JP6307164B2 - 顔料分散液、顔料分散液の製造方法、着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、画像表示装置および組成物 - Google Patents
顔料分散液、顔料分散液の製造方法、着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、画像表示装置および組成物 Download PDFInfo
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Description
特許文献2には、有機色素構造、複素環構造、酸性基、塩基性窒素原子を有する基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、炭素数4以上の炭化水素基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基、および水酸基から選択される部位を少なくとも1種含む1価の有機基を有する高分子化合物が記載されている。
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、耐色抜け性の高いカラーフィルタ等を提供するための顔料分散液、上記顔料分散液を用いた着色組成物を提供することを目的とする。また、顔料分散液の製造方法、硬化膜、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、画像表示装置および組成物を提供することを目的とする。
具体的には、下記手段<1>、<17>または<18>により、好ましくは、<2>〜<16>により、上記課題は解決された。
<1>色素構造を有する分散剤、顔料、及び溶媒を含有する顔料分散液であって、
色素構造を有する分散剤がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
色素構造を有する分散剤は、色素構造を同一分子内に2個以上有する色素多量体であり、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、顔料分散液;
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する分散剤の濃度を表す。<2>色素構造を有する分散剤の色素構造がアニオン部位を含み、アニオン部位が、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、テトラアリールボレートアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -、下記一般式(A1)で表される構造を含む基、および下記一般式(A2)で表される構造を含む基からなる群から選択される少なくとも1種である、<1>に記載の顔料分散液;
一般式(A1)
一般式(A2)
<3>色素構造を有する分散剤100質量部に対し、顔料を80〜150質量部含む、<1>または<2>に記載の顔料分散液。
<4>色素構造を有する分散剤の重量平均分子量が3000以上、50000以下である、<1>〜<3>のいずれかに記載の顔料分散液。
<5>色素構造を有する分散剤の酸価が27mgKOH/g以上、200mgKOH/g未満である、<1>〜<4>のいずれかに記載の顔料分散液。
<6><1>〜<5>のいずれかに記載の顔料分散液および硬化性化合物を含有する、着色組成物。
<7>光重合開始剤をさらに含有する、<6>に記載の着色組成物。
<8>着色組成物の全固形分のうち、顔料が25質量%以上であり、色素構造を有する分散剤と顔料の合計が60質量%以上である、<6>または<7>に記載の着色組成物。
<9>カラーフィルタ用である、<6>〜<8>のいずれかに記載の着色組成物。
<10><6>〜<9>のいずれかに記載の着色組成物を硬化して得られた硬化膜。
<11><6>〜<9>のいずれかに記載の着色組成物を用いてなるカラーフィルタ。
<12><6>〜<9>のいずれかに記載の着色組成物を支持体上に適用して着色組成物層を形成する工程と、着色組成物層をパターン状に露光する工程と、露光した着色組成物層の未露光部を現像除去して着色パターンを形成する工程と、を含むカラーフィルタの製造方法。
<13><6>〜<9>のいずれかに記載の着色組成物を支持体上に適用して着色組成物層を形成し、硬化して着色層を形成する工程、
着色層上にフォトレジスト層を形成する工程、
フォトレジスト層を露光および現像することによりフォトレジスト層をパターニングしてレジストパターンを得る工程、および
レジストパターンをエッチングマスクとして着色層をドライエッチングする工程を含む、カラーフィルタの製造方法。
<14><11>に記載のカラーフィルタ、または、<12>もしくは<13>に記載のカラーフィルタの製造方法によって製造したカラーフィルタを有する固体撮像素子。
<15><11>に記載のカラーフィルタ、または、<12>もしくは<13>に記載のカラーフィルタの製造方法によって製造したカラーフィルタを有する画像表示装置。
<16>色素構造を有する分散剤の存在下で、顔料を分散させる工程を含み、
色素構造を有する分散剤がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
色素構造を有する分散剤は、色素構造を同一分子内に2個以上有する色素多量体であり、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、顔料分散液の製造方法;
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する分散剤の濃度を表す。<17>下記一般式(1)で表される樹脂、顔料及び溶媒を含有する組成物であって、
樹脂がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
樹脂が、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、組成物;
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する樹脂の濃度を表す;一般式(1)
(D−R2)n−R1−(L1−P)m ・・・(1)
一般式(1)中、R1は、(m+n)価の連結基を表し、
Pは、繰り返し単位を有する1価の置換基を表し、
Dは、色素構造を表し、
R2およびL1は、それぞれ独立に、単結合または2価の連結基を表し、
mは、1〜13の整数を表し、
mが1の場合、Pは繰り返し単位を2個以上有する1価の置換基を表し、
mが2以上の場合、複数のPは互いに異なっていても良く、複数のPを構成する繰り返し単位の個数の平均値が2個以上であり、
nは、2〜14の整数を表し、
nが2以上の場合、複数のDは互いに異なっていても良く、
m+nは、2〜15の整数を表す。
<18>下記一般式(A)で表される繰り返し単位を含む樹脂100質量部に対し、顔料を80〜150質量部、及び溶媒を含有する組成物であって、
樹脂がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
樹脂が、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、組成物;
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する樹脂の濃度を表す;一般式(A)で表される繰り返し単位;
本明細書における基(原子団)の表記に於いて、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において、全固形分とは、着色組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。本発明における固形分および濃度は、25℃におけるものをいう。
本発明の顔料分散液は、色素構造を有する分散剤、顔料、及び溶媒を含有する顔料分散液であって、色素構造を有する分散剤がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、色素構造を有する分散剤は、色素構造を同一分子内に2個以上有する色素多量体であり、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である。
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する分散剤の濃度を表す。
ここで、セル長とは、吸光度を測定する際に用いるセルの長さをいう。
本発明における「色素構造を有する分散剤」とは、色素構造を同一分子内に2個以上有する色素多量体のことである。色素多量体が分散剤として有効な理由は定かではないが、色素多量体の2個以上の色素構造部位が顔料に吸着することで、顔料分散プロセスにおいて分散進行を助けていると考えられる。
色素構造を有する分散剤が、同一分子内に有する色素構造の数は、2個以上であり、2〜100個が好ましく、2〜50個がより好ましく、2〜20個がさらに好ましい。
また、上記分散剤と顔料をより多く含有させることが可能になり、硬化膜としたときの耐光性をより向上させることができる。
さらに、上記構成とすることにより、着色組成物としたときの現像残渣をより抑制でき、色むら(ザラ)をより抑制することができる。
<<<色素構造>>>
色素構造を有する分散剤は、トリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有する。
これらの色素構造の中でも、トリアリールメタン色素およびキサンテン色素が更に好ましい。
以下、本発明で好ましく用いられる色素構造について具体的に説明する。
色素構造の態様の一つは、トリアリールメタン色素に由来する部分構造を有するものである。トリアリールメタン色素としては、下記式(TP)で表される構造が例示される。
式(TP)中、Rtp1〜Rtp10のいずれか1つを介して、分散剤の他の部位(好ましくは、後述する一般式(1)のR2または一般式(A)のL1)と結合していることが好ましく、より好ましくは、Rtp5を介して、分散剤の他の部位と結合している。
a、bまたはcは、それぞれ独立に0〜4の整数を表す。特にaおよびcは、それぞれ、0または1が好ましく、0がより好ましい。bは0〜2の整数が好ましく、0または2がより好ましい。
キサンテン色素としては、下記式(J)で表されるキサンテン化合物に由来する部分構造を、色素構造として有するものが例示される。
上記式(J)中のR81とR82、R83とR84、およびmが2以上の場合のR85同士は、各々独立に、互いに結合して、置換基を有しない5員、6員並びに7員の飽和環または5員、6員並びに7員の不飽和環を形成する場合、置換基を有しない5員、6員並びに7員の飽和環または5員、6員並びに7員の不飽和環としては、例えば、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピロリジン環、ピペリジン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環が挙げられ、好ましくは、ベンゼン環、ピリジン環が挙げられる。
(式(J)で表される化合物の第1の態様)
式(J)で表される化合物は、R81およびR83の一方が下記一般式(2)で表される基であり、R81およびR83の他方が水素原子、下記一般式(2)で表される基または一般式(2)で表される基以外のアリール基、アルキル基を表してもよい。また、R82およびR84は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、または、アリール基を表してもよい。
一般式(2)
一般式(2)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、炭素数3以上のアルキル基、アリール基、または、ヘテロ環基を表し、X1〜X3は、それぞれ独立に、水素原子または1価の置換基を表す。一般式(1)で表される色素化合物は、分子内および/または分子外にアニオン部位を有する。
炭素数3以上のアルキル基としては、具体的には、直鎖、分岐鎖、又は環状いずれでも良く、炭素数3〜24であってもよく、炭素数3〜18であってもよく、炭素数3〜12であってもよい。具体的には、例えば、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基(例えばt−ブチル基)、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−ノルボルニル基、1−アダマンチル基が挙げられ、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ドデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基であってもよく、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基(t−ブチル基)、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基であってもよく、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基であってもよい。
アリール基としては置換もしくは無置換のアリール基が含まれる。置換もしくは無置換のアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基であってもよく、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。置換基の例としては、後述する置換基群Aと同じである。
ヘテロ環基のヘテロ環としては、5員又は6員環であってもよく、それらは更に縮環していてもよいし、縮環していなくてもよい。また、芳香族ヘテロ環であっても非芳香族ヘテロ環であっても良い。例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、シンノリン環、フタラジン環、キノキサリン環、ピロール環、インドール環、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、ベンズオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イソチアゾール環、ベンズイソチアゾール環、チアジアゾール環、イソオキサゾール環、ベンズイソオキサゾール環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、イミダゾリジン環、チアゾリン環などが挙げられる。中では芳香族ヘテロ環であってもよく、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環、トリアゾール環、ベンズオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イソチアゾール環、ベンズイソチアゾール環、チアジアゾール環が挙げられ、ピラゾール環、イミダゾール環、ベンズオキサゾール環、チアジアゾール環であってもよく、ピラゾール環、チアジアゾール環(1,3,4−チアジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環)であってもよい。それらは置換基を有していても良く、置換基の例としては、後述するアリール基の置換基と同じである。
R1およびR2は、炭素数3以上のアルキル基であってもよく、炭素数3〜12のアルキル基であってもよい。
置換又は無置換のアルキル基は、炭素原子数が1〜30のアルキル基であってもよい。置換基の例としては、後述する置換基群Aと同じものが挙げられる。アルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基(t−ブチル基)、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基を挙げることができる。
置換もしくは無置換のアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基であってもよく、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。置換基の例としては、後述する置換基群Aと同じである。
R82およびR84は、水素原子またはアルキル基であってもよく、水素原子であってもよい。
式(J)で表される化合物は、R81およびR83がそれぞれ独立に、脂肪族炭化水素基であり、R82およびR84がそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基であってもよい。
R82およびR84はそれぞれ独立に芳香族炭化水素基であり、フェニル基であってもよい。R82およびR84としての芳香族炭化水素基は、置換基を有していても良く、後述する置換基群Aから選択され、炭素数1〜5のアルキル基であってもよく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基であってもよく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基であってもよい。
R81およびR83ならびにR82およびR84の少なくとも1つが、下記一般式(A1−1−2)で表されてもよい。
一般式(A1−1−2)
一般式(A1−1−2)において、R23〜R25は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、カルボニル基、カルボニルアミド基、スルホニル基、スルホニルアミド基、ニトロ基、アミノ基、アミノカルボニル基、アミノスルホニル基、スルホニルイミド基またはカルボニルイミド基を表し、R22およびR26は、それぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基を表す。
一般式(A1−1−2)において、R23〜R25は、水素原子またはハロゲン原子であってもよい。
一般式(A1−1−2)において、R22およびR26は、それぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基であってもよい。炭素数1〜5のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基であってもよく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基であってもよい。
R85はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、または、スルホニル基であってもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が例示され、フッ素原子または塩素原子であってもよい。脂肪族炭化水素基は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基が例示され、アルキル基であってもよい。芳香族炭化水素基は、アリール基であってもよく、フェニル基であってもよい。
また、色素構造中、カチオンは、非局在化しているため、例えば以下に示すように、窒素原子またはキサンテン環の炭素原子上に存在してする。
シアニン色素は、下記一般式(PM)で表される化合物(シアニン化合物)に由来する部分構造が好ましい。本発明においてシアニン化合物とは、分子内にシアニン骨格を含む色素部位を有する化合物を総称するものである。
一般式(PM)の好ましい範囲としては、例えば、特開2013−29760号公報の段落0077〜0084を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。特に、Z1、Z2は、それぞれ独立に、置換基を有する含窒素複素環が好ましく、置換基を有する含窒素縮合複素環がより好ましく、置換基を有するインドール環がより好ましい。lは1が好ましい。
なお、特開2013−29760号公報の段落0077〜0084に記載のシアニン色素の具体例において、シアニン色素構造中のいずれかの水素原子を介して、分散剤の他の部位(好ましくは、後述する一般式(1)のR2または一般式(A)のL1)と結合していることが好ましく、より好ましくは、Z1またはZ2を介して、分散剤の他の部位と結合している。
以下にシアニン色素の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
スクアリリウム色素としては、下記一般式(K)で表される化合物(スクアリリウム化合物)に由来する部分構造が好ましい。本発明においてスクアリリウム化合物とは、分子内にスクアリリウム骨格を含む色素部位を有する化合物を総称するものである。
一般式(K)の好ましい範囲としては、例えば、特開2013−29760号公報の段落0088〜0106を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
スクアリリウム色素の具体例としては、例えば、以下が挙げられる。また、例えば、特開2013−29760号公報の段落0105を参酌することができる。なお、スクアリリウム色素の具体例において、スクアリリウム色素構造中のいずれかの水素原子を介して、分散剤の他の部位(好ましくは、後述する一般式(1)のR2または一般式(A)のL1)と結合していることが好ましく、より好ましくは、AまたはBを介して、分散剤の他の部位と結合している。
(置換基群A)
置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24の、直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル基(好ましくは、t−ブチル基)、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ドデシル、ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−ノルボルニル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜18のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニル等が挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、シリル基(好ましくは炭素数3〜38、より好ましくは炭素数3〜18のシリル基で、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリブチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−ヘキシルジメチルシリル)、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、1−ブトキシ、2−ブトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、ドデシルオキシ、シクロアルキルオキシ基で、例えば、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環オキシ基で、例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のシリルオキシ基で、例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ、ジフェニルメチルシリルオキシ)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ、ピバロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ドデカノイルオキシ)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニルオキシ基で、例えば、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、シクロアルキルオキシカルボニルオキシ基で、例えば、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニルオキシ基で、例えば、フェノキシカルボニルオキシ)、
これらの置換基は更に置換されてもよい。また置換基が二つ以上ある場合は、同一でも異なっていても良い。また、可能な場合には互いに連結して環を形成していてもよい。
詳細については、例えば、特開2013−29760号公報の段落0027〜0038を参酌することもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明における色素構造は、アニオン部位を含む。
色素構造を有する分散剤の色素構造を構成するアニオン部位は、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、テトラアリールボレートアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -、下記一般式(A1)で表される構造を含む基および下記一般式(A2)で表される構造を含む基の少なくとも1種であることが好ましく、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、テトラアリールボレートアニオン、BF4-、PF6-、およびSbF6-から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
一般式(A1)
一般式(A2)
アニオン部位は、色素構造と共有結合を介して結合していてもよいし、分子外にあってもよい。
アニオン部位が分子外にある場合とは、カチオンとアニオン部位が共有結合を介して結合せず、別分子として存在している場合である。
アニオン部位としては特に制限は無いが、耐熱性の観点で非求核性のアニオンであることが好ましい。非求核性のアニオン部位としては、特開2007−310315号公報の段落番号0075等に記載の公知の非求核性アニオンが好ましい。ここで、非求核性とは、加熱により色素を求核攻撃しない性質を意味する。
アニオン部位としては、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、カルボン酸アニオン、テトラアリールボレートアニオン、−CON-CO−、−CON-SO2−、BF4 -、PF6 -、SbF6 -、B-(CN)3OCH3から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。より好ましくは、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、カルボン酸アニオン、テトラアリールボレートアニオン、BF4 -、PF6 -、およびSbF6 -から選ばれる少なくとも一種である。
これらの中でも、アニオン部位としては、下記(AN−1)〜(AN−5)で表される構造を有する非求核性アニオンであることがより好ましい。
X1およびX2は、それぞれ独立に、フッ素原子またはフッ素原子を有する炭素数1〜10のアルキル基を表し、フッ素原子またはフッ素原子を有する炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のペルフルオロアルキル基であることがより好ましく、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基であることがさらに好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
X3、X4およびX5は、それぞれ独立に、X1およびX2と同義であり、好ましい範囲も同義である。
X6は、炭素数1〜10のペルフルオロアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。
X7は、炭素数1〜10のペルフルオロアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜4のペルフルオロアルキレン基であることがさらに好ましい。
Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は、それぞれ独立に、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基がさらに好ましい。
Ar1、Ar2、Ar3およびAr4が表わすアリール基は、置換基を有しても良い。置換基を有する場合、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルバモイル基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基等が挙げられ、ハロゲン原子およびアルキル基が好ましく、フッ素原子、アルキル基がより好ましく、フッ素原子、炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基がさらに好ましい。
Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は、それぞれ独立に、ハロゲン原子および/またはハロゲン原子を有するアルキル基を有するフェニル基がより好ましく、フッ素原子および/またはフッ素原子を有するアルキル基を有するフェニル基がさらに好ましい。
次に、アニオン部位が色素構造と共有結合を介して結合している場合について説明する。
この場合のアニオン部位としては、−SO3 -、−COO-、−PO4 -、下記一般式(A1)で表される構造および下記一般式(A2)で表される構造から選択される少なくとも1種が好ましい。
(一般式(A1)中、R1およびR2はそれぞれ独立して−SO2−または−CO−を表す。)
一般式(A1)中、R1およびR2の少なくとも1つが−SO2−を表すことが好ましく、R1およびR2の両方が−SO2−を表すことがより好ましい。
一般式(A1−1)
(一般式(A1−1)中、R1およびR2はそれぞれ独立して−SO2−または−CO−を表す。X1およびX2は、それぞれ独立してアルキレン基またはアリーレン基を表す。)
一般式(A1−1)中、R1およびR2は、一般式(A1)中のR1およびR2と同義であり、好ましい範囲も同様である。
X1がアルキレン基を表す場合、アルキレン基の炭素数は、1〜8が好ましく、1〜6がより好ましい。X1がアリーレン基を表す場合、アリーレン基の炭素数は、6〜18が好ましく、6〜12がより好ましく、6がさらに好ましい。X1が置換基を有する場合、フッ素原子で置換されていることが好ましい。
X2は、アルキレン基またはアリーレン基を表し、アルキレン基が好ましい。アルキレン基の炭素数は、1〜8が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3がさらに好ましく、1が特に好ましい。X2が置換基を有する場合、フッ素原子で置換されていることが好ましい。X1およびX2の一方が、化合物末端となる場合は、アルキレン基またはアリーレン基がアルキル基またはアリール基となる態様が例示される。
(一般式(A2)中、R3は、−SO2−または−CO−を表す。R4およびR5はそれぞれ独立して−SO2−、−CO−または−CNを表す。)
一般式(A2)中、R3〜R5の少なくとも1つが−SO2−を表すことが好ましく、R3〜R5の少なくとも2つが−SO2−を表すことがより好ましい。
本発明におけるアニオン部位は、多量体であってもよい。すなわち、本発明で用いる色素構造を有する分散剤が、アニオン部位を含む繰り返し単位を含んでいてもよいし、アニオン部位は別分子であって、多量体であってもよい。アニオン部位が多量体である場合の例としては、後述する色素構造を有する分散剤の第2の実施形態において、多量体を構成する繰り返し単位として組み込むことが好ましく例示される。また、後述する第1の実施形態において、一般式(1)のPを構成する繰り返し単位の1つであってもよい。
アニオン部位を含む繰り返し単位の好ましい例としては、一般式(C)で表される繰り返し単位が例示される。
(一般式(C)中、X1は、繰り返し単位の主鎖を表す。L1は単結合または2価の連結基を表す。anionは、上記アニオン部位を表す。)
X1の具体例としては、後述する一般式(A)で表される繰り返し単位におけるX1と同義であり、好ましい範囲も同様である。
<<<色素構造を有する分散剤の第1の実施形態>>>
色素構造を有する分散剤の実施形態の一例として、下記一般式(1)で表される構造が挙げられる。
(D−R2)n−R1−(L1−P)m ・・・(1)
一般式(1)中、R1は、(m+n)価の連結基を表し、
Pは、繰り返し単位を有する1価の置換基を表し、
Dは、色素構造を表し、
R2およびL1は、それぞれ独立に、単結合または2価の連結基を表し、
mは、1〜13の整数を表し、
mが1の場合、Pは繰り返し単位を2個以上有する1価の置換基を表し、
mが2以上の場合、複数のPは互いに異なっていても良く、複数のPを構成する繰り返し単位の個数の平均値が2個以上であり、
nは、2〜14の整数を表し、
nが2以上の場合、複数のDは互いに異なっていても良く、
m+nは、2〜15の整数を表す。
一般式(1)中、nは2〜14の整数を表す。nとしては、2〜8が好ましく、2〜7がより好ましく、2〜6が特に好ましく、2〜5が一層好ましい。
一般式(1)中、m+nは、2〜15の整数を表すことが好ましい。
R1で表される(m+n)価の連結基としては、1から100個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、1個から200個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
2価の連結基としては、1から100個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、1個から200個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
mが1の場合、Pは、繰り返し単位を2個以上(好ましくは2〜100個、より好ましくは2〜50個、さらに好ましくは2〜20個)有する1価の置換基を表す。また、mが2以上の場合、m個のPの繰り返し単位の個数の平均値は、2個以上(好ましくは2〜100個、より好ましくは2〜50個、さらに好ましくは2〜20個)である。この態様によれば、塗布膜の平坦性が良化する。
mが1の場合における繰り返し単位の数、mが2以上の場合、m個のPの繰り返し単位の個数の平均値は、NMR(Nuclear Magnetic Resonance)により求めることができる。具体的には例えば、R1で表される(m+n)価の連結基と色素構造Dとのピーク面積比からmを求め、繰り返し単位のピーク面積比をmで割ることにより算出することができる。
酸基を含む繰り返し単位の酸基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基が例示される。酸基を含む繰り返し単位に含まれる酸基は1種類のみ含まれていても良いし、2種類以上含まれていても良い。
Pが、酸基を含む繰り返し単位を含有する場合、酸基を有する繰り返し単位を含有する繰り返し単位の割合は、Pを構成する繰り返し単位100モルに対し、10〜80モルが好ましく、10〜65モルがより好ましい。
他のアルカリ可溶性基を含む繰り返し単位としては、フェノール性水酸基等を含む繰り返し単位が例示される。
また、Pは、2〜20個の無置換のアルキレンオキシ鎖の繰り返しからなる基を側鎖に有する繰り返し単位(以下、「(b)繰り返し単位」ということがある)を含んでいることも好ましい。
(b)繰り返し単位が有するアルキレンオキシ鎖の繰り返しの数は、2〜10個が好ましく、2〜15個がより好ましく、2〜10個がさらに好ましい。
1つのアルキレンオキシ鎖は、−(CH2)nO−で表され、nは整数であるが、nは1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、2または3がさらに好ましい。
2〜20個の無置換のアルキレンオキシ鎖の繰り返しからなる基は、アルキレンオキシ鎖が1種類のみが含まれていても良いし、2種類以上含まれていても良い。
(b)繰り返し単位は、下記一般式で表されることが好ましい。
(式中、X1は重合によって形成される連結基を表し、L1は単結合または2価の連結基を表す。Pはアルキレンオキシ鎖の繰り返しからなる基を含む基を表す。)
一般式(P)におけるX1およびL1はそれぞれ、一般式(A)におけるX1およびL1と同義であり、好ましい範囲も同様である。
Pは、アルキレンオキシ鎖の繰り返しからなる基を含む基を表し、−アルキレンオキシ鎖の繰り返しからなる基−末端原子または末端基からなることがより好ましい。
末端原子または末端基としては、水素原子、アルキル基、アリール基、水酸基が好ましく、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、水酸基がより好ましく、水素原子、メチル基、フェニル基および水酸基がさらに好ましく、水素原子が特に好ましい。
Pが他のアルカリ可溶性基を含む繰り返し単位を含む場合、Pを構成する繰り返し単位100モルに対し、例えば、10〜80モルが好ましく、10〜65モルがより好ましい。
また、酸基または他のアルカリ可溶性基を含む、全アルカリ可溶性基を含む繰り返し単位の割合は、Pを構成する繰り返し単位100モルに対し、例えば、10〜80モルが好ましく、10〜65モルがより好ましい。
重合性基を含む繰り返し単位に含まれる重合性基としては、ラジカル、酸、熱により架橋可能な公知の重合性基を用いることができ、例えば、エチレン性不飽和結合を含む基、環状エーテル基(エポキシ基、オキセタン基)、メチロール基等が挙げられるが、特にエチレン性不飽和結合を含む基が好ましく、(メタ)アクリロイル基がさらに好ましく、(メタ)アクリル酸グリシジルおよび3,4−エポキシーシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート由来の(メタ)アクリロイル基がさらに好ましい。
また、Pが重合性基を含む繰り返し単位を含む場合、その量は、Pを構成する全繰り返し単位100モルに対し、例えば、5〜40モルが好ましく、5〜35モルがより好ましい。
マクロモノマーに由来する繰り返し単位は、エチレン性不飽和単量体に由来する繰り返し単位であることが好ましい。マクロモノマーに由来する繰り返し単位は、1種のみ含まれていても良いし、2種以上含まれていてもよい。
マクロモノマーに由来する繰り返し単位の重量平均分子量は、1,000以上50,000以下が好ましく、1,000以上20,000以下がより好ましく、2,000以上10,000以下がさらに好ましく、2,000以上5,000以下が特に好ましい。
マクロモノマーに由来する繰り返し単位は、下記一般式(b−3A)で表されることが好ましく、下記一般式(b−3B)で表されることがより好ましく、下記一般式(b−3C)で表されることがさらに好ましい。
一般式(b−3A)
(一般式(b−3A)中、R3Aは水素原子またはメチル基を表す。L3Aは単結合または2価の連結基を表す。A3Aは(b−3)重量平均分子量が1000以上50000以下の部位を表す。)
一般式(b−3A)中、L3Aが2価の連結基を表す場合、2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基およびヘテロアリーレン基から選択される少なくとも1種、または、これらの基と−NH−、−CO−、−CONH−、−CO2−、−SO2NH−、−O−、−S−および−SO2−から選択される少なくとも1種の基との組み合わせからなる基が挙げられ、特に、アルキレン基と、−CO2−と、−CO−と、−CONH−との組み合わせからなる基が好ましい。
(一般式(b−3B)中、R3Aは水素原子またはメチル基を表す。L3Aは単結合または2価の連結基を表す。R3Bはアルキレン基を表す。R3Cはアルキル基を表す。nは5〜100の整数を表す。)
一般式(b−3B)中、L3Aは、上述した一般式(b−3A)中のL3Aと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(b−3B)中、R3Bは炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜10の直鎖のアルキレン基がより好ましく、無置換の炭素数5〜20の直鎖のアルキレン基がさらに好ましく、−(CH2)5−が特に好ましい。
一般式(b−3B)中、R3Cは、炭素数5〜20の直鎖または分岐のアルキル基が好ましい。
一般式(b−3B)中、nは5〜100の整数を表し、5〜80の整数が好ましい。
(一般式(b−3C)中、R3Aは水素原子またはメチル基を表す。R3Bはアルキレン基を表す。R3Cはアルキル基を表す。nは5〜100の整数を表す。)
一般式(b−3C)中、R3A、R3B、R3Cおよびnは、上述した一般式(b−3B)中のR3A、R3B、R3Cおよびnと同義であり、好ましい範囲も同様である。
マクロモノマーに由来する繰り返し単位の例としては、下記式が挙げられる。下記式において、nは5〜100の整数であり、例えば、n=10、n=30、n=50などが好ましい例として挙げられる。
Pがマクロモノマーに由来する繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位100モルに対し、3〜20モルが好ましい。
本発明におけるPは、上述した繰り返し単位以外の繰り返し単位を有していても良い。具体的には、Pに含まれていても良い繰り返し単位としては、ラクトン基、酸無水物基、アミド基、−COCH2CO−、シアノ基等の現像促進基、長鎖および環状アルキル基、アラルキル基、アリール基、ポリアルキレンオキシド基、ヒドロキシル基、マレイミド基、アミノ基等の親疏水性調整基等から選択される少なくとも1種を含む繰り返し単位が例示される。
これらは、1種類のみ含まれていても良いし、2種類以上含まれていても良い。
導入方法として、色素構造にあらかじめ導入しておく方法、および上記の基を有するモノマーを共重合する方法が挙げられる。
Pが他の繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位100モルに対し、3〜20モルが好ましい。
上記一般式(1)で表される色素構造を有する分散剤は、下記方法などにより合成することができる。
(1)カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基等から選択される官能基を末端に導入したポリマーと、色素構造を有する酸ハライド、色素構造を有するアルキルハライド、あるいは色素構造を有するイソシアネート等と、を高分子反応させる方法。
(2)末端に炭素−炭素二重結合を導入したポリマーと、色素構造を有するメルカプタンと、をマイケル付加反応させる方法。
(3)末端に炭素−炭素二重結合を導入したポリマーと、色素構造を有するメルカプタンと、をラジカル発生剤存在下で反応させる方法。
(4)末端に複数のメルカプタンを導入したポリマーと、炭素−炭素二重結合および色素構造とを有する化合物と、をラジカル発生剤存在下で反応させる方法。
(5)色素構造を有するチオール化合物の存在下で、ビニル化合物をラジカル重合する方法。
上記のうち、合成上の容易さから、(2)〜(5)の合成方法が好ましく、(3)〜(5)の合成方法がより好ましい。
一般式(3)中、R3は、(m+n)価の連結基を表し、Dは、色素構造を表し、R4は、単結合または2価の連結基を表し、Sは、硫黄原子を表し、SHは、チオール基を表し、mは、1〜13の整数を表し、nは、2〜14の整数を表し、nが2以上の場合、複数のDは互いに異なっていても良く、m+nは、2〜15の整数を表し、pは0または1を表す。
一般式(3)中、R3は、一般式(1)におけるR1と同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(3)中、R4は、一般式(1)におけるR2と同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(3)中、mおよびnは、それぞれ一般式(1)におけるmおよびnと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(3)中、pは0または1を表す。
(6)色素構造を有するハライド化合物からメルカプタン化合物に変換する方法(チオ尿素と反応させ、加水分解する方法、NaSHと直接反応させる方法、CH3COSNaと反応させ、加水分解させる方法などが挙げられる)
(7)一分子中に2〜15個のメルカプト基を有する化合物に、色素構造を有し、かつメルカプト基と反応可能な官能基を有する化合物を付加反応させる方法
「メルカプト基と反応可能な官能基」が炭素−炭素二重結合であり、付加反応がラジカル付加反応であることが特に好ましい。なお、炭素−炭素二重結合としては、メルカプト基との反応性の点で、1置換もしくは2置換のビニル基がより好ましい。
例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、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、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メトキシプロピルアセテート、乳酸エチル、酢酸エチル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、トルエンが挙げられる。これらの溶媒は、二種以上を混合して使用してもよい。
ビニル化合物は一種のみで重合させてもよいし、二種以上を併用して共重合させてもよい。
また、アルカリ現像処理が必要な光硬化性組成物に適用する場合、1種以上の酸基を有するビニル化合物と、1種以上の酸基を有さないビニル化合物と、を共重合させることがより好ましい。
例えば、これらのビニル化合物、および連鎖移動剤を適当な溶媒中に溶解し、ここにラジカル重合開始剤を添加して、約50℃〜220℃で、溶液中で重合させる方法(溶液重合法)を利用して得られる。
色素構造を有する分散剤の他の実施形態としては、色素構造を有する繰り返し単位(以下、「(a)繰り返し単位」ということがある)を含む多量体が例示される。
色素構造を有する分散剤は、(a)繰り返し単位の骨格構造の中では、下記一般式(A)で表される繰り返し単位を含む多量体を含むことが好ましい。
色素構造を有する繰り返し単位の割合は、上記多量体を構成する全繰り返し単位の10〜35モル%であることが好ましく、15〜30モル%であることがより好ましい。
(一般式(A)中、X1は重合によって形成される連結基を表し、L1は単結合または2価の連結基を表す。DyeIは色素構造を表す。)
X1−L1部分の構造としては、特に下記(XX−1)〜(XX−24)で表される連結基が好ましく、(XX−1)および(XX−2)で表される(メタ)アクリル系連結鎖、(XX−10)〜(XX−17)で表されるスチレン系連結鎖、(XX−18)および(XX−19)、並びに、(XX−24)で表されるビニル系連結鎖から選択されることがより好ましく、(XX−1)および(XX−2)で表される(メタ)アクリル系連結鎖、(XX−10)〜(XX−17)で表されるスチレン系連結鎖、(XX−24)で表されるビニル系連結鎖から選択されることがより好ましく、(XX−1)および(XX−2)で表される(メタ)アクリル系連結鎖および(XX−11)で表されるスチレン系連結鎖がより好ましい。
(XX−1)〜(XX−24)中、*で示された部位でL1と連結していることを表す。
Meはメチル基を表す。また、(XX−18)および(XX−19)中のRは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基またはフェニル基を表す。
一般式(A)中、DyeIは上述した色素構造を表す。
付加重合には公知の付加重合(ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合)が適用できるが、このうち、特にラジカル重合により合成することが反応条件を穏和化でき、色素構造を分解させないため好ましい。ラジカル重合には、公知の反応条件を適用することができる。すなわち、本発明で用いる多量体は、付加重合体であることが好ましい。
中でも、本発明における一般式(A)で表される繰り返し単位を有する多量体は、耐熱性の観点から、エチレン性不飽和結合を有する色素単量体を用いてラジカル重合して得られたラジカル重合体であることが好ましい。
他の繰り返し単位としては、酸基等のアルカリ可溶性基を含む繰り返し単位、重合性基を含む繰り返し単位、マクロモノマーに由来する繰り返し単位等が例示され、酸基等のアルカリ可溶性基を含む繰り返し単位を少なくとも含むことが好ましい。これらの繰り返し単位については、上述の色素構造を有する分散剤の第1の実施形態の所で述べた、各繰り返し単位を採用でき、好ましい範囲も同様である。また、上述した繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよく、他の繰り返し単位についても、上述の色素構造を有する分散剤の第1の実施形態の所で述べた、各繰り返し単位を採用でき、好ましい範囲も同様である。
第2の実施形態における色素構造を有する分散剤が、酸基を含む繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位の、10〜80モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましい。
第2の実施形態における色素構造を有する分散剤が、他のアルカリ可溶性基を含む繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位の、10〜80モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましい。
第2の実施形態における色素構造を有する分散剤が、酸基または他のアルカリ可溶性基を含む、全アルカリ可溶性基を含む繰り返し単位の割合は、全繰り返し単位の、10〜80モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましい。
第2の実施形態における色素構造を有する分散剤が重合性基を有する繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位の、5〜40モル%が好ましく、5〜35モル%がより好ましい。
第2の実施形態における色素構造を有する分散剤がマクロモノマーに由来する繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位の3〜20モル%が好ましい。
第2の実施形態における色素構造を有する分散剤が、他の繰り返し単位を含む場合、その割合は、全繰り返し単位100モルに対し、3〜20モルが好ましい。
色素構造を有する分散剤の重量平均分子量は、3000以上が好ましく、4000以上がより好ましく、5000以上がさらに好ましい。また、上限は、50000以下が好ましく、40000以下がより好ましく、30000以下がさらに好ましい。上記範囲を満たすことにより、色移り性がより良好となる。さらには、現像性が向上して、現像残渣をより低減できる。
400nm〜800nmでの最大吸収波長における、上記式(Aλ)で表される比吸光度は、5以上であり、10以上が好ましく、20以上がより好ましく、25以上が特に好ましい。上限は特に定めるものでは無いが、通常は、99以下である。
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、有機顔料を用いることが好ましい。顔料としては、高透過率であることが好ましい。
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81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,179,209,220,224,242,254,255,264,270;
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7,36,37,58;
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;等を挙げることができる。
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.ピグメントグリーン7,36,37,58;
C.I.ピグメントブラック1
顔料の一次粒子径は、動的光散乱法(Microtrac Nanotrac UPA−EX150(日機装社(Nikkiso Co.,Ltd.)製))により測定した値をいう。
中でも、顔料としては、アントラキノン顔料、ジケトピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料、キノフタロン顔料、イソインドリン顔料、アゾメチン顔料、およびジオキサジン顔料から選ばれる顔料であることが好ましい。
特に、C.I.ピグメントレッド177(アントラキノン顔料)、C.I.ピグメントレッド254(ジケトピロロピロール顔料)、C.I.ピグメントグリーン7,36,58、C.I.ピグメントブルー15:6(フタロシアニン顔料)、C.I.ピグメントブルー15:3(フタロシアニン顔料)、C.I.ピグメントイエロー138(キノフタロン顔料)、C.I.ピグメントイエロー139,185(イソインドリン顔料)、C.I.ピグメントイエロー150(アゾメチン顔料)、C.I.ピグメントバイオレット23(ジオキサジン顔料)が好ましく、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントブルー15:3およびC.I.ピグメントブルー15:6がより好ましい。
本発明の顔料分散液は、顔料を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
顔料分散液が含有する溶剤は、各成分の溶解性や着色組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はないが、色素構造を有する分散剤等の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。溶剤は有機溶剤が好ましい。
顔料分散液は、溶剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の顔料分散液の製造方法は、色素構造を有する分散剤の存在下で、顔料を分散させる工程を含み、色素構造を有する分散剤がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、色素構造を有する分散剤は、色素構造を同一分子内に2個以上有する色素多量体であり、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、ことを特徴とする。
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する分散剤の濃度を表す。
色素構造を有する分散剤および顔料は、上述した色素構造を有する分散剤および顔料と同義であり、好ましい範囲も同様である。
分散方法としては、例えば、色素構造を有する分散剤と顔料と溶剤とを含む分散液をビーズミルで混合し、分散機を用いて分散処理することが好ましい。
本発明の組成物は、一般式(1)で表される樹脂100質量部に対し、顔料及び溶媒を含有する組成物であって、
上記樹脂がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
上記樹脂が、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、組成物である。
また、本発明の組成物は、一般式(A)で表される繰り返し単位を含む樹脂100質量部に対し、顔料を80〜150質量部、及び溶媒を含有する組成物であって、上記樹脂がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
上記樹脂が、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、組成物である。
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する樹脂の濃度を表す組成物である。
このような組成物は、本発明の顔料分散液として用いられる。上記組成物の好ましい範囲は、上記対応する顔料分散液の好ましい範囲と同様である。
本発明の着色組成物は、上記顔料分散液および硬化性化合物(重合性化合物、熱硬化性化合物、多官能チオール化合物やアルカリ可溶性樹脂等)を含有する。着色組成物中の硬化性化合物の合計含有量は、着色組成物の全固形分に対して、1〜50質量%が好ましく、2〜40質量%がより好ましく、5〜20質量%とすることもできる。
本発明の着色組成物は、重合性化合物を1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
このような構成とすることにより、カラーフィルタ用の着色組成物として好ましく用いられる。
また、本発明の着色組成物は、光重合開始剤を含むことが好ましい。さらには、上記色素構造を有する分散剤以外の他の分散剤、重合禁止剤および界面活性剤等を含んでいてもよい。
本発明の着色組成物中における顔料分散液の含有量は、後述する顔料などとの含有比率を考慮した上で設定される。
着色組成物中の顔料分散液の含有量は、着色組成物の全固形分に対して、顔料分散液の固形分が10〜80質量%となる量が好ましく、30〜70質量%となる量がより好ましく、40〜60質量%となる量がさらに好ましい。
本発明の着色組成物は、顔料分散液を1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
着色組成物中の顔料の含有量は、着色組成物の全固形分に対して、25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。また、上限は50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。
着色組成物中の色素構造を有する分散剤と顔料の含有量の合計は、着色組成物の全固形分に対して、60質量%以上が好ましく、65質量%以上がより好ましい。また、上限は99質量%以下が好ましく、通常は、90質量%以下である。
重合性化合物としては、ラジカル、酸、熱により架橋可能な公知の重合性化合物を用いることができる。例えば、エチレン性不飽和結合、環状エーテル(エポキシ、オキセタン)、メチロール等を含む重合性化合物が挙げられる。重合性化合物は、感度の観点から、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好適に選ばれる。中でも、4官能以上の多官能重合性化合物が好ましく、5官能以上の多官能重合性化合物がさらに好ましい。
これらの具体的な化合物としては、特開2009−288705号公報の段落番号〔0095〕〜〔0108〕に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
酸基を有する重合性化合物の好ましい酸価としては、0.1mgKOH/g〜40mgKOH/gであり、特に好ましくは5mgKOH/g〜30mgKOH/gである。多官能モノマーの酸価が0.1mgKOH/g以上であれば、現像溶解特性が良好であり、40mgKOH/g以下であれば、製造や取扱い上、有利である。さらには、光重合性能が良好で、画素の表面平滑性等の硬化性に優れる。従って、異なる酸基の重合性化合物を2種以上併用する場合、或いは酸基を有しない重合性化合物と酸基を有する重合性化合物とを併用する場合、全体の重合性化合物としての酸価が上記範囲に入るように調整することが好ましい。
カプロラクトン構造を有する重合性化合物としては、分子内にカプロラクトン構造を有する限り特に限定されるものではないが、例えば、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等の多価アルコールと、(メタ)アクリル酸及びε−カプロラクトンをエステル化することにより得られる、ε−カプロラクトン変性多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。なかでも下記一般式(Z−1)で表されるカプロラクトン構造を有する重合性化合物が好ましい。
本発明において、カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
一般式(Z−4)中、アクリロイル基及びメタクリロイル基の合計は3個又は4個であり、mは各々独立に0〜10の整数を表し、各mの合計は0〜40の整数である。但し、各mの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
一般式(Z−5)中、アクリロイル基及びメタクリロイル基の合計は5個又は6個であり、nは各々独立に0〜10の整数を表し、各nの合計は0〜60の整数である。但し、各nの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
また、各mの合計は、2〜40の整数が好ましく、2〜16の整数がより好ましく、4〜8の整数が特に好ましい。
一般式(Z−5)中、nは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。
また、各nの合計は、3〜60の整数が好ましく、3〜24の整数がより好ましく、6〜12の整数が特に好ましい。
また、一般式(Z−4)又は一般式(Z−5)中の−((CH2)yCH2O)−又は−((CH2)yCH(CH3)O)−は、酸素原子側の末端がXに結合する形態が好ましい。
具体的には、下記式(a)〜(f)で表される化合物(以下、「例示化合物(a)〜(f)」とも称する。)が挙げられ、中でも、例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
エポキシ化合物の市販品としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上、DIC(株)製)等であり、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、EPICLON830、EPICLON835(以上、DIC(株)製)、LCE−21、RE−602S(以上、日本化薬(株)製)等であり、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、EPICLON N−740、EPICLON N−770、EPICLON N−775(以上、DIC(株)製)等であり、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、EPICLON N−660、EPICLON N−665、EPICLON N−670、EPICLON N−673、EPICLON N−680、EPICLON N−690、EPICLON N−695(以上、DIC(株)製)、EOCN−1020(以上、日本化薬(株)製)等であり、脂肪族エポキシ樹脂としては、ADEKA RESIN EP−4080S、同EP−4085S、同EP−4088S(以上、(株)ADEKA製)、セロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド2083、セロキサイド2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600、同PB 4700(以上、ダイセル化学工業(株)製)、デナコール EX−212L、EX−214L、EX−216L、EX−321L、EX−850L(以上、ナガセケムテックス(株)製)等である。その他にも、ADEKA RESIN EP−4000S、同EP−4003S、同EP−4010S、同EP−4011S(以上、(株)ADEKA製)、NC−2000、NC−3000、NC−7300、XD−1000、EPPN−501、EPPN−502(以上、(株)ADEKA製)、JER1031S(ジャパンエポキシレジン(株)製)等が挙げられる。
また、エポキシ基を有する化合物の市販品としては、JER1031S(三菱化学(株)製)、JER1032H60(三菱化学(株)製)、EPICLON HP−4700(DIC(株)社製)、EPICLON N−695(DIC(株)社製)等も好ましく用いることができる。
また、本発明では重合性化合物としてオキセタン基を有する化合物を用いることもできる。オキセタン基を有する化合物としては、特開2008−224970号公報の段落0134〜0145記載の化合物が挙げられ、その内容は本明細書に組み込まれる。具体例としては、アロンオキセタンOXT−121、OXT−221、OX−SQ、PNOX(以上、東亞合成製)を用いることができる。
重合性化合物の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ製)、UA−7200(新中村化学製)、DPHA−40H(日本化薬製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄製)などが挙げられる。
本発明の着色組成物は、重合性化合物を1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、重合性化合物の反応を促進させることなどを目的として、分子内に2個以上のメルカプト基を有する多官能チオール化合物を含んでいてもよい。多官能チオール化合物は、2級のアルカンチオール類であることが好ましく、特に下記一般式(TI)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
一般式(T1)
(式(T1)中、nは2〜4の整数を表し、Lは2〜4価の連結基を表す。)
本発明の着色組成物は、さらに光重合開始剤を含有してもよい。
光重合開始剤としては、重合性化合物の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよく、モノマーの種類に応じてカチオン重合を開始させるような開始剤であってもよい。
また、光重合開始剤は、約300nm〜800nm(330nm〜500nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50の分子吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。
本発明に用いられる光重合開始剤の具体例としては、例えば、特開2013−29760号公報の段落0265〜0268を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE−184、DAROCUR−1173、IRGACURE−500、IRGACURE−2959,IRGACURE−127(商品名:いずれもBASF製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、及び、IRGACURE OXE−379(商品名:いずれもBASF製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤として、365nm又は405nm等の長波光源に吸収波長がマッチングされた特開2009−191179公報に記載の化合物も用いることができる。また、アシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASF製)を用いることができる。
市販品では、例えば、下記に構造を示すIRGACURE−OXE−01(BASF製)、IRGACURE−OXE−02(BASF製)も好適に用いられる。また、TR−PBG−304、TRONLY TR−PBG−309、TRONLY TR−PBG−305(常州強力電子新材料有限公司(CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD)製)、アデカアークルズNCI−831およびアデカアークルズNCI−930(ADEKA製)も用いることができる。
好ましくは、例えば、特開2013−29760号公報の段落0274〜0275を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
具体的には、オキシム化合物としては、下記式(OX−1)で表される化合物が好ましい。なお、オキシムのN−O結合が(E)体のオキシム化合物であっても、(Z)体のオキシム化合物であっても、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
一般式(OX−1)中、Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。
一価の非金属原子団としては、アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。また、これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
置換基としてはハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基またはアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
一般式(OX−1)中、Bで表される一価の置換基としては、アリール基、複素環基、アリールカルボニル基、又は、複素環カルボニル基が好ましい。これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。
一般式(OX−1)中、Aで表される二価の有機基としては、炭素数1〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基、アルキニレン基が好ましい。これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、紫外可視分光光度計(Varian製Carry−5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
本発明に用いられる光重合開始剤は、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用しても良い。
本発明の着色組成物は、光重合開始剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、さらに、色素構造を有する分散剤以外の他の分散剤を含有してもよい。
他の分散剤としては、高分子分散剤〔例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等の界面活性剤、及び、顔料誘導体等を挙げることができる。これらの詳細は、特開2014−130173号公報の段落0045〜0049の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明では特に、他の分散剤を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まない構成とは、顔料分散剤として機能しうるレベルの量を配合されていないことを意味し、例えば、全分散剤の1質量%以下であることをいう。
他の分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、さらに、アルカリ可溶性樹脂を含有してもよい。
アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。
一般式(ED2)
一般式(ED2)中、Rは、水素原子または炭素数1〜30の有機基を表す。一般式(ED2)の具体例としては、特開2010−168539号公報の記載を参酌できる。
一般式(X)
(式(X)において、R1は、水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数2〜10のアルキレン基を表し、R3は、水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1〜20のアルキル基を表す。nは1〜15の整数を表す。)
上記式(X)において、R2のアルキレン基の炭素数は、2〜3が好ましい。また、R3のアルキル基の炭素数は1〜20であるが、好ましくは1〜10であり、R3のアルキル基はベンゼン環を含んでもよい。R3で表されるベンゼン環を含むアルキル基としては、ベンジル基、2−フェニル(イソ)プロピル基等を挙げることができる。
一般式(ED2)
さらに、特開2012−32767号公報に記載の段落番号0029〜0063に記載の共重合体(B)および実施例で用いられているアルカリ可溶性樹脂、特開2012−208474号公報の段落番号0088〜0098に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012−137531号公報の段落番号0022〜0032に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2013−024934号公報の段落番号0132〜0143に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2011−242752号公報の段落番号0092〜0098および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012−032770号公報の段落番号0030〜0072に記載のバインダー樹脂を用いること好ましい。これらの内容は本明細書に組み込まれる。より具体的には、下記の樹脂が好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、2,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がさらに好ましく、7,000〜20,000が特に好ましい。
本発明の着色組成物は、アルカリ可溶性樹脂を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
溶剤としては、上述した顔料分散液で挙げた溶剤を用いることができる。
着色組成物中における溶剤の含有量は、着色組成物の全固形分濃度が5〜80質量%になる量とすることが好ましく、5〜50質量%になる量がより好ましく、10〜30質量%になる量がさらに好ましい。
着色組成物は、溶剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、着色組成物の製造中又は保存中において、重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために、少量の重合禁止剤を添加することが望ましい。
本発明に用いうる重合禁止剤としては、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。
本発明の着色組成物が重合禁止剤を含有する場合、重合禁止剤の含有量は、着色組成物の質量に対して、約0.01〜5質量%が好ましい。
本発明の着色組成物は、重合禁止剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
即ち、フッ素系界面活性剤を含有する着色組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
本発明の着色組成物に界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の添加量は、着色組成物の全質量に対して、0.001〜2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.005〜1.0質量%である。
本発明の着色組成物は、界面活性剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、上述の各成分に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに、染料、架橋剤、有機カルボン酸、有機カルボン酸無水物などの他の成分を含んでいてもよい。
本発明の着色組成物は、公知の染料を含んでいてもよい。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4808501号明細書、米国特許5667920号明細書、米国特許505950号明細書、米国特許5667920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号公報等に開示されている色素を使用できる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、ピロメテン系、アニリノアゾ系、トリアリールメタン系、アントラキノン系、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等の染料を使用できる。また、染料としては色素多量体を用いてもよい。色素多量体としては、特開2011−213925号公報、特開2013−041097号公報に記載されている化合物が挙げられる。
本発明の着色組成物に架橋剤を含有させてもよい。架橋剤を含有させることにより、得られる硬化膜の硬度をより高めることもできる。
架橋剤としては、架橋反応により膜硬化を行なえるものであれば、特に限定はなく、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)メチロール基、アルコキシメチル基、及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基、及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物又はヒドロキシアントラセン化合物、が挙げられる。中でも、多官能エポキシ樹脂が好ましい。
架橋剤の具体例などの詳細については、特開2004−295116号公報の段落0134〜0147の記載を参照することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の着色組成物中に架橋剤を含有する場合、架橋剤の含有量は、特に定めるものではないが、組成物の全固形分の2〜30質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましい。
本発明の着色組成物は、架橋剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、分子量1000以下の有機カルボン酸、及び/又は有機カルボン酸無水物を含有していてもよい。有機カルボン酸及び有機カルボン酸無水物の具体例としては、例えば、特開2013−29760号公報の段落0338〜0340を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の着色組成物に有機カルボン酸、有機カルボン酸無水物を含有する場合、有機カルボン酸および/または有機カルボン酸無水物の添加量は、通常、全固形分中0.01〜10重量%、好ましくは0.03〜5重量%、より好ましくは0.05〜3重量%の範囲である。
本発明の着色組成物は、有機カルボン酸および/または有機カルボン酸無水物を、それぞれ、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物においては、特開2004−295116号公報の段落0078に記載の増感剤や光安定剤、同公報の段落0081に記載の熱重合防止剤を含有することができる。
本発明の着色組成物は、前述の成分を混合することで調製される。
なお、着色組成物の調製に際しては、着色組成物を構成する各成分を一括配合してもよいし、各成分を溶剤に溶解・分散した後に逐次配合してもよい。また、配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。例えば、全成分を同時に溶剤に溶解・分散して組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜2つ以上の溶液・分散液としておいて、使用時(塗布時)にこれらを混合して組成物として調製してもよい。
本発明の着色組成物は、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、フィルタで濾過することが好ましい。従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン−6、ナイロン−6,6等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等によるフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)が好ましい。
フィルタの孔径は、0.01〜7.0μm程度が適しており、好ましくは0.01〜3.0μm程度、さらに好ましくは0.05〜0.5μm程度である。この範囲とすることにより、後工程において均一及び平滑な着色組成物の調製を阻害する、微細な異物を確実に除去することが可能となる。
また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。
例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタリングを行ってもよい。
次に、本発明における硬化膜、カラーフィルタについて、その製造方法を通じて詳述する。また、本発明のカラーフィルタの製造方法についても説明する。
本発明の硬化膜は、本発明の着色組成物を硬化して得られる。かかる硬化膜はカラーフィルタに好ましく用いられる。すなわち、本発明のカラーフィルタは、着色組成物を用いてなる。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法の第二の態様は、本発明の着色組成物を支持体上に適用して着色組成物層を形成し、硬化して着色層を形成する工程、着色層上にフォトレジスト層を形成する工程、フォトレジスト層を露光および現像することによりフォトレジスト層をパターニングしてレジストパターンを得る工程、およびレジストパターンをエッチングマスクとして着色層をドライエッチングする工程を含む。
本発明のカラーフィルタは、上記製造方法により好適に得ることができる。以下これらの詳細を述べる。
着色組成物層を形成する工程では、支持体上に、本発明の着色組成物を適用して着色組成物層を形成する。
本発明における着色パターンは、固体撮像素子用基板の撮像素子形成面側(おもて面)に形成されてもよいし、撮像素子非形成面側(裏面)に形成されてもよい。
固体撮像素子における着色パターンの間や、固体撮像素子用基板の裏面には、遮光膜が設けられていてもよい。
また、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。
<<<露光工程>>>
露光工程では、着色組成物層形成工程において形成された着色組成物層を、例えば、ステッパー等の露光装置を用い、所定のマスクパターンを有するマスクを介してパターン露光する。これにより、硬化膜が得られる。
露光に際して用いることができる放射線(光)としては、特に、g線、i線等の紫外線が好ましく(特に好ましくはi線)用いられる。照射量(露光量)は30mJ/cm2〜1500mJ/cm2が好ましく、50mJ/cm2〜1000mJ/cm2がより好ましく、80mJ/cm2〜500mJ/cm2が最も好ましい。
膜厚を、1.0μm以下とすることにより、高解像性、高密着性を得られるため、好ましい。
また、本工程においては、0.7μm以下の薄い膜厚を有する硬化膜も好適に形成することができ、得られた硬化膜を、後述するパターン形成工程にて現像処理することで、薄膜でありながらも、現像性、表面荒れ抑制、およびパターン形状に優れた着色パターンを得ることができる。
次いでアルカリ現像処理を行うことにより、露光工程における光未照射部分の着色組成物層がアルカリ水溶液に溶出し、光硬化した部分だけが残る。
現像液としては、下地の撮像素子や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、従来20秒〜90秒であった。より残渣を除去するため、近年では120秒〜180秒実施する場合もある。さらには、より残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、さらに新たに現像液を供給する工程を数回繰り返す場合もある。
なお、現像液には無機アルカリを用いてもよく、無機アルカリとしては、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などが好ましい。
なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後純水で洗浄(リンス)する。
ポストベークは、硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理であり、通常100℃〜240℃、好ましくは200℃〜240℃の熱硬化処理を行う。
このポストベーク処理は、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うことができる。
ドライエッチングは、着色層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとしてエッチングガスを用いて行うことができる。具体的には、着色層上にポジ型またはネガ型の感放射線性組成物を塗布し、これを乾燥させることによりフォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層の形成においては、さらにプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジスト層の形成プロセスとしては、露光後の加熱処理、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。
具体的には、ポジ型の感放射線性組成物として、キノンジアジド化合物およびアルカリ可溶性樹脂を含有する組成物が好ましい。キノンジアジド化合物およびアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型の感放射線性組成物は、500nm以下の波長の光照射によりキノンジアジド基が分解してカルボキシル基を生じ、結果としてアルカリ不溶状態からアルカリ可溶性になることを利用するものである。このポジ型フォトレジストは解像力が著しく優れているので、IC(Integrated Circuit)やLSI(Large Scale Integration)等の集積回路の作製に用いられている。キノンジアジド化合物としては、ナフトキノンジアジド化合物が挙げられる。市販品としては例えば「FHi622BC」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製)などが挙げられる。
フッ素系ガスと酸素ガス(O2)との混合ガスを用い、支持体が露出しない領域(深さ)までエッチングを行なう第1段階のエッチングと、この第1段階のエッチングの後に、窒素ガス(N2)と酸素ガス(O2)との混合ガスを用い、好ましくは支持体が露出する領域(深さ)付近までエッチングを行なう第2段階のエッチングと、支持体が露出した後に行なうオーバーエッチングとを含む形態が好ましい。以下、ドライエッチングの具体的手法、並びに第1段階のエッチング、第2段階のエッチング、およびオーバーエッチングについて説明する。
(1)第1段階のエッチングにおけるエッチングレート(nm/min)と、第2段階のエッチングにおけるエッチングレート(nm/min)とをそれぞれ算出する。
(2)第1段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間と、第2段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間とをそれぞれ算出する。
(3)上述した(2)で算出したエッチング時間に従って第1段階のエッチングを実施する。
(4)上述した(2)で算出したエッチング時間に従って第2段階のエッチングを実施する。あるいはエンドポイント検出でエッチング時間を決定し、決定したエッチング時間に従って第2段階のエッチングを実施してもよい。
(5)上述した(3)および(4)の合計時間に対してオーバーエッチング時間を算出し、オーバーエッチングを実施する。
上記のうち、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートおよびアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。
これら溶媒は、単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を混合する場合、水酸基を有する溶剤と水酸基を有しない溶剤とを混合することが好ましい。水酸基を有する溶剤と水酸基を有しない溶剤との質量比は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは20/80〜80/20である。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)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)の混合溶剤で、その比率が60/40であることが特に好ましい。なお、汚染物に対する洗浄液の浸透性を向上させるために、洗浄液には上述した本発明の着色組成物に関する界面活性剤を添加してもよい。
本発明のカラーフィルタは、CCD、CMOS等の固体撮像素子に好適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やCMOS等に好適である。本発明の固体撮像素子用カラーフィルタは、例えば、CCDまたはCMOS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。
また、着色パターン(着色画素)のサイズ(パターン幅)としては、2.5μm以下が好ましく、2.0μm以下がより好ましく、1.7μm以下が特に好ましい。
本発明の固体撮像素子は、既述の本発明のカラーフィルタ、または、本発明のカラーフィルタの製造方法によって製造したカラーフィルタを備える。本発明の固体撮像素子の構成としては、本発明におけるカラーフィルタが備えられた構成であり、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、以下のような構成が挙げられる。
さらに、デバイス保護層上であってカラーフィルタの下(支持体に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、カラーフィルタ上に集光手段を有する構成等であってもよい。
既述の本発明のカラーフィルタ、または、本発明のカラーフィルタの製造方法によって製造したカラーフィルタは、固体撮像素子のみならず、液晶表示装置や有機EL(Electro-Luminescence)表示装置などの、画像表示装置に用いることができ、特に液晶表示装置の用途に好適である。本発明のカラーフィルタを備えた液晶表示装置は、表示画像の色合いが良好で表示特性に優れた高画質画像を表示することができる。
また、本発明におけるカラーフィルタは、明るく高精細なCOA(Color-filter On Array)方式にも供することが可能である。COA方式の液晶表示装置にあっては、カラーフィルタ層に対する要求特性は、前述のような通常の要求特性に加えて、層間絶縁膜に対する要求特性、すなわち低誘電率および剥離液耐性が必要とされることがある。本発明のカラーフィルタにおいては、色相に優れた色素を用いることから、色純度、光透過性などが良好で着色パターン(画素)の色合いに優れるので、解像度が高く長期耐久性に優れたCOA方式の液晶表示装置を提供することができる。なお、低誘電率の要求特性を満足するためには、カラーフィルタ層の上に樹脂被膜を設けてもよい。
これらの画像表示方式については、例えば、「EL、PDP(Plasma Display Panel)、LCDディスプレイ−技術と市場の最新動向−(東レリサーチセンター調査研究部門 2001年発行)」の43ページなどに記載されている。
バックライトに関しては、SID meeting Digest 1380(2005)(A.Konno et.al)や、月刊ディスプレイ 2005年12月号の18〜24ページ(島 康裕)、同25〜30ページ(八木隆明)などに記載されている。
また、本発明では、マイクロオーレッド方式(マイクロOLED(Organic light-emitting diodes)のディスプレイにも好ましく用いることができる。これらの画像表示方式については、例えば、「EL、PDP、LCDディスプレイ−技術と市場の最新動向−(東レリサーチセンター調査研究部門 2001年発行)」の43ページなどに記載されている。
重量平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatography)測定によるポリスチレン換算値にて測定した。具体的には、HLC−8220(東ソー製)を用い、カラムとしてTSKgel Super AWM−H(東ソー製、6.0mmID×15.0cm)を、溶離液として10mmol/L リチウムブロミドNMP(N−メチルピロリジノン)溶液を用いることによって求めた。
酸価は、固形分1gあたりの酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムの重量を表わしたものである。具体的には、測定サンプルをテトラヒドロフラン/水=9/1混合溶媒に溶解し、電位差滴定装置(商品名:AT−510、京都電子工業製)を用いて、得られた溶液を25℃において、0.1M水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定した。滴定pH曲線の変曲点を滴定終点として、次式により酸価を算出した。
A=56.11×Vs×0.1×f/w
A:酸価(mgKOH/g)
Vs:滴定に要した0.1M水酸化ナトリウム水溶液の使用量(mL)
f:0.1M水酸化ナトリウム水溶液の力価
w:測定サンプル重量(g)(固形分換算)
25℃での吸光度を、光路長1cmのセルを用い、UV−Vis−NIR分光光度計(商品名:Cary5000、アジレント・テクノロジー株式会社製)にて測定した。
特開2000−162429号公報の段落0112〜0114に記載(実施例4(化合物式2))の方法と同様にして、トリアリールメタン色素(A−tp−1)、(A−tp−3)、(A−tp−5)、(A−tp−8)を合成した。
DCSF(Spiro[3H-2,1-benzoxathiole-3,9'-[9H]xanthene], 3',6'-dichloro-, 1,1-dioxide、中外化成製)31部、2,6−ジイソプロピルアニリン67部、塩化亜鉛17部、スルホラン120部をフラスコへ入れ外温200度にて8時間攪拌した。その後、室温まで放冷し、2N塩酸水600部へ反応液を滴下し、析出した結晶をろ別した。結晶を、40度のアセトニトリル600部で分散洗浄した後、ろ取し、送風乾燥を10時間行い、中間体1を42.5部(収率:82%)得た。
中間体1を11部およびオキシ塩化リン(POCl3)50部をフラスコへ入れ60℃で4時間攪拌した。その後室温まで放冷し、氷水150部へ反応液を滴下し、30分攪拌した。得られた結晶をろ別し、水20部で洗浄した後、得られた結晶をクロロホルム150部に溶かし、セライトろ過を行った。ろ液を5%ブライン100部、15%ブライン100部で分液洗浄した。硫酸ナトリウム乾燥の後、減圧濃縮し、中間体2を12.1部(収率:91%)得た。
ペンタフルオロベンゼンスルホニルクロリド15部、テトラヒドロフラン(THF)300部をフラスコに入れ、内温を−10℃に冷却した。そこに28%アンモニア水(NH3aq)6.8部を、反応液が0℃以下を維持するように滴下した。滴下後1時間0℃で攪拌したのち、反応液をろ過した。得られたろ液を減圧濃縮し、THFを除いた後、水100部を添加し、攪拌した。得られた固体をろ過し、水洗した後に送風乾燥を10時間行い、中間体3を11.7部(収率:84%)得た。
中間体3を15部、2−メルカプトエタノール4.9部、メタノール100部をフラスコに加え、室温攪拌した。そこにトリエチルアミン(TEA)6.5部を、反応液の温度が30℃を超えないように滴下した。室温で1時間攪拌し、減圧濃縮した後、酢酸エチル90部、飽和食塩水80部、飽和重曹水10部を加え、分液操作を行った。水層を酢酸エチル90部で抽出した後、得られた有機層に硫酸マグネシウムを加えた。ろ過した後、ろ液を減圧濃縮し、送風乾燥を10時間行い、中間体4を17部(収率:92%)得た。
中間体4を49部、2-イソシアナトエチルアクリレート(AOI、昭和電工製)25部、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)0.2部、ジメチルアセトアミド(DMAc)95部、ネオスタンU−600(日東化成製)0.1部をフラスコに添加し、85℃1時間攪拌した。続いて、酢酸エチル500部、飽和食塩水500部を添加し分液操作を行った。得られた有機層に硫酸ナトリウムを加えた後、ろ別し、ろ液を減圧濃縮した。得られた固体をクロロホルム170部で懸濁洗浄した後、ろ過し、送風乾燥を行うことで、中間体5を60部(収率:84%)得た。
中間体5を5部、塩化メチレンを50部、トリエチルアミン(TEA)3.4部をフラスコに加え、室温で攪拌した。そこに中間体2を10.8部加え、室温で2時間攪拌した。反応終了後、クロロホルム200部、純水500部、飽和食塩水200部を加え、分液操作を行った。得られた有機層に硫酸ナトリウムを加え、脱水した後に、ろ別し、ろ液を減圧濃縮した。得られた固体をクロロホルムに溶解し、クロロホルム/酢酸エチル溶媒を用いてカラムクロマトグラフィーにより精製することで、A−xt−104を12.5部(収率:86%)得た。
キサンテン化合物(A−xt−101)、(A−xt−110)、(A−xt−117)、(A−xt−118)を、上記キサンテン化合物(A−xt−104)と同様に合成した。
以下に示すように、チオール化合物B−1〜B−12を合成した。
ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)〔DPMP;SC有機化学工業製〕2.0部、及び、トリアリールメタン色素(A−tp−1)12.0部、トリエチルアミン1.68部を、N−メチルピロリジノン(NMP)50.0部に溶解させ50℃12時間加熱した。室温まで冷却した後、ヘキサン250部、酢酸エチル250部の混合溶媒に反応溶液を滴下して再沈し、以下に示すチオール化合物(B−1)12.5部を得た。NMR測定でのR3部位に対する色素部位の比率が5であることを確認した。
合成例B−1における、トリアリールメタン色素(A−tp−1)12.0部およびトリエチルアミン1.68部を、トリアリールメタン色素(A−tp−1)9.6部、およびトリエチルアミン1.34部に変更した以外は、合成例B−1と同様にして、チオール化合物(B−2)10.5部を得た。NMR測定でのR3部位に対する色素部位の比率が4であることを確認した。
合成例B−1における、トリアリールメタン色素(A−tp−1)12.0部およびトリエチルアミン1.68部を、トリアリールメタン色素(A−tp−1)7.2部、およびトリエチルアミン1.01部に変更した以外は、合成例B−1と同様にして、チオール化合物(B−3)8.3部を得た。NMR測定でのR3部位に対する色素部位の比率が3であることを確認した。
合成例B−1における、トリアリールメタン色素(A−tp−1)12.0部およびトリエチルアミン1.68部を、トリアリールメタン色素(A−tp−1)4.8部、およびトリエチルアミン0.67部に変更した以外は、合成例B−1と同様にして、チオール化合物(B−4)6.0部を得た。NMR測定でのR3部位に対する色素部位の比率が2であることを確認した。
ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)〔DPMP;SC有機化学工業製〕2.0部、及びトリアリールメタン色素(A−tp−3)11.6部、トリエチルアミン0.21部を、N−メチルピロリジノン(NMP)50.0部に溶解させ50℃12時間加熱した。室温まで冷却した後、ヘキサン250部、酢酸エチル250部の混合溶媒に反応溶液を滴下して再沈し、チオール化合物(B−5)12.3部を得た。
ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)〔DPMP;SC有機化学工業製〕2.0部、及びトリアリールメタン色素(A−tp−8)9.4部を、N−メチルピロリジノン(NMP)50.0部に溶解させ窒素雰囲気下80℃に加熱した。2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル〔V−601;和光純薬製〕を0.13部添加した後、80℃で2時間加熱攪拌した。さらにV−601を0.13部添加した後、80℃で2時間加熱攪拌した後、室温まで冷却した。ヘキサン250部、酢酸エチル250部の混合溶媒に反応溶液を滴下して再沈し、チオール化合物(B−6)10.2部を得た。
合成例B−1におけるジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)〔DPMP;SC有機化学工業製〕2.0部、トリアリールメタン色素(A−tp−1)12.0部、トリエチルアミン1.68部を、ペンタエリスリトールテトラ(3−メルカプトプロピオネート)〔PEMP;SC有機化学工業製〕2.0部、キサンテン化合物(A−xt−101)9.9部、トリエチルアミン1.62部に変更した以外は、合成例B−1と同様にして、チオール化合物(B−7)10.7部を得た。
合成例B−5における、トリアリールメタン色素(A−tp−3)11.6部およびトリエチルアミン0.21部を、キサンテン化合物(A−xt−104)14.2部、およびトリエチルアミン0.26部に変更した以外は、合成例B−5と同様にして、チオール化合物(B−8)14.4部を得た。
合成例B−5における、トリアリールメタン色素(A−tp−3)11.6部およびトリエチルアミン0.21部を、キサンテン化合物(A−xt−104)11.4部、およびトリエチルアミン0.21部に変更した以外は、合成例B−5と同様にして、チオール化合物(B−9)12.1部を得た。
合成例B−5における、トリアリールメタン色素(A−tp−3)11.6部およびトリエチルアミン0.21部を、キサンテン化合物(A−xt−104)8.6部、およびトリエチルアミン0.16部に変更した以外は、合成例B−5と同様にして、チオール化合物(B−10)9.5部を得た。
合成例B−6における、トリアリールメタン色素(A−tp−8)9.4部を、スクアリリウム化合物(A−k−1)4.2部に変更した以外は、合成例B−6と同様にして、チオール化合物(B−11)5.6部を得た。
合成例B−6における、トリアリールメタン色素(A−tp−8)9.4部を、シアニン化合物(A−pm−1)4.2部に変更した以外は、合成例B−6と同様にして、チオール化合物(B−12)5.6部を得た。
[合成例C−1]
合成例B−1で得たチオール化合物(B−1)5.0部、メタクリル酸(MAA)0.96部、およびシクロヘキサノン9.0部の混合溶液を窒素気流下、80℃に加熱した。これに2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル〔V−601;和光純薬製〕を0.077部添加した後、80℃で2時間加熱攪拌した。さらにV−601を0.077部添加した後、80℃で2時間加熱攪拌し、さらに90℃で2時間加熱攪拌した。室温まで冷却した後、シクロヘキサノン30.7部、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)0.14部、メタクリル酸グリシジル(GMA)0.79部を添加し、80℃18時間加熱攪拌した。室温まで冷却した後、ヘキサン250部、酢酸エチル250部の混合溶媒に反応溶液を滴下して再沈し、以下に示す色素構造を有する分散剤(C−1)を得た。色素構造を有する分散剤(C−1)の重量平均分子量(ポリスチレン換算値)は11600であり、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を用いた滴定により、酸価は46mgKOH/gであった。また、NMRより、色素構造/MAA/MAAとGMAの付加体のモル比率は、5/6/6であり、P部の繰り返し数は平均12と計算された。また、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させて色素構造を有する分散剤(C−1)を0.01mg/ml含む溶液を調製し(最大吸光度が1.0になるように調節した濃度)、かかる溶液の25℃での吸光度を、光路長1cmのセルを用いて測定したところ、最大吸収波長(λmax)は615nmで、最大吸収波長(λmax)の比吸光度は60であった。
チオール化合物、重合性モノマーの量、V−601の量、グリシジルメタクリレートの量、テトラブチルアンモニウムブロミドの量を下記表1に変更した以外は、合成例C−1と同様にして、色素構造を有する分散剤(C−2)〜(C−12)を得た。
各色素をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させて、波長400nm〜800nmでの最大吸光度が1.0となる濃度に調整し、かかる溶液の25℃での吸光度を、光路長1cmのセルを用い、下記式(Aλ)に基づき算出した。
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素の濃度を表す。
合成例B−1で得たチオール化合物(B−1)5.0部、メタクリル酸(MAA)0.96部、メタクリル酸メチル10.0部およびN−エチルピロリドン19.5部の混合溶液を窒素気流下、90℃に加熱した。これに2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル〔V−601;和光純薬製〕0.77部添加した後、90℃で1.5時間加熱攪拌した。さらにV−601を0.77部添加した後、90℃で1.5時間加熱攪拌し、さらに90℃で2時間加熱攪拌した。室温まで冷却した後、ヘキサン500mL、酢酸エチル500mLの混合溶媒に反応溶液を滴下して再沈し、以下に示す色素構造を有する分散剤(C−13)を得た。色素構造を有する分散剤(C−13)の重量平均分子量(ポリスチレン換算値)は27500であり、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を用いた滴定により、酸価は39mgKOH/gであった。また、NMRより、色素構造/MAA/MMAのモル比率は、5/12/108であった。また、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させて色素(C−45)を0.01mg/ml含む溶液を調製し、かかる溶液の25℃での吸光度を、光路長1cmのセルを用いて測定したところ、最大吸収波長(λmax)は615nmで、最大吸収波長(λmax)の比吸光度は25であった。
チオール化合物、重合性モノマーの量、光重合開始剤の量を下記表2に記載の内容に変更した以外は、合成例C−13と同様にして、色素構造を有する分散剤C−14〜C−24を得た。
窒素雰囲気下、2−エチルヘキサノール35.0g(0.27mol)、ε−カプロラクトン307.1g(2.70mol)及びモノブチル錫オキシド0.20gを90℃で5時間、続いて110℃で10時間加熱し、ポリエステルモノヒドロキシ体を得た。反応の終了はε−カプロラクトンの消失をNMRで測定することで確認した。80℃に冷却後、2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノールを0.071g、2−メタクリロイロキシエチルイソシアネート42.3g(0.27mol)を加え、80℃で3時間反応し、マクロモノマーN−1を得た。反応の終了は2−メタクリロイロキシエチルイソシアネートの消失をNMRで測定することで確認した。マクロモノマーN−1のGPC測定による重量平均分子量は2200であった。
[合成例D−1]
トリアリールメタン色素(A−tp−101)(15g)、マクロモノマーN−1(12g)、メタクリル酸(3.5g)を、ドデカンチオール(0.75g)に溶解させ、80℃で攪拌した。2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル〔V−601;和光純薬製〕1.70部添加した後、80℃で2時間加熱攪拌した。さらにV−601を1.70部添加した後、80℃で2時間加熱攪拌し、さらに90℃で2時間加熱攪拌した。室温まで冷却後、ヘキサン500mL、酢酸エチル500mLの混合溶媒に反応溶液を滴下して再沈し、色素構造を有する分散剤(D−1)を得た。色素構造を有する分散剤(D−1)の重量平均分子量(ポリスチレン換算値)は7400であり、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を用いた滴定により、酸価は110mgKOH/gであった。また、NMRより、色素構造/N−1/MMAのモル比率は、10/74/16であった。また、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させて色素(D−1)を0.01mg/ml含む溶液を調製し、かかる溶液の25℃での吸光度を、光路長1cmのセルを用いて測定したところ、最大吸収波長(λmax)は615nmで、最大吸収波長(λmax)の比吸光度は20であった。
染料モノマー、その他の重合性モノマー、V−601の量およびドデカンチオールの量を下記表3の内容に変更した以外は、合成例D−1と同様にして、色素構造を有する分散剤D−2〜D−16を得た。なお、N−2は、AA−6(東亜合成製のマクロモノマー)である。また、A−pm−2、A−k−2は下記構造の化合物を表す。
特開2007−277514号公報の段落番号0272〜0326に記載の方法で、下に示す構造式の比較色素4〜6を合成した。比較分散剤4:下記構造(特開2007−277514号公報の合成例C−9)
式中、m=1、n=5比較分散剤5 下記構造(特開2007−277514号公報の合成例C−25)
式中、m=1、n=3比較分散剤6 下記構造(特開2007−277514号公報の合成例C−4)
式中、m=1、n=5比較分散剤4
特開2011−118060号公報の段落番号0136に記載の方法で、下に示す構造式の比較色素7を合成した。すなわち、メタクリル酸2g、マクロモノマー(東亜合成製、AA−6)8.3g、ジピロメテン染料骨格を有するモノマーa(下記構造)2.6g、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート30g、及び1−ドデカンチオール0.2gを窒素下で撹拌し、75℃に保持した。次に、光重合開始剤(V−601、和光純薬製)を0.06部添加し、2時間撹拌した。90℃にて、2時間撹拌した。室温まで冷却し、色素構造を有する分散剤(比較色素7)を得た。比較色素7の重量平均分子量(ポリスチレン換算値)は12000であり、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を用いた滴定により、酸価は100mgKOH/gであった。また、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させて色素(D−1)を0.01mg/ml含む溶液を調製し、かかる溶液の25℃での吸光度を、光路長1cmのセルを用いて測定したところ、最大吸収波長(λmax)は550nmで、最大吸収波長(λmax)の比吸光度は18であった。
ジピロメテン染料骨格を有するモノマーa
1.レジスト液の調製
下記組成の成分を混合して溶解し、下塗り層用レジスト液を調製した。
下塗り層用レジスト液の組成
・溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 19.20部
・溶剤:乳酸エチル 36.67部
・アルカリ可溶性樹脂: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、重量平均分子量15,000、数平均分子量9,000)の40%PGMEA溶液 30.51部
・エチレン性不飽和二重結合含有化合物:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、KAYARAD DPHA(日本化薬製) 12.20部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.0061部
・フッ素系界面活性剤:F−475、DIC製 0.83部
・光重合開始剤:トリハロメチルトリアジン系の光重合開始剤 0.586部
(TAZ−107、みどり化学製)
6インチシリコンウエハをオーブン中で200℃のもと30分加熱処理した。次いで、このシリコンウエハ上に、下塗り層用レジスト液を乾燥膜厚が1.5μm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基板を得た。
3−1.青色顔料分散液の調製
<顔料分散液P−1(C.I.Pigment Blue15:6分散液)の調製>
以下のようにして、顔料分散液P−1(C.I.Pigment Blue15:6分散液)を調製した。
即ち、C.I.Pigment Blue15:6(青色顔料;以下、「PB15:6」とも称する)を19.4質量部(平均一次粒子径55nm)、及び色素構造を有する分散剤C−1を20.95質量部、PGMEA275質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合・分散した。その後、さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、顔料分散液として、C.I.Pigment Blue15:6分散液を得た。得られたC.I.Pigment Blue15:6分散液について、顔料の平均一次粒子径を動的光散乱法(Microtrac Nanotrac UPA−EX150(日機装社(Nikkiso Co.,Ltd.)製))により測定したところ、28nmであった。
顔料分散液P−1の調製において、顔料および色素構造を有する分散剤または比較色素として、下表4のものを用いる以外は同様の操作により顔料分散液P−2〜P−42、比較分散液P−1〜P−7を調製した。
PRはC.I.ピグメントレッドを意味し、PGはC.I.ピグメントグリーンを意味する。
尚、比較分散液P−3は、色素構造を有する分散剤および比較色素を配合していない。
以下のようにして、顔料分散液P−43(C.I.Pigment Blue15:6分散液)を調製した。
即ち、C.I.Pigment Blue15:6(青色顔料;以下、「PB15:6」とも称する)を24.56質量部(平均一次粒子径55nm)、及び色素構造を有する分散剤C−1を12.28質量部、色素構造を有さない顔料分散剤BY−161(BYK社製)3.51部、PGMEA275質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合・分散した。その後、さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、顔料分散液として、C.I.Pigment Blue15:6分散液を得た。得られたC.I.Pigment Blue15:6分散液について、顔料の平均一次粒子径を動的光散乱法(Microtrac Nanotrac UPA−EX150(日機装社(Nikkiso Co.,Ltd.)製))により測定したところ、32nmであった。
顔料分散液P−43の調製において、色素構造を有する分散剤をD−8に、色素構造を有さない顔料分散剤をE1(下記構造)に変更する以外は同様の操作により顔料分散液P−44を調製した。
Mw=20000、x/y=50/50(質量比)、n=20、酸価=100mgKOH/g
下記の各成分を混合して分散、溶解し、0.45μmのナイロンフィルタでろ過し、着色組成物を得た。固形分中における顔料の割合(単位)は33%、分散剤の割合は36%である。
・有機溶剤(シクロヘキサノン):17.12部
・アルカリ可溶性樹脂1(下記J1):1.23部(固形分0.37部、固形分濃度30%)
・アルカリ可溶性樹脂2(アクリキュア−RD−F8(日本触媒製)):0.23部
・光重合開始剤I−2(IRGACURE OXE−02):0.975部
・顔料分散液P−1(C.I.Pigment Blue15:6および分散剤C−1による分散液、PGMEA溶液、固形分濃度12.8%):61.50部
・重合性化合物Z−1(エチレンオキシ変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、NKエステル A−DPH−12E(新中村化学製)):1.96部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール):0.0007部
・フッ素系界面活性剤(DIC製F475、1%PGMEA溶液):2.50部
4−1:フォトリソグラフィ法による着色組成物を用いたカラーフィルタの作製
上記で調製された着色組成物を、上記で作製された下塗り層付シリコンウエハの下塗り層上に塗布し、着色層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が1μm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製)を使用して365nmの波長でパターンが1.0μm四方のアイランドパターンマスクを通して50〜1200mJ/cm2の露光量で露光した。
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基板をスピン・シャワー現像機(DW−30型、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製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、下塗り層付シリコンウエハの下塗り層上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を、真空チャック方式で水平回転テーブルに固定し、回転装置によってシリコンウエハを回転数50rpm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ない、その後スプレー乾燥し、200℃で300秒間、ホットプレートでポストベークを行い、シリコンウエハ上の膜厚1μmの着色パターン(カラーフィルタ)を得た。
以上により、下塗り層付シリコンウエハの下塗り層上に着色パターン(カラーフィルタ)が設けられた構成の着色パターン付シリコンウエハを得た。
その後、測長SEM「S−9260A」(日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、着色パターンのサイズを測定した。
パターンサイズが1.0μmとなる露光量の着色パターンを用い、現像残渣の評価を行った。
シリコンウエハにおける着色パターンの形成領域外(未露光部)を走査式電子顕微鏡を用いて、倍率30000倍にて観察し、下記評価基準に従って評価した。
A良好:着色パターン形成領域外(未露光部)には残渣が全く確認されなかった。
Bやや良好:着色パターン形成領域外(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。
C十分:着色パターン形成領域外(未露光部)に残渣が確認された。現像条件を23℃で60秒間パドル現像から23℃で180秒間パドル現像に変更することで、実用上問題のない程度となった。
D不十分:着色パターン形成領域外(未露光部)に残渣が著しく確認された。また、現像条件を23℃で60秒間パドル現像から23℃で180秒間パドル現像に変更しても残渣が確認され、実用上問題のある程度であった。
ガラス基板上に、着色組成物を膜厚が0.6μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、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)を行った。次いで、220℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、硬化膜を作製した。
このようにして得られたカラーフィルタを、紫外可視近赤外分光光度計UV3600(島津製作所製)の分光光度計(レファレンス:ガラス基板)で300nm〜800nmの波長域で透過率を測定した。また、OLYMPUS製光学顕微鏡 BX60を用いて、反射観測(倍率50倍)にて微分干渉像を観察した。
次いで、アルカリ現像液FHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製)の中に5分間浸漬し、乾燥させた後に再度分光測定を実施し、溶剤浸漬前後の透過率変動(溶剤浸漬前の上記透過率をT0、溶剤浸漬後の上記透過率をT1とした場合に、式|T0−T1|で表される値)と膜面異常とを評価し、以下の基準で評価した。
<<評価基準>>
A:良好 300nm〜800nmの全領域において、溶剤浸漬前後の透過率変動が2%未満
B:やや良好 300nm〜800nmの全領域において、溶剤浸漬前後の透過率変動が2%以上5%未満
C:十分 300nm〜800nmの全領域において、溶剤浸漬前後の透過率変動が5%以上10%未満
D:不十分 300nm〜800nmの全領域において、溶剤浸漬前後の透過率変動が10%以上
上記で調製された着色組成物をガラス基板にスピンコーター(ミカサ製)を用いて塗布し、塗膜を形成した。そして、この塗膜の乾燥膜厚が0.6μm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)を行った。次いで200℃で5分間の加熱を行い、塗布膜の硬化を行って着色層を形成した。
着色層を形成したガラス基板を、耐光試験装置(スガ試験機製SX−75)を用いてブラックパネル温度63℃、石英インナーフィルター、275nmカットアウターフィルター、照度75mw/m2(300〜400nm)、湿度50%の条件下で10時間加熱した。
加熱前後の色差(ΔE*ab)を分光光度計MCPD−3000(大塚電子製)で測定した。測定された色差(ΔE*ab)に基づき、下記評価基準に従って耐光性を評価した。この数値が小さいほど、耐光性が良好であるといえる。評価結果を下記表に示す。AおよびBが実際の使用に問題のないレベルである。
A良好:ΔE*abが3以下
Bやや良好:ΔE*abが3より大きく5以下
C十分:ΔE*abが5より大きく10以下
D不十分:ΔE*abが10より大きい
得られた単色のカラーフィルタ(着色パターン)を光学顕微鏡の観測レンズと光源との間に設置して光を観測レンズに向けて照射し、その透過光状態を倍率が1000倍のデジタルカメラが設置された光学顕微鏡によって観察した。光学顕微鏡に設置されたデジタルカメラには128万画素のCCDが搭載されており、透過光状態にある被膜表面を撮影した。撮影画像は8ビットのビットマップ形式でデジタル変換したデータ(デジタル画像)として保存した。
なお、着色パターンの被膜表面の撮影は任意に選択した20の領域に対して行った。また、デジタル変換したデータは、撮影画像をBの色の輝度を0〜255までの256階調の濃度分布として数値化して保存した。
次いで、保存されたデジタル画像について、1つの格子サイズが実基板上の2μm四方に相当するように、格子状に区分し、一つの区画内での輝度を平均化した。本実施例においては、128万画素のデジタルカメラで光学1000倍の画像を撮影したため、実基板上の2μmは撮影画像上の2mmとなり、ディスプレイ上における画像サイズが452mm×352mmであったことから、一つの領域における総区画数は39776個であった。
各領域の全区画について、任意の1区画とそれに隣接する全ての隣接区画の平均輝度とを計測した。隣接区画の平均輝度との差が5以上の区画を有意差区画と認定し、全領域の有意差区画の平均総数と、全領域の有意差区画の平均総数が各領域の全区画数(39776個)に対して占める割合(以下、単に「割合」ともいう)と、を算出した。この数値は、小さいほど色ムラ(ザラ)が少ないと判断する。有意差区画数が800以下、割合が3%以下で実用上問題のないレベルと判断する。
A:有意差区画数が500未満、かつ割合が2%未満であり優れているレベル
B:有意差区画数が800以下、かつ割合が3%以下であり(但し、上記Aに該当する場合を除く)、実用上問題のないレベル
C:有意差区画数800超及び割合3%超の少なくとも一方に該当し、実用上問題となるレベル、および、上記AおよびBに該当しないもの。
J1酸価:195mgKOH/g、J2酸価:51mgKOH/g、J3酸価:49mgKOH/g、J4酸価:34mgKOH/g、
Z−1:エチレンオキシ変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、NKエステル
A−DPH−12E(新中村化学製)
Z−2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、KAYARAD DPHA(日本化薬製)
Z−3:エトキシ化(4)ペンタエリスリトールテトラアクリレート、SR494(サートマー製)
Z−4:エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、SR454(サートマー製)
Z−5:エトキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート、SR499(サートマー製)
Z−6:KAYARAD DPCA−60(日本化薬製)
Z−7:トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、SR368(サートマー製)
一方、比較例の顔料分散液を用いた場合、色抜けの抑制および耐光性の向上を両立させることが困難であることがわかった。
(ドライエッチング用着色組成物の調製)
下記の各成分を混合して分散、溶解し、着色組成物を得た。
・有機溶剤(シクロヘキサノン):17.12部
・エポキシ樹脂JER1031S(三菱化学(株)製、エポキシ当量:180−220(g/eq.)):4.395部
・顔料分散液P1(C.I.Pigment Blue15:6分散液、PGMEA溶液、固形分濃度12.8%):75.97部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール):0.0007部
・フッ素系界面活性剤(DIC製、F475、1%PGMEA溶液):2.50部
上記で得られたドライエッチング用着色組成物を、7.5cm×7.5cmのガラス基板上にスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを使用して、200℃で5分間、加熱を行い、塗布膜の硬化を行って着色層を作製した。この着色層の膜厚は、0.5μmであった。
次いで、ポジ型フォトレジスト「FHi622BC」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を塗布し、90℃で1分間、プリベーク処理を実施し、膜厚0.8μmのフォトレジスト層を形成した。
続いて、フォトレジスト層を、i線ステッパー(キヤノン(株)製)を用い、350mJ/cm2の露光量でパターン露光し、フォトレジスト層の温度又は雰囲気温度が90℃となる温度で1分間、加熱処理を行なった。その後、現像液「FHD−5」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)で1分間の現像処理を行ない、さらに110℃で1分間のポストベーク処理を実施して、レジストパターンを形成した。このレジストパターンのサイズは、エッチング変換差(エッチングによるパターン幅の縮小)を考慮して、一辺1.0μmで形成した。
次に、得られたガラス基板を8インチシリコンウェハに貼り付け、ドライエッチング装置(U−621、日立ハイテクノロジーズ社製)にて、RF(Radio Frequency)パワー:800W、アンテナバイアス:400W、ウエハバイアス:200W、チャンバーの内部圧力:4.0Pa、基板温度:50℃、混合ガスのガス種及び流量をCF4:80mL/分、O2:40mL/分、Ar:800mL/min.として、80秒の第1段階のエッチング処理を実施した。
次いで、同一のエッチングチャンバーにて、RFパワー:600W、アンテナバイアス:100W、ウエハバイアス:250W、チャンバーの内部圧力:2.0Pa、基板温度:50℃、混合ガスのガス種及び流量をN2:500mL/分、O2:50mL/分、Ar:500mL/分とし(N2/O2/Ar=10/1/10)、28秒の第2段階エッチング処理、オーバーエッチング処理を実施した。
上記条件でドライエッチングを行った後、フォトレジスト剥離液「MS230C」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を使用して、50℃で120秒間、剥離処理を実施してレジストを除去し、青色着色パターンを形成した。更に純水による洗浄、スピン乾燥を実施し、その後、100℃で2分間の脱水ベーク処理を行った。以上により、カラーフィルタを得た。
シリコンウエハにおける着色パターンの形成領域外(未露光部)を走査式電子顕微鏡を用いて、倍率30000倍にて観察し、下記評価基準に従って評価した。その結果、着色パターン形成領域外(未露光部)には残渣が全く確認されず良好であった。
上記フォトリソグラフィ法による着色組成物を用いたカラーフィルタの作製と同様にして耐色抜けの評価を行った。結果、300nm〜800nmの全領域において、溶剤浸漬前後の透過率変動が2%未満であり良好であった。
上記フォトリソグラフィ法による着色組成物を用いたカラーフィルタの作製と同様にして耐光性の評価を行った。結果、ΔE*abが3以下であり良好であった。
上記フォトリソグラフィ法による着色組成物を用いたカラーフィルタの作製と同様にしてザラ(色ムラ)の評価を行った。結果、有意差区画数が500未満、かつ割合が2%未満であり優れているレベルであった。
Claims (9)
- 色素構造を有する分散剤の存在下で、顔料を分散させる工程を含み、
前記色素構造を有する分散剤がトリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を有し、
前記色素構造を有する分散剤は、前記色素構造を同一分子内に2個以上有する色素多量体であり、400nm〜800nmでの最大吸収波長における下記式(Aλ)で表される比吸光度が5以上である、顔料分散液の製造方法;
E=A/(c×l) ・・・(Aλ)
式(Aλ)中、Eは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における比吸光度を表し、
Aは、400nm〜800nmでの最大吸収波長における吸光度を表し、
lは、単位がcmで表されるセル長を表し、
cは、単位がmg/mlで表される、溶液中の色素構造を有する分散剤の濃度を表す。 - 前記色素構造を有する分散剤の色素構造がアニオン部位を含み、該アニオン部位が、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、テトラアリールボレートアニオン、BF 4 - 、PF 6 - 、SbF 6 - 、下記一般式(A1)で表される構造を含む基、および下記一般式(A2)で表される構造を含む基からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の顔料分散液の製造方法;
一般式(A1)
一般式(A2)
- 前記色素構造を有する分散剤100質量部に対し、顔料を80〜150質量部用いる、請求項1または2に記載の顔料分散液の製造方法。
- 前記色素構造を有する分散剤の重量平均分子量が3000以上、50000以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の顔料分散液の製造方法。
- 前記色素構造を有する分散剤の酸価が27mgKOH/g以上、200mgKOH/g未満である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の顔料分散液の製造方法。
- 前記色素構造を有する分散剤は、下記一般式(1)で表される構造の分散剤である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の顔料分散液の製造方法;
(D−R 2 ) n −R 1 −(L 1 −P) m ・・・(1)
一般式(1)中、R 1 は、(m+n)価の連結基を表し、
Pは、繰り返し単位を有する1価の置換基を表し、
Dは、トリアリールメタン色素、キサンテン色素、シアニン色素およびスクアリリウム色素から選択される色素構造を表し、
R 2 およびL 1 は、それぞれ独立に、単結合または2価の連結基を表し、
mは、1〜13の整数を表し、
mが1の場合、Pは繰り返し単位を2個以上有する1価の置換基を表し、
mが2以上の場合、複数のPは互いに異なっていても良く、複数のPを構成する繰り返し単位の個数の平均値が2個以上であり、
nは、2〜14の整数を表し、
nが2以上の場合、複数のDは互いに異なっていても良く、
m+nは、3〜15の整数を表す。 - 前記色素構造を有する分散剤は、下記一般式(A)で表される繰り返し単位を含む多量体である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の顔料分散液の製造方法;
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の顔料分散液の製造方法により顔料分散液を製造し、
得られた顔料分散液と、硬化性化合物とを混合する、着色組成物の製造方法。 - 更に、光重合開始剤を混合する、請求項8に記載の着色組成物の製造方法。
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