JP6824202B2 - 着色樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、着色樹脂組成物に関する。
液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置及びプラズマディスプレイ等の表示装置やCCDやCMOSセンサなどの固体撮像素子に使用されるカラーフィルタは、着色樹脂組成物から製造される。また表示装置や固体撮像素子に使用されるカラーフィルタとは求められる特性は全く異なるが、プリント配線板の製造工程で感光性樹脂組成物が使用されており、この感光性樹脂組成物はマイカライトグリーンシュウ酸塩などで着色されていることがある(特許文献1)。
特開平8−152710号公報
従来から知られているカラーフィルタ用着色樹脂組成物や、プリント配線板製造用感光性樹脂組成物は、耐熱性及び耐光性が満足できるものではなかった。本発明の課題は、着色樹脂組成物の耐熱性及び耐光性を良好なものにすることにある。
本発明は、以下の発明を含む。
[1] 着色剤及び樹脂を含み、
前記着色剤が、式(Ia)で表される化合物を含む着色樹脂組成物。
Figure 0006824202

[式(Ia)中、
1〜R6は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、COO-、又はS(O)2-を表し、R2とR3及びR4とR5は、互いに結合して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよい。
7は、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環基を表し、R3又はR4と結合して、環を形成してもよい。
8、R9は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、COO-、又はS(O)2-を表し、R8とR9は、互いに結合して置換基を有していてもよい環を形成してもよい。
10〜R13は、それぞれ独立に、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の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環基を表し、R10とR11、R12とR13、R2とR10及びR5とR12は、互いに結合して環を形成してもよい。
aは、1又は2を表す。
bは、0又は1を表す。
a-は、a価のアニオンを表す。]
[2] さらに、重合性化合物及び重合開始剤を含む前記[1]記載の着色樹脂組成物。
[3] 前記[2]記載の着色樹脂組成物から形成されるカラーフィルタ。
[4] 前記[3]記載のカラーフィルタを含む表示装置。
本発明の着色樹脂組成物によれば、耐熱性及び耐光性に優れたカラーフィルタを製造できる。
本発明の着色樹脂組成物は、着色剤及び樹脂を含む。以下、着色剤を「着色剤(A)」という場合があり、樹脂を「樹脂(B)」という場合がある。
(1)着色剤(A)
前記着色剤(A)は、式(Ia)で表される化合物を含む。以下、式(Ia)で表される化合物を「化合物(Ia)」という場合がある。
Figure 0006824202
[式(Ia)中、
1〜R6は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、COO-、又はS(O)2-を表し、R2とR3及びR4とR5は、互いに結合して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよい。
7は、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環基を表し、R3又はR4と結合して、環を形成してもよい。
8、R9は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、COO-、又はS(O)2-を表し、R8とR9は、互いに結合して置換基を有していてもよい環を形成してもよい。
10〜R13は、それぞれ独立に、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の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環基を表し、R10とR11、R12とR13、R2とR10及びR5とR12は、互いに結合して環を形成してもよい。
aは、1又は2を表す。
bは、0又は1を表す。
a-は、a価のアニオンを表す。]
化合物(Ia)が−COO-又は−S(O)2-を有する場合、その数は合計で1個である。−COO-又は−S(O)2-を合計で1個有する場合、bは0となる。−COO-及び−S(O)2-を有さない場合、bは1となる。b=1のとき、aは1又は2となる。
1〜R6及びR8〜R9で表される炭素数1〜20の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基であってもよく、該脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和であってもよく、鎖状又は脂環であってもよい。
1〜R6及びR8〜R9で表される飽和又は不飽和鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基及びイコシル基等の直鎖状アルキル基等;イソプロピル基、(2−メチル)プロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、(2−エチル)ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、(1−メチル)ペンチル基、(2−メチル)ペンチル基、(1−エチル)ペンチル基、(3−エチル)ペンチル基、イソヘキシル基、(5−メチル)ヘキシル基、(2−エチル)ヘキシル基、及び(3−エチル)ヘプチル基等の分枝鎖状アルキル基等;ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基(アリル基)、イソプロペニル基、(1−メチル)エテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、(1−(2−プロペニル))エテニル基、(1,2−ジメチル)プロペニル基及び2−ペンテニル基等のアルケニル基;等が挙げられる。飽和又は不飽和鎖状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、さらにより好ましくは1〜8であり、特に好ましくは1〜5である。
1〜R6及びR8〜R9で表される飽和又は不飽和脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、1−メチルシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、1−メチルシクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、3−メチルシクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、1,2−ジメチルシクロヘキシル基、1,3−ジメチルシクロヘキシル基、1,4−ジメチルシクロヘキシル基、2,3−ジメチルシクロヘキシル基、2,4−ジメチルシクロヘキシル基、2,5−ジメチルシクロヘキシル基、2,6−ジメチルシクロヘキシル基、3,4−ジメチルシクロヘキシル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、2,2−ジメチルシクロヘキシル基、3,3−ジメチルシクロヘキシル基、4,4−ジメチルシクロヘキシル基、シクロオクチル基、2,4,6−トリメチルシクロヘキシル基、2,2,6,6−テトラメチルシクロヘキシル基、3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキシル基、4−ペンチルシクロヘキシル基、4−オクチルシクロヘキシル基、4−シクロヘキシルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;シクロヘキセニル基(例えばシクロヘキサ−2−エン、シクロヘキサ−3−エン)、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等のシクロアルケニル基;ノルボルナン基、アダマンチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基等の橋かけ環炭化水素基;シクロプロピルメチル基、シクロプロピルエチル基、シクロブチルメチル基、シクロブチルエチル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基等の1つ以上のシクロアルキル基が結合したアルキル基;等が挙げられる。脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜20であり、より好ましくは4〜15であり、さらにより好ましくは5〜15であり、特に好ましくは5〜10である。
1〜R6及びR8〜R9で表される芳香族炭化水素基は、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,5−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、3,4−ジメチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、o−イソプロピルフェニル基、m−イソプロピルフェニル基、p−イソプロピルフェニル基、o−tert−ブチルフェニル基、m−tert−ブチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、メシチル基、2,6−ビス(2−プロピル)フェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、シクロヘキシルメチルフェニル基、ベンジルフェニル基、(ジメチル(フェニル)メチル)フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−1−ナフチル基、5,6,7,8−テトラヒドロ−2−ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、アントリル基、フェニルフェニル基、フェニルフェニルフェニル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基の炭素数は、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜15である。
1〜R6及びR8〜R9で表される芳香族炭化水素基は、上記に挙げた鎖状炭化水素基、環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基の少なくとも一つを、上記に挙げた芳香族炭化水素基と組み合わせた基であってもよく、ベンジル基、フェニルメチル基、1−メチル−1−フェニルエチル基等のアラルキル基;フェニルエテニル基(フェニルビニル基)等のアリールアルケニル基;フェニルエチニル基等のアリールアルキニル基;等が挙げられ、その炭素数は、好ましくは7〜20であり、より好ましくは7〜15である。
1〜R6及びR8〜R9で表される炭化水素基は、1つ又は2つ以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、−OH、−OR16、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-+、−C(O)O-、−C(O)OH、−C(O)O-+、−C(O)OR16、−C(O)NHR16、−C(O)NR1617、−SR16、−S(O)216、−S(O)2OR16、−S(O)2NH2、−S(O)2NHR16、−S(O)2NR1617(式中、R16及びR17は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の炭化水素基を表す。)が挙げられる。これらの中でも、置換基としては、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-+、−S(O)2NH2、−S(O)2NHR16、−SO2NR1617が好ましく、−S(O)2-+、−S(O)2NH2、−S(O)2NHR16、−SO2NR1617がより好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、好ましくはフッ素原子、塩素原子などである。
16、R17で表される炭素数1〜20の炭化水素基としては、R1〜R6及びR8〜R9で表される炭化水素基と同様のものが挙げられる。
−OR16としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基及びイコシルオキシ基等が好ましい。
−C(O)OR16としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基及びイコシルオキシカルボニル基等が好ましい。
−C(O)NHR16としては、N−メチルカルバモイル基、N−エチルカルバモイル基、N−プロピルカルバモイル基、N−イソプロピルカルバモイル基、N−ブチルカルバモイル基、N−イソブチルカルバモイル基、N−sec−ブチルカルバモイル基、N−tert−ブチルカルバモイル基、N−ペンチルカルバモイル基、N−(1−エチルプロピル)カルバモイル基、N−(1,1−ジメチルプロピル)カルバモイル基、N−(1,2−ジメチルプロピル)カルバモイル基、N−(2,2−ジメチルプロピル)カルバモイル基、N−(1−メチルブチル)カルバモイル基、N−(2−メチルブチル)カルバモイル基、N−(3−メチルブチル)カルバモイル基、N−シクロペンチルカルバモイル基、N−ヘキシルカルバモイル基、N−(1,3−ジメチルブチル)カルバモイル基、N−(3,3−ジメチルブチル)カルバモイル基、N−ヘプチルカルバモイル基、N−(1−メチルヘキシル)カルバモイル基、N−(1,4−ジメチルペンチル)カルバモイル基、N−オクチルカルバモイル基、N−(2−エチルヘキシル)カルバモイル基、N−(1,5−ジメチル)ヘキシルカルバモイル基、N−(1,1,2,2−テトラメチルブチル)カルバモイル基等が好ましい。
−C(O)NR1617としては、N,N−ジメチルカルバモイル基、N,N−エチルメチルスルカルバモイル基、N,N−ジエチルカルバモイル基、N,N−プロピルメチルカルバモイル基、N,N−イソプロピルメチルカルバモイル基、N,N−tert−ブチルメチルカルバモイル基、N,N−ブチルエチルカルバモイル基、N,N−ビス(1−メチルプロピル)カルバモイル基、N,N−ヘプチルメチルカルバモイル基等が好ましい。
−SR16としては、メチルスルファニル基、エチルスルファニル基、ブチルスルファニル基、ヘキシルスルファニル基、デシルスルファニル基及びイコシルスルファニル基等が好ましい。
−S(O)216としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、ヘキシルスルホニル基、デシルスルホニル基及びイコシルスルホニル基等が好ましい。
−S(O)2OR16としては、メトキシスルホニル基、エトキシスルホニル基、プロポキシスルホニル基、tert−ブトキシスルホニル基、ヘキシルオキシスルホニル基及びイコシルオキシスルホニル基等が好ましい。
−S(O)2NHR16としては、N−メチルスルファモイル基、N−エチルスルファモイル基、N−プロピルスルファモイル基、N−イソプロピルスルファモイル基、N−ブチルスルファモイル基、N−イソブチルスルファモイル基、N−sec−ブチルスルファモイル基、N−tert−ブチルスルファモイル基、N−ペンチルスルファモイル基、N−(1−エチルプロピル)スルファモイル基、N−(1,1−ジメチルプロピル)スルファモイル基、N−(1,2−ジメチルプロピル)スルファモイル基、N−(2,2−ジメチルプロピル)スルファモイル基、N−(1−メチルブチル)スルファモイル基、N−(2−メチルブチル)スルファモイル基、N−(3−メチルブチル)スルファモイル基、N−シクロペンチルスルファモイル基、N−ヘキシルスルファモイル基、N−(1,3−ジメチルブチル)スルファモイル基、N−(3,3−ジメチルブチル)スルファモイル基、N−ヘプチルスルファモイル基、N−(1−メチルヘキシル)スルファモイル基、N−(1,4−ジメチルペンチル)スルファモイル基、N−オクチルスルファモイル基、N−(2−エチルヘキシル)スルファモイル基、N−(1,5−ジメチル)ヘキシルスルファモイル基、N−(1,1,2,2−テトラメチルブチル)スルファモイル基等が好ましい。
−S(O)2NR1617としては、N,N−ジメチルスルファモイル基、N,N−エチルメチルスルファモイル基、N,N−ジエチルスルファモイル基、N,N−プロピルメチルスルファモイル基、N,N−イソプロピルメチルスルファモイル基、N,N−tert−ブチルメチルスルファモイル基、N,N−ブチルエチルスルファモイル基、N,N−ビス(1−メチルプロピル)スルファモイル基、N,N−ヘプチルメチルスルファモイル基等が好ましい。
+は、+N(R184、Na+又はK+であり、好ましくは+N(R184である。R18は、炭素数が1〜20の炭化水素基であり、好ましくは飽和炭化水素基である。Nに結合する4つのR18は互いに異なっていてもよく、4つのR18のうち、少なくとも2つが炭素数5〜20の1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。また、4つのR18の合計炭素数は20〜80が好ましく、20〜60がより好ましい。
+N(R184としては、以下のものが好ましい。
Figure 0006824202
7及びR10〜R13で表される炭素数6〜20の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、キシリル基(例えば、2,4−キシリル基、2,6−キシリル基など)、4−n−ブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フェニルフェニル基、フェニルフェニルフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,4−キシリル基、2,6−キシリル基、4−n−ブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基などが挙げられ、より好ましくは2,4−キシリル基、4−n−ブチルフェニル基、フェニル基である。R7及びR10〜R13で表される芳香族炭化水素基の炭素数は、好ましくは6〜15であり、より好ましくは6〜12である。
7及びR10〜R13で表される炭素数3〜19の芳香族複素環基としては、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、ピリジル基、インドリル基、イソインドリル基、インダゾリル基等が挙げられる。R7及びR10〜R13で表される芳香族複素環基の炭素数は、好ましくは3〜12であり、より好ましくは3〜8である。
7及びR10〜R13で表される炭素数6〜20の芳香族炭化水素基及び炭素数3〜19の芳香族複素環基は、置換基を1つ又は2つ以上有していてもよい。この置換基としては、R1〜R6及びR8〜R9で表される炭素数が1〜20の炭化水素基が有していてもよい置換基と同様の置換基が挙げられる。
10〜R13で表される炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和であってもよく、鎖状又は脂環であってもよい。R10〜R13で表される飽和又は不飽和鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基及びイコシル基等の直鎖状アルキル基等;イソプロピル基、(2−メチル)プロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、(2−エチル)ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、(1−メチル)ペンチル基、(2−メチル)ペンチル基、(1−エチル)ペンチル基、(3−エチル)ペンチル基、イソヘキシル基、(5−メチル)ヘキシル基、(2−エチル)ヘキシル基、及び(3−エチル)ヘプチル基等の分枝鎖状アルキル基等;ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基(アリル基)、イソプロペニル基、(1−メチル)エテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、(1−(2−プロペニル))エテニル基、(1,2−ジメチル)プロペニル基及び2−ペンテニル基等のアルケニル基;等が挙げられる。飽和又は不飽和鎖状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、さらにより好ましくは1〜8であり、特に好ましくは1〜5である。
10〜R13で表される飽和又は不飽和脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、1−メチルシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、1−メチルシクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、3−メチルシクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、1,2−ジメチルシクロヘキシル基、1,3−ジメチルシクロヘキシル基、1,4−ジメチルシクロヘキシル基、2,3−ジメチルシクロヘキシル基、2,4−ジメチルシクロヘキシル基、2,5−ジメチルシクロヘキシル基、2,6−ジメチルシクロヘキシル基、3,4−ジメチルシクロヘキシル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、2,2−ジメチルシクロヘキシル基、3,3−ジメチルシクロヘキシル基、4,4−ジメチルシクロヘキシル基、シクロオクチル基、2,4,6−トリメチルシクロヘキシル基、2,2,6,6−テトラメチルシクロヘキシル基及び3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキシル基、4−ペンチルシクロヘキシル基、4−オクチルシクロヘキシル基、4−シクロヘキシルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;シクロヘキセニル基(例えばシクロヘキサ−2−エン、シクロヘキサ−3−エン)、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等のシクロアルケニル基;ノルボルナン基、アダマンチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基;シクロプロピルメチル基、シクロプロピルエチル基、シクロブチルメチル基、シクロブチルエチル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基等の1つ以上のシクロアルキル基が結合したアルキル基;等が挙げられる。脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜20であり、より好ましくは4〜20であり、さらに好ましくは4〜15であり、さらにより好ましくは5〜15であり、特に好ましくは5〜10であり、中でも、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基であることがとりわけ好ましい。
10〜R13で表される炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基は、置換基を1つ又は2つ以上有していてもよい。この置換基としては、R1〜R6及びR8〜R9で表される炭素数が1〜20の炭化水素基が有していてもよい置換基と同様の置換基が挙げられる。
10とR11は、両方が独立に置換基を有してもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基となる組み合わせ(以下、組み合わせ1という)、両方が独立に置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基となる組み合わせ(以下、組み合わせ2という)、片方が置換基を有してもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基であり、他方が置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基となる組み合わせ(以下、組み合わせ3という)などが好ましく、組み合わせ1及び組み合わせ3がより好ましい。R12とR13においても、組み合わせ1、組み合わせ2、組み合わせ3などが好ましく、組み合わせ1及び組み合わせ3がより好ましい。組み合わせ1によれば、化合物(Ia)の耐熱性がより良好となり、組み合わせ3によれば、化合物(Ia)の耐光性がより良好となる。
2とR3又はR4とR5が互いに結合して形成する置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び置換基を有していてもよい芳香族複素環としては、R7及びR10〜R13で表される置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素環と同様の環、又はR7及びR10〜R13で表されるが置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環と同様の環が挙げられる。
7とR3とが結合して形成する環及びR7とR4とが結合して形成する環としては、シクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、ピロール環、ジヒドロピロール環、ピロリジン環、フラン環、ジヒドロフラン環、テトラヒドロフラン環、ピラン環、ジヒドロピラン環、テトラヒドロピラン環、ジヒドロピリジン環、テトラヒドロピリジン環、ピペリジン環、チアシクロペンテン環、チアシクロペンタジエン環、チアシクロヘキセン環、チアシクロヘキサジエン環等が挙げられる。
8とR9が結合して形成する環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環などの炭素数が4〜8のシクロアルカン環;アジリジン環、アゼチジン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の炭素数が2〜6の含窒素単環系飽和複素環;オキシラン環、オキセタン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン環、1,4−ジオキサン環等の炭素数が2〜6の含酸素単環系飽和複素環;テトラヒドロチオフェン環、ジチオラン環等の炭素数が2〜6の含硫黄単環系飽和複素環等が挙げられる。
10とR11、R12とR13が互いに結合して形成する環としては、例えば、以下のものが挙げられる。式中、*は、式(Ia’)でc10又はc2の識別符号が割り当てられた炭素原子との結合手(一重結合手又は二重結合手)を表す。式(Ia’)は、前記式(Ia)で示される化合物の炭素に識別符号を割り当てた式である。
Figure 0006824202
Figure 0006824202
2とR10が結合して形成する環としては、群[a1]で示される環が挙げられる。なお式(Ia’)は、前記と同じ意味である。群[a1]で示す環を構成する炭素原子のうち識別符号を割り当てられた炭素原子は、式(Ia’)で同じ識別符号を割り当てられた炭素原子に相当する。また式中、*は結合手を表す。
Figure 0006824202
5とR12が結合して形成する環としては、群[a2]で示される環が挙げられる。なお式(Ia’)は、前記と同じ意味である。群[a2]で示す環を構成する炭素原子のうち識別符号を割り当てられた炭素原子は、式(Ia’)で同じ識別符号を割り当てられた炭素原子に相当する。また式中、*は結合手を表す。
Figure 0006824202
a-で表されるアニオンとしては、F-、Cl-、Br-、BF4 -、PF6 -、式(IIa)で表されるアニオン、式(IIb)で表されるアニオン、式(IIc)で表されるアニオン、式(IId)で表されるアニオンなどが挙げられ、式(IIa)で表されるアニオン、式(IIb)で表されるアニオン、式(IIc)で表されるアニオン、式(IId)で表されるアニオンがより好ましく、式(IIa)で表されるアニオンがさらにより好ましい。
Figure 0006824202

(式中、X1及びX2はそれぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜4のフッ化アルキル基を表すか、又はX1とX2とが結合して炭素数2〜4のフッ化アルカンジイル基を形成する。)
Figure 0006824202

(式中、X3〜X5はそれぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜4のフッ化アルキル基を表す。)
Figure 0006824202

(式中、Y1は炭素数1〜4のフッ化アルキル基を表す。)
Figure 0006824202

(式中、Y2は炭素数1〜4のフッ化アルカンジイル基を表す。)
式(IIa)及び(IIb)においてX1〜X5でそれぞれ表される炭素数1〜4のフッ化アルキル基としては、パーフルオロアルキル基が好ましく、例えば−CF3、−CF2CF3、−CF2CF2CF3、−CF(CF32、−CF2CF2CF2CF3、−CF2CF(CF32、−C(CF33等が挙げられる。
式(IIa)においてX1とX2とが結合して形成される炭素数2〜4のフッ化アルカンジイル基としては、パーフルオロアルカンジイル基が好ましく、例えば−CF2CF2−、−CF2CF2CF2−、−CF2CF2CF2CF2−等が挙げられる。
式(IIc)においてY1で表される炭素数1〜4のフッ化アルキル基としては、パーフルオロアルキル基が好ましく、例えば−CF3、−CF2CF3、−CF2CF2CF3、−CF(CF32、−CF2CF2CF2CF3、−CF2CF(CF32、−C(CF33等が挙げられる。
式(IId)においてY2で表される炭素数1〜4のフッ化アルカンジイル基としては、パーフルオロアルカンジイル基が好ましく、例えば−CF2−、−CF2CF2−、−CF2CF2CF2−、−C(CF32−、−CF2CF2CF2CF2−等が挙げられる。
式(IIa)で表されるアニオン(以下「アニオン(IIa)」という場合がある)としては、例えば下記のアニオン(IIa−1)〜(IIa−6)が挙げられる。
Figure 0006824202
式(IIb)で表されるアニオン(以下「アニオン(IIb)」という場合がある)としては、例えば下記のアニオン(IIb−1)が挙げられる。
Figure 0006824202
式(IIc)で表されるアニオン(以下「アニオン(IIc)」という場合がある)としては、例えば下記のアニオン(IIc−1)〜(IIc−4)が挙げられる。
Figure 0006824202
式(IId)で表されるアニオン(以下「アニオン(IId)」という場合がある)としては、例えば下記のアニオン(IId−1)〜(IId−4)が挙げられる。
Figure 0006824202
化合物(Ia)としては、式(Ib)で表される化合物(以下、「化合物(Ib)」という場合がある)が好ましく、式(Ic)で表される化合物(以下、「化合物(Ic)」という場合がある)がより好ましい。
Figure 0006824202
(式中、R2、R5、R8〜R13、Xa-、a、及びbは、前記と同じ。R30は、炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン原子、−OH、−OR16、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-+、−C(O)O-、−C(O)OH、−C(O)O-+、−C(O)OR16、−C(O)NHR16、−C(O)NR1617、−SR16、−S(O)216、−S(O)2OR16、−S(O)2NH2、−S(O)2NHR16、又は−S(O)2NR1617を表し、R16、R17、Z+は、前記と同じ。mは0〜5の整数を表す。mが2以上のとき、複数のR30は同一でも異なってもよい。)
Figure 0006824202
(式中、R21及びR22は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、C(O)O-、又は−S(O)2-を表す。R23及びR24は、互いに独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表す。R25〜R28は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜10の飽和炭化水素基、又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、R25〜R28を表す飽和炭化水素基及び芳香族炭化水素基は、−C(O)O-、−C(O)OH、−C(O)O-+、−C(O)OR16、−C(O)NHR16、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-
+、及び−S(O)2NHR16から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。R25とR26、R27とR28は、互いに結合して環を形成してもよい。R31は、炭素数1〜6のアルキル基、−C(O)O-、−C(O)OH、−C(O)O-+、−C(O)OR16、−C(O)NHR16、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-+、又は−S(O)2NHR16を表す。maは0〜5の整数を表す。maが2以上の時、複数のR31は同一でも異なってもよい。Xa-、a、b、R16、及びZ+は前記と同じ。)
21及びR22としては、水素原子、メチル基、エチル基、C(O)O-、又は−S(O)2-が好ましい。
23及びR24としては、メチル基、エチル基が好ましく、R23とR24は同じであるのが好ましい。
25〜R28としては、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、エチルヘキシル基などの炭素数が1〜10のアルキル基;フェニル基、トルイル基、キシリル基、エチルフェニル基等のベンゼン環構造を有する基、及び該ベンゼン環に−C(O)O-、−C(O)OH、−C(O)O-+、−C(O)OR16、−C(O)NHR16、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-+、又は−S(O)2NHR16が置換した基等の置換又は非置換のフェニル基などが好ましい。R25とR26及びR27とR28が形成する環としては、以下のものが挙げられる。式中、*は、結合手(一重結合手又は二重結合手)を表す。
Figure 0006824202
25とR26は、両方が独立に置換基を有してもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基となる組み合わせ(以下、組み合わせ4という)、両方が独立に置換基を有してもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基となる組み合わせ(以下、組み合わせ5という)、片方が置換基を有してもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基であり、他方が置換基を有してもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基となる組み合わせ(以下、組み合わせ6という)などが好ましく、組み合わせ4及び組み合わせ6がより好ましい。R27とR28においても、組み合わせ4、組み合わせ5、組み合わせ6などが好ましく、組み合わせ4及び組み合わせ6がより好ましい。組み合わせ4によれば、化合物(Ia)の耐熱性がより良好となり、組み合わせ6によれば、化合物(Ia)の耐光性がより良好となる。
maは好ましくは0又は1である。
31としては、メチル基、エチル基、−C(O)O-、−C(O)OH、−C(O)O-+、−C(O)OR16、−S(O)2-、−S(O)2OH、−S(O)2-+、又は−S(O)2NHR16が好ましい。
化合物(Ic)としては、式(Id)において、表1〜4に示す基及びアニオンを有する化合物が挙げられる。R43とR44は、又はR45とR46は、それらが結合するNと一緒になって、(N1)〜(N10)で表される何れかの部分構造を示す。R47は、(P1)〜(P10)で表される何れかの部分構造を示す。Xx-は、Cl-又は(Xx1)〜(Xx11)で表される何れかの1価のアニオンを表す。
Figure 0006824202
Figure 0006824202
Figure 0006824202
Figure 0006824202
Figure 0006824202
Figure 0006824202
Figure 0006824202
Figure 0006824202
前記化合物(Ia)は、例えば、式(Vc)で表される化合物(以下、「化合物(Vc)」という場合がある)に、R7のアニオンを発生させ得る化合物(例えば、R7−MgBrなどのグリニア試薬)とを反応させ、脱OH-(プロトンと共に水として脱離する態様を含む)し、必要に応じてX-を発生させ得る化合物(例えば、X-を含む塩)を加えることによって製造できる。また化合物(Vc)は、例えば、式(Va)で表される化合物(以下、「化合物(Va)」という場合がある)と式(Vb)で表される化合物(以下、「化合物(Vb)」という場合がある)とを反応させることによって製造できる。また化合物(Ia)は、特表2002−543233号公報に記載の方法を適宜参照して製造することもできる。
Figure 0006824202

(式中、R1〜R13、X、及びaは前記と同じ。R8xは、R8又はR9から末端メチル基を除いた基と同じであり、R8yは、R8又はR9と同じ。)
化合物(Ia)の含有率は、着色剤(A)の総量中、例えば、1〜100質量%であり、好ましくは50〜100質量%である。
着色剤(A)は、化合物(Ia)以外の着色剤として、染料又は顔料を含んでいてもよい。染料としては、溶剤染料、酸性染料、直接染料、媒染染料等が挙げられ、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメント以外で色相を有するもの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。顔料としても、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。
使用可能な染料としてはC.I.ソルベントイエロー4、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;
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、57、66、73、88、91、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、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、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、17、19;
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;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、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。
使用可能な顔料としては、例えば、
C.I.ピグメントイエロー1(以下、C.I.ピグメントイエローの記載を省略し、番号のみの記載とする。)、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等のオレンジ色顔料;
C.I.ピグメントレッド9、97、105、122、123、144、149、166、168、175、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、80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;等が挙げられる。
(2)樹脂(B)
樹脂(B)は、特に限定されないが、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましく、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1種(a)(以下「単量体(a)」という場合がある)に由来する構造単位を有する樹脂がより好ましい。樹脂(B)は、さらに、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(b)(以下「単量体(b)」という場合がある)に由来する構造単位、単量体(a)と共重合可能な単量体(c)(ただし、単量体(a)及び単量体(b)とは異なる。)(以下「単量体(c)」という場合がある)に由来する構造単位、並びに、側鎖にエチレン性不飽和結合を有する構造単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を有する共重合体であることが好ましく、単量体(a)に由来する構造単位と単量体(b)に由来する構造単位とを有する共重合体又は単量体(a)に由来する構造単位と単量体(c)に由来する構造単位とを有する共重合体であることがより好ましく、単量体(a)に由来する構造単位と単量体(b)に由来する構造単位と単量体(c)に由来する構造単位とを有する共重合体であることがさらに好ましい。
単量体(a)としては、具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、イタコン酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等が挙げられ、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸である。
単量体(b)は、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(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。
単量体(b)としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、ビニルベンジルグリシジルエーテル、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、3−エチル−3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられ、好ましくは、グリシジル(メタ)アクリレート、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、3−エチル−3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタンである。
単量体(c)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(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、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;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等のN−置換マレイミド類;スチレン、ビニルトルエン等のスチレン類;等が挙げられる。単量体(c)は、スチレン類及びN−置換マレイミド類からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
側鎖にエチレン性不飽和結合を有する構造単位を有する樹脂は、単量体(a)と単量体(c)との共重合体に単量体(b)を付加させるか、単量体(b)と単量体(c)との共重合体に単量体(a)を付加させることにより製造することができる。該樹脂は、単量体(b)と単量体(c)との共重合体に単量体(a)を付加させさらにカルボン酸無水物を反応させた樹脂であってもよい。
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。
樹脂(B)の分散度[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)の酸価は、固形分換算で、好ましくは50〜170mg−KOH/gであり、より好ましくは60〜150mg−KOH/g、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)の含有率は、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、化合物(Ia)の含有量1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0.5〜30質量部である。樹脂(B)の含有率が上記の範囲内にあると、カラーフィルタを形成する際の現像性が良好になるだけでなく、得られるカラーフィルタの耐光性にも優れる傾向がある。
ここで、本明細書における「固形分の総量」とは、着色樹脂組成物の総量から溶剤の含有量を除いた量のことをいう。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などの公知の分析手段で測定することができる。
本発明の着色樹脂組成物は、重合性化合物及び/又は重合開始剤を含んでいても、含んでいなくてもよい。以下、重合性化合物及び重合開始剤を含む着色樹脂組成物を「着色硬化性樹脂組成物」という場合がある。また以下、重合性化合物を「重合性化合物(C)」という場合があり、重合開始剤を「重合開始剤(D)」という場合がある。
(3)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である。
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)アクリレート等が挙げられる。
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、より好ましくは250以上1,500以下である。
重合性化合物(C)を含む場合、重合性化合物(C)の含有率は、固形分の総量に対して、7〜65質量%であることが好ましく、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。
(4)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。活性ラジカルを発生する重合開始剤としては、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、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、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、2,4,6−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、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等が挙げられる。
重合開始剤(D)を含む場合、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0.1〜30質量部であり、より好ましくは1〜20質量部である。重合開始剤(D)の含有量が、前記の範囲内にあると、高感度化して露光時間が短縮される傾向があるためカラーフィルタの生産性が向上する。
本発明の着色樹脂組成物は、重合開始助剤を含んでいてもよい。以下、重合開始助剤を「重合開始助剤(D1)」という場合がある。
(5)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、もしくは増感剤である。重合開始助剤(D1)を含む場合、通常、重合開始剤(D)と組み合わせて用いられる。
重合開始助剤(D1)としては、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、9,10−ジメトキシアントラセン、2,4−ジエチルチオキサントン、N−フェニルグリシン等が挙げられる。
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、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。
本発明の着色樹脂組成物は、溶剤を含むことが好ましい。以下、溶剤を「溶剤(E)」という場合がある。
(6)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用いることができる。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、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
溶剤としては、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n−ブチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、ピルビン酸エチル、アセト酢酸メチル、シクロヘキサノールアセテート及びγ−ブチロラクトン等のエステル溶剤(分子内に−COO−を含み、−O−を含まない溶剤);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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−1−ブタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル溶剤(分子内に−O−を含み、−COO−を含まない溶剤);3−メ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、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、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等のエーテルエステル溶剤(分子内に−COO−と−O−とを含む溶剤);4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(別名ジアセトンアルコール)、ヘプタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン溶剤(分子内に−CO−を含み、−COO−を含まない溶剤);ブタノール、シクロヘキサノール、プロピレングリコール等のアルコール溶剤(分子内にOHを含み、−O−、−CO−及び−COO−を含まない溶剤);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のアミド溶剤;等が挙げられる。
溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、N−メチルピロリドン及び3−エトキシプロピオン酸エチルがより好ましい。
溶剤(E)を含む場合、溶剤(E)の含有率は、本発明の着色樹脂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、着色樹脂組成物の固形分の総量は、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)の含有率が前記の範囲内にあると、塗布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。
(7)上述した成分以外の添加剤
本発明の着色樹脂組成物は、必要に応じて、レベリング剤、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。
(8)着色樹脂組成物の製造方法
本発明の着色樹脂組成物は、着色剤(A)、樹脂(B)、並びに必要に応じて用いられる重合性化合物(C)、重合開始剤(D)、溶剤(E)及びその他の成分を混合することにより調製できる。
(9)カラーフィルタの製造方法
本発明の着色樹脂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る。中でも、フォトリソグラフ法が好ましい。
本発明の着色樹脂組成物によれば、コントラストの高いカラーフィルタを作製することができる。該カラーフィルタは、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等の表示装置、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%および部は、特に断らない限り質量基準である。
以下において、合成例で得られた化合物は、質量分析(LC;Agilent製1200型、MASS;Agilent製LC/MSD型)で同定した。
(合成例1)
3−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン(和光純薬工業(株)製)を4.5部、2−イソプロペニル−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(アルドリッチ製)4.9部、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(東京化成工業(株)製)0.01部、および炭酸カリウム(キシダ化学(株)製)12.4部を水20部、エタノール(和光純薬工業(株)製)40部、トルエン(ナカライテスク(株)製)100部の混合溶液に溶解させ、85℃で7時間加熱撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出し、有機層を濃縮した。濃縮後、ヘキサンを加え生じた固体を自然ろ過によって除去し、再度ろ液を濃縮することで式(1−1)で表される化合物を3.1部得た。収率は86%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+162.5
Exact Mass:+161.1
式(1−1)で表される化合物および4−(ジメチルアミノ)ベンジルアルコール(東京化成工業(株)製)を用いて「Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3290-3294」に表される方法で式(1−2)で表される化合物を合成した。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+309.5
Exact Mass:308.4
(合成例2)
式(1−2)で表される化合物 1.0部を窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン(林純薬工業(株)製)60部に溶解させ、氷浴中で撹拌した。続いてフェニルマグネシウムブロミドの1Mテトラヒドロフラン溶液(関東化学(株)製)8.9部をゆっくり加えたのち室温に戻し2時間撹拌した。反応終了後、5%塩化アンモニウム水溶液を加えたのち、クロロホルムを加え分液を行った。分液後、有機層を濃縮し、シリカゲルカラム(展開溶媒:クロロホルム→メタノール)で精製し式(1−3)で表される化合物(表1の化合物番号1に相当)を0.63部得た。収率は47%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+369.5
Exact Mass:+369.5
(合成例3)
式(1−3)で表される化合物 1.4部およびビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(東京化成工業(株)製)1.2部をメタノール(ナカライテスク(株)製)20部に溶解させ室温で2時間撹拌した。反応終了後、水200部を加え、エバポレーターでメタノールを留去したのち、吸引ろ過を行った。得られた固体を1晩60℃で減圧乾燥し、式(1−4)で表される化合物(表1の化合物番号2に相当)を1.8部得た。収率は80%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+369.5
Exact Mass:+369.5
(合成例4)
ジメチルアニリン(東京化成工業(株)製)10部とブロモヨードベンゼン(東京化成工業(株)製)21部、酢酸パラジウム0.9部(東京化成工業(株)製)、t−ブトキシナトリウム7.9部(東京化成工業(株)製)、4、5’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−9,9’−ジメチルキサンテン3.0部(東京化成工業(株)製)、トルエン120部(ナカライテスク(株)製)を加え、1時間加熱還流を行った。その後、酢酸エチル(ナカライテスク(株)製)100部、水100部を加えて有機層を分離し、水層に酢酸エチル100部を加えて有機層を抽出したのち、硫酸マグネシウム(和光純薬工業(株)製)で乾燥後ろ別し、有機層を濃縮した。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(2−1)で表される化合物を24部得た。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+276.0
Exact Mass:+275.0
(合成例5)
式(2−1)で表される化合物27部に水素化ナトリウム(アルドリッチ製、オイル分散体含量60%)3.9部、ジメチルホルムアミド(ナカライテスク(株)製)135部を加えて15分撹拌を行った。その後、ヨウ化エチル(東京化成工業(株)製)18.5部を加え40℃で30分撹拌した。反応終了後ヘキサン:酢酸エチル(4:1)混合液で有機層を抽出、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し、有機層を濃縮して式(2−2)で表される化合物を25部得た。収率は83%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+304.0
Exact Mass:+303.0
(合成例6)
ジメチルアニリン(東京化成工業(株)製)100部に炭酸カリウム(東京化成工業(株)製)114部、ジメチルホルムアミド(ナカライテスク(株)製)100部を加えて15分撹拌を行った。その後、ヨウ化エチル(東京化成工業(株)製)128部を加え、40℃で30分撹拌した。反応終了後、ヘキサン:酢酸エチル(4:1)混合液で有機層を抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し、有機層を濃縮して式(2−3)で表される化合物を115部得た。収率は93%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+150.1
Exact Mass:+149.1
(合成例7)
4−ブロモベンジルアルコール(東京化成工業(株)製)10部に3,4−ジヒドロピラン(東京化成工業(株)製)4.6部、ヨウ素(東京化成工業(株)製)0.2部、塩化メチレン(ナカライテスク(株)製)50部を加え、室温で2時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチル100部、水100部を加えて有機層を抽出、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し、得られた有機層を濃縮して式(2−4)で表される化合物を18.5部得た。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+271.1
Exact Mass:+270.0
(合成例8)
式(2−3)で表される化合物5部と式(2−4)で表される化合物9.4部、酢酸パラジウム0.75部(東京化成工業(株)製)、t−ブトキシナトリウム(東京化成工業(株)製)6.4部、t−ブチルホスフィン0.1M n−ヘキサン溶液(和光純薬工業(株)製)6.8部、トルエン30部(ナカライテスク(株)製)を加え、1時間加熱還流を行った。その後、酢酸エチル50部、水50部を加えて有機層を分離し、水層に酢酸エチル50部を加えて有機層を抽出したのち、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別、有機層を濃縮して式(2−5)で表される化合物を7.0部得た。収率は61%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+340.2
Exact Mass:+339.2
(合成例9)
式(2−5)で表される化合物13部、メタノール(ナカライテスク(株)製)130部、10wt%塩酸水溶液14部を加え30分加熱還流を行った。反応終了後、10wt%水酸化ナトリウム水溶液で中和してメタノールを濃縮、酢酸エチル80部加えて有機層を抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別、得られた有機層を濃縮して式(2−6)で表される化合物を11部得た。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+256.1
Exact Mass:+255.2
(合成例10)
式(2−2)で表される化合物17部、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(アルドリッチ製)13部、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(東京化成工業(株)製)3.4部、炭酸カリウム18部(東京化成工業(株)製)、水70部、エタノール(ナカライテスク(株)製)150部、トルエン(ナカライテスク(株)製)350部を加え、2時間加熱還流を行った。反応終了後酢酸エチルを加えて有機層を3回抽出し、得られた有機層を飽和食塩水で洗浄した。その後硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し、溶媒を濃縮した。得られた反応混合物をヘキサンで洗浄し、ろ別後乾燥して式(2−7)で表される化合物を12.5部得た。収率は79.6%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+266.2
Exact Mass:+265.2
(合成例11)
脱水塩化メチレン(ナカライテスク(株)製)210部、式(2−6)で表される化合物11部、式(2−7)で表される化合物12.5部を氷浴中で混合し、1.3M 三塩化ホウ素・塩化メチレン溶液(和光純薬工業(株)製)66部を滴下し、滴下終了後室温で12時間撹拌した。水酸化ナトリウム水溶液で中和後酢酸エチルで抽出を行い、飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別して溶媒を濃縮した。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(2−8)で表される化合物を7.5部得た。収率は57%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+503.3
Exact Mass:+502.3
(合成例12)
式(2−8)で表される化合物1.8部とポリリン酸(ナカライテスク(株)製)9部を加え、120℃で3時間加熱撹拌した。反応終了後水酸化ナトリウム水溶液で中和し、塩化メチレン(ナカライテスク(株)製)で抽出後、飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し溶媒を濃縮した。得られた反応混合物をアセトン(ナカライテスク(株)製)28部に溶解させ氷浴で冷却した後、過マンガン酸カリウム(東京化成工業(株)製)0.4部を数回に分けて仕込み、2時間撹拌した。酢酸エチルを加えて固体をろ過し、溶媒を濃縮した。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(2−9)で表される化合物を0.2部得た。収率は32%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+517.3
Exact Mass:+516.3
(合成例13)
式(2−9)で表される化合物0.5部をテトラヒドロフラン(ナカライテスク(株)製)10部に溶解させたのち0℃に冷却し、1.0Mフェニルマグネシウムブロミド・テトラヒドロフラン溶液(和光純薬工業(株)製)2.7部を滴下した。滴下終了後室温へ昇温し、2時間撹拌した後、塩化アンモニウム水溶液でクエンチ、溶媒を濃縮後にクロロホルムで3回抽出した。得られた有機層を飽和食塩水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し溶媒を濃縮した。得られた反応混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、式(2−10)で表される化合物(表1の化合物番号11に相当)を0.2部得た。収率は20%であった。
Figure 0006824202
同定:(質量分析)イオン化モード=ESI+:m/z=[M+H]+613.3
Exact Mass:+612.3
(合成例14)
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を適量流し窒素雰囲気に置換し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート371部を入れ、攪拌しながら85℃まで加熱した。次いで、該フラスコ内に、アクリル酸54部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレート及び3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルアクリレートの混合物(商品名「E−DCPA」、(株)ダイセル製)225部、ビニルトルエン(異性体混合物)81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80部の混合溶液を4時間かけて滴下した。一方、重合開始剤2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート160部に溶解した溶液を5時間かけて滴下した。開始剤溶液の滴下終了後、4時間同温度で保持した後、室温まで冷却して、固形分37.5%、B型粘度計(23℃)による粘度246mPa・sである共重合体(樹脂(B−1))溶液を得た。樹脂(B−1)の固形分換算の酸価は115mg−KOH/g、重量平均分子量Mwは10600、分散度[Mw/Mn]は2.01であった。樹脂(B−1)は、以下の構造単位を有する。
Figure 0006824202
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、GPC法により以下の条件で行った。
装置 ;HLC−8120GPC(東ソー(株)製)
カラム ;TSK−GELG2000HXL
カラム温度 ;40℃
溶媒 ;THF
流速 ;1.0mL/min
被検液固形分濃度;0.001〜0.01質量%
注入量 ;50μL
検出器 ;RI
校正用標準物質 ;TSK STANDARD POLYSTYRENE
F−40、F−4、F−288、A−2500、A−500
(東ソー(株)製)
上記で得られたポリスチレン換算の重量平均分子量及び数平均分子量の比(Mw/Mn)を分散度とした。
[実施例1〜3および比較例1]
[着色樹脂組成物の調製]
表5中に示す部数で各成分を混合して着色樹脂組成物を得た。樹脂(B−1)の部数は固形分換算の値を示す。
Figure 0006824202
<着色塗膜の作製1>
5cm角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)上に、着色樹脂組成物をスピンコート法で塗布したのち、100℃で3分間プリベークして、着色組成物層を形成した。放冷後、基板上に形成された着色組成物層に、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)を用いて、大気雰囲気下、150mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射し、次いで、オーブン中、150℃で30分間ポストベークを行うことにより、着色塗膜を得た。
<膜厚測定>
得られた着色塗膜について、膜厚を、膜厚測定装置(DEKTAK3;日本真空技術(株)製)を用いて測定した。結果を表6に示す。
<耐熱性評価>
着色塗膜の作製1において、ポストベーク前後の着色塗膜について、測色機(OSP−SP−200;オリンパス(株)製)を用いて分光を測定し、C光源の特性関数を用いてCIEのXYZ表色系におけるxy色度座標(x、y)及び刺激値Yを測定し、該測定値からJIS Z 8730:2009(7.色差の計算方法)に記載される方法で色差△Eab*を計算した。着色塗膜の耐熱性が良好であれば、同じ着色樹脂組成物から作製された着色パターンも、耐熱性は良好であるといえる。
<着色塗膜の作製2>
5cm角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)上に、着色樹脂組成物をスピンコート法で塗布したのち、100℃で3分間プリベークして、着色組成物層を形成した。放冷後、基板上に形成された着色組成物層に、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)を用いて、大気雰囲気下、150mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射することにより、着色塗膜を得た。
<極大吸収値測定>
着色塗膜の作製2で得られた着色塗膜の極大吸収波長λmaxは、測色機(OSP−SP−200;オリンパス(株)製)を用いて測定した。
<耐光性評価>
着色塗膜の作製2で得られた着色塗膜の上に紫外線カットフィルター(COLORED
OPTICAL GLASS L38;ホヤ社製;380nm以下の光をカットする。)を配置し、耐光性試験機(サンテストCPS+:東洋精機社製)にて、キセノンランプ光を48時間照射した。照射前後の着色塗膜について、測色機(OSP−SP−200;オリンパス(株)製)を用いて分光を測定し、C光源の特性関数を用いてCIEのXYZ表色系におけるxy色度座標(x、y)及び刺激値Yを測定し、該測定値からJIS Z 8730:2009(7.色差の計算方法)に記載される方法で色差△Eab*を計算した。結果を表6に示す。着色塗膜の耐光性が良好であれば、同じ着色樹脂組成物から作製された着色パターンも、耐光性は良好であるといえる。
Figure 0006824202
本発明の着色樹脂組成物によれば、耐熱性及び耐光性に優れたカラーフィルタを形成することができ、該カラーフィルタは、表示装置や固体撮像素子に有用である。

Claims (4)

  1. 着色剤及び樹脂を含み、
    前記着色剤が、式(Ia)で表される化合物を含む着色樹脂組成物。
    Figure 0006824202

    [式(Ia)中、
    1〜R6は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、COO-、又はS(O)2-を表し、R2とR3及びR4とR5は、互いに結合して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよい。
    7は、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環基を表し、R3又はR4と結合して、環を形成してもよい。
    8、R9は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、COO-、又はS(O)2-を表し、R8とR9は、互いに結合して置換基を有していてもよい環を形成してもよい。
    10〜R13は、それぞれ独立に、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の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜19の芳香族複素環基を表し、R10とR11、R12とR13、R2とR10及びR5とR12は、互いに結合して環を形成してもよい。
    aは、1又は2を表す。
    bは、0又は1を表す。
    a-は、a価のアニオンを表す。]
  2. さらに、重合性化合物及び重合開始剤を含む請求項1記載の着色樹脂組成物。
  3. 請求項2記載の着色樹脂組成物から形成されるカラーフィルタ。
  4. 請求項3記載のカラーフィルタを含む表示装置。
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