JP7717204B2 - 着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置 - Google Patents
着色組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子及び画像表示装置Info
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Description
<1> 黄色着色剤を含む着色剤と、樹脂と、溶剤とを含む着色組成物であって、
上記着色剤中における黄色着色剤の含有量が30質量%以上であり、
上記黄色着色剤は、アゾメチン金属錯体を15質量%以上含む、着色組成物。
<2> 上記黄色着色剤中におけるキノフタロン化合物の含有量が50質量%未満である、<1>に記載の着色組成物。
<3> 上記アゾメチン金属錯体は、アゾメチン銅錯体およびアゾメチン亜鉛錯体から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>または<2>に記載の着色組成物。
<4> 上記着色剤は、緑色着色剤及び赤色着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の着色組成物。
<5> 上記着色剤は、緑色着色剤を含み、上記緑色着色剤はフタロシアニン化合物を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の着色組成物。
<6> 上記着色組成物を用いて厚さ0.65μmの膜を形成した際に、上記膜の光透過率が50%となる波長が、470~520nmの波長範囲に存在する、<1>~<5>のいずれか1つに記載の着色組成物。
<7> 更に、重合性化合物と光重合開始剤とを含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の着色組成物。
<8> カラーフィルタ用または赤外線透過フィルタ用である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の着色組成物。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の着色組成物から得られる膜。
<10> <9>に記載の膜を有する光学フィルタ。
<11> <9>に記載の膜を有する固体撮像素子。
<12> <9>に記載の膜を有する画像表示装置。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)法により測定したポリスチレン換算値である。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において、顔料とは、溶剤に対して溶解しにくい化合物を意味する。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本発明の着色組成物は、
黄色着色剤を含む着色剤と、樹脂と、溶剤とを含む着色組成物であって、
着色剤中における黄色着色剤の含有量が30質量%以上であり、
黄色着色剤は、アゾメチン金属錯体を15質量%以上含むことを特徴とする。
本発明の着色組成物は、黄色着色剤を含む着色剤を含有する。黄色着色剤としては、アゾメチン金属錯体を含有するものが用いられる。
X1およびX2が表すアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i-プロピルオキシ基、ブチルオキシ基、i-ブチルオキシ基、s-ブチルオキシ基、t-ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、1-メチルブチルオキシ基、2-メチルブチルオキシ基、3-メチルブチルオキシ基、1,1-ジメチルプロピルオキシ基、1,2-ジメチルプロピルオキシ基、2,2-ジメチルプロピルオキシ基、1-エチルプロピルオキシ基、ヘキシルオキシ基、1-メチルペンチルオキシ基、2-メチルペンチルオキシ基、3-メチルペンチルオキシ基、4-メチルペンチルオキシ基、1,1-ジメチルブチルオキシ基、1,2-ジメチルブチルオキシ基、1,3-ジメチルブチルオキシ基、2,2-ジメチルブチルオキシ基、2,3-ジメチルブチルオキシ基、3,3-ジメチルブチルオキシ基、1-エチルブチルオキシ基、2-エチルブチルオキシ基、1,1,2-トリメチルプロピルオキシ基、1,2,2-トリメチルプロピルオキシ基、1-エチル-1-メチルプロピルオキシ基、1-エチル-2-メチルプロピルオキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数1~8のアルコキシ基が好適な例として挙げられる。
(1)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤とを含有する態様。
(2)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
(3)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(4)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(5)黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
また、アゾメチン金属錯体の含有量は、緑色着色剤の100質量部に対して3質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが更に好ましい。
また、アゾメチン金属錯体の含有量は、フタロシアニン化合物の100質量部に対して3質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが更に好ましい。
また、アゾメチン金属錯体の含有量は、赤色着色剤の100質量部に対して3質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが更に好ましい。
また、アゾメチン金属錯体の含有量は、ジケトピロロピロール化合物の100質量部に対して3質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが更に好ましい。
本発明の着色組成物は樹脂を含有する。樹脂は、例えば、顔料等を着色組成物中で分散させる用途や、バインダーの用途で配合される。なお、主に顔料等を着色組成物中で分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外を目的として樹脂を使用することもできる。
式(a-2)中、Ra11は、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基またはオキシラジカルを表し、Ra12~Ra19は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
式(Ac-2)中、Ar10は芳香族カルボキシル基を含む基を表し、L11は、-COO-または-CONH-を表し、L12は3価の連結基を表し、P10はポリマー鎖を表す。
式(Ar-12)中、n2は1~8の整数を表し、1~4の整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、2であることが更に好ましい。
式(Ar-13)中、n3およびn4はそれぞれ独立して0~4の整数を表し、0~2の整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。ただし、n3およびn4の少なくとも一方は1以上の整数である。
式(Ar-13)中、Q1は、単結合、-O-、-CO-、-COOCH2CH2OCO-、-SO2-、-C(CF3)2-、上記式(Q-1)で表される基または上記式(Q-2)で表される基を表す。
本発明の着色組成物は、溶剤を含有する。溶剤としては、有機溶剤が挙げられる。溶剤の種類は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はない。有機溶剤としては、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤などが挙げられる。これらの詳細については、国際公開第2015/166779号の段落番号0223を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、環状アルキル基が置換したエステル系溶剤、環状アルキル基が置換したケトン系溶剤も好ましく用いることもできる。有機溶剤の具体例としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジクロロメタン、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸シクロヘキシル、シクロペンタノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドなどが挙げられる。ただし有機溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)は、環境面等の理由により低減したほうがよい場合がある(例えば、有機溶剤全量に対して、50質量ppm(parts per million)以下とすることもでき、10質量ppm以下とすることもでき、1質量ppm以下とすることもできる)。
本発明の着色組成物は、顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、色素骨格に酸基または塩基性基が結合した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体を構成する色素骨格としては、キノリン色素骨格、ベンゾイミダゾロン色素骨格、ベンゾイソインドール色素骨格、ベンゾチアゾール色素骨格、イニミウム色素骨格、スクアリリウム色素骨格、クロコニウム色素骨格、オキソノール色素骨格、ピロロピロール色素骨格、ジケトピロロピロール色素骨格、アゾ色素骨格、アゾメチン色素骨格、フタロシアニン色素骨格、ナフタロシアニン色素骨格、アントラキノン色素骨格、キナクリドン色素骨格、ジオキサジン色素骨格、ペリノン色素骨格、ペリレン色素骨格、チオインジゴ色素骨格、イソインドリン色素骨格、イソインドリノン色素骨格、キノフタロン色素骨格、イミニウム色素骨格、ジチオール色素骨格、トリアリールメタン色素骨格、ピロメテン色素骨格等が挙げられる。酸基としては、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基及びこれらの塩が挙げられる。塩を構成する原子または原子団としては、アルカリ金属イオン(Li+、Na+、K+など)、アルカリ土類金属イオン(Ca2+、Mg2+など)、アンモニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ホスホニウムイオンなどが挙げられる。塩基性基としては、アミノ基、ピリジニル基およびその塩、アンモニウム基の塩、並びにフタルイミドメチル基が挙げられる。塩を構成する原子または原子団としては、水酸化物イオン、ハロゲンイオン、カルボン酸イオン、スルホン酸イオン、フェノキシドイオンなどが挙げられる。
本発明の着色組成物は、赤外線吸収剤をさらに含有することができる。例えば、本発明の着色組成物を用いて赤外線透過フィルタを形成する場合においては、着色組成物中に赤外線吸収剤を含有させることで得られる膜について透過させる光の波長をより長波長側にシフトさせることができる。赤外線吸収剤は、極大吸収波長を波長700nmよりも長波長側に有する化合物であることが好ましい。赤外線吸収剤は波長700nmを超え1800nm以下の範囲に極大吸収波長を有する化合物であることが好ましい。また、赤外線吸収剤の波長500nmにおける吸光度A1と極大吸収波長における吸光度A2との比率A1/A2は、0.08以下であることが好ましく、0.04以下であることがより好ましい。
本発明の着色組成物は、重合性化合物を含有することができる。重合性化合物としては、ラジカル、酸または熱により架橋可能な公知の化合物を用いることができる。本発明において、重合性化合物は、例えば、エチレン性不飽和結合含有基を有する化合物であることが好ましい。エチレン性不飽和結合含有基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。本発明で用いられる重合性化合物は、ラジカル重合性化合物であることが好ましい。
本発明の着色組成物は光重合開始剤を含有することができる。光重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
本発明の着色組成物は、環状エーテル基を有する化合物を含有することができる。環状エーテル基としては、エポキシ基、オキセタニル基などが挙げられる。環状エーテル基を有する化合物は、エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)であることが好ましい。エポキシ化合物としては、特開2013-011869号公報の段落番号0034~0036、特開2014-043556号公報の段落番号0147~0156、特開2014-089408号公報の段落番号0085~0092に記載された化合物、特開2017-179172号公報に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれる。
本発明の着色組成物は、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤としては、チオール化合物、メチロール化合物、アミン化合物、ホスホニウム塩化合物、アミジン塩化合物、アミド化合物、塩基発生剤、イソシアネート化合物、アルコキシシラン化合物、オニウム塩化合物などが挙げられる。硬化促進剤の具体例としては、国際公開第2018/056189号の段落番号0094~0097に記載の化合物、特開2015-034963号公報の段落番号0246~0253に記載の化合物、特開2013-041165号公報の段落番号0186~0251に記載の化合物、特開2014-055114号公報に記載のイオン性化合物、特開2012-150180号公報の段落番号0071~0080に記載の化合物、特開2011-253054号公報に記載のエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物、特許第5765059号公報の段落番号0085~0092に記載の化合物、特開2017-036379号公報に記載のカルボキシル基含有エポキシ硬化剤などが挙げられる。硬化促進剤を含有する場合、着色組成物の全固形分中における硬化促進剤の含有量は0.3~8.9質量%が好ましく、0.8~6.4質量%がより好ましい。
本発明の着色組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤は、共役ジエン化合物、アミノジエン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物、インドール化合物、トリアジン化合物などを用いることができる。このような化合物としては、特開2009-217221号公報の段落番号0038~0052、特開2012-208374号公報の段落番号0052~0072、特開2013-068814号公報の段落番号0317~0334、特開2016-162946号公報の段落番号0061~0080に記載された化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。紫外線吸収剤の具体例としては、下記構造の化合物などが挙げられる。紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としては、ミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)が挙げられる。また、紫外線吸収剤は、特許第6268967号公報の段落番号0049~0059に記載された化合物を用いることもできる。
本発明の着色組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p-メトキシフェノールが好ましい。重合禁止剤を含有する場合、着色組成物の全固形分中における重合禁止剤の含有量は、0.0001~5質量%が好ましい。重合禁止剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、アミノ基、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤の具体例としては、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-602)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-603)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBE-602)、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-903)、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBE-903)、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-502)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名 KBM-503)等がある。また、シランカップリング剤の具体例については、特開2009-288703号公報の段落番号0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落番号0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。シランカップリング剤を含有する場合、着色組成物の全固形分中におけるシランカップリング剤の含有量は、0.01~15.0質量%が好ましく、0.05~10.0質量%がより好ましい。シランカップリング剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、界面活性剤を含有することができる。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができる。界面活性剤については、国際公開第2015/166779号の段落番号0238~0245に記載された界面活性剤が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の着色組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性ヒドロキシ基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。着色組成物の全固形分中における酸化防止剤の含有量は、0.01~20質量%であることが好ましく、0.3~15質量%であることがより好ましい。酸化防止剤を含有する場合、酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の着色組成物は、必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、本発明の着色組成物は、必要に応じて、潜在酸化防止剤を含有してもよい。潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100~250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80~200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては、国際公開第2014/021023号、国際公開第2017/030005号、特開2017-008219号公報に記載された化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤の市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。また、特開2018-155881号公報に記載されているように、C.I.ピグメントイエロー129を耐候性改良の目的で添加しても良い。
本発明の着色組成物は、前述の成分を混合して調製できる。着色組成物の調製に際しては、全成分を同時に溶剤に溶解および/または分散して着色組成物を調製してもよいし、必要に応じて、各成分を適宜2つ以上の溶液または分散液としておいて、使用時(塗布時)にこれらを混合して着色組成物を調製してもよい。
本発明の膜は、上述した本発明の着色組成物から得られる膜である。本発明の膜は、カラーフィルタや赤外線透過フィルタなどの光学フィルタに用いることができる。
(1):膜の厚み方向における光透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)で、膜の厚み方向における光透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である。このような分光特性を有する膜は、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長700nmを超える光を透過させることができる。
(2):膜の厚み方向における光透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)で、膜の厚み方向における光透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である膜。このような分光特性を有する膜は、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmを超える光を透過させることができる。
(3):膜の厚み方向における光透過率の、波長400~830nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)で、膜の厚み方向における光透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である膜。このような分光特性を有する膜は、波長400~830nmの範囲の光を遮光して、波長940nmを超える光を透過させることができる。
(4):膜の厚み方向における光透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)で、膜の厚み方向における光透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である膜。このような分光特性を有する膜は、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmを超える光を透過させることができる。
次に、本発明の膜の製造方法について説明する。本発明の膜は、本発明の着色組成物を塗布する工程を経て製造できる。膜の製造方法においては、更にパターン(画素)を形成する工程を含むことが好ましい。パターン(画素)の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、ドライエッチング法が挙げられ、フォトリソグラフィ法が好ましい。
本発明の光学フィルタは、上述した本発明の膜を有する。光学フィルタの種類としては、カラーフィルタおよび赤外線透過フィルタが挙げられ、カラーフィルタであることが好ましい。カラーフィルタとしては、カラーフィルタの着色画素として本発明の膜を有することが好ましい。
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の膜を有する。固体撮像素子の構成としては、本発明の膜を備え、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、以下のような構成が挙げられる。
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の膜を有する。画像表示装置としては、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などが挙げられる。画像表示装置の定義や各画像表示装置の詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木昭夫著、(株)工業調査会、1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田龍男編集、(株)工業調査会、1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。
下記表に記載の原料を混合した混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.1mm径)を用いて3時間混合および分散した。次いで、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて圧力2000kg/cm3および流量500g/minの条件の下、分散処理を行なった。この分散処理を全10回繰り返して、分散液を得た。下記表に記載の配合量を示す数値は質量部である。下記表に、着色剤中における黄色着色剤の含有量(表中の黄色着色剤比)、黄色着色剤中におけるアゾメチン金属錯体の含有量(表中のアゾメチン金属錯体比)も併せて記す。
PG36:C.I.ピグメントグリーン36(フタロシアニン化合物、緑色顔料)
PG58:C.I.ピグメントグリーン58(フタロシアニン化合物、緑色顔料)
PG62:C.I.ピグメントグリーン62(フタロシアニン化合物、緑色顔料)
PR254:C.I.ピグメントレッド254(ジケトピロロピロール化合物、赤色顔料)
PR264:C.I.ピグメントレッド264(ジケトピロロピロール化合物、赤色顔料)
PR272:C.I.ピグメントレッド272(ジケトピロロピロール化合物、赤色顔料)
アゾメチン金属錯体1:C.I.ピグメントイエロー129(アゾメチン銅錯体、下記構造の化合物、黄色顔料)
アゾメチン金属錯体1(C.I.ピグメントイエロー129)とアゾメチン金属錯体2の1:1の固溶体。
PY139:C.I.ピグメントイエロー139(イソインドリン化合物、黄色顔料)
PY150:C.I.ピグメントイエロー150(アゾ化合物、黄色顔料)
PY185:C.I.ピグメントイエロー185(イソインドリン化合物、黄色顔料)
PY215:C.I.ピグメントイエロー215(プテリジン化合物、黄色顔料)
顔料誘導体1:下記構造の化合物
B-1:下記構造の樹脂(固形分濃度30%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液、主鎖に付記した数値は質量比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。重量平均分子量=13000、酸価65mgKOH/g)
メチルメタクリレート50質量部、n-ブチルメタクリレート30質量部、t-ブチルメタクリレート20質量部、PGMEA45.4質量部を反応容器に仕込み、雰囲気ガスを窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール6質量部を添加して、さらにAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)0.12質量部を加え、12時間反応させた。固形分測定により95%が反応したことを確認した。次に、ピロメリット酸無水物9.7質量部、PGMEA70.3質量部、触媒としてDBU(1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン)0.20質量部を追加し、120℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。PGMEAを加えて不揮発分(固形分濃度)を30質量%に調整し、酸価43mgKOH/g、重量平均分子量9000の下記構造の樹脂B-2の樹脂溶液を得た。
樹脂B-2の合成において、t-ブチルメタクリレート20質量部を、(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルメタクリレートに変更した以外は同様にして、酸価43mgKOH/g、重量平均分子量9000の下記構造の樹脂B-3の樹脂溶液を得た。
溶剤1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
下記の表に記載の原料を混合して、着色組成物を製造した。
分散液1~35、c1:上述した分散液1~35、c1
樹脂1:下記構造の樹脂(主鎖に付記した数値はモル比である。重量平均分子量=11000)の40質量%PGMEA溶液
重合性化合物1:下記構造の化合物
光重合開始剤1:下記構造の化合物
界面活性剤1:下記混合物(重量平均分子量=14000)の1質量%PGMEA溶液。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%は質量%である。
シランカップリング剤1:下記構造の化合物(重量平均分子量=3000)の0.2質量%PGMEA溶液
エポキシ化合物1:EHPE3150((株)ダイセル製)
溶剤1:PGMEA
溶剤2:シクロヘキサノン
[長期信頼性評価]
上記表に記載の着色組成物を8インチ(20.32cm)のガラスウエハ上にポストベーク後0.65μmとなるようにスピンコート法で塗布した後、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱して、着色組成物層を形成した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、ベイヤーパターンを有するマスクを介して、300mJ/cm2の露光量で上記着色組成物層を露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、着色組成物層に対し23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーによるリンス、純水を用いた水洗を実施し、さらに、ホットプレートを用いて200℃で5分間加熱(ポストベーク)して、ガラスウエハ上に第1の画素を形成した。続いて特開2013-254047号公報の段落番号0231に記載の感放射線性組成物を使用し、第1の画素形成と同様の方法にて現像および露光を行い、ガラスウエハ上の第1の画素のベイヤーパターンの抜け部に、第2の画素(透明画素)を形成した。顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP200」)を用いて、第2の画素の波長400~700nmの光の透過率(初期分光)を測定した。
次に、第1の画素と第2の画素とをそれぞれ形成したガラスウエハを温度85℃、相対湿度85%の条件下で1500時間静置して信頼性試験を行った後、顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP-SP200」)を用いて、第1の画素との境界から2μm離れた位置における第2の画素の波長400~700nmの光の透過率(信頼性試験後の分光)を測定した。
試験前後の第2の画素の波長400~700nmの光の透過率の変化量(=|信頼性試験前の第2の画素の透過率(%)-信頼性試験後の第2の画素の透過率(%)|)を算出して透過率の変化量の最大値(ΔTmax1)を求め、下記の基準で長期信頼性を評価した。ΔTmax1の値が小さいほど、長期信頼性に優れていることを意味する。
5:ΔTmax1が0.5%以下
4:ΔTmax1が0.5%より大きく、1%以下
3:ΔTmax1が1%より大きく、3%以下
2:ΔTmax1が3%より大きく、5%以下
1:ΔTmax1が5%より大きい
上記表に記載の着色組成物を8インチ(20.32cm)のガラスウエハ上にポストベーク後0.65μmとなるようにスピンコート法で塗布した後、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱して、着色組成物層を形成した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、300mJ/cm2の露光量で着色組成物層を露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、組成物層に対し23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーによるリンス、純水を用いた水洗を実施し、さらに、ホットプレートを用いて200℃で5分間加熱(ポストベーク)して、膜を形成した。得られた膜の透過率を、MCPD3700(大塚電子(株)製)を用いて測定した。
上記膜に対し、スーパーキセノンウェーザーメーターSX75(スガ試験機製)を用いて照度10万luxで1500時間光を照射して耐光性試験を行った。耐光性試験の膜の透過率を、MCPD3700(大塚電子(株)製)を用いて測定した。
試験前後の膜の波長400~700nmの光の透過率の変化量(=|耐光性試験前の膜の透過率(%)-耐光性試験後の膜の透過率(%)|)を算出して透過率の変化量の最大値(ΔTmax2)を求め、下記の基準で耐光性を評価した。ΔTmax2の値が小さいほど、耐光性に優れていることを意味する。
5:ΔTmax2が5%以下
4:ΔTmax2が5%より大きく、10%以下
3:ΔTmax2が10%より大きく、20%以下
2:ΔTmax2が20%より大きく、25%以下
1:ΔTmax2が25%より大きく、30%以下
0:ΔTmax2が30%より大きい
シリコンウエハ上に、緑色着色組成物を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(キヤノン(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量で2μm四方のドットパターンのマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、更に純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、緑色着色組成物をパターニングして緑色画素を形成した。同様に赤色着色組成物、青色着色組成物を同様のプロセスでパターニングして、赤色画素、青色画素を順次形成して、緑色画素、赤色画素および青色画素を有するカラーフィルタを形成した。このカラーフィルタにおいては、緑色画素がベイヤーパターンで形成されており、その隣接する領域に、赤色画素、青色画素がアイランドパターンで形成されている。得られたカラーフィルタを公知の方法に従い固体撮像素子に組み込んだ。この固体撮像素子は好適な画像認識能を有していた。なお、緑色着色組成物としては、実施例2の着色組成物を使用した。赤色着色組成物としては、実施例29の着色組成物を使用した。青色着色組成物については後述する。
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、青色着色組成物を調製した。
青色顔料分散液:30.47質量部
染料1:2.64質量部
樹脂1:0.01質量部
樹脂3:0.04質量部
重合性化合物3:1.56質量部
光重合開始剤4:0.57質量部
添加剤1:0.35質量部
エポキシ化合物2:0.46質量部
界面活性剤101:2.00質量部(1質量%PGMEA溶液として)
PGMEA:5.70質量部
シクロヘキサノン:55.4質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル:0.8質量部
C.I.ピグメントブルー15:6を15質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)2.2質量部、樹脂3 2.2質量部、溶剤1 80.6質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合及び分散した。その後更に、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm2の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行た。この分散処理を10回繰り返し、青色顔料分散液を得た。
Claims (11)
- 黄色着色剤を含む着色剤と、樹脂と、溶剤とを含む着色組成物であって、
前記着色剤中における黄色着色剤の含有量が30質量%以上であり、
前記黄色着色剤は、アゾメチン金属錯体を15質量%以上含み、前記アゾメチン金属錯体は、アゾメチン銅錯体であり、
前記黄色着色剤は、更に、アゾメチン金属錯体以外の黄色着色剤を含み、前記アゾメチン金属錯体以外の黄色着色剤は、アゾ化合物、イソインドリン化合物およびプテリジン化合物から選択される少なくとも1種であり、
前記黄色着色剤は、キノフタロン化合物を実質的に含有せず、
前記樹脂は、グラフト樹脂を含む、
着色組成物。 - 前記着色剤は、緑色着色剤及び赤色着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の着色組成物。
- 前記着色剤は、緑色着色剤を含み、前記緑色着色剤はフタロシアニン化合物を含む、請求項1に記載の着色組成物。
- 前記アゾメチン金属錯体以外の黄色着色剤は、アゾ金属錯体を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の着色組成物。
- 前記着色組成物を用いて厚さ0.65μmの膜を形成した際に、前記膜の光透過率が50%となる波長が、470~520nmの波長範囲に存在する、請求項1~4のいずれか1項に記載の着色組成物。
- 更に、重合性化合物と光重合開始剤とを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の着色組成物。
- カラーフィルタ用または赤外線透過フィルタ用である、請求項1~6のいずれか1項に記載の着色組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の着色組成物から得られる膜。
- 請求項8に記載の膜を有する光学フィルタ。
- 請求項8に記載の膜を有する固体撮像素子。
- 請求項8に記載の膜を有する画像表示装置。
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