JP2012141618A - 化合物及びその互変異性体、金属錯体化合物、感光性着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法 - Google Patents

化合物及びその互変異性体、金属錯体化合物、感光性着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】青色、緑色、赤色に配置された原色カラーフィルタ用に有用であって、色純度、堅牢性に優れ、高いモル吸光係数を有する感光性着色硬化性組成物の提供。
【解決手段】下記一般式(I)のジピロメテン系化合物と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物を含有する感光性着色硬化性組成物。

【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示素子や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタを形成するのに好適な化合物、及びその互変異性体、金属錯体化合物、感光性着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法に関する。
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成する方法の一つに顔料分散法が用いられている。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がある。この方法は顔料を使用しているために光や熱に対して安定であるとともに、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に確保でき、大画面、高精細カラーディスプレー用カラーフィルタの作製に好適な方法として広く利用されてきた。
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、乾燥させて塗布膜を形成し、該塗布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る。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作製することができる。
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、従来の顔料分散系では、解像度をさらに向上させることは困難であり、顔料の粗大粒子による色ムラが発生する等の問題のために、固体撮像素子のような微細パターンが要求される用途には適さない。
上記の高解像度を達成するために、従来から着色材として染料を用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、染料含有の硬化性組成物は、以下に示すような新たな問題点を有している。即ち、
(1)染料は、一般に顔料に比べて、耐光性、耐熱性に劣る。
(2)通常の色素は、アルカリ水溶液又は有機溶剤(以下単に溶剤ともいう)への溶解度が低いため、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。
(3)染料は、硬化性組成物中の他の成分との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。
(4)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ず、組成物の硬化性、硬化後の耐熱性、(非)硬化部の現像性等が低下する等である。
これらの問題のために、これまで高精細カラーフィルタ用の微細かつ薄膜に構成された着色パターンを形成することは困難であった。また、半導体作製用途などとは異なり、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、1μm以下の薄膜にすることが要求される。したがって、所望の吸収を得るためには硬化性組成物中に、多量の色素を添加する必要があり、前述の問題を生じる結果となる。
次に、高堅牢性染料にかかる従来の技術について述べる。一般にさまざまな用途で使用されている着色剤には、共通して次のような性質を具備していることが求められる。即ち、色再現性上好ましい吸収特性を有すること、使用される環境条件下における堅牢性、例えば、耐熱性、耐光性、耐湿性等が良好であること、モル吸光係数が大きく薄膜化が可能なこと等が必要とされている。
例えば、ジピロメテン系金属錯体は、機能性の化合物として種々の用途に使用されることが開示されており、可視光重合組成物においてラジカル重合開始剤の増感剤として用いられている(例えば、特許文献2〜8参照)。また、液晶ディスプレーや電子ディスプレー用において、赤色、緑色、及び青色の各画素の色素用としてではなく、プラズマ発光や液晶ディスプレー等の不要な発光をカットするためのフィルター用の色素として用いられることが開示されている(例えば、特許文献9〜13参照)。
特開平6−75375号公報 特許第3279035号公報 特許第3324279号公報 特開平11-352685号公報 特開平11-352686号公報 特開2000-19729号公報 特開2000-19738号公報 特開2002-236360号公報 特開2003-57436号公報 特開2005-77953号公報 特開2006-651121号公報 特開2006-79011号公報 特開2006-79012号公報
本発明は、青色、緑色、赤色に配置された原色カラーフィルタ用に有用な、色純度に優れ、薄層化可能な高い吸光係数を有し、且つ堅牢性に優れる化合物、その互変異性体、金属錯体化合物、及びその金属錯体化合物を含有する感光性着色硬化性組成物を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
また、本発明は、青色の色純度に優れ、薄層化が可能な高い吸光係数を有すると共に、堅牢性に優れる青色の感光性着色硬化性組成物を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
更に、感光性着色硬化性組成物を用いた、色純度に優れ、薄層化が可能であると共に、堅牢性に優れるカラーフィルタ、その製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
本発明は、各種色素を詳細に検討した結果、特定のジピロメテン系の金属錯体化合物が、パターン着色用の色素として良好な色相、及び高い吸光係数を有し、且つ、熱及び光に対して良好な堅牢性を有しているとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。前記の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> 着色剤として、下記一般式(I)で表されるジピロメテン系化合物と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物を含有する感光性着色硬化性組成物である。


一般式(I)中、R〜Rは各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
<2> 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が、下記一般式(II−1)で表される化合物であることを特徴とする<1>に記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(II−1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、Xは、Maに結合可能な基を表す。XとXは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。
<3> 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が、下記一般式(II−2)で表される化合物であることを特徴とする<2>に記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(II−2)中、R〜R、並びにR〜R13は、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。R、及びR14は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表す。
<4> 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が下記一般式(III)で表される化合物、又はその互変異性体であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(III)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、NR(Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Xは、NRa(Raは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Yは、NRc(Rcは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、又は炭素原子を表し、Yは、窒素原子、又は炭素原子を表し、R及びRは各々独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、又はヘテロ環アミノ基を表す。RとYは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよく、RとYが互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。XはMaと結合可能な基を表し、aは0、1、又は2を表す。
<5> 前記金属又は金属化合物が、Fe、Zn、Co、V=O、又はCuで表されることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
<6> 下記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系のシアン色素を更に含有することを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(A)中、Mは、金属又は金属化合物を表し、Z、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成される6員環を形成するために必要な原子群を表す。
<7> 前記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系のシアン色素が下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする<6>に記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(B)中、R101〜R116は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、Mは、金属又は金属化合物を表す。
<8> 下記一般式(C)で表されるシアン色素を更に含有することを特徴とする<1>〜<7>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(C)中、R50〜R55は、各々独立に水素原子、又は置換基を表し、R56、及びR57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、Za及びZbは各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子、又は置換基を表す。R52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57が互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。
<9> 前記ジピロメテン系化合物が、下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする<1>〜<8>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(IV)中、R〜R、及びRは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
<10>下記一般式(III)で表される化合物及びその互変異性体である。
一般式(III)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、NR(Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Xは、NRa(Raは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Yは、NRc(Rcは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、又は炭素原子を表し、Yは、窒素原子、又は炭素原子を表し、R及びRは各々独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、又はヘテロ環アミノ基を表す。RとYは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよく、RとYが互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。XはMaと結合可能な基を表し、aは0、1、又は2を表す。
<11> 下記一般式(IV)で表される化合物及びその互変異性体である。
一般式(IV)中、R〜R、及びRは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
<12> 下記一般式(IV)で表される化合物と、金属、又は金属化合物と、から得られる金属錯体化合物である。
一般式(IV)中、R〜R、及びRは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
<13> <1>〜<9>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物を用いてなるカラーフィルタである。
<14> <1>〜<9>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物を塗布して、マスクを介して露光し、現像してパターン像を形成する工程を有するカラーフィルタの製造方法である。
本発明によれば、青色、緑色、赤色に配置された原色カラーフィルタ用に有用な、色純度に優れ、薄層化可能な高い吸光係数を有し、且つ堅牢性に優れる化合物、その互変異性体、金属錯体化合物、及びその金属錯体化合物を含有する感光性着色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、青色の色純度に優れ、薄層化が可能な高い吸光係数を有し、及び堅牢性に優れる青色感光性着色硬化性組成物を提供することができる。
更に、本発明によれば、色純度に優れ、薄層化が可能な、且つ堅牢性に優れるカラーフィルタ及びその製造方法を提供することができる。
以下に、本発明の感光性着色硬化性組成物、その組成物中に用いることができる化合物、その互変異性体、金属錯体化合物、カラーフィルタ、及びカラーフィルタの製造方法、について詳述する。
≪感光性着色硬化性組成物≫
本発明の感光性着色硬化性組成物は、着色剤として、下記一般式(I)で表されるジピロメテン系化合物(以下、適宜、「特定化合物−I」と称する)と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−I」、と称する)の少なくとも一種を含有することを特徴とする。また、好ましい態様として、下記一般式(IV)と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−IV」、と称する)の少なくとも一種を含有することを特徴とする。「感光性」の中でも「感紫外線性」であることが好ましい。
一般式(I)中のR〜R、及び、一般式(IV)中のR〜R、及びRは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
一般式(I)中のR〜R、及び、一般式(IV)中のR〜R、及びRにおける置換基は、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24の、直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ドデシル、ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−ノルボルニル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜18のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、シリル基(好ましくは炭素数3〜38、より好ましくは炭素数3〜18のシリル基で、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリブチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−ヘキシルジメチルシリル)、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、1−ブトキシ、2−ブトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、ドデシルオキシ、シクロアルキルオキシ基で、例えば、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環オキシ基で、例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のシリルオキシ基で、例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ、ジフェニルメチルシリルオキシ)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ、ピバロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ドデカノイルオキシ)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニルオキシ基で、例えば、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、シクロアルキルオキシカルボニルオキシ基で、例えば、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニルオキシ基で、例えば、フェノキシカルボニルオキシ)、カルバモイルオキシ基(好ましくは炭素数1〜48、よりこの好ましくは炭素数1〜24のカルバモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ、N−ブチルカルバモイルオキシ、N−フェニルカルバモイルオキシ、N−エチル−N−フェニルカルバモイルオキシ)、スルファモイルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のスルファモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジエチルスルファモイルオキシ、N−プロピルスルファモイルオキシ)、アルキルスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数1〜38、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルスルホニルオキシ基で、例えば、メチルスルホニルオキシ、ヘキサデシルスルホニルオキシ、シクロヘキシルスルホニルオキシ)、
アリールスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜24のアリールスルホニルオキシ基で、例えば、フェニルスルホニルオキシ)、アシル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアシル基で、例えば、ホルミル、アセチル、ピバロイル、ベンゾイル、テトラデカノイル、シクロヘキサノイル)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、オクタデシルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルシクロヘキシルオキシカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のカルバモイル基で、例えば、カルバモイル、N,N−ジエチルカルバモイル、Nーエチル−N−オクチルカルバモイル、N,N−ジブチルカルバモイル、N−プロピルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル、N−メチルN−フェニルカルバモイル、N,N−ジシクロへキシルカルバモイル)、アミノ基(好ましくは炭素数32以下、より好ましくは炭素数24以下のアミノ基で、例えば、アミノ、メチルアミノ、N,N−ジブチルアミノ、テトラデシルアミノ、2−エチルへキシルアミノ、シクロヘキシルアミノ)、アニリノ基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは6〜24のアニリノ基で、例えば、アニリノ、N−メチルアニリノ)、ヘテロ環アミノ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは1〜18のヘテロ環アミノ基で、例えば、4−ピリジルアミノ)、カルボンアミド基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは2〜24のカルボンアミド基で、例えば、アセトアミド、ベンズアミド、テトラデカンアミド、ピバロイルアミド、シクロヘキサンアミド)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のウレイド基で、例えば、ウレイド、N,N−ジメチルウレイド、N−フェニルウレイド)、イミド基(好ましくは炭素数36以下、より好ましくは炭素数24以下のイミド基で、例えば、N−スクシンイミド、N−フタルイミド)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニルアミノ基で、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t−ブトキシカルボニルアミノ、オクタデシルオキシカルボニルアミノ、シクロヘキシルオキシカルボニルアミノ)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニルアミノ基で、例えば、フェノキシカルボニルアミノ)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のスルホンアミド基で、例えば、メタンスルホンアミド、ブタンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ヘキサデカンスルホンアミド、シクロヘキサンスルホンアミド)、スルファモイルアミノ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のスルファモイルアミノ基で、例えば、N、N−ジプロピルスルファモイルアミノ、N−エチル−N−ドデシルスルファモイルアミノ)、アゾ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のアゾ基で、例えば、フェニルアゾ、3−ピラゾリルアゾ)、
アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルチオ基で、例えば、メチルチオ、エチルチオ、オクチルチオ、シクロヘキシルチオ)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールチオ基で、例えば、フェニルチオ)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環チオ基で、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ、2−ピリジルチオ、1−フェニルテトラゾリルチオ)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルスルフィニル基で、例えば、ドデカンスルフィニル)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜24のアリールスルフィニル基で、例えば、フェニルスルフィニル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、2−エチルヘキシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、オクチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、1−ナフチルスルホニル)、スルファモイル基(好ましくは炭素数32以下、より好ましくは炭素数24以下のスルファモイル基で、例えば、スルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−エチル−N−ドデシルスルファモイル、N−エチル−N−フェニルスルファモイル、N−シクロヘキシルスルファモイル)、スルホ基、ホスホニル基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のホスホニル基で、例えば、フェノキシホスホニル、オクチルオキシホスホニル、フェニルホスホニル)、ホスフィノイルアミノ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のホスフィノイルアミノ基で、例えば、ジエトキシホスフィノイルアミノ、ジオクチルオキシホスフィノイルアミノ)を表す。
一般式(I)中のR〜R、及び、一般式(IV)中のR〜R、及びRの置換基が更に置換可能な基である場合には、R〜Rで説明した置換基を有していてもよく、2個以上の置換基を有している場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(I)中のRとR、RとR、RとR、又は/及びRとR、及び一般式(IV)中のRとR、又は/及びRとRと、が各々独立に互いに結合して5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環を形成していてもよい。形成される5員、6員、及び7員の環が、更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(I)、及び一般式(IV)中のRは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、前記R〜Rの置換基で説明したハロゲン原子、アルキル基、アリール基、及びヘテロ環基と同じ基を表し、その好ましい範囲も同様である。
のアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基が、更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rの置換基で説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
<金属又は金属化合物>
本発明の感光性着色硬化性組成物に含有する特定金属錯体化合物−I、特定金属錯体化合物−IVを得るためには、上記特定化合物に加え、金属又は金属化合物が必要である。
特定化合物と共に特定金属錯体化合物−I、特定金属錯体化合物−IVを形成する金属又は金属化合物としては、錯体を形成可能な金属又は金属化合物であればいずれであってもよく、2価の金属原子、2価の金属酸化物、2価の金属水酸化物、又は2価の金属塩化物が含まれる。例えば、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等の他に、AlCl、InCl、FeCl、TiCl、SnCl、SiCl、GeClなどの金属塩化物、Tio、VO等の金属酸化物、Si(OH)等の金属水酸化物も含まれる。
これらの中でも、錯体の安定性、分光特性、耐熱、耐光性、及び製造適性等の観点から、Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、又はVOが好ましく、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、又はVOが更に好ましく、Znが最も好ましい。
次に、一般式(I)、及び一般式(IV)で表される化合物の好ましい範囲について説明する。
好ましくは、一般式(I)、及び一般式(IV)において好ましくは、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、ヘテロ環アミノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はスルファモイル基で表され、R、及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、金属、又は金属化合物は、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、又はVOで表される。
より好ましくは、一般式(I)、及び一般式(IV)において、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、ヘテロ環アミノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、R及びRは、各々独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はスルファモイル基で表され、R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はスルファモイル基で表され、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、金属、又は金属化合物は、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、又はVOで表される。
特に好ましくは、一般式(I)、及び一般式(IV)において、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アミノ基、ヘテロ環アミノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、R及びRは、各々独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、又はアリールスルホニル基で表され、R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、金属、又は金属化合物は、Zn、Cu、Co、又はVOで表される。
一般式(I)中のRとR、RとR、RとR、又は/及びRとR、及び一般式(IV)中のRとR、又は/及びRとRが、各々独立に、互いに結合して、置換基を有しない5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環を形成する場合、置換基を有しない5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環としては、例えば、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピロリジン環、ピペリジン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環が挙げられ、好ましくは、ベンゼン環、ピリジン環が挙げられる。
また、置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、前記R〜Rで説明した置換基が挙げられ、好ましい置換基もR〜Rと同様である。
なお、一般式(IV)で表される化合物は、互変異性体であってもよい。
<一般式(II−1)で表される化合物>
前記特定金属錯体化合物−I、及び前記特定金属錯体化合物−IVのうち、下記一般式(II−1)で表される化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−II−1」と称する)が好ましい。
一般式(II−1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、Xは、Maに結合可能な基を表す。XとXは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。
一般式(II−1)中のR〜Rは、一般式(I)中のR〜Rと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−1)中のMaは、金属又は金属化合物を表し、前記特定金属錯体化合物−Iにおいて説明した、金属又は金属化合物と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(II−1)中のRは、一般式(I)中のRと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−1)におけるXは、金属原子Maに結合可能な基であればいずれであってもよく、水、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール)等、更に「金属キレート」[1]坂口武一・上野景平著(1995年 南江堂)、同[2](1996年)、同[3](1997年)等、に記載の化合物が挙げられる。
一般式(II−1)に置けるXは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、例えば、ハロゲン、水酸基、カルボン酸基、燐酸基、スルホン酸基等が挙げられる。
一般式(II−1)におけるXとXとが互いに結合して、Maとともに5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。形成される5員、6員、及び7員の環は、飽和環であっても不飽和環であっても良い。また、5員、6員、及び7員の環は、炭素原子のみで構成されていても良く、窒素原子、酸素原子、又は/及び硫黄原子から選ばれる原子を少なくとも1個有するヘテロ環を形成していてもよい。
<一般式(II−2)で表される化合物>
前記特定金属錯体化合物−II−1において、下記一般式(II−2)で表される化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−II−2」と称する)を適宜用いることができる。
一般式(II−2)中のR〜R、並びにR〜R13は、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。R、及びR14は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表す。
一般式(II−2)中のR〜Rは、一般式(I)中のR〜Rと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−2)中のR〜R13で表される置換基は、一般式(I)で表される化合物のR〜Rで表される置換基と同義であり、その好ましい態様も同様である。一般式(II−2)で表される化合物のR〜R13で表される置換基が更に置換可能な基である場合には、一般式(I)で表される化合物のR〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(II−2)中のRは、一般式(I)中のRと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−2)中のR14は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、R14の好ましい範囲は、前記Rの好ましい範囲と同様である。R14が更に置換可能な基である場合には、一般式(I)で表される化合物のR〜Rの置換基で説明した基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(II−2)中のMaは、金属又は金属化合物を表し、前記特定金属錯体化合物−Iにおいて説明した、金属又は金属化合物と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(II−2)中のRとR、RとR10、R11とR12、R12とR13とが互いに結合して5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環を形成していてもよく、これらは、一般式(I)で表される化合物のRとR、RとR、RとR、又は/及びRとRと同義であり、その好ましい態様も同様である。
<一般式(III)で表される化合物>
前記特定金属錯体化合物−I、及び前記特定金属錯体化合物−IVのうち、下記一般式(III)で表される化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−III」と称する)が好ましい。
一般式(III)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、NR(Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Xは、NRa(Raは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Yは、NRc(Rcは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、又は炭素原子を表し、Yは、窒素原子、又は炭素原子を表し、R及びRは各々独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、又はヘテロ環アミノ基を表す。RとYは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよく、RとYが互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。XはMaと結合可能な基を表し、aは0、1、又は2を表す。
一般式(III)中のR〜R、及びRは、一般式(I)中のR〜R、及びRと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(III)中のMaは、金属又は金属化合物を表し、前記特定金属錯体化合物−Iにおいて説明した、金属又は金属化合物と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(III)中、R及びRは、各々独立にアルキル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜12の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、ドデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは2〜12のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは6〜18のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜18のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ドデシルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは1〜18のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、ナフチルオキシ)、アルキルアミノ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜18のアルキルアミノ基で、例えば、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノ、ヘキシルアミノ、2−エチルヘキシルアミノ、イソプロピルアミノ、t−ブチルアミノ、t−オクチルアミノ、シクロヘキシルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジブチルアミノ、N−メチル−N−エチルアミノ)、アリールアミノ(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは6〜18のアリールアミノ基で、例えば、フェニルアミノ、ナフチルアミノ、N,N−ジフェニルアミノ、N−エチル−N−フェニルアミノ)、又はヘテロ環アミノ基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環アミノ基で、例えば、2−アミノピロール、3−アミノピラゾール、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン)を表す。
一般式(III)中、R及びRのアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、又はヘテロ環アミノ基が、更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(III)中、Xは、NR、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Xは、NRa、酸素原子、又は硫黄原子を表し、RとRaはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜12の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、ドデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは2〜12のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは6〜18のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、アシル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは2〜18のアシル基で、例えば、アセチル、ピバロイル、2−エチルヘキシル、ベンゾイル、シクロヘキサノイル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜18のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル)を表す。
前記RとRaのアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基は、更に、前記R〜Rの置換基で説明した基で置換されていても良く、複数の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(III)中、Yは、NRc、窒素原子、又は炭素原子を表し、Yは、窒素原子、又は炭素原子を表し、Rcは、前記XのRと同義である。
一般式(III)中、RとYとが互いに結合して、R、Y、及び炭素原子と共に5員環(例えば、シクロペンタン、ピロリジン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、テトラヒドロチオフェン、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン)、6員環(例えば、シクロヘキサン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、ペンタメチレンスルフィド、ジチアン、ベンゼン、ピペリジン、ピペラジン、ピリダジン、キノリン、キナゾリン)、又は7員環(例えば、シクロヘプタン、ヘキサメチレンイミン)を形成してもよい。
一般式(III)中、RとYとが互いに結合して、R、Y、及び炭素原子と共に5員、6員、又は7員の環を形成していても良い。形成される5員、6員、及び7員の環は、前記のRとY及び炭素原子で形成される環から、1個の結合が二重結合に変化した環が挙げられる。
一般式(III)中、RとY、及びRとYが結合して形成される5員、6員、及び7員の環が、更に置換可能な環である場合には、前記R〜Rの置換基で説明した基で置換されていても良く、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(III)中、XはMaと結合可能な基を表し、前記一般式(II−1)におけるXと同様な基が挙げられる。
aは0、1、又は2を表す。
一般式(III)で表される化合物の好ましい態様としては、R〜R、R、及びMaはそれぞれ、一般式(I)で表される化合物の説明で記載した好ましい態様であり、XはNR(Rは水素原子、アルキル基)、窒素原子、又は酸素原子であり、XはNRa(Raは水素原子、アルキル基、ヘテロ環基)、又は酸素原子であり、YはNRc(Rcは水素原子、又はアルキル基)、窒素原子、又は炭素原子であり、Yは窒素原子、又は炭素原子であり、Xは酸素原子を介して結合する基であり、R、Rは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基、又はRとYとが互いに結合して5員又は6員環を形成し、又はRとYとが互いに結合して5員、6員環を形成し、aは0又は1で表される。
一般式(III)で表される化合物の更に好ましい態様としては、R〜R、R、Maはそれぞれ、一般式(I)で表される化合物の説明で記載した特に好ましい態様であり、X及びXは、酸素原子であり、YはNHであり、Yは窒素原子であり、Xは酸素原子を介して結合する基であり、R、Rは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基、又はRとYとが互いに結合して5員又は6員環を形成し、又はRとYとが互いに結合して5員、6員環を形成し、aは0又は1で表される。
本発明における特定金属錯体化合物−I〜特定金属錯体化合物−IVのモル吸光係数は、膜厚の観点から、できるだけ高いほうが好ましい。また、最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、520nm〜580nmが好ましく、530nm〜570nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長、及びモル吸光係数は、分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)により測定されるものである。
本発明における特定金属錯体化合物−Iの融点は、溶解性の観点から、高すぎない方がよい。
次に、本発明における特定金属錯体化合物−I(特定金属錯体化合物−II−1、特定金属錯体化合物−II−2、及び特定金属錯体化合物−IVを含む)(例示化合物Ia−3〜Ia−16、Ia−18〜Ia−83、IIa−1〜IIa−8、IIa−10〜IIa−20、I−1〜I−36、及びII−1〜II−11)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。




次に、特定金属錯体化合物−III(例示化合物III−1〜III−103)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらの限定されるわけではない。
前記一般式(I)で表される化合物から得られる金属錯体化合物−I(特定金属錯体化合物II−1、特定金属錯体化合物II−2、特定金属錯体化合物III、及び特定金属錯体化合物IVを含む)は、米国特許第4,774,339号、同−5,433,896号、特開2001−240761号、同2002−155052号、特許第3614586号、Aust.J.Chem,1965,11,1835−1845、J.H.Boger et al,Heteroatom Chemistry,Vol.1,No.5,389(1990)等に記載b の方法で合成することができる。
本発明におけるジピロメテン系金属錯体化合物の合成方法について、上記例示化合物であるI−30、I−31、III−1、及びIII−80の合成を一例に、下記反応スキームA、反応スキームB、及び反応スキームCを参照して詳述する。
(中間体1の合成)
96.2g(1.04mol)の300mlのクロルアセトンにN−メチルピロリドン(NMP)を加えて15〜20℃で撹拌した。この溶液に、175g(0.945mol)のフタルイミドカリウムを、反応液の温度が30℃以下に保つように、数回に分けて添加した。添加終了後、2時間室温で撹拌して反応を完結させた。反応終了後、反応液を3000mlの水中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗し、乾燥した。163g(収率:84.9%)の中間体1を得た。
(中間体2の合成)
56.2g(0.66mol)のシアノ酢酸と、136g(0.6mol)の2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルシクロヘキサノールにトルエン400mlを加えて室温で撹拌した。この溶液に53.5mlのピリジンを滴下した。次いで、125ml(0.132mol)の無水酢酸を、反応液の温度を30℃以下に保つように滴下した。滴下終了後、室温で4時間撹拌して反応を完結させた。この反応液を110gの炭酸水素ナトリウム、2000mlの水からなる水溶液中にゆっくり添加した。次いで、1200mlの酢酸エチルを加えて抽出した。この酢酸エチル溶液を水洗した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を減圧下で濃縮し、残留物に400mlのメタノールを添加し、撹拌して結晶を析出させた。更に、100mlの水を滴下して、室温で1時間撹拌した。この結晶をろ過して、メタノール/水=4/1の混合液で洗浄してから、乾燥した。137g(収率:77.8%)の中間体2を得た。
(中間体3の合成)
前記の方法で得た102g(0.5mol)の中間体1と、147g(0.5mol)の中間体2に500mlのエタノールを加えて5℃〜10℃に冷却して撹拌した。この分散液に、201mlのSM−28(ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液)を滴下した。反応液の温度は10℃以下に保った。滴下終了後、室温に戻して30分間撹拌し、次いで、20mlの水を添加して、加熱還流しながら4時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温に冷却してから、750mlの水を滴下して結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗して乾燥した。この結晶を1000mlのn−ヘキサンに分散、撹拌して洗浄し、ろ過して乾燥した。143g(収率:82.2%)の中間体3を得た。
(中間体4の合成)
前記の方法で得た14.0g(0.04mol)の中間体3に50mlの酢酸を加えて室温で撹拌した。この溶液に3.3g(0.022mol)のオルト蟻酸トリエチルを滴下した。滴下終了後、室温で12時間撹拌した。析出した結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄して乾燥した。9.5g(収率:67.2%)の中間体4を得た。
酢酸エチル溶液中の最大吸収波長(λmax=531.7nm)で、モル吸光係数(ε)は65400であった。融点は236〜238℃であった。
(例示化合物I−30の合成)
前記の方法で得た5.8g(0.0082mol)の中間体4に100mlの酢酸エチルと10mlのメタノールを加えて、室温で撹拌した。この溶液に0.9g(0.0041mol)の酢酸亜鉛(II)を添加した。添加終了後、室温で8時間撹拌すると結晶が析出した。この反応液に200mlの水を添加して室温で、2時間撹拌した。次いで、析出した結晶をろ過して、水洗、アセトニトリル洗浄し、最後に酢酸エチルで洗浄した。4.8g(収率:79.2%)の例示化合物Ia−1を得た。
融点は300℃以上であった。酢酸エチル溶液中におけるI−30の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=550.5nm、ε=200000であった。
(例示化合物I−31の合成)
前記の方法で得た7.07g(0.01mol)の中間体4に、50mlの酢酸エチルと50mlのメタノールを加えて室温で撹拌した。この溶液に0.91g(0.005mol)の酢酸銅(II)を添加した。45℃〜50℃で、4時間撹拌を行った後、室温に冷却した。この溶液に150mlの水を添加して1時間撹拌を行い、析出した結晶をろ過して、水洗した。この結晶をアセトニトリルで洗浄し、次いでメタノールで洗浄した後乾燥した。6.3g(収率:85.4%)の例示化合物Ia−2を得た。
融点は300℃以上であった。酢酸エチル溶液中におけるI−31の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=548.9nm、ε=156200であった。
(例示化合物I−32、I−33、及びI−36の合成)
I−30の合成と同様な方法で、以下の例示化合物を合成した。酢酸エチル溶液中における最大吸収波長、モル吸光係数を以下に示す。
本発明における特定金属錯体化合物において、その他の合成方法を上記例示化合物であるIII−1の合成を一例に、下記反応スキームBを参照して詳述する。
(中間体5の合成)
前記の方法で得た中間体4 31.0(0.0438mol)、ジメチルアミノピリジン 4.5g(0.0438mol)にアセトニトリル200mlとN−メチルピロリドン10mlを加えて加熱還流撹拌した。この溶液に無水酢酸 10.5mlを滴下して加熱還流撹拌を6時間行い反応を完結させた。反応終了後、冷却して析出した結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄して、乾燥した。中間体5を25.8g(収率:74.4%)得た。酢酸エチル溶液中における中間体5の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=498.9nmであり、ε=58900であった。
(例示化合物III−1の合成)
前記の方法で得た中間体5 15.8g(0.02mol)にメタノール250mlを:加えて室温で撹拌した。この溶液に酢酸亜鉛2水和物5.49g(0.025mol)を添加した。添加終了後、室温で5時間撹拌した。析出した結晶をろ過して、メタノールで洗浄した後、乾燥した。例示化合物III−1を16.3g(収率:89.1%)得た。酢酸エチル溶液中の最大吸収波長は533.1nmで、モル吸光係数は130000であった。なお、1HNMR(CDCl3)の詳細は、10.87(s,1H)、7.25(s,1H)、6.00(s,1H)、2.52(s,6H)、2.42(s,6H)、1.94(s,3H)、1.79〜1.43(br,8H)、1.38〜1.17(m,8H)、1.05(d,6H)、0.96〜0.74(br,36H)であった。
(I−1、I−2、I−6、I−8、及びIII−45の合成)
反応スキームBに従って合成した例示化合物I−1、I−2、I−6、I−8、及びIII−45の酢酸エチル溶液中における最大吸収波長、モル吸光係数を示す。
(例示化合物III−80の合成)
以下の反応スキームCに従って合成した。
(中間体6の合成)
フェナシルクロライド200g(1.294mol)をジメチルアセトアミド600mlに溶解性させ水冷下(18℃)に撹拌した。この溶液にフタルイミドカリウム 264g(1.423mol)を、数回に分けて添加した。反応温度を40℃以下に保った。
添加終了後、室温で5時間撹拌を行い反応を完結させた。この反応液を水 3000ml中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過し、水洗した後、メタノール800mlに分散させた。室温で、1時間撹拌を行いろ過した。メタノールで洗浄した後、乾燥した。中間体6を268.5g(収率:78.2%)得た。
(中間体7の合成)
前記の方法で得た中間体6 56.2g(0.212mol)と、マロノニトリル 18.2g(0.275mol)にメタノール220mlを加えて氷冷下(5℃)に冷却して撹拌した。この溶液にナトリウムメトキシドの20wt%メタノール溶液(SM−28)85.2mlを滴下した。滴下終了後、5℃〜10℃で1時間撹拌した後、室温で1時間、次いで、加熱還流撹拌を4時間行い反応を完結させた。反応終了後、酢酸10mlと水1500mlの水溶液中に反応液を撹拌下に注ぎ結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗し、乾燥した。中間体7を28.5g(収率:73.5%)得た。
(中間体8の合成)
前記の方法で得た中間体7 26.0g(0.142mol)にアセトニトリル130mlを加えて加熱還流撹拌した。この溶液に無水酢酸 16.1mlを滴下した。滴下終了後、加熱還流撹拌を5時間行い反応を完結させた。反応終了後、室温に冷却して析出している結晶をろ過した。この結晶をアセトニトリルで洗浄した後、乾燥した。中間体8を18.8g(収率:58.8%)得た。
(中間体9の合成)
合成例−1の方法で得た中間体3 41.7g(0.12mol)にアセトニトリル120mlを加えて室温で、撹拌した。この溶液に無水酢酸14.7mlを添加した。添加終了後、50℃〜55℃に加熱して、3時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温に冷却して、析出した結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄して乾燥した。中間体9を31.0g(収率:66.1%)得た。
(中間体10の合成)
ジメチルホルムアミド60mlを氷冷下(5℃)に撹拌した。この液にオキシ塩化リン14.4mlを滴下した。滴下終了後、5℃で30分間撹拌した後、前記の方法で得た中間体9 30.6g(0.0783mol)をジメチルホルムアミド30mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、5℃〜10℃で1時間撹拌して反応を完結させた。
反応終了後、この反応液を水250ml中に撹拌下で滴下した。この水溶液に撹拌しながら、水酸化ナトリウム30gを水120mlに溶解させた水溶液を滴下して、室温で、30分間撹拌した。この反応液に酢酸エチル300mlを添加して抽出した。この酢酸エチル溶液を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を減圧下で濃縮して、残渣にアセトニトリル120mlを添加して結晶を析出させた。この結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄した後、乾燥した。中間体10を20.5g(収率:62.5%)得た。
(中間体11の合成)
前記の方法で得た中間体10 18.8g(0.05mol)に、無水酢酸60mlを加えて室温で撹拌した。この溶液に、中間体8 11.3g(0.05mol)をトリフロロ酢酸3.0mlと酢酸60mlの混合溶媒に溶解した溶液を滴下した。添加終了後、室温で2時間撹拌して反応を完結させた。反応終了後、反応液を水800ml中に撹拌しながら注いだ。析出する結晶をろ過して、水洗して乾燥した。中間体11を22.5g(収率:71.9%)得た。
(例示化合物III―80の合成)
酢酸亜鉛2水和物2.2g(0.01mol)をメタノール200mlに溶解させ室温で撹拌した。この溶液に、前記の方法で得た中間体11 6.26g(0.01mol)を、数回に分けて添加した。添加終了後、室温で、5時間撹拌して錯化させた。反応終了後、析出している結晶をろ過して、メタノールで洗浄した後、乾燥した。例示化合物III−80を6.48g(収率86.5%)得た。
酢酸エチル溶液中におけるIII−80の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=540.0nmであり、ε=123000であった。
(II−5、II−4、I−4、及びIII−70の合成)
反応スキームCと同様な方法で以下の例示化合物を合成した。酢酸エチル溶液中の特性を以下に記す。
本発明の感光性着色硬化性組成物は、前記特定金属錯体化合物−I〜前記特定金属錯体化合物−IVをそれぞれ1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明における前記特定金属錯体化合物−I〜前記特定金属錯体化合物−IVの感紫外線着色硬化性組成物中における含有量は、分子量及びモル吸光係数によって異なるが、感紫外線着色硬化性組成物の全固形分成分に対して、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%が最も好ましい。
<一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系シアン色素>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、前記特定金属錯体化合物−I(前記特定金属錯体化合物−IIを含む)、及び特定ホウ素錯体化合物に加え、下記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系シアン色素(以下、適宜、「特定色素−A」と称する)を併用することで、色純度に優れ、堅牢性に優れ、該感光性着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタを作製することができる。特に、CCD用及びCMOS用に好適に用いることができる。
一般式(A)中、Mは、金属又は金属化合物を表し、Z、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成された6員環を形成する原子群を表す。
前記金属又は金属化合物としては、錯体を形成可能な金属又は金属化合物であればいずれであってもよく、2価の金属原子、2価の金属酸化物、2価の金属水酸化物、又は2価の金属塩化物が含まれる。
一般式(A)中のMは、例えば、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、及びFe等、並びに、AlCl、InCl、FeCl、TiCl、SnCl、SiCl、GeClなどの金属塩化物、TiO、VO等の金属酸化物、Si(OH)等の金属水酸化物が含まれる。
一般式(A)中のZ、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成される6員環を形成するために必要な原子群を表す。該6員環は、飽和環であっても、不飽和環であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。更に、他の5員又は6員の環が縮合していてもよい。6員環にはベンゼン環、シクロヘキサン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環などが含まれる。
本発明における特定色素−Aの最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、580nm〜700nmが好ましく、600nm〜680nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長は、特定金属錯体化合物−Iと同様に測定した。
<下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素>
前記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系色素の中でも、特に下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素(以下、適宜、「特定色素−B」)が好ましい。
一般式(B)中、R101〜R116は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、Mは、金属又は金属化合物を表す。
一般式(B)中、Mは前記一般式(A)で表される化合物におけるMの例と同義であり、その好ましい態様も同様である。
一般式(B)中、R101〜R116は各々独立に、水素原子又は置換基を表し、R101〜R116で表される置換基は、既述の一般式(I)中のR〜Rで表される置換基の例示と同義であり、その好ましい態様も同様である。一般式(B)で表される化合物のR101〜R116の置換基が更に置換可能な基である場合には、上記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
以下、特定色素−BのR101〜R116の置換基の例(T−1〜T141)を示す。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。
次に、一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の好ましい範囲について説明する。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素は、α位の置換体(α置換体)として、(R101とR104)、(R105とR108)、(R109とR112)、及び(R113とR116)の組み合わせの少なくとも1組に置換基を有しているか、β位の置換体(β置換体)として(R102とR103)、(R106とR107)、(R110とR111)、及び(R114とR115)の組み合わせの少なくとも1組に置換基を有しているか、あるいはα位、及びβ位の置換体として、(R101とR103及び/又はR102とR104)、(R105とR107及び/又はR106とR108)、(R109とR111及び/又はR110とR112)、及び(R113とR115及び/又はR114とR116)の組み合わせの中で、少なくとも1組に置換基を有していることが好ましい。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルファモイルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基、ホスホニル基、ホスフィノイルアミノ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、TiO、VO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の好ましい範囲として、α置換体(モノ置換体)として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)のうち少なくとも一つに置換基を有するか、又は、β置換体(モノ置換体)として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)のうち少なくとも一つに置換基を有する化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基、ホスフィノイルアミノ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、TiO、VO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素のより好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の内の少なくとも3つに置換基を有するか、又は、β置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに置換基を有する化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、アゾ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基が挙げられる。Mは、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、VO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の更に好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の内の少なくとも3つに同一の置換基を有するか、又は、β置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに同一の置換基を有する化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、スルホンアミド基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、又はVO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の特に好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の少なくとも3つに置換基を有するか、又はβ置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに置換基を有し、その置換基が全て同一の化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、ヘテロ環基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、又はスルホ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、又はVO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の最も好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の少なくとも3つに置換基を有するか、β置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに置換基を有し、その置換基全てが同一の化合物であって、該R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、又はスルホ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Cu、Co、VO等が挙げられる。
以下に、一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系色素(一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素を含む)の具体例(例示化合物CA−1〜CA−46、CB−1〜CB−46、CC−1〜CC−10、CK−1〜CK−19、CE−1〜CE−46、CF−1〜CF−46、CG−1〜CG−46、CI−1〜CI−46、並びにCH−1〜CH−46)を示す。但し、本発においてはこれらに限定されるものではない。
−合成例−
次に前記一般式(A)又は(B)で表される色素の合成例について、上述の例示化合物CI−29の合成を一例に下記スキームDを参照にして詳述する。
(中間体Aの合成)
3−ニトロフタロニトリル(25g、0.144mol)、DMSO(200ml)、
3−メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム塩(32g、0.18mol)の混合物に
炭酸ナトリウム(16.5g、0.156mol)を加えて、60℃に加熱し3時間撹拌
した。反応混合物を10%食塩水(300g)に注ぎ、析出した固体をろ取し、イソプロ
パノール/水(3/1)混合液で洗浄した。ここで得られた個体に水(200ml)、酢
酸(3ml)、Na2WO4(2g)を加え、31%過酸化水素水(50ml)を添加した
後、60℃で加熱、撹拌した。4時間撹拌した後、イソプロパノール(500ml)に反
応混合物を注ぎ析出した固体をろ取後、イソプロパノール/水(3/1)混合液で洗浄し
た。ここで得られた個体を乾燥し、中間体A24gを得た(3−ニトロフタロニトリルからの収率49%)。
(中間体Bの合成)
中間体A67.3g(0.2mol)にアセトニトリル200mlを加えて70℃〜75℃に加熱して撹拌した。この分散液にオキシ塩化リン37mlを滴下した。滴下終了後、70〜75℃で4時間撹拌を行い反応を完結させた。反応終了後、反応液を室温に冷却してから水2000ml中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗してから、2−プロパノール300ml中に分散させた。この分散液を1時間撹拌した後、ろ過して、乾燥した。中間体Bを63.0g(収率:94,5%)得た。
(中間体Cの合成)
前記の方法で得た中間体B50.0g(0.15mol)にアセトニトリル250mlを加えて5℃に冷却して撹拌した。この溶液に,3−エトキシプロピルアミン31.0gを滴下した。滴下終了後、室温に戻してから2時間撹拌を行い反応を完結させた。この反応液を水1500ml中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過して水洗した後、2−プロパノール500ml中に分散させた。室温で2時間撹拌を行った後、ろ過して乾燥した。中間体Cを52.6g(収率:87.7%)得た。
(CI−29の合成)
前記の方法で得た中間体C7.99g(0.02mol)、o−フタロニトリル1.28g(0.01mol)と、中間体A3.36g(0.01mol)にジエチレングリコール30ml、2−メトキシプロパーノール100mlとを加えて100℃に加熱して撹拌した。この溶液に安息香酸アンモニウム3.87gと酢酸銅1.26gとを添加した。添加終了後、95℃〜100℃で6時間撹拌を行い反応を完結させた。この反応液を室温に冷却してからメタノール60mlを添加した後、塩酸75mlを水800mlで希釈した水溶液に撹拌しながら注いだ。析出する結晶をろ過して、水洗し乾燥した。この結晶をメタノール250mlに加熱溶解してろ過して不溶物を除去した。このロ液を減圧下で濃縮し、残渣に酢酸エチル250mlを添加して撹拌した。分散している結晶をろ過して乾燥した。例示化合物CI−29を24.7g(収率:92.9%)得た。クロロホルム中におけるCI−29の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=665.6nmでε=84600であった。
得られた色素の酢酸エチル中における極大吸収波長(λmax)及びモル吸光係数(ε)の分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)による測定を行ったところ、最大吸収波長λmax、モル吸光係数(ε)は、それぞれ、623.4nm、47000であった。
尚、上述した色素CI−29以外の他の例示化合物についても、上記と同様な方法により合成することができる。
本発明における特定色素−Bの最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、580nm〜700nmが好ましく、600nm〜680nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長は、分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)で測定した。
<一般式(C)で表されるピロロアゾール系アゾメチン色素>
本発明においては、前記特定色素−A及び特定色素−Bの他に、下記一般式(C)で表されるピロロアゾール系アゾメチン色素(以下、適宜、「特定色素−C」と称する)を好適に用いることができ、色純度に優れる、特に450nm以下の透過率が高い感光性着色硬化性組成物、及び該組成物を用いたカラーフィルタを得ることが出来る。該カラーフィルタはCCD及びCMOS等に好適に用いることができる。
一般式(C)中、R50〜R55は、各々独立に水素原子、又は置換基を表し、R56、R57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、Za及びZbは各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子、又は置換基を表す。R52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57とが互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。
一般式(C)中のR50〜R55の置換基は、前記一般式(I)中のR〜Rの置換基で説明した基と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(C)中のR50〜R55の置換基が更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rの置換基で説明した基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(C)中のR56及びR57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基の好ましい範囲は、前記一般式(I)中のR〜Rで説明したアルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基と同義である。
一般式(C)中のR56及びR57のアルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基は、更に、前記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(C)中のZa及びZbは、各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子又は置換基を表す。R58の置換基は、前記一般式(I)中で説明した置換基と同義であり、その好ましい範囲も同様である。R58の置換基が更に置換可能な基である場合には、前記一般式(I)中の説明した置換基を有していてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合にはそれらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(C)で表される色素のR52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57が互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。
特定色素−Cは、好ましくは、R50とR51が、前記R〜Rで説明した置換基から選択され、R50とR51で表される置換基のハメット置換基定数σp値の総和が0.7以上となる置換基を表し、R59は、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表される。
ハメット則は1935年にL.P.Hammettにより提唱された経験則であり、一般的な成書に記載されている。例えば、J.A.Dean編「Lange’s and book of Chemistry」第12版、1979年(McGrew−Hill)や「化学の領域」増刊、122号、96〜103頁、1979年(南光堂)に詳しい。但し、本発明において各置換基をハメットの置換基定数σp値によって限定若しくは特定した場合であっても上記の成書で見出せる文献既知の値がある置換基にのみ限定されるものではなくハメット側に基づいて測定した場合に、その値が範囲内に含まれる置換基も含む。尚、本発明のおける「ハメットの置換基定数σp値」はベンゼン誘導体ではない置換基についても置換基の電子効果を示す尺度として置換位置に関係なくσp値を使用するものとする。
ハメット置換基定数σp値が0.3以上の電子吸引性基としては、例えば、アシル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは2〜18のアシル基で、例えば、アセチル、ピバロイル、2−エチルヘキシル、ベンゾイル、シクロヘキサノイル)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは2〜12のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ、ピバロイルオキシ)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のカルバモイル基で、例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N−エチルカルバモイル、N−t−ブチルカルバモイル、N−シクロヘキシルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル、N,N−ジエチルカルバモイル、N,N−ジイソプロピルカルバモイル、N−エチル−N−フェニルカルバモイル)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のアルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニル、シクロヘキシルカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜24、より好ましくは7〜18のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル)、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜、18のアルキルスルフィニル基で、例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、ブチルスルフィニル、2−エチルヘキシルスルフィニル、シクロペンチルスルフィニル)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜18のアリールスルフィニル基で、例えば、フェニルスルフィニル、p−トルエンスルフィニル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜18のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル)、スルファモイル基(好ましくは炭素数24以下、より好ましくは18以下のスルファモイル基で、例えば、N−エチルスルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−エチル−N−フェニルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル、N−シクロヘキシルスルファモイル)、ハロゲン化アルキル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のハロゲン化アルキル基で、例えば、トリフロロメチル、ペンタフロロプロピル)、ハロゲン化アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のハロゲン化アルコキシ基で例えば、トリフロロメトキシ)、ハロゲン化アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜12のハロゲン化アリールオキシ基で、例えば、ペンタフロロフェニルオキシ)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−ベンゾオキサゾイル、2−ベンゾチアゾリル、1−フェニル−2−ベンゾイミダゾリル、5−クロロ−1−テトラゾリル、1−ピロリル)等をあげることができる。
一般式(C)で表される化合物の具体例(CD−1〜CD−46)を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
一般式(C)で表される化合物の合成は、特開平5−177959号の段落番号〔0070〕〜〔0072〕、特開2003−96326号の段落番号〔0041〕〜〔0054〕、特開2003−96327号の段落番号〔0043〕〜〔0056〕等に記載の方法で合成できる。
本発明における特定色素−Cの最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、580nm〜700nmが好ましく、600nm〜680nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長、及びモル吸光係数は、分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)で測定した。
前記特定色素−A、特定色素−B、又は特定色素−Cを含有する場合の含有量は、それぞれのモル吸光係数や、求められる分光特性、膜厚等により異なるが、本発明における感紫外先性着色硬化性組成物の全固形分に対して、1質量%〜80質量%であることが好ましく、10質量%〜70質量%であることがより好ましい。
これらの着色剤は、本発明における感光性着色硬化性組成物中に、それぞれ単独で含有されていてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
本発明の感光性着色硬化性組成物、及び該感光性着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタには、本発明における前記色素以外にも、550nm〜650nmに吸収極大を有するトリアリールメタン系の着色剤、例えば、シー・アイ・アシッドブルー7(C.I.AcidBlue7)、シー・アイ・アシッドブルー83(C.I.Acid Blue83)、シー・アイ・アシッドブルー90(C.I.Acid Blue90)、シー・アイ・ソルベント・ブルー38(C.I.Solvent Blue38)、シー・アイ・アシッド・バイオレット17(C.I.Acid Violet17)、シー・アイ・アシッド・バイオレット49(C.I.Acid Violet49)、シー・アイ・アシッド・グリーン3(C.I.Acid Green3)等を用いることが出来る。
更に、500nm〜600nmに吸収極大を有するキサンテン系の色素、例えば、シー・アイ・アシッド・レッド289(C.I.Acid.Red 289)等も使用できる。
前記トリアリールメタン系の着色剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で使用でき、本発明の感光性着色硬化性組成物の全固形分に対して、0.5質量%〜50質量%であることが好ましい。
また、青色フィルタアレイを作製するためには、前記特定金属錯体化合物−I(前記特定金属錯体化合物−IIを含む)、又は前記特定ホウ素錯体化合物と、前記特定色素−A、前記特定色素−B、及び前記特定色素−Cの少なくとも一種とを混合して用いることが好ましい。
この時、それぞれの混合比率は、それぞれのモル吸光係数や、求められる分光特性、膜厚等により異なるが、一般的には、含有比で(前記特定金属錯体化合物−I(前記特定金属錯体化合物−IIを含む)、又は前記特定ホウ素錯体化合物の総含有量):(前記特定色素−A、前記特定色素−B、前記特定色素−Cの総含有量)=20:1〜1:20の範囲で使用できる。好ましくは10:1〜1:10の範囲で用いられる。
<バインダー>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、バインダーの少なくとも一種を含有することが好ましい。本発明に係わるバインダーとしては、アルカリ可溶性であれば特には限定されないが、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。
アルカリ可溶性のバインダーとしては、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶性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号等の明細書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あり、特に、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。この他に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)、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等も有用である。
また、親水性基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級及び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、モルホリノ(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、分岐又は直鎖のプロピル(メタ)アクリレート、分岐又は直鎖のブチル(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。
その他親水性基を有するモノマーとしては、テトラヒドロフルフリル基、燐酸部位、燐酸エステル部位、4級アンモニウム塩部位、エチレンオキシ鎖、プロピレンオキシ鎖、スルホン酸及びその塩の部位、モルホリノエチル基等を含んだモノマー等も有用である。
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したポリマー等も有用である。
これらの重合性基を有するポリマーの例としては、KSレジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(ダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。
又、硬化被膜の強度を上げるために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。
前記各種バインダーの中で、本発明におけるバインダーとしては、耐熱性の観点で、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い。又、現像性制御の観点では、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。上記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、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、及びKS−レジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーP−シリーズ等が好ましい。
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は、本発明の感光性着色硬化性組成物をポジ型の組成物とする場合に好適に用いることができる。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、又はビニル重合体等が挙げられる。
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に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、又はビスフェノールA等が挙げられる。
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、又はベンズアルデヒド等が挙げられる。
上記フェノール類及びアルデヒド類は、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、パラクレゾール又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。又、ビスフェノールCやビスフェノールA等のフェノール系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。
上記バインダーは、質量平均分子量(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の重合体が更に好ましく、5000〜5×10の重合体が特に好ましい。
本発明の感光性着色硬化性組成物中の上記バインダーの使用量は、本発明の感光性着色硬化性組成物の全固形分に対して、10質量%〜90質量%が好ましく、20質量%〜80質量%が更に好ましく、30質量%〜70質量%が特に好ましい。
<架橋剤>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、着色剤として既述の特定金属錯体化合物−I(特定金属錯体化合物−II−1、特定金属錯体化合物−II−2、特定金属錯体化合物−III、特定金属錯体化合物−IVを含む)を含有し、従来との比較においてより色純度に優れ、薄層化可能な高い吸光係数を有し、且つ堅牢性に優れる発明の主旨であるが、これに更に補足的に架橋剤を用いることによって、より高度に硬化させた膜が得られるように構成することも可能である。
架橋剤としては、架橋反応によって膜硬化を行なえるものであれば特に限定はなく、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)メチロール基、アルコキシメチル基、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。中でも特に、多官能エポキシ樹脂が好ましい。
前記(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もよく、例えば、ビスフェノールA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。
前記架橋剤(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は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は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、前記(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)ということがある。
前記(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。前記(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。
以下、前記置換基を有する(b)に係る化合物の具体例を挙げる。
前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。
前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。
前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。
前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。
(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。
前記架橋剤(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、前記架橋剤(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。
前記架橋剤(c)に含まれるメチロール基、アシロキシメチル基、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。骨格となる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。また、骨格となる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。
前記(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。
前記(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。
前記(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。
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、ナフトール化合物、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。
前記架橋剤(c)の具体例としては、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。
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る。
また、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。
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。
架橋剤を含有する場合、前記架橋剤(a)〜(c)の着色剤含有硬化性組成物中における含有量は、素材により異なるが、該組成物の全固形分(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。該含有量が前記範囲内であると、充分な硬化度と未露光部の溶出性とを保持でき、露光部の硬化度が不足したり、未露光部の溶出性が著しく低下することもない。
<重合性モノマー>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、重合性モノマーの少なくとも一種を含有することによって好適に構成することができる。重合性モノマーは、感光性着色硬化性組成物をネガ型に構成する場合に主として含まれる。
尚、後述のナフトキノンジアジド化合物を含有するポジ型の系に、後述の光重合開始剤と共に含有でき、この場合には形成されるパターンの硬化度をより促進させることができる。以下、重合性モノマーについて説明する。
上記重合性モノマーとしては、常圧下で100℃以上の沸点を有し、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和基を持つ化合物が好ましい。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ような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。
上記重合性モノマーの感光性着色硬化性組成物中における含有量は、該感光性着色硬化性組成物中の固形分に対して0.1質量%〜90質量%が好ましく、1.0質量%〜80質量%がさらに好ましく、2.0質量%〜70質量%が特に好ましい。
<感放射線性化合物>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、感放射線性化合物の少なくとも一種を含有することにより好適に構成することができる。本発明に係わる感放射線性化合物は、400nm以下のUV光に対し、ラジカル発生、酸発生、塩基発生などの化学反応を起こし得る化合物であるが、上記のバインダーを架橋、重合、酸性基の分解などの反応により不溶化させたり、塗膜中に共存する重合性モノマーやオリゴマーの重合、架橋剤の架橋などを起こすことで塗膜をアルカリ現像液に対して不溶化させる目的で用いられる。
感光性着色硬化性組成物が、特に、ネガ型に構成される場合には光重合開始剤を含有するのが好適であり、ポジ型を構成する場合にはナフトキノンジアジド化合物を含有すことが好適である。
<光重合開始剤>
次に、本発明の感光性着色硬化性組成物が、ネガ型の組成物である場合に含まれる光重合開始剤について説明する。
光重合開始剤は前記重合性モノマーを重合させられるものであれば特に限定されないが、特性、開始効率、吸収波長、入手性、コスト等の観点で選ばれることが好ましい。
尚、上記のナフトキノンジアジド化合物を含有するポジ型の系に更に含有してもよく、この場合には形成されるパターン硬化度をより促進させることができる。
上記光重合開始剤としては、ハロメチルオキサジアゾール化合物、ハロメチル−s−トリアジン化合物から選択される少なくとも一つの活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、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、オキシム系化合物等が挙げられる。
ハロメチルオキサジアゾール等の活性ハロゲン化合物としては、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。
ハロメチル−s−トリアジン系化合物としては、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。
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−トリクロロメチル−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、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、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、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。
その他、みどり緑化学社製TAZシリーズ、TAZ−107、TAZ−110、TAZ−104、TAZ−109、TAZ−140、TAZ−204、TAZ−113、TAZ−123、PANCHIM社製Tシリーズ、T−OMS、T−BMP、T−R、T−B、チバガイギー社製イルガキュアシリーズ、イルガキュア369、イルガキュア784、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11734,4’−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、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、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有用に用いられる。
特に好ましくは、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−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン等のオキシム−O−アシル系の化合物が挙げられる。
本発明の感光性着色硬化性組成物には、前記光重合開始剤以外にも他の公知の光重合開始剤を併用することができる。
具体的には、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号及び第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号及び第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み合わせ、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/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物等を挙げることができる。
上記光重合開始剤の感光性着色硬化性組成物中における含有量は、前記重合性モノマー固形分に対して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。該含有量が前記範囲内であると重合が良好に進み、また、良好な膜強度が得られる。
前記光重合開始剤には、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、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、2−エトキシキサントン、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号公報記載のベンゾチアゾール系化合物等や、チヌビン1130、同400等が挙げられる。
また、以上の他に更に、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。
−ナフトキノンジアジド化合物−
次に、本発明の感光性着色硬化性組成物がポジ型の場合に含まれるナフトキノンジアジド化合物について説明する。
該ナフトキノンジアジド化合物は、少なくとも1つのo−キノンジアジド基を有する化合物であり、例えば、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸アミド、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸アミド等が挙げられる。これらのエステルやアミド化合物は、例えば特開平2−84650号公報、特開平3−49437号公報において一般式(I)で記載されているフェノール化合物等を用いて公知の方法により製造することができる。
本発明の感光性着色硬化性組成物をポジ型に構成する場合には、上記アルカリ可溶性フェノール樹脂及び上記架橋剤は、通常、有機溶剤中にそれぞれ2〜50質量%程度および2〜30質量%程度の割合で溶解させるのが好ましい。上記ナフトキノンジアジド化合物および上記色素の各含有量は、通常、上記バインダー及び架橋剤を溶解した溶液に対して、各々2質量%〜30質量%および2質量%〜50質量%程度の割合で添加するのが好ましい。
<溶剤>
本発明の感光性着色硬化性組成物の調製の際には、一般に溶剤を含有することができる。使用される溶剤は、該組成物の各成分の溶解性や感光性着色硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的にとくには限定されないが、特にバインダーの溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
前記溶剤の具体例としては、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、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)、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)、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;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;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。
前記の中でも、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。
<各種添加物>
本発明の感光性着色硬化性組成物には、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かできる。
前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。
また、現像除去をしようとする領域(例えばネガ型の場合は未硬化部)のアルカリ溶解性を促進し、本発明の感光性着色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。
本発明の感光性着色硬化性組成物は、液晶表示素子(LCD)や固体撮像素子(例えば、CCD、CMOS等)に用いられるカラーフィルタなどの着色画素形成用として、また、印刷インキ、インクジェットインキ、及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。特に、CCD、及びCMOS等の固体撮像素子用の着色画素形成用として好適に用いることが出来る。
≪カラーフィルタ及びその製造方法≫
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、既述の本発明の感光性着色硬化性組成物が用いられる。本発明のカラーフィルタは、本発明の感光性着色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、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、ネガ型もしくはポジ型の着色されたパターン(レジストパターン)を形成することができる。
本発明のカラーフィルタ用感光性着色硬化性組成物に適用し得る露光光源は、400nm以下の波長を有する光源であって、特に限定されるものではないが、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプ等のランプ光源や、Arイオンレーザ(364nm、351nm、10mW〜1W)、Krイオンレーザ(356nm、351nm、10mW〜1W)、固体レーザとして、Nd:YAG(YVO 4 )とSHG結晶×2回の組み合わせ(355nm、5mW〜1W)、導波型波長変換素子とAlGaAs、導波型波長変換素子とAlGaInP、AlGaAs半導体の組み合わせ(300nm〜350nm、5mW〜100mW)、その他パルスレーザとしてN2レーザ(337nm、パルス0.1〜10mJ)、XeF(351nm、パルス10〜250mJ)などが利用でき、特定の波長のみを使用する場合には光学フィルターを利用することもできる。
さらにはArFエキシマレーザ(波長193nm)、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、i線(波長365nm)などの紫外線が利用できる。コストと露光エネルギーの観点で特に好ましい露光光源は、紫外線であり、i線が挙げられる。
更に、形成されたパターンは、必要に応じて加熱及び/又は露光により、より硬化させる硬化工程を設けることができる。この際に使用される光もしくは放射線としては、特にi線等の放射線が好ましく用いられる。
本発明のカラーフィルタの作製においては、ネガ型の場合には、前記画像形成工程(及び必要に応じて硬化工程)を所望の色数に合わせて繰り返すことにより、ポジ型の場合には前記画像形成工程及びポストベーク工程を所望の色数に合わせて繰り返すことにより、所望数の色相に構成されたカラーフィルタを作成することができる。
上記支持体として、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(登録商標)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。これらの支持体は、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、これらの支持体上には、必要により上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは支持体表面の平坦化の為に、下塗り層を設けてもよい。
本発明のカラーフィルタの製造方法に用いる現像液としては、本発明の感光性着色硬化性組成物の現像除去しようとする領域(ネガ型の場合は未硬化部)を溶解する一方、それ以外の領域(ネガ型の場合は硬化部)を溶解しない組成より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み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。該有機溶剤としては、本発明の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。
前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たアルカリ性水溶液が使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に、現像後、水で洗浄する。
本発明のカラーフィルタは、液晶表示素子やCCD等の固体撮像素子に用いることができ、特に100万画素を超えるような高解像度のCCD素子やCMOS素子等に好適である。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。
以下に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
前述した反応スキームA〜Cに従って、既述した合成方法と同様にして、中間体4、5、及び11(一般式(IV)で表される化合物)、並びに以下に示す例示化合物を合成した。合成した例示化合物の酢酸エチル溶液中のモル吸光係数を測定し(分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)を使用)、下記表4に最大吸収波長(λmax)とモル吸光係数(ε)を示す。また、各色素の測定最大吸収波長(λmax)での吸光度(Abs)を1.0に規格化して、450nmの吸光度を評価した。結果を表4に示した。
表4の結果より、本発明の金属錯体化合物は、モル吸光係数が高く、且つ450nmの吸光度が好ましいことが判る。特に、一般式(III)で表される化合物は450nmの透過率が極めて小さく色分離能の優れた化合物であることがわかった。
[実施例2]
1)レジスト溶液の調製
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA) 19.20部
・乳酸エチル 36.67部
・バインダー:(メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル)共重合体(モル比=60:20:20)41%EL溶液 30.51部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 12.20部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.0061部
・フッ素系界面活性剤 0.83部
・光重合開始剤TAZ−107(みどり化学社製) 0.586部
を混合して溶解し、レジスト溶液を調製した。
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0.5%NaOH水で超音波洗浄した後、水洗、脱水ベーク(200℃/20分)を行った。
ついで、上記1)のレジスト溶液を洗浄したガラス基板上に膜厚2.0μm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)を得た。
3)着色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型])の調製
上記1)で得られたレジスト溶液9.4gと本発明におけるジピロメテン系錯体化合物である既述の例示化合物III−1(一般式(III)で表される化合物)0.35gとを混合し溶解して着色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型]の溶液)を調製した。
4)レジスト膜の形成
上記3)で得られた着色レジスト溶液を、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、100℃で120秒間プリベークし、単色のカラーフィルタを得た。
5)評価
上記で調製された着色レジスト溶液の保存安定性、及び着色レジスト溶液を用いてガラス基板上に塗布された塗布膜の分光特性を評価した。評価結果は下記表5に示す。
−保存安定性−
前記着色レジスト液を室温で一ヶ月保存した後の異物の目視による析出度合いを目視により下記判定基準に従って評価した。
<判定基準>
○:析出は認められなかった。
△:僅かに析出が認められた。
×:析出が認められた。
−透過率評価−
上記により得たカラーフィルタの透過スペクトルを測定し、450nmの透過率を評価した。透過率が大きい方が、青色光の透過量が多く、青色カラーフィルタに使用可能なマゼンタ色素ないしバイレット色素として優れていることを示す。
<判定基準>
各色素の最大吸収波長での透過率を2%に補正(規格化)したときの450nmの透過率を判定した。
○:450nm透過率≧90%
△:80≦450nm透過率<90
×:450nm透過率<80%
[実施例3〜30]
実施例2の前記3)着色レジスト溶液の調製において、例示化合物III−1を下記表5の例示化合物に等モル(実施例3〜26)、又は1/2倍モル(実施例27〜30)にて置き換えた以外は、すべて実施例2と同様に行った。結果を表5に示した。
[比較例1〜3]
実施例2の前記3)着色レジスト溶液の調製において、例示化合物III−1を下記表5に示されるように代えた以外は、すべて実施例2と同様に行った。結果を表5に示した。
表5の結果から、本発明における着色剤を用いた青色着色感紫外線性硬化性組成物は、レジスト溶液おいて優れた保存性を有しており、また、その塗布膜において青色の分光特性(色分離)に優れたカラーフィルタに適した膜が得られる。更に、耐熱及び耐光性に優れ、画像形成性優れることがわかった。
[実施例31]
A)青色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型])の調製
下記組成の化合物を混合して溶解し、感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を調製した。
〈感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2〉
シクロヘキサノン 80部
例示化合物(III−1) 3.84部
例示化合物(CB−34) 8.16部
KARAYAD DPHA(日本化薬製、重合性化合物) 5.89部
光重合開始剤(CGI−242(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製))1.50部
ジシクロヘキシルメチルアミン 0.61部
界面活性剤(大日本インキ株式会社製 F−781) 0.02部
B)青色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型])の塗布、露光、現像
前記A)で調製した感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を、前記2)で得られた下塗り層付ガラス基板の下塗り層上に、この塗布膜の乾燥膜厚が1.0μmになるように塗布し、光硬化性の塗布膜を形成した。そして、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行い、青色フィルターを得た。
次いで、露光装置を使用して、塗布膜に365nmの波長で線幅20μmのマスクを通して500mJ/cmの露光量で照射した。露光後、60%CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)現像液を使用して、25℃、40秒間の条件で現像した。その後、流水で30秒間リンスした後、スプレー乾燥した。
以上のようにして、青色のカラーフィルタに好適なパターンを得た。
C)評価
上記で調製された感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2の保存安定性、及びガラス基板上に塗布された塗布膜の耐熱性、耐光性を下記のようにして評価した。評価結果は下記表6に示す。
<保存安定性>
前記感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を室温で一ヶ月保存した後の異物の目視による析出度合いを目視により下記判定基準に従って評価した。
〜 判定基準 〜
○:析出は認められなかった。
△:僅かに析出が認められた。
×:析出が認められた。
<耐熱性>
前記感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を塗布したガラス基板を、ホットプレートにより200℃で1時間加熱した後、色度計MCPD−1000(大塚電子製)にて、耐熱テスト前後の色差のΔEab値を測定して、下記基準に従って評価した。ΔEab値の小さい方が耐熱性が良好であることを示す。
〜 判定基準 〜
○:ΔEab値<5以下
△:5≦ΔEab値≦10
×:10<ΔEab値
<耐光性>
前記感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を塗布したガラス基板に対し、キセノンランプを5万luxで20時間照射(100万lux・h相当)したのち、耐光テスト前後の色差のΔEab値を測定した。ΔEab値の小さいほうが耐光性が良好である。
〜 判定基準 〜
○:ΔEab値<3
△:3≦ΔEab値≦10
×:10<ΔEab値
[実施例32〜63]
実施例31の感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2の調製に、例示化合物III−1と、例示化合物CA−34と、をそれぞれ下記表6の色素に等モルに置きえた以外は、すべて実施例31と同様に行った(但し、実施例50のIII−70とI−23は各1/2モルを、実施例51のIII−80とI−23は各1/2モルを、実施例52のIII−81とI−23は各1/2モルを使用し、実施例48のI−32は1/2モルを使用した)。結果を表6に示した。
本発明にける着色剤を用いた青色着色感紫外線性硬化性組成物は、レジスト溶液おいて優れた保存性を有しており、また、その塗布膜において青色の分光特性(色分離)に優れたカラーフィルタに適した膜が得られる。更に、耐熱及び耐光性に優れ、画像形成性に優れることがわかった。
[実施例64〜96]
−レジスト液の塗布・露光・現像(画像形成)−
1)下塗り層付シリコンウエハー基板の作製
6inchシリコンウエハーをオーブン中で200℃のもと30分加熱処理した。次いで、このシリコンウエハー上に、実施例1の1)で調整したレジスト液を、乾燥膜厚1.0μmとなるように塗布し、更に220℃のオーブン中で1時間乾燥させて下塗り層を形成し、下塗り層付きシリコンウエハー基板を得た。
前記1)で得られた下塗り層付きシリコンウエハー基板の下塗り層上に、前記実施例31〜63で用いた感紫外線性着色硬化性組成物を、各々の塗布膜の乾燥膜厚が0.6μmになるように塗布し、光硬化性の塗布膜を形成した。そして、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して365nmの波長でパターンが1.2μm四方のアイランドパターンマスクを通して100〜2500mJ/cmの範囲で露光量を100mJ/cmずつ変化させて照射した。その後、照射された塗布膜が形成されているシリコンウエハー基板をスピン・シャワー現像機(DW−30型;(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、シリコンウエハー基板に青色着色パターンを形成した。
−カラーフィルタの形成−
着色パターンが形成されたシリコンウエハー基板を真空チャック方式で前記水平回転テーブルに固定し、回転装置によって該シリコンウエハー基板を回転数50rpmで回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行ない、その後スプレー乾燥し、カラーフィルタを得た。
形成された青色パターン画像は、撮像素子用に好適な、正方系の断面が矩形状の良好なプロファイルを示した。
[実施例97]
1)感紫外線性着色硬化性組成物[ポジ型]の調製
・乳酸エチル(EL) 30部
・下記樹脂P−1 3.0部
・下記ナフトキノンジアジド化合物N−1 1.8部
・架橋剤:ヘキサメトキシメチロール化メラミン 0.6部
・光酸発生剤:TAZ−107(みどり化学製) 1.2部
・フッ素系界面活性剤(F−475大日本インキ化学工業製) 0.0005部
・色素:例示化合物III−1(一般式(III)で表される化合物) 0.3部
・色素:例示化合物CB−34(一般式(B)で表される化合物) 0.8部
以上を混合し、溶解し感紫外線性着色硬化性組成物[ポジ型]を得た。
本発明における染料を用いた着色剤含有ポジ型硬化性組成物の、保存安定性、耐熱性、及び耐光性を実施例31と同様な方法で評価した結果、保存安定性、耐熱性に優れ、耐光性が良好であることが判った。また、透過率に優れ、色分離に優れた青色フィルタを得た。
上記樹脂P−1、及びナフトキノンジアジド化合物(N−1)は、以下のようにして合成した。
2)樹脂P−1の合成
ベンジルメタクリレート70.0g、メタクリル酸13.0g、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル17.0g、及び2−メトキシプロパノール600gを三口フラスコに仕込み、攪拌装置と還流冷却管、温度計を取り付け窒素気流下65℃にて重合開始剤V−65(和光純薬工業製)を触媒量添加して10時間攪拌した。得られた樹脂溶液を20Lのイオン交換水に激しく攪拌しながら滴下し、白色粉体を得た。この白色粉体を40℃で24時間真空乾燥し145gの樹脂P−1を得た。分子量をGPCにて測定したところ、重量平均分子量Mw=28,000 数平均分子量Mn=11,000であった。
3)ナフトキノンジアジド化合物(N−1)の合成
Trisp−PA(本州化学製)42.45g、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド61.80g、アセトン300mlを三口フラスコに仕込み、室温下トリエチルアミン24.44gを1時間かけて滴下した。滴下終了後、更に2時間攪拌した後、反応液を大量の水に攪拌しながら注いだ。沈殿したナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを、吸引ろ過により集め、40℃で24時間真空乾燥し感光性化合物N−1を得た。
本発明は、液晶表示素子や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタを形成するのに好適な化合物、及びその互変異性体、金属錯体化合物、感光性着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法に関する。
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成する方法の一つに顔料分散法が用いられている。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がある。この方法は顔料を使用しているために光や熱に対して安定であるとともに、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に確保でき、大画面、高精細カラーディスプレー用カラーフィルタの作製に好適な方法として広く利用されてきた。
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、乾燥させて塗布膜を形成し、該塗布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る。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作製することができる。
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、従来の顔料分散系では、解像度をさらに向上させることは困難であり、顔料の粗大粒子による色ムラが発生する等の問題のために、固体撮像素子のような微細パターンが要求される用途には適さない。
上記の高解像度を達成するために、従来から着色材として染料を用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、染料含有の硬化性組成物は、以下に示すような新たな問題点を有している。即ち、
(1)染料は、一般に顔料に比べて、耐光性、耐熱性に劣る。
(2)通常の色素は、アルカリ水溶液又は有機溶剤(以下単に溶剤ともいう)への溶解度が低いため、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。
(3)染料は、硬化性組成物中の他の成分との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。
(4)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ず、組成物の硬化性、硬化後の耐熱性、(非)硬化部の現像性等が低下する等である。
これらの問題のために、これまで高精細カラーフィルタ用の微細かつ薄膜に構成された着色パターンを形成することは困難であった。また、半導体作製用途などとは異なり、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、1μm以下の薄膜にすることが要求される。したがって、所望の吸収を得るためには硬化性組成物中に、多量の色素を添加する必要があり、前述の問題を生じる結果となる。
次に、高堅牢性染料にかかる従来の技術について述べる。一般にさまざまな用途で使用されている着色剤には、共通して次のような性質を具備していることが求められる。即ち、色再現性上好ましい吸収特性を有すること、使用される環境条件下における堅牢性、例えば、耐熱性、耐光性、耐湿性等が良好であること、モル吸光係数が大きく薄膜化が可能なこと等が必要とされている。
例えば、ジピロメテン系金属錯体は、機能性の化合物として種々の用途に使用されることが開示されており、可視光重合組成物においてラジカル重合開始剤の増感剤として用いられている(例えば、特許文献2〜8参照)。また、液晶ディスプレーや電子ディスプレー用において、赤色、緑色、及び青色の各画素の色素用としてではなく、プラズマ発光や液晶ディスプレー等の不要な発光をカットするためのフィルター用の色素として用いられることが開示されている(例えば、特許文献9〜13参照)。
特開平6−75375号公報 特許第3279035号公報 特許第3324279号公報 特開平11-352685号公報 特開平11-352686号公報 特開2000-19729号公報 特開2000-19738号公報 特開2002-236360号公報 特開2003-57436号公報 特開2005-77953号公報 特開2006-651121号公報 特開2006-79011号公報 特開2006-79012号公報
本発明は、青色、緑色、赤色に配置された原色カラーフィルタ用に有用な、色純度に優れ、薄層化可能な高い吸光係数を有し、且つ堅牢性に優れる化合物、その互変異性体、金属錯体化合物、及びその金属錯体化合物を含有する感光性着色硬化性組成物を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
また、本発明は、青色の色純度に優れ、薄層化が可能な高い吸光係数を有すると共に、堅牢性に優れる青色の感光性着色硬化性組成物を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
更に、感光性着色硬化性組成物を用いた、色純度に優れ、薄層化が可能であると共に、堅牢性に優れるカラーフィルタ、その製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
本発明は、各種色素を詳細に検討した結果、特定のジピロメテン系の金属錯体化合物が、パターン着色用の色素として良好な色相、及び高い吸光係数を有し、且つ、熱及び光に対して良好な堅牢性を有しているとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。前記の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> 着色剤として、下記一般式(I)で表されるジピロメテン系化合物と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物
バインダー、重合性モノマー、及び光重合開始剤を含有する感光性着色硬化性組成物である。
一般式(I)中、R〜Rは各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
<2> 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が、下記一般式(II−1)で表される化合物であることを特徴とする<1>に記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(II−1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、Xは、Maに結合可能な基を表す。XとXは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。
<3> 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が、下記一般式(II−2)で表される化合物であることを特徴とする<2>に記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(II−2)中、R〜R、並びにR〜R13は、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。R、及びR14は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表す。
<4> 前記金属又は金属化合物が、Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co又はTiOで表される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物である。
<5> 前記金属又は金属化合物が、Fe、Zn、Co、V=O、又はCuで表されることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
<6> 下記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系のシアン色素を更に含有することを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(A)中、Mは、金属又は金属化合物を表し、Z、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成される6員環を形成するために必要な原子群を表す。
<7> 前記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系のシアン色素が下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする<6>に記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(B)中、R101〜R116は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、Mは、金属又は金属化合物を表す。
<8> 下記一般式(C)で表されるシアン色素を更に含有することを特徴とする<1>〜<7>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物である。
一般式(C)中、R50〜R55は、各々独立に水素原子、又は置換基を表し、R56、及びR57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、Za及びZbは各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子、又は置換基を表す。R52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57が互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。
9> <1>〜<8>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物を用いてなるカラーフィルタである。
<10> <1>〜<8>のいずれか1つに記載の感光性着色硬化性組成物を塗布して、マスクを介して露光し、現像してパターン像を形成する工程を有するカラーフィルタの製造方法である。
本発明によれば、青色、緑色、赤色に配置された原色カラーフィルタ用に有用な、色純度に優れ、薄層化可能な高い吸光係数を有し、且つ堅牢性に優れる化合物、その互変異性体、金属錯体化合物、及びその金属錯体化合物を含有する感光性着色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、青色の色純度に優れ、薄層化が可能な高い吸光係数を有し、及び堅牢性に優れる青色感光性着色硬化性組成物を提供することができる。
更に、本発明によれば、色純度に優れ、薄層化が可能な、且つ堅牢性に優れるカラーフィルタ及びその製造方法を提供することができる。
以下に、本発明の感光性着色硬化性組成物、その組成物中に用いることができる化合物、その互変異性体、金属錯体化合物、カラーフィルタ、及びカラーフィルタの製造方法、について詳述する。
≪感光性着色硬化性組成物≫
本発明の感光性着色硬化性組成物は、着色剤として、下記一般式(I)で表されるジピロメテン系化合物(以下、適宜、「特定化合物−I」と称する)と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−I」、と称する)の少なくとも一種、バインダー、重合性モノマー、及び光重合開始剤を含有することを特徴とする。
また、本明細書において下記一般式(IV)と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物を、以下、適宜、「特定金属錯体化合物−IV」、と称する。「感光性」の中でも「感紫外線性」であることが好ましい。
一般式(I)中のR〜R、及び、一般式(IV)中のR〜R、及びRは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。
一般式(I)中のR〜R、及び、一般式(IV)中のR〜R、及びRにおける置換基は、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24の、直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ドデシル、ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−ノルボルニル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜18のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、シリル基(好ましくは炭素数3〜38、より好ましくは炭素数3〜18のシリル基で、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリブチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−ヘキシルジメチルシリル)、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、1−ブトキシ、2−ブトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、ドデシルオキシ、シクロアルキルオキシ基で、例えば、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環オキシ基で、例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のシリルオキシ基で、例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ、ジフェニルメチルシリルオキシ)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ、ピバロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ドデカノイルオキシ)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニルオキシ基で、例えば、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、シクロアルキルオキシカルボニルオキシ基で、例えば、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニルオキシ基で、例えば、フェノキシカルボニルオキシ)、カルバモイルオキシ基(好ましくは炭素数1〜48、よりこの好ましくは炭素数1〜24のカルバモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ、N−ブチルカルバモイルオキシ、N−フェニルカルバモイルオキシ、N−エチル−N−フェニルカルバモイルオキシ)、スルファモイルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のスルファモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジエチルスルファモイルオキシ、N−プロピルスルファモイルオキシ)、アルキルスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数1〜38、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルスルホニルオキシ基で、例えば、メチルスルホニルオキシ、ヘキサデシルスルホニルオキシ、シクロヘキシルスルホニルオキシ)、
アリールスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜24のアリールスルホニルオキシ基で、例えば、フェニルスルホニルオキシ)、アシル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアシル基で、例えば、ホルミル、アセチル、ピバロイル、ベンゾイル、テトラデカノイル、シクロヘキサノイル)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、オクタデシルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルシクロヘキシルオキシカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のカルバモイル基で、例えば、カルバモイル、N,N−ジエチルカルバモイル、Nーエチル−N−オクチルカルバモイル、N,N−ジブチルカルバモイル、N−プロピルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル、N−メチルN−フェニルカルバモイル、N,N−ジシクロへキシルカルバモイル)、アミノ基(好ましくは炭素数32以下、より好ましくは炭素数24以下のアミノ基で、例えば、アミノ、メチルアミノ、N,N−ジブチルアミノ、テトラデシルアミノ、2−エチルへキシルアミノ、シクロヘキシルアミノ)、アニリノ基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは6〜24のアニリノ基で、例えば、アニリノ、N−メチルアニリノ)、ヘテロ環アミノ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは1〜18のヘテロ環アミノ基で、例えば、4−ピリジルアミノ)、カルボンアミド基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは2〜24のカルボンアミド基で、例えば、アセトアミド、ベンズアミド、テトラデカンアミド、ピバロイルアミド、シクロヘキサンアミド)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のウレイド基で、例えば、ウレイド、N,N−ジメチルウレイド、N−フェニルウレイド)、イミド基(好ましくは炭素数36以下、より好ましくは炭素数24以下のイミド基で、例えば、N−スクシンイミド、N−フタルイミド)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜48、より好ましくは炭素数2〜24のアルコキシカルボニルアミノ基で、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t−ブトキシカルボニルアミノ、オクタデシルオキシカルボニルアミノ、シクロヘキシルオキシカルボニルアミノ)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜24のアリールオキシカルボニルアミノ基で、例えば、フェノキシカルボニルアミノ)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のスルホンアミド基で、例えば、メタンスルホンアミド、ブタンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ヘキサデカンスルホンアミド、シクロヘキサンスルホンアミド)、スルファモイルアミノ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のスルファモイルアミノ基で、例えば、N、N−ジプロピルスルファモイルアミノ、N−エチル−N−ドデシルスルファモイルアミノ)、アゾ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のアゾ基で、例えば、フェニルアゾ、3−ピラゾリルアゾ)、
アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルチオ基で、例えば、メチルチオ、エチルチオ、オクチルチオ、シクロヘキシルチオ)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールチオ基で、例えば、フェニルチオ)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜18のヘテロ環チオ基で、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ、2−ピリジルチオ、1−フェニルテトラゾリルチオ)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルスルフィニル基で、例えば、ドデカンスルフィニル)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜24のアリールスルフィニル基で、例えば、フェニルスルフィニル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜48、より好ましくは炭素数1〜24のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、2−エチルヘキシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、オクチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜48、より好ましくは炭素数6〜24のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、1−ナフチルスルホニル)、スルファモイル基(好ましくは炭素数32以下、より好ましくは炭素数24以下のスルファモイル基で、例えば、スルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−エチル−N−ドデシルスルファモイル、N−エチル−N−フェニルスルファモイル、N−シクロヘキシルスルファモイル)、スルホ基、ホスホニル基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のホスホニル基で、例えば、フェノキシホスホニル、オクチルオキシホスホニル、フェニルホスホニル)、ホスフィノイルアミノ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜24のホスフィノイルアミノ基で、例えば、ジエトキシホスフィノイルアミノ、ジオクチルオキシホスフィノイルアミノ)を表す。
一般式(I)中のR〜R、及び、一般式(IV)中のR〜R、及びRの置換基が更に置換可能な基である場合には、R〜Rで説明した置換基を有していてもよく、2個以上の置換基を有している場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(I)中のRとR、RとR、RとR、又は/及びRとR、及び一般式(IV)中のRとR、又は/及びRとRと、が各々独立に互いに結合して5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環を形成していてもよい。形成される5員、6員、及び7員の環が、更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(I)、及び一般式(IV)中のRは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、前記R〜Rの置換基で説明したハロゲン原子、アルキル基、アリール基、及びヘテロ環基と同じ基を表し、その好ましい範囲も同様である。
のアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基が、更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rの置換基で説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
<金属又は金属化合物>
本発明の感光性着色硬化性組成物に含有する特定金属錯体化合物−I、特定金属錯体化合物−IVを得るためには、上記特定化合物に加え、金属又は金属化合物が必要である。
特定化合物と共に特定金属錯体化合物−I、特定金属錯体化合物−IVを形成する金属又は金属化合物としては、錯体を形成可能な金属又は金属化合物であればいずれであってもよく、2価の金属原子、2価の金属酸化物、2価の金属水酸化物、又は2価の金属塩化物が含まれる。例えば、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等の他に、AlCl、InCl、FeCl、TiCl、SnCl、SiCl、GeClなどの金属塩化物、Tio、VO等の金属酸化物、Si(OH)等の金属水酸化物も含まれる。
これらの中でも、錯体の安定性、分光特性、耐熱、耐光性、及び製造適性等の観点から、Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、又はVOが好ましく、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、又はVOが更に好ましく、Znが最も好ましい。
次に、一般式(I)、及び一般式(IV)で表される化合物の好ましい範囲について説明する。
好ましくは、一般式(I)、及び一般式(IV)において好ましくは、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、ヘテロ環アミノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、R及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はスルファモイル基で表され、R、及びRは、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、金属、又は金属化合物は、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、又はVOで表される。
より好ましくは、一般式(I)、及び一般式(IV)において、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、ヘテロ環アミノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、R及びRは、各々独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はスルファモイル基で表され、R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はスルファモイル基で表され、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、金属、又は金属化合物は、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、又はVOで表される。
特に好ましくは、一般式(I)、及び一般式(IV)において、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アミノ基、ヘテロ環アミノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、アゾ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、又はホスフィノイルアミノ基で表され、R及びRは、各々独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、又はアリールスルホニル基で表され、R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表され、金属、又は金属化合物は、Zn、Cu、Co、又はVOで表される。
一般式(I)中のRとR、RとR、RとR、又は/及びRとR、及び一般式(IV)中のRとR、又は/及びRとRが、各々独立に、互いに結合して、置換基を有しない5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環を形成する場合、置換基を有しない5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環としては、例えば、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピロリジン環、ピペリジン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環が挙げられ、好ましくは、ベンゼン環、ピリジン環が挙げられる。
また、置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、前記R〜Rで説明した置換基が挙げられ、好ましい置換基もR〜Rと同様である。
なお、一般式(IV)で表される化合物は、互変異性体であってもよい。
<一般式(II−1)で表される化合物>
前記特定金属錯体化合物−I、及び前記特定金属錯体化合物−IVのうち、下記一般式(II−1)で表される化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−II−1」と称する)が好ましい。
一般式(II−1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、Xは、Maに結合可能な基を表す。XとXは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。
一般式(II−1)中のR〜Rは、一般式(I)中のR〜Rと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−1)中のMaは、金属又は金属化合物を表し、前記特定金属錯体化合物−Iにおいて説明した、金属又は金属化合物と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(II−1)中のRは、一般式(I)中のRと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−1)におけるXは、金属原子Maに結合可能な基であればいずれであってもよく、水、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール)等、更に「金属キレート」[1]坂口武一・上野景平著(1995年 南江堂)、同[2](1996年)、同[3](1997年)等、に記載の化合物が挙げられる。
一般式(II−1)に置けるXは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、例えば、ハロゲン、水酸基、カルボン酸基、燐酸基、スルホン酸基等が挙げられる。
一般式(II−1)におけるXとXとが互いに結合して、Maとともに5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。形成される5員、6員、及び7員の環は、飽和環であっても不飽和環であっても良い。また、5員、6員、及び7員の環は、炭素原子のみで構成されていても良く、窒素原子、酸素原子、又は/及び硫黄原子から選ばれる原子を少なくとも1個有するヘテロ環を形成していてもよい。
<一般式(II−2)で表される化合物>
前記特定金属錯体化合物−II−1において、下記一般式(II−2)で表される化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−II−2」と称する)を適宜用いることができる。
一般式(II−2)中のR〜R、並びにR〜R13は、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。R、及びR14は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表す。
一般式(II−2)中のR〜Rは、一般式(I)中のR〜Rと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−2)中のR〜R13で表される置換基は、一般式(I)で表される化合物のR〜Rで表される置換基と同義であり、その好ましい態様も同様である。一般式(II−2)で表される化合物のR〜R13で表される置換基が更に置換可能な基である場合には、一般式(I)で表される化合物のR〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(II−2)中のRは、一般式(I)中のRと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(II−2)中のR14は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、R14の好ましい範囲は、前記Rの好ましい範囲と同様である。R14が更に置換可能な基である場合には、一般式(I)で表される化合物のR〜Rの置換基で説明した基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(II−2)中のMaは、金属又は金属化合物を表し、前記特定金属錯体化合物−Iにおいて説明した、金属又は金属化合物と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(II−2)中のRとR、RとR10、R11とR12、R12とR13とが互いに結合して5員、6員、又は7員の飽和環、又は不飽和環を形成していてもよく、これらは、一般式(I)で表される化合物のRとR、RとR、RとR、又は/及びRとRと同義であり、その好ましい態様も同様である。
<一般式(III)で表される化合物>
前記特定金属錯体化合物−I、及び前記特定金属錯体化合物−IVのうち、下記一般式(III)で表される化合物(以下、適宜、「特定金属錯体化合物−III」と称する)が例示される。
一般式(III)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、NR(Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Xは、NRa(Raは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Yは、NRc(Rcは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基を表す。)、窒素原子、又は炭素原子を表し、Yは、窒素原子、又は炭素原子を表し、R及びRは各々独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、又はヘテロ環アミノ基を表す。RとYは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよく、RとYが互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。XはMaと結合可能な基を表し、aは0、1、又は2を表す。
一般式(III)中のR〜R、及びRは、一般式(I)中のR〜R、及びRと同義であり、好ましい態様も同様である。
一般式(III)中のMaは、金属又は金属化合物を表し、前記特定金属錯体化合物−Iにおいて説明した、金属又は金属化合物と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(III)中、R及びRは、各々独立にアルキル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜12の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、ドデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは2〜12のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは6〜18のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜18のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ドデシルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは1〜18のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、ナフチルオキシ)、アルキルアミノ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜18のアルキルアミノ基で、例えば、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノ、ヘキシルアミノ、2−エチルヘキシルアミノ、イソプロピルアミノ、t−ブチルアミノ、t−オクチルアミノ、シクロヘキシルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジブチルアミノ、N−メチル−N−エチルアミノ)、アリールアミノ(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは6〜18のアリールアミノ基で、例えば、フェニルアミノ、ナフチルアミノ、N,N−ジフェニルアミノ、N−エチル−N−フェニルアミノ)、又はヘテロ環アミノ基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環アミノ基で、例えば、2−アミノピロール、3−アミノピラゾール、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン)を表す。
一般式(III)中、R及びRのアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、又はヘテロ環アミノ基が、更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(III)中、Xは、NR、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、Xは、NRa、酸素原子、又は硫黄原子を表し、RとRaはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは1〜12の直鎖、分岐鎖、又は環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、ドデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは2〜12のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは6〜18のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、アシル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは2〜18のアシル基で、例えば、アセチル、ピバロイル、2−エチルヘキシル、ベンゾイル、シクロヘキサノイル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜18のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル)を表す。
前記RとRaのアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基は、更に、前記R〜Rの置換基で説明した基で置換されていても良く、複数の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(III)中、Yは、NRc、窒素原子、又は炭素原子を表し、Yは、窒素原子、又は炭素原子を表し、Rcは、前記XのRと同義である。
一般式(III)中、RとYとが互いに結合して、R、Y、及び炭素原子と共に5員環(例えば、シクロペンタン、ピロリジン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、テトラヒドロチオフェン、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン)、6員環(例えば、シクロヘキサン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、ペンタメチレンスルフィド、ジチアン、ベンゼン、ピペリジン、ピペラジン、ピリダジン、キノリン、キナゾリン)、又は7員環(例えば、シクロヘプタン、ヘキサメチレンイミン)を形成してもよい。
一般式(III)中、RとYとが互いに結合して、R、Y、及び炭素原子と共に5員、6員、又は7員の環を形成していても良い。形成される5員、6員、及び7員の環は、前記のRとY及び炭素原子で形成される環から、1個の結合が二重結合に変化した環が挙げられる。
一般式(III)中、RとY、及びRとYが結合して形成される5員、6員、及び7員の環が、更に置換可能な環である場合には、前記R〜Rの置換基で説明した基で置換されていても良く、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(III)中、XはMaと結合可能な基を表し、前記一般式(II−1)におけるXと同様な基が挙げられる。
aは0、1、又は2を表す。
一般式(III)で表される化合物の好ましい態様としては、R〜R、R、及びMaはそれぞれ、一般式(I)で表される化合物の説明で記載した好ましい態様であり、XはNR(Rは水素原子、アルキル基)、窒素原子、又は酸素原子であり、XはNRa(Raは水素原子、アルキル基、ヘテロ環基)、又は酸素原子であり、YはNRc(Rcは水素原子、又はアルキル基)、窒素原子、又は炭素原子であり、Yは窒素原子、又は炭素原子であり、Xは酸素原子を介して結合する基であり、R、Rは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基、又はRとYとが互いに結合して5員又は6員環を形成し、又はRとYとが互いに結合して5員、6員環を形成し、aは0又は1で表される。
一般式(III)で表される化合物の更に好ましい態様としては、R〜R、R、Maはそれぞれ、一般式(I)で表される化合物の説明で記載した特に好ましい態様であり、X及びXは、酸素原子であり、YはNHであり、Yは窒素原子であり、Xは酸素原子を介して結合する基であり、R、Rは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、又はアルキルアミノ基、又はRとYとが互いに結合して5員又は6員環を形成し、又はRとYとが互いに結合して5員、6員環を形成し、aは0又は1で表される。
本発明における特定金属錯体化合物−I〜特定金属錯体化合物−IVのモル吸光係数は、膜厚の観点から、できるだけ高いほうが好ましい。また、最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、520nm〜580nmが好ましく、530nm〜570nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長、及びモル吸光係数は、分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)により測定されるものである。
本発明における特定金属錯体化合物−Iの融点は、溶解性の観点から、高すぎない方がよい。
次に、本発明における特定金属錯体化合物−I(特定金属錯体化合物−II−1、特定金属錯体化合物−II−2、及び特定金属錯体化合物−IVを含む)(例示化合物Ia−3〜Ia−16、Ia−18〜Ia−83、IIa−1〜IIa−8、IIa−10〜IIa−20、I−1〜I−36、及びII−1〜II−11)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。











次に、特定金属錯体化合物−III(例示化合物III−1〜III−103)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらの限定されるわけではない。




前記一般式(I)で表される化合物から得られる金属錯体化合物−I(特定金属錯体化合物II−1、特定金属錯体化合物II−2、特定金属錯体化合物III、及び特定金属錯体化合物IVを含む)は、米国特許第4,774,339号、同−5,433,896号、特開2001−240761号、同2002−155052号、特許第3614586号、Aust.J.Chem,1965,11,1835−1845、J.H.Boger et al,Heteroatom Chemistry,Vol.1,No.5,389(1990)等に記載b の方法で合成することができる。
本発明におけるジピロメテン系金属錯体化合物の合成方法について、上記例示化合物であるI−30、I−31、III−1、及びIII−80の合成を一例に、下記反応スキームA、反応スキームB、及び反応スキームCを参照して詳述する。

(中間体1の合成)
96.2g(1.04mol)の300mlのクロルアセトンにN−メチルピロリドン(NMP)を加えて15〜20℃で撹拌した。この溶液に、175g(0.945mol)のフタルイミドカリウムを、反応液の温度が30℃以下に保つように、数回に分けて添加した。添加終了後、2時間室温で撹拌して反応を完結させた。反応終了後、反応液を3000mlの水中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗し、乾燥した。163g(収率:84.9%)の中間体1を得た。
(中間体2の合成)
56.2g(0.66mol)のシアノ酢酸と、136g(0.6mol)の2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルシクロヘキサノールにトルエン400mlを加えて室温で撹拌した。この溶液に53.5mlのピリジンを滴下した。次いで、125ml(0.132mol)の無水酢酸を、反応液の温度を30℃以下に保つように滴下した。滴下終了後、室温で4時間撹拌して反応を完結させた。この反応液を110gの炭酸水素ナトリウム、2000mlの水からなる水溶液中にゆっくり添加した。次いで、1200mlの酢酸エチルを加えて抽出した。この酢酸エチル溶液を水洗した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を減圧下で濃縮し、残留物に400mlのメタノールを添加し、撹拌して結晶を析出させた。更に、100mlの水を滴下して、室温で1時間撹拌した。この結晶をろ過して、メタノール/水=4/1の混合液で洗浄してから、乾燥した。137g(収率:77.8%)の中間体2を得た。
(中間体3の合成)
前記の方法で得た102g(0.5mol)の中間体1と、147g(0.5mol)の中間体2に500mlのエタノールを加えて5℃〜10℃に冷却して撹拌した。この分散液に、201mlのSM−28(ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液)を滴下した。反応液の温度は10℃以下に保った。滴下終了後、室温に戻して30分間撹拌し、次いで、20mlの水を添加して、加熱還流しながら4時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温に冷却してから、750mlの水を滴下して結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗して乾燥した。この結晶を1000mlのn−ヘキサンに分散、撹拌して洗浄し、ろ過して乾燥した。143g(収率:82.2%)の中間体3を得た。
(中間体4の合成)
前記の方法で得た14.0g(0.04mol)の中間体3に50mlの酢酸を加えて室温で撹拌した。この溶液に3.3g(0.022mol)のオルト蟻酸トリエチルを滴下した。滴下終了後、室温で12時間撹拌した。析出した結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄して乾燥した。9.5g(収率:67.2%)の中間体4を得た。
酢酸エチル溶液中の最大吸収波長(λmax=531.7nm)で、モル吸光係数(ε)は65400であった。融点は236〜238℃であった。
(例示化合物I−30の合成)
前記の方法で得た5.8g(0.0082mol)の中間体4に100mlの酢酸エチルと10mlのメタノールを加えて、室温で撹拌した。この溶液に0.9g(0.0041mol)の酢酸亜鉛(II)を添加した。添加終了後、室温で8時間撹拌すると結晶が析出した。この反応液に200mlの水を添加して室温で、2時間撹拌した。次いで、析出した結晶をろ過して、水洗、アセトニトリル洗浄し、最後に酢酸エチルで洗浄した。4.8g(収率:79.2%)の例示化合物Ia−1を得た。
融点は300℃以上であった。酢酸エチル溶液中におけるI−30の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=550.5nm、ε=200000であった。
(例示化合物I−31の合成)
前記の方法で得た7.07g(0.01mol)の中間体4に、50mlの酢酸エチルと50mlのメタノールを加えて室温で撹拌した。この溶液に0.91g(0.005mol)の酢酸銅(II)を添加した。45℃〜50℃で、4時間撹拌を行った後、室温に冷却した。この溶液に150mlの水を添加して1時間撹拌を行い、析出した結晶をろ過して、水洗した。この結晶をアセトニトリルで洗浄し、次いでメタノールで洗浄した後乾燥した。6.3g(収率:85.4%)の例示化合物Ia−2を得た。
融点は300℃以上であった。酢酸エチル溶液中におけるI−31の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=548.9nm、ε=156200であった。
(例示化合物I−32、I−33、及びI−36の合成)
I−30の合成と同様な方法で、以下の例示化合物を合成した。酢酸エチル溶液中における最大吸収波長、モル吸光係数を以下に示す。
本発明における特定金属錯体化合物において、その他の合成方法を上記例示化合物であるIII−1の合成を一例に、下記反応スキームBを参照して詳述する。
(中間体5の合成)
前記の方法で得た中間体4 31.0(0.0438mol)、ジメチルアミノピリジン 4.5g(0.0438mol)にアセトニトリル200mlとN−メチルピロリドン10mlを加えて加熱還流撹拌した。この溶液に無水酢酸 10.5mlを滴下して加熱還流撹拌を6時間行い反応を完結させた。反応終了後、冷却して析出した結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄して、乾燥した。中間体5を25.8g(収率:74.4%)得た。酢酸エチル溶液中における中間体5の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=498.9nmであり、ε=58900であった。
(例示化合物III−1の合成)
前記の方法で得た中間体5 15.8g(0.02mol)にメタノール250mlを:加えて室温で撹拌した。この溶液に酢酸亜鉛2水和物5.49g(0.025mol)を添加した。添加終了後、室温で5時間撹拌した。析出した結晶をろ過して、メタノールで洗浄した後、乾燥した。例示化合物III−1を16.3g(収率:89.1%)得た。酢酸エチル溶液中の最大吸収波長は533.1nmで、モル吸光係数は130000であった。なお、1HNMR(CDCl3)の詳細は、10.87(s,1H)、7.25(s,1H)、6.00(s,1H)、2.52(s,6H)、2.42(s,6H)、1.94(s,3H)、1.79〜1.43(br,8H)、1.38〜1.17(m,8H)、1.05(d,6H)、0.96〜0.74(br,36H)であった。
(I−1、I−2、I−6、I−8、及びIII−45の合成)
反応スキームBに従って合成した例示化合物I−1、I−2、I−6、I−8、及びIII−45の酢酸エチル溶液中における最大吸収波長、モル吸光係数を示す。
(例示化合物III−80の合成)
以下の反応スキームCに従って合成した。

(中間体6の合成)
フェナシルクロライド200g(1.294mol)をジメチルアセトアミド600mlに溶解性させ水冷下(18℃)に撹拌した。この溶液にフタルイミドカリウム 264g(1.423mol)を、数回に分けて添加した。反応温度を40℃以下に保った。
添加終了後、室温で5時間撹拌を行い反応を完結させた。この反応液を水 3000ml中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過し、水洗した後、メタノール800mlに分散させた。室温で、1時間撹拌を行いろ過した。メタノールで洗浄した後、乾燥した。中間体6を268.5g(収率:78.2%)得た。
(中間体7の合成)
前記の方法で得た中間体6 56.2g(0.212mol)と、マロノニトリル 18.2g(0.275mol)にメタノール220mlを加えて氷冷下(5℃)に冷却して撹拌した。この溶液にナトリウムメトキシドの20wt%メタノール溶液(SM−28)85.2mlを滴下した。滴下終了後、5℃〜10℃で1時間撹拌した後、室温で1時間、次いで、加熱還流撹拌を4時間行い反応を完結させた。反応終了後、酢酸10mlと水1500mlの水溶液中に反応液を撹拌下に注ぎ結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗し、乾燥した。中間体7を28.5g(収率:73.5%)得た。
(中間体8の合成)
前記の方法で得た中間体7 26.0g(0.142mol)にアセトニトリル130mlを加えて加熱還流撹拌した。この溶液に無水酢酸 16.1mlを滴下した。滴下終了後、加熱還流撹拌を5時間行い反応を完結させた。反応終了後、室温に冷却して析出している結晶をろ過した。この結晶をアセトニトリルで洗浄した後、乾燥した。中間体8を18.8g(収率:58.8%)得た。
(中間体9の合成)
合成例−1の方法で得た中間体3 41.7g(0.12mol)にアセトニトリル120mlを加えて室温で、撹拌した。この溶液に無水酢酸14.7mlを添加した。添加終了後、50℃〜55℃に加熱して、3時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温に冷却して、析出した結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄して乾燥した。中間体9を31.0g(収率:66.1%)得た。
(中間体10の合成)
ジメチルホルムアミド60mlを氷冷下(5℃)に撹拌した。この液にオキシ塩化リン14.4mlを滴下した。滴下終了後、5℃で30分間撹拌した後、前記の方法で得た中間体9 30.6g(0.0783mol)をジメチルホルムアミド30mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、5℃〜10℃で1時間撹拌して反応を完結させた。
反応終了後、この反応液を水250ml中に撹拌下で滴下した。この水溶液に撹拌しながら、水酸化ナトリウム30gを水120mlに溶解させた水溶液を滴下して、室温で、30分間撹拌した。この反応液に酢酸エチル300mlを添加して抽出した。この酢酸エチル溶液を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を減圧下で濃縮して、残渣にアセトニトリル120mlを添加して結晶を析出させた。この結晶をろ過して、アセトニトリルで洗浄した後、乾燥した。中間体10を20.5g(収率:62.5%)得た。
(中間体11の合成)
前記の方法で得た中間体10 18.8g(0.05mol)に、無水酢酸60mlを加えて室温で撹拌した。この溶液に、中間体8 11.3g(0.05mol)をトリフロロ酢酸3.0mlと酢酸60mlの混合溶媒に溶解した溶液を滴下した。添加終了後、室温で2時間撹拌して反応を完結させた。反応終了後、反応液を水800ml中に撹拌しながら注いだ。析出する結晶をろ過して、水洗して乾燥した。中間体11を22.5g(収率:71.9%)得た。
(例示化合物III―80の合成)
酢酸亜鉛2水和物2.2g(0.01mol)をメタノール200mlに溶解させ室温で撹拌した。この溶液に、前記の方法で得た中間体11 6.26g(0.01mol)を、数回に分けて添加した。添加終了後、室温で、5時間撹拌して錯化させた。反応終了後、析出している結晶をろ過して、メタノールで洗浄した後、乾燥した。例示化合物III−80を6.48g(収率86.5%)得た。
酢酸エチル溶液中におけるIII−80の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=540.0nmであり、ε=123000であった。
(II−5、II−4、I−4、及びIII−70の合成)
反応スキームCと同様な方法で以下の例示化合物を合成した。酢酸エチル溶液中の特性を以下に記す。
本発明の感光性着色硬化性組成物は、前記特定金属錯体化合物−I、前記特定金属錯体化合物−II−1又は前記特定金属錯体化合物−II−2をそれぞれ1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明における前記特定金属錯体化合物−I、前記特定金属錯体化合物−II−1又は前記特定金属錯体化合物−II−2の感紫外線着色硬化性組成物中における含有量は、分子量及びモル吸光係数によって異なるが、感紫外線着色硬化性組成物の全固形分成分に対して、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%が最も好ましい。
<一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系シアン色素>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、前記特定金属錯体化合物−I(前記特定金属錯体化合物−IIを含む)に加え、下記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系シアン色素(以下、適宜、「特定色素−A」と称する)を併用することで、色純度に優れ、堅牢性に優れ、該感光性着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタを作製することができる。特に、CCD用及びCMOS用に好適に用いることができる。
一般式(A)中、Mは、金属又は金属化合物を表し、Z、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成された6員環を形成する原子群を表す。
前記金属又は金属化合物としては、錯体を形成可能な金属又は金属化合物であればいずれであってもよく、2価の金属原子、2価の金属酸化物、2価の金属水酸化物、又は2価の金属塩化物が含まれる。
一般式(A)中のMは、例えば、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、及びFe等、並びに、AlCl、InCl、FeCl、TiCl、SnCl、SiCl、GeClなどの金属塩化物、TiO、VO等の金属酸化物、Si(OH)等の金属水酸化物が含まれる。
一般式(A)中のZ、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成される6員環を形成するために必要な原子群を表す。該6員環は、飽和環であっても、不飽和環であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。更に、他の5員又は6員の環が縮合していてもよい。6員環にはベンゼン環、シクロヘキサン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環などが含まれる。
本発明における特定色素−Aの最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、580nm〜700nmが好ましく、600nm〜680nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長は、特定金属錯体化合物−Iと同様に測定した。
<下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素>
前記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系色素の中でも、特に下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素(以下、適宜、「特定色素−B」)が好ましい。
一般式(B)中、R101〜R116は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、Mは、金属又は金属化合物を表す。
一般式(B)中、Mは前記一般式(A)で表される化合物におけるMの例と同義であり、その好ましい態様も同様である。
一般式(B)中、R101〜R116は各々独立に、水素原子又は置換基を表し、R101〜R116で表される置換基は、既述の一般式(I)中のR〜Rで表される置換基の例示と同義であり、その好ましい態様も同様である。一般式(B)で表される化合物のR101〜R116の置換基が更に置換可能な基である場合には、上記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
以下、特定色素−BのR101〜R116の置換基の例(T−1〜T141)を示す。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。




次に、一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の好ましい範囲について説明する。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素は、α位の置換体(α置換体)として、(R101とR104)、(R105とR108)、(R109とR112)、及び(R113とR116)の組み合わせの少なくとも1組に置換基を有しているか、β位の置換体(β置換体)として(R102とR103)、(R106とR107)、(R110とR111)、及び(R114とR115)の組み合わせの少なくとも1組に置換基を有しているか、あるいはα位、及びβ位の置換体として、(R101とR103及び/又はR102とR104)、(R105とR107及び/又はR106とR108)、(R109とR111及び/又はR110とR112)、及び(R113とR115及び/又はR114とR116)の組み合わせの中で、少なくとも1組に置換基を有していることが好ましい。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルファモイルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基、ホスホニル基、ホスフィノイルアミノ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、TiO、VO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の好ましい範囲として、α置換体(モノ置換体)として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)のうち少なくとも一つに置換基を有するか、又は、β置換体(モノ置換体)として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)のうち少なくとも一つに置換基を有する化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シリル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、アゾ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基、ホスフィノイルアミノ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、TiO、VO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素のより好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の内の少なくとも3つに置換基を有するか、又は、β置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに置換基を有する化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、アゾ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基が挙げられる。Mは、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、VO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の更に好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の内の少なくとも3つに同一の置換基を有するか、又は、β置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに同一の置換基を有する化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、カルボンアミド基、ウレイド基、イミド基、スルホンアミド基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、スルホ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、又はVO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の特に好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の少なくとも3つに置換基を有するか、又はβ置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに置換基を有し、その置換基が全て同一の化合物である。
ここで、前記R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、ヘテロ環基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、又はスルホ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Pd、Cu、Ni、Co、又はVO等が挙げられる。
前記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素の最も好ましい範囲として、α置換体として(R101又はR104)、(R105又はR108)、(R109又はR112)、及び(R113又はR116)の少なくとも3つに置換基を有するか、β置換体として(R102又はR103)、(R106又はR107)、(R110又はR111)、及び(R114又はR115)の内の少なくとも3つに置換基を有し、その置換基全てが同一の化合物であって、該R101〜R116で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、ヘテロ環基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、又はスルホ基が挙げられる。Mとしては、Zn、Cu、Co、VO等が挙げられる。
以下に、一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系色素(一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素を含む)の具体例(例示化合物CA−1〜CA−46、CB−1〜CB−46、CC−1〜CC−10、CK−1〜CK−19、CE−1〜CE−46、CF−1〜CF−46、CG−1〜CG−46、CI−1〜CI−46、並びにCH−1〜CH−46)を示す。但し、本発においてはこれらに限定されるものではない。





−合成例−
次に前記一般式(A)又は(B)で表される色素の合成例について、上述の例示化合物CI−29の合成を一例に下記スキームDを参照にして詳述する。

(中間体Aの合成)
3−ニトロフタロニトリル(25g、0.144mol)、DMSO(200ml)、
3−メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム塩(32g、0.18mol)の混合物に
炭酸ナトリウム(16.5g、0.156mol)を加えて、60℃に加熱し3時間撹拌
した。反応混合物を10%食塩水(300g)に注ぎ、析出した固体をろ取し、イソプロ
パノール/水(3/1)混合液で洗浄した。ここで得られた個体に水(200ml)、酢
酸(3ml)、Na2WO4(2g)を加え、31%過酸化水素水(50ml)を添加した
後、60℃で加熱、撹拌した。4時間撹拌した後、イソプロパノール(500ml)に反
応混合物を注ぎ析出した固体をろ取後、イソプロパノール/水(3/1)混合液で洗浄し
た。ここで得られた個体を乾燥し、中間体A24gを得た(3−ニトロフタロニトリルからの収率49%)。
(中間体Bの合成)
中間体A67.3g(0.2mol)にアセトニトリル200mlを加えて70℃〜75℃に加熱して撹拌した。この分散液にオキシ塩化リン37mlを滴下した。滴下終了後、70〜75℃で4時間撹拌を行い反応を完結させた。反応終了後、反応液を室温に冷却してから水2000ml中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過して、水洗してから、2−プロパノール300ml中に分散させた。この分散液を1時間撹拌した後、ろ過して、乾燥した。中間体Bを63.0g(収率:94,5%)得た。
(中間体Cの合成)
前記の方法で得た中間体B50.0g(0.15mol)にアセトニトリル250mlを加えて5℃に冷却して撹拌した。この溶液に,3−エトキシプロピルアミン31.0gを滴下した。滴下終了後、室温に戻してから2時間撹拌を行い反応を完結させた。この反応液を水1500ml中に撹拌しながら注ぎ、結晶を析出させた。この結晶をろ過して水洗した後、2−プロパノール500ml中に分散させた。室温で2時間撹拌を行った後、ろ過して乾燥した。中間体Cを52.6g(収率:87.7%)得た。
(CI−29の合成)
前記の方法で得た中間体C7.99g(0.02mol)、o−フタロニトリル1.28g(0.01mol)と、中間体A3.36g(0.01mol)にジエチレングリコール30ml、2−メトキシプロパーノール100mlとを加えて100℃に加熱して撹拌した。この溶液に安息香酸アンモニウム3.87gと酢酸銅1.26gとを添加した。添加終了後、95℃〜100℃で6時間撹拌を行い反応を完結させた。この反応液を室温に冷却してからメタノール60mlを添加した後、塩酸75mlを水800mlで希釈した水溶液に撹拌しながら注いだ。析出する結晶をろ過して、水洗し乾燥した。この結晶をメタノール250mlに加熱溶解してろ過して不溶物を除去した。このロ液を減圧下で濃縮し、残渣に酢酸エチル250mlを添加して撹拌した。分散している結晶をろ過して乾燥した。例示化合物CI−29を24.7g(収率:92.9%)得た。クロロホルム中におけるCI−29の最大吸収波長、モル吸光係数は、それぞれ、λmax=665.6nmでε=84600であった。
得られた色素の酢酸エチル中における極大吸収波長(λmax)及びモル吸光係数(ε)の分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)による測定を行ったところ、最大吸収波長λmax、モル吸光係数(ε)は、それぞれ、623.4nm、47000であった。
尚、上述した色素CI−29以外の他の例示化合物についても、上記と同様な方法により合成することができる。
本発明における特定色素−Bの最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、580nm〜700nmが好ましく、600nm〜680nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長は、分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)で測定した。
<一般式(C)で表されるピロロアゾール系アゾメチン色素>
本発明においては、前記特定色素−A及び特定色素−Bの他に、下記一般式(C)で表されるピロロアゾール系アゾメチン色素(以下、適宜、「特定色素−C」と称する)を好適に用いることができ、色純度に優れる、特に450nm以下の透過率が高い感光性着色硬化性組成物、及び該組成物を用いたカラーフィルタを得ることが出来る。該カラーフィルタはCCD及びCMOS等に好適に用いることができる。
一般式(C)中、R50〜R55は、各々独立に水素原子、又は置換基を表し、R56、R57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、Za及びZbは各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子、又は置換基を表す。R52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57とが互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。
一般式(C)中のR50〜R55の置換基は、前記一般式(I)中のR〜Rの置換基で説明した基と同義であり、その好ましい範囲も同様である。
一般式(C)中のR50〜R55の置換基が更に置換可能な基である場合には、前記R〜Rの置換基で説明した基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(C)中のR56及びR57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基の好ましい範囲は、前記一般式(I)中のR〜Rで説明したアルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基と同義である。
一般式(C)中のR56及びR57のアルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基は、更に、前記R〜Rで説明した置換基で置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合には、それらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(C)中のZa及びZbは、各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子又は置換基を表す。R58の置換基は、前記一般式(I)中で説明した置換基と同義であり、その好ましい範囲も同様である。R58の置換基が更に置換可能な基である場合には、前記一般式(I)中の説明した置換基を有していてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合にはそれらの置換基は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(C)で表される色素のR52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57が互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。
特定色素−Cは、好ましくは、R50とR51が、前記R〜Rで説明した置換基から選択され、R50とR51で表される置換基のハメット置換基定数σp値の総和が0.7以上となる置換基を表し、R59は、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基で表される。
ハメット則は1935年にL.P.Hammettにより提唱された経験則であり、一般的な成書に記載されている。例えば、J.A.Dean編「Lange’s and book of Chemistry」第12版、1979年(McGrew−Hill)や「化学の領域」増刊、122号、96〜103頁、1979年(南光堂)に詳しい。但し、本発明において各置換基をハメットの置換基定数σp値によって限定若しくは特定した場合であっても上記の成書で見出せる文献既知の値がある置換基にのみ限定されるものではなくハメット側に基づいて測定した場合に、その値が範囲内に含まれる置換基も含む。尚、本発明のおける「ハメットの置換基定数σp値」はベンゼン誘導体ではない置換基についても置換基の電子効果を示す尺度として置換位置に関係なくσp値を使用するものとする。
ハメット置換基定数σp値が0.3以上の電子吸引性基としては、例えば、アシル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは2〜18のアシル基で、例えば、アセチル、ピバロイル、2−エチルヘキシル、ベンゾイル、シクロヘキサノイル)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは2〜12のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ、ピバロイルオキシ)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のカルバモイル基で、例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N−エチルカルバモイル、N−t−ブチルカルバモイル、N−シクロヘキシルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル、N,N−ジエチルカルバモイル、N,N−ジイソプロピルカルバモイル、N−エチル−N−フェニルカルバモイル)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のアルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニル、シクロヘキシルカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜24、より好ましくは7〜18のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル)、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜、18のアルキルスルフィニル基で、例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、ブチルスルフィニル、2−エチルヘキシルスルフィニル、シクロペンチルスルフィニル)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜18のアリールスルフィニル基で、例えば、フェニルスルフィニル、p−トルエンスルフィニル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜18のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル)、スルファモイル基(好ましくは炭素数24以下、より好ましくは18以下のスルファモイル基で、例えば、N−エチルスルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−エチル−N−フェニルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル、N−シクロヘキシルスルファモイル)、ハロゲン化アルキル基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のハロゲン化アルキル基で、例えば、トリフロロメチル、ペンタフロロプロピル)、ハロゲン化アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜18のハロゲン化アルコキシ基で例えば、トリフロロメトキシ)、ハロゲン化アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜24、より好ましくは6〜12のハロゲン化アリールオキシ基で、例えば、ペンタフロロフェニルオキシ)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−ベンゾオキサゾイル、2−ベンゾチアゾリル、1−フェニル−2−ベンゾイミダゾリル、5−クロロ−1−テトラゾリル、1−ピロリル)等をあげることができる。
一般式(C)で表される化合物の具体例(CD−1〜CD−46)を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。






一般式(C)で表される化合物の合成は、特開平5−177959号の段落番号〔0070〕〜〔0072〕、特開2003−96326号の段落番号〔0041〕〜〔0054〕、特開2003−96327号の段落番号〔0043〕〜〔0056〕等に記載の方法で合成できる。
本発明における特定色素−Cの最大吸収波長λmaxは、色純度向上の観点から、580nm〜700nmが好ましく、600nm〜680nmが更に好ましい。なお、最大吸収波長、及びモル吸光係数は、分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)で測定した。
前記特定色素−A、特定色素−B、又は特定色素−Cを含有する場合の含有量は、それぞれのモル吸光係数や、求められる分光特性、膜厚等により異なるが、本発明における感紫外先性着色硬化性組成物の全固形分に対して、1質量%〜80質量%であることが好ましく、10質量%〜70質量%であることがより好ましい。
これらの着色剤は、本発明における感光性着色硬化性組成物中に、それぞれ単独で含有されていてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
本発明の感光性着色硬化性組成物、及び該感光性着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタには、本発明における前記色素以外にも、550nm〜650nmに吸収極大を有するトリアリールメタン系の着色剤、例えば、シー・アイ・アシッドブルー7(C.I.AcidBlue7)、シー・アイ・アシッドブルー83(C.I.Acid Blue83)、シー・アイ・アシッドブルー90(C.I.Acid Blue90)、シー・アイ・ソルベント・ブルー38(C.I.Solvent Blue38)、シー・アイ・アシッド・バイオレット17(C.I.Acid Violet17)、シー・アイ・アシッド・バイオレット49(C.I.Acid Violet49)、シー・アイ・アシッド・グリーン3(C.I.Acid Green3)等を用いることが出来る。
更に、500nm〜600nmに吸収極大を有するキサンテン系の色素、例えば、シー・アイ・アシッド・レッド289(C.I.Acid.Red 289)等も使用できる。
前記トリアリールメタン系の着色剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で使用でき、本発明の感光性着色硬化性組成物の全固形分に対して、0.5質量%〜50質量%であることが好ましい。
また、青色フィルタアレイを作製するためには、前記特定金属錯体化合物−I(前記特定金属錯体化合物−IIを含む)、又は前記特定ホウ素錯体化合物と、前記特定色素−A、前記特定色素−B、及び前記特定色素−Cの少なくとも一種とを混合して用いることが好ましい。
この時、それぞれの混合比率は、それぞれのモル吸光係数や、求められる分光特性、膜厚等により異なるが、一般的には、含有比で(前記特定金属錯体化合物−I(前記特定金属錯体化合物−IIを含む)、又は前記特定ホウ素錯体化合物の総含有量):(前記特定色素−A、前記特定色素−B、前記特定色素−Cの総含有量)=20:1〜1:20の範囲で使用できる。好ましくは10:1〜1:10の範囲で用いられる。
<バインダー>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、バインダーの少なくとも一種を含有することが好ましい。本発明に係わるバインダーとしては、アルカリ可溶性であれば特には限定されないが、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。
アルカリ可溶性のバインダーとしては、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶性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号等の明細書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あり、特に、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。この他に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)、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等も有用である。
また、親水性基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級及び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、モルホリノ(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、分岐又は直鎖のプロピル(メタ)アクリレート、分岐又は直鎖のブチル(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。
その他親水性基を有するモノマーとしては、テトラヒドロフルフリル基、燐酸部位、燐酸エステル部位、4級アンモニウム塩部位、エチレンオキシ鎖、プロピレンオキシ鎖、スルホン酸及びその塩の部位、モルホリノエチル基等を含んだモノマー等も有用である。
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したポリマー等も有用である。
これらの重合性基を有するポリマーの例としては、KSレジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(ダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。
又、硬化被膜の強度を上げるために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。
前記各種バインダーの中で、本発明におけるバインダーとしては、耐熱性の観点で、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い。又、現像性制御の観点では、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。上記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、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、及びKS−レジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーP−シリーズ等が好ましい。
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は、本発明の感光性着色硬化性組成物をポジ型の組成物とする場合に好適に用いることができる。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、又はビニル重合体等が挙げられる。
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に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、又はビスフェノールA等が挙げられる。
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、又はベンズアルデヒド等が挙げられる。
上記フェノール類及びアルデヒド類は、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、パラクレゾール又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。又、ビスフェノールCやビスフェノールA等のフェノール系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。
上記バインダーは、質量平均分子量(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の重合体が更に好ましく、5000〜5×10の重合体が特に好ましい。
本発明の感光性着色硬化性組成物中の上記バインダーの使用量は、本発明の感光性着色硬化性組成物の全固形分に対して、10質量%〜90質量%が好ましく、20質量%〜80質量%が更に好ましく、30質量%〜70質量%が特に好ましい。
<架橋剤>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、着色剤として既述の特定金属錯体化合物−I(特定金属錯体化合物−II−1、特定金属錯体化合物−II−2、特定金属錯体化合物−III、特定金属錯体化合物−IVを含む)を含有し、従来との比較においてより色純度に優れ、薄層化可能な高い吸光係数を有し、且つ堅牢性に優れる発明の主旨であるが、これに更に補足的に架橋剤を用いることによって、より高度に硬化させた膜が得られるように構成することも可能である。
架橋剤としては、架橋反応によって膜硬化を行なえるものであれば特に限定はなく、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)メチロール基、アルコキシメチル基、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。中でも特に、多官能エポキシ樹脂が好ましい。
前記(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もよく、例えば、ビスフェノールA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。
前記架橋剤(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は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は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、前記(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)ということがある。
前記(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。前記(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。
以下、前記置換基を有する(b)に係る化合物の具体例を挙げる。
前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。
前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。
前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。
前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。
(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。
前記架橋剤(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、前記架橋剤(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。
前記架橋剤(c)に含まれるメチロール基、アシロキシメチル基、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。骨格となる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。また、骨格となる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。
前記(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。
前記(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。
前記(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。
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、ナフトール化合物、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。
前記架橋剤(c)の具体例としては、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。
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る。
また、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。
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。
架橋剤を含有する場合、前記架橋剤(a)〜(c)の着色剤含有硬化性組成物中における含有量は、素材により異なるが、該組成物の全固形分(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。該含有量が前記範囲内であると、充分な硬化度と未露光部の溶出性とを保持でき、露光部の硬化度が不足したり、未露光部の溶出性が著しく低下することもない。
<重合性モノマー>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、重合性モノマーの少なくとも一種を含有することによって好適に構成することができる。重合性モノマーは、感光性着色硬化性組成物をネガ型に構成する場合に主として含まれる。
尚、後述のナフトキノンジアジド化合物を含有するポジ型の系に、後述の光重合開始剤と共に含有でき、この場合には形成されるパターンの硬化度をより促進させることができる。以下、重合性モノマーについて説明する。
上記重合性モノマーとしては、常圧下で100℃以上の沸点を有し、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和基を持つ化合物が好ましい。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ような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。
上記重合性モノマーの感光性着色硬化性組成物中における含有量は、該感光性着色硬化性組成物中の固形分に対して0.1質量%〜90質量%が好ましく、1.0質量%〜80質量%がさらに好ましく、2.0質量%〜70質量%が特に好ましい。
<感放射線性化合物>
本発明の感光性着色硬化性組成物は、感放射線性化合物の少なくとも一種を含有することにより好適に構成することができる。本発明に係わる感放射線性化合物は、400nm以下のUV光に対し、ラジカル発生、酸発生、塩基発生などの化学反応を起こし得る化合物であるが、上記のバインダーを架橋、重合、酸性基の分解などの反応により不溶化させたり、塗膜中に共存する重合性モノマーやオリゴマーの重合、架橋剤の架橋などを起こすことで塗膜をアルカリ現像液に対して不溶化させる目的で用いられる。
感光性着色硬化性組成物が、特に、ネガ型に構成される場合には光重合開始剤を含有するのが好適であり、ポジ型を構成する場合にはナフトキノンジアジド化合物を含有すことが好適である。
<光重合開始剤>
次に、本発明の感光性着色硬化性組成物が、ネガ型の組成物である場合に含まれる光重合開始剤について説明する。
光重合開始剤は前記重合性モノマーを重合させられるものであれば特に限定されないが、特性、開始効率、吸収波長、入手性、コスト等の観点で選ばれることが好ましい。
尚、上記のナフトキノンジアジド化合物を含有するポジ型の系に更に含有してもよく、この場合には形成されるパターン硬化度をより促進させることができる。
上記光重合開始剤としては、ハロメチルオキサジアゾール化合物、ハロメチル−s−トリアジン化合物から選択される少なくとも一つの活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、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、オキシム系化合物等が挙げられる。
ハロメチルオキサジアゾール等の活性ハロゲン化合物としては、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。
ハロメチル−s−トリアジン系化合物としては、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。
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−トリクロロメチル−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、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、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、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。
その他、みどり緑化学社製TAZシリーズ、TAZ−107、TAZ−110、TAZ−104、TAZ−109、TAZ−140、TAZ−204、TAZ−113、TAZ−123、PANCHIM社製Tシリーズ、T−OMS、T−BMP、T−R、T−B、チバガイギー社製イルガキュアシリーズ、イルガキュア369、イルガキュア784、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11734,4’−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、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、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有用に用いられる。
特に好ましくは、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−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン等のオキシム−O−アシル系の化合物が挙げられる。
本発明の感光性着色硬化性組成物には、前記光重合開始剤以外にも他の公知の光重合開始剤を併用することができる。
具体的には、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号及び第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号及び第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み合わせ、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/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物等を挙げることができる。
上記光重合開始剤の感光性着色硬化性組成物中における含有量は、前記重合性モノマー固形分に対して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。該含有量が前記範囲内であると重合が良好に進み、また、良好な膜強度が得られる。
前記光重合開始剤には、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、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、2−エトキシキサントン、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号公報記載のベンゾチアゾール系化合物等や、チヌビン1130、同400等が挙げられる。
また、以上の他に更に、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。
−ナフトキノンジアジド化合物−
次に、本発明の感光性着色硬化性組成物がポジ型の場合に含まれるナフトキノンジアジド化合物について説明する。
該ナフトキノンジアジド化合物は、少なくとも1つのo−キノンジアジド基を有する化合物であり、例えば、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸アミド、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸アミド等が挙げられる。これらのエステルやアミド化合物は、例えば特開平2−84650号公報、特開平3−49437号公報において一般式(I)で記載されているフェノール化合物等を用いて公知の方法により製造することができる。
本発明の感光性着色硬化性組成物をポジ型に構成する場合には、上記アルカリ可溶性フェノール樹脂及び上記架橋剤は、通常、有機溶剤中にそれぞれ2〜50質量%程度および2〜30質量%程度の割合で溶解させるのが好ましい。上記ナフトキノンジアジド化合物および上記色素の各含有量は、通常、上記バインダー及び架橋剤を溶解した溶液に対して、各々2質量%〜30質量%および2質量%〜50質量%程度の割合で添加するのが好ましい。
<溶剤>
本発明の感光性着色硬化性組成物の調製の際には、一般に溶剤を含有することができる。使用される溶剤は、該組成物の各成分の溶解性や感光性着色硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的にとくには限定されないが、特にバインダーの溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
前記溶剤の具体例としては、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、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)、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)、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;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;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。
前記の中でも、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。
<各種添加物>
本発明の感光性着色硬化性組成物には、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かできる。
前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。
また、現像除去をしようとする領域(例えばネガ型の場合は未硬化部)のアルカリ溶解性を促進し、本発明の感光性着色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。
本発明の感光性着色硬化性組成物は、液晶表示素子(LCD)や固体撮像素子(例えば、CCD、CMOS等)に用いられるカラーフィルタなどの着色画素形成用として、また、印刷インキ、インクジェットインキ、及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。特に、CCD、及びCMOS等の固体撮像素子用の着色画素形成用として好適に用いることが出来る。
≪カラーフィルタ及びその製造方法≫
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、既述の本発明の感光性着色硬化性組成物が用いられる。本発明のカラーフィルタは、本発明の感光性着色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、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、ネガ型もしくはポジ型の着色されたパターン(レジストパターン)を形成することができる。
本発明のカラーフィルタ用感光性着色硬化性組成物に適用し得る露光光源は、400nm以下の波長を有する光源であって、特に限定されるものではないが、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプ等のランプ光源や、Arイオンレーザ(364nm、351nm、10mW〜1W)、Krイオンレーザ(356nm、351nm、10mW〜1W)、固体レーザとして、Nd:YAG(YVO 4 )とSHG結晶×2回の組み合わせ(355nm、5mW〜1W)、導波型波長変換素子とAlGaAs、導波型波長変換素子とAlGaInP、AlGaAs半導体の組み合わせ(300nm〜350nm、5mW〜100mW)、その他パルスレーザとしてN2レーザ(337nm、パルス0.1〜10mJ)、XeF(351nm、パルス10〜250mJ)などが利用でき、特定の波長のみを使用する場合には光学フィルターを利用することもできる。
さらにはArFエキシマレーザ(波長193nm)、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、i線(波長365nm)などの紫外線が利用できる。コストと露光エネルギーの観点で特に好ましい露光光源は、紫外線であり、i線が挙げられる。
更に、形成されたパターンは、必要に応じて加熱及び/又は露光により、より硬化させる硬化工程を設けることができる。この際に使用される光もしくは放射線としては、特にi線等の放射線が好ましく用いられる。
本発明のカラーフィルタの作製においては、ネガ型の場合には、前記画像形成工程(及び必要に応じて硬化工程)を所望の色数に合わせて繰り返すことにより、ポジ型の場合には前記画像形成工程及びポストベーク工程を所望の色数に合わせて繰り返すことにより、所望数の色相に構成されたカラーフィルタを作成することができる。
上記支持体として、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(登録商標)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。これらの支持体は、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、これらの支持体上には、必要により上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは支持体表面の平坦化の為に、下塗り層を設けてもよい。
本発明のカラーフィルタの製造方法に用いる現像液としては、本発明の感光性着色硬化性組成物の現像除去しようとする領域(ネガ型の場合は未硬化部)を溶解する一方、それ以外の領域(ネガ型の場合は硬化部)を溶解しない組成より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み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。該有機溶剤としては、本発明の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。
前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たアルカリ性水溶液が使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に、現像後、水で洗浄する。
本発明のカラーフィルタは、液晶表示素子やCCD等の固体撮像素子に用いることができ、特に100万画素を超えるような高解像度のCCD素子やCMOS素子等に好適である。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。
以下に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
前述した反応スキームA〜Cに従って、既述した合成方法と同様にして、中間体4、5、及び11(一般式(IV)で表される化合物)、並びに以下に示す例示化合物を合成した。合成した例示化合物の酢酸エチル溶液中のモル吸光係数を測定し(分光光度計UV−2400PC(島津製作所社製)を使用)、下記表4に最大吸収波長(λmax)とモル吸光係数(ε)を示す。また、各色素の測定最大吸収波長(λmax)での吸光度(Abs)を1.0に規格化して、450nmの吸光度を評価した。結果を表4に示した。
表4の結果より、本発明の金属錯体化合物は、モル吸光係数が高く、且つ450nmの吸光度が好ましいことが判る。特に、一般式(III)で表される化合物は450nmの透過率が極めて小さく色分離能の優れた化合物であることがわかった。
参考例1
1)レジスト溶液の調製
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA) 19.20部
・乳酸エチル 36.67部
・バインダー:(メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル)共重合体(モル比=60:20:20)41%EL溶液 30.51部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 12.20部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.0061部
・フッ素系界面活性剤 0.83部
・光重合開始剤TAZ−107(みどり化学社製) 0.586部
を混合して溶解し、レジスト溶液を調製した。
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0.5%NaOH水で超音波洗浄した後、水洗、脱水ベーク(200℃/20分)を行った。
ついで、上記1)のレジスト溶液を洗浄したガラス基板上に膜厚2.0μm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)を得た。
3)着色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型])の調製
上記1)で得られたレジスト溶液9.4gと本発明におけるジピロメテン系錯体化合物である既述の例示化合物III−1(一般式(III)で表される化合物)0.35gとを混合し溶解して着色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型]の溶液)を調製した。
4)レジスト膜の形成
上記3)で得られた着色レジスト溶液を、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、100℃で120秒間プリベークし、単色のカラーフィルタを得た。
5)評価
上記で調製された着色レジスト溶液の保存安定性、及び着色レジスト溶液を用いてガラス基板上に塗布された塗布膜の分光特性を評価した。評価結果は下記表5に示す。
−保存安定性−
前記着色レジスト液を室温で一ヶ月保存した後の異物の目視による析出度合いを目視により下記判定基準に従って評価した。
<判定基準>
○:析出は認められなかった。
△:僅かに析出が認められた。
×:析出が認められた。
−透過率評価−
上記により得たカラーフィルタの透過スペクトルを測定し、450nmの透過率を評価した。透過率が大きい方が、青色光の透過量が多く、青色カラーフィルタに使用可能なマゼンタ色素ないしバイレット色素として優れていることを示す。
<判定基準>
各色素の最大吸収波長での透過率を2%に補正(規格化)したときの450nmの透過率を判定した。
○:450nm透過率≧90%
△:80≦450nm透過率<90
×:450nm透過率<80%
[実施例27〜30、参考例2〜25
参考例1の前記3)着色レジスト溶液の調製において、例示化合物III−1を下記表5の例示化合物に等モル(参考例2〜25)、又は1/2倍モル(実施例27〜30)にて置き換えた以外は、すべて参考例1と同様に行った。結果を表5に示した。
[比較例1〜3]
参考例1の前記3)着色レジスト溶液の調製において、例示化合物III−1を下記表5に示されるように代えた以外は、すべて参考例1と同様に行った。結果を表5に示した。
表5の結果から、本発明における着色剤を用いた青色着色感紫外線性硬化性組成物は、レジスト溶液おいて優れた保存性を有しており、また、その塗布膜において青色の分光特性(色分離)に優れたカラーフィルタに適した膜が得られる。更に、耐熱及び耐光性に優れ、画像形成性優れることがわかった。
参考例26]
A)青色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型])の調製
下記組成の化合物を混合して溶解し、感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を調製した。
〈感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2〉
シクロヘキサノン 80部
例示化合物(III−1) 3.84部
例示化合物(CB−34) 8.16部
KARAYAD DPHA(日本化薬製、重合性化合物) 5.89部
光重合開始剤(CGI−242(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製))1.50部
ジシクロヘキシルメチルアミン 0.61部
界面活性剤(大日本インキ株式会社製 F−781) 0.02部
B)青色レジスト溶液(感紫外線性着色硬化性組成物[ネガ型])の塗布、露光、現像
前記A)で調製した感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を、前記2)で得られた下塗り層付ガラス基板の下塗り層上に、この塗布膜の乾燥膜厚が1.0μmになるように塗布し、光硬化性の塗布膜を形成した。そして、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行い、青色フィルターを得た。
次いで、露光装置を使用して、塗布膜に365nmの波長で線幅20μmのマスクを通して500mJ/cmの露光量で照射した。露光後、60%CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)現像液を使用して、25℃、40秒間の条件で現像した。その後、流水で30秒間リンスした後、スプレー乾燥した。
以上のようにして、青色のカラーフィルタに好適なパターンを得た。
C)評価
上記で調製された感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2の保存安定性、及びガラス基板上に塗布された塗布膜の耐熱性、耐光性を下記のようにして評価した。評価結果は下記表6に示す。
<保存安定性>
前記感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を室温で一ヶ月保存した後の異物の目視による析出度合いを目視により下記判定基準に従って評価した。
〜 判定基準 〜
○:析出は認められなかった。
△:僅かに析出が認められた。
×:析出が認められた。
<耐熱性>
前記感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を塗布したガラス基板を、ホットプレートにより200℃で1時間加熱した後、色度計MCPD−1000(大塚電子製)にて、耐熱テスト前後の色差のΔEab値を測定して、下記基準に従って評価した。ΔEab値の小さい方が耐熱性が良好であることを示す。
〜 判定基準 〜
○:ΔEab値<5以下
△:5≦ΔEab値≦10
×:10<ΔEab値
<耐光性>
前記感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2を塗布したガラス基板に対し、キセノンランプを5万luxで20時間照射(100万lux・h相当)したのち、耐光テスト前後の色差のΔEab値を測定した。ΔEab値の小さいほうが耐光性が良好である。
〜 判定基準 〜
○:ΔEab値<3
△:3≦ΔEab値≦10
×:10<ΔEab値
[実施例45〜48、50〜52、参考例27〜50
参考例26の感紫外線性着色感光性樹脂組成物A−2の調製に、例示化合物III−1と、例示化合物CA−34と、をそれぞれ下記表6の色素に等モルに置きえた以外は、すべて参考例26と同様に行った(但し、実施例50のIII−70とI−23は各1/2モルを、実施例51のIII−80とI−23は各1/2モルを、実施例52のIII−81とI−23は各1/2モルを使用し、実施例48のI−32は1/2モルを使用した)。結果を表6に示した。
本発明にける着色剤を用いた青色着色感紫外線性硬化性組成物は、レジスト溶液おいて優れた保存性を有しており、また、その塗布膜において青色の分光特性(色分離)に優れたカラーフィルタに適した膜が得られる。更に、耐熱及び耐光性に優れ、画像形成性に優れることがわかった。
実施例83〜85、89及び参考例56〜79]
−レジスト液の塗布・露光・現像(画像形成)−
1)下塗り層付シリコンウエハー基板の作製
6inchシリコンウエハーをオーブン中で200℃のもと30分加熱処理した。次いで、このシリコンウエハー上に、実施例1の1)で調整したレジスト液を、乾燥膜厚1.0μmとなるように塗布し、更に220℃のオーブン中で1時間乾燥させて下塗り層を形成し、下塗り層付きシリコンウエハー基板を得た。
前記1)で得られた下塗り層付きシリコンウエハー基板の下塗り層上に、前記実施例45〜48、50〜52及び参考例26〜50で用いた感紫外線性着色硬化性組成物を、各々の塗布膜の乾燥膜厚が0.6μmになるように塗布し、光硬化性の塗布膜を形成した。そして、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して365nmの波長でパターンが1.2μm四方のアイランドパターンマスクを通して100〜2500mJ/cmの範囲で露光量を100mJ/cmずつ変化させて照射した。その後、照射された塗布膜が形成されているシリコンウエハー基板をスピン・シャワー現像機(DW−30型;(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、シリコンウエハー基板に青色着色パターンを形成した。
−カラーフィルタの形成−
着色パターンが形成されたシリコンウエハー基板を真空チャック方式で前記水平回転テーブルに固定し、回転装置によって該シリコンウエハー基板を回転数50rpmで回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行ない、その後スプレー乾燥し、カラーフィルタを得た。
形成された青色パターン画像は、撮像素子用に好適な、正方系の断面が矩形状の良好なプロファイルを示した。
参考例80]
1)感紫外線性着色硬化性組成物[ポジ型]の調製
・乳酸エチル(EL) 30部
・下記樹脂P−1 3.0部
・下記ナフトキノンジアジド化合物N−1 1.8部
・架橋剤:ヘキサメトキシメチロール化メラミン 0.6部
・光酸発生剤:TAZ−107(みどり化学製) 1.2部
・フッ素系界面活性剤(F−475大日本インキ化学工業製) 0.0005部
・色素:例示化合物III−1(一般式(III)で表される化合物) 0.3部
・色素:例示化合物CB−34(一般式(B)で表される化合物) 0.8部
以上を混合し、溶解し感紫外線性着色硬化性組成物[ポジ型]を得た。
本発明における染料を用いた着色剤含有ポジ型硬化性組成物の、保存安定性、耐熱性、及び耐光性を参考例26と同様な方法で評価した結果、保存安定性、耐熱性に優れ、耐光性が良好であることが判った。また、透過率に優れ、色分離に優れた青色フィルタを得た。
上記樹脂P−1、及びナフトキノンジアジド化合物(N−1)は、以下のようにして合成した。
2)樹脂P−1の合成
ベンジルメタクリレート70.0g、メタクリル酸13.0g、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル17.0g、及び2−メトキシプロパノール600gを三口フラスコに仕込み、攪拌装置と還流冷却管、温度計を取り付け窒素気流下65℃にて重合開始剤V−65(和光純薬工業製)を触媒量添加して10時間攪拌した。得られた樹脂溶液を20Lのイオン交換水に激しく攪拌しながら滴下し、白色粉体を得た。この白色粉体を40℃で24時間真空乾燥し145gの樹脂P−1を得た。分子量をGPCにて測定したところ、重量平均分子量Mw=28,000 数平均分子量Mn=11,000であった。
3)ナフトキノンジアジド化合物(N−1)の合成
Trisp−PA(本州化学製)42.45g、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド61.80g、アセトン300mlを三口フラスコに仕込み、室温下トリエチルアミン24.44gを1時間かけて滴下した。滴下終了後、更に2時間攪拌した後、反応液を大量の水に攪拌しながら注いだ。沈殿したナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを、吸引ろ過により集め、40℃で24時間真空乾燥し感光性化合物N−1を得た。

Claims (10)

  1. 着色剤として、下記一般式(I)で表されるジピロメテン系化合物と、金属又は金属化合物と、から得られるジピロメテン系金属錯体化合物
    バインダー、
    重合性モノマー、及び
    光重合開始剤を含有する感光性着色硬化性組成物。

    〔一般式(I)中、R〜Rは各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。〕
  2. 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が、下記一般式(II−1)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の感光性着色硬化性組成物。

    〔一般式(II−1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表し、Xは、Maの電荷を中和する為に必要な基を表し、Xは、Maに結合可能な基を表す。XとXは、互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成していてもよい。〕
  3. 前記ジピロメテン系金属錯体化合物が、下記一般式(II−2)で表される化合物であることを特徴とする請求項2に記載の感光性着色硬化性組成物。


    〔一般式(II−2)中、R〜R、並びにR〜R13は、各々独立に、水素原子、又は置換基を表す。R、及びR14は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基を表す。Maは、金属又は金属化合物を表す。〕
  4. 前記金属又は金属化合物が、Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co又はTiOで表される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物。
  5. 前記金属又は金属化合物が、Fe、Zn、Co、V=O又はCuで表されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物。
  6. 下記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系のシアン色素を更に含有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物。

    〔一般式(A)中、Mは、金属又は金属化合物を表し、Z、Z、Z、及びZは、各々独立に、炭素原子、窒素原子、及び水素原子より選ばれる原子で構成される6員環を形成するために必要な原子群を表す。〕
  7. 前記一般式(A)で表されるテトラアザポルフィリン系のシアン色素が下記一般式(B)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする請求項6に記載の感光性着色硬化性組成物。

    〔一般式(B)中、R101〜R116は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、Mは、金属又は金属化合物を表す。〕
  8. 下記一般式(C)で表されるシアン色素を更に含有することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物。

    〔一般式(C)中、R50〜R55は、各々独立に水素原子、又は置換基を表し、R56、及びR57は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はヘテロ環基を表し、Za及びZbは各々独立に−N=、又は−C(R58)=を表す。R58は水素原子、又は置換基を表す。R52とR53、R53とR57、R54とR55、R55とR56、及び/又はR56とR57が互いに結合して5員、6員、又は7員の環を形成してもよい。〕
  9. 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物を用いてなるカラーフィルタ。
  10. 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の感光性着色硬化性組成物を塗布して、マスクを介して露光し、現像してパターン像を形成する工程を有するカラーフィルタの製造方法。
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