JP6584621B1 - カラーフィルタ用感光性着色組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、液晶表示装置の場合、バックライトを光源とし、電気的に液晶を駆動させることで光量を制御し、その光がカラーフィルタを通過することで色表現を行う。
例えば特許文献1には、微細パターンを形成する際に、密着性を向上し、現像残渣が低減できる硬化性組成物として、アルキレンオキシ基を有する重合性化合物と、アルキレンオキシ基を有しない重合性化合物とを含む、特定の硬化性組成物が開示されている。
前記光重合性化合物(D)が、2級または3級アミノ基を有しウレタン結合を有さない2官能以上の(メタ)アクリレート(d1)を含む。
なお、本明細書では、特に説明のない限り、「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイル及び/又はメタクリロイル」を、「(メタ)アクリル」は「アクリル及び/又はメタクリル」を、「(メタ)アクリル酸」は「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」を、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート及び/又はメタクリレート」を、「(メタ)アクリルアミド」は「アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド」を表す。
本明細書において「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を表す。
本発明者らは鋭意検討の結果、光重合性化合物として、2級または3級アミノ基を有する2官能以上の(メタ)アクリレートを用いることにより、テーパー形状が抑制された、より矩形に近い画素が得られるとの知見を得た。2級または3級アミノ基を有する2官能以上の(メタ)アクリレートを用いることにより露光感度が向上する。また、2級又は3級アミノ基は、1級アミノ基と比較して、適度な塩基性を有するため、被膜の表面から深部まで良好な光硬化性が得られやすいと推定される。これらの結果、例えば、光吸収性に優れた顔料と組み合わせた場合であっても光硬化が十分に進行するため、矩形に近い画素が得られると推定される。
一方、ウレタン結合を有する2級または3級アミノ基を有する2官能以上の(メタ)アクリレートを用いた場合、現像残渣が見られた。ウレタン結合を有する(メタ)アクリレートは、未硬化の場合であっても、基板表面とウレタン結合部との相互作用によって現像時に残留しやすいものと推察される。
このようなことから、本発明の感光性着色組成物は、光重合性化合物(D)として、2級または3級アミノ基を有しウレタン結合を有さない2官能以上の(メタ)アクリレート(d1)を含むことにより、パターンの直進性の向上、画素のエッジにおけるテーパー形状や逆テーパー形状の抑制された画素を形成することができ、かつ現像残渣を抑制することができる。本発明の感光性着色組成物は、光吸収性に優れたフタロシアニン顔料を用いた場合のほか、顔料濃度を高めた場合であっても上記の効果を奏する。また、本発明の感光性着色組成物は露光感度に優れている。
本発明に用いる着色剤(A)は、着色層を所望の色調に調整するものであり、公知の有機顔料、無機顔料、染料などの中から、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
単独で、又は赤色顔料と組み合わせて用いられるオレンジ色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ36、38、43、51、55、59、61等が挙げられる。
また、酸性染料とオニウム塩基を有する化合物との造塩化合物も、堅牢性に優れる点で好ましく、当該オニウム塩基を有する化合物が、側鎖にカチオン性基を有する樹脂がより好ましい。
また、染料がオキセタン基を有する場合には、当該染料を含有する感光性着色組成物の硬化物が耐熱性に優れる。オキセタン基を有する染料は、例えば染料を含む造塩化合物を構成する樹脂などに、オキセタン構造を含有するエチレン性不飽和単量体を用いて導入することで得られる。
なお本発明において不揮発成分とは、着色層を形成した際に残留する成分であり、溶剤(D)以外の成分をいう。
着色剤(A)が有機顔料を含む場合、当該有機顔料は微細化することが好ましい。微細化方法は特に限定されず、例えば、湿式磨砕、乾式磨砕、溶解析出法などが挙げられる。また、下記に例示するように湿式磨砕の1種であるニーダー法によりソルトミリング処理をしてもよい。顔料の一次粒子径は、着色組成物中での分散が良好なことから、20nm以上が好ましい。また、コントラスト比が高い着色パターンが得られることから、100nm以下が好ましく、25〜85nmがより好ましい。なお、顔料の一次粒子径は、顔料のTEM(透過型電子顕微鏡)による電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する。具体的には、約20個の顔料の一次粒子の短軸径と長軸径を計測し、平均をその顔料粒子の粒径とする。次に、50個程度の顔料粒子について、それぞれの粒子の体積を求めた粒径の立方体と近似して求め、体積平均粒径を平均一次粒子径とする。
本発明の感光性着色組成物は、樹脂型分散剤(B)を含有する。樹脂型分散剤(B)は、公知のものの中から適宜選択することができる。樹脂型分散剤(B)を用いることにより、前記着色剤(A)、中でも顔料の分散性及び分散安定性に優れている。
分散剤は一般に、着色剤に吸着する着色剤親和性部位と、溶剤との相溶性を有する溶剤親和性部位とを有し、着色剤に吸着して溶剤への分散を安定化するものである。樹脂型分散剤(B)としては、着色剤(A)の分散性及び分散安定性の点から、酸性官能基を有する樹脂型分散剤(b1)、及び塩基性官能基を有する樹脂型分散剤(b2)のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。このような樹脂型分散剤を含むことにより、前記官能基が着色剤親和性部位となって着色剤と吸着し、分散安定性がより良好となり、粘度安定性に優れた感光性着色組成物を得ることができる。本発明においては、少量の添加で分散体の粘度が低くなり粘度安定性に優れる点から、樹脂型分散剤(B)が、酸性官能基を有する樹脂型分散剤(b1)及び塩基性官能基を有する樹脂型分散剤(b2)を含むことが好ましい。
本発明の感光性着色組成物は、紫外線照射により硬化させるため、光重合開始剤(C)を含有する。光重合開始剤(C)は、公知の化合物を適宜選択できる。
本発明の感光性着色組成物において、光重合性化合物(D)は、少なくとも、2級または3級アミノ基を有しウレタン結合を有さない2官能以上の(メタ)アクリレート(d1)(以下、単に(メタ)アクリレート(d1)とすることがある)を含む。
(メタ)アクリレート(d1)は、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基(CH2=C(−R)−C(=O)−O−:Rは水素原子又はメチル基)と、1分子中に1個以上の2級または3級アミノ基を有し、ウレタン結合(−NH−C(=O)−O−)を有しない化合物である。本発明の感光性着色組成物は、上記特定の(メタ)アクリレート(d1)を用いることで光感度が向上するため、パターンの直進性の向上、画素のエッジにおけるテーパー形状や逆テーパー形状の抑制、および現像残渣の抑制が可能なカラーフィルタ用感光性着色組成物が得られる。
また、(メタ)アクリレート(d1)において、2級アミノ基又は3級アミノ基は1〜6個有することが好ましく、1〜4個有することがより好ましい。
本発明の感光性着色組成物は、必要に応じて更に他の光重合性化合物を含有してもよい。光重合性化合物としては、公知の単官能または多官能(メタ)アクリレートが挙げられる。本発明においては、中でも、2級または3級アミノ基を有さない(メタ)アクリレート(d2)(以下、単に(メタ)アクリレート(d2)とすることがある)を含むことが好ましい。
また、前記2級または3級アミノ基を有さない(メタ)アクリレート(d2)の含有量が光重合性化合物(D)100質量%中、50〜90質量%が好ましく、52.5〜87.5質量%がより好ましい。
(メタ)アクリレート(d1)と、(メタ)アクリレート(d2)とを上記の割合で組み合わせて用いることにより、より画素形状を良好にし、現像残渣の抑制することができる。
本発明の感光性着色組成物は、必要に応じてさらに他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、紫外線吸収剤(E)、重合禁止剤(F)、色素誘導体、バインダー樹脂、レベリング剤、溶剤などが挙げられる。
紫外線吸収剤(E)の含有量は、感光性着色組成物100質量部に対し、1質量部以下が好ましく、0.01〜0.5質量部がより好ましい。0.01質量部以上であれば画素の耐候性が向上する。一方、1質量部以下であれば、感光性着色組成物の露光感度が低下し難い。
重合禁止剤(F)の含有量は、感光性着色組成物100質量部に対し、0.001〜0.02質量部が好ましい。0.001質量部以上であれば感光性着色樹脂組成物の保存安定性に優れている。一方、1質量部以下であれば、感光性着色組成物の露光時の硬化阻害が抑制される。
本発明に用いる色素誘導体における色素は、前記着色剤(A)に記載の有機顔料及び染料の中から適宜選択することができる。色素誘導体は、これら有機色素残基に酸性基、塩基性基、中性基などを有する公知の顔料誘導体、染料誘導体などが挙げられる。例えば、スルホ基、カルボキシ基、リン酸基などの酸性官能基を有する化合物およびこれらのアミン塩や、スルホンアミド基や末端に3級アミノ基などの塩基性官能基を有する化合物、フェニル基やフタルイミドアルキル基などの中性官能基を有する化合物が挙げられる。特開昭63−305173号公報、特公昭57−15620号公報、特公昭59−40172号公報、特公昭63−17102号公報、特公平5−9469号公報、特開2001−335717号公報、特開2003−128669号公報、特開2004−091497号公報、特開2007−156395号公報、特開2008−094873号公報、特開2008−094986号公報、特開2008−095007号公報、特開2008−195916号公報、特許第4585781号公報、特開2006−291194号公報、特開2007−226161号公報、特開2007−314681号公報、特開2007−314785号公報、特開2012−226110号公報、特開2017−165820号公報、特開2005−181383号公報、などに記載の公知の色素誘導体が挙げられる。なおこれらの文献には、色素誘導体を誘導体、顔料誘導体、顔料分散剤もしくは単に化合物などと記載している場合があるが、前記した有機色素残基に酸性基、塩基性基、中性基などの官能基を有する化合物は、色素誘導体と同義である。また、これらは単独又は2種類以上を混合して用いることができる。
バインダー樹脂として、アルカリ可溶性とエネルギー線硬化性とを併せもつ樹脂を用いてもよい。
ここで質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、東ソー株式会社製ゲルパーミエイションクロマトグラフィー「HLC−8120GPC」において、分離カラムを4本直列に繋ぎ、充填剤には順に東ソー株式会社製「TSK−GEL SUPER H5000」、「H4000」、「H3000」、及び「H2000」を用い、移動相にテトラヒドロフランを用いて測定したポリスチレン換算分子量である。
溶剤としては、例えば乳酸エチル、ベンジルアルコール、1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ−ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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エチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、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ヘキシルエーテル、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メチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、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メチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピ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モノプロピルエーテル、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プロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n−アミル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。溶剤は1種単独で又は2種以上を組み合わせることができる。溶剤は、着色剤(A)の分散性の点から、中でも、乳酸エチル、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、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等のグリコールアセテート類、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類が好ましい。
本発明の感光性着色組成物は、着色剤(A)と、樹脂型分散剤(B)と、光重合開始剤(C)と、光重合性化合物(D)と、必要に応じて用いられる各成分を均一に分散可能な方法であればよく、公知の分散法から適宜選択できる。例えば、各成分を、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、またはアトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造できる。このとき、2種以上の有機顔料等を同時に溶剤に分散しても良いし、別々に分散したものを混合してもよい。
本発明の感光性着色樹脂組成物を用いてカラーフィルタを製造する方法について、一例を挙げて説明する。図1はカラーフィルタを構成する画素の模式的な断面図である。図1の例に示すカラーフィルタ10は、基材1上に画素2を有しており、当該画素2が本発明の感光性着色樹脂組成物の硬化物である。画素2は、通常3色以上の画素が規則的に配置されており、画素間には遮光部を有していてもよい。画素の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1〜5μmである。
現像処理後は、通常、現像液の洗浄、及び硬化膜の乾燥が行われ、画素が形成される。なお、現像処理後に、画素を十分に硬化させるために加熱処理を行ってもよい。
[樹脂型分散剤(B−1)]
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、および温度計を備え付けた反応装置に、メチルメタクリレート20部、n−ブチルメタクリレート60部、テトラメチルエチレンジアミン13.2部を仕込み、窒素を流しながら50℃で1時間撹拌し、系内を窒素置換した。次に、ブロモイソ酪酸エチル9.3部、塩化第一銅5.6部、PGMAc133部を仕込み、窒素気流下で、110℃まで昇温して第一ブロックの重合を開始した。4時間重合後、重合溶液をサンプリングして固形分測定を行い、不揮発分から換算して重合転化率が98%以上であることを確認した。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、n−ブチルメタクリレート80.0部、メチルメタクリレート30.0部、を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール3.0部に、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.3部に溶解した溶液を添加して、10時間反応した。固形分測定により95%が反応したことを確認した。このとき、質量平均分子量が4,000であった。次に、トリメリット酸二無水物(ダイセル社製)を21.3部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.1部、触媒として1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン0.2部を追加し、120℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。反応終了後、不揮発分が50質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して調製し、酸価43mgKOH/g、質量平均分子量9,000の酸性官能基を有する分散剤(B−2)の溶液を得た。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルメタクリレート70.0部、エチルアクリレート10.0部、t−ブチルメタクリレート20.0部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール6.0部に、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.3部に溶解した溶液を添加して、10時間反応した。固形分測定により95%が反応したことを確認した。このとき、質量平均分子量が4,000であった。次に、ピロメリット酸二無水物(株式会社ダイセル社製)を9.7部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.1部、触媒として1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン0.2部を追加し、120℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。反応終了後、不揮発分が50質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して調製し、酸価43mgKOH/g、質量平均分子量9,500の酸性官能基を有する分散剤(B−3)の溶液を得た。
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管および撹拌装置を取り付けた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート196部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管より、ベンジルメタクリレート20.0部、n−ブチルメタクリレート17.2部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート12.9部、メタクリル酸12.0部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックスM110」)20.7部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1.1部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、アクリル樹脂の溶液を得た。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2部をサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が40質量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加してバインダー樹脂溶液(E)を調製した。質量平均分子量(Mw)は26000であった。
国際公開第2010/146801号の実施例Aの記載を参考に、原料である多官能(メタ)アクリレート及びジイソシアネートを下記の組合せにして、光重合性単量体であるウレタンアクリレート(DU−1)、(DU−2)を製造した。
・ウレタンアクリレート(DU−1):ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート(ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートの組合せ)
・ウレタンアクリレート(DU−2):ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート(ペンタエリスリトールトリアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートの組合せ)
[色素誘導体(H−1)]
特開2007−156395号公報に記載の「キノフタロン誘導体Aの合成」、「顔料分散剤A」の合成を参考に、原料としてテトラクロロ無水フタル酸の代わりに無水フタル酸を用い、N−アミノエチルピペリジンの代わりにジメチルアミノプロピルアミンを用いて、下記化学式で表される色素誘導体(H−1)を得た。
特開2007−156395号公報に記載の「顔料分散剤Dの合成」に従い、下記化学式で表される色素誘導体(H−2)を得た。
上記色素誘導体(H−2)の合成で使用した中間体Hの代わりにC.I.ピグメントオレンジ62を用いて、下記化学式で表される色素誘導体(H−3)を得た。
特開2011−227491号公報に記載の銅フタロシアニンのアミン化合物(C−3)の製造にしたがって、下記化学式で表される色素誘導体(H−4)を得た。
[赤色微細化顔料(R1)]
ジケトピロロピロール系赤色顔料C.I.ピグメントレッド 254(PR254、BASF社製「IRGAZIN RED 2030」)200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、80℃で6時間混練した。次にこの混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、85℃で一昼夜乾燥し、190部のジケトピロロピロール系の赤色微細化顔料(R1)を得た。
フタロシアニン系青色顔料C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6、トーヨーカラー株式会社製「LIONOL BLUE ES」)200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、80℃で6時間混練した。次にこの混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、85℃で一昼夜乾燥し、青色微細化顔料(B1)を得た。
イソインドリノン系黄色顔料3C.I.ピグメントイエロー 139(PY139、BASF社製「PALIOTOL YELLOW D1819」)100部、粉砕した食塩800部、およびジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で4時間混練した。この混合物を温水3000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、96部の黄色微細化顔料(Y1)を得た。
アゾ系黄色顔料C.I.ピグメントイエロー 150(PY150、ランクセス社製「E−4GN」)100部、粉砕した食塩500部、およびジエチレングリコール250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で4時間混練した。この混合物を温水5000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、490部の黄色微細化顔料(Y3)を得た。
ジオキサジン系紫色顔料C.I.ピグメントバイオレット 23(トーヨーカラー社製「LIONOGEN VIOLET RL」)200部、塩化ナトリウム1400部、およびジエチレングリコール360部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、80℃で6時間混練した。次にこの混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウムおよびジエチレングリコールを除いた後、85℃で一昼夜乾燥し、ジオキサジン系の紫色微細化顔料(V1)を得た。
[緑色顔料分散体(GP−1)]
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで10時間分散した後、1.0μmのフィルタで濾過し、緑色顔料分散体(GP−1)を調製した。
・C.I.ピグメントグリーン58 14.0部
(DIC社製「FASTOGEN GREEN A110」)
・樹脂型分散剤(B−1)溶液 6.0部
・樹脂型分散剤(B−2)溶液 6.0部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 74.0部
下記の組成の混合物を使用し、緑色顔料分散体(GP−1)と同様にして緑色顔料分散体(GP−2)を調製した。
・C.I.ピグメントグリーン36 7.0部
(トーヨーカラー株式会社製「リオノールグリーン6YK」)
・黄色微細化顔料(Y2)(C.I.ピグメントエロー150) 7.0部
・色素誘導体(H−2) 1.0部
・樹脂型分散剤(B−3)溶液 10.0部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 75.0部
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで10時間分散した後、1.0μmのフィルタで濾過し、黄色顔料分散体(YP−1)を調製した。
・黄色微細化顔料(Y2)(C.I.ピグメントエロー150) 12.25部
・色素誘導体(H−2) 1.75部
・樹脂型分散剤(B−3) 12.00部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 74.00部
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで10時間分散した後、1.0μmのフィルタで濾過し、黄色顔料分散体(YP−2)を調製した。
・黄色微細化顔料(Y1)(C.I.ピグメントイエロー139) 12.25部
・色素誘導体(H−3) 1.75部
・樹脂型分散剤(B−3)溶液 12.00部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 74.00部
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで10時間分散した後、1.0μmのフィルタで濾過し、黄色顔料分散体(YP−3)を調製した。
・モノアゾ系顔料(C.I.ピグメントエロー185) 12.25部
(BASF(株)社製「PALIOTOL YELLOW D1155」)
・色素誘導体(H−3) 1.75部
・樹脂型分散剤(B−3)溶液 12.00部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 74.00部
下記の組成の混合物を使用し、緑色顔料分散体P−G1と同様にして赤色顔料分散体(RP−1)を調製した。
・ジケトピロロピロール系顔料(C.I.ピグメントレッド254) 12.25部
(BASF社製「イルガフォーレッドB−CF」)
・樹脂型分散剤(B−3)溶液 12.00部
・色素誘導体(H−2) 1.75部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 74.00部
下記の組成の混合物を使用し、緑色顔料分散体P−G1と同様にして青色顔料分散体(BP−1)を調製した。
・青色微細化顔料(B1)(C.I.ピグメントブルー15:6) 10.08部
・微細化紫色顔料(V1)(C.I.ピグメントバイオレット23) 2.52部
・色素誘導体(H−4) 1.58部
・樹脂型分散剤(B−3)溶液 8.40部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 74.00部
[実施例1:カラーフィルタ用感光性着色組成物(RS−1)]
下記の混合物(合計100部)を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過して、感光性着色組成物(GT−1)を得た。
・緑色顔料分散体1(GP−1)溶液 50.0部
・黄色顔料分散体1(YP−2)溶液 21.4部
・バインダー樹脂溶液(E) 5.5部
・光重合性単量体(D1) 1.2部
・光重合性単量体(D4) 1.4部
・光重合性単量体(D5) 1.4部
・光重合開始剤(C1) 0.5部
・紫外線吸収剤(E1) 0.1部
・レベリング剤溶液 1.0部
東レ・ダウコーニング社製「FZ−2122」(不揮発分100質量%)1部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート99部で希釈した溶液)
・重合禁止剤溶液 1.0部
精工化学社製「MH」(不揮発分100質量%)1部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート99部で希釈した溶液)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 16.5部
・光重合性単量体(D1) 2級または3級アミノ基を有する4官能アクリレート
(ダイセル・オルネクス社製「EBECRYL80」)
・光重合性単量体(D2) 2級または3級アミノ基を有する2官能アクリレート
(ダイセル・オルネクス社製「EBECRYL7100」)
・光重合性単量体(D3) 2級または3級アミノ基を有する2官能アクリレート
(サートマー社製「CN371 NS」)
・光重合性単量体(D4) トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート
(東亜合成社製「アロニックスM−350」)(重合性官能基数:3)
・光重合性単量体(D5) ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(新中村化学社製「A−DPH」)(重合性官能基数:6)
・光重合開始剤(C1) 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)
(BASF社製「IRGACURE OXE 02」)
・光重合開始剤(C2) 2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−-モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン
(BASF社製「IRGACURE 379EG」)
・紫外線吸収剤(E1) (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
(BASF社製「TINUVIN 326」)
・紫外線吸収剤(E2) 6,6’,6’’−(1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリイル)トリス(3−ヘキシルオキシ−2−メチルフェノール)
(ADEKA社製「アデカスタブ LA−F70」)
・紫外線吸収剤(E3) 2,2’,4,4‘-テトラヒドロキシベンゾフェノン
(シプロ化成社製「SEESORB107」)
実施例1において、各成分の組成を表3、又は表4のように変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜7、10〜21、参考例8〜9、比較例1〜3の感光性着色組成物をそれぞれ得た。
各実施例および比較例のカラーフィルタ用感光性着色組成物を、それぞれ平坦化膜付きシリコンウェハ上に塗布し、プリベイクとして、100℃のホットプレートで1分間加熱した。次に、i線ステッパー(キャノン株製FPA−5510iZ)を用い、0.8μm角の正方形ピクセルパターンを有するマスクを介し、焦点距離を−0.6μm、露光量1000〜10000J/m2の範囲で1000J/m2間隔で露光を行った。現像、熱処理後の画素の下底線幅(図1参照)が0.8μmになる露光量を適正露光量として、適正露光量を以下の基準で評価した。結果を表5に示す。なお、評価◎、○、△は実用域、×は実用不可である。
(露光感度評価基準)
◎:適正露光量が3000J/m2以下
○:適正露光量が4000〜6000J/m2
△:適正露光量が7000〜9000J/m2
×:適正露光量が10000J/m2以上
各実施例および比較例のカラーフィルタ用感光性着色組成物を、露光量を上記で評価された適正露光量に設定した以外は、上記露光感度評価と同様にして、下底線幅が0.8μmの固体撮像子向けカラーフィルタ画素を形成した。この方法で得られた画素の断面は、いずれも図1の例に示されるように、下底線幅が上底線幅よりも長くなっている。
以下、得られた画素について下記の評価を行った。なお、いずれの評価項目も評価◎、○、△は実用域、×は実用不可である。
形成された画素形状についてSEM(日立ハイテクノロジーズ社製S−3000)で観察し評価した。露光感度評価における適正露光量において形成した画素を用いて、解像性を以下の基準で評価した。結果を表5に示す。
(解像性評価基準)
◎:上底線幅/下底線幅≧0.85
○:0.80≦上底線幅/下底線幅<0.85
△:0.75≦上底線幅/下底線幅<0.80
×:上底線幅/下底線幅<0.75
形成された画素の密着性について測長SEMで観察し評価した。密着性を以下の基準で評価した。結果を表5に示す。
(密着性評価基準)
◎:画素の剥がれ、歪みがなかった
〇:0.6μm以上の画素の剥がれ、歪みはないが、0.6μm未満の画素の剥がれ、歪みがあった
△:0.7μm以上の画素の剥がれ、歪みはないが、0.6μm以上0.7μm未満の画素の剥がれ、歪みがあった
×:0.7μm以上の画素の剥がれ、歪みがあった
画素が形成されたシリコンウェハ上の残渣について、測長SEMで観察し評価した。熱処理後の画素間のパターン未形成部において残渣が占める割合(残渣を有する部分の面積/パターン未形成部全体の面積)を算出し、残渣特性を以下の基準で評価した。結果を表5に示す。
◎:残渣がパターン未形成部の3.0%未満
〇:残渣がパターン未形成部の3.0%以上5.0%未満
△:残渣がパターン未形成部の5.0%以上10.0%未満
×:残渣がパターン未形成部の10.0%以上
2 画素
3 上底線
4 下底線
Claims (10)
- 着色剤(A)、樹脂型分散剤(B)、光重合開始剤(C)、および光重合性化合物(D)を含有し、
前記光重合性化合物(D)が、2級または3級アミノ基を有しウレタン結合を有さない2官能以上の(メタ)アクリレート(d1)、及び、2級または3級アミノ基を有さない(メタ)アクリレート(d2)を含み、
前記2級または3級アミノ基を有さない(メタ)アクリレート(d2)が、5官能以上の(メタ)アクリレート、および3官能以下の(メタ)アクリレートを含む、カラーフィルタ用感光性着色組成物。 - 前記着色剤(A)が、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントグリーン58、およびC.I.ピグメントグリーン59からなる群より選択される1種以上を含む、請求項1記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- 光重合性化合物(D)の含有量が、感光性着色組成物の不揮発分100質量%中、5〜40質量%である、請求項1又は2に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- 前記2級または3級アミノ基を有しウレタン結合を有さない2官能以上の(メタ)アクリレート(d1)の含有量が、光重合性化合物(D)100質量%中、10〜50質量%である、請求項1〜3いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- 前記光重合開始剤(C)が、オキシムエステル系光重合開始剤を含む、請求項1〜4いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- さらに紫外線吸収剤(E)を含有する、請求項1〜5いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- さらに重合禁止剤(F)を含有する、請求項1〜6いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- 液晶表示装置に具備されるカラーフィルタに用いられることを特徴とする、請求項1〜7いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- 有機EL装置に具備されるカラーフィルタに用いられることを特徴とする、請求項1〜7いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
- 固体撮像素子に具備されるカラーフィルタに用いられることを特徴とする、請求項1〜7いずれか1項に記載のカラーフィルタ用感光性着色組成物。
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