CN100385269C - 彩色滤光片用感放射线性组合物、彩色滤光片及彩色液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种感放射线性组合物,其含有(A)颜料、(B)分散剂、(C)碱可溶性树脂、(D)多官能性单体、或者多官能性单体和单官能性单体的组合、(E)光聚合引发剂和(F)溶剂。(B)分散剂利用活性阴离子聚合得到,以固体成分换算,相对(A)颜料100重量份,含有3~35重量份的氨价(单位mgKOH/g)大于零、并且酸价(单位mgKOH/g)是零的丙烯酸系共聚物。该组合物用于形成彩色滤光片。
Description
技术领域
本发明涉及彩色滤光片用感放射线性组合物、彩色滤光片及彩色液晶显示装置。更详细地说,涉及对透射式或反射式的彩色液晶显示装置、彩色摄像管元件等中使用的彩色滤光片制造有用的彩色滤光片用感放射线性组合物、由该彩色滤光片用感放射线性组合物形成的彩色滤光片及具有该彩色滤光片的彩色液晶显示装置。
背景技术
在使用着色感放射线性组合物制造彩色滤光片时,已知有如下的形成方法(参照特开平2-144502号公报和特开平3-53201号公报),通常是在基板上或预先形成有特定图案的遮光层的基板上,形成着色感放射线组合物的被膜,通过具有特定的图案形状的光致掩膜,照射放射线(以下称作“曝光”。),进行显影,溶解除去未曝光部,然后,通过后焙,得到各色像素。
以前对于具有彩色滤光片的彩色液晶显示装置,要求高辉度化,为此,近年来越来越要求彩色滤光片具有高的透光率。另外,近年来,随着数码摄像机及高画质电视机等的普及,对彩色液晶显示装置的高浓度色显示的要求正在提高,要求显示出如冬天的海似的深蓝及纯红的夕阳。在显示高浓度色时,黑色显示部的“黑度”一旦显示不清晰,则形成轮廓模糊的无层次的画面。为此,高浓度色显示要求对比度更高的像素或着色层。
对于如上所述的要求,一般使用的有效方法包括:使用磨碎法或析出法进行微粒化处理的颜料的方法;利用最优化分散微珠径、分散时间等分散工序的最优化,使颜料微粒化的方法等。但是,当颜料进行微粒化时,通过粒子表面积的增加使颜料容易凝集,从而难以得到低粘度且不易随时间增粘的颜料分散物。对此,为了防止颜料的凝集,提出一种方案,即,对颜料添加作为分散剂的具有吸附能力的表面活性剂或树脂。但是,存在的问题在于,多数情况下,即使使用分散剂也不能达到足够的对比度或保存稳定性,另外,随着其添加量的增加显影性显著地下降。
为此,近年来强烈要求开发具有高透光率、高对比度,且显影性、保存稳定性等优良的彩色滤光片用感放射线性组合物。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种具有高对比度,且显影性、保存稳定性等优良的彩色滤光片用感放射线性组合物。
本发明的另外目的在于,提供一种具有上述优良性能的彩色滤光片。
本发明的另外目的在于,提供一种具有上述彩色滤光片的液晶显示装置。
本发明的其它的目的和优点从以下阐述中可以说明。
根据本发明,本发明的目的和优点的第一方面,通过一种感放射线性组合物而实现,为含有(A)颜料、(B)分散剂、(C)碱可溶性树脂、(D)多官能性单体、或者多官能性单体和单官能性单体的组合、(E)光聚合引发剂和(F)溶剂的彩色滤光片用感放射线性组合物;其特征在于,利用活性阴离子聚合得到(B)分散剂,由氨价(单位mgKOH/g)大于零、并且酸价(单位mgKOH/g)是零的丙烯酸系共聚物构成,以固体成分换算,相对(A)颜料100重量份含有3~35重量份该丙烯酸系共聚物,并且用于形成彩色滤光片。
根据本发明,本发明的目的和优点的第二方面,通过一种彩色滤光片而实现,其由前述彩色滤光片用感放射线性组合物形成。
根据本发明,本发明的目的和优点的第三方面,通过一种液晶显示装置而实现,该装置具有前述彩色滤光片。
具体实施方式
下面,对本发明进行详细地说明。
(A)颜料
本发明的颜料没有特别限定,可以是有机颜料、无机颜料中的任何一种,考虑对彩色滤光片要求高纯度且高透过性的发色和耐热性,特别优选有机颜料。
前述有机颜料例如有:在染料索引(C.I.;英国染色师协会发行)中分类为颜料的化合物,具体例如有带有下述的颜料索引(C.I)编号的物质。
C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄13、C.I.颜料黄14、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄20、C.I.颜料黄24、C.I.颜料黄31、C.I.颜料黄55、C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄153、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄155、C.I.颜料黄166、C.I.颜料黄168、C.I.颜料黄211;
C.I.颜料橙36、C.I.颜料橙43、C.I.颜料橙51、C.I.颜料橙61、C.I.颜料橙71;
C.I.颜料红9、C.I.颜料红97、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红149、C.I.颜料红168、C.I.颜料红176、C.I.颜料红177、C.I.颜料红180、C.I.颜料红185、C.I.颜料红207、C.I.颜料红208、C.I.颜料红209、C.I.颜料红215、C.I.颜料红224、C.I.颜料红242、C.I.颜料红243、C.I.颜料红254;
C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫29;
C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6;
C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿136、C.I.颜料绿210;
C.I.颜料棕23、C.I.颜料棕25。
这些有机颜料可以单独使用或混合两种或两种以上使用。
本发明中有机颜料也可以利用再结晶法、再沉淀法、溶剂洗涤法、升华法、真空加热法,或者上述方法的组合进行精制后使用。
另外,前述无机颜料例如有:氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、锌白、硫酸铅、黄色铅、锌黄、氧化铁红(红色氧化铁(III))、镉红、群青、深蓝、氧化铬绿、钴绿、棕土、钛黑、合成铁黑、炭黑等。
这些无机颜料可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
而且,本发明根据情况也可以和前述颜料一起并用染料或天然色素中的一种或一种以上。
(B)分散剂
本发明的分散剂含有由活性阴离子聚合得到的氨价(单位mgKOH/g。以下相同)>0和酸价(单位mgKOH/g。以下相同)=0的丙烯酸系共聚物(以下称作丙烯酸系分散剂(B1))。
丙烯酸系分散剂(B1)的氨价超过0,优选0.5~10,更优选2~6。丙烯酸系分散剂的氨价为0(零)时,颜料的分散性或得到的组合物的保存稳定性倾向于下降。
而且,丙烯酸系分散剂(B1)的酸价必须是0(零)。当丙烯酸系分散剂(B1)具有超过0的酸价时,即使氨价超过0也难以使颜料进行细微地分散,倾向于对比度下降。
丙烯酸系分散剂(B1)的市售品例如有Disperbyk-2000(氨价=4,由BYK Chemie株式会社制)等。
本发明中,丙烯酸系分散剂(B1)可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明中,可以和丙烯酸系分散剂(B1)一起并用其它的分散剂。
前述其它的分散剂例如有:聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯油醚类的聚氧乙烯烷基醚;聚氧乙烯正辛基苯醚、聚氧乙烯正壬基苯醚类的聚氧乙烯烷基苯醚;聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯类的聚乙二醇二酯;山梨糖醇酐脂肪酸酯;脂肪酸改性聚酯;叔胺改性聚氨酯;聚乙烯亚胺类,除此以外,例如还有以下商品名:KP(信越化学工业(株)制);Polyflow(共荣公司化学(株)制);F Top(TokemProducts株式会社制);Megafac(大日本油墨化学工业(株)制);Florade(住友3M株式会社制);Asahi Guard和Surflon(以上为旭硝子(株)制);以及Disperbyk-101、103、107、110、111、115、130、160、161、162、163、164、165、166、170、180、182、2001(以上为BYK Chemie日本株式会社制);SolsperseS5000、S12000、S13240、S13940、S17000、S20000、22000、S24000、S2400GR、S26000、S27000、S28000(Abicia公司制);EFKA46、EFKA47、EFKA48、EFKA745、EFKA4540、EFKA4550、EFKA6750、EFKA LP4008、EFKA LP4009、EFKA LP4010、EFKA LP4015、EFKA LP4050、EFKA LP4055、EFKA LP4560、EFKALP4800、EFKA Polymer400、EFKA Polymer401、EFKA Polymer402、EFKA Polymer403、EFKA Polymer450、EFKA Polymer451、EFKAPolymer453(EFKA化学株式会社制;Adisper PB-822(味之素精密技术公司制)等。
这些其它的分散剂可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
其它分散剂的使用比例是相对丙烯酸系分散剂(B1)和其它分散剂的总量优选0~75%,更优选0~50重量%。其它的分散剂的使用比例超过75重量%时,可能不能确保对比度、显影性和保存稳定性之间的良好的平衡。
本发明的丙烯酸系分散剂(B1)的使用量(固体成分换算)相对(A)颜料100重量份为3~35重量份,优选10~30重量份。丙烯酸系分散剂(B1)的使用量不足3重量份时,可能影响对比度和保存稳定性,相反,当超过35重量份时,可能会影响碱显影性。
(C)碱可溶性树脂
本发明中的碱可溶性树脂优选使用相对(A)颜料具有粘合剂作用,且在制造彩色滤光片时,对在该显影处理工序中使用的显影液、特别碱显影液具有可溶性的物质。例如,优选具有羧基的碱可溶性树脂,特别优选具有一个以上的羧基的乙烯性不饱和单体(以下称作“含有羧基的不饱和单体”)和其它的可以共聚的乙烯性不饱和单体(以下称作“共聚性不饱和单体”)的共聚物(以下称作“含有羧基的共聚物”)。
含有羧基的不饱和单体例如有(甲基)丙烯酸、丁烯酸、α-氯代丙烯酸、肉桂酸类的不饱和单羧酸;
马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐、中康酸类的不饱和二羧酸或其酸酐;
三元以上的不饱和多元羧酸或其酐;
琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰基乙氧基]酯、苯二甲酸单[2-(甲基)丙烯酰基乙氧基]酯类的2元以上的多元羧酸的单[(甲基)丙烯酰基烷氧基]酯;
ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯类的两末端上具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯等。
在这些含有羧基的不饱和单体中,邻苯二甲酸单[2-丙烯酰基乙氧基]酯以商品名M-5400(东亚合成(株)制)有市售。
前述含有羧基的不饱和单体可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
另外,共聚性不饱和单体例如有:
苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯、对氯代苯乙烯、邻甲氧基苯乙烯、间甲氧基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、邻乙烯基苄基甲醚、间乙烯基苄基甲醚、对乙烯基苄基甲醚、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚类的芳香族乙烯基化合物;
茚、1-甲基茚类的茚类;
(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基丙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基二丙二醇酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙三醇单(甲基)丙烯酸酯类的不饱和羧酸酯;
(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-氨基丙酯、(甲基)丙烯酸2-二甲氨基丙酯、(甲基)丙烯酸3-氨基丙酯、(甲基)丙烯酸3-二甲氨基丙酯类的不饱和羧酸氨基烷基酯;
(甲基)丙烯酸缩水甘油酯类的不饱和羧酸缩水甘油酯;
N-苯基马来酰亚胺、N-邻羟苯基马来酰亚胺、N-间羟苯基马来酰亚胺、N-对羟苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸酯、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸酯、N-琥珀酰亚胺基-6-马来酰亚胺癸酸酯、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺丙酸酯、N-(吖啶基)马来酰亚胺类N-位取代马来酰亚胺;
乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、酪酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯类的羧酸乙烯酯;
乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、烯丙基缩水甘油醚类的其它的不饱和醚;
(甲基)丙烯腈、α-氯代丙烯腈、氰化乙烯叉类的氰化乙烯基化合物;
(甲基)丙烯酰胺、α-氯代丙烯酰胺、N-2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺类不饱和酰胺;
1,3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯类的脂肪族共轭二烯;
聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚硅氧烷类的在聚合物分子链的末端上具有单(甲基)丙烯酰基的大分子单体等。
这些共聚性不饱和单体可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明的含有羧基的共聚物,优选以(甲基)丙烯酸为必要成分,根据情况还含有选自琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰乙氧基]酯以及ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯中的至少一种化合物的含有羧基的不饱和单体成分、和选自苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、丙三醇单(甲基)丙烯酸酯、N-位取代马来酰亚胺、聚苯乙烯大分子单体和聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体中的至少一种形成的共聚物(以下称作含有羧基的共聚物(C1)。)。
含有羧基的共聚物(C1)的具体例有:
(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/聚苯乙烯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/聚苯乙烯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚苯乙烯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-间羟苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-对羟苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸甘油单酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸甘油单酯/N-对羟苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰乙氧基]酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰乙氧基]酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-对羟苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰乙氧基]酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸烯丙酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-间羟苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-对羟苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸甘油单酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物等。
含有羧基的共聚物中的含有羧基的不饱和单体的共聚比率相对含有羧基的共聚物优选5~50重量%、更优选10~40重量%。这种情况下当该共聚比率不足5重量%时,得到的感放射线性组合物相对碱显影液的溶解性倾向于下降,相反,当超过50重量%时,相对碱显影液的溶解性过大,在利用碱显影液显影时,容易导致出现像素从基板脱落或像素表面的膜发生皲裂。
碱可溶性树脂采用凝胶渗透色谱(GPC,洗脱溶剂:四氢呋喃)测定的Mw优选3,000~300,000,更优选5,000~100,000。
另外,碱可溶性树脂采用凝胶渗透色谱(GPC,洗脱溶剂:四氢呋喃)测定的Mn优选3,000~60,000,更优选5,000~25,000。
另外,碱可溶性树脂的Mw和Mn的比(Mw/Mn)优选1~5,更优选1~4。
本发明中,通过使用具有上述的特定的Mw和Mn的碱可溶性树脂,可以得到显影性优良的感放射线性组合物。由此,可以形成具有清晰的图案边缘的像素图案,同时在显影时在未曝光部的基板上和遮光层上难以产生残渣、表面污染、膜残留等。
本发明中,碱可溶性树脂可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明中的碱可溶性树脂的使用量相对(A)颜料100重量份,优选10~1,000重量份,更优选20~500重量份。这种情况下,在碱可溶性树脂的使用量小于10重量份时,可能碱显影性下降,或在未曝光部的基板上或者遮光层上出现表面污染、膜残留,相反,当超过1,000重量份时,由于颜料浓度相对的下降,会难以达到薄膜实现目的的色浓度。
(D)多官能性单体
本发明中的多官能性单体具有两个或两个以上的聚合性不饱和键。
多官能性单体例如有:乙二醇、丙二醇类的烷二醇的二(甲基)丙烯酸酯;
聚乙二醇、聚丙二醇类的聚烷二醇的二(甲基)丙烯酸酯;
丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇类的3元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯或其二羧酸改性物;
聚酯、环氧树脂、聚氨酯、醇酸树脂、有机硅树脂、螺烷树脂类的低(甲基)丙烯酸酯;
两末端羟基聚-1,3-丁二烯、两末端羟基聚异戊二烯、两末端羟基聚己内酯类的两末端羟基化聚合物的二(甲基)丙烯酸酯及三[2-(甲基)丙烯酰基乙氧基]磷酸酯等。
这些官能性单体中,优选三元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯及其二羧酸改性物,具体例如有:三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;特别优选三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、及二季戊四醇六丙烯酸酯。也就是,从得到的丙烯酸系共聚物具有着色层的强度和表面平滑性好、且难以在未曝光部的基板上和遮光层上污染表面、出现膜残留等特性考虑,进行上述优选。
前述多官能性单体可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明的多官能性单体的使用量相对(C)碱可溶性树脂100重量份,优选5~500重量份,更优选20~300重量份。在多官能性单体的使用量小于5重量份时,着色层的强度或表面平滑性倾向于下降,相反,当超过500重量份时,倾向于碱显影性下降,或容易在未曝光部的基板上或遮光层上出现表面污染、膜残留等。
另外,本发明中,也可以将多官能性单体的一部分替换成具有1个聚合性不饱和键的单官能团的单体,使用多官能性单体和单官能性单体的组合。
前述单官能性单体,例如有与对(C)碱可溶性树脂举出的含有羧酸基的不饱和单体或和聚合性不饱和单体相同的单体,或者N-(甲基)丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-ε-己内酰胺,除此之外,例如还有市售品M-5600(商品名、东亚合成(株)制)等。
这些单官能性单体可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明中,单官能性单体的使用比率相对多官能性单体和单官能性单体的总量,优选90重量%以下,更优选50重量%以下。这种情况下,当单官能性单体的使用比率超过90重量%时,像素的强度或表面平滑性可能会变得不充分。
本发明中,多官能性单体和单官能性单体的组合的总使用量相对(C)碱可溶性树脂100重量份,优选为5~500重量份,更优选20~300重量份。当该总使用量小于5重量份时,像素的强度或表面平滑性倾向于下降,相反,当超过500重量份时,倾向于碱显影性下降,或容易在未曝光部的基板上或遮光层上出现表面污染、膜残留等。
(E)光聚合引发剂
本发明的光聚合引发剂是一种利用可见光、紫外线、远紫外线、电子线、X线等的曝光,可以产生可以引发前述(D)多官能性单体和根据情况并用的单官能性单体发生聚合的活性种化合物。
这样的光聚合引发剂例如有:苯乙酮系化合物、联咪唑系化合物、三嗪系化合物、安息香系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、咕吨酮系化合物、重氮系化合物等。
本发明中,光聚合引发剂可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。本发明的光聚合引发剂特别优选使用选自苯乙酮系化合物、联咪唑系化合物和三嗪系化合物中的至少一种。
本发明中优选的聚合引发剂中,苯乙酮系化合物的具体例有:2-羟基-2甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉基丙烷-1、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1、1-羟基环己基·苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮等。
这些苯乙酮系化合物中特别优选2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉基丙烷-1、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁烷-1等。
前述苯乙酮系化合物可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明中,光聚合引发剂使用苯乙酮系化合物时,其使用量相对(D)多官能性单体100重量份、或者其和单官能性单体的总量100重量份为0.01~100重量份,更优选1~80重量份、特别优选5~60重量份。当苯乙酮系化合物的使用量小于0.01重量份时,曝光产生的固化不够,会难以得到像素图案根据特定取向进行配置的着色层,相反,当超过100重量份时,形成的像素倾向于在显影时容易从基板脱落。
另外,前述联咪唑系化合物的具体物质例如有:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2,4-二溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2,4,6-三溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑等。
这些联咪唑系化合物中,更优选2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑;2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑,其中特别优选2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑。
前述联咪唑系化合物因为相对溶剂的溶解性好,不产生未溶解物、析出物等杂质,并且,灵敏度高、利用能量小的曝光进行照射就可以充分地使其发生固化反应,同时在未曝光部不产生固化反应,故曝光后的被膜将相对显影液不溶的固化部分和相对显影液具有高溶解性的未固化部分明确地区分开。为此,可以形成按照特定取向配置有无凹陷(undercut)像素图案的高精细着色层。
前述联咪唑系化合物可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明中,光聚合引发剂使用联咪唑系化合物时,其使用量相对(D)多官能性单体100重量份或者其和单官能性单体的总量100重量份为0.01~40重量份,更优选1~30重量份、特别优选1~20重量份。当联咪唑系化合物的使用量小于0.01重量份时,曝光产生的固化不够,会难以得到像素图案根据特定取向进行配置的着色层,相反,当超过40重量份时,形成的像素倾向于在显影时容易从基板脱落。
供氢体
本发明中,光聚合引发剂使用联咪唑系化合物时,考虑到进一步改善灵敏度,优选并用下述的供氢体。
这里所述的“供氢体”是指相对通过曝光由联咪唑系化合物产生的自由基,可以供给氢原子的化合物。
本发明的供氢体优选下述定义的硫醇系化合物、胺系化合物等。
前述硫醇系化合物由下述化合物(下面称作“硫醇系供氢体”)构成,即,以苯环或杂环为母核,含有1个或1个以上、优选1~3个、更优选1~2个在该母核上直接键合的硫醇基的化合物。
另外,前述胺系化合物由下述化合物构成,即,以苯环或杂环为母核,含有一个以上、优选1~3个、更优选1~2个的直接键合于该母核的氨基的化合物(下面称作“胺系供氢体”)。
另外,这些供氢体也可以同时具有巯基和氨基。
下面,对这些供氢体更具体的进行说明。
硫醇系供氢体可以分别含有1个或1个以上的苯环或杂环,另外可以含有苯环和杂环两种,在含有两个以上这样的环时,可以形成也可以不形成稠环。
另外,硫醇系供氢体在具有两个或两个以上的巯基时,只要残留至少一个游离的巯基,剩余的1个或1个以上的巯基也可以用烷基、芳烷基或芳基取代;而且,只要残留至少一个游离的巯基,就可以具有如下结构单元,即,两个硫原子通过两个亚烷基等的两价的有机基团键合的结构单元、或者两个硫原子通过二硫醚的形式键合的结构单元。
而且,硫醇系供氢体也可以在巯基以外的位置,利用例如羧基、烷氧基羰基、取代烷氧基羰基、苯氧基羰基、取代苯氧基羰基、硝基等取代。
这些硫醇系供氢体的具体例例如有:2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并咪唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-巯基-2,5-二甲氨基吡啶等。
这些硫醇系供氢体中,优选2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑,特别优2-巯基苯并噻唑。
其次,胺系供氢体可以分别具有一个以上的苯环或者杂环,另外可以具有苯环和杂环两种。在具有两个或两个以上的这些环时,可以形成也可以不形成稠环。
胺系供氢体的一个以上的氨基也可以被烷基或者取代烷基取代。另外,在氨基以外的位置也可以利用羧基、烷氧羰基、取代烷氧羰基、苯氧羰基、取代苯氧羰基、硝基取代。
这些胺系供氢体的具体物质例如有:4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮、4-二乙氨基苯乙酮、4-二甲氨基苯丙酮、乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯、4-二甲氨基安息香酸、4-二甲氨基苯基氰等。
这些胺系供氢体中优选4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮等;更优选4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮。
另外,胺系供氢体在使用联咪唑系化合物以外的光聚合引发剂时,也具有增敏剂的作用。
本发明中供氢体可以单独使用,也可以混合两种或两种以上使用。但考虑形成的像素在显影时难以从基板脱落,或者像素的强度和灵敏度高这方面,优选配合使用一种或一种以上的硫醇系供氢体和一种或一种以上的胺系供氢体。
硫醇系供氢体和胺系供氢体的优选组合的具体例例如有:2-巯基苯并噻唑/4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮;2-巯基苯并噻唑/4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮;2-巯基苯并噁唑/4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮;2-巯基苯并噁唑/4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮等。更优选的组合为2-巯基苯并噻唑/4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮,2-巯基苯并噁唑/4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮。特别优选的组合为2-巯基苯并噻唑/4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮。
硫醇系供氢体和胺系供氢体的组合中,硫醇系供氢体和胺系供氢体的重量比优选1∶1~1∶4,更优选1∶1~1∶3。
本发明中,在将供氢体与联咪唑系化合物并用时,其使用量相对(D)多官能性单体100重量份或者其和单官能性单体的总量100重量份,优选为0.01~40重量份,更优选1~30重量份、特别优选1~20重量份。当供氢体的使用量小于0.01重量份时,灵敏度改善效果倾向于下降。相反,当超过40重量份时,形成的像素在显影时倾向于易于从基板脱落。
另外,前述三嗪化合物具体物质例如有:2,4,6-三(三氯甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(4-二乙氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪等有卤代甲基的三嗪系化合物。
这些三嗪系化合物中,特别优选2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪。
前述三嗪系化合物可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
本发明中,在使用三嗪系化合物作为光聚合引发剂时,其使用量相对(D)多官能性单体100重量份或者其和单官能性单体的总量100重量份,优选为0.01~40重量份,更优选1~30重量份,进一步优选1~20重量份。这种情况下,当三嗪系化合物的使用量小于0.01重量份时,曝光引起的固化不充分,可能会难以得到根据特定取向配置了像素图案的着色层,相反,当超过40重量份时,形成的像素倾向于在显影时容易从基板脱落。
添加剂成分
本发明的彩色滤光片用感放射线性组合物根据需要也可以含有各种添加剂。
前述添加剂例如可以列举出,具有进一步改善感放射线性组合物对碱显影液的溶解性,且进一步抑制显影后的未溶解物残存的作用等的有机酸或有机胺化合物(但是,前述供氢体除外)等。
前述有机酸优选在分子中具有1个或1个以上的羧基的、脂肪酸或含有苯基的羧酸。
前述脂肪族羧酸例如有:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸、辛酸等脂肪族单羧酸;
草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、甲基琥珀酸、四甲基琥珀酸、环己烷二羧酸、衣康酸、柠康酸、马来酸、富马酸、中康酸类的脂肪族二羧酸;
丙三羧酸、丙烯三羧酸、樟脑三酸类脂肪族三羧酸等。
另外,前述含有苯基的羧酸例如有:羧基直接键合在苯基上的化合物及羧基通过2价的碳链键合在苯基上的化合物等。
含有苯基的羧酸例如有:安息香酸、甲苯酸、枯酸、2,3-二甲基苯甲酸、3,5-二甲基苯甲酸类芳香族单羧酸;
邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸类芳香族二羧酸;
偏苯三酸、均苯三酸、偏苯四甲酸、均苯四甲酸等3元以上的芳香族多元羧酸,
苯基乙酸、氢化阿托酸、氢化肉桂酸、苦杏仁酸、苯基琥珀酸、阿托酸、肉桂酸、肉桂叉酸、香豆酸、伞形酸等。
这些有机酸中从碱溶解性、后述的对溶剂的溶解性、在未曝光部的基板上和遮光层上的表面污染及膜残留的防止等方面考虑,脂肪族羧酸优选脂肪族二羧酸,特别优选丙二酸、己二酸、衣康酸、柠康酸、富马酸、中康酸等,另外,含有苯基的羧酸优选芳香族二羧酸类,特别优选邻苯二甲酸。
前述有机酸可以单独使用或混合两种或两种以上使用。
有机酸的使用量相对(A)~(E)成分和添加剂成分的总量100重量份优选15重量份以下,更优选10重量份以下。这种情况下,有机酸的使用量超过15重量份时,形成的像素相对基板的密合性倾向于降低。
另外,前述有机胺化合物优选在分子中含有一个以上的氨基的脂肪胺或含有苯基的胺。
前述脂肪胺例如有:正丙基胺、异丙基胺、正丁基胺、异丁基胺、仲丁基胺、叔丁基胺、正戊基胺、正己基胺类的单(环)烷基胺;
甲基·乙基胺、二乙基胺、甲基·正丙基胺、乙基·正丙基胺、二正丙基胺、二异丙基胺、二正丁基胺、二异丁基胺、二仲丁基胺、二叔丁基胺类的二(环)烷基胺;
二甲基·乙基胺、甲基·二乙基胺、三乙基胺、二甲基·正丙基胺、二乙基·正丙基胺、甲基·二正丙基胺、乙基·二正丙基胺、三正丙基胺、三异丙基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、三仲丁基胺、三叔丁基胺类的三(环)烷基胺;
2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、4-氨基-1-丁醇类的单(环)烷醇胺;
二乙醇胺、二正丙醇胺、二异丙醇胺、二-正丁醇胺、二异丁醇胺类的二(环)烷醇胺;
三乙醇胺、三正丙醇胺、三异丙醇胺、三正丁醇胺、三异丁醇胺等三(环)烷醇胺类;
3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、4-氨基-1,2-丁二醇、4-氨基-1,3-丁二醇、3-二甲氨基-1,2-丙二醇、3-二乙氨基-1,2-丙二醇、2-二甲氨基-1,3-丙二醇、2-二乙氨基-1,3-丙二醇类氨基(环)烷二醇;
β-丙氨酸、2-氨基丁酸、3-氨基丁酸、4-氨基丁酸、2-氨基异丁酸、3-氨基异丁酸类的氨基羧酸等。
另外,含有苯基的胺例如有氨基直接键合在苯基上的化合物、氨基通过两价的碳链键合在苯基上的化合物等。
含有苯基的胺例如有苯胺、邻甲基苯胺、间甲基苯胺、对甲基苯胺、对乙基苯胺、1-萘胺、2-萘胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、对甲基-N,N-二甲基苯胺类的芳香族胺;
邻氨基苄醇、间氨基苄醇、对氨基苄醇、对二甲氨基苄醇、对二乙氨基苄醇类的氨基苄醇类;
邻氨基酚、间氨基酚醇、对氨基酚、对二甲氨基酚、对二乙氨基酚类的氨基酚类;
间氨基安息香酸、对氨基安息香酸、对二甲氨基安息香酸、对二乙氨基安息香酸类的氨基安息香酸类等。
这些有机氨基化合物中,从后述的对溶剂的溶解性、在未曝光部的基板上和遮光层上的表面污染及膜残留的防止等方面考虑,脂肪胺优选单(环)烷醇胺类和氨基(环)烷二醇,特别优选2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、5-氨基-1-戊醇、3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、4-氨基-1,2-丁二醇等。另外,含有苯基的胺优选氨基酚类、邻氨基酚、间氨基酚、对氨基酚等。
前述有机氨基化合物可以单独使用或混合两种或两种以上使用。
有机氨基化合物的使用量相对(A)~(E)成分和添加剂成分的总量100重量份,优选为15重量份以下,更优选10重量份以下。这种情况下,有机氨基化合物的使用量超过15重量份时,形成的像素对基板的密合性倾向于降低。
另外,前述以外的添加剂成分例如有铜酞菁衍生物等的蓝色颜料衍生物和黄色颜料衍生物等的分散助剂;玻璃、氧化铝等填充剂;
聚乙烯基醇、聚乙二醇单烷基醚、聚(氟烷基丙烯酸酯)类等的高分子化合物;
非离子系、阳离子系、阴离子系等表面活性剂;
乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基·甲基·二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧丙基·甲基·二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基·甲基·二甲氧基硅烷、3-氯丙基·三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷类密合促进剂;
2,2-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二-叔丁基苯酚类的抗氧剂;
2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑、烷氧基二苯甲酮类的紫外线吸收剂;
聚丙烯酸钠类的抗凝剂;
1,1’-偶氮双(环己烷-1-腈)、2-苯基偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈等的热自由基引发剂等。
(F)溶剂
本发明的溶剂只要是使构成感放射线性组合物的(A)~(E)成分和添加剂成分分散或溶解,且不与这些成分反应,具有适当的挥发性的物质,就可以适当地选择使用。
这些溶剂例如有甲醇、乙醇、苄醇等的醇类;
乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丙醚、乙二醇单正丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丙醚、二乙二醇单正丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单正丙醚、二丙二醇单正丁醚、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单乙醚类的(多)烷二醇单烷基醚;
乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单正丙醚乙酸酯、乙二醇单正丁醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单正丙醚乙酸酯、二乙二醇单正丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯类(多)烷二醇单烷基醚乙酸酯;
二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚、四氢呋喃类的其它的醚类;
甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮、二丙酮醇(4-羟基-4-甲基戊烷-2-酮)、4-羟基-4-甲基己烷-2-酮等酮类;
乳酸甲酯、乳酸乙酯类的乳酸烷基酯;
乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、加速正戊酯、乙酸异戊酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙酸正丁酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、羟基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等的其它的酯类;
甲苯、二甲苯等芳香烃;
N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类等。
这些溶剂中从溶解性、颜料分散性、涂敷性等方面考虑,特别优选苄醇、乙二醇单正丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单正丁醚乙酸酯、二乙二醇单正丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、环己酮、2-庚酮、3-庚酮、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、丙酮酸乙酯等。
前述溶剂可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
而且,和前述溶剂一起可以并用苄基乙醚、二己醚、丙酮基丙酮、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、乙酸苄酯、安息香酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙二醇单苯醚乙酸酯类的高沸点溶剂。
前述高沸点溶剂可以单独使用也可以混合两种或两种以上使用。
溶剂的使用量没有特别限定,从得到的感放射线性组合物的涂敷性、保存稳定性等方面考虑,除该组合物的溶剂以外的各成分的总浓度为5~50重量%、更优选10~40重量%。
彩色滤光片的形成方法
下面,使用本发明的彩色滤光片用感放射线性组合物(以下也简称为“感放射线性组合物”)对本发明的形成彩色滤光片的方法进行说明。
形成本发明的彩色滤光片的方法使至少下述(1)~(4)的工序按照如下顺序进行。
(1)将本发明的感放射线性组合物的被膜形成在基板上的工序。
(2)使前述被膜的至少一部分照射放射线的工序。
(3)使曝光后的被膜显影的工序。
(4)将显影后的被膜进行后焙的工序。
下面对这些工序依次进行说明。
(1)工序
首先,在基板的表面上根据需要形成遮光层,使形成像素的部分分开,在该基板上涂敷本发明的感放射线性组合物之后,进行后焙,使溶剂蒸发,形成被膜。
在该工序中使用的基板例如有玻璃、硅、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺亚胺、聚酰亚胺、聚醚砜,除此之外有环状烯烃的开环聚合物及其加氢物等。
另外,这些基板上根据需要,也可以进行利用硅烷偶联剂等的药品处理,等离子体处理、离子喷镀、溅射、气相反应法、真空蒸镀等适当的前处理。
将感放射线性组合物涂敷在基板上时,例如可以采用旋涂、流涂、辊涂等适当的涂敷法,优选使用旋涂机或狭缝接触型涂敷机。
预焙的条件优选在70~110℃进行2~4分钟左右。
涂敷厚度干燥后的膜厚优选为0.1~8.0μm,更优选0.2~6.0μm,特别优选0.2~4.0μm。
(2)工序
然后,对形成被膜的至少一部分照射放射线。该工序中,在被膜的一部分上照射时,例如通过具有特定图案的光致掩膜进行照射。
曝光使用的放射线例如有可见光、紫外线、远紫外线、电子线、X线等放射线,可以适当地选择使用。优选使用波长190~450nm范围的放射线。
放射线的曝光量例如为10~10,000J/m2左右。
(3)工序
然后,将曝光后的被膜使用显影液、优选使用碱显影液进行显影,通过溶解除去被膜的未曝光部分,形成特定的图案。
前述碱显影液例如优选碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基铵羟基氧化物、胆碱、1,8-二氮杂双环-[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环-[4.3.0]-5-壬烯等水溶液。
前述碱显影液可以适当的添加例如甲醇、乙醇类的水溶性有机溶剂及表面活性剂等。另外,碱显影后通常用水洗。
显影处理法可以使用淋洗显影法、喷射显影法、浸渍显影法、液浸(puddle)(盛有液体)显影法等。
显影条件在常温下优选5~300秒左右。
(4)工序
然后,将显影后的被膜进行后焙,可以得到以特定取向配置着像素图案的基板。
后焙的处理条件例如优选在180~240℃进行15~90分钟左右。如上所述形成的像素膜厚优选0.1~6.0μm,更优选0.5~3.0μm。
通过使用分散了红色、绿色和蓝色的颜料的各感放射线性组合物反复进行前述(1)~(4)工序,将红色、绿色或蓝色的像素图案形成在同一基板上,由此,可在基板上形成以特定取向配置着红色、绿色和蓝色的三原色的像素图案的着色层。
另外,本发明中可以任意选择各色像素图案的形成顺序。
彩色滤光片
本发明的彩色滤光片是利用本发明的彩色滤光片用感放射线性组合物形成的。
本发明的彩色滤光片除透射式或反射式的彩色液晶显示装置之外,对彩色摄像管元件、彩色传感器等非常有用。
彩色液晶显示装置
本发明的彩色液晶显示装置具有本发明的彩色彩色滤光片用感放射线性组合物形成的彩色滤光片。
本发明的彩色液晶显示装置可以采用适当的结构。例如可以采用如下结构:在配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板和别的基板上形成彩色滤光片,通过液晶层将驱动用基板和形成了彩色滤光片的基板相对配置;而且也可以采用如下构造:通过液晶层相对配置在配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板的表面上形成了彩色滤光片的基板,和形成了ITO(掺杂了锡的氧化铟)电极的基板。后者结构的优点在于,可以明显地提高开口率,可以得到明亮高精细的液晶显示装置。
如上所述,本发明的彩色滤光片用感放射线性组合物具有高的对比度,且显影性、保存稳定性等好。
因此,本发明的彩色滤光片用感放射线性组合物非常适合应用在电子工业领域中的以彩色液晶显示装置用彩色滤光片为主的各种的彩色滤光片的制造中。
实施例
下面,通过实施例进一步具体地说明本发明的实施方式。但是,本发明不限于下述的实施例。
实施例1
将(A)颜料:C.I颜料红254/C.I颜料红177=50/50(重量比)混合物100重量份;(B)分散剂:Disperbyk-2000(固体成分浓度46.2重量%)40重量份(换算成固体成分约为18.48重量份);(C)碱可溶性树脂:甲基丙烯酸/2-羟基乙基甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸苄酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体共聚物(共聚重量比=15/15/60/10、Mw=20,000、Mn=10,000重量份;(D)多官能性单体:二季戊四醇六丙烯酸酯100重量份;(E)光聚合引发剂:2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1,40重量份;以及(F)溶剂:丙二醇单甲醚乙酸酯500重量份和3-乙氧基丙酸乙酯670重量份和丙二醇单甲醚30重量份,混合,配制感放射线性组合物。
实施例2
取代实施例1中的(B)分散剂Disperbyk-2000 40重量份,使用Disperbyk-2000 30重量份(换算成固体成分约为13.86重量份)和Disperbyk-165(氨价=15、酸价=0、固体成分浓度39.6重量%)30重量份(换算成固体成分约为11.88重量份),除此之外其它和实施例1相同,配制感放射线性组合物。
实施例3
将(A)颜料:C.I颜料蓝100重量份;(B)分散剂:Disperbyk-2000 60重量份(换算成固体成分约为27.72重量份);(C)碱可溶性树脂:甲基丙烯酸/ω-羧基二己内酯单丙烯酸酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯/丙三醇单甲基丙烯酸酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物(共聚物重量比=15/10/10/35/10/20、Mw=6,000、Mn=3,000)120重量份;(D)多官能性单体:二季戊四醇六丙烯酸酯150重量份;(E)光聚合引发剂:2-甲基(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉基-1-丙酮-1,60重量份;以及(F)溶剂:丙二醇单甲醚乙酸酯650重量份和3-甲氧基丁基乙酸酯800重量份和丙二醇单乙醚50重量份,混合,配制感放射线性组合物。
实施例4
取代实施例3中的(B)分散剂Disperbyk-2000 60重量份,使用Disperbyk-2000 30重量份(换算成固体成分约为13.86重量份)和Disperbyk-2001(氨价=29、酸价=19、固体成分浓度45.1重量%)30重量份(换算成固体成分约为13.53重量份),除此之外,其它和实施例3相同,配制感放射线性组合物。
实施例5
将(A)颜料:C.I颜料绿36/C.I颜料黄150=50/50(重量比)混合物100重量份100重量份;(B)分散剂:Disperbyk-200070重量份(换算成固体成分约为32.34重量份);(C)碱可溶性树脂:甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚重量比=25/75、Mw=30,000、Mn=11,000)80重量份;(D)多官能性单体:二季戊四醇六丙烯酸酯70重量份;(E)光聚合引发剂:2-甲基(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉基-1-丙酮-1,30重量份;以及(F)溶剂:丙二醇单甲醚乙酸酯780重量份和环己酮200重量份和乳酸乙酯20重量份,混合,配制感放射线性组合物。
比较例1
取代实施例1中的(B)分散剂Disperbyk-2000 40重量份,使用Solsperse S24000(氨价=50、酸价=25)20重量份,除此之外,其它和实施例1相同,配制感放射线性组合物。
比较例2
将实施例1中的(B)分散剂Disperbyk-2000的使用量改变成80重量份(换算成固体成分约为36.96重量份),除此之外,其它和实施例1相同,配制感放射线性组合物。
比较例3
取代实施例3中的(B)分散剂Disperbyk-2000 60重量份,使用Disperbyk-165(氨价=50、酸价=0、固体成分浓度39.6重量份)70重量份(固体成分换算约28重量份),除此之外,其它和实施例3相同,配制感放射线性组合物。
比较例4
取代实施例3中的(B)分散剂Disperbyk-2000 60重量份,使用Disperbyk-165 90重量份(固体成分换算约36重量份),除此之外,其它和实施例3相同,配制感放射线性组合物。
比较例5
取代实施例5中的(B)分散剂Disperbyk-2000 70重量份,使用Disperbyk-182(氨价=14、酸价=0、固体成分浓度44.6重量份)70重量份(固体成分换算约31.22重量份),除此之外,其它和实施例5相同,配制感放射线性组合物。
评价
对各实施例和各比较例的感放射线性组合物,按照下述方面进行评价。将评价结果示于表1。
显影性的评价:
将各感放射线性组合物使用旋涂机涂敷在Corning公司制#1737玻璃基板表面上,然后,在90℃进行3分钟的预焙,形成膜厚2.0μm的被膜。之后,将基板冷却至室温之后,使用高压水银灯(照度250W/m2),通过光致掩膜,以1,000J/m2的曝光量对被膜照射含有365nm、405nm和436nm的各波长的紫外线。然后,作为显影液使用23℃的JSR(株)制显影液CD150CR(含有氢氧化钾0.04重量%),在显影液喷出压0.1Mpa(喷嘴直径1.0mm)下,进行1分钟间隔的淋洗显影,之后用超纯水洗涤,再在200℃后焙30分钟,在基板上形成条纹状像素图案。
然后,贯观察得到的像素图案,将未曝光部的基板上看到残渣或表面污染的情况评价为“▲”,将像素图案上没有看到残缺或剥离的情况评价为“△”,将未曝光部的基板上看到残渣或表面污染,且在像素图案看到残缺或剥离的情况评价为“×”,没有看到未曝光部的基板上有残渣或表面污染,且在像素图案上没有看到残缺或剥离的情况评价为“○”。
对比度的评价:
将形成像素图案的基板用2片偏向板夹持,用荧光灯(波长范围380~780nm从背面侧照射,同时使前面侧的偏向板旋转,测定透过的光强度的最大值和最小值,算出其最大值和最小值的比(最大值/最小值),进行评价。这时,比值在2000以上时,对比度可以说良好。
保存稳定性的评价:
对各感放射线性组合物使用东京仪器制E型粘度计测定初期粘度。另外,将各感放射线性组合物50g放入遮光玻璃容器,在密闭状态下在23℃静置14天,之后,使用东京仪器制E型粘度计测定静置后粘度。这时,计算出相对静置后粘度的初期粘度的变化率,变化率不足5%时,评价为“○”,5%以上小于10%的情况评价为“△”,将10%以上的情况评价为“×”。
表1
显影性 | 对比度 | 保存稳定性 | |
实施例1 | ○ | 2200 | ○ |
实施例2 | ○ | 2000 | ○ |
实施例3 | ○ | 3000 | ○ |
实施例4 | ○ | 2700 | ○ |
实施例5 | ○ | 3500 | ○ |
比较例1 | ○ | 1200 | △ |
比较例2 | ▲ | 1500 | ○ |
比较例3 | ○ | 1500 | △ |
比较例4 | × | 1800 | ○ |
比较例5 | △ | 1700 | × |
Claims (8)
1.一种感放射线性组合物,其为含有(A)颜料、(B)分散剂、(C)碱可溶性树脂、(D)多官能性单体或多官能性单体与单官能性单体的组合、(E)光聚合引发剂和(F)溶剂的彩色滤光片用感放射线性组合物,其特征在于:(B)分散剂含有通过活性阴离子聚合得到的、氨价大于0mgKOH/g且酸价为0mgKOH/g的丙烯酸系共聚物,以固体成分换算,相对(A)颜料100重量份含有3~35重量份该丙烯酸系共聚物,并且用于形成彩色滤光片。
2.如权利要求1所述的组合物,其中,相对颜料100重量份含有10~1,000重量份的碱可溶性树脂(C)。
3.如权利要求1所述的组合物,其中,相对碱可溶性树脂(C)100重量份,含有5~500重量份的多官能性化合物或多官能性化合物与单官能性化合物的组合(D)。
4.如权利要求1所述的组合物,其中,光聚合引发剂(E)是苯乙酮系化合物,并且相对于每100重量份多官能性化合物或多官能性化合物与单官能性化合物的组合(D),含有0.01~100重量份光聚合引发剂(E)。
5.如权利要求1所述的组合物,其中,光聚合引发剂(E)是联咪唑系化合物,且相对于多官能性化合物或多官能性化合物与单官能性化合物的组合(D)100重量份,含有0.01~40重量份光聚合引发剂(E)。
6.如权利要求1所述的组合物,其中,以使除去溶剂(F)的其它所有成分的浓度达到5~50重量%的比例含有溶剂(F)。
7.一种彩色滤光片,其由权利要求1所述的彩色滤光片用感放射线性组合物形成。
8.一种液晶显示装置,其具有权利要求7所述的彩色滤光片。
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