JP5515422B2 - 着色硬化性組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、着色硬化性組成物に関する。
着色硬化性組成物は、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンスパネル、プラズマディスプレイパネルなどのディスプレイ装置に使用されるカラーフィルタの製造用に用いられている。この着色硬化性組成物には、着色剤として、顔料又は染料を用いることが知られている(非特許文献1)。
よくわかる液晶ディスプレイのできるまで P112(日刊工業新聞社 2005年3月31日初版第2刷発行)
本発明の目的は、耐溶剤性に優れたカラーフィルタを形成し得る着色硬化性組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記したような課題を解決し得る着色硬化性組成物を見出すべく検討を重ねた結果、本発明に至った。
即ち、本発明は、以下の発明である。
1.染料(A)、重合性化合物(B)、バインダー樹脂(C)を含有し、
該バインダー樹脂(C)が、炭素−炭素不飽和二重結合及び環状エーテル構造を有する化合物(C0)に由来する構成単位と、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(C2)に由来する構成単位とを含む共重合体であることを特徴とする着色硬化性組成物。
2.環状エーテル構造が、脂肪族多環式エポキシ構造であることを特徴とする前1項に記載の着色硬化性組成物。
3.炭素−炭素不飽和二重結合及び環状エーテル構造を有する化合物(C0)が、式(C1−1)で表される化合物及び式(C1−2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である前1又は2項に記載の着色硬化性組成物。
Figure 0005515422
[式(C1−1)及び式(C1−2)中、Rは、それぞれ独立に、水素原子又は水酸基で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Xは、それぞれ独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜6のアルキレン基を表す。]
4.染料(A)が、カルボキシル基を有する染料を含む染料であることを特徴とする前1〜3項のいずれか記載の着色硬化性組成物。
5.重合性化合物(B)が、カルボキシル基を有するモノマ又はオリゴマーであることを特徴とする前1〜4項のいずれか記載の着色硬化性組成物。
6.さらに顔料を含む前1〜5項のいずれかに記載の着色硬化性組成物。
7.前1〜6項のいずれか記載の着色硬化性組成物を用いて、フォトリソグラフ法又はインクジェット法にて形成されたパターン。
8.前7項記載のパターンを含むカラーフィルタ。
9.前8項記載のカラーフィルタを具備する液晶表示装置。
本発明の着色硬化性組成物によれば、耐溶剤性に優れたカラーフィルタを形成することができる。
染料(A)としては特に限定されず、公知の染料を使用することができ、例えば、油溶性染料、酸性染料、酸性染料のアミン塩や酸性染料のスルホンアミド誘導体などが挙げられる。
前記の染料としては、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)で染料に分類されている化合物や、染色ノート(色染社)に記載されている公知の染料が挙げられ、具体的には、C.I.ソルベントイエロー4(以下、C.I.ソルベントイエローの記載を省略し、番号のみの記載とする。)、14、15、23、24、38、62、63、68、82、94、98、99、162、C.I.ソルベントレッド45、49、125、130、C.I.ソルベントオレンジ2、7、11、15、26、56、C.I.ソルベントブルー35、37、59、67、C.I.ソルベントグリーン1、3、4、5、7、28、29、32、33、34、35などが挙げられる。またC.I.アシッド染料としてC.I.アシッドイエロー1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、38、40、42、54、65、72、73、76、79、98、99、111、112、113、114、116、119、123、128、134、135、138、139、140、144、150、155、157、160、161、163、168、169、172、177、178、179、184、190、193、196、197、199、202、203、204、205、207、212、214、220、221、228、230、232、235、238、240、242、243、251、C.I.アシッドレッド1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、182、183、198、206、211、215、216、217、227、228、249、252、257、258、260、261、266、268、270、274、277、280、281、195、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、394、401、412、417、418、422、426、C.I.アシッドオレンジ6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、107、108、169、173、C.I.アシッドブルー1、7、9、15、18、23、25、27、29、40、42、45、51、62、70、74、80、83、86、87、90、92、96、103、112、113、120、129、138、147、150、158、171、182、192、210、242、243、256、259、267、278、280、285、290、296、315、324:1、335、340、C.I.アシッドバイオレット6B、7、9、17、19、C.I.アシッドグリーン1、3、5、9、16、25、27、50、58、63、65、80、104、105、106、109などの染料が挙げられる。またC.I.ダイレクト染料としてC.I.ダイレクトイエロー2、33、34、35、38、39、43、47、50、54、58、68、69、70、71、86、93、94、95、98、102、108、109、129、136、138、141、C.I.ダイレクトレッド79、82、83、84、91、92、96、97、98、99、105、106、107、172、173、176、177、179、181、182、184、204、207、211、213、218、220、221、222、232、233、234、241、243、246、250、C.I.ダイレクトオレンジ34、39、41、46、50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106、107、C.I.ダイレクトブルー57、77、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、166、167、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、196、198、199、200、207、209、210、212、213、214、222、228、229、237、238、242、243、244、245、247、248、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275、293、C.I.ダイレクトバイオレット47、52、54、59、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103、104、C.I.ダイレクトグリーン25、27、31、32、34、37、63、65、66、67、68、69、72、77、79、82などの染料が挙げられる。さらに、C.I.モーダント染料としてC.I.モーダントイエロー5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、61、62、65、C.I.モーダントレッド1、2、3、4、9、11、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、30、32、33、36、37、38、39、41、43、45、46、48、53、56、63、71、74、85、86、88、90、94、95、C.I.モーダントオレンジ3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47、48、C.I.モーダントブルー1、2、3、7、8、9、12、13、15、16、19、20、21、22、23、24、26、30、31、32、39、40、41、43、44、48、49、53、61、74、77、83、84、C.I.モーダントバイオレット1、2、4、5、7、14、22、24、30、31、32、37、40、41、44、45、47、48、53、58、C.I.モーダントグリーン1、3、4、5、10、15、19、26、29、33、34、35、41、43、53などの染料が挙げられる。
また、染料(A)には、例えば、式(i)〜(vii)で表される酸性染料のアミン塩、及び式(viii)〜(ix)で表される酸性染料のスルホンアミド誘導体が挙げられる。
D−(SO (C2n+1 (i)
D−(SO {(C2n+1 (ii)
D−(SO {(C2n+1H} (iii)
D−(SO {(C2n+1 (iv)
D−(SO (C2e+1OC2f (v)
D−(SO {(C2n+1)(PhCHH} (vi)
D−(SO {(C2n+1)Py (vii)
D−[{SONH(C2n+1)}][(SOL)] (viii)
D−[{SONH(C2e+1OC2f)}][(SOL)](ix)
[式(i)〜(ix)中、Dは、色素に由来する基を表す。
mは、1以上20以下の整数を表す。
nは、1以上20以下の整数を表す。
e及びfは、それぞれ独立に、1以上10以下の整数を表す。
Phは、フェニル基を表す。
Pyは、窒素原子でC2n+1につながる式(I)で表される基を表す。
Figure 0005515422
(式(I)中、Rはメチル基を表す。mは、0又は1の整数を表す。)
pは、1以上8以下の整数を表す。
qは、0以上8以下の整数を表す。
Lは、水素原子又は一価の陽イオンを表す。]
Dとして、具体的には、アゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料及びフタロシアニン染料に由来する基が挙げられる。
mは、好ましくは1以上10以下の整数、より好ましくは1以上8以下の整数を表す。
nは、好ましくは1以上10以下の整数、より好ましくは1以上8以下の整数を表す。
e及びfは、それぞれ独立に、好ましくは1以上8以下の整数、より好ましくは1以上6以下の整数を表す。
Pyは、好ましくは式(I−1)で表される基を表す。
Figure 0005515422
pは、好ましくは1以上6以下の整数、より好ましくは1以上5以下の整数を表す。
qは、好ましくは0以上6以下の整数、より好ましくは0以上5以下の整数を表す。
Lにおける一価の陽イオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、(CHNなどの4級アンモニウムイオンなどが挙げられ、好ましくはナトリウムイオンが挙げられる。
前記アゾ染料としては、例えば、式(1)〜(4)で表される染料が挙げられる。
Figure 0005515422
[式(1)中、Rは、炭素数2〜20のアルキル基、アルキル鎖の炭素数が2〜12のシクロヘキシルアルキル基、アルキル鎖の炭素数が1〜4のアルキルシクロヘキシル基、炭素数2〜12のアルコキシル基で置換された炭素数2〜12のアルキル基、式(1−1)で表されるアルキルカルボキシルアルキル基、式(1−2)で表されるアルキルオキシカルボニルアルキル基、炭素数1〜20のアルキル基で置換されたフェニル基、又はフェニル基で置換された炭素数1〜20のアルキル基を表す。
−CO−O−L− (1−1)
−O−CO−L− (1−2)
(式(1−1)中、Lは、炭素数2〜12のアルキル基を表す。
は、炭素数2〜12のアルキレン基を示す。
式(1−2)中、Lは、炭素数2〜12のアルキル基を表す。
は、炭素数2〜12のアルキレン基を表す。)
〜Rは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、カルボキシル基又はハロゲン原子を表す。]
炭素数2〜20のアルキル基としては、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、2−エチルヘキシル基、1,3−ジメチルブチル基、1−メチルブチル基、1,5−ジメチルヘキシル基及び1,1,3,3−テトラメチルブチル基などが挙げられる。
アルキル鎖の炭素数が2〜12のシクロヘキシルアルキル基としては、シクロヘキシルエチル基、3−シクロヘキシルプロピル基及び8−シクロヘキシルオクチル基などが挙げられる。
アルキル鎖の炭素数が1〜4のアルキルシクロヘキシル基としては、2−エチルシクロヘキシル基、2−プロピルシクロヘキシル基及び2−(n−ブチル)シクロヘキシル基などが挙げられる。
炭素数2〜12のアルコキシル基で置換された炭素数2〜12のアルキル基としては、3−エトキシ−n−プロピル基、プロポキシプロピル基、4−プロポキシ−n−ブチル基、3−メチル−n−ヘキシルオキシエチル基及び3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル基などが挙げられる。
炭素数1〜20のアルキル基で置換されたフェニル基としては、o−イソプロピルフェニル基などが挙げられる。
フェニル基で置換された炭素数1〜20のアルキル基としては、DL−1−フェニルエチル基、ベンジル基及び3−フェニル−n−ブチル基などが挙げられる。
L1及びL3における炭素数2〜12のアルキル基としては、エチル基、プロピル基、n−ヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、2−エチルヘキシル基、1,3−ジメチルブチル基、1−メチルブチル基、1,5−ジメチルヘキシル基及び1,1,3,3−テトラメチルブチル基などが挙げられる。
L2及びL4における炭素数2〜12のアルキレン基としては、ジメチレン基及びヘキサメチレン基などが挙げられる。
〜Rは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、カルボキシル基又はハロゲン原子を表す。R〜Rとしては、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、カルボキシル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子などが挙げられ、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、フッ素原子又は塩素原子が挙げられる。
また、式(1)で表される染料のうち、好ましい染料として、具体的には式(5)で表される化合物が挙げられる。
アントラキノン染料に由来する基を有する染料としては、例えば、式(6)で表される化合物が挙げられる。
トリフェニルメタン染料に由来する基を有する染料としては、例えば、式(7)で表される化合物が挙げられる。
また、キサンテン染料に由来する基を有する染料としては、例えば、式(8)で表される化合物が挙げられる。また、フタロシアニン染料に由来する基を有する染料としては、例えば、式(9)で表される化合物などが挙げられる。
Figure 0005515422
染料(A)としては、環状エーテル構造と反応して耐溶剤性を向上させる傾向があることから、カルボキシル基を含有する染料を含む染料であることが好ましい。
カルボキシル基を含有する染料としては特に限定されず、公知の物質を使用することができ、例えば、式(10)〜式(20)で表される染料などが挙げられる。
Figure 0005515422
Figure 0005515422
これらの染料は、溶剤への溶解度や、該染料を含む着色硬化性組成物を用いてカラーフィルタのパターンを形成としたときの光褪色耐性や分光スペクトルに合わせて適宜選択される。
染料(A)の含有量は、着色硬化性組成物の固形分に対して質量分率で、好ましくは5〜65質量%、より好ましくは8〜60質量%、特に好ましくは10〜55質量%である。
また、染料(A)中にカルボキシル基を有する染料を含有する場合、その含有量は、染料(A)に対する質量分率で、好ましくは1〜100質量%であり、より好ましくは5〜100質量%であり、特に好ましくは10〜100質量%である。
ここで、本明細書中における固形分とは、着色硬化性組成物に含まれる溶剤を除く成分の合計量をいう。
本発明の着色硬化性組成物は、染料(A)に加えて、顔料を含むことが好ましい。
顔料としては、具体的には、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメントに分類されている化合物が挙げられる。具体的には、例えばC.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214などの黄色顔料;
C.I.ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73などのオレンジ色の顔料;
C.I.ピグメントレッド9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265などの赤色顔料;
C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60などの青色顔料;
C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38などのバイオレット色顔料;
C.I.ピグメントグリーン7、36、58などの緑色顔料;
C.I.ピグメントブラウン23、25などのブラウン色顔料;
C.I.ピグメントブラック1、7などの黒色顔料などが挙げられる。
中でも、C.I.ピグメントイエロー138、139、150、C.I.ピグメントレッド177、209、242、254、C.I.ピグメントレッドバイオレット23、C.I.ピグメントブルー15:3、15:6及びC.I.ピグメントグリーン7、36、58が好ましい。
着色硬化性組成物が染料(A)及び顔料を含む場合、顔料の含有量は、着色硬化性組成物中の染料(A)及び顔料の合計量に対して質量分率で、好ましくは2〜98質量%、より好ましくは5〜95質量%、特に好ましくは10〜95質量%である。
上記顔料は、必要により、分散剤の存在下で分散処理を行うことで、顔料が溶液中で均一に分散した状態の顔料分散液として用いることができる。
前記の分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、ポリエステル系及びポリアミン系などの界面活性剤などが挙げられ、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい。
該界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールジエステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、3級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類などのほか、商品名でKP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄化学(株)製)、エフトップ(トーケムプロダクツ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラード(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子(株)製)、ソルスパース(ゼネカ(株)製)、EFKA(EFKA CHEMICALS社製)及びPB821(味の素(株)製)などが挙げられる。
分散剤を用いる場合、その使用量は顔料100質量%に対して質量分率で、好ましくは0.1〜100質量%であり、より好ましくは5〜50質量%である。分散剤の使用量が前記の範囲にあると、均一な分散液が得られる傾向があるため好ましい。
重合性化合物(B)としては、熱あるいは光、もしくはその両方によって硬化するモノマ又はオリゴマーを用いることができ、更にこれらを併用して用いてもよい。このモノマ又はオリゴマーとしては公知の物質を用いることができる。
モノマの具体的な例としては、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、カルボキシル基を有するジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート誘導体、エチレンオキサイド化グリセリントリ(メタ)アクリレート及びエチレンオキサイド化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びプロピレンオキサイド化グリセリントリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
オリゴマーとしてはエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、例えば、UV・EB硬化技術の現状と展望(シーエムシー出版)18頁から20頁に記載されているオリゴマーなどを用いることができる。
重合性化合物(B)の含有量は、着色硬化性組成物中のバインダー樹脂(C)に対して質量分率で、好ましくは10〜90質量%であり、より好ましくは20〜80質量%であり、さらに好ましくは30〜70質量%である。
さらに、重合性化合物(B)としては、環状エーテル構造と反応して耐溶剤性を向上させる傾向があることから、カルボキシル基を含有するモノマ又はオリゴマーを含むことが好ましい。
カルボキシル基を含有するモノマ又はオリゴマーの例としては、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートと多価カルボン酸とのエステルや、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートと多価カルボン酸無水物とのエステルなどが挙げられる。
前記ヒドロキシル基含有多価アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記の多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、3,4−ジメチルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族多価カルボン酸類;
コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの脂肪族多価カルボン酸類;
ヘキサヒドロフタル酸、3,4−ジメチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、1,2,4−シクロペンタントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸などの脂環族多価カルボン酸類などが挙げられる。
前記の多価カルボン酸無水物類としては、例えば、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族多価カルボン酸無水物類;
無水イタコン酸、無水こはく酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバリル酸、無水マレイン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族多価カルボン酸無水物類;
無水ヘキサヒドロフタル酸、3,4−ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、1,2,4−シクロペンタントリカルボン酸無水物、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水ハイミック酸、無水ナジン酸などの脂環族多価カルボン酸無水物類;
エチレングリコールビストリメリテイト酸、グリセリントリストリメリテイト無水物などのエステル基含有カルボン酸無水物類などが挙げられる。
カルボキシル基を含有するモノマ又はオリゴマーの具体的な例としては、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートのフタル酸エステル、グリセリンジ(メタ)アクリレートのコハク酸エステル、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのフタル酸エステル、ペンタエリスリトールトリアクリレートのコハク酸エステル、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートのフタル酸エステル、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートのコハク酸エステルなどが挙げられる。
重合性化合物(B)として、カルボキシル基を有するモノマ又はオリゴマーを用いる場合、その含有量は、重合性化合物(B)に対する質量分率で、好ましくは1〜100質量%であり、より好ましくは5〜100質量%であり、特に好ましくは10〜100質量%である。
バインダー樹脂(C)は、アルカリ溶解性を有するものであり、炭素−炭素不飽和二重結合及び環状エーテル構造を有する化合物(C0)(以下「(C0)」という場合がある)に由来する構成単位と、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(C2)(以下「(C2)」という場合がある)に由来する構成単位とを含む共重合体である。
(C0)の環状エーテル構造としては、例えば、エポキシ構造、オキセタニル構造及びテトラヒドロフリル構造が挙げられる。
エポキシ構造としては、脂肪族エポキシ構造、脂肪族単環式エポキシ構造及び脂肪族多環式エポキシ構造が挙げられ、脂肪族多環式エポキシ構造が特に好ましい。
炭素−炭素不飽和二重結合及び脂肪族エポキシ構造を有する化合物としては、具体的には、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、特開平7−248625号公報に記載の下記の式で示される化合物などが挙げられる。
Figure 0005515422
(式中、R11〜R13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜10のアルキル基であり、mは1〜5の整数である。)。
前記の式で示される化合物としては、例えば、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、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,4−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,5−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,6−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,4−トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,5−トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,6−トリグリシジルオキシメチルスチレン、3,4,5−トリグリシジルオキシメチルスチレン及び2,4,6−トリグリシジルオキシメチルスチレンが挙げられる。
炭素−炭素不飽和二重結合及び脂肪族単環式エポキシ構造を有する化合物は、脂肪族単環式化合物の環上にエポキシ基を有する化合物である。
炭素−炭素不飽和二重結合及び脂肪族単環式エポキシ構造を有する化合物としては、具体的には、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン(例えば、セロキサイド2000;ダイセル化学工業(株)製)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(例えば、サイクロマーA400;ダイセル化学工業(株)製)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート(例えば、サイクロマーM100;ダイセル化学工業(株)製)などが挙げられる。
炭素−炭素不飽和二重結合及び脂肪族多環式エポキシ構造を有する化合物(C1)(以下「(C1)」という場合がある)は、脂肪族多環式化合物の環上にエポキシ基を有する化合物である。脂肪族多環化合物としては、ジシクロペンタン、トリシクロデカンなどが挙げられる。
(C1)としては、例えば、3,4−エポキシノルボルニルアクリレート、3,4−エポキシノルボルニルメタクリレート、式(C1−1)で表される化合物及び式(C1−2)で表される化合物が挙げられ、好ましくは式(C1−1)で表される化合物及び式(C1−2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。
Figure 0005515422
[式(C1−1)及び式(C1−2)において、Rは、それぞれ独立に、水酸基で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は水素原子を表す。
Xは、それぞれ独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜6のアルキレン基を表す。]
水酸基で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基としては、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシ−n−プロピル基、2−ヒドロキシ−n−プロピル基、3−ヒドロキシ−n−プロピル基、1−ヒドロキシ−イソプロピル基、2−ヒドロキシ−イソプロピル基、1−ヒドロキシ−n−ブチル基、2−ヒドロキシ−n−ブチル基、3−ヒドロキシ−n−ブチル基、4−ヒドロキシ−n−ブチル基などが挙げられ、好ましくはメチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基が挙げられ、より好ましくはメチル基が挙げられる。
Rとして、好ましくは水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基が挙げられ、より好ましくは水素原子、メチル基が挙げられる。
ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜6のアルキレン基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が挙げられる。なお、ヘテロ原子の数は、炭素数には含まれない。
ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、オキシメチレン基、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、チオメチレン基、チオエチレン基、チオプロピレン基、アミノメチレン基、アミノエチレン基及びアミノプロピレン基などが挙げられ、好ましくはメチレン基、エチレン基、オキシメチレン基又はオキシエチレン基が挙げられ、より好ましくはオキシエチレン基が挙げられる。
Xとしては、好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基、オキシメチレン基又はオキシエチレン基が挙げられ、より好ましくは単結合又はオキシエチレン基が挙げられる。
式(C1−1)で表される化合物としては、式(C1−1−1)〜式(C1−1−15)で表される化合物などが挙げられ、好ましくは式(C1−1−1)、式(C1−1−3)、式(C1−1−5)、式(C1−1−7)、式(C1−1−9)、式(C1−1−11)〜式(C1−1−15)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(C1−1−1)、式(C1−1−7)、式(C1−1−9)又は式(C1−1−15)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005515422
式(C1−2)で表される化合物としては、式(C1−2−1)〜式(C1−2−15)で表される化合物などが挙げられ、好ましくは式(C1−2−1)、式(C1−2−3)、式(C1−2−5)、式(C1−2−7)、式(C1−2−9)、式(C1−2−11)〜式(C1−2−15)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(C1−2−1)、式(C1−2−7)、式(C1−2−9)又は式(C1−2−15)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005515422
式(C1−1)で表される化合物及び式(C1−2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物は、それぞれ単独で用いることができる。また、それらは、任意の比率で混合することができる。混合する場合、その混合比率は式(C1−1):式(C1−2)のモル比で、好ましくは5:95〜95:5、より好ましくは10:90〜90:10、特に好ましくは20:80〜80:20である。
(C2)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの不飽和モノカルボン酸類;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸類;
前記の不飽和ジカルボン酸類の無水物;
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〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル類;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸のような、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシル基を含有する不飽和アクリレート類などが挙げられる。
これらのうち、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸が、共重合反応性、アルカリ水溶液に対する溶解性から好ましく用いられる。これらは、単独で、あるいは組合せて用いられる。
バインダー樹脂(C)は、(C1)に由来する構成単位と、(C2)に由来する構成単位とを含む共重合体であり、(C1)に由来する構成単位及び(C2)に由来する構成単位の比率が、前記の共重合体を構成する構成単位の合計モル数に対してモル分率で、以下の範囲にあると、保存安定性、耐熱性及び機械強度が良好になる傾向があるため、好ましい。
(C1)に由来する構成単位;2〜98モル%
(C2)に由来する構成単位;2〜98モル%
また、前記の構成単位の比率が以下の範囲であると、現像性や耐溶剤性の点でより好ましい。
(C1)に由来する構成単位;40〜85モル%
(C2)に由来する構成単位;15〜60モル%
前記のバインダー樹脂(C)は、例えば、文献「高分子合成の実験法」(大津隆行著 発行所(株)化学同人 第1版第1刷 1972年3月1日発行)に記載された方法及び当該文献に記載された引用文献を参考にして製造することができる。
具体的には、(C1)及び(C2)の所定量、重合開始剤及び溶剤を反応容器中に仕込んで、窒素により酸素を置換することにより、酸素不存在下で、攪拌、加熱、保温することにより、共重合体が得られる。なお、得られた共重合体は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿などの方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。
また、バインダー樹脂(C)は、(C1)に由来する構成単位及び(C2)に由来する構成単位に加えて、さらに(C1)及び(C2)と共重合可能な化合物(ただし、(C1)及び(C2)を除く。)(C3)(以下「(C3)」という場合がある)に由来する構成単位を含有することができる。
前記の、(C3)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
メチルアクリレート、イソプロピルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートといわれている。)、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル類;
シクロヘキシルアクリレート、2−メチルシクロヘキシルアクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルアクリレート(当該技術分野で慣用名としてジシクロペンタニルアクリレートといわれている。)、ジシクロペンタオキシエチルアクリレート、イソボロニルアクリレートなどのアクリル酸環状アルキルエステル類;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アリールエステル類;
フェニルアクリレート、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アリールエステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキルエステル類;
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物(ハイミック酸無水物)、5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物類;
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート及びN−(9−アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体類;
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、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、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、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及びp−ビニルベンジルグリシジルエーテルなどが挙げられる。ここで、本明細書中、(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。また(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。
これらのうち、ベンジルアクリレート、スチレン、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンなどが好ましい。
上記の(C3)は、単独であるいは組合せて用いられる。
(C3)を含む場合、(C1)〜(C3)に由来する構成単位の比率が、前記の共重合体を構成する構成単位の合計モル数に対してモル分率で、以下の範囲にあると好ましい。
(C1)に由来する構成単位;2〜97モル%
(C2)に由来する構成単位;2〜97モル%
(C3)に由来する構成単位;1〜96モル%
前記の(C1)〜(C3)を含有するバインダー樹脂(C)は、前記と同様に、製造することができる。
また、前記のバインダー樹脂(C)中の構成単位として、末端にモノアクリロイル基又はモノメタクリロイル基を有するマクロモノマー類、式(21)で表される単位及び式(22)で表される単位などを含むと、パターン密着性、耐溶剤性の点で、より好ましい。
Figure 0005515422
(式(21)及び式(22)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
式(21)で表される構成単位を有するバインダー樹脂(C)は、(C1)、(C2)及び(C3)を重合させて3成分共重合体を得て、得られた3成分共重合体と、式(23)で表される化合物とを、(C2)が含むカルボキシル基部分又は酸無水物基部分において反応させて得ることができる。
Figure 0005515422
式(22)で表される構成成分を有するバインダー樹脂は、(C1)、(C2)及び(C3)とを重合させて3成分共重合体を得て、得られた3成分共重合体とグリシジルメタクリレートとを、例えば、特開2005−189574号公報に記載の方法と同様にして反応させて得ることができる。
バインダー樹脂(C)のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは3,000〜100,000、より好ましくは5,000〜50,000である。バインダー樹脂(C)の重量平均分子量が、前記の範囲にあると、塗布性が良好となる傾向があるため、また現像時に膜減りが生じにくく、さらに現像時に非画素部分の抜け性が良好である傾向があるため、好ましい。
バインダー樹脂(C)の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1〜6.0であり、より好ましくは1.2〜4.0である。分子量分布が、前記の範囲にあると、現像性に優れる傾向があるので好ましい。
バインダー樹脂(C)の含有量は、着色硬化性組成物中の固形分に対して質量分率で、好ましくは10〜35質量%、より好ましくは15〜30質量%である。バインダー樹脂(C)の含有量が、前記の範囲にあると、現像液への溶解性が十分であり、非画素部分の基板上に現像残渣が発生しにくく、また現像時に露光部の画素部分の膜減りが生じにくく、非画素部分の抜け性が良好な傾向にあり、好ましい。
本発明の着色硬化性組成物は、さらにメラミン化合物及び/又はグアナミン化合物(D)を含んでいてもよい。メラミン化合物及びグアナミン化合物としては特に限定されず、特開平9−166870、特開平10−48834、特開2000−47378、特開2001−242624、特開2007−169607などに記載の公知の物質を使用することができる。
前記メラミン化合物としては、具体的にはモノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がエトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がプロポキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がブトキシメチル化した化合物又はその混合物などが挙げられる。
前記グアナミン化合物として、例えばモノメチロールグアナミン、ジメチロールグアナミン、トリメチロールグアナミン、テトラメチロールグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がエトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がプロポキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がブトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシメチルグアナミンの1〜3個のメトキシメチル基がブトキシメチル化した化合物又はその混合物などが挙げられる。
メラミン化合物及び/又はグアナミン化合物(D)は、それぞれ単独で用いられてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
メラミン化合物及び/又はグアナミン化合物(D)の含有量は、着色硬化性組成物中の固形分に対して質量分率で、好ましくは0.5〜50質量%であり、より好ましくは1〜40質量%であり、さらに好ましくは1〜35質量%である。
本発明の着色硬化性組成物は、さらに熱重合開始剤(E)を含んでいてもよい。熱重合開始剤(E)としては有機過酸化物やアゾ化合物などが挙げられ、特開平9−241339、特開2002−348344、特開2006−013000等に記載の公知の物質を用いることができる。
有機過酸化物としては、例えば、イソブチルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、α−メチルベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1,3,3,−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−tert−ヘキシルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、2,4,4−トリメチルペンチルパーオキシフェノキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、ジ−tert−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート及びジイソプロピルパーオキシジカーボネート等が挙げられ、好ましくはジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1,3,3,−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−tert−ヘキシルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート又は2,2−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)ブタンが挙げられ、さらに好ましくはジクミルパーオキサイド、ジ−tert−ヘキシルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3,−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド又はクメンハイドロパーオキサイドが挙げられる。
アゾ化合物としては、例えば、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(メチルイソブチレート)、2,2’−アゾビス−(イソブチロニトリル)、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレイン酸)等が挙げられる。2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル及び1,1’−アゾビス−(1−シクロヘキサンカルボニトリル)等が挙げられる。
これらの熱重合開始剤(E)は、単独で用いられてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
熱重合開始剤(E)を用いる場合、その含有量は、バインダー樹脂(C)に対して質量分率で、好ましくは0.01〜20質量%の範囲であり、より好ましくは0.02〜10質量%の範囲である。
本発明の着色硬化性組成物は、さらに光重合開始剤(F)を含んでいてもよい。前記の光重合開始剤としては、トリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、活性ラジカル発生剤及び酸発生剤などが挙げられる。
前記のトリアジン系化合物としては、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン及び2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジンなどが挙げられ、好ましくは2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン又は2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジンが挙げられ、より好ましくは2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン挙げられる。
前記のアセトフェノン系化合物としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)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−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパン−1−オンのオリゴマーなどが挙げられ、好ましくは2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン又は2−(4−メチルベンジル)−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オンが挙げられ、より好ましくは2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン又は2−(4−メチルベンジル)−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オンが挙げられる。
前記のビイミダゾール系化合物としては、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(4−カルボエトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(4−ブロモフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(2,4−ジクロロフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2,6−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(2−ニトロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール及び2,2’−ビス(2−メチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾールなどが挙げられ、好ましくは2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール又は2,2’−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾールが挙げられる。
活性ラジカル発生剤は光を照射されることによって活性ラジカルを発生する。前記の活性ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物及びオキシム系化合物などが挙げられる。
前記のベンゾイン系化合物としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル及びベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。
前記のベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン及び2,4,6−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。
前記のチオキサントン系化合物としては、例えば、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン及び1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。
前記のオキシム系化合物としては、例えば、O−アシルオキシム系化合物が挙げられ、その具体例としては、1−(4−フェニルスルファニル−フェニル)−ブタン−1,2−ジオン2−オキシム−O−ベンゾアート、1−(4−フェニルスルファニル−フェニル)−オクタン−1,2−ジオン2−オキシム−O−ベンゾアート、1−(4−フェニルスルファニル−フェニル)−オクタン−1−オンオキシム−O−アセタート及び1−(4−フェニルスルファニル−フェニル)−ブタン−1−オンオキシム−O−アセタートなどが挙げられる。
前記の例示以外の活性ラジカル発生剤として、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアントラキノン、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物などを用いることもできる。
前記の酸発生剤としては、例えば、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウム−p−トルエンスルホナート、4−アセトキシフェニルメチルベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのオニウム塩類や、ニトロベンジルトシレート類、ベンゾイントシレート類などを挙げることができる。
また、前記の活性ラジカル発生剤として上記した化合物の中には、活性ラジカルと同時に酸を発生する化合物もあり、例えば、トリアジン系光重合開始剤は、酸発生剤としても使用される。
光重合開始剤(F)を用いる場合、その含有量は、重合性化合物(B)及びバインダー樹脂(C)の合計量に対して質量分率で、好ましくは0.1〜25質量%であり、より好ましくは1〜20質量%である。
本発明の着色硬化性組成物には、さらに光重合開始助剤(G)が含まれていてもよい。光重合開始助剤(G)は、通常、光重合開始剤(F)と組合せて用いられ、光重合開始剤(F)によって重合が開始された光重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物である。
光重合開始助剤(G)としては、アミン系化合物、アルコキシアントラセン系化合物及びチオキサントン系化合物などが挙げられる。
前記のアミン系化合物としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン及び4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられ、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
前記のアルコキシアントラセン系化合物としては、例えば、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン及び2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセンなどが挙げられる。
前記のチオキサントン系化合物としては、例えば、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン及び1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。
光重合開始助剤(G)は、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい。また、光重合開始助剤(G)としては、市販のものを用いることもでき、市販の光重合開始助剤(G)としては、例えば、商品名でEAB−F(保土谷化学工業(株)製、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン)などの有機アミン化合物などが挙げられる。
本発明において光重合開始助剤(G)を用いる場合、光重合開始剤(F)/光重合開始助剤(G)の組合せとしては、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパン−1−オンのオリゴマー/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン及び2−(4−メチルベンジル)−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられ、好ましくは2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン又は2−(4−メチルベンジル)−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが挙げられる。
これらの光重合開始助剤(G)を用いる場合、その使用量は、光重合開始剤(F)1質量部あたり、好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.01〜5質量部である。
本発明の着色硬化性組成物としてはさらに溶剤(H)を含んでいてもよい。溶剤(H)としては、例えば、エーテル類、芳香族炭化水素類、ケトン類、アルコール類、エステル類及びアミド類などが挙げられる。
前記のエーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、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、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アセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテート、アニソール、フェネトール、メチルアニソールなどが挙げられる。
前記の芳香族炭化水素類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン及びメシチレンなどが挙げられる。
前記のケトン類としては、例えば、アセトン、2−ブタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及び4−ヒドロキシ−4−メチル−2ペンタノンなどが挙げられる。
前記のアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ダイアセトンアルコール及びグリセリンなどが挙げられる。
前記のエステル類としては、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、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、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及びγ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
前記のアミド類としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド及びN,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
その他の溶剤(H)としては、例えば、N−メチルピロリドン及びジメチルスルホオキシドなどが挙げられる。
前記の溶剤(H)は、それぞれ単独でも2種類以上を組合せて用いてもよい。
前記の溶剤(H)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル又はダイアセトンアルコールが好ましい。
溶剤(H)の含有量は、着色硬化性組成物に対して質量分率で、好ましくは70〜90質量%、より好ましくは75〜88質量%である。
さらに、本発明の着色硬化性組成物は、界面活性剤(I)を含んでもよい。界面活性剤(I)としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
前記のシリコーン系界面活性剤としては、シロキサン結合を有する界面活性剤などが挙げられる。具体的には、商品名でトーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同29SHPA、同SH30PA、ポリエーテル変性シリコンオイルSH8400(トーレシリコーン(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越シリコーン製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452、TSF4460(ジーイー東芝シリコーン(株)製)などが挙げられる。
前記のフッ素系界面活性剤としては、フルオロカーボン鎖を有する界面活性剤などが挙げられる。具体的には、商品名でフロラードFC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F470、同F475、同R30(大日本インキ化学工業(株)製)、エフトップEF301、同EF303、同EF351、同EF352(新秋田化成(株)製)、サーフロンS381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)、E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)、BM−1000、BM−1100(BM Chemie社製)などが挙げられる。
前記のフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、シロキサン結合及びフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤などが挙げられる。具体的には、商品名でメガファックR08、同BL20、同F475、同F477、同F443(大日本インキ化学工業(株)製)などがあげられる。
これらの界面活性剤は、単独でも2種類以上を組合せて用いてもよい。
本発明の着色硬化性組成物は、分子量1,000以下の有機酸を含有してもよい。前記の有機酸としては、例えば、特開平5−343631号公報に開示された有機酸が挙げられる。具体的には、マロン酸、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シトラコン酸、イタコン酸、メサコン酸、フマル酸、フタル酸、アクリル酸及びメタクリル酸が挙げられ、好ましくはマロン酸、シュウ酸、フマル酸又はフタル酸が挙げられる。
本発明の着色硬化性組成物には、さらに、充填剤、バインダー樹脂(C)以外の高分子化合物、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、有機アミン化合物、硬化剤などの添加剤を含有していてもよい。
前記の充填剤としては、例えば、ガラス及びアルミナなどの微粒子が挙げられる。
前記のバインダー樹脂(C)以外の高分子化合物としては、例えば、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及びポリフロロアルキルアクリレートなどが挙げられる。
前記の密着促進剤としては、例えば、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及び3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
前記の酸化防止剤としては、例えば、4,4’−チオ−ビス(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリス(4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン及びテトラキス[メチレン−3−(3,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニルプロピオネート)]メタンなどが挙げられる。
前記の紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系;
2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系;
2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなどのベンゾエート系;
2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−へキシルオキシフェノールなどのトリアジン系;などが挙げられる。
前記の凝集防止剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。
前記の有機アミン化合物としては、例えば、n―プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミンなどのモノアルキルアミン類;
シクロヘキシルアミン、2−メチルシクロヘキシルアミン、3−メチルシクロヘキシルアミン、4−メチルシクロヘキシルアミンなどのモノシクロアルキルアミン類;
メチルエチルアミン、ジエチルアミン、メチル−n−プロピルアミン、エチル−n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジ−tert−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミンなどのジアルキルアミン類;
メチルシクロヘキシルアミン、エチルシクロヘキシルアミンなどのモノアルキルモノシクロアルキルアミン類;
ジシクロヘキシルアミンなどのジシクロアルキルアミン類;
ジメチルエチルアミン、メチルジエチルアミン、トリエチルアミン、ジメチル−n−プロピルアミン、ジエチル−n−プロピルアミン、メチルジ−n−プロピルアミン、エチルジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリ−tert−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミンなどのトリアルキルアミン類;
ジメチルシクロヘキシルアミン、ジエチルシクロヘキシルアミンなどのジアルキルモノシクロアルキルアミン類;
メチルジシクロヘキシルアミン、エチルジシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミンなどのモノアルキルジシクロアルキルアミン類;
2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、5−アミノ−1−ペンタノール、6−アミノ−1−ヘキサノールなどのモノアルカノールアミン類;
4−アミノ−1−シクロヘキサノールなどのモノシクロアルカノールアミン類;
ジエタノールアミン、ジ−n−プロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジ−n−ブタノールアミン、ジイソブタノールアミン、ジ−n−ペンタノールアミン、ジ−n−ヘキサノールアミンなどのジアルカノールアミン類;
ジ(4−シクロヘキサノール)アミンなどのジシクロアルカノールアミン類;
トリエタノールアミン、トリ−n−プロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリn−ブタノールアミン、トリイソブタノールアミン、トリ−n−ペンタノールアミン、トリ−n−ヘキサノールアミンなどのトリアルカノールアミン類;
トリ(4−シクロヘキサノール)アミンなどのトリシクロアルカノールアミン類;
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、4−アミノ−1,3−ブタンジオール、3−ジメチルアミノ−1,2−プロパンジオール、3−ジエチルアミノ−1,2−プロパンジオール、2−ジメチルアミノ−1,3−プロパンジオール、2−ジエチルアミノ−1,3−プロパンジオールなどのアミノアルカンジオール類;
4−アミノ−1,2−シクロヘキサンジオール、4−アミノ−1,3−シクロヘキサンジオールなどのアミノシクロアルカンジオール類;
1−アミノシクロペンタノンメタノール、4−アミノシクロペンタノンメタノールなどのアミノ基含有シクロアルカノンメタノール類;
1−アミノシクロヘキサンメタノール、4−アミノシクロヘキサンメタノール、4−ジメチルアミノシクロペンタンメタノール、4−ジエチルアミノシクロペンタンメタノール、4−ジメチルアミノシクロヘキサンメタノール、4−ジエチルアミノシクロヘキサンメタノールなどのアミノ基含有シクロアルカンメタノール類;
β−アラニン、2−アミノ酪酸、3−アミノ酪酸、4−アミノ酪酸、2−アミノイソ酢酸、3−アミノイソ酢酸、2−アミノ吉草酸、5−アミノ吉草酸、6−アミノカプロン酸、1−アミノシクロプロパンカルボン酸、1−アミノシクロヘキサンカルボン酸、4−アミノシクロヘキサンカルボン酸などのアミノカルボン酸類;
アニリン、o−メチルアニリン、m−メチルアニリン、p−メチルアニリン、p−エチルアニリン、p−n−プロピルアニリン、p−イソプロピルアニリン、p−n−ブチルアニリン、p−tert−ブチルアニリン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、p−メチル−N,N−ジメチルアニリンなどの芳香族アミン類;
o−アミノベンジルアルコール、m−アミノベンジルアルコール、p−アミノベンジルアルコール、p−ジメチルアミノベンジルアルコール、p−ジエチルアミノベンジルアルコールなどのアミノベンジルアルコール類;
o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、p−ジメチルアミノフェノール及びp−ジエチルアミノフェノールなどのアミノフェノール類;
m−アミノ安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−ジメチルアミノ安息香酸及びp−ジエチルアミノ安息香酸などのアミノ安息香酸類;などが挙げられる。
前記の硬化剤としては、例えば、加熱されることによってバインダー樹脂(C)中のエポキシ基を開環重合させ得る化合物などが挙げられる。前記の化合物としては、例えば、多価カルボン酸類及び多価カルボン酸無水物類などが挙げられる。
前記の多価カルボン酸類としては、例えば、フタル酸、3,4−ジメチルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族多価カルボン酸類;
こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの脂肪族多価カルボン酸類;
ヘキサヒドロフタル酸、3,4−ジメチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、1,2,4−シクロペンタントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸などの脂環族多価カルボン酸類などが挙げられる。
前記の多価カルボン酸無水物類としては、例えば、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族多価カルボン酸無水物類;
無水イタコン酸、無水こはく酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバリル酸、無水マレイン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族多価カルボン酸無水物類;
無水ヘキサヒドロフタル酸、3,4−ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、1,2,4−シクロペンタントリカルボン酸無水物、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水ハイミック酸、無水ナジン酸などの脂環族多価カルボン酸無水物類;
エチレングリコールビストリメリテイト酸、グリセリントリストリメリテイト無水物などのエステル基含有カルボン酸無水物類;などが挙げられる。
前記のカルボン酸無水物類としては、エポキシ樹脂硬化剤として市販されているものを用いてもよい。前記のエポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、商品名でアデカハードナーEH−700(旭電化工業(株)製)、リカシッドHH及びMH−700(いずれも、新日本理化(株)製)などが挙げられる。
前記の硬化剤は、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい。
本発明の着色硬化性組成物を用いてカラーフィルタのパターンを形成する方法としては、例えば、本発明の着色硬化性組成物を、基板又は別の樹脂層(例えば、基板の上に先に形成された別の着色硬化性組成物層など)の上に塗布し、溶剤など揮発成分を除去して着色層を形成し、フォトマスクを介して該着色層を露光して、現像し、必要に応じてさらに加熱してパターンを形成する、いわゆるフォトリソ法や、着色硬化性組成物を、インクジェット装置を用いて基板又は別の樹脂層に塗布し、溶剤など揮発成分を除去して着色層を形成し、加熱又は露光の少なくともいずれか一つにより硬化させてパターンを形成するインクジェット法などが挙げられる。
このようにして得られるカラーフィルタは、パターンを含むものであり、前記のカラーフィルタを使用することにより、好適な液晶表示装置が得られる。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。
合成例1
<染料(A−2)の合成>
式(24)で表される4−アミノ安息香酸5.0部に水25部を加えた後、氷冷下、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH7〜8に調節した。以下の操作は氷冷下で行った。亜硝酸ナトリウムを7.6部加えて30分攪拌した。35%塩酸22.8部を少量ずつ加えて褐色溶液とした後、2時間攪拌した。アミド硫酸6.9部を水69部に溶解した水溶液を反応溶液に加えて攪拌し、ジアゾニウム塩を含む懸濁液を得た。
Figure 0005515422
式(25)で表される1−(2−エチルヘキシル)−3−シアノ−4−メチル−6−ヒドロキシピリド−2−オン10.5部にN−メチルピロリドン105部及び水53部を加えた後、氷冷下、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH8〜9に調節した。
Figure 0005515422
以下の操作は氷冷下で行った。前記ピリドン水溶液を攪拌して無色溶液とした後、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH8〜9に調節しながら、ジアゾニウム塩を含む懸濁液を2時間かけてポンプで滴下した。滴下終了後、さらに2時間攪拌することで褐色懸濁液を得た。濾過して得た黄色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(10)で表されるアゾ化合物を10.9部(収率73%)得た。
Figure 0005515422
アゾ化合物(10)の構造は、1H−NMR、13C−NMR、及び質量分析によって決定した。NMR装置はECA−500(日本分光社製)、質量分析装置はAgilent1100 HP LC/MSD(アジレント・テクノロジー社製)を使用した。:
1H−NMR(500MHz、δ値(ppm、TMS基準)、DMSO);
13C−NMR(125MHz、δ値(ppm、TMS基準)、DMSO):
質量分析:
TIC=ESI+、Fr=50V:[M+H] m/z=411
TIC=ESI−、Fr=50V:[M−H] m/z=409
得られたアゾ化合物(10)0.35gを乳酸エチルに溶解して体積を250cm3とし、そのうちの2cm3を乳酸エチルで希釈して体積を100cm3として(濃度:0.028g/L)、分光光度計〔石英セル、セルの長さは1cm〕を用いて吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=431nmで吸光度1.97(任意単位)を示した。
合成例2
式(24)で表される4−アミノ安息香酸5.0部に水25部を加えた後、氷冷下、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH7〜8に調節した。以下の操作は氷冷下で行った。亜硝酸ナトリウムを7.6部加えて30分攪拌した。35%塩酸22.8部を少量ずつ加えて褐色溶液とした後、2時間攪拌した。アミド硫酸6.9部を水69部に溶解した水溶液を反応溶液に加えて攪拌し、ジアゾニウム塩を含む懸濁液を得た。
式(26)で表される1−[3’−プロピル(2’’−エチルヘキシルオキシ)]−3−シアノ−4−メチル−6−ヒドロキシピリド−2−オン12.9部にN−メチルピロリドン129部及び水64部を加えた後、氷冷下、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH8〜9に調節した。
Figure 0005515422
以下の操作は氷冷下で行った。前記ピリドン水溶液を攪拌して無色溶液とした後、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH8〜9に調節しながら、ジアゾニウム塩を含む懸濁液を2時間かけてポンプで滴下した。滴下終了後、さらに2時間攪拌することで褐色懸濁液を得た。濾過して得た黄色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(12)で表されるアゾ化合物を12.5部(収率73%)得た。
Figure 0005515422
アゾ化合物(12)の構造は質量分析によって決定した。質量分析装置はAgilent1100 HP LC/MSD(アジレント・テクノロジー社製)を使用した。:
質量分析:
TIC=ESI+、Fr=50V:[M+H] m/z=469
TIC=ESI−、Fr=50V:[M−H] m/z=467
得られたアゾ化合物(12)0.35gを乳酸エチルに溶解して体積を250cm3とし、そのうちの2cm3を乳酸エチルで希釈して体積を100cm3として(濃度:0.028g/L)、分光光度計〔石英セル、セルの長さは1cm〕を用いて吸収スペクトルを測定した。この化合物は、λmax=431nmで吸光度1.89(任意単位)を示した。
合成例3
<樹脂(C−1)の合成>
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、3−メトキシ−1−ブタノール200質量部及び3−メトキシブチルアセテート100質量部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸54質量部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(C1−1−1)で表される化合物及び式(C1−2−1)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)180質量部及びN−シクロヘキシルマレイミド67質量部を、3−メトキシ−1−ブタノール140質量部に溶解して溶液を調製し、該溶解液を、滴下ポンプを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)20質量部を3−メトキシブチルアセテート240質量部に溶解した溶液を、別の滴下ポンプを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、固形分32.6質量%、酸価34.3mg−KOH/gの共重合体(樹脂C−1)の溶液を得た。得られた樹脂C−1の重量平均分子量Mwは、9000、分散度は1.9であった。
合成例4
<樹脂(C−2)の合成>
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、3−メトキシ−1−ブタノール200質量部及び3−メトキシブチルアセテート100質量部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸68質量部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(C1−1−1)で表される化合物及び式(C1−2−1)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)150質量部及びスチレン82質量部を、3−メトキシ−1−ブタノール140質量部に溶解して溶液を調製し、該溶解液を、滴下ポンプを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)20質量部を3−メトキシブチルアセテート240質量部に溶解した溶液を、別の滴下ポンプを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、固形分27.1質量%、酸価44.2mg−KOH/gの共重合体(樹脂C−2)の溶液を得た。得られた樹脂C−2の重量平均分子量Mwは、7000、分散度は1.7であった。
合成例5
<樹脂(C−3)の合成>
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル300質量部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸46質量部、グリシジルメタクリレート95質量部、N−シクロヘキシルマレイミド84質量部及び重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)37質量部を、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル225質量部に溶解して溶液を調製し、該溶解液を、1時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、固形分30.0質量%、酸価39.0mg−KOH/gの共重合体(樹脂C−3)の溶液を得た。得られた樹脂A−3の重量平均分子量Mwは、10700、分散度は2.74であった。
合成例6
<樹脂(C−4)の合成>
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、3−メトキシ−1−ブタノール200部及び3−メトキシブチルアセテート105部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸60部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(C1−1−1)で表される化合物及び式(C1−2−1)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)240部及び、3−メトキシブチルアセテート140部に溶解して溶液を調製し、該溶解液を、滴下ロートを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30部を3−メトキシ−1−ブタノール90部及び3−メトキシブチルアセテート135部に溶解した溶液を、別の滴下ロートを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、重量平均分子量Mwは、7.5×10、分散度は2.5、固形分33%、酸価34mg−KOH/gの共重合体(樹脂C−4)の溶液を得た。
前記のバインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の測定については、GPC法を用いて、以下の条件で行った。
装置;K2479((株)島津製作所製)
カラム;SHIMADZU Shim−pack GPC−80M
カラム温度;40℃
溶媒;THF(テトラヒドロフラン)
流速;1.0mL/min
検出器;RI
上記で得られたポリスチレン換算の重量平均分子量及び数平均分子量の比を分散度(Mw/Mn)とした。
(A−1)染料:式(5)で表される化合物(Neptun Yellow 075:BASF社製)
(A−2)染料:合成例1で得られた式(10)で表される化合物
(A−3)染料:合成例2で得られた式(12)で表される化合物
顔料分散液:C.I.ピグメントグリーン58 14部とアクリル系顔料分散剤 3.4部を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート82.6部と混合し、ビーズミルを用いて顔料を十分に分散させて得られた顔料分散液
(B−1)光重合性化合物:カヤラドDPHA(日本化薬(株)製: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との混合物)
(B−2)光重合性化合物:TO−2349(新中村化学工業(株)製: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とジペンタエリスリトールペンタアクリレートのコハク酸誘導体の混合物、酸価67.8mgKOH/g)
(C−1)バインダー樹脂:合成例3で得られた樹脂(C−1)(固形分32.6質量%)
(C−2)バインダー樹脂:合成例4で得られた樹脂(C−2)(固形分27.1質量%)
(C−3)バインダー樹脂:合成例5で得られた樹脂(C−3)(固形分30.0質量%)
(C−4)バインダー樹脂:合成例6で得られた樹脂(C−4)(固形分33.0質量%)
(F−1)光重合開始剤:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン
(F−2)光重合開始剤:2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン
(G−1)光重合開始助剤:4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
(H−1)溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル
(H−2)溶剤:3−エトキシプロピオン酸エチル
(I−1)界面活性剤:メガファックF475(大日本インキ化学工業(株)製)
実施例1
〔着色硬化性組成物1の調製〕
(A−1) 40.6質量部
(B−1) 21.8質量部
(C−1) 83.4質量部(固形分換算値:27.2質量部)
(F−1) 8.9質量部
(G−1) 1.5質量部
(H−1) 334.8質量部
(H−2) 16.7質量部
(I−1) 0.004質量部
を混合して着色硬化性組成物1を得た。
〔塗布膜の形成1〕
次にガラス(#1737;コーニング社製)上に、上記で得た着色硬化性組成物1をスピンコート法で塗布した後、100℃3分間で揮発成分を揮発させて着色硬化性組成物膜を形成した。冷却後、この着色硬化性組成物膜にi線〔波長365nm〕を照射して露光した。i線の光源には超高圧水銀ランプを用い、平行光としてから照射した。照射光量は500mJ/cm2とした。ついで220℃で20分間ポストベークを行い、膜厚2μmの着色硬化性組成物膜を得た。
〔評価1〕耐溶剤性評価1
得られた着色硬化性組成物膜の色度を測色機(OSP−SP−200;OLYMPUS社製)を用いて測定した。
ついで、得られた着色硬化性組成物膜を、23℃に保たれた、大過剰量のプロピレングリコールモノメチルエーテルに30分浸漬し、浸漬後の着色硬化性組成物膜の色度を同様にして測定し、浸漬前後の色差を求めたところ、ΔEab*=1.8であった。
色差の評価基準としては、ΔEab*が5以下であれば色相変化はほとんど認められず、カラーフィルタとして良好な特性を示し、ΔEab*が5を超え10以下であれば、若干の色相変化は認められるが、カラーフィルタの実用上問題のないレベルであり、ΔEab*が10以上であれば、はっきりとした色相変化が確認でき、カラーフィルタとしては問題のあるレベルである。
〔評価2〕耐溶剤性評価2
得られた着色硬化性組成物膜の色度を前記と同じ測色機を用いて測定した。
ついで、得られた着色硬化性組成物膜を、23℃に保たれた、大過剰量のN−メチル−2−ピロリドンに30分浸漬し、浸漬後の着色硬化性組成物膜の色度を同様にして測定し、浸漬前後の色差を求めたところ、ΔEab*=6.5であった。
〔塗布膜の形成2〕
ガラス(#1737;コーニング社製)上に、上記で得た着色硬化性組成物1をスピンコート法で塗布した後、100℃3分間で揮発成分を揮発させて着色硬化性組成物膜を形成した。冷却後、この着色硬化性組成物膜にフォトマスクを介してi線〔波長365nm〕を照射して露光した。i線の光源には超高圧水銀ランプを用い、平行光としてから照射した。照射光量は500mJ/cm2とした。フォトマスクとしては、線幅3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm及び100μmの線状の色画素を形成するためのフォトマスクを用いた。
次に、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液に25℃で60秒間浸漬して現像後、純水で洗浄し、ラインアンドスペースパターンをパターンニングしたガラス基板を得た。
〔評価3〕現像残渣評価
前記操作で得られたラインアンドスペースパターンをパターンニングしたガラス基板の非露光部の分光スペクトルを、前記と同じ測色機を用いて測定したところ、波長550nmの光の透過率は99.98%であった。
現像残渣の評価基準としては、波長550nmの光の透過率が99.90%以上であれば現像残渣はほとんど認められず、カラーフィルタとして良好な特性を示し、波長550nmの光の透過率が99.90%未満であれば、カラーフィルタとしては問題のあるレベルである。
実施例2〜6
着色硬化性組成物の構成成分の組成を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして着色硬化性組成物2〜6を得た。
得られた着色硬化性組成物2〜6を実施例1と同様にして評価した結果を、表2に示した。
Figure 0005515422
Figure 0005515422
本発明の着色硬化性組成物によれば、耐溶剤性に優れたパターンを形成することができる。

Claims (7)

  1. 染料(A)、重合性化合物(B)、バインダー樹脂(C)を含有し、
    該染料(A)が、カルボキシル基を有する染料を含み、
    該バインダー樹脂(C)が、炭素−炭素不飽和二重結合及び脂肪族多環式エポキシ構造を有する化合物(C)に由来する構成単位と、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(C2)に由来する構成単位とを含む共重合体であることを特徴とする着色硬化性組成物。
  2. 炭素−炭素不飽和二重結合及び脂肪族多環式エポキシ構造を有する化合物(C)が、式(C1−1)で表される化合物及び式(C1−2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1に記載の着色硬化性組成物。
    Figure 0005515422
    [式(C1−1)及び式(C1−2)中、Rは、それぞれ独立に、水酸基で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は水素原子を表す。
    Xは、それぞれ独立に、単結合又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜6のアルキレン基を表す。]
  3. 重合性化合物(B)が、カルボキシル基を有するモノマ又はオリゴマーであることを特徴とする請求項1〜のいずれか記載の着色硬化性組成物。
  4. さらに顔料を含む請求項1〜のいずれかに記載の着色硬化性組成物。
  5. 請求項1〜のいずれか記載の着色硬化性組成物を用いて、フォトリソグラフ法又はイ
    ンクジェット法にて形成されたパターン。
  6. 請求項記載のパターンを含むカラーフィルタ。
  7. 請求項6記載のカラーフィルタを具備する液晶表示装置。
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