説明

カラーフィルタ用着色組成物、カラーフィルタ及び表示素子

【課題】黄色染料を含有し、かつプロセス耐性に優れたカラーフィルタ用着色感放射線性組成物を提供すること。
【解決手段】(A)黄色染料を含む着色剤、(B)酸価が85〜300mgKOH/gであるバインダー樹脂、(C)多官能性単量体、及び(D)ビイミダゾール系化合物を含む光重合開始剤を含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カラーフィルタ用着色組成物、カラーフィルタ及び表示素子に関わり、より詳しくは、透過型あるいは反射型のカラー液晶表示素子、カラー撮像管素子、有機EL表示素子等に用いられるカラーフィルタに有用な着色層の形成に用いられる着色組成物、当該着色組成物を用いて形成された着色層を備えるカラーフィルタ、並びに当該カラーフィルタを具備する表示素子に関する。
【背景技術】
【0002】
着色感放射線性組成物を用いてカラーフィルタを製造するに当たっては、基板上あるいは予め所望のパターンの遮光層を形成した基板上に、有機顔料を分散させた着色感放射線性組成物を塗布して乾燥したのち、乾燥塗膜を所望のパターン形状に放射線を照射(以下、「露光」という。)し、現像することにより、各色の画素を得る方法(特許文献1〜2)が知られている。また、カーボンブラックを分散させた光重合性組成物を利用してブラックマトリックスを形成する方法(特許文献3)も知られている。さらに、有機顔料を分散させた着色樹脂組成物を用いてインクジェット方式により各色の画素を得る方法(特許文献4)も知られている。
【0003】
ところで、表示素子の高輝度化と高色純度化、或いは固体撮像素子の高精細化を実現するには、着色剤として染料を用いることが有効であること知られている。例えば、特許文献5には、特定の黄色染料の使用が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平2−144502号公報
【特許文献2】特開平3−53201号公報
【特許文献3】特開平6−35188号公報
【特許文献4】特開2000−310706号公報
【特許文献5】特開2010−168531号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献5で提案されている黄色染料を含有する着色組成物は耐熱性等のプロセス耐性が不十分であるため、得られるカラーフィルタは色度特性が低下してしまう。
したがって、本発明の課題は、黄色染料を含有し、かつプロセス耐性に優れたカラーフィルタ用着色組成物を提供することにある。さらに本発明の課題は、色度特性に優れた着色層を備えてなるカラーフィルタ、及び当該カラーフィルタを具備する表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる実情に鑑み、本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、黄色染料を、特定のバインダー樹脂、多官能性単量体及び特定の光重合開始剤と共に用いることで上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成した。
【0007】
即ち、本発明は、(A)黄色染料を含む着色剤、(B)酸価が85〜300mgKOH/gであるバインダー樹脂、(C)多官能性単量体、及び(D)ビイミダゾール系化合物を含む光重合開始剤を含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物を提供するものである。
【0008】
また、本発明は、上記着色組成物から形成された着色層を備えてなるカラーフィルタ、及び当該カラーフィルタを具備する表示素子を提供するものである。ここで、「着色層」とは、カラーフィルタに用いられる各色画素、ブラックマトリックス等を意味する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の着色組成物を用いれば、色度特性に極めて優れた各色画素を有するカラーフィルタを得ることができる。
しがたって、本発明の着色組成物は、カラー液晶表示素子用カラーフィルタ、固体撮像素子の色分解用カラーフィルタ、有機EL表示素子用カラーフィルタを始めとする各種のカラーフィルタの作製に極めて好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明について詳細に説明する。
カラーフィルタ用着色組成物
以下、本発明のカラーフィルタ用着色組成物(以下、単に「着色組成物」という。)の構成成分について説明する。
【0011】
−(A)着色剤−
本発明の着色組成物は、(A)着色剤として、黄色染料を含有することを特徴とする。黄色染料は、バルビツール酸アゾ系染料、ピリドンアゾ系染料、ピラゾロンアゾ系染料、キノフタロン系染料及びシアニン系染料よりなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
【0012】
バルビツール酸アゾ系染料としては特に限定されず、公知の物質を使用することができるが、下記式(2)で表されるバルビツール酸アゾ系染料が好適である。
【0013】
【化1】

【0014】
〔式(2)中、
1及びQ2は、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を示す。
11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数2〜10のアシル基を示す。
15〜R22は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、カルボキシル基、スルホ基、スルファモイル基又はN−置換スルファモイル基を示す。〕
【0015】
1及びQ2は酸素原子又は硫黄原子を示し、同一でも相異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【0016】
11〜R14における飽和炭化水素基は、直鎖状、分枝状及び環状のいずれでもよい。飽和炭化水素基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は1〜10であるが、好ましくは2〜8、より好ましくは3〜6である。飽和炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルアルキル基などが挙げられる。また、飽和炭化水素基は、ヒドロキシ基、炭素数1〜8(好ましくは炭素数1〜4)のアルコキシ基、又は炭素数1〜8(好ましくは炭素数1〜4)のチオアルコキシ基で置換されていてもよい。置換基を有する飽和炭化水素基としては、ヒドロキシ置換アルキル基(2−ヒドロキシエチル基など)、アルコキシ置換アルキル基(2−エトキシエチル基、3−(イソプロポキシ)プロピル基、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル基など)、アルキルチオ置換アルキル基(3−メチルチオプロピル基など)などを挙げることができる。
【0017】
11〜R14におけるアリール基は、非置換でも置換基を有していてもよい。アリール基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は6〜20であるが、好ましくは6〜10である。置換基としては、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基、カルボキシル基、スルホ基、又はエステル結合を含む基などが挙げられる。アリール基としては、フェニル基などが挙げられる。また、置換基を有するアリール基としては、アルキル置換フェニル基(2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基など)、アルコキシ置換フェニル基(2−メトキシフェニル基、3−メトキシフェニル基、4−メトキシフェニル基など)、カルボキシ置換フェニル基(2−カルボキシフェニル基、2,4−ジカルボキシフェニル基など)、ヒドロキシ置換フェニル基(4−ヒドロキシフェニル基など)、パーフルオロアルキル置換フェニル基(4−トリフルオロメチルフェニル基など)、スルホ置換フェニル基(2−スルホフェニル基、3−スルホフェニル基、4−スルホフェニル基)、アルコキシカルボニル置換フェニル基(4−エトキシカルボニルフェニル基など)などを挙げることができる。
【0018】
11〜R14におけるアラルキル基のアルキル部分は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでもよい。アラルキル基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は7〜20であるが、好ましくは7〜10である。置換基としては、ヒドロキシ基、アミノ基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基、カルボキシル基、スルホ基、又はエステル結合を含む基などが挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、1−メチル−3−フェニルプロピル基などが挙げられる。また、置換基を有するアラルキル基としては、ヒドロキシ置換アラルキル基(2−(4−ヒドロキシフェニル)エチル基など)、アミノ置換アラルキル基(3−アミノ−1−フェニルブチル基など)などを挙げることができる。
【0019】
11〜R14における炭素数2〜10のアシル基は、非置換でも置換基を有していてもよい。置換基としては、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基などが挙げられる。アシル基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は2〜10であるが、好ましくは2〜8である。アシル基としては、例えば、アセチル基、ベンゾイル基などが挙げられる。また、置換基を有するアシル基としては、アルコキシ置換ベンゾイル基(p−メトキシベンゾイル基など)などが挙げられる。
【0020】
15〜R22における飽和炭化水素基としては、R11〜R14における炭素数1〜10の飽和炭化水素基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR11〜R14において説明したとおりであるが、更にハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子及びヨウ素原子が挙げられ、中でも、フッ素原子が好ましい。ハロゲン置換飽和炭化水素基としては、パーフルオロアルキル基(トリフルオロメチル基など)などが挙げられる。
【0021】
15〜R22におけるアルコキシ基は、直鎖状及び分岐状のいずれでもよい。アルコキシ基の炭素数は1〜8であるが、好ましくは1〜4である。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びtert−ブトキシ基などが挙げられる。
【0022】
15〜R22におけるN−置換スルファモイル基は、−SO2N(R23)R24で表される。
23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数2〜10のアシル基を示す(ただし、R23及びR24が、同時に水素原子であることはない)。
23及びR24における飽和炭化水素基、アリール基、アラルキル基及びアシル基は、それぞれR11〜R14における飽和炭化水素基、アリール基、アラルキル基及びアシル基と同様であり、その具体的構成はR11〜R14において説明したとおりである。
【0023】
15〜R22におけるN−置換スルファモイル基としては、一置換スルファモイル基であることが好ましく、具体的には、−SO2NHR23で表される。好適なN−置換スルファモイル基としては、例えば、式(i)〜(vii)で表される基を挙げることができる。
【0024】
【化2】

【0025】
バルビツール酸アゾ系染料としては、例えば、式(2−1)〜(2−8)で表される化合物が挙げられ、中でも、式(2−1)、式(2−3)〜(2−5)、(2−7)及び(2−8)で表される化合物が好適である。
【0026】
【化3】

【0027】
【化4】

【0028】
ピリドンアゾ系染料としては特に限定はされず、公知の物質を用いることができるが、好ましくは下記式(1)で表されるものが好適である。
【0029】
【化5】

【0030】
〔式(1)中、
Zは、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の飽和炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1個若しくは2個有するフェニル基、又はハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1〜3個有するナフチル基を示す。
1は、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、カルボキシル基又はトリフルオロメチル基を示す。
2は、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、シアノ基、カルバモイル基、N−置換カルバモイル基、スルファモイル基、スルホ基又はアミノ基を示す。
3は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜20の複素環基、カルバモイル基、N−置換カルバモイル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20の脂肪族オキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜30の芳香族オキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアシル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族スルホニル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜30の芳香族スルホニル基を示す。〕
【0031】
式(1)中、Zにおける飽和炭化水素基は、直鎖状、分枝状及び環状のいずれでもよい。飽和炭化水素基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は1〜12であるが、好ましくは2〜11である。置換基としては、ヒドロキシ基、炭素数1〜8(好ましくは炭素数1〜4)のアルコキシ基、カルボキシル基などが挙げられる。Zにおける飽和炭化水素基としては、R11〜R14における飽和炭化水素基と同様のものが挙げられ、更にカルボキシ置換アルキル基(2−カルボキシエチル基、3−カルボキシプロピル基、4−カルボキシブチル基、8−カルボキシオクチル基など)などを挙げることができる。
【0032】
Zにおけるアルコキシ基としては、R15〜R22におけるアルコキシ基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR15〜R22において説明したとおりである。
Zにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
【0033】
ZにおけるN−置換スルファモイル基は、−SO2N(R4)R5で表される。
4及びR5は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜16の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数2〜15のアシル基を示す(但し、R4及びR5が、同時に水素原子であることはない)。
ZにおけるN−置換スルファモイル基としては、一置換スルファモイル基であることが好ましく、具体的には、R15〜R22において例示した一置換スルファモイル基等を挙げることができる。
【0034】
4及びR5における飽和炭化水素基としては、直鎖状、分枝状又は環状のいずれでもよい。飽和炭化水素基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は1〜16であるが、好ましくは6〜10である。かかる飽和炭化水素基は、ヒドロキシ基、炭素数1〜8(好ましくは炭素数1〜4)のアルコキシ基、又はカルボキシル基で置換されていてもよい。飽和炭化水素基としては、Zにおける飽和炭化水素基と同様のものが挙げられる。
【0035】
4及びR5におけるアリール基及びアラルキル基としては、それぞれR23及びR24におけるアリール基及びアラルキル基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR23及びR24において説明したとおりである。
【0036】
4及びR5におけるアシル基は、非置換でも置換基を有していてもよい。置換基としては、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基又はカルボキシル基などが挙げられる。アシル基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は2〜15であるが、好ましくは6〜10である。アシル基及び置換基を有するアシル基としては、R11〜R14におけるアシル基と同様のものが挙げられ、更にカルボキシ置換アシル基(カルボキシアセチル基、2−カルボキシプロピオニル基、3−カルボキシプロピオニル基、2−カルボキシブチリル基、3−カルボキシブチリル基及び4−カルボキシブチリル基など)などを挙げることができる。
【0037】
式(1)のZとしては置換基を有するフェニル基が好ましく、その置換基は上記のうちのいずれかを適宜選択することが可能であるが、溶剤への溶解性が高いという点から、スルホ基、N−置換スルファモイル基が好ましい。なお、置換基の位置及び数は任意であり、置換基を2以上有する場合、当該置換基は同一でも異なっていてもよい。
【0038】
式(1)のR1としては、トリフルオロメチル基、又は直鎖状、分岐状若しくは環状である炭化水素基、特に飽和炭化水素基が好ましい。炭化水素基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は1〜10であるが、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4である。飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基などが挙げられる。
【0039】
2における炭化水素基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでもよい。R2における炭化水素基としては、R1における炭化水素基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR1において説明したとおりである。
2におけるアミノ基としては、脂肪族アミノ基、芳香族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルホニルアミノ基、芳香族スルホニルアミノ基などが挙げられる。
【0040】
2におけるN−置換カルバモイル基としては、−CON(R6)R7が挙げられる。
6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数2〜10のアシル基を示す(但し、R6及びR7が、同時に水素原子であることはない)。
6及びR7における飽和炭化水素基、アリール基、アラルキル基及びアシル基としては、それぞれR11〜R14における飽和炭化水素基、アリール基、アラルキル基及びアシル基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR11〜R14において説明したとおりであるが、アシル基は更にハロゲン原子を有していてもよい。ハロゲン原子を有するアシル基としては、例えば、ハロゲン置換ベンゾイル基(p−ブロモベンゾイル基など)などが挙げられる。
【0041】
式(1)のR2としては、炭素数1〜10の飽和炭化水素基、シアノ基、カルバモイル基、アミノ基が好ましく、シアノ基、カルバモイル基がより好ましい。
【0042】
3における飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでもよい。R3における飽和炭化水素基としては、R1における飽和炭化水素基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR1において説明したとおりである。
【0043】
3におけるアリール基は、非置換でも置換基を有していてもよい。アリール基の炭素数は置換基を含まず、その数は6〜30であるが、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜16である。置換基としては、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)のアルコキシカルボニル基及びこれらの2以上の組み合わせが挙げられる。
アリール基としては、フェニル基などが挙げられ、また置換基を有するアリール基としては、ニトロ置換フェニル基(4−ニトロフェニル基、2−ニトロフェニル基など)、ハロゲン置換フェニル基(2−クロロフェニル基、2,4−ジクロロフェニル基など)、アルキル置換フェニル基(2,4−ジメチルフェニル基、2−メチルフェニル基など)、アルコキシ置換フェニル基(4−メトキシフェニル基、2−メトキシフェニル基など)、アルコキシカルボニル及びニトロ置換フェニル基(2−メトキシカルボニル−4−ニトロフェニル基など)などが挙げられる。
【0044】
3におけるアラルキル基のアルキル部分は、直鎖状及び分岐状のいずれでもよい。アラルキル基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は7〜20であるが、好ましくは7〜10である。置換基としては、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)のハロゲン原子を有していてもよい飽和炭化水素基、ヒドロキシ基、アミノ基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基などが挙げられる。アラルキル基及び置換基を有するアラルキル基としては、Zにおけるアラルキル基と同様のものが挙げられる。
【0045】
3における複素環基は、飽和でも不飽和であってもよい。複素環基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は3〜20であるが、好ましくは5〜15である。複素環基としては、ピラゾール基、1,2,4−トリアゾール基、イソチアゾール基、ベンゾイソチアゾール基、チアゾール基、ベンゾチアゾール基、オキサゾール基及び1,2,4−チアジアゾール基などが挙げられる。また、複素環基は更に炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、ヒドロキシ基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシル基などの置換基を有していてもよい。
【0046】
3におけるN−置換カルバモイル基としては、R2におけるN−置換カルバモイル基と同様のものが挙げられ、その具体的構成はR2において説明したとおりである。
3における脂肪族オキシカルボニル基としては、非置換でも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、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基などが挙げられる。脂肪族オキシカルボニル基の炭素数は、置換基の炭素数を含まず、その数は2〜20であるが、好ましくは2〜16であり、さらに好ましくは2〜10である。脂肪族オキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基などを挙げることができる。
【0047】
3における芳香族オキシカルボニル基としては、非置換でも置換基を有していてもよい。芳香族基としては、フェニル基などが挙げられる。置換基としては、ヒドロキシ基、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基などが挙げられる。芳香族オキシカルボニル基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は7〜30であるが、好ましくは7〜20であり、さらに好ましくは7〜16である。芳香族オキシカルボニル基としては、フェノキシカルボニル基、4−メチルフェノキシカルボニル基などが挙げられる。
【0048】
3におけるアシル基としては、脂肪族カルボニル基でも脂環式カルボニル基でも芳香族カルボニル基でもよく、脂肪族基及び脂環式基は飽和でも不飽和でもよい。また、R3におけるアシル基は、置換基を有していてもよい。アシル基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は2〜20であるが、好ましくは2〜15であり、さらに好ましくは2〜10である。置換基としては、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシ基又はカルボキシル基などが挙げられる。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基などが挙げられる。
【0049】
3における脂肪族スルホニル基は、飽和でも不飽和でもよい。脂肪族スルホニル基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は1〜30であるが、好ましくは1〜20であり、さらに好ましくは1〜16である。R3における脂肪族スルホニル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ヒドロキシ基、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシル基などが挙げられる。脂肪族スルホニル基としては、メタンスルホニル基、ブタンスルホニル基、メトキシメタンスルホニル基、メトキシエタンスルホニル基、エトキシエタンスルホニル基などが挙げられる。
【0050】
3における芳香族スルホニル基は、非置換でも置換基を有していてもよい。芳香族スルホニル基の炭素数は置換基の炭素数を含まず、その数は6〜30であるが、好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは6〜18である。芳香族基としては、フェニル基などが挙げられる。置換基としては、ヒドロキシ基、炭素数1〜10(好ましくは1〜6)の飽和炭化水素基、炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルコキシル基などが挙げられる。芳香族スルホニル基としては、ベンゼンスルホニル、トルエンスルホニル基などが挙げられる。
【0051】
式(1)のR3としては、スルホ基、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、置換基を有するフェニル基が好ましい。置換基は上記のうちのいずれかを適宜選択することが可能であるが、溶剤への溶解性が高いという点から、スルホ基、N−置換スルファモイル基が好ましい。なお、置換基の位置及び数は任意であり、置換基を2以上有する場合、当該置換基は同一でも異なっていてもよい。
【0052】
ピリドンアゾ系染料としては、例えば、式(1−1)〜(1−11)で表される化合物が挙げられ、中でも、式(1−1)〜(1−9)で表される化合物が好適である。
【0053】
【化6】

【0054】
【化7】

【0055】
式(1)で表される化合物は、二量体を形成していてもよい。ここでいう二量体とは、1分子中に2つの式(1)で表される化合物に由来する基を有している化合物であり、式(1)で表される化合物2つが任意の位置で結合して二量体を形成したものである。かかる二量体としては、例えば、式(1a)で表される化合物、式(1b)で表される化合物又は式(1c)で表される化合物が挙げられる。
【0056】
【化8】

【0057】
〔式(1a)、(1b)及び(1c)中、
6は、相互に独立に、アルカンジイル基又は−Cm2m(OCn2np−(m及びnは、それぞれ独立に、1〜4の整数を示し、pは、1〜10の整数を示す)を示し、
7は、相互に独立に、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の飽和炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1個若しくは2個有するフェニル基を示し、
8は、相互に独立に、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の飽和炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1個若しくは2個有するフェニレン基、又はハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1〜3個有するナフチレン基を示す。
1、R2、R3及びZは、前記と同義である。〕
【0058】
6におけるアルカンジイル基としては、メチレン基、炭素数2〜6のアルキレン基が挙げられる。アルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよい。アルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、テトラメチレン基が好ましい。
m及びnは1〜4の整数であるが、2〜4の整数が好ましい。pは1〜10の整数であるが、1〜3の整数が好ましい。−Cm2m(OCn2np−で表わされる基としては、例えば、−C24(OC24)−、−C24(OC242−、−C36(OC242−を挙げることができる。
7におけるフェニル基の置換基としては、Zにおける置換基を有するフェニル基と同様であり、その具体的構成はZにおいて説明したとおりである。
8は、式(1)で表される化合物2つがZの位置で結合して形成されたフェニレン基又はナフチレン基を示すものであり、当該R8における置換基の具体的構成はZにおいて説明したとおりである。
【0059】
式(1)で表される化合物から形成される二量体としては、例えば、式(1−12)〜式(1−15)で表される化合物などを挙げることができる。
【0060】
【化9】

【0061】
式(1)で表される化合物及び該化合物から形成される二量体の塩としては、アンモニウム塩、エタノールアミン塩、アルキルアミン塩などの有機アミン塩、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩などが挙げられる。
【0062】
式(1)で表わされる化合物の製造方法は、特に制限されるものではなく、従来公知の方法を適宜利用することができる。例えば、染料分野で良く知られているように、ジアゾニウム塩とピリドン類とをカップリングすることにより製造することが可能である。
【0063】
ピラゾロンアゾ系染料としては特に限定されず、公知の物質を用いることができ、例えば、特開2006−276512号公報、特開2005−263926号公報、特開2006−015669号公報などに記載のピラゾロンアゾ系染料を用いることができる。
【0064】
具体的には、C.I.アシッド・イエロー17、C.I.ソルベント・オレンジ56、C.I.ソルベント・イエロー82、式(3−1)〜(3−4)で表される化合物などが挙げられる。
【0065】
【化10】

【0066】
キノフタロン系染料としては特に限定されず、公知の物質を用いることができ、例えば、特開平5−39269号公報、特開平6−220339号公報及び特開平8−171201号公報などに記載のキノフタロン系染料が挙げられる。
【0067】
具体的には、C.I.ソルベント・イエロー33、C.I.ディスパース・イエロー54、C.I.ディスパース・イエロー64、式(4−1)〜(4−5)で表される化合物などが挙げられる。
【0068】
【化11】

【0069】
シアニン系染料としては特に限定されず、公知の物質を用いることができる。例えば、特開2005−194509号公報、特開2007−131818号公報、特開2005−297406号公報などに記載のシアニン系色素が挙げられる。
具体的には、式(5−1)〜(5−4)で表される化合物などが挙げられる。
【0070】
【化12】

【0071】
本発明において、黄色染料は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。本発明の着色組成物は、着色剤として、特定黄色染料と共に更に他の着色剤を含有することができる。他の着色剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、特定黄色染料を赤色の着色剤と共に使用することにより、赤色画素を形成するための着色組成物とすることができ、緑色の着色剤と共に使用することにより、緑色画素を形成するための着色組成物とすることができる。
【0072】
他の着色剤としては、顔料、染料及び天然色素の何れをも使用することができるが、輝度及び色純度の高い画素を得るという意味においては、有機顔料、有機染料が好ましい。有機顔料としては、カラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行)においてピグメントに分類されている化合物、即ち下記のようなカラーインデックス(C.I.)名が付されているものを挙げることができる。
【0073】
C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド32、C.I.ピグメントレッド41、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメントレッド171、C.I.ピグメントレッド175、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド179、C.I.ピグメントレッド180、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド187、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド214、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド224、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド243、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントレッド262、C.I.ピグメントレッド264、C.I.ピグメントレッド272;
【0074】
C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー20、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー31、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、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153、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー166、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー211;
【0075】
C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ14、C.I.ピグメントオレンジ24、C.I.ピグメントオレンジ34、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントオレンジ40、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ46、C.I.ピグメントオレンジ49、C.I.ピグメントオレンジ61、C.I.ピグメントオレンジ64、C.I.ピグメントオレンジ68、C.I.ピグメントオレンジ70、C.I.ピグメントオレンジ71、C.I.ピグメントオレンジ72、C.I.ピグメントオレンジ73、C.I.ピグメントオレンジ74;
【0076】
C.I.ピグメントバイオレット1、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット29、C.I.ピグメントバイオレット32、C.I.ピグメントバイオレット36、C.I.ピグメントバイオレット38;
C.I.ピグメントブルー15、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、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー80;
C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントグリーン58;
C.I.ピグメントブラウン23、C.I.ピグメントブラウン25;
C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック7。
【0077】
また、有機染料としては、例えば、下記のようなカラーインデックス(C.I.)名が付されているもとを挙げることができる。
【0078】
C.I.アシッドイエロー11、C.I.アシッドオレンジ7、C.I.アシッドレッド37、C.I.アシッドレッド180、C.I.アシッドブルー29、C.I.ダイレクトレッド28、C.I.ダイレクトレッド83、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトオレンジ26、C.I.ダイレクトグリーン28、C.I.ダイレクトグリーン59、C.I.リアクティブイエロー2、C.I.リアクティブレッド17、C.I.リアクティブレッド120、C.I.リアクティブブラック5、C.I.ディスパースオレンジ5、C.I.ディスパースレッド58、C.I.ディスパースブルー165、C.I.ベーシックブルー41、C.I.ベーシックレッド18、C.I.モルダントレッド7、C.I.モルダントイエロー5、C.I.モルダントブラック7等のアゾ系染料;
【0079】
C.I.バットブルー4、C.I.アシッドブルー40、C.I.アシッドグリーン25、C.I.リアクティブブルー19、C.I.リアクティブブルー49、C.I.ディスパースレッド60、C.I.ディスパースブルー56、C.I.ディスパースブルー60等のアントラキノン系染料;
【0080】
C.I.パッドブルー5等のフタロシアニン系染料;
C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー9等のキノンイミン系染料;
C.I.ソルベントイエロー33、C.I.アシッドイエロー3、C.I.ディスパースイエロー64等のキノリン系染料;
C.I.アシッドイエロー1、C.I.アシッドオレンジ3、C.I.ディスパースイエロー42等のニトロ系染料。
【0081】
本発明において他の着色剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0082】
本発明においては、黄色染料を緑色の着色剤と共に使用することにより、緑色画素を形成するための着色組成物とすることが好ましい。緑色の着色剤としては、緑色顔料が好ましく、具体的には、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36及びC.I.ピグメントグリーン58よりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、中でもC.I.ピグメントグリーン58が好ましい。
この場合、全着色剤中、黄色染料の含有割合が、好ましくは10〜99質量%、特に好ましくは30〜95質量%であり、緑色の着色剤の含有割合が、好ましくは1〜90質量%、特に好ましくは5〜70質量%である。
【0083】
本発明において着色剤として顔料を使用する場合、顔料を、再結晶法、再沈殿法、溶剤洗浄法、昇華法、真空加熱法又はこれらの組み合わせにより精製して使用することもできる。また、顔料は、所望により、その粒子表面を樹脂で改質して使用してもよい。顔料の粒子表面を改質する樹脂としては、例えば、特開2001−108817号公報に記載のビヒクル樹脂、又は市販の各種の顔料分散用の樹脂が挙げられる。また、顔料は、いわゆるソルトミリングにより、一次粒子を微細化して使用することが好ましい。ソルトミリングの方法としては、例えば、特開平08−179111号公報に開示されている方法を採用することができる。
【0084】
(A)着色剤の含有割合は、輝度が高く色純度に優れる画素、あるいは遮光性に優れるブラックマトリックスを形成する点から、通常、着色組成物の固形分中に5〜70質量%、好ましくは5〜60質量%である。ここでいう固形分とは、後述する溶媒以外の成分である。
【0085】
本発明において着色剤として顔料を使用する場合、所望により、分散剤、分散助剤と共に使用することができる。上記分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系等の適宜の分散剤を使用することができるが、ポリマー分散剤が好ましい。具体的には、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系分散剤、ポリエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪酸エステル系分散剤、ポリエステル系分散剤、アクリル系分散剤等を挙げることができる。
【0086】
このような分散剤は商業的に入手することができ、例えば、アクリル系分散剤として、Disperbyk−2000、Disperbyk−2001、BYK−LPN6919、BYK−LPN21116、BYK−LPN21324(以上、ビックケミー(BYK)社製)、ウレタン系分散剤として、Disperbyk−161、Disperbyk−162、Disperbyk−165、Disperbyk−167、Disperbyk−170、Disperbyk−182(以上、ビックケミー(BYK)社製)、ソルスパース76500(ルーブリゾール(株)社製)、ポリエチレンイミン系分散剤として、ソルスパース24000(ルーブリゾール(株)社製)、ポリエステル系分散剤として、アジスパーPB821、アジスパーPB822、アジスパーPB880、アジスパーPB881(味の素ファインテクノ株式会社製)等を挙げることができる。
【0087】
また、上記分散助剤としては、例えば、顔料誘導体を挙げることができ、具体的には、銅フタロシアニン、ジケトピロロピロール、キノフタロンのスルホン酸誘導体等を挙げることができる。なお、分散剤及び分散助剤の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲内で適宜決定することが可能である。
【0088】
−(B)バインダー樹脂−
本発明における(B)バインダー樹脂としては、酸価が85〜300mgKOH/gである限り特に限定されるものではない。酸価が85mgKOH/g未満であると、黄色染料の熱安定性が低下し、一方300mgKOH/gを超えると、アルカリ現像時に黄色染料が溶出し易くなる。(B)バインダー樹脂の酸価の下限値は、特定黄色染料の熱安定性を高めることができる点から、100mgKOH/g以上であることが好ましい。一方、(B)バインダー樹脂の酸価の上限値は、アルカリ現像時の特定黄色染料の溶出をより抑制することができる点から、270mgKOH/g以下であることが好ましい。ここで、「酸価」とは、樹脂1gを中和するのに必要なKOHのmg数であり、具体的には、後掲の実施例に記載の方法により測定されるものをいう。また、本発明において、バインダー樹脂の酸価は、バインダー樹脂全体としての酸価を意味する。即ち、酸価の異なる複数種のバインダー樹脂を使用する場合であっても、それらが混合された状態で測定された酸価を意味する。
【0089】
本発明において、酸価を発現する酸性官能基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、イミド酸基(−CO−NH−CO−)、スルホ基、スルフィノ基、スルフェノ基等を挙げることができ、中でも、後述する溶媒への溶解性の点から、カルボキシル基が好ましい。カルボキシル基を有する重合体(以下、「カルボキシル基含有重合体」という。)としては、例えば、1個以上のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(以下、「不飽和単量体(b1)」という。)と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体(以下、「不飽和単量体(b2)」という。)との共重合体を挙げることができる。
【0090】
上記不飽和単量体(b1)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、p−ビニル安息香酸等を挙げることができる。
これらの不飽和単量体(b1)は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0091】
また、上記不飽和単量体(b2)としては、例えば、
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドの如きN−位置換マレイミド;スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、アセナフチレンの如き芳香族ビニル化合物;
【0092】
メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングルコール(n=2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングルコール(n=2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2〜10)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2〜10)モノ(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールのエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕オキセタン、3−〔(メタ)アクリロイルオキシメチル〕−3−エチルオキセタンの如き(メタ)アクリル酸エステル;
【0093】
シクロヘキシルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルビニルエーテル、ペンタシクロペンタデカニルビニルエーテル、3−(ビニルオキシメチル)−3−エチルオキセタンの如きビニルエーテル;ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ−n−ブチル(メタ)アクリレート、ポリシロキサンの如き重合体分子鎖の末端にモノ(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー等を挙げることができる。
これらの不飽和単量体(b2)は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0094】
不飽和単量体(b1)と不飽和単量体(b2)の共重合体の具体例としては、例えば、特開平7−140654号公報、特開平8−259876号公報、特開平10−31308号公報、特開平10−300922号公報、特開平11−174224号公報、特開平11−258415号公報、特開2000−56118号公報、特開2004−101728号公報等に開示されている共重合体を挙げることができる。
【0095】
また、本発明においては、例えば、特開平5−19467号公報、特開平6−230212号公報、特開平7−207211号公報、特開平09−325494号公報、特開平11−140144号公報、特開2008−181095号公報等に開示されているように、側鎖に(メタ)アクリロイル基等の重合性不飽和結合を有するカルボキシル基含有重合体を、バインダー樹脂として使用することもできる。
【0096】
本発明におけるバインダー樹脂は、GPC(溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、通常、1,000〜100,000、好ましくは3,000〜50,000である。Mwが小さすぎると、得られる被膜の残膜率等が低下したり、パターン形状、耐熱性等が損なわれたり、また電気特性が悪化するおそれがあり、一方大きすぎると、解像度が低下したり、パターン形状が損なわれたり、またスリットノズル方式による塗布時に乾燥異物が発生し易くなるおそれがある。
【0097】
また、本発明におけるバインダー樹脂のMwと、GPC(溶出溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜3.0である。
【0098】
本発明におけるバインダー樹脂は、公知の方法により製造することができるが、例えば、特開2003−222717号公報、特開2006−259680号公報、国際公開第07/029871号パンフレット等に開示されている方法により、その構造やMw、Mw/Mnを制御することもできる。
【0099】
本発明において、バインダー樹脂は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、バインダー樹脂の含有量は、(A)着色剤100質量部に対して、通常、10〜1,000質量部、好ましくは20〜500質量部である。バインダー樹脂の含有量が少なすぎると、例えば、アルカリ現像性が低下したり、得られる着色組成物の保存安定性が低下したりするおそれがあり、一方多すぎると、相対的に着色剤濃度が低下するため、薄膜として目的とする色濃度を達成することが困難となるおそれがある。
【0100】
−(C)多官能性単量体−
本発明において(C)多官能性単量体とは、2個以上の重合性不飽和結合を有する単量体であり、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートであることが好ましい。このような化合物としては、例えば、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレート、アルキレンオキサイド変性された多官能(メタ)アクリレート、水酸基を有する(メタ)アクリレートと多官能イソシアネートを反応させて得られる多官能ウレタン(メタ)アクリレート、水酸基を有する(メタ)アクリレートと酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
【0101】
ここで、上記脂肪族ポリヒドロキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの如き2価の脂肪族ポリヒドロキシ化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールの如き3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物を挙げることができる。上記水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールジメタクリレート等を挙げることができる。上記多官能イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。酸無水物としては、例えば、無水こはく酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸の如き二塩基酸の無水物、無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の如き四塩基酸二無水物を挙げることができる。
【0102】
また、上記カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、特開11−44955号公報の段落〔0015〕〜〔0018〕に記載されている化合物を挙げることができる。上記アルキレンオキサイド変性された多官能(メタ)アクリレートとしては、ビスフェノールAのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸のエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性テトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性ペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
【0103】
これらの多官能性単量体のうち、3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート、カルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレートが好ましい。3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレートの中では、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが、カルボキシル基を有する多官能(メタ)アクリレートの中では、ペンタエリスリトールトリアクリレートと無水こはく酸を反応させて得られる化合物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートと無水こはく酸を反応させて得られる化合物が、着色層の強度が高く、着色層の表面平滑性に優れ、かつ未露光部の基板上及びおよび遮光層上に地汚れ、膜残り等を発生し難い点で特に好ましい。
本発明において、(C)多官能性単量体は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0104】
本発明における(C)多官能性単量体の含有量は、(B)バインダー樹脂100質量部に対して、5〜500質量部が好ましく、特に20〜300質量部が好ましい。この場合、多官能性単量体の含有量が少なすぎると、十分な硬化性が得られないおそれがある。一方、多官能性単量体の含有量が多すぎると、アルカリ現像性が低下し、未露光部の基板上あるいは遮光層上に地汚れ、膜残り等が発生しやすくなる傾向がある。
【0105】
−(D)光重合開始剤−
(D)光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の露光により、上記(C)多官能性単量体の重合を開始しうる活性種を発生する化合物である。
本発明に用いる(D)光重合開始剤は、ビイミダゾール系化合物を含むことを特徴とする。本発明者らは、露光に伴い光重合開始剤から発生する活性種が、染料分子を攻撃し色度特性を悪化させているものと考え、鋭意研究を行ったところ、分子間水素引き抜き型の光ラジカル発生剤であるビイミダゾール系化合物を光重合開始剤として使用することにより、色度特性の極めて優れた画素を形成することができる着色組成物が得られることを見出した。
【0106】
ビイミダゾール系化合物とは、下記式(6)、式(7)又は式(8)で表される骨格を少なくとも1種有する化合物である。
【0107】
【化13】

【0108】
その具体例としては、例えば、
2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4',5,5'−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2'−ビイミダゾール等のビス(ハロゲン置換フェニル)テトラキス(アルコキシカルボニルフェニル)ビイミダゾール;
2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2−ブロモフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4−ジブロモフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4,6−トリブロモフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール等のビス(ハロゲン置換フェニル)テトラフェニルビイミダゾール
を挙げることができる。
ビイミダゾール系化合物は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0109】
これらのビイミダゾール系化合物のうち、2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール及び2,2'−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾールが好ましく、特に、2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾールが好ましい。
【0110】
本発明において、ビイミダゾール系化合物の含有量は、(C)多官能性単量体100質量部に対して、通常、0.01〜50質量部、好ましくは1〜40質量部、更に好ましくは1〜30質量部である。
【0111】
本発明においては、更に下記の水素供与体を併用することが、感度を更に向上させることができる点で好ましい。
ここでいう「水素供与体」とは、露光によりビイミダゾール系化合物から発生したラジカルに対して、水素原子を供与することができる化合物を意味する。
本発明における水素供与体としては、下記で定義するメルカプタン系化合物、アミン系化合物等が好ましい。
【0112】
メルカプタン系化合物とは、ベンゼン環あるいは複素環を母核とし、該母核に直接結合したメルカプト基を1個以上、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1〜2個有する化合物(以下、「メルカプタン系水素供与体」という。)を意味する。
また、アミン系化合物とは、ベンゼン環あるいは複素環を母核とし、該母核に直接結合したアミノ基を1個以上、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1〜2個有する化合物(以下、「アミン系水素供与体」という。)を意味する。
なお、これらの水素供与体は、メルカプト基とアミノ基とを同時に有することもできる。
【0113】
以下、水素供与体について、より具体的に説明する。
メルカプタン系水素供与体は、ベンゼン環あるいは複素環をそれぞれ1個以上有することも、またベンゼン環と複素環との両者を有することができる。これらの環を2個以上有する場合、縮合環を形成していてもよい。
また、メルカプタン系水素供与体は、メルカプト基を2個以上有する場合、少なくとも1個の遊離メルカプト基が残存する限りでは、残りのメルカプト基の1個以上がアルキル基、アラルキル基又はアリール基で置換されていてもよい。更には、少なくとも1個の遊離メルカプト基が残存する限りでは、2個の硫黄原子がアルキレン基等の2価の有機基を介在して結合した構造単位、あるいは2個の硫黄原子がジスルフィドの形で結合した構造単位を有することができる。
更に、メルカプタン系水素供与体は、メルカプト基以外の箇所で、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されていてもよい。
【0114】
このようなメルカプタン系水素供与体の具体例としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプト−2,5−ジメチルアミノピリジン等のメルカプト置換複素環化合物を挙げることができる。
これらのメルカプタン系水素供与体のうち、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾールが好ましく、特に2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
【0115】
また、アミン系水素供与体は、ベンゼン環あるいは複素環をそれぞれ1個以上有することも、またベンゼン環と複素環との両者を有することができる。これらの環を2個以上有する場合、縮合環を形成していてもよい。
また、アミン系水素供与体は、アミノ基の1個以上がアルキル基又は置換アルキル基で置換されてもよく、またアミノ基以外の箇所で、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、置換フェノキシカルボニル基、ニトリル基等によって置換されていてもよい。
【0116】
このようなアミン系水素供与体の具体例としては、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミノ置換ベンゾフェノン類;4−ジエチルアミノアセトフェノン、4−ジメチルアミノプロピオフェノン、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノベンゾニトリル等を挙げることができる。
これらのアミン系水素供与体のうち、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましく、特に4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
なお、アミン系水素供与体は、ビイミダゾール系化合物以外の光重合開始剤の場合においても、増感剤としての作用を有するものである。
【0117】
本発明において、着色剤としてC.I.ピグメントグリーン58を使用する場合、水素供与体としてはメルカプタン系化合物を使用することが好ましい。
本発明において、水素供与体は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0118】
本発明において、水素供与体をビイミダゾール系化合物と併用する場合、水素供与体の含有量は、(C)多官能性単量体100質量部に対して、好ましくは0.01〜40質量部、更に好ましくは1〜30質量部、特に好ましくは1〜20質量部である。水素供与体の含有量が少なすぎると、感度の改良効果が低下する傾向がある。一方、多すぎると、形成された着色層が現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
【0119】
本発明においては、光重合開始剤として、ビイミダゾール系化合物と共に他の光重合開始剤を併用することができる。他の光重合開始剤としては、例えば、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物、オニウム塩系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、ジアゾ系化合物、イミドスルホナート系化合物等を挙げることができる。他の光重合開始剤としては、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物の群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
本発明において、他の光重合開始剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0120】
本発明において、光重合開始剤の含有量は、(C)多官能性単量体100質量部に対して、0.01〜120質量部が好ましく、特に1〜100質量部が好ましい。この場合、光重合開始剤の含有量が少なすぎると、露光による硬化が不十分となるおそれがあり、一方多すぎると、形成された着色層が現像時に基板から脱落しやすくなる傾向がある。
また、全光重合開始剤中、ビイミダゾール系化合物の含有割合は、好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上である。光重合開始剤をかかる態様で使用することにより、色度特性に極めて優れた着色組成物を得ることができる。
【0121】
−添加剤−
本発明の着色組成物は、必要に応じて、種々の添加剤を含有することもできる。
添加剤としては、例えば、ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリ(フロオロアルキルアクリレート)類等の高分子化合物;フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤等の界面活性剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン類等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;マロン酸、アジピン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸、メサコン酸、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、5−アミノ−1−ペンタノール、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、4−アミノ−1,2−ブタンジオール等の残渣改善剤;こはく酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイロキシエチル〕、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等の現像性改善剤;特開2008−242078号公報等に開示されている反応性官能基を有するシロキサンオリゴマーを挙げることができる。
【0122】
−溶媒−
本発明の着色組成物は、上記(A)〜(D)成分、及び任意的に加えられる他の成分を含有するものであるが、通常、溶媒を配合して液状組成物として調製される。上記溶媒としては、着色組成物を構成する(A)〜(D)成分や他の成分を分散又は溶解し、かつこれらの成分と反応せず、適度の揮発性を有するものである限り、適宜に選択して使用することができる。
【0123】
このような溶媒としては、例えば、
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;
【0124】
乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸アルキルエステル類;
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、t−ブタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール等の(シクロ)アルキルアルコール類;
ジアセトンアルコール等のケトアルコール類;
【0125】
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジ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−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン類;
【0126】
プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート等のジアセテート類;
3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート等のアルコキシカルボン酸エステル類;
酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド又はラクタム類
等を挙げることができる。
【0127】
これらの溶媒のうち、溶解性、顔料分散性、塗布性等の観点から、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、乳酸エチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸エチル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が好ましい。
上記溶媒は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
【0128】
溶媒の含有量は、特に限定されるものではないが、得られる着色組成物の塗布性、安定性等の観点から、当該着色組成物の溶媒を除いた各成分の合計濃度が、5〜50質量%となる量が好ましく、特に10〜40質量%となる量が好ましい。
【0129】
本発明の着色組成物は、適宜の方法により調製することができ、その調製方法としては、例えば、特開2008−58642号公報、特開2010−132874号公報等に開示されている方法を挙げることができる。着色剤として黄色染料と顔料の両方を使用する場合、特開2010−132874号公報に開示されているように、黄色染料を含む染料溶液を第1のフィルタに通した後、第1のフィルタを通過した染料溶液を、別途調製した顔料分散液等と混合し、得られた着色組成物を第2のフィルタに通すことにより調製する方法を採用することができる。また、黄色染料と、上記(B)〜(D)成分、並びに必要に応じて添加剤成分を溶媒に溶解し、得られた溶液を第1のフィルタに通した後、第1のフィルタを通過した溶液を、別途調製した顔料分散液と混合し、得られた着色組成物を第2のフィルタに通すことにより調製する方法も採用してもよい。また、黄色染料を含む染料溶液を第1のフィルタに通した後、第1のフィルタを通過した染料溶液と、上記(B)〜(D)成分、並びに必要に応じて添加剤成分を混合・溶解し、得られた溶液を第2のフィルタに通し、更に第2のフィルタを通過した溶液を、別途調製した顔料分散液と混合し、得られた着色組成物を第3のフィルタに通すことにより調製する方法も採用することができる。
【0130】
カラーフィルタ及びその製造方法
本発明のカラーフィルタは、本発明の着色組成物を用いて形成された着色層を備えるものである。
【0131】
カラーフィルタを製造する方法としては、第一に次の方法が挙げられる。まず、基板の表面上に、必要に応じて、画素を形成する部分を区画するように遮光層(ブラックマトリックス)を形成する。次いで、この基板上に、例えば、本発明の赤色感放射線性組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶剤を蒸発させ、塗膜を形成する。次いで、この塗膜にフォトマスクを介して露光したのち、アルカリ現像液を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去する。その後、ポストベークすることにより、赤色の画素パターンが所定の配列で配置された画素アレイを形成する。
【0132】
次いで、緑色又は青色の各着色感放射線性組成物を用い、上記と同様にして、各着色感放射線性組成物の塗布、プレベーク、露光、現像及びポストベークを行って、緑色の画素アレイ及び青色の画素アレイを同一基板上に順次形成する。これにより、赤色、緑色及び青色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルタが得られる。但し、本発明においては、各色の画素を形成する順序は、上記のものに限定されない。
【0133】
また、ブラックマトリックスは、スパッタや蒸着により成膜したクロム等の金属薄膜を、フォトリソグラフィー法を利用して所望のパターンとすることにより形成することができるが、黒色の着色剤が分散された着色感放射線性組成物を用いて、上記画素の形成の場合と同様にして形成することもできる。
【0134】
カラーフィルタを形成する際に使用される基板としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等を挙げることができる。
また、これらの基板には、所望により、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理を施しておくこともできる。
【0135】
着色感放射線性組成物を基板に塗布する際には、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法等の適宜の塗布法を採用することができるが、特に、スピンコート法、スリットダイ塗布法を採用することが好ましい。
【0136】
プレベークは、通常、減圧乾燥と加熱乾燥を組み合わせて行われる。減圧乾燥は、通常50〜200Paに到達するまで行う。また、加熱乾燥の条件は、通常70〜110℃で1〜10分程度である。
【0137】
塗布厚さは、乾燥後の膜厚として、通常、0.6〜8μm、好ましくは1.2〜5μmである。
【0138】
画素及び/又はブラックマトリックスを形成する際に使用される放射線の光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯等のランプ光源やアルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、XeClエキシマーレーザー、窒素レーザー等のレーザー光源等を挙げることができるが、波長が190〜450nmの範囲にある放射線が好ましい。
【0139】
放射線の露光量は、一般的には10〜10,000J/m2が好ましい。
また、上記アルカリ現像液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の水溶液が好ましい。
【0140】
上記アルカリ現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗する。
現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。現像条件は、常温で5〜300秒が好ましい。
【0141】
ポストベークの条件は、通常120〜280℃で10〜60分程度である。ポストベークの温度は、黄色染料の耐熱性の点から、好ましくは240℃以下、特に好ましくは230℃以下である。
このようにして形成された画素の膜厚は、通常0.5〜5μm、好ましくは1〜3μmである。
【0142】
このようにして得られる本発明のカラーフィルタは、色度特性が極めて優れるため、カラー液晶表素子、カラー撮像管素子、有機EL表示素子等に極めて有用である。
【0143】
表示素子
本発明の表示素子は、本発明のカラーフィルタを具備するものである。表示素子としては、カラー液晶表示素子、有機EL表示素子等を挙げることができる。
本発明のカラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子は、適宜の構造をとることができる。例えば、カラーフィルタを、薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板とは別の基板上に形成して、駆動用基板とカラーフィルタを形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造をとることができ、さらに薄膜トランジスター(TFT)が配置された駆動用基板の表面上にカラーフィルタを形成した基板と、ITO(錫をドープした酸化インジュウム)電極を形成した基板とが、液晶層を介して対向した構造をとることもできる。後者の構造は、開口率を格段に向上させることができ、明るく高精細な液晶表示素子が得られるという利点を有する。
【0144】
本発明のカラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子は、冷陰極蛍光管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)の他、白色LEDを光源とするバックライトユニットを具備することができる。白色LEDとしては、例えば、赤色LEDと緑色LEDと青色LEDを組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと赤色LEDと緑色蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、青色LEDとYAG系蛍光体の混色により白色光を得る白色LED、青色LEDと橙色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED、紫外線LEDと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体を組み合わせて混色により白色光を得る白色LED等を挙げることができる。
【0145】
本発明のカラーフィルタを具備するカラー液晶表示素子には、TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In−Planes Switching)型、VA(Vertical Alignment)型、OCB(Optically Compensated Birefringence)型等の適宜の液晶モードが適用できる。
また、本発明のカラーフィルタを具備する有機EL表示素子は、適宜の構造を採ることが可能であり、例えば、特開平11−307242号公報に開示されている構造を挙げることができる。
【実施例】
【0146】
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【0147】
<顔料分散液の調製>
調製例1
着色剤としてC.I.ピグメントグリーン58を15質量部、分散剤としてBYK−LPN21116(ビックケミー(BYK)社製)12.5質量部(固形分濃度=40質量%)、溶媒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72.5質量部を用いて、ビーズミルにより処理して、顔料分散液(A−1)を調製した。
【0148】
調製例2
着色剤としてC.I.ピグメントイエロー150を15質量部、分散剤としてBYK−LPN21116(ビックケミー(BYK)社製)12.5質量部(固形分濃度=40質量%)、溶媒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72.5質量部を用いて、ビーズミルにより処理して、顔料分散液(A−2)を調製した。
【0149】
<染料溶液の調製>
調製例3
着色剤として下記式で表される黄色染料1(ピリドンアゾ系染料であるC.I.ソルベントイエロー162)を10質量部と、溶媒としてシクロヘキサンノン90質量部を混合し、染料溶液(A−3)を調製した。
【0150】
【化14】

【0151】
調製例4
着色剤として下記式で表される黄色染料2(シアニン系染料)を10質量部と、溶媒としてシクロヘキサンノン90質量部を混合し、染料溶液(A−4)を調製した。
【0152】
【化15】

【0153】
調製例5
着色剤として下記式で表される黄色染料3(バルビツール酸アゾ系染料)を10質量部と、溶媒としてシクロヘキサンノン90質量部を混合し、染料溶液(A−5)を調製した。
【0154】
【化16】

【0155】
調製例6
着色剤として下記式で表される黄色染料4(二量体を形成しているピリドンアゾ系染料)を10質量部と、溶媒としてシクロヘキサンノン90質量部を混合し、染料溶液(A−6)を調製した。
【0156】
【化17】

【0157】
<バインダー樹脂の合成>
合成例1
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、メタクリル酸20質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート25質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=10,500、Mn=5,500であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B1)」とする。
【0158】
合成例2
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、メタクリル酸16質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート29質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=10,300、Mn=5,200であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B2)」とする。
【0159】
合成例3
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、シクロヘキサノン100質量部、メタクリル酸40質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート10質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=11,000、Mn=5,600であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B3)」とする。
【0160】
合成例4
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、シクロヘキサノン100質量部、メタクリル酸46質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート4質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=10,000、Mn=5,100であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B4)」とする。
【0161】
合成例5
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、メタクリル酸12質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート33質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=10,700、Mn=5,500であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B5)」とする。
【0162】
合成例6
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、メタクリル酸22質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート23質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=11,000、Mn=5,300であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B6)」とする。
【0163】
合成例7
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部を仕込んで窒素置換した。80℃に加熱して、同温度で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100質量部、メタクリル酸26質量部、スチレン15質量部、ブチルメタクリレート19質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10質量部、N−フェニルマレイミド25質量部、及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6質量部の混合溶液を1時間かけて滴下し、この温度を保持して2時間重合した。その後、反応溶液の温度を100℃に昇温させ、さらに1時間重合することにより、バインダー樹脂溶液(固形分濃度=33質量%)を得た。得られたバインダー樹脂は、Mw=11,000、Mn=5,200であった。このバインダー樹脂を「バインダー樹脂(B7)」とする。
【0164】
<(B)バインダー樹脂の酸価の測定>
上記各合成例で得たバインダー樹脂の酸価を下記の要領で測定した。表1に測定結果を示す。
バインダー樹脂溶液0.5gを1mgの単位まで精密に秤量し、硝子容器に取り分けた。シクロヘキサノンにより50mLに希釈した後、フェノールフタレインを添加し、0.1Nエタノール性水酸化カリウム水溶液で滴定を行い、ピンク色に着色した点を終点とした。同様に空試験を行なった。バインダー樹脂と空試験の0.1Nエタノール性水酸化カリウム水溶液滴下量から酸価(単位:mgKOH/g)を算出した。
【0165】
実施例1
<着色感放射線性組成物の調製>
顔料分散液(A−1)32.7質量部、上記調製例3で得られた染料溶液(A−3)22.0質量部、バインダー樹脂としてバインダー樹脂(B1)溶液12.2質量部、多官能性単量体として東亞合成社製M−402(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物)6.0質量部、光重合開始剤として2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール(保土谷化学社製)1.2質量部と2−メルカプトベンゾチアゾール(東京化成社製)0.4質量部、フッ素系界面活性剤としてDIC社製メガファックF−554を0.04質量部及び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を混合して、固形分濃度20質量%の着色感放射線性組成物を調製した。
【0166】
<色度特性とコントラスト比の評価>
得られた着色感放射線性組成物を、ガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布した後、80℃のホットプレートで10分間プレベークを行って塗膜を形成した。スピンコーターの回転数を変えて同様の操作により、膜厚の異なる3枚の塗膜を形成した。
次いで、これらの基板を室温に冷却したのち、高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介さずに、各塗膜に365nm、405nm及び436nmの各波長を含む放射線を2,000J/m2の露光量で露光した。その後、これらの基板に対して、23℃の0.04質量%水酸化カリウム水溶液からなる現像液を現像圧1kgf/cm2(ノズル径1mm)で吐出することにより、90秒間シャワー現像を行った。その後、この基板を超純水で洗浄し、風乾した後、更に230℃のクリーンオーブン内で30分間ポストベークを行うことにより、評価用硬化膜を形成した。
【0167】
得られた3枚の硬化膜について、カラーアナライザー(大塚電子(株)製MCPD2000)を用い、C光源、2度視野にて、CIE表色系における色度座標値(x,y)及び刺激値(Y)を測定した。また、得られた硬化膜の膜厚を、KLA−Tencor製アルファステップIQを用いて測定した。測定結果より、色度座標値y=0.590での色度座標値x、刺激値(Y)および膜厚を求めた。評価結果を表1に示す。刺激値(Y)が大きいほど輝度が高く、膜厚が薄いほど着色力が高いことを示す。
【0168】
更に、硬化膜が形成された基板を2枚の偏向板で挟み、背面側から蛍光灯(波長範囲380〜780nm)で照射しつつ前面側の偏向板を回転させ、輝度計LS−100(ミノルタ(株)製)により透過する光強度の最大値と最小値を測定した。そして、各々の硬化膜について、最大値を最小値で除した値をコントラスト比とした。測定結果より、色度座標値y=0.590でのコントラスト比を求めた。評価結果を表1に示す。
【0169】
実施例2〜6及び比較例1
実施例1において、(B)バインダー樹脂成分の種類を表1に示すとおりとした以外は実施例1と同様にして、着色感放射線性組成物を調製した。そして、実施例1と同様にして色度特性とコントラスト比の評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0170】
実施例7
実施例1において、光重合開始剤として2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール(保土谷化学社製)0.9質量部と2−メルカプトベンゾチアゾール(東京化成社製)0.3質量部、NCI−930(株式会社ADEKA製、O−アシルオキシム系化合物)0.3質量部を用いた以外は、それぞれ実施例1と同様にして、着色感放射線性組成物を調製した。そして、実施例1と同様にして色度特性とコントラスト比の評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0171】
実施例8〜10
実施例1において、染料溶液の種類を表1に示すとおりとした以外は実施例1と同様にして、着色感放射線性組成物を調製した。そして、実施例1と同様にして色度特性とコントラスト比の評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0172】
比較例2〜5
実施例1及び実施例5〜7において、光重合開始剤として2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール(保土谷化学社製)1.2質量部と2−メルカプトベンゾチアゾール(東京化成社製)0.4質量部に代えてエタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製、商品名IRGACURE OXE−02)1.3質量部を用いた以外は、それぞれ実施例1及び実施例5〜7と同様にして、着色感放射線性組成物を調製した。そして、実施例1と同様にして色度特性とコントラスト比の評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0173】
比較例6
顔料分散液(A−1)28.0質量部、顔料分散液(A−2)18.7質量部、バインダー樹脂としてバインダー樹脂(B1)溶液11.4質量部、多官能性単量体として東亞合成社製M−402(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物)5.6質量部、光重合開始剤として2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール(保土谷化学社製)1.2質量部、2−メルカプトベンゾチアゾール(東京化成社製)0.4、フッ素系界面活性剤としてDIC社製メガファックF−554を0.04質量部及び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を混合して、固形分濃度20質量%の着色感放射線性組成物を調製した。そして、実施例1と同様にして色度特性とコントラスト比の評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0174】
【表1】

【0175】
表1において、「G58」とはC.I.ピグメントグリーン58を、「Y150」とはC.I.ピグメントイエロー150を、「D1」とは2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾールを、「D2」とは2−メルカプトベンゾチアゾールを、「D3」とはエタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)を、「D4」とはNCI−930(株式会社ADEKA製、O−アシルオキシム系化合物)を、それぞれ意味する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)黄色染料を含む着色剤、
(B)酸価が85〜300mgKOH/gであるバインダー樹脂、
(C)多官能性単量体、及び
(D)ビイミダゾール系化合物を含む光重合開始剤
を含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項2】
前記黄色染料がバルビツール酸アゾ系染料、ピリドンアゾ系染料、ピラゾロンアゾ系染料、キノフタロン系染料及びシアニン系染料よりなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものである、請求項1に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項3】
前記(A)着色剤として更に緑色の着色剤を含む、請求項1又は2に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項4】
前記黄色染料が下記式(1)で表される化合物、該化合物から形成される二量体及びそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものである、請求項1又は3に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
【化1】

〔式(1)中、
Zは、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の飽和炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1個若しくは2個有するフェニル基、又はハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基及びN−置換スルファモイル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を1〜3個有するナフチル基を示す。
1は、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、カルボキシル基又はトリフルオロメチル基を示す。
2は、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、シアノ基、カルバモイル基、N−置換カルバモイル基、スルファモイル基、スルホ基又はアミノ基を示す。
3は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜20の複素環基、カルバモイル基、N−置換カルバモイル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20の脂肪族オキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜30の芳香族オキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアシル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の脂肪族スルホニル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜30の芳香族スルホニル基を示す。〕
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用着色組成物を用いて形成された着色層を備えてなるカラーフィルタ。
【請求項6】
請求項5に記載のカラーフィルタを具備する表示素子。

【公開番号】特開2012−208474(P2012−208474A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−28658(P2012−28658)
【出願日】平成24年2月13日(2012.2.13)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】