JP6625409B2 - 着色硬化性組成物、塗布膜、カラーフィルタ、及び表示装置 - Google Patents

着色硬化性組成物、塗布膜、カラーフィルタ、及び表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、着色剤として有用な化合物に関する。
液晶表示装置等や固体撮像素子等に含まれているカラーフィルタの着色剤として、染料が用いられている。染料としては、たとえば特許文献1に、式(8)で表される化合物が記載されている。
特開2012−194466号公報
従来から知られる上記の化合物は、N−メチルピロリドン(NMP)に対する耐性が十分に満足できるものではなく、そのため、該化合物を含む着色硬化性組成物調製時においても、NMP耐性の点で十分満足できるものではなかった。
本発明は、以下の発明を含む。
[1](a)式(A−I)で表されるカチオン、及び、(b)式(A−II)で表されるアニオンに由来する構成単位を有する重合体からなる化合物。
[式(A−I)中、R41〜R48は、互いに独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表し、R41とR42、R43とR44、及びR45とR46は、互いに結合して、それらが結合する窒素原子とともに環を形成していてもよく、R47とR48は、互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
[式(A−II)中、Xは、水素原子の全部又は一部がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数2〜8のアルキル基を表す。
Yは、2価の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20のアリーレン基、又はこれらを組合せた基を表し、前記脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、−CO−又は−N(R52)−で置換されていてもよい。ただし、隣接するメチレン基が同時に置換されることはなく、また末端のメチレン基が置換されることはない。
51は、水素原子又はメチル基を表す。
52は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表す。]
[2]式(A−II)におけるXが、炭素数2〜8のパーフルオロアルキル基である[1]記載の化合物。
[3]式(A−II)におけるXが、パーフルオロブチル基である[1]又は[2]記載の化合物。
[4]式(A−II)におけるYが炭素数6〜20のアリーレン基である[1]〜[3]のいずれか記載の化合物。
[5]式(A−II)におけるYが、フェニレン基である[1]〜[4]のいずれか記載の化合物。
[6][1]〜[5]のいずれか記載の化合物、重合性化合物及び重合開始剤を含む着色硬化性組成物。
[7][6]記載の着色硬化性組成物を用いて形成される塗布膜。
[8][6]記載の着色硬化性組成物を用いて形成されるカラーフィルタ。
[9][8]記載のカラーフィルタを含む表示装置。
本発明の化合物を含む着色硬化性組成物を用いると、NMP耐性に優れたカラーフィルタを提供することができる。
本発明の化合物(以下、「化合物(1)」という。)は、(a)式(A−I)で表されるカチオン(以下、「(a)カチオン」ということがある。)、及び、(b)式(A−II)で表されるアニオンに由来する構成単位を有する重合体(以下「(b)重合体」ということがある。)からなる。本発明の化合物(1)は、着色剤として有用であり、NMP耐性が良好である。このため、例えば、着色硬化性組成物における着色剤として好適である。
[式(A−I)中、R41〜R48は、互いに独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表し、R41とR42、R43とR44、及びR45とR46は、互いに結合して、それらが結合する窒素原子とともに環を形成していてもよく、R47とR48は、互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
[式(A−II)中、Xは、水素原子の全部又は一部がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数が2〜8のアルキル基を表す。
Yは、2価の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20のアリーレン基、又はこれらを組合せた基を表し、前記脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は酸素原子、−CO−又は−N(R52)−で置換されていてもよい。ただし、隣接するメチレン基が同時に置換されることはなく、また、末端のメチレン基が置換されることはない。
51は水素原子又はメチル基を表す。
52は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表す。]
以下、式(A−I)で表される(a)カチオンについて説明する。
式(A−I)において、R41〜R48の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基のいずれであってもよく、好ましくはアルキル基であり、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。また、該脂肪族炭化水素基の炭素数は好ましくは1〜15であり、より好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは1〜6である。
直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基(好ましくはアルキル基)としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基及びn−イコシル基等の直鎖状のアルキル基;イソプロピル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、1−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、2−メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,2−ジメチルプロピル基、1,1−ジメチルプロピル基、tert−ペンチル基、1,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、2−エチル−2−メチルプロピル基、分岐したヘプチル基、1−メチルヘプチル基、2−エチルヘキシル基、1,5−ジメチルヘキシル基、tert−オクチル基、分岐したノニル基、分岐したデシル基、分岐したウンデシル基、分岐したドデシル基、分岐したトリデシル基、分岐したテトラデシル基、分岐したペンタデシル基、分岐したヘプタデシル基、分岐したオクタデシル基、分岐したノナデシル基及び分岐のイコシル基等の分岐鎖状のアルキル基;プロペニル基及びヘキセニル基等の鎖状アルケニル基等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基(好ましくはシクロアルキル基)としては、シクロプロピル基、シクロプロピルメチル基、シクロブチル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘキシルプロピル基及びシクロドデシル基等の単環式のシクロアルキル基;ノルボルニル基、ボルニル基、イソボルニル基、シス−ミルタニル基、イソピノカンフェニル基、ノルアダマンチル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基、1−(1−アダマンチル)エチル基、3,5−ジメチルアダマンチル基、シクロペンチルエチル基及びビシクロオクチル基等の複環式のシクロアルキル基;等が挙げられる。
なお、脂肪族炭化水素基の一部のメチレン基が酸素原子等に置換されていてもよく、脂肪族炭化水素基の一部のメチン基は、窒素原子に置換されていてもよい。このような基として、例えば、キヌクリジニル基等の複素環基;等が挙げられる。
41〜R48の脂肪族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、アリール基(その炭素数は、例えば6〜10)、アルキルオキシ基(その炭素数は、例えば1〜10)、アリールオキシ基(その炭素数は、例えば6〜10)、アシルオキシ基(その炭素数は、例えば1〜10)、ハロゲン原子、アシルアミノ基、アルキルオキシカルボニル基(その炭素数は、例えば2〜11)、アミノカルボニル基、ヒドロキシ基及びシアノ基等が挙げられる。
前記R41〜R48のアリール基の炭素数としては、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがより好ましい。該アリール基としては、具体的には、フェニル基、トルイル基、キシリル基、メシチル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ブチルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、アンスラキノニル基及びピレニル基等が挙げられ、複素環基であってもよい。
また、R41〜R48、R52のアリール基が有していてもよい置換基としては、アリールオキシ基(その炭素数は、例えば6〜10)、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基(その炭素数は、例えば1〜10、好ましくは1〜5)、パーフルオロアルキルオキシ基(その炭素数は、例えば1〜10、好ましくは1〜5)、パーフルオロアルキルスルファニル基(その炭素数は、例えば1〜10、好ましくは1〜5)、アミノ基、置換アミノ基(−N(R54)(R55))、ニトロ基、ヒドロキシ基、シアノ基、アルキルオキシ基(その炭素数は、例えば1〜10、好ましくは1〜5)、置換カルバモイル基(−CON(R54)(R55))、置換スルファモイル基(−SO2N(R54)(R55))、置換オキシカルボニル基(−CO253)、置換オキシスルホニル基(−SO353)、アルキルチオ基、アリールスルホニル基、及びフェニル基等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を有していてもよい。各置換基の置換位置は、o−、m−、p−のいずれであってもよい。
ただし、R53は、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
54及びR55は、互いに独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和脂肪族炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−、−CO−、−NH−又は−N(R53)−で置換されていてもよく、R54及びR55は、互いに結合して窒素原子を含んだ3〜10員環の複素環を形成していてもよい。
53〜R55における飽和炭化水素基としては、例えば、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、ドデシル基、ヘキサデシル基及びイコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基及び2−エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基及びトリシクロデシル基等の炭素数3〜20の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
54及びR55における該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、例えば、置換基としてのヒドロキシ基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
より具体的に、例えば置換基を有するアリール基としては、アミノフェニル基;(N,N−ジメチルアミノ)フェニル基等の置換アミノ置換アリール基;ニトロフェニル基;ヒドロキシフェニル基;メトキシフェニル基、エトキシフェニル基等のアルキルオキシ置換アリール基;(トリフルオロメチル)フェニル基;(トリフルオロメトキシ)フェニル基等のフルオロアルキルオキシ置換アリール基;(トリフルオロメチルスルファニル)フェニル基等のフルオロアルキルスルファニル置換アリール基;フルオロフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、ヨードフェニル基等のハロゲン置換アリール基;ジメトキシフェニル基;フルオロメチルフェニル基;トリメトキシフェニル基;トリメチルフェニル基;等が挙げられる。
前記R41〜R48、R52のアラルキル基としては、前記R41〜R48、R52におけるアリール基の水素原子をアルキレン基(その炭素数は、例えば1〜10、好ましくは1〜5)に置換した基が挙げられ、例えば、ベンジル基;メチルベンジル基及びtert−ブチルベンジル基等のアルキル置換アラルキル基;(トリフルオロメチル)ベンジル基等のフルオロアルキル置換アラルキル基;メトキシベンジル基、エトキシベンジル基及びメトキシフェニルエチル基等のアルコキシ置換アラルキル基;(トリフルオロメトキシ)ベンジル基等のフルオロアルキル置換アラルキル基;(トリフルオロメチルスルファニル)ベンジル基等のフルオロアルキルスルファニル置換アラルキル基;フルオロベンジル基及びヨードベンジル基等のハロゲン置換アラルキル基;等が挙げられる。
41〜R48のアラルキル基の炭素数としては、7〜30であることが好ましく、7〜22であることがより好ましく、7〜15であることがさらに好ましい。
さらに前記式(A−I)中、R41とR42、R43とR44、及びR45とR46は、互いに結合して、それらが結合する窒素原子とともに環を形成していてもよく、環としては、例えば、ピペリジン、モルホリン、ピロリジン、ピペラジン、ヘキサメチレンイミン等が挙げられる。このような(R41)(R42)N−、(R43)(R44)N−、及び(R45)(R46)N−で表される置換基として、例えば、ピロリジノ基、ピペラジノ基、モルホリノ基、N−エチルピペラジノ基、ジメチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、N−エチル−N−イソブチルアミノ基、N−エチル−ベンジルアミノ基、ジアミルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基、N−エチル−N−テトラフルフリルアミノ基及びジベンジルアミノ基等が挙げられる。これらの中でも、5員環及び6員環が好ましい。
また前記式(A−I)中、R47とR48とは、互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、環としては、例えば、ベンゼン等が挙げられる。このような−C62(R47)(R48)−で表される基としては、例えば、ナフチレン基等が挙げられる。
これらの中でも、式(A−I)におけるR45が水素原子であり、R41、R42、R43、R44及びR46が、互いに独立に、脂肪族炭化水素基であり、R47とR48とが、互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していることが、着色剤の製造しやすさの点で好ましい。またこの場合、R41〜R44の脂肪族炭化水素基は、鎖状の脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、アルキル基であることがさらに好ましく、エチル基又はメチル基であることがとりわけ好ましい。
また、前記のようにR41、R42、R43、R44及びR46は、各々異なっていても同一であってもよいが、着色剤構造の観点からはすべて同一であることが好ましい。
前記式(A−I)で表される(a)カチオンとしては、例えば、下記式(A−I−1)〜(A−I−14)で表されるカチオンが挙げられる。これらの中でも、前述の理由により式(A−I−1)、(A−I−8)及び(A−I−12)で表されるカチオンが好ましい。
前記式(A−I)で表される(a)カチオンを有する化合物は、既知の方法で合成することができる。合成法としては、例えば「総説合成染料」(堀口博著、三共出版、1968年)に記載の方法が参考になる。
本発明の化合物(1)は、前記(a)カチオンの他に、(b)下記式(A−II)で表されるアニオン(以下、「(b−1)アニオン」という場合がある。)に由来する構成単位を有する重合体を含む。
[式(A−II)中、Xは、水素原子の全部又は一部がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数が2〜8のアルキル基を表す。
Yは、炭素数1〜20の2価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20のアリーレン基、又はこれらを組合せた基を表し、前記脂肪族炭化水素基、アリーレン基を構成するメチレン基は酸素原子、−CO−又は−N(R52)−で置換されていてもよい。ただし、隣接するメチレン基が同時に置換されることはなく、また、末端のメチレン基が置換されることもない。
51は水素原子又はメチル基を表す。
52は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表す。]
式(A−II)中、Xは、イミド酸の酸性度を高める点から、水素原子がすべてフッ素原子に置換された直鎖状又は分岐鎖状の炭素数2〜8のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。該パーフルオロアルキル基としては、例えば−CF2CF3、−CF2CF2CF3及び−CF(CF32等のパーフルオロプロピル基;−CF2CF2CF2CF3、−CF2CF(CF32及び−C(CF33等のパーフルオロブチル基が挙げられ、好ましくは−CF2CF2CF3及び−CF(CF32等のパーフルオロプロピル基;−CF2CF2CF2CF3、−CF2CF(CF32及び−C(CF33等のパーフルオロブチル基が挙げられ、より好ましくは−CF2CF2CF2CF3、−CF2CF(CF32及び−C(CF33等のパーフルオロブチル基が挙げられ、とりわけ好ましくは−CF2CF2CF2CF3が挙げられる。
Yの2価の基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、アリーレン基及びアリーレンアルキレン基が好ましい。またYの炭素数は、好ましくは1〜20であり、より好ましくは1〜10である。詳細には、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、アリーレン基の炭素数は6〜20であることが好ましく、アリーレンアルキレン基の炭素数は7〜20であることが好ましい。
前記アルキレン基は、直鎖状、又は分岐鎖状のいずれであってもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基及びブチレン基等が挙げられる。
アリーレン基としては、フェニレン基及びナフチレン基等が挙げられる。
アリーレンアルキレン基としては、アリーレンメチレン基、アリーレンエチレン基、アリーレンプロピレン基、アリーレンブチレン基、アリーレンペンチレン基及びアリーレンヘキシレン基等が挙げられ、アリーレンアルキレン基のアリーレン基側で硫黄原子と結合していることが好ましい。
また、該アルキレン基、アリーレン基又はアリーレンアルキレン基を構成するメチレン基は酸素原子、−CO−又は−N(R52)−に置換されていてもよい。ただし、隣接するメチレン基は同時に置換されることはなく、また、末端のメチレン基が置換されることはない。
52は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表し、R41における置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基と同様の基が挙げられる。
これらのうち、Yとしては、アリーレン基及び炭素数7〜10のアリーレンアルキレン基が好ましく、中でもアリーレン基、アリーレンメチレン基、アリーレンエチレン基、アリーレンプロピレン基、アリーレンブチレン基、アリーレンペンチレン基及びアリーレンヘキシレン基がより好ましく、アリーレン基がさらに好ましく、フェニレン基がとりわけ好ましい。
(b−1)アニオンとしては、例えば下記式(A−II−1)、(A−II−2)、(A−II−3)で表されるアニオンが挙げられる。
これらの(b−1)アニオンは単独で用いてもよく、2種類以上を組合せて用いてもよい。
前記(b)重合体において(b−1)アニオンに由来する構成単位の割合が高くなるほど、得られる本発明の化合物(1)において、(a)カチオンの濃度が高くなるという点で好ましい。上記観点から、前記(b)重合体において(b−1)アニオンに由来する構成単位と、(b−1)アニオンに由来する構成単位以外の構成単位とのモル比は、1/1〜1/10であることが好ましく、より好ましくは1/1〜1/8であり、1/1〜1/7であることが好ましい。また、(b)重合体中、(b−1)アニオンに由来する構成単位の割合は、1モル%以上、90モル%以下であることが好ましく、3モル%以上、50モル%以下であることがより好ましく、5モル%以上、50モル%以下であることがさらに好ましい。
化合物(A−II)は、例えば、式(D−II)で表される化合物(以下、「化合物(D−II)」という場合がある。)と、式(E−II)で表される化合物(以下、「化合物(E−II)」という場合がある。)とを、反応させることによって製造することができる。かかる反応は、有機溶媒の存在下で行ってもよいし、無溶媒で行ってもよい。
[式(D−II)及び式(E−II)中、X、Y、R51は、それぞれ上記と同じ意味を表す。]
化合物(E−II)の使用量は、化合物(D−II)1モルに対して、好ましくは0.5モル以上8モル以下であり、より好ましくは1モル以上4モル以下である。
反応温度としては、0〜50℃が好ましく、5〜30℃がより好ましい。反応時間としては、1〜12時間が好ましく、3〜6時間がより好ましい。
上記化合物(D−II)と化合物(E−II)との反応は、収率の点から、有機溶媒中で行われることが好ましい。該有機溶媒としては、トルエン及びキシレン等の炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン及びクロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール及びブタノール等のアルコール溶媒;ニトロベンゼン等のニトロ化炭化水素溶媒;メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;1−メチル−2−ピロリドン等のアミド溶媒;等が挙げられる。有機溶媒の使用量は、化合物(D−II)と化合物(E−II)の合計1質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下であり、より好ましくは2質量部以上10質量部以下である。
上記反応は、収率の点から、アミンの存在下に実施されることが好ましい。該アミンとしては、トリエチルアミン及びジイソプロピルエチルアミン等のトリアルキルアミン;等が挙げられる。
アミンを使用する場合、その使用量は、化合物(D−II)1モルに対して、好ましくは0.1モル以上20モル以下であり、より好ましくは0.2モル以上5モル以下である。
反応混合物から目的化合物である化合物(A−II)を取得する方法は特に限定されず、公知の種々の手法が採用できる。前記の手法としては、例えば、反応混合物を水と混合し、有機層を分液し濃縮することにより取り出すことが挙げられる。取り出された化合物はカラムクロマトグラフィーで精製され、次いで乾燥されることが好ましい。
化合物(D−II)の製造方法としては、公知の種々の手法、例えば、J.Fluorine Chem.128(2007) 1353-1358.に記載されている手法が挙げられる。
化合物(E−II)の製造方法としては、公知の種々の手法、例えば、Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 311 (2009) 46-53.に記載されている手法が挙げられる。
(b)重合体は、前記(b−1)アニオンに由来する構成単位のほかに、式(A−III)で表される化合物(以下、「(b−2)エポキシ基含有化合物」という場合がある。)に由来する構成単位を有していてもよい。

[上記式(A−III)中、R61は水素原子又はメチル基を表す。Aは2価の炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は酸素原子又は−CO−に置換されていてもよい。]
Aで表される2価の脂肪族炭化水素基としては、特に制限はなく、例えば直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基が好ましい。前記アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基及びブチレン基等の直鎖状アルキレン基;イソプロピレン基及び分岐したブチレン基等の分岐鎖状アルキレン基;等が挙げられる。Aの脂肪族炭化水素基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、より好ましくは1〜5である。
Aの脂肪族炭化水素基のメチレン基が酸素原子に置き換わった基としては、直鎖状又は分岐鎖状オキシアルキレン基等が挙げられ、Aの脂肪族炭化水素基のメチレン基が酸素原子及び−CO−に置き換わった基としては、直鎖状又は分岐鎖状カルボニルオキシアルキレン基等が挙げられる。また、エポキシ基に結合するメチレン基は、酸素原子又は−CO−に置き換わらないことが好ましく、カルボニルオキシアルキレン基は、カルボニル基側で−C(CH2)R61と結合していることが好ましい。前記オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基及びオキシブチレン基等が挙げられ、カルボニルオキシアルキレン基としては、カルボニルオキシメチレン基等が挙げられる。これらのうち、カルボニルオキシアルキレン基が原料の入手及び製造上の容易さの点から好ましく、カルボニルオキシメチレン基がより好ましい。
前記(b−2)エポキシ基含有化合物としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの化合物は単独で用いてもよく、2種類以上を組合せて用いてもよい。
また、(b−2)エポキシ基含有化合物の割合が高くなるほど、該着色剤を含有するカラーフィルタのNMP耐性を向上できる。このような観点から、(b)重合体中、(b−2)エポキシ基含有化合物に由来する構成単位の割合は、10モル%以上、99モル%以下であることが好ましく、より好ましくは50モル%以上、97モル%以下、さらに好ましくは、50モル%以上、95モル%以下である。
また、(b−1)アニオンに由来する構成単位と(b−2)エポキシ基含有化合物に由来する構成単位の比率は、1/1〜1/7であることが好ましい。
また、(b)重合体中、(b−1)アニオン及び(b−2)エポキシ基含有化合物に由来する構成単位の割合の合計は、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上である。
前記(b)重合体は、前記(b−1)アニオン、(b−2)エポキシ基含有化合物に由来する構成単位以外に、他のエチレン性不飽和結合を有する官能基を含む化合物(以下、「(b−3)エチレン性不飽和結合含有化合物」という場合がある。)に由来する構成単位を有していてもよい。
前記エチレン性不飽和結合を有する官能基としては、好ましくはエチレン性二重結合を有する官能基が挙げられ、具体的には、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイル基及びビニルシクロアルキル基等が挙げられる。これらのうち、反応性及び合成の容易さの観点から、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリル基、及び(メタ)アクリロイル基が好ましい。
前記(b−3)エチレン性不飽和結合含有化合物は、製造上の容易さの観点から、分子内に1個のエチレン性不飽和結合を有する官能基を含む化合物であることが好ましい。
前記(b−3)エチレン性不飽和結合含有化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート」といわれている。また、「トリシクロデシル(メタ)アクリレート」という場合がある。)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート」といわれている。)、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロパルギル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート及びベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及び2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル及びイタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン及び5,6−ビス(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物類;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート及びN−(9−アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体類;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニル基含有ニトリル;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化炭化水素;アクリルアミド及びメタクリルアミド等のビニル基含有アミド;酢酸ビニル等のエステル;1,3−ブタジエン、イソプレン及び2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等のジエン;等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性及び入手の容易さから、スチレン等のビニル基含有芳香族化合物及びメチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレートが好ましい。
前記式(A−II)で表されるアニオンに由来する構成単位を有する(b)重合体の分子量は、該着色硬化性組成物を用いて形成される塗布膜中への相溶性及び化合物(1)に含まれる(a)カチオン濃度を確保する観点から、重量平均分子量(Mw)が2000以上、30000以下であることが好ましい。また、重量平均分子量(Mw)は、より好ましくは7000以上、さらに好ましくは10000以上、よりいっそう好ましくは10000超、とりわけ好ましくは11000以上であり、より好ましくは25000以下、さらに好ましくは20000以下である。(b)重合体の重量平均分子量(Mw)が大きくなるほど、着色硬化性組成物において、後述する樹脂(B)の含有量を低減できる。また、分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜4.0であることが好ましく、より好ましくは1.0〜2.0である。
なお、(b)重合体の分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)法を用い、スチレンを標準物質として換算した分子量として見積もることができる。
前記(b)重合体は、前記(b−1)アニオンを重合(好ましくはラジカル重合)することによって製造でき、前記(b−1)アニオンの塩と、(b−2)エポキシ基含有化合物とをラジカル重合させて製造することが好ましい。
ラジカル重合は、反応溶媒の存在下で行うことが好ましく、反応溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系の溶媒が挙げられる。
前記(b−1)アニオンは、前記(a)カチオンの対アニオンである。本発明の化合物において、前記(a)カチオンと、前記(b−1)アニオンに由来する構成単位との比率(カチオン/アニオン)は、モル基準で、0.8以上、1以下であることが好ましく、より好ましくは0.85以上であり、1未満であることがより好ましく、0.95以下であることがさらに好ましい。前記比率(カチオン/アニオン)が1未満の場合、(a)カチオンよりも(b−1)アニオンに由来する構成単位の方が多く存在することとなり、また、後述する(a)カチオンの原料塩((a)カチオンを含む塩)における対アニオンの残留を抑制できる。
また、本発明の化合物(1)中、(a)カチオンと(b)重合体との合計は、80質量%以上であることが好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上である。
[着色剤の製造方法]
本発明の化合物(1)は、例えば上記のようにして得られた前記(b)重合体に、(a)カチオンを含む塩(塩酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、過塩素酸塩、BF4塩及びPF6塩等)を加え、塩交換を行うことにより合成することができる。具体的には、前記(b)重合体を必要に応じて反応溶媒に溶解し、前記(a)カチオンを含む塩を加え、撹拌した後、精製した析出物を濾過により取り出すことにより合成できる。(a)カチオンは、(b)重合体中の前記式(A−II)で表されるアニオン由来の構成単位に対し80モル%〜100モル%(好ましくは85モル%以上、100モル%未満、より好ましくは85モル%以上、95モル%未満)になるよう添加することが好ましい。
前記反応溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン系の溶媒や、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、2−エトキシエタノール及び1−メトキシ−2−プロパノールのようなアルコール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド及びアセトニトリル等が挙げられる。反応温度としては例えば0〜40℃が好適である。
本発明の着色硬化性組成物は、着色剤(以下「着色剤(A)」という場合がある)として本発明の化合物(1)を含み、さらに樹脂(B)を含むことが好ましい。本発明の着色硬化性組成物は、さらに重合性化合物(C)、重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含むことがより好ましい。
本発明の着色硬化性組成物は、さらにレベリング剤(F)を含むことが好ましい。
本発明の着色硬化性組成物は、さらに重合開始助剤(D1)を含むことが好ましい。
本明細書において、各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
<着色剤(A)>
着色剤(A)としては、本発明の化合物(1)を単独で用いてもよいが、調色のため、即ち分光特性を調整するために、さらに他の染料(A1)、顔料(P)、又はこれらの混合物を含んでいてもよい。
染料(A1)としては、油溶性染料、酸性染料、塩基性染料、直接染料、媒染染料、酸性染料のアミン塩や酸性染料のスルホンアミド誘導体等の染料が挙げられ、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)で染料に分類されている化合物や、染色ノート(色染社)に記載されている公知の染料が挙げられる。また、化学構造によれば、アゾ染料、シアニン染料、他のトリアリールメタン染料、キサンテン染料、フタロシアニン染料、ナフトキノン染料、キノンイミン染料、メチン染料、アゾメチン染料、スクアリリウム染料、アクリジン染料、スチリル染料、クマリン染料、キノリン染料及びニトロ染料等が挙げられる。これらのうち、有機溶剤可溶性染料が好ましく用いられる。
具体的には、C.I.ソルベントイエロー4(以下、C.I.ソルベントイエローの記載を省略し、番号のみの記載とする。)、14、15、23、24、38、62、63、68、82、94、98、99、162;
C.I.ソルベントレッド45、49、125、130、218;
C.I.ソルベントオレンジ2、7、11、15、26、56;
C.I.ソルベントブルー4、5、37、67、70、90;
C.I.ソルベントグリーン1、4、5、7、34、35等のC.I.ソルベント染料、
C.I.アシッドイエロー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;
C.I.アシッドレッド1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、182、183、195、198、206、211、215、216、217、227、228、249、252、257、258、260、261、266、268、270、274、277、280、281、289、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、388、394、401、412、417、418、422、426;
C.I.アシッドオレンジ6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、107、108、169、173;
C.I.アシッドバイオレット6B、7、9、17、19、30、102;
C.I.アシッドブルー1、7、9、15、18、22、29、42、59、60、62、70、72、74、82、83、86、87、90、92、93、100、102、103、104、113、117、120、126、130、131、142、147、151、154、158、161、166、167、168、170、171、184、187、192、199、210、229、234、236、242、243、256、259、267、285、296、315、335;
C.I.アシッドグリーン1、3、5、9、16、50、58、63、65、80、104、105、106、109等のC.I.アシッド染料、
C.I.ダイレクトイエロー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;
C.I.ダイレクトレッド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;
C.I.ダイレクトオレンジ26、34、39、41、46、50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106、107;
C.I.ダイレクトバイオレット47、52、54、59、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103、104;
C.I.ダイレクトブルー1、2、6、8、15、22、25、41、57、71、76、78、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、120、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、195、196、198、199、200、201、202、203、207、209、210、212、213、214、222、225、226、228、229、236、237、238、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275、293;
C.I.ダイレクトグリーン25、27、31、32、34、37、63、65、66、67、68、69、72、77、79、82等のC.I.ダイレクト染料、
C.I.ディスパースイエロー54,76等のC.I.ディスパース染料、
C.I.ベーシックレッド1、10;
C.I.ベーシックブルー1、3、5、7、9、19、24、25、26、28、29、40、41、54、58、59、64、65、66、67、68;
C.I.ベーシックグリーン1;等のC.I.ベーシック染料、
C.I.リアクティブイエロー2,76,116;
C.I.リアクティブオレンジ16;
C.I.リアクティブレッド36;等のC.I.リアクティブ染料、
C.I.モーダントイエロー5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、61、62、65;
C.I.モーダントレッド1、2、4、9、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、27、30、32、33、36、37、38、39、41、43、45、46、48、53、56、63、71、74、85、86、88、90、94、95;
C.I.モーダントオレンジ3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47、48;
C.I.モーダントバイオレット1、2、4、5、7、14、22、24、30、31、32、37、40、41、44、45、47、48、53、58;
C.I.モーダントブルー1、2、3、7、9、12、13、15、16、19、20、21、22、26、30、31、39、40、41、43、44、49、53、61、74、77、83、84;
C.I.モーダントグリーン1、3、4、5、10、15、26、29、33、34、35、41、43、53等のC.I.モーダント染料、
C.I.バットグリーン1等のC.I.バット染料、
等が挙げられる。
中でも、青色染料、バイオレット色染料及び赤色染料が好ましい。
これらの染料は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
顔料(P)としては、特に限定されず公知の顔料を使用することができ、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメントに分類されている顔料が挙げられる。
顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214等の黄色顔料;
C.I.ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73等のオレンジ色の顔料;
C.I.ピグメントレッド9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265等の赤色顔料;
C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60等の青色顔料;C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38等のバイオレット色顔料;
C.I.ピグメントグリーン7、36、58等の緑色顔料;
C.I.ピグメントブラウン23、25等のブラウン色顔料;
C.I.ピグメントブラック1、7等の黒色顔料等が挙げられる。
顔料(P)は、好ましくは、フタロシアニン顔料及びジオキサジン顔料であり、より好ましくは、C.I.ピグメントブルー15:6及びピグメントバイオレット23からなる群から選ばれる少なくとも一種である。前記の顔料を含むことで、透過スペクトルの最適化が容易であり、カラーフィルタの耐光性及び耐薬品性が良好になる。
顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基又は塩基性基が導入された顔料誘導体等を用いた表面処理、高分子化合物等による顔料表面へのグラフト処理、硫酸微粒化法等による微粒化処理、又は不純物を除去するための有機溶剤や水等による洗浄処理、イオン性不純物のイオン交換法等による除去処理等が施されていてもよい。顔料の粒径は、それぞれ均一であることが好ましい。
顔料は、顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料分散剤が溶液の中で均一に分散した状態の顔料分散液とすることができる。顔料は、それぞれ単独で分散処理してもよいし、複数種を混合して分散処理してもよい。
前記顔料分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、ポリエステル系、ポリアミン系及びアクリル系等の顔料分散剤等が挙げられる。これらの顔料分散剤は、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい。顔料分散剤としては、商品名でKP(信越化学工業(株)製)、フローレン(共栄社化学(株)製)、ソルスパース(ゼネカ(株)製)、EFKA(BASF社製)、アジスパー(味の素ファインテクノ(株)製)及びDisperbyk(ビックケミー社製)等が挙げられる。
顔料分散剤を用いる場合、その使用量は、顔料100質量部に対して、好ましくは100質量部以下であり、より好ましくは5質量部以上50質量部以下である。顔料分散剤の使用量が前記の範囲にあると、均一な分散状態の顔料分散液が得られる傾向がある。
本発明の化合物(1)の含有率は、着色剤(A)の総量に対して、好ましくは1質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上100質量%以下である。
染料(A1)を含む場合、その含有率は、着色剤(A)の総量に対して、好ましくは0.5質量%以上90質量%以下であり、より好ましくは40質量%以上80質量%以下である。顔料(P)を含む場合、その含有率は、着色剤(A)の総量に対して、好ましくは1質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上70質量%以下であり、さらに好ましくは35質量%以上50質量%以下である。
着色剤(A)の含有率は、固形分の総量に対して、好ましくは5質量%以上70質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上60質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以上50質量%以下である。着色剤(A)の含有率が前記の範囲内であると、所望とする分光や色濃度を得ることができる。
本明細書において「固形分の総量」とは、本発明の着色硬化性組成物から溶剤(E)を除いた成分の合計量をいう。固形分の総量及びこれに対する各成分の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィー等の公知の分析手段で測定することができる。
<樹脂(B)>
樹脂(B)は、アルカリ可溶性樹脂(B)であることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂(B)(以下「樹脂(B)」という場合がある)は、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体(Ba)に由来する構造単位を含む共重合体であることが好ましい。
このような樹脂(B)としては、以下の樹脂[K1]〜[K6]等が挙げられる。
樹脂[K1]不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体(Ba)(以下「(Ba)」という場合がある)と、炭素数2〜4の環状エーテル構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(Bb)(以下「(Bb)」という場合がある)との共重合体;
樹脂[K2](Ba)と(Bb)と、(Ba)と共重合可能な単量体(Bc)(ただし、(Ba)及び(Bb)とは異なる。)(以下「(Bc)」という場合がある)との共重合体;
樹脂[K3](Ba)と(Bc)との共重合体;
樹脂[K4](Ba)と(Bc)との共重合体に(Bb)を反応させることにより得られる樹脂;
樹脂[K5](Bb)と(Bc)との共重合体に(Ba)を反応させることにより得られる樹脂;
樹脂[K6](Bb)と(Bc)との共重合体に(Ba)を反応させ、さらにカルボン酸無水物を反応させることにより得られる樹脂。
(Ba)としては、具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、o−、m−、p−ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3−ビニルフタル酸、4−ビニルフタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、1,4−シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸類;
メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物類;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物等の不飽和ジカルボン酸類無水物;
こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル類;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸のような、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性の点や得られる樹脂のアルカリ水溶液への溶解性の点から、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等が好ましい。
(Bb)は、例えば、炭素数2〜4の環状エーテル構造(例えば、オキシラン環、オキセタン環及びテトラヒドロフラン環からなる群から選ばれる少なくとも1種)とエチレン性不飽和結合とを有する重合性化合物をいう。
(Bb)は、炭素数2〜4の環状エーテルと(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましい。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。「(メタ)アクリロイル」及び「(メタ)アクリレート」等の表記も、同様の意味を有する。
(Bb)としては、例えば、オキシラニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(Bb1)(以下「(Bb1)」という場合がある)、オキセタニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(Bb2)(以下「(Bb2)」という場合がある)、テトラヒドロフリル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(Bb3)(以下「(Bb3)」という場合がある)等が挙げられる。
(Bb1)としては、例えば、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族不飽和炭化水素がエポキシ化された構造を有する単量体(Bb1−1)(以下「(Bb1−1)」という場合がある)、脂環式不飽和炭化水素がエポキシ化された構造を有する単量体(Bb1−2)(以下「(Bb1−2)」という場合がある)が挙げられる。
(Bb1−1)としては、グリシジル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体が好ましく、具体的には、グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、β−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,5−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,6−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,4−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,5−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,6−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、3,4,5−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4,6−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン等が挙げられる。
(Bb1−2)としては、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン(例えば、セロキサイド(登録商標)2000;(株)ダイセル製)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート(例えば、サイクロマー(登録商標)A400;(株)ダイセル製)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート(例えば、サイクロマーM100;(株)ダイセル製)、式(II)で表される化合物及び式(III)で表される化合物等が挙げられる。
[式(II)及び式(III)中、Ra及びRbは、互いに独立に、水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
a及びXbは、互いに独立に、単結合、*−Rc−、*−Rc−O−、*−Rc−S−又は*−Rc−NH−を表す。
cは、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
a及びRbの炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基等が挙げられる。
a及びRbにおける水素原子がヒドロキシ基で置換されたアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基及び4−ヒドロキシブチル基等が挙げられる。
a及びRbとしては、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基が挙げられ、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基及び2−ヒドロキシエチル基が挙げられ、より好ましくは水素原子及びメチル基が挙げられる。
cの炭素数1〜6のアルカンジイル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルカンジイル基が挙げられ、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基及びヘキサン−1,6−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;プロパン−1,2−ジイル基等の分岐鎖状アルカンジイル基;等が挙げられる。
a及びXbとしては、単結合、*−Rc−、*−Rc−O−、*−Rc−S−及び*−Rc−NH−が挙げられ、好ましくは単結合、*−Rc−及び*−Rc−O−が挙げられ、より好ましくは単結合及び*−Rc−O−が挙げられ、具体的に、さらに好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基、*−CH2−O−及び*−CH2CH2−O−が挙げられ、とりわけ好ましくは単結合及び*−CH2CH2−O−が挙げられる(*はOとの結合手を表す)。
式(II)で表される化合物としては、式(II−1)〜式(II−15)のいずれかで表される化合物等が挙げられ、中でも、好ましくは式(II−1)、式(II−3)、式(II−5)、式(II−7)、式(II−9)及び式(II−11)〜式(II−15)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(II−1)、式(II−7)、式(II−9)及び式(II−15)で表される化合物が挙げられる。
式(III)で表される化合物としては、式(III−1)〜式(III−15)のいずれかで表される化合物等が挙げられ、中でも、好ましくは式(III−1)、式(III−3)、式(III−5)、式(III−7)、式(III−9)及び式(III−11)〜式(III−15)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(III−1)、式(III−7)、式(III−9)及び式(III−15)で表される化合物が挙げられる。
式(II)で表される化合物及び式(III)で表される化合物は、それぞれ単独で用いても、式(II)で表される化合物と式(III)で表される化合物とを併用してもよい。これらを併用する場合、式(II)で表される化合物及び式(III)で表される化合物の含有比率はモル基準で、好ましくは5:95〜95:5、より好ましくは10:90〜90:10、さらに好ましくは20:80〜80:20である。
(Bb2)としては、オキセタニル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましい。(Bb2)としては、3−メチル−3−メタクリルロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−メタクリロイルオキシエチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロイルオキシエチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシエチルオキセタン及び3−エチル−3−アクリロイルオキシエチルオキセタン等が挙げられる。
(Bb3)としては、テトラヒドロフリル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましい。(b3)としては、具体的には、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、ビスコートV#150、大阪有機化学工業(株)製)及びテトラヒドロフルフリルメタクリレート等が挙げられる。
(Bb)としては、得られるカラーフィルタの耐熱性、耐薬品性等の信頼性をより高くすることができる点で、(Bb1)であることが好ましい。さらに、着色硬化性組成物の保存安定性が優れるという点で、(Bb1−2)がより好ましい。
(Bc)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート」といわれている。また、「トリシクロデシル(メタ)アクリレート」という場合がある。)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート」といわれている。)、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロパルギル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート及びベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル及びイタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン及び5,6−ビス(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート及びN−(9−アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン及びp−メトキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニル基含有ニトリル;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化炭化水素;アクリルアミド、メタクリルアミド等のビニル基含有アミド;酢酸ビニル等のエステル;1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等のジエン;等が挙げられる。
これらのうち、(Bc)としては、共重合反応性及び耐熱性の点から、ビニル基含有芳香族化合物、ジカルボニルイミド誘導体、ビシクロ不飽和化合物が好ましい。具体的には、スチレン、ビニルトルエン、ベンジル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンが好ましい。
樹脂[K1]において、それぞれに由来する構造単位の比率は、樹脂[K1]を構成する全構造単位中、
(Ba)に由来する構造単位;2〜60モル%
(Bb)に由来する構造単位;40〜98モル%
であることが好ましく、
(Ba)に由来する構造単位;10〜50モル%
(Bb)に由来する構造単位;50〜90モル%
であることがより好ましい。
樹脂[K1]の構造単位の比率が、上記の範囲にあると、着色硬化性組成物の保存安定性、着色パターンを形成する際の現像性、及び得られるカラーフィルタの耐溶剤性に優れる傾向がある。
樹脂[K1]は、例えば、文献「高分子合成の実験法」(大津隆行著 発行所(株)化学同人 第1版第1刷 1972年3月1日発行)に記載された方法及び当該文献に記載された引用文献を参考にして製造することができる。
具体的には、(Ba)及び(Bb)の所定量、重合開始剤及び溶剤等を反応容器中に入れて、例えば、窒素により酸素を置換することにより、脱酸素雰囲気にし、攪拌しながら、加熱及び保温する方法が挙げられる。なお、ここで用いられる重合開始剤及び溶剤等は、特に限定されず、当該分野で通常使用されているものを使用することができる。重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等)や有機過酸化物(ベンゾイルペルオキシド等)が挙げられ、溶剤としては、各モノマーを溶解するものであればよく、本発明の着色硬化性組成物の溶剤(E)として後述する溶剤等が挙げられる。
なお、得られた共重合体は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。中でも、この重合の際に溶剤として、本発明の着色硬化性組成物に含まれる溶剤を使用することにより、反応後の溶液をそのまま本発明の着色硬化性組成物の調製に使用することができるため、本発明の着色硬化性組成物の製造工程を簡略化することができ、好ましい。
樹脂[K2]において、それぞれに由来する構造単位の比率は、樹脂[K2]を構成する全構造単位中、
(Ba)に由来する構造単位;2〜45モル%
(Bb)に由来する構造単位;2〜95モル%
(Bc)に由来する構造単位;1〜65モル%
であることが好ましく、
(Ba)に由来する構造単位;5〜40モル%
(Bb)に由来する構造単位;5〜80モル%
(Bc)に由来する構造単位;5〜60モル%
であることがより好ましい。
樹脂[K2]の構造単位の比率が、上記の範囲にあると、着色硬化性組成物の保存安定性、着色パターンを形成する際の現像性、並びに、得られるカラーフィルタの耐溶剤性、耐熱性及び機械強度に優れる傾向がある。
樹脂[K2]は、例えば、樹脂[K1]の製造方法として記載した方法と同様に製造することができる。
樹脂[K3]において、それぞれに由来する構造単位の比率は、樹脂[K3]を構成する全構造単位中、
(Ba)に由来する構造単位;2〜60モル%
(Bc)に由来する構造単位;40〜98モル%
であることが好ましく、
(Ba)に由来する構造単位;10〜50モル%
(Bc)に由来する構造単位;50〜90モル%
であることがより好ましい。
樹脂[K3]は、例えば、樹脂[K1]の製造方法として記載した方法と同様に製造することができる。
樹脂[K4]は、(Ba)と(Bc)との共重合体を得て、(Bb)が有する炭素数2〜4の環状エーテルを(Ba)が有するカルボン酸及び/又はカルボン酸無水物に付加させることにより製造することができる。
まず(Ba)と(Bc)との共重合体を、樹脂[K1]の製造方法として記載した方法と同様に製造する。この場合、それぞれに由来する構造単位の比率は、樹脂[K3]で挙げたものと同じ比率であることが好ましい。
次に、前記共重合体中の(Ba)に由来するカルボン酸及び/又はカルボン酸無水物の一部に、(Bb)が有する炭素数2〜4の環状エーテルを反応させる。
(Ba)と(Bc)との共重合体の製造に引き続き、フラスコ内雰囲気を窒素から空気に置換し、(Bb)、カルボン酸又はカルボン酸無水物と環状エーテルとの反応触媒(例えばトリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等)及び重合禁止剤(例えばハイドロキノン等)等をフラスコ内に入れて、例えば、60〜130℃で、1〜10時間反応することにより、樹脂[K4]を製造することができる。
(Bb)の使用量としては、(Ba)100モルに対して、5〜80モルが好ましく、10〜75モルがより好ましい。(Bb)の使用量をこの範囲に調整することにより、着色硬化性組成物の保存安定性、パターンを形成する際の現像性、並びに、得られるパターンの耐溶剤性、耐熱性、機械強度及び感度のバランスが良好になる傾向がある。環状エーテルの反応性が高く、未反応の(Bb)が残存しにくいことから、樹脂[K4]に用いる(Bb)としては(Bb1)が好ましく、(Bb1−1)がより好ましい。
前記反応触媒の使用量としては、(Ba)、(Bb)及び(Bc)の合計量100質量部に対して0.001〜5質量部が好ましい。前記重合禁止剤の使用量としては、(Ba)、(Bb)及び(Bc)の合計量100質量部に対して0.001〜5質量部が好ましい。
各試剤の仕込方法、反応温度及び反応時間等の反応条件は、製造設備や重合による発熱量等を考慮して適宜調整することができる。なお、重合条件と同様に、製造設備や重合による発熱量等を考慮し、仕込方法や反応温度を適宜調整することができる。
樹脂[K5]を製造する際には、第一段階として、上述した樹脂[K1]の製造方法と同様にして、(Bb)と(Bc)との共重合体を得る。上記と同様に、得られた共重合体は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。
第一段階において、(Bb)及び(Bc)に由来する構造単位の比率は、前記(Bb)と(Bc)との共重合体を構成する全構造単位の合計モル数に対して、それぞれ、
(Bb)に由来する構造単位;5〜95モル%
(Bc)に由来する構造単位;5〜95モル%
であることが好ましく、
(Bb)に由来する構造単位;10〜90モル%
(Bc)に由来する構造単位;10〜90モル%
であることがより好ましい。
さらに、第二段階として樹脂[K4]の製造方法と同様の条件で、(Bb)と(Bc)との共重合体が有する(Bb)に由来する環状エーテルに、(Ba)のカルボン酸又はカルボン酸無水物を反応させることにより、樹脂[K5]を得ることができる。
第二段階において、前記(Bb)と(Bc)との共重合体に反応させる(Ba)の使用量としては、(Bb)100モルに対して、5〜80モルが好ましい。環状エーテルの反応性が高く、未反応の(Bb)が残存しにくいことから、樹脂[K5]に用いる(Bb)としては(Bb1)が好ましく、(Bb1−1)がより好ましい。
樹脂[K6]は、樹脂[K5]に、さらにカルボン酸無水物を反応させることにより得られる樹脂である。(Bb)に由来する環状エーテルと(Ba)のカルボン酸又はカルボン酸無水物との反応により発生するヒドロキシ基に、カルボン酸無水物を反応させることにより製造できる。
カルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物等が挙げられる。カルボン酸無水物の使用量は、(Ba)の使用量1モルに対して、0.5〜1モルが好ましい。
樹脂(B)としては、具体的に、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂[K1];グリシジル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、グリシジル(メタ)アクリレート/スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド/2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ビニルトルエン共重合体、3−メチル−3−(メタ)アクリルロイルオキシメチルオキセタン/(メタ)アクリル酸/スチレン共重合体等の樹脂[K2];ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/トリシクロデシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、等の樹脂[K3];ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂等の樹脂[K4];トリシクロデシル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/スチレン/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂等の樹脂[K5];トリシクロデシル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂にさらにテトラヒドロフタル酸無水物を反応させた樹脂等の樹脂[K6]等が挙げられる。
樹脂(B)は、好ましくは、樹脂[K1]、樹脂[K2]及び樹脂[K3]からなる群から選ばれる一種であり、より好ましくは、樹脂[K2]及び樹脂[K3]からなる群から選ばれる一種である。これらの樹脂であると着色硬化性組成物は現像性に優れる。
着色パターンと基板との密着性の観点で、樹脂[K2]がさらに好ましい。
樹脂(B)のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは3,000〜100,000であり、より好ましくは5,000〜50,000であり、さらに好ましくは5,000〜30,000である。分子量が前記の範囲にあると、着色硬化性組成物から形成される塗布膜の硬度が向上し、現像時の残膜率も高く、未露光部の現像液に対する溶解性が良好で、着色パターンの解像度が向上する傾向がある。
樹脂(B)の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1〜6であり、より好ましくは1.2〜4である。
樹脂(B)の固形分酸価は、好ましくは50〜170mg−KOH/gであり、より好ましくは60〜150mg−KOH/gであり、さらに好ましくは70〜135mg−KOH/gである。ここで酸価は樹脂(B)1gを中和するに必要な水酸化カリウムの量(mg)として測定される値であり、例えば水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
樹脂(B)の含有量は、固形分の総量に対して、好ましくは1〜65質量%であり、より好ましくは2〜60質量%であり、さらに好ましくは2〜55質量%である。樹脂(B)の含有量が、前記の範囲にあると、着色パターンが形成でき、また着色パターンの解像度及び残膜率が向上する傾向がある。なお樹脂(B)は、化合物(1)より多くてもよいし、少なくてもよい。
<重合性化合物(C)>
重合性化合物(C)は、重合開始剤(D)から発生した活性ラジカル及び/又は酸によって重合しうる化合物であり、例えば、重合性のエチレン性不飽和結合を有する化合物等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸エステル化合物が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を1つ有する重合性化合物としては、例えば、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン等、並びに、上述の(Ba)、(Bb)及び(Bc)が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を2つ有する重合性化合物としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテル及び3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
中でも、重合性化合物(C)は、エチレン性不飽和結合を3つ以上有する重合性化合物であることが好ましい。このような重合性化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、エチレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられ、中でも、好ましくはジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
重合性化合物(C)の重量平均分子量は、好ましくは150以上2,900以下であり、より好ましくは250以上1,500以下である。
重合性化合物(C)の含有量は、固形分の総量に対して、好ましくは7〜65質量%であり、より好ましくは13〜60質量%であり、さらに好ましくは17〜55質量%である。
また、樹脂(B)と重合性化合物(C)との含有量比〔樹脂(B):重合性化合物(C)〕は質量基準で、好ましくは5:95〜80:20であり、より好ましくは9:91〜80:20である。
さらに、本発明の化合物(1)と樹脂(B)との合計と、重合性化合物(C)との含有量比〔化合物と樹脂(B)の合計:重合性化合物(C)〕は、質量基準で、好ましくは70:30〜40:60であり、より好ましくは70:30〜50:50である。
重合性化合物(C)の含有量が、前記の範囲内にあると、着色パターン形成時の残膜率及びカラーフィルタの耐薬品性が向上する傾向がある。
<重合開始剤(D)>
重合開始剤(D)は、光や熱の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の重合開始剤を用いることができる。
重合開始剤(D)としては、O−アシルオキシム化合物、アルキルフェノン化合物、ビイミダゾール化合物、トリアジン化合物、及びアシルホスフィンオキサイド化合物等が挙げられる。
前記O−アシルオキシム化合物は、式(d1)で表される部分構造を有する化合物である。以下、*は結合手を表す。
前記O−アシルオキシム化合物としては、例えば、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−{2−メチル−4−(3,3−ジメチル−2,4−ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパン−1−イミン及びN−ベンゾイルオキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミン等が挙げられ、また、イルガキュア(登録商標)OXE01、OXE02(以上、BASF社製)及びN−1919(ADEKA社製)等の市販品等も挙げられる。中でも、O−アシルオキシム化合物は、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン及びN−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミンからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミンがより好ましい。
前記アルキルフェノン化合物は、例えば、式(d2)で表される部分構造又は式(d3)で表される部分構造を有する化合物である。これらの部分構造中、ベンゼン環は置換基を有していてもよい。
式(d2)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジルブタン−1−オン及び2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]ブタン−1−オン等が挙げられ、イルガキュア369、907、379(以上、BASF社製)等の市販品等も挙げられる。
式(d3)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロペニルフェニル)プロパン−1−オンのオリゴマー、α,α−ジエトキシアセトフェノン及びベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
感度の点で、アルキルフェノン化合物としては、式(d2)で表される部分構造を有する化合物が好ましい。
前記ビイミダゾール化合物は、例えば、式(d5)で表される化合物であることが好ましい。


[式(d5)中、R13〜R18は、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。]
13〜R18の炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、フェニル基、トルイル基、キシリル基、エチルフェニル基及びナフチル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基が挙げられる。
置換基としては、例えば、ハロゲン原子及び炭素数1〜4のアルコキシ基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ、好ましくは塩素原子が挙げられる。炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基等が挙げられ、好ましくはメトキシ基が挙げられる。
ビイミダゾール化合物としては、例えば、2,2’−ビス(2−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(2,3−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(例えば、特開平6−75372号公報、特開平6−75373号公報等参照。)、2,2’−ビス(2−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(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(アルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(ジアルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(トリアルコキシフェニル)ビイミダゾール(例えば、特公昭48−38403号公報、特開昭62−174204号公報等参照。)及び4,4’,5,5’−位のフェニル基がカルボアルコキシ基により置換されているイミダゾール化合物(例えば、特開平7−10913号公報等参照)等が挙げられる。中でも、下記式で表される化合物及びこれらの混合物が好ましい。
前記トリアジン化合物としては、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン及び2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。
前記アシルホスフィンオキサイド化合物としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
さらに重合開始剤(D)としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、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等のベンゾイン化合物;ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物;9,10−フェナンスレンキノン、2−エチルアントラキノン及びカンファーキノン等のキノン化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、ベンジル、フェニルグリオキシル酸メチル及びチタノセン化合物等が挙げられる。
これらは、後述の重合開始助剤(D1)(中でもアミン類)と組合せて用いることが好ましい。
重合開始剤(D)は、好ましくはアルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、O−アシルオキシム化合物及びビイミダゾール化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む重合開始剤であり、より好ましくはO−アシルオキシム化合物を含む重合開始剤である。
重合開始剤(D)の含有量は、樹脂(B)及び重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜40質量部であり、より好ましくは1〜30質量部である。
<重合開始助剤(D1)>
重合開始助剤(D1)は、重合開始剤によって重合が開始された重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物又は増感剤である。重合開始助剤(D1)を含む場合、通常、重合開始剤(D)と組合せて用いられる。
重合開始助剤(D1)としては、アミン化合物、アルコキシアントラセン化合物、チオキサントン化合物及びカルボン酸化合物等が挙げられる。
前記アミン化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン及びトリイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン;4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル及び4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル等のアミノ安息香酸エステル;N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(通称ミヒラーズケトン)、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン及び4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン等のアルキルアミノベンゾフェノン;等が挙げられ、中でも、好ましくはアルキルアミノベンゾフェノンが挙げられ、より好ましくは4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが挙げられる。また、EAB−F(保土谷化学工業(株)製)等の市販品を用いてもよい。
前記アルコキシアントラセン化合物としては、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン及び2−エチル−9,10−ジブトキシアントラセン等が挙げられる。
前記チオキサントン化合物としては、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン及び1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等が挙げられる。
前記カルボン酸化合物としては、フェニルスルファニル酢酸、メチルフェニルスルファニル酢酸、エチルフェニルスルファニル酢酸、メチルエチルフェニルスルファニル酢酸、ジメチルフェニルスルファニル酢酸、メトキシフェニルスルファニル酢酸、ジメトキシフェニルスルファニル酢酸、クロロフェニルスルファニル酢酸、ジクロロフェニルスルファニル酢酸、N−フェニルグリシン、フェノキシ酢酸、ナフチルチオ酢酸、N−ナフチルグリシン及びナフトキシ酢酸等が挙げられる。
これらの重合開始助剤(D1)を用いる場合、その含有量は、樹脂(B)及び重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部であり、より好ましくは1〜20質量部である。重合開始助剤(D1)の量がこの範囲内にあると、さらに高感度で着色パターンを形成することができ、カラーフィルタの生産性が向上する傾向にある。
<溶剤(E)>
溶剤(E)は、特に限定されず、当該分野で通常使用される溶剤を単独で、或いは2種以上を組合せて用いることができる。溶剤(E)としては、例えば、エステル溶剤(分子内に−COO−を含み、−O−を含まない溶剤)、エーテル溶剤(分子内に−O−を含み、−COO−を含まない溶剤)、エーテルエステル溶剤(分子内に−COO−と−O−とを含む溶剤)、ケトン溶剤(分子内に−CO−を含み、−COO−を含まない溶剤)、アルコール溶剤(分子内にOHを含み、−O−、−CO−及び−COO−を含まない溶剤)、芳香族炭化水素溶剤、アミド溶剤及びジメチルスルホキシド等が挙げられる。
エステル溶剤としては、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2−ヒドロキシイソブタン酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、シクロヘキサノールアセテート及びγ−ブチロラクトン等が挙げられる。
エーテル溶剤としては、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モノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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モノブチルエーテル、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、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、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、アニソール、フェネトール及びメチルアニソール等が挙げられる。
エーテルエステル溶剤としては、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート等が挙げられる。
ケトン溶剤としては、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、アセトン、2−ブタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及びイソホロン等が挙げられる。
アルコール溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリン等が挙げられる。
芳香族炭化水素溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン及びメシチレン等が挙げられる。
アミド溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドン等が挙げられる。
これらの溶剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、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ブチルエーテル、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、3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−1−ブタノール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、N,N−ジメチルホルムアミド及びN−メチルピロリドン等が好ましく、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メチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−1−ブタノール、3−エトキシプロピオン酸エチル、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン及びN−メチルピロリドンがより好ましい。
溶剤(E)の含有量は、着色硬化性組成物の総量に対して、好ましくは70〜95質量%であり、より好ましくは75〜92質量%である。言い換えると、着色硬化性組成物の固形分は、好ましくは5〜30質量%、より好ましくは8〜25質量%である。
溶剤(E)の含有量が前記の範囲にあると、着色硬化性組成物を塗布した時の平坦性が良好になり、またカラーフィルタを形成した際に色濃度が不足しないために表示特性が良好となる傾向がある。
<レベリング剤(F)>
レベリング剤(F)としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。これらは、側鎖に重合性基を有していてもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH8400(商品名:東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF4446、TSF4452及びTSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)等が挙げられる。
前記のフッ素系界面活性剤としては、分子内にフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、フロラード(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F554、同R30、同RS−718−K(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)及びE5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)等が挙げられる。
前記のフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合及びフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、メガファック(登録商標)R08、同BL20、同F475、同F477及び同F443(DIC(株)製)等が挙げられる。
レベリング剤(F)を含有する場合、その含有量は、着色硬化性組成物の総量に対して、好ましくは0.001質量%以上0.2質量%以下であり、より好ましくは0.002質量%以上0.1質量%以下であり、さらに好ましくは0.005質量%以上0.07質量%以下である。レベリング剤(F)の含有量が前記の範囲内にあると、カラーフィルタの平坦性を良好にすることができる。
<その他の成分>
本発明の着色硬化性組成物は、必要に応じて、充填剤、他の高分子化合物、密着促進剤、酸化防止剤、光安定剤、連鎖移動剤等、当該技術分野で公知の添加剤を含んでもよい。
<着色硬化性組成物の製造方法>
本発明の着色硬化性組成物は、例えば、着色剤(A)、樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)、並びに必要に応じて用いられる、溶剤(E)、レベリング剤(F)、重合開始助剤(D1)及びその他の成分を混合することにより調製できる。
顔料(P)を含む場合の顔料は、予め溶剤(E)の一部又は全部と混合し、顔料の平均粒子径が0.2μm以下程度となるまで、ビーズミル等を用いて分散させることが好ましい。この際、必要に応じて前記顔料分散剤、樹脂(B)の一部又は全部を配合してもよい。このようにして得られた顔料分散液に、残りの成分を、所定の濃度となるように混合することにより、目的の着色硬化性組成物を調製できる。
化合物(1)は、予め溶剤(E)の一部又は全部に溶解させて溶液を調製することが好ましい。該溶液を、孔径0.01〜1μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
また、染料(A−1)を用いる場合、染料(A−1)も予め溶剤(E)の一部又は全部にそれぞれ溶解させて溶液を調製してもよい。さらに該溶液を、孔径0.01〜1μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
混合後の着色硬化性組成物を、孔径0.01〜10μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
<着色パターン、塗布膜及びカラーフィルタの製造方法>
本発明の着色硬化性組成物から着色パターンを製造する方法としては、フォトリソグラフ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられ、中でも、好ましくはフォトリソグラフ法が挙げられる。フォトリソグラフ法は、前記着色硬化性組成物を基板に塗布し、乾燥させて着色組成物層を形成し、フォトマスクを介して該着色組成物層を露光して、現像する方法である。前記着色パターンの形成方法において、露光の際にフォトマスクを用いないこと、及び/又は現像しないことにより、上記着色組成物層の硬化物である塗布膜(中でも着色塗布膜)を形成できる。このように形成した着色パターンや塗布膜(中でも着色塗布膜)をカラーフィルタとすることができる。
作製する着色パターン、塗布膜又はカラーフィルタの膜厚は、特に限定されず、目的や用途等に応じて適宜調整することができ、例えば、それぞれ0.1〜30μm、好ましくは0.1〜20μm、さらに好ましくは0.5〜6μmである。
基板としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラス等のガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂板、シリコン、前記基板上にアルミニウム、銀、銀/銅/パラジウム合金薄膜等を形成したものが用いられる。これらの基板上には、別のカラーフィルタ層、樹脂層、トランジスタ、回路等が形成されていてもよい。
フォトリソグラフ法による各色画素の形成は、公知又は慣用の装置や条件で行うことができる。例えば、下記のようにして作製することができる。
まず、着色硬化性組成物を基板上に塗布し、加熱乾燥(プリベーク)及び/又は減圧乾燥することにより溶剤等の揮発成分を除去して乾燥させ、平滑な着色組成物層を得る。
塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、スリット アンド スピンコート法等が挙げられる。
加熱乾燥を行う場合の温度としては、30〜120℃が好ましく、50〜110℃がより好ましい。また加熱時間としては、10秒間〜60分間であることが好ましく、30秒間〜30分間であることがより好ましい。
減圧乾燥を行う場合は、50〜150Paの圧力下、20〜25℃の温度範囲で行うことが好ましい。
着色組成物層の膜厚は、特に限定されず、目的とするカラーフィルタの膜厚に応じて適宜選択すればよい。
次に、着色組成物層は、目的の着色パターンを形成するためのフォトマスクを介して露光される。該フォトマスク上のパターンは特に限定されず、目的とする用途に応じたパターンが用いられる。
露光に用いられる光源としては、250〜450nmの波長の光を発生する光源が好ましい。例えば、350nm未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、436nm付近、408nm付近、365nm付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出したりしてもよい。具体的には、光源としては、水銀灯、発光ダイオード、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等が挙げられる。
露光面全体に均一に平行光線を照射することや、フォトマスクと着色組成物層が形成された基板との正確な位置合わせを行うことができるため、マスクアライナ及びステッパ等の露光装置を使用することが好ましい。
露光後の着色組成物層を現像液に接触させて現像することにより、基板上に着色パターンが形成される。現像により、着色組成物層の未露光部が現像液に溶解して除去される。
現像液としては、例えば、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.03〜5質量%である。さらに、現像液は、界面活性剤を含んでいてもよい。
現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基板を任意の角度に傾けてもよい。
現像後は、水洗することが好ましい。
さらに、得られた着色パターンに、ポストベークを行うことが好ましい。ポストベーク温度としては、150〜250℃が好ましく、160〜235℃がより好ましい。ポストベーク時間としては、1〜120分間が好ましく、10〜60分間がより好ましい。
本発明の化合物は、NMP耐性が高いことから、これを用いた着色硬化性組成物から、NMP耐性に優れる塗布膜及びカラーフィルタを製造できる。該カラーフィルタは、表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等)及び固体撮像素子に用いられるカラーフィルタとして有用である。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表す%及び部は、特に断らないかぎり質量基準である。
以下において、NMRはアジレント・テクノロジーズ(株)製のFT−NMR装置 商品名「MR−400」にて測定した。1H−NMRは、室温、パルス幅5.8μs(45°パルス)、取り込み時間3.5秒、待ち時間3.5秒、積算回数16回の条件で、試料を重ジチルスルホキシドに溶解して測定し、重ジメチルスルホキシドのシグナルを化学シフトの内部標準(δ2.50)とした。19F−NMRは、室温、パルス幅4.75μs(45°パルス)、取り込み時間0.84秒、待ち時間3.6秒、積算回数32回の条件で、試料を重ジチルスルホキシドに溶解して測定した。別途測定した、ヘキサフルオロベンゼンのシグナルを化学シフトの外部標準(δ―163.0)として用いた。
以下において、化合物の構造は質量分析(LC;アジレント・テクノロジーズ(株)製1200型、MASS;アジレント・テクノロジーズ(株)LC/MSD型)で確認した。
樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の測定は、SEC法により以下の条件で行った。
装置 ;東ソー(株)製HLC―8120
カラム ;TSKgelα4000+α3000+α2500+TSKGuardcolumn
カラム温度 ;40℃
溶媒 ;50mM LiBr/DMF
流速 ;1.0mL/min
被検液固形分濃度;0.1質量%
注入量 ;50μL
検出器 ;RI
校正用標準物質 ;TSK STANDARD POLYSTYRENE
F−1、F−4、F−288、A−2500、A−500、A−5000
〔合成例1〕
(ノナフルオロブタンスルホンアミドの合成)
窒素雰囲気化のフラスコ内に0.4Mアンモニアテトラヒドロフラン溶液((株)シグマアルドリッチジャパン製)158部が加えられた。このフラスコは、ドライアイス/2−プロパノールバスに浸されて冷却され、かつその内容物が撹拌されながら、ノナフルオロブタンスルホン酸フロリド(東京化成工業(株)製)10.0部がフラスコ内に滴下された。滴下終了後、フラスコは冷却されながら1時間撹拌が続けられた。撹拌終了後、室温まで昇温させた後、水8.95部とジクロロメタン17.9部とがフラスコに加えられ、次いで、フラスコの内容物が分液漏斗に移されて、水層が中性となるまで塩酸が加えられて、有機層と水層とが分液された。回収した有機層は、飽和食塩水17.9部で洗浄され、さらに無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥された。有機層の蒸留、乾燥が行われ、ノナフルオロブタンスルホンアミド3.92部が収率38%で得られた。
上記ノナフルオロブタンスルホンアミドについて、下記の分析結果より目的の化合物であることが確認された。
MS(ESI)(m/z)298(−)
1H−NMR δ9.14(br,2H)
19F−NMR δ−76.3(t)、−110.1(t)、−117.2(t)、−121.7(td)
〔合成例2〕
((p−ビニルフェニル)ノナフルオロブタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩の合成)
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とされ、そこにp−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩水和物(東京化成工業(株)製)10.0部、N,N−ジメチルホルムアミド1.84部及びアセトニトリル72.5部が加えられた。フラスコの内容物が撹拌されながら、氷浴下、塩化チオニル(和光純薬工業(株)製)11.8部が滴下された。
滴下終了後、70℃で3時間反応が進められた。フラスコ内に、炭酸水素ナトリウム水溶液が加えられて反応が停止され、さらに炭酸水素ナトリウム水溶液と酢酸エチルを用いて分液操作が行われた。分液された有機層が18質量パーセント食塩水で洗浄された後、無水硫酸マグネシウムで乾燥された。有機層が蒸留、減圧乾燥されてp−ビニルベンゼンスルホニルクロリド8.32部が、収率82%で得られた。
次いで、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とされ、合成例1で合成されたノナフルオロブタンスルホンアミド10.0部、ジクロロメタン118部及びトリエチルアミン13.3部が加えられた。フラスコの内容物が撹拌されながら氷浴下で、p−ビニルベンゼンスルホニルクロリド14.0部が滴下された。滴下2時間後に室温まで昇温された後、さらに5時間撹拌が続けられた。フラスコ内にイオン交換水が加えられて反応が停止され、有機層がイオン交換水で洗浄され、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥され、固形物が濾過された後、有機層がカラムクロマトグラフィーで精製され、目的物11.7部が収率63%で得られた。
下記構造式(M−1)で表される(p−ビニルフェニル)ノナフルオロブタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩について、下記の分析結果より目的の化合物であることが確認された。
MS(ESI)(m/z)103(+),464(−)
1H−NMR δ8.83(br,1H),7.73(d,J=8.3Hz,2H),7.58(d,J=8.3Hz,2H),6.79(dd,1H),5.96(d,1H),5.38(d,1H),3.09(q,6H),1.17(t,9H)
19F−NMR δ−76.3(t),−109.0(t),−117.0(t),−121.6(t)
〔合成例3〕
((p−ビニルフェニル)トリフルオロメタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩の合成)
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とし、そこにp−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩水和物(東京化成工業(株)製)10.0部、N,N−ジメチルホルムアミド1.84部、アセトニトリル72.5部が加えられた。フラスコの内容物が撹拌されながら、氷浴下、塩化チオニル(和光純薬工業(株)製)11.8部が滴下された。
滴下終了後、70℃で3時間反応が進められた。炭酸水素ナトリウム水溶液が加えられて反応が停止され、さらに炭酸水素ナトリウム水溶液と酢酸エチルを用いて分液操作が行われた。分液された有機層が18質量パーセント食塩水で洗浄された後、無水硫酸マグネシウムで乾燥された。有機層が蒸留、減圧乾燥されてp−ビニルベンゼンスルホニルクロリド8.32部が収率82%で得られた。
次いで、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とされ、トリフルオロメタンスルホンアミド(東京化成工業(株)製)10.0部、ジクロロメタン243部、トリエチルアミン24.8部が加えられた。撹拌しながら氷浴下でp−ビニルベンゼンスルホニルクロリド17.7部が滴下された。滴下2時間後に室温まで昇温された後、イオン交換水で反応が停止され、有機層がイオン交換水で洗浄された。無水硫酸マグネシウムで乾燥され、濾過された後、カラムクロマトグラフィーで精製され、目的物23.2部が収率80%で得られた。
下記構造式(M−2)で表される(p−ビニルフェニル)トリフルオロメタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩について、下記の分析結果より目的の化合物であることが確認された。
MS(ESI)(m/z)103(+)、314(−)
1H−NMR δ8.83(br,1H),7.72(d,1H),7.58(d,1H),6.79(dd,1H),5.95(d,1H),5.39(d,1H),3.09(m,6H),1.17(t,9H)
19F−NMR δ−73.8(s)
〔合成例4〕
(重合体1の合成)
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とされ、(p−ビニルフェニル)ノナフルオロブタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩が10.0部、シクロヘキサノンが27.0部、メタクリル酸グリシジル(東京化成工業(株)製)が7.5部を入れられ、撹拌されながら100℃まで加熱された。次いで、該フラスコ内に、α,α’−アゾイソブチロニトリル(関東化学(株)製)0.12部をシクロヘキサノンに溶解した溶液が、滴下ロートを用いて15分間かけて滴下された。重合開始剤の滴下が終了した後3時間同温度に保持され、その後室温まで冷却された。溶液にアセトン106部が加えられて撹拌され、ヘキサン3300部に滴下されて共重合体が析出された。ヘキサンで洗浄され、乾燥されて樹脂12.9部(収率73%)が得られた。重合体1は、1H−NMR解析により目的の化合物であることが確認され、下記構造式(P−1)におけるpとqの割合が1:1.2であることが分かった。重合体1の重量平均分子量Mwは12000、数平均分子量Mnは8500、分子量分布は1.4であった。
〔合成例5〕
(重合体2の合成)
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とされ、(p−ビニルフェニル)ノナフルオロブタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩が10.0部、シクロヘキサノンが27.1部、メタクリル酸グリシジル(東京化成工業(株)製)が19.6部入れられ、撹拌されながら100℃まで加熱された。次いで、該フラスコ内に、α,α’−アゾイソブチロニトリル(関東化学(株)製)0.10部がシクロヘキサノンに溶解された溶液を、滴下ロートを用いて12分間かけて滴下された。重合開始剤の滴下が終了した後3時間同温度に保持され、その後室温まで冷却された。溶液にアセトン221部が加えられて撹拌され、ヘキサン4850部に滴下されて共重合体が析出された。ヘキサンで洗浄され、乾燥されて樹脂22.6部(収率77%)が得られた。重合体2は、1H−NMR解析により目的の化合物であることが確認され、下記構造式(P−2)におけるpとqの割合が1:6.7であることが分かった。この樹脂の重量平均分子量Mwは10000、数平均分子量Mnは7500、分子量分布は1.4であった。
〔合成例6〕
(重合体3の合成)
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素が適量流されて窒素雰囲気とされ、(p−ビニルフェニル)トリフルオロメタンスルホニルイミド酸トリエチルアミン塩が10.0部、シクロヘキサノンが37.1部、メタクリル酸グリシジル(東京化成工業(株)製)が13.5部入れられ、撹拌しながら100℃まで加熱された。次いで、該フラスコ内に、α,α’−アゾイソブチロニトリル(関東化学(株)製)0.15部がシクロヘキサノンに溶解された溶液が、滴下ロートを用いて15分間かけて滴下された。重合開始剤の滴下が終了した後3時間同温度に保持され、その後室温まで冷却された。溶液にアセトン110部が加えられて撹拌され、ヘキサン4850部が滴下されて共重合体を析出された。ヘキサンで洗浄され、乾燥されて樹脂17.2部(収率74%)が得られた。重合体3は、1H−NMR解析により目的の化合物であることが確認され、下記構造式(P−3)におけるpとqの割合が1:2.3であることが分かった。重合体1の重量平均分子量Mwは23000、数平均分子量Mnは11000、分子量分布は2.1であった。
〔実施例1〕
(着色剤1の合成)
合成例4にて製造した重合体1の10.0部がジメチルスルホキシド159部に溶解され、下記構造式(Q−1)で表されるカチオン性染料である、Victoria Pure Blue BOH(保土谷化学工業(株)製)(CI−42595)が重合体1の共重合比から算出される、上記構造式(M−1)で表される化合物由来の構成単位のモル数に対する90モル%量の割合で加えられ、エバポレーターを用いて900hPaの減圧下で、40℃で、30分間撹拌された。水1600部が加えられ、析出物が濾取され、水で洗浄された。該析出物が減圧乾燥されて、下記構造式(Q−2)で表される着色剤1 9.1部が収率42%で得られた。
〔実施例2〕
(着色剤2の合成)
合成例5にて製造した重合体2の10.0部がジメチルスルホキシド310部に溶解され、上記構造式(Q−1)で表されるカチオン性染料である、Victoria Pure Blue BOH(保土谷化学工業(株)製)(CI−42595)が重合体2の共重合比から算出される、上記構造式(M−1)で表される化合物由来の構成単位のモル数に対する90モル%量の割合で加えられ、エバポレーターを用いて900hPaで40℃30分間撹拌された。水3100部が加えられ、析出物が濾取され、水で洗浄された。該析出物が減圧乾燥されて、下記構造式(Q−3)で表される着色剤2 20.0部が収率57%で得られた。
〔合成例7〕
(着色剤3の合成)
合成例6にて製造した重合体3の10.0部がジメチルスルホキシド159部に溶解され、上記構造式(Q−1)で表されるカチオン性染料である、Victoria Pure Blue BOH(保土谷化学工業(株)製)(CI−42595)が重合体3の共重合比から算出される、上記構造式(M−2)で表される化合物由来の構成単位のモル数に対する90モル%量の割合で加えられ、エバポレーターを用いて900hPaで40℃30分間撹拌された。水1600部が加えられ、析出物が濾取され、水で洗浄された。該析出物が減圧乾燥されて、下記構造式(R−2)で表される着色剤3 16.4部が収率71%で得られた。
〔合成例8〕
(樹脂B−1)の合成
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素が適量流され窒素雰囲気に置換され、乳酸エチル(東京化成工業(株)製)141部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(東京化成工業(株)製)178部が入れられ、攪拌しながら85℃まで加熱された。次いで、アクリル酸(東京化成工業(株)製)38部、E−DCPA((株)ダイセル製)25部、シクロヘキシルマレイミド(東京化成工業(株)製)137部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業(株)製)50部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(東京化成工業(株)製)338部部の混合溶液が5時間かけて滴下された。一方、2,2−アゾビスイソブチロニトリル(関東化学(株)製)5部がプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(東京化成工業(株)製)88部に溶解された混合溶液が6時間かけて滴下された。滴下終了後、4時間同温度で保持された後、室温まで冷却されて、B型粘度(23℃)23mPas、固形分25.6質量%、溶液酸価28mg−KOH/gの共重合体、樹脂B−1が得られた。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは8000、分子量分布2.1であった。
式(Q−2)で表される化合物0.097gがアセトニトリルに溶解されて体積を100cm3とされ、そのうちの2cm3がさらにアセトニトリルで希釈されて体積を250cm3とされて(濃度:0.0078g/L)、分光光度計(石英セル、光路長;1cm)を用いて吸収スペクトルが測定された。この化合物は、λmax=618nmで吸光度1(任意単位)を示した。
式(Q−3)で表される化合物0.099gがアセトニトリルに溶解されて体積を100cm3とされ、そのうちの2cm3がさらにアセトニトリルで希釈されて体積250cm3とされて(濃度:0.0079g/L)、分光光度計(石英セル、光路長;1cm)を用いて吸収スペクトルが測定された。この化合物は、λmax=621nmで吸光度0.7(任意単位)を示した。
式(R−2)で表される化合物0.050gがアセトニトリルに溶解されて体積を50cm3とされ、そのうちの2cm3がさらにイオン交換水で希釈されて体積を250cm3とされて(濃度:0.0080g/L)、分光光度計(石英セル、光路長;1cm)を用いて吸収スペクトルが測定された。この化合物は、λmax=610nmで吸光度1.6(任意単位)を示した。
〔着色剤の有機溶媒への溶解度〕
着色剤1〜3について、以下の溶媒100部あたりの溶解度が確認された。表中、4−ヒドロキシ−4−メチル−ペンタノンをDAA、乳酸エチルをEL、プロピレングリコールモノメチルエーテルをPGMA、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをPGMEAと表示する。
〔着色硬化性組成物の調製〕
〔実施例3〕
着色剤(A):式(Q−2)で表される化合物 15部;
アルカリ可溶性樹脂(B):樹脂(B−1) 12部;
重合性化合物(C):光硬化性モノマー
(NKエステル A9550:新中村化学工業(株)製) 13部;
重合開始剤(D):光重合開始剤(OXE01:BASFジャパン(株)製)3.4部;
溶剤(E):4−ヒドロキシ−4−メチル−ペンタノン 73部;
溶剤(E):プロピレングリコールモノメチルエーテル 10部;
溶剤(E):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 70部;
並びに
レベリング剤(F):ポリエーテル変性シリコーンオイル
(トーレシリコーンSH8400;東レダウコーニング(株)製) 0.027部;
フッ素系界面活性剤(メガファックF−554;DIC(株)製) 0.036部;
酸化防止剤(G):(スミライザーGP:住友化学(株)) 1.7部;
シランカップリング剤(H):(KBM−503:信越化学工業(株)製) 0.5部
が混合されて着色硬化性組成物1が得られた。
〔実施例4〕
着色剤(A):式(Q−3)で表される化合物 36部;
アルカリ可溶性樹脂(B):樹脂(B−1)2.0部;
重合性化合物(C):光硬化性モノマー(NKエステル A9550:新中村化学工業(株)製)19部;
重合開始剤(D):光重合開始剤(OXE01:BASFジャパン(株)製)4.8部;
溶剤(E):4−ヒドロキシ−4−メチル−ペンタノン 105部;
溶剤(E):プロピレングリコールモノメチルエーテル 15部;
溶剤(E):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 145部;
並びに
レベリング剤(F):ポリエーテル変性シリコーンオイル
(トーレシリコーンSH8400;東レダウコーニング(株)製) 0.039部;
フッ素系界面活性剤(メガファックF−554;DIC(株)製) 0.053部;
酸化防止剤(G):(スミライザーGP:住友化学(株)) 2.4部;
シランカップリング剤(H):(KBM−503:信越化学工業(株)製) 0.7部
が混合されて着色硬化性組成物2が得られた。
〔比較例1〕
着色剤(A):式(R−2)で表される化合物 15部;
アルカリ可溶性樹脂(B):樹脂(B−1)12部;
重合性化合物(C):光硬化性モノマー
(NKエステル A9550:新中村化学工業(株)製) 14部;
重合開始剤(D):光重合開始剤
(OXE01:BASFジャパン(株)製)3.4部;
溶剤(E):4−ヒドロキシ−4−メチル−ペンタノン 73部;
溶剤(E):プロピレングリコールモノメチルエーテル 10部;
溶剤(E):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 71部;
並びに
レベリング剤(F):ポリエーテル変性シリコーンオイル
(トーレシリコーンSH8400;東レダウコーニング(株)製)0.027部;
フッ素系界面活性剤(メガファックF−554;DIC(株)製)0.037部;
酸化防止剤(G):(スミライザーGP:住友化学(株)) 1.7部;
シランカップリング剤(H):(KBM−503:信越化学工業(株)製) 0.5部
が混合されて着色硬化性組成物3が得られた。
〔カラーフィルタの作製〕
5センチメートル角のガラス基板(#1737;コーニング社製)上に、着色硬化性組成物1がスピンコート法で塗布された後、100℃で3分間プリベークされて着色組成物層1が形成された。冷却後、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)が用いられて、大気雰囲気下、150mJ/cm2の露光量(365nm基準)で着色組成物層1が露光された。尚、フォトマスクは使用されなかった。露光後の着色組成物層1をオーブン中、230℃で20分間ポストベークが行われることにより、カラーフィルタ1(膜厚2〜4μm)が作製された。着色硬化性組成物1に代えて、着色硬化性組成物2及び3を用いて、同様にして、着色組成物層2、3及びカラーフィルタ2、3が作製された。
〔NMP耐性評価〕
着色硬化性組成物から得られたカラーフィルタの中央1.9センチメートル角を切り取り、80℃のN−メチルピロリドンに5分間浸漬し、塗布膜の浸漬前後の色差(ΔEab*)を測色機(OSP−SP−200;OLYMPUS社製)を用いて測定した。実施例1、2、及び比較例1で得られたカラーフィルタ1、2、及び3について上記のNMP耐性評価を実施した結果、色差(ΔEab*)は、実施例1で得られたカラーフィルタ1では7.8であり、実施例2で得られたカラーフィルタ2では9.9であり、比較例1で得られたカラーフィルタ3では26.3であった。
さらに、着色硬化性組成物から得られたカラーフィルタの中央1.9センチメートル角を切り取り、23℃のN−メチルピロリドンに40分間浸漬し、塗布膜の浸漬前後の色差(ΔEab*)を測色機(OSP−SP−200;OLYMPUS社製)を用いて測定した。実施例2及び比較例1で得られたカラーフィルタ2及び3について上記のNMP耐性評価を実施した結果、色差(ΔEab*)は、実施例2で得られたカラーフィルタ2では1.0であり、比較例1で得られたカラーフィルタ3では7.4であった。
なお、色差(ΔEab*)は、その値が小さいほど高いNMP耐性を有する材料であることを示す。
本発明の化合物を含む着色硬化性組成物を用いると、NMP耐性に優れたカラーフィルタを提供することができる。該カラーフィルタは、表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等)及び固体撮像素子に用いられるカラーフィルタとして有用である。

Claims (9)

  1. (a)式(A−I)で表されるカチオン、(b)式(A−II)で表されるアニオンに由来する構成単位、及び式(A−III)で表される化合物に由来する構成単位を有する重合体からなる化合物を含むNMP耐性向上用着色硬化性組成物
    [式(A−I)中、R41〜R48は、互いに独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表し、R41とR42、R43とR44、及びR45とR46は、互いに結合して、それらが結合する窒素原子とともに環を形成していてもよく、R47とR48は、互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
    [式(A−II)中、Xは、水素原子の全部又は一部がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数2〜8のアルキル基を表す。
    Yは、2価の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20のアリーレン基、又はこれらを組合せた基を表し、前記脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、−CO−又は−N(R52)−で置換されていてもよい。ただし、隣接するメチレン基が同時に置換されることはなく、また末端のメチレン基が置換されることはない。
    51は、水素原子又はメチル基を表す。
    52は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基を表す。]
    [式(A−III)中、R 61 は水素原子又はメチル基を表す。Aは2価の炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基を構成するメチレン基は酸素原子又は−CO−に置換されていてもよい。]
  2. 式(A−II)におけるXが、炭素数2〜8のパーフルオロアルキル基である請求項1記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物
  3. 式(A−II)におけるXが、パーフルオロブチル基である請求項1又は2記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物
  4. 式(A−II)におけるYが炭素数6〜20のアリーレン基である請求項1〜3のいずれか記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物
  5. 式(A−II)におけるYが、フェニレン基である請求項1〜4のいずれか記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物
  6. 合性化合物及び重合開始剤をさらにみ、式(A−III)で表される化合物に由来する構成単位は、(b)重合体中、10モル%以上、99モル%以下であり、(b)重合体の重量平均分子量は、2000以上、30000以下である、請求項1〜5のいずれかに記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物。
  7. 請求項1〜のいずれかに記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物を用いて形成される塗布膜。
  8. 請求項1〜のいずれかに記載のNMP耐性向上用着色硬化性組成物を用いて形成されるカラーフィルタ。
  9. 請求項8記載のカラーフィルタを含む表示装置。
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