JP6931575B2 - 着色組成物、着色硬化性樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

着色組成物、着色硬化性樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、着色組成物、着色硬化性樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置に関するものである。
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、着色硬化性樹脂組成物から製造される。このような着色硬化性樹脂組成物に含有される着色組成物としては、トリアリールメタン染料とアミン価72mgKOH/gである分散剤とを含む組成物が知られている(特許文献1)。
特開2016−164247号公報
従来から知られる上記の着色硬化性樹脂組成物から形成されるカラーフィルタは、明度が十分に満足できるものではない場合があった。本発明は、高明度なカラーフィルタを形成できる着色組成物を提供する。
[1] 複素環を有するトリアリールメタン化合物、分散剤及び溶剤を含み、分散剤のアミン価が70mgKOH/g以下である着色組成物。
[2] 複素環を有するトリアリールメタン化合物として、式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が含まれる[1]に記載の着色組成物。
Figure 0006931575

[式(I)中、
41〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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7〜30のアラルキル基を表し、該芳香族炭化水素基及び該アラルキル基が有していてもよい置換基は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfであってもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基の炭素数が2〜20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2〜20の飽和炭化水素基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置き換わることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置き換わることはない。R41とR42とが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もよく、R43とR44とが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もよい。
47〜R54は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、−SO3 -、−SO2−N-−SO2−Rf、又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよく、R48とR52とが互いに結合して、−NH−、−S−、又は−SO2−を形成していてもよい。ただし、該アルキル基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置換されることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置換されることはない。
環T1は、炭素数3〜10の芳香族複素環を表し、該芳香族複素環は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又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を有していてもよい。該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfであってもよい。
r+は、水素イオン、r価の金属イオン又は置換若しくは非置換のアンモニウムイオンを表す。
kは、R41〜R44、R47〜R54及び環T1が有する−SO3 -の個数及び−SO2−N-−SO2−Rfの個数の和を表す。
rは、1以上の整数を表す。
fは、炭素数1〜12のフルオロアルキル基を表す。
ただし、R41〜R44、R47〜R54及び環T1は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfを少なくとも1つ有する。]
Figure 0006931575

[式(II)中、[Y2n-は、任意のn価のアニオンを表す。
b41〜Rb44は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。Rb41とRb42とが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もよく、Rb43とRb44とが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もよい。
b45〜Rb52は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、又は炭素数2〜8のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基を表すか、Rb46とRb50は互いに結合して、−O−、−NH−、−S−または−SO2−を形成していてもよい。
1は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
式(II)で示される化合物が複数のカチオンを含む場合、複数のカチオンは互いに同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
nは任意の自然数を表す。]
[3] [1]又は[2]記載の着色組成物、樹脂(B)、重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)を含む着色硬化性樹脂組成物。
[4] [3]記載の着色硬化性樹脂組成物から形成されるカラーフィルタ。
[5] [4]記載のカラーフィルタを含む表示装置。
本発明によれば、高明度なカラーフィルタを形成可能な着色組成物が提供される。
本発明の着色組成物は、複素環を有するトリアリールメタン化合物、分散剤及び溶剤を含む。
本発明の着色硬化性樹脂組成物は、本発明の着色組成物、樹脂(B)、重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)を含有する。本発明の着色硬化性樹脂組成物は、本発明の着色組成物に含まれる複素環を有するトリアリールメタン化合物等の着色剤に加え、その他の着色剤を含有していてもよい。これらの着色剤を総称して着色剤(A)とする。
<着色組成物>
<複素環を有するトリアリールメタン化合物>
複素環を有するトリアリールメタン化合物とは、1つの炭素原子に芳香族環が3つ結合し、うち1つ以上が芳香族複素環である構造、好ましくは、1つの炭素原子に2つの芳香族炭化水素環と1つの芳香族複素環が結合した構造を有する化合物である。
複素環を有するトリアリールメタン化合物としては、式(I)で表される化合物(以下、「化合物(I)」という場合がある)が好ましい。
化合物(I)には、その互変異性体やそれらの塩も含まれる。また以下に例示する各成分及び官能基は、それぞれ、単独で、或いは組み合わせて使用することができる。
Figure 0006931575
[式(I)中、
41〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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7〜30のアラルキル基を表し、該芳香族炭化水素基及び該アラルキル基が有していてもよい置換基は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfであってもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基の炭素数が2〜20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2〜20の飽和炭化水素基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置き換わることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置き換わることはない。R41とR42とが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もよく、R43とR44とが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もよい。
47〜R54は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、−SO3 -、−SO2−N-−SO2−Rf、又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよく、R48とR52とが互いに結合して、−NH−、−S−、又は−SO2−を形成していてもよい。ただし、該アルキル基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置換されることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置換されることはない。
環T1は、炭素数3〜10の芳香族複素環を表し、該芳香族複素環は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又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を有していてもよい。該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfであってもよい。
r+は、水素イオン、r価の金属イオン又は置換若しくは非置換のアンモニウムイオンを表す。
kは、R41〜R44、R47〜R54及び環T1が有する−SO3 -の個数及び−SO2−N-−SO2−Rfの個数の和を表す。
rは、1以上の整数を表す。
fは、炭素数1〜12のフルオロアルキル基を表す。
ただし、R41〜R44、R47〜R54及び環T1は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfを少なくとも1つ有する。]
環T1で表される芳香族複素環は、単環でも縮合環でもよい。環T1で表される芳香族複素環の炭素数は、3〜10であり、好ましくは3〜8である。また、芳香族複素環は、5〜10員環であることが好ましく、5〜9員環であることがより好ましい。単環の芳香族複素環としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、ピラゾール環、イミダゾール環、チアゾール環等の窒素原子を含む5員環;フラン環、チオフェン環等の窒素原子を含まない5員環;ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環等の窒素原子を含む6員環;等が挙げられ、縮合環の芳香族複素環としては、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、キノリン環等の窒素原子を含む縮合環;ベンゾフラン環等の窒素原子を含まない縮合環;等が挙げられる。
環T1の芳香族複素環が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又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等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又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が挙げられる。環T1は、置換基を有していてもよいアミノ基を有していることが好ましく、該アミノ基が有していてもよい置換基としては、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基等が好ましい。
中でも、環T1の芳香族複素環としては、窒素原子を含む芳香族複素環が好ましく、窒素原子を含む5員環の芳香族複素環がより好ましい。
環T1は、式(t1)で表される環であることが好ましい。
Figure 0006931575
[式(t1)中、
56は、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又は、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を表す。
X2は、−O−、−N(R57)−又は−S−を表す。
57は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。
45及びR46は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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7〜30のアラルキル基を表し、該飽和炭化水素基の炭素数が2〜20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2〜20の飽和炭化水素基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置換されることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置換されることはない。R45とR46とが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もよい。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
また環T1は、式(t2)で表される環であることも好ましい。
Figure 0006931575
[式(t2)中、
環T3は、窒素原子を有する炭素数3〜10の芳香族複素環を表す。
58は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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、−SO3 -、又は−SO2−N-−SO2−Rfを表す。
59は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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7〜30のアラルキル基を表す。
k2は、0又は1を表す。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
環T1は、式(t2−1)で表される環であることもさらに好ましい。
Figure 0006931575
[式(t2−1)中、
60は、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又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を表す。
61は、水素原子、−SO3 -、又は−SO2−N-−SO2−Rfを表す。
59は、上記と同義である。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
41〜R46、R56及びR58〜R60で表される炭素数1〜20の飽和炭化水素基並びに環T1を置換していてもよいアミノ基が有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状の何れであってもよい。直鎖状又は分岐鎖状の飽和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、ドデシル基、ヘキサデシル基、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、2−エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基等が挙げられる。該飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜10であり、より好ましくは1〜8であり、更に好ましくは1〜6である。
41〜R46、R56及びR58〜R60で表される環状の飽和炭化水素基並びに環T1が有していてもよいアミノ基が有していてもよい環状の飽和炭化水素基は、単環でも多環でもよい。該環状の飽和炭化水素基としては、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、アダマンチル基等の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。該環状の飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜10であり、より好ましくは6〜10である。
41〜R46、R56及びR58〜R60で表される飽和炭化水素基並びに環T1が有していてもよいアミノ基が有していてもよい飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等が挙げられる。
41〜R46、R56及びR58〜R60で表される飽和炭化水素基並びに環T1が有していてもよいアミノ基が有していてもよい飽和炭化水素基は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子を置換基として有していてもよい。置換アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などのアルキルアミノ基が挙げられる。またハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。またハロゲン原子がフッ素原子の場合、置換基としてフッ素原子を有する飽和炭化水素基は、トリフルオロメチル基、ペルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基などのペルフルオロアルキル基であることが好ましい。
47〜R54で表される炭素数1〜8のアルキル基としては、R41で表される飽和炭化水素基として例示した直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基のうち炭素数1〜8の基が挙げられる。
また、R57で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、R41で表される飽和炭化水素基として例示した直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基のうち炭素数1〜10の基が挙げられる。
41〜R46で表される飽和炭化水素基の炭素数が2〜20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2〜20の飽和炭化水素基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置換されることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置換されることはない。この場合、飽和炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基(すなわち直鎖状又は分岐鎖状アルキル基)が好ましく、直鎖状の飽和炭化水素基(すなわち直鎖状アルキル基)がより好ましい。−CH2−が−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい飽和炭化水素基の好ましい炭素数は、2〜10であり、より好ましくは2〜8である。また−CH2−が−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わった時、末端と−O−若しくは−CO−との間、又は−O−若しくは−CO−と−O−若しくは−CO−の間の炭素数は、1以上であり、好ましくは1〜5であり、より好ましくは2〜3であり、さらに好ましくは2である。
また、R41〜R46、R56及びR58〜R60で表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基並びに環T1が有していてもよいアミノ基が有していてもよい芳香族炭化水素基(ただし該芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。)の炭素数は、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜15であり、さらに好ましくは6〜12である。該芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基であり、特に好ましくはフェニル基である。また該芳香族炭化水素基は、1又は2以上の置換基を有していてもよい。該置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等のハロゲン原子;クロロメチル基、トリフルオロメチル基等の炭素数1〜6のハロアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ヒドロキシ基;スルファモイル基;メチルスルホニル基等の炭素数1〜6のアルキルスルホニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;−SO3 -;−SO2−N-−SO2−Rf;等が挙げられ、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfであってもよい。ただし、−SO3 -及び−SO2−N-−SO2−Rfは、芳香族炭化水素基の芳香族炭化水素環に直接結合していること、すなわち、芳香族炭化水素環に結合する水素原子を置換していることが好ましい。
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006931575
Figure 0006931575
41〜R46、R59で表される置換基を有していてもよいアラルキル基並びに環T1が有していてもよいアミノ基が有していてもよいアラルキル基(ただし該アラルキル基は、置換基を有していてもよい。)としては、上記芳香族炭化水素基として説明した基にメチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜5)のアルカンジイル基が結合した基等が挙げられる。該アラルキル基の炭素数は、好ましくは7〜30であり、より好ましくは7〜20であり、さらに好ましくは炭素数7〜17である。
41及びR42とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、R43及びR44とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、並びにR45及びR46とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環としては、ピロリジン環、モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の含窒素非芳香族4〜7員環が挙げられ、好ましくはピロリジン環、ピペリジン環などのヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4〜7員環が挙げられる。
58としては、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又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が好ましい。
中でも、R41〜R44、R56、R58〜R60としては、炭素数1〜20の飽和炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基が好ましく、それぞれ独立して、炭素数1〜8の飽和炭化水素基又は下記式で表される基であることがより好ましい。R56、R58〜R60は、さらに好ましくは下記式で表される基である。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006931575
Figure 0006931575
45〜R46は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基を構成する−CH2−が−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わった基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であるか、或いはR45とR46とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成することが好ましい。R45〜R46は、それぞれ独立して、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、アルキコキシアルキル基、又は下記式で表される基であるか、或いはR45とR46とが結合してヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4〜7員環を形成することがより好ましく、それぞれ独立して、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、アルキコキシアルキル基、又は下記式で表される基であることがさらに好ましい。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006931575
Figure 0006931575
また、R47〜R54で表される炭素数1〜8のアルキル基としては、R41で表される飽和炭化水素基として例示した直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基のうち炭素数1〜8の基が挙げられる。またR47〜R54で表される炭素数2〜8のアルキル基を構成する−CH2−が−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わった基(ただし、該アルキル基において、隣接する−CH2−が同時に−O−に置換されることはなく、末端の−CH2−が−O−又は−CO−に置換されることはない)としては、前記R41〜R46で表される炭素数2〜20のアルキル基を構成する−CH2−が−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わった基のうち炭素数8以下の基が挙げられる。
47〜R54は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フッ素原子又は塩素原子であることがより好ましい。
また、R57としては、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。
61としては、水素原子が好ましい。
r+で表されるr価の金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン;ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン等のアルカリ土類金属イオン;チタンイオン、ジルコニウムイオン、クロムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン等の遷移金属イオン;亜鉛イオン、カドミウムイオン、アルミニウムイオン、インジウムイオン、錫イオン、鉛イオン、ビスマスイオン等の典型金属イオン等が挙げられる。rは、1以上であり、2以上であることが好ましく、好ましくは5以下であり、より好ましくは4以下、さらに好ましくは3以下である。またMr+で表される置換若しくは非置換のアンモニウムイオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオン等の第4級アンモニウムイオンが挙げられる。
r+としては、水素イオン又はr価の金属イオンが好ましく、アルカリ土類金属イオン、典型金属イオン等がより好ましく、アルカリ土類金属イオン、亜鉛イオンがさらに好ましく、アルカリ土類金属イオンがよりいっそう好ましい。
式(I)において、Mr+の個数は、R41〜R44、R47〜R54及び環T1が有する−SO3 -の個数及び−SO2−N-−SO2−Rfの個数の和(k)よりも1つ少ない数となる。このため化合物(I)は、価数が0、すなわち電気的に中性の化合物となる。
fで表される炭素数1〜12のフルオロアルキル基としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、ペルフルオロメチル基、モノフルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、テトラフルオロエチル基、ペルフルオロエチル基、モノフルオロプロピル基、ジフルオロプロピル基、トリフルオロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロプロピル基、ペルフルオロプロピル基、モノフルオロブチル基、ジフルオロブチル基、トリフルオロブチル基、テトラフルオロブチル基、ペンタフルオロブチル基、ヘキサフルオロブチル基、ヘプタフルオロブチル基、オクタフルオロブチル基、ペルフルオロブチル基等が挙げられる。中でも、Rfで表されるフルオロアルキル基としては、ペルフルオロアルキル基が好ましい。またRfで表されるフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜10であり、より好ましくは1〜5であり、さらに好ましくは1〜3である。
式(I)において、R41〜R44、R47〜R54及び環T1は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfを少なくとも1つ有する。R41〜R44、R47〜R54及び環T1が有する−SO3 -及び−SO2−N-−SO2−Rfの個数の和(k)は、1以上であり、好ましくは1〜7であり、より好ましくは2〜7であり、よりいっそう好ましくは2〜4であり、さらに好ましくは2又は3であり、とりわけ好ましくは2である。
−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、以下の(Ia)〜(Id)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことが好ましく、(Ia)及び(Ib)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことがより好ましい。
(Ia)前記R47〜R54のいずれかとして含まれる
(Ib)R41〜R44で表される置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基のいずれかに結合している
(Ic)R41〜R44で表される置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基のいずれかに結合している
(Id)T1で表される芳香族複素環の水素原子を置換する炭素数6〜20の芳香族炭化水素基のいずれかに結合している
ただし芳香族炭化水素基又はアラルキル基に−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfが結合している場合、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、芳香族炭化水素基又はアラルキル基の芳香族炭化水素環に直接結合していることが好ましい。すなわち−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、芳香族炭化水素環に結合する水素原子を置換していることが好ましい。
−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、R41〜R44を表す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R41〜R44を表す置換基を有していてもよい炭素数7〜30のアラルキル基における芳香族炭化水素環(例えばベンゼン環)において、窒素原子との結合位置に対してパラ位に結合していることが好ましい。
化合物(I)に複数の−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfが含まれる場合、複数の−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、同一の芳香族炭化水素環に結合していてもよいが、異なる芳香族炭化水素環に結合していることが好ましい。
化合物(I)は、エチレン性不飽和結合を有しないことが好ましい。
化合物(I)は、下記式(I−1)で表される化合物(以下、「化合物(I−1)」という場合がある。)であることが好ましい。
Figure 0006931575
[式(I−1)中、
81〜R90は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、ハロゲン原子、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfを表す。
k1は、R41、R43、R47〜R54、R81〜R90及び環T1が有する−SO3 -の個数及び−SO2−N-−SO2−Rfの個数の和を表す。
41、R43、R47〜R54、T1、Mr+、r、Rfは上記と同義である。
ただし、R41、R43、R47〜R54、R81〜R90及び環T1は、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfを少なくとも1つ有する。]
81〜R90で表される炭素数1〜20の飽和炭化水素基としては、R41で表される飽和炭化水素基として例示した基と同様の基が挙げられる。R81〜R90としては、水素原子、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfが好ましく、水素原子、−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfがより好ましい。
−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、(Ie)〜(Ig)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことが好ましく、(If)及び(Ig)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことがより好ましく、(If)の条件を満たすことがさらに好ましい。
(Ie)R47〜R54のいずれかとして含まれる
(If)R81〜R90のいずれかとして含まれる
(Ig)T1で表される芳香族複素環の水素原子を置換する炭素数6〜20の芳香族炭化水素基に結合している
−SO3 -又は−SO2−N-−SO2−Rfは、(If’)の条件を満たすことがよりいっそう好ましい。
(If’)R86及びR89のいずれかとして含まれる
式(I−1)において、R41、R43、R47〜R54、R81〜R90及び環T1が有する−SO3 -及び−SO2−N-−SO2−Rfの個数の和(k1)は、好ましくは1〜7であり、より好ましくは1〜4であり、さらに好ましくは1又は2である。
化合物(I−I)としては、表1〜16に示すように、式(I−I−1)〜式(I−I−1080)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
Figure 0006931575
表1〜16中、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはn−プロピル基、Btはn−ブチル基を表し、Ph1〜Ph19は、下記式で表される基を意味する。式中、*は結合手を表す。
Figure 0006931575
化合物(I)としては、式(I−I−136)〜式(I−I−270)、及び式(I−I−676)〜式(I−I−810)で表される化合物が好ましく、
式(I−I−136)〜式(I−I−156)、式(I−I−175)〜式(I−I−177)、式(I−I−190)〜式(I−I−192)、式(I−I−205)〜式(I−I−207)、式(I−I−220)〜式(I−I−222)、式(I−I−235)〜式(I−I−237)、及び式(I−I−250)〜式(I−I−252)で表される化合物がより好ましく、
式(I−I−136)〜式(I−I−156)で表される化合物がとりわけ好ましい。
化合物(I)は、例えば、式(IC)で表される化合物(以下、化合物(IC)ということがある)をスルホン化することで製造することができる。化合物(IC)は、塩酸塩、リン酸塩、過塩素酸塩、BF4塩又はPF6塩等であることが好ましい。
Figure 0006931575
[式(IC)中、
1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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7〜30のアラルキル基を表し、該炭素数1〜20の飽和炭化水素基において、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。R1とR2とが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もよく、R3とR4とが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もよい。
7〜R14は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する−CH2−は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。R8とR12とが互いに結合して、−NH−、−S−、又は−SO2−を形成していてもよい。
環T10は、炭素数3〜10の芳香族複素環を表し、該芳香族複素環は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基又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を有していてもよい。
1は、Cl-、リン酸イオン、過塩素酸イオン、BF4 -やPF6 -を表す。]
化合物(I)が、−SO3 -基を有し、−SO2−N-−SO2−Rfを有しない化合物(以下、「化合物(IA−1)」という場合がある。)である場合、化合物(IA−1)と、式(IB)で表される化合物と反応させてもよい。
Figure 0006931575
[式(IB)中、Rfは上記と同義である。]
また、化合物(I)が、式(I)においてMr+が水素イオンである化合物(以下、化合物(IA−2)という場合がある。)である場合、化合物(IA−2)と、r価の金属イオンを含むハロゲン化物(好ましくは塩化物)、酢酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩又はシアン化物等とを反応させてもよい。
スルホン化の方法としては公知の種々の手法、例えば、Journal of Organic Chemistry,(1994),vol.59,#11,p.3232−3236に記載されている手法が挙げられる。
また複素環を有するトリアリールメタン化合物としては、式(II)で表される化合物(以下、「化合物(II)」という場合がある)も好ましい。
Figure 0006931575
[式(II)中、[Y2n-は、任意のn価のアニオンを表す。
b41〜Rb44は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。Rb41とRb42とが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もよく、Rb43とRb44とが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もよい。
b45〜Rb52は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、又は炭素数2〜8のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基を表すか、Rb46とRb50は互いに結合して、−O−、−NH−、−S−または−SO2−を形成していてもよい。
1は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
式(II)で示される化合物が複数のカチオンを含む場合、複数のカチオンは互いに同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
nは任意の自然数を表す。]
[Y2n-は、任意のn価のアニオンを表す。Y2により表されるアニオンとしては、カチオンと対イオンを形成しうるアニオンであれば特に限定されず、好ましくは含ホウ素アニオン、含アルミニウムアニオン、含フッ素アニオン、塩素原子等のハロゲン原子、並びにタングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と酸素原子とを有するアニオンである。
含ホウ素アニオン及び含アルミニウムアニオンとしては、例えば、式(4)で表されるアニオンが挙げられる。
Figure 0006931575
[式(4)中、W1、W2は、それぞれ独立に、1価のプロトン供与性置換基を2つ有する基を表す。Mは、ホウ素又はアルミニウムを表す。]
1価のプロトン供与性置換基を2つ有する基としては、1価のプロトン供与性置換基(例えばヒドロキシ基、カルボキシ基等)を少なくとも2つ有する化合物からそれぞれからプロトンが放出されてなる基が挙げられる。当該化合物としては、置換基を有していてもよいカテコール、置換基を有していてもよい2,3−ジヒドロキシナフタレン、置換基を有していてもよい2,2’−ビフェノール、置換基を有していてもよい3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、置換基を有していてもよい2−ヒドロキシ−1−ナフトエ酸、置換基を有していてもよい1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、置換基を有していてもよいビナフトール、置換基を有していてもよいサリチル酸、置換基を有していてもよいベンジル酸又は置換基を有していてもよいマンデル酸であることが好ましい。
前記1価のプロトン供与性置換基を少なくとも2つ有する化合物として例示した各化合物において、置換基としては、飽和炭化水素基(例えば、アルキル基、シクロアルキル基等)、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、アルコキシ基等が挙げられる。
置換基を有していてもよいサリチル酸としては、サリチル酸、3−メチルサリチル酸、3−tert−ブチルサリチル酸、3−メトキシサリチル酸、3−ニトロサリチル酸、4−トリフルオロメチルサリチル酸、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸、3−アミノサリチル酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸などのモノアミノサリチル酸;3−ヒドロキシサリチル酸(2,3−ジヒドロキシ安息香酸)、4−ヒドロキシサリチル酸(2,4−ジヒドロキシ安息香酸)、5−ヒドロキシサリチル酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、6−ヒドロキシサリチル酸(2,6−ジヒドロキシ安息香酸)などのモノヒドロキシサリチル酸;4,5−ジヒドロキシサリチル酸、4,6−ジヒドロキシサリチル酸などのジヒドロキシサリチル酸;3−クロロサリチル酸、4−クロロサリチル酸、5−クロロサリチル酸、6−クロロサリチル酸、3−ブロモサリチル酸、4−ブロモサリチル酸、5−ブロモサリチル酸、6−ブロモサリチル酸などのモノハロサリチル酸;3,5−ジクロロサリチル酸、3,5−ジブロモサリチル酸、3,5−ジヨードサリチル酸などのジハロサリチル酸;3,5,6−トリクロロサリチル酸などのトリハロサリチル酸;等が挙げられる。
置換基を有していてもよいベンジル酸としては、
Figure 0006931575
置換基を有していてもよいマンデル酸としては、
Figure 0006931575
等が挙げられる。
含フッ素アニオンとしては、例えば、式(6)、(7)、(8)、(9)で表される基が挙げられる。
Figure 0006931575
[式(6)中、W3及びW4はそれぞれ独立に、フッ素原子若しくは炭素数1〜4のフッ化アルキル基を表すか、又は、W3とW4とが一緒になって炭素数1〜4のフッ化アルカンジイル基を表す。]
Figure 0006931575
[式(7)中、W5〜W7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 0006931575
[式(8)中、Yaは炭素数1〜4のフッ化アルカンジイル基を表す。]
Figure 0006931575
[式(9)中、Ybは炭素数1〜4のフッ化アルキル基を表す。]
式(6)、(7)及び(9)において、炭素数1〜4のフッ化アルキル基としては、ペルフルオロアルキル基が好ましい。該ペルフルオロアルキル基としては、−CF3、−CF2CF3、−CF2CF2CF3、−CF(CF32、−CF2CF2CF2CF3、−CF2CF(CF32、−C(CF33等が挙げられる。
式(6)及び(8)において、炭素数1〜4のフッ化アルカンジイル基としては、ペルフルオロアルカンジイル基が好ましく、−CF2−、−CF2CF2−、−CF2CF2CF2−、−C(CF32−、−CF2CF2CF2CF2−等が挙げられる。
式(6)で表されるアニオン(以下「アニオン(6)」という場合がある)としては、それぞれ式(6−1)〜式(6−6)で示されるアニオン(以下、「アニオン(6−1)」〜「アニオン(6−6)」という場合がある)が挙げられる。
Figure 0006931575
タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と酸素原子とを有するアニオンとしては、該元素を有するヘテロポリ酸アニオン、該元素を有するイソポリ酸アニオン等のポリ酸アニオンが挙げられる。
タングステンを必須元素として含有するヘテロポリ酸又はイソポリ酸のアニオンとしては、例えば、ケギン型リンタングステン酸イオンα−[PW12403-、ドーソン型リンタングステン酸イオンα−[P218626-、β−[P218626-、ケギン型ケイタングステン酸イオンα−[SiW12404-、β−[SiW12404-、γ−[SiW12404-、さらにその他の例として[P2176110-、[P2155612-、[H22124812-、[NaP53011014-、α−[SiW93410-、γ−[SiW10368-、α−[SiW11398-、β−[SiW11398-、[W6192-、[W10324-、WO4 2-およびこれらの混合物が挙げられる。タングステンを必須元素として含有するヘテロポリ酸又はイソポリ酸のアニオンとしては、リンタングステン酸、ケイタングステン酸及びタングステン系イソポリ酸のアニオンが好ましい。
また、ケイ素及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有するアニオンも好ましく、該アニオンとしては、SiO3 2-、PO4 3-が挙げられる。
[Y2n-としては、含フッ素アニオン、ポリ酸アニオンが好ましく、より好ましくは式(6)で表されるアニオン、[PW12403-、[P218626-、[SiW12404-または[W10324-が好ましく、更に好ましくは式(6−1)〜式(6−5)で表されるアニオン、[PW12403-、[P218626-であり、特に好ましくは式(6−2)で表されるアニオン、[PW12403-である。
nは任意の自然数を表し、アニオン[Y2n-が有するマイナスの電荷に等しい。カチオン側のnは、アニオン[Y2n-とカチオンの電荷が等しくなるように定められる。nは好ましくは1〜10の自然数である。
b41〜Rb44で表される炭素数1〜20の飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよい。また、該飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜8であり、さらに好ましくは炭素数1〜6であり、特に好ましくは炭素数1〜4である。
前記直鎖状または分岐鎖状の飽和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、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基が挙げられる。直鎖状または分岐鎖状の飽和炭化水素の炭素数は、好ましくは1〜8であり、より好ましくは1〜6であり、さらに好ましくは1〜4である。
また、前記環状の飽和炭化水素基は、単環でも多環でもよい。該環状の飽和炭化水素基としては、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、アダマンチル基等が挙げられる。環状飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜10であり、より好ましくは6〜10である。
b41〜Rb44の飽和炭化水素基の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、置換もしくは非置換のアミノ基またはハロゲン原子が挙げられる。置換アミノ基としては、ジメチルアミノ基等のジアルキルアミノ基等が挙げられ、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
b41〜Rb44で表される基のうち、炭素数2〜20のアルキル基を構成するメチレン基(炭素原子)間に酸素原子が挿入されている基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。中でも、該アルキル基を構成するメチレン基間に酸素原子が挿入されている基としては、炭素数2〜10の基が好ましく、炭素数2〜6の基がより好ましい。酸素原子が挿入されるアルキル基は、直鎖アルキル基が好ましい。また酸素原子間の炭素数は、1〜4個が好ましく、2〜3個がより好ましい。
Figure 0006931575
b41〜Rb44において、芳香族炭化水素基の炭素数は6〜20であることが好ましく、より好ましくは6〜10であり、アラルキル基の炭素数は7〜20であることが好ましく、より好ましくは炭素数7〜10である。
また、Rb41〜Rb44の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、トルイル基等が挙げられる。
b41〜Rb44のアラルキル基における芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、アラルキル基としては、これらの芳香族炭化水素基の結合手とアルカンジイル基とが結合した基が挙げられる。前記アルカンジイル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、より好ましくは1〜5であり、直鎖状アルカンジイル基であることが好ましい。前記アルカンジイル基としては、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基等が挙げられ、アラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
b41〜Rb44で表される基のうち、芳香族炭化水素基及びアラルキル基において、置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ヒドロキシ基;メチルスルホニル基等の炭素数1〜6のアルキルスルホニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;等が挙げられる。
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006931575
Figure 0006931575
置換基を有していてもよいアラルキル基としては、前記芳香族炭化水素基の結合手に、メチレン基、エチレン基等のアルキレン基が結合した基が挙げられる。
b41とRb42とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、及びRb43とRb44とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環としては、ピロリジン環等の5員環;モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の6員環;等が挙げられる。
b41〜Rb44は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基であることが好ましく、それぞれ独立して、炭素数1〜8の飽和炭化水素基又は下記式で表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であることがより好ましい。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006931575
b45〜Rb52で表される炭素数1〜8の飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよく、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。Rb45〜Rb52の炭素数1〜8の飽和炭化水素基としては、Rb41〜Rb44の飽和炭化水素基として例示した基のうち炭素数1〜8の飽和炭化水素基を挙げることができる。該アルキル基を構成するメチレン基(炭素原子)間に酸素原子が挿入されている基としては、炭素数2〜8のアルキル基がより好ましい。酸素原子が挿入されるアルキル基は、直鎖アルキル基が好ましく、酸素原子間の炭素数は、1〜4個が好ましく、2〜3個がより好ましい。
b45〜Rb52は、合成の容易さの点から、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜8の飽和炭化水素基であることが好ましく、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フッ素原子又は塩素原子であることがより好ましい。
b46とRb50は互いに結合して、−O−、−NH−、−S−または−SO2−を形成していてもよい。
1は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
前記芳香族複素環は、単環及び縮合環の何れであってもよく、5〜10員環であることが好ましく、5〜9員環であることがより好ましい。
単環の芳香族複素環としては、ピロール環、オキサゾール環、ピラゾール環、イミダゾール環、チアゾール環等の窒素原子を有する5員環;
フラン環、チオフェン環等の酸素原子や硫黄原子を有する5員環;
ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環等の窒素原子を有する6員環;
等が挙げられる。縮合環の芳香族複素環としては、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、キノリン環等の窒素原子を有する縮合環;
ベンゾフラン環等の酸素原子や硫黄原子を有する環;等が挙げられる。
化合物(II)としては、式(II−1)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0006931575
[式(II−1)中、[Y2n-、Rb41〜Rb52、及びnは前記に同じ。
b53及びRb54は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。
b55は、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。
X1は、酸素原子、−NRb57−または硫黄原子を示す。
b57は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。
式(II−1)で示される化合物が複数のカチオンを含む場合、複数のカチオンは互いに同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。]
b53、Rb54及びRb57としては、Rb41〜Rb44で例示した基と同様の基が挙げられる。
b55で表される炭素数1〜20の飽和炭化水素基としては、Rb41〜Rb44の飽和炭化水素基として例示した基と同様の基が挙げられる。中でも、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基がさらに好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。
b55で表される、上記アルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基としては、Rb41〜Rb44で例示した基と同様の基が挙げられる。酸素原子が挿入されるアルキル基は、直鎖アルキル基が好ましい。また酸素原子間の炭素数は、1〜4個が好ましく、2〜3個がより好ましい。
b55において、芳香族炭化水素基の炭素数は6〜20であることが好ましく、より好ましくは6〜10である。
また、Rb55の芳香族炭化水素基としては、Rb41〜Rb44で例示した基と同様の基が挙げられ、フェニル基が好ましい。
b55の芳香族炭化水素基において、置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ヒドロキシ基;スルファモイル基;メチルスルホニル基等の炭素数1〜6のアルキルスルホニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;等が挙げられる。
b55は、好ましくは炭素数1〜10の飽和炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、又は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルコキシ基、ヒドロキシ基、もしくはメチルスルホニル基で置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であり、さらに好ましくは下記式で表される基である。下記式中、*は炭素原子との結合手を表す。
Figure 0006931575
X1は、酸素原子、−NRb57−または硫黄原子を示す。X1を含む環状構造としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。式中、Rb53〜Rb55は、それぞれ上記と同義であり、*はカルボカチオンとの結合手を表す。中でも、X1としては、酸素原子、または硫黄原子が好ましく、硫黄原子が特に好ましい。
Figure 0006931575
式(II)のカチオン部分としては、下記表に示す式(II−I−1)で示されるカチオン1〜カチオン27等が挙げられる。
中でも、カチオン1〜カチオン6、カチオン11、またはカチオン12が好ましく、
カチオン1、カチオン2、またはカチオン12が特に好ましい。
Figure 0006931575
Figure 0006931575
表17中、Ph1〜Ph12は、下記式で表される基を意味するものとする。
Figure 0006931575
着色組成物は、化合物(II)を1種のみで、または、2種以上を含んでいてもよい。化合物(II)は、有機溶剤に可溶な染料が好ましい。
本発明の着色組成物において、複素環を有するトリアリールメタン化合物の含有率は、着色組成物に含まれる着色剤の総量中、好ましくは1〜100質量%であり、より好ましくは20〜100質量%であり、さらに好ましくは50〜100質量%である。
本発明の着色組成物は、複素環を有するトリアリールメタン化合物の他に、染料(A1)と顔料(A2)とを含んでいてもよい。
染料(A1)は、特に限定されず公知の染料を使用することができ、例えば、溶剤染料、酸性染料、直接染料、媒染染料等が挙げられる。染料としては、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。また、化学構造によれば、アゾ染料、シアニン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、フタロシアニン染料、アントラキノン染料、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い。
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、117、162、163、167、189;
C.I.ソルベントレッド45、49、111、125、130、143、145、146、150、151、155、168、169、172、175、181、207、218、222、227、230、245、247;
C.I.ソルベントオレンジ2、7、11、15、26、56、77、86;
C.I.ソルベントバイオレット11、13、14、26、31、36、37、38、45、47、48、51、59、60;
C.I.ソルベントブルー4、5、14、18、35、36、37、45、58、59、59:1、63、67、68、69、70、78、79、83、90、94、97、98、100、101、102、104、105、111、112、122、128、132、136、139;
C.I.ソルベントグリーン1、3、4、5、7、28、29、32、33、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、33、34、35、37、40、42、44、50、51、52、57、66、73、76、80、87、88、91、92、94、95、97、98、103、106、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、155、158、160、172、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、15、16、17、19、21、23、24、25、30、34、38、49、72、102;
C.I.アシッドブルー1、3、5、7、9、11、13、15、17、18、22、23、24、25、26、27、29、34、38、40、41、42、43、45、48、51、54、59、60、62、70、72、74、75、78、80、82、83、86、87、88、90、90:1、91、92、93、93:1、96、99、100、102、103、104、108、109、110、112、113、117、119、120、123、126、127、129、130、131、138、140、142、143、147、150、151、154、158、161、166、167、168、170、171、175、182、183、184、187、192、199、203、204、205、210、213、229、234、236、242、243、256、259、267、269、278、280、285、290、296、315、324:1、335、340;
C.I.アシッドグリーン1、3、5、6、7、8、9、11、13、14、15、16、22、25、27、28、41、50、50:1、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、3、6、8、15、22、25、28、29、40、41、42、47、52、55、57、71、76、77、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51、54、76;
C.I.ディスパースバイオレット26、27;
C.I.ディスパースブルー1、14、56、60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、21、22、24、25、26、28、29、40、41、45、47、54、58、59、60、64、65、66、67、68、81、83、88、89;
C.I.ベーシックバイオレット2;
C.I.ベーシックレッド9;
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、3、4、9、11、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、27、29、30、32、33、36、37、38、39、41、42、43、45、46、48、52、53、56、62、63、71、74、76、78、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、1:1、2、3、4、5、6、7、8、10、11、14、15、16、17、18、19、21、22、23、24、27、28、30、31、32、33、36、37、39、40、41、44、45、47、48、49、53、58;
C.I.モーダントブルー1、2、3、7、8、9、12、13、15、16、19、20、21、22、23、24、26、30、31、32、39、40、41、43、44、48、49、53、61、74、77、83、84;
C.I.モーダントグリーン1、3、4、5、10、13、15、19、21、23、26、29、31、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。
これらの染料は、所望するカラーフィルタの分光スペクトルに合わせて適宜選択すればよい。
染料(A1)は、キサンテン染料を含むことが好ましい。
キサンテン染料(Aa)は、分子内にキサンテン骨格を有する化合物を含む染料である。キサンテン染料(Aa)としては、例えば、C.I.アシッドレッド51(以下、C.I.アシッドレッドの記載を省略し、番号のみの記載とする。他も同様である。)、52、87、92、94、289、388、C.I.アシッドバイオレット9、30、102、C.I.ベーシックレッド1(ローダミン6G)、2、3、4、8、C.I.ベーシックレッド10、11、C.I.ベーシックバイオレット10(ローダミンB)、11、C.I.ソルベントレッド218、C.I.モーダントレッド27、C.I.リアクティブレッド36(ローズベンガルB)、スルホローダミンG、特開2010−32999号公報に記載のキサンテン染料及び特許第4492760号公報に記載のキサンテン染料等が挙げられる。有機溶剤に溶解するものが好ましい。
これらの中でも、キサンテン染料(Aa)としては、式(1a)で表される化合物(以下、「化合物(1a)」という場合がある。)を含む染料が好ましい。化合物(1a)は、その互変異性体であってもよい。化合物(1a)を用いる場合、キサンテン染料(Aa)中の化合物(1a)の含有率は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。特に、キサンテン染料(Aa)として、化合物(1a)のみを使用することが好ましい。
Figure 0006931575
[式(1a)中、Ra1〜Ra4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1価の飽和炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−、−CO−又は−NRa11−で置き換わっていてもよい。Ra1及びRa2は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよく、Ra3及びRa4は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよい。
a5は、−OH、−SO3 -、−SO3H、−SO3 -+、−CO2H、−CO2 -+、−CO2a8、−SO3a8又は−SO2NRa9a10を表す。
a6及びRa7は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
mは、0〜5の整数を表す。mが2以上のとき、複数のRa5は同一でも異なってもよい。
aは、0又は1の整数を表す。
Xは、ハロゲン原子を表す。
+は、+N(Ra114、Na+又はK+を表し、4つのRa11は同一でも異なってもよい。
a8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。
a9及びRa10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−NRa8−で置き換っていてもよく、Ra9及びRa10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。
a11は、水素原子、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基又は炭素数7〜10のアラルキル基を表す。]
式(1a)において、−SO3 -が存在する場合、その数は1個である。
a1〜Ra4における炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トルイル基、キシリル基、メシチル基、プロピルフェニル基及びブチルフェニル基等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、−Ra8、−OH、−ORa8、−SO3 -、−SO3H、−SO3 -+、−CO2H、−CO2a8、−SRa8、−SO2a8、−SO3a8又は−SO2NRa9a10が挙げられる。これらの中でも、置換基としては、−SO3 -、−SO3H、−SO3 -+及び−SO2NRa9a10が好ましく、−SO3 -+及び−SO2NRa9a10がより好ましい。この場合の−SO3 -+としては、−SO3 -+N(Ra114が好ましい。Ra1〜Ra4がこれらの基であると、化合物(1a)を含む本発明の着色硬化性樹脂組成物からは、異物の発生が少なく、且つ耐熱性に優れるカラーフィルタを形成できる。
a1〜Ra4及びRa8〜Ra11における炭素数1〜20の1価の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、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、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、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。
a1〜Ra4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、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
a9及びRa10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、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。
a1及びRa2が一緒になって形成する環、並びにRa3及びRa4が一緒になっ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、*は結合手を表す。
Figure 0006931575
−ORa8としては、例えば、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挙げられる。
−CO2a8としては、例えば、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挙げられる。
−SRa8としては、例えば、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挙げられる。
−SO2a8としては、例えば、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挙げられる。
−SO3a8としては、例えば、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挙げられる。
−SO2NRa9a10としては、例えば、スルファモイル基;
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のN−1置換スルファモイル基;
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のN,N−2置換スルファモイル基等が挙げられる。
a5は、−CO2H、−CO2 -+、−CO2a8、−SO3 -、−SO3 -+、−SO3H又はSO2NHRa9が好ましく、SO3 -、−SO3 -+、−SO3H又はSO2NHRa9がより好ましい。
mは、1〜4が好ましく、1又は2がより好ましい。
a6及びRa7における炭素数1〜6のアルキル基としては、上記で挙げたアルキル基のうち、炭素数1〜6のものが挙げられる。
a11における炭素数7〜10のアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルブチル基等が挙げられる。
+は、+N(Ra114、Na+又はK+であり、好ましくは+N(Ra114である。
前記+N(Ra114としては、4つのRa11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Ra11の合計炭素数は20〜80が好ましく、20〜60がより好ましい。化合物(1a)中に+N(Ra114が存在する場合、Ra11がこれらの基であると、化合物(1a)を含む本発明の着色硬化性樹脂組成物から、異物が少ないカラーフィルタを形成できる。
また、化合物(1a)としては、式(3a)で表される化合物(以下「化合物(3a)」という場合がある。)が好ましい。化合物(3a)は、その互変異性体であってもよい。
Figure 0006931575
[式(3a)中、Ra31及びRa32は、互いに独立に、炭素数1〜10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、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜3のアルコキシ基で置換されていてもよく、前記飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−、−CO−又は−NRa11−で置き換わっていてもよい。
a33及びRa34は、互いに独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルスルファニル基又は炭素数1〜4のアルキルスルホニル基を表す。
a31及びRa33は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよく、Ra32及びRa34は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよい。
p及びqは、互いに独立に、0〜5の整数を表す。pが2以上のとき、複数のRa33は同一でも異なってもよく、qが2以上のとき、複数のRa34は同一でも異なってもよい。
a11は、上記と同じ意味を表す。]
a31及びRa32における炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基としては、Ra8におけるもののうち炭素数1〜10の基が挙げられる。
置換基として有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基としては、Ra1におけるものと同じ基が挙げられる。
炭素数1〜3のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
a31及びRa32は、互いに独立に、炭素数1〜3の1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。
a33及びRa34における炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
a33及びRa34における炭素数1〜4のアルキルスルファニル基としては、メチルスルファニル基、エチルスルファニル基、プロピルスルファニル基、ブチルスルファニル基及びイソプロピルスルファニル基等が挙げられる。
a33及びRa34における炭素数1〜4のアルキルスルホニル基としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、ブチルスルホニル基及びイソプロピルスルホニル基等が挙げられる。
a33及びRa34は、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
p及びqは、0〜2の整数が好ましく、0又は1が好ましい。
化合物(1a)としては、例えば、式(1−1)〜式(1−43)で表される化合物が挙げられる。なお、式中、Ra40は、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、好ましくは炭素数6〜12の分枝鎖状アルキル基、さらに好ましくは2−エチルヘキシル基である。
化合物(1a)としては、好ましくは式(1−24)〜式(1−36)で表される化合物であり、より好ましくは式(1−29)〜式(1−32)で表される化合物である。
Figure 0006931575
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Figure 0006931575
Figure 0006931575
キサンテン染料(Aa)は、市販されているキサンテン染料(例えば、中外化成(株)製の「Chugai Aminol Fast Pink R-H/C」、田岡化学工業(株)製の「Rhodamin 6G」)を用いることができる。また、市販されているキサンテン染料を出発原料として、特開2010−32999号公報を参考に合成することもできる。
顔料(A2)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などの黄色顔料;
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など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などの赤色顔料;
C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60などの青色顔料;C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38などのバイオレット色顔料;
C.I.ピグメントグリーン7、36、58などの緑色顔料;
C.I.ピグメントブラウン23、25などのブラウン色顔料;
C.I.ピグメントブラック1、7などの黒色顔料等が挙げられる。
顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60などの青色顔料;C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38などのバイオレット色顔料が好ましく、C.I.ピグメントブルー15:3、15:6及びC.I.ピグメントバイオレット23がより好ましく、C.I.ピグメントブルー15:6がさらに好ましい。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。
顔料は、粒径が均一であることが好ましい。顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料が溶液中で均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができる。
前記の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、アクリル系等の界面活性剤等が挙げられる。これらの顔料分散剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。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(CIBA社製)、アジスパー(味の素ファインテクノ(株)製)、Disperbyk(ビックケミー社製)などが挙げられる。
顔料分散剤を用いる場合、その使用量は、顔料(A2)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5質量%以上50質量%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。
染料(A1)と顔料(A2)との含有量比(染料(A1)/顔料(A2))は、質量基準で、1/99〜99/1であることが好ましく、5/95〜50/50であることがより好ましく、0/90〜20/80であることがさらに好ましい。
本発明の着色組成物において、着色剤の含有量は、着色組成物の固形分の総量に対して、好ましくは9〜99質量%であり、より好ましくは20〜90質量%であり、さらに好ましくは40〜80質量%である。着色剤(A)の含有量が前記の範囲にあると、カラーフィルタとしたときの色濃度が十分であり、かつ組成物中に樹脂や重合性化合物を必要量含有させることができるので、機械的強度が十分なパターンを形成することができる。
ここで、本明細書における「固形分の総量」とは、着色組成物又は着色硬化性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。
<分散剤>
着色組成物は、アミン価が70mgKOH/g以下の分散剤を含む。アミン価が70mgKOH/g以下の分散剤を含むことにより、高明度なカラーフィルタを形成可能な着色組成物が提供される。分散剤のアミン価は、好ましくは65mgKOH/g以下、より好ましくは60mgKOH/g以下であり、更に好ましくは55mgKOH/g以下であり、好ましくは0mgKOH/g以上、より好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは10mgKOH/g以上である。
アミン価[mgKOH/g]は、1級(RNH2)、2級(R2NH)、3級(RN(CH32、R2NCH3、R3N)アミンの総量を表し、「油脂1g中の全アミンを中和するのに要する塩酸に当量の水酸化カリウムのmg数」で定義される。アミン価は、試料を中性エタノール(テトラヒドロフラン、アセトン等)で溶解し、ブロムフェノールブルーやクリスタルバイオレットを指示薬として、エタノール性塩酸溶液(あるいは過塩素酸)で中和滴定するか電位差測定を行うことにより測定される。
アミン価が70mgKOH/g以下の分散剤としては、DISPERBYK-161(アミン価:11mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-162(アミン価:13mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-163(アミン価:10mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-164(アミン価:18mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-166(アミン価:20mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-167(アミン価:13mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-182(アミン価:13mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-184(アミン価:15mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-185(アミン価:17mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2000(アミン価:4mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2001(アミン価:29mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2008(アミン価:66mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2009(アミン価:4mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2022(アミン価:61mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2050(アミン価:30mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2055(アミン価:40mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2061(アミン価:3mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2150(アミン価:57mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2155(アミン価:48mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2163(アミン価:10mgKOH/g、ビックケミー社製)、DISPERBYK-2164(アミン価:14mgKOH/g、ビックケミー社製)、BYK-9077(アミン価:48mgKOH/g、ビックケミー社製)、BYKLPN-21116(アミン価:29mgKOH/g、ビックケミー社製)、BYKLPN-21324(アミン価:0mgKOH/g、ビックケミー社製)等が挙げられる。
分散剤の量は、複素環を有するトリアリールメタン化合物100質量部に対して、1〜1000質量部、好ましくは3〜100質量部、より好ましくは5〜50質量部、特に好ましくは10〜30質量部である。
<溶剤>
溶剤としては、着色硬化性樹脂組成物の溶剤(E)として使用可能な溶剤であればいずれも使用できる。複素環を有するトリアリールメタン化合物を分散する目的で特に優れた溶剤は、例えば、エーテルエステル溶剤であり、より好ましくはアルキレングリコール又はポリアルキレングリコールの一つのヒドロキシ基がエーテル化され、残りのヒドロキシ基がエステル化された溶剤、例えば、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、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。これらは単独又は複数種含んでいてもよい。
溶剤の量は、複素環を有するトリアリールメタン化合物1質量部に対して、例えば、1〜50質量部、好ましくは2〜30質量部、より好ましくは3〜10質量部である。
また、後述する着色硬化性樹脂組成物に染料(A1)が含まれる場合、必要に応じて、着色組成物は、染料(A1)の一部又は全部、好ましくは全部を予め含んでいてもよい。また、着色組成物は、顔料(B2)の一部又は全部、好ましくは全部を予め含んでいてもよい。
着色組成物は、必要に応じて、着色硬化性樹脂組成物に使用される樹脂(B)の一部又は全部、好ましくは一部を予め含んでいてもよい。樹脂を予め含ませておくことで、着色硬化性樹脂組成物にした時の分散性をさらに改善できる。着色組成物中の樹脂の含有量は、複素環を有するトリアリールメタン化合物100質量部に対して、例えば、1〜300質量部、好ましくは10〜100質量部、より好ましくは20〜70質量部である。
分散液を調製するに当たっては、必要な成分を適宜加えた後、分散装置を用いて微細分散することが好ましい。分散装置としては、ビーズミル装置が使用できる。使用するビーズとしてはジルコニアビーズ等の硬質ビーズが一般的であり、その粒径は、例えば、0.05mm以上、20mm以下の範囲から選ばれ、好ましくは0.1〜10mmであり、より好ましくは0.1〜0.5mmである。
なお着色組成物は、実質的に複素環を有するトリアリールメタン化合物、アミン価が70mgKOH/g以下である分散剤及び溶剤から構成されていることが望ましく、着色組成物100質量%中、複素環を有するトリアリールメタン化合物、アミン価が70mgKOH/g以下である分散剤及び溶剤の含有率は、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上である。先に着色組成物を調製してから、樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)などと混合することで、カラーフィルタにした時の耐熱性の向上が期待できる。
上記観点から、着色組成物100質量%中、樹脂(B)の含有率は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0質量%である。
また、着色組成物100重量%中、重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)の含有率は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは1質量%以下、より更に好ましくは0.1質量%以下、特に好ましくは0質量%である。
<着色硬化性樹脂組成物>
<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い。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1種(a)(以下「(a)」という場合がある)に由来する構造単位と、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(b)(以下「(b)」という場合がある)に由来する構造単位とを有する共重合体;
樹脂[K2];(a)に由来する構造単位と(b)に由来する構造単位と、(a)と共重合可能な単量体(c)(ただし、(a)及び(b)とは異なる。)(以下「(c)」という場合がある)に由来する構造単位とを有する共重合体;
樹脂[K3];(a)に由来する構造単位と(c)に由来する構造単位とを有する共重合体;
樹脂[K4];(a)に由来する構造単位に(b)を付加させた構造単位と(c)に由来する構造単位とを有する共重合体;
樹脂[K5];(b)に由来する構造単位に(a)を付加させた構造単位と(c)に由来する構造単位とを有する共重合体;
樹脂[K6];(b)に由来する構造単位に(a)を付加させ、カルボン酸無水物をさらに付加させた構造単位と(c)に由来する構造単位とを有する共重合体。
(a)としては、具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、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。
(b)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。(b)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。
(b)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(b1)(以下「(b1)」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(b2)(以下「(b2)」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(b3)(以下「(b3)」という場合がある)等が挙げられる。
(b1)としては、例えば、直鎖状又は分枝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(b1−1)(以下「(b1−1)」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(b1−2)(以下「(b1−2)」という場合がある)が挙げられる。
(b1−1)としては、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。
(b1−2)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(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0006931575
[式(I)及び式(II)中、Ra及びRbは、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、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。]
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、tert−ブチル基等が挙げられる。
水素原子がヒドロキシ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、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、好ましくは水素原子、メチル基、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が挙げられ、より好ましくは水素原子、メチル基が挙げられる。
アルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、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、ヘキサン−1,6−ジイル基等が挙げられる。
a及びXbとしては、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、より好ましくは単結合、*−CH2CH2−O−が挙げられる(*はOとの結合手を表す)。
式(I)で表される化合物としては、式(I−1)〜式(I−15)のいずれかで表される化合物等が挙げられる。中でも、式(I−1)、式(I−3)、式(I−5)、式(I−7)、式(I−9)又は式(I−11)〜式(I−15)で表される化合物が好ましく、式(I−1)、式(I−7)、式(I−9)又は式(I−15)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0006931575
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る。中でも、式(II−1)、式(II−3)、式(II−5)、式(II−7)、式(II−9)又は式(II−11)〜式(II−15)で表される化合物が好ましく、式(II−1)、式(II−7)、式(II−9)又は式(II−15)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0006931575
式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物は、それぞれ単独で用いても、2種以上を併用してもよい。式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物を併用する場合、これらの含有比率〔式(I)で表される化合物:式(II)で表される化合物〕はモル基準で、好ましくは5:95〜95:5、より好ましくは20:80〜80:20である。
(b2)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より好ましい。(b2)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、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。
(b3)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より好ましい。(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)、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。
(b)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、(b1)であることが好ましい。さらに、着色硬化性樹脂組成物の保存安定性が優れるという点で、(b1−2)がより好ましい。
(c)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、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、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、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、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、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、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性及び耐熱性の点から、スチレン、ビニルトルエン、2−ヒドロキシエチル(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−エン等が好ましい。
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、
(a)に由来する構造単位;2〜60モル%
(b)に由来する構造単位;40〜98モル%
であることが好ましく、
(a)に由来する構造単位;10〜50モル%
(b)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、着色硬化性樹脂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、(a)及び(b)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。例えば、重合開始剤としては、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樹脂組成物の溶剤(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。特に、この重合の際に溶剤として、本発明の着色硬化性樹脂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樹脂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樹脂組成物の製造工程を簡略化することができる。
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、
(a)に由来する構造単位;2〜45モル%
(b)に由来する構造単位;2〜95モル%
(c)に由来する構造単位;1〜65モル%
であることが好ましく、
(a)に由来する構造単位;5〜40モル%
(b)に由来する構造単位;5〜80モル%
(c)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、着色硬化性樹脂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、
(a)に由来する構造単位;2〜60モル%
(c)に由来する構造単位;40〜98モル%
であることが好ましく、
(a)に由来する構造単位;10〜50モル%
(c)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、(a)と(c)との共重合体を得て、(b)が有する炭素数2〜4の環状エーテルを(a)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(a)と(c)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]で挙げたもの同じ比率であることが好ましい。
次に、前記共重合体中の(a)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、(b)が有する炭素数2〜4の環状エーテルを反応させる。
(a)と(c)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、(b)、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。
(b)の使用量は、(a)100モルに対して、5〜80モルが好ましく、より好ましくは10〜75モルである。この範囲にすることにより、着色硬化性樹脂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(b)が残存しにくいことから、樹脂[K4]に用いる(b)としては(b1)が好ましく、さらに(b1−1)が好ましい。
前記反応触媒の使用量は、(a)、(b)及び(c)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は、(a)、(b)及び(c)の合計量100質量部に対して0.001〜5質量部が好ましい。
仕込方法、反応温度及び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]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、(b)と(c)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。
(b)及び(c)に由来する構造単位の比率は、前記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、
(b)に由来する構造単位;5〜95モル%
(c)に由来する構造単位;5〜95モル%
であることが好ましく、
(b)に由来する構造単位;10〜90モル%
(c)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、樹脂[K4]の製造方法と同様の条件で、(b)と(c)との共重合体が有する(b)に由来する環状エーテルに、(a)が有する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。
前記の共重合体に反応させる(a)の使用量は、(b)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(b)が残存しにくいことから、樹脂[K5]に用いる(b)としては(b1)が好ましく、さらに(b1−1)が好ましい。
樹脂[K6]は、樹脂[K5]に、さらにカルボン酸無水物を反応させた樹脂である。環状エーテルと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。
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、(a)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−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、アクリル酸/3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルアクリレート/シクロヘキシルマレイミド/2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体等の樹脂[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。
中でも、樹脂(B)としては、樹脂[K1]及び樹脂[K2]が好ましい。
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内にあると、カラーフィルタの硬度が向上し、残膜率が高く、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、着色硬化性樹脂組成物の固形分の総量に対して、好ましくは20〜70質量%であり、より好ましくは30〜65質量%であり、さらに好ましくは40〜60質量%である。樹脂(B)の含有量が、前記の範囲内にあると、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。
<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、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、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る。
中でも、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)アクリレートが好ましい。
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)の含有率は、固形分の総量中、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。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。活性ラジカルを発生する重合開始剤としては、例えば、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。
Figure 0006931575
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、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る。イルガキュアOXE01、OXE02(以上、BASF社製)、N−1919(ADEKA社製)等の市販品を用いてもよい。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。これらのO−アシルオキシム化合物であると、高明度なカラーフィルタが得られる傾向にある。
前記アルキルフェノン化合物は、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。
Figure 0006931575
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、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−オン等が挙げられる。イルガキュア369、907、379(以上、BASF社製)等の市販品を用いてもよい。
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、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、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。イルガキュア(登録商標)819(BASF社製)等の市販品を用いてもよい。
前記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。)、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。
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、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、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)(特にアミン類)と組み合わせて用いることが好ましい。
酸発生剤としては、例えば、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−アセトキシフェニル・メチル・ベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩類や、ニトロベンジルトシレート類、ベンゾイントシレート類等が挙げられる。
重合開始剤(D)としては、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1種を含む重合開始剤が好ましく、O−アシルオキシム化合物を含む重合開始剤がより好ましい。
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。
<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、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、トリイソプロパノールアミン、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、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、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、4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられ、中でも4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。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、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、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、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、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。
<着色剤(A)>
着色剤(A)は特に限定されず、複素環を有するトリアリールメタン化合物、染料(A1)、顔料(A2)などが好ましい。着色剤(A)は、染料(A1)であることが好ましく、より好ましくはキサンテン染料であり、更に好ましくは式(1a)で表される化合物である。
また、本発明の着色硬化性樹脂組成物において、着色剤(A)の含有量は、着色硬化性樹脂組成物の固形分の総量に対して、好ましくは1〜60質量%であり、より好ましくは3〜55質量%であり、さらに好ましくは5〜50質量%である。着色剤(A)の含有量が前記の範囲にあると、カラーフィルタとしたときの色濃度が十分であり、かつ組成物中に樹脂や重合性化合物を必要量含有させることができるので、機械的強度が十分なパターンを形成することができる。
<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。
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−ブチロラクトンなどが挙げられる。
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などが挙げられる。
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及びジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
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などが挙げられる。
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などが挙げられる。
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などが挙げられる。
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−メチルピロリドンなどが挙げられる。
上記の溶剤のうち、塗布性、乾燥性の点から、1atmにおける沸点が120℃以上180℃以下である有機溶剤が好ましい。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、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、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、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、N−メチルピロリドン及びN,N−ジメチルホルムアミドが好ましく、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、N−メチルピロリドン、乳酸エチル及び3−エトキシプロピオン酸エチルがより好ましい。
溶剤(E)の含有率は、本発明の着色硬化性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、着色硬化性樹脂組成物の固形分の総含有率は、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。
<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)の含有量は、着色硬化性樹脂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、好ましくは0.002質量%以上0.1質量%以下、より好ましくは0.005質量%以上0.05質量%以下である。尚、この含有量に、前記顔料分散剤の含有量は含まれない。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樹脂組成物は、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。
<着色組成物及び着色硬化性樹脂組成物の製造方法>
本発明では、複素環を有するトリアリールメタン化合物を、分散剤及び溶剤と混合して着色組成物にする。
本発明の着色硬化性樹脂組成物は、本発明の着色組成物、樹脂(B)、重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)、並びに、必要に応じて用いられる、前記着色組成物に含まれる着色剤以外の着色剤(A)、溶剤(E)、レベリング剤(F)及びその他の成分を混合することにより調製できる。着色組成物にしてから、樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)などと混合して着色硬化性樹脂組成物を構成すると、カラーフィルタにした時の耐熱性をさらに高めることができる。
<カラーフィルタの製造方法>
本発明の着色硬化性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。フォトリソグラフ法は、前記着色硬化性樹脂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。フォトリソグラフ法において、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着色塗膜を形成することができる。このように形成した着色パターンや着色塗膜を本発明のカラーフィルタとすることができる。
作製する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、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などのガラス板や、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などの樹脂板、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など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、着色硬化性樹脂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、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したり、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。
本発明の着色組成物から着色硬化性樹脂組成物を調製することにより、該着色硬化性樹脂組成物から、特に明度に優れた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、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%および部は、特に断らないかぎり質量基準である。
以下において、化合物の構造は質量分析(LC;Agilent製1200型、MASS;Agilent製LC/MSD型)で確認した。
アミン価は、ASTM D 2074に準拠して測定される。
〔合成例1〕
以下の反応を、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに、チオシアン酸カリウム32.2部およびアセトン160部を投入した後、室温下で30分攪拌した。次いで、2−フルオロ安息香酸クロリド(東京化成(株)製)50部を10分かけて滴下した。滴下終了後、さらに室温下で2時間攪拌した。次いで、反応混合物を氷冷した後、N−エチル−o−トルイジン(東京化成(株)製)40.5部を滴下した。滴下終了後、さらに室温下で30分攪拌した。次いで、反応混合物を氷冷した後、30%水酸化ナトリウム水溶液34.2部を滴下した。滴下終了後、反応混合物をさらに室温下で30分攪拌した。次いで、反応混合物に室温下でクロロ酢酸31.3部を滴下した。滴下終了後、加熱還流下で7時間、反応混合物を攪拌した。次いで、反応混合物を室温まで放冷した後、反応混合物を水道水120部の中に注ぎ、トルエン200部を加えて30分攪拌した。ついで攪拌を停止し、30分静置して、有機層と水層を分離した。水層を分液操作で廃棄した後、有機層を1規定の塩酸200部で洗浄し、次いで水道水200部で洗浄し、最後に飽和食塩水200部で洗浄した。有機層へ適当量のボウショウを加えて30分攪拌した後、ろ過して乾燥された有機層を得た。得られた有機層をエバポレーターで溶媒留去して、淡黄色液体を得た。得られた淡黄色液体をカラムクロマトグラフィーで精製した。精製した淡黄色液体を減圧下60℃で乾燥し、式(B−I−2)で表される化合物を49.9部得た。収率は51%であった。
Figure 0006931575
以下の反応を、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び撹拌装置を備えたフラスコにN−メチルアニリン(東京化成(株)製)15.3部およびN,N−ジメチルホルムアミド60部を投入した後、混合溶液を氷冷した。氷冷下に60%水素化ナトリウム(東京化成(株)製)5.7部を30分かけて少しずつ加えた後、室温に昇温しながら1時間撹拌した。4,4’−ジフルオロベンゾフェノン(東京化成(株)製)10.4部を少しずつ反応混合物に加えて室温で24時間撹拌した。反応混合物を氷水200部に少しずつ加えた後、室温で15時間静置し、水をデカンテーションで取り除くと残渣として粘稠な固体が得られた。この粘稠な固体にメタノール60部を加えた後、室温で15時間撹拌した。析出した固体をろ別した後、カラムクロマトグラフィーで精製した。精製した淡黄色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(C−I−2)で表される化合物を9.8部得た。収率は53%であった。
Figure 0006931575
以下の反応を、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに、式(B−I−2)で表される化合物8.2部、式(C−I−2)で表される化合物10部およびトルエン20部を投入した後、オキシ塩化リン12.2部を加えて95〜100℃で3時間攪拌した。次いで、反応混合物を室温に冷却した後、イソプロパノール170部で希釈した。次いで、希釈した反応混合物を飽和食塩水300部の中に注いだ後、トルエン100部を加えて30分攪拌した。ついで攪拌を停止し、30分静置して、有機層と水層を分離した。水層を分液操作で廃棄した後、有機層を飽和食塩水300部で洗浄した。有機層へ適当量のボウショウを加えて30分攪拌した後、ろ過して有機層を得た。得られた有機層をエバポレーターで溶媒留去して、青紫色固体を得た。さらに青紫色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(X−II−2)で表される化合物を18.4部得た。収率は100%であった。
Figure 0006931575
式(X−II−2)で表される化合物の同定
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= 687.3[M−Cl]+
Exact Mass:722.3
以下の反応を、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに、式(X−II−2)で表される化合物2.0部およびジクロロメタン7.3部を投入した後、反応溶液を氷冷した。次いで、クロロスルホン酸(東京化成社製)1.6部を加えて室温に昇温しながら終夜攪拌した。次いで、反応溶液を氷冷しながらN,N−ジメチルホルムアミド34部で希釈した。次いで、希釈した反応溶液をトルエン140部の中に注いだ後、30分攪拌した。ついで攪拌を停止し、デカンテーションして青紫色粘稠固体を得た。さらに青紫色粘稠固体を減圧下60℃で乾燥し、式(X−I−2)で表される化合物を2.3部得た。収率は100%であった。
Figure 0006931575
式(X−I−2)で表される化合物の同定
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= 847.3[M+H]+
ESI−: m/z= 845.5[M−H]-
Exact Mass:846.2
以下の反応を、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに式(X−I−2)で表される化合物2.0部、イオン交換水167部を加え、40℃にて30分撹拌した。ビーカーに塩化バリウム二水和物5.8部、イオン交換水35部を加え、30分撹拌した。先に調製した式(X−I−2)で表される化合物の水溶液に、液温を40℃に保ったまま、塩化バリウム水溶液を滴下し、1時間20分撹拌した。得られた反応懸濁液をろ過し、ろ取した固体をイオン交換水67部にて懸濁洗浄した後、イオン交換水20部にて洗浄した。得られた固体を60℃にて減圧乾燥し式(A−I−3)で表される化合物1.9部を得た。収率は89%であった。
Figure 0006931575
〔合成例2〕
式(1x)で表される化合物20部とN−プロピル−2,6−ジメチルアニリン(和光純薬工業(株)製)200部とを遮光条件下混合し、得られた溶液を110℃で6時間攪拌した。得られた反応液を室温まで冷却後、水800部、35%塩酸50部の混合液中に添加し室温で1時間攪拌したところ、結晶が析出した。析出した結晶を吸引濾過の残渣として取得後乾燥し、式(1−32)で表される化合物を得た。
Figure 0006931575
式(1−32)で表される化合物の同定
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z=[M+H]+659.9
Exact Mass: 658.9
〔合成例3〕
特開2015−38201号公報に記載の方法に従って式(A−X−2)で表される化合物(以下、化合物(A−X−2)と称する場合がある)を合成した。
Figure 0006931575
〔合成例4〕
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、エチルラクテート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178部を入れ、攪拌しながら85℃まで加熱した。次いで、アクリル酸38部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8又は/及び9−イルアクリレートの混合物25部、シクロヘキシルマレイミド137部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート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338部の混合溶液を5時間かけて滴下した。一方、2,2−アゾビスイソブチロニトリル5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88部に溶解した混合溶液を6時間かけて滴下した。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25.6%の共重合体(B−1)溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは8000、分散度は2.1、固形分換算の酸価は111mg−KOH/gであった。
〔合成例5〕
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て窒素雰囲気とし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート280部を入れ、攪拌しながら80℃まで加熱した。次いで、該フラスコ内に、アクリル酸38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289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125部に溶解した溶液を滴下ポンプを用いて約5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)33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235部に溶解した溶液を別の滴下ポンプを用いて約6時間かけてフラスコ内に滴下した。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35.1%の共重合体(樹脂(B−2))を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは9200、分散度は2.08、固形分換算の酸価は77mg−KOH/gであった。
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、ゲル浸透クロマトグラフィー(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。
〔分散液(着色組成物1−1〜1−5)の作製方法〕
式(A−I−3)で表される化合物を10部、分散剤P−1の固形分2部、樹脂として(樹脂B−2)溶液(固形分35.1%)を固形分で4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186部を秤量後、0.4μmのジルコニアビーズ600部を入れ、ペイントコンディショナー(LAU社製)を使用して1時間振盪し、ろ過によりジルコニアビーズを除去して分散液(着色組成物1−1)を作製した。
分散剤P−1を、それぞれ分散剤P−2、分散剤P−3、分散剤P−4とした以外は着色剤1−1と同様にして分散液(着色組成物1−2、着色組成物1−3、着色組成物1−4)を作製した。
式(A−I−3)で表される化合物を式(A−X−2)で表される化合物に、分散剤P−1を分散剤P−5にした以外は着色組成物1−1と同様にして分散液(着色組成物1−5)を作製した。
Figure 0006931575
実施例1〜8、比較例1〜2
表19に示す組成となるように各成分を混合して着色硬化性樹脂組成物を得た。
Figure 0006931575
なお表19中、各成分は以下のものを表す。また、樹脂(B)は、固形分換算の質量部を示した。
着色剤(A) 1−1;着色組成物1−1(分散剤のアミン価:11mgKOH/g)
着色剤(A) 1−2;着色組成物1−2(分散剤のアミン価:30mgKOH/g)
着色剤(A) 1−3;着色組成物1−3(分散剤のアミン価:57mgKOH/g)
着色剤(A) 1−4;着色組成物1−4(分散剤のアミン価:0mgKOH/g)
着色剤(A) 1−5;着色組成物1−5(分散剤のアミン価:72mgKOH/g)
着色剤(A) A−1;式(1−32)で表される化合物
樹脂(B) B−1;樹脂(B−1)
樹脂(B) B−2;樹脂(B−2)
重合性化合物(C) C−1;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD(登録商標)DPHA;日本化薬(株)製)
重合開始剤(D) D−1;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(イルガキュア(登録商標)OXE 01;BASF社製;オキシム化合物)
溶剤(E) E−1;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
レベリング剤(F) F−1;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)
<着色パターンの作製>
5cm角のガラス基板(イーグル2000;コーニング社製)上に、着色硬化性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、着色組成物層が形成された基板と石英ガラス製フォトマスクとの間隔を100μmとして、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)を用いて、大気雰囲気下、60mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射した。フォトマスクとしては、100μmラインアンドスペースパターンが形成されたものを使用した。光照射後の着色組成物層を、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液に24℃で60秒間浸漬現像し、水洗後、オーブン中、230℃で20分間ポストベークを行い、着色パターンを得た。
<膜厚測定>
得られた着色パターンについて、膜厚(μm)を、膜厚測定装置(DEKTAK3;日本真空技術(株)製))を用いて測定した。
<色度評価>
得られた着色パターンについて、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)と刺激値Yとを測定した。Yの値が大きいほど明度が高いことを表す。結果を表20に示す。
Figure 0006931575
本発明の着色組成物を含有する着色硬化性樹脂組成物によれば、明度の高い優れたカラーフィルタを製造することができる。

Claims (4)

  1. 複素環を有するトリアリールメタン化合物、分散剤及び溶剤を含み、
    分散剤のアミン価が70mgKOH/g以下であり、
    前記複素環を有するトリアリールメタン化合物として、式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が含まれる着色組成物。
    Figure 0006931575
    [式(I)中、
    41 〜R 44 は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、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7〜30のアラルキル基を表し、該芳香族炭化水素基及び該アラルキル基が有していてもよい置換基は、−SO 3 - 又は−SO 2 −N - −SO 2 −R f であってもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基の炭素数が2〜20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる−CH 2 −は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2〜20の飽和炭化水素基において、隣接する−CH 2 −が同時に−O−に置き換わることはなく、末端の−CH 2 −が−O−又は−CO−に置き換わることはない。R 41 とR 42 とが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もよく、R 43 とR 44 とが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もよい。
    47 〜R 54 は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、−SO 3 - 、−SO 2 −N - −SO 2 −R f 、又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する−CH 2 −は、−O−及び−CO−の少なくとも一方に置き換わっていてもよく、R 48 とR 52 とが互いに結合して、−NH−、−S−、又は−SO 2 −を形成していてもよい。ただし、該アルキル基において、隣接する−CH 2 −が同時に−O−に置換されることはなく、末端の−CH 2 −が−O−又は−CO−に置換されることはない。
    環T 1 は、炭素数3〜10の芳香族複素環を表し、該芳香族複素環は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又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を有していてもよい。該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、−SO 3 - 又は−SO 2 −N - −SO 2 −R f であってもよい。
    r+ は、水素イオン、r価の金属イオン又は置換若しくは非置換のアンモニウムイオンを表す。
    kは、R 41 〜R 44 、R 47 〜R 54 及び環T 1 が有する−SO 3 - の個数及び−SO 2 −N - −SO 2 −R f の個数の和を表す。
    rは、1以上の整数を表す。
    f は、炭素数1〜12のフルオロアルキル基を表す。
    ただし、R 41 〜R 44 、R 47 〜R 54 及び環T 1 は、−SO 3 - 又は−SO 2 −N - −SO 2 −R f を少なくとも1つ有する。]
    Figure 0006931575
    [式(II)中、[Y 2 n- は、任意のn価のアニオンを表す。
    b41 〜R b44 は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。R b41 とR b42 とが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もよく、R b43 とR b44 とが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もよい。
    b45 〜R b52 は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、又は炭素数2〜8のアルキル基を構成する炭素原子間に酸素原子が挿入されている基を表すか、R b46 とR b50 は互いに結合して、−O−、−NH−、−S−または−SO 2 −を形成していてもよい。
    1 は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
    式(II)で示される化合物が複数のカチオンを含む場合、複数のカチオンは互いに同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
    nは任意の自然数を表す。]
  2. 請求項記載の着色組成物、樹脂(B)、重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)を含む着色硬化性樹脂組成物。
  3. 請求項記載の着色硬化性樹脂組成物から形成されるカラーフィルタ。
  4. 請求項記載のカラーフィルタを含む表示装置。
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