JP6852971B2 - 着色硬化性樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

着色硬化性樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、着色硬化性樹脂組成物、カラーフィルタ及び液晶表示装置に関するものである。
着色硬化性樹脂組成物は、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置及びプラズマディスプレイ表示装置などの表示装置に使用されるカラーフィルタの製造に用いられている。このような着色硬化性樹脂組成物としては、以下の式で表される着色剤、樹脂、重合性化合物及び重合開始剤を含む組成物が知られている(特許文献1)。
Figure 0006852971
[式(1)中、R1及びR2は、互いに独立に、置換基を有していてもよいフェニル基を表す。
3及びR4は、互いに独立に、炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数1〜3のアルコキシ基で置換されていてもよく、前記飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−、−CO−又は−NR11−で置き換わっていてもよい。
1及びR3は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよく、R2及びR4は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよい。
5は、−OH、−SO3H、−SO3 -+、−CO2H、−CO2 -+、−CO28、−SO38又は−SO2NR910を表す。
6及びR7は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
mは、0〜4の整数を表す。mが2以上の整数である場合、複数のR5は互いに同一でも異なってもよい。
8は、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
+は、+N(R114、Na+又はK+を表す。
9及びR10は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、R9及びR10は、互いに結合して窒素原子を含んだ3〜10員環の複素環を形成していてもよい。
4つのR11は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基又は炭素数7〜10のアラルキル基を表す。]
特開2013−50693号公報
しかしながら、得られるカラーフィルタにおいては、その明度が低く、またその耐溶剤性が十分ではない場合がある。本発明は、明度が高く、耐溶剤性が良好なカラーフィルタを形成できる着色硬化性樹脂組成物を提供する事を課題とする。
すなわち、本発明に係る要旨は、以下の通りである。
[1] 着色剤(A)、バインダー樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)及びエポキシ化合物(P)(ただし、バインダー樹脂(B)とは異なる)を含有する着色硬化性樹脂組成物であって、
着色剤(A)が、色素骨格を有するカチオンと、
タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有する化合物に由来するアニオンとからなる化合物(Aa)を含む着色剤であり、
エポキシ化合物(P)の含有率が、着色剤(A)の総量に対して、0.1質量%以上60質量%以下である着色硬化性樹脂組成物。
[2] バインダー樹脂(B)が、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構成単位(a)と、エチレン性不飽和結合と環状エーテル構造とを有する単量体に由来する構成単位(b)とを有する共重合体である[1]記載の着色硬化性樹脂組成物。
[3] 色素骨格を有するカチオンと、タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有する化合物に由来するアニオンとからなる化合物(Aa)が、式(A−I)で表される化合物である[1]又は[2]記載の着色硬化性樹脂組成物。
Figure 0006852971
[式(A−I)中、R41〜R44は、互いに独立に、置換されていてもよいアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基であって、該アルキル基に含まれるメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアラルキル基あるいは水素原子を表す。R41とR42とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、R43とR44とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
47〜R54は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成するメチレン基間に酸素原子が挿入されていてもよい。R48とR52とが互いに結合して、−NH−、−O−、−S−または−SO2−を形成していてもよい。
41〜R44及びR47〜R54において、隣接するメチレン基が同時に酸素原子に置換されることはなく、また、アルキル基の末端のメチレン基が酸素原子に置換されることもない。
環T1は、置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。
[Y]m-は、タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とを含有するm価のアニオンを表す。
mは、2〜14の整数を表す。
なお、1分子中下記式で表されるカチオンが複数含まれる場合、それらは同じ構造であっても異なる構造であってもよい。
Figure 0006852971
[式中、環T1、R41〜R44及びR47〜R54は、それぞれ、上記と同義である。]]
[4] [1]〜[3]のいずれか記載の着色硬化性樹脂組成物から形成されたカラーフィルタ。
[5] [4]記載のカラーフィルタを含む液晶表示装置。
本発明によれば、高明度で耐溶剤性が良好なカラーフィルタを形成できる。
本発明の着色硬化性樹脂組成物は、着色剤(A)、バインダー樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)及びエポキシ化合物(P)(ただし、バインダー樹脂(B)とは異なる。)を含有し、エポキシ化合物(P)を着色剤の総量に対して、所定量含んでなる。
<着色剤(A)>
着色剤(A)は、好ましくは色素骨格を有するカチオンと、タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有する化合物に由来するアニオンとからなる化合物(Aa)(以下、化合物(Aa)という場合がある。)を含む着色剤である。化合物(Aa)は、単独でも、2種以上を含んでもよい。また、着色剤(A)として、さらに染料(Ab)を含んでもよい。
化合物(Aa)における色素骨格とは、可視光線(波長;400〜750nm)を選択的に吸収して固有の色をもつ化合物の部分構造のことをいい、該部分構造には固有の色をもつという特徴を発現するための構造が含まれるものである。
化合物(Aa)を構成するカチオンが有する色素骨格としては、アゾ骨格、キサンテン骨格、アジン骨格、シアニン骨格、アクリジン骨格、アントラキノン骨格及びスクアリリウム骨格などのうちオニウム構造を有する色素骨格;トリアリールメタン骨格;トリアリールメタン骨格の芳香族炭化水素環の1つ以上を芳香族複素環とした色素骨格等が挙げられる。中でも、好ましくはオニウム構造を導入したキサンテン骨格、オニウム構造を導入したシアニン骨格、オニウム構造を導入したスクアリリウム骨格、トリアリールメタン骨格及びトリアリールメタン骨格の芳香族炭化水素環の1つ以上を芳香族複素環とした色素骨格が挙げられ、より好ましくはトリアリールメタン骨格の芳香族炭化水素環の1つ以上を芳香族複素環とした色素骨格が挙げられる。
アニオンの元となる化合物は、タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有する化合物であり、例えば、タングステン酸、モリブデン酸、ケイ酸、及びリン酸からなる群から選ばれるポリ酸の2種以上(好ましくは3種)の組合せ;タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とを含有するイソポリ酸;タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群から選ばれる2つ以上の元素と、酸素とを含有するヘテロポリ酸;等が挙げられる。中でも、好ましい化合物としては、タングステン酸、モリブデン酸、及びリン酸からなる群から選ばれる2種以上(好ましくは3種)の組合せ;或いは、タングステンを含有するヘテロポリ酸及びタングステンを含有するイソポリ酸が挙げられ、より好ましくはリンタングステン酸、ケイタングステン酸及びタングステン系イソポリ酸が挙げられる。
タングステンを含有するヘテロポリ酸又はイソポリ酸のアニオンとしては、例えば、ケギン型リンタングステン酸イオンα−[PW1240]3-、ドーソン型リンタングステン酸イオンα−[P221862]6-、β−[P21862]6-、ケギン型ケイタングステン酸イオンα−[SiW1240]4-、β−[SiW1240]4-、γ−[SiW1240]4-、[P21761]10-、[P21556]12-、[H221248]12-、[NaP530110]14-、α−[SiW934]10-、γ−[SiW1036]8-、α−[SiW1139]8-、β−[SiW1139]8-、[W619]2-、[W1032]4-、WO4 2-及びこれらの混合物が挙げられる。
アニオンは、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とからなる化合物に由来するアニオンであることも好ましい。
ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とからなる化合物に由来するアニオンとしては、SiO3 2-、PO4 3-が挙げられる。
合成と後処理の容易さから、ケギン型リンタングステン酸イオン、ドーソン型リンタングステン酸イオンなどのリンタングステン酸アニオン;ケギン型ケイタングステン酸イオンなどのケイタングステン酸アニオン、[W1032]4-等のタングステン系イソポリ酸アニオンが好ましく、中でもリンタングステン酸アニオン、タングステン系イソポリ酸アニオンがより好ましい。
キサンテン色素骨格を有するカチオンと、タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有する化合物に由来するアニオンとからなる化合物(Aa)としては、C.I.ピグメントレッド81、81:1、81:2、81:3、81:4、81:5、169;C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、1:2、2、2:2;等が挙げられる。
また、トリアリールメタン色素骨格を有するカチオンと、タングステン、モリブデン、ケイ素及びリンからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と酸素とを含有する化合物に由来するアニオンとからなる化合物(Aa)としては、C.I.ピグメントブルー1、1:2、1:3、2、2:1、2:2、3、8、9、10、10:1、11、12、18、19、24、24:1、53、56、56:1、57、58、59、61、62等が挙げられる。
化合物(Aa)としては、式(A−I)で表される化合物(以下、(A−I)ともいう)が好ましい。
Figure 0006852971
[式(A−I)中、R41〜R44は、互いに独立に、置換されていてもよいアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基であって、該アルキル基に含まれるメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアラルキル基あるいは水素原子を表す。R41とR42とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、R43とR44とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
47〜R54は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成するメチレン基間に酸素原子が挿入されていてもよい。R48とR52とが互いに結合して、−NH−、−O−、−S−又は−SO2−を形成していてもよい。
41〜R44及びR47〜R54において、隣接するメチレン基が同時に酸素原子に置換されることはなく、また、アルキル基の末端のメチレン基が酸素原子に置換されることもない。
環T1は、置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。
[Y]m-は、タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とを含有するm価のアニオンを表す。
mは、2〜14の整数を表す。
なお、1分子中に下記式で表されるカチオンが複数含まれる場合、それらは同じ構造であっても異なる構造であってもよい。
Figure 0006852971
[式中、環T1、R41〜R44及びR47〜R54は、それぞれ、上記と同義である。]]
環T1の芳香族複素環は、単環でも縮合環でもよい。また、芳香族複素環は、5〜10員環であることが好ましく、5〜9員環であることがより好ましい。単環の芳香族複素環としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、ピラゾール環、イミダゾール環、チアゾール環等の窒素原子を含む5員環;フラン環、チオフェン環等の窒素原子を含まない5員環;ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環等の窒素原子を含む6員環;等が挙げられ、縮合環の芳香族複素環としては、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、キノリン環等の窒素原子を含む縮合環;ベンゾフラン環等の窒素原子を含まない縮合環;等が挙げられる。
環T1の芳香族複素環が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ハロゲン原子等の置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子又は炭素数1〜10のアルキル基等の置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、炭素数1〜10のアルキル基等の置換基を有していてもよいアミノ基等が挙げられる。
中でも、環T1の芳香族複素環は、窒素原子を含む芳香族複素環であることが好ましく、窒素原子を含む5員環の芳香族複素環であることがより好ましい。
また環T1は、式(Ab2−x1)で表される環であることがさらに好ましい。
Figure 0006852971
[環T2は、芳香族複素環を表す。
45及びR46は、互いに独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基であって、該アルキル基に含まれるメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアラルキル基あるいは水素原子を表す。R45とR46とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
ただし、隣接するメチレン基が同時に酸素原子に置換されることはなく、また、アルキル基の末端のメチレン基が酸素原子に置換されることもない。
55は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。
k1は、0又は1を表す。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
環T2の芳香族複素環としては、環T1において例示した芳香族複素環と同様の環が挙げられる。
さらに、環T1は、式(Ab2−y1)で表される環であることがより好ましい。
Figure 0006852971
[R56は、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。
X2は、酸素原子、−NR57−又は硫黄原子を表す。
57は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。
45及びR46は、上記と同義である。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
また環T1は、式(Ab2−x2)で表される環であることも好ましい。
Figure 0006852971
[環T3は、窒素原子を有する5〜10員環の芳香族複素環を表す。
58は、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。
59は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。
k2は、0又は1を表す。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
また環T1は、式(Ab2−y2)で表される環であることもさらに好ましい。
Figure 0006852971
[R60は、水素原子、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。
59は、上記と同義である。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
41〜R46、R55、R56及びR58〜R60で表される炭素数1〜20の飽和炭化水素基は、直鎖、分岐鎖及び環状の何れであってもよい。直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基及びイコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基及び2−エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基等が挙げられる。該飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜10であり、より好ましくは1〜8であり、さらに好ましくは1〜6である。
41〜R46、R55、R56及びR58〜R60で表される環状の飽和炭化水素基は、単環でも多環でもよい。該環状の飽和炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びアダマンチル基等が挙げられる。該環状の飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜10であり、より好ましくは6〜10である。
41〜R46、R55、R56及びR58〜R60の飽和炭化水素基は、ハロゲン原子又は置換もしくは非置換のアミノ基で置換されていてもよい。置換もしくは非置換のアミノ基としては、例えば、アミノ基;ジメチルアミノ基及びジエチルアミノ基などのアルキルアミノ基が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素などが挙げられる。ハロゲン原子がフッ素原子である場合、トリフルオロメチル単位、ペンタフルオロエチル単位及びヘプタフルオロプロピル単位などのペルフルオロアルキル単位を形成する様にハロゲン原子が置換していることが好ましい。
この様な置換アミノ基又はハロゲン原子で置換された炭素数1〜20の飽和炭化水素基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006852971
47〜R54で表される炭素数1〜8のアルキル基としては、R41で表される飽和炭化水素基として例示した直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基のうち炭素数1〜8の基が挙げられる。
また、R57で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、R41で表される飽和炭化水素基として例示した直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基のうち炭素数1〜10の基が挙げられる。
41〜R54で表されるアルキル基は、該アルキル基に含まれるメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい。アルキル基の好ましい炭素数は、2〜10であり、より好ましくは2〜8である。また酸素原子が挿入された時、末端と酸素原子との間、又は酸素原子と酸素原子の間の炭素数は、例えば、1〜5であり、好ましくは2〜3であり、より好ましくは2である。ただし、隣接するメチレン基が同時に酸素原子に置換されることはなく、また、アルキル基の末端のメチレン基が酸素原子に置換されることもない。好ましい具体例には、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006852971
この様アルキル基に含まれるメチレン基が酸素原子で置換された基には、例えば、アルコキシアルキル基;あるいは(アルコキシアルコキシ)アルキル基、(アルコキシアルコキシアルコキシ)アルキル基、(アルコキシアルコキシアルコキシアルコキシ)アルキル基、(アルコキシアルコキシアルコキシアルコキシアルコキシ)アルキル基、(アルコキシアルコキシアルコキシアルコキシアルコキシアルコキシ)アルキル基などのポリアルコキシアルキル基などが含まれ、アルコキシ単位の繰り返し数は、例えば、1〜6、好ましくは1〜4、より好ましくは1〜2である。
また、R41〜R46、R55、R56及びR58〜R60で表される置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜15であることが好ましく、炭素数6〜12であることがより好ましい。該芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、ナフチル基、トリル基及びキシリル基が挙げられ、より好ましくはフェニル基が挙げられる。また該芳香族炭化水素基は、1又は2以上の置換基を有していてもよく、該置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子及び臭素原子等のハロゲン原子;クロロメチル基及びトリフルオロメチル基等の炭素数1〜6のハロアルキル基;メトキシ基及びエトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ヒドロキシ基;スルファモイル基;メチルスルホニル基等の炭素数1〜6のアルキルスルホニル基;メトキシカルボニル基及びエトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;等が挙げられる。置換されてもよい芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006852971
41〜R46、R59で表される置換基を有していてもよいアラルキル基としては、上記芳香族炭化水素基として説明した基にメチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素数1〜5のアルカンジイル基が結合した基等が挙げられる。
41及びR42が結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、R43及びR44が結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、並びにR45及びR46が結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環としては、ピロリジン環、モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の含窒素非芳香族4〜7員環が挙げられ、好ましくはピロリジン環、ピペリジン環などのヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4〜7員環が挙げられる。
中でも、R41〜R44、R55、R56、R58及びR59としては、炭素数1〜20の飽和炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基が好ましく、互いに独立に、炭素数1〜8の飽和炭化水素基又は下記式で表される芳香族炭化水素基であることがより好ましい。R55は、さらに好ましくは下記式で表される芳香族炭化水素基である。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006852971
45〜R46は、互いに独立に、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基の炭素原子間に酸素原子が挿入された基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であるか、あるいはR45とR46とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成することが好ましい。より好ましい態様は、R45〜R46が、互いに独立に、炭素数1〜8の飽和炭化水素基、アルキコキシアルキル基、又は下記式で表される芳香族炭化水素基であるか、あるいはR45とR46とが結合してヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4〜7員環を形成する態様である。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
Figure 0006852971
また、R47〜R54で表される炭素数1〜8のアルキル基、及び炭素数2〜8のアルキル基の炭素原子間に酸素原子が挿入されている基としては、前記R41〜R46の対応する基から炭素数8以下のものを選択した基が挙げられ、より好ましくは下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は炭素原子との結合手を表す。
Figure 0006852971
47〜R54は、合成の容易さの点から、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、互いに独立に、水素原子、メチル基、フッ素原子又は塩素原子であることがより好ましい。
式(Ab2)のカチオン部分としては、下記表1に示すように、式(Ab2−1)で表されるカチオン1〜カチオン14等が挙げられる。表中、*は結合手を表す。
Figure 0006852971
Figure 0006852971
表1中、Ph1〜Ph9は、下記式で表される基を意味するものとする。式中、*は結合手を表す。
Figure 0006852971
また、式(Ab2)のカチオン部分としては、下記表2に示すように、式(Ab2−2)で表されるカチオン15〜カチオン18等も挙げられる。表中、*は結合手を表す。
Figure 0006852971
Figure 0006852971
表2中、Ph1、Ph10、Ph11は、下記式で表される基を意味するものとする。式中、*は結合手を表す。
Figure 0006852971
中でも、式(Ab2)のカチオン部分としては、カチオン1〜カチオン6、カチオン11〜カチオン14が好ましく、カチオン1、カチオン2、又はカチオン12〜カチオン14がより好ましく、カチオン12がさらに好ましい。
化合物(Aa)としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006852971
Figure 0006852971
中でも化合物は式(Aa2−53)で表される化合物であることが好ましい。
式(A−I)で表される化合物は、特開2015―28121号公報に記載の方法に準じて製造することができる。
染料(Ab)
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)において顔料以外で色相を有するもの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る。
染料としては、例えば、アゾ染料(例えば、モノアゾ染料、ジアゾ染料、トリアゾ染料、金属錯塩アゾ染料等)、アントラキノン染料、インジゴ染料、フタロシアニン染料、ピラゾロン染料、スチルベン染料、カロテノイド染料、チアゾール染料、キノリン染料、ジアリールメタン染料、トリアリールメタン染料、アクリジン染料、キサンテン染料、アジン染料、チアジン染料、オキサジン染料、シアニン染料、インダミン染料、インドフェノール染料、ナフタルイミド染料、ペリレン染料、ナフトキノン染料、キノンイミン染料、メチン染料、アゾメチン染料、スクアリリウム染料、スチリル染料、クマリン染料、キノリン染料、テトラアザポルフィリン染料、ニトロ染料、又はニトロソ染料等が挙げられ、これらは有機溶剤可溶性であることが好ましい。これらの染料は、単独で、又は2種以上を組合せて使用することができる。
中でも、キサンテン染料、トリアリールメタン染料、クマリン染料、アントラキノン染料、テトラアザポルフィリン染料、アゾ染料、チアゾール染料、オキサジン染料、フタロシアニン染料、キノフタロン染料、シアニン染料、ナフトキノン染料、キノンイミン染料、メチン染料、アゾメチン染料、スクアリリウム染料、アクリジン染料、スチリル染料、キノリン染料及びニトロ染料が好ましく、キサンテン染料、トリアリールメタン染料、クマリン染料、アントラキノン染料、アゾ染料、及びテトラアザポルフィリン染料がより好ましく、キサンテン染料、アゾ染料が特に好ましい。
これらの中でも、C.I.アシッドレッド289のスルホンアミド化物、C.I.アシッドレッド289の4級アンモニウム塩、C.I.アシッドバイオレット102のスルホンアミド化物又はC.I.アシッドバイオレット102の第四級アンモニウム塩が好ましい。
キサンテン染料としては、上記例示の化合物の他、例えば、C.I.アシッドレッド51(以下、C.I.アシッドレッドの記載を省略し、番号のみの記載とする。他も同様である。)、52、87、92、94、388、C.I.アシッドバイオレット9、30C.I.ベーシックレッド1(ローダミン6G)、2、3、4、8、C.I.ベーシックレッド10(ローダミンB)、11、C.I.ベーシックバイオレット10、11、25、C.I.ソルベントレッド218、C.I.モーダントレッド27、C.I.リアクティブレッド36(ローズベンガルB)、スルホローダミンG、特開2010−32999号公報に記載のキサンテン染料及び特許第4492760号公報に記載のキサンテン染料等も挙げられる。
キサンテン染料は以下の式(a1−1)で表される化合物(以下、化合物(a1−1)ともいう)であることがさらに好ましい。化合物(a1−1)は、その互変異性体であってもよい。
Figure 0006852971
[式(a1−1)中、R1〜R4は、互いに独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基、又は、置換基を有していてもよい炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基(−CH2−)は、−O−、−CO−又は−NR11−で置き換わっていてもよい。R1及びR2は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよく、R3及びR4は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよい。
1〜R4において、隣接するメチレン基が同時に酸素原子に置換されることはなく、また、アルキル基の末端のメチレン基が酸素原子に置換されることもない。
5は、−OH、−SO3 -、−SO3H、−SO3 -+、−CO2H、−CO2 -+、−CO28、−SO38又は−SO2NR910を表す。
6及びR7は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
mは、0〜5の整数を表す。mが2以上のとき、複数のR5は同一であっても異なってもよい。
aは、0又は1の整数を表す。
Xは、ハロゲン原子を表す。
+は、+N(R114、Na+又はK+を表し、4つのR11は同一であっても異なってもよい。
8は、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
9及びR10は、互いに独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−、−CO−、−NH−又は−NR8−で置き換わっていてもよく、R9及びR10は、互いに結合して窒素原子を含んだ3〜10員環の複素環を形成していてもよい。
11は、水素原子、炭素数1〜20の1価の飽和炭化水素基又は炭素数7〜10のアラルキル基を表す。]
また、キサンテン染料としては、式(a1−2)で表される化合物(以下「化合物(a1−2)」という場合がある。)も好ましい。化合物(a1−2)は、その互変異性体であってもよい。
Figure 0006852971
[式(a1−2)中、R21及びR22は、互いに独立に、炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表し、該R21、R22の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜3のアルコキシ基で置換されていてもよく、前記R21、R22の飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は、−O−、−CO−又は−NR11−で置き換わっていてもよい。
23及びR24は、互いに独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルスルファニル基又は炭素数1〜4のアルキルスルホニル基を表す。
21及びR23は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよく、R22及びR24は、一緒になって窒素原子を含む環を形成してもよい。
p及びqは、互いに独立に、0〜5の整数を表す。pが2以上のとき、複数のR23は同一であっても異なってもよく、qが2以上のとき、複数のR24は同一であっても異なってもよい。
11は、上記と同じ意味を表す。]
21及びR22における炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基としては、R8におけるもののうち炭素数1〜10の基が挙げられる。
置換基として有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基としては、R1におけるものと同じ基が挙げられる。
炭素数1〜3のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
21及びR22は、互いに独立に、炭素数1〜3の1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。
23及びR24における炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
23及びR24における炭素数1〜4のアルキルスルファニル基としては、メチルスルファニル基、エチルスルファニル基、プロピルスルファニル基、ブチルスルファニル基及びイソプロピルスルファニル基等が挙げられる。
23及びR24における炭素数1〜4のアルキルスルホニル基としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、ブチルスルホニル基及びイソプロピルスルホニル基等が挙げられる。
23及びR24としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
p及びqとしては、0〜2の整数が好ましく、1又は2が好ましい。
トリアリールメタン染料は、一つの炭素原子に3つの芳香族炭化水素基が結合した構造を有する化合物を含む染料であることが好ましい。トリアリールメタン染料としては、例えば、C.I.ソルベントブルー2、4、5、43、124;C.I.ベーシックバイオレット3、14、25;C.I.ベーシックブルー1、5、7、11、26及び特許第4492760号公報に記載のトリアリールメタン染料等が挙げられる。
クマリン染料は、分子内にクマリン骨格を有する化合物を含む染料である。クマリン染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー227、250;C.I.ディスパースイエロー82、184;C.I.ソルベントオレンジ112;C.I.ソルベントイエロー160、172;特許第1299948号公報に記載のクマリン染料;等が挙げられる。
アントラキノン染料としては、C.I.ソルベントイエロー117(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。)、163、167、189、
C.I.ソルベントオレンジ77、86、
C.I.ソルベントレッド111、143、145、146、150、151、155、168、169、172、175、181、207、222、227、230、245、247、
C.I.ソルベントバイオレット11、13、14、26、31、36、37、38、45、47、48、51、59、60、
C.I.ソルベントブルー14、18、35、36、45、58、59、59:1、63、68、69、78、79、83、94、97、98、100、101、102、104、105、111、112、122、128、132、136、139、
C.I.ソルベントグリーン3、28、29、32、33、
C.I.アシッドレッド80、
C.I.アシッドグリーン25、27、28、41、
C.I.アシッドバイオレット34、
C.I.アシッドブルー25、27、40、45、78、80、112、
C.I.ディスパースイエロー51、
C.I.ディスパースバイオレット26、27、
C.I.ディスパースブルー1、14、56、60、
C.I.ダイレクトブルー40、
C.I.モーダントレッド3、11、
C.I.モーダントブルー8
等が挙げられる。
テトラアザポルフィリン染料は、分子内にテトラアザポルフィリン骨格を有する化合物である。また、テトラアザポルフィリン染料が酸性染料又は塩基性染料の場合、任意のカチオン又はアニオンと塩を形成していてもよい。
この他の染料として、アゾ染料、チアゾール染料、オキサジン染料、フタロシアニン染料、キノフタロン染料等を使用してもよくそれぞれ公知の染料が使用される。
アゾ染料としては、例えば、C.I.ダイレクトイエロー(以下、C.I.ダイレクトイエローの記載を省略し、番号のみの記載とする。)2、33、34、35、39、50、69、70、71、86、93、94、95、98、102、109、129、136、141;
C.I.ダイレクトオレンジ41、46、56、61、64、70、96、97、106、107;
C.I.ダイレクトレッド79、82、83、84、97、98、99、106、107、172、173、176、177、179、181、182、204、207、211、213、218、221、222、232、233、243、246、250;
C.I.ダイレクトバイオレット47、52、54、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103、104;
C.I.ダイレクトブルー51、57、71、81、84、85、90、93、94、95、98、100、101、113、149、150、153、160、162、163、164、166、167、170、172、188、192、193、194、196、198、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;
C.I.ダイレクトグリーン27、34、37、65、67、68、69、72、77、79、82;
C.I.アシッドレッド1、3、4、6、8、11、12、14、18、26、27、33、37、53、57、88、106、108、111、114、131、137、138、151、154、158、159、173、184、186、215、257、266、296、337;
C.I.アシッドオレンジ7、10、12、19、20、22、28、30、52、56、74、127;
C.I.アシッドバイオレット11、56、58;
C.I.アシッドイエロー1、17、18、23、25、36、38、42、44、54、59、72、78、151;
C.I.アシッドブラウン2、4、13、248;
C.I.アシッドブルー92、102、113、117;
C.I.ベーシックレッド17、22、23、25、29、30、38、39、46、46:1、82;C.I.ベーシックオレンジ2、24、25;C.I.ベーシックバイオレット18;C.I.ベーシックイエロー15、24、25、32、36、41、73、80;C.I.ベーシックブラウン1;C.I.ベーシックブルー41、54、64、66、67、129等が挙げられる。
金属錯塩アゾ染料としては、C.I.ソルベントレッド125、130;C.I.ソルベントイエロー21、及び特開2010−170116号公報又は特開2011−215572号公報記載の化合物等が挙げられる。
チアゾール染料としては、C.I.ダイレクトイエロー54、C.I.ベーシックイエロー1等が挙げられる。
オキサジン染料としては、C.I.ダイレクトブルー97、99、106、107、108、109、190、293等が挙げられる。
フタロシアニン染料としては、C.I.ダイレクトブルー86、87、189、199、C.I.アシッドブルー249、C.I.ベーシックブルー3等が挙げられる。
キノフタロン染料としては、C.I.アシッドイエロー3、C.I. ディスパースイエロー143等が挙げられる。
シアニン染料としては、銅フタロシアニン(C.I.74160)等が挙げられる。
キノンイミン染料としては、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー9等が挙げられる。
メチン染料としては、C.I.ベーシックレッド13、14;C.I.ベーシックオレンジ21;C.I.ベーシックバイオレット16、39;C.I.ベーシックイエロー11,13,21,23,28等が挙げられる。
キノリン染料としては、C.I.ソルベントイエロー33、C.I.アシッドイエロー3、C.I.ディスパースイエロー64等が挙げられる。
ニトロ染料としては、C.I.アシッドイエロー1、C.I.アシッドオレンジ3、C.I.ディスパースイエロー42等が挙げられる。
アジン染料としては、C.I. アシッドブルー59,102等が挙げられる。
インジゴ染料としては、C.I. アシッドブルー74等が挙げられる。
着色分散液
本発明の着色硬化性樹脂組成物を製造するにあたり、化合物(Aa)は、溶剤に溶解又は分散させて混合して着色分散液を調製することが好ましい。着色分散液と、バインダー樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)などを混合して着色硬化性樹脂組成物を調製することにより、該着色硬化性樹脂組成物から形成されたカラーフィルタの耐熱性をさらに高めることができる。
溶剤としては、着色硬化性樹脂組成物の溶剤(E)として使用可能な溶剤であればいずれも使用できる。溶剤は、例えば、エーテルエステル溶剤であり、より好ましくはアルキレングリコール又はポリアルキレングリコールの一つのヒドロキシ基がエーテル化され、残りのヒドロキシ基がエステル化された溶剤、例えば、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、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、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アセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート等が挙げられる。これらは単独又は複数種含んでいてもよい。
着色分散液中、溶剤の含有量は、化合物(Aa)1質量部に対して、例えば、1〜50質量部であり、好ましくは2〜30質量部であり、より好ましくは3〜10質量部である。
化合物(Aa)を溶剤に分散させて着色分散液を調製するに当たっては、分散剤を使用することが好ましい。分散剤としては、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、ポリエステル系、ポリアミン系、アクリル系等の公知の顔料分散剤を使用できる。これらの顔料分散剤は、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい。顔料分散剤としては、商品名でKP(信越化学工業(株)製)、フローレン(共栄社化学(株)製)、ソルスパース(ゼネカ(株)製)、EFKA(BASF社製)、アジスパー(味の素ファインテクノ(株)製)、Disperbyk(ビックケミー社製)等が挙げられる。
該着色分散液中、分散剤の含有量は、化合物(Aa)100質量部に対して、例えば、1〜1000質量部であり、好ましくは3〜100質量部であり、より好ましくは5〜50質量部であり、とりわけ好ましくは10〜30質量部である。
着色分散液は、染料(Ab)の一部又は全部、好ましくは全部を予め含んでいてもよい。着色分散液中の染料(Ab)の量は、化合物(Aa)100質量部に対して、例えば、0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部であり、より好ましくは1〜5質量部である。
化合物(Aa)を溶剤に分散させて着色分散液を調製する場合、着色分散液は、着色硬化性樹脂組成物に含有されるバインダー樹脂(B)の一部又は全部、好ましくは一部を予め含んでいてもよい。バインダー樹脂(B)を予め含ませておくことで、着色硬化性樹脂組成物にした時の分散安定性をさらに改善できる。着色分散液中のバインダー樹脂(B)の含有量は、化合物(Aa)100質量部に対して、例えば、1〜300質量部であり、好ましくは10〜100質量部であり、より好ましくは20〜70質量部である。
着色剤(A)は、化合物(Aa)及び染料(Ab)に加えて、顔料(Ac)をさらに含んでいてもよい。顔料としては、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメントに分類されている顔料(ただし、化合物(Aa)とは異なる。)が挙げられ、以下の顔料を例示できる。
緑色顔料:C.I.ピグメントグリーン7、36、58等
黄色顔料: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、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、185、194、214等
オレンジ色顔料: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等
赤色顔料: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等
青色顔料:C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60等
バイオレット色顔料:C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38等
これらの顔料は、各色について1種の顔料又は複数の顔料を使用してもよく、各色の顔料を組合せてもよい。
顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基又は塩基性基が導入された顔料誘導体等を用いた表面処理、高分子化合物等による顔料表面へのグラフト処理、硫酸微粒化法等による微粒化処理、不純物を除去するための有機溶剤や水等による洗浄処理、イオン性不純物のイオン交換法等による除去処理等が施されていてもよい。顔料の粒径は、略均一であることが好ましい。顔料は、顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料分散剤溶液の中で均一に分散した状態の顔料分散液とすることができる。顔料は、それぞれ単独で分散処理してもよいし、複数種を混合して分散処理してもよい。
顔料分散剤としては、界面活性剤等が挙げられ、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性のいずれの界面活性剤であってもよい。具体的にはポリエステル系、ポリアミン系、アクリル系等の界面活性剤等が挙げられる。中でも、アクリル系界面活性剤が特に好ましい。これらの顔料分散剤は、単独で又は二種以上を組合せて用いてもよい。顔料分散剤としては、商品名で示すと、KP(信越化学工業(株)製)、フローレン(共栄社化学(株)製)、ソルスパース(登録商標)(ゼネカ(株)製)、EFKA(登録商標)(BASF社製)、アジスパー(登録商標)(味の素ファインテクノ(株)製)、Disperbyk(登録商標)(ビックケミー社製)等が挙げられる。
顔料分散剤を用いる場合、その使用量は、顔料100質量部に対して、好ましくは200質量部以下であり、より好ましくは180質量部以下であり、さらに好ましくは160質量部以下であり、とりわけ好ましくは0質量部である。顔料分散剤の使用量が前記の範囲にあると、2種以上の顔料を使用する場合により均一な分散状態の顔料分散液が得られる傾向がある。
着色硬化性樹脂組成物中の着色剤(A)の含有率は、固形分の総量に対して、通常10質量%以上70質量%以下であり、好ましくは15質量%以上60質量%以下であり、より好ましくは20質量%以上55質量%以下であり、とりわけ好ましくは25質量%以上50質量%以下である。前記化合物(Aa)の含有率が前記の範囲内であると、所望とする分光や色濃度をより得やすくなる。なお、本明細書において「固形分の総量」とは、本発明の着色硬化性樹脂組成物から溶剤を除いた成分の合計量をいう。固形分の総量及びこれに対する各成分の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー等の公知の分析手段により測定することができる。
染料(Ab)と化合物(Aa)との質量比(染料(Ab)/化合物(Aa))は、好ましくは0.001以上0.5以下であり、より好ましくは0.005以上0.4以下であり、さらに好ましくは0.01以上0.3以下である。
顔料(Ac)を含む場合、顔料(Ac)の含有率は、前記着色剤(A)の総量に対して、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましく、0質量%であることがとりわけ好ましい。
<バインダー樹脂(B)>
本発明の着色硬化性樹脂組成物に含まれるバインダー樹脂(B)は、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましく、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一種に由来する構造単位を有する付加重合体がより好ましい。このような樹脂としては、下記樹脂[K1]〜[K6]が挙げられる。
樹脂[K1]: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一種の単量体(a)(以下「(a)」ということがある)と、炭素数2〜4の環状エーテル構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(b)(以下「(b)」ということがある)との共重合体
樹脂[K2]:(a)と、(b)と、(a)と共重合可能な単量体(c)(ただし、(a)及び(b)とは異なる。)(以下「(c)」ということがある)との共重合体
樹脂[K3]:(a)と(c)との共重合体
樹脂[K4]:(a)と(c)との共重合体に(b)を反応させることにより得られる樹脂
樹脂[K5]:(b)と(c)との共重合体に(a)を反応させることにより得られる樹脂
樹脂[K6]:(b)と(c)との共重合体に(a)を反応させ、さらにカルボン酸無水物を反応させることにより得られる樹脂。
(a)としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸及びo−、m−、p−ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸;
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、3−ビニルフタル酸、4−ビニルフタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸及び1、4−シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸;
メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−カルボキシビシクロ[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−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−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン及び5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物及び5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物等の不飽和ジカルボン酸無水物等が挙げられる。
この他、こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕及びフタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕エステル類;α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸等の同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等を使用してもよい。
中でも、単量体(a)は、不飽和モノカルボン酸であることが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸であることがより好ましい。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」の表記は、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。「(メタ)アクリレート」等の表記も同様である。
(b)は、炭素数2〜4の環状エーテル構造(例えば、オキシラン環、オキセタン環、及びテトラヒドロフラン環よりなる群より選ばれる少なくとも1種)とエチレン性不飽和結合とを有する重合性化合物をいう。(b)は、炭素数2〜4の環状エーテル構造と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体であることが好ましい。
(b)としては、オキシラニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(b1)(以下「(b1)」ということがある)、オキセタニル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(b2)(以下「(b2)」ということがある)及びテトラヒドロフリル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(b3)(以下「(b3)」ということがある)が挙げられる。
(b1)としては、直鎖状又は分枝鎖状の脂肪族不飽和炭化水素がエポキシ化された構造を有する単量体(b1−1)(以下「(b1−1)」ということがある)及び脂環式不飽和炭化水素がエポキシ化された構造を有する単量体(b1−2)(以下「(b1−2)」ということがある)が挙げられる。
(b1−1)としては、グリシジル基とエチレン性不飽和結合とを有する単量体が好ましい。(b1−1)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、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−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,4−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,5−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,6−ビス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,4−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,5−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、2,3,6−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン、3,4,5−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレン及び2,4,6−トリス(グリシジルオキシメチル)スチレンが挙げられる。
(b1−2)としては、ビニルシクロヘキセンモノオキシド、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(登録商標)2000;(株)ダイセル製)、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(登録商標)A400;(株)ダイセル製)、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;(株)ダイセル製)、式(1)で表される化合物及び式(2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006852971
[式(1)及び式(2)中、Ra及びRbは、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよい。
a及びXbは、互いに独立に、単結合、*−RC−、*−RC−O−、*−RC−S−又は*−RC−NH−を表す。RCは、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。*は、Oとの結合手を表す。]
式(1)で表される化合物としては、式(1−1)〜式(1−15)で表される化合物が挙げられ、中でも、好ましくは式(1−1)、式(1−3)、式(1−5)、式(1−7)、式(1−9)及び式(1−11)〜式(1−15)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(1−1)、式(1−7)、式(1−9)及び式(1−15)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006852971
式(2)で表される化合物としては、式(2−1)〜式(2−15)で表される化合物が挙げられ、中でも、好ましくは式(2−1)、式(2−3)、式(2−5)、式(2−7)、式(2−9)及び式(2−11)〜式(2−15)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(2−1)、式(2−7)、式(2−9)及び式(2−15)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006852971
式(1)で表される化合物及び式(2)で表される化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、式(1)で表される化合物と式(2)で表される化合物とを併用してもよい。これらを併用する場合、式(1)で表される化合物及び式(2)で表される化合物の比率(式(1)で表される化合物:式(2)で表される化合物)はモル基準で、好ましくは5:95〜95:5であり、より好ましくは10:90〜90:10であり、さらに好ましくは20:80〜80:20である。
(b2)としては、オキセタニル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体がより好ましい。
(b3)としては、テトラヒドロフリル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体がより好ましい。
得られるカラーフィルタの耐熱性、耐薬品性等の信頼性をより高くすることができる点で、(b)は(b1)であることが好ましく、着色硬化性樹脂組成物の保存安定性が優れるという点で、(b1)は(b1−2)であることが好ましい。
(c)としては、以下の(c1)〜(c6)の単量体等を使用することができる。
(c1)ヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルとしては、2−ヒドロキシメチル(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、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオール(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオール(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、3−メチルペンタンジオール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルは、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリル酸エステルであり、より好ましくは炭素数1〜8、さらに好ましくは炭素数1〜6、とりわけ好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有するヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルである。
中でも、具体的には、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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートであることが好ましく、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
(c2)ジカルボニルイミド化合物としては、N−フェニルマレイミド、N−トリルマレイミド等の芳香族炭化水素基を有するジカルボニルイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−シクロへプチルマレイミド、N−シクロオクチルマレイミド、N−シクロドデシルマレイミド等の脂環式炭化水素基を有するジカルボニルイミド、N−ベンジルマレイミド、N−フェネチルマレイミド等のアラルキル基を有するジカルボニルイミド、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及びN−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート等のスクシンイミジル基等を有するジカルボニルイミド、N−(9−アクリジニル)マレイミド等の縮合複素環基を有するジカルボニルイミド等が挙げられる。
前記ジカルボニルイミド誘導体の単量体は、炭素数4〜20の炭化水素基を有するN置換マレイミドであることが好ましい。前記炭素数4〜20の炭化水素基を有するN置換マレイミドにおける炭化水素基に含まれる水素原子は、アミノ基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニルアミノ基、ハロゲン原子又はヒドロキシ基等に置換されていてもよい。
前記炭素数4〜20の炭化水素基としては、炭素数4〜20の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基及び炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられる。前記炭化水素基に含まれる水素原子が置換された基としては、スクシンイミジル基等が挙げられる。
ジカルボニルイミド誘導体の単量体は、好ましくは炭素数4〜20の脂環式炭化水素基を有するN置換マレイミドであり、具体的には、N−シクロヘキシルマレイミド、N−シクロへプチルマレイミド、N−シクロオクチルマレイミド及びN−シクロドデシルマレイミドが挙げられ、より好ましくはN−シクロヘキシルマレイミドが挙げられる。
(c3)(メタ)アクリル酸エステルとしては、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、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、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。また、「トリシクロデシル(メタ)アクリレート」ということがある。)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン−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「ジシクロペンテニル(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、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロパルギル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート及びベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(c4)ジカルボン酸ジエステルとしては、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル及びイタコン酸ジエチル等が挙げられる。
(c5)ビシクロ不飽和化合物としては、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−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(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−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−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−ビス(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン及び5,6−ビス(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−エン等が挙げられる。
(c6)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、ビニルトルエン及びp−メトキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニル基含有ニトリル;塩化ビニル及び塩化ビニリデン等のハロゲン化炭化水素;アクリルアミド及びメタクリルアミド等のビニル基含有アミド;酢酸ビニル等のエステル;1,3−ブタジエン、イソプレン及び2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンのジエン;等が挙げられる。
これらの中でも、共重合反応性及び耐熱性の観点から、好ましくはヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル及びジカルボニルイミド化合物が挙げられ、より好ましくは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、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド及びN−ベンジルマレイミドが挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する構造単位は、好ましくは(メタ)アクリロイル基を有する構造単位である。このような構造単位を有する樹脂は、(a)や(b)に由来する構造単位を有する重合体に、(a)や(b)が有する基と反応可能な基にエチレン性不飽和結合とを有する単量体を付加させることにより得ることができる。
このような構造単位としては、(メタ)アクリル酸単位にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた構造単位、無水マレイン酸単位に2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを付加させた構造単位、グリシジル(メタ)アクリレート単位に(メタ)アクリル酸を付加させた構造単位等が挙げられる。また、これらの構造単位がヒドロキシ基を有する場合は、カルボン酸無水物をさらに付加させた構造単位も、エチレン性不飽和結合を有する構造単位として挙げられる。
(a)に由来する構造単位を有する重合体は、例えば、重合開始剤の存在下、重合体の構造単位を構成する単量体を溶剤中で重合することにより製造できる。重合開始剤及び溶剤等は、特に限定されず、当該分野で通常使用されているものを使用することができる。例えば、重合開始剤としては、アゾ化合物(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等)や有機過酸化物(ベンゾイルペルオキシド等)が挙げられ、溶剤としては、各モノマーを溶解するものであればよく、本発明の着色硬化性樹脂組成物の溶剤(E)として後述する溶剤等が挙げられる。
なお、得られた重合体は、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、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。特に、この重合の際に溶剤として、本発明の着色硬化性樹脂組成物に含まれる溶剤を使用することにより、反応後の溶液をそのまま本発明の着色硬化性樹脂組成物の調製に使用することができるため、本発明の着色硬化性樹脂組成物の製造工程を簡略化することができる。
必要に応じて、カルボン酸又はカルボン酸無水物と環状エーテルとの反応触媒(例えばトリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等)及び重合禁止剤(例えばハイドロキノン等)等を使用してもよい。
カルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物及び5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物等が挙げられる。
バインダー樹脂(B)としては、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂[K1];グリシジル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、グリシジル(メタ)アクリレート/スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/N−シクロヘキシルマレイミド共重合体、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ビニルトルエン共重合体、3−メチル−3−(メタ)アクリルロイルオキシメチルオキセタン/(メタ)アクリル酸/スチレン共重合体等の樹脂[K2];ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/トリシクロデシル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、等の樹脂[K3];ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/スチレン/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体にグリシジル(メタ)アクリレートを付加させた樹脂等の樹脂[K4];トリシクロデシル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂、トリシクロデシル(メタ)アクリレート/スチレン/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂等の樹脂[K5];トリシクロデシル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートの共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させた樹脂にさらにテトラヒドロフタル酸無水物を反応させた樹脂等の樹脂[K6]が挙げられる。これらの樹脂は、単独でも使用してもよく、2種以上を組合せてもよい。
中でも、バインダー樹脂(B)は、樹脂[K2]であることが好ましく、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体(a)に由来する構成単位と、エチレン性不飽和結合と環状エーテル構造とを有する単量体(b)に由来する構成単位と、ヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル単量体(c1)に由来する構成単位と、ジカルボニルイミド誘導体の単量体(c2)に由来する構成単位とを有する共重合体であることがより好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体(a)に由来する構造単位と、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート及び3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートよりなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体(b)に由来する構造単位と、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及び2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートよりなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体(c1)に由来する構造単位と、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、及びN−ベンジルマレイミドよりなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体(c2)に由来する構造単位とを有する共重合体であることがさらに好ましい。
樹脂[K2]において、それぞれに由来する構造単位の含有率は、樹脂[K2]を構成する全構造単位の合計中、(a)に由来する構造単位が2〜45モル%であり、(b)に由来する構造単位が2〜65モル%であり、(c)に由来する構造単位が1〜95モル%であることが好ましく、(a)に由来する構造単位が5〜40モル%であり、(b)に由来する構造単位が5〜60モル%であり、(c)に由来する構造単位が10〜80モル%であることがより好ましい。
(a)〜(c)のそれぞれに含まれる単量体は、1種でもよく2種以上でもよい。(c)は、(c1)〜(c6)から選択される2種以上であることが好ましく、(c1)〜(c3)から選択される2種以上であることがより好ましく、(c1)と(c2)であることがさらに好ましい。
(c1)に由来する構造単位の含有率は、(c)に由来する全構造単位の合計中、好ましくは1〜60モル%であり、より好ましくは10〜50モル%であり、さらに好ましくは20〜40モル%である。
(c2)に由来する構造単位の含有率は、(c)に由来する全構造単位の合計中、好ましくは30〜90モル%であり、より好ましくは40〜80モル%であり、さらに好ましくは50〜70モル%である。
バインダー樹脂(B)を2種以上組合せる場合、樹脂[K1]及び/又は樹脂[K2]と樹脂[K4]〜樹脂[K6]との組合せが好ましく、樹脂[K1]及び/又は樹脂[K2]と樹脂[K4]との組合せがより好ましい。
バインダー樹脂(B)のポリスチレン換算の重量平均分子量は、3,000以上100,000以下であることが好ましく、4,000以上100,000以下であることがより好ましく、5,000以上80,000以下であることがさらに好ましく、6,000以上50,000以下であることがとりわけ好ましく、7,500以上40,000以下であることがさらにとりわけ好ましい。分子量が前記の範囲にあると、塗膜硬度が向上し、残膜率も高く、未露光部の現像液に対する溶解性が良好で、着色パターンの解像度が向上する傾向がある。バインダー樹脂(B)の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、1.1〜6であることが好ましく、1.2〜4であることがより好ましく、1.3〜3であることがさらに好ましい。
バインダー樹脂(B)の酸価(固形分換算)は、30〜200mg−KOH/gであることが好ましく、35mg−KOH/g以上であることがより好ましく、40mg−KOH/g以上であることがさらに好ましく、180mg−KOH/g以下であることがとりわけ好ましく、150mg−KOH/g以下であることがとりわけさらに好ましい。酸価はバインダー樹脂(B)1gを中和するに必要な水酸化カリウムの量(mg)として測定される値であり、例えば水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
バインダー樹脂(B)の合計の含有率は、固形分の総量に対して、10〜65質量%であることが好ましく、15〜60質量%であることがより好ましく、20〜55質量%であることがさらに好ましく、25〜50質量%であることがとりわけ好ましい。バインダー樹脂(B)の含有率が、前記の範囲にあると、着色パターン形成が容易で、着色パターンの解像度及び残膜率が向上する傾向がある。
<重合性化合物(C)>
重合性化合物(C)は、重合開始剤から発生した活性ラジカル及び/又は酸によって重合しうる化合物であり、例えば、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸エステル構造を有する化合物が挙げられる。重合性化合物(C)は、エチレン性不飽和結合を3つ以上有する重合性化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を5つ〜6つ有する重合性化合物であることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合を1つ有する重合性化合物としては、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、上述の(a)、(b)及び(c)が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を2つ有する重合性化合物としては、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテル及び3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
エチレン性不飽和結合を3つ以上有する重合性化合物としては、トリメチロールプロパントリ(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、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、エチレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、好ましくはジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
重合性化合物(C)の重量平均分子量は、好ましくは150以上2,900以下であり、より好ましくは250以上1,500以下である。
本発明の着色硬化性樹脂組成物中の重合性化合物(C)の含有率は、固形分の総量に対して、通常1〜60質量%であり、好ましくは5〜50質量%であり、より好ましくは10〜40質量%であり、さらに好ましくは12〜35質量%である。バインダー樹脂(B)と重合性化合物(C)との含有量比(バインダー樹脂(B):重合性化合物(C))は質量基準で、通常20:80〜80:20であり、好ましくは35:65〜80:20である。重合性化合物(C)の含有量が、前記の範囲内にあると、着色パターン形成時の残膜率及びカラーフィルタの耐薬品性が向上する傾向がある。
<重合開始剤(D)>
重合開始剤(D)は、光や熱の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の重合開始剤を用いることができる。
重合開始剤(D)は、好ましくはアルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、O−アシルオキシム化合物及びビイミダゾール化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む重合開始剤であり、より好ましくはO−アシルオキシム化合物を含む重合開始剤である。
O−アシルオキシム化合物としては、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミン、N−アセトキシ−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]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−{2−メチル−4−(3,3−ジメチル−2,4−ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−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]−3−シクロペンチルプロパン−1−イミン及びN−ベンゾイルオキシ−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]−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミンが挙げられる。イルガキュア(登録商標)OXE01、OXE02(以上、BASF社製)、N−1919(ADEKA社製)等の市販品を用いてもよい。中でも、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン及びN−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)−3−シクロペンチルプロパン−1−オン−2−イミンからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミンがより好ましい。
アルキルフェノン化合物としては、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジルブタン−1−オン及び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]ブタン−1−オンが挙げられる。イルガキュア369、907、379(以上、BASF社製)等の市販品を用いてもよい。
アルキルフェノン化合物は、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、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、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロペニルフェニル)プロパン−1−オンのオリゴマー、α,α−ジエトキシアセトフェノン及びベンジルジメチルケタールであってもよい。
トリアジン化合物としては、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−ピペロニル−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−トリアジン及び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−トリアジンが挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド化合物としては、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が挙げられる。イルガキュア(登録商標)819(BASF社製)等の市販品を用いてもよい。
ビイミダゾール化合物としては、具体的には、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(2,3−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(例えば、特開平6−75372号公報、特開平6−75373号公報等参照。)、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(アルコキシフェニル)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(ジアルコキシフェニル)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(トリアルコキシフェニル)ビイミダゾール(例えば、特公昭48−38403号公報、特開昭62−174204号公報等参照。)及び4,4’,5,5’−位のフェニル基がカルボアルコキシ基により置換されているイミダゾール化合物(例えば、特開平07−010913号公報等参照)が挙げられる。中でも、下記式で表される化合物及びこれらの混合物が好ましい。
Figure 0006852971
他の重合開始剤としては、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、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン化合物;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等のベンゾフェノン化合物;9,10−フェナンスレンキノン、2−エチルアントラキノン及びカンファーキノン等のキノン化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、ベンジル、フェニルグリオキシル酸メチル及びチタノセン化合物等が挙げられる。これらは、後述の重合開始助剤(特にアミン系重合開始助剤)と組合せて用いることが好ましい。
重合開始剤(D)の含有量は、バインダー樹脂(B)及び重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して、通常0.1〜40質量部であり、好ましくは0.1〜30質量部であり、より好ましくは1〜30質量部であり、さらに好ましくは1〜20質量部である。
<重合開始助剤>
重合開始助剤は、重合開始剤(D)によって重合が開始された重合性化合物(C)の重合を促進するために用いられる化合物又は増感剤である。本発明の着色硬化性樹脂組成物が重合開始助剤を含む場合、通常、重合開始剤(D)と組合せて用いられる。
重合開始助剤としては、アミン系重合開始助剤、アルコキシアントラセン系重合開始助剤、チオキサントン系重合開始助剤及びカルボン酸系重合開始助剤が挙げられる。
アミン系重合開始助剤としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン及びトリイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン;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及び4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル等のアミノ安息香酸エステル;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(通称ミヒラーズケトン)、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)ベンゾフェノンが挙げられ、中でも4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアルキルアミノベンゾフェノン;が好ましい。中でも、アルキルアミノベンゾフェノンが好ましく、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。EAB−F(保土谷化学工業(株)製)等の市販品を用いてもよい。
アルコキシアントラセン系重合開始助剤としては、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、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン及び2−エチル−9,10−ジブトキシアントラセンが挙げられる。
チオキサントン系重合開始助剤としては、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が挙げられる。
カルボン酸系重合開始助剤としては、フェニルスルファニル酢酸、メチルフェニルスルファニル酢酸、エチルフェニルスルファニル酢酸、メチルエチルフェニルスルファニル酢酸、ジメチルフェニルスルファニル酢酸、メトキシフェニルスルファニル酢酸、ジメトキシフェニルスルファニル酢酸、クロロフェニルスルファニル酢酸、ジクロロフェニルスルファニル酢酸、N−フェニルグリシン、フェノキシ酢酸、ナフチルチオ酢酸、N−ナフチルグリシン及びナフトキシ酢酸が挙げられる。
重合開始助剤を用いる場合、その含有量は、バインダー樹脂(B)及び重合性化合物(C)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは1〜20質量部である。重合開始助剤の含有量がこの範囲内であると、より高感度で着色パターンを形成することができ、カラーフィルタの生産性が向上する傾向にある。
<溶剤(E)>
溶剤(E)は、限定されず、当該分野で通常使用される溶剤を単独で、或いは2種以上を組合せて用いることができる。具体的には、エステル溶剤(分子内に−COO−を含み、−O−を含まない溶剤)、エーテル溶剤(分子内に−O−を含み、−COO−を含まない溶剤)、エーテルエステル溶剤(分子内に−COO−と−O−とを含む溶剤)、ケトン溶剤(分子内に−CO−を含み、−COO−を含まない溶剤)、アルコール溶剤(分子内にOHを含み、−O−、−CO−及び−COO−を含まない溶剤)、芳香族炭化水素溶剤、アミド溶剤及びジメチルスルホキシドが挙げられる。
エステル溶剤としては、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2−ヒドロキシイソブタン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸ペンチル、酢酸イソペンチル、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、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、シクロヘキサノールアセテート及びγ−ブチロラクトンが挙げられる。
エーテル溶剤としては、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、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メチルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル、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ブチルエーテル、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、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、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メチルエチルエーテル、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、アニソール、フェネトール及びメチルアニソールが挙げられる。
エーテルエステル溶剤としては、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−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−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−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、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、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、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アセテート及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びプロピレングリコールジアセテートが挙げられる。
ケトン溶剤としては、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、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イソホロンが挙げられる。
アルコール溶剤としては、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、プロピレングリコール及びグリセリンが挙げられる。
芳香族炭化水素溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン及びメシチレンが挙げられる。
アミド溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドンが挙げられる。
これらの溶剤は、二種以上を組合せてもよい。
上記の溶剤のうち、塗布性、乾燥性の点から、1atmにおける沸点が120℃以上、210℃以下である有機溶剤が好ましい。中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、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、3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−1−ブタノール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、プロピレングリコールジアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド及びN−メチルピロリドンが好ましく、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、エチ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メチルエーテルアセテート、乳酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−1−ブタノール、3−エトキシプロピオン酸エチル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン及びプロピレングリコールジアセテートがより好ましい。
溶剤(E)の含有率は、着色硬化性樹脂組成物の総量に対して、通常60〜95質量%であり、好ましくは65〜92質量%であり、より好ましくは70〜90質量%である。溶剤(E)の含有量が前記の範囲にあると、塗布時の平坦性が良好になり、また、カラーフィルタを形成した際に色濃度が不足しないために表示特性が良好となる傾向がある。
<レベリング剤>
レベリング剤としては、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。
シリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合を有する界面活性剤が挙げられる。具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH8400(東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452及びTSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、分子内にフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤が挙げられる。具体的には、フロラード(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F554、同R30、同RS−718−K(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)及びE5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)が挙げられる。
フッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、分子内に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が挙げられる。具体的には、メガファック(登録商標)R08、同BL20、同F475、同F477及び同F443(DIC(株)製)が挙げられる。
レベリング剤の含有率は、着色硬化性樹脂組成物の総量に対して、通常0.0005質量%以上0.6質量%以下であり、好ましくは0.001質量%以上0.5質量%以下であり、より好ましくは0.001質量%以上0.2質量%以下であり、さらに好ましくは0.002質量%以上0.1質量%以下であり、とりわけ好ましくは0.005質量%以上0.07質量%以下である。レベリング剤の含有率が前記の範囲内にあると、カラーフィルタの平坦性を良好にすることができる。
エポキシ化合物(P)
エポキシ化合物(P)としては、1個以上のオキシラニル基を有するものであればよい。ただし、エポキシ化合物(P)はバインダー樹脂(B)とは例えば異なるものである。こうしたエポキシ化合物(P)を使用すると、着色硬化性樹脂組成物の明度を高めることができ、また耐溶剤性を向上できる。なおエポキシ化合物(P)が有するオキシラニル基の数は、1個以上であればよく、2個以上であってもよく、3個以上であってもよい。
前記エポキシ化合物(P)の酸価は、好ましくは30mg−KOH/g未満であり、より好ましくは20mg−KOH/g以下であり、さらに好ましくは10mg−KOH/g以下であり、とりわけ好ましくは0mg−KOH/gである。
前記エポキシ化合物(P)としては、イソプレンの(共)重合体のエポキシ化物、ブタジエンの(共)重合体のエポキシ化物などのアルカンジエン(共)重合体のエポキシ化物などの環を有さないエポキシ化合物;環を有するエポキシ化合物が挙げられる。該環としては、脂環式炭化水素環、芳香族炭化水素環が挙げられる。これらは複素環であってもよいが、炭化水素環であるのが好ましい。
脂環式炭化水素環としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環等の炭素数3〜10のシクロアルカン環;シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環、シクロオクテン環等の炭素数5〜10のシクロアルケン環;ビシクロ[2.2.1]ヘプタン環(ノルボルナン環)、1,7,7−トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン環(イソボルナン環)、ビシクロ[2.2.2]オクタン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン環(アダマンタン環)等の炭素数7〜15の多環の脂環式炭化水素環等が挙げられる。
脂環式炭化水素環は、好ましくは炭素数4〜9のシクロアルカン環、より好ましくは炭素数5〜8のシクロアルカン環である。中でもシクロヘキサンがより好ましい。
芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環及びアントラセン環等が挙げられる。
環を有するエポキシ化合物としては、1個以上の環及び2個以上のオキシラニル基を有する化合物が好ましく、2個以上の環及び2個以上のオキシラニル基を有するエポキシ化合物がより好ましい。環を有するエポキシ化合物において、環の数1に対するオキシラニル基の数は、0.8〜1.2であることが好ましく、0.9〜1.1であることがより好ましい。
脂環式炭化水素環と2個以上のオキシラニル基を有するエポキシ化合物としては、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が挙げられる。
前記エポキシ化合物として、3',4'−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(セロキサイド2021P、(株)ダイセル社製)、ε-カプロラクトン変性3',4'−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(セロキサイド2081、(株)ダイセル社製)等も挙げられる。
芳香族炭化水素環と2個以上のオキシラニル基を有するエポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物及び臭素化ビスフェノールF型エポキシ化合物等のビスフェノール型エポキシ化合物;フェノールノボラック型エポキシ化合物及びクレゾールノボラック型エポキシ化合物等のノボラック型エポキシ化合物;ビフェニル型エポキシ化合物;トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ化合物;テトラフェノールエタン型エポキシ化合物;スチレン−ブタジエン共重合体のエポキシ化物及びスチレン−イソプレン共重合体のエポキシ化物等のスチレン系重合体のエポキシ化物;等が挙げられる。中でも、ビスフェノールA型エポキシ化合物及びオルトクレゾールノボラック型エポキシ化合物が特に好ましい。
エポキシ化合物(P)の重量平均分子量は、好ましくは7000以下であり、より好ましくは5000以下であり、さらに好ましくは2900以下であり、好ましくは50以上であり、より好ましくは200以上であり、さらに好ましくは350以上である。
エポキシ化合物(P)のエポキシ当量は、好ましくは30g/当量以上400g/当量以下であり、より好ましくは50g/当量以上350g/当量以下であり、さらに好ましくは100g/当量以上300g/当量以下、とりわけ好ましくは150g/当量以上250g/当量以下である。エポキシ当量は、JISK7236に定められる方法により測定することができる。
エポキシ化合物(P)の含有率は、着色硬化性樹脂組成物(固形分)100質量%中、0.1質量%以上25質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがさらに好ましく、2質量%以上10質量%以下であることがとりわけ好ましい。
<その他の成分>
本発明の着色硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、充填剤、他の高分子化合物、密着促進剤、酸化防止剤、光安定剤、連鎖移動剤、エポキシ硬化剤、硬化促進剤等、当該技術分野で公知の添加剤を含んでもよい。
<着色硬化性樹脂組成物の製造方法>
本発明の着色硬化性樹脂組成物は、例えば、着色剤(A)、バインダー樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)、エポキシ化合物(P)、及び必要に応じて、溶剤(E)、レベリング剤、重合開始助剤及びその他の成分を混合することにより調製できる。
混合後の着色硬化性樹脂組成物は、孔径0.01〜10μm程度のフィルタでろ過されることが好ましい。
<カラーフィルタの製造方法>
本発明の着色硬化性樹脂組成物から着色パターンを形成することができ、その製造する方法としては、フォトリソグラフ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられ、好ましくはフォトリソグラフ法が挙げられる。フォトリソグラフ法は、着色硬化性樹脂組成物を基板に塗布し、乾燥させて着色組成物層を形成し、フォトマスクを介して該着色組成物層を露光して、現像する方法である。フォトリソグラフ法において、露光の際にフォトマスクを用いないこと、及び/又は現像しないことにより、上記着色組成物層の硬化物である着色塗膜を形成することができる。このように形成した着色パターンや着色塗膜が本発明のカラーフィルタである。
作製するカラーフィルタの膜厚は、目的や用途等に応じて適宜調整することができ、通常0.1〜30μmであり、好ましくは0.1〜20μmであり、より好ましくは0.5〜6μmである。
基板としては、ガラス板や、樹脂板、シリコン、前記基板上にアルミニウム、銀、銀/銅/パラジウム合金薄膜等を形成したものが用いられる。これらの基板上には、別のカラーフィルタ層、樹脂層、トランジスタ、回路等が形成されていてもよい。
フォトリソグラフ法による各色画素の形成は、公知又は慣用の装置や条件で行うことができる。例えば、下記のようにして作製することができる。
まず、着色硬化性樹脂組成物を基板上に塗布し、加熱乾燥(プリベーク)及び/又は減圧乾燥することにより溶剤等の揮発成分を除去して乾燥させ、平滑な着色組成物層を得る。塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法及びスリット アンド スピンコート法が挙げられる。
次に、着色組成物層は、目的の着色パターンを形成するためのフォトマスクを介して露光される。露光は、露光面全体に均一に平行光線を照射されてもよく、フォトマスクと着色組成物層が形成された基板との正確な位置合せを行うことができるため、マスクアライナ及びステッパ等の露光装置を使用して行われてもよい。露光後の着色組成物層を現像液に接触させて現像することにより、基板上に着色パターンが形成される。現像により、着色組成物層の未露光部が現像液に溶解して除去される。
現像液としては、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。
現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法のいずれでもよい。さらに現像時に基板を任意の角度に傾けてもよい。現像後は、水洗することが好ましい。
得られた着色パターンに、さらにポストベークを行うことが好ましい。この様にして得られた着色パターンや着色塗膜を有するカラーフィルタは、種々の特性を付与するため、さらに表面コート処理に供されてもよい。
本発明の着色硬化性樹脂組成物から形成されるカラーフィルタは、表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等)及び固体撮像素子に用いられるカラーフィルタとして有用である。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表す%及び部は、特に断らないかぎり質量基準である。
合成例1(顔料合成例)
以下の反応は、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び撹拌装置を備えたフラスコにN−メチルアニリン(東京化成工業(株)社製)15.3部及びN,N−ジメチルホルムアミド60部を投入した後、混合溶液を氷冷した。氷冷下に60%水素化ナトリウム(東京化成工業(株)社製)5.7部を30分かけて少しずつ加えた後、室温に昇温しながら1時間撹拌した。4,4’−ジフルオロベンゾフェノン(東京化成工業(株)社製)10.4部を少しずつ反応液に加えて室温で24時間撹拌した。反応液を氷水200部に少しずつ加えた後、室温で15時間静置し、水をデカンテーションで取り除くと残渣として粘調固体が得られた。この粘調固体にメタノール60部を加えた後、室温で15時間撹拌した。析出した固体をろ別した後、カラムクロマトグラフィーで精製した。精製した淡黄色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(C−I−18)で表される化合物を9.8部得た。
Figure 0006852971
以下の反応は、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに、式(B−I−7)で表される化合物8.2部、式(C−I−18)で表される化合物10部及びトルエン20部を投入した後、次いで、オキシ塩化リン12.2部を加えて95〜100℃で3時間攪拌した。次いで、反応混合物を室温に冷却した後、イソプロパノール170部で希釈した。次いで、希釈した反応溶液を飽和食塩水300部の中に注いだ後、トルエン100部を加えて30分攪拌した。ついで攪拌を停止し、30分静置したところ、有機層と水層に分離した。水層を分液操作で廃棄した後、有機層を飽和食塩水300部で洗浄した。有機層へ適当量の芒硝を加えて30分攪拌した後、ろ過して乾燥された有機層を得た。得られた有機層をエバポレーターで溶媒留去して、青紫色固体を得た。さらに青紫色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(A−II−18)で表される化合物を18.4部得た。
Figure 0006852971
以下の反応は、窒素雰囲気下で行った。冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに、式(A−II−18)で表される化合物8部、メタノール396部を投入した後、室温で30分攪拌して青色溶液を調製した。次いで、青色溶液に水396部を投入した後に、さらに室温で30分攪拌して反応溶液を得た。
ビーカー中に水53部に投入し、更に、ケギン型リンタングステン酸(Aldrich社製)11.8部及びメタノール53部を該水中に投入し、空気雰囲気下、室温で混合しリンタングステン酸溶液を調製した。
得られたリンタングステン酸溶液を、先に調製した反応溶液中へ1時間かけて滴下した。さらに室温で30分撹拌した後、濾過して青色固体を得た。得られた青色固体をメタノール200部中に投入し1時間分散させた後、濾過する操作を2回繰り返した。該操作により得られた青色固体を水200部中に投入し1時間分散させた後、濾過する操作を2回繰り返した。該操作により得られた青色固体を減圧下60℃で乾燥し、式(A−I−18)で表される化合物を17.1部得た。
Figure 0006852971
合成例2(着色分散液使用樹脂)
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた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(II−1)で表される化合物及び式(III−1)で表される化合物の、モル比、50:50の混合物。)240部を、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−メトキシブチルアセテート225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、固形分32.6%、酸価110mg−KOH/g(固形分換算)の樹脂B−1b溶液を得た。得られた樹脂B−1bの重量平均分子量Mwは13,400であり、分子量分布は2.50であった。
<着色分散液の調製>
式(A−I−18)で表される化合物10部、分散剤(BYK(登録商標)−LPN6919(ビックケミー・ジャパン社製))2部、樹脂B−1b(固形分換算)4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84部及び0.2mmのジルコニアビーズ300部を混合し、ペイントコンディショナー(Red Devil社製)を使用して6時間振盪した後、ろかによりジルコニアビーズを除去することにより、着色分散液(1)を調製した。
合成例3
特開2013−122577号公報の合成例3に記載の方法で、式(1−32)で表される化合物を得た。
Figure 0006852971
合成例4
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を適量流し窒素雰囲気に置換し、乳酸エチル141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178部を入れ、攪拌しながら85℃まで加熱した。次いで、アクリル酸38部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8及び9−イルアクリレートの混合物25部、シクロヘキシルマレイミド137部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート50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338部の混合溶液を5時間かけて滴下した。一方、2,2−アゾビスイソブチロニトリル5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88部に溶解した混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、4時間同温度で保持した後、室温まで冷却して、B型粘度(23℃)22mPas、固形分25.5%、固形分酸価111mg−KOH/gの共重合体(B−1)溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは7700であり、分散度は2.1であった。
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)
被検液濃度;25mg/mL(溶剤;THF)
流速;1.0mL/min
検出器;RI
校正用標準物質 ;TSK STANDARD POLYSTYRENE F−40、F−4、F−288、A−2500、A−500(東ソー(株)製)
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。
実施例1
(着色硬化性樹脂組成物1の調製)
(A)着色剤;式(1−32)で表される化合物 1.0部
(A)着色剤;A1−1;着色分散液(1) 855部
(B)バインダー樹脂;樹脂(B−1)(固形分換算) 50部
(C)重合性化合物;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(カヤラッドDPHA;日本化薬(株)製) 50部
(D)重合開始剤;N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン(イルガキュアOXE 01;BASF社製)
8部
(F)レベリング剤;ポリエーテル変性シリコーンオイル(トーレシリコーンSH8400:東レ・ダウコーニング(株)製) 0.2部
(E)溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 580部及び
(P)エポキシ化合物;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(EHPE3150;ダイセル(株)製、分子量2234、酸価0mg−KOH/g) 5部
を混合して着色硬化性樹脂組成物1を得た。
実施例2
(着色硬化性樹脂組成物2の調製)
(A)着色剤;式(1−32)で表される化合物 1.0部
(A)着色剤;A1−1;着色分散液(1) 855部
(B)バインダー樹脂;樹脂(B−1)(固形分換算) 50部
(C)重合性化合物;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(カヤラッドDPHA;日本化薬(株)製) 50部
(D)重合開始剤;N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン(イルガキュアOXE 01;BASF社製) 8部
(F)レベリング剤;ポリエーテル変性シリコーンオイル(トーレシリコーンSH8400:東レ・ダウコーニング(株)製) 0.2部
(E)溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 580部及び
(P)エポキシ化合物;オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(スミエポキシESCN−195XL−80;住友化学(株)製、分子量389、酸価:0.1mg−KOH/g)5部
を混合して着色硬化性樹脂組成物2を得た。
実施例3
(着色硬化性樹脂組成物3の調製)
(A)着色剤;式(1−32)で表される化合物 1.0部
(A)着色剤;A1−1;着色分散液(1) 855部
(B)バインダー樹脂;樹脂(B−1)(固形分換算) 50部
(C)重合性化合物;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(カヤラッドDPHA;日本化薬(株)製) 50部
(D)重合開始剤;N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン(イルガキュアOXE 01;BASF社製) 8部
(F)レベリング剤;ポリエーテル変性シリコーンオイル(トーレシリコーンSH8400:東レ・ダウコーニング(株)製) 0.2部
(E)溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 580部及び
(P)エポキシ化合物;ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER157S70;三菱化学(株)製;酸価 0mg−KOH/g) 5部
を混合して着色硬化性樹脂組成物3を得た。
比較例1
(A)着色剤;C.I.ピグメントブルー15:6(顔料) 29.3部
アクリル系顔料分散剤 10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 194部
を混合し、ビーズミルを用いて顔料を分散させ、ついで、
(A)着色剤;1−1;式(1−32)で表される化合物 3部
(B)バインダー樹脂;樹脂(B−1)(固形分換算) 50部
(C)重合性化合物;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(日本化薬(株)製) 50部
(D)重合開始剤;OXE 01(BASF社製) 8部
(F)レベリング剤;ポリエーテル変性シリコーンオイル(トーレシリコーンSH8400:東レ・ダウコーニング(株)製) 0.2部
(E)溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 488部及び
(E)溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル 171部
を混合して着色硬化性樹脂組成物4を得た。
<カラーフィルタ(着色パターン)の作製>
5cm角のガラス基板(イーグル2000;コーニング社製)上に、着色硬化性樹脂組成物1をスピンコート法で塗布したのち、100℃で3分間プリベークして着色組成物層を形成した。放冷後、この着色組成物層が形成された基板と石英ガラス製フォトマスクとの間隔を80μmとして、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)を用いて、大気雰囲気下、35mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射した。フォトマスクとしては、50μmラインアンドスペースパターンが形成されたものを使用した。光照射後の着色組成物層を、現像液(質量分率で水酸化カリウムを0.05%及びブチルナフタレンスルホン酸ナトリウムを0.2%それぞれ含む水溶液)に25℃で60秒間浸漬現像し、水洗後、オーブン中、230℃で30分間ポストベークを行い、着色パターンを得た。
着色硬化性樹脂組成物2〜4についても同様にして、着色パターンを得た。
<膜厚測定>
得られた各着色パターンについて、膜厚測定装置(DEKTAK3;日本真空技術(株)製))を用いて膜厚を測定した。結果を表5に示す。
<色度評価>
得られた各着色パターンについて、測色機(OSP−SP−200;オリンパス(株)製)を用いて分光を測定し、C光源の特性関数を用いてCIEのXYZ表色系におけるxy色度座標(x、y)と三刺激値のうちのYを測定した。Yが大きいほど、明度が高いことを示す。結果を表5に示す。
<カラーフィルタ(着色塗膜)の調製>
5cm角のガラス基板(イーグル2000;コーニング社製)上に、に、着色硬化性樹脂組成物1をスピンコート法で塗布したのち、100℃で3分間プリベークして着色組成物層を形成した。放冷後、この着色組成物層が形成された基板と石英ガラス製フォトマスクとの間隔を80μmとして、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)を用いて、大気雰囲気下、35mJ/cm2の露光量(365nm基準)で、着色組成物層に光照射した。フォトマスクとしては、50μmラインアンドスペースパターンが形成されたものを使用した。オーブン中、230℃で30分間ポストベークを行うことにより、着色塗膜を得た。
着色硬化性樹脂組成物2〜4についても同様にして、着色塗膜を得た。
<耐溶剤性評価>
得られた着色塗膜の色度を測色機(OSP−SP−200;OLYMPUS社製)を用いて測定した。ついで、得られた着色塗膜を、23℃一定に保たれた、大過剰量のN−メチル−2−ピロリドンに30分浸漬し、浸漬後の着色塗膜の色度を同様にして測定した。
色差の評価基準としては、ΔEab*が3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3を超えれば、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。結果を表5に示す。
Figure 0006852971
本発明の着色硬化性樹脂組成物によれば、高明度を有し、かつ、耐溶剤性が良好なカラーフィルタを形成することができる。

Claims (4)

  1. 着色剤(A)、バインダー樹脂(B)、重合性化合物(C)、重合開始剤(D)及びエポキシ化合物(P)(ただし、バインダー樹脂(B)とは異なる)を含有する着色硬化性樹脂組成物であって、
    着色剤(A)が、式(A−I)で表される化合物を含む着色剤であり、
    バインダー樹脂(B)の酸価(固形分換算)は、30〜200mg−KOH/gであり、
    エポキシ化合物(P)の酸価(固形分換算)は、30mg−KOH/g未満であり、
    エポキシ化合物(P)の含有率が、着色剤(A)の総量に対して、0.1質量%以上60質量%以下である着色硬化性樹脂組成物。
    Figure 0006852971

    [式(A−I)中、R 41 〜R 44 は、互いに独立に、置換されていてもよいアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルキル基であって、該アルキル基に含まれるメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアラルキル基あるいは水素原子を表す。R 41 とR 42 とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、R 43 とR 44 とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
    47 〜R 54 は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、又は炭素数1〜8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成するメチレン基間に酸素原子が挿入されていてもよい。R 48 とR 52 とが互いに結合して、−NH−、−O−、−S−または−SO 2 −を形成していてもよい。
    41 〜R 44 及びR 47 〜R 54 において、隣接するメチレン基が同時に酸素原子に置換されることはなく、また、アルキル基の末端のメチレン基が酸素原子に置換されることもない。
    環T 1 は、置換基を有していてもよい窒素原子を含む芳香族複素環を表す。
    [Y] m- は、タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とを含有するm価のアニオンを表す。
    mは、2〜14の整数を表す。
    なお、1分子中下記式で表されるカチオンが複数含まれる場合、それらは同じ構造であっても異なる構造であってもよい。
    Figure 0006852971

    [式中、環T 1 、R 41 〜R 44 及びR 47 〜R 54 は、それぞれ、上記と同義である。]]
  2. バインダー樹脂(B)が
    不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構成単位(a)と、
    エチレン性不飽和結合と環状エーテル構造とを有する単量体に由来する構成単位(b)とを有する共重合体である請求項1記載の着色硬化性樹脂組成物。
  3. 請求項1又は2記載の着色硬化性樹脂組成物から形成されたカラーフィルタ。
  4. 請求項記載のカラーフィルタを含む液晶表示装置。
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