JP5338333B2 - 着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示素子 - Google Patents

着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示素子 Download PDF

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Description

本発明は、着色層形成用感放射線性組成物、カラーフィルタおよびカラー液晶表示素子に関わり、より詳しくは、透過型あるいは反射型のカラー液晶表示装置、カラー撮像管素子等に用いられるカラーフィルタに有用な着色層の形成に用いられる感放射線性組成物、当該感放射線性組成物を用いて形成された着色層を備えるカラーフィルタ、並びに当該カラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子に関する。
従来、着色感放射線性組成物を用いてカラーフィルタを製造するに当たっては、基板上あるいは予め所望のパターンの遮光層を形成した基板上に、着色感放射線性組成物を塗布して乾燥したのち、乾燥塗膜を所望のパターン形状に放射線を照射(以下、「露光」という。)し、現像することにより、各色の画素を得る方法(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)が知られている。また、黒色材料を含有する光重合性組成物を利用してブラックマトリックスを形成する方法(例えば、特許文献3参照。)も知られている。そして、特許文献1〜3等に開示されているように、従来の着色感放射線性組成物においては、感放射線性重合成分として、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能アクリレートや、酸性基とアクリロイル基を合わせもつ感光性樹脂が用いられてきた。しかしながら、アクリル系モノマーの光重合反応を利用する従来の感放射線性組成物では、露光量が低くなると、酸素障害や硬化反応時の体積収縮の影響により、十分な残膜率を有する着色パターンが得られ難いという問題があった。
一方、特許文献4、5では、オキセタン環やエポキシ基等を有するカチオン反応性化合物と光カチオン発生剤をさらに含有せしめることにより、硬度の高い画素を形成し得るカラーフィルタ用感放射線性組成物が得られる旨開示されている。しかしながら、カチオン反応性化合物の重合反応は、酸素阻害を受けない半面、アクリル系モノマーの重合反応と比較して反応速度が遅く、期待されるほど残膜率の向上に対する効果が得られなかった。
特開平2−144502号公報 特開平3−53201号公報 特開平6−35188号公報 特開2000−214592号公報 特開2000−321416号公報
本発明の課題は、低露光量であっても高い残膜率を有する画素およびブラックマトリックスを形成することができる着色層形成用感放射線性組成物を提供することにある。
本発明の他の課題は、前記カラーフィルタ用感放射線性組成物から形成された画素を有するカラーフィルタ、および当該カラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、感放射線性重合成分としてラジカル重合性官能基とカチオン重合性官能基の両方を有する単量体を用い、光重合開始剤として光ラジカル発生剤と光酸発生剤の両方を用いることにより上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)オキシラニル基またはオキセタニル基と、1個のエチレン性不飽和結合とを有しQ値が0.2〜1.2である重合性単量体、(D)光ラジカル発生剤、および(E)光酸発生剤を含有することを特徴とする着色層形成用感放射線性組成物を提供するものである。
また、本発明は、該感放射線性組成物を用いて形成された着色層を備えてなるカラーフィルタ、および該カラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子をも提供するものである。
本発明でいう「放射線」は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を含むものを意味する。
本発明の着色層形成用感放射線性組成物は、低露光量であっても高い残膜率を有する画素およびブラックマトリックスを形成することができる。さらに、本発明の着色層形成用感放射線性組成物は、現像耐性にも優れ、耐溶剤性にも優れた画素およびブラックマトリックスを形成することができる。
したがって、本発明の着色層形成用感放射線性組成物は、電子工業分野におけるカラー液晶表示装置用カラーフィルタや固体撮像素子の色分解用カラーフィルタを始めとする各種のカラーフィルタの作製に極めて好適に使用することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
着色層形成用感放射線性組成物
本発明の着色層形成用感放射線性組成物(以下、単に「感放射線性組成物」ということがある。)における「着色層」とは、カラーフィルタに用いられる画素および/またはブラックマトリックスからなる層を意味する。
以下、本発明の着色層形成用感放射線性組成物の構成成分について説明する。
−(A)着色剤−
本発明における着色剤は、色調が特に限定されるものではなく、得られるカラーフィルタの用途に応じて適宜選定され、顔料、染料あるいは天然色素の何れでもよい。カラーフィルタには耐熱性が求められることから、本発明における着色剤としては、有機顔料あるいは無機顔料が好ましい。
前記有機顔料としては、例えば、カラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行)においてピグメントに分類されている化合物、具体的には、下記のようなカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー20、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー31、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、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153、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー166、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー211;
C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ14、C.I.ピグメントオレンジ24、C.I.ピグメントオレンジ34、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントオレンジ40、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ46、C.I.ピグメントオレンジ49、C.I.ピグメントオレンジ61、C.I.ピグメントオレンジ64、C.I.ピグメントオレンジ68、C.I.ピグメントオレンジ70、C.I.ピグメントオレンジ71、C.I.ピグメントオレンジ72、C.I.ピグメントオレンジ73、C.I.ピグメントオレンジ74;
C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド32、C.I.ピグメントレッド41、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド171、C.I.ピグメントレッド175、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド180、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド187、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド214、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド243、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントレッド262、C.I.ピグメントレッド264、C.I.ピグメントレッド272;
C.I.ピグメントバイオレット1、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット29、C.I.ピグメントバイオレット32、C.I.ピグメントバイオレット36、C.I.ピグメントバイオレット38;
C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー80;
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.ピグメントブラウン23、C.I.ピグメントブラウン25;
C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック7。
本発明において、有機顔料は、再結晶法、再沈殿法、溶剤洗浄法、昇華法、真空加熱法や、これらの組み合わせにより精製して使用することもできる。
また、前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、カーボンブラック等を挙げることができる。
これらの着色剤は、所望により、その粒子表面をポリマーで改質して使用してもよい。顔料の粒子表面を改質するポリマーとしては、例えば特開平8−259876号公報に記載されたポリマーや、市販の各種の顔料分散用のポリマーまたはオリゴマー等を挙げることができる。カーボンブラック表面のポリマー被覆方法については、例えば特開平9−71733号公報、特開平9−95625号公報、特開平9−124969号公報等に開示されている。
前記着色剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明の感放射線性組成物を画素の形成に用いる場合、画素には高精細な発色が求められることから、(A)着色剤としては、発色性の高い着色剤が好ましく、具体的には有機顔料が好ましく用いられる。
一方、本発明の感放射線性組成物をブラックマトリックスの形成に用いる場合、ブラックマトリックスには遮光性が要求されることから、(A)着色剤としては有機顔料またはカーボンブラックが好ましく用いられる。
本発明の感放射線性組成物は、着色剤の含有量が感放射線性組成物の全固形分中30質量%以上となる場合であっても、現像耐性に優れ、耐溶剤性にも優れた着色層を形成することができる。また、本発明において、着色剤の含有量の上限は、現像性を確保する観点から、感放射線性組成物の全固形分中、好ましくは70質量%以下、特に好ましくは60質量%以下である。ここで、固形分とは、後述する溶媒以外の成分である。
本発明における着色剤は、所望により、分散剤、分散助剤と共に使用することができる。
上記分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系や両性等の適宜の分散剤を使用することができるが、ポリマー分散剤が好ましい。具体的には、変性アクリル系共重合体、アクリル系共重合体、ポリウレタン、ポリエステル、高分子共重合体のアルキルアンモニウム塩またはリン酸エステル塩、カチオン性櫛型グラフトポリマー等を挙げることができる。ここで、カチオン性櫛型グラフトポリマーとは、複数の塩基性基(カチオン性の官能基)を有する幹ポリマー1分子に、2分子以上の枝ポリマーがグラフト結合した構造のポリマーをいい、例えば、幹ポリマー部がポリエチレンイミン、枝ポリマー部がε−カプロラクトンの開環重合体で構成されるポリマーが挙げられる。これら分散剤の中で、変性アクリル系共重合体、ポリウレタン、カチオン性櫛型グラフトポリマーが好ましい。
このような分散剤は商業的に入手することができ、例えば、変性アクリル系共重合体として、Disperbyk−2000、Disperbyk−2001(以上、ビックケミー(BYK)社製)、ポリウレタンとして、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)、カチオン性櫛型グラフトポリマーとして、ソルスパース24000(ルーブリゾール(株)社製)、アジスパーPB821、アジスパーPB822(味の素ファインテクノ株式会社製)等を挙げることができる。
これらの分散剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。分散剤の含有量は、(A)着色剤100質量部に対して、通常、100質量部以下、好ましくは0.5〜100質量部、さらに好ましくは1〜70質量部、特に好ましくは10〜50質量部である。分散剤の含有量が100質量部を超えると、現像性等が損なわれるおそれがある。
上記分散助剤としては、例えば青色顔料誘導体、黄色顔料誘導体等を挙げることができ、具体的には、例えば銅フタロシアニン誘導体等を挙げることができる。
−(B)アルカリ可溶性樹脂−
本発明の感放射線性組成物に含有される(B)アルカリ可溶性樹脂は、着色層を形成する際の現像処理工程において用いられるアルカリ現像液に対して可溶性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、通常、カルボキシル基、フェノール性水酸基等の酸性官能基を有する重合体である。なかでも、カルボキシル基を有する重合体を含有することが好ましく、該重合体としては、例えば、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(以下、「カルボキシル基含有不飽和単量体」ということがある。)と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体(以下、「共重合性不飽和単量体」ということがある。)との共重合体(以下、「カルボキシル基含有共重合体」ということがある。)を挙げることができる。
前記カルボキシル基含有不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらのカルボキシル基含有不飽和単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
カルボキシル基含有共重合体において、カルボキシル基含有不飽和単量体の共重合割合は、好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜40質量%である。該共重合割合が5質量%未満では、得られる感放射線性組成物のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する傾向があり、一方50質量%を超えると、アルカリ現像液に対する溶解性が過大となり、アルカリ現像液により現像する際に、画素の基板からの脱落や画素表面の膜荒れを来たしやすくなる傾向がある。
また、前記共重合性不飽和単量体としては、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の如きN−位置換マレイミド;
スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレンの如き芳香族ビニル化合物;
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、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、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、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレートの如き不飽和カルボン酸エステル;
ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ポリシロキサンの如き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。
これらの共重合性不飽和単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
カルボキシル基含有共重合体の具体例としては、例えば、特開平7−140654号公報、特開平10−31308号公報、特開平10−300922号公報、特開平11−174224号公報、特開平11−258415号公報、特開2000−56118号公報、特開2004−101728等に開示されている共重合体を挙げることができる。
また、本発明においては、例えば、特開平5−19467号公報等に開示されているように、カルボキシル基含有共重合体の側鎖に(メタ)アクリロイル基等の重合性不飽和結合を導入することもできる。
カルボキシル基含有共重合体以外のカルボキシル基を有する重合体としては、例えば、特開2008−181095号公報に開示されているアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、通常、1,000〜45,000、好ましくは3,000〜30,000である。Mwが1,000未満であると、得られる被膜の残膜率等が低下したり、パターン形状、耐熱性等が損なわれたり、また電気特性が悪化するおそれがあり、一方45,000を超えると、解像度が低下したり、パターン形状が損なわれたり、またスリットノズル方式による塗布時に乾燥異物が発生し易くなるおそれがある。
また、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂のMwと、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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数平均分子量(以下、「Mn」という。)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。
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は、公知の方法により製造することができるが、例えば、特開2003−222717号公報、特開2006−259680号公報、国際公開第07/029871号パンフレット等に開示されている方法により、その構造やMw、Mw/Mnを制御することもできる。
本発明において、アルカリ可溶性樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、アルカリ可溶性樹脂の含有量は、(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。アルカリ可溶性樹脂の含有量が10質量部未満では、例えば、アルカリ現像性が低下したり、未露光部の基板上あるいは遮光層上に残渣や地汚れが発生するおそれがあり、一方1,000質量部を超えると、相対的に顔料濃度が低下するため、薄膜として目的とする色濃度を達成することが困難となるおそれがある。
−(C)オキシラニル基またはオキセタニル基と、1個のエチレン性不飽和結合とを有しQ値が0.2〜1.2である重合性単量体−
本発明におけるオキシラニル基またはオキセタニル基と、1個のエチレン性不飽和結合とを有しQ値が0.2〜1.2である重合性単量体(以下、「重合性単量体(C)」ということがある。)は、後述する(D)光ラジカル発生剤より発生するラジカル、および(E)光酸発生剤より発生する酸により重合し、塗膜を硬化させる成分である。ここで、Q値とは、ビニルモノマーの共鳴安定化の尺度であり、J.Brandrupら,Polymer Handbook,Interscience(1974)にその数値が記載されている。
重合性単量体(C)は、カチオンにより開環重合する官能基であるオキシラニル基またはオキセタニル基と、ラジカル重合に適したエチレン性不飽和結合とを有する化合物である。重合性単量体(C)を使用することにより、硬化収縮を抑制する開環重合と、反応速度が高いラジカル重合の両方が機能するため、低露光量であっても残膜率の高い硬化膜を形成できるものと考えられる。
重合性単量体(C)におけるエチレン性不飽和結合を有する官能基は、重合性単量体(C)のQ値が0.2〜1.2となる官能基である限り特に限定されるものではないが、その具体例としては、(メタ)アクリロイル基、ビニルスルファニル基、N−ビニルアミノ基、ビニルフェニル基、イソプロペニルフェニル基等を挙げることができる。これらのうち、感放射線の感度の点から、(メタ)アクリロイル基、ビニルアリール基が好ましい。ビニルアリール基のうち、特にビニルフェニル基が好ましい。
オキシラニル基またはオキセタニル基には、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基、フェニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、脂環式基等の1〜3種が置換してもよい。これらの置換基のアルキル基としては炭素数1〜12の直鎖または分枝鎖アルキル基が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子等が挙げられるが、フッ素原子が好ましい。ハロゲノアルキル基としては、ハロゲノ−C1−C12アルキル基が挙げられ、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等が好ましい。アルコキシ基またはアルキルチオ基としては、炭素数1〜12の直鎖または分枝鎖のアルコキシ基またはアルキルチオ基が挙げられる。脂環式基としては、炭素数5〜12の単環〜三環性の脂環式基が挙げられる。
本発明において、オキセタニル基を有する重合性単量体(C)としては、例えば、
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕オキセタン、2−〔(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、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−メチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−エチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−エチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−メチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−メチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−エチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−エチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−メチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−メチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−メチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−エチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−エチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−エチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−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〕−3−メチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−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、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−エチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−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;
3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−フェニルオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,2−ジフルオロオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,2,4−トリフルオロオキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,2,4,4−テトラフルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−フェニルオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,2−ジフルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,2,4−トリフルオロオキセタン、3−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,2,4,4−テトラフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−ペンタフルオロエチルオキセタン、
2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,3−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−2,4−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,3−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,4−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4,4−ジフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,3,4−トリフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,4,4−トリフルオロオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3,3,4,4−テトラフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−トリフルオロメチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−ペンタフルオロエチルオセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−ペンタフルオロエチルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,3−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2,4−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,3−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,4−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4,4−ジフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,3,4−トリフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,4,4−トリフルオロオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3,3,4,4−テトラフルオロオキセタンの如き〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕フルオロ(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、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−フェニルオキセタン、2−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−4−フェニルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−2−フェニルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−3−フェニルオキセタン、2−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−4−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−[4−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ブチルオキシ]スチレン、4−[5−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ペンチルオキシ]スチレン、4−[6−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘキシルオキシ]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、3−[(4−ビニルベンジル)オキシ]−3−エチルオキセタン、3−[(4−ビニルベンジル)オキシメチル]−3−エチルオキセタン、3−[(4−ビニルベンズ)メルカプトエチルオキシメチル]−3−エチルオキセタ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
また、オキシラニル基を有する重合性単量体(C)としては、例えば、
(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシブチル、(メタ)アクリル酸6,7−エポキシヘプチル、(メタ)アクリル酸2−グリシジルオキシエチル、(メタ)アクリル酸3−グリシジルオキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−グリシジルオキシブチルの如きグリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステル;
α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチルの如きオキシラニル基を有するα−アルキルアクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、下記式
Figure 0005338333
(式中、R16は水素原子またはメチル基を示し、R17はメチレン基または炭素数2〜10のアルキレン基を示す。)
で表される化合物の如き脂環式オキシラニル基を有する(メタ)アクリル酸エステル;
o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルの如きグリシジル基を有する芳香族ビニル化合物;下記式
Figure 0005338333
(式中、R16は水素原子またはメチル基を示し、R17はメチレン基または炭素数2〜10のアルキレン基を示す。)
で表される脂環式オキシラ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。
これらの重合性単量体(C)のうち、現像耐性の点から、〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕アルキルオキセタン、オキセタニル基を有する芳香族ビニル化合物、脂環式オキシラニル基を有する(メタ)アクリル酸エステル、脂環式オキシラニル基を有する芳香族ビニル化合物が好ましく、特に、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、3−(4−ビニルベンジル)オキシ−3,4−エポキシシクロヘキサン、3−(4−ビニルベンジル)オキシメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンが好ましい。
本発明において、重合性単量体(C)は単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、重合性単量体(C)の含有量は、(B)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、通常、10〜500質量部、好ましくは50〜350質量部である。光酸発生剤の含有量が10質量部未満であると、所望の効果が得られないおそれがあり、一方500質量部を超えると、アルカリ現像性が低下するおそれがある。
−(D)光ラジカル発生剤−
本発明における光ラジカル発生剤は、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、前記重合性単量体(C)および後述する(F)〜(G)成分の重合を開始しうるラジカルを発生する化合物である。
このような光ラジカル発生剤としては、例えば、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、キサントン系化合物等の公知の化合物を挙げることができる。
本発明において、光ラジカル発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができるが、本発明における光ラジカル発生剤としては、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物の群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。
本発明における好ましい光ラジカル発生剤のうち、チオキサントン系化合物の具体例としては、2−メチルチオキサントン、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、2,4−ジエチルチオキサントン等を挙げることができる。
また、前記アセトフェノン系化合物の具体例としては、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−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、2−(4−メチルベンジル)−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン等を挙げることができる。
また、前記ビイミダゾール系化合物の具体例としては、2,2’−ビス(2−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−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。
なお、光ラジカル発生剤としてビイミダゾール系化合物を用いる場合、水素供与体を併用することが、感放射線の感度を改良することができる点で好ましい。ここでいう「水素供与体」とは、露光によりビイミダゾール系化合物から発生したラジカルに対して、水素原子を供与することができる化合物を意味する。水素供与体としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール等のメルカプタン系水素供与体、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)ベンゾフェノン等のアミン系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、単独でまたは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系水素供与体と1種以上のアミン系水素供与体とを組み合わせて使用することが、さらに感放射線の感度を改良することができる点で好ましい。
前記トリアジン系化合物の具体例としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等を挙げることができる。
また、O−アシルオキシム系化合物の具体例としては、1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−,2−(O−ベンゾイルオキシム)、エタノン,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)、エタノン,1−〔9−エチル−6−(2−メチル−4−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−,1−(O−アセチルオキシム)、エタノン,1−〔9−エチル−6−{2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル〕−,1−(O−アセチルオキシム)等を挙げることができる。
本発明において、アセトフェノン系化合物等のビイミダゾール系化合物以外の光ラジカル発生剤を用いる場合には、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。
本発明において、光ラジカル発生剤の含有量は、重合性単量体(C)100質量部に対して、通常、0.01〜120質量部、好ましくは1〜100質量部である。光ラジカル発生剤の含有量が0.01質量部未満であると、所望の効果が得られないおそれがあり、一方120質量部を超えると、形成された画素パターンが現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
−(E)光酸発生剤−
本発明における光酸発生剤は、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、前記重合性単量体(C)および後述する(F)〜(G)成分の重合を開始しうる酸を発生する化合物である。
このような光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物等の公知の化合物を挙げることができる。また、前記(D)光ラジカル発生剤として例示したトリアジン系化合物は、光酸発生剤としても機能する化合物である。
本発明において、光酸発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができるが、本発明における光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物の群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく、特に、オニウム塩化合物を含有することが好ましい。
本発明における好ましい光酸発生剤のうち、オニウム塩化合物としては、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールホスホニウム塩等を挙げることができる。
前記ジアリールヨードニウム塩の具体例としては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロアセテート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム−p−トルエンスルホナート等を挙げることができる。
前記トリアリールスルホニウム塩の具体例としては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホナート等を挙げることができる。
前記トリアリールホスホニウム塩の具体例としては、トリフェニルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルホスホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルホスホニウム−p−トルエンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルホスホニウム−p−トルエンスルホナート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウムテトラフルオロボレート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウムトリフルオロアセテート、トリス(4−メトキシフェニル)ホスホニウム−p−トルエンスルホナート等を挙げることができる。
また、前記スルホンイミド化合物の具体例としては、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシミド、N−(カンファニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ−[2,2,1]−ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ−[2,2,1]−ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等を挙げることができる。
また、前記ジアゾメタン化合物の具体例としては、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル−p−トルエンスルホニルジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン等を挙げることができる。
本発明において、(E)光酸発生剤の含有量は、重合性単量体(C)100質量部に対して、通常、0.1〜100質量部、好ましくは0.3〜50質量部である。光酸発生剤の含有量が0.1質量部未満であると、所望の効果が得られないおそれがあり、一方100質量部を超えると、感放射線性組成物液中に異物が発生したり、電気特性が悪化したりするおそれがある。
−(F)2個以上の重合性不飽和結合を有し、それらのうち少なくとも1個がビニルオキシ基に由来する基である重合性単量体−
本発明においては、さらに(F)2個以上の重合性不飽和結合を有し、それらのうち少なくとも1個がビニルオキシ基に由来する基である重合性単量体(以下、「重合性単量体(F)」ということがある。)を使用することにより、感放射線性組成物の感度および現像耐性を高めることができる。かかる効果が得られる理由は、露光に伴う重合開始反応において、(E)光酸発生剤より発生した酸が、オキシラニル基やオキセタニル基より優先してビニルオキシ基に付加することにより、安定なアルコキシカチオンが生成し、このカチオンにオキシラニル基等が攻撃し重合反応が進行するためであると考えられる。すなわち、このようなカチオン重合反応機構においては、オキシラニル基やオキセタニル基が単独で開環重合するよりも安定的に重合反応が進行するものと考えられる。
このような重合性単量体(F)としては、例えば、下記式(1)で表される化合物、アルケニルビニルエーテル、アルキルポリビニルエーテル、アリールビニルエーテル、アラルキルジビニルエ一テル、ウレタンポリビニルエーテル等を挙げることができる。
Figure 0005338333
(式中、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2はエチレン基またはプロピレン基を示し、nは0〜10の整数である。)
上記式(1)において、nとしては、0〜5が好ましく、特に1〜3が好ましい。
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、ビニル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
また、アルケニルビニルエーテルの具体例としては、アリルビニルエーテル等を挙げることができる。
また、アルキルポリビニルエーテルの具体例としては、1,4ブタンジオールジビニルエーテル、エチレングリゴールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルグリコール、グリセロールジビニルエーテル、グリセロールトリビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジグリセロールトリビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル2,2−ビス(4−シクロヘキサノール)プロパンジビニルエーテル、2,2−ビス(4−シクロヘキサノール)トリフルオロプロパンジビニルエーテル等を挙げることができる。
また、アリールビニルエーテルの具体例としては、4−ビニルエーテルスチレン、ハイドロキノンジビニルエーテル、ビスフェノールAジビニルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジビニルエーテル、ビスフェノールFジビニルエーテル等を挙げることができる。
また、アラルキルジビニルエ一テルの具体例としては、1,4−ベンゼンジメタノールジビニルエーテル、N−m−クロロフェニルジエタノールアミンジビニルエーテル、m−フェニレンビス(エチレングリコール)ジビニルエーテル等を挙げることができる。
また、ウレタンポリビニルエーテルの具体例としては、商品名でVECtomer2010(ALLIED−SIGNAL社製)等を挙げることができる。
これらの重合性単量体(F)のうち、現像耐性の点から、上記式(1)で表される化合物が好ましく、特に、エチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノビニルエーテル(メタ)アクリレートが好ましい。
本発明における重合性単量体(F)の含有量は、感放射線の感度および現像耐性の点から、(B)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、さらに好ましくは5〜50質量部である。
−(G)多官能(メタ)アクリレート−
本発明における多官能(メタ)アクリレートは、2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(但し、前記(F)成分を除く)である。本発明においては、さらに多官能(メタ)アクリレートを使用することにより、感放射線性組成物の感度および現像耐性を高めることができる。
このような多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、
エチレングリコール、プロピレングリコールの如きアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート;
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの如きポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート;
グリセリン、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の如き3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートやそのジカルボン酸変性物;
ポリエステル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、スピラン樹脂の如きオリゴ(メタ)アクリレート;
両末端ヒドロキシポリ−1,3−ブタジエン、両末端ヒドロキシポリイソプレン、両末端ヒドロキシポリカプロラクトンの如き両末端ヒドロキシル重合体のジ(メタ)アクリレート;
トリス〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕フォスフェートや、
イソシアヌル酸エチレンオキシド変性トリアクリレート;
ウレタン構造を有するポリ(メタ)アクリレート
等を挙げることができる。
これらの多官能(メタ)アクリレートのうち、3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類やそれらのジカルボン酸変性物、並びにウレタン構造を有するポリ(メタ)アクリレートが好ましい。3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類やそれらのジカルボン酸変性物としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、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、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、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、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物、ペンタエリスリトールトリメタクリレートとこはく酸とのモノエステル化物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物、ジペンタエリスリトールペンタメタアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物が好ましく、特に、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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ヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとこはく酸とのモノエステル化物が、着色層の強度が高く、着色層の表面平滑性に優れ、かつ未露光部の基板上および遮光層上に地汚れ、膜残り等を発生し難い点で好ましい。
本発明において、多官能(メタ)アクリレートは、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明における多官能(メタ)アクリレートの含有量は、(B)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、好ましくは400質量部以下、さらに好ましくは10〜300質量部である。
−他の添加剤−
本発明の感放射線性組成物は、上記(A)〜(G)成分以外に、必要に応じて他の添加剤をさらに含有することもできる。
前記他の添加剤としては、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;ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオ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。
−溶媒−
本発明の感放射線性組成物は、前記(A)〜(G)成分、および任意的に加えられる他の添加剤を含有するものであるが、通常、溶媒を配合して液状組成物として調製される。
前記溶媒としては、感放射線性組成物を構成する(A)〜(G)成分や他の添加剤成分を分散または溶解し、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。
このような溶媒としては、例えば、
メタノール、エタノール、ベンジルアルコール等のアルコール類;
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、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類;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメ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−n−プロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
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、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;
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、ジアセトンアルコール(4−ヒドロキシ−4−メチルペンタン−2−オン)、4−ヒドロキシ−4−メチルヘキサン−2−オン等のケトン類;
プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート等のジアセテート類;
乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸アルキルエステル類;
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、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、プロピオン酸n−ブチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、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、ヒドロキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、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−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、2−オキソ酪酸エチル等の他のエステル類;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類
等を挙げることができる。
これらの溶媒のうち、溶解性、顔料分散性、塗布性等の観点から、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、3−メトキシブチルアセテート、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、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、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、ピルビン酸エチル等が好ましい。
本発明において、溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
さらに、前記溶媒と共に、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、しゅう酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート等の高沸点溶媒を併用することもできる。
前記高沸点溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
溶媒の含有量は、特に限定されるものではないが、得られる感放射線性組成物の塗布性、保存安定性等の観点から、当該組成物の溶媒を除いた各成分の合計濃度が、好ましくは、5〜50質量%、さらに好ましくは10〜40質量%となる量が望ましい。
カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、本発明の感放射線性組成物から形成された着色層を備えるものである。
以下に、本発明のカラーフィルタを形成する方法について説明する。
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を形成し、この基板上に、例えば赤色の顔料が分散された感放射線性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剤を蒸発させ、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し、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が所定の配列で配置された画素アレイを形成する。
その後、緑色または青色の顔料が分散された各感放射線性組成物の液状組成物を用い、前記と同様にして、各液状組成物の塗布、プレベーク、露光、現像およびポストベークを行って、緑色の画素アレイおよび青色の画素アレイを同一基板上に順次形成することにより、赤色、緑色および青色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルタを得る。但し、本発明においては、各色の画素を形成する順序は、前記のものに限定されない。
画素を形成する際に使用される放射線としては、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を使用することができるが、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。
放射線の露光量は、一般的には10〜10,000J/m2が好ましい。
また、前記アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、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。
前記アルカリ現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗する。
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。
このようにして得られる本発明のカラーフィルタは、カラー液晶表素子に極めて有用である。
カラー液晶表示素子
本発明のカラー液晶表示素子は、本発明のカラーフィルタを具備するものである。
本発明のカラー液晶表示素子は、適宜の構造をとることができる。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とることができ、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とることもできる。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。
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
顔料分散液の調製
調製例1
(A)着色剤としてC.I.ピグメントグリーン58(大日本インキ化学工業株式会社製)を9質量部、C.I.ピグメントイエロー150を6質量部、分散剤としてアジスパーPB821(味の素ファインテクノ株式会社製)を5質量部、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を80質量部、ビーズミルにより12時間混合・分散して、顔料分散液(A−1)を調製した。
調製例2
(A)着色剤としてC.I.ピグメントグリーン36を9質量部、C.I.ピグメントイエロー150を6質量部、分散剤としてソルスパース37500(ルーブリゾール社製)を5質量部(固形分換算)、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を固形分濃度が20%となるよう用いて、ビーズミルにより12時間混合・分散して、顔料分散液(A−2)を調製した。
調製例3
(A)着色剤としてC.I.ピグメントレッド254(チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名BK−CF)を10質量部、C.I.ピグメントレッド177を3質量部、C.I.ピグメントイエロー150を2質量部、分散剤としてソルスパース76500(ルーブリゾール社製)を5質量部(固形分換算)、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を固形分濃度が20%となるよう用いて、ビーズミルにより12時間混合・分散して、顔料分散液(A−3)を調製した。
調製例4
(A)着色剤としてカーボンブラックを20質量部、分散剤としてEFKA4046(チバスペシャリティケミカルズ社製)を4質量部(固形分換算)、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を固形分が24%となるように用いて、ビーズミルにより12時間混合・分散して、顔料分散液(A−4)を調製した。
(B)アルカリ可溶性樹脂の合成
合成例1
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2質量部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200質量部を仕込み、引き続きメタクリル酸15質量部、N−フェニルマレイミド20質量部、ベンジルメタクリレート55質量部、スチレン10質量部および分子量調節剤として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(日本油脂(株)製、商品名:ノフマーMSD)3質量部を仕込んで、窒素置換した。その後ゆるやかに撹拌して、反応溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、樹脂溶液(固形分濃度=33.3重量%)を得た。得られた樹脂は、Mw=16,000、Mn=7,000であった。この樹脂溶液を「樹脂溶液(B−1)」とする。
重合性単量体(C)の合成
合成例2
50wt%水酸化ナトリウム水溶液/ジクロロメタン(質量比=1/1)440質量部に、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン13.9g(0.12モル)、p−ビニルベンジルクロライド15.2g(0.1モル)および層間移動触媒としてテトラブチルアンモニウムブロマイド2.1gを加え、室温、窒素雰囲気下にて6時間攪拌した。次いで、ガラスフィルターにより反応液から生成した塩を取り除き、残渣を十分なジクロロメタンで洗浄した。得られた濾液について、ジクロロメタンと蒸留水を用いて3回分液精製を行い、ジクロロメタンにより抽出した。次いで、ジクロロメタン層に少量の活性炭素を加え着色を取り除いた後、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに減圧濃縮にて溶剤を留去した。得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/n−ヘキサン=1/3)により精製し、3−[(4−ビニルベンジル)オキシメチル]−3−エチルオキセタン17.2gを得た。
得られた化合物の構造は、1H−NMRスペクトル(CDCl3)により確認した。
1H-NMRスペクトル(500 MHz, CDCl3)δ(ppm):7.32 (Ph, o-position, 2H), 7.21 (Ph, m-position, 2H), 6.65 (CH2=CH-, 1H), 5.63 (CH2=CH-, 1H), 5.23 (CH2=CH-, 1H), 4.57 (PhCH2-, 2H), 4.43, 4.37 (oxetane ring, 4H), 3.56 (-OCH2-, 2H), 2.79 (-CH2-, 2H), 0.84 (-CH3, 3H).
合成例3
50wt%水酸化ナトリウム水溶液/ジクロロメタン(質量比=1/1)440質量部に、3,4−エポキシシクロヘキサン−1−オール13.7g(0.12モル)、p−ビニルベンジルクロライド15.2g(0.1モル)および層間移動触媒としてテトラブチルアンモニウムブロマイド2.1gを加え、室温、窒素雰囲気下にて6時間攪拌した。次いで、ガラスフィルターにより反応液から生成した塩を取り除き、残渣を十分なジクロロメタンで洗浄した。得られた濾液について、ジクロロメタンと蒸留水を用いて3回分液精製を行い、ジクロロメタンにより抽出した。次いで、ジクロロメタン層に少量の活性炭素を加え着色を取り除いた後、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに減圧濃縮にて溶剤を留去した。得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/n−ヘキサン=1/3)により精製し、3−(4−ビニルベンジル)オキシ−3,4−エポキシシクロヘキサン19.1gを得た。
得られた化合物の構造は、1H−NMRスペクトル(CDCl3)により確認した。
1H-NMRスペクトル(500 MHz, CDCl3)δ(ppm):7.23(Ph, o-position, 2H), 7.14(Ph, m-position, 2H), 6.63(CH2=CH-, 1H), 5.61 (CH2=CH-, 1H), 5.18 (CH2=CH-, 1H), 4.63 (PhCH2-, 2H), 2.87 (cyclohexane ring, 2H), 2.79 (-CH<, 1H), 1.70-1.57 (cyclohexane ring, 6H).
実施例1
(A)着色剤として顔料分散液(A−1)100質量部、(B)アルカリ可溶性樹脂として樹脂溶液(B−1)5質量部(固形分換算)、重合性単量体(C)として3−[(4−ビニルベンジル)オキシメチル]−3−エチルオキセタン15質量部、(D)光ラジカル発生剤として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2質量部と2,4−ジエチルチオキサントン1質量部、(E)光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート2質量部およ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を混合して、固形分濃度20%の液状組成物(S−1)を調製した。
液状組成物(S−1)について、下記の手順にしたがって、画素パターンを形成して評価を行った。評価結果を表2に示す。
パターンの形成
液状組成物(S−1)を、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が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のち、90℃のホットプレートで1分間プレベークを行って、プレベーク後の膜厚が2.5μmとなる5枚の塗膜を形成した。
次いで、これら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および436nmの各波長を含む放射線を100、200、300、500、800J/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重量%炭酸ナト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1分間吐出することにより、シャワー現像を行ったのち、さらに230℃で20分間ポストベークを行って、基板上に200×200μmのドットパターンを形成した。
現像耐性の評価
上記パターンの形成において、ドットパターンの現像前後での膜厚比(現像後の膜厚×100/現像前の膜厚)が95%以上である場合を○、現像前後での膜厚比が95%未満であるか、あるいはドットパターンの一部に欠けが認められる場合を△、現像後にパターンが全て基板から剥がれる場合を×、として評価した。
耐溶剤性の評価
上記パターンの形成において、800J/m2の露光量でドットパターンを形成した基板を、60℃のN−メチルピロリドンに30分間浸漬した。その結果、浸漬後にドットパターンが保持されており且つ浸漬後のN−メチルピロリドンが全く着色しなかった場合を○、浸漬後にドットパターンは保持されているものの浸漬後のN−メチルピロリドンが若干着色した場合を△、浸漬後に基板から剥離するドットパターンが観察されると共に浸漬後のN−メチルピロリドンが着色した場合を×、として評価した。
残膜率の評価
液状組成物(S−1)を、表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が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のち、90℃のホットプレートで1分間プレベークを行い、プレベーク後の膜厚が2.5μmとなる塗膜を形成した。
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、フォトマスクを介さずに、塗膜に365nm、405nmおよび436nmの各波長を含む放射線を800J/m2の露光量で露光した。その後、230℃で20分間ポストベークを行って、基板上に硬化膜を形成した。ポストベーク前後の硬化膜の膜厚を測定し、残膜率(ポストベーク後の膜厚×100/ポストベーク前膜厚)が85%以上である場合を○、75%以上85%未満である場合を△、75%未満である場合を×、として評価した。
実施例2〜9および比較例1〜6
実施例1において、表1に示すように各成分の種類および含有量を変更した以外は実施例1と同様にして、液状組成物(S−2)〜(S−15)を調製した。
次いで、液状組成物(S−1)に代えてそれぞれ液状組成物(S−2)〜(S−15)を用いた以外は、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
Figure 0005338333
表1において、各成分は下記のとおりである。
C−1:3−[(4−ビニルベンジル)オキシメチル]−3−エチルオキセタン
C−2:3−(4−ビニルベンジル)オキシ−3,4−エポキシシクロヘキサン
c−1:3−アリルオキシメチル−3−エチルオキセタン
c−2:1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン(商品名セロキサイド2000、ダイセル化学工業製)
D−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(商品名イルガキュア369、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
D−2:エタノン,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)(商品名IRGACURE OX02、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)
D−3:2,4−ジエチルチオキサントン
E−1:トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート
F−1:アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(日本触媒株式会社製)
G−1:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(商品名M−402、東亞合成株式会社製)
Figure 0005338333
表2に示すように、(A)着色剤、および(B)アルカリ可溶性樹脂に加えて、(C)オキシラニル基またはオキセタニル基と、1個のエチレン性不飽和結合とを有しQ値が0.2〜1.2である重合性単量体、(D)光ラジカル発生剤および(E)光酸発生剤を含有する感放射線性組成物は、低露光量であっても高い残膜率を有する画素を形成できることがわかる。

Claims (6)

  1. (A)着色剤、(B)アルカリ可溶性樹脂、(C)オキシラニル基またはオキセタニル基と、1個のエチレン性不飽和結合とを有しQ値が0.2〜1.2である重合性単量体、(D)光ラジカル発生剤、および(E)光酸発生剤を含有することを特徴とするカラーフィルタの着色層形成用感放射線性組成物。
  2. 前記(C)重合性単量体のエチレン性不飽和結合が、(メタ)アクリロイル基またはビニルアリール基由来の基である、請求項1に記載のカラーフィルタの着色層形成用感放射線性組成物。
  3. さらに(F)2個以上の重合性不飽和結合を有し、それらのうち少なくとも1個がビニルオキシ基に由来する基である重合性単量体を含有する、請求項1または2に記載のカラーフィルタの着色層形成用感放射線性組成物。
  4. さらに(G)多官能(メタ)アクリレート(但し、前記(F)成分を除く。)を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルタの着色層形成用感放射線性組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルタの着色層形成用感放射線性組成物を用いて形成された着色層を備えてなるカラーフィルタ。
  6. 請求項5に記載のカラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子。
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