説明

顔料分散液、着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及びカラーフィルタの製造方法

【課題】顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れた顔料分散液、分散性及び分散安定性に優れ、硬化膜を形成する際の現像性及び形成された硬化膜の耐光性が良好な着色硬化性組成物、及びこれを用いたカラーフィルタの提供。
【解決手段】(A)ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、(B)(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボキシル基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体とを含有する顔料分散液。該顔料分散液と光重合性化合物、光重合開始剤を含有する着色硬化性組成物から形成されたカラーフィルタはコントラストや色ムラ等の色特性が良好であり、固体撮像素子、画像表示デバイス、液晶ディスプレイに用いられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置(LCD)や固体撮像素子(CCD、CMOSなど)等に用いられるカラーフィルタを作製するのに好適な顔料分散液、着色硬化性組成物、及び該着色硬化性組成物により形成された着色領域を有するカラーフィルタ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カラーフィルタは、液晶ディスプレイや固体撮像素子に不可欠な構成部品である。近年、液晶ディスプレイでは、従来のTV用途・モニター用途のものに比し、より画質性能(色再現性領域、輝度、コントラスト等)の向上が求められている。特に、緑色カラーフィルタに最適な顔料として、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が着目されている(例えば、特許文献1参照)。ハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、従来の緑色顔料であるハロゲン化銅フタロシアニンと比較して、顔料一次粒子の平均粒子径が大きくても、Tmaxが高波長側にあり、しかも分光透過スペクトルの半値幅が非常にシャープであるため、それを用いたカラーフィルタは高い色純度・高コントラストを示す。さらに、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンのハロゲン原子の含有量を調整することにより、着色力が改善し、高水準の輝度を示すようになった。
【0003】
また、カラーフィルタ製造用途の着色硬化性組成物に関しては、使用する顔料の粒子サイズとして、より微小なものを用いることで、コントラストを向上させる試みがなされている(例えば、特許文献2参照。)。
また、固体撮像素子用のカラーフィルタにおいても、高解像力化のために、色ムラの低減が必要な特性になっており、このために粒子サイズの小さな微細顔料を用いて、2次凝集体が無い状態に分散させることが重要になっている。
【0004】
近年、特に液晶表示装置用のカラーフィルタでは、色純度の向上が要求され、このために顔料の充填量アップが必要である。また、固体撮像素子用のカラーフィルタでは、解像力向上の手段のひとつとして、散乱による迷光低減等が必要であるが、このためにも着色層を薄層にする要求が強く、固体撮像素子用のカラーフィルタ作製においても、顔料の充填量アップが必要である。顔料の充填量アップには、着色硬化性組成物中の顔料濃度を高める必要がある。しかし、顔料濃度を高めると、必然的に着色硬化性組成物中の分散樹脂・硬化性成分(モノマー、重合開始剤等)の含有量が低下するため、保存安定性や現像性が悪化し、パターン形成性が不良になる問題が生じた。特に、固体撮像素子用カラーフィルタは、高画素化・小型化のために、パターンサイズが非常に小さくなり、現像性(未露光部の残渣抑制)の悪化が大きな問題となっていた。
【0005】
さらに、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料については、これを含む顔料分散液の分散性及び分散安定性や、該顔料分散液を含む着色組成物を用いた膜の現像性、耐光性が、従来の緑色顔料と比較して低いことが判明した。フタロシアニン顔料の分散に適用される分散剤としては、例えば、特許文献3には、アルミニウムフタロシアニン顔料や亜鉛フタロシアニン顔料などのフタロシアニン顔料を用いた着色組成物に用いる樹脂型分散剤として、櫛形の塩基性樹脂などが提案されている。しかし、このような従来の分散剤用いても、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を適用した顔料分散液の分散性、分散安定性、これを含む着色硬化性組成物における分散性、分散安定性、現像性、耐光性を満たすことはできていないのが現状である。また、特許文献4には、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料をブロック型分散樹脂及びアルカリ可溶性樹脂を用いて分散した顔料分散液が報告されている。しかし、特許文献4に記載の顔料分散液では、高顔料濃度の条件では分散安定性を保持することは難しく、また現像性と耐光性とを両立することが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−284589号公報
【特許文献2】特開2006−30541号公報
【特許文献3】特開2007−204658号公報
【特許文献4】特開2009−52010号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は前述の状況に鑑みたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
本発明は、顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れた顔料分散液を提供することを目的とする。
また、本発明は、顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れ、硬化膜を形成する際の現像性及び形成された硬化膜の耐光性が良好な着色硬化性組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、コントラストや色ムラ等の色特性が良好なカラーフィルタ、及びその製造方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、コントラストや色ムラ等の色特性が良好なカラーフィルタを備えた固体撮像素子、画像表示デバイス、及び液晶ディスプレイ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】
【0008】
本発明者らは、前記実情に鑑み鋭意研究を行ったところ、特定の分散樹脂を含有する顔料分散液、及びそれを含有する着色硬化性組成物により、前記課題が解決されることを見出し、本発明を完成した。
即ち、前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
【0009】
<1> (A)ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、(B)(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボキシル基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体と、を含有する顔料分散液。
<2> 更に、(A’)顔料誘導体を含有する<1>に記載の顔料分散液。
<3> <1>又は<2>に記載の顔料分散液と、(C)光重合性化合物と、(D)光重合開始剤と、を含有する着色硬化性組成物。
<4> 前記(D)光重合開始剤が、オキシム系化合物、ヘキサアリールビイミダゾール系化合物、及びトリアジン系化合物から選択される少なくとも1種の化合物である<3>に記載の着色硬化性組成物。
<5> 支持体上に、<3>又は<4>に記載の着色硬化性組成物により形成された着色領域を有するカラーフィルタ。
<6> <3>又は<4>に記載の着色硬化性組成物を、支持体上に塗布して着色層を形成する着色層形成工程と、該着色層をマスクを介してパターン露光する露光工程と、露光後の着色層を現像して着色領域を形成する現像工程と、を含むカラーフィルタの製造方法。
<7> <5>に記載のカラーフィルタを備える固体撮像素子。
<8> <5>に記載のカラーフィルタを備える画像表示デバイス。
<9> <5>に記載のカラーフィルタを備える液晶ディスプレイ。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れた顔料分散剤を提供することができる。
また、本発明によれば、顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れ、硬化膜を形成する際の現像性及び形成された硬化膜の耐光性が良好な着色硬化性組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、本発明の着色硬化性組成物を用いることにより、コントラストや色ムラ等の色特性が良好なカラーフィルタ、及びその製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、コントラストや色ムラ等の色特性が良好なカラーフィルタを備えた固体撮像素子、画像表示デバイス、及び液晶ディスプレイを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の顔料分散液、着色硬化性組成物、カラーフィルタその製造方法について詳細に説明する。
なお、本発明のカラーフィルタにおける着色領域とは、カラーフィルタにおける着色画素(着色パターン)領域、及び、遮光膜形成領域を包含するものである。
【0012】
[顔料分散液]
本発明の顔料分散液は、(A)ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、(B)(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボン酸基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体(以下、適宜「特定樹脂」と称する。)と、を含有する顔料分散液である。
【0013】
本発明の顔料分散液は、上記の各成分を含有することにより、顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れたものとなる。更に、本発明の顔料分散液は、予想外にも耐光性についても向上する。かかる効果が奏される原因について推定ではあるが、以下の如く考えている。
即ち、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、中心の亜鉛原子が大きいため、ハロゲン化銅フタロシアニン顔料とは異なり、亜鉛金属がイソインドールの4個の窒素原子からなる平面よりも上にある四角錐構造を取ると考えられる。これにより、双極子モーメントが大きくなり、顔料間の凝集が、平面構造を有するハロゲン化銅フタロシアニン顔料よりも強いと考えられる。一方、本発明の顔料分散液は、(B)(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボキシル基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体(特定樹脂)を含有する。この特定樹脂は、(b−1)のモノマーに由来するアミノ基又は含窒素へテロ環基、及び(b−2)のモノマーに由来するカルボン酸基が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンに強く結合し、且つ(b−3)のマクロモノマーに由来する分子鎖構造により顔料間の凝集が抑制するため、顔料分散物の分散性及び分散安定性が向上したものと考えられる。また、耐光性については、特定樹脂が強力顔料に配位し、顔料を包むことにより、光により励起された一重項酸素からの攻撃から顔料を守るためと考えている。
【0014】
<(B)(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボキシル基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体>
本発明の顔料分散液は、(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボン酸基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体(特定樹脂)を含有する。
【0015】
特定樹脂は分散剤として機能するものである。
本発明の顔料分散液は、特定樹脂を含有することにより、分散性及び分散安定性の低いハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、微細に分散し、且つその分散安定性にも優れた効果を発揮する。
【0016】
特定樹脂は、原料物質として、(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボン酸基を有するモノマー、(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマー、及び必要に応じて任意の他のモノマーを用い、これらを共重合することにより製造されるものである。
【0017】
以下、特定樹脂を得るための原料物質である、(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボキシル基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーについて説明する。
【0018】
<(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー>
(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー(以下、適宜、「モノマー(b−1)」と称する。)は、アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有し、且つ分子量が50以上1,000以下のモノマーである。
【0019】
モノマー(b−1)が有するアミノ基としては、1級、2級及び3級のアミノ基が挙げられ、分散安定性の観点からは、2級又は3級のアミノ基であることが好ましく、3級のアミノ基であることがより好ましい。該アミノ基としては、炭素数1〜10の直鎖若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、又は炭素数6〜15のアリール基を有するアミノ基が好ましく、炭素数1〜5の直鎖若しくは分岐状のアルキル基を有するアミノ基が最も好ましい。該アミノ基の具体例としては、−NHMe、−NHEt、−NHPr、−NHiPr、−NHBu、−NH(tert-Bu)、−NMe、−NEt、−NPr、−NPh、モルホリノ基等が挙げられる。(ここで、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Prはプロピル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。)
【0020】
モノマー(b−1)が有する含窒素へテロ環基は、環構造内に少なくとも一つの窒素原子を有する環状置換基であり、該環構造は、飽和環であっても、不飽和環であってもよく、単環であっても縮合環であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。また、モノマー(b−1)に由来する含窒素へテロ環基は、特定樹脂において、側鎖構造中に含まれていても、主鎖構造中に含まれていてもよいが、分散性及び分散安定性の観点からは、側鎖構造中に含まれることがより好ましい。
【0021】
含窒素へテロ環基の具体例としては、例えば、ピロリジン、ピロリン、テトラヒドロピリジン、ピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジン、トリアジン、モルホリン、ヘキサメチレンテトラミン、ジアザビシクロウンデセン、デカヒドロキノリン、ジアザビシクロオクタン、ピロリジノン、δ−バレロラクタム、スクシンイミド、グルタルイミド、イミダゾリドン、テトラヒドロピリミドン、ウラゾール、ジヒドロウラシル、バルビツール酸、インドール、カルバゾール、ジュロリジン、フェノキサジン、フェノチアジン、オキシンドール、フェナンスリジノン、イサチン、フタルイミド、ジイミノイソインドリン、イミノイソインドリノン、ジイミノベンズイソインドリン、ナフタルイミド、キナゾリンジオン、ピロール、ポルフィリン、ポルフィリン金属錯体、フタロシアニン、フタロシアニン金属錯体、ナフタロシアニン、ナフタロシアニン金属錯体、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、イソキサゾール、オキサゾール、イソチアゾール、チアゾール、チアジアゾール、チアトリアゾール、イミノスチルベン、アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、アザベンズイミダゾール、アンスラニル、ベンズイソキサゾール、ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラザン、ベンゾチアジアゾール、トリアゾールピリミジン、トリアゾールピリジン、プリン、キサンチン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピリミドン、ウラシル、ピラジン、キノリン、アクリジン、シンノリン、ベンゾシンノリン、キノキサリン、キナゾリン、キノキサリン、フェナジン、フェナンスロリン、ペリミジン、アクリドン等の含窒素ヘテロ環基を挙げることができ、これらは無置換であっても置換基を有していてもよい。
【0022】
含窒素へテロ環基のより好ましい例としては、インドール、カルバゾール、フェノキサジン、フェノチアジン、オキシンドール、フェナンスリジノン、イサチン、フタルイミド、ジイミノイソインドリン、イミノイソインドリノン、ジイミノベンズイソインドリン、ナフタルイミド、キナゾリンジオン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、イソキサゾール、オキサゾール、イソチアゾール、チアゾール、チアジアゾール、チアトリアゾール、イミノスチルベン、アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、アザベンズイミダゾール、アンスラニル、ベンズイソキサゾール、ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラザン、ベンゾチアジアゾール、トリアゾールピリミジン、トリアゾールピリジン、プリン、キサンチン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピリミドン、ウラシル、ピラジン、キノリン、アクリジン、シンノリン、ベンゾシンノリン、キノキサリン、キナゾリン、キノキサリン、フェナジン、フェナンスロリン、アクリドンが挙げられる。
【0023】
モノマー(b−1)が有する含窒素へテロ環基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アルキルアミノ基、アニリノ基を含む)、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコ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、スルファモイルアミノ基、アルキル又はアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル又はアリールスルフィニル基、アルキル又はアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール又はヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基などが挙げられる。
【0024】
含窒素へテロ環基が有してもよい置換基について、以下にさらに詳細に説明する。
該置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(直鎖又は分岐の置換もしくは無置換のアルキル基で、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基であり、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、t−ブチル、n−オクチル、2−クロロエチル、2−シアノエチル、2−エチルヘキシル)、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換又は無置換のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチルが挙げられ、多環構造のシクロアルキル基、例えば、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基で、例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル)やトリシクロアルキル基等の多環構造の基が挙げられる。好ましくは単環のシクロアルキル基、ビシクロアルキル基であり、単環のシクロアルキル基が特に好ましい。)、
【0025】
アルケニル基(直鎖又は分岐の置換もしくは無置換のアルケニル基で、好ましくは炭素数2〜30のアルケニル基であり、例えば、ビニル、アリル、プレニル、ゲラニル、オレイル)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のシクロアルケニル基で、例えば、2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イルが挙げられ、多環構造のシクロアルケニル基、例えば、ビシクロアルケニル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基で、例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル)やトリシクロアルケニル基であり、単環のシクロアルケニル基が特に好ましい。)アルキニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のアルキニル基、例えば、エチニル、プロパルギル、トリメチルシリルエチニル基)、
【0026】
アリール基(好ましくは炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリール基で、例えばフェニル、p−トリル、ナフチル、m−クロロフェニル、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル)、ヘテロ環基(好ましくは5〜7員の置換もしくは無置換、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環基であり、より好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子及び硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子及び硫黄原子のいずれかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環基であり、更に好ましくは、炭素数3〜30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環基である。例えば、2−フリル、2−チエニル、2−ピリジル、4−ピリジル、2−ピリミジニル、2−ベンゾチアゾリル)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、
【0027】
アルコキシ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、n−オクチルオキシ、2−メトキシエトキシ)、アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ、2−メチルフェノキシ、2,4−ジ−t−アミルフェノキシ、4−t−ブチルフェノキシ、3−ニトロフェノキシ、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ)、シリルオキシ基(好ましくは、炭素数3〜20のシリルオキシ基で、例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のヘテロ環オキシ基で、ヘテロ環部は前述のヘテロ環基で説明されたヘテロ環部が好ましく、例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)、
【0028】
アシルオキシ基(好ましくはホルミルオキシ基、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルオキシ基であり、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、ピバロイルオキシ、ステアロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ)、カルバモイルオキシ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のカルバモイルオキシ基で、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ、モルホリノカルボニルオキシ、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ、N−n−オクチルカルバモイルオキシ)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルオキシ基で、例えばメトキシカルボニルオキシ、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、n−オクチルカルボニルオキシ)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数7〜30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基で、例えば、フェノキシカルボニルオキシ、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ)、
【0029】
アミノ基(好ましくは、アミノ基、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアルキルアミノ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールアミノ基、炭素数0〜30のヘテロ環アミノ基であり、例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、アニリノ、N−メチル−アニリノ、ジフェニルアミノ、N−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)、アシルアミノ基(好ましくは、ホルミルアミノ基、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルアミノ基であり、例えば、ホルミルアミノ、アセチルアミノ、ピバロイルアミノ、ラウロイルアミノ、ベンゾイルアミノ、3,4,5−トリ−n−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ)、アミノカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアミノカルボニルアミノ基、例えば、カルバモイルアミノ、N,N−ジメチルアミノカルボニルアミノ、N,N−ジエチルアミノカルボニルアミノ、モルホリノカルボニルアミノ)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルアミノ基で、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t−ブトキシカルボニルアミノ、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ、N−メチル−メトキシカルボニルアミノ)、
【0030】
アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数7〜30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基で、例えば、フェノキシカルボニルアミノ、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ)、スルファモイルアミノ基(好ましくは、炭素数0〜30の置換もしくは無置換のスルファモイルアミノ基で、例えば、スルファモイルアミノ、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ)、アルキル又はアリールスルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアルキルスルホニルアミノ基、炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールスルホニルアミノ基であり、例えば、メチルスルホニルアミノ、ブチルスルホニルアミノ、フェニルスルホニルアミノ、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ、p−メチルフェニルスルホニルアミノ)、メルカプト基、
【0031】
アルキルチオ基(好ましくは、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のアルキルチオ基で、例えばメチルチオ、エチルチオ、n−ヘキサデシルチオ)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールチオ基で、例えば、フェニルチオ、p−クロロフェニルチオ、m−メトキシフェニルチオ)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2〜30の置換又は無置換のヘテロ環チオ基で、ヘテロ環部は前述のヘテロ環基で説明されたヘテロ環部が好ましく、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ、1−フェニルテトラゾール−5−イルチオ)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30の置換もしくは無置換のスルファモイル基で、例えば、N−エチルスルファモイル、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル、N,N−ジメチルスルファモイル、N−アセチルスルファモイル、N−ベンゾイルスルファモイル、N−(N’−フェニルカルバモイル)スルファモイル)、スルホ基、
【0032】
アルキル又はアリールスルフィニル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルスルフィニル基、6〜30の置換又は無置換のアリールスルフィニル基であり、例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、フェニルスルフィニル、p−メチルフェニルスルフィニル)、アルキル又はアリールスルホニル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換又は無置換のアルキルスルホニル基、6〜30の置換又は無置換のアリールスルホニル基であり、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、フェニルスルホニル、p−メチルフェニルスルホニル)、アシル基(好ましくはホルミル基、炭素数2〜30の置換又は無置換のアルキルカルボニル基、炭素数7〜30の置換もしくは無置換のアリールカルボニル基であり、例えば、アセチル、ピバロイル、2−クロロアセチル、ステアロイル、ベンゾイル、p−n−オクチルオキシフェニルカルボニル)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは、炭素数7〜30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル、o−クロロフェノキシカルボニル、m−ニトロフェノキシカルボニル、p−t−ブチルフェノキシカルボニル)、
【0033】
アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、n−オクタデシルオキシカルボニル)、カルバモイル基(好ましくは、炭素数1〜30の置換もしくは無置換のカルバモイル、例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル、N−(メチルスルホニル)カルバモイル)、アリール又はヘテロ環アゾ基(好ましくは炭素数6〜30の置換もしくは無置換のアリールアゾ基、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のヘテロ環アゾ基(ヘテロ環部は前述のヘテロ環基で説明されたヘテロ環部が好ましい)、例えば、フェニルアゾ、p−クロロフェニルアゾ、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ)、イミド基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のイミド基で、例えばN−スクシンイミド、N−フタルイミド)、ホスフィノ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のホスフィノ基、例えば、ジメチルホスフィノ、ジフェニルホスフィノ、メチルフェノキシホスフィノ)、ホスフィニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のホスフィニル基で、例えば、ホスフィニル、ジオクチルオキシホスフィニル、ジエトキシホスフィニル)、
【0034】
ホスフィニルオキシ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のホスフィニルオキシ基で、例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ)、ホスフィニルアミノ基(好ましくは、炭素数2〜30の置換もしくは無置換のホスフィニルアミノ基で、例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ、ジメチルアミノホスフィニルアミノ)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のシリル基で、例えば、トリメチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、フェニルジメチルシリル)が挙げられる。
【0035】
上記の官能基の中で、水素原子を有するものは、これを取り去り更に上記のいずれかの基で置換されていてもよい。そのような官能基の例としては、アルキルカルボニルアミノスルホニル基、アリールカルボニルアミノスルホニル基、アルキルスルホニルアミノカルボニル基、アリールスルホニルアミノカルボニル基が挙げられ、具体的には、メチルスルホニルアミノカルボニル、p−メチルフェニルスルホニルアミノカルボニル、アセチルアミノスルホニル、ベンゾイルアミノスルホニル基が挙げられる。
【0036】
モノマー(b−1)としては、分散安定性、現像性及び耐光性の観点から、アミノ基、ピリジニル基、イミダゾイル基、フタルイミド基、ナフタルイミド基、ベンズイミダゾール基、又はアクリドン基を有するモノマーであることが好ましく、アミノ基又はナフタルイミド基を有するモノマーであることが更に好ましい。
【0037】
モノマー(b−1)としては、アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有し、且つ分子量が50以上1,000以下の公知のモノマーを使用することができる。該モノマーとしては、重合性の観点からは、アクリル系モノマー又はスチレン系モノマーであることが好ましく、下記一般式(K)で表されるアクリル系エステルモノマー、又は下記一般式(L)で表されるスチレン系モノマーであることが最も好ましい。このようなモノマーを用いることにより、特定樹脂は、側鎖部分にハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と強く相互作用することができるアミノ基又は含窒素へテロ環基を有することができるため、顔料分散液及び着色硬化性組成物の分散安定性及び耐光性が向上する。
【0038】
【化1】

【0039】
一般式(K)中、Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基、フッ素原子、又は塩素原子を表す。Bは、酸素原子、−N(R)−を表す。Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。Cは、二価の連結基を表す。Aは、アミノ基又は含窒素へテロ環基を表す。
【0040】
一般式(K)におけるRとしては、特に水素原子及びメチル基が好ましい。
Cで表される二価の連結基としては、炭素数2〜20のアルキレン基、炭素数2〜20のアルキレンアミノカルボニル基、炭素数5〜10のシクロアルキレン基、及び炭素数6〜10のアリーレン基が好ましく、炭素数2〜10のアルキレン基、及び炭素数2〜10のアルキレンアミノカルボニル基が最も好ましい。
で表されるアルキル基としては、炭素数1〜10のアルキルが挙げられ、特に炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。Aで表されるアミノ基又は含窒素ヘテロ環基としては、モノマー(b−1)が有するアミノ基又はヘテロ環基として前記したものと同義であり、好ましい範囲も同一である。
【0041】
【化2】

【0042】
一般式(L)中、Aは、アミノ基又は含窒素へテロ環基を表す。Aで表されるアミノ基又はヘテロ環基は、モノマー(b−1)が有するアミノ基又はヘテロ環基として前記したものと同義であり、好ましい範囲も同一である。
【0043】
モノマー(b−1)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0044】
以下、モノマー(b−1)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、具体例(M−1)〜(M−23)、(M−31)〜(M−50)中、Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基、フッ素原子、又は塩素原子を表す。
【0045】
【化3】

【0046】
【化4】

【0047】
具体例(M−1)〜(M−23)、(M−31)〜(M−50)のうちでも、Rが水素原子又はメチル基である具体例(M−1)〜(M−6)、(M−9)〜(M−16)、(M−21)〜(M−23)、(M−37)、(M−40)、(M−47)、(M−48)、(M−49)が好ましく、特に具体例(M−1)、(M−2)、(M−11)、(M−12)、(M−37)、(M−47)又は(M−48)が、顔料分散物の分散安定性、及び顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性の観点から特に好ましい。
【0048】
<(b−2)カルボキシル基を有するモノマー>
(b−2)カルボキシル基を有するモノマーは、(以下、適宜、「モノマー(b−2)」と称する。)は、少なくとも1つのカルボキシル基を有し、且つ分子量が50以上500以下のモノマーである。
【0049】
モノマー(b−2)としては、少なくとも1つのカルボキシル基を有し、且つ分子量が50以上500以下の公知のモノマーを使用することができるが、重合性の観点からは、アクリル系モノマー又はスチレン系モノマーであることが好ましく、(メタ)アクリル系エステルモノマー及び(メタ)アクリル系アミドモノマーが最も好ましい。
【0050】
モノマー(b−2)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0051】
以下、モノマー(b−2)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、具体例(M−24)〜(M−30)、(M−51)及び(M−52)中、Rは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基、フッ素原子、又は塩素原子を表す。
【0052】
【化5】

【0053】
【化6】

【0054】
具体例(M−24)〜(M−30)、(M−51)、(M−52)のうちでも、Rが水素原子又はメチル基である具体例(M−24)及び(M−29)が、顔料分散物の分散安定性、及び顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性の観点から特に好ましく、特にRが水素原子又はメチル基である(M−24)が最も好ましい。
【0055】
<(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマー>
(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマー(以下、適宜、「マクロモノマー(b−3)」と称する。)は、当該重量平均分子量を有し、且つ末端に重合性基を有するオリゴマー又はポリマーである。
【0056】
マクロモノマー(b−3)の重量平均分子量は、1,000以上50,000以下であり、1,000以上20,000以下であることが好ましく、2,000以上10,000以下であることがさらに好ましく、2,000以上5,000以下であることが最も好ましい。マクロモノマー(b−3)の重量平均分子量がこの範囲にあることにより、顔料分散物の分散性、分散安定性、及び顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像が向上する。
【0057】
なお、本明細書おける重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法で測定されたポリスチレン換算値である。
【0058】
マクロモノマー(b−3)としては、公知のマクロモノマーを用いることできる。
マクロモノマー(b−3)の例としては、東亜合成(株)製のマクロモノマーAA−6(末端基がメタクリロイル基であるポリメタクリル酸メチル)、AS−6(末端基がメタクリロイル基であるポリスチレン)、AN−6S(末端基がメタクリロイル基であるスチレンとアクリロニトリルの共重合体)、AB−6(末端基がメタクリロイル基であるポリアクリル酸ブチル)、ダイセル化学工業(株)製のプラクセルFM5(メタクリル酸2−ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン5モル当量付加品)、FA10L(アクリル酸2−ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン10モル当量付加品)、及び特開平2−272009号公報に記載のポリエステル系マクロモノマーが挙げられる。これらの中でも、特に柔軟性且つ親溶剤性に優れるポリエステル系マクロモノマーが、顔料分散物の分散性、分散安定性、及び顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性、耐光性の観点から特に好ましく、更に、下記一般式(M)で表されるポリエステル系マクロモノマーが最も好ましい。
【0059】
【化7】

【0060】
一般式(M)中、R1Aは水素原子又はメチル基を表す。R2Aはアルキレン基を表す。R3Aはアルキル基を表す。nは5〜100の整数を表す。
【0061】
2Aとしては、特に炭素数5〜20の直鎖又は分岐のアルキレン基が好ましく、−(CH−が最も好ましい。R3Aとしては、炭素数5〜20の直鎖又は分岐のアルキル基が好ましい。nとしては、5〜30の整数が好ましく、10〜20の整数が最も好ましい。
【0062】
マクロモノマー(b−3)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0063】
特定樹脂は、モノマー(b−1)に由来する繰り返し単位を、特定樹脂の全質量に対して、10〜50質量%含有することが好ましく、15〜45質量%含有することがさらに好ましく、20〜40質量%含有することが最も好ましい。モノマー(b−1)に由来する繰り返し単位の含有量がこの範囲にあることにより、顔料分散液の分散性及び分散安定性と、顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性とがさらに向上する。
【0064】
特定樹脂が有するモノマー(b−1)に由来する繰り返し単位は、アミノ基を必須に含有することが、分散性及び分散安定性の観点から好ましい。
特定樹脂が有するモノマー(b−1)に由来する繰り返し単位は、分散性及び分散安定性の更なる向上に観点からは、アミノ基及び含窒素へテロ環基の双方を含有することがより好ましく、該含窒素へテロ環基を特定樹脂の側鎖構造中に含有することがさらに好ましい。
特定樹脂が有するモノマー(b−1)に由来する繰り返し単位におけるアミノ基と含窒素へテロ環基との含有比率(アミノ基:含窒素ヘテロ環基、質量比)は、100:0〜5:95が好ましく、100:0〜10:90がさらに好ましく、100:0〜15:85が最も好ましい。
【0065】
特定樹脂の酸価は、10mgKOH/g〜200mgKOH/gであることが好ましく、20mgKOH/g〜150mgKOH/gであることがさらに好ましく、40mgKOH/g〜100mgKOH/gであることが最も好ましい。特定樹脂の酸価がこの範囲にあることにより、顔料分散液の分散性及び分散安定性と、顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性が向上する。特定樹脂の酸価は、塩基滴定により測定することができる。
【0066】
モノマー(b−2)に由来する繰り返し単位は、特定樹脂の酸価が、上記の範囲となるように、特定樹脂中に含まれることが好ましい。
【0067】
特定樹脂は、マクロモノマー(b−3)に由来する繰り返し単位を、特定樹脂の全質量に対して、15〜90質量%含有することが好ましく、25〜80質量%含有することがさらに好ましく、35〜60質量%含有することが最も好ましい。マクロモノマー(b−3)に由来する繰り返し単位の含有量がこの範囲にあることにより、顔料分散液の分散性及び分散安定性と、顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性とがさらに向上する。
【0068】
特定樹脂の具体例としては、後述する実施例において、合成例と共に示した樹脂(J−1)〜(J−9)、(J−12)〜(J−20)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0069】
特定樹脂は、GPC法によるポリスチレン換算値として、重量平均分子量が5,000以上30,000以下であることが好ましく、7,000以上25,000以下であることがさらに好ましく、10,000以上20,000以下であることが最も好ましい。特定樹脂の重量平均分子量がこの範囲により、顔料分散液の分散性及び分散安定性と、顔料分散物を用いた着色硬化性組成物が示す現像性とがさらに向上する。
【0070】
特定樹脂におけるモノマー(b−1)に由来する繰り返し単位、モノマー(b−2)に由来する繰り返し単位、及びマクロモノマー(b−3)に由来する繰り返し単位の含有比(b−1:b−2:b−3、質量比)としては、10〜50:2〜30:30〜80が好ましく、20〜50:5〜20:40〜70がより好ましく、20〜40:8〜20:40〜60が更に好ましい。
【0071】
特定樹脂は、硬化性を示すものであってもよい。
特定樹脂の硬化性を向上させるためには、更に重合性基を導入してもよい。重合性基の導入方法としては、例えば、特定樹脂が有するカルボキシル基とエポキシ基を含有する(メタ)アクリレート(例えば、メタクリル酸グリシジル等)を反応させる方法、特定樹脂が有するヒドロキシル基とイソシアネート基を含有する(メタ)アクリレート又は重合性基を含有する環状酸無水物とを反応させる方法、等の公知の方法を用いることができる。
【0072】
特定樹脂が重合性を有する場合、重合性基を有する繰り返し単位は、特定樹脂の全質量に対し、5〜50質量%含有されることが好ましく、10〜40質量%含有されることがより好ましい。
【0073】
特定樹脂は、溶剤への溶解性や塗布性を向上させるため、前記以外の繰り返し単位を含有してもよい。そのような繰り返し単位の例としては、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸シクロアルキル、(メタ)アクリル酸アラルキル、(メタ)アクリル酸アミド、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、スチレン等に由来する繰り返し単位が挙げられる。
【0074】
特定樹脂は、原料物質として、モノマー(b−1)、モノマー(b−2)、マクロモノマー(b−3)、及び必要に応じて任意の他のモノマーを用い、ラジカル重合で製造することが好ましい。ラジカル重合法で特定樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類及びその量、溶媒の種類等々の重合条件は、常法と同様である。
【0075】
本発明の顔料分散物は、特定樹脂の含有により分散性及び分散安定性に優れるため、顔料を高濃度に含有させることが可能である。
本発明の顔料分散物における特定樹脂の含有量は、顔料の総質量に対して、20〜80質量%が好ましく、20〜50質量%がより好ましく、20〜45質量%が更に好ましい。特定樹脂の含有量がこの範囲にあることにより、顔料分散物における顔料の高濃度化を十分に達成できる。このため、例えば、本発明の顔料分散物を含有する着色硬化性組成物を、液晶表示素子用途に用いた場合には色純度を向上させることができ、また、該着色硬化性組成物を固体撮像素子用途に用いた場合であれば薄膜化による解像力向上が可能となる。特定樹脂は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0076】
<(A)ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料>
本発明の顔料分散液は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含有する。
本発明におけるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、フタロシアニン分子(構造)1個当たり、塩素原子及び/又は臭素原子の合計が、最大で16個結合した構造の顔料である。フタロシアニン分子に結合した塩素原子及び/又は臭素原子の数が増すと、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の色相は青色から緑色となる。
【0077】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が緑色となるためには、フタロシアニン分子に結合したハロゲン原子として、臭素原子は8個以上有することが好ましく、中でも臭素原子が12個以上有することが、一層黄味を帯びた明度の高い緑色を発色する点でより好ましい。より黄味の緑色を得る上からは、塩素原子に比べて臭素原子がより多く含有されていることが好ましい。
【0078】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料としては、下記一般式(F)で表される化合物が挙げられる。
【0079】
【化8】

【0080】
一般式(F)中、X〜X16は、それぞれ独立に、塩素原子、臭素原子又は水素原子を表し、X〜X16の少なくとも1つは塩素原子又は臭素原子である。
【0081】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の平均一次粒子径は、5nm〜100nmが好ましく、5nm〜70nmがより好ましく、5nm〜50nmが更に好ましく、5nm〜40nmが最も好ましい。
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の平均一次粒子径が上記範囲であることで、例えば、本発明の顔料分散液をカラーフィルタの着色領域の形成に用いる着色硬化性組成物に含有させる場合であれば、色ムラが抑制され、良好なコントラストを示すカラーフィルタが得られる。
【0082】
ここで、本発明における平均一次粒子径とは、透過型電子顕微鏡で視野内の粒子を撮影し、二次元画像上の、凝集体を構成するハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一次粒子の100個につき、その長い方の径(長径)と短い方の径(短径)の平均値を各々求め、それを平均した値である。
【0083】
本発明の顔料分散液が含有するハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、1種のみであってもよく、複数種を組み合わせてもよい。
【0084】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の組み合わせ態様としては、例えば、一般式(F)において、臭素原子及び塩素原子から選択されるハロゲン原子の置換数が互いに異なる複数種の、特定のハロゲン原子組成のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を特定割合にて含有するものであってもよい。
【0085】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の好ましい組み合わせ態様としては、臭素原子を16個含有するハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、臭素原子を15個と塩素原子を1個含有するハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料との組み合わせなどが挙げられる。また、この場合、両者の割合としては、80:20〜100:0の範囲であることが好ましい。
【0086】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の平均組成は、マススペクトロスコピーに基づく質量分析と、フラスコ燃焼イオンクロマトグラフによるハロゲン含有量分析から求められる。また、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含有する分散液中の個々のハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の含有モル%も、同様に質量分析の結果を解析することにより、容易に求められる。
【0087】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、例えば、特開2007−320986公報、特開2008−19383号公報に記載の方法により製造することができる。
【0088】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニンの顔料化方法には特に制限はなく、例えば、顔料化前のハロゲン化亜鉛フタロシアニンを分散媒に分散させると同時に顔料化を行ってもよいが、多量の有機溶剤中でハロゲン化金属フタロシアニンを加熱攪拌するソルベント処理よりも、容易に結晶成長を抑制でき、かつ比表面積の大きい顔料粒子が得られる点で、ソルベントソルトミリング処理を採用するのが好ましい。
【0089】
このソルベントソルトミリング処理とは、合成直後のハロゲン化亜鉛フタロシアニン、又は、その後に磨砕を行い、顔料化を経ていないハロゲン化亜鉛フタロシアニン(粗顔料)と、無機塩と、有機溶剤とを混練摩砕する処理を意味する。
このようなソルベントソルトミリング処理を行う場合、合成直後のものを用いるより、後者の粗顔料を用いるほうが好ましい。具体的には、粗顔料と、無機塩と、ミリングに使用する無機塩を溶解しない有機溶剤とを混練機に仕込み、その中で混練摩砕を行う。この際の混練機としては、例えばニーダーやミックスマーラー等が使用できる。
【0090】
<その他の顔料>
本発明の顔料分散液は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料以外の公知の顔料を含有してもよい。
その他の顔料としては、本発明の顔料分散液を適用して得られるカラーフィルタが、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、なるべく微細なものが好ましい。また、顔料分散液のハンドリング性をも考慮すると、その他の顔料の平均1次粒子径は、5nm〜100nmが好ましく、5nm〜50nmがより好ましい。
【0091】
本発明の顔料分散液に用いる無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩等で示される金属化合物を挙げることができ、具体的には、鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、及び前記金属の複合酸化物を挙げることができる。
【0092】
本発明の顔料分散液に用いることができる有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、1:1、2〜6、9、10、12〜14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40〜43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73〜75,81、83、87、93〜95、97、100、101、104、105、108〜111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153〜155、157〜170、172〜176、180〜185、188〜191、191:1、192〜200、202〜208;
C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19〜24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67〜75、77〜79;
C.I.ピグメントレッド1〜9、12、14〜17、21〜23、31、32、37、38、41、47、48、48:1〜48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1〜53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1〜81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112〜114、122、123、144、146、147、149、151、166、168〜170、172〜179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206〜210、214、216、220、221、224、230〜233、235〜239、242〜245、247、249〜251、253〜260、262〜276;
C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14〜16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50;
C.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1〜15:4、15:6、16、17、19、25、27〜29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66〜68、71〜76、78、79;
C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13〜15、17〜19、26、36、45、48、50、51、54、55;
C.I.ピグメントブラウン23、25、26;
C.I.ピグメントブラック 1,7;
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック等を挙げることができる。
【0093】
本発明の顔料分散液において、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と共に特に好ましく用いることができるその他の顔料は、黄色顔料である。該黄色顔料としては、下記の顔料を挙げることができる。
【0094】
C.I.ピグメントイエロー 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,155,167,180,185;
【0095】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と黄色顔料とを併用する場合の質量比は、100:5〜100:150が好ましく、100:30〜100:120の範囲が特に好ましい。
【0096】
また、本発明においては、必要に応じて、その他の顔料として、微細でかつ整粒化された有機顔料を用いることができる。顔料の微細化は、顔料と水溶性有機溶剤と水溶性無機塩類と共に高粘度な液状組成物として、顔料を摩砕する工程(ソルトミリング)により行われる。
【0097】
微細でかつ整粒化された有機顔料は、色純度を上げるため種々組合せて用いることができる。そのような組合せとしては、例えば、赤の顔料として、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料と、ジスアゾ系黄色顔料、イソインドリン系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料又はペリレン系赤色顔料、アントラキノン系赤色顔料、ジケトピロロピロール系赤色顔料との混合などがあり、緑の顔料としては、ハロゲン化フタロシアニン系顔料とジスアゾ系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料、アゾメチン系黄色顔料若しくはイソインドリン系黄色顔料との混合などがあり、青の顔料としては、フタロシアニン系顔料とジオキサジン系紫色顔料との混合が挙げられる。
【0098】
また、本発明の顔料分散物を、ブラックマトリックスの形成用途に適用する場合であれば、好適なその他の顔料として、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、酸化鉄、酸化チタン単独又は混合を用いることができ、カーボンブラックとチタンブラックとの組合せが好ましい。
【0099】
本発明の顔料分散液における顔料の総含有量は、顔料分散液の全固形分に対して、30質量%以上であることが好ましく、35質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上70質量%以下であることが更に好ましい。
【0100】
<(A’)顔料誘導体>
本発明の顔料分散液は、更に、顔料誘導体を含有することが好ましい。
顔料誘導体とは、有機顔料の一部分を、酸性基、塩基性基又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である。顔料誘導体としては、分散性及び分散安定性の観点から、酸性基又は塩基性基を有する顔料誘導体を含有することが好ましい。
【0101】
顔料誘導体を構成するための有機顔料としては、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、チオインジゴ系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、スレン系顔料、金属錯体系顔料等が挙げられる。
また、顔料誘導体が有する酸性基としては、スルホン酸、カルボン酸及びその4級アンモニウム塩が好ましく、カルボン酸基及びスルホン酸基がさらに好ましく、スルホン酸基が特に好ましい。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、特に三級アミノ基が好ましい。
【0102】
顔料誘導体としては、特に、キノリン系、ベンズイミダゾロン系及びイソインドリン系の顔料誘導体が好ましく、キノリン系及びベンズイミダゾロン系の顔料誘導体がさらに好ましい。特に、下記一般式(P)で表される構造を有する顔料誘導体が好ましい。
【0103】
【化9】

【0104】
一般式(P)中、Aは、下記一般式(PA−1)〜(PA−3)から選ばれる部分構造を表す。Bは単結合、又は(t+1)価の連結基を表す。Cは、単結合、−NH−、−CONH−、−CO−、−SONH−、−O−、−S−又は−SO−を表す。Dは、単結合、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基を表す。Eは、−SOH、−COH又は−N(Rpa)(Rpb)を表す。Rpa及びRpbは、各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、Rpa及びRpbは互いに連結して環を形成してもよい。tは1〜5の整数を表す。
【0105】
【化10】

【0106】
一般式(PA−1)及び(PA−2)中、Rp1は、炭素数1〜5のアルキル基又はアリール基を表す。一般式(PA−3)中、Rp2は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はヒドロキシル基を表す。sは1〜4の整数を表す。一般式(PA−1)及び一般式(PA−3)中、Rp3は、単結合、−NH−、−CONH−、−CO−、−SONH−、−O−、−S−又は−SO−を表す。*はBとの連結部を表す。
【0107】
一般式(P)中、Rp1は、特にメチル基又はフェニル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。一般式(PA−3)中、Rp2は、水素原子又はハロゲン原子が好ましく、水素原子又は塩素原子が最も好ましい。
【0108】
一般式(P)中、Bで表される(t+1)価の連結基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が挙げられる。これらのうちでも、特に、下記構造式(PA−4)〜(PA−9)で表される連結基が好ましい。
【0109】
【化11】

【0110】
構造式(PA−4)〜(PA−9)のうちでも、特にBとして、構造式(PA−5)又は(PA−8)で表される連結基を有する顔料誘導体が、分散性により優れることから好ましい。
【0111】
一般式(P)中、Dで表されるアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基としては、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、デシレン、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、シクロオクチレン、シクロデシレン、フェニレン、ナフチレン等が挙げられる。これらのうちでも、Dとしては、特にアルキレン基が好ましく、炭素数1〜5のアルキレンが最も好ましい。
【0112】
一般式(P)中、Eが−N(Rpa)(Rpb)を表す場合に、Rpa及びRpbにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロデシル、フェニル、ナフチル等を挙げることができる。Rpa及びRpbとしては、特にアルキル基が好ましく、炭素数1〜5のアルキル基が最も好ましい。前記tは1又は2が好ましい。
【0113】
以下に、顔料誘導体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0114】
【化12】

【0115】
【化13】

【0116】
【化14】

【0117】
【化15】

【0118】
前記顔料誘導体のうち、(A−1)、(A−2)、(A−5)、(A−9)、(A−10)、(A−11)、(A−19)、(A−20)、(A−21)、(A−22)、(A−23)、(A−24)及び(A−25)が好ましく、(A−1)、(A−2)、(A−9)、(A−10)及び(A−23)がさらに好ましい。
【0119】
本発明の顔料分散液における顔料誘導体の含有量は、顔料の全質量に対し、1〜50質量%が好ましく、3〜30質量%がさらに好ましい。顔料誘導体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0120】
<溶剤>
本発明の顔料分散液は溶剤を含有する。
溶剤は、顔料分散液中に含まれる各成分の溶解性や、顔料分散液を硬化性組成物に応用した場合の塗布性などにより選択される。溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類が用いられる。中でも、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、ジ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ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)が好ましい。
【0121】
本発明の顔料分散液における溶剤の含有量としては、50〜95質量%が好ましく、70〜90質量%がより好ましい。
【0122】
<他の高分子材料>
本発明の顔料分散液には、前記した各成分に加え、分散安定性の向上、顔料分散液を硬化性組成物に応用した場合の現像性制御などの観点から、他の高分子材料を更に含有してもよい。
【0123】
他の高分子材料としては、例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体(特に、カルボン酸基と側鎖に重合性基を含有する(メタ)アクリル酸系共重合体が好ましい。)、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられる。このような高分子材料は、顔料の表面に吸着し、再凝集を防止するように作用するため、顔料表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子が好ましく、例えば、複素環を含有するモノマーとエチレン性不飽和結合を有する重合性オリゴマーを共重合体単位として含むグラフト共重合体が挙げられる。
他の高分子材料としては、更に、ポリアミドアミン燐酸塩、高分子量不飽和ポリカルボン酸、ポリエーテルエステル、芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエステルアミン、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートポリオキシエチレンモノステアレート等が挙げられる。
【0124】
これらの他の高分子材料は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせ用いてもよい。
本発明の顔料分散物における他の高分子材料の含有量としては、顔料に対して、20〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましく、40〜60質量%が更に好ましい。
【0125】
本発明の顔料分散液の調製は、特に制限されないが、分散の方法としては、例えば、顔料と分散剤を予め混合して、ホモジナイザー等で予め分散しておいたものを、ジルコニアビーズ等を用いたビーズ分散機(例えばGETZMANN社製のディスパーマット)等を用いて微分散させることによって行なえる。分散時間としては、3〜6時間程度が好適である。
【0126】
本発明の顔料分散液は、カラーフィルタ製造用等に適用される着色硬化性組成物、印刷用インク、インクジェット用インク、塗料等に好適である。
【0127】
[着色硬化性組成物]
本発明の着色硬化性組成物は、本発明の顔料分散液と、(C)光重合性化合物と、(D)光重合開始剤と、を含有する着色硬化性組成物である。
本発明の着色硬化性組成物は、上記の構成を有することにより、顔料を高濃度で含む場合においても、顔料の分散性及び分散安定性に優れ、硬化膜を形成する際の現像性及び形成された硬化膜の耐光性が良好な着色硬化性組成物となる。
【0128】
<(C)光重合性化合物>
光重合性化合物としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物が好ましく、中でも4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
【0129】
少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、ペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48-
41708号、特公昭50-6034号、特開昭51-37193号公報に記載のウレタンアクリレ-ト類、特開昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号公報に記載のポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートを挙げることができる。
更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300〜308頁に光硬化性モノマー
及びオリゴマーとして紹介されているものも、光重合性化合物として使用できる。
【0130】
また、光重合性化合物としては、特開平10-62986号公報において一般式(1)
及び(2)としてその具体例と共に記載の、前記多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も用いることができる。
【0131】
中でも、光重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、及びこれらのアクリロイル基がエチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造を有するものが好ましい。これらのオリゴマータイプのもの光重合性化合物として使用できる。
【0132】
また、光重合性化合物としては、特公昭48-41708号、特開昭51-37193号、特公平2-32293号、特公平2-16765号の各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58-49860号、特公昭56-17654号、特公昭62-39417号、特公昭62-39418号の各公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。
【0133】
更に、光重合性化合物として、特開昭63-277653号、特開昭63-260909号、特開平1-105238号の各公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド
構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた着色硬化性組成物を得ることができる。そのような光重合性化合物の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(山陽国策パルプ社製)、UA-7200
」 (新中村化学社製、DPHA-40H(日本化薬社製)、UA-306H、UA-306
T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社製)などが挙げられる。
【0134】
また、光重合性化合物としては、酸基を有するエチレン性不飽和化合物類も好適である。そのような光重合性化合物の市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシル基含有3官能アクリレートである「TO-756」、及びカルボキシル基含有5官能アクリレートである「TO-1382」などが挙げられる。
【0135】
光重合性化合物は、1種単独で用いる以外に、2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0136】
光重合性化合物の含有量としては、着色硬化性組成物中におけるの全固形分100質量部に対して、3〜55質量部が好ましく、より好ましくは10〜50質量部である。
光重合性化合物の含有量が上記範囲内であると、硬化反応が充分に行なえる。
【0137】
<(D)光重合開始剤>
本発明の着色硬化性組成物は、感度及びパターン形成性向上のため、光重合開始剤を含有する。
本発明における光重合開始剤は、光により分解し、本発明における重合可能な成分の重合を開始、促進する化合物であり、波長300〜500nmの領域に吸収を有するものであることが好ましい。また、光重合開始剤は、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
【0138】
光重合開始剤としては、アセトフェノン系化合物、ケタール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾイル系化合物、キサントン系化合物、活性ハロゲン化合物、アクリジン系化合物、ビイミダゾール系化合物、オキシムエステル系化合物が好ましく用いられる。例えば、特開平57-6096号公報に記載のハロメチルオキサジ
アゾール、特公昭59-1281号公報、特開昭53-133428号公報等に記載のハロメチル-s-トリアジン等活性ハロゲン化合物、米国特許第4318791号、欧州特許出願公開第88050号の各明細書に記載のケタール、アセタール、又はベンゾインアルキルエーテル類等の芳香族カルボニル化合物、米国特許第4199420号明細書に記載のベンゾフェノン類等の芳香族ケトン化合物、仏国特許発明第2456741号明細書に記載の(チオ)キサントン類又はアクリジン類化合物、特開平10-62986号公報に記
載のクマリン系又はビイミダゾール系の化合物、特開平8-015521号公報等のスル
ホニウム有機硼素錯体等、等を挙げることができる。
【0139】
光重合開始剤として用いられる化合物としては、具体的には以下に示す化合物が挙げられる。
アセトフェノン系化合物としては、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、4’−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−トリル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1などが挙げられる。
【0140】
ケタ−ル系化合物としては、ベンジルジメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルアセタールなどが挙げられる。
ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、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、4,4’−ジクロロベンゾフェノンなどが挙げられる。
ベンゾイル系化合物としては、ベンゾインイソプロピルエーテル、ゼンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、メチルo−ベンゾイルベゾエートなどが挙げられる
【0141】
キサントン系化合物としては、ジエチルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントン、モノイソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントンなどが挙げられる
アクリジン系化合物としては、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタンなどが挙げられる
ビイミダゾール系化合物としては、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体などのヘキサアリールビイミダゾール系化合物を好適に挙げることができる。
【0142】
活性ハロゲン化合物(トリアジン系化合物、オキサジアゾール系化合物、クマリン系化合物)としては、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ビフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(p−メチルビフェニル)−s−トリアジン、p−ヒドロキシエトキシスチリル−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシスチリル−2,6−ジ(トリクロロメチル−s−トリアジン、3,4−ジメトキシスチリル−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−ベンズオキソラン−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−(o−ブロモ−p−N,N−(ジエトキシカルボニルアミノ)−フェニル)−2,6−ジ(クロロメチル)−s−トリアジン、4−(p−N,N−(ジエトキシカルボニルアミノ)−フェニル)−2,6−ジ(クロロメチル)−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(シアノスチリル)−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(ナフト−1−イル)−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−スチリル)スチリル−1,3,4−オキソジアゾール,3−メチル−5−アミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、3−クロロ−5−ジエチルアミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、3−ブチル−5−ジメチルアミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン等を好適に挙げることができる。
【0143】
オキシムエステル系化合物としては、J.C.S. Perkin II (1979
)1653−1660)、J.C.S. Perkin II (1979)156−162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995)202−232、特開2000−66385号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報記載の化合物等が挙げられる。
【0144】
光重合開始剤としては、さらに、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、O−ベンゾイル−4’−(ベンズメルカプト)ベンゾイル−ヘキシル−ケトキシム、2,4,6−トリメチルフェニルカルボニル−ジフェニルフォスフォニルオキサイド、ヘキサフルオロフォスフォロートリアルキルフェニルホスホニウム塩等が好適に挙げられる。
【0145】
また、光重合開始剤としては、例えば、米国特許第2,367,660号明細書に記載のビシナールポリケタルドニル化合物、米国特許第2,367,661号及び第2,367,670号明細書に記載のα-カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明
細書に記載のアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に記載のα-
炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号及び第2,951,758号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に記載のトリアリルイミダゾールダイマー/p-アミノフェニルケトンの組合せ、特公昭51-48516号公報に記載のベンゾチアゾール系化合物/トリハロメチル-s-トリアジン系化合物、J.C.S.Perkin II(1979)1653-1660、J.C.S.PerkinII(1979)156-162、Journal of
PhotopolymerScience and Technology(1995)202-232、特開2000-66385号公報記載のオキシムエステル化合物等が挙げられる。
【0146】
本発明に用いられる光重合開始剤としては、上記した開始剤を任意に用いることができるが、露光感度の観点から、より好ましくは、有機ハロゲン化合物のトリアジン系化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、オキシム系化合物、アシルホスフィン(オキシド)系化合物、ヘキサアルキルアミノ化合物であり、トリアジン系化合物、オキシム系化合物、ヘキサアリールビイミダゾール系化合物、及びアルキルアミノ化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が更に好ましく、オキシム系化合物、ヘキサアリールビイミダゾール系化合物、及びトリアジン系化合物から選択される少なくとも1種の化合物が好ましく、オキシム系化合物が最も好ましい。
【0147】
特に、本発明の着色硬化性組成物を固体撮像素子のカラーフィルタにおける着色画素の形成に用いる場合には、処方上、組成物中の顔料濃度が高くなるため、光重合開始剤の添加量は少なくなり、感度が低下してしまう。また、露光をステッパーで行う際には、トリアジン系化合物等のごとく、露光時にハロゲン含有化合物を発生する開始剤を用いると、機器の腐食の原因となり使用し難い。これらを考慮すれば、感度と諸性能を満足させる光重合開始剤としては、オキシム系化合物が好ましく、特に、365nmに吸収を有するオキシム系化合物が最も好ましい。
【0148】
本発明においては、オキシムエステル系化合物の中でも、下記一般式(a)で表される化合物が、感度、径時安定性、後加熱時の着色の観点から、好ましい。また、チバ・スペシャリティ・ケミカル社製イルガキュア OXE−01、OXE−02なども好ましい。
【0149】
【化16】

【0150】
一般式(a)中、R及びXは、各々独立に、1価の置換基を表し、Aは、2価の有機基を表し、Arは、アリール基を表す。nは、1〜5の整数である。
【0151】
Rとしては、高感度化の点から、アシル基が好ましく、具体的には、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、トルイル基が好ましい。
【0152】
Aとしては、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、無置換のアルキレン基、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ドデシル基)で置換されたアルキレン基、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)で置換されたアルキレン基、アリール基(例えば、フェニル基、p−トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基、スチリル基)で置換されたアルキレン基が好ましい。
【0153】
Arとしては、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、置換又は無置換のフェニル基が好ましい。置換フェニル基の場合、その置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン基が好ましい。
【0154】
Xとしては、溶剤溶解性と長波長領域の吸収効率向上の点から、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルチオキシ基、置換基を有してもよいアリールチオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基が好ましい。
また、一般式(a)におけるnは1〜2の整数が好ましい。
【0155】
以下、本発明の着色硬化性組成物に好適なオキシムエステル系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。
【0156】
【化17】

【0157】
光重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤の含有量は、本発明の着色硬化性組成物の全固形分に対し、0.1質量%〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%〜30質量%、特に好ましくは1質量%〜20質量%である。この範囲で、良好な感度が得られ、また、着色硬化性組成物をカラーフィルタの着色領域形成などに用いた場合であれば、良好なパターン形成性が得られる。
【0158】
<増感剤>
本発明の着色硬化性組成物は、開始剤の発生効率の向上や感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有してもよい。増感剤としては、300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有する増感剤が挙げられる。
【0159】
増感剤としては、例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセンのような多核芳香族類、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガルのようなキサンテン類、チオキサントン類、シアニン類、メロシアニン類、フタロシアニン類、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルーのようなチアジン類、アクリジン類、アントラキノン類、スクアリウム類、クマリン類、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン化合物、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物などが挙げられる。
【0160】
<連鎖移動剤>
本発明の着色硬化性組成物には、用いる光重合開始剤によっては、連鎖移動剤を加えると好ましい。連鎖移動剤としては、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル
やチオール系化合物があげられ、チオール系化合物としては、2-メルカプトベンゾチア
ゾール、2-メルカプト-1-フェニルベンズイミダゾール、3-メルカプトプロピオン酸、などを単独又は2種以上混合して使用することができる。
【0161】
<アルカリ可溶性樹脂>
本発明の着色硬化性組成物は、さらにアルカリ可溶性樹脂を含有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂を含有することにより、現像性・パターン形成性が向上する。
【0162】
アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基(例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基など)を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。このうち、更に好ましくは、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものである。
【0163】
アルカリ可溶性樹脂の製造には、例えば、公知のラジカル重合法による方法を適用することができる。ラジカル重合法でアルカリ可溶性樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類及びその量、溶媒の種類等々の重合条件は、当業者において容易に設定可能であり、実験的に条件を定めるようにすることもできる。
【0164】
アルカリ可溶性樹脂として用いられる線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマーが好ましく、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等、並びに側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体、水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加させたもの挙げられる。特に、(メタ)アクリル酸と、これと共重合可能な他の単量体との共重合体が、アルカリ可溶性樹脂として好適である。
(メタ)アクリル酸と共重合可能な他の単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート、アリール(メタ)アクリレート、ビニル化合物などが挙げられる。アルキル(メタ)アクリレート及びアリール(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等、ビニル化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、グリシジルメタクリレート、アクリロニトリル、ビニルアセテート、N-ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー等を挙げることができる。
【0165】
アルカリ可溶性樹脂としては、下記一般式(ED)で表される化合物(以下、適宜「エーテルダイマー」と称することもある。)を必須とする単量体成分を重合してなるポリマー(a)を含むことも好ましい。ポリマー(a)を含むことにより、本発明の着色硬化性組成物は、耐熱性と共に透明性にも極めて優れた硬化膜を形成しうる。
【0166】
【化18】

【0167】
一般式(ED)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又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。
【0168】
一般式(ED)中、R及びRで表される置換基を有していてもよい炭素数1〜25の炭化水素基としては、特に制限はないが、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、t−アミル、ステアリル、ラウリル、2−エチルヘキシル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基;フェニル等のアリール基;シクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタジエニル、トリシクロデカニル、イソボルニル、アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル等の脂環式基;1−メトキシエチル、1−エトキシエチル等のアルコキシで置換されたアルキル基;ベンジル等のアリール基で置換されたアルキル基;等が挙げられる。これらの中でも、特に、メチル、エチル、シクロヘキシル、ベンジル等のような酸や熱で脱離しにくい1級又は2級の炭化水素基が耐熱性の点で好ましい。なお、R及びRは、同種の置換基であってもよいし、異なる置換基であってもよい。
【0169】
エーテルダイマーの具体例としては、例えば、ジメチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジエチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(n−プロピル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソプロピル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(n−ブチル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソブチル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−ブチル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−アミル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ステアリル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ラウリル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(2−エチルヘキシル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(1−メトキシエチル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(1−エトキシエチル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジベンジル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジフェニル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジシクロヘキシル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(t−ブチルシクロヘキシル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(ジシクロペンタジエニル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(トリシクロデカニル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(イソボルニル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジアダマンチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジ(2−メチル−2−アダマンチル)−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート等が挙げられる。これらの中でも、特に、ジメチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジエチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジシクロヘキシル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート、ジベンジル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエートが好ましい。これらエーテルダイマーは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0170】
アルカリ可溶性樹脂の中では、特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体ヤベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他ノモノマーカラナル多元共重合体が好適である。この他、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを共重合したもの、特開平7−140654号公報に記載の、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクレート/メタクリル酸共重合体などが挙げられる。
【0171】
また、本発明における着色硬化性組成物の架橋効率を向上させるために、重合性基を有したアルカリ可溶性樹脂を使用してもよい。
重合性基を有したアルカリ可溶性樹脂としては、アリル基、(メタ)アクリル基、アリルオキシアルキル基等を側鎖に含有したアルカリ可溶性樹脂等が有用である。これら重合性基を含有するアルカリ可溶性樹脂としては、予めイソシアネート基とOH基を反応させ、未反応のイソシアネート基を1つ残し、かつ(メタ)アクリロイル基を含む化合物とカルボキシル基を含むアクリル樹脂との反応によって得られるウレタン変性した重合性二重結合含有アクリル樹脂、カルボキシル基を含むアクリル樹脂と分子内にエポキシ基及び重合性二重結合を共に有する化合物との反応によって得られる不飽和基含有アクリル樹脂、酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂、OH基を含むアクリル樹脂と重合性二重結合を有する2塩基酸無水物を反応させた重合性二重結合含有アクリル樹脂、OH基を含むアクリル樹脂とイソシアネートと重合性基を有する化合物を反応させた樹脂、特開2002-229207号公報及び特開2003-335814号公報に記載されるα位又はβ位にハロゲン原子或いはスルホネート基などの脱離基を有するエステル基を側鎖に有する樹脂を塩基性処理を行うことで得られる樹脂などが好ましい。
【0172】
アルカリ可溶性樹脂の酸価としては、好ましくは30mgKOH/g〜200mgKOH/gであり、50mgKOH/g〜150mgKOH/gがより好ましく、70mgKOH/g〜120mgKOH/gが最も好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、2,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がさらに好ましく、7,000〜20,000が最も好ましい。
【0173】
アルカリ可溶性樹脂の着色硬化性組成物中における含有量としては、該組成物の全固形分に対して、1〜15質量%が好ましく、より好ましくは、2〜12質量%であり、特に好ましくは、3〜10質量%である。
【0174】
<重合禁止剤>
本発明の着色硬化性組成物においては、該着色硬化性組成物の製造中又は保存中において、重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために、少量の重合禁止剤を添加することが望ましい。
本発明に用いう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−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−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−t−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第一セリウム塩等が挙げられる。
重合禁止剤の添加量は、全組成物の質量に対して、約0.01質量%〜約5質量%が好ましい。
【0175】
<染料>
本発明においては、所望の分光を得るべく染料を顔料と併用して用いることができる。
染料としては、例えば、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の染料が使用できる。具体的には、従来カラーフィルタ用途として用いられている公知の染料、例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許第4,808,501号明細書、米国特許第5,667,920号明細書、米国特許第5,059,500号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報、特開平8−211599号公報、特開平4−249549号公報、特開平10−123316号公報、特開平11−302283号公報、特開平7−286107号公報、特開2001−4823号公報、特開平8−15522号公報、特開平8−29771号公報、特開平8−146215号公報、特開平11−343437号公報、特開平8−62416号公報、特開2002−14220号公報、特開2002−14221号公報、特開2002−14222号公報、特開2002−14223号公報、特開平8−302224号公報、特開平8−73758号公報、特開平8−179120号公報、特開平8−151531号公報等に記載の色素が好ましい。調色は顔料分散時でもレジスト作製時でもよい。
【0176】
<基板密着剤>
さらに、本発明においては、基板密着性を向上させうる基板密着剤を加えてもよい。
基板密着剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤を用いることが好ましい。シラン系カップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、等が挙げられる。中でも、基板密着剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【0177】
基板密着剤の含有量は、着色硬化性組成物を露光、現像した際に、未露光部に残渣が残らないようにする観点から、本発明の硬化性組成物の全固形分に対して、0.1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上10質量%以下であることが特に好ましい。
【0178】
−界面活性剤−
本発明の着色感光性組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤を添加してもよい。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、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
【0179】
特に、本発明の着色感光性組成物は、フッ素系界面活性剤を含有することで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上することから、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。
即ち、フッ素系界面活性剤を含有する着色感光性組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
【0180】
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3質量%〜40質量%が好適であり、より好ましくは5質量%〜30質量%であり、特に好ましくは7質量%〜25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、着色感光性組成物中における溶解性も良好である。
【0181】
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F479、同F482、同F780、同F781(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC1068、同SC−381、同SC−383、同S393、同KH−40(以上、旭硝子(株)製)、CW−1(ゼネカ社製)等が挙げられる。
【0182】
ノニオン系界面活性剤として具体的には、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(BASF社製のプルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、テトロニック304、701、704、901、904、150R1等が挙げられる。
【0183】
カチオン系界面活性剤として具体的には、フタロシアニン誘導体(商品名:EFKA−745、森下産業(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社油脂化学工業(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
【0184】
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。
【0185】
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーン株式会社製「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」、東芝シリコーン株式会社製「TSF−4440」、「TSF−4300」、「TSF−4445」、「TSF−444(4)(5)(6)(7)6」、「TSF−44 60」、「TSF−4452」、シリコーン株式会社製「KP341」、ビッグケミー社製「BYK323」、「BYK330」等が挙げられる。
界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
【0186】
<その他成分>
本発明の光硬化性組成物には、必要に応じて、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アル
キルエステルや2-メルカプトベンゾチアゾールなどの連鎖移動剤、アゾ系化合物や過酸化物系化合物などの熱重合開始剤、熱重合成分、膜の強度、感度を高める目的で多官能チオールやエポキシ化合物、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤、ジオクチルフタレートなどの可塑剤、低分子量有機カルボン酸などの現像性向上剤、その他充填剤、上記のアルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、酸化防止剤、凝集防止剤などの各種添加物を含有することができる。
また、現像後に後加熱で膜の硬化度を上げるために熱硬化剤を添加することができる。熱硬化剤としては、アゾ化合物、過酸化物等の熱重合開始剤、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、エポキシ化合物、スチレン化合物等があげられる。
【0187】
−着色硬化性組成物の調製−
本発明の着色硬化性組成物は、上記した各成分と共に溶剤を用いて調製することが好ましい。
溶剤としては、エステル類、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、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、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル、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−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル、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−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル、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−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−オキシ−2−メチル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、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル等;エーテル類、例えばジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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、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、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メチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート等;ケトン類、例えば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;芳香族炭化水素類、例えばトルエン、キシレン、等が挙げられる。
【0188】
これらの溶剤うち、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、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メチルエーテルアセテート等が好適である。
溶剤は、単独で用いる以外に2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0189】
本発明の着色硬化性組成物は、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製造用の他、印刷用インク、インクジェット用インク等に適用することができる。
【0190】
本発明の着色硬化性組成物は、微細な顔料を高濃度で含有しても、顔料分散安定性と現像性に優れ、高精細で色特性の良好な着色領域を形成しうることから、固体撮像素子用のカラーフィルタの製造、特に、膜厚が0.8μm以下、好ましくは、0.1μm〜0.5μmの範囲の画素を形成するような場合においても、その効果が著しいといえる。
【0191】
本発明の着色硬化性組成物は、分散安定性に優れているため、色再現性に優れた液晶表示素子や解像性に優れた固体撮像素子が備えるカラーフィルタの形成用途に適用する場合には、薄膜形成が可能となる点で有利であることから、当該用途においては顔料を高濃度に含有させた態様に調製することが好ましい。
【0192】
本発明の着色硬化性組成物における顔料濃度としては、着色硬化性組成物の全固形分(即ち、顔料、分散成分、樹脂成分、重合性化合物、光重合性開始剤、及びその他の添加剤など、溶剤を除いた成分の合計の質量)に対し、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がさらに好ましい。
【0193】
[カラーフィルタ及びその製造方法]
次に、本発明のカラーフィルタ及びその製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタは、支持体上に、本発明の着色硬化性組成物を用いてなる着色領域(着色パターン)を有することを特徴とする。
以下、本発明のカラーフィルタについて、その製造方法(本発明のカラーフィルタの製造方法)を通じて詳述する。
【0194】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、支持体上に、本発明の硬化性組成物を塗布して該硬化性組成物からなる着色層を形成する着色層形成工程と、前記着色層をマスクを介して露光する露光工程と、露光後の着色層を現像して着色領域を形成する現像工程とを含むことを特徴とする。
【0195】
<着色層形成工程>
着色層形成工程では、支持体上に、本発明の着色硬化性組成物を塗布して該着色硬化性組成物からなる着色層(硬化性組成物層)を形成する。
【0196】
本工程に用いうる支持体としては、例えば、液晶表示素子等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、及びこれらに透明導電膜を付着させたものや、撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。これらの基板は、各画素を隔離するブラックストライプが形成されている場合もある。
また、これらの支持体上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止或いは支持体表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
【0197】
支持体上への本発明の着色硬化性組成物の塗布方法としては、スリット塗布、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の塗布方法を適用することができる。
着色硬化性組成物の塗布直後の膜厚としては、塗布膜の膜厚均一性、塗布溶剤の乾燥のしやすさの観点から、0.1μm以上10μm以下が好ましく、0.2μm以上5μm以下がより好ましく、0.2μm以上3μm以下がさらに好ましい。
【0198】
支持体上に塗布された着色層(硬化性組成物層)の乾燥(プリベーク)は、ホットプレート、オーブン等で50℃〜140℃の温度で10秒〜300秒で行うことができる。
【0199】
着色層の乾燥後の塗布膜厚(以下、適宜、「乾燥膜厚」と称する)としては、色濃度確保の観点、斜め方向の光が受光部に到達せず、又、デバイスの端と中央とで集光率の差が顕著になる等の不具合を低減する観点から、0.05μm以上1.0μm未満が好ましく、0.1μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.2μm以上0.7μm以下が特に好ましい。
【0200】
<露光工程>
露光工程では、前記着色層形成工程において形成された着色層(硬化性組成物層)を、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。
本工程における露光においては、塗布膜のパターン露光は、所定のマスクパターンを介して露光し、光照射された塗布膜部分だけを硬化させることによりことにより行うことができる。露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の
紫外線が好ましく用いられる。照射量は30mJ/cm〜1500mJ/cmが好ましく、50mJ/cm〜1000mJ/cmがより好ましく、80mJ/cm〜500mJ/cmが最も好ましい。
【0201】
<現像工程>
露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行うことにより、露光後の未硬化部を現像液に溶出させ、光硬化した部分を残存させる。この現像工程により、各色(例えば、3色あるいは4色)の画素からなるパターン状皮膜を形成することができる。
現像方式は、デイップ方式、シャワー方式、スプレー方式、パドル方式などいずれでもよく、これにスウィング方式、スピン方式、超音波方式などを組み合わせてもよい。また、現像方式としては、パドル現像も用いられる。
現像液に触れる前に、被現像面を予め水等で湿しておいて、現像むらを防ぐこともできる。
【0202】
現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては、通常20℃〜30℃であり、現像時間は20〜90秒である。
現像液が含むアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、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、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、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、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機化合物等が挙げられる。
現像液としては、これらのアルカリ剤を濃度が0.001質量%〜10質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%となるように、純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後、純水で洗浄(リンス)する。
【0203】
次いで、余剰の現像液を洗浄除去し、乾燥を施す。
なお、本発明の製造方法においては、上述した、着色層形成工程、露光工程、及び現像工程を行った後に、必要により、形成された着色パターンを後加熱(ポストベーク)や後露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。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加熱処理であり、通常100℃〜270℃の熱硬化処理を行う。光を用いる場合には、g線、h線、i線、KrFやArFなどのエキシマレーザ、電子線、X線等により行うことができるが、既存の高圧水銀灯で20〜50℃程度の低温で行うことが好ましく、照射時間としては、10秒〜180秒、好ましくは30秒〜60秒である。後露光と後加熱との併用の場合、後露光を先に実施することが好ましい。
【0204】
以上説明した、着色層形成工程、露光工程、及び現像工程(更に、必要により硬化工程)を所望の色相数だけ繰り返すことにより、所望の色相よりなるカラーフィルタが作製される。
【0205】
本発明のカラーフィルタは、露光感度にも優れた本発明の着色硬化性組成物を用いて製造されるため、露光部における硬化した組成物は、支持体との密着性及び耐現像性に優れ、形成された着色パターンと支持体との密着性は高く、また、かつ、所望の断面形状を与えるパターンは高解像度となる。
【0206】
本発明の着色硬化性組成物は、例えば、塗布装置吐出部のノズル、塗布装置の配管部、塗布装置内等に付着した場合でも、公知の洗浄液を用いて容易に洗浄除去することができる。この場合、より効率の良い洗浄除去を行うためには、本発明の着色硬化性組成物に含まれる溶剤として前掲した溶剤を洗浄液として用いることが好ましい。
【0207】
また、特開平7−128867号公報、特開平7−146562号公報、特開平8−278637号公報、特開2000−273370号公報、特開2006−85140号公報、特開2006−291191号公報、特開2007−2101号公報、特開2007−2102号公報、特開2007−281523号公報などに記載の洗浄液も、本発明の着色硬化性組成物の洗浄除去用の洗浄液として好適に用いることができる。
洗浄液としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、又はアルキレングリコールモノアルキルエーテルを用いることがが好ましい。
洗浄液として用いうるこれら溶剤は、単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
溶剤を2種以上を混合する場合、水酸基を有する溶剤と水酸基を有しない溶剤とを混合してなる混合溶剤が好ましい。水酸基を有する溶剤と水酸基を有しない溶剤との質量比は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜80/20である。混合溶剤としては、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)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)の混合溶剤で、その比率が60/40であることが特に好ましい。
なお、着色硬化性組成物に対する洗浄液の浸透性を向上させるために、洗浄液には、着色感光性組成物が含有しうる界面活性剤として前掲した界面活性剤を添加してもよい。
【0208】
また、本発明のカラーフィルタの製造方法によって製造された本発明のカラーフィルタは、電子ペーパーや有機EL等の画像表示デバイス、液晶ディスプレイ(液晶表示装置)、やCCD等の固体撮像素子に好適に用いることができる。特に100万画素を超えるような高解像度のCCD素子やCMOS等に好適である。本発明のカラーフィルタは、例えば、CCD素子を構成する各画素の受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されるカラーフィルタとしても用いることができる。
【実施例】
【0209】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
【0210】
[合成例1]
樹脂(J−1)の合成
特定樹脂である樹脂(J−1)を、次のようにして合成した。
マクロモノマー(N−1)55g(GPC法における重量平均分子量(ポリスチレン換算値)3,500)、モノマー(M−1)35g、メタクリル酸10g、及びドデカンチオール6gをプロピレングリコールモノメチルエーテル233gに加え、窒素雰囲気下、75℃で一時間攪拌した。ここに、2,2’−ビスイソ酪酸ジメチル(V−601、和光純薬製)0.5gを加え、2時間加熱した。さらに、2,2’−アゾビス(イソ酪酸メチル)0.5gを加え、2時間加熱した。その後、90℃で2時間加熱した後、放冷し、樹脂(J−1)の30wt%溶液を得た。
スキームを以下に示す。
【0211】
【化19】

【0212】
なお、合成例1に用いたマクロモノマー(N−1)、モノマー(M−1)、及びメタクリル酸は、特定樹脂を構成するマクロモノマー(b−3)、モノマー(b−1)、及びモノマー(b−2)に、それぞれ該当するものである。
【0213】
[合成例2〜18、比較合成例1及び2]
樹脂(J−2)〜(J−20)の合成
合成例1に用いたマクロモノマー(N−1)、モノマー(M−1)、メタクリル酸を、下記表1に示すマクロモノマー及びモノマーに変更して仕込んだ以外は、合成例1と同様の操作を行い、特定樹脂である樹脂(J−2)〜(J−9)、(J−12)〜(J−20)、比較用樹脂である樹脂(J−10)〜(J−11)を得た。
表1中に示すマクロモノマー(N−2)は、東亜合成(株)製「AA−6」(GPC法における重量平均分子量(ポリスチレン換算値)6,500)、(N−3)はダイセル化学工業(株)製「プラクセルFA10L」(GPC法における重量平均分子量(ポリスチレン換算値)3,000)、(N−4)及び(N−5)は下記に示すマクロモノマー((N−4):重量平均分子量(ポリスチレン換算値)13,000、(N−5):重量平均分子量(ポリスチレン換算値)21,000)である。
表1中に示すモノマー(M−7)、(M−17)、(M−37)、(M−40)、(M−47)及び(M−48)は、モノマー(b−1)の具体例として前掲したモノマーである。また。モノマー(M−28)は、モノマー(b−2)の具体例として前掲したモノマーである。
【0214】
【化20】

【0215】
【表1】

【0216】
下記表2に、上記の合成例1〜18、比較合成例1及び2により得られた樹脂(J−1)〜(J−20)の物性値(重量平均分子量、アミン価、酸価)を示した。
【0217】
【表2】

【0218】
[実施例1〜25、比較例1〜5]
以下、顔料分散液を調製した実施例及び比較例を挙げて説明する。
なお、比較例3に用いたソルスパース24000GR(ポリエチレンイミンとポリエステルの縮合物、アビシア(株)製)、比較例4に用いたアジスパーPB821(ポリアリルアミンとポリエステルの縮合物、味の素ファインテクノ(株)製)、及び、比較例5に用いた樹脂(B)は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで30質量%溶液にしたものを用いた。
【0219】
1−1.顔料分散液の調製
表3に従い、顔料40部、顔料誘導体5部、特定樹脂又は比較用樹脂のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液60部(固形換算18部)、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート300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・分散して、顔料分散液(X−1)〜(X−30)を調製した。
なお、表3中のPG58、PY139、PY150、PY185は、それぞれC.I.ピグメントグリーン58、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー185を表す。
【0220】
1−2.分散性、分散安定性の評価
得られた顔料分散液(X−1)〜(X−30)の粘度を、分散1日(24時間)後及び14日(336時間)後に測定することで、分散性、分散安定性を評価した。粘度の測定には、TV−22型粘度計コーンプレートタイプ(東機産業株式会社製)を用いた。評価環境は25℃であった。
顔料分散液の粘度の値が小さいことは、顔料の分散性に優れることを表す。また、顔料分散液の粘度が小さく、かつ、経時による増粘度が小さいほど、顔料の分散安定性が良好であることを表す。
結果を表3に示す。
【0221】
【表3】

【0222】
表3中に示す、顔料誘導体(W1)、(W2)、(W3)及び(W4)は、それぞれ、顔料誘導体の具体例として前掲した(A−9)、(A−10)、(A−1)及び(A−2)である。また、顔料及び樹脂の欄に記載される質量比は、固形分当たりの質量比である。表3中に示す樹脂A及び樹脂Bは、下記方法で合成した。
【0223】
(樹脂Aの合成方法)
反応器に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400質量部を仕込み、窒素気流下、90℃で攪拌した。次に、モノマー槽にジメチル−2,2’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス−2−プロペノエート30質量部、メタクリル酸60質量部、メタクリル酸シクロヘキシル110質量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート5.2質量部、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40質量部を、連鎖移動剤槽にn−ドデシルメルカプタン5.2質量部、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27質量部を仕込み、それぞれ135分かけて滴下を行った。滴下が終了して60分後に昇温し、反応槽を110℃にした。3時間後、乾燥空気雰囲気下にし、メタクリル酸グリシジル39.6部、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)0.4質量部、トリエチルアミン0.8質量部仕込み、110℃で9時間反応させた。得られた樹脂Aの重量平均分子量は9,000、酸価は105mgKOH/gであった。
【0224】
(樹脂Bの合成方法)
【化21】

【0225】
アクリル酸ブチル200g及び連鎖移動剤(a)9.1gを窒素気流下、140℃で5時間加熱した。その後、減圧により未反応のアクリル酸ブチルを留去し、ポリアクリル酸ブチル140gを得た。次に、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル70gを添加し、窒素気流下、140℃で5時間加熱した。その後、減圧により未反応のメタクリル酸2−ジメチルアミノエチルを留去し、アクリル酸ブチルからなる繰り返し単位とメタクリル酸2−ジメチルアミノエチルからなる繰り返し単位を有するブロック型樹脂(B)を195g得た。重量平均分子量8,000、数平均分子量6,200、アミン価は100mgKOH/gであった。
【0226】
[実施例26〜56、比較例6〜10]
以下、液晶表示装置用のカラーフィルタ形成用として、着色硬化性組成物を調製した実施例及び比較例を挙げて説明する。
【0227】
2−1.着色硬化性組成物(塗布液)の調製
実施例1〜25、比較例1〜5にて調製した各顔料分散液を用いて、下記組成比となるよう撹拌混合して着色硬化性組成物を調製した。
【0228】
<着色硬化性組成物の組成>
・前記顔料分散液:表4に記載の種類 600部
・光重合開始剤:表4に記載の種類 20部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 20部
・下記構造の樹脂(L−1)(30wt%PGMEA溶液) 20部(固形分換算6部)・溶剤:PGMEA 900部
・基板密着剤:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン) 1部
上記組成中、PEGMEAは「プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート」の略称である。(以下の説明においても同様。)
【0229】
【化22】

【0230】
樹脂(L−1)は、共重合比が左から60/10/30(質量%)、重量平均分子量15,000、数平均分子量9,000の樹脂である
【0231】
2−2.着色硬化性組成物層の形成
上記にて調製した着色硬化性組成物をレジスト溶液として、550mm×650mmのガラス基板に下記条件でスリット塗布した後、真空乾燥とプリベーク(prebake)(100℃80秒)を施して、ガラス基板上に着色硬化性組成物の塗布膜(着色硬化性組成物層)を形成した。
【0232】
(スリット塗布条件)
・塗布ヘッド先端の開口部の間隙: 50μm
・塗布速度: 100mm/秒
・基板と塗布ヘッドとのクリアランス: 150μm
・乾燥膜厚 1.75μm
・塗布温度: 23℃
【0233】
2−3.露光処理、現像処理
その後、着色硬化性組成物の塗布膜を、線幅20μmのフォトマスクを介して、日立ハイテクノロジー社製のLE4000Aを用いて、2.5kWの超高圧水銀灯により、パターン状に100mJ/cm露光した。露光後、塗布膜の全面を無機系現像液(商品名:CDK−1、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1%水溶液で被い、60秒間静止した。
【0234】
2−4.加熱処理
静止後、純水をシャワー状に噴射して現像液を洗い流し、露光(光硬化)処理及び現像処理を施した塗布膜を220℃のオーブンにて1時間加熱処理した(ポストベーク)。これにより、ガラス基板上に着色硬化性組成物のパターン(着色層)を形成したカラーフィルタを得た。
【0235】
2−5.性能評価
上記で調製された着色硬化性組成物の分散性及び分散安定性、現像性、耐光性、露光感度を評価した。また、着色硬化性組成物を用いてガラス基板上に形成された硬化性組成物塗布膜(着色層)のコントラストを評価した。
評価方法及び基準は以下の通りである。結果を表4に示す。
【0236】
2−5−1.分散性及び分散安定性
前記2−1.の項で得られた着色硬化性組成物について、調製後1日(24時間)経過したものと1ヶ月(720時間)経過したものとの粘度をそれぞれ測定した。粘度の測定にはTV−22型粘度計コーンプレートタイプ(東機産業株式会社)を用いた。評価環境は25℃であった。
着色硬化性組成物の粘度の値が小さいことは、顔料の分散性に優れることを表す。また、着色硬化性組成物の粘度が小さく、かつ、経時による増粘度が小さいほど、顔料の分散安定性が良好であることを表す。
【0237】
2−5−2.現像性
前記2−3.の項において、現像処理を行った後、20個の現像部(未露光部)をSEMで観察し、残渣の個数を数えた。
残渣が少ないほど現像性が良好であることを示す。
【0238】
2−5−3.耐光性
着色硬化性組成物により形成された塗布膜に対し、キセノンランプを10万luxで20時間照射(200万lux・h相当)した後、照射前後の色差(ΔEab値)を測定して耐光性を評価した。ΔEab値の小さい方が、耐光性が良好であることを示す。
【0239】
2−5−4.露光感度
前記2−3.の項において、10mJ/cm〜500mJ/cmの範囲で種々の露光量に変更して露光を行い、ポストベーク後のパターン線幅が20μmとなる露光量を露光感度として評価した。露光感度の値が小さいほど感度が高いことを示す。
【0240】
2−5−5.カラーフィルタのコントラスト
前記2−4.の項で得られたカラーフィルタを2枚の偏光板の間に挟み、偏光板の偏光軸が平行な場合と垂直な場合の透過光の輝度を、色彩輝度計(トプコン社製色彩輝度計BM−7)を使用して測定し、平行な場合の輝度を垂直な場合の輝度で除してコントラストを求めた。コントラストが高いほど、液晶表示装置用カラーフィルタとして良好な性能を示す。
【0241】
【表4】

【0242】
表4中に示す、光重合開始剤(Z−1)〜(Z−7)の詳細は、以下の通りである。
なお、下記に示す光重合開始剤(Z−1)は、(Z−1−a):(Z−1−b)=20:10(質量部)の混合物である。
【0243】
【化23】

【0244】
表4の結果から、液晶表示素子用途のカラーフィルタ製造用として用いた実施例26〜56の着色硬化性組成物は、いずれも分散性及び分散安定性に優れたものであることが判る。また、これらの着色硬化性組成物を用いて、支持体上で着色パターンを形成した場合には、比較例の着色硬化性組成物を用いた場合に対して、残渣が少なく現像性、耐光性に優れると共に、コントラストに優れたカラーフィルタが得られていることが判る。
【0245】
[実施例57〜87、比較例11〜15]
以下、固体撮像素子用途のカラーフィルタ形成用として、着色硬化性組成物を調製した実施例及び比較例を挙げて説明する。
【0246】
3−1.レジスト液の調製
下記組成の成分を混合して溶解し、レジスト液を調製した。
<レジスト液の組成>
・溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 19.20部
・溶剤:乳酸エチル 36.67部
・アルカリ可溶性樹脂:メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル共重合体(モル比=60/22/18、重量平均分子量15,000、数平均分子量9,000)の40%PGMEA溶液 30.51部
・エチレン性不飽和二重結合含有化合物:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
12.20部
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール 0.0061部
・フッ素系界面活性剤:F−475、DIC(株)製 0.83部
・光重合開始剤:トリハロメチルトリアジン系の光重合開始剤 0.586部
(TAZ−107、みどり化学社製)
【0247】
3−2.下塗り層付シリコン基板の作製
6inchシリコンウエハをオーブン中で200℃のもと30分加熱処理した。次いで、このシリコンウエハ上に、前記レジスト液を乾燥膜厚が1.5μmになるように塗布し、更に220℃のオーブン中で1時間加熱乾燥させて下塗り層を形成し、下塗り層付シリコンウエハ基板を得た。
【0248】
3−3.着色硬化性組成物(塗布液)の調製
実施例1〜25、比較例1〜5にて調製した顔料分散液(X−1)〜(X−30)を用いて、下記組成比となるよう撹拌混合して着色硬化性組成物を調製した。
<着色硬化性組成物の組成>
・前記顔料分散液:表5に記載の種類 600部
・前記構造の樹脂(L−1)30wt%PGMEA溶液) 20部(固形分換算6部)・光重合開始剤:表5に記載の種類 20部
・重合性化合物:東亞合成(株)製TO−1382(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とジペンタエリスリトールペンタアクリレートのコハク酸誘導体の混合物) 20部
・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 30部
・溶剤:PGMEA 900部
【0249】
3−4.着色硬化性組成物によるカラーフィルタの作製及び評価
<パターン形成>
上記のように調製した着色硬化性組成物を、前記3−2.の項で得られた下塗り層付シリコンウエハの下塗り層上に塗布し、着色硬化性組成物層(塗布膜)を形成した。そして、この塗布膜の乾燥膜厚が0.5μmになるように、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)を行なった。
【0250】
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の波長でパターンが1.2μm四方のBayerパターンマスクを通して50mJ/cm〜1200mJ/cmの種々の露光量で露光した。
その後、照射された塗布膜が形成されているシリコンウエハ基板をスピン・シャワー現像機(DW−30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、CD−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行ない、シリコンウエハ基板に着色パターンを形成した。
【0251】
着色パターンが形成されたシリコンウエハを、真空チャック方式で前記水平回転テーブルに固定し、回転装置によって該シリコンウエハ基板を回転数50r.p.m.で回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行ない、その後スプレー乾燥した。
その後、測長SEM「S−9260A」(日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて、着色パターンのサイズを測定した。パターンサイズが1.2μmとなる露光量を露光感度として評価した。
【0252】
3−5.性能評価
以上のようにして調製された着色硬化性組成物の分散性及び分散安定性、露光感度、塗布性、及び現像性を下記のようにして評価し、表5に結果を示した。
また、上記のようにして得られたカラーフィルタの色ムラについて下記のように評価し、表5に結果を示した。
【0253】
3−5−1.分散性、分散安定性
前記3−3.の項で得られた着色硬化性組成物の調製後1日(24時間)経過したものと1ヶ月(720時間)経過したものの粘度をそれぞれ測定した。粘度の測定にはTV−22型粘度計コーンプレートタイプ(東機産業株式会社)を用いた。評価環境は25℃であった。
着色硬化性組成物の粘度の値が小さいことは、顔料の分散性に優れることを表す。また、着色硬化性組成物の粘度が小さく、かつ、経時による増粘度が小さいほど、顔料の分散安定性が良好であることを表す。
【0254】
3−5−2.現像性
前記3−4.の項において、現像を行った後、現像部(未露光部)をSEMで20個観察し、残渣の個数を数えた。
【0255】
3−5−3.耐光性
着色硬化性組成物の塗布膜に対し、キセノンランプを10万luxで20時間照射(200万lux・h相当)した後、照射前後の色差(ΔEab値)を測定して耐光性を評価した。ΔEab値の小さいほうが、耐光性が良好であることを示す。
【0256】
3−5−4.露光感度
露光量を10mJ/cm〜500mJ/cmの種々の露光量に変更して露光し、ポストベイク後のパターン線幅が1.2μmとなる露光量を露光感度として評価した。露光感度の値が小さいほど感度が高いことを示す。
【0257】
3−5−5.カラーフィルタの色ムラ
前記3−4.項で得られたカラーフィルタの色ムラの評価は、輝度分布を下記方法で解析し、平均からのずれが±5%以内である画素が全画素数に占める割合をもとに行った。評価基準は以下の通りである。
輝度分布の測定方法について説明する。まず、前記3−3.の項で得られた着色硬化性組成物を、前記3−2.の項に記載の方法で作製した下塗り層付ガラス板の下塗り層上に塗布し、着色硬化性組成物層(塗膜)を形成した。
この塗膜の乾燥膜厚が0.7μmになるように、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)を行なった。
この塗布済みガラス板の輝度分布を、顕微鏡MX−50(オリンパス社製)にて撮影した画像を解析し、平均からのずれが±5%以内である画素の割合(百分率)を算出した。この値が高いほど色ムラが小さく良好であることを示す。
【0258】
【表5】

【0259】
表5の結果から、固体撮像素子用途のカラーフィルタ製造用として用いた実施例57〜87の着色硬化性組成物は、いずれも分散性及び分散安定性に優れたものであることが判る。また、これらの着色硬化性組成物を用いて、支持体上で着色パターンを形成した場合には、比較例の着色硬化性組成物を用いた場合に対して、残渣が少なく現像性、耐光性に優れると共に、色ムラに優れたカラーフィルタが得られていることが判る。
【0260】
[実施例88]
4.固体撮像素子の作製
4−1.顔料分散液の調製
実施例3で調製した顔料分散液において、顔料を下記有彩色顔料に替え、樹脂をDisperbyk−161(ビックケミー(BYK)社製、30%溶液)に変更した以外は同様にして、それぞれ赤色(R)用顔料分散液R−1、及び青色(B)用顔料分散液B−1を調製した。
【0261】
〜RGB各色着色画素形成用の有彩色顔料〜
・赤色(R)用顔料
C.I.ピグメント・レッド254
・青色(B)用顔料
C.I.ピグメント・ブルー15:6とC.I.ピグメント・バイオレット23との30/70〔質量比〕混合物
【0262】
4−2.固体撮像素子用カラーフィルタの作製
実施例57で用いた顔料分散液(X−1)を、赤色(R)用顔料分散液R−1、及び青色(B)用顔料分散液B−1に変更した以外は同様の操作を行い、赤色(R)用着色硬化性組成物R−2、及び青色(B)用着色硬化性組成物分散液B−2を調整した。
【0263】
実施例86で作製した緑色(G)の着色パターンを有するウエハ上に、前記赤色(R)用着色重合性組成物R−2を用いて、1.2μm×1.2μmの赤色(R)の着色パターンを形成した。さらに、青色(B)用着色硬化性組成物B−2を用いて1.2μm×1.2μmの青色(B)の着色パターンを形成して、固体撮像素子用のフルカラーのカラーフィルタを作製した。
【0264】
4−3.評価
得られたフルカラーのカラーフィルタを固体撮像素子に組み込んだところ、該固体撮像素子は、高解像度で色分離性に優れることが確認された。
【0265】
[実施例89]
5.液晶表示装置の作製
5−1.有彩色着色重合性組成物の調製
実施例26で用いた顔料分散液(X−1)を前記赤色(R)用顔料分散液R−1及び青色(B)用顔料分散液B−1に変更した以外は同様の操作を行い、赤色(R)用着色硬化性組成物R−3、及び青色(B)用着色硬化性組成物分散液B−3を調整した。
【0266】
5−1.液晶表示装置用カラーフィルタの作製
実施例55で作製した緑色(G)の着色パターンを有するガラス基板上に、前記赤色(R)用着色硬化性組成物R−3を用いて、線幅20μmのライン状の赤色(R)の着色パターンを形成した。さらに、同様にして青色(B)用着色硬化性組成物分散液B−3を用いて線幅20μmのライン状の青色(B)の有彩色着色パターンを形成して液晶表示装置用のブラックマトリクスを有するカラーフィルタを作製した。
【0267】
5−2.評価
フルカラーのカラーフィルタにITO透明電極、配向膜等の加工を施し、液晶表示装置を設けた。本発明の重合性組成物は塗布面が均一性が良好で、液晶表示装置は表示ムラもなく、画質は良好であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、(B)(b−1)アミノ基及び含窒素へテロ環基から選択された少なくとも一つの基を有するモノマー、(b−2)カルボキシル基を有するモノマー、及び(b−3)重量平均分子量が1,000以上50,000以下のマクロモノマーの共重合体と、を含有する顔料分散液。
【請求項2】
更に、(A’)顔料誘導体を含有する請求項1に記載の顔料分散液。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の顔料分散液と、(C)光重合性化合物と、(D)光重合開始剤と、を含有する着色硬化性組成物。
【請求項4】
前記(D)光重合開始剤が、オキシム系化合物、ヘキサアリールビイミダゾール系化合物、及びトリアジン系化合物から選択される少なくとも1種の化合物である請求項3に記載の着色硬化性組成物。
【請求項5】
支持体上に、請求項3又は請求項4に記載の着色硬化性組成物により形成された着色領域を有するカラーフィルタ。
【請求項6】
請求項3又は請求項4に記載の着色硬化性組成物を、支持体上に塗布して着色層を形成する着色層形成工程と、該着色層をマスクを介してパターン露光する露光工程と、露光後の着色層を現像して着色領域を形成する現像工程と、を含むカラーフィルタの製造方法。
【請求項7】
請求項5に記載のカラーフィルタを備える固体撮像素子。
【請求項8】
請求項5に記載のカラーフィルタを備える画像表示デバイス。
【請求項9】
請求項5に記載のカラーフィルタを備える液晶ディスプレイ。

【公開番号】特開2011−137125(P2011−137125A)
【公開日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−23560(P2010−23560)
【出願日】平成22年2月4日(2010.2.4)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】