JP2019147935A - 化合物及び着色樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来のスクアリリウム染料を含む着色樹脂組成物と比べてスクアリリウム染料の含有量が低い着色樹脂組成物の場合でも、同等の色度値を達成することができる新規なスクアリリウム染料を提供すること。【解決手段】式(I)で表される化合物。【選択図】なし

Description

本発明は、新規化合物及び着色樹脂組成物に関する。
着色硬化性樹脂組成物において、スクアリリウム染料を着色剤に用いることが知られている。特許文献1には、特定の一般式で示されるスクアリリウム染料が提案されている。
特開2015−86379号公報
本発明の目的は、従来のスクアリリウム染料を含む着色樹脂組成物と比べてスクアリリウム染料の含有量が低い着色樹脂組成物の場合でも、同等の色度値を達成することができる新規なスクアリリウム染料を提供することである。また、本発明の別の目的は、新規なスクアリリウム染料の前駆物質及び製造方法を提供することである。
本発明は、以下の[1]〜[6]を提供するものである。
[1] 式(I)で表される化合物。
Figure 2019147935
[式(I)中、
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子又はヒドロキシ基を表す。
及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
11及びR12は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
m1及びm2は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、m2が2以上のとき、複数のR12はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
[2] [1]記載の化合物を含む着色剤と樹脂とを含む着色樹脂組成物。
[3] [2]記載の着色樹脂組成物から形成されるカラーフィルタ。
[4] [3]記載のカラーフィルタを含む固体撮像素子。
[5] [1]に記載の化合物の製造方法であって、
下記式(IV−1)で表される化合物と3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとを反応させる、または、下記式(IV−1)で表される化合物と3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとを反応させ、得られた下記式(V−1)で表される化合物と下記式(IV−2)で表される化合物とを反応させる、製造方法。
Figure 2019147935

Figure 2019147935

Figure 2019147935
[式(IV−1)、式(V−1)、式(IV−2)中、
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子又はヒドロキシ基を表す。
及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
11及びR12は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
m1及びm2は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、m2が2以上のとき、複数のR12はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
[6] [5]に記載の式(IV−1)で表される化合物。
式(I)で表される化合物を含む着色樹脂組成物は、従来のスクアリリウム染料を含む着色樹脂組成物と比べると、同一色度値を達成する場合において着色剤の含有量を少なくすることができる。着色樹脂組成物中の着色剤の含有量を少なくする場合、得られる着色樹脂組成物の硬化物を薄膜化することが可能となり、着色樹脂組成物に用いる樹脂等について設計可能性の幅が広がる。
<化合物>
本発明の化合物は、式(I)で表される化合物(以下、化合物(I)ともいう)である。化合物(I)には、式(I)で表される表記以外にも、例えば下式で表されるような共鳴構造の互変異性体が存在し、化合物(I)にはあらゆる互変異性体が含まれる。
Figure 2019147935
式(I)中、R〜Rにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられる。
〜Rにおける炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基及びイコシル基等の炭素数1〜20の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基及び2−エチルヘキシル基等の炭素数3〜20の分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基及びトリシクロデシル基等の炭素数3〜20の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
〜Rにおける炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子が、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rに置き換わった基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ここで、−N(Rとしては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、メチルエチルアミノ基等が挙げられる。なお、2つのRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。下記式中、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
〜Rにおける炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基に含まれる−CH−が−O−又は−S−に置き換わった基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
及びR10における炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基及びイコシル基等の炭素数1〜20の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基及び2−エチルヘキシル基等の炭素数3〜20の分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基及びトリシクロデシル基等の炭素数3〜20の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
及びR10における炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子が、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rに置き換わった基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ここで、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられる。−N(Rとしては、−NHCH、−NHCHCH、−NHCHCHCH、−NHCHCHCHCH、−N(CH、−N(CHCH、−N(CHCHCH、−N(CHCHCHCH等が挙げられる。なお、2つのRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。下記式中、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
及びR10における炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子が置換されてもよい、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基としては、下記式で表される化合物が挙げられる。下記式中、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
及びR10における炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子が、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基に置き換わった基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
及びR10における炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基に含まれる−CH−が−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わった基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
Figure 2019147935
11及びR12におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
11及びR12における炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基としては、例えば炭素数1〜6のフッ化アルキル基、塩化アルキル基、臭化アルキル基及びヨウ化アルキル基が挙げられる。
〜Rとしては、水素原子、ヒドロキシ基及びメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
〜Rとしては、R及びRのいずれか一方がヒドロキシ基であり、かつR及びRのいずれか一方がヒドロキシ基であることが好ましい。
及びR10としては、炭素数4〜10のアルキル基(該アルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子又は置換基を有していてもよい炭素数フェニル基で置換されていてもよく、該アルキル基に含まれる−CH−は、−O−、−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。)が好ましく、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、2−エチルヘキシル基、及び下記に示す基がより好ましく、
Figure 2019147935
2−エチルヘキシル基、及び下記に示す基がさらに好ましい。
Figure 2019147935
11及びR12としては、フッ素原子、又は炭素数1〜6のフッ化アルキル基が好ましく、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基がより好ましい。
式(I)中、
Figure 2019147935
で表される基をX、及び
Figure 2019147935
で表される基をXとしたとき、X及びXで表される基としては、例えば、以下の式(A2−1)〜(A2−36)で表される基が挙げられる。*は、炭素原子との結合の手を表す。
Figure 2019147935
式(I)で表される化合物として、例えば、以下の表1に示す化合物(I−1)〜(I−36)が挙げられる。下記化合物には、その可能性のあるあらゆる共鳴構造を有する化合物も包含される。
Figure 2019147935
中でも、原料入手性の観点から、下記式(I−1)、(I−7)、(I−13)、(I−19)、(I−25)、(I−31)で表される化合物が好ましい。
Figure 2019147935
本発明の化合物(I)は、例えば、特開2015−86379に記載の方法、下記式(IV−1)で表される化合物とスクエア酸(3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン)とを反応させる方法(以下、方法1ともいう)、または、下記式(IV−1)で表される化合物と3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとを反応させ、得られた下記式(V−1)と下記式(IV−2)で表される化合物とを反応させる方法(以下、方法2ともいう)により製造することができる。
Figure 2019147935

Figure 2019147935

Figure 2019147935

[式(IV−1)、式(V−1)、式(IV−2)中、
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子又はヒドロキシ基を表す。
及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
11及びR12は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
m1及びm2は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、m2が2以上のとき、複数のR12はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
式(IV−1)で表される化合物としては、例えば下記式(a−1−3)、(a−7−3)、(a−13−3)、(a−19−3)、(a−25−3)、(a−31−3)で示される化合物等が挙げられる。
Figure 2019147935
方法1において、スクエア酸の使用量は、式(IV−I)で表される化合物1モルに対して、好ましくは0.45モル以上0.6モル以下であり、より好ましくは0.47モル以上0.51モル以下である。方法2において、スクエア酸の使用量は、式(IV−I)で表される化合物1モルに対して、好ましくは0.9モル以上1.2モル以下であり、より好ましくは0.94モル以上1.02モル以下である。
反応温度は、30℃〜180℃が好ましく、80℃〜140℃がより好ましい。反応時間は、1時間〜20時間が好ましく、3時間〜15時間がより好ましい。
反応は、収率の点から、有機溶媒中でおこなうことが好ましい。有機溶媒としては、トルエン、キシレン等の炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール溶媒;ニトロベンゼン等のニトロ炭化水素溶媒;メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;1−メチル−2−ピロリドン等のアミド溶媒;等が挙げられ、これらを混合して使用してもよい。中でもブタノールおよびトルエンの混合溶媒が好ましい。有機溶媒の使用量は、式(IV−I)で表される化合物1質量部に対して、好ましくは5質量部以上50質量部以下であり、より好ましくは10質量部以上30質量部以下である。
反応混合物から目的化合物である化合物(I−1)を取得する方法は特に限定されず、公知の種々の手法が採用できる。例えば冷却後、析出した結晶を濾取する方法を挙げることができる。濾取した結晶は、水などで洗浄し、次いで乾燥することが好ましい。また必要に応じて、再結晶などの公知の手法によってさらに精製してもよい。
式(IV−1)で表される化合物は、下記式(IV−6)で表される化合物と三臭化ホウ素とを反応させることにより製造することができる。下記式(IV−6)で表される化合物は、下記式(IV−4)で表される化合物と下記式(IV−5)で表される化合物とを反応させることにより製造することができる。下記式(IV−4)で表される化合物は、下記式(IV−2)で表される化合物と下記式(IV−3)で表される化合物とを反応させることにより製造することができる。
Figure 2019147935
[式(IV−2)中、
11は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
m1は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
Figure 2019147935
[式(IV−3)中、
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
一でも異なっていてもよい。
5−1及びR6−1は、独立して、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を表し、R5−1及びR6−1の少なくとも一方はヒドロキシ基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を表す。]
Figure 2019147935
[式(IV−4)中、
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
5−1及びR6−1は、独立して、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を表し、R5−1及びR6−1の少なくとも一方はヒドロキシ基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を表す。
11は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
m1は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
Figure 2019147935
[式(IV−5)中、
は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。]
Figure 2019147935
[式(IV−6)中、
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
5−1及びR6−1は、独立して、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を表し、R5−1及びR6−1の少なくとも一方はヒドロキシ基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を表す。
は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
11は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
m1は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
式(IV−2)で表される化合物としては、例えば下記式で示される2,4−ジフルオロアニリン、2,5−ジフルオロアニリン、2,6−ジフルオロアニリン、2−トリフルオロメチルアニリン、3−トリフルオロメチルアニリン、4−トリフルオロメチルアニリン等が挙げられる。
Figure 2019147935
式(IV−3)で表される化合物としては、例えば下記式で示される3−ブロモアニソール等が挙げられる。
Figure 2019147935
式(IV−4)で表される化合物としては、例えば下記式(a−1−1)、(a−7−1)、(a−13−1)、(a−19−1)、(a−25−1)、(a−31−1)で示される化合物等が挙げられる。
Figure 2019147935
式(IV−5)で表される化合物としては、例えば下記式で示される化合物等が挙げられる。
Figure 2019147935
式(IV−6)で表される化合物としては、例えば下記式(a−1−2)、(a−7−2)、(a−13−2)、(a−19−2)、(a−25−2)、(a−31−2)で示される化合物等が挙げられる。
Figure 2019147935
式(IV−2)で表される化合物と式(IV−3)で表される化合物とから、式(IV−4)で表される化合物を製造する方法としては、公知の種々の方法、例えばJ.Polymer Sciene Science Part A:Polymer Chemistry 2012,50,3788−3796に記載の方法及び特開2016−11419([0140]、[0150])に記載の方法等が挙げられる。
式(IV−4)で表される化合物と式(IV−5)で表される化合物とから、式(IV−6)で表される化合物を製造する方法としては、公知の種々の方法、例えば特開2016−11419([0130])に記載されている方法が挙げられる。
式(IV−6)で表される化合物と三臭化ホウ素とから、式(IV−1)で表される化合物を製造する方法としては、公知の種々の方法、例えば特開2016−11419([0132]、[0152])に記載されている方法が挙げられる。
<着色樹脂組成物>
本発明の着色樹脂組成物は、本発明の化合物を含む着色剤(A)と樹脂(B)とを含む。本明細書において、各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
<着色剤(A)>
着色剤(A)は、上記化合物(I)の他、染料(A−1)として他の染料を含んでいてもよい。このような染料としては、油溶性染料、酸性染料、酸性染料のアミン塩や酸性染料のスルホンアミド誘導体などの染料が挙げられ、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でソルベント、アシッド、ベーシック、リアクティブ、ダイレクト、ディスパース、モルダント、またはバット等の染料に分類されている化合物や、染色ノート(色染社)に記載されている公知の染料が挙げられる。また、化学構造によれば、アゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料及びフタロシアニン染料等が挙げられる。これらの染料は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
具体的には、C.I.ソルベントイエロー4(以下、C.I.ソルベントイエローの記載を省略し、番号のみの記載とする。)、14、15、23、24、25、38、62、63、68、79、81、82、83、89、94、98、99、162;
C.I.ソルベントオレンジ2、7、11、15、26、56;
C.I.ソルベントレッド24、49、90、91、111、118、119、122、124、125、127、130、132、143、145、146、150、151、155、160、168、169、172、175、181、207、218、222、227、230、245、247;
C.I.ソルベントバイオレット11、13、14、26、31、36、37、38、45、47、48、51、59、60;
C.I.ソルベントブルー14、18、35、36、45、58、59、59:1、63、68、69、78、79、83、94、97、98、100、101、102、104、105、111、112、122、128、132、136、139;
C.I.ソルベントグリーン1、3、5、28、29、32、33;等のC.I.ソルベント染料、
C.I.アシッドイエロー1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、38、40、42、54、65、72、73、76、79、98、99、111、112、113、114、116、119、123、128、134、135、138、139、140、144、150、155、157、160、161、163、168、169、172、177、178、179、184、190、193、196、197、199、202、203、204、205、207、212、214、220、221、228、230、232、235、238、240、242、243、251;
C.I.アシッドオレンジ6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、107、108、149、162、169、173;
C.I.アシッドレッド73、80、91、92、97、138、151、211,274、289;
C.I.アシッドグリーン3、5、9、25、27、28、41;
C.I.アシッドバイオレット34、120;
C.I.アシッドブルー25、27、40、45、78、80、112;等のC.I.アシッド染料、
C.I.ベーシックグリーン1;等のC.I.ベーシック染料、
C.I.リアクティブイエロー2、76、116;
C.I.リアクティブオレンジ16;等のC.I.リアクティブ染料、
C.I.ダイレクトイエロー2、4、28、33、34、35、38、39、43、44、47、50、54、58、68、69、70、71、86、93、94、95、98、102、108、109、129、132、136、138、141;
C.I.ダイレクトオレンジ26、34、39、41、46、50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106、107;
C.I.ダイレクトブルー40;等のC.I.ダイレクト染料、
C.I.ディスパースイエロー51、54、76;
C.I.ディスパースバイオレット26、27;
C.I.ディスパースブルー1、14、56、60;等のC.I.ディスパース染料、
C.I.モルダント染料として、C.I.モルダントイエロー5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、61、62、65;
C.I.モルダントオレンジ3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47、48;等のC.I.モルダント染料、
C.I.バットグリーン1等のC.I.バット染料等が挙げられる。
染料(A−1)中、化合物(I)の含有量は、染料(A−1)の総量に対して、好ましくは3質量%以上、100質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上、70質量%以下であり、さらに好ましくは15質量%以上、50質量%以下である。化合物(I)の含有量が前記の範囲内にあると、カラーフィルタとしたときに高い色再現性が得られ、薄膜化し易くなる傾向にある。
着色剤(A)は、顔料(A−2)を含むことが好ましい。顔料(A−2)としては、特に限定されず公知の顔料を使用することができる。例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメントに分類されている顔料が挙げられ、これらを単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
顔料(A−2)としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214などの黄色顔料;
C.I.ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73などのオレンジ色の顔料;
C.I.ピグメントレッド9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265等の赤色顔料;
C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60等の青色顔料;
C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38等のバイオレット色顔料;
C.I.ピグメントグリーン7、36、58などの緑色顔料;
C.I.ピグメントブラウン23、25等のブラウン色顔料;および
C.I.ピグメントブラック1、7等の黒色顔料が挙げられる。
顔料(A−2)としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、185、194、214などの黄色顔料;C.I.ピグメントグリーン7、36、58などの緑色顔料が好ましく、C.I.ピグメントイエロー138、150、185及びC.I.ピグメントグリーン58がより好ましく、C.I.ピグメントイエロー138及びC.I.ピグメントグリーン58がさらに好ましい。前記の顔料を含むことで、透過スペクトルの最適化が容易であり、カラーフィルタの耐光性及び耐薬品性が良好になる。
顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基又は塩基性基が導入された顔料誘導体等を用いた表面処理、高分子化合物等による顔料表面へのグラフト処理、硫酸微粒化法等による微粒化処理、又は不純物を除去するための有機溶剤や水等による洗浄処理、イオン性不純物のイオン交換法等による除去処理等が施されていてもよい。
顔料は、粒径が均一であることが好ましい。顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料が溶液中で均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができる。
前記の顔料分散剤としては、例えば、界面活性剤があげられ、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性のいずれの界面活性剤であってもよい。具体的には、ポリエステル系、ポリアミン系、アクリル系等の界面活性剤等が挙げられる。これらの顔料分散剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。顔料分散剤としては、商品名でKP(信越化学工業(株)製)、フローレン(共栄社化学(株)製)、ソルスパース(登録商標)(ゼネカ(株)製)、EFKA(登録商標)(BASF社製)、アジスパー(登録商標)(味の素ファインテクノ(株)製)、Disperbyk(登録商標)(ビックケミー社製)などが挙げられる。
顔料分散剤を用いる場合、その使用量は、顔料(A−2)の総量に対して、好ましくは1質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上50質量%以下である。顔料分散剤の使用量が前記の範囲にあると、均一な分散状態の顔料分散液が得られる傾向がある。
顔料(A−2)を含む場合、着色剤(A)中の染料(A−1)と顔料(A−2)との含有量比は質量基準で、通常、45:55〜1:99であり、好ましくは40:60〜2:98であり、より好ましくは38:62〜3:97である。
着色剤(A)の含有量は、固形分の総量に対して、好ましくは5質量%以上、60質量%以下であり、より好ましくは8質量%以上、55質量%以下であり、さらに好ましくは10質量%以上、50質量%以下である。着色剤(A)の含有量が前記の範囲内にあると、カラーフィルタとしたときの色濃度が十分であり、かつ組成物中に樹脂(B)や重合性化合物(C)を必要量含有させることができるので、薄膜化し易くできる傾向にある。ここで、本明細書における「固形分の総量」とは、着色樹脂組成物の総量から溶剤の含有量を除いた量のことをいう。固形分の総量及びこれに対する各成分の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定することができる。
<樹脂(B)>
樹脂(B)は、特に限定されないが、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。樹脂(B)としては、以下の樹脂[K1]〜[K6]等が挙げられる。
樹脂[K1];不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種(Ba)(以下「(Ba)」と記載することもある。)と、炭素数2〜4の環状エーテル構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(Bb)(以下「(Bb)」と記載することもある。)との共重合体;
樹脂[K2];(Ba)と(Bb)と、(Ba)と共重合可能な単量体(Bc)(ただし、(Ba)及び(Bb)とは異なる。)(以下「(Bc)」と記載することもある。)との共重合体;
樹脂[K3];(Ba)と(Bc)との共重合体;
樹脂[K4];(Ba)と(Bc)との共重合体に(Bb)を反応させた樹脂;
樹脂[K5];(Bb)と(Bc)との共重合体に(Ba)を反応させた樹脂;
樹脂[K6];(Bb)と(Bc)との共重合体に(Ba)を反応させ、さらにカルボン酸無水物を反応させた樹脂。
(Ba)としては、具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、o−、m−、p−ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3−ビニルフタル酸、4−ビニルフタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、1、4−シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸類;
メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物類;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物等の不飽和ジカルボン酸類無水物;
こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル類;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸のような、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性の点や得られる樹脂のアルカリ水溶液への溶解性の点から、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等が好ましい。
(Bb)は、例えば、炭素数2〜4の環状エーテル構造(例えば、オキシラン環、オキセタン環及びテトラヒドロフラン環からなる群から選ばれる少なくとも1種)とエチレン性不飽和結合とを有する重合性化合物をいう。(Bb)は、炭素数2〜4の環状エーテルと(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましい。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。「(メタ)アクリロイル」及び「(メタ)アクリレート」等の表記も、同様の意味を有する。
(Bb)としては、例えば、オキシラニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体、オキセタニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体、テトラヒドロフリル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体等が挙げられる。
(Bb)としては、得られるカラーフィルタの耐熱性、耐薬品性等の信頼性をより高くすることができる点で、オキシラニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体であることが好ましい。
(Bc)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート」といわれている。また、「トリシクロデシル(メタ)アクリレート」という場合がある。)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として「ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート」といわれている。)、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロパルギル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物類;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体類;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性及び耐熱性の点から、スチレン、ビニルトルエン、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等が好ましい。
樹脂(B)としては、具体的に、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂[K1];グリシジル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、グリシジル(メタ)アクリレート/スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート/(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド共重合体、3−メチル−3−(メタ)アクリルロイルオキシメチルオキセタン/(メタ)アクリル酸/スチレン共重合体等の樹脂[K2];ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂[K3];ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂等の樹脂[K4];トリシクロデシル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/スチレン/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂等の樹脂[K5];トリシクロデシル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂にさらにテトラヒドロフタル酸無水物を反応させた樹脂等の樹脂[K6]等が挙げられる。
中でも、樹脂(B)としては、樹脂[K1]及び樹脂[K2]が好ましい。
例えば、樹脂[K1]は、文献「高分子合成の実験法」(大津隆行著 発行所(株)化学同人 第1版第1刷 1972年3月1日発行)に記載された方法及び当該文献に記載された引用文献を参考にして製造することができる。
なお、得られた共重合体は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。特に、この重合の際に溶剤として、本発明の着色樹脂組成物に含まれる溶剤を使用することにより、反応後の溶液をそのまま本発明の着色樹脂組成物の調製に使用することができるため、本発明の着色樹脂組成物の製造工程を簡略化することができる。
樹脂(B)のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは3,000〜100,000であり、より好ましくは5,000〜50,000であり、さらに好ましくは5,000〜30,000である。分子量が前記の範囲内にあると、カラーフィルタの硬度が向上し、残膜率が高く、未露光部の現像液に対する溶解性が良好で、着色パターンの解像度が向上する傾向がある。
樹脂(B)の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1〜6であり、より好ましくは1.2〜4である。
樹脂(B)の酸価は、好ましくは50〜170mg−KOH/gであり、より好ましくは60〜150、さらに好ましくは70〜135mg−KOH/gである。ここで酸価は樹脂(B)1gを中和するに必要な水酸化カリウムの量(mg)として測定される値であり、例えば水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
樹脂(B)の含有量は、固形分の総量に対して、好ましくは10〜90質量%であり、より好ましくは20〜85質量%であり、さらに好ましくは30〜80質量%である。樹脂(B)の含有量が、前記の範囲内にあると、着色パターンが形成でき、また着色パターンの解像度及び残膜率が向上する傾向がある。
<重合性化合物(C)>
重合性化合物(C)は、重合開始剤(D)から発生した活性ラジカル及び/又は酸によって重合しうる化合物であり、例えば、重合性のエチレン性不飽和結合を有する化合物等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸エステル化合物である。
中でも、重合性化合物(C)は、エチレン性不飽和結合を3つ以上有する重合性化合物であることが好ましい。このような重合性化合物としては、例えば、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、上述の(Ba)、(Bb)および(Bc)として例示した化合物等のエチレン性不飽和結合を1つ有する化合物;
1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテルおよび3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和結合を2つ有する化合物;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等のエチレン性不飽和結合を3つ有する化合物;
ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和結合を4つ有する化合物;
ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和結合を5つ有する化合物;
ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和結合を6つ有する化合物;
トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和結合を7つ以上有する化合物;等が挙げられる。
中でも、重合性化合物(C)は、エチレン性不飽和結合を3つ以上有する重合性化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を5つ〜6つ有する重合性化合物であることがより好ましい。
中でも特に、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが好ましい。
重合性化合物(C)の重量平均分子量は、好ましくは150以上、2,900以下、より好ましくは250以上、1,500以下である。
重合性化合物(C)の含有量は、固形分の総量に対して、7〜65質量%であることが好ましく、より好ましくは13〜60質量%であり、さらに好ましくは17〜55質量%である。重合性化合物(C)の含有量が、前記の範囲内にあると、着色パターン形成時の残膜率及びカラーフィルタの耐薬品性が向上する傾向がある。
また、樹脂(B)と重合性化合物(C)との含有量比〔樹脂(B):重合性化合物(C)〕は、質量基準で、好ましくは20:80〜80:20であり、より好ましくは35:65〜80:20である。
<重合開始剤(D)>
重合開始剤(D)は、光や熱の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の重合開始剤を用いることができる。活性ラジカルを発生する重合開始剤としては、例えば、O−アシルオキシム化合物、アルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物及びビイミダゾール化合物が挙げられる。
前記O−アシルオキシム化合物は、式(Dd1)で表される部分構造を有する化合物である。以下、*は結合手を表す。
Figure 2019147935
前記O−アシルオキシム化合物としては、例えば、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−{2−メチル−4−(3,3−ジメチル−2,4−ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパン−1−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミン等が挙げられる。イルガキュア(登録商標)OXE01、OXE02(以上、BASF社製)、N−1919(ADEKA社製)等の市販品を用いてもよい。中でも、O−アシルオキシム化合物は、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン及びN−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミンからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミンがより好ましい。これらのO−アシルオキシム化合物であると、高明度なカラーフィルタが得られる傾向にある。
前記アルキルフェノン化合物は、式(Dd2)で表される部分構造又は式(Dd3)で表される部分構造を有する化合物である。これらの部分構造中、ベンゼン環は置換基を有していてもよい。
Figure 2019147935
式(Dd2)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジルブタン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]ブタン−1−オン等が挙げられる。イルガキュア369、907、379(以上、BASF社製)等の市販品を用いてもよい。
式(Dd3)で表される部分構造を有する化合物としては、例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロペニルフェニル)プロパン−1−オンのオリゴマー、α,α−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
感度の点で、アルキルフェノン化合物としては、式(Dd2)で表される部分構造を有する化合物が好ましい。
前記トリアジン化合物としては、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。
前記アシルホスフィンオキサイド化合物としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。イルガキュア(登録商標)819(BASF社製)等の市販品を用いてもよい。
前記ビイミダゾール化合物としては、例えば、式(Dd4)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2019147935
(式中、Rd1〜Rd6は、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。)
d1〜Rd6の炭素数6〜10のアリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基およびナフチル基が挙げられ、好ましくはフェニル基である。
前記Rd1〜Rd6のアリール基を置換していてもよい置換基としては、ハロゲン原子および炭素数1〜4のアルコキシ基が挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子である。炭素数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基およびブトキシ基が挙げられ、好ましくはメトキシ基である。
ビイミダゾール化合物としては、具体的には、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール(例えば、特開平6−75372号公報、特開平6−75373号公報等参照。)、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(アルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(ジアルコキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(トリアルコキシフェニル)ビイミダゾール(例えば、特公昭48−38403号公報、特開昭62−174204号公報等参照。)、4,4’,5,5’−位のフェニル基がカルボアルコキシ基により置換されているビイミダゾール化合物(例えば、特開平7−10913号公報等参照。)等が挙げられる。中でも、下記式で表される化合物及びこれらの混合物が好ましい。
Figure 2019147935
さらに重合開始剤(D)としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン化合物;ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物;9,10−フェナンスレンキノン、2−エチルアントラキノン、カンファーキノン等のキノン化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、ベンジル、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物等が挙げられる。これらは、後述の重合開始助剤(D1)(特にアミン類)と組み合わせて用いることが好ましい。
酸を発生する重合開始剤としては、例えば、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−アセトキシフェニルメチルベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩類や、ニトロベンジルトシレート類、ベンゾイントシレート類等が挙げられる。
重合開始剤(D)としては、活性ラジカルを発生する重合開始剤が好ましく、アルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、O−アシルオキシム化合物及びビイミダゾール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む重合開始剤がより好ましく、O−アシルオキシム化合物を含む重合開始剤がさらに好ましい。
重合開始剤(D)の含有量は、樹脂(B)及び重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部であり、より好ましくは1〜20質量部である。重合開始剤(D)の含有量が、前記の範囲内にあると、高感度化して露光時間が短縮される傾向があるためカラーフィルタの生産性が向上する。
<重合開始助剤(D1)>
重合開始助剤(D1)は、重合開始剤によって重合が開始された重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物、もしくは増感剤である。重合開始助剤(D1)を含む場合、通常、重合開始剤(D)と組み合わせて用いられる。
重合開始助剤(D1)としては、アミン化合物、アルコキシアントラセン化合物、チオキサントン化合物及びカルボン酸化合物等が挙げられる。
前記アミン化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン;4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル等のアミノ安息香酸エステル;N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(通称ミヒラーズケトン)、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン等のアルキルアミノベンゾフェノン;等が挙げられ、中でも、アルキルアミノベンゾフェノンが好ましく、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。EAB−F(保土谷化学工業(株)製)等の市販品を用いてもよい。
前記アルコキシアントラセン化合物としては、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジブトキシアントラセン等が挙げられる。
前記チオキサントン化合物としては、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等が挙げられる。
前記カルボン酸化合物としては、フェニルスルファニル酢酸、メチルフェニルスルファニル酢酸、エチルフェニルスルファニル酢酸、メチルエチルフェニルスルファニル酢酸、ジメチルフェニルスルファニル酢酸、メトキシフェニルスルファニル酢酸、ジメトキシフェニルスルファニル酢酸、クロロフェニルスルファニル酢酸、ジクロロフェニルスルファニル酢酸、N−フェニルグリシン、フェノキシ酢酸、ナフチルチオ酢酸、N−ナフチルグリシン、ナフトキシ酢酸等が挙げられる。
これらの重合開始助剤(D1)を用いる場合、その含有量は、樹脂(B)及び重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは1〜20質量部である。重合開始助剤(D1)の量がこの範囲内にあると、さらに高感度で着色パターンを形成することができ、カラーフィルタの生産性が向上する傾向にある。
<溶剤(E)>
溶剤(E)は、特に限定されず、当該分野で通常使用される溶剤を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。例えば、エステル溶剤(分子内に−COO−を含み、−O−を含まない溶剤)、エーテル溶剤(分子内に−O−を含み、−COO−を含まない溶剤)、エーテルエステル溶剤(分子内に−COO−と−O−とを含む溶剤)、ケトン溶剤(分子内に−CO−を含み、−COO−を含まない溶剤)、アルコール溶剤(分子内にOHを含み、−O−、−CO−及び−COO−を含まない溶剤)、芳香族炭化水素溶剤、アミド溶剤、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
エステル溶剤としては、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2−ヒドロキシイソブタン酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、シクロヘキサノールアセテート及びγ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
エーテル溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、アニソール、フェネトール及びメチルアニソールなどが挙げられる。
エーテルエステル溶剤としては、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
ケトン溶剤としては、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、アセトン、2−ブタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及びイソホロンなどが挙げられる。
アルコール溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンなどが挙げられる。
芳香族炭化水素溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン及びメシチレンなどが挙げられる。
アミド溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドンなどが挙げられる。
上記の溶剤のうち、塗布性、乾燥性の点から、1atmにおける沸点が120℃以上、210℃以下である有機溶剤が好ましい。溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−1−ブタノール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、N−メチルピロリドン及びN,N−ジメチルホルムアミドが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、及び、N,N−ジメチルホルムアミドがより好ましい。
溶剤(E)の含有量は、本発明の着色樹脂組成物の総量に対して、好ましくは70〜95質量%であり、より好ましくは75〜92質量%である。言い換えると、着色樹脂組成物の固形分の総量は、好ましくは5〜30質量%、より好ましくは8〜25質量%である。溶剤(E)の含有量が前記の範囲内にあると、塗布時の平坦性が良好になり、またカラーフィルタを形成した際に色濃度が不足しないために表示特性が良好となる傾向がある。
<レベリング剤(F)>
レベリング剤(F)としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。これらは、側鎖に重合性基を有していてもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH8400(商品名:東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452及びTSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)等が挙げられる。
前記のフッ素系界面活性剤としては、分子内にフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、フロラード(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F554、同R30、同RS−718−K(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)及びE5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)等が挙げられる。
前記のフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合及びフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、メガファック(登録商標)R08、同BL20、同F475、同F477及び同F443(DIC(株)製)等が挙げられる。
レベリング剤(F)の含有量は、着色樹脂組成物の総量に対して、好ましくは0.0001質量%以上0.2質量%以下であり、より好ましくは0.0002質量%以上0.1質量%以下であり、さらに好ましくは0.0003質量%以上0.05質量%以下である。尚、この含有量に、前記顔料分散剤の含有量は含まれない。レベリング剤(F)の含有量が前記の範囲内にあると、カラーフィルタの平坦性を良好にすることができる。
<その他の成分>
本発明の着色樹脂組成物は、必要に応じて、充填剤、他の高分子化合物、密着促進剤、酸化防止剤、光安定剤、連鎖移動剤等、当該技術分野で公知の添加剤を含んでもよい。
<着色樹脂組成物の製造方法>
本発明の着色樹脂組成物は、例えば、着色剤(A)、樹脂(B)、溶剤(E)、レベリング剤(F)を、フォトリソ法によりパターニングを行う場合にはさらに重合性化合物(C)、重合開始剤(D)、重合開始助剤(D1)及びその他の成分と共に混合することにより調製できる。
顔料(A−2)は、予め溶剤(E)の一部又は全部と混合し、顔料の平均粒子径が0.2μm以下程度となるまで、ビーズミルなどを用いて分散させることが好ましい。この際、必要に応じて前記顔料分散剤、樹脂(B)の一部又は全部を配合してもよい。このようにして得られた顔料分散液に、残りの成分を、所定の濃度となるように混合することにより、目的の着色樹脂組成物を調製できる。
染料は、予め溶剤(E)の一部又は全部にそれぞれ溶解させて溶液を調製してもよい。該溶液を、孔径0.01〜1μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
混合後の着色樹脂組成物を、孔径0.1〜10μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
<カラーフィルタの製造方法>
本発明の着色樹脂組成物からカラーフィルタを製造する方法としては、例えば着色樹脂組成物を基板上に塗布し、加熱乾燥(プリベーク)及び/又は減圧乾燥することにより溶剤等の揮発成分を除去して乾燥させ、平滑な着色組成物層を形成し、次いでポストベークを行う方法等が挙げられる。このように形成した着色塗膜が本発明のカラーフィルタであってよい。
基板としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板、シリコン、前記基板上にアルミニウム、銀、銀/銅/パラジウム合金薄膜などを形成したものが用いられる。これらの基板上には、別のカラーフィルタ層、樹脂層、トランジスタ、回路等が形成されていてもよい。
塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、スリット アンド スピンコート法等が挙げられる。
加熱乾燥を行う場合の温度は、30〜120℃が好ましく、50〜110℃がより好ましい。また加熱時間としては、10秒間〜60分間であることが好ましく、30秒間〜30分間であることがより好ましい。
減圧乾燥を行う場合は、50〜150Paの圧力下、20〜25℃の温度範囲で行うことが好ましい。
着色樹脂組成物の膜厚は、特に限定されず、目的とするカラーフィルタの膜厚に応じて適宜選択すればよい。
さらに、得られた着色樹脂組成物の膜に、ポストベークを行うことが好ましい。ポストベーク温度は、150〜250℃が好ましく、160〜235℃がより好ましい。ポストベーク時間は、1〜120分間が好ましく、10〜60分間がより好ましい。
得られるカラーフィルタの膜厚は、特に限定されず、目的や用途等に応じて適宜調整することができ、例えば、0.1〜30μm、好ましくは0.1〜20μm、さらに好ましくは0.5〜6μmである。
このようにして得られた硬化塗膜は、例えばエッチング法等によりパターニングすることもできる。
本発明の着色樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフ法、インクジェット法、印刷法等により着色パターンを製造することもできる。中でも、着色樹脂組成物が重合性化合物(C)及び重合開始剤(D)を含む場合には、フォトリソグラフ法が好ましい。フォトリソグラフ法は、前記着色樹脂組成物を基板に塗布し、乾燥させて着色組成物層を形成し、フォトマスクを介して該着色組成物層を露光して、現像する方法である。塗布、乾燥は、上述の条件で行うことができる。
着色組成物層は、目的の着色パターンを形成するためのフォトマスクを介して露光される。該フォトマスク上のパターンは特に限定されず、目的とする用途に応じたパターンが用いられる。
露光に用いられる光源としては、250〜450nmの波長の光を発生する光源が好ましい。例えば、350nm未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、436nm付近、408nm付近、365nm付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出したりしてもよい。具体的には、水銀灯、発光ダイオード、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等が挙げられる。
露光面全体に均一に平行光線を照射したり、フォトマスクと着色組成物層が形成された基板との正確な位置合わせを行うことができるため、マスクアライナ及びステッパ等の露光装置を使用することが好ましい。
露光後の着色組成物層を現像液に接触させて現像することにより、基板上に着色パターンが形成される。現像により、着色組成物層の未露光部が現像液に溶解して除去される。
現像液としては、例えば、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.03〜5質量%である。さらに、現像液は、界面活性剤を含んでいてもよい。
現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基板を任意の角度に傾けてもよい。
現像後は、水洗することが好ましい。
得られた着色パターンに、ポストベークを行うことが好ましい。ポストベーク温度及び時間は、上述した温度及び時間と同じであってよい。
本発明の化合物を含む着色剤を含む着色樹脂組成物によれば、従来の着色樹脂組成物を用いた場合と比べ薄膜化されたカラーフィルタを作製することができる。該カラーフィルタは、固体撮像素子、及び表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等)に用いられるカラーフィルタとして有用である。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表す%および部は、特に断らないかぎり質量基準である。
以下の合成例において、化合物の構造は、質量分析(LC;Agilent製1100型、MASS;Agilent製LC/MSD型)およびNMR(JNM−ECA400;日本電子(株)製)で同定した。
実施例1:式(I−1)で表される化合物
2,4−ジフルオロアニリン(東京化成工業(株)製)7.00部、3−ブロモアニソール(東京化成工業(株)製)10.14部、酢酸パラジウム(東京化成工業(株)製)0.61部、ターシャリーブチルホスフィン1Mヘキサン溶液(東京化成工業(株)製)3.86部、トルエン(ナカライテスク(株)製)101.41部を300mL四つ口フラスコに投入し、40℃で5分間攪拌した。ナトリウムターシャリーブトキサイド(東京化成工業(株)製)7.82部を四つ口フラスコに投入し、110℃で10時間攪拌した。室温まで冷却し、溶媒を減圧溜去した。酢酸エチル100部と水100部を加え、分液して、酢酸エチル層を取った。酢酸エチル層に、酢酸エチル20部と水50部を加え、分液して、酢酸エチル層を取り、酢酸エチルを減圧溜去した。得られた残渣にヘキサン20部を加え、ヘキサンに不溶な黒い固体を濾別した。ヘキサン溶液に硫酸ナトリウムを加え、脱水し、硫酸ナトリウムを濾別して、ヘキサンを減圧溜去した。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=1/10)によって精製し、得られたオイル状物質を60℃で24時間減圧乾燥し、式(a−1−1)で示される化合物8.16部を得た(収率64.0%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 236.1

Figure 2019147935
式(a−1−1)で示される化合物3.60部、水酸化カリウム(和光純薬(株)製)4.29部、ジメチルスルホキサイド(関東化学(株)製)12.00部を50mL四つ口フラスコに投入し、20℃で30分間攪拌した。1−ブロモ−2−エチルヘキサン(東京化成工業(株)製)8.87部を四つ口フラスコに投入し、20℃で9時間攪拌した。氷冷しながら、水25部を投入し、酢酸エチル25部を加え、分液して、酢酸エチル層を取った。この分液操作を計3回繰り返し、酢酸エチル層を合わせた。酢酸エチル層に水25部を加え、分液して、酢酸エチル層を取った。この分液操作を計4回繰り返し、酢酸エチル層に硫酸ナトリウムを加え、脱水し、硫酸ナトリウムを濾別して、酢酸エチルを減圧溜去した。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン/ヘキサン=1/5)によって精製し、得られたオイル状物質を60℃で24時間減圧乾燥し、式(a−1−2)で示される化合物4.73部を得た(収率89.0%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 348.2

Figure 2019147935
式(a−1−2)で示される化合物2.00部、脱水塩化メチレン(和光純薬(株)製)20.00部を100mL四つ口フラスコに投入し、20℃で10分間攪拌した。四つ口フラスコを氷冷しながら、三臭化ホウ素17wt%塩化メチレン溶液(和光純薬(株)製)11.88部を、内温が10℃を超えないように滴下し、20℃で5時間攪拌した。別の200mL四つ口フラスコに、塩化メチレン20部と水25部を投入し、氷冷しながら、反応溶液を内温が10℃を超えないように滴下した。20℃で2時間攪拌し、塩化メチレン層を分け取った。10wt%食塩水40部を加え、分液して、酢酸エチル層を取った。この分液操作を計4回繰り返し、酢酸エチル層に硫酸ナトリウムを加え、脱水し、硫酸ナトリウムを濾別して、酢酸エチルを減圧溜去した。得られたオイル状物質を60℃で24時間減圧乾燥し、式(a−1−3)で示される化合物1.84部を得た(収率95.9%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 334.2

Figure 2019147935
式(a−1−3)で示される化合物1.84g、3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン(和光純薬(株)製)0.31g、1−ブタノール(和光純薬(株)製)27.00g、およびトルエン(ナカライテスク(株)製)18.00gを100mL四つ口フラスコに投入し、Dean−Stark管を用いて生成した水を除きながら115℃で12時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧溜去し、得られた残渣に水50部を加えて撹拌し、水をデカンテーションして取り除いた。得られた残渣に酢酸エチル/ヘキサン=1/7の混合溶媒72部を加えて撹拌し、固体を濾別して、60℃で24時間減圧乾燥し、式(I−1)で示される化合物0.92gを得た(収率45.7%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 745.4
式(I−1)で示される化合物のH−NMR(400MHz、δ値(ppm、TMS基準)、CDCl)0.82−0.88(m,12H)、1.18−1.46(m,16H)、1.68(m,2H)、3.61(d,4H)、6.07(s,2H)、6.22(d,2H)、6.98(m,4H)、7.24(m,2H)、7.84(d,1H)、7.99(d,1H)、11.43(s,1H)、12.14(s,1H)

Figure 2019147935
実施例2:式(I−13)で表される化合物
2,4−ジフルオロアニリンを2,6−ジフルオロアニリン(東京化成工業(株)製)10.00部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−13−1)で示される化合物9.86gを得た(収率78.4%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 236.1

Figure 2019147935
式(a−1−1)で示される化合物を式(a−13−1)で示される化合物4.81部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−13−2)で示される化合物5.57gを得た(収率85.6%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 348.2

Figure 2019147935
式(a−1−2)で示される化合物を式(a−13−2)で示される化合物6.60部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−13−3)で示される化合物6.31gを得た(収率99.6%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 334.2

Figure 2019147935
式(a−13−3)で示される化合物6.00g、3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン(和光純薬(株)製)1.01g、1−ブタノール(和光純薬(株)製)90.00g、およびトルエン(ナカライテスク(株)製)60.00gを300mL四つ口フラスコに投入し、Dean−Stark管を用いて生成した水を除きながら115℃で15時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧溜去し、得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(クロロホルム/ヘキサン=9/4)によって精製した。得られた残渣をヘキサンから再結晶し、得られた固体を濾別して、60℃で24時間減圧乾燥し、式(I−13)で示される化合物1.67gを得た(収率25.4%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 745.4
式(I−13)で示される化合物のH−NMR(400MHz、δ値(ppm、TMS基準)、CDCl)0.81−0.87(m,12H)、1.21−1.47(m,16H)、1.66(m,2H)、3.62(d,4H)、6.10(s,2H)、6.26(d,2H)、7.06(t,4H)、7.37(m,2H)、7.88(d,1H)、8.02(d,1H)、11.45(s,1H)、12.17(s,1H)

Figure 2019147935
実施例3:式(I−7)で表される化合物
2,4−ジフルオロアニリンを2,5−ジフルオロアニリン(東京化成工業(株)製)20.00部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−7−1)で示される化合物29.84gを得た(収率81.9%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 236.1
Figure 2019147935
式(a−1−1)で示される化合物を式(a−7−1)で示される化合物20.00部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−7−2)で示される化合物25.87gを得た(収率98.2%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 348.2
Figure 2019147935
式(a−1−2)で示される化合物を式(a−7−2)で示される化合物15.00部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−7−3)で示される化合物13.01gを得た(収率90.4%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 334.2
Figure 2019147935
式(a−7−3)で示される化合物11.00g、3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン(和光純薬(株)製)1.84g、1−ブタノール(和光純薬(株)製)180.00g、およびトルエン(ナカライテスク(株)製)120.00gを1000mL四つ口フラスコに投入し、Dean−Stark管を用いて生成した水を除きながら115℃で10時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧溜去し、得られた残渣を水とヘキサンで洗浄することによって精製した。得られた固体を濾別して、60℃で24時間減圧乾燥し、式(I−7)で示される化合物4.06gを得た(収率33.7%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 745.4
式(I−7)で示される化合物のH−NMR(400MHz、δ値(ppm、TMS基準)、CDCl)0.80−0.85(m,12H)、1.16−1.42(m,16H)、1.68−1.71(m,2H)、3.63(d,4H)、6.09(s,2H)、6.24(d,2H)、6.99(m,2H)、7.05(m,2H)、7.17(m,2H)、7.84(d,1H)、7.99(d,1H)、11.43(s,1H)、12.15(s,1H)
Figure 2019147935
実施例4:式(I−19)で表される化合物
2,4−ジフルオロアニリンを2−アミノベンゾトリフルオリド(東京化成工業(株)製)25.00部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−19−1)で示される化合物14.33gを得た(収率23.8%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 268.1
Figure 2019147935
式(a−1−1)で示される化合物を式(a−19−1)で示される化合物7.00部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−19−2)で示される化合物3.71gを得た(収率62.8%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 380.2
Figure 2019147935
式(a−1−2)で示される化合物を式(a−19−2)で示される化合物3.71部に変更する以外は、実施例1と同様の操作で、式(a−19−3)で示される化合物2.32gを得た(収率64.9%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 366.2
Figure 2019147935
式(a−19−3)で示される化合物2.30g、3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン(和光純薬(株)製)0.35g、1−ブタノール(和光純薬(株)製)33.00g、およびトルエン(ナカライテスク(株)製)22.00gを200mL四つ口フラスコに投入し、Dean−Stark管を用いて生成した水を除きながら115℃で10時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧溜去し、得られた残渣に水30部を加えて撹拌し、水をデカンテーションして取り除いた。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(クロロホルム/ヘキサン=1/1)によって精製した。60℃で24時間減圧乾燥し、式(I−19)で示される化合物0.80gを得た(収率32.1%)。
(質量分析)イオン化モード=ESI+: m/z= [M+H] 809.4
式(I−19)で示される化合物のH−NMR(400MHz、δ値(ppm、TMS基準)、CDCl)0.72−0.92(m,12H)、1.17−1.44(m,16H)、1.77(m,2H)、3.27(m,2H)、3.90(m,2H)、5.92(s,2H)、6.09(s,2H)、7.31(t,2H)、7.54(t,2H)、7.67(t,2H)、7.80(t,4H)、11.38(s,1H)、12.10(s,1H)
Figure 2019147935
比較例1:式(I’−1)で表される化合物
特開2015−86379号に記載の方法により下記式(I’−1)で示される化合物を製造した。
Figure 2019147935
式(I−1)で表される化合物0.35gをクロロホルムに溶解して体積を250cmとし、そのうちの2cmをクロロホルムで希釈して体積を100cmとして(濃度:0.028g/L)、分光光度計(石英セル、光路長;1cm)を用いて吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=639nmであった。
同様の方法で、式(I−13)で表される化合物の吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=636nmであった。
同様の方法で、式(I−7)で表される化合物の吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=640nmであった。
同様の方法で、式(I−19)で表される化合物の吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=638nmであった。
同様の方法で、式(I’−1)で表される化合物の吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=649nmであった。
表2に式(I−1)、(I−13)、(I−7)、(I−19)及び(I’−1)で表される化合物において測定した吸収スペクトルのλmax付近の640nmにおける吸光度を示す。
Figure 2019147935
〔樹脂B−1の合成〕
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を適量流し窒素雰囲気にし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート290部を入れ、攪拌しながら85℃まで加熱した。次いで、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレート及び3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−9−イルアクリレート(含有比率は1:1)の混合物94部、4−ビニル安息香酸61部、フェニルメタクリレート157部、並び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250部の混合溶液を4時間かけて滴下した。一方、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)9部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート110部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、フラスコ内を85℃で3時間保持した後、室温まで冷却して、B型粘度(23℃)70mPas、固形分28.2%の共重合体(樹脂B−1)溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは17000、分散度2.23であった。こうして得られた樹脂B−1は下記に示す構造単位を有する。
Figure 2019147935
〔着色樹脂組成物の調製〕
実施例5、6及び比較例2
下記表3に示す組成となるように各成分を混合して着色樹脂組成物を得た。
Figure 2019147935
表3における各成分を下記に示した。
染料:I−13:式(I−13)で表される染料
I−19:式(I−19)で表される染料
I’−1:式(I’−1)で表される染料
I’’−1:特開2016−11419に記載の方法により製造した下記式で表される染料
Figure 2019147935
樹脂:上記で合成した樹脂B−1(固形分換算)
レベリング剤:メガファック(登録商標)F554(株式会社DIC製)
溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
〔塗膜の形成〕
5cm角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)上に、ポストベーク後の膜厚が0.5μmになるように、スピンコート法で、実施例5、6及び比較例2で調製した着色樹脂組成物それぞれを塗布したのち、ホットプレート上、70℃で1分間プリベークした。その後、ホットプレート上、220℃で3分間ポストベークを行うことにより、着色塗膜を得た。
<色度評価>
得られた着色塗膜について、測色機(OSP−SP−200;オリンパス(株)製)を用いて分光を測定し、C光源の特性関数を用いてCIEのXYZ表色系におけるxy色度座標(x、y)と三刺激値Yとを測定した。
結果を表4に示す。
Figure 2019147935
表4に示される通り、本願発明の化合物を用いた実施例5、6では、比較例2に比べ染料含有量が少なくても同等の色度値が得られた。表2に示される通り、実施例1〜4の式(I−1)、(I−13)、(I−7)及び(I−19)で表される化合物は、比較例1の式(I’−1)で表される化合物に比べ、640nmでの吸光度が高いことが分かる。このため、式(I−1)及び(I−7)で表される化合物も、式(I−13)及び(I−19)で表される化合物と同様に、着色樹脂組成物において同一色度値を達成する場合に、従来の着色剤に比べ、着色剤の含有量を低減できることが理解される。

Claims (6)

  1. 式(I)で表される化合物。
    Figure 2019147935

    [式(I)中、
    〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
    〜Rは、それぞれ独立に、水素原子又はヒドロキシ基を表す。
    及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
    11及びR12は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
    m1及びm2は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、m2が2以上のとき、複数のR12はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
  2. 請求項1記載の化合物を含む着色剤と樹脂とを含む着色樹脂組成物。
  3. 請求項2記載の着色樹脂組成物から形成されるカラーフィルタ。
  4. 請求項3記載のカラーフィルタを含む固体撮像素子。
  5. 請求項1に記載の化合物の製造方法であって、
    下記式(IV−1)で表される化合物と3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとを反応させる、または、下記式(IV−1)で表される化合物と3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとを反応させ、得られた下記式(V−1)で表される化合物と下記式(IV−2)で表される化合物とを反応させる、製造方法。
    Figure 2019147935

    Figure 2019147935

    Figure 2019147935

    [式(IV−1)、式(V−1)、式(IV−2)中、
    〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−N(Rで置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
    〜Rは、それぞれ独立に、水素原子又はヒドロキシ基を表す。
    及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、−N(R又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−NR−又は−C(=O)−に置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。
    11及びR12は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を表す。
    m1及びm2は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、m2が2以上のとき、複数のR12はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
  6. 請求項5に記載の式(IV−1)で表される化合物。
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