JP2017083578A - 固体撮像素子用着色組成物、およびカラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
一般式(1)
[一般式(1)において、R1、R4およびXは水素原子、または置換基を有しても良い、アルケニル基、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、複素環オキシ基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、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、アシル基、アシルオキシ基、アミノ基、ホスフィノイル基、カルバモイル基、もしくはスルファモイル基であり、R3は、アルキレン基、二重結合を含んでもよいシクロアルキレン基、またはアリーレン基を表す。]
なお、本願では、「(メタ)アクリレート」、「(メタ)アクリル酸」、又は「(メタ)アクリルアミド」と表記した場合には、特に説明がない限り、それぞれ、「アクリレート及び/又はメタクリレート」、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」、又は「アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド」を表すものとする。
また、以下に挙げる「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物は、着色剤(A)を含有しており、カラーフィルタを構成する各色のフィルタセグメントを形成できる。
着色剤(A)としては、有機または無機の顔料および染料を、単独または2種類以上混合して用いることができる。着色剤は、発色性が高く、且つ耐熱性の高い物が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。
また、有機顔料は、ソルトミリング、アシッドペースティング等により微細化したものであってもよく、カラーフィルタのコントラスト適性においてより好ましい。
赤色フィルタセグメントを形成する赤色感光性着色組成物に用いる着色剤(A)は、C.I.ピグメント レッド 7、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、122、146、168、169、177、178、184、185、187、200、202、208、210、242、246、254、255、264、269、270、272、273、274、276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、又は287等の赤色顔料が用いられる。また赤色を呈する塩基性染料、酸性染料やそれら染料の造塩化合物を使用することもできる。
また緑色固体撮像素子用感光性着色組成物には、黄色顔料を併用することができる。併用可能な黄色顔料としては、C.I.ピグメント イエロー1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220、又は221等の黄色顔料を挙げることができる。また黄色を呈する塩基性染料、酸性染料やそれら染料の造塩化合物を併用することもできる。
樹脂(B)は、着色剤(A)を分散するものであって、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
樹脂(B)としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂であることが好ましい。また、アルカリ現像型着色レジスト材の形態で用いる場合には、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性ビニル系樹脂を用いることが好ましい。また、光感度を向上させるために、エチレン性不飽和活性二重結合を有する感光性樹脂を用いることもできる。
樹脂(B)は、成膜性および諸耐性が良好なことから、着色剤(A)100重量部に対し、30重量部以上の量で用いることが好ましく、着色剤濃度が高く、良好な色特性を発現できることから、500重量部以下の量で用いることが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、およびポリイミド樹脂等が挙げられる。
感光性樹脂は、側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する樹脂であれば、制限されないが、特に主鎖が直鎖状であることが好ましく、アルカリ現像性を付与するためにアルカリ可溶性を付与した樹脂であることがより好ましい。特に、特定構造を有する樹脂(B−1)が、基材や下地などとの密着性が良好となり、誘電率と誘電正接が低く良好な電気特性を持つ塗膜を得る事ができる。
感光性樹脂のなかでも、下記(b1)、(b2)及び(b3)を共重合させて共重合体(b6)を得て、得られた共重合体(b6)と不飽和1塩基酸(b4)とを反応させて共重合体(b7)を得て、更に得られた共重合体(b7)と多塩基酸無水物(b5)とを反応させて得られる感光性樹脂(B−1)を含むことにより、基材や下地などとの密着性が良好となり、誘電率と誘電正接が低く良好な電気特性を持つ塗膜を得る事ができる。
(b1);1分子中に脂環式骨格とエチレン性不飽和結合とを有する化合物
(b2);1分子中にエポキシ基とエチレン性不飽和結合とを有する化合物
(b3);(a1)及び(a2)以外の、エチレン性不飽和結合を有する化合物
(b4);不飽和1塩基酸
(b5);多塩基酸無水物
ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレートのような不飽和カルボン酸の芳香環を含むエステル化合物;
スチレン、α―メチルスチレン、α−フェニルスチレンおよびビニルトルエンのような芳香族ビニル化合物;
酢酸ビニルおよびプロピオン酸ビニルのようなカルボン酸ビニルエステル;
(メタ)アクリロニトリルおよびα−クロロアクリロニトリルのようなシアン化ビニル化合物;
N―シクロヘキシルマレイミドやN−フェニルマレイミド、N―ベンジルマレイミドのようなN−置換マレイミド化合物などが挙げられる。これらは、それぞれ単独で、または組み合わせて用いることが可能である。
感光性樹脂(B−1)は、(b1)、(b2)及び(b3)を共重合させて共重合体(b6)を得て、得られた共重合体(b6)と不飽和1塩基酸(b4)とを反応させて共重合体(b7)を得て、更に得られた共重合体(b7)と多塩基酸無水物(b5)とを反応させて得られる共重合体である。
共重合体(b7)と(b5)の反応は、例えば、特開2001−89533号公報に記載の条件で行われることができる。具体的には、反応触媒として、例えば、トリエチルアミンを(b1)〜(b4)の合計量に対して、質量基準で、0.01〜5%をフラスコ内に入れて、60〜130℃で、1〜10時間反応することにより、前記の共重合体(b7)と(b5)とを反応させることができる。なお、重合条件と同様に、製造設備や重合による発熱量等などを考慮し、仕込み方法や反応温度を適宜調整してもよい。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物に含まれる光重合性単量体(C)は、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーで、これらを単独で、または2種以上混合して用いることができる。
光重合性単量体(C)の含有量は、該着色組成物の固形分の合計100重量%中、10〜50重量%であることが好ましく、光硬化性および現像性の観点から20〜40重量%であることがより好ましい。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物は、紫外線照射により硬化し、フォトリソグラフ法によりフィルタセグメントを形成する為、光重合開始剤(D)等を加えて溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材の形態で調整する。
光重合開始剤(D)としてはオキシムエステル系有機化合物などが挙げられる。これら光重合開始剤(D)の含有量は、感光性着色組成物の固形分を基準(100重量%)として、密着性および解像性の観点から1〜16重量%であることが好ましく、2〜13重量%であることがより好ましい。
これらの光重合開始剤は1種または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物には、光重合開始剤の反応をより一層高める為、増感剤を併用してもかまわない。増感剤としては、カルコン誘導体やジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2−ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ−ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、ミヒラーケトン誘導体等が挙げられる。
これらの増感剤は、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。増感剤の含有量は、光重合開始剤(D)100重量部に対して、0.1〜60重量部が好ましい。
本発明における紫外線吸収剤(E)とは、紫外線吸収機能を有する有機化合物であり、ベンゾトリアゾール構造を有するユニット(e1)とベンゾトリアゾール構造を有さないユニット(e2)とを含む重合体であり、(e1)と(e2)との重量比(e1/e2)が0.1〜10.0である。
ベンゾトリアゾール構造を有するユニット(e1)は、ベンゾトリアゾール構造を有する単量体に由来し、ベンゾトリアゾール構造を有さないユニット(e2)は、ベンゾトリアゾール構造を有さない単量体に由来する。
一般式(2)
一般式(4)
一般式(1)
一般式(5)
特に、3−(2H−ベンゾトリアゾール―2−イル)−4−4ヒドロキシフェネチル―メタクリラート、2−[3−(2H−1,2,3−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェル]エチルメタクリレート、2−[2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−2H−1,2,3−ベンゾトリアゾール−5−イルオキシ]エチルメタクリレートが耐光性の観点からの好ましい。
また、これらベンゾトリアゾール構造を有する単量体は1種類で用いることもできるし、2種類以上を用いることもできる。
一般式(3)
(式中、R11は水素原子またはメチル基を表す。R12は炭素数1〜6の直鎖状または枝分かれ鎖状のアルキレン基または炭素数1〜6の直鎖状または枝分かれ鎖状のオキシアルキレン基を表す。)
特にメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、(メタ)アクリル酸が好ましい。
同様に、上記単量体の重合体である紫外線吸収剤(E)において、ベンゾトリアゾール構造を有するユニット(e1)とベンゾトリアゾール構造を有さないユニット(e2)の重量比(e1/e2)は0.1〜10.0が好ましく、より好ましくは、1.0〜2.5が好ましい。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物には、着色剤を充分に着色剤担体中に分散、浸透させ、ガラス基板等の基板上に乾燥膜厚が0.5〜5μmとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために溶剤を含有させることができる。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物は、樹脂(B)および溶剤を含む着色剤担体中に、着色剤(A)を三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター、ペイントコンデショナー等の各種分散手段を用いて微細に分散して顔料分散体を製造し、これに光重合性単量体(C)、光重合開始剤(D)、紫外線吸収剤(E)をディスパー等で混合して製造することができる。
着色剤(A)を着色剤担体中に分散する際には、適宜、色素誘導体、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散助剤を用いることができる。分散助剤は、着色剤の分散に優れ、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて着色剤を顔料担体中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、分光透過率の高いカラーフィルタが得られる。
中でも顔料誘導体が好ましく、その構造は、下記一般式(4)で示される化合物である。
P−Ln 一般式(4)
(ただし、
P:有機顔料残基、アントラキノン残基、アクリドン残基またはトリアジン残基
L:塩基性置換基、酸性置換基、または置換基を有していても良いフタルイミドメチル基
n:1〜4の整数である)
Pの有機顔料残基を構成する有機顔料としては、例えば、ジケトピロロピロール系顔料;アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料;銅フタロシアニン、ハロゲン化銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料;アミノアントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系顔料;キナクリドン系顔料;ジオキサジン系顔料;ペリノン系顔料;ペリレン系顔料;チオインジゴ系顔料;イソインドリン系顔料;イソインドリノン系顔料;キノフタロン系顔料;スレン系顔料;金属錯体系顔料等が挙げられる。
色素誘導体の配合量は、分散性向上の点から、着色剤(A)100重量部に対し、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上、最も好ましくは3重量%以上である。また、耐熱性、耐光性の観点から、着色剤(A)100重量部に対し、好ましくは40重量%以下、最も好ましくは35重量%以下である。
(多官能チオール)
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物には、さらに、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を2 個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4 −ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2− (N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジンなどが挙げられる。
これらの多官能チオールは、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
多官能チオールの含有量は、着色剤(A)100重量部に対して、0.05〜100重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜60重量部である。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物には、透明基板上での組成物のレベリング性をよくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、感光性着色組成物の全重量を基準(100重量%)として、0.003〜0.5重量%用いることが好ましい。
本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、t−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物に含まれる着色剤(A)100重量部に対し、0.1〜10重量部の量で用いることができる。
密着向上剤としては、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、β−(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、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等のシランカップリング剤が挙げられる。密着向上剤は、感光性着色組成物に含まれる着色剤(A)100重量部に対し、0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部の量で用いることができる。
次に、本発明固体撮像素子用感光性着色組成物を用いて形成された画素カラーフィルタ、およびカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタは、少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント、および少なくとも1つの青色フィルタセグメントを具備する。前記フィルタセグメントは、スピンコート方式あるいはダイコート方式によって本発明の固体撮像素子用感光性着色組成物を塗布することにより、基材上に形成される。
本発明のカラーフィルタは、印刷法またはフォトリソグラフィー法により、製造することができる。
以下、本発明のカラーフィルタについて、その製造方法(本発明のカラーフィルタの製造方法)を通じて詳述する。
着色層形成工程は、着色組成物を基板上に回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スリット塗布等の塗布方法により塗布し、さらに必要に応じて乾燥させて、着色層を形成する。
基板としては、例えばシリコン基板等や、CCD、CMOS等の固体撮像素子等が挙げられる。これらの基板は、各画素を隔離するブラックマトリックスが形成されている場合もある。また、基板上には必要により、基板上に設けられる層との密着改良、物質の拡散防止、あるいは基板表面の平坦化のために、下塗り層を設けてもよい。
アルカリ現像液としては、本発明の着色光硬化性組成物の未露光部を溶解し、露光部(放射線照射部)を溶解しないものであればいずれのものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組合せやアルカリ性の水溶液を用いることができる。
有機溶剤としては、既述の<有機溶剤>の項で説明した有機溶剤が挙げられる。
なお、アルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合は、一般に現像後に水で洗浄することが好ましい。
現像工程は、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液により現像処理を行なうことが好ましい。現像方法には、例えば、ディップ法、スプレー法、パドル法等があり、温度は15〜40℃が好ましい。
中でも、パターン寸法2.5μm以下(より好ましくは2.0μm以下)のカラーフィルタとして用いることがより好適であり、パターン寸法2.5μm以下(より好ましくは2.0μm以下)であってパターンの膜厚が1.5μm以下(より好ましくは1.0μm以下)のカラーフィルタとして用いることが最適である。
(樹脂溶液(B1)の調製)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にシクロヘキサノン70.0部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりn−ブチルメタクリレート13.3部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート4.6部、メタクリル酸4.3部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックスM110」)7.4部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、重量平均分子量26000のアクリル樹脂の溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して樹脂溶液(B1)を得た。
反応容器にシクロヘキサノン560部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度で滴下管よりメタクリル酸34.0部、メチルメタクリレート23.0部、n−ブチルメタクリレート45.0部、グリセロールモノメタクリレート47.0部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル4.0部の混合物を1時間かけて滴下して重合反応を行った。
滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル1.0部をシクロヘキサノン55部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、共重合体溶液を得た。
次に、得られた共重合体溶液338部に対して、2−メタクロイルエチルイソシアネート 32.0部、ラウリン酸ジブチル錫 0.4部、シクロヘキサノン120.0部の混合物を70℃で3時間かけて滴下した。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂溶液(B2)を得た。得られた感光性樹脂の重量平均分子量は12000であった。
反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら120℃に加熱して、同温度で滴下管よりスチレン5.2部、グリシジルメタクリレート35.5部、ジシクロペンタニルメタクリレート41.0部、アゾビスイソブチロニトリル1.0部の混合物を2.5時間かけて滴下して重合反応を行った。
次にフラスコ内を空気置換し、アクリル酸17.0部にトリスジメチルアミノメチルフェノール0.3部、およびハイドロキノン0.3部を投入し、120℃で5時間反応を続け固形分酸価=0.8となったところで反応を終了し、重量平均分子量が約12000の樹脂溶液を得た。
さらにテトラヒドロ無水フタル酸30.4部、トリエチルアミン0.5部を加え120℃で4時間反応させ、不揮発分が40%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して樹脂溶液(B3)溶液を調製した。
(微細化顔料製造例1)
ジケトピロロピロール系赤色顔料PR254(BASF社製「イルガフォアレッドB−CF」)100部、粉砕した食塩1000部、及びジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で8時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩及び溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、100部の微細化顔料(PR−1)を得た。
アントラキノン系赤色顔料PR177(BASF社製「クロモフタルレッドA2B」)100部、粉砕した食塩800部、及びジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で5時間混練した。この混合物を温水4000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩及び溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、100部の微細化顔料(PR−2)を得た。
金属錯体系黄色顔料PY150(ランクセス社「E4GN」)100部、粉砕した食塩1500部、及びジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、100℃で6時間混練した。この混練物を温水5000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩及び溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、95部の微細化顔料(PY−1)を得た。
黄色顔料(C.I.ピグメントイエロー 139、BASF社製「パリオトールエローD1819」)250部、塩化ナトリウム700部、マレイン酸樹脂(荒川化学社製「マルキードNo.3002」、酸価:100)107部およびポリエチレングリコール300部(東京化成社製)160部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、3時間混練した。次にこの混合物を約3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及び溶剤を除き、60℃の熱風オーブンで約24時間乾燥して95部の微細化顔料(PY−2)を得た。
表1に示す組成(重量部)の混合物を均一に攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで2時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し顔料分散体(DR−1、2、 DY−1、2)を作製した。
<固体撮像素子用感光性着色組成物の調製>
表2〜5に示す組成(重量部)の混合物および紫外線吸収剤を均一に攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過し実施例1〜14および比較例1〜11の固体撮像素子用感光性着色組成物を作製した。
<光重合性単量体(C)>
光重合性単量体 C−1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(東亞合成社製「アロニックスM−402」)
光重合性単量体 C−2:トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート(EO変性基を有するアクリルモノマー 東亞合成社製「アロニックスM−350」)
光重合性単量体 C−3:トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート(東亞合成社製「アロニックスM−321」)
光重合性単量体 C−4:多塩基酸変性アクリルオリゴマー(東亞合成社製「アロニックスM−520」)
<光重合性開始剤(D)>
光重合開始剤 D−1:(オキシムエステル系有機化合物)1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)フェニル−,2−(O−ベンゾイルオキシム)](チバ・ジャパン社製IRGACURE OXE−01)
光重合開始剤 (D2):2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン(チバ・ジャパン社製「イルガキュア379」)
光重合開始剤 D−3::2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(チバ・ジャパン社製「イルガキュア907」)
<増感剤>
4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
(保土谷化学工業社製「EAB−F」)
<多官能チオール>
トリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)(昭和電工社製「TEMB」)
<溶剤>
溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
[密着性評価]
得られた固体撮像素子用感光性着色組成物を、6インチシリコンウエハ上に、平坦化膜用レジスト液(HL-18s:新日鐵化学社製)をスピンコート法により塗布し、プリベイクとして、100℃のホットプレートで6分加熱処理した。更に、230℃のオーブンにて1時間処理して、塗布膜を硬化させて1.0μmの平坦化膜を形成し、平坦化膜付きウエハを得た。次いで、得られたレジスト材を平坦化膜付シリコンウエハ上に、スピンコーターで塗布し、プリベイクとして、100℃のホットプレートで1分加熱処理した。プリベイク後の膜厚を0.9μmになるように調整した。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1.0μm四方の画素を形成するためのフォトマスクを通して露光量150mJ/cm2にてパターン露光を行った。露光後の塗膜を有機アルカリ現像液で1分、パドル現像を行った。パドル現像後、20秒スピンシャワーにて純水でリンスを行い、さらに純粋にて20秒間水洗を行った。その後、ウエハ上に残った水滴を高圧のエアーで飛ばし、基板を自然乾燥させ、正方形ピクセルパターンを形成させた。
その後、230℃で60分加熱乾燥し評価基板を作成した。
この塗膜の密着性について、目視により下記の基準で3段階評価した。
○ : パターンハガレが全く認められない
△ : パターンハガレがわずかに認められる
× : パターンハガレが認められる
顕微分光光度計(オリンパス社製「OSP−SP100」)を用いて分光を測定した後、太陽光同等の分光分布となるキセノンランプを用いて、470W/m2での促進暴露試験を200時間行った。光照射後の530nmの透過率変化を算出した。各サンプルについて、下記の基準で評価した。
○:試験前後での530nmの透過率差が1.5%未満
△:試験前後での530nmの透過率差が1.5以上5.0未満
×:試験前後での530nmの透過率差が5.0以上
Claims (5)
- 着色剤(A)と、樹脂(B)と、光重合性単量体(C)と、光重合開始剤(D)と、紫外線吸収剤(E)とを含有し、紫外線吸収剤(E)がベンゾトリアゾール構造を有するユニット(e1)とベンゾトリアゾール構造を有さないユニット(e2)とを含む重合体であり、(e1)と(e2)との重量比(e1/e2)が0.1〜10.0であることを特徴とする固体撮像素子用感光性着色組成物。
- ベンゾトリアゾール構造を有するユニット(e1)が、一般式(1)で表されるベンゾトリアゾール構造を有するユニットを含むことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子用感光性着色組成物。
一般式(1)
[一般式(1)において、R1、R4およびXは水素原子、または置換基を有しても良い、アルケニル基、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、複素環オキシ基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、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、アシル基、アシルオキシ基、アミノ基、ホスフィノイル基、カルバモイル基、もしくはスルファモイル基であり、R3は、アルキレン基、二重結合を含んでもよいシクロアルキレン基、またはアリーレン基を表す。 - 一般式(1)のR1が水素原子またはメチル基であり、R3が炭素数1〜6の直鎖状または枝分かれ鎖状アルキレン基であり、R4が水素原子または炭素数1〜18の炭化水素基であり、Xが水素原子、ハロゲン基、炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基であることを特徴とすることを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子用感光性着色組成物。
- 紫外線吸収剤(E)が、着色組成物全体の固形分中に0.5〜6.0重量%含有されることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の固体撮像素子用感光性着色組成物。
- 基材上に、請求項1〜4いずれか1項に記載の固体撮像素子用感光性着色組成物を用いて形成されたフィルタセグメントを具備することを特徴とするカラーフィルタ。
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