JP2020101759A - 感光性着色組成物、カラーフィルタおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
顔料(A)が、下記化学式(1)で示す顔料を含有し、光重合開始剤(E)は、下記一般式(2)で示す光重合開始剤[E1]、および下記一般式(3)で示す光重合開始剤[E2]のうち少なくとも一方を含む。
顔料(A)が、下記化学式(1)で示す顔料を含有し、光重合開始剤(E)は、下記一般式(2)で示す光重合開始剤[E1]、および下記一般式(3)で示す光重合開始剤[E2]のうち少なくとも一方を含む。
本明細書の感光性着色組成物は、顔料(A)に化学式(1)で示す顔料を含む。
本明細書において顔料(A)は、化学式(1)で示す顔料、および一般式(4)で示す顔料以外に、その他ジケトピロロピロール系顔料を併用できる。他のジケトピロロピロール系顔料は、例えば、C.I.ピグメントレッド254、255、264、270、272、283、C.I.ピグメントオレンジ71、73、または81等が挙げられる。これらの中でも明度が低下し難い面でC.I.ピグメントレッド254が好ましい。
化学式(1)で示す顔料は、例えば、いわゆるコハク酸ジエステル合成法で合成できる。すなわち、コハク酸ジエステル1モルに対して4−ブロモベンゾニトリル2モルを、tert−アミルアルコール等の不活性有機溶剤中で、アルカリ金属又はアルカリ金属アルコキシドの存在下において、80〜110℃の高温で縮合反応を行い、ジケトピロロピロール化合物のアルカリ金属塩を生成させる。次いでこのジケトピロロピロール化合物のアルカリ金属塩に対して、水、アルコール、酸等を用いてプロトン化することにより、化学式(1)で示す顔料を合成できる。このとき、プロトン化における温度、水、アルコールまたは酸の種類、比率や量により、得られる一次粒子径の大きさを制御することができる。なお、化学式(1)で示す顔料の製造法は、上記合成法に限定されない。
Z1〜Z4、および/または、Z10〜Z13の隣接した基は、一体となって、置換基を有してもよい芳香環を形成してもよい。]
一般式(5)で示す黄色顔料は明度向上の効果があり、好ましい。
本明細書の感光性着色組成物は、これまでに説明した顔料以外のその他赤色顔料(AR)、赤色以外の顔料(AY)を併用できる。
赤色以外の顔料(AY)は、例えば、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、147、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、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220、221または231等の黄色顔料が挙げられる。また、特許第4993026号公報に記載のキノフタロン系顔料等が挙げられる。さらに、C.I.ピグメントオレンジ43等の橙色顔料も使用できる。
本明細書の感光性着色組成物は、染料(AS)を含有できる。
染料(AS)は、酸性染料、直接染料、塩基性染料、造塩染料、油溶性染料、分散染料、反応染料、媒染染料、建染染料、硫化染料等が挙げられる。また、染料(AS)は、これらの誘導体、または染料をレーキ化したレーキ顔料も使用できる。
また、酸性染料とオニウム塩基を有する化合物との造塩化合物も、耐性(耐光性、溶剤耐性)に優れるため好ましい。なお、オニウム塩基を有する化合物は、カチオン性基を有する樹脂が好ましい。
本明細書で顔料(A)は、微細化してから他の材料と配合することが好ましい。微細化方法は、例えば、湿式磨砕、乾式磨砕、溶解析出法等が挙げられる。本明細書では、湿式磨砕の1種であるニーダー法によるソルトミリング処理が好ましい。
顔料の平均一次粒子径は、5〜90nmが好ましく、10〜70nmがより好ましい。適度な平均一次粒子径を有すると分散性がより向上し、コントラスト比もより向上する。なお、平均一次粒子径は、TEM(透過型電子顕微鏡)の拡大画像から約20個を平均して求める。
感光性着色組成物は、分散剤(B)として樹脂型分散剤や色素誘導体を使用できる。樹脂型分散剤としては、顔料(A)に吸着する顔料吸着部位と、顔料以外の成分と親和性が高く、分散粒子間を立体反発させる緩和部位とを有する。
分散剤(B)は、例えば、ポリウレタン等のウレタン系分散剤、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物;ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩;(メタ)アクリル酸−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリドン等;ポリエステル、変性ポリアクリレート、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が挙げられる。
また、塩基性官能基を有する高分子分散剤は、窒素原子含有グラフト共重合体、側鎖に3級アミノ基、4級アンモニウム塩基、含窒素複素環などを含む官能基を有する、窒素原子含有アクリル系ブロック共重合体やウレタン系高分子分散剤等が挙げられる。
カルボキシル基を有する櫛型の樹脂型分散剤は、WO2008/007776号公報、特開2008−029901号公報、特開2009−155406号公報、特開2011−157416号公報等の公知の方法で製造することができる。
例えば、水酸基を有する重合体の水酸基と、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物である樹脂型分散剤であるか、水酸基を有する化合物の水酸基と、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、単量体を重合した重合体である樹脂型分散剤、または、水酸基を有する化合物の水酸基と、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、水酸基、t-ブチル基あるいはオキセタン骨格、ブロックイソシアネートなどの熱架橋基を有する単量体とそれ以外を重合した側鎖を持つ樹脂型分散剤とさらにその側鎖の水酸基にイソシアネート基を有するチレン性不飽和単量体を反応させて得られる樹脂型分散剤である。
カルボキシル基を有する直鎖状の樹脂型分散剤は、特開2009−251481号公報、特開2007−23195号公報、特開1996−143651号公報等の公知の方法で製造することができる。直鎖の分散剤の製造方法の一例として、カルボキシル基を有する分散剤は、片末端に1つの水酸基を有するビニル系重合体を原料として、トリカルボン酸無水物を水酸基に付加することによって製造することが出来る。
水酸基、オキセタン基、t−ブチル基およびブロックイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱架橋性官能基を有する単量体(b1)と、カルボキシル基を有する単量体(b2)とをラジカル重合してなるビニル重合体部分(X2)と、を有する分散剤(B1)を含み、こうした架橋性官能基を有する分散剤が、耐溶剤性に優れるため好ましい。
さらに、分散剤(B)は、ピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2)を含むことが好ましい。
(分散剤(B1))
分散剤(B1)は、ポリエステル部分(X1)が顔料吸着部位、ビニル重合体部分(X2)が緩和部位として、作用するため、顔料(A)の凝集を抑え、分散安定性に優れた分散体が得られる。また、分散剤(B1)のビニル重合体部分(X2)が、熱架橋性基を有する場合、エポキシ化合物を併用すると、硬化後の被膜の耐溶剤性がより向上する。
分散剤(B1)の酸価は、5〜200mgKOH/gが好ましく、5〜150mgKOH/gがより好ましく5〜100mgKOH/gがさらに好ましい。適度な酸価を有すると分散性がより向上し、感光性着色組成物の粘度を調整しやすい。
[分散剤(B1)中のポリエステル部分(X1)を構成する水酸基含有化合物]
ポリエステル部分(X1)を構成する水酸基含有化合物は、例えば、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物、片末端水酸基含有ビニル重合体、その他ポリオールが挙げられる。これらの中でも分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物および片末端水酸基含有ビニル重合体の群から選ばれる少なくとも一種の水酸基含有化合物を使用することが好ましい。
分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物は、例えば、1−メルカプト−1,1−メタンジオール、1−メルカプト−1,1−エタンジオール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール(チオグリセリン)、2−メルカプト−1,2−プロパンジオール、2−メルカプト−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メルカプト−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1−メルカプト−2,2−プロパンジオール、2−メルカプトエチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、又は2−メルカプトエチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。
分散剤(B1)の合成方法は、(1)先にポリエステル部分(X1)を合成してから次にビニル重合体部分(X2)を合成する方法、および(2)先にビニル重合体部分(X2)を合成して次にポリエステル部分(X1)を合成する方法が挙げられる。先にポリエステル部分(X1)を合成する場合は、上述した分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物を少なくとも含む水酸基含有化合物と酸無水物を反応させる。また、先にビニル重合体部分(X2)を合成する場合は、上述した分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物の存在下、単量体を重合させて、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物由来の水酸基が末端に導入されたビニル重合体部分(X2)を得る。そのため、次のポリエステル部分(X1)を合成する際に酸無水物と反応させるのは、ビニル重合体部分(X2)の末端水酸基となる。すなわち、先にビニル重合体部分(X2)を合成する場合は、ポリエステル部分(X1)を構成する水酸基含有化合物に、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物由来の水酸基が末端に導入されたビニル重合体部分(X2)(片末端水酸基含有ビニル重合体)も含む。
その他ポリオールは、例えば、次のグループ(1)〜(7)に属する化合物が挙げられる。これらのポリオールを併用することで分散剤(B1)の物性調整が容易になる。
分散剤(B1)のポリエステル部分(X1)を構成する酸無水物は、テトラカルボン酸無水物及びトリカルボン酸無水物から選ばれる一種以上を含有する。
テトラカルボン酸二無水物の二つの無水物基は、上述した水酸基含有化合物の水酸基と反応することによって、分散剤(B1)の主鎖に着色剤吸着基となるカルボキシル基を規則的に並べることができ、分散性が向上する。
また、トリカルボン酸無水物を使用した場合は、水酸基と反応してエステル結合を形成し、カルボキシル基を残すことができる。
テトラカルボン酸二無水物は、例えば、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2−酢酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、エチレングリコールジ無水トリメリット酸エステル、プロピレングリコールジ無水トリメリット酸エステル、ブチレングリコールジ無水トリメリット酸エステル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−フランテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルプロパン二無水物、3,3’,4,4’−パーフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(フタル酸)フェニルホスフィンオキサイド二無水物、p−フェニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、m−フェニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルエーテル二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルメタン二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物、9,9−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、又は3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−6−メチル−1−ナフタレンコハク酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。これらの中でも着色剤に対する吸着性が優れる面で、芳香族テトラカルボン酸二無水物が好ましく、芳香族環を2つ以上有するテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。
トリカルボン酸無水物は、脂肪族トリカルボン酸無水物、芳香族トリカルボン酸無水物等が挙げられる。
ビニル重合体部位(X2)は、水酸基、オキセタン基、t−ブチル基およびブロックイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱架橋性官能基を有する単量体(b1)と、カルボキシル基を有する単量体(b2)とのラジカル重合体である。
水酸基含有単量体は、水酸基を有する(メタ)アクリレート系単量体として、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2(又は3)−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2(又は3又は4)−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、及びエチル−α−ヒドロキシメチルアクリレートなどのアルキル−α−ヒドロキシアルキルアクリレート;
水酸基を有する(メタ)アクリルアミド系単量体として、例えば、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミドなどのN−(ヒドロキシアルキル)(メタ)アクリルアミド;
水酸基を有するビニルエーテル系単量体として、例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−(又は3−)ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−(又は3−又は4−)ヒドロキシブチルビニルエーテルなどのヒドロキシアルキルビニルエーテル;
水酸基を有するアリルエーテル系単量体として、例えば、2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、2−(又は3−)ヒドロキシプロピルアリルエーテル、2−(又は3−又は4−)ヒドロキシブチルアリルエーテルなどのヒドロキシアルキルアリルエーテルが挙げられる。
オキセタン基を有する単量体は、例えば、(ビニルオキシアルキル)アルキルオキセタン、(メタ)アクリロイルオキシアルキルオキセタン、〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕アルキルオキセタン等が挙げられる。これらに中でも、メタクリル酸(3-エチルオキセタン―3−イル)メチルが好ましい。市販品は、例えば、ETERNACOLL OXMA(メタクリル酸(3-エチルオキセタン―3−イル)メチル)(宇部興産社製)が挙げられる。
t−ブチル基を有する単量体は、例えば、t−ブチルメタクリレート、t−ブチルアクリレート等が挙げられる。
ブロックイソシアネート基を有する単量体は、例えば、メタクリル酸2−(0−[1‘−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート等が挙げられる。 市販品は、例えば、カレンズMOI−BM(メタクリル酸2−(0−[1‘−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル)(昭和電工社製)、カレンズMOI−BP(2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート)(昭和電工社製)等が挙げられる。
カルボキシル基を有する単量体(b2)は、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、けい皮酸等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸が好ましい。
分散剤(B1)中のビニル重合体部分(X2)には、熱架橋性官能基を有する単量体(b1)、カルボキシル基を有する単量体(b2)以外のその他単量体をラジカル重合できる。
その他単量体は、例えば、(メタ)アクリル酸エステルとして、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−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャリブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、及びイソボルニル(メタ)アクリレート等の脂肪族環(メタ)アクリレート類;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート類;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、及び3−メチル−3−オキセタニル(メタ)アクリレート等の複素環式(メタ)アクリレート類;
メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート類;
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート類;
及び、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類が挙げられる。
分散剤(B1)の合成方法は、例えば、下記の合成方法(1)(2)による方法が挙げられる。
分子内に2つの水酸基と1つのチオール基を有する化合物(以下、チオール化合物という)の存在下に、オキセタン基を有する単量体、t−ブチル基を有する単量体、およびブロックイソシアネート基を有する単量体からなる群より選ばれる少なくともいずれかを含む単量体をラジカル重合してなる片末端領域に2つの水酸基を有するビニル重合体中の水酸基と、テトラカルボン酸無水物及びトリカルボン酸無水物から選ばれる一種以上の酸無水物中の酸無水物基と、を反応させることにより、架橋性基としてオキセタン基、t−ブチル基、またはブロックイソシアネート基を有する分散剤が得られる。
ポリエステル部分(X1)を構成する水酸基含有化合物(ただし、片末端水酸基含有ビニル重合体は含まない)中の水酸基と、テトラカルボン酸無水物及びトリカルボン酸無水物から選ばれる一種以上の酸無水物中の酸無水物基とを反応させて生成される化合物の存在下に、水酸基含有単量体、オキセタン基を有する単量体、t−ブチル基を有する単量体、およびブロックイソシアネート基を有する単量体からなる群より選ばれる少なくともいずれかを含む単量体をラジカル重合することにより、架橋性基として水酸基、オキセタン基、t−ブチル基、またはブロックイソシアネート基を有する分散剤が得られる。なお、ラジカル重合は、溶液重合、塊状重合が好ましい。
ポリエステル部分(X1)の合成は、テトラカルボン酸無水物及びトリカルボン酸無水物から選ばれる一種以上の酸無水物中の酸無水物基と水酸基含有化合物中の水酸基とを反応させる工程である。前記反応には、触媒を併用できる。また、前記反応には有機溶剤を使用できる。
触媒は、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N−メチルモルホリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、又は1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の3級アミン系化合物;モノ−n−ブチル錫(IV)オキシド等が挙げられる。
有機溶剤は、例えば、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピ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、エチレングリコールモノブ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等が挙げられる。
ポリエステル部分(X1)の合成の反応温度は50℃〜180℃が好ましく、80℃〜140℃がより好ましい。適度な温度で反応させると適度時間で反応が終了できる。なお、反応の終期は、赤外吸収で酸無水物の吸収がなくなるまで反応させることが好ましいが、酸価測定により97%以上の酸無水物がハーフエステル化したとき反応を停止すると、過不足ない性能が得られる。
〔ビニル重合体部分(X2)の合成〕
分散剤(B1)における、ビニル重合体部分(X2)は、単量体をラジカル重合してなり、かつ水酸基、オキセタン基、t−ブチル基およびブロックイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱架橋性官能基を有する。このビニル重合体部分(X2)が緩和部位として機能するために、微細な顔料を用いた場合や、あるいは染料を使用した場合にも、良好な分散安定性が得やすい。また、熱架橋性基を有していることで、エポキシ化合物との反応による耐溶剤性が得易い。
ピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2)(以下、分散剤(B2)という)は、一般式(8)で示すピペリジン骨格を有する単量体を使用して合成する分散剤である。
本発明において、R1は、例えば、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、オキシラジカル基が好ましく、さらに水素原子、メチル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
共重合可能な単量体は、既に例示した(メタ)アクリル酸アルキルエステル、アミノ基含有(メタ)アクリレート、ニトリル、ビニル単量体、前記(水酸基含有単量体)加え、(ポリ)アルキレングリコール単量体、アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリレート、フルオロアルキル(メタ)アクリレート、シリコーンマクロマー、カルボキシル基含有単量体、アミノ基含有単量体が挙げられる。
フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート 、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、及びノニルフェノキシポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)(メタ)アクリレート等の芳香族環を有する(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート類;等が挙げられる。
アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリレートは、例えば、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
フルオロアルキル(メタ)アクリレートは、例えば、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
シリコーンマクロマーは、例えば、(メタ)アクリロキシ変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。
顔料分散時に用いることで、ピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2)が顔料表面により吸着しやすくなり、顔料との相互作用が強くなることで分散性が向上する。
色素誘導体は、色素誘導体が顔料の表面に吸着することで、顔料の表面が極性を持ち、バインダ樹脂(C)と親和し易くなることで顔料の分散性がより向上する。色素誘導体は、有機色素残基に酸性基、塩基性基、中性基などを有する公知の色素誘導体である。例えば、スルホ基、カルボキシ基、リン酸基などの酸性置換基を有する化合物及びこれらのアミン塩や、スルホンアミド基や末端に3級アミノ基などの塩基性置換基を有する化合物、フェニル基やフタルイミドアルキル基などの中性置換基を有する化合物が挙げられる。併用する樹脂型分散剤が酸性基を有するため、塩基性基を有する色素誘導体が好ましい。
有機色素は、例えばジケトピロロピロール系顔料、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、チアジンインジゴ系顔料、トリアジン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ベンゾイソインドール等のインドール系顔料、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、ナフトール系顔料、スレン系顔料、金属錯体系顔料、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料等が挙げられる。
本発明の感光性着色組成物は、バインダ樹脂(C)を含む。バインダ樹脂(C)は、400〜700nmの全波長領域において透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂を用いる。バインダ樹脂(C)は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも熱可塑性樹脂が好ましい。また、バインダ樹脂(C)は、フォトリソグラフィー法でパターン形状ができるアルカリ可溶性樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂は、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−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、及びポリイミド樹脂等が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂は、酸性基を有する熱可塑性樹脂が好ましい。酸性基は、例えば、カルボキシル基、スルホン基等が挙げられる。アルカリ可溶性樹脂は、例えば、酸性基を有するアクリル樹脂、α−オレフィン/(無水)マレイン酸共重合体、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、又はイソブチレン/(無水)マレイン酸共重合体等が挙げられる。これらの中でも、現像性、耐熱性、透明性の面で酸性基を有するアクリル樹脂、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体が好ましく、酸性基を有するアクリル樹脂がより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、カラーフィルタをフォトリソグラフィー法で作製する場合、感光性着色組成物から形成した被膜に現像溶解性を付与する。
アルカリ可溶性樹脂の酸価は、50〜200(KOHmg/g)が好ましく、70〜180がより好ましく、90〜170がさらに好ましい。適度な酸価を有するとアルカリ現像性がより向上する。
アルカリ可溶性樹脂(C1)は、カルボキシル基含有単量体、およびカルボキシル基含有単量体以外の単量体を重合する樹脂である。
アルカリ可溶性樹脂(C2)は、例えば、下記(i) や(ii)の方法で合成する樹脂が好ましい。これにより感光性着色組成物から形成した被膜の光照射による架橋密度がより向上する。
方法(i)は、例えば、まず、エポキシ基含有単量体、およびそれ単量体の重合体を合成する。次いで、前記重合体のエポキシ基に、カルボキシル基含有単量体を付加し、生成した水酸基に、多塩基酸無水物を反応させてアルカリ可溶性樹脂(C2)を得る方法が挙げられる。
方法(ii)は、例えば、水酸基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、およびそれ以外の単量体を合成し重合体を作製する。次いで、前記重合体の水酸基に、イソシアネート基含有単量体のイソシアネート基を反応させる方法が挙げられる。
感光性着色組成物は、熱硬化性化合物を含有できる。これによりカラーフィルタを作製する際、被膜をフォトリソグラフによりパターンを形成した後の加熱工程で架橋密度が向上するため耐熱性が向上する。また、加熱工程で顔料(A)が凝集し難くなるため、コントラスト比がより向上する。
熱硬化性化合物は、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ベンゾグアナミン化合物、ロジン変性マレイン酸化合物、ロジン変性フマル酸化合物、メラミン化合物、尿素化合物、およびフェノール化合物が挙げられる。これらの中でも、エポキシ化合物、オキセタン化合物が好ましい。
エポキシ化合物は、例えば、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェノール、ビスフェノールAD等)、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、芳香族置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、アルキル置換ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と各種アルデヒド(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド、アルキル置換ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、クロトンアルデヒド、シンナムアルデヒド等)との重縮合物、フェノール類と各種ジエン化合物(ジシクロペンタジエン、テルペン類、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、ビニルノルボルネン、テトラヒドロインデン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジイソプロペニルビフェニル、ブタジエン、イソプレン等)との重合物、フェノール類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジメタノール類(ベンゼンジメタノール、α,α,α’,α’−ベンゼンジメタノール、ビフェニルジメタノール、α,α,α’,α’−ビフェニルジメタノール等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジクロロメチル類(α,α’−ジクロロキシレン、ビスクロロメチルビフェニル等)との重縮合物、ビスフェノール類と各種アルデヒドの重縮合物、アルコール類等をグリシジル化したグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂等が挙げられる。
オキセタン化合物は、オキセタン基を有する化合物である。オキセタン化合物は、1官能オキセタン化合物、2官能オキセタン化合物、3官能以上のオキセタン化合物が挙げられる。
市販品は、大阪有機化学工業社製OXE−10、OXE−30、東亞合成社製OXT−101、OXT−212等が挙げられる。
市販品は、宇部興産社製OXBP、OXTP、東亞合成社製OXT−121、OXT−221等が挙げられる。
メラミン化合物は、メラミン環構造を有する化合物である。メラミン化合物は、低分子化合物や高分子量化合物が含まれる。本明細書でメラミン化合物は、メラミン環に、メチロール基またはエーテル基が結合した化合物が好ましい。メラミン環1個当たりのメチロール基および/またはエーテル基の結合数は、平均5.0以上が好ましい。適度な結合数を有すると被膜の耐溶剤性がより向上し、コントラスト比が低下し難くなる。
本明細書では、熱硬化性化合物の硬化を補助するため、硬化剤を含有できる。硬化剤は、例えば、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物等が挙げられる。
アミン化合物は、(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、S−トリアジン誘導体(例えば、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)等が挙げられる。
光重合性化合物(D)は、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成する単量体、オリゴマーである。本明細書で光重合性化合物(D)は、イソシアヌレート環含有光重合性化合物[D1]、およびアルキレン鎖含有光重合性化合物[D2]のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。光重合性化合物(D)は、例えば、下記に例示される紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成する単量体もしくはオリゴマーである。
イソシアヌレート環含有光重合性化合物[D1]は、例えば、下記一般式(11)で示す光重合性化合物[D1](以下、光重合性化合物[D1]という)が挙げられる
アルキレン鎖含有光重合性化合物[D2](以下、光重合性化合物[D2]という)は、その分子内にアルキレン鎖を有する単量体である。感光性着色組成物が光重合性化合物[D2]を含有すると、アルキレン鎖と間接的に結合するエチレン性不飽和基のモビリティが向上し、被膜の硬化性がより向上する。アルキレン鎖は、例えば、エチレン鎖、プロピレン鎖、ペンチレン鎖等が挙げられる。これらの中でも光重合性化合物[D2]の光反応性が高いペンチレン鎖が好ましい。アルキレン鎖は、分子中に複数存在しても良い。なお、光重合性化合物[D2]は、イソシアヌレート環含有光重合性化合物[D1]を含まない。
前記環状エステルは、例えば、α−アセトラクトン、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、σ―バレロラクトン、ε−カプロラクトン等が挙げられる。これらの中でもε−カプロラクトンが好ましい。なお、ε−カプロラクトンを反応させて合成するペンチレン鎖を有する光重合性化合物[D2]は、カプロラクトン変性光重合性化合物ともいう。
前記多価アルコールは、例えば、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等が挙げられる。光重合性化合物[D2]は、下記一般式(12)で示す化合物が好ましい。
酸基を有する光重合性化合物の酸基は、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基等が挙げられる。
酸基を有する光重合性化合物は、例えば、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート等のモノヒドロキシオリゴアクリレート又はモノヒドロキシオリゴメタクリレート類と、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸類との遊離カルボキシル基含有モノエステル化物;プロパン−1,2,3−トリカルボン酸(トリカルバリル酸)、ブタン−1,2,4−トリカルボン酸、ベンゼン−1,2,3−トリカルボン酸、ベンゼン−1,3,4−トリカルボン酸、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸等のトリカルボン酸類と、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のモノヒドロキシモノアクリレート又はモノヒドロキシモノメタクリレート類との遊離カルボキシル基含有オリゴエステル化物等が挙げられる。
光重合性化合物は、エチレン性不飽和結合とウレタン結合を少なくとも1つずつ含有する光重合性化合物(以下、ウレタン結合を有する重合性化合物という)を含有できる。ウレタン結合を有する重合性化合物は、例えば、水酸基を有する(メタ)アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレートや、アルコールに多官能イソシアネートを反応させ、さらに水酸基を有する(メタ)アクリレートを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレート等が挙げられる。
光重合開始剤(E)は、下記一般式(1)で示す光重合開始剤[E1](以下、光重合開始剤[E1]という)、および下記一般式(2)で示す光重合開始剤[E2](以下、光重合開始剤[E2]という)のうち少なくとも一方を含む。前記光重合開始剤の含有により感光性着色組成物は、高感度となり、良好なパターン形状の被膜を形成できる。
一般式(2)
<ステップ1>アシル体の合成:ニトロカルバゾール化合物1と酸クロライド2を塩化アルミニウムの存在下で反応し、目的物であるアシル体3を得る。
<ステップ2>式(1)の合成:アシル体3と、塩酸ヒドロキシルアミンと、ジメチルホルムアミドを仕込み、加熱攪拌し、オキシム化合物4を得る。オキシム化合物4と酸無水物5を加熱攪拌し、反応終了後、アルカリで中和することで、光重合開始剤(E1)が得られる。
光重合開始剤(E1)は、紫外線を吸収することによって化合物中のオキシムのN−O結合の解裂がおこり、イミニルラジカルとアルキロキシラジカルを生成する。これらのラジカルは更に分解することにより活性の高いラジカルを生成するため、少ない露光量でパターンを形成させることができる。更に、化合物中のニトロカルバゾール基に起因して330nm〜430nmに吸収波長を有する為、各種紫外可視光源による反応効率が高い。また、一般式(2)中の−C6H3(X3)OX2部位が現像耐性を高めていると考えられる。
一般式(3)
光重合開始剤(E1)が他の光重合開始剤よりも高感度になる理由として発明者は、次のように考えている。(1)一般式(2)で示す構造を有することにより、光エネルギーを効率的に吸収することができる。さらに、得られた光エネルギーがオキシムエステル部位の分解に効率的に利用されることで光照射による分解が速く、瞬時に多量のラジカルを生成する推測している。
(2)光重合開始剤(E1)は、光照射により発生したイミニルラジカルから活性種のラジカルへの分解が、一般式(2)で示す構造に由来して、非常に速いと推測している。生成するイミニルラジカルが準安定であれば分解は遅くなり、活性なラジカルの生成量は少なくなるところ、光重合開始剤(E1)は、一般式(2)に示す構造により光照射による分解により生じたイミニルラジカルの分解が非常に速く、多量のラジカルを生成すると推測している。 また、光重合開始剤(E1)は、イミニルラジカルの分解が非常に速いためラジカルの再結合が抑制されていることが考えられる。ラジカルの再結合が多い場合、分解により生じた活性種が減少してしまうため、ラジカル重合開始剤としての機能は低下する。
アセトフェンノン系光重合開始剤は、例えば、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−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、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルフォリニル)フェニル]−1−ブタノン、又は2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等が挙げられる。
感光性着色組成物は、さらに増感剤を含有できる。
増感剤は、例えば、カルコン誘導体、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、又はミヒラーケトン誘導体、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’又は4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられる。また、大河原信ら編「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、及び「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられる。
これらの中でもチオキサントン誘導体、ミヒラーケトン誘導体、カルバゾール誘導体が好ましい。具体的には、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、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、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン、N−エチルカルバゾール、3−ベンゾイル−N−エチルカルバゾール、3,6−ジベンゾイル−N−エチルカルバゾール等がより好ましい。
感光性着色組成物は、連鎖移動剤を含有できる。連鎖移動剤は、チオール系連鎖移動剤が好ましい。チオール系連鎖移動剤は、光重合開始剤と併用すると光照射後のラジカル重合の際、酸素による重合阻害を受けにくいチイルラジカルが発生し、感光性着色組成物の感度が向上する。
感光性着色組成物は、重合禁止剤を含有できる。これにより露光時にマスクの回折光による感光を防止し、良好なパターン形状が得やすくなる。
感光性着色組成物は、紫外線吸収剤を含有できる。紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サリチル酸エステル系化合物、シアノアクリレート系化合物、及びサリシレート系化合物等が挙げられる。
感光性着色組成物は、酸化防止剤を含有できる。酸化防止剤は、感光性着色組成物に含まれる光重合開始剤や熱硬化性化合物が、熱硬化やITOアニール時の熱工程によって酸化による黄変を防ぎ、被膜の透過率の低下を抑制できる。特に感光性着色組成物の着色剤濃度が高い場合、相対的に光重合性化合物(D)の含有量が減少するため、光重合開始剤の増量や、熱硬化性化合物の配合で対応すると被膜が黄変し易い。そのため、酸化防止剤を含むことで、加熱工程時の酸化による黄変を防止し、被膜の透過率の低下を抑制できる。
感光性着色組成物は、レベリング剤を含有できる。これにより、被膜形成時の透明基板に対する濡れ性および被膜の乾燥性がより向上する。レベリング剤は、例えば、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤等が挙げられる。
感光性着色組成物は、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できる。貯蔵安定剤は、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。
感光性着色組成物は、密着向上剤を含有できる。これにより被膜と基材の密着性がより向上する。また、フォトリソグラフィー法で幅が狭いパターンを形成し易くなる。密着向上剤は、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。
感光性着色組成物は、溶剤を含有できる。これにより感光性着色組成物の粘度調整が容易になるため、表面が平滑な被膜を形成し易い。溶剤は、使用目的に応じて適宜選択し、適量を含有すれば良い。
感光性着色組成物は、例えば、顔料(A)、および分散剤(B)等を使用して分散処理を行い顔料(A)分散体を作製する。次いで、顔料(A)分散体、バインダ樹脂(C)、光重合性化合物(D)、および光重合開始剤(E)を混合して作製することができる。
本明細書では、顔料(A)分散体の段階、または感光性着色組成物を作製してから、含有する粗大粒子を除去することが好ましい。これにより、被膜から異物を除去できるため微細なパターンを形成し易くなる。
前記除去は、例えば、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の方法で行うことが好ましい。これにより5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子等の異物を除去できる。このように感光性着色組成物は、実質的に0.5μm以上の粒子を含まないことが好ましく、0.3μm以下を含まないことが好ましい。
本明細書でカラーフィルタは、基材(透明基板ともいう)、および感光性着色組成物から形成されるフィルタセグメントを備える。カラーフィルタセグメント(以下、フィルタセグメントともいう)は、使用する顔料(A)の種類を適宜選択することで、赤色フィルタセグメント、緑色フィルタセグメント、および青色フィルタセグメントを有することが好ましい。また、カラーフィルタは、カラーフィルタセグメントとして、さらにマゼンタ色フィルタセグメント、シアン色フィルタセグメント、黄色フィルタセグメントを有することができる。なお、透明基板に代えて反射基板を使用できる。透明基板は、例えば、ガラス基板が挙げられる。反射基板は、例えばアルミ電極や金属薄膜を反射面として使用するものが挙げられる。
カラーフィルタは、まず基材上にブラックマトリクスを形成し、次いでフィルタセグメントを形成することが好ましい。なお、基材上に薄膜トランジスター(TFT)をあらかじめ形成してからブラックマトリクスを形成することができる。
ブラックマトリクスは、例えば、クロムやクロム/酸化クロムの多層膜、窒化チタニウムなどの無機膜や、遮光剤を分散した樹脂膜が挙げられる。
印刷法は、印刷インキとして調製した感光性着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン形成ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度及び平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、印刷機上でのインキの流動性の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整を行うこともできる。
本明細書の液晶表示装置は、カラーフィルタを備える。
液晶表示装置は、本発明のカラーフィルタと、光源とを具備する。光源は、例えば、冷陰極管(CCFL),白色LEDが挙げられるが、本発明においては赤の再現領域が広がるという点で、白色LEDを使用することが好ましい。図1は、本発明のカラーフィルタを備えた液晶表示装置10の概略断面図である。図1に示す装置10は、離間対向して配置された一対の透明基板11および21を備え、それらの間には、液晶LCが封入されている。
樹脂の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、RI検出器を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。装置としてHLC−8220GPC(東ソー株式会社製)を用い、分離カラムを2本直列に繋ぎ、両方の充填剤には「TSK−GEL SUPER HZM−N」を2連でつなげて使用し、オーブン温度40℃、溶離液としてTHF溶液を用い、流速0.35ml/minで測定した。サンプルは1wt%の上記溶離液からなる溶剤に溶解し、20マイクロリットル注入した。分子量はいずれもポリスチレン換算値である。
樹脂溶液0.5〜1gに、アセトン80ml及び水10mlを加えて攪拌して均一に溶解させ、0.1mol/LのKOH水溶液を滴定液として、自動滴定装置(「COM−555」平沼産業製)を用いて滴定し、樹脂溶液の酸価(mgKOH/g)を測定した。そして、樹脂溶液の酸価と樹脂溶液の不揮発分濃度から、樹脂の不揮発分あたりの酸価を算出した。
アミン価は、ASTM D 2074の方法に準拠し、測定した全アミン価(mgKOH/g)を不揮発分換算した値である。
アンモニウム塩価は、5%クロム酸カリウム水溶液を指示薬として、0.1Nの硝酸銀水溶液で滴定して求めた後、水酸化カリウムの当量に換算した値であり、不揮発分のアンモニウム塩価を示す。
<化学式(1)で示す顔料の合成>
tert−アミルアルコール200部、およびナトリウム−tert−アミルアルコキシド140部を加え、攪拌しながら100℃に加熱し、アルコラート溶液を調製した。別途、ガラス製フラスコに、コハク酸ジイソプロピル88部、4−ブロモベンゾニトリル153.6部を加え、攪拌しながら90℃に加熱して溶解させ、混合物を調製した。この混合物の加熱溶液を、100℃に加熱した上記アルコラート溶液中に、激しく攪拌しながら、2時間かけて一定の速度でゆっくり滴下した。滴下終了後、90℃にて2時間、加熱攪拌を継続し、ジケトピロロピロール系化合物のアルカリ金属塩を得た。さらに、ガラス製ジャケット付き反応容器に、メタノール600部、水600部、及び酢酸304部を加え、−10℃に冷却した。この冷却した混合物を、高速攪拌ディスパーサーを用いて、直径8cmのシェアディスクを4000rpmで回転させながら、この中に、75℃まで冷却した先に得られたジケトピロロピロール系化合物のアルカリ金属塩溶液を、少量ずつ添加した。この際、メタノール、酢酸、および水からなる混合物の温度が常に−5℃以下の温度を保つように、冷却しながら、かつ、75℃のジケトピロロピロール系化合物のアルカリ金属塩の添加する速度を調整しながら、およそ120分にわたって少量ずつ添加した。アルカリ金属塩添加後、赤色の結晶が析出し、赤色の懸濁液が生成した。続いて、得られた赤色の懸濁液を5℃にて限外濾過装置で洗浄後、濾別し赤色ペーストを得た。このペーストを0℃に冷却したメタノール3500部にて再分散し、メタノール濃度約90%の懸濁液とし、5℃にて3時間攪拌し、結晶転移を伴う粒子整粒および洗浄を行った。続いて、限外濾過機で濾別し、得られたジケトピロロピロール系化合物の水ペーストを、80℃にて24時間乾燥させ、粉砕することにより化学式(1)で示す顔料である顔料150.8部を得た。
(ジケトピロロピロール系顔料(A−b_1))
反応容器1にtert−アミルアルコール220部を入れて水浴冷却させながら、60%NaH32部を加えて、90℃にて加熱攪拌させた。次いで、反応容器2にtert−アミルアルコール100部、Tetrahedron, 58(2002)5547−5565の方法により合成した下記化学式(8)の化合物85.0部、および4−シアノビフェニル60.9部を加熱溶解させ、これを反応容器1に2時間かけて滴下した。120℃で10時間反応させた後、60℃まで冷却させ、メタノール400部、および酢酸50部を加えてから、濾別およびメタノール洗浄を行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_1)88.1部を得た。
4−シアノビフェニル60.9部を4−tert−ブチルベンゾニトリル54.1部に変更した以外は、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_1)の製造と同様に行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_2)83.9部を得た。
4−シアノビフェニル60.9部をN−ブチル−4−シアノベンズアミド68.7部に変更した以外は、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_1)の製造と同様に行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_3)87.0部を得た。
4−シアノビフェニル60.9部をN−フェニル−4−シアノベンズアミド75.5部に変更した以外は、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_1)の製造と同様に行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_4)86.9部を得た。
4−シアノビフェニル60.9部をN,N−ジブチル−4−シアノベンズアミド87.8部に変更した以外は、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_1)の製造と同様に行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_5)87.1部を得た。
反応容器1にtert−アミルアルコール220部を入れて水浴冷却させながら、60%NaH32部を加えて、90℃にて加熱攪拌させた。次いで、反応容器2にtert−アミルアルコール100部、Tetrahedron, 58(2002)5547−5565の方法により合成した下記化学式(9)の化合物99.2部、および4−シアノビフェニル60.9部を加熱溶解させ、これを反応容器1に2時間かけて滴下した。120℃で10時間反応させた後、60℃まで冷却させ、メタノール400部、および酢酸50部を加えてから、濾別およびメタノール洗浄を行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_6)87.8部を得た。
4−シアノビフェニル60.9部をN,N−ジブチル−4−シアノベンズアミド87.8部に変更した以外は、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_6)の製造と同様に行い、ジケトピロロピロール系顔料(A−b_7)87.1部を得た。
C.I.ピグメントレッド254(BASF社製「イルガフォアレッドB−CF」)を顔料(A−c)として使用した。
上述の通り製造したジケトピロロピロール系顔料を下記の通り微細化し、P−1〜9を得た。
ジケトピロロピロール系顔料(A−a)100部、塩化ナトリウム1000部、およ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)中に仕込み、60℃で10時間混練した。次に、混練した混合物を温水に投入し、約80℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状として、濾過および水洗をして食塩およびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥させ、粉砕することにより微細化ジケトピロロピロール系顔料(P−1)96.9部を得た。
微細化ジケトピロロピロール系顔料(P−1)の顔料を表2に示す顔料に変更した以外は、微細化ジケトピロロピロール系顔料(P−1)と同様に行い、それぞれ微細化ジケトピロロピロール系顔料(P−2〜9)を得た。
(微細化顔料(P−10))
C.I.ピグメントレッド 177(BAS−F社製「クロモフタルレッド A2B」)(AR−1):500部、塩化ナトリウム:500部、およびジエチレングリコール:250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、120℃で8時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、微細化顔料(P−10)を得た。
C.I.ピグメントレッド269(Clariant社製「Toner Magenta F8B」)(AR−2)100部、塩化ナトリウム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、微細化顔料(P−11)を得た。
特許第6350885号公報の実施例に記載の赤色着色剤1と同様の製造方法で、下記化学式(10)で表される着色剤(AR−3)の微細化顔料(P−12)を得た。
(微細化顔料(P−13))
C.I.ピグメントイエロー138(BAS−F社製「パリオトールイエローK0961HD」)(AY−1)100部、粉砕した食塩800部、およ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(井上製作所社製)に仕込み、70℃で4時間混練した。この混合物を温水3000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および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、微細化顔料(P−13)を得た。
特許第4993026号公報の実施例に記載の黄色着色剤8と同様の製造方法で、下記化学式(11)で表される着色剤(AY−2)の微細化顔料(P−14)を得た。
特開2012−226110号公報に記載の合成方法に従い、下記化学式(12)で表される化合物を得た。化学式(12)40部、N−ブロモスクシンイミド22部をN, N−ジメチルホルムアミド300部に加え、80℃時間撹拌した。反応液を撹拌したメタノール300部/水700部の混合溶媒へ注入し、室温下にて1時間攪拌した。生成した析出物をろ過、水洗、メタノール洗浄、水洗の順で処理を行い、乾燥して、中間体(a−1)を48部得た。得られた中間体(a−1)45部、テトラクロロ無水フタル酸37部、安息香酸35部を安息香酸メチル100部に加え、160℃4時間で加熱撹拌した。室温まで冷却後、反応混合物をアセトン1000部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。生成物を濾別し、メタノールにて洗浄、乾燥を行い、65部のキノフタロン化合物を得た。キノフタロン化合物100部、塩化ナトリウム1200部、およ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(井上製作所社製)に仕込み、60℃で8時間混練した。次に、この混練物を温水に投入し、約70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状として、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、下記化学式(13)で表される着色剤(AY−3)の微細化顔料(P−15)を得た。
98%硫酸1200部に、2,3−ナフタレンジカルボン酸無水物150部およびトリクロロイソシアヌル酸230部を加え、80℃4時間反応させた。反応液を撹拌した氷水9000部中に注入し、生成した析出物をろ過、水洗、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、水洗の順で処理を行い、乾燥して、中間体(a−2)を220部得た。前記化学式(12)で表される化合物105部、中間体(a−2)150部、安息香酸100部を加え、180℃に加熱し、4時間攪拌を行った。さらに、室温まで冷却後、反応混合物をアセトン5000部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。生成物を濾別し、メタノール洗浄、および乾燥を行い、183部のキノフタロン化合物を得た。キノフタロン化合物100部、塩化ナトリウム1200部、およ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(井上製作所社製)に仕込み、60℃で8時間混練した。次に、この混練物を温水に投入し、約70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状として、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、下記化学式(14)で表される着色剤(AY−4)の微細化顔料(P−16)を得た。
中間体(a−2)の合成において、トリクロロイソシアヌル酸350部をN−ブロモスクシンイミド244部に変えた以外は同様な方法で合成し、中間体(a−3)を得た。中間体(a−3)について臭素置換基数を算出したところ、平均1.5個であった。
安息香酸メチル200部に、8−アミノキナルジン50部、前記中間体(a−2)115部、安息香酸140部を加え、120℃4時間攪拌した。次いで、反応混合物にさらに中間体(a−3)143部を加え、180℃に加熱し、水を留去しながら4時間撹拌を行った。室温まで冷却後、反応混合物をアセトン2000部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。生成物を濾別し、メタノールにて洗浄、乾燥を行い、キノフタロン化合物を得た。キノフタロン化合物100部、塩化ナトリウム1200部、およ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(井上製作所社製)に仕込み、60℃で8時間混練した。次に、この混練物を温水に投入し、約70℃に加熱しながら1時間撹拌してスラリー状として、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、下記化学式(15)で表される着色剤(AY−5)の微細化顔料(P−17)を得た。
C.I.ピグメントイエロー150(ランクセス社製 「Yellow Pigment E4GN」)(AY−6)100部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190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、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を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、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、微細化顔料(P−18)を得た。
C.I.ピグメントイエロー139(BAS−F社製「イルガフォアイエロー 2R−CF」)(AY−7)100部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190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、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を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、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、微細化顔料(P−19)を得た。
C.I.ピグメントイエロー185(BAS−F社製「パリオトールエローD1155」)(AY−8)500部、塩化ナトリウム:500部、およびジエチレングリコール:250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、120℃で8時間混練した。次にこの混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、微細化顔料(P−20)を得た。
下記の側鎖にカチオン性基を有する樹脂1とそれぞれの染料を用いて、染料の樹脂造塩物(AS−1〜3)を製造した。
(側鎖にカチオン性基を有する樹脂1)
温度計、攪拌機、蒸留管、冷却器を具備した4つ口セパラブルフラスコに、メチルエチルケトン67.3 部を仕込み窒素気流下で75 ℃ に昇温した。別途、メチルメタクリレート34.0部、n−ブチルメタクリレート28.0部、2−エチルヘキシルメタクリレート28.0部、ジメチルアミノエチルメタクリレート10.0部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を6.5部、およびメチルエチルケトン25.1部を均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、不揮発分から重合収率が98%以上であり、重量平均分子量(Mw)が、6830である事を確認し、50℃へ冷却した。ここへ、塩化メチル3.2部、エタノール22.0 部を追加し、50℃で2時間反応させた後、1時間かけて80℃まで加温し、更に、2時間反応させた。このようにして樹脂成分が47質量%のアンモニウム基を有する側鎖にカチオン性基を有する樹脂1を得た。得られた樹脂のアンモニウム塩価は34mgKOH/gであった。
水2000部に不揮発分換算で30部の側鎖にカチオン性基を有する樹脂1を添加し、十分に攪拌混合を行った後、60℃に加熱した。一方、90部の水に10部のC.I.アシッド レッド 52を溶解させた水溶液を調製し、先ほどの樹脂溶液に少しずつ滴下した。滴下後、60℃で120分間攪拌し、十分に反応を行った。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたものと判断した。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥し、C.I.アシッド レッド 52と側鎖にカチオン性基を有する樹脂1との造塩化合物である染料(AS−1)を得た。このとき染料(AS−1)中のC.I.アシッド レッド 52に由来する有効色素成分の含有量は25質量%であった。
C.I.アシッド レッド 52をC.I.アシッド レッド 289に変更した以外は着色剤(AS−1)の製造と同様に行い、C.I.アシッド レッド 289と側鎖にカチオン性基を有する樹脂1との造塩化合物である染料(AS−2)を得た。このとき染料(AS−2)の中のC.I.アシッド レッド 289に由来する有効色素成分の含有量は27質量%であった。
環流管を付けた1Lのステンレス製反応容器に、窒素雰囲気下、C.I.ベーシックバイオレット10(BV10:田岡化学社製:Rodamine B)を5.0部、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)1.6部をジクロロメタン40mlに溶解させ、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩 2.2部、ジメチルアミノピリジン0.25部を添加して室温で24時間攪拌を行った。得られたジクロロメタン溶液を、水で洗浄し、減圧乾燥させた後、シリカゲルカラムにて精製を行い、染料(AS−3)を得た。
(酸性樹脂型分散剤:B1−1の合成)
ガス導入管、温度、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メタクリル酸10部、メチルメタクリレート100部、i−ブチルメタクリレート70部、ベンジルメタクリレート20部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50部を仕込み、窒素ガスで置換した。
反応容器内を50℃に加熱撹拌し、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール12部を添加した。90℃に昇温し、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1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90部に加えた溶液を添加しながら7時間反応した。不揮発分測定により95%が反応したことを確認した。
ピロメリット酸無水物19部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50部、シクロヘキサノン50部、触媒として1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン0.4部を追加し、100℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了し、不揮発分測定で不揮発分30%となるよう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加えて希釈し、酸価70mgKOH/g、質量平均分子量8500の酸性樹脂型分散剤(B1−1)を得た。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、n−ブチルアクリレート80部、メチルメタクリレート60部、メタクリル酸20部、カレンズMOI−BM(昭和電工社製)20部、ETERNACOLL OXMA(宇部興産社製)20部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、2−メルカプト−2−メチル−1,3−プロパンジオール14部に、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1部を溶解した溶液を添加して、10時間反応した。不揮発分測定により95%が反応したことを確認した。次に、BPAF:9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(JFEケミカル社製)39部、C−1015N(2官能ポリカーボネートポリオール、商品名クラレポリオールC−1015N(水酸基価112mgKOH/g、クラレ社製))106部、トリメリット酸無水物33部、シクロヘキサノン392部、触媒として1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン0.40部を追加し、100℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで不揮発分30%に調整し、酸価94mgKOH/g、質量平均分子量25000の酸性樹脂型分散剤(B1−2)液を得た。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、3−メルカプト−1,2−プロパンジオールを6部、ピロメリット酸二無水物を9.7部、シクロヘキサノンを23.5部、モノ−n−ブチル錫(IV)オキシドを0.01部、それぞれ仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を100℃に加熱して、7時間反応させた。酸価の測定で97%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認した後、系内の温度を70℃に冷却し、メチルメタクリレート80部、ヒドロキシエチルメタクリレート20部を仕込み、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1部をシクロヘキサノン26.2部に溶解した溶液を添加して、10時間反応した。固形分測定により重合が95%進行したことを確認し反応を終了した。反応終了後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートにて不揮発分を30%に調整し、質量平均分子量9500の酸性樹脂型分散剤(B1−3)液を得た。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、1−チオグリセロール108部、ピロメリット酸無水物174部、PGMAc(メトキシプロピルアセテート)650部、触媒としてモノブチルスズオキシド0.2部を仕込み、窒素ガスで置換した後、120℃で5時間反応させた(第一工程)。酸価の測定で95%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認した。次に、第一工程で得られた化合物を不揮発分換算で160部、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート200部、エチルアクリレート200部、t−ブチルアクリレート150部、2−メトキシエチルアクリレート200部、メチルアクリレート200部、メタクリル酸50部、PGMAc663部を仕込み、反応容器内を80℃に加熱して、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.2部を添加し、12時間反応した(第二工程)。不揮発分測定により95%が反応したことを確認した。最後に、第二工程で得られた化合物の50%PGMAc溶液を500部、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート27.0部、ヒドロキノン0.1部を仕込み、IRにてイソシアネート基に基づく2270cm−1のピークの消失を確認するまで反応を行った(第三工程)。ピーク消失の確認後、反応溶液を冷却して、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで不揮発分調整することにより不揮発分30%の酸性樹脂型分散剤(B1−3)溶液を得た。得られた分散剤の酸価は68、不飽和二重結合当量は1593、質量平均分子量は13000であった。
(ピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2−1)の製造)
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート133部を仕込み、窒素置換しながら110℃に昇温した。滴下槽にテトラメチルピペリジルメタクリレート120部(日立化成工業社製、ファンクリルFA−712HM)、メチルアクリレート70部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート61部、及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を6部仕込み、均一になるまで攪拌した後、反応槽へ2時間かけて滴下し、その後同温度で3時間反応を継続した。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで不揮発分30%に調整し、不揮発分当たりのアミン価が145mgKOH/g、数平均分子量3,500(Mn)のピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2−1)液を得た。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート133部を仕込み、窒素置換しながら110℃に昇温した。滴下槽にペンタメチルピペリジルメタクリレート80部(日立化成工業社製、ファンクリルFA−711MM)、メチルアクリレート100部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート20部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート61部、及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を6部仕込み、均一になるまで攪拌した後、反応槽へ2時間かけて滴下し、その後同温度で3時間反応を継続した。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで不揮発分30%に調整し、不揮発分当たりのアミン価が91mgKOH/g、数平均分子量3,800(Mn)のピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2−2)液を得た。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応装置に、メチルメタクリレート30部、nーブチルメタクリレート30部、ヒドロキシエチルメタクリレート20部、テトラメチルエチレンジアミン13.2部を仕込み、窒素を流しながら50℃で1時間撹拌し、系内を窒素置換した。次に、ブロモイソ酪酸エチル9.3部、塩化第一銅5.6部、メトキシプロピルアセテート133部を仕込み、窒素気流下で、110℃まで昇温して第一ブロック(Bブロック)の重合を開始した。4時間重合後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して重合転化率が98%以上であることを確認した。
次に、この反応装置に、メトキシプロピルアセテート61部、第二ブロック(Aブロック)単量体として1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジルメタクリレート20部(日立化成工業社製、ファンクリルFA−711MM)を投入し、110℃・窒素雰囲気下を保持したまま撹拌し、反応を継続した。1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジルメタクリレート投入から2時間後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して第二ブロック(Aブロック)の重合転化率が98%以上であることを確認し、反応溶液を室温まで冷却して重合を停止した。
このようにして、不揮発分当たりのアミン価が57mgKOH/g、数平均分子量4,500(Mn)のピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤を得た。
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、先に合成したブロック共重合体溶液に不揮発分が30質量%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ピペリジル骨格を有するビニル系樹脂型分散剤(B2−3)液を調製した。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート133部を仕込み、窒素置換しながら100℃に昇温した。滴下槽にN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート200部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート61部、及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を6部仕込み、均一になるまで攪拌した後、反応槽へ2時間かけて滴下し、その後同温度で3時間反応を継続した。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで不揮発分30%に調整し、不揮発分当たりのアミン価が345mgKOH/g、数平均分子量2,500(Mn)の3級アミノ基を有するビニル系樹脂(B3−1)液を得た。
下記通りの色素誘導体を使用した。
<バインダ樹脂(C1:非感光性樹脂)の製造>
(バインダ樹脂(C1−1)液の調製)
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、滴下管および撹拌装置を取り付け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196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37.2部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート12.9部、メタクリル酸12.0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(東亞合成社製「アロニックスM110」)20.7部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1.1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、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2部をサンプリングして180℃、20分間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%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バインダ樹脂(C1−1)液を調製した。質量平均分子量(Mw)は26000であった。
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えたフラスコ内を窒素雰囲気とし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート210部を入れ、撹拌しながら100℃まで昇温した。次いで、ベンジルメタクリレート106部、アクリル酸22部及びジシクロペンタニルメタクリレート(日立化成社製FA−513M)22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215部に溶解させ、さらに2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.6部を溶解させて調製した溶液を、フラスコ内に滴下し、100℃で5時間撹拌し続けることにより、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2部をサンプリングして180℃、20分間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%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バインダ樹脂を調製し、質量平均分子量(Mw)10000の樹脂(C1−2)溶液を得た。
バインダ樹脂(C1−1)液とバインダ樹脂(C1−2)液を同量混合・撹拌してバインダ樹脂(C1−M)液を調整した。
(バインダ樹脂(C2−1)液の調製)
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、滴下管および撹拌装置を取り付け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207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、メタクリル酸20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(東亜合成社製アロニックスM110)20部、メタクリル酸メチル45部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート8.5部、及び2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.33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、共重合体樹脂溶液を得た。次に得られた共重合体溶液全量に対して、窒素ガスを停止し乾燥空気を1時間注入しながら攪拌したのちに、室温まで冷却した後、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製カレンズMOI)6.5部、ラウリン酸ジブチル錫0.08部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート26部の混合物を70℃で3時間かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間反応を継続し、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2部をサンプリングして180℃、20分間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%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バインダ樹脂(C2−1)を調製した。質量平均分子量(Mw)は18000であった。
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート333gを導入し、フラスコ内雰囲気を空気から窒素にした後、100℃に昇温後、ベンジルメタクリレート70.5g(0.40モル)、グリシジルメタクリレート71.1g(0.50モル)、トリシクロデカン骨格のモノメタクリレート(日立化成社製FA−513M)22.0g(0.10モル)および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート164gからなる混合物にアゾビスイソブチロニトリル3.6gを添加した溶液を滴下ロートから2時間かけてフラスコに滴下し、さらに100℃で5時間撹拌し続けた。次に、フラスコ内雰囲気を窒素から空気にし、メタクリル酸43.0g[0.5モル、(本反応に用いたグリシジルメタクリレートのグリシジル基に対して100モル%)]、トリスジメチルアミノメチルフェノール0.9gおよびハイドロキノン0.145gをフラスコ内に投入し、110℃で6時間反応を続け不揮発分酸価が1mgKOH/gとなったところで反応を終了した。次に、テトラヒドロフタル無水フタル酸60.9g(0.40モル)、トリエチルアミン0.8gを加え、120℃で3.5時間反応させ酸価80mgKOH/gの感光性透明樹脂溶液を得た。室温まで冷却した後、感光性透明樹脂溶液約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、先に合成した感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20質量%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バインダ樹脂(C2−2)液を調製した。質量平均分子量(Mw)は12,000であった。
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート182gを導入し、フラスコ内雰囲気を空気から窒素にした後、100℃に昇温後、ベンジルメタクリレート70.5g(0.40モル)、メタクリル酸43.0g(0.5モル)、トリシクロデカン骨格のモノメタクリレート(日立化成社製FA−513M)22.0g(0.10モル)およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート136gからなる混合物にアゾビスイソブチロニトリル3.6gを添加した溶液を滴下ロートから2時間かけてフラスコに滴下し、さらに100℃で5時間撹拌し続けた。次に、フラスコ内雰囲気を窒素から空気にし、グリシジルメタクリレート35.5g[0.25モル、(本反応に用いたメタクリル酸のカルボキシル基に対して50モル%)]、トリスジメチルアミノメチルフェノール0.9gおよびハイドロキノン0.145gをフラスコ内に投入し、110℃で6時間反応を続け、酸価が79mgKOH/gの感光性透明樹脂溶液を得た。室温まで冷却した後、感光性透明樹脂溶液約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、先に合成した感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20質量%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バインダ樹脂(C2−3)液を調製した。質量平均分子量(Mw)は13,000であった。
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備し、他方、単量体滴下槽として、ジメチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート40部、メタクリル酸40部、メタクリル酸メチル120部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製「パーブチルO」)4部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40部をよく攪拌混合したものを準備し、連鎖移動剤滴下槽として、n−ドデカンチオール8部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート32部をよく攪拌混合したものを準備した。反応槽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395部を仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃まで昇温した。反応槽の温度が90℃に安定してから、単量体滴下槽および連鎖移動剤滴下槽から滴下を開始した。滴下は、温度を90℃に保ちながら、それぞれ135分間かけて行った。滴下が終了してから60分後に昇温を開始して反応槽を110 ℃ にした。3時間110℃を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=5/95(体積比)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、メタクリル酸グリシジル70部、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)0.4部、トリエチルアミン0.8部を仕込み、そのまま110℃ で12時間反応させた。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150部を加えて室温まで冷却し、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質量%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バインダ樹脂(C2−4)液を得た。樹脂の質量平均分子量(Mw)は18000 、不揮発分当たりの酸価は2mgKOH/gであった。
バインダ樹脂(C2−1)〜(C2−4)液の4種類を同量混合・撹拌してバインダ樹脂(C2−M)液を調整した。
(着色組成物(単色:R−1)の製造)
[製造例1]
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で3時間分散した後、孔径5.0μmのフィルタで濾過し、不揮発成分が20質量%の着色組成物(R−1)を作製した。
着色剤(P−1) 14.0部
分散剤(B1−1:不揮発分30%液) 4.0部
バインダ樹脂(C1−M:不揮発分20.0%液) 24.0部
溶剤(N) 58.0部
(着色組成物(R−2〜36)の製造)
着色組成物(R−1)の配合を表3に示す組成に変更した以外は着色組成物(R−1)と同様に行い、それぞれ着色組成物(R−2〜36)を調製した。
[製造例101]
(着色組成物(S−1)の作製)
以下の原料を混合、攪拌し、孔径1.0μmのフィルタで濾過して着色組成物(S−1)を得た。
着色組成物1(R−1:不揮発分20.0%液) 95.0部
バインダ樹脂(C1−M:不揮発分20.0%液) 5.0部
(着色組成物(S−2〜42)の作製)
表4に記載した通りの材料種、質量に変更した以外は、製造例101と同様に着色組成物(S−2〜42)を作製した。
上記の光重合開始剤E1−1〜E1−4は、以下の方法により合成した。
(ステップ1)
窒素気流中、塩化アルミニウム12.60g(95ミリモル)と、1,2−ジクロロエタン126gと、N−エチル−3−ニトロ−カルバゾール53ミリモルとを、氷冷した反応容器に投入した。反応温度を5℃以下に保持したまま、この混合液に、4−(2−メトキシ−1−メチル−エトキシ)−2−メチル−ベンゾイルクロライド64ミリモルを徐々に滴下した。滴下終了後、この混合液を、20℃にて4時間攪拌した。その後、反応液を氷水に注いで油性相と水性相とに分離させ、この油性相を構成している液を、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。次いで、この液から、濾過によって乾燥剤を除去し、更に、蒸留によって溶媒を除去した。以上のようにして、アシル体を得た。
窒素気流中、上記のアシル体20ミリモルと、塩酸ヒドロキシルアミン2.1g(30ミリモル)と、ジメチルホルムアミド16.9gとを、反応容器に投入した。この混合液を80℃で1時間攪拌した後、室温に冷却して油性相と水性相とに分離させた。この油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、次いで、この蒸留残渣に、酢酸ブチル25.4gと無水酢酸2.45g(24ミリモル)とを加えた。この混合液を90℃で1時間攪拌した後、室温に冷却し、5%水酸化ナトリウム水溶液で中和させた。続いて、これを、油水分離に供し、油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、更に、酢酸エチルを溶媒として用いた再結晶を行った。以上のようにして、光重合開始剤(E1−1)を得た。
(ステップ1)
窒素気流中、塩化アルミニウム12.60g(95ミリモル)と、1,2−ジクロロエタン126gと、N−(2−エチル−ヘキシル)−3−ニトロカルバゾール化合物53ミリモルとを、氷冷した反応容器に投入した。反応温度を5℃以下に保持したまま、この混合液に、4−(2−メトキシ−1−メチル−エトキシ)−2−メチル−ベンゾイルクロライド64ミリモルを徐々に滴下した。滴下終了後、この混合液を、20℃にて4時間攪拌した。その後、反応液を氷水に注いで油性相と水性相とに分離させ、この油性相を構成している液を、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。この液から、濾過によって乾燥剤を除去し、更に、蒸留によって溶媒を除去した。以上のようにして、アシル体を得た。
窒素気流中、上記のアシル体20ミリモルと、塩酸ヒドロキシルアミン2.1g(30ミリモル)と、ジメチルホルムアミド16.9gとを、反応容器に投入した。この混合液を80℃で1時間攪拌した後、室温に冷却して油性相と水性相とに分離させた。この油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、次いで、この蒸留残渣に、酢酸ブチル25.4gと無水酢酸2.45g(24ミリモル)とを加えた。この混合液を90℃で1時間攪拌した後、室温に冷却し、5%水酸化ナトリウム水溶液で中和させた。続いて、これを、油水分離に供し、油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、更に、酢酸エチルを溶媒として用いた再結晶を行った。以上のようにして、光重合開始剤(E1−2)を得た。
(ステップ1)
窒素気流中、塩化アルミニウム12.60g(95ミリモル)と、1,2−ジクロロエタン126gと、N−エチル−3−ニトロカルバゾール化合物53ミリモルとを、氷冷した反応容器に投入した。反応温度を5℃以下に保持したまま、この混合液に、4−(エトキシメチル)−2−メチル−ベンゾイルクロライド64ミリモルを徐々に滴下した。滴下終了後、この混合液を、20℃にて4時間攪拌した。その後、反応液を氷水に注いで油性相と水性相とに分離させ、この油性相を構成している液を、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。この液から、濾過によって乾燥剤を除去し、更に、蒸留によって溶媒を除去した。以上のようにして、アシル体を得た。
窒素気流中、上記のアシル体20ミリモルと、塩酸ヒドロキシルアミン2.1g(30ミリモル)と、ジメチルホルムアミド16.9gとを、反応容器に投入した。この混合液を80℃で1時間攪拌した後、室温に冷却して油性相と水性相とに分離させた。この油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、次いで、この蒸留残渣に、酢酸ブチル25.4gと無水酢酸2.45g(24ミリモル)とを加えた。この混合液を90℃で1時間攪拌した後、室温に冷却し、5%水酸化ナトリウム水溶液で中和させた。続いて、これを、油水分離に供し、油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、更に、酢酸エチルを溶媒として用いた再結晶を行った。以上のようにして、光重合開始剤(E1−3)を得た。
(ステップ1)
窒素気流中、塩化アルミニウム12.60g(95ミリモル)と、1,2−ジクロロエタン126gと、N−(2−エチル−ヘキシル)−3−ニトロカルバゾール化合物53ミリモルとを、氷冷した反応容器に投入した。反応温度を5℃以下に保持したまま、この混合液に、4−(2−メトキシ−1−メチル−エトキシ)−2−メチル−ベンゾイルクロライド64ミリモルを徐々に滴下した。滴下終了後、この混合液を、20℃にて4時間攪拌した。その後、反応液を氷水に注いで油性相と水性相とに分離させ、この油性相を構成している液を、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。この液から、濾過によって乾燥剤を除去し、更に、蒸留によって溶媒を除去した。以上のようにして、アシル体を得た。
(ステップ2)
窒素気流中、上記のアシル体20ミリモルと、塩酸ヒドロキシルアミン2.1g(30ミリモル)と、ジメチルホルムアミド16.9gとを、反応容器に投入した。この混合液を80℃で1時間攪拌した後、室温に冷却して油性相と水性相とに分離させた。この油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、次いで、この蒸留残渣に、酢酸ブチル25.4gとプロピオン酸無水物3.12g(24ミリモル)とを加えた。この混合液を90℃で1時間攪拌した後、室温に冷却し、5%水酸化ナトリウム水溶液で中和させた。続いて、これを、油水分離に供し、油性相を構成している液から蒸留によって溶媒を除去し、更に、酢酸エチルを溶媒として用いた再結晶を行った。以上のようにして、光重合開始剤(E1−4)を得た。
[実施例1]
(感光性着色組成物(X−1))
以下の原料を混合、攪拌し、孔径1.0μmのフィルタで濾過して感光性着色組成物(Y−1)を得た。
着色組成物(S−1:不揮発分20.0%) :50.0部
バインダ樹脂(C2−M:不揮発分20.0%) :15.0部
熱硬化性化合物(CE−1) :1.0部
熱硬化性化合物(CE−2) :1.0部
重合性化合物(D1−1/D2−2) :3.0部
光重合開始剤(E11−1) :1.8部
増感剤(F) :0.2部
チオール系連鎖移動剤(G) :0.4部
重合禁止剤(H) :0.1部
紫外線吸収剤(I) :0.1部
酸化防止剤(J) :0.1部
レベリング剤(K:不揮発分3%) :1.0部
貯蔵安定剤 :0.1部
シランカップリング剤(M) :0.2部
溶剤(N) :26.0部
(感光性着色組成物(X−2〜61)の作製)
実施例1の着色組成物およびバインダ樹脂溶液の種類を表5に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様に行い感光性着色組成物(X−2〜61)をそれぞれ作製した。
尚、それぞれの原料については、以下の通りである。
・エポキシ化合物(CE−1)
(CE−1−1)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[EHPE−3150(ダイセル社製)]、
(CE−1−2)ソルビトールのグリシジルエーテル化エポキシ化合物[デナコールEX611(ナガセケムテックス社製)]、
(CE−1−3)イソシアヌル酸トリグリシジル
(CE−1−1)〜(CE−1−3)をそれぞれ同量混合し、エポキシ化合物(CE−1)とした。
・オキセタン化合物(CE−2):
3−エチル−3−[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル]オキセタン[アロンオキセタンOXT−221(東亞合成社製)]
(D1−1)エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート [A−9300(新中村化学工業社製)]
(D1−2)ペンチレン鎖含有トリス―(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート[A−9300−1CL(新中村化学工業社製)]
(D2−1)KAYARAD DPCA30[日本化薬社製]ペンチレン鎖含有多官能(メタ)アクリレート
(D2−2)KAYARAD DPCA60[日本化薬社製]ペンチレン鎖含有多官能(メタ)アクリレート
(D1−1/D2−2):上記(D1−1)と(D2−2)とを80:20の割合にて混合した。
(D3−M):下記(D3−1)〜(D3−5)をそれぞれ同量にて混合し、重合性化合物(D3−M)とした。
(D3−1)トリメチロールプロパントリアクリレート[アロニックスM309(東亞合成社製)]
(D3−2)ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート(E−2)[アロニックスM402(東亞合成社製)]
(D3−3)多塩基酸性アクリルオリゴマー[アロニックスM520(東亞合成社製)]
内容量が1リットル5つ口反応容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(432g、ヘキサメチレンジイソシアネート84gを仕込み、60℃で8時間反応させ、(メタ)アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレート(D3−4)を含む生成物を得た。生成物中、多官能ウレタンアクリレート(D3−4)の占める割合は、70質量%であり、残部を他の光重合性化合物で占めている。なお、IR分析により反応生成物中にイソシアネート基が存在しないことを確認した。
(E1−1〜E1−4)上記の通り。
(E11−1)2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン[イルガキュア369(BASFジャパン社製)]と、(E1−1〜E1−4)の5つの光重合開始剤をそれぞれ同量ずつ混合したもの。
(E2−1)前記化学式(E2−1)で表したもの
(E2−2)前記化学式(E2−2)で表したもの
(E21−1)2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン[イルガキュア369(BASFジャパン社製)]と、(E2−1、E2−2)の3つの光重合開始剤をそれぞれ同量ずつ混合したもの。
(E1−1/E2−1)2つ(E1−1)(E2−1)の光重合開始剤をそれぞれ同量ずつ混合したもの。
(E3−1)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[イルガキュア907(BASFジャパン社製)]
(E3−2)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[イルガキュア379(BASFジャパン社製)]
(E3−3)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[ルシリンTPO(チバ・ジャパン社製)]
(E3−4)2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール[ビイミダゾール(黒金化成社製)]
(E3−5)p−ジメチルアミノアセトフェノン[DMA(ダイキファイン社製)]
(E3−6)エタン−1−オン,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],1−(O−アセチルオキシム)[イルガキュアOXE02(BASFジャパン社製)]
(E3−7)1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン[イルガキュア2959(BASFジャパン社製)]
(E3−8)ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド[イルガキュア819(BASFジャパン社製)]
以上、(E3−1)〜(E3−8)をそれぞれ同量にて混合し、光重合開始剤(E3−M)とした。
(F−1)2,4−ジエチルチオキサントン[カヤキュアDETX−S(日本化薬社製)]
(F−2)4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン[CHEMARK DEABP(Chemark Chemical社製)]
以上、(F−1)(F−2)をそれぞれ同量にて混合し、増感剤(F)とした。
(G−1)トリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)[TEMB(昭和電工社製)]
(G−2)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)[TPMB(昭和電工社製)]
(G−3)ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)[PEMP(堺化学工業社製)]
(G−4)トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)[TMMP(堺化学工業社製)]
(G−5)トリス[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]―イソシアヌレート[TEMPIC(堺化学工業社製)]
以上、(G−1)〜(G−5)をそれぞれ同量にて混合し、チオール系連鎖移動剤(G)とした。
(H−1)3−メチルカテコール
(H−2)メチルヒドロキノン
(H−3)tert−ブチルヒドロキノン
以上、(H−1)〜(H−3)をそれぞれ同量にて混合し、重合禁止剤(H)とした。
(I−1)2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−(ドデシルおよびトリデシル)オキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン[TINUVIN400(BASFジャパン社製)]
(I−2)2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール[TINUVIN900(BASFジャパン社製)]
以上、(I−1)(I−2)をそれぞれ同量にて混合し、紫外線吸収剤(I)とした。
(J−1)ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート
(J−2)3,3'−チオジプロパン酸ジオクタデシル
(J−3)トリス[2,4−ジ−(tert)−ブチルフェニル]ホスフィン
(J−4)ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート
(J−5)サリチル酸p−オクチルフェニル
以上、(J−1)〜(J−5)をそれぞれ同量にて混合し、酸化防止剤(J)とした。
ビックケミー社製「BYK−330:ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン 」1部、
DIC社製「メガファックF−551:含フッ素基・親油性基含有オリゴマー」1部、
花王社製「エマルゲン103:ポリオキシエチレンラウリルエーテル」1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97部に溶解させた混合溶液。
(L−1)2,6−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−メチルフェノール(本州化学工業社製「BHT」)
(L−2)トリフェニルホスフィン(北興化学工業社製「TPP」)
以上、(L−1)(L−2)をそれぞれ同量にて混合し、貯蔵安定剤とした。
(M−1)3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン[信越シリコーン シランカップリング剤KBM−403(信越化学工業社製)]
(M−2)3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン[信越シリコーン シランカップリング剤KBE−503(信越化学工業社製)]
(M−3)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[信越シリコーン シランカップリング剤KBM−603(信越化学工業社製)]
(M−4)3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン[信越シリコーン シランカップリング剤KBM−803(信越化学工業社製)]
以上、(M−1)〜(M−4)をそれぞれ同量にて混合し、密着向上剤とした。
(N−1)シクロヘキサノン 20部
(N−2)3−エトキシプロピオン酸エチル 20部
(N−3)プロピレングリコールモノメチルエーテル 20部
(N−4)シクロヘキサノールアセテート 20部
(N−5)ジプロプレングリコールメチルエーテルアセテート 20部
(N−1)〜(N−5)をそれぞれ上記質量部にて混合し、溶剤(N)とした。
以下の通り、感光性着色組成物の評価を行った。結果を表6に示す。
得られた感光性着色組成物をスピンコート法により縦10cm×横10cmのガラス基板に塗工した後、クリーンオーブン中70℃で15分間加温して溶剤を除去し、約2μmの被膜を得た。次いで、このガラス基板を室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、100μm幅(ピッチ200μm)および25μm幅(ピッチ50μm)ストライプパターンのフォトマスクを介して紫外線を露光した。その後、この基板を23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、クリーンオーブン中230℃で30分間加熱してフィルタセグメントを作製した。スプレー現像は、それぞれの感光性着色組成物での被膜について、現像残りなくなるパターン形成可能な最短時間で行い、これを適正現像時間とした。なお、塗膜の膜厚は、Dektak 3030(日本真空技術社製)を用いて行った。
得られたフィルタセグメントの100μmフォトマスク部分でのパタ−ンの厚みを測定し、塗工直後厚みに対して90%以上となる最小露光量を評価した。最小露光量が小さい程、高感度で良好な感光性着色組成物と評価する。評価基準は以下の通りである。
○:50mJ/cm2未満(良好)
△:50mJ/cm2以上100mJ/cm2未満(実用域)
×:100mJ/cm2以上(実用不可)
[直線性評価]
得られたフィルタセグメントの100μmフォトマスク部分でのパタ−ンの直線性を光学顕微鏡を用いて観察して評価した。評価基準は以下の通りである。
○:直線性良好(良好)
△:部分的に直線性不良(欠けがわずかにある)(実用域)
×:直線性不良(実用不可)
得られたフィルタセグメントの100μmフォトマスク部分でのパタ−ンの断面について、電子顕微鏡を用いて観察して評価を行った。評価基準は以下の通りである。なお、ターン断面は順テーパーが良好である。
〇:断面がなだらかな順テーパー形状(良好)
△:断面が順テーパー形状(実用域)
×:断面が逆テーパー形状(実用不可)
[溶剤耐性評価]
得られたフィルタセグメントをN−メチルピロリドン溶液に30分浸漬後、イオン交換水で洗浄、風乾し、100μmフォトマスク部分でのパターンについて光学顕微鏡を用いて観察して評価を行った。評価基準は以下の通りである。
〇:外観、色に変化なく良好(良好)
△:一部にシワ等が発生するが、色には変化なく良好(実用域)
×:退色が発生(実用不可)
11 透明基板
12 TFTアレイ
13 透明電極層
14 配向層
15 偏光板
21 透明基板
22 カラーフィルタ
23 透明電極層
24 配向層
25 偏光板
30 バックライトユニット
31 白色LED光源
LC 液晶
Claims (9)
- 顔料(A)、分散剤(B)、バインダ樹脂(C)、光重合性化合物(D)、光重合性開始剤(E)を含有し、
顔料(A)が、下記化学式(1)で示す顔料を含有し、光重合性開始剤(E)は、下記一般式(2)で示す光重合開始剤[E1]、および下記一般式(3)で示す光重合開始剤[E2]のうち少なくとも一方を含む、感光性着色組成物。
[一般式(2)において、X1、X3及びX6は、それぞれ独立に、R11、OR11、COR11、SR11、CONR12R13又はCNを表し、X2は、置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数が6〜30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素原子数が7〜30のアリールアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素原子数が2〜20の複素環基を表し、X4及びX5は、それぞれ独立に、R11、OR11、SR11、COR11、CONR12R13、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、COSR11、CSOR11、CN、ハロゲン原子又は水酸基を表す。R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数が6〜30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素原子数が7〜30のアリールアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素原子数が2〜20の複素環基を表す。a及びbは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。]
一般式(3)
〔一般式(3)において、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアシル基、または置換もしくは未置換のアミノ基を表す。〕 - さらに下記一般式(4)で示す顔料を含む、請求項1記載の感光性着色組成物。
一般式(4)
[一般式(4)中、Xは塩素原子、または臭素原子を表し、AおよびBは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、炭素数1〜12のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、−CF3、−OR1、−SR2、−N(R3)R4、−COOR5、−CONH2、−CONHR6、−CON(R7)R8、−SO2NH2、−SO2NHR9、または、−SO2N(R10)R11であり、R1〜R11は、それぞれ独立して、炭素数1〜12のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、または、置換基を有してもよいアラルキル基である。ただし、AおよびBが同時に水素原子になることはない。また、XがAでありかつBが水素原子となることはなく、XがBでありかつAが水素原子となることはない。] - 顔料(A)が、さらに、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー185、および下記一般式(5)で示す黄色顔料からなる群より選択される1種以上を含む、請求項1または2に記載の感光性着色組成物。
一般式(5)
[一般式(5)中、Z1〜Z13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシル基、置換基を有してもよいアリール基、−SO3H、−COOH、およびこれら酸性基の1価〜3価の金属塩、アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいフタルイミドメチル基、または置換基を有してもよいスルファモイル基を示し、
Z1〜Z4、および/または、Z10〜Z13の隣接した基は、一体となって、置換基を有してもよい芳香環を形成する場合がある。] - 光重合性開始剤(E)が、さらにアセトフェノン系開始剤を含有する、請求項1〜3いずれか1項に記載の感光性着色組成物。
- 前記光重合性化合物(D)がイソシアヌレート環含有光重合性化合物[D1]、およびアルキレン鎖含有光重合性化合物[D2]のうち少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の感光性着色組成物。
- さらに、酸化防止剤を含有する、請求項1〜5いずれか1項に記載の感光性着色組成物。
- 顔料(A)の含有量が、感光性着色組成物の不揮発分中、30〜70質量%である、請求項1〜6いずれか1項に記載の感光性着色組成物。
- 基材、および請求項1〜7いずれか1項に記載の感光性着色組成物から形成されるフィルタセグメントを備える、カラーフィルタ。
- 請求項8記載のカラーフィルタを有する、液晶表示装置。
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