WO2023120268A1 - 感光性着色樹脂組成物、カラーフィルタ、及び表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a photosensitive colored resin composition, a color filter, and a display device.
- an organic light emitting element emitting white light or an inorganic light emitting element emitting white light may be used.
- An organic light-emitting display device uses a color filter for color adjustment.
- the color filter is generally formed on a substrate, a colored layer formed on the substrate and composed of colored patterns of the three primary colors of red, green, and blue, and formed on the substrate so as to partition each colored pattern. and a light shielding part.
- a method for forming a colored layer in a color filter for example, a colored resin composition obtained by adding an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound and a photoinitiator to a coloring material dispersion liquid in which a coloring material is dispersed using a dispersant or the like. is applied to a glass substrate, dried, exposed using a photomask, and developed to form a colored pattern, which is fixed by heating to form a colored layer. These steps are repeated for each color to form a color filter.
- Pigments are generally used as colorants from the standpoint of heat resistance and light resistance, but pigments are no longer able to meet market demands, especially for high brightness. Therefore, dyes have been widely investigated. Dyes are excellent in enhancing the hue and brightness of a displayed image due to the color purity of the dye itself and the vividness of its hue. On the other hand, dyes are generally inferior in heat resistance and solvent resistance, and have problems of low solubility in solvents, and are said to be difficult to put into practical use. As for the green colored layer, the use of a specific phthalocyanine-based dye as the dye has been studied (see Patent Documents 1 to 3, for example).
- Patent Literature 3 describes that the object is to provide a colored resin composition that has sufficient brightness for practical use and can form a pattern in which the generation of foreign matter is suppressed.
- the technique of the colored resin composition still has the problem that foreign matters are likely to precipitate after the post-baking step and the contrast is poor, as shown in Comparative Examples described later.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photosensitive colored resin composition capable of suppressing deposition of foreign matter and forming a colored layer with improved contrast. Moreover, an object of this invention is to provide the color filter and display apparatus which were formed using the said photosensitive colored resin composition.
- the photosensitive colored resin composition according to the present invention comprises a coloring material, at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group, and an alkali which is a random copolymer having an acidic group.
- a photosensitive colored resin composition containing a soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator and a solvent,
- the coloring material contains a phthalocyanine compound represented by the following general formula (1).
- X 1 to X 16 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or -Y-R D , and -Y- is -O-, -S-, or -NH- and R D represents a monovalent organic group, provided that one or more of X 1 to X 16 represents —Y—R D.
- 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, wherein at least one of the colored layers is a cured photosensitive colored resin composition according to the present invention. It is a thing.
- the present invention also provides a display device having the color filter according to the present invention.
- the present invention it is possible to provide a photosensitive colored resin composition capable of suppressing deposition of foreign matter and forming a colored layer with improved contrast. Moreover, according to this invention, the color filter and display apparatus which were formed using the said photosensitive colored resin composition can be provided.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the color filter of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the liquid crystal display device of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the organic light-emitting display device of the present invention.
- light includes electromagnetic waves having wavelengths in the visible and non-visible regions, and radiation
- radiation includes, for example, microwaves and electron beams. Specifically, it refers to electromagnetic waves with a wavelength of 5 ⁇ m or less and electron beams.
- (meth)acryloyl represents acryloyl and methacryloyl
- (meth)acryl represents acrylic and methacrylic
- (meth)acrylate represents acrylate and methacrylate.
- the term "to" indicating a numerical range is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits.
- the photosensitive colored resin composition according to the present invention comprises a coloring material, at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group, and a random having an acidic group.
- the coloring material contains a phthalocyanine compound represented by the following general formula (1).
- X 1 to X 16 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or -Y-R D , and -Y- is -O-, -S-, or -NH- and R D represents a monovalent organic group, provided that one or more of X 1 to X 16 represents —Y—R D.
- the specific phthalocyanine compound is used in combination with at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group to prevent precipitation of foreign matter. is suppressed, and a colored layer with improved contrast can be formed.
- the specific phthalocyanine compound is likely to aggregate due to ⁇ - ⁇ interaction due to the wide ⁇ -electron conjugation and high planarity of the phthalocyanine ring, and aggregation easily occurs in the post-baking process when forming a color filter. is likely to precipitate on the coating surface and become foreign matter.
- At least one acidic dispersing agent of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group has a hydrophobic group and a hydrophilic group (acid group) localized to form a hydrophobic portion and a hydrophilic group. part. Therefore, the hydrophobic or hydrophilic portion of the specific acidic dispersant strongly interacts with the hydrophobic or hydrophilic portion of the substituent —Y—R D of the specific phthalocyanine compound.
- the acidic dispersant has good affinity with the alkali-soluble resin, the affinity of the resin composition as a whole increases. Due to these synergistic effects, even when the concentration of the specific phthalocyanine compound is high, the solubility and dissolution stability of the specific phthalocyanine compound are improved, and even after the post-baking process, the specific phthalocyanine compound is maintained in the coating film. It is presumed that the aggregation of the phthalocyanine compounds is suppressed and the contrast is improved.
- the photosensitive colored resin composition according to the present invention is an alkali It has also been found that the developability, that is, the development speed, is improved and the solvent resolubility of the coating film is improved. Due to the strong interaction between the specific phthalocyanine compound and at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group, the specific phthalocyanine compound is easily washed away by the developer during development. , it is presumed that it becomes easy to dissolve even after becoming a coating film.
- the photosensitive colored resin composition according to the present invention comprises a coloring material, at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group, and an alkali which is a random copolymer having an acidic group. It contains a soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and a solvent, and may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired. Each component of the colored resin composition of the present invention will be described in detail below.
- the coloring material contains the phthalocyanine compound represented by the general formula (1).
- X 1 to X 16 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or -Y-R D , and -Y- is -O-, -S represents - or -NH-, and RD represents a monovalent organic group.
- X 1 to X 16 represent -Y-R D.
- the halogen atom includes, for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom and the like.
- the plurality of halogen atoms may be the same or different.
- the halogen atoms in X 1 to X 16 preferably contain at least fluorine atoms, more preferably all fluorine atoms, from the viewpoint of color.
- the number of halogen atoms in X 1 to X 16 is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 7 or more, from the viewpoint of high brightness.
- the number of halogen atoms in X 1 to X 16 is preferably 12 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 9 or less.
- the number of halogen atoms in X 1 to X 16 may be eight. Among them, 6 to 10, especially 7 to 9 of X 1 to X 16 are preferably fluorine atoms in terms of color and maximum absorption wavelength range.
- X 1 to X 16 may be hydrogen atoms.
- the number of hydrogen atoms among X 1 to X 16 may be appropriately selected by adjusting the color, and may be 0 to 8, 0 to 4, or 0 to 2. It's okay.
- -Y- in -Y-R D represents -O-, -S-, or -NH-, and from the viewpoint of obtaining the desired transmission spectrum, -O- or -S- is preferable, and -O - is more preferred.
- the plurality of -Y-R D may be the same or different.
- R D in -YR D is a monovalent organic group.
- an organic group means a group containing carbon atoms.
- R D includes an optionally substituted hydrocarbon group or heterocyclic group.
- Hydrocarbon groups include linear, branched, or cyclic aliphatic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, and combinations thereof.
- the linear or branched aliphatic hydrocarbon group may be a linear or branched aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
- the cyclic aliphatic hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.
- the aromatic hydrocarbon group may be an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms
- the heterocyclic group may be a nitrogen-containing heterocyclic ring, a sulfur-containing heterocyclic ring, an containing heterocycles, etc., and may be either an aromatic ring or a non-aromatic ring.
- linear or branched aliphatic hydrocarbon groups examples include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, etc.
- alicyclic hydrocarbon groups examples include cyclopentyl group. , a cyclohexyl group, and the like.
- aromatic hydrocarbon group examples include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.
- the heterocyclic group includes, for example, a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a 2H-pyran ring, a 4H-thiopyran ring, a pyridine ring, a 1,3-oxazole ring, and an isoxazole ring having one free valence.
- groups such as ring, 1,3-thiazole ring, isothiazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, furazane ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring and the like.
- the substituent includes a halogen atom, —OR d1 , —COR d1 , —COOR d1 (wherein R d1 is a hydrocarbon group or a heterocyclic ring group), and specific examples include an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, and the like.
- R D in -Y-R D is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, among others, from the viewpoint of crystallinity control (precipitation suppression of foreign matter) during coating film curing (baking) and imparting solubility. and preferably a monovalent group represented by the following formula (2).
- R d1 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, a substituent an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms which may be substituted, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
- p is an integer of 1 to 3
- q is an integer of 0 to 2.
- a plurality of W and R d1 may be the same or different, and when q is 2, a plurality of R d2 may be the same or different.
- -Y- represents -O-, -S-, or -NH-, and * indicates the bonding position with the phthalocyanine skeleton in formula (1).
- examples of substituents for the aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group include an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms and a hydroxyl group.
- R d1 is preferably an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. is particularly preferred.
- the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- R d1 is a substituted alkyl group, it is preferably a group having an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
- p 1 or 2 is preferable and 1 is more preferable.
- -CO-WR d1 is preferably bonded to -O- at the 3- or 4-position, more preferably at the 4-position.
- q is preferably 0 or 1, more preferably 0.
- the above formula (2) may be the following formula (2') in terms of solubility.
- Preferred specific examples of the group represented by the above formula (2) include groups represented by the following formulas (2-1) to (2-10), but are not limited thereto. do not have.
- the number of —Y—R D in X 1 to X 16 is the point of obtaining the desired transmission spectrum (high brightness), and the crystallinity control (precipitation suppression of foreign matter) peculiar to the phthalocyanine compound during coating curing (baking). From the point of view, the number is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, and even more preferably 7 or more.
- the number of —Y—R D in X 1 to X 16 is preferably 12 or less, more preferably 10 or less, even more preferably 9 or less.
- the number of —Y—R D in X 1 to X 16 may be eight.
- X 1 to X 16 are at least four of X 2 , X 3 , X 6 , X 7 , X 10 , X 11 , X 14 and X 15 in order to obtain a desired transmission spectrum (high luminance) is -Y-R D , X 2 , X 3 , X 6 , X 7 , X 10 , X 11 , X 14 and X 15 are all groups -Y-R D and the remainder ( X 1 , X 4 , X 5 , X 8 , X 9 , X 12 , X 13 and X 16 ) are particularly preferably halogen atoms.
- phthalocyanine compound represented by the general formula (1) include compounds represented by the following formulas (1-1) to (1-5), but are not limited thereto. .
- a method for producing the halogenated phthalocyanine colorant conventionally known production methods can be appropriately selected and used. For example, a method of cyclizing a phthalonitrile compound and a metal salt in a molten state or in an organic solvent can be preferably used. can be manufactured.
- the phthalonitrile compound used as a starting material can also be synthesized by appropriately selecting a conventionally known production method, and a commercially available product may be used.
- the coloring material may further contain other coloring materials in addition to the phthalocyanine compound represented by the general formula (1).
- the other coloring material is not particularly limited as long as it is capable of developing a desired color, and various organic pigments, inorganic pigments, dyes, salt-forming compounds of dyes, etc. may be used alone or in combination of two or more. can be used. Among them, organic pigments are preferably used because of their high color developability 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 Colorists). .) numbered ones can be mentioned.
- yellow coloring material for example, C.I. I. Pigment Yellow 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, 231, and yellow pigments such as derivative pigments thereof, coumarin dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, azo dyes, methine dyes, azomethine dyes, quinophthalone dyes, etc. and yellow dyes.
- yellow pigments such as derivative pigments thereof, coumarin dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, azo dyes, methine dyes,
- a quinophthalone-based colorant is preferable because of its excellent heat resistance and light resistance and high transmittance.
- the quinophthalone-based coloring material is also preferable in that it has a hue suitable for use in color filters.
- a quinophthalone-based colorant refers to a colorant synthesized by condensation of a quinoline derivative such as quinaldine with a phthalic anhydride derivative or a naphthalic anhydride derivative, and may be a pigment, a dye, or a salt-forming compound of a dye. good.
- quinophthalone pigments include, for example, C.I. I. Pigment Yellow 138 and the like.
- Examples of quinophthalone dyes include C.I. I. Disperse Yellow 54, 64, 67, 134, 149, 160, C.I. I. Solvent Yellow 114, 157 and the like.
- green colorants include C.I. I. Pigment Green 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55, 58, 59, 62, 63, etc. green pigments, squarylium, triarylmethane, anthraquinone, coumarin, cyanine, or green dyes such as azo dyes.
- the other green color material different from the halogenated phthalocyanine compound is preferably a phthalocyanine green pigment.
- the phthalocyanine green pigment include C.I. I. Pigment Green 7, 36, 58, 59, 62, 63 and the like.
- C.I. I. Pigment Green 7, 58, 59, 62 or 63 is preferred, C.I. I. Pigment Green 58, 59, 62 or 63 is preferred, C.I. I. Pigment Green 59 is more preferred.
- C.I. I. Pigment Orange 1 As an orange colorant, C.I. I. Pigment Orange 1, 5, 13, 14, 16, 17, 24, 34, 36, 38, 40, 43, 46, 49, 51, 61, 63, 64, 71, 73; As a blue colorant, C.I. I. Pigment Blue 15, 15:3, 15:4, 15:6, 60; As a purple colorant, C.I. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 29, 32, 36, 38 and the like.
- the other colorant is preferably one or more selected from the group consisting of yellow colorants and other green colorants. be done.
- the content ratio of the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) with respect to the entire colorant may be appropriately adjusted according to the desired chromaticity, and is not particularly limited. , may be 100% by mass with respect to the entire coloring material containing the phthalocyanine compound represented by the general formula (1).
- the photosensitive colored resin composition of the present invention if it contains another colorant, from the viewpoint of desired chromaticity adjustment, for the entire colorant containing the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) may contain 30% by mass to 95% by mass, may contain 40% by mass to 85% by mass, or may contain 50% by mass to 80% by mass.
- the photosensitive colored resin composition of the present invention by combining with at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group described later, represented by the general formula (1) It is possible to increase the content of the phthalocyanine compound used.
- the yellow colorant is appropriately selected and used singly or in combination of two or more.
- the content ratio of the yellow colorant to the halogenated phthalocyanine colorant of the present invention may be appropriately adjusted according to the desired chromaticity, and is not particularly limited.
- the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) may contain 5 parts by mass to 233 parts by mass of a yellow coloring material with respect to 100 parts by mass. It may be contained in an amount of from 150 parts by mass, or from 25 parts by mass to 100 parts by mass.
- the photosensitive colored resin composition of the present invention if it contains a green colorant different from the phthalocyanine compound represented by the general formula (1), green color different from the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) Colorants are appropriately selected and used singly or in combination of two or more.
- the content ratio of the green colorant different from the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) with respect to the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) is the desired There is no particular limitation as long as the chromaticity is appropriately adjusted.
- a green color different from the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) is added to 100 parts by mass of the phthalocyanine compound represented by the general formula (1).
- the coloring material may be contained in 5 parts by mass to 233 parts by mass, may be contained in 18 parts by mass to 150 parts by mass, or may be contained in 25 parts by mass to 100 parts by mass.
- the photosensitive colored resin composition of the present invention when further containing a green colorant other than the phthalocyanine compound represented by the general formula (1), represented by the general formula (1) for the entire colorant
- the content of the green colorant containing the phthalocyanine compound is not particularly limited as long as it is appropriately adjusted according to the desired chromaticity.
- it is contained in an amount of 50% by mass to 80% by mass.
- the content ratio of the yellow colorant to the green colorant containing the halogenated phthalocyanine colorant of the present invention may be appropriately adjusted according to the desired chromaticity, and is not particularly limited.
- the green colorant containing the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) is 100 parts by mass, and the yellow colorant is 5 parts by mass to 70 parts by mass. It is preferably contained, more preferably 20 to 50 parts by mass.
- the colorant may further contain a colorant other than the green colorant and the yellow colorant as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the total content of the green colorant containing the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) and the yellow colorant is 70% by mass to 100% by mass with respect to the entire colorant, Among them, it may be 80% by mass to 100% by mass.
- the content of the coloring material in the photosensitive colored resin composition according to the present invention is not particularly limited.
- the total content of the coloring material from the viewpoint of dispersibility and dispersion stability, relative to the total solid content of the photosensitive colored resin composition, for example preferably 3% by mass to 65% by mass, more preferably 4% by mass to It is within the range of 60% by mass. If it is at least the above lower limit, the colored layer will have a sufficient color density when the photosensitive colored resin composition is applied to a predetermined film thickness (usually 1.0 ⁇ m to 5.0 ⁇ m). Moreover, if it is below the said upper limit, while being excellent in storage stability, the coloring layer which has sufficient hardness and adhesiveness with a board
- the total content of the colorant is preferably 15% by mass to 65% by mass, more preferably 15% by mass to 65% by mass, based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition. It is in the range of 25% by mass to 60% by mass.
- the solid content refers to all substances other than the solvent, which will be described later, and includes monomers and the like dissolved in the solvent.
- At least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group in order to improve the solubility and dissolution stability of the phthalocyanine compound represented by the general formula (1), at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group seeds are used.
- a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group seeds are used.
- solubility and dissolution stability of the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) may be simply referred to as "solubility and dissolution stability”.
- At least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group includes a block copolymer having an A block containing a structural unit represented by the following general formula (I), and It may be at least one graft copolymer having a structural unit represented by general formula (I).
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- L represents a direct bond or a divalent linking group
- Q is an acidic group.
- the block copolymer used in the present invention generally has an A block containing a structural unit represented by the general formula (I) that functions as an adsorption site for a coloring material.
- Block copolymers used in the present invention may also have a B block which generally functions as a solvent affinity moiety.
- the A block containing the structural unit represented by the general formula (I) becomes a relatively hydrophilic site
- the B block that functions as a solvent affinity site is relatively hydrophobic. becomes a sexual part.
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- L represents a direct bond or a divalent linking group
- Q is an acidic group.
- L is a direct bond means that the acidic group is directly bonded to the carbon atom of the main chain skeleton without a linking group interposed therebetween.
- the divalent linking group includes, for example, a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group, a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having a hydroxyl group Hydrogen group, aromatic hydrocarbon group, -CONH- group, -COO- group, -NHCOO- group, ether group (-O- group), thioether group (-S- group), and combinations thereof.
- the bonding direction of the divalent linking group is arbitrary.
- -CO when -CONH- is included in the divalent linking group, -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, on the contrary, -NH is the main chain --CO may be on the nitrogen atom side of the side chain.
- aliphatic hydrocarbon group examples include linear groups such as a methylene group, a dimethylene group (ethylene group), a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, an octamethylene group, and a decamethylene group.
- branched alkylene groups such as a branched alkylene group, methylmethylene group, methylethylene group, 1-methylpentylene group and 1,4-dimethylbutylene group; and cyclic alkylene groups such as a cyclopentylene group and a cyclohexylene group.
- the number of carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group is 1 to 20, preferably 1 to 16, more preferably 1 to 12, and even more preferably 2 to 8, from the viewpoint of dissolution stability.
- Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenylene group and a naphthylene group.
- L in the general formula (I) is preferably a divalent linking group containing at least one of -CONH- group and -COO- group, -CONH- group and -COO
- a divalent linking group containing at least one - group and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an oxygen atom is more preferable.
- Examples of the acidic group represented by Q include a carboxy group (--COOH), a sulfonic acid group (SO 3 H), and a phosphorus-containing acidic group.
- P( O)(OH) 2 )
- Sulfonic acid group-containing ethylenically unsaturated monomers include (meth)acryloyloxyethylsulfonic acid, 2-(meth)acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and the like.
- Phosphate group-containing ethylenically unsaturated monomers include, for example, 2-(meth)acryloyloxyethyl acid phosphate, acid phosphooxypolyoxyethylene glycol mono(meth)acrylate and the like.
- a carboxy group is preferable from the viewpoint of solubility and dissolution stability, and the structural unit represented by the general formula (I) is represented by the following general formula (I-0). It is preferable to include the represented structural unit.
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- L represents a direct bond or a divalent linking group.
- R 1 and L in general formula (I-0) may be the same as in general formula (I).
- Examples of the structural unit represented by the general formula (I-0) include a structural unit derived from (meth)acrylic acid, a structural unit derived from vinyl benzoic acid, a structural unit derived from (meth)acrylic acid ester, and the like. be done.
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group which may contain an oxygen atom
- R 3 represents a hydrocarbon group.
- the structural unit represented by general formula (I-1) is a structural unit derived from (meth)acrylic acid.
- R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group which may contain an oxygen atom.
- the aliphatic hydrocarbon group for R 2 may be the same as described above.
- the aliphatic hydrocarbon group containing an oxygen atom in R 2 has a structure in which the carbon atoms in the aliphatic hydrocarbon group are replaced with oxygen atoms, or the hydrogen atoms in the aliphatic hydrocarbon group are oxygen atoms has a structure substituted with a substituent containing
- the aliphatic hydrocarbon group which may contain an oxygen atom includes, for example, a structure in which a connecting group such as -O-, -COO-, -OCO- is included in the carbon chain of the hydrocarbon group.
- oxygen atom-containing aliphatic hydrocarbon group examples include -R 20 -(OR 21 )s- (wherein R 20 and R 21 are each independently an aliphatic hydrocarbon group, s represents a number from 1 to 80), -R 22 -(OCO-R 23 )t- (wherein R 22 and R 23 are each independently an aliphatic hydrocarbon group, t is a number from 1 to 40 represents).
- the aliphatic hydrocarbon groups for R 20 , R 21 , R 22 and R 23 may be the same as the above aliphatic hydrocarbon groups.
- R 20 is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms
- R 21 is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms
- s is 1 to 40
- a number between 2 and 25, more preferably between 2 and 10 is preferred.
- R 22 is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms
- R 23 is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms
- t is 1 to 30. , more preferably a number from 1 to 20, even more from 1 to 10.
- R 20 and R 22 are each independently preferably an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms.
- R 21 is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably an ethylene group or a propylene group.
- R 23 is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 3 to 7 carbon atoms.
- examples of the substituent containing an oxygen atom include a hydroxyl group and an alkoxy group.
- R 2 may be an aliphatic hydrocarbon group from the viewpoint of solvent resolubility, and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. can be an aliphatic hydrocarbon group from the viewpoint of solvent resolubility, and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. can be
- R 3 represents a hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group for R 3 includes an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group and a combination thereof, and the aliphatic hydrocarbon group may be the same as described above.
- a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, etc. are mentioned as an aromatic hydrocarbon group.
- the number of carbon atoms in the hydrocarbon group of R 3 is 1 to 20, preferably 1 to 16, more preferably 2 to 12, and even more preferably 2 to 6, from the viewpoint of dissolution stability. From the viewpoint of dissolution stability, the hydrocarbon group for R 3 is more preferably an aliphatic hydrocarbon group.
- the structural unit represented by general formula (I-2) can be derived from, for example, a monomer that is an addition reaction product of a (meth)acrylate having a hydroxyl group and a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid anhydride.
- (Meth)acrylates having a hydroxyl group include, for example, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6- Hydroxyhexyl (meth)acrylate, (poly)ethylene glycol mono(meth)acrylate, (poly)propylene glycol mono(meth)acrylate, unsaturated fatty acid hydroxyalkyl ester modified ⁇ -caprolactone and the like.
- Aliphatic dicarboxylic acids or aliphatic dicarboxylic anhydrides include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, 1,6-hexanedicarboxylic acid, hexahydrophthalic acid, succinic anhydride and adipic anhydride. , hexahydrophthalic anhydride, maleic anhydride, and the like.
- Aromatic dicarboxylic acids or aromatic dicarboxylic anhydrides include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, phthalic anhydride, and naphthalic anhydride. etc.
- the structural unit represented by the general formula (I) is particularly represented by the general formula (I-1) from the viewpoint of substrate adhesion of fine patterns, suppression of development residue generation, solubility and dissolution stability. and a structural unit represented by the general formula (I-2).
- an acidic phosphorus compound group is preferable from the viewpoint of suppression of development residue generation, solubility and dissolution stability, and the structural unit represented by the general formula (I) is , preferably contains a structural unit represented by the following general formula (I-3).
- L 1 is a direct bond or a divalent linking group
- R 1 is a hydrogen atom or a methyl group
- R 4 is a hydroxyl group, a hydrocarbon group, —[CH(R 5 ) —CH(R 6 )—O] x1 —R 7 , —[(CH 2 ) y1 —O] z1 —R 7 , or a monovalent group represented by —OR 8 , where R 8 is a carbonized hydrogen group, -[CH(R 5 )-CH(R 6 )-O] x1 -R 7 , -[(CH 2 ) y1 -O] z1 -R 7 , -C(R 9 )(R 10 )- It is a monovalent group represented by C(R 11 )(R 12 )-OH or -CH 2 -C(R 13 )(R 14 )-CH 2 -OH.
- R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom or a methyl group
- R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group, or a hydrocarbon group having one or more selected from an ether bond and an ester bond; and R 9 and R 11 may combine with each other to form a ring structure.
- the cyclic structure may further have a substituent R 16 , and R 16 is a hydrocarbon group or a hydrocarbon group having one or more selected from an ether bond and an ester bond. It is a hydrogen group.
- the hydrocarbon group may have a substituent.
- X represents a hydrogen atom or an organic cation. x1 is an integer of 1-18, y1 is an integer of 1-5, and z1 is an integer of 1-18. )
- L 1 may be the same as L above.
- Preferable specific examples of L 1 in general formula (I-3) include -COO-CH 2 CH(OH)CH 2 -O-, -COO-CH 2 CH 2 -O-CH 2 CH(OH )CH 2 -O-, -COO-CH 2 C(CH 2 CH 3 )(CH 2 OH)CH 2 -O-, but not limited thereto.
- hydrocarbon groups for R 4 include alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 18 carbon atoms, aralkyl groups, and aryl groups.
- the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group and cyclopentyl. group, cyclohexyl group, bornyl group, isobornyl group, dicyclopentanyl group, adamantyl group, and lower alkyl group-substituted adamantyl group.
- the alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms may be linear, branched or cyclic. Examples of such alkenyl groups include vinyl groups, allyl groups, and propenyl groups. Although the position of the double bond of the alkenyl group is not limited, it is preferable that the alkenyl group has a double bond at the terminal from the viewpoint of the reactivity of the resulting polymer.
- the aryl group includes phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, tolyl group, xylyl group and the like, and may further have a substituent.
- the number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6-24, more preferably 6-12.
- the aralkyl group includes a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a biphenylmethyl group and the like, and may further have a substituent.
- the number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7-20, more preferably 7-14.
- the alkyl group or alkenyl group may have a substituent, and examples of the substituent include halogen atoms such as F, Cl, and Br, and nitro groups.
- substituents on the aromatic ring such as the aryl group and aralkyl group include linear and branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, as well as alkenyl groups, nitro groups, and halogen atoms. can.
- the number of carbon atoms of the substituent is not included in the preferable number of carbon atoms.
- x1 is an integer of 1 to 18, preferably an integer of 1 to 4, more preferably an integer of 1 to 2
- y1 is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 4, more preferably is 2 or 3.
- z1 is an integer of 1-18, preferably an integer of 1-4, more preferably an integer of 1-2.
- Examples of the hydrocarbon group for R 7 to R 14 include the same hydrocarbon groups as those for R 4 above.
- One group may have two or more ether bonds and ester bonds.
- Examples of monovalent hydrocarbon groups include alkyl groups, alkenyl groups, aralkyl groups and aryl groups, and examples of divalent hydrocarbon groups include alkylene groups, alkenylene groups, arylene groups, and combinations thereof. group.
- the number of carbon atoms forming the ring structure is preferably 5 to 8, more preferably 6, that is, a 6-membered ring, Forming a cyclohexane ring is preferred.
- a hydrocarbon group or a hydrocarbon group having one or more selected from an ether bond and an ester bond for the substituent R 16 is can be similar to
- R 4 is a hydrocarbon group, -[CH(R 5 )-CH(R 6 )-O] x1 -R 7 , or -[(CH 2 ) y1 -O ] It is preferably a monovalent group represented by z1 - R7 .
- a resin layer having excellent alkali resistance can be formed because it is difficult to hydrolyze.
- R 4 is more preferably an aryl group which may have a substituent from the viewpoint of solubility.
- X represents a hydrogen atom or an organic cation.
- An organic cation is one that contains a carbon atom in the cationic portion.
- Examples of organic cations include imidazolium cations, pyridinium cations, aminidium cations, piperidinium cations, pyrrolidinium cations, ammonium cations such as tetraalkylammonium cations and trialkylammonium cations, and sulfonium cations such as trialkylsulfonium cations.
- phosphonium cations such as tetraalkylphosphonium cations.
- protonated nitrogen-containing organic cations are preferable from the viewpoint of solubility and alkali developability.
- the organic cation has an ethylenically unsaturated bond, it is preferable from the point of being able to impart curability.
- X may contain both a structural unit in which X is a hydrogen atom and a structural unit in which X is an organic cation.
- X is an organic cation. It is preferably 0 mol % to 50 mol % with respect to the total number of structural units of the structural units represented by 3).
- the structural unit represented by general formula (I-3) is a reaction product of a structural unit having at least one of an epoxy group and a cyclic ether group in a side chain and an acidic phosphorus compound, and It is preferable that at least a part thereof is a structural unit that may form a salt.
- the structural unit represented by general formula (I) may consist of one type, or may contain two or more types of structural units.
- the structural unit represented by the general formula (I) from the viewpoint of compatibility with the alkali-soluble resin, solubility in the developer, and suppression of development residue generation, especially the general formula (I-1) It is preferably a structural unit composed of
- the acidic group represented by Q is compatible with alkali-soluble resins, dissolves in a developer, and suppresses the generation of development residues. Therefore, an acidic phosphorus compound group is preferable, and the structural unit represented by the general formula (I) preferably contains a structural unit represented by the general formula (I-3).
- the A block may further contain other structural units as long as the effects of the present invention are not impaired.
- an ethylenically unsaturated monomer that can be copolymerized with the ethylenically unsaturated monomer or the like that derives the structural unit represented by the general formula (I) is appropriately selected and copolymerized. can be introduced.
- Other structural units contained in the A block within a range that does not impair the effects of the present invention include, for example, a structural unit represented by the general formula (III) described later and a structural unit represented by the general formula (I) Structural units containing acidic groups different from the structural units, and the like are included.
- Examples of monomers from which a structural unit containing an acidic group different from the structural unit represented by the general formula (I) is derived include maleic acid, maleic acid monoalkyl ester, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, and cinnamon. acids and the like.
- the total content of other structural units contained in the A block is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but from the viewpoint of solubility and dissolution stability, It is preferably 40% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and may be 0% by mass.
- the content of the structural unit represented by the general formula (I) contained in the A block should be 60% by mass or more based on the total structural units of the A block from the viewpoint of solubility and dissolution stability. is preferred, more preferably 80% by mass or more, and may be 100% by mass.
- the B block is a block that functions as a solvent affinity site.
- the B block is selected from ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomers from which the structural units represented by the general formula (I) are derived, depending on the solvent so as to have solvent affinity. It is preferable to select and use them as appropriate.
- As a guideline it is preferable to introduce the B block so that the solubility of the block copolymer at 23° C. in the solvent used in combination is 20 (g/100 g solvent) or more.
- the B block which functions as a solvent affinity site, improves solvent affinity and improves solubility and dissolution stability. It is preferable that at least one kind of structural unit is included.
- R 1′′ is a hydrogen atom or a methyl group
- L ′′ is a divalent linking group
- R 30 is a hydrocarbon group which may have a substituent and may contain a hetero atom. be.
- L 1 ′′ is a divalent linking group.
- the divalent linking group for L 1 include the same divalent linking groups for L above. Among them, from the viewpoint of solubility and dissolution stability, L ′′ in general formula (III) is preferably a divalent linking group containing a —CONH— group or —COO— group, and a —CONH— group or — A COO- group is more preferred.
- the hydrocarbon group in the hydrocarbon group optionally containing a heteroatom for R 30 is, for example, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group or an alkyl-substituted aryl group. and the like.
- the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl and n- nonyl group, n-lauryl group, n-stearyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, bornyl group, isobornyl group, dicyclopentanyl group, adamantyl group, lower alkyl group-substituted adamantyl group and the like.
- the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1-12, more preferably 1-6.
- the alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms may be linear, branched or cyclic. Examples of such alkenyl groups include vinyl groups, allyl groups, and propenyl groups. Although the position of the double bond of the alkenyl group is not limited, it is preferable that the alkenyl group has a double bond at the terminal from the viewpoint of the reactivity of the resulting polymer.
- the alkenyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms.
- Aryl groups include phenyl, biphenyl, naphthyl, tolyl, and xylyl groups. The number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6-24, more preferably 6-12.
- the aralkyl group includes a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a biphenylmethyl group and the like, and may further have a substituent.
- the number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7-20, more preferably 7-14.
- a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms may be bonded as a substituent to the aromatic ring such as the aryl group or the aralkyl group.
- 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
- the alkyl group is preferably one or more selected from the group consisting of optionally substituted aralkyl groups having 7 to 14 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. It is preferably one or more selected from the group consisting of groups, n-nonyl groups, n-lauryl groups, n-stearyl groups, phenyl groups optionally substituted with alkyl groups, and benzyl groups.
- the heteroatom-containing hydrocarbon group for R 30 has a structure in which a carbon atom in the hydrocarbon group is replaced with a heteroatom, or a hydrogen atom in the hydrocarbon group is replaced with a heteroatom-containing substituent. It has a well-defined structure.
- Heteroatoms which the hydrocarbon group may contain include, for example, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom and the like.
- the hydrocarbon group which may contain a heteroatom includes, for example, -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— and other connecting groups.
- the hydrocarbon group may have a substituent as long as it does not interfere with the solubility performance of the graft copolymer. , nitro group, cyano group, epoxy group, isocyanate group, thiol group and the like.
- the hydrocarbon group optionally containing a heteroatom for R 30 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.
- the structural unit represented by the general formula (III) has a structure in which a structural unit derived from hydroxyalkyl (meth)acrylate is reacted with 2-isocyanatoalkyl (meth)acrylate. That is, R 30 in general formula (III) is —R′—OCONH—R′′—OCO—CR ⁇ CH 2 (wherein R′ and R′′ are each independently an alkylene group, R is hydrogen atom or methyl group).
- Examples of monomers that induce structural units represented by general formula (III) 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) acrylic acid, 2-methacryloyloxyethyl succinate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2- Hydroxybut
- the R 30 it is preferable to use one having excellent solubility in the organic solvent described later, and it may be appropriately selected according to the organic solvent used in the coloring material solution.
- the organic solvent is an ether-alcohol acetate-based, ether-based, ester-based, alcohol-based organic solvent generally used as an organic solvent for a coloring material solution
- the structural unit represented by the general formula (III) may be used singly or in combination of two or more.
- the total proportion of the structural units represented by the general formula (III) may be 100% by mass with respect to all the structural units of the B block. good.
- the total proportion of the structural units represented by the general formula (III) should be 40% by mass or more with respect to all the structural units of the B block. is preferable, more preferably 70% by mass or more, and may be 90% by mass or more.
- the B block may contain other structural units in addition to the structural units represented by the general formula (III).
- other structural units include structural units derived from ethylenically unsaturated monomers that are copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomers from which the structural units represented by the general formula (III) are derived.
- monomers from which other structural units are derived include styrene, styrenes such as ⁇ -methylstyrene, vinyl ethers such as phenyl vinyl ether, and the like.
- the total proportion of other structural units is preferably 30% by mass or less, and 10% by mass or less, relative to all the structural units of the B block, from the viewpoint of the effect of the present invention. is more preferred.
- the mass average molecular weight Mw of the B block is preferably 2,000 or more, more preferably 3,000 or more, even more preferably 4,000 or more, and 15,000 or less, from the viewpoint of solubility and dissolution stability. It is more preferably 12000 or less. Within this range, a sufficient steric repulsion effect as a surfactant can be maintained, and the specific surface area of the solvent affinity portion of the block copolymer can be increased to improve dissolution stability.
- the mass-average molecular weight Mw of only the B block can be measured in the same manner as the below-described copolymer for the polymer of only the B block.
- the B block preferably has an acid value of 10 mgKOH/g or less, more preferably 0 mgKOH/g, from the viewpoint of dissolution stability.
- the acid value of the polymer having only the B block can be measured in the same manner as the acid value of the copolymer, which will be described later.
- the B block contains a structural unit containing an acidic group, such as at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the general formula (I), as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the total proportion of structural units containing an acidic group is preferably 5% by mass or less, and 0% by mass, with respect to all the structural units of the B block. is more preferable.
- the B block preferably has an amine value of 10 mgKOH/g or less, more preferably 0 mgKOH/g, from the viewpoint of dissolution stability.
- the amine value of the B block can be measured in the same manner as the amine value of the polymer chain described above for a polymer having only the B block.
- the B block may contain a nitrogen atom-containing structural unit as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the total proportion of the structural units is preferably 5% by mass or less, more preferably 0% by mass.
- the B block may be selected so as to function as a solvent affinity site, and the structural unit may consist of one type, or two or more types may be mixed.
- the B block contains two or more structural units, the two or more structural units may be randomly copolymerized within the B block.
- the order of bonding of the block copolymer is not particularly limited as long as it can stably dissolve the phthalocyanine compound represented by the general formula (1). It is preferable that it is bound to one end of the coalescence, because it has excellent interaction with the colorant and can effectively suppress aggregation between block copolymers, and is an AB type block copolymer or an ABA type block. Copolymers and BAB type block copolymers are preferable, and AB type block copolymers and BAB type block copolymers are particularly preferable.
- the total content of the A block is preferably 3% by mass to 60% by mass, more preferably 6% by mass to 45% by mass, based on the total structural units of the main chain of the block copolymer. , 9% by mass to 35% by mass is more preferable. If the total content of the A block in the block copolymer is within the above range, the ratio of the portion having an affinity for the coloring material in the block copolymer will be appropriate, and the decrease in solubility in organic solvents will be suppressed. Therefore, the adsorption to the coloring material is improved, and excellent solubility, dissolution stability and substrate adhesion are obtained.
- the content of the structural unit represented by the general formula (I) is preferably 3% by mass to 60% by mass with respect to the total structural units of the main chain of the block copolymer. % to 45% by mass is more preferable, 9% to 40% by mass is even more preferable, and 9% to 35% by mass is even more preferable. If the content ratio of the structural unit represented by the general formula (I) in the block copolymer is within the above range, the proportion of the affinity portion with the colorant in the block copolymer becomes appropriate, and Since the deterioration of the solubility in organic solvents can be suppressed, the adsorption to the coloring material is improved, and excellent solubility, dissolution stability and substrate adhesion can be obtained.
- the total content of the B block is preferably 40% by mass to 97% by mass, and 55% by mass to 94% by mass, based on the total structural units of the main chain of the block copolymer. It is more preferably 60% by mass to 91% by mass, and even more preferably 65% by mass to 91% by mass. If the total content of the B block in the block copolymer is within the above range, the ratio of the solvent affinity portion in the block copolymer will be appropriate, and a sufficient steric repulsion effect as a surfactant will be maintained. In addition, dissolution stability can be improved by increasing the specific surface area of the solvent affinity portion of the block copolymer. In addition, the content ratio of the structural unit is derived from the structural unit represented by the general formula (I) and the structural unit represented by the general formula (III) when synthesizing the block copolymer. It is calculated from the charged amount of the monomer.
- the method for producing the block copolymer is not particularly limited.
- a block copolymer can be produced by a known method, but is preferably produced by a living polymerization method. This is because chain transfer and deactivation are unlikely to occur, a copolymer having a uniform molecular weight can be produced, and the solubility and the like can be improved.
- Examples of the living polymerization method include a living radical polymerization method, a living anion polymerization method such as a group transfer polymerization method, a living cationic polymerization method, and the like.
- a copolymer can be produced by sequentially polymerizing monomers by these methods.
- a block copolymer can be produced by first producing the A block and then polymerizing the structural units constituting the B block onto the A block. Also, the order of polymerization of the A block and the B block can be reversed in the above production method. It is also possible to manufacture the A and B blocks separately and then couple the A and B blocks.
- a copolymer having at least one selected from structural units represented by general formula (I-3) can be synthesized, for example, with reference to JP-A-2017-2191.
- the graft copolymer used in the present invention has, in the main chain, a structural unit represented by the general formula (I) that generally functions as an adsorption site for a coloring material, and in the side chain, generally a solvent It is a copolymer with a grafted polymer chain that functions as an affinity site.
- the main chain portion containing the structural unit represented by the general formula (I) is a relatively hydrophilic portion, and the side chain portion functioning as a solvent affinity portion is relatively becomes a hydrophobic site.
- the structural unit represented by the general formula (I) may be the same as described above, so the description is omitted here.
- the structural unit represented by general formula (I) may consist of one type, or may contain two or more types of structural units.
- the graft copolymer has a graft polymer chain functioning as a solvent affinity site in a side chain.
- the polymer chain preferably has a solubility of 20 (g/100 g solvent) or more at 23° C. in the organic solvent used in combination.
- the solubility of the polymer chain can be determined based on the solubility of the raw material into which the polymer chain is introduced when preparing the graft copolymer.
- the polymerizable oligomer when a polymerizable oligomer (macromonomer) containing a group having an ethylenically unsaturated bond at the polymer chain and its terminal is used to introduce the polymer chain into the graft copolymer, the polymerizable oligomer has the above solubility. I wish I had it. Further, after a copolymer is formed from a monomer containing a group having an ethylenically unsaturated bond, a polymer chain containing a reactive group capable of reacting with a reactive group contained in the copolymer is used to form a polymer chain. is introduced, the polymer chain containing the reactive group should have the above solubility.
- the graft copolymer used in the present invention has, in the main chain, a structural unit represented by the general formula (I) that functions as an adsorption site for a coloring material, and further has a side chain as a solvent affinity site. It preferably has a structural unit represented by the following general formula (II), which has a functional polymer chain.
- R 1′ represents a hydrogen atom or a methyl group
- L ′ represents a direct bond or a divalent linking group
- Polymer represents a polymer chain.
- L ' is a direct bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group for L ′ is not particularly limited as long as it can link the carbon atom derived from the ethylenically unsaturated bond and the polymer chain.
- the divalent linking group may be the same as L in formula (I).
- L ' in the general formula (II) is preferably a divalent linking group containing a -CONH- group or a -COO- group, a -CONH- group or -
- a divalent linking group containing a COO- group and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an oxygen atom is more preferable.
- the polymer chain preferably contains at least one kind of structural unit represented by the general formula (III) from the viewpoint of solubility and dissolution stability. Since the structural unit represented by the general formula (III) contained in the polymer chain may be the same as those described for the block copolymer, the description thereof is omitted here.
- the structural unit represented by the general formula (III) may be used singly or in combination of two or more.
- the total proportion of the structural units represented by the general formula (III) is 100 mass with respect to all structural units (100 mass%) of the polymer chain. %.
- the total proportion of the structural units represented by the general formula (III) is 40% by mass or more with respect to all structural units in the polymer chain. is preferable, and it is more preferable that it is 70% by mass or more.
- the structural units of the polymer chain in the structural units represented by the general formula (II) of the graft copolymer include other structural units in addition to the structural units represented by the general formula (III). You can stay Examples of other structural units include structural units derived from ethylenically unsaturated monomers that are copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomers from which the structural units represented by the general formula (III) are derived. Examples of monomers from which other structural units are derived include styrene, styrenes such as ⁇ -methylstyrene, vinyl ethers such as phenyl vinyl ether, and the like.
- the total ratio of the other structural units to the total structural units of the polymer chain is is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.
- the mass average molecular weight Mw of the polymer chain is preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more, even more preferably 4000 or more, from the viewpoint of solubility and dissolution stability, and 15000. It is more preferably 12,000 or less, and even more preferably 12,000 or less. Within this range, a sufficient steric repulsion effect as a surfactant can be maintained, and the specific surface area of the solvent-affinitive portion of the graft copolymer is increased, thereby improving the above effects. can be done.
- the mass-average molecular weight Mw of the polymer chain can be measured in the same manner as the mass-average molecular weight Mw of the copolymer described below for the polymer chain containing the polymerizable oligomer or the reactive group.
- the polymer chain preferably has an acid value of 10 mgKOH/g or less, more preferably 0 mgKOH/g, from the viewpoint of dissolution stability.
- the acid value of the polymerizable oligomer or the polymer chain containing the reactive group can be measured in the same manner as the acid value of the copolymer described below.
- the polymer chain may contain a structural unit represented by the general formula (I) as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the total proportion of structural units containing acidic groups is preferably 5% by mass or less, more preferably 0% by mass.
- the polymer chain preferably has an amine value of 10 mgKOH/g or less, more preferably 0 mgKOH/g, from the viewpoint of solubility and dissolution stability.
- the amine value of the polymer chain is the mass (mg) of potassium hydroxide equivalent to the amount of hydrochloric acid required to neutralize 1 g of the solid content of the polymer chain containing the polymerizable oligomer or the reactive group. and is a value measured by the method described in JIS K 7237:1995.
- the polymer chain may contain a nitrogen atom-containing structural unit as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the total proportion of the structural units is preferably 5% by mass or less, more preferably 0% by mass.
- the content of the structural unit represented by the general formula (I) is preferably 3% by mass to 60% by mass with respect to the total structural units of the main chain of the graft copolymer. % to 45% by mass is more preferred, and 9% to 35% by mass is even more preferred. If the content of the structural unit represented by the general formula (I) in the graft copolymer is within the above range, the ratio of the portion having an affinity for the colorant in the graft copolymer is appropriate, and Since the deterioration of the solubility in organic solvents can be suppressed, the adsorption to coloring materials is improved, and excellent solubility, dissolution stability, and substrate adhesion can be obtained.
- the total content ratio of the structural units containing the graft polymer chain and the structural units represented by the general formula (II) is 40% by mass to 97% by mass is preferable, 55% by mass to 94% by mass is more preferable, and 65% by mass to 91% by mass is even more preferable.
- the total content of structural units containing graft polymer chains in the graft copolymer and structural units represented by the general formula (II) is within the above range, the ratio of the solvent affinity portion in the graft copolymer becomes appropriate, a sufficient steric repulsion effect as a surfactant can be maintained, and the solubility stability can be improved by increasing the specific surface area of the solvent affinity portion of the graft copolymer.
- the structural unit represented by the general formula (I) and the general The total proportion of the structural units represented by formula (II) is preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass.
- the graft copolymer used in the present invention is a structural unit represented by the general formula (I) and a structural unit represented by the general formula (II) within a range that does not impair the effects of the present invention. Besides, it may have other structural units.
- As the other structural unit an ethylenically unsaturated monomer that can be copolymerized with the ethylenically unsaturated monomer or the like that induces the structural unit represented by the general formula (I) is appropriately selected and copolymerized. can be introduced.
- Other structural units copolymerized with the structural units represented by the general formula (I) in the main chain include, for example, the structural units represented by the general formula (III) and the general formula (I ), and structural units containing acidic groups different from the structural units represented by ).
- the total content of other structural units copolymerized with the main chain is preferably 40% by mass or less with respect to the total structural units of the main chain of the graft copolymer, It is more preferably 20% by mass or less, and may be 0% by mass.
- the content ratio of the structural unit is derived from the structural unit represented by the general formula (I) and the structural unit represented by the general formula (II) when synthesizing the graft copolymer. It is calculated from the charged amount of the monomer.
- 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 the structural unit represented by the general formula (I).
- a graft copolymer having a structural unit represented by the general formula (I) for example, a monomer represented by the following general formula (Ia), the polymer chain and an ethylenically unsaturated bond at the end thereof and a polymerizable oligomer (macromonomer) comprising a group having as a copolymerization component and copolymerized to produce a graft copolymer.
- a monomer represented by the following general formula (Ia) the polymer chain and an ethylenically unsaturated bond at the end thereof and a polymerizable oligomer (macromonomer) comprising a group having as a copolymerization component and copolymerized to produce a graft copolymer.
- other monomers
- the monomer represented by the general formula (Ia) and other ethylenically unsaturated monomers are addition-polymerized.
- a polymer chain may be introduced.
- a functional group that reacts with the substituent is added.
- a polymer chain may be introduced by reacting with a polymer chain contained therein.
- a copolymer having a glycidyl group in the side chain is reacted with a polymer chain having a terminal carboxyl group, or a copolymer having an isocyanate group in the side chain is reacted with a polymer chain having a hydroxyl group at the terminal.
- additives commonly used in polymerization such as polymerization initiators, dispersion stabilizers, and chain transfer agents, may be used.
- the weight average molecular weight Mw of the graft copolymer or block copolymer having the structural unit represented by the general formula (I) is preferably 4000 or more, more preferably 5000 or more, from the viewpoint of solubility and dissolution stability. is more preferable, and 6000 or more is even more preferable. On the other hand, it is preferably 50,000 or less, more preferably 30,000 or less, from the viewpoint of solvent resolubility.
- the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight Mw to the number average molecular weight Mn of the graft copolymer is preferably 4.0 or less and 3.5 or less from the viewpoint of dissolution stability. is more preferable, and 3.0 or less is more preferable.
- the ratio (Mw/Mn) between the mass average molecular weight Mw and the number average molecular weight Mn of the block copolymer is preferably 1.8 or less, more preferably 1.6 or less, from the viewpoint of dissolution stability. is more preferable, and 1.4 or less is more preferable.
- the mass average molecular weight Mw and number average molecular weight Mn are values measured by GPC (gel permeation chromatography).
- the measurement was carried out using Tosoh's HLC-8120GPC, the elution solvent was N-methylpyrrolidone added with 0.01 mol/liter of lithium bromide, and the polystyrene standards for the calibration curve were Mw 377400, 210500, 96000, 50400, 20650, 10850, 5460, 2930, 1300, 580 (Easi PS-2 series manufactured by Polymer Laboratories) and Mw 1090000 (manufactured by Tosoh), and the measurement column was TSK-GEL ALPHA-M ⁇ 2 (manufactured by Tosoh). is.
- the acid value of the graft copolymer or block copolymer having the structural unit represented by the general formula (I) is preferably 20 mgKOH/g or more, more preferably 30 mgKOH/g or more, from the viewpoint of dissolution stability. more preferably 40 mgKOH/g or more, even more preferably 60 mgKOH/g or more.
- the acid value of at least one of the graft copolymer and the block copolymer is preferably 250 mgKOH/g or less, more preferably 180 mgKOH/g or less, from the viewpoint of solvent resolubility. , is more preferably 160 mgKOH/g or less, and even more preferably 140 mgKOH/g or less.
- the acid value of the copolymer represents the mass (mg) of potassium hydroxide required to neutralize the acidic component contained in 1 g of the solid content of the copolymer, and is described in JIS K 0070: 1992. It is a value measured by the method of
- the content ratio and structure of each structural unit of at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group and other dispersants described later can be determined by various mass spectrometry, NMR, and the like. can be measured using
- at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group and other dispersants described later are decomposed by thermal decomposition or the like as necessary, and the resulting decomposed product is decomposed at a high speed. It can be determined using liquid chromatography, gas chromatograph mass spectrometer, NMR, elemental analysis, XPS/ESCA, TOF-SIMS, and the like.
- the content of at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group is the phthalocyanine compound represented by the general formula (1) It may be selected so as to be excellent in solubility and dissolution stability, but is not particularly limited, relative to the total solid content in the photosensitive colored resin composition, for example preferably 2% to 30% by mass, more preferably is in the range of 3% by mass to 25% by mass. If it is more than the said lower limit, it will be excellent in solubility and dissolution stability, and will be excellent by the storage stability of a photosensitive colored resin composition. Moreover, if it is below the said upper limit, developability will become favorable.
- the content of at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group is the solid content of the photosensitive colored resin composition.
- it is preferably within the range of 2% by mass to 25% by mass, and more preferably within the range of 3% by mass to 20% by mass, relative to the total amount.
- a dispersant other than at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group, which can function as a dispersant for the coloring material is further contained.
- the other dispersant may be used to dissolve rather than disperse the colorant.
- the other dispersing agents it is possible to appropriately select and use them from conventionally known dispersing agents.
- the other dispersing agents for example, cationic, anionic, nonionic, amphoteric, silicone, and fluorine surfactants can be used.
- surfactants polymer dispersants are preferred because they can be uniformly and finely dispersed.
- polymer dispersants in the other dispersants include (co)polymers of unsaturated carboxylic acid esters such as polyacrylic acid esters; (co)polymers of unsaturated carboxylic acids such as polyacrylic acid; (partial) amine salts, (partial) ammonium salts and (partial) alkylamine salts; (co)polymers of hydroxyl group-containing unsaturated carboxylic acid esters such as hydroxyl group-containing polyacrylic acid esters and modified products thereof; polyurethanes; saturated polyamides; polysiloxanes; long-chain polyaminoamide phosphates; polyethyleneimine derivatives (amides obtained by reacting poly(lower alkyleneimine) with free carboxyl group-containing polyesters and their bases); polyallylamine derivatives (poly A reaction product obtained by reacting allylamine with one or more compounds selected from three compounds: polyesters, polyamides, or cocondensates of esters and amides (polyesteramides)
- a basic dispersant may be contained from the viewpoint that the colorant can be suitably dispersed and the dispersion stability is good.
- the basic dispersant may be a polymer dispersant containing a nitrogen atom in its main chain or side chain and having an amine value, and at least one of tertiary amines, salts of tertiary amines, and quaternary ammonium salts. (hereinafter abbreviated as tertiary amine, etc.).
- tertiary amine etc.
- the main chain structure of the polymer include (meth)acrylic resins and styrene resins.
- (meth)acrylic resins are preferable because block copolymers and graft copolymers can be easily synthesized.
- a structural unit having a tertiary amine or the like is a site having affinity with the coloring material.
- a polymeric dispersant comprising a polymer containing a structural unit having a basic group such as a tertiary amine usually contains a structural unit that serves as a solvent affinity site.
- the polymer containing a structural unit having a basic group such as a tertiary amine include a block copolymer having a structural unit having a basic group such as a tertiary amine, and a structural unit having a basic group such as a tertiary amine.
- the solvent affinity site is a block copolymer having an A block containing a structural unit represented by the general formula (I), and a graft copolymer having a structural unit represented by the general formula (I). It may be the same as at least one type.
- the other dispersant may further contain a block copolymer having a basic group such as a tertiary amine from the viewpoint of good solvent re-solubility.
- the amine value of the basic dispersant may be, for example, 50 mgKOH/g or more, 80 mgKOH/g or more, or 200 mgKOH/g or less, or 150 mgKOH/g or more.
- a commercially available product may be used, such as LPN-6919 manufactured by BYK Chemie.
- LPN-6919 manufactured by BYK Chemie a salt or a quaternary ammonium salt of the tertiary amine moiety may be used.
- the content of the other dispersant is not particularly limited as long as it is selected so as to provide excellent dissolution or dispersibility and excellent dissolution or dispersion stability of the coloring material.
- the total content of the other dispersant and at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group is, for example, preferably is in the range of 2% to 30% by weight, more preferably 3% to 25% by weight. If it is at least the above lower limit, the dissolution or dispersibility and the dissolution or dispersion stability of the coloring material are excellent, and the storage stability of the photosensitive colored resin composition is excellent. Moreover, if it is below the said upper limit, developability will become favorable.
- the total content of the other dispersant and at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group is , for example, preferably 2% by mass to 25% by mass, more preferably 3% by mass to 20% by mass, relative to the total solid content of the photosensitive colored resin composition.
- the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group and another dispersant When used in combination with at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group and another dispersant, the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group
- the content of the other dispersant may be 5% by mass or more, or may be 20% by mass or more, relative to the total content (total solid content) of at least one polymer and the other dispersant. , may be 30% by weight or more, while it may be 60% by weight or less, may be 50% by weight or less, or may be 40% by weight or less.
- the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group When used in combination with at least one of a block copolymer having an acidic group and a graft copolymer having an acidic group, and a basic dispersant, the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group
- the content of the basic dispersant may be 5% by mass or more, or may be 20% by mass or more, relative to the total content (total solid content) of at least one polymer and the basic dispersant. , may be 30% by weight or more, while it may be 60% by weight or less, may be 50% by weight or less, or may be 40% by weight or less.
- the alkali-soluble resin used in the present invention has an acidic group, and can be appropriately selected and used from those that act as a binder resin and are soluble in an alkali developer used for pattern formation. can.
- the alkali-soluble resin can be defined as having an acid value of 40 mgKOH/g or more.
- the alkali-soluble resin used in the present invention is different from at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group, and is a random copolymer having an acidic group.
- alkali-soluble resin a conventionally known alkali-soluble resin can be appropriately selected and used.
- an alkali-soluble resin described in International Publication No. 2016/104493 can be appropriately selected and used.
- a preferable alkali-soluble resin in the present invention is a resin having an acidic group, usually a carboxy group.
- a (meth)acrylic copolymer having a carboxy group and a styrene-(meth)acrylic (Meth) acrylic resins such as copolymers, epoxy (meth) acrylate resins having a carboxy group, and the like, including (meth) acrylic copolymers having a carboxy group and styrene-(meth) acrylic (Meth)acrylic resins such as copolymers are preferably used.
- particularly preferred are those having a carboxy group in the side chain and a photopolymerizable functional group such as an ethylenically unsaturated group in the side chain.
- these (meth)acrylic copolymers, (meth)acrylic resins such as styrene-(meth)acrylic copolymers, and epoxy (meth)acrylate resins may be used in combination of two or more. good.
- the alkali-soluble resins used in the photosensitive colored resin composition may be used singly or in combination of two or more.
- the content of the alkali-soluble resin is not particularly limited, but is preferably 5% to 60% by mass, more preferably 10% to 40% by mass, based on the total solid content of the photosensitive colored resin composition. Within range. When the content of the alkali-soluble resin is at least the above lower limit, sufficient alkali developability is obtained, and when the content of the alkali-soluble resin is at most the above upper limit, film roughness and pattern chipping during development are prevented. can be suppressed.
- the photopolymerizable compound used in the photosensitive colored resin composition of the present invention refers to a compound having a photopolymerizable group in its molecule.
- the photopolymerizable group is not particularly limited as long as it can be polymerized by a photoinitiator, and includes an ethylenically unsaturated bond, such as a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group or a methacryloyl group. be done.
- an acryloyl group or a methacryloyl group is preferably used from the viewpoint of ultraviolet curability.
- the photopolymerizable compound preferably contains a compound having two or more photopolymerizable groups in one molecule, and a compound having three or more photopolymerizable groups in one molecule. is more preferable.
- the photopolymerizable compound is not particularly limited as long as it can be polymerized by the photoinitiator described later, and usually a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is used, particularly an acryloyl group or a methacryloyl group. It is preferably a polyfunctional (meth)acrylate having two or more. As such a polyfunctional (meth)acrylate, it may be appropriately selected and used from conventionally known ones. Specific examples include those described in JP-A-2013-029832.
- photopolymerizable compounds may be used singly or in combination of two or more. Further, when excellent photocurability (high sensitivity) is required for the colored curable composition of the present invention, the photopolymerizable compound has three polymerizable ethylenically unsaturated bonds (trifunctional) or more. Poly(meth)acrylates of trihydric or higher polyhydric alcohols and dicarboxylic acid-modified products thereof are preferable.
- 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, dipentaerythritol penta(meth)acrylate Preferred are succinic acid-modified acrylates, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, and the like.
- the content of the photopolymerizable compound used in the photosensitive colored resin composition is not particularly limited, but relative to the total solid content of the photosensitive colored resin composition, for example preferably 5% by mass to 60% by mass, More preferably, it is within the range of 10% by mass to 40% by mass. If the content of the photopolymerizable compound is at least the above lower limit, photocuring will proceed sufficiently, and the exposed portion will be able to suppress elution during development. Adequate alkali developability.
- photoinitiator As the photoinitiator used in the photosensitive colored resin composition of the present invention, one or a combination of two or more of conventionally known various photoinitiators can be used.
- photoinitiators include aromatic ketones, benzoin ethers, halomethyloxadiazole compounds, ⁇ -aminoketones, biimidazoles, N,N-dimethylaminobenzophenone, halomethyl-S-triazine compounds, and thioxanthone. , oxime esters, and thiol-based sensitizers.
- a conventionally known photoinitiator can be used, and examples thereof include the photoinitiator described in WO 2018/062105.
- the photoinitiator used in the photosensitive colored resin composition of the present invention preferably contains an oxime ester photoinitiator from the viewpoint of curability.
- the oxime ester photoinitiator used in the present invention include 1,2-octadione-1-[4-(phenylthio)phenyl]-,2-(o-benzoyloxime), ethanone, 1-[9- Ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-, 1-(o-acetyloxime), JP-A-2000-80068, JP-A-2001-233842, JP-A-2010- 527339, JP-T-2010-527338, JP-A-2013-041153, WO-2015/152153, JP-A-2010-256891, etc. Select as appropriate from among the oxime ester-based photoinitiators described in can.
- the oxime ester-based photoinitiator it is preferable to contain at least one oxime ester compound represented by the following general formula (A) from the viewpoint of less color change related to brightness reduction.
- Z 1 , Z 3 , Z 4 and Z 5 are each independently a hydrogen atom, a straight or branched C 1-12 alkyl group, a C 3-20 represents a cycloalkyl group or a phenyl group, and the alkyl group, cycloalkyl group, and phenyl group are each substituted with a substituent selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a phenyl group.
- Z 2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms substituted with a cycloalkyl group.
- examples of linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms in Z 1 , Z 3 , Z 4 and Z 5 include methyl group, ethyl group and n-propyl group. , i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group , n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group and the like.
- Examples of the cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms in Z 1 , Z 3 , Z 4 and Z 5 include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclooctadecyl and the like.
- the cycloalkyl group for Z 2 may be the same as the cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and is preferably a cyclopentyl group or a cyclohexyl group.
- alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in Z 2 examples include, in addition to the linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, n-tetradecyl, n-hexadecyl, n-octadecyl groups, and the like. be done.
- examples of the halogen atom which may be substituted on the alkyl group, cycloalkyl group and phenyl group include a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom.
- the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted by the alkyl group, cycloalkyl group and phenyl group includes, for example, a methoxy group and an ethoxy group. , n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, t-butoxy group and the like.
- Z 1 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group, more preferably a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of improving sensitivity. More preferred.
- Z 3 , Z 4 and Z 5 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an i-propyl group from the viewpoint of brightness.
- Z 2 is preferably an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms substituted with a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms.
- An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms substituted with a group is more preferable, a cyclohexylmethyl group or a cyclopentylmethyl group is still more preferable, and a cyclohexylmethyl group is particularly preferable.
- an oxime ester compound represented by the following chemical formula (A-1) is preferable from the viewpoint of suppressing a decrease in luminance.
- Commercially available products include TR-PBG-3057 (manufactured by Changzhou Yuan Yuan Electronic New Materials Co., Ltd.).
- the photoinitiator represented by the general formula (A) is, for example, referring to Japanese Patent Application Publication No. 2012-526185, using diphenyl sulfide or a derivative thereof, depending on the material used, solvent, reaction temperature, reaction time, It can be synthesized by appropriately selecting a purification method or the like. Moreover, you may obtain and use a commercial item suitably.
- an ⁇ -aminoketone-based photoinitiator may be used.
- an ⁇ -aminoketone-based photoinitiator containing a fluorene structure is preferable from the viewpoint of suppression of sublimation, and a compound represented by the following general formula (B) is preferable.
- R a and R b are each independently an alkyl group having 2 or more and 8 or less carbon atoms.
- R a and R b are each independently an alkyl group having 2 or more and 8 or less carbon atoms.
- the alkyl groups may be linear, branched, cyclic, or combinations thereof.
- the alkyl group may be the same as the alkyl group of the general formula (A). Among them, a linear or branched alkyl group is preferable from the viewpoint of suppressing the generation of sublimate and precipitate during drying. Chain alkyl groups are more preferred.
- the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 2 or more and 6 or less, more preferably 3 or more and 5 or less.
- R a and R b in the general formula (B) may be the same or different, but when R a and R b are the same, synthesis is easy and productivity is improved. It is preferable from the point of being excellent.
- Suitable specific examples of the compound represented by the general formula (B) include, but are not limited to, the following chemical formula (B-1).
- the compound represented by the general formula (B) is, for example, Step 1, reacting fluorene with isobutyryl chlorochloride in the presence of aluminum trichloride to give 2-methyl-1-fluorenyl-2-chloro-1-propanone; 2-Methyl-1-fluorenyl-2-chloro-1-propanone obtained in step 1 above is epoxidized with sodium methoxide catalyzed by calcium oxide under a nitrogen atmosphere, and then further reacted with morpholine.
- step 2 thereby obtaining 2-methyl-1-fluorenyl-2-morpholino-1-propanone;
- 2-methyl-1-fluorenyl-2-morpholino-1-propanone obtained in step 2 with an alkyl chloride having 2 to 8 carbon atoms in the presence of tetrabutylammonium bromide (TBAB),
- TBAB tetrabutylammonium bromide
- the oxime ester photoinitiator and the ⁇ -aminoketone photoinitiator may be used in combination.
- an aminoketone-based photoinitiator in combination from the viewpoint of improving contrast and suppressing sublimation.
- the photoinitiator preferably contains a thiol-based sensitizer in combination with the photoinitiator. It preferably contains a thiol-based sensitizer. Further, in the present invention, the photoinitiator may contain an oxime ester photoinitiator, an ⁇ -aminoketone photoinitiator and a thiol sensitizer from the viewpoint of sensitivity adjustment.
- Examples of thiol-based sensitizers include monofunctional thiol compounds having one thiol group and polyfunctional thiol compounds having two or more thiol groups.
- Examples of monofunctional thiol compounds include 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercapto-5-methoxybenzothiazole, 2-mercapto-5-methoxybenzimidazole, 3-mercapto propionic acid, methyl 3-mercaptopropionate, ethyl 3-mercaptopropionate, octyl 3-mercaptopropionate and the like.
- polyfunctional thiol compounds include 1,4-bis(3-mercaptobutyryloxy)butane, 1,3,5-tris(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), di pentaerythritol hexakis(3-mercaptopropionate), tetraethylene glycol bis(3-mercaptopropionate) and the like.
- the total content of the photoinitiator used in the photosensitive colored resin composition of the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, relative to the total solid content of the photosensitive colored resin composition, It is preferably in the range of 0.1% by mass to 12.0% by mass, more preferably in the range of 1.0% by mass to 8.0% by mass. When the content is at least the above lower limit, photocuring proceeds sufficiently to suppress the elution of the exposed portion during development. can be suppressed.
- solid content is everything other than a solvent, and a liquid polyfunctional monomer etc. are also included.
- the total content of the oxime ester photoinitiator in the total amount of 100% by mass of the photoinitiator is 40% by mass from the viewpoint of curability. or more, may be 50% by mass or more, may be 60% by mass or more, and the upper limit may be 100% by mass, but may be 90% by mass or less, and may be 80% by mass or less. It's okay.
- the lower limit of the thiol-based sensitizer may be 1% by mass or more, and 2% by mass or more in the total amount of 100% by mass of the photoinitiator.
- the upper limit may be 20% by mass or less, 15% by mass or less, or 10% by mass or less.
- the total content of the oxime ester-based initiator and the thiol-based sensitizer in the total amount of 100% by mass of the photoinitiator is From the viewpoint of curability, the lower limit may be 5% by mass or more, or 50% by mass or more, and the upper limit may be 100% by mass, but may be 90% by mass or less, or 80% by mass. may be:
- the lower limit of the total content of the ⁇ -aminoketone-based photoinitiator is 5% by mass or more in the total amount of 100% by mass of the photoinitiator. It may be 20% by mass or more, or 50% by mass or more, and the upper limit may be 95% by mass or less, or 80% by mass or less.
- the photoinitiator contains an oxime ester-based initiator and an ⁇ -aminoketone-based photoinitiator
- the total content of the ⁇ -aminoketone-based photoinitiator with respect to the total content of 100 parts by mass of the oxime ester-based initiator From the viewpoint of sensitivity adjustment, the lower limit may be 5 parts by mass or more, 10 parts by mass or more, or 30% by mass or more, and the upper limit may be 80 parts by mass or less. It may be less than or equal to parts by mass.
- solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it does not react with each component in the photosensitive colored resin composition and is capable of dissolving or dispersing them.
- a solvent can be used individually or in combination of 2 or more types.
- Specific examples of solvents include alcohol solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, N-propyl alcohol, i-propyl alcohol, methoxy alcohol and ethoxy alcohol; carbitol 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, isobutyl acetate, isobutyl butyrate, n-butyl butyrate, ester solvents such as
- glycol ether acetate-based solvents examples include 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 one or more selected from the group consisting of 3-methoxybutyl acetate, from the viewpoint of solubility of other components and applicability.
- BCA butyl carbitol acetate
- 3-methoxy-3-methyl-1-butyl acetate ethyl ethoxypropionate
- ethyl lactate examples include one or more selected from the group consisting of 3-methoxybutyl acetate, from the viewpoint of solubility of other components and applicability.
- the solvent used in the present invention should contain a solvent containing an alcoholic hydroxyl group to improve the solubility of the entire composition and improve the coating film. It is preferable from the viewpoint that deposition of foreign matter is suppressed in and the contrast is improved.
- the solvent containing an alcoholic hydroxyl group alkylene glycol monoalkyl ether is preferable, and for example, one or more selected from the group consisting of ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. is preferred, and propylene glycol monomethyl ether is more preferred.
- the solvent contains a solvent containing an alcoholic hydroxyl group, it may be 5% by mass or more, or 10% by mass or more, and the upper limit may be 100% by mass. may be 50% by mass or less, and may be 30% by mass or less.
- the content of the solvent may be appropriately set within a range in which the colored layer can be formed with high precision.
- the content of the solvent is usually in the range of preferably 55% by mass to 95% by mass, more preferably 65% by mass to 88% by mass, based on the total amount of the photosensitive colored resin composition containing the solvent. When the content of the solvent is within the above range, excellent applicability can be obtained.
- the photosensitive colored resin composition may contain various additives as necessary.
- additives include antioxidants, polymerization terminators, chain transfer agents, leveling agents, plasticizers, surfactants, antifoaming agents, silane coupling agents, ultraviolet absorbers, adhesion promoters, and the like.
- surfactants and plasticizers include those described in JP-A-2013-029832.
- the method for producing a photosensitive colored resin composition of the present invention comprises a coloring material, at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group, an alkali-soluble resin, and a photopolymerizable a compound, a photoinitiator, a solvent, and optionally various additive components, wherein the coloring material is a solvent containing at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group; It is preferable from the point of view of improving the contrast that the material can be uniformly dissolved or dispersed therein, and the material can be prepared by mixing using a known mixing means.
- a coloring material and at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group are added to a solvent.
- a coloring material solution or a coloring material dispersion is prepared by mixing the coloring material solution or the coloring material dispersion with an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photoinitiator, and optionally various additive components.
- a coloring material at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group, an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, and photoinitiation (3) in a solvent, at least one of the block copolymer having an acidic group and the graft copolymer having an acidic group;
- a coloring material solution or a coloring material dispersion is prepared by adding a coloring material, a dispersant, and an alkali-soluble resin, and the coloring material solution or the coloring material dispersion is further added with an alkali-soluble resin, a solvent, and photopolymerization.
- the above methods (1) and (4) are preferable because they can effectively prevent the aggregation of the colorant and uniformly disperse the colorant.
- dispersing machines for dispersing include roll mills such as two-roll and three-roll roll mills, ball mills such as ball mills and vibrating ball mills, bead mills such as paint conditioners, continuous disk-type bead mills, and continuous annular-type bead mills.
- 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.
- 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, wherein at least one of the colored layers is the photosensitive colored resin composition according to the present invention. It is a hardened material.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the color filter of the present invention.
- the color filter 10 of the present invention has a substrate 1, a light shielding portion 2 and a colored layer 3. As shown in FIG.
- At least one of the colored layers used in the color filter of the present invention is a cured product of the photosensitive colored resin composition of 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 is usually composed of colored patterns of three or more colors.
- the arrangement of the colored layers is not particularly limited, and may be, for example, a general arrangement such as a stripe type, a mosaic type, a triangle type, or a 4-pixel arrangement type.
- the width, area, etc. of the colored layer can be arbitrarily set.
- the thickness of the colored layer can be appropriately controlled by adjusting the coating method, solid content concentration and viscosity of the photosensitive colored resin composition, and is preferably in the range of 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- the colored layer can be formed, for example, by the following method.
- a coating method such as a spray coating method, a dip coating method, a bar coating method, a roll coating method, a spin coating method, or a die coating method.
- the spin coating method and the die coating method can be preferably used.
- the wet coating film is dried by heating using a hot plate or oven, and then exposed through a mask having a predetermined pattern to photopolymerize the alkali-soluble resin, the photopolymerizable compound, and the like. to form a cured coating film.
- Light sources used for exposure include, for example, ultraviolet light from low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, and electron beams.
- the amount of exposure is appropriately adjusted depending on the light source used, the thickness of the coating film, and the like.
- heat treatment may be performed.
- the heating conditions are appropriately selected according to the mixing ratio of each component in the photosensitive colored resin composition to be used, the thickness of the coating film, and the like.
- a coating film is formed in a desired pattern by developing with a developer to dissolve and remove the unexposed portions.
- a solution obtained by dissolving an alkali in water or a water-soluble solvent is usually used.
- An appropriate amount of a surfactant or the like may be added to this alkaline solution.
- a general method can be adopted as the developing method.
- the developing solution is usually washed and the cured coating film of the photosensitive colored resin composition is dried to form a colored layer.
- the heating conditions are not particularly limited, and are appropriately selected according to the application of the coating film.
- the colored layer may be a finely patterned colored layer with a line width of 40 ⁇ m or less, or may be a finely patterned colored layer with a line width of 20 ⁇ m or less.
- the light-shielding portion in the color filter of the present invention is formed in a pattern on a substrate to be described later, and can be the same as those used as light-shielding portions in general color filters.
- the pattern shape of the light shielding portion is not particularly limited, and examples thereof include a stripe shape and a matrix shape.
- the light shielding portion may be a metal thin film of chromium or the like formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like.
- the light-shielding portion may be a resin layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, metal oxides, inorganic pigments, or organic pigments in a resin binder.
- 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 are available. be.
- the film thickness of the light-shielding portion is set to about 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m in the case of a metal thin film, and is set to about 0.5 ⁇ m to 2 ⁇ m in the case of a black pigment dispersed or dissolved in a binder resin. be done.
- substrate As the substrate, a transparent substrate, a silicon substrate, and a transparent substrate or a silicon substrate on which an aluminum, silver, silver/copper/palladium alloy thin film or the like is formed are used. Other color filter layers, resin layers, transistors such as TFTs, circuits, and the like may be formed on these substrates.
- the transparent substrate in the color filter of the present invention is not particularly limited as long as it is transparent to visible light, and transparent substrates used in general color filters can be used. Specifically, transparent rigid materials without flexibility such as quartz glass, alkali-free glass, and synthetic quartz plates, or transparent flexible materials such as transparent resin films, optical resin plates, and flexible glass. material. Although the thickness of the transparent substrate is not particularly limited, a thickness of about 100 ⁇ m to 1 mm, for example, can be used depending on the application of the color filter of the present invention.
- the color filter of the present invention includes, in addition to the above-described substrate, light shielding portion and colored layer, an overcoat layer, a transparent electrode layer, an alignment film, alignment protrusions, columnar spacers, and the like. good too.
- a display device includes the color filter according to the present invention.
- the configuration of the display device is not particularly limited, and can be appropriately selected from conventionally known display devices, such as a liquid crystal display device and an organic light emitting display device.
- a liquid crystal display device includes the above-described color filter according to the present invention, 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 the liquid crystal display device of the present invention.
- a liquid crystal display device 40 of the present invention includes a color filter 10, a counter substrate 20 having a TFT array substrate and the like, and a liquid crystal layer formed between the color filter 10 and the counter substrate 20. 30.
- the liquid crystal display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and may have a known configuration as a liquid crystal display device generally using color filters.
- the driving method of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited, and a driving method generally used for liquid crystal display devices can be adopted. Examples of such driving methods include the TN method, IPS method, OCB method, and MVA method. Any of these methods can be suitably used in the present invention. Also, the counter substrate can be appropriately selected and used according to the driving method of the liquid crystal display device of the present invention. Further, as the liquid crystal forming the liquid crystal layer, various liquid crystals having different dielectric anisotropy and mixtures thereof can be used according to the driving method of the liquid crystal display device of the present invention.
- a method for forming the liquid crystal layer a method generally used as a method for manufacturing a liquid crystal cell can be used, and examples thereof include a vacuum injection method and a liquid crystal dropping method. After the liquid crystal layer is formed by the above method, the liquid crystal cell is gradually cooled to normal temperature, thereby aligning the sealed liquid crystal.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the organic light-emitting display device of the present invention.
- the organic light-emitting display device 100 of the present invention has a color filter 10 and an organic light-emitting body 80.
- An organic protective layer 50 and an inorganic oxide film 60 may be provided between the color filter 10 and the organic light emitter 80 .
- a transparent anode 71, a hole injection layer 72, a hole transport layer 73, a light emitting layer 74, an electron injection layer 75, and a cathode 76 are sequentially formed on the upper surface of the color filter. method, and a method of bonding the organic light emitter 80 formed on another substrate onto the inorganic oxide film 60, and the like.
- the transparent anode 71, the hole injection layer 72, the hole transport layer 73, the light emitting layer 74, the electron injection layer 75, the cathode 76, and other structures in the organic light emitter 80 known structures can be appropriately used.
- the organic light-emitting display device 100 manufactured in this way can be applied to, for example, a passive drive type organic EL display and an active drive type organic EL display.
- the organic light-emitting display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 3, and may have a known configuration as an organic light-emitting display device generally using color filters.
- the obtained acidic group-containing block copolymer 1 has a mass average molecular weight (Mw) of 13000, a molecular weight distribution (mass average molecular weight/number average molecular weight, hereinafter referred to as "Mw/Mn") of 1.3, and an acid value of It was 130 mg KOH/g.
- AIBN manufactured by Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- the reaction solution was cooled to 80° C., and Karenz MOI (manufactured by Showa Denko K.K.) of 8.74 parts by weight and dibutyltin dilaurate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were mixed. 0.125 parts by weight, 0.125 parts by weight of p-methoxyphenol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 10 parts by weight of PGMEA were added and stirred for 3 hours to obtain 49.5% by weight of the macromonomer m1. A solution was obtained. As a result of GPC measurement, the obtained macromonomer m1 had a mass average molecular weight (Mw) of 4400 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.7.
- Mw mass average molecular weight
- Mw/Mn molecular weight distribution
- the obtained acidic group-containing graft copolymer 2 had a mass average molecular weight (Mw) of 13,300, a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 2.1, and an acid value of 128 mgKOH/g.
- the obtained block copolymer A had a mass average molecular weight (Mw) of 9500 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.2.
- Block copolymer A100. 0 parts by weight, 86.70 parts by weight of PGMEA, and 8.90 parts by weight of phenylphosphonic acid (manufactured by Nissan Chemical Industries, PPA) were charged and stirred at 90 ° C. for 2 hours, and represented by the general formula (I-3).
- a polymer (acidic group-containing block copolymer 3) solution (solid content: 25% by weight) having at least one selected from structural units was obtained.
- the acid value of the obtained acidic group-containing block copolymer 3 was 65 mgKOH/g.
- the alkali-soluble resin 1 solution had a solid content of 40% by weight.
- the viscous liquid was extracted with dichloroethane, dried by adding 50 g of anhydrous MgSO4 , suction filtered, and the filtrate was rotary evaporated to remove the solvent to obtain an oily viscous material. Subsequently, the viscous substance was put into 150 ml of petroleum ether, stirred, precipitated, and subjected to suction filtration to obtain a white powdery solid. Then, it was dried at 60° C. for 5 hours to obtain Intermediate A2 below.
- Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 3 Production of photosensitive colored resin compositions 1 to 9, and comparative photosensitive colored resin compositions C1 to C3)
- a coloring material As a coloring material, the phthalocyanine compound 1 of Production Example 1, a copolymer solution, and a solvent were mixed in the parts by mass shown in Table 1 to dissolve the coloring material to obtain a coloring material solution.
- ⁇ Precipitation of Foreign Matter> The colored layer was observed under reflected light with an optical microscope at a magnification of 200, and evaluated according to the following evaluation criteria.
- evaluation Criteria for Precipitation of Foreign Matter A: No precipitate is observed in 200-fold reflected light observation with an optical microscope.
- C 10 or more fine precipitates of less than 1 ⁇ m are observed per 1 mm square area in observation with reflected light at a magnification of 200 using an optical microscope.
- D More than 10 precipitates of 1 ⁇ m or more are observed per 1 mm square area in 200 ⁇ reflected light observation with an optical microscope.
- Contrast of each colored layer obtained in Examples and Comparative Examples was measured using a contrast measuring device CT-1B manufactured by Tsubosaka Electric Co., Ltd. and a microscopic spectroscopic measuring device OSP-SP200 manufactured by Olympus Co., Ltd.
- the glass substrate on which the colored layer was formed was subjected to shower development for 60 seconds using a 0.05% by mass potassium hydroxide aqueous solution as an alkaline developer, and the colored layer was completely dissolved to form the colored layer.
- the development time was measured as the time until the glass surface appeared at the spot. (Evaluation criteria) A: The time until the glass surface appeared was less than 30 seconds B: The time until the glass surface appeared was 30 seconds or more and less than 40 seconds C: The time until the glass surface appeared was 40 seconds or more Above If the evaluation standard is A or B, it can be practically used, but if the evaluation result is A, the effect is superior.
- the photosensitive colored resin compositions obtained in Examples and Comparative Examples are each coated on a glass substrate (manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd., "NA35") and post-baked using a spin coater to a thickness of 2.0 ⁇ m. After coating with a film thickness that forms a colored layer, the colored layer was formed on the glass substrate by drying at 80° C. for 3 minutes using a hot plate. This colored layer was irradiated with ultraviolet rays of 60 mJ/cm 2 through a photomask having an opening of 90 ⁇ m using an ultra-high pressure mercury lamp.
- the glass substrate on which the colored layer is formed is subjected to shower development for 60 seconds using a 0.05% by mass potassium hydroxide aqueous solution as an alkaline developer, and then post-baked in a clean oven at 230° C. for 30 minutes, A colored substrate on which an independent fine line pattern was formed was prepared.
- the width of the fine line pattern of the formed colored layer was measured with an optical microscope at five points, and the line width shift amount was evaluated from the difference between the average value of the line width and the mask opening.
- Acid group-containing block copolymer 1 solution Preparation example 1 (solid content 30.0%)
- Acid group-containing graft copolymer 2 solution Preparation example 2 (solid content 30.0%)
- Acid group-containing block copolymer 3 solution Preparation example 3 (solid content 25.0%)
- Basic group-containing block copolymer solution trade name LP-N6919, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd., solid content 60% by mass
- Acid group-containing random copolymer C1 solution Comparative preparation example 1 (solid content 30.0%)
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- PGME propylene glycol monomethyl ether
- DPHA dipentaerythritol hexaacrylate (trade name Aronix M403, manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
- Initiator 1 Compound A obtained in Preparation Example 5 (oxime ester photoinitiator)
- Initiator 2 Thio
- a block copolymer having an acidic group was used in combination with a block copolymer having a basic group. Further, when a block copolymer having an acidic group is combined with a block copolymer having a basic group, a block copolymer having an acidic group can be obtained by using PGMEA in combination with a solvent having an alcoholic hydroxyl group. It was found that the contrast is even better than when coalescing alone is used. When a combination of a block copolymer having an acidic group and a block copolymer having a basic group is used as a solvent in combination with PGMEA and a solvent having an alcoholic hydroxyl group, the compatibility with other materials is enhanced and the contrast is improved.
- Example 1 when the oxime ester-based photoinitiator and the thiol-based sensitizer are used in combination with the ⁇ -aminophen-based photoinitiator, the line width shift amount In particular, it was shown that the contrast was improved when an ⁇ -aminophen-based photoinitiator containing a fluorene structure was used in combination.
- Example 9 revealed that the use of a thiol-based sensitizer further improved the contrast.
- Example 1 instead of the acidic group-containing block copolymer 1 used in Example 1, an acidic group-containing random copolymer C1 having the same composition as the block copolymer 1 but being a random copolymer was used.
- Comparative Example 1 although the initial solubility of the resin composition was good, the solubility after standing for 2 weeks deteriorated, foreign matter precipitated in the cured film after post-baking, and the colored layer was inferior in contrast. was gotten. In Comparative Example 1, solvent re-solubility was also inferior to that in Example 1.
- Comparative Examples 2 and 3 in which only block copolymers having basic groups were used without using block copolymers having acidic groups or graft copolymers having acidic groups, alcoholic Even when a solvent having a hydroxyl group was used in combination, the solubility of the resin composition immediately after preparation was poor, foreign matter was deposited on the cured film after post-baking, and a colored layer with poor contrast was obtained. Moreover, in Comparative Examples 2 and 3, the developability was also poor.
- Comparative Example 4 in which only an alkali-soluble resin was used without using a block copolymer having an acidic group or a graft copolymer having an acidic group, the initial solubility of the resin composition was good, but the composition was allowed to stand for two weeks. The post-bake solubility was deteriorated, foreign matter was deposited on the cured film after post-baking, and a colored layer with considerably inferior contrast was obtained.
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Abstract
Description
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。
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アルカリ可溶性樹脂、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。
前記色材が、下記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物を含む。
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。
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)アクリロイルとは、アクリロイル及びメタクリロイルの各々を表し、(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。
また、本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本発明に係る感光性着色樹脂組成物は、色材と、酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と、酸性基を有するランダム共重合体である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、感光性着色樹脂組成物であって、
前記色材が、下記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物を含む。
前記特定のフタロシアニン化合物は、フタロシアニン環の広いπ電子共役と高い平面性のため、π-π相互作用によって凝集しやすく、カラーフィルタを形成する際のポストベーク工程において凝集が起こりやすく、その凝集物が塗膜表面に析出して異物となりやすいと推定される。前記特定のフタロシアニン系化合物の濃度が高い場合は特に、得られる着色層に異物が析出しやすい。酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種の酸性分散剤は、疎水性基と親水性基(酸性基)が各々局在化して疎水性部分と親水性部分とを有している。そのため、前記特定のフタロシアニン化合物の置換基-Y-RDの疎水性部分乃至親水性部分に対して、前記特定の酸性分散剤の疎水性部分乃至親水性部分が強く相互作用する。また、酸性分散剤はアルカリ可溶性樹脂との親和性も良好なため、樹脂組成物全体の親和性が高まる。これらの相乗効果によって、前記特定のフタロシアニン系化合物の濃度が高い場合であっても、前記特定のフタロシアニン化合物の溶解性、溶解安定性が向上し、ポストベーク工程後にも塗膜中で前記特定のフタロシアニン化合物同士の凝集が抑制され、コントラストが向上すると推定される。
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、順に詳細に説明する。
本発明において、色材は、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物を含む。
前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物において、X1~X16はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は-Y-RDを表し、-Y-は、-O-、-S-、又は-NH-を表し、RDは1価の有機基を表す。ただし、X1~X16のうち1つ以上は-Y-RDを表す。
中でも色味、極大吸収波長域の点から、X1~X16のうち6~10個、中でも7~9個は、フッ素原子であることが好ましい。
なお、上記式(1)中に-Y-RDを2個以上有する場合、それら複数個の-Y-RDは各々同一でも互いに異なっていてもよい。
また、芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。
また、複素環基としては、例えば、1個の遊離原子価を有する、フラン環、チオフェン環、ピロール環、2H-ピラン環、4H-チオピラン環、ピリジン環、1,3-オキサゾール環、イソオキサゾール環、1,3-チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環等の基等が挙げられる。
-Y-は、-O-、-S-、又は-NH-を表し、*は、式(1)中のフタロシアニン骨格との結合位置を示す。)
pは1又は2が好ましく、1がより好ましい。p=1の場合、-CO-W-Rd1は、-O-に対して3位又は4位に結合していることが好ましく、4位に結合していることがより好ましい。p=2の場合、2個の-CO-W-Rd1は、-O-に対して3,5位又は2,4位に結合していることが好ましく、3,5位に結合していることがより好ましい。
qは0又は1が好ましく、0がより好ましい。
上記式(2)は、溶解性の点から下記式(2’)であってよい。
所望の透過スペクトル(高輝度)を得る点から、X1~X16は、X2、X3、X6、X7、X10、X11、X14及びX15のうち、少なくとも4個以上が-Y-RDであることが好ましく、X2、X3、X6、X7、X10、X11、X14及びX15の全てが基-Y-RDであって、残り(X1、X4、X5、X8、X9、X12、X13及びX16)がハロゲン原子であることが特に好ましい。
他の色材は、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、無機顔料、染料、染料の造塩化合物等を、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。
キノフタロン系色材とは、キナルジン等のキノリン誘導体と、無水フタル酸誘導体又は無水ナフタル酸誘導体との縮合により合成される色材をいい、顔料、染料、染料の造塩化合物のいずれであってもよい。
キノフタロン系色材のうち、キノフタロン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
キノフタロン染料としては、例えば、C.I.ディスパースイエロー54、64、67、134、149、160、C.I.ソルベントイエロー114、157等が挙げられる。
色度の調整しやすさの点から、前記ハロゲン化フタロシアニン化合物とは異なる他の緑色色材としては、フタロシアニン緑色顔料であることが好ましい。
当該フタロシアニン緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、36、58、59、62、63等が挙げられる。輝度の調整しやすさの点から、当該フタロシアニン緑色顔料としてはC.I.ピグメントグリーン7、58、59、62、又は63が好ましく、C.I.ピグメントグリーン58、59、62、又は63が好ましく、C.I.ピグメントグリーン59がより好ましい。
青色色材として、C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60;
紫色色材として、C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38等が挙げられる。
また、本発明の感光性着色樹脂組成物においては、後述する酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と組み合わせることにより、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物の含有割合を高くすることが可能である。色材以外の固形分(V)に対する、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物(D)の割合は、(D:前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物)/V(色材以外の固形分)=0.1以上であってもよく、0.3以上であってもよく、上限値は通常0.6以下であってよい。
本発明の感光性着色樹脂組成物において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材に対する黄色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整の点から、前記前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物を100質量部に対して、黄色色材を5質量部~233質量部含有してもよく、18質量部~150質量部含有してもよく、25質量部~100質量部含有してもよい。
本発明の感光性着色樹脂組成物において、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物に対する、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物とは異なる緑色色材の含有割合は、所望の色度に適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整、輝度調整の点から、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物を100質量部に対して、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物とは異なる緑色色材を5質量部~233質量部含有してもよく、18質量部~150質量部含有してもよく、25質量部~100質量部含有してもよい。
また、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材に対する黄色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整、輝度調整の点から、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物を含む緑色色材を100質量部に対して、黄色色材を5質量部~70質量部含有することが好ましく、20質量部~50質量部含有することがより好ましい。
尚、本発明において固形分は、後述する溶剤以外のもの全てであり、溶剤中に溶解しているモノマー等も含まれる。
本発明においては、前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物の溶解性及び溶解安定性を向上するために、酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種が用いられる。以後「前記一般式(1)で表されるフタロシアニン化合物の溶解性及び溶解安定性」を、単に「溶解性及び溶解安定性」という場合がある。
酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種としては、下記一般式(I)で表される構成単位を含むAブロックを有するブロック共重合体、及び、下記一般式(I)で表される構成単位を有するグラフト共重合体の少なくとも1種であってよい。
本発明に用いられるブロック共重合体は、一般的に色材に対する吸着部位として機能する前記一般式(I)で表される構成単位を含むAブロックを有する。本発明に用いられるブロック共重合体は、更に、一般的に溶剤親和性部位として機能するBブロックを有してよい。本発明におい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を含むAブロックが相対的に親水性部位となり、溶剤親和性部位として機能するBブロックが相対的に疎水性部位となる。
(一般式(I)で表される構成単位)
一般式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を表し、Lは、直接結合又は2価の連結基を表し、Qは、酸性基である。
ここでLが直接結合とは、酸性基が、連結基を介することなく主鎖骨格の炭素原子に直接結合していることを意味する。
Lにおいて、2価の連結基としては、例えば、直鎖、分岐若しくは環状の、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、水酸基を有する、直鎖、分岐又は環状の、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、-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。
前記脂肪族炭化水素基の炭素数としては、1~20が挙げられ、溶解安定性の点から、1~16が好ましく、1~12がより好ましく、2~8がよりさらに好ましい。
前記芳香族炭化水素基としては、具体的には例えば、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
Qで表される酸性基としては、中でも、溶解安定性の点から、カルボキシ基(-COOH)及びリン含有酸性基の少なくとも1種であることが好ましく、カルボキシ基(-COOH)、並びに、酸性リン化合物基(後述の-P(=O)(-R4)(OH))及びその塩(-P(=O)(-R4)(O-X+))からなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
リン酸基含有エチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、2-(メタ)アクリロイロキシエチルアシッドフォスフェート、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記一般式(I-0)で表される構成単位としては、例えば、(メタ)アクリル酸由来の構成単位、ビニル安息香酸由来の構成単位、(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位等が挙げられる。
前記一般式(I-0)としては、溶解性及び溶解安定性の点から、中でも下記一般式(I-1)で表される構成単位、及び下記一般式(I-2)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種が好ましい。
一般式(I-2)で表される構成単位において、R2は、酸素原子を含んでもよい脂肪族炭化水素基を表す。
R2における脂肪族炭化水素基としては、前記と同様であって良い。
R2における酸素原子を含む脂肪族炭化水素基とは、前記脂肪族炭化水素基中の炭素原子が酸素原子で置き換えられた構造を有するか、上記脂肪族炭化水素基中の水素原子が酸素原子を含む置換基で置き換えられた構造を有する。酸素原子を含んでもよい脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭化水素基の炭素鎖中に、-O-、-COO-、-OCO-等の連結基が含まれる構造が挙げられる。酸素原子を含む脂肪族炭化水素基としては、具体的には例えば、-R20-(O-R21)s-(ここで、R20及びR21はそれぞれ独立に、脂肪族炭化水素基、sは1~80の数を表す)、-R22-(OCO-R23)t-(ここで、R22及びR23はそれぞれ独立に、脂肪族炭化水素基、tは1~40の数を表す)が挙げられる。R20、R21、R22及びR23の脂肪族炭化水素基は、前記脂肪族炭化水素基と同様であって良い。溶解安定性の点から、前記R20は炭素数1~20のアルキレン基であることが好ましく、前記R21は炭素数1~20のアルキレン基であることが好ましく、sは1~40、更に2~25、より更に2~10の数であることが好ましい。また、溶解安定性の点から、前記R22は炭素数1~20のアルキレン基であることが好ましく、前記R23は炭素数1~20のアルキレン基であることが好ましく、tは1~30、更に1~20、より更に1~10の数であることが好ましい。
前記R20及び前記R22はそれぞれ独立に、炭素数1~12のアルキレン基であることが好ましく、炭素数2~8のアルキレン基であることがより好ましい。
前記R21は炭素数2~8のアルキレン基であることが好ましく、エチレン基又はプロピレン基であることがより好ましい。
前記R23は炭素数2~8のアルキレン基であることが好ましく、炭素数3~7のアルキレン基であることがより好ましい。
また、酸素原子を含む置換基としては、例えば、水酸基やアルコキシ基等が挙げられる。
一般式(I-2)で表される構成単位において、R2としては、中でも溶剤再溶解性の点から、脂肪族炭化水素基であってよく、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基であってよい。
R3の炭化水素基の炭素数としては、1~20が挙げられ、溶解安定性の点から、1~16が好ましく、2~12がより好ましく2~6がよりさらに好ましい。
R3の炭化水素基としては、溶解安定性の点から、脂肪族炭化水素基であることがより好ましい。
水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、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、6-ヒドロキシヘキチル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε-カプロラクトン等が挙げられる。
また、脂肪族ジカルボン酸又は脂肪族ジカルボン酸無水物としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、1,6-ヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、コハク酸無水物、アジピン酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、無水マレイン酸等が挙げられる。芳香族ジカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸無水物としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、無水フタル酸、無水ナフタル酸等が挙げられる。
R5及びR6は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であり、R7は、水素原子、炭化水素基、-CHO、-CH2CHO、-CO-CH=CH2、-CO-C(CH3)=CH2又は-CH2COOR15で示される1価の基であり、R15は水素原子又は炭素数が1~5のアルキル基である。R9、R10、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、又は、エーテル結合及びエステル結合から選択される1種以上を有する炭化水素基であり、R9及びR11は、互いに結合して環構造を形成してもよい。上記環状構造を形成した場合、当該環状構造が更に置換基R16を有していてもよく、R16は、炭化水素基、又は、エーテル結合及びエステル結合から選択される1種以上を有する炭化水素基である。前記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。Xは、水素原子又は有機カチオンを表す。x1は1~18の整数、y1は1~5の整数、z1は1~18の整数を表す。)
一般式(I-3)におけるL1の好適な具体例としては、例えば、-COO-CH2CH(OH)CH2-O-、-COO-CH2CH2-O-CH2CH(OH)CH2-O-、-COO-CH2C(CH2CH3)(CH2OH)CH2-O-等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記炭素数が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、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。
前記炭素数が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、更に置換基を有していてもよい。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。
前記アルキル基やアルケニル基は置換基を有していても良く、当該置換基としては、F、Cl、Brなどのハロゲン原子、ニトロ基等が挙げられる。
また、前記アリール基やアラルキル基等の芳香環の置換基としては、炭素数が1~4の直鎖状、分岐状のアルキル基の他、アルケニル基、ニトロ基、ハロゲン原子などを挙げることができる。
なお、前記好ましい炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。
前記R4において、x1は1~18の整数、好ましくは1~4の整数、より好ましくは1~2の整数であり、y1は1~5の整数、好ましくは1~4の整数、より好ましくは2又は3である。z1は1~18の整数、好ましくは1~4の整数、より好ましくは1~2の整数である。
R7~R14における炭化水素基としては、例えば、前記R4における炭化水素基と同様のものが挙げられる。
置換基R16における、炭化水素基、又は、エーテル結合及びエステル結合から選択される1種以上を有する炭化水素基は、前記R9、R10、R11、R12、R13及びR14におけるものと同様のものとすることができる。
中でも、有機カチオンがエチレン性不飽和結合を有する場合には、硬化性を付与することができる点から好ましい。
前記一般式(I)で表される構成単位としては、アルカリ可溶性樹脂との相溶性、現像液への溶解性、現像残渣発生の抑制の点から、中でも前記一般式(I-1)で表される構成単位であることが好ましい。
また、前記一般式(I)で表される構成単位において、Qで表される酸性基としては、中でも、アルカリ可溶性樹脂との相溶性、現像液への溶解性、現像残渣発生の抑制の点から、酸性リン化合物基が好ましく、前記一般式(I)で表される構成単位が、前記一般式(I-3)で表される構成単位を含むことが好ましい。
Aブロックに本発明の効果が損なわれない範囲内で含まれる他の構成単位としては、例えば、後述する一般式(III)で表される構成単位や、前記一般式(I)で表される構成単位とは異なる酸性基を含有する構成単位等が挙げられる。
本発明に用いられるブロック共重合体において、Bブロックは、溶剤親和性部位として機能するブロックである。前記Bブロックは、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モノマーと共重合可能な、エチレン性不飽和モノマーの中から、溶剤親和性を有するように溶剤に応じて適宜選択して用いられることが好ましい。目安として、組み合わせて用いられる溶剤に対して、ブロック共重合体の23℃における溶解度が20(g/100g溶剤)以上となるように、Bブロックを導入することが好ましい。
中でも、溶解性及び溶解安定性の点から、一般式(III)におけるL”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。
また、当該炭化水素基は、前記グラフト共重合体の前記溶解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。
溶解性及び溶解安定性の点から、前記Bブロックにおいて、前記一般式(III)で表される構成単位の合計割合は、当該Bブロックの全構成単位に対して、100質量%であってもよい。溶解性及び溶解安定性の点から、前記Bブロックにおいて、前記一般式(III)で表される構成単位の合計割合は、当該Bブロックの全構成単位に対して、40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%以上であってもよい。
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エチレン性不飽和モノマー等と共重合可能な、エチレン性不飽和モノマー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。
前記範囲であることにより、界面活性剤としての十分な立体反発効果を保持できるとともに、ブロック共重合体の溶剤親和性部の比表面積が大きくなることにより溶解安定性を良好にすることができる。
前記Bブロックのみの質量平均分子量Mwは、Bブロックのみの重合体について、後述の共重合体と同様に測定することができる。
前記Bブロックは、本発明の効果が損なわれない限り、前記一般式(I)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種の構成単位等の酸性基を含有する構成単位を含有していても良いが、溶解安定性の点から、前記Bブロックの全構成単位に対して、酸性基を含有する構成単位の合計割合が5質量%以下であることが好ましく、0質量%であることがより好ましい。
前記Bブロックは、本発明の効果が損なわれない限り、窒素原子含有構成単位を含有していても良いが、溶解安定性の点から、前記Bブロックの全構成単位に対して、窒素原子含有構成単位の合計割合が5質量%以下であることが好ましく、0質量%であることがより好ましい。
前記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含有割合は、ブロック共重合体の主鎖の全構成単位に対して、3質量%~60質量%が好ましく、6質量%~45質量%がより好ましく、9質量%~40質量%がさらに好ましく、9質量%~35質量%がよりさらに好ましい。ブロック共重合体中の前記一般式(I)で表される構成単位の含有割合が前記範囲内にあれば、ブロック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、優れた溶解性、溶解安定性及び基板密着性が得られる。
なお、前記構成単位の含有割合は、ブロック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、及び前記一般式(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。
前記ブロック共重合体の製造方法は、特に限定されない。公知の方法によってブロック共重合体を製造することができるが、中でもリビング重合法で製造することが好ましい。連鎖移動や失活が起こりにくく、分子量の揃った共重合体を製造することができ、溶解性等を向上できるからである。リビング重合法としては、リビングラジカル重合法、グループトランスファー重合法等のリビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法等を挙げることができる。これらの方法によりモノマーを順次重合することによって共重合体を製造することができる。例えば、Aブロックを先に製造し、AブロックにBブロックを構成する構成単位を重合することにより、ブロック共重合体を製造することができる。また上記の製造方法においてAブロックとBブロックの重合の順番を逆にすることもできる。また、AブロックとBブロックを別々に製造し、その後、AブロックとBブロックをカップリングすることもできる。
本発明に用いられるグラフト共重合体は、主鎖に、一般的に色材に対する吸着部位として機能する前記一般式(I)で表される構成単位を有し、側鎖に、一般的に溶剤親和性部位として機能するグラフトポリマー鎖を有する共重合体である。
本発明において用いられる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を含む主鎖部分が相対的に親水性部位となり、溶剤親和性部位として機能する側鎖部分が相対的に疎水性部位となる。
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については、前述と同様であってよいので、ここでの説明は省略する。
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。
前記グラフト共重合体は、側鎖に、溶剤親和性部位として機能するグラフトポリマー鎖を有する。
前記ポリマー鎖は、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。
中でも、溶解性及び溶解安定性の点から、一般式(II)におけるL’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、酸素原子を含んでもよい炭素数1~12の脂肪族炭化水素基とを含む2価の連結基であることがより好ましい。
前記ポリマー鎖に含まれる前記一般式(III)で表される構成単位としては、ブロック共重合体において記載したものと同様であって良いので、ここでの説明は省略する。
溶解性及び溶解安定性の点から、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の合計割合は、当該ポリマー鎖の全構成単位(100質量%)に対して、100質量%であってもよい。溶解性及び溶解安定性の点から、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の合計割合は、当該ポリマー鎖の全構成単位に対して、40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エチレン性不飽和モノマー等と共重合可能な、エチレン性不飽和モノマー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。
前記範囲であることにより、界面活性剤としての十分な立体反発効果を保持できるとともに、グラフト共重合体の溶剤親和性部の比表面積が大きくなることによる、上述のような作用を良好にすることができる。
前記ポリマー鎖の質量平均分子量Mwは、前記重合性オリゴマーか前記反応性基を含むポリマー鎖について、後述の共重合体の質量平均分子量Mwと同様に測定することができる。
前記ポリマー鎖は、本発明の効果が損なわれない限り、前記一般式(I)で表される構成単位を含有していても良いが溶解安定性の点から、前記ポリマー鎖の全構成単位に対して、酸性基を含有する構成単位の合計割合が5質量%以下であることが好ましく、0質量%であることがより好ましい。
前記ポリマー鎖は、本発明の効果が損なわれない限り、窒素原子含有構成単位を含有していても良いが、溶解安定性の点から、前記ポリマー鎖の全構成単位に対して、窒素原子含有構成単位の合計割合が5質量%以下であることが好ましく、0質量%であることがより好ましい。
一方、前記グラフト共重合体において、グラフトポリマー鎖を含む構成単位や前記一般式(II)で表される構成単位の合計含有割合は、グラフト共重合体の主鎖の全構成単位に対して、40質量%~97質量%が好ましく、55質量%~94質量%がより好ましく、65質量%~91質量%がさらに好ましい。グラフト共重合体中のグラフトポリマー鎖を含む構成単位や前記一般式(II)で表される構成単位の合計含有割合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、界面活性剤としての十分な立体反発効果を保持できるとともに、グラフト共重合体の溶剤親和性部の比表面積が大きくなることにより溶解安定性を良好にすることができる。
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を含む主鎖の全構成単位を100質量%とした時に、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の合計割合は、70質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であってもよい。
主鎖に、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(III)で表される構成単位や、前記一般式(I)で表される構成単位とは異なる酸性基を含有する構成単位等が挙げられる。
前記グラフト共重合体において、主鎖に共重合されている他の構成単位の合計含有割合は、グラフト共重合体の主鎖の全構成単位に対して、40質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、0質量%であってよい。
なお、前記構成単位の含有割合は、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、及び前記一般式(II)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。
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。
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。
前記一般式(I)で表される構成単位を有するグラフト共重合体又はブロック共重合体の質量平均分子量Mwは、溶解性及び溶解安定性の点から、4000以上であることが好ましく、5000以上であることがより好ましく、6000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。
また、前記グラフト共重合体の質量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比(Mw/Mn)は、溶解安定性の点から、4.0以下であることが好ましく、3.5以下であることがより好ましく、3.0以下であることがより好ましい。
また、前記ブロック共重合体の質量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比(Mw/Mn)は、溶解安定性の点から、1.8以下であることが好ましく、1.6以下であることがより好ましく、1.4以下であることがより好ましい。
なお、本発明において質量平均分子量Mw、及び数平均分子量Mn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。
一方、前記グラフト共重合体及び前記ブロック共重合体の少なくとも1種の酸価は、溶剤再溶解性の点から、250mgKOH/g以下であることが好ましく、180mgKOH/g以下であることがより好ましく、160mgKOH/g以下であることが更に好ましく、140mgKOH/g以下であることがより更に好ましい。
本発明において、共重合体の酸価は、共重合体の固形分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。
本発明において、色材の分散剤として機能し得る、酸性基を有するブロック型共重合体及び酸性基を有するグラフト型共重合体の少なくとも1種とは異なる、その他の分散剤を更に含有していてもよい。当該その他の分散剤は、前記色材を分散させるのではなく溶解させるのに用いられてもよい。
前記その他の分散剤としては、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。前記その他分散剤としては、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。
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。
塩基性分散剤としては、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であってよく、3級アミン、3級アミンの塩、及び4級アンモニウム塩の少なくとも1種(以下3級アミン等と略する)を有する構成単位を含む重合体からなる高分子分散剤であってよい。重合体の主鎖構造としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂やスチレン系樹脂等が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル系樹脂がブロック共重合体やグラフト共重合体を合成しやすい点で好ましい。
3級アミン等を有する構成単位は、前記色材と親和性を有する部位である。3級アミン等塩基性基を有する構成単位を含む重合体からなる高分子分散剤は、通常、溶剤親和性部位となる構成単位を含む。3級アミン等塩基性基を有する構成単位を含む重合体としては、3級アミン等塩基性基を有する構成単位を有するブロック共重合体や、3級アミン等塩基性基を有する構成単位を有するグラフト共重合体等が挙げられる。
溶剤親和性部位は、前記一般式(I)で表される構成単位を含むAブロックを有するブロック共重合体、及び、前記一般式(I)で表される構成単位を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と同様であって良い。
前記その他の分散剤としては、溶剤再溶解性が良好になる点から、更に、3級アミン等塩基性基を有するブロック共重合体を含むものであってよい。
3級アミン等を有する構成単位を含む重合体からなる高分子分散剤としては、例えば、市販品を用いても良く、例えばビックケミー製LPN-6919等が挙げられる。ビックケミー製LPN-6919を用いて、3級アミン部位を塩としたものや4級アンモニウム塩としたものを用いても良い。
酸性基を有するブロック型共重合体及び酸性基を有するグラフト型共重合体の少なくとも1種と、塩基性分散剤と併用する場合、前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と塩基性分散剤の合計含有量(合計固形分)に対して、塩基性分散剤の含有割合は、5質量%以上であってよく、20質量%以上であってよく、30質量%以上であってよく、一方で60質量%以下であってよく、50質量%以下であってよく、40質量%以下であってよい。
本発明に用いられ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。
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂は、前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種とは異なるものであり、酸性基を有するランダム共重合体である。
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(メタ)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-(メタ)アクリル系共重合体等の(メタ)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、カルボキシ基を有する(メタ)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-(メタ)アクリル系共重合体等の(メタ)アクリル系樹脂が好適に用いられる。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(メタ)アクリル系共重合体及びスチレン-(メタ)アクリル系共重合体等の(メタ)アクリル系樹脂、並びにエポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、2種以上混合して使用してもよい。
本発明の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とは、光重合性基を分子中に有する化合物をいう。光重合性基としては、光開始剤によって重合可能なものであればよく、特に限定されないが、エチレン性不飽和結合が挙げられ、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイル基又はメタクリロイル基等が挙げられる。光重合性基としては、中でも紫外線硬化性の点から、アクリロイル基又はメタクリロイル基が好適に用いられる。
光重合性化合物としては、硬化性の点から、1分子中に光重合性基を2個以上有する化合物を含有することが好ましく、1分子中に光重合性基を3個以上有する化合物を含有することがより好ましい。
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。
本発明の感光性着色樹脂組成物において用いられる光開始剤としては、従来知られている各種光開始剤の中から、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
光開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、ベンゾインエーテル類、ハロメチルオキサジアゾール化合物、α-アミノケトン類、ビイミダゾール類、N,N-ジメチルアミノベンゾフェノン、ハロメチル-S-トリアジン系化合物、チオキサントン、オキシムエステル類、及び、チオール系増感剤等を挙げることができる。このような光開始剤としては、従来公知の光開始剤を用いることができ、例えば、国際公開2018/062105号公報に記載されている光開始剤が挙げられる。
本発明に用いられる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、国際公開2015/152153号公報、特開2010-256891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。
Z1、Z3、Z4及びZ5における前記炭素数3~20のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。
Z2における前記シクロアルキル基としては、前記炭素数3~20のシクロアルキル基と同様であって良く、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
Z2における前記炭素数1~20のアルキル基としては、前記炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基に加えて、n-テトラデシル、n-ヘキサデシル、n-オクタデシル基等が挙げられる。
Z1、Z3、Z4及びZ5において、前記アルキル基、シクロアルキル基、およびフェニル基に置換されていても良い前記炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、t-ブトキシ基等が挙げられる。
また、一般式(A)において、Z3、Z4及びZ5としては、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、またはi-プロピル基が、輝度の点から好ましい。
前記一般式(B)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、前記一般式(A)のアルキル基と同様であって良く、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(B)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。
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(B)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(B)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。
中でも、前記一般式(A)で表されるオキシムエステル化合物の少なくとも1種と、前記一般式(B)で表される化合物を組み合わせて用いることが好ましい。
また、本発明においては、感度調整の点から、光開始剤が、オキシムエステル系開始剤、α-アミノケトン系光開始剤及びチオール系増感剤を含んでもよい。
単官能チオール化合物としては、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等が挙げられる。
多官能チオール化合物としては、例えば、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。
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。
前記光開始剤が、オキシムエステル系開始剤、およびチオール系増感剤を含む場合、光開始剤の総量100質量%中、オキシムエステル系開始剤、およびチオール系増感剤の合計含有量は、硬化性の点から、下限は5質量%以上であってよく、50質量%以上であってよく、上限は100質量%であってもよいが、90質量%以下であってよく、80質量%以下であってよい。
前記光開始剤が、オキシムエステル系開始剤、およびα-アミノケトン系光開始剤を含む場合、オキシムエステル系開始剤の合計含有量100質量部に対して、α-アミノケトン系光開始剤の合計含有量は、感度調整の点から、下限は5質量部以上であってよく、10質量部以上であってよく、30質量%以上であってよく、上限は80質量部以下であってよく、50質量部以下であってよい。
本発明に用いられる溶剤としては、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。
アルコール性水酸基を含む溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群から選択される1種以上が好ましく、中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルがより好ましい。
溶剤としては、アルコール性水酸基を含む溶剤を含有する場合、溶剤全量に対して、5質量%以上であってよく、10質量%以上であってよく、上限値は100質量%であってもよいが、50質量%以下であってよく、30質量%以下であってよい。
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、酸化防止剤、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。
本発明の感光性着色樹脂組成物の製造方法は、色材と、前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と、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、所望により用いられる各種添加成分とを含有し、色材が前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種により溶剤中に均一に溶解乃至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、前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種とを添加して色材溶液乃至色材分散液を調製し、当該色材溶液乃至色材分散液に、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、前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と、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、前記酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種と、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、色材を加えて溶解乃至分散する方法;(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溶液乃至色材分散液を調製し、当該色材溶液乃至色材分散液に、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。
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、前記本発明に係る感光性着色樹脂組成物の硬化物である。
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、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~5μmの範囲であることが好ましい。
まず、前述した本発明の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。
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、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。
着色層は、線幅が40μm以下である微細パターンの着色層であって良く、線幅が20μm以下である微細パターンの着色層であって良い。
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。
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。
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~1mm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。
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。
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。
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。
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。
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。
酸価は、前述の本発明の明細書に記載した測定方法に従って求めた。
また、質量平均分子量(Mw)、及びMw/Mnは、前述の本発明の明細書に記載した測定方法に従って、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により標準ポリスチレン換算値として求めた。
100mlフラスコに、テトラクロロフタロニトリル5.0g(25.0mmol)とアセトン25mlを投入し、溶解するまで40℃で攪拌した。次に、4-ヒドロキシ安息香酸エチル8.31g(50.0mmol)を投入し、溶解するまで40℃で攪拌した。次いで炭酸カリウム5.18g(37.5mmol)を投入し、0℃で3時間反応させた。反応終了後、炭酸カリウムをろ過で取り除き、得られた反応溶液について、エバポレーターで溶媒を溜去し、得られた固体をクロロホルムに溶解させて、純水で分液処理を行った。
分液後の有機層について、アセトン中で再結晶処理を行い、中間体1を得た。
中間体1は、LC-MS(アジレントテクノロジー製、四重極LC/MS、Agilent1260 Infinity)で分析した。中間体1の代表的な化学構造式を下記に示す。
得られた生成物を乾燥し、ハロゲン化フタロシアニン化合物1を得た。
ハロゲン化フタロシアニン化合物1は、MALDI-TOF-MS(島津製作所製、MALDI-8020)で分析した。
ハロゲン化フタロシアニン化合物1の代表的な化学構造式を下記に示す。
攪拌機、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(略称PGMEA)150.0重量部、ヨウ素(富士フィルム和光純薬社製)2.0重量部、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(富士フィルム和光純薬(株)製、「V-70」)8.0重量部、メタクリル酸メチル(三菱ケミカル(株)製、略称MMA、)50.0重量部、メタクリル酸ブチル(三菱ケミカル(株)製、略称BMA)30.0重量部、コハク酸イミド(富士フィルム和光純薬(株)製)0.04重量部を仕込み、窒素雰囲気下40℃で5時間攪拌し、Bブロックの共重合体を製造した。
続けて、メタクリル酸(三菱ケミカル(株)製、MAA)20.0重量部を加えて、40℃で5時間攪拌した。固形分を測定し、不揮発分から換算したところ重合転化率は99%であった。この反応溶液をノルマルヘキサンで精製し、固形分が30%になるようにPGMEAを加え、酸性基含有ブロック共重合体1溶液を得た。得られた酸性基含有ブロック共重合体1は質量平均分子量(Mw)が13000、分子量分布(質量平均分子量/数平均分子量、以下「Mw/Mn」という)が1.3であり、酸価が130mgKOH/gであった。
(1)マクロモノマーm1の合成
攪拌機、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PGMEA80.0重量部を仕込み、窒素雰囲気下で90℃に加温した。MMA62.5重量部、BMA37.5重量部、2-メルカプトエタノール(富士フィルム和光純薬(株)製)4.0重量部、PGMEA30重量部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(富士フィルム和光純薬(株)製、AIBN)1.0重量部の混合溶液を1.5時間かけて滴下し、さらに3時間加熱撹拌した。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)製)8.74重量部、ジラウリン酸ジブチルすず(富士フィルム和光純薬(株)製)0.125重量部、p-メトキシフェノール(富士フィルム和光純薬(株)製)0.125重量部、及びPGMEA10重量部を加えて3時間攪拌することで、マクロモノマーm1の49.5重量%溶液を得た。得られたマクロモノマーm1は、GPC測定の結果、質量平均分子量(Mw)4400、分子量分布(Mw/Mn)1.7であった。
攪拌機、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PGMEA100.0重量部を仕込み、窒素雰囲気下で85℃に加温した。前記マクロモノマーm1溶液161.4重量部(固形分79.9重量部)、MAA20.1重量部、n-ドデシルメルカプタン(日油(株)製)2.7重量部、PGMEA40.0重量部、AIBN1.0重量部の混合溶液を1.5時間かけて滴下し、3時間加熱攪拌した。次に、AIBN0.10重量部 、PGMEA10.0重量部の混合液を10分かけて滴下し、さらに同温で1時間加熱攪拌することで、酸性基含有グラフト共重合体2の30.0重量%溶液を得た。得られた酸性基含有グラフト共重合体2は、質量平均分子量(Mw)が13300、分子量分布(Mw/Mn)が2.1であり、酸価が128mgKOH/gであった。
(1)ブロック共重合体Aの合成
特許第5895925号に記載の合成例6を参照し、MMA50.0重量部、BMA30.0重量部、メタクリル酸ベンジル(三菱ケミカル(株)製、略称BzMA)20.0重量部のブロックと、メタクリル酸グリシジル(三菱ケミカル(株)製、略称GMA)25重量部のブロックとを有するジブロック共重合体の40重量%PGMEA溶液を得た。得られたブロック共重合体Aは、質量平均分子量(Mw)9500、分子量分布(Mw/Mn)は1.2であった。
(2)前記一般式(I-3)で表される構成単位から選択される少なくとも1種を有する重合体(酸性基含有ブロック共重合体3)の製造
反応器に、ブロック共重合体A100.0重量部、PGMEA86.70重量部、フェニルホスホン酸(日産化学製、PPA)8.90重量部を仕込み、90℃で2時間撹拌することで、前記一般式(I-3)で表される構成単位から選択される少なくとも1種を有する重合体(酸性基含有ブロック共重合体3)溶液(固形分25重量%)を得た。得られた酸性基含有ブロック共重合体3の酸価は65mgKOH/gであった。
攪拌機、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PGMEA150.0重量部を仕込み、窒素雰囲気下で100℃に昇温した後、MMA50.0重量部、BMA30.0重量部、MAA20.0重量部、及びAIBN3.0重量部の混合液を1.5時間かけて連続的に滴下した。更に100℃で3時間加熱した後、PGMEA83.3重量部を添加し30重量%溶液を得た。得られた酸性基含有ランダム共重合体は、質量平均分子量(Mw)が12700、分子量分布(Mw/Mn)が1.8であり、酸価が128mgKOH/gであった。
攪拌機、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PGMEA150.0重量部を仕込み、窒素雰囲気下で100℃に昇温した後、BzMA40重量部、MMA15.0重量部、MAA25.0重量部、及びAIBN3.0重量部の混合液を3時間かけて連続的に滴下した。滴下終了後、更に100℃で、3時間加熱し、重合体溶液を得た。この重合体溶液の質量平均分子量(Mw)は、7000であった。
次に、得られた重合体溶液に、GMA20重量部、トリエチルアミン0.2重量部、及びp-メトキシフェノール0.05重量部を添加し、110℃で10時間加熱することにより、アルカリ可溶性樹脂1溶液を得た。得られた樹脂の酸価は74mgKOH/g、質量平均分子量(Mw)は12000であった。アルカリ可溶性樹脂1溶液は、固形分40重量%であった。
(1)中間体A1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A1を得た。
500mlの四口フラスコに、前記中間体A1 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A2を得た。
1000mlの四口フラスコ中に、前記中間体A2 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IAを得た。なお、下記化合物Aの分子量は395.51である。
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Bを得た。なお、下記化合物Bの分子量は433.63である。
色材として製造例1のフタロシアニン化合物1、共重合体溶液、及び溶剤を表1に示す質量部で混合し、色材を溶解させ、色材溶液を得た。当該溶液に、さらにアルカリ可溶性樹脂1溶液、光重合性化合物(DPHA、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、商品名アロニックスM403、東亞合成(株)社製)、光開始剤として調製例5で得られた化合物A(オキシムエステル系光開始剤)、チオール系増感剤(商品名カレンズMT PE1、昭和電工製)、フッ素系界面活性剤(商品名メガファックF-559、DIC(株)製)、シランカップリング剤(商品名KBM503、信越シリコーン製)を表1に示す組成となるように混合し、感光性着色樹脂組成物1~9及び比較感光性着色樹脂組成物C1~C3を得た。
共重合体溶液を用いず、色材として製造例1のフタロシアニン化合物1、及び溶剤を表1に示す質量部で混合し、色材溶液を得た。当該溶液に、さらにアルカリ可溶性樹脂1溶液、光重合性化合物、光開始剤、フッ素系界面活性剤、シランカップリング剤を表1に示す組成となるように混合し、比較感光性着色樹脂組成物C4を得た。
(1)感光性着色樹脂組成物の溶解性評価
感光性着色樹脂組成物の調製直後、及び調製後、25℃湿度 45%で2週間静置後において、不溶物の有無を目視で観察した。
(評価基準)
〇:不溶物がない
×:不溶物がある
各感光性着色樹脂組成物を、厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(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た後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥し、超高圧水銀灯を用いて60mJ/cm2の紫外線を照射し、更に230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすることにより、C光源でy=0.425という色度になるように膜厚を調整して着色層を形成した。
着色層について光学顕微鏡200倍反射光観察を行い、下記評価基準で評価した。
(異物の析出評価基準)
A:光学顕微鏡200倍反射光観察において析出物が観察されない。
B:光学顕微鏡200倍反射光観察において1μm未満の微小な析出物が1mm四方領域あたり10個未満観察される。
C:光学顕微鏡200倍反射光観察において1μm未満の微小な析出物が1mm四方領域あたり10個以上観察される。
D:光学顕微鏡200倍反射光観察において1μm以上の析出物が1mm四方領域あたり10個超過観察される。
実施例及び比較例で得られた各着色層について、コントラストを、壺坂電気製コントラスト測定装置CT-1Bとオリンパス製顕微分光測定装置OSP-SP200を用いて測定した。
<現像時間評価>
実施例及び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。この着色層にフォトマスクを介して超高圧水銀灯を用いて60mJ/cm2の紫外線を照射した。その後、上記着色層が形成されたガラス基板を、アルカリ現像液として0.05質量%水酸化カリウム水溶液を用いて60秒間シャワー現像し、上記着色層が完全に溶解し、上記着色層を形成した箇所のガラス面が現れるまでの時間を現像時間として測定した。
(評価基準)
A:ガラス面が現れるまでの時間が30秒未満だった
B:ガラス面が現れるまでの時間が30秒以上、40秒未満だった
C:ガラス面が現れるまでの時間が40秒以上だった
上記評価基準がA又はBであれば、実用上使用できるが、評価結果がAであればより効果が優れている。
実施例及び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。この着色層に開口部が90μmフォトマスクを介して超高圧水銀灯を用いて60mJ/cm2の紫外線を照射した。その後、上記着色層が形成されたガラス基板を、アルカリ現像液として0.05質量%水酸化カリウム水溶液を用いて60秒間シャワー現像し、次に、230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークし、独立細線パターンを形成した着色基板を作成した。形成した着色層の細線パターンの幅を光学顕微鏡で5箇所測定し、線幅の平均値とマスク開口部の差により、線幅シフト量を評価した。
幅0.5cm長さ10cmのガラス基板の先端を、実施例及び比較例で得られたカラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物に浸漬させ、ガラス基板の長さ1cm部分に塗布した。引き上げたガラス基板を、ガラス面が水平になるように恒温恒湿機に入れ、温度23℃、湿度70%RHで30分間の条件で乾燥させた。次に、乾燥させた塗膜が付着したガラス基板をPGMEA中に15秒間浸漬させた。このとき乾燥塗膜の再溶解状態を目視で判別し、評価した。
(溶剤再溶解性評価基準)
A:乾燥塗膜が完全に溶解した
B:溶剤中に乾燥塗膜の剥離片の不溶物が生じた
C:溶剤中に乾燥塗膜の剥離片が溶解しなかった
D:乾燥塗膜が剥離せず、溶解しなかった
上記評価基準がA又はBであれば、実用上使用できるが、評価結果がAであればより効果が優れている。
酸性基含有ブロック共重合体1溶液:調製例1(固形分30.0%)
酸性基含有グラフト共重合体2溶液:調製例2(固形分30.0%)
酸性基含有ブロック共重合体3溶液:調製例3(固形分25.0%)
塩基性基含有ブロック共重合体溶液:商品名LP-N6919、ビッグケミー・ジャパン(株)社製、固形分60質量%
酸性基含有ランダム共重合体C1溶液:比較調製例1(固形分30.0%)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名アロニックスM403、東亞合成(株)社製)
開始剤1:調製例5で得られた化合物A(オキシムエステル系光開始剤)
開始剤2:チオール系増感剤(商品名カレンズMT PE1、昭和電工製)
開始剤3:調製例6で得られた化合物B(フルオレン構造を含むα-アミノフェン系光開始剤)
開始剤4:α-アミノフェン系光開始剤(商品名Lunacure 907、DKSH製)
樹脂1溶液:調製例4で得られたアルカリ可溶性樹脂1溶液(固形分40%)
添加剤1:フッ素系界面活性剤(商品名メガファックF-559、DIC(株)製)
添加剤2:シランカップリング剤(商品名KBM503、信越シリコーン製)
特定のフタロシアニン化合物に、酸性基を有するブロック共重合体及び酸性基を有するグラフト共重合体の少なくとも1種を組み合わせた実施例1~9の感光性着色樹脂組成物は、D(染料:フタロシアニン化合物)/V(色材以外の固形分)=0.5と高染料濃度の組成であっても、樹脂組成物の溶解性も保存安定性も良好で、ポストベーク後の硬化膜の異物の析出が抑制され、コントラストが向上した着色層を形成可能であることが明らかにされた。実施例1~9の感光性着色樹脂組成物は、現像性及び溶剤再溶解性も良好であることが見いだされた。
実施例4及び5では、酸性基を有するブロック共重合体に塩基性基を有するブロック共重合体を組み合わせて用いたが、いずれも溶剤再溶解性が向上することが示された。また、酸性基を有するブロック共重合体に塩基性基を有するブロック共重合体を組み合わせた場合に、溶剤としてPGMEAにアルコール性水酸基を有する溶剤を組み合わせて用いることにより、酸性基を有するブロック共重合体のみを用いる場合よりも更にコントラストが向上することが明らかにされた。酸性基を有するブロック共重合体と塩基性基を有するブロック共重合体の組み合わせに、溶剤としてPGMEAにアルコール性水酸基を有する溶剤を組み合わせて用いると、その他の材料との相溶性が高まり、コントラストが向上したと推定される。
また、実施例1と実施例7又は実施例8との比較により、オキシムエステル系光開始剤とチオール系増感剤に、α-アミノフェン系光開始剤を組み合わせて用いると、線幅シフト量が低減されることが示されたが、中でもフルオレン構造を含むα-アミノフェン系光開始剤を組み合わせて用いるとコントラストも良好になることが示された。
また、実施例1と実施例9との比較により、チオール系増感剤を用いるとコントラストがより向上することが明らかにされた。
また、酸性基を有するブロック共重合体又は酸性基を有するグラフト共重合体を用いずに、塩基性基を有するブロック共重合体のみを用いた比較例2及び3では、溶剤としてPGMEAにアルコール性水酸基を有する溶剤を組み合わせて用いても、樹脂組成物調製直後の溶解性が悪く、ポストベーク後の硬化膜には異物が析出し、コントラストが劣った着色層が得られた。また、比較例2及び3では現像性も悪かった。
酸性基を有するブロック共重合体又は酸性基を有するグラフト共重合体を用いずに、アルカリ可溶性樹脂のみを用いた比較例4では、樹脂組成物の初期の溶解性は良好なものの2週間静置後の溶解性は悪化し、ポストベーク後の硬化膜には異物が析出し、コントラストがかなり劣った着色層が得られた。
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
Claims (10)
- 前記酸性基を有するブロック共重合体が、カルボキシ基を有するブロック共重合体及びリン含有酸性基を有するブロック共重合体の少なくとも1種を含む、請求項1に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 更に、塩基性基を有するブロック共重合体を含む、請求項1又は2に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 前記溶剤がアルコール性水酸基を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 前記溶剤がアルキレングリコールモノアルキルエーテルを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 前記開始剤が、オキシムエステル系光開始剤、およびチオール系増感剤を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 前記開始剤がさらに、α-アミノケトン系開始剤を含む、請求項6に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 前記α-アミノケトン系開始剤がフルオレン構造を含む、請求項7に記載の感光性着色樹脂組成物。
- 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、当該着色層の少なくとも1つが請求項1~8のいずれか1項に記載の感光性着色樹脂組成物の硬化物である、カラーフィルタ。
- 請求項9に記載のカラーフィルタを有する、表示装置。
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