JP2004246105A - Dye-containing hardening composition, color filter and its manufacturing method - Google Patents

Dye-containing hardening composition, color filter and its manufacturing method Download PDF

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Katsumi Araki
勝己 荒木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-containing hardening composition having excellent light resistance and heat resistance of the dye, and to provide a color filter and its manufacturing method using the composition. <P>SOLUTION: The dye-containing hardening composition contains a binder, a photopolymerization initiator, a photopolymerizable compound and at least one kind of acidic dyes and their derivatives. The photopolymerization initiator contains at least one kind of compound which does not generate an acid by decomposition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、染料を着色成分とした染料含有硬化性組成物およびカラーフィルタ、並びに、カラーフィルタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示素子や固体撮像素子等に用いられるカラーフィルタを作製する方法としては、染色法、印刷法、電着法、または顔料分散法が知られている。
【0003】
これらのうち、顔料分散法は、顔料を種々の感光性組成物に分散させた着色感放射線性組成物を用いてフォトリソ法によってカラーフィルタを作製する方法である。この方法は、顔料を使用しているために光や熱等に安定であると共に、フォトリソ法によってパターニングするため、位置精度も充分確保でき、大画面、高精細カラーディスプレイ用カラーフィルタの作製に好適な方法である。
【0004】
顔料分散法によりカラーフィルタを作製するには、基板上に感放射線性組成物をスピンコーターやロールコーター等により塗布し、乾燥させて塗膜を形成し、該塗膜をパターン露光し、現像することによって、着色された画素を得、この操作を色相分だけ繰り返すことでカラーフィルタを得ることができる。
【0005】
上記顔料分散法としては、アルカリ可溶性樹脂に光重合性モノマーと光重合開始剤とを併用したネガ型の感光性組成物が知られている(例えば、特許文献1〜5参照)。しかしながら、近年、固体撮像素子用のカラーフィルタにおいては、更なる高精細化が望まれており、従来の顔料分散法では顔料がサイズを持った粒子状態で存在するため本質的に解像度が向上せず、また顔料の粗大粒子による色ムラが発生する等の問題があり、固体撮像素子のように微細パターンが要求される用途には適さなかった。
【0006】
上記高解像度化を達成するため、従来から着色材として染料を用いる技術が検討されている(例えば、特許文献6参照)。しかしながら、染料含有の硬化性組成物には、更に新たな問題点を有することが判った。すなわち、
(1)通常の色素はアルカリ水溶液または有機溶剤(以下、単に「溶剤」ともいう)への溶解性が低いため、所望のスペクトルを有する液状の硬化性組成物を得るのが困難である;
(2)染料は、硬化性組成物中の他の成分と相互作用を示すことが多く、硬化部、非硬化部の溶解性(現像性)の調節が難しい;
(3)染料のモル吸光係数(ε)が低い場合には多量の染料を添加しなければならず、そのために硬化性組成物中の重合性化合物(モノマー)やバインダー、光重合開始剤等の他の成分を減らさざるを得なくなり、組成物の硬化性、硬化後の耐熱性、(非)硬化部の現像性が低下する等の問題を生じる;
(4)染料は一般に顔料に比べ、耐光性、耐熱性に劣る;
等である。
【0007】
また、半導体作製用用途などとは異なり、特に固体撮像素子用のカラーフィルタ作製用途の場合においては、1.5μm以下の薄膜にすることが要求される。したがって、硬化性組成物中に多量の色素を添加する必要があり、上述の問題を生じる結果となる。
【0008】
以上のように、特に固体撮像素子用の高精細カラーフィルタ用途として実用上要求される性能、すなわち着色パターンの微細化、薄膜化を満足することは困難であった。
【0009】
【特許文献1】
特開平2−199403号公報
【特許文献2】
特開平4−76062号公報
【特許文献3】
特開平5−273411号公報
【特許文献4】
特開平6−184482号公報
【特許文献5】
特開平7−140654号公報
【特許文献6】
特開平6−75375号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記諸問題に鑑み成されたものであり、染料の耐光性、耐熱性に優れた染料含有硬化性組成物、並びに、それを使用したカラーフィルタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> バインダーと光重合開始剤と光重合性化合物と酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種とを含む染料含有硬化性組成物であって、前記光重合開始剤が、分解によって酸を発生しない化合物を少なくとも一種含むことを特徴とする染料含有硬化性組成物である。
【0012】
<2> 前記分解によって酸を発生しない化合物の含有量が、前記光重合開始剤の総量対して50モル%以上であることを特徴とする上記<1>の染料含有硬化性組成物である。
【0013】
<3> 前記分解によって酸を発生しない化合物は、ベンジルジメチルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、メタロセン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体およびその塩から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことを特徴とする上記<1>または<2>の染料含有硬化性組成物である。
【0014】
<4> 前記酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種が、アゾ系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、およびフタロシアニン系の染料の少なくとも一種を含むことを特徴とする上記<1>〜<3>の染料含有硬化性組成物である。
【0015】
<5> 前記酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種がアゾ系染料であって、前記アゾ系染料がモノアゾ系またはビスアゾ系の染料である上記<1>〜<4>の染料含有硬化性組成物である。
【0016】
<6> 前記酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種がアゾ系染料であって、前記アゾ系染料が下記一般式(I)または一般式(II)で表される骨格を含む化合物である上記<1>〜<4>の染料含有硬化性組成物である。
【0017】
【化1】

Figure 2004246105
【0018】
前記一般式(I)および(II)において、AおよびBは、それぞれ独立に、ピラゾール環、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、スチルベン骨格、ジフェニルスルフィド骨格、またはアセチルアセトン残基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
【0019】
<7> 前記バインダーが、重合性基を含有してもよい(メタ)アクリル系バインダーであり、前記光重合性化合物が、4官能以上の(メタ)アクリルエステル系モノマーであり、前記光重合開始剤が、α−アミノケトン系化合物、メタロセン系化合物、およびオキシム系化合物から選ばれる少なくとも一種を含み、前記酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種が、アゾ系およびフタロシアニン系の染料から選ばれる少なくとも一種である前記<1>〜<6>の染料含有硬化性組成物である。
【0020】
<8> 架橋剤を更に含む前記<1>〜<7>のいずれかに記載の染料含有硬化性組成物である。
【0021】
<9> 前記<1>〜<8>のいずれかに記載の染料含有硬化性組成物を用いてなることを特徴とするカラーフィルタである。
【0022】
<10> 前記<1>〜<8>のいずれかに記載の染料含有硬化性組成物を支持体上に塗布後、マスクを通して露光し、現像してパターン像を形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
前記カラーフィルタの製造方法において、所望の色相よりなるカラーフィルタを製造するに際しては前記工程が所望の色相数だけ繰り返される。また、必要に応じて、前記パターン像を加熱および/または露光により硬化する工程を有する態様も好適である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の染料含有硬化性組成物、並びにそれを用いたカラーフィルタおよびその製造方法について詳述する。
【0024】
《染料含有硬化性組成物》
本発明の染料含有硬化性組成物は、アルカリ可溶性のバインダーと有機溶剤可溶性の酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種と光重合性化合物と共に、光重合開始剤として分解によって酸を発生しない化合物を少なくとも一種以上含んでなり、一般には溶剤(本明細書中において「有機溶剤」ともいう。)を含んでなるものである。
ここで、「分解によって酸を発生しない化合物」とは、重合性を有する光重合性化合物を重合することが可能であるという光重合開始剤の機能を有するとともに、光または熱による分解によって酸(例えば、プロトン酸、ルイス酸)を発生しない化合物をいい、光または熱によって分解された際に発生する酸の生成量が少なくとも分解前の化合物の量に対し30モル%以下の化合物をいい、好ましくは、20モル%以下の化合物であり、10モル%以下の化合物が特に好ましい。本発明の染料含有硬化性組成物は、光重合開始剤としては、上記分解によって酸を発生しない化合物を用い、酸性染料と併用することで、染料の耐光性および耐熱性を向上させることができる。
【0025】
また、本発明の染料含有硬化性組成物は、上記の光重合開始剤および光重合性化合物(不飽和基含有化合物)を含むことでネガ型に構成することができる。また更に、膜の硬化度を向上させるための架橋剤や他の成分を含有することもできる。
【0026】
(酸性染料およびその誘導体)
本発明の染料含有硬化性組成物は、酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種を含有する。以下、酸性染料およびその誘導体(以下、単に「染料」ともいう。)について説明する。
上記酸性染料は、スルホン酸やカルボン酸等の酸性基を有するものであれば特に限定されないが、組成物の調製や現像処理に用いる有機溶剤および現像液に対する溶解性、塩基性化合物との塩形成性、吸光度、硬化性組成物中の他の成分との相互作用、耐光性、耐熱性等の必要とされる性能の全てを考慮して選択される。
【0027】
本発明における酸性染料には特に制限はなく、従来よりカラーフィルタ用として使用可能な公知の酸性染料を使用することができる。例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特許2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報等に開示されている酸性染料などが挙げられる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、アリールアゾ系等のアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、等の酸性染料を使用できる。
【0028】
水またはアルカリ現像を行うレジスト系に構成された場合には、現像によりバインダーおよび/または染料を完全に除去するという点で、スルホン酸基またはカルボン酸基を有する酸性染料および/またはその誘導体が好適に使用できる場合がある。その他、直接染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料、および/または、これらの誘導体等も酸性染料として有用に使用することができる。
【0029】
以下、本発明における酸性染料の具体例を列挙する。但し、本発明においてはこれらに限定されるものではない。例えば、
acid alizarin violet N;
acid black 1,2,24,48;
acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40,42,45,51,62,70,74,80,83,86,87,90,92,96,103,112,113,120,129,138,147,150,158,171,182,192,210,242,243,256,259,267,278,280,285,290,296,315,324:1,335,340;
【0030】
acid chrome violet K;
acid Fuchsin;
acid green 1,3,5,9,16,25,27,50,58,63,65,80,104,105,106,109;
acid orange 6,7,8,10,12,26,50,51,52,56,62,63,64,74,75,94,95,107,108,169,173;
【0031】
acid red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,182,183,198,206,211,215,216,217,227,228,249,252,257,258,260,261,266,268,270,274,277,280,281,195,308,312,315,316,339,341,345,346,349,382,383,394,401,412,417,418,422,426;
【0032】
acid violet 6B,7,9,17,19;
acid yellow 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;
Direct Yellow 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;
【0033】
Direct Orenge 34,39,41,46,50,52,56,57,61,64,65,68,70,96,97,106,107;
Direct Red 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;
【0034】
Direct Violet 47,52,54,59,60,65,66,79,80,81,82,84,89,90,93,95,96,103,104;
Direct Blue 57,77,80,81,84,85,86,90,93,94,95,97,98,99,100,101,106,107,108,109,113,114,115,117,119,137,149,150,153,155,156,158,159,160,161,162,163,164,166,167,170,171,172,173,188,189,190,192,193,194,196,198,199,200,207,209,210,212,213,214,222,228,229,237,238,242,243,244,245,247,248,250,251,252,256,257,259,260,268,274,275,293;
【0035】
Direct Green 25,27,31,32,34,37,63,65,66,67,68,69,72,77,79,82;
Mordant Yellow 3,5,8,10,16,20,26,30,31,33,42,43,45,56,50,61,62,65;
Mordant Orenge 3,4,5,8,12,13,14,20,21,23,24,28,29,32,34,35,36,37,42,43,47,48;
Mordant Red 1,2,3,4,9,11,12,14,17,18,19,22,23,24,25,26,30,32,33,36,37,38,39,41,43,45,46,48,53,56,63,71,74,85,86,88,90,94,95;
【0036】
Mordant Violet 2,4,5,7,14,22,24,30,31,32,37,40,41,44,45,47,48,53,58;
Mordant Blue 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;
Mordant Green 1,3,4,5,10,15,19,26,29,33,34,35,41,43,53;
【0037】
Solvent Yellow 23,38,62,63,64,68,78,89,90,91,92,98,99,104,105,106,126,128,129,130,132,133,134,138,139,140,144,145,156,160,161,163,164,165,168,169,170,171;
Solvent Orenge 11,19,41,47,55,57,58,60,63,67,71,72,79,80,94,96,97,105;
Solvent Red 9,37,39,85,90,91,92,111,112,113,135,136,143,144,146,147,148,151,152,179,180,181,184,194,195,202,203,207,208,212,213,214,220,225,226,227,228,230;
【0038】
Solvent Violet 5,22,30,31,33,36,37,39,40,46,49;
Solvent Blue 26,36,45,65,75,82,84,90,93,94,95,97,104,105,108,109,110,119,122,130,131,132,133;
Solvent Green 19,20,24,25,26,28,29
Food Yellow 3;
およびこれらの染料の誘導体が挙げられる。
【0039】
これらの中でも特に、acid black 24;
acid blue 23,25,29,62,80,86,87,92,138,158,182,243,324:1;
acid orange 8,51,56,74,63,74;
acid red 1,4,8,34,37,42,52,57,80,97,114,143,145,151,183,217;
acid violet 7;
acid yellow 17,25,29,34,38,42,65,72,76,99,111,112,114,116,134,155,169,172,184,220,228,230,232,243;
Acid Green 25;
Mordant Yellow 3;
等の酸性染料、またはこれら染料の誘導体が好ましい。
【0040】
また、上記以外のアゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の酸性染料も好ましく、C.I.Solvent Blue 44,38、C.I.Solvent Orange45、Rhodamine B、Rhodamine 110、2,7−Naphthalenedisulfonic acid、3−[(5−chloro−2−phenoxyphenyl)hydrazono]−3,4−dihydro−4−oxo−5−[(phenylsulfonyl)amino]−、等の酸性染料およびこれら染料の誘導体も好適に挙げられる。
【0041】
本発明においては特に、酸性染料およびその誘導体としてアゾ系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、およびフタロシアニン系の酸性染料およびその誘導体の中から一種、若しくは二種以上選択して含有することが好ましく、アゾ系およびフタロシアニン系の酸性染料およびその誘導体の中から一種、若しくは二種以上選択して含有することが特に好ましい。また、アゾ系染料としては、モノアゾ系またはビスアゾ系の酸性染料またはその誘導体が好ましく、特に下記一般式(I)または(II)で表される骨格を含む酸性染料またはその誘導体が好ましい。
【0042】
【化2】
Figure 2004246105
【0043】
上記一般式(I)および(II)において、AおよびBは、それぞれ独立に、ピラゾール環、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、スチルベン骨格、ジフェニルスルフィド骨格、またはアセチルアセトン残基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
上記AおよびBとしては、いずれも特に、ピラゾール環、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、スチルベン骨格が好ましい。
【0044】
酸性染料は、組成物の構成成分として含有する際、調製に用いる有機溶剤に対する溶解性が不十分な場合があるため、酸性染料の誘導体として使用した方がよい場合がある。この酸性染料の誘導体としては、スルホン酸やカルボン酸等の酸性基を有する酸性染料の無機塩、酸性染料と含窒素化合物との塩、酸性染料のスルホンアミド体等を使用することができる。調製される染料含有硬化性組成物の溶液中において溶解可能なものであれば特に限定されないが、有機溶剤や現像処理時に用いる現像液に対する溶解性、吸光度、染料含有硬化性組成物中の他の成分との相互作用、耐光性、耐熱性等の必要とする性能の全てを考慮して選択される。
【0045】
上記の酸性染料と含窒素化合物との塩について説明する。酸性染料と含窒素化合物とで塩形成する方法は、酸性染料の溶解性改良(有機溶剤への溶解性付与)や耐熱性および耐光性改良に効果的な場合がある。
【0046】
酸性染料と塩を形成する含窒素化合物、および酸性染料とアミド結合を形成して酸性染料のスルホンアミド体を得る含窒素化合物について説明する。
上記含窒素化合物は、塩またはアミド化合物の、調製時や現像処理時に用いる有機溶剤や現像液に対する溶解性、塩形成性、染料の吸光度・色価、染料含有硬化性組成物中の他の成分との相互作用、着色剤(染料)としての耐熱性および耐光性等の全てを勘案して選択される。吸光度・色価の観点のみで選択する場合、上記含窒素化合物はできるだけ分子量の低いものが好ましく、特に分子量300以下であるものが好ましく、分子量280以下であるものがより好ましく、分子量250以下であるものが特に好ましい。
【0047】
以下、上記含窒素化合物の具体例を挙げる。但し、本発明においてはこれらに限定されるものではない。なお、下記化合物において「−NH−基」を有しないものはアミド結合を形成する含窒素化合物ではない。
【0048】
【化3】
Figure 2004246105
【0049】
【化4】
Figure 2004246105
【0050】
【化5】
Figure 2004246105
【0051】
【化6】
Figure 2004246105
【0052】
【化7】
Figure 2004246105
【0053】
【化8】
Figure 2004246105
【0054】
【化9】
Figure 2004246105
【0055】
【化10】
Figure 2004246105
【0056】
【化11】
Figure 2004246105
【0057】
【化12】
Figure 2004246105
【0058】
【化13】
Figure 2004246105
【0059】
酸性染料と含窒素化合物との塩における含窒素化合物/酸性染料のモル比(以下、「n」とする。)について説明する。モル比nは、酸性染料分子と対イオンであるアミン化合物とのモル比率を決定する値であり、酸性染料−アミン化合物の塩形成条件によって自由に選択することができる。具体的には、nは実用上の多くは酸性染料中の酸の官能基数のうち0<n≦10を満たす数値であり、有機溶剤や現像液に対する溶解性、塩形成性、吸光度、染料含有硬化性組成物中の他の成分との相互作用、耐光性、耐熱性等、必要とする性能の全てを考慮して選択することができる。吸光度のみの観点で選択する場合、上記nは0<n≦8を満たす数値が好ましく、0<n≦7を満たす数値がより好ましく、0<n≦6を満たす数値が特に好ましい。
【0060】
上記の酸性染料およびその誘導体の含有濃度について説明する。上記酸性染料およびその誘導体の、染料含有硬化性組成物の全固形成分に占める濃度としては、酸性染料の種類により異なるが、0.5〜80質量%が好ましく、0.5〜60質量%がより好ましく、0.5〜50質量%が特に好ましい。
【0061】
(バインダー)
次に、バインダーについて説明する。本発明におけるバインダーは、アルカリ可溶性であれば特に限定はないが、耐熱性、現像性、入手性等の観点から選ばれることが好ましい。
【0062】
上記バインダーとしては、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶で、弱アルカリ水溶液で現像できるものが好ましい。このような線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号の各公報に記載されているような、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等が挙げられ、また同様に側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体が有用である。
【0063】
上記のほか、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの等や、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)、ポリビニールピロリドンやポリエチレンオキサイド、ポリビニールアルコール、等も有用である。
また、親水性を有するモノマーを共重合してもよく、この例としては、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、2級または3級のアルキルアクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、ビニルイミダゾール、ビニルトリアゾール、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、分岐または直鎖のプロピル(メタ)アクリレート、分岐または直鎖のブチル(メタ)アクリレート、フェノキシヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
【0064】
その他、上記親水性を有するモノマーとして、テトラヒドロフルフリル基、燐酸、燐酸エステル、4級アンモニウム塩、エチレンオキシ鎖、プロピレンオキシ鎖、スルホン酸およびその塩、モルホリノエチル基等を含んでなるモノマー等も有用である。
【0065】
また、架橋効率を向上させるために、重合性基を側鎖に有してもよく、アリル基、(メタ)アクリル基、アリルオキシアルキル基等を側鎖に含有するポリマー等も有用である。以下、これら重合性基を含有するポリマーの例を示すが、COOH基、OH基、アンモニウム基等のアルカリ可溶性基と炭素間不飽和結合が含まれるものであればこれらに限定されない。
【0066】
具体的には、OH基を有する例えば2−ヒドロキシエチルアクリレートと、COOH基を含有する例えばメタクリル酸と、これらと共重合可能なアクリル系若しくはビニル系化合物等のモノマーとの共重合体に、OH基に対し反応性を有するエポキシ環と炭素−炭素間不飽和結合基を有する化合物(例えばグリシジルアクリレートなどの化合物)とを反応させて得られる化合物、等を使用できる。
【0067】
OH基と反応性を有するものとしてはエポキシ環のほか、酸無水物、イソシアネート基、アクリロイル基を有する化合物も使用できる。また、特開平6−102669号公報、特開平6−1938号公報に記載のエポキシ環を有する化合物にアクリル酸のような不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物に、飽和若しくは不飽和多塩基酸無水物を反応させて得られる反応物も使用できる。
【0068】
COOH基のようなアルカリ可溶化基と炭素−炭素間不飽和基とを併せ持つ化合物として、例えば、ダイヤナールNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製);Photomer 6173(COOH基含有Polyurethane acrylic oligomer、Diamond Shamrock Co.Ltd.製);ビスコートR−264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業(株)製);サイクロマーPシリーズ、プラクセルCF200シリーズ(いずれもダイセル化学工業(株)製);Ebecryl3800(ダイセルユーシービー(株)製)、などが挙げられる。
また、硬化後の膜強度向上の点からアルコール可溶性ナイロンや、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロルヒドリンとのポリエーテル等も有用である。
【0069】
これらの各種バインダーの中でも、本発明に用いるバインダーとしては、耐熱性の観点から、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、アクリル系樹脂、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂が更に好ましい。また、現像性制御の観点で、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。
【0070】
特に(メタ)アクリル系樹脂(重合性基を含有してもよいバインダー)が好ましく、該(メタ)アクリル系樹脂としては、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等から選ばれるモノマーからなる共重合体、およびサイクロマーPシリーズ、プラクセルCF200シリーズ(いずれもダイセル化学工業(株)製)、Ebecryl3800(ダイセルユーシービー(株)製)、ダイヤナ−ルNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、ビスコートR264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業(株)製)等が好ましい。
【0071】
また、本発明に用いるバインダーとしては、アルカリ可溶性フェノール樹脂を用いることができる。該アルカリ可溶性フェノール樹脂としては、例えばノボラック樹脂またはビニル重合体等が挙げられる。
【0072】
上記ノボラック樹脂としては、例えばフェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下で縮合させて得られるものが挙げられる。上記フェノール類としては、例えばフェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、キシレノール、フェニルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、ナフトールまたはビスフェノールA等が挙げられる。上記フェノール類は単独若しくは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドまたはベンズアルデヒド等が挙げられる。
【0073】
上記ノボラック樹脂の具体例としては、例えば、メタクレゾール、パラクレゾールまたはこれらの混合物とホルマリンとの縮合生成物が挙げられる。上記ノボラック樹脂は分別等の手段を用いて分子量分布を調節してもよい。また、ビスフェノールCやビスフェノールA等のフェノール性水酸基を有する低分子量成分を上記ノボラック樹脂に混合してもよい。
【0074】
上記バインダーは、重量平均分子量(GPC法で測定されたポリスチレン換算値)が1000〜2×10の重合体が好ましく、2000〜1×10の重合体がさらに好ましく、5000〜5×10の重合体が特に好ましい。
上記バインダーの本発明の染料含有硬化性組成物中の使用量は、本発明の染料含有硬化性組成物中の全固形分に対して10〜90質量%が好ましく、20〜80質量%がさらに好ましく、30〜70質量%が特に好ましい。
【0075】
(光重合開始剤および光重合性化合物)
−光重合開始剤−
まず、光重合開始剤について説明する。光重合開始剤とは、重合性を有する光重合性化合物を重合可能なものである。本発明における光重合開始剤は、上記分解によって酸(例えば、プロトン酸、ルイス酸)を発生しない化合物を少なくとも一種含む。上記分解によって酸を発生しない化合物としては、例えば、トリハロメチルトリアジン系化合物、トリハロメチルオキサジアゾール系化合物、スルホニウム塩系化合物、ヨードニウム塩系化合物、ジアゾニウム塩系化合物等の酸を発生する化合物以外の化合物を挙げることができる。
【0076】
本発明においては特に、染料の耐光性、耐熱性、重合特性、開始効率、吸収波長、入手性、コスト等の観点から、上記分解によって酸を発生しない化合物として、ベンジルジメチルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、メタロセン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体およびその塩からなる群れから選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましく、この中でもα−アミノケトン化合物、メタロセン化合物、オキシム系化合物がさらに好ましく、オキシム系化合物が特に好ましい。
【0077】
上記α−アミノケトン系化合物(開始剤)としては、チバガイギー社製のイルガキュアシリーズ、例えば、イルガキュア907、イルガキュア369等、2−メチル−1−フェニル−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(ヘキシル)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−エチル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1等が挙げられる。
【0078】
また、上記オキシム系化合物(開始剤)としては、特に限定されないが、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、1−(4−メチルスルファニル−フェニル)−ブタン−1,2−ブタン−2−オキシム−O−アセタート、1−(4−メチルスルファニル−フェニル)−ブタン−1−オンオキシム−O−アセタート、ヒドロキシイミノ−(4−メチルスルファニル−フェニル)−酢酸エチルエステル−O−アセタート、ヒドロキシイミノ−(4−メチルスルファニル−フェニル)−酢酸エチルエステル−O−ベンゾアート等が挙げられる。
【0079】
また、他の光重合開始剤に関しては、入手性および安定性の観点から、上記ベンジルジメチルケタール化合物としてはイルガキュア651等が好ましく、上記α−ヒドロキシケトン化合物としてはイルガキュア184、1173、500、1000、2959等が好ましく、上記フォスフィンオキサイド系化合物(ブレンド)としてはイルガキュア1700、149、1850、819、184等が好ましく、上記メタロセン化合物としてはイルガキュア784、261等が好ましい(何れもチバ・スペシャリティーケミカルズ社製)。
さらに、上記トリアリルイミダゾールダイマーとしては、2,2’−ビス(2,4−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、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールが好ましく、上記ベンゾチアゾール系化合物としては、2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましく、上記ベンゾフェノン化合物としては、ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましく、上記アセトフェノン化合物およびその誘導体としては、ジメトキシフェニルアセトフェノンが好ましく、上記シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体およびその塩としては、イルガキュア261(チバ−スペシャリティーケミカルズ(株)製)が好ましい。
また、これらの類縁体/周辺化合物等も同様に好ましい。
【0080】
上記光重合開始剤中の上記分解によって酸を発生しない化合物の含有量は、染料の耐熱性および耐光性の向上という本発明の目的を十分に発揮させる観点から、上記光重合開始剤の総質量に対して、50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上がさらに好ましく、70モル%以上が特に好ましい。
【0081】
また、本発明の染料含有硬化性組成物は、染料の耐光性および耐熱性を向上させるために、分解によって酸を発生しない化合物を光重合開始剤として使用することが必須となる。しかしながら、本発明の主旨は、染料の耐光性、耐熱性、露光物の硬化性を向上させた染料含有硬化性組成物を提供することにあるため、本発明の主旨を損なわない程度であれば、他の目的(例えば、硬化性のさらなる向上等)の為に、分解によって酸を発生する化合物(以下、「酸発生系開始剤」という場合がある。)を光重合開始剤として併用することも可能である。
上記光重合開始剤中の上記酸発生開始剤の含有量は、本発明の目的とする諸性能によって選択されるものであり、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定はないが、上記光重合開始剤の総量に対して40モル%以下が好ましく、30モル%以下がさらに好ましく、20モル%以下が特に好ましい。
【0082】
これら光重合開始剤には増感剤や光安定剤を併用することができる。
その具体例として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン、9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノン、9−アントロン、2−ブロモ−9−アントロン、2−エチル−9−アントロン、9,10−アントラキノン、2−エチル−9,10−アントラキノン、2−t−ブチル−9,10−アントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノン、キサントン、2−メチルキサントン、2−メトキシキサントン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、アクリドン、10−ブチル−2−クロロアクリドン、ベンジル、ジベンザルアセトン、p−(ジメチルアミノ)フェニルスチリルケトン、p−(ジメチルアミノ)フェニル−p−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、p−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(またはミヒラーケトン)、p−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾアントロン等や、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物等、チヌビン1130、同400等が挙げられる。
【0083】
本発明の染料含有硬化性組成物には、以上の光重合開始剤以外の公知の他の光重合開始剤を併用してもよい。他の光重合開始剤の具体例として、米国特許第2,367,660号明細書に開示されているビシナールポリケトルアルドニル化合物、米国特許第2,367,661号および第2,367,670号明細書に開示されているα−カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細書に開示されているアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に開示されているα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号および第2,951,758号明細書に開示されている多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に開示されているトリアリルイミダゾールダイマー/p−アミノフェニルケトンの組合せ、また、酸発生系開始剤との組み合わせではあるが、特公昭51−48516号公報に開示されているベンゾチアゾール系化合物およびトリハロメチル−s−トリアジン系化合物等を挙げることができる。
【0084】
また、上記の他の光重合開始剤として、3−アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体等が挙げられる。
【0085】
また、酸発生系開始剤の上記トリハロメチルトリアジン系化合物において、ハロメチル−s−トリアジン系化合物としては、例えば、特公昭59−1281号公報に記載のビニル−ハロメチル−s−トリアジン化合物、特開昭53−133428号公報に記載の2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−ハロメチル−s−トリアジン化合物および4−(p−アミノフェニル)−2,6−ジ−ハロメチル−s−トリアジン化合物が挙げられる。
【0086】
その他の例としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(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−(1−p−ジメチルアミノフェニル−1,3−ブタジエニル)−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−ブトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−メトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−エトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−ブトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(2−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−5−メチル−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチ−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(5−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,7−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、
【0087】
2−(6−エトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,5−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(フェニル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルカルボニルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N−(p−メトキシフェニル)カルボニルアミノフェニル〕2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0088】
4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
【0089】
4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。
【0090】
その他の例としては、緑化学社製TAZシリーズ、TAZ−107、TAZ−110、TAZ−104、TAZ−109、TAZ−140、TAZ−204、TAZ−113、TAZ−123、TAZ−104等が挙げられる。
【0091】
また、ハロメチルオキサジアゾール化合物等の活性ハロゲン化合物も使用でき、これらの例として、特公昭57−6096号公報に記載の2−ハロメチル−5−ビニル−1,3,4−オキサジアゾール化合物等や、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
【0092】
また、PANCHIM社製のTシリーズも使用でき、これらの例としてT−OMS、T−BMP、T−R、T−B等が挙げられる。さらに、チバガイギー社製のイルガキュアシリーズの上記以外のものも使用でき、これらの例としてイルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア500、イルガキュア1000、イルガキュア149、イルガキュア819、イルガキュア261、ダロキュアシリーズ、ダロキュア1173等が挙げられる。
【0093】
その他、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)−ベンゾフェノン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−4−モルホリノブチロフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−(o−クロルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メチルメルカプトフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、ベンゾインイソプロピルエーテル等も使用できる。
【0094】
本発明における光重合開始剤(および他の光重合開始剤)の染料含有硬化性組成物における総含有量としては、後述の光重合性化合物の固形分質量に対して、0.01〜50質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、1〜20質量%が特に好ましい。該含有量が、0.01質量%未満であると光重合性化合物の重合反応が進み難いことがあり、50質量%を超えると重合率は大きくなるが分子量が低くなり膜強度が弱くなることがある。
【0095】
本発明の染料含有硬化性組成物には、更に熱重合防止剤を加えておくことが好ましく、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトベンゾイミダゾール等が有用である。
【0096】
−光重合性化合物−
次に、上記光重合開始剤と併用する光重合性化合物について説明する。
上記光重合性化合物としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン基を有する、常圧下で100℃以上の沸点を持つエチレン性不飽和基を持つ化合物が好ましく、その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、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、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートおよびこれらの混合物を挙げることができる。更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマーおよびオリゴマーとして紹介されているものが挙げられる。
【0097】
中でも特に、重合性および硬化性の点で、4官能以上の(メタ)アクリルエステル系モノマーを用いるのが好ましい。
【0098】
上記光重合性化合物の染料含有硬化性組成物における含有量としては、該組成物の固形分質量に対して、0.1〜90質量%が好ましく、1.0〜80質量%がより好ましく、2.0〜70質量%が特に好ましい。
【0099】
(架橋剤)
本発明においては、上記酸性染料および/またはその誘導体を使用し、従来に比較して膜の硬化反応をより高度に進行させ、硬化性の良好な膜が得られることが発明の主旨であるが、補足的に架橋剤を用いて更に高度に硬化させた膜を得ることも可能である。以下、架橋剤について説明する。
【0100】
本発明において使用可能な架橋剤としては、架橋反応により膜硬化を行えるものであれば特に限定はなく、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)メチロール基、アルコキシメチル基、およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの置換基で置換された、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物またはウレア化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基、およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの置換基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物またはヒドロキシアントラセン化合物、が挙げられる。中でも、多官能エポキシ樹脂が好ましい。
【0101】
上記(a)エポキシ樹脂としては、エポキシ基を有し、かつ架橋性を有するものであればいずれであってもよく、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、N,N−ジグリシジルアニリン等の2価のグリシジル基含有低分子化合物、同様に、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールフェノールトリグリシジルエーテル、TrisP−PAトリグリシジルエーテル等に代表される3価のグリシジル基含有低分子化合物、同様に、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、テトラメチロールビスフェノールAテトラグリシジルエーテル等に代表される4価のグリシジル基含有低分子化合物、同様に、ジペンタエリスリトールペンタグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル等の多価グリシジル基含有低分子化合物、ポリグリシジル(メタ)アクリレート、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物等に代表されるグリシジル基含有高分子化合物、等が挙げられる。
【0102】
上記架橋剤(b)に含まれるメチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基が置換している数としては、メラミン化合物の場合2〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は2〜4であるが、好ましくはメラミン化合物の場合5〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は3〜4である。
以下、上記(b)のメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物およびウレア化合物を総じて、(b)に係る化合物(メチロール基含有化合物、アルコキシメチル基含有化合物、またはアシロキシメチル基含有化合物)という。
【0103】
上記(b)に係るメチロール基含有化合物は、(b)に係るアルコキシメチル基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒存在下、加熱することにより得られる。上記(b)に係るアシロキシメチル基含有化合物は、(b)に係るメチロール基含有化合物を塩基性触媒存在下、アシルクロリドと混合攪拌することにより得られる。
【0104】
以下、上記置換基を有する(b)に係る化合物の具体例を挙げる。
上記メラミン化合物として、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がメトキシメチル化した化合物またはその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がアシロキシメチル化した化合物またはその混合物、などが挙げられる。
【0105】
上記グアナミン化合物として、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物またはその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をアシロキシメチル化した化合物またはその混合物などが挙げられる。
【0106】
上記グリコールウリル化合物としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をメトキシメチル化した化合物またはその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をアシロキシメチル化した化合物またはその混合物、などが挙げられる。
【0107】
上記ウレア化合物として、例えば、テトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物またはその混合物、テトラメトキシエチルウレア、などが挙げられる。
これら(b)に係る化合物は、単独で使用してもよく、組合わせて使用してもよい。
【0108】
上記架橋剤(c)、即ち、メチロール基、アルコキシメチル基、およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物またはヒドロキシアントラセン化合物は、上記架橋剤(b)の場合と同様、熱架橋により上塗りフォトレジストとのインターミキシングを抑制すると共に、膜強度を更に高めるものである。以下、これら化合物を総じて、(c)に係る化合物(メチロール基含有化合物、アルコキシメチル基含有化合物、またはアシロキシメチル基含有化合物)ということがある。
【0109】
上記架橋剤(c)に含まれるメチロール基、アシロキシメチル基またはアルコキシメチル基の数としては、一分子当り最低2個必要であり、熱架橋性および保存安定性の観点から、骨格となるフェノール化合物の2位,4位が全て置換されている化合物が好ましい。また、骨格となるナフトール化合物、ヒドロキシアントラセン化合物も、OH基のオルト位、パラ位が全て置換されている化合物が好ましい。上記フェノール化合物の3位または5位は、未置換であっても置換基を有していてもよい。
上記ナフトール化合物においても、OH基のオルト位以外は、未置換であっても置換基を有していてもよい。
【0110】
上記(c)に係るメチロール基含有化合物は、フェノール性OH基のオルト位またはパラ位(2位または4位)が水素原子である化合物を原料に用い、これを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等の、塩基性触媒の存在下でホルマリンと反応させることにより得られる。
上記(c)に係るアルコキシメチル基含有化合物は、(c)に係るメチロール基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒の存在下で加熱することにより得られる。
上記(c)に係るアシロキシメチル基含有化合物は、(c)に係るメチロール基含有化合物を塩基性触媒の存在下アシルクロリドと反応させることにより得られる。
【0111】
架橋剤(c)における骨格化合物としては、フェノール性OH基のオルト位またはパラ位が未置換の、フェノール化合物、ナフトール、ヒドロキシアントラセン化合物等が挙げられ、例えば、フェノール、クレゾールの各異性体、2,3−キシレノ−ル、2,5−キシレノ−ル、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、ビスフェノールAなどのビスフェノール類、4,4’−ビスヒドロキシビフェニル、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシアントラセン、等が使用される。
【0112】
上記架橋剤(c)の具体例としては、フェノール化合物または、ナフトール化合物として、例えば、トリメチロールフェノール、トリ(メトキシメチル)フェノール、トリメチロールフェノールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、トリメチロール−3−クレゾール、トリ(メトキシメチル)−3−クレゾール、トリメチロール−3−クレゾールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、2,6−ジメチロール−4−クレゾール等のジメチロールクレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、テトラメトキシメチルビスフェノールA、テトラメチロールビスフェノールAの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、テトラメチロール−4,4’−ビスヒドロキシビフェニル、テトラメトキシメチル−4,4’−ビスヒドロキシビフェニル、TrisP−PAのヘキサメチロール体、TrisP−PAのヘキサメトキシメチル体、TrisP−PAのヘキサメチロール体の1〜5個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、ビスヒドロキシメチルナフタレンジオール、等が挙げられる。
【0113】
また、ヒドロキシアントラセン化合物として、例えば、1,6−ジヒドロキシメチル−2,7−ジヒドロキシアントラセン等が挙げられ、アシロキシメチル基含有化合物として、例えば、上記メチロール基含有化合物のメチロール基を、一部または全部アシロキシメチル化した化合物等が挙げられる。
【0114】
これらの化合物の中で好ましいものとしては、トリメチロールフェノール、ビスヒドロキシメチル−p−クレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)のヘキサメチロール体またはそれらのメチロール基がアルコキシメチル基およびメチロール基とアルコキシメチル基の両方で置換されたフェノール化合物が挙げられる。
これら(c)に係る化合物は、単独で使用してもよく、組合わせて使用してもよい。
【0115】
本発明においては、上記架橋剤を必ずしも含有する必要はない。含有する場合、架橋剤(a)〜(c)の染料含有硬化性組成物における総含有量としては、素材により異なるが、該硬化性組成物の固形分(質量)に対して、1〜70質量%が好ましく、5〜50質量%がより好ましく、7〜30質量%が特に好ましい。
【0116】
−溶剤−
本発明の染料含有硬化性組成物を調製する際に一般に溶剤を含有する。溶剤は、各成分の溶解性や染料含有硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的に特に限定されないが、特に染料、アルカリ可溶性樹脂の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
【0117】
上記溶剤としては、エステル類、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、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、アルキルエステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、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、等;
【0118】
3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等の3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、例えば、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、等;2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル等の2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類、例えば、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−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチル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、等;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、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、等;
【0119】
エーテル類、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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メチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、等;
【0120】
ケトン類、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、等;芳香族炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、等が好ましい。
【0121】
これらのうち、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、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメテルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等がより好ましい。
【0122】
上記のバインダーおよび架橋剤は、通常、溶剤中に該溶剤質量に対してそれぞれ2〜50質量%および2〜30質量%程度の割合で溶解させる。また、酸性染料(および/またはその誘導体)は、通常、上記バインダーおよび架橋剤を含む溶液に対して、それぞれ2〜30質量%、2〜50質量%程度の割合で添加する。また更に、カラーフィルター用レジスト組成物には、例えば均一な塗布性を付与するための平滑剤等の当該技術分野で慣用されている各種の添加剤を加えることもできる。
【0123】
−各種添加物−
本発明の染料含有硬化性組成物には、必要に応じて、各種添加物、例えば充填剤、上記以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。また必要に応じ、染料の褪色防止剤も添加することもできる。
【0124】
上記各種添加物の具体例としては、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の結着樹脂以外の高分子化合物;ノニオン系、カチオン系、アニオン系等の界面活性剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;およびポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤を挙げることができる。
【0125】
また、非画像部のアルカリ溶解性を促進し、本発明の染料含有硬化性組成物の現像性の更なる向上を図る場合には、該組成物に有機カルボン酸、好ましくは分子量1000以下の低分子量有機カルボン酸の添加を行うことができる。
具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等のその他のカルボン酸が挙げられる。
【0126】
本発明の染料含有硬化性組成物は、液晶表示装置や固体撮像素子(例えば、CCD、CMOSなど)等に用いられるカラーフィルタ、エレクトロルミネッセンス用カラーフィルタなどの着色画素形成用として、また、印刷用インキ、インクジェット用インキ、および塗料などの作製用途として、好適に用いることができる。
【0127】
《カラーフィルタおよびその製造方法》
次に、本発明のカラーフィルタについて、その製造方法を通じて詳述する。
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、既述の本発明の染料含有硬化性組成物が用いられる。
本発明の染料含有硬化性組成物を支持体上に回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布して感放射線性組成物層を形成し、該層を所定のマスクパターンを介して露光し、現像液で現像することによって、ネガ型の着色パターンを形成する(画像形成工程)。また、必要により、形成された着色パターンを加熱および/または露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。
【0128】
カラーフィルタの作製においては、上記画像形成工程(および必要により硬化工程)を所望の色相数だけ繰り返すことにより、所望の色相よりなるカラーフィルタを作製することができる。
この際に使用される光若しくは放射線としては、特にg線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。
【0129】
上記支持体としては、例えば、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、パイレックス(R)ガラス、石英ガラスおよびこれらに透明導電膜を付着させたものや、撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。これらの基板は、各画素を隔離するブラックストライプが形成されている場合もある。
また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
【0130】
上記現像液としては、本発明の染料含有硬化性組成物の未硬化部を溶解する一方、硬化部は溶解しない組成からなるものであればいかなるものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。上記有機溶剤としては、本発明の染料含有硬化性組成物を調製する際に使用される前述の溶剤が挙げられる。
【0131】
上記アルカリ性の水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム,硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−〔5.4.0〕−7−ウンデセン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように溶解してなるアルカリ性水溶液が好適である。尚、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合は、一般に、現像後水で洗浄する。
【0132】
本発明のカラーフィルタは、特に100万画素を超えるような高解像度のCCD素子やCMOS等に好適である。本発明のカラーフィルタは、例えば、CCDを構成する各画素の受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されるカラーフィルタとして用いることができる。
【0133】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
【0134】
Figure 2004246105
を混合して溶解し、レジスト溶液を調製した。
【0135】
2)下塗り層付ガラス基板の作製
ガラス基板(コーニング1737)を1%NaOH水で超音波洗浄した後、水洗、脱水ベーク(200℃/30分)を行なった。次いで、上記1)で得たレジスト溶液を、洗浄後のガラス基板上に膜厚2μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、220℃で1時間加熱乾燥し、硬化膜(下塗り層)を形成した。
【0136】
3)染料レジスト溶液の調製
上記1)で得られたレジスト溶液9.4部と、acid yellow 42のテトラメチルエチレンジアミン塩〔含窒素化合物〕0.6部とを混合し溶解して、染料レジスト溶液(本発明の染料含有硬化性組成物の溶液)を得た。
【0137】
4)染料含有硬化性組成物の露光・現像(画像形成工程)
上記3)で得られた染料レジスト溶液を、上記2)で得られた下塗り層付ガラス基板の下塗り層の上に膜厚が1.0μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、120℃で120秒間プリベークした。
【0138】
次いで、i線縮小投影露光装置を使用して、塗布膜に365nmの波長で20μmマスクを通して800mJ/cmの露光量で照射した。照射後、60%CD−2000(富士フイルムアーチ(株)製)現像液を使用して、26℃で90秒間現像した。次いで、流水で20秒間リンスした後、スプレー乾燥して、黄色のパターン画像を得た。画像形成は、光学顕微鏡およびSEM写真観察により通常の方法で確認した。
【0139】
4)評価
上記より得た黄色のパターン画像(染料含有硬化性組成物からなる像)に対して以下の評価を行なった。評価した結果は下記表1に示す。
(1)耐光性および耐熱性
染料の耐光性、耐熱性は、色度計MCPD−1000(大塚電子(株)製)で測定した。染料の耐光性とは、染料レジスト溶液の塗布幕をキセノンランプで200万ルクス・アワー(lux・h)に相当する光を照射し、光照射前後の膜の吸光度値の変化率を測定した値である。尚、値の大きいほうが耐光性に優れている。
また、染料の耐熱性とは、染料レジスト溶液の塗布膜をホットプレートを用い200℃で1時間加熱し、加熱前後の膜の吸光度値の変化率を測定した値である。尚、値の大きいほうが耐熱性に優れている。
【0140】
(実施例2〜7、比較例1〜2)
実施例1において、「1)レジスト溶液の調製」に用いた光重合開始剤(2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン)をそれぞれ下記表1に記載の光重合開始剤に変更し、かつ「3)染料レジスト溶液の調製」に用いた「acid yellow42のテトラメチルエチレンジアミン塩」をそれぞれ下記表1に示す酸性染料に変更した以外は実施例1と同様にして、染料レジスト溶液を調製し、パターン画像を形成すると共に、同様の評価を行なった。
【0141】
【表1】
Figure 2004246105
【0142】
上記表1に示すように、光重合開始剤として分解によって酸を発生しない化合物を含有する本発明の染料含有硬化性組成物を用いた実施例では、染料の耐光性および耐熱性に優れていた。
一方、比較例1〜2のように、分解によって酸を発生するトリハロメチルトリアジン系化合物の光重合開始剤(TAZ−107)を用いると、染料の耐光性および耐熱性において、非常に低い性能を示した。
【0143】
(実施例8〜14)
実施例1〜7で用いたガラス基板を、シリコンウエハー基板に代えたこと以外、実施例1〜7と同様の操作を行ってパターン画像を得た。染料の耐光性および耐熱性については実施例1〜7と同様な結果が得られた。
実施例8〜14においては、シリコンウエハー基板を用いている点で実施例1〜7と異なるが、染料含有硬化性組成物は実施例1〜14を通して全て下塗り層上に塗布されているため実質的に違いが生じることはなく、同じ諸性能が得られた。
【0144】
【発明の効果】
本発明によれば、酸性染料またはその誘導体と分解によって酸を発生しない光重合開始剤とを併用することで、染料の耐光性、耐熱性に優れ、さらに、高感度かつ広い現像ラチチュードを有すると共に、特に硬化性に優れ、硬化後の染料の溶出がなく、耐溶剤性に優れ、解像度の高いパターン像(例えば画素)を形成することができる染料含有硬化性組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、上記染料含有硬化性組成物を用いて構成され、該組成物の硬化性の向上によって耐溶剤性、耐熱性に特に優れ、かつ高透過率、高解像力を有する高生産性のカラーフィルタを提供することができる。
更に、本発明によれば、高感度かつ高硬度でのパターン化、硬化が可能で、染料の溶出や混合(混色)が抑えられ、色相および解像度に優れ、かつ各色パターン像の耐溶剤性、耐熱性に特に優れたコストパフォーマンスの高い(高効率で高生産性の)カラーフィルタの製造方法を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dye-containing curable composition containing a dye as a coloring component, a color filter, and a method for producing a color filter.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing a color filter used for a liquid crystal display device, a solid-state imaging device or the like, a dyeing method, a printing method, an electrodeposition method, or a pigment dispersion method is known.
[0003]
Among these, the pigment dispersion method is a method for producing a color filter by a photolithography method using a colored radiation-sensitive composition in which a pigment is dispersed in various photosensitive compositions. This method is stable to light and heat due to the use of pigments, and is patterned by a photolithographic method, so that sufficient positional accuracy can be secured and suitable for the production of color filters for large screens and high-definition color displays. It is a simple method.
[0004]
In order to produce a color filter by the pigment dispersion method, a radiation-sensitive composition is applied onto a substrate with a spin coater, a roll coater or the like, dried to form a coating film, and the coating film is subjected to pattern exposure and development. Thus, a colored pixel can be obtained, and a color filter can be obtained by repeating this operation for the hue.
[0005]
As the pigment dispersion method, a negative photosensitive composition in which a photopolymerizable monomer and a photopolymerization initiator are used in combination with an alkali-soluble resin is known (see, for example, Patent Documents 1 to 5). However, in recent years, color filters for solid-state imaging devices have been demanded to have higher definition. In the conventional pigment dispersion method, since the pigment exists in a particle state having a size, the resolution is essentially improved. In addition, there is a problem such as color unevenness due to coarse pigment particles, which is not suitable for applications requiring a fine pattern such as a solid-state imaging device.
[0006]
In order to achieve the high resolution, a technique using a dye as a coloring material has been studied (for example, see Patent Document 6). However, it has been found that the curable composition containing a dye has further new problems. That is,
(1) Since ordinary dyes have low solubility in an alkaline aqueous solution or an organic solvent (hereinafter also simply referred to as “solvent”), it is difficult to obtain a liquid curable composition having a desired spectrum;
(2) The dye often exhibits an interaction with other components in the curable composition, and it is difficult to adjust the solubility (developability) of the cured part and the non-cured part;
(3) When the molar extinction coefficient (ε) of the dye is low, a large amount of dye must be added. For this purpose, the polymerizable compound (monomer), binder, photopolymerization initiator, etc. in the curable composition Other components must be reduced, causing problems such as reduced curability of the composition, heat resistance after curing, and developability of the (non) cured portion;
(4) Dyes are generally inferior in light resistance and heat resistance compared to pigments;
Etc.
[0007]
In addition, unlike a semiconductor manufacturing application or the like, particularly in the case of a color filter manufacturing application for a solid-state imaging device, a thin film of 1.5 μm or less is required. Therefore, it is necessary to add a large amount of pigment to the curable composition, resulting in the above-mentioned problems.
[0008]
As described above, it has been difficult to satisfy the performance required for practical use as a high-definition color filter for a solid-state image sensor, that is, the miniaturization and thinning of the colored pattern.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-2-199403
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-76062
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-273411
[Patent Document 4]
JP-A-6-184482
[Patent Document 5]
JP-A-7-140654
[Patent Document 6]
JP-A-6-75375
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a dye-containing curable composition excellent in light resistance and heat resistance of a dye, a color filter using the same, and a method for producing the same. Objective.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Specific means for solving the above problems are as follows.
<1> A dye-containing curable composition containing a binder, a photopolymerization initiator, a photopolymerizable compound, an acidic dye, and at least one of derivatives thereof, wherein the photopolymerization initiator does not generate an acid by decomposition. It is a dye-containing curable composition characterized by containing at least 1 type.
[0012]
<2> The dye-containing curable composition according to <1>, wherein the content of the compound that does not generate an acid by the decomposition is 50 mol% or more based on the total amount of the photopolymerization initiator.
[0013]
<3> Compounds that do not generate an acid upon decomposition include benzyl dimethyl ketal compounds, α-hydroxy ketone compounds, α-amino ketone compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triallylimidazole dimers, benzothiazole compounds The dye-containing curable composition according to the above <1> or <2>, comprising at least one compound selected from a compound, a benzophenone compound, an acetophenone compound and a derivative thereof, a cyclopentadiene-benzene-iron complex and a salt thereof It is.
[0014]
<4> The above-mentioned <1> to <3> containing a dye, wherein at least one of the acidic dye and a derivative thereof includes at least one of an azo, anthraquinone, anthrapyridone, and phthalocyanine dye It is a curable composition.
[0015]
<5> The dye-containing curable composition according to the above <1> to <4>, wherein at least one of the acidic dye and a derivative thereof is an azo dye, and the azo dye is a monoazo dye or a bisazo dye. is there.
[0016]
<6> At least one of the acidic dye and its derivative is an azo dye, and the azo dye is a compound containing a skeleton represented by the following general formula (I) or general formula (II) <1 It is a dye-containing curable composition of>-<4>.
[0017]
[Chemical 1]
Figure 2004246105
[0018]
In the general formulas (I) and (II), A and B each independently represent a pyrazole ring, a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a stilbene skeleton, a diphenyl sulfide skeleton, or an acetylacetone residue, which are substituted It may have a group.
[0019]
<7> The binder is a (meth) acrylic binder that may contain a polymerizable group, the photopolymerizable compound is a tetrafunctional or higher (meth) acrylic ester monomer, and the photopolymerization starts. The agent contains at least one selected from α-aminoketone compounds, metallocene compounds, and oxime compounds, and at least one of the acidic dyes and derivatives thereof is at least one selected from azo dyes and phthalocyanine dyes. <1> to <6> The dye-containing curable composition.
[0020]
<8> The dye-containing curable composition according to any one of <1> to <7>, further including a crosslinking agent.
[0021]
<9> A color filter comprising the dye-containing curable composition according to any one of <1> to <8>.
[0022]
<10> A step of coating the dye-containing curable composition according to any one of <1> to <8> on a support, exposing through a mask, and developing to form a pattern image. This is a method for manufacturing a color filter.
In the method for producing a color filter, when producing a color filter having a desired hue, the above process is repeated for the desired number of hues. Moreover, the aspect which has the process of hardening | curing the said pattern image by heating and / or exposure as needed is also suitable.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the dye-containing curable composition of the present invention, the color filter using the same, and the production method thereof will be described in detail.
[0024]
<< Dye-containing curable composition >>
The dye-containing curable composition of the present invention comprises at least one compound that does not generate an acid upon decomposition as a photopolymerization initiator, together with at least one of an alkali-soluble binder, an organic solvent-soluble acidic dye and a derivative thereof, and a photopolymerizable compound. In general, it includes a solvent (also referred to as “organic solvent” in the present specification).
Here, the “compound that does not generate an acid by decomposition” has a function of a photopolymerization initiator capable of polymerizing a polymerizable photopolymerizable compound, and an acid ( For example, it refers to a compound that does not generate a protonic acid or a Lewis acid, and refers to a compound in which the amount of acid generated when decomposed by light or heat is at least 30 mol% relative to the amount of the compound before decomposition, preferably Is 20 mol% or less of a compound, and 10 mol% or less of a compound is especially preferable. The dye-containing curable composition of the present invention can improve the light resistance and heat resistance of the dye by using a compound that does not generate an acid by the above-described decomposition as a photopolymerization initiator and using it in combination with an acid dye. .
[0025]
Moreover, the dye-containing curable composition of the present invention can be formed into a negative type by including the above-mentioned photopolymerization initiator and a photopolymerizable compound (unsaturated group-containing compound). Furthermore, a crosslinking agent and other components for improving the degree of curing of the film can also be contained.
[0026]
(Acid dyes and their derivatives)
The dye-containing curable composition of the present invention contains at least one of an acidic dye and a derivative thereof. Hereinafter, the acid dye and its derivative (hereinafter also simply referred to as “dye”) will be described.
The acidic dye is not particularly limited as long as it has an acidic group such as a sulfonic acid or a carboxylic acid, but is soluble in an organic solvent and a developer used for the preparation of the composition and development processing, and salt formation with a basic compound. It is selected in consideration of all required performances such as properties, absorbance, interaction with other components in the curable composition, light resistance, heat resistance and the like.
[0027]
There is no restriction | limiting in particular in the acid dye in this invention, The well-known acid dye conventionally usable as an object for color filters can be used. For example, JP-A 64-90403, JP-A 64-91102, JP-A-1-94301, JP-A-6-11614, JP 2592207, US Pat. No. 4,808,501 , US Pat. No. 5,667,920, US Pat. No. 5,059,500, JP-A-5-333207, JP-A-6-35183, JP-A-6-51115, Examples include acid dyes disclosed in JP-A-6-194828. Chemical structures include pyrazole azo, anilino azo and aryl azo azo, triphenylmethane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine Acid dyes such as those based on pyrrolopyrazole azomethine, xanthene, phthalocyanine, benzopyran, and indigo can be used.
[0028]
In the case of a resist system that performs water or alkali development, an acidic dye having a sulfonic acid group or a carboxylic acid group and / or a derivative thereof is preferable in that the binder and / or dye are completely removed by development. You may be able to use it. In addition, direct dyes, mordant dyes, acid mordant dyes, azoic dyes, disperse dyes, oil-soluble dyes, food dyes, and / or derivatives thereof can be usefully used as acid dyes.
[0029]
Hereinafter, specific examples of the acid dye in the present invention are listed. However, the present invention is not limited to these. For example,
acid alizarin violet N;
acid black 1, 2, 24, 48;
acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40,42,45,51,62,70,74,80,83,86,87,90,92,96,103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324: 1, 335, 340;
[0030]
acid chroma violet K;
acid Fuchsin;
acid green 1,3,5,9,16,25,27,50,58,63,65,80,104,105,106,109;
acid orange 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173;
[0031]
acid red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 182, 183, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227,228,249,252,257,258,260,261,266,268,270,274,277,280,281,195,308,312,315,316,339,341,345,346,349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422, 426;
[0032]
acid violet 6B, 7, 9, 17, 19;
acid yellow 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;
Direct Yellow 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;
[0033]
Direct Orange 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106, 107;
Direct Red 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;
[0034]
Direct Violet 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103, 104;
Direct Blue 57, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119,137,149,150,153,155,156,158,159,160,161,162,164,166,167,170,171,172,173,188,189,190,192,193 194,196,198,199,200,207,209,210,212,213,214,222,228,229,237,238,242,243,244,245,247,248,250,251,252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275, 293;
[0035]
Direct Green 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79, 82;
Modern Yellow 3, 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 50, 61, 62, 65;
Modern Orange 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47, 48;
Modern Red 1, 2, 3, 4, 9, 11, 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;
[0036]
Modern Violet 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53, 58;
Modern Blue 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;
Modern Green 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43, 53;
[0037]
Solvent Yellow 23, 38, 62, 63, 64, 68, 78, 89, 90, 91, 92, 98, 99, 104, 105, 106, 126, 128, 129, 130, 132, 133, 134, 138, 139, 140, 144, 145, 156, 160, 161, 163, 164, 165, 168, 169, 170, 171;
Solvent Orange 11, 19, 41, 47, 55, 57, 58, 60, 63, 67, 71, 72, 79, 80, 94, 96, 97, 105;
Solvent Red 9, 37, 39, 85, 90, 91, 92, 111, 112, 113, 135, 136, 143, 144, 146, 147, 148, 151, 152, 179, 180, 181, 184, 194 195, 202, 203, 207, 208, 212, 213, 214, 220, 225, 226, 227, 228, 230;
[0038]
Solvent Violet 5, 22, 30, 31, 33, 36, 37, 39, 40, 46, 49;
Solvent Blue 26, 36, 45, 65, 75, 82, 84, 90, 93, 94, 95, 97, 104, 105, 108, 109, 110, 119, 122, 130, 131, 132, 133;
Solvent Green 19, 20, 24, 25, 26, 28, 29
Food Yellow 3;
And derivatives of these dyes.
[0039]
Among these, particularly, acid black 24;
acid blue 23, 25, 29, 62, 80, 86, 87, 92, 138, 158, 182, 243, 324: 1;
acid orange 8, 51, 56, 74, 63, 74;
acid red 1,4,8,34,37,42,52,57,80,97,114,143,145,151,183,217;
acid violet 7;
acid yellow 17, 25, 29, 34, 38, 42, 65, 72, 76, 99, 111, 112, 114, 116, 134, 155, 169, 172, 184, 220, 228, 230, 232, 243;
Acid Green 25;
Modern Yellow 3;
Or the like, or derivatives of these dyes are preferred.
[0040]
Further, azo, xanthene and phthalocyanine acid dyes other than those mentioned above are also preferred. I. Solvent Blue 44, 38, C.I. I. Solvent Orange 45, Rhodamine B, Rhodamine 110, 2,7-Naphthalenedisulfonic acid, 3-[(5-chloro-2-phenoxyphenyl) hydrazono] -3,4-dihydro-4-oxo-5- [minyl] ulyl] And the like and derivatives of these dyes are also preferred.
[0041]
In the present invention, it is particularly preferable that the acid dye and the derivative thereof be selected from azo, anthraquinone, anthrapyridone, and phthalocyanine acid dyes and derivatives thereof, or two or more kinds thereof. It is particularly preferable that one or two or more of acid-based and phthalocyanine-based acid dyes and derivatives thereof be selected and contained. The azo dye is preferably a monoazo or bisazo acid dye or a derivative thereof, and particularly preferably an acid dye or derivative thereof containing a skeleton represented by the following general formula (I) or (II).
[0042]
[Chemical 2]
Figure 2004246105
[0043]
In the above general formulas (I) and (II), A and B each independently represent a pyrazole ring, a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a stilbene skeleton, a diphenyl sulfide skeleton, or an acetylacetone residue, which are substituted It may have a group.
As A and B, a pyrazole ring, a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, and a stilbene skeleton are particularly preferable.
[0044]
When the acid dye is contained as a component of the composition, it may be better to use it as a derivative of the acid dye because the acid dye may not be sufficiently soluble in the organic solvent used for the preparation. As the derivative of the acidic dye, an inorganic salt of an acidic dye having an acidic group such as sulfonic acid or carboxylic acid, a salt of an acidic dye and a nitrogen-containing compound, a sulfonamide of an acidic dye, or the like can be used. Although it will not specifically limit if it can melt | dissolve in the solution of the dye containing curable composition to be prepared, the solubility with respect to the developing solution used at the time of an organic solvent or image development processing, light absorbency, other in dye containing curable composition It is selected in consideration of all necessary performance such as interaction with components, light resistance, heat resistance and the like.
[0045]
The salt of said acidic dye and a nitrogen-containing compound is demonstrated. The method of forming a salt with an acid dye and a nitrogen-containing compound may be effective for improving the solubility of the acid dye (providing solubility in an organic solvent) and improving heat resistance and light resistance.
[0046]
A nitrogen-containing compound that forms a salt with an acid dye and a nitrogen-containing compound that forms an amide bond with an acid dye to obtain a sulfonamide of the acid dye will be described.
The nitrogen-containing compound is a salt or amide compound that is dissolved in an organic solvent or a developer used in preparation or development processing, salt-forming properties, dye absorbance / color value, and other components in the dye-containing curable composition. It is selected in consideration of all of the interaction with the resin, heat resistance as a colorant (dye), light resistance, and the like. When selecting only from the viewpoint of absorbance and color value, the nitrogen-containing compound is preferably as low as possible in molecular weight, particularly preferably having a molecular weight of 300 or less, more preferably having a molecular weight of 280 or less, and a molecular weight of 250 or less. Those are particularly preferred.
[0047]
Specific examples of the nitrogen-containing compound will be given below. However, the present invention is not limited to these. In the following compounds, those having no “—NH— group” are not nitrogen-containing compounds forming an amide bond.
[0048]
[Chemical 3]
Figure 2004246105
[0049]
[Formula 4]
Figure 2004246105
[0050]
[Chemical formula 5]
Figure 2004246105
[0051]
[Chemical 6]
Figure 2004246105
[0052]
[Chemical 7]
Figure 2004246105
[0053]
[Chemical 8]
Figure 2004246105
[0054]
[Chemical 9]
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[0055]
[Chemical Formula 10]
Figure 2004246105
[0056]
Embedded image
Figure 2004246105
[0057]
Embedded image
Figure 2004246105
[0058]
Embedded image
Figure 2004246105
[0059]
The molar ratio of the nitrogen-containing compound / acid dye in the salt of the acid dye and the nitrogen-containing compound (hereinafter referred to as “n”) will be described. The molar ratio n is a value that determines the molar ratio between the acidic dye molecule and the amine compound that is a counter ion, and can be freely selected according to the salt forming conditions of the acidic dye-amine compound. Specifically, n is a numerical value satisfying 0 <n ≦ 10 among the number of functional groups of an acid in an acid dye for practical use, solubility in an organic solvent or a developer, salt formation, absorbance, dye content It can be selected in consideration of all necessary performances such as interaction with other components in the curable composition, light resistance, heat resistance and the like. When selecting only from the viewpoint of absorbance, n is preferably a numerical value satisfying 0 <n ≦ 8, more preferably a numerical value satisfying 0 <n ≦ 7, and particularly preferably a numerical value satisfying 0 <n ≦ 6.
[0060]
The content concentration of the above acidic dye and its derivative will be described. The concentration of the acid dye and its derivative in the total solid component of the dye-containing curable composition varies depending on the type of the acid dye, but is preferably 0.5 to 80% by mass, and 0.5 to 60% by mass. More preferably, 0.5-50 mass% is especially preferable.
[0061]
(binder)
Next, the binder will be described. The binder in the present invention is not particularly limited as long as it is alkali-soluble, but is preferably selected from the viewpoints of heat resistance, developability, availability, and the like.
[0062]
The binder is preferably a linear organic polymer, soluble in an organic solvent, and developable with a weak alkaline aqueous solution. Examples of such linear organic high molecular polymers include polymers having a carboxylic acid in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, and JP-B-54-25957. Methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer, as described in JP-A-59-53836 and JP-A-59-71048. Examples thereof include polymers, maleic acid copolymers, partially esterified maleic acid copolymers, and acidic cellulose derivatives having a carboxylic acid in the side chain are also useful.
[0063]
In addition to the above, those obtained by adding an acid anhydride to a polymer having a hydroxyl group, polyhydroxystyrene resins, polysiloxane resins, poly (2-hydroxyethyl (meth) acrylate), polyvinylpyrrolidone and polyethylene oxide, Polyvinyl alcohol, etc. are also useful.
Moreover, you may copolymerize the monomer which has hydrophilic property, As an example, alkoxyalkyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, (meth) acrylamide, N-methylol acrylamide, Secondary or tertiary alkylacrylamide, dialkylaminoalkyl (meth) acrylate, morpholine (meth) acrylate, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, vinylimidazole, vinyltriazole, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate Branched or linear propyl (meth) acrylate, branched or linear butyl (meth) acrylate, phenoxyhydroxypropyl (meth) acrylate, and the like.
[0064]
In addition, monomers having a tetrahydrofurfuryl group, phosphoric acid, phosphoric acid ester, quaternary ammonium salt, ethyleneoxy chain, propyleneoxy chain, sulfonic acid and its salt, morpholinoethyl group, etc. as the above-mentioned hydrophilic monomer Useful.
[0065]
In order to improve the crosslinking efficiency, a polymerizable group may be included in the side chain, and a polymer containing an allyl group, a (meth) acryl group, an allyloxyalkyl group or the like in the side chain is also useful. Hereinafter, examples of the polymer containing these polymerizable groups are shown, but the polymer is not limited thereto as long as it contains an alkali-soluble group such as a COOH group, an OH group, and an ammonium group and an unsaturated bond between carbon atoms.
[0066]
Specifically, for example, a copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate having an OH group, methacrylic acid having a COOH group, and a monomer such as an acrylic or vinyl compound copolymerizable with these, OH A compound obtained by reacting an epoxy ring having reactivity with a group and a compound having a carbon-carbon unsaturated bond group (for example, a compound such as glycidyl acrylate) can be used.
[0067]
As the compound having reactivity with the OH group, a compound having an acid anhydride, an isocyanate group, and an acryloyl group can be used in addition to the epoxy ring. Further, a compound obtained by reacting an unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid with a compound having an epoxy ring described in JP-A-6-102669 and JP-A-6-1938 is saturated or unsaturated polybasic. A reaction product obtained by reacting an acid anhydride can also be used.
[0068]
Examples of the compound having both an alkali solubilizing group such as a COOH group and a carbon-carbon unsaturated group include, for example, Dainar NR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.); Photomer 6173 (COOH group-containing Polyurethane acrylic oligomer, Diamond Shamrock) Co. Ltd.); Biscort R-264, KS resist 106 (both manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.); Cyclomer P series, Plaxel CF200 series (both manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.); Daicel USB Co., Ltd.).
In addition, alcohol-soluble nylon, polyether of 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane and epichlorohydrin, etc. are also useful from the viewpoint of improving the film strength after curing.
[0069]
Among these various binders, the binder used in the present invention is preferably a polyhydroxystyrene resin, a polysiloxane resin, an acrylic resin, an acrylamide resin, or an acrylic / acrylamide copolymer resin from the viewpoint of heat resistance. Acrylic resins, polyhydroxystyrene resins, and polysiloxane resins are more preferable. Further, from the viewpoint of developing property control, an acrylic resin, an acrylamide resin, and an acrylic / acrylamide copolymer resin are preferable.
[0070]
In particular, (meth) acrylic resins (binders that may contain a polymerizable group) are preferred. Examples of the (meth) acrylic resins include benzyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, and hydroxyethyl (meth) acrylate. , Copolymers composed of monomers selected from (meth) acrylamide and the like, and cyclomer P series, Plaxel CF200 series (all manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), Ebecryl 3800 (produced by Daicel UCB Co., Ltd.), Diana- The NR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Biscoat R264, KS resist 106 (both manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) and the like are preferable.
[0071]
Moreover, an alkali-soluble phenol resin can be used as a binder used for this invention. Examples of the alkali-soluble phenol resin include novolak resins and vinyl polymers.
[0072]
Examples of the novolak resin include those obtained by condensing phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst. Examples of the phenols include phenol, cresol, ethylphenol, butylphenol, xylenol, phenylphenol, catechol, resorcinol, pyrogallol, naphthol, and bisphenol A. The above phenols can be used alone or in combination of two or more. Examples of the aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, and the like.
[0073]
Specific examples of the novolak resin include, for example, a condensation product of metacresol, paracresol, or a mixture thereof and formalin. The novolak resin may be adjusted in molecular weight distribution using means such as fractionation. Moreover, you may mix the low molecular weight component which has phenolic hydroxyl groups, such as bisphenol C and bisphenol A, in the said novolak resin.
[0074]
The binder has a weight average molecular weight (polystyrene equivalent value measured by GPC method) of 1000 to 2 × 10. 5 The polymer is preferably 2000-1 × 10 5 More preferred is a polymer of 5000 to 5 × 10. 4 The polymer is particularly preferred.
10-90 mass% is preferable with respect to the total solid in the dye-containing curable composition of this invention, and, as for the usage-amount in the dye-containing curable composition of this invention of the said binder, 20-80 mass% is further. 30 to 70% by mass is preferable.
[0075]
(Photopolymerization initiator and photopolymerizable compound)
-Photopolymerization initiator-
First, the photopolymerization initiator will be described. The photopolymerization initiator is capable of polymerizing a polymerizable photopolymerizable compound. The photopolymerization initiator in the present invention contains at least one compound that does not generate an acid (for example, a protonic acid or a Lewis acid) by the above decomposition. Examples of the compound that does not generate an acid by the decomposition include, for example, trihalomethyltriazine compounds, trihalomethyloxadiazole compounds, sulfonium salt compounds, iodonium salt compounds, diazonium salt compounds, and other compounds that generate acids. A compound can be mentioned.
[0076]
In the present invention, in particular, from the viewpoints of light resistance, heat resistance, polymerization characteristics, initiation efficiency, absorption wavelength, availability, cost, and the like of the dye, benzyldimethyl ketal compounds, α-hydroxy compounds that do not generate an acid by the above decomposition Ketone compound, α-aminoketone compound, phosphine oxide compound, metallocene compound, oxime compound, triallylimidazole dimer, benzothiazole compound, benzophenone compound, acetophenone compound and derivative thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complex and salt thereof It is preferable to include at least one compound selected from the group consisting of: α-aminoketone compounds, metallocene compounds, and oxime compounds are more preferable, and oxime compounds are particularly preferable.
[0077]
Examples of the α-aminoketone compound (initiator) include Irgacure series manufactured by Ciba Geigy, such as Irgacure 907 and Irgacure 369, 2-methyl-1-phenyl-2-morpholinopropan-1-one, 2- And methyl-1- [4- (hexyl) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-ethyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, and the like.
[0078]
Further, the oxime compound (initiator) is not particularly limited, but 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione, 1- (4- Methylsulfanyl-phenyl) -butane-1,2-butane-2-oxime-O-acetate, 1- (4-methylsulfanyl-phenyl) -butan-1-one oxime-O-acetate, hydroxyimino- (4-methyl And sulfanyl-phenyl) -acetic acid ethyl ester-O-acetate and hydroxyimino- (4-methylsulfanyl-phenyl) -acetic acid ethyl ester-O-benzoate.
[0079]
Regarding other photopolymerization initiators, from the viewpoints of availability and stability, Irgacure 651 and the like are preferable as the benzyldimethyl ketal compound, and Irgacure 184, 1173, 500, 1000, and the like as the α-hydroxyketone compound. 2959 and the like are preferable, Irgacure 1700, 149, 1850, 819, 184 and the like are preferable as the phosphine oxide-based compound (blend), and Irgacure 784 and 261 are preferable as the metallocene compound (both are Ciba Specialty Chemicals). Company-made).
Furthermore, the triallylimidazole dimer includes 2,2′-bis (2,4-dichlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-chlorophenyl). −4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole is preferred, the benzothiazole compound is preferably 2-mercaptobenzothiazole, the benzophenone compound is benzophenone, 4, 4'-bis (diethylamino) benzophenone is preferable, and as the acetophenone compound and derivative thereof, dimethoxyphenylacetophenone is preferable. As the cyclopentadiene-benzene-iron complex and salt thereof, Irgacure 261 (Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) )) Is preferred.
These analogs / peripheral compounds and the like are also preferred.
[0080]
The content of the compound that does not generate an acid by the decomposition in the photopolymerization initiator is the total mass of the photopolymerization initiator from the viewpoint of sufficiently achieving the object of the present invention, which is to improve the heat resistance and light resistance of the dye. Is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, and particularly preferably 70 mol% or more.
[0081]
In addition, in the dye-containing curable composition of the present invention, in order to improve the light resistance and heat resistance of the dye, it is essential to use a compound that does not generate an acid by decomposition as a photopolymerization initiator. However, since the gist of the present invention is to provide a dye-containing curable composition with improved light resistance, heat resistance, and curability of the exposed material, the present invention can be used as long as the gist of the present invention is not impaired. In addition, a compound that generates an acid by decomposition (hereinafter sometimes referred to as an “acid generating initiator”) is used as a photopolymerization initiator for other purposes (for example, further improvement of curability). Is also possible.
The content of the acid generation initiator in the photopolymerization initiator is selected according to various performances intended by the present invention, and is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. The amount is preferably 40 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, particularly preferably 20 mol% or less, based on the total amount of the photopolymerization initiator.
[0082]
These photopolymerization initiators can be used in combination with a sensitizer and a light stabilizer.
Specific examples thereof include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin, 9-fluorenone, 2-chloro-9-fluorenone, 2-methyl-9-fluorenone, 9-anthrone, 2-bromo-9-anthrone, 2-ethyl-9. Anthrone, 9,10-anthraquinone, 2-ethyl-9,10-anthraquinone, 2-t-butyl-9,10-anthraquinone, 2,6-dichloro-9,10-anthraquinone, xanthone, 2-methylxanthone, 2-methoxyxanthone, thioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, acridone, 10-butyl-2-chloroacridone, benzyl, dibenzalacetone, p- (dimethylamino) phenylstyryl ketone, p- (dimethylamino) phenyl -P-methylstyryl ketone, benzofe , P- (dimethylamino) benzophenone (or Michler's ketone), p- (diethylamino) benzophenone, benzoanthrone, and the like, benzothiazole compounds described in Japanese Patent Publication No. 51-48516, tinuvin 1130, 400, and the like. It is done.
[0083]
You may use together other well-known photoinitiators other than the above photoinitiator with the dye-containing curable composition of this invention. Specific examples of other photopolymerization initiators include vicinal polykettle aldonyl compounds disclosed in U.S. Pat. No. 2,367,660, U.S. Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367, Α-carbonyl compounds disclosed in US Pat. No. 670, acyloin ethers disclosed in US Pat. No. 2,448,828, disclosed in US Pat. No. 2,722,512 Aromatic substituted aromatic acyloin compounds, polynuclear quinone compounds disclosed in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758, US Pat. No. 3,549,367 The triallyl imidazole dimer / p-aminophenyl ketone combination disclosed in the specification, or a combination with an acid generator initiator, Benzothiazole compounds and trihalomethyl-s-triazine compounds disclosed in Japanese Patent No. -48516.
[0084]
Examples of the other photopolymerization initiator include 3-aryl substituted coumarin compounds and lophine dimers.
[0085]
Examples of the halomethyl-s-triazine compound in the above-mentioned trihalomethyltriazine compound as an acid generating initiator include, for example, vinyl-halomethyl-s-triazine compounds described in JP-B-59-1281, 2- (Naphtho-1-yl) -4,6-bis-halomethyl-s-triazine compounds and 4- (p-aminophenyl) -2,6-di-halomethyl-s- described in JP-A-53-133428 A triazine compound is mentioned.
[0086]
Other examples include 2,4-bis (trichloromethyl) -6-p-methoxystyryl-s-triazine, 2,6-bis (trichloromethyl) -4- (3,4-methylenedioxyphenyl)- 1,3,5-triazine, 2,6-bis (trichloromethyl) -4- (4-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (1- p-dimethylaminophenyl-1,3-butadienyl) -s-triazine, 2-trichloromethyl-4-amino-6-p-methoxystyryl-s-triazine, 2- (naphth-1-yl) -4,6 -Bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (4-methoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (4-ethoxy-naphth-1-) ) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (4-butoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- [4- (2 -Methoxyethyl) -naphth-1-yl] -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- [4- (2-ethoxyethyl) -naphth-1-yl] -4,6-bis- Trichloromethyl-s-triazine, 2- [4- (2-butoxyethyl) -naphth-1-yl] -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (2-methoxy-naphth-1- Yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (6-methoxy-5-methyl-naphth-2-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- ( 6-methoxy-naphth-2 Yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (5-methoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (4,7- Dimethoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine,
[0087]
2- (6-Ethoxy-naphth-2-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-s-triazine, 2- (4,5-dimethoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis-trichloro Methyl-s-triazine, 4- [p-N, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [o-methyl-pN, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [p-N, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloro Methyl) -s-triazine, 4- [o-methyl-pN, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (pN-chloroethyla) Nophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (pN-ethoxycarbonylmethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [p- N, N-di (phenyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (p-N-chloroethylcarbonylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl)- s-triazine, 4- [pN- (p-methoxyphenyl) carbonylaminophenyl] 2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [m-N, N-di (ethoxycarbonylmethyl) Aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [m-bromo-pN, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminopheny ] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [m-chloro-pN, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s -Triazine, 4- [m-fluoro-pN, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine,
[0088]
4- [o-bromo-pN, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [o-chloro-pN, N- Di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl-2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [o-fluoro-pN, N-di (ethoxycarbonylmethyl) aminophenyl] -2,6- Di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [o-bromo-pN, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [o- Chloro-pN, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [o-fluoro-pN, N-di (chloroethyl) aminophenyl -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [m-bromo-pN, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- [m-chloro-p-N, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine,
[0089]
4- [m-Fluoro-pN, N-di (chloroethyl) aminophenyl] -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (m-bromo-pN-ethoxycarbonylmethylamino) Phenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (m-chloro-pN-ethoxycarbonylmethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4 -(M-Fluoro-pN-ethoxycarbonylmethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (o-bromo-pN-ethoxycarbonylmethylaminophenyl) -2 , 6-Di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (o-chloro-pN-ethoxycarbonylmethylaminophenyl) -2,6-di (trichloro) Methyl) -s-triazine, 4- (o-fluoro-pN-ethoxycarbonylmethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (m-bromo-pN- Chloroethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (m-chloro-pN-chloroethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine 4- (m-fluoro-pN-chloroethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (o-bromo-pN-chloroethylaminophenyl) -2 , 6-Di (trichloromethyl) -s-triazine, 4- (o-chloro-pN-chloroethylaminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine, 4 (O-FLUORO -p-N-chloroethyl aminophenyl) -2,6-di (trichloromethyl) -s-triazine.
[0090]
Other examples include TAZ series, TAZ-107, TAZ-110, TAZ-104, TAZ-109, TAZ-140, TAZ-204, TAZ-113, TAZ-123, TAZ-104, etc. Can be mentioned.
[0091]
Active halogen compounds such as halomethyloxadiazole compounds can also be used, and examples thereof include 2-halomethyl-5-vinyl-1,3,4-oxadiazole compounds described in JP-B-57-6096. Etc., 2-trichloromethyl-5-styryl-1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5- (p-cyanostyryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl Examples include -5- (p-methoxystyryl) -1,3,4-oxadiazole.
[0092]
Moreover, T series made from PANCHIM can also be used, and T-OMS, T-BMP, TR, TB etc. are mentioned as these examples. Further, other than the above of Irgacure series manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. can be used. Is mentioned.
[0093]
In addition, 4,4′-bis (diethylamino) -benzophenone, 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione, 2-benzyl-2-dimethylamino- 4-morpholinobutyrophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenylimidazolyl dimer, 2- (o-fluorophenyl) -4,5-diphenylimidazolyl Dimer, 2- (o-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazolyl dimer, 2- (p-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazolyl dimer, 2- (p-dimethoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazolyl dimer, 2- (2,4-dimethoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazoli Dimer, 2- (p-methylmercaptophenyl) -4,5-diphenylimidazolyl dimer, benzoin isopropyl ether and the like can also be used.
[0094]
The total content of the photopolymerization initiator (and other photopolymerization initiator) in the dye-containing curable composition of the present invention is 0.01 to 50 mass based on the solid content mass of the photopolymerizable compound described later. % Is preferable, 1 to 30% by mass is more preferable, and 1 to 20% by mass is particularly preferable. When the content is less than 0.01% by mass, the polymerization reaction of the photopolymerizable compound may be difficult to proceed. When the content exceeds 50% by mass, the polymerization rate increases but the molecular weight decreases and the film strength decreases. There is.
[0095]
It is preferable to further add a thermal polymerization inhibitor to the dye-containing curable composition of the present invention, for example, hydroquinone, p-methoxyphenol, di-t-butyl-p-cresol, pyrogallol, t-butylcatechol. Benzoquinone, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2-mercaptobenzimidazole, and the like are useful.
[0096]
-Photopolymerizable compound-
Next, the photopolymerizable compound used in combination with the photopolymerization initiator will be described.
As the photopolymerizable compound, a compound having an ethylenically unsaturated group having at least one addition-polymerizable ethylene group and having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure is preferable. Monofunctional acrylates and methacrylates such as (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate; polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, neopentyl glycol Di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) Ethylene oxide and propylene oxide were added to polyfunctional alcohols such as acrylate, hexanediol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (acryloyloxypropyl) ether, tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, glycerin and trimethylolethane Later (meth) acrylates, urethane acrylates described in JP-B-48-41708, JP-B-50-6034, JP-A-51-37193, JP-A-48-64183, Polyfunctional acrylates and metaacrylates such as polyester acrylates and epoxy acrylates which are reaction products of epoxy resin and (meth) acrylic acid described in JP-B-49-43191 and JP-B-52-30490 And the like, and mixtures thereof. Furthermore, the Japan Adhesion Association Vol. 20, no. 7, pages 300 to 308 are introduced as photocurable monomers and oligomers.
[0097]
Among them, it is particularly preferable to use a tetra- or higher functional (meth) acrylic ester monomer in terms of polymerizability and curability.
[0098]
As content in the dye containing curable composition of the said photopolymerizable compound, 0.1-90 mass% is preferable with respect to solid content mass of this composition, 1.0-80 mass% is more preferable, 2.0-70 mass% is especially preferable.
[0099]
(Crosslinking agent)
The gist of the present invention is that the acidic dye and / or derivative thereof are used in the present invention, and the curing reaction of the film is advanced to a higher degree than before, and a film having good curability can be obtained. In addition, it is also possible to obtain a film that has been further cured by using a crosslinking agent. Hereinafter, the crosslinking agent will be described.
[0100]
The crosslinking agent that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the film can be cured by a crosslinking reaction. For example, (a) an epoxy resin, (b) a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. At least one substituent selected from a melamine compound, a guanamine compound, a glycoluril compound or a urea compound, (c) a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group, which is substituted with at least one substituent selected from Substituted phenolic compounds, naphthol compounds or hydroxyanthracene compounds. Of these, polyfunctional epoxy resins are preferred.
[0101]
The (a) epoxy resin may be any epoxy resin as long as it has an epoxy group and has crosslinkability, for example, bisphenol A diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether. Divalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds such as hexanediol diglycidyl ether, dihydroxybiphenyl diglycidyl ether, diglycidyl phthalate, N, N-diglycidyl aniline, trimethylolpropane triglycidyl ether, Trivalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds represented by methylolphenol triglycidyl ether, TrisP-PA triglycidyl ether, etc., as well as pentaerythritol tetraglycidyl ether, tetramethylol vinyl Tetravalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds typified by phenol A tetraglycidyl ether, polyvalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds such as dipentaerythritol pentaglycidyl ether, dipentaerythritol hexaglycidyl ether, polyglycidyl ( And glycidyl group-containing polymer compounds represented by 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexane adduct of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol and the like. .
[0102]
The number of methylol groups, alkoxymethyl groups, and acyloxymethyl groups substituted in the crosslinking agent (b) is 2 to 6 for melamine compounds, 2 for glycoluril compounds, guanamine compounds, and urea compounds. Although it is -4, Preferably it is 5-6 in the case of a melamine compound, and is 3-4 in the case of a glycoluril compound, a guanamine compound, and a urea compound.
Hereinafter, the melamine compound, guanamine compound, glycoluril compound, and urea compound of (b) are collectively referred to as the compound (methylol group-containing compound, alkoxymethyl group-containing compound, or acyloxymethyl group-containing compound) according to (b).
[0103]
The methylol group-containing compound according to (b) can be obtained by heating the alkoxymethyl group-containing compound according to (b) in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, methanesulfonic acid, etc. in alcohol. The acyloxymethyl group-containing compound according to (b) above can be obtained by mixing and stirring the methylol group-containing compound according to (b) with acyl chloride in the presence of a basic catalyst.
[0104]
Hereinafter, specific examples of the compound according to (b) having the above-described substituent are given.
Examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, a compound in which 1 to 5 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated or a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine, hexamethylol. Examples thereof include compounds in which 1 to 5 methylol groups of melamine are acyloxymethylated, or mixtures thereof.
[0105]
Examples of the guanamine compound include, for example, tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolguanamine, or a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxymethylguanamine, tetramethylol. Examples thereof include compounds in which 1 to 3 methylol groups of guanamine are acyloxymethylated or a mixture thereof.
[0106]
Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetramethoxymethyl glycoluril, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylol glycoluril, or a mixture thereof, or a methylol group of tetramethylol glycoluril. Examples thereof include compounds obtained by acylating 1 to 3 or a mixture thereof.
[0107]
Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylol urea, a mixture thereof, and tetramethoxyethyl urea.
These compounds according to (b) may be used alone or in combination.
[0108]
The crosslinking agent (c), that is, the phenol compound, naphthol compound, or hydroxyanthracene compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group is the crosslinking agent (b). As in the case of, the thermal cross-linking suppresses intermixing with the overcoated photoresist and further increases the film strength. Hereinafter, these compounds may be collectively referred to as a compound according to (c) (a methylol group-containing compound, an alkoxymethyl group-containing compound, or an acyloxymethyl group-containing compound).
[0109]
The number of methylol groups, acyloxymethyl groups or alkoxymethyl groups contained in the crosslinking agent (c) is at least 2 per molecule, and from the viewpoint of thermal crosslinkability and storage stability, phenol as a skeleton Compounds in which the 2nd and 4th positions of the compound are all substituted are preferred. In addition, the naphthol compound and hydroxyanthracene compound as the skeleton are preferably compounds in which all of the ortho-position and para-position of the OH group are substituted. The 3-position or 5-position of the phenol compound may be unsubstituted or may have a substituent.
Also in the said naphthol compound, except the ortho position of OH group, it may be unsubstituted or may have a substituent.
[0110]
The methylol group-containing compound according to the above (c) uses, as a raw material, a compound in which the ortho-position or para-position (2-position or 4-position) of the phenolic OH group is a hydrogen atom, which is sodium hydroxide, potassium hydroxide, It can be obtained by reacting with formalin in the presence of a basic catalyst such as ammonia or tetraalkylammonium hydroxide.
The alkoxymethyl group-containing compound according to (c) is obtained by heating the methylol group-containing compound according to (c) in an alcohol in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or methanesulfonic acid.
The acyloxymethyl group-containing compound according to (c) is obtained by reacting the methylol group-containing compound according to (c) with an acyl chloride in the presence of a basic catalyst.
[0111]
Examples of the skeletal compound in the crosslinking agent (c) include phenolic compounds, naphthols, hydroxyanthracene compounds in which the ortho-position or para-position of the phenolic OH group is unsubstituted, and examples thereof include phenol and cresol isomers, 2 , 3-xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, bisphenols such as bisphenol A, 4,4'-bishydroxybiphenyl, TrisP-PA (Honshu Chemical Industry) Naphthol, dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxyanthracene, etc. are used.
[0112]
Specific examples of the crosslinking agent (c) include a compound obtained by methoxymethylating one or two methylol groups of trimethylolphenol, tri (methoxymethyl) phenol, trimethylolphenol as a phenol compound or a naphthol compound. , Trimethylol-3-cresol, tri (methoxymethyl) -3-cresol, a compound obtained by methoxymethylating one or two methylol groups of trimethylol-3-cresol, 2,6-dimethylol-4-cresol, etc. Compounds obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of dimethylol cresol, tetramethylol bisphenol A, tetramethoxymethyl bisphenol A, tetramethylol bisphenol A, tetramethylol-4,4′-bishydroxybiphenyl, tetramethyl A compound obtained by methoxymethylating 1 to 5 methylol groups of toximethyl-4,4′-bishydroxybiphenyl, hexamethylol of TrisP-PA, hexamethoxymethyl of TrisP-PA, hexamethylol of TrisP-PA, Bishydroxymethyl naphthalene diol, etc. are mentioned.
[0113]
Examples of the hydroxyanthracene compound include 1,6-dihydroxymethyl-2,7-dihydroxyanthracene, and examples of the acyloxymethyl group-containing compound include, for example, a part of the methylol group of the methylol group-containing compound or Examples include compounds that are all acyloxymethylated.
[0114]
Among these compounds, trimethylolphenol, bishydroxymethyl-p-cresol, tetramethylolbisphenol A, trisP-PA (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) or a methylol group thereof is preferable. Examples thereof include an alkoxymethyl group and a phenol compound substituted with both a methylol group and an alkoxymethyl group.
These compounds according to (c) may be used alone or in combination.
[0115]
In the present invention, it is not always necessary to contain the crosslinking agent. When contained, the total content of the crosslinking agents (a) to (c) in the dye-containing curable composition varies depending on the material, but is 1 to 70 with respect to the solid content (mass) of the curable composition. % By mass is preferable, 5 to 50% by mass is more preferable, and 7 to 30% by mass is particularly preferable.
[0116]
-Solvent-
In preparing the dye-containing curable composition of the present invention, a solvent is generally contained. The solvent is basically not particularly limited as long as the solubility of each component and the coating property of the dye-containing curable composition are satisfied, but it is particularly selected in consideration of the solubility, coating property, and safety of the dye and the alkali-soluble resin. It is preferable that
[0117]
Examples of the solvent include esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, alkyl esters, and methyl lactate. , Ethyl lactate, methyl oxyacetate, ethyl oxyacetate, butyl oxyacetate, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc .;
[0118]
3-oxypropionic acid alkyl esters such as methyl 3-oxypropionate and ethyl 3-oxypropionate, such as methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, 3-ethoxy Ethyl propionate, etc .; 2-oxypropionic acid alkyl esters such as methyl 2-oxypropionate, ethyl 2-oxypropionate, propyl 2-oxypropionate, such as methyl 2-methoxypropionate, 2-methoxypropion Acid ethyl, propyl 2-methoxypropionate, methyl 2-ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate, methyl 2-oxy-2-methylpropionate, ethyl 2-oxy-2-methylpropionate, 2-methoxy- 2-methylpropio Methyl acid, 2-ethoxy-2-methylpropionic acid ethyl, etc; methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl 2-oxobutanoate, ethyl 2-oxobutanoate, etc .;
[0119]
Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl Ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, etc .;
[0120]
Ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, and 3-heptanone are preferred; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene are preferred.
[0121]
Among these, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone, ethyl carbitol acetate Butyl carbitol acetate, propylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate and the like are more preferable.
[0122]
The binder and the crosslinking agent are usually dissolved in the solvent at a ratio of about 2 to 50% by mass and 2 to 30% by mass with respect to the mass of the solvent. Further, the acid dye (and / or its derivative) is usually added at a ratio of about 2 to 30% by mass and 2 to 50% by mass, respectively, with respect to the solution containing the binder and the crosslinking agent. Furthermore, various additives conventionally used in the technical field such as a smoothing agent for imparting uniform coatability can be added to the resist composition for color filters.
[0123]
-Various additives-
In the dye-containing curable composition of the present invention, various additives such as a filler, a polymer compound other than the above, a surfactant, an adhesion promoter, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and an aggregation preventive agent are optionally added. An agent or the like can be blended. If necessary, an anti-fading agent for the dye can also be added.
[0124]
Specific examples of the various additives include fillers such as glass and alumina; polymer compounds other than binder resins such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol monoalkyl ether, and polyfluoroalkyl acrylate; nonionic, cationic And anionic surfactants: vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2 -Aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ) Ethyltrimetoki Adhesion promoters such as silane, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane; 2,2-thiobis (4-methyl- 6-t-butylphenol), 2,6-di-t-butylphenol and other antioxidants; 2- (3-t-butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) -5-chlorobenzotriazole, alkoxybenzophenone, etc. And an anti-aggregation agent such as sodium polyacrylate.
[0125]
Further, when the alkali solubility of the non-image area is promoted and the developability of the dye-containing curable composition of the present invention is further improved, the composition has an organic carboxylic acid, preferably a low molecular weight of 1000 or less. A molecular weight organic carboxylic acid can be added.
Specifically, for example, aliphatic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, caproic acid, diethyl acetic acid, enanthic acid, caprylic acid; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, brassic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, dimethylmalonic acid, methylsuccinic acid, tetramethylsuccinic acid, citraconic acid; Aliphatic tricarboxylic acids such as tricarballylic acid, aconitic acid, camphoric acid; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, toluic acid, cumic acid, hemelitic acid, mesitylene acid; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, Aromatic polycarboxylic acids such as trimesic acid, melophanoic acid, pyromellitic acid; phenylacetic acid Hydratropic acid, hydrocinnamic acid, mandelic acid, phenyl succinic acid, atropic acid, cinnamic acid, methyl cinnamate, benzyl cinnamate, cinnamylidene acetic acid, coumaric acid, other carboxylic acids such as umbellic acid.
[0126]
The dye-containing curable composition of the present invention is used for forming colored pixels such as color filters and electroluminescence color filters used in liquid crystal display devices and solid-state imaging devices (for example, CCD, CMOS, etc.), and for printing. It can be suitably used as a production application for ink, ink for inkjet, and paint.
[0127]
<< Color filter and manufacturing method thereof >>
Next, the color filter of the present invention will be described in detail through its manufacturing method.
In the method for producing a color filter of the present invention, the dye-containing curable composition of the present invention described above is used.
The dye-containing curable composition of the present invention is applied on a support by a coating method such as spin coating, cast coating, roll coating, etc. to form a radiation-sensitive composition layer, and the layer is passed through a predetermined mask pattern. And then developing with a developer to form a negative coloring pattern (image forming step). Moreover, the hardening process which hardens | cures the formed coloring pattern by heating and / or exposure as needed may be included.
[0128]
In the production of a color filter, a color filter having a desired hue can be produced by repeating the image forming step (and curing step if necessary) for the desired number of hues.
As light or radiation used at this time, ultraviolet rays such as g-line, h-line and i-line are particularly preferably used.
[0129]
Examples of the support include soda glass, Pyrex (R) glass, and quartz glass used for liquid crystal display elements and the like, a transparent conductive film attached to these, a photoelectric conversion element substrate used for an imaging element, and the like. For example, a silicon substrate, a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), or the like can be given. These substrates may have black stripes that separate pixels.
Further, if necessary, an undercoat layer may be provided on these substrates in order to improve adhesion with the upper layer, prevent diffusion of substances, or planarize the substrate surface.
[0130]
Any developer can be used as long as it has a composition that dissolves the uncured portion of the dye-containing curable composition of the present invention while the cured portion does not dissolve. Specifically, a combination of various organic solvents or an alkaline aqueous solution can be used. As said organic solvent, the above-mentioned solvent used when preparing the dye-containing curable composition of this invention is mentioned.
[0131]
Examples of the alkaline aqueous solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium oxalate, sodium metasuccinate, aqueous ammonia, ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide. , Choline, pyrrole, piperidine, alkaline compounds such as 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, the concentration is 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 1% by mass. An alkaline aqueous solution obtained by dissolution is preferable. When a developer composed of such an alkaline aqueous solution is used, it is generally washed with water after development.
[0132]
The color filter of the present invention is particularly suitable for a high-resolution CCD element, CMOS, or the like exceeding 1 million pixels. The color filter of the present invention can be used as, for example, a color filter disposed between a light receiving portion of each pixel constituting a CCD and a microlens for condensing light.
[0133]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. Unless otherwise specified, “part” is based on mass.
[0134]
Figure 2004246105
Were mixed and dissolved to prepare a resist solution.
[0135]
2) Production of glass substrate with undercoat layer
The glass substrate (Corning 1737) was ultrasonically washed with 1% NaOH water, and then washed with water and dehydrated (200 ° C./30 minutes). Next, the resist solution obtained in the above 1) is applied onto a glass substrate after washing using a spin coater so as to have a film thickness of 2 μm, and dried by heating at 220 ° C. for 1 hour to form a cured film (undercoat layer). Formed.
[0136]
3) Preparation of dye resist solution
9.4 parts of the resist solution obtained in 1) above and 0.6 parts of tetramethylethylenediamine salt [nitrogen-containing compound] of acid yellow 42 are mixed and dissolved to obtain a dye resist solution (the dye-containing curing of the present invention). A solution of the sex composition was obtained.
[0137]
4) Exposure and development of dye-containing curable composition (image forming process)
The dye resist solution obtained in 3) above was applied on the undercoat layer of the glass substrate with an undercoat layer obtained in 2) above using a spin coater so as to have a film thickness of 1.0 μm, and 120 ° C. For 120 seconds.
[0138]
Next, using an i-line reduction projection exposure apparatus, the coating film is passed through a 20 μm mask at a wavelength of 365 nm and is 800 mJ / cm. 2 Irradiation was performed with After irradiation, development was performed at 26 ° C. for 90 seconds using a 60% CD-2000 (Fuji Film Arch Co., Ltd.) developer. Subsequently, after rinsing with running water for 20 seconds, spray drying was performed to obtain a yellow pattern image. The image formation was confirmed by an ordinary method using an optical microscope and SEM photograph observation.
[0139]
4) Evaluation
The following evaluation was performed with respect to the yellow pattern image (image which consists of dye containing curable compositions) obtained from the above. The evaluation results are shown in Table 1 below.
(1) Light resistance and heat resistance
The light resistance and heat resistance of the dye were measured with a chromaticity meter MCPD-1000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The light resistance of the dye is a value obtained by irradiating the coating screen of the dye resist solution with a xenon lamp corresponding to 2 million lux hours (lux · h), and measuring the rate of change of the absorbance value of the film before and after the light irradiation. It is. In addition, the one where a value is large is excellent in light resistance.
The heat resistance of the dye is a value obtained by heating the coating film of the dye resist solution at 200 ° C. for 1 hour using a hot plate and measuring the rate of change in the absorbance value of the film before and after heating. In addition, the one where a value is larger is excellent in heat resistance.
[0140]
(Examples 2-7, Comparative Examples 1-2)
In Example 1, the photopolymerization initiator (2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione) used in “1) Preparation of resist solution” was used. Except that the photopolymerization initiator is changed to the photopolymerization initiator shown in Table 1 below, and the “acid yellow 42 tetramethylethylenediamine salt” used in “3) Preparation of dye resist solution” is changed to the acidic dye shown in Table 1 below. In the same manner as in Example 1, a dye resist solution was prepared, a pattern image was formed, and the same evaluation was performed.
[0141]
[Table 1]
Figure 2004246105
[0142]
As shown in Table 1 above, in Examples using the dye-containing curable composition of the present invention containing a compound that does not generate an acid by decomposition as a photopolymerization initiator, the light resistance and heat resistance of the dye were excellent. .
On the other hand, when a photopolymerization initiator (TAZ-107) of a trihalomethyltriazine compound that generates an acid by decomposition is used as in Comparative Examples 1 and 2, the dye has a very low performance in light resistance and heat resistance. Indicated.
[0143]
(Examples 8 to 14)
A pattern image was obtained by performing the same operation as in Examples 1 to 7 except that the glass substrate used in Examples 1 to 7 was replaced with a silicon wafer substrate. About the light resistance and heat resistance of dye, the same result as Examples 1-7 was obtained.
Examples 8 to 14 differ from Examples 1 to 7 in that a silicon wafer substrate is used, but the dye-containing curable composition is substantially coated on the undercoat layer throughout Examples 1 to 14. The same performance was obtained without any difference.
[0144]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using an acid dye or a derivative thereof together with a photopolymerization initiator that does not generate an acid by decomposition, the dye has excellent light resistance and heat resistance, and also has high sensitivity and wide development latitude. In particular, it is possible to provide a dye-containing curable composition that is excellent in curability, has no elution of a dye after curing, has excellent solvent resistance, and can form a pattern image (for example, a pixel) with high resolution.
Further, according to the present invention, the dye-containing curable composition is used, and by improving the curability of the composition, the solvent resistance and the heat resistance are particularly excellent, and the high transmittance and the high resolving power are high. A productivity color filter can be provided.
Furthermore, according to the present invention, patterning and curing with high sensitivity and high hardness are possible, elution and mixing (color mixing) of dyes are suppressed, excellent in hue and resolution, and solvent resistance of each color pattern image, It is possible to provide a method for producing a color filter having high cost performance (high efficiency and high productivity) that is particularly excellent in heat resistance.

Claims (3)

バインダーと光重合開始剤と光重合性化合物と酸性染料およびその誘導体の少なくとも一種とを含む染料含有硬化性組成物であって、
前記光重合開始剤が、分解によって酸を発生しない化合物を少なくとも一種含むことを特徴とする染料含有硬化性組成物。
A dye-containing curable composition comprising a binder, a photopolymerization initiator, a photopolymerizable compound, at least one of an acidic dye and a derivative thereof,
The dye-containing curable composition, wherein the photopolymerization initiator includes at least one compound that does not generate an acid by decomposition.
請求項1に記載の染料含有硬化性組成物を用いてなることを特徴とするカラーフィルタ。A color filter comprising the dye-containing curable composition according to claim 1. 請求項1に記載の染料含有硬化性組成物を支持体上に塗布後、マスクを通して露光し、現像してパターンを形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。A method for producing a color filter, comprising: applying a dye-containing curable composition according to claim 1 onto a support, exposing the film through a mask, and developing to form a pattern.
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