CN101379132A - 固化性组合物、滤色器以及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供凝集异物的产生少且保存稳定性优异的固化性组合物,以及使用该固化性组合物所得到的高品质的滤色器和液晶显示装置,该滤色器和液晶显示装置中由剥离片异物引起的缺陷少。本发明涉及的固化性组合物以及使用该固化性组合物得到的滤色器和液晶显示装置中,所述固化性组合物含有(A)粘结树脂、(B)单体、(C)溶剂和(D)颜料,其特征在于,该固化性组合物的水分含量为0.4重量%~2.0重量%,根据由特定的4个步骤组成的涂布适应性评价方法(I)得到的在玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物(a)为2μg以下,并且将该固化性组合物在常压下、35℃保存2周后的粘度上升值为1.0cps以下。

Description

固化性组合物、滤色器以及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及固化性组合物、滤色器以及液晶显示装置。详细地说,本发明涉及用于形成在液晶显示装置(液晶面板)等显示部件的制造中使用的像素、黑色矩阵等的固化性组合物(抗蚀剂)、滤色器以及液晶显示装置。
背景技术
制造液晶显示装置等显示部件时使用的像素、黑色矩阵、光间隔物、肋栅(リブ材)、外涂层等通常是经过将固化性组合物涂布到基板上,并形成固化性组合物层的步骤形成的。
上述涂布步骤中,以往一直利用旋涂法,但近年由于基板的大型化和省液化的必要性,逐渐转向了狭缝及旋转式涂布法(slit and spincoating)、口模式涂布法。特别是利用口模式涂布法时,完全没有旋涂法的涂布时发生的附着的尘埃等的影响,并且能够抑制产生异物等,从综合方面考虑,优选口模式涂布法。
但是,随着固化性组合物变干,在分配喷嘴的前端产生的凝集异物附着到涂布膜上,变成剥离片异物,从而会降低成品率,狭缝及旋转式涂布法、口模式涂布法中,这种问题严重。
为了解决该问题,例如专利文献1公开了一种着色图像形成用感光液及其方法,其中,将使用着色图像形成用感光液形成的干燥膜浸泡到该感光液所含有的溶剂中时,能够在5分钟以内发生溶解(以下有时将“形成干燥膜并将其溶解到与原组合物中所含有的溶剂相同的溶剂中”的情况称作“再溶解”,并将满足这一点的性质称作“再溶解性”)。但是,实际的制造步骤中,一旦产生了凝集异物,该凝集异物没等进行再溶解就被分散涂布到涂布面上了,所以专利文献1所述的技术的重现性低,对因凝集异物引起的成品率的降低的改善不充分。
另外,专利文献2中公开了一种清扫喷嘴前端的装置。但是,实际的制造过程中,难以完全地除去锐利形状的喷嘴前端的异物。并且,为了清扫喷嘴,需要中断涂布动作,存在阻断生产节拍的问题。并且,清扫不完全时,在喷嘴前端产生擦拭残留液的蓄积,所以存在反而导致涂布不均匀性(斑)的问题。
专利文献1:日本特开2002-23352号公报
专利文献2:日本特开平9-192566号公报
专利文献3:日本特开2006-343648号公报
发明内容
鉴于上述的现有技术,本发明发现了一种固化性组合物的涂布适应性评价方法,通过该方法对于狭缝及旋转式涂布法、口模式涂布法能够确切地评价凝集异物的产生量。并且发现,具有特定的组成且能够用该评价方法得到良好结果的固化性组合物非常适合狭缝及旋转式涂布法、口模式涂布法。
本发明的目的是提供适于利用狭缝及旋转式涂布法、口模式涂布法进行涂布的固化性组合物以及使用该组合物形成的高品质的滤色器和液晶显示装置。
本发明人进行了深入研究,结果发现,对于固化性组合物的涂布适应性,不依赖于再溶解性而是利用着眼于凝集异物的发生过程的适当的评价方法能够解决上述课题,从而完成了本发明。即,本发明的要点如下。
(i)一种固化性组合物,其含有(A)粘结树脂、(B)单体、(C)溶剂和(D)颜料,其特征在于,
所述固化性组合物的水分含量为0.4重量%~2.0重量%,
根据由下述步骤(1)~(4)组成的涂布适应性评价方法(I)得到的在玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物(a)为2μg以下,且将固化性组合物在常压下、35℃保存2周后的粘度的上升为1.0厘泊以下。
[涂布适应性评价方法(I)]
步骤(1),在23℃的气氛温度,将长100mm×宽5mm×厚0.7mm的玻璃试验片的纵向的前端部分20mm以12.5mm/秒的速度浸入固化性组合物中,其后维持4秒;
步骤(2),以12.5mm/秒的速度将该玻璃试验片从固化性组合物中取出,使该玻璃试验片的前端向下,保持垂直,然后,在气氛温度23℃、湿度55%、风速0.5±0.2m/秒的条件下对其干燥52秒;
步骤(3),重复步骤(1)和(2)总计250次,在该玻璃试验片上形成由固化性组合物形成的附着物;
步骤(4),选出该玻璃试验片的4条棱线之中所述附着物量最多的棱线(此外,所选择的棱线上的附着物称作“附着物(a)”)。
(ii)一种滤色器,其是使用上述(i)所述的固化性组合物形成的。
(iii)一种液晶显示装置,其是使用上述(ii)所述的固化性组合物形成的。
根据本发明,能够提供使一种凝集异物的产生少且保存稳定性优异的固化性组合物。并且,通过用这样的固化性组合物,能够提供由剥离片异物引起的缺陷的发生少且品质高的滤色器以及液晶显示装置。
附图说明
图1给出形成有附着物的玻璃试验片的照片。
图2给出在玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物部分的放大照片。
图3给出形成有附着物的玻璃试验片的示意图。
符号说明
1 玻璃试验片
2 附着物
3 固化性组合物的涂膜
4 棱线
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施方式,但这些是本发明的实施方式的一例,本发明不限于这些内容。
[1]固化性组合物
本发明的固化性组合物是含有(A)粘结树脂、(B)单体、(C)溶剂和(D)颜料的固化性组合物,其特征在于,
固化性组合物的水分含量为0.4重量%~2.0重量%,
在由后述的步骤(1)~(4)构成的涂布适应性评价方法(I)中,玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物(a)为2μg以下,并且将固化性组合物在常压下、35℃保存2周后的粘度上升值为1.0cps以下。
[1-1]固化性组合物的水分含量
对于本发明的固化性组合物来说,该组合物中的水分含量为0.4重量%以上,优选为0.5重量%以上,进一步优选为0.6重量%以上,特别优选为0.7重量%以上,且该组合物中的水分含量为2.0重量%以下,优选为1.5重量%以下,进一步优选为1.2重量%以下,特别优选为0.9重量%以下。水分含量过少时,减少异物的效果得不到显现,水分含量过多时,在固化性、长期保存性方面存在问题。
此外,固化性组合物中的水分量可利用公知的方法进行测定和调整。例如,利用卡尔费休法测定以后述的方法制备的固化性组合物的水分量,对于不足部分,通过向固化性组合物滴加水来进行补偿,对于过剩部分,可以通过将预先用烘箱等进行了真空干燥的分子筛(例如,和光纯药工业社制造的“Molecular Sieves 3A 1/16”等)加入固化性组合物中并进行搅拌来进行脱水。
作为其他的脱水方法,可以举出使用硅胶、氧化铝等多孔材料;亚硫酸钠(Na2SO3)、氯化钙等脱水剂的方法,但不限于这些方法。
[1-2]附着物(a)
由下述步骤(1)~(4)组成的涂布适应性评价方法(I)中,本发明的固化性组合物在玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物(a)为2μg以下。
[涂布适应性评价方法(I)]
步骤(1),在气温23℃的条件下将100mm×5mm×0.7mm的玻璃试验片的前端部分20mm在固化性组合物中浸泡4秒,
步骤(2),将该玻璃试验片从固化性组合物中取出,使其前端向下保持垂直,在该状态下,在气温23℃、湿度55%、风速0.5m/秒的条件下对其干燥52秒,
步骤(3),重复步骤(1)和(2)总计250次,在该玻璃试验片上形成由固化性组合物形成的附着物,
步骤(4),选出该玻璃试验片的4条棱线之中所述附着物量最多的棱线。(需要说明的是,将所选择的棱线上的附着物称作“附着物(a)”)。
[1-2-1]固化性组合物的涂布适应性评价方法(I)
下面对各步骤进行说明。
步骤(1):“在23℃的气氛温度,以12.5mm/秒的速度,将长100mm×宽5mm×厚0.7mm的玻璃试验片的纵向的前端部分20mm浸入固化性组合物中,其后维持4秒钟。”
浸泡步骤的气氛温度即本发明实施浸泡步骤的室温定为23℃。进行浸泡的固化性组合物的液温可以是该固化性组合物在上述室温下以通常状态存在时的液温。液温过低时,粘度趋于变得过高,液温过高时,可能产生温度劣化。
将试验片浸泡到固化性组合物中时的速度设定为12.5mm/秒。为了使试验片的浸泡时间均一,优选进行浸泡时的速度与后述的取出速度为相同的速度。
浸泡时间定为4秒。在此,浸泡时间是指玻璃试验片的纵向的前端部分20mm浸入固化性组合物中后,维持浸泡状态的时间。浸泡时间过短时,在重现性方面容易产生问题,浸泡时间过长时,有难以形成异物的倾向。
步骤(2):“将该玻璃试验片以12.5mm/秒的速度从固化性组合物中取出,使该玻璃试验片的前端向下,保持垂直,然后,在气氛温度23℃、湿度55%、风速0.5±0.2m/秒的条件下,对其干燥52秒。”
将步骤(1)中浸泡后的试验片从固化性组合物中取出,进行干燥。取出试验片时的拉出速度与进行浸泡时的速度相同,为12.5mm/秒。拉出速度过慢时,试验片连带的液量过少,难以形成附着物(a),拉出速度过快时,试验片连带的液量过多,有时难以辨别异物。
对于取出的玻璃试验片,使其前端向下保持垂直后,在气氛温度23℃、湿度55%、风速0.5±0.2m/秒的条件下,对其干燥52秒。此时,优选进行强制对流干燥(在气流以一定风速在一定方向发挥作用的条件下进行干燥),使气流从保持垂直的试验片的上侧向下侧垂直地流动,从而在试验片的4条棱线上均等地形成附着物(a)。干燥风速过慢时,难以形成附着物(a),干燥风速过快时,有试验片发生振动的可能。并且,强制对流干燥时的风速的振幅设定为±0.2m/秒。
本发明中,干燥时间是指将试验片从固化性组合物中完全取出后,维持干燥状态的时间。
此外,干燥温度设定为23℃,与之相比干燥温度过低时,难以形成异物,而干燥温度过高时,有可能会发生固化。
步骤(3):“重复步骤(1)和(2)总计250次,在该玻璃试验片上形成由固化性组合物形成的附着物。”
通过多次重复上述的步骤(1)和(2)(本发明中为250次),在试验片上形成了由固化性组合物形成的附着物。
步骤(4):“选出该玻璃试验片的4条棱线之中所述附着物量最多的棱线(需要说明的是,将所选择的这条棱线上的附着物称作“附着物(a)”)。”
上述附着物特别容易形成在试验片的棱线部分(参见图1~3)。
本发明的固化性组合物满足下述条件:选择玻璃试验片的纵向的4条棱线之中附着物量最多的棱线,该棱线上形成的附着物的量(即“附着物(a)”的量)为2μg以下。通过测定该附着物(a)的量,能够判断固化性组合物的涂布适应性。
对于附着物(a)的重量的测定方法没有特别限制。例如,既可以从试验片上刮取附着物(a),然后测定其重量,也可以预先测定用该固化性组合物形成的膜的比重,利用3维激光显微镜等测定附着物(a)的体积,根据它们的积计算出附着物(a)的重量。
附着物(a)的重量为2μg以下,优选小于1μg。附着物(a)的重量过大时,出现凝集异物的可能性大。并且,附着物(a)的重量通常为0.1μg以上,但越少越是优选的。
为了将附着物(a)的量调整到上述范围内,例如有效的是进行(D)颜料的分散条件、颜料浓度、粘结树脂种类、粘结树脂的分子量、分散剂的种类、分散剂的含量、溶剂组成以及固化性组合物的水分量等的调整。
颜料的分散优选在能得到品质足够稳定的颜料分散液的条件下进行。
分散不充分是指,分散剂向颜料的附着量不足。这样的状态的颜料分散液一旦形成涂膜后发生固化,其颜料的露出部分多,即使再次浸泡到溶剂中,也不会发生溶解。相反,过度分散的情况下,分散剂牢固且致密地附着在颜料表面。据认为,这样的颜料分散液一旦形成涂膜后发生固化,则即使再次浸泡到溶剂中,溶剂也难以浸入分散剂分子具有的tail结构(见下文)之间,颜料分散体(颜料和附着在其周围的分散剂合起来称作颜料分散体)形成附着物。
并且,颜料浓度过高时,固化性组合物的涂布膜干燥后,膜中的颜料分散体的含量变多,溶剂仍是难以渗入膜中,所以颜料分散体容易形成附着物。
固化性组合物中所含有的粘结树脂的分子量小时,容易与溶剂相容,涂膜化后浸泡在溶剂中时,容易发生再分散。但是,分子量过小时,颜料之间容易发生凝聚,分散也变得不稳定,所以一旦进行干燥,则容易变成附着物。
固化性组合物中所含有的分散剂相对于颜料的含量也是重要的。该含量过少时,分散体不稳定,颜料容易发生凝聚而成为异物。另外,如后所述,根据分散剂、溶剂的种类,附着物(a)的量随之发生变化。
特别是将固化性组合物的水分量设定在上述[1-1]记载的范围对于实现本发明的上述数值范围是有效的。
通过如此地对固化性组合物的水分量、上述的各种构成成分的种类、上述的各种构成成分的量以及颜料分散条件等适当进行调整,能够得到本发明的涂布适应性评价方法(I)中的附着量(a)为2μg以下的固化性组合物。
[1-3]粘度
本发明的固化性组合物在常压下于35℃保存2周后的粘度上升值为1.0cps以下,优选小于0.5cps。粘度增加后,固化性组合物容易生成涂布斑或干燥斑,并且在粘度极大的情况下,向基板上进行涂布本身就是困难的或者是不可能的,所以实际上无法制造滤色器。固化性组合物保存后的粘度上升值多于1.0cps时,难以使用该固化性组合物在商业上制造滤色器。
此外,本发明中的“粘度”是指使用E型粘度计在测定温度23℃、转速20rpm的条件下对1.0ml试样量进行测定得到的数值。
固化性组合物的粘度增加的原因有多个,例如,可以举出磷酸丙烯酸酯与水分的共存。如专利文献3等记载的那样,为了提高使用固化性组合物形成的像素与基板的密合性,有时使固化性组合物中含有磷酸丙烯酸酯。但是,含有磷酸丙烯酸酯的固化性组合物如果还含有水分,则随着保存时间的增加,该固化性组合物的粘度升高,成像性发生降低。具体地说,产生了例如下述问题:固化性组合物不能均匀地从口模式涂布机的喷嘴挤出,产生了涂布斑或涂布条痕;旋涂时,滴加液没有充分均匀地扩散,产生了放射状的涂布斑或未涂到的地方;干燥时不能充分进行流平而形成了斑;等。
本发明的固化性组合物优选不含磷酸丙烯酸酯或者磷酸丙烯酸酯的含量为5重量%以下。更优选磷酸丙烯酸酯的含量为3重量%以下,最优选磷酸丙烯酸酯的含量为0重量%(不含)。从抑制粘度上升这方面考虑,磷酸丙烯酸酯的含量越少越理想。
另外,作为粘度上升的原因,还可以举出由于颜料的过度分散而导致的结构粘性的显现;树脂、单体通过暗反应而发生聚合等。
任何原因下都是相同的,固化性组合物的保存后的粘度大幅上升,上升幅度大于1.0cps时,在商业上制造滤色器时会成为严重的问题。
接着,对本发明的固化性组合物的构成成分进行详细说明。
本发明的固化性组合物是含有(A)粘结树脂、(B)单体、(C)溶剂和(D)颜料的固化性组合物,其特征在于,固化性组合物的水分含量为0.4重量%~2.0重量%,上述的涂布适应性评价方法(I)中,玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物(a)为2μg以下,并且常压下与35℃保存2周后的粘度上升值为1.0cps以下。并且,根据需要,本发明的固化性组合物还可含有(E)分散剂、其他成分等。
此外,“(甲基)丙烯酰”、“(甲基)丙烯酸酯”等是指“丙烯酰和/或甲基丙烯酰”、“丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯”等,例如“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸和/或甲基丙烯酸”。并且“全部固体成分”是指后述的溶剂成分以外的本发明的固化性组合物的全部成分。
[1-4](A)粘结树脂
本发明的固化性组合物中粘结树脂是必要成分。粘结树脂可以使用例如日本特开平7-207211号、日本特开平8-259876号、日本特开平10-300922号、日本特开平11-140144号、日本特开平11-174224号、日本特开2000-56118号、日本特开2003-233179号等各公报等中记载的公知的高分子化合物,下面对作为(A)粘结树脂而特别优选的物质进行说明。
(A-1):“碱可溶性树脂,其是如下得到的:对于含环氧基的(甲基)丙烯酸酯与其他的自由基聚合性单体的共聚物,在该共聚物具有的环氧基的至少一部分上加成不饱和一元酸,然后进一步在通过该加成反应生成的羟基的至少一部分上加成多元酸酐,由此得到碱可溶性树脂”
作为特别优选的树脂之一,可以举出如下得到的碱可溶性树脂:“对于5摩尔%~90摩尔%含环氧基的(甲基)丙烯酸酯和10摩尔%~95摩尔%其他的自由基聚合性单体的共聚物,在该共聚物具有的环氧基中的10摩尔%~100摩尔%上加成不饱和一元酸,然后进一步在通过该加成反应生成的羟基中的10摩尔%~100摩尔%上加成多元酸酐,由此得到碱可溶性树脂”。
作为该含环氧基的(甲基)丙烯酸酯,可以举出例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸(3,4-环氧环己基)甲酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯缩水甘油基醚等。其中,优选(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。这些含环氧基的(甲基)丙烯酸酯可以单独使用一种,也可两种以上合用。
作为与上述含环氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚的其他自由基聚合性单体,优选具有下述通式(1)表示的结构的单(甲基)丙烯酸酯。
Figure A200780004442D00131
式(1)中,R1~R6相互独立地表示氢原子或者碳原子数为1~3的烷基,R7和R8相互独立地表示氢原子、碳原子数为1~3的烷基或者R7和R8相连接而形成环。
式(1)中,R7和R8相连接所形成的环优选是脂肪族环,其是饱和或不饱和的均可,并且优选碳原子数为5~6。
其中,作为通式(1)表示的结构,优选下式(1a)、(1b)或(1c)表示的结构。
通过在粘结树脂中引入这些结构,在将本发明的固化性组合物用于滤色器和液晶显示元件时,可以提高该固化性组合物的耐热性,可以增强使用该固化性组合物所形成的像素的强度。
此外,具有通式(1)表示的结构的单(甲基)丙烯酸酯可以单独使用一种,也可两种以上合用。
Figure A200780004442D00141
作为具有上述通式(1)表示的结构的单(甲基)丙烯酸酯,只要具有该结构,可以使用公知的各种物质,但特别优选下述通式(2)表示的物质。
式(2)中,R9表示氢原子或甲基,R10表示上述通式(1)的结构。
上述含环氧基的(甲基)丙烯酸酯与其他自由基聚合性单体的共聚物中,优选含有的由具有上述通式(1)表示的结构的单(甲基)丙烯酸酯衍生的重复单元为由“其他的自由基聚合性单体”衍生的重复单元的5摩尔%~90摩尔%,更优选为10摩尔%~70摩尔%,特别优选为15摩尔%~50摩尔%。
此外,对于具有上述通式(1)表示的结构的单(甲基)丙烯酸酯以外的“其他的自由基聚合性单体”没有特别限定。具体地说,可以举出例如苯乙烯、α-、o-、m-、p-位为烷基、硝基、氰基、酰胺、酯的苯乙烯衍生物等乙烯基芳香族类;丁二烯、2,3-二甲基丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等二烯类;(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)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-2-甲基环己酯、(甲基)丙烯酸二环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸炔丙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸蒽酮酯((メタ)アクリル酸アントラニノニル)、(甲基)丙烯酸胡椒酯、(甲基)丙烯酸水杨基酯、(甲基)丙烯酸呋喃酯、(甲基)丙烯酸糠基酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯、(甲基)丙烯酸吡喃酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸-1,1,1-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟正丙酯、(甲基)丙烯酸全氟-异丙酯、(甲基)丙烯酸三苯基甲酯、(甲基)丙烯酸枯基酯、(甲基)丙烯酸3-(N,N-二甲氨基)丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸酯类;(甲基)丙烯酸酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二丙基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二异丙基酰胺、(甲基)丙烯酸蒽基酰胺等(甲基)丙烯酸酰胺;N-(甲基)丙烯酰苯胺、(甲基)丙烯酰腈、丙烯醛、氯化乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙酸乙烯酯等乙烯基化合物类;柠康酸二乙酯、马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等不饱和二羧酸二酯类;N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-月桂基马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺等单马来酰亚胺类;N-(甲基)丙烯酰基邻苯二甲酰亚胺等。
这些“其他的自由基聚合性单体”之中,使用选自苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯以及单马来酰亚胺中的至少一种物质对于赋予固化性组合物以优异的耐热性和强度是有效的。在由“其他的自由基聚合性单体”衍生的重复单元中,由这些选自苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯以及单马来酰亚胺的至少一种物质衍生的重复单元的含有比例优选为1摩尔%~70摩尔%,更优选为3摩尔%~50摩尔%。
此外,上述含环氧基的(甲基)丙烯酸酯与上述其他的自由基聚合性单体的共聚反应中,可以采用公知的溶液聚合法。所使用的溶剂只要是对自由基聚合为惰性的溶剂,则没有特别限定,可以使用通常使用的有机溶剂。
作为该溶剂的具体例子,可以举出乙酸乙酯、乙酸异丙酯、溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯等乙二醇单烷基醚乙酸酯类;二乙二醇单甲基醚乙酸酯、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯等二乙二醇单烷基醚乙酸酯类;丙二醇单烷基醚乙酸酯类;二丙二醇单烷基醚乙酸酯类等乙酸酯类;乙二醇二烷基醚类;甲基卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇等二乙二醇二烷基醚类;三乙二醇二烷基醚类;丙二醇二烷基醚类;二丙二醇二烷基醚类;1,4-二氧六环、四氢呋喃等醚类;丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类;苯、甲苯、二甲苯、辛烷、癸烷等烃类;石油醚、石脑油、氢化石脑油、溶剂石脑油等石油系溶剂;乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等乳酸酯类;二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。这些溶剂可以单独使用,也可两种以上合用。相对于100重量份所得到的共聚物,这些溶剂的用量通常为30重量份~1000重量份,优选为50重量份~800重量份。溶剂的用量在该范围外时,难以控制共聚物的分子量。
另外,对于共聚反应中使用的自由基聚合引发剂,只要能够引发自由基聚合,则没有特别限定,可以使用通常使用的有机过氧化物催化剂、偶氮化合物催化剂。作为该有机过氧化物催化剂,可以举出属于公知的酮过氧化物、过氧缩酮、过氧化氢、二烯丙基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧化酯、过氧化二碳酸酯的物质。作为其具体例子,可以举出过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物、二异丙基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔己基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔己基过氧化-2-乙基己酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己炔-3、3-异丙基过氧化氢、叔丁基过氧化氢、二枯基过氧化物、二枯基过氧化氢、过氧化乙酰、二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯、异丁基过氧化物、3,3,5-三甲基己酰基过氧化物、月桂基过氧化物、1,1-二(叔丁基过氧化)3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)3,3,5-三甲基环己烷等。另外,作为偶氮化合物催化剂,可以举出偶氮二异丁腈、偶氮二酰胺等。根据聚合温度,从这些之中选择使用一种或两种以上适当半衰期的自由基聚合引发剂。相对于共聚反应中使用的总计100重量份的单体,自由基聚合引发剂的用量为0.5重量份~20重量份,优选为1重量份~10重量份。
进行共聚反应时,既可以将共聚反应中使用的单体和自由基聚合引发剂溶解到溶剂中并在搅拌下加热,也可以将添加有自由基聚合引发剂的单体滴加到加热、搅拌下的溶剂中进行共聚反应。并且,还可以在溶剂中添加自由基聚合引发剂,在加热过程中滴加单体。反应条件可根据目标分子量自由变化。
本发明中,作为上述含环氧基的(甲基)丙烯酸酯与上述其他的自由基聚合性单体的共聚物,优选5摩尔%~90摩尔%由含环氧基的(甲基)丙烯酸酯衍生的重复单元和10摩尔%~95摩尔%由其他的自由基聚合性单体衍生的重复单元组成的共聚物,更优选20摩尔%~80摩尔%由含环氧基的(甲基)丙烯酸酯衍生的重复单元和80摩尔%~20摩尔%由其他的自由基聚合性单体衍生的重复单元组成的共聚物,特别优选由30摩尔%~70摩尔%前一重复单元和70摩尔%~30摩尔%后一重复单元组成的共聚物。
含环氧基的(甲基)丙烯酸酯过少时,后述的聚合性成分和碱可溶性成分的加成量有可能不足,另一方面,含环氧基的(甲基)丙烯酸酯过多而其他的自由基聚合性单体过少时,耐热性和强度有可能不足。
接着,使含环氧树脂的(甲基)丙烯酸酯与其他的自由基聚合性单体的共聚物的环氧基部分与不饱和一元酸(聚合性成分)和多元酸酐(碱可溶性成分)反应。
作为加成在环氧基上的不饱和一元酸,可以使用公知的不饱和一元酸,例如可以举出具有烯键式不饱和双键的不饱和羧酸。
作为具体例子,可以举出(甲基)丙烯酸、丁烯酸、邻乙烯基苯甲酸、间乙烯基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸、α-位被卤烷基、烷氧基、卤原子、硝基或者氰基等取代的(甲基)丙烯酸等单羧酸等。其中,优选(甲基)丙烯酸。这些酸可以单独使用一种,也可两种以上合用。
通过加成这样的成分,能够对本发明使用的粘结树脂赋予聚合性。
通常,使上述共聚物具有的环氧基中的10摩尔%~100摩尔%加成这些不饱和一元酸,优选使上述共聚物具有的环氧基中的30摩尔%~100摩尔%加成这些不饱和一元酸,更优选使上述共聚物具有的环氧基中的50摩尔%~100摩尔%加成这些不饱和一元酸。不饱和一元酸的加成比例过少时,在固化性组合物的经时稳定性等方面,有可能因残存的环氧基带来不良影响。此外,作为在共聚物的环氧基上加成不饱和一元酸的方法,可以采用公知的方法。
进而,在使不饱和一元酸加成在共聚物的环氧基上时产生的羟基上加成多元酸酐,作为多元酸酐,可以使用公知的物质。
例如可以举出马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐等二元酸酐;苯偏三酸酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、联苯四羧酸酐等三元以上的酸的酸酐。其中,优选四氢邻苯二甲酸酐和/或琥珀酸酐。这些多元酸酐可以单独使用一种,也可两种以上合用。
通过加成这样的成分,可以对本发明使用的粘结树脂赋予碱可溶性。
通常,对于通过在上述共聚物具有的环氧基上加成不饱和一元酸所生成的羟基中的10摩尔%~100摩尔%加成这些多元酸酐,优选对于上述羟基中的20摩尔%~90摩尔%加成这些多元酸酐,更优选对于上述羟基中的30摩尔%~80摩尔%加成这些多元酸酐。该加成比例过多时,显影时的残膜率有可能降低,该加成比例过少时,溶解性有可能不足。此外,作为对该羟基加成多元酸酐的方法,可以采用公知的方法。
另外,为了提高光灵敏度,可以在加成上述的多元酸酐后,在所生成的羧基的一部分上加成(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或具有聚合性不饱和基团的缩水甘油基醚化合物。
另外,为了提高显影性,可以在所生成的羧基的一部分上加成不具有聚合性不饱和基团的缩水甘油基醚化合物。
并且,也可以加成这两方面的物质。
作为不具有聚合性不饱和基团的缩水甘油基醚化合物的具体例子,可以举出具有苯基、烷基的缩水甘油基醚化合物等。作为市售品,可以举出例如长濑化成工业社生产的商品名“Denacol EX-111”、“DenacolEX-121”、“Denacol EX-141”、“Denacol EX-145”、“DenacolEX-146”、“Denacol EX-171”、“Denacol EX-192”等。
此外,关于这样的树脂的结构,在例如日本特开平8-297366号公报、日本特开2001-89533号公报中已有记载,是公知的结构。
上述的粘结树脂用GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)优选为3000~100000,特别优选为5000~50000。分子量小于3000时,耐热性和膜强度有可能变差,分子量大于100000时,该粘结树脂在显影液中的溶解性趋于不足。另外,作为分子量分布的基准,优选重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)之比为2.0~5.0。
(A-2):含羧基的直链状碱可溶性树脂
作为含羧基的直链状碱可溶性树脂,只要其具有羧基,则没有特别限定,通常可以通过将含羧基的聚合性单体聚合来得到。
作为含羧基的聚合性单体,可以举出例如(甲基)丙烯酸、马来酸、丁烯酸、衣康酸、富马酸、2-(甲基)丙烯酰氧乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧乙基己二酸、2-(甲基)丙烯酰氧乙基马来酸、2-(甲基)丙烯酰氧乙基六氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧乙基邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧丙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧丙基己二酸、2-(甲基)丙烯酰氧丙基马来酸、2-(甲基)丙烯酰氧丙基氢化邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基己二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基马来酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基氢化邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基邻苯二甲酸等乙烯基系单体;在丙烯酸上加成ε-己内酯、β-丙内酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯等内酯类得到的单体;在(甲基)丙烯酸羟基烷基酯上加成琥珀酸、马来酸、邻苯二甲酸或这些酸的酸酐等酸或酸酐而得到的单体等。可以使用两种以上的这些单体。
其中优选的是(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧乙基琥珀酸,更优选的是(甲基)丙烯酸。
另外,对于含羧基的直链状碱可溶性树脂来说,可以在上述的含羧基的聚合性单体上共聚不具有羧基的其他聚合性单体。
对于其他聚合性单体没有特别的限制,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、单(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯等(甲基)丙烯酸酯类;苯乙烯及其衍生物等乙烯基芳香族类;N-乙烯基吡咯烷酮等乙烯基化合物类;N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺等N-取代马来酰亚胺类;聚(甲基)丙烯酸甲酯大分子单体、聚苯乙烯大分子单体、聚(甲基)丙烯酸2-羟乙酯大分子单体、聚乙二醇大分子单体、聚丙二醇大分子单体、聚己内酯大分子单体等大分子单体类等。可以合用两种以上这些单体。
特别优选的是苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺。
含羧基的直链状碱可溶性树脂可以进一步具有羟基。作为含有羟基的单体,可以举出例如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、单(甲基)丙烯酸甘油酯等。通过将这些物质与上述的各种单体共聚,能够得到具有羧基和羟基的树脂。
作为含羧基的直链状碱可溶性树脂,具体可以举出例如,(甲基)丙烯酸、不含羟基的聚合性单体((甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、环己基马来酰亚胺等)和含有羟基的单体((甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯等)的共聚物;(甲基)丙烯酸与(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯等(甲基)丙烯酸酯的共聚物;(甲基)丙烯酸与苯乙烯的共聚物;(甲基)丙烯酸、苯乙烯和α-甲基苯乙烯的共聚物;(甲基)丙烯酸与环己基马来酰亚胺的共聚物等。
从颜料分散性优异的方面考虑,特别优选含有(甲基)丙烯酸苄酯的共聚物树脂。
本发明中的含羧基的直链状碱可溶性树脂的酸值通常为30KOHmg/g~500KOHmg/g,优选为40KOHmg/g~350KOHmg/g,进一步优选为50KOHmg/g~300KOHmg/g。
另外,用GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量通常为2000~80000,优选3000~50000,进一步优选为4000~30000。重均分子量过小时,固化性组合物的稳定性有变差的倾向,重均分子量过大时,用于后述的滤色器、液晶显示装置的情况下,该树脂在显影液中的溶解性有变差的倾向。
(A-3):在(A-2)树脂的羧基部分上加成含有环氧基的不饱和化合物而得到的树脂
还特别优选在上述(A-2)含羧基的树脂的羧基部分加成含有环氧基的不饱和化合物而得到的树脂。
作为含有环氧基的不饱和化合物,只要其分子内具有烯键式不饱和基团和环氧基,则没有特别限定。
例如可以举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油基醚、缩水甘油基-α-乙基丙烯酸酯、巴豆基缩水甘油基醚、(异)丁烯酸缩水甘油基醚、N-(3,5-二甲基-4-缩水甘油基)苄基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯缩水甘油基醚等含有非环式环氧基的不饱和化合物,但从耐热性、后述的颜料的分散性的角度出发,优选含有脂环式环氧基的不饱和化合物。
在此,作为含有脂环式环氧基的不饱和化合物,其脂环式环氧基可以举出例如2,3-环氧环戊基、3,4-环氧环己基、7,8-环氧[三环[5.2.1.0]癸-2-基]基团等。另外,作为烯键式不饱和基团,优选由(甲基)丙烯酰基形成的基团,作为优选的含有脂环式环氧基的不饱和化合物,可以举出下述通式(3a)~(3m)表示的化合物。
Figure A200780004442D00221
式(3a)~(3m)中,R11表示氢原子或甲基,R12表示亚烷基,R13表示2价的烃基,n是1~10的整数。
通式(3a)~(3m)中的R12的亚烷基优选是碳原子数为1~10的亚烷基。具体可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等,优选亚甲基、亚乙基、亚丙基。另外,作为R13的烃基,优选碳原子数为1~10,可以举出亚烷基、亚苯基等。
这些含有脂环式环氧基的不饱和化合物可以单独使用一种,也可两种以上合用。
其中,优选通式(3c)表示的化合物,特别优选(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯。
可以使用公知的方法在上述(A-2)含羧基的树脂的羧基部分上加成上述含有环氧基的不饱和化合物。例如,通过将含羧基的树脂和含环氧基的不饱和化合物在三乙胺、苄基甲胺等叔胺;十二烷基三甲基氯化铵、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等季铵盐;吡啶、三苯基膦等催化剂的存在下,在有机溶剂中于50℃~150℃的反应温度下反应数小时~数十小时,从而可以在树脂的羧基上引入含有环氧基的不饱和化合物。
引入了含有环氧基的不饱和化合物的含羧基的树脂的酸值通常为10KOHmg/g~200KOHmg/g,优选为20KOHmg/g~150KOHmg/g,更优选为30KOHmg/g~150KOHmg/g。
另外,用GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量通常为2000~100000,优选为4000~50000,进一步优选为5000~30000。
(A-4):丙烯酸类树脂
作为(A-4)丙烯酸类树脂,指的是以丙烯酸和/或丙烯酸酯为单体成分,将这些单体聚合而成的聚合物。作为优选的丙烯酸类树脂,例如可以举出(A-4-1):将含有(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸苄酯的单体成分聚合而成的聚合物,以及(A-4-2):将以下述通式(4)和/或(5)表示的化合物为必须成分的单体成分聚合而成的聚合物。
Figure A200780004442D00241
式(4)中,R1a和R2a各自独立地表示氢原子或带有取代基或不带有取代基的碳原子数为1~25的烃基。
Figure A200780004442D00242
式(5)中,R1b表示氢原子或带有取代基或不带有取代基的烷基,L3表示2价的连接基团或直接键合,X表示下式(6)表示的基团或带有取代基或不带有取代基的金刚烷基。
式(6)中,R2b、R3b、R4b各自独立地表示氢原子、羟基、卤原子、氨基或者有机基团,L1、L2表示2价的连接基团,L3表示2价的连接基团或直接键合,并且2个以上的L1、L2、L3可以相互结合而形成环。
(A-4-1):将含有(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸苄酯的单体成分聚合而成的聚合物
从与颜料的亲和性高的方面出发,优选使用将含有(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸苄酯的单体成分聚合而成的聚合物。
对于单体成分中的上述(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸苄酯的比例没有特别限制,但在全部单体成分中(甲基)丙烯酸通常为10重量%~90重量%,优选为15重量%~80重量%,进一步优选为20重量%~70重量%。另外,全部单体成分中,(甲基)丙烯酸苄酯通常为5重量%~90重量%,优选为15重量%~80重量%,进一步优选为20重量%~70重量%。如果(甲基)丙烯酸的量过多,则显影时,涂膜表面容易变得粗糙,如果(甲基)丙烯酸的量过少,则有时不能显影。并且,(甲基)丙烯酸苄酯的量过多或过少时,均难以分散。
(A-4-2):将以通式(4)和/或(5)表示的化合物为必须成分的单体成分聚合而成的聚合物
首先,对通式(4)的化合物进行说明。
通式(4)表示的醚二聚物中,对于R1a和R2a表示的带有取代基或不带有取代基的碳原子数为1~25的烃基没有特别限制,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、叔戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直链状或支链状的烷基;苯基等芳基;环己基、叔丁基环己基、二环戊二烯基、三环癸基、异冰片基、金刚烷基、2-甲基-2-金刚烷基等脂环式基团;1-甲氧乙基、1-乙氧乙基等带烷氧基取代的烷基;苄基等带芳基取代的烷基;等。从耐热性方面考虑,这些之中,特别优选甲基、乙基、环己基、苄基等不易因酸、热而离去的伯或仲碳的取代基。此外,R1a和R2a可以是同种的取代基,也可以是不同的取代基。
作为上述醚二聚物的具体例子,可以举出例如2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二甲酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二乙酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(正丙基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(异丙基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(正丁基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(异丁基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(叔丁基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(叔戊基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(硬脂基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(月桂基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(2-乙基己基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(1-甲氧乙基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(1-乙氧乙基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二苄酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二苯酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二环己酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(叔丁基环己基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(二环戊二烯基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(三环癸基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(异冰片基)酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二金刚烷基酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二(2-甲基-2-金刚烷基)酯等。这些之中,特别优选2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二甲酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二乙酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二环己酯、2,2’-[氧双(亚甲基)]双2-丙烯酸二苄酯。这些醚二聚物可以仅单独使用一种,也可以两种以上合用。
对于得到上述(A-4)丙烯酸类树脂时的单体成分中的上述醚二聚物的比例没有特别限制,全部单体成分中,其通常为2重量%~60重量%,优选为5重量%~55重量%,进一步优选为5重量%~50重量%。如果醚二聚物的量过多,则聚合时可能难以得到低分子量的聚合物,或者可能变得容易凝胶化,另一方面,如果该含量过少,则透明性、耐热性等涂膜性能有可能不足。
接着,对通式(5)的化合物进行说明。
通式(5)中,R1b优选表示氢原子、碳原子数为1~5的烷基,更优选是氢原子、甲基。
并且,通式(6)中,作为R2b、R3b、R4b的有机基团,可以各自独立地举出例如烷基、环烷基、链烯基、环烯基、烷氧基、烷硫基、酰基、羧基或者酰氧基等,优选碳原子数为1~18的烷基、碳原子数为3~18的环烷基、碳原子数为2~18的链烯基、碳原子数为3~18的环烯基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为1~15的烷硫基、碳原子数为1~15的酰基、碳原子数为1的羧基或者碳原子数为1~15的酰氧基,更优选碳原子数为1~10的烷基或者碳原子数为3~15的环烷基。
R2b、R3b、R4b之中优选的取代基是氢原子、羟基、碳原子数为1~10的烷基。
只要L1、L2是2价的连接基团、L3是2价的连接基团或直接键合,则不受特别的限定,但优选至少L1或L2中的任意一个是碳原子数为1以上的连接基团。并且,L1、L2、L3各自独立地优选为直接键合、碳原子数为1~15的亚烷基、—O—、—S—、—C(=O)—、碳原子数为1~15的亚烯基、亚苯基或者它们的组合。
作为L1、L2、L3的优选组合,L3是直接键合、碳原子数为1~5的亚烷基或者是与R3b或R4b结合形成的环,L1、L2是碳原子数为1~5的亚烷基。
并且,作为通式(6)的优选例子,可以举出下述通式(7)表示的化合物。
Figure A200780004442D00271
式(7)中,R2b、R3b、R4b、L1、L2与式(6)中的意义相同,R5b、R6b各自独立地表示氢原子、羟基、卤原子、氨基或者有机基团。
通式(7)中,作为R5b、R6b的有机基团,可以各自独立举出例如烷基、环烷基、链烯基、环烯基、烷氧基、烷硫基、酰基、羧基或者酰氧基等,优选碳原子数为1~18的烷基、碳原子数为3~18的环烷基、碳原子数为2~18的链烯基、碳原子数为3~18的环烯基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为1~15的烷硫基、碳原子数为1~15的酰基、碳原子数为1的羧基或者碳原子数为1~15的酰氧基,更优选碳原子数为1~10的烷基或者碳原子数为3~15的环烷基。
R5b、R6b中,优选的取代基是氢原子、羟基、碳原子数为1~10的烷基。
并且,R1b的烷基、R2b、R3b、R4b的各有机基团、L1、L2、L3的2价的连接基团、X的金刚烷基可以各自独立地具有取代基,具体可以举出下述的取代基。
卤原子;羟基;硝基;氰基;甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、叔辛基等碳原子数为1~18的直链或支链的烷基;环丙基、环丁基、环戊基、环己基、金刚烷基等碳原子数为3~18的环烷基;乙烯基、丙烯基、己烯基等碳原子数为2~18的直链或支链的链烯基;环戊烯基、环己烯基等碳原子数为3~18的环烯基;甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、叔戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、叔辛氧基等碳原子数为1~18的直链或支链的烷氧基;甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、叔戊硫基、正己硫基、正庚硫基、正辛硫基、叔辛硫基等碳原子数为1~18的直链或支链的烷硫基;苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲苯基等碳原子数为6~18的芳基;苄基、苯乙基等碳原子数为7~18的芳烷基;乙烯基氧基、丙烯基氧基、己烯基氧基等碳原子数为2~18的直链或支链的链烯基氧基;乙烯基硫基、丙烯基硫基、己烯基硫基等碳原子数为2~18的直链或支链的链烯基硫基;以-COR17表示的酰基;羧基;以-OCOR18表示的酰氧基;以-NR19R20表示的氨基;以-NHCOR21表示的酰氨基;以-NHCOOR22表示的氨基甲酸酯基;以-CONR23R24表示的氨基甲酰基;以-COOR25表示的羧酸酯基;以-SO3NR26R27表示的氨磺酰基;以-SO3R28表示的磺酸酯基;2-噻吩基、2-吡啶基、呋喃基、噁唑基、苯并噁唑基、噻唑基、苯并噻唑基、吗啉基、吡咯烷基、四氢噻吩二氧化物基等饱和或者不饱和杂环基;三甲基甲硅烷基等三烷基甲硅烷基等。
此外,R17~R28分别表示氢原子、带有取代基或不带有取代基的烷基、带有取代基或不带有取代基的链烯基、带有取代基或不带有取代基的芳基或者带有取代基或不带有取代基的芳烷基。
并且,对上述取代基的位置关系没有特别限定,具有多个取代基的情况下,其可以是同种的,也可以是不同的。
作为通式(5)表示的化合物的具体例,可以举出下述化合物。
Figure A200780004442D00291
Figure A200780004442D00301
构成本发明的(A-4-2)聚合物的单体成分中,对通式(5)的比例没有特别限制,通常,全部单体成分中该化合物为0.5重量%~60重量%,优选为1重量%~55重量%,进一步优选为5重量%~50重量%。通式(5)表示的化合物过多时,作为分散剂使用的情况下,分散体的分散稳定性有可能降低,另一方面,通式(5)表示的化合物过少时,浮垢适应性有可能降低。
(A-4-3)关于(A-4)丙烯酸类树脂
本发明中的(A-4)丙烯酸类树脂包括在(A-4-1)和(A-4-2)项记载的聚合物,优选均具有酸基。由于具有酸基,所以所得到的固化性组合物可以制成通过酸基与环氧基发生反应形成酯键的交联反应(以下简称为酸-环氧固化)而能够固化的固化性组合物或者制成能用碱性显影液对未固化部进行显影的组合物。对于上述酸基没有特别限制,可以举出例如羧基、酚羟基、羧酸酐基等。这些酸基可以仅是一种,也可以是两种以上。
在丙烯酸类树脂中引入酸基时,例如可以将具有酸基的单体和/或“能在聚合后赋予酸基的单体”(以下有时也称作“用于引入酸基的单体”)作为单体成分使用。值得注意的是,使用“能在聚合后赋予酸基的单体”作为单体成分的情况下,聚合后需要进行后述的处理以赋予酸基。
作为上述具有酸基的单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、衣康酸等具有羧基的单体;N-羟基苯基马来酰亚胺等具有酚羟基的单体;马来酸酐、衣康酸酐等具有羧酸酐基的单体等,这些之中,特别优选(甲基)丙烯酸。
作为上述能在聚合后赋予酸基的单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟乙酯等具有羟基的单体;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环氧基的单体;2-异氰酸酯基乙基(甲基)丙烯酸酯等具有异氰酸酯基的单体等。
这些用于引入酸基的单体可以仅是一种,也可以是两种以上。
得到丙烯酸类树脂时的单体成分中还含有上述用于引入酸基的单体的情况下,对其含有比例没有特别限制,通常,在全部单体成分中,用于引入酸基的单体为5重量%~70重量%,优选为10重量%~60重量%。
并且,(A-4)丙烯酸类树脂可以是具有自由基聚合性双键的物质。
在上述丙烯酸类树脂中引入自由基聚合性双键时,例如将“能在聚合后提供自由基聚合性双键的单体”(以下有时也称作“用于引入自由基聚合性双键的单体”)作为单体成分进行聚合后,进行后述的那样的赋予自由基聚合性双键的处理即可。
作为能在聚合后提供自由基聚合性双键的单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、衣康酸等具有羧基的单体;马来酸酐、衣康酸酐等具有羧酸酐基的单体;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、邻(或间、或对)乙烯基苄基缩水甘油醚等具有环氧基的单体等。这些用于引入自由基聚合性双键的单体可以仅是一种,也可以是两种以上。
得到(A-4)丙烯酸类树脂时的单体成分中含有上述用于引入自由基聚合性双键的单体的情况下,对其含有比例没有特别限制,通常在全部单体成分中,其为5重量%~70重量%,优选为10重量%~60重量%。
在本发明的(A-4)丙烯酸类树脂是(A-4-2)项说明的以上述通式(4)的化合物为必须单体成分的聚合物的情况下,优选具有环氧基。
引入环氧基时,例如只需将具有环氧基的单体(以下有时也称作“用于引入环氧基的单体”)为单体成分进行聚合即可。
作为上述具有环氧基的单体,可以举出例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、邻(或间、或对)乙烯基苄基缩水甘油醚等。这些用于引入环氧基的单体可以仅是一种,也可以是两种以上。
得到(A-4)丙烯酸类树脂时的单体成分中含有上述用于引入环氧基的单体的情况下,对其含有比例没有特别限制,通常,在全部单体成分中,其为5重量%~70重量%,优选为10重量%~60重量%。
得到(A-4)丙烯酸类树脂时的单体成分中,除了上述必须的单体成分之外,根据需要,还可以含有其他可共聚的单体。
作为其他可共聚的单体,可以举出例如(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)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯等(甲基)丙烯酸酯类;苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物;N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等N-取代马来酰亚胺类;丁二烯、异戊二烯等丁二烯或取代丁二烯化合物;乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯腈等乙烯或取代乙烯化合物;乙酸乙烯酯等乙烯基酯类等。
这些之中,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、苯乙烯因透明性良好且不易损害耐热性而优选。这些可共聚的其他的单体可以仅使用一种,也可以两种以上合用。
并且,特别是将(A-4)丙烯酸类树脂的一部分或全部如后述那样用作分散剂的情况下,优选使用(甲基)丙烯酸苄酯,其含量通常为全部单体成分的1重量%~70重量%,优选为5重量%~60重量%。
上述得到丙烯酸类树脂时的单体成分中含有上述可共聚的其他单体的情况下,对其他单体的含有比例没有特别限制,优选为95重量%以下,更优选为85重量%以下。
接着,对(A-4)丙烯酸类树脂的制造方法(聚合方法)进行说明。
对上述单体成分的聚合方法没有特别限制,可以采用现有公知的各种方法,特别优选利用溶液聚合法。此外,聚合温度、聚合浓度(聚合浓度=[单体成分的总重量/(单体成分的总重量+溶剂重量)]×100)因所使用的单体成分的种类、所使用的单体成分的比例、目标聚合物的分子量的不同而不同。聚合温度优选为40℃~150℃,更优选聚合温度为60℃~130℃。另外,关于聚合浓度,优选聚合浓度为5%~50%,进一步优选为10%~40%。
另外,在聚合时使用溶剂的情况下,使用在通常的自由基聚合反应中使用的溶剂即可。具体地说,可以举出例如四氢呋喃、二氧六环、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等醚类;丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯等酯类;甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚等醇类;甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃类;三氯甲烷;二甲亚砜等。这些溶剂可以仅使用一种,也可两种以上合用。
将上述单体成分聚合时,根据需要,可以使用聚合引发剂。对聚合引发剂没有特别限制,例如可以举出枯烯过氧化氢、二异丙基苯过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯等有机过氧化物;2,2’-偶氮二(异丁腈)、1,1’-偶氮二(环己烷甲腈)、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二(2-甲基丙酸甲酯)等偶氮化合物。这些聚合引发剂可以仅使用一种,也可两种以上合用。
此外,引发剂的用量可根据所用的单体的组合、反应条件、目标聚合物的分子量等进行适当设定,对其没有特别的限制,从不发生凝胶化且能得到重均分子量为数千~数万的聚合物的方面出发,通常,引发剂的用量为全部单体成分的0.1重量%~15重量%,更优选为0.5重量%~10重量%。
为了进行分子量调整,还可以添加链转移剂。作为链转移剂,可以举出例如正十二烷基硫醇、巯基乙酸、巯基乙酸甲酯等硫醇系链转移剂、α-甲基苯乙烯二聚物等,优选链转移效果高、能够减少残存单体且容易获得的正十二烷基硫醇、巯基乙酸。使用链转移剂的情况下,其用量根据所用的单体的组合、反应条件、目标聚合物的分子量等适当设定即可,对其没有特别的限制,从不发生凝胶化且能得到重均分子量为数千~数万的聚合物的方面出发,通常,链转移剂的用量为全部单体成分的0.1重量%~15重量%,更优选为0.5重量%~10重量%。
此外,使用通式(4)的化合物作为必须的单体成分的情况下,据认为上述聚合反应中,同时进行了醚二聚物的环化反应,但此时的醚二聚物的环化率不必一定为100摩尔%。
得到上述丙烯酸类树脂时,通过使用上述能够赋予酸基的单体作为单体成分来引入酸基的情况下,需要聚合后进行用于赋予酸基的处理。该处理因所用的单体的种类的不同而不同,例如在使用(甲基)丙烯酸2-羟乙酯等具有羟基的单体的情况下,使其与琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐等酸酐加成即可。使用(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环氧基的单体的情况下,使其与N-甲基氨基苯甲酸、N-甲基氨基苯酚等具有氨基和酸基的化合物加成或者首先与(甲基)丙烯酸这样的酸加成然后在生成的羟基上加成琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐等酸酐即可。使用2-异氰酸酯基乙基(甲基)丙烯酸酯等具有异氰酸酯基的单体的情况下,例如使其与2-羟基丁酸等具有羟基和酸基的化合物加成即可。
得到上述丙烯酸类树脂时,通过使用上述能够提供自由基聚合性双键的单体作为单体成分来引入自由基聚合性双键的情况下,需要在聚合后进行用于赋予自由基聚合性双键的处理。
该处理因所用的单体的种类的不同而不同,例如在使用(甲基)丙烯酸、衣康酸等具有羧基的单体的情况下,使其与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、邻(或间、或对)乙烯基苄基缩水甘油醚等具有环氧基和自由基聚合性双键的化合物加成即可。使用马来酸酐、衣康酸酐等具有羧酸酐基的单体的情况下,使其与(甲基)丙烯酸2-羟乙酯等具有羟基和自由基聚合性双键的化合物加成即可。使用(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、邻(或间、或对)乙烯基苄基缩水甘油醚等具有环氧基的单体的情况下,使其与(甲基)丙烯酸等具有酸基和自由基聚合性双键的化合物加成即可。
对本发明的(A-4)丙烯酸类树脂的重均分子量没有特别限制,优选用GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量为2000~200000,更优选为4000~100000。所述重均分子量大于200000的情况下,粘度过高,有时难以形成涂膜,另一方面,所述重均分子量小于2000时,有难以得到足够的耐热性的倾向。
上述丙烯酸类树脂具有酸基的情况下,优选的酸值为30mgKOH/g~500mgKOH/g,更优选为50mgKOH/g~400mgKOH/g。酸值小于30mgKOH/g的情况下,有时难以用于碱性显影,所述酸值大于500mgKOH/g的情况下,粘度变得过高,有难以形成涂膜的倾向。
此外,上述丙烯酸类树脂成分之中以通式(4)表示的化合物为必须的单体成分的聚合物其本身是公知的化合物,例如可以举出日本特开2004-300203号公报和日本特开2004-300204号公报所记载的化合物。
(A-5):具有羧基的环氧丙烯酸酯树脂
环氧丙烯酸酯树脂是如下合成的:在环氧树脂上加成α,β-不饱和单羧酸或在酯部分具有羧基的α,β-不饱和单羧酸酯,然后使其与多元酸酐反应,由此合成环氧丙烯酸酯树脂。所述反应生成物在化学结构上实质不具有环氧基,并且其并不限于“丙烯酸酯”,但因为环氧树脂是原料,并且“丙烯酸酯”是代表例,所以根据习惯命名为环氧丙烯酸酯树脂。
作为原料的环氧树脂,例如适合使用双酚A型环氧树脂(例如,油化壳牌环氧社生产的“Epikote 828”、“Epikote 1001”、“Epikote 1002”、“Epikote 1004”等)、由双酚A型环氧树脂的醇性羟基与环氧氯丙烷的反应得到的环氧树脂(例如,日本化药社生产的“NER-1302”(环氧当量323,软化点76℃))、双酚F型树脂(例如,油化壳牌环氧社生产的“Epikote807”、“EP-4001”、“EP-4002”、“EP-4004”等)、由双酚F型环氧树脂的醇性羟基与环氧氯丙烷的反应得到的环氧树脂(例如,日本化药社生产的“NER-7406”(环氧当量350,软化点66℃))、双酚S型环氧树脂、联苯缩水甘油醚(例如,油化壳牌环氧社生产的“YX-4000”)、苯酚酚醛清漆型环氧树脂(例如,日本化药社生产的“EPPN-201”、油化壳牌环氧社生产的“EP-152”、“EP-154”、道化学社生产的“DEN-438”)、(邻,间,对)甲酚酚醛清漆型环氧树脂(例如,日本化药社生产的“EOCN-102S”、“EOCN-1020”、“EOCN-104S”)、三缩水甘油基异氰脲酸酯(例如,日产化学社生产的“TEPIC”)、三苯酚甲烷型环氧树脂(例如,日本化药社生产的“EPPN-501”、“EPN-502”、“EPPN-503”)、芴环氧树脂(例如,新日铁化学社生产的酚酞基环氧树脂(cardoepoxy)“ESF-300”)、脂环族环氧树脂(DAICEL化学工业社生产的“Celoxide 2021P”、“Celoxide EHPE”)、对由二环戊二烯和苯酚的反应得到的酚醛树脂进行缩水甘油基化而得到的二环戊二烯型环氧树脂(例如,日本化药社生产的“XD-1000”、大日本油墨社生产的“EXA-7200”、日本化药社生产的“NC-3000”、“NC-7300”)和下述结构式表示的环氧树脂(参见日本特许第2878486号公报)等。
Figure A200780004442D00361
这些可以单独使用一种,也可两种以上合用。
作为环氧树脂的其他例子,可以举出共聚型环氧树脂。作为共聚型环氧树脂,例如可以举出使“共聚型环氧树脂的第1成分”与一种或两种以上选自如下化合物的“共聚型环氧树脂的第2成分”反应而得到的共聚物,所述“共聚型环氧树脂的第1成分”为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酰甲基环己烯氧化物、乙烯基环己烯氧化物等,所述“共聚型环氧树脂的第2成分”为所述“共聚型环氧树脂的第1成分”以外的1官能的含有烯键式不饱和基团的化合物,例如为选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、α-甲基苯乙烯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、下述通式(8)表示的化合物。
Figure A200780004442D00371
式(8)中,R61表示氢或乙基,R62表示氢或碳原子数为1~6的烷基,r是2~10的整数。
作为通式(8)的化合物,例如可以举出二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯;甲氧基二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等。
上述共聚型环氧树脂的分子量优选为约1000~200000。另外,上述共聚型环氧树脂的第1成分的用量相对于上述共聚型环氧树脂的第2成分优选为10重量%以上,特别优选为20重量%以上,并优选为70重量%以下,特别优选为50重量%以下。
作为这样的共聚型环氧树脂,具体可以举出日本油脂社生产的“CP-15”、“CP-30”、“CP-50”、“CP-20SA”、“CP-510SA”、“CP-50S”、“CP-50M”、“CP-20MA”等。
关于原料环氧树脂的分子量,其以GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量通常为200~20万,优选为300~100000。重均分子量小于上述范围下限时,常在覆膜形成性方面产生问题,相反,对于重均分子量大于上述范围上限的树脂来说,在与α,β-不饱和单羧酸进行加成反应时容易发生凝胶化,有可能不易制造。
作为α,β-不饱和单羧酸,可以举出衣康酸、丁烯酸、桂皮酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等,优选丙烯酸和甲基丙烯酸,特别是丙烯酸由于富于反应性而优选。
作为酯部分具有羧基的α,β-不饱和单羧酸酯,可以举出丙烯酸-2-琥珀酰氧乙酯、丙烯酸-2-马来酰氧乙酯、丙烯酸-2-邻苯二甲酰氧乙酯、丙烯酸-2-六氢邻苯二甲酰氧乙酯、甲基丙烯酸-2-琥珀酰氧乙酯、甲基丙烯酸-2-马来酰氧乙酯、甲基丙烯酸-2-邻苯二甲酰氧乙酯、甲基丙烯酸-2-六氢邻苯二甲酰氧乙酯、丁烯酸-2-琥珀酰氧乙酯等,优选丙烯酸-2-马来酰氧乙酯和丙烯酸-2-邻苯二甲酰氧乙酯,特别优选丙烯酸-2-马来酰氧乙酯。这些可以单独使用一种,也可两种以上合用。
α,β-不饱和单羧酸或其酯与环氧树脂的加成反应可以采用公知的方法,例如,可以在酯化催化剂存在下,通过使这些物质在50℃~150℃的温度下反应来实施所述加成反应。作为酯化催化剂,可以使用三乙胺、三甲胺、苄基二甲胺、苄基二乙胺等叔胺;四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵等季铵盐等。
关于α,β-不饱和单羧酸或其酯的用量,优选相对于原料环氧树脂中1当量环氧基为0.5~1.2当量,进一步优选为0.7~1.1当量。α,β-不饱和单羧酸或其酯的用量少时,不饱和基团的引入量不足,并且后续的与多元酸酐的反应也不充分。并且,残存大量的环氧基也是不利的。另一方面,该用量多时,α,β-不饱和单羧酸或其酯以未反应物的形式残留下来。任一情况下,均有固化特性发生恶化的趋势。
在与α,β-不饱和羧酸或其酯加成后的环氧树脂上进一步加成多元酸酐,作为所述多元酸酐可以举出马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、联苯四羧酸二酐等,优选马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、偏苯三酸酐、联苯四羧酸二酐,特别优选的化合物是四氢邻苯二甲酸酐和联苯四羧酸二酐。这些可以单独使用一种,也可两种以上合用。
对于与多元酸酐加成的反应来说也可使用公知的方法,可通过在以与α,β-不饱和羧酸或其酯的加成反应相同的条件下继续反应来实施。
关于多元酸酐的加成量,优选其量是使生成的环氧丙烯酸酯树脂的酸值为10mg-KOH/g~150mg-KOH/g的量,并且特别优选其量是使生成的环氧丙烯酸酯树脂的酸值为20mg-KOH/g~140mg-KOH/g的量。树脂的酸值过小时,缺乏碱性显影性,另外,树脂的酸值过大时,固化性能趋于变差。
此外,作为具有羧基的环氧丙烯酸酯树脂,可以举出例如日本特开平6-49174号公报记载的含萘的树脂;日本特开2003-89716、日本特开2003-165830、日本特开2005-325331、日本特开2001-354735号公报记载的含芴的树脂;日本特开2005-126674、日本特开2005-55814、日本特开2004-295084号公报等记载的树脂。
并且也可以使用市售的具有羧基的环氧丙烯酸酯树脂,作为市售品,可以举出例如DAICEL社生产的“ACA-200M”等。
作为粘结树脂,还可以使用例如日本特开2005-154708号公报等记载的丙烯酸系粘合剂。
作为本发明中的(A)粘结树脂,可以单独使用上述的各种粘结树脂之中的一种,也可两种以上合用。上述的各种粘结树脂与后述的(E)分散剂等合用时,基板上的非图像部不会残存未溶解物,起到能形成与基板的密合性优异的高浓度色彩像素的效果,所以是特别优选的。
本发明的固化性组合物中,(A)粘结树脂的含有比例通常为全部固体成分中的0.1重量%以上,优选为1重量%以上,并且通常为80重量%以下,优选为60重量%以下。粘结树脂的含量少于该范围的下限时,膜变脆,有时与基板的密合性降低。相反,粘结树脂的含量多于该范围的上限时,显影液向曝光部的浸透性增高,有时像素的表面平滑性、灵敏度变差。
[1-5](B)单体
本发明的固化性组合物优选含有单体。单体只要是能够聚合的低分子化合物,就没有特别限制,优选具有至少一个烯键式双键的能够进行加成聚合的化合物(以下有时称作“烯键式化合物”)。
烯键式化合物是具有烯键式双键的化合物,本发明的固化性组合物受到活性光线的照射时,在后述的光聚合引发体系的作用下,其将发生加成聚合、固化。此外,本发明中的单体是与所谓高分子物质相对的概念,除了狭义的单体以外,还包括二聚物、三聚物、低聚物。
作为烯键式化合物,例如可以举出(甲基)丙烯酸等不饱和羧酸、单羟基化合物和不饱和羧酸的酯、脂肪族多羟基化合物和不饱和羧酸的酯、芳香族多羟基化合物和不饱和羧酸的酯、由不饱和羧酸与多元羧酸以及上述的多羟基化合物(脂肪族多羟基化合物、芳香族多羟基化合物等)的酯化反应得到的酯、由多异氰酸酯化合物和含有(甲基)丙烯酰基的羟基化合物反应得到的具有氨酯骨架的烯键式化合物等。
作为脂肪族多羟基化合物和不饱和羧酸的酯,可以举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(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、甘油(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯。另外,还可以举出这些丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸部分换成了衣康酸部分的衣康酸酯、换成了丁烯酸部分的丁烯酸酯或换成了马来酸部分的马来酸酯等。
另外,作为芳香族多羟基化合物和不饱和羧酸的酯,可以举出对苯二酚二(甲基)丙烯酸酯、间苯二酚二(甲基)丙烯酸酯、连苯三酚三(甲基)丙烯酸酯等。另外,由不饱和羧酸与多元羧酸以及多羟基化合物的酯化反应得到的酯不一定是单一物质,可以是混合物。作为代表例,可以举出(甲基)丙烯酸、邻苯二甲酸和乙二醇的缩合物;(甲基)丙烯酸、马来酸和二乙二醇的缩合物;(甲基)丙烯酸、对苯二甲酸和季戊四醇的缩合物;(甲基)丙烯酸、己二酸、丁二醇和甘油的缩合物等。
作为多异氰酸酯化合物和含(甲基)丙烯酰基的羟基化合物反应而得到的具有氨酯骨架的烯键式化合物,可以举出下述的异氰酸酯与(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、3-羟基[1,1,1-三(甲基)丙烯酰氧基甲基]丙烷等含(甲基)丙烯酰基的羟基化合物的反应产物,所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯;环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环式二异氰酸酯;甲苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯。
此外,作为本发明中使用的烯键式化合物的例子,可以举出亚乙基双(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺类;邻苯二甲酸二烯丙酯等烯丙基酯类;邻苯二甲酸二乙烯基酯等含乙烯基的化合物等。
另外,烯键式化合物可以是具有酸值的单体。作为具有酸值的单体,例如优选多官能单体,该多官能单体为脂肪族多羟基化合物和不饱和羧酸的酯,且通过使脂肪族多羟基化合物的未反应的羟基与非芳香族羧酸酐反应而具有酸基,特别优选该酯中脂肪族多羟基化合物是季戊四醇和/或二季戊四醇。这些单体可以单独使用一种,由于制造上难以得到单一的化合物,所以可以混合两种以上使用。并且,根据需要,还可以将不具有酸基的多官能单体和具有酸基的多官能单体合用作为单体。
具有酸基的多官能单体的优选酸值为0.1mg·KOH/g~40mg·KOH/g,特别优选为5mg·KOH/g~30mg·KOH/g。多官能单体的酸值过低时,显影溶解特性有降低的倾向,该酸值过高时,有时难以制造和处理,并且,有时光聚合性能下降、像素的表面平滑性等固化性变差。所以,合用两种以上酸基不同的多官能单体的情况下或与不具有酸基的多官能单体合用的情况下,优选进行调整,以使全部的多官能单体的酸基落入上述范围。
本发明中,更优选的具有酸基的多官能单体是东亚合成社生产的作为“TO1382”出售的以二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯为主成分的混合物。还可以将该多官能单体和其他的多官能单体组合使用。
本发明的固化性组合物中,这些单体的含有比例通常为全部固体成分的0重量%以上,优选为5重量%以上,进一步优选为10重量%以上,并且通常为80重量%以下,优选为70重量%以下,进一步优选为50重量%以下,特别优选为40重量%以下。并且,这些单体相对于后述的色料的比例通常为0重量%以上,优选为5重量%以上,进一步优选为10重量%以上,特别优选为20重量%以上,并且通常为200重量%以下,优选为100重量%以下,进一步优选为80重量%以下。
[1-6](C)溶剂
本发明的固化性组合物以溶剂为必要成分。溶剂具有溶解或分散上述各成分以及调整粘度的功能。
作为所述溶剂,只要其能够溶解或分散构成固化性组合物的各成分即可,优选从沸点为100℃~200℃的溶剂中选择的溶剂。更优选沸点为120℃~170℃的溶剂。
作为这样的溶剂,例如可以举出乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇叔丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、甲氧基甲基戊醇、丙二醇单乙基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、三丙二醇甲基醚这样的二醇单烷基醚类;
乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚这样的二醇二烷基醚类;
乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丙基醚乙酸酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲氧基戊酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯这样的二醇烷基醚乙酸酯类;
戊基醚、丙基醚、二乙基醚、二丙基醚、二异丙基醚、丁基醚、二戊基醚、乙基异丁基醚、二己基醚这样的醚类;
丙酮、丁酮、甲基戊基酮、甲基异丙基酮、甲基异戊基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙基戊基酮、甲基丁基酮、甲基己基酮、甲基壬基酮这样的酮类;
乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油这样的一元或多元醇类;
正戊烷、正辛烷、二异丁烯、正己烷、己烯、异戊二烯、二聚戊烯、十二烷这样的脂肪族烃类;
环己烷、甲基环己烷、甲基环己烯、联环己烷这样的脂环族烃类;
苯、甲苯、二甲苯、枯烯这样的芳香族烃类;
甲酸戊酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、异丁酸甲酯、乙酸乙二醇酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、异丁酸甲酯、辛酸乙酯、硬脂酸丁酯、苯甲酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、γ-丁内酯这样的链状或环状酯类;
3-甲氧基丙酸、3-乙氧基丙酸这样的烷氧基羧酸类;
氯丁烷、氯戊烷这样的卤化烃类;
甲氧基甲基戊酮这样的醚酮类;
乙腈、苯基腈这样的腈类。
作为与上述相当的市售的溶剂,可以举出矿物油精、バルソル#2、アプコ#18溶剂、アプコシンナ—、Socal solvent No.1和No.2、SOLVESO#150、シエルTS28溶剂、卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、乙基溶纤剂乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、二甘醇二甲醚(均为商品名)等。这些溶剂可以单独使用一种,也可两种以上合用。
上述溶剂中,从涂布性、表面张力等的平衡性好且组合物中的构成成分的溶解度较高的方面考虑,优选二醇烷基醚乙酸酯类。
另外,二醇烷基醚乙酸酯类可以单独使用,也可以与其他的溶剂合用。作为合用的溶剂,特别优选的是二醇单烷基醚类。其中,从组合物中的构成成分的溶解性方面出发,特别优选丙二醇单甲基醚。此外,二醇单烷基醚类的极性高,添加量过多时,保存稳定性有降低的倾向,例如抗蚀剂颜料容易发生凝集、固化性组合物的粘度升高等,所以(C)溶剂中的二醇单烷基醚类的比例优选为5%~30%,更优选为5%~20%。
另外,也优选与沸点为150℃以上的溶剂合用。通过与这样的溶剂合用,固化性组合物不易变干,并具有不易因急剧干燥而引起颜料分散体的相互关系(后述的)破坏的效果。相对于(C)溶剂,高沸点溶剂的含量优选为3%~50%,更优选为5%~40%,特别优选为5%~30%。
值得注意的是,沸点为150℃以上的溶剂可以是二醇烷基醚乙酸酯类,也可以是二醇烷基醚类,这种情况下,还可以通过其他途径含有沸点为150℃以上的溶剂。
本发明的固化性组合物中,对于(C)溶剂的含有比例没有特别限制,其上限通常为99重量%。溶剂大于99重量%的情况下,除溶剂外各成分的浓度变得过小,有可能不适合形成涂布膜。另一方面,考虑到适于涂布的粘性等,溶剂含有比例的下限值通常为75重量%,优选为80重量%,进一步优选为82重量%。
[1-7](D)颜料
本发明的固化性组合物以(D)颜料为必要成分形成例如滤色器的像素等的情况下,可以使用红色颜料、蓝色颜料、绿色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料、棕色颜料(Brown Pigments)等各种颜色的颜料。另外,作为其化学结构,例如可以举出偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑啉酮系、异吲哚啉酮系、二噁嗪系、阴丹士林系、二萘嵌苯系等有机颜料。还可以利用其他各种无机颜料等。下面以颜料号给出可以使用的颜料的具体例。下面举出的“C.I.”是指染料索引号(C.I.)。
作为红色颜料,可以举出C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276。这些之中,优选C.I.颜料红48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242、254,更优选C.I.颜料红177、209、224、254。
作为蓝色颜料,可以举出C.I.颜料蓝1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79。这些之中,优选C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6,更优选C.I.颜料蓝15:6。
作为绿色颜料,可以举出C.I.颜料绿1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55。这些之中,优选C.I.颜料绿7、36。
作为黄色颜料,可以举出C.I.颜料黄1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75、81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208。这些之中,优选C.I.颜料黄83、117、129、138、139、150、154、155、180、185,更优选C.I.颜料黄83、138、139、150、180。
作为紫色颜料,可以举出C.I.颜料紫1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50。这些之中,优选C.I.颜料紫19、23,更优选C.I.颜料紫23。
作为橙色颜料,可以举出C.I.颜料橙1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79。这些之中,优选C.I.颜料橙38、71。
另外,作为无机颜料,可以举出硫酸钡、硫酸铅、酸化钛、铬黄、氧化铁红、氧化铬等。
上述各种颜料可以多种合用。例如,为了调整色度,可以合用绿色颜料和黄色颜料作为颜料,或合用蓝色颜料和紫色颜料。
此外,将这些颜料分散处理成平均粒径通常为1μm以下、优选为0.5μm以下、进一步优选为0.3μm以下进行使用。
在使用本发明的固化性组合物形成滤色器的树脂黑色矩阵的情况下,可以使用黑色颜料。并且,可以单独使用黑色颜料,也可以将红色、绿色、蓝色等颜料混合来使用。这些色料可以从无机或有机的颜料中适宜选择。优选对无机颜料、有机颜料进行分散以使平均粒径通常为1μm以下、优选为0.5μm以下来使用。
作为可单独使用的黑色颜料,可以举出炭黑、乙炔黑、灯黑、骨炭、石墨、铁黑、钛黑等。这些之中,从遮光率、图像特性的角度出发,优选炭黑、钛黑。
有关炭黑的例子,例如作为三菱化学社生产的商品,可以举出MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B等;作为Degussa社生产的商品,可以举出Printex3、Printex3OP、Printex30、Printex30OP、Printex40、Printex45、Printex55、Printex60、Printex75、Printex80、Printex85、Printex90、Printex A、Printex L、Printex G、Printex P、Printex U、Printex V、PrintexG、SpecialBlack 550、SpecialBlack 350、SpecialBlack 250、SpecialBlack 100、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4、Color Black FW1、Color BlackFW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW18、ColorBlack FW200、Color Black S160、Color Black S170等;作为Cabot社生产的商品,可以举出Monarch120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL550R、REGAL660R、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCANXC72R、ELFTEX-8等;作为Columbia Carbon社生产的商品,可以举出RAVEN11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22、RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000等。
此外,在具有高的光学浓度和高的表面电阻率的树脂黑色矩阵的制造中,特别优选使用经树脂覆盖处理的炭黑。此外,经树脂覆盖处理的炭黑可以利用例如日本特开平9-26571号公报、日本特开平9-71733号公报、日本特开平9-95625号公报、日本特开平9-238863号公报或者日本特开平11-60989号公报所记载的方法通过对公知的炭黑进行处理来得到。
另外,作为钛黑的制作方法,包括将二氧化钛和金属钛的混合体在还原气氛下进行加热使其还原的方法(日本特开昭49-5432号公报)、将四氯化钛经高温水解得到的超微细二氧化钛在含氢的还原气氛中进行还原的方法(日本特开昭57-205322号公报)、将二氧化钛或氢氧化钛在氨水的存在下进行高温还原的方法(日本特开昭60-65069号公报、日本特开昭61-201610号公报)、使二氧化钛或氢氧化钛上附着钒化合物并在氨水的存在下进行高温还原的方法(日本特开昭61-201610号公报)等,但并不限于这些。作为钛黑的市售品的例子,可以举出三菱材料社生产的钛黑10S、12S、13R、13M、13M-C等。
作为其他的黑色颜料的例子,可以将红色、绿色、蓝色这三色颜料混合制成黑色颜料使用。作为可混合使用以制备黑色颜料的色料,可以举出维多利亚纯蓝(42595)、金胺O(41000)、卡磁隆黄(cathilon)亮黄(碱性13)、罗丹明6GCP(45160)、罗丹明B(45170)、藏红OK70:100(50240)、罂红X(42080)、No.120/雷奥诺尔黄(21090)、雷奥诺尔黄GRO(21090)、司姆柆(symuler)坚牢黄8GF(21105)、联苯胺黄4T-564D(21095)、司姆柆(symuler)坚牢红4015(12355)、雷奥诺尔红7B4401(15850)、Fastogen蓝TGR-L(74160)、雷奥诺尔蓝SM(26150)、雷奥诺尔蓝ES(颜料蓝15:6)、Lionogen红GD(颜料红168)、雷奥诺尔绿2YS(颜料绿36)等。值得注意的是,上述的括弧内的数字表示染料索引号(C.I.)。
另外,对于其他的可混合使用的颜料,以C.I.编号表示,可以举出例如C.I.黄色颜料20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、153、154、166、C.I.橙色36、43、51、55、59、61、C.I.红色颜料9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、C.I.紫色颜料19、23、29、30、37、40、50、C.I.蓝色颜料15、15:1、15:4、22、60、64、C.I.绿色颜料7、C.I.棕色颜料23、25、26等。
本发明的固化性组合物中,这些(D)颜料的含有比例在全部固体成分中通常为1重量%以上,优选为5重量%以上,并且通常为80重量%以下,优选为70重量%以下。
(D)颜料的比例过少时,相对于色浓度膜厚变得过大,制成液晶盒(液晶cell)时,有可能对间隙调节等带来不良影响。另一方面,(D)颜料的比例过多时,有可能不能得到足够的成像性。
此外,优选对应后述的滤色器的各色的不同像素,将形成像素的固化性组合物中的色料量调整到最佳范围。例如,形成通常在滤色器中设置的红色、绿色和蓝色像素时,作为红色固化性组合物,优选全部固体成分中含有15重量%~50重量%、更优选含有20重量%~45重量%的色料,作为绿色固化性组合物,优选全部固体成分中含有15重量%~60重量%、更优选20重量%~50重量%的色料,作为蓝色固化性组合物,优选全部固体成分中含有5重量%~35重量%、更优选10重量%~30重量%的色料。
另外,在树脂黑色矩阵的情况中,作为黑色固化性组合物,优选全部固体成分中含有20重量%~80重量%、更优选含有30重量%~70重量%的色料。
[1-8](E)分散剂
本发明的固化性组合物优选还含有(E)分散剂。只要无损于本发明的效果,(E)分散剂的种类没有特别限制,本发明固化性组合物优选含有选自(E-1):含有氮原子的接枝共聚物、(E-2):含有氮原子的丙烯酸系嵌段共聚物、(E-3):氨基甲酸酯树脂分散剂中的一种以上的分散剂。
据推测,(E-1):含有氮原子的接枝共聚物和(E-2):含有氮原子的丙烯酸系嵌段共聚物因其所含有的氮原子对颜料表面具有亲和性,氮原子以外的部分提高了对介质的亲和性,因此,有助于提高整体的分散稳定性。
分散剂对固体表面的吸附行为对其性能的影响大。对于分子的结构和吸附行为的关系,已知在使用相同的单元的情况下,吸附行为的优异性的顺序为无规共聚物<接枝共聚物<嵌段共聚物(例如,Jones andRichards,“Polymers at Surfaces and Interfaces”p281)。
详细的机理尚不清楚。据推测是因为如下原因。
即,在通常的无规共聚物的情况下,在聚合物形成时,构成共聚物的单体在立体和/或电气方面稳定地配置在共聚物中的几率高。单体被稳定配置的部分(分子)的立体和/或电气性稳定,所以吸附在颜料上时反而有时成为了障碍。与此相对,对于分子序列被调整成接枝共聚物或者嵌段共聚物那样的树脂,能够将妨碍分散剂吸附的部分配置在远离颜料和分散剂的吸附部的位置。也就是说,能够将对于吸附最佳的部分配置在颜料和分散剂的吸附部,并在需要溶剂亲和性的部分配置与其相适的部分。据推测,在含有微晶尺寸小的颜料的色料的分散中,这样的分子配置,有助于良好的分散性。
(E-1):含有氮原子的接枝共聚物
含有氮原子的接枝共聚物能极有效地分散(D)颜料,因此是优选的。其理由尚不清楚,据推测,这是因为成为颜料和分散剂的吸附障碍的部分(分子)具有能够积极排斥被配置在向颜料的吸附部的周边这种情况的结构。作为含有氮原子的接枝共聚物,优选在主链具有含氮原子的重复单元。其中,优选具有式(I)表示的重复单元或/和式(II)表示的重复单元。式中,R51表示碳原子数为1~5的亚烷基,A表示氢原子或下述式(III)~(V)中的任意基团。
Figure A200780004442D00501
式(I)中,R51表示亚甲基、亚乙基、亚丙基等直链状或支链状的碳原子数为1~5的亚烷基,优选碳原子数为2~3,更优选为亚乙基。A表示氢原子或下式(III)~(V)中的任意基团,优选为式(III)。
Figure A200780004442D00502
式(II)中,R51、A与式(I)中的R51、A的意义相同。
Figure A200780004442D00503
式(III)中,W1表示碳原子数为2~10的直链状或支链状的亚烷基,其中,优选为亚丁基、亚戊基、亚己基等碳原子数为4~7的亚烷基。p表示1~20的整数,优选为5~10的整数。
Figure A200780004442D00511
式(IV)中,Y1表示2价的连接基团,其中,优选为亚乙基、亚丙基等碳原子数为1~4的亚烷基或者为乙烯氧、丙烯氧等碳原子数为1~4的烯化氧基。W2表示亚乙基、亚丙基、亚丁基等直链状或支链状的碳原子数为2~10的亚烷基,其中,优选为亚乙基、亚丙基等碳原子数为2~3的亚烷基。Y2表示氢原子或-CO-R52(R52表示乙基、丙基、丁基、戊基、己基等碳原子数为1~10的烷基,其中优选为乙基、丙基、丁基、戊基等碳原子数为2~5的烷基)。q表示1~20的整数,优选为5~10的整数。
式(V)中,W3表示碳原子数为1~50的烷基或具有1~5个羟基的碳原子数为1~50的羟基烷基,其中,优选硬脂基等碳原子数为10~20的烷基、单羟基硬脂基等具有1~2个羟基的碳原子数为10~20的羟基烷基。
本发明的接枝共聚物中的式(I)或(II)表示的重复单元的含有率越高越理想,其通常为50摩尔%以上,优选为70摩尔%以上。可以同时具有式(I)表示的重复单元和式(II)表示的重复单元这两种重复单元,并对含有比例没有特别限制,但是,较多含有式(I)的重复单元是优选的。1分子中,式(I)或式(II)表示的重复单元的总数通常为1~100,优选为10~70,进一步优选为20~50。
另外,还可以含有式(I)和式(II)以外的重复单元,作为其他的重复单元,可以举出例如亚烷基、烯化氧基等。本发明的接枝共聚物优选其末端为-NH2和-R51-NH2(R51与上述R51的意义相同)。
此外,只要是本发明的接枝共聚物,其主链可以是直链状,也可以带有支链。
本发明的接枝共聚物的胺值通常为5mgKOH/g~100mgKOH/g,优选为10mgKOH/g~70mgKOH/g,进一步优选为15mgKOH/g~40mgKOH/g以下。如果胺值过低,则分散稳定性降低,粘度有时变得不稳定,相反,如果胺值过高,则有时残渣增加,形成液晶面板后的电气特性降低。
上述分散剂用GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量优选为3000~100000,特别优选为5000~50000。重均分子量小于3000时,不能防止色料的凝集,有时会发生高粘度化乃至凝胶化,所述重均分子量大于100000时,其本身就是高粘度的,并且有时其在有机溶剂中的溶解性不足。
上述分散剂的合成方法可以采用公知的方法,例如可以采用日本特公昭63-30057号公报所记载的方法。
本发明中,还可以采用具有与上述的物质相同结构的市售的接枝共聚物。
(E-2):丙烯酸系嵌段共聚物
丙烯酸系嵌段共聚物可以极有效地分散(D)颜料,在这点上其是优选的。其原因尚不清楚,据认为这是因为,分子序列得到了控制,使得分散剂吸附到颜料上时成为障碍的结构少。
作为丙烯酸系嵌段共聚物,优选由侧链具有季铵盐基团和/或氨基的A嵌段与不具有季铵盐基团和/或氨基的B嵌段构成的A-B嵌段共聚物和/或B-A-B嵌段共聚物。
构成丙烯酸系嵌段共聚物的嵌段共聚物的A嵌段具有季铵盐基团和/或氨基。
季铵盐基团优选具有以-N+R31R32R33·Z-(其中,R31、R32和R33相互独立地表示氢原子、或者带有取代基或不带有取代基的环状或者链状的烃基。或者,R31、R32和R33中的2个以上相互键合形成环状结构。Z-表示抗衡阴离子)表示的季铵盐基团。该季铵盐基团可以直接与主链结合,也可通过2价的连接基团与主链结合。
-N+R31R32R33·Z-中,作为R31、R32和R33中的2个以上相互键合形成的环状结构,可以举出例如5~7元环的含氮杂环单环或2个该单环缩合而成的稠环。该含氮杂环优选不具有芳香性,更优选为饱和环。具体地说,可以举出例如下述的结构。
Figure A200780004442D00531
上述式中,R表示R31、R32以及R33之中的任意一个基团。
这些环状结构还可以带有取代基。
作为-N+R31R32R33中的R31、R32、R33,各自独立,更优选是带有取代基或不带有取代基的碳原子数为1~3的烷基、或者带有取代基或不带有取代基的苯基、或者带有取代基或不带有取代基的苄基。
作为具有季铵盐基团的A嵌段,优选含有下述通式(VI)表示的部分结构。
Figure A200780004442D00532
上述通式(VI)中,R31、R32、R33各自独立地表示氢原子、或者带取代或不带取代的环状或链状的烃基。或者,R31、R32和R33中的2个以上相互键合形成环状结构。R34表示氢原子或甲基。X1表示2价的连接基团,Z-表示抗衡阴离子。
通式(VI)中,R31、R32、R33为烃基时,优选各自独立为碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的芳香族基团。具体地说,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、苄基、苯基等。其中,优选甲基、乙基、丙基、苄基。
通式(VI)中,作为2价的连接基团X1,例如可以举出碳原子数为1~10的亚烷基、亚芳基、-CONH-R35-、-COO-R36-(其中R35和R36各自独立地表示直接键合、碳原子数为1~10的亚烷基或者碳原子数为1~10的醚基(-R37-O-R38-:R37和R38各自独立地表示亚烷基))等,优选为-COO-R36-。
另外,作为抗衡阴离子的Z-,可以举出Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BF4 -、CH3COO-、PF6 -等。
作为A嵌段,特别优选其具有氨基。氨基可优选举出以-NR41R42(其中,R41和R42各自独立地表示带有取代基或不带有取代基的环状或链状的烷基、带有取代基或不带有取代基的烯丙基、或者带有取代基或不带有取代基的芳烷基)表示的氨基,更优选下式表示的氨基。
Figure A200780004442D00541
式中,R41和R42与上述的R41和R42的意义相同,R43表示碳原子数为1以上的亚烷基,R44表示氢原子或甲基。
其中,R41和R42优选为甲基,R43优选为亚甲基、亚乙基,R44优选为氢原子。作为这样的化合物,可以举出下式表示的取代基。
Figure A200780004442D00542
一个A嵌段中可以含有两种以上具有上述那样的特定的季铵盐基团和/或氨基的部分结构。这种情况下,两种以上的具有季铵盐基团和/或氨基的部分结构可以以无规共聚或嵌段共聚的任何方式含在该A嵌段中。另外,A嵌段中还可含有不具有该季铵盐基团和/或氨基的部分结构,作为该部分结构的例子,可以举出来源于后述的(甲基)丙烯酸酯系单体的部分结构等。所述不具有季铵盐基团和/或氨基的部分结构在A嵌段中的含量优选为0重量%~50重量%、更优选为0重量%~20重量%,最优选A嵌段中不含所述不具有季铵盐基团和/或氨基的部分结构。
另一方面,作为构成分散剂的嵌段共聚物的B嵌段,可以举出例如使苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系单体;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、乙基丙烯酸缩水甘油酯等(甲基)丙烯酸酯系单体;(甲基)丙烯酰氯等(甲基)丙烯酸盐系单体;乙酸乙烯酯系单体;烯丙基缩水甘油醚、丁烯酸缩水甘油基醚等缩水甘油醚系单体等共聚单体共聚所形成的聚合物结构。
B嵌段特别优选是下述通式(VII)表示的来源于(甲基)丙烯酸酯系单体的部分结构。
Figure A200780004442D00551
(通式(VII)中,R39表示氢原子或甲基。R40表示带有取代基或不带有取代基的环状或链状的烷基、带有取代基或不带有取代基的烯丙基、或者带有取代基或不带有取代基的芳烷基。)
一个B嵌段中可以含有两种以上上述来源于(甲基)丙烯酸酯系单体的部分结构。当然,该B嵌段还可以含有这些结构以外的部分结构。不含季铵盐基团的B嵌段中存在源于两种以上单体的部分结构的情况下,各部分结构在该B嵌段中可以以无规共聚或嵌段共聚的任意方式存在。B嵌段中含有除来源于上述(甲基)丙烯酸酯系单体的部分结构以外的部分结构的情况下,该(甲基)丙烯酸酯系单体以外的部分结构在B嵌段中的含量优选为0重量%~99重量%、更优选为0重量%~85重量%。
本发明使用的丙烯酸系分散剂是由这样的A嵌段和B嵌段构成的A-B嵌段或B-A-B嵌段共聚型高分子化合物,这样的嵌段共聚物可通过例如以下所示的活性聚合法制备。
活性聚合法包括活性阴离子聚合法、活性阳离子聚合法、活性自由基聚合法。活性阴离子聚合法中,聚合活性种是阴离子,该聚合法例如以下述路线表示。
(活性阴离子聚合法)
单体
Figure A200780004442D00561
        单体
Figure A200780004442D00562
的情况
Figure A200780004442D00563
活性自由基聚合法中,聚合活性种是自由基,其例如以下述路线表示。
(活性自由基聚合法:硝酰基法)
单体
Figure A200780004442D00571
        单体的情况
(活性自由基聚合法:ATRP法(原子转移自由基聚合法))
单体
Figure A200780004442D00581
      单体
Figure A200780004442D00582
的情况
Figure A200780004442D00583
合成这样的丙烯酸系嵌段共聚物时,可以采用日本特开昭60-89452号公报;日本特开平9-62002号公报;P.Lutz,P.Masson et al,Polym.Bull.12,79(1984);B.C.Anderson,G.D.Andrews et al,Macromolecules,14,1601(1981);K.Hatada,K.Ute,et al,Polym.J.17,977(1985);K.Hatada,K.Ute,et al,Polym.J.18,1037(1986);右手浩一、畑田耕一,高分子加工,36,366(1987);东村敏延、泽本光男,高分子论文集,46,189(1989);M.Kuroki,T.Aida,J.Am.Chem.Sic,109,4737(1987);相田卓三、井上祥平,有机合成化学,43,300(1985);D.Y.Sogoh,W.R.Hertler et al,Macromolecules,20,1473(1987);K.Matyaszewski et al,Chem.Rev.2001,101,2921-2990等记载的公知的方法。
1g本发明的A-B嵌段共聚物和B-A-B嵌段共聚物中的胺值通常为1mgKOH/g~300mgKOH/g,但A嵌段具有季铵盐基团时和不具有季铵盐基团时,其优选范围不同。
在本发明的A-B嵌段共聚物和B-A-B嵌段共聚物的A嵌段具有季铵盐基团的情况下,1g该共聚物中的季铵盐基团的量优选为0.1mmol~10mmol。在该范围外时,有时不能兼具良好的耐热性和分散性。这样的嵌段共聚物中,有时含有制造过程产生的氨基,每1g共聚物中的胺值通常为1mgKOH/g~100mgKOH/g,优选为1mgKOH/g~50mgKOH/g、更优选为1mgKOH/g~30mgKOH/g。
另外,在A嵌段不含季铵盐基团的情况下,每1g该共聚物的胺值通常为50mgKOH/g~300mgKOH/g,优选为50mgKOH/g~200mgKOH/g。值得注意的是,胺值是用酸对氨基进行中和滴定,与酸值对应地以KOH的mg数表示的值。
另外,该嵌段共聚物的酸值与有无成为该酸值的基础的酸性基团及其种类有关,但通常优选酸值低,通常酸值为100mgKOH/g以下,以GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)计,嵌段共聚物的分子量通常为1000~100,000。嵌段共聚物的分子量过小时,分散稳定性降低,嵌段共聚物的分子量过大时,显影性、分辨率有降低的倾向。
本发明中,还可以使用具有与上述的嵌段共聚物相同结构的市售的丙烯酸系嵌段共聚物。
(E-3):氨基甲酸酯树脂分散剂
作为氨基甲酸酯树脂分散剂,特别优选使多异氰酸酯化合物、同一分子内具有1个或2个羟基的化合物和同一分子内具有活性氢和叔氨基的化合物反应得到的氨基甲酸酯树脂。
作为上述多异氰酸酯化合物的例子,可以举出对苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯;六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸甲酯二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯;异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-亚甲基二(环己基异氰酸酯)、ω,ω’-二异氰酸酯基二甲基环己烷等脂环族二异氰酸酯;苯二甲基二异氰酸酯、α,α,α’,α’-四甲基苯二甲基二异氰酸酯等具有芳香环的脂肪族二异氰酸酯;赖氨酸酯三异氰酸酯、1,6,11-十一烷三异氰酸酯、1,8-二异氰酸酯-4-异氰酸酯甲基辛烷、1,3,6-六亚甲基三异氰酸酯、二环庚烷三异氰酸酯、三(异氰酸酯苯基甲烷)、三(异氰酸酯苯基)硫代磷酸酯等三异氰酸酯;和这些物质的三聚体、水加成物以及这些的多元醇加成物等。作为多异氰酸酯,优选的是有机二异氰酸酯的三聚体,最优选的是甲苯二异氰酸酯的三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体,可以单独使用这些化合物,也可两种以上合用。
作为异氰酸酯的三聚体的制造方法,可以举出下述方法,其中,将上述多异氰酸酯类用适当的三聚化催化剂例如叔胺类、膦类、醇盐类、金属氧化物、羧酸盐类等进行异氰酸酯基的部分三聚化,通过添加催化毒物使三聚化停止后,通过溶剂提取、旋转薄膜蒸馏,除去未反应的多异氰酸酯,得到目的物的含有异氰脲酸酯基的多异氰酸酯。
作为上述同一分子内具有1个或2个羟基的化合物,可以举出聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚烯烃二醇等或者这些化合物的一个末端羟基被碳原子数为1~25的烷基进行烷氧基化而得到的物质或者这些醇的两种以上的混合物。
作为聚醚二醇,可以举出聚醚二醇、聚醚酯二醇或者这些二醇的两种以上的混合物。作为聚醚二醇,可以举出使烯化氧均聚或共聚得到的物质,例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚(乙二醇-丙二醇)、聚丁二醇、聚1,6-己二醇、聚1,8-辛二醇或者这些二醇的两种以上的混合物。作为聚醚酯二醇,可以举出将含醚基的二醇(或者与其他二醇的混合物)与二羧酸或这些酸的酸酐反应或者使聚酯二醇与烯化氧反应而得到的物质,例如聚(聚氧四亚甲基)己二酸酯等。作为聚醚二醇,最优选的是聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或者这些二醇的一个末端羟基被碳原子数为1~25的烷基进行烷氧基化而得到的化合物。
作为聚酯二醇,可以举出:二羧酸类(例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、邻苯二甲酸等)或这些二羧酸的酸酐与二醇(例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇等脂肪族二醇;双羟甲基环己烷等脂环族二醇;亚二甲苯基二甲醇(xylylene glycol)、双羟基乙氧基苯等芳香族二醇;N-甲基二乙醇胺等N-烷基二烷醇胺等二醇类)发生缩聚得到的聚酯二醇,例如聚乙二醇己二酸酯、聚丁二醇己二酸酯、聚1,6-己二醇己二酸酯、聚乙二醇/丙二醇己二酸酯等;或者以上述二醇类或碳原子数为1~25的一元醇为引发剂得到的聚内酯二醇或者聚内酯单醇,例如聚己内酯二醇、聚甲基戊内酯;或者这些物质的两种以上的混合物。作为聚酯二醇,最优选的是聚己内酯二醇或以碳原子数为1~25的醇为引发剂得到的聚己内酯,具体地说,是使ε-己内酯与一元醇开环加成聚合而得到的化合物。
作为聚碳酸二醇酯,可以举出聚(1,6-己二醇)碳酸酯、聚(3-甲基-1,5-戊二醇)碳酸酯等。
另外,作为聚烯烃二醇,可以举出聚丁二烯二醇、氢化型聚丁二烯二醇、氢化型聚异戊二烯二醇等。
这些同一分子内具有1个或2个羟基的化合物之中,特别优选聚醚二醇和聚酯二醇。此外,同一分子内具有1个或2个羟基的化合物的数均分子量通常为300~10,000,优选为500~6,000,进一步优选为1,000~4,000。
上述同一分子内具有活性氢和叔氨基的化合物中,作为活性氢即直接与氧原子、氮原子或者硫原子键合的氢原子,可以举出羟基、氨基、巯基等官能团中的氢原子,其中优选氨基、特别是伯氨基的氢原子。另外,作为叔氨基,可以举出例如具有甲基、乙基、异丙基、正丁基等碳原子数为1~4的烷基的二烷基氨基、该二烷基氨基相连接而形成杂环结构的基团,更具体地说,可以举出咪唑环或者三唑环,其中,二甲氨基和咪唑环的分散稳定性优异,所以是优选的。
这样的同一分子内具有活性氢和叔氨基的化合物的例子可以举出N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、N,N-二丙基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基-1,3-丙二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二丙基乙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N,N-二甲基-1,4-丁二胺、N,N-二乙基-1,4-丁二胺、N,N-二丙基-1,4-丁二胺、N,N-二丁基-1,4-丁二胺等。
另外,作为叔氨基是含氮杂环基的化合物,可以举出吡唑环、咪唑环、三唑环、四唑环、吲哚环、咔唑环、吲唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并噻二唑环等含氮原子的5元杂环;吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、三嗪环、喹啉环、吖啶环、异喹啉环等含氮原子的6元杂环。这些具有咪唑环和伯氨基的化合物的具体例子可以举出1-(3-氨基丙基)咪唑、组氨酸、2-氨基咪唑、1-(2-氨基乙基)咪唑等。另外,具有三唑环和伯氨基的化合物的具体例子可以举出3-氨基-1,2,4-三唑、5-(2-氨基-5-氯苯基)-3-苯基-1H-1,2,4-三唑、4-氨基-4H-1,2,4-三唑-3,5-二醇、3-氨基-5-苯基-1H-1,3,4-三唑、5-氨基-1,4-二苯基-1,2,3-三唑、3-氨基-1-苄基-1H-2,4-三唑等。这些之中,优选N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、1-(3-氨基丙基)咪唑、3-氨基-1,2,4-三唑等。
这些氨基甲酸酯树脂分散剂原料的优选使用比例如下:相对于100重量份多异氰酸酯化合物,同一分子内具有1个或2个羟基的化合物通常为10重量份~200重量份,优选为20重量份~190重量份,进一步优选为30重量份~180重量份,同一分子内具有活性氢和叔氨基的化合物通常为0.2重量份~25重量份,优选为0.3重量份~24重量份。
另外,氨基甲酸酯树脂分散剂的制造可以根据公知的氨基甲酸酯树脂制造方法进行。作为制造时的溶剂,通常使用丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、异佛尔酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纤剂等酯类;苯、甲苯、二甲苯、己烷等烃类;双丙酮醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇等一部分醇类;二氯甲烷、三氯甲烷等卤化烃类;四氢呋喃、二乙基醚等醚类;二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜等非质子性极性溶剂等。另外,作为制造时的催化剂,可以使用通常的氨酯化反应催化剂。例如可以举出二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二辛酸二丁基锡、辛酸亚锡等锡系;乙酰丙酮酸铁、氯化铁等铁系;三乙胺、三乙二胺等叔胺系等。
另外,同一分子内具有活性氢和叔氨基的化合物的引入量优选为使反应后的分散树脂的胺值调整到1mgKOH/g~100mgKOH/g的范围的值,更优选胺值为5mgKOH/g~80mgKOH/g,进一步优选10mgKOH/g~60mgKOH/g。胺值在上述范围以下时,分散能力有降低的倾向,另外,胺值超出上述范围时,显影性容易降低。此外,通过以上的反应在分散树脂中残存异氰酸酯基的情况下,优选进一步用醇、氨基化合物破坏异氰酸酯基,因为这样的话,分散树脂的时效稳定性高。
此外,这些氨基甲酸酯树脂分散剂的以GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量通常为1,000~200,000,优选为2,000~100,000,更优选为3,000~50,000。分子量为1,000以下时,分散性和分散稳定性差,而所述重均分子量为200,000以上时,溶解性降低,分散性差,并且难以控制反应。
(E-4):其他的分散剂
本发明的固化性组合物中所使用的分散剂除含有上述的各种分散剂以外,还可以含有其他的分散剂。
作为其他的分散剂,例如可以举出聚乙烯亚胺系分散剂、聚氧乙烯烷基醚系分散剂、聚氧乙烯二酯系分散剂、脱水山梨糖醇脂肪族酯系分散剂、脂肪族改性聚酯系分散剂等。
作为这样的分散剂的具体例子,可以举出商品名为、EFKA(EFKAChemicals BV(EFKA)社制造)、Disperbyk(BYK-Chemie社制造)、帝司巴隆(Disparlon,楠本化成社制造)、SOLSPERSE(zeneca社制造)、KP(信越化学工业社制造)、POLYFLOW(共荣社化学社制造)、AJISPER(味之素社制造)等。这些高分子分散剂可以单独使用一种,也可两种以上合用。
本发明的固化性组合物中,相对于(D)颜料,(E)分散剂的含有比例通常为95重量%以下,优选为65重量%以下,进一步优选为50重量%以下,并且通常为5重量%以上,优选为7重量%以上,特别优选为10重量%以上。分散剂的含有比例过少时,向色料的吸附不足,不能防止凝集,有可能发生高粘度化乃至凝胶化,所以分散稳定性变差,有可能发生再凝集、增粘等问题。相反,所述分散剂的含有比例过多时,颜料的比例相对减少,所以着色力降低,相对于色浓度膜厚过度增厚,用于滤色器的情况下,在制成液晶盒的步骤中有可能出现盒的间隙(cell gap)调节不良。
据认为,上述的涂布适应性评价方法(I)中的附着物的发生和狭缝及旋转式涂布法、口模式涂布法中的凝集异物的发生与分散剂向颜料表面的吸附部的结构有关。
作为本发明的(E)分散剂,特别优选的是向颜料的吸附部的氮原子不具有离子性的物质。也就是说,优选是叔胺、仲胺、伯胺、环状胺或亚氨基等没有季铵化的氮原子。这可能与分散剂的种类无关,对于上述(E-1)、(E-2)、(E-3)中任意的分散剂均是相同的。
其详细的机理尚不清楚,据认为可能是残存在氮原子的共用电子对与其机理有关。上述的各分散剂的结构通常具有anchor部分(向颜料的吸附部)和tail部分(担当分散性的部分)。对于吸附部含有不具有离子性的氮原子的分散剂来说,溶剂分子或溶剂中的水分子与该氮原子具有的电子对形成氢键,由此溶剂分子或溶剂中的水分子进入到分散剂分子具有的多个tail间。因此,与吸附部具有季铵基等其他基团的分散剂相比,上述的分散剂成为使tail间扩大的结构。
“再溶解性好”是指固化性组合物暂时固化后,再次将其浸泡到溶剂时,其立刻溶合到溶剂中,吸附在颜料上的分散剂的tail间的距离打开的情况下,溶剂分子容易进入到此处。例如水形成氢键的情况下,溶剂分子的一部分与水分子或氮原子的电子对形成键,这种形式下,溶剂分子更容易进入到分散剂的tail间,能够容易地进行微细分散。
此外,还可以使本发明的固化性组合物在含有上述(E)分散剂的同时还含有一部分上述(A)粘结树脂,这样在后述的制备该固化性组合物时的分散处理步骤中,这些物质可以一同承担分散剂的角色。
[1-9]光聚合引发体系
本发明的固化性组合物还可以进一步含有光聚合引发体系。光聚合引发体系通常以光聚合引发剂以及与根据需要添加的增敏色素、聚合加速剂等附加剂的混合物的形式使用,其是具有直接吸收光或被光增敏而引起分解反应或夺氢反应从而产生聚合活性自由基的功能的成分。
作为构成光聚合引发体系的光聚合引发剂,例如可以举出日本特开昭59-152396号、日本特开昭61-151197号各公报等记载的二环戊二烯钛衍生物类;日本特开平10-300922号、日本特开平11-174224号、日本特开2000-56118号各公报等记载的六芳基二咪唑衍生物类;日本特开平10-39503号公报等记载的卤代甲基化噁二唑衍生物类、卤代甲基-s-三嗪衍生物类、N-苯基甘氨酸等N-芳基-α-氨基酸类、N-芳基-α-氨基酸盐类、N-芳基-α-氨基酸酯类等自由基活性剂、α-氨基烷基苯基酮衍生物类;日本特开2000-80068号公报等记载的肟酯系衍生物类等。
具体地说,例如作为二环戊二烯钛衍生物类,可以举出二氯二环戊二烯钛、二苯基二环戊二烯钛、二(2,3,4,5,6-五氟苯-1-基)二环戊二烯钛、二(2,3,5,6-四氟苯-1-基)二环戊二烯钛、二(2,4,6-三氟苯-1-基)二环戊二烯钛、二(2,6-二氟苯-1-基)二环戊二烯钛、二(2,4-二氟苯-1-基)二环戊二烯钛、二(2,3,4,5,6-五氟苯-1-基)二(甲基环戊二烯)钛、二(2,6-二氟苯-1-基)二(甲基环戊二烯)钛、[2,6-二氟-3-(吡咯-1-基)-苯-1-基]二环戊二烯钛等。
另外,作为二咪唑衍生物类,可以举出2-(2’-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、2-(2’-氯苯基)-4,5-二(3’-甲氧基苯基)咪唑二聚体、2-(2’-氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、2-(2’-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、(4’-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体等。
另外,作为卤代甲基化噁二唑衍生物类,可以举出2-三氯甲基-5-(2’-苯并呋喃基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2’-苯并呋喃基)乙烯基]-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-[β-(2’-(6”-苯并呋喃基)乙烯基)]-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-呋喃基-1,3,4-噁二唑等。
另外,作为卤代甲基化三嗪衍生物类,可以举出2-(4-甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-乙氧基萘基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-乙氧基羰基萘基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪等。
另外,作为α-氨基烷基苯基酮衍生物类,可以举出2-甲基-1[4-(甲基硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁烷-1-酮、4-二甲氨基苯甲酸乙酯、4-二甲氨基苯甲酸异戊酯、4-二乙氨基苯乙酮、4-二甲氨基苯丙酮、1,4-二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯、2,5-二(4-二乙氨基苯亚甲基)环己酮、7-二乙氨基-3-(4-二乙氨基苯甲酰基)香豆素、4-(二乙氨基)查耳酮等。
另外,作为肟酯系衍生物类,可以举出1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯硫基)苯基]、2-(邻苯甲酰基肟)、乙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]、1-(邻乙酰基肟)等。
此外,还可以举出苯偶姻甲基醚、苯偶姻苯基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻异丙基醚等苯偶姻烷基醚类;2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、1-氯蒽醌等蒽醌衍生物类;二苯甲酮、米蚩酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮等二苯甲酮衍生物类;2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、α-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基-1-甲基乙基-(对异丙基苯基)酮、1-羟基-1-(对十二烷基苯基)酮、2-甲基-(4’-甲硫基苯基)-2-吗啉代-1-丙酮、1,1,1-三氯甲基-(对丁基苯基)酮等苯乙酮衍生物类;噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮衍生物类;对二甲氨基苯甲酸乙酯、对二乙氨基苯甲酸乙酯等苯甲酸酯衍生物类;9-苯基吖啶、9-(对甲氧基苯基)吖啶等吖啶衍生物类;9,10-二甲基苯并吩嗪等吩嗪衍生物类;苯并蒽酮等蒽酮衍生物类等。
作为根据需要使用的聚合加速剂,可以举出例如N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯等N,N-二烷基氨基苯甲酸烷基酯类;2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并咪唑等具有杂环的巯基化合物;或脂肪族多官能巯基化合物等巯基化合物类等。
这些光聚合引发剂和聚合加速剂分别可以单独使用一种,也可两种以上合用。
本发明的固化性组合物中,这些光聚合引发体系的含有比例通常为全部固体成分中的0.1重量%以上,优选为0.5重量%以上,并且通常为40重量%以下,优选为30重量%以下。该含有比例明显低时,有时会成为对曝光光线的灵敏度降低的原因,相反,该含有比例明显高时,未曝光部分对显影液的溶解性降低,有时会诱发显影不良。
另外,根据需要,使用增敏色素以提高感应灵敏度。对应图像曝光光源的波长,使用适当的增敏色素,例如可举出日本特开平4-221958号、日本特开平4-219756号各公报等记载的呫吨系色素;日本特开平3-239703号、日本特开平5-289335号各公报等记载的具有杂环的香豆素系色素;日本特开平3-239703号、日本特开平5-289335号各公报等记载的3-酮香豆素系色素;日本特开平6-19240号公报等记载的吡咯甲川系色素;日本特开昭47-2528号、日本特开昭54-155292号、日本特公昭45-37377号、日本特开昭48-84183号、日本特开昭52-112681号、日本特开昭58-15503号、日本特开昭60-88005号、日本特开昭59-56403号、日本特开平2-69号、日本特开昭57-168088号、日本特开平5-107761号、日本特开平5-210240号、日本特开平4-288818号各公报等记载的具有二烷基氨基苯骨架的色素等。
这些增敏色素之中优选的是含氨基的增敏色素,更优选的是同一分子内含有氨基和苯基的化合物。特别优选的是例如4,4’-二甲氨基二苯甲酮、4,4’-二乙基氨基二苯甲酮、2-氨基二苯甲酮、4-氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,4-二氨基二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;2-(对二甲氨基苯基)苯并噁唑、2-(对二乙氨基苯基)苯并噁唑、2-(对二甲氨基苯基)苯并[4,5]苯并噁唑、2-(对二甲氨基苯基)苯并[6,7]苯并噁唑、2,5-二(对二乙氨基苯基)-1,3,4-噁唑、2-(对二甲氨基苯基)苯并噻唑、2-(对二乙氨基苯基)苯并噻唑、2-(对二甲氨基苯基)苯并咪唑、2-(对二乙氨基苯基)苯并咪唑、2,5-二(对二乙氨基苯基)-1,3,4-噻二唑、(对二甲氨基苯基)吡啶、(对二乙氨基苯基)吡啶、(对二甲氨基苯基)喹啉、(对二乙氨基苯基)喹啉、(对二甲氨基苯基)嘧啶、(对二乙氨基苯基)嘧啶等含有对二烷基氨基苯基的化合物等。其中最优选的是4,4’-二烷基氨基二苯甲酮。增敏色素也是可以单独使用一种或两种以上合用。
本发明的固化性组合物中,这些增敏色素的含有比例通常为全部固体成分中的0重量%以上,优选为0.2重量%以上,进一步优选为0.5重量%以上,并且通常为20重量%以下,优选为15重量%以下,进一步优选为10重量%以下。
[1-10]表面活性剂
本发明的固化性组合物还可进一步含有表面活性剂。作为表面活性剂,可以使用阴离子性、阳离子性、非离子性、两性表面活性剂等各种表面活性剂,在对各种特性(例如电压保持率、与有机溶剂的相溶性等)带来不良影响的可能性小的方面,优选使用非离子性表面活性剂。
作为阴离子型表面活性剂,可以举出例如花王社生产的“Emal10”等烷基硫酸酯盐系表面活性剂、花王社生产的“PELEX NB-L”等烷基萘磺酸盐系表面活性剂、花王社生产的“Homogenol L-18”、“HomogenolL-100”等特殊高分子系表面活性剂等。这些之中,优选特殊高分子系表面活性剂,更优选特殊多元羧酸型高分子系表面活性剂。
作为阳离子性表面活性剂,可以举出例如花王社生产的“ACETAMIN 24”等烷基胺盐系表面活性剂、花王社生产的“コ—タミン24P”、“コ—タミン86W”等季铵盐系表面活性剂等。这些之中,优选季铵盐系表面活性剂,更优选硬脂基三甲基铵盐系表面活性剂。
作为非离子性表面活性剂,可以举出例如东丽硅酮社生产的“SH8400”;硅酮社生产的“KP341”等硅氧烷系表面活性剂;住友3M社生产的“FC430”;大日本油墨化学工业社生产的“F470”;NEOS社生产的“DFX-18”等氟系表面活性剂;花王社生产的“EMULGEN104P”、“EMULGEN A60”等聚氧乙烯系表面活性剂等。这些之中,优选硅氧烷系表面活性剂,更优选具有在聚二甲基硅氧烷上附加了聚醚基或芳烷基的侧链的结构的所谓的聚醚改性或芳烷基改性硅氧烷系表面活性剂。
表面活性剂可以两种以上合用,例如可以举出硅氧烷系表面活性剂/氟系表面活性剂、硅氧烷系表面活性剂/特殊高分子系表面活性剂、氟系表面活性剂/特殊高分子系表面活性剂的组合等。其中,优选硅氧烷系表面活性剂/氟系表面活性剂的组合。
作为该硅氧烷系表面活性剂/氟系表面活性剂的组合,可以举出例如聚醚改性硅氧烷系表面活性剂/低聚物型氟系表面活性剂的组合等。具体地说,例如可以举出GE东芝硅酮社生产的“TSF4460”/NEOS社生产的“DFX-18”、BYK社生产的“BYK-300”/清美化工社生产的“S-393”、信越硅酮社生产的“KP340”/大日本油墨化学工业社生产的“F-478”、东丽硅酮社生产的“SH7PA”/大金社生产的“DS-401”、日本UNICAR社生产的“L-77”/住友3M社生产的“FC4430”等组合。
本发明的固化性组合物中,这些表面活性剂的含有比例通常为全部固体成分中的0.001重量%以上,优选为0.005重量%以上,进一步优选为0.01重量%以上,特别优选为0.02重量%以上。且通常为10重量%以下,优选为1重量%以下,进一步优选为0.1重量%以下,特别优选为0.05重量%以下。
[1-11]其他成分
本发明的固化性组合物中,除了上述各成分外,还可以含有分散助剂、有机羧酸和/或有机羧酸酐、增塑剂、染料、热阻聚剂、保存稳定剂、表面保护剂、密合改善剂、显影改良剂等。
分散助剂用于提高上述(D)颜料的分散性、提高分散稳定性等,例如可以举出偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑啉酮系、喹酞酮系、异吲哚啉酮系、二噁嗪系、蒽醌系、阴丹士林系、二萘嵌苯系、紫苏酮系、二酮基吡咯并吡咯系、二噁嗪系颜料等的衍生物。
作为这些颜料衍生物的取代基,可以举出磺酸基、磺酰胺基及其季铵盐、邻苯二甲酰亚胺甲基、二烷基氨基烷基、羟基、羧基、酰胺基等。这些取代基可以直接键合在颜料骨架上,也可以通过烷基、芳基、杂环基等结合在颜料骨架上。上述取代基之中,优选磺酰胺基及其季铵盐、磺酸基,更优选磺酸基。
可以在一个颜料骨架上取代多个这些取代基,也可以是取代数不同的化合物的混合物。
作为颜料衍生物的具体例子,可以举出偶氮系颜料的磺酸衍生物、酞菁系颜料的磺酸衍生物、喹酞酮系颜料的磺酸衍生物、蒽醌系颜料的磺酸衍生物、喹吖啶酮系颜料的磺酸衍生物、二酮基吡咯并吡咯系颜料的磺酸衍生物、二噁嗪系颜料的磺酸衍生物等。其中优选颜料黄138的磺酸衍生物、颜料黄139的磺酸衍生物、颜料红254的磺酸衍生物、颜料红255的磺酸衍生物、颜料红264的磺酸衍生物、颜料红272的磺酸衍生物、颜料红209的磺酸衍生物、颜料橙71的磺酸衍生物、颜料紫23的磺酸衍生物,更优选颜料黄138的磺酸衍生物、颜料红254的磺酸衍生物。
本发明的固化性组合物中,相对于上述色料成分,这些分散助剂的含有比例通常为0.1重量%以上,且通常为30重量%以下,优选为200重量%以下,进一步优选为10重量%以下,特别优选为5重量%以下。这是因为,添加量少时,不能发挥其效果,相反,添加量过多时,分散性、分散稳定性反而变差。
本发明的固化性树脂组合物优选不含磷酸丙烯酸酯或者其含量为全部固体成分的5重量%以下。磷酸丙烯酸酯大多主要作为密合改良剂使用,其极性高,有阻碍颜料和分散剂的吸附的倾向,并容易引发颜料的再凝集。因此,有可能发生固化性树脂组合物的粘度升高,稳定性降低的情况。所述再凝集在组合物含有的水分的作用下被加速。
作为磷酸丙烯酸酯,可以举出例如日本特开2006-343648号公报所记载的化合物等。
本发明的固化性组合物如后述那样用于滤色器的情况下,为了在保证高图案密合性的同时进一步降低树脂组合物的未溶解物的残存,该组合物还可以含有分子量为1000以下的有机羧酸或/和有机羧酸酐。优选在含有氨基甲酸酯树脂分散剂作为上述的(E)分散剂的情况下含有这些物质。
作为所述有机羧酸,具体地说,可以举出脂肪族羧酸和芳香族羧酸。
作为脂肪族羧酸,可以举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、乙醇酸、(甲基)丙烯酸等单羧酸;草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、环己烷二羧酸、环己烯二羧酸、衣康酸、柠康酸、马来酸、富马酸等二羧酸;丙三羧酸、丙烯三羧酸等三羧酸等。另外,作为芳香族羧酸,可以举出苯甲酸、邻苯二甲酸等在苯基上直接结合有羧基的羧酸、苯基隔着碳键结合有羧基的羧酸等。
这些之中,优选其分子量为600以下的羧酸,特别优选分子量为50~500的羧酸。具体地说,优选马来酸、丙二酸、琥珀酸、衣康酸。
作为有机羧酸酐,可以举出脂肪族羧酸酐、芳香族羧酸酐,具体地说,可以举出乙酸酐、三氯乙酸酐、三氟乙酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、1,2-环己烯二羧酸酐、正十八烷基琥珀酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐等脂肪族羧酸酐。作为芳香族羧酸酐,可以举出邻苯二甲酸酐、苯偏三酸酐、均苯四酸酐、萘二酸酐等。
这些之中,优选分子量为600以下的酸酐,特别优选分子量为50~500的酸酐。具体地说,优选马来酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐。
本发明的固化性组合物中,这些有机羧酸或/和有机羧酸酐的含有比例通常为全部固体成分中的0.01重量%以上,优选为0.03重量%以上,进一步优选为0.05重量%以上,且通常为10重量%以下,优选为5重量%以下,进一步优选为3重量%以下。
本发明的固化性组合物可以含有染料,例如可以举出偶氮系染料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亚胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。
作为偶氮系染料,可以举出例如C.I.酸性黄11、C.I.酸性橙7、C.I.酸性红37、C.I.酸性红180、C.I.酸性蓝29、C.I.直接红28、C.I.直接红83、C.I.直接黄12、C.I.直接橙26、C.I.直接绿28、C.I.直接绿59、C.I.活性黄2、C.I.活性红17、C.I.活性红120、C.I.活性黑5、C.I.分散橙5、C.I.分散红58、C.I.分散蓝165、C.I.碱性蓝41、C.I.碱性红18、C.I.媒染红7、C.I.媒染黄5、C.I.媒染黑7等。
作为蒽醌系染料,可以举出例如C.I.瓮蓝4、C.I.酸性蓝40、C.I.酸性绿25、C.I.活性蓝19、C.I.活性蓝49、C.I.分散红60、C.I.分散蓝56、C.I.分散蓝60等。
作为酞菁系染料,可以举出例如C.I.瓮蓝5等,作为醌亚胺系染料,可以举出例如C.I.碱性蓝3、C.I.碱性蓝9等,作为喹啉系染料,可以举出例如C.I.溶剂黄33、C.I.酸性黄3、C.I.分散黄64等,作为硝基系染料,可以举出例如C.I.酸性黄1、C.I.酸性橙3、C.I.分散黄42等。
本发明的固化性组合物可以含有增塑剂,作为所述增塑剂,可以举出例如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二(十二烷)酯、三乙二醇二辛酸酯、二乙二醇邻苯二甲酸酯、磷酸三甲苯酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、三乙酰基甘油等。全部固体成分中,这些增塑剂的含有比例优选为10重量%以下。
另外,本发明的固化性组合物可以含有热阻聚剂,作为所述热阻聚剂,可以举出例如对苯二酚、对甲氧基苯酚、连苯三酚、邻苯二酚、2,6-叔丁基对甲酚、β-萘酚等。全部固体成分中,这些热阻聚剂的含有比例优选为3重量%以下。
[2]固化性组合物的制备方法
接着,说明制备本发明的固化性组合物的方法。
首先,分别称取规定量的(D)颜料、(C)溶剂和作为选择性成分的(E)分散剂,在分散处理步骤中,使(D)颜料分散,形成油墨状液体。该分散处理步骤中,可以使用油漆调和器(paint conditioner)、砂磨机、球磨机、辊磨机、石磨机、气流粉碎机、匀化器等。经进行该分散处理,颜料被微粒化,因此,固化性组合物的涂布特性得以提高,产品的滤色器基板等的透过率得以提高。
对颜料进行分散处理时,优选适宜地合用分散助剂和一部分(A)粘结树脂等。另外,使用砂磨机进行分散处理的情况下,优选使用径长0.1mm~数mm的玻璃珠或者氧化锆珠。进行分散处理时的温度通常设定为0℃以上,优选设定为室温以上,并且通常设定为100℃以下,优选设定为80℃以下。此外,关于分散时间,由于油墨状液体的组成以及砂磨机的装置尺寸等的不同,最佳时长是不同的,所以需要适宜地调整。
在经上述分散处理得到的油墨状液体中进一步混合必要成分(A)粘结树脂、(B)单体以及(C)溶剂,有时还混合选择性成分光聚合引发体系、表面活性剂以及此外的成分,制成均匀的分散溶液,由此得到固化性组合物。此外,在分散处理步骤和混合的各步骤中,有时可能混入微细的尘埃,所以优选将所得到的油墨状液体用过滤器等进行过滤处理。
[3]固化性组合物的应用
本发明的固化性组合物通常是所有的构成成分溶解或分散在溶剂中的状态。向基板上供给该固化性组合物,可以形成滤色器、液晶显示装置的构成部件。
下面,作为本发明的固化性组合物在液晶显示装置方面的应用例,对其作为滤色器的黑色矩阵和像素的应用以及使用这些构成部件的液晶显示装置(面板)进行说明。
[3-1]滤色器的像素和黑色矩阵
作为滤色器的透明基板,只要其是透明的且具有适度的强度,对其材质没有特别限定。关于材质,可以举出例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯类树脂;聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃类树脂;聚碳酸酯类树脂;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂;聚砜类树脂等热塑性树脂制的片材;环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂片;或各种玻璃等。其中,从耐热性的角度出发,优选玻璃、耐热性树脂。为了改善粘结性等表面物理性质,必要时,可以对这些透明基板进行电晕放电处理、臭氧处理等表面处理;用硅烷偶合剂、氨基甲酸酯类树脂等各种树脂等进行形成薄膜的处理等。透明基板的厚度通常为0.05mm以上,优选为0.1mm以上,且通常为10mm以下,优选为7mm以下。另外,用各种树脂进行形成薄膜的处理的情况下,其膜厚通常0.01μm以上,优选为0.05μm以上,且通常为10μm以下,优选为5μm以下。
在上述的透明基板上设置黑色矩阵,然后形成像素图像,通常为红色、绿色、蓝色的像素图像,由此可以制作滤色器。
黑色矩阵是利用遮光金属薄膜或者本发明的固化性组合物在透明基板上形成的。
作为该遮光金属材料,使用的是金属铬、氧化铬、氮化铬等铬化合物、镍钨合金等,也可以是将这些物质层压成多层的层状物。这些遮光金属薄膜通常是由溅射法形成的,利用正型光致抗蚀剂,形成所期望的膜状图案。
对于铬,使用将硝酸铈铵与高氯酸和/或硝酸混合得到的蚀刻液,对于其他的材料,使用与材料对应的蚀刻液,进行蚀刻,最后用专用的剥离剂剥离正型光致抗蚀剂,由此可形成黑色矩阵。该情况下,可以首先通过蒸镀或溅射法等,在透明基板上形成这些金属或金属·金属氧化物的薄膜。其次,在该薄膜上形成正型光致抗蚀剂用树脂组合物的涂布膜。接下来,使用具有条纹、马赛克、三角形等的重复图案的光掩模,对涂布膜进行曝光-显影,形成图像。其后,对该涂布膜实施蚀刻处理,形成黑色矩阵。
利用本发明的固化性组合物的情况下,使用含有黑色(D)颜料的固化性组合物,形成黑色矩阵。例如可以使用含有炭黑、石墨、铁黑、钛黑等黑色颜料中的一种或多种的固化性组合物或者使用含有将从无机颜料或有机颜料中适宜选择的红色、绿色、蓝色等颜料混合得到的黑色颜料的固化性组合物,与后述的形成红色、绿色、蓝色的像素图像的方法同样地形成黑色矩阵。
上述固化性组合物作为这些黑色、红色、绿色、蓝色之中至少一种的图像形成用涂布液使用。对于黑色的固化性组合物来说,在透明基板上经涂布、加热干燥、图像曝光、显影和热固化的各处理,形成黑色的像素图像;对于红色、绿色、蓝色的固化性组合物来说,在形成于透明基板上的树脂黑色矩阵形成面上或者在使用铬化合物和其他的遮光金属材料形成的金属黑色矩阵形成面上,经涂布、加热干燥、图像曝光、显影和热固化的各处理,形成各色的像素图像。
在设置有黑色矩阵的透明基板上,涂布含有红色、绿色、蓝色之中一种颜色的颜料的固化性组合物,经干燥后,在涂布膜上叠置光掩模,隔着该光掩模进行图像曝光、显影,并根据需要进行热固化或光固化,由此形成像素图像,制成着色层。对红色、绿色、蓝色这三色的固化性组合物分别进行该操作,由此可形成滤色器图像。
作为固化性组合物向基板的供给方法,可以举出现有公知的方法例如旋涂法、绕线棒法、流涂法、狭缝及旋转式涂布法、口模式涂布法、辊涂法、喷涂法等。其中,优选狭缝及旋转式涂布法以及口模式涂布法。即,如上所述,本发明的固化性组合物不易在分配喷嘴前端产生凝集异物,所以不会降低成品率,可以提供表面平滑净美的涂布膜。并且,该涂布时不会产生涂布斑,其后的干燥步骤中也不会产生干燥斑等,经曝光步骤、显影步骤、热处理步骤等,能够形成具有极为平滑的表面的层。
对于狭缝及旋转式涂布法以及口模式涂布法的涂布条件,根据固化性组合物的组成、所制作的滤色器的种类等适宜选择即可。例如,两种方法中,均优选喷嘴前端的唇口(リツプ)宽度设定为50μm~500μm、喷嘴前端与基板面的间隔设定为30μm~300μm。
利用口模式涂布法时,为了调整涂布膜的厚度,调整唇口的行进速度以及从唇口挤出的液状树脂组合物的量即可,利用狭缝及旋转式涂布法时,主要根据狭缝涂布后的旋转转速和旋转时间进行调整即可。
涂布膜的厚度过厚时,有时图案显影变得困难,并且制成液晶盒的步骤中的间隙调整变得困难,另一方面,涂布膜的厚度过薄时,难以提高颜料浓度,可能不能得到所期望的颜色。以干燥后的膜厚计,涂布膜的厚度通常为0.2μm以上,优选为0.5μm以上,更优选为0.8μm以上,且通常为20μm以下,优选为10μm以下,更优选为5μm以下。
本发明的固化性组合物用于口模式涂布法时,其有效性显著。
在基板涂布固化性组合物后,优选通过使用加热板、IR烘箱、对流式烘箱的干燥法进行涂布膜的干燥。通常预干燥后,再次进行加热使其干燥。预干燥的条件可以根据上述溶剂成分的种类、使用的干燥机的性能等适宜选择。干燥温度和干燥时间要根据溶剂成分的种类、使用的干燥机的性能等选择,具体地说,干燥温度通常为40℃以上,优选为50℃以上,且通常为80℃以下,优选为70℃以下,干燥时间通常为15秒以上,优选为30秒以上,且通常为5分钟以下,优选为3分钟以下。另外,对于再加热干燥的温度条件,优选该温度高于预干燥温度,具体地说,通常为50℃以上,优选为70℃以上,且通常为200℃以下,优选为160℃以下,特别优选为130℃以下。并且,干燥时间与加热温度有关,但通常为10秒以上,优选为15秒以上,且通常为10分钟以下,优选为5分钟以下。干燥温度越高,对透明基板的粘结性变得越高,但干燥温度过高时,有时粘结树脂发生分解,引发热聚合,产生显影不良。此外,作为该涂布膜的干燥步骤,还可以使用在减压腔室内进行干燥的不提高温度的减压干燥法。
进行图像曝光时,在着色树脂组合物的涂布膜上叠置正型的基体图案,隔着该掩模,照射紫外线或可见光线的光源。此时,根据需要,为了防止光聚合性层的灵敏度因为氧而发生降低,可以在光聚合性层上形成聚乙烯醇层等氧屏蔽层后进行曝光。对于上述图像曝光使用的光源没有特别限定。作为光源,可以举出例如氙灯、卤素灯、钨灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、中压汞灯、低压汞灯、碳电弧、荧光灯等灯光源;氩离子激光器、YAG激光器、准分子激光器、氮激光器、氦镉激光器、半导体激光器等激光光源等。使用时要照射特定的波长的光的情况下,可以利用光学过滤器。
滤色器可以如下进行制作:利用上述光源对固化性组合物的涂布膜进行图像曝光后,用有机溶剂或含有表面活性剂和碱性化合物的水溶液进行显影,由此在基板上形成图像,制作滤色器。所述水溶液中还可以含有有机溶剂、缓冲剂、络合剂、染料或颜料。
此处,作为碱性化合物,可以举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、氢氧化铵等无机碱性化合物;单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单甲胺、二甲胺、三甲胺、单乙胺、二乙胺、三乙胺、单异丙胺、二异丙胺、正丁胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、乙烯亚胺、缩乙二胺(ethylenediimine)、四甲基氢氧化铵(TMAH)、胆碱等有机碱性化合物。这些碱性化合物可以是两种以上的混合物。
作为表面活性剂,可以举出例如聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基芳基醚类、聚氧乙烯烷基酯类、山梨聚糖烷基酯类、单甘油酯烷基酯类等非离子系表面活性剂;烷基苯磺酸盐类、烷基萘磺酸盐类、烷基硫酸盐类、烷基磺酸盐类、磺基琥珀酸酯盐类等阴离子性表面活性剂;烷基甜菜碱类、氨基酸类等两性表面活性剂。
作为有机溶剂,可以举出例如异丙醇、苯甲醇、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、苯基溶纤剂、丙二醇、二丙酮醇等。有机溶剂可以单独使用,也可与水溶液合用。
对于显影处理的条件没有特别限制,显影温度通常为10℃以上,其中,优选为15℃以上,更优选为20℃以上,且通常为50℃以下,其中优选为45℃以下,更优选为40℃以下。
显影方法可采用浸泡显影法、喷雾显影法、刷涂显影法、超声波显影法等任意的方法。
此外,除了上述的制作方法之外,本发明中的滤色器还可以通过(1)将含有溶剂、作为颜料的酞菁系颜料、作为粘结树脂的聚酰亚胺类树脂的固化性组合物涂布到基板上,利用蚀刻法来形成像素图像的方法进行制作。还可以通过下述方法进行制作:(2)使用含有酞菁系颜料的固化性组合物作为着色油墨,利用印刷机,在透明基板上直接形成像素图像的方法;(3)使用含有酞菁系颜料的固化性组合物作为电沉积液,将基板浸泡在该电沉积液中,在形成了规定图案的ITO电极上析出着色膜的方法;以及(4)将涂布有含酞菁系颜料的固化性组合物的膜贴在透明基板上,经剥离、图像曝光、显影,形成像素图像的方法;(5)使用含有酞菁系颜料的固化性组合物作为着色油墨,利用喷墨打印机形成像素图像的方法;等。关于滤色器的制作方法,根据本发明的固化性组合物的组成,采用与之相适的方法。
对显影后的滤色器实施热固化处理。对于此时的热固化处理条件,温度在通常100℃以上、优选150℃以上且通常280℃以下、优选250℃以下的范围选择,时间在5分钟~60分钟的范围选择。经过这些一系列的步骤,形成了1色的图案化图像。依次重复该步骤,形成黑色、红色、绿色、蓝色的图案,从而形成滤色器。此外,4色的形成图案的顺序并不限于上述的顺序。
另外,滤色器直接在该状态下于图像上形成ITO等透明电极后被用作彩色显示器、液晶显示装置等的部件的一部分,但为了提高表面平滑性、耐久性,必要时可以在图像上设置聚酰胺、聚酰亚胺等的外涂层。并且,对于一部分平面取向型驱动方式(IPS模式)等用途,有时可以不形成透明电极。
并且,垂直取向型驱动方式(MVA模式)中,有时也形成肋栅。并且,有时利用光刻形成柱结构(光间隔物)代替珠散布型间隔物。
[3-2]液晶显示装置(面板)
本发明的液晶显示装置例如可由将上述[3-1]滤色器(以下有时称作“滤色器基板”)和利用薄膜晶体管(TFT)的驱动基板通过液晶层对向配置的结构构成。更具体地说,将涂布了取向膜材料、实施了取向处理的滤色器基板和同样进行了处理的TFT驱动基板通过周边密封材料贴在一起,并在其空隙注入液晶材料,由此制作液晶显示装置。
制作本发明的液晶显示装置时,通常在上述本发明的滤色器上形成取向膜,将间隔物分散布置在该取向膜上后,与对向基板贴合,形成液晶盒,在所形成的液晶盒中注入液晶,与对向电极接线,制作本发明的液晶显示装置。
取向膜优选聚酰亚胺等树脂膜。形成取向膜时,通常采用凹版印刷法和/或苯胺印刷法,取向膜的厚度设定为数十nm。通过热烧制进行取向膜的固化处理后,通过紫外线的照射或利用抛光布的处理来进行表面处理,加工成能调整液晶斜率的表面状态。
间隔物使用与对向基板的间隙(缝隙)对应的尺寸的材料,通常优选其尺寸为2μm~8μm。利用光刻法,在滤色器基板上形成透明树脂膜的光间隔物(PS),可以用此代替间隔物。
作为对向基板,通常使用阵列基板,特别优选TFT(薄膜晶体管)基板。另外,与对向基板的贴合的间隙因液晶面板的用途的不同而不同,但通常在2μm~8μm的范围选择。与对向基板贴合后,液晶注入口以外的部分用环氧树脂等密封材料进行密封。通过进行UV照射和/或加热,使密封材料固化,将液晶盒周边密封。
将周边被密封了的液晶盒切断成面板单元后,使真空腔室内处于减压状态,将上述液晶注入口浸泡到液晶中后,液晶渗入腔室内,由此将液晶注入到液晶盒内。液晶盒内的负压度通常为1×10-2Pa以上,优选为1×10-3以上,且通常为1×10-7Pa以下,优选为1×10-6Pa以下。并且,优选减压时对液晶盒进行加热。加热温度通常为30℃以上,优选为50℃以上,且通常为100℃以下,优选为90℃以下。减压时的加热通常保持10分钟~60分钟,其后将其浸泡到液晶中。
将液晶注入液晶盒后,使UV固化树脂固化来密封液晶注入口,由此完成液晶显示装置。此外,对液晶的种类没有特别限制,可以是芳香族系、脂肪族系、多环状化合物等现有已知的液晶中溶致液晶、热致液晶等中的任意类型。热致液晶已知有向列液晶、近晶相液晶和胆甾醇型液晶等,每一种均可使用。
实施例
下面,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明不应解释为限于这些实施例。
[涂布适应性评价方法(I)]
将经后述的过程得到的固化性组合物经下述记载的步骤(1)~(4)进行评价时,将试验片安装在传动装置的操作臂上,使用控制装置,自动地进行使试验片前端在装满了瓶的着色固化性组合物中反复进出的操作。
步骤(1),在23℃的气氛温度,将长100mm×宽5mm×厚0.7mm的玻璃试验片的纵向的前端部分20mm以12.5mm/秒的速度浸入固化性组合物中,其后维持4秒。
步骤(2),将该玻璃试验片以12.5mm/秒的速度从固化性组合物中取出,使该玻璃试验片的前端向下,保持垂直,然后,在23℃的气氛温度、湿度55%、风速0.5±0.2m/秒的条件下干燥52秒。
步骤(3),重复步骤(1)和(2)总计250次,在该玻璃试验片上形成由固化性组合物形成的附着物(a)。
步骤(4),选出该玻璃试验片的4条棱线之中所述附着物最多的棱线,测定该棱线上的附着物(“附着物(a)”)的重量。
值得注意的是,附着物(a)的重量测定中,预先测定使用该固化性组合物形成的膜的比重,用3维激光显微镜测定附着物(a)的体积,由比重和体积的积计算出附着物(a)的重量。
[固化性组合物的含水量的测定]
对于经后述的过程得到的固化性组合物,利用卡尔费休法,在下述条件进行水分量的测定。
·装置:DIA INSTRUMENTS社生产的KF水分计CA-100
·注入量:40μL~50μL
·阳极/阴极液:AQUAMICRON AS/CXU
·End Sens.:0.1μg/sec
[粘度测定方法]
对于经后述的过程得到的固化性组合物,在下述的条件下,测定刚制备的固化性组合物的粘度以及常压下在35℃保存2周后的粘度。
·装置:东机产业社制造的RE80L型粘度计(E型粘度计)
·试样量:1.0ml
·转速:20rpm
[固化性组合物的水分含量的调整]
对于经后述的过程得到的固化性组合物,用上述[固化性组合物的含水量的测定]方法测定水分含量。固化性组合物均比本发明的水分含量的范围(0.4重量%~2.0重量%)少。接着,向各组合物滴加水,再次用上述方法确认水分含量。各组合物的最终的水分含量见表-1。
(合成例1:粘结树脂a:相当于(A-3)粘结树脂)
将220.73份丙二醇单甲醚乙酸酯、8.5重量份V-59(和光纯药社生产的偶氮系聚合引发剂)加入反应容器中,在氮气气氛下,升温至80℃,用2小时,滴加127.5重量份丙二醇单甲醚乙酸酯、55重量份甲基丙烯酸苄酯、45重量份甲基丙烯酸,进一步搅拌6小时,得到聚合反应液。
接下来,将20重量份丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、0.2份对甲氧基苯酚、0.4份三乙胺溶解到30重量份丙二醇单甲醚乙酸酯中,滴加到反应釜中,直接在110℃反应9小时,得到浓度为40重量%的聚合物溶液。用GPC测定的聚合物的聚苯乙烯换算重均分子量(下同)为8000,酸值为72mgKOH/g。
(合成例2:粘结树脂b:相当于(A-3)粘结树脂)
除了V-59取6重量份以外,与合成例1同样地制备聚合物溶液。所得到的聚合物的重均分子量为20000,酸值为72mgKOH/g。
(合成例3:粘结树脂c:相当于(A-2)粘结树脂)
将55重量份甲基丙烯酸苄酯、45重量份甲基丙烯酸、150重量份丙二醇单甲醚乙酸酯加入到500ml分离烧瓶中,用足够的氮气对烧瓶内进行气体交换。其后,添加6重量份2,2’-偶氮二异丁腈,在80℃搅拌5小时,得到聚合物溶液。合成的聚合物的重均分子量为8000,酸值为176mgKOH/g。
(合成例4:粘结树脂d:相当于(A-1)粘结树脂)
进行氮气交换下,对145重量份丙二醇单甲醚乙酸酯进行搅拌,升温至120℃。向其中滴加20重量份苯乙烯、57份甲基丙烯酸缩水甘油基酯和82重量份具有三环癸烷骨架的单丙烯酸酯(日立化成社生产的FA-513M),进一步在120℃持续搅拌2小时。
接着,将反应容器内交换成空气,投入27重量份丙烯酸、0.7重量份三(二甲氨基甲基)苯酚和0.12重量份对苯二酚,在120℃持续反应6小时。其后,加入52重量份四氢邻苯二甲酸酐(THPA)、0.7重量份三乙胺,在120℃反应3.5小时。
如此得到的聚合物的重均分子量Mw约为8000。
(合成例5:粘结树脂e:相当于(A-5)粘结树脂)
将300份日本化药社生产的XD1000(二环戊二烯-苯酚聚合物的聚缩水甘油醚,重均分子量700,环氧当量252)、101份甲基丙烯酸、0.2份对甲氧基苯酚、5份三苯基膦、255份丙二醇单甲醚乙酸酯加入到反应容器中,在100℃搅拌至酸值为3.0mgKOH/g。酸值达到目标需要9个小时(酸值2.5)。接下来,进一步添加145份四氢邻苯二甲酸酐,在120℃反应4小时,得到酸值为100mgKOH/g、以GPC测定的聚苯乙烯换算重均分子量为1800的粘合剂树脂溶液。
(合成例6:分散剂f:相当于(E-1)含有氮原子的接枝共聚物)
将50重量份分子量约5000的聚乙烯亚胺和40重量份n=5的聚己内酯与300重量份丙二醇单甲醚乙酸酯混合,在150℃,于氮气气氛下搅拌3小时。如此合成的分散剂用GPC测定的重均分子量Mw约为9000。
(合成例7:分散剂g:相当于(E-2)含有氮原子的丙烯酸系嵌段共聚物)
除了不对共聚物中的氨基(二甲氨基)进行季铵化以外,基于日本特开平1-229014号公报的实施例1,合成出具有叔氨基的丙烯酸系B-A-B嵌段共聚物。所得到的共聚物的重均分子量Mw为9000,胺值为121mgKOH/g,酸值为0mgKOH/g。
(合成例8:分散剂h:相当于(E-2)含有氮原子的丙烯酸系嵌段共聚物)
基于日本特开平1-229014号公报的实施例1,合成出具有季铵盐基团(二甲基苄基铵盐基团)的丙烯酸系B-A-B嵌段共聚物。所得到的共聚物的重均分子量Mw为9000,胺值为10mgKOH/g,酸值为0mgKOH/g。
[实施例1、2、4~7、比较例1~4和7~9]
[颜料分散液的制备]
在不锈钢容器中填充7.3重量份C.I.颜料绿36、3.1重量份C.I.颜料黄150作为色料;填充60.0重量份丙二醇单甲醚乙酸酯作为溶剂;以固体成分换算,填充合计1.3重量份的表-1所述的分散剂作为分散剂;填充3.4重量份(表)中记载的树脂;填充225重量份平均粒径0.5mm的氧化锆珠,用油漆混合器分散6小时后,用过滤器将珠粒和分散液分离,制备绿颜料分散液。
[固化性组合物的制备]
添加58.4重量份上述得到的颜料分散液,作为溶剂,添加35.0重量份丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、3.5重量份树脂,作为单体,添加3.2重量份二季戊四醇六丙烯酸酯,作为光聚合引发体系,添加0.7重量份2-巯基苯并噻唑、0.7重量份对二甲氨基苯甲酸甲酯和0.7重量份米蚩酮,制备固化性组合物。
此外,比较例8和9中,除了上述组成的各成分之外,相对于全部固体成分,还添加了1重量%的比例的磷酸丙烯酸酯(PM-21:日本化药社制造)。
[实施例3和比较例5,6]
[颜料分散液的制备]
将100g颜料用炭黑(三菱化学社生产的“MA-8”、平均粒径24μm、DBP吸油量58ml/100g)在双螺杆捏合机内与500ml超纯水同时混炼20分钟,过滤除去超纯水。在过滤后的炭黑中再次添加超纯水,进行混炼、过滤,重复进行4次。最后,对过滤后的炭黑进行干燥,得到经清洗的炭黑。在50重量份经清洗的炭黑中加入10重量份BYK161(BYK社生产的氨基甲酸酯树脂分散剂,胺值39mgKOH/g)并加入PGMEA,调整成固体成分浓度为30重量%。颜料分散液的总重量为50g。利用搅拌机对其充分搅拌,进行预混。
接着,利用油漆混合器,在25℃~45℃的范围进行6小时分散处理。珠粒使用
Figure A200780004442D0083182543QIETU
的氧化锆珠,加入与分散液相同重量的氧化锆珠。分散结束后(JIS Z8741中的20度镜面光泽度170),利用过滤器将珠粒和分散液分离,制备成颜料分散液。
[固化性组合物的制备]
使用上述得到的黑色颜料分散液,以下述的混合比例添加各成分,利用搅拌器进行搅拌,使其溶解,制备黑抗蚀剂感光液。
制备的油墨:固体成分为50g
粘合剂e:固体成分为30g
单体(烯键式化合物:二季戊四醇六丙烯酸酯):10g
含有分散剂(BYK161)的溶液:固体成分为5g
光聚合引发剂(汽巴精化社生产的“CGI242”,以下述结构式表示的化合物。):5g
Figure A200780004442D00841
有机溶剂(PGMEA):300g
表面活性剂(住友3M社生产的“FC-430”、氟类表面活性剂):在抗蚀剂液中的浓度为100ppm的量。
对于得到的固化性组合物,利用[固化性组合物的水分含量的调整]项所记载的方法调整水分量后,以上述的[涂布适应性评价方法(I)]进行评价。接下来,使用10cm宽的小型实验涂布机(Lab Coater),进行利用口模式涂布法的涂布试验,将所得到的涂布膜干燥后,在10cm×10cm的涂布面积上观察因剥离片异物引起的产生缺陷的情况。此外,涂布速度为0.1m/sec,涂布间隙为0.1mm,湿状态的涂布膜厚为20微米。结果见表-1。
另外,根据上述的[粘度测定方法],观察固化性组合物保存2周后的粘度相对于其刚制备后的粘度的变化。结果见表-1。
接着,使用保存2周后的固化性组合物,在与上述相同的条件下,使用小型实验涂布机进行涂布试验。
保存2周后粘度上升值小于0.5cps的实施例1~3和5~7的组合物可以不存在问题地进行涂布,由凝集异物引起的缺陷非常少。对于同样是粘度上升值小于0.5cps的比较例1、3、5和8的固化性组合物,虽然能进行涂布,但是,与固化性组合物刚制备后的涂布试验时相同,在10cm×10cm的涂布面积中,发生了由剥离片异物引起的大量的缺陷。
保存2周后的粘度上升值在0.5cps~1.0cps的范围的实施例4在涂布时产生了一些涂布条痕,但是所得到的涂布面积中的缺陷数少。
保存2周后的粘度上升值为1cps以上的比较例2、4和6~8在保存中,颜料分散体发生损坏,因此,颜料在固化性组合物中发生凝集,从口模式涂布机的分配喷嘴供给固化性组合物是非常困难的,所得到的涂布膜上也产生了大量的涂布斑。
Figure A200780004442D00851
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供凝集异物的发生少且保存稳定性优异的固化性组合物。另外,通过使用这样的固化性组合物,能够提供高品质的滤色器以及液晶显示装置,其因剥离片异物引起的缺陷少。所以,其在成为像素、黑色矩阵等材料的各种固化性组合物、滤色器以及液晶显示装置的领域中的产业上的可利用性极高。
另外,本发明将2006年3月10提出的日本专利申请2006-066107号说明书、权利要求书、附图及摘要的全部内容引用至此,作为本发明的说明书的公开内容,以支持本发明。

Claims (11)

1、一种固化性组合物,其是含有(A)粘结树脂、(B)单体、(C)溶剂和(D)颜料的固化性组合物,其特征在于,
所述固化性组合物的水分含量为0.4重量%~2.0重量%,
在由下述步骤(1)~(4)组成的涂布适应性评价方法(I)中,在玻璃试验片的一条棱线上形成的附着物(a)为2μg以下,并且将所述固化性组合物在常压下、35℃保存2周后的粘度上升值为1.0cps以下,
所述涂布适应性评价方法(I)为:
步骤(1),在23℃的气氛温度,将长100mm×宽5mm×厚0.7mm的玻璃试验片的纵向的前端部分20mm以12.5mm/秒的速度浸入固化性组合物中,其后维持4秒,
步骤(2),以12.5mm/秒的速度将该玻璃试验片从固化性组合物中取出,使该玻璃试验片的前端向下,保持垂直,然后,在气氛温度23℃、湿度55%、风速0.5±0.2m/秒的条件下对该玻璃试验片干燥52秒,
步骤(3),重复步骤(1)和(2)总计250次,在该玻璃试验片上形成由固化性组合物形成的附着物,
步骤(4),选出该玻璃试验片的4条棱线之中所述附着物量最多的棱线,其中将所选择的棱线上的附着物称作“附着物(a)”。
2、如权利要求1所述的固化性组合物,其中,该组合物不含磷酸丙烯酸酯,或者该磷酸丙烯酸酯的含量为固化性组合物的全部固体成分的5重量%以下。
3、如权利要求1或2所述的固化性组合物,其中,该组合物还含有(E)分散剂。
4、如权利要求3所述的固化性组合物,其中,该组合物含有选自由(E-1)含有氮原子的接枝共聚物、(E-2)含有氮原子的丙烯酸系嵌段共聚物和(E-3)氨基甲酸酯系分散剂组成的组中的至少一种物质作为所述(E)分散剂。
5、如权利要求3或4所述的固化性组合物,其中,该组合物含有在吸附部具有未被离子化的氮原子的分散剂作为所述(E)分散剂。
6、如权利要求1~5的任一项所述的固化性组合物,其中,该组合物含有二醇烷基醚乙酸酯类作为所述(C)溶剂。
7、如权利要求6所述的固化性组合物,其中,该组合物含有沸点为150℃以上的溶剂作为所述(C)溶剂。
8、如权利要求1~7的任一项所述的固化性组合物,其中,该组合物含有选自下述(A-1)~(A-5)的至少一种物质作为所述(A)粘结树脂,
(A-1):碱可溶性树脂,其是这样得到的,对于含环氧基的(甲基)丙烯酸酯与其他的自由基聚合性单体的共聚物,在该共聚物具有的环氧基的至少一部分上加成不饱和一元酸,然后进一步在通过该加成反应产生的羟基的至少一部分上加成多元酸酐,从而得到碱可溶性树脂,
(A-2):含羧基的树脂,
(A-3):在上述(A-2)树脂的羧基部分上加成含有环氧基的不饱和化合物得到的树脂,
(A-4):丙烯酸类树脂,
(A-5):具有羧基的环氧丙烯酸酯树脂。
9、如权利要求1~8的任一项所述的固化性组合物,其用于口模式涂布。
10、一种滤色器,所述滤色器使用权利要求1~8的任一项所述的固化性组合物来形成。
11、一种液晶显示装置,该液晶显示装置使用权利要求1~8的任一项所述的固化性组合物来形成。
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