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルアクリレート、N−ジメチルアミノエチルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアルキレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、アクリル酸2−フェニルエチル等のアクリレート。
(3)メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸テトラデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルメタクリレート、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタルキレート、メトキシベンジルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、メタクリル酸2−フェニルエチル等のメタクリレート。
(4)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−ヘキシルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−ニトロフェニルアクリルアミド、N−エチル−N−フェニルアクリルアミド、アクリルアミドー2−メチルプロパンスルホン酸等のアクリルアミド又はメタクリルアミド。
(5)エチルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類。
(6)ビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニルブチレート、安息香酸ビニル等のビニルエステル類。
(7)スチレン、α−メチルスチレン、メチルスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン類。
(8)メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、プロピルビニルケトン、フェニルビニルケトン等のビニルケトン類。
(9)エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類。
(10)N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾール、4−ビニルピリジン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
(11)マレイミド、N−アクリロイルアクリルアミド、N−アセチルメタクリルアミド、N−プロピオニルメタクリルアミド、N−(p−クロロベンゾイル)メタクリルアミド等の不飽和イミド。
また、一般式(I)で表される構造単位を有するポリマーの共重合成分として、更に以下(12)〜(17)の構造を有する酸基含有モノマーに由来する構造単位を用いることもできるが、酸基含有構造単位の含有量は(A)特定ポリマーにおいて30モル%以下であることが効果の観点から好ましい。
(12)フェノール基(−Ar−OH)
(13)スルホンアミド基(−SO2NH−R)
(14)活性イミド基
(−SO2NHCOR、−SO2NHSO2R、−CONHSO2R)
(15)カルボン酸基
(16)スルホン酸基(−SO3H)
(17)リン酸基(−OPO32
上記(12)〜(17)中、Arは置換基を有していてもよい2価のアリール連結基を表し、Rは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。
上記(12)のフェノール基を有するモノマーとしては、フェノール基を有するアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、又はヒドロキシスチレン等が挙げられる。
上記(13)スルホンアミド基を有するモノマーとしては、上記構造のスルホンアミド基と重合可能な不飽和基とを分子内にそれぞれ1個以上有する化合物が挙げられる。中でも、アクリロイル基、アリル基、又はビニロキシ基と、スルホンアミド基とを分子内に有する低分子化合物が好ましい。例えば、下記一般式(i)〜(v)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2009288705
上記一般式(i)〜(v)中、X1及びX2は、各々独立に、−O−又は−NR7−を表す。
1及びR4は、各々独立に、水素原子又は−CH3を表す。R2、R5、R9、R12、及び、R16は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基を表す。R3、R7、及び、R13は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。また、R6及びR17は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基を表す。R8、R10及びR14は、各々独立に、水素原子又は−CH3を表す。R11及びR15は、各々独立に、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基を表す。Y1及びY2は、それぞれ独立に単結合、又は−CO−を表す。
一般式(i)〜(v)で表される化合物のうち、本発明の着色硬化性組成物では、特に、m−アミノスルホニルフェニルメタクリレート、N−(p−アミノスルホニルフェニル)メタクリルアミド、N−(p−アミノスルホニルフェニル)アクリルアミド等に由来する酸基含有構造単位を好適に使用することができる。
上記(14)活性イミド基を有するモノマーとしては、前記構造式で表される活性イミド基と重合可能な不飽和基とを分子内にそれぞれ1個以上有する化合物を挙げることができる。中でも、下記構造式で表される活性イミド基と重合可能な不飽和基とを分子内にそれぞれ1個以上有する化合物が好ましい。
Figure 2009288705
具体的には、N−(p−トルエンスルホニル)メタクリルアミド、N−(p−トルエンスルホニル)アクリルアミド等に由来する酸基含有構造単位を好適に使用することができる。
上記(15)カルボン酸基を有するモノマーとしては、例えば、カルボン酸基と重合可能な不飽和基とを分子内にそれぞれ1個以上有する化合物を挙げることができる。上記(16)スルホン酸基を有するモノマーとしては、例えば、スルホン酸基と重合可能な不飽和基とを分子内にそれぞれ1個以上有する化合物を挙げることができる。上記(17)リン酸基を有するモノマーとしては、例えば、リン酸基と重合可能な不飽和基とを分子内にそれぞれ1個以上有する化合物を挙げることができる。
また、本発明に係る(A)特定ポリマーには必要に応じて、側鎖に重合性基を導入することができる。本願の特定構造を有するポリマーにグリシジルメタクリレートなどの重合性基と環状エーテル構造を有するモノマーを反応させることで側鎖に重合性基を有するポリマーを得ることができる。2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、2―アクリロイルオキシエチルイソシアネートなどと反応させることでも側鎖に重合性基を導入することが可能である。
特にイソアネートと反応させる場合には、本願の特定構造を有するポリマーは2−ヒドロキシエチルメタクリレートや2−ヒドロキシエチルアクリレートなどの水酸基を有するモノマーに由来する構造単位を共重合成分として含んでいることが好ましい。
本発明における(A)特定ポリマーは、酸価が5〜250mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは10〜150mgKOH/g、更に好ましくは25〜120mgKOH/gの範囲であることが好ましい。酸価が上記範囲において、現像時におけるパターン剥離の発生が抑制され、良好なアルカリ現像性が達成される。
本発明において、酸価は、例えば、樹脂分子中における酸基の平均含有量から算出することができる。
なお、(A)特定ポリマーの酸価は、前記酸基含有構造単位の種類や含有量を変化させることで調整することができる。
本発明における(A)特定ポリマーは、着色剤として顔料を用いる場合には、芳香環を有する構造単位を有することが、顔料の分散安定性、及び、着色硬化性組成物安定性の観点から好ましい。
芳香環としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基などの芳香族炭化水素基、インドール基、イミダゾール基、トリアゾール、オキシジアゾール、ベンズイミダゾール基、ベンズオキサゾール基、ベンズチアゾール基、ピリジニル基、チオフェン基、ピロール基、フラニル基等の複素原子含有芳香族基などが挙げられ、これらが直接、或いは、所定の連結基を介して側鎖に結合する態様が好ましい。
また、芳香環を有する構造単位は、(A)特定ポリマーに対して、5〜80質量%含まれることが好ましく、10〜60質量%含まれることがより好ましい。
本発明に用いうる(A)特定ポリマーは、重量平均分子量が3,000以上、数平均分子量が1,000以上のものが好ましく用いられる。さらに好ましくは、重量平均分子量が5,000 〜500000で、特に好ましくは10,000〜100000更に好ましくは12,000〜50000である。このようなポリマーは、1種類を用いてもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。なお、重量平均分子量、数平均分子量は、GPC法にてポリスチレン換算で求めた値を用いている。
本発明の着色硬化性組成物においては、好ましい態様では、一般式(I)で示される如き構造を有する(A)特定ポリマーを含有することにより、特定の側鎖構造に起因して、被膜の柔軟性、形状追随性が向上するため、該着色硬化性組成物を塗布する基板に凹凸がある場合でも、均一な塗膜を形成することができ、多色の着色パターンを順次形成する場合においても、あとから形成する着色パターンの膜厚を均一とすることができるものと考えられる。また、本発明の好ましい態様においては、(A)特定ポリマーに酸基を導入することにより、硬化性組成物自体の現像性が向上し、微細なパターンを形成する場合においても、現像残渣の発生が抑制され、膜厚が均一で解像度に優れたパターンを形成しうるという利点をも有することになる。
このため、高解像度画像、即ち、小さい画像パターンを順次、複数回にわたり形成させる場合に本発明の着色硬化性組成物は特に有効であり、線幅が30μm以下、更に好ましくは3μm以下の画像を形成させる場合に有効である。また、重合成分が少なくても硬化性に優れるために顔料固形分が40重量%以上、更に好ましくは45重量%以上の場合に本発明の着色硬化性組成物が特に有効である。
以下に(A)特定ポリマーの具体的な構造を示すが、本発明は以下に限られるものではない。
Figure 2009288705
Figure 2009288705
Figure 2009288705
Figure 2009288705
Figure 2009288705
これらのなかでも、一般式(I)で示される構造単位を30〜70質量%含むことが、塗膜の均一性の観点から好ましい。また、酸価が80mgKOH/g〜150mgKOH/gであることが現像性の観点から好ましい。また、分子量は現像性、塗膜均一性の観点から重量平均分子量7000〜30000であることが好ましい。
本発明の着色硬化性組成物中における(A)特定ポリマーの含有量は、固形分中、2重量%〜50重量%であることが好ましく、3重量%〜40重量%であることがより好ましく、最も好ましくは5重量%〜30重量%である。
<(B)重合開始剤>
本発明の硬化性組成物は、(B)重合開始剤を含有する。
本発明における重合開始剤は、光により分解し、特定重合性化合物の重合を開始、促進する光重合開始剤であり、波長300〜500nmの領域に吸収を有するものであることが好ましい。また、光重合開始剤は、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
光重合開始剤としては、例えば、有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾール化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、アクリジン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物が挙げられる。
有機ハロゲン化化合物としては、具体的には、若林等、「Bull Chem.Soc Japan」42、2924(1969)、米国特許第3,905,815号明細書、特公昭46−4605号公報、特開昭48−36281号公報、特開昭55−32070号公報、特開昭60−239736号公報、特開昭61−169835号公報、特開昭61−169837号公報、特開昭62−58241号公報、特開昭62−212401号公報、特開昭63−70243号公報、特開昭63−298339号公報、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)」筆に記載の化合物が挙げられ、特に、トリハロメチル基が置換したオキサゾール化合物、s−トリアジン化合物が挙げられる。
s−トリアジン化合物として、より好適には、すくなくとも一つのモノ、ジ、又はトリハロゲン置換メチル基がs−トリアジン環に結合したs−トリアジン誘導体、具体的には、例えば、2,4,6−トリス(モノクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(ジクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2―n−プロピル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(α,α,β−トリクロロエチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3,4−エポキシフェニル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−クロロフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔1−(p−メトキシフェニル)−2,4−ブタジエニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−スチリル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−i−プロピルオキシスチリル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−ナトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニルチオ−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ベンジルチオ−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(ジブロモメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メトキシ−4,6−ビス(トリブロモメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。
オキシジアゾール化合物としては、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(シアノスチリル)−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(ナフト−1−イル)−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−スチリル)スチリル−1,3,4−オキソジアゾールなどが挙げられる。
カルボニル化合物としては、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、α−ヒドトキシ−2−メチルフェニルプロパノン、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル−(p−イソプロピルフェニル)ケトン、1−ヒドロキシ−1−(p−ドデシルフェニル)ケトン、2−メチルー(4’−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノ−1−プロパノン、1,1,1−トリクロロメチル−(p−ブチルフェニル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−4−モルホリノブチロフェノン等のアセトフェノン誘導体、チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン誘導体、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジエチルアミノ安息香酸エチル等の安息香酸エステル誘導体等を挙げることができる。
ケタール化合物としては、ベンジルメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルエチルアセタールなどを挙げることができる。
ベンゾイン化合物としてはmベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、メチルo−ベンゾイルベンゾエートなどを挙げることができる。
アクリジン化合物としては、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタンなどを挙げることができる。
有機過酸化化合物としては、例えば、トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−オキサノイルパーオキサイド、過酸化こはく酸、過酸化ベンゾイル、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシピバレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、tert−ブチルパーオキシオクタノエート、tert−ブチルパーオキシラウレート、ターシルカーボネート、3,3’,4,4’−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、カルボニルジ(t−ブチルパーオキシ二水素二フタレート)、カルボニルジ(t−ヘキシルパーオキシ二水素二フタレート)等が挙げられる。
アゾ化合物としては、例えば、特開平8−108621号公報に記載のアゾ化合物等を挙げることができる。
クマリン化合物としては、例えば、3−メチル−5−アミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、3−クロロ−5−ジエチルアミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、3−ブチル−5−ジメチルアミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン等を挙げることができる。
アジド化合物としては、米国特許第2848328号明細書、米国特許第2852379号明細書ならびに米国特許第2940853号明細書に記載の有機アジド化合物、2,6−ビス(4−アジドベンジリデン)−4−エチルシクロヘキサノン(BAC−E)等が挙げられる。
メタロセン化合物としては、特開昭59−152396号公報、特開昭61−151197号公報、特開昭63−41484号公報、特開平2−249号公報、特開平2−4705号公報、特開平5−83588号公報記載の種々のチタノセン化合物、例えば、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、特開平1−304453号公報、特開平1−152109号公報記載の鉄−アレーン錯体等が挙げられる。
ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、例えば、特公平6−29285号公報、米国特許第3,479,185号、同第4,311,783号、同第4,622,286号等の各明細書に記載の種々の化合物、具体的には、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル))4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイジダゾール、2,2’−ビス(o,o’−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−メチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
有機ホウ酸塩化合物としては、例えば、特開昭62−143044号公報、特開昭62−150242号公報、特開平9−188685号公報、特開平9−188686号公報、特開平9−188710号公報、特開2000−131837公報、特開2002−107916号公報、特許第2764769号公報、特願2000−310808号公報等の各公報、及び、Kunz,Martin“Rad Tech’98.Proceeding April 19−22,1998,Chicago”等に記載される有機ホウ酸塩、特開平6−157623号公報、特開平6−175564号公報、特開平6−175561号公報に記載の有機ホウ素スルホニウム錯体或いは有機ホウ素オキソスルホニウム錯体、特開平6−175554号公報、特開平6−175553号公報に記載の有機ホウ素ヨードニウム錯体、特開平9−188710号公報に記載の有機ホウ素ホスホニウム錯体、特開平6−348011号公報、特開平7−128785号公報、特開平7−140589号公報、特開平7−306527号公報、特開平7−292014号公報等の有機ホウ素遷移金属配位錯体等が具体例として挙げられる。
ジスルホン化合物としては、特開昭61−166544号公報、特願2001−132318号明細書等記載される化合物等が挙げられる。
オキシムエステル化合物としては、J.C.S. Perkin II (1979 )1653−1660)、J.C.S. Perkin II (1979)156−162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995)202−232、特開2000−66385号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報記載の化合物等が挙げられる。
オニウム塩化合物としては、例えば、S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal et al,Polymer,21,423(1980)に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号明細書、特開平4−365049号等に記載のアンモニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,069,056号の各明細書に記載のホスホニウム塩、欧州特許第104、143号、米国特許第339,049号、同第410,201号の各明細書、特開平2−150848号、特開平2−296514号の各公報に記載のヨードニウム塩などが挙げられる。
本発明に好適に用いることのできるヨードニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩であり、安定性の観点から、アルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基等の電子供与性基で2つ以上置換されていることが好ましい。また、その他の好ましいスルホニウム塩の形態として、トリアリールスルホニウム塩の1つの置換基がクマリン、アントアキノン構造を有し、300nm以上に吸収を有するヨードニウム塩などが好ましい。
本発明に好適に用いることのできるスルホニウム塩としては、欧州特許第370,693号、同390,214号、同233,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第4,933,377号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、独国特許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号の各明細書に記載のスルホニウム塩が挙げられ、安定性の感度点から好ましくは電子吸引性基で置換されていることが好ましい。電子吸引性基としては、ハメット値が0より大きいことが好ましい。好ましい電子吸引性基としては、ハロゲン原子、カルボン酸などが挙げられる。
また、その他の好ましいスルホニウム塩としては、トリアリールスルホニウム塩の1つの置換基がクマリン、アントアキノン構造を有し、300nm以上に吸収を有するスルホニウム塩が挙げられる。別の好ましいスルホニウム塩としては、トリアリールスルホニウム塩が、アリロキシ基、アリールチオ基を置換基に有する300nm以上に吸収を有するスルホニウム塩が挙げられる。
また、オニウム塩化合物としては、J.V.Crivello et al,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello et al,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)に記載のセレノニウム塩、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩等が挙げられる。
アシルホスフィン(オキシド)化合物としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のイルガキュア819、ダロキュア4265、ダロキュアTPOなどが挙げられる。
本発明に用いられる(C)重合開始剤としては、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン系化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、メタロセン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体およびその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3−アリール置換クマリン化合物からなる群より選択される化合物が好ましい。
さらに好ましくは、トリハロメチルトリアジン系化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物であり、トリハロメチルトリアジン系化合物、α−アミノケトン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が最も好ましい。
本発明を特に固体撮像素子に使用する場合、i線ステッパーを使用して露光する際に塩酸ガス等の発生は好ましくないため、このような条件で使用する場合には、露光による塩素ガスの発生がなく、且つ、感度に優れたオキシム系化合物が好ましい。
特に、薄膜時には顔料濃度が高く、ラジカルを発生させる開始剤を多く添加できない、顔料濃度が高いために、増感剤を用いての電子移動、エネルギー移動による開始機構においても、増感剤と開始剤の濃度が低くなる、等の要因で、硬化性が十分得られない用途、なかでも、固体撮像素子を作製するために本発明の硬化性組成物を使用する場合には、光源の汚染防止の為に、トリアジン等の露光によりハロゲンを発生する開始剤を使用することができない。このような条件を考慮すれば、300nm以上の光源に幅広く対応可能であり、且つ、光により直接分解するオキシム系化合物が好ましいといえる。特に、顔料が、硬化性組成物の全固形分質量中30質量%以上、更に40質量%以上含み、重合成分の比率が低い硬化性組成物において、本発明における如き(A)特定ポリマーと(C)重合開始剤としてのオキシム系化合物の組合せはより効果的である。
本発明に用いることのできるオキシム化合物は −C=N−O− 結合を有する化合物であれば際限なく使用することができるが、好ましくは、下記一般式(1)、又は一般式(2)で表される化合物(以下、「特定オキシム化合物」とも称する)である。
Figure 2009288705
前記一般式(1)及び一般式(2)中、Rは、1価の有機基であり、好ましくはカルボニル基或いは、スルホ基を有することが好ましく、感度、安定性の観点から、Rは一般式(3)で表される基、又は一般式(4)で表される基であることが好ましい。
Figure 2009288705
前記一般式(3)及び一般式(4)中、Rは1価の有機基であれば使用することができるが、例えば、炭素数1〜20の1価の有機基が挙げられ、有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基であり、これらは、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アルコキシ基、アリーロキシ基、チオアルコキシ基、チオアリーロキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、スルホンアミド基、ウレア基、チオウレア基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、ニトロ基或いはこれらの基を有する置換で置換することが可能である。
経時安定性、感度、生産性の面から最も好ましくは一般式(3)において、Rがアルキル基、又はアリール基で表される化合物が好ましい。
前記一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、水素原子、或いは1価の有機基であれば使用することができるが、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基であり、これらは、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、シアノ基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリーロキシ基、チオアルコキシ基、チオアリーロキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、スルホンアミド基、ウレア基、チオウレア基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、ニトロ基或いはこれらの基を有する置換で置換することが可能である。
前記一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、1価の有機基であれば使用することができるが、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基であり、これらは、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、シアノ基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリーロキシ基、チオアルコキシ基、チオアリーロキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、スルホンアミド基、ウレア基、チオウレア基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、ニトロ基或いはこれらの基を有する置換で置換することが可能である。
感度の観点から、前記一般式(1)及び一般式(2)におけるRはアリール基又は、ヘテロ環基であることが好ましく、アリール基である場合は窒素原子、硫黄原子を有する置換基で置換されていることが好ましく、又、ヘテロ環である場合、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含むことが好ましい。
前記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物(特定オキシム化合物)の具体例(OS−1〜OS−113)を次に示すが、本発明は、これらに限定されるものではない。
Figure 2009288705
Figure 2009288705
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特定オキシム化合物としては、上記具体例の中でも、感度と安定性の観点からヘテロ環構造及び/或いはスルフィド構造を有することが好ましく、更に前記一般式(2)で表される構造を有することがより好ましい。最も好ましくは、ヘテロ環がカルバゾール誘導体であり、且つ、一般式(2)で表される構造を有する化合物である。
前記特定オキシム化合物は、合成によっても、市販品を購入することによっても入手することができ、合成方法としては、例えば、本願出願人が先に提案した特願2007−185795号明細書に記載の方法が挙げられる。例えば、前記具体例OS−1で示される化合物は、チバスペシャリティケミカル社製として入手可能である。
本発明の硬化性組成物に含有される(C)重合開始剤の含有量は、硬化性組成物に含有される全固形分に対し0.1質量%〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%〜30質量%、特に好ましくは1質量%〜20質量%である。この範囲で、より良好な感度と強固な硬化部を形成することができる。
<(C)重合性化合物>
本発明の着色硬化性組成物には、(C)重合性化合物を含有する。
本発明に用いうる(C)重合性化合物としては、一般的なラジカル重合性化合物が挙げられ、当該産業分野においてエチレン性不飽和二重結合を有する化合物として広く知られる化合物を特に限定無く用いることができる。これらは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物ならびにそれらの共重合体などの化学的形態をもつ。
モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、アクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー、等がある。また、これらの化合物のEO変性体、または、PO変性体も挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等、およびこれらのEO変性体、PO変性体が挙げられる。
イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
その他のエステルの例として、例えば、特公昭51−47334、特開昭57−196231記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240、特開昭59−5241、特開平2−226149記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。更に、前述のエステルモノマーは混合物としても使用することができる。
また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式(E)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
CH=C(R)COOCHCH(R)OH(E)
(ただし、R及びRは、H又はCHを示す。)
また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた硬化性組成物を得ることができる。
その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号、各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号、特公平1−40337号、特公平1−40336号記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
本発明においては、硬化感度の観点から、2個以上のエチレン性不飽和結合を含有することが好ましく、3個以上の含有することが更に好ましい。中でも(メタ)アクリル酸エステル構造を2個以上含有することが好ましく、3個以上含有することがより好ましく、4個以上含有することが最も好ましい。更に、硬化感度、および、未露光部の現像性の観点では、EO変性体を含有することが好ましい。また、硬化感度、および、露光部強度の観点ではウレタン結合を含有することが好ましい。
以上の観点より、ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレートEO変性体、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートEO変性体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートEO変性体などが好ましいものとして挙げられ、また、市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ社製)、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)が好ましい。
なかでも、ビスフェノールAジアクリレートEO変性体、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートEO変性体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートEO変性体などが、市販品としては、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)がより好ましい。
また、酸基を有するエチレン性不飽和化合物類も好適であり、市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシル基含有3官能アクリレートであるTO−756、及びカルボキシル基含有5官能アクリレートであるTO−1382などが挙げられる。
(C)重合性化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の着色硬化性組成物における(C)重合性化合物の含有量は、固形分換算で、4〜80質量%の範囲であることが好ましく、7〜50質量%の範囲であることがさらに好ましい。
特に膜厚が0.8μm以下の場合には、添加量は、全固形分中7〜40質量%であることが好ましく、特に6〜25質量%の範囲であることが有効である。
<(D)着色剤>
本発明の着色硬化性組成物は着色剤を含有する。着色剤を含有することにより、有色の硬化体(硬化被膜)を形成することができ、例えば、画像形成材料やカラーフィルタの着色パターン形成に適用することができる。
本発明の硬化性組成物に含有される着色剤には特に制限はなく、従来公知の種々の染料や顔料を1種又は2種以上混合して用いることができる。該着色剤としては、硬化部における耐熱性、耐光性等の耐久性の観点から、顔料であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物に用いることができる顔料としては、従来公知の種々の無機顔料または有機顔料を用いることができる。また、無機顔料であれ有機顔料であれ、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、なるべく細かいものの使用が好ましく、ハンドリング性をも考慮すると、上記顔料の平均粒子径は、0.01μm〜0.1μmが好ましく、0.01μm〜0.05μmがより好ましい。また、上記無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩等で示される金属化合物を挙げることができ、具体的には、鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、および前記金属の複合酸化物を挙げることができる。
上記有機顔料としては、例えば、
C.I.ピグメント イエロー 11, 24, 31, 53, 83, 93, 99, 108, 109, 110, 138, 139, 147, 150, 151, 154, 155, 167, 180, 185, 199, ;
C.I.ピグメント オレンジ36, 38, 43, 71;
C.I.ピグメント レッド81, 105, 122, 149, 150, 155, 171, 175, 176, 177,209, 220, 224, 242, 254, 255, 264, 270;
C.I.ピグメント バイオレット 19, 23, 32, 39;
C.I.ピグメント ブルー 1, 2, 15, 15:1, 15:3, 15:6, 16, 22, 60, 66;
C.I.ピグメント グリーン 7, 36, 37;
C.I.ピグメント ブラウン 25, 28;
C.I.ピグメント ブラック 1, 7;
カーボンブラック等を挙げることができる。
本発明では、特に顔料の構造式中に塩基性の窒素原子をもつものを好ましく用いることができる。塩基性の窒素原子をもつ顔料は本発明の組成物中で良好な分散性を示す。その原因については十分解明されていないが、着色硬化性組成物に含まれる他の重合成分や、(A)特定ポリマーのうち、芳香環や窒素原子を含む構造単位を有するものと、このような顔料との親和性の良さが影響しているものと推定される。
本願発明において好ましく用いることができる顔料として、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されるものではない。
C.I.ピグメント イエロー 11, 24, 108, 109, 110, 138, 139, 150, 151, 154, 167, 180, 185,
C.I.ピグメント オレンジ36, 71,
C.I.ピグメント グリーン 7, 36, 37
C.I.ピグメント レッド 122, 150, 171, 175, 177, 209, 224, 242, 254, 255, 264,
C.I.ピグメント バイオレット 19, 23, 32,
C.I.ピグメント ブルー 15:1, 15:3, 15:6, 16, 22, 60, 66,
C.I.ピグメント ブラック 1
これら有機顔料は、単独もしくは色純度を上げるため種々組合せて用いることができる。上記組合せの具体例を以下に示す。
赤の顔料としては、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料単独またはそれらの少なくとも一種と、ジスアゾ系黄色顔料、イソインドリン系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料またはペリレン系赤色顔料と、の混合などを用いることができる。例えば、アントラキノン系顔料としては、C.I.ピグメントレッド177が挙げられ、ペリレン系顔料としては、C.I.ピグメントレッド155、C.I.ピグメントレッド224が挙げられ、ジケトピロロピロール系顔料としては、C.I.ピグメントレッド254が挙げられ、色再現性の点でC.I.ピグメントイエロー139との混合が好ましい。
また、赤色顔料と黄色顔料との質量比は、100:5〜100:50が好ましい。この範囲において、波長400nmから500nmの領域での光透過率が十分に抑制され、色純度を上げることが出来ないとともに、主波長が短波長よりになりすぎて、NTSC目標色相からのずれが大きくなるといった事態を生じることがない。特に、上記質量比としては、100:10〜100:30の範囲が最適である。尚、赤色顔料同士の組み合わせの場合は、色度に併せて調整することができる。
緑の顔料としては、ハロゲン化フタロシアニン系顔料を単独で、または、これとジスアゾ系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料、アゾメチン系黄色顔料若しくはイソインドリン系黄色顔料との混合を用いることができる。例えば、このような例としては、C.I.ピグメントグリーン7、36、37とC.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー180またはC.I.ピグメントイエロー185との混合が好ましい。緑顔料と黄色顔料との質量比は、100:5〜100:150が好ましい。上記質量比としては100:30〜100:120の範囲が特に好ましい。
青の顔料としては、フタロシアニン系顔料を単独で、若しくはこれとジオキサジン系紫色顔料との混合を用いることができる。例えばC.I.ピグメントブルー15:6とC.I.ピグメントバイオレット23との混合が好ましい。青色顔料と紫色顔料との質量比は、100:0〜100:30が好ましく、より好ましくは100:10以下である。
ブラックマトリックス用の顔料としては、カーボン、チタンカーボン、酸化鉄、酸化チタン単独または混合が用いられ、カーボンとチタンカーボンとの組合せが好ましい。また、カーボンとチタンカーボンとの質量比は、100:0〜100:60の範囲が好ましい。
本発明の硬化性組成物をカラーフィルタ用として用いる場合には、色むらやコントラストの観点からは、顔料の一次粒子径は10〜100nmが好ましく、10〜70nmがより好ましく、10〜50nmが更に好ましく、10〜40nmが最も好ましい。
また、本発明の硬化性組成物をカラーフィルタ用として用いる場合には、色むらやコントラストの観点からは、組成物中に均一に溶解する染料を用いることも好ましい態様である。
本発明の硬化性組成物において、着色剤として使用できる染料は特に制限はなく、硬化性組成物の適用態様に応じて、当該分野で公知の染料が使用できる。
本発明の組成物を、カラーフィルタ用の硬化性組成物として用いる場合であれば、例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報、特開平8−211599号公報、特開平4−249549号公報、特開平10−123316号公報、特開平11−302283号公報、特開平7−286107号公報、特開2001−4823号公報、特開平8−15522号公報、特開平8−29771号公報、特開平8−146215号公報、特開平11−343437号公報、特開平8−62416号公報、特開2002−14220号公報、特開2002−14221号公報、特開2002−14222号公報、特開2002−14223号公報、特開平8−302224号公報、特開平8−73758号公報、特開平8−179120号公報、特開平8−151531号公報等に開示されている色素が使用できる。
化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の染料が使用できる。
また、水またはアルカリ現像を行うレジスト系の場合、現像により光未照射部のバインダーおよび/または染料を完全に除去するという観点では、酸性染料および/またはその誘導体が好適に使用できる場合がある。
その他、直接染料、塩基性染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料、および/または、これらの誘導体等も有用に使用することができる。
上記酸性染料は、スルホン酸やカルボン酸等の酸性基を有するものであれば特に限定されないが、有機溶剤や現像液に対する溶解性、塩基性化合物との塩形成性、吸光度、組成物中の他の成分との相互作用、耐光性、耐熱性等の必要とされる性能の全てを考慮して選択される。
以下、酸性染料の具体例を挙げるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。例えば、
acid alizarin violet N;
acid black 1,2,24,48;
acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40,42,45,51,62,70,74,80,83,86,87,90,92,96,103,112,113,120,129,138,147,150,158,171,182,192,210,242,243,256,259,267,278,280,285,290,296,315,324:1,335,340;
acid chrome violet K;
acid Fuchsin;
acid green 1,3,5,9,16,25,27,50,58,63,65,80,104,105,106,109;
acid orange 6,7,8,10,12,26,50,51,52,56,62,63,64,74,75,94,95107,108,169,173;
acid red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,182,183,198,206,211,215,216,217,227,228,249,252,257,258,260,261,266,268,270,274,277,280,281,195,308,312,315,316,339,341,345,346,349,382,383,394,401,412,417,418,422,426;
acid violet 6B,7,9,17,19;
acid yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,38,40,42,54,65,72,73,76,79,98,99,111,112,113,114,116,119,123,128,134,135,138,139,140,144,150,155,157,160,161,163,168,169,172,177,178,179,184,190,193,196,197,199,202,203,204,205,207,212,214,220,221,228,230,232,235,238,240,242,243,251;
Direct Yellow 2,33,34,35,38,39,43,47,50,54,58,68,69,70,71,86,93,94,95,98,102,108,109,129,136,138,141;
Direct Orange 34,39,41,46,50,52,56,57,61,64,65,68,70,96,97,106,107;
Direct Red 79,82,83,84,91,92,96,97,98,99,105,106,107,172,173,176,177,179,181,182,184,204,207,211,213,218,220,221,222,232,233,234,241,243,246,250;
Direct Violet 47,52,54,59,60,65,66,79,80,81,82,84,89,90,93,95,96,103,104;
Direct Blue 57,77,80,81,84,85,86,90,93,94,95,97,98,99,100,101,106,107,108,109,113,114,115,117,119,137,149,150,153,155,156,158,159,160,161,162,163,164,166,167,170,171,172,173,188,189,190,192,193,194,196,198,199,200,207,209,210,212,213,214,222,228,229,237,238,242,243,244,245,247,248,250,251,252,256,257,259,260,268,274,275,293;
Direct Green 25,27,31,32,34,37,63,65,66,67,68,69,72,77,79,82;
Mordant Yellow 5,8,10,16,20,26,30,31,33,42,43,45,56,50,61,62,65;
Mordant Orange 3,4,5,8,12,13,14,20,21,23,24,28,29,32,34,35,36,37,42,43,47,48;
Mordant Red 1,2,3,4,9,11,12,14,17,18,19,22,23,24,25,26,30,32,33,36,37,38,39,41,43,45,46,48,53,56,63,71,74,85,86,88,90,94,95;
Mordant Violet 2,4,5,7,14,22,24,30,31,32,37,40,41,44,45,47,48,53,58;
Mordant Blue 2,3,7,8,9,12,13,15,16,19,20,21,22,23,24,26,30,31,32,39,40,41,43,44,48,49,53,61,74,77,83,84;
Mordant Green 1,3,4,5,10,15,19,26,29,33,34,35,41,43,53;
Food Yellow 3;
及びこれらの染料の誘導体が挙げられる。
上記の酸性染料の中でも、acid black 24;
acid blue 23,25,29,62,80,86,87,92,138,158,182,243,324:1;
acid orange 8,51,56,74,63;
acid red 1,4,8,34,37,42,52,57,80,97,114,143,145,151,183,217,249;
acid violet 7;
acid yellow 17,25,29,34,42,72,76,99,111,112,114,116,134,155,169,172,184,220,228,230,232,243;
Acid Green 25等の染料およびこれらの染料の誘導体が好ましい。
また、上記以外の、アゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の酸性染料も好ましく、C.I.Solvent Blue 44、38;C.I.Solvent orange 45;Rhodamine B、Rhodamine 110等の酸性染料およびこれらの染料の誘導体も好ましく用いられる。
なかでも、(D)着色剤として用いうる染料としては、トリアリルメタン系、アントラキノン系、アゾメチン系、ベンジリデン系、オキソノール系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、アンスラピリドン系から選ばれる着色剤であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物における(D)着色剤の含有量としては、硬化性組成物に含有される全固形分中、5〜80質量%であることが好ましく、10〜70質量%がより好ましく、20〜70質量%が更に好ましい。
特に、本発明の硬化性組成物をカラーフィルタの着色パターン形成に使用する場合には、色度、硬化部の強度、及びアルカリ現像の際の現像ラチチュードの観点から、着色剤の含有量は前記含有量の範囲において、20質量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは、30質量%以上である。
−分散剤−
本発明において、(D)着色剤として顔料を使用する場合、公知の分散剤を併用するこができる。分散剤の添加により、顔料の分散性を一層向上させることができる。
分散剤としては、例えば、公知の顔料分散剤や界面活性剤を適宜選択して用いることができる。また、前記(A)特定ポリマーを顔料分散液に添加して使用することも好ましい態様である。
具体的には、多くの種類の化合物を使用可能であり、例えば、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学工業(株)製)、W001(裕商(株)社製)等のカチオン系界面活性剤;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、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、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、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤;W004、W005、W017(裕商(株)社製)等のアニオン系界面活性剤;EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(いずれもチバ・スペシャルテイケミカル社製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(いずれもサンノプコ社製)等の高分子分散剤;ソルスパース3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000などの各種ソルスパース分散剤(日本ルーブリゾール(株)社製);アデカプルロニックL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P−123(旭電化(株)製)及びイソネットS−20(三洋化成(株)製)、Disperbyk 101、103、106、108、109、111、112、116、130、140、142、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、2000、2001、2050、2150(ビックケミー(株)社製)が挙げられる。その他、アクリル系共重合体など、分子末端もしくは側鎖に極性基を有するオリゴマーもしくはポリマーが挙げられる。
任意成分としての公知の分散剤の顔料分散液中における含有量としては、(D)着色剤である顔料100質量部に対して、0〜100質量部であることが好ましく、3〜70質量部であることがより好ましい。
−顔料誘導体−
本発明における(D)着色剤に顔料を用いる場合には、必要に応じて、顔料誘導体を添加することができる。
顔料誘導体を用いることで、分散剤と親和性のある部分、あるいは極性基を導入した顔料誘導体を顔料表面に吸着させて分散剤の吸着点として用いうるため、顔料を微細な粒子として光硬化性組成物中に分散させ、その再凝集を防止することができ、分散安定性に優れたカラーフィルタを構成するのに有効である。
顔料誘導体としては、有機顔料を母体骨格として有する公知を適宜用いることができ、該有機顔料としては、具体的には、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、キノフタロン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノリン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンゾイミダゾロン顔料等が挙げられる。一般に、色素と呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系、トリアジン系、キノリン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。色素誘導体としては、特開平11−49974号公報、特開平11−189732号公報、特開平10−245501号公報、特開2006−265528号公報、特開平8−295810号公報、特開平11−199796号公報、特開2005−234478号公報、特開2003−240938号公報、特開2001−356210号公報等に記載されているものを使用できる。
本発明おける顔料誘導体の顔料分散液中における含有量としては、顔料100質量部に対して、0〜30質量部が好ましく、3〜20質量部がより好ましい。該含有量が前記範囲内であると、粘度を低く抑えながら、分散を良好に行なえると共に分散後の分散安定性を向上させることができる。
(顔料分散液の調製)
顔料を着色硬化性組成物に用いる場合には、予め顔料分散液を調整して、分散液の形態で添加することが顔料の分散性、分散安定性の観点から好ましい。
顔料分散液は、顔料と分散剤、必要に応じ顔料誘導体を予め混合して、ホモジナイザー等で分散しておいたものを、ジルコニアビーズ等を用いたビーズ分散機(例えばGETZMANN社製のディスパーマット)等を用いて微分散させることによって調製することができる。分散時間としては、3〜6時間程度が好適である。特定顔料誘導体の添加は、顔料分散液形成する為のどの工程でも添加可能であるが、微細化工程及び/或いは微分散時に添加することが好ましい。
このようにして調製された(D)着色剤を含む顔料分散液を用い、前述の(A)特定ポリマー、(B)重合開始剤、(C)重合性化合物、及び、その他の成分を配合することで本発明の着色硬化性組成物を得る。また、顔料分散液の調整に(A)特定ポリマーを使用することもできる。
本発明の着色硬化性組成物に含まれる(D)着色剤の量としては、5〜90質量%の範囲であることが好ましく、25〜85質量%の範囲であることがより好ましい。
本発明の着色硬化性組成物においては、前記(A)〜(D)成分に加え、本発明の効果を損なわない範囲において、種々の添加剤を目的に応じて使用することができる。
以下、本発明の着色硬化性組成物に含まれうる任意成分について説明する。
<バインダーポリマー>
本発明の硬化性組成物においては、皮膜特性向上、現像性の調整などの目的で、必要に応じて、前記(A)特定ポリマーに加えて、さらに、他のバインダーポリマーを使用することができる。本発明における任意成分としての他のバインダーポリマーは、前記一般式(I)で表される構造単位を含まないポリマーである。
バインダーとしては線状有機ポリマーであって前記一般式(I)で表される構造単位を含まないポリマーを用いることが好ましい。このような「線状有機ポリマー」としては、公知のものを任意に使用できる。好ましくは水現像あるいは弱アルカリ水現像を可能とするために、水あるいは弱アルカリ水に可溶性又は膨潤性である線状有機ポリマーが選択される。線状有機ポリマーは、皮膜形成剤としてだけでなく、水、弱アルカリ水あるいは有機溶剤現像剤としての用途に応じて選択使用される。例えば、水可溶性有機ポリマーを用いると水現像が可能になる。このような線状有機ポリマーとしては、側鎖にカルボン酸基を有するラジカル重合体、例えば特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭54−92723号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号に記載されているもの、すなわち、カルボキシル基を有するモノマーを単独あるいは共重合させた樹脂、酸無水物を有するモノマーを単独あるいは共重合させ酸無水物ユニットを加水分解もしくはハーフエステル化もしくはハーフアミド化させた樹脂、エポキシ樹脂を不飽和モノカルボン酸および酸無水物で変性させたエポキシアクリレート等が挙げられる。カルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、4−カルボキシルスチレン等があげられ、酸無水物を有するモノマーとしては、無水マレイン酸等が挙げられる。
また同様に側鎖にカルボン酸基を有する酸性セルロース誘導体がある。この他に水酸基を有する重合体に環状酸無水物を付加させたものなどが有用である。
アルカリ可溶性樹脂を共重合体として用いる場合、共重合させる化合物として、先にあげたモノマー以外の他のモノマーを用いることもできる。他のモノマーの例としては、下記(a)〜(l)の化合物が挙げられる。
(a)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート等の脂肪族水酸基を有するアクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類。
(b)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、ビニルアクリレート、2−フェニルビニルアクリレート、1−プロペニルアクリレート、アリルアクリレート、2−アリロキシエチルアクリレート、プロパルギルアクリレート等のアルキルアクリレート。
(c)メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、ビニルメタクリレート、2−フェニルビニルメタクリレート、1−プロペニルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−アリロキシエチルメタクリレート、プロパルギルメタクリレート等のアルキルメタクリレート。
(d)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−ヘキシルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−ニトロフェニルアクリルアミド、N−エチル−N−フェニルアクリルアミド、ビニルアクリルアミド、ビニルメタクリルアミド、N,N−ジアリルアクリルアミド、N,N−ジアリルメタクリルアミド、アリルアクリルアミド、アリルメタクリルアミド等のアクリルアミド若しくはメタクリルアミド。
(e)エチルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類。
(f)ビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニルブチレート、安息香酸ビニル等のビニルエステル類。
(g)スチレン、α−メチルスチレン、メチルスチレン、クロロメチルスチレン、p−アセトキシスチレン等のスチレン類。
(h)メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、プロピルビニルケトン、フェニルビニルケトン等のビニルケトン類。
(i)エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類。
(j)N−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
(k)マレイミド、N−アクリロイルアクリルアミド、N−アセチルメタクリルアミド、N−プロピオニルメタクリルアミド、N−(p−クロロベンゾイル)メタクリルアミド等の不飽和イミド。
(l)α位にヘテロ原子が結合したメタクリル酸系モノマー。例えば、特願2001−115595号明細書、特願2001−115598号明細書等に記載されている化合物を挙げる事ができる。
これらの中で、側鎖にアリル基やビニルエステル基とカルボキシル基を有する(メタ)アクリル樹脂及び特開2000−187322号公報、特開2002−62698号公報に記載されている側鎖に二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂や、特開2001−242612号公報に記載されている側鎖にアミド基を有するアルカリ可溶性樹脂が膜形成性、感度、現像性のバランスに優れており、好適である。
また、特公平7−12004号、特公平7−120041号、特公平7−120042号、特公平8−12424号、特開昭63−287944号、特開昭63−287947号、特開平1−271741号、特願平10−116232号等に記載される酸基を含有するウレタン系バインダーポリマーや、特開2002−107918に記載される酸基と二重結合を側鎖に有するウレタン系バインダーポリマーは、非常に、強度に優れるので、耐刷性・低露光適性の点で有利である。
また、欧州特許993966、欧州特許1204000、特開2001−318463等に記載の酸基を有するアセタール変性ポリビニルアルコール系バインダーポリマーは、膜強度、現像性のバランスに優れており、好適である。
さらにこの他に水溶性線状有機ポリマーとして、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド等が有用である。また硬化皮膜の強度を上げるためにアルコール可溶性ナイロンや2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロロヒドリンのポリエーテル等も有用である。
本発明で使用しうるバインダーポリマーの重量平均分子量としては、好ましくは3、000以上であり、さらに好ましくは5,000〜30万の範囲であり、数平均分子量については好ましくは1、000以上であり、さらに好ましくは2、000〜25万の範囲である。多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は1以上が好ましく、さらに好ましくは1.1〜10の範囲である。
これらのバインダーポリマーは、ランダムポリマー、ブロックポリマー、グラフトポリマー等いずれでもよい。
本発明で用いうるバインダーポリマーは、従来公知の方法により合成できる。合成する際に用いられる溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上混合して用いられる。
本発明において用いうるバインダーポリマーを合成する際に用いられるラジカル重合開始剤としては、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤等公知の化合物が挙げられる。
また、本発明の着色硬化性組成物を、液晶用或いは固体撮像素子用カラーフィルタにおける着色領域の形成などのため、アルカリ現像工程を有する画像形成に用いられる場合には、バインダーポリマーとして、酸基及び/又は親水性基を有するバインダーポリマーを使用することが好ましい。
このような目的で使用されるバインダーポリマーが有する好ましい酸基としては、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホン酸基、ホスホン酸基、フェノール基であり、現像性と感度の観点から好ましい酸価は0.1mmol/g〜10mmol/gであり、より好ましくは0.2mmol/g〜5mmol/g、最も好ましくは0.3mmol/g〜3mmol/gである。
バインダーポリマーは、顔料分散時に、顔料分散液の原料と共に添加することも可能であり、また、分散済みの顔料分散液を用いて着色硬化性組成物を調製する際に添加することも可能である。
バインダーポリマーの添加量は、着色硬化性組成物の全固形分中、好ましくは0重量%〜50重量%、より好ましくは2重量%〜30重量%であることが好ましい。
<増感剤>
本発明の硬化性組成物は、ラジカル開始剤のラジカル発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有していてもよい。本発明に用いることができる増感剤としては、前記した光重合開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。
本発明に用いることができる増感剤としては、以下に列挙する化合物類に属しており、且つ300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。
好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ330nmから450nm域に吸収波長を有するものを挙げることができる。
例えば、多核芳香族類(例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、チオキサントン類(イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、クロロチオキサントン)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、フタロシアニン類、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、アクリジンオレンジ、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)、ケトクマリン、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン化合物、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物等が挙げられ、更に欧州特許第568,993号明細書、米国特許第4,508,811号明細書、同5,227,227号明細書、特開2001−125255号公報、特開平11−271969号公報等に記載の化合物等などが挙げられる。
増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物中における増感剤の含有量は、深部への光吸収効率と開始分解効率の観点から、固形分換算で、0.1〜20質量%であることが好ましく、0.5〜15質量%がより好ましい。
<共増感剤>
本発明の硬化性組成物は、共増感剤を含有することも好ましい。本発明において共増感剤は、増感色素や開始剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、あるいは酸素による重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
この様な共増感剤の例としては、アミン類、例えばM. R. Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
共増感剤の別の例としては、チオール及びスルフィド類、例えば、特開昭53−702号公報、特公昭55−500806号公報、特開平5−142772号公報記載のチオール化合物、特開昭56−75643号公報のジスルフィド化合物等が挙げられ、具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等が挙げられる。
また、共増感剤の別の例としては、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)等が挙げられる。
これら共増感剤の含有量は、重合成長速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の観点から、硬化性組成物の全固形分の質量に対し、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜25質量%の範囲がより好ましく、0.5〜20質量%の範囲が更に好ましい。
<重合禁止剤>
本発明においては、硬化性組成物の製造中あるいは保存中において重合可能なエチレン性不飽和二重結合を有する化合物の不要な熱重合を阻止するために少量の熱重合防止剤を添加することが望ましい。
本発明に用いうる熱重合防止剤としては、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。
熱重合防止剤の添加量は、全組成物の質量に対して約0.01質量%〜約5質量%が好ましい。また必要に応じて、酸素による重合阻害を防止するためにベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、塗布後の乾燥の過程で感光層の表面に偏在させてもよい。高級脂肪酸誘導体の添加量は、全組成物の約0.5質量%〜約10質量%が好ましい。
<熱重合成分>
本発明の顔料分散組成物には、熱重合成分を含有させることも有効である。必要によっては、塗膜の強度を上げるために、エポキシ化合物を添加することができる。エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、脂環式エポキシ化合物などのエポキシ環を分子中に2個以上有する化合物である。例えばビスフェノールA型としては、エポトートYD−115、YD−118T、YD−127、YD−128、YD−134、YD−8125、YD−7011R、ZX−1059、YDF−8170、YDF−170など(以上東都化成製)、デナコールEX−1101、EX−1102、EX−1103など(以上ナガセ化成製)、プラクセルGL−61、GL−62、G101、G102(以上ダイセル化学製)の他に、これらの類似のビスフェノールF型、ビスフェノールS型も挙げることができる。またEbecryl 3700、3701、600(以上ダイセルユーシービー製)などのエポキシアクリレートも使用可能である。クレゾールノボラック型としては、エポトートYDPN−638、YDPN−701、YDPN−702、YDPN−703、YDPN−704など(以上東都化成製)、デナコールEM−125など(以上ナガセ化成製)、ビフェニル型としては3,5,3’,5’−テトラメチル−4,4’ジグリシジルビフェニルなど、脂環式エポキシ化合物としては、セロキサイド2021、2081、2083、2085、エポリードGT−301、GT−302、GT−401、GT−403、EHPE−3150(以上ダイセル化学製)、サントートST−3000、ST−4000、ST−5080、ST−5100など(以上東都化成製)などを挙げることができる。また1,1,2,2−テトラキス(p−グリシジルオキシフェニル)エタン、トリス(p−グリシジルオキシフェニル)メタン、トリグリシジルトリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、o−フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、他にアミン型エポキシ樹脂であるエポトートYH−434、YH−434L、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の骨格中にダイマー酸を変性したグリシジルエステル等も使用できる。
<界面活性剤>
本発明の顔料分散組成物には、塗布性を改良する観点から、各種の界面活性剤を用いて構成することが好ましく、前述のフッソ系界面活性剤の他にノニオン系、カチオン系、アニオン系の各種界面活性剤を使用できる。中でも、前記のフッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤が好ましい。
ノニオン系界面活性剤の例として、例えば、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アルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、モノグリセリドアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤が特に好ましい。具体的には、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など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ポリスチリル化エーテル、ポリオキシエチレントリベンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−プロピレンポリスチリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンアリールエーテル類;ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジステアレートなどのポリオキシエチレンジアルキルエステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、エチレンジアミンポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物などのノニオン系界面活性剤があり、これらは花王(株)、日本油脂(株)、竹本油脂(株)、(株)ADEKA、三洋化成(株)などから市販されているものが適宜使用できる。上記の他に前述の分散剤も使用可能である。
<密着向上剤>
着色硬化性組成物には、支持体などの硬質表面と形成された硬化被膜との密着性を向上させるために、密着向上剤を添加することができる。密着向上剤としては、シラン系カップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
シラン系カップリング剤としては、例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルジメトキシシラン、β−(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、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、
オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、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、ビスアリルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、フェニルトリメトキシシラン、N−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(3−メタクリロキシ−2−ヒドロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、(メタクリロキシメチル)メチルジエトキシシラン、(アクリロキシメチル)メチルジメトキシシラン、等が挙げられる。
なかでも、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノ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、が好ましく、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが最も好ましい。
密着向上剤の添加量は、着色硬化性組成物の全固形分中0.1〜30質量%が好ましく、0.5〜20質量%がより好ましい。
<その他の添加剤>
上記以外に、本発明の着色硬化性組成物には各種の添加物を添加できる。添加物の具体例としては、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤、ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤、ガラス、アルミナ等の充填剤;イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体、酸性セルロース誘導体、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの、アルコール可溶性ナイロン、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとから形成されたフェノキシ樹脂などのアルカリ可溶の樹脂などがある。
また、未硬化部のアルカリ溶解性を促進し、顔料分散組成物の現像性の更なる向上を図る目的で、前記(D)着色剤を含む顔料分散液の調製に際して、有機カルボン酸、好ましくは分子量1000以下の低分子量有機カルボン酸の添加を行なうことができる。具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等のその他のカルボン酸が挙げられる。
さらに、本発明においては、硬化皮膜の物性を改良するために無機充填剤や、可塑剤、感光層表面のインク着肉性を向上させうる感脂化剤等の公知の添加剤を加えてもよい。
可塑剤としては例えばジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等があり、結合剤を使用した場合、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物と結合剤との合計質量に対し10質量%以下添加することができる。
前記本発明の着色硬化性組成物は高感度で硬化し、かつ、保存安定性も良好である。また、硬化性組成物を適用する基板などの硬質材料表面への高い密着性を示す。従って、本発明の硬化性組成物は、3次元光造形やホログラフィー、カラーフィルタといった画像形成材料やインク、塗料、接着剤、コーティング剤等の分野において好ましく使用することができる。
<着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタの製造方法>
本発明の着色硬化性組成物は、既述の(A)特定ポリマー、(B)重合開始剤、(C)重合性化合物、(D)着色剤及び、所望により併用されるアルカリ可溶性樹脂(バンダーポリマー)を、好ましくは溶剤と共に含有させ、これに必要に応じて界面活性剤等の添加剤を混合し、各種の混合機、分散機を使用して混合分散する混合分散工程を経ることによって調製することができる。
なお、混合分散工程は、混練分散とそれに続けて行なう微分散処理からなるのが好ましいが、混練分散を省略することも可能である。
本発明の着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタの製造方法の一例を以下に示す。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、支持体上に、前記の如くして得られた本発明の着色硬化性組成物を塗布して硬化性組成物層を形成する工程(以下、適宜「硬化性組成物層形成工程」と略称する。)と、前記硬化性組成物層を、パターン状に露光して露光部を硬化する工程(以下、適宜「露光工程」と略称する。)と、露光後の前記硬化性組成物層を現像し、未硬化部を除去して着色パターンを形成する工程(以下、適宜「現像工程」と略称する。)と、を含むことを特徴とする。
以下、本発明の製造方法における各工程について説明する。
<硬化性組成物層形成工程>
本発明のカラーフィルタは、既述の本発明の着色硬化性組成物を用いてガラスなどの基板上に形成されるものであり、本発明の着色硬化性組成物を直接若しくは他の層を介して基板上に例えばスリット塗布によって塗膜を形成した後、この塗膜を乾燥させ、パターン露光し、現像液を用いた現像処理を順次行なうことによって好適に作製することができる。これにより、液晶表示素子や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタをプロセス上の困難性が少なく、高品質でかつ低コストに作製することができる。
本発明の着色硬化性組成物は、直接又は他の層を介して基板に回転塗布、スリット塗布、流延塗布、ロール塗布、バー塗布等の塗布方法により塗布することが可能である。
前記基板としては、例えば、液晶表示素子等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、及びこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等、並びにプラスチック基板が挙げられる。これらの基板上には、通常、各画素を隔離するブラックマトリクスが形成されていたり、密着促進等のために透明樹脂層を設けたりしている。
プラスチック基板には、その表面にガスバリヤー層及び/又は耐溶剤性層を有していることが好ましい。このほかに、薄膜トランジスター(TFT)方式カラー液晶表示装置の薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板(以下、「TFT方式液晶駆動用基板」という。)上にも本発明の着色硬化性組成物からなるパターン状皮膜を形成し、カラーフィルタを作成することができる。その際に使用されるフォトマスクには、画素を形成するためのパターンのほか、スルーホールあるいはコの字型の窪みを形成するためのパターンも設けられている。TFT方式液晶駆動用基板における基板としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等を挙げることができる。これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。例えば、TFT方式液晶駆動用基板の表面上、あるいは該駆動基板の表面に窒化ケイ素膜等のパッシベーション膜を形成した基板等を挙げることができる。
本発明の着色硬化性組成物を基板に塗布する方法としては特に限定されるものではないが、スリット・アンド・スピン法、スピンレス塗布法等のスリットノズルを用いる方法(以下スリットノズル塗布法という)が好ましい。スリットノズル塗布法において、スリット・アンド・スピン塗布法とスピンレス塗布法は、塗布基板の大きさによって条件は異なるが、例えばスピンレス塗布法により第五世代のガラス基板(1100mm×1250mm)を塗布する場合、スリットノズルからの光硬化性組成物の吐出量は、通常、500〜2000マイクロリットル/秒、好ましくは800〜1500マイクロリットル/秒であり、また塗工速度は、通常、50〜300mm/秒、好ましくは100〜200mm/秒である。光硬化性組成物の固形分としては通常、10〜20%、好ましくは13〜18%である。基板上に本発明の着色硬化性組成物による塗膜を形成する場合、該塗膜の厚み(プリベーク処理後)としては、一般に0.3〜5.0μmであり、望ましくは0.5〜4.0μm、最も望ましくは0.8〜3.0μmである。
なお、本発明の着色硬化性組成物を高解像度の固体撮像素子用カラーフィルタの形成に適用する場合には、膜厚は最も好ましくは0.4μm〜2.0μmの範囲である。
本発明の着色硬化性組成物は、特に0.4μm〜1.0μm、0.45μm〜0.8μmのごとき薄層の着色膜を形成する際に有効である。
通常は塗布後にプリベーク処理を施す。必要によってプリベーク前に真空処理を施すことができる。真空乾燥の条件は、真空度が、通常、0.1〜1.0torr、好ましくは0.2〜0.5torr程度である。
プリベーク処理は、ホットプレート、オーブン等を用いて50〜140℃の温度範囲で、好ましくは70〜110℃程度であり、10〜300秒の条件にて行なうことができる。高周波処理などを併用しても良い。高周波処理は単独でも使用可能である。
<露光工程>
露光工程では、前記硬化性組成物層形成工程において形成された硬化性組成物層を、パターン状に露光する。パターン状の露光は、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光する方法であってもよく、レーザーなどによる走査露光であってもよい。
本工程における露光は、例えば、塗布膜のパターン露光を、所定のマスクパターンを介して行い、光照射された塗布膜部分だけを硬化させ、現像液で現像して未硬化部を除去して着色パターンを形成し、この操作を各色(3色あるいは4色)繰り返しで、各色の画素からなるパターン状皮膜を形成することにより行うことができる。
露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。照射量は5〜1500mJ/cmが好ましく10〜1000mJ/cmがより好ましく、10〜500mJ/cmが最も好ましい。
本発明のカラーフィルタを液晶表示素子用に使用する場合には、上記範囲の中で5〜200mJ/cmが好ましく10〜150mJ/cmがより好ましく、10〜100mJ/cmが最も好ましい。また、本発明のカラーフィルタを固体撮像素子用に使用する場合は、上記範囲の中で30〜1500mJ/cmが好ましく50〜1000mJ/cmがより好ましく、80〜500mJ/cmが最も好ましい。
固体撮像素子用のカラーフィルタを作製する場合には、高精細のパターン形成が必要とされるため、ステッパー露光機で主としてi線を使用することが好ましい。
<現像工程>
現像処理では、露光後の未硬化部を現像液に溶出させ、硬化部分のみを残存させる。現像温度としては、通常20〜30℃であり、現像時間としては20〜90秒である。
現像液としては、未硬化部における光硬化性の光硬化性組成物の塗膜を溶解する一方、硬化部を溶解しないものであれば、いずれのものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組合せやアルカリ性の水溶液を用いることができる。
前記有機溶剤としては、本発明の顔料分散組成物又は光硬化性組成物を調製する際に使用できる既述の溶剤が挙げられる。
前記アルカリ性の水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−7−ウンデセン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように溶解したアルカリ性水溶液が挙げられる。アルカリ性水溶液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。
現像方式は、デイップ方式、シャワー方式、スプレー方式などいずれでもよく、これにスウィング方式、スピン方式、超音波方式などを組み合わせても良い。現像液に触れる前に、被現像面を予め水等で湿しておいて、現像むらを防ぐこともできる。また基板を傾斜させて現像することもできる。
固体撮像素子用カラーフィルタを作製する場合にはパドル現像を用いてもよい。
現像処理後は、余剰の現像液を洗浄除去するリンス工程を経て、乾燥を施した後、硬化を完全なものとするために、加熱処理(ポストベーク)が施される。
リンス工程は通常は純水で行うが、省液のために、最終洗浄で純水を用い、洗浄はじめは使用済の純水を使用したり、基板を傾斜させて洗浄したり、超音波照射を併用したりできる。
リンスの後で水切り、乾燥をした後に、通常約200℃〜250℃の加熱処理を行なう。この加熱処理(ポストベーク)は、現像後の塗布膜を、上記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式あるいはバッチ式で行なうことができる。
以上の操作を所望の色相数に合わせて各色毎に順次繰り返し行なうことにより、複数色の着色された硬化膜が形成されてなるカラーフィルタを作製することができる。
着色硬化性組成物の用途として、主にカラーフィルタへの用途を中心に説明したが、カラーフィルタを構成する各着色画素を隔離するブラックマトリックスの形成にも適用することができる。
前記ブラックマトリックスは、顔料としてカーボンブラック、チタンブラックなどの黒色顔料を用いた本発明の顔料分散組成物を露光、現像し、その後必要に応じて更にポストベークして膜の硬化を促進させることで形成できる。
本発明の着色硬化性組成物は、塗布均一性、塗膜の柔軟性に優れ、且つ、高感度で硬化することから、複数の微細なパターンを順次形成する場合であっても、後から形成される着色パターンの膜厚均一性、パターン形成性に優れ、複数色の着色領域を順次、高解像度で形成することができ、特に、カラーフィルタの着色領域の形成に有用であり、その応用範囲は広い。
以下、本発明を実施例により、更に具体的に説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、特に断りのない限り、「%」「部」は質量基準である。
(合成例1:(A)特定ポリマー1の調製)
反応容器に、1−メトキシ−2−プロパノール 43.4重量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら内部温度を87℃に加熱して、同温度で、東亜合成社製M5300 27.9重量部、メタクリル酸ベンジル30.0重量部、1−メトキシー2−プロパノール 43.4重量部、和光純薬製重合開始剤V−601 1.8重量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。
滴下後さらにV−601を 0.8重量部加え、2時間攪拌し、90℃に昇温し、更に1時間加熱した。重量平均分子量 19000、酸価 90.2mgKOH/gの特定ポリマー1を得た。
<下塗り層付シリコン基板の作製>
下記組成(1)の成分を混合して溶解し、下塗り層用のレジスト液を調製した。
〈組成(1)〉
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤:以下、「PGMEA」と
表記することがある) 19.20部
・乳酸エチル 36.67部
・バインダーポリマー 30.51部
〔メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸ヒドロキシエチル/メタクリル酸
(モル比=40/40/20)の40%PGMEA溶液〕
・(B)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 12.20部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.0065部
・フッ素系界面活性剤 0.80部
(F−475、大日本インキ化学工業(株)製)
・(C)光重合開始剤(I−1:下記構造) 0.50部
Figure 2009288705
8inchシリコンウエハーをオーブン中で200℃のもと30分加熱処理した。次いで、このシリコンウエハー上に前記レジスト液(下塗り層用レジスト液)を乾燥膜厚が2μmになるように塗布し、更に220℃のオーブン中で1時間加熱乾燥させて下塗り層を形成し、下塗り層付シリコンウエハー基板を得た。
<顔料分散液の調整1>
下記組成(2)の成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液(G)を調製した。
〈組成(2)〉
・C.I.ピグメントグリーン36 50質量部
・C.I.ピグメントイエロー139 50質量部
・アクリル樹脂溶液(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(60/40wt%)
20wt%プロピレングリコールメチルエーテルアセテート溶液) 200質量部
・ソルスパース32000GR(日本ルーブリゾール社製;ポリエステル系分散剤)
・ソルスパース32000GR(日本ルーブリゾール社製;ポリエステル系分散剤)
20質量部
・溶剤:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート 520質量部
・下記銅フタロシアニンスルホン酸変性体 5重量部
Cu−pc−(SOH) (Cu−pc:銅フタロシアニン)
続いて、上記より得られた混合溶液(G)に下記成分を加え、サンドミルで一昼夜微分散処理を行い、顔料分散液(G)を得た。
・溶剤(PGMEA) 350質量部
<着色硬化性組成物(塗布液)1の調製>
前記分散処理して得た顔料分散液(G)に、更に下記成分を添加し、撹拌混合して硬化性組成物溶液(G)を調製した。
・(A)顔料分散液(G) 100重量部
・(B)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 3.8重量部
・(C)重合開始剤〔I−1:前記構造〕 0.5重量部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸 〔mol比、65/35、
重量平均分子量17000、20%PGMEA溶液〕 3.5重量部
・界面活性剤(商品名:テトラニック150R1、BASF社) 0.2重量部
・溶剤:PGMEA 100重量部
<着色硬化性組成物による第1の着色パターンの形成>
上述のようにして得られた緑色の硬化性組成物溶液(G)を、前記下塗り層を有する8inchシリコン基板上に塗布し、硬化性組成物層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が0.8μmになるように、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行なった。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して365nmの波長でパターンが1.4μm四方のBayerパターンマスクを通し、図1に示す如き形状の1.4μm四方の画像になるよう露光した、
その後、照射された塗布膜が形成されているシリコンウエハー基板をスピン・シャワー現像機(DW−30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、シリコンウエハー基板に着色パターンを形成した。
着色パターンが形成されたシリコンウエハー基板を真空チャック方式で前記水平回転テーブルに固定し、回転装置によって該シリコンウエハー基板を回転数50r.p.m.で回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行い、その後スプレー乾燥した。
<顔料分散組成物の調製2>
下記組成(3)の成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液(R)を調製した。
〈組成(3)〉
・C.I.ピグメントレッド254… 80部
・C.I.ピグメントイエロー139… 20部
・(A)特定ポリマー又は比較ポリマー〔表に記載の化合物〕 280部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート… 630部
・下記に示す特定顔料誘導体 Y 5部
続いて、上記より得られた混合溶液(I)を、さらに0.3mmφジルコニアビーズを用いたビーズ分散機ディスパーマット(GETZMANN社製)にて6時間分散処理を行い、その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cmの圧力下で流量500g/minとして分散処理を行った。この分散処理を10回繰り返し、赤色の顔料分散液(R)を得た。
Figure 2009288705
<本発明の着色硬化性組成物(塗布液)Rの調製>
前記分散処理して得た顔料分散液(R)に、更に下記成分を添加し、撹拌混合して硬化性組成物溶液を調製した。
・(D)顔料分散液(R) 100重量部
・(C)重合性化合物〔表に記載の化合物〕 4.0重量部
・(B)重合開始剤〔表に記載の化合物〕 0.5重量部
・(A)特定ポリマー又は比較ポリマー〔表に記載の化合物〕 1.0重量部
・界面活性剤(商品名:テトラニック150R1、BASF社) 0.2重量部
・溶剤:PGMEA 100重量部
Figure 2009288705
表1に記載の(A)特定ポリマー(J−1)〜(J−2)、(B)重合開始剤(I−1)〜(I−3)、(C)重合性化合物(MA−1)〜(MA−8)は、以下に示すとおりである。また、比較ポリマー(BC−1)は、アリルメタクリレート/メタクリル酸 〔重量比、70/30、重量平均分子量 57,000、比較ポリマー(BH−1)は、メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸 〔重量比、75/25、重量平均分子量:19,000である。
Figure 2009288705
Figure 2009288705
Figure 2009288705
Figure 2009288705
<着色硬化性組成物の評価>
−1.塗布均一性の評価−
前述のように着色パターンGを予め形成した基板(6inchシリコーン基板)表面に、調製した実施例1〜6、比較例1、2の着色硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が0.8mになるように、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行なった。
塗布、乾燥後の実施例1〜6,比較例1、2の着色硬化性組成物(R)層断面を測長SEM「S−9260A」(日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて、膜厚測定を行った。
着色パターンGが形成された領域上と、着色パターンG未形成領域上で波打つ表面が観測された。基板上に形成した着色硬化性組成物層の全ての領域において膜厚を測定し、膜厚の最も厚い部分と最も薄い部分の膜厚の差を測定した。この差を表す数値が小さい程、膜均一性に優れており、膜厚の差異0.25μm以下であるものを良好と評価する。結果を上記表1に併記した。
−2.パターン形成性と感度の評価−
前述の下塗り層付き基板(着色パターンGを形成していない基板)上に、前述のように調製した実施例1〜6、比較例1、2の着色硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物(R)層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が0.9μmになるように、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行なった。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して365nmの波長で、パターンが1.4μm四方のIslandパターンマスクを介する露光によって、マスクパターンと同サイズの1.4μm四方のIslandパターンが得られるように50〜1600mJ/cmの種々の露光量で露光した。ここで、光照度系により50mJ/cmの露光量を測定してその露光量を基準とし、照射時間を変更させて積算露光量(mJ/cm)を求めて感度とした。この数値が小さいほど、低露光量で、高解像度の微細パターンを形成することができ、高感度であることを示す。結果を上記表1に併記した。
その後、露光後の塗布膜が形成されているシリコンウエハー基板を、スピン・シャワー現像機(DW−30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、未硬化部を除去してシリコンウエハー基板に赤色の着色パターンRを形成した。
着色パターンRが形成されたシリコンウエハー基板を真空チャック方式で前記水平回転テーブルに固定し、回転装置によって該シリコンウエハー基板を回転数50r.p.m.で回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行い、その後スプレー乾燥した。
その後、測長SEM「S−9260A」(日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて、倍率:20,000で、形成された1.4μm四方の着色パターン及びその周辺部を観察した。露光工程において、光が照射されなかった領域(未露光部)の残渣の有無を観察し、現像性の評価とした。残渣がないものを現像性が良好であると評価する。結果を上記表1に併記した。
表1に明らかなように、本発明の着色硬化性組成物は硬化感度に優れ、且つ、すでに着色パターンが形成された凹凸のある基板上においても膜厚の均一な塗膜を形成することができ、現像性も良好であった。他方、特定ポリマーに代えて、特定の側鎖構造を有しない比較ポリマーを用いた比較例1は、膜厚の均一性、パターン形成性、感度のいずれにも劣ることがわかる。
(実施例7〜12、比較例3、4)
<顔料分散液の調整3>
下記組成(4)の成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液(G2)を調製した。
〈組成(4)〉
・C.I.ピグメントグリーン36 50質量部
・C.I.ピグメントイエロー139 50質量部
・アクリル樹脂溶液(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(75/25wt%)
20wt%プロピレングリコールメチルエーテルアセテート溶液) 200質量部
・ソルスパース32000GR(日本ルーブリゾール社製;ポリエステル系分散剤)
20質量部
・溶剤:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート 520質量部
・下記銅フタロシアニンスルホン酸変性体 5重量部
Cu−pc−(SOH) (Cu−pc:銅フタロシアニン)
続いて、上記より得られた混合溶液(G2)に下記成分を加え、サンドミルで一昼夜微分散処理を行い、顔料分散液(G2)を得た。
<着色硬化性組成物(塗布液)2の調製>
前記分散処理して得た顔料分散液(G2)に、更に下記成分を添加し、撹拌混合して硬化性組成物溶液(G2)を調製した。
・(A)顔料分散液(G2) 100重量部
・(B)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 3.8重量部
・(C)重合開始剤〔I−2:前記構造〕 0.4重量部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸 〔mol比、60/40、
重量平均分子量30000、20%PGMEA溶液〕 3.5重量部
・界面活性剤(商品名:テトラニック150R1、BASF社) 0.2重量部
・溶剤:PGMEA 100重量部
<着色硬化性組成物による第1の着色パターンの形成>
ヘキサメチルジシラザンで表面処理した8inchシリコンウエハ上に、上述のようにして得られた緑色の硬化性組成物溶液(G2)を塗布し、硬化性組成物層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が0.8μmになるように、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行なった。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して365nmの波長でパターンが1.4μm四方のBayerパターンマスクを通し、図1に示す如き形状の1.4μm四方の画像になるよう露光した、
その後、照射された塗布膜が形成されているシリコンウエハー基板をスピン・シャワー現像機(DW−30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、シリコンウエハー基板に着色パターンG2を形成した。
着色パターンG2が形成されたシリコンウエハー基板を真空チャック方式で前記水平回転テーブルに固定し、回転装置によって該シリコンウエハー基板を回転数50r.p.m.で回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行い、その後スプレー乾燥した。
<顔料分散組成物の調製4>
下記組成(5)の成分を混合し、ホモジナイザーを用いて回転数3,000r.p.m.で3時間撹拌して混合し、顔料を含む混合溶液(R2)を調製した。
〈組成(5)〉
・C.I.ピグメントレッド254… 70部
・C.I.ピグメントイエロー139… 30部
・ベンジルメタクリレート/ヒドロキシエチルメタクリレート/メタクリル酸
(55/15/30wt% 30wt%1−メトキシ−2−プロピル
アセテート溶液) 100部
・ソルスパース32000GR(日本ルーブリゾール社製;ポリエステル系分散剤)
20部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート… 630部
・特定顔料誘導体 Y〔上記構造〕 5部
続いて、上記より得られた混合溶液(R2)を、さらに0.3mmφジルコニアビーズを用いたビーズ分散機ディスパーマット(GETZMANN社製)にて6時間分散処理を行い、その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cmの圧力下で流量500g/minとして分散処理を行った。この分散処理を10回繰り返し、赤色の顔料分散液を得た。
<本発明の着色硬化性組成物(塗布液)R2の調製>
前記分散処理して得た顔料分散液(R2)に、更に下記成分を添加し、撹拌混合して硬化性組成物溶液を調製した。
・(D)顔料分散液(R2) 100重量部
・(C)重合性化合物〔表に記載の化合物〕 4.0重量部
・(B)重合開始剤〔表に記載の化合物〕 0.5重量部
・(A)特定ポリマー又は比較ポリマー〔表に記載の化合物〕 1.0重量部
・界面活性剤(商品名:テトラニック150R1、BASF社) 0.2重量部
・溶剤:PGMEA 100重量部
得られた実施例7〜12、比較例2の着色硬化性組成物を、実施例1〜6と同様に、感度、密着性、経時安定性について評価した。結果を下記表2に示す。
Figure 2009288705
表2に記載の(A)特定ポリマー(J−1)、(J−5)、(B)重合開始剤(I−1)〜(I−3)、(C)重合性化合物(MA−1)〜(MA−8)は前記した化合物である。(A)特定ポリマー(J−6)〜(J−10)は、以下に示すとおりである。また、比較ポリマー(BH−2)は、メタクリル酸ベンジル/アクリル酸 〔重量比、80/20、重量平均分子量 12,000である。
Figure 2009288705
表2に明らかなように、実施例7〜12の着色硬化性組成物は、硬化感度に優れ、且つ、すでに着色パターンが形成された凹凸のある基板上においても膜厚の均一な塗膜を形成することができ、現像性も良好であった。他方、特定ポリマーに代えて、特定の側鎖構造を有しない比較ポリマーを用いた比較例1は、膜厚の均一性、パターン形成性、感度のいずれにも劣ることがわかる。
実施例において基板上に形成された第1の着色パターンの形状を示す平面図である。

Claims (8)

  1. (A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位を含むポリマー、(B)光重合開始剤、(C)重合性化合物、及び(D)着色剤を含有する着色硬化性組成物。
  2. (A)エステル基を含んで構成される連結基を介して主鎖に結合するカルボキシル基を有する構造単位を含むポリマーが、下記式(I)で表される構造単位を含むポリマーである請求項1記載の着色硬化性組成物。
    Figure 2009288705

    一般式(I)中、Rは水素原子、又は、炭素原子数1〜4の炭化水素基を表し、nは1以上200以下の整数を表す。
  3. 前記(B)光重合開始剤がオキシム基含有化合物である請求項1又は請求項2記載の着色硬化性組成物。
  4. 前記(D)着色剤の含有量が、着色硬化性組成物の全固形分に対して、40質量%以上90質量%以下であり、カラーフィルタの着色領域形成に用いられる請求項1から請求項3のいずれか1項記載の着色硬化性組成物。
  5. 前記(D)着色剤が、黒色着色剤である請求項1から請求項3のいずれか1項記載の着色硬化性組成物。
  6. 請求項4に記載の着色硬化性組成物からなる着色領域を有するカラーフィルタ。
  7. 支持体上に、請求項4に記載の着色硬化性組成物を塗布して着色硬化性組成物層を形成する工程と、
    前記着色硬化性組成物層をパターン状に露光して露光部を硬化する工程と、
    露光後の前記着色硬化性組成物層を現像し、未硬化部を除去して着色パターンを形成する工程と、
    を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  8. 請求項6記載のカラーフィルタを備える固体撮像素子。
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