JP2020122971A - 着色組成物、着色硬化膜、カラーフィルタ、表示素子及び固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、本発明の課題は、耐熱性、耐溶剤性及び現像性をバランスよく高水準で達成できる着色硬化膜を形成可能な着色組成物を提供することにある。更に、本発明の課題は、当該着色組成物を用いて形成された着色硬化膜、及び当該着色硬化膜を具備するカラーフィルタ、表示素子、固体撮像素子を提供することにある。
(A)染料、及び染料残基とエチレン性不飽和基とを有する染料単量体を構造単位として有する染料多量体から選ばれる少なくとも1種を含む着色剤、
(B)バインダー樹脂、及び
(C)重合性化合物
を含み、
(B)バインダー樹脂として、下記式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が11モル%以上である共重合体(但し、前記染料多量体を除く。)を含有する、着色組成物。
R1は、水素原子又はメチル基を示し、
R2は、炭素数2〜4のアルカンジイル基を示し、
R3は、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換の多環芳香族炭化水素
基、又は置換若しくは非置換の含窒素脂環式複素環基を示し、
nは、0〜100の整数を示す。但し、nが2以上の場合、複数存在するR2は同一で
も異なっていてもよい。〕
着色組成物
以下、本発明の着色組成物の構成成分について詳細に説明する。
本発明の着色組成物は、(A)着色剤として染料、及び染料残基とエチレン性不飽和基とを有する染料単量体を構造単位として有する染料多量体から選ばれる少なくとも1種を含む。
先ず、染料について説明する。
染料としては特に限定されるものではなく、カラーフィルタ等の用途に応じて色彩や材質を適宜選択することが可能であり、また1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。本発明で使用する染料としては、例えば、カラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行)においてダイ(Dye)に分類されている化合物の他、公知の染料を用いることができる。
トリアリールメタン系染料としては、例えば特開2001−011336号公報、特開2003−246935号公報、特開2008−304766号公報、国際公開第2010/123071号パンフレット、特開2010−256598号公報、特開2011−007847号公報、特開2011−070172号公報、特開2011−116803号公報、特開2011−117995号公報、特開2011−133844号公報、特開2011−227408号公報、国際公開第2011/152379号パンフレット、国際公開第2011/162217号パンフレット、特開2012−017425号公報、特開2012−037740号公報、国際公開第2012/036085号パンフレット、特開2012−073291号公報、国際公開第2012/053201号パンフレット、特開2012−083652号公報、特開2012−088615号公報、特開2012−098522号公報、特開2013−057053号公報、米国特許出願公開第2013/0141810号明細書、国際公開第2013/147099号パンフレット等に記載された化合物を用いることができる。
シアニン系染料としては、例えば特開2009−235392号公報の実施例に記載された(A−2)〜(A−6)成分、特開2012−212089号公報の段落〔0096〕〜〔0108〕に記載された化合物、特開2012−214718号公報の段落〔0054〕〜〔0063〕に記載された化合物、特開2012−214719号公報の段落〔0050〕〜〔0054〕に記載された化合物等を用いることができる。
アゾ系染料としては、例えば特開2003−510398号公報、特開2005−226022号公報、特開2007−212639号公報、特開2010−152160号公報、特開2010−170073号公報、特開2011−148993号公報、特開2011−148994号公報、特開2011−148995号公報、特開2012−041461号公報、特開2012−062461号公報、国際公開第2012/039361号パンフレット、特開2012−194200号公報に記載されたピリドンアゾ系染料;例えば特開平04−249549号公報、特開2005−120132号公報、特開2005−298636号公報、特開2007−197538号公報、特開2010−275531号公報、特開2012−141429号公報等に記載のジアゾ系染料;例えば特開2004−325864号公報、特開2010−275533号公報等に記載のモノアゾ
系染料;例えば特開2005−274788号公報、特開2005−290351号公報、特開2006−039301号公報、特開2007−041076号公報、特開2007−041050号公報、特開2009−067748号公報、特開2010−170116号公報、特開2010−170117号公報等に記載のピラゾールアゾ系染料;例えば特開2007−293127号公報の段落〔0058〕〜〔0061〕、特開2011−219655号公報の段落〔0014〕、特開2013−145258号公報等に記載のアゾメチン系染料の他、特開2010−150416号公報、特開2010−152159号公報、特開2010−170074号公報、特開2011−016974号公報、特開2011−074270号公報、特開2011−145540号公報、米国特許出願公開第2013/0164681号明細書に記載の化合物等を用いることができる。
キノフタロン系染料としては、例えば特開平5−039269号公報、特開平6−220339号公報、特開平8−171201号公報、特開2006−126649号公報に記載の式(2)で表される化合物、特開2010−250291号公報に記載の式(1)で表される化合物、特開2013−209614号公報に記載の式(1)で表される化合物を使用することができる。
クマリン系染料としては、例えば特開平4−179955号公報の実施例4に記載の化合物、特開2013−151668号公報に記載の式(1)で表される化合物、特開2013−231165号公報に記載の式(1)で表される化合物、特開2014−044419号公報に記載の式(1)で表される化合物を使用することができる。
ピラゾロン系染料としては、例えば特開2006−016564号公報に記載の式(1)で表される化合物、特開2006−063171号公報に記載の式(1)で表される化合物を使用することができる。
フタロシアニン系染料としては、例えば特開2004−233504号公報、特開2006−047497号公報に記載された化合物の他、特開2007−094181号公報の段落〔0147〕〜〔0155〕に記載された化合物等を用いることができる。
C.I.ダイレクトグリーン28等を挙げることができる。
トリアリールメタン系酸性染料の具体例としては、例えば、C.I.アシッドブルー9等を挙げることができる。
アントラキノン系酸性染料の具体例としては、例えば、C.I.アシッドブルー40、C.I.アシッドグリーン25、C.I.リアクティブブルー19、C.I.リアクティブブルー49等を挙げることができる。
キサンテン系酸性染料の具体例としては、例えば、C.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド87、C.I.アシッドレッド92、C.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドレッド388の他、特開2010−32999号公報の合成例1〜3、特開2011−138094号公報に開示されている染料等を挙げることができる。
キノリン系酸性染料の具体例としては、例えば、C.I.アシッドイエロー3等を挙げることができる。
ニトロ系酸性染料の具体例としては、例えば、C.I.アシッドイエロー1、C.I.アシッドオレンジ3等を挙げることができる。
シアニン系酸性染料の具体例としては、例えば、C.I.リアクティブイエロー1等を挙げることができる。
トリアリールメタン系塩基性染料の具体例としては、例えば、C.I.ベーシックブルー7、C.I.ベーシックグリーン1の他、国際公開第2010/123071号パンフレット、特開2011−116803号公報、特開2011−117995号公報、特開2011−133844号公報に記載の染料等を挙げることができる。
キサンテン系塩基性染料の具体例としては、例えば、C.I.ベーシックバイオレット11等を挙げることができる。
キノンイミン系塩基性染料の具体例としては、例えば、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー9等を挙げることができる。
シアニン系塩基性染料の具体例としては、例えば、C.I.ベーシックレッド12、C.I.ベーシックレッド13、C.I.ベーシックレッド14、C.I.ベーシックバイオレット7、C.I.ベーシックバイオレット16、C.I.ベーシックイエロー1、C.I.ベーシックイエロー11、C.I.ベーシックイエロー13、C.I.ベーシックイエロー21、C.I.ベーシックイエロー28、C.I.ベーシックイエロー51等を挙げることができる。
その他、特表2007−503477号公報に記載の各種塩基性染料を挙げることができる。
31号公報、特開2010−275533号公報に記載の染料等を挙げることができる。
アントラキノン系非イオン性染料の具体例としては、例えば、C.I.バットブルー4、C.I.ディスパースレッド60、C.I.ディスパースブルー56、C.I.ディスパースブルー60等を挙げることができる。
フタロシアニン系非イオン性染料の具体例としては、例えば、C.I.パッドブルー5等を挙げることができる。
キノリン系非イオン性染料の具体例としては、例えば、C.I.ソルベントイエロー33、C.I.ディスパースイエロー64等を挙げることができる。
ニトロ系非イオン性染料の具体例としては、例えば、C.I.ディスパースイエロー42等を挙げることができる。
メチン系非イオン性染料の具体例としては、例えば、C.I.ソルベントイエロー179、ディスパースイエロー201等を挙げることができる。
その他、特開2010−168531号公報の請求項3若しくは請求項4に記載の各種非イオン性染料を挙げることができる。
染料多量体は、染料残基とエチレン性不飽和基とを有する染料単量体を構造単位として有するものである。染料多量体は、1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。
染料残基としては、発色団の構造面からは、例えば、キサンテン系染料、トリアリールメタン系染料、シアニン系染料、アントラキノン系染料、アゾ系染料、ジピロメテン系染料、キノフタロン系染料、クマリン系染料、ピラゾロン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、キノンイミン系染料、及びフタロシアニン系染料から選択される染料の残基が挙げられる。ここで、本明細書において「染料残基」とは、染料化合物から1個の水素原子を除いた残基をいう。中でも、染料残基としては、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、アゾ系染料、ジピロメテン系染料、メチン系染料、及びシアニン系染料から選択される染料の残基が好ましく、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、ジピロメテン系染料及びシアニン系染料から選択される染料の残基がより好ましく、トリアリールメタン系染料の残基が更に好ましい。なお、染料残基は、酸性染料、塩基性染料及び非イオン性染料のいずれに由来するものであってもよいが、酸性染料、塩基性染料に由来するものが好ましい。
エチレン性不飽和基としては、例えば、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基等を挙げることができる。
かかる染料単量体として、例えば、下記式(2)で表される単量体を挙げることができる。
R11は、水素原子又はメチル基を示し、
X1は、単結合、置換若しくは非置換の2価の炭化水素基、又は該2価の炭化水素基と
、炭素原子及び水素原子以外の原子を含む1以上の連結基とを組み合わせてなる2価の基を示し、
D1は、染料残基を示す。〕
X1に係る2価の炭化水素基としては、例えば、2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環
式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基を挙げることができる。なお、本明細書において「脂環式炭化水素基」とは、環状構造を有さない脂肪族炭化水素基を除く概念である。2価の脂肪族炭化水素基は直鎖及び分岐鎖のいずれの形態でもよく、また2価の脂肪族炭化水素基及び2価の脂環式炭化水素基は飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。また、本明細書において「脂環式炭化水素基」、「芳香族炭化水素基」とは、環構造のみからなる基だけでなく、当該環構造に更に2価の脂肪族炭化水素基が置換した基をも包含する概念であり、その構造中に少なくとも脂環式炭化水素又は芳香族炭化水素を含んでいればよい。
2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基が挙げられ、その炭素数は、好ましくは3〜20、更に好ましくは3〜12である。具体例としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロブテニレン基、シクロペンテニレン基、シクロヘキセニレン基等の単環式炭化水素環基、1,4−ノルボルニレン基、2,5−ノルボルニレン基等のノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基等の橋かけ環炭化水素基等を挙げることができる。
2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、アリーレン基が挙げられ、炭素数6〜14の単環から3環のアリーレン基が好ましい。具体例としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、フェナントレン基、アンスリレン基等を挙げることができる。
数1〜6のアルキル基を示す)、−NRa−(Raは、前記と同義である)が挙げられ、1種又は2種以上有することができる。連結基の結合位置は任意であり、例えば、2価の炭化水素基の末端又はC−C結合間に有することができるが、中でも、片末端又はC−C結合間に有することが好ましい。また、2価の炭化水素基と前記連結基とが結合して環構造
を形成してもよい。なお、段落〔0030〕でいうところの炭素数は、該連結基を構成する炭素原子を除いた部分の総炭素数を意味する。
−CH2−、−(CH2)5−COO−(CH2)11−CH2−、−CH2−CH2−CH2−C−(COO−CH2−CH3) 2−、−CH2−CH2−O−CH2−CH2−、−CH2−CH2−CH2−O−CH2−CH2−、−(CH2−CH2−O)p−CH2−(pは1〜8の整数である)、−(CH2−CH2−CH2−O)q−CH2−(qは1〜5の整数である)、−CH2−CH(CH3)−O−CH2−CH2−、−CH2−CH−(OCH3)−、−CH2−
CH2−COO−CH2−CH2−O−CH2−CH(CH2−CH3)−CH2−CH2−CH2−CH2−、−CH2−CH2−CH2−O−CO−CH2−CH(CH2−CH3)−CH2
−CH2−CH2−CH2−、−CH2−CH2−COO−CH2−CH2−O−CH2−CH2
−O−CH2−CH(CH2−CH3)−CH2−CH2−CH2−CH2−、−CH2−CH2
−NH−COO−CH2−CH2−、−CH2−CH2−OCO−CH2−等を挙げることが
できるが、これらに限定されるものではない。
とができる。また、アルコキシル基及びアリールオキシ基の置換基としては、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、スルファニル基等を挙げることができる。更に、2価の炭化水素基が2価の脂環式炭化水素基及び2価の芳香族炭化水素基である場合、置換基として、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアルケニル基を有していてもよい。アルキル基及びアルケニル基の炭素数は1〜6が好ましい。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基等が挙げられ、またアルケニル基の具体例としては、例えば、エテニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、2−エチル−2−ブテニル基等が挙げられる。なお、アルキル基及びアルケニル基の置換基としては、前述の2価の炭化水素基の置換基と同様のものを挙げることができる。
ニン系染料、アントラキノン系染料、アゾ系染料、ジピロメテン系染料、キノフタロン系染料、クマリン系染料、ピラゾロン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、キノンイミン系染料、及びフタロシアニン系染料から選択される染料の残基を挙げることができる。中でも、染料残基としては、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、アゾ系染料、ジピロメテン系染料、メチン系染料、及びシアニン系染料から選択される染料の残基が好ましく、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、ジピロメテン系染料及びシアニン系染料から選択される染料の残基がより好ましく、トリアリールメタン系染料の残基が更に好ましい。なお、染料残基は、酸性染料、塩基性染料及び非イオン性染料のいずれに由来するものであってもよいが、酸性染料、塩基性染料に由来するものが好ましい。
そして、染料単量体を重合することで、染料多量体を製造することができる。重合反応は従来公知の方法を用いることが可能であり、例えば、後述する(B)バインダー樹脂と同様の方法を採用することができる。
また、本発明におけるバインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜3.0である。なお、ここでいう、Mnは、GPC(溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量をいう。
ニル基又はオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体、重合体分子鎖の末端にモノ(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー等を挙げることができる。不飽和単量体(a)は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。
R12は、水素原子又はメチル基を示し、
R13は、炭素数2〜4のアルカンジイル基を示し、
R14は、置換若しくは非置換の炭化水素基を示し、
mは、0〜100の整数を示す。但し、mが2以上の場合、複数存在するR13は同一でも異なっていてもよい。〕
R12としては、水素原子又はメチル基を適宜選択することができる。
R13における炭素数2〜4のアルカンジイル基としては、エチレン基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基等を挙げることができ、中でも、炭素数2〜3のアルカンジイル基が好ましく、エチレン基、プロパン−1,2−ジイル基がより好ましい。
脂肪族炭化水素基は、直鎖及び分岐鎖のいずれの形態でもよく、また飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基がより好ましく、具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2
−エチルヘキシル基、デシル基、ドデシル基等を挙げることができる。また、アルケニル基としては、炭素数2〜20のアルケニル基が好ましく、炭素数2〜12のアルケニル基が好ましく、具体例としては、エテニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、2−エチル−2−ブテニル基、2−オクテニル基、(4−エテニル)−5−ヘキセニル基、2−デセニル基等が挙げられる。アルキニル基としては、炭素数2〜20のアルキニル基が好ましく、炭素数2〜12のアルキニル基がより好ましく、具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−ペンチニル基、3−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、2−エチル-2−ブチニル基、2−オクチニル基、(4−エチニル)−5−ヘキシ
ニル基、2−デシニル基等を挙げることができる。中でも、脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜20の直鎖及び分岐鎖のアルキル基が好ましく、炭素数1〜12の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が好ましい。
ン−8−イル基、ペンタシクロペンタデカニル基、イソボルニル基、アダマンチル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、トリシクロペンタニル基、トリシクロペンテニル基等を挙げることができる。
メチル(メタ)アクリレート、n−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、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の如きアルキル(メタ)アクリレート;
ビニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート等のアルケニル(メタ)アクリレート;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の如きアリール(メタ)アクリレート;、
ポリエチレングルコール(重合度2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングルコール(重合度2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度2〜10)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(重合度2〜10)モノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレートの如き多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、ジシクロペンテニル(
メタ)アクリレートの如き脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル
等を挙げることができる。
N−置換マレイミドとしては、例えば、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等を挙げることができる。
芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、アセナフチレン等を挙げることができる。
ビニルエーテルとしては、例えば、シクロヘキシルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルビニルエーテル、ペン
タシクロペンタデカニルビニルエーテル等を挙げることができる。
グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、β−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,4−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン等のグリシジルエーテル基を有するエチレン性不飽和単量体;
1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン;
3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート
等を挙げることができる。
3−(ビニルオキシメチル)−2−メチルオキセタン、2−(ビニルオキシエチル)−2−メチルオキセタンの如き(ビニルオキシアルキル)アルキルオキセタン;
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕オキセタンの如き(メタ)アクリロイルオキシアルキルオキセタン;
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−メチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−エチルオキセタンの如き〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕アルキルオキセタン;
2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−フェニルオキセタンの如き〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕フェニルオキセタン
4−[3−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)プロポキシ]スチレン、4−[7−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘプチルオキシ]スチレンの如きオキセタニル基を有する芳香族ビニル化合物
等を挙げることができる。
染料多量体中の上記式(3)で表される単量体の共重合割合は、好ましくは30〜85モル%、より好ましくは40〜80モル%、更に好ましくは50〜75モル%である。この場合において、上記式(3)で表される単量体としてアリール(メタ)アクリレートを含む場合、染料多量体中のアリール(メタ)アクリレートの共重合割合は、好ましくは5モル%以上20モル%未満、より好ましくは7〜18モル%、更に好ましくは10〜16モル%である。
C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントグリーン58、C.I.ピグメントグリーン59等の緑色顔料;
C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー80等の青色顔料;
C.I.ピグメントイエロー83、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179、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー211、C.I.ピグメントイエロー215等の黄色顔料;
C.I.ピグメントオレンジ38等の橙色顔料;
C.I.ピグメントバイオレット23等の紫色顔料。
。顔料の粒子表面を改質する樹脂としては、例えば、特開2001−108817号公報に記載のビヒクル樹脂、又は市販の各種の顔料分散用の樹脂が挙げられる。カーボンブラック表面の樹脂被覆方法としては、例えば、特開平9−71733号公報、特開平9−95625号公報、特開平9−124969号公報等に記載の方法を採用することができる。また、有機顔料は、いわゆるソルトミリングにより、一次粒子を微細化して使用してもよい。ソルトミリングの方法としては、例えば、特開平08−179111号公報に開示されている方法を採用することができる。
公知の分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系分散剤、ポリエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪酸エステル系分散剤、ポリエステル系分散剤、(メタ)アクリル系分散剤等が挙げられ、市販品として、例えば、Disperbyk−2000、Disperbyk−2001、BYK−LPN6919、BYK−LPN21116、BYK−LPN22102(以上、ビックケミー(BYK)社製)等の(メタ)アクリル系分散剤、Disperbyk−161、Disperbyk−162、Disperbyk−165、Disperbyk−167、Disperbyk−170、Disperbyk−182(以上、ビックケミー(BYK)社製)、ソルスパース76500(ルーブリゾール(株)社製)等のウレタン系分散剤、ソルスパース24000(ルーブリゾール(株)社製)等のポリエチレンイミン系分散剤、アジスパーPB821、アジスパーPB822、アジスパーPB880、アジスパーPB881(以上、味の素ファインテクノ(株)社製)等のポリエステル系分散剤の他、BYK−LPN21324(ビックケミー(BYK)社製)を使用することができる。
本発明において、分散剤の含有量は、顔料100質量部に対して、5〜300質量部が好ましく、10〜200質量部がより好ましく、20〜100質量部が更に好ましく、20〜50質量部がより更に好ましい。
本発明の着色組成物は、(A)着色剤として染料及び染料多量体を単独で含有しても構わないが、(A)着色剤として染料と顔料の両方を含む場合、本発明の効果をより享受できる観点から、染料及び染料多量体の合計含有量は、全着色剤に対して5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましい。なお、本発明の着色組成物は、着色組成物の固形分中に対する染料及び染料多量体の含有割合が高い場合であっても、耐熱性、耐溶剤性及び現像性をバランスよく高水準で達成され、析出物や塗膜異物の発生を抑制された着色硬化膜を形成することができる。また、染料がトリアリールメタン染料を含む場合は、トリアリールメタン染料と他の青色着色剤との組み合わせを含むか、又は、染料の合計含有量に対してトリアリールメタン染料が55質量%以上であれば、本発明の効果をより享受できる。
本発明の着色組成物は、(B)バインダー樹脂として特定共重合体、即ち、下記式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が11モル%以上である共重合体(以下、「特定共重合体」とも称する。但し、前述の染料多量体を除く)を含む。
R1は、水素原子又はメチル基を示し、
R2は、炭素数2〜4のアルカンジイル基を示し、
R3は、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換の多環芳香族炭化水素
基、又は置換若しくは非置換の含窒素脂環式複素環基を示し、
nは、0〜100の整数を示す。但し、nが2以上の場合、複数存在するR12は同一でも異なっていてもよい。〕
R2における炭素数2〜4のアルカンジイル基としては、R13において例示したものと
同様のものを挙げることができる。中でも、炭素数2〜3のアルカンジイル基が好ましく、エチレン基、プロパン−1,2−ジイル基がより好ましい。
香族炭化水素基を挙げることができる。ここで、本明細書において「多核芳香族炭化水素基」とは、炭素と水素から構成される芳香環が2個以上存在し、芳香環同士が炭素−炭素結合によって結合している炭化水素基をいい、芳香環同士が単結合のみならず、アルカンジイル基等で結合した炭化水素基も「多核芳香族炭化水素基」に包含するものとする。また、「縮合芳香族炭化水素基」とは、炭素と水素から構成される芳香環が2個以上存在し、これらの芳香環同士が1以上の隣接して結合する炭素原子を共有している炭化水素基をいう。
かかる多環芳香族炭化水素基を構成する芳香環の数は、2〜10が好ましく、2〜7がより好ましく、2〜5が更に好ましい。
多核芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、ビフェニル基、テルフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、セプチフェニル基、オクチフェニル基、ノビフェニル基、デシフェニル基、ベンジルフェニル基、フェネチルフェニル基等を挙げることができる。中でも、ビフェニル基、ベンジルフェニル基が好ましい。
縮合芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、ペリレニル基、フルオレニル基等を挙げることができる。中でも、ナフチル基、アントラニル基、フルオレニル基が好ましく、ナフチル基がより好ましい。
環式が好ましく、5〜7員環が更に好ましい。
かかる含窒素脂環式複素環基の具体例としては、例えば、ピロリジニル基、イミダゾリジニル基、ピラゾリジニル基、モルホリニル基、チオモルホリニル基、ピペリジル基、ピ
ペリジノ基、ピペラジニル基、ホモピペラジニル基等を挙げることができる。中でも、ピペリジル基が好ましい。
化水素基、置換又は非置換の含窒素脂環式複素環基が好ましく、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のピペリジル基がより好ましく、ヒドロキシル基で置換されていてもよいフェニル基、ヒドロキシル基で置換されていてもよいビフェニル基、ヒドロキシル基及びアルキル基で置換されていてもよいベンジルフェニル基、置換ピペリジル基が更に好ましい。なお、該ヒドロキシル基は保護基で保護されていてもよい。
構わない。R2O基を有する場合、nは1〜30の整数が好ましく、1〜15の整数がよ
り好ましく、1〜10の整数が更に好ましく、1〜5の整数がより更に好ましい。nが2以上の場合、複数存在するR2は同一でも異なっていてもよく、複数存在するR2O基は任意の順序で結合していてもよい。中でも、耐熱性、耐溶剤性及び現像性をバランスよく、より高水準で達成する観点から、nは0であることが好ましい。
アクリル酸エステル、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体、N−置換マレイミド、芳香族ビニル化合物、ビニルエーテル、オキシラニル基又はオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体、重合体分子鎖の末端にモノ(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー等を挙げることができる。これら単量体の具体例は、不飽和単量体(a)において例示したものと同様のものを挙げることができる。不飽和単量体(b)は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。
その他単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート、N−置換マレイミド及び芳香族ビニル化合物から選択される1種又は2種以上を含有することが好ましい。
、ヒドロキシル基置換フェニル基、又はヒドロキシル基置換多環芳香族炭化水素基であって、該ヒドロキシル基がアセタール保護基で保護されている場合には、(B)バインダー樹脂中の式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が全構造単位中に11モル%以上であることを必ずしも要しなくとも本願発明の効果を奏することができ、とりわけ耐熱性の向上に有効である。
(B)バインダー樹脂中の1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体の共重合割合は、全構造単位中に10〜50モル%が好ましく、15〜35モル%がより好ましい。
また、本発明におけるバインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜3.0である。なお、ここでいう、Mnは、GPC(溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量をいう。
本発明において、(B)バインダー樹脂は1種で又は2種以上を混合して使用することが可能である。
(B)バインダー樹脂の含有量は、(A)着色剤100質量部に対して、通常10〜1,000質量部、好ましくは20〜500質量部である。このような態様とすることで、耐熱性、耐溶剤性及び現像性をバランスよく、より高水準で達成することができる。
本発明において重合性化合物とは、2個以上の重合可能な基を有する化合物をいう。重合可能な基としては、例えば、エチレン性不飽和基、オキシラニル基、オキセタニル基、N−アルコキシメチルアミノ基等を挙げることができる。本発明において、重合性化合物としては、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、又は2個以上のN−アルコキシメチルアミノ基を有する化合物が好ましい。
(C)重合性化合物の含有量は、(A)着色剤100質量部に対して、10〜1,000質量部が好ましく、15〜500質量部がより好ましく、20〜150質量部が更に好ましい。このような態様とすることで、耐熱性、耐溶剤性及び現像性をバランスよく、より高水準で達成することができる。
本発明の着色組成物には、光重合開始剤を含有させることができる。これにより、着色組成物に感放射線性を付与することができる。本発明に用いる光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、重合性化合物の重合を開始しうる活性種を発生する化合物である。
トン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等を挙げることができる。
)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾ
ール、2,2'−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラ
フェニル−1,2'−ビイミダゾール等を挙げることができる。
アミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミン
水素供与体を挙げることができる。本発明において、水素供与体は、1種又は2種以上を混合して使用することができるが、1種以上のメルカプタン水素供与体と1種以上のアミン水素供与体とを組み合わせて使用することが、さらに感度を改良できる点で好ましい。
を用いる場合には、増感剤を併用することもできる。このような増感剤としては、例えば、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−ジエチルアミノアセトフェノン、4−ジメチルアミノプロピオフェノン、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2−エチルヘキシル、2,5−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、7−ジエチルアミノ−3−(4−ジエチルアミノベンゾイル)クマリン、4−(ジエチルアミノ)カルコン等を挙げることができる。
本発明の着色組成物は、上記(A)〜(C)成分、及び任意的に加えられる他の成分を含有するものであるが、通常、有機溶媒を配合して液状組成物として調製される。
(E)溶媒としては、着色組成物を構成する(A)〜(C)成分や他の成分を分散又は溶解し、かつこれらの成分と反応せず、適度の揮発性を有するものである限り、適宜に選択して使用することができる。
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−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−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−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチ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−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル;
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、t−ブタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール等の(シクロ)アルキルアルコール;
ジアセトンアルコール等のケトアルコール;
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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル;
テトラヒドロフラン等の環状エーテル;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン;
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、エトキシ酢酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート等のアルコキシカルボン酸エステル;
酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ギ酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の脂肪酸アルキルエステル;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド、又はラクタム
等を挙げることができる。
(E)溶媒の含有量は特に限定されるものではないが、着色組成物の溶媒を除いた各成分の合計濃度が、5〜50質量%となる量が好ましく、10〜40質量%となる量がより好ましい。このような態様とすることにより、分散性、安定性が高められるため、耐熱性、耐溶剤性及び現像性をバランスよく、より高水準で達成することができる。
本発明の着色組成物は、必要に応じて、種々の添加剤を含有することもできる。
添加剤としては、例えば、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリ(フロオロアルキルアクリレート)類等の高分子化合物;フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス[2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサ−スピロ[5.5]ウンデカン、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン類等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;マロン酸、アジピン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸、メサコン酸、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、5−アミノ−1−
ペンタノール、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、4−アミノ−1,2−ブタンジオール等の残渣改善剤;こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等の現像性改善剤等を挙げることができる。
本発明の着色組成物は、例えば、(E)溶媒に(A)着色剤として染料及び染料多量体から選択される少なくとも1種を溶解して得られた染料溶液と、(B)バインダー樹脂、(C)重合性化合物、更に追加の(E)溶媒や他の成分を添加し、混合することにより調製することができる。また、本発明の着色組成物が、(A)着色剤として更に顔料を含む場合、顔料を(E)溶媒中、分散剤の存在下で、場合により(B)バインダー樹脂の一部と共に、例えばビーズミル、ロールミル等を用いて、粉砕しつつ混合・分散して顔料分散液とし、次いで、この顔料分散液に、(E)溶媒に(A)染料及び染料多量体から選択される少なくとも1種を溶解して得られた染料溶液と、(C)重合性化合物と、(B)バインダー樹脂、必要に応じて(D)光重合開始剤、更に追加の(E)溶媒や他の成分を添加し、混合することにより調製することができる。また、顔料を、(E)溶媒中、分散剤の存在下で、(A)染料及び染料多量体から選択される少なくとも1種と共に混合・分散して分散液とし、次いで、この着色剤分散液に、(C)重合性化合物と、(B)バインダー樹脂、必要に応じて(D)光重合開始剤、更に追加の(E)溶媒や他の成分を添加し、混合することにより調製することもできる。
本発明の着色硬化膜は、本発明の着色組成物を用いて形成されたものであり、(A)染料、及び染料残基とエチレン性不飽和基とを有する染料単量体を構造単位として有する染料多量体から選ばれる少なくとも1種を含む着色剤と、(B)前記式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が11モル%以上である共重合体(但し、前記染料多量体を除く。)を含有する。具体的には、カラーフィルタに用いられる各色画素、ブラックマトリックス、ブラックスペーサー等を意味する。
カラーフィルタを構成する着色硬化膜を形成する方法としては、第一に次の方法が挙げられる。まず、基板の表面上に、必要に応じて、画素を形成する部分を区画するように遮光層(ブラックマトリックス)を形成する。次いで、この基板上に、例えば、赤色の本発明の感放射線性着色組成物の液状組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶媒を蒸発させ、塗膜を形成する。次いで、この塗膜にフォトマスクを介して露光したのち、アルカリ現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去する。その後、ポストベークすることにより、赤色の画素パターン(着色硬化膜)が所定の配列で配置された画素アレイを形成する。
また、これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。
また、アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の水溶液が好ましい。
現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。現像条件は、常温で5〜300秒が好ましい。
このようにして形成された画素の膜厚は、表示素子に用いられるカラーフィルタの着色硬化膜とする場合は、0.5〜8μm、好ましくは1〜4μmである。また固体撮像素子に用いられるカラーフィルタの着色硬化膜とする場合は、通常、0.3〜4μm、好ましくは0.5〜2μmである。
り吐出したのち、プレベークを行って溶媒を蒸発させる。次いで、この塗膜を必要に応じて露光したのち、ポストベークすることにより硬化させ、赤色の画素パターンを形成する。
着色硬化膜を形成する際に使用される基板や放射線の光源、また、プレベークやポストベークの方法や条件は、上記した第一の方法と同様である。このようにして、インクジェット方式により形成された画素の膜厚は、隔壁の高さと同程度である。
本発明のカラーフィルタは、本発明の着色硬化膜を具備するものである。具体的には、カラーフィルタに用いられる各色画素、ブラックマトリックス、ブラックスペーサー等の部材として本発明の着色硬化膜を具備するものであれば良い。
本発明の表示素子は、本発明の着色硬化膜を具備するものである。表示素子としては、カラー液晶表示素子、有機EL表示素子、電子ペーパー等を挙げることができる。
本発明の着色硬化膜を具備するカラー液晶表示素子は、透過型でも反射型でもよく、適宜の構造を採ることができる。例えば、カラーフィルタを、薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板とは別の基板上に形成して、駆動用基板とカラーフィルタを形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造を採ることができ、さらに薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板の表面上にカラーフィルタを形成した基板と、ITO(錫をドープした酸化インジュウム)電極を形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造を採ることもできる。後者の構造は、開口率を格段に向上させることができ、明るく高精細な液晶表示素子が得られるという利点を有する。なお、後者の構造を採用する場合、ブラックマトリックスやブラックスペーサーは、カラーフィルタを形成した基板側、並びにITO電極を形成した基板側のどちらに形成されていてもよい。
LEDと緑色LEDと青色LEDを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと赤色LEDと緑色蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDとYAG系蛍光体の混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと橙色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、紫外線LEDと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED等を挙げることができる。
また、本発明の着色硬化膜を具備する電子ペーパーは、適宜の構造を採ることが可能であり、例えば、特開2007−41169号公報に開示されている構造を挙げることができる。
本発明の固体撮像素子は、本発明の着色硬化膜を具備するものである。また、本発明の固体撮像素子は適宜の構造を採ることができる。例えば、1つの実施の形態として、本発明の着色組成物を用いて、CMOS基板などの半導体基板上に、前述と同様の操作により着色画素(着色硬化膜)を形成することにより、特に色分離性に優れた固体撮像素子を作製することができる。
着色剤合成例1
染料単量体の合成
撹拌子を入れ、あらかじめ窒素置換した1Lの3ツ口フラスコに、トリス(ジベンジリデンアセトン)−ジパラジウム(0)3.36g(3.67mmol)、(±)−2,2'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1'−ビナフチル4.58g(7.36mmol)、及びあらかじめ窒素バブリングして脱気した1,2−ジメトキシエタン450mLを加え、窒素気流下80℃にて1時間撹拌した。その後、混合物を40℃以下まで冷却し、系内に空気が入らぬようにしながらナトリウムt−ブトキシド25.0g(0.260mol)、4−アミノシクロヘキサノール23.0g(0.200mol)、1−ブロモナフタレン38.0g(0.184mol)を順次加え、還流下3時間撹拌した。その後、反応混合物を室温に冷却したのちセライト濾過した。また、濾過後のセライトを酢酸エチルで洗浄した。セライト濾過後のろ液と、セライトを酢酸エチルで洗浄した洗浄液とを混合し、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製して33.0g(0.137mol、収率74%)の粘性固体を得た。この化合物を(A1)とする。
g(0.0633mol)、4−メトキシフェノール0.100g、塩化ホスホリル8.05g(0.0518mol)を室温にて順次加え、窒素気流下100℃で2時間撹拌した。その後、反応混合物を室温まで冷却してロータリーエバポレーターで大部分のトルエンを減圧留去した。得られた残渣をクロロホルム500mLに溶解し、水500mLを用いて水洗した。有機層をロータリーエバポレーターで減圧濃縮し、得られた残渣にアセトンを加え合計質量を400gとした。ここで得られた溶液をジイソプロピルエーテル3200gに滴下し、得られた固体を濾取した。この固体を50℃で12時間減圧乾燥して18.0g(0.0276mol、収率56%)の着色固体を得た。この化合物を(A2)とする。
攪拌子を入れ、還流冷却管及び温度計を取り付けた100mLの三ッ口フラスコを十分に窒素置換してシクロヘキサノン15.0gを仕込み、窒素気流下内温70±2℃に加熱した。これに対し、化合物(A3)を9.0g(10.0mmol)、メタクリル酸を1.0g(11.6mmol)、メチルメタクリレートを5.0g(50.0mmol)、重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬製、商品名V−65)を2.02g(8.13mmol)、シクロヘキサノン45.0gを混合して調製した溶液を、内温70±2℃を保つようにして、ポンプを用いて2時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度でさらに1時間撹拌を続けた。その後、0.728g(2.71mmol)の2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)をシクロヘキサノン1.16gに溶かした溶液を一度に反応混合物に加え、同温度で3時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、これを大量のヘキサン中に滴下した。得られた着色固体を50℃にて減圧乾燥して、共重合体を14.4g(収率96%)得た。得られた共重合体はMwが5,300であった。この重合体を着色剤(A−1)とする。
着色剤合成例1の「染料多量体の合成」において、用いた単量体の種類及び量を表1に示すように変更した以外は着色剤合成例1と同様にして、重合体(A−2)〜(A−3)を合成した。得られた共重合体を、それぞれ着色剤(A−2)〜(A−3)とする。
バインダー樹脂合成例1
冷却管と攪拌機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29質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30.85質量部、メタクリル酸6.06質量部(70.4mmol)、メチルメタクリレート16.67質量部(166.5mmol)、フェニルメタクリレート15.15質量部(93.4mmol)、及び2,2'−アゾビ
ス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.27質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂(B1)を含む溶液(固形分濃度40質量%)を得た。これを「バインダー樹脂(B1)溶液」とする。得られたバインダー樹脂(B1)は、Mwが9,700、Mnが4,800であった。
使用原料を表2の通り変更した以外はバインダー樹脂合成例1と同様に操作し、それぞれバインダー樹脂溶液(固形分濃度40質量%)を得た。これらの樹脂溶液を「バインダー樹脂(B2)溶液」〜「バインダー樹脂(B21)溶液」とする。バインダー樹脂(B1)〜(B10)、バインダー樹脂(B12)〜(B16)及びバインダー樹脂(B18)〜(B20)は特定共重合体に該当し、バインダー樹脂(B11)、バインダー樹脂(B17)及びバインダー樹脂(B21)は、特定共重合体には該当しない。なお表2中、「4−ヒドロキシフェニルメタクリレートのアセタール保護体」は、後掲の方法で合成したものを用いた。なお表2は、使用原料をmmol単位で表記したものである。
合成例1
攪拌子を入れた2つ口フラスコに、ジクロロメタン150mL、4−ヒドロキシフェニルメタクリレート10g(56.1mmol)、パラトルエンスルホン酸ピリジニウム1.41g(5.61mmol)を投入し攪拌させた後、室温下でエチルビニルエーテル6.07g(84.2mmol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、室温下でさらに3時間攪拌させ、十分に反応を行った。反応終了後、ジエチルエーテルで抽出し、1M水酸化ナトリウム水溶液で洗浄、次いで硫酸マグネシウムで乾燥した。溶剤除去後に得られた白色固体をシリカゲルカラムで精製し、4−ヒドロキシフェニルメタクリレートのアセタール保護体を11.2g(44.9mmol、収率80%)得た。
調製例1
上記で得られた着色剤(A−1)10質量部をプロピレングリコールモノメチルエーテル90質量部に溶解させ、着色剤溶液(A−1)とした。
調製例1において、用いる着色剤及び溶媒の種類と量を表3に示すように変更し、着色剤溶液(A−2)〜(A−9)を得た。なお表3において、「ジピロメテン染料1」は特許第5085256号明細書の化54に記載されている例示化合物III−1を意味し、「PGME」はプロピレングリコールモノメチルエーテルを意味する。
着色剤としてC.I.ピグメントブルー15:6を15質量部、分散剤としてBYK−LPN21116(ビックケミー(BYK)社製)12.5質量部(固形分濃度40質量%)、添加剤としてC.I.ソルベントブルー70を0.5質量部、バインダー樹脂(B2)溶液12.5質量部(固形分濃度40質量%)、溶媒と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59.5質量部を用いて、ビーズミルにより処理して、顔料分散液(A−10)を調製した。
調製例10において、用いる顔料及びバインダー樹脂溶液の種類を表4に示すように変更し、顔料分散液(A−11)〜(A−17)を得た。
実施例1
(A)着色剤として着色剤溶液(A−1)33.0質量部、(B)バインダー樹脂としてバインダー樹脂(B1)溶液11.9質量部(固形分濃度40質量%)、(C)重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)を7.2質量部、光重合開始剤としてNCI−930(株式会社ADEKA社製)0.6質量部、2,2‘−ビス(2−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0.3質量部、2,4−ジエチルチオキサントン0.2質量部並びに2−メルカプトベンゾチアゾール0.2質量部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF−554(DIC株式会社製)0.03質量部、及び溶媒と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29.9質量部並びにジアセトンアルコール16.7質量部を混合して、青色の着色組成物(BS−1)を調製した。
着色組成物(BS−1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形
成されたソーダガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.5μmの塗膜を形成した。
次いで、この基板を室温に冷却したのち、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。その後、これらの基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化
カリウム水溶液からなる現像液を現像圧1kgf/cm2(ノズル径1mm)で吐出する
ことにより、60秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、更に230℃のクリーンオーブン内で20分間ポストベークを行うことにより、基板上に着色硬化膜を形成した。
得られた着色硬化膜について、カラーアナライザー(大塚電子(株)製MCPD2000)を用い、C光源、2度視野にて、CIE表色系における色度座標値(x,y)及び刺激値(Y)を測定した。
次いで、上記基板について230℃20分間の追加ベークを2回行った。追加ベークを2回行った後の基板について色度座標値(x,y)及び刺激値(Y)を測定し、2回の追加ベーク前後での色変化、即ちΔE*abを評価した。その結果、ΔE*abの値が1.0以下の場合を「◎」、1.0より大きく2.0以下の場合を「○」、2.0より大きく3.0以下の場合を「△」、3.0より大きい場合を「×」として評価した。なお、ΔE*
ab値が小さい程、耐熱性が良好であると言える。
着色組成物(BS−1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形
成されたソーダガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.5μmの塗膜を形成した。
次いで、この基板を室温に冷却したのち、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。その後、これらの基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化
カリウム水溶液からなる現像液を現像圧1kgf/cm2(ノズル径1mm)で吐出する
ことにより、60秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、更に230℃のクリーンオーブン内で20分間ポストベークを行うことにより、基板上に短冊状パターンを形成した。その後、上記基板を、N-メチルピロリドン:ブチ
ルセロソルブ=50:50(体積比)で混合した80℃の混合溶液に5分浸漬した。
浸漬前後で色度座標値(x、y)及び刺激値(Y)をそれぞれ測定し、浸漬前後での色変化、即ちΔE*abを評価した。ΔE*abの値が1.0以下の場合を「◎」、1.0より大きく2.0以下の場合を「○」、2.0より大きく3.0以下の場合を「△」、3.0より大きい場合を「×」として評価した。なお、ΔE*ab値が小さい程、耐溶剤性が
良好であると言える。
着色組成物(BS−1)を、ナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が表面に形
成されたソーダガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布した後、90℃のホットプレートで2分間プレベークを行って、膜厚2.5μmの塗膜を形成した。
次いで、この基板を室温に冷却したのち、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を400J/m2の露光量で露光した。その後、これらの基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化
カリウム水溶液からなる現像液を現像圧1kgf/cm2(ノズル径1mm)で吐出する
ことにより、シャワー現像を行った。この際、未露光部の膜がなくなり基板面が見えるまでの時間(B.P.)を評価した。B.P.が30秒以内の場合を「◎」、30秒を超えて40秒以内の場合を「○」、40秒を超えて50秒以内の場合を「△」、50秒を越える場合を「×」として評価した。
実施例1において、用いる着色剤溶液及びバインダー樹脂溶液の種類を表5、6に示すように変更した以外は実施例1と同様に操作して青色の着色組成物(BS−2)〜(BS−24)を調製し、実施例1と同様にして評価を行った。実施例2〜10の評価結果を表5に、実施例11〜21及び比較例1〜3の評価結果を表6に、それぞれ示す。
C−1 :ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)
D−1 :NCI−930(株式会社ADEKA社製)
D−2 :2,2‘−ビス(2−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
D−3 :2,4−ジエチルチオキサントン
D−4 :2−メルカプトベンゾチアゾール
F−1 :メガファックF−554(DIC株式会社製)
E−1 :プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E−2 :ジアセトンアルコール
E−3 :シクロヘキサノン
(A)着色剤として着色剤溶液(A−2)27.2質量部並びに顔料分散液(A−13)6.1質量部、バインダー樹脂(B2)溶液10.6質量部(固形分濃度40質量%)、(C)重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)を6.8質量部、光重合開始剤としてNCI−930(株式会社ADEKA社製)0.6質量部、2,2‘−ビス(2−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0.3質量部、2,4−ジエチルチオキサントン0.2質量部並びに2−メルカプトベンゾチアゾール0.2質量部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF−554(DIC株式会社製)0.03質量部、及び溶媒と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31.4質量部並びにジアセトンアルコール16.7質量部を混合して、青色の着色組成物(BS−25)を調製した。
調製した着色組成物(BS−25)を用いて、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表7に示す。
実施例22において、用いる着色剤溶液、顔料分散液及びバインダー樹脂溶液の種類を表7に示すように変更した以外は実施例22と同様に操作して青色の着色組成物(BS−26)〜(BS−31)を調製し、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表7に示す。
C−1 :ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)
D−1 :NCI−930(株式会社ADEKA社製)
D−2 :2,2‘−ビス(2−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
D−3 :2,4−ジエチルチオキサントン
D−4 :2−メルカプトベンゾチアゾール
F−1 :メガファックF−554(DIC株式会社製)
E−1 :プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E−2 :ジアセトンアルコール
E−3 :シクロヘキサノン
(A)着色剤として顔料分散液(A−10)18.7質量部並びに着色剤溶液(A−5)9.9質量部、(B)バインダー樹脂としてバインダー樹脂(B2)溶液14.1質量部(固形分濃度40質量%)、(C)重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)を7.0質量部、光重合開始剤としてNCI−930(株式会社ADEKA社製)0.5質量部、2,2‘−ビス(2−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0.04質量部、2,4−ジエチルチオキサントン0.02質量部並びに2−メルカプトベンゾチアゾール0.02質量部、フッ素系界面活性剤としてメガファックF−554(DIC株式会社製)0.03質量部、及び溶媒と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35.8質量部並びにジアセトンアルコール16.7質量部を混合して、青色の着色組成物(BS−32)を調製した。
調製した着色組成物(BS−32)を用いて、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表8に示す。
実施例26において、用いる各成分の種類及び量を表8に示すように変更して、着色組成物を調製した。次いで、調製した着色組成物を用いて、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表8に示す。なお、着色組成物(BS−32)〜(BS−36)は青色、着色組成物(RS−1)〜(RS−4)は赤色、着色組成物(GS−1)〜(GS−2)は緑色の組成物である。
C−1 :ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD DPHA)
D−1 :NCI−930(株式会社ADEKA社製)
D−2 :2,2‘−ビス(2−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
D−3 :2,4−ジエチルチオキサントン
D−4 :2−メルカプトベンゾチアゾール
F−1 :メガファックF−554(DIC株式会社製)
E−1 :プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E−2 :ジアセトンアルコール
E−3 :シクロヘキサノン
Claims (10)
- (A)染料、及び染料残基とエチレン性不飽和基とを有する染料単量体を構造単位として有する染料多量体から選ばれる少なくとも1種を含む着色剤、
(B)バインダー樹脂、及び
(C)重合性化合物
を含み、
(B)バインダー樹脂として、下記式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が11モル%以上である共重合体(但し、前記染料多量体を除く。)を含有する、着色組成物。
〔式(1)において、
R1は、水素原子又はメチル基を示し、
R2は、炭素数2〜4のアルカンジイル基を示し、
R3は、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換の多環芳香族炭化水素
基、又は置換若しくは非置換の含窒素脂環式複素環基を示し、
nは、0〜100の整数を示す。但し、nが2以上の場合、複数存在するR2は同一で
も異なっていてもよい。〕 - 前記共重合体において、式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が22モル%以上である、請求項1に記載の着色組成物。
- 染料としてトリアリールメタン染料、キサンテン系染料、ジピロメテン系染料及びシアニン系染料から選択される染料を含むか、又は、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、ジピロメテン系染料及びシアニン系染料から選択される染料残基とエチレン性不飽和基とを有する染料単量体を構造単位として有する染料多量体を含む、請求項1又は2に記載の着色組成物。
- 前記式(1)においてn=0である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の着色組成物。
- 前記共重合体において、前記式(1)で表されるエチレン性不飽和単量体の共重合割合が60モル%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の着色組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の着色組成物を用いて形成された着色硬化膜。
- 請求項7に記載の着色硬化膜を具備するカラーフィルタ。
- 請求項7に記載の着色硬化膜を具備する表示素子。
- 請求項7に記載の着色硬化膜を具備する固体撮像素子。
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