JP5448416B2 - 着色硬化性組成物、カラーフィルタ及びその製造方法、ならびに固体撮像素子 - Google Patents
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Description
即ち、本発明の目的は、着色剤を高濃度で含有する場合であっても、高感度で硬化し、良好なパターン形成性を有し、且つ未硬化部の除去性に優れた着色硬化性組成物を提供することにある。
また、本発明の目的は、良好な形状の着色パターンを有し、該着色パターンの非形成領域における残渣が抑制されたカラーフィルタ、及び該カラーフィルタを高い生産性で製造しうる製造方法、並びに、該カラーフィルタを備えた固体撮像素子を提供することにある。
すなわち、前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> (A)下記一般式(I)で表され、且つ、波長365nmにおけるモル吸光係数が12,000〜500,000である光重合開始剤と、(B)重合性化合物と、(C)着色剤とを含有する着色硬化性組成物である。
前記一般式(4)中、RAは、水素あるいは炭素数1〜6のアルキル基を表し、RBは、2価の連結基を表す。
前記着色硬化性組成物層を、マスクを介して露光する工程と、
露光後の前記着色硬化性組成物層を現像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である。
また、本発明によれば、良好な形状の着色パターンを有し、該着色パターンの非形成領域における残渣が抑制されたカラーフィルタ、及び該カラーフィルタを高い生産性で製造しうる製造方法、並びに、該カラーフィルタを備えた固体撮像素子を提供することができる。
本発明の着色硬化性組成物は、少なくとも(A)下記一般式(I)で表され、且つ、波長365nmにおけるモル吸光係数が12,000〜500,000である光重合開始剤(以下、「特定光重合開始剤」ともいう)と、(B)重合性化合物と、(C)着色剤とを含有する。
特定光重合開始剤は、波長365nmにおけるモル吸光係数が
12,000〜500,000であり、下記一般式(I)で表される化合物である。波長365nmにおけるモル吸光係数が12,000〜500,000であることで、着色組成物に高濃度の着色剤を含有していても感度良く(B)重合性化合物を重合することができる。
波長365nmにおけるモル吸光係数は感度の観点から、12,000〜300,000であることが好ましく、13,000〜300,000であることがより好まく、14,000〜200,000であることが特に好ましい。
上記モル吸光係数は、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spectrophotometer)にて、分光分析用酢酸エチル溶媒を用いて0.01g/Lの濃度で測定した値をいう。
Rで表される一価の有機基としては、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアルキルスルフィニル基、置換基を有してもよいアリールスルフィニル基、置換基を有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を有してもよいアリールスルホニル基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアリールオキシカルボニル基、置換基を有してもよいホスフィノイル基、置換基を有してもよい複素環基、置換基を有してもよいアルキルチオカルボニル基、置換基を有してもよいアリールチオカルボニル基、置換基を有してもよいジアルキルアミノカルボニル基、置換基を有してもよいジアルキルアミノチオカルボニル基等が挙げられる。
一般式(II)におけるRは、前記一般式(I)におけるRと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(II)におけるQは、前記一般式(I)におけるBと同義であり、具体例も同じである。前記Qの好ましい範囲は、炭素数1〜20のアルキル基であり、エチル基が最も好ましい。
n2が2〜5の整数を表すとき、Zは同じ置換基であっても、異なる置換基であってもよい。
なお、下記部分構造(IV)におけるZ、Q及びn2の詳細は、一般式(II)の説明において既述した通りである。
前記一般式(I)で表される化合物は、365nmにおけるモル吸光係数が12,000〜500,000であり、特に、一般式(II)で表される構造とすることでモル吸光係数は高くなる傾向にある。以下に示す具体例は、いずれもモル吸光係数が12,000〜500,000の範囲にある。
より具体的には、例えば、以下に示す方法により合成することができる。
エチルカルバゾールをクロロベンゼンに溶解し、0℃に冷却後、塩化アルミニウムを加える。続いてo―トリルクロリドを40分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌する。次に、0℃に冷却後、塩化アルミニウムを加える。4−クロロブチリルクロリドを40分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌する。35wt%塩酸水溶液と蒸留水の混合溶液を0℃に冷却し、反応溶液を滴下する。析出した固体を吸引濾過後、蒸留水とメタノールで洗浄し、アセトニトリルで再結晶後、下記構造の化合物Aを得る。
また、得られた特定光重合開始剤の構造はNMRにて同定することができる。
併用可能な光重合開始剤は、光により分解し、後述する重合性化合物の重合を開始、促進する化合物であり、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。具体的には、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、ビイミダゾール系化合物、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。
公知の光重合開始剤を併用する場合、(A)特定光重合開始剤と公知の光重合開始剤との含有比((A)特定光重合開始剤:公知の光重合開始剤)は、高感度化の観点から、質量比で、80:20〜20:80が好ましく、75:25〜30:70がより好ましく、70:30〜40:60が更に好ましい。
本発明の着色硬化性組成物は(B)重合性化合物を含有する。
本発明の着色硬化性組成物に用いることができる重合性化合物は、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物であり、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。このような化合物群は当該産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれら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並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。
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。
(ただし、一般式(α)中、R4及びR5は、それぞれ、H又はCH3を示す。)
感度の点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。
また、本発明の着色硬化性組成物に含有される上記特定光重合開始剤、着色剤(顔料、染料)やその他の成分(例えば、バインダーポリマー等)との相溶性、分散性に対しても、付加重合性化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や、2種以上の併用により相溶性を向上させうることがある。また、支持体などの硬質表面との密着性を向上させる目的で特定の構造を選択することもあり得る。
本発明の着色硬化性組成物は、(C)着色剤を含有する。
本発明の着色硬化性組成物は、短波長の光源である365nmの光源に優れた感度を有する(A)特定光重合開始剤を含有するため、着色剤を高濃度に含有する場合にも高感度に硬化することができる。
有彩色系の顔料としては、従来公知の種々の無機顔料又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。
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。
C.I.ピグメント オレンジ36, 71,
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
本発明の着色硬化性組成物に含有される着色剤として使用できる染料は、特に制限はなく、従来カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。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。
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、及び/又は、これらの誘導体等も有用に使用することができる。
以下に酸性染料の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。例えば、
acid alizariNviolet N;acid black 1,2,24,48;acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40,45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1;acid chrome violet K;acid Fuchsin;acid greeN1,3,5,9,16,25,27,50;acid orange 6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95;acid red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274;acid violet 6B,7,9,17,19;acid yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,184,243;Food Yellow 3;及びこれらの染料の誘導体が挙げられる。
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等の酸性染料及びこれらの染料の誘導体も好ましく用いられる。
また、本発明において使用しうる顔料の二次粒子の粒子径分布(以下、単に「粒子径分布」という。)は、(平均粒子径±100)nmに入る二次粒子が全体の70質量%以上、好ましくは80質量%以上であることが望ましい。
着色剤が少なすぎると、本発明の着色硬化性組成物によりカラーフィルタを作製した際に、適度な色度が得られなくなる傾向がある。一方、多すぎると光硬化が充分に進まず膜としての強度が低下したり、また、アルカリ現像の際の現像ラチチュードが狭くなる傾向があるが、本発明で用いられる(A)特定光重合開始剤は、光吸収効率が高いことから、着色硬化性組成物中に着色剤を高濃度に含有する場合であっても、顕著に感度向上効果が発揮される。
本発明の着色硬化性組成物が(C)着色剤として顔料を含有する場合、該顔料の分散性を向上させる観点から、顔料分散剤を添加することが好ましい。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
一方で、顔料誘導体は顔料表面を改質することで、高分子分散剤の吸着を促進させる効果を有する。
具体的には、高分子分散剤を用いる場合であれば、その使用量としては、顔料に対して、5〜100質量%の範囲が好ましく、10〜80質量%の範囲がより好ましい。
また、顔料誘導体を使用する場合であれば、その使用量としては、顔料に対し1〜30質量%の範囲にあることが好ましく、3〜20質量%の範囲にあることがより好ましく、5〜15質量%の範囲にあることが特に好ましい。
本発明の着色硬化性組成物は、更に、(D)少なくとも1つの不飽和二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂(以下「特定アルカリ可溶性樹脂」ともいう)を含有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂は、バインダー成分として機能するものであるが、本発明における特定アルカリ可溶性樹脂を含有することで特に露光部の硬化性と未露光部のアルカリ現像性の双方を向上させることができる。
以下、部分構造(a)〜部分構造(c)で表される側鎖について詳細に説明する。
前記一般式(1)におけるR4〜R6は、それぞれ独立に、1価の置換基を表すが、R4としては、水素原子または置換基を更に有してもよいアルキル基などが挙げられる。中でも、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。また、前記一般式(1)におけるR5、R6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。
ここで、有してもよい置換基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、メチル基、エチル基、フェニル基等が挙げられる。
前記一般式(1)におけるG1は、2価の有機基を表すが、置換基を有してもよいアルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20の置換基を有してもよいアルキレン基、炭素数3〜20の置換基を有してもよいシクロアルキレン基、炭素数6〜20の置換基を有してもよい芳香族基などが挙げられ、中でも、置換基を有してもよい炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10の置換基を有してもよいシクロアルキレン基、炭素数6〜12の置換基を有してもよい芳香族基が樹脂強度、現像性等の性能上、好ましい。
前記一般式(2)におけるR10〜R12は、それぞれ独立に1価の置換基を表すが、この置換基としては、具体的には例えば、水素原子、ハロゲン原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。
ここで、有してもよい置換基としては、一般式(1)において挙げたものが同様に例示される。
前記一般式(2)におけるG2は、2価の有機基を表すが、置換基を有してもよいアルキレン基であることが好ましい。好ましくは、炭素数1〜20の置換基を有してもよいアルキレン基、炭素数3〜20の置換基を有してもよいシクロアルキレン基、炭素数6〜20の置換基を有してもよい芳香族基などが挙げられ、中でも、置換基を有してもよい炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10の置換基を有してもよいシクロアルキレン基、炭素数6〜12の置換基を有してもよい芳香族基が強度、現像性等の性能上、好ましい。
ここで、前記G2における置換基としては、水酸基、及び、水酸基以外の水素原子が結合したヘテロ原子を有する置換基(例えば、アミノ基、チオール基及びカルボキシ基等)以外の置換基を好ましく挙げることができる。
前記一般式(2)におけるG2が、水酸基以外の水素原子が結合したヘテロ原子を有する置換基を有する場合、後述する開始剤としてオニウム塩化合物を併用することによって、保存安定性が低下する場合がある。
前記一般式(2)におけるYは、酸素原子、硫黄原子、−N(R23)−または置換基を有してもよいフェニレン基を表す。ここで、R23としては、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基などが挙げられる。
前記一般式(3)におけるR16〜R20は、それぞれ独立に1価の置換基を表すが、R16〜R20は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。導入しうる置換基としては、一般式(1)においてあげたものが例示される。
前記一般式(3)におけるA3は、酸素原子、硫黄原子、又は−N(R21)−を表し、Zは、酸素原子、硫黄原子、又は−N(R22)−を表す。R21、R22としては、一般式(1)におけるのと同様のものが挙げられる。
ここで、前記G3における置換基としては、水酸基、及び、水酸基以外の水素原子が結合したヘテロ原子を有する置換基(例えば、アミノ基、チオール基及びカルボキシ基等)以外の置換基を好ましく挙げることができる。
また、硬化性向上及び現像残渣低減の観点から、前記一般式(1)〜(3)で表される構造単位から選択される少なくとも1種の構造単位を、1分子中に35モル%以上95モル%未満の範囲で含む化合物であることが好ましい。より好ましくは、37〜90モル%である。更に好ましくは40モル%以上85モル%未満の範囲である。中でも、硬化性の観点より、一般式(1)で表される構造単位を40モル%以上85モル%未満含有する樹脂が最も好ましい。
下記一般式(5)で表される化合物を共重合成分の一つとして用いて合成した重合体に、塩基を作用させてプロトンを引き抜き、Lを脱離させ、前記一般式(1)で表される構造を有する所望の高分子化合物を得る方法。
脱離反応を生起させるために用いる塩基としては、無機化合物、有機化合物のどちらを使用してもよい。また、この方法の詳細及び好ましい態様については、特開2003−262958号公報の段落番号[0028]〜[0033]に記載されている。
下記一般式(6)で表される化合物を共重合成分として用いて合成した重合体に対し、塩基処理によって特定官能基に脱離反応を生起させ、X1を除去し、ラジカル反応性基を得る方法。
前記RAとしては、水素原子またはメチル基であることが好ましい。
前記RBは2価の連結基であればよいが、例えば炭素数1〜12の置換されていてもよいアルキレン基、−U−RC−V−(但し、UおよびVは各々独立に、直接結合または炭素数1〜3のアルキレン基を表し、RCは各々置換されていてもよいシクロヘキシル環、ベンゼン環またはナフタレン環を表す)、又は−RD−X−RE−(但し、RDおよびREは各々独立に、炭素数1〜10の置換されていてもよいアルキレン基、置換されていてもよいベンゼン環またはナフタレン環を表し、Xは、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、エーテル結合、チオエーテル結合、カーボネート結合、ウレア結合またはイミド結合を表す)などが挙げられ、中でもRBが炭素数1〜6の2価の連結基であることが好ましい。
尚、(D)特定アルカリ可溶性樹脂の質量平均分子量は、例えば、GPCによって測定することができる。
以下、本発明の着色硬化性組成物が含有しうる任意成分について説明する。
本発明の着色硬化性組成物においては、皮膜特性向上などの目的で、必要に応じて更に、前記(D)特定アルカリ可溶性樹脂以外に一般のバインダーポリマーを使用することができる。バインダーとしては線状有機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。好ましくは水現像或いは弱アルカリ水現像を可能とするために、水或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、弱アルカリ水或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或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或いは共重合させ酸無水物ユニットを加水分解若しくはハーフエステル化若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及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。
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。
更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。
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。
本発明の着色硬化性組成物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。
本発明の着色硬化性組成物は、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(A)特定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。
即ち、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などが挙げられる。
これらは一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
なお、本明細書においては、化学式は簡略構造式により記載することもあり、特に元素や置換基の明示がない実線等は、炭化水素基を表す。また、下記具体例において、Meはメチル基を、Etはエチル基を、Buはブチル基を、n−Buはn−ブチル基を、Phはフェニル基を表す。
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。
本発明の着色硬化性組成物は、更に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、(A)特定光重合開始剤や増感剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、或いは、酸素による(B)重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
本発明の着色硬化性組成物に含有しうるチオール化合物としては、下記一般式(14)で表される化合物が好ましい。
前記アルキル基としては、炭素原子数が1から20までの直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を挙げることができ、炭素原子数1から12までの直鎖状、炭素原子数3から12までの分岐状、並びに炭素原子数5から10までの環状のアルキル基がより好ましい。
その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、2−ノルボルニル基等を挙げることができる。
この原子団を構成する原子としては、炭素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子、セレン原子等が挙げられる。
なお、AとN=C−Nとで形成されるヘテロ環は、更に置換基を有していてもよく、導入しうる置換基としては、上記アルキル基やアリール基に導入可能な置換基と同様のものが挙げられる。
また、一般式(16)及び(17)におけるアリール基の例および好ましい範囲は、一般式(15)のRで表されるアリール基の場合と同じである。
一般式(16)中、R1は、フェニル基であることが、感度とPGMEA溶解性の観点で最も好ましい。
一般式(17)中、R2は、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基であることが、感度とPGMEA溶解性の観点でより好ましい。
なお、本明細書においては、化学式は簡略構造式により記載することもあり、特に元素や置換基の明示がない実線等は、炭化水素基を表す。また、下記具体例において、Meはメチル基を表す。
本明細書において、チオール化合物の溶解度は、以下のように定義する
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)溶媒5mLに特定チオール化合物を加え、25℃で1時間攪拌したときに特定チオール化合物が完全に溶解する最大量を溶解度とした。
チオール化合物を併用する場合、前記した一般式のいずれかで表される化合物のみを2種以上併用してもよいし、異なる一般式で表される化合物を併用してもよい(例えば、一般式(16)で表される化合物から選択される化合物と、一般式(17)で表される化合物から選択される化合物とを併用する態様がある。)。
本発明の着色硬化性組成物においては、光重合性組成物の製造中或いは保存中において、(B)重合性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。
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塗布膜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〜約10質量%が好ましい。
本発明の着色硬化性組成物においては、支持体などの硬質表面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。
中でも、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。
本発明の着色硬化性組成物は、希釈剤として、種々の有機溶剤を用いてもよい。
ここで使用する有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、エチレンジクロライド、テトラヒドロフラン、トルエン、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、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシプロパノール、メトキシメトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ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エチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピルアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチルなどがある。
これらの溶媒は、単独或いは混合して使用することができる。有機溶剤に対する固形分の濃度は、2〜60質量%であることが好ましい。
更に、本発明の着色硬化性組成物に対しては、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、重合性化合物とバインダーポリマーとの合計質量に対し10質量%以下添加することができる。
次に、本発明のカラーフィルタ及びその製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタは、支持体上に、本発明の着色硬化性組成物を用いてなる着色パターンを有することを特徴とする。
以下、本発明のカラーフィルタについて、その製造方法(本発明のカラーフィルタの製造方法)を通じて詳述する。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
着色硬化性組成物層形成工程では、支持体上に、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。
また、これらの支持体上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止或いは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
また、固体撮像素子用のカラーフィルタを製造する際には、本発明の着色硬化性組成物の塗布膜厚としては、解像度と現像性の観点から、0.35μm〜1.5μmが好ましく、0.40μm〜1.0μmがより好ましい。
露光工程では、前記着色硬化性組成物層形成工程において形成された着色硬化性組成物層を、マスクを介して露光し、光照射された塗布膜部分だけを硬化させる。
露光は放射線の照射により行うことが好ましく、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、高圧水銀灯がより好まれる。照射強度は5mJ/cm2〜1500mJ/cm2が好ましく10mJ/cm2〜1000mJ/cm2がより好ましく、10mJ/cm2〜800mJ/cm2が最も好ましい。
露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行い、露光工程における光未照射部分をアルカリ水溶液に溶出させる。これにより、光硬化した部分だけが残る。
現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては通常20℃〜30℃であり、現像時間は20〜90秒である。
本発明のカラーフィルタは、例えば、CCDを構成する各画素の受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されるカラーフィルタとして用いることができる。
本発明のカラーフィルタは、液晶表示素子やCCD等の固体撮像素子に用いることができ、特に100万画素を超えるような高解像度のCCD素子やCMOS等に好適である。本発明のカラーフィルタは、例えば、CCDを構成する各着色パターンの受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されるカラーフィルタとして用いることができる。
(合成例1:特定光重合開始剤である特定化合物1の合成)
エチルカルバゾール(100.0g、0.512mol)をクロロベンゼン260mlに溶解し、0℃に冷却後、塩化アルミニウム(70.3g、0.527mol)を加えた。続いてo―トリルクロリド(81.5g、0.527mol)を40分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌した。次に、0℃に冷却後、塩化アルミニウム(75.1g、0.563mol)を加えた。4−クロロブチリルクロリド(79.4g、0.563mol)を40分かけて滴下し、室温に昇温して3時間攪拌した。35wt%塩酸水溶液156mlと蒸留水392mlの混合溶液を0℃に冷却し、反応溶液を滴下する。析出した固体を吸引濾過後、蒸留水とメタノールで洗浄し、アセトニトリルで再結晶後、下記構造の化合物A(収量164.4g、収率77%)を得た。
(1H−NMR 400MHz CDCl3):8.86(s,1H),8.60(s,1H),8.31(d,1H,J=8.0Hz),8.81(d,1H,J=8.0Hz),7.51−7.24(m.10H),7.36(q,2H,7.4Hz),3.24−3.13(m,4H),2.36(s,3H),2.21(s,3H),1.50(t,3H,7.4Hz)。
オキシム体(17.6g、32.4mmol)を90mlのN−メチルピロリドンに溶解し、トリエチルアミン(3.94g、38.9mmol)を加えた。次に、0℃に冷却後、アセチルクロライド(3.05g、38.9mmol)を20分かけて滴下後、室温に昇温して2時間攪拌した。反応液を0℃に冷却した蒸留水150mlに滴下し、析出した固体を吸引濾過後、0℃に冷却したイソプロピルアルコール200mlで洗浄し、乾燥後、特定化合物2(収量17.5g、収率92%)を得た。
化合物C(18.0g、41.2mmol)を90mlのN−メチルピロリドンに溶解し、トリエチルアミン(4.59g、45.3mmol)を加えた。次に、0℃に冷却後、アセチルクロライド(3.56g、45.3mmol)を20分かけて滴下後、室温に昇温して2時間攪拌した。反応液を0℃に冷却した蒸留水150mlに滴下し、析出した固体を吸引濾過後、0℃に冷却したイソプロピルアルコール200mlで洗浄し、乾燥後、特定化合物3(収量18.7g、収率95%)を得た。
下記構造のオキシム化合物E(17.7g、32.4mmol)を90mlのN−メチルピロリドンに溶解し、トリエチルアミン(3.94g、38.9mmol)を加えた。次に、0℃に冷却後、アセチルクロライド(3.05g、38.9mmol)を20分かけて滴下後、室温に昇温して2時間攪拌した。反応液を0℃に冷却した蒸留水150mlに滴下し、析出した固体を吸引濾過後、0℃に冷却したイソプロピルアルコール200mlで洗浄し、乾燥後、比較化合物4(収量17.5g、収率92%)を得た。
(1H−NMR 400MHz CDCl3):8.05(d,1H,J=8.8Hz),7.78(d,1H,J=8.8Hz),7.47(d,1H,J=8.0Hz),7.42−7.26(m,10H),3.19-3.08(m,4H),2.35(s,3H),2.17(s,3H)
<1.着色硬化性組成物A−1の調製>
着色硬化性組成物として、着色剤(顔料)を含有するネガ型の着色硬化性組成物A−1を調製し、これを用いて実施例1−1のカラーフィルタを作製した。
顔料としてC.I.ピグメント グリーン36とC.I.ピグメント イエロー219との30/70(質量比)混合物40質量部、分散剤としてBYK2001(Disperbyk :ビックケミー(BYK)社製、固形分濃度45.1質量%)10質量部(固形分換算約4.51質量部)、及び溶媒として3−エトキシプロピオン酸エチル150質量部からなる混合液を、ビーズミルにより15時間混合・分散して、顔料分散液(P1)を調製した。
下記組成A−1の成分を混合して溶解し着色硬化性組成物A−1を調製した。
・顔料分散液(P1) 700質量部
・アルカリ可溶性樹脂(前記例示化合物(101)) 100質量部
・多官能性単量体 60質量部
〔ペンタエリスリトールトリアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレートとの3:7の混合物〕
・特定光重合開始剤:前記特定化合物1 60質量部
・溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 1000質量部
・界面活性剤(商品名:テトラニック150R1、BASF社) 1質量部
・γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン 5質量部
2−1.感光性組成物層の形成
上記により得られた顔料を含有する着色硬化性組成物A−1をレジスト溶液として、550mm×650mmのガラス基板に下記条件でスリット塗布した後、10分間そのままの状態に保持し、真空乾燥とプレベーク(prebake)(100℃80秒)を施して感光性組成物塗膜(感光性組成物層)を形成した。
塗布ヘッド先端の開口部の間隙:50μm
塗布速度:100mm/秒
基板と塗布ヘッドとのクリヤランス:150μm
塗布厚(乾燥厚):2μm
塗布温度:23℃
その後、2.5kWの超高圧水銀灯を用いて、感光性組成物層をパターン状に露光した。露光後の感光性組成物層の全面を、有機系現像液(商品名:CD、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の10%水溶液で被い、60秒間静止した。
その後、感光性組成物層上に純水をシャワー状に噴射して現像液を洗い流し、次いで、220℃のオーブンにて1時間加熱した(ポストベーク)。これにより、ガラス基板上に着色パターンを有するカラーフィルタを得た。
着色硬化性組成物A−1の保存安定性及び露光感度、着色硬化性組成物を用いてガラス基板上に着色パターンを形成した際の現像性、及び、得られた着色パターンの基板密着性及びパターン断面形状について、下記のようにして評価した。結果を表1に示す。
着色硬化性組成物A−1を室温で1ケ月保存した後、異物の析出度合いを下記判定基準に従って目視により評価した。
(判定基準)
○:析出は認められなかった。
△:僅かに析出が認められた。
×:析出が認められた。
着色硬化性組成物A−1を、ガラス基板上にスピンコート塗布後、乾燥して膜厚1.0μmの塗膜を形成した。スピンコート条件は、300rpmで5秒の後、800rpmで20秒とし、乾燥条件は100℃で80秒とした。次に、得られた塗膜を、線幅2.0μmのテスト用のフォトマスクを用い、超高圧水銀灯を有すプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)製)により、10mJ/cm2〜1600mJ/cm2の種々の露光量で露光した。次に、60%CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)現像液を使用して、露光後の塗膜を、25℃、60秒間の条件で現像した。その後、流水で20秒間リンスした後、スプレー乾燥しパターニングを完了した。
露光感度の評価は、露光工程において光が照射された領域の現像後の膜厚が、露光前の膜厚100%に対して95%以上であった最小の露光量を露光必要量として評価した。露光必要量の値が小さいほど感度が高いことを示す。結果を表1に示す。
「2−3.加熱処理」においてポストベークを行った後の基板表面及び断面形状を、光学顕微鏡及びSEM写真観察により通常の方法で確認することにより、現像性、及びパターン断面形状の評価を行った。評価方法の詳細は以下の通りである。
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、現像性を評価した。結果を下記表1に示す。
(判定基準)
○:未露光部には、残渣がまったく確認されなかった
△:未露光部に、残渣がわずかに確認されたが、実用上問題のない程度であった
×:未露光部に、残渣が著しく確認された
形成されたパターンの断面形状を観察して評価した。パターンの断面形状は順テーパーが最も好ましく、矩形が次に好ましい。逆テーパーは好ましくない。結果を下記表1に示す。
実施例1−1において、着色硬化性組成物A−1の調製に用いた組成A−1において、特定化合物1(特定光重合開始剤)60質量部を下記表1〜2に示される各化合物及び量に代え、実施例1−12〜1−23については、更に、増感剤及び/又は共増感剤を下記表1〜2に示される種類及び量で加えた以外は、すべて実施例1−1と同様にして、実施例用の着色硬化性組成物A−2〜A−23及び比較例用の着色硬化性組成物A’−1〜A’−8を調製し、実施例1−2〜1−20、および比較例1−1〜1−8のカラーフィルタを得た。更に、実施例1−1と同様の評価を行った。結果を表1〜2に示す。
<1.レジスト液の調製>
下記組成の成分を混合して溶解し、レジスト液を調製した。
−レジスト液の組成−
・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)19.20質量部
・乳酸エチル 36.67質量部
・樹脂 30.51質量部
〔メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシ
エチル共重合体(モル比=60/22/18)の40%PGMEA溶液〕
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(重合性化合物) 12.20質量部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.0061質量部
・フッ素系界面活性剤 0.83質量部
〔F−475、大日本インキ化学工業(株)製〕
・光重合開始剤 0.586質量部
〔TAZ−107(トリハロメチルトリアジン系の光重合開始剤、みどり化学社製〕
6inch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。
下記組成B−1の化合物を混合して溶解し、着色剤(染料)を含有する着色硬化性組成物B−1を調製した。
・シクロヘキサノン 80質量部
・着色剤 C.I.Acid Blue 108 7.5質量部
・着色剤 C.I.ソルベントイエロー162 2.5質量部
・多官能性単量体
〔ペンタエリスリトールトリアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレートとの3:7の混合物〕 3.0質量部
・アルカリ可溶性樹脂(前記例示化合物(101)) 4.5質量部
・特定化合物1〔特定光重合開始剤〕 2.5質量部
着色硬化性組成物B−1を室温で1ヶ月保存した後、異物の析出度合いを下記判定基準に従って目視により評価した。結果を下記表4に示す。
(判定基準)
○:析出は認められなかった。
△:僅かに析出が認められた。
×:析出が認められた。
前記3−B.で調製した着色硬化性組成物B−1を、前記2.で得られた下塗り層付シリコンウエハー基板の下塗り層上に塗布し、光感光性の塗布膜を形成した。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2μm四方のIslandパターンマスクを通して10〜1600mJ/cm2の露光量で照射した。
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上に着色パターンを形成した。
以上のようにして、基板上に着色パターンが形成されたカラーフィルタを得た。
露光工程において光が照射された領域の現像後の膜厚が、露光前の膜厚100%に対して95%以上であった最小の露光量を露光必要量として評価した。露光必要量の値が小さいほど感度が高いことを示す。またその際の、測長SEM「S−9260A」(日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて、着色パターンのサイズを測定した。パターンサイズAが2μmに近いほど、硬化性が充分で感度が良好であることを示す。
測定評価の結果を下記表4に示す。
測長SEM(日立S−9260S)を用い、露光量7000J/cm2のときの1.5μm角の正方形ピクセルパターンのピクセルの周辺部、およびピクセル間を観察し、何らかの付着物や溶け残り、すなわち現像残渣の発生具合を観察した。
観察した結果を、程度の良い方から順に(すなわち、残渣の発生が抑制されている方から順に)、Type−A、Type−B、及びType−Cの3段階に分類して評価した。分類の方法を表3及び図1に示す。また、評価結果を下記表4に示す。
上記Type−A、Type−B、及びType−Cのうち、Type−A、Type−Bが許容範囲(実用上問題ない)であり、Type−Aであることが好ましい。
実施例2−1において、着色硬化性組成物B−1の調製に用いた組成B−1中の特定化合物1(特定光重合開始剤)2.5質量部を下記表4および表5に示される各化合物及び量に代え、更に実施例2−12〜実施例2−25については、下記表4および表5に示される増感剤及び共増感剤を下記表4および表5に示される種類及び量で加えた以外は、すべて実施例2−1と同様にして、実施例用の着色硬化性組成物B−2〜B−22及び比較例用の着色硬化性組成物B’3−1〜B’3−4,B’3−6〜B’3−8を調製し、実施例2−2〜2−25、比較例2−1〜2−4、2−6〜2−8のカラーフィルタを得た。更に、実施例2−1と同様の評価を行った。結果を表4、表5に示す。
下記組成C−1の化合物を混合して溶解し、着色剤(顔料)を含有する着色硬化性組成物C−1を調製した。
・3−エトキシプロピオン酸エチル〔溶剤〕 17.9質量部
・着色剤 C.I.PigmentRed 254の顔料分散液
〔固形分:15%、固形分中の顔料含有率:60%〕 26.7質量部
・着色剤 C.I.PigmentYellow 139の顔料分散液
〔固形分:15%、固形分中の顔料含有率:60%〕 17.8質量部
・多官能性単量体 3.5質量部
〔ペンタエリスリトールトリアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレートとの3:7の混合物〕
・特定化合物1〔特定光重合開始剤〕 0.5質量部
・アルカリ可溶性樹脂(前記例示化合物(101) 2.0質量部
着色硬化性組成物B−1を前記着色硬化性組成物C−1に代えたほかは実施例2−1と同様にして、着色硬化性組成物C−1(塗布液)の保存安定性を評価した。結果を表6に示す。
着色硬化性組成物B−1を前記着色硬化性組成物C−1に代えたほかは実施例2−1と同様にして実施例3−1のカラーフィルタを作製し、実施例2−1と同様の評価を行なった。結果を下記表6に示す。
実施例3−1において、着色硬化性組成物C−1の調製に用いた組成C−1中の特定化合物1(特定光重合開始剤)2.5質量部を下記表6および表7に示される各化合物及び量に代え、更に実施例3−12〜実施例3−23については、下記表6および表7に示される増感剤及び共増感剤を下記表6および表7に示される種類及び量で加えた以外は、すべて実施例3−1と同様にして、実施例用の着色硬化性組成物C−2〜C−20及び比較例用の着色硬化性組成物C’3−1〜C’3−4、C’3−6〜C’3−8を調製し、実施例3−2〜3−23、比較例3−1〜3−4、3−6〜3−8のカラーフィルタを得た。更に、実施例3−1と同様の評価を行った。結果を表6および表7に示す。
下記組成D−1の化合物を混合して溶解し、着色剤(顔料)を含有する着色硬化性組成物D−1を調製した。
・3−エトキシプロピオン酸エチル〔溶剤〕 17.9質量部
・着色剤 C.I.PigmentRed 254の顔料分散液
〔固形分:15%、固形分中の顔料含有率:60%〕 33.34質量部
・着色剤 C.I.PigmentYellow 139の顔料分散液
〔固形分:15%、固形分中の顔料含有率:60%〕 22.23質量部
・多官能性単量体 2.5質量部
・特定化合物1〔特定光重合開始剤〕 0.5質量部
・アルカリ可溶性樹脂(前記例示化合物(101) 2.0質量部
着色硬化性組成物B−1を前記着色硬化性組成物D−1に代えたほかは実施例2−1と同様にして、着色硬化性組成物D−1(塗布液)の保存安定性を評価した。結果を表8に示す。
着色硬化性組成物B−1を前記着色硬化性組成物D−1に代えたほかは実施例2−1と同様にして実施例4−1のカラーフィルタを作製し、実施例2−1と同様の評価を行なった。結果を下記表8に示す。
実施例4−1において、着色硬化性組成物D−1の調製に用いた組成D−1中の特定化合物1(特定光重合開始剤)2.5質量部を下記表8および表9に示される各化合物及び量に代え、更に実施例4−12〜実施例4−23については、下記表8および表9に示される増感剤及び共増感剤を下記表8および表9に示される種類及び量で加えた以外は、すべて実施例4−1と同様にして、実施例用の着色硬化性組成物D−2〜D−20及び比較例用の着色硬化性組成物D’3−1〜D’3−4、D’3−6〜D’3−8を調製し、実施例4−2〜4−23、比較例4−1〜4−4、4−6〜4−8のカラーフィルタを得た。更に、実施例4−1と同様の評価を行った。結果を表8および表9に示す。
Claims (8)
- (A)一般式(I)で表され、且つ、波長365nmにおけるモル吸光係数が12,000〜500,000である光重合開始剤と、(B)重合性化合物と、(C)着色剤とを含有する着色硬化性組成物。
〔一般式(I)中、Rは一価の有機基を表し、Xは一価の置換基を表し、Y1及びY2は各々独立に水素原子又は一価の置換基を表し、n1は0〜4の整数を表す。Bは、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルケニル基を表す。〕 - 前記(A)で表される光重合開始剤が、一般式(II)で表される光重合開始剤であることを特徴とする請求項1に記載の着色硬化性組成物。
〔一般式(II)中、R及びQは各々独立に一価の有機基を表し、Zは、一価の置換基を表し、n2は0〜5の整数を表す。Bは、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルケニル基を表す。〕 - 更に、(D)少なくとも1つの不飽和二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の着色硬化性組成物。
- 前記(D)で表されるアルカリ可溶性樹脂が、下記一般式(1)〜一般式(3)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1つの構造単位と、下記一般式(4)で表される構造単位とを有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の着色硬化性組成物。
〔前記一般式(1)〜(3)中、A1、A2、及びA3は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、又は−N(R21)−を表し、R21は、置換基を有してもよいアルキル基を表す。G1、G2、及びG3は、それぞれ独立に2価の有機基を表す。X及びZは、それぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、又は−N(R22)−を表し、R22は置換基を有してもよいアルキル基を表す。Yは、酸素原子、硫黄原子、置換基を有してもよいフェニレン基、又は−N(R23)−を表し、R23は置換基を有してもよいアルキル基を表す。R1〜R20は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を表す。
前記一般式(4)中、RAは、水素あるいは炭素数1〜6のアルキル基を表し、RBは、2価の連結基を表す。〕 - 前記(C)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、50質量%以上90質量%以下であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の着色硬化性組成物。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の着色硬化性組成物を用いてなる着色パターンを有することを特徴とするカラーフィルタ。
- 支持体上に、請求項1〜請求項5のいずれか1項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、マスクを介して露光する工程と、
露光後の前記着色硬化性組成物層を現像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。 - 請求項6に記載のカラーフィルタを備えた固体撮像素子。
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