JP7167312B2 - 硬化性組成物、硬化物、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
このようなカラーフィルタや遮光膜の製造方法として、着色剤と、重合性化合物と、光重合開始剤と、アルカリ可溶性樹脂とを含む硬化性組成物を用いて着色組成物層を形成し、この着色組成物層を露光及び現像してパターンを形成する方法が知られている。
特許文献1には、ラクトン構造及び酸無水物構造から選択される部分構造を1種以上有し、重量平均分子量が1,000~100,000であり、且つブロック型、グラフト型または末端変性型の構造を有する高分子化合物(A)、及び顔料(B)を含有する顔料分散組成物が記載されている。
特許文献2には、少なくとも顔料、顔料分散剤、バインダー樹脂、反応性化合物、及び、溶媒を含有し、上記バインダー樹脂は、顔料吸着基を含み反応性基を含まない顔料吸着ブロックと、反応性基を含み顔料吸着基を含まない反応性ブロックとを有する化合物であることを特徴とするカラーフィルタ用顔料分散組成物が記載されている。
特許文献2:特開2001-343517号公報
また、本開示に係る実施形態が解決しようとする他の課題は、上記硬化性組成物の硬化物、上記硬化物を備えるカラーフィルタ、又は、上記カラーフィルタを備える固体撮像素子若しくは画像表示装置を提供することである。
<1> 側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含むブロック共重合体と、顔料と、光重合開始剤とを含み、重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下である硬化性組成物。
<2> 上記顔料が、400nm~2,000nmの波長範囲に極大吸収波長を有する顔料である<1>に記載の硬化性組成物。
<3> 上記顔料が、400nm~700nmの範囲波長範囲に極大吸収波長を有する顔料である<1>又は<2>に記載の硬化性組成物。
<4> 上記顔料が、赤色顔料を含む<1>~<3>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<5> 上記ブロックAの含有量が、上記ブロック共重合体の全質量に対し、40質量%~95質量%である<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<6> 上記ブロックAにおける上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位が、下記式(1)で表される構成単位を含む<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<8> 上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位におけるエチレン性不飽和基が、アクリロキシ基である<1>~<7>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<9> 上記ブロック共重合体が、側鎖に立体反発基を有する構成単位を有するブロックBを更に含む<1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<10> 上記ブロックBが、アクリル樹脂鎖を含む<9>に記載の硬化性組成物。
<11> 上記ブロック共重合体の重量平均分子量が、8,000~30,000である<1>~<10>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<12> 上記ブロック共重合体の酸価が、20mgKOH/g~200mgKOH/gである<1>~<11>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<13> 上記ブロック共重合体のエチレン性不飽和結合価が、0.1mmol/g~1.0mmol/gである<1>~<12>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<14> <1>~<13>のいずれか1つに記載の硬化性組成物を硬化してなる硬化物。
<15> <14>に記載の硬化物を備えるカラーフィルタ。
<16> <15>に記載のカラーフィルタを有する固体撮像素子。
<17> <15>に記載のカラーフィルタを有する画像表示装置。
また本開示に係る他の実施形態によれば、上記硬化性組成物の硬化物、上記硬化物を備えるカラーフィルタ、又は、上記カラーフィルタを備える固体撮像素子若しくは画像表示装置が提供される。
なお、本開示において、数値範囲を示す「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
更に、本開示において組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する該当する複数の物質の合計量を意味する。
また、本開示における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本開示において、特別な記載がない限り、「Me」はメチル基を、「Et」はエチル基を、「Pr」はプロピル基を、「Bu」はブチル基を、「Ph」はフェニル基を、それぞれ表す。
本開示において、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの両方を包含する概念で用いられる語であり、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの両方を包含する概念として用いられる語である。
また、本開示において、「工程」の用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。
本開示において「全固形分」とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また、「固形分」とは、上述のように、溶剤を除いた成分であり、例えば、25℃において固体であっても、液体であってもよい。
また、本開示において、「質量%」と「重量%」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
更に、本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
また、本開示における重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に断りのない限り、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、TSKgel G2000HxL(何れも東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析装置により、溶媒THF(テトラヒドロフラン)、示差屈折計により検出し、標準物質としてポリスチレンを用いて換算した分子量である。
以下、本開示を詳細に説明する。
本開示に係る硬化性組成物は、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含むブロック共重合体と、顔料と、光重合開始剤とを含み、重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下である。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下であり、かつ側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含むブロック共重合体を含むことにより、密着性に優れた硬化物が得られ、また、現像性に優れることを見出した。
側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含むブロック共重合体を含むことにより、従来のエチレン性不飽和基を有する樹脂よりも、ブロック共重合体構造及び上記ブロックA構造であることにより、他の部分の立体的影響を上記エチレン性不飽和基が受けにくく、また、上記エチレン性不飽和基がブロック共重合体の少なくとも1つのブロック(ブロックA)において、近傍にまとまって重合されるため、重合性に優れ、上記のように重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下であるという、重合性化合物の含有量が少ない態様であっても、得られる硬化物の密着性に優れると推定している。
更に、本開示に係る硬化性組成物は、上記ブロック共重合体を含有することにより、従来のエチレン性不飽和基を有する樹脂よりも、ブロック共重合体構造及び上記ブロックA構造であることにより、上記エチレン性不飽和基が上記エチレン性不飽和基以外の部分の立体的影響を受けにくく、また、上記エチレン性不飽和基がブロック共重合体の少なくとも1つのブロック(ブロックA)において、近傍にまとまって重合されるため、露光部及び非露光部の境界がより明確になり、上記のように重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下であるという、重合性化合物の含有量が少ない態様であっても、現像性にも優れると推定している。
本開示に係る硬化性組成物は、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含むブロック共重合体(以下、「特定ブロック共重合体」ともいう。)を含む。
本開示において、「主鎖」とは樹脂を構成する高分子化合物の分子中で相対的に最も長い結合鎖を表し、「側鎖」とは主鎖から枝分かれしている原子団を表す。
特定ブロック共重合体は、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含む。
ブロックAを構成する樹脂鎖としては、特に制限はなく、例えば、アクリル樹脂鎖、ポリエステル鎖、ポリエーテル鎖(好ましくはポリアルキレンオキシ鎖)、ポリウレタン鎖、ポリウレア鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖、ポリイミン鎖等が挙げられる。また、これら樹脂鎖が2以上組み合された樹脂鎖であってもよい。
中でも、ブロックAは、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、アクリル樹脂鎖、ポリエステル鎖、又は、ポリエーテル鎖を含むことが好ましく、アクリル樹脂鎖、又は、ポリエステル鎖を含むことがより好ましい。
ブロックAは、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有する。
上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位は、1つの構成単位中に、エチレン性不飽和基を1つのみ有していても、2つ以上有していてもよいが、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、エチレン性不飽和基を1つ又は2つ有していることが好ましい。
また、上記エチレン性不飽和基は、硬化性及び現像性の観点から、末端エチレン性不飽和基であることが好ましい。
更に、上記エチレン性不飽和基は、硬化性及び現像性の観点から、一置換又は二置換のエチレン性不飽和基であることが好ましく、一置換又はジェミナル二置換のエチレン性不飽和基であることがより好ましい。
上記エチレン性不飽和基としては、特に制限はないが、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、アリル基、スチリル基(ビニルフェニル基)、ビニルエーテル基、ビニルエステル基等が挙げられる。
中でも、保存安定性、現像性、硬化性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、(メタ)アクリロキシ基、又は、(メタ)アクリルアミド基であることが好ましく、(メタ)アクリロキシ基であることがより好ましく、アクリロキシ基であることが特に好ましい。
また、上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位は、保存安定性、及び、現像性の観点から、ヒドロキシ基を有することが好ましい。
更に、上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、エーテル結合を有することが好ましく、ヒドロキシ基及びエーテル結合を有することがより好ましい。
式(1)におけるX1は、単結合、アリーレン基、-COO-又は-CONR-であることが好ましく、-COO-又は-CONR-であることがより好ましく、-COO-であることが特に好ましい。
Rは、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(1)におけるL1は、保存安定性、及び、現像性の観点から、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリウレタン鎖、又は、これらの樹脂鎖を2以上組み合わせた樹脂鎖であることが好ましく、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、又は、これらの樹脂鎖を2以上組み合わせた樹脂鎖であることがより好ましく、ポリエステル鎖であることが特に好ましい。
式(1)におけるX2は、保存安定性、及び、現像性の観点から、二価の連結基であることが好ましく、炭素数3以上20以下の二価の連結基であることがより好ましく、ヒドロキシ基を有する炭素数3以上20以下の二価の連結基であることが更に好ましく、下記式(L1)又は式(L2)で表される二価の連結基であることが特に好ましい。
また、式(L2)におけるL2は、炭素数2~10のアルキレン基であることが好ましく、炭素数3~8のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数4~8のアルキレン基であることが特に好ましい。
また、式(L2)においては、L2と式(1)におけるZ1とが結合することが好ましい。
ブロックAにおける上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、ブロックAの全質量に対し、5質量%~80質量%であることが好ましく、10質量%~65質量%であることがより好ましく、15質量%~50質量%であることが特に好ましい。
また、ブロックAにおける上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、ブロックAの全体に対し、1モル%~80モル%であることが好ましく、5モル%~60モル%であることがより好ましく、10モル%~40モル%であることが特に好ましい。
なお、本開示において、構成単位の含有量をモル%で表す場合、構成単位は、モノマー単位と同義であるものとする。
ブロックAにおける上記式(1)で表される構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、ブロックAの全質量に対し、0.1質量%~80質量%であることが好ましく、0.1質量%~65質量%であることがより好ましく、0.1質量%~50質量%であることが更に好ましく、5質量%~50質量%であることが特に好ましい。
また、特定ブロック共重合体における上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、特定ブロック共重合体の全体に対し、1モル%~80モル%であることが好ましく、5モル%~50モル%であることがより好ましく、10モル%~30モル%であることが特に好ましい。
ブロックAは、保存安定性、及び、現像性の観点から、酸基を有する構成単位を更に有することが好ましい。
上記酸基としては、カルボキシ基、スルホ基、ホスホン酸基、リン酸基が挙げられる。
中でも、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、カルボキシ基が好ましい。
上記酸基を有する構成単位は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、側鎖に酸基を有する構成単位であることが好ましい。
例えば、(メタ)アクリル酸由来の構成単位は、主鎖にカルボキシ基が直接結合する構成単位であるので、側鎖に酸基を有する構成単位ではない。
式(2)におけるX3は、保存安定性の観点から、-COO-又は-CONRBであることが好ましく、-COO-であることがより好ましい。
RBは、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(2)におけるL3は、保存安定性の観点から、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、又は、2以上の炭素数1~10の脂肪族炭化水素基と1以上のエステル結合とを結合した基であることが好ましく、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基であることが更に好ましく、炭素数1~10のアルキレン基であることが特に好ましい。
式(3)におけるL4におけるアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐を有していても、環構造を有していてもよいが、直鎖アルキレン基であることが好ましい。
また、式(3)におけるL4はそれぞれ独立に、炭素数2~10のアルキレン基であることが好ましく、炭素数3~8のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数4~8のアルキレン基であることが特に好ましい。
更に、式(3)におけるnp個のL4は、同じ基であることが好ましい。
式(3)におけるnpは、1~20の整数であることが好ましく、1~10の整数であることがより好ましく、2~4の整数であることが特に好ましい。
ブロックAにおける上記酸基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、ブロックAの全質量に対し、20質量%~90質量%であることが好ましく、30質量%~80質量%であることがより好ましく、40質量%~75質量%であることが特に好ましい。
また、ブロックAにおける上記酸基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、ブロックAの全体に対し、20モル%~90モル%であることが好ましく、30モル%~80モル%であることがより好ましく、50モル%~75モル%であることが特に好ましい。
また、特定ブロック共重合体における上記酸基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、特定ブロック共重合体の全体に対し、15モル%~80モル%であることが好ましく、30モル%~80モル%であることがより好ましく、50モル%~75モル%であることが特に好ましい。
ブロックAは、上述した構成単位以外のその他の構成単位を有していてもよい。
その他の構成単位としては、特に制限はなく、公知の構成単位を有することができる。
その他の構成単位は、1種単独で有していても、2種以上有していてもよいし、有していてなくともよい。
ブロックAにおけるその他の構成単位の含有量は、ブロックAの全質量に対し、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましく、その他の構成単位を含まないことが特に好ましい。
また、ブロックAにおけるその他の構成単位の含有量は、ブロックAの全体に対し、20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることが更に好ましく、その他の構成単位を含まないことが特に好ましい。
特定ブロック共重合体は、保存安定性、及び、現像性の観点から、側鎖に立体反発基を有する構成単位を有するブロックBを更に含むことが好ましい。
また、ブロックBは、上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有しないことが好ましい。
ブロックBを構成する樹脂鎖としては、特に制限はなく、例えば、アクリル樹脂鎖、ポリエステル鎖、ポリエーテル鎖(好ましくはポリアルキレンオキシ鎖)、ポリウレタン鎖、ポリウレア鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖、ポリイミン鎖等が挙げられる。また、これら樹脂鎖が2以上組み合された樹脂鎖であってもよい。
中でも、ブロックBは、保存安定性、及び、現像性の観点から、アクリル樹脂鎖、ポリエステル鎖、又は、ポリエーテル鎖を含むことが好ましく、アクリル樹脂鎖、又は、ポリエステル鎖を含むことがより好ましい。
また、上記立体反発基としては、保存安定性、及び、現像性の観点から、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリアミド鎖、又は、アクリル樹脂鎖を有することが好ましく、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、又は、アクリル樹脂鎖を有することがより好ましく、ポリエステル鎖、又は、アクリル樹脂鎖を有することが更に好ましく、ポリエステル鎖を有することが特に好ましい。
上記アルキル基は、直鎖状であっても、分岐を有していても、環構造を有していてもよいが、保存安定性の観点から、直鎖アルキル基、又は、分岐アルキル基であることが好ましく、分岐アルキル基であることがより好ましい。
式(4)におけるX4は、分散安定性の観点から、酸素原子であることが好ましい。
RCは、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(4)におけるL5は、分散安定性の観点から、総原子数2~30の基であることが好ましく、総原子数3~20の基であることがより好ましく、総原子数4~10の基であることが特に好ましい。
また、式(4)におけるL5は、分散安定性の観点から、ウレタン結合又はウレア結合を有する基であることが好ましく、ウレタン結合を有する基であることがより好ましく、アルキレン基とウレタン結合とが結合した基であることが特に好ましい。
式(4)におけるpは、分散安定性の観点から、3以上の整数であることが好ましく、5以上50以下の整数であることがより好ましく、7以上30以下の整数であることが更に好ましく、8以上20以下の整数であることが特に好ましい。
式(4)におけるR4は、分散安定性の観点から、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素数4~20のアルキル基であることがより好ましく、炭素数6~20のアルキル基であることが更に好ましく、炭素数8~20のアルキル基であることが特に好ましい。
また、R4における上記アルキル基は、分散安定性の観点から、分岐アルキル基であることが好ましい。
式(5)におけるX5は、分散安定性の観点から、酸素原子であることが好ましい。
RCは、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(5)におけるL6は、分散安定性の観点から、総原子数2~30の基であることが好ましく、総原子数3~20の基であることがより好ましく、総原子数4~10の基であることが特に好ましい。
また、式(5)におけるL6は、分散安定性の観点から、エステル結合を有する基であることが好ましい。
更に、式(5)におけるL6は、分散安定性の観点から、ヒドロキシ基を有する基であることが好ましい。
更にまた、式(5)におけるL6は、分散安定性の観点から、スルフィド結合を有する基であることが好ましい。
また、上記Y2におけるアクリル樹脂鎖は、アルキル(メタ)アクリレート化合物由来のアクリル樹脂鎖であることが好ましい。
また、上記アルキル(メタ)アクリレート化合物由来のアクリル樹脂鎖は、1種のみのアルキル(メタ)アクリレート化合物由来のアクリル樹脂鎖であっても、2種以上のアルキル(メタ)アクリレート化合物由来のアクリル樹脂鎖であってもよいが、分散安定性の観点から、2種~4種のアルキル(メタ)アクリレート化合物由来のアクリル樹脂鎖であることが好ましく、2種のアルキル(メタ)アクリレート化合物由来のアクリル樹脂鎖であることがより好ましい。
上記アルキル(メタ)アクリレート化合物におけるアルキル基としては、分散安定性の観点から、炭素数1~20のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~8のアルキル基であることが更に好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることが特に好ましい。
ブロックBにおける上記側鎖に立体反発基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、及び、現像性の観点から、ブロックBの全質量に対し、50質量%~100質量%であることが好ましく、70質量%~100質量%であることがより好ましく、90質量%~100質量%であることが特に好ましい。
また、ブロックBにおける上記側鎖に立体反発基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、及び、現像性の観点から、ブロックBの全体に対し、50モル%~100モル%であることが好ましく、70モル%~100モル%であることがより好ましく、90モル%~100モル%であることが特に好ましい。
また、特定ブロック共重合体における上記側鎖に立体反発基を有する構成単位の含有量は、保存安定性、及び、現像性の観点から、特定ブロック共重合体の全体に対し、1モル%~50モル%であることが好ましく、5モル%~40モル%であることがより好ましく、10モル%~30モル%であることが特に好ましい。
なお、上記側鎖に立体反発基を有する構成単位をマクロモノマーにより形成する場合、マクロモノマー由来の構成単位を1つのモノマー単位として扱い、構成単位のモル含有量を算出するものとする。
ブロックBは、上述した構成単位以外のその他の構成単位を有していてもよい。
また、ブロックBは、上記酸基を有する構成単位を、その他の構成単位として有していてもよいが、有しないことが好ましい。
その他の構成単位としては、特に制限はなく、公知の構成単位を有することができる。
その他の構成単位は、1種単独で有していても、2種以上有していてもよいし、有していてなくともよい。
ブロックBにおけるその他の構成単位の含有量は、ブロックBの全質量に対し、50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、その他の構成単位を含まないことが特に好ましい。
また、ブロックBにおけるその他の構成単位の含有量は、ブロックBの全体に対し、50モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましく、10モル%以下であることが更に好ましく、その他の構成単位を含まないことが特に好ましい。
特定ブロック共重合体は、ブロックA及びブロックB以外のブロックCを含んでいてもよいが、含まないことが好ましい。
その他のブロックCとしては、上記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位及び上記側鎖に立体反発基を有する構成単位以外の構成単位からなるブロックが好ましく挙げられる。
その他のブロックCを構成する樹脂鎖としては、特に制限はなく、例えば、アクリル樹脂鎖、ポリエステル鎖、ポリエーテル鎖(好ましくはポリアルキレンオキシ鎖)、ポリウレタン鎖、ポリウレア鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖、ポリイミン鎖等が挙げられる。また、これら樹脂鎖が2以上組み合された樹脂鎖であってもよい。
特定ブロック共重合体は、ブロックAを含むブロックを2種以上有していればよく、ブロックを3種以上有していてもよいが、2~4種であることが好ましく、2又は3種であることがより好ましく、2種であることが更に好ましい。なお、例えば、後述するA-B-A型のブロック共重合体であれば、有するブロックは2種である。
また、特定ブロック共重合体は、3ブロック以上有することが好ましく、3又は4ブロック有することがより好ましい。上記態様であると、ブロックがある程度細分化されることにより、顔料表面へ吸着しやすくなり、保存安定性により優れる。
また、特定ブロック共重合体は、1種以上のアクリル樹脂鎖を有するブロックを有していることが好ましく、2種以上のアクリル樹脂鎖を有するブロックのみからなる共重合体であることがより好ましい。
また、特定ブロック共重合体は、同種の構成単位からなるブロックを2つ以上有する場合は、これらは、分子量(重量平均分子量及び数平均分子量)が同一であっても異なっていてもよく、また、構成単位の組成割合、配列状態、立体配置、結晶構造などの分子構造が同一であっても、異なっていてもよい。
特定ブロック共重合体における各ブロックにおけるモノマー単位は、1種単独であってもよいし、2種以上有していてもよい。例えば、特定ブロック共重合体の各ブロックはそれぞれ、ホモポリマーであっても、ランダム共重合体であってもよい。
また、ブロックAは、ランダム共重合体ブロックであることが好ましく、また、ブロックBは、ホモポリマーブロックであることが好ましい。
中でも、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、A-B型のジブロック共重合体、又は、A-B-A型若しくはB-A-B型のトリブロック共重合体であることが好ましく、A-B型のジブロック共重合体であることがより好ましい。
特定ブロック共重合体におけるブロックBの含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、特定ブロック共重合体の全質量に対し、1質量%~80質量%であることが好ましく、5質量%~60質量%であることがより好ましく、10質量%~50質量%であることが更に好ましく、15質量%~40質量%であることが特に好ましい。
特定ブロック共重合体におけるブロックAの含有量WAとブロックBの含有量WBの質量比(WA/WB)は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、0.5~20であることが好ましく、0.8~10であることがより好ましく、1~5であることが更に好ましく、1を超え3以下であることが特に好ましい。
ブロックAの重量平均分子量(Mw)は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、1,000以上であることが好ましく、2,000~100,000であることがより好ましく、4,000~50,000であることが更に好ましく、5,000~20,000であることが特に好ましい。
ブロックBの重量平均分子量(Mw)は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、1,000以上であることが好ましく、2,000~100,000であることがより好ましく、4,000~50,000であることが更に好ましく、5,000~20,000であることが特に好ましい。
特定ブロック共重合体の酸価は、現像性の観点から、20mgKOH/g~200mgKOH/gであることが好ましく、30mgKOH/g~150mgKOH/gであることがより好ましく、40mgKOH/g~100mgKOH/gが特に好ましい。
特定ブロック共重合体の酸価は、固形分1gあたりの酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムの質量を表したものである。特定ブロック共重合体の酸価は次のようにして測定した。すなわち、測定サンプルをテトラヒドロフラン/水=9/1(質量比)混合溶媒に溶解し、電位差滴定装置(商品名:AT-510、京都電子工業(株)製)を用いて、得られた溶液を、25℃にて、0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定した。滴定pH曲線の変曲点を滴定終点として、次式により酸価を算出した。
A=56.11×Vs×0.5×f/w
A:酸価(mgKOH/g)
Vs:滴定に要した0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液の使用量(mL)
f:0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液の力価
w:測定サンプル質量(g)(固形分換算)
特定ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、3,000以上であることが好ましく、3,000~200,000であることがより好ましく、8,000~30,000であることが更に好ましく、10,000~27,000であることが特に好ましく、12,000~24,000であることが特に好ましい。
特定ブロック共重合体のエチレン性不飽和結合価は、現像性、硬化性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、0.01mmol/g~2.0mmol/gであることが好ましく、0.1mmol/g~1.0mmol/gであることがより好ましく、0.2mmol/g~0.8mmol/gであることが更に好ましく、0.3mmol/g~0.6mmol/gであることが特に好ましい。
安息香酸プロピル(富士フイルム和光純薬(株)製164-04893)0.2gを秤量し、重ジメチルスルホキシド(重DMSO)(富士フイルム和光純薬(株)製534-74585)50gと混合して、内部標準入り重DMSOを調整した。次に、特定ブロック共重合体0.03g(固形分換算)を秤量し、内部標準入り重DMSO1.7gと混合して、測定試料を作製した。
測定試料をNMR用サンプルチューブに移し、NMRを測定した(1H-NMR、400MHz、DMSO、メソッド積算回数16回)。
7.90ppm~8.04ppmで内標ピーク(安息香酸プロピル)を取得し、バイアス(Bias)及びスロープ(Slop)を調整して、積分値を2に設定した。6.25ppm~6.38ppmでエチレン性不飽和基のピークを取得し、Bias、及び、Slopを調整して、積分値を記録した。
エチレン性不飽和結合価を以下に示す式により算出した。なお、本開示におけるエチレン性不飽和結合価は、それぞれ別に調整及び測定した3回分の平均値を採用した。
エチレン性不飽和結合価[mmol/g]=(エチレン性不飽和基の積分値×内部標準入り重DMSOの秤量値[g]×内部標準濃度[mmol/g])/(特定ブロック共重合体の秤量値[g])
特定ブロック共重合体の含有量は、保存安定性、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、硬化性組成物の全固形分に対して、0.05質量%~20質量%であることが好ましく、0.1質量%~10質量%であることがより好ましく、0.5質量%~5質量%であることが特に好ましい。
また、特定ブロック共重合体の含有量Dと顔料の含有量Pとの比(D/P)は、保存安定性、及び、現像性、及び、得られる硬化物の密着性の観点から、D/P=0.1以上であることが好ましく、D/P=0.2以上であることがより好ましく、D/P=0.2¥~1.0であることが特に好ましい。
例えば、ブロックAを形成する前駆体モノマーをリビングラジカル重合により重合し、ブロックA前駆体の形成後、ブロックBを形成するマクロモノマーを添加し重合し、重合反応を完了した後、ブロックA前駆体にエチレン性不飽和基を導入(例えば、カルボキシ基とエポキシ基と反応による導入)し、ブロックA-ブロックBのジブロック型の特定ブロック共重合体を作製することができる。
また、特定ブロック共重合体の合成方法としては、例えば、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT:Reversible Addition/Fragmentation Chain Transfer)重合法、及び、テルル化合物を使用するリビングラジカル重合(TERP)法等が好適に挙げられる。
RAFT重合法、又は、TERP法により、特定ブロック共重合体を合成すると、極性基を有するモノマーや非共役モノマーを含む、広い範囲のモノマーを用いることができる。
RAFT重合法に用いられるRAFT剤、TERP法に用いられるテルル化合物としては、公知の化合物を用いることができる。
硬化性組成物への特定ブロック共重合体の添加方法は、特に制限はされず、公知の添加方法及び公知の混合方法を用いることができる。例えば、顔料とあらかじめ混合(乾式又は湿式)し、乾燥させた特定ブロック共重合体含有複合顔料として使用したり、顔料ミリング時に添加したり、顔料分散時に分散媒とともに添加したり、顔料分散液に添加する方法などが好ましく挙げられる。
本開示に係る硬化性組成物は、顔料を含む。
顔料としては、白色顔料、黒色顔料、有彩色顔料、近赤外線吸収顔料が挙げられる。なお、本開示において、白色顔料は純白色のみならず、白に近い明るい灰色(例えば灰白色、薄灰色など)の顔料などを含む。また、顔料は、無機顔料、有機顔料のいずれでもよい。また、顔料には、無機顔料又は有機-無機顔料の一部を有機発色団で置換した材料を用いることもできる。無機顔料や有機-無機顔料を有機発色団で置換することで、色相設計をしやすくできる。また、顔料は、波長400nm~2,000nmの範囲に極大吸収波長を有するものが好ましく、波長400nm~700nmの範囲に極大吸収波長を有するものがより好ましい。
本開示に係る硬化性組成物は、カラーフィルタにおける着色画素形成用の硬化性組成物として好ましく用いることができる。着色画素としては、例えば、赤色画素、緑色画素、青色画素、マゼンタ色画素、シアン色画素、イエロー色画素などが挙げられる。中でも、赤色画素が好ましく挙げられる。
赤色顔料としては、公知のものを用いることができる。例えば、カラーインデックス(C.I.)Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279,294(キサンテン系、Organo Ultramarine、Bluish Red),295(モノアゾ系),296(ジアゾ系),297(アミノケトン系)等が挙げられる。
これらの中でも、赤色顔料としては、C.I.Pigment Red 254、C.I.Pigment Red 264、及び、C.I.Pigment Red 272よりなる群から選ばれた少なくとも1種の顔料であることが好ましく、C.I.Pigment Red 254がより好ましい。
硬化性組成物の全固形分中における赤色顔料の含有量は、10質量%~80質量%であることが好ましい。下限は、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。上限は、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることが特に好ましい。
黄色顔料としては、アゾ化合物、キノフタロン化合物、イソインドリノン化合物、イソインドリン化合物、アントラキノン化合物等が挙げられる。中でも、緑色の画素に適した分光特性を有する膜を形成しやすいという理由から、イソインドリン化合物が好ましい。
RY5~RY7が表すアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。上記アルキル基は、直鎖、分岐及び環状のいずれであってもよく、直鎖又は分岐が好ましく、直鎖がより好ましい。上記アルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基及びアミノ基が好ましく挙げられる。
また、黄色顔料として、特開2018-62644号公報に記載の化合物を用いることもできる。なお、この化合物は、顔料誘導体として用いることもできる。
更に、特開2018-155881号公報に記載されているように、C.I.Pigment Yellow 129を、耐候性改良の目的で添加してもよい。
本開示に係る硬化性組成物中における黄色顔料の含有量は、緑色顔料の100質量部に対して、10質量部~100質量部であることが好ましい。上限は、80質量部以下であることが好ましく、70質量部以下であることがより好ましく、50質量部以下であることが更に好ましい。下限は、12.5質量部以上であることが好ましく、14質量部以上であることがより好ましく、16質量部以上であることが更に好ましい。
また、本開示に係る硬化性組成物を赤色とする場合、赤色顔料と黄色顔料の質量比率は、感度、及び、分光特性の観点から、赤色顔料:黄色顔料=100:0~50:50が好ましく、95:5~60:40がより好ましく、90:10~70:30が特に好ましい。
C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58,59,62,63等(以上、緑色顔料)、
C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42,60(トリアリールメタン系),61(キサンテン系)等(以上、紫色顔料)、
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80,87(モノアゾ系),88(メチン系)等(以上、青色顔料)。
また、緑色顔料としては、特開2019-8014号公報、又は、特開2018-180023号公報に記載の緑色顔料を使用してもよい。
物、特開2011-184493号公報に記載のアゾ化合物、特開2011-14554
0号公報に記載のアゾ化合物を用いることもできる。
硬化性組成物の全固形分中における顔料の含有量は、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以上であることが特に好ましく、40質量%以上であることが最も好ましい。顔料の含有量の上限は、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることが更に好ましい。
染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。ピラゾールアゾ化合物、アニリノアゾ化合物、トリアリールメタン化合物、アントラキノン化合物、アントラピリドン化合物、ベンジリデン化合物、オキソノール化合物、ピラゾロトリアゾールアゾ化合物、ピリドンアゾ化合物、シアニン化合物、フェノチアジン化合物、ピロロピラゾールアゾメチン化合物、キサンテン化合物、フタロシアニン化合物、ベンゾピラン化合物、インジゴ化合物、ピロメテン化合物が挙げられる。
また、染料として、特開2019-073695号公報に記載のメチン染料、特開2019-073696号公報に記載のメチン染料、特開2019-073697号公報に記載のメチン染料、特開2019-073698号公報に記載のメチン染料を用いることもできる。
本開示に係る硬化性組成物は、重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下である。
すなわち、本開示に係る硬化性組成物は、重合性化合物を含有しないか、又は、重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、0質量%を超え15質量%以下である。
なお、本開示における上記重合性化合物が、特定ブロック共重合体以外の重合性化合物であることは、言うまでもない。
重合性化合物は、エチレン性不飽和基を有する化合物であることが好ましい。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。本開示で用いられる重合性化合物は、ラジカル重合性化合物であることが好ましい。
重合性化合物としては、モノマー、プレポリマー、オリゴマーなどの化学的形態のいずれであってもよいが、モノマーが好ましい。重合性化合物の分子量は、100~3,000が好ましい。上限は、2,000以下がより好ましく、1,500以下が更に好ましく、1,000以下が特に好ましい。下限は、150以上がより好ましく、250以上が更に好ましい。
本開示に係る硬化性組成物は、光重合開始剤を含む。
光重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
本開示に係る硬化性組成物は、樹脂を含有することが好ましい。
なお、本開示における上記樹脂が、特定ブロック共重合体以外の樹脂であることは、言うまでもない。
樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などの粒子を分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で使用することもできる。
樹脂としては、後述する高分子分散剤を含むことが好ましい。
また樹脂としては、後述するアルカリ可溶性樹脂を含むことが好ましい。
また、上述した酸基を有する樹脂(アルカリ可溶性樹脂)を分散剤として用いることもできる。
本開示に係る硬化性組成物は、顔料誘導体を含有することができる。この態様によれば、硬化性組成物の保存安定性をより向上させることができる。顔料誘導体としては、顔料の一部を、酸基、塩基性基、塩構造を有する基、キノン構造を有する基又はテトラシアノキノジメタン構造を有する基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。
顔料誘導体としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
更に、顔料誘導体としては、特開2015-172732号公報(スルホ基を有するキノフタロン化合物の金属塩)、特開2014-199308号公報、特開2014-85562号公報、特開2014-35351号公報、又は、特開2008-81565号公報に記載の化合物を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、顔料誘導体の含有量は、顔料100質量部に対して、1質量部~30質量部であることが好ましい。下限は2質量部以上であることがより好ましく、3質量部以上であることが特に好ましい。上限は、25質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることが更に好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。
顔料誘導体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上併用する場合はそれらの合計量が上記範囲であることが好ましい。
本開示に係る硬化性組成物は、環状エーテル基を有する化合物を含有することができる。環状エーテル基としては、エポキシ基、オキセタニル基などが挙げられる。環状エーテル基を有する化合物は、エポキシ基を有する化合物であることが好ましい。エポキシ基を有する化合物としては、1分子内にエポキシ基を1つ以上有する化合物が挙げられ、エポキシ基を2つ以上有する化合物が好ましい。エポキシ基は、1分子内に1~100個有することが好ましい。エポキシ基の上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。エポキシ基の下限は、2個以上が好ましい。エポキシ基を有する化合物としては、特開2013-011869号公報の段落0034~0036、特開2014-043556号公報の段落0147~0156、特開2014-089408号公報の段落0085~0092に記載された化合物、特開2017-179172号公報に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれる。
本開示に係る硬化性組成物は、近赤外線吸収剤を更に含むことができる。近赤外線吸収剤は、波長700nmを超え1,800nm以下の範囲に極大吸収波長を有する化合物であることが好ましい。また、近赤外線吸収剤は、波長500nmにおける吸光度A1と極大吸収波長における吸光度A2との比率A1/A2が、0.08以下であることが好ましく、0.04以下であることがより好ましい。
また、本開示に係る硬化性組成物は近赤外線吸収剤を実質的に含有しないこともできる。本開示に係る硬化性組成物が近赤外線吸収剤を実質的に含まない場合、本開示に係る硬化性組成物の全固形分中における近赤外線吸収剤の含有量が0.1質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以下であることがより好ましく、含有しないことが特に好ましい。
本開示に係る硬化性組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。この態様によれば、得られる膜の支持体との密着性をより向上させることができる。シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、アミノ基、(メタ)アクリロイル基及びエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤の具体例としては、特開2009-288703号公報の段落0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本開示に係る硬化性組成物は、有機溶剤を含んでいてもよい。有機溶剤としては、各成分の溶解性や硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はない。有機溶剤としては、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤などが挙げられる。これらの詳細については、国際公開第2015/166779号の段落0223を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、環状アルキル基が置換したエステル系溶剤、環状アルキル基が置換したケトン系溶剤を好ましく用いることもできる。有機溶剤の具体例としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジクロロメタン、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸シクロヘキシル、シクロペンタノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコール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、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドなどが挙げられる。ただし有機溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)は、環境面等の理由により低減したほうがよい場合がある(例えば、有機溶剤全量に対して、50質量ppm(parts per million)以下とすることもでき、10質量ppm以下とすることもでき、1質量ppm以下とすることもできる)。
本開示に係る硬化性組成物は、重合禁止剤を含むことができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p-メトキシフェノールが好ましい。着色組成物の全固形分中における重合禁止剤の含有量は、0.0001質量%~5質量%が好ましい。
本開示に係る硬化性組成物は、界面活性剤を含有することができる。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができる。界面活性剤については、国際公開第2015/166779号の段落0238~0245、及び、特開2018-173660号公報段落0253~0260を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
界面活性剤は、フッ素系界面活性剤であることが好ましい。硬化性組成物にフッ素系界面活性剤を含有させることで液特性(特に、流動性)がより向上し、省液性をより改善することができる。また、厚みムラの小さい膜を形成することもできる。
本開示に係る硬化性組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤は、共役ジエン化合物、アミノジエン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物、インドール化合物、トリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012-208374号公報の段落0052~0072、特開2013-68814号公報の段落0317~0334、特開2016-162946号公報の段落0061~0080の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。紫外線吸収剤の具体例としては、下記構造の化合物などが挙げられる。紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としては、ミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)が挙げられる。また、紫外線吸収剤は、特許第6268967号公報の段落0049~0059に記載された化合物を用いることもできる。
本開示に係る硬化性組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性ヒドロキシ基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO-20、アデカスタブ AO-30、アデカスタブ AO-40、アデカスタブ AO-50、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-80、アデカスタブ AO-330(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。また、酸化防止剤は、特許第6268967号公報の段落0023~0048に記載された化合物、韓国公開特許第10-2019-0059371号公報に記載の化合物等を使用することもできる。
本開示に係る硬化性組成物は、必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、本開示に係る硬化性組成物は、必要に応じて、潜在酸化防止剤を含有してもよい。潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100~250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80~200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては、国際公開第2014/021023号、国際公開第2017/030005号、特開2017-008219号公報に記載された化合物が挙げられる。市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。
本開示に係る硬化性組成物の収容容器としては、特に限定はなく、公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器として、原材料や硬化性組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成する多層ボトルや6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
本開示に係る硬化性組成物は、前述の成分を混合して調製できる。硬化性組成物の調製に際しては、全成分を同時に有機溶剤に溶解及び/又は分散して硬化性組成物を調製してもよいし、必要に応じて、各成分を適宜2つ以上の溶液又は分散液としておいて、使用時(塗布時)にこれらを混合して硬化性組成物を調製してもよい。
本開示に係る硬化物は、本開示に係る硬化性組成物を硬化してなる硬化物である。 本開示に係る硬化物は、カラーフィルタなどに好適に用いることができる。具体的には、カラーフィルタの着色層(画素)として好ましく用いることができ、より具体的には、カラーフィルタの緑色着色層(緑色画素)として好ましく用いることができる。
本開示に係る硬化物は、膜状の硬化物であることが好ましく、その膜厚は、目的に応じて適宜調整できる。例えば、膜厚は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下が更に好ましい。膜厚の下限は、0.1μm以上が好ましく、0.2μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましい。
本開示に係るカラーフィルタは、上述した本開示に係る硬化物を備える。より好ましくは、カラーフィルタの画素として、本開示に係る硬化物を有する。本開示に係るカラーフィルタは、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)などの固体撮像素子や画像表示装置などに用いることができる。
また、保護層としては、特開2017-151176号公報の段落0073~0092に記載の保護層を用いることもできる。
本開示に係るカラーフィルタは、上述した本開示に係る硬化性組成物を用いて支持体上に硬化性組成物層を形成する工程と、フォトリソグラフィ法又はドライエッチング法により硬化性組成物層に対してパターンを形成する工程と、を経て製造できる。
フォトリソグラフィ法によるパターン形成は、本開示に係る硬化性組成物を用いて支持体上に硬化性組成物層を形成する工程と、硬化性組成物層をパターン状に露光する工程と、硬化性組成物層の未露光部を現像除去してパターン(画素)を形成する工程と、を含むことが好ましい。必要に応じて、硬化性組成物層をベークする工程(プリベーク工程)、及び、現像されたパターン(画素)をベークする工程(ポストベーク工程)を設けてもよい。
ドライエッチング法でのパターン形成は、本開示に係る硬化性組成物を用いて支持体上に硬化性組成物層を形成し、この硬化性組成物層の全体を硬化させて硬化物層を形成する工程と、この硬化物層上にフォトレジスト層を形成する工程と、フォトレジスト層をパターン状に露光したのち、現像してレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングする工程と、を含むことが好ましい。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジスト層の形成プロセスとしては、露光後の加熱処理、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。ドライエッチング法でのパターン形成については、特開2013-064993号公報の段落0010~0067の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本開示に係る固体撮像素子は、本開示に係る硬化物を備え、本開示に係るカラーフィルタを有することが好ましい。本開示に係る固体撮像素子の構成としては、本開示に係る硬化物を備え、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、以下のような構成が挙げられる。
また、本開示に係る固体撮像素子は、特開2019-211559号公報に記載されているように、固体撮像素子の構造内に紫外線吸収層(UVカットフィルタ)を設けることにより、カラーフィルタの耐光性を改良してもよい。
本開示に係る画像表示装置は、本開示に係る硬化物を備え、本開示に係るカラーフィルタを有することが好ましい。画像表示装置としては、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などが挙げられる。画像表示装置の定義や各画像表示装置の詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木昭夫著、(株)工業調査会、1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田龍男編集、(株)工業調査会、1994年発行)」に記載されている。液晶表示装置としては、特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置が挙げられる。
本実施例において、「%」、「部」とは、特に断りのない限り、それぞれ「質量%」、「質量部」を意味する。なお、高分子化合物において、特別に規定したもの以外は、分子量は重量平均分子量(Mw)であり、構成単位の比率はモル百分率である。
重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法によるポリスチレン換算値として測定した値である。
マクロモノマーB-3の合成方法を以下に示す。
三口フラスコに、ε-カプロラクトン(1,044.2部、環状化合物に該当する。)、δ-バレロラクトン(184.3部、環状化合物に該当する。)、及び、2-エチル-1-ヘキサノール(71.6部、開環重合開始剤に該当する。)を導入し、混合物を得た。次に、窒素を吹き込みながら、上記混合物を撹拌した。
次に、混合物にモノブチル錫オキシド(0.61部)を加え、得られた混合物を90℃に加熱した。6時間後、1H-NMR(nuclear magnetic resonance)を用いて、混合物中における2-エチル-1-ヘキサノールに由来するシグナルが消失したのを確認後、混合物を110℃に加熱した。窒素下にて110℃で12時間重合反応を続けた後、1H-NMRでε-カプロラクトン及びδ-バレロラクトンに由来するシグナルの消失を確認し、得られた化合物について、GPC法(Gel permeation chromatography、後述する測定条件による。)により分子量測定を行った。化合物の分子量が所望の値に到達したことを確認した後、上記化合物を含有する混合物に2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(0.35部)を添加した後、更に、得られた混合物に対して、2-メタクリロイロキシエチルイソシアネート(87.0部)を30分かけて滴下した。滴下終了から6時間後、1H-NMRにて2-メタクリロイロキシエチルイソシアネート(MOI)に由来するシグナルが消失したのを確認後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(1,387.0部)を混合物に添加し、濃度が50質量%のマクロモノマーB-1溶液(2,770部)を得た。マクロモノマーB-3の構造は、1H-NMRにより確認した。得られたマクロモノマーB-3の重量平均分子量は3,000であった。
表1に記載のモノマー及び使用量に変更した以外は、合成例A3と同様な方法により、合成した。
B-4:ブレンマーPSE1300(日油(株)製、ステアロキシポリエチレングリコールモノメタクリレート)
B-5:ブレンマー75ANEP-600(日油(株)製、ノニルフェノキシ(ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール)モノアクリレート)
B-6:ブレンマー50POEP800B(日油(株)製、オクトキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、m≒8、n≒6)
B-7:合成品
三口フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)380質量部を導入し、窒素をフラスコ内に流しながら、混合物を75℃まで昇温した。別に、メタクリル酸メチル200質量部、アクリル酸ブチル200質量部、3-メルカプトプロピオン酸23.5質量部、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)(以下、「V-601」と記載)2.25質量部、PGMEA254質量部を混合した滴下溶液を調製した。この滴下溶液を2時間かけて滴下した。滴下完了後、更に混合物を1時間同温度で加熱撹拌した。更にV-601を2.25質量部追加後、2時間同温度で加熱した。更にV-601を2.25質量部追加し、90℃に昇温し3時間加熱し、重合反応を終了した。
次いで、得られた重合反応物に対して、グリシジルメタクリレート(GMA)の40.1質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイドの21.2質量部、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)の0.127質量部を添加して、100℃で4時間加熱し、酸価が0になったのを確認して、GMA化反応を終了した。
得られたGMA化反応物をメタノールの3,500質量部と水の3,500質量部との混合物の撹拌させながらに滴下しながら添加した。上澄みを除去し、得られたガム状物を乾燥させ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを固形分50質量%になるまで添加し、溶解させてB-7のPGMEA50質量%溶液を得た。
三口フラスコに2-ブロモイソ酪酸エチル(東京化成(株)製):0.60部、アロニックスM-5300(ω-カルボキシポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、東亞合成(株)製):33.9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:114部を導入し、混合物を得た。
窒素を吹き込みながら、上記混合物を撹拌した。次に窒素をフラスコ内に流しながら、混合物を75℃まで昇温した。次に、別途臭化銅(I):0.20部と2,2’-ビピリジル:0.10部をプロピレングリコールモノメチルエーテル1.0部に溶解し、形成した銅錯体を混合物に添加し、重合を開始した。
モノマーの消費を液体高速クロマトグラフィー(HPLC)で確認したのち、混合物にマクロモノマー(上記B-1):52.2部を添加し、引き続き75℃で加熱撹拌した。モノマーの消費を液体高速クロマトグラフィー(HPLC)で確認し、重合反応は終了した。
反応終了後、空気下でジメチルドデシルアミン:1.8部と2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO):0.38部とを加えた後、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(C-1):5.21部を滴下した。
滴下終了後、空気下、90℃24時間反応を続けた後、酸価測定により反応終了を確認した。得られた混合物に固形分が30質量%となるようにPGMEAを加え、目的のブロック共重合体を得た。
装置:HLC-8220GPC(東ソー(株)製)
検出器:示差屈折計(RI検出器)
プレカラム TSKGUARDCOLUMN MP(XL)6mm×40mm(東ソー(株)製)
サンプル側カラム:以下4本を直結(全て東ソー(株)製)
TSK-GEL Multipore-HXL-M 7.8mm×300mm
リファレンス側カラム:サンプル側カラムに同じ
恒温槽温度:40℃
移動相:テトラヒドロフラン
サンプル側移動相流量:1.0mL/分
リファレンス側移動相流量:0.3mL/分
試料濃度:0.1質量%
試料注入量:100μL
データ採取時間:試料注入後16分~46分
サンプリングピッチ:300msec
表2に記載のモノマー、原料、及び、これらの使用量に変更した以外は、上記ブロック共重合体P2の合成と同様な方法により、それぞれ合成した。
三口フラスコに、M-5300(ω-カルボキシポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、東亞合成(株)製)を490.0g、B-1を420.0g、PGMEA1,423.3gを加え、混合物を得た。次に、窒素を吹き込みながら、混合物を攪拌し、混合物を75℃まで昇温した。次に、混合物に、ドデシルメルカプタン5.20g、次いで、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)(V-601)2.63gを添加し、重合反応を開始した。混合物を75℃で2時間加熱した後、更にV-601を2.63g追加した。2時間後、更にV-601を2.63gを追加し、90℃に昇温した。混合物を3時間撹拌することで前駆体ポリマーを得た。
十分に空気置換した3000mL三口フラスコに、前駆体ポリマー224.9g、NEP(N-エチル-2-ピロリドン)237.2g、4-(クロロメチル)スチレン(東京化成工業(株)製)12.1g、炭酸カリウム45.9g、TEMPOを0.189g添加し、得られた混合物を80℃で2時間撹拌した。1H-NMRにて原料アルコールの消失及び目的物を確認し、撹拌を止めた。混合物を5℃以下に氷冷し、1N(mol/L)塩酸水溶液1,000mLを滴下した。酢酸ブチル1,000mLを加え、500mLの蒸留水で3回水洗した。溶媒を留去し、固形分が30質量%となるようにPGMEAを加え、目的物を得た。
ガス導入管、コンデンサー、撹拌翼及び温度計を備えた反応装置に、アロニックスM-5300(ω-カルボキシポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、東亞合成(株)製):24部、AIBN(2、2‘-アゾビスイソブチロニトリル):0.44部、及び4-[(2-Carboxyethylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl]-4-cyanopentanoic Acid:1.12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:40部に溶解し、30分間窒素バブリングすることで系内を窒素置換した。その後、緩やかに撹拌し、窒素を流しながら60℃で24時間撹拌しリビングラジカル重合を行った。
次にAIBN:0.52部とマクロモノマー(上記B-1):52.2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:28部に溶解し、30分窒素置換を行った溶液を上記反応液に添加し、60℃で24時間リビングラジカル重合を行った。
反応終了後、空気下でジメチルドデシルアミン:1.8部と2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO):0.38部とを加えた後、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(C-1):5.00部を滴下した。
滴下終了後、空気下、90℃24時間反応を続けた後、酸価測定により反応終了を確認した。得られた混合物に固形分が30質量%となるようにPGMEAを加え、目的のブロック共重合体(樹脂P101)を得た。
アルゴンガス導入管、撹拌機及び温度計を備えた反応槽にアロニックスM-5300(ω-カルボキシポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、東亞合成(株)製):24部、AIBN:0.328部、プロピレングリコールモノメチルエーテル:22.74部を仕込み、アルゴン置換後、エチル-2-メチル-2-n-ブチルテラニル-プロピオネート:3.00部、ジブチルジテルリド:1.116部を加え、60℃で20時間反応させた。
得られた溶液に、予めアルゴン置換したマクロモノマー(上記B-1):52.2部、AIBN:0.328部、プロピレングリコールモノメチルエーテル:51.79gの混合溶液を加え、60℃で20時間反応させた。
反応終了後、反応溶液にPGMEA:74.53部を加え、減圧下、プロピレングリコールモノメチルエーテルを留去した。
得られた溶液に、空気下でジメチルドデシルアミン:1.8部と2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO):0.38部とを加えた後、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(C-1):5.00部を滴下した。
滴下終了後、空気下、90℃24時間反応を続けた後、酸価測定により反応終了を確認
した。得られた混合物に固形分が30質量%となるようにPGMEAを加え、目的のブロ
ック共重合体(樹脂P102)を得た。
C-1:4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(4HBAGE、日本化成(株)製)
C-2:3,4-エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート((株)ダイセル製)
C-3:グリシジルアクリレート(東京化成工業(株)製)
C-4:グリシジルメタクリレート(東京化成工業(株)製)
C-5:グリシジルアクリルアミド(合成品)
C-6:4-(クロロメチル)スチレン(東京化成工業(株)製)
N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド(東京化成工業(株)製)150g、DMAc(ジメチルアセトアミド)400gを投入したフラスコを冷やしながら、クロロアセチルクロリド150gを滴下した。1H-NMRにて原料アルコールの消失及び目的物を確認し、撹拌を止めた。酢酸エチル1,000mLを加え、3.5質量%塩酸水溶液300mLで水洗し、5質量%重曹水300mLにて水洗し、有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥し、溶媒を留去することで目的物を132g得た。
下記表3に記載の原料を混合したのち、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して各顔料分散液を製造した。
PR254:C.I.Pigment Red 254
PY139:C.I.Pigment Yellow 139
PY150:C.I.Pigment Yellow 150
PY185:C.I.Pigment Yellow 185
PB15:6:C.I.Pigment Blue 15:6
PV23:C.I.Pigment Violet 23
PG36:C.I.Pigment Green 36
PG58:C.I.Pigment Green 58
TiON:チタンブラック
K1:下記化合物
K2:下記化合物
K3:下記化合物
B1:下記化合物
Q1:2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)
J1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
J2:シクロヘキサノン
<硬化性組成物の調製>
下記表4又は表5に記載の各成分を、下記表4又は表5に記載の量で混合して、各硬化性組成物をそれぞれ調製した。
硬化性組成物の評価は、以下の方法により行った。評価結果を表4又は表5に示す。
上記で得た硬化性組成物を、予めヘキサメチルジシラザンを噴霧した8インチのシリコンウエハの上に、乾燥後膜厚が記載の膜厚(μm)になるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃で120秒間プリベークした。
塗布基板をi線ステッパー露光装置FPA-i5+(キヤノン(株)製)を使用して、塗布膜に365nmの波長で、1.1μm四方のアイランドパターンを有するマスクを通し、50mJ/cm2~1,700mJ/cm2の露光量で照射した。露光後、アルカリ現像液CD-2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を使用して、25℃40秒間の条件で現像した。その後、流水で30秒間リンスした後、スプレー乾燥し、着色パターンを得た。
得られた1.1μm四方のアイランドパターンについて、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S-9220)を用いてパターン上方から観察し、パターンサイズ計測を行った。また光学顕微鏡を用いて密着性の評価を行った。全てのパターンが密着している時のパターンサイズを下記5段階で評価した。
評価3以上が好ましく、評価4及び評価5は優れた性能を有すると評価する。
5:0.9μm以上1.0μm未満で密着
4:1.0μm以上1.05μm未満で密着
3:1.05μm以上1.1μm未満で密着
2:1.1μm以上1.2μm未満で密着
1:1.2μm以上でないと密着しない
得られた硬化性組成物を、ガラス基板上にスピンコートを用いて塗布し、乾燥して膜厚1.0μmの硬化性組成物膜を形成した。スピンコートの条件は、まず、回転数:300rpm(revolutions per minute)で、5秒間、次いで、800rpmで20秒間とした。また、乾燥条件は100℃で80秒とした。
上記により得られた塗膜に対して、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(キヤノン(株)製)を用いて、波長365nmの光を、1μmのラインアンドスペースを有するパターンマスクを通して10mJ/cm2~1,600mJ/cm2の露光量で照射した。次に、60%CD-2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)現像液を使用して、露光後の硬化性組成物膜を、25℃、60秒間の条件で現像し、パターン状の硬化膜を得た。その後、パターン状の硬化膜を流水で20秒間リンスした後、エアー乾燥した。
上記露光工程において、光が照射された領域の現像後のパターン線幅が、1.0μm以上となる最小の露光量を露光感度とした。
上記において、現像後のパターン線幅が1.0μm以上となる最小の露光量(露光感度)で得られた硬化膜を、ガラス基板ごと220℃のオーブンで1時間加熱した。硬化膜を加熱した後、ガラス基板上の、露光工程において光が照射されなかった領域(未露光部)に存在する残渣の数をSEM(Scanning Electron Microscope、倍率:20000倍)にて観察し、未露光部残渣を評価した。評価は以下の基準により行った。なお、実用上、評価3以上が好ましく、評価4及び評価5は優れた性能を有すると評価する。
5:パターンが形成され、未露光部には、残渣が全く観察されなかった。
4:パターンが形成され、未露光部1.0μm四方に残渣が1個~3個観察された。
3:パターンが形成され、未露光部1.0μm四方に残渣が4個~10個観察された。
2:パターンが形成され、未露光部1.0μm四方に残渣が11個以上観察された。
1:現像不良でパターンが形成されなかった。
上記で得られた硬化性組成物の粘度を、東機産業(株)製「RE-85L」にて測定後、硬化性組成物を45℃、3日間の条件にて静置した後、再度粘度を測定した。静置前後での粘度差(ΔVis)から下記評価基準に従って保存安定性を評価した。粘度差(ΔVis)の数値が小さいほど、保存安定性が良好であるといえる。硬化性組成物の粘度は、25℃に温度調整を施した状態で測定した。評価基準は下記の通りとし、評価結果は下記表4又は表5に記載した。
3:ΔVisが0.5mPa・s以下
2:ΔVisが0.5mPa・sより大きく2.0mPa・s以下
1:ΔVisが2.0mPa・sより大きい
また、実施例1、20及び21等に示すように、種々の重合法を使用して特定ブロック共重合体を作製した場合においても、同様の結果が得られた。
I2:オキシム系重合開始剤、IRGACURE OXE-03(BASF社製)
I3:オキシム系重合開始剤、IRGACURE OXE-04(BASF社製)
I4:下記化合物
I5:オキシム系重合開始剤、アデカアークルズNCI-831(ADEKA社製、ニトロ基を含有する。)
I6:2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-1-ブタノン、IRGACURE 369(BASF社製)
M1:a+b+c=3である下記化合物
M2:a+b+c=4である下記化合物
M4:UA-7200(ウレタンアクリレート、新中村化学工業(株)製)
M5:下記化合物
H1:フッ素系界面活性剤、メガファック F-781F(DIC(株)製)
J3:シクロペンタノン
J4:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
上記硬化性組成物と色が重複しないように、Green組成物、Blue組成物及びRed組成物のうちのいずれか1つを製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。例えば、実施例1~40の硬化性組成物の色は、Redであり、実施例41の硬化性組成物の色は、Blueであり、実施例42~44の硬化性組成物の色は、Greenである。
次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(キヤノン(株)製)を用い、1,000mJ/cm2で2μm四方のドットパターンのマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、更に純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、赤外線カットフィルタのパターン上に、同様にGreen組成物、Blue組成物及びRed組成物のうちの残りの2つを順次パターニングし、赤、緑及び青の着色パターン(Bayerパターン)を形成した。
なお、Bayerパターンとは、米国特許第3,971,065号明細書に開示されているような、一個の赤色(Red)素子と、二個の緑色(Green)素子と、一個の青色(Blue)素子とを有する色フィルタ素子の2×2アレイを繰り返したパターンである。
得られた固体撮像素子について、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。実施例1~実施例44で得られたいずれの組成物を使用した場合でも、低照度の環境下であっても画像をはっきりと認識できた。
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Red組成物を調製した。
Red顔料分散液:51.7質量部
樹脂4(40質量%PGMEA溶液):0.6質量部
重合性化合物4:0.6質量部
光重合開始剤1:0.3質量部
界面活性剤1:4.2質量部
PGMEA:42.6質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Green組成物を調製した。
Green顔料分散液:73.7質量部
樹脂A(40質量%PGMEA溶液):0.3質量部
重合性化合物1:1.2質量部
光重合開始剤1:0.6質量部
界面活性剤1:4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製):0.5質量部
PGMEA:19.5質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Blue組成物を調製した。
Blue顔料分散液:44.9質量部
樹脂A(40質量%PGMEA溶液):2.1質量部
重合性化合物1:1.5質量部
重合性化合物4:0.7質量部
光重合開始剤1:0.8質量部
界面活性剤1:4.2質量部
PGMEA:45.8質量部
C.I.Pigment Red 254を9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139を4.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を6.8質量部、PGMEAを79.3質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合及び分散して、顔料分散液を調製した。その後更に、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2,000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行った。この分散処理を10回繰り返し、Red顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Green 36を6.4質量部、C.I.Pigment Yellow 150を5.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.2質量部、PGMEAを83.1質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合及び分散して、顔料分散液を調製した。その後更に、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2,000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行った。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Blue 15:6を9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23を2.4質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.5部、PGMEAを82.4部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合及び分散して、顔料分散液を調製した。その後更に、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2,000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行った。この分散処理を10回繰り返し、Blue顔料分散液を得た。
・重合性化合物4:下記構造
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び、技術規格は、個々の文献、特許出願、及び、技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (15)
- 側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を有するブロックAを含むブロック共重合体と、
顔料と、
光重合開始剤とを含み、
重合性化合物の含有量が、硬化性組成物の全固形分量に対し、15質量%以下であり、
前記ブロックAにおける前記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位が、下記式(1)で表される構成単位を含み、
前記ブロック共重合体が、側鎖に立体反発基を有する構成単位を有するブロックBを更に含み、
前記立体反発基が、炭素数20~200の基である
硬化性組成物。
式(1)中、R 1 は、水素原子、ハロゲン原子、又は、アルキル基を表し、X 1 及びX 2 はそれぞれ独立に、単結合又は2価の連結基を表し、L 1 は、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖、ポリイミン鎖、ポリウレタン鎖、又は、これらの樹脂鎖を2以上組み合わせた樹脂鎖を表し、Z 1 はエチレン性不飽和基を表す。 - 前記顔料が、400nm~2,000nmの波長範囲に極大吸収波長を有する顔料である請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記顔料が、400nm~700nmの範囲波長範囲に極大吸収波長を有する顔料である請求項1又は請求項2に記載の硬化性組成物。
- 前記顔料が、赤色顔料を含む請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記ブロックAの含有量が、前記ブロック共重合体の全質量に対し、40質量%~95質量%である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)で表される構成単位の含有量が、前記ブロックAの全質量に対し、0.1質量%~50質量%である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位におけるエチレン性不飽和基が、アクリロキシ基である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記ブロックBが、アクリル樹脂鎖を含む請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記ブロック共重合体の重量平均分子量が、8,000~30,000である請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記ブロック共重合体の酸価が、20mgKOH/g~200mgKOH/gである請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記ブロック共重合体のエチレン性不飽和結合価が、0.1mmol/g~1.0mmol/gである請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の硬化性組成物を硬化してなる硬化物。
- 請求項12に記載の硬化物を備えるカラーフィルタ。
- 請求項13に記載のカラーフィルタを有する固体撮像素子。
- 請求項13に記載のカラーフィルタを有する画像表示装置。
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