JP7185780B2 - カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置 - Google Patents

カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7185780B2
JP7185780B2 JP2021530635A JP2021530635A JP7185780B2 JP 7185780 B2 JP7185780 B2 JP 7185780B2 JP 2021530635 A JP2021530635 A JP 2021530635A JP 2021530635 A JP2021530635 A JP 2021530635A JP 7185780 B2 JP7185780 B2 JP 7185780B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
mass
pixel
pigment
color filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021530635A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021006132A1 (ja
Inventor
陽樹 稲部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2021006132A1 publication Critical patent/JPWO2021006132A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7185780B2 publication Critical patent/JP7185780B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/06Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/08Preparation from other phthalocyanine compounds, e.g. cobaltphthalocyanineamine complex
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/08Preparation from other phthalocyanine compounds, e.g. cobaltphthalocyanineamine complex
    • C09B47/10Obtaining compounds having halogen atoms directly bound to the phthalocyanine skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0001Post-treatment of organic pigments or dyes
    • C09B67/0002Grinding; Milling with solid grinding or milling assistants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0033Blends of pigments; Mixtured crystals; Solid solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0033Blends of pigments; Mixtured crystals; Solid solutions
    • C09B67/0034Mixtures of two or more pigments or dyes of the same type
    • C09B67/0035Mixtures of phthalocyanines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0071Process features in the making of dyestuff preparations; Dehydrating agents; Dispersing agents; Dustfree compositions
    • C09B67/0084Dispersions of dyes
    • C09B67/0085Non common dispersing agents
    • C09B67/009Non common dispersing agents polymeric dispersing agent
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/223Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Description

本発明は、カラーフィルタに関する。より詳しくは、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む画素を有するカラーフィルタに関する。また、本発明は、カラーフィルタを含む固体撮像素子および画像表示装置に関する。
近年、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話等の普及から、電荷結合素子(CCD)イメージセンサなどの固体撮像素子の需要が大きく伸びている。ディスプレイや光学素子のキーデバイスとしてカラーフィルタが使用されている。一般的に、カラーフィルタは、着色剤を含む着色画素を有している。
カラーフィルタの着色画素は、例えば、着色剤を含む着色組成物を用いて製造されている。また、近年では、着色剤として、アルミニウムフタロシアニン顔料の使用が検討されている。
特許文献1には、所定のアルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色剤と、バインダー樹脂と、酸化防止剤と、光重合開始剤と、光重合性単量体とを含有するカラーフィルタ用感光性着色組成物を用いてカラーフィルタの着色画素を製造することが記載されている。
特開2018-105959号公報
本発明者がアルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素を有するカラーフィルタについて検討したところ、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素と、この着色画素に隣接する他の画素との境界近傍に、異物が発生しやすいことが分かった。
よって、本発明の目的は、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素を有するカラーフィルタであって、異物の発生が抑制されたカラーフィルタを提供することにある。また、本発明の目的は、カラーフィルタを有する固体撮像素子および画像表示装置を提供することにある。
本発明者の検討によれば、アルミニウムフタロシアニン顔料は光照射によって分解ないし変性されやすい傾向にあることが分かった。アルミニウムフタロシアニン顔料が光照射によって分解されやすい理由については不明であるが、本発明者は以下のように推定している。すなわち、中心金属のアルミニウムが3価の金属であるため、アルミニウムフタロシアニン顔料は、2価の配位子であるフタロシアニンに加えて、1価の配位子を有するが、この1価の配位子の影響により、フタロシアニン骨格の平面性がやや失われ、アルミニウムを中心とする三角錐状の錯体となる。この影響により、フタロシアニン骨格の平面性がやや失われ、その芳香族性がやや低下するため、アルミニウムフタロシアニン顔料は光照射によって分解ないし変性されやすいと推察される。本発明者が更に検討を進めたところ、光照射によって分解ないし変性したアルミニウムフタロシアニン顔料由来の分解物や変性物などに起因して異物が発生すると考えた。そこで、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素を有するカラーフィルタにおいて、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素よりも光入射側に紫外線吸収層を設けたところ、驚くべきことに、異物の発生、特に、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素と、この着色画素に隣接する他の画素との境界近傍における異物の発生を効果的に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の通りである。
<1> アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素Aと、
上記着色画素Aの光入射側の光路上に設けられた、波長300~450nmの範囲に透過率20%以下となる波長領域を有し、かつ、波長550~800nmの波長領域における透過率が80%以上である紫外線吸収層と、を有するカラーフィルタ。
<2> 上記着色画素Aの表面に上記紫外線吸収層が積層している、<1>に記載のカラーフィルタ。
<3> 上記アルミニウムフタロシアニン顔料は、式(AL1)で表される化合物、および、式(AL2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種である、<1>または<2>に記載のカラーフィルタ;
Figure 0007185780000001
式(AL1)中、Xはハロゲン原子を表す;
はヒドロキシ基、-OP(=O)R、-OC(=O)R、-OS(=O)または-O-SiRを表し、RおよびRはそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良く、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良い;
n1は、0~16の整数を表す;
Figure 0007185780000002
式(AL2)中、XおよびXはそれぞれ独立してハロゲン原子を表す;
は、-O-SiR1112-O-、-O-SiR1314-O-SiR1516-O-、または-O-P(=O)R17-O-を表し、R11~R17はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表す;
n2およびn3は、それぞれ独立して0~16の整数を表す。
<4> 上記アルミニウムフタロシアニン顔料が上記式(AL1)で表される化合物であり、かつ、Zが、-OP(=O)Rである、<3>に記載のカラーフィルタ。
<5> 上記アルミニウムフタロシアニン顔料が上記式(AL1)で表される化合物であり、
上記n1が4~16の整数を表し、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値が6~15であり、ハロゲン分布幅が4以上である、<3>または<4>に記載のカラーフィルタ。
<6> 上記Xが臭素原子である、<5>に記載のカラーフィルタ。
<7> 上記着色画素Aは、フタロシアニン顔料誘導体を含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載のカラーフィルタ。
<8> 上記着色画素Aは、芳香族カルボキシル基を有する樹脂を含む、<1>~<7>のいずれか1つに記載のカラーフィルタ。
<9> 上記紫外線吸収層は、紫外線吸収剤および黄色着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載のカラーフィルタ。
<10> 上記着色画素Aの側面の少なくとも一部と接する、上記着色画素Aとは異なる他の画素を含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載のカラーフィルタ。
<11> 上記他の画素はフタロシアニン顔料を含む、<10>に記載のカラーフィルタ。
<12> <1>~<11>のいずれか1つに記載のカラーフィルタを有する固体撮像素子。
<13> <1>~<11>のいずれか1つに記載のカラーフィルタを有する画像表示装置。
本発明によれば、異物の発生が抑制されたカラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置を提供することができる。
カラーフィルタの一実施形態を示す概略図である。 カラーフィルタの一実施形態を示す概略図である。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。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。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)法により測定したポリスチレン換算値である。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において、顔料とは、溶剤に対して溶解しにくい化合物を意味する。
本明細書において「工程」との語は、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作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<カラーフィルタ>
本発明のカラーフィルタは、
アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素Aと、
着色画素Aの光入射側の光路上に設けられた、波長300~450nmの範囲に透過率20%以下となる波長領域を有し、かつ、波長550~800nmの波長領域における透過率が80%以上である紫外線吸収層と、
を有することを特徴とする。
本発明のカラーフィルタは、異物の発生を抑制されたカラーフィルタとすることができる。このような効果が得られる詳細な理由は不明であるが、以下によるものであると推測される。本発明のカラーフィルタは、上記着色画素Aの光入射側の光路上に上記所定の分光特性を有する紫外線吸収層を設けたことにより、紫外線吸収層によって可視領域の光のうち紫外領域近傍の光を効果的に吸収させることができ、着色画素Aに含まれるアルミニウムフタロシアニン顔料の分解などを効果的に抑制できると推測される。このため、アルミニウムフタロシアニン顔料由来の分解物や変性物の発生を抑制して異物の発生を抑制することができると推測される。また、紫外線吸収層を設けたことにより着色画素Aに含まれるアルミニウムフタロシアニン顔料の分解などを抑制できるため、光照射による着色画素Aの分光特性の変動を抑制することもでき、着色画素Aの耐光性を向上させることもできる。
本発明のカラーフィルタにおける着色画素Aは、支持体上に形成されていることが好ましい。支持体としては特に限定はない。固体撮像素子などの各種電子デバイスなどで使用されている基板(シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、窒化ケイ素ウエハ、サファイアウエハ、ガラスウエハなど)が挙げられる。また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層が設けられていてもよい。下塗り層の25℃のジヨードメタンに対する接触角は20~70°であることが好ましい。また、下塗り層の25℃の水に対する接触角は30~80°が好ましい。
本発明のカラーフィルタにおける着色画素Aの膜厚は、0.05~10.0μmであることが好ましく、0.10~3.0μmであることがより好ましく、0.20~1.0μmであることが更に好ましい。
着色画素Aの色相としては、特に限定されないが、緑色、シアン色などが挙げられる。
本発明のカラーフィルタは、着色画素Aの光入射側の光路上に紫外線吸収層が設けられている。紫外線吸収層と着色画素Aとの間には、他の層が介在していてもよいが、本発明の効果を発揮し易いため、着色画素Aの表面に紫外線吸収層が積層していることが好ましい。
紫外線吸収層の膜厚は、0.10~0.60μmであることが好ましく、0.15~0.50μmであることがより好ましく、0.20~0.40μmであることが更に好ましい。また、紫外線吸収層の膜厚は、着色画素Aの膜厚の0.02~1.50倍であることが好ましい。上限は、1.00倍以下であることが好ましく、0.70倍以下であることがより好ましい。下限は、0.05倍以上であることが好ましく、0.10倍以上であることがより好ましい。
紫外線吸収層は、波長300~450nmの範囲に透過率20%以下となる波長領域を有し、波長300~450nmの範囲に透過率15%以下となる波長領域を有することが好ましく、波長300~450nmの範囲に透過率10%以下となる波長領域を有することがより好ましく、透過率7%以下となる波長領域を有することが更に好ましく、透過率5%以下となる波長領域を有することが特に好ましい。また、紫外線吸収層は、波長550~800nmの波長領域における透過率が80%以上であり、85%以上であることが好ましく、87%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
カラーフィルタの一形態としては、着色画素Aと、着色画素Aの側面の少なくとも一部と接する、着色画素Aとは異なる他の画素(以下、画素Bともいう)と、を含む態様(態様1ともいう)が挙げられる。
本発明者の検討によれば、従来のアルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素(着色画素A)を有するカラーフィルタにおいては、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素(着色画素A)と、この着色画素(着色画素A)に隣接する他の画素との境界近傍に、特に異物が発生しやすいことが分かった。本発明のカラーフィルタによれば、着色画素Aよりも光入射側に、上記紫外線吸収層を設けたことにより、着色画素Aと、この着色画素に隣接する他の画素との境界近傍における異物の発生を効果的に抑制できるので、上記態様1のカラーフィルタの場合において特に効果的である。
上記態様1のカラーフィルタにおいては、画素Bは、着色画素Aの側面の少なくとも一部と接していればよい。例えば、図1に示すように、支持体1上に、着色画素A(符号2)と画素B(符号4)とが隣接して設けられていてもよく、図2に示すように、着色画素A(符号2)と画素B(符号4)との間に、これらの画素よりも低背な隔壁5が設けられて、隔壁5上で着色画素Aと画素Bとが接していてもよい。図1、2において、符号3は紫外線吸収層である。なお、図1、2では着色画素A(符号2)の表面に紫外線吸収層3が積層しているが、着色画素A(符号2)と紫外線吸収層3との間に中間層が設けられていてもよい。また、図1、2では着色画素A(符号2)と紫外線吸収層3との合計の厚みと、画素B(符号4)の厚みとがほぼ同一であり、着色画素A(符号2)の厚みが画素B(符号4)よりも紫外線吸収層3の厚み分だけ薄くされているが、着色画素A(符号2)と画素B(符号4)とを同一の厚みとしてもよく、着色画素A(符号2)の方が画素B(符号4)よりも厚くてもよい。
上記態様1のカラーフィルタにおいては、他の画素(画素B)としては、着色画素とは異なる色相の着色画素、透明画素、赤外線透過層の画素などが挙げられる。着色画素としては、例えば、緑色画素、赤色画素、青色画素、シアン色画素、マゼンタ色画素および黄色画素などが挙げられる。
透明画素としては、波長400~600nmの範囲における透過率の最小値が80%以上である画素などが挙げられる。前述の透過率の最小値は90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。透明画素は、後述する透明画素形成用組成物を用いて形成することができる。
赤外線透過層の画素としては、可視光を遮光し、赤外線の少なくとも一部を透過させる分光特性を有する画素であればよく、特に限定はされない。
赤外線透過層の画素の好ましい例として、例えば、以下の(1)~(4)のいずれかの分光特性を有する画素が挙げられる。
(1):厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長670nmを超える光を透過させることができる。
(2):厚み方向における光の透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmを超える光を透過させることができる。
(3):厚み方向における光の透過率の、波長400~830nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~830nmの範囲の光を遮光して、波長940nmを超える光を透過させることができる。
(4):厚み方向における光の透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmを超える光を透過させることができる。
本発明者の検討によれば、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素に、フタロシアニン顔料を含む画素が隣接していた場合において、両者の境界近傍に特に異物が発生しやすいことが分かった。しかしながら、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素の光入射側の光路上に上記所定の分光特性を有する紫外線吸収層を設けたことにより、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素に、フタロシアニン顔料を含む他の画素が隣接していても、異物の発生を抑制できる。したがって、画素Bがフタロシアニン顔料を含むものである場合において、本発明の効果が顕著である。フタロシアニン顔料を含む画素としては、青色画素、緑色画素、シアン色画素、赤外線透過層の画素などが挙げられ、青色画素であることが好ましい。
上記フタロシアニン顔料としては、C.I.ピグメントブルー15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16などが挙げられ、C.I.ピグメントブルー15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6の場合において効果的であり、C.I.ピグメントブルー15:6の場合において特に効果的である。
画素B中におけるフタロシアニン顔料の含有量は、5~70質量%であることが好ましく、10~65質量%であることがより好ましく、15~60質量%であることが更に好ましい。
上記態様1において、画素B(符号4)の表面にも紫外線吸収層が設けられていてもよい。
上記態様1において、カラーフィルタは、着色画素Aおよび画素Bとは異なる他の画素(以下、画素Cともいう)をさらに含んでいてもよい。画素Cとしては、着色画素、透明画素、赤外線透過フィルタの画素などが挙げられる。画素Cは1種であってもよく、2種以上であってもよい。また、画素Cは、着色画素Aの側面の少なくとも一部と接していてもよく、両者は接していなくてもよい。また、画素Cをさらに有する場合、画素Cの表面にも紫外線吸収層が設けられていてもよい。
以下、本発明のカラーフィルタにおける着色画素Aおよび紫外線吸収層の詳細について説明する。
<<着色画素A>>
(アルミニウムフタロシアニン顔料)
着色画素Aは、アルミニウムフタロシアニン顔料を含む。アルミニウムフタロシアニン顔料とは、中心金属がアルミニウムであるフタロシアニン顔料のことである。アルミニウムフタロシアニン顔料としては、式(AL1)で表される化合物、および、式(AL2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、式(AL1)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007185780000003
式(AL1)中、Xはハロゲン原子を表す;
はヒドロキシ基、-OP(=O)R、-OC(=O)R、-OS(=O)または-O-SiRを表し、RおよびRはそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良く、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良い;
n1は、0~16の整数を表す;
Figure 0007185780000004
式(AL2)中、XおよびXはそれぞれ独立してハロゲン原子を表す;
は、-O-SiR1112-O-、-O-SiR1314-O-SiR1516-O-、または-O-P(=O)R17-O-を表し、R11~R17はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表す;
n2およびn3は、それぞれ独立して0~16の整数を表す。
まず、式(AL1)について説明する。
式(AL1)において、Xが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子および臭素原子であることが好ましく、臭素原子であることがより好ましい。
式(AL1)において、n1は、0~16の整数を表し、4~16の整数であることが好ましい。n1は、0であってもよい。
また、式(AL1)において、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値は、1~15であることが好ましく、4~15であることがより好ましく、堅牢性の観点から6~15であることが更に好ましい。ここで、「Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値」とは、式(AL1)で表される化合物に置換しているハロゲン数の平均値のことである。また、ハロゲン分布幅は、2以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、4~9であることが更に好ましい。ハロゲン分布幅が2以上であれば、フタロシアニン分子同士の会合が著しく抑制されやすくなり、分子同士の会合に起因する粒径の増大、しいては低コントラスト化を抑制することができる。ここで「ハロゲン分布幅」とは、式(AL1)で表される化合物に置換しているハロゲン数の分布である。ハロゲン分布幅は質量分析して得られたマススペクトラムにおいて、各成分に相当する分子イオンピークの信号強度(各ピーク値)と、各ピーク値を積算した値(全ピーク値)とを算出し、全ピーク値に対する各ピーク値の割合が1%以上のピークの数をカウントし、ハロゲン分布幅とした。
式(AL1)において、Zはヒドロキシ基、-OP(=O)R、-OC(=O)R、-OS(=O)または-O-SiRを表し、RおよびRはそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良く、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良い。
~Rが表すアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~6が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アルキル基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。
~Rが表すアリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。アリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。
~Rが表す複素環基は、単環または縮合数が2~8の縮合環の複素環基であることが好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環の複素環基であることがより好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が挙げられ、窒素原子であることが好ましい。複素環基の環を構成する炭素原子の数は3~20が好ましく、3~18がより好ましく、3~12がより好ましい。複素環基は、5員環または6員環の複素環基であることが好ましい。複素環基は置換基を有していてもよい。置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。
~Rが表すアルコキシ基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~6が更に好ましい。アルコキシ基は、直鎖および分岐のいずれでもよい。アルコキシ基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アリール基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。
~Rが表すアリールオキシ基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。アリールオキシ基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。
が-OP(=O)Rである場合、RとRは互いに結合して環を形成しても良い。RとRが互いに結合して形成される環は、芳香族環であってもよく、非芳香族環であってもよい。
また、Zが-O-SiRである場合、RとRは互いに結合して環を形成しても良い。これらの基同士が互いに結合して形成される環は、芳香族環であってもよく、非芳香族環であってもよい。
式(AL1)において、Zは、-OP(=O)R、-OC(=O)R、-OS(=O)であることが好ましく、異物の発生をより効果的に抑制できるという理由から-OP(=O)Rであることがより好ましい。また、-OP(=O)RにおけるRおよびRは、それぞれ独立して、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアリールオキシ基であることが好ましく、アリールオキシ基であることがより好ましい。
の具体例としては、以下に示す基が挙げられる。以下において、*は、式(AL1)中のAlとの結合位置を表す。
Figure 0007185780000005
なかでも、異物の発生をより効果的に抑制できるという理由からZは、下記式で表される基であることが特に好ましい。
Figure 0007185780000006
次に、式(AL2)について説明する。
式(AL2)において、XおよびXが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子および臭素原子であることが好ましく、臭素原子であることがより好ましい。
式(AL2)において、n2は、0~16の整数を表し、0~8の整数であることが好ましく、0~4の整数であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。式(AL2)において、n3は、0~16の整数を表し、0~8の整数であることが好ましく、0~4の整数であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。
式(AL2)において、Zは、-O-SiR1112-O-、-O-SiR1314-O-SiR1516-O-、または-O-P(=O)R17-O-を表し、R11~R17はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表す。
11~R17が表すアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基については、R~Rの項で説明した基が挙げられ、好ましい範囲も同様である。
式(AL2)において、Zは、-O-P(=O)R17-O-であることが好ましい。また、R17はアルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアリールオキシ基であることが好ましく、アリール基であることがより好ましい。
アルミニウムフタロシアニン顔料の具体例としては、後述する実施例に記載のアルミニウムフタロシアニン顔料、カラーインデックス(C.I.)ピグメントグリーン62、63などが挙げられる。また、アルミニウムフタロシアニン顔料の具体例は、特開2018-105959号公報の段落番号0151~0195に記載のフタロシアニン顔料PCY-1~PCY-42、国際公開第2016/125806号の段落番号0193~0202に記載のフタロシアニン顔料P-1~P-35、PC-1~PC-12、PCY-1~PCY-20が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
着色画素A中におけるアルミニウムフタロシアニン顔料の含有量は、5~70質量%であることが好ましい。上限は、65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い。下限は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。アルミニウムフタロシアニン顔料は、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。
(他の着色剤)
着色画素Aは、アルミニウムフタロシアニン顔料以外の着色剤(以下、他の着色剤ともいう)をさらに含有することができる。他の着色剤としては、赤色着色剤、緑色着色剤、青色着色剤、黄色着色剤、紫色着色剤、オレンジ色着色剤などの有彩色着色剤が挙げられる。他の着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。顔料と染料とを併用してもよい。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、無機顔料または有機-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。
顔料の体積平均一次粒子径は、1~200nmが好ましい。下限は5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。上限は、180nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましく、100nm以下が更に好ましい。顔料の体積平均一次粒子径は後述する実施例に記載の方法で測定した値である。
顔料としては以下に示すものが挙げられる。
カラーインデックス(C.I.)ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214,215,228,231,232(メチン系),233(キノリン系)等(以上、黄色顔料)、
C.I.ピグメントオレンジ2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.ピグメントレッド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)等(以上、赤色顔料)、
C.I.ピグメントグリーン7,10,36,37,58,59等(以上、緑色顔料)、
C.I.ピグメントバイオレット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.ピグメントブルー1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,29,60,64,66,79,80,87(モノアゾ系),88(メチン系)等(以上、青色顔料)。
また、緑色着色剤として、1分子中のハロゲン原子数が平均10~14個であり、臭素原子数が平均8~12個であり、塩素原子数が平均2~5個であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いることもできる。具体例としては、国際公開第2015/118720号に記載の化合物が挙げられる。また、緑色着色剤として中国特許出願第106909027号明細書に記載の化合物、特開2019-008014号公報に記載のフタロシアニン化合物および特開2018-180023号公報に記載のフタロシアニン化合物、特開2019-038958号公報に記載の化合物などを用いることもできる。
また、黄色着色剤として、特開2017-201003号公報に記載の化合物、特開2017-197719号公報に記載の化合物、特開2017-171912号公報の段落番号0011~0062、0137~0276に記載の化合物、特開2017-171913号公報の段落番号0010~0062、0138~0295に記載の化合物、特開2017-171914号公報の段落番号0011~0062、0139~0190に記載の化合物、特開2017-171915号公報の段落番号0010~0065、0142~0222に記載の化合物、特開2013-054339号公報の段落番号0011~0034に記載のキノフタロン化合物、特開2014-026228号公報の段落番号0013~0058に記載のキノフタロン化合物、特開2018-062644号公報に記載のイソインドリン化合物、特開2018-203798号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2018-062578号公報に記載のキノフタロン化合物、特許第6432077号公報に記載のキノフタロン化合物、特許第6432076号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2018-155881号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2018-111757号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2018-040835号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2017-197640号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2016-145282号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2014-085565号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2014-021139号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2013-209614号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2013-209435号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2013-181015号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2013-061622号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2013-054339号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2013-032486号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2012-226110号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2008-074987号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2008-081565号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2008-074986号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2008-074985号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2008-050420号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2008-031281号公報に記載のキノフタロン化合物、特公昭48-032765号公報に記載のキノフタロン化合物、特開2019-008014号公報に記載のキノフタロン化合物、下記式(QP1)で表される化合物、下記式(QP2)で表される化合物を用いることもできる。
Figure 0007185780000007
式(QP1)中、X~X16は各々独立に水素原子又はハロゲン原子を表し、Zは炭素数1~3のアルキレン基を表す。式(QP1)で表される化合物の具体例としては、特許第6443711号公報の段落番号0016に記載されている化合物が挙げられる。
Figure 0007185780000008
式(QP2)中、Y~Yは、それぞれ独立にハロゲン原子を示す。n、mは0~6の整数、pは0~5の整数を表す。(n+m)は1以上である。式(QP2)で表される化合物の具体例としては、特許6432077号公報の段落番号0047~0048に記載されている化合物が挙げられる。
赤色着色剤として、特開2017-201384号公報に記載の構造中に少なくとも1つ臭素原子が置換したジケトピロロピロール化合物、特許第6248838号の段落番号0016~0022に記載のジケトピロロピロール化合物、国際公開第2012/102399号に記載のジケトピロロピロール化合物、国際公開第2012/117965号に記載のジケトピロロピロール化合物、特開2012-229344号公報に記載のナフトールアゾ化合物、特許第6516119号公報に記載の赤色着色剤、特許第6525101号公報に記載の赤色着色剤などを用いることもできる。また、赤色顔料として、芳香族環に対して、酸素原子、硫黄原子または窒素原子が結合した基が導入された芳香族環基がジケトピロロピロール骨格に結合した構造を有する化合物を用いることもできる。
他の着色剤には染料を用いることもできる。染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。例えば、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリアリールメタン系、アントラキノン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピロメテン系等の染料が挙げられる。また、特開2012-158649号公報に記載のチアゾール化合物、特開2011-184493号公報に記載のアゾ化合物、特開2011-145540号公報に記載のアゾ化合物も好ましく用いることができる。また、黄色染料として、特開2013-054339号公報の段落番号0011~0034に記載のキノフタロン化合物、特開2014-026228号公報の段落番号0013~0058に記載のキノフタロン化合物などを用いることもできる。
他の着色剤には色素多量体を用いることもできる。色素多量体は、溶剤に溶解して用いられる染料であることが好ましい。また、色素多量体は、粒子を形成していてもよい。色素多量体が粒子である場合は通常溶剤に分散した状態で用いられる。粒子状態の色素多量体は、例えば乳化重合によって得ることができ、特開2015-214682号公報に記載されている化合物および製造方法が具体例として挙げられる。色素多量体は、一分子中に、色素構造を2以上有するものであり、色素構造を3以上有することが好ましい。上限は、特に限定はないが、100以下とすることもできる。一分子中に有する複数の色素構造は、同一の色素構造であってもよく、異なる色素構造であってもよい。色素多量体の重量平均分子量(Mw)は、2000~50000が好ましい。下限は、3000以上がより好ましく、6000以上がさらに好ましい。上限は、30000以下がより好ましく、20000以下がさらに好ましい。色素多量体は、特開2011-213925号公報、特開2013-041097号公報、特開2015-028144号公報、特開2015-030742号公報、国際公開第2016/031442号等に記載されている化合物を用いることもできる。
着色画素A中におけるアルミニウムフタロシアニン顔料と他の着色剤の合計の含有量は、25~80質量%であることが好ましい。上限は、75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い。下限は、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。また、アルミニウムフタロシアニン顔料と他の着色剤との合計100質量部中における、アルミニウムフタロシアニン顔料の割合は、50質量部以上であることが好ましく、60質量部以上であることがより好ましく、70質量部以上であることが更に好ましい。また、着色画素A中における他の着色剤の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。他の着色剤は、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。
(顔料誘導体)
着色画素Aは、顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、発色団の一部分を、酸基または塩基性基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体を構成する発色団としては、キノリン骨格、ベンゾイミダゾロン骨格、ジケトピロロピロール骨格、アゾ骨格、フタロシアニン骨格、アンスラキノン骨格、キナクリドン骨格、ジオキサジン骨格、ペリノン骨格、ペリレン骨格、チオインジゴ骨格、イソインドリン骨格、イソインドリノン骨格、キノフタロン骨格、スレン骨格、金属錯体系骨格等が挙げられ、キノリン骨格、ベンゾイミダゾロン骨格、ジケトピロロピロール骨格、アゾ骨格、キノフタロン骨格、イソインドリン骨格およびフタロシアニン骨格が好ましく、アゾ骨格およびベンゾイミダゾロン骨格がより好ましい。酸基としては、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基及びこれらの塩が挙げられる。塩を構成する原子または原子団としては、アルカリ金属イオン(Li、Na、Kなど)、アルカリ土類金属イオン(Ca2+、Mg2+など)、アンモニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ホスホニウムイオンなどが挙げられる。塩基性基としては、アミノ基、ピリジニル基およびその塩、アンモニウム基の塩、並びにフタルイミドメチル基が挙げられる。塩を構成する原子または原子団としては、水酸化物イオン、ハロゲンイオン、カルボン酸イオン、スルホン酸イオン、フェノキシドイオンなどが挙げられる。
着色画素Aは、フタロシアニン顔料誘導体を含むことが好ましい。フタロシアニン顔料誘導体としては、下記式(PC-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007185780000009
式(PC-1)中、Xpc はハロゲン原子を表す。
は、Al、Ga、In、SiまたはSnを表す。
pc はヒドロキシ基、-OP(=O)Rpc 、-OC(=O)Rpc 、-OS(=O)pc または-O-SiRpc pc pc を表し、Rpc およびRpc はそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、Rpc とRpc は互いに結合して環を形成しても良く、Rpc ~Rpc はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、Rpc とRpc は互いに結合して環を形成しても良い。
pc は、スルホ基またはその塩を表す。
nは、0~15の整数を表し、mは1~16の整数を表し、n+mは1~16の整数である。
式(PC-1)の詳細については、特開2018-091916号公報の段落番号0057~0076の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、式(PC-1)で表される化合物の具体例としては、特開2018-091916号公報の段落番号0189~0195に記載の化合物が挙げられる。
本発明において、顔料誘導体として可視透明性に優れた顔料誘導体(以下、透明顔料誘導体ともいう)を含有することもできる。透明顔料誘導体の400~700nmの波長領域におけるモル吸光係数の最大値(εmax)は3000L・mol-1・cm-1以下であることが好ましく、1000L・mol-1・cm-1以下であることがより好ましく、100L・mol-1・cm-1以下であることがさらに好ましい。εmaxの下限は、例えば1L・mol-1・cm-1以上であり、10L・mol-1・cm-1以上でもよい。
顔料誘導体の具体例としては、特開昭56-118462号公報、特開昭63-264674号公報、特開平01-217077号公報、特開平03-009961号公報、特開平03-026767号公報、特開平03-153780号公報、特開平03-045662号公報、特開平04-285669号公報、特開平06-145546号公報、特開平06-212088号公報、特開平06-240158号公報、特開平10-030063号公報、特開平10-195326号公報、国際公開第2011/024896号の段落番号0086~0098、国際公開第2012/102399号の段落番号0063~0094、国際公開第2017/038252号の段落番号0082、特開2015-151530号公報の段落番号0171、特開2011-252065号公報の段落番号0162~0183、特開2003-081972号公報、特許第5299151号公報、特開2015-172732号公報、特開2014-199308号公報、特開2014-085562号公報、特開2014-035351号公報、特開2008-081565号公報、特開2019-109512号公報に記載の化合物が挙げられる。
顔料誘導体の含有量は、アルミニウムフタロシアニン顔料100質量部に対して1~30質量部が好ましく、3~20質量部が更に好ましい。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。
(樹脂)
着色画素Aは樹脂を含有することが好ましい。樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルホスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、シロキサン樹脂、ポリイミン樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2000~2000000が好ましい。上限は、1000000以下が好ましく、500000以下がより好ましい。下限は、3000以上が好ましく、4000以上がより好ましく、5000以上が更に好ましい。
樹脂としては、酸基を有する樹脂を用いることが好ましい。酸基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシ基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。酸基を有する樹脂は、例えば、アルカリ可溶性樹脂として用いることができる。
酸基を有する樹脂は、酸基を側鎖に有する繰り返し単位を含むことが好ましく、酸基を側鎖に有する繰り返し単位を樹脂の全繰り返し単位中5~70モル%含むことがより好ましい。酸基を側鎖に有する繰り返し単位の含有量の上限は、50モル%以下であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましい。酸基を側鎖に有する繰り返し単位の含有量の下限は、10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましい。
酸基を有する樹脂は、下記式(ED1)で示される化合物および/または下記式(ED2)で表される化合物(以下、これらの化合物を「エーテルダイマー」と称することもある。)を含むモノマー成分に由来する繰り返し単位を含むことも好ましい。
Figure 0007185780000010
式(ED1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1~25の炭化水素基を表す。
Figure 0007185780000011
式(ED2)中、Rは、水素原子または炭素数1~30の有機基を表す。式(ED2)の詳細については、特開2010-168539号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
エーテルダイマーの具体例としては、例えば、特開2013-029760号公報の段落番号0317の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
酸基を有する樹脂については、特開2012-208494号公報の段落番号0558~0571(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の段落番号0685~0700)の記載、特開2012-198408号公報の段落番号0076~0099の記載、特開2018-105911号公報の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
酸基を有する樹脂の酸価は、30~500mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上が好ましく、70mgKOH/g以上がより好ましい。上限は、400mgKOH/g以下が好ましく、300mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下が更に好ましい。
樹脂としては、マレイミド構造を有する樹脂を用いることもできる。なお、本明細書において、マレイミド構造とは、マレイミド化合物に由来する構造のことである。マレイミド化合物としては、マレイミドおよび、N-置換マレイミドが挙げられる。N-置換マレイミドとしては、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、n-ブチルマレイミド、ラウリルマレイミド等が挙げられる。
マレイミド構造を有する樹脂は、マレイミド構造を有する繰り返し単位を含む樹脂であることが好ましい。マレイミド構造は繰り返し単位の主鎖に含まれていてもよく、繰り返し単位の側鎖に含まれていてもよい。
樹脂としては、式(I)で表される化合物由来の繰り返し単位(以下、繰り返し単位i1-1ともいう)を含む樹脂i(以下、樹脂iともいう)を含有することも好ましい。樹脂iの全繰り返し単位中における繰り返し単位i1-1の含有量は5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、15モル%以上であることが更に好ましい。
Figure 0007185780000012
式中、Xiは、OまたはNHを表し、Oであることが好ましい。
Riは水素原子またはメチル基を表す。
Liは2価の連結基を表す。2価の連結基としては、炭化水素基、複素環基、-NH-、-SO-、-SO-、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-およびこれらの2以上を組み合わせてなる基が挙げられる。炭化水素基としては、アルキル基、アリール基などが挙げられる。複素環基は、非芳香族の複素環基であってもよく、芳香族複素環基であってもよい。複素環基は、5員環または6員環が好ましい。複素環基を構成するヘテロ原子の種類は窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。複素環基を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。複素環基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。炭化水素基および複素環基は置換基を有していてもよい。置換基としては、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
Ri10は置換基を表す。Ri10が表す置換基としては、以下に示す置換基Tiが挙げられ、炭化水素基であることが好ましく、アリール基を置換基として有していてもよいアルキル基であることがより好ましい。
mは0~2の整数を表し、0または1が好ましく、0がより好ましい。
pは0以上の整数を表し、0~4が好ましく、0~3がより好ましく、0~2が更に好ましく、0または1がより一層好ましく、1が特に好ましい。
(置換基Ti)
置換基Tiとしては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭化水素基、複素環基、-ORti、-CORti、-COORti、-OCORti、-NRtiRti、-NHCORti、-CONRtiRti、-NHCONRtiRti、-NHCOORti、-SRti、-SORti、-SOORti、-NHSORtiまたは-SONRtiRtiが挙げられる。RtiおよびRtiは、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基または複素環基を表す。RtiとRtiが結合して環を形成してもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基が挙げられる。アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましく、分岐がより好ましい。
アルケニル基の炭素数は、2~30が好ましく、2~12がより好ましく、2~8が特に好ましい。アルケニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アルキニル基の炭素数は、2~30が好ましく、2~25がより好ましい。アルキニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。
複素環基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。複素環基は、単環または縮合数が2~4の縮合環が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。複素環基の環を構成する炭素原子の数は3~30が好ましく、3~18がより好ましく、3~12がより好ましい。
炭化水素基および複素環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述した置換基Tiで説明した置換基が挙げられる。
式(I)で表される化合物は、下記式(III)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007185780000013
式中、Riは水素原子またはメチル基を表し、Ri21およびRi22はそれぞれ独立してアルキレン基を表し、nは0~15の整数を表す。Ri21およびRi22が表すアルキレン基の炭素数は1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることが更に好ましく、2または3であることが特に好ましい。nは0~5の整数であることが好ましく、0~4の整数であることがより好ましく、0~3の整数であることが更に好ましい。
式(I)で表される化合物としては、パラクミルフェノールのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイド変性(メタ)アクリレートなどが挙げられる。市販品としては、アロニックスM-110(東亞合成(株)製)などが挙げられる。
樹脂iは、更に、アルキル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位(以下、繰り返し単位i1-2ともいう)を含むことが好ましい。樹脂iが更に繰り返し単位i1-2を有する場合においては、感光性樹脂組成物の溶剤溶解性を向上させる効果が得られる。アルキル(メタ)アクリレートのアルキル部位の炭素数は、3~10であることが好ましく、3~8であることがより好ましく、3~6であることが更に好ましい。アルキル(メタ)アクリレートの好ましい具体例としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートなどが挙げられ、より優れた溶剤溶解性が得られやすいという理由からn-ブチル(メタ)アクリレートであることが好ましい。樹脂iの全繰り返し単位中における繰り返し単位i1-2の含有量は5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、15モル%以上であることが更に好ましい。
樹脂iは、更に、酸基を有する繰り返し単位を含むことも好ましい。この態様によれば、感光性樹脂組成物の現像性を向上させる効果が得られる。樹脂iの全繰り返し単位中における酸基を有する繰り返し単位の含有量は5モル%以上であることが好ましく10モル%以上であることがより好ましく15モル%以上であることが更に好ましい。上限は60モル%以下であることが好ましく、50モル%以下であることがより好ましい。酸基を有する繰り返し単位を含む樹脂iはアルカリ可溶性樹脂でもある。
樹脂iは、更に、エチレン性不飽和結合含有基を有する繰り返し単位を含むことも好ましい。樹脂iの全繰り返し単位中におけるエチレン性不飽和結合含有基を有する繰り返し単位の含有量は5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、15モル%以上であることが更に好ましい。上限は50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましい。
樹脂としては、芳香族カルボキシル基を有する樹脂(以下、樹脂Acともいう)を含むことも好ましい。樹脂Acにおいて、芳香族カルボキシル基は繰り返し単位の主鎖に含まれていてもよく、繰り返し単位の側鎖に含まれていてもよい。上述した効果がより顕著に得られやすいという理由から、芳香族カルボキシル基は繰り返し単位の主鎖に含まれていることが好ましい。詳細は不明だが、主鎖近くに芳香族カルボキシル基が存在することで、これらの特性がより向上するものと推測される。なお、本明細書において、芳香族カルボキシル基とは、芳香族環にカルボキシル基が1個以上結合した構造の基のことである。芳香族カルボキシル基において、芳香族環に結合したカルボキシル基の数は、1~4個であることが好ましく、1~2個であることがより好ましい。
樹脂Acは、式(b-1)で表される繰り返し単位および式(b-10)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも一種の繰り返し単位を含む樹脂であることが好ましい。
Figure 0007185780000014
式(b-1)中、Arは芳香族カルボキシル基を含む基を表し、Lは、-COO-または-CONH-を表し、Lは、2価の連結基を表す。
式(b-10)中、Ar10は芳香族カルボキシル基を含む基を表し、L11は、-COO-または-CONH-を表し、L12は3価の連結基を表し、P10はポリマー鎖を表す。
式(b-1)においてArが表す芳香族カルボキシル基を含む基としては、芳香族トリカルボン酸無水物から由来する構造、芳香族テトラカルボン酸無水物から由来する構造などが挙げられる。芳香族トリカルボン酸無水物および芳香族テトラカルボン酸無水物としては、下記構造の化合物が挙げられる。
Figure 0007185780000015
上記式中、Qは、単結合、-O-、-CO-、-COOCHCHOCO-、-SO-、-C(CF-、下記式(Q-1)で表される基または下記式(Q-2)で表される基を表す。
Figure 0007185780000016
Arが表す芳香族カルボキシル基を含む基の具体例としては、式(Ar-1)で表される基、式(Ar-2)で表される基、式(Ar-3)で表される基などが挙げられる。
Figure 0007185780000017
式(Ar-1)中、n1は1~4の整数を表し、1または2であることが好ましく、2であることがより好ましい。
式(Ar-2)中、n2は1~8の整数を表し、1~4の整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、2であることが更に好ましい。
式(Ar-3)中、n3およびn4はそれぞれ独立して0~4の整数を表し、0~2の整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。ただし、n3およびn4の少なくとも一方は1以上の整数である。
式(Ar-3)中、Qは、単結合、-O-、-CO-、-COOCHCHOCO-、-SO-、-C(CF-、上記式(Q-1)で表される基または上記式(Q-2)で表される基を表す。
式(b-1)においてLは、-COO-または-CONH-を表し、-COO-を表すことが好ましい。
式(b-1)においてLが表す2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、-S-およびこれらの2種以上を組み合わせた基が挙げられる。アルキレン基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましく、1~15が更に好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アリーレン基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~10が更に好ましい。アルキレン基およびアリーレン基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ヒドロキシ基などが挙げられる。Lが表す2価の連結基は、-O-L2a-O-で表される基であることが好ましい。L2aは、アルキレン基;アリーレン基;アルキレン基とアリーレン基とを組み合わせた基;アルキレン基およびアリーレン基から選ばれる少なくとも1種と、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-および-S-から選ばれる少なくとも1種とを組み合わせた基などが挙げられる。アルキレン基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましく、1~15が更に好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アルキレン基およびアリーレン基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ヒドロキシ基などが挙げられる。
式(b-10)においてAr10が表す芳香族カルボキシル基を含む基としては、式(b-1)のArと同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(b-10)においてL11は、-COO-または-CONH-を表し、-COO-を表すことが好ましい。
式(b-10)においてL12が表す3価の連結基としては、炭化水素基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、-S-およびこれらの2種以上を組み合わせた基が挙げられる。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられる。脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましく、1~15が更に好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。芳香族炭化水素基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~10が更に好ましい。炭化水素基は置換基を有していてもよい。置換基としては、ヒドロキシ基などが挙げられる。
式(b-10)においてP10はポリマー鎖を表す。P10が表すポリマー鎖は、ポリ(メタ)アクリル繰り返し単位、ポリエーテル繰り返し単位、ポリエステル繰り返し単位およびポリオール繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位を有することが好ましい。ポリマー鎖P10の重量平均分子量は500~20000が好ましい。下限は1000以上が好ましい。上限は10000以下が好ましく、5000以下がより好ましく、3000以下が更に好ましい。P10の重量平均分子量が上記範囲であれば組成物中における顔料の分散性が良好である。芳香族カルボキシル基を有する樹脂が式(b-10)で表される繰り返し単位を有する樹脂である場合は、この樹脂は分散剤として好ましく用いられる。
樹脂としては、式(OP1)で表される構造の樹脂(以下、樹脂OPともいう)を用いることも好ましい。この樹脂は分散剤として好ましく用いられる。
Figure 0007185780000018
式中、Rpは数平均分子量400~30000であり、エチレン性不飽和結合含有基を有するポリエーテル残基および/またはポリエステル残基を表し、yは1~2の数を表す。
Rpの数平均分子量は、より好ましくは400~10000であり、更に好ましくは400~3000である。Rpの数平均分子量が上記範囲であれば顔料の分散性が良好であり、このような樹脂は分散剤として好ましく用いられる。
Rpが表すエチレン性不飽和結合含有基を有するポリエーテル残基および/またはポリエステル残基としては、スチレン基、(メタ)アクリロイル基、シアノアクリロイル基、ビニルエーテル基等を有するポリエーテル残基および/またはポリエステル残基が挙げられる。
Rpは、下記式(Rp-1)で表される基であることが好ましい。
-Rp12-O-Rp13-(O-Rp14 ・・・(Rp-1)
式中、Rp12はアルキレン基を表し、Rp13は3価以上の多価アルコール残基を表し、Rp14は(メタ)アクリロイル基またはシアノアクリロイル基を表し、sは2以上の数を表す。
Rp12は炭素数8以下のアルキレン基が好ましい。また、顔料分散性の観点からsは2~5が更に好ましく、2が特に好ましい。
Rp13が表す3価以上の多価アルコールとしてはグリセリン、プロピルアルコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。特に3~6価のものが好ましい。
樹脂OPは、Rpが単一種のリン酸エステルでも良いし、異なるRpからなるリン酸エステルを複数種用いても良い。また、樹脂OPは、式(OP1)中のyが1である樹脂のみであってもよいし、式(OP1)中のyが1の樹脂と、式(OP1)中のyが2の樹脂との混合物であってもよい。また、式(OP1)で表される化合物のRpが、数平均分子量400~10000(より好ましくは400~3000)のポリカプロラクトン残基であると、顔料分散性が良好になり好ましい。
樹脂としては、分散剤としての樹脂を含むことが好ましい。分散剤としては、酸性分散剤(酸性樹脂)、塩基性分散剤(塩基性樹脂)が挙げられる。ここで、酸性分散剤(酸性樹脂)とは、酸基の量が塩基性基の量よりも多い樹脂を表す。酸性分散剤(酸性樹脂)としては、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、酸基の量が70モル%以上である樹脂が好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)が有する酸基は、カルボキシル基が好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)の酸価は、10~105mgKOH/gが好ましい。また、塩基性分散剤(塩基性樹脂)とは、塩基性基の量が酸基の量よりも多い樹脂を表す。塩基性分散剤(塩基性樹脂)としては、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、塩基性基の量が50モル%を超える樹脂が好ましい。塩基性分散剤が有する塩基性基は、アミノ基が好ましい。
分散剤として用いる樹脂は、グラフト樹脂であることも好ましい。グラフト樹脂の詳細は、特開2012-255128号公報の段落番号0025~0094の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
分散剤として用いる樹脂は、主鎖及び側鎖の少なくとも一方に窒素原子を含むポリイミン系分散剤であることも好ましい。ポリイミン系分散剤としては、pKa14以下の官能基を有する部分構造を有する主鎖と、原子数40~10000の側鎖とを有し、かつ主鎖及び側鎖の少なくとも一方に塩基性窒素原子を有する樹脂が好ましい。塩基性窒素原子は、塩基性を呈する窒素原子であれば特に制限はない。ポリイミン系分散剤については、特開2012-255128号公報の段落番号0102~0166の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
分散剤として用いる樹脂は、コア部に複数個のポリマー鎖が結合した構造の樹脂であることも好ましい。このような樹脂としては、例えばデンドリマー(星型ポリマーを含む)が挙げられる。また、デンドリマーの具体例としては、特開2013-043962号公報の段落番号0196~0209に記載された高分子化合物C-1~C-31などが挙げられる。
分散剤として用いる樹脂は、エチレン性不飽和結合含有基を側鎖に有する繰り返し単位を含む樹脂であることも好ましい。エチレン性不飽和結合含有基を側鎖に有する繰り返し単位の含有量は、樹脂の全繰り返し単位中10モル%以上であることが好ましく、10~80モル%であることがより好ましく、20~70モル%であることが更に好ましい。また、分散剤は、特開2018-087939号公報に記載された樹脂を用いることもできる。
分散剤は、市販品としても入手可能であり、そのような具体例としては、ビックケミー・ジャパン社製のDISPERBYKシリーズ、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSEシリーズ、BASF社製のEfkaシリーズ、味の素ファインテクノ(株)製のアジスパーシリーズ等が挙げられる。また、特開2012-137564号公報の段落番号0129に記載された製品、特開2017-194662号公報の段落番号0235に記載された製品を分散剤として用いることもできる。
着色画素A中における樹脂の含有量は、10~50質量%であることが好ましい。上限は、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。下限は、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。樹脂は、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。
(その他の成分)
着色画素Aは、さらに、硬化性化合物、紫外線吸収剤、界面活性剤などの後述する画素形成用組成物に含まれる素材、又はこれらの素材由来の硬化物などを含んでいてもよい。着色画素Aは、後述する画素形成用組成物を用いて形成することができる。
<<紫外線吸収層>>
(黄色着色剤、紫外線吸収剤)
紫外線吸収層は、黄色着色剤および紫外線吸収剤から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。紫外線吸収層が黄色着色剤と紫外線吸収剤とをそれぞれ含む場合は、本発明の効果がより高まると共に、紫外線吸収層に黄色着色層としての機能も付与できることから、着色画素Aの形成に用いられる画素形成用組成物中の黄色着色剤濃度を低減することが可能となり、その分、フォトリソ成分(光重合開始剤や重合性化合物等)の濃度を高め、着色画素Aの解像力が向上するという効果が期待できる。紫外線吸収層が黄色着色剤を含み、かつ、紫外線吸収剤を含まない場合は、紫外線吸収層に黄色着色層としての機能も付与できるため、着色画素Aの形成に用いられる画素形成用組成物中の黄色着色剤濃度を低減することが可能となり、その分、フォトリソ成分(光重合開始剤や重合性化合物等)の濃度を高め、着色画素Aの解像力が向上するという効果が期待できる。紫外線吸収層が紫外線吸収剤を含み、かつ、黄色着色剤を含まない場合は、紫外線吸収層の厚みをより薄くすることができる。
紫外線吸収層に用いられる黄色着色剤は、顔料および染料のいずれであってもよいが、より優れた耐光性や異物抑制効果などが得られやすいという理由から、顔料であることが好ましい。
黄色着色剤は、アゾ化合物およびイソインドリン化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、アゾ化合物であることがより好ましく、バルビツール酸構造を有するアゾ化合物であることが更に好ましい。
黄色着色剤は、波長450~500nmの範囲に極大吸収波長を有することが好ましく、波長450~460nmの範囲に極大吸収波長を有することがより好ましい。
黄色着色剤の具体例としては、上述した着色画素Aの他の着色剤の項で説明した黄色着色剤が挙げられ、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー231およびC.I.ピグメントイエロー233から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー231およびC.I.ピグメントイエロー233から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー231およびC.I.ピグメントイエロー233から選ばれる少なくとも1種であることが更に好ましい。
紫外線吸収層に用いられる紫外線吸収剤は、波長300~380nm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く、波長320~380nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることがより好ましい。また、紫外線吸収剤の波長365nmにおけるモル吸光係数は、5000L・mol-1・cm-1以上であることが好ましく、10000L・mol-1・cm-1以上であることがより好ましく、30000L・mol-1・cm-1以上であることが更に好ましい。上限は、例えば、100000L・mol-1・cm-1以下が好ましい。
紫外線吸収剤としては、共役ジエン化合物、メチルジベンゾイル化合物、トリアジン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリシレート化合物、クマリン化合物、アクリロニトリル化合物、ベンゾジチアゾール化合物、ケイ皮酸化合物、α-β不飽和ケトン、カルボスチリル化合物などが挙げられ、より本発明の効果が顕著に得られやすいという理由からトリアジン化合物、ベンゾトリアゾール化合物およびベンゾフェノン化合物が好ましい。
共役ジエン化合物は、下記式(UV-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007185780000019
式(UV-1)において、R及びRは、各々独立に、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基を表し、RとRとは互いに同一でも異なっていてもよい。ただし、R及びRの少なくとも一方は、炭素数1~20のアルキル基、又は炭素数6~20のアリール基である。R及びRは、R及びRが結合する窒素原子とともに、環状アミノ基を形成していてもよい。環状アミノ基としては、例えば、ピペリジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基、ヘキサヒドロアゼピノ基、ピペラジノ基等が挙げられる。R及びRは、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素数1~5のアルキル基が更に好ましい。
式(UV-1)において、R及びRは、各々独立に、電子求引性基を表す。R及びRは、各々独立に、アシル基、カルバモイル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホニルオキシ基又はスルファモイル基であることが好ましく、アシル基、カルバモイル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホニルオキシ基又はスルファモイル基であることがより好ましい。また、R及びRは、互いに結合して環状の電子求引性基を形成してもよい。RおよびRが互いに結合して形成する環状の電子求引性基としては、例えば、2個のカルボニル基を含む6員環が挙げられる。
式(UV-1)のR、R、R、及びRの少なくとも1つは、連結基を介して、ビニル基と結合したモノマーより導かれるポリマーの形になっていてもよい。他のモノマーとの共重合体であっても良い。
式(UV-1)で示される紫外線吸収剤の置換基の説明は、特開2009-265642号公報の段落番号0024~0033の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。式(UV-1)で示される紫外線吸収剤の具体例としては、下記構造の化合物、特開2009-265642号公報の段落番号0034~0036に記載の化合物などが挙げられる。また、式(UV-1)で示される紫外線吸収剤の市販品としては、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。
Figure 0007185780000020
メチルジベンゾイル化合物は、下記式(UV-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007185780000021
式(UV-2)において、R101及びR102は、各々独立に、置換基を表し、m1およびm2は、それぞれ独立して0~4を表す。
101及びR102が表す置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ヘテロアリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、-NRU1U2、-CORU3、-COORU4、-OCORU5、-NHCORU6、-CONRU7U8、-NHCONRU9U10、-NHCOORU11、-SOU12、-SOORU13、-NHSOU14及び-SONRU15U16が挙げられる。RU1~RU16は、各々独立に、水素原子、炭素数1~8のアルキル基又はアリール基を表す。
101及びR102が表す置換基は、各々独立にアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましい。アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状が挙げられ、直鎖または分岐が好ましく、分岐がより好ましい。アルコキシ基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましい。アルコキシ基は、直鎖または分岐が好ましく、分岐がより好ましい。
式(UV-2)において、R101及びR102の一方がアルキル基で、他方がアルコキシ基である組み合わせが好ましい。
m1およびm2は、それぞれ独立して0~4を表す。m1およびm2は、それぞれ独立して0~2が好ましく、0~1がより好ましく、1が特に好ましい。
式(UV-2)で表される化合物の具体例としては、アボベンゾンなどが挙げられる。
トリアジン化合物は、下記式(UV-3-1)、(UV-3-2)又は(UV-3-3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007185780000022
式中、Rd1は、独立に水素原子、炭素数1~15のアルキル基、炭素数3~8のアルケニル基又は炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアルキルアリール基または炭素数7~18のアリールアルキル基を表す。アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基およびアリールアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、上述した置換基Tiで説明した基が挙げられる。
式中、Rd2~Rd9は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~15のアルキル基、炭素数3~8のアルケニル基又は炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアルキルアリール基または炭素数7~18のアリールアルキル基を表す。アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基およびアリールアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、上述した置換基Tiで説明した基が挙げられる。
トリアジン化合物の具体例としては、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのモノ(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-プロピルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-3-メチル-4-プロピルオキシフェニル)-6-(4-メチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-3-メチル-4-ヘキシルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのビス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス[2-ヒドロキシ-4-(3-ブトキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]-1,3,5-トリアジンなどのトリス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物等が挙げられる。トリアジン化合物の市販品としては、TINUVIN 400、TINUVIN 405、TINUVIN 460、TINUVIN 477、TINUVIN 479(以上、BASF社製)などが挙げられる。
ベンゾトリアゾール化合物は、下記式(UV-4)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007185780000023
式中、Re1~Re3は、独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~9のアルキル基、炭素数1~9のアルコキシ基、炭素数7~18のアルキルアリール基または炭素数7~18のアリールアルキル基を表す。アルキル基、アルキルアリール基およびアリールアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、上述した置換基Tiで説明した基が挙げられ、炭素数1~9のアルコキシカルボニル基が好ましい。
ベンゾトリアゾール化合物の具体例としては、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-アミル-5’-イソブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-イソブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-イソブチル-5’-プロピルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(1,1,3,3-テトラメチル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノールなどが挙げられる。市販品としては、TINUVIN PS、TINUVIN 99-2、TINUVIN 109、TINUVIN 326、TINUVIN 328、TINUVIN 384-2、TINUVIN 900、TINUVIN 928、TINUVIN 171、TINUVIN 1130(以上、BASF社製)、アデカスタブLA-31RG((株)ADEKA製)などが挙げられる。ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズを用いてもよい。
ベンゾフェノン化合物としては、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノンなどが挙げられる。ベンゾフェノン化合物の市販品としては、ユビナールA、ユビナール3049、ユビナール3050(以上、BASF社製)、Sumisorb130(住化ケムテックス(株)製)などが挙げられる。
サリシレート化合物としては、フェニルサリシレート、p-オクチルフェニルサリシレート、p-t-ブチルフェニルサリシレートなどが挙げられる。
クマリン化合物としては、例えば、クマリン-4、4-ヒドロキシクマリン、7-ヒドロキシクマリンなどが挙げられる。
アクリロニトリル化合物としては、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸エチル、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸2-エチルヘキシルなどが挙げられる。
紫外線吸収層中における黄色着色剤と紫外線吸収剤と合計の含有量は、10~80質量%であることが好ましい。上限は、75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い。下限は、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。また、紫外線吸収層が黄色着色剤と紫外線吸収剤とを含む場合、黄色着色剤と紫外線吸収剤の質量比は、黄色着色剤:紫外線吸収剤=20:80~80:20であることが好ましく、40:60~60:40であることがより好ましく、60:40~80:20であることが更に好ましい。紫外線吸収剤および黄色着色剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(黄色着色剤以外の着色剤)
紫外線吸収層は、黄色着色剤以外の着色剤を実質的に含まないことが好ましい。この態様によれば、カラーフィルタの着色画素Aの色相に影響を与えることなく、異物の発生を効果的に抑制できる。紫外線吸収層が黄色着色剤以外の着色剤を実質的に含まない場合とは、黄色着色剤以外の着色剤の含有量が、黄色着色剤の100質量部に対して、1質量部以下であることを意味し、0.5質量部以下であることが好ましく、0.1質量部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。
(樹脂)
紫外線吸収層は樹脂を含有することが好ましい。樹脂としては、着色画素Aの樹脂の項で説明した樹脂が挙げられる。紫外線吸収層中における樹脂の含有量は、5~40質量%であることが好ましい。上限は、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。下限は、7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い。樹脂は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(その他の成分)
紫外線吸収層は、さらに、硬化性化合物、界面活性剤などの後述する画素形成用組成物に含まれる素材、又はこれらの素材由来の硬化物などを含んでいてもよい。紫外線吸収層は、後述する紫外線吸収層形成用組成物を用いて形成することができる。
<画素形成用組成物>
次に、カラーフィルタにおける着色画素Aの形成に好ましく用いることができる組成物(画素形成用組成物)について説明する。
(アルミニウムフタロシアニン顔料)
画素形成用組成物は、アルミニウムフタロシアニン顔料を含むことが好ましい。アルミニウムフタロシアニン顔料の好ましい態様については、上述した通りである。画素形成用組成物の全固形分中におけるアルミニウムフタロシアニン顔料の含有量は5~70質量%であることが好ましい。上限は、65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い。下限は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。アルミニウムフタロシアニン顔料は、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。
(他の着色剤)
画素形成用組成物は、アルミニウムフタロシアニン顔料以外の着色剤(以下、他の着色剤ともいう)をさらに含有することができる。他の着色剤については、上述したものが挙げられる。画素形成用組成物の全固形分中におけるアルミニウムフタロシアニン顔料と他の着色剤の合計の含有量は、25~80質量%であることが好ましい。上限は、75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い。下限は、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。また、アルミニウムフタロシアニン顔料と他の着色剤との合計100質量部中における、アルミニウムフタロシアニン顔料の割合は、50質量部以上であることが好ましく、60質量部以上であることがより好ましく、70質量部以上であることが更に好ましい。また、画素形成用組成物の全固形分中における他の着色剤の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。他の着色剤は、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。
(顔料誘導体)
画素形成用組成物は、顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体については、上述したものが挙げられる。顔料誘導体の含有量は、アルミニウムフタロシアニン顔料100質量部に対して1~30質量部が好ましく、3~20質量部が更に好ましい。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。
(樹脂)
画素形成用組成物は、樹脂を含有することができる。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。樹脂については、上述したものが挙げられる。画素形成用組成物の全固形分中における樹脂の含有量は、10~50質量%であることが好ましい。上限は、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。下限は、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。樹脂は、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。
(硬化性化合物)
画素形成用組成物は、更に硬化性化合物を含むことが好ましい。この態様によれば、カラーフィルタの耐光性などをより効果的に向上させることができる。硬化性化合物としては、ラジカル、酸、熱により架橋可能な公知の化合物を用いることができる。硬化性化合物としては、エチレン性不飽和結合基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物などが挙げられ、エチレン性不飽和結合基を有する化合物であることが好ましい。エチレン性不飽和結合基としては、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。エチレン性不飽和結合基を有する化合物は、重合性化合物であることが好ましく、ラジカル重合性化合物であることがより好ましい。
画素形成用組成物が硬化性化合物を含有する場合、画素形成用組成物の全固形分中における硬化性化合物の含有量は1~60質量%が好ましい。下限は、例えば5質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。硬化性化合物は、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。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、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。エチレン性不飽和結合基を有する化合物の分子量は、100~3000が好ましい。上限は、2000以下がより好ましく、1500以下が更に好ましい。下限は、150以上がより好ましく、250以上が更に好ましい。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物は、エチレン性不飽和結合基を3個以上含む化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和結合基を3~15個含む化合物であることがより好ましく、エチレン性不飽和結合基を3~6個含む化合物であることが更に好ましい。また、エチレン性不飽和結合基を有する化合物は、3~15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3~6官能の(メタ)アクリレート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基を有する化合物の具体例としては、特開2009-288705号公報の段落番号0095~0108、特開2013-029760号公報の段落0227、特開2008-292970号公報の段落番号0254~0257、特開2013-253224号公報の段落番号0034~0038、特開2012-208494号公報の段落番号0477、特開2017-048367号公報、特許第6057891号公報、特許第6031807号公報、特開2017-194662号公報に記載されている化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としてはKAYARAD D-330;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としてはKAYARAD D-320;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としてはKAYARAD D-310;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としてはKAYARAD DPHA;日本化薬(株)製、NKエステルA-DPH-12E;新中村化学工業(株)製)、およびこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコールおよび/またはプロピレングリコール残基を介して結合している構造の化合物(例えば、サートマー社から市販されている、SR454、SR499)が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。また、エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、NKエステルA-TMMT(新中村化学工業(株)製)、KAYARAD RP-1040、DPCA-20(日本化薬(株)製)を使用することもできる。また、エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの3官能の(メタ)アクリレート化合物を用いることも好ましい。3官能の(メタ)アクリレート化合物の市販品としては、アロニックスM-309、M-310、M-321、M-350、M-360、M-313、M-315、M-306、M-305、M-303、M-452、M-450(東亞合成(株)製)、NKエステル A9300、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMM-3、A-TMM-3L、A-TMM-3LM-N、A-TMPT、TMPT(新中村化学工業(株)製)、KAYARAD GPO-303、TMPTA、THE-330、TPA-330、PET-30(日本化薬(株)製)などが挙げられる。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、酸基を有する化合物を用いることもできる。酸基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等が挙げられ、カルボキシル基が好ましい。酸基を有する化合物の市販品としては、アロニックスM-510、M-520、アロニックスTO-2349(東亞合成(株)製)等が挙げられる。エチレン性不飽和結合基を有する化合物が更に酸基を有する場合において、エチレン性不飽和結合基を有する化合物の好ましい酸価は0.1~40mgKOH/gであり、より好ましくは5~30mgKOH/gである。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物は、カプロラクトン構造を有する化合物であることも好ましい態様である。カプロラクトン構造を有する化合物は、例えば、日本化薬(株)からKAYARAD DPCAシリーズとして市販されており、DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物として、エチレン性不飽和結合基とアルキレンオキシ基を有する化合物を用いることもできる。エチレン性不飽和結合基とアルキレンオキシ基を有する化合物としては、エチレン性不飽和結合基と、エチレンオキシ基および/またはプロピレンオキシ基とを有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合基とエチレンオキシ基とを有する化合物がより好ましく、エチレンオキシ基を4~20個有する3~6官能(メタ)アクリレート化合物がさらに好ましい。エチレン性不飽和結合基とアルキレンオキシ基を有する化合物の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ基を4個有する4官能(メタ)アクリレートであるSR-494、イソブチレンオキシ基を3個有する3官能(メタ)アクリレートであるKAYARAD TPA-330などが挙げられる。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、特公昭48-041708号公報、特開昭51-037193号公報、特公平02-032293号公報、特公平02-016765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-049860号公報、特公昭56-017654号公報、特公昭62-039417号公報、特公昭62-039418号公報に記載されたエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物も好適である。また、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平01-105238号公報に記載された分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する重合性化合物を用いることも好ましい。また、重合性化合物は、UA-7200(新中村化学工業(株)製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600、LINC-202UA(共栄社化学(株)製)などの市販品を用いることもできる。
画素形成用組成物が硬化性化合物としてエチレン性不飽和結合基を有する化合物を含有する場合、画素形成用組成物の全固形分中におけるエチレン性不飽和結合基を有する化合物の含有量は1~60質量%が好ましい。下限は、例えば5質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。エチレン性不飽和結合基を有する化合物は、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。
エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)は、エポキシ基を1分子内に1~100個有する化合物であることが好ましい。エポキシ基の下限は、2個以上がより好ましい。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。
エポキシ化合物は、エポキシ当量(=エポキシ化合物の分子量/エポキシ基の数)が500g/当量以下であることが好ましく、100~400g/当量であることがより好ましく、100~300g/当量であることが更に好ましい。
エポキシ化合物は、低分子化合物(例えば、分子量1000未満)でもよいし、高分子化合物(macromolecule)(例えば、分子量1000以上、ポリマーの場合は、重量平均分子量が1000以上)でもよい。エポキシ化合物の重量平均分子量は、200~100000が好ましく、500~50000がより好ましい。重量平均分子量の上限は、10000以下がさらに好ましく、5000以下が一層好ましく、3000以下がより一層好ましい。
エポキシ化合物としては、特開2013-011869号公報の段落番号0034~0036、特開2014-043556号公報の段落番号0147~0156、特開2014-089408号公報の段落番号0085~0092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。
画素形成用組成物が硬化性化合物としてエポキシ化合物を含有する場合、画素形成用組成物の全固形分中におけるエポキシ化合物の含有量は、1~60質量%が好ましい。下限は、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。エポキシ化合物は、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。
(光重合開始剤)
画素形成用組成物は光重合開始剤を含むことが好ましい。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。
光重合開始剤としては、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物など)、アシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物などが挙げられる。光重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体、ハロメチルオキサジアゾール化合物および3-アリール置換クマリン化合物であることが好ましく、オキシム化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、および、アシルホスフィン化合物から選ばれる化合物であることがより好ましく、オキシム化合物であることが更に好ましい。光重合開始剤としては、特開2014-130173号公報の段落0065~0111、特許第6301489号公報に記載された化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019に記載されたパーオキサイド系光重合開始剤、国際公開第2018/221177号に記載の光重合開始剤、国際公開第2018/110179号に記載の光重合開始剤、特開2019-043864号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-044030号公報に記載の光重合開始剤が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
α-ヒドロキシケトン化合物の市販品としては、Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上、IGM Resins B.V.社製)、Irgacure 184、Irgacure 1173、Irgacure 2959、Irgacure 127(以上、BASF社製)などが挙げられる。α-アミノケトン化合物の市販品としては、Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上、IGM Resins B.V.社製)、Irgacure 907、Irgacure 369、Irgacure 369E、Irgacure 379EG(以上、BASF社製)などが挙げられる。アシルホスフィン化合物の市販品としては、Omnirad 819、Omnirad TPO(以上、IGM Resins B.V.社製)、Irgacure 819、Irgacure TPO(以上、BASF社製)などが挙げられる。
オキシム化合物としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-080068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)に記載の化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)に記載の化合物、特開2000-066385号公報に記載の化合物、特開2000-080068号公報に記載の化合物、特表2004-534797号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、特開2017-019766号公報に記載の化合物、特許第6065596号公報に記載の化合物、国際公開第2015/152153号に記載の化合物、国際公開第2017/051680号に記載の化合物、特開2017-198865号公報に記載の化合物、国際公開第2017/164127号の段落番号0025~0038に記載の化合物、国際公開第2013/167515号に記載の化合物などが挙げられる。オキシム化合物の具体例としては、3-ベンゾイルオキシイミノブタン-2-オン、3-アセトキシイミノブタン-2-オン、3-プロピオニルオキシイミノブタン-2-オン、2-アセトキシイミノペンタン-3-オン、2-アセトキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ベンゾイルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、3-(4-トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン-2-オン、及び2-エトキシカルボニルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。市販品としては、Irgacure OXE01、Irgacure OXE02、Irgacure OXE03、Irgacure OXE04(以上、BASF社製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-014052号公報に記載の光重合開始剤2)が挙げられる。また、オキシム化合物としては、着色性が無い化合物や、透明性が高く変色し難い化合物を用いることも好ましい。市販品としては、アデカアークルズNCI-730、NCI-831、NCI-930(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。また、オキシム化合物については、国際公開第2019/039172号の段落番号0091~0105に記載された内容を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
重合開始剤として、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載の化合物、特表2014-500852号公報に記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報に記載の化合物(C-3)などが挙げられる。
光重合開始剤として、カルバゾール骨格にヒドロキシ基を有する置換基が結合したオキシム化合物を用いることもできる。このような光重合開始剤としては国際公開第2019/088055号に記載された化合物などが挙げられる。
本発明において好ましく使用されるオキシム化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 0007185780000024
Figure 0007185780000025
画素形成用組成物の全固形分中の光重合開始剤の含有量は0.1~30質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。上限は、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。光重合開始剤は、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。
(有機溶剤)
画素形成用組成物は、有機溶剤を含有することが好ましい。有機溶剤としては、各成分の溶解性や画素形成用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号の段落番号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も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)。
画素形成用組成物中における有機溶剤の含有量は、10~95質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~90質量%であることが更に好ましい。
(界面活性剤)
画素形成用組成物は、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号の段落番号0238~0245に記載された界面活性剤が挙げられ、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。着色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。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好適であり、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、着色組成物中における溶解性も良好である。
フッ素系界面活性剤としては、特開2014-041318号公報の段落番号0060~0064(対応する国際公開第2014/017669号の段落番号0060~0064)等に記載の界面活性剤、特開2011-132503号公報の段落番号0117~0132に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えば、メガファックF171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、EXP、MFS-330(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431、FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上、AGC(株)製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上、OMNOVA社製)等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤は、ブロックポリマーを用いることもできる。フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。また、特開2010-032698号公報の段落番号0016~0037に記載されたフッ素含有界面活性剤や、下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。
Figure 0007185780000026
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3000~50000であり、例えば、14000である。上記の化合物中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
画素形成用組成物の全固形分中における界面活性剤の含有量は、0.001~5.0質量%が好ましく、0.005~3.0質量%がより好ましい。界面活性剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(シランカップリング剤)
画素形成用組成物は、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。本発明において、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)アクリロイル基およ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、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-602)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-603)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBE-602)、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-903)、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBE-903)、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-502)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-503)等がある。また、シランカップリング剤の具体例については、特開2009-288703号公報の段落番号0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落番号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。
画素形成用組成物の全固形分中におけるシランカップリング剤の含有量は、0.1~5質量%が好ましい。上限は、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。シランカップリング剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(重合禁止剤)
画素形成用組成物は、重合禁止剤を含有することができる。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。画素形成用組成物の全固形分中における重合禁止剤の含有量は、0.0001~5質量%が好ましい。重合禁止剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(紫外線吸収剤)
画素形成用組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、紫外線吸収層の項で説明した素材が挙げられる。画素形成用組成物が紫外線吸収剤を含有する場合、画素形成用組成物の全固形分中における紫外線吸収剤の含有量は、0.01~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましい。紫外線吸収剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(その他添加剤)
画素形成用組成物には、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号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号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、本発明の着色組成物は、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。潜在酸化防止剤の市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。
<紫外線吸収層形成用組成物>
次に、カラーフィルタにおける紫外線吸収層の形成に好ましく用いることができる組成物(紫外線吸収層形成用組成物)について説明する。
(黄色着色剤、紫外線吸収剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、黄色着色剤および紫外線吸収剤から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。黄色着色剤および紫外線吸収剤の好ましい態様については、上述した通りである。
紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中における黄色着色剤と紫外線吸収剤と合計の含有量は、10~80質量%であることが好ましい。上限は、75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い。下限は、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。また、紫外線吸収層形成用組成物が黄色着色剤と紫外線吸収剤とを含む場合、黄色着色剤と紫外線吸収剤の質量比は、黄色着色剤:紫外線吸収剤=20:80~80:20であることが好ましく、40:60~60:40であることがより好ましく、60:40~80:20であることが更に好ましい。紫外線吸収剤および黄色着色剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(黄色着色剤以外の着色剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、黄色着色剤以外の着色剤を実質的に含まないことが好ましい。この態様によれば、カラーフィルタの着色画素Aの色相に影響を与えることなく、異物の発生を効果的に抑制できる。紫外線吸収層形成用組成物が黄色着色剤以外の着色剤を実質的に含まない場合とは、黄色着色剤以外の着色剤の含有量が、黄色着色剤の100質量部に対して、1質量部以下であることを意味し、0.5質量部以下であることが好ましく、0.1質量部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。
(樹脂)
紫外線吸収層形成用組成物は樹脂を含有することが好ましい。樹脂としては、着色画素Aの樹脂の項で説明した樹脂が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中における樹脂の含有量は、5~40質量%であることが好ましい。上限は、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。下限は、7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い。樹脂は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(硬化性化合物)
紫外線吸収層形成用組成物は、硬化性化合物を含有することができる。この態様によれば、カラーフィルタの耐光性などをより効果的に向上させることができる。硬化性化合物の詳細については、画素形成用組成物の項で説明した素材が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物が硬化性化合物を含有する場合、紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中における硬化性化合物の含有量は1~60質量%が好ましい。下限は、例えば5質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。硬化性化合物は、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。
(光重合開始剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、光重合開始剤を含有することができる。光重合開始剤の詳細については、画素形成用組成物の項で説明した素材が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物が光重合開始剤を含有する場合、紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中における光重合開始剤の含有量は0.1~30質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。上限は、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。光重合開始剤は、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。
(有機溶剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、有機溶剤を含有することが含有することができる。有機溶剤の詳細については、画素形成用組成物の項で説明した素材が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物中における有機溶剤の含有量は、10~95質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~90質量%であることが更に好ましい。
(界面活性剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、界面活性剤を含有することが含有することができる。界面活性剤の詳細については、画素形成用組成物の項で説明した素材が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物が界面活性剤を含有する場合、紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中における界面活性剤の含有量は、0.001質量%~5.0質量%が好ましく、0.005~3.0質量%がより好ましい。界面活性剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(シランカップリング剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、シランカップリング剤を含有することが含有することができる。シランカップリング剤の詳細については、画素形成用組成物の項で説明した素材が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物がシランカップリング剤を含有する場合、紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中におけるシランカップリング剤の含有量は、0.1~5質量%が好ましい。上限は、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。シランカップリング剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(重合禁止剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、重合禁止剤を含有することが含有することができる。重合禁止剤の詳細については、画素形成用組成物の項で説明した素材が挙げられる。紫外線吸収層形成用組成物が重合禁止剤を含有する場合、紫外線吸収層形成用組成物の全固形分中における重合禁止剤の含有量は、0.0001~5質量%が好ましい。重合禁止剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(その他添加剤)
紫外線吸収層形成用組成物は、必要に応じて、画素形成用組成物の項で説明した素材を含有することができる。
<組成物の収容容器>
上述した各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。また、容器内壁は、容器内壁からの金属溶出を防ぎ、組成物の保存安定性を高めたり、成分変質を抑制するなど目的で、ガラス製やステンレス製などにすることも好ましい。
<組成物の調製方法>
上述した各組成物は、前述の成分を混合して調製できる。組成物の調製に際しては、全成分を同時に溶剤に溶解または分散して組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜配合した2つ以上の溶液または分散液をあらかじめ調製し、使用時(塗布時)にこれらを混合して組成物として調製してもよい。
また、組成物の調製に際して、顔料を分散させるプロセスを含むことも好ましい。顔料を分散させるプロセスにおいて、顔料の分散に用いる機械力としては、圧縮、圧搾、衝撃、剪断、キャビテーションなどが挙げられる。これらプロセスの具体例としては、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ボールミル、ペイントシェーカー、マイクロフルイダイザー、高速インペラー、サンドグラインダー、フロージェットミキサー、高圧湿式微粒化、超音波分散などが挙げられる。またサンドミル(ビーズミル)における顔料の粉砕においては、径の小さいビーズを使用する、ビーズの充填率を大きくする事等により粉砕効率を高めた条件で処理することが好ましい。また、粉砕処理後にろ過、遠心分離などで粗粒子を除去することが好ましい。また、顔料を分散させるプロセスおよび分散機は、「分散技術大全、株式会社情報機構発行、2005年7月15日」や「サスペンション(固/液分散系)を中心とした分散技術と工業的応用の実際 総合資料集、経営開発センター出版部発行、1978年10月10日」、特開2015-157893号公報の段落番号0022に記載のプロセス及び分散機を好適に使用出来る。また顔料を分散させるプロセスにおいては、ソルトミリング工程にて粒子の微細化処理を行ってもよい。ソルトミリング工程に用いられる素材、機器、処理条件等は、例えば特開2015-194521号公報、特開2012-046629号公報の記載を参酌できる。
組成物の調製にあたり、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、組成物をフィルタでろ過することが好ましい。フィルタとしては、従来からろ過用途等に用いられているフィルタであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ナイロン(例えばナイロン-6、ナイロン-6,6)等のポリアミド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量のポリオレフィン樹脂を含む)等の素材を用いたフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)およびナイロンが好ましい。
フィルタの孔径は、0.01~7.0μmが好ましく、0.01~3.0μmがより好ましく、0.05~0.5μmが更に好ましい。フィルタの孔径が上記範囲であれば、微細な異物をより確実に除去できる。フィルタの孔径値については、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。フィルタは、日本ポール株式会社(DFA4201NIEYなど)、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)および株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタを用いることができる。
また、フィルタとしてファイバ状のろ材を用いることも好ましい。ファイバ状のろ材としては、例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられる。市販品としては、ロキテクノ社製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)が挙げられる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタ(例えば、第1のフィルタと第2のフィルタなど)を組み合わせてもよい。その際、各フィルタでのろ過は、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。また、上述した範囲内で異なる孔径のフィルタを組み合わせてもよい。また、第1のフィルタでのろ過は、分散液のみに対して行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタでろ過を行ってもよい。
<カラーフィルタの製造方法>
本発明のカラーフィルタは、上述した画素形成用組成物を用いて着色画素Aを形成した後、着色画素A上に上述した紫外線吸収層形成用組成物を用いて紫外線吸収層を形成することで製造できる。
<<着色画素Aの形成工程>>
着色画素Aの形成工程は、支持体上に画素形成用組成物を塗布して画素形成用組成物層を形成する工程と、フォトリソグラフィ法またはドライエッチング法により、画素形成用組成物層に対してパターンを形成する工程と、を含むことが好ましい。フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、画素形成用組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の画素形成用組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。ドライエッチング法でのパターン形成方法としては、画素形成用組成物層を硬化して硬化物層を形成する工程と、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成する工程と、パターニングされたフォトレジスト層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。以下、各工程について説明する。
(画素形成用組成物層を形成する工程)
画素形成用組成物層を形成する工程では、支持体上に画素形成用組成物を形成することが好ましい。支持体としては、特に限定は無く、用途に応じて適宜選択できる。固体撮像素子などの各種電子デバイスなどで使用されている基板(シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、窒化ケイ素ウエハ、サファイアウエハ、ガラスウエハなど)を用いることができる。また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層が設けられていてもよい。下塗り層は、本明細書に記載の画素形成用組成物から着色剤を除いた組成物や、本明細書記載の樹脂、重合性化合物、界面活性剤などを含む組成物などを用いて形成してもよい。
画素形成用組成物層の塗布方法としては、スリット塗布、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の方法を用いることができる。
画素形成用組成物層は、乾燥(プリベーク)してもよい。低温プロセスによりパターンを形成する場合は、プリベークを行わなくてもよい。プリベークを行う場合、プリベーク温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、110℃以下が更に好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができ、80℃以上とすることもできる。プリベーク時間は、10秒~300秒が好ましく、40~250秒がより好ましく、80~220秒がさらに好ましい。乾燥は、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
(フォトリソグラフィ法でパターン形成する場合)
[露光工程]
次に、画素形成用組成物層をパターン状に露光する(露光工程)。例えば、画素形成用組成物層に対し、ステッパー露光機やスキャナ露光機などを用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、パターン状に露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。
露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等が挙げられる。また、波長300nm以下の光(好ましくは波長180~300nmの光)を用いることもできる。波長300nm以下の光としては、KrF線(波長248nm)、ArF線(波長193nm)などが挙げられ、KrF線(波長248nm)が好ましい。また、300nm以上の長波な光源も利用できる。また、露光に際して、光を連続的に照射して露光してもよく、パルス的に照射して露光(パルス露光)してもよい。
照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cmが好ましく、0.05~1.0J/cmがより好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、または、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、または、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m~100000W/m(例えば、5000W/m、15000W/m、または、35000W/m)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m、酸素濃度35体積%で照度20000W/mなどとすることができる。
[現像工程]
次に、未露光部を現像除去してパターンを形成する。未露光部の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の画素形成用組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが残る。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、さらに新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
現像液は、有機溶剤、アルカリ現像液などが挙げられ、アルカリ現像液が好ましく用いられる。アルカリ現像液としては、アルカリ剤を純水で希釈したアルカリ性水溶液(アルカリ現像液)が好ましい。アルカリ剤としては、例えば、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジグリコールアミン、ジエタノールアミン、ヒドロキシアミン、エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの無機アルカリ性化合物が挙げられる。アルカリ剤は、分子量が大きい化合物の方が環境面および安全面で好ましい。アルカリ性水溶液のアルカリ剤の濃度は、0.001~10質量%が好ましく、0.01~1質量%がより好ましい。また、現像液は、さらに界面活性剤を含有していてもよい。現像液は、移送や保管の便宜などの観点より、一旦濃縮液として製造し、使用時に必要な濃度に希釈してもよい。希釈倍率は特に限定されないが、例えば1.5~100倍の範囲に設定することができる。また、現像後純水で洗浄(リンス)することも好ましい。
現像後、乾燥を施した後に加熱処理(ポストベーク)を行うこともできる。ポストベークは、膜の硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理である。ポストベークを行う場合、ポストベーク温度は、例えば100~240℃が好ましい。膜硬化の観点から、200~230℃がより好ましい。ポストベーク後の膜のヤング率は0.5~20GPaが好ましく、2.5~15GPaがより好ましい。ポストベークは、現像後の膜を、上記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式あるいはバッチ式で行うことができる。
(ドライエッチング法でパターン形成する場合)
ドライエッチング法でのパターン形成は、画素形成用組成物層を支持体上などに塗布して形成した画素形成用組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成し、次いで、パターニングされたフォトレジスト層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などの方法で行うことができる。フォトレジスト層は、硬化物層上にポジ型またはネガ型の感放射線性組成物を塗布し、これを乾燥させることによりフォトレジスト層を形成することが好ましい。フォトレジスト層の形成に用いる感放射線性組成物としては、特開2009-237173号公報や特開2010-134283号公報に記載のポジ型レジスト組成物が好適に用いられる。フォトレジスト層の形成において、感放射線性組成物の露光工程は、KrF線、ArF線、i線、X線などで行うことが好ましく、KrF線、ArF線、X線などで行うことがより好ましく、KrF線で行うことが更に好ましい。
<<紫外線吸収層の形成工程>>
次に、紫外線吸収層の形成工程について説明する。紫外線吸収層は、着色画素A上に紫外線吸収層形成用組成物を塗布して紫外線吸収層用組成物層を形成する工程を含むことが好ましい。また、さらに、フォトリソグラフィ法により、紫外線吸収層用組成物層に対してパターンを形成する工程を含むことも好ましい。
紫外線吸収層形成用組成物の塗布方法としては、スリット塗布、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の方法を用いることができる。フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成方法の詳細については、上述した方法と同様である。
このようにして、着色画素A上に紫外線吸収層が形成されたカラーフィルタを製造することができる。
また、着色画素Aとは異なる他の画素をさらに形成する場合は、着色画素A上に紫外線吸収層を形成した後、他の画素を形成することが好ましいが、着色画素Aを形成した後、続けて、支持体上で隣接するように着色画素Aとは異なる他の画素を形成し、その後、着色画素A上に紫外線吸収層形成用組成物を塗布して紫外線吸収層を形成してもよい。
<固体撮像素子>
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明のカラーフィルタを含む。固体撮像素子の構成としては、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。
基板上に、固体撮像素子(CCD(電荷結合素子)イメージセンサ、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)イメージセンサ等)の受光エリアを構成する複数のフォトダイオードおよびポリシリコン等からなる転送電極を有し、フォトダイオードおよび転送電極上にフォトダイオードの受光部のみ開口した遮光膜を有し、遮光膜上に遮光膜全面およびフォトダイオード受光部を覆うように形成された窒化シリコン等からなるデバイス保護膜を有し、デバイス保護膜上に、カラーフィルタを有する構成である。更に、デバイス保護膜上であってカラーフィルタの下(基板に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、カラーフィルタ上に集光手段を有する構成等であってもよい。また、カラーフィルタは、隔壁により例えば格子状に仕切られた空間に、各着色画素が埋め込まれた構造を有していてもよい。この場合の隔壁は各着色画素よりも低屈折率であることが好ましい。このような構造を有する撮像装置の例としては、特開2012-227478号公報、特開2014-179577号公報、国際公開第2018/043654号、米国特許出願公開第2018/0040656号明細書に記載の装置が挙げられる。本発明の固体撮像素子を備えた撮像装置は、デジタルカメラや、撮像機能を有する電子機器(携帯電話等)の他、車載カメラや監視カメラ用としても用いることができる。
<画像表示装置>
本発明の画像表示装置は、上述した本発明のカラーフィルタを含む。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。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、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に適用できる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
<顔料、顔料誘導体の評価>
(フタロシアニンの同定)
フタロシアニンの同定は、飛行時間型質量分析装置(autoflexIII(TOF-MS)、ブルカー・ダルトニクス社製)を用いて得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致、並びに、元素分析装置(2400CHN元素分析装置、パーキン・エルマー社製)を用いて得られる炭素、水素および窒素の比率と、理論値との一致により行った。
(顔料及び顔料誘導体のハロゲン原子の置換数の平均値)
ハロゲン原子の置換数の平均値は、顔料を酸素燃焼フラスコ法にて燃焼させ、燃焼物を水に吸収させた液体を、イオンクロマトグラフ(ICS-2000イオンクロマトグラフィー、DIONEX社製)により分析してハロゲン量を定量し、ハロゲン原子の置換数の平均値に換算することで得た。
(顔料及び顔料誘導体のハロゲン分布幅)
ハロゲン分布幅は、飛行時間型質量分析装置(autoflexIII(TOF-MS)、ブルカー・ダルトニクス社製)を用いて得られたマススペクトラムにおいて、各成分に相当する分子イオンピークの信号強度(各ピーク値)と、各ピーク値を積算した値(全ピーク値)とを算出し、全ピーク値に対する各ピーク値の割合が1%以上のピークの数をカウントし、ハロゲン分布幅とした。
(顔料および顔料誘導体の体積平均一次粒子径)
顔料および顔料誘導体の体積平均一次粒子径は、日立ハイテクノロジーズ社製透過型電子顕微鏡(TEM)「H-7650」と下記計算式によって求めた。まず、TEMによって顔料または顔料誘導体の粒子を撮影した。得られた画像にて、任意の100個の粒子の画像を選び、その一次粒子の短軸径と長軸径の平均値を粒子の粒径(d)とした。次いで、個々の顔料または顔料誘導体について、先に求めた粒径(d)を有する球とみなして、それぞれの粒子の体積を求めた。この作業を100個の顔料または顔料誘導体の粒子について行い、そこから下記式(1)を用いて算出した。
MV=Σ(V・d)/Σ(V) ・・・(1)
(CuKα線によるX線回折パターン)
CuKα線によるX線回折パターンは、リガク社製の卓上型X線回折装置を用いて、ブラック角2θ=3°~35°の範囲を、X線サンプリング間隔0.02°で測定を行った。
<樹脂の評価>
(重量平均分子量(Mw))
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、RI(示差屈折)検出器を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定した。装置としてHLC-8220GPC(東ソー株式会社製)を用い、分離カラムを2本直列につなぎ、両方の充填剤には「TSK-GEL SUPER HZM-N」を2連でつなげて使用し、オーブン温度40℃、溶離液としてテトラヒドロフランを用い、流速0.35ml/minで測定した。サンプルは1質量%の上記溶離液からなる溶剤に溶解し、20μL注入した。分子量はいずれもポリスチレン換算値である。
(樹脂の酸価)
樹脂の酸価は、JIS K 0070の電位差滴定法に準拠して測定した酸価(mgKOH/g)を固形分換算した値である。
<アルミニウムフタロシアニン顔料の製造>
[製造例1-1]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)の製造)
反応容器中で、n-アミルアルコール1250質量部にフタロジニトリル225質量部と塩化アルミニウム無水物78質量部を混合攪拌した。これに、DBU(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)266質量部を加え、昇温し、136℃で5時間還流した。攪拌したまま30℃まで冷却した反応生成物を、メタノール5000質量部、水10000質量部からなる混合溶剤中へ攪拌しながら注入し、青色のスラリーを得た。このスラリーを濾過し、メタノール2000質量部、水4000質量部からなる混合溶媒で洗浄し、乾燥して、下記式(4)で表されるクロロアルミニウムフタロシアニンを得た。
得られたクロロアルミニウムフタロシアニンについて元素分析を行ったところ、計算値(C)66.85%、(H)2.81%、(N)19.49%に対して、実測値(C)66.9%、(H)2.9%、(N)19.2%であり、目的の化合物であることを同定した。
Figure 0007185780000027
次いで、反応容器中で、濃硫酸1500質量部に、上記クロロアルミニウムフタロシアニン100質量部を氷浴下にて加えた。その後、1,3-ジブロモ-5,5-ジメチルヒダントイン199質量部を徐々に加え、25℃で6時間攪拌を行った。続けて、この硫酸溶液を3℃の冷水9000質量部に注入し、生成した析出物を濾過、水洗、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、水洗の順で処理を行い、乾燥して、下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)を得た。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)について臭素置換数を算出したところ、平均8.4個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は8であった。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)の体積平均一次粒子径は43nmであった。
Figure 0007185780000028
[製造例1-2]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-2)の製造)
上記アルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)の製造において、1,3-ジブロモ-5,5-ジメチルヒダントイン199質量部をトリクロロイソシアヌル酸108質量部に変更した以外は、製造例1-1と同様にして下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-2)を製造した。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-2)について塩素置換数を算出したところ、平均7.8個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は7であった。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-2)の体積平均一次粒子径は41nmであった。
Figure 0007185780000029
[製造例1-3]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の製造)
反応容器に、1-メチル-2-ピロリジノン1000質量部、製造例1-1で得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)100質量部、リン酸ジフェニル31質量部を加えた。85℃で3時間反応させた後、水8000質量部中にこの溶液を注入した。反応生成物を濾過し、水16000質量部で洗浄後、減圧下60℃にて一昼夜乾燥させて、青色生成物を得た。
次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート600質量部に、上記青色生成物を加え、120℃で2時間加熱した。生成物を濾過し、減圧下にて60℃で一昼夜乾燥させて、下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)を得た。
得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)について臭素置換数を算出したところ、平均8.3個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は8であった。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の体積平均一次粒子径は32nmであった。また、CuKα線によるX線回折パターンを測定したところ、ブラック角2θ=9.3°、14.5°、15.7°、18.3°、23.5°および24.1°にピークを有していた。
Figure 0007185780000030
[製造例1-4]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-4)の製造)
上述したアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の製造において、リン酸ジフェニル31質量部をオキシニアス酸23.4質量部に変更した以外は、製造例1-3と同様の操作を行い、下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-4)を得た。
得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-4)について臭素置換数を算出したところ、平均8.4個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は8であった。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-4)の体積平均一次粒子径は46nmであった。
Figure 0007185780000031
[製造例1-5]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-5)の製造)
上述したアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の製造において、リン酸ジフェニル31質量部をp-トルエンスルホン酸29.0質量部に変更した以外は、製造例1-3と同様の操作を行い、下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-5)を得た。
得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-5)について臭素置換数を算出したところ、平均8.2個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は8であった。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-5)の体積平均一次粒子径は43nmであった。
Figure 0007185780000032
[製造例1-6]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-6)の製造)
上述したアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の製造において、アルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)をアルミニウムフタロシアニン顔料(P-2)に、リン酸ジフェニル31質量部をリン酸ジフェニル45.5質量部に変更した以外は、製造例1-3と同様の操作を行い、下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-6)を得た。
得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-6)について塩素置換数を算出したところ、平均7.8個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は7であった。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-6)の体積平均一次粒子径は45nmであった。
Figure 0007185780000033
[製造例1-7]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-7)の製造)
上述したアルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の製造において、アルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)100質量部を製造例1-1において得られたものと同様のクロロアルミニウムフタロシアニン100質量部に変更し、リン酸ジフェニル31質量部をリン酸ジフェニル52質量部に変更した以外は、製造例1-3と同様の操作を行い、下記式で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-7)を得た。
得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-7)は、フタロシアニン環にハロゲン置換基を持たない。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-7)の体積平均一次粒子径は37nmであった。
Figure 0007185780000034
[製造例1-8]
(アルミニウムフタロシアニン顔料(P-8)の製造)
式(4)で表わされるクロロアルミニウムフタロシアニン100質量部に、ピリジン200質量部、キシレン800質量部、およびフェニルホスホン酸54.6質量部を加え、8時間加熱還流を続けた。ろ過して、メタノールで洗浄後、乾燥して、下記式で表わされるアルミニウムフタロシアニン顔料(P-8)を得た。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-8)の体積平均一次粒子径は37nmであった。
Figure 0007185780000035
<フタロシアニン顔料誘導体の製造>
[製造例2-1]
(フタロシアニン顔料誘導体(PD-1)の製造)
製造例1-1において得られたものと同様のクロロアルミニウムフタロシアニン50質量部を98%硫酸500質量部に溶解し、80℃で6時間攪拌した。室温まで放冷後、この反応溶液を攪拌した氷水5000質量部中に撹拌しながら注入し、析出物を濾別、水洗し、乾燥して、下記式で表されるフタロシアニン顔料誘導体(PD-1)を得た。得られたフタロシアニン顔料誘導体(PD-1)のマススペクトラムから同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。
Figure 0007185780000036
[製造例2-2]
(フタロシアニン顔料誘導体(PD-2)の製造)
反応容器中で、98%硫酸750質量部に、上記フタロシアニン顔料誘導体(PD-1)30質量部を氷浴下にて加えた。その後、1,3-ジブロモ-5,5-ジメチルヒダントイン44.4質量部を徐々に加え、25℃で6時間攪拌した。続けて、この反応溶液を3℃の冷水3000質量部に注入し、生成した析出物を濾過した後、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、水洗の順で後処理を行い、乾燥して、下記式で表されるフタロシアニン顔料誘導体(PD-2)を得た。
得られたフタロシアニン顔料誘導体(PD-2)について臭素置換数を算出したところ、平均6.0個であり、スルホン酸置換基数は平均1.0個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。
Figure 0007185780000037
[製造例2-3]
(フタロシアニン顔料誘導体(PD-3)の製造)
反応容器中に、N-メチルピロリドン100質量部、上記フタロシアニン顔料誘導体(PD-2)10質量部およびリン酸ジフェニル3.9質量部を加え、90℃に加熱し3時間反応させた。これを室温まで冷却後、水1000質量部に注入し生成物を析出させた。生成物を濾過し、水10000質量部で洗浄後、乾燥させて、下記式で表されるフタロシアニン顔料誘導体(PD-3)を得た。
得られたフタロシアニン顔料誘導体(PD-3)について臭素置換数を算出したところ、平均6.1個であり、スルホン酸置換基数は平均1.0個であり、ハロゲン分布幅は5であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。得られたフタロシアニン顔料誘導体(PD-3)の体積平均一次粒子径は50nmであった。
Figure 0007185780000038
<微細化顔料の製造>
[製造例3-1]
(微細化顔料(PM-1)の製造)
上記製造例1-1で得られたアルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)100質量部、塩化ナトリウム1200質量部、及びジエチレングリコール120質量部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で4時間混練した。得られた混練組成物を3000質量部の温水に投入し、1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及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、微細化顔料(PM-1)を得た。
[製造例3-2~3-18]
上記製造例3-1において、アルミニウムフタロシアニン顔料(P-1)を下表に示す顔料に変更した以外は、上記製造例3-1と同様の処理を行い、微細化顔料(PM-2)~(PM-8)、(PG58M)、(PY139M)、(PY150M)、(PY185M)、(PR254M)、(PB15:6M)、(PB15:3M)、(PB15:4M)、(PB16M)、(PV23M)を得た。
Figure 0007185780000039
<高分子分散剤の製造>
[製造例4-1]
(高分子分散剤(D-1)の製造)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、撹拌機を備えた反応容器に、メチルメタクリレート75質量部、n-ブチルアクリレート75質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)68.1質量部を仕込み、窒素ガスで反応容器内の雰囲気を置換した。反応容器内を70℃に加熱して、3-メルカプト―1、2-プロパンジオール9質量部を添加し、更にAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)0.18質量部を加え、12時間反応させた。固形分測定により95%が反応したことを確認した。続いて、ピロメリット酸無水物14.6質量部、PGMEA105.5質量部、反応触媒として1、8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)0.3質量部を追加し、120℃で7時間反応させた。酸価測定により、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、反応を終了させた。PGMEAを加えて固形分濃度を50%に調整し、酸価41mgKOH/g、重量平均分子量9000の下記式で表される高分子分散剤(D-1)の溶液を得た。
Figure 0007185780000040
[製造例4-2]
(高分子分散剤(D-2)の製造)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、撹拌機を備えた反応容器に、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール8質量部、ピロメリット酸無水物12質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)80質量部、触媒としてモノブチルスズオキシド0.2質量部を仕込み、容器内の雰囲気を窒素ガスで置換した後、120℃で5時間反応させた(第一工程)。酸価の測定で95%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た。次に、メチルメタクリレート30質量部、t-ブチルアクリレート10質量部、エチルアクリレート10質量部、メタクリル酸5質量部、ベンジルメタクリレート10質量部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート35質量部を仕込み、反応容器内を80℃に加熱して、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1質量部を添加し、12時間反応させた(第二工程)。固形分測定により95%が反応したことを確認した。次いで、フラスコ内を空気置換し、2-メタクリロイロキシエチルイソシアネート38.0質量部、ヒドロキノン0.1質量部を仕込み、70℃で4時間反応させた(第三工程)。赤外吸収分光法(IR)にてイソシアネート基に基づく2270cm-1のピークが消失したことを確認後、反応溶液を冷却して、PGMEAで固形分調整することにより固形分濃度40%の下記式で表される高分子分散剤(PD-2)の溶液を得た。得られた高分子分散剤(D-2)の酸価は40mgKOH/g、重量平均分子量は12,000であった。
Figure 0007185780000041
[製造例4-3]
(高分子分散剤(D-3)の製造)
撹拌機、還流冷却管、ガス導入管、温度計、滴下ロートを備えた反応容器に、キシレン19.8質量部、オクタノール2.1質量部、ε-カプロラクトン77.9質量部、テトラブチルチタネート0.16質量部を仕込み、150~160℃に昇温し窒素ガス雰囲気下、5時間反応させ、加熱残分が78%以上になっているのを確認した後、冷却し、ポリエステルモノオールを得た。得られたポリエステルモノオール31.86質量部、無水トリメリット酸0.98質量部を反応容器に仕込み、窒素雰囲気下150~160℃で反応を行った。樹脂酸価が22.7以下になった時点でYED122(三菱ケミカル(株)製、商品名アルキルフェノールモノグリシジルエーテル、エポキシ当量250) 2.55質量部を仕込み、同じ温度で反応を行った。樹脂酸価が1.1以下になった時点で無水トリメリット酸1.96質量部を仕込み、同じ温度で反応を行い、樹脂酸価が38.7以下になった時点でYED122 5.1質量部を仕込み、同じ温度で反応を行い、樹脂酸価が1.8以下になった時点で無水トリメリット酸3.92質量部を仕込み、同じ温度で反応を行い、樹脂酸価が60.1mgKOH/g以下になった時点で冷却し、キシレンを53.6質量部加えて、反応を終了させた。この手順で合成した高分子分散剤に固形分濃度が50質量%となるようにPGMEAを添加し、酸価60mgKOH/g、重量平均分子量11000のポリエステル型の高分子分散剤(D-3)の溶液を得た。
[製造例4-4]
(高分子分散剤(D-4)の製造)
特開2009-256572号公報に記載された製造方法に準じた手順にて、下記式で表される高分子分散剤(D-4)を得た。この高分子分散剤(D-4)の樹脂酸価は50mgKOH/g、重量平均分子量は21000であった。
Figure 0007185780000042
[製造例4-5]
(高分子分散剤(D-5)の製造)
特開2009-203462号公報に記載された製造方法に準じた手順にて、下記式で表される高分子分散剤(D-5)を製造した。高分子分散剤(D-5)の樹脂酸価は35mgKOH/g、樹脂アミン価は45mgKOH/g、重量平均分子量は21000であった。
Figure 0007185780000043
[製造例4-6]
(高分子分散剤(D-6)の製造)
空気導入管、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、2-ヒドロキシエチルメタクリレート300質量部、ε-カプロラクトンモノマー1315質量部、メチルハイドロキノン0.33質量部、モノブチルスズオキサイド0.01質量部を仕込み、乾燥空気を流しながら120℃に昇温し、2時間保持した。カプロラクトンモノマーの消失を確認した後、40℃以下に冷却し、オルトリン酸換算含有量116%のポリリン酸111質量部と混合し、徐々に昇温し、80℃で6時間、攪拌しながら加熱し、リン酸エステル系の高分子分散剤(D-6)を得た。高分子分散剤(D-6)の酸価は100mgKOH/gであった。
<顔料分散液の製造>
[製造例5-1]
(顔料分散液(GB-1)の製造)
下記組成の混合物を均一になるよう攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM-250 MKII」)で3時間分散した。その後、得られた混合物を孔径5.0μmのフィルタで濾過して、顔料分散液(GB-1)を製造した。
微細化顔料(PM-1) : 11.0質量部
誘導体1 : 0.6質量部
高分子分散剤(D-1) : 2.0質量部
樹脂1 : 2.1質量部
PGMEA : 84.3質量部
誘導体1及び樹脂1は、下記構造式で表される化合物を表す。樹脂1の重量平均分子量は21000である。
なお、下記構造式で表される樹脂1において、最右端に示される繰り返し単位は、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)製 アロニックスM110)に由来する繰り返し単位に相当する。
Figure 0007185780000044
[製造例5-2~5-27]
(顔料分散液(GB-2)~(GB-18)、(YB-1)~(YB-3)、(RB-1)、(BB-1)~(BB-4)、(VB-1)の製造)
使用する微細化顔料、誘導体、高分子分散剤、樹脂、溶剤の種類と添加量(質量部)を下表に示すように変更した以外は、上記製造例5-1と同様の方法にて、顔料分散液(GB-2)~(GB-18)、(YB-1)~(YB-3)、(RB-1)、(BB-1)~(BB-4)、(VB-1)を製造した。
Figure 0007185780000045
上記表において、誘導体2、誘導体3は下記構造の化合物である。
Figure 0007185780000046
<画素形成用組成物の製造>
[製造例6-1]
(画素形成用組成物(GR-1)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、画素形成用組成物(GR-1)を製造した。
顔料分散液(GB-1) : 50.0質量部
樹脂1 : 1.5質量部
重合性モノマー(M-1) : 2.0質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.7質量部
紫外線吸収剤(U-1) : 1.4質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 44.3質量部
各種素材の略号はそれぞれ、以下を表す。
重合性モノマー(M-1) : ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)とジペンタエリスリトールペンタアクリレートの7:3混合物(日本化薬(株)製、KAYARAD DPHA)
光重合開始剤(I-1) :Irgacure OXE-01(BASF社製)
紫外線吸収剤(U-1) : トリアジン系紫外線吸収剤「Tinuvin477」(BASF社製)
界面活性剤(S-1) : 下記構造の化合物(フッ素系界面活性剤、重量平均分子量=14000、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。)
Figure 0007185780000047
重合禁止剤(IN-1) : p-メトキシフェノール
[製造例6-2~6-36]
(画素形成用組成物(GR-2)~(GR-31)、(RR-1)、(BR-1)~(BR-4)の製造)
使用する素材を下表に示すものに変更した以外は、上記製造例6-1と同様の方法にて、画素形成用組成物(GR-2)~(GR-31)、(RR-1)、(BR-1)~(BR-4)を製造した。
Figure 0007185780000048
Figure 0007185780000049
Figure 0007185780000050
上表において、各種素材の略号は、それぞれ、以下を表す。
樹脂2: 下記式で表されるアクリル樹脂(重量平均分子量:12000、酸価:30mgKOH/g)
Figure 0007185780000051
重合性モノマー(M-2) : トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業(株)製、A-TMPT)
重合性モノマー(M-3) : 下記式で表される化合物(新中村化学工業(株)製、A-DPH-12E)
Figure 0007185780000052
光重合開始剤(I-2) : Irgacure OXE-02(BASF社製)
光重合開始剤(I-3) : 下記構造の化合物
Figure 0007185780000053
光重合開始剤(I-4) : Omnirad 369(IGM Resins B.V.社製)
光重合開始剤(I-5) : 下記構造の化合物
Figure 0007185780000054
光重合開始剤(I-6) : 下記構造の化合物
Figure 0007185780000055
<紫外線吸収層形成用組成物の製造>
[製造例7-1]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-1)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、紫外線吸収層形成用組成物(UR-1)を製造した。
顔料分散液(YB-1) : 50.0質量部
樹脂1 : 1.5質量部
重合性モノマー(M-1) : 2.0質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.7質量部
紫外線吸収剤(U-1) : 1.4質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 44.3質量部
[製造例7-2]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-2)の製造)
顔料分散液(YB-1)を、同量の顔料分散液(YB-2)に変更した以外は、上記製造例7-1と同様の方法にて、紫外線吸収層形成用組成物(UR-2)を製造した。
[製造例7-3]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-3)の製造)
顔料分散液(YB-1)を、同量の顔料分散液(YB-3)に変更した以外は、上記製造例7-1と同様の方法にて、紫外線吸収層形成用組成物(UR-3)を製造した。
[製造例7-4]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-4)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径0.1μmのフィルタで濾過して、紫外線吸収層形成用組成物(UR-4)を製造した。
紫外線吸収剤(U-1) : 11.0質量部
樹脂1 : 2.1質量部
重合性モノマー(M-1) : 2.0質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.7質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 84.1質量部
[製造例7-5]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-5)の製造)
紫外線吸収剤(U-1)を、同量の紫外線吸収剤(U-2)に変更した以外は、上記製造例7-4と同様の方法にて、紫外線吸収層形成用組成物(UR-5)を製造した。
紫外線吸収剤(U-2) : ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤((株)ADEKA製、アデカスタブ LA-31RG)
[製造例7-6]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-6)の製造)
紫外線吸収剤(U-1)を、同量の紫外線吸収剤(U-3)に変更した以外は、上記製造例7-4と同様の方法にて、紫外線吸収層形成用組成物(UR-6)を製造した。
紫外線吸収剤(U-3) : ベンゾフェノン系紫外線吸収剤(住化ケムテックス(株)製、Sumisorb130)
[製造例7-7]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-7)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、紫外線吸収層形成用組成物(UR-7)を製造した。
顔料分散液(YB-1) : 51.7質量部
樹脂1 : 1.5質量部
重合性モノマー(M-1) : 2.0質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.4質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 44.3質量部
[製造例7-8]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-8)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、紫外線吸収層形成用組成物(UR-8)を製造した。
顔料分散液(YB-1) : 25.0質量部
顔料分散液(YB-3) : 25.0質量部
樹脂1 : 1.5質量部
重合性モノマー(M-1) : 2.0質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.7質量部
紫外線吸収剤(U-1) : 1.4質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 44.3質量部
[製造例7-9]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-9)の製造>
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径0.1μmのフィルタで濾過して、紫外線吸収層形成用組成物(UR-9)を製造した。
紫外線吸収剤(U-2) : 5.5質量部
紫外線吸収剤(U-3) : 5.5質量部
樹脂1 : 2.1質量部
重合性モノマー(M-1) : 2.0質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.7質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 84.1質量部
[製造例7-10]
(紫外線吸収層形成用組成物(UR-1)の製造>
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、紫外線吸収層形成用組成物(UR-10)を製造した。
顔料分散液(YB-1) : 90.0質量部
樹脂1 : 0.5質量部
重合性モノマー(M-1) : 1.2質量部
光重合開始剤(I-1) : 0.4質量部
紫外線吸収剤(U-1) : 0.8質量部
界面活性剤(S-1) : 0.1質量部
重合禁止剤(IN-1) : 0.005質量部
PGMEA : 5.3質量部
<カラーフィルタの評価>
[実施例1]
(カラーフィルタの作製)
上記製造例6-1で製造した画素形成用組成物(GR-1)を、ガラスウエハ上に乾燥後の膜厚が0.4μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、1.1μm角のベイヤーパターンが形成されるフォトマスクを用いて50~1500mJ/cmまで50mJ/cmステップで露光を行うことで、上記正方形ピクセルパターンを解像する最適露光量を決定した後、この最適露光量にて露光を行った。その後、露光された塗布膜が形成されているガラスウエハをスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理を行い、その後スピン乾燥を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、ガラスウエハ上に緑色の着色パターン(緑色画素)を形成した。
次いで、緑色画素を形成したガラスウエハ上に、上記製造例7-2で製造した紫外線吸収層形成用組成物(UR-2)を、その乾燥後膜厚が0.4μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行い、積層ウエハを得た。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、1.1μm角のベイヤーパターンが形成されるフォトマスクを用いて50~1500mJ/cmまで50mJ/cmステップで露光を行うことで、上記正方形ピクセルパターンを解像する最適露光量を決定した後、緑色画素パターンが形成された領域と全く同一の領域が露光されるようアラインメント調整を行った上で、上記積層ウエハ上の紫外線吸収層形成用組成物(UR-2)からなる層を最適露光量で露光した。
その後、露光された塗布膜が形成されているガラスウエハをスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理を行い、その後スピン乾燥を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、緑色の着色パターン(緑色画素)上に紫外線吸収層が積層されたガラスウエハを作製した。
続いて、乾燥後の膜厚が0.8μmとなるよう調整した以外は、同様の方法にて、画素形成用組成物(RR-1)、画素形成用組成物(BR-1)を同様のプロセスでパターン形成を行い、赤色画素、青色画素を順次形成して、緑色画素、赤色画素および青色画素を有するカラーフィルタを形成した。このカラーフィルタにおいては、緑色画素がベイヤーパターンで形成されており、その隣接する領域に、赤色画素、青色画素がアイランドパターンで形成されている。
(耐光性評価)
上記カラーフィルタに対し、スーパーキセノンウェーザーメーターSX75(スガ試験機製)を用いて照度10万luxで1500時間光を照射して耐光性試験を行った。この際、紫外線吸収層が積層された側に光が照射されるようカラーフィルタを設置している。
耐光性試験の前後で、緑色画素の色度を測定し、耐光性試験前後の色度差ΔEabを求めた。
<評価基準>
5 : ΔEab≦1
4 : 1<ΔEab≦2
3 : 2<ΔEab≦3
2 : 3<ΔEab≦5
1 : 5<ΔEab
(異物の評価)
上述したカラーフィルタの製造過程において、緑色画素を形成した後、次いで、赤色画素をガラスウエハ上に形成した。その後、青色画素を形成する際、200℃300秒の加熱処理(ポストベーク)の代わりに、265℃300秒加熱処理(ポストベーク)を行ったのち、緑色画素と青色画素の境界領域を電子顕微鏡で観測して異物の発生度合いを観測し、以下の基準で評価した。
<評価基準>
5 : 緑色画素と青色画素の境界領域に異物が観測されない。
4 : 緑色画素と青色画素の境界領域に0.1μm以上の大きさの異物は観測されないが、0.1μm未満の大きさの異物が1個観測される。
3 : 緑色画素と青色画素の境界領域に0.1μm以上の大きさの異物は観測されないが、0.1μm未満の大きさの異物が2個観測される。
2 : 緑色画素と青色画素の境界領域に0.1μm以上の大きさの異物は観測されないが、0.1μm未満の大きさの異物が3個観測される。
1 : 緑色画素と青色画素の境界領域に0.1μm未満の大きさの異物が4個以上観測される、もしくは、0.1μm以上の大きさの異物が1個以上観測される。
[実施例2~39、比較例1]
画素形成用組成物、紫外線吸収層形成用組成物の種類を下記表に記載の種類に変更した以外は、実施例1と同様にしてカラーフィルタを製造し、耐光性および異物を評価した。
[実施例40]
画素形成用組成物、紫外線吸収層形成用組成物の種類を下記表に記載の種類に変更し、かつ、紫外線吸収層の膜厚を0.2μmとした以外は、実施例1と同様にしてカラーフィルタを製造し、耐光性および異物を評価した。
Figure 0007185780000056
Figure 0007185780000057
上記表に示すように、実施例はいずれも異物及び耐光性の評価が優れていた。なお、実施例1~40の紫外線吸収層の波長550~800nmの波長領域における透過率は、いずれも80%以上であった。
各実施例の紫外線吸収層の透過率及び極大吸収波長は、上記表に記載の紫外線吸収層形成用組成物を用いてガラス基板上に乾燥後膜厚が0.4μm(実施例1~39)または0.2μm(実施例40)となるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)した。次いで、プリベーク後の塗布膜の全面に、i線を1000mJ/cmの露光量で照射して露光した後、ホットプレートを用いて220℃で5分間ポストベークを行って膜を形成した。分光光度計(U-4100、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、得られた膜の波長300~800nmの吸光度及び透過率を測定して、波長550~800nmの波長領域における透過率、波長300~450nmの波長領域における透過率の最小値、および、波長300~450nmの波長領域における最大吸収波長をそれぞれ測定した。
実施例24において、アルミニウムフタロシアニン顔料(P-3)の代わりに、同量のC.I.ピグメントグリーン63を含む顔料分散液を用いて製造した画素形成用組成物を用いた場合であっても、実施例24と同様の効果が得られた。
各実施例において、異物の評価の際に用いる青色画素形成用の画素形成用組成物を、(BR-1)から(BR-2)、(BR-3)または(BR-4)に変更した場合であっても、上記表と同様に、異物の発生を抑制することができた。
1:支持体
2:着色画素A
3:紫外線吸収層
4:画素B
5:隔壁

Claims (13)

  1. アルミニウムフタロシアニン顔料を含む着色画素Aと、
    前記着色画素Aの側面の少なくとも一部と接する、前記着色画素Aとは異なる他の画素と、
    前記着色画素Aの光入射側の光路上に設けられた、波長300~450nmの範囲に透過率20%以下となる波長領域を有し、かつ、波長550~800nmの波長領域における透過率が80%以上である紫外線吸収層と、を有し、
    前記他の画素はフタロシアニン顔料を含む、
    カラーフィルタ。
  2. 前記着色画素Aの表面に前記紫外線吸収層が積層している、請求項1に記載のカラーフィルタ。
  3. 前記アルミニウムフタロシアニン顔料は、式(AL1)で表される化合物、および、式(AL2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種である、請求項1または2に記載のカラーフィルタ;
    Figure 0007185780000058
    式(AL1)中、Xはハロゲン原子を表す;
    はヒドロキシ基、-OP(=O)R、-OC(=O)R、-OS(=O)または-O-SiRを表し、RおよびRはそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良く、R~Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、RとRは互いに結合して環を形成しても良い;
    n1は、0~16の整数を表す;
    Figure 0007185780000059
    式(AL2)中、XおよびXはそれぞれ独立してハロゲン原子を表す;
    は、-O-SiR1112-O-、-O-SiR1314-O-SiR1516-O-、または-O-P(=O)R17-O-を表し、R11~R17はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表す;
    n2およびn3は、それぞれ独立して0~16の整数を表す。
  4. 前記アルミニウムフタロシアニン顔料が前記式(AL1)で表される化合物であり、かつ、Zが、-OP(=O)Rである、請求項3に記載のカラーフィルタ。
  5. 前記アルミニウムフタロシアニン顔料が前記式(AL1)で表される化合物であり、
    前記n1が4~16の整数を表し、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値が6~15であり、ハロゲン分布幅が4以上である、請求項3または4に記載のカラーフィルタ。
  6. 前記Xが臭素原子である、請求項5に記載のカラーフィルタ。
  7. 前記着色画素Aは、フタロシアニン顔料誘導体を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  8. 前記フタロシアニン顔料誘導体は、式(PC-1)で表される化合物である、請求項7に記載のカラーフィルタ;
    Figure 0007185780000060
    式(PC-1)中、X pc はハロゲン原子を表し、
    は、Al、Ga、In、SiまたはSnを表し、
    pc はヒドロキシ基、-OP(=O)R pc pc 、-OC(=O)R pc 、-OS(=O) pc または-O-SiR pc pc pc を表し、R pc およびR pc はそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、R pc とR pc は互いに結合して環を形成しても良く、R pc ~R pc はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、R pc とR pc は互いに結合して環を形成しても良く、
    pc は、スルホ基またはその塩を表し、
    nは、0~15の整数を表し、mは1~16の整数を表し、n+mは1~16の整数である。
  9. 前記着色画素Aは、芳香族カルボキシル基を有する樹脂を含む、請求項1~のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  10. 前記紫外線吸収層は、紫外線吸収剤および黄色着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1~のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  11. 前記他の画素が含むフタロシアニン顔料は、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6およびC.I.ピグメントブルー16から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~10のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  12. 請求項1~11のいずれか1項に記載のカラーフィルタを有する固体撮像素子。
  13. 請求項1~11のいずれか1項に記載のカラーフィルタを有する画像表示装置。
JP2021530635A 2019-07-09 2020-07-01 カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置 Active JP7185780B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019127328 2019-07-09
JP2019127328 2019-07-09
PCT/JP2020/025751 WO2021006132A1 (ja) 2019-07-09 2020-07-01 カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021006132A1 JPWO2021006132A1 (ja) 2021-01-14
JP7185780B2 true JP7185780B2 (ja) 2022-12-07

Family

ID=74115164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021530635A Active JP7185780B2 (ja) 2019-07-09 2020-07-01 カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220107450A1 (ja)
JP (1) JP7185780B2 (ja)
TW (1) TW202116929A (ja)
WO (1) WO2021006132A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220157365A (ko) * 2020-03-24 2022-11-29 가부시키가이샤 아데카 화합물, 조성물, 경화물 및 경화물의 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014012813A (ja) 2012-06-08 2014-01-23 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 顔料組成物及びカラーフィルタ
JP2018091886A (ja) 2016-11-30 2018-06-14 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用感光性着色組成物およびカラーフィルタ
JP2018105959A (ja) 2016-12-26 2018-07-05 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用感光性着色組成物、およびカラーフィルタ
WO2019039172A1 (ja) 2017-08-22 2019-02-28 富士フイルム株式会社 構造体、構造体の製造方法、吸収層形成用組成物、固体撮像素子および画像表示装置
JP2019066834A (ja) 2017-10-02 2019-04-25 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用感光性着色組成物及びカラーフィルタ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014012813A (ja) 2012-06-08 2014-01-23 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 顔料組成物及びカラーフィルタ
JP2018091886A (ja) 2016-11-30 2018-06-14 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用感光性着色組成物およびカラーフィルタ
JP2018105959A (ja) 2016-12-26 2018-07-05 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用感光性着色組成物、およびカラーフィルタ
WO2019039172A1 (ja) 2017-08-22 2019-02-28 富士フイルム株式会社 構造体、構造体の製造方法、吸収層形成用組成物、固体撮像素子および画像表示装置
JP2019066834A (ja) 2017-10-02 2019-04-25 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用感光性着色組成物及びカラーフィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021006132A1 (ja) 2021-01-14
US20220107450A1 (en) 2022-04-07
JPWO2021006132A1 (ja) 2021-01-14
TW202116929A (zh) 2021-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7011662B2 (ja) 構造体、構造体の製造方法、吸収層形成用組成物、固体撮像素子および画像表示装置
JP7399268B2 (ja) 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置
JP2022000700A (ja) 感光性着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
WO2021157501A1 (ja) 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置
JP2024014989A (ja) 着色感光性組成物、硬化物、カラーフィルタ、固体撮像素子、及び、画像表示装置
WO2022065215A1 (ja) 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサ、カメラモジュール、化合物および赤外線吸収剤
JP2024040152A (ja) 着色組成物、膜、カラーフィルタおよび固体撮像素子
JP7233518B2 (ja) 着色組成物、硬化膜、パターン形成方法、カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
JP7185780B2 (ja) カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
JP2023161048A (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜、カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
JP7045456B2 (ja) 着色組成物、膜、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子及び画像表示装置
WO2020022248A1 (ja) 硬化性組成物、膜、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子および画像表示装置
JP7437422B2 (ja) 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
WO2020022247A1 (ja) 硬化性組成物、硬化性組成物の製造方法、膜、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子および画像表示装置
JPWO2019077913A1 (ja) 着色組成物、膜、カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
JPWO2019077912A1 (ja) 着色組成物、膜の製造方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子の製造方法および画像表示装置の製造方法
JP7436647B2 (ja) 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
JP7302014B2 (ja) 着色組成物、膜、カラーフィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
JP7331243B2 (ja) 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子および画像表示装置
WO2022130774A1 (ja) 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ
WO2023162574A1 (ja) 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサ、カメラモジュールおよび化合物
WO2023145700A1 (ja) 赤外線吸収組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサおよびカメラモジュール
JP7290731B2 (ja) 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置
WO2023286582A1 (ja) 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサ、カメラモジュールおよび化合物
WO2022191044A1 (ja) 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサ、カメラモジュール、化合物および赤外線吸収剤

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221024

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7185780

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150