JP7642367B2 - Photosensitive colored resin composition for color filters, cured product, color filter, and display device - Google Patents
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Description
本発明は、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、硬化物、カラーフィルタ、及び表示装置に関する。 The present invention relates to a photosensitive colored resin composition for color filters, a cured product, a color filter, and a display device.
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴って、液晶ディスプレイの需要が増加している。モバイルディスプレイ(携帯電話、スマートフォン、タブレットPC)の普及率も高まっており、益々液晶ディスプレイの市場は拡大する状況にある。自発光により視認性が高い有機ELディスプレイのような有機発光表示装置も、次世代画像表示装置として注目されている。
これらの液晶表示装置や有機発光表示装置には、カラーフィルタが用いられる。例えば液晶表示装置のカラー画像の形成は、カラーフィルタを通過した光がそのままカラーフィルタを構成する各画素の色に着色されて、それらの色の光が合成されてカラー画像を形成する。その際の光源としては、従来の冷陰極管のほか、白色発光の有機発光素子や白色発光の無機発光素子が利用される場合がある。有機発光表示装置では、色調整などのためにカラーフィルタを用いる。
In recent years, the demand for liquid crystal displays has increased with the development of personal computers, especially portable personal computers. The penetration rate of mobile displays (mobile phones, smartphones, tablet PCs) is also increasing, and the market for liquid crystal displays is expanding further. Organic light-emitting display devices such as organic EL displays, which have high visibility due to their self-luminous nature, are also attracting attention as next-generation image display devices.
Color filters are used in these liquid crystal display devices and organic light-emitting display devices. For example, when a color image is formed in a liquid crystal display device, the light passing through the color filter is colored as it is with the color of each pixel that constitutes the color filter, and the light of these colors is combined to form a color image. In this case, in addition to conventional cold cathode fluorescent lamps, white-emitting organic light-emitting elements or white-emitting inorganic light-emitting elements may be used as the light source. In the organic light-emitting display device, a color filter is used for color adjustment and the like.
ここで、カラーフィルタは、一般的に、基板と、基板上に形成され、赤、緑、青の三原色の着色パターンからなる着色層と、各着色パターンを区画するように基板上に形成された遮光部とを有している。
カラーフィルタにおける着色層の形成方法としては、例えば、分散剤等により色材を分散してなる色材分散液にバインダー樹脂、光重合性化合物及び光開始剤を添加してなる着色樹脂組成物をガラス基板に塗布して乾燥後、フォトマスクを用いて露光し、現像を行うことによって着色パターンを形成し、加熱することによりパターンを固着して着色層を形成する。これらの工程を、各色ごとに繰り返してカラーフィルタを形成する。
Here, a color filter generally comprises a substrate, a colored layer formed on the substrate and consisting of colored patterns of the three primary colors, red, green, and blue, and a light-shielding portion formed on the substrate so as to partition each colored pattern.
A method for forming a colored layer in a color filter is, for example, to coat a glass substrate with a colored resin composition obtained by adding a binder resin, a photopolymerizable compound, and a photoinitiator to a colorant dispersion liquid obtained by dispersing a colorant with a dispersant or the like, and then drying the colored resin composition, exposing the substrate with a photomask and developing the substrate to form a colored pattern, and then heating the substrate to fix the pattern and form a colored layer. These steps are repeated for each color to form a color filter.
近年、カラーフィルタの高輝度化等の要求が高まりを見せる中で、従来と比べカラーフィルタの着色層における色材濃度が高くなることで、相対的に光重合に必要な成分が少なくなり、パターニングが難しくなってきている。さらにカラーフィルタの生産性を向上させるため、パターニングに必要な積算露光量を減少させることを求められており、パターニングに必要な硬化性をいかに確保するかが大きな課題となっている。 In recent years, with the increasing demand for higher brightness of color filters, the colorant concentration in the colored layer of color filters has become higher than before, which means that the components required for photopolymerization are relatively fewer, making patterning more difficult. Furthermore, in order to improve the productivity of color filters, there is a demand to reduce the cumulative exposure dose required for patterning, and a major challenge is how to ensure the curing properties required for patterning.
着色層のパターニングに必要な硬化性を確保するため、カラーフィルタ用の着色樹脂組成物においては、高感度な光開始剤として、イルガキュア907等の比較的分子量が小さい光開始剤が用いられる。
近年では、高感度を達成するために、ジフェニルスルフィド骨格又はカルバゾール骨格を有するオキシムエステル系光開始剤を用いることも提案されている。しかし、これらのオキシムエステル系の光開始剤は高額なため、コストの低減が望まれている。
特許文献1には、特定の構造を有するフルオレン含有オキシムエステル系光開始剤が、ジフェニルスルフィド骨格又はカルバゾール骨格を有するオキシムエステル系光開始剤に比べ、コストが低く、更にマトリックス樹脂への溶解性も良好であると記載されている。
特許文献2には、オキシムエステル系光開始剤とは異なる光開始剤として、特定の構造を有するフルオレン類多官能光開始剤が、コストが低く、光開始活性に優れ、低マイグレーション性等の利点を有していると記載されている。
In order to ensure the curability required for patterning the colored layer, a photoinitiator having a relatively small molecular weight, such as Irgacure 907, is used as a highly sensitive photoinitiator in the colored resin composition for the color filter.
In recent years, in order to achieve high sensitivity, it has been proposed to use an oxime ester photoinitiator having a diphenyl sulfide skeleton or a carbazole skeleton, but these oxime ester photoinitiators are expensive, and therefore it is desirable to reduce the cost.
本発明者らは、カラーフィルタを製造する際に、従来の高感度な光開始剤を含む着色樹脂組成物を用いて着色層を形成すると、露光前の乾燥工程で、着色樹脂組成物から昇華物が発生しやすいことを見出した。 The inventors have found that when a color filter is manufactured by forming a colored layer using a colored resin composition containing a conventional highly sensitive photoinitiator, sublimates are likely to be generated from the colored resin composition during the drying process before exposure to light.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、感度が良好であり、乾燥時の昇華物の発生が抑制されたカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、当該カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化物、当該カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を用いて形成された着色層を有するカラーフィルタ、及び当該カラーフィルタを有する表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a photosensitive colored resin composition for color filters that has good sensitivity and suppresses the generation of sublimates during drying, a cured product of the photosensitive colored resin composition for color filters, a color filter having a colored layer formed using the photosensitive colored resin composition for color filters, and a display device having the color filter.
本発明に係る一実施形態のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、色材と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、溶剤とを含有し、前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有し、前記色材が、後述する一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを含有する。
また、本発明に係る一実施形態のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、色材と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、溶剤とを含有し、前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有し、前記色材が、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63から選択される1種以上を含有する。
また、本発明に係る一実施形態のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、色材と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、溶剤とを含有し、前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有し、前記色材が、後述する一般式(ii)で表される色材及び後述する一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上を含有する。
The photosensitive colored resin composition for color filters according to one embodiment of the present invention contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and a solvent, the photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1), and the colorant contains a polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the following general formula (i).
In addition, the photosensitive color resin composition for color filters according to one embodiment of the present invention contains a color material, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and a solvent, the photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1), and the color material contains one or more selected from C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63.
Further, a photosensitive colored resin composition for color filters according to one embodiment of the present invention contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and a solvent, and the photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1), and the colorant contains one or more selected from the group consisting of a colorant represented by the following general formula (ii) and a colorant represented by the following general formula (iii).
本発明に係るカラーフィルタは、基板と、当該基板上に設けられた着色層とを少なくとも備えるカラーフィルタであって、前記着色層の少なくとも1つが前記本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化物である。
また、本発明は、前記本発明に係るカラーフィルタを有する、表示装置を提供する。
The color filter according to the present invention is a color filter comprising at least a substrate and a colored layer provided on the substrate, and at least one of the colored layers is a cured product of the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention.
The present invention also provides a display device having the color filter according to the present invention.
本発明によれば、感度が良好であり、乾燥時の昇華物の発生が抑制されたカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、当該カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化物、当該カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を用いて形成された着色層を有するカラーフィルタ、及び当該カラーフィルタを有する表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photosensitive colored resin composition for color filters that has good sensitivity and suppresses the generation of sublimates during drying, a cured product of the photosensitive colored resin composition for color filters, a color filter having a colored layer formed using the photosensitive colored resin composition for color filters, and a display device having the color filter.
以下、本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、硬化物、カラーフィルタ、及び表示装置について、順に詳細に説明する。
なお、本発明において光には、可視及び非可視領域の波長の電磁波、さらには放射線が含まれ、放射線には、例えばマイクロ波、電子線が含まれる。具体的には、波長5μm以下の電磁波、及び電子線のことをいう。
本発明において(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタクリルの各々を表し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートの各々を表す。
本発明において、特に断りのない限り、色度座標x、yは、C光源を使用して測色したJIS Z8701のXYZ表色系におけるものである。
The photosensitive colored resin composition for color filters, the cured product, the color filter, and the display device according to the present invention will be described in detail below.
In the present invention, light includes electromagnetic waves with wavelengths in the visible and invisible regions, as well as radiation, and radiation includes, for example, microwaves and electron beams. Specifically, it refers to electromagnetic waves with wavelengths of 5 μm or less and electron beams.
In the present invention, the term "(meth)acrylic" refers to both acrylic and methacrylic, and the term "(meth)acrylate" refers to both acrylate and methacrylate.
In the present invention, unless otherwise specified, the chromaticity coordinates x, y are those in the XYZ color system of JIS Z8701 measured using a C light source.
I.カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物
本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、色材と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、溶剤とを含有し、
前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有する。
I. Photosensitive colored resin composition for color filters The photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention contains a color material, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and a solvent,
The photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1).
本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、光開始剤として前記一般式(1)で表される化合物を用いることにより、感度が良好であり、乾燥させた際に昇華物が発生しにくい。従来の着色樹脂組成物において、露光前の乾燥時に発生する昇華物は、着色樹脂組成物中の光開始剤に由来すると考えられる。露光前の乾燥時に着色樹脂組成物から昇華物が発生すると、露光前の乾燥工程で使用するホットプレート等の乾燥装置の排気ダクトやチャンバーなどに昇華物が付着して結晶化が進行する場合がある。成長した昇華物の結晶が、露光前の着色樹脂組成物の塗布膜へ落下すると、着色層に黒欠陥等の不良が発生するため、品質劣化の原因となる。また、乾燥装置内で昇華物の結晶化が進行すると、乾燥装置の清掃が困難になるため、乾燥装置の清掃時間増加等による生産効率の低下といった問題も生じる。そのため、感度が高く、乾燥時の昇華物の発生が抑制された着色樹脂組成物が求められている。
本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、露光前の乾燥時に昇華物が発生し難いため、本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を用いて着色層を形成すると、露光前の乾燥工程で使用する乾燥装置内での昇華物の付着が抑制される。そのため、乾燥装置内に付着した昇華物に起因する黒欠陥等の不良を抑制し、更に、乾燥装置の清掃の簡易化により、生産効率を向上することもできる。また、本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、感度が良好であるため、高精細なパターン状の着色層を形成可能である。
一方、昇華物を発生しにくい光開始剤は、結晶性が高い傾向がある。そのため、昇華物を発生しにくい光開始剤を含む感光性着色樹脂組成物を硬化させて着色層とした場合、着色層の表面に析出物が生じることがある。着色層の表面に生じた析出物は、透過光で観察される黒欠陥等の問題を引き起こす。本発明者らは、着色層の表面に生じる析出物が、着色樹脂組成物の塗膜を乾燥させた直後に生じるものであり、露光前に生じるものであることを知見した。着色層の表面に生じる析出物は、光開始剤が濃縮し、分離することにより生じるものであると推定される。それに対し、本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、着色層を形成した場合に析出物の発生を抑制することができる。特に、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物と、前記一般式(1)で表される化合物とは異なるその他の光開始剤とを組み合わせて用いると、析出物の発生が抑制されやすい。これは、光開始剤の溶剤溶解性及び溶剤再溶解性が向上し、他の成分との相溶性も良好になりやすいため、光開始剤の分散安定性が向上するためと推定される。また、溶剤溶解性及び溶剤再溶解性、並びに他の成分との相溶性が向上した光開始剤を用いることにより、細線パターンの直線性が向上したり、微小孔のビリツキが抑制されやすくなるという利点もある。
また、本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、現像残渣の発生を抑制し易く、着色層をパターニングする際に、同時に着色層に所望の微小孔を形成し易い。高感度な光開始剤を用いて、微小孔を有する着色層を形成する場合、ラジカル発生後、未露光部までラジカルが移動してしまうため、露光部の内部にある未露光部の形状を保ちつつ、かつ未露光部周辺部をビリツキなく硬化させることが困難である。そのため、従来の感光性樹脂組成物では、細線パターンを形成可能な高感度の光開始剤を使用すると、細線パターンの直線性は良好であっても、微小孔を形成することは困難であった。それに対し、本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物では、光開始剤として前記一般式(1)で表される化合物を用いることにより、着色層に所望の微小孔を形成しやすい。特に、光開始剤と組み合わせて酸化防止剤を用いることにより、より容易に良好な形状の微小孔を形成することができる。本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、着色層に所望の微細な孔を形成しやすいため、例えば、反射型カラーフィルタを形成するために、TFT基板上に着色層を形成し、同時に当該着色層に導通のためのスルーホールを形成する用途にも適している。
The photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention has good sensitivity and is less likely to generate sublimates when dried by using the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator. In conventional colored resin compositions, the sublimates generated during drying before exposure are thought to be derived from the photoinitiator in the colored resin composition. If sublimates are generated from the colored resin composition during drying before exposure, the sublimates may adhere to the exhaust duct or chamber of a drying device such as a hot plate used in the drying process before exposure, and crystallization may progress. If the grown crystals of the sublimates fall onto the coating film of the colored resin composition before exposure, defects such as black defects will occur in the colored layer, causing quality deterioration. In addition, if crystallization of the sublimates progresses in the drying device, cleaning of the drying device becomes difficult, and problems such as reduced production efficiency due to increased cleaning time for the drying device also occur. Therefore, a colored resin composition that is highly sensitive and suppresses the generation of sublimates during drying is required.
Since the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention is unlikely to generate sublimates during drying before exposure, when a colored layer is formed using the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention, adhesion of sublimates in the drying device used in the drying step before exposure is suppressed. Therefore, defects such as black defects caused by sublimates adhering to the drying device can be suppressed, and further, the cleaning of the drying device can be simplified, thereby improving production efficiency. In addition, since the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention has good sensitivity, it is possible to form a colored layer in a high-definition pattern.
On the other hand, photoinitiators that do not easily generate sublimates tend to have high crystallinity. Therefore, when a photosensitive colored resin composition containing a photoinitiator that does not easily generate sublimates is cured to form a colored layer, precipitates may occur on the surface of the colored layer. The precipitates that occur on the surface of the colored layer cause problems such as black defects observed with transmitted light. The present inventors have found that the precipitates that occur on the surface of the colored layer occur immediately after the coating film of the colored resin composition is dried and before exposure. It is presumed that the precipitates that occur on the surface of the colored layer are caused by the photoinitiator concentrating and separating. In contrast, the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention can suppress the generation of precipitates when a colored layer is formed. In particular, when a compound represented by the general formula (1) is used as a photoinitiator in combination with another photoinitiator different from the compound represented by the general formula (1), the generation of precipitates is easily suppressed. This is presumed to be because the solvent solubility and solvent resolubility of the photoinitiator are improved, and the compatibility with other components is also easily improved, thereby improving the dispersion stability of the photoinitiator. In addition, by using a photoinitiator having improved solvent solubility, solvent resolubility, and compatibility with other components, there are also advantages in that the linearity of the fine line pattern is improved and the occurrence of burrs in the microholes is easily suppressed.
In addition, the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention is easy to suppress the generation of development residues, and when the colored layer is patterned, it is easy to form desired micropores in the colored layer at the same time. When a highly sensitive photoinitiator is used to form a colored layer having micropores, after radicals are generated, the radicals move to the unexposed part, so it is difficult to maintain the shape of the unexposed part inside the exposed part and to cure the peripheral part of the unexposed part without any crackling. Therefore, in the conventional photosensitive resin composition, when a highly sensitive photoinitiator capable of forming a fine line pattern is used, it is difficult to form micropores even if the linearity of the fine line pattern is good. In contrast, in the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is used as a photoinitiator, so that the desired micropores are easily formed in the colored layer. In particular, by using an antioxidant in combination with the photoinitiator, it is possible to more easily form micropores of a good shape. The photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention is easy to form desired fine holes in the colored layer, so that, for example, in order to form a reflective color filter, a colored layer is formed on a TFT substrate, and at the same time, a through hole for electrical connection is also suitable for the application.
本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、色材と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、溶剤とを含有するものであり、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の成分を含有してもよいものである。
以下、このような本発明の着色樹脂組成物の各成分について、本発明に特徴的な前記光開始剤から順に詳細に説明する。
The photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and a solvent, and may further contain other components within a range that does not impair the effects of the present invention.
Hereinafter, each component of the colored resin composition of the present invention will be described in detail, starting with the photoinitiator which is characteristic of the present invention.
[光開始剤]
<一般式(1)で表される化合物>
本発明に用いられる光開始剤は、前記一般式(1)で表される化合物を含有する。
前記一般式(1)において、Ra及びRbはそれぞれ独立に、炭素数2以上8以下のアルキル基である。当該アルキル基は、直鎖、分岐鎖、環状、又はこれらの組合せのアルキル基のいずれであってもよい。当該アルキル基としては、例えば、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロへキシル基、シクロへキシルメチル基、シクロへキシルエチル基等が挙げられる。中でも、乾燥時の昇華物及び析出物の発生を抑制の観点から、直鎖又は分岐アルキル基が好ましく、直鎖アルキル基がより好ましい。また、当該アルキル基の炭素数は、2以上6以下であることが好ましく、3以上5以下であることがより好ましい。
前記一般式(1)中のRa及びRbは、互いに同一であっても、異なっていてもよいが、Ra及びRbが互いに同一であると、合成が容易であり、生産性に優れる点から好ましい。
[Photoinitiator]
<Compound represented by general formula (1)>
The photoinitiator used in the present invention contains the compound represented by the general formula (1).
In the general formula (1), R a and R b are each independently an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms. The alkyl group may be any of linear, branched, cyclic, and combinations thereof. Examples of the alkyl group include an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, a cyclopentyl group, a methylcyclopentyl group, a cyclopentylmethyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, and a cyclohexylethyl group. Among them, from the viewpoint of suppressing the generation of sublimates and precipitates during drying, a linear or branched alkyl group is preferred, and a linear alkyl group is more preferred. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 2 to 6, and more preferably 3 to 5.
In the general formula (1), R a and R b may be the same or different from each other. However, when R a and R b are the same, it is preferable from the viewpoint of ease of synthesis and excellent productivity.
前記一般式(1)で表される化合物の好適な具体例としては、例えば、下記化合物(1-1)を挙げることができるが、これに限定されるものではない。 A specific example of a suitable compound represented by the general formula (1) is the following compound (1-1), but is not limited thereto.
前記一般式(1)で表される化合物は、例えば、
フルオレンとクロロ塩化イソブチリルとを、三塩化アルミニウムの存在下で反応させて2-メチル-1-フルオレニル-2-クロロ-1-プロパノンを得るステップ1と、
前記ステップ1で得た2-メチル-1-フルオレニル-2-クロロ-1-プロパノンを、窒素雰囲気下、酸化カルシウムの触媒作用により、ナトリウムメトキシドを用いてエポキシ化した後、更にモルホリンと反応させることにより、2-メチル-1-フルオレニル-2-モルホリノ-1-プロパノンを得るステップ2と、
前記ステップ2で得た2-メチル-1-フルオレニル-2-モルホリノ-1-プロパノンを、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)の存在下、炭素数2以上8以下の塩化アルキルと反応させることにより、前記一般式(1)で表される化合物を得るステップ3とを有する方法により合成することができる。
なお、前記ステップ3において、2種以上の塩化アルキルを用いることにより、前記一般式(1)中のRa及びRbが互いに異なる化合物を得ることができる。
The compound represented by the general formula (1) is, for example,
and
In
<その他の光開始剤>
本発明の着色樹脂組成物は、前記光開始剤が、前記一般式(1)で表される化合物とは異なるその他の光開始剤を更に含有することが、析出物の発生を抑制する点から好ましい。なお、本発明の着色樹脂組成物に用いられる光開始剤には、光重合開始剤の他に連鎖移動剤が含まれる。
前記その他の光開始剤としては、例えば、前記一般式(1)で表される化合物とは異なるα-アミノケトン系光開始剤、オキシムエステル系光開始剤、ビイミダゾール系光開始剤、チオキサントン系光開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光開始剤、及びメルカプト系連鎖移動剤等が挙げられる。
前記一般式(1)で表される化合物とは異なるその他の光開始剤は、中でも、析出物の発生が抑制されやすい点又は感度を向上する点、並びに、後述する分散剤としてのグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体と組み合わせて用いた場合に現像残渣の発生を抑制し、耐NMP性を向上する効果に優れる点から、オキシムエステル系光開始剤及びα-アミノケトン系光開始剤からなる群から選択される1種以上を含有することが好ましい。
なお、後述する分散剤としてのグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体と組み合わせて用いた場合に、現像残渣の発生を抑制し、耐NMP性を向上する効果に優れるという観点からは、光開始剤が前記一般式(1)で表される化合物からなることも好ましい。
<Other photoinitiators>
In the colored resin composition of the present invention, the photoinitiator preferably further contains another photoinitiator different from the compound represented by the general formula (1) in order to suppress the generation of precipitates. The photoinitiator used in the colored resin composition of the present invention includes a chain transfer agent in addition to the photopolymerization initiator.
Examples of the other photoinitiator include an α-aminoketone-based photoinitiator different from the compound represented by general formula (1), an oxime ester-based photoinitiator, a biimidazole-based photoinitiator, a thioxanthone-based photoinitiator, an acylphosphine oxide-based photoinitiator, and a mercapto-based chain transfer agent.
The other photoinitiator different from the compound represented by the general formula (1) preferably contains at least one selected from the group consisting of an oxime ester photoinitiator and an α-aminoketone photoinitiator, in particular, from the viewpoints of easily suppressing the generation of precipitates or improving sensitivity, and of being excellent in the effects of suppressing the generation of development residues and improving NMP resistance when used in combination with a graft copolymer or a salt-type graft copolymer as a dispersant described later.
In addition, from the viewpoint of excellent effects of suppressing the generation of development residues and improving NMP resistance when used in combination with a graft copolymer or a salt-type graft copolymer as a dispersant described later, it is also preferable that the photoinitiator is composed of a compound represented by the general formula (1).
また、析出物の発生を抑制する点又は感度を向上する点から、前記その他の光開始剤の総量100質量%中、オキシムエステル系光開始剤及びα-アミノケトン系光開始剤の合計含有量が、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、90質量%以上であることがより更に好ましい。 In addition, in order to suppress the occurrence of precipitates or to improve sensitivity, the total content of the oxime ester photoinitiator and the α-aminoketone photoinitiator is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more, out of a total amount of 100% by mass of the other photoinitiators.
また、前記その他の光開始剤は、乾燥時の昇華物の発生を抑制する点から、分子量が350以上であることが好ましく、355以上であることがより好ましく、360以上であることがより更に好ましい。前記その他の光開始剤の分子量の上限は、特に限定はされず、通常、1000以下であり、800以下であってもよく、600以下であってもよい。 The other photoinitiators preferably have a molecular weight of 350 or more, more preferably 355 or more, and even more preferably 360 or more, in order to suppress the generation of sublimates during drying. The upper limit of the molecular weight of the other photoinitiators is not particularly limited, and is usually 1000 or less, may be 800 or less, or may be 600 or less.
特に限定はされないが、乾燥時の昇華物の発生を抑制する点から、前記その他の光開始剤の総量100質量%中、分子量350以上の光開始剤の合計含有量が、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、90質量%以上であることがより更に好ましい。 Although not particularly limited, in order to suppress the generation of sublimates during drying, the total content of photoinitiators having a molecular weight of 350 or more is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more, out of a total amount of 100% by mass of the other photoinitiators.
前記その他の光開始剤として、オキシムエステル系光開始剤を用いる場合は、析出物の発生が抑制されやすくなることに加えて、更に、細線パターンを形成する際に、面内の線幅のばらつきが抑制され易くなる。また、オキシムエステル系光開始剤を用いることにより、現像耐性が向上し、水染み発生抑制効果が高くなる傾向がある。なお、水染みとは、アルカリ現像性を高くする成分を用いると、アルカリ現像後、純水でリンスした後に、水が染みたような跡が発生することをいう。このような水染みは、ポストベーク後に消えるので製品としては問題がないが、現像後にパターニング面の外観検査において、ムラ異常として検出されてしまい、正常品と異常品の区別がつかないという問題が生じる。そのため、外観検査において検査装置の検査感度を下げると、結果として最終的なカラーフィルタ製品の歩留まり低下を引き起こし、問題となる。
当該オキシムエステル系光開始剤としては、乾燥時の昇華物の発生を抑制する点及び析出物の発生を抑制する点から、中でも、芳香環を有するものが好ましく、芳香環を含む縮合環を有するものがより好ましく、カルバゾール骨格、ジフェニルスルフィド骨格又はフルオレン骨格を有するものがより更に好ましい。カルバゾール骨格又はジフェニルスルフィド骨格を有するオキシムエステル系光開始剤は、前記一般式(1)で表される化合物との組み合わせにより感度が向上しやすい点からも好ましい。
When an oxime ester photoinitiator is used as the other photoinitiator, the occurrence of precipitates is easily suppressed, and further, when a fine line pattern is formed, the variation in line width in the plane is easily suppressed. Furthermore, the use of an oxime ester photoinitiator tends to improve the development resistance and increase the effect of suppressing the occurrence of water stains. The water stain refers to the occurrence of traces of water stains after rinsing with pure water after alkaline development when a component that increases alkaline developability is used. Such water stains disappear after post-baking, so there is no problem as a product, but after development, they are detected as irregular abnormalities in the appearance inspection of the patterned surface, which causes a problem that it is difficult to distinguish between normal and abnormal products. Therefore, if the inspection sensitivity of the inspection device is reduced in the appearance inspection, the result is a decrease in the yield of the final color filter product, which is problematic.
Among these, the oxime ester photoinitiators are preferably those having an aromatic ring, more preferably those having a condensed ring containing an aromatic ring, and even more preferably those having a carbazole skeleton, a diphenyl sulfide skeleton, or a fluorene skeleton, in terms of suppressing the generation of sublimates during drying and suppressing the generation of precipitates. Oxime ester photoinitiators having a carbazole skeleton or a diphenyl sulfide skeleton are also preferred in that sensitivity is easily improved by combination with the compound represented by the general formula (1).
オキシムエステル系光開始剤としては、例えば、1,2-オクタジオン-1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(o-ベンゾイルオキシム)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(o-アセチルオキシム)、特開2000-80068号公報、特開2001-233842号公報、特表2010-527339号公報、特表2010-527338号公報、特開2013-041153号公報等に記載のオキシムエステル系光開始剤の中から適宜選択できる。カルバゾール骨格を有するオキシムエステル系光開始剤の市販品としては、例えば、イルガキュアOXE-02(BASF製)、アデカアークルズNCI-831(ADEKA社製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料社製)等が挙げられる。ジフェニルスルフィド骨格を有するオキシムエステル系光開始剤の市販品としては、例えば、アデカアークルズNCI-930(ADEKA社製)、TR-PBG-345、TR-PBG-3057(以上、常州強力電子新材料社製)、イルガキュアOXE-01(BASF製)等が挙げられる。フルオレン骨格を有するオキシムエステル系光開始剤の市販品としては、例えば、TR-PBG-365(常州強力電子新材料社製)等が挙げられる。 The oxime ester photoinitiator can be appropriately selected from, for example, 1,2-octadione-1-[4-(phenylthio)phenyl]-, 2-(o-benzoyloxime), ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-, 1-(o-acetyloxime), and the oxime ester photoinitiators described in JP-A No. 2000-80068, JP-A No. 2001-233842, JP-T No. 2010-527339, JP-T No. 2010-527338, JP-T No. 2013-041153, etc. Examples of commercially available oxime ester photoinitiators having a carbazole skeleton include Irgacure OXE-02 (manufactured by BASF), Adeka Arcles NCI-831 (manufactured by ADEKA), and TR-PBG-304 (manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.). Examples of commercially available oxime ester photoinitiators having a diphenyl sulfide skeleton include Adeka Arcles NCI-930 (manufactured by ADEKA), TR-PBG-345, TR-PBG-3057 (all manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.), and Irgacure OXE-01 (manufactured by BASF). Examples of commercially available oxime ester photoinitiators having a fluorene skeleton include TR-PBG-365 (manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.).
カルバゾール骨格を有するオキシムエステル系光開始剤としては、中でも、析出物の発生を抑制する点、及び感度を向上する点から、下記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物を好適に用いることができる。 As an oxime ester photoinitiator having a carbazole skeleton, an oxime ester compound represented by the following general formula (2) can be preferably used, in particular, from the viewpoints of suppressing the generation of precipitates and improving sensitivity.
一般式(2)において、Rcは、チオエーテル結合(-S-)、エーテル結合(-O-)及びカルボニル結合(-CO-)から選択される少なくとも1種の2価の連結基を含んでいてもよい炭素数7以上14以下の炭化水素基である。
前記Rcにおける炭素数7以上14以下の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、中でも、アルキル基、アリール基及びアラルキル基が好ましい。前記アルキル基は直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、直鎖状と環状の組み合わせであっても良い。前記アルキル基としては、例えば、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロヘキシルエチル基、ボルニル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、アダマンチル基、低級アルキル基置換アダマンチル基などを挙げることができる。前記アリール基としては、例えば、フェニル基の水素原子の少なくとも1つが炭素数1以上6以下のアルキル基によって置換された基、ビフェニル基、ナフチル基、並びに、ビフェニル基及びナフチル基の1つ又は2つの水素原子がメチル基又はエチル基によって置換された基などを挙げることができる。前記アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基などを挙げることができる。Rcにおける炭化水素基としては、中でも析出物を抑制しやすい点から、炭素数7以上12以下のアルキル基、アラルキル基、及びアリール基が好ましく、特に、シクロヘキサン等の脂肪族環又はベンゼン等の芳香環と、直鎖又は分岐のアルキル基又はアルキレン基とを含む基が好ましい。
また、前記Rcにおいては、前記炭化水素基が前記2価の連結基を含むことにより、溶剤溶解性や相溶性を向上し、析出物の発生を抑制することができる。前記2価の連結基としては、中でも、溶剤溶解性を向上する点から、チオエーテル結合(-S-)、又はエーテル結合(-O-)であることが好ましく、エーテル結合(-O-)がより好ましい。前記Rcにおいて、前記炭化水素基が前記2価の連結基を含む場合は、前記2価の連結基を介して前記炭化水素基がオキシムエステル基の炭素原子と結合していてもよいし、前記炭化水素基の炭素原子がオキシムエステル基の炭素原子と直接結合していてもよい。前記Rcにおいて、前記炭化水素基が前記2価の連結基を含み、且つ前記炭化水素基の炭素原子がオキシムエステル基の炭素原子と直接結合する場合としては、例えば、前記Rcが、炭化水素基同士を前記2価の連結基で結合した基である場合が挙げられる。炭化水素基同士を前記2価の連結基で結合した基としては、例えば、アルキルチオアルキル基、アリールチオアルキル基等のチオエーテル結合(-S-)を含む構造;メトキシシクロへキシル基等のアルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基等のエーテル結合(-O-)を含む構造;ベンゾイルメチル基、アシルアルキル基等のカルボニル結合(-CO-)を含む構造;等が挙げられる。
In general formula (2), Rc is a hydrocarbon group having 7 to 14 carbon atoms which may contain at least one divalent linking group selected from a thioether bond (-S-), an ether bond (-O-), and a carbonyl bond (-CO-).
Examples of the hydrocarbon group having 7 to 14 carbon atoms in Rc include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and an aralkyl group, among which an alkyl group, an aryl group, and an aralkyl group are preferred. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic, or may be a combination of linear and cyclic. Examples of the alkyl group include a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, a dodecyl group, a cyclohexylmethyl group, a cyclopentylethyl group, a cyclohexylethyl group, a bornyl group, an isobornyl group, a dicyclopentanyl group, an adamantyl group, and a lower alkyl group-substituted adamantyl group. Examples of the aryl group include a group in which at least one hydrogen atom of a phenyl group is substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a biphenyl group, a naphthyl group, and a group in which one or two hydrogen atoms of a biphenyl group and a naphthyl group are substituted with a methyl group or an ethyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group, etc. As the hydrocarbon group in Rc , an alkyl group having 7 to 12 carbon atoms, an aralkyl group, and an aryl group are preferred from the viewpoint of easily suppressing precipitation, and a group containing an aliphatic ring such as cyclohexane or an aromatic ring such as benzene, and a linear or branched alkyl or alkylene group is particularly preferred.
In addition, in the R c , the hydrocarbon group contains the divalent linking group, which improves solvent solubility and compatibility and suppresses the occurrence of precipitates. The divalent linking group is preferably a thioether bond (-S-) or an ether bond (-O-), and more preferably an ether bond (-O-), from the viewpoint of improving solvent solubility. In the R c , when the hydrocarbon group contains the divalent linking group, the hydrocarbon group may be bonded to a carbon atom of the oxime ester group via the divalent linking group, or the carbon atom of the hydrocarbon group may be directly bonded to a carbon atom of the oxime ester group. In the R c , when the hydrocarbon group contains the divalent linking group and the carbon atom of the hydrocarbon group is directly bonded to a carbon atom of the oxime ester group, for example, the R c may be a group in which hydrocarbon groups are bonded to each other via the divalent linking group. Examples of the group in which hydrocarbon groups are linked together via the divalent linking group include structures containing a thioether bond (-S-), such as alkylthioalkyl groups and arylthioalkyl groups; structures containing an ether bond (-O-), such as alkoxyalkyl groups such as methoxycyclohexyl groups and aryloxyalkyl groups; and structures containing a carbonyl bond (-CO-), such as benzoylmethyl groups and acylalkyl groups.
一般式(2)において、Rdは、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基であり、中でも、析出物の発生を抑制する観点から、炭素数1以上4以下の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1以上4以下のアルキル基であることがより好ましく、メチル基又はエチル基であることがより更に好ましい。 In general formula (2), Rd is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Among these, from the viewpoint of suppressing the generation of precipitates, Rd is preferably a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably a methyl group or an ethyl group.
前記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物としては、例えば、下記化合物(2-1)等を好適に用いることができる。 As the oxime ester compound represented by the general formula (2), for example, the following compound (2-1) can be suitably used.
前記化合物(2-1)の市販品としては、例えば、アデカアークルズNCI-831(ADEKA社製)を挙げることができる。
なお、前記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物は、例えば、特許第6119922号を参照して合成できる。
An example of a commercially available product of the compound (2-1) is ADEKA ARCLES NCI-831 (manufactured by ADEKA Corporation).
The oxime ester compound represented by the general formula (2) can be synthesized, for example, by referring to Japanese Patent No. 6,119,922.
ジフェニルスルフィド骨格を有するオキシムエステル系光開始剤としては、中でも、析出物の発生を抑制する点、及び感度を向上する点から、下記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物を好適に用いることができる。 As an oxime ester photoinitiator having a diphenyl sulfide skeleton, an oxime ester compound represented by the following general formula (3) can be preferably used, in particular, from the viewpoints of suppressing the generation of precipitates and improving sensitivity.
一般式(3)のRc’におけるチオエーテル結合(-S-)、エーテル結合(-O-)及びカルボニル結合(-CO-)から選択される少なくとも1種の2価の連結基を含んでいてもよい炭素数7以上14以下の炭化水素基としては、例えば、前記一般式(2)のRcと同様のものを挙げることができる。また、前記一般式(2)のRcにおいて好ましいものが、一般式(3)のRc’においても好ましい。 Examples of the hydrocarbon group having 7 to 14 carbon atoms which may contain at least one divalent linking group selected from a thioether bond (-S-), an ether bond (-O-) and a carbonyl bond (-CO-) in R c' in general formula (3) include the same as those in R c in general formula (2). In addition, those preferred in R c in general formula (2) are also preferred in R c' in general formula (3).
前記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物としては、例えば、下記化合物(3-1)等を好適に用いることができる。 As the oxime ester compound represented by the general formula (3), for example, the following compound (3-1) can be suitably used.
前記化合物(3-1)の市販品としては、例えば、TR-PBG-3057(常州強力電子新材料社製)を挙げることができる。
なお、前記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物は、例えば、特表2012―526185号公報を参照して合成できる。
An example of a commercially available product of the compound (3-1) is TR-PBG-3057 (manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.).
The oxime ester compound represented by the general formula (3) can be synthesized, for example, by referring to JP-T-2012-526185.
フルオレン骨格を有するオキシムエステル系光開始剤としては、中でも、析出物の発生を抑制する点から、下記一般式(4)で表されるオキシムエステル化合物を好適に用いることができる。 As an oxime ester photoinitiator having a fluorene skeleton, an oxime ester compound represented by the following general formula (4) can be preferably used, in particular, in terms of suppressing the occurrence of precipitates.
一般式(4)のRc”におけるチオエーテル結合(-S-)、エーテル結合(-O-)及びカルボニル結合(-CO-)から選択される少なくとも1種の2価の連結基を含んでいてもよい炭素数7以上14以下の炭化水素基としては、例えば、前記一般式(2)のRcと同様のものを挙げることができる。また、前記一般式(2)のRcにおいて好ましいものが、一般式(4)のRc”においても好ましい。 Examples of the hydrocarbon group having 7 to 14 carbon atoms which may contain at least one divalent linking group selected from a thioether bond (-S-), an ether bond (-O-) and a carbonyl bond (-CO-) in R c" in general formula (4) include the same as those in R c in general formula (2). In addition, those preferred in R c in general formula (2) are also preferred in R c" in general formula (4).
一般式(4)において、Re及びRfはそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1以上6以下の炭化水素基であり、中でも、析出物の発生を抑制する観点から、炭素数1以上6以下のアルキル基であることが好ましく、炭素数2以上6以下の直鎖アルキル基であることがより好ましい。 In general formula (4), R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Among these, from the viewpoint of suppressing the generation of precipitates, R e and R f are preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a linear alkyl group having 2 to 6 carbon atoms.
前記一般式(4)で表されるオキシムエステル化合物としては、例えば、下記化合物(4-1)等を好適に用いることができる。 As the oxime ester compound represented by the general formula (4), for example, the following compound (4-1) can be suitably used.
前記化合物(4-1)の市販品としては、例えば、TR-PBG-365(常州強力電子新材料社製)を挙げることができる。 An example of a commercially available product of the compound (4-1) is TR-PBG-365 (manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.).
オキシムエステル系光開始剤としては、析出物の発生を抑制する点から、前記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物、前記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物及び前記一般式(4)で表されるオキシムエステル化合物からなる群から選択される1種以上が好ましく、中でも、析出物の発生を抑制し、且つ感度を向上する点から、前記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物及び前記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物からなる群から選択される1種以上がより好ましく、前記化合物(2-1)及び前記化合物(3-1)から選択される1種以上が特に好ましい。 As the oxime ester photoinitiator, from the viewpoint of suppressing the generation of precipitates, one or more selected from the group consisting of the oxime ester compound represented by the general formula (2), the oxime ester compound represented by the general formula (3), and the oxime ester compound represented by the general formula (4) are preferred, and among them, from the viewpoint of suppressing the generation of precipitates and improving sensitivity, one or more selected from the group consisting of the oxime ester compound represented by the general formula (2) and the oxime ester compound represented by the general formula (3) are more preferred, and one or more selected from the compound (2-1) and the compound (3-1) are particularly preferred.
前記その他の光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物とは異なるα-アミノケトン系光開始剤を用いる場合は、析出物の発生が抑制されやすくなることに加えて、更に、着色層中の架橋密度が均一になりやすい点から好ましい。
前記α-アミノケトン系光開始剤としては、例えば、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ン-1-オン(例えばイルガキュア907、BASF社製)、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)-1-ブタノン(例えばイルガキュア369、BASF社製)、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン(イルガキュア379EG、BASF社製)等が挙げられる。
α-アミノケトン系光開始剤としては、単独で又は2種以上組み合わせて用いても良く、中でも、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ン-1-オン、及び、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)-1-ブタノンが、析出物の発生を抑制する点、並びに、残膜率の低下及び微小孔のビリツキを抑制する点から好ましく、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)-1-ブタノンが、更に昇華物の発生を抑制する点からより好ましい。
When an α-aminoketone-based photoinitiator other than the compound represented by the general formula (1) is used as the other photoinitiator, in addition to being more likely to suppress the generation of precipitates, it is also preferable in that the crosslink density in the colored layer is more likely to be uniform.
Examples of the α-aminoketone photoinitiator include 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one (e.g., Irgacure 907, manufactured by BASF Corporation), 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone (e.g., Irgacure 369, manufactured by BASF Corporation), and 2-(dimethylamino)-2-[(4-methylphenyl)methyl]-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone (Irgacure 379EG, manufactured by BASF Corporation).
The α-aminoketone photoinitiator may be used alone or in combination of two or more kinds. Among them, 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one and 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone are preferred from the viewpoint of suppressing the generation of precipitates and suppressing the decrease in the remaining film rate and the occurrence of crackling of micropores, and 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone is more preferred from the viewpoint of further suppressing the generation of sublimates.
ビイミダゾール系光開始剤としては、例えば、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-ブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-ブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール等を挙げることができる。
ビイミダゾール系光開始剤としては、単独で又は2種以上組み合わせて用いても良い。
Examples of the biimidazole-based photoinitiator include 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2-bromophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, and 2,2'-bis(2,4-dichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl. 2,2'-bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2-bromophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4-dibromophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4,6-tribromophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, and the like can be mentioned.
The biimidazole-based photoinitiators may be used alone or in combination of two or more kinds.
チオキサントン系光開始剤としては、例えば、2,4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等が挙げられる。
チオキサントン系光開始剤としては、単独で又は2種以上組み合わせて用いても良く、中でも、2,4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントンを用いることが、ラジカル発生の転移が向上する点から好ましい。
Examples of thioxanthone-based photoinitiators include 2,4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, and 2,4-dichlorothioxanthone.
The thioxanthone-based photoinitiator may be used alone or in combination of two or more kinds. Among them, it is preferable to use 2,4-isopropylthioxanthone and 2,4-diethylthioxanthone from the viewpoint of improving the transfer of radical generation.
アシルフォスフィンオキサイド系光開始剤は、熱による黄変が少ないという性質を有するため、輝度向上に適しているものの、一般的に感度が低く十分な硬化性が得られない場合がある。しかしながら、前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせると全体的な塗膜硬化性を向上し、微小孔を形成する際に、孔の端部のビリツキが抑制されて寸法精度が良好な微小孔を形成し易い点から好ましい。
アシルフォスフィンオキサイド系光開始剤としては、例えば、ベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6-テトラメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、3,4-ジメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-フェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルホスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメチルベンゾイル)-エチルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
アシルフォスフィンオキサイド系光開始剤としては、単独で又は2種以上組み合わせて用いても良く、中でも、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイドが、塗膜硬化性が向上する点から好ましい。
Acylphosphine oxide photoinitiators have the property of being less prone to yellowing due to heat, and therefore are suitable for improving brightness, but generally have low sensitivity and may not provide sufficient curing properties. However, when combined with the compound represented by the general formula (1), they are preferred because they improve the overall coating film curing properties, and when forming micropores, they are preferred because they can easily form micropores with good dimensional accuracy by suppressing the ripping at the end of the holes.
Examples of the acylphosphine oxide photoinitiator include benzoyl-diphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, 2,3,5,6-tetramethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, 3,4-dimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-phenylethoxyphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide, and bis(2,6-dimethylbenzoyl)-ethylphosphine oxide.
The acylphosphine oxide photoinitiator may be used alone or in combination of two or more kinds. Among them, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide is preferred from the viewpoint of improving the coating film curability.
メルカプト系連鎖移動剤は、反応の遅いラジカルからラジカルを受け取り反応を早めるという性質を有し、特に、ビイミダゾール系光開始剤と組み合わせると反応速度を向上する傾向が高い点から好ましい。
メルカプト系連鎖移動剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプト-5-メトキシベンゾチアゾール、2-メルカプト-5-メトキシベンゾイミダゾール、3-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸メチル、3-メルカプトプロピオン酸エチル、3-メルカプトプロピオン酸オクチル、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、およびテトラエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)等が挙げられる。
メルカプト系連鎖移動剤としては、単独で又は2種以上組み合わせて用いても良く、中でも、2-メルカプトベンゾチアゾールが、反応速度が向上する点から好ましい。
Mercapto-based chain transfer agents have the property of accepting radicals from slower-reacting radicals to accelerate the reaction, and are particularly preferred because they tend to increase the reaction rate when combined with a biimidazole-based photoinitiator.
Examples of the mercapto-based chain transfer agent include 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercapto-5-methoxybenzothiazole, 2-mercapto-5-methoxybenzimidazole, 3-mercaptopropionic acid, methyl 3-mercaptopropionate, ethyl 3-mercaptopropionate, octyl 3-mercaptopropionate, 1,4-bis(3-mercaptobutyryloxy)butane, and 1,3,5-tris(3-mercaptobutyryloxy)butane. (3-mercaptobutyloxyethyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis(3-mercaptobutyrate), pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate), dipentaerythritol hexakis(3-mercaptopropionate), and tetraethylene glycol bis(3-mercaptopropionate).
The mercapto-based chain transfer agent may be used alone or in combination of two or more kinds. Among them, 2-mercaptobenzothiazole is preferred from the viewpoint of improving the reaction rate.
本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において用いられる光開始剤の合計含有量は、本発明の効果が損なわれない限り特に制限はないが、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して、好ましくは0.1質量%以上12.0質量%以下、さらに好ましくは1.0質量%以上8.0質量%以下の範囲内である。この含有量が上記下限値以上であると十分に光硬化が進み、露光部分が現像時に溶出することを抑制し、一方上記上限値以下であると、得られる着色層の黄変による輝度の低下を抑制できる。
なお、固形分とは、溶剤以外のもの全てであり、液状の多官能モノマー等も含まれる。
The total content of the photoinitiator used in the photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is preferably in the range of 0.1% by mass to 12.0% by mass, more preferably 1.0% by mass to 8.0% by mass, based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters. If this content is equal to or more than the lower limit, photocuring proceeds sufficiently, and the exposed part is prevented from dissolving during development, while if it is equal to or less than the upper limit, the decrease in brightness due to yellowing of the obtained colored layer can be prevented.
The solid content refers to everything other than the solvent, and includes liquid polyfunctional monomers and the like.
前記光開始剤が、前記一般式(1)で表される化合物と、前記その他の光開始剤とを含有する場合、光開始剤の総量100質量%中、前記一般式(1)で表される化合物の含有量は、析出物の発生を抑制する点から、10質量%以上98質量%以下であることが好ましく、20質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、30質量%以上95質量%以下であることがより更に好ましく、析出物の発生をより抑制する点、及び感度を向上しやすい点から、50質量%以上90質量%以下であることが特に好ましい。 When the photoinitiator contains a compound represented by the general formula (1) and the other photoinitiator, the content of the compound represented by the general formula (1) in the total amount of 100% by mass of the photoinitiator is preferably 10% by mass or more and 98% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 95% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or more and 95% by mass or less, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of precipitates and easily improving sensitivity, and is particularly preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less.
[色材]
本発明において、色材は、カラーフィルタの着色層を形成した際に所望の発色が可能なものであればよく、特に限定されず、種々の有機顔料、染料、分散可能な染料、及び無機顔料を、単独で又は2種以上混合して用いることができる。中でも有機顔料は、発色性が高く、耐熱性も高いので、好ましく用いられる。
有機顔料としては、例えばカラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行)においてピグメント(Pigment)に分類されている化合物、具体的には、下記のようなカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
なお、以下においてカラーインデックス名を記載する場合、カラーインデックス名のうち番号のみが異なるものを列挙するときは、当該番号のみを列挙する場合がある。
[Colorant]
In the present invention, the coloring material is not particularly limited as long as it can develop a desired color when a colored layer of a color filter is formed, and various organic pigments, dyes, dispersible dyes, and inorganic pigments can be used alone or in combination of two or more. Among them, organic pigments are preferably used because they have high color development and high heat resistance.
Examples of organic pigments include compounds classified as pigments in the Color Index (C.I.; published by The Society of Dyers and Colourists), specifically, compounds assigned the following Color Index (C.I.) numbers.
In the following description of color index names, when color index names differing only in number are listed, only the number may be listed.
C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、55、60、61、65、71、73、74、81、83、93、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、155、156、166、168、175、185;
C.I.ピグメントオレンジ1、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、61、63、64、71、73;
C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38;
C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、193、194、202、206、207、208、209、215、216、220、224、226、242、243、245、254、255、264、265、269、291;
C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60;
C.I.ピグメントグリーン7、36、58、59、62、63;
C.I.ピグメントブラウン23、25;
C.I.ピグメントブラック1、7。
C.I.
C.I.
C.I.
C.I. Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37, 38, 40, 41, 42, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49:1, 49:2, 50:1, 52:1, 53:1, 57, 57:1, 57:2, 58:2, 58:4, 60:1, 63:1, 63:2, 64:1, 81:1, 83, 88, 90:1, 97, 101, 102, 1 04, 105, 106, 108, 112, 113, 114, 122, 123, 144, 146, 149, 150, 151, 166, 168, 170, 171, 172, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 18 0, 185, 187, 188, 190, 193, 194, 202, 206, 207, 208, 209, 215, 216, 220, 224, 226, 242, 243, 245, 254, 255, 264, 265, 269, 291;
C.I. Pigment Blue 15, 15:3, 15:4, 15:6, 60;
C.I. Pigment Green 7, 36, 58, 59, 62, 63;
C.I. Pigment Brown 23, 25;
C.I.
前記染料としては、従来公知の染料の中から適宜選択することができる。このような染料としては、例えば、アゾ系染料、金属錯塩アゾ系染料、アントラキノン系染料、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、シアニン系染料、ナフトキノン系染料、キノンイミン系染料、メチン系染料、フタロシアニン系染料などを挙げることができる。具体的には例えば、C.I.ソルベントイエロー4、14、15、24、82、88、94、98、162、179;
C.I.ソルベントレッド45、49;
C.I.ソルベントオレンジ2、7、11、15、26、56;
C.I.ソルベントブルー35、37、59、67;
C.I.アシッドレッド50、52、289;
C.I.アシッドバイオレット9、30;
C.I.アシッドブルー19;等を挙げることができる。
The dye can be appropriately selected from conventionally known dyes. Examples of such dyes include azo dyes, metal complex azo dyes, anthraquinone dyes, triarylmethane dyes, xanthene dyes, cyanine dyes, naphthoquinone dyes, quinoneimine dyes, methine dyes, and phthalocyanine dyes. Specific examples include C.I. Solvent Yellow 4, 14, 15, 24, 82, 88, 94, 98, 162, and 179;
C.I. Solvent Red 45, 49;
C.I.
C.I. Solvent Blue 35, 37, 59, 67;
C.I.
C.I.
C.I. Acid Blue 19; and the like.
前記分散可能な染料としては、染料に各種置換基を付与して溶剤に不溶化することにより分散可能となった染料や、溶解度の低い溶剤と組み合わせて用いることにより分散可能となった染料や、溶剤に可溶性の染料をカウンターイオンと塩形成して不溶化(レーキ化)したレーキ色材が挙げられる。このような分散可能な染料と、分散剤とを組み合わせて用いることにより当該染料の分散性や分散安定性を向上することができる。
なお、目安として、10gの溶剤(又は混合溶剤)に対して染料の溶解量が100mg以下であれば、当該溶剤(又は混合溶剤)において、当該染料が分散可能であると判定することができる。
Examples of the dispersible dye include dyes that have been rendered dispersible by adding various substituents to the dye to make it insoluble in a solvent, dyes that have been rendered dispersible by using it in combination with a solvent with low solubility, and lake colorants in which a dye that is soluble in a solvent is insolubilized (rake-formed) by forming a salt with a counter ion. By using such a dispersible dye in combination with a dispersant, the dispersibility and dispersion stability of the dye can be improved.
As a guideline, if the amount of dye dissolved in 10 g of a solvent (or mixed solvent) is 100 mg or less, it can be determined that the dye is dispersible in the solvent (or mixed solvent).
前記無機顔料の具体例としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、カーボンブラック等を挙げることができる。 Specific examples of the inorganic pigments include titanium oxide, barium sulfate, calcium carbonate, zinc oxide, lead sulfate, yellow lead, zinc yellow, red iron oxide (red iron (III) oxide), cadmium red, ultramarine, iron blue, chromium oxide green, cobalt green, amber, titanium black, synthetic iron black, and carbon black.
赤色着色層を形成する場合に用いる色材としては、中でも、C.I.ピグメントレッド177、254、269、291から選択される1種以上を好ましく用いることができる。 As a coloring material used when forming a red colored layer, one or more selected from C.I. Pigment Red 177, 254, 269, and 291 can be preferably used.
緑色着色層を形成する場合に用いる色材としては、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63から選択される1種以上を好ましく用いることができる。C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63から選択される1種以上を、光開始剤としての前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせて用いると、ポストベークによる着色層の輝度の低下を抑制する効果が大きい。これは、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63が、ポストベーク前後において前記一般式(1)で表される化合物と相互作用するためと推定される。前記一般式(1)で表される化合物は、耐熱性に優れるフルオレン骨格と炭素数2以上8以下のアルキル基を有するため、これらの構造の立体障害により、ポストベーク前後において、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63の分子の立体構造が維持されやすいため、ポストベーク前後で着色層の輝度が維持されやすいと推定される。 As the coloring material used when forming the green colored layer, one or more selected from C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63 can be preferably used. When one or more selected from C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63 are used in combination with the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator, the effect of suppressing the decrease in brightness of the colored layer due to post-baking is large. This is presumably because C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63 interact with the compound represented by the general formula (1) before and after post-baking. The compound represented by the general formula (1) has a fluorene skeleton with excellent heat resistance and an alkyl group with 2 to 8 carbon atoms, and therefore, due to the steric hindrance of these structures, C.I. Pigment Green 62 and C.I. It is assumed that the luminance of the colored layer is easily maintained before and after post-baking because the three-dimensional structure of the Pigment Green 63 molecules is easily maintained.
緑色着色層を形成する場合に用いる色材としては、下記一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンも好ましく用いることができる。下記一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンも、光開始剤としての前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせて用いると、ポストベークによる着色層の輝度の低下を抑制する効果が大きい。これは、下記一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンも、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63と同様に、ポストベーク前後において前記一般式(1)で表される化合物と相互作用することにより、ポストベーク後も色材分子の立体構造が維持されやすいため、ポストベーク前後で着色層の輝度が維持されやすいと推定される。 As a coloring material used when forming a green coloring layer, polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the following general formula (i) can also be preferably used. When polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the following general formula (i) is used in combination with the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator, it is highly effective in suppressing the decrease in brightness of the coloring layer due to post-baking. This is because, like C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63, polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the following general formula (i) also interacts with the compound represented by the general formula (1) before and after post-baking, which makes it easier to maintain the three-dimensional structure of the coloring material molecules even after post-baking, and it is presumed that the brightness of the coloring layer is easier to maintain before and after post-baking.
前記一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、高輝度化の観点から、質量分析法により測定されるマススペクトルにおいて、m/zが1780以上1820未満における最大イオン強度を、m/zが1820以上1860以下における最大イオン強度で除した値が、1.00以下であることが好ましく、1.00未満であることがより好ましく、0.9以下であることがより更に好ましく、0.85以下であることが特に好ましい。なお、前記値の下限値は、特に限定されず、通常0.50以上である。 From the viewpoint of achieving high brightness, the polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the general formula (i) preferably has a mass spectrum measured by mass spectrometry in which the maximum ion intensity at m/z of 1780 or more and less than 1820 is divided by the maximum ion intensity at m/z of 1820 or more and less than 1860, the value being 1.00 or less, more preferably less than 1.00, even more preferably 0.9 or less, and particularly preferably 0.85 or less. The lower limit of the value is not particularly limited, and is usually 0.50 or more.
また、緑色着色層を形成する場合に用いる色材としては、亜鉛フタロシアニン顔料であるC.I.ピグメントグリーン58及びC.I.ピグメントグリーン59から選択される1種以上に、更に黄色色材を組み合わせた緑色色材も好ましく用いることができる。
C.I.ピグメントグリーン58、59等の亜鉛フタロシアニン顔料と組み合わせて用いられる黄色色材としては、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー150、及びC.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
好ましいC.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料としては、例えば、下記一般式(A)で表されるアゾ化合物及びそれの互変異性構造のアゾ化合物のモノ、ジ、トリ及びテトラアニオンからなる群から選択される少なくとも1種のアニオンとCd,Co,Al,Cr,Sn,Pb,Zn,Fe,Ni,Cu及びMnからなる群から選択される少なくとも2種の金属のイオンと、下記一般式(B)で表される化合物とを含む黄色色材が挙げられる。
In addition, as a coloring material used in forming a green colored layer, a green coloring material obtained by combining one or more types selected from C.I. Pigment Green 58 and C.I. Pigment Green 59, which are zinc phthalocyanine pigments, with a yellow coloring material can also be preferably used.
As a yellow coloring material used in combination with a zinc phthalocyanine pigment such as C.I. Pigment Green 58 or 59, at least one selected from C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 150, and derivative pigments of C.I. Pigment Yellow 150 is preferred.
As a preferred derivative pigment of C.I. Pigment Yellow 150, for example, at least one anion selected from the group consisting of mono-, di-, tri- and tetra-anions of azo compounds represented by the following general formula (A) and azo compounds having a tautomeric structure thereof, and at least two metal ions selected from the group consisting of Cd, Co, Al, Cr, Sn, Pb, Zn, Fe, Ni, Cu and Mn, and a yellow colorant containing a compound represented by the following general formula (B).
一般式(A)中のアシルアミノ基におけるアシル基としては、例えば、アルキルカルボニル基、フェニルカルボニル基、アルキルスルホニル基、フェニルスルホニル基、アルキル、フェニル、又はナフチルで置換されていても良いカルバモイル基、アルキル、フェニル、又はナフチルで置換されていても良いスルファモイル基、アルキル、フェニル、又はナフチルで置換されていてもよいグアニル基等が挙げられる。前記アルキル基は炭素数1以上6以下であることが好ましい。また前記アルキル基は、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン、-OH、-CN、-NH2、及び、炭素数1以上6以下のアルコキシ基から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。また、前記フェニル基及びナフチル基は、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン、-OH、-CN、-NH2、-NO2、炭素数1以上6以下のアルキル基、及び/又は炭素数1以上6以下のアルコキシ基で置換されていてもよい。
一般式(A)中のアルキルアミノ基におけるアルキル基としては、炭素数1以上6以下であることが好ましい。前記アルキル基は、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン、-OH、-CN、-NH2、及び/又は、炭素数1以上6以下のアルコキシ基で置換されていてもよい。
一般式(A)中のアリールアミノ基におけるアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が挙げられ、これらのアリール基は、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン、-OH、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、-NH2、-NO2および-CNなどで置換されていてもよい。
Examples of the acyl group in the acylamino group in the general formula (A) include an alkylcarbonyl group, a phenylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a phenylsulfonyl group, a carbamoyl group which may be substituted with an alkyl, phenyl, or naphthyl, a sulfamoyl group which may be substituted with an alkyl, phenyl, or naphthyl, and a guanyl group which may be substituted with an alkyl, phenyl, or naphthyl. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with at least one selected from halogens such as F, Cl, and Br, -OH, -CN, -NH 2 , and alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms. The phenyl group and naphthyl group may be substituted with halogens such as F, Cl, and Br, -OH, -CN, -NH 2 , -NO 2 , alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and/or alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms.
The alkyl group in the alkylamino group in general formula (A) preferably has a carbon number of 1 to 6. The alkyl group may be substituted with, for example, a halogen such as F, Cl, or Br, -OH, -CN, -NH 2 , and/or an alkoxy group having a carbon number of 1 to 6.
Examples of the aryl group in the arylamino group in general formula (A) include a phenyl group and a naphthyl group, and these aryl groups may be substituted with, for example, a halogen such as F, Cl, or Br, -OH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, -NH2 , -NO2 , or -CN.
前記一般式(A)で表されるアゾ化合物及びそれの互変異性構造のアゾ化合物において、Rgとしては、それぞれ独立に、-OH、-NH2、-NH-CN、又はアルキルアミノであることが、色相の点から好ましく、2つのRgはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。
前記一般式(A)において、2つのRgは、中でも色相の点から、両方とも-OHである場合、両方とも-NH-CNである場合、又は、1つが-OHで1つが-NH-CNである場合が更に好ましく、両方とも-OHである場合がより更に好ましい。
In the azo compound represented by the general formula (A) and the azo compound having a tautomeric structure thereof, each R g is preferably independently -OH, -NH 2 , -NH-CN, or alkylamino from the viewpoint of hue, and the two R g 's may be the same or different.
In the general formula (A), from the viewpoint of hue, it is more preferable that both of the two Rg 's are -OH, both are -NH-CN, or one is -OH and the other is -NH-CN, and it is even more preferable that both are -OH.
また、前記一般式(A)で表されるアゾ化合物及びそれの互変異性構造のアゾ化合物において、Rhとしては、色相の点から、両方とも-OHである場合がより好ましい。 In the azo compound represented by the general formula (A) and azo compounds having a tautomeric structure thereof, it is more preferable that both Rh are --OH in terms of hue.
Cd,Co,Al,Cr,Sn,Pb,Zn,Fe,Ni,CuおよびMnからなる群から選択される少なくとも2種の金属としては、中でも、2価又は3価の陽イオンになる金属を少なくとも1種含むことが好ましく、Ni,Cu,およびZnからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、更に、少なくともNiを含むことが好ましい。
更に、Niと、更に、Cd,Co,Al,Cr,Sn,Pb,Zn,Fe,CuおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属とを含むことが好ましく、より更に、Niと、更に、Zn,Cu,AlおよびFeからなる群から選択される少なくとも1種の金属とを含むことが好ましい。中でも特に、前記少なくとも2種の金属としては、NiとZnであるか、又は、NiとCuであることが好ましい。
As the at least two metals selected from the group consisting of Cd, Co, Al, Cr, Sn, Pb, Zn, Fe, Ni, Cu and Mn, it is preferable to include at least one metal that becomes a divalent or trivalent cation, preferably at least one selected from the group consisting of Ni, Cu and Zn, and further preferably to include at least Ni.
It is further preferable that the alloy contains at least one metal selected from the group consisting of Ni, Cd, Co, Al, Cr, Sn, Pb, Zn, Fe, Cu and Mn, and it is further preferable that the alloy contains at least one metal selected from the group consisting of Ni, Zn, Cu, Al and Fe. In particular, the at least two metals are preferably Ni and Zn, or Ni and Cu.
C.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料である前記黄色色材において、少なくとも2種の金属の含有割合は適宜調製されれば良い。
中でも、色相の点から、前記黄色色材においては、Niと、更に、Cd,Co,Al,Cr,Sn,Pb,Zn,Fe,CuおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属との含有割合は、Ni:その他の前記少なくとも1種金属が97:3~10:90のモル比で含むことが好ましく、更に、90:10~10:90のモル比で含むことが好ましい。
中でも、色相の点から、NiとZnとをNi:Znが90:10~10:90のモル比で含むことが好ましく、80:20~20:80のモル比で含むことが更に好ましい。
或いは、色相の点から、NiとCuとをNi:Cuが97:3~10:90のモル比で含むことが好ましく、96:4~20:80のモル比で含むことが更に好ましい。
In the yellow colorant which is a derivative pigment of C.I. Pigment Yellow 150, the content ratio of at least two kinds of metals may be appropriately adjusted.
In particular, in terms of hue, the content ratio of Ni and at least one metal selected from the group consisting of Cd, Co, Al, Cr, Sn, Pb, Zn, Fe, Cu, and Mn in the yellow colorant is preferably such that the molar ratio of Ni:at least one other metal is 97:3 to 10:90, and more preferably such that the molar ratio is 90:10 to 10:90.
Among these, from the viewpoint of hue, it is preferable that Ni and Zn are contained in a molar ratio of Ni:Zn of 90:10 to 10:90, and it is more preferable that Ni:Zn is contained in a molar ratio of 80:20 to 20:80.
Alternatively, from the viewpoint of color, it is preferable that Ni and Cu are contained in a molar ratio of Ni:Cu of 97:3 to 10:90, and more preferably in a molar ratio of 96:4 to 20:80.
C.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料である前記黄色色材は、更に、前記特定の金属のイオンとは異なる金属イオンを含んでいても良い。前記黄色色材は、例えば、Li,Cs,Mg,Na,K,Ca,Sr,Ba,およびLaからなる群から選択される少なくとも1種の金属イオンを含んでいても良い。 The yellow colorant, which is a derivative pigment of C.I. Pigment Yellow 150, may further contain a metal ion different from the ion of the specific metal. The yellow colorant may contain at least one metal ion selected from the group consisting of Li, Cs, Mg, Na, K, Ca, Sr, Ba, and La.
前記黄色色材中に少なくとも2種の金属のイオンを含む態様としては、共通した結晶格子中に少なくとも2種の金属のイオンが含まれる場合と、別の結晶格子中に各々1種ずつの金属のイオンが含まれる結晶が凝集している場合が挙げられる。中でも、共通した結晶格子中に少なくとも2種の金属のイオンが含まれる場合が、よりコントラストが向上する点から好ましい。なお、共通した結晶格子中に少なくとも2種の金属のイオンが含まれる態様か、別の結晶格子中に各々1種ずつの金属のイオンが含まれる結晶が凝集している態様であるかは、例えば特開2014-12838号公報を参照してX線回折法を用いて適宜判断することができる。 Examples of the yellow colorant containing ions of at least two metals include a case in which at least two metal ions are contained in a common crystal lattice, and a case in which crystals containing one metal ion each are aggregated in separate crystal lattices. Among these, a case in which at least two metal ions are contained in a common crystal lattice is preferred in terms of improving contrast. Note that whether a common crystal lattice contains ions of at least two metals or a separate crystal lattice contains aggregated crystals containing one metal ion each can be appropriately determined using an X-ray diffraction method by referring to, for example, JP 2014-12838 A.
C.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料である前記黄色色材は、更に下記一般式(B)で表される化合物を含む。前記黄色色材は、前記一般式(A)で表されるアゾ化合物及びそれの互変異性構造のアゾ化合物のアニオンと特定の金属イオンとからなる金属錯体と下記一般式(B)で表される化合物との複合分子を含む。これらの分子間の結合は、例えば分子間相互作用によるか、ルイス酸-塩基相互作用によるか、又は配位結合によって形成され得る。また、ゲスト分子がホスト分子を構成する格子に組み込まれている包接化合物のような構造であっても良い。或いは、2つの物質が共同結晶を形成し、第一の成分の規則的な格子の位置に第二の成分の原子が位置しているような混合置換結晶を形成していても良い。 The yellow colorant, which is a derivative pigment of C.I. Pigment Yellow 150, further contains a compound represented by the following general formula (B). The yellow colorant contains a composite molecule of a metal complex consisting of an anion of an azo compound represented by the above general formula (A) and an azo compound having a tautomeric structure thereof and a specific metal ion, and a compound represented by the following general formula (B). The bond between these molecules can be formed, for example, by intermolecular interaction, Lewis acid-base interaction, or coordinate bond. It may also have a structure such as an inclusion compound in which a guest molecule is incorporated into a lattice constituting a host molecule. Alternatively, two substances may form a co-crystal, forming a mixed substitution crystal in which atoms of the second component are located at regular lattice positions of the first component.
Rjにおけるアルキル基としては、炭素数1以上6以下のアルキル基であることが好ましく、更に炭素数1以上4以下のアルキル基であることが好ましい。当該アルキル基は、-OH基で置換されていても良い。
中でも、Rjは、水素原子であることが好ましい。
The alkyl group for Rj is preferably an alkyl group having from 1 to 6 carbon atoms, more preferably from 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with an --OH group.
Among these, Rj is preferably a hydrogen atom.
前記一般式(B)で表される化合物の含有量は、前記一般式(A)で表されるアゾ化合物及びそれの互変異性構造のアゾ化合物の1モルを基準にして、一般的には5モル以上300モル以下であり、10モル以上250モル以下であることが好ましく、更に100モル以上200モル以下であることが好ましい。 The content of the compound represented by the general formula (B) is generally 5 moles or more and 300 moles or less, preferably 10 moles or more and 250 moles or less, and more preferably 100 moles or more and 200 moles or less, based on 1 mole of the azo compound represented by the general formula (A) and its tautomeric azo compound.
また、C.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料である前記黄色色材は、更に、尿素および置換尿素、例えばフェニル尿素、ドデシル尿素等、並びにそのアルデヒド、特にホルムアルデヒドとの重縮合物;複素環、例えばバルビツール酸、ベンズイミダゾロン、ベンズイミダゾロン-5-スルホン酸、2,3-ジヒドロキシキノキサリン、2,3-ジヒドロキシキノキサリン-6-スルホン酸、カルバゾール、カルバゾール-3,6-ジスルホン酸、2-ヒドロキシキノリン、2,4-ジヒドロキシキノリン、カプロラクタム、メラミン、6-フェニル-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミン、6-メチル-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミン、シアヌル酸等を含んでいても良い。
また、前記黄色色材は、更に、水溶性ポリマー、例えばエチレン-プロピレンオキシド-ブロックポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸、例えばカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチル-およびエチルヒドロキシエチルセルロースのような変性セルロース等を含んでいても良い。
In addition, the yellow colorant, which is a derivative pigment of C.I. Pigment Yellow 150, may further contain urea and substituted urea, such as phenylurea, dodecylurea, and the like, as well as polycondensates thereof with aldehydes, particularly formaldehyde; heterocycles, such as barbituric acid, benzimidazolone, benzimidazolone-5-sulfonic acid, 2,3-dihydroxyquinoxaline, 2,3-dihydroxyquinoxaline-6-sulfonic acid, carbazole, carbazole-3,6-disulfonic acid, 2-hydroxyquinoline, 2,4-dihydroxyquinoline, caprolactam, melamine, 6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine, 6-methyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine, cyanuric acid, and the like.
The yellow colorant may further comprise a water-soluble polymer, such as an ethylene-propylene oxide block polymer, polyvinyl alcohol, poly(meth)acrylic acid, modified cellulose such as carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl- and ethylhydroxyethyl cellulose, and the like.
C.I.ピグメントイエロー150の誘導体顔料である前記黄色色材は、例えば、特開2014-12838号公報を参照することにより、調製することができる。 The yellow colorant, which is a derivative pigment of C.I. Pigment Yellow 150, can be prepared, for example, by referring to JP-A-2014-12838.
また、緑色着色層を形成する場合に用いる色材としては、後述する一般式(ii)で表される色材及び一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上を補色として含む緑色色材も、耐熱性及び耐光性の点、並びにカラーフィルタの高輝度化の点から好ましく用いることができる。 In addition, as a coloring material used when forming a green colored layer, a green coloring material containing one or more complementary colors selected from the group consisting of coloring materials represented by general formula (ii) and coloring materials represented by general formula (iii) described below can also be preferably used from the viewpoints of heat resistance, light resistance, and high brightness of the color filter.
青色着色層を形成する場合に用いる色材としては、銅フタロシアニン顔料であるC.I.ピグメントブルー15:6に、更にC.I.ピグメントバイオレット23等の紫色色材を組み合わせた青色色材を好ましく用いることができる。 As a coloring material used when forming a blue colored layer, a blue coloring material obtained by combining C.I. Pigment Blue 15:6, which is a copper phthalocyanine pigment, with a purple coloring material such as C.I. Pigment Violet 23 can be preferably used.
また、青色着色層を形成する場合に用いる色材としては、高輝度化の点から、トリアリールメタン系染料、キサンテン系染料、及びシアニン系染料の少なくとも1種を含むことも好ましい。中でも、耐熱性が高い点から、トリアリールメタン系染料及びキサンテン系染料から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、トリアリールメタン系レーキ色材を含むことがより好ましい。前記染料又はレーキ色材を、銅フタロシアニン顔料であるC.I.ピグメントブルー15:6等の有機顔料と組み合わせて用いることも好ましい。 In addition, the coloring material used when forming the blue colored layer preferably contains at least one of triarylmethane dyes, xanthene dyes, and cyanine dyes from the viewpoint of high brightness. Among them, it is preferable to contain at least one selected from triarylmethane dyes and xanthene dyes from the viewpoint of high heat resistance, and it is more preferable to contain a triarylmethane lake coloring material. It is also preferable to use the dye or lake coloring material in combination with an organic pigment such as C.I. Pigment Blue 15:6, which is a copper phthalocyanine pigment.
前記トリアリールメタン系レーキ色材としては、耐熱性及び耐光性に優れ、カラーフィルタの高輝度化を達成する点から、中でも、トリアリールメタン系塩基性染料と、ポリ酸アニオンとを含むことが好ましく、例えば、下記一般式(ii)で表される色材及び下記一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上を好ましく用いることができ、特に、下記一般式(ii)で表される色材を好ましく用いることができる。
本発明の着色樹脂組成物は、下記一般式(ii)で表される色材及び下記一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上と、光開始剤としての前記一般式(1)で表される化合物とを組み合わせて含むことにより、特に、耐熱性が向上した着色層を形成することができる。これは、光開始剤として感度が良好な前記一般式(1)で表される化合物を用いることにより、着色層の架橋密度が高まり、更に、一般式(ii)で表される色材及び一般式(iii)で表される色材が、ポストベーク前後において前記一般式(1)で表される化合物と相互作用するためと推定される。前記一般式(1)で表される化合物は、耐熱性に優れるフルオレン骨格と炭素数2以上8以下のアルキル基を有するため、これらの構造の立体障害により、一般式(ii)で表される色材及び一般式(iii)で表される色材は、ポストベーク前後において、レーキ化した染料分子会合体が維持されやすいため、ポストベーク前後で着色層の色差が生じにくいと推定される。
As the triarylmethane lake colorant, from the viewpoint of achieving excellent heat resistance and light resistance and achieving high brightness of a color filter, it is preferable that the triarylmethane lake colorant contains a triarylmethane basic dye and a polyacid anion. For example, one or more selected from the group consisting of colorants represented by the following general formula (ii) and colorants represented by the following general formula (iii) can be preferably used, and in particular, the colorant represented by the following general formula (ii) can be preferably used.
The colored resin composition of the present invention can form a colored layer having improved heat resistance by combining one or more selected from the group consisting of a colorant represented by the following general formula (ii) and a colorant represented by the following general formula (iii) and a compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator. This is presumed to be because the crosslink density of the colored layer is increased by using the compound represented by the general formula (1) having good sensitivity as a photoinitiator, and the colorant represented by the general formula (ii) and the colorant represented by the general formula (iii) interact with the compound represented by the general formula (1) before and after post-baking. The compound represented by the general formula (1) has a fluorene skeleton having excellent heat resistance and an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, and therefore, due to the steric hindrance of these structures, the colorant represented by the general formula (ii) and the colorant represented by the general formula (iii) are likely to maintain the laked dye molecule association before and after post-baking, so that it is presumed that the color difference of the colored layer is unlikely to occur before and after post-baking.
a及びcは2以上の整数、b及びdは1以上の整数を表す。eは0又は1であり、eが0のとき結合は存在しない。f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下である。複数あるe、f及びgはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
a and c represent integers of 2 or more, and b and d represent integers of 1 or more. e is 0 or 1, and when e is 0, no bond exists. f and g represent integers of 0 to 4, and f+e and g+e are 0 to 4. Multiple e, f, and g may be the same or different.
mは2以上の整数を表す。jは0又は1であり、jが0のとき結合は存在しない。k及びlは0以上4以下の整数を表し、k+j及びl+jは0以上4以下である。複数あるj、k及びlはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
m represents an integer of 2 or more; j is 0 or 1, and when j is 0, no bond exists; k and l represent integers of 0 to 4, and k+j and l+j are 0 to 4. Multiple j, k and l may be the same or different.
前記一般式(ii)で表される色材は、2価以上のアニオンと、2価以上のカチオンとを含むため、当該色材の凝集体においては、アニオンとカチオンが単に1分子対1分子でイオン結合しているのではなく、イオン結合を介して複数の分子が会合する分子会合体を形成し得ることから、見かけの分子量が、従来のレーキ顔料の分子量に比べて格段に増大する。このような分子会合体の形成により固体状態での凝集力がより高まり、熱運動を低下させ、イオン対の解離やカチオン部の分解を抑制でき、従来のレーキ顔料に比べて退色し難いと推定される。 The colorant represented by the general formula (ii) contains a divalent or higher anion and a divalent or higher cation, and therefore in the aggregate of the colorant, the anion and the cation are not simply ionic bonded one molecule to one molecule, but can form a molecular association in which multiple molecules associate through ionic bonds, and therefore the apparent molecular weight is significantly increased compared to the molecular weight of conventional lake pigments. The formation of such molecular associations increases the cohesive force in the solid state, reduces thermal motion, and suppresses dissociation of ion pairs and decomposition of the cation portion, and it is presumed that the colorant is less prone to fading than conventional lake pigments.
前記一般式(ii)におけるAは、N(窒素原子)と直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基、又は当該脂肪族炭化水素基を有する芳香族基を表し、炭素鎖中にO(酸素原子)、S(硫黄原子)、N(窒素原子)等のヘテロ原子が含まれていてもよいものである。すなわち、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、N等のヘテロ原子が含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、N等のヘテロ原子が含まれてもよい芳香族基を表す。Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないため、カチオン性の発色部位が有する色調や透過率等の色特性は、連結基Aや他の発色部位の影響を受けず、単量体と同様の色を保持することができる。 In the general formula (ii), A is an a-valent organic group in which the carbon atom directly bonded to N (nitrogen atom) does not have a π bond, and the organic group represents an aliphatic hydrocarbon group having a saturated aliphatic hydrocarbon group at least at the end directly bonded to N, or an aromatic group having the aliphatic hydrocarbon group, and may contain heteroatoms such as O (oxygen atom), S (sulfur atom), and N (nitrogen atom) in the carbon chain. That is, the organic group represents an aliphatic hydrocarbon group having a saturated aliphatic hydrocarbon group at least at the end directly bonded to N and may contain heteroatoms such as O, S, and N in the carbon chain, or an aromatic group having an aliphatic hydrocarbon group at the end directly bonded to N and may contain heteroatoms such as O, S, and N in the carbon chain. Since the carbon atom directly bonded to N does not have a π bond, the color characteristics such as color tone and transmittance of the cationic color-developing moiety are not affected by the linking group A or other color-developing moieties, and can maintain the same color as the monomer.
Aにおいて、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基は、Nと直接結合する末端の炭素原子がπ結合を有しなければ、直鎖、分岐又は環状のいずれであってもよく、末端以外の炭素原子が不飽和結合を有していてもよく、置換基を有していてもよく、炭素鎖中に、O、S、Nが含まれていてもよい。例えば、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、アミド基等が含まれていてもよく、水素原子が更にハロゲン原子等に置換されていてもよい。
また、Aにおいて上記脂肪族炭化水素基を有する芳香族基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基を有する、単環又は多環芳香族基が挙げられ、置換基を有していてもよく、O、S、Nが含まれる複素環であってもよい。
中でも、骨格の堅牢性の点から、Aは、環状の脂肪族炭化水素基又は芳香族基を含むことが好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基としては、シクロヘキサン、シクロペンタン、ノルボルナン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、アダマンタンを含む基等が挙げられる。また、芳香族基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環を含む基等が挙げられる。例えば、Aが2価の有機基の場合、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐、又は環状のアルキレン基や、キシリレン基等の炭素数1以上20以下のアルキレン基を2個置換した芳香族基等が挙げられる。
In A, the aliphatic hydrocarbon group having a saturated aliphatic hydrocarbon group at least at the terminal directly bonded to N may be straight-chained, branched or cyclic, as long as the terminal carbon atom directly bonded to N does not have a π bond, and a carbon atom other than the terminal may have an unsaturated bond or may have a substituent, and the carbon chain may contain O, S or N. For example, a carbonyl group, a carboxy group, an oxycarbonyl group, an amide group or the like may be contained, and a hydrogen atom may be further substituted by a halogen atom or the like.
In addition, the aromatic group having an aliphatic hydrocarbon group for A includes a monocyclic or polycyclic aromatic group having an aliphatic hydrocarbon group having a saturated aliphatic hydrocarbon group at least at an end directly bonded to N, which may have a substituent and may be a heterocycle containing O, S or N.
Among these, from the viewpoint of the robustness of the skeleton, it is preferable that A contains a cyclic aliphatic hydrocarbon group or an aromatic group.
Examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon group include groups containing cyclohexane, cyclopentane, norbornane, bicyclo[2.2.2]octane, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decane, and adamantane. Examples of the aromatic group include groups containing a benzene ring and a naphthalene ring. For example, when A is a divalent organic group, examples of the aromatic group include linear, branched, or cyclic alkylene groups having 1 to 20 carbon atoms, and aromatic groups substituted with two alkylene groups having 1 to 20 carbon atoms, such as xylylene groups.
本発明においては、堅牢性と、分子運動の自由度を両立して、耐熱性を向上する点から、Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基であることが好ましい。Aは、2個以上のシクロアルキレン基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、中でも、2個以上の環状脂肪族炭化水素基が直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基で連結した構造を有することが更に好ましい。
2個以上ある環状脂肪族炭化水素基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、例えば、前記環状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられ、中でもシクロヘキサン、シクロペンタンが好ましい。
In the present invention, from the viewpoint of improving heat resistance by achieving both robustness and freedom of molecular motion, it is preferable that A is an aliphatic hydrocarbon group having two or more cyclic aliphatic hydrocarbon groups, having a saturated aliphatic hydrocarbon group at an end directly bonded to N, and the carbon chain may contain O, S, or N. It is more preferable that A is an aliphatic hydrocarbon group having two or more cycloalkylene groups, having a saturated aliphatic hydrocarbon group at an end directly bonded to N, and the carbon chain may contain O, S, or N, and among these, it is even more preferable that A has a structure in which two or more cyclic aliphatic hydrocarbon groups are linked by a linear or branched aliphatic hydrocarbon group.
The two or more cyclic aliphatic hydrocarbon groups may be the same or different, and examples thereof include the same cyclic aliphatic hydrocarbon groups as those mentioned above, with cyclohexane and cyclopentane being preferred.
本発明においては、耐熱性の点から、中でも、前記Aが、下記一般式(iia)で表される置換基であることが好ましい。 In the present invention, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable that A is a substituent represented by the following general formula (iia):
堅牢性と、発色部位の熱運動との両立に優れ、耐熱性が向上する点から、Rxiにおける炭素数1以上3以下のアルキレン基であることが好ましい。このようなアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられ、中でもメチレン基又はエチレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。
炭素数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
また、炭素数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
From the viewpoint of achieving excellent compatibility between fastness and thermal motion of the color-forming site and improving heat resistance, R xi is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. Examples of such an alkylene group include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group. Among them, a methylene group or an ethylene group is preferable, and a methylene group is more preferable.
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, and the alkyl group may be linear or branched.
Examples of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group, and the alkoxy group may be linear or branched.
Rxii及びRxiiiにおける、炭素数1以上4以下のアルキル基、及び、炭素数1以上4以下のアルコキシ基は、前記Rxiが有してもよい置換基と同様のものが挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms in R xii and R xiii are the same as the substituents that may be possessed by R xi .
一般式(iia)において、シクロヘキサン(シクロヘキシレン基)は2個以上4個以下、即ち、pが1以上3以下であることが、耐熱性の点から好ましく、中でもpが1以上2以下であることがより好ましい。
またシクロヘキシレン基が有する置換基Rxii及びRxiiiの置換数は、特に限定されないが、耐熱性の点から、1個以上3個以下であることが好ましく、1個以上2個以下であることがより好ましい。即ちq及びrが1以上3以下の整数であることが好ましく、q及びrが1以上2以下の整数であることが好ましい。
In the general formula (iia), it is preferable that the cyclohexane (cyclohexylene group) is 2 or more and 4 or less, that is, p is 1 or more and 3 or less, from the viewpoint of heat resistance, and it is more preferable that p is 1 or more and 2 or less.
The number of substituents R xii and R xiii in the cyclohexylene group is not particularly limited, but from the viewpoint of heat resistance, it is preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2. That is, q and r are preferably integers of 1 to 3, more preferably q and r are integers of 1 to 2.
このような連結基Aの好適な具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of suitable linking groups A include, but are not limited to, the following:
Ri~Rvにおけるアルキル基は、特に限定されない。例えば、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐状又は環状のアルキル基等が挙げられ、中でも、炭素数が1以上8以下の直鎖又は分岐のアルキル基であることが挙げられ、炭素数が1以上5以下の直鎖又は分岐のアルキル基であることが、輝度及び耐熱性の点から挙げられ、Ri~Rvにおけるアルキル基がエチル基又はメチル基であることが挙げられる。アルキル基が有してもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、アリール基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等が挙げられ、置換されたアルキル基としては、ベンジル基のようなアラルキル基等が挙げられる。
Ri~Rvにおけるアリール基は、特に限定されない。例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アリール基が有してもよい置換基としては、例えばアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基等が挙げられる。
中でも化学的安定性の点からRi~Rvとしては、各々独立に、水素原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、フェニル基、又は、RiiとRiii、RivとRvが結合してピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環を形成していることが好ましい。
The alkyl group in R i to R v is not particularly limited. For example, it may be a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, among which a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms may be used. From the viewpoint of brightness and heat resistance, a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be used. The alkyl group in R i to R v may be an ethyl group or a methyl group. The substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, but may be, for example, an aryl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, or the like. As the substituted alkyl group, an aralkyl group such as a benzyl group may be used.
The aryl group in R i to R v is not particularly limited. Examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the substituent that the aryl group may have include an alkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, and a hydroxyl group.
Among these, from the viewpoint of chemical stability, it is preferable that R i to R v each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group, or that R ii and R iii , and R iv and R v are bonded to form a pyrrolidine ring, a piperidine ring, or a morpholine ring.
耐熱性の点からは、Rii~Rvのうち少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基であることが好ましい。Rii~Rvのうち少なくとも一つが、シクロアルキル基、又は、アリール基を有することにより、立体障害による分子間相互作用が低減するため、発色部位の熱に対する影響を抑制できるため、耐熱性に優れていると考えられる。 From the viewpoint of heat resistance, it is preferable that at least one of R ii to R v is a cycloalkyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent. By having at least one of R ii to R v be a cycloalkyl group or an aryl group, intermolecular interactions due to steric hindrance are reduced, and the effect of heat on the color-developing site can be suppressed, which is considered to result in excellent heat resistance.
耐熱性の点からは、Rii~Rvのうち少なくとも一つが、下記一般式(iib)又は、下記一般式(iic)で表される置換基であることが好ましい。 From the viewpoint of heat resistance, it is preferable that at least one of R ii to R v is a substituent represented by the following general formula (iib) or (iic).
Rxiv、Rxv、Rxvi、Rxvii、Rxviii、及びRxixにおける炭素数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。また、炭素数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
前記アルキル基及びアルコキシ基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、水酸基等が挙げられる。
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in R xiv , R xv , R xvi , R xvii , R xviii , and R xix include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, which may be linear or branched. Examples of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group, which may be linear or branched.
Examples of the substituent that the alkyl group and alkoxy group may have include a halogen atom and a hydroxyl group.
前記一般式(iib)で表される置換基を有する場合、耐熱性の点から、Rxiv、Rxv、及びRxviの少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルコキシ基であることが好ましく、Rxiv及びRxvの少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルコキシ基であることがより好ましい。 When the substituent represented by the general formula (iib) is present, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable that at least one of R xiv , R xv , and R xvi is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, and it is more preferable that at least one of R xiv and R xv is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent.
また前記一般式(iic)で表される置換基を有する場合、耐熱性の点から、Rxvii、Rxviii、及びRxixの少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルコキシ基であることが好ましく、Rxvii及びRxviiiの少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数1以上4以下のアルコキシ基であることがより好ましい。 In addition, when the substituent represented by the general formula (iiic) is present, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable that at least one of R xvii , R xviii , and R xix is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, and it is more preferable that at least one of R xvii and R xviii is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent.
一般式(iib)で表される置換基、及び、一般式(iic)で表される置換基の好適な具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of suitable substituents represented by general formula (iib) and general formula (iic) include, but are not limited to, the following:
Rvi及びRviiは各々独立に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ルコキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。Rvi及びRviiにおけるアルキル基としては、特に限定されないが、炭素数が1以上8以下の直鎖、又は分岐を有するアルキル基であることが好ましく、炭素数が1以上4以下のアルキル基であることがより好ましい。炭素数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。アルキル基が有してもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、アリール基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等が挙げられる。
また、Rvi及びRviiにおけるアルコキシ基としては、特に限定されないが、炭素数が1以上8以下の直鎖、又は分岐を有するアルコキシ基であることが好ましく、炭素数が1以上4以下のアルコキシ基であることがより好ましい。炭素数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。アルコキシ基が有してもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、アリール基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等が挙げられる。
Rvi及びRviiにおけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
Rvi及びRviiの置換数、即ち、f及びgはそれぞれ独立に0以上4以下の整数を表し、中でも0以上2以下であることが好ましく、0以上1以下であることがより好ましい。複数あるf及びgはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Rvi及びRviiは、トリアリールメタン骨格、又は、キサンテン骨格内の共鳴構造を有する芳香環のいずれの部位に置換されていてもよいが、中でも、-NRiiRiii又は-NRivRvで表されるアミノ基の置換位置を基準にメタ位に置換されていることが好ましい。
R vi and R vii each independently represent an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, a halogen atom or a cyano group. The alkyl group in R vi and R vii is not particularly limited, but is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, and may be linear or branched. The substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, but examples thereof include an aryl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group.
The alkoxy group in R vi and R vii is not particularly limited, but is preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group, and may be linear or branched. Examples of the substituent that the alkoxy group may have include, but are not particularly limited to, an aryl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group.
Examples of the halogen atom in R vi and R vii include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
The number of substitutions of R vi and R vii , that is, f and g each independently represent an integer of 0 to 4, preferably 0 to 2, and more preferably 0 to 1. A plurality of f and g may be the same or different.
Furthermore, R vi and R vii may be substituted at any position of an aromatic ring having a resonance structure in the triarylmethane skeleton or the xanthene skeleton, and in particular, they are preferably substituted at the meta position based on the substitution position of the amino group represented by -NR ii R iii or -NR iv R v .
Ar1における2価の芳香族基は特に限定されない。Ar1における芳香族基は、炭素環からなる芳香族炭化水素基の他、複素環基であってもよい。芳香族炭化水素基における芳香族炭化水素としては、ベンゼン環の他、ナフタレン環、テトラリン環、インデン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の縮合多環芳香族炭化水素;ビフェニル、ターフェニル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、スチルベン等の鎖状多環式炭化水素が挙げられる。当該鎖状多環式炭化水素においては、ジフェニルエーテル等のように鎖状骨格中にO、S、Nを有していてもよい。一方、複素環基における複素環としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール等の5員複素環;ピラン、ピロン、ピリジン、ピロン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン等の6員複素環;ベンゾフラン、チオナフテン、インドール、カルバゾール、クマリン、ベンゾ-ピロン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等の縮合多環式複素環が挙げられる。これらの芳香族基は更に置換基として、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、及び、これらで置換されていても良いフェニル基等を有していてもよい。 The divalent aromatic group in Ar 1 is not particularly limited. The aromatic group in Ar 1 may be a heterocyclic group in addition to an aromatic hydrocarbon group consisting of a carbon ring. Examples of the aromatic hydrocarbon in the aromatic hydrocarbon group include condensed polycyclic aromatic hydrocarbons such as naphthalene ring, tetralin ring, indene ring, fluorene ring, anthracene ring, and phenanthrene ring, as well as benzene ring; and chain polycyclic hydrocarbons such as biphenyl, terphenyl, diphenylmethane, triphenylmethane, and stilbene. The chain polycyclic hydrocarbon may have O, S, or N in the chain skeleton, such as diphenyl ether. On the other hand, examples of the heterocycle in the heterocyclic group include 5-membered heterocycles such as furan, thiophene, pyrrole, oxazole, thiazole, imidazole, pyrazole, etc., 6-membered heterocycles such as pyran, pyrone, pyridine, pyrone, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, etc., and condensed polycyclic heterocycles such as benzofuran, thionaphthene, indole, carbazole, coumarin, benzo-pyrone, quinoline, isoquinoline, acridine, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, etc. These aromatic groups may further have, as a substituent, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, and a phenyl group which may be substituted therewith, etc.
1分子内に複数あるRi~Rvii及びAr1は、同一であっても異なっていてもよい。Ri~Rvii及びAr1の組み合わせにより、所望の色に調整することができる。 A plurality of R i to R vii and Ar 1 present in one molecule may be the same or different. Depending on the combination of R i to R vii and Ar 1 , a desired color can be adjusted.
Aにおける価数aは、カチオンを構成する発色性カチオン部位の数であり、aは2以上の整数である。このレーキ色材においては、カチオンの価数aが2以上であるため、耐熱性に優れており、中でも、カチオンの価数aが3以上であることが好ましい。aの上限は特に限定されないが、製造の容易性の点から、aが4以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましい。 The valence a in A is the number of color-developing cationic moieties that constitute the cation, and a is an integer of 2 or more. In this lake color material, the valence a of the cation is 2 or more, so that the heat resistance is excellent, and it is preferable that the valence a of the cation is 3 or more. There is no particular upper limit for a, but from the viewpoint of ease of production, it is preferable that a is 4 or less, and more preferably 3 or less.
一般式(ii)で表される色材のカチオン部は、耐熱性に優れ、加熱時の色変化が抑制され易い点から、分子量が1200以上であることが好ましく、1300以上であることが好ましい。 The cationic portion of the coloring material represented by general formula (ii) has excellent heat resistance and is easily prevented from changing in color when heated, so the molecular weight is preferably 1200 or more, and more preferably 1300 or more.
一般式(ii)で表される色材において、アニオン部(Bc-)は、高輝度で耐熱性に優れる点から、c価のポリ酸アニオンであって、2価以上のアニオンである。 In the coloring material represented by formula (ii), the anion portion (B c− ) is a c-valent polyacid anion, and is a divalent or higher anion, from the viewpoints of high luminance and excellent heat resistance.
複数のオキソ酸が縮合したポリ酸アニオンとしては、イソポリ酸アニオン(MmOn)c-であってもヘテロポリ酸アニオン(XlMmOn)c-であってもよい。上記イオン式中、Xはヘテロ原子、Mはポリ原子、lはヘテロ原子の組成比、mはポリ原子の組成比、nは酸素原子の組成比を表す。ポリ原子Mとしては、例えば、Mo、W、V、Ti、Nb等が挙げられる。またヘテロ原子Xとしては、例えば、Si、P、As、S、Fe、Co等が挙げられる。また、一部にNa+やH+等の対カチオンが含まれていてもよい。
中でも、耐熱性に優れる点から、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)より選択される1種以上の元素を有するポリ酸であることが好ましい。
このようなポリ酸としては、例えば、イソポリ酸である、タングステン酸イオン[W10O32]4-、モリブデン酸イオン[Mo6O19]2-や、ヘテロポリ酸である、リンタングステン酸イオン[PW12O40]3-、[P2W18O62]6-、ケイタングステン酸イオン[SiW12O40]4-、リンモリブデン酸イオン[PMo12O40]3-、ケイモリブデン酸イオン[SiMo12O40]4-、リンタングストモリブデン酸イオン[PW12-sMosO40]3-(sは1以上11以下の整数)、[P2W18-tMotO62]6-(tは1以上17以下の整数)、ケイタングストモリブデン酸イオン[SiW12-uMouO40]4-(uは1以上11以下の整数)等が挙げられる。タングステン(W)及びモリブデン(Mo)の少なくとも1種を含むポリ酸としては、耐熱性の点、及び原料入手の容易さの点から、上記の中でもヘテロポリ酸であることが好ましく、更にリン(P)を含むヘテロポリ酸であることがより好ましい。
さらに、リンタングストモリブデン酸イオン[PW10Mo2O40]3-、[PW11Mo1O40]3-、リンタングステン酸イオン[PW12O40]3-、のいずれかであることが耐熱性の点からさらに好ましい。
The polyacid anion formed by condensing a plurality of oxo acids may be an isopolyacid anion ( MmOn ) c- or a heteropolyacid anion ( XlMmOn ) c- . In the above ionic formula, X is a heteroatom, M is a polyatom , l is the composition ratio of the heteroatoms, m is the composition ratio of the polyatoms, and n is the composition ratio of the oxygen atoms. Examples of the polyatom M include Mo, W, V, Ti, and Nb. Examples of the heteroatom X include Si, P, As, S, Fe, and Co. In addition, a counter cation such as Na + or H + may be partially contained.
Among these, polyacids having one or more elements selected from tungsten (W) and molybdenum (Mo) are preferred because of their excellent heat resistance.
Examples of such polyacids include isopolyacids such as tungstate ion [W 10 O 32 ] 4− and molybdate ion [Mo 6 O 19 ] 2− , and heteropolyacids such as phosphotungstate ion [PW 12 O 40 ] 3− , [P 2 W 18 O 62 ] 6− , silicotungstate ion [SiW 12 O 40 ] 4− , phosphomolybdate ion [PMo 12 O 40 ] 3− , silicomolybdate ion [SiMo 12 O 40 ] 4− , and phosphotungstomolybdate ion [PW 12-s Mo s O 40 ] 3− (s is an integer of 1 to 11), [P 2 W 18-t Mo t O 62 ]. 6- (t is an integer of 1 or more and 17 or less), and silicotungstomolybdate ion [SiW 12-u Mo u O 40 ] 4- (u is an integer of 1 or more and 11 or less). As the polyacid containing at least one of tungsten (W) and molybdenum (Mo), from the viewpoints of heat resistance and ease of availability of raw materials, heteropolyacids are preferable among the above, and heteropolyacids containing phosphorus (P) are more preferable.
Furthermore, any one of phosphotungstomolybdate ion [PW 10 Mo 2 O 40 ] 3− , [PW 11 Mo 1 O 40 ] 3− , and phosphotungstate ion [PW 12 O 40 ] 3− is more preferable from the viewpoint of heat resistance.
一般式(ii)におけるbはカチオンの数を、dは分子会合体中のアニオンの数を示し、b及びdは1以上の整数を表す。bが2以上の場合、分子会合体中に複数あるカチオンは、1種単独であっても、2種以上が組み合わされていてもよい。また、dが2以上の場合、分子会合体中に複数あるアニオンは、1種単独であっても、2種以上が組み合わされていてもよい。 In general formula (ii), b represents the number of cations, d represents the number of anions in the molecular association, and b and d represent integers of 1 or more. When b is 2 or more, the multiple cations in the molecular association may be of one type alone or a combination of two or more types. When d is 2 or more, the multiple anions in the molecular association may be of one type alone or a combination of two or more types.
一般式(ii)におけるeは、0又は1の整数であり、eが0のとき結合は存在しない。e=0はトリアリールメタン骨格を表し、e=1はキサンテン骨格を表す。複数あるeは同一であっても異なっていてもよい。本発明に用いられる一般式(ii)で表されるレーキ色材においては、少なくともトリアリールメタン骨格を含むものが好適に用いられる。
なお、一般式(ii)で表されるレーキ色材としては、例えば、国際公開第2012/144520号パンフレット、国際公開第2018/003706号パンフレットを参考にして調製することができる。
In the general formula (ii), e is an integer of 0 or 1, and when e is 0, there is no bond. e=0 represents a triarylmethane skeleton, and e=1 represents a xanthene skeleton. Multiple e's may be the same or different. In the lake colorant represented by the general formula (ii) used in the present invention, those containing at least a triarylmethane skeleton are preferably used.
The lake colorant represented by general formula (ii) can be prepared by referring to, for example, International Publication No. 2012/144520 and International Publication No. 2018/003706.
一方、一般式(iii)中、RI~RVIは各々独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基を表し、RIとRII、RIIIとRIV、RVとRVIが結合して環構造を形成してもよいものである。RI~RVIは各々、前述の一般式(ii)のRi~Rvと同様であって良い。
一般式(iii)中、RVII及びRVIIIは各々独立に、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ルコキシ基、ハロゲン原子又はシアノ基を表すが、これらも前述の一般式(ii)のRvi及びRviiと同様であって良い。
一般式(iii)中、Ar2は置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基を表すが、当該Ar2は、前述の一般式(ii)のAr1のうち、芳香族複素環基と同様であって良い。
また、一般式(iii)中、Em-はm価のポリ酸アニオンを表すが、当該m価のポリ酸アニオンは、前述の一般式(ii)のc価のポリ酸アニオンと同様であって良い。
On the other hand, in the general formula (iii), R I to R VI each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent, and R I and R II , R III and R IV , and R V and R VI may be bonded to form a ring structure. R I to R VI may each be the same as R i to R v in the general formula (ii) described above.
In general formula (iii), R and R each independently represent an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, a halogen atom or a cyano group, and these may be the same as R and R in general formula (ii) described above.
In formula (iii), Ar 2 represents a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent, and Ar 2 may be the same as the aromatic heterocyclic group of Ar 1 in formula (ii) described above.
In addition, in the general formula (iii), E m- represents an m-valent polyacid anion, and the m-valent polyacid anion may be the same as the c-valent polyacid anion in the above-mentioned general formula (ii).
一般式(iii)中、mは、カチオンの数及びアニオンの数を示し、2以上の整数を表す。一般式(iii)中に複数あるカチオンは、1種単独であっても、2種以上が組み合わされていてもよい。また、アニオンについても、1種単独であっても、2種以上が組み合わされていてもよい。
一般式(iii)中、jは0又は1であり、jが0のとき結合は存在しない。一般式(iii)中のjは、前述の一般式(ii)のeと同様であって良い。また、一般式(iii)中のk及びlは、前述の一般式(ii)のf及びgと同様であって良い。
なお、一般式(iii)で表されるレーキ色材としては、例えば、特開2017-16099号公報を参考にして調製することができる。
In the general formula (iii), m represents the number of cations and the number of anions, and is an integer of 2 or more. The multiple cations in the general formula (iii) may be one type alone or two or more types in combination. The anions may also be one type alone or two or more types in combination.
In the general formula (iii), j is 0 or 1, and when j is 0, there is no bond. j in the general formula (iii) may be the same as e in the general formula (ii) described above. k and l in the general formula (iii) may be the same as f and g in the general formula (ii) described above.
The lake colorant represented by general formula (iii) can be prepared, for example, by referring to JP-A-2017-16099.
前記一般式(ii)で表される色材及び前記一般式(iii)で表される色材は、調色のための別の色材と組み合わせて用いられてもよい。前記一般式(ii)で表される色材及び前記一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上と組み合わせて用いる色材としては、耐熱性の観点から、有機顔料が好ましく用いられ、中でもフタロシアニン顔料が好ましく用いられる。分散性と保存安定性を向上する点からは、塩基性処理されたフタロシアニン顔料が好ましい。ここで、塩基性処理されたフタロシアニン顔料とは、塩基性化合物に由来する構造を有するフタロシアニン顔料をいう。塩基性化合物に由来する構造を有するフタロシアニン顔料としては、例えば、塩基性部位を有する色材誘導体を含むフタロシアニン顔料が好適なものとして挙げられる。 The coloring material represented by the general formula (ii) and the coloring material represented by the general formula (iii) may be used in combination with another coloring material for color matching. From the viewpoint of heat resistance, organic pigments are preferably used as coloring materials to be used in combination with one or more selected from the group consisting of the coloring material represented by the general formula (ii) and the coloring material represented by the general formula (iii), and among them, phthalocyanine pigments are preferably used. From the viewpoint of improving dispersibility and storage stability, a phthalocyanine pigment that has been treated with a base is preferred. Here, the term "basically treated phthalocyanine pigment" refers to a phthalocyanine pigment having a structure derived from a basic compound. As a phthalocyanine pigment having a structure derived from a basic compound, for example, a phthalocyanine pigment containing a coloring material derivative having a basic site is preferably mentioned.
前記フタロシアニン顔料としては、前記一般式(ii)で表される色材及び前記一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上と組み合わせて用いられることから、青色フタロシアニン顔料であることが好ましく、比較的輝度に優れる点から、銅フタロシアニン顔料が好ましい。塩基性処理に用いられる銅フタロシアニン顔料としては、粗製銅フタロシアニン顔料であっても良いし、α型、β型、γ型、ε型などの結晶構造を有する銅フタロシアニン顔料であっても良い。塩基性処理に用いられる銅フタロシアニン顔料としては、中でも、分散安定性に優れる点から、ε型の結晶構造を有する銅フタロシアニン顔料、及びβ型の結晶構造を有する銅フタロシアニン顔料よりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。 The phthalocyanine pigment is preferably a blue phthalocyanine pigment because it is used in combination with one or more selected from the group consisting of the colorant represented by the general formula (ii) and the colorant represented by the general formula (iii), and is preferably a copper phthalocyanine pigment because of its relatively excellent brightness. The copper phthalocyanine pigment used in the basic treatment may be a crude copper phthalocyanine pigment or a copper phthalocyanine pigment having an α-type, β-type, γ-type, ε-type, or other crystal structure. The copper phthalocyanine pigment used in the basic treatment is preferably one or more selected from the group consisting of a copper phthalocyanine pigment having an ε-type crystal structure and a copper phthalocyanine pigment having a β-type crystal structure because of its excellent dispersion stability.
本発明において塩基性処理には、塩基性部位を有する色材誘導体が好適に用いられる。本発明において、塩基性部位を有するとは、置換基として塩基性基を有する態様、置換基において塩基性化合物が酸と塩形成している態様等が挙げられる。
本発明で色材誘導体が有する塩基性部位としては、例えば、アミノ基、スルホン酸アンモニウム塩、又は、アミノ基を有するスルホンアミド基、アミノ基を有するアミド基、塩基性複素環基等が挙げられる。
本発明で色材誘導体が有する塩基性部位は、色材の水素原子が前記塩基性部位で置換されている態様で含まれていても良いし、色材に連結基を介して前記塩基性部位が置換されている態様で含まれていても良い。色材に連結基を介して前記塩基性部位が置換されている態様としては、例えば、色材に炭素数1以上20以下の炭化水素基が置換され、当該炭化水素基の水素原子が前記塩基性部位で置換されている態様が挙げられる。
In the present invention, a colorant derivative having a basic site is preferably used for the basic treatment. In the present invention, the term "having a basic site" refers to an embodiment having a basic group as a substituent, an embodiment in which a basic compound forms a salt with an acid in the substituent, and the like.
In the present invention, examples of the basic site that the colorant derivative has include an amino group, an ammonium sulfonate, a sulfonamide group having an amino group, an amide group having an amino group, and a basic heterocyclic group.
In the present invention, the basic moiety of the colorant derivative may be contained in a form in which a hydrogen atom of the colorant is substituted with the basic moiety, or in a form in which the basic moiety is substituted on the colorant via a linking group. An example of a form in which the basic moiety is substituted on the colorant via a linking group is a form in which a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is substituted on the colorant, and a hydrogen atom of the hydrocarbon group is substituted with the basic moiety.
色材誘導体が有する塩基性部位としては、中でも、酸性分散剤と相互作用しやすい点から、スルホン酸アンモニウム塩、又は、アミノ基を有するスルホンアミド基が好ましく、中でも、前記-SO2NH-(CH2)m-NR’R”(ここで、R’、及びR”はそれぞれ独立に、水素原子、前記アミノ基で置換されていても良い炭素数1以上30以下の炭化水素基、又は、互いに結合して隣接する窒素原子と共に塩基性複素環を形成したものを示し、mは1以上15以下の整数を示す)で表される基であることが好ましい。
また、色材誘導体が有する塩基性部位は、色材1分子に対して少なくとも1個有すれば良く、特に限定されないが、色材分散性の点から、1個又は2個有することが好ましい。色材誘導体が有する塩基性部位が色材に置換されている位置は特に限定されない。
As the basic site of the colorant derivative, from the viewpoint of easiness of interaction with the acidic dispersant, an ammonium sulfonate or a sulfonamide group having an amino group is preferable, and among them, a group represented by the above-mentioned -SO 2 NH-(CH 2 ) m -NR'R " (wherein R ' and R " each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms which may be substituted with the above-mentioned amino group, or a group which is bonded to each other to form a basic heterocycle together with the adjacent nitrogen atom, and m represents an integer of from 1 to 15) is preferable.
The colorant derivative may have at least one basic site per colorant molecule, and is not particularly limited thereto, but from the viewpoint of colorant dispersibility, it is preferable that the colorant derivative has one or two basic sites. The position at which the basic site of the colorant derivative is substituted by the colorant is not particularly limited.
塩基性部位を有する色材誘導体に用いられる色材は、公知の色材を適宜選択して用いることができるが、塩基性処理に用いられるフタロシアニン顔料と吸着し易い構造を有することが好ましく、同一又は類似の色素骨格や、相互作用し易い構造を有することが好ましい。また、塩基性処理に用いられるフタロシアニン顔料に近い色を示すことが好ましい。
塩基性部位を有する色材誘導体としては、中でも青色色材誘導体であることが好ましい。青色色材誘導体に用いられる青色色材は、公知の青色有機顔料、青色染料、及び青色染料の造塩化合物である青色レーキ色材等を用いることができるが、中でも、カラーインデックスで示されるブルー顔料又はシアン顔料と同じ色素骨格を有する色素を用いることが好ましく、中でも、分散性と輝度が向上する点から、フタロシアニン骨格を有する色素を用いることが好ましく、銅フタロシアニンが特に好ましい。
The colorant used in the colorant derivative having a basic site may be appropriately selected from known colorants, but it is preferable that the colorant has a structure that is easily adsorbed to the phthalocyanine pigment used in the basic treatment, preferably has the same or similar dye skeleton or a structure that is easily interacted with the phthalocyanine pigment used in the basic treatment, and preferably exhibits a color close to that of the phthalocyanine pigment used in the basic treatment.
Among the colorant derivatives having a basic site, blue colorant derivatives are preferred. The blue colorant used in the blue colorant derivative may be a known blue organic pigment, blue dye, or blue lake colorant which is a salt-forming compound of a blue dye, among which a colorant having the same color skeleton as a blue pigment or cyan pigment indicated in the Color Index is preferred, and among which a colorant having a phthalocyanine skeleton is preferred from the viewpoint of improving dispersibility and brightness, with copper phthalocyanine being particularly preferred.
塩基性部位を有する色材誘導体は、従来公知の方法により製造することができる。例えば、色材をスルホン化した後に、アンモニアや有機アミンで塩形成させる方法、又は、色材の置換基をスルホンアミド化する方法により製造することができる。
塩基性化合物に由来する構造を有するフタロシアニン顔料として、例えば、塩基性部位を有する色材誘導体を含むフタロシアニン顔料を調製する方法としては、例えば、塩基性部位を有する色材誘導体と、フタロシアニン顔料とを乾式粉砕後、更に塩基性部位を有する色材誘導体を混合する方法が挙げられる。この場合乾式粉砕機としてはボールミル、振動ミル、アトライター等が使用でき、粉砕温度は20℃以上130℃以下で自由に設定できる。
また、塩基性部位を有する色材誘導体を含むフタロシアニン顔料を調製する方法としては、塩基性部位を有する色材誘導体と、フタロシアニン顔料と、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸アンモニウム等の水溶性の無機塩と、グリコール系有機溶剤等の水溶性の有機溶剤を混合し、ソルベントソルトミリング法でニーダータイプの研磨機により混練りする方法等が挙げられる。
色材分散前に予め、塩基性処理されたフタロシアニン顔料を調製乃至準備し、色材を分散することにより、色材分散性を向上することができる。
The colorant derivative having a basic site can be produced by a conventionally known method, for example, by sulfonating the colorant and then forming a salt with ammonia or an organic amine, or by sulfonamidating a substituent of the colorant.
As a method for preparing a phthalocyanine pigment having a structure derived from a basic compound, for example, a phthalocyanine pigment containing a colorant derivative having a basic site can be exemplified by a method in which the colorant derivative having a basic site and the phthalocyanine pigment are dry-pulverized, and then the colorant derivative having a basic site is further mixed in. In this case, a ball mill, a vibration mill, an attritor, or the like can be used as the dry pulverizer, and the pulverization temperature can be freely set within a range of 20° C. to 130° C.
In addition, examples of a method for preparing a phthalocyanine pigment containing a color material derivative having a basic site include a method in which a color material derivative having a basic site, a phthalocyanine pigment, a water-soluble inorganic salt such as sodium chloride, calcium chloride, or ammonium sulfate, and a water-soluble organic solvent such as a glycol-based organic solvent are mixed together, and the mixture is kneaded by a kneader-type grinder using a solvent salt milling method.
The dispersibility of the colorant can be improved by preparing or preparing a phthalocyanine pigment that has been subjected to a basic treatment before dispersing the colorant, and then dispersing the colorant in the phthalocyanine pigment.
塩基性部位を有する色材誘導体を含むフタロシアニン顔料において、塩基性部位を有する色材誘導体の含有量は、分散性及び保存安定性の点から、フタロシアニン顔料100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることが更に好ましく、8質量部以上であることがより更に好ましい。一方、塩基性部位を有する色材誘導体の含有量は、輝度に優れる点から、フタロシアニン顔料100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがより好ましく、30質量部以下であることが更に好ましい。
なお、塩基性処理されたフタロシアニン顔料であることは、例えば、質量分析、元素分析、表面分析、電位差滴定、及びこれらの組み合わせを用いて適宜分析することができる。
In the phthalocyanine pigment containing a colorant derivative having a basic site, the content of the colorant derivative having a basic site is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, even more preferably 5 parts by mass or more, and even more preferably 8 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the phthalocyanine pigment, from the viewpoints of dispersibility and storage stability. On the other hand, the content of the colorant derivative having a basic site is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, and even more preferably 30 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the phthalocyanine pigment, from the viewpoint of excellent brightness.
The fact that the phthalocyanine pigment is a basic-treated phthalocyanine pigment can be determined by, for example, mass spectrometry, elemental analysis, surface analysis, potentiometric titration, or a combination thereof.
また、例えば、カラーフィルタの基板上に、本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を用いて遮光層のパターンを形成する場合には、インク中に遮光性の高い黒色顔料を配合する。遮光性の高い黒色顔料としては、例えば、カーボンブラックや四三酸化鉄などの無機顔料、或いは、シアニンブラックなどの有機顔料を使用できる。 For example, when forming a pattern of a light-shielding layer on a color filter substrate using the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention, a black pigment with high light-shielding properties is blended into the ink. As the black pigment with high light-shielding properties, for example, inorganic pigments such as carbon black and iron oxide, or organic pigments such as cyanine black can be used.
本発明に用いられる色材の平均一次粒径としては、カラーフィルタの着色層とした場合に、所望の発色が可能なものであればよく、特に限定されず、用いる色材の種類によっても異なるが、10nm以上100nm以下の範囲内であることが好ましく、15nm以上60nm以下であることがより好ましい。色材の平均一次粒径が上記範囲であることにより、本発明に係る色材分散液を用いて製造されたカラーフィルタを備えた表示装置を高コントラストで、かつ高品質なものとすることができる。 The average primary particle size of the colorant used in the present invention is not particularly limited as long as it is capable of producing the desired color when used as a colored layer of a color filter, and varies depending on the type of colorant used, but is preferably in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably 15 nm to 60 nm. By having the average primary particle size of the colorant in the above range, a display device equipped with a color filter manufactured using the colorant dispersion liquid of the present invention can be made to have high contrast and high quality.
色材の合計含有量は、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して、3質量%以上65質量%以下、より好ましくは4質量%以上60質量%以下の割合で配合することが好ましい。上記下限値以上であれば、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を所定の膜厚(通常は1.0μm以上5.0μm以下)に塗布した際の着色層が充分な色濃度を有する。また、上記上限値以下であれば、保存安定性に優れると共に、充分な硬度や、基板との密着性を有する着色層を得ることができる。特に色材濃度が高い着色層を形成する場合には、色材の合計含有量は、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して、15質量%以上65質量%以下、より好ましくは25質量%以上60質量%以下の割合で配合することが好ましい。 The total content of the coloring materials is preferably 3% by mass or more and 65% by mass or less, more preferably 4% by mass or more and 60% by mass or less, based on the total solid content of the photosensitive coloring resin composition for color filters. If it is equal to or more than the lower limit, the colored layer when the photosensitive coloring resin composition for color filters is applied to a predetermined film thickness (usually 1.0 μm to 5.0 μm) has sufficient color density. Also, if it is equal to or less than the upper limit, a colored layer having excellent storage stability, sufficient hardness, and adhesion to the substrate can be obtained. In particular, when forming a colored layer with a high coloring material concentration, the total content of the coloring materials is preferably 15% by mass or more and 65% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 60% by mass or less, based on the total solid content of the photosensitive coloring resin composition for color filters.
[アルカリ可溶性樹脂]
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は酸性基を有するものであり、バインダー樹脂として作用し、かつパターン形成する際に用いられるアルカリ現像液に可溶性であるものの中から、適宜選択して使用することができる。
本発明において、アルカリ可溶性樹脂とは、酸価が40mgKOH/g以上であることを目安にすることができる。
本発明における好ましいアルカリ可溶性樹脂は、酸性基、通常カルボキシ基を有する樹脂であり、具体的には、カルボキシ基を有するアクリル系共重合体及びカルボキシ基を有するスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂、カルボキシ基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられる。これらの中で特に好ましいものは、側鎖にカルボキシ基を有するとともに、さらに側鎖にエチレン性不飽和基等の光重合性官能基を有するものである。光重合性官能基を含有することにより形成される硬化膜の膜強度が向上するからである。また、これらアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂、並びにエポキシアクリレート樹脂は、2種以上混合して使用してもよい。
[Alkali-soluble resin]
The alkali-soluble resin in the present invention has an acidic group, acts as a binder resin, and can be appropriately selected from those that are soluble in an alkali developer used in forming a pattern.
In the present invention, an alkali-soluble resin can be defined as one having an acid value of 40 mgKOH/g or more.
The preferred alkali-soluble resin in the present invention is a resin having an acidic group, usually a carboxy group, and specifically includes acrylic resins such as acrylic copolymers having a carboxy group and styrene-acrylic copolymers having a carboxy group, and epoxy (meth)acrylate resins having a carboxy group. Among these, particularly preferred are those having a carboxy group in the side chain and further having a photopolymerizable functional group such as an ethylenically unsaturated group in the side chain. This is because the film strength of the cured film formed is improved by containing the photopolymerizable functional group. In addition, these acrylic resins such as acrylic copolymers and styrene-acrylic copolymers, and epoxy acrylate resins may be used in a mixture of two or more kinds.
カルボキシ基を有する構成単位を有するアクリル系共重合体、及びカルボキシ基を有するスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂は、例えば、カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマー、及び必要に応じて共重合可能なその他のモノマーを、公知の方法により(共)重合して得られた(共)重合体である。
カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸、マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸ダイマーなどが挙げられる。また、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を有する単量体と無水マレイン酸や無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物のような環状無水物との付加反応物、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートなども利用できる。また、カルボキシ基の前駆体として無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などの無水物含有モノマーを用いてもよい。中でも、共重合性やコスト、溶解性、ガラス転移温度などの点から(メタ)アクリル酸が特に好ましい。
Acrylic resins such as an acrylic copolymer having a structural unit having a carboxy group and a styrene-acrylic copolymer having a carboxy group are (co)polymers obtained by (co)polymerizing, for example, a carboxy group-containing ethylenically unsaturated monomer and, as necessary, other copolymerizable monomers by a known method.
Examples of carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomers include (meth)acrylic acid, vinylbenzoic acid, maleic acid, maleic acid monoalkyl esters, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, cinnamic acid, and acrylic acid dimer. In addition, addition reaction products of monomers having a hydroxyl group such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate with cyclic anhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and cyclohexanedicarboxylic anhydride, and ω-carboxy-polycaprolactone mono(meth)acrylate can also be used. In addition, anhydride-containing monomers such as maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride can also be used as precursors of the carboxyl group. Among these, (meth)acrylic acid is particularly preferred in terms of copolymerizability, cost, solubility, glass transition temperature, and the like.
アルカリ可溶性樹脂は、着色層の密着性が優れる点から、更に炭化水素環を有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂に、嵩高い基である炭化水素環を有することにより、得られた着色層の耐溶剤性、特に着色層の膨潤が抑制されるとの知見を得た。作用については未解明であるが、着色層内に嵩高い炭化水素環が含まれることにより、着色層内における分子の動きが抑制される結果、塗膜の強度が高くなり溶剤による膨潤が抑制されるものと推定される。
このような炭化水素環としては、置換基を有していてもよい環状の脂肪族炭化水素環、置換基を有していてもよい芳香族環、及びこれらの組み合わせが挙げられ、炭化水素環がカルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、アミド基等の置換基を有していてもよい。中でも、脂肪族環を含む場合には、着色層の耐熱性や密着性が向上すると共に、得られた着色層の輝度が向上する。
炭化水素環の具体例としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカン(ジシクロペンタン)、アダマンタン等の脂肪族炭化水素環;ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン等の芳香族環;ビフェニル、ターフェニル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、スチルベン等の鎖状多環や、カルド構造(9,9-ジアリールフルオレン);これらの基の一部が置換基によって置換された基等が挙げられる。
上記置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
The alkali-soluble resin preferably further has a hydrocarbon ring in view of excellent adhesion of the colored layer. It has been found that the presence of a bulky hydrocarbon ring in the alkali-soluble resin improves the solvent resistance of the obtained colored layer, and in particular, suppresses the swelling of the colored layer. Although the mechanism is not yet clear, it is presumed that the inclusion of a bulky hydrocarbon ring in the colored layer suppresses the movement of molecules in the colored layer, thereby increasing the strength of the coating film and suppressing swelling due to solvents.
Examples of such a hydrocarbon ring include an aliphatic hydrocarbon ring which may have a substituent, an aromatic ring which may have a substituent, and a combination thereof, and the hydrocarbon ring may have a substituent such as a carbonyl group, a carboxy group, an oxycarbonyl group, an amide group, etc. Among these, when an aliphatic ring is contained, the heat resistance and adhesion of the colored layer are improved, and the brightness of the obtained colored layer is improved.
Specific examples of the hydrocarbon ring include aliphatic hydrocarbon rings such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, norbornane, tricyclo[5.2.1.0(2,6)]decane (dicyclopentane), and adamantane; aromatic rings such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, and fluorene; chain polycyclic rings such as biphenyl, terphenyl, diphenylmethane, triphenylmethane, and stilbene, and cardo structures (9,9-diarylfluorene); and groups in which a part of these groups is substituted with a substituent.
Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkylcycloalkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, an amino group, and a halogen atom.
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂において、カルボキシ基を有する構成単位とは別に、上記炭化水素環を有する構成単位を有するアクリル系共重合体を用いることが、各構成単位量を調整しやすく、上記炭化水素環を有する構成単位量を増加して当該構成単位が有する機能を向上させやすい点から好ましい。
カルボキシ基を有する構成単位と、上記炭化水素環とを有するアクリル系共重合体は、前述の“共重合可能なその他のモノマー”として炭化水素環を有するエチレン性不飽和モノマーを用いることにより調製することができる。
前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせる炭化水素環を有するエチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、スチレンなどが挙げられ、現像後の着色層の断面形状が加熱処理においても維持される効果が大きい点から、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレンが好ましく、特にスチレンが好ましい。
また、現像残渣の抑制効果の点からは、前記炭化水素環を有するエチレン性不飽和モノマーとしては、マレイミド構造を有するモノマーと、スチレンが好ましく、特にスチレンが好ましい。
In the alkali-soluble resin used in the present invention, it is preferable to use an acrylic copolymer having a structural unit having a hydrocarbon ring in addition to a structural unit having a carboxy group, since this makes it easy to adjust the amount of each structural unit and to increase the amount of the structural unit having a hydrocarbon ring, thereby improving the function of the structural unit.
The acrylic copolymer having a structural unit having a carboxy group and the above-mentioned hydrocarbon ring can be prepared by using an ethylenically unsaturated monomer having a hydrocarbon ring as the above-mentioned "other copolymerizable monomer".
Examples of ethylenically unsaturated monomers having a hydrocarbon ring to be combined with the compound represented by the general formula (1) include cyclohexyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, and styrene. From the viewpoint of the effect of maintaining the cross-sectional shape of the colored layer after development even during heat treatment, cyclohexyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, and styrene are preferred, and styrene is particularly preferred.
From the viewpoint of the effect of suppressing development residues, the ethylenically unsaturated monomer having a hydrocarbon ring is preferably a monomer having a maleimide structure or styrene, and particularly preferably styrene.
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂はまた、側鎖にエチレン性二重結合を有することが好ましい。エチレン性二重結合を有する場合には、カラーフィルタ製造時における樹脂組成物の硬化工程において、当該アルカリ可溶性樹脂同士、乃至、当該アルカリ可溶性樹脂と光重合性化合物等が架橋結合を形成し得る。本発明で用いられる前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせることにより、硬化膜の膜強度がより向上して現像耐性が向上し、また、硬化膜の熱収縮が抑制されて基板との密着性に優れるようになる。
アルカリ可溶性樹脂中に、エチレン性二重結合を導入する方法は、従来公知の方法から適宜選択すればよい。例えば、アルカリ可溶性樹脂が有するカルボキシ基に、分子内にエポキシ基とエチレン性二重結合とを併せ持つ化合物、例えばグリシジル(メタ)アクリレート等を付加させ、側鎖にエチレン性二重結合を導入する方法や、水酸基を有する構成単位を共重合体に導入しておいて、分子内にイソシアネート基とエチレン性二重結合とを備えた化合物を付加させ、側鎖にエチレン性二重結合を導入する方法などが挙げられる。
The alkali-soluble resin used in the present invention preferably also has an ethylenic double bond in the side chain. When the alkali-soluble resin has an ethylenic double bond, the alkali-soluble resin may form a crosslink between itself or between the alkali-soluble resin and a photopolymerizable compound in the curing step of the resin composition during the production of the color filter. By combining with the compound represented by the general formula (1) used in the present invention, the film strength of the cured film is further improved, the development resistance is improved, and the heat shrinkage of the cured film is suppressed, resulting in excellent adhesion to the substrate.
The method of introducing an ethylenic double bond into an alkali-soluble resin may be appropriately selected from conventionally known methods. For example, a method of adding a compound having both an epoxy group and an ethylenic double bond in the molecule, such as glycidyl (meth)acrylate, to a carboxy group of an alkali-soluble resin to introduce an ethylenic double bond into a side chain, or a method of introducing a structural unit having a hydroxyl group into a copolymer, adding a compound having an isocyanate group and an ethylenic double bond in the molecule, and introducing an ethylenic double bond into a side chain, etc. may be mentioned.
本発明のアルカリ可溶性樹脂は、更にメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート等、エステル基を有する構成単位等の他の構成単位を含有していてもよい。エステル基を有する構成単位は、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物のアルカリ可溶性を抑制する成分として機能するだけでなく、溶剤に対する溶解性、さらには溶剤再溶解性を向上させる成分としても機能する。 The alkali-soluble resin of the present invention may further contain other structural units such as structural units having an ester group, such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, etc. The structural units having an ester group not only function as a component that suppresses the alkali solubility of the photosensitive colored resin composition for color filters, but also function as a component that improves the solubility in solvents and further the resolubility in solvents.
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は、カルボキシ基を有する構成単位と、炭化水素環を有する構成単位とを有するアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂であることが好ましく、カルボキシ基を有する構成単位と、炭化水素環を有する構成単位と、エチレン性二重結合を有する構成単位とを有するアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂であることがより好ましい。 The alkali-soluble resin in the present invention is preferably an acrylic resin such as an acrylic copolymer or a styrene-acrylic copolymer having a structural unit with a carboxy group and a structural unit with a hydrocarbon ring, and more preferably an acrylic resin such as an acrylic copolymer or a styrene-acrylic copolymer having a structural unit with a carboxy group, a structural unit with a hydrocarbon ring, and a structural unit with an ethylenic double bond.
アルカリ可溶性樹脂は、各構成単位の仕込み量を適宜調整することにより、所望の性能を有するアルカリ可溶性樹脂とすることができる。
カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーの仕込み量は、良好なパターンが得られる点から、モノマー全量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。一方、現像後のパターン表面の膜荒れ等を抑制する点から、カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーの仕込み量は、モノマー全量に対して50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。
The alkali-soluble resin can be made to have the desired performance by appropriately adjusting the amount of each constituent unit added.
The amount of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer to be charged is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total amount of monomers, from the viewpoint of obtaining a good pattern, while the amount of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer to be charged is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, based on the total amount of monomers, from the viewpoint of suppressing film roughness on the pattern surface after development.
また、アルカリ可溶性樹脂としてより好ましく用いられる、エチレン性二重結合を有する構成単位とを有するアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂において、エポキシ基とエチレン性二重結合とを併せ持つ化合物はカルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーの仕込み量に対して、10質量%以上95質量%以下であることが好ましく、15質量%以上90質量%以下であることがより好ましい。 In addition, in acrylic resins such as acrylic copolymers and styrene-acrylic copolymers having structural units with ethylenic double bonds, which are more preferably used as alkali-soluble resins, the compound having both an epoxy group and an ethylenic double bond is preferably 10% by mass or more and 95% by mass or less, and more preferably 15% by mass or more and 90% by mass or less, based on the amount of the carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer charged.
カルボキシ基含有共重合体の好ましい重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000以上50,000以下の範囲であり、さらに好ましくは3,000以上20,000以下である。1,000未満では硬化後のバインダー機能が著しく低下する場合があり、50,000を超えるとアルカリ現像液による現像時に、パターン形成が困難となる場合がある。
なお、カルボキシ基含有共重合体の上記重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを標準物質とし、THFを溶離液としてショウデックスGPCシステム-21H(Shodex GPC System-21H)により測定することができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the carboxyl group-containing copolymer is preferably in the range of 1,000 to 50,000, more preferably 3,000 to 20,000. If it is less than 1,000, the binder function after curing may be significantly reduced, and if it exceeds 50,000, pattern formation may be difficult during development with an alkaline developer.
The weight average molecular weight (Mw) of the carboxyl group-containing copolymer can be measured by a Shodex GPC System-21H using polystyrene as a standard substance and THF as an eluent.
カルボキシ基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂としては、特に限定されるものではないが、エポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸との反応物を酸無水物と反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート化合物が適している。
エポキシ化合物、不飽和基含有モノカルボン酸、及び酸無水物は、公知のものの中から適宜選択して用いることができる。カルボキシ基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、それぞれ1種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
The epoxy (meth)acrylate resin having a carboxy group is not particularly limited, but an epoxy (meth)acrylate compound obtained by reacting a reaction product of an epoxy compound and an unsaturated group-containing monocarboxylic acid with an acid anhydride is suitable.
The epoxy compound, the unsaturated group-containing monocarboxylic acid, and the acid anhydride can be appropriately selected from known compounds. The epoxy (meth)acrylate resin having a carboxy group may be used alone or in combination of two or more kinds.
アルカリ可溶性樹脂は、現像液に用いるアルカリ水溶液に対する現像性(溶解性)の点から、酸価が50mgKOH/g以上のものを選択して用いることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂は、現像液に用いるアルカリ水溶液に対する現像性(溶解性)の点、及び基板への密着性の点から、酸価が70mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが好ましく、中でも、70mgKOH/g以上280mgKOH/g以下であることが好ましい。
なお、本発明において酸価はJIS K 0070に従って測定することができる。
The alkali-soluble resin is preferably selected and used with an acid value of 50 mgKOH/g or more from the viewpoint of developability (solubility) in the alkaline aqueous solution used in the developer. The alkali-soluble resin is preferably selected and used with an acid value of 70 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less from the viewpoint of developability (solubility) in the alkaline aqueous solution used in the developer and adhesion to the substrate, and more preferably has an acid value of 70 mgKOH/g or more and 280 mgKOH/g or less.
In the present invention, the acid value can be measured in accordance with JIS K0070.
アルカリ可溶性樹脂の側鎖にエチレン性不飽和基を有する場合のエチレン性不飽和結合当量は、本発明で用いられる前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせることにより、硬化膜の膜強度が向上して現像耐性が向上し、基板との密着性に優れるといった効果を得る点から、100以上2000以下の範囲であることが好ましく、特に、140以上1500以下の範囲であることが好ましい。該エチレン性不飽和結合当量が、2000以下であれば現像耐性や密着性に優れている。また、100以上であれば、前記カルボキシ基を有する構成単位や、炭化水素環を有する構成単位などの他の構成単位の割合を相対的に増やすことができるため、現像性や耐熱性に優れている。本発明で用いられる前記一般式(1)で表される化合物を前述した含有量と組み合わせて用いることが好ましい。
ここで、エチレン性不飽和結合当量とは、上記アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和結合1モル当りの重量平均分子量のことであり、下記数式(1)で表される。
When the alkali-soluble resin has an ethylenically unsaturated group in its side chain, the ethylenically unsaturated bond equivalent is preferably in the range of 100 to 2000, particularly 140 to 1500, in order to obtain the effect of improving the film strength of the cured film, improving the development resistance, and providing excellent adhesion to the substrate by combining with the compound represented by the general formula (1) used in the present invention. If the ethylenically unsaturated bond equivalent is 2000 or less, the development resistance and adhesion are excellent. If it is 100 or more, the ratio of other structural units such as the structural unit having a carboxy group and the structural unit having a hydrocarbon ring can be relatively increased, so that the developability and heat resistance are excellent. It is preferable to use the compound represented by the general formula (1) used in the present invention in combination with the above-mentioned content.
Here, the ethylenically unsaturated bond equivalent means the weight average molecular weight per mole of the ethylenically unsaturated bond in the alkali-soluble resin, and is represented by the following mathematical formula (1).
数式(1)
エチレン性不飽和結合当量(g/mol)=W(g)/M(mol)
(数式(1)中、Wは、アルカリ可溶性樹脂の質量(g)を表し、Mはアルカリ可溶性樹脂W(g)中に含まれるエチレン性二重結合のモル数(mol)を表す。)
Formula (1)
Ethylenically unsaturated bond equivalent (g/mol)=W(g)/M(mol)
(In formula (1), W represents the mass (g) of the alkali-soluble resin, and M represents the number of moles (mol) of the ethylenic double bonds contained in the alkali-soluble resin W (g).)
上記エチレン性不飽和結合当量は、例えば、JIS K 0070:1992に記載のよう素価の試験方法に準拠して、アルカリ可溶性樹脂1gあたりに含まれるエチレン性二重結合の数を測定することにより算出してもよい。 The ethylenically unsaturated bond equivalent may be calculated, for example, by measuring the number of ethylenic double bonds contained in 1 g of the alkali-soluble resin in accordance with the iodine value test method described in JIS K 0070:1992.
カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において用いられるアルカリ可溶性樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、その含有量としては特に制限はないが、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対してアルカリ可溶性樹脂は好ましくは5質量%以上60質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上40質量%以下の範囲内である。アルカリ可溶性樹脂の含有量が上記下限値以上であると、充分なアカリ現像性が得られ、また、アルカリ可溶性樹脂の含有量が上記上限値以下であると、現像時に膜荒れやパターンの欠けを抑制できる。 The alkali-soluble resin used in the photosensitive colored resin composition for color filters may be used alone or in combination of two or more kinds. There is no particular restriction on the content, but the content of the alkali-soluble resin is preferably in the range of 5% by mass to 60% by mass, more preferably 10% by mass to 40% by mass, based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters. If the content of the alkali-soluble resin is equal to or greater than the lower limit, sufficient akari developability is obtained, and if the content of the alkali-soluble resin is equal to or less than the upper limit, film roughness and pattern chipping during development can be suppressed.
[光重合性化合物]
カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において用いられる光重合性化合物は、前記光開始剤によって重合可能なものであればよく、特に限定されず、通常、エチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する化合物が好適に用いられ、特にアクリロイル基又はメタクリロイル基を2つ以上有する、多官能(メタ)アクリレートであることが好ましい。
このような多官能(メタ)アクリレートとしては、従来公知のものの中から適宜選択して用いればよい。具体例としては、例えば、特開2013-029832号公報に記載のもの等が挙げられる。
[Photopolymerizable compound]
The photopolymerizable compound used in the photosensitive colored resin composition for color filters is not particularly limited as long as it can be polymerized by the photoinitiator. Usually, a compound having two or more ethylenically unsaturated double bonds is preferably used, and in particular, a polyfunctional (meth)acrylate having two or more acryloyl groups or methacryloyl groups is preferably used.
Such a polyfunctional (meth)acrylate may be appropriately selected from conventionally known polyfunctional (meth)acrylates. Specific examples include those described in JP-A-2013-029832.
これらの多官能(メタ)アクリレートは1種を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。また、本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物に優れた光硬化性(高感度)が要求される場合には、多官能(メタ)アクリレートが、重合可能な二重結合を3つ(三官能)以上有するものであるものが好ましく、3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類やそれらのジカルボン酸変性物が好ましく、具体的には、トリメチロールプロパントリ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのコハク酸変性物、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テトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートのコハク酸変性物、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が好ましい。 These polyfunctional (meth)acrylates may be used alone or in combination of two or more. In addition, when excellent photocurability (high sensitivity) is required for the photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention, the polyfunctional (meth)acrylate is preferably one having three (trifunctional) or more polymerizable double bonds, and poly(meth)acrylates of trihydric or higher polyhydric alcohols and their dicarboxylic acid modified products are preferred. Specifically, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, succinic acid modified pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, succinic acid modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, etc. are preferred.
カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において用いられる上記光重合性化合物の含有量は、特に制限はないが、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して光重合性化合物は好ましくは5質量%以上60質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上40質量%以下の範囲内である。光重合性化合物の含有量が上記下限値以上であると十分に光硬化が進み、露光部分が現像時の溶出を抑制でき、また、光重合性化合物の含有量が上記上限値以下であるとアルカリ現像性が十分である。
カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において用いられる上記光重合性化合物の含有量と前記光開始剤との含有割合は、優れた硬化性、残膜率の点、更には、電気信頼性が向上する点から、上記光重合性化合物100質量部に対して、前記光開始剤の合計含有割合が5質量部以上であることが好ましく、更に10質量部以上であることが好ましく、40質量部以下であることが好ましく、更に30質量部以下であることが好ましい。
The content of the photopolymerizable compound used in the photosensitive colored resin composition for color filters is not particularly limited, but the content of the photopolymerizable compound is preferably in the range of 5% by mass to 60% by mass, more preferably 10% by mass to 40% by mass, based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters. When the content of the photopolymerizable compound is equal to or more than the lower limit, photocuring proceeds sufficiently, and the exposed portion can be suppressed from eluting during development, and when the content of the photopolymerizable compound is equal to or less than the upper limit, alkaline developability is sufficient.
The content ratio of the photopolymerizable compound and the photoinitiator used in the photosensitive color resin composition for color filters is preferably such that the total content ratio of the photoinitiator is 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and is preferably 40 parts by mass or less, and even more preferably 30 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the photopolymerizable compound, from the viewpoints of excellent curability, residual film rate, and further improved electrical reliability.
[溶剤]
本発明に用いられる溶剤としては、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物中の各成分とは反応せず、これらを溶解もしくは分散可能な有機溶剤であればよく、特に限定されない。溶剤は単独もしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
溶剤の具体例としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、N-プロピルアルコール、i-プロピルアルコール、メトキシアルコール、エトキシアルコールなどのアルコール系溶剤;メトキシエトキシエタノール、エトキシエトキシエタノールなどのカルビトール系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、ヒドロキシプロピオン酸メチル、ヒドロキシプロピオン酸エチル、n-ブチルアセテート、イソブチルアセテート、酪酸イソブチル、酪酸n-ブチル、乳酸エチル、シクロヘキサノールアセテートなどのエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノンなどのケトン系溶剤;メトキシエチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、エトキシエチルアセテートなどのグリコールエーテルアセテート系溶剤;メトキシエトキシエチルアセテート、エトキシエトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート(BCA)などのカルビトールアセテート系溶剤;プロピレングリコールジアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート等のジアセテート類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル系溶剤;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどの非プロトン性アミド溶剤;γ-ブチロラクトンなどのラクトン系溶剤;テトラヒドロフランなどの環状エーテル系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレンなどの不飽和炭化水素系溶剤;N-ヘプタン、N-ヘキサン、N-オクタンなどの飽和炭化水素系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類などの有機溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中ではグリコールエーテルアセテート系溶剤、カルビトールアセテート系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、エステル系溶剤が他の成分の溶解性の点で好適に用いられる。中でも、本発明に用いる溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ブチルカルビトールアセテート(BCA)、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、及び、3-メトキシブチルアセテートよりなる群から選択される1種以上であることが、他の成分の溶解性や塗布適性の点から好ましい。
[solvent]
The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it is an organic solvent that does not react with each component in the photosensitive color resin composition for color filters and can dissolve or disperse them. The solvent can be used alone or in combination of two or more kinds.
Specific examples of the solvent include alcohol-based solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, methoxy alcohol, and ethoxy alcohol; carbitol-based solvents such as methoxyethoxyethanol and ethoxyethoxyethanol; ethyl acetate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, ethyl lactate, methyl hydroxypropionate, ethyl hydroxypropionate, n-butyl acetate, and isobutyl acetate. ester-based solvents such as butyl acetate, isobutyl butyrate, n-butyl butyrate, ethyl lactate, and cyclohexanol acetate; ketone-based solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, and 2-heptanone; glycol ether acetate-based solvents such as methoxyethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxy-3-methyl-1-butyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, and ethoxyethyl acetate; and methoxyethoxyethyl acetate. , carbitol acetate-based solvents such as ethoxyethoxyethyl acetate, and butyl carbitol acetate (BCA); diacetates such as propylene glycol diacetate and 1,3-butylene glycol diacetate; glycol ether-based solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol dimethyl ether; aprotic amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone; lactone-based solvents such as γ-butyrolactone; cyclic ether-based solvents such as tetrahydrofuran; unsaturated hydrocarbon-based solvents such as benzene, toluene, xylene, and naphthalene; saturated hydrocarbon-based solvents such as N-heptane, N-hexane, and N-octane; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. Among these solvents, glycol ether acetate solvents, carbitol acetate solvents, glycol ether solvents, and ester solvents are preferably used in terms of the solubility of other components. Among them, the solvent used in the present invention is preferably one or more selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, butyl carbitol acetate (BCA), 3-methoxy-3-methyl-1-butyl acetate, ethyl ethoxypropionate, ethyl lactate, and 3-methoxybutyl acetate in terms of the solubility of other components and coating suitability.
本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において、溶剤の含有量は、着色層を精度良く形成することができる範囲で適宜設定すればよい。該溶剤を含むカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の全量に対して、通常、55質量%以上95質量%以下の範囲内であることが好ましく、中でも、65質量%以上88質量%以下の範囲内であることがより好ましい。上記溶剤の含有量が、上記範囲内であることにより、塗布性に優れたものとすることができる。 In the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention, the content of the solvent may be appropriately set within a range that allows for accurate formation of a colored layer. The content of the solvent is preferably in the range of 55% by mass or more and 95% by mass or less, and more preferably in the range of 65% by mass or more and 88% by mass or less, based on the total amount of the photosensitive colored resin composition for color filters containing the solvent. By having the content of the solvent within the above range, excellent coatability can be achieved.
[分散剤]
本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において、前記色材は、分散剤により溶剤中に分散させて用いられることが好ましい。本発明において分散剤は、従来公知の分散剤の中から適宜選択して用いることができる。分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できる。界面活性剤の中でも、均一に、微細に分散し得る点から、高分子分散剤が好ましい。
[Dispersant]
In the photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention, the color material is preferably dispersed in a solvent by a dispersant. In the present invention, the dispersant can be appropriately selected from conventionally known dispersants. As the dispersant, for example, a cationic, anionic, nonionic, amphoteric, silicone, fluorine-based surfactant can be used. Among the surfactants, a polymer dispersant is preferred because it can be uniformly and finely dispersed.
高分子分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸エステル等の不飽和カルボン酸エステルの(共)重合体類;ポリアクリル酸等の不飽和カルボン酸の(共)重合体の(部分)アミン塩、(部分)アンモニウム塩や(部分)アルキルアミン塩類;水酸基含有ポリアクリル酸エステル等の水酸基含有不飽和カルボン酸エステルの(共)重合体やそれらの変性物;ポリウレタン類;不飽和ポリアミド類;ポリシロキサン類;長鎖ポリアミノアミドリン酸塩類;ポリエチレンイミン誘導体(ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離カルボキシ基含有ポリエステルとの反応により得られるアミドやそれらの塩基);ポリアリルアミン誘導体(ポリアリルアミンと、遊離のカルボキシ基を有するポリエステル、ポリアミド又はエステルとアミドの共縮合物(ポリエステルアミド)の3種の化合物の中から選ばれる1種以上の化合物とを反応させて得られる反応生成物)等が挙げられる。
高分子分散剤が共重合体の場合、ブロック共重合体、グラフト共重合体又はランダム共重合体のいずれであっても良いが、ブロック共重合体及びグラフト共重合体が、分散性の観点から好ましい。
Examples of the polymer dispersant include (co)polymers of unsaturated carboxylic acid esters such as polyacrylic acid esters; (partial) amine salts, (partial) ammonium salts, and (partial) alkylamine salts of (co)polymers of unsaturated carboxylic acids such as polyacrylic acid; (co)polymers of hydroxyl-containing unsaturated carboxylic acid esters such as hydroxyl-containing polyacrylic acid esters and modified products thereof; polyurethanes; unsaturated polyamides; polysiloxanes; long-chain polyaminoamide phosphate salts; polyethyleneimine derivatives (amides and their bases obtained by reacting poly(lower alkyleneimine) with polyesters containing free carboxyl groups); polyallylamine derivatives (reaction products obtained by reacting polyallylamine with one or more compounds selected from the three compounds of polyesters having free carboxyl groups, polyamides, or co-condensates of esters and amides (polyesteramides)).
When the polymer dispersant is a copolymer, it may be any of a block copolymer, a graft copolymer, and a random copolymer, but block copolymers and graft copolymers are preferred from the viewpoint of dispersibility.
高分子分散剤としては、中でも、前記色材を好適に分散でき、分散安定性が良好である点から、主鎖又は側鎖に窒素原子を含み、アミン価を有する高分子分散剤が好ましく、中でも、3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体からなる高分子分散剤が、分散性が良好で塗膜形成時に異物を析出せず、輝度及びコントラストを向上する点から好ましい。
3級アミンを有する繰り返し単位は、前記色材と親和性を有する部位であり、色材に対する吸着部位として機能する。3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体からなる高分子分散剤は、通常、溶剤と親和性を有する部位となる繰り返し単位を含む。3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体としては、中でも、3級アミンを有する繰り返し単位からなるブロック部と、溶剤親和性を有するブロック部とを有するブロック共重合体であることが、耐熱性に優れ、高輝度となる塗膜を形成可能となる点で好ましい。また、3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体としては、後述するグラフト共重合体も好ましい。
As the polymer dispersant, a polymer dispersant containing a nitrogen atom in the main chain or side chain and having an amine value is preferred, from the viewpoints of being able to suitably disperse the colorant and having good dispersion stability, and among these, a polymer dispersant made of a polymer containing a repeating unit having a tertiary amine is preferred, from the viewpoints of having good dispersibility, not precipitating foreign matter during coating film formation, and improving brightness and contrast.
The repeating unit having a tertiary amine is a site having affinity with the coloring material, and functions as an adsorption site for the coloring material. A polymer dispersant made of a polymer containing a repeating unit having a tertiary amine usually contains a repeating unit that becomes a site having affinity with a solvent. As a polymer containing a repeating unit having a tertiary amine, a block copolymer having a block portion made of a repeating unit having a tertiary amine and a block portion having solvent affinity is preferable in that it is possible to form a coating film having excellent heat resistance and high brightness. In addition, as a polymer containing a repeating unit having a tertiary amine, a graft copolymer described later is also preferable.
3級アミンを有する繰り返し単位は、3級アミンを有していれば良く、ブロック共重合体においては、該3級アミンは、ブロックポリマーの側鎖に含まれていても、主鎖を構成するものであっても良い。
中でも、ブロック共重合体としては、側鎖に3級アミンを有する繰り返し単位を有することが好ましく、中でも、主鎖骨格が熱分解し難く、耐熱性が高い点から、下記一般式(I)で表される構造を有することが、より好ましい。
The repeating unit having a tertiary amine may have a tertiary amine, and in a block copolymer, the tertiary amine may be contained in a side chain of the block polymer or may form the main chain.
Among these, the block copolymer preferably has a repeating unit having a tertiary amine in the side chain, and more preferably has a structure represented by the following general formula (I) in that the main chain skeleton is less susceptible to thermal decomposition and has high heat resistance.
一般式(I)において、A1は、2価の連結基である。2価の連結基としては、例えば、直鎖、分岐又は環状のアルキレン基、水酸基を有する、直鎖、分岐又は環状のアルキレン基、アリーレン基、-CONH-基、-COO-基、-NHCOO-基、エーテル基(-O-基)、チオエーテル基(-S-基)、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。なお、本発明において、2価の連結基の結合の向きは任意である。すなわち、2価の連結基に-CONH-が含まれる場合、-COが主鎖の炭素原子側で-NHが側鎖の窒素原子側であっても良いし、反対に、-NHが主鎖の炭素原子側で-COが側鎖の窒素原子側であっても良い。
中でも、分散性の点から、一般式(I)におけるA1は、-CONH-基又は-COO-基を含む2価の連結基であることが好ましく、-CONH-基又は-COO-基と、炭素原子数1~10のアルキレン基とを含む2価の連結基であることがより好ましい。
In general formula (I), A 1 is a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include a linear, branched or cyclic alkylene group, a linear, branched or cyclic alkylene group having a hydroxyl group, an arylene group, a -CONH- group, a -COO- group, a -NHCOO- group, an ether group (-O- group), a thioether group (-S- group), and combinations thereof. In the present invention, the direction of the bond of the divalent linking group is arbitrary. That is, when the divalent linking group contains -CONH-, -CO may be on the carbon atom side of the main chain and -NH may be on the nitrogen atom side of the side chain, or conversely, -NH may be on the carbon atom side of the main chain and -CO may be on the nitrogen atom side of the side chain.
Among these, from the viewpoint of dispersibility, A 1 in general formula (I) is preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group, and more preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group and an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
R2及びR3における、ヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基における炭化水素基は、例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、2-エチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、アルキル基の炭素原子数は、1~18が好ましく、中でも、メチル基又はエチル基であることがより好ましい。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ビフェニルメチル基等が挙げられる。アラルキル基の炭素原子数は、7~20が好ましく、更に7~14が好ましい。
また、アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基等が挙げられる。アリール基の炭素原子数は、6~24が好ましく、更に6~12が好ましい。なお、上記好ましい炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
ヘテロ原子を含む炭化水素基とは、上記炭化水素基中の炭素原子がヘテロ原子で置き換えられた構造を有するか、上記炭化水素基中の水素原子がヘテロ原子を含む置換基で置き換えられた構造を有する。炭化水素基が含んでいてもよいヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子等が挙げられる。
また、炭化水素基中の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子により置換されていてもよい。
Examples of the hydrocarbon group in the hydrocarbon group which may contain a heteroatom in R2 and R3 include an alkyl group, an aralkyl group, and an aryl group.
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a 2-ethylhexyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 18, and among these, a methyl group or an ethyl group is more preferable.
Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a biphenylmethyl group, etc. The number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7 to 20, and more preferably 7 to 14.
Examples of the aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a tolyl group, and a xylyl group. The number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6 to 24, and more preferably 6 to 12. The above-mentioned preferable number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
The hydrocarbon group containing a heteroatom has a structure in which a carbon atom in the above-mentioned hydrocarbon group is replaced with a heteroatom, or a hydrogen atom in the above-mentioned hydrocarbon group is replaced with a substituent containing a heteroatom. Examples of the heteroatom that may be contained in the hydrocarbon group include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a silicon atom.
Furthermore, a hydrogen atom in the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom.
R2とR3が互いに結合して環構造を形成しているとは、R2とR3が窒素原子を介して環構造を形成していることをいう。R2及びR3が形成する環構造にヘテロ原子が含まれていても良い。環構造は特に限定されないが、例えば、ピロリジン環、ピペリジン環、モルフォリン環等が挙げられる。 The term " R2 and R3 are bonded to each other to form a ring structure" means that R2 and R3 form a ring structure via a nitrogen atom. The ring structure formed by R2 and R3 may contain a heteroatom. The ring structure is not particularly limited, and examples thereof include a pyrrolidine ring, a piperidine ring, and a morpholine ring.
本発明においては、中でも、R2とR3が各々独立に、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基、フェニル基であるか、又は、R2とR3が結合してピロリジン環、ピペリジン環、モルフォリン環を形成していることが好ましい。 In the present invention, it is particularly preferred that R2 and R3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group, or that R2 and R3 are bonded to form a pyrrolidine ring, a piperidine ring, or a morpholine ring.
なお、上記一般式(I)で表される構造としては、下記一般式(I’)で表される構造であってもよい。 The structure represented by the above general formula (I) may also be a structure represented by the following general formula (I'):
xは1以上18以下の整数、yは1以上5以下の整数、zは1以上18以下の整数を示す。)
x is an integer of 1 or more and 18 or less, y is an integer of 1 or more and 5 or less, and z is an integer of 1 or more and 18 or less.
上記一般式(I’)の2価の連結基A1’としては、例えば、炭素数1以上10以下のアルキレン基、アリーレン基、-CONH-基、-COO-基、炭素数1以上10以下のエーテル基(-R’-OR”-:R’及びR”は、各々独立にアルキレン基)及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。中でも、得られたポリマーの耐熱性や溶剤として好適に用いられる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)に対する溶解性、また比較的安価な材料である点から、A1’は、-COO-基又は-CONH-基であることが好ましい。 Examples of the divalent linking group A 1' in the above general formula (I') include an alkylene group having from 1 to 10 carbon atoms, an arylene group, a -CONH- group, a -COO- group, an ether group having from 1 to 10 carbon atoms (-R'-OR"-: R' and R" are each independently an alkylene group), and combinations thereof. Among these, in terms of the heat resistance of the obtained polymer, solubility in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) which is preferably used as a solvent, and the fact that it is a relatively inexpensive material, A 1' is preferably a -COO- group or a -CONH- group.
上記一般式(I’)の2価の有機基A1”は、炭素数1以上8以下のアルキレン基、-[CH(RA1)-CH(RA2)-O]x-CH(RA1)-CH(RA2)-又は-[(CH2)y-O]z-(CH2)y-である。上記炭素数1以上8以下のアルキレン基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、各種ブチレン基、各種ペンチレン基、各種へキシレン基、各種オクチレン基などである。
RA1及びRA2は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基である。
上記A1”としては、分散性の点から、炭素数1以上8以下のアルキレン基が好ましく、中でも、A1”がメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基であることが更に好ましく、メチレン基及びエチレン基がより好ましい。
The divalent organic group A1" in general formula (I') is an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, -[CH(R A1 )-CH(R A2 )-O] x -CH(R A1 )-CH(R A2 )- or -[(CH 2 ) y -O] z -(CH 2 ) y -. The alkylene group having 1 to 8 carbon atoms may be either linear or branched, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group, various butylene groups, various pentylene groups, various hexylene groups, and various octylene groups.
R A1 and R A2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
From the viewpoint of dispersibility, A 1″ is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and among these, A 1″ is more preferably a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group, and more preferably a methylene group or an ethylene group.
上記一般式(I’)のR2’、R3’が互いに結合して形成する環状構造としては、例えば5~7員環の含窒素複素環単環又はこれらが2個縮合してなる縮合環が挙げられる。該含窒素複素環は芳香性を有さないものが好ましく、飽和環であればより好ましい。 The cyclic structure formed by R and R in the above general formula (I') being bonded to each other may be, for example, a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocyclic monocycle or a condensed ring formed by condensing two of these. The nitrogen-containing heterocycle is preferably not aromatic, and more preferably a saturated ring.
上記一般式(I)で表される繰り返し単位を誘導するモノマーとしては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアルキル基置換アミノ基含有(メタ)アクリレート等、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのアルキル基置換アミノ基含有(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。中でも分散性、及び分散安定性が向上する点でジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドを好ましく用いることができる。
なお、上記一般式(I)で表される構成単位を含む重合体において、上記一般式(I)で表される構成単位は、1種類からなるものであってもよく、2種以上の構成単位を含むものであってもよい。
Examples of monomers that derive the repeating unit represented by the above general formula (I) include alkyl group-substituted amino group-containing (meth)acrylates such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminopropyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, and diethylaminopropyl (meth)acrylate, and alkyl group-substituted amino group-containing (meth)acrylamides such as dimethylaminoethyl (meth)acrylamide and dimethylaminopropyl (meth)acrylamide. Among these, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, and dimethylaminopropyl (meth)acrylamide are preferably used in terms of improving dispersibility and dispersion stability.
In addition, in the polymer containing the constitutional unit represented by the above general formula (I), the constitutional unit represented by the above general formula (I) may be composed of one type, or may contain two or more types of constitutional units.
前記3級アミンを有する繰り返し単位からなるブロック部において、一般式(I)で表される構成単位は、3個以上含まれることが好ましい。中でも、分散性、及び分散安定性を向上する点から、3個以上100個以下含むことが好ましく、3個以上50個以下含むことがより好ましく、更に3個以上30個以下含むことがより好ましい。 In the block portion consisting of the repeating unit having a tertiary amine, it is preferable that the structural unit represented by the general formula (I) contains 3 or more. In particular, from the viewpoint of improving dispersibility and dispersion stability, it is preferable that the structural unit contains 3 to 100 units, more preferably 3 to 50 units, and even more preferably 3 to 30 units.
前記3級アミンを有する繰り返し単位からなるブロック部(以下、Aブロックと記載することがある。)と溶剤親和性を有するブロック部(以下、Bブロックと記載することがある。)を有するブロック共重合体における、溶剤親和性を有するブロック部としては、溶剤親和性を良好にし、分散性を向上する点から、前記一般式(I)で表される構成単位を有さず、前記一般式(I)と共重合可能な構成単位を有する溶剤親和性ブロック部を有する。本発明においてブロック共重合体の各ブロックの配置は特に限定されず、例えば、ABブロック共重合体、ABAブロック共重合体、BABブロック共重合体等とすることができる。中でも、分散性に優れる点で、ABブロック共重合体、又はABAブロック共重合体が好ましい。
前記Bブロックは、国際公開第2016/104493号のBブロックと同様であってよい。
In the block copolymer having a block portion (hereinafter sometimes referred to as A block) consisting of a repeating unit having a tertiary amine and a block portion having solvent affinity (hereinafter sometimes referred to as B block), the block portion having solvent affinity does not have a constitutional unit represented by the general formula (I) and has a constitutional unit copolymerizable with the general formula (I) in order to improve the solvent affinity and dispersibility. In the present invention, the arrangement of each block of the block copolymer is not particularly limited, and can be, for example, an AB block copolymer, an ABA block copolymer, a BAB block copolymer, etc. Among them, an AB block copolymer or an ABA block copolymer is preferable in terms of excellent dispersibility.
The B block may be similar to the B block of WO 2016/104493.
溶剤親和性のブロック部を構成する構成単位の数は、色材分散性が向上する範囲で適宜調整すればよい。中でも、溶剤親和性部位と色材親和性部位が効果的に作用し、色材の分散性を向上する点から、溶剤親和性のブロック部を構成する構成単位の数は、10以上200以下であることが好ましく、10以上100以下であることがより好ましく、更に10以上70以下であることがより好ましい。 The number of structural units constituting the solvent-compatible block portion may be adjusted as appropriate within the range in which colorant dispersibility is improved. In particular, in order for the solvent-compatible site and the colorant-compatible site to act effectively and improve the colorant dispersibility, the number of structural units constituting the solvent-compatible block portion is preferably 10 to 200, more preferably 10 to 100, and even more preferably 10 to 70.
溶剤親和性のブロック部は、溶剤親和性部位として機能するように選択されれば良く、溶剤親和性のブロック部を構成する繰り返し単位は1種からなるものであっても良いし、2種以上の繰り返し単位を含んでいてもよい。
本発明の分散剤として用いられるブロック共重合体において、前記一般式(I)で表される構成単位のユニット数mと、溶剤親和性のブロック部を構成する他の構成単位のユニット数nの比率m/nとしては、0.01以上1以下の範囲内であることが好ましく、0.05以上0.7以下の範囲内であることが、色材の分散性、分散安定性の点からより好ましい。
The solvent-compatible block portion may be selected so as to function as a solvent-compatible site, and the repeating unit constituting the solvent-compatible block portion may be one type or may contain two or more types of repeating units.
In the block copolymer used as the dispersant of the present invention, the ratio m/n of the number of units m of the structural unit represented by general formula (I) to the number of units n of other structural units constituting the solvent-compatible block portion is preferably within the range of 0.01 or more and 1 or less, and more preferably within the range of 0.05 or more and 0.7 or less from the viewpoints of dispersibility and dispersion stability of the colorant.
また、中でも、本発明において分散剤は、前記一般式(I’)で表される構造を含みアミン価が40mgKOH/g以上120mgKOH/g以下である重合体が、分散性が良好で塗膜形成時に異物を析出せず、輝度及びコントラストを向上する点から好ましい。また、本発明において分散剤としては、前記一般式(I)で表される構造を含みアミン価が40mgKOH/g以上140mgKOH/g以下である塩を形成していない重合体、及び前記一般式(I)で表される構造を含みアミン価が0mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である塩型重合体も、分散性が良好で、輝度及びコントラストを向上する点から好ましい。なお、本発明において、3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体中のアミノ基のうちの少なくとも一部と、有機酸化合物やハロゲン化炭化水素とが塩を形成した重合体を、塩型重合体と称することがある。
アミン価が上記範囲内であることにより、粘度の経時安定性や耐熱性に優れると共に、アルカリ現像性や、溶剤再溶解性にも優れている。分散剤のアミン価が高いと、分散性および分散安定性が向上し、また、溶剤溶解性及び溶剤再溶解性が向上し、他の成分との相溶性が良好になり、着色層の細線パターンの直線性が向上したり、微小孔のビリツキが抑制されやすくなる。
なお、塩型重合体のアミン価は、塩形成前の重合体に比べて塩を形成した分だけ値が小さくなる。しかし、塩形成部位は、アミノ基に相当する末端の窒素部位と同様、又はむしろ強化された色材吸着部位となるため、塩形成によって色材分散性や色材分散安定性が向上する傾向がある。また、塩形成部位は、アミノ基と同様に、多すぎると溶剤再溶解性に悪影響を与える。そのため、塩形成前の重合体のアミン価を、色材分散安定性、及び溶剤再溶解性を良好にするための指標とすることができる。
分散剤として用いられる塩を形成していない重合体のアミン価は、中でも、50mgKOH/g以上であることが好ましく、60mgKOH/g以上であることがより好ましく、80mgKOH/g以上であることが更に好ましく、90mgKOH/g以上であることがより更に好ましい。一方、溶剤再溶解性の点から、分散剤として用いられる塩を形成していない重合体のアミン価は、130mgKOH/g以下であることが好ましく、120mgKOH/g以下であることがより好ましく、110mgKOH/g以下であることが更に好ましく、105mgKOH/g以下であることが特に好ましい。
分散剤として用いられる塩型重合体のアミン価は、中でも、10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上であることがより好ましく、一方、溶剤再溶解性の点から、120mgKOH/g以下であることが好ましく、110mgKOH/g以下であることがより好ましく、105mgKOH/g以下であることが更に好ましい。
アミン価は、試料1g中に含まれるアミン成分を中和するのに要する過塩素酸と当量の水酸化カリウムのmg数をいい、JIS-K7237:1995に定義された方法により測定することができる。当該方法により測定した場合には、分散剤中の有機酸化合物と塩形成しているアミノ基であっても、通常、当該有機酸化合物が解離するため、分散剤として用いられるブロック共重合体そのもののアミン価を測定することができる。
Among them, the dispersant in the present invention is preferably a polymer having a structure represented by the general formula (I') and an amine value of 40 mgKOH/g to 120 mgKOH/g, which has good dispersibility, does not precipitate foreign matter during coating film formation, and improves brightness and contrast. In addition, as the dispersant in the present invention, a non-salted polymer having a structure represented by the general formula (I) and an amine value of 40 mgKOH/g to 140 mgKOH/g, and a salt-type polymer having a structure represented by the general formula (I) and an amine value of 0 mgKOH/g to 130 mgKOH/g are also preferable, which have good dispersibility and improve brightness and contrast. In the present invention, a polymer in which at least a part of the amino groups in a polymer containing a repeating unit having a tertiary amine forms a salt with an organic acid compound or a halogenated hydrocarbon may be referred to as a salt-type polymer.
By having the amine value within the above range, the viscosity stability over time and heat resistance are excellent, and the alkali developability and solvent resolubility are also excellent. If the amine value of the dispersant is high, the dispersibility and dispersion stability are improved, and the solvent solubility and solvent resolubility are improved, and the compatibility with other components is improved, so that the linearity of the fine line pattern of the colored layer is improved and the cracking of the micropores is easily suppressed.
The amine value of the salt-type polymer is smaller than that of the polymer before salt formation by the amount of salt formed. However, the salt-forming site is similar to the nitrogen site at the terminal corresponding to the amino group, or even serves as an enhanced colorant adsorption site, so that the salt formation tends to improve the colorant dispersibility and colorant dispersion stability. In addition, like the amino group, if there are too many salt-forming sites, it adversely affects the solvent resolubility. Therefore, the amine value of the polymer before salt formation can be used as an index for improving the colorant dispersion stability and solvent resolubility.
The amine value of the polymer not forming a salt used as a dispersant is preferably 50 mgKOH/g or more, more preferably 60 mgKOH/g or more, even more preferably 80 mgKOH/g or more, and even more preferably 90 mgKOH/g or more. On the other hand, from the viewpoint of solvent resolubility, the amine value of the polymer not forming a salt used as a dispersant is preferably 130 mgKOH/g or less, more preferably 120 mgKOH/g or less, even more preferably 110 mgKOH/g or less, and particularly preferably 105 mgKOH/g or less.
The amine value of the salt-type polymer used as a dispersant is preferably 10 mgKOH/g or more, and more preferably 20 mgKOH/g or more, and from the viewpoint of re-solubility in a solvent, is preferably 120 mgKOH/g or less, more preferably 110 mgKOH/g or less, and even more preferably 105 mgKOH/g or less.
The amine value refers to the amount of potassium hydroxide (mg) equivalent to the amount of perchloric acid required to neutralize the amine component contained in 1 g of sample, and can be measured by the method defined in JIS-K7237: 1995. When measured by this method, even if an amino group forms a salt with an organic acid compound in the dispersant, the organic acid compound usually dissociates, so that the amine value of the block copolymer itself used as a dispersant can be measured.
なお、塩型重合体のうち、後述する一般式(VI)で表される化合物により塩形成されている塩型グラフト共重合体のアミン価は、JIS K 7237:1995に記載の方法により測定される値とすることができる。一般式(VI)の化合物は、一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位とハロゲン原子側炭化水素が塩を形成するため、当該測定方法によっても塩形成の状態に変化をきたさず、アミン価を測定可能だからである。
一方で、塩型重合体のうち、後述する一般式(V)又は(VII)で表される化合物により塩形成されている塩型グラフト共重合体のアミン価は、塩形成前の重合体のアミン価から、下記のように算出することにより求められる。一般式(V)又は(VII)で表される化合物は、一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位と酸性基が塩を形成するため、このような塩型グラフト共重合体のアミン価を前記JIS K 7237:1995に記載の方法により測定すると、塩形成の状態に変化をきたし、正確な値を測定することができないからである。
まず、前述の方法により、塩形成前の重合体のアミン価を求める。次に、塩型重合体の13C-NMRスペクトルを核磁気共鳴装置を用いて測定し、得られたスペクトルデータのうち、前記一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位において、塩形成されていない窒素原子に隣接する炭素原子ピークと、塩形成されている窒素原子に隣接する炭素原子ピークの積分値の比率より、塩型重合体の、一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位に対する、一般式(V)又は(VII)よりなる群から選択される1種以上の化合物の反応率(塩形成されている末端の窒素部位比率)を測定する。一般式(V)又は(VII)よりなる群から選択される1種以上の化合物が塩形成した一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位は、アミン価が0になったとして、(JIS K 7237:1995に記載の方法により測定される塩形成前重合体のアミン価)×(13C-NMRスペクトルより算出される塩形成されている末端の窒素部位比率(%)/100)により算出される、塩形成により消費したアミン価を、塩形成前の重合体のアミン価から差し引くことにより求められる。
塩型重合体のアミン価={JIS K 7237:1995に記載の方法により測定される塩形成前重合体のアミン価}-{JIS K 7237:1995に記載の方法により測定される塩形成前重合体のアミン価}×{13C-NMRスペクトルより算出される塩形成されている末端の窒素部位比率(%)/100}
Among the salt-type polymers, the amine value of the salt-type graft copolymer formed into a salt with a compound represented by general formula (VI) described later can be a value measured by the method described in JIS K 7237: 1995. The compound of general formula (VI) forms a salt between the terminal nitrogen moiety of the constitutional unit represented by general formula (I) and the halogen atom-side hydrocarbon, and therefore the amine value can be measured without causing any change in the state of salt formation by this measurement method.
On the other hand, the amine value of a salt-type graft copolymer that has been salt-formed with a compound represented by general formula (V) or (VII) among salt-type polymers can be calculated from the amine value of the polymer before salt formation as follows: In the compound represented by general formula (V) or (VII), the nitrogen moiety at the terminal of the structural unit represented by general formula (I) and an acidic group form a salt, and therefore, when the amine value of such a salt-type graft copolymer is measured by the method described in JIS K 7237:1995, the state of salt formation changes, making it impossible to measure an accurate value.
First, the amine value of the polymer before salt formation is determined by the above-mentioned method. Next, the 13C-NMR spectrum of the salt-type polymer is measured using a nuclear magnetic resonance apparatus, and from the obtained spectrum data, the reaction rate (ratio of salt-formed terminal nitrogen sites) of one or more compounds selected from the group consisting of general formula (V) or (VII) to the terminal nitrogen sites of the structural unit represented by general formula (I) of the salt-type polymer is measured from the ratio of the integral value of the carbon atom peak adjacent to the unsalted nitrogen atom to the integral value of the carbon atom peak adjacent to the salted nitrogen atom at the terminal nitrogen site of the structural unit represented by general formula (I). The terminal nitrogen moiety of the constitutional unit represented by general formula (I) which has formed a salt with one or more compounds selected from the group consisting of general formula (V) or (VII) can be determined by assuming that the amine value has become 0 and subtracting the amine value consumed by salt formation, which is calculated by (amine value of the polymer before salt formation measured by the method described in JIS K 7237:1995)×(ratio of terminal nitrogen moieties which have formed a salt (%) calculated from 13C-NMR spectrum/100), from the amine value of the polymer before salt formation.
Amine value of salt-type polymer={amine value of polymer before salt formation measured by the method described in JIS K 7237:1995}−{amine value of polymer before salt formation measured by the method described in JIS K 7237:1995}×{proportion (%) of nitrogen moieties at terminals that have been salted calculated from 13C-NMR spectrum/100}
本発明に用いられる分散剤の酸価は、現像密着性及び溶剤再溶解性を向上する点からは1mgKOH/g未満であってもよいが、現像残渣の抑制効果の点からは、下限としては、1mgKOH/g以上であることが好ましい。中でも、現像残渣の抑制効果がより優れる点から、分散剤の酸価は2mgKOH/g以上であることがより好ましい。また、本発明に用いられる分散剤の酸価は、現像密着性の悪化や溶剤再溶解性の悪化を防止でき、着色層の細線パターンの直線性が向上したり、微小孔のビリツキが抑制されやすくなる点から、分散剤の酸価の上限としては、18mgKOH/g以下であることが好ましい。中でも、現像密着性、及び溶剤再溶解性が良好になる点から、分散剤の酸価は、16mgKOH/g以下であることがより好ましく、14mgKOH/g以下であることがさらにより好ましく、12mgKOH/g以下であることが特に好ましい。
塩型ブロック共重合体又は塩型グラフト共重合体においては、塩形成前の酸価は、現像密着性及び溶剤再溶解性を向上する点からは1mgKOH/g未満であってもよいが、1mgKOH/g以上であることが好ましく、2mgKOH/g以上であることがさらに好ましい。現像残渣の抑制効果が向上するからである。また、塩形成前の酸価の上限としては18mgKOH/g以下であることが好ましいが、16mgKOH/g以下であることがより好ましく、14mgKOH/g以下であることがさらにより好ましく、12mgKOH/g以下であることが特に好ましい。現像密着性、及び溶剤再溶解性が良好になるからである。
酸価は、試料1g中に含まれる酸性成分を中和するために要する水酸化カリウムの質量(mg)を表し、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される値である。
The acid value of the dispersant used in the present invention may be less than 1 mgKOH/g from the viewpoint of improving the development adhesion and solvent resolubility, but from the viewpoint of the effect of suppressing development residue, the lower limit is preferably 1 mgKOH/g or more. Among them, from the viewpoint of a better effect of suppressing development residue, the acid value of the dispersant is more preferably 2 mgKOH/g or more. In addition, the acid value of the dispersant used in the present invention can prevent deterioration of development adhesion and deterioration of solvent resolubility, improve the linearity of the fine line pattern of the colored layer, and easily suppress the crackling of the microholes, so that the upper limit of the acid value of the dispersant is preferably 18 mgKOH/g or less. Among them, from the viewpoint of improving the development adhesion and solvent resolubility, the acid value of the dispersant is more preferably 16 mgKOH/g or less, even more preferably 14 mgKOH/g or less, and particularly preferably 12 mgKOH/g or less.
In the salt-type block copolymer or salt-type graft copolymer, the acid value before salt formation may be less than 1 mgKOH/g from the viewpoint of improving the development adhesion and solvent resolubility, but is preferably 1 mgKOH/g or more, and more preferably 2 mgKOH/g or more. This is because the effect of suppressing development residue is improved. In addition, the upper limit of the acid value before salt formation is preferably 18 mgKOH/g or less, more preferably 16 mgKOH/g or less, even more preferably 14 mgKOH/g or less, and particularly preferably 12 mgKOH/g or less. This is because the development adhesion and solvent resolubility are improved.
The acid value represents the mass (mg) of potassium hydroxide required to neutralize the acidic components contained in 1 g of a sample, and is a value measured by the method described in JIS K 0070:1992.
また、本発明において、分散剤の水酸基価は、溶剤再溶解性の点からは、120mgKOH/g以下であることが好ましく、60mgKOH/g以下であることがより好ましく、30mgKOH/g以下であることがより更に好ましく、0mgKOH/gであることが好ましい。
一方、分散剤の水酸基価は、現像性の点から、5mgKOH/g以上であることが好ましく、15mgKOH/g以上であることがより好ましい。
なお、本発明において水酸基価は固形分1gから得られるアセチル化物に結合している酢酸を中和するのに必要なKOHの質量(mg)を表し、JIS K 0070:1992に準じ、電位差滴定法によって求めた値をいう。
In the present invention, the hydroxyl value of the dispersant is preferably 120 mgKOH/g or less, more preferably 60 mgKOH/g or less, even more preferably 30 mgKOH/g or less, and preferably 0 mgKOH/g, from the viewpoint of solvent re-solubility.
On the other hand, the hydroxyl value of the dispersant is preferably 5 mgKOH/g or more, and more preferably 15 mgKOH/g or more, from the viewpoint of developability.
In the present invention, the hydroxyl value represents the mass (mg) of KOH required to neutralize acetic acid bonded to the acetylated product obtained from 1 g of solid content, and refers to a value determined by potentiometric titration in accordance with JIS K 0070:1992.
また、本発明において、分散剤のガラス転移温度は、現像密着性が向上する点から、30℃以上であることが好ましい。すなわち、分散剤が、塩形成前ブロック共重合体であっても、塩型ブロック共重合体であっても、そのガラス転移温度は、30℃以上であることが好ましい。分散剤のガラス転移温度が低いと、特に現像液温度(通常23℃程度)に近接し、現像密着性が低下する恐れがある。これは、当該ガラス転移温度が現像液温度に近接すると、現像時に分散剤の運動が大きくなり、その結果、現像密着性が悪化するからと推定される。ガラス転移温度が30℃以上であることによって、現像時の分散剤の分子運動が抑制されることから、現像密着性の低下が抑制されると推定される。
分散剤のガラス転移温度は、現像密着性の点から中でも32℃以上が好ましく、35℃以上がより好ましい。一方、精秤が容易など、使用時の操作性の観点から、200℃以下であることが好ましい。
本発明における分散剤のガラス転移温度は、JIS K7121に準拠し、示差走査熱量測定(DSC)により測定することにより求めることができる。
また、ブロック部及びブロック共重合体のガラス転移温度(Tg)は下記式で計算することができる。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)
ここでは、ブロック部はi=1からnまでのn個のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。ただしΣはi=1からnまでの和をとる。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook (3rd Edition) (J.Brandrup, E.H.Immergut著 (Wiley-Interscience、1989))の値を採用することができる。
In addition, in the present invention, the glass transition temperature of the dispersant is preferably 30° C. or higher from the viewpoint of improving the development adhesion. That is, whether the dispersant is a pre-salt block copolymer or a salt-type block copolymer, the glass transition temperature is preferably 30° C. or higher. If the glass transition temperature of the dispersant is low, it may be close to the developer temperature (usually about 23° C.), and the development adhesion may decrease. This is presumed to be because, when the glass transition temperature is close to the developer temperature, the movement of the dispersant during development becomes large, and as a result, the development adhesion deteriorates. It is presumed that the glass transition temperature of 30° C. or higher suppresses the molecular movement of the dispersant during development, thereby suppressing the decrease in the development adhesion.
The glass transition temperature of the dispersant is preferably 32° C. or higher, more preferably 35° C. or higher, from the viewpoint of development adhesion, while being preferably 200° C. or lower, from the viewpoint of operability during use, such as ease of accurate weighing.
The glass transition temperature of the dispersant in the present invention can be determined by measuring by differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with JIS K7121.
The glass transition temperature (Tg) of the block portion and the block copolymer can be calculated by the following formula.
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)
Here, the block portion is assumed to be a copolymerization of n monomer components, from i = 1 to n. Xi is the weight fraction of the i-th monomer (ΣXi = 1), and Tgi is the glass transition temperature (absolute temperature) of the homopolymer of the i-th monomer. Here, Σ is the sum of i = 1 to n. The glass transition temperature of the homopolymer of each monomer (Tgi) can be the value given in Polymer Handbook (3rd Edition) (by J. Brandrup and EH Immergut (Wiley-Interscience, 1989)).
色材濃度を高め、分散剤含有量が増加すると、相対的にバインダー量が減少することから、着色樹脂層が現像時に下地基板から剥離し易くなる。分散剤であるブロック共重合体においては、カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位を含むBブロックを含み、前記特定の酸価及びガラス転移温度を有することにより、現像密着性が向上する。酸価が高すぎると、現像性に優れるものの、極性が高すぎて却って現像時に剥離が生じ易くなると推定される。 When the colorant concentration is increased and the dispersant content is increased, the binder amount is relatively decreased, so that the colored resin layer is easily peeled off from the base substrate during development. In the block copolymer dispersant, the B block containing a structural unit derived from a carboxyl group-containing monomer is contained, and the specific acid value and glass transition temperature are mentioned above, so that the adhesion during development is improved. If the acid value is too high, although the developability is excellent, it is presumed that the polarity is too high and peeling is more likely to occur during development.
本発明に用いる分散剤としては、前記一般式(I’)で表される構造を含みアミン価が40mgKOH/g以上120mgKOH/g以下である重合体であって、且つ、酸価が1mgKOH/g以上18mgKOH/g以下で、ガラス転移温度が30℃以上である分散剤が、色材分散安定性に優れてコントラストを向上し、前記一般式(1)で表される化合物を含む着色樹脂組成物とした際に、現像残渣の発生が抑制されながら、溶剤再溶解性に優れ、更に、高い現像密着性を有する点、更には、形状に優れた微小孔を形成し易く、微小孔のビリツキや現像残渣が抑制されやすくなる点から、から好ましい。
また、本発明に用いる分散剤としては、前記一般式(I)で表される構造を含みアミン価が40mgKOH/g以上140mgKOH/g以下である塩を形成していない重合体であって、且つ、酸価が1mgKOH/g以上18mgKOH/g以下である分散剤、及び前記一般式(I)で表される構造を含みアミン価が0mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である塩型重合体であって、且つ、酸価が1mgKOH/g以上18mgKOH/g以下である分散剤も、色材分散安定性に優れてコントラストを向上し、前記一般式(1)で表される化合物を含む着色樹脂組成物とした際に、現像残渣の発生が抑制されながら、溶剤再溶解性に優れる点から好ましい。
The dispersant used in the present invention is a polymer containing the structure represented by the general formula (I') and having an amine value of 40 mgKOH/g or more and 120 mgKOH/g or less, and an acid value of 1 mgKOH/g or more and 18 mgKOH/g or less, and a glass transition temperature of 30°C or more. This dispersant has excellent colorant dispersion stability and improves contrast, and when it is made into a colored resin composition containing the compound represented by the general formula (1), it has excellent solvent resolubility while suppressing the generation of development residue, and further has high development adhesion, and further it is easy to form micropores with excellent shape, and it is easy to suppress the crackling of the micropores and development residue.
In addition, as the dispersant used in the present invention, a dispersant that is a polymer that does not form a salt and has an amine value of 40 mgKOH/g to 140 mgKOH/g and has an acid value of 1 mgKOH/g to 18 mgKOH/g, and a dispersant that is a salt-type polymer that contains a structure represented by the general formula (I) and has an amine value of 0 mgKOH/g to 130 mgKOH/g and has an acid value of 1 mgKOH/g to 18 mgKOH/g are also preferable because they have excellent colorant dispersion stability and improve contrast, and when made into a colored resin composition containing the compound represented by the general formula (1), they are excellent in solvent resolubility while suppressing the generation of development residues.
前記カルボキシ基含有モノマーとしては、一般式(I)で表される構成単位を有するモノマーと共重合可能で、不飽和二重結合とカルボキシ基を含有するモノマーを用いることができる。このようなモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸、マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸ダイマーなどが挙げられる。また、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を有する単量体と無水マレイン酸や無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物のような環状無水物との付加反応物、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートなども利用できる。また、カルボキシ基の前駆体として無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などの酸無水物基含有モノマーを用いてもよい。中でも、共重合性やコスト、溶解性、ガラス転移温度などの点から(メタ)アクリル酸が特に好ましい。 As the carboxyl group-containing monomer, a monomer that is copolymerizable with a monomer having a structural unit represented by the general formula (I) and contains an unsaturated double bond and a carboxyl group can be used. Examples of such monomers include (meth)acrylic acid, vinyl benzoic acid, maleic acid, maleic acid monoalkyl ester, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, cinnamic acid, and acrylic acid dimer. In addition, an addition reaction product of a monomer having a hydroxyl group such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate with a cyclic anhydride such as maleic anhydride, phthalic anhydride, or cyclohexane dicarboxylic acid anhydride, and ω-carboxy-polycaprolactone mono(meth)acrylate can also be used. In addition, an acid anhydride group-containing monomer such as maleic anhydride, itaconic anhydride, or citraconic anhydride may be used as a precursor of the carboxyl group. Among them, (meth)acrylic acid is particularly preferable in terms of copolymerizability, cost, solubility, glass transition temperature, and the like.
塩形成前のブロック共重合体中、カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有割合は、ブロック共重合体の酸価が前記特定の酸価の範囲内になるように適宜設定すればよく、特に限定されないが、ブロック共重合体の全構成単位の合計質量に対して、0.05質量%以上4.5質量%以下であることが好ましく、0.07質量%以上3.7質量%以下であることがより好ましい。
カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有割合が、前記下限値以上であることより、現像残渣の抑制効果が発現され、前記上限値以下であることより現像密着性の悪化や溶剤再溶解性の悪化を防止できる。
なお、カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位は、上記特定の酸価となればよく、1種からなるものであっても良いし、2種以上の構成単位を含んでいてもよい。
In the block copolymer before salt formation, the content of the constituent units derived from the carboxy group-containing monomer may be appropriately set so that the acid value of the block copolymer falls within the above-mentioned specific acid value range, and is not particularly limited. The content is preferably 0.05% by mass or more and 4.5% by mass or less, and more preferably 0.07% by mass or more and 3.7% by mass or less, relative to the total mass of all the constituent units of the block copolymer.
When the content of the structural unit derived from the carboxy group-containing monomer is at least the above lower limit, the effect of suppressing development residues is exerted, and when it is no more than the above upper limit, deterioration of development adhesion and deterioration of solvent re-solubility can be prevented.
The structural unit derived from the carboxyl group-containing monomer may be one type or may contain two or more types of structural units as long as it has the above-mentioned specific acid value.
また、本発明に用いられる分散剤のガラス転移温度を特定の値以上とし、現像密着性が向上する点から、モノマーの単独重合体のガラス転移温度の値(Tgi)が10℃以上であるモノマーを、合計でBブロック中に75質量%以上とすることが好ましく、更に85質量%以上とすることが好ましい。 In addition, in order to set the glass transition temperature of the dispersant used in the present invention to a specific value or higher and improve development adhesion, it is preferable that the total amount of monomers in the B block be 75% by mass or more, and more preferably 85% by mass or more, of the monomers having a glass transition temperature (Tgi) of a homopolymer of the monomer being 10°C or higher.
前記ブロック共重合体において、前記Aブロックの構成単位のユニット数mと、前記Bブロックの構成単位のユニット数nの比率m/nとしては、0.05以上1.5以下の範囲内であることが好ましく、0.1以上1.0以下の範囲内であることが、色材の分散性、分散安定性の点からより好ましい。 In the block copolymer, the ratio m/n of the number of units m of the constituent units of the A block to the number of units n of the constituent units of the B block is preferably in the range of 0.05 to 1.5, and more preferably in the range of 0.1 to 1.0 from the viewpoint of dispersibility and dispersion stability of the colorant.
前記ブロック共重合体の重量平均分子量Mwは、特に限定されないが、色材分散性及び分散安定性を良好なものとする点から、1000以上20000以下であることが好ましく、2000以上15000以下であることがより好ましく、更に3000以上12000以下であることがより好ましい。
ここで、重量平均分子量は(Mw)、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により、標準ポリスチレン換算値として求める。なお、ブロック共重合体の原料となるマクロモノマーや塩型ブロック共重合体、グラフト共重合体についても、上記条件で行う。
The weight average molecular weight Mw of the block copolymer is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining good colorant dispersibility and dispersion stability, it is preferably from 1,000 to 20,000, more preferably from 2,000 to 15,000, and even more preferably from 3,000 to 12,000.
Here, the weight average molecular weight (Mw) is determined as a standard polystyrene equivalent value by gel permeation chromatography (GPC). The same conditions are also applied to the macromonomer, salt-type block copolymer, and graft copolymer that are raw materials for the block copolymer.
このような3級アミンを有する繰り返し単位からなるブロック部と溶剤親和性を有するブロック部とを有するブロック共重合体の具体例としては、例えば、特許第4911253号公報に記載のブロック共重合体を好適なものとして挙げることができる。 A specific example of a block copolymer having a block portion composed of a repeating unit having such a tertiary amine and a block portion having solvent affinity is the block copolymer described in Japanese Patent No. 4911253.
上記3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体を分散剤として用いて、前記色材を分散する場合には、色材100質量部に対して、当該3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体の含有量が15質量部以上300質量部以下であることが好ましく、20質量部以上250質量部以下であることがより好ましい。上記範囲内であれば分散性及び分散安定性に優れ、コントラストを向上する効果が高くなる。 When the colorant is dispersed using the polymer containing a repeating unit having a tertiary amine as a dispersant, the content of the polymer containing the repeating unit having a tertiary amine is preferably 15 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, and more preferably 20 parts by mass or more and 250 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the colorant. If it is within the above range, the dispersibility and dispersion stability are excellent, and the effect of improving contrast is high.
本発明においては、色材の分散性や分散安定性の点から、前記3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体中のアミノ基のうちの少なくとも一部と、有機酸化合物やハロゲン化炭化水素とが塩を形成した塩型重合体を分散剤として用いても好ましい。
中でも、3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体がブロック共重合体であって、前記有機酸化合物がフェニルホスホン酸やフェニルホスフィン酸等の酸性有機リン化合物であることが、色材の分散性及び分散安定性に優れる点から好ましい。このような分散剤に用いられる有機酸化合物の具体例としては、例えば、特開2012-236882号公報等に記載の有機酸化合物が好適なものとして挙げられる。
また、前記ハロゲン化炭化水素としては、臭化アリル、塩化ベンジル等のハロゲン化アリル及びハロゲン化アラルキルの少なくとも1種であることが、色材の分散性及び分散安定性に優れる点から好ましい。
In the present invention, from the viewpoint of dispersibility and dispersion stability of the colorant, it is also preferable to use as a dispersant a salt-type polymer in which at least a part of the amino groups in the polymer containing a repeating unit having a tertiary amine forms a salt with an organic acid compound or a halogenated hydrocarbon.
Among them, it is preferable that the polymer containing a repeating unit having a tertiary amine is a block copolymer and the organic acid compound is an acidic organic phosphorus compound such as phenylphosphonic acid or phenylphosphinic acid, from the viewpoint of excellent dispersibility and dispersion stability of the colorant. Specific examples of the organic acid compound used in such a dispersant include the organic acid compounds described in JP-A-2012-236882 and the like.
The halogenated hydrocarbon is preferably at least one of allyl halides, such as allyl bromide and benzyl chloride, and aralkyl halides, from the viewpoint of excellent dispersibility and dispersion stability of the coloring material.
また、高分子分散剤としては、現像残渣の発生を抑制でき、更に、カラーフィルタの配向膜作製に溶剤として用いられるN-メチルピロリドン(NMP)に対する耐性(耐NMP性)を向上できる点から、前記一般式(I)で表される構成単位と下記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体、並びに、当該グラフト共重合体の当該一般式(I)で表される構成単位が有する窒素部位の少なくとも一部と有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種とが塩を形成した塩型グラフト共重合体の少なくとも1種も好ましい。 As the polymer dispersant, from the viewpoints of suppressing the generation of development residues and further improving resistance (NMP resistance) to N-methylpyrrolidone (NMP), which is used as a solvent in the production of alignment films for color filters, a graft copolymer having a structural unit represented by the above general formula (I) and a structural unit represented by the following general formula (II), and at least one salt-type graft copolymer in which at least a portion of the nitrogen moiety of the structural unit represented by the general formula (I) of the graft copolymer forms a salt with at least one member selected from the group consisting of organic acid compounds and halogenated hydrocarbons, are also preferred.
一般式(III’)中、R4’は水素原子又はメチル基、A3’は2価の連結基、R7は炭素数が1~10のアルキレン基、R8は炭素数が3~7のアルキレン基、R9は、水素原子、又は炭化水素基であり、tは1以上40以下の数を表す。)
In general formula (III'), R 4' is a hydrogen atom or a methyl group, A 3' is a divalent linking group, R 7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 8 is an alkylene group having 3 to 7 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and t is a number of 1 to 40.
前記特定のグラフト共重合体は、グラフトしているポリマー鎖の構成単位に、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖又はエステル鎖を有する構成単位が含まれる。前記特定のグラフト共重合体は、グラフトしている複数のポリマー鎖が分散剤の溶剤親和性部となるため、分散剤の溶剤親和性部の比表面積が大きくなることから、溶剤の塗膜への侵入や色材への到達を抑制することができると推定される。前記特定のグラフト共重合体は、グラフトしているポリマー鎖の構成単位に、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖又はエステル鎖を有する構成単位が含まれることにより、これらの構成単位に含まれる酸素原子が感光性着色樹脂組成物中に含まれるアルカリ可溶性樹脂のカルボキシル基等の酸性基と、水素結合によって相互作用することによって、溶剤(NMP)の硬化塗膜内への侵入を、より抑制することができると推定される。更に、本発明の感光性着色樹脂組成物は、光開始剤として含有する前記一般式(1)で表される化合物の露光前乾燥時における昇華が抑制されることにより、本発明の感光性着色樹脂組成物の乾燥塗膜においては、残留した前記一般式(1)で表される化合物と前記特定のグラフト共重合体により高性能に分散された色材を含み、緻密な塗膜が形成されると予想される。これらの相乗効果により、前記特定のグラフト共重合体と、光開始剤としての前記一般式(1)で表される化合物とを組み合わせて含む本発明の感光性着色樹脂組成物の硬化物は、カラーフィルタの配向膜作製に溶剤として用いられるN-メチルピロリドン(NMP)に対する耐性(耐NMP性)を向上することができると推定される。
更に、本発明の感光性着色樹脂組成物は、前記特定のグラフト共重合体を含有することにより、現像残渣の発生が抑制される。前記特定のグラフト共重合体は、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖又はエステル鎖に含まれる酸素原子が、感光性樹脂組成物中に含まれるアルカリ可溶性樹脂のカルボキシ基等のOHやCHと、水素結合によって相互作用することによって、現像時にアルカリ可溶性樹脂のみが溶解し、色材と分散剤が残渣として残りにくいと考えられる。一方で、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖又はエステル鎖の繰り返し単位数が大きくなりすぎると、却って、現像残渣抑制効果は向上しにくい。これは、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖又はエステル鎖の繰り返し単位数が大きくなりすぎると、アルカリ現像液との親和力が、色材吸着力より過剰に大きくなり、グラフト共重合体のみがアルカリ現像液に溶解し、色材が基板上に取り残されるためではないかと推定される。
The specific graft copolymer includes a constituent unit having a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, or an ester chain in the constituent unit of the grafted polymer chain. Since the grafted polymer chains of the specific graft copolymer become the solvent affinity part of the dispersant, the specific surface area of the solvent affinity part of the dispersant is increased, and it is presumed that the penetration of the solvent into the coating film and the arrival of the colorant can be suppressed. Since the constituent unit of the grafted polymer chain of the specific graft copolymer includes a constituent unit having a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, or an ester chain, the oxygen atoms contained in these constituent units interact with acidic groups such as carboxyl groups of the alkali-soluble resin contained in the photosensitive colored resin composition through hydrogen bonds, and it is presumed that the penetration of the solvent (NMP) into the cured coating film can be further suppressed. Furthermore, the photosensitive colored resin composition of the present invention is expected to form a dense coating film by suppressing the sublimation of the compound represented by the general formula (1) contained as a photoinitiator during drying before exposure, and the dried coating film of the photosensitive colored resin composition of the present invention contains the colorant dispersed with high performance by the residual compound represented by the general formula (1) and the specific graft copolymer. Due to these synergistic effects, it is estimated that the cured product of the photosensitive colored resin composition of the present invention containing the specific graft copolymer and the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator in combination can improve resistance (NMP resistance) to N-methylpyrrolidone (NMP), which is used as a solvent in the preparation of the alignment film of a color filter.
Furthermore, the photosensitive colored resin composition of the present invention contains the specific graft copolymer, thereby suppressing the generation of development residues. The specific graft copolymer is thought to have an interaction between the oxygen atoms contained in the polyethylene oxide chain, polypropylene oxide chain, or ester chain and OH or CH of the carboxyl group of the alkali-soluble resin contained in the photosensitive resin composition by hydrogen bonding, so that only the alkali-soluble resin dissolves during development, and the colorant and dispersant are unlikely to remain as residues. On the other hand, if the number of repeating units of the polyethylene oxide chain, polypropylene oxide chain, or ester chain is too large, the effect of suppressing development residues is unlikely to be improved. This is presumably because, if the number of repeating units of the polyethylene oxide chain, polypropylene oxide chain, or ester chain is too large, the affinity with the alkaline developer becomes excessively larger than the colorant adsorption force, so that only the graft copolymer dissolves in the alkaline developer, and the colorant is left behind on the substrate.
グラフト共重合体の主鎖を構成する前記一般式(I)で表される構成単位は、塩基性を有し、色材に対する吸着部位として機能する。
グラフト共重合体の主鎖を構成する前記一般式(I)で表される構成単位については、前記ブロック共重合体における前記一般式(I)で表される構成単位と同様であるので、ここでは省略する。
なお、グラフト共重合体において、一般式(I)で表される構成単位は、1種類からなるものであってもよく、2種以上の構成単位を含むものであってもよい。
The structural unit represented by the above general formula (I) which constitutes the main chain of the graft copolymer has basicity and functions as an adsorption site for the colorant.
The constituent unit represented by the general formula (I) constituting the main chain of the graft copolymer is the same as the constituent unit represented by the general formula (I) in the block copolymer, and therefore will not be described here.
In the graft copolymer, the constituent unit represented by general formula (I) may be composed of one type of constituent unit, or may contain two or more types of constituent units.
(一般式(II)で表される構成単位)
前記グラフト共重合体は、特定のポリマー鎖を有する前記一般式(II)で表される構成単位を有することにより、溶剤親和性が良好になり、色材の分散性及び分散安定性が良好なものとなる。また、前記グラフト共重合体は、前記一般式(II)で表される構成単位に前記一般式(III)で表される構成単位及び前記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位が含まれることから、前述のように、感光性樹脂組成物の現像時間の短縮化、及び感光性着色樹脂組成物の硬化物の耐溶剤性が良好になる。
(Structural unit represented by general formula (II))
The graft copolymer has a structural unit represented by the general formula (II) having a specific polymer chain, and thus has good solvent affinity, and good dispersibility and dispersion stability of the coloring material. In addition, the graft copolymer contains at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (III) and the structural unit represented by the general formula (III') in the structural unit represented by the general formula (II), and therefore, as described above, the development time of the photosensitive resin composition is shortened, and the solvent resistance of the cured product of the photosensitive colored resin composition is improved.
前記一般式(II)において、A2は、直接結合又は2価の連結基である。A2における2価の連結基としては、エチレン性不飽和二重結合由来の炭素原子とポリマー鎖を連結可能であれば、特に制限はない。A2における2価の連結基としては、例えば、前記A1における2価の連結基と同様のものが挙げられる。
中でも、分散性の点から、一般式(II)におけるA2は、-CONH-基又は-COO-基を含む2価の連結基であることが好ましく、-CONH-基又は-COO-基と、炭素原子数1~10のアルキレン基とを含む2価の連結基であることがより好ましい。
In the general formula (II), A2 is a direct bond or a divalent linking group. The divalent linking group in A2 is not particularly limited as long as it can link the carbon atom derived from the ethylenically unsaturated double bond to the polymer chain. Examples of the divalent linking group in A2 include the same as the divalent linking group in A1 .
Among these, from the viewpoint of dispersibility, A2 in general formula (II) is preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group, and more preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group and an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
前記一般式(II)において、Polymerは、ポリマー鎖を表し、当該ポリマー鎖の構成単位には前記一般式(III)で表される構成単位及び前記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位が含まれる。
前記一般式(III)中、R4は水素原子又はメチル基、A3は2価の連結基、R5はエチレン基又はプロピレン基、R6は、水素原子、又は炭化水素基であり、sは3以上80以下の数を表す。
In the general formula (II), Polymer represents a polymer chain, and the constituent units of the polymer chain include at least one constituent unit selected from the group consisting of the constituent units represented by the general formula (III) and the constituent units represented by the general formula (III').
In the general formula (III), R4 is a hydrogen atom or a methyl group, A3 is a divalent linking group, R5 is an ethylene group or a propylene group, R6 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and s is a number of 3 or more and 80 or less.
A3の2価の連結基としては、例えば、前記A1における2価の連結基と同様のものが挙げられる。中でも、カラーフィルタ用途に使用される有機溶剤への溶解性の点から、一般式(III)におけるA3は、-CONH-基又は-COO-基を含む2価の連結基であることが好ましく、-CONH-基又は-COO-基であることがより好ましい。 Examples of the divalent linking group of A3 include the same as the divalent linking group in A1 . Among them, from the viewpoint of solubility in organic solvents used for color filters, A3 in general formula (III) is preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group, and more preferably a -CONH- group or a -COO- group.
前記sは、エチレンオキシド鎖又はプロピレンオキシド鎖の繰り返し単位数を表し、3以上の数を表すが、中でも水染み発生抑制の点から、19以上であることが好ましく、21以上であることがより好ましい。感光性樹脂組成物の硬化膜の水染みの原因としては、硬化膜内への吸水が挙げられる。硬化膜中のアルカリ可溶性樹脂はカルボキシ基等の酸性基を有しているため吸水しやすい。また、当該酸性基が、現像時にアルカリ現像液に典型的に含まれるアルカリ金属と金属塩を形成することにより吸水性がより高まると考えられる。ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖に含まれる酸素原子は、アルカリ金属などの金属と錯生成することで捕捉可能である。ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖の繰り返し単位数が大きくなるにつれて、錯生成定数は増加し、金属分子の捕捉能が増加するため、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ金属塩形成を抑制し、硬化膜内への吸水が抑制できると推測される。また、ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖に含まれる酸素原子は、感光性樹脂組成物中に含まれるアルカリ可溶性樹脂のカルボキシ基等の酸性基と、水素結合によって相互作用することによって、酸性基のアルカリ金属塩形成を抑制し、硬化膜内への吸水が抑制できると推測される。
前記sが19以上の場合には、図4に示されるように、前記グラフト共重合体110は、一般式(I)で表される構成単位111と一般式(II)で表される構成単位112とを有する主鎖部分113を含有し、前記一般式(I)で表される構成単位111が有する窒素部位の少なくとも一部と有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種114とが塩を形成していても良く、前記一般式(II)で表される構成単位112はポリマー鎖115において、特定の繰り返し数を有するポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖117を含む一般式(III)で表される構成単位116が含まれる。本発明に用いられる特定のグラフト共重合体においては、このようにグラフトしているポリマー鎖115の構成単位に、特定の繰り返し数を有するポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖を有する構成単位116が含まれ、グラフトしているポリマー鎖115自体が枝分かれ構造を有する。その結果、分散剤の金属捕捉部の比表面積が大きくなることと相俟って、ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖に含まれる酸素原子による金属捕捉の作用が顕著になり、吸水抑制効果が向上し、吸水による水染み発生が抑制できると推定される。これらの硬化膜内への吸水抑制作用によって、吸水による水染みの発生を抑制できると推測される。
一方、sの上限値は80以下であるが、カラーフィルタ用途に使用される有機溶剤への溶解性の点から、50以下であることが好ましい。
The s represents the number of repeating units of the ethylene oxide chain or propylene oxide chain, and is a number of 3 or more, but is preferably 19 or more, and more preferably 21 or more, from the viewpoint of suppressing the occurrence of water stains. The cause of water stains in the cured film of the photosensitive resin composition includes water absorption into the cured film. The alkali-soluble resin in the cured film has an acidic group such as a carboxyl group and is therefore prone to water absorption. It is also considered that the acidic group forms a metal salt with an alkali metal typically contained in an alkaline developer during development, thereby increasing water absorption. The oxygen atom contained in the polyethylene oxide chain or polypropylene oxide chain can be captured by complexing with a metal such as an alkali metal. As the number of repeating units of the polyethylene oxide chain or polypropylene oxide chain increases, the complex formation constant increases and the capturing ability of metal molecules increases, so it is presumed that the formation of an alkali metal salt of the alkali-soluble resin can be suppressed and the absorption of water into the cured film can be suppressed. It is also presumed that the oxygen atoms contained in the polyethylene oxide chains or polypropylene oxide chains interact with acidic groups such as carboxy groups of the alkali-soluble resin contained in the photosensitive resin composition through hydrogen bonds, thereby suppressing the formation of alkali metal salts of the acidic groups and thereby suppressing water absorption into the cured film.
When the s is 19 or more, as shown in Fig. 4, the
On the other hand, the upper limit of s is 80 or less, but from the viewpoint of solubility in organic solvents used in color filters, it is preferably 50 or less.
R6における炭化水素基としては、例えば、炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基やアルキル置換アリール基等のこれらの組み合わせが挙げられる。
前記炭素数1~18のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、n-ノニル基、n-ラウリル基、n-ステアリル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ボルニル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、アダマンチル基、低級アルキル基置換アダマンチル基などを挙げることができる。アルキル基の炭素数は、1~12が好ましく、更に1~6が好ましい。
前記炭素数2~18のアルケニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。このようなアルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基、プロペニル基などを挙げることができる。アルケニル基の二重結合の位置には限定はないが、得られたポリマーの反応性の点からは、アルケニル基の末端に二重結合があることが好ましい。アルケニル基の炭素数は、2~12が好ましく、更に2~8が好ましい。
アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基等が挙げられる。アリール基の炭素数は、6~24が好ましく、更に6~12が好ましい。
また、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ビフェニルメチル基等が挙げられ、更に置換基を有していてもよい。アラルキル基の炭素数は、7~20が好ましく、更に7~14が好ましい。
また、前記アリール基やアラルキル基等の芳香環には、置換基として炭素数1~30の直鎖状、分岐状のアルキル基が結合していても良い。
Examples of the hydrocarbon group for R 6 include alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 18 carbon atoms, aryl groups, and combinations thereof such as aralkyl groups and alkyl-substituted aryl groups.
The alkyl group having 1 to 18 carbon atoms may be linear, branched, or cyclic, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an n-nonyl group, an n-lauryl group, an n-stearyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a bornyl group, an isobornyl group, a dicyclopentanyl group, an adamantyl group, a lower alkyl group-substituted adamantyl group, etc. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 12, and more preferably 1 to 6.
The alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms may be linear, branched, or cyclic. Examples of such alkenyl groups include vinyl, allyl, and propenyl groups. There are no limitations on the position of the double bond in the alkenyl group, but from the viewpoint of the reactivity of the resulting polymer, it is preferable that the double bond is located at the terminal of the alkenyl group. The number of carbon atoms in the alkenyl group is preferably 2 to 12, and more preferably 2 to 8.
Examples of the aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a tolyl group, a xylyl group, etc. The number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6 to 24, and more preferably 6 to 12.
Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a biphenylmethyl group, etc., which may further have a substituent. The number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7 to 20, and more preferably 7 to 14.
Furthermore, the aromatic ring of the aryl group or aralkyl group may have a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms bonded thereto as a substituent.
R6における炭化水素基としては、中でも、分散安定性の点から、炭素数1~18のアルキル基、アルキル基が置換されていても良い炭素数6~12のアリール基、及び、アルキル基が置換されていても良い炭素数7~14のアラルキル基からなる群から選択される1種以上であることが好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、n-ノニル基、n-ラウリル基、n-ステアリル基、アルキル基が置換されていても良いフェニル基及びベンジル基からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。 Among them, from the viewpoint of dispersion stability, the hydrocarbon group for R 6 is preferably at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may be substituted with an alkyl group, and an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms which may be substituted with an alkyl group, and is preferably at least one selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an n-nonyl group, an n-lauryl group, an n-stearyl group, a phenyl group which may be substituted with an alkyl group, and a benzyl group.
また、前記一般式(III’)中、A3’の2価の連結基としては、例えば、前記A1における2価の連結基と同様のものが挙げられる。中でも、カラーフィルタ用途に使用される有機溶剤への溶解性の点から、一般式(III’)におけるA3’は、-CONH-基又は-COO-基を含む2価の連結基であることが好ましく、-CONH-基又は-COO-基であることがより好ましい。
前記一般式(III’)において、R7は炭素数が1~10のアルキレン基であるが、中でも炭素数が2~8のアルキレン基であることが、溶剤再溶解性の点から好ましい。
R8は炭素数が3~7のアルキレン基であるが、中でも炭素数が3~5のアルキレン基、更に炭素数が5のアルキレン基であることが基材密着性の点から好ましい。
R9は、水素原子、又は炭化水素基であり、前記R9における炭化水素基としては、前記R6における炭化水素基と同様であって良い。
In addition, in the general formula (III'), examples of the divalent linking group for A 3' include the same as the divalent linking group for A 1. Among them, from the viewpoint of solubility in organic solvents used in color filter applications, A 3' in the general formula (III') is preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group, and more preferably a -CONH- group or a -COO- group.
In the general formula (III'), R7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and among these, an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms is preferred from the viewpoint of re-solubility in a solvent.
R 8 is an alkylene group having 3 to 7 carbon atoms, and among these, an alkylene group having 3 to 5 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 5 carbon atoms, is preferred from the viewpoint of adhesion to substrates.
R 9 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group in R 9 may be the same as the hydrocarbon group in R 6 .
前記一般式(III’)における前記tはエステル鎖の繰り返し単位数を表し、1以上の数を表すが、中でも現像時間の短縮化、及び優れた耐溶剤性を同時に満たす点から、2以上であることが好ましく、更に3以上であることが好ましい。
一方、tの上限値は40以下であるが、カラーフィルタ用途に使用される有機溶剤への溶解性の点から、20以下であることが好ましい。
In the general formula (III'), t represents the number of repeating units of the ester chain, and is a number of 1 or more. Among them, in order to simultaneously achieve a shorter development time and excellent solvent resistance, t is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.
On the other hand, the upper limit of t is 40 or less, but from the viewpoint of solubility in organic solvents used in color filters, it is preferably 20 or less.
前記ポリマー鎖において、前記一般式(III)で表される構成単位及び下記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位は、1種単独でも良いが、2種以上混合されていても良い。
前記ポリマー鎖において、前記一般式(III)で表される構成単位が含まれることが、酸素原子による溶剤親和性部の作用がより顕著になる点から好ましい。
In the polymer chain, at least one type of structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (III) and the structural unit represented by the following general formula (III') may be a single type or a mixture of two or more types.
It is preferable that the polymer chain contains a structural unit represented by the general formula (III) since the effect of the solvent affinity moiety due to the oxygen atom becomes more pronounced.
中でも、本発明の感光性着色樹脂組成物の耐NMP性及び現像残渣抑制効果を向上する点から、前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位に、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種と、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種とを組み合わせて含有することがより好ましく、sが19以上50以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種と、sが3以上8以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種とを組み合わせて含有することがよりさらに好ましい。 Among these, from the viewpoint of improving the NMP resistance and development residue suppression effect of the photosensitive colored resin composition of the present invention, it is more preferable that the structural units of the polymer chain in the structural unit represented by the general formula (II) contain a combination of at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 to 80 and at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 3 to 10, and it is even more preferable that the structural units contain a combination of at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 to 50 and at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 3 to 8.
前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位に、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種を含有する場合、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位の合計割合は、前記ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、4質量%以上であることがより更に好ましく、一方で、75質量%以下であることが好ましく、65質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがより更に好ましい。sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位の合計割合が前記範囲内であると、本発明の感光性着色樹脂組成物の耐NMP性及び現像残渣抑制効果が向上しやすい。 When the structural units of the polymer chain in the structural unit represented by the general formula (II) contain at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 or more and 80 or less, the total proportion of the structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 or more and 80 or less is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 4% by mass or more, when the total structural units of the polymer chain are taken as 100% by mass, on the other hand, it is preferably 75% by mass or less, more preferably 65% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less. When the total proportion of the structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 or more and 80 or less is within the above range, the NMP resistance and development residue suppression effect of the photosensitive colored resin composition of the present invention are easily improved.
前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位に、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種と、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種とを組み合わせて含有する場合、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位の合計割合は、前記ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、20質量%以上であることが好ましい。一方で、溶剤再溶解性の点から、前記ポリマー鎖において、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位の合計割合は、当該ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、80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、前記ポリマー鎖において、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位と、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位との混合割合は、現像残渣抑制効果向上の点から、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位と、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位との合計を100質量部とした時に、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位の合計が3質量部以上であることが好ましく、6質量部以上であることがより好ましく、80質量部以下であることが好ましく、60質量部以下であることがより好ましい。
In the case where the structural unit of the polymer chain in the structural unit represented by the general formula (II) contains a combination of at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 to 80, and at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 3 to 10, the total proportion of structural units represented by the general formula (III) in which s is 3 to 10 is preferably 20% by mass or more when the total structural units of the polymer chain are taken as 100% by mass. On the other hand, from the viewpoint of solvent resolubility, the total proportion of structural units represented by the general formula (III) in which s is 3 to 10 in the polymer chain is preferably 80% by mass or less, more preferably 60% by mass or less when the total structural units of the polymer chain are taken as 100% by mass.
In addition, in the polymer chain, the mixing ratio of the constitutional units represented by general formula (III) in which s is 19 or more and 80 or less and the constitutional units represented by general formula (III) in which s is 3 or more and 10 or less is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more, and more preferably 80 parts by mass or less, and more preferably 60 parts by mass or less, when the total of the constitutional units represented by general formula (III) in which s is 19 or more and 80 or less and the constitutional units represented by general formula (III) in which s is 3 or more and 10 or less is taken as 100 parts by mass, from the viewpoint of improving the development residue suppressing effect.
分散安定性、高コントラスト化、現像時間の短縮化、及び優れた耐溶剤性を同時に満たす点から、前記ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、前記一般式(III)で表される構成単位及び前記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位の合計割合は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、4質量%以上であることがより更に好ましい。前記一般式(III)で表される構成単位及び前記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位の合計割合は、溶剤再溶解性の点から、前記ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがより更に好ましい。 From the viewpoint of simultaneously satisfying dispersion stability, high contrast, shortening of development time, and excellent solvent resistance, when the total structural units of the polymer chain are taken as 100 mass%, the total proportion of at least one structural unit selected from the group consisting of the structural units represented by the general formula (III) and the structural units represented by the general formula (III') is preferably 1 mass% or more, more preferably 2 mass% or more, and even more preferably 4 mass% or more. From the viewpoint of solvent resolubility, the total proportion of at least one structural unit selected from the group consisting of the structural units represented by the general formula (III) and the structural units represented by the general formula (III') is preferably 80 mass% or less, more preferably 70 mass% or less, and even more preferably 60 mass% or less, when the total structural units of the polymer chain are taken as 100 mass%.
前記グラフト共重合体の前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位には、更に、前記一般式(III)で表される構成単位及び前記一般式(III’)で表される構成単位とは異なる下記一般式(IV)で表される構成単位とが含まれることが、色材の分散性及び分散安定性の点から好ましい。 From the viewpoint of dispersibility and dispersion stability of the colorant, it is preferable that the structural units of the polymer chain in the structural unit represented by the general formula (II) of the graft copolymer further include a structural unit represented by the following general formula (IV) which is different from the structural unit represented by the general formula (III) and the structural unit represented by the general formula (III').
A4の2価の連結基としては、例えば、前記A1における2価の連結基と同様のものが挙げられる。中でも、カラーフィルタ用途に使用される有機溶剤への溶解性の点から、一般式(IV)におけるA4は、-CONH-基又は-COO-基を含む2価の連結基であることが好ましく、-CONH-基又は-COO-基であることがより好ましい。 Examples of the divalent linking group of A4 include the same as the divalent linking group in A1 . Among them, from the viewpoint of solubility in organic solvents used for color filters, A4 in general formula (IV) is preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group, and more preferably a -CONH- group or a -COO- group.
R10における、ヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基における炭化水素基は、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びアラルキル基やアルキル置換アリール基等のこれらの組み合わせが挙げられる。R10における、ヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基における炭化水素基としては、前記R6における炭化水素基と同様のものが挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group in the hydrocarbon group which may contain a heteroatom in R 10 include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and combinations thereof such as an aralkyl group, an alkyl-substituted aryl group, etc. Examples of the hydrocarbon group in the hydrocarbon group which may contain a heteroatom in R 10 include the same as the hydrocarbon group in R 6 .
炭化水素基が含んでいてもよいヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子等が挙げられる。ヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基としては、例えば、炭化水素基の炭素鎖中に、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-OCO-NH-、-NH-COO-、-NH-CO-NH-、-NH-O-、-O-NH-等の連結基が含まれる構造が挙げられる。
また、当該炭化水素基は、前記グラフト共重合体の分散性能等を妨げない範囲で、置換基を有しても良く、置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、エポキシ基、イソシアネート基、チオール基等が挙げられる。
Examples of heteroatoms which may be contained in the hydrocarbon group include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, etc. Examples of the hydrocarbon group which may contain a heteroatom include a structure in which a linking group such as -CO-, -COO-, -OCO-, -O-, -S-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -OCO-NH-, -NH-COO-, -NH-CO-NH-, -NH-O-, -O-NH-, etc. is contained in the carbon chain of the hydrocarbon group.
In addition, the hydrocarbon group may have a substituent within the range that does not impair the dispersion performance, etc. of the graft copolymer. Examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an epoxy group, an isocyanate group, and a thiol group.
また、R10におけるヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基としては、炭化水素基においてヘテロ原子を含む連結基を介して末端にアルケニル基等の重合性基が付加された構造であっても良い。例えば、一般式(IV)で表される構成単位が(メタ)アクリル酸由来の構成単位にグリシジル(メタ)アクリレートを反応させたような構造であっても良い。すなわち、一般式(IV)における-A4-R10の構造が、-COO-CH2CH(OH)CH2-OCO-CR=CH2(ここで、Rは水素原子又はメチル基)で示される構造であっても良い。また、一般式(IV)で表される構成単位がヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位に2-イソシアナトアルキル(メタ)アクリレートを反応させたような構造であっても良い。すなわち、一般式(IV)におけるR10が、-R’-OCONH-R”-OCO-CR=CH2(ここで、R’及びR”はそれぞれ独立にアルキレン基、Rは水素原子又はメチル基)で示される構造であっても良い。 The hydrocarbon group in R 10 which may contain a heteroatom may have a structure in which a polymerizable group such as an alkenyl group is added to the end of the hydrocarbon group via a linking group containing a heteroatom. For example, the structural unit represented by general formula (IV) may have a structure in which a structural unit derived from (meth)acrylic acid is reacted with glycidyl (meth)acrylate. That is, the structure of -A 4 -R 10 in general formula (IV) may have a structure represented by -COO-CH 2 CH(OH)CH 2 -OCO-CR═CH 2 (wherein R is a hydrogen atom or a methyl group). The structural unit represented by general formula (IV) may have a structure in which a structural unit derived from a hydroxyalkyl (meth)acrylate is reacted with a 2-isocyanatoalkyl (meth)acrylate. That is, R 10 in general formula (IV) may be a structure represented by -R'-OCONH-R"-OCO-CR=CH 2 (wherein R' and R" each independently represent an alkylene group, and R represents a hydrogen atom or a methyl group).
一般式(IV)で表される構成単位を誘導するモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2-メタクリロイルオキシエチルサクシネート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、エチレンオキシド鎖の繰り返し単位数が19未満のメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート及びポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート等由来の構成単位を有するものが好ましい。しかしながら、これらに限定されるものではない。 Examples of monomers that derive the structural unit represented by general formula (IV) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, (meth)acrylate, Preferred are those having structural units derived from acrylic acid, 2-methacryloyloxyethyl succinate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate and polyethylene glycol (meth)acrylate having less than 19 repeating units of the ethylene oxide chain, and phenoxyethylene glycol (meth)acrylate. However, they are not limited to these.
本発明において、前記R10としては、中でも、後述する有機溶剤との溶解性に優れたものを用いることが好ましく、色材分散液に使用する有機溶剤に合わせて適宜選択されれば良い。具体的には、例えば前記有機溶剤が、色材分散液の有機溶剤として一般的に使用されているエーテルアルコールアセテート系、エーテル系、エステル系、アルコール系などの有機溶剤を用いる場合には、メチル基、エチル基、イソブチル基、n-ブチル基、2-エチルヘキシル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、ジシクロペンタニル基、ヒドロキシエチル基、フェノキシエチル基、アダマンチル基、メトキシポリエチレングリコール基、メトキシポリプロピレングリコール基、ポリエチレングリコール基等が好ましい。 In the present invention, it is preferable to use, as the R 10 , one having excellent solubility in an organic solvent described below, and it may be appropriately selected according to the organic solvent used in the colorant dispersion liquid. Specifically, for example, when the organic solvent is an ether alcohol acetate-based, ether-based, ester-based, alcohol-based organic solvent that is generally used as an organic solvent for a colorant dispersion liquid, a methyl group, an ethyl group, an isobutyl group, an n-butyl group, a 2-ethylhexyl group, a benzyl group, a cyclohexyl group, a dicyclopentanyl group, a hydroxyethyl group, a phenoxyethyl group, an adamantyl group, a methoxypolyethylene glycol group, a methoxypolypropylene glycol group, a polyethylene glycol group, or the like is preferable.
前記ポリマー鎖において、前記一般式(IV)で表される構成単位は、1種単独でも良いが、2種以上混合されていても良い。
色材の分散性及び分散安定性の点から、前記ポリマー鎖において、前記一般式(IV)で表される構成単位の合計割合は、当該ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、25質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることがより好ましい。一方で、分散安定性、高コントラスト化、現像時間の短縮化、及び優れた耐溶剤性を同時に満たす点から、前記ポリマー鎖において、前記一般式(IV)で表される構成単位の合計割合は、当該ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、99質量%以下であることが好ましく、98質量%以下であることがより好ましい。
In the polymer chain, the constitutional unit represented by the general formula (IV) may be of one type alone or may be of two or more types mixed together.
From the viewpoint of dispersibility and dispersion stability of the colorant, the total ratio of the structural units represented by the general formula (IV) in the polymer chain is preferably 25% by mass or more, and more preferably 35% by mass or more, when the total structural units of the polymer chain are taken as 100% by mass. On the other hand, from the viewpoint of simultaneously satisfying dispersion stability, high contrast, shortening of development time, and excellent solvent resistance, the total ratio of the structural units represented by the general formula (IV) in the polymer chain is preferably 99% by mass or less, and more preferably 98% by mass or less, when the total structural units of the polymer chain are taken as 100% by mass.
前記グラフト共重合体の前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位には、前記一般式(III)で表される構成単位、前記一般式(III’)で表される構成単位、前記一般式(IV)で表される構成単位の他に、その他の構成単位を含んでいても良い。
その他の構成単位としては、前記一般式(III)で表される構成単位を誘導するモノマーや前記一般式(III’)で表される構成単位を誘導するモノマーや前記一般式(IV)で表される構成単位を誘導するモノマーと共重合可能な不飽和二重結合を有する単量体由来の構成単位を挙げることができる。
その他の構成単位を誘導するモノマーとしては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン類、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類等が挙げられる。
The structural units of the polymer chain in the structural unit represented by the general formula (II) of the graft copolymer may include other structural units in addition to the structural unit represented by the general formula (III), the structural unit represented by the general formula (III'), and the structural unit represented by the general formula (IV).
Examples of other structural units include structural units derived from monomers having an unsaturated double bond copolymerizable with the monomer that derives the structural unit represented by the general formula (III), the monomer that derives the structural unit represented by the general formula (III'), or the monomer that derives the structural unit represented by the general formula (IV).
Examples of monomers from which other structural units are derived include styrenes such as styrene and α-methylstyrene, and vinyl ethers such as phenyl vinyl ether.
前記グラフト共重合体の前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖において、その他の構成単位の合計割合は、本発明の効果の点から、当該ポリマー鎖の全構成単位を100質量%とした時に、30質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。 In the polymer chain of the structural unit represented by the general formula (II) of the graft copolymer, the total proportion of other structural units is preferably 30% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less, when all structural units of the polymer chain are taken as 100% by mass, from the viewpoint of the effects of the present invention.
Polymerにおけるポリマー鎖の重量平均分子量Mwは、色材の分散性及び分散安定性の点から、2000以上であることが好ましく、3000以上であることがより好ましく、4000以上であることがより更に好ましく、15000以下であることがより好ましく、12000以下であることがより更に好ましい。
前記範囲であることにより、分散剤としての十分な立体反発効果を保持できるとともに、分散剤の溶剤親和性部の比表面積が大きくなることによる、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、又はエステル鎖に含まれる酸素原子による相互作用が顕著になり、現像残渣抑制効果の向上、現像時間の短縮化、耐溶剤性の向上の作用を良好にすることができる。
The weight average molecular weight Mw of the polymer chain in the Polymer is preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more, even more preferably 4000 or more, and more preferably 15000 or less, and even more preferably 12000 or less, from the viewpoints of dispersibility and dispersion stability of the colorant.
By being in the above-mentioned range, a sufficient steric repulsion effect as a dispersant can be maintained, and the specific surface area of the solvent-compatible portion of the dispersant is increased, resulting in a significant interaction with oxygen atoms contained in the polyethylene oxide chains, polypropylene oxide chains, or ester chains, thereby improving the effect of suppressing development residues, shortening the development time, and improving solvent resistance.
また、Polymerにおけるポリマー鎖は、目安として、組み合わせて用いられる有機溶剤に対して、23℃における溶解度が20(g/100g溶剤)以上であることが好ましい。
当該ポリマー鎖の溶解性は、グラフト共重合体を調製する際のポリマー鎖を導入する原料が前記溶解度を有することを目安にすることができる。例えば、グラフト共重合体にポリマー鎖を導入するために、ポリマー鎖及びその末端にエチレン性不飽和二重結合を有する基を含む重合性オリゴマー(マクロモノマー)を用いる場合、当該重合性オリゴマーが前記溶解度を有すれば良い。また、エチレン性不飽和二重結合を有する基を含むモノマーにより共重合体が形成された後に、共重合体中に含まれる反応性基と反応可能な反応性基を含むポリマー鎖を用いて、ポリマー鎖を導入する場合、当該反応性基を含むポリマー鎖が前記溶解度を有すれば良い。
As a guideline, the polymer chain in the Polymer preferably has a solubility at 23° C. of 20 (g/100 g solvent) or more in the organic solvent used in combination.
The solubility of the polymer chain can be determined by the fact that the raw material into which the polymer chain is introduced when preparing the graft copolymer has the above solubility. For example, when a polymerizable oligomer (macromonomer) containing a polymer chain and a group having an ethylenically unsaturated double bond at its end is used to introduce a polymer chain into the graft copolymer, the polymerizable oligomer should have the above solubility. In addition, when a polymer chain is introduced using a polymer chain containing a reactive group capable of reacting with the reactive group contained in the copolymer after a copolymer is formed by a monomer containing a group having an ethylenically unsaturated double bond, the polymer chain containing the reactive group should have the above solubility.
前記グラフト共重合体において、前記一般式(I)で表される構成単位は、3~60質量%の割合で含まれていることが好ましく、6~45質量%がより好ましく、9~30質量%がさらに好ましい。グラフト共重合体中の一般式(I)で表される構成単位が前記範囲内にあれば、グラフト共重合体中の色材との親和性部の割合が適切になり、かつ有機溶剤に対する溶解性の低下を抑制できるので、色材に対する吸着性が良好となり、優れた分散性、及び分散安定性が得られる。
一方、前記グラフト共重合体において、前記一般式(II)で表される構成単位は、40~97質量%の割合で含まれていることが好ましく、55~94質量%がより好ましく、70~91質量%がさらに好ましい。グラフト共重合体中の一般式(II)で表される構成単位が前記範囲内にあれば、グラフト共重合体中の溶剤親和性部の割合が適切になって、分散剤としての十分な立体反発効果を保持できるとともに、分散剤の溶剤親和性部の比表面積が大きくなることによる、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、又はエステル鎖に含まれる酸素原子による相互作用が顕著になり、現像時間の短縮化、耐溶剤性の向上の作用を良好にすることができる。
In the graft copolymer, the constituent unit represented by the general formula (I) is preferably contained in a proportion of 3 to 60% by mass, more preferably 6 to 45% by mass, and even more preferably 9 to 30% by mass. When the constituent unit represented by the general formula (I) in the graft copolymer is within the above range, the proportion of the portion having affinity with the colorant in the graft copolymer becomes appropriate, and the decrease in solubility in organic solvents can be suppressed, so that the adsorption to the colorant becomes good, and excellent dispersibility and dispersion stability can be obtained.
On the other hand, in the graft copolymer, the constitutional unit represented by the general formula (II) is preferably contained in a proportion of 40 to 97% by mass, more preferably 55 to 94% by mass, and even more preferably 70 to 91% by mass. If the constitutional unit represented by the general formula (II) in the graft copolymer is within the above range, the proportion of the solvent-compatible portion in the graft copolymer becomes appropriate, and a sufficient steric repulsion effect as a dispersant can be maintained, and the specific surface area of the solvent-compatible portion of the dispersant becomes large, and the interaction with oxygen atoms contained in the polyethylene oxide chain, polypropylene oxide chain, or ester chain becomes remarkable, and the effects of shortening the development time and improving the solvent resistance can be improved.
本発明に用いられる前記グラフト共重合体は、本発明の効果が損なわれない範囲内で、前記一般式(I)で表される構成単位及び前記一般式(II)で表される構成単位以外に、更に他の構成単位を有していても良い。他の構成単位としては、前記一般式(I)で表される構成単位を誘導するエチレン性不飽和二重結合含有モノマー等と共重合可能な、エチレン性不飽和二重結合含有モノマーを適宜選択して共重合し、他の構成単位を導入することができる。
前記一般式(I)で表される構成単位と共重合されている他の構成単位としては、例えば、前記一般式(IV)で表される構成単位や、前記一般式(II)で表される構成単位のポリマー鎖の構成単位に、前記一般式(III)で表される構成単位及び前記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位が含まれず、前記一般式(IV)で表される構成単位が含まれるような、前記一般式(II)で表される構成単位とは異なるポリマー鎖を有する構成単位等が挙げられる。
なお、前記構成単位の含有割合は、製造時には、グラフト共重合体を合成する際の、前記一般式(I)で表される構成単位、前記一般式(II)で表される構成単位、及び前記一般式(III)で表される構成単位、前記一般式(III’)で表される構成単位等を誘導するモノマーの仕込み量から算出される。
The graft copolymer used in the present invention may further have other structural units in addition to the structural unit represented by the general formula (I) and the structural unit represented by the general formula (II) within the scope of not impairing the effects of the present invention. As the other structural units, an ethylenically unsaturated double bond-containing monomer that is copolymerizable with the ethylenically unsaturated double bond-containing monomer that derives the structural unit represented by the general formula (I) can be appropriately selected and copolymerized to introduce the other structural units.
Examples of other structural units copolymerized with the structural unit represented by the general formula (I) include structural units represented by the general formula (IV) and structural units having a polymer chain different from that of the structural unit represented by the general formula (II), such as a structural unit in a polymer chain of the structural unit represented by the general formula (II) that does not include at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (III) and the structural unit represented by the general formula (III') and includes a structural unit represented by the general formula (IV).
The content ratio of the structural units is calculated from the charged amounts of monomers that derive the structural unit represented by the general formula (I), the structural unit represented by the general formula (II), the structural unit represented by the general formula (III), the structural unit represented by the general formula (III'), etc., when synthesizing the graft copolymer during production.
また、前記グラフト共重合体の重量平均分子量Mwは、分散性及び分散安定性の点から、4000以上であることが好ましく、6000以上であることがより好ましく、8000以上であることがより更に好ましい。一方、溶剤再溶解性の点から、50000以下であることが好ましく、30000以下であることがより好ましい。
なお、本発明において重量平均分子量Mwは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定された値である。測定は、東ソー製のHLC-8120GPCを用い、溶出溶剤を0.01モル/リットルの臭化リチウムを添加したN-メチルピロリドンとし、校正曲線用ポリスチレンスタンダードをMw377400、210500、96000、50400、20650、10850、5460、2930、1300、580(以上、Polymer Laboratories製 Easi PS-2シリーズ)及びMw1090000(東ソー製)とし、測定カラムをTSK-GEL ALPHA-M×2本(東ソー製)として行われたものである。
The weight average molecular weight Mw of the graft copolymer is preferably 4000 or more, more preferably 6000 or more, and even more preferably 8000 or more from the viewpoint of dispersibility and dispersion stability, while being preferably 50000 or less, more preferably 30000 or less from the viewpoint of solvent resolubility.
In the present invention, the weight average molecular weight Mw is a value measured by GPC (gel permeation chromatography). The measurement was performed using HLC-8120GPC manufactured by Tosoh Corporation, the elution solvent was N-methylpyrrolidone to which 0.01 mol/L of lithium bromide was added, the polystyrene standards for the calibration curve were Mw377400, 210500, 96000, 50400, 20650, 10850, 5460, 2930, 1300, 580 (all of which are Easi PS-2 series manufactured by Polymer Laboratories) and Mw1090000 (manufactured by Tosoh Corporation), and the measurement column was TSK-GEL ALPHA-M x 2 (manufactured by Tosoh Corporation).
本発明において、前記グラフト共重合体の製造方法としては、前記一般式(I)で表される構成単位と、前記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体を製造することができる方法であればよく、特に限定されない。前記一般式(I)で表される構成単位と前記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体を製造する場合、例えば、下記一般式(Ia)で表されるモノマーと、前記ポリマー鎖及びその末端にエチレン性不飽和二重結合を有する基からなる重合性オリゴマー(マクロモノマー)とを共重合成分として含有して共重合し、グラフト共重合体を製造する方法が挙げられる。
必要に応じて更にその他のモノマーも用い、公知の重合手段を用いてグラフト共重合体を製造することができる。
In the present invention, the method for producing the graft copolymer is not particularly limited as long as it is a method capable of producing a graft copolymer having a constitutional unit represented by the general formula (I) and a constitutional unit represented by the general formula (II).When producing a graft copolymer having a constitutional unit represented by the general formula (I) and a constitutional unit represented by the general formula (II), for example, a method for producing a graft copolymer by copolymerizing a monomer represented by the following general formula (Ia) and a polymerizable oligomer (macromonomer) consisting of the polymer chain and a group having an ethylenically unsaturated double bond at its terminal as copolymerization components is included.
If necessary, other monomers may also be used to produce the graft copolymer by known polymerization means.
また、前記一般式(I)で表される構成単位と前記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体を製造する場合、前記一般式(Ia)で表されるモノマーとその他のエチレン性不飽和二重結合を有する基を含むモノマーとを付加重合して共重合体が形成された後に、共重合体中に含まれる反応性基と反応可能な反応性基を含むポリマー鎖を用いて、ポリマー鎖を導入しても良い。具体的には例えば、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基、水素結合形成基等の置換基を有する共重合体を合成した後に、当該置換基と反応する官能基を含むポリマー鎖とを反応させて、ポリマー鎖を導入したものであっても良い。
例えば、側鎖にグリシジル基を有する共重合体に、末端にカルボキシル基を有するポリマー鎖を反応させたり、側鎖にイソシアネート基を有する共重合体に、末端にヒドロキシ基を有するポリマー鎖を反応させたりして、ポリマー鎖を導入することができる。
なお、前記重合においては、重合に一般的に用いられる添加剤、例えば重合開始剤、分散安定剤、連鎖移動剤などを用いてもよい。
In addition, when producing a graft copolymer having a constitutional unit represented by the general formula (I) and a constitutional unit represented by the general formula (II), a polymer chain may be introduced by using a polymer chain containing a reactive group capable of reacting with the reactive group contained in the copolymer after the copolymer is formed by addition polymerization of the monomer represented by the general formula (Ia) and the monomer containing a group having an ethylenically unsaturated double bond.Specifically, for example, after synthesizing a copolymer having a substituent such as an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, an isocyanate group, or a hydrogen bond forming group, a polymer chain may be introduced by reacting with a polymer chain containing a functional group reactive with the substituent.
For example, a polymer chain can be introduced by reacting a polymer chain having a carboxyl group at its terminal with a copolymer having a glycidyl group in its side chain, or by reacting a polymer chain having a hydroxyl group at its terminal with a copolymer having an isocyanate group in its side chain.
In the polymerization, additives generally used in polymerization, such as a polymerization initiator, a dispersion stabilizer, and a chain transfer agent, may be used.
前記グラフト共重合体は、色材分散性を向上する点から、前記一般式(I)で表される構成単位が有する窒素部位の少なくとも一部と、有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種とが塩を形成した塩型グラフト共重合体であってもよい。
前記有機酸化合物としては、中でも、下記一般式(V)で表される化合物及び下記一般式(VII)で表される化合物が好ましく、前記ハロゲン化炭化水素としては、中でも、下記一般式(VI)で表される化合物が好ましい。すなわち、前記有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種としては、下記一般式(V)~(VII)よりなる群から選択される1種以上の化合物を好ましく用いることができる。
From the viewpoint of improving colorant dispersibility, the graft copolymer may be a salt-type graft copolymer in which at least a portion of the nitrogen moieties of the constitutional unit represented by general formula (I) forms a salt with at least one selected from the group consisting of an organic acid compound and a halogenated hydrocarbon.
As the organic acid compound, a compound represented by the following general formula (V) and a compound represented by the following general formula (VII) are preferable, and as the halogenated hydrocarbon, a compound represented by the following general formula (VI) is preferable. That is, as the at least one compound selected from the group consisting of the organic acid compound and the halogenated hydrocarbon, one or more compounds selected from the group consisting of the following general formulas (V) to (VII) can be preferably used.
前記一般式(V)~(VII)において、R11、R12、R12’、R12”、R13、R14、R15、及びR16における炭素数1~20の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでも良く、また、環状構造を含んでいても良く、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、テトラデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。好ましくは、炭素数1~15の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基が挙げられ、更に好ましくは炭素数1~8の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基が挙げられる。
また、R11、R13、R14、及びR15において、置換基を有してもよいフェニル基又はベンジル基の置換基としては、例えば、炭素原子数が1~5のアルキル基、アシル基、アシルオキシ基等が挙げられる。
In the general formulae (V) to (VII), R 11 , R 12 , R 12′ , R 12″ , R 13 , R 14 , R 15 and R The linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in 16 may be linear or branched, and may also contain a cyclic structure, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, an n-undecyl group, a dodecyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a tetradecyl group, an octadecyl group, etc. Preferred examples include linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 15 carbon atoms, and more preferred examples include linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms.
In addition, in R 11 , R 13 , R 14 , and R 15 , examples of the substituent on the phenyl group or benzyl group which may have a substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an acyl group, an acyloxy group, and the like.
R12、R12’、R12”、及びR16において、置換基を有してもよいフェニル基又はベンジル基の置換基としては、例えば、酸性基又はそのエステル基、炭素原子数が1~5のアルキル基、アシル基、アシルオキシ基等が挙げられる。
また、R12、R12’、R12”、及びR16において、置換基を有してもよい炭素数1~20の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基、或いはビニル基の置換基としては、酸性基又はそのエステル基、フェニル基、アシル基、アシルオキシ基等が挙げられる。
R12、R12’、R12”、及びR16において酸性基とは、水中でプロトンを放出し酸性を示す基のことをいう。酸性基の具体例としては、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SO3H)、ホスホノ基(-P(=O)(OH)2)、ホスフィニコ基(>P(=O)(OH))、ボロン酸基(-B(OH)2)、ボリン酸基(>BOH)等が挙げられ、カルボキシラト基(-COO-)等のように水素原子が解離したアニオンであってもよく、更に、ナトリウムイオンやカリウムイオン等のアルカリ金属イオンと塩形成した酸性塩であってもよい。
また、酸性基のエステル基としては、カルボン酸エステル(-COOR)、スルホン酸エステル(-SO3R)、リン酸エステル(-P(=O)(OR)2)、(>P(=O)(OR))、ボロン酸エステル(-B(OR)2)、ボリン酸エステル(>BOR)等が挙げられる。中でも、酸性基のエステル基としては、カルボン酸エステル(-COOR)であることが分散性及び分散安定性の点から好ましい。なお、Rは炭化水素基であり、特に限定されないが、分散性及び分散安定性の点から、中でも炭素原子数1~5のアルキル基であることが好ましく、メチル基又はエチル基であることがより好ましい。
In R 12 , R 12′ , R 12″ and R 16 , examples of the substituent of the phenyl group or benzyl group which may have a substituent include an acidic group or an ester group thereof, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an acyl group and an acyloxy group.
In addition, in R 12 , R 12′ , R 12″ and R 16 , examples of the substituent of the linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or the vinyl group which may have a substituent include an acidic group or an ester group thereof, a phenyl group, an acyl group and an acyloxy group.
The acidic group in R 12 , R 12′ , R 12″ and R 16 refers to a group which releases a proton in water and exhibits acidity. Specific examples of the acidic group include a carboxy group (—COOH), a sulfo group (—SO 3 H), a phosphono group (—P(═O)(OH) 2 ), a phosphinico group (>P(═O)(OH)), a boronic acid group (—B(OH) 2 ), a borinic acid group (>BOH) and the like. The acidic group may be an anion in which a hydrogen atom is dissociated, such as a carboxylato group (—COO − ), or may be an acid salt formed with an alkali metal ion such as a sodium ion or a potassium ion.
Examples of the ester group of the acidic group include carboxylate (-COOR), sulfonate (-SO 3 R), phosphate (-P(═O)(OR) 2 ), (>P(═O)(OR)), boronic acid ester (-B(OR) 2 ), and boric acid ester (>BOR). Of these, the ester group of the acidic group is preferably a carboxylate (-COOR) from the viewpoint of dispersibility and dispersion stability. Note that R is a hydrocarbon group and is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersibility and dispersion stability, it is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
前記一般式(VI)の化合物は、分散性、分散安定性、アルカリ現像性、及び現像残渣抑制効果の点から、カルボキシ基、ボロン酸基、ボリン酸基、これらのアニオン、並びにこれらのアルカリ金属塩、及びこれらのエステルより選択される1種以上の官能基を有することが好ましく、中でも、カルボキシ基、カルボキシラト基、カルボン酸塩基、及びカルボン酸エステルより選択される官能基を有することがより好ましい。
前記一般式(VI)の化合物が酸性基及びそのエステル基(以下、酸性基等という)を有する場合、当該化合物が有する酸性基等側、及び、ハロゲン原子側炭化水素のいずれもが末端の窒素部位と塩形成し得るが、末端の窒素部位と酸性基等とが塩形成した場合に比べて、末端の窒素部位とハロゲン原子側炭化水素とが安定して塩形成するものと推定される。そして、安定して存在する塩形成部位に色材が吸着することにより分散性及び分散安定性が向上するものと推定される。
From the viewpoints of dispersibility, dispersion stability, alkaline developability, and development residue suppression effect, the compound of general formula (VI) preferably has one or more functional groups selected from a carboxy group, a boronic acid group, a borinic acid group, an anion thereof, an alkali metal salt thereof, and an ester thereof, and more preferably has a functional group selected from a carboxy group, a carboxylato group, a carboxylate group, and a carboxylate ester.
When the compound of the general formula (VI) has an acidic group and its ester group (hereinafter referred to as an acidic group, etc.), both the acidic group side and the halogen atom side hydrocarbon of the compound can form a salt with the terminal nitrogen moiety, but it is presumed that the terminal nitrogen moiety and the halogen atom side hydrocarbon form a salt more stably than when the terminal nitrogen moiety and the acidic group, etc. form a salt. It is presumed that the dispersibility and dispersion stability are improved by the coloring material being adsorbed to the stably existing salt forming moiety.
前記一般式(VI)の化合物が前記酸性基等を有する場合、前記酸性基等を2個以上有していてもよい。前記酸性基等を2個以上有する場合、複数ある前記酸性基等は同一であってもよく、異なっていてもよい。前記一般式(VI)の化合物が有する前記酸性基等の数は1~3個であることが好ましく、1~2個であることがより好ましく、1個であることが更により好ましい。 When the compound of the general formula (VI) has the acidic group, etc., it may have two or more of the acidic groups. When the compound of the general formula (VI) has two or more acidic groups, the multiple acidic groups may be the same or different. The number of the acidic groups, etc., that the compound of the general formula (VI) has is preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, and even more preferably 1.
前記一般式(V)においてR11、前記一般式(VI)においてR12、R12’、及びR12”の少なくとも1つ、並びに、前記一般式(VII)においてR13及びR14の少なくとも1つが芳香族環を有する場合には、後述する色材の骨格との間の親和性が向上し、色材の分散性及び分散安定性が優れたものとなり、コントラストに優れた着色組成物を得ることができる点から好ましい。 When R 11 in the general formula (V), at least one of R 12 , R 12′ and R 12″ in the general formula (VI), and at least one of R 13 and R 14 in the general formula (VII) have an aromatic ring, the affinity with the skeleton of the colorant described later is improved, the dispersibility and dispersion stability of the colorant are excellent, and a colored composition having excellent contrast can be obtained, which is preferable.
前記一般式(V)~(VII)よりなる群から選択される1種以上の化合物の分子量は、色材分散性向上の点から、1000以下であることが好ましく、中でも50~800であることが好ましく、更に50~400であることが好ましく、より更に80~350であることが好ましく、100~330であることが最も好ましい。 The molecular weight of one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas (V) to (VII) is preferably 1000 or less, more preferably 50 to 800, even more preferably 50 to 400, even more preferably 80 to 350, and most preferably 100 to 330, from the viewpoint of improving the dispersibility of the colorant.
前記一般式(V)で表される化合物としては、例えば、ベンゼンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、モノメチル硫酸、モノエチル硫酸、モノn-プロピル硫酸等が挙げられる。なお、p-トルエンスルホン酸一水和物のような水和物を用いても良い。前記一般式(VI)で表される化合物としては、例えば、メチルクロライド、メチルブロマイド、エチルクロライド、エチルブロマイド、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、n-ブチルクロライド、ヘキシルクロライド、オクチルクロライド、ドデシルクロライド、テトラデシルクロライド、ヘキサデシルクロライド、フェネチルクロライド、ベンジルクロライド、ベンジルブロミド、ベンジルヨーダイド、クロロベンゼン、α-クロロフェニル酢酸、α-ブロモフェニル酢酸、α-ヨードフェニル酢酸、4-クロロメチル安息香酸、4-ブロモメチル安息香酸、4-ヨードフェニル安息香酸、クロロ酢酸、ブロモ酢酸、ヨード酢酸、α-ブロモフェニル酢酸メチル、3-(ブロモメチル)フェニルボロン酸、等が挙げられる。前記一般式(VII)で表される化合物としては、例えば、モノブチルリン酸、ジブチルリン酸、メチルリン酸、ジベンジルリン酸、ジフェニルリン酸、フェニルホスフィン酸、フェニルホスホン酸、ジメタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート等が挙げられる。
分散安定性が特に優れる点から、フェニルホスフィン酸、フェニルホスホン酸、ジメタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジブチルリン酸、メチルクロライド、メチルブロマイド、ヨウ化メチル、ベンジルクロライド、ベンジルブロミド、ビニルスルホン酸、及びp-トルエンスルホン酸一水和物よりなる群から選択される1種以上が好ましく、中でも、フェニルホスフィン酸、フェニルホスホン酸、ベンジルクロライド、ベンジルブロミド、及びp-トルエンスルホン酸一水和物よりなる群から選択される1種以上を用いることが好ましい。
また、前記特定のグラフト共重合体との組み合わせにより現像残渣の抑制効果が向上する点から、酸性基及びそのエステル基を有する一般式(VI)で表される化合物も好適に用いられ、中でも、α-クロロフェニル酢酸、α-ブロモフェニル酢酸、α-ヨードフェニル酢酸、4-クロロメチル安息香酸、4-ブロモメチル安息香酸、及び4-ヨードフェニル安息香酸よりなる群から選択される1種以上も好適に用いられる。
Examples of the compound represented by the general formula (V) include benzenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, monomethylsulfuric acid, monoethylsulfuric acid, mono-n-propylsulfuric acid, etc. Hydrates such as p-toluenesulfonic acid monohydrate may also be used. Examples of the compound represented by the general formula (VI) include methyl chloride, methyl bromide, ethyl chloride, ethyl bromide, methyl iodide, ethyl iodide, n-butyl chloride, hexyl chloride, octyl chloride, dodecyl chloride, tetradecyl chloride, hexadecyl chloride, phenethyl chloride, benzyl chloride, benzyl bromide, benzyl iodide, chlorobenzene, α-chlorophenylacetic acid, α-bromophenylacetic acid, α-iodophenylacetic acid, 4-chloromethylbenzoic acid, 4-bromomethylbenzoic acid, 4-iodophenylbenzoic acid, chloroacetic acid, bromoacetic acid, iodoacetic acid, α-bromophenylmethyl acetate, and 3-(bromomethyl)phenylboronic acid. Examples of the compound represented by the general formula (VII) include monobutyl phosphate, dibutyl phosphate, methyl phosphate, dibenzyl phosphate, diphenyl phosphate, phenylphosphinic acid, phenylphosphonic acid, and dimethacryloyloxyethyl acid phosphate.
From the viewpoint of particularly excellent dispersion stability, one or more selected from the group consisting of phenylphosphinic acid, phenylphosphonic acid, dimethacryloyloxyethyl acid phosphate, dibutyl phosphoric acid, methyl chloride, methyl bromide, methyl iodide, benzyl chloride, benzyl bromide, vinyl sulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid monohydrate are preferred, and among these, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of phenylphosphinic acid, phenylphosphonic acid, benzyl chloride, benzyl bromide, and p-toluenesulfonic acid monohydrate.
In addition, from the viewpoint of improving the effect of suppressing development residues by combining with the specific graft copolymer, a compound having an acidic group and an ester group thereof, represented by general formula (VI), is also preferably used, and among them, one or more selected from the group consisting of α-chlorophenylacetic acid, α-bromophenylacetic acid, α-iodophenylacetic acid, 4-chloromethylbenzoic acid, 4-bromomethylbenzoic acid, and 4-iodophenylbenzoic acid are also preferably used.
塩型グラフト共重合体において、有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種の含有量は、一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位と塩形成しているものであることから、一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位に対して、有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種の合計を0.01モル以上とすることが好ましく、0.05モル以上とすることがより好ましく、0.1モル以上とすることがさらに好ましく、0.2モル以上とすることが特に好ましい。上記下限値以上であると、塩形成による色材分散性向上の効果が得られやすい。同様に、1モル以下とすることが好ましく、0.8モル以下とすることがより好ましく、0.7モル以下とすることがさらに好ましく、0.6モル以下とすることが特に好ましい。上記上限値以下であると現像密着性や溶剤再溶解性に優れたものとすることができる。
なお、有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。2種以上を組み合わせる場合は、その合計の含有量が上記範囲内であることが好ましい。
In the salt-type graft copolymer, the content of at least one selected from the group consisting of organic acid compounds and halogenated hydrocarbons is a salt formed with the terminal nitrogen moiety of the structural unit represented by general formula (I), so the total of at least one selected from the group consisting of organic acid compounds and halogenated hydrocarbons is preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.05 mol or more, even more preferably 0.1 mol or more, and particularly preferably 0.2 mol or more relative to the terminal nitrogen moiety of the structural unit represented by general formula (I). If it is equal to or more than the above lower limit, the effect of improving the colorant dispersibility due to salt formation is easily obtained. Similarly, it is preferably equal to or less than 1 mol, more preferably 0.8 mol or less, even more preferably 0.7 mol or less, and particularly preferably 0.6 mol or less. If it is equal to or less than the above upper limit, it can be excellent in development adhesion and solvent resolubility.
The at least one selected from the group consisting of organic acid compounds and halogenated hydrocarbons may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are combined, the total content is preferably within the above range.
塩型グラフト共重合体の調製方法としては、塩形成前のグラフト共重合体を溶解乃至分散した溶剤中に、前記有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種を添加し、攪拌、更に必要により加熱する方法などが挙げられる。
なお、グラフト共重合体の当該一般式(I)で表される構成単位が有する末端の窒素部位と、前記有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種とが塩を形成していること、及びその割合は、例えばNMR等、公知の手法により確認することができる。
Examples of a method for preparing the salt-type graft copolymer include a method in which at least one selected from the group consisting of the organic acid compounds and halogenated hydrocarbons described above is added to a solvent in which the graft copolymer before salt formation has been dissolved or dispersed, and the mixture is stirred and, if necessary, heated.
The fact that the terminal nitrogen moiety of the constituent unit of the graft copolymer represented by the general formula (I) forms a salt with at least one selected from the group consisting of the organic acid compound and the halogenated hydrocarbon, and the ratio thereof can be confirmed by a known method such as NMR.
分散剤における共重合体中の各構成単位の含有割合(モル%)は、製造時には原料の仕込み量から求めることができ、また、NMR等の分析装置を用いて測定することができる。また、分散剤の構造は、NMR、各種質量分析等を用いて測定することができる。また、分散剤を必要に応じて熱分解等により分解し、得られた分解物について、高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフ質量分析計、NMR、元素分析、XPS/ESCA及びTOF-SIMS等を用いて求めることができる。 The content (mol%) of each structural unit in the copolymer of the dispersant can be determined from the amount of raw materials charged during production, and can be measured using an analytical device such as NMR. The structure of the dispersant can be measured using NMR, various mass analyses, etc. If necessary, the dispersant can be decomposed by pyrolysis or the like, and the obtained decomposition products can be analyzed using high performance liquid chromatography, gas chromatography mass spectrometer, NMR, elemental analysis, XPS/ESCA, TOF-SIMS, etc.
分散剤を用いる場合の含有量としては、色材を均一に分散することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して1質量%以上40質量%以下で用いることができる。更に、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して2質量%以上30質量%以下で配合するのが好ましく、特に3質量%以上25質量%以下の割合で配合するのが好ましい。上記下限値以上であれば、色材の分散性及び分散安定性に優れ、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の保存安定性により優れている。また、上記上限値以下であれば、現像性が良好なものとなる。特に色材濃度が高い着色層を形成する場合には、分散剤の含有量は、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して、2質量%以上25質量%以下、より好ましくは3質量%以上20質量%以下の割合で配合することが好ましい。 The content of the dispersant when used is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the colorant, but for example, it can be used in an amount of 1% by mass to 40% by mass based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters. Furthermore, it is preferable to mix it in an amount of 2% by mass to 30% by mass based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters, and it is particularly preferable to mix it in an amount of 3% by mass to 25% by mass. If it is equal to or greater than the above lower limit, the dispersibility and dispersion stability of the colorant are excellent, and the storage stability of the photosensitive colored resin composition for color filters is superior. Furthermore, if it is equal to or less than the above upper limit, the developability is good. In particular, when forming a colored layer with a high colorant concentration, the content of the dispersant is preferably mixed in an amount of 2% by mass to 25% by mass, more preferably 3% by mass to 20% by mass based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters.
[酸化防止剤]
本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、更に酸化防止剤を含むものであってもよい。本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、前記一般式(1)で表される化合物と組み合わせて酸化防止剤を含むことにより、耐熱性を向上することができ、露光及びポストベーク後の輝度低下を抑制できるため輝度を向上することができ、また、硬化膜に微小孔を形成する際に硬化性を損なうことなく微小孔内の過度なラジカル連鎖反応を制御できるため、所望の形状の微小孔をより容易に形成することができる。
本発明に用いられる酸化防止剤としては、特に限定されず、従来公知のものの中から適宜選択すればよい。酸化防止剤の具体例としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ヒドラジン系酸化防止剤等が挙げられ、耐熱性の点及び微小孔の形状を良好にする点から、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を用いることが好ましい。
[Antioxidants]
The photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention may further contain an antioxidant. The photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention contains an antioxidant in combination with the compound represented by the general formula (1), thereby improving heat resistance, suppressing the decrease in brightness after exposure and post-baking, and improving brightness. In addition, when forming micropores in a cured film, excessive radical chain reaction in the micropores can be controlled without impairing curability, so that micropores of a desired shape can be formed more easily.
The antioxidant used in the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected from conventionally known ones.Specific examples of the antioxidant include hindered phenol-based antioxidants, amine-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and hydrazine-based antioxidants, and it is preferable to use a hindered phenol-based antioxidant from the viewpoint of heat resistance and improving the shape of the micropores.
ヒンダードフェノール系酸化防止剤とは、少なくとも1つのフェノール構造を含有し、当該フェノール構造の水酸基の2位と6位の少なくとも1つに炭素原子数4以上の置換基が置換されている構造を有する酸化防止剤を意味する。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤の具体例としては、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](商品名:イルガノックス1010、BASF製)、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート(商品名:イルガノックス3114、BASF製)、2,4,6-トリス(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルベンジル)メシチレン(商品名:イルガノックス1330、BASF製)、6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルアニリノ)-2,4-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン(商品名:イルガノックス565、BASF製)、2,2’-チオジエチルビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](商品名:イルガノックス1035、BASF製)、1,2-ビス[3-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)プロピオニル]ヒドラジン(商品名:イルガノックスMD1024、BASF製)、3-(4-ヒドロキシ-3,5-ジイソプロピルフェニル)プロピオン酸オクチル(商品名:イルガノックス1135、BASF製)、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール(商品名:イルガノックス1520L、BASF製)、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンアミド](商品名:イルガノックス1098、BASF製)、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](商品名:イルガノックス259、BASF製)、1-ジメチル-2-[(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:ADK STAB AO-80、アデカ製)、ビス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルベンゼンプロピオン酸)エチレンビス(オキシエチレン)(商品名:イルガノックス245、BASF製)、1,3,5-トリス[[4-(1,1-ジメチルエチル)-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルフェニル]メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(商品名:イルガノックス1790、BASF製)、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)(商品名:スミライザーMDP-S、住友化学製)、6,6’-チオビス(2-tert-ブチル-4-メチルフェノール)(商品名:イルガノックス1081、BASF製)、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホン酸ジエチル(商品名:イルガモド195、BASF製)、アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル(商品名:スミライザーGM、住友化学製)、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール)(商品名:スミライザーWX-R、住友化学製)、6,6'-ジ-tert-ブチル-4,4'-ブチリデンジ-m-クレゾール(商品名:アデカスタブ AO-40、ADEKA製)等が挙げられる。その他ヒンダードフェノール構造を有するオリゴマータイプ及びポリマータイプの化合物等も使用することが出来る。
The hindered phenol-based antioxidant refers to an antioxidant having a structure which contains at least one phenol structure and in which at least one of the 2-position and 6-position of the hydroxyl group of the phenol structure is substituted with a substituent having 4 or more carbon atoms.
Specific examples of the hindered phenol-based antioxidant include dibutylhydroxytoluene (BHT), pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (trade name: Irganox 1010, manufactured by BASF), 1,3,5-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurate (trade name: Irganox 3114, manufactured by BASF), 2,4,6-tris(4-hydroxyphenyl)propionate (trade name: Irganox 3114, manufactured by BASF), and 2,4,6-tris(4-hydroxyphenyl)propionate (trade name: Irganox 3114, manufactured by BASF). bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (trade name: Irganox 1035, manufactured by BASF), 1,2- Bis[3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl)propionyl]hydrazine (trade name: Irganox MD1024, manufactured by BASF), 3-(4-hydroxy-3,5-diisopropylphenyl)octylpropionate (trade name: Irganox 1135, manufactured by BASF), 4,6-bis(octylthiomethyl)-o-cresol (trade name: Irganox 1520L, manufactured by BASF), N,N'-hexamethylenebis[3-(3,5-di-tert- butyl-4-hydroxyphenyl)propanamide] (trade name: Irganox 1098, manufactured by BASF), 1,6-hexanediol bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (trade name: Irganox 259, manufactured by BASF), 1-dimethyl-2-[(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy]ethyl]2,4,8,10-tetraoxaspiro[5.5]undecane (trade name: ADK STAB AO-80, manufactured by Adeka), bis(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzenepropanoic acid)ethylenebis(oxyethylene) (trade name: Irganox 245, manufactured by BASF), 1,3,5-tris[[4-(1,1-dimethylethyl)-3-hydroxy-2,6-dimethylphenyl]methyl]-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (trade name: Irganox 1790, manufactured by BASF), 2,2'-methylenebis(6-tert-butyl-4-methylphenol) (trade name: Sumilizer MDP-S, manufactured by Sumitomo Chemical), 6,6'-thiobis(2-tert- butyl-4-methylphenol) (trade name: Irganox 1081, manufactured by BASF), 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonic acid diethyl (trade name: Irgamod 195, manufactured by BASF), 2-tert-butyl-4-methyl-6-(2-hydroxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl)phenyl acrylate (trade name: Sumilizer GM, manufactured by Sumitomo Chemical), 4,4'-thiobis(6-tert-butyl-m-cresol) (trade name: Sumilizer WX-R, manufactured by Sumitomo Chemical), 6,6'-di-tert-butyl-4,4'-butylidene di-m-cresol (trade name: Adekastab AO-40, manufactured by ADEKA), etc. In addition, oligomer type and polymer type compounds having a hindered phenol structure can also be used.
酸化防止剤を用いる場合、酸化防止剤の含有量としては、特に限定されるものではないが、例えば、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分全量に対して0.1質量%以上20質量%以下とすることができ、中でも、0.2質量%以上10質量%以下であることが好ましく、特に0.3質量%以上5質量%以下であることが、前記光開始剤との併用効果を十分に発揮させる点から好ましい。 When an antioxidant is used, the content of the antioxidant is not particularly limited, but can be, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition for color filters. Among these, 0.2% by mass or more and 10% by mass or less is preferable, and 0.3% by mass or more and 5% by mass or less is particularly preferable in terms of fully exerting the combined effect with the photoinitiator.
また、本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物は、更に酸化防止剤を含む場合は、前記光開始剤との併用効果を十分に発揮させる点から、光開始剤の合計100質量部に対して、酸化防止剤の含有量は10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く、30質量部以上であることが更に好ましい。
一方で、適度な感度維持の点から、光開始剤の合計100質量部に対して、酸化防止剤の含有量は300質量部以下であることが好ましく、200質量部以下であることがより好ましい。
In addition, when the photosensitive color resin composition for color filters of the present invention further contains an antioxidant, the content of the antioxidant is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and even more preferably 30 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the total of the photoinitiators, in order to fully exert the combined effect with the photoinitiator.
On the other hand, from the viewpoint of maintaining an appropriate sensitivity, the content of the antioxidant is preferably 300 parts by mass or less, and more preferably 200 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total of the photoinitiators.
[任意添加成分]
カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物には、必要に応じて各種添加剤を含むものであってもよい。添加剤としては、例えば、重合停止剤、連鎖移動剤、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、密着促進剤等などが挙げられる。
界面活性剤及び可塑剤の具体例としては、例えば、特開2013-029832号公報に記載のものが挙げられる。
[Optionally Added Ingredients]
The photosensitive color resin composition for color filters may contain various additives as necessary. Examples of the additives include a polymerization terminator, a chain transfer agent, a leveling agent, a plasticizer, a surfactant, a defoamer, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, and an adhesion promoter.
Specific examples of the surfactant and plasticizer include those described in JP 2013-029832 A.
本発明に用いられる色材の質量(P)と、当該色材以外の固形分の質量(V)との比(以下、「P/V比」ということがある)は、カラーフィルタの着色層とした場合に、所望の発色が可能であればよく、特に限定されないが、0.05以上1.00以下の範囲内であることが好ましく、0.10以上0.80以下の範囲内であることがより好ましく、0.15以上0.75以下の範囲内であることがさらに好ましく、0.20以上0.70以下の範囲内であることが特に好ましい。当該P/V比が上記範囲であることにより、所望の発色が可能な着色層が形成可能なカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物とすることができ、さらに上記カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物中において、均一に分散することができる。 The ratio of the mass (P) of the colorant used in the present invention to the mass (V) of solids other than the colorant (hereinafter sometimes referred to as the "P/V ratio") is not particularly limited as long as the desired color can be developed when used as a colored layer of a color filter, but is preferably in the range of 0.05 to 1.00, more preferably in the range of 0.10 to 0.80, even more preferably in the range of 0.15 to 0.75, and particularly preferably in the range of 0.20 to 0.70. By having the P/V ratio in the above range, a photosensitive colored resin composition for color filters that can form a colored layer that can develop the desired color can be obtained, and further, the photosensitive colored resin composition for color filters can be uniformly dispersed.
赤色着色樹脂組成物とする場合には、所望の発色の観点から、P/V比は0.50以上であることが好ましく、更に0.60以上であることが好ましく、より更に0.74以上であることが好ましい。また、1.0以下であることが好ましい。
緑色着色樹脂組成物とする場合には、所望の発色の観点から、P/V比は0.46以上であることが好ましく、更に0.56以上であることが好ましく、より更に0.68以上であることが好ましい。また、1.0以下であることが好ましい。
青色着色樹脂組成物とする場合には、所望の発色の観点から、P/V比は0.24以上であることが好ましく、更に0.34以上であることが好ましく、より更に0.41以上であることが好ましい。また、1.0以下であることが好ましい。それぞれ、上記下限値以上であれば、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の色濃度を高くすることができ、カラーフィルタ画素をより高演色、より低膜厚なものとすることができる。また、それぞれ上限値以下であれば保存安定性に優れると共に、充分な硬度や、基板との密着性を有する着色層を得ることができる。
In the case of preparing a red colored resin composition, from the viewpoint of desired color development, the P/V ratio is preferably 0.50 or more, more preferably 0.60 or more, and even more preferably 0.74 or more. Also, it is preferably 1.0 or less.
In the case of preparing a green colored resin composition, from the viewpoint of desired color development, the P/V ratio is preferably 0.46 or more, more preferably 0.56 or more, and even more preferably 0.68 or more. Also, it is preferably 1.0 or less.
When the blue colored resin composition is used, from the viewpoint of desired color development, the P/V ratio is preferably 0.24 or more, more preferably 0.34 or more, and even more preferably 0.41 or more. Also, it is preferably 1.0 or less. If each is equal to or greater than the above lower limit, the color density of the photosensitive colored resin composition for color filters can be increased, and the color filter pixels can have higher color rendering and a lower film thickness. Also, if each is equal to or less than the upper limit, a colored layer having excellent storage stability, sufficient hardness, and adhesion to the substrate can be obtained.
<カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の製造方法>
本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の製造方法は、色材と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、溶剤と、好ましくは分散剤と、酸化防止剤と、所望により用いられる各種添加成分とを含有し、色材が分散剤により溶剤中に均一に分散されうる方法であることがコントラストを向上する点から好ましく、公知の混合手段を用いて混合することにより、調製することができる。
当該樹脂組成物の調製方法としては、例えば、(1)まず溶剤中に、色材と、分散剤とを添加して色材分散液を調製し、当該分散液に、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、所望により用いられる各種添加成分を混合する方法;(2)溶剤中に、色材と、分散剤と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、所望により用いられる各種添加成分とを同時に投入し混合する方法;(3)溶剤中に、分散剤と、アルカリ可溶性樹脂と、光重合性化合物と、光開始剤と、所望により用いられる各種添加成分とを添加し、混合したのち、色材を加えて分散する方法;(4)溶剤中に、色材と、分散剤と、アルカリ可溶性樹脂とを添加して色材分散液を調製し、当該分散液に、更にアルカリ可溶性樹脂と、溶剤と、光重合性化合物と、光開始剤と、所望により用いられる各種添加成分を添加し、混合する方法;などを挙げることができる。
これらの方法の中で、上記(1)及び(4)の方法が、色材の凝集を効果的に防ぎ、均一に分散させ得る点から好ましい。
<Method for producing photosensitive colored resin composition for color filters>
The method for producing the photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, a solvent, preferably a dispersant, an antioxidant, and various additive components used as desired, and is preferably a method in which the colorant can be uniformly dispersed in the solvent by the dispersant from the viewpoint of improving contrast, and can be prepared by mixing using a known mixing means.
Examples of methods for preparing the resin composition include: (1) a method of first adding a colorant and a dispersant to a solvent to prepare a colorant dispersion, and then mixing an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and various additive components used as desired into the dispersion; (2) a method of simultaneously adding a colorant, a dispersant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and various additive components used as desired into a solvent and mixing them; (3) a method of adding a dispersant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and various additive components used as desired into a solvent, mixing them, and then adding a colorant to disperse them; (4) a method of adding a colorant, a dispersant, and an alkali-soluble resin to a solvent to prepare a colorant dispersion, and then adding an alkali-soluble resin, a solvent, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and various additive components used as desired into the dispersion, and mixing them; and the like.
Among these methods, the above methods (1) and (4) are preferred since they can effectively prevent aggregation of the coloring material and disperse it uniformly.
色材分散液を調製する方法は、従来公知の分散方法の中から適宜選択して用いることができる。例えば、(1)予め、分散剤を溶剤に混合、撹拌し、分散剤溶液を調製し、次いで必要に応じて有機酸化合物を混合して分散剤が有するアミノ基と有機酸化合物とを塩形成させる。これを色材と必要に応じてその他の成分を混合し、公知の攪拌機または分散機を用いて分散させる方法;(2)分散剤を溶剤に混合、撹拌し、分散剤溶液を調製し、次いで、色材及び必要に応じて有機酸化合物と、更に必要に応じてその他の成分を混合し、公知の攪拌機または分散機を用いて分散させる方法;(3)分散剤を溶剤に混合、攪拌し、分散剤溶液を調整し、次いで、色材及び必要に応じてその他の成分を混合し、公知の攪拌機または分散機を用いて分散液としたのちに、必要に応じて有機酸化合物を添加する方法などが挙げられる。 The method for preparing the colorant dispersion liquid can be appropriately selected from conventionally known dispersion methods. For example, (1) a dispersant is mixed in a solvent and stirred to prepare a dispersant solution, and then an organic acid compound is mixed as necessary to cause the amino group of the dispersant to form a salt with the organic acid compound. This is mixed with the colorant and other components as necessary, and dispersed using a known stirrer or disperser; (2) a dispersant is mixed in a solvent and stirred to prepare a dispersant solution, and then a colorant and an organic acid compound as necessary, and further other components as necessary, are mixed, and dispersed using a known stirrer or disperser; (3) a dispersant is mixed in a solvent and stirred to prepare a dispersant solution, and then a colorant and other components as necessary are mixed, and a dispersion liquid is prepared using a known stirrer or disperser, and then an organic acid compound is added as necessary.
分散処理を行うための分散機としては、2本ロール、3本ロール等のロールミル、ボールミル、振動ボールミル等のボールミル、ペイントコンディショナー、連続ディスク型ビーズミル、連続アニュラー型ビーズミル等のビーズミルが挙げられる。ビーズミルの好ましい分散条件として、使用するビーズ径は0.03mm以上2.00mm以下が好ましく、より好ましくは0.10mm以上1.0mm以下である。 Dispersing machines for carrying out the dispersion process include roll mills such as two-roll and three-roll mills, ball mills such as ball mills and vibration ball mills, paint conditioners, and bead mills such as continuous disk bead mills and continuous annular bead mills. As a preferred dispersion condition for the bead mill, the diameter of the beads used is preferably 0.03 mm or more and 2.00 mm or less, more preferably 0.10 mm or more and 1.0 mm or less.
II.硬化物
本発明に係る硬化物は、前記本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化物である。
本発明に係る硬化物は、例えば、前記本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させたのち、露光、及び必要に応じて現像することにより得ることができる。塗膜の形成、露光、及び現像の方法としては、例えば、後述する本発明に係るカラーフィルタが備える着色層の形成において用いられる方法と同様の方法とすることができる。
本発明に係る硬化物は、昇華物の発生が抑制されたものであり、また、析出物及び現像残渣の発生が抑制されやすく、高精細なパターニングや、所望の微小孔の形成が可能なものであり、カラーフィルタの着色層として好適に用いられる。
II. Cured Product The cured product according to the present invention is a cured product of the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention.
The cured product according to the present invention can be obtained, for example, by forming a coating film of the photosensitive colored resin composition for color filters according to the present invention, drying the coating film, and then exposing and developing it as necessary. The method for forming the coating film, exposing and developing it can be, for example, the same method as that used in forming the colored layer provided in the color filter according to the present invention described later.
The cured product according to the present invention is one in which the generation of sublimation is suppressed, and the generation of precipitates and development residues is easily suppressed, and it is possible to form high-definition patterning and desired microholes, and it is suitably used as a colored layer of a color filter.
III.カラーフィルタ
本発明に係るカラーフィルタは、基板と、当該基板上に設けられた着色層とを少なくとも備えるカラーフィルタであって、前記着色層の少なくとも1つが、前記本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化物である。
III. Color Filter The color filter according to the present invention is a color filter including at least a substrate and a color layer provided on the substrate, and at least one of the color layers is a cured product of the photosensitive color resin composition for color filters according to the present invention.
このような本発明に係るカラーフィルタについて、図を参照しながら説明する。図1は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図1によれば、本発明のカラーフィルタ10は、基板1と、遮光部2と、着色層3とを有している。
The color filter according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a color filter according to the present invention. According to FIG. 1, the
(着色層)
本発明のカラーフィルタに用いられる着色層は、少なくとも1つが、前記本発明に係るカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化物である。
着色層は、通常、後述する基板上の遮光部の開口部に形成され、通常3色以上の着色パターンから構成される。
また、当該着色層の配列としては、特に限定されず、例えば、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等の一般的な配列とすることができる。また、着色層の幅、面積等は任意に設定することができる。
当該着色層の厚みは、塗布方法、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の固形分濃度や粘度等を調整することにより、適宜制御されるが、通常、1μm以上5μm以下の範囲であることが好ましい。
(Colored Layer)
At least one of the color layers used in the color filter of the present invention is a cured product of the photosensitive color resin composition for color filters according to the present invention.
The colored layer is usually formed in the opening of the light-shielding part on the substrate, which will be described later, and usually comprises a colored pattern of three or more colors.
The arrangement of the colored layers is not particularly limited, and may be, for example, a common arrangement such as a stripe type, a mosaic type, a triangle type, a four-pixel arrangement type, etc. The width, area, etc. of the colored layers may be set arbitrarily.
The thickness of the colored layer is appropriately controlled by adjusting the coating method, the solid content concentration and the viscosity of the photosensitive colored resin composition for color filters, etc., but is usually preferably in the range of 1 μm or more and 5 μm or less.
前記着色層は、例えば、下記の方法により形成することができる。
まず、前述した本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を、スプレーコート法、ディップコート法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、ダイコート法などの塗布手段を用いて後述する基板上に塗布して、ウェット塗膜を形成させる。なかでもスピンコート法、ダイコート法を好ましく用いることができる。
次いで、ホットプレートやオーブンなどを用いて、該ウェット塗膜を加熱乾燥させたのち、これに、所定のパターンのマスクを介して露光し、アルカリ可溶性樹脂及び光重合性化合物等を光重合反応させて硬化塗膜とする。露光に使用される光源としては、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプなどの紫外線、電子線等が挙げられる。露光量は、使用する光源や塗膜の厚みなどによって適宜調整される。
また、露光後に重合反応を促進させるために、加熱処理を行ってもよい。加熱条件は、使用するカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物中の各成分の配合割合や、塗膜の厚み等によって適宜選択される。
The colored layer can be formed, for example, by the following method.
First, the photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention described above is applied onto a substrate described later using a coating method such as spray coating, dip coating, bar coating, roll coating, spin coating, or die coating to form a wet coating film. Among these, the spin coating and die coating methods are preferably used.
Next, the wet coating film is heated and dried using a hot plate or oven, and then exposed through a mask of a predetermined pattern to photopolymerize the alkali-soluble resin and the photopolymerizable compound to form a cured coating film. Examples of light sources used for exposure include ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and the like, and electron beams. The amount of exposure is appropriately adjusted depending on the light source used and the thickness of the coating film.
In addition, in order to promote the polymerization reaction after the exposure, a heat treatment may be performed. The heating conditions are appropriately selected depending on the blending ratio of each component in the photosensitive color resin composition for color filters used, the thickness of the coating film, etc.
次に、現像液を用いて現像処理し、未露光部分を溶解、除去することにより、所望のパターンで塗膜が形成される。現像液としては、通常、水や水溶性溶剤にアルカリを溶解させた溶液が用いられる。このアルカリ溶液には、界面活性剤などを適量添加してもよい。
また、現像方法は一般的な方法を採用することができる。
現像処理後は、通常、現像液の洗浄、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物の硬化塗膜の乾燥が行われ、着色層が形成される。なお、現像処理後に、塗膜を十分に硬化させるために加熱処理を行ってもよい。加熱条件としては特に限定はなく、塗膜の用途に応じて適宜選択される。
Next, the coating is developed with a developer to dissolve and remove the unexposed areas, forming a coating film in a desired pattern. As the developer, a solution in which an alkali is dissolved in water or a water-soluble solvent is usually used. A suitable amount of a surfactant or the like may be added to this alkaline solution.
Furthermore, a general method can be used as the developing method.
After the development process, the developer is usually washed away and the cured coating film of the photosensitive colored resin composition for color filters is dried to form a colored layer. After the development process, a heat treatment may be performed to sufficiently cure the coating film. The heating conditions are not particularly limited and are appropriately selected depending on the application of the coating film.
また、本発明に係るカラーフィルタの用途に応じて、前記現像処理の際に、前記着色層に微小孔を形成してもよい。本発明においては、上述したカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物を用いることから、着色層に所望の微小孔を容易に形成することができる。前記微小孔の形状は、用途に応じて適宜選択され、特に限定されないが、本発明においては、例えば、10μm×10μm~30μm×30μm程度の大きさの微小孔を形成することができる。また、微小孔の形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。
着色層に微小孔を形成する方法としては、例えば、着色層を形成する際に用いるフォトマスクとして、細線パターンを形成可能なパターンフォトマスクの開口パターン内に、微小孔を形成するための微小なマスクを配置したパターンフォトマスクを用いる方法が挙げられる。
In addition, micropores may be formed in the colored layer during the development process depending on the application of the color filter according to the present invention. In the present invention, the above-mentioned photosensitive colored resin composition for color filters is used, so that desired micropores can be easily formed in the colored layer. The shape of the micropores is appropriately selected depending on the application and is not particularly limited, but in the present invention, for example, micropores having a size of about 10 μm×10 μm to 30 μm×30 μm can be formed. In addition, the shape of the micropores is not particularly limited, and examples thereof include a circle, an ellipse, a polygon, and the like.
As a method for forming microholes in a colored layer, for example, a method of using a pattern photomask in which a micromask for forming microholes is arranged within the opening pattern of a pattern photomask capable of forming a fine line pattern, as the photomask used when forming the colored layer, can be mentioned.
(遮光部)
本発明のカラーフィルタにおける遮光部は、後述する基板上にパターン状に形成されるものであって、一般的なカラーフィルタに遮光部として用いられるものと同様とすることができる。
前記遮光部のパターン形状としては、特に限定されず、例えば、ストライプ状、マトリクス状等の形状が挙げられる。遮光部は、スパッタリング法、真空蒸着法等によるクロム等の金属薄膜であっても良い。或いは、遮光部は、樹脂バインダー中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた樹脂層であってもよい。遮光性粒子を含有させた樹脂層の場合には、感光性レジストを用いて現像によりパターニングする方法、遮光性粒子を含有するインクジェットインクを用いてパターニングする方法、感光性レジストを熱転写する方法等がある。
(Light shielding part)
The light-shielding portion in the color filter of the present invention is formed in a pattern on a substrate described later, and can be the same as that used as a light-shielding portion in a general color filter.
The pattern shape of the light-shielding part is not particularly limited, and examples thereof include stripe-like and matrix-like shapes. The light-shielding part may be a thin metal film such as chromium formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. Alternatively, the light-shielding part may be a resin layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, metal oxides, inorganic pigments, and organic pigments in a resin binder. In the case of a resin layer containing light-shielding particles, there are a method of patterning by development using a photosensitive resist, a method of patterning using an inkjet ink containing light-shielding particles, a method of thermally transferring a photosensitive resist, and the like.
遮光部の膜厚としては、金属薄膜の場合は0.2μm以上0.4μm以下程度で設定され、黒色顔料をバインダー樹脂中に分散又は溶解させたものである場合は0.5μm以上2μm以下程度で設定される。 The thickness of the light-shielding portion is set to approximately 0.2 μm or more and 0.4 μm or less in the case of a thin metal film, and is set to approximately 0.5 μm or more and 2 μm or less in the case of a black pigment dispersed or dissolved in a binder resin.
(基板)
基板としては、後述する透明基板、シリコン基板、及び、透明基板又はシリコン基板上にアルミニウム、銀、銀/銅/パラジウム合金薄膜などを形成したものが用いられる。これらの基板上には、別のカラーフィルタ層、樹脂層、TFT等のトランジスタ、回路等が形成されていてもよい。
(substrate)
The substrate may be a transparent substrate, a silicon substrate, or a transparent or silicon substrate on which an aluminum, silver, or silver/copper/palladium alloy thin film is formed, as described below. On these substrates, other color filter layers, resin layers, transistors such as TFTs, circuits, etc. may be formed.
本発明のカラーフィルタにおける透明基板としては、可視光に対して透明な基材であればよく、特に限定されず、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板を使用することができる。具体的には、石英ガラス、無アルカリガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板、フレキシブルガラス等の可撓性を有する透明なフレキシブル材が挙げられる。
当該透明基板の厚みは、特に限定されるものではないが、本発明のカラーフィルタの用途に応じて、例えば100μm以上1mm以下程度のものを使用することができる。
なお、本発明のカラーフィルタは、上記基板、遮光部及び着色層以外にも、例えば、オーバーコート層や透明電極層、さらには配向膜や配向突起、柱状スペーサ等が形成されたものであってもよい。
The transparent substrate in the color filter of the present invention is not particularly limited as long as it is a base material transparent to visible light, and a transparent substrate used in general color filters can be used. Specifically, examples of the transparent substrate include transparent rigid materials with no flexibility, such as quartz glass, non-alkali glass, and synthetic quartz plate, and transparent flexible materials with flexibility, such as transparent resin films, optical resin plates, and flexible glass.
The thickness of the transparent substrate is not particularly limited, but may be, for example, about 100 μm or more and 1 mm or less depending on the application of the color filter of the present invention.
The color filter of the present invention may further include, in addition to the substrate, the light-shielding portion, and the colored layer, an overcoat layer, a transparent electrode layer, an alignment film, an alignment protrusion, a columnar spacer, and the like.
IV.表示装置
本発明に係る表示装置は、前記本発明に係るカラーフィルタを有することを特徴とする。本発明において表示装置の構成は特に限定されず、従来公知の表示装置の中から適宜選択することができ、例えば、液晶表示装置や、有機発光表示装置などが挙げられる。
IV. Display Device The display device according to the present invention is characterized by having the color filter according to the present invention. The configuration of the display device according to the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from conventionally known display devices, such as liquid crystal display devices and organic light-emitting display devices.
[液晶表示装置]
本発明に係る液晶表示装置は、前述した本発明に係るカラーフィルタと、対向基板と、前記カラーフィルタと前記対向基板との間に形成された液晶層とを有する。
このような本発明の液晶表示装置について、図を参照しながら説明する。図2は、本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。図2に例示するように本発明の液晶表示装置40は、カラーフィルタ10と、TFTアレイ基板等を有する対向基板20と、上記カラーフィルタ10と上記対向基板20との間に形成された液晶層30とを有している。
なお、本発明の液晶表示装置は、この図2に示される構成に限定されるものではなく、一般的にカラーフィルタが用いられた液晶表示装置として公知の構成とすることができる。
[Liquid crystal display device]
A liquid crystal display device according to the present invention comprises the color filter according to the present invention described above, a counter substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter and the counter substrate.
Such a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of a liquid crystal display device of the present invention. As shown in Fig. 2, a liquid
The liquid crystal display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 2, but may have any known configuration as a liquid crystal display device generally using color filters.
本発明の液晶表示装置の駆動方式としては、特に限定はなく一般的に液晶表示装置に用いられている駆動方式を採用することができる。このような駆動方式としては、例えば、TN方式、IPS方式、OCB方式、及びMVA方式等を挙げることができる。本発明においてはこれらのいずれの方式であっても好適に用いることができる。
また、対向基板としては、本発明の液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択して用いることができる。
さらに、液晶層を構成する液晶としては、本発明の液晶表示装置の駆動方式等に応じて、誘電異方性の異なる各種液晶、及びこれらの混合物を用いることができる。
The driving method of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited, and any driving method generally used for liquid crystal display devices can be adopted. Examples of such driving methods include the TN method, the IPS method, the OCB method, and the MVA method. Any of these methods can be suitably used in the present invention.
The counter substrate can be appropriately selected depending on the driving method of the liquid crystal display device of the present invention.
Furthermore, as the liquid crystal constituting the liquid crystal layer, various liquid crystals having different dielectric anisotropy and mixtures thereof can be used depending on the driving method of the liquid crystal display device of the present invention.
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば、真空注入方式や液晶滴下方式等が挙げられる。前記方法によって液晶層を形成後、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された液晶を配向させることができる。 The liquid crystal layer can be formed by any method commonly used for producing liquid crystal cells, such as the vacuum injection method or the liquid crystal dropping method. After forming the liquid crystal layer by the above method, the liquid crystal cell can be gradually cooled to room temperature to align the enclosed liquid crystal.
[有機発光表示装置]
本発明に係る有機発光表示装置は、前述した本発明に係るカラーフィルタと、有機発光体とを有する。
このような本発明の有機発光表示装置について、図を参照しながら説明する。図3は、本発明の有機発光表示装置の一例を示す概略図である。図3に例示するように本発明の有機発光表示装置100は、カラーフィルタ10と、有機発光体80とを有している。カラーフィルタ10と、有機発光体80との間に、有機保護層50や無機酸化膜60を有していても良い。
[Organic Light Emitting Display Device]
The organic light-emitting display device according to the present invention includes the color filter according to the present invention described above and an organic light-emitting body.
Such an organic light-emitting display device of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of an organic light-emitting display device of the present invention. As shown in Fig. 3, an organic light-emitting
有機発光体80の積層方法としては、例えば、カラーフィルタ上面へ透明陽極71、正孔注入層72、正孔輸送層73、発光層74、電子注入層75、および陰極76を逐次形成していく方法や、別基板上へ形成した有機発光体80を無機酸化膜60上に貼り合わせる方法などが挙げられる。有機発光体80における、透明陽極71、正孔注入層72、正孔輸送層73、発光層74、電子注入層75、および陰極76、その他の構成は、公知のものを適宜用いることができる。このようにして作製された有機発光表示装置100は、例えば、パッシブ駆動方式の有機ELディスプレイにもアクティブ駆動方式の有機ELディスプレイにも適用可能である。
なお、本発明の有機発光表示装置は、この図3に示される構成に限定されるものではなく、一般的にカラーフィルタが用いられた有機発光表示装置として公知の構成とすることができる。
Examples of the method for laminating the organic light-emitting
The organic light-emitting display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 3, but may have any known configuration as an organic light-emitting display device that generally uses color filters.
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
得られた化合物の構造は、核磁気共鳴装置(ブルカー・バイオスピン社、AVANCEIII HD500MHz)を用いて測定した1H-及び13C-NMRスペクトル、液体クロマトグラフ質量分析装置(島津製作所社、LC-30A、ブルカー・ダルトニクス社、micrOTOFQ2)を用いた質量分析、並びに、MALDI-TOF/MSにより確認した。
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The structure of the obtained compound was confirmed by 1H- and 13C-NMR spectra measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (AVANCEIII HD500MHz, Bruker Biospin), mass spectrometry using a liquid chromatograph mass spectrometer (LC-30A, Shimadzu Corporation, micrOTOFQ2, Bruker Daltonics), and MALDI-TOF/MS.
(合成例1:化合物Aの合成)
フルオレン35.5g、ジクロロメタン120g、及びクロロ塩化イソブチリル30.1gを混合し、-5℃以上0℃以下の温度になるまで冷却した後、三塩化アルミニウムを10回に分けて添加し、10℃で6時間反応させた。得られた反応液を、塩酸50gと氷150gとの混合物に注ぎ、そこへ更にジクロロメタン150gを加えて3時間撹拌した。その後、分液して得た有機相を濃縮し、メタノール150gを加えて固相が生じたら、冷却して結晶化させ、ろ過、乾燥し、2-メチル-1-フルオレニル-2-クロロ-1-プロパノンを得た。
250mLの三口フラスコに、得られた2-メチル-1-フルオレニル-2-クロロ-1-プロパノン27gを投入し、更に酸化カルシウム1.76g、及びナトリウムメトキシド7.0gを加え、68℃で6時間反応させてエポキシ化を行った。その後、50℃まで冷却してからモルホリン68gを加えて14時間反応させた。その後、活性炭による脱色、及びろ過を行い、更にトルエン及びメタノールの混合溶媒を用いて還流し、2-メチル-1-フルオレニル-2-モルホリノ-1-プロパノンを得た。
得られた2-メチル-1-フルオレニル-2-モルホリノ-1-プロパノン20g、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)0.6g、及びクロロブタン34gを混合し、78℃まで昇温して、50%NaOH水溶液72gを滴下し、82℃で4時間反応を維持した。その後、温度を下げ、水50g及びトルエン58gを加え、0.5時間撹拌した。得られた有機相を活性炭により脱色し、ろ過した後、更にトルエン及びメタノールの混合溶媒を用いて結晶化させ、析出物をろ過、乾燥することにより、下記化合物Aを得た。なお、下記化合物Aの分子量は433.63である。
(Synthesis Example 1: Synthesis of Compound A)
35.5 g of fluorene, 120 g of dichloromethane, and 30.1 g of chloroisobutyryl chloride were mixed and cooled to a temperature of -5°C or higher and 0°C or lower, and then aluminum trichloride was added in 10 portions and reacted at 10°C for 6 hours. The resulting reaction solution was poured into a mixture of 50 g of hydrochloric acid and 150 g of ice, to which 150 g of dichloromethane was further added and stirred for 3 hours. Thereafter, the organic phase obtained by liquid separation was concentrated, and 150 g of methanol was added to produce a solid phase, which was then cooled to crystallize, filtered, and dried to obtain 2-methyl-1-fluorenyl-2-chloro-1-propanone.
27 g of the obtained 2-methyl-1-fluorenyl-2-chloro-1-propanone was placed in a 250 mL three-neck flask, and 1.76 g of calcium oxide and 7.0 g of sodium methoxide were added and reacted at 68° C. for 6 hours to carry out epoxidation. Thereafter, the mixture was cooled to 50° C., and 68 g of morpholine was added and reacted for 14 hours. Thereafter, the mixture was decolorized with activated carbon, filtered, and further refluxed in a mixed solvent of toluene and methanol to obtain 2-methyl-1-fluorenyl-2-morpholino-1-propanone.
20 g of the obtained 2-methyl-1-fluorenyl-2-morpholino-1-propanone, 0.6 g of tetrabutylammonium bromide (TBAB), and 34 g of chlorobutane were mixed, and the temperature was raised to 78° C., 72 g of a 50% aqueous NaOH solution was added dropwise, and the reaction was maintained at 82° C. for 4 hours. Thereafter, the temperature was lowered, 50 g of water and 58 g of toluene were added, and the mixture was stirred for 0.5 hours. The obtained organic phase was decolorized with activated carbon, filtered, and then crystallized using a mixed solvent of toluene and methanol, and the precipitate was filtered and dried to obtain the following compound A. The molecular weight of the following compound A is 433.63.
(合成例2:化合物Bの合成)
(1)中間体B1の合成
500mlの四口フラスコ中に、ジフェニルチオエーテル0.2molと、粉砕したAlCl3 0.22molと、ジクロロエタン150mlとを投入して攪拌し、アルゴンガスを流して氷浴で冷却して温度が0℃まで低下した時に、シクロヘキシル塩化プロピオニル0.22molとジクロロエタン42gからなる溶液を滴下し始め、温度を10℃以下に調整しながら約1.5時間かけて添加した。温度を15℃に上昇して、引き続き2時間攪拌した後、反応液を排出した。
氷400gと濃塩酸65mlとを配合した希塩酸中に、攪拌下で反応液を徐々に投入した後、分液漏斗で下層を分液し、上層を50mlのジクロロエタンで抽出した後、抽出液と下層液とを合わせた。その後、NaHCO3 10gと水200gとを配合したNaHCO3溶液で洗浄し、更にpH値が中性を呈するまで200mlの水で3回洗浄し、60gの無水MgSO4で乾燥して水分を除去した後、回転蒸発によりジクロロエタンを蒸発させた。回転蒸発瓶中に残った固体粉末を石油エーテル200mlに入れ、吸引ろ過を行い、更に150mlの無水エタノールに投入して加熱し、還流した。その後室温まで冷却し、更に氷で2時間冷却し、吸引ろ過した後、50℃のオーブン中で2時間乾燥することにより、下記中間体B1を得た。
(Synthesis Example 2: Synthesis of Compound B)
(1) Synthesis of Intermediate B1 In a 500 ml four-neck flask, 0.2 mol of diphenyl thioether, 0.22 mol of ground AlCl 3 , and 150 ml of dichloroethane were charged and stirred, and argon gas was passed through and cooled in an ice bath until the temperature dropped to 0° C. A solution consisting of 0.22 mol of cyclohexylpropionyl chloride and 42 g of dichloroethane was started to be added dropwise over about 1.5 hours while controlling the temperature to 10° C. or less. The temperature was raised to 15° C., and stirring was continued for 2 hours, after which the reaction liquid was discharged.
The reaction solution was gradually poured into dilute hydrochloric acid containing 400g of ice and 65ml of concentrated hydrochloric acid under stirring, and then the lower layer was separated using a separating funnel, and the upper layer was extracted with 50ml of dichloroethane, and the extract and the lower layer were combined. Then, it was washed with a NaHCO3 solution containing 10g of NaHCO3 and 200g of water, and further washed with 200ml of water three times until the pH value was neutral, and then dried with 60g of anhydrous MgSO4 to remove moisture, and then dichloroethane was evaporated by rotary evaporation. The solid powder remaining in the rotary evaporation bottle was put into 200ml of petroleum ether, suction filtered, and further put into 150ml of anhydrous ethanol, heated, and refluxed. Then, it was cooled to room temperature, further cooled with ice for 2 hours, suction filtered, and dried in an oven at 50°C for 2 hours to obtain the following intermediate B1.
(2)中間体B2の合成
500mlの四口フラスコに、前記中間体B1 42gと、テトラヒドロフラン400gと、濃塩酸200gと、亜硝酸イソアミル24.2gとを投入して、常温で5時間攪拌した後、反応液を排出した。
反応液を大ビーカーに入れ、水1000mlを加えて攪拌した後、一晩静置することにより分層し、黄色の粘稠状液体を得た。粘稠状液体をジクロロエタンで抽出し、50gの無水MgSO4を投入して乾燥した後、吸引ろ過を行い、ろ液を回転蒸発させて溶剤を除去し、油状粘稠物を得た。続いて、該粘稠物を石油エーテル150mlに入れ、攪拌、析出し、吸引ろ過を行って、白色粉末状固体を得た。その後、60℃で5時間乾燥して、下記中間体B2を得た。
(2) Synthesis of Intermediate B2 Into a 500 ml four-neck flask were placed 42 g of the intermediate B1, 400 g of tetrahydrofuran, 200 g of concentrated hydrochloric acid, and 24.2 g of isoamyl nitrite, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours, and then the reaction liquid was discharged.
The reaction liquid was placed in a large beaker, 1000 ml of water was added, and the mixture was stirred and then allowed to stand overnight to separate the layers, yielding a yellow viscous liquid. The viscous liquid was extracted with dichloroethane, 50 g of anhydrous MgSO4 was added and dried, followed by suction filtration, and the filtrate was rotary evaporated to remove the solvent, yielding an oily viscous material. The viscous material was then placed in 150 ml of petroleum ether, stirred, precipitated, and suction filtered to obtain a white powdery solid. The mixture was then dried at 60°C for 5 hours to obtain the following intermediate B2.
(3)化合物Bの合成
1000mlの四口フラスコ中に、前記中間体B2 34gと、ジクロロエタン350mlと、トリエチルアミン12.7gとを投入して攪拌し、氷浴で冷却して、温度が0℃まで低下した時に酢酸クロリド15.7gとジクロロエタン15gからなる溶液を滴下し始め、約1.5時間かけて添加した。引き続いて1時間攪拌した後、冷水500mlを滴下し、分液漏斗で分層した。5%NaHCO3溶液200mlで1回洗い、更にpH値が中性を呈するまで200ml水で2回洗い、その後、濃塩酸20gと水400mlとを配合した希塩酸で一1回洗い、続いて200ml水で3回洗った後、100gの無水MgSO4で乾燥し、溶剤を回転蒸発させて除去し、粘稠状液体を得た。該粘稠状液体に適量のメタノールを投入して析出した白色固体を、ろ過、乾燥して、下記化合物Bを得た。なお、下記化合物Bの分子量は395.51である。
(3) Synthesis of Compound B In a 1000 ml four-neck flask, 34 g of the intermediate B2, 350 ml of dichloroethane, and 12.7 g of triethylamine were added and stirred, and cooled in an ice bath. When the temperature dropped to 0°C, a solution consisting of 15.7 g of acetic acid chloride and 15 g of dichloroethane was added dropwise, and added over about 1.5 hours. After stirring for 1 hour, 500 ml of cold water was added dropwise and separated in a separatory funnel. The mixture was washed once with 200 ml of 5 % NaHCO3 solution, and then washed twice with 200 ml of water until the pH value was neutral. After that, the mixture was washed once with dilute hydrochloric acid prepared by mixing 20 g of concentrated hydrochloric acid and 400 ml of water, and then washed three times with 200 ml of water. The mixture was then dried over 100 g of anhydrous MgSO4, and the solvent was removed by rotary evaporation to obtain a viscous liquid. A suitable amount of methanol was added to the viscous liquid to precipitate a white solid, which was filtered and dried to obtain the following compound B. The molecular weight of the following compound B is 395.51.
化合物Cとしては、下記化学式で表される化合物Cを用いた。なお、下記化合物Cの分子量は503.55である。 Compound C represented by the following chemical formula was used. The molecular weight of compound C is 503.55.
(合成例3:化合物Dの合成)
(1)中間体D1の合成
フルオレン0.60mol、水酸化カリウム2.4mol及びよう化カリウム0.06molを窒素雰囲気下で無水ジメチルスルホキシド500mlに溶解させて15℃で維持し、ブロモブタン1.33molを2時間で徐々に加えて反応物を15℃で1時間撹拌した。 その後反応物に蒸溜水2Lを加えて30分程度撹拌した後、ジクロロメタン2Lで生成物を抽出して、抽出した有機層を蒸溜水2Lで2回洗った。次いで、回収した有機層を無水MgSO4で乾燥し、溶媒を減圧蒸溜して得た生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n-ヘキサン=1:20)で精製することにより、下記中間体D1を得た。
(Synthesis Example 3: Synthesis of Compound D)
(1) Synthesis of intermediate D1 0.60 mol of fluorene, 2.4 mol of potassium hydroxide, and 0.06 mol of potassium iodide were dissolved in 500 ml of anhydrous dimethyl sulfoxide under a nitrogen atmosphere and maintained at 15° C., and 1.33 mol of bromobutane was gradually added over 2 hours, and the reaction mixture was stirred at 15° C. for 1 hour. Then, 2 L of distilled water was added to the reaction mixture and stirred for about 30 minutes, and the product was extracted with 2 L of dichloromethane, and the extracted organic layer was washed twice with 2 L of distilled water. The collected organic layer was then dried over anhydrous MgSO 4 , and the product obtained by distilling the solvent under reduced pressure was purified by silica gel column chromatography (developing solvent; ethyl acetate: n-hexane = 1:20) to obtain the following intermediate D1.
(2)中間体D2の合成
前記中間体D1(0.11mol)をジクロロメタン500mlに溶解させて-5℃まで冷却した後、AlCl3 0.13molを徐々に加え、反応物の温度が昇温されないように、ジクロロメタン15mlとシクロヘキシル塩化プロピオニル0.13molからなる溶液を1時間で徐々に滴下し、-5℃で1時間撹拌した。 その後反応物を氷水500mlに徐々に注いで30分間撹拌した後、有機層を蒸溜水200mLで洗った。次いで、回収した有機層を減圧蒸溜して得た生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n-ヘキサン=1:4)で精製することにより、下記中間体D2を得た。
(2) Synthesis of intermediate D2 The intermediate D1 (0.11 mol) was dissolved in 500 ml of dichloromethane and cooled to -5°C, and then 0.13 mol of AlCl 3 was slowly added, and a solution consisting of 15 ml of dichloromethane and 0.13 mol of cyclohexyl chloride propionyl was slowly added dropwise over 1 hour so as not to raise the temperature of the reactant, and the mixture was stirred at -5°C for 1 hour. The reactant was then slowly poured into 500 ml of ice water and stirred for 30 minutes, and the organic layer was washed with 200 mL of distilled water. The organic layer was then distilled under reduced pressure to obtain a product, which was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: ethyl acetate: n-hexane = 1:4) to obtain the following intermediate D2.
(3)中間体D3の合成
前記中間体D2(0.042mol)をテトラヒドロフラン(THF)200mlに溶解させ、1,4-ジオキサンに溶解された4N HCl 25mlと亜硝酸イソブチル0.063molを順に加えて反応物を25℃で6時間撹拌した。 その後反応溶液にエチルアセテート200mlを加えて30分間撹拌して有機層を分離した後、蒸溜水200mlで洗った。次いで、回収した有機層を無水MgSO4で乾燥し、溶媒を減圧蒸溜して得た生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;エチルアセテート:n-ヘキサン=1:4)で精製することにより、下記中間体D3を得た。
(3) Synthesis of Intermediate D3 The intermediate D2 (0.042 mol) was dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran (THF), and 25 ml of 4N HCl dissolved in 1,4-dioxane and 0.063 mol of isobutyl nitrite were added in that order, and the reaction mixture was stirred at 25° C. for 6 hours. Then, 200 ml of ethyl acetate was added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 30 minutes to separate the organic layer, which was then washed with 200 ml of distilled water. The organic layer was then dried over anhydrous MgSO 4 , and the product obtained by distilling the solvent under reduced pressure was purified by silica gel column chromatography (developing solvent; ethyl acetate:n-hexane=1:4) to obtain the following intermediate D3.
(4)化合物Dの合成
前記中間体D3(0.056mol)を窒素雰囲気下でN-メチル-2-ピロリジノン(NMP)200mlに溶解させて-5℃で維持し、トリエチルアミン0.068molを加えて反応溶液を30分間撹拌した。その後、アセチルクロリド0.068molとN-メチル-2-ピロリジノン10mlからなる溶液を30分間で徐々に加え、反応物が昇温されないように30分間撹拌した。その後蒸溜水200mlを反応物に徐々に加えて30分間撹拌して有機層を分離した。次いで、回収した有機層を無水MgSO4で乾燥し、溶媒を減圧蒸溜して得た生成物を、エタノール1Lを使用して再結晶した後乾燥することにより、下記化合物Dを得た。なお、下記化合物Dの分子量は487.67である。
(4) Synthesis of Compound D The intermediate D3 (0.056 mol) was dissolved in 200 ml of N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) under a nitrogen atmosphere and maintained at −5° C., and 0.068 mol of triethylamine was added and the reaction solution was stirred for 30 minutes. Thereafter, a solution consisting of 0.068 mol of acetyl chloride and 10 ml of N-methyl-2-pyrrolidinone was gradually added over 30 minutes, and the reaction mixture was stirred for 30 minutes so as not to raise the temperature. Thereafter, 200 ml of distilled water was gradually added to the reaction mixture and stirred for 30 minutes to separate the organic layer. Next, the collected organic layer was dried over anhydrous MgSO 4 , and the product obtained by distilling the solvent under reduced pressure was recrystallized using 1 L of ethanol and then dried to obtain the following compound D. The molecular weight of the following compound D is 487.67.
化合物Eとしては、下記化学式で表される化合物Eを用いた。なお、下記化合物Eの分子量は569.60である。 Compound E was used, which is represented by the following chemical formula. The molecular weight of compound E is 569.60.
(合成例4:化合物Fの合成)
(1)中間体F1の合成
合成例3の(1)において、ブロモブタンに代えて同モルのブロモエタンを用い、シリカゲルカラムクロマトグラフィによる精製を行わなかった以外は、合成例3の(1)と同様にして、下記中間体F1を得た。
(Synthesis Example 4: Synthesis of Compound F)
(1) Synthesis of Intermediate F1 The following intermediate F1 was obtained in the same manner as in Synthesis example 3(1), except that in Synthesis example 3(1), the same mole of bromoethane was used instead of bromobutane and purification by silica gel column chromatography was not performed.
(2)中間体F2の合成
合成例3の(2)において、中間体D1に代えて同モルの前記中間体F1を用い、シクロヘキシル塩化プロピオニルに代えて同モルの塩化プロピオニルを用いた以外は、合成例3の(2)と同様にして、下記中間体F2を得た。
(2) Synthesis of Intermediate F2 The following intermediate F2 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3(2), except that in Synthesis Example 3(2), the same moles of intermediate F1 were used instead of intermediate D1 and the same moles of propionyl chloride were used instead of cyclohexylpropionyl chloride.
(3)中間体F3の合成
合成例3の(3)において、中間体D2に代えて同モルの前記中間体F2を用い、シリカゲルカラムクロマトグラフィに代えて、エチルアセテート:n-ヘキサン(1:6)の混合溶媒を使用して再結晶した後乾燥することにより精製した以外は、合成例3の(3)と同様にして、下記中間体F3を得た。
(3) Synthesis of Intermediate F3 The following intermediate F3 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3(3), except that in Synthesis Example 3(3), the same mole of intermediate F2 was used instead of intermediate D2, and the resulting mixture was recrystallized using a mixed solvent of ethyl acetate:n-hexane (1:6) instead of silica gel column chromatography, and then purified by drying.
(4)化合物Fの合成
合成例3の(4)において、中間体D3に代えて同モルの前記中間体F3を用いた以外は、合成例3の(4)と同様にして、下記化合物Fを得た。なお、下記化合物Fの分子量は349.42である。
(4) Synthesis of Compound F The following compound F was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3(4), except that the same mole of intermediate F3 was used instead of intermediate D3 in Synthesis Example 3(4). The molecular weight of the following compound F is 349.42.
(合成例5:分散剤(ブロック共重合体A)の製造)
冷却管、添加用ロート、窒素用インレット、機械的攪拌機、デジタル温度計を備えた500mL丸底4口セパラブルフラスコにTHF250質量部、塩化リチウム0.6質量部を加え、充分に窒素置換を行った。反応フラスコを-60℃まで冷却した後、ブチルリチウム4.9質量部(15質量%ヘキサン溶液)、ジイソプロピルアミン1.1質量部、イソ酪酸メチル1.0質量部をシリンジを用いて注入した。Bブロック用モノマーのメタクリル酸1-エトキシエチル(EEMA)2.2質量部、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)18.7質量部、メタクリル酸2-エチルヘキシル(EHMA)12.8質量部、メタクリル酸n-ブチル(BMA)13.7質量部、メタクリル酸ベンジル(BzMA)9.5質量部、メタクリル酸メチル(MMA)17.5質量部を、添加用ロートを用いて60分かけて滴下した。30分後、Aブロック用モノマーであるメタクリル酸ジメチルアミノエチル(DMMA)26.7質量部を20分かけて滴下した。30分間反応させた後、メタノール1.5質量部を加えて反応を停止させた。得られた前駆体ブロック共重合体THF溶液はヘキサン中で再沈殿させ、ろ過、真空乾燥により精製を行い、PGMEAで希釈し固形分30質量%溶液とした。水を32.5質量部加え、100℃に昇温し7時間反応させ、EEMA由来の構成単位を脱保護しメタクリル酸(MAA)由来の構成単位とした。得られたブロック共重合体PGMEA溶液はヘキサン中で再沈殿させ、ろ過、真空乾燥により精製を行い、一般式(I)で表される構成単位を含むAブロックとカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位を含み親溶剤性を有するBブロックとを含むブロック共重合体A(酸価 8mgKOH/g、Tg38℃)を得た。このようにして得られたブロック共重合体Aを、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて確認したところ、重量平均分子量Mwは7730であった。また、アミン価は95mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 5: Production of Dispersant (Block Copolymer A))
A 500 mL round-bottomed, four-necked separable flask equipped with a cooling tube, an addition funnel, a nitrogen inlet, a mechanical stirrer, and a digital thermometer was charged with 250 parts by mass of THF and 0.6 parts by mass of lithium chloride, and the flask was thoroughly purged with nitrogen. After the reaction flask was cooled to −60° C., 4.9 parts by mass of butyllithium (15% by mass in hexane), 1.1 parts by mass of diisopropylamine, and 1.0 part by mass of methyl isobutyrate were injected using a syringe. 2.2 parts by mass of 1-ethoxyethyl methacrylate (EEMA), 18.7 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 12.8 parts by mass of 2-ethylhexyl methacrylate (EHMA), 13.7 parts by mass of n-butyl methacrylate (BMA), 9.5 parts by mass of benzyl methacrylate (BzMA), and 17.5 parts by mass of methyl methacrylate (MMA) were added dropwise over 60 minutes using an addition funnel. After 30 minutes, 26.7 parts by mass of dimethylaminoethyl methacrylate (DMMA), a monomer for the A block, were added dropwise over 20 minutes. After reacting for 30 minutes, 1.5 parts by mass of methanol was added to stop the reaction. The resulting precursor block copolymer THF solution was reprecipitated in hexane, filtered, purified by vacuum drying, and diluted with PGMEA to obtain a solution with a solid content of 30% by mass. 32.5 parts by mass of water was added, the temperature was raised to 100 ° C., and the mixture was reacted for 7 hours, and the EEMA-derived structural units were deprotected to obtain methacrylic acid (MAA)-derived structural units. The obtained block copolymer PGMEA solution was reprecipitated in hexane, filtered, and purified by vacuum drying to obtain a block copolymer A (acid value 8 mg KOH / g, Tg 38 ° C.) containing an A block containing a structural unit represented by general formula (I) and a B block containing a structural unit derived from a carboxyl group-containing monomer and having solvent affinity. When the block copolymer A thus obtained was confirmed by GPC (gel permeation chromatography), the weight average molecular weight Mw was 7730. The amine value was 95 mg KOH / g.
(合成例6:アルカリ可溶性樹脂A溶液の合成)
スチレン40質量部、MMA15質量部、MAA25質量部、及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)3質量部の混合液を、PGMEA150質量部を入れた重合槽中に、窒素気流下、100℃で、3時間かけて滴下した。滴下終了後、更に100℃で、3時間加熱し、重合体溶液を得た。この重合体溶液の重量平均分子量は、7000であった。
次に、得られた重合体溶液に、グリシジルメタクリレート(GMA)20質量部、トリエチルアミン0.2質量部、及びp-メトキシフェノール0.05質量部を添加し、110℃で10時間加熱し、反応溶液中に、空気をバブリングさせた。得られたアルカリ可溶性樹脂Aは、スチレンとMMA、MAAの共重合により形成された主鎖にGMAを用いてエチレン性二重結合を有する側鎖を導入した樹脂であり、固形分42.6質量%、酸価74mgKOH/g、重量平均分子量12000であった。なお、重量平均分子量は、ポリスチレンを標準物質とし、THFを溶離液としてショウデックスGPCシステム-21H(Shodex GPC System-21H)により測定した。また酸価は、JIS K 0070に基づいて測定した。
(Synthesis Example 6: Synthesis of alkali-soluble resin A solution)
A mixture of 40 parts by mass of styrene, 15 parts by mass of MMA, 25 parts by mass of MAA, and 3 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) was dropped into a polymerization tank containing 150 parts by mass of PGMEA at 100° C. under a nitrogen gas flow over 3 hours. After the dropwise addition was completed, the mixture was further heated at 100° C. for 3 hours to obtain a polymer solution. The weight average molecular weight of this polymer solution was 7000.
Next, 20 parts by mass of glycidyl methacrylate (GMA), 0.2 parts by mass of triethylamine, and 0.05 parts by mass of p-methoxyphenol were added to the obtained polymer solution, and the mixture was heated at 110° C. for 10 hours, and air was bubbled into the reaction solution. The obtained alkali-soluble resin A was a resin in which a side chain having an ethylenic double bond was introduced using GMA into a main chain formed by copolymerization of styrene, MMA, and MAA, and had a solid content of 42.6% by mass, an acid value of 74 mg KOH/g, and a weight average molecular weight of 12,000. The weight average molecular weight was measured by Shodex GPC System-21H using polystyrene as a standard substance and THF as an eluent. The acid value was measured based on JIS K 0070.
(合成例7:レーキ色材1の合成)
(1)中間体1の合成
特開2018-3013号公報に記載の中間体A-2、中間体B-1、及び化合物1-3の製造方法を参照して、下記化学式(a)で示される中間体1を得た(収率87%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):677(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.81%、7.31%、5.85%);理論値(81.77%、7.36%、5.90%)
(Synthesis Example 7: Synthesis of Lake Colorant 1)
(1) Synthesis of
The resulting compound was confirmed to be the desired compound based on the following analytical results.
MS (ESI) (m / z): 677 (+), divalent elemental analysis value: CHN measured value (81.81%, 7.31%, 5.85%); theoretical value (81.77%, 7.36%, 5.90%)
(2)レーキ色材1の合成
関東化学製12タングストリン酸・n水和物2.59g(0.76mmol)をメタノール40mL、水40mLの混合液に加熱溶解させ、前記中間体1 1.6g(1.
19mmol)を加え、1時間攪拌した。沈殿物を濾取し、水で洗浄した。得られた沈殿物を減圧乾燥して下記化学式(b)で示されるレーキ色材1を(収率95%)得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d-dmso、ppm)δ-15.15
・MS(MALDI) (m/z):1355(M+)、2879(MH2
-)
・元素分析値:CHN実測値 (35.55%、3.24%、2.61%);理論値(35.61%、3.20%、2.57%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(2) Synthesis of
19 mmol) was added and stirred for 1 hour. The precipitate was collected by filtration and washed with water. The obtained precipitate was dried under reduced pressure to obtain Lake Colorant 1 (yield 95%) represented by the following chemical formula (b).
The resulting compound was confirmed to be the desired compound based on the following analytical results.
・31P NMR (d-dmso, ppm) δ-15.15
・MS (MALDI) (m/z): 1355 (M + ), 2879 (MH 2 - )
Elemental analysis: CHN measured (35.55%, 3.24%, 2.61%); theoretical (35.61%, 3.20%, 2.57%)
Fluorescent X-ray analysis: MoW actual ratio (0%, 100%); theoretical value (0%, 100%)
(合成例8:顔料Gの合成)
塩化スルフリル(和光純薬(株)製)270g、無水塩化アルミニウム(関東化学(株)製)315g、塩化ナトリウム(東京化成(株)製)43g、臭素43gを混合し、混合物を得た。一方で、フタロニトリル、アンモニア、塩化亜鉛を原料として亜鉛フタロシアニンを製造し、亜鉛フタロシアニン65gを上記混合物に加えた。これに臭素(和光純薬(株)製)407gを滴下して加え、22時間かけて80℃まで昇温し、臭素72gを滴下した。その後、3時間かけて130℃まで昇温し、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーをろ過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠した。得られたスラリーを再度ろ過し、60℃の水洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、173gのポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3g、粉砕した塩化ナトリウム30g、ジエチレングリコール3gを双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。混練後80℃の水300gに取り出し、1時間攪拌後、ろ過、水洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。得られたポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の構造をMALDI-TOF/MSにより確認した結果、1分子中に含まれる平均塩素原子数が0超過0.1未満、平均臭素原子数が14.3、且つ、平均水素原子数が1.7であった。なお、前記平均臭素原子数及び平均水素原子数は、JIS Z8401:1999の規則Bに従い、小数点以下第1位に丸めた値である。
また、得られたポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を質量分析した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は0.71であった。その時の遅延時間(Delay time)は310ns、m/z1820以上1860以下のピークの分解能値(Resolving Power Value)は42004であった。
(Synthesis Example 8: Synthesis of Pigment G)
270g of sulfuryl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 315g of anhydrous aluminum chloride (manufactured by Kanto Chemical Industries, Ltd.), 43g of sodium chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industries, Ltd.), and 43g of bromine were mixed to obtain a mixture. Meanwhile, zinc phthalocyanine was produced using phthalonitrile, ammonia, and zinc chloride as raw materials, and 65g of zinc phthalocyanine was added to the above mixture. 407g of bromine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise to this, and the temperature was raised to 80°C over 22 hours, and 72g of bromine was added dropwise. Thereafter, the temperature was raised to 130°C over 3 hours, and the reaction mixture was taken out into water to precipitate a polyhalogenated zinc phthalocyanine crude pigment. This aqueous slurry was filtered, washed with hot water at 60°C, and then re-peptized in water. The obtained slurry was filtered again, washed with water at 60°C, and dried at 90°C to obtain 173g of polyhalogenated zinc phthalocyanine crude pigment. 3 g of this polyhalogenated zinc phthalocyanine crude pigment, 30 g of pulverized sodium chloride, and 3 g of diethylene glycol were charged into a twin-arm kneader and kneaded at 100° C. for 8 hours. After kneading, the mixture was taken out into 300 g of water at 80° C., stirred for 1 hour, filtered, washed with water, dried, and pulverized to obtain a polyhalogenated zinc phthalocyanine pigment. The structure of the obtained polyhalogenated zinc phthalocyanine pigment was confirmed by MALDI-TOF/MS, and as a result, the average number of chlorine atoms contained in one molecule was more than 0 and less than 0.1, the average number of bromine atoms was 14.3, and the average number of hydrogen atoms was 1.7. The average number of bromine atoms and the average number of hydrogen atoms were rounded to one decimal place in accordance with Rule B of JIS Z8401:1999.
Mass spectrometry of the obtained polyhalogenated zinc phthalocyanine pigment revealed that the maximum ion intensity in the range of m/z 1780 or more and less than 1820 divided by the maximum ion intensity in the range of m/z 1820 or more and 1860 or less was 0.71. The delay time at this time was 310 ns, and the resolving power value of the peak in the range of m/z 1820 or more and 1860 or less was 42004.
(合成例9:Azo誘導体1の合成)
550gの蒸留水の中に、23.1gのジアゾバルビツール酸および19.2gのバルビツール酸を導入した。次いで、水酸化カリウム水溶液を用いてアゾバルビツール酸(0.3モル)となるように調整し、750gの蒸留水と混合した。5gの30%の塩酸を滴下により添加した。その後、38.7gのメラミンを導入した。次いで、0.39モルの塩化ニッケル溶液と0.21モルの塩化亜鉛溶液を混合して添加し、80℃の温度で8時間撹拌した。濾過により顔料を単離し、洗浄し、120℃で乾燥させ、乳鉢で磨砕し、Azo誘導体1(Ni:Zn=65:35(モル比)のazo顔料)を得た。
(Synthesis Example 9: Synthesis of Azo derivative 1)
Into 550 g of distilled water, 23.1 g of diazobarbituric acid and 19.2 g of barbituric acid were introduced. Then, azobarbituric acid (0.3 moles) was adjusted using an aqueous potassium hydroxide solution and mixed with 750 g of distilled water. 5 g of 30% hydrochloric acid was added dropwise. Then, 38.7 g of melamine was introduced. Then, 0.39 moles of nickel chloride solution and 0.21 moles of zinc chloride solution were mixed and added, and the mixture was stirred at a temperature of 80° C. for 8 hours. The pigment was isolated by filtration, washed, dried at 120° C., and ground in a mortar to obtain Azo derivative 1 (azo pigment with Ni:Zn=65:35 (molar ratio)).
(参考例1)
(1)色材分散液1の製造
分散剤として合成例5のブロック共重合体Aを5.1質量部、色材としてC.I.ピグメントブルー15:6(商品名 FASTOGEN BLUE A510、DIC(株)製)11.6質量部及びC.I.ピグメントバイオレット23(商品名 Hostaperm Violet RL-NF、クラリアント社製)1.4質量部、合成例6で得られたアルカリ可溶性樹脂A溶液を固形分換算で5.1質量部、PGMEAを76.8質量部、粒径2.0mmジルコニアビーズ100質量部をマヨネーズビンに入れ、予備解砕としてペイントシェーカー(浅田鉄工(株)製)にて1時間振とうし、次いで粒径2.0mmジルコニアビーズを取り出し、粒径0.1mmのジルコニアビーズ200質量部を加えて、同様に本解砕としてペイントシェーカーにて4時間分散を行い、色材分散液1を得た。
(Reference Example 1)
(1) Production of
(2)カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物1の製造
上記(1)で得られた色材分散液1を286.1質量部、合成例6で得られたアルカリ可溶性樹脂A溶液を固形分換算で8.6質量部、光重合性化合物(商品名アロニックスM-520D、東亞合成(株)社製)を18.2質量部、光開始剤として合成例1で得られた化合物Aを5.1質量部、PGMEAを42.2質量部加え、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物1を得た。
(2) Production of photosensitive
(実施例又は参考例2~15)
参考例1において、色材を表1に示される種類で用いた以外は、参考例1と同様にして、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物2~15を得た。
なお、各実施例、各参考例及び各比較例で、色材分散液に添加する色材の合計量は13質量部とした。
実施例4では、色材として、C.I.ピグメントブルー15:6を4.0質量部、及びレーキ色材1を9.0質量部用いた。
参考例12では、色材として、C.I.ピグメントグリーン58を5.0質量部、及びC.I.ピグメントイエロー138を8.0質量部用いた。
参考例13では、色材として、C.I.ピグメントグリーン58を5.0質量部、及び合成例9で得たAzo誘導体1を8.0質量部用いた。
参考例14では、色材として、C.I.ピグメントグリーン59を5.0質量部、及びC.I.ピグメントイエロー138を8.0質量部用いた。
参考例15では、色材として、C.I.ピグメントグリーン59を5.0質量部、及び合成例9で得たAzo誘導体1を8.0質量部用いた。
(Examples or Reference Examples 2 to 15)
Photosensitive colored resin compositions for
In each of the Examples, Reference Examples, and Comparative Examples, the total amount of coloring material added to the coloring material dispersion was 13 parts by mass.
In Example 4, 4.0 parts by mass of C.I. Pigment Blue 15:6 and 9.0 parts by mass of
In Reference Example 12, 5.0 parts by mass of C. I. Pigment Green 58 and 8.0 parts by mass of C. I. Pigment Yellow 138 were used as coloring materials.
In Reference Example 13, 5.0 parts by mass of C. I. Pigment Green 58 and 8.0 parts by mass of the
In Reference Example 14, 5.0 parts by mass of C. I. Pigment Green 59 and 8.0 parts by mass of C. I. Pigment Yellow 138 were used as coloring materials.
In Reference Example 15, 5.0 parts by mass of C. I. Pigment Green 59 and 8.0 parts by mass of the
(実施例又は参考例16~19)
参考例1において、光開始剤及び色材を表1に示される種類及び量で用い、更に、着色樹脂組成物に、酸化防止剤としてビスフェノール系酸化防止剤(アデカスタブ AO-40、ADEKA製)2.0質量部を加えた以外は、参考例1と同様にして、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物16~19を得た。
なお、参考例17において、色材の配合は参考例1と同様にし、実施例16、18、19において、色材の配合は実施例4と同様にした。
また、各実施例、各参考例及び各比較例で、着色樹脂組成物に添加する光開始剤の合計量は5.1質量部とした。
表1及び表2に記載されている光開始剤の割合(%)は、光開始剤の総量100質量%中の割合(質量%)を意味する。例えば実施例18では、化合物Aを2.55質量部(50質量%)、Irg907を2.55質量部(50質量%)用いた。
(Examples or Reference Examples 16 to 19)
In Reference Example 1, the photoinitiator and colorant were used in the types and amounts shown in Table 1, and 2.0 parts by mass of a bisphenol-based antioxidant (Adeka STAB AO-40, manufactured by ADEKA) was added to the colored resin composition as an antioxidant. In the same manner as in Reference Example 1, photosensitive colored resin compositions 16 to 19 for color filters were obtained.
In Reference Example 17, the coloring materials were mixed in the same manner as in Reference Example 1, and in Examples 16, 18, and 19, the coloring materials were mixed in the same manner as in Example 4.
In each of the Examples, Reference Examples, and Comparative Examples, the total amount of the photoinitiator added to the colored resin composition was 5.1 parts by mass.
The percentage (%) of the photoinitiator described in Tables 1 and 2 means the percentage (% by mass) relative to the total amount of the photoinitiator (100% by mass). For example, in Example 18, 2.55 parts by mass (50% by mass) of compound A and 2.55 parts by mass (50% by mass) of Irg907 were used.
(比較例1~2)
参考例1において、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 5.1質量部の代わりに、表1に示す光開始剤5.1質量部を用いた以外は、参考例1と同様にして、比較着色樹脂組成物1~2を得た。
(Comparative Examples 1 to 2)
In Reference Example 1, instead of 5.1 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1, 5.1 parts by mass of the photoinitiator shown in Table 1 was used as the photoinitiator, in the same manner as in Reference Example 1, comparative
なお、実施例18及び比較例1で光開始剤として用いたIrg907は、α-アミノケトン系光開始剤(商品名 イルガキュア907、BASF製、分子量279.40)であり、下記化学式(c)で表される化合物である。 The Irg907 used as the photoinitiator in Example 18 and Comparative Example 1 is an α-aminoketone-based photoinitiator (product name Irgacure 907, manufactured by BASF, molecular weight 279.40), and is a compound represented by the following chemical formula (c).
(参考例20~49)
参考例1において、光開始剤を表2に示される種類及び量で用いた以外は、参考例1と同様にして、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物20~49を得た。
(Reference examples 20 to 49)
Photosensitive colored resin compositions for
参考例38~43で光開始剤として用いたIrg369は、α-アミノケトン系光開始剤(商品名 イルガキュア369、BASF製、分子量366.50)であり、下記化学式(d)で表される化合物である。 Irg369, used as the photoinitiator in Reference Examples 38 to 43, is an α-aminoketone-based photoinitiator (product name Irgacure 369, manufactured by BASF, molecular weight 366.50), and is a compound represented by the following chemical formula (d).
参考例44、45で光開始剤として用いたOXE-01は、オキシムエステル系光開始剤(商品名 イルガキュアOXE-01、BASF製、分子量445.57)であり、下記化学式(e)で表される化合物である。 OXE-01, used as the photoinitiator in Reference Examples 44 and 45, is an oxime ester photoinitiator (product name Irgacure OXE-01, manufactured by BASF, molecular weight 445.57), and is a compound represented by the following chemical formula (e).
参考例46、47で光開始剤として用いたOXE-02は、オキシムエステル系光開始剤(商品名 イルガキュアOXE-02、BASF製、分子量412.48)であり、下記化学式(f)で表される化合物である。 OXE-02, used as the photoinitiator in Reference Examples 46 and 47, is an oxime ester photoinitiator (product name Irgacure OXE-02, manufactured by BASF, molecular weight 412.48), and is a compound represented by the following chemical formula (f).
[評価]
<昇華性>
各実施例及び各比較例で得られた感光性着色樹脂組成物を、5cm角のガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)の片面全体に、スピンコーターを用いて、加熱乾燥後の膜厚が2.5μmとなるように塗布し、到達圧力を40Paとして減圧乾燥することにより塗膜を形成した。当該塗膜が片面に形成されたガラス基板を、ガラス基板側がホットプレートと接するようにホットプレート上に配置し、前記塗膜表面から0.7mm離れた位置に、前記塗膜全体を覆うように、上面のガラス基板(10cm角)を配置した。ホットプレート、ガラス基板、感光性着色樹脂組成物の塗膜、及び上面のガラス基板がこの順に配置された状態で、前記ホットプレートを100℃に加熱して10分間保持することにより、前記塗膜を加熱乾燥した。加熱乾燥後、上面のガラス基板の表面を目視及び光学顕微鏡(倍率100倍)で観察し、下記評価基準により評価した。なお、各実施例及び各比較例で、それぞれ10個のサンプルについて評価を行った。上面のガラス基板への昇華物の付着が最も多かったものについての評価結果を表1又は表2に示す。
(昇華性評価基準)
◎:上面のガラス基板への昇華物の付着が、目視観察及び顕微鏡観察のいずれによっても観察されなかった
○:上面のガラス基板への昇華物の付着が、目視観察によっては観察されなかったが、顕微鏡観察によっては観察された
×:上面のガラス基板への昇華物の付着が、目視観察及び顕微鏡観察の両方で観察された
[evaluation]
<Sublimation>
The photosensitive colored resin composition obtained in each Example and each Comparative Example was applied to the entire one side of a 5 cm square glass substrate (manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd., "NA35") using a spin coater so that the film thickness after heating and drying would be 2.5 μm, and the coating film was formed by drying under reduced pressure at an ultimate pressure of 40 Pa. The glass substrate on which the coating film was formed on one side was placed on a hot plate so that the glass substrate side was in contact with the hot plate, and a top glass substrate (10 cm square) was placed at a position 0.7 mm away from the coating film surface so as to cover the entire coating film. With the hot plate, glass substrate, coating film of the photosensitive colored resin composition, and top glass substrate arranged in this order, the hot plate was heated to 100 ° C. and held for 10 minutes to heat and dry the coating film. After heating and drying, the surface of the top glass substrate was observed visually and with an optical microscope (
(Sublimation Evaluation Criteria)
⊚: Sublimation of the material on the upper glass substrate was not observed by either visual or microscopic observation. ◯: Sublimation of the material on the upper glass substrate was not observed by visual observation, but was observed by microscopic observation. ×: Sublimation of the material on the upper glass substrate was observed by both visual and microscopic observation.
<光学特性>
各実施例及び各比較例で得られた感光性着色樹脂組成物を、ガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて塗布し、到達圧力を40Paとして減圧乾燥した後、ホットプレートを用いて100℃で10分間乾燥し、ガラス基板上に塗膜を形成した。フォトマスクを介さずに超高圧水銀灯を用いて60mJ/cm2の紫外線を全面照射し、露光後塗膜を形成した。次いで、0.05質量%水酸化カリウム水溶液を現像液としてスピン現像し、現像液に60秒間接液させた後に純水で洗浄することで現像処理し現像後塗膜を形成した。その後、230℃のクリーンオーブンで25分間ポストベークし、色度座標のyが表1又は表2に示す値となるように硬化塗膜(着色層)を形成した。着色層の色度(x、y)及び輝度(Y)をオリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP-SP200」を用いて測定した。
<Optical properties>
The photosensitive colored resin composition obtained in each Example and Comparative Example was applied onto a glass substrate (manufactured by NH Technoglass Co., Ltd., "NA35") using a spin coater, dried under reduced pressure with an ultimate pressure of 40 Pa, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes using a hot plate to form a coating film on the glass substrate. The entire surface was irradiated with ultraviolet light of 60 mJ / cm 2 using an ultra-high pressure mercury lamp without a photomask to form a coating film after exposure. Next, spin development was performed using a 0.05 mass% potassium hydroxide aqueous solution as a developer, and the coating was developed by indirectly immersing the coating in the developer for 60 seconds and then washing with pure water to form a coating film after development. Thereafter, the coating was post-baked for 25 minutes in a clean oven at 230 ° C. to form a cured coating film (colored layer) so that the chromaticity coordinate y was the value shown in Table 1 or Table 2. The chromaticity (x, y) and luminance (Y) of the colored layer were measured using an Olympus Corporation "Microspectrophotometer OSP-SP200".
<感度>
前記光学特性評価を行った着色層を形成する際に、着色層について、露光後の膜厚(E)及び現像後の膜厚(D)を触針式プロファイラP-16(KLA-Tencor社製)で測定し、現像後膜厚(D)/露光後の膜厚(E)×100を残膜率(%)として算出し、下記評価基準により評価した。なお、残膜率が高いほど、感光性着色樹脂組成物は高感度であり、残膜率が90%以上であると実使用に適した範囲である。
(感度評価基準)
◎◎:残膜率が98%以上
◎:残膜率が95%以上98%未満
○:残膜率が90%以上95%未満
×:残膜率が90%未満
<Sensitivity>
When forming the colored layer for which the optical properties were evaluated, the film thickness after exposure (E) and the film thickness after development (D) of the colored layer were measured using a stylus profiler P-16 (manufactured by KLA-Tencor Corporation), and the film thickness after development (D)/film thickness after exposure (E)×100 was calculated as the remaining film ratio (%), and the evaluation was performed according to the following evaluation criteria. The higher the remaining film ratio, the higher the sensitivity of the photosensitive colored resin composition, and a remaining film ratio of 90% or more is in a range suitable for practical use.
(Sensitivity evaluation criteria)
◎◎: Residual film rate is 98% or more ◎: Residual film rate is 95% or more and less than 98% ○: Residual film rate is 90% or more and less than 95% ×: Residual film rate is less than 90%
<析出>
前記光学特性評価を行った着色層について、着色層の表面の1cm×1cmの範囲を光学顕微鏡(倍率100倍)で観察し、当該範囲内に存在する析出物の個数を数えた。着色層表面の任意の10箇所において、同様に1cm×1cmの範囲内にある析出物の個数を数え、10箇所での析出物の平均個数を、単位面積当たりの析出物の平均個数とし、下記評価基準により評価した。なお、光学顕微鏡(倍率100倍)で観察したときに異物として認識されるものを析出物とした。
(析出評価基準)
◎◎:析出物が全く観察されない
◎:単位面積当たりの析出物の平均個数が0.1個未満
○:単位面積当たりの析出物の平均個数が0.1個以上0.2個未満
△:単位面積当たりの析出物の平均個数が0.2個以上0.3個未満
×:単位面積当たりの析出物の平均個数が0.3個以上
<Precipitation>
The colored layer on which the optical properties were evaluated was observed with an optical microscope (100x magnification) in a 1cm x 1cm area on the surface of the colored layer, and the number of precipitates present within that area was counted. Similarly, the number of precipitates within a 1cm x 1cm area was counted at any 10 locations on the surface of the colored layer, and the average number of precipitates at the 10 locations was taken as the average number of precipitates per unit area, and the evaluation was performed according to the following evaluation criteria. Note that precipitates were defined as those that were recognized as foreign matter when observed with an optical microscope (100x magnification).
(Precipitation Evaluation Criteria)
⊚: No precipitates were observed at all ⊚: The average number of precipitates per unit area was less than 0.1 ◯: The average number of precipitates per unit area was 0.1 or more and less than 0.2 △: The average number of precipitates per unit area was 0.2 or more and less than 0.3 ×: The average number of precipitates per unit area was 0.3 or more
<現像残渣>
各実施例及び各比較例で得られた感光性着色樹脂組成物を、ガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて硬化塗膜が厚さ3.0μmとなるように塗布し、到達圧力を40Paとして減圧乾燥した後、ホットプレートを用いて100℃で10分間乾燥し、ガラス基板上に塗膜を形成した。この塗膜に、開口寸法90μm×300μmの独立細線内の中央に20μm×20μmのクロムマスクを配置したパターンフォトマスク(クロムマスク)を介して、超高圧水銀灯を用いて40mJ/cm2の紫外線で露光することにより、ガラス基板上に露光後塗膜を形成した。次いで、0.05質量%水酸化カリウム水溶液を現像液としてスピン現像し、現像液に60秒間接液させた後に純水で洗浄することで現像処理し、微小孔を有する独立細線パターン状の塗膜を得た。その後、230℃のクリーンオーブンで25分間ポストベークすることにより、微小孔を有する独立細線パターン状の着色層を形成した。得られた着色層を光学顕微鏡(倍率100倍)により観察し、下記評価基準により、微小孔内部の現像残渣について評価した。なお、微小孔内部の現像残渣が少ないほど、所望の微小孔を形成し易い。
(現像残渣評価基準)
◎◎:光学顕微鏡による観察で着色層に形成された微小孔内部に着色が観察されず、微小孔周縁部にも透明物が観察されない
◎:光学顕微鏡による観察で着色層に形成された微小孔内部に着色が観察されないが、微小孔周縁部に一部透明物が観察される
○:光学顕微鏡による観察で着色層に形成された微小孔内部に着色が観察されないが、微小孔周縁部に着色した残渣が観察される
△:光学顕微鏡による観察で着色層に形成された微小孔内部に着色が観察されないが、微小孔内部に一部透明物が観察される
×:光学顕微鏡による観察で着色層に形成された微小孔内部に着色した残渣が観察される
<Development Residue>
The photosensitive colored resin composition obtained in each Example and Comparative Example was applied to a glass substrate (manufactured by NH Technoglass Co., Ltd., "NA35") using a spin coater so that the cured coating film had a thickness of 3.0 μm, and then dried under reduced pressure at an ultimate pressure of 40 Pa, followed by drying at 100 ° C. for 10 minutes using a hot plate to form a coating film on the glass substrate. This coating film was exposed to ultraviolet light of 40 mJ / cm 2 using an ultra-high pressure mercury lamp through a pattern photomask (chrome mask) in which a 20 μm × 20 μm chrome mask was placed in the center of an independent fine line with an opening dimension of 90 μm × 300 μm, thereby forming a post-exposure coating film on the glass substrate. Next, spin development was performed using a 0.05 mass % potassium hydroxide aqueous solution as a developer, and the coating was developed by indirectly immersing the coating in the developer for 60 seconds and then washing with pure water to obtain an independent fine line pattern coating film having micropores. Thereafter, the coating was post-baked for 25 minutes in a clean oven at 230° C. to form a colored layer having an independent fine line pattern and having micropores. The colored layer thus obtained was observed under an optical microscope (magnification: 100 times), and the development residues inside the micropores were evaluated according to the following evaluation criteria. The smaller the development residues inside the micropores, the easier it is to form the desired micropores.
(Development Residue Evaluation Criteria)
◎◎: When observed under an optical microscope, no coloring is observed inside the microholes formed in the colored layer, and no transparent matter is observed around the microholes. ◎: When observed under an optical microscope, no coloring is observed inside the microholes formed in the colored layer, but some transparent matter is observed around the microholes. ○: When observed under an optical microscope, no coloring is observed inside the microholes formed in the colored layer, but colored residue is observed around the microholes. △: When observed under an optical microscope, no coloring is observed inside the microholes formed in the colored layer, but some transparent matter is observed inside the microholes. ×: When observed under an optical microscope, colored residue is observed inside the microholes formed in the colored layer.
表中の略称は以下の通りである。
・Irg907 :α-アミノケトン系光開始剤(イルガキュア907、BASF製)
・Irg369 :α-アミノケトン系光開始剤(イルガキュア369、BASF製)
・OXE01 :オキシムエステル系光開始剤(商品名 イルガキュアOXE-01、BASF製)
・OXE02 :オキシムエステル系光開始剤(商品名 イルガキュアOXE-02、BASF製)
・B15:6 :C.I.ピグメントブルー15:6(商品名 FASTOGEN BLUE A510、DIC(株)製)
・V23 :C.I.ピグメントバイオレット23(商品名 Hostaperm Violet RL-NF、クラリアント社製)
・R254 :C.I.ピグメントレッド254(商品名 Hostaperm Red D2B-COF LV3781、クラリアント社製)
・R291 :C.I.ピグメントレッド291
・R269 :C.I.ピグメントレッド269
・R177 :C.I.ピグメントレッド177(商品名 クロモフタルレッドA2B、BASF社製)
・G62 :C.I.ピグメントグリーン62
・G63 :C.I.ピグメントグリーン63
・G58 :C.I.ピグメントグリーン58(商品名 FASTOGEN GREEN A110、DIC(株)製)
・G59 :C.I.ピグメントグリーン59(商品名 FASTOGEN GREEN C100、DIC(株)製)
・Y138 :C.I.ピグメントグリーン59(商品名 クロモファインエロー6206EC、大日精化工業製)
・AO-40 :ビスフェノール系酸化防止剤(アデカスタブ AO-40、ADEKA製)
The abbreviations in the table are as follows.
Irg907: α-aminoketone photoinitiator (Irgacure 907, manufactured by BASF)
Irg369: α-aminoketone photoinitiator (Irgacure 369, manufactured by BASF)
OXE01: Oxime ester photoinitiator (product name Irgacure OXE-01, manufactured by BASF)
OXE02: Oxime ester photoinitiator (product name Irgacure OXE-02, manufactured by BASF)
B15:6: C.I. Pigment Blue 15:6 (product name FASTOGEN BLUE A510, manufactured by DIC Corporation)
V23: C.I. Pigment Violet 23 (trade name Hostaperm Violet RL-NF, manufactured by Clariant)
R254: C.I. Pigment Red 254 (product name Hostaperm Red D2B-COF LV3781, manufactured by Clariant)
R291: C.I. Pigment Red 291
R269: C.I. Pigment Red 269
R177: C.I. Pigment Red 177 (product name: Chromophthal Red A2B, manufactured by BASF)
G62: C.I. Pigment Green 62
G63: C.I. Pigment Green 63
G58: C.I. Pigment Green 58 (product name FASTOGEN GREEN A110, manufactured by DIC Corporation)
G59: C.I. Pigment Green 59 (product name FASTOGEN GREEN C100, manufactured by DIC Corporation)
Y138: C.I. Pigment Green 59 (product name: Chromofine Yellow 6206EC, manufactured by Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd.)
AO-40: Bisphenol-based antioxidant (Adekastab AO-40, manufactured by ADEKA)
<結果のまとめ>
表の結果から、光開始剤として前記一般式(1)で表される化合物を含有する実施例又は参考例1~49の感光性着色樹脂組成物は、塗膜乾燥直後の昇華物の発生が抑制されており、露光前の乾燥時の昇華物の発生が抑制されたことが示された。また、実施例又は参考例1~49の感光性着色樹脂組成物は、着色層を形成した際の残膜率が高く、感度が良好であった。
中でも、実施例又は参考例1~17、20~49の感光性着色樹脂組成物は、乾燥時の昇華物の発生が特に抑制されていた。実施例又は参考例16~19の感光性着色樹脂組成物は、更に酸化防止剤を含むため、着色層内に形成した微小孔内部における現像残渣が特に抑制されていた。
また、実施例又は参考例18~49の感光性着色樹脂組成物は、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物と、その他の光開始剤とを組み合わせて含むため、析出物の発生がより抑制されていた。中でも、実施例又は参考例18~47の感光性着色樹脂組成物は、その他の光開始剤として、オキシムエステル系光開始剤又はα-アミノケトン系光開始剤を用いたため、析出物の発生を抑制する効果、感度向上効果、又はこれら両方の効果に優れていた。
参考例20~31、44~47の感光性着色樹脂組成物は、その他の光開始剤として、カルバゾール骨格又はジフェニルスルフィド骨格を有するオキシムエステル系光開始剤を用いたため、特に感度が向上しており、乾燥時の昇華物の発生も抑制されやすかった。
参考例20~43の感光性着色樹脂組成物は、その他の光開始剤として、前記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物である化合物B、前記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物である化合物C、前記一般式(4)で表されるオキシムエステル化合物である化合物D、又は好ましいα-アミノケトン系光開始剤であるIrg369を用いたため、乾燥時の昇華物の発生が抑制されやすく、且つ、析出物の発生も特に抑制されやすかった。その他の光開始剤として、前記一般式(3)で表されるオキシムエステル化合物である化合物B又は前記一般式(2)で表されるオキシムエステル化合物である化合物Cを用いた参考例20~31の感光性着色樹脂組成物は、更に、感度も向上していた。中でも、光開始剤の総量100質量%中、前記一般式(1)で表される化合物の割合を50質量%以上90質量%以下とした参考例22、23、28、29の感光性着色樹脂組成物は、感度がより向上しており、且つ、析出物の発生を抑制する効果も特に優れていた。
一方、比較例1、2の比較感光性着色樹脂組成物は、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物を含有しないため、乾燥時の昇華物の発生が抑制されなかった。
<Summary of results>
From the results in the table, it was shown that the photosensitive colored resin composition of the examples or reference examples 1 to 49 containing the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator suppressed the generation of sublimates immediately after drying of the coating film, and suppressed the generation of sublimates during drying before exposure. In addition, the photosensitive colored resin composition of the examples or reference examples 1 to 49 had a high residual film rate when a colored layer was formed, and had good sensitivity.
Among them, the photosensitive colored resin compositions of Examples or Reference Examples 1 to 17, 20 to 49 were particularly suppressed in the generation of sublimates during drying. The photosensitive colored resin compositions of Examples or Reference Examples 16 to 19 further contained an antioxidant, so that the development residues in the micropores formed in the colored layer were particularly suppressed.
In addition, the photosensitive colored resin compositions of Examples or Reference Examples 18 to 49 contain a combination of the compound represented by the general formula (1) and other photoinitiators as a photoinitiator, so the generation of precipitates was further suppressed. Among them, the photosensitive colored resin compositions of Examples or Reference Examples 18 to 47 use an oxime ester photoinitiator or an α-aminoketone photoinitiator as the other photoinitiator, so they have excellent effects of suppressing the generation of precipitates, improving sensitivity, or both of these effects.
The photosensitive colored resin compositions of Reference Examples 20 to 31 and 44 to 47 used an oxime ester photoinitiator having a carbazole skeleton or a diphenyl sulfide skeleton as another photoinitiator, and therefore the sensitivity was particularly improved, and the generation of sublimates during drying was also easily suppressed.
The photosensitive colored resin compositions of Reference Examples 20 to 43 used, as other photoinitiators, Compound B, which is an oxime ester compound represented by the general formula (3), Compound C, which is an oxime ester compound represented by the general formula (2), Compound D, which is an oxime ester compound represented by the general formula (4), or Irg369, which is a preferred α-aminoketone-based photoinitiator, and therefore the generation of sublimates during drying was easily suppressed, and the generation of precipitates was particularly easily suppressed. The photosensitive colored resin compositions of Reference Examples 20 to 31 using Compound B, which is an oxime ester compound represented by the general formula (3), or Compound C, which is an oxime ester compound represented by the general formula (2), as other photoinitiators, further improved the sensitivity. Among them, the photosensitive colored resin compositions of Reference Examples 22, 23, 28, and 29, in which the ratio of the compound represented by the general formula (1) was 50% by mass or more and 90% by mass or less in the
On the other hand, the comparative photosensitive colored resin compositions of Comparative Examples 1 and 2 did not contain the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator, and therefore the generation of sublimates during drying was not suppressed.
<化合物Aの有無による耐熱性変化>
実施例3、4で得られた感光性着色樹脂組成物を用いて、上記光学特性の評価の際と同様にして着色層を形成した。着色層を形成する際に、現像後塗膜のL、a、b(L0、a0、b0)、及びポストベーク後のL、a、b(L1、a1、b1)を測定し、ポストベーク前後の色差(ΔEab)を下記式より算出した。
ΔEab={(L1-L0)2+(a1-a0)2+(b1-b0)2}1/2
なお、色度は、オリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP-SP200」を用いて測定した。光源はC光源を用いた。耐熱性評価として
一方で、実施例3、4において、光開始剤として、合成例1で得られた化合物Aに代えて、Irg907を用いた以外は、実施例3、4と同様にして、光開始剤のみが異なる比較用樹脂組成物3’、4’をそれぞれ製造した(比較例3’、4’)。比較用樹脂組成物3’、4’についても、上記と同様にして着色層を形成し、現像後塗膜のL、a、b(L0、a0、b0)、及びポストベーク後のL、a、b(L1、a1、b1)を測定し、耐熱性評価としてポストベーク前後の色差(ΔEab)を算出した。
実施例3、4で得られた感光性着色樹脂組成物におけるΔEab(ΔEab1)を、各実施例に対応する比較例3’、4’におけるΔEab(ΔEab2)から差し引いて、ΔEab差(ΔEab2-ΔEab1)を算出し、下記評価基準により、化合物Aの有無による耐熱性変化を評価した。評価結果を表3に示す。
(化合物Aの有無による耐熱性変化評価基準)
◎:ΔEab差が1以上
○:ΔEab差が0.5以上1未満
△:ΔEab差が0以上0.5未満
<Change in heat resistance depending on the presence or absence of compound A>
A colored layer was formed in the same manner as in the evaluation of the optical properties described above, using the photosensitive colored resin compositions obtained in Examples 3 and 4. When forming the colored layer, L, a, b (L 0 , a 0 , b 0 ) of the coating film after development and L, a, b (L 1 , a 1 , b 1 ) after post-baking were measured, and the color difference (ΔEab) before and after post-baking was calculated by the following formula.
ΔEab={(L 1 - L 0 ) 2 + (a 1 - a 0 ) 2 + (b 1 - b 0 ) 2 } 1/2
The chromaticity was measured using a microspectrophotometer OSP-SP200 manufactured by Olympus Corporation. A C light source was used as the light source. Heat resistance evaluation On the other hand, in Examples 3 and 4, except that Irg907 was used instead of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as the photoinitiator, comparative resin compositions 3' and 4' were produced in the same manner as in Examples 3 and 4, respectively, in which only the photoinitiator was different (Comparative Examples 3' and 4'). For the comparative resin compositions 3' and 4', a colored layer was formed in the same manner as above, and the L, a, and b (L 0 , a 0 , b 0 ) of the coating film after development and the L, a, and b (L 1 , a 1 , b 1 ) after post-baking were measured, and the color difference (ΔEab) before and after post-baking was calculated as a heat resistance evaluation.
The ΔEab (ΔEab1) in the photosensitive colored resin composition obtained in Examples 3 and 4 was subtracted from the ΔEab (ΔEab2) in Comparative Examples 3' and 4' corresponding to each Example to calculate the ΔEab difference (ΔEab2-ΔEab1), and the change in heat resistance due to the presence or absence of compound A was evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Table 3.
(Evaluation Criteria for Change in Heat Resistance Due to the Presence or Absence of Compound A)
◎: ΔEab difference is 1 or more. ○: ΔEab difference is 0.5 or more and less than 1. △: ΔEab difference is 0 or more and less than 0.5.
前記一般式(ii)で表される色材であるレーキ色材1を用いて青色着色層を形成した実施例3、4と比較例3’、4’とを比べると、光開始剤として化合物Aを用いた実施例3、4では、光開始剤として化合物Aを用いなかった比較例3’、4’に比べ、ポストベーク前後での色差ΔEabが顕著に減少していた。これにより、光開始剤として前記一般式(1)で表される化合物を含む本発明の感光性着色樹脂組成物において、色材として前記一般式(ii)で表される色材を用いると、耐熱性が向上した着色層を形成できることが明らかにされた。なお、前記一般式(iii)で表される色材は、上述したように、前記一般式(1)で表される化合物との相互作用においては前記一般式(ii)で表される色材と同様の挙動を示すと推定されるため、本発明の感光性着色樹脂組成物において、色材として前記一般式(iii)で表される色材を用いても、耐熱性が向上した着色層を形成できると推定される。
Comparing Examples 3 and 4, in which a blue colored layer was formed using
<化合物Aの有無による輝度変化>
実施例9、10、11で得られた感光性着色樹脂組成物を用いて、上記光学特性の評価の際と同様にして着色層を形成し、現像後塗膜の輝度(Y0)とポストベーク後の輝度(Y1)を測定し、ポストベーク前後の輝度差(ΔY)を下記式より算出した。
ΔY=Y0-Y1
なお、輝度は、オリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP-SP200」を用いて測定した。光源はC光源を用いた。
一方で、実施例9、10、11において、光開始剤として、合成例1で得られた化合物Aに代えて、Irg907を用いた以外は、実施例9、10、11と同様にして、光開始剤のみが異なる比較用樹脂組成物9’、10’、11’をそれぞれ製造した(比較例9’、10’、11’)。比較用樹脂組成物9’、10’、11’についても、上記と同様にして着色層を形成し、現像後塗膜の輝度(Y0)とポストベーク後の輝度(Y1)を測定し、ポストベーク前後の輝度差(ΔY)を算出した。
比較例9’、10’、11’の着色層の輝度差(ΔY2)から、各々対応する実施例9、10、11の着色層の輝度差(ΔY1)を差し引いて、ΔY差(ΔY2-ΔY1)を算出し、下記評価基準により、化合物Aの有無による輝度変化を評価した。評価結果を表4に示す。
(化合物Aの有無による輝度変化評価基準)
◎:ΔY差が0.5以上
○:ΔY差が0.1以上0.5未満
△:ΔY差が0.1未満
<Change in luminance depending on the presence or absence of compound A>
Using the photosensitive colored resin compositions obtained in Examples 9, 10, and 11, a colored layer was formed in the same manner as in the evaluation of the optical properties described above, and the luminance (Y 0 ) of the coating film after development and the luminance (Y 1 ) after post-baking were measured, and the luminance difference (ΔY) before and after post-baking was calculated using the following formula.
ΔY=Y 0 −Y 1
The luminance was measured using a microspectrophotometer OSP-SP200 manufactured by Olympus Corp. The light source used was a C light source.
On the other hand, in Examples 9, 10, and 11, except that Irg907 was used as the photoinitiator instead of the compound A obtained in Synthesis Example 1, comparative resin compositions 9', 10', and 11' were produced in the same manner as in Examples 9, 10, and 11, respectively, except that the photoinitiator was different from that of the compound A obtained in Synthesis Example 1. (Comparative Examples 9', 10', and 11') For the comparative resin compositions 9', 10', and 11', colored layers were formed in the same manner as above, and the luminance (Y 0 ) of the coating film after development and the luminance (Y 1 ) after post-baking were measured, and the luminance difference (ΔY) before and after post-baking was calculated.
The luminance difference (ΔY1) of the colored layer of each of the corresponding Examples 9, 10, and 11 was subtracted from the luminance difference (ΔY2) of the colored layer of each of the Comparative Examples 9', 10', and 11' to calculate the ΔY difference (ΔY2-ΔY1), and the change in luminance due to the presence or absence of Compound A was evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Table 4.
(Evaluation Criteria for Change in Brightness Due to the Presence or Absence of Compound A)
◎: ΔY difference is 0.5 or more. ○: ΔY difference is 0.1 or more and less than 0.5. △: ΔY difference is less than 0.1.
C.I.ピグメントグリーン62、C.I.ピグメントグリーン63又は一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンである顔料Gを用いて緑色着色層を形成した実施例9、10、11と比較例9’、10’、11’とを比べると、光開始剤として化合物Aを用いた実施例9、10、11では、光開始剤として化合物Aを用いなかった比較例9’、10’、11’に比べ、ポストベーク前後での輝度差ΔYが顕著に減少していた。これにより、光開始剤として前記一般式(1)で表される化合物を含む本発明の感光性着色樹脂組成物において、色材として、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63から選択される1種以上、又は前記一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを用いると、ポストベークによる輝度の低下が抑制された着色層を形成できることが明らかにされた。 Comparing Examples 9, 10, and 11, in which a green colored layer was formed using C.I. Pigment Green 62, C.I. Pigment Green 63, or pigment G, which is a polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the general formula (i), with Comparative Examples 9', 10', and 11', in Examples 9, 10, and 11, in which compound A was used as a photoinitiator, the brightness difference ΔY before and after post-baking was significantly reduced compared to Comparative Examples 9', 10', and 11', in which compound A was not used as a photoinitiator. This revealed that in the photosensitive colored resin composition of the present invention containing a compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator, when one or more selected from C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63, or polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the general formula (i) is used as a coloring material, a colored layer in which the decrease in brightness due to post-baking is suppressed can be formed.
(合成例10:マクロモノマーAの製造)
冷却管、添加用ロート、窒素用インレット、機械的攪拌機、デジタル温度計を備えた反応器に、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)70.0質量部を仕込み、窒素気流下攪拌しながら、温度90℃に加温した。一般式(III)で表される構成単位を誘導する、PEG鎖を有するモノマー(Evonik製、商品名:VISIOMER MPEG 1005 MA W、一般式(III)中のR4はCH3、A3はCOO、R5はエチレン基、R6はCH3、s=22)1.0質量部、メタクリル酸メチル(MMA)99.0質量部、メルカプトエタノール4.0質量部、PGMEA30質量部、α,α’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)1.0質量部の混合溶液を1.5時間かけて滴下し、さらに3時間反応した。次に、窒素気流を止めて、この反応溶液を80℃に冷却し、カレンズMOI(昭和電工(株)社製)8.74質量部、ジラウリン酸ジオクチルすず0.125g、p-メトキシフェノール0.125質量部、及びPGMEA30質量部を加えて3時間攪拌することで、マクロモノマーAの50%溶液を得た。得られたマクロモノマーAを、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて、N-メチルピロリドン、0.01モル/L臭化リチウム添加/ポリスチレン標準の条件で確認したところ、重量平均分子量(Mw)4500、分子量分布(Mw/Mn)1.6であった。
(Synthesis Example 10: Production of Macromonomer A)
A reactor equipped with a cooling tube, an addition funnel, a nitrogen inlet, a mechanical stirrer, and a digital thermometer was charged with 70.0 parts by mass of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), and heated to a temperature of 90° C. while stirring under a nitrogen stream. A mixed solution of 1.0 part by mass of a monomer having a PEG chain (manufactured by Evonik, trade name: VISIOMER MPEG 1005 MA W, in which R 4 is CH 3 , A 3 is COO, R 5 is an ethylene group, R 6 is CH 3 , and s=22) which derives a structural unit represented by general formula (III), 99.0 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), 4.0 parts by mass of mercaptoethanol, 30 parts by mass of PGMEA, and 1.0 part by mass of α,α′-azobisisobutyronitrile (AIBN) was added dropwise over 1.5 hours, and the mixture was allowed to react for another 3 hours. Next, the nitrogen gas flow was stopped, and the reaction solution was cooled to 80° C., and 8.74 parts by mass of Karenz MOI (manufactured by Showa Denko K.K.), 0.125 g of dioctyltin dilaurate, 0.125 parts by mass of p-methoxyphenol, and 30 parts by mass of PGMEA were added and stirred for 3 hours to obtain a 50% solution of macromonomer A. When the obtained macromonomer A was confirmed by GPC (gel permeation chromatography) under conditions of N-methylpyrrolidone, 0.01 mol/L lithium bromide added/polystyrene standard, it was found to have a weight average molecular weight (Mw) of 4,500 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6.
(合成例11~20:マクロモノマーB~Mの製造)
合成例10のマクロモノマーAの製造において、モノマーとして一般式(III)で表される構成単位を誘導するモノマー1.0質量部とMMA99.0質量部を用いる代わりに、表5に示すようにモノマーの種類及び質量比の少なくとも一方を変更して用いた以外は、合成例10と同様にして、マクロモノマーB~Mを製造した。得られたマクロモノマーの重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を表5に示す。
(Synthesis Examples 11 to 20: Production of Macromonomers B to M)
Macromonomers B to M were produced in the same manner as in Synthesis Example 10, except that, instead of using 1.0 part by mass of the monomer that derives the structural unit represented by general formula (III) and 99.0 parts by mass of MMA as monomers in the production of Macromonomer A in Synthesis Example 10, at least one of the type and mass ratio of the monomers was changed as shown in Table 5. The weight average molecular weights (Mw) and molecular weight distributions (Mw/Mn) of the obtained macromonomers are shown in Table 5.
(合成例21:マクロモノマーNの製造)
冷却管、添加用ロート、窒素用インレット、機械的攪拌機、デジタル温度計を備えた反応器に、PGMEA30.0質量部を仕込み、窒素気流下攪拌しながら、温度90℃に加温した。MMA25.0質量部、カプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート(商品名;プラクセルFM5、株式会社ダイセル製、カプロラクトン鎖繰り返し数t=5)(PCL-FM5)75.0質量部、メルカプトプロピオン酸7.0質量部、AIBN1.0質量部の混合溶液を1.5時間かけて滴下し、さらに3時間反応した。冷却後、この反応溶液をテトラヒドロフラン(THF)200質量部で希釈し、ヘキサン3000質量部で再沈澱することで、白色粉末106.0質量部を得た。次に、この白色粉末50.0質量部に、PGMEA50.0質量部、グリシジルメタクリレート(GMA)3.7質量部、N,N-ジメチルドデシルアミン0.15質量部及びp-メトキシフェノール0.1質量部を加え、空気バブリングを行いながら110℃にて、24時間攪拌した。冷却後、この反応溶液を、ヘキサン3000質量部で再沈澱することで、マクロモノマーNを52.0質量部得た。
得られたマクロモノマーの重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を表5に示す。
(Synthesis Example 21: Production of Macromonomer N)
A reactor equipped with a cooling tube, an addition funnel, a nitrogen inlet, a mechanical stirrer, and a digital thermometer was charged with 30.0 parts by mass of PGMEA, and heated to a temperature of 90° C. while stirring under a nitrogen stream. A mixed solution of 25.0 parts by mass of MMA, 75.0 parts by mass of caprolactone-modified hydroxyethyl methacrylate (trade name: PLACCEL FM5, manufactured by Daicel Corporation, caprolactone chain repeat number t = 5) (PCL-FM5), 7.0 parts by mass of mercaptopropionic acid, and 1.0 parts by mass of AIBN was dropped over 1.5 hours and reacted for another 3 hours. After cooling, the reaction solution was diluted with 200 parts by mass of tetrahydrofuran (THF), and reprecipitated with 3000 parts by mass of hexane to obtain 106.0 parts by mass of white powder. Next, 50.0 parts by mass of this white powder was added with 50.0 parts by mass of PGMEA, 3.7 parts by mass of glycidyl methacrylate (GMA), 0.15 parts by mass of N,N-dimethyldodecylamine, and 0.1 parts by mass of p-methoxyphenol, and the mixture was stirred for 24 hours at 110° C. while bubbling with air. After cooling, the reaction solution was reprecipitated with 3,000 parts by mass of hexane to obtain 52.0 parts by mass of Macromonomer N.
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the obtained macromonomer are shown in Table 5.
(合成例22~23:マクロモノマーO~Pの製造)
合成例10のマクロモノマーAの製造において、モノマーとして一般式(III)で表される構成単位を誘導するモノマー1.0質量部とMMA99.0質量部を用いる代わりに、表5に示すようにモノマーの種類及び質量比の少なくとも一方を変更して用いた以外は、合成例10と同様にして、マクロモノマーO~Pを製造した。得られたマクロモノマーの重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を表5に示す。
(Synthesis Examples 22 to 23: Production of Macromonomers O to P)
Macromonomers O to P were produced in the same manner as in Synthesis Example 10, except that, instead of using 1.0 part by mass of the monomer that derives the structural unit represented by general formula (III) and 99.0 parts by mass of MMA as monomers in the production of Macromonomer A in Synthesis Example 10, at least one of the type and mass ratio of the monomers was changed as shown in Table 5. The weight average molecular weights (Mw) and molecular weight distributions (Mw/Mn) of the obtained macromonomers are shown in Table 5.
マクロモノマーQとしては、PEG鎖を有するモノマーとして、日油製の商品名:ブレンマーPME-4000(PEG鎖の繰り返し数s=90)を準備した。 For macromonomer Q, we prepared a monomer having a PEG chain, NOF Corp.'s product name: Blenmar PME-4000 (PEG chain repeat number s = 90).
PEG鎖を有するモノマー(s=30);日油製、商品名:ブレンマーPSE-1300、一般式(III)中のR4はCH3、A3はCOO、R5はエチレン基、R6はC18H37、PEG鎖の繰り返し数s=30
PEG鎖を有するモノマー(s=45);Evonik製、商品名:VISIOMER MPEG 2005 MA W、一般式(III)中のR4はCH3、A3はCOO、R5はエチレン基、R6はCH3、PEG鎖の繰り返し数s=45
PEG鎖を有するモノマー(s=17);Evonik製、商品名:VISIOMER MPEG 750 MA W、PEG鎖の繰り返し数s=17
PEG鎖を有するモノマー(s=9);日油製、商品名:ブレンマーPME-400、PEG鎖の繰り返し数s=9
PEG鎖を有するモノマー(s=3);東京化成工業製、商品名:トリエチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、PEG鎖の繰り返し数s=3
カプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート(t=5);株式会社ダイセル製、商品名:プラクセルFM5、カプロラクトン鎖繰り返し数t=5
PEG鎖を有するモノマー(s=90);日油製、商品名:ブレンマーPME-4000、PEG鎖の繰り返し数s=90
BMA;n-ブチルメタクリレート
2-EHMA;2-エチルヘキシルメタクリレート
BzMA;ベンジルメタクリレート
Monomer having a PEG chain (s=30); NOF Corp., trade name: Blemmer PSE-1300; in general formula (III), R 4 is CH3, A 3 is COO, R 5 is an ethylene group, R 6 is C 18 H 37 , and the number of repeats of the PEG chain is s=30.
Monomer having a PEG chain (s=45); manufactured by Evonik, trade name: VISIOMER MPEG 2005 MA W, in general formula (III), R 4 is CH 3 , A 3 is COO, R 5 is an ethylene group, R 6 is CH 3 , and the number of repeats of the PEG chain, s=45
Monomer having a PEG chain (s=17); manufactured by Evonik, trade name: VISIOMER MPEG 750 MA W, number of repeats of the PEG chain: s=17
Monomer having a PEG chain (s=9); NOF Corp., trade name: Blemmer PME-400, PEG chain repeat number s=9
Monomer having a PEG chain (s=3); manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: triethylene glycol monoethyl ether methacrylate, number of repeats of the PEG chain: s=3
Caprolactone-modified hydroxyethyl methacrylate (t=5); manufactured by Daicel Corporation, trade name: Plaxel FM5, caprolactone chain repeat number t=5
Monomer having a PEG chain (s=90); NOF Corp., trade name: Blenmar PME-4000, PEG chain repeat number s=90
BMA: n-butyl methacrylate 2-EHMA: 2-ethylhexyl methacrylate BzMA: benzyl methacrylate
(製造例1:グラフト共重合体Aの製造)
冷却管、添加用ロート、窒素用インレット、機械的攪拌機、デジタル温度計を備えた反応器に、PGMEA63.1質量部を仕込み、窒素気流下攪拌しながら、温度85℃に加温した。合成例10のマクロモノマーA溶液141質量部(有効固形分70.5質量部)、メタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル(DMMA)29.5質量部、n-ドデシルメルカプタン1.24質量部、PGMEA49.4質量部、AIBN1.0質量部の混合溶液を1.5時間かけて滴下し、3時間加熱攪拌したのち、AIBN0.10質量部 、PGMEA6.0質量部の混合液を10分かけて滴下し、さらに同温で1時間熟成することで、グラフト共重合体Aの35.0質量%溶液を得た。得られたグラフト共重合体Aは、GPC測定の結果、重量平均分子量(Mw)10000であった。なおアミン価は105mgKOH/gであった。
(Production Example 1: Production of Graft Copolymer A)
A reactor equipped with a cooling tube, an addition funnel, a nitrogen inlet, a mechanical stirrer, and a digital thermometer was charged with 63.1 parts by mass of PGMEA, and heated to a temperature of 85° C. while stirring under a nitrogen stream. A mixed solution of 141 parts by mass of the macromonomer A solution of Synthesis Example 10 (effective solid content 70.5 parts by mass), 29.5 parts by mass of 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMMA), 1.24 parts by mass of n-dodecyl mercaptan, 49.4 parts by mass of PGMEA, and 1.0 parts by mass of AIBN was dropped over 1.5 hours, and the mixture was heated and stirred for 3 hours, and then a mixed solution of 0.10 parts by mass of AIBN and 6.0 parts by mass of PGMEA was dropped over 10 minutes, and the mixture was further aged at the same temperature for 1 hour to obtain a 35.0% by mass solution of graft copolymer A. The obtained graft copolymer A had a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 as a result of GPC measurement. The amine value was 105 mg KOH/g.
(製造例2~15:グラフト共重合体B~Qの製造)
製造例1において、マクロモノマーA有効固形分70.5質量部とDMMA29.5質量部とを用いる代わりに、表6に示すように、マクロモノマーの種類及びマクロモノマーとDMMAの質量比を変更した以外は、製造例1と同様にして、グラフト共重合体B~Qを製造した。得られたグラフト共重合体B~Qの重量平均分子量(Mw)及び変性前アミン価を表6に示す。
(Production Examples 2 to 15: Production of Graft Copolymers B to Q)
Graft copolymers B to Q were produced in the same manner as in Production Example 1, except that instead of using 70.5 parts by mass of the effective solid content of macromonomer A and 29.5 parts by mass of DMMA in Production Example 1, the type of macromonomer and the mass ratio of the macromonomer to DMMA were changed as shown in Table 6. The weight average molecular weights (Mw) and amine values before modification of the obtained graft copolymers B to Q are shown in Table 6.
(調製例1:アルカリ可溶性樹脂Bの調製)
重合槽に、PGMEAを300質量部仕込み、窒素雰囲気下で100℃に昇温した後、メタクリル酸2-フェノキシエチル(PhEMA)90質量部、MMA54質量部、メタクリル酸(MAA)36質量部及びパーブチルO(日油株式会社製)6質量部、連鎖移動剤(n-ドデシルメルカプタン)2質量部を1.5時間かけて連続的に滴下した。その後、100℃を保持して反応を続け、上記主鎖形成用混合物の滴下終了から2時間後に重合禁止剤として、p-メトキシフェノール0.1質量部を添加して重合を停止した。
次に、空気を吹き込みながら、エポキシ基含有化合物としてメタクリル酸グリシジル(GMA)20質量部を添加して、110℃に昇温した後、トリエチルアミン0.8質量部を添加して110℃で15時間付加反応させ、アルカリ可溶性樹脂B溶液(重量平均分子量(Mw)8500、酸価75mgKOH/g、固形分40質量%)を得た。なお、重量平均分子量及び酸価は、アルカリ可溶性樹脂Aと同様の方法により測定した。
(Preparation Example 1: Preparation of Alkali-Soluble Resin B)
A polymerization tank was charged with 300 parts by mass of PGMEA and heated to 100° C. under a nitrogen atmosphere, and then 90 parts by mass of 2-phenoxyethyl methacrylate (PhEMA), 54 parts by mass of MMA, 36 parts by mass of methacrylic acid (MAA), 6 parts by mass of Perbutyl O (manufactured by NOF Corporation), and 2 parts by mass of a chain transfer agent (n-dodecyl mercaptan) were continuously added dropwise over 1.5 hours. Thereafter, the reaction was continued while maintaining the temperature at 100° C., and 2 hours after completion of the dropwise addition of the main chain forming mixture, 0.1 parts by mass of p-methoxyphenol was added as a polymerization inhibitor to terminate the polymerization.
Next, while blowing in air, 20 parts by mass of glycidyl methacrylate (GMA) was added as an epoxy group-containing compound, and the temperature was raised to 110° C., after which 0.8 parts by mass of triethylamine was added and subjected to an addition reaction at 110° C. for 15 hours to obtain an alkali-soluble resin B solution (weight average molecular weight (Mw) 8,500, acid value 75 mg KOH/g,
(参考例50)
(1)色材分散液50の製造
分散剤として製造例1のグラフト共重合体Aを9.29質量部、色材としてC.I.ピグメントブルー15:6(商品名 FASTOGEN BLUE A510、DIC(株)製)を11.7質量部、C.I.ピグメントバイオレット23(商品名 Hostaperm Violet RL-NF、クラリアント社製)を1.3質量部、調製例1で得られたアルカリ可溶性樹脂B溶液を14.63質量部(固形分換算で5.85質量部)、PGMEAを63.09質量部、粒径2.0mmジルコニアビーズ100質量部をマヨネーズビンに入れ、予備解砕としてペイントシェーカー(浅田鉄工(株)製)にて1時間振とうし、次いで粒径2.0mmジルコニアビーズを取り出し、粒径0.1mmのジルコニアビーズ200質量部を加えて、同様に本解砕としてペイントシェーカーにて4時間分散を行い、色材分散液50を得た。
(Reference Example 50)
(1) Production of
(2)カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物1の製造
上記(1)で得られた色材分散液50を9.77質量部、調製例1で得られたアルカリ可溶性樹脂B溶液を0.28質量部(固形分換算で0.11質量部)、光重合性化合物(商品名アロニックスM-403、東亞合成(株)社製)を0.99質量部、光開始剤として合成例1で得られた化合物Aを0.12質量部、フッ素系界面活性剤(商品名メガファックR-08MH、DIC(株)製)を0.07質量部、PGMEAを8.73質量部加え、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物50を得た。
(2) Production of photosensitive
(参考例51~74、比較例3、4)
参考例50において、分散剤として、製造例1で得られたグラフト共重合体Aに代えて、製造例2~15で得られたグラフト共重合体B~Q又は合成例5で得られたブロック共重合体Aを表7に従って用い、更に、参考例58~65においては、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 0.12質量部に代えて、表7に従って2種類の光開始剤を0.06質量部ずつ用い、比較例3~4においては、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 0.12質量部に代えて、Irg907(商品名 イルガキュア907、BASF製、分子量279.40)0.12質量部を用いた以外は、参考例50と同様にして、参考例51~74のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物51~74、及び比較例3~4の比較着色樹脂組成物3~4を得た。
(Reference Examples 51 to 74, Comparative Examples 3 and 4)
In Reference Example 50, instead of the graft copolymer A obtained in Production Example 1, the graft copolymers B to Q obtained in Production Examples 2 to 15 or the block copolymer A obtained in Synthesis Example 5 were used according to Table 7 as a dispersant, and further, in Reference Examples 58 to 65, instead of 0.12 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as a photoinitiator, 0.06 parts by mass of two types of photoinitiators were used according to Table 7, and in Comparative Examples 3 to 4, instead of 0.12 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as a photoinitiator, Irg907 (trade name Irgacure 907, manufactured by BASF, molecular weight 279.40) was used 0.12 parts by mass, except that, in the same manner as in Reference Example 50, photosensitive colored resin compositions 51 to 74 for color filters of Reference Examples 51 to 74 and comparative
(参考例75)
参考例50において、色材として、C.I.ピグメントブルー15:6を11.7質量部及びC.I.ピグメントバイオレット23を1.3質量部に代えて、C.I.ピグメントレッド254(商品名 Hostaperm Red D2B-COF LV3781、クラリアント社製)を13.0質量部用いた以外は、参考例50と同様にして、参考例75のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物75を得た。
(Reference Example 75)
In Reference Example 50, as a coloring material, 11.7 parts by mass of C.I. Pigment Blue 15:6 and 1.3 parts by mass of C.I. Pigment Violet 23 were replaced with 13.0 parts by mass of C.I. Pigment Red 254 (trade name Hostaperm Red D2B-COF LV3781, manufactured by Clariant) in the same manner as in Reference Example 50, except that a photosensitive colored resin composition 75 for color filters of Reference Example 75 was obtained.
(参考例76~99、比較例5~6)
参考例75において、分散剤として、製造例1で得られたグラフト共重合体Aに代えて、製造例2~15で得られたグラフト共重合体B~Q又は合成例5で得られたブロック共重合体Aを表8に従って用い、更に、参考例83~90においては、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 0.12質量部に代えて、表8に従って2種類の光開始剤を0.06質量部ずつ用い、比較例5~6においては、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 0.12質量部に代えて、Irg907(商品名 イルガキュア907、BASF製、分子量279.40)0.12質量部を用いた以外は、参考例75と同様にして、参考例76~99のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物76~99、及び比較例5~6の比較着色樹脂組成物5~6を得た。
(Reference Examples 76 to 99, Comparative Examples 5 to 6)
In Reference Example 75, as a dispersant, instead of the graft copolymer A obtained in Production Example 1, the graft copolymers B to Q obtained in Production Examples 2 to 15 or the block copolymer A obtained in Synthesis Example 5 were used according to Table 8, and further, in Reference Examples 83 to 90, instead of 0.12 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as a photoinitiator, 0.06 parts by mass of two types of photoinitiators were used according to Table 8, and in Comparative Examples 5 to 6, instead of 0.12 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as a photoinitiator, Irg907 (trade name Irgacure 907, manufactured by BASF, molecular weight 279.40) was used 0.12 parts by mass, except that, in the same manner as in Reference Example 75, photosensitive colored resin compositions 76 to 99 for color filters of Reference Examples 76 to 99 and comparative colored resin compositions 5 to 6 of Comparative Examples 5 to 6 were obtained.
(参考例100)
参考例50において、色材として、C.I.ピグメントブルー15:6を11.7質量部、及びC.I.ピグメントバイオレット23を1.3質量部に代えて、C.I.ピグメントグリーン59(商品名 FASTOGEN GREEN C100、DIC(株)製)を9.10質量部、及びC.I.ピグメントイエロー150(LEVASCREEN YELLOW TP LXS 51084、山陽色素(株)製))を3.90質量部用いた以外は、参考例50と同様にして、参考例100のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物100を得た。
(Reference Example 100)
In Reference Example 50, as a coloring material, 11.7 parts by mass of C.I. Pigment Blue 15:6 and 1.3 parts by mass of C.I. Pigment Violet 23 were replaced with 9.10 parts by mass of C.I. Pigment Green 59 (trade name FASTOGEN GREEN C100, manufactured by DIC Corporation), and 3.90 parts by mass of C.I. Pigment Yellow 150 (LEVASCREEN YELLOW TP LXS 51084, manufactured by Sanyo Dye Co., Ltd.) were used. The photosensitive
(参考例101~124、比較例7~8)
参考例100において、分散剤として、製造例1で得られたグラフト共重合体Aに代えて、製造例2~15で得られたグラフト共重合体B~Q又は合成例5で得られたブロック共重合体Aを表9に従って用い、更に、参考例108~115においては、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 0.12質量部に代えて、表9に従って2種類の光開始剤を0.06質量部ずつ用い、比較例7~8においては、光開始剤として、合成例1で得られた化合物A 0.12質量部に代えて、Irg907(商品名 イルガキュア907、BASF製、分子量279.40)0.12質量部を用いた以外は、参考例100と同様にして、参考例101~124のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物101~124、及び比較例7~8の比較着色樹脂組成物7~8を得た。
(Reference Examples 101 to 124, Comparative Examples 7 to 8)
In Reference Example 100, as a dispersant, instead of the graft copolymer A obtained in Production Example 1, the graft copolymers B to Q obtained in Production Examples 2 to 15 or the block copolymer A obtained in Synthesis Example 5 were used according to Table 9, and further, in Reference Examples 108 to 115, instead of 0.12 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as a photoinitiator, 0.06 parts by mass of two types of photoinitiators were used according to Table 9, and in Comparative Examples 7 to 8, instead of 0.12 parts by mass of the compound A obtained in Synthesis Example 1 as a photoinitiator, Irg907 (trade name Irgacure 907, manufactured by BASF, molecular weight 279.40) was used 0.12 parts by mass, except that, in the same manner as in Reference Example 100, photosensitive colored resin compositions 101 to 124 for color filters of Reference Examples 101 to 124 and comparative colored resin compositions 7 to 8 of Comparative Examples 7 to 8 were obtained.
[評価]
<耐溶剤性(耐NMP性)評価>
表7~9に示す各参考例及び各比較例で得られた感光性着色樹脂組成物を、それぞれガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いてポストベーク後に厚さ2.0μmの着色層を形成する膜厚で塗布した後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥することにより、ガラス基板上に着色層を形成した。この着色層に超高圧水銀灯を用いて60mJ/cm2の紫外線を照射した。
次に、当該着色基板を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークし、着色基板を作成した。得られた着色基板の膜厚を測定した後、NMPに30分間浸漬した後、風乾し、再び膜厚を測定した。なお、膜厚測定には、触針式段差膜厚計「P-15Tencor」(Instruments製)を用いた。
(耐NMP性評価基準)
◎◎◎:NMP浸漬時間60分の条件にしたときの、NMP浸漬前後の膜厚の変化率が2%未満
◎◎:NMP浸漬前後の膜厚の変化率が2%未満
◎:NMP浸漬前後の膜厚の変化率が2%以上5%未満
△:NMP浸漬前後の膜厚の変化率が5%以上8%未満
×:NMP浸漬前後の膜厚の変化率が8%以上
評価結果が◎であれば耐NMP性は良好であり、評価結果が◎◎、更に◎◎◎であれば耐NMP性に優れている。
[evaluation]
<Solvent resistance (NMP resistance) evaluation>
The photosensitive colored resin compositions obtained in each of the reference examples and comparative examples shown in Tables 7 to 9 were applied to a glass substrate (manufactured by NH Technoglass Co., Ltd., "NA35") using a spin coater in a thickness that would form a colored layer having a thickness of 2.0 μm after post-baking, and then dried at 80 ° C. for 3 minutes using a hot plate to form a colored layer on the glass substrate. This colored layer was irradiated with ultraviolet light of 60 mJ / cm 2 using an ultra-high pressure mercury lamp.
Next, the colored substrate was post-baked for 30 minutes in a clean oven at 230°C to prepare a colored substrate. After measuring the film thickness of the obtained colored substrate, it was immersed in NMP for 30 minutes, air-dried, and the film thickness was measured again. For the film thickness measurement, a stylus-type step film thickness meter "P-15 Tencor" (manufactured by Instruments) was used.
(Evaluation Criteria for NMP Resistance)
◎◎◎: When the NMP immersion time was 60 minutes, the rate of change in film thickness before and after immersion in NMP was less than 2%. ◎◎: The rate of change in film thickness before and after immersion in NMP was less than 2%. ◎: The rate of change in film thickness before and after immersion in NMP was 2% or more and less than 5%. △: The rate of change in film thickness before and after immersion in NMP was 5% or more and less than 8%. ×: The rate of change in film thickness before and after immersion in NMP was 8% or more. If the evaluation result is ◎, the NMP resistance is good, and if the evaluation result is ◎◎ or even ◎◎◎, the NMP resistance is excellent.
また、表7~9に示す各参考例及び各比較例で得られた感光性着色樹脂組成物について、上述した昇華性及び現像残渣の評価も行った。 The photosensitive colored resin compositions obtained in each of the reference examples and comparative examples shown in Tables 7 to 9 were also evaluated for sublimation and development residue as described above.
[結果のまとめ]
表7に示す参考例50~70、表8に示す参考例75~95、及び表9に示す参考例100~120は、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物を用い、分散剤として、前記一般式(I)で表される構成単位と前記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体を用いた。これらの参考例は、分散剤として、グラフト鎖の構造が前記一般式(II)で特定するポリマー鎖とは異なるグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体を用いた表7に示す参考例71~73、表8に示す参考例96~98、及び表9に示す参考例121~123と比べると、現像残渣の発生が抑制され、耐NMP性が向上していた。これにより、本発明のカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物において、分散剤として、前記一般式(I)で表される構成単位と前記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体を用いると、現像残渣が抑制され、耐NMP性に優れた感光性着色樹脂組成物が得られることが明らかにされた。
また、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物のみを用いた、又は、前記一般式(1)で表される化合物と、オキシムエステル系光開始剤及びα-アミノケトン系光開始剤からなる群から選択される1種以上とを組み合わせて用い、且つ、分散剤として、グラフト共重合体H又はグラフト共重合体Kを用いた表7に示す参考例57~63及び65~66、表8に示す参考例82~88及び90~91、及び表9に示す参考例107~113及び115~116は、現像残渣抑制効果及び耐NMP性向上効果に特に優れていた。これにより、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物を用い、更にその他の光開始剤を含む場合は、オキシムエステル系光開始剤及びα-アミノケトン系光開始剤からなる群から選択される1種以上を用い、分散剤としては、グラフト共重合体H及びグラフト共重合体Kのような、前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位に、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種と、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種とを組み合わせて含有するグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体を用いた場合は、現像残渣を抑制し、耐NMP性を向上する効果が顕著であることが明らかにされた。なお、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物と、前記化合物Eとを組み合わせて用いた表7に示す参考例64、表8に示す参考例89、及び表9に示す参考例114においては、前記化合物Eにより感度が低下したため、耐NMP性が向上しにくかったと考えられる。
一方、光開始剤として、Irg907のみを用いた表7に示す比較例3、4、表8に示す比較例5、6、表9に示す比較例7、8をそれぞれ対比すると、分散剤として、ブロック共重合体を用いた場合に比べ、前記特定のグラフト共重合体を用いた場合は、現像残渣が抑制されているものの、耐NMP性は向上していなかった。これにより、分散剤として、前記一般式(I)で表される構成単位と前記一般式(II)で表される構成単位とを有し、前記一般式(II)で表される構成単位中のポリマー鎖の構成単位に、sが19以上80以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種と、sが3以上10以下の前記一般式(III)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種とを組み合わせて含有するグラフト共重合体又は塩型グラフト共重合体を用いることにより、耐NMP性が顕著に向上する効果が得られるのは、光開始剤として、前記一般式(1)で表される化合物のみを用いた場合、及び、前記一般式(1)で表される化合物と、その他の光開始剤としてオキシムエステル系光開始剤及びα-アミノケトン系光開始剤からなる群から選択される1種以上とを用いた場合に特有の効果であることが明らかにされた。
[Summary of results]
Reference Examples 50 to 70 shown in Table 7, Reference Examples 75 to 95 shown in Table 8, and Reference Examples 100 to 120 shown in Table 9 used a compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator, and used a graft copolymer or salt-type graft copolymer having a constitutional unit represented by the general formula (I) and a constitutional unit represented by the general formula (II) as a dispersant. These reference examples were compared with Reference Examples 71 to 73 shown in Table 7, Reference Examples 96 to 98 shown in Table 8, and Reference Examples 121 to 123 shown in Table 9, which used a graft copolymer or salt-type graft copolymer whose graft chain structure is different from the polymer chain specified by the general formula (II) as a dispersant, in which the generation of development residues was suppressed and NMP resistance was improved. This has revealed that in the photosensitive colored resin composition for color filters of the present invention, when a graft copolymer or a salt-type graft copolymer having a constitutional unit represented by the general formula (I) and a constitutional unit represented by the general formula (II) is used as a dispersant, development residues are suppressed, and a photosensitive colored resin composition having excellent NMP resistance can be obtained.
In addition, Reference Examples 57 to 63 and 65 to 66 shown in Table 7, Reference Examples 82 to 88 and 90 to 91 shown in Table 8, and Reference Examples 107 to 113 and 115 to 116 shown in Table 9, which used only the compound represented by the general formula (1) as a photoinitiator, or used a combination of the compound represented by the general formula (1) with one or more selected from the group consisting of oxime ester photoinitiators and α-aminoketone photoinitiators, and used graft copolymer H or graft copolymer K as a dispersant, were particularly excellent in the development residue suppression effect and NMP resistance improvement effect. As a result, it was revealed that when a compound represented by the general formula (1) is used as a photoinitiator, and when another photoinitiator is further included, one or more selected from the group consisting of oxime ester photoinitiators and α-aminoketone photoinitiators are used, and when a dispersant is used, such as graft copolymer H and graft copolymer K, which contains at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 19 to 80 and at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (III) in which s is 3 to 10, in combination, the effect of suppressing development residue and improving NMP resistance is remarkable. Note that in Reference Example 64 shown in Table 7, Reference Example 89 shown in Table 8, and Reference Example 114 shown in Table 9, which used a combination of the compound represented by the general formula (1) and the compound E as a photoinitiator, it is considered that the sensitivity was reduced by the compound E, and therefore the NMP resistance was difficult to improve.
On the other hand, when comparing Comparative Examples 3 and 4 shown in Table 7, Comparative Examples 5 and 6 shown in Table 8, and Comparative Examples 7 and 8 shown in Table 9, which used only Irg907 as the photoinitiator, when the specific graft copolymer was used as the dispersant, the development residue was suppressed compared to when a block copolymer was used, but the NMP resistance was not improved. As a result, it was revealed that the effect of significantly improving NMP resistance by using a graft copolymer or a salt-type graft copolymer having a constitutional unit represented by the general formula (I) and a constitutional unit represented by the general formula (II) as a dispersant, the constitutional unit of the polymer chain in the constitutional unit represented by the general formula (II) containing a combination of at least one selected from the group consisting of constitutional units represented by the general formula (III) in which s is 19 or more and 80 or less, and at least one selected from the group consisting of constitutional units represented by the general formula (III) in which s is 3 or more and 10 or less, is a unique effect when only the compound represented by the general formula (1) is used as a photoinitiator, and when the compound represented by the general formula (1) and one or more selected from the group consisting of oxime ester photoinitiators and α-aminoketone photoinitiators are used as other photoinitiators.
1 基板
2 遮光部
3 着色層
10 カラーフィルタ
20 対向基板
30 液晶層
40 液晶表示装置
50 有機保護層
60 無機酸化膜
71 透明陽極
72 正孔注入層
73 正孔輸送層
74 発光層
75 電子注入層
76 陰極
80 有機発光体
100 有機発光表示装置
110 グラフト共重合体
111 一般式(I)で表される構成単位
112 一般式(II)で表される構成単位
113 主鎖部分
114 有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種
115 ポリマー鎖
116 一般式(III)で表される構成単位
117 ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有し、
前記色材が、下記一般式(i)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを含有し、
前記分散剤が、下記一般式(I)で表される構成単位と下記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体、並びに、当該グラフト共重合体の当該一般式(I)で表される構成単位が有する窒素部位の少なくとも一部と有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種とが塩を形成した塩型グラフト共重合体の少なくとも1種を含有する、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物。
一般式(II)中、R 1’ は水素原子又はメチル基、A 2 は直接結合又は2価の連結基、Polymerはポリマー鎖を表し、当該ポリマー鎖の構成単位には、下記一般式(III)で表される構成単位及び下記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位が含まれる。)
一般式(III’)中、R 4’ は水素原子又はメチル基、A 3’ は2価の連結基、R 7 は炭素数が1~10のアルキレン基、R 8 は炭素数が3~7のアルキレン基、R 9 は、水素原子、又は炭化水素基であり、tは1以上40以下の数を表す。) The composition contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, a solvent , and a dispersant ,
The photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1):
The coloring material contains a polyhalogenated zinc phthalocyanine represented by the following general formula (i):
The dispersant contains at least one of a graft copolymer having a constitutional unit represented by the following general formula (I) and a constitutional unit represented by the following general formula (II), and a salt-type graft copolymer in which at least a portion of the nitrogen moiety of the constitutional unit represented by the general formula (I) of the graft copolymer forms a salt with at least one member selected from the group consisting of an organic acid compound and a halogenated hydrocarbon.
In general formula (II), R 1′ represents a hydrogen atom or a methyl group, A 2 represents a direct bond or a divalent linking group, and Polymer represents a polymer chain, and the structural units of the polymer chain include at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the following general formula (III) and structural units represented by the following general formula (III′):
In general formula (III'), R 4' is a hydrogen atom or a methyl group, A 3' is a divalent linking group, R 7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 8 is an alkylene group having 3 to 7 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and t is a number of 1 to 40.
前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有し、
前記色材が、C.I.ピグメントグリーン62及びC.I.ピグメントグリーン63から選択される1種以上を含有し、
前記分散剤が、下記一般式(I)で表される構成単位と下記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体、並びに、当該グラフト共重合体の当該一般式(I)で表される構成単位が有する窒素部位の少なくとも一部と有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種とが塩を形成した塩型グラフト共重合体の少なくとも1種を含有する、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物。
一般式(II)中、R 1’ は水素原子又はメチル基、A 2 は直接結合又は2価の連結基、Polymerはポリマー鎖を表し、当該ポリマー鎖の構成単位には、下記一般式(III)で表される構成単位及び下記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位が含まれる。)
一般式(III’)中、R 4’ は水素原子又はメチル基、A 3’ は2価の連結基、R 7 は炭素数が1~10のアルキレン基、R 8 は炭素数が3~7のアルキレン基、R 9 は、水素原子、又は炭化水素基であり、tは1以上40以下の数を表す。) The composition contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, a solvent , and a dispersant ,
The photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1):
The coloring material contains one or more selected from C.I. Pigment Green 62 and C.I. Pigment Green 63 ,
The dispersant contains at least one of a graft copolymer having a constitutional unit represented by the following general formula (I) and a constitutional unit represented by the following general formula (II), and a salt-type graft copolymer in which at least a portion of the nitrogen moiety of the constitutional unit represented by the general formula (I) of the graft copolymer forms a salt with at least one member selected from the group consisting of an organic acid compound and a halogenated hydrocarbon.
In general formula (II), R 1′ represents a hydrogen atom or a methyl group, A 2 represents a direct bond or a divalent linking group, and Polymer represents a polymer chain, and the structural units of the polymer chain include at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the following general formula (III) and structural units represented by the following general formula (III′):
In general formula (III'), R 4' is a hydrogen atom or a methyl group, A 3' is a divalent linking group, R 7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 8 is an alkylene group having 3 to 7 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and t is a number of 1 to 40.
前記光開始剤が、下記一般式(1)で表される化合物を含有し、
前記色材が、下記一般式(ii)で表される色材及び下記一般式(iii)で表される色材からなる群から選択される1種以上を含有し、
前記分散剤が、下記一般式(I)で表される構成単位と下記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体、並びに、当該グラフト共重合体の当該一般式(I)で表される構成単位が有する窒素部位の少なくとも一部と有機酸化合物及びハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種とが塩を形成した塩型グラフト共重合体の少なくとも1種を含有する、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物。
a及びcは2以上の整数、b及びdは1以上の整数を表す。eは0又は1であり、eが0のとき結合は存在しない。f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下である。複数あるe、f及びgはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
mは2以上の整数を表す。jは0又は1であり、jが0のとき結合は存在しない。k及びlは0以上4以下の整数を表し、k+j及びl+jは0以上4以下である。複数あるj、k及びlはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
一般式(II)中、R 1’ は水素原子又はメチル基、A 2 は直接結合又は2価の連結基、Polymerはポリマー鎖を表し、当該ポリマー鎖の構成単位には、下記一般式(III)で表される構成単位及び下記一般式(III’)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位が含まれる。)
一般式(III’)中、R 4’ は水素原子又はメチル基、A 3’ は2価の連結基、R 7 は炭素数が1~10のアルキレン基、R 8 は炭素数が3~7のアルキレン基、R 9 は、水素原子、又は炭化水素基であり、tは1以上40以下の数を表す。) The composition contains a colorant, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, a solvent , and a dispersant ,
The photoinitiator contains a compound represented by the following general formula (1):
The coloring material contains at least one selected from the group consisting of coloring materials represented by the following general formula (ii) and coloring materials represented by the following general formula (iii) :
The dispersant contains at least one of a graft copolymer having a constitutional unit represented by the following general formula (I) and a constitutional unit represented by the following general formula (II), and a salt-type graft copolymer in which at least a portion of the nitrogen moiety of the constitutional unit represented by the general formula (I) of the graft copolymer forms a salt with at least one member selected from the group consisting of an organic acid compound and a halogenated hydrocarbon.
a and c represent integers of 2 or more, and b and d represent integers of 1 or more. e is 0 or 1, and when e is 0, no bond exists. f and g represent integers of 0 to 4, and f+e and g+e are 0 to 4. Multiple e, f, and g may be the same or different.
m represents an integer of 2 or more; j is 0 or 1, and when j is 0, there is no bond; k and l represent integers of 0 to 4, and k+j and l+j are 0 to 4. Multiple j, k and l may be the same or different.
In general formula (II), R 1′ represents a hydrogen atom or a methyl group, A 2 represents a direct bond or a divalent linking group, and Polymer represents a polymer chain, and the structural units of the polymer chain include at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the following general formula (III) and structural units represented by the following general formula (III′):
In general formula (III'), R 4' is a hydrogen atom or a methyl group, A 3' is a divalent linking group, R 7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 8 is an alkylene group having 3 to 7 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and t is a number of 1 to 40.
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