(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-16
(45)【発行日】2022-06-24
(54)【発明の名称】着色組成物、硬化膜、パターン形成方法、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置
(51)【国際特許分類】
C09B 67/20 20060101AFI20220617BHJP
C09B 57/00 20060101ALI20220617BHJP
C09B 29/01 20060101ALI20220617BHJP
C08F 265/04 20060101ALI20220617BHJP
C08F 20/20 20060101ALI20220617BHJP
G03F 7/004 20060101ALI20220617BHJP
G03F 7/027 20060101ALI20220617BHJP
G03F 7/033 20060101ALI20220617BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20220617BHJP
【FI】
C09B67/20 F
C09B57/00 Z
C09B29/01
C08F265/04
C08F20/20
G03F7/004 505
G03F7/027
G03F7/033
G02B5/20 101
(21)【出願番号】P 2019543493
(86)(22)【出願日】2018-08-22
(86)【国際出願番号】 JP2018031053
(87)【国際公開番号】W WO2019058859
(87)【国際公開日】2019-03-28
【審査請求日】2020-02-25
(31)【優先権主張番号】P 2017180318
(32)【優先日】2017-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000109
【氏名又は名称】特許業務法人特許事務所サイクス
(72)【発明者】
【氏名】奈良 裕樹
【審査官】福山 駿
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2017/038339(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/103994(WO,A1)
【文献】国際公開第2017/203979(WO,A1)
【文献】特開2015-045736(JP,A)
【文献】特開2011-122115(JP,A)
【文献】特開2009-288705(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09B 1/00-69/10
C08F 265/04
C08F 20/20
G03F 7/004
G03F 7/027
G03F 7/033
G02B 5/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
カラーインデックスピグメントレッド254と、樹脂と、光重合開始剤と、重合性化合物と、を含む着色組成物であり、
前記着色組成物の全固形分中におけるカラーインデックスピグメントレッド254の含有量が35質量%以上であり、
前記樹脂は、ポリ(メタ)アクリレート構造を主鎖とし、側鎖に、式(G-1)、式(G-2)または式(G-3)で表される構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位Aを20モル%以上と、酸基を有する繰り返し単位を60モル%以上80モル%以下含むグラフト樹脂を
2種含み、
前記着色組成物に含まれる樹脂の60質量%以上が前記グラフト樹脂であり、
前記グラフト樹脂の含有量が、カラーインデックスピグメントレッド254の100質量部に対して30~60質量部であり、
前記着色組成物は、回転粘度計を使用し、せん断速度10s
-1
で測ったときの23℃での粘度μ
1
に対する、せん断速度1000s
-1
で測ったときの23℃での粘度μ
2
の比であるμ
2
/μ
1
が0.95以上1.05以下である、
着色組成物。
【化1】
(R
G1は、アルキレン基を表し、W
100は炭素数5~24のアルキル基又はアルコキシ基を表す。n1~n3は、それぞれ独立して3以上の整数を表す。)
【請求項2】
前記グラフト鎖は、ε-カプロラクトンおよびδ-バレロラクトンから選ばれる化合物由来のポリエステル構造を含む、請求項1に記載の着色組成物。
【請求項3】
前記繰り返し単位Aの重量平均分子量が1000以上である、請求項1または2に記載の着色組成物。
【請求項4】
前記グラフト樹脂の含有量が着色組成物の全固形分中15~25質量%である、請求項1~
3のいずれか1項に記載の着色組成物。
【請求項5】
前記重合性化合物は、酸基を有する重合性化合物を含む、請求項1~
4のいずれか1項に記載の着色組成物。
【請求項6】
前記重合性化合物の含有量が、前記グラフト樹脂の100質量部に対して100質量部以下である、請求項1~
5のいずれか1項に記載の着色組成物。
【請求項7】
請求項1~
6のいずれか1項に記載の着色組成物を硬化して得られる硬化膜。
【請求項8】
請求項1~
6のいずれか1項に記載の着色組成物を用いて支持体上に着色組成物層を形成する工程と、
前記着色組成物層をパターン状に露光する工程と、
前記着色組成物層の未露光部を現像除去する工程と、
を含むパターン形成方法。
【請求項9】
請求項
7に記載の硬化膜を含むカラーフィルタ。
【請求項10】
請求項
7に記載の硬化膜を有する固体撮像素子。
【請求項11】
請求項
7に記載の硬化膜を有する画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、着色組成物、硬化膜、パターン形成方法、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話等の普及から、電荷結合素子(CCD)イメージセンサなどの固体撮像素子の需要が大きく伸びている。ディスプレイや光学素子のキーデバイスとしてカラーフィルタが使用されている。カラーフィルタは、通常、赤、緑、及び青の3原色の画素(着色パターン)を備えており、透過光を3原色へ分解する役割を果たしている。
【0003】
赤色の画素形成用の着色組成物には、カラーインデックスピグメントレッド254などのジケトピロロピロール顔料が用いられている。例えば、特許文献1~3には、カラーインデックスピグメントレッド254を含む着色組成物を用いてカラーフィルタを製造することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2009-96977号公報
【文献】特開2011-153280号公報
【文献】特開2010-217872号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ジケトピロロピロール顔料を含む着色組成物は、塗布性が十分であるとは言えず、厚みムラが生じやすい傾向にあった。
【0006】
よって、本発明の目的は、塗布性が良好で、厚みムラの抑制された膜を製造できる着色組成物を提供することにある。また、硬化膜、パターン形成方法、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は鋭意検討した結果、後述する着色組成物は、塗布性が良好で、厚みムラの抑制された膜を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の通りである。
<1> 式(DPP)で表される顔料と、樹脂と、光重合開始剤と、重合性化合物と、を含む着色組成物であり、
樹脂は、ポリ(メタ)アクリレート構造を主鎖とし、側鎖にポリエステル構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位Aを20モル%以上含むグラフト樹脂を含み、
着色組成物に含まれる樹脂の60質量%以上がグラフト樹脂である、着色組成物;
式(DPP)
【化1】
式中、R
1およびR
2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シアノ基、ニトロ基、-COOR
D1、-SO
2R
D1、-OR
D1、-SR
D1または-NR
D1R
D2を表し、
R
D1およびR
D2は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、
m1およびm2はそれぞれ独立して0~5の整数を表し、
m1が2以上の場合、m1個のR
1はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよく、
m2が2以上の場合、m2個のR
2はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
<2> 式(DPP)で表される顔料が、カラーインデックスピグメントレッド254、カラーインデックスピグメントレッド255、カラーインデックスピグメントレッド272、カラーインデックスピグメントオレンジ71、および、カラーインデックスピグメントオレンジ73から選ばれる少なくとも1種である、<1>に記載の着色組成物。
<3> グラフト鎖は、式(G-1)、式(G-2)または式(G-3)で表される構造である、<1>または<2>に記載の着色組成物;
【化2】
R
G1は、アルキレン基を表し、W
100は水素原子または置換基を表す。n1~n3は、それぞれ独立して3以上の整数を表す。
<4> グラフト鎖は、ε-カプロラクトンおよびδ-バレロラクトンから選ばれる化合物由来のポリエステル構造を含む、<1>~<3>のいずれかに記載の着色組成物。
<5> 繰り返し単位Aの重量平均分子量が1000以上である、<1>~<4>のいずれかに記載の着色組成物。
<6> 重合性化合物は、酸基を有する重合性化合物を含む、<1>~<5>のいずれかに記載の着色組成物。
<7> 重合性化合物の含有量が、グラフト樹脂の100質量部に対して100質量部以下である、<1>~<6>のいずれかに記載の着色組成物。
<8> グラフト樹脂の含有量が、式(DPP)で表される顔料の100質量部に対して30~90質量部である、<1>~<7>のいずれかに記載の着色組成物。
<9> 回転粘度計を使用し、せん断速度10s
-1で測ったときの23℃での粘度μ
1に対する、せん断速度1000s
-1で測ったときの23℃での粘度μ
2の比であるμ
2/μ
1が0.75以上1.25以下である、<1>~<8>のいずれかに記載の着色組成物。
<10> <1>~<9>のいずれかに記載の着色組成物を硬化して得られる硬化膜。
<11> <1>~<9>のいずれかに記載の着色組成物を用いて支持体上に着色組成物層を形成する工程と、
着色組成物層をパターン状に露光する工程と、
着色組成物層の未露光部を現像除去する工程と、
を含むパターン形成方法。
<12> <10>に記載の硬化膜を含むカラーフィルタ。
<13> <10>に記載の硬化膜を有する固体撮像素子。
<14> <10>に記載の硬化膜を有する画像表示装置。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、塗布性が良好で、厚みムラの抑制された膜を製造できる着色組成物を提供することができる。また、硬化膜、パターン形成方法、カラーフィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の合計質量をいう。
本明細書において、赤外線は、波長700~2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アリル」は、アリルおよびメタリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定したポリスチレン換算値として定義される。
本明細書において、顔料とは、溶剤に溶解しにくい不溶性の色素化合物を意味する。本発明に用いられる顔料は、例えば、25℃のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ-ト100gに対する溶解量、および、25℃の水100gに対する溶解量がいずれも0.1g以下であることが好ましく、0.05g以下であることがより好ましく、0.01g以下であることが更に好ましい。
【0010】
本発明の着色組成物は、後述する式(DPP)で表される顔料と、樹脂と、光重合開始剤と、重合性化合物と、を含む着色組成物であり、
上記の樹脂は、ポリ(メタ)アクリレート構造を主鎖とし、側鎖にポリエステル構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位Aを20モル%以上含むグラフト樹脂を含み、
着色組成物に含まれる樹脂の60質量%以上が上記グラフト樹脂であることを特徴とする。
【0011】
本発明者の検討によれば、ジケトピロロピロール顔料は、顔料間の相互作用が比較的高い傾向にあり、ジケトピロロピロール顔料を含む着色組成物は、せん断速度が高くなるに伴い粘度の低下が大きく、せん断速度に対する粘度の変化量が大きい傾向にあることを見出した。ジケトピロロピロール顔料を含む着色組成物はこのような粘度特性を有しているため、厚みムラが生じやすくなると推測した。例えば、ジケトピロロピロール顔料を含む着色組成物をスピンコート塗布した場合においては、遠心力が回転中心から離れるに伴い強くなるため、回転中心近傍の膜厚が、外周の膜厚よりも厚くなり易くなり、その結果厚みムラが生じやすくなると推測される。
本発明の着色組成物によれば、後述する式(DPP)で表される顔料(以下、顔料(DPP)ともいう)と、上述した特定の繰り返し単位Aを20モル%以上含むグラフト樹脂を60質量%以上含む樹脂とを含むため、着色組成物中における顔料(DPP)同士の相互作用が小さく、顔料(DPP)の分散性が良好であり、このため、せん断速度に対する粘度の変化量が小さくなり、その結果、塗布性が良好で、厚みムラの抑制された膜を製造できたと推測される。このため、本発明の着色組成物は、塗布性が良好で、厚みムラの抑制された膜を製造できる。
【0012】
着色組成物は、顔料(DPP)として、カラーインデックスピグメントレッド254、カラーインデックスピグメントレッド255、カラーインデックスピグメントレッド272、カラーインデックスピグメントオレンジ71、および、カラーインデックスピグメントオレンジ73から選ばれる少なくとも1種を用いた場合において厚みムラの改善効果が顕著に発揮され、顔料(DPP)として、カラーインデックスピグメントレッド254を用いた場合において厚みムラの改善効果がより顕著に発揮される。
【0013】
以下、本発明の着色組成物に用いられる各成分について説明する。
【0014】
<<式(DPP)で表される顔料>>
本発明の着色組成物は、式(DPP)で表される顔料を含む。この顔料はジケトピロロピロール骨格を有する顔料である。以下、式(DPP)で表される顔料を顔料(DPP)ともいう。
式(DPP)
【化3】
式中、R
1およびR
2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シアノ基、ニトロ基、-COOR
D1、-SO
2R
D1、-OR
D1、-SR
D1または-NR
D1R
D2を表し、R
D1およびR
D2は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、m1およびm2はそれぞれ独立して0~5の整数を表し、m1が2以上の場合、m1個のR
1はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよく、m2が2以上の場合、m2個のR
2はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0015】
R1およびR2が表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【0016】
R1、R2、RD1およびRD2が表すアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。アルキル基は置換基を有していてもよい。置換基としては、後述する置換基Tで挙げた基が挙げられる。
【0017】
RD1およびRD2が表すアリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。アリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては、後述する置換基Tで挙げた基が挙げられる。
RD1およびRD2が表すヘテロアリール基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3~30が好ましく、3~18がより好ましく、3~12がより好ましい。ヘテロアリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては、後述する置換基Tで挙げた基が挙げられる。
【0018】
R1およびR2は、それぞれ独立してハロゲン原子、アルキル基またはシアノ基であることが好ましく、ハロゲン原子またはアルキル基であることがより好ましく、ハロゲン原子であることが更に好ましい。
【0019】
m1およびm2はそれぞれ独立して0~5の整数を表し、0~2の整数が好ましく、0または1がより好ましい。
【0020】
置換基Tとして、次の基が挙げられる。アルキル基(好ましくは炭素数1~30のアルキル基)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30のアルケニル基)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30のアルキニル基)、アリール基(好ましくは炭素数6~30のアリール基)、アミノ基(好ましくは炭素数0~30のアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~30のアルコキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~30のアリールオキシ基)、ヘテロアリールオキシ基、アシル基(好ましくは炭素数1~30のアシル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~30のアルコキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7~30のアリールオキシカルボニル基)、ヘテロアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~30のアシルオキシ基)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~30のアシルアミノ基)、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(好ましくは炭素数7~30のアリールオキシカルボニルアミノ基)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~30のスルファモイル基)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~30のカルバモイル基)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~30のアルキルチオ基)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~30のアリールチオ基)、ヘテロアリールチオ基(好ましくは炭素数1~30)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~30)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~30)、ヘテロアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1~30)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1~30)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6~30)、ヘテロアリールスルフィニル基(好ましくは炭素数1~30)、ウレイド基(好ましくは炭素数1~30)、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基、カルボン酸アミド基、スルホン酸アミド基、イミド酸基、メルカプト基、ハロゲン原子、シアノ基、アルキルスルフィノ基、アリールスルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロアリール基(好ましくは炭素数1~30)。これらの基は、さらに置換可能な基である場合、さらに置換基を有してもよい。置換基としては、上述した置換基Tで説明した基が挙げられる。
【0021】
顔料(DPP)の具体例としては、下記構造の化合物が挙げられる。以下の表中、置換基の表示が「-」の場合は水素原子であることを示す。例えば、DPP-1は、Z1、Z3~Z10が水素原子で、Z2が-OCH3である化合物であることを示す。また、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
上記構造の化合物のうち、化合物PR254は、カラーインデックス(C.I.)ピグメントレッド254であり、化合物PR255は、C.I.ピグメントレッド255であり、化合物PR272は、C.I.ピグメントレッド272であり、化合物PO71は、C.I.ピグメントオレンジ71であり、化合物PO73は、C.I.ピグメントオレンジ73である。
【0027】
本発明において、顔料(DPP)としては、カラーインデックス(C.I.)ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントレッド272、C.I.ピグメントオレンジ71、C.I.ピグメントオレンジ73が好ましく、厚みムラをより顕著に抑制できるという理由からC.I.ピグメントレッド254がより好ましい。
【0028】
顔料(DPP)の含有量は、着色組成物の全固形分中30質量%以上であることが好ましく、33質量%以上であることがより好ましく、35質量%以上であることが更に好ましい。上限は、55質量%以下とすることができる。
また、着色組成物に含まれる着色剤の全質量中における顔料(DPP)の割合は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、65質量%以上であることが更に好ましい。上限は、100質量%以下とすることができる。
【0029】
<<他の着色剤>>
本発明の着色組成物は顔料(DPP)以外の着色剤(以下、他の着色剤ともいう)を含有することができる。他の着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。顔料と染料とを併用してもよい。本発明で用いられる着色剤は、顔料を含むことが好ましい。また、着色剤中における顔料の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。また、着色剤は顔料のみであってもよい。
【0030】
顔料としては、無機顔料、有機顔料が挙げられ、有機顔料であることが好ましい。有機顔料としては、例えば、以下に示すものが挙げられる。
【0031】
C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上、黄色顔料)、
C.I.ピグメントオレンジ2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,264,269,270,279等(以上、赤色顔料)、
C.I.ピグメントグリーン7,10,36,37,58,59等(以上、緑色顔料)、
C.I.ピグメントバイオレット1,19,23,27,32,37,42等(以上、紫色顔料)、
C.I.ピグメントブルー1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)。
【0032】
また、緑色顔料として、1分子中のハロゲン原子数が平均10~14個であり、臭素原子が平均8~12個であり、塩素原子が平均2~5個であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いることもできる。具体例としては、国際公開WO2015/118720公報に記載の化合物が挙げられる。
また、青色顔料として、リン原子を有するアルミニウムフタロシアニン化合物を用いることもできる。具体例としては、特開2012-247591号公報の段落0022~0030、特開2011-157478号公報の段落0047に記載の化合物などが挙げられる。
【0033】
染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリアリールメタン系、アントラキノン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピロメテン系等の染料が使用できる。また、特開2012-158649号公報に記載のチアゾール化合物、特開2011-184493号公報に記載のアゾ化合物、特開2011-145540号公報に記載のアゾ化合物も好ましく用いることができる。また、黄色染料として、特開2013-54339号公報の段落番号0011~0034に記載のキノフタロン化合物、特開2014-26228号公報の段落番号0013~0058に記載のキノフタロン化合物などを用いることもできる。
【0034】
また、他の着色剤として色素多量体を用いることもできる。色素多量体は、溶剤に溶解して用いられる染料であることが好ましいが、色素多量体は、粒子を形成していてもよく、色素多量体が粒子である場合は通常溶剤に分散した状態で用いられる。粒子状態の色素多量体は、例えば乳化重合によって得ることができ、特開2015-214682号公報に記載されている化合物および製造方法が具体例として挙げられる。色素多量体は、一分子中に、色素構造を2以上有するものであり、色素構造を3以上有することが好ましい。上限は、特に限定はないが、100以下とすることもできる。一分子中に有する複数の色素構造は、同一の色素構造であってもよく、異なる色素構造であってもよい。色素多量体の重量平均分子量(Mw)は、2000~50000が好ましい。下限は、3000以上がより好ましく、6000以上がさらに好ましい。上限は、30000以下がより好ましく、20000以下がさらに好ましい。色素多量体としては、特開2011-213925号公報、特開2013-041097号公報、特開2015-028144号公報、特開2015-030742号公報等に記載されている化合物を用いることもできる。
【0035】
他の着色剤は、黄色着色剤であることが好ましく、黄色顔料であることがより好ましく、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150およびC.I.ピグメントイエロー185から選ばれる1種以上であることが更に好ましく、C.I.ピグメントイエロー139およびC.I.ピグメントイエロー185から選ばれる1種以上であることがより一層好ましく、C.I.ピグメントイエロー139であることが特に好ましい。この態様によれば、より優れた塗布性が得られやすい。更には、色再現性上好ましい分光特性が得られる。
【0036】
本発明の着色組成物が他の着色剤(すなわち、顔料(DPP)以外の着色剤)を含有する場合、他の着色剤の含有量は、顔料(DPP)の100質量部に対して10~100質量部であることが好ましい。下限は、15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましい。上限は、90質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましい。
また、黄色着色剤の含有量は、顔料(DPP)の100質量部に対して10~100質量部であることが好ましい。下限は、15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましい。上限は、90質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましい。
また、顔料(DPP)と他の着色剤との合計の含有量は着色組成物の全固形分中30~70質量%であることが好ましい。下限は、40質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましい。上限は、65質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
また、顔料(DPP)と黄色着色剤との合計の含有量は着色組成物の全固形分中30~70質量%であることが好ましい。下限は、40質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましい。上限は、65質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
【0037】
<<樹脂>>
本発明の着色組成物は、樹脂を含む。本発明において、樹脂とは、着色剤以外の有機化合物であって、分子量が2,000以上の有機化合物のことを言う。樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などの粒子を分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で使用することもできる。
【0038】
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2,000~2,000,000が好ましい。上限は、1,000,000以下が好ましく、500,000以下がより好ましい。下限は、3,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましい。
【0039】
(グラフト樹脂A)
本発明の着色組成物は、樹脂として、ポリ(メタ)アクリレート構造を主鎖とし、側鎖にポリエステル構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位Aを20モル%以上含むグラフト樹脂(以下、グラフト樹脂Aともいう)を含む。このグラフト樹脂Aは、顔料(DPP)の分散剤として好ましく用いられる。なお、本明細書において、グラフト樹脂とは、グラフト鎖を有する樹脂を意味する。また、グラフト鎖とは、ポリマーの主鎖の根元から、主鎖から枝分かれしている基の末端までを示す。
【0040】
グラフト樹脂Aにおける上記繰り返し単位Aは、ポリ(メタ)アクリレート構造を主鎖とし、側鎖にポリエステル構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位である。
【0041】
本発明において、グラフト樹脂Aにおけるグラフト鎖とは、繰り返し単位の主鎖から枝分かれして伸びるポリマー鎖のことを意味する。グラフト鎖の長さについては特に制限されないが、グラフト鎖が長くなると立体反発効果が高くなり、顔料(DPP)の分散性を高めることができる。グラフト鎖としては、水素原子を除いた原子数が40~10000であることが好ましく、水素原子を除いた原子数が50~2000であることがより好ましく、水素原子を除いた原子数が60~500であることが更に好ましい。
【0042】
グラフト鎖におけるポリエステルの繰り返し数としては、顔料(DPP)の分散性の観点から3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、5以上であることが更に好ましい。
【0043】
グラフト鎖としては、式(G-1)、式(G-2)または式(G-3)で表される構造が挙げられる。
【化5】
R
G1は、アルキレン基を表し、W
100は水素原子または置換基を表す。n1~n3は、それぞれ独立して3以上の整数を表す。
【0044】
RG1が表すアルキレン基の炭素数は、1~20が好ましく、2~16がより好ましく、3~12が更に好ましい。アルキレン基は、直鎖状または分岐状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
【0045】
n1~n3は、それぞれ独立して3以上の整数を表し、4以上であることがより好ましく、5以上であることが更に好ましい。上限は例えば、100以下が好ましく、80以下がより好ましく、60以下が更に好ましい。
【0046】
W100は、水素原子または置換基を表す。置換基としては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、ヘテロアリールチオエーテル基等が挙げられる。なかでも、顔料(DPP)の分散性向上の観点から、立体反発効果を有する基が好ましく、炭素数5~24のアルキル基又はアルコキシ基が好ましい。アルキル基およびアルコキシ基は、直鎖状、分岐状、及び、環状のいずれでもよく、直鎖状または分岐状が好ましい。
【0047】
顔料(DPP)の分散性向上の観点から、グラフト樹脂Aのグラフト鎖は、ε-カプロラクトンおよびδ-バレロラクトンから選ばれる化合物由来のポリエステル構造を含むことが好ましい。ε-カプロラクトン由来のポリエステル構造としては、以下のε-CLで表される構造が挙げられる。δ-バレロラクトン由来のポリエステル構造としては、以下のδ-VLで表される構造が挙げられる。
【化6】
【0048】
グラフト樹脂Aにおける上記繰り返し単位Aは、下記式(GA)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
式(GA)
【化7】
【0049】
式中RA1は、水素原子またはアルキル基を表し、LA1は、単結合または2価の連結基を表し、WA1は、ポリエステル構造のグラフト鎖を表す。
【0050】
RA1が表すアルキル基の炭素数は、1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1であることがより好ましい。RA1は水素原子またはメチル基であることが好ましい。
【0051】
LA1が表す2価の連結基としては、アルキレン基(好ましくは炭素数1~12のアルキレン基)、アリーレン基(好ましくは炭素数6~20のアリーレン基)、-NH-、-SO-、-SO2-、-CO-、-O-、-COO-、OCO-、-S-およびこれらの2以上を組み合わせてなる基が挙げられる。アルキレン基は、直鎖状、分岐状、及び、環状のいずれでもよく、直鎖状または分岐状が好ましい。
【0052】
WA1は、ポリエステル構造のグラフト鎖を表す。ポリエステル構造のグラフト鎖としては上述したグラフト鎖が挙げられ、上記式(G-1)、式(G-2)または式(G-3)で表される構造のグラフト鎖であることが好ましい。
【0053】
グラフト樹脂Aにおいて、上記繰り返し単位Aの重量平均分子量(Mw)は、300以上であることが好ましく、300~10000であることがより好ましく、1000~7500であることが更に好ましい。なお、本発明において、繰り返し単位Aの重量平均分子量は、同繰り返し単位の重合に用いた原料モノマーの重量平均分子量から算出した値である。例えば、繰り返し単位Aは、マクロモノマーを重合することで形成できる。ここで、マクロモノマーとは、ポリマー末端に重合性基が導入された高分子化合物を意味する。マクロモノマーを用いて繰り返し単位Aを形成した場合においては、マクロモノマーの重量平均分子量が繰り返し単位Aの重量平均分子量に該当する。
【0054】
グラフト樹脂Aは、グラフト樹脂Aの全繰り返し単位中繰り返し単位Aを20モル%以上含み、21モル%以上含有することが好ましく、22モル%以上含有することがより好ましく、23モル%以上含有することが更に好ましい。上限は、100モル%とすることもでき、90モル%以下とすることもでき、80モル%以下とすることもでき、70モル%以下とすることもでき、60モル%以下とすることもできる。
【0055】
本発明で用いられるグラフト樹脂Aは、上記繰り返し単位A以外の繰り返し単位をさらに含んでいてもよい。他の繰り返し単位としては、酸基を有する繰り返し単位、重合性基を有する繰り返し単位などが挙げられる。酸基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基が挙げられる。重合性基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などエチレン性不飽和基が挙げられる。
【0056】
グラフト樹脂Aが、酸基を有する繰り返し単位をさらに含むことで、アルカリ現像性を付与し、解像性を向上させるという効果が期待できる。また、グラフト樹脂Aが、重合性基を有する繰り返し単位をさらに含むことで、耐熱性などの諸物性に優れた硬化膜が得られやすい。
【0057】
グラフト樹脂Aが酸基を有する繰り返し単位を含む場合、酸基を有する繰り返し単位の含有量は、グラフト樹脂Aの全繰り返し単位中、50~80モル%であることが好ましい。下限は、55モル%以上が好ましく、60モル%以上含がより好ましい。上限は、78モル%以下が好ましく、77モル%以下がより好ましい。
グラフト樹脂Aが重合性基を有する繰り返し単位を含む場合、重合性基を有する繰り返し単位の含有量は、グラフト樹脂Aの全繰り返し単位中、10~40モル%であることが好ましい。下限は、15モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましい。上限は、35モル%以下が好ましく、30モル%以下がより好ましい。
【0058】
グラフト樹脂Aの具体例としては、下記構造の樹脂が挙げられる。また、グラフト樹脂Aについては、特開2012-255128号公報の段落番号0025~0094の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
【化8】
【0059】
(他の樹脂)
本発明の着色組成物は、上述したグラフト樹脂A以外の樹脂(以下、他の樹脂ともいう)を更に含有することができる。他の樹脂としては、例えば、グラフト鎖を有さない樹脂(線状有機高分子重合体)などが挙げられる。他の樹脂の一例として、アルカリ可溶性樹脂などが挙げられる。
【0060】
アルカリ可溶性樹脂は、アルカリ溶解を促進する基を有する樹脂の中から適宜選択することができる。アルカリ溶解を促進する基(以下、酸基ともいう)としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシ基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。アルカリ可溶性樹脂が有する酸基の種類は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0061】
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000~100,000が好ましい。また、アルカリ可溶性樹脂の数平均分子量(Mn)は、1000~20,000が好ましい。
【0062】
アルカリ可溶性樹脂としては、耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合樹脂が好ましい。また、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合樹脂が好ましい。
【0063】
アルカリ可溶性樹脂は、側鎖にカルボキシル基を有するポリマーが好ましい。例えば、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、2-カルボキシエチル(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸、部分エステル化マレイン酸等のモノマーに由来する繰り返し単位を有する共重合体、ノボラック型樹脂などのアルカリ可溶性フェノール樹脂、側鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース誘導体、ヒドロキシ基を有するポリマーに酸無水物を付加させたポリマーが挙げられる。特に、(メタ)アクリル酸と、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体が、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モノマーとしては、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)アクリレートおよびアリール(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、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなどが挙げられる。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、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、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が挙げられる。また、他のモノマーとして、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等のN位置換マレイミドモノマーが挙げられる。これらの(メタ)アクリル酸と共重合可能な他のモノマーは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0064】
アルカリ可溶性樹脂としては、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体を好ましく用いることができる。また、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと他のモノマーとを共重合した共重合体、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/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体なども好ましく用いることができる。また、市販品としては、例えばFF-426(藤倉化成社製)などを用いることもできる。
【0065】
アルカリ可溶性樹脂は、重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂を用いることもできる。重合性基としては、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂は、重合性基を側鎖に有するアルカリ可溶性樹脂等が有用である。重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂の市販品としては、ダイヤナールNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、Photomer6173(カルボキシル基含有ポリウレタンアクリレートオリゴマー、Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、ビスコートR-264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(例えば、ACA230AA)、プラクセル CF200シリーズ(いずれも(株)ダイセル製)、Ebecryl3800(ダイセルユーシービー株式会社製)、アクリキュアーRD-F8((株)日本触媒製)、DP-1305(富士フイルムファインケミカルズ(株)製)などが挙げられる。
【0066】
アルカリ可溶性樹脂は、下記式(ED1)で示される化合物および特開2010-168539号公報の式(1)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物(以下、これらの化合物を「エーテルダイマー」と称することもある。)を含むモノマー成分を重合してなるポリマーを含むことも好ましい。
【0067】
【0068】
式(ED1)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1~25の炭化水素基を表す。
【0069】
エーテルダイマーの具体例としては、例えば、特開2013-29760号公報の段落番号0317に記載された化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。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。
【0070】
エーテルダイマーを含むモノマー成分を重合してなるポリマーとしては、例えば下記構造のポリマーが挙げられる。
【化10】
【0071】
アルカリ可溶性樹脂は、下記式(X)で示される化合物に由来する繰り返し単位を含んでいてもよい。
【化11】
式(X)において、R
1は、水素原子またはメチル基を表し、R
2は炭素数2~10のアルキレン基を表し、R
3は、水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。nは1~15の整数を表す。
【0072】
上記式(X)において、R2のアルキレン基の炭素数は、2~3が好ましい。また、R3のアルキル基の炭素数は1~10が好ましい。R3のアルキル基はベンゼン環を含んでもよい。R3で表されるベンゼン環を含むアルキル基としては、ベンジル基、2-フェニル(イソ)プロピル基等を挙げることができる。
【0073】
アルカリ可溶性樹脂は、特開2012-208494号公報の段落番号0558~0571(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の段落番号0685~0700)の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2012-32767号公報の段落番号0029~0063に記載の共重合体(B)および実施例で用いられているアルカリ可溶性樹脂、特開2012-208474号公報の段落番号0088~0098に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012-137531号公報の段落番号0022~0032に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2013-024934号公報の段落番号0132~0143に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2011-242752号公報の段落番号0092~0098および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012-032770号公報の段落番号0030~0072に記載のバインダー樹脂を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
【0074】
アルカリ可溶性樹脂の酸価は、30~500mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上がより好ましく、70mgKOH/g以上が更に好ましい。上限は、400mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下が更に好ましく、150mgKOH/g以下が一層好ましく、120mgKOH/g以下が特に好ましい。
【0075】
本発明の着色組成物において、樹脂の含有量は、着色組成物の全固形分中1~80質量%であることが好ましい。下限は、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。上限は、60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。
本発明の着色組成物において、着色組成物に含まれる樹脂の60質量%以上が上記グラフト樹脂Aであり、65質量%以上が上記グラフト樹脂Aであることが好ましく、70質量%以上が上記グラフト樹脂Aであることが更に好ましい。また、上限は、例えば、95質量%以下とすることができ、90質量%以下とすることもできる。この態様によれば、着色組成物の塗布性が良好であり、厚みムラの抑制された膜を形成し易い。
本発明の着色組成物において、上記グラフト樹脂Aの含有量は、着色組成物の全固形分中10~30質量%であることが好ましい。下限は、13質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。上限は、27質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。この態様によれば、着色組成物の塗布性が良好であり、厚みムラの抑制された膜を形成し易い。
本発明の着色組成物において、グラフト樹脂Aの含有量は、顔料(DPP)の100質量部に対して30~90質量部であることが好ましく、30~70質量部であることが更に好ましい。下限は、40質量部以上であることがより好ましく、45質量部以上がさらに好ましい。上限は、65質量部以下であることがより好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。この態様によれば、着色組成物中における顔料(DPP)の分散性が良好であり、厚みムラの抑制された膜を形成し易い。
本発明の着色組成物が、グラフト樹脂Aの他に、更に他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、着色組成物の全固形分中0~20質量%であることが好ましい。下限は、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上がさらに好ましい。上限は、15質量%以下であることがより好ましく、13質量%以下がさらに好ましい。
【0076】
<<重合性化合物>>
本発明の着色組成物は、重合性化合物を含有する。重合性化合物は、例えば、エチレン性不飽和基を有する化合物などが挙げられる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。本発明で用いられる重合性化合物はラジカル重合性化合物であることが好ましい。
【0077】
重合性化合物としては、モノマー、プレポリマー、オリゴマーなどの化学的形態のいずれであってもよいが、モノマーが好ましい。重合性化合物の分子量は、2000未満が好ましく、1500以下がより好ましい。下限は、150以上がより好ましく、250以上が更に好ましい。
【0078】
重合性化合物は、エチレン性不飽和基を3個以上含む化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和基を3~15個含む化合物であることがより好ましく、エチレン性不飽和基を3~6個含む化合物であることが更に好ましい。また、重合性化合物は、3~15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3~6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。重合性化合物の具体例としては、特開2009-288705号公報の段落番号0095~0108、特開2013-29760号公報の段落0227、特開2008-292970号公報の段落番号0254~0257に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
【0079】
重合性化合物は、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としてはKAYARAD D-330;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としてはKAYARAD D-320;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としてはKAYARAD D-310;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としてはKAYARAD DPHA;日本化薬(株)製、NKエステルA-DPH-12E;新中村化学工業(株)製)、およびこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコールおよび/またはプロピレングリコール残基を介して結合している構造の化合物(例えば、サートマー社から市販されている、SR454、SR499)が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。また、重合性化合物として、NKエステルA-TMMT(新中村化学工業(株)製)、KAYARAD RP-1040、DPCA-20(日本化薬(株)製)を使用することもできる。また、重合性化合物として、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの3官能の(メタ)アクリレート化合物を用いることも好ましい。3官能の(メタ)アクリレート化合物の市販品としては、アロニックスM-309、M-310、M-321、M-350、M-360、M-313、M-315、M-306、M-305、M-303、M-452、M-450(東亞合成(株)製)、NKエステル A9300、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMM-3、A-TMM-3L、A-TMM-3LM-N、A-TMPT、TMPT(新中村化学工業(株)製)、KAYARAD GPO-303、TMPTA、THE-330、TPA-330、PET-30(日本化薬(株)製)などが挙げられる。
【0080】
重合性化合物は、酸基を有していてもよい。酸基を有する重合性化合物を用いることで、現像時に未露光部の着色組成物層が除去されやすく、現像残渣の発生を効果的に抑制できる。酸基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等が挙げられ、カルボキシル基が好ましい。酸基を有するラジカル重合性化合物の市販品としては、アロニックスM-510、M-520、アロニックスTO-2349(東亞合成(株)製)等が挙げられる。
【0081】
酸基を有する重合性化合物の酸価としては、0.1~40mgKOH/gであることが好ましく、5~30mgKOH/gがより好ましい。重合性化合物の酸価が0.1mgKOH/g以上であれば、現像液に対する溶解性が良好であり、より優れた現像性が得られる。重合性化合物の酸価が40mgKOH/g以下であれば、製造や取扱い上、有利である。
【0082】
重合性化合物は、カプロラクトン構造を有する化合物も好ましい態様である。カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、例えば、日本化薬(株)からKAYARAD DPCAシリーズとして市販されており、DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等が挙げられる。
【0083】
重合性化合物は、アルキレンオキシ基を有する化合物を用いることもできる。アルキレンオキシ基を有する重合性化合物は、エチレンオキシ基および/またはプロピレンオキシ基を有する化合物であることが好ましく、エチレンオキシ基を有する化合物であることがより好ましく、エチレンオキシ基を4~20個有する3~6官能(メタ)アクリレート化合物であることがさらに好ましい。アルキレンオキシ基を有する重合性化合物の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ基を4個有する4官能(メタ)アクリレートであるSR-494、イソブチレンオキシ基を3個有する3官能(メタ)アクリレートであるKAYARAD TPA-330などが挙げられる。
【0084】
重合性化合物としては、特公昭48-41708号公報、特開昭51-37193号公報、特公平2-32293号公報、特公平2-16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-49860号公報、特公昭56-17654号公報、特公昭62-39417号公報、特公昭62-39418号公報に記載されたエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物も好適である。また、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平1-105238号公報に記載された分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する重合性化合物を用いることも好ましい。市販品としては、UA-7200(新中村化学工業(株)製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学(株)製)などが挙げられる。
また、重合性化合物としては、8UH-1006、8UH-1012(以上、大成ファインケミカル(株)製)、ライトアクリレートPOB-A0(共栄社化学(株)製)などを用いることも好ましい。
また、重合性化合物としては、特開2017-48367号公報、特許第6057891号公報、特許第6031807号公報に記載されている化合物を用いることもできる。
【0085】
重合性化合物の含有量は、着色組成物の全固形分中0.1~50質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、45質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。
また、重合性化合物の含有量は、上述したグラフト樹脂Aの100質量部に対して100質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましく、60質量部以下であることが更に好ましい。重合性化合物の含有量が上記範囲であれば、組成物中における顔料(DPP)の分散が安定であり、更には優れた現像性を得ることもできる。
重合性化合物は、1種単独であってもよいし、2種以上を併用してもよい。重合性化合物を2種以上併用する場合は、それらの合計が上記範囲となることが好ましい。
【0086】
<<光重合開始剤>>
本発明の着色組成物は、光重合開始剤を含有する。光重合開始剤としては、重合性化合物の重合反応を開始させる能力を有する限り、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する化合物であってもよい。
【0087】
光重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物など)、アシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物などが挙げられる。光重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体、ハロメチルオキサジアゾール化合物および3-アリール置換クマリン化合物が好ましく、オキシム化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、および、アシルホスフィン化合物から選ばれる化合物がより好ましく、オキシム化合物が更に好ましい。光重合開始剤については、特開2014-130173号公報の段落番号0065~0111、特開2013-29760号公報の段落番号0274~0306の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
【0088】
α-ヒドロキシケトン化合物の市販品としては、IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(以上、BASF社製)などが挙げられる。α-アミノケトン化合物の市販品としては、IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379、及び、IRGACURE-379EG(以上、BASF社製)などが挙げられる。アシルホスフィン化合物の市販品としては、IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(以上、BASF社製)などが挙げられる。
【0089】
オキシム化合物としては、例えば、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)に記載の化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)に記載の化合物、特開2000-66385号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特表2004-534797号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、特開2017-19766号公報に記載の化合物、特許第6065596号公報に記載の化合物、国際公開WO2015/152153号公報に記載の化合物、国際公開WO2017/051680公報に記載の化合物などが挙げられる。オキシム化合物の具体例としては、例えば、3-ベンゾイルオキシイミノブタン-2-オン、3-アセトキシイミノブタン-2-オン、3-プロピオニルオキシイミノブタン-2-オン、2-アセトキシイミノペンタン-3-オン、2-アセトキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ベンゾイルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、3-(4-トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン-2-オン、および2-エトキシカルボニルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。オキシム化合物の市販品としては、IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上、BASF社製)も好適に用いられる。また、TRONLY TR-PBG-304、TRONLY TR-PBG-309、TRONLY TR-PBG-305(常州強力電子新材料有限公司(CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD)製)、アデカアークルズNCI-930、アデカオプトマーN-1919(特開2012-14052号公報の光重合開始剤2)(以上、(株)ADEKA製)が挙げられる。
【0090】
また上記以外のオキシム化合物として、カルバゾール環のN位にオキシムが連結した特表2009-519904号公報に記載の化合物、ベンゾフェノン部位にヘテロ置換基が導入された米国特許第7626957号公報に記載の化合物、色素部位にニトロ基が導入された特開2010-15025号公報および米国特許公開2009-292039号に記載の化合物、国際公開WO2009/131189号公報に記載のケトオキシム化合物、トリアジン骨格とオキシム骨格を同一分子内に含有する米国特許7556910号公報に記載の化合物、405nmに極大吸収波長を有し、g線光源に対して良好な感度を有する特開2009-221114号公報に記載の化合物などを用いてもよい。
【0091】
本発明は、光重合開始剤として、フルオレン環を有するオキシム化合物を用いることもできる。フルオレン環を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2014-137466号公報に記載の化合物が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
【0092】
本発明は、光重合開始剤として、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。具体例としては、国際公開WO2015/036910号公報に記載の化合物OE-01~OE-75が挙げられる。
【0093】
本発明は、光重合開始剤として、カルバゾール環の少なくとも1つのベンゼン環がナフタレン環となった骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。そのようなオキシム化合物の具体例としては、国際公開WO2013/083505号公報に記載の化合物が挙げられる。
【0094】
本発明は、光重合開始剤として、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載の化合物、特表2014-500852号公報に記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報に記載の化合物(C-3)などが挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
【0095】
本発明は、光重合開始剤として、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013-114249号公報の段落番号0031~0047、特開2014-137466号公報の段落番号0008~0012、0070~0079に記載の化合物、特許4223071号公報の段落番号0007~0025に記載の化合物、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)などが挙げられる。
【0096】
本発明において好ましく使用されるオキシム化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0097】
【0098】
オキシム化合物は、波長350~500nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物が好ましく、波長360~480nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物がより好ましい。また、オキシム化合物は、365nmおよび405nmの吸光度が高い化合物が好ましい。
【0099】
オキシム化合物の365nmまたは405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000~300,000であることが好ましく、2,000~300,000であることがより好ましく、5,000~200,000であることが特に好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
【0100】
本発明は、光重合開始剤として、2官能あるいは3官能以上の光重合開始剤を用いてもよい。そのような光重合開始剤の具体例としては、特表2010-527339号公報、特表2011-524436号公報、国際公開WO2015/004565号公報、特表2016-532675号公報の段落番号0417~0412、国際公開WO2017/033680号公報の段落番号0039~0055に記載されているオキシム化合物の2量体や、特表2013-522445号公報に記載されている化合物(E)および化合物(G)、国際公開WO2016/034963号公報に記載されているCmpd1~7などが挙げられる。
【0101】
光重合開始剤の含有量は、着色組成物の全固形分中0.1~30質量%が好ましい。下限は、例えば0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。着色組成物は、光重合開始剤を、1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。光重合開始剤を2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0102】
<<エポキシ基を有する化合物>>
本発明の着色組成物は、エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)を含有することができる。エポキシ化合物としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有する化合物が好ましい。エポキシ基の上限は、100個以下であることが好ましく、10個以下であることがより好ましく、5個以下であることが更に好ましい。
【0103】
エポキシ化合物のエポキシ当量(=エポキシ基を有する化合物の分子量/エポキシ基の数)は、500g/eq以下であることが好ましく、100~400g/eqであることがより好ましく、100~300g/eqであることがさらに好ましい。
【0104】
エポキシ化合物は、低分子化合物(例えば、分子量1000未満)でもよいし、高分子化合物(macromolecule)(例えば、分子量1000以上、ポリマーの場合は、重量平均分子量が1000以上)であってもよい。エポキシ化合物の分子量(ポリマーの場合は、重量平均分子量)は、200~100000が好ましく、500~50000がより好ましい。分子量(ポリマーの場合は、重量平均分子量)の上限は、3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1500以下が更に好ましい。
【0105】
エポキシ化合物は、特開2013-011869号公報の段落番号0034~0036、特開2014-043556号公報の段落番号0147~0156、特開2014-089408号公報の段落番号0085~0092に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれる。
【0106】
本発明の着色組成物がエポキシ化合物を含有する場合、エポキシ化合物の含有量は、着色組成物の全固形分中0.1~40質量%が好ましい。下限は、例えば0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。エポキシ化合物は、1種単独であってもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合は、合計が上記範囲となることが好ましい。
【0107】
<<溶剤>>
本発明の着色組成物は、溶剤を含有することが好ましい。溶剤は有機溶剤が好ましい。溶剤は、各成分の溶解性や着色組成物の塗布性を満足すれば特に制限はない。
【0108】
有機溶剤の例としては、例えば、以下の有機溶剤が挙げられる。エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸シクロヘキシル、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、乳酸メチル、乳酸エチル、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、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等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、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等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、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-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、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等)、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が挙げられる。エーテル類として、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モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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等が挙げられる。ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン等が挙げられる。芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン等が好適に挙げられる。また、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドも溶解性向上の観点から好ましい。有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ただし溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)は、環境面等の理由により低減したほうがよい場合がある(例えば、有機溶剤全量に対して、50質量ppm(parts per million)以下、10質量ppm以下、あるいは1質量ppm以下とすることができる)。
【0109】
有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。有機溶剤を2種以上組み合わせて用いる場合、特に好ましくは、上記の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、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される2種以上で構成される混合溶液である。
【0110】
本発明においては、溶剤として金属含有量の少ない溶剤を用いることが好ましい。溶剤中の金属含有量は、例えば10質量ppb(parts per billion)以下であることが好ましい。必要に応じて金属含有量が質量ppt(parts per trillion)レベルの溶剤を用いてもよく、そのような高純度溶剤は例えば東洋合成社が提供している(化学工業日報、2015年11月13日)。
【0111】
溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いたろ過を挙げることができる。ろ過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が更に好ましい。フィルタの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。
【0112】
溶剤は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
【0113】
本発明において、有機溶剤は、過酸化物の含有率が0.8mmol/L以下であることが好ましく、過酸化物を実質的に含まないことがより好ましい。
【0114】
溶剤の含有量は、着色組成物の全固形分が5~80質量%となる量が好ましい。下限は10質量%以上が好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。
【0115】
<<硬化促進剤>>
本発明の着色組成物は、パターンの硬度を向上させる目的や、硬化温度を下げる目的で、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤としては、チオール化合物などが挙げられる。
【0116】
チオール化合物としては、分子内に2個以上のメルカプト基を有する多官能チオール化合物などが挙げられる。多官能チオール化合物は、安定性、臭気、解像性、現像性、密着性等の改良を目的として添加してもよい。多官能チオール化合物は、2級のアルカンチオール類であることが好ましく、下記式(T1)で表される構造を有する化合物であることがより好ましい。
式(T1)
【化14】
(式(T1)中、nは2~4の整数を表し、Lは2~4価の連結基を表す。)
【0117】
上記式(T1)において、Lは炭素数2~12の脂肪族基であることが好ましい。上記式(T1)において、nが2であり、Lが炭素数2~12のアルキレン基であることがより好ましい。多官能チオール化合物の具体例としては、下記の構造式(T2)~(T4)で表される化合物が挙げられ、式(T2)で表される化合物が好ましい。チオール化合物は1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0118】
【0119】
また、硬化促進剤は、メチロール系化合物(例えば特開2015-34963号公報の段落番号0246において、架橋剤として例示されている化合物)、アミン類、ホスホニウム塩、アミジン塩、アミド化合物(以上、例えば特開2013-41165号公報の段落番号0186に記載の硬化剤)、塩基発生剤(例えば、特開2014-55114号公報に記載のイオン性化合物)、イソシアネート化合物(例えば、特開2012-150180号公報の段落番号0071に記載の化合物)、アルコキシシラン化合物(例えば、特開2011-253054号公報に記載のエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物)、オニウム塩化合物(例えば、特開2015-34963号公報の段落番号0216に酸発生剤として例示されている化合物、特開2009-180949号公報に記載の化合物)などを用いることもできる。
【0120】
本発明の着色組成物が硬化促進剤を含有する場合、硬化促進剤の含有量は、着色組成物の全固形分中0.3~8.9質量%が好ましく、0.8~6.4質量%がより好ましい。
【0121】
<<顔料誘導体>>
本発明の着色組成物は、顔料誘導体を含有することが好ましい。顔料誘導体としては、発色団の一部分を、酸基、塩基性基またはフタルイミドメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。
【0122】
顔料誘導体を構成する発色団としては、キノリン系骨格、ベンゾイミダゾロン系骨格、ジケトピロロピロール系骨格、アゾ系骨格、フタロシアニン系骨格、アンスラキノン系骨格、キナクリドン系骨格、ジオキサジン系骨格、ペリノン系骨格、ペリレン系骨格、チオインジゴ系骨格、イソインドリン系骨格、イソインドリノン系骨格、キノフタロン系骨格、スレン系骨格、金属錯体系骨格等が挙げられ、キノリン系骨格、ベンゾイミダゾロン系骨格、ジケトピロロピロール系骨格、アゾ系骨格、キノフタロン系骨格、イソインドリン系骨格およびフタロシアニン系骨格が好ましく、アゾ系骨格およびベンゾイミダゾロン系骨格がより好ましい。顔料誘導体が有する酸基としては、スルホ基、カルボキシル基が好ましく、スルホ基がより好ましい。顔料誘導体が有する塩基性基としては、アミノ基が好ましく、三級アミノ基がより好ましい。顔料誘導体の具体例としては、例えば、特開2011-252065号公報の段落番号0162~0183の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
【0123】
本発明の着色組成物が顔料誘導体を含有する場合、顔料誘導体の含有量は、顔料100質量部に対し、1~30質量部が好ましく、3~20質量部がさらに好ましい。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。
【0124】
<<界面活性剤>>
本発明の着色組成物は、界面活性剤を含有することが好ましい。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、塗布性をより向上できるという理由からフッ素系界面活性剤が好ましい。
【0125】
本発明の着色組成物にフッ素系界面活性剤を含有させることで、塗布液として調製したときの液特性が向上し、塗布厚の均一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、塗布膜表面の界面張力が低下して、乾燥の均一性が向上する。このため、塗布ムラの少ない膜形成をより好適に行うことができる。
【0126】
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好ましく、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率が上記範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、着色組成物中における溶解性も良好である。
【0127】
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431、FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上、OMNOVA社製)等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落番号0015~0158に記載の化合物、特開2011-132503号公報の段落番号0117~0132に記載の化合物を用いることもできる。
【0128】
フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有する官能基を持つ分子構造で、熱を加えるとフッ素原子を含有する官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好適に使用できる。このようなフッ素系界面活性剤としては、DIC(株)製のメガファックDSシリーズ(化学工業日報、2016年2月22日)(日経産業新聞、2016年2月23日)、例えばメガファックDS-21が挙げられる。
【0129】
フッ素系界面活性剤は、フッ素化アルキル基またはフッ素化アルキレンエーテル基を有するフッ素原子含有ビニルエーテル化合物と、親水性のビニルエーテル化合物との重合体を用いることも好ましい。このようなフッ素系界面活性剤は、特開2016-216602号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
【0130】
フッ素系界面活性剤は、ブロックポリマーを用いることもできる。例えば特開2011-89090号公報に記載された化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
【化16】
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000~50,000であり、例えば、14,000である。
【0131】
フッ素系界面活性剤として、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体を用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落番号0050~0090および段落番号0289~0295に記載された化合物が挙げられる。市販品としては、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718-K、RS-72-K等が挙げられる。
【0132】
ノニオン系界面活性剤としては、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレートおよびプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセロールエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル、プルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(和光純薬工業(株)製)、パイオニンD-6112、D-6112-W、D-6315(竹本油脂(株)製)、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)製)などが挙げられる。
【0133】
カチオン系界面活性剤としては、KP-341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
【0134】
アニオン系界面活性剤としては、W004、W005、W017(裕商(株)製)、サンデットBL(三洋化成(株)製)等が挙げられる。
【0135】
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DC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP-341、KF6001、KF6002(以上、信越シリコーン株式会社製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
【0136】
界面活性剤の含有量は、着色組成物の全固形分中、0.001~2.0質量%が好ましく、0.005~1.0質量%がより好ましい。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。2種類以上含む場合は合計量が上記範囲であることが好ましい。
【0137】
<<紫外線吸収剤>>
本発明の着色組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、共役ジエン化合物、アミノブタジエン化合物、メチルジベンゾイル化合物、クマリン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012-208374号公報の段落番号0052~0072、特開2013-68814号公報の段落番号0317~0334の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。紫外線吸収剤の具体例としては、下記構造の化合物などが挙げられる。紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)を用いてもよい。
【化17】
【0138】
本発明の着色組成物が紫外線吸収剤を含有する場合、紫外線吸収剤の含有量は、着色組成物の全固形分中、0.1~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.1~3質量%が特に好ましい。また、紫外線吸収剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。紫外線吸収剤を2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0139】
<<シランカップリング剤>>
本発明の着色組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応および/または縮合反応によってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられる。
【0140】
シランカップリング剤は、ビニル基、エポキシ基、スチレン基、メタクリル基、アミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基、および、イソシアネート基から選ばれる少なくとも1種の基と、アルコキシ基とを有するシラン化合物が好ましい。シランカップリング剤の具体例としては、例えば、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM-602)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM-603)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製、KBE-602)、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM-903)、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製、KBE-903)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM-503)、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM-403)等が挙げられる。シランカップリング剤の詳細については、特開2013-254047号公報の段落番号0155~0158の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
【0141】
本発明の着色組成物がシランカップリング剤を含有する場合、シランカップリング剤の含有量は、着色組成物の全固形分中、0.001~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましく、0.1~5質量%が特に好ましい。本発明の着色組成物は、シランカップリング剤を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。シランカップリング剤を2種以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0142】
<<重合禁止剤>>
本発明の着色組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-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塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)等が挙げられる。
本発明の着色組成物が重合禁止剤を含有する場合、重合禁止剤の含有量は、着色組成物の全固形分中、0.01~5質量%が好ましい。本発明の着色組成物は、重合禁止剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0143】
<<その他添加剤>>
本発明の着色組成物には、必要に応じて、各種添加剤、例えば、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、凝集防止剤等を配合することができる。これらの添加剤としては、特開2004-295116号公報の段落番号0155~0156に記載の添加剤を挙げることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、酸化防止剤としては、例えばフェノール化合物、リン系化合物(例えば特開2011-90147号公報の段落番号0042に記載の化合物)、チオエーテル化合物などを用いることができる。市販品としては、例えば(株)ADEKA製のアデカスタブシリーズ(AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-80、AO-330など)が挙げられる。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。本発明の着色組成物は、特開2004-295116号公報の段落番号0078に記載の増感剤や光安定剤、同公報の段落番号0081に記載の熱重合防止剤を含有することができる。
【0144】
用いる原料等により着色組成物中に金属元素が含まれることがあるが、欠陥発生抑制等の観点で、着色組成物中の第2族元素(カルシウム、マグネシウム等)の含有量は50質量ppm以下であることが好ましく、0.01~10質量ppmがより好ましい。また、着色組成物中の無機金属塩の総量は100質量ppm以下であることが好ましく、0.5~50質量ppmがより好ましい。
【0145】
本発明の着色組成物の含水率は、通常3質量%以下であり、0.01~1.5質量%が好ましく、0.1~1.0質量%の範囲であることがより好ましい。含水率は、カールフィッシャー法にて測定することができる。
【0146】
本発明の着色組成物の固形分濃度は、10~25質量%であることが好ましい。上限は23質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。下限は12質量%以上であることが好ましく、14質量%以上であることが好ましい。
【0147】
本発明の着色組成物は、膜面状(平坦性など)の調整、膜厚の調整などを目的として粘度を調整して用いることができる。粘度の値は必要に応じて適宜選択することができるが、例えば、25℃において0.3~50mPa・sが好ましく、0.5~20mPa・sがより好ましい。粘度の測定方法としては、例えば、東機産業製 粘度計 RE85L(ローター:1°34’×R24、測定範囲0.6~1200mPa・s)を使用し、25℃に温度調整を施した状態で測定することができる。
【0148】
本発明の着色組成物は、回転粘度計を使用し、せん断速度10s-1で測ったときの23℃での粘度μ1に対する、せん断速度1000s-1で測ったときの23℃での粘度μ2の比であるμ2/μ1が0.75以上1.25以下であることが好ましい。μ2/μ1は0.90以上であることが好ましく、0.95以上であることがより好ましい。また、μ2/μ1は1.10以下であることが好ましく、1.05以下であることがより好ましい。μ2/μ1が上記範囲であれば、塗布性が良好であり、厚みムラの抑制された膜を形成できる。着色組成物のμ2/μ1を上記範囲に調整する方法としては、着色組成物の固形分濃度、顔料(DPP)の含有量、グラフト樹脂Aの含有量などを適宜調整することで、上記範囲に調整することができる。例えば、着色組成物のμ2/μ1を上記範囲内で小さくしたい場合は、着色組成物の固形分濃度を上記した範囲のうち下限程度まで下げる方法が挙げられる。また、着色組成物のμ2/μ1を上記範囲内で大きくしたい場合は、着色組成物の固形分濃度を上記した範囲のうち上限程度まで上げる方法が挙げられる。
【0149】
本発明の着色組成物の収容容器としては、特に限定はなく、公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器として、原材料や組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成する多層ボトルや6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
【0150】
本発明の着色組成物は、カラーフィルタにおける着色層形成用の組成物として好ましく用いることができる。特に、カラーフィルタの赤色着色層の形成用の組成物として好ましく用いることができる。
【0151】
本発明の着色組成物を液晶表示装置用途のカラーフィルタとして用いる場合、カラーフィルタを備えた液晶表示素子の電圧保持率は、70%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。高い電圧保持率を得るための公知の手段を適宜組み込むことができ、典型的な手段としては純度の高い素材の使用(例えばイオン性不純物の低減)や、組成物中の酸性官能基量の制御が挙げられる。電圧保持率は、例えば特開2011-008004号公報の段落0243、特開2012-224847号公報の段落0123~0129に記載の方法等で測定することができる。
【0152】
<着色組成物の調製方法>
本発明の着色組成物は、前述の成分を混合して調製できる。着色組成物の調製に際しては、全成分を同時に溶剤に溶解および/または分散して着色組成物を調製してもよいし、必要に応じて、各成分を適宜2つ以上の溶液または分散液としておいて、使用時(塗布時)にこれらを混合して着色組成物を調製してもよい。
【0153】
また、着色組成物の調製に際して、顔料を分散させるプロセスを含むことが好ましい。顔料を分散させるプロセスにおいて、顔料の分散に用いる機械力としては、圧縮、圧搾、衝撃、剪断、キャビテーションなどが挙げられる。これらプロセスの具体例としては、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ボールミル、ペイントシェーカー、マイクロフルイダイザー、高速インペラー、サンドグラインダー、フロージェットミキサー、高圧湿式微粒化、超音波分散などが挙げられる。またサンドミル(ビーズミル)における顔料の粉砕においては、径の小さいビーズを使用する、ビーズの充填率を大きくする事等により粉砕効率を高めた条件で処理することが好ましい。また、粉砕処理後にろ過、遠心分離などで粗粒子を除去することが好ましい。また、顔料を分散させるプロセスおよび分散機は、「分散技術大全、株式会社情報機構発行、2005年7月15日」や「サスペンション(固/液分散系)を中心とした分散技術と工業的応用の実際 総合資料集、経営開発センター出版部発行、1978年10月10日」、特開2015-157893号公報の段落番号0022に記載のプロセス及び分散機を好適に使用出来る。また顔料を分散させるプロセスにおいては、ソルトミリング工程にて粒子の微細化処理を行ってもよい。ソルトミリング工程に用いられる素材、機器、処理条件等は、例えば特開2015-194521号公報、特開2012-046629号公報の記載を参酌できる。
【0154】
着色組成物の調製にあたり、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、フィルタでろ過することが好ましい。フィルタとしては、従来からろ過用途等に用いられているフィルタであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ナイロン(例えばナイロン-6、ナイロン-6,6)等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度および/または超高分子量のポリオレフィン樹脂を含む)等の素材を用いたフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)およびナイロンが好ましい。
【0155】
フィルタの孔径は、0.01~7.0μm程度が適しており、好ましくは0.01~3.0μm程度、より好ましくは0.05~0.5μm程度である。
【0156】
また、フィルタとしては、ファイバ状のろ材を用いたフィルタを用いることも好ましい。ファイバ状のろ材としては、例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられる。ファイバ状のろ材を用いたフィルタとしては、具体的にはロキテクノ社製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)のフィルタカートリッジが挙げられる。
【0157】
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。その際、各フィルタでのろ過は、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。
例えば、上述した範囲内で異なる孔径のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社(DFA4201NIEYなど)、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)または株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
また、第1のフィルタでのろ過は、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタでろ過を行ってもよい。第2のフィルタとしては、第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。
【0158】
<硬化膜>
本発明の硬化膜は、上述した本発明の着色組成物から得られる硬化膜である。硬化膜の膜厚は、目的に応じて適宜調整できる。例えば、膜厚は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。膜厚の下限は、0.1μm以上が好ましく、0.2μm以上がより好ましく、0.3μm以上がさらに好ましい。
【0159】
<パターン形成方法>
次に、本発明のパターン形成方法について説明する。本発明のパターン形成方法は、上述した本発明の着色組成物を用いて支持体上に着色組成物層を形成する工程と、着色組成物層をパターン状に露光する工程(露光工程)と、着色組成物層の未露光部を現像除去する工程(現像工程)と、をこの順に含む。以下、各工程について説明する。
【0160】
<<着色組成物層を形成する工程>>
着色組成物層を形成する工程では、着色組成物を用いて、支持体上に着色組成物層を形成する。
【0161】
支持体としては、特に限定は無く、用途に応じて適宜選択できる。例えば、ガラス基板、CCDやCMOS等の固体撮像素子(受光素子)が設けられた固体撮像素子用基板、シリコン基板等が挙げられる。また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層が設けられていてもよい。
【0162】
支持体上への着色組成物の適用方法としては、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法などが挙げられ、本発明の効果がより顕著に発揮されるという理由からスピンコート法が好ましい。また、スピンコート法での塗布条件は、着色組成物の固形分濃度などにより異なるが、例えば、300~3000rpmの回転数でスピン塗布することが好ましく、800~1500rpmの回転数でスピン塗布することがより好ましい。この範囲であれば、厚みムラの抑制された硬化膜を製造し易い。
【0163】
支持体上に形成した着色組成物層は、乾燥(プリベーク)してもよい。低温プロセスによりパターンを形成する場合は、プリベークを行わなくてもよい。プリベークを行う場合、プリベーク温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、110℃以下が更に好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができ、80℃以上とすることもできる。プリベーク温度を150℃以下で行うことにより、例えば、イメージセンサの光電変換膜を有機素材で構成した場合において、これらの特性をより効果的に維持することができる。プリベーク時間は、10秒~300秒が好ましく、40~250秒がより好ましく、80~220秒がさらに好ましい。乾燥は、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
【0164】
<<露光工程>>
次に、着色組成物層をパターン状に露光する(露光工程)。例えば、着色組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、パターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく(特に好ましくはi線)用いられる。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cm2が好ましく、0.05~1.0J/cm2がより好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、または、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、または、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m2~100000W/m2(例えば、5000W/m2、15000W/m2、または、35000W/m2)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
【0165】
<<現像工程>>
次に、着色組成物層の未露光部を現像除去してパターンを形成する。着色組成物層の未露光部の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の着色組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが残る。現像液としては、下地の固体撮像素子や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。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、さらに新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
【0166】
現像液としては、アルカリ剤を純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。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、ジグリコールアミン、ジエタノールアミン、ヒドロキシアミン、エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの無機アルカリ性化合物が挙げられる。アルカリ性水溶液のアルカリ剤の濃度は、0.001~10質量%が好ましく、0.01~1質量%がより好ましい。また、現像液には、界面活性剤をさらに含んでいてもよい。界面活性剤の例としては、上述した界面活性剤が挙げられ、ノニオン系界面活性剤が好ましい。現像液は、移送や保管の便宜などの観点より、一旦濃縮液として製造し、使用時に必要な濃度に希釈してもよい。希釈倍率は特に限定されないが、例えば1.5~100倍の範囲に設定することができる。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、現像後純水で洗浄(リンス)することが好ましい。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、現像後、純水で洗浄(リンス)することが好ましい。
【0167】
現像後、乾燥を施した後に加熱処理(ポストベーク)を行うことが好ましい。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、加熱温度は、例えば100~240℃が好ましく、200~240℃がより好ましい。また、硬化膜が形成される支持体が、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子や、有機素材で構成された光電変換膜を有するイメージセンサなどを含む場合においては、ポストベーク温度は、150℃以下が好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができる。ポストベークは、現像後の膜(硬化膜)を、上記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式あるいはバッチ式で行うことができる。
尚、パターン形成方法は、ドライエッチングによるプロセスを含んでいても良い。ドライエッチングプロセスとしては、例えば、国際公開WO2018/061781公報の段落0137~段落0165に記載のドライエッチングプロセスが挙げられる。
【0168】
硬化膜は高い平坦性を有することが好ましい。具体的には、表面粗さRaが100nm以下であることが好ましく、40nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることが更に好ましい。下限は規定されないが、例えば0.1nm以上であることが好ましい。表面粗さの測定は、例えばVeeco社製のAFM(原子間力顕微鏡) Dimension3100を用いて測定することができる。
また、硬化膜上の水の接触角は適宜好ましい値に設定することができるが、典型的には、50~110°の範囲である。接触角は、例えば接触角計CV-DT・A型(協和界面科学(株)製)を用いて測定できる。
【0169】
各パターン(画素)の体積抵抗値は高いことが望まれる。具体的には、画素の体積抵抗値は109Ω・cm以上であることが好ましく、1011Ω・cm以上であることがより好ましい。上限は規定されないが、例えば1014Ω・cm以下であることが好ましい。画素の体積抵抗値は、例えば超高抵抗計5410(アドバンテスト社製)を用いて測定することができる。
【0170】
<カラーフィルタ>
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述した本発明の硬化膜を有する。本発明のカラーフィルタにおいて、硬化膜の膜厚は、目的に応じて適宜調整できる。膜厚は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。膜厚の下限は、0.1μm以上が好ましく、0.2μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましい。本発明のカラーフィルタは、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)などの固体撮像素子や画像表示装置などに用いることができる。
【0171】
<固体撮像素子>
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の硬化膜を有する。本発明の固体撮像素子の構成としては、本発明の硬化膜を備え、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、以下のような構成が挙げられる。
【0172】
基板上に、固体撮像素子(CCD(電荷結合素子)イメージセンサ、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)イメージセンサ等)の受光エリアを構成する複数のフォトダイオードおよびポリシリコン等からなる転送電極を有し、フォトダイオードおよび転送電極上にフォトダイオードの受光部のみ開口した遮光膜を有し、遮光膜上に遮光膜全面およびフォトダイオード受光部を覆うように形成された窒化シリコン等からなるデバイス保護膜を有し、デバイス保護膜上に、カラーフィルタを有する構成である。更に、デバイス保護膜上であってカラーフィルタの下(基板に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、カラーフィルタ上に集光手段を有する構成等であってもよい。また、カラーフィルタは、隔壁により例えば格子状に仕切られた空間に、各着色画素を形成する硬化膜が埋め込まれた構造を有していてもよい。この場合の隔壁は各着色画素に対して低屈折率であることが好ましい。このような構造を有する撮像装置の例としては、特開2012-227478号公報、特開2014-179577号公報に記載の装置が挙げられる。本発明の固体撮像素子を備えた撮像装置は、デジタルカメラや、撮像機能を有する電子機器(携帯電話等)の他、車載カメラや監視カメラ用としても用いることができる。
【0173】
<画像表示装置>
本発明の硬化膜は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの、画像表示装置に用いることができる。画像表示装置の定義や各画像表示装置の詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木昭夫著、(株)工業調査会、1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田龍男編集、(株)工業調査会、1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。
【実施例】
【0174】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
【0175】
<着色組成物の調製>
[着色組成物の調製]
以下に示す原料を攪拌および混合して着色組成物を調製した。なお、分散液については、以下のように調製した分散液を用いた。また、以下の表中のPGMEAの欄に記載の数値は、分散液に含まれるPGMEAを含めた数値である。また、下記の表に記載の数値は質量部である。
【0176】
(分散液の調製)
下記表の分散液の欄に記載の種類の顔料、顔料誘導体、樹脂を、それぞれ下記の表の分散液の欄に記載の質量部で混合し、更に溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を加えて混合液を調製した。この混合液に直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して固形分濃度18質量%の分散液を製造した。
【0177】
【0178】
上記表に記載の原料は以下の通りである。なお、上記表中の「グラフト樹脂Aの含有量」は、着色組成物に含まれる樹脂の合計質量中におけるポリ(メタ)アクリレート構造を主鎖とし、側鎖にポリエステル構造のグラフト鎖を有する繰り返し単位Aを20モル%以上含むグラフト樹脂(グラフト樹脂A)の含有量(質量%)の値である。
【0179】
(顔料)
PR254:C.I.ピグメントレッド254(式(DPP)で表される顔料)
PR255:C.I.ピグメントレッド255(式(DPP)で表される顔料)
PR272:C.I.ピグメントレッド272(式(DPP)で表される顔料)
PO71:C.I.ピグメントオレンジ71(式(DPP)で表される顔料)
PO73:C.I.ピグメントオレンジ73(式(DPP)で表される顔料)
PY139:C.I.ピグメントイエロー139(式(DPP)で表される顔料以外の顔料)
【0180】
(顔料誘導体)
B-1:下記構造の化合物
【化18】
【0181】
(樹脂)
C-1:下記構造の樹脂(Mw=20000、主鎖に付記した数値は繰り返し単位のモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。C-1は上述したグラフト樹脂Aである。)
C-2:下記構造の樹脂(Mw=24000、主鎖に付記した数値は繰り返し単位のモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。C-2は上述したグラフト樹脂Aである。)
C-3:下記構造の樹脂(Mw=11000、主鎖に付記した数値は繰り返し単位のモル比である。)
C-4:下記構造の樹脂(Mw=22900、主鎖に付記した数値は繰り返し単位のモル比である。)
【化19】
【0182】
(アルカリ可溶性樹脂)
D-1:上述した樹脂C-3
【0183】
(重合性化合物)
E-1:NKエステルA-DPH-12E(新中村化学工業(株)製)
E-2:アロニックスTO-2349(東亞合成(株)製)
E-3:NKエステルA-TMMT(新中村化学工業(株)製)
【0184】
(光重合開始剤)
F-1:IRGACURE-OXE01(BASF製)
F-2:IRGACURE-OXE02(BASF製)
【0185】
(界面活性剤)
G-1:下記化合物(Mw=14000)。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
【化20】
【0186】
(紫外線吸収剤)
H-1:UV-503(大東化学製)
【0187】
<評価>
(粘度比μ2/μ1の測定)
調製直後の着色組成物について、回転粘度計(MCR301、Anton Paar製)を使用し、せん断速度10s-1で測ったときの23℃での粘度μ1に対する、せん断速度1000s-1で測ったときの23℃での粘度μ2の比(μ2/μ1)を測定した。
【0188】
(厚みムラの評価)
8インチ(20.32cm)のシリコンウエハ上に、着色組成物をプリベーク後の膜厚が0.64μmになるようにスピンコーターを用いて、スピンコート塗布(回転数=1050rpm)し、次いで、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。その後、さらにホットプレートを用いて200℃で300秒加熱して硬化膜を形成した。
得られた硬化膜の膜厚について、光学式膜厚計(F50、フィルメトリクス製)を用い、8インチウェハの外周-中心―外周方向(直径方向)に等間隔に13点の膜厚を測定し、膜厚の最大値と最小値との差(Δt)を求めた。Δtの値を用いて厚みムラを評価した。Δtが小さいほど厚みムラが小さいことを意味する。
【0189】
【0190】
上記表に示す通り、実施例は、Δtが小さく、厚みムラが抑制されていた。特に、C.I.ピグメントレッド254を用いた実施例1は、厚みムラを顕著に抑制することができた。