説明

染料組成物、着色感光性樹脂組成物及びカラーフィルタ

【課題】さらに高コントラストを実現することができる染料組成物、着色感光性樹脂組成物及びカラーフィルタを提供する。
【解決手段】式(1)等で表される化合物を含む染料組成物。


(式中、R〜R15は、それぞれ独立に、H、−R16、−OH等、R〜R15のうち1つは−SO;R16は、置換基を有していてもよいC1〜10の1価の飽和炭化水素基)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示素子や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタを構成する着色画像の形成に好適な染料組成物、着色感光性樹脂組成物及び該着色感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタ等に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、所望の分光特性を備え、薄膜で微細な着色パターンを形成するために、例えば、種々のアゾ色素及びキサンティウム系色素等が用いられている(例えば、特許文献1、特許文献2等)。
近年、カラーフィルタでは、さらなる高コントラスト化が特に望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平7−134207号公報
【特許文献2】特開平7−146402号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、さらに高コントラストを実現することができる染料組成物、着色感光性樹脂組成物及びカラーフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、以下の発明[1]〜[18]を含む。
[1]式(1)で表される化合物及び式(2)で表される化合物を含む染料組成物。



(式(1)及び式(2)中、
〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK又は−SOHを表し、R〜R15のうち1つは、−SOを表す。
16は、炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基あるいは炭素数1〜10のアルコキシ基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−CO−又は−NR17−に置き換わっていてもよい。
17は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表す。
21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、R21〜R35のうち1つは、−SOを表し、R21〜R35のうち少なくとも1つは、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。
18及びR19は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基あるいは炭素数5〜10の1価の芳香族複素環基を表すか、互いに結合して炭素数2〜10の複素環を形成していてもよく、該アルキル基及び該シクロアルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はフェニル基で置換されていてもよく、該アルキル基及び該シクロアルキル基に含まれる−CH−は、−O−、−CO−、−NH−又は−NR16−に置き換わっていてもよく、該芳香族炭化水素基及び該芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、−R16、−OH、−OR16、−NO、−CH=CH又は−CH=CHR16で置換されていてもよい。)
【0006】
[2]さらに、式(3)で表される化合物を含む[1]に記載の染料組成物。

(式(3)中、R41〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。)
[3]式(1)において、R〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO又は−SOHを表し、
〜R15のうち1つが−SOを表し、かつ少なくとも1つが−SOHを表す[1]又は[2]に記載の染料組成物。
[4]式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、
21〜R35のうち1つが−SOを表し、かつ少なくとも1つが−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す[1]〜[3]のいずれか1つに記載の染料組成物。
[5]式(3)において、R41〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、−R16又は−SONHR18を表し、R41〜R55の少なくとも2つが−SONHR18を表す[2]〜[4]のいずれか1つに記載の染料組成物。
[6]染料組成物100質量部に対して、式(1)で表される化合物の含有量が1質量部以上35質量部以下であり、
式(2)で表される化合物の含有量が65重量以上99質量部以下である[1]〜[5]のいずれか1つに記載の染料組成物。
[7]染料組成物100質量部に対して、式(1)で表される化合物の含有量が1質量部以上15質量部以下であり、
式(2)で表される化合物の含有量が65質量部以上98質量部以下であり、
式(3)で表される化合物の含有量が1質量部以上20質量部以下である[2]〜[6]のいずれか1つに記載の染料組成物。
【0007】
[8]上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の染料組成物(A−1)、アルカリ可溶性樹脂(B)、光重合性化合物(C)、光重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含む着色感光性樹脂組成物。
[9]さらに顔料(A−2)を含む[8]に記載の着色感光性樹脂組成物。
[10]顔料(A−2)が、C.I.ピグメントブルー15:6を含む顔料である[9]に記載の着色感光性樹脂組成物。
[11]染料組成物(A−1)と、C.I.ピグメントブルー15:6との質量比が3:97〜50:50である[10]に記載の着色感光性樹脂組成物。
【0008】
[12]上記[8]〜[11]のいずれか1つに記載の着色感光性樹脂組成物を用いて形成される塗膜。
[13]上記[8]〜[11]のいずれか1つに記載の着色感光性樹脂組成物を用いて形成されるカラーフィルタ。
[14]フォトリソグラフ法によって形成される[13]に記載のカラーフィルタ。
【0009】
[15]上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の染料組成物のカラーフィルタを製造するための使用。
[16]上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の染料組成物(A−1)及び顔料(A−2)を含む着色組成物。
[17]顔料(A−2)が、C.I.ピグメントブルー15:6を含む顔料である[16]に記載の着色組成物。
[18]染料組成物(A−1)と、C.I.ピグメントブルー15:6との質量比が3:97〜50:50である請求項17に記載の着色組成物。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、さらに高コントラストを実現することができる染料組成物、着色感光性樹脂組成物及びカラーフィルタ等を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の染料組成物(A−1)は、式(1)で表される化合物(以下「化合物(1)」という場合がある)と、式(2)で表される化合物(以下「化合物(2)」という場合がある)との双方を含有する。
なお、本明細書では、炭素数によって異なるが、特に断りのない限り、後述する置換基は、いずれの化学構造式においても同様のものが例示される。また、直鎖又は分岐の双方をとることができるものは、そのいずれをも含む。
【0012】

【0013】
(式(1)及び式(2)中、
〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK又は−SOHを表し、R〜R15のうち1つは、−SOを表す。
16は、炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基あるいは炭素数1〜10のアルコキシ基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−CO−又は−NR17−に置き換わっていてもよい。
17は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表す。
21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、R21〜R35のうち1つは、−SOを表し、R21〜R35のうち少なくとも1つは、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。
18及びR19は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基あるいは炭素数5〜10の1価の芳香族複素環基を表すか、互いに結合して炭素数2〜10の複素環を形成していてもよく、該アルキル基及び該シクロアルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はフェニル基で置換されていてもよく、該アルキル基及び該シクロアルキル基に含まれる−CH−は、−O−、−CO−、−NH−又は−NR16−に置き換わっていてもよく、該芳香族炭化水素基及び該芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、−R16、−OH、−OR16、−NO、−CH=CH又は−CH=CHR16で置換されていてもよい。)
式(1)及び式(2)は、いずれも各化合物中の+電荷数と−電荷数とが同一である。
【0014】
ここで、飽和炭化水素基とは、アルキル基、シクロアルキル基、これらの置換基を任意に組み合わせた、アルキル基を有するシクロアルキル基、シクロアルキル基を有するアルキル基であってもよい。
【0015】
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デカニル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデカニル基等が挙げられる。
【0016】
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、1−メチルプロポキシ基、2−メチルプロポキシ基、tert−ブトキシ基、1−メチルブトキシ基、2−メチルブトキシ基、3−メチルブトキシ基、1,1−ジメチルプロポキシ基、1,2−ジメチルプロポキシ基、2,2−ジメチルプロポキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基等が挙げられる。
【0017】
芳香族炭化水素基としては、アリール基、アラルキル基、アルキル基を有するアリール基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。
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、トリチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
アルキル基を有するアリール基としては、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等の他、上述した置換基を任意に組み合わせることができる。
【0018】
芳香族複素環としては、

等が挙げられる。なお、上述した環の結合手は任意の位置とすることができる。
【0019】
複素環としては、芳香族複素環であってもよいし、芳香性を有さないものであってもよい。
芳香性を有さない複素環としては、

等が挙げられる。なお、上述した環の結合手は、任意の位置及び上に記載した位置のいずれであってもよい。
【0020】
−OR16としては、前述のアルコキシ基、シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のシクロアルコキシ基等が挙げられる。
【0021】
−CO16としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、イソペンチルオキシカルボニル基、ネオペンチルオキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、シクロヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、シクロオクチルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシルオキシカルボニル基、トリシクロデシルオキシカルボニル基、メトキシプロポキシカルボニル基、エトキシプロピルオキシカルボニル基、ヘキシロキシプロポキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシプロポキシカルボニル基、メトキシヘキシルオキシカルボニル基等が挙げられる。
【0022】
−SONHR18としては、スルファモイル基、N−(メチル)スルファモイル基、N−(エチル)スルファモイル基、N−(プロピル)スルファモイル基、N−(イソプロピル)スルファモイル基、N−(ブチル)スルファモイル基、N−(イソブチル)スルファモイル基、N−(ペンチル)スルファモイル基、N−(イソペンチル)スルファモイル基、N−(ネオペンチル)スルファモイル基、N−(シクロペンチル)スルファモイル基、N−(ヘキシル)スルファモイル基、N−(シクロヘキシル)スルファモイル基、N−(ヘプチル)スルファモイル基、N−(シクロヘプチル)スルファモイル基、N−(オクチル)スルファモイル基、N−(2−エチルヘキシル)スルファモイル基、N−(1,5−ジメチルヘキシル)スルファモイル基、N−(シクロオクチル)スルファモイル基、N−(ノナンスルファモイル基、N−(デシル)スルファモイル基、N−(トリシクロデシル)スルファモイル基、N−(メトキシプロピル)スルファモイル基、N−(エトキシプロピル)スルファモイル基、N−(プロポキシプロピル)スルファモイル基、N−(イソプロポキシプロピル)スルファモイル基、N−(ヘキシロキシプロピル)スルファモイル、N−(2−エチルヘキシロキシプロピル)スルファモイル基、N−(メトキシヘキシル)スルファモイル基、N−(3−フェニル−1−メチルプロピル)スルファモイル基等が挙げられる。
【0023】
さらに、−SONHR18としては、下記式で表される基が挙げられる。ただし、以下の式において、Xはハロゲン原子を表す。Xは、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数1〜3のアルコキシ基を表し、該アルキル基及びアルコキシ基の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子又はニトロ基を表し、該アルキル基及びアルコキシ基の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜3のアルキル基としては、上述したアルキル基の他、パーフルオロメチル基等が挙げられる。
ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜3のアルコキシ基としては、上述したアルキル基、特に、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
【0024】

【0025】

【0026】

【0027】

【0028】

【0029】

【0030】

【0031】

【0032】

【0033】

【0034】

【0035】

【0036】

【0037】

【0038】
なかでも、−SONHR18としては、R18が炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましい。
【0039】
−SON(R18)R19としては、以下の基が挙げられる。

【0040】
18及びR19が互いに結合して形成する複素環としては、下記式で表される基が挙げられる。

【0041】

【0042】

【0043】
なかでも、R18及びR19としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜7のシクロアルキル基、アリル基、フェニル基、炭素数8〜10のアラルキル基、炭素数2〜8のヒドロキシ基含有アルキル基及びアリール基、炭素数2〜8のアルコキシ基含有アルキル基及びアリール基が好ましく、炭素数6〜8の分枝状アルキル基がより好ましく、2−エチルヘキシル基であることが特に好ましい。
【0044】
化合物(1)において、R〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SONa、−SOK又は−SOHであり、かつR〜R15のうち1つが−SOであることが好ましい。R〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO又は−SOHであり、かつR〜R15のうち1つが−SOであることがより好ましい。さらに、R〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO又は−SOHであり、かつR〜R15のうち1つが−SOであり、かつR〜R15のうち1つが−SOHであることが特に好ましい。
【0045】
さらに、化合物(1)は、以下の式(1a)で表される化合物であることがより好ましい。

(式(1a)中、
1’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表し、
2’は、それぞれ独立に、水素原子、−SO、−SONa、−SOK又は−SOHを表す。ただし、一方のR2’は、−SOを表す。)
【0046】
化合物(1)としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。

【0047】
化合物(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SOH、−SONa、−SOK、−SON(R18)R19又は−SONHR18であり、かつR21〜R35のうち少なくとも1つは、−SON(R18)R19又は−SONHR18であることが好ましい。
21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SOH、−SONa、−SOK、−SON(R18)R19又は−SONHR18であり、かつR21〜R35のうち少なくとも1つは、−SON(R18)R19又は−SONHR18であり、かつR21〜R35のうち少なくとも1つは、−SONa、−SOK又は−SOHであることが好ましい。
21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18であり、かつR21〜R35のうち少なくとも1つは、−SON(R18)R19又は−SONHR18であることが特に好ましい。
【0048】
さらに、化合物(2)は、以下の式(2a)で表される化合物であることがより好ましい。

(式(2a)中、
21’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。
22’は、それぞれ独立に、水素原子、−SO、−SONa、−SOK、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、ただし、1つのR22’は、−SOを表し、少なくとも1つのR22’は、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。)
【0049】
化合物(2)としては、以下の化合物(2−1)、化合物(2−2)及び化合物(2−3)が挙げられる。
化合物(2−1)は、式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH又は−SON(R18)R19を表し、
21〜R35のうち1つが、−SOを表し、R21〜R35のうち1つが、−SONR1819を表す化合物である。
化合物(2−1)は、式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH又は−SON(R18)R19を表し、
21〜R35のうち1つが、−SOを表し、R21〜R35のうち1つが、−SONR1819を表す化合物であることが好ましい。
【0050】
化合物(2−2)は、式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH又は−SONHR18を表し、
21〜R35のうち1つが、−SOを表し、R21〜R35のうち1つが、−SONHR18を表す化合物である。
化合物(2−2)は、式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH又は−SONHR18を表し、R21〜R35のうち1つが、−SOを表し、
21〜R35のうち1つが、−SONHR18を表す化合物であることが好ましい。
【0051】
化合物(2−3)は、式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、R21〜R35のうち1つが、−SOを表し、
21〜R35のうち少なくとも2つが、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す化合物である。
化合物(2−3)は、式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、
21〜R35のうち1つが、−SOを表し、R21〜R35のうち少なくとも2つが、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す化合物であることが好ましい。
【0052】
化合物(2)としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。





【0053】
これらの化合物は、市販のものを用いてもよいし、例えば、特開2003−201413号に記載の方法又はこれに準じた方法によって合成することができる。
【0054】
本発明の染料組成物は、染料として、化合物(1)と化合物(2)とのみを含有する場合、染料組成物100質量部に対して、化合物(1)が、好ましくは1質量部以上35質量部以下、より好ましくは1質量部以上20質量部以下、特に好ましくは1質量部以上15質量部以下含有されている。また、化合物(2)が、好ましくは65質量部以上99質量部以下、より好ましくは80質量部以上99質量部以下である。さらに、化合物(1)が1質量部以上35質量部以下かつ化合物(2)が65重量以上99質量部以下含有されていることが好ましい。
【0055】
また、本発明の染料組成物は、さらに、式(3)で表される化合物(以下「化合物(3)」という場合がある)を含んでいてもよい。

(式(3)中、
41〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。

【0056】
化合物(3)は、式(3)において、R41〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、−R16又は−SONHR18を表し、R41〜R55のうち少なくとも2つが、−SONHR18を表す化合物であることが好ましい。
【0057】
さらに、化合物(3)は、以下の式(3a)で表される化合物が好ましい。


(式(3a)中、
41’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。)
【0058】
化合物(3)としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。

【0059】
本発明の染料組成物は、染料として、化合物(1)と、化合物(2)と、化合物(3)とを含有する場合、染料組成物100質量部に対して、化合物(1)が、好ましくは1質量部以上15質量部以下、より好ましくは2質量部以上13質量部以下含有されている。
また、化合物(2)が、好ましくは65質量部以上98質量部以下、より好ましくは70質量部以上95質量部以下である。化合物(3)は、好ましくは1質量部以上20質量部以下、より好ましくは3質量部以上17質量部以下である。さらに、化合物(1)が1質量部以上15質量部以下、化合物(2)が65質量部以上98質量部以下かつ化合物(3)が1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
【0060】
化合物(1)、化合物(2)及び化合物(3)は、例えば、−SOHを有する色素または色素中間体を常法によりクロル化して、得られた−SOClを有する色素または色素中間体をR18−NHまたはR18−NHR19で表されるアミンと反応させることにより製造することができる。また、特開平3−78702号公報3頁の右上欄〜左下欄に記載の方法により製造された色素を、上記同様、クロル化後、アミンと反応させることにより製造することができる。
【0061】
本発明の着色組成物は、上述した染料組成物(A−1)及び顔料(A−2)を含む。
顔料(A−2)としては、有機顔料、例えば、C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60などの青色顔料;C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38などのバイオレット色顔料などが挙げられる。なかでも、C.I.ピグメントレッドバイオレット23、C.I.ピグメントブルー15:3、15:6から選ばれる少なくとも1つの顔料を含有していることが好ましく、C.I.ピグメントブルー15:6を含有していることが特に好ましい。これらの顔料は、単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。
【0062】
有機顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基又は塩基性基が導入された顔料誘導体などを用いた表面処理、高分子化合物などによる顔料表面へのグラフト処理、硫酸微粒化法などによる微粒化処理、又は不純物を除去するための有機溶剤や水などによる洗浄処理、イオン性不純物のイオン交換法などによる除去処理などが施されていてもよい。
有機顔料は、粒径が均一であることが好ましい。顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料が溶液中で均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができる。
【0063】
顔料分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、ポリエステル系、ポリアミン系、アクリル系などの界面活性剤などが挙げられる。これらの顔料分散剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
顔料分散剤を用いる場合、その使用量は、顔料(A−2)1質量部あたり、好ましくは1質量部以下であり、より好ましくは0.05質量部以上0.5質量部以下である。顔料分散剤の使用量が前記の範囲にあると、均一な分散状態の顔料分散液が得られる傾向があるため好ましい。
【0064】
染料組成物(A−1)と顔料(A−2)との含有量比率(質量比)は、1:99〜99:1であることが好ましく、1:99〜60:40であることがより好ましく、3:97〜50:50であることが特に好ましく、5:95〜40:60であることがさらに好ましい。このような比率とすることにより、透過スペクトルの最適化が容易となり、高コントラスト、高明度な塗膜及びパターンを得るために良好である。さらに、耐熱性、耐薬品性が良好となる。
特に、染料組成物(A−1)と、C.I.ピグメントブルー15:6との質量比が3:97〜50:50であることが好ましい。
【0065】
本発明の着色感光性樹脂組成物は、上述した染料組成物(A−1)、アルカリ可溶性樹脂(B)、光重合性化合物(C)、光重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含む。
染料組成物(A−1)の含有量は、着色感光性樹脂組成物の固形分に対して、0.3〜30質量%、好ましくは1〜20質量%、より好ましくは1〜15質量%である。
また、顔料(A−2)を含む場合、染料組成物(A−1)と顔料(A−2)との合計量は、着色感光性樹脂組成物の固形分に対して、0.3〜50質量%、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは1〜30質量%である。
さらに、顔料(A−2)がC.I.ピグメントブルー15:6である場合、染料組成物(A−1)とC.I.ピグメントブルー15:6との合計量は、着色感光性樹脂組成物の固形分に対して、1〜50質量%、好ましくは3〜40質量%、より好ましくは5〜30質量%、さらに好ましくは10〜25質量%である。
ここで、固形分とは、着色感光性樹脂組成物中の、溶剤を除く成分の合計をいう。
【0066】
アルカリ可溶性樹脂(B)としては、特に限定されるものではなく、どのような樹脂を用いてもよい。
例えば、アルカリ可溶性樹脂(B)は、カルボキシ基を有する構成単位を含む。カルボキシ基を有する構成単位としては、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を有することが好ましい。ここで、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を表す。
(メタ)アクリル酸に由来する構成単位の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(B)を構成する全構成単位中、好ましくは16モル%以上40モル%以下、より好ましくは18モル%以上38モル%以下である。(メタ)アクリル酸に由来する構成単位の含有量がこの範囲にあると、現像時に、非画素部の溶解性が良好となる。また、現像後の非画素部に残渣が残りにくい傾向がある。
【0067】
アルカリ可溶性樹脂(B)を構成する(メタ)アクリル酸に由来する構成単位以外の構成単位を導く他のモノマーとしては、例えば、芳香族ビニル化合物、不飽和カルボン酸エステル類、不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル類、不飽和カルボン酸グリシジルエステル類、カルボン酸ビニルエステル類、不飽和エーテル類、シアン化ビニル化合物、不飽和アミド類、不飽和イミド類、脂肪族共役ジエン類、重合体分子鎖の末端にモノアクリロイル基又はモノメタクリロイル基を有するマクロモノマー類、式(II)で表される単位及び式(III)で表される単位などを挙げることができる。
【0068】

(式(II)及び式(III)中、R53及びR55は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。R54及びR56は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
【0069】
アルカリ可溶性樹脂(B)としては、具体的には、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/スチレン/ベンジルメタクリレート/N−フェニルマレイミド共重合体、メタクリル酸/式(II)で表される構成成分(ただし、ここでは、式(II)中、R53はメチル基を表し、R54は水素原子を表す。)/ベンジルメタクリレート共重合体、式(II)で表される構成成分(ただし、ここでは、式(II)中、R53はメチル基を表し、R54は水素原子を表す。)/ベンジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/式(III)で表される構成成分(ただし、ここでは、式(III)中、R55はメチル基を表し、R56は水素原子を表す。)/スチレン共重合体/トリシクロデカニルメタクリレート共重合体、式(IV)で表されるアルカリ可溶性樹脂(B)などが挙げられる。
【0070】

【0071】
式(II)で表される構成成分を有するアルカリ可溶性樹脂(B)、例えば、メタクリル酸/式(II)で表される構成成分(ただし、ここでは、式(II)中、R53はメチル基を表す。)/ベンジルメタクリレート共重合体は、メタクリル酸とベンジルメタクリレートとを重合させて共重合体を得て、得られた共重合体と式(V)で表される化合物とを反応させて得ることができる。

(式(V)中、R54は、上記と同じ意味を表す。)
【0072】
メタクリル酸/式(III)で表される構成成分(ただし、ここでは、式(III)中、R55はメチル基を表す。)/スチレン共重合体/トリシクロデシルメタクリレート共重合体は、ベンジルメタクリレート、メタクリル酸、トリシクロデシルモノメタクリレート共重合体に、式(VI)で表される化合物を反応させて得ることができる。

(式(VI)中、R56は、上記と同じ意味を表す。)
【0073】
共重合は、一般に、重合開始剤を用いて溶媒中で行われる。
重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルや2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸メチル)のようなアゾ化合物、過酸化ベンゾイルや過酸化−tert−ブチルのような過酸化物などが用いられる。
溶媒は、各モノマーを溶解するものであればよく、例えば、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、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のようなグリコールエーテルエステル類、後述する溶剤(E)として例示した溶剤等が用いられる。
【0074】
反応温度は、重合開始剤の分解温度や溶剤及びモノマーの沸点などを考慮して決定すればよい。
なお、このようにして得られる共重合体の側鎖を、重合性基を有する化合物で変成して、感光性のアルカリ可溶性樹脂(B)とすることもできる。この際、樹脂に重合性基を導入するための触媒を加えてもよい。
触媒としては、例えば、トリスジメチルアミノメチルフェノール等が挙げられる。また、副反応を防ぐための添加剤を加えてもよい。添加剤としては、例えば、ハイドロキノン等が挙げられる。
【0075】
アルカリ可溶性樹脂(B)としては、さらに、以下の共重合体[K1]〜[K4]等が挙げられる。
[K1]不飽和カルボン酸及び/又は不飽和カルボン酸無水物(B1)(以下、単に「(B1)」と記すことがある)と、炭素数2〜4の環状エーテル構造を有する単量体(B2)(以下、単に「(B2)」と記すことがある)とを重合してなる共重合体。
[K2](B1)と(B2)と単量体(B3)とを重合してなる共重合体。ここで、単量体(B3)(以下、単に「(B3)」と記すことがある)は、(B1)及び/又は(B2)と共重合可能な単量体であって、(B1)及び/又は(B2)ではない単量体である。
[K3](B1)と(B3)との共重合体において、(B1)に由来するカルボキシ基の一部を、(B2)に由来する炭素数2〜4の環状エーテル構造と反応させることで得られる共重合体。
[K4](B1)と(B3)との共重合体。
なかでも、少なくとも(B1)と(B2)とを重合してなる共重合体であることが好ましい。
【0076】
(B1)としては、例えば、脂肪族不飽和カルボン酸及び/又は脂肪族不飽和カルボン酸無水物等が挙げられる。具体的には、
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸類;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸類;及び
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物(ハイミック酸無水物)等の不飽和ジカルボン酸類の無水物;
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〕等の2価以上の多価カルボン酸の不飽和モノ〔(メタ)アクリロイロキシアルキル〕エステル類;
5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基含有ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン類;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸等、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
なかでも、アクリル酸、メタクリル酸又は無水マレイン酸等が、共重合反応性及びアルカリ溶解性の点から好ましい。
これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、本明細書においては、特に断りのない限り、例示した化合物、成分、剤等はいずれも単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0077】
(B2)は、例えば、炭素数2〜4の環状エーテル構造(例えば、オキシラニル基、オキセタニル基及びテトラヒドロフリル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基)を有していればよく、さらに、不飽和結合を有する単量体であることが好ましい。(B2)としては、炭素数2〜4の環状エーテル構造及びエチレン性炭素−炭素不飽和結合を有する単量体がより好ましく、炭素数2〜4の環状エーテル構造及び(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体が特に好ましい。
【0078】
(B2)としては、例えば、オキシラニル基を有する単量体、オキセタニル基を有する単量体、テトラヒドロフリル基を有する単量体等が挙げられる。
【0079】
前記のオキシラニル基を有する単量体とは、例えば、脂肪族オキシラニル基及び脂環式オキシラニル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する重合性化合物をいう。
オキシラニル基を有する単量体は、脂肪族オキシラニル基及び脂環式オキシラニル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有し、かつ不飽和結合を有する化合物であることが好ましい。
【0080】
脂肪族オキシラニル基とは、鎖式オレフィンをエポキシ化した構造を有する基のことをいう。
脂肪族オキシラニル基を有する化合物としては、具体的には、グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、β−エチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテル、特開平7−248625号公報に記載の下記の式(VI)で示される化合物等が挙げられる。

(式(VI)中、R61〜R63は、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜10のアルキル基及びシクロアルキル基であり、mは1〜5の整数である。)。
【0081】
式(VI)で示される化合物としては、例えば、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、α−メチル−p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、2,3−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,4−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,5−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,6−ジグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,4−トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,5−トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,3,6−トリグリシジルオキシメチルスチレン、3,4,5−トリグリシジルオキシメチルスチレン、2,4,6−トリグリシジルオキシメチルスチレン等が挙げられる。
【0082】
脂環式オキシラニル基とは、環式オレフィンをエポキシ化した構造を有する基のことをいう。
脂環式オキシラニル基を有する単量体としては、例えば、脂肪族単環式オキシラニル基を有する単量体、脂肪族多環式オキシラニル基を有する単量体等が挙げられる。脂肪族単環式オキシラニル基とは、単環性の環式オレフィンをエポキシ化した構造を有する基をいう。また、脂肪族多環式オキシラニル基とは、多環性の環式オレフィンをエポキシ化した構造を有する基をいう。これらのオキシラニル基を有する単量体は、脂肪族単環式エポキシ基及び脂肪族多環式エポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有し、かつ不飽和結合を有する化合物であることが好ましく、脂肪族単環式エポキシ基及び脂肪族多環式エポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有し、かつ(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物であることがより好ましい。
【0083】
前記の単環性の環式オレフィンとしては、例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等が挙げられる。なかでも、炭素数5〜7の化合物が好ましい。
【0084】
脂肪族単環式オキシラニル基を有する単量体としては、具体的には、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン(例えば、セロキサイド2000;ダイセル化学工業(株)製)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(例えば、サイクロマーA400;ダイセル化学工業(株)製)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート(例えば、サイクロマーM100;ダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。
【0085】
前記の多環性の環式オレフィンとしては、例えば、ジシクロペンテン、トリシクロデセン、ノルボルネン、イソノルボルネン、ビシクロオクテン、ビシクロノネン、ビシクロウンデセン、トリシクロウンデセン、ビシクロドデセン、トリシクロドデセン等が挙げられる。なかでも、炭素数8〜12の化合物が好ましい。
【0086】
脂肪族多環式オキシラニル基を有する単量体としては、例えば、3,4−エポキシノルボルニルアクリレート、3,4−エポキシノルボルニルメタクリレート、式(VII)で表される化合物及び式(VIII)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物等が挙げられる。

式(VII)及び式(VIII)において、R71及びR72は、それぞれ独立に、水素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。
71及びX72は、それぞれ独立に、単結合、−X73−、*−X73−O−X74−、*−X73−S−X74−、*−X73−NH−X74−を表す。X73及びX74は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。*は、Oとの結合手を表す。]
【0087】
71及びR72としては、具体的には、水素原子;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、sec−ブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基;
ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等のヒドロキシ基置換アルキル基が挙げられる。
なかでも、好ましくは水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基である。より好ましくは水素原子、メチル基である。
【0088】
アルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、1,2−プロパンジイル基、1,3−プロパンジイル基、1,4−ブタンジイル基、1,5−ペンタンジイル基、1,6−ヘキサンジイル基等が挙げられる。
及びXとしては、好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基、*−CH−O−(*はOとの結合手を表す)基、*−CHCH−O−基が挙げられ、より好ましくは単結合、*−CHCH−O−基が挙げられる。
【0089】
式(VII)で表される化合物及び式(VIII)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物は、下記の式(VII’)で表される化合物及び式(VIII’)で表
される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。

式(VII’)及び式(VIII’)において、R71’及びR72’は、それぞれ前記R71及びR72と同義である。
【0090】
式(VII)で表される化合物としては、例えば、式(VII−1)〜式(VII−15)で表される化合物等が挙げられる。好ましくは式(VII−1)、式(VII−3)、式(VII−5
)、式(VII−7)、式(VII−9)、式(VII−11)〜式(VII−15)である。より好ましくは式(VII−1)、式(VII−7)、式(VII−9)、式(VII−15)である。
【0091】

【0092】
式(VIII)で表される化合物としては、例えば、式(VIII−1)〜式(VIII−15)で表される化合物等が挙げられる。好ましくは式(VIII−1)、式(VIII−3)、式(VIII
−5)、式(VIII−7)、式(VIII−9)、式(VIII−11)〜式(VIII−15)である。より好ましくは式(VIII−1)、式(VIII−7)、式(VIII−9)、式(VIII−15)
である。
【0093】

【0094】
式(VII)で表される化合物及び式(VIII)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物は、それぞれ単独で用いることができる。また、任意の比率で混
合することができる。混合する場合、その混合比率はモル比で、好ましくは式(VII):式(VIII)で5:95〜95:5、より好ましくは10:90〜90:10、さらに好ましくは20:80〜80:20である。
【0095】
オキセタニル基を有する単量体とは、例えば、オキセタニル基を有する重合性化合物をいう。オキセタニル基を有する単量体は、オキセタニル基及び不飽和結合を有する化合物であることが好ましく、オキセタニル基を有し、かつ(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物であることが好ましい。
オキセタニル基を有する単量体としては、具体的には、3−メチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−メタクリロイルオキシエチルオキセタン、3−メチル−3−アクリロイルオキシエチルオキセタン、3−エチル−3−メタクリロイルオキシエチルオキセタン又は3−エチル−3−アクリロイルオキシエチルオキセタン等が挙げられる。
【0096】
テトラヒドロフリル基を有する単量体とは、例えば、テトラヒドロフリル基を有する重合性化合物をいう。テトラヒドロフリル基を有する単量体は、テトラヒドロフリル基及び不飽和結合を有する化合物であることが好ましく、テトラヒドロフリル基を有し、かつ(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物であることが好ましい。
テトラヒドロフリル基を有する単量体としては、具体的には、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、ビスコートV#150、大阪有機化学工業(株)製)、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等が挙げられる。
【0097】
共重合可能な単量体(B3)としては、例えば、
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート(当該技術分野では、慣用名として、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートといわれている)、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、等の(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル類;
【0098】
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキルエステル類;
【0099】
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(tert−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のビシクロ不飽和化合物類;
【0100】
N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミドなどのN−アルキルマレイミド;
N−シクロペンチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−シクロオクチルマレイミドなどのN−シクロアルキルマレイミド;
N−アダマンチルマレイミド、N−ノルボルニルマレイミドなどのN−橋架け炭素環式基置換マレイミド;
N−フェニルマレイミドなどのN−アリールマレイミド;
N−ベンジルマレイミドなどのN−アラルキルマレイミド;
【0101】
N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のジカルボニルイミド誘導体類;
【0102】
スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられる。
【0103】
なかでも、スチレン、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等が、共重合反応性及びアルカリ溶解性の点から好ましい。
【0104】
共重合体[K1]〜[K4]は、例えば、文献「高分子合成の実験法」(大津隆行著 発行所(株)化学同人 第1版第1刷 1972年3月1日発行)に記載された方法及び当該文献に記載された引用文献を参考にして製造することができる。
【0105】
具体的には、共重合体を構成する単量体(B1)及び(B2)、任意に(B3)の所定量、重合開始剤及び溶剤を反応容器中に仕込んで、窒素により酸素を置換し、酸素不存在下で、攪拌、加熱、保温することにより、重合体が得られる。仕込方法、反応温度及び時間等の重合条件は、製造設備、重合による発熱量等を考慮して、適宜調整することができる。
【0106】
ここで用いられる重合開始剤及び溶剤は、当該分野で通常使用されているもののいずれをも使用することができる。例えば、この明細書で例示した重合開始剤及び溶剤等を用いることができる。
なお、得られた共重合体は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。
特に、この重合の際に溶剤として、後述する溶剤を使用することにより、反応後の溶液をそのまま使用することができ、製造工程を簡略化することができる。
【0107】
共重合体[K1]を構成する各単量体の比率は、共重合体[K1]を構成する単量体の合計モル数に対して、以下の範囲にあることが好ましい。
(B1)5〜95モル%、より好ましくは10〜90モル%
(B2)5〜95モル%、より好ましくは10〜90モル%。
【0108】
また、共重合体[K2]を構成する各単量体の比率は、共重合体[K2]を構成する単量体の合計モル数に対して、以下の範囲にあることが好ましい。
(B1)2〜40モル%、より好ましくは5〜35モル%
(B2)2〜95モル%、より好ましくは5〜80モル%
(B3)1〜65モル%、より好ましくは1〜60モル%。
【0109】
共重合体[K3]は、二段階の工程を経て製造することができる。
まず、(B1)及び(B3)を、上述した方法と同様に共重合させて共重合体を得る。
この場合、各単量体の比率は、該共重合体を構成する単量体の合計モル数に対して、以下の範囲にあることが好ましい。
(B1)5〜50モル%、好ましくは10〜45モル%
(B3)50〜95モル%、好ましくは55〜90モル%。
【0110】
次に、(B1)及び(B3)の共重合体に由来する(B1)のカルボン酸及び/又はカルボン酸無水物の一部を(B2)に由来する環状エーテルと反応させる。
そのために、引き続き、フラスコ内雰囲気を窒素から空気に置換し、(B2)、反応触媒及び重合禁止剤等をフラスコ内に入れて、例えば、60〜130℃で、1〜10時間反応を続ける。仕込方法、反応温度及び時間等の反応条件は、製造設備や重合による発熱量等を考慮して適宜調整することができる。
この場合の(B2)のモル数は、(B1)のモル数に対して、5〜80モル%が好ましく、より好ましくは10〜75モル%であり、特に好ましくは15〜70モル%である。
【0111】
反応触媒は、例えば、カルボキシ基とオキシラニル基、オキセタニル基又はテトラヒドロフリル基との反応触媒として用いられるものが適している。具体的には、トリスジメチルアミノメチルフェノール等が例示される。
反応触媒の使用量は、例えば、(B1)〜(B3)の合計量に対して0.001〜5質量%が好ましい。
重合禁止剤は、例えば、ハイドロキノン等が挙げられる。
重合禁止剤の使用量は、例えば、(B1)〜(B3)の合計量に対して0.001〜5質量%が好ましい。
【0112】
共重合体[K4]を構成する各単量体の比率は、共重合体[K4]を構成する単量体の合計モル数に対して、以下の範囲にあることが好ましい。
(B1)2〜40モル%、より好ましくは5〜35モル%
(B2)60〜98モル%、より好ましくは65〜95モル%。
【0113】
共重合体[K1]〜[K4]のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは3,000〜100,000、より好ましくは5,000〜50,000である。
共重合体[K1]〜[K4]の分散度(分子量分布)、つまり[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1〜6.0であり、より好ましくは1.2〜4.0である。
【0114】
アルカリ可溶性樹脂(B)のポリスチレン換算重量平均分子量は、5,000〜35,000が好ましく、より好ましくは6,000〜30,000であり、特に好ましくは7,000〜28,000である。分子量が前記の範囲にあると、塗膜硬度が向上し、残膜率も高く、非画素部の現像液に対する溶解性が良好で、解像度が向上する傾向がある。
なお、重量平均分子量は、例えば、GPC法によって測定した値であり、具体的には実施例において記載した測定条件により測定されたものなどが挙げられる。
【0115】
アルカリ可溶性樹脂(B)の酸価は、50〜150が好ましく、より好ましくは60〜135、特に好ましくは70〜135である。ここで酸価はアルカリ可溶性樹脂(B)1gを中和するに必要な水酸化カリウムの量(mg)として測定される値であり、通常は水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
【0116】
アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量は、着色感光性樹脂組成物の固形分に対して、7〜65質量%が好ましく、より好ましくは13〜60質量%であり、特に好ましくは17〜55質量%である。アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量が、この範囲にあると、パターンが形成でき、また解像度及び残膜率が向上する傾向がある。
【0117】
光重合性化合物(C)は、光を照射されることによって光重合開始剤(D)から発生した活性ラジカル、酸などによって重合しうる化合物であれば、特に限定されるものではない。例えば、重合性の炭素−炭素不飽和結合を有する化合物などが挙げられる。
【0118】
光重合性化合物(C)としては、3官能以上の多官能の光重合性化合物であることが好ましい。3官能以上の多官能の光重合性化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、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ペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートなどが挙げられる。前記の光重合性化合物(C)は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0119】
光重合性化合物(C)の含有量は、着色感光性樹脂組成物の固形分に対して、7〜65質量%であることが好ましく、より好ましくは13〜60質量%であり、さらに好ましくは17〜55質量%である。前記の光重合性化合物(C)の含有量が、前記の範囲にあると、硬化が十分におこり、現像前後での膜厚比率が向上し、パターンにアンダーカットが入りにくくなって密着性が良好になる傾向がある。
【0120】
本発明の着色感光性樹脂組成物は光重合開始剤(D)を含む。
前記の光重合開始剤(D)としては、活性ラジカル発生剤、酸発生剤などが挙げられる。活性ラジカル発生剤は光を照射されることによって活性ラジカルを発生する。また、酸発生剤は光を照射されることによって酸を発生する。
前記の活性ラジカル発生剤としては、例えば、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、トリアジン系化合物、オキシム系化合物などが挙げられる。
前記のアセトフェノン系化合物としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジルブタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパン−1−オンのオリゴマーなどが挙げられ、好ましくは2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オンなどが挙げられる。
【0121】
前記のベンゾイン系化合物としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。
【0122】
前記のベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。
【0123】
前記のチオキサントン系化合物としては、例えば、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。
【0124】
前記のトリアジン系化合物としては、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。
【0125】
前記のオキシム系化合物としては、例えば、O−アシルオキシム系化合物が挙げられ、その具体例としては、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)ブタン−1−オン−2−イミン、N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン、N−アセトキシ−1−[9−エチル−6−{2−メチル−4−(3,3−ジメチル−2,4−ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}−9H−カルバゾール−3−イル]エタン−1−イミン等が挙げられる。
【0126】
また、活性ラジカル発生剤として、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,2’−ビス(o−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、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアントラキノン、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物などを用いてもよい。
【0127】
前記の酸発生剤としては、例えば、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムp−トルエンスルホナート、4−アセトキシフェニル・メチル・ベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのオニウム塩類や、ニトロベンジルトシレート類、ベンゾイントシレート類などを挙げることができる。
【0128】
また、前記の活性ラジカル発生剤として上記した化合物の中には、活性ラジカルと同時に酸を発生する化合物もあり、例えば、トリアジン系光重合開始剤は、酸発生剤としても使用される。
【0129】
光重合開始剤(D)の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(B)及び光重合性化合物(C)の合計量に対して、好ましくは0.1〜30質量%であり、より好ましくは1〜20質量%である。光重合開始剤の含有量が、前記の範囲にあると、高感度化して露光時間が短縮され生産性が向上する。
【0130】
本発明の着色感光性樹脂組成物には、さらに光重合開始助剤(F)が含まれていてもよい。光重合開始助剤(F)は、通常、光重合開始剤(D)と組み合わせて用いられ、光重合開始剤によって重合が開始された光重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物、もしくは増感剤である。
光重合開始助剤(F)としては、アミン系化合物、アルコキシアントラセン系化合物、チオキサントン系化合物などが挙げられる。
前記のアミン系化合物としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(通称ミヒラーズケトン)、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられ、中でも4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
【0131】
前記のアルコキシアントラセン系化合物としては、例えば、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジブトキシアントラセンなどが挙げられる。
【0132】
前記のチオキサントン系化合物としては、例えば、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。
【0133】
光重合開始助剤(F)は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、光重合開始助剤(F)としては、市販のものを用いることもでき、市販の光重合開始助剤(F)としては、例えば、商品名「EAB−F」(保土谷化学工業(株)製)などが挙げられる。
【0134】
本発明の着色感光性樹脂組成物における光重合開始剤(D)及び光重合開始助剤(F)の組合せとしては、例えば、ジエトキシアセトフェノン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパン−1−オンのオリゴマー/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどが挙げられ、好ましくは2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン/4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが挙げられる。
【0135】
これらの光重合開始助剤(F)を用いる場合、その使用量は、光重合開始剤(D)1モルあたり、好ましくは0.01〜10モル、より好ましくは0.01〜5モルである。
【0136】
本発明の着色感光性樹脂組成物は溶剤(E)を含む。
溶剤(E)としては、特に限定されず、当該分野で通常使用される溶剤を用いることができる。
例えば、エステル類(−COO−を含む溶剤)、エステル類以外のエーテル類(−O−を含む溶剤)、エステル類以外のケトン類(−CO−を含む溶剤)、アルコール類、芳香族炭化水素類、アミド類、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等のなかから選択して用いることができる。
【0137】
前記エステル類としては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2−ヒドロキシイソブタン酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、オキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、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、シクロヘキサノールアセテート、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
【0138】
前記のエーテル類としては、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、3−メトキシブタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、
【0139】
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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、アニソール、フェネトール、メチルアニソールなどが挙げられる。
【0140】
前記ケトン類としては、例えば、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、アセトン、2−ブタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロンなどが挙げられる。
【0141】
前記アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
【0142】
前記の芳香族炭化水素類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどが挙げられる。
【0143】
前記のアミド類としては、例えば、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−メチルピロリドンなどが挙げられる。
これらの溶剤は、単独でも2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0144】
着色感光性樹脂組成物における溶剤(E)の含有量は、着色感光性樹脂組成物100質量%に対して質量分率で、70〜95質量%であり、より好ましくは75〜92質量%である。言い換えると、固形分が、着色感光性樹脂組成物100質量%に対して5〜30質量%、好ましくは8〜25質量%となるように、溶剤(E)の含有量を調整することが適している。溶剤(E)の含有量が前記の範囲にあると、塗布時の平坦性が良好になり、またカラーフィルタを形成した際に色濃度が不足しないために表示特性が良好となる傾向があるため好ましい。
【0145】
本発明の着色感光性樹脂組成物には、さらに、界面活性剤(G)が含まれていてもよい。界面活性剤(G)としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
前記のシリコーン系界面活性剤としては、シロキサン結合を有する界面活性剤などが挙げられる。具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、ポリエーテル変性シリコンオイルSH8400(商品名:トーレシリコーン;東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452、TSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)などが挙げられる。
【0146】
前記のフッ素系界面活性剤としては、フルオロカーボン鎖を有する界面活性剤などが挙げられる。具体的には、フロラード(商品名)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(商品名)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同R30(DIC(株)製)、エフトップ(商品名)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(商品名)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)、E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)、BM−1000、BM−1100(いずれも商品名:BM Chemie社製)などが挙げられる。
【0147】
前記のフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、シロキサン結合及びフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤などが挙げられる。具体的には、メガファック(登録商標)R08、同BL20、同F475、同F477、同F443(DIC(株)製)などがあげられる。
これらの界面活性剤は、単独でも2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0148】
界面活性剤(G)の含有量は、着色感光性樹脂組成物に対し質量分率で、好ましくは0.00001〜0.1質量%であり、より好ましくは0.00005〜0.01質量%である。界面活性剤(G)の含有量が、前記の範囲にあると、塗膜の平坦性が良好になる傾向があり好ましい。
【0149】
本発明の着色感光性樹脂組成物は、ネガ型着色感光性樹脂組成物であることが好ましい。
本発明の着色感光性樹脂組成物は、カラーフィルタ、塗膜又は着色パターンを形成するために好適に利用することができ、色濃度、明度、コントラスト、感度、解像度、耐熱性等の良好な着色パターン及びカラーフィルタを得ることが可能となる。また、これらのカラーフィルタ又は着色パターンをその構成部品の一部として備える光学フィルム、アレイ基板等、さらに、これらのカラーフィルタ、塗膜又は着色パターン、光学フィルム及び/又はアレイ基板等を具備する表示装置、例えば、公知の液晶表示装置、有機EL装置、固体撮像素子等の種々の着色画像に関連する機器の全てに、公知の態様で、利用することができる。
【0150】
本発明の着色感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルタ、塗膜又は着色パターンを形成する方法としては、例えば、本発明の着色感光性樹脂組成物を、基板又は別の樹脂層(例えば、基板の上に先に形成された別の着色感光性樹脂組成物層など)の上に塗布し、溶剤など揮発成分を除去/乾燥して着色層を形成し、フォトマスクを介して該着色層を露光して、現像する方法、フォトリソ法が不要なインクジェット機器を用いる方法などが挙げられる。
この場合の塗膜の膜厚は、特に限定されず、用いる材料、用途等によって適宜調整することができ、例えば、0.1〜30μm、好ましくは1〜20μm、さらに好ましくは1〜6μmである。
【0151】
着色感光性樹脂組成物の塗布方法は、例えば、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、CAPコーティング法、ダイコーティング法などが挙げられる。また、ディップコーター、バーコーター、スピンコーター、スリット&スピンコーター、スリットコーター(ダイコーター、カーテンフローコーター、スピンレスコーターとも呼ばれることがある)などのコーターを用いて塗布してもよい。なかでも、スピンコーターを用いて塗布することが好ましい。
【0152】
溶媒の除去/乾燥は、例えば、自然乾燥、通風乾燥、減圧乾燥などが挙げられる。具体的な乾燥温度は、10〜120℃が好ましく、25〜100℃がより好ましい。乾燥時間は、10秒間〜60分間が好ましく、30秒間〜30分間がより好ましい。減圧乾燥は、50〜150Paの圧力下、20〜25℃の温度範囲で行うことが好ましい。
【実施例】
【0153】
以下、本発明の染料組成物、着色感光性樹脂組成物及びカラーフィルタについて、実施例によってより詳細に説明する。例中の「%」及び「部」は、特記ない限り、質量%及び質量部である。
【0154】
合成例1:染料A1の合成
冷却管及び攪拌装置を備えた容器中で、クロロホルム410部及びジメチルホルムアミド28部を混合した。混合溶液に、10℃で20分かけて塩化チオニル37部を滴下した。滴下終了後、保温したまま30分反応させた。反応混合物に、Acid Red 289(中外化成(株)製)57部を15分かけて添加し、35℃で3時間反応させた。反応混合物にさらに塩化チオニル4部を添加して35℃で1.5時間反応させた。反応混合物を冷却し、10℃で2−エチルヘキシルアミン34部、次いでトリエチルアミン89部を滴下した。滴下後、室温で15時間反応させた。反応混合物を濃縮して、メタノール200部を加えた後に、液量が約半分になるまで再度濃縮した。さらに、メタノール290部及び酢酸20部を添加して30分反応させた。反応物を、イオン交換水306部中へ注いで結晶化させた。ろ過後に得られた結晶を、50%メタノール水溶液300部、70℃の脱イオン水1000部、20℃の脱イオン水300部で順に洗浄した。60℃で1日減圧乾燥して染料A1を赤紫色の固体として51部得た。
【0155】
染料A1に含まれる式(1)、(2)及び(3)で表される各化合物の化学同定をLC−MSにより行った。LC−MS分析の結果を以下に示す。
なお、LC−MSの測定条件は以下の通りである。
【0156】
装置;島津LC−10A、
カラム;Wakosil II 3C18HG(3μm、3mmφ×150mm) 移動相 A液;0.1%TMAB/水:アセトニトリル(9:1)
B液;0.1%TMAB/水:アセトニトリル(1:9)
グラジエント(B液)
B初期濃度;20%
20%→(30分)→60%→(5分)→100%(10分間保持)
波長;250nm
カラム温度;40度
流量;0.5mL/min
注入量;5μL
【0157】
MASS
装置;HP LC/MSD
イオン化;ESI+
スキャン範囲;100−1500
Fragmentor;120V
DryingGas;350℃
【0158】
化合物(1):実測値([M+H]);655.2、
計算値(Exact Mass);654.2

【0159】
化合物(2−1):実測値([M+H]);682.2、
計算値(Exact Mass);681.2

【0160】
化合物(2−2):実測値([M+H]);766.3、
計算値(Exact Mass);765.3

【0161】
化合物(2−3):実測値([M+H]);957.4、
計算値(Exact Mass);956.4

【0162】
化合物(3):実測値(M);877.5、
計算値(Exact Mass);877.4

【0163】
また、式(1)、(2)及び(3)で表される各化合物について、各ピークの面積比をLCによる面積百分率法で算出し、各化合物の含有量を、これら化合物の合計量100部に対して以下の式により求めた。その結果を表1に示す。
【数1】

【0164】
化合物(1) 保持時間;14.0〜16.0分
化合物(2−1) 保持時間;16.0〜25.0分
化合物(2−2) 保持時間;25.0〜26.5分
化合物(2−3) 保持時間;26.5〜31.0分
化合物(3) 保持時間;31.0〜41.0分
【0165】
合成例2:染料A2の合成
冷却管及び攪拌装置を備えた容器中で、クロロホルム410部及びジメチルホルムアミド28部を混合した。混合溶液へ、10℃で20分かけて塩化チオニル37部を滴下した。滴下終了後、保温したまま30分反応させた。反応混合物に、Acid Red 289(中外化成(株)製)57部を15分かけて添加し、35℃で3時間反応させた。反応混合物にさらに塩化チオニル4部を添加して35℃で1時間反応させた。反応混合物を冷却し、10℃で2−エチルヘキシルアミン34部、次いでトリエチルアミン89部を滴下した。滴下後、室温で15時間反応させた。反応混合物を濃縮して、メタノール200部を加えた後に、液量が約半分になるまで再度濃縮した。さらにメタノール260部及び酢酸25部を添加して30分反応させた。反応物を、イオン交換水396部中へ注いで結晶化させた。ろ過後に得られた結晶を、50%メタノール水溶液300部、70℃の脱イオン水1000部、20℃の脱イオン水300部で順に洗浄した。60℃で1日減圧乾燥して染料A2を赤紫色の固体として65部得た。
合成例1と同様にして、A2に含まれる各化合物の化学同定を行い、含有量を算出した。その結果を表1に示す。
【0166】
合成例3:染料A3の合成
冷却管及び攪拌装置を備えた容器中で、及びアセトニトリル220部及びジメチルホルムアミド28部を混合した。混合溶液へ、10℃で20分かけて塩化チオニル35部を滴下した。滴下終了後、保温したまま30分間反応させた。反応混合物に、Acid Red 289(中外化成(株)製)57部を15分かけて添加し、35℃で3時間反応させた。反応混合物を冷却し、10℃で2−エチルヘキシルアミン34部、次いでトリエチルアミン69部を滴下した。滴下後、室温で15時間反応させた。反応混合物を濃縮して、メタノール200部を加えた後に、液量が約半分になるまで再度濃縮した。さらにメタノール290部及び酢酸16部を添加して30分反応させた。反応物を、イオン交換水306部中へ注いで結晶化させた。ろ過後に得られた結晶を、50%メタノール水溶液300部、5%塩酸水溶液800部、脱イオン水300部で順に洗浄した後、60℃で1日減圧乾燥して染料A3を赤紫色の固体として44部得た。
合成例例1と同様にして、A3に含まれる各化合物の化学同定を行い、含有量を算出した。結果を表1に示す。
【0167】
合成例4:染料A4の合成
冷却管及び攪拌装置を備えた容器中で、クロロホルム410部及びジメチルホルムアミド28部を混合した。混合溶液へ、10℃で20分かけて塩化チオニル37部を滴下した。滴下終了後、保温したまま30分間反応させた。反応混合物に、Acid Red 289(中外化成(株)製)57部を15分かけて添加し、35℃で3時間反応させた。この後、さらに塩化チオニル4部を追加して35℃で1時間反応を続けた。その後、反応混合物を冷却し、10℃で2−エチルヘキシルアミン34部、次いでトリエチルアミン89部を滴下した。滴下後、室温で15時間反応させた。反応混合物を濃縮して、メタノール200部を加えた後に、液量が約半分になるまで再度濃縮した。更にメタノール260部及び酢酸25部を添加して30分反応させた。反応物を、イオン交換水415部中へ注いで結晶化させた。ろ過後に得られた結晶を、50%メタノール水溶液300部、5%塩酸水溶液800部、脱イオン水300部で順に洗浄した後、60℃で1日減圧乾燥して染料組成物A4を赤紫色の固体として42部得た。
合成例1と同様にして、A4に含まれる各化合物の化学同定を行い、含有量を算出した。結果を表1に示す。
【0168】
合成例5:染料A5の合成
冷却管及び攪拌装置を備えた容器中で、クロロホルム410部及びジメチルホルムアミド28部を混合した。混合溶液へ、10℃で20分かけて塩化チオニル41部を滴下した。
滴下終了後、保温したまま30分反応させた。反応混合物に、Acid Red 289(中外化成(株)製)57部を15分かけて添加し、35℃で3時間反応させた。その後、反応混合物を冷却し、10℃で2−エチルヘキシルアミン33部、次いでトリエチルアミン69部を滴下した。滴下後、室温で15時間反応させた。反応混合物を濃縮して、メタノール200部を加えた後に、液量が約半分になるまで再度濃縮した。更にメタノール290部及び酢酸16部を添加して30分反応させた。反応物を、イオン交換水306部中へ注いで結晶化させた。ろ過後に得られた結晶を、50%メタノール水溶液150部、20℃脱イオン水200部で順に洗浄した後、60℃で1日減圧乾燥して染料A5を赤紫色の固体として53部得た。
合成例1と同様にして、A5に含まれる各化合物の化学同定を行い、含有量を算出した。結果を表1に示す。
【0169】
合成例6:染料A6の合成
冷却管及び攪拌装置を備えた容器中で、クロロホルム410部及びジメチルホルムアミド28部を混合した。混合溶液へ、10℃で20分かけて塩化チオニル37部を滴下した。滴下終了後、保温したまま30分反応させた。反応混合物に、Acid Red 289(中外化成(株)製)57部を15分かけて添加し、35℃で3時間反応させた。この後、さらに塩化チオニル4.1部を添加して35℃で1.5時間反応を続けた。その後、反応混合物を冷却し、10℃で2−エチルヘキシルアミン34部、次いでトリエチルアミン69部を滴下した。滴下後、室温で15時間反応させた。反応混合物を濃縮して、メタノール200部を加えた後に、液量が約半分になるまで再度濃縮した。さらにメタノール290部及び酢酸16部を添加して30分反応させた。反応物を、イオン交換水306部中へ注いで結晶化させた。ろ過後に得られた結晶を、50%メタノール水溶液300部、50℃脱イオン水500部、20℃脱イオン水300部で順に洗浄した後、60℃で1日減圧乾燥して染料A6を赤紫色の固体として51部得た。
合成例1と同様にして、A6に含まれる各化合物の化学同定を行い、含有量を算出した。結果を表1に示す。
【表1】

【0170】
合成例7:樹脂B1の合成
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えた1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、乳酸エチル220部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸84部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(I)で表される化合物及び式(II)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)336部及び、乳酸エチル140部に溶解して溶液を調製し、該溶解液を、滴下ロートを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30部を乳酸エチル95部に溶解した溶液を、別の滴下ロートを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、重量平均分子量Mwは、8.0×10、分子量分布は2.5、固形分48%、酸価50mg−KOH/gの樹脂溶液B1を得た。
【0171】

【0172】
上記の樹脂のポリスチレン換算重量平均分子量の測定については、GPC法を用いて、以下の条件で行った。
装置 ;HLC−8120GPC(東ソー(株)製)
カラム ;TSK−GELG2000HXL
カラム温度 ;40℃
溶媒 ;THF
流速 ;1.0mL/min
被検液固型分濃度;0.001〜0.01質量%
注入量 ;50μL
検出器 ;RI
校正用標準物質 ;TSK STANDARD POLYSTYRENE
F−40、F−4、F−1、A−2500、A−500
(東ソー(株)製)
【0173】
実施例1
[着色感光性樹脂組成物1の調製]
(A)着色剤;C.I.ピグメントブルー15:6 20部
アクリル系顔料分散剤 5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 137部
を混合し、ビーズミルを用いて顔料を十分に分散させ、ついで、
(A)着色剤;染料A1 3部
(B)樹脂;樹脂溶液B1 65部
(C)光重合性化合物;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(KAYARAD DPHA;日本化薬(株)製) 31部
(D)光重合開始剤;N−ベンゾイルオキシ−1−(4−フェニルスルファニルフェニル)オクタン−1−オン−2−イミン(イルガキュアOXE−01;チバ・ジャパン社製) 9部
(E)溶剤;4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン 229部
を混合して着色感光性樹脂組成物1を得た。
【0174】
〔パターンの形成〕
2インチ角のガラス基板(イーグル2000;コーニング社製)上に、着色感光性樹脂組成物1をスピンコート法で塗布した後、100℃で3分間プリベークした。
冷却後、この着色感光性樹脂組成物を塗布した基板とパターンを有する石英ガラス製フォトマスクとの間隔を100μmとして、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製)を用いて、大気雰囲気下、150mJ/cmの露光量(365nm基準)で光照射した。
光照射後、上記塗膜を、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液に23℃で80秒間浸漬現像し、水洗後、オーブン中、220℃で20分間ポストベークを行い、塗膜を得た。
放冷後、得られた塗膜の膜厚を、膜厚測定装置(DEKTAK3;日本真空技術(株)製))を用いて測定したところ、2.2μmであった。
【0175】
実施例2〜6
染料A1を、表2及び表3に示す染料に変更したこと以外は、実施例1と同様にして着色感光性樹脂組成物及び塗膜を得た。
【0176】
〔コントラスト評価〕
得られたガラス基板上の塗膜を、2枚の偏光板(POLAX−38S;(株)ルケオ製)で挟み込み、コントラスト測定装置(CT−1;壷坂電機(株)製)、輝度計(BM−5A;(株)トプコンテクノハウス製)、光源として冷陰極間F10ランプを用いて、試料の透過光の、平行ニコルでの輝度および直交ニコルでの輝度をにより測定し、平行ニコルでの輝度と、直交ニコルでの輝度との比(平行ニコル/直交ニコル)をコントラストとし、コントラストが6000以上である場合を○とした。結果を表3に示す。
【0177】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0178】
本発明によれば、さらに高コントラストを実現することができる染料組成物、着色感光性樹脂組成物及びカラーフィルタを提供することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)で表される化合物及び式(2)で表される化合物を含む染料組成物。


(式(1)及び式(2)中、
〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK又は−SOHを表し、R〜R15のうち1つは、−SOを表す。
16は、炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基あるいは炭素数1〜10のアルコキシ基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−CO−又は−NR17−に置き換わっていてもよい。
17は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の飽和炭化水素基を表す。
21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SO、−SONa、−SOK、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、R21〜R35のうち1つは、−SOを表し、R21〜R35のうち少なくとも1つは、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。
18及びR19は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基あるいは炭素数5〜10の1価の芳香族複素環基を表すか、互いに結合して炭素数2〜10の複素環を形成していてもよく、該アルキル基及び該シクロアルキル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はフェニル基で置換されていてもよく、該アルキル基及び該シクロアルキル基に含まれる−CH−は、−O−、−CO−、−NH−又は−NR16−に置き換わっていてもよく、該芳香族炭化水素基及び該芳香族複素環基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、−R16、−OH、−OR16、−NO、−CH=CH又は−CH=CHR16で置換されていてもよい。)
【請求項2】
さらに、式(3)で表される化合物を含む請求項1に記載の染料組成物。

(式(3)中、R41〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−OH、−OR16、−COH、−CO16、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す。)
【請求項3】
式(1)において、R〜R15は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO又は−SOHを表し、
〜R15のうち1つが−SOを表し、かつ少なくとも1つが−SOHを表す請求項1又は2に記載の染料組成物。
【請求項4】
式(2)において、R21〜R35は、それぞれ独立に、水素原子、−R16、−SO、−SOH、−SON(R18)R19又は−SONHR18を表し、
21〜R35のうち1つが−SOを表し、かつ少なくとも1つが−SON(R18)R19又は−SONHR18を表す請求項1〜3のいずれか1つに記載の染料組成物。
【請求項5】
式(3)において、R41〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、−R16又は−SONHR18を表し、R41〜R55の少なくとも2つが−SONHR18を表す請求項2〜4のいずれか1つに記載の染料組成物。
【請求項6】
染料組成物100質量部に対して、式(1)で表される化合物の含有量が1質量部以上35質量部以下であり、
式(2)で表される化合物の含有量が65重量以上99質量部以下である請求項1〜5のいずれか1つに記載の染料組成物。
【請求項7】
染料組成物100質量部に対して、式(1)で表される化合物の含有量が1質量部以上15質量部以下であり、
式(2)で表される化合物の含有量が65質量部以上98質量部以下であり、
式(3)で表される化合物の含有量が1質量部以上20質量部以下である請求項2〜6のいずれか1つに記載の染料組成物。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1つに記載の染料組成物(A−1)、アルカリ可溶性樹脂(B)、光重合性化合物(C)、光重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含む着色感光性樹脂組成物。
【請求項9】
さらに顔料(A−2)を含む請求項8に記載の着色感光性樹脂組成物。
【請求項10】
顔料(A−2)が、C.I.ピグメントブルー15:6を含む顔料である請求項9に記載の着色感光性樹脂組成物。
【請求項11】
染料組成物(A−1)と、C.I.ピグメントブルー15:6との質量比が3:97〜50:50である請求項10に記載の着色感光性樹脂組成物。
【請求項12】
請求項8〜11のいずれか1つに記載の着色感光性樹脂組成物を用いて形成される塗膜。
【請求項13】
請求項8〜11のいずれか1つに記載の着色感光性樹脂組成物を用いて形成されるカラーフィルタ。
【請求項14】
フォトリソグラフ法によって形成される請求項13に記載のカラーフィルタ。
【請求項15】
請求項1〜7のいずれか1つに記載の染料組成物のカラーフィルタを製造するための使用。
【請求項16】
請求項1〜7のいずれか1つに記載の染料組成物(A−1)及び顔料(A−2)を含む着色組成物。
【請求項17】
顔料(A−2)が、C.I.ピグメントブルー15:6を含む顔料である請求項16に記載の着色組成物。
【請求項18】
染料組成物(A−1)と、C.I.ピグメントブルー15:6との質量比が3:97〜50:50である請求項17に記載の着色組成物。

【公開番号】特開2010−254964(P2010−254964A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−63754(P2010−63754)
【出願日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】