JP7220726B2 - 硬化性組成物、膜、構造体、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置 - Google Patents

硬化性組成物、膜、構造体、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、顔料と樹脂と重合性化合物と光重合開始剤と溶剤とを含む硬化性組成物に関する。また、本発明は、硬化性組成物を用いた膜、構造体、カラーフィルタ、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。
カラーフィルタは、顔料と樹脂と重合性化合物と光重合開始剤と溶剤とを含む硬化性組成物を用いて製造されている。また、着色剤として顔料を用いた場合には、硬化性組成物の保存安定性を向上させるために、分散剤などを用いて硬化性組成物中に顔料を分散させることが行われている。
分散剤としては、例えば、グラフト鎖を有する繰り返し単位を有する樹脂などが知られている。例えば、特許文献1には、グラフト鎖に炭素炭素不飽和二重結合を含む繰り返し単位を有するグラフト重合体(樹脂)を用いて顔料を分散させている。特許文献1の段落番号0082には、グラフト重合体(樹脂)は、式(I)または式(II)で表される繰り返し単位を有することが好ましいことが記載されている。
Figure 0007220726000001
(式(I)及び式(II)中、R11~R16は各々独立に水素原子又は1価の有機基を表し、X及びXは各々独立に-CO-、-C(=O)O-、-CONH-、-OC(=O)-又はフェニレン基を表す。L及びLは各々独立に単結合又は2価の有機連結基を表し、B及びBは各々独立に炭素炭素不飽和二重結合を少なくとも1つ有する有機基を表す。a及びbは2~8の整数を表し、c及びdは1~100の整数を表す。)
特開2011-122115号公報
顔料と樹脂と重合性化合物と光重合開始剤と溶剤とを含む硬化性組成物について、保存安定性に優れること、および、現像性に優れることが望まれている。また、近年ではこれらの特性についてより高い水準での両立が望まれている。
また、本発明者の検討によれば、顔料と樹脂と重合性化合物と光重合開始剤と溶剤とを含む硬化性組成物を用いて形成された膜を、湿度の高い環境下に長期間曝した場合、膜収縮が生じることがあることが分かった。膜収縮が生じると、例えばカラーフィルタの各画素の高さの不均一化が生じて画素ごとに集光性がばらつき、色再現性が低下することがある。
よって、本発明の目的は、保存安定性および現像性が良好で、耐湿性に優れた膜を形成できる硬化性組成物を提供することにある。また、本発明は、硬化性組成物を用いた膜、カラーフィルタ、構造体、固体撮像素子及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、以下の構成とすることにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。よって、本発明は以下を提供する。
<1> 顔料と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、溶剤とを含む硬化性組成物であって、
樹脂は、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位とを含む樹脂Aを含み、
ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む、硬化性組成物;
式(1)
Figure 0007220726000002
式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~20の炭化水素基を表す;
ただし、Rがメチル基の場合、Rは水素原子であり、Rがメチル基の場合、Rは炭素数2以上の炭化水素基である。
<2> ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位を含む、<1>に記載の硬化性組成物。
<3> 式(1)のRが炭素数2~20のアルキル基である、<1>または<2>に記載の硬化性組成物。
<4> 式(1)のRが炭素数2~20の1級または2級のアルキル基である、<1>または<2>に記載の硬化性組成物。
<5> ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位と、下記式(2)で表される繰り返し単位とを含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性組成物;
式(2)
Figure 0007220726000003
式(2)中、R11はメチル基を表し、R12は炭素数1~20の炭化水素基を表す。
<6> ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖のガラス転移温度は100℃以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<7> ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖のハンセン溶解度パラメータが7.8~9.5(cal/cm0.5である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<8> 樹脂Aが分散剤である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<9> 顔料が有彩色顔料を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<10> 更に顔料誘導体を含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<11> 隔壁で区画された領域に画素を形成するために用いられる<1>~<10>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<12> <1>~<11>のいずれか1つに記載の硬化性組成物を用いた膜。
<13> 支持体と、
支持体上に設けられた隔壁と、
支持体上であって、隔壁で区画された領域に設けられた<1>~<11>のいずれか1つに記載の硬化性組成物から得られる画素と、
を有する構造体。
<14> <12>に記載の膜を含むカラーフィルタ。
<15> <12>に記載の膜を含む固体撮像素子。
<16> <12>に記載の膜を含む画像表示装置。
本発明によれば、保存安定性および現像性が良好で、耐湿性に優れた膜を形成できる硬化性組成物を提供することができる。また、本発明は、硬化性組成物を用いた膜、カラーフィルタ、構造体、固体撮像素子及び画像表示装置を提供することができる。
本発明の構造体の一実施形態を示す側断面図である。 同構造体を真上方向からみた平面図である。
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。
<硬化性組成物>
本発明の硬化性組成物は、顔料と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、溶剤とを含む硬化性組成物であって、
樹脂は、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位とを含む樹脂Aを含み、
ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、式(1)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする。
本発明の硬化性組成物は、上記樹脂Aを含むことにより、硬化性組成物中における顔料の分散性を向上させることができ、保存安定性に優れた硬化性組成物とすることができる。更には、現像性も向上させることができる。更にまた、得られる膜の耐湿性も向上させることができる。このような効果が得られる理由としては以下によるものであると推測される。すなわち、樹脂Aは、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位とを含むので、樹脂Aに含まれる酸基の部位が顔料へ吸着し、樹脂Aのグラフト鎖が立体反発基として作用すると推測され、硬化性組成物中における顔料の分散性を向上させることができ、その結果、硬化性組成物の保存安定性を向上できたと推測される。更には、酸基を有する繰り返し単位と、所定のポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位との組み合わせにより優れた現像性が得られたと推測される。また、上記ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、湿度による影響が受けにくいと推測され、このため、耐湿性に優れた膜を形成することができたと推測される。
本発明の硬化性組成物は、カラーフィルタ、近赤外線透過フィルタ、近赤外線カットフィルタ、ブラックマトリクス、遮光膜、屈折率調整膜、マイクロレンズなどに用いることができる。また、本発明の硬化性組成物は、カラーマイクロレンズの形成用の組成物として用いることもできる。カラーマイクロレンズの製造方法としては、特開2018-010162号公報に記載された方法などが挙げられる。
カラーフィルタとしては、特定の波長の光を透過させる着色画素を有するフィルタが挙げられ、赤色画素、青色画素、緑色画素、黄色画素、シアン色画素およびマゼンタ色画素から選ばれる少なくとも1種の着色画素を有するフィルタであることが好ましい。カラーフィルタは、有彩色顔料を含む硬化性組成物を用いて形成することができる。
近赤外線カットフィルタとしては、極大吸収波長を波長700~1800nmの範囲に有するフィルタが挙げられる。近赤外線カットフィルタは、極大吸収波長を波長700~1300nmの範囲に有するフィルタであることが好ましく、波長700~1000nmの範囲に有するフィルタであることがより好ましい。また、近赤外線カットフィルタの波長400~650nmの全範囲での透過率は70%以上であることが好ましく、80%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。また、波長700~1800nmの範囲の少なくとも1点での透過率は20%以下であることが好ましい。また、近赤外線カットフィルタの極大吸収波長における吸光度Amaxと、波長550nmにおける吸光度A550との比である吸光度Amax/吸光度A550は、20~500であることが好ましく、50~500であることがより好ましく、70~450であることが更に好ましく、100~400であることが特に好ましい。近赤外線カットフィルタは、近赤外線吸収顔料を含む硬化性組成物を用いて形成することができる。
近赤外線透過フィルタは、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタである。近赤外線透過フィルタは、可視光と近赤外線のいずれも透過させるフィルタ(透明膜)であってもよく、可視光の少なくとも一部を遮光し、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタであってもよい。近赤外線透過フィルタとしては、波長400~640nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長1100~1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である分光特性を満たしているフィルタなどが好ましく挙げられる。近赤外線透過フィルタは、以下の(1)~(4)のいずれかの分光特性を満たしているフィルタであることが好ましい。
(1):波長400~640nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長800~1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ。
(2):波長400~750nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長900~1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ。
(3):波長400~830nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長1000~1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ。
(4):波長400~950nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長1100~1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ。
本発明の硬化性組成物は、カラーフィルタ用の硬化性組成物として好ましく用いることができる。具体的には、カラーフィルタの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、固体撮像素子に用いられるカラーフィルタの画素形成用の硬化性組成物としてより好ましく用いることができる。
以下、本発明の硬化性組成物に用いられる各成分について説明する。
<<顔料>>
本発明の硬化性組成物は、顔料を含有する。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、本発明において、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。また、顔料は、波長400~2000nmの範囲に極大吸収波長を有するものが好ましく、波長400~700nmの範囲に極大吸収波長を有するものがより好ましい。また、波長400~700nmの範囲に極大吸収波長を有する顔料(好ましくは有彩色顔料)を用いた場合においては、本発明の硬化性組成物は、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。
顔料の平均一次粒子径は、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。顔料の平均一次粒子径が上記範囲であれば、硬化性組成物中における顔料の分散性が良好である。なお、本発明において、顔料の一次粒子径は、顔料の一次粒子を透過型電子顕微鏡により観察し、得られた写真から求めることができる。具体的には、顔料の一次粒子の投影面積を求め、それに対応する円相当径を顔料の一次粒子径として算出する。また、本発明における平均一次粒子径は、400個の顔料の一次粒子についての一次粒子径の算術平均値とする。また、顔料の一次粒子とは、凝集のない独立した粒子をいう。
(有彩色顔料)
有彩色顔料としては、特に限定されず、公知の有彩色顔料を用いることができる。有彩色顔料としては、波長400~700nmの範囲に極大吸収波長を有する顔料が挙げられる。例えば、黄色顔料、オレンジ色顔料、赤色顔料、緑色顔料、紫色顔料、青色顔料などが挙げられる。これらの具体例としては、例えば、以下が挙げられる。
カラーインデックス(C.I.)Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214,231,232(メチン系),233(キノリン系)等(以上、黄色顔料)、
C.I.Pigment Orange 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.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(アゾ系),296(アゾ系)等(以上、赤色顔料)、
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 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,29,60,64,66,79,80,87(モノアゾ系),88(メチン系)等(以上、青色顔料)。
また、緑色顔料として、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、緑色顔料として中国特許出願第106909027号明細書に記載の化合物、国際公開第2012/102395号に記載のリン酸エステルを配位子として有するフタロシアニン化合物などを用いることもできる。
また、青色顔料として、リン原子を有するアルミニウムフタロシアニン化合物を用いることもできる。具体例としては、特開2012-247591号公報の段落番号0022~0030、特開2011-157478号公報の段落番号0047に記載の化合物が挙げられる。
また、黄色顔料として、特開2017-201003号公報に記載されている顔料、特開2017-197719号公報に記載されている顔料、特開2017-171912号公報の段落番号0011~0062、0137~0276に記載されている顔料、特開2017-171913号公報の段落番号0010~0062、0138~0295に記載されている顔料、特開2017-171914号公報の段落番号0011~0062、0139~0190に記載されている顔料、特開2017-171915号公報の段落番号0010~0065、0142~0222に記載されている顔料を用いることもできる。
また、黄色顔料として、特開2018-062644号公報に記載の化合物を用いることもできる。この化合物は顔料誘導体としても使用可能である。
また、赤色顔料として、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。このような化合物としては、式(DPP1)で表される化合物であることが好ましく、式(DPP2)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 0007220726000004
上記式中、R11およびR13はそれぞれ独立して置換基を表し、R12およびR14はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、n11およびn13はそれぞれ独立して0~4の整数を表し、X12およびX14はそれぞれ独立して酸素原子、硫黄原子または窒素原子を表し、X12が酸素原子または硫黄原子の場合は、m12は1を表し、X12が窒素原子の場合は、m12は2を表し、X14が酸素原子または硫黄原子の場合は、m14は1を表し、X14が窒素原子の場合は、m14は2を表す。R11およびR13が表す置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基、アミド基、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、スルホキシド基、スルホ基などが好ましい具体例として挙げられる。
本発明において、有彩色顔料は、2種以上組み合わせて用いてもよい。また、有彩色顔料は、2種以上組み合わせて用いる場合、2種以上の有彩色顔料の組み合わせで黒色を形成していてもよい。そのような組み合わせとしては、例えば以下の(1)~(7)の態様が挙げられる。硬化性組成物中に有彩色顔料を2種以上含み、かつ、2種以上の有彩色顔料の組み合わせで黒色を呈している場合においては、本発明の硬化性組成物は、近赤外線透過フィルタ用の硬化性組成物として好ましく用いることができる。
(1)赤色顔料と青色顔料とを含有する態様。
(2)赤色顔料と青色顔料と黄色顔料とを含有する態様。
(3)赤色顔料と青色顔料と黄色顔料と紫色顔料とを含有する態様。
(4)赤色顔料と青色顔料と黄色顔料と紫色顔料と緑色顔料とを含有する態様。
(5)赤色顔料と青色顔料と黄色顔料と緑色顔料とを含有する態様。
(6)赤色顔料と青色顔料と緑色顔料とを含有する態様。
(7)黄色顔料と紫色顔料とを含有する態様。
(白色顔料)
白色顔料としては、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、シリカ、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、中空樹脂粒子、硫化亜鉛などが挙げられる。白色顔料は、チタン原子を有する粒子が好ましく、酸化チタンがより好ましい。また、白色顔料は、波長589nmの光に対する屈折率が2.10以上の粒子であることが好ましい。前述の屈折率は、2.10~3.00であることが好ましく、2.50~2.75であることがより好ましい。
また、白色顔料は「酸化チタン 物性と応用技術 清野学著 13~45ページ 1991年6月25日発行、技報堂出版発行」に記載の酸化チタンを用いることもできる。
白色顔料は、単一の無機物からなるものだけでなく、他の素材と複合させた粒子を用いてもよい。例えば、内部に空孔や他の素材を有する粒子、コア粒子に無機粒子を多数付着させた粒子、ポリマー粒子からなるコア粒子と無機ナノ微粒子からなるシェル層とからなるコアおよびシェル複合粒子を用いることが好ましい。上記ポリマー粒子からなるコア粒子と無機ナノ微粒子からなるシェル層とからなるコアおよびシェル複合粒子としては、例えば、特開2015-047520号公報の段落番号0012~0042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。
白色顔料は、中空無機粒子を用いることもできる。中空無機粒子とは、内部に空洞を有する構造の無機粒子であり、外殻に包囲された空洞を有する無機粒子のことを言う。中空無機粒子としては、特開2011-075786号公報、国際公開第2013/061621号、特開2015-164881号公報などに記載された中空無機粒子が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
(黒色顔料)
黒色顔料としては特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、カーボンブラック、チタンブラック、グラファイト等が挙げられ、カーボンブラック、チタンブラックが好ましく、チタンブラックがより好ましい。チタンブラックとは、チタン原子を含有する黒色粒子であり、低次酸化チタンや酸窒化チタンが好ましい。チタンブラックは、分散性向上、凝集性抑制などの目的で必要に応じ、表面を修飾することが可能である。例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は、酸化ジルコニウムでチタンブラックの表面を被覆することが可能である。また、特開2007-302836号公報に表されるような撥水性物質での処理も可能である。黒色顔料として、カラーインデックス(C.I.)Pigment Black 1,7等が挙げられる。チタンブラックは、個々の粒子の一次粒子径及び平均一次粒子径のいずれもが小さいことが好ましい。具体的には、平均一次粒子径が10~45nmであることが好ましい。チタンブラックは、分散物として用いることもできる。例えば、チタンブラック粒子とシリカ粒子とを含み、分散物中のSi原子とTi原子との含有比が0.20~0.50の範囲に調整した分散物などが挙げられる。上記分散物については、特開2012-169556号公報の段落0020~0105の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。チタンブラックの市販品の例としては、チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M-C、13R-N、13M-T(商品名:三菱マテリアル(株)製)、ティラック(Tilack)D(商品名:赤穂化成(株)製)などが挙げられる。
(近赤外線吸収顔料)
近赤外線吸収顔料は、有機顔料であることが好ましい。また、近赤外線吸収顔料は、波長700nmを超え1400nm以下の範囲に極大吸収波長を有することが好ましい。また、近赤外線吸収顔料の極大吸収波長は、1200nm以下であることが好ましく、1000nm以下であることがより好ましく、950nm以下であることが更に好ましい。また、近赤外線吸収顔料は、波長550nmにおける吸光度A550と極大吸収波長における吸光度Amaxとの比であるA550/Amaxが0.1以下であることが好ましく、0.05以下であることがより好ましく、0.03以下であることが更に好ましく、0.02以下であることが特に好ましい。下限は、特に限定はないが、例えば、0.0001以上とすることができ、0.0005以上とすることもできる。上述の吸光度の比が上記範囲であれば、可視透明性および近赤外線遮蔽性に優れた近赤外線吸収顔料とすることができる。なお、本発明において、近赤外線吸収顔料の極大吸収波長および各波長における吸光度の値は、近赤外線吸収顔料を含む感光性組成物を用いて形成した膜の吸収スペクトルから求めた値である。
近赤外線吸収顔料としては、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、クアテリレン化合物、メロシアニン化合物、クロコニウム化合物、オキソノール化合物、イミニウム化合物、ジチオール化合物、トリアリールメタン化合物、ピロメテン化合物、アゾメチン化合物、アントラキノン化合物、ジベンゾフラノン化合物、ジチオレン金属錯体、金属酸化物、金属ホウ化物等が挙げられる。ピロロピロール化合物としては、特開2009-263614号公報の段落番号0016~0058に記載の化合物、特開2011-068731号公報の段落番号0037~0052に記載の化合物、国際公開第2015/166873号の段落番号0010~0033に記載の化合物などが挙げられる。スクアリリウム化合物としては、特開2011-208101号公報の段落番号0044~0049に記載の化合物、特許第6065169号公報の段落番号0060~0061に記載の化合物、国際公開第2016/181987号の段落番号0040に記載の化合物、特開2015-176046号公報に記載の化合物、国際公開第2016/190162号の段落番号0072に記載の化合物、特開2016-074649号公報の段落番号0196~0228に記載の化合物、特開2017-067963号公報の段落番号0124に記載の化合物、国際公開第2017/135359号に記載の化合物、特開2017-114956号公報に記載の化合物、特許6197940号公報に記載の化合物、国際公開第2016/120166号に記載の化合物などが挙げられる。シアニン化合物としては、特開2009-108267号公報の段落番号0044~0045に記載の化合物、特開2002-194040号公報の段落番号0026~0030に記載の化合物、特開2015-172004号公報に記載の化合物、特開2015-172102号公報に記載の化合物、特開2008-088426号公報に記載の化合物、国際公開第2016/190162号の段落番号0090に記載の化合物、特開2017-031394号公報に記載の化合物などが挙げられる。クロコニウム化合物としては、特開2017-082029号公報に記載の化合物が挙げられる。イミニウム化合物としては、例えば、特表2008-528706号公報に記載の化合物、特開2012-012399号公報に記載の化合物、特開2007-092060号公報に記載の化合物、国際公開第2018/043564号の段落番号0048~0063に記載の化合物が挙げられる。フタロシアニン化合物としては、特開2012-077153号公報の段落番号0093に記載の化合物、特開2006-343631号公報に記載のオキシチタニウムフタロシアニン、特開2013-195480号公報の段落番号0013~0029に記載の化合物、特許第6081771号公報に記載のバナジウムフタロシアニン化合物が挙げられる。ナフタロシアニン化合物としては、特開2012-077153号公報の段落番号0093に記載の化合物が挙げられる。ジチオレン金属錯体としては、特許第5733804号公報に記載の化合物が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛、Alドープ酸化亜鉛、フッ素ドープ二酸化スズ、ニオブドープ二酸化チタン、酸化タングステンなどが挙げられる。酸化タングステンの詳細については、特開2016-006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。金属ホウ化物としては、ホウ化ランタンなどが挙げられる。ホウ化ランタンの市販品としては、LaB-F(日本新金属(株)製)などが挙げられる。また、金属ホウ化物としては、国際公開第2017/119394号に記載の化合物を用いることもできる。酸化インジウムスズの市販品としては、F-ITO(DOWAハイテック(株)製)などが挙げられる。
また、近赤外線吸収顔料としては、特開2017-197437号公報に記載のスクアリリウム化合物、特開2017-025311号公報に記載のスクアリリウム化合物、国際公開第2016/154782号に記載のスクアリリウム化合物、特許第5884953号公報に記載のスクアリリウム化合物、特許第6036689号公報に記載のスクアリリウム化合物、特許第5810604号公報に記載のスクアリリウム化合物、国際公開第2017/213047号の段落番号0090~0107に記載のスクアリリウム化合物、特開2018-054760号公報の段落番号0019~0075に記載のピロール環含有化合物、特開2018-040955号公報の段落番号0078~0082に記載のピロール環含有化合物、特開2018-002773号公報の段落番号0043~0069に記載のピロール環含有化合物、特開2018-041047号公報の段落番号0024~0086に記載のアミドα位に芳香族環を有するスクアリリウム化合物、特開2017-179131号公報に記載のアミド連結型スクアリリウム化合物、特開2017-141215号公報に記載のピロールビス型スクアリリウム骨格又はクロコニウム骨格を有する化合物、特開2017-082029号公報に記載されたジヒドロカルバゾールビス型のスクアリリウム化合物、特開2017-068120号公報の段落番号0027~0114に記載の非対称型の化合物、特開2017-067963号公報に記載されたピロール環含有化合物(カルバゾール型)、特許第6251530号公報に記載されたフタロシアニン化合物など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%以上であることがより一層好ましく、40質量%以上であることが特に好ましい。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。
<<顔料誘導体>>
本発明の硬化性組成物は顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、発色団の一部分を、酸基、塩基性基またはフタルイミドメチル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。顔料誘導体が有する酸基としては、スルホ基、カルボキシル基が好ましく、スルホ基がより好ましい。顔料誘導体が有する塩基性基としては、アミノ基が好ましく、三級アミノ基がより好ましい。
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、後述する実施例に記載の化合物、特開2011-252065号公報の段落番号0162~0183に記載された化合物、特開2003-081972号公報に記載された化合物が挙げられる。
顔料誘導体の含有量は、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。
<<染料>>
本発明の硬化性組成物は、染料を含有することができる。染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。染料は、有彩色染料であってもよく、近赤外線吸収染料であってもよい。有彩色染料としては、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、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を用いることもできる。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。近赤外線吸収染料としては、ピロロピロール化合物、リレン化合物、オキソノール化合物、スクアリリウム化合物、シアニン化合物、クロコニウム化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ピリリウム化合物、アズレニウム化合物、インジゴ化合物およびピロメテン化合物が挙げられる。
硬化性組成物の全固形分中における染料の含有量は1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが特に好ましい。上限としては特に制限はないが、70質量%以下であることが好ましく、65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。
また、染料の含有量は、顔料の100質量部に対して5~50質量部であることが好ましい。上限は、45質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがより好ましい。下限は、10質量部以上であることが好ましく、15質量部以上であることが更に好ましい。
また、本発明の硬化性組成物は染料を実質的に含有しないこともできる。本発明の硬化性組成物が染料を実質的に含まない場合、本発明の硬化性組成物の全固形分中における染料の含有量が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。
<<樹脂>>
本発明の硬化性組成物は樹脂を含む。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、主に粒子等を組成物中で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を目的として樹脂を使用することもできる。
本発明の硬化性組成物に用いられる樹脂は、後述する所定のポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位とを含む樹脂Aを含む。本発明の硬化性組成物は、樹脂Aを1種のみを含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
硬化性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。
本発明の硬化性組成物に含まれる樹脂中における樹脂Aの含有量は5~100質量%であることが好ましい。上限は99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましい。下限は6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。
本発明の硬化性組成物において、樹脂Aは分散剤として用いることも好ましい。樹脂Aを分散剤として用いる場合、樹脂Aの含有量は顔料の100質量部に対して10~100質量部であることが好ましい。上限は90質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましい。下限は6質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましい。また、樹脂Aを分散剤として用いる場合、分散剤の全量中における樹脂Aの含有量は、5~100質量%であることが好ましく、20~100質量%であることがより好ましく、30~100質量%であることが更に好ましい。
(樹脂A)
次に、樹脂Aについて説明する。樹脂Aは、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位とを含む。そして、上記ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む。なお、本発明において、グラフト鎖とは、繰り返し単位の主鎖から枝分かれして伸びるポリマー鎖のことを意味する。グラフト鎖の長さについては特に制限されないが、グラフト鎖が長くなると立体反発効果が高くなり、顔料などの分散性を高めることができる。グラフト鎖としては、水素原子を除いた原子数が40~10000であることが好ましく、水素原子を除いた原子数が50~2000であることがより好ましく、水素原子を除いた原子数が60~500であることが更に好ましい。
樹脂Aの重量平均分子量は、3000~50000が好ましい。下限は5000以上が好ましく、7000以上がより好ましい。上限は、40000以下が好ましく、30000以下がより好ましい。樹脂Aの重量平均分子量が上記範囲であれば優れた現像性と保存安定性を両立させやすい。
樹脂Aの酸価は、20~150mgKOH/gが好ましい。上限は、130mgKOH/g以下が好ましく、110mgKOH/g以下がより好ましい。下限は、30mgKOH/g以上が好ましく、40mgKOH/g以上がより好ましい.樹脂Aの酸価が上記範囲であれば、優れた現像性と保存安定性を両立させやすい。
まず、樹脂Aが有する酸基を有する繰り返し単位について説明する。酸基を有する繰り返し単位としては、下記式(a1)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0007220726000005
式(a1)において、Ra1~Ra3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。Ra1~Ra3が表すアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~3がより好ましく、1が更に好ましい。
式(a1)において、Qa1は、-COO-、-CONH-またはフェニレン基を表し、-COO-または-CONH-であることが好ましく、-COO-であることがより好ましい。
式(a1)において、La1は、単結合または2価の連結基を表す。La1が表す2価の連結基としては、アルキレン基(好ましくは炭素数1~12のアルキレン基)、アリーレン基(好ましくは炭素数6~20のアリーレン基)、-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。アルキレン基及びアリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としてはヒドロキシル基、ハロゲン原子などが挙げられる。La1は単結合であることが好ましい。
式(a1)において、Aは水素原子または酸基を表す。ただし、Aが水素原子の場合は、Qa1が-COO-で、かつ、La1が単結合であるか、または、La1のA側の末端が-COO-である2価の連結基である。Aが表す酸基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基が挙げられ、カルボキシル基が好ましい。
式(a1)は、Qa1が-COO-で、La1が単結合で、Aが水素原子である組み合わせが特に好ましい。この態様によれば、より優れた保存安定性が得られやすい。
酸基を有する繰り返し単位の具体例としては、後述する実施例に記載の繰り返し単位a1-1~a1-5などが挙げられ、優れた現像性と保存安定性を両立させやすいという理由からa1-1およびa1-5が好ましい。
樹脂Aは、酸基を有する繰り返し単位を樹脂Aの全繰り返し単位中3~50質量%以上含有することが好ましい。上限は、45質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。下限は、4質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。
次に、樹脂Aが有するポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位について説明する。まず、ポリ(メタ)アクリレート構造について説明する。
ポリ(メタ)アクリレート構造は、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む。
式(1)
Figure 0007220726000006
式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1~20の炭化水素基を表す;
ただし、Rがメチル基の場合、Rは水素原子であり、Rがメチル基の場合、Rは炭素数2以上の炭化水素基である。
が表す炭化水素基の炭素数は、1~20であり、2~20が好ましく、2~15がより好ましく、2~10が更に好ましく、2~8が特に好ましい。
式(1)のRが表す炭化水素基の種類としては、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、アルキル基であることが好ましい。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、直鎖がより好ましい。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、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、ニトリル基などが挙げられ、優れた耐湿性が得られやすいという理由からアリール基が好ましい。アルキル基は、耐湿性と現像性の観点から無置換のアルキル基であることが好ましい。
式(1)のRが表す炭素数1~20の炭化水素基は、現像性の観点から1級または2級のアルキル基であることが好ましく、1級のアルキル基であることがより好ましく、1級の直鎖アルキル基であることが更に好ましく、無置換の1級の直鎖アルキル基であることが特に好ましい。
ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位を含むことが好ましい。この態様によれば、より優れた現像性が得られやすい。この場合において、グラフト鎖は、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位のみからなるものであってもよく、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位以外の繰り返し単位を更に含んでいてもよい。他の繰り返し単位としては、下記式(2)で表される繰り返し単位が好ましい。すなわち、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位と、を含むことも好ましい。この態様によっても、より優れた現像性が得られやすい。更には、詳細は不明だが、現像性を保ちつつ、顔料の分散性をより向上させるという効果も期待できる。上記グラフト鎖が式(1)のRが水素原子である繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位と含む場合、両者の繰り返し単位の質量比は、式(1)のRが水素原子である繰り返し単位:式(2)で表される繰り返し単位=1:0.05~9であることが好ましく、1:0.1~9であることがより好ましく、1:0.15~8であることが更に好ましい。両者の繰り返し単位の質量比が上記範囲であれば、優れた現像性と保存安定性を両立させやすい。
式(2)
Figure 0007220726000007
式(2)中、R11はメチル基を表し、R12は炭素数1~20の炭化水素基を表す。
12が表す炭化水素基の炭素数は、1~20であり、1~15がより好ましく、1~10が更に好ましく、1~8が特に好ましい。R12が表す炭化水素基の種類としては、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、アルキル基であることが好ましい。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、直鎖がより好ましい。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、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、ニトリル基などが挙げられ、優れた耐湿性が得られやすいという理由からアリール基が好ましい。アルキル基は、耐湿性と現像性の観点から無置換のアルキル基であることが好ましい。
上記グラフト鎖の末端構造としては、特に限定されない。水素原子であってもよく、置換基であってもよい。置換基としては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、ヘテロアリールチオエーテル基等が挙げられる。なかでも、顔料などの分散性向上の観点から、立体反発効果を有する基が好ましく、炭素数5~24のアルキル基又はアルコキシ基が好ましい。アルキル基およびアルコキシ基は、直鎖状、分岐状、及び、環状のいずれでもよく、直鎖状または分岐状が好ましい。
上記グラフト鎖の重量平均分子量は、500~10000であることが好ましい。上限は、8000以下であることが好ましく、6000以下であることがより好ましい。下限は1000以上であることが好ましく、1500以上であることがより好ましい。グラフト鎖の重量平均分子量が10000以下(好ましくは8000以下、より好ましくは6000以下)であれば、優れた現像性が得られる。また、グラフト鎖の重量平均分子量が500以上(好ましくは1000以上、より好ましくは1500以上)であれば、顔料の分散性を向上でき、硬化性組成物の保存安定性を向上できる。なお、本明細書において、グラフト鎖の重量平均分子量は、グラフト鎖を有する繰り返し単位の重合に用いた原料モノマーの重量平均分子量から算出した値である。例えば、グラフト鎖を有する繰り返し単位は、マクロモノマーを重合することで形成できる。ここで、マクロモノマーとは、ポリマー末端に重合性基が導入された高分子化合物を意味する。また、原料モノマーの重量平均分子量の値は、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を用いる。
上記グラフト鎖のガラス転移温度は、100℃以下であることが好ましく、80℃以下であることがより好ましく、60℃以下であることがより好ましい。グラフト鎖のガラス転移温度が100℃以下(好ましくは80℃以下、より好ましくは60℃以下)であれば優れた現像性が得られる。また、グラフト鎖のガラス転移温度の下限値は、現像後のパターン密着性の観点から-60℃以上であることが好ましく、-25℃以上であることがより好ましい。なお、本明細書において、グラフト鎖のガラス転移温度は、グラフト鎖の繰り返し単位に対応するモノマーのホモポリマーのガラス転移温度を用いて算出した値である。ホモポリマーのガラス転移温度の値については、Polymer Handbook(Wiley-Interscience社)に記載のホモポリマーのガラス転移温度の値を用いる。具体的には、グラフト鎖がホモポリマーである場合は、Polymer Handbook(Wiley-Interscience社)に記載されたホモポリマーのガラス転移温度の値を用いる。また、グラフト鎖が共重合体の場合は、共重合体の各繰り返し単位に対応するモノマーのホモポリマーの各ガラス転移温度の値を、共重合体の各繰り返し単位の質量比で乗じた値の和を用いる。グラフト鎖が、メチルメタクリレートとノルマルブチルアクリレートとの共重合体であって、メチルメタクリレート由来の繰り返し単位を50質量%、ノルマルブチルアクリレート由来の繰り返し単位を50質量%からなる共重合体の場合を例に挙げて具体的に説明する。メチルメタクリレートのホモポリマーのガラス転移温度は105℃であり、ノルマルブチルアクリレートのホモポリマーのガラス転移温度は-54℃であるため、上記共重合体のガラス転移温度は、(105℃×0.5)+(-54℃×0.5)=52.5+(-27)=25.5℃となる。
上記グラフト鎖のハンセン溶解度パラメータは、7.8~9.5(cal/cm0.5であることが好ましい。上限は9.4(cal/cm0.5以下であることが好ましく、9.1(cal/cm0.5以下であることがより好ましい。下限は、8.0cal/cm以上であることが好ましく、8.2(cal/cm0.5以上であることがより好ましい。グラフト鎖のハンセン溶解度パラメータが上記範囲であれば、顔料の分散性が良好で、優れた保存安定性が得られやすい。
ハンセン溶解度パラメータは、London分散力項、分子分極項(双極子間力項)、および、水素結合項の3次元のパラメータで定義され、下記式(H-1)により表される値である。なお、ハンセン溶解度パラメータに係る詳細は、「PROPERTIES OF POLYMERS」(著者:D.W.VAN KREVELEN、発行所:ELSEVIER SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY、1989年発行、第5版)に記載されている。
δ=(δD)+(δP)+(δH) ・・・(H-1)
δ:ハンセン溶解度パラメータ
δD:London分散力項
δP:分子分極項(双極子間力項)
δH:水素結合項
本明細書において、グラフト鎖のハンセン溶解度パラメータは、グラフト鎖の繰り返し単位に対応するモノマーのLondon分散力項(δD)、分子分極項(双極子間力項)(δP)、水素結合項(δH)を、ハンセン溶解度パラメータを提案したハンセン博士のグループによって開発されたプログラムであるHSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)のVer.4.1.07を使用して計算し、上記式(H-1)から算出した。また、グラフト鎖が共重合体の場合は、共重合体の各繰り返し単位に対応するモノマーのハンセン溶解度パラメータの値を、共重合体の各繰り返し単位の質量比で乗じた値の和を用いた。
樹脂Aが有するポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位としては、下記式(a2)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0007220726000008
式(a2)において、Rb1~Rb3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。Rb1~Rb3が表すアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~3がより好ましく、1が更に好ましい。
式(a2)において、Qb1は、-COO-、-CONH-またはフェニレン基を表し、-COO-または-CONH-であることが好ましく、-COO-であることがより好ましい。
式(a2)において、Lb1は、単結合または2価の連結基を表す。Lb1が表す2価の連結基としては、アルキレン基(好ましくは炭素数1~12のアルキレン基)、アリーレン基(好ましくは炭素数6~20のアリーレン基)、-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。アルキレン基及びアリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としてはヒドロキシル基、ハロゲン原子などが挙げられる。Lb1は2価の連結基であることが好ましい。また、Lb1が表す2価の連結基のW側の末端は、製造適性と製造コストの観点からSであることが好ましい。Lb1が表す2価の連結基の具体例としては、アルキレン基-COO-アルキレン基-S-、アルキレン基-OCO-アルキレン基-S-、アルキレン基-NHCO-アルキレン基-S-、アルキレン基-CONH-アルキレン基-S-などが挙げられる。また、Lb1が表す2価の連結基は、製造適性と製造コストの観点からQb1とWとをつなぐ鎖を構成する原子の数が4個以上であることが好ましく、6個以上であることがより好ましく、8個以上であることが更に好ましく、10個以上であることがより一層好ましい。また、上限は、顔料の分散性の観点から30個以下であることが好ましく、20個以下であることが好ましく、18個以下であることがより好ましく、16個以下であることが特に好ましい。例えば以下の繰り返しの場合、Qb1(-COO-)とWとをつなぐ鎖を構成する原子の数は、8個である。なお、以下の構造式のLb1の部位に付記した数値は、Qb1(-COO-)とWとをつなぐ鎖を構成する原子の配列の順番を表している。
Figure 0007220726000009
式(a2)において、Wはポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を表す。ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖としては上述したものが挙げられる。
ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位の具体例としては、後述する実施例に記載の繰り返し単位a2-1~a2-19、a2-21~25などが挙げられ、保存安定性と現像性と密着性を高い水準で並立させやすいという理由からa2-2、a2-3、a2-7、a2-8、a2-12~a2-19、a2-21~25が好ましく、a2-21~25がより好ましい。
樹脂Aは、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位を樹脂Aの全繰り返し単位中20~95質量%以上含有することが好ましい。上限は、91質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。下限は、25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。
樹脂Aは、上述した酸基を有する繰り返し単位およびポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよい。他の繰り返し単位としては、下記式(a3)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0007220726000010
式(a3)において、Rc1~Rc3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。Rc1~Rc3が表すアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~3がより好ましく、1が更に好ましい。
式(a3)において、Qc1は、-COO-、-CONH-またはフェニレン基を表し、-COO-または-CONH-であることが好ましく、-COO-であることがより好ましい。
式(a3)において、Lc1は、単結合または2価の連結基を表す。Lc1が表す2価の連結基としては、アルキレン基(好ましくは炭素数1~12のアルキレン基)、アリーレン基(好ましくは炭素数6~20のアリーレン基)、-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。Lc1が表す2価の連結基はアルキレン基であることが好ましい。アルキレン基及びアリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としてはヒドロキシル基、ハロゲン原子などが挙げられる。Lc1は2価の連結基であることが好ましい。
式(a3)において、Tは、置換基を表す。置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、などが挙げられる。
他の繰り返し単位の具体例としては、後述する実施例に記載の繰り返し単位a3-1~a3-3などが挙げられる。
樹脂Aが他の繰り返し単位を含有する場合、他の繰り返し単位の含有量は、樹脂Aの全繰り返し単位中5~70質量%以上含有することが好ましい。上限は、65質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。下限は、6質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましい。
樹脂Aの合成方法は、特に制限はなく、公知の方法、及び、公知の方法を応用して合成することができる。重合に用いる溶剤としては、硬化性組成物に用いられる溶剤の項に記載の溶剤が挙げられる。また、主鎖およびグラフト鎖を合成するための重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の重合開始剤を使用することができる。重合開始剤としては水溶性アゾ重合開始剤、油溶性アゾ重合開始剤などが挙げられる。水溶性アゾ重合開始剤としては、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二硫酸塩二水和物、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]四水和物、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]などが挙げられる。油溶性アゾ重合開始剤としては、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(イソ酪酸メチル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボン酸メチル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)などが挙げられる。
(他の樹脂)
本発明の硬化性組成物は、更に、上記樹脂A以外の樹脂(以下、他の樹脂ともいう)を含むことができる。
他の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。
他の樹脂としては、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、ポリアミドイミド樹脂、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、シロキサン樹脂などが挙げられる。
他の樹脂は、酸基を有する樹脂であることも好ましい。酸基としては、例えば、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ル基などが挙げられる。酸基を有する樹脂はアルカリ可溶性樹脂や、分散剤として用いることもできる。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以上がより好ましく、70mgKOH/g以上が更に好ましい。上限は、400mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下がさらに好ましく、150mgKOH/g以下が特に好ましく、120mgKOH/g以下が最も好ましい。
他の樹脂は、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。)由来の繰り返し単位を含む樹脂であることも好ましい。
Figure 0007220726000011
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 0007220726000012
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)の具体例としては、特開2010-168539号公報の記載を参酌できる。
エーテルダイマーの具体例については、特開2013-029760号公報の段落番号0317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。
他の樹脂は、重合性基を有する繰り返し単位を含む樹脂であることも好ましい。重合性基を有する繰り返し単位を含む樹脂を用いることで、耐色抜け性、耐溶剤性および耐熱性に優れた膜を形成することができる。重合性基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基等のエチレン性不飽和結合基が挙げられる。
他の樹脂は、下記式(X)で示される化合物に由来する繰り返し単位を含む樹脂であることも好ましい。
Figure 0007220726000013
式(X)中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数2~10のアルキレン基を表し、Rは、水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。nは1~15の整数を表す。
他の樹脂は、分散剤であることも好ましい。分散剤としての他の樹脂は、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%以上を占める樹脂が好ましく、実質的に酸基のみからなる樹脂がより好ましい。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他の樹脂は、酸基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。分散剤として用いる他の樹脂が酸基を有する繰り返し単位を含むことにより、フォトリソグラフィ法によりパターン形成する際、現像残渣の発生をより抑制できる。
分散剤として用いる他の樹脂は、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他の樹脂は、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。塩基性窒素原子とは、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他の樹脂は、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他の樹脂は、エチレン性不飽和結合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。
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、ビックケミー社製のDisperbykシリーズ(例えば、Disperbyk-111、2001など)、日本ルーブリゾール(株)製のソルスパースシリーズ(例えば、ソルスパース20000、76500など)、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。
本発明の硬化性組成物が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、硬化性組成物の全固形分中0.5~20質量%であることが好ましい。上限は、15質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。下限は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましい。
また、本発明の硬化性組成物に含まれる樹脂中における他の樹脂の含有量は1~50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、2質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。
<<重合性化合物>>
本発明の硬化性組成物は、重合性化合物を含有する。重合性化合物は、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。本発明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、100~3000が好ましい。上限は、2000以下がより好ましく、1500以下が更に好ましく、1000以下がより一層好ましい。下限は、150以上がより好ましく、250以上が更に好ましい。
重合性化合物は、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、重合性化合物は、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。重合性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。
重合性化合物のエチレン性不飽和結合基価(以下、C=C価という)は、硬化性組成物の保存安定性、および得られる膜の耐色抜け性などの観点から2~14mmol/gであることが好ましい。下限は、3mmol/g以上であることが好ましく、4mmol/g以上であることがより好ましく、5mmol/g以上であることが更に好ましい。上限は12mmol/g以下であることが好ましく、10mmol/g以下であることがより好ましく、8mmol/g以下であることが更に好ましい。重合性化合物のC=C価は、重合性化合物の1分子中に含まれるエチレン性不飽和結合基の数を重合性化合物の分子量で割ることで算出した値である。
重合性化合物としては、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。また、重合性化合物としては、ジグリセリンEO(エチレンオキシド)変性(メタ)アクリレート(市販品としてはM-460;東亞合成製)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業(株)製、NKエステルA-TMMT)、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(日本化薬(株)製、KAYARAD HDDA)、RP-1040(日本化薬(株)製)、アロニックスTO-2349(東亞合成(株)製)、NKオリゴUA-7200(新中村化学工業(株)製)、8UH-1006、8UH-1012(大成ファインケミカル(株)製)、ライトアクリレートPOB-A0(共栄社化学(株)製)などを用いることもできる。
また、重合性化合物として、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。
重合性化合物は、イソシアヌレート骨格を有する化合物を用いることもできる。イソシアヌレート骨格を有する重合性化合物を用いることにより、得られる膜の耐溶剤性を向上させることができる。イソシアヌレート骨格を有する重合性化合物の具体例としては、イソシアヌル酸トリス(2-アクリロイルオキシエチル)、εカプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートなどが挙げられる。市販品としては、ファンクリルFA-731A(日立化成(株)製))、NKエステルA9300、A9300-1CL、A9300-3CL(新中村化学工業(株)製、アロニックスM-315(東亞合成(株)製)等が挙げられる。
重合性化合物は、酸基を有する化合物を用いることもできる。酸基を有する重合性化合物を用いることで、現像時に未露光部の重合性化合物が除去されやすく、現像残渣の発生を抑制できる。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。酸基を有する重合性化合物の市販品としては、アロニックスM-305、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。酸基を有する重合性化合物の好ましい酸価としては、0.1~40mgKOH/gであり、より好ましくは5~30mgKOH/gである。重合性化合物の酸価が0.1mgKOH/g以上であれば、現像液に対する溶解性が良好であり、40mgKOH/g以下であれば、製造や取扱い上、有利である。
重合性化合物は、カプロラクトン構造を有する化合物を用いることもできる。カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、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。
重合性化合物は、アルキレンオキシ基を有する重合性化合物を用いることもできる。アルキレンオキシ基を有する重合性化合物は、エチレンオキシ基および/またはプロピレンオキシ基を有する重合性化合物が好ましく、エチレンオキシ基を有する重合性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。アルキレンオキシ基を有する重合性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。
重合性化合物は、フルオレン骨格を有する重合性化合物を用いることもできる。フルオレン骨格を有する重合性化合物の市販品としては、オグソールEA-0200、EA-0300(大阪ガスケミカル(株)製、フルオレン骨格を有する(メタ)アクリレートモノマー)などが挙げられる。
重合性化合物としては、トルエンなどの環境規制物質を実質的に含まない化合物を用いることも好ましい。このような化合物の市販品としては、KAYARAD DPHA LT、KAYARAD DPEA-12 LT(日本化薬(株)製)などが挙げられる。
重合性化合物としては、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。
硬化性組成物の全固形分中における重合性化合物の含有量は0.1~30質量%であることが好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、5質量%以上がより一層好ましい。上限は、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、15質量%以下が更に好ましい。重合性化合物は、1種単独であってもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合は、それらの合計が上記範囲となることが好ましい。
また、硬化性組成物の全固形分中における樹脂と重合性化合物との合計の含有量は、10~50質量%が好ましい。下限は、15質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、25質量%以上が更に好ましい。上限は、45質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下が更に好ましい。
また、重合性化合物の含有量は、光重合開始剤100質量部に対して10~2000質量部であることが好ましい。上限は、1800質量部以下であることが好ましく、1500質量部以下であることがより好ましい。下限は、30質量部以上であることが好ましく、50質量部以上であることがより好ましい。
<<光重合開始剤>>
本発明の硬化性組成物は光重合開始剤を含有する。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、IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、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、IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379、及び、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、IRGACURE-819、DAROCUR-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。
本発明において、光重合開始剤として、フルオレン環を有するオキシム化合物を用いることもできる。フルオレン環を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2014-137466号公報に記載の化合物が挙げられる。
また、光重合開始剤として、カルバゾール環の少なくとも1つのベンゼン環がナフタレン環となった骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。そのようなオキシム化合物の具体例としては、国際公開第2013/083505号に記載の化合物が挙げられる。
本発明において、光重合開始剤として、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。
本発明において、光重合開始剤として、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013-114249号公報の段落番号0031~0047、特開2014-137466号公報の段落番号0008~0012、0070~0079に記載されている化合物、特許4223071号公報の段落番号0007~0025に記載されている化合物、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)が挙げられる。
本発明において、光重合開始剤として、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。具体例としては、国際公開第2015/036910号に記載されるOE-01~OE-75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 0007220726000014
Figure 0007220726000015
オキシム化合物は、波長350~500nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物が好ましく、波長360~480nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物がより好ましい。また、オキシム化合物の波長365nm又は波長405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、高いことが好ましく、1000~300000であることがより好ましく、2000~300000であることが更に好ましく、5000~200000であることが特に好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチルを用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光重合開始剤として、2官能あるいは3官能以上の光ラジカル重合開始剤を用いてもよい。そのような光ラジカル重合開始剤を用いることにより、光ラジカル重合開始剤の1分子から2つ以上のラジカルが発生するため、良好な感度が得られる。また、非対称構造の化合物を用いた場合においては、結晶性が低下して溶剤などへの溶解性が向上して、経時で析出しにくくなり、硬化性組成物の経時安定性を向上させることができる。2官能あるいは3官能以上の光ラジカル重合開始剤の具体例としては、特表2010-527339号公報、特表2011-524436号公報、国際公開第2015/004565号、特表2016-532675号公報の段落番号0407~0412、国際公開第2017/033680号の段落番号0039~0055に記載されているオキシム化合物の2量体、特表2013-522445号公報に記載されている化合物(E)および化合物(G)、国際公開第2016/034963号に記載されているCmpd1~7、特表2017-523465号公報の段落番号0007に記載されているオキシムエステル類光開始剤、特開2017-167399号公報の段落番号0020~0033に記載されている光開始剤、特開2017-151342号公報の段落番号0017~0026に記載されている光重合開始剤(A)などが挙げられる。
本発明の硬化性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。本発明の硬化性組成物において、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。
<<溶剤>>
本発明の硬化性組成物は、溶剤を含有する。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。溶剤としては有機溶剤が好ましい。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)。
本発明においては、金属含有量の少ない有機溶剤を用いることが好ましく、有機溶剤の金属含有量は、例えば10質量ppb(parts per billion)以下であることが好ましい。必要に応じて質量ppt(parts per trillion)レベルの有機溶剤を用いてもよく、そのような有機溶剤は例えば東洋合成社が提供している(化学工業日報、2015年11月13日)。
有機溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いたろ過を挙げることができる。ろ過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が更に好ましい。フィルタの材質は、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。
有機溶剤は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
有機溶剤中の過酸化物の含有率が0.8mmol/L以下であることが好ましく、過酸化物を実質的に含まないことがより好ましい。
硬化性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。
また、本発明の硬化性組成物は、環境規制の観点から環境規制物質を実質的に含有しないことが好ましい。なお、本発明において、環境規制物質を実質的に含有しないとは、硬化性組成物中における環境規制物質の含有量が50質量ppm以下であることを意味し、30質量ppm以下であることが好ましく、10質量ppm以下であることが更に好ましく、1質量ppm以下であることが特に好ましい。環境規制物質は、例えばベンゼン;トルエン、キシレン等のアルキルベンゼン類;クロロベンゼン等のハロゲン化ベンゼン類等が挙げられる。これらは、REACH(Registration Evaluation Authorization and Restriction of CHemicals)規則、PRTR(Pollutant Release and Transfer Register)法、VOC(Volatile Organic Compounds)規制等のもとに環境規制物質として登録されており、使用量や取り扱い方法が厳しく規制されている。これらの化合物は、本発明の硬化性組成物に用いられる各成分などを製造する際に溶媒として用いられることがあり、残留溶媒として硬化性組成物中に混入することがある。人への安全性、環境への配慮の観点よりこれらの物質は可能な限り低減することが好ましい。環境規制物質を低減する方法としては、系中を加熱や減圧して環境規制物質の沸点以上にして系中から環境規制物質を留去して低減する方法が挙げられる。また、少量の環境規制物質を留去する場合においては、効率を上げる為に該当溶媒と同等の沸点を有する溶媒と共沸させることも有用である。また、ラジカル重合性を有する化合物を含有する場合、減圧留去中にラジカル重合反応が進行して分子間で架橋してしまうことを抑制するために重合禁止剤等を添加して減圧留去してもよい。これらの留去方法は、原料の段階、原料を反応させた生成物(例えば重合した後の樹脂溶液や多官能モノマー溶液)の段階、またはこれらの化合物を混ぜて作製した硬化性組成物の段階などのいずれの段階でも可能である。
<<エポキシ基を有する化合物>>
本発明の硬化性組成物は、更にエポキシ基を有する化合物を含有することができる(以下、更にエポキシ化合物ともいう)。エポキシ化合物としては、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。エポキシ化合物は、エポキシ基を1分子内に1~100個有することが好ましい。エポキシ基の数の上限は、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。エポキシ基の数の下限は、2個以上が好ましい。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、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。
エポキシ化合物は、低分子化合物(例えば、分子量2000未満、さらには、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)のいずれでもよい。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以下が好ましく、5000以下がより好ましく、3000以下が更に好ましい。
エポキシ化合物の市販品としては、例えば、EHPE3150((株)ダイセル製)、EPICLON N-695(DIC(株)製)等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物がエポキシ化合物を含有する場合、硬化性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、0.1~20質量%が好ましい。下限は、例えば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、例えば、15質量%以下が好ましく、10質量%以下が更に好ましい。硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物は1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、それらの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>>
本発明の硬化性組成物は、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。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、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。
硬化性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。
<<硬化促進剤>>
本発明の硬化性組成物は、重合性化合物の反応を促進させたり、硬化温度を下げる目的で、硬化促進剤を添加してもよい。硬化促進剤は、チオール化合物、メチロール化合物、アミン化合物、ホスホニウム塩化合物、アミジン塩化合物、アミド化合物、塩基発生剤、イソシアネート化合物、アルコキシシラン化合物、オニウム塩化合物などの化合物を用いることもできる。硬化促進剤の具体例としては、特開2015-034963号公報の段落番号0246~0253に記載の化合物、特開2013-041165号公報の段落番号0186~0251に記載の化合物、特開2014-055114号公報に記載のイオン性化合物、特開2012-150180号公報の段落番号0071~0080に記載の化合物、特開2011-253054号公報に記載のエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物、特許第5765059号公報の段落番号0085~0092に記載の化合物、特開2017-036379号公報に記載のカルボキシ基含有エポキシ硬化剤などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物が硬化促進剤を含有する場合、硬化促進剤の含有量は、硬化性組成物の全固形分中0.3~8.9質量%が好ましく、0.8~6.4質量%がより好ましい。
<<重合禁止剤>>
本発明の硬化性組成物は、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。硬化性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。
<<界面活性剤>>
本発明の硬化性組成物は、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。
本発明において、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。
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、硬化性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、旭硝子(株)製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上、OMNOVA社製)等が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有する官能基を持つ分子構造を有し、熱を加えるとフッ素原子を含有する官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好適に使用できる。このようなフッ素系界面活性剤としては、DIC(株)製のメガファックDSシリーズ(化学工業日報(2016年2月22日)、日経産業新聞(2016年2月23日))、例えばメガファックDS-21が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素化アルキル基またはフッ素化アルキレンエーテル基を有するフッ素原子含有ビニルエーテル化合物と、親水性のビニルエーテル化合物との重合体を用いることも好ましい。このようなフッ素系界面活性剤は、特開2016-216602号公報に記載されたフッ素系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。
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 0007220726000016
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。
また、フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和結合基を側鎖に有する含フッ素重合体を用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落番号0050~0090および段落番号0289~0295に記載された化合物、DIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等が挙げられる。また、フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落番号0015~0158に記載の化合物を用いることもできる。
ノニオン系界面活性剤としては、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセロールエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル、プルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(富士フイルム和光純薬(株)製)、パイオニンD-6112、D-6112-W、D-6315(竹本油脂(株)製)、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)製)などが挙げられる。
シリコン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP-341、KF-6001、KF-6002(以上、信越シリコーン株式会社製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
硬化性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。
<<紫外線吸収剤>>
本発明の硬化性組成物は、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。このような化合物としては、特開2009-217221号公報の段落番号0038~0052、特開2012-208374号公報の段落番号0052~0072、特開2013-068814号公報の段落番号0317~0334、特開2016-162946号公報の段落番号0061~0080に記載された化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。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号公報の段落番号0049~0059に記載された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。本発明において、紫外線吸収剤は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、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<酸化防止剤>>
本発明の硬化性組成物は、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ル基に隣接する部位(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。また、酸化防止剤は、特許第6268967号公報の段落番号0023~0048に記載された化合物、国際公開第2017/006600号に記載された化合物、国際公開第2017/164024号に記載された化合物を使用することもできる。
硬化性組成物の全固形分中における酸化防止剤の含有量は、0.01~20質量%であることが好ましく、0.3~15質量%であることがより好ましい。酸化防止剤は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、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<その他成分>>
本発明の硬化性組成物は、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。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。
本発明の硬化性組成物は、得られる膜の屈折率を調整するために金属酸化物を含有させてもよい。金属酸化物としては、TiO、ZrO、Al、SiO等が挙げられる。金属酸化物の一次粒子径は1~100nmが好ましく、3~70nmがより好ましく、5~50nmが更に好ましい。金属酸化物はコア-シェル構造を有していてもよい。また、この場合、コア部は中空状であってもよい。
本発明の硬化性組成物は、耐光性改良剤を含んでもよい。耐光性改良剤としては、特開2017-198787号公報の段落番号0036~0037に記載の化合物、特開2017-146350号公報の段落番号0029~0034に記載の化合物、特開2017-129774号公報の段落番号0036~0037、0049~0052に記載の化合物、特開2017-129674号公報の段落番号0031~0034、0058~0059に記載の化合物、特開2017-122803号公報の段落番号0036~0037、0051~0054に記載の化合物、国際公開第2017/164127号の段落番号0025~0039に記載の化合物、特開2017-186546号公報の段落番号0034~0047に記載の化合物、特開2015-025116号公報の段落番号0019~0041に記載の化合物、特開2012-145604号公報の段落番号0101~0125に記載の化合物、特開2012-103475号公報の段落番号0018~0021に記載の化合物、特開2011-257591号公報の段落番号0015~0018に記載の化合物、特開2011-191483号公報の段落番号0017~0021に記載の化合物、特開2011-145668号公報の段落番号0108~0116に記載の化合物、特開2011-253174号公報の段落番号0103~0153に記載の化合物などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、顔料などと結合または配位していない遊離の金属の含有量が100ppm以下であることが好ましく、50ppm以下であることがより好ましく、10ppm以下であることが更に好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。この態様によれば、顔料分散性の安定化(凝集抑止)、分散性向上に伴う分光特性の向上、硬化性成分の安定化、金属原子・金属イオンの溶出に伴う導電性変動の抑止、表示特性の向上などの効果が期待できる。また、特開2012-153796号公報、特開2000-345085号公報、特開2005-200560号公報、特開平08-043620号公報、特開2004-145078号公報、特開2014-119487号公報、特開2010-083997号公報、特開2017-090930号公報、特開2018-025612号公報、特開2018-025797号公報、特開2017-155228号公報、特開2018-036521号公報などに記載された効果も得られる。上記の遊離の金属の種類としては、Na、K、Ca、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Fe、Cr、Co、Mg、Al、Sn、Zr、Ga、Ge、Ag、Au、Pt、Cs、Ni、Cd、Pb、Bi等が挙げられる。また、本発明の硬化性組成物は、顔料などと結合または配位していない遊離のハロゲンの含有量が100ppm以下であることが好ましく、50ppm以下であることがより好ましく、10ppm以下であることが更に好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。ハロゲンとしては、F、Cl、Br、I及びそれらの陰イオンが挙げられる。硬化性組成物中の遊離の金属やハロゲンの低減方法としては、イオン交換水による洗浄、ろ過、限外ろ過、イオン交換樹脂による精製等の方法が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、テレフタル酸エステルを実質的に含まないことも好ましい。
本発明の硬化性組成物の含水率は、通常3質量%以下であり、0.01~1.5質量%が好ましく、0.1~1.0質量%の範囲であることがより好ましい。含水率は、カールフィッシャー法にて測定することができる。
本発明の硬化性組成物は、膜面状(平坦性など)の調整、膜厚の調整などを目的として粘度を調整して用いることができる。粘度の値は必要に応じて適宜選択することができるが、例えば、25℃において0.3mPa・s~50mPa・sが好ましく、0.5mPa・s~20mPa・sがより好ましい。粘度の測定方法としては、例えば、東機産業製 粘度計 RE85L(ローター:1°34’×R24、測定範囲0.6~1200mPa・s)を使用し、25℃に温度調整を施した状態で測定することができる。
本発明の硬化性組成物を液晶表示装置用途のカラーフィルタとして用いる場合、カラーフィルタを備えた液晶表示素子の電圧保持率は、70%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。高い電圧保持率を得るための公知の手段を適宜組み込むことができ、典型的な手段としては純度の高い素材の使用(例えばイオン性不純物の低減)や、組成物中の酸性官能基量の制御が挙げられる。電圧保持率は、例えば特開2011-008004号公報の段落0243、特開2012-224847号公報の段落0123~0129に記載の方法等で測定することができる。
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。また、硬化性組成物の収容容器の内壁は、容器内壁からの金属溶出を防ぎ、硬化性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の目的で、ガラス製やステンレス製などにすることも好ましい。
硬化性組成物の保存条件としては特に限定はなく、従来公知の方法を用いることができる。また、特開2016-180058号公報に記載された方法を用いることもできる。
<硬化性組成物の調製方法>
本発明の硬化性組成物は、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、全成分を同時に溶剤に溶解および/また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つ以上の溶液また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。
また、硬化性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が好ましい。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。
硬化性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、硬化性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。
<膜>
本発明の膜は、上述した本発明の硬化性組成物から得られる膜である。本発明の膜は、カラーフィルタ、近赤外線透過フィルタ、近赤外線カットフィルタ、ブラックマトリクス、遮光膜などに用いることができる。例えば、カラーフィルタの着色層(着色画素)として好ましく用いることができる。着色画素としては、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。本発明の膜の膜厚は、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以下がさらに好ましい。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以上がさらに好ましい。
<カラーフィルタ>
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述した本発明の膜を有する。より好ましくは、カラーフィルタの着色画素として、本発明の膜を有する。本発明のカラーフィルタは、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。
本発明のカラーフィルタにおいて本発明の膜の膜厚は、目的に応じて適宜調整できる。膜厚は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。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。
本発明のカラーフィルタは、画素の幅が0.5~20.0μmであることが好ましい。下限は、1.0μm以上であることが好ましく、2.0μm以上であることがより好ましい。上限は、15.0μm以下であることが好ましく、10.0μm以下であることがより好ましい。また、画素のヤング率が0.5~20GPaであることが好ましく、2.5~15GPaがより好ましい。
本発明のカラーフィルタに含まれる各画素は高い平坦性を有することが好ましい。具体的には、画素の表面粗さRaは、100nm以下であることが好ましく、40nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることが更に好ましい。下限は規定されないが、例えば0.1nm以上であることが好ましい。画素の表面粗さは、例えばVeeco社製のAFM(原子間力顕微鏡) Dimension3100を用いて測定することができる。また、画素上の水の接触角は適宜好ましい値に設定することができるが、典型的には、50~110°の範囲である。接触角は、例えば接触角計CV-DT・A型(協和界面科学(株)製)を用いて測定できる。また、画素の体積抵抗値は高いことが好ましい。具体的には、画素の体積抵抗値は10Ω・cm以上であることが好ましく、1011Ω・cm以上であることがより好ましい。上限は規定されないが、例えば1014Ω・cm以下であることが好ましい。画素の体積抵抗値は、例えば超高抵抗計5410(アドバンテスト社製)を用いて測定することができる。
また、本発明のカラーフィルタは、本発明の膜の表面に保護層が設けられていてもよい。保護層を設けることで、酸素遮断化、低反射化、親疎水化、特定波長の光(紫外線、近赤外線等)の遮蔽等の種々の機能を付与することができる。保護層の厚さとしては、0.01~10μmが好ましく、0.1~5μmがより好ましい。保護層の形成方法としては、有機溶剤に溶解した樹脂組成物を塗布して形成する方法、化学気相蒸着法、成型した樹脂を接着材で貼りつける方法等が挙げられる。保護層を構成する成分としては、(メタ)アクリル樹脂、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、ポリアミドイミド樹脂、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、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アラミド樹脂、ポリアミド樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、セルロース樹脂、Si、C、W、Al、Mo、SiO、Siなどが挙げられ、これらの成分を二種以上含有しても良い。例えば、酸素遮断化を目的とした保護層の場合、保護層はポリオール樹脂と、SiOと、Siを含むことが好ましい。また、低反射化を目的とした保護層の場合、保護層は(メタ)アクリル樹脂とフッ素樹脂を含むことが好ましい。
樹脂組成物を塗布して保護層を形成する場合、樹脂組成物の塗布方法としては、スピンコート法、キャスト法、スクリーン印刷法、インクジェット法等の公知の方法を用いることができる。樹脂組成物に含まれる有機溶剤は、公知の有機溶剤(例えば、プロピレングリコール1-モノメチルエーテル2-アセテート、シクロペンタノン、乳酸エチル等)を用いることが出来る。保護層を化学気相蒸着法にて形成する場合、化学気相蒸着法としては、公知の化学気相蒸着法(熱化学気相蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、光化学気相蒸着法)を用いることができる。
保護層は、必要に応じて、有機・無機微粒子、特定波長の光(例えば、紫外線、近赤外線等)の吸収剤、屈折率調整剤、酸化防止剤、密着剤、界面活性剤等の添加剤を含有しても良い。有機・無機微粒子の例としては、例えば、高分子微粒子(例えば、シリコーン樹脂微粒子、ポリスチレン微粒子、メラミン樹脂微粒子)、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アルミニウム、窒化チタン、酸窒化チタン、フッ化マグネシウム、中空シリカ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられる。特定波長の光の吸収剤は公知の吸収剤を用いることができる。これらの添加剤の含有量は適宜調整できるが、保護層の全質量に対して0.1~70質量%が好ましく、1~60質量%がさらに好ましい。
また、保護層としては、特開2017-151176号公報の段落番号0073~0092に記載の保護層を用いることもできる。
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。
<パターン形成方法>
次に、本発明の硬化性組成物を用いたパターン形成方法について説明する。パターン形成方法は、上述した本発明の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。以下、各工程について説明する。
硬化性組成物層を形成する工程では、本発明の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。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。例えば、ガラス基板、シリコン基板などが挙げられ、シリコン基板であることが好ましい。また、シリコン基板には、電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)、透明導電膜などが形成されていてもよい。また、シリコン基板には、各画素を隔離するブラックマトリクスが形成されている場合もある。また、シリコン基板には、上部の層との密着性改良、物質の拡散防止或いは基板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。
硬化性組成物の塗布方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);スリットコート法;スプレー法;ロールコート法;回転塗布法(スピンコーティング);流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009-145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種印刷法;金型等を用いた転写法;ナノインプリント法などが挙げられる。インクジェットでの適用方法としては、特に限定されず、例えば「広がる・使えるインクジェット-特許に見る無限の可能性-、2005年2月発行、住ベテクノリサーチ」に示された方法(特に115ページ~133ページ)や、特開2003-262716号公報、特開2003-185831号公報、特開2003-261827号公報、特開2012-126830号公報、特開2006-169325号公報などに記載の方法が挙げられる。また、硬化性組成物の塗布方法については、国際公開第2017/030174号、国際公開第2017/018419号に記載の方法も挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
支持体上に形成した硬化性組成物層は、乾燥(プリベーク)してもよい。低温プロセスにより膜を製造する場合は、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、10~3000秒が好ましく、40~2500秒がより好ましく、80~2200秒がさらに好ましい。プリベークは、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
次に、硬化性組成物層をパターン状に露光する(露光工程)。例えば、硬化性組成物層に対し、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。なお、パルス露光とは、短時間(例えば、ミリ秒レベル以下)のサイクルで光の照射と休止を繰り返して露光する方式の露光方法のことである。パルス露光の場合、パルス幅は、100ナノ秒(ns)以下であることが好ましく、50ナノ秒以下であることがより好ましく、30ナノ秒以下であることが更に好ましい。パルス幅の下限は、特に限定はないが、1フェムト秒(fs)以上とすることができ、10フェムト秒以上とすることもできる。周波数は、1kHz以上であることが好ましく、2kHz以上であることがより好ましく、4kHz以上であることが更に好ましい。周波数の上限は50kHz以下であることが好ましく、20kHz以下であることがより好ましく、10kHz以下であることが更に好ましい。最大瞬間照度は、50000000W/m以上であることが好ましく、100000000W/m以上であることがより好ましく、200000000W/m以上であることが更に好ましい。また、最大瞬間照度の上限は、1000000000W/m以下であることが好ましく、800000000W/m以下であることがより好ましく、500000000W/m以下であることが更に好ましい。なお、パルス幅とは、パルス周期における光が照射されている時間のことである。また、周波数とは、1秒あたりのパルス周期の回数のことである。また、最大瞬間照度とは、パルス周期における光が照射されている時間内での平均照度のことである。また、パルス周期とは、パルス露光における光の照射と休止を1サイクルとする周期のことである。
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。
次に、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。硬化性組成物層の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硬化性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。界面活性剤としては、上述した界面活性剤が挙げられ、ノニオン系界面活性剤が好ましい。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。また、リンスは、現像後の硬化性組成物層が形成された支持体を回転させつつ、現像後の硬化性組成物層へリンス液を供給して行うことが好ましい。また、リンス液を吐出させるノズルを支持体の中心部から支持体の周縁部に移動させて行うことも好ましい。この際、ノズルの支持体中心部から周縁部へ移動させるにあたり、ノズルの移動速度を徐々に低下させながら移動させてもよい。このようにしてリンスを行うことで、リンスの面内ばらつきを抑制できる。また、ノズルを支持体中心部から周縁部へ移動させつつ、支持体の回転速度を徐々に低下させても同様の効果が得られる。
現像後、乾燥を施した後に追加露光処理や加熱処理(ポストベーク)を行うことが好ましい。追加露光処理やポストベークは、硬化を完全なものとするための現像後の硬化処理である。ポストベークにおける加熱温度は、例えば100~240℃が好ましく、200~240℃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。追加露光処理を行う場合、露光に用いられる光は、波長400nm以下の光であることが好ましい。また、追加露光処理は、韓国公開特許第10-2017-0122130号公報に記載された方法で行ってもよい。
<構造体>
次に、本発明の構造体について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の構造体の一実施形態を示す側断面図であり、図2は、同構造体を真上方向からみた平面図である。
図1、2に示すように、本発明の構造体100は、支持体1と、支持体1上に設けられた隔壁2と、支持体1上であって、隔壁2で区画された領域に設けられた画素4と、を有する。この画素4の少なくとも1種(1色)は上述した本発明の硬化性組成物を用いて得られるものである。
本発明の構造体において、支持体1の種類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)を用いることができる。また、フォトダイオードが形成された固体撮像素子用基板などを用いることもできる。また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着性改良、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。
図1、2に示すように、支持体1上には隔壁2が形成されている。この実施形態においては、図2に示すように、隔壁2は、支持体1の真上方向から見た平面図において、格子状に形成されている。なお、この実施形態では、支持体1上における隔壁2によって区画された領域の形状(以下、隔壁の開口部の形状ともいう)は正方形状をなしているが、隔壁の開口部の形状は、特に限定されず、例えば、長方形状、円形状、楕円形状、または、多角形状等であっても良い。
隔壁2の材質としては、特に限定はないが、画素4よりも屈折率の小さい材料で形成されていることが好ましい。この態様によれば、屈折率の大きい画素4が、屈折率の小さい隔壁2で取り囲まれた構造体とすることができる。このようにすることで、屈折率の大きい画素4から漏れ出そうとする光が、隔壁2によって反射されて画素4へ戻されやすくなり、隣の画素4への光の漏れ出しを抑制することができる。隔壁2の材質の具体例としては、種々の無機材料や有機材料を用いることができる。例えば、有機材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、有機SOG(Spin On Glass)樹脂などが挙げられる。無機材料としては、多孔質シリカ、多結晶シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、タングステンやアルミニウムなどの金属材料などが挙げられる。
隔壁2の幅W1は、20~500nmであることが好ましい。下限は、30nm以上であることが好ましく、40nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることが更に好ましい。上限は、300nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることが更に好ましい。
また、隔壁2の高さH1は、200nm以上であることが好ましく、300nm以上であることがより好ましく、400nm以上であることが更に好ましい。上限は、画素4の高さ(厚さ)H2×200%以下であることが好ましく、画素4の高さ(厚さ)H2×150%以下であることがより好ましく、画素4の高さ(厚さ)H2と実質的に同じであることが更に好ましい。
隔壁2の高さと幅の比(高さ/幅)は、1~100であることが好ましく、5~50であることがより好ましく、5~30であることが更に好ましい。
隔壁2のピッチ幅P1は、0.5~2.0μmであることが好ましい。下限は、0.6μm以上であることが好ましく、0.7μm以上であることがより好ましく、0.8μm以上であることが更に好ましい。上限は、1.8μm以下であることが好ましく、1.4μm以下であることがより好ましく、1.2μm以下であることが更に好ましい。なお、隔壁2のピッチ幅P1とは、隣合う隔壁の配列ピッチのことである。ピッチ幅P1が短くなるほど画素サイズが小さくなる。
隔壁2の表面には保護層が設けられていてもよい。保護層の材質としては、種々の無機材料や有機材料を用いることができる。例えば、有機材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、有機SOG(Spin On Glass)樹脂などが挙げられる。また、エチレン性不飽和結合基を有する化合物を含む組成物を用いて保護層を形成することもできる。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、スチレン基などが挙げられ、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基が好ましい。エチレン性不飽和結合基を有する化合物は、モノマーであってもよく、ポリマーなどの樹脂であってもよい。無機材料としては、二酸化ケイ素などが挙げられる。
支持体1上であって、隔壁2で区画された領域(隔壁の開口部)には、画素4が形成されている。画素4の種類としては、赤色、青色、緑色、マゼンタ、シアンなどの着色画素、透明画素、赤外線吸収フィルタの画素などが挙げられる。画素の種類と配置は任意に選択することができる。
画素4の高さ(厚さ)H2は、用途により適宜選択できる。例えば、300~1000nmであることが好ましく、300~800nmであることがより好ましく、300~600nmであることが更に好ましい。また、画素4の高さ(厚さ)H2、隔壁2の高さよりも高くてもよく、低くてもよい。用途により適宜選択することができる。
本発明の構造体は、カラーフィルタ、固体撮像素子、画像表示装置などに好ましく用いることができる。
<固体撮像素子>
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の膜を有する。本発明の固体撮像素子の構成としては、本発明の膜を備え、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。
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、上述した本発明の膜を有する。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さらに具体的に説明する。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。
<重量平均分子量(Mw)の測定>
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、以下の条件に従って、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定した。
カラムの種類:TOSOH TSKgel Super HZM-Hと、TOSOH TSKgel Super HZ4000と、TOSOH TSKgel Super HZ2000とを連結したカラム
展開溶媒:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流量(サンプル注入量):1.0μL(サンプル濃度0.1質量%)
装置名:東ソー(株)製 HLC-8220GPC
検出器:RI(屈折率)検出器
検量線ベース樹脂:ポリスチレン樹脂
<酸価の測定方法>
樹脂の酸価は、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。樹脂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)
<樹脂の合成>
(分散剤17の合成例)
(1)マクロモノマーAの合成
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)の380質量部を導入し、窒素をフラスコ内に流しながら75℃まで昇温した。別に、メタクリル酸メチルの200質量部、アクリル酸ブチルの200質量部、3-メルカプトプロピオン酸の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)の2.25質量部、PGMEAの254質量部を混合した滴下溶液を調製した。この滴下溶液を上記三口フラスコ内に2時間かけて滴下した。滴下完了後、更に混合物を1時間同温度で加熱攪拌した。更にV-601の2.25質量部を追加後、2時間同温度で加熱した。更にV-601の2.25質量部を追加し、90℃に昇温して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時間加熱した。酸価滴定法で酸価が0になったのを確認し、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3500質量部と水の3500質量部の混合物の攪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、溶解させてマクロモノマーAのPGMEA50質量%溶液を得た。
(2)分散剤17の合成
三口フラスコに、上記で合成したマクロモノマーAのPGMEA50質量%溶液の300質量部、メタクリル酸の33質量部、メタクリル酸ベンジルの117質量部、PGMEAの549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。更に、ドデシルメルカプタンの5.21質量部とV-601の0.987質量部を追加し、同温度で2時間加熱した。更にV-601の2.25質量部を追加した後2時間同温度で加熱した。更にV-601の2.25質量部を追加し、90℃に昇温して3時間加熱し、重合反応を終了して樹脂を合成し、PGMEAを添加して固形分濃度を30質量%に調整して分散剤17(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は19000、酸価は72mgKOH/gであった。
(分散剤17の合成例の変形例)
マクロモノマーAおよび分散剤17の合成時に使用したV-601を、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二硫酸塩二水和物、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]四水和物、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(イソ酪酸メチル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)または1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボン酸メチル)に変更してマクロモノマーAおよび分散剤17を合成した。
(分散剤39の合成例)
(1)マクロモノマーBの合成
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)の380質量部を導入し、窒素をフラスコ内に流しながら75℃まで昇温した。別に、メタクリル酸メチルの200質量部、アクリル酸ブチルの200質量部、6-メルカプト-1-ヘキサノールの29.8質量部、V-601の2.25質量部、PGMEAの254質量部を混合した滴下溶液を調製した。この滴下溶液を上記三口フラスコ内に2時間かけて滴下した。滴下完了後、更に混合物を1時間同温度で加熱攪拌した。更にV-601の2.25質量部を添加した後、2時間同温度で加熱した。更にV-601の2.25質量部を添加し、90℃に昇温して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、2-イソシアナトエチルメタクリレート(昭和電工社製、カレンズMOI)の35.4質量部を添加し、0℃に冷却後、ジルコニウム(IV)アセチルアセトナートの0.860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、同温度で2時間攪拌後、30℃で3時間攪拌した。
得られたMOI化反応物に対して、PGMEAの53.0質量部加え、マクロモノマーBのPGMEA40質量%溶液を得た。
(2)分散剤39の合成
三口フラスコに、上記で合成したマクロモノマーBのPGMEA40質量%溶液の300質量部、メタクリル酸の26.4質量部、メタクリル酸ベンジルの93.6質量部、PGMEAの379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。更に、ドデシルメルカプタンの4.17質量部とV-601の0.790質量部を添加し、同温度で2時間加熱した。更にV-601の0.790質量部を添加した後2時間同温度で加熱した。更にV-601の0.790質量部を添加し、90℃で3時間加熱し、重合反応を終了して樹脂を合成し、PGMEAを添加して固形分濃度を30質量%に調整して分散剤39(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は18000、酸価は73mgKOH/gであった。
(分散剤42の合成例)
(1)マクロモノマーCの合成
三口フラスコに、PGMEAの380質量部を導入し、窒素をフラスコ内に流しながら、75℃まで昇温した。別に、メタクリル酸エチルの400質量部、6-メルカプト-1-ヘキサノールの29.8質量部、V-601の2.25質量部、PGMEAの254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時間かけて上記三口フラスコ内に滴下した。滴下完了後、更に混合物を1時間同温度で加熱攪拌した。更にV-601の2.25質量部を添加後、2時間同温度で加熱した。更にV-601の2.25質量部を添加し、90℃に昇温して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、2-イソシアナトエチルメタクリレート(昭和電工社製、カレンズMOI)の35.4質量部添加し、0℃に冷却後、ジルコニウム(IV)アセチルアセトナートの0.860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、同温度で2時間攪拌後、30℃で3時間攪拌した。
得られたMOI化反応物に対して、PGMEAの53.0質量部加え、マクロモノマーCのPGMEA40質量%溶液を得た。
(2)分散剤42の合成
分散剤39の製造例のマクロモノマーBをマクロモノマーCに変えた以外は同様に製造し、分散剤42(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は18000、酸価は73mgKOH/gであった。
[試験例1]
<分散液の製造>
(分散液G1)
G顔料としてC.I.Pigment Green 36の8.75質量部と、Y顔料としてC.I.Pigment Yellow 185の3.85質量部と、顔料誘導体として誘導体1の1.40質量部と、樹脂として分散剤1の18.7質量部(固形分5.61質量部相当)と、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの67.3質量部とを混合したのち、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分散液G1を製造した。
誘導体1:下記構造の化合物(下記構造式中、Etはエチル基を表す)
Figure 0007220726000017
(分散液G2~G48、比較分散液G1~G3)
樹脂の種類および配合量、並びに溶剤の種類をそれぞれ下記表に記載の通り変更した以外は、分散液G1と同様にして各分散液を製造した。
Figure 0007220726000018
Figure 0007220726000019
上記表に記載の略語で示した原料は以下の通りである。
(樹脂)
分散剤1~45、比較分散剤1:下記表に記載の樹脂のPGMEA30質量%溶液。
Figure 0007220726000020
Figure 0007220726000021
Figure 0007220726000022
上記表の各繰り返し単位の略語は以下の構造である。
(酸基を有する繰り返し単位)
a1-1~a1-6:下記構造の繰り返し単位
Figure 0007220726000023
(グラフト鎖を有する繰り返し単位)
Figure 0007220726000024
Figure 0007220726000025
Figure 0007220726000026
Figure 0007220726000027
Figure 0007220726000028
グラフト鎖のTg(ガラス転移温度)は、グラフト鎖の繰り返し単位に対応するモノマーのホモポリマーのガラス転移温度を用いて算出した値である。ホモポリマーのガラス転移温度の値については、Polymer Handbook(Wiley-Interscience社)に記載のホモポリマーのガラス転移温度の値を用いた。具体的には、グラフト鎖がホモポリマーである場合は、Polymer Handbook(Wiley-Interscience社)に記載されたホモポリマーのガラス転移温度の値を用いた。また、グラフト鎖が共重合体の場合は、共重合体の各繰り返し単位に対応するモノマーのホモポリマーの各ガラス転移温度の値を、共重合体の各繰り返し単位の質量比で乗じた値の和を用いた。
グラフト鎖のハンセン溶解度パラメータは、グラフト鎖の繰り返し単位に対応するモノマーのLondon分散力項(δD)、分子分極項(双極子間力項)(δP)、水素結合項(δH)を、ハンセン溶解度パラメータを提案したハンセン博士のグループによって開発されたプログラムであるHSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)のVer.4.1.07を使用して計算し、下記式(H-1)から算出した。また、グラフト鎖が共重合体の場合は、共重合体の各繰り返し単位に対応するモノマーのハンセン溶解度パラメータの値を、共重合体の各繰り返し単位の質量比で乗じた値の和を用いた。
δ=(δD)+(δP)+(δH) ・・・(H-1)
δ:ハンセン溶解度パラメータ
δD:London分散力項
δP:分子分極項(双極子間力項)
δH:水素結合項
グラフト鎖のMw(重量平均分子量)は、合成に用いたマクロモノマーのMwをゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定して算出した。
(他の繰り返し単位)
a3-1~a3-5:下記構造の繰り返し単位
Figure 0007220726000029
比較分散剤2:ガス導入管、温度計、コンデンサ、撹拌機を備えた反応容器に、1-ドデカノール62.6質量部、ε-カプロラクトン287.4質量部、触媒としてモノブチルスズ(IV)オキシド0.1質量部を仕込み、窒素ガスで置換した後、120℃で4時間加熱、撹拌した。固形分測定により98%が反応したことを確認した後、無水ピロメリット酸36.6質量部を加え、120℃で2時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。得られた反応物(樹脂)の酸価は49mgKOH/gで、重量平均分子量(Mw)は7000であった。この反応物にPGMEAを加えて不揮発分(固形分濃度)を30質量%に調整し、比較分散剤2を得た。
比較分散剤3:下記構造の樹脂のPGMEA30質量%溶液。主鎖に付記した数値は質量比である。Mw=15000、酸価=97mgKOH/g。
Figure 0007220726000030
樹脂D1:下記構造の樹脂。主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=11000。
Figure 0007220726000031
(溶剤)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
分散液G1、G2、G12、G18、G22、G23、G28、G29中の顔料の平均粒径について、日機装(株)製のMICROTRACUPA 150を用いて、体積基準で測定した。測定結果を下記に示す。顔料の平均粒径の値は動的光散乱法で測定した二次粒径での値である。
Figure 0007220726000032
<硬化性組成物の製造>
(実施例1~48、比較例1~3)
以下の原料を混合して硬化性組成物を調製した。
下記表に記載の種類の分散液 ・・・39.4質量部
樹脂D1 ・・・0.58質量部
重合性化合物E1 ・・・0.54質量部
光重合開始剤F3 ・・・0.33質量部
界面活性剤H1 ・・・4.17質量部
p-メトキシフェノール ・・・0.0006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) ・・・7.66質量部
上記の略語で示す素材の詳細は下記の通りである。
樹脂D1:上述した樹脂D1
重合性化合物E1:KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)
光重合開始剤F3:下記構造の化合物。
Figure 0007220726000033
界面活性剤H1:下記混合物(Mw=14000)の1質量%PGMEA溶液。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
Figure 0007220726000034
<保存安定性>
上記で得られた硬化性組成物の初期粘度(V0)を、東機産業(株)製「RE-85L」にて測定した。次いで、この硬化性組成物を45℃、3日間の条件にて静置した後、静置後の粘度(V1)を測定した。下記式から静置後の硬化性組成物の粘度上昇率(%)を算出し、下記評価基準に従って保存安定性を評価した。粘度上昇率(%)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。
粘度上昇率(%)={(静置後の粘度(V1)-初期粘度(V0))/初期粘度(V0)}×100
A:0≦粘度上昇率≦3%
B:3%<粘度上昇率≦5%
C:5%<粘度上昇率≦10%
D:10%<粘度上昇率≦15%
E:15%<粘度上昇率
<耐湿性>
シリコンウエハ上に各硬化性組成物をプリベーク後の膜厚が0.7μm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365nmの波長の光を500mJ/cmの露光量で照射して露光した。次いで、220℃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)を行って膜を形成した。得られた膜について、耐湿性試験機(HASTEST MODEL304R8、HIRAYAMA製)を用いて温度130℃/湿度85%の条件で250時間耐湿性試験を行った後、耐湿性試験後の膜厚を測定した。
[耐湿性試験後の膜厚]/[耐湿性試験前の膜厚]=Xとしたとき、以下の基準で耐湿性を評価した。
A:X≧0.95
B:0.9≦X<0.95
C:0.8≦X<0.9
D:0.7≦X<0.8
E:X<0.7
<密着性>
シリコンウエハ上にCT-4000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を膜厚が0.1μmとなるようにスピンコート法で塗布し、ホットプレートを用いて220℃で1時間加熱して下地層を形成した。この下地層付きのシリコンウエハ上に各硬化性組成物をスピンコート法で塗布し、その後、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱して、膜厚0.5μmの組成物層を得た。この組成物層に対して、i線ステッパーFPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用し、一辺1.1μmの正方ピクセルがそれぞれ基板上の4mm×3mmの領域に配列されたマスクパターンを介して、365nmの波長の光を500mJ/cmの露光量で照射して露光した。露光後の組成物層に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの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水を用いてリンスを行い、更に純水にて水洗いを行った。その後、水滴を高圧のエアーで飛ばし、シリコンウエハを自然乾燥させたのち、ホットプレートを用いて220℃で300秒間ポストベークを行い、パターンを形成した。得られたパターンについて、光学顕微鏡を用いて観察し、全パターン中密着しているパターンをカウントして密着性を評価した。
A:すべてのパターンが密着している。
B:密着しているパターンが、全パターンの95%以上100%未満である。
C:密着しているパターンが、全パターンの90%以上95%未満である。
D:密着しているパターンが、全パターンの85%以上90%未満である。
E:密着しているパターンが、全パターンの85%未満である。
<現像性>
シリコンウエハ上にCT-4000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を膜厚が0.1μmとなるようにスピンコート法で塗布し、ホットプレートを用いて220℃で1時間加熱して下地層を形成した。この下地層付きのシリコンウエハ上に各硬化性組成物をスピンコート法で塗布し、その後、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱して、膜厚1μmの組成物層を得た。この組成物層に対して、i線ステッパーFPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用し、一辺1.1μmの正方ピクセルがそれぞれ基板上の4mm×3mmの領域に配列されたマスクパターンを介して、365nmの波長の光を200mJ/cmの露光量で照射して露光した。露光後の組成物層に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの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水を用いてリンスを行い、更に純水にて水洗いを行った。その後、水滴を高圧のエアーで飛ばし、シリコンウエハを自然乾燥させたのち、ホットプレートを用いて200℃で300秒間ポストベークを行い、パターンを形成した。パターン間の残差の有無を観察して現像性を評価した。
パターンの形成領域外(未露光部)を走査型電子顕微鏡(SEM)(倍率10000倍)で観察し、未露光部5μm×5μmの面積(1エリア)あたりの直径0.1μm以上の残渣を数え、下記評価基準に従って残渣を評価した。
A:1エリアあたりの残渣が全くない。
B:1エリアあたりの残渣の数が10個未満。
C:1エリアあたりの残渣の数が10個以上20個未満。
D:1エリアあたりの残渣の数が20個以上30個未満。
E:1エリアあたりの残渣の数が30個以上100個未満。
F:現像が全くできなかった。
Figure 0007220726000035
Figure 0007220726000036
上記表に示すように、実施例の硬化性組成物は、保存安定性、耐湿性および現像性の評価が良好であった。
また、実施例18、42~48の硬化性組成物については、各硬化性組成物を45℃、7日間の条件にて静置した後、静置後の粘度(V2)を測定して粘度上昇率を算出したところ、実施例42~48の粘度粘度上昇率はいずれも3%以下であった。また、実施例42~48の粘度上昇率は実施例18よりも低かった。
[試験例2]
<分散液の製造>
(分散液G51~G54)
分散液G1の分散剤1のかわりに、分散剤46~49を使用した以外は、分散液G1と同様にして分散液G51(使用した分散剤は分散剤46)、分散液G52(使用した分散剤は分散剤47)、分散液G53(使用した分散剤は分散剤48)、分散液G54(使用した分散剤は分散剤49)をそれぞれ製造した。
なお、分散剤46~49は、それぞれ以下の方法で合成した樹脂のPGMEA30質量%溶液を用いた。
[分散剤46]
三口フラスコに、上記で合成したマクロモノマーBのPGMEA40質量%溶液の94.4質量部、メタクリル酸の14.6質量部、メタクリル酸ベンジルの22.9質量部、PGMEAの137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。更に、ドデシルメルカプタンの2.02質量部とV-601の0.383質量部を追加し、同温度で2時間加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加した後2時間同温度で加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加し、90℃で3時間加熱した。上記操作で重合反応は終了した。反応終了後、空気下でアミン化合物としてジメチルドデシルアミン1.56質量部と重合禁止剤として2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)を0.0450質量部を加えた後、反応性化合物として4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル11.9質量部を滴下した。滴下終了後、空気下、90℃で、24時間加熱して樹脂を合成した。酸価測定により反応終了を確認した。得られた樹脂にPGMEAを添加して固形分濃度を30質量%に調整して分散剤46(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は19000、酸価は72mgKOH/gであった。
[分散剤47]
三口フラスコに、上記で合成したマクロモノマーBのPGMEA40質量%溶液の94.4質量部、メタクリル酸の14.6質量部、メタクリル酸ベンジルの22.9質量部、PGMEAの127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。更に、ドデシルメルカプタンの2.02質量部とV-601の0.383質量部を追加し、同温度で2時間加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加した後2時間同温度で加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加し、90℃で3時間加熱した。上記操作で重合反応は終了した。反応終了後、空気下でアミン化合物としてジメチルドデシルアミン1.56質量部と重合禁止剤として2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)を0.0450質量部を加えた後、反応性化合物としてGMA8.45質量部を滴下した。滴下終了後、空気下、90℃で、24時間加熱して樹脂を合成した。酸価測定により反応終了を確認した。得られた樹脂にPGMEAを添加して固形分濃度を30質量%に調整して分散剤47(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は19000、酸価は74mgKOH/gであった。
[分散剤48]
三口フラスコに、上記で合成したマクロモノマーBのPGMEA40質量%溶液の94.4質量部、メタクリル酸の14.6質量部、メタクリル酸ベンジルの22.9質量部、PGMEAの137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。更に、ドデシルメルカプタンの2.02質量部とV-601の0.383質量部を追加し、同温度で2時間加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加した後2時間同温度で加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加し、90℃で3時間加熱した。上記操作で重合反応は終了した。反応終了後、空気下でアミン化合物としてジメチルドデシルアミン1.56質量部と重合禁止剤として2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)を0.0450質量部を加えた後、反応性化合物として4-クロロメチルスチレン9.07質量部を滴下した。滴下終了後、空気下、90℃で、24時間加熱して樹脂を合成した。酸価測定により反応終了を確認した。得られた樹脂にPGMEAを添加して固形分濃度を30質量%に調整して分散剤48(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は19000、酸価は74mgKOH/gであった。
[分散剤49]
三口フラスコに、上記で合成したマクロモノマーCのPGMEA40質量%溶液の94.4質量部、メタクリル酸の14.6質量部、メタクリル酸ベンジルの22.9質量部、PGMEAの137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。更に、ドデシルメルカプタンの2.02質量部とV-601の0.383質量部を追加し、同温度で2時間加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加した後2時間同温度で加熱した。更にV-601の0.383質量部を追加し、90℃で3時間加熱した。上記操作で重合反応は終了した。反応終了後、空気下でアミン化合物としてジメチルドデシルアミン1.56質量部と重合禁止剤として2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)を0.0450質量部を加えた後、反応性化合物として4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル11.9質量部を滴下した。滴下終了後、空気下、90℃で、24時間加熱して樹脂を合成した。酸価測定により反応終了を確認した。得られた樹脂にPGMEAを添加して固形分濃度を30質量%に調整して分散剤49(PGMEA30質量%溶液)を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は19000、酸価は72mgKOH/gであった。
<硬化性組成物の調製および評価>
実施例1の硬化性組成物の調製において、分散液G1のかわりに分散液G51~G54を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例51の硬化性組成物(使用した分散液は分散液G51)、実施例52の硬化性組成物(使用した分散液は分散液G52)、実施例53の硬化性組成物(使用した分散液は分散液G53)、実施例54の硬化性組成物(使用した分散液は分散液G54)をそれぞれ製造した。得られた硬化性組成物の保存安定性、耐湿性、密着性および現像性について、試験例1と同様の方法で評価した。実施例51~実施例53は実施例42と同様の結果であった。また、実施例54は実施例45と同様の結果であった。
[試験例3]
<分散液の製造>
(分散液G101~G117)
下記表に記載の種類のG顔料を下記表に記載の質量部と、下記表に記載の種類のY顔料を下記表に記載の質量部と、下記表に記載の顔料誘導体を下記表に記載の質量部と、上述した分散剤16の18.7質量部(固形分5.61質量部相当)と、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの67.3質量部とを混合したのち、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分散液を製造した。
Figure 0007220726000037
上記表に記載の略語で示した原料は以下の通りである。
(G顔料)
PG36:C.I.Pigment Green 36
PG58:C.I.Pigment Green 58
PG7:C.I.Pigment Green 7
PG59:C.I.Pigment Green 59
PG62:C.I.Pigment Green 62
PG63:C.I.Pigment Green 63
(Y顔料)
PY139:C.I.Pigment Yellow 139
PY150:C.I.Pigment Yellow 150
PY185:C.I.Pigment Yellow 185
PY138:C.I.Pigment Yellow 138
PY231:C.I.Pigment Yellow 231
PY233:C.I.Pigment Yellow 233
(顔料誘導体)
誘導体1~3:下記構造の化合物(下記構造式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す)
Figure 0007220726000038
<硬化性組成物の調製および評価>
実施例1の硬化性組成物の調製において、分散液G1のかわりに分散液G101~分散液G117(実施例101~実施例117)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物の保存安定性、耐湿性、密着性および現像性について、試験例1と同様の方法で評価した。
Figure 0007220726000039
上記表に示すように、実施例の硬化性組成物は、保存安定性、耐湿性および現像性の評価が良好であった。
[試験例4]
<硬化性組成物の調製および評価>
下記表に記載の原料を混合して硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物の保存安定性、耐湿性、密着性および現像性について、試験例1と同様の方法で評価した。実施例201~実施例214の各評価項目は実施例18と同等の結果が得られた。
Figure 0007220726000040
上記表に記載の略語で示した原料は以下の通りである。
(分散液)
分散液G18:上述した分散液G18
(樹脂)
D1:上述した樹脂D1
D2:下記構造の樹脂。主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=14000。
Figure 0007220726000041
(重合性化合物)
E1:上述した重合性化合物E1
E2:下記構造の化合物
Figure 0007220726000042
E3:下記構造の化合物
Figure 0007220726000043
E4:下記構造の化合物
Figure 0007220726000044
E5:アロニックスTO-2349(東亞合成(株)製)
(光重合開始剤)
F1:IRGACURE-OXE01(BASF社製)、下記構造の化合物。
F2:IRGACURE-OXE02(BASF社製)、下記構造の化合物。
F3:上述した光重合開始剤F3
F4:IRGACURE 369(BASF社製)、下記構造の化合物。
F5:下記構造の化合物。
Figure 0007220726000045
(溶剤)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(実施例301)
実施例1の硬化性組成物に用いた分散液G1について、以下の分散液G301に変更した以外は実施例1と同様に硬化性組成物を調製し、実施例1と同様に評価した。各評価において耐湿性が「B」であったこと以外は、実施例12と同様の結果が得られた。
分散液G301:以下の方法で調製した分散液
G顔料としてC.I.Pigment Green 36の8.75質量部と、Y顔料としてC.I.Pigment Yellow 185の3.85質量部と、顔料誘導体として誘導体1の1.40質量部と、分散剤12を9.7質量部(固形分2.91質量部相当)と、樹脂P-1を4.5質量部(固形分1.35質量部)と、樹脂P-2を4.5質量部(固形分1.35質量部)と、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの67.3質量部とを混合したのち、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分散液G301を製造した。
P-1:下記構造の樹脂の30質量%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)溶液。主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=20000。
P-2:下記構造の樹脂の30質量%PGMEA溶液。主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=24000。
Figure 0007220726000046
[試験例5]
(実施例1001)
以下の分散液R-1を使用した以外は実施例1と同様にして硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物について、試験例1と同様の方法にて保存安定性、耐湿性、密着性、および現像性を評価した。各評価において実施例17と同等の結果が得られた。
分散液R-1:以下の方法で調製した分散液
C.I.Pigment Red254の10.5質量部、C.I.Pigment Yellow139の4.5質量部、顔料誘導体として誘導体4の2.0質量部、分散剤17の5.5質量部、および、PGMEAの77.5質量部を混合した混合液に、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3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して分散液R-1を調製した。
誘導体4:下記構造の化合物
Figure 0007220726000047
(比較例1001)
分散液R-1で使用した分散剤17を、比較分散剤2に変更して調製した分散液を用いた以外は、実施例1001と同様にして硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物について、実施例1と同様の方法にて保存安定性、耐湿性、密着性、および現像性を評価した。各評価は比較例2と同等であった。
(実施例1002)
以下の分散液B-1を使用した以外は実施例1と同様にして硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物について、実施例1と同様の方法にて保存安定性、耐湿性、密着性、および現像性を評価した。各評価において実施例17と同等の結果が得られた。
分散液B-1:以下の方法で調製した顔料分散液
C.I.Pigment Blue15:6の12質量部、特開2015-041058号公報の段落番号0292に記載のV染料2(酸価=7.4mgKOH/g)の3質量部、顔料誘導体として誘導体3の2.7質量部、分散剤17の4.8質量部、および、PGMEAの77.5質量部を混合した混合液に、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3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して分散液を調製した。
(比較例1002)
分散液B-1で使用した分散剤17を、比較分散剤2に変更して調製した分散液を用いた以外は、実施例1002と同様にして硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物について、実施例1と同様の方法にて保存安定性、耐湿性、密着性、および現像性を評価した。各評価は比較例2と同等であった。
[試験例6]
(実施例2001)
シリコンウエハ上に、Green組成物をポストベーク後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。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、365nmの波長光を1000mJ/cmの露光量で2μm四方のドットパターンのマスクを介して照射(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(ポストベーク)することで、Green組成物をパターニングした。同様にRed組成物、Blue組成物を順次パターニングし、緑、赤及び青の着色パターン(ベイヤーパターン)を形成した。Green組成物としては、実施例1の硬化性組成物を使用した。Red組成物及びBlue組成物については後述する。なお、ベイヤーパターンとは、米国特許第3971065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。得られたカラーフィルタを公知の方法に従い固体撮像素子に組み込んだ。この固体撮像素子は好適な画像認識能を有していた。
-Red組成物-
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D1の40質量%PGMEA溶液:0.6質量部
重合性化合物E4:0.6質量部
光重合開始剤F1:0.3質量部
界面活性剤H1:4.2質量部
PGMEA:42.6質量部
-Blue組成物-
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D1の40質量%PGMEA溶液:2.1質量部
重合性化合物E1:1.5質量部
重合性化合物E4:0.7質量部
光重合開始剤F1:0.8質量部
界面活性剤H1:4.2質量部
PGMEA:45.8質量部
Red組成物及びBlue組成物に使用した原料は、以下の通りである。
Red顔料分散液
C.I.Pigment Red254を9.6質量部、C.I.Pigment Yellow139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、2000kg/cm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。
Blue顔料分散液
C.I.Pigment Blue15:6を9.7質量部、C.I.Pigment Violet23を2.4質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.5質量部、PGMEAを82.4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、2000kg/cm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。
樹脂D1、重合性化合物E1、E4、光重合開始剤F1および界面活性剤H1:上述した材料である。
1:支持体、2:隔壁、4:画素、100:構造体

Claims (15)

  1. 顔料と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、溶剤とを含む硬化性組成物であって、
    前記重合性化合物は、エチレン性不飽和結合基を有する化合物であり、
    前記樹脂は、ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位と、酸基を有する繰り返し単位とを含む樹脂Aを含み、
    前記ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む、硬化性組成物;
    式(1)
    Figure 0007220726000048
    式(1)中、R水素原子を表し、Rは炭素数1~20の炭化水素基を表す
  2. 前記式(1)のRが炭素数2~20のアルキル基である、請求項に記載の硬化性組成物。
  3. 前記式(1)のRが炭素数2~20の1級または2級のアルキル基である、請求項に記載の硬化性組成物。
  4. 前記ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖は、前記式(1)で表される繰り返し単位と、下記式(2)で表される繰り返し単位とを含む、請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物;
    式(2)
    Figure 0007220726000049
    式(2)中、R11はメチル基を表し、R12は炭素数1~20の炭化水素基を表す。
  5. 前記ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖のガラス転移温度は100℃以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. 前記ポリ(メタ)アクリレート構造のグラフト鎖のハンセン溶解度パラメータが7.8~9.5(cal/cm0.5である、請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. 前記樹脂Aが分散剤である、請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  8. 前記顔料が有彩色顔料を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9. 更に顔料誘導体を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 隔壁で区画された領域に画素を形成するために用いられる請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載の硬化性組成物を用いた膜。
  12. 支持体と、
    支持体上に設けられた隔壁と、
    支持体上であって、前記隔壁で区画された領域に設けられた請求項1~10のいずれか1項に記載の硬化性組成物から得られる画素と、
    を有する構造体。
  13. 請求項11に記載の膜を含むカラーフィルタ。
  14. 請求項11に記載の膜を含む固体撮像素子。
  15. 請求項11に記載の膜を含む画像表示装置。
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