JP4153474B2 - 着色硬化性組成物、カラーフィルタ、およびその製造方法 - Google Patents

着色硬化性組成物、カラーフィルタ、およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示素子(LCD)や固体撮像素子(例えば、CCD、COMS等)に用いられるカラーフィルタを形成するために好適な着色硬化性組成物、これを用いたカラーフィルタ、およびその製造方法に関する。
固体撮像素子や液晶表示素子をカラー化するために素子上に形成されるカラーフィルターとして、基板上に同一平面に隣接して形成された黄色フィルタ層、マゼンタフィルタ層、およびシアンフィルタ層からなるカラーフィルターや、赤色フィルタ層、緑色フィルタ層、青色フィルタ層から構成されるカラーフィルターが知られている。該フィルター層においては、帯状のパターン、若しくはモザイク状のパターンが形成されている。カラーフィルターの製造方法としては種々の方法が提案されている。中でも、色素を含有する感光性樹脂組成物を露光し、現像することによってパターニングする工程を所要の回数繰り返し行う、所謂カラーレジスト法は広く実用化されている。
カラーレジスト法は、顔料を種々の感光性組成物に分散させた着色感放射線性組成物を用いてフォトリソ法によってカラーフィルターを作製する方法であり、この方法は、顔料を使用しているために光や熱等に安定であると共にフォトリソ法によってパターニングするために位置精度も充分であり、大画面、高精細カラーディスプレー用カラーフィルターの作製に好適な方法である。
前記顔料分散法によってカラーフィルターを作製するには、ガラス基板上に感放射線性組成物をスピンコーターやロールコーター等を用いて塗布し、塗膜を形成し、該塗膜をパターン露光して現像することによって着色した画素を形成し、この操作を各色毎に行うことでカラーフィルターを得ている。顔料分散法としては、アルカリ可溶性樹脂に光重合性モノマーと光重合開始剤とを用いるネガ型感光性組成物が開示されている(例えば、特許文献1〜8参照)。
しかしながら、近年、固体撮像素子用のカラーフィルターにおいては、更なる高精細化が望まれている。しかし、従来の顔料分散系においては解像度が向上せず、また、顔料の粗大粒子による色ムラが発生する等の問題点を有しているために、固体撮像素子のような微細パターンが要求される用途には適さなかった。このような問題点を解決するために従来から染料の使用が提案されている(例えば、特許文献9〜11等参照)。
しかしながら、染料含有の硬化性組成物は以下の問題点を有しており、更なる改良が求められている。
1)染料は、一般的に顔料に比べて耐熱性、耐光性等に劣り更なる堅牢性の改良が求められる。
2)染料のモル吸収光係数が低い場合には、多量の染料を添加しなければならず、このために硬化性組成物中の重合性化合物やバインダー、光重合開始剤等の他の成分を減らさざるを得ず、組成物の硬化性、硬化後の耐熱性、非硬化部の現像性等が低下する等の問題点の改良が望まれる。
3)染料は硬化性組成物中の他の成分との相互作用を示す場合が多く、硬化部、非硬化部の現像性(溶解性)の調節が困難であり、この点についても改良が求められている。
このように従来から感光性組成物に用いられている染料においては、特に堅牢性が充分に満足できるものではなく、更に、感光性組成物に対する溶解性が低く高濃度で染料を含有させることも困難であり改良が求められている。
一方、α位に置換基を有するフタロシアニン系色素は樹脂液(色素、樹脂、モノマー、開始剤および溶剤等を含む溶液)に対する溶解性が悪く、樹脂液の保存安定性等の改良が望まれている(例えば、特許文献12参照。)。更に、α位に、窒素原子を有する置換基で置換されたフタロシアニン系色素を含有するカラーフィルタが開示されているが、アルカリ現像液に対する溶解性が低く現像性の改良が望まれている(例えば、特許文献13参照。)。
特開平1−102469号公報 特開平1−152499号公報 特開平2−181704号公報 特開平2−199403号公報 特開平4−76062号公報 特開平5−273411号公報 特開平6−184482号公報 特開平7−140654号公報 特開平6−75375号公報 特開2002−14221号公報 特公平7−111485号公報 国際公開WO88/06175 特開平5−295283号公報
本発明の目的は、樹脂液に対する溶解性が高く、現像性に優れ、高感度、高解像度、高透過率特性を有し、しかも熱堅牢性および光堅牢性の優れた着色硬化性組成物、並びにそれを用いたカラーフィルタおよびその製造方法を提供することにある。
本発明は、良好な色相を有し、かつ光および熱に対する堅牢性の高き各種色素化合物を詳細に検討した結果、ある特定の置換基を有する色素が特に、樹脂液に対する溶解性と、現像性が改善され、耐熱性や耐光性の改善においても有用であるとの知見を得、該知見に基づいて下記構成の着色硬化性組成物、カラーフィルタ、およびその製造方法が提供され、前記の目的が達成されたものである。前記課題を達成する具体的な手段は以下の通りである。
<1> 下記のT−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を少なくとも1つ分子内に有するテトラアザポルフィリン系色素を含有することを特徴とする着色硬化性組成物である。
<2> 前記テトラアザポルフィリン系色素が、下記一般式(II)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする前記<1>の着色硬化性組成物である。
〔一般式(II)中、R10〜R13は、各々独立に置換基を表す。p,q,rおよびsは0〜4の整数を表す。ただし、R10〜R13のうち少なくとも1つは前記T−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を表す。Mは金属類を表す。〕
<3> 前記テトラアザポルフィリン系色素が、下記一般式(III)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする前記<1>の着色硬化性組成物である。
〔一般式(III)中、Xは前記T−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を表す。Mは、一般式(II)におけるものと同義である。〕
<4> 前記<1>〜<3>の着色硬化性組成物を用いてなることを特徴とするカラーフィルタである。
<5> 前記<1>〜<3>の着色硬化性組成物を、支持体上に塗布後、マスクを通して露光、現像してパターンを形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
前記カラーフィルタの製造方法は、必要により前記パターンを加熱および/または露光によって硬化する工程を含んでいてもよいし、これらの工程を複数回繰り返すものであってもよい。また染料を変更して、複数種類の色のフィルターを形成してもよい。
本発明によれば、高感度、高解像度および高透過率特性を有すると共に、色相が良好で、熱堅牢性および光堅牢性が高く、保存安定性に優れ、現像性に優れた着色硬化性組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、前記着色硬化性組成物を用いて構成され、高解像度および高透過率特性を有すると共に色相が良好で、熱堅牢性および光堅牢性の高いカラーフィルタ、および該カラーフィルタを高い生産性での作製が可能なカラーフィルタの製造方法を提供することができる。
以下に、本発明の着色硬化性組成物、並びにカラーフィルタおよびその製造方法について詳しく説明する。
《着色硬化性組成物》
本発明の着色硬化性組成物は、前記のT−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を少なくとも1つ分子内に有するテトラアザポルフィリン系色素を含有し、好ましくはバインダー、感放射線性化合物、重合性モノマーを含んでなる。また、一般には、更に溶剤を用いて構成することができ、必要に応じて更に架橋剤などの他の成分を用いて構成することができる。
前記置換基を有するテトラアザポルフィリン系色素)
本発明の着色硬化性組成物は、前記のT−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を少なくとも1つ分子内に有するテトラアザポルフィリン系色素(以下、単に「本発明における色素」という場合がある。)を含有する。この色素は良好な色相を有し、液状調製物若しくは塗布された塗布膜の状態とした時の経時析出がなく保存安定性に優れており、また、現像性に優れ、熱および光堅牢性に優れる。
本発明における色素は、下記一般式(II)で表されるフタロシアニン系色素であることが好ましい。
〔一般式(II)中、R10〜R13は、各々独立に置換基を表す。p,q,rおよびsは0〜4の整数を表す。ただし、R10〜R13のうち少なくとも1つは前記T−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を表す。Mは金属類を表す。〕
一般式(II)におけるR 10 〜R 13 で表される置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12の、直鎖、分岐鎖、または環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ドデシル、ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−ノルボルニル、1−アダマンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜24、より好ましくは炭素数2〜12のアルケニル基で、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは炭素数6〜12のアリール基で、例えば、フェニル、ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のヘテロ環基で、例えば、2−チエニル、4−ピリジル、2−フリル、2−ピリミジニル、1−ピリジル、2−ベンゾチアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、ベンゾトリアゾール−1−イル)、シリル基(好ましくは炭素数3〜38、より好ましくは炭素数3〜12のシリル基で、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリブチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−ヘキシルジメチルシリル)、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、
アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、1−ブトキシ、2−ブトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、ドデシルオキシ、シクロアルキルオキシ基で、例えば、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは炭素数6〜12のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜24、より好ましくは炭素数1〜12のヘテロ環オキシ基で、例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のシリルオキシ基で、例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ、ジフェニルメチルシリルオキシ)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜36、より好ましくは炭素数2〜12のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ、ピバロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ドデカノイルオキシ)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜36、より好ましくは炭素数2〜12のアルコキシカルボニルオキシ基で、例えば、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、シクロアルキルオキシカルボニルオキシ基で、例えば、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜18のアリールオキシカルボニルオキシ基で、例えば、フェノキシカルボニルオキシ)、カルバモイルオキシ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のカルバモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ、N−ブチルカルバモイルオキシ、N−フェニルカルバモイルオキシ、N−エチル−N−フェニルカルバモイルオキシ)、スルファモイルオキシ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のスルファモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジエチルスルファモイルオキシ、N−プロピルスルファモイルオキシ)、アルキルスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数1〜38、より好ましくは炭素数1〜12のアルキルスルホニルオキシ基で、例えば、メチルスルホニルオキシ、ヘキサデシルスルホニルオキシ、シクロヘキシルスルホニルオキシ)、アリールスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜12のアリールスルホニルオキシ基で、例えば、フェニルスルホニルオキシ)、アシル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のアシル基で、例えば、ホルミル、アセチル、ピバロイル、ベンゾイル、テトラデカノイル、シクロヘキサノイル)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜36、より好ましくは炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、オクタデシルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜12のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のカルバモイル基で、例えば、カルバモイル、N,N−ジエチルカルバモイル、ンーエチル−N−オクチルカルバモイル、N,N−ジブチルカルバモイル、N−プロピルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル、N−メチルN−フェニルカルバモイル、N,N−ジシクロへキシルカルバモイル)、アミノ基(好ましくは炭素数32以下、より好ましくは炭素数12以下のアミノ基で、例えば、アミノ、メチルアミノ、N,N−ジブチルアミノ、テトラデシルアミノ、2−エチルへキシルアミノ、シクロヘキシルアミノ)、アニリノ基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜12のアニリノ基で、例えば、アニリノ、N−メチルアニリノ)、ヘテロ環アミノ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のヘテロ環アミノ基で、例えば、4−ピリジルアミノ)、
カルボンアミド基(好ましくは炭素数2〜36、より好ましくは炭素数2〜12のカルボンアミド基で、例えば、アセトアミド、ベンズアミド、テトラデカンアミド、ピバロイルアミド、シクロヘキサンアミド)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のウレイド基で、例えば、ウレイド、N,N−ジメチルウレイド、N−フェニルウレイド)、イミド基(好ましくは炭素数20以下の、より好ましくは炭素数12以下のイミド基で、例えば、N−スクシンイミド,N−フタルイミド)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜36、より好ましくは炭素数2〜12のアルコキシカルボニルアミノ基で、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t−ブトキシカルボニルアミノ、オクタデシルオキシカルボニルアミノ、シクロヘキシルオキシカルボニルアミノ)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜32、より好ましくは炭素数7〜12のアリールオキシカルボニルアミノ基で、例えば、フェノキシカルボニルアミノ)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のスルホンアミド基で、例えば、メタンスルホンアミド、ブタンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ヘキサデカンスルホンアミド、シクロヘキサンスルホンアミド)、スルファモイルアミノ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のスルファモイルアミノ基で、例えば、N、N−ジプロピルスルファモイルアミノ、N−エチル−N−ドデシルスルファモイルアミノ)、アゾ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜24のアゾ基で、例えば、フェニルアゾ、3−ピラゾリルアゾ)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のアルキルチオ基で、例えば、メチルチオ、エチルチオ、オクチルチオ、シクロヘキシルチオ)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは炭素数6〜12のアリールチオ基で、例えば、フェニルチオ)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のヘテロ環チオ基で、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ、2−ピリジルチオ、1−フェニルテトラゾリルチオ)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のアルキルスルフィニル基で、例えば、ドデカンスルフィニル)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6〜32、より好ましくは炭素数6〜12のアリールスルフィニル基で、例えば、フェニルスルフィニル)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜36、より好ましくは炭素数1〜12のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、イソプロピルスルホニル、2−エチルヘキシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、オクチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは炭素数6〜12のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル、1−ナフチルスルホニル)、スルファモイル基(好ましくは炭素数32以下、より好ましくは炭素数16以下のスルファモイル基で、例えば、スルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−エチル−N−ドデシルスルファモイル、N−エチル−N−フェニルスルファモイル、N−シクロヘキシルスルファモイル)、スルホ基、ホスホニル基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のホスホニル基で、例えば、フェノキシホスホニル、オクチルオキシホスホニル、フェニルホスホニル)、ホスフィノイルアミノ基(好ましくは炭素数1〜32、より好ましくは炭素数1〜12のホスフィノイルアミノ基で、例えば、ジエトキシホスフィノイルアミノ、ジオクチルオキシホスフィノイルアミノ)を表わす。
尚、R 10 〜R 13 で表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アシルアミノ基、イミド基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基、カルボキシル基が好ましく、ハロゲン原子、アルキル基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホ基が更に好ましい。
10 〜R 13 で表される置換基が更に置換可能な基である場合には、前記R 10 〜R 13 で表される置換基として例示した置換基で更に置換されていてもよく、2個以上の置換基で置換されている場合にはそれらの置換基は同一であってもよいし異なっていてもよい。
一般式(II)におけるp,q,rおよびsは0〜4の整数を表す。但し、p,q,rおよびsの総和が0であることは無い。
一般式(II)におけるMは金属類を表す。Mで表される金属類としては、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等の他に、AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2などの金属塩化物;TiO、VO等の金属酸化物;Si(OH)2等の金属水酸化物も含まれる。
本発明におけるテトラアザポルフィリン系色素は、下記一般式(III)で表されるフタロシアニン系色素であることが好ましい。
式中、Xは、T−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を示す。Mは、前記一般式II)におけるものと同義である。
また、一般式(III)で表されるフタロシアニン系色素は、置換位置異性体の混合物であってもよい。
前記一般式(III)で表されるフタロシアニン系色素として好ましくは、Mが、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、VOで表される化合物である。
こららの中でも好ましくは、Mが、Zn、Pd、Cu、Ni、CoまたはVOである化合物である。
更に好ましくは、Mが、Zn、Cu、Ni、CoまたはVOである化合物である。
更に好ましくは、Mは、Zn、Cu、Ni、CoまたはVOである化合物である。
特に好ましくは、Mが、ZnまたはCuである化合物である。
前記一般式(III)で表されるフタロシアニン系色素として最も好ましくは、MがCuである化合物である。
以下に、本発明における色素の化合物例(例示色素C−1〜C−53)を以下に示すが、本発明はこれらに限定される訳ではない。
次に本発明における色素の一般的な合成方法について説明する。本発明における色素は、下記式(IV)または下記式(V)で表される化合物の1〜4種の混合物(少なくとも1種は本発明の置換基を有する)と、下記式(VI)で表される金属化合物とを、塩基(例えば,1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(DBU))、アンモニウム塩(例えば、酢酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、燐酸アンモニウム)等の存在下にアルコール類、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素類、キノリン類、アルキルアミン尿素類等の溶媒中で、70℃〜200℃の温度で加熱することによって得られる。
上記一般式(IV)〜(IV)において、R10、pおよびMは、上記一般式(II)と同様のものを表す。Yは、配位可能な基を表し、tは1〜4の整数を表す。上記配位可能な基としては、例えば、ハロゲン原子、酢酸陰イオン、アセチルアセトネート、酸素等の1価または2価の配位子が挙げられる。
[合成例]
(例示色素C−2)の合成)
本発明の例示色素C−2を以下の反応スキームAに従って合成した。
−中間体Aの合成−
メトキシエトキシエトキシエタノール 138g(0.84モル)にピリジン10mを加えて室温で攪拌した。この液に、塩化チオニル 73mlを滴下した。滴下終了後、80〜85℃に加熱して2時間反応を行った。この反応液を室温に冷却してから、水 500mlに注いだ後、酢酸エチル500mlを添加した。この溶液を炭酸水素ナトリウムを加えてpH8とした後、分液して水層を除去した。この酢酸エチル溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。定量的に中間体Aを得た。
−中間体Bの合成−
チオウレア 30g(0.38モル)と前記の方法から得られた中間体A 84g、沃化ナトリウム30gに2−プロパノール 100mを加えて20時間加熱還流を行った。反応終了後、窒素ガスを通じながら、水酸化ナトリウム 55.2gを水200mlに溶解した水溶液を滴下した。滴下終了後、室温で2時間攪拌してから、この溶液に濃塩酸を滴下してpH6〜pH5に調整した。この溶液に酢酸エチル200mlを添加して抽出した。この酢酸エチル溶液を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下で酢酸エチルを留去した。油状の中間体B を31g(収率:45.3%)得た。
−中間体Cの合成−
3−ニトロフタロニトリル 40g(0.231モル)、炭酸ナトリウム 36.7g(0.437モル)に、ジメチルスルホキシド 120mlを加えて室温で攪拌した。この溶液に、前記方法から得られた中間体B 50g(0.277モル)を滴下した。滴下終了後、室温で3時間攪拌してから、水 1500ml中に注ぎ、結晶を析出させた。この結晶を濾過して、水洗した。この結晶をメタノール300mlに加熱溶解し、次いで、攪拌しながら水 600mlを滴下した。析出した結晶を濾過して乾燥した。中間体Cを 48.8g(収率:68.9%)で得た。
−例示色素C−2の合成−
前記方法から得られた中間体C 50g(0.163モル)に炭酸アンモニウム 7.8gとn−ブタノール130mlを加えて50℃に加熱した。この溶液に塩化第二銅 8.5gを添加した。添加終了後、90℃〜100℃で4時間加熱攪拌し、次いで、n−ブタノールを常圧で留去した。残留物にトルエンを200ml添加して、100℃〜110℃加熱し3時間攪拌した。反応終了後、トルエンを減圧下で留去した。残留物にクロロホルム200mlを添加して溶解させた。このクロロホルム溶液を、10%塩酸水で2回洗浄した後、飽和食塩水で洗浄した。このクロロホルム溶液を硫酸マグネシウムで乾燥してから、減圧下でクロロホルムを留去した。残留物を、カラムクロマトグラフィー(溶離液:クロロホルム/メタノール=20/1)で分離、精製することで、アモルファス状の例示色素C−2を27.7g(収率:52.7%)得た。酢酸エチル溶媒中の例示色素C−2は、λmax=657nmであり、最大吸光係数は45400であった。
(例示色素C−32の合成)
下記反応スキームBに従って例示色素C−32を合成した。
−中間体Dの合成−
3−ニトロフタロニトリル 25.0g(0.144モル)、β−メルカプトプロピオン酸2−エチルヘキシルエステル 34.7g(0.159モル)にジメチルスルホキシド 100mlを加えて室温で攪拌した。この溶液に炭酸ナトリウム 17.0gを少しずつ添加した。添加終了後、室温で2時間攪拌して反応を完結させた。反応終了後、酢酸エチル200mlと水500mlとを添加して抽出した。この酢酸エチル溶液を食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下で酢酸エチルを留去した。油状の中間体Dを定量的に得た。
−例示色素C−32の合成−
前記方法で得られた中間体D 6.89g(0.02モル)、炭酸アンモニウム1.0gにn−ブタノール30mlを加えて50℃に加熱して攪拌した。この溶液に塩化第二銅 0.81gを添加して95℃〜100℃に加熱、攪拌した。1時間加熱攪拌しながら常圧でn−ブタノールを留去した。再びn−ブタノール50mlを加えて更に100℃〜110℃で4時間攪拌を行った。反応終了後、反応液を室温に冷却してからメタノール300mlを添加し、析出した固形物を濾取した。この固形物をクロロホルムに溶解してカラムクロマトグラフィー(溶離液:クロロホルム)で分離、精製することで、アモルファス状の例示色素C−32を4.5g(収率:62.4%)得た。酢酸エチル溶媒中の例示色素C−32は、λmax=625.5mであり、最大吸光係数は56000であった。
(例示色素C−48の合成)
前記の例示色素C−32の合成における CuCl2の替わりに等モルのZnCl2を使用して、同様な方法で合成した。例示色素C−48の酢酸エチル溶液中のλmax=626nmで、最大吸光係数は、52600であった。
本発明におけるテトラアザポルフィリン系色素(好ましくは一般式(II)または(III)で表されるフタロシアニン系色素)は、本発明の着色硬化性組成物における色素として用いられる。
本発明における色素の着色硬化性組成物中における濃度は、分子量およびモル吸光係数によって異なるが、該組成物の全固形成分に対して、0.5〜80質量%が好ましく、0.5〜60質量%がより好ましく、0.5〜50質量%が最も好ましい。
−バインダー−
本発明の着色硬化性組成物は、バインダーの少なくとも一種を含有することが好ましい。本発明におけるバインダーとしては、アルカリ可溶性であれば特には限定されないが、耐熱性、現像性、入手性等の観点から選ばれることが好ましい。
アルカリ可溶性のバインダーとしては、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶性で弱アルカリ水溶液で現像できるものが好ましい。このような線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば、特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号等の明細書に記載されているようなメタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等があり、特に、側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体が有用である。この他に水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの等やポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール等も有用である。
また、前記バインダーとしては、親水性基を有するモノマーを共重合してもよく、この例としては、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、2級および3級のアルキルアクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、モルホリノ(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、ビニルイミダゾール、ビニルトリアゾール、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、分岐または直鎖のプロピル(メタ)アクリレート、分岐または直鎖のブチル(メタ)アクリレート、フェノキシヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
その他親水性基を有するモノマーとしては、テトラヒドロフルフリル基、燐酸、燐酸エステル、4級アンモニウム塩、エチレンオキシ鎖、プロピレンオキシ鎖、スルホン酸およびその塩、モルホリノエチル基等を含んだモノマー等も有用である。
また、架橋効率を向上させるために、重合性基を側鎖に有してもよく、アリル基、(メタ)アクリル基、アリルオキシアルキル基等を側鎖に含有したポリマー等も有用である。
これらの重合性基を有するポリマーの例としては、KSレジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(ダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。
また、硬化被膜の強度を上げるためにアルコール可溶性ナイロンや、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロルヒドリンとのポリエーテル等も有用である。
前記各種バインダーの中で、本発明におけるバインダーとしては、耐熱性の観点で、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。また、現像性制御の観点では、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。前記アクリル系樹脂としては、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等から選ばれるモノマーからなる共重合体、およびKS−レジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーP−シリーズ(ダイセル化学工業(株)製)等が好ましい。
また、本発明に用いるバインダーとしては、アルカリ可溶性フェノール樹脂を用いることができる。該アルカリ可溶性フェノール樹脂は、本発明の着色硬化性組成物をポジ型の組成物とする場合に好適に用いることができる。アルカリ可溶性フェノール樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、またはビニル重合体等が挙げられる。
前記ノボラック樹脂としては、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下に縮合させて得られるものが挙げられる。前記フェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、キシレノール、フェニルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、ナフトール、またはビスフェノールA等が挙げられる。
前記アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、またはベンズアルデヒド等が挙げられる。
前記フェノール類およびアルデヒド類は、単独若しくは2種以上を組み合わせて用いることができる。
前記ノボラック樹脂の具体例としては、例えば、メタクレゾール、パラクレゾールまたはこれらの混合物とホルマリンとの縮合生成物が挙げられる。
前記ノボラック樹脂は分別等の手段を用いて分子量分布を調節してもよい。また、ビスフェノールCやビスフェノールA等のフェノール系水酸基を有する低分子量成分を前記ノボラック樹脂に混合してもよい。
前記バインダーは、質量平均分子量(GPC法で測定されたポリスチレン換算値)が1000〜2×105の重合体が好ましく、2000〜1×105の重合体が更に好ましく、5000〜5×104の重合体が特に好ましい。
本発明の着色硬化性組成物中の前記バインダーの使用量は、塗布膜の硬化性の現像性および硬化性の観点から、該組成物中の全固形分に対して10〜90質量%が好ましく、20〜80質量%が更に好ましい。30〜70質量%が特に好ましい。
−架橋剤−
本発明においては、補足的に架橋剤を用いて更に高度に硬化させた膜を得ることが可能である。
本発明に使用できる架橋剤は、架橋反応によって膜硬化を行えるものであれば特に限定されないが、例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)メチロール基、アルコキシメチル基、およびアシロキシメチル基から選ばれた少なくとも一つの置換基で置換されたメラミン化合物、グアナミン化合物、グルコールウリル化合物、またはウレア化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基およびアシロキシメチル基から選ばれた少なくとも一つの置換基で置換されたフェノール化合物、ナフトール化合物またはヒドロキシアントラセン化合物が挙げられる。特に多官能エポキシ樹脂が好ましい。
前記(a)成分のエポキシ樹脂としては、エポキシ基を有し、且つ架橋性を有しているものであればいずれでもよいが、これらの化合物の例としては、ビスフェノール−A−グリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、N,N−ジグリシジルアニリン等の2価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールフェノールトリグリシジルエーテル、TrisP−PAトリグリシジルエーテル等に代表される3価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、テトラメチロールビスフェノール−A−テトラグリシジルエーテル等に代表される4価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、ジペンタエリスリトールペンタグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル等の多価グリシジル基含有低分子化合物、ポリグリシジル(メタ)アクリレート、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物等に代表されるグリシジル基含有高分子化合物等が挙げられる。
前記(b)成分に含まれるメチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基が置換している数は、メラミン化合物の場合2〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は2〜4であるが、好ましくはメラミン化合物の場合5〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は3〜4である。
これらのメチロール基含有化合物は、前記アルコキシメチル基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒存在下、加熱することにより得られる。アシロキシメチル基含有化合物はメチロール基含有化合物を塩基性触媒存在下、アシルクロリドと混合攪拌することにより得られる。
以下、前記置換基を有する(b)における化合物の具体例を挙げる。
メラミン化合物として、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がメトキシメチル化した化合物またはその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がアシロキシメチル化した化合物またはその混合物などが挙げられる。
グアナミン化合物として、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物またはその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をアシロキシメチル化した化合物またはその混合物などが挙げられる。
グリコールウリル化合物としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をメトキシメチル化した化合物またはその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をアシロキシメチル化した化合物またはその混合物などが挙げられる。
ウレア化合物としては、例えば、テトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物またはその混合物、テトラメトキシエチルウレアなどが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。
前記(b)に係る化合物は、単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。
前記(c)成分に含まれるメチロール基、アシロキシメチル基、またはアルコキシメチル基の数としては、1分子あたり最低2個必要であり、熱架橋性および保存安定性の観点からフェノール性化合物の2位、4位が全て置換されている化合物が好ましい。また、骨格となるナフトール化合物、ヒドロキシアントラセン化合物も、OH基のオルト位、パラ位が全て置換されている化合物が好ましい。
前記骨格となるフェノール化合物の3位または5位は未置換であってもよいし、置換基を有していてもよい。骨格となるナフトール化合物においても、OH基のオルト位以外は未置換であってもよいし、置換基を有していてもよい。
これらのメチロール基含有化合物は、フェノール性OH基のオルト位またはパラ位(2位または4位)が水素原子である化合物を原料に用い、これを水酸化ナトリウ、水酸化カリウム、アンモニア、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等の、塩基性触媒の存在下でホルマリンと反応させることにより得られる。また、アルコキシメチル基含有化合物は、前記メチロール基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒の存在下で加熱する事により得られる。アシロキシメチル基含有化合物は、前記メチロール基含有化合物を塩基性触媒の存在下アシルクロリドと反応させることにより得られる。
前記(c)成分における骨格化合物としては、フェノール性OH基のオルト位またはパラ位が未置換のフェノール化合物、ナフトール化合物、ヒドロキシアントラセン化合物、例えば、フェノール、クレゾールの各異性体、2,3−キシレノ−ル、2,5−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、ビスフェノール−Aなどのビスフェノール類、4,4’−ビスヒドロキシビフェニル、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシアントラセン等が使用される。
前記(c)成分の具体例としては、例えば、トリメチロールフェノール、トリ(メトキシメチル)フェノール、トリメチロールフェノールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、トリメチロール−3−クレゾール、トリ(メトキシメチル)−3−クレゾール、トリメチロール−3−クレゾールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、2,6−ジメチロール−4−クレゾール等のジメチロールクレゾール、テトラメチロールビスフェノール−A、テトラメトキシメチルビスフェノール−A、テトラメチロールビスフェノール−Aの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、テトラメチロール−4,4’−ビスヒドロキシビフェニル、テトラメトキシメチル−4,4’−ビスヒドロキシビフェニル、TrisP−PAのヘキサメチロール体、TrisP−PAのヘキサメトキシメチル体、TrisP−PAのヘキサメチロール体の1〜5個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、ビスヒドロキシメチルナフタレンジオール等がある。
また、ヒドロキシアントラセン化合物としては、例えば、1,6−ジヒドロキシメチル−2,7−ジヒドロキシアントラセン等が挙げられる。
アシロキシメチル基含有化合物としては、例えば、前記メチロール基含有化合物のメチロール基を、一部または全部アシロキシメチル化した化合物が挙げられる。
これらの化合物の中で好ましいものは、トリメチロールフェノール、ビスヒドロキシメチル−p−クレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)のヘキサメチロール体またはそれらのメチロール基がアルコキシメチル基およびメチロール基とアルコキシメチル基の両方で置換されたフェノール化合物である。
これら(c)に係る化合物は、単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。
本発明の着色硬化性組成物中に架橋剤を含有する場合において、前記(a)〜(c)成分の総含有量は、素材により異なるが、該組成物の固形分中に対して1〜70質量%が好ましく、5〜50質量%がより好ましく、7〜30質量%が特に好ましい。尚、本発明においては必ずしも架橋剤を含有する必要はない。
−重合性モノマー−
本発明の着色硬化性組成物は、重合性モノマーの少なくとも一種を含有することによって好適に構成することができる。重合性モノマーは、着色硬化性組成物をネガ型に構成する場合に主として含まれる。
尚、後述のナフトキノンジアジド化合物を含有するポジ型の系に、後述の光重合開始剤と共に含有でき、この場合には形成されるパターンの硬化度をより促進させることができる。以下、重合性モノマーについて説明する。
前記重合性モノマーとしては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、且つ、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物が好ましい。該化合物の例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートおよびこれらの混合物を挙げることができる。
更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマーおよびオリゴマーとして紹介されているものが挙げられる。
前記重合性モノマーの着色硬化性組成物中における含有量は、塗布膜の硬化性の観点から、固形分に対して0.1〜90質量%が好ましく、1.0〜80質量%がさらに好ましく、2.0〜70質量%が特に好ましい。
−感放射線性化合物−
本発明の着色硬化性組成物は、感放射線性化合物の少なくとも一種を含有することによって好適に構成することができる。本発明における感放射線性化合物は、UV、DeepUV、可視光、赤外光、電子線などの放射線に対し、ラジカル発生、酸発生、塩基発生などの化学反応を起こし得る化合物であり、前記のバインダーを架橋、重合、酸性基の分解などの反応により不溶化させたり、塗膜中に共存する重合性モノマーやオリゴマーの重合、架橋剤の架橋などを起こすことで塗膜をアルカリ現像液に対して不溶化させる目的で用いられる。
特に本発明の着色硬化性組成物が、ネガ型に構成される場合には光重合開始剤を含有するのが好適であり、ポジ型を構成する場合にはナフトキノンジアジド化合物を含有するのが好適である。
〜光重合開始剤〜
本発明の着色硬化性組成物が、ネガ型の組成物である場合に含まれる光重合開始剤について説明する。
光重合開始剤は前記重合性モノマーを重合させられるものであれば特に限定されないが、特性、開始効率、吸収波長、入手性、コスト等の観点で選ばれることが好ましい。尚、光重合開始剤は、前記ナフトキノンジアジド化合物を含有するポジ型の系に更に含有してもよく、この場合には形成されるパターン硬化度をより促進させることができる。
前記光重合開始剤としては、ハロメチルオキサジアゾール化合物、ハロメチル−s−トリアジン化合物から選択された少なくとも一つの活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体およびその塩、オキシム系化合物等が挙げられる。
ハロメチルオキサジアゾール等の活性ハロゲン化合物としては、特公昭57−6096号公報に記載の2−ハロメチル−5−ビニル−1,3,4−オキサジアゾール化合物等や、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−シアノスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(p−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
ハロメチル−s−トリアジン系化合物の光重合開始剤としては、特公昭59−1281号公報に記載のビニル−ハロメチル−s−トリアジン化合物、特開昭53−133428号公報に記載の2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−ハロメチル−s−トリアジン化合物および4−(p−アミノフェニル)−2,6−ジ−ハロメチル−s−トリアジン化合物が挙げられる。
その他の例としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル−1,3−ブタジエニル)−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4−ブトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−メトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−〔4−(2−エトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、
2−〔4−(2−ブトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(2−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−5−メチル−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−メトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(5−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,7−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(6−エトキシ−ナフト−2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、2−(4,5−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−メチル−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(フェニル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N−クロロエチルカルボニルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N−(p−メトキシフェニル)カルボニルアミノフェニル〕2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔o−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−ブロモ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、
4−〔m−クロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔m−フロロ−p−N,N−ジ(クロロエチル)アミノフェニル〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−エトキシカルボニルメチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(m−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−クロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−フロロ−p−N−クロロエチルアミノフェニル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。
その他、みどり化学(株)製のTAZシリーズ(例えば、TAZ−107、TAZ−110、TAZ−104、TAZ−109、TAZ−140、TAZ−204、TAZ−113、TAZ−123、TAZ−104)、PANCHIM社製のTシリーズ(例えば、T−OMS、T−BMP、T−R、T−B)、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製のイルガキュアシリーズ(例えば、イルガキュア369、イルガキュア784、イルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア500、イルガキュア1000、イルガキュア149、イルガキュア819、イルガキュア261)、同ダロキュアシリーズ(例えば、ダロキュア11734),4’−ビス(ジエチルアミノ)−ベンゾフェノン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−4−モルホリノブチロフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−(o−クロルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(p−メチルメルカプトフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、ベンゾインイソプロピルエーテル等も有用に用いられる。
本発明の着色硬化性組成物には、更に前記光重合開始剤以外の他の公知の光重合開始剤を併用することができる。
具体的には、米国特許第2,367,660号明細書に開示されているビシナールポリケトルアルドニル化合物、米国特許第2,367,661号および第2,367,670号明細書に開示されているα−カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細書に開示されているアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に開示されているα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号および第2,951,758号明細書に開示されている多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に開示されているトリアリルイミダゾールダイマー/p−アミノフェニルケトンの組み合わせ、特公昭51−48516号公報に開示されているベンゾチアゾール系化合物/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物等を挙げることができる。
前記光重合開始剤の着色硬化性組成物中における含有量は、前記重合性モノマー固形分に対して0.01〜50質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、1〜20質量%が特に好ましい。前記含有量が0.01〜50質量%の範囲内にあると重合が進みやすく、膜強度を向上させることができる。
前記光重合開始剤には、増感剤や光安定剤を併用することができる。
その具体例として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン、9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノン、9−アントロン、2−ブロモ−9−アントロン、2−エチル−9−アントロン、9,10−アントラキノン、2−エチル−9,10−アントラキノン、2−t−ブチル−9,10−アントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノン、キサントン、2−メチルキサントン、2−メトキシキサントン、2−メトキシキサントン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、アクリドン、10−ブチル−2−クロロアクリドン、ベンジル、ジベンザルアセトン、p−(ジメチルアミノ)フェニルスチリルケトン、p−(ジメチルアミノ)フェニル−p−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、p−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(またはミヒラーケトン)、p−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾアントロン等や特公昭51−48516号公報記載のベンゾチアゾール系化合物等や、チヌビン1130、同400等が挙げられる。
また、本発明の着色硬化性組成物には、以上の他に更に、熱重合防止剤を加えておくことが好ましく、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトベンゾイミダゾール等が有用である。
〜ナフトキノンジアジド化合物〜
次に、本発明の着色硬化性組成物がポジ型の場合に含まれるナフトキノンジアジド化合物について説明する。
前記ナフトキノンジアジド化合物は、少なくとも1つのo−キノンジアジド基を有する化合物であり、例えば、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸アミド、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸アミド等が挙げられる。これらのエステルやアミド化合物は、例えば特開平2−84650号公報、特開平3−49437号公報において一般式(I)で記載されているフェノール化合物等を用いて公知の方法により製造することができる。
着色硬化性組成物をポジ型に構成する場合には、前記アルカリ可溶性フェノール樹脂並びに前記架橋剤は、通常、有機溶剤中にそれぞれ2〜50質量%程度および2〜30質量%程度の割合で溶解させるのが好ましい。前記ナフトキノンジアジド化合物および前記色素の各含有量は、通常、前記バインダー並びに架橋剤を溶解した溶液に対して、各々2〜30質量%および2〜50質量%程度の割合で添加するのが好ましい。
−溶剤−
本発明の着色硬化性組成物の調製の際には、一般に溶剤を含有することができる。使用される溶剤は、該組成物の各成分の溶解性や着色硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的にとくには限定されないが、特にバインダーの溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
前記溶剤の具体例としては、エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、アルキルエステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等の3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類;3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル等;エーテル類、例えばジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート等;ケトン類、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等;芳香族炭化水素類、例えばトルエン、キシレン等が好ましい。
前記の中でも、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメテルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等がより好ましい。
−各種添加物−
本発明の着色硬化性組成物には、必要に応じて各種添加物、例えば充填剤、前記以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。
前記各種添加物の具体例としては、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の結着樹脂以外の高分子化合物;ノニオン系、カチオン系、アニオン系等の界面活性剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤:2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;およびポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤を挙げることができる。
また、非画像部(例えば、ネガ型の場合には放射線未照射部)のアルカリ溶解性を促進し、本発明の着色硬化性組成物の現像性の更なる向上を図る場合には、該組成物に有機カルボン酸、好ましくは分子量1000以下の低分子量有機カルボン酸の添加を行うことができる。具体的には、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等のその他のカルボン酸が挙げられる。
本発明の着色硬化性組成物は、液晶表示素子(LCD)や固体撮像素子(例えば、CCD、CMOS等)に用いられるカラーフィルタなどの着色画素形成用として、また、印刷インキ、インクジェットインキ、および塗料などの作製用途として好適に用いることができる。
《カラーフィルタおよびその製造方法》
本発明のカラーフィルターについて、その製造方法を通じて詳述する。
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、既述の本発明の着色硬化性組成物が用いられる。本発明のカラーフィルタは、本発明の着色硬化性組成物を支持体上に回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布して感放射線性組成物層を形成し、所定のマスクパターンを介して露光し、現像液で現像することによって、ネガ型若しくはポジ型の着色されたパターン(レジストパターン)を形成することができる(画像形成工程)。この時必要に応じて、形成されたパターンを加熱および/または露光により硬化する硬化工程を設けることができる。この際に使用される光若しくは放射線としては、特にg線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。
カラーフィルタの作製においては、ネガ型の場合には、前記画像形成工程(および必要に応じて硬化工程)を所望の色数に合わせて繰り返すことにより、ポジ型の場合には前記画像形成工程およびポストベーク工程を所望の色数に合わせて繰り返すことにより、所望数の色相に構成されたカラーフィルタを作製することができる。
前記支持体として、例えば液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラスおよびこれらに透明導電膜を付着させたものや、撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。これらの支持体は、各画素を隔離するブラックストライプが形成されている場合もある。
また、これらの支持体上には、必要により上部の層との密着改良、物質の拡散防止或いは支持体表面の平坦化の為に、下塗り層を設けてもよい。
本発明のカラーフィルタの製造方法に用いる現像液としては、例えば、本発明の組成物がネガ型の場合、本発明の着色硬化性組成物の未硬化部を溶解する一方、放射線照射部(硬化部)を溶解しない組成よりなるものであればいかなるものも用いることができる。具体的には種々の有機溶剤の組み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。該有機溶剤としては、本発明の組成物を調製する際に使用される前述の溶剤が挙げられる。
前記アルカリ性の水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム,硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−〔5.4.0〕−7−ウンデセン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように溶解したアルカリ性水溶液が使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に、現像後、水で洗浄するのが好ましい。
本発明のカラーフィルタは、液晶表示素子やCCD等の固体撮像素子に用いることができ、特に100万画素を超えるような高解像度のCCD素子やCMOS素子等に好適である。本発明のカラーフィルタは、例えば、CCDを構成する各画素の受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されるカラーフィルタとして用いることができる。
以下に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、以下において特に限定のない場合、「部」は「質量部」を意味する。
[実施例1]
1)レジスト溶液の調製
下記の組成を混合して溶解し、レジスト溶液を調製した。
〔組成〕
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 5.20部
(PGMEA)
・乳酸エチル(EL) 52.6部
・バインダー
(メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル)共重合体
(モル比=60:20:20)41%EL溶液 30.5部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 10.2部
・重合禁止剤(p−メトキシフェノール) 0.006部
・フッ素系界面活性剤 0.80部
(商品名:F−475、大日本インキ化学工業(株)製)
・光重合開始剤 0.58部
(商品名:TAZ−107、みどり化学(株)製)
2)下塗り層付ガラス基板の作製
ガラス基板(商品名:コーニング1737、コーニング社製)を0.5%NaOH水で超音波洗浄した後、水洗、脱水ベーク(200℃/20分)を行った。
ついで前記1)のレジスト溶液を洗浄したガラス基板上に膜厚2μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、220℃で1時間加熱乾燥し、硬化膜を形成し、下塗り層月ガラス基板を作製。
3)染料レジスト溶液(着色硬化性組成物[ネガ型])の調製
前記1)で得られたレジスト溶液9.4gと本発明における染料である既述の例示色素C−1(一般式(II)で表されるフタロシアニン系色素)1.50gとを混合し溶解して染料レジスト溶液(着色硬化性組成物[ネガ型]の溶液)を調製した。
4)レジストの露光・現像(画像形成)
前記3)で得られた染料レジスト溶液を、2)で得られた下塗り層付ガラス基板の下塗り層の上に膜厚が1.0μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃で120秒間プリベークした。
次いで、露光装置を使用して、塗布膜に365nmの波長で5mm角マスク(islandパターン)を通して500mJ/cm2の露光量で照射した。露光後、現像液(商品名:CD−2000、60%、富士フイルムアーチ(株)製)を使用して、25℃、40秒間の条件で現像した。その後、流水で30秒間リンスした後、スプレー乾燥した。
以上のようにして、カラーフィルタに好適なパターンが得られた。
5)評価
前記で調製された染料レジスト溶液の保存安定性、および染料レジスト溶液を用いてガラス基板上に塗布された塗布膜の耐熱性、耐光性、および現像性を下記のようにして評価した。結果を下記表1に示す。
(1)保存安定性
前記染料レジスト液を室温で1ケ月(約720時間)保存した後の異物の析出度合いを目視によって観察し、下記判定基準に従って評価した。
<判定基準>
○:異物の析出は認められなかった。
△:僅かに異物の析出が認められた。
×:異物の析出が顕著に認められた。
(2)耐熱性
前記染料レジスト溶液を塗布したガラス基板を、ホットプレートにより200℃で1時間加熱した後、色度計(商品名:MCPD−1000、大塚電子(株)製)にて、加熱前後の色差のΔEab値を測定して、下記基準に従って評価した。ΔEab値の小さい方が耐熱性が良好であることを示す。
<判定基準>
○:ΔEab値<5
△:5≦ΔEab値≦10
×:10<ΔEab値
(3)耐光性
前記染料レジスト溶液を塗布したガラス基板に対し、キセノンランプを5万luxで20時間照射(100万lux・h相当)したのち、照射前後の色差のΔEab値を測定した。ΔEab値の小さいほうが耐光性が良好であることを示す。
<判定基準>
○:ΔEab値<3
△:3≦ΔEab値≦10
×:10<ΔEab値
(4)現像性
前記の染料レジストを塗布したガラス基板の現像前の可視吸収スペクトルを測定した。この試料を用いて、前記の条件で露光、現像処理、洗浄、スプレー乾燥してパターンを形成させた。その後、このパターンの露光部(画像部)の可視吸収スペクトルと未露光部の可視吸収スペクトルとを測定した。現像前の試料のλmaxにおける吸光度を1として、露光部のλmaxにおける吸光度の比、および未露光部のλmaxにおける吸光度の比を算出した(色素残存率)。露光部においては、色素残存率が100%に近いことが好ましく、未露光部においては、色素残存率が0%であることが好ましい。
<判定基準>
−露光部−
○:色素残存率>98%
△:90%≦色素残存率≦98%
×:色素残存率<90%
−未露光部−
○:色素残存率<1%
△:1%≦色素残存率≦5%
×:5%<色素残存率
[実施例2〜17]
実施例1の前記3)染料レジスト溶液の調製において、例示色素C−1を下記表1の染料に等モル置き換えた以外はすべて実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
[比較例1〜4]
実施例1の前記3)染料レジスト溶液の調製において、本発明の例示色素C−1に代えて下記比較色素A〜Dにそれぞれ等モル置き換えた以外は、実施例1と同様に行った。結果を下記表1に示す。
表1の結果から、本発明における染料を用いた実施例の着色硬化性組成物は、これ以外の染料を用いた比較例に対して、その溶液状において保存安定性に優れていた。更に、この着色硬化性組成物を用いて形成された画像パターンは露光部と未露光部とのディスクリミネーションが良好であり現像性に優れることがわかった。また、耐熱性および耐光性は比較例に対して遜色が無いことが判った。
[実施例18]
1)着色硬化性組成物[ポジ型]の調製
下記組成を混合し、溶解して着色硬化性組成物[ポジ型]を得た。
〔組成〕
・乳酸エチル(EL) 30部
・樹脂P−1(下記) 3.0部
・ナフトキノンジアジド化合物N−1(下記) 1.8部
・架橋剤(ヘキサメトキシメチロール化メラミン) 0.6部
・光酸発生剤 1.2部
(商品名:TAZ−107、みどり化学(株)製)
・フッ素系界面活性剤 0.0005部
(商品名:F−475大日本インキ化学工業製)
・前記例示色素C−2 1.5部
前記樹脂P−1、およびナフトキノンジアジド化合物(N−1)は、以下のようにして合成した。
−樹脂P−1の合成−
ベンジルメタクリレート70.0g、メタクリル酸13.0g、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル17.0g、2−メトキシプロパノール600gを三口フラスコに仕込み、攪拌装置と還流冷却管、温度計を取り付け窒素気流下65℃にて重合開始剤(商品名:V−65、和光純薬工業(株)製)を触媒量添加して10時間攪拌した。得られた樹脂溶液を20Lのイオン交換水に激しく攪拌しながら滴下し、白色粉体を得た。この白色粉体を40℃で24時間真空乾燥し145gの前記樹脂P−1を得た。分子量をGPCにて測定したところ、重量平均分子量Mw=28,000であり、数平均分子量Mn=11,000であった。
−ナフトキノンジアジド化合物N−1の合成−
Trisp−PA(本州化学製)42.45g、o−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド 61.80g、アセトン300mlを三口フラスコに仕込み、室温下 トリエチルアミン 24.44gを1時間かけて滴下した。滴下終了後 更に2時間攪拌した後、反応液を大量の水に攪拌しながら注いだ。沈殿したナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを、吸引ろ過により集め、40℃で24時間真空乾燥し感光性化合物N−1を得た。
2)着色硬化性組成物の露光、現像(画像形成)
実施例1と同様にして、下塗り層つきのガラス基板に前記のようにして調製したポジ型の着色硬化性組成物を塗布し、プリベーク、照射、現像およびリンス、乾燥を行って画像パターンを形成し、その後このパターン画像を180℃で5分間加熱した(ポストベーク)。形成されたマゼンタパターン画像は矩形状の良好なプロファイルを示した。
本発明における染料を用いた着色硬化性組成物の保存安定性、塗布したものの耐熱性、耐光性を実施例1と同様の方法で評価したところ、保存安定性に優れ、耐熱性、耐光性が良好であることがわかった。
[実施例19〜35]
実施例1〜17のガラス基板をシリコンウエハー基板に変えた他は、実施例1〜17と全て同様の操作を行い下塗り層つきシリコンウエハーの塗布基板を得た。
次いで、i−線縮小投影露光装置を使用して2μmの正方形パターンに500mJ/cm2の露光量で露光し、現像液(商品名:CD−2000、60%、富士フイルムアーチ(株)製)を使用して、23℃で60秒間現像した。次いで、流水で30秒間リンスした後、スプレー乾燥した。正方形の断面が矩形のCCD用カラーフィルタとして好適なパターンが得られた。

Claims (5)

  1. 下記のT−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を少なくとも1つ分子内に有するテトラアザポルフィリン系色素を含有することを特徴とする着色硬化性組成物。

  2. 前記テトラアザポルフィリン系色素が、下記一般式(II)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする請求項1に記載の着色硬化性組成物。
    〔一般式(II)中、R10〜R13は、各々独立に置換基を表す。p,q,rおよびsは0〜4の整数を表す。ただし、R10〜R13のうち少なくとも1つは前記T−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を表す。Mは金属類を表す。〕
  3. 前記テトラアザポルフィリン系色素が、下記一般式(III)で表されるフタロシアニン系色素であることを特徴とする請求項1に記載の着色硬化性組成物。
    〔一般式(III)中、Xは前記T−1からT−85の構造式の群から選ばれる基を表す。Mは、一般式(II)におけるものと同義である。〕
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の着色硬化性組成物を用いてなることを特徴とするカラーフィルタ。
  5. 請求項1〜3のいずれかに一項に記載の着色硬化性組成物を、支持体上に塗布後、マスクを通して露光、現像してパターンを形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
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