CN102236255B - 着色感光性树脂组合物、图案形成方法、滤色器及其制造方法、及显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种着色感光性树脂组合物,其含有(A)着色剂、(B-1)通式(I)所示的具有酸性基团的粘合剂树脂、(B-2)含有通式(II)所示的结构单元和具有酸性基团的结构单元的粘合剂树脂、(C)聚合性化合物、(D)肟系光聚合引发剂、以及(E)溶剂,其中(B-1)∶(B-2)的含有比率为3∶7~7∶3。式(I)中,R3表示(m+n)价的有机连接基团,R4、R5表示单键或2价的有机连接基团。A2表示包含有机色素结构、酸性基团等吸附性基团的1价有机基团。m表示1~8、n表示2~9,且m+n满足3~10。P2表示高分子骨架。式(II)中,R11~R15表示氢原子、卤原子、氰基、烷基或芳基,R16表示氢原子或甲基。本发明还包括图案形成方法、滤色器及其制造方法及显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及着色感光性树脂组合物、图案形成方法、滤色器的制造方法、滤色器及具备该滤色器的显示装置。
背景技术
近年来,从画面为较小面积的个人电脑、监视器的用途到画面为大型且要求高水平画质的电视机用途都展开了液晶显示装置的开发。
在电视机用途中,与以往的监视器用途相比,要求更高水平的画质,即要求对比度和颜色纯度的提高。为了提高对比度,要求用于滤色器的形成的着色感光性树脂组合物中使用的着色剂(有机颜料等)的粒子尺寸更加微小。另外,为了提高颜色纯度,要求该着色感光性树脂组合物的固体成分中所占的着色剂(有机颜料)的含有率更高。
针对上述要求,需要在将颜料的粒径更微细化的同时分散性也更高的颜料分散组合物。为了提高颜料的分散性,通常例如在酞菁颜料的表面用其衍生物化合物将颜料表面改性,使用具有易吸附于经改性的表面的极性官能团的低分子量树脂等分散剂,在谋求颜料的分散性和分散稳定性的同时获得含有颜料、表面改性剂、分散剂的颜料分散组合物。而且,使所得的颜料分散组合物中进一步含有碱可溶性树脂、聚合性化合物、光聚合引发剂以及其它成分以制成感光性组合物,使用该感光性组合物利用光刻法等获得滤色器。
如果颜料进行微细化且颜料的含有率变高,则利用光刻法形成图像图案时,存在线宽感度变低(线宽变细)等问题。在TV用途中希望提供特别便宜的滤色器,但由于以上述显影工序为中心所存在的问题,需要提高曝光工序中的曝光量,即需要延长曝光时间。由此成品率下降,使生产率变差,因此寻求改良。
为了解决上述问题,提出了很多通过改良滤色器用的光感光性树脂组合物中使用的光聚合引发剂来提高线宽感度的尝试。例如公开了使用特定结构的三嗪系化合物的光聚合性组合物(例如参照专利文献1)、将二苯甲酮系、苯乙酮系、噻吨酮系化合物中的1种或2种以上混合使用的滤色器用光致抗蚀剂(例如参照专利文献2)等。
另外,作为其它的方案,公开了下述技术:对着色感光性树脂组合物中的粘合剂树脂与聚合性化合物合计得到的有机化合物中的平均双键当量进行规定,并特定粘合剂树脂的分子量,从而通过烧成形成正锥形状(参照专利文献3)。
此外,提出了不使用利用紫外光激光的曝光用着色感光性树脂组合物而是使用含有烯丙基的粘合剂树脂来制备高感度且显影宽容度广的着色树脂组合物(例如参照专利文献4、5)。另外,提出了通过将N-苯基马来酰亚胺共聚物用于粘结树脂,可以提供颜色再现良好的蓝色滤色器用感放射线性组合物(例如参照专利文献6)。但是,在这些技术中,利用紫外光激光的曝光工序、显影工序中的生产率差、无法确保足够的生产率,因此无法降低滤色器的价格。
为了提高曝光工序、显影工序的生产率,提出了用激光进行曝光来形成图案(例如参照专利文献7)。激光与通常使用的汞灯不同,其直线传播性高、输出也大、还可以聚焦,也不需要曝光工序中图案形成用的掩模,由于具有这些特征,激光备受期待。但是,即使是上述的现有技术,有时在显影工序中像素表面会变粗,或者图案的线宽感度不够充分等,还是无法满足着色感光性树脂组合物所要求的特性。另外,从降低滤色器的总成本的观点出发,作为曝光装置,提出了不使用大的光掩模的曝光装置(例如参照专利文献8、9)。但是,对于具体的材料没有提及,期望提出适合于这些装置的材料的方案。
特别是对于蓝色的着色感光性树脂组合物,由于粘合剂树脂会使在后烘烤后原本对可见光为透明的粘合剂树脂显色,在将其用于滤色器的着色图案时,存在亮度下降的问题,期望即使在后烘烤后也没有着色的粘合剂树脂。
另外,蓝色的着色剂在355nm或365nm的吸收较大,利用紫外线激光进行曝光时,存在光固化不会充分地进行到着色层的深部、在后烘烤后产生褶皱的问题,深切期望通过紫外线激光充分地固化到深部的固化感度良好的蓝色着色感光性树脂组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平6-289611号公报
专利文献2:日本特开平9-80225号公报
专利文献3:日本特开2007-93811号公报
专利文献4:日本特开平10-20496号公报
专利文献5:国际公开2007/29871号小册子
专利文献6:日本专利第3632532号公报
专利文献7:日本特开2003-287614号公报
专利文献8:日本特开2008-76709号公报
专利文献9:日本特开2008-51866号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供可形成线宽感度高、所形成的着色图案的直线性和耐热性优异、在后烘烤后也抑制显色或褶皱产生的着色图案的优选用于紫外光激光曝光的着色感光性树脂组合物。
另外,本发明的另一个目的在于提供使用上述本发明的着色感光性树脂组合物形成形状和亮度优异的着色图案的图案形成方法、滤色器的制造方法、以及具有图案形状和亮度良好的着色图案的滤色器和具备该滤色器的显示装置。
用于解决课题的手段
本发明人深入研究的结果发现,通过以下方法能够解决上述课题。
<1>一种着色感光性树脂组合物,其至少含有(A)着色剂、(B-1)下述通式(I)所示的分子内具有酸性基团的粘合剂树脂、(B-2)含有下述通式(II)所示的结构单元和具有酸性基团的结构单元的粘合剂树脂、(C)聚合性化合物、(D)肟系光聚合引发剂、以及(E)溶剂,上述(B-1)粘合剂树脂和(B-2)粘合剂树脂的以质量基准计的含有比率为3∶7~7∶3。
通式(I)中,R3表示(m+n)价的有机连接基团,R4及R5各自独立地表示单键或2价的有机连接基团。A2表示含有至少1种选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、以及羟基中的部分结构的1价有机基团。n个A2、R4相同或不同。m表示1~8、n表示2~9,且m+n满足3~10。P2表示高分子骨架。m个P2、R5相同或不同。
通式(II)中、R11~R15各自独立地表示氢原子、卤原子、氰基、烷基或芳基,R16表示氢原子或甲基。
<2>上述<1>所述的着色感光性树脂组合物,其中,上述(D)肟系光聚合引发剂为下述通式(III)所示的酮肟系光聚合引发剂。
通式(III)中,R和X各自独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基团,Ar表示芳基。n为0~5的整数。当X存在多个时,多个X各自独立地表示一价的取代基,它们相同或不同。
<3>上述<1>或<2>所述的着色感光性树脂组合物,其用于紫外光激光曝光。
<4>一种图案形成方法,其包含:将上述<1>~<3>任一项所述的着色感光性树脂组合物施予在基板上以形成着色层的着色层形成工序、对上述着色层按图案样利用紫外光激光进行曝光以使曝光部固化的曝光工序、和将上述着色层的未固化部通过显影除去以形成图案的显影工序。
<5>上述<4>所述的图案形成方法,其中,上述紫外光激光的曝光波长为300nm~380nm的范围。
<6>上述<4>或<5>所述的图案形成方法,其中,上述紫外光激光是在20Hz~2000Hz的频率下激发的脉冲激光。
<7>一种滤色器的制造方法,其包含通过上述<4>~<6>任一项所述的图案形成方法在基板上形成着色图案的工序。
<8>一种滤色器,其是通过上述<7>所述的制造方法制造的。
<9>一种显示装置,其具备上述<8>所述的滤色器。
发明效果
根据本发明,可以提供可形成线宽感度高、所形成的着色图案的直线性和耐热性优异、在后烘烤后也抑制显色或褶皱产生的着色图案的优选用于紫外光激光曝光的着色感光性树脂组合物。
另外,通过使用上述本发明的着色感光性树脂组合物,可以提供可形成形状和亮度优异的着色图案的图案形成方法和滤色器的制造方法、以及具有图案形状和亮度良好的着色图案的滤色器和具备该滤色器的显示装置。
具体实施方式
以下,详细地说明用于实施本发明的实施方式。
《着色感光性树脂组合物》
本发明的着色感光性树脂组合物的特征在于,其至少含有(A)着色剂、(B-1)下述通式(I)所示的分子内具有酸性基团的粘合剂树脂(以下适当地称为(B-1)粘合剂树脂)、(B-2)含有下述通式(II)所示的结构单元和具有酸性基团的结构单元的粘合剂树脂(以下适当地称为(B-2)粘合剂树脂)、(C)聚合性化合物、(D)肟系光聚合引发剂、以及(E)溶剂,上述(B-1)粘合剂树脂和(B-2)粘合剂树脂的以质量基准计的含有比率为3∶7~7∶3。
下面对本发明的着色感光性树脂组合物的各构成成分进行详述。
<(A)着色剂>
本发明的着色感光性树脂组合物含有至少1种(A)着色剂。
本发明的着色感光性树脂组合物中的(A)着色剂的含量优选相对于着色感光性树脂组合物的固体成分以质量分率计为15质量%~60质量%。当(A)着色剂的含量小于15质量%时,有时会发生为了达到所期望的色调必须较厚地设定膜厚、从而难以显影或间隔时间(tact time)延长等问题。另一方面,当(A)着色剂的含量超过60质量%时,显影时间延长且轮廓形状也变成倒边形状,因此有时不优选。
本发明中着色感光性树脂组合物的“固体成分”是指在铝制容器中称取1g着色感光性树脂组合物并在160℃下干燥60分钟后残留的加热剩余部分,本发明的着色感光性树脂组合物中包含除(E)溶剂以外的着色感光性树脂组合物的所有成分。
本发明的着色感光性树脂组合物中的(A)着色剂的含量相对于着色感光性树脂组合物的总固体成分更优选为20质量%~50质量%,进一步优选为25质量%~40质量%。
作为(A)着色剂,可以适当选择染料和颜料进行使用。从耐热性等观点出发,更优选颜料。
作为(A)着色剂使用的颜料可以是无机颜料也可以是有机颜料,从达到高透射率的观点出发,优选使用粒子尺寸尽可能小者。一次粒径的平均值优选为0.01μm~0.1μm、更优选为0.01μm~0.05μm的范围。
本发明的着色感光性树脂组合物中,通过使用后述的高分子分散剂,即使是颜料的尺寸小时,颜料分散性、分散稳定性也会变得良好,因此即使膜厚很薄,也可形成颜色纯度优异的着色像素。
此外,本发明中,在着色感光性树脂组合物所含的颜料中,优选一次粒径小于0.02μm的颜料的比例在该颜料的总量中小于10%、且一次粒径超过0.08μm的颜料的比例在该颜料的总量中小于5%。
通过一次粒径小于0.02μm的颜料的比例小于10%,耐热性好,可以防止色度变化;通过一次粒径超过0.08μm的颜料的比例小于5%,对比度好,着色感光性树脂组合物的经时稳定性好,并可以防止异物故障。
一次粒径小于0.02μm的颜料的比例从耐热性和防止色度变化的观点出发,更优选小于5%。
一次粒径超过0.08μm的颜料的比例从优化对比度的观点出发,优选小于3%。
颜料的一次粒径可以使用TEM(透射型电子显微镜)进行测定。即,可以通过对TEM照片进行图像分析来研究粒径分布。例如可以通过计算3~10万倍下的观察试样中的总粒子数以及小于0.02μm和超过0.08μm的颜料的粒子数来掌握粒度分布。更具体而言,利用透射型电子显微镜在3万倍~10万倍下观察颜料粉体,拍摄照片,测定1000个一次粒子的长径,计算小于0.02μm和超过0.08μm的一次粒子的比例。改变颜料粉体的部位,对合计3个位置进行该操作,然后将结果平均。
作为可作为(A)着色剂使用的无机颜料,可列举出金属氧化物、金属络合物等金属化合物,具体而言可列举出铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等的金属氧化物和上述金属的复合氧化物等。
作为上述有机颜料,例如可列举出:
C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、270、272、279;
C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214;
C.I.颜料橙2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73;
C.I.颜料绿7、10、36、37、58;
C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、79的Cl取代基变成OH后得到的物质、80;
C.I.颜料紫1、19、23、27、32、37、42;
C.I.颜料棕25、28等。
其中,作为可优选使用的颜料,可列举出下述物质。但本发明并不限定于这些。
C.I.颜料黄11、24、108、109、110、138、139、150、151、154、167、180、185;
C.I.颜料橙36、71;
C.I.颜料红122、150、171、175、177、209、224、242、254、255、264;
C.I.颜料紫19、23、32、58;
C.I.颜料蓝15:1、15:3、15:6、16、22、60、66;
C.I.颜料绿7、36、37。
这些有机颜料可以单独使用或者为了提高颜色纯度而多种组合使用。以下示出组合的具体例子。
例如作为红色层(R)用的颜料,可以单独使用蒽醌系颜料、苝系颜料、二酮吡咯并吡咯系颜料,或者可以使用它们中的至少1种与二重氮系颜料、异吲哚啉系颜料、喹酞酮系颜料等黄色颜料的混合、或蒽醌系颜料、苝系颜料、二酮吡咯并吡咯系颜料中的至少1种与苝系颜料、蒽醌系颜料、缩合二重氮系颜料、二酮吡咯并吡咯系颜料等的红色颜料的混合等。例如,作为蒽醌系颜料,可列举出C.I.颜料红177;作为苝系颜料,可列举出C.I.颜料红155、C.I.颜料红224;作为缩合二重氮系红色颜料,可列举出C.I.颜料红242;作为二酮吡咯并吡咯系颜料,可列举出C.I.颜料红254;从颜色重现性的角度出发,优选C.I.颜料红254与C.I.颜料黄139或C.I.颜料红177的混合。
另外,红色颜料与其他颜料的质量比(红色颜料:其他颜料)优选为100∶5~100∶80。当为100∶4以下时,有时可能难以抑制400nm~500nm的透光率、无法提高颜色纯度。另外,当为100∶81以上时,有时显色能力降低。作为上述质量比,特别地最优选为100∶10~100∶65的范围。其中,当为红色颜料之间的组合时,可以根据色度进行调整。
另外,作为绿色层(G)用的颜料,可以单独使用卤化酞菁系颜料,或者可以使用其与二重氮系黄色颜料、喹喹酞酮系黄色颜料、甲亚胺系黄色颜料或者异吲哚啉系黄色颜料的混合。例如作为这样的例子,优选C.I.颜料绿7、36、37、58与C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄180或C.I.颜料黄185的混合。
绿色颜料与黄色颜料的质量比从获得充分的颜色纯度以及抑制偏离NTSC目标色调的观点出发,优选为100∶5~100∶150。作为质量比,特别优选为100∶30~100∶120的范围。
作为蓝色层(B)用的颜料,可以单独使用酞菁系颜料或者使用其与二噁嗪系紫色颜料的混合。例如优选C.I.颜料蓝15:6与C.I.颜料紫23的混合。蓝色颜料与紫色颜料的质量比优选为100∶0~100∶50、更优选为100∶5~100∶30。
本发明的着色感光性组合物在特别适用于蓝色的着色感光性组合物时,由于着色层即使通过后烘烤等被加热也不会着色成黄色,所以特别有效。
本发明中特别优选使用有机颜料作为着色剂,且优选使用通过颜料的微细化工序或分散工序用高分子化合物将颜料被覆而得到的着色剂。更优选使用通过用高分子化合物将颜料被覆、从而对经微细化的颜料也可抑制2次聚集体的形成、能够使其以1次粒子的状态分散的分散性得到提高的被覆颜料、或者经分散的1次粒子稳定地维持的分散稳定性优异的被覆颜料。
本发明中作为优选方式的被覆颜料是指用高分子化合物将颜料被覆而得到的颜料,被覆是指通过与高分子化合物的强静电作用而在通过微细化产生的表面活性高的颜料的新界面上形成该高分子化合物的牢固的被覆层,由此可获得具有更高分散稳定性的被覆颜料。即,本发明中,被覆处理后的颜料即使用溶解高分子化合物的有机溶剂进行洗涤,所被覆的高分子化合物也基本不会游离。
本发明中所说的被覆颜料是有机颜料等颜料粒子被侧链具有杂环等极性基团的高分子化合物被覆而形成的物质,该高分子化合物通过将颜料粒子表面的一部分或全部牢固地被覆,从而起到更高的分散稳定性的效果,其与一般的高分子分散剂吸附于颜料而形成的物质是不同的。该被覆状态可以如下来进行确认:通过利用以下所示的有机溶剂进行洗涤来测定高分子化合物的游离量(游离率)。即,仅靠吸附所形成的高分子化合物通过利用有机溶剂进行洗涤,其大部分、具体而言65%以上发生游离而被除去,但在如本发明那样经表面被覆的颜料的情况下,游离率极小,为30%以下。
上述游离量(游离率)通过用1-甲氧基-2-丙醇洗涤被覆处理后的颜料后进行计算。即,将颜料10g投入到1-甲氧基-2-丙醇100ml中,使用振荡机在室温下振荡3小时,之后利用离心分离机在80,000rpm下用8小时的时间使颜料沉降,通过干燥法求得上清液部分的固体成分的质量。由该固体成分的质量与颜料的被覆处理中所用的高分子化合物的质量之比计算游离率(%)。
市售等颜料的上述游离量(游离率)可以通过以下的方法测定。即,利用溶解颜料的溶剂(例如二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲酸、硫酸等)将全部颜料溶解后,利用溶解性的差异用有机溶剂将高分子化合物与颜料分离,求出“颜料的被覆处理中所用的高分子化合物的质量”。另外,用1-甲氧基-2-丙醇洗涤颜料,用得到的高分子化合物游离量除以该“颜料的被覆处理中所用的高分子化合物的质量”,求得游离率(%)。
游离率越小,则对颜料的被覆越牢固,分散性、分散稳定性越良好。游离率的优选范围为30%以下、更优选为20%以下、最优选为15%以下。理想地为0%。
被覆处理优选在颜料的微细化工序中同时进行,具体而言经过以下工序实施:添加(i)颜料、(ii)水溶性的无机盐、(iii)实质上不溶解(ii)的少量的水溶性有机溶剂、和(iv)高分子化合物,利用捏合机等机械地进行混炼,从而得到混合物的工序(称作盐磨工序);将该混合物投入到水中,利用高速混合机等进行搅拌以制成料浆状的工序;以及将该料浆过滤、水洗,根据需要进行干燥的工序。
对于上述盐磨,进一步具体地进行说明。首先,在(i)有机颜料和(ii)水溶性的无机盐的混合物中添加少量的(iii)水溶性有机溶剂作为湿润剂,利用捏合机等剧烈混炼后,将该混合物投入水中,利用高速混合机等进行搅拌,制成料浆状。接着,对该料浆进行过滤、水洗、根据需要进行干燥,从而获得经微细化的颜料。另外,分散于油性清漆中进行使用时,还可以将干燥前的处理颜料(称作滤饼)一边用一般被称作闪蒸的方法将水除去一边分散于油性清漆中。另外,分散于水系的清漆时,处理颜料没有必要进行干燥,可以直接将滤饼分散于清漆中。
盐磨时,作为上述(iv)高分子化合物,通过在(iii)有机溶剂中并用至少部分可溶的树脂,可以获得更加微细、表面被该树脂被覆且干燥时的颜料聚集少的物质。
另外,(iv)高分子化合物可以在盐磨工序的初期全部添加,也可以分开添加。另外,还可以在分散工序中进行添加。
颜料的被覆中所使用的高分子化合物只要是对颜料具有吸附性的基团,则可以是任意的高分子化合物。特别优选侧链具有杂环的高分子化合物。本发明中后述的(B-1)粘合剂树脂也优选作为颜料的被覆中所用的高分子化合物。
作为颜料的被覆中可用的高分子化合物,例如可使用日本特开2008-83089号公报的段落号[0029]~[0030]、日本特开2009-62457号公报的段落号[0044]~[0047]所公开的高分子化合物。
在使用上述经被覆处理的颜料时,更优选使用至少1种分散剂将颜料分散、制成颜料分散组合物来使用。通过含有该分散剂,可以进一步提高颜料的分散性。
作为分散剂,例如可以适当选择公知的颜料分散剂或表面活性剂来使用。
具体而言,可使用多个种类的化合物,例如可以列举出:有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业株式会社制)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物POLYFLOW No.75、No.90、No.95(共荣公司化学工业株式会社制)、W001(裕商株式会社公司制)等阳离子系表面活性剂;聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯等非离子系表面活性剂;W004、W005、W017(裕商株式会社公司制)等阴离子系表面活性剂;EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450(均为Ciba Specialty Chemicals公司制)、DISPERSE AID 6、DISPERSE AID 8、DISPERSE AID 15、DISPERSE AID 9100(均为SAN NOPCO公司制)等高分子分散剂;
SOLSPERSE 3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000等各种SOLSPERSE分散剂(日本Lubrizol株式会社制);ADEKA PLURONIC L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(旭电化株式会社制)和IONET S-20(三洋化成株式会社制)、Disperbyk 101、103、106、108、109、111、112、116、130、140、142、161、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、2000、2001、2050、2150(BYK Chemie株式会社制)。另外,还可列举出丙烯酸系共聚物等分子末端或侧链具有极性基团的寡聚物或聚合物。
作为分散剂在颜料分散组合物中的含量,相对于上述颜料的质量优选为1~100质量%、更优选为3~70质量%。
颜料衍生物为用于颜料被覆的高分子化合物之一,可以根据需要添加于颜料分散组合物中。通过使导入有与分散剂有亲和性的部分或极性基团的颜料衍生物吸附于颜料表面并将其作为分散剂的吸附点使用,可以使颜料作为微细的粒子分散于感光性树脂组合物中,从而可以防止其再聚集,对构成对比度高、透明性优异的滤色器是有效的。
颜料衍生物具体地是以有机颜料为母体骨架、并在侧链导入有酸性基团或碱性基团、芳香族基团作为取代基的化合物。作为有机颜料,具体地可以列举出喹吖酮系颜料、酞菁系颜料、偶氮系颜料、喹酞酮系颜料、异吲哚啉系颜料、异吲哚酮系颜料、喹啉颜料、二酮吡咯并吡咯颜料、苯并咪唑酮颜料等。一般不被称作色素的萘系、蒽醌系、三嗪系、喹啉系等淡黄色的芳香族多环化合物也包括在上述有机颜料中。作为颜料衍生物,例如可以使用日本特开平11-49974号公报、日本特开平11-189732号公报、日本特开平10-245501号公报、日本特开2006-265528号公报、日本特开平8-295810号公报、日本特开平11-199796号公报、日本特开2005-234478号公报、日本特开2003-240938号公报、日本特开2001-356210号公报等中记载的颜料衍生物。
作为颜料衍生物在颜料分散组合物中的含量,相对于颜料的质量优选为1质量%~30质量%、更优选为3质量%~20质量%。该含量在上述范围内时,能够在将粘度抑制得较低的同时,良好地进行分散并提高分散后的分散稳定性,获得透射率高的优异的颜色特性,在制作滤色器时能够构成具有良好颜色特性的高对比度。
分散的方法例如可以通过利用使用了氧化锆珠粒等的珠粒分散机等对预先混合颜料和分散剂并用均化器等预先进行了分散的混合物进行微分散来进行。
本发明中,使用染料作为(A)着色剂时,可获得均匀溶解的着色感光性树脂组合物。
作为能够用作(A)着色剂的染料,并无特别限定,可以使用以往用于滤色器用途的公知的染料。例如是日本特开昭64-90403号公报、日本特开昭64-91102号公报、日本特开平1-94301号公报、日本特开平6-11614号公报、日本特登2592207号、美国专利第4,808,501号说明书、美国专利第5,667,920号说明书、美国专利第5,059,500号说明书、日本特开平5-333207号公报、日本特开平6-35183号公报、日本特开平6-51115号公报、日本特开平6-194828号公报、日本特开平8-211599号公报、日本特开平4-249549号公报、日本特开平10-123316号公报、日本特开平11-302283号公报、日本特开平7-286107号公报、日本特开2001-4823号公报、日本特开平8-15522号公报、日本特开平8-29771号公报、日本特开平8-146215号公报、日本特开平11-343437号公报、日本特开平8-62416号公报、日本特开2002-14220号公报、日本特开2002-14221号公报、日本特开2002-14222号公报、日本特开2002-14223号公报、日本特开平8-302224号公报、日本特开平8-73758号公报、日本特开平8-179120号公报、日本特开平8-151531号公报等中记载的色素。
作为化学结构,可使用吡唑偶氮系、苯胺偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、苯亚甲基系、氧杂菁(oxonol)系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、菁系、吩噻嗪系、吡咯并吡唑甲亚胺系、呫吨系、酞菁系、苯并吡喃系/靛蓝系等染料。
<(B-1)通式(I)所示的分子内具有酸性基团的粘合剂树脂>
用于本发明的(B-1)粘合剂树脂是下述通式(I)所示的分子内具有酸性基团的高分子化合物。
本发明的(B-1)粘合剂树脂在分子内具有至少1种酸性基团。酸性基团可以包含在下述通式(I)的取代基A2中,也可以包含在P2所示的高分子骨架中,但从效果的观点出发,优选包含在P2所示的高分子骨架中,更优选酸性基团包含在A2和P2两者中。
上述通式(I)中,R3表示(m+n)价的有机连接基团,R4和R5各自独立地表示单键或2价的有机连接基团。A2表示含有至少1种选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、以及羟基中的部分结构的1价有机基团。n个A2、R4相同或不同。m表示1~8,n表示2~9,m+n满足3~10。P2表示高分子骨架。m个P2、R5相同或不同。
上述通式(I)中,A2表示含有至少1种选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、以及羟基中的部分结构的1价有机基团。n个A2相同或不同。
也就是说,上述A2表示含有至少1种像有机色素结构、杂环结构那样对颜料具有吸附能力的结构或者像酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、以及羟基那样对颜料具有吸附能力的官能团的1价有机基团。
此外,下面将该对颜料具有吸附能力的部分结构(上述结构以及官能团)适当地统称为“吸附部位”来进行说明。
上述吸附部位在1个A2中含有至少1种即可,也可以含有2种以上。
另外,本发明中,“含有至少一种吸附部位的1价有机基团”还可以是上述的吸附部位与由1~200个碳原子、0个~20个氮原子、0个~100个氧原子、1个~400个氢原子、以及0个~40个硫原子组成的有机连接基团结合而成的1价有机基团。此外,在吸附部位本身可构成1价有机基团时,吸附部位本身可以是A2所示的一价有机基团。
首先,对构成上述A2的吸附部位进行以下说明。
作为上述“有机色素结构”的优选例子,可以列举出例如酞菁系、不溶性偶氮系、偶氮色淀系、蒽醌系、喹吖酮系、二噁嗪系、二酮吡咯并吡咯系、氮杂蒽系、蒽嵌蒽醌系、阴丹酮系、黄烷士酮系、紫环酮系、苝系、硫靛系的色素结构,更优选酞菁系、偶氮色淀系、蒽醌系、二噁嗪系、二酮吡咯并吡咯系的色素结构,特别优选酞菁系、蒽醌系、二酮吡咯并吡咯系的色素结构。
另外,作为上述“杂环结构”的优选例子,例如可以列举出噻吩、呋喃、呫吨、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧杂戊环、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、异吲哚啉、异吲哚酮、苯并咪唑啉酮、苯并噻唑、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌,更优选吡唑啉、吡咯烷、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、三唑、吡啶、哌啶、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、异吲哚啉、异吲哚酮、苯并咪唑啉酮、苯并噻唑、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌。
此外,上述“有机色素结构”或“杂环结构”还可以进一步具有取代基,作为该取代基,可以列举出例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基;苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基;羟基;氨基;羧基;磺酰胺基;N-磺酰基酰胺基;乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基;甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;氯、溴等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳原子数为2~7的烷氧基羰基;氰基;叔丁基碳酸酯等碳酸酯基。这里,这些取代基还可以通过下述结构单元或组合该结构单元构成的连接基团而与有机色素结构或杂环结合。
作为上述“酸性基团”的优选例子,可以列举出例如羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基、硼酸基,更优选羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基,特别优选羧酸基、磺酸基、磷酸基。
此外,作为上述“具有碱性氮原子的基团”的优选例子,可以列举出例如氨基(-NH2)、取代氨基(-NHR8、-NR9R10,在此R8、R9和R10各自独立地表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基)、下述式(a1)所示的胍基、下述式(a2)所示的脒基(amidinyl)等。
式(a1)中,R11和R12各自独立地表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基。
式(a2)中,R13和R14各自独立地表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基。
其中,更优选氨基(-NH2)、取代氨基(-NHR8、-NR9R10,在此R8、R9和R10各自独立地表示碳原子数为1~10的烷基、苯基、苄基)、上述式(a1)所示的胍基(式(a1)中,R11和R12各自独立地表示碳原子数为1~10的烷基、苯基、苄基)、上述式(a2)所示的脒基(式(a2)中、R13和R14各自独立地表示碳原子数为1~10的烷基、苯基、苄基)等。
特别优选使用氨基(-NH2)、取代氨基(-NHR8、-NR9R10,在此R8、R9和R10各自独立地表示碳原子数为1~5的烷基、苯基、苄基)、上述式(a1)所示的胍基(式(a1)中,R11和R12各自独立地表示碳原子数为1~5的烷基、苯基、苄基)、上述式(a2)所示的脒基(式(a2)中,R13和R14各自独立地表示碳原子数为1~5的烷基、苯基、苄基)等。
作为上述“脲基”的优选例子,可以列举出例如-NR15CONR16R17(在此R15、R16和R17各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基),更优选-NR15CONHR17(在此R15和R17各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基)、特别优选-NHCONHR17(在此R17表示氢原子或碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基)。
作为上述“氨基甲酸酯基”的优选例子,可以列举出例如-NHCOOR18、-NR19COOR20、-OCONHR21、-OCONR22R23(在此R18、R19、R20、R21、R22和R23各自独立地表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基)等,更优选-NHCOOR18、-OCONHR21(在此R18、R21各自独立地表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基)等,特别优选-NHCOOR18、-OCONHR21(在此R18、R21各自独立地表示碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基)等。
作为上述“具有配位性氧原子的基团”,可以列举出例如乙酰丙酮配位基、冠醚等。
作为上述“碳原子数为4以上的烃基”的优选例子,可以列举出碳原子数为4以上的烷基、碳原子数为6以上的芳基、碳原子数为7以上的芳烷基等,更优选碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基等,特别优选碳原子数为4~15的烷基(例如辛基、十二烷基等)、十二烷基为6~15的芳基(例如苯基、萘基等)、碳原子数为7~15的芳烷基(例如苄基等)等。
作为上述“烷氧基甲硅烷基”,可以列举出例如三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基等。
作为上述吸附部位与有机连接基团结合时的有机连接基团,优选由1~100个碳原子、0个~10个氮原子、0个~50个氧原子、1个~200个氢原子、以及0个~20个硫原子组成的有机连接基团,该有机连接基团可以是未取代的,也可以进一步具有取代基。
作为该有机连接基团的具体例子,可以列举出下述的结构单元或组合该结构单元而构成的基团。
上述有机连接基团具有取代基时,作为该取代基,可以列举出例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基;苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基;羟基;氨基;羧基;磺酰胺基;N-磺酰基酰胺基;乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基;甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;氯、溴等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳原子数为2~7的烷氧基羰基;氰基;叔丁基碳酸酯等碳酸酯基等。
上述中,作为上述A2,优选为含有至少1种选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、以及碳原子数为4以上的烃基中的部位的1价有机基团。
作为上述A2,更优选为下述通式(4)所示的1价有机基团。
通式(4)
上述通式(4)中,B1表示上述吸附部位(即,选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、以及羟基中的部位),R24表示单键或(a+1)价的有机连接基。a表示1~10的整数,a个B1相同或不同。
作为上述B1所示的吸附部位,可以列举与构成上述通式(1)的A2的吸附部位相同的吸附部位,优选的例子也相同。
其中,优选选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、以及碳原子数为4以上的烃基中的部位。
R24表示单键或(a+1)价的有机连接基团,a表示1~10。优选a为1~7,更优选a为1~5,特别优选a为1~3。
作为(a+1)价的有机连接基团,可以列举出由1~100个碳原子、0个~10个氮原子、0个~50个氧原子、1个~200个氢原子、以及0个~20个硫原子组成的基团,可以是未取代的,也可以进一步具有取代基。
作为上述(a+1)价的有机连接基团的具体例子,可以列举出下述结构单元或组合该结构单元组合而构成的基团(也可以形成环结构)。
作为R24,优选单键或者由1~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、以及0个~10个的硫原子组成的(a+1)价的有机连接基团,更优选单键或者由1~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、以及0个~7个的硫原子组成的(a+1)价的有机连接基团,特别优选单键或者由1~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、以及0个~5个的硫原子组成的(a+1)价的有机连接基团。
上述中,(a+1)价的有机连接基团具有取代基时,作为该取代基,可以列举出例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基;苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基;羟基;氨基;羧基;磺酰胺基;N-磺酰基酰胺基;乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基;甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;氯、溴等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳原子数为2~7的烷氧基羰基;氰基;叔丁基碳酸酯等碳酸酯基等。
上述通式(I)中,R4、R5各自独立地表示单键或2价的有机连接基团。n个R4相同或不同。此外,m个R5相同或不同。
作为2价的有机连接基团,可以列举出由1~100个的碳原子、0个~10个氮原子、0个~50个氧原子、1个~200个氢原子、以及0个~20个硫原子组成的基团,可以是未取代的,也可以进一步具有取代基。
作为上述2价的有机连接基团的具体例子,可以列举出下述结构单元或组合该结构单元而构成的基团。
作为R4、R5,优选单键或者由1~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、以及0个~10个的硫原子组成的2价的有机连接基团,更优选单键或者由1~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、以及0个~7个的硫原子组成的2价的有机连接基团,特别优选单键或者由1~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、以及0个~5个的硫原子组成的2价的有机连接基团。
上述中,2价的有机连接基团具有取代基时,作为该取代基,可以列举出例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基;苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基;羟基;氨基;羧基;磺酰胺基;N-磺酰基酰胺基;乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基;甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;氯、溴等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳原子数为2~7的烷氧基羰基;氰基;叔丁基碳酸酯等碳酸酯基等。
上述通式(I)中,R3表示(m+n)价的有机连接基团。m+n满足3~10。
作为上述R3所示的(m+n)价的有机连接基团,可以列举出由1~60个的碳原子、0个~10个氮原子、0个~50个氧原子、1个~100个的氢原子、以及0个~20个硫原子组成的基团,可以是未取代的,也可以进一步具有取代基。
作为上述(m+n)价的有机连接基团的具体例子,可以列举出下述结构单元或组合该结构单元而构成的基团(也可以形成环结构)。
作为(m+n)价的有机连接基团,优选由1~60个的碳原子、0个~10个氮原子、0个~40个的氧原子、1个~120个的氢原子、以及0个~10个的硫原子组成的基团,更优选由1~50个的碳原子、0个~10个氮原子、0个~30个的氧原子、1个~100个的氢原子、以及0个~7个的硫原子组成的基团,特别优选由1~40个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~20个的氧原子、1个~80个的氢原子、以及0个~5个的硫原子组成的基团。
上述中,(m+n)价的有机连接基团具有取代基时,作为该取代基,可以列举出例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基;苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基;羟基;氨基;羧基;磺酰胺基;N-磺酰基酰胺基;乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基;甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;氯、溴等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳原子数为2~7的烷氧基羰基;氰基;叔丁基碳酸酯等碳酸酯基等。
下面示出上述R3所示的(m+n)价的有机连接基团的具体例子(具体例(1)~(17))。但是,本发明中并不限于这些。
在上述具体例子中,从原料的获得性、合成的容易性、在各种溶剂中的溶解性的观点出发,最优选(m+n)价的有机连接基团为下述基团。
上述通式(I)中,m表示1~8。作为m,优选为1~5,更优选为1~4,特别优选为1~3。
此外,上述通式(I)中,n表示2~9。作为n,优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
此外,通式(I)中的P2表示高分子骨架,可以根据目的等从公知的聚合物等中选择。m个P2相同或不同。
聚合物中,在构成高分子骨架时,优选选自乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物、酰胺系聚合物、环氧系聚合物、硅氧烷系聚合物、以及它们的改性物或共聚物(例如包括聚醚/聚氨酯共聚物、聚醚/乙烯基单体的聚合物的共聚物等(可以是无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物的任一种))中的至少一种,更优选选自乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物、以及它们的改性物或共聚物中的至少一种,特别优选乙烯基单体的聚合物或共聚物。
另外,优选上述聚合物可溶于有机溶剂中。如果与有机溶剂的亲和性低,则在例如作为颜料分散剂使用时,与分散介质的亲和性变弱,有时无法确保足以进行分散稳定化的吸附层。
本发明中,优选在P2所示的高分子骨架中具有至少1种酸性基团。
对在高分子骨架中引入酸性基团的手段没有特别限定,可以采用通过具有酸性基团的乙烯基单体引入的手段、通过利用交联性侧链加成酸性基团来引入的手段等,但是由酸性基团引入量的控制容易的方面和合成成本的方面出发,优选如后述那样,高分子骨架通过含有具有由酸性基团的乙烯基单体得到的结构单元来构成、从而引入酸性基团的方案。
在此,“酸性基团”可以同样地列举出上述A2的说明中作为“酸性基团”所列举的基团,优选为羧基。
作为上述乙烯基单体,没有特别限定,优选例如(甲基)丙烯酸酯类、巴豆酸酯类、乙烯基酯类、马来酸二酯类、富马酸二酯类、衣康酸二酯类、(甲基)丙烯酰胺类、苯乙烯类、乙烯基醚类、乙烯基酮类、烯烃类、马来酰亚胺类、(甲基)丙烯腈、具有酸性基团的乙烯基单体等。
以下对这些乙烯基单体的优选例子进行说明。
作为(甲基)丙烯酸酯类的例子,可以列举出(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)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸乙酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-氯乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸2-苯基乙烯酯、(甲基)丙烯酸1-丙烯酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸2-烯丙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸炔丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、二乙二醇单甲基醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单乙基醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单甲基醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单乙基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单乙基醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙基、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸三溴苯基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-γ-丁内酯等。
作为巴豆酸酯类的例子,可以列举出巴豆酸丁酸酯、以及巴豆酸己酯等。
作为乙烯基酯类的例子,可以列举出乙烯基乙酸酯、乙烯基氯乙酸酯、乙烯基丙酸酯、乙烯基丁酸酯、乙烯基甲氧基乙酸酯、以及苯甲酸乙烯基酯等。
作为马来酸二酯类的例子,可以列举出马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、以及马来酸二丁酯等。
作为富马酸二酯类的例子,可以列举出富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、以及富马酸二丁酯等。
作为衣康酸二酯类的例子,可以列举出衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、以及衣康酸二丁酯等。
作为(甲基)丙烯酰胺类,可以列举出(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-环己基(甲基)丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺、N-硝基苯基丙烯酰胺、N-乙基-N-苯基丙烯酰胺、N-苄基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉、二丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟基乙基丙烯酰胺、乙烯基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二烯丙基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基(甲基)丙烯酰胺等。
作为苯乙烯类的例子,可以列举出苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、氯甲基苯乙烯、被可通过酸性物质脱保护的基团(例如t-Boc等)保护的羟基苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、以及α-甲基苯乙烯等。
作为乙烯基醚类的例子,可以列举出甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、羟基乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、己基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚以及苯基乙烯基醚等。
作为乙烯基酮类的例子,可以列举出甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丙基乙烯基酮、苯基乙烯基酮等。
作为烯烃类的例子,可以列举出乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯等。
作为马来酰亚胺类的例子,可以列举出马来酰亚胺、丁基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺等。
也可以使用(甲基)丙烯腈、取代有乙烯基的杂环式基团(例如乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咔唑等)、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、乙烯基己内酯等。
除上述的化合物以外,还可以使用例如具有氨基甲酸酯基、脲基、磺酰胺基、苯酚基、酰亚胺基等官能团的乙烯基单体。具有这种氨基甲酸酯基或脲基的单体可以利用例如异氰脲酸酯基与羟基或氨基的加成反应来适当合成。具体地可以通过含有异氰脲酸酯基的单体与含有1个羟基的化合物或者含有1个伯氨基或仲氨基的化合物的加成反应来适当合成、或者通过含有羟基的单体或含有伯氨基或仲氨基的单体与单异氰酸酯的加成反应等来适当合成。
下面,对用于在高分子骨架P2中引入酸性基团的具有酸性基团的乙烯基单体进行说明。
作为上述具有酸性基团的乙烯基单体的例子,可以列举出具有羧基的乙烯基单体或具有磺酸基的乙烯基单体。
作为具有羧基的乙烯基单体,可以列举出(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、马来酸、马来酸单烷基酯、富马酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丙烯酸二聚物等。此外,还可以利用2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯等具有羟基的单体与马来酸酐或邻苯二甲酸酐、环己烷二羧酸酐等环状酐的加成反应物、ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。此外,作为羧基的前体,可以使用含有马来酸酐、衣康酸、柠康酸酐等酐的单体。其中,从共聚性或成本、溶解性等观点出发,特别优选(甲基)丙烯酸。
此外,作为具有磺酸基的乙烯基单体,可以列举出2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等,作为具有磷酸基的乙烯基单体,可以列举出磷酸单(2-丙烯酰氧基乙基酯)、磷酸单(1-甲基-2-丙烯酰氧基乙基酯)等。
此外,作为具有酸性基团的乙烯基单体,也可以利用含有酚性羟基的乙烯基单体或含有磺酰胺基的乙烯基单体等。
高分子骨架P2含有由具有酸性基团的乙烯基单体得到的结构单元时,由具有酸性基团的乙烯基单体得到的结构单元在高分子骨架中的含量优选为3摩尔%~40摩尔%,更优选为5摩尔%~20摩尔%的范围。
上述通式(I)所示的高分子化合物中,最优选全部满足以下所示的R3、R4、R5、P2、m和n的高分子化合物。
R3:上述具体例(1)、(2)、(10)、(11)、(16)、或(17)
R4:单键或者下述结构单元或组合该结构单元而构成的由“1~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、以及0个~5个的硫原子”组成的2价的有机连接基团(可以具有取代基,作为该取代基,可以列举出例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基;苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基;羟基;氨基;羧基;磺酰胺基;N-磺酰基酰胺基;乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基;甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;氯、溴等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳原子数为2~7的烷氧基羰基;氰基;叔丁基碳酸酯等碳酸酯基等)
R5:单键、亚乙基、亚丙基、下述基团(a)、或下述基团(b)
此外,下述基团中,R12表示氢原子或甲基,l表示1或2。
P2:选自具有羧基的乙烯基单体与其它乙烯基单体的共聚物;不含酸性基团的乙烯基单体的聚合物或共聚物;酯系聚合物、醚系聚合物、以及氨基甲酸酯系聚合物以及它们的改性物、可以含有至少1种酸性基团的聚合物
m:1~3
n:3~6
本发明的(B-1)粘合剂树脂中酸性基团的含量根据(B-1)粘合剂树脂所具有的酸值来适当确定。作为(B-1)粘合剂树脂的酸值,优选为30~200(mgKOH/g),更优选为40~160(mgKOH/g)、特别优选为50~120(mgKOH/g)。酸值低于30(mgKOH/g)时,有时着色感光性树脂组合物的碱显影性变得不充分,酸值超过200(mgKOH/g)时,在使用颜料作为(A)着色剂的情况下,有可能对颜料的分散性、分散稳定性带来不良影响。
作为(B-1)粘合剂树脂的分子量,以重均分子量计优选为3000~100000,更优选为5000~80000,特别优选为7000~60000。重均分子量在上述范围内时,可以充分地发挥在聚合物的末端引入的多个上述吸附部位的效果,发挥对固体表面的吸附性、胶束形成能力、表面活性优异的性能。
下面列举出本发明的(B-1)粘合剂树脂的示例化合物,但本发明并不限于此,只要包含在通式(I)中,可以采取任意的结构。
上述(B-1)粘合剂树脂的示例化合物中,高分子骨架中具有羧酸酯的结构单元与具有羧基的结构单元的含有比率(p1∶p2)以质量换算计优选为95∶5~80∶20的范围。
这些示例化合物中,特别优选具有上述B-1-22所示的结构、高分子骨架中具有羧酸酯的结构单元与具有羧基的结构单元的含有比率以质量换算计为90∶10、分子量为20000、酸值为82的化合物。
上述通式(I)所示的(B-1)粘合剂树脂可以参照例如日本特开2006-278118公报所记载的方法来合成。
本发明的着色感光性树脂组合物中(B-1)粘合剂树脂的含量相对于着色感光性树脂组合物的固体成分优选为5质量%~70质量%的范围,更优选为10质量%~50质量%的范围。
<(B-2)含有通式(II)所示的结构单元和具有酸性基团的结构单元的粘合剂树脂>
本发明的着色感光性树脂组合物包含(B-2)含有下述通式(II)所示的结构单元和具有酸性基团的结构单元的粘合剂树脂。
[通式(II)所示的结构单元]
通式(II)中,R11~R15各自独立地表示氢原子、卤原子、氰基、烷基或芳基,R16表示氢原子或甲基。
作为通式(II)中的R11~R15,各自独立地优选为氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~12的烷基或碳原子数5~14的芳基,其中,更优选为氢原子、溴原子、氯原子、氰基、碳原子数为1~7的烷基或碳原子数5~10的芳基。
上述烷基可以具有取代基,作为取代基,可以是直链、支链或环状,可以列举出甲基、正丙基、异丙基、叔丁基等,优选碳原子数为1~7的烷基。此外,上述芳基可以具有取代基,作为取代基,可以列举出碳原子数为1~7的烷基或碳原子数5~14的芳基等,优选苯基、呋喃基、萘基。
这些中,作为通式(II)的化合物,优选R11~R15各自独立地为氢原子、甲基、苯基或卤原子、R16为氢原子或甲基的化合物。
(B-2)粘合剂树脂可以含有多种上述通式(II)所示的结构单元。
(B-2)粘合剂树脂中,上述通式(II)所示的结构单元优选在分子内含有20摩尔%~90摩尔%,更优选含有50摩尔%~80摩尔%,进一步优选含有60摩尔%~80摩尔%。粘合剂树脂中上述各结构单元的总量在上述范围内时,显影宽容度变得良好,曝光后的显影时的膜厚损失减少,所得固化膜的表面平滑性变得良好。
[具有酸性基团的结构单元]
此外,(B-2)粘合剂树脂在分子内包含具有酸性基团的结构单元。
作为具有酸性基团的结构单元,可以列举出由含有羧基的不饱和单体得到的结构单元。作为含有羧基的不饱和单体,可以列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸等不饱和一元羧酸类;马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐、甲基富马酸等不饱和二羧酸或其酐类;3元以上的不饱和多元羧酸或其酐类;琥珀酸单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯)、邻苯二甲酸单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯)等2元以上的多元羧酸的单((甲基)丙烯酰氧基烷基)酯类;ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等在两末端具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯类等。
这些含有羧基的不饱和单体中,琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙酯)和邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙酯)分别以M-5300以及M-5400(东亚合成株式会社制)的商品名出售。
上述含有羧基的不饱和单体在树脂中可以单独含有也可以含有2种以上。
其中,作为优选的具有酸性基团的结构单元,为由羧酸、羧酸的硫属类似物、羰腙酸(carbohydrazonic acid)[RC(=NNH2)OH]、甲亚胺酸(carboximidic acid)[RC(=NH)OH]、磺酸[RS(O)2OH]、亚磺酸[RS(O)OH]、次磺酸[RSOH]、硒酸[RSe(O)2OH]、亚硒酸[RSe(O)OH]、次硒酸[RSeOH]、磷酸及其酸性相关化合物、硅酸、硼酸的类似物得到的结构单元,特别优选为由丙烯酸、甲基丙烯酸、以及磷酸得到的结构单元。
(B-2)粘合剂树脂中具有酸性基团的结构单元的含量优选为5摩尔%~50摩尔%,更优选为10摩尔%~30摩尔%。当在该范围内时,显影时的表面平滑度和耐热性良好。
(B-2)粘合剂树脂除了含有上述的各结构单元之外,还可以含有其它的结构单元。作为其它的结构单元,可以列举出由下述的不饱和单体得到的结构单元。
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、邻乙烯基苄基甲基醚、间乙烯基苄基甲基醚、对乙烯基苄基甲基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚等芳香族乙烯基化合物;
茚、1-甲基茚等茚类;
(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-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(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、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯等不饱和羧酸酯类;
(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-氨基丙酯、(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸3-氨基丙酯、(甲基)丙烯酸3-二甲基氨基丙酯等不饱和羧酸氨基烷基酯类;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等不饱和羧酸缩水甘油酯类;(甲基)丙烯酸氧杂环丁酯等不饱和羧酸氧杂环丁酯类;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等羧酸乙烯酯类;
乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、烯丙基缩水甘油基醚等不饱和醚类;
(甲基)丙烯腈、α-氯丙烯腈、偏二氰乙烯等氰化乙烯基化合物;
(甲基)丙烯酰胺、α-氯丙烯酰胺、N-2-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺等不饱和酰胺类;
马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等不饱和酰亚胺类;
1,3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等脂肪族共轭二烯类;
聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚硅氧烷等在聚合物分子链的末端具有单(甲基)丙烯酰基的大分子单体类;
由这些不饱和单体得到的构成单元可以单独含有,也可以含有2种以上。
下面示出(B-2)粘合剂树脂的示例化合物1-1~1-8以及2~20。(B-2)粘合剂树脂并不限定于这些示例化合物。
作为(B-2)粘合剂树脂的重均分子量,优选为10000~100000的范围、更优选为10000~50000的范围、进一步优选为10000~40000的范围。处于该范围内时,所形成的图案的显影性、直线性变得良好。
本发明的着色感光性树脂组合物中的(B-2)粘合剂树脂的含量相对于着色感光性树脂组合物的固体成分优选为10质量%~50质量%的范围、更优选为15质量%~40质量%的范围。
本发明的着色感光性树脂组合物如上文所述含有(B-1)粘合剂树脂和(B-2)粘合剂树脂这2种粘合剂树脂,但需要(B-1)粘合剂树脂与(B-2)粘合剂树脂的以质量基准计的含有比率为3∶7~7∶3,优选含有比率为4∶6~6∶4。含有比率在上述范围内时,所形成的固化膜的耐热性变得良好,达到有效抑制后烘烤后的褶皱产生的效果。
因此,上述的各粘合剂树脂的含量范围中,按照(B-1)粘合剂树脂与(B-2)粘合剂树脂的以质量基准计的含有比率达到3∶7~7∶3的范围的方式来进行制备。
本发明的着色感光性树脂组合物还可以含有除作为本发明特定成分的上述(B-1)粘合剂树脂和(B-2)粘合剂树脂以外的其它结构的树脂。作为除(B-1)粘合剂树脂和(B-2)粘合剂树脂以外的其它结构的树脂,只要是对着色剂作为粘合剂发挥作用、且在制造滤色器时对其显影处理工序中所用的显影液、特别优选碱性显影液具有可溶性的树脂,则无特别限定,但优选具有羧基的丙烯酸系共聚物,特别优选具有1个以上羧基的烯键式不饱和单体与其他可共聚的烯键式不饱和单体的共聚物。
本发明中,作为具有除上述(B-1)粘合剂树脂和(B-2)粘合剂树脂以外的其它结构的可并用的树脂的具体例子,可列举出:
(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-羟基乙酯/(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-羟基乙酯/(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-羟基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体共聚物等。
另外,还可以使用含有下述的环氧环或氧杂环丁烷环的树脂:
苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、
苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/丙烯酸缩水甘油酯共聚物、
甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/3-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷/甲基丙烯酸叔丁酯共聚物、
甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷/苯乙烯共聚物、
丁二烯/苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、
丁二烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、
苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯共聚物、
苯乙烯/丙烯酸/马来酸酐/甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯共聚物、
甲基丙烯酸叔丁酯/丙烯酸/马来酸酐/甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯共聚物、
苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、
对甲氧基苯乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸环己酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
<(C)聚合性化合物>
本发明的着色感光性树脂组合物含有(C)聚合性化合物。
本发明中可使用的聚合性化合物是具有至少一个烯键式不饱和双键的加聚性化合物,选自具有至少1个、优选2个以上的末端烯键式不饱和键化合物。这样的化合物组是本领域中广为人知的,在本发明中对它们可以没有特别限定地使用。它们具有例如单体、预聚物即二聚物、三聚物以及低聚物、或者它们的混合物及它们的共聚物等化学形态。作为单体及其共聚物的例子,可以列举出不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)、其酯类、酰胺类,优选使用不饱和羧酸与脂肪族多元醇化合物形成的酯、不饱和羧酸与脂肪族多元胺化合物形成的酰胺类。
此外,也可以优选使用具有羟基或氨基、巯基等亲核性取代基的不饱和羧酸酯或酰胺类与单官能或多官能异氰酸酯类或环氧类的加成反应产物、以及与单官能或多官能的羧酸的脱水缩合反应产物等。另外,具有异氰酸酯基、环氧基等亲电性取代基的不饱和羧酸酯或酰胺类与单官能或多官能的醇类、胺类、硫醇类的加成反应物、以及具有卤素基团、对甲苯磺酰氧基等脱离性取代基的不饱和羧酸酯或酰胺类与单官能或多官能的醇类、胺类、硫醇类的取代反应物也是优选的。另外,作为其它的例子,也可以使用用不饱和膦酸、苯乙烯、乙烯基醚等代替上述的不饱和羧酸的化合物组。
另外,本说明书中将丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯统称记为(甲基)丙烯酸酯。
作为脂肪族多元醇化合物与不饱和羧酸形成的酯的单体的具体例子,作为(甲基)丙烯酸酯的优选例子,可以列举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甲撑二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三((甲基)丙烯酰氧基丙基)醚、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(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、二季戊四醇二(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、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇五(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇六(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物、异氰脲酸EO改性三(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯EO改性体、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三((甲基)丙烯酰基氧基丙基)醚、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、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、季戊四醇四丙烯酸酯EO改性体、二季戊四醇六丙烯酸酯EO改性体等。
作为衣康酸酯,有乙二醇二衣康酸酯、丙二醇二衣康酸酯、1,3-丁二醇二衣康酸酯、1,4-丁二醇二衣康酸酯、四甲撑二醇二衣康酸酯、季戊四醇二衣康酸酯、山梨糖醇四衣康酸酯等。作为巴豆酸酯,有乙二醇二巴豆酸酯、四甲撑二醇二巴豆酸酯、季戊四醇二巴豆酸酯、山梨糖醇四巴豆酸酯等。作为异巴豆酸酯,可以列举出乙二醇二异巴豆酸酯、季戊四醇二异巴豆酸酯、山梨糖醇四异巴豆酸酯等。作为马来酸酯,有乙二醇二马来酸酯、三乙二醇二马来酸酯、季戊四醇二马来酸酯、山梨糖醇四马来酸酯等。
作为其它酯的例子,也优选使用例如日本特公昭51-47334号公报、日本特开昭57-196231号公报所记载的脂肪族醇系酯类、或日本特开昭59-5240号公报、日本特开昭59-5241号公报、日本特开平2-226149号公报所记载的具有芳香族系骨架的酯、日本特开平1-165613号公报所记载的具有氨基的酯等。
另外,作为脂肪族多元胺化合物与不饱和羧酸形成的酰胺单体的具体例子,有亚甲基双丙烯酰胺、亚甲基双(甲基丙烯酰胺)、1,6-六亚甲基双丙烯酰胺、1,6-六亚甲基双(甲基丙烯酰胺)、二亚乙基三胺三丙烯酰胺、亚二甲苯基双丙烯酰胺、亚二甲苯基双(甲基丙烯酰胺)等。作为其他优选的酰胺系单体的例子,可以列举出日本特公昭54-21726号公报所记载的具有亚环己基结构的酰胺系单体。
另外,利用异氰酸酯与羟基的加成反应制造的氨基甲酸酯系加聚性化合物也是优选的,作为这样的具体例子,可以列举出例如将日本特公昭48-41708号公报中记载的在1分子中具有2个以上的异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物与下述通式(V)所示的具有羟基的乙烯基单体加成而得到的、在1分子中含有2个以上的聚合性乙烯基的乙烯基氨基甲酸酯化合物等。
通式(V)
CH2=C(R4)COOCH2CH(R5)OH (V)
(其中,R4和R5各自独立地表示H或CH3)。
另外,日本特开昭51-37193号公报、日本特公平2-32293号公报、日本特公平2-16765号公报中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、日本特公昭58-49860号公报、日本特公昭56-17654号公报、日本特公昭62-39417号公报、日本特公昭62-39418号公报所记载的具有环氧乙烷系骨架的氨基甲酸酯化合物类也是优选的。进而,通过使用在日本特开昭63-277653号公报、日本特开昭63-260909号公报、日本特开平1-105238号公报中记载的在分子内具有氨基结构或硫醚结构的加聚性化合物类,能够得到感光速度非常优异的光聚合性组合物。
作为其他的例子,可以列举出日本特开昭48-64183号公报、日本特公昭49-43191号公报、日本特公昭52-30490号公报的各公报中记载的聚酯丙烯酸酯类、环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应得到的环氧丙烯酸酯类等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。另外,还可以列举出日本特公昭46-43946号公报、日本特公平1-40337号公报、日本特公平1-40336号公报所记载的特定的不饱和化合物、日本特开平2-25493号公报所记载的乙烯基膦酸系化合物等。另外,在有些情况下可以使用日本特开昭61-22048号公报所记载的含有全氟烷基的结构。
此外,作为市售品,优选氨基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(山阳国策Pulp制)、DPHA(日本化药公司制)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共荣公司制)。
此外,还可以使用日本接着栛会誌vol.20、No.7、300~308页(1984年)中作为光固化性单体和寡聚物所介绍的化合物。
本发明的着色感光性树脂组合物中(C)聚合性化合物的优选形态是使用分子内含有5~15个聚合性基团的化合物和分子内含有1~4个聚合性基团的化合物的混合物。作为分子内含有5~15个聚合性基团的化合物和分子内含有1~4个聚合性基团的化合物,优选以下的化合物。
作为分子内含有5~15个聚合性基团的化合物的例子,有二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇五(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇六(甲基)丙烯酸酯、以及U-6HA、U-15HA、UA-32P、UA-7200(以上、新中村化学公司制)、TO-2248、2349、1382(以上、东亚合成公司制)等。此外,可以列举出新戊二醇寡(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇寡(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇寡(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷寡(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇寡(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、以及(甲基)丙烯酸环氧酯等分子内含有5~15个(甲基)丙烯酸基的化合物,在为这种寡聚物时,分子量优选为1000~5000的范围。
作为分子内含有1~4个聚合性基团的化合物,可以列举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷PO(环氧丙烷)改性三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷EO(环氧乙烷)改性三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等。
在使用分子内含有5~15个聚合性基团的化合物和分子内含有1~4个聚合性基团的化合物的混合物时,分子内含有5~15个聚合性基团的化合物与分子内含有1~4个聚合性基团的化合物的比率是,分子内含有5~15个聚合性基团的化合物:分子内含有1~4个聚合性基团的化合物以质量换算计优选为60∶40~95∶5的范围,更优选为70∶30~90∶10的范围。
(C)聚合性化合物的含量的合计在本发明的着色感光性树脂组合物层中的总固体成分中优选为10质量%~60质量%,更优选为15质量%~50质量%,进一步优选为18质量%~40质量%。
通过调整为该范围而获得的固化膜的耐热性变得良好,可以有效抑制显影后的表面粗糙、后烘烤后的褶皱产生。
本发明的着色感光性树脂组合物中,(C)聚合性化合物与后述的(D)肟系光聚合引发剂的质量比“(D)光聚合引发剂/(C)聚合性化合物”可以为0.1~2.0,优选为0.1~1.0,特别优选为0.3~0.9。通过在上述范围内,图案形成性良好、与基板的粘附性优异。此外,曝光、显影后的掩模粗度量充分,可抑制图案剥离。
<(D)肟系光聚合引发剂>
作为本发明的(D)肟系光聚合引发剂,只要具有肟酯结构、且能够引发、促进上述(C)聚合性化合物的聚合,则可以没有限制地使用以往公知的光聚合引发剂,可以列举出肟酯化合物以及酮肟化合物等。具体地可以列举出例如下述通式(III)所示的酮肟系光聚合引发剂、日本特开2005-220097公报所记载的下述通式(D-1)所示的肟系光聚合引发剂、日本特开2006-516246公报所记载的肟系光聚合引发剂等,从固化感度或抑制后烘烤后的着色的观点出发,优选下述通式(III)所示的酮肟系光聚合引发剂。
通式(D-1)中,X1表示氢原子、卤原子或烷基,R1表示-R、-OR、-COR、-SR、-CONRR’或-CN,R2和R3各自独立地表示-R、-OR、-COR、-SR、或-NRR’。R和R’各自独立地表示烷基、芳基、芳烷基或杂环基,这些基团可以被选自卤原子和杂环基中的1个以上的基团取代,该烷基、以及构成芳烷基中烷基链的碳原子的1个以上也可以替换为不饱和键、醚键或酯键,R和R’还可以互相键合形成环。
通式(III)中,R和X各自独立地表示一价的取代基、A表示二价的有机基团、Ar表示芳基。n为0~5的整数。X存在多个时,多个X各自独立地表示一价的取代基。
作为上述R表示的一价的取代基,优选为以下所示的一价的非金属原子团。
作为R表示的一价的非金属原子团,可列举出可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的链烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的烷基亚磺酰基、可具有取代基的芳基亚磺酰基、可具有取代基的烷基磺酰基、可具有取代基的芳基磺酰基、可具有取代基的酰基、可具有取代基的烷氧基羰基、可具有取代基的芳氧基羰基、可具有取代基的膦酰基、可具有取代基的杂环基、可具有取代基的烷基硫代羰基、可具有取代基的芳基硫代羰基、可具有取代基的二烷基氨基羰基、可具有取代基的二烷基氨基硫代羰基等。
作为可具有取代基的烷基,优选碳原子数为1~30的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、1-乙基戊基、环戊基、环己基、三氟甲基、2-乙基己基、苯酰甲基、1-萘酰基甲基、2-萘酰基甲基、4-甲基硫烷基苯酰甲基、4-苯基硫烷基苯酰甲基、4-二甲基氨基苯酰甲基、4-氰基苯酰甲基、4-甲基苯酰甲基、2-甲基苯酰甲基、3-氟苯酰甲基、3-三氟甲基苯酰甲基、3-硝基苯酰甲基等。
作为可具有取代基的芳基,优选碳原子数为6~30的芳基,例如可列举出苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、1-芘基、5-萘并萘基、1-茚基、2-甘菊环基、9-芴基、联三苯基、联四苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、邻异丙苯基、间异丙苯基、对异丙苯基、均三甲苯基、戊搭烯基、联萘基、联三萘基、联四萘基、庚搭烯基、联亚苯基、苯并二茚基、荧蒽基、苊基(acenaphthylenyl)、醋蒽烯基、萉基(phenalenyl)、芴基、蒽基、联二蒽基、联三蒽基、联四蒽基、蒽喹啉基、菲基、苯并菲基、芘基、屈基、萘并萘基、七曜烯基、苉基、苝基、联五苯基、戊省基、四亚苯基、联六苯基、己省基、玉红省基、晕苯基、三亚萘基、联七苯基、庚省基、吡蒽基、卵苯基等。
作为可具有取代基的链烯基,优选碳原子数为2~10的链烯基,例如可列举出乙烯基、烯丙基、苯乙烯基等。
作为可具有取代基的炔基,优选碳原子数为2~10的炔基,例如可列举出乙炔基、丙炔基、炔丙基等。
作为可具有取代基的烷基亚磺酰基,优选碳原子数为1~20的烷基亚磺酰基,例如可列举出甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丙基亚磺酰基、异丙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、己基亚磺酰基、环己基亚磺酰基、辛基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、癸酰基亚磺酰基、十二烷酰基亚磺酰基、十八烷酰基亚磺酰基、氰基甲基亚磺酰基、甲氧基甲基亚磺酰基等。
作为可具有取代基的芳基亚磺酰基,优选碳原子数为6~30的芳基亚磺酰基,例如可列举出苯基亚磺酰基、1-萘基亚磺酰基、2-萘基亚磺酰基、2-氯苯基亚磺酰基、2-甲基苯基亚磺酰基、2-甲氧基苯基亚磺酰基、2-丁氧基苯基亚磺酰基、3-氯苯基亚磺酰基、3-三氟甲基苯基亚磺酰基、3-氰基苯基亚磺酰基、3-硝基苯基亚磺酰基、4-氟苯基亚磺酰基、4-氰基苯基亚磺酰基、4-甲氧基苯基亚磺酰基、4-甲基硫烷基苯基亚磺酰基、4-苯基硫烷基苯基亚磺酰基、4-二甲基氨基苯基亚磺酰基等。
作为可具有取代基的烷基磺酰基,优选碳原子数为1~20的烷基磺酰基,例如可列举出甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、异丙基磺酰基、丁基磺酰基、己基磺酰基、环己基磺酰基、辛基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、癸酰基磺酰基、十二烷酰基磺酰基、十八烷酰基磺酰基、氰基甲基磺酰基、甲氧基甲基磺酰基、全氟烷基磺酰基等。
作为可具有取代基的芳基磺酰基,优选碳原子数为6~30的芳基磺酰基,例如可列举出苯基磺酰基、1-萘基磺酰基、2-萘基磺酰基、2-氯苯基磺酰基、2-甲基苯基磺酰基、2-甲氧基苯基磺酰基、2-丁氧基苯基磺酰基、3-氯苯基磺酰基、3-三氟甲基苯基磺酰基、3-氰基苯基磺酰基、3-硝基苯基磺酰基、4-氟苯基磺酰基、4-氰基苯基磺酰基、4-甲氧基苯基磺酰基、4-甲基硫烷基苯基磺酰基、4-苯基硫烷基苯基磺酰基、4-二甲基氨基苯基磺酰基等。
作为可具有取代基的酰基,优选碳原子数为2~20的酰基,例如可列举出乙酰基、丙酰基、丁酰基、三氟甲基羰基、戊酰基、苯甲酰基、1-萘酰基、2-萘酰基、4-甲基硫烷基苯甲酰基、4-苯基硫烷基苯甲酰基、4-二甲基氨基苯甲酰基、4-二乙基氨基苯甲酰基、2-氯苯甲酰基、2-甲基苯甲酰基、2-甲氧基苯甲酰基、2-丁氧基苯甲酰基、3-氯苯甲酰基、3-三氟甲基苯甲酰基、3-氰基苯甲酰基、3-硝基苯甲酰基、4-氟苯甲酰基、4-氰基苯甲酰基、4-甲氧基苯甲酰基等。
作为可具有取代基的烷氧基羰基,优选为碳原子数为2~20的烷氧基羰基,例如可列举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、己氧基羰基、辛氧基羰基、癸氧基羰基、十八烷氧基羰基、三氟甲氧基羰基等。
作为可具有取代基的芳氧基羰基,可列举出苯氧基羰基、1-萘氧基羰基、2-萘氧基羰基、4-甲基硫烷基苯氧基羰基、4-苯基硫烷基苯氧基羰基、4-二甲基氨基苯氧基羰基、4-二乙基氨基苯氧基羰基、2-氯苯氧基羰基、2-甲基苯氧基羰基、2-甲氧基苯氧基羰基、2-丁氧基苯氧基羰基、3-氯苯氧基羰基、3-三氟甲基苯氧基羰基、3-氰基苯氧基羰基、3-硝基苯氧基羰基、4-氟苯氧基羰基、4-氰基苯氧基羰基、4-甲氧基苯氧基羰基等。
作为可具有取代基的膦酰基,优选总碳原子数为2~50的膦酰基,例如可列举出二甲基膦酰基、二乙基膦酰基、二丙基膦酰基、二苯基膦酰基、二甲氧基膦酰基、二乙氧基膦酰基、二苯甲酰基膦酰基、双(2,4,6-三甲基苯基)膦酰基等。
作为可具有取代基的杂环基,优选含有氮原子、氧原子、硫原子、磷原子的芳香族或脂肪族的杂环。例如可列举出噻嗯基、苯并[b]噻嗯基、萘[2,3-b]噻嗯基、噻蒽基、呋喃基、吡喃基、异苯并呋喃基、苯并吡喃基(chromenyl)、呫吨基、吩噻噁基、2H-吡咯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚嗪基、异吲哚基、3H-吲哚基、吲哚基、1H-吲唑基、嘌呤基、4H-喹嗪基、异喹啉基、喹啉基、酞嗪基、萘啶基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、蝶啶基、4aH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基、菲啶基、吖啶基、伯啶基、菲绕啉基、吩嗪基、吩吡嗪基、异噻唑基、吩噻嗪基、异噁唑基、呋咱基、吩噁嗪基、异色满基、色满基、吡咯烷基、吡咯啉基、咪唑烷基、咪唑啉基、吡唑烷基、吡唑啉基、哌啶基、哌嗪基、吲哚满基、异吲哚满基、奎宁环基、吗啉基、噻吨酮基等。
作为可具有取代基的烷基硫代羰基,例如可列举出甲基硫代羰基、丙基硫代羰基、丁基硫代羰基、己基硫代羰基、辛基硫代羰基、癸基硫代羰基、十八烷基硫代羰基、三氟甲基硫代羰基等。
作为可具有取代基的芳基硫代羰基,可列举出1-萘基硫代羰基、2-萘基硫代羰基、4-甲基硫烷基苯基硫代羰基、4-苯基硫烷基苯基硫代羰基、4-二甲基氨基苯基硫代羰基、4-二乙基氨基苯基硫代羰基、2-氯苯基硫代羰基、2-甲基苯基硫代羰基、2-甲氧基苯基硫代羰基、2-丁氧基苯基硫代羰基、3-氯苯基硫代羰基、3-三氟甲基苯基硫代羰基、3-氰基苯基硫代羰基、3-硝基苯基硫代羰基、4-氟苯基硫代羰基、4-氰基苯基硫代羰基、4-甲氧基苯基硫代羰基等。
作为可具有取代基的二烷基氨基羰基,可列举出二甲基氨基羰基、二乙基氨基羰基、二丙基氨基羰基、二丁基氨基羰基等。
作为可具有取代基的二烷基氨基硫代羰基,可列举出二甲基氨基硫代羰基、二丙基氨基硫代羰基、二丁基氨基硫代羰基等。
作为上述R,从高感度化的角度出发,更优选未取代或具有取代基的酰基,具体地优选未取代或具有取代基的乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、甲苯酰基。
作为上述取代基,例如可列举出下述结构式表示的基团,其中优选(d-1)、(d-4)和(d-5)中的任一个。
作为上述A表示的二价的有机基团,可列举出可具有取代基的碳原子数为1~12的亚烷基、可具有取代基的环己亚基、可具有取代基的亚炔基。
作为可导入至这些基团的取代基,例如可以列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤原子,甲氧基、乙氧基、叔丁氧基等烷氧基,苯氧基、对甲苯氧基等芳氧基,甲氧基羰基、丁氧基羰基、苯氧基羰基等烷氧基羰基或芳氧基羰基,乙酰氧基、丙酰氧基、苯甲酰氧基等酰氧基,乙酰基、苯甲酰基、异丁酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、甲草酰基等酰基,甲基硫烷基、叔丁基硫烷基等烷基硫烷基,苯基硫烷基、对甲苯基硫烷基等芳基硫烷基,甲基氨基、环己基氨基等烷基氨基,二甲基氨基、二乙基氨基、吗啉基、哌啶基等二烷基氨基,苯基氨基、对甲苯基氨基等芳基氨基,甲基、乙基、叔丁基、十二烷基等烷基,苯基、对甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、萘基、蒽基、菲基等芳基等,以及羟基、羰基、甲酰基、巯基、磺基、甲磺酰基、对甲苯磺酰基、氨基、硝基、氰基、三氟甲基、三氯甲基、三甲基甲硅烷基、磷酸亚基、膦酸基、三甲基铵基、二甲基锍基、三苯基苯酰甲基鏻基等。
其中,作为上述A,从提高感度、抑制加热经时所导致的着色的角度出发,优选未取代的亚烷基、被烷基(例如甲基、乙基、叔丁基、十二烷基)取代的亚烷基、被链烯基(例如乙烯基、烯丙基)取代的亚烷基、被芳基(例如苯基、对甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、萘基、蒽基、菲基、苯乙烯基)取代的亚烷基。
作为上述Ar表示的芳基,优选碳原子数为6~30的芳基,另外还可具有取代基。
具体而言,Ar可列举出苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、1-芘基、5-萘并萘基、1-茚基、2-甘菊环基、9-芴基、联三苯基、联四苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、邻异丙苯基、间异丙苯基、对异丙苯基、均三甲苯基、戊搭烯基、联萘基、联三萘基、联四萘基、庚搭烯基、联亚苯基、苯并二茚基、荧蒽基、苊基、醋蒽烯基、萉基、芴基、蒽基、联二蒽基、联三蒽基、联四蒽基、蒽喹啉基、菲基、苯并菲基、芘基、屈基、萘并萘基、七曜烯基、苉基、苝基、联五苯基、戊省基、四亚苯基、联六苯基、己省基、玉红省基、晕苯基、三亚萘基、联七苯基、庚省基、吡蒽基、卵苯基等。其中,从提高感度、抑制加热经时所导致的着色的角度出发,优选取代或未取代的苯基。
当上述苯基具有取代基时,作为其取代基,例如可以列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤原子,甲氧基、乙氧基、叔丁氧基等烷氧基,苯氧基、对甲苯氧基等芳氧基,甲基硫代氧基、乙基硫代氧基、叔丁基硫代氧基等烷基硫代氧基,苯基硫代氧基、对甲苯基硫代氧基等芳基硫代氧基,甲氧基羰基、丁氧基羰基、苯氧基羰基等烷氧基羰基或芳氧基羰基,乙酰氧基、丙酰氧基、苯甲酰氧基等酰氧基,乙酰基、苯甲酰基、异丁酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、甲草酰基等酰基,甲基硫烷基、叔丁基硫烷基等烷基硫烷基,苯基硫烷基、对甲苯基硫烷基等芳基硫烷基,甲基氨基、环己基氨基等烷基氨基,二甲基氨基、二乙基氨基、吗啉基、哌啶基等二烷基氨基,苯基氨基、对甲苯基氨基等芳基氨基,乙基、叔丁基、十二烷基等烷基,羟基、羰基、甲酰基、巯基、磺基、甲磺酰基、对甲苯磺酰基、氨基、硝基、氰基、三氟甲基、三氯甲基、三甲基甲硅烷基、磷酸亚基、膦酸基、三甲基铵基、二甲基锍基、三苯基苯酰甲基鏻基等。
通式(III)中,当上述Ar与相邻的S所形成的“SAr”的结构为以下表示的结构时,从感度的角度出发是优选的。
作为上述X表示的一价的取代基,可列举出可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的链烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的烷基硫代氧基、可具有取代基的芳基硫代氧基、可具有取代基的卤代烷基、在N上可具有取代基的酰胺基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的烷基硫烷基、可具有取代基的芳基硫烷基、可具有取代基的烷基亚磺酰基、可具有取代基的芳基亚磺酰基、可具有取代基的烷基磺酰基、可具有取代基的芳基磺酰基、可具有取代基的酰基、可具有取代基的烷氧基羰基或芳氧基羰基、可具有取代基的氨基甲酰基、可具有取代基的氨磺酰基、可具有取代基的氨基、可具有取代基的膦酰基、可具有取代基的杂环基、卤原子等。
作为可具有取代基的烷基,优选碳原子数为1~30的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、1-乙基戊基、环戊基、环己基、三氟甲基、2-乙基己基、苯酰甲基、1-萘酰基甲基、2-萘酰基甲基、4-甲基硫烷基苯酰甲基、4-苯基硫烷基苯酰甲基、4-二甲基氨基苯酰甲基、4-氰基苯酰甲基、4-甲基苯酰甲基、2-甲基苯酰甲基、3-氟苯酰甲基、3-三氟甲基苯酰甲基、3-硝基苯酰甲基等。
作为可具有取代基的芳基,优选碳原子数为6~30的芳基,例如可列举出苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、1-芘基、5-萘并萘基、1-茚基、2-甘菊环基、9-芴基、联三苯基、联四苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、邻异丙苯基、间异丙苯基、对异丙苯基、均三甲苯基、戊搭烯基、联萘基、联三萘基、联四萘基、庚搭烯基、联亚苯基、苯并二茚基、荧蒽基、苊基、醋蒽烯基、萉基、芴基、蒽基、联二蒽基、联三蒽基、联四蒽基、蒽喹啉基、菲基、苯并菲基、芘基、屈基、萘并萘基、七曜烯基、苉基、苝基、联五苯基、戊省基、四亚苯基、联六苯基、己省基、玉红省基、晕苯基、三亚萘基、联七苯基、庚省基、吡蒽基、卵苯基等。
作为可具有取代基的链烯基,优选碳原子数为2~10的链烯基,例如可列举出乙烯基、烯丙基、苯乙烯基等。
作为可具有取代基的炔基,优选碳原子数为2~10的炔基,例如可列举出乙炔基、丙炔基、炔丙基等。
作为可具有取代基的烷氧基,优选碳原子数为1~30的烷氧基,例如可列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、癸氧基、十二烷氧基、十八烷氧基、乙氧基羰基甲基、2-乙基己氧基羰基甲氧基、氨基羰基甲氧基、N,N-二丁基氨基羰基甲氧基、N-甲基氨基羰基甲氧基、N-乙基氨基羰基甲氧基、N-辛基氨基羰基甲氧基、N-甲基-N-苄基氨基羰基甲氧基、苄氧基、氰基甲氧基等。
作为可具有取代基的芳氧基,优选碳原子数为6~30的芳氧基,例如可列举出苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、2-氯苯氧基、2-甲基苯氧基、2-甲氧基苯氧基、2-丁氧基苯氧基、3-氯苯氧基、3-三氟甲基苯氧基、3-氰基苯氧基、3-硝基苯氧基、4-氟苯氧基、4-氰基苯氧基、4-甲氧基苯氧基、4-二甲基氨基苯氧基、4-甲基硫烷基苯氧基、4-苯基硫烷基苯氧基等。
作为可具有取代基的烷基硫代氧基,优选碳原子数为1~30的硫代烷氧基,例如可列举出甲基硫代氧基、乙基硫代氧基、丙基硫代氧基、异丙基硫代氧基、丁基硫代氧基、异丁基硫代氧基、仲丁基硫代氧基、叔丁基硫代氧基、戊基硫代氧基、异戊基硫代氧基、己基硫代氧基、庚基硫代氧基、辛基硫代氧基、2-乙基己基硫代氧基、癸基硫代氧基、十二烷基硫代氧基、十八烷基硫代氧基、苄基硫代氧基等。
作为可具有取代基的芳基硫代氧基,优选碳原子数为6~30的芳基硫代氧基,例如可列举出苯基硫代氧基、1-萘基硫代氧基、2-萘基硫代氧基、2-氯苯基硫代氧基、2-甲基苯基硫代氧基、2-甲氧基苯基硫代氧基、2-丁氧基苯基硫代氧基、3-氯苯基硫代氧基、3-三氟甲基苯基硫代氧基、3-氰基苯基硫代氧基、3-硝基苯基硫代氧基、4-氟苯基硫代氧基、4-氰基苯基硫代氧基、4-甲氧基苯基硫代氧基、4-二甲基氨基苯基硫代氧基、4-甲基硫烷基苯基硫代氧基、4-苯基硫烷基苯基硫代氧基等。
作为可具有取代基的酰氧基,优选碳原子数为2~20的酰氧基,例如可列举出乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、三氟甲基羰基氧基、苯甲酰氧基、1-萘基羰基氧基、2-萘基羰基氧基等。
作为可具有取代基的烷基硫烷基,优选碳原子数为1~20的烷基硫烷基,例如可列举出甲基硫烷基、乙基硫烷基、丙基硫烷基、异丙基硫烷基、丁基硫烷基、己基硫烷基、环己基硫烷基、辛基硫烷基、2-乙基己基硫烷基、癸酰基硫烷基、十二烷酰基硫烷基、十八烷酰基硫烷基、氰基甲基硫烷基、甲氧基甲基硫烷基等。
作为可具有取代基的芳基硫烷基,优选碳原子数为6~30的芳基硫烷基,例如可列举出苯基硫烷基、1-萘基硫烷基、2-萘基硫烷基、2-氯苯基硫烷基、2-甲基苯基硫烷基、2-甲氧基苯基硫烷基、2-丁氧基苯基硫烷基、3-氯苯基硫烷基、3-三氟甲基苯基硫烷基、3-氰基苯基硫烷基、3-硝基苯基硫烷基、4-氟苯基硫烷基、4-氰基苯基硫烷基、4-甲氧基苯基硫烷基、4-甲基硫烷基苯基硫烷基、4-苯基硫烷基苯基硫烷基、4-二甲基氨基苯基硫烷基等。
作为可具有取代基的烷基亚磺酰基,优选碳原子数为1~20的烷基亚磺酰基,例如可列举出甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丙基亚磺酰基、异丙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、己基亚磺酰基、环己基亚磺酰基、辛基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、癸酰基亚磺酰基、十二烷酰基亚磺酰基、十八烷酰基亚磺酰基、氰基甲基亚磺酰基、甲氧基甲基亚磺酰基等。
作为可具有取代基的芳基亚磺酰基,优选碳原子数为6~30的芳基亚磺酰基,例如可列举出苯基亚磺酰基、1-萘基亚磺酰基、2-萘基亚磺酰基、2-氯苯基亚磺酰基、2-甲基苯基亚磺酰基、2-甲氧基苯基亚磺酰基、2-丁氧基苯基亚磺酰基、3-氯苯基亚磺酰基、3-三氟甲基苯基亚磺酰基、3-氰基苯基亚磺酰基、3-硝基苯基亚磺酰基、4-氟苯基亚磺酰基、4-氰基苯基亚磺酰基、4-甲氧基苯基亚磺酰基、4-甲基硫烷基苯基亚磺酰基、4-苯基硫烷基苯基亚磺酰基、4-二甲基氨基苯基亚磺酰基等。
作为可具有取代基的烷基磺酰基,优选碳原子数为1~20的烷基磺酰基,例如可列举出甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、异丙基磺酰基、丁基磺酰基、己基磺酰基、环己基磺酰基、辛基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、癸酰基磺酰基、十二烷酰基磺酰基、十八烷酰基磺酰基、氰基甲基磺酰基、甲氧基甲基磺酰基等。
作为可具有取代基的芳基磺酰基,优选碳原子数为6~30的芳基磺酰基,例如可列举出苯基磺酰基、1-萘基磺酰基、2-萘基磺酰基、2-氯苯基磺酰基、2-甲基苯基磺酰基、2-甲氧基苯基磺酰基、2-丁氧基苯基磺酰基、3-氯苯基磺酰基、3-三氟甲基苯基磺酰基、3-氰基苯基磺酰基、3-硝基苯基磺酰基、4-氟苯基磺酰基、4-氰基苯基磺酰基、4-甲氧基苯基磺酰基、4-甲基硫烷基苯基磺酰基、4-苯基硫烷基苯基磺酰基、4-二甲基氨基苯基磺酰基等。
作为可具有取代基的酰基,优选碳原子数为2~20的酰基,例如可列举出乙酰基、丙酰基、丁酰基、三氟甲基羰基、戊酰基、苯甲酰基、1-萘酰基、2-萘酰基、4-甲基硫烷基苯甲酰基、4-苯基硫烷基苯甲酰基、4-二甲基氨基苯甲酰基、4-二乙基氨基苯甲酰基、2-氯苯甲酰基、2-甲基苯甲酰基、2-甲氧基苯甲酰基、2-丁氧基苯甲酰基、3-氯苯甲酰基、3-三氟甲基苯甲酰基、3-氰基苯甲酰基、3-硝基苯甲酰基、4-氟苯甲酰基、4-氰基苯甲酰基、4-甲氧基苯甲酰基等。
作为可具有取代基的烷氧基羰基或芳氧基羰基,优选碳原子数为2~20的烷氧基羰基或芳氧基羰基,例如可列举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、己氧基羰基、辛氧基羰基、癸氧基羰基、十八烷氧基羰基、苯氧基羰基、三氟甲氧基羰基、1-萘氧基羰基、2-萘氧基羰基、4-甲基硫烷基苯氧基羰基、4-苯基硫烷基苯氧基羰基、4-二甲基氨基苯氧基羰基、4-二乙基氨基苯氧基羰基、2-氯苯氧基羰基、2-甲基苯氧基羰基、2-甲氧基苯氧基羰基、2-丁氧基苯氧基羰基、3-氯苯氧基羰基、3-三氟甲基苯氧基羰基、3-氰基苯氧基羰基、3-硝基苯氧基羰基、4-氟苯氧基羰基、4-氰基苯氧基羰基、4-甲氧基苯氧基羰基等。
作为可具有取代基的氨基甲酰基,优选总碳原子数为1~30的氨基甲酰基,例如可列举出N-甲基氨基甲酰基、N-乙基氨基甲酰基、N-丙基氨基甲酰基、N-丁基氨基甲酰基、N-己基氨基甲酰基、N-环己基氨基甲酰基、N-辛基氨基甲酰基、N-癸基氨基甲酰基、N-十八烷基氨基甲酰基、N-苯基氨基甲酰基、N-2-甲基苯基氨基甲酰基、N-2-氯苯基氨基甲酰基、N-2-异丙氧基苯基氨基甲酰基、N-2-(2-乙基己基)苯基氨基甲酰基、N-3-氯苯基氨基甲酰基、N-3-硝基苯基氨基甲酰基、N-3-氰基苯基氨基甲酰基、N-4-甲氧基苯基氨基甲酰基、N-4-氰基苯基氨基甲酰基、N-4-甲基硫烷基苯基氨基甲酰基、N-4-苯基硫烷基苯基氨基甲酰基、N-甲基-N-苯基氨基甲酰基、N、N-二甲基氨基甲酰基、N、N-二丁基氨基甲酰基、N、N-二苯基氨基甲酰基等。
作为可具有取代基的氨磺酰基,优选总碳原子数为0~30的氨磺酰基,例如可列举出氨磺酰基、N-烷基氨磺酰基、N-芳基氨磺酰基、N、N-二烷基氨磺酰基、N、N-二芳基氨磺酰基、N-烷基-N-芳基氨磺酰基等。更具体地可列举出N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N-丙基氨磺酰基、N-丁基氨磺酰基、N-己基氨磺酰基、N-环己基氨磺酰基、N-辛基氨磺酰基、N-2-乙基己基氨磺酰基、N-癸基氨磺酰基、N-十八烷基氨磺酰基、N-苯基氨磺酰基、N-2-甲基苯基氨磺酰基、N-2-氯苯基氨磺酰基、N-2-甲氧基苯基氨磺酰基、N-2-异丙氧基苯基氨磺酰基、N-3-氯苯基氨磺酰基、N-3-硝基苯基氨磺酰基、N-3-氰基苯基氨磺酰基、N-4-甲氧基苯基氨磺酰基、N-4-氰基苯基氨磺酰基、N-4-二甲基氨基苯基氨磺酰基、N-4-甲基硫烷基苯基氨磺酰基、N-4-苯基硫烷基苯基氨磺酰基、N-甲基-N-苯基氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N,N-二丁基氨磺酰基、N,N-二苯基氨磺酰基等。
作为可具有取代基的氨基,优选总碳原子数为0~50的氨基,例如可列举出-NH2、N-烷基氨基、N-芳基氨基、N-酰基氨基、N-磺酰基氨基、N,N-二烷基氨基、N,N-二芳基氨基、N-烷基-N-芳基氨基、N,N-二磺酰基氨基等。更具体地可列举出N-甲基氨基、N-乙基氨基、N-丙基氨基、N-异丙基氨基、N-丁基氨基、N-叔丁基氨基、N-己基氨基、N-环己基氨基、N-辛基氨基、N-2-乙基己基氨基、N-癸基氨基、N-十八烷基氨基、N-苄基氨基、N-苯基氨基、N-2-甲基苯基氨基、N-2-氯苯基氨基、N-2-甲氧基苯基氨基、N-2-异丙氧基苯基氨基、N-2-(2-乙基己基)苯基氨基、N-3-氯苯基氨基、N-3-硝基苯基氨基、N-3-氰基苯基氨基、N-3-三氟甲基苯基氨基、N-4-甲氧基苯基氨基、N-4-氰基苯基氨基、N-4-三氟甲基苯基氨基、N-4-甲基硫烷基苯基氨基、N-4-苯基硫烷基苯基氨基、N-4-二甲基氨基苯基氨基、N-甲基-N-苯基氨基、N,N-二甲基氨基、N,N-二乙基氨基、N,N-二丁基氨基、N,N-二苯基氨基、N,N-二乙酰基氨基、N,N-二苯甲酰基氨基、N,N-(二丁基羰基)氨基、N,N-(二甲基磺酰基)氨基、N,N-(二乙基磺酰基)氨基、N,N-(二丁基磺酰基)氨基、N,N-(二苯基磺酰基)氨基、吗啉基、3,5-二甲基吗啉基、咔唑基等。
作为可具有取代基的膦酰基,优选总碳原子数为2~50的膦酰基,例如可列举出二甲基膦酰基、二乙基膦酰基、二丙基膦酰基、二苯基膦酰基、二甲氧基膦酰基、二乙氧基膦酰基、二苯甲酰基膦酰基、双(2,4,6-三甲基苯基)膦酰基等。
作为可具有取代基的杂环基,优选含有氮原子、氧原子、硫原子、磷原子的芳香族或脂肪族的杂环。例如有噻嗯基、苯并[b]噻嗯基、萘[2,3-b]噻嗯基、噻蒽基、呋喃基、吡喃基、异苯并呋喃基、苯并吡喃基、呫吨基、吩噻噁基、2H-吡咯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚嗪基、异吲哚基、3H-吲哚基、吲哚基、1H-吲唑基、嘌呤基、4H-喹嗪基、异喹啉基、喹啉基、酞嗪基、萘啶基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、蝶啶基、4aH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基、菲啶基、吖啶基、伯啶基、菲绕啉基、吩嗪基、吩吡嗪基、异噻唑基、吩噻嗪基、异噁唑基、呋咱基、吩噁嗪基、异色满基、色满基、吡咯烷基、吡咯啉基、咪唑烷基、咪唑啉基、吡唑烷基、吡唑啉基、哌啶基、哌嗪基、吲哚满基、异吲哚满基、奎宁环基、吗啉基、噻吨酮基等。
作为卤原子,有氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
作为可具有取代基的卤代烷基,可列举出一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、二氯甲基、三氯甲基、一溴甲基、二溴甲基、三溴甲基等。
作为在N上可具有取代基的酰胺基,可列举出N,N-二甲基酰胺基、N,N-二乙基酰胺基等。
此外,上述可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的链烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的烷基硫代氧基、可具有取代基的芳基硫代氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的烷基硫烷基、可具有取代基的芳基硫烷基、可具有取代基的烷基亚磺酰基、可具有取代基的芳基亚磺酰基、可具有取代基的烷基磺酰基、可具有取代基的芳基磺酰基、可具有取代基的酰基、可具有取代基的烷氧基羰基或芳氧基羰基、可具有取代基的氨基甲酰基、可具有取代基的氨磺酰基、可具有取代基的氨基、可具有取代基的杂环基还可进一步被其他取代基取代。
作为这样的取代基,例如可以列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤原子,甲氧基、乙氧基、叔丁氧基等烷氧基,苯氧基、对甲苯氧基等芳氧基,甲氧基羰基、丁氧基羰基、苯氧基羰基等烷氧基羰基或芳氧基羰基,乙酰氧基、丙酰氧基、苯甲酰氧基等酰氧基,乙酰基、苯甲酰基、异丁酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、甲草酰基等酰基,甲基硫烷基、叔丁基硫烷基等烷基硫烷基,苯基硫烷基、对甲苯基硫烷基等芳基硫烷基,甲基氨基、环己基氨基等烷基氨基,二甲基氨基、二乙基氨基、吗啉基、哌啶基等二烷基氨基,苯基氨基、对甲苯基氨基等芳基氨基,甲基、乙基、叔丁基、十二烷基等烷基,苯基、对甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、萘基、蒽基、菲基等芳基等、以及羟基、羰基、甲酰基、巯基、磺基、甲磺酰基、对甲苯磺酰基、氨基、硝基、氰基、三氟甲基、三氯甲基、三甲基甲硅烷基、磷酸亚基、膦酸基、三甲基铵基、二甲基锍基、三苯基苯酰甲基鏻基等。
其中,作为X,从溶剂溶解性和提高长波长区域的吸收效率的观点出发,优选可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的链烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的烷基硫代氧基、可具有取代基的芳基硫代氧基、可具有取代基的卤代烷基、可具有取代基的氨基、或在N上可具有取代基的酰胺基,其中更优选可具有取代基的烷基。
另外,通式(III)中的n表示0~5的整数,从合成的难易程度的观点出发,优选为0~3的整数、更优选为0~2的整数。
通式(III)中,当存在多个X时,多个X可相同也可不同。
以下示出上述通式(III)表示的光聚合引发剂的具体例子。
本发明所使用的通式(III)表示的化合物在250nm~500nm的波长区域内具有吸收波长。更优选地可列举出在300nm~380nm的波长区域内具有吸收波长的化合物。特别优选308nm处和355nm处的吸光度高的化合物。
本发明中所用的(D)肟系光聚合引发剂的含量相对于着色感光性树脂组合物的总固体成分优选为3质量%~20质量%、更优选为5质量%~15质量%的范围,进一步优选为10质量%~15质量%的范围。
在本发明的着色感光性树脂组合物中,除了上述(D)肟系光聚合引发剂以外,只要不损害本发明的范围,还可以含有与(D)肟系光聚合引发剂结构不同的其它光聚合引发剂(以下称为(D-2)其它的光聚合引发剂)。
作为与(D)肟系光聚合引发剂结构不同的(D-2)其它的光聚合引发剂,只要能够引发、促进上述(C)聚合性化合物的聚合,则可以没有限制地使用以往公知的光聚合引发剂。具体地可列举出例如洛芬碱系光聚合引发剂、有机卤化化合物、噁二唑化合物、羰基化合物、缩酮化合物、苯偶姻化合物、吖啶化合物、有机过氧化化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、叠氮化合物、金属茂化合物、有机硼酸化合物、二磺酸化合物、鎓盐化合物、酰基膦(氧化物)化合物等。
作为可用作(D-2)其它的光聚合引发剂的洛芬碱系光聚合引发剂,可以列举出例如六芳基联咪唑化合物。作为六芳基联咪唑系化合物,可以列举出例如2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-氰基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-氰基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-苯基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-苯基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-苯基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、
2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(4-甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3-甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3,4-二甲氧基苯基)联咪唑、
2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4-二溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4-二氰基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三氰基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4-二甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4-二乙基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三乙基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4-二苯基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2,4,6-三苯基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-二(2-氟苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑等。
上述中,作为特别优选的化合物,可以列举出2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑(例如保土ケ谷化学工业制B-CIM)、2,2’-二(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3,4-二甲氧基苯基)联咪唑(例如日本DKSHHolding Ltd制HABI1311)、2,2’-二(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑(例如黑金化成)。
此外,作为有机卤化化合物、噁二唑化合物、羰基化合物、缩酮化合物、苯偶姻化合物、吖啶化合物、有机过氧化化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、叠氮化合物、金属茂化合物、有机硼酸化合物、二磺酸化合物、鎓盐化合物、酰基膦(氧化物)化合物的具体例子,可列举出若林等、《Bull Chem.Soc.Japan》42、2924(1969)、美国专利第3,905,815号说明书、日本特公昭46-4605号公报、日本特开昭48-36281号公报、日本特开昭55-32070号公报、日本特开昭60-239736号公报、日本特开昭61-169835号公报、日本特开昭61-169837号公报、日本特开昭62-58241号公报、日本特开昭62-212401号公报、日本特开昭63-70243号公报、日本特开昭63-298339号公报、M.P.Hutt“Journal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)”、日本特公平6-29285号公报、美国专利第3,479,185号、美国专利第4,311,783号、美国专利第4,622,286号等各说明书、日本特开昭62-143044号公报、日本特开昭62-150242号公报、日本特开平9-188685号公报、日本特开平9-188686号公报、日本特开平9-188710号公报、日本特开2000-131837号公报、日本特开2002-107916号公报、日本专利第2764769号公报、日本特愿2000-310808号公报等各公报、以及Kunz,Martin“Rad Tech’98.Proceeding April 19-22,1998,Chicago”等中记载的有机硼酸盐、日本特开平6-157623号公报、日本特开平6-175564号公报、日本特开平6-175561号公报、日本特开平6-175554号公报、日本特开平6-175553号公报、日本特开平9-188710号公报、日本特开平6-348011号公报、日本特开平7-128785号公报、日本特开平7-140589号公报、日本特开平7-306527号公报、日本特开平7-292014号公报、J.C.S.Perkin II(1979)1653-1660、J.C.S.Perkin II(1979)156-162、Journal ofPhotopolymer Science and technology(1995)202-232、日本特开2000-66385号公报、日本特开2000-80068号公报、日本特表2004-534797号公报等中记载的光聚合引发剂。
本发明中并用(D-2)其它的光聚合引发剂时的含量优选相对于上述(D)肟系光聚合引发剂的含量100质量份为100质量份以下。此外,光聚合引发剂的总量((D)+(D-2))相对于着色感光性树脂组合物的总固体成分优选为5质量%~20质量%的范围,更优选为5质量%~15质量%的范围,进一步优选为10质量%~15质量%的范围。
此外,在使用对曝光波长无吸收的化合物作为(D)特定聚合引发剂或(D-2)其它的光聚合引发剂时,优选使用对曝光波长有吸收的化合物作为增感剂。增感剂在后说明。
<(E)溶剂>
本发明的着色感光性树脂组合物含有(E)溶剂,可以使用(E)溶剂进行制备。另外,上述颜料分散组合物也使用(E)溶剂进行制备。
作为(E)溶剂,可列举出:
酯类,例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯类、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯和3-氧基丙酸甲酯、3-氧基丙酸乙酯等3-氧基丙酸烷基酯类(例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯和3-乙氧基丙酸乙酯等)、2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯等2-氧基丙酸烷基酯类(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-氧基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯和2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯、1,3-丁二醇二乙酸酯等;
醚类,例如二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、四氢呋喃、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、丙二醇甲基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、三丙二醇单正丁基醚、丙二醇苯基醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、丙二醇正丙基醚乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇正丁基醚乙酸酯、丙二醇苯基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇正丙基醚乙酸酯、二丙二醇正丁基醚乙酸酯、三丙二醇甲基醚乙酸酯等;
烷氧基烷基乙酸酯类,例如3-甲氧基丁基乙酸酯、4-甲氧基丁基乙酸酯、2-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、2-乙氧基丁基乙酸酯、4-乙氧基丁基乙酸酯、2-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲氧基戊基乙酸酯、4-甲氧基戊基乙酸酯、2-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基戊基乙酸酯、3-甲基-4-甲氧基戊基乙酸酯等;
酮类,例如丙酮、甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等;
醇类,例如乙醇、异丙醇等;
芳香族烃类,例如甲苯、二甲苯等。
其中,优选3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲基醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯等。
(E)溶剂除了可以单独使用之外,还可以2种以上组合使用。
本发明的着色感光性树脂组合物中还可以根据需要含有(F)增感剂、表面活性剂、热固化性树脂等其他成分。
<(F)增感剂>
本发明的着色感光性树脂组合物中优选使用对曝光波长具有吸收的化合物作为增感剂,以提高(D)肟系光聚合引发剂的引发效率。
该增感剂通过可吸收的波长的曝光,促进(D)肟系光聚合引发剂成分的自由基产生反应和由此所引发的聚合性化合物的聚合反应。
作为这样的增感剂,可列举出公知的分光增感色素或染料、或者吸收光并与光聚合引发剂相互作用的染料或颜料。
对于优选作为可用于本发明的增感剂的分光增感色素或染料,可列举出多核芳香族类(例如芘、苝、苯并菲)、呫吨类(例如荧光素、曙红、赤藓红、罗丹明B、玫瑰红)、菁类(例如硫杂碳菁、氧杂碳菁)、份菁类(例如份菁、碳份菁)、噻嗪类(例如硫堇、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄)、酞菁类(例如酞菁、金属酞菁)、卟啉类(例如四苯基卟啉、中心金属置换卟啉)、叶绿素类(例如叶绿素、叶绿酸、中心金属置换叶绿素)、金属络合物、蒽醌类(例如蒽醌)、方酸内鎓类(例如方酸内鎓(squarylium))等,其中优选以下详述的硫醇化合物。
硫醇化合物具有进一步提高光聚合引发剂对活性放射线的感度、或者抑制氧所产生的聚合性化合物的聚合阻碍等作用。
作为硫醇化合物,可列举出乙二醇双硫代丙酸酯(EGTP)、丁二醇双硫代丙酸酯(BDTP)、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯(TMTP)、季戊四醇四硫代丙酸酯(PETP)等各多官能硫醇化合物、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基-4(3H)-喹唑啉、β巯基萘、N-苯基-巯基苯并咪唑等单官能硫醇化合物。
从经时稳定性、在溶剂中的溶解性的观点出发,特别优选单官能的硫醇化合物。
本发明的着色感光性树脂组合物中硫醇化合物的含量从提高聚合成长速度和链转移的平衡所决定的固化速度的观点出发,相对于感光性树脂组合物的总固体成分的质量优选为0.5质量%~10质量%的范围、更优选为0.5质量%~5质量%的范围。
<其它添加剂>
本发明的着色感光性树脂组合物除了含有作为必需成分的(A)成分~(E)成分以及作为优选并用成分的(F)成分以外,还可以根据需要含有其它的添加剂。以下对任意的添加剂进行说明。
(表面活性剂)
本发明的着色感光性树脂组合物可以含有表面活性剂。
当增大颜料浓度时,由于涂布液的触变性一般会增大,因此将着色感光性树脂组合物涂布或转印在基板上时易于发生着色感光性树脂组合物层(着色层涂膜)形成后的膜厚不均。另外,特别是在利用狭缝涂布法形成着色感光性树脂组合物层(着色层涂膜)时,重要的是在干燥之前着色感光性树脂组合物层形成用的涂布液流平形成均匀厚度的涂膜。因此,优选在上述着色感光性树脂组合物中含有适当的表面活性剂。作为上述表面活性剂,可列举出日本特开2003-337424号公报、日本特开平11-133600号公报中公开的表面活性剂作为优选的表面活性剂。
作为用于提高涂布性的表面活性剂,可添加非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂、硅系表面活性剂等。
作为非离子系表面活性剂,优选例如聚氧乙二醇类、聚氧丙二醇类、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、聚氧丙烯烷基醚类、聚氧丙烯烷基芳基醚类、聚氧丙烯烷基酯类、脱水山梨糖醇烷基酯类、单甘油烷基酯类等非离子系表面活性剂。
具体地有聚氧乙二醇、聚氧丙二醇等聚氧亚烷基二醇类;聚氧乙烯月桂基醚、聚氧丙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧化烯烷基醚类;聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯聚苯乙烯基化醚、聚氧乙烯三苄基苯基醚、聚氧乙烯-丙烯聚苯乙烯基化醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯芳基醚类;聚氧乙烯二月桂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯等聚氧化烯二烷基酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯类等非离子系表面活性剂。
它们的具体例子例如为ADEKA PLURONIC系列、ADEKANOL系列、TETRONIC系列(以上为ADEKA株式会社制)、EMULGEN系列、RHEODOL系列(以上为花王株式会社制)、ELEMINOL系列、NONIPOL系列、OCTAPOL系列、DODEKAPOL系列、NEWPOL系列(以上为三洋化成株式会社制)、PIONIN系列(竹本油脂株式会社制)、NISSAN NONION系列(日本油脂株式会社制)等。可适当使用这些市售品。优选的HLB值为8~20、更优选为10~17。
作为氟系表面活性剂,可以优选使用在末端、主链和侧链中的至少任一个部位具有氟烷基或氟亚烷基的化合物。
作为具体的市售品,例如有MEGAFAC F142D、MEGAFAC F172、MEGAFAC F173、MEGAFAC F176、MEGAFAC F177、MEGAFACF183、MEGAFAC F780、MEGAFAC F781、MEGAFAC F782、MEGAFAC F784、MEGAFAC F552、MEGAFAC F554、MEGAFAC R30、MEGAFAC R08(以上为DIC株式会社制)、FLUORAD FC-135、FLUORAD FC-170C、FLUORAD FC-430、FLUORAD FC-431(以上为住友3M株式会社制)、SURFLON S-112、SURFLON S-113、SURFLON S-131、SURFLON S-141、SURFLON S-145、SURFLON S-382、SURFLONSC-101、SURFLON SC-102、SURFLON SC-103、SURFLON SC-104、SURFLON SC-105、SURFLON SC-106(以上为旭硝子株式会社制)、EFTOP EF351、EFTOP 352、EFTOP 801、EFTOP 802(以上为JEMCO株式会社制)等。
作为硅系表面活性剂,例如可列举出TORAY SILICONE DC3PA、TORAY SILICONE DC7PA、TORAY SILICONE SH11PA、TORAYSILICONF SH21PA、TORAY SILICONE SH28PA、TORAY SILICONESH29PA、TORAY SILICONE SH30PA、TORAY SILICONE SH-190、TORAY SILICONE SH-193、TORAY SILICONE SZ-6032、TORAYSILICONE SF-8428、TORAY SILICONE DC-57、TORAY SILICONE DC-190(以上为Dow Corning Toray Silicone株式会社制)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452(以上为GE东芝Silicone株式会社制)等。
其中,作为本发明优选的表面活性剂,为MEGAFAC F780、MEGAFAC F781、MEGAFAC F782、MEGAFAC F784、MEGAFAC F552以及MEGAFAC F554(以上为DIC株式会社制)。
这些表面活性剂以相对于着色感光性树脂组合物100质量份优选为5质量份以下、更优选为2质量份以下、进一步优选为0.5质量份以下的量使用。表面活性剂的量超过5质量份时,在涂布干燥时容易产生条纹或表面粗糙、平滑性易于变差。
(热固化性树脂)
本发明的着色感光性树脂组合物可以根据需要含有环氧树脂、氧杂环丁烷树脂等热固化性树脂。
作为环氧树脂,为双酚A型环氧化合物、甲酚酚醛清漆型环氧化合物、联苯型环氧化合物、脂环式环氧化合物等。
例如,作为双酚A型环氧化合物,可以列举出EPOTOHTO YD-115、YD-118T、YD-127、YD-128、YD-134、YD-8125、YD-7011R、ZX-1059、YDF-8170、YDF-170等(以上为东都化成制)、DENACOL EX-1101、EX-1102、EX-1103等(以上为Nagase化成制)、PLACCEL GL-61、GL-62、G101、G102(以上为Daicel化学制)等,此外还可列举出与这些化合物类似的双酚F型环氧化合物、双酚S型环氧化合物。另外,还可以使用Ebecryl 3700、3701、600(以上为Daicel UCB制)等环氧丙烯酸酯。
作为甲酚酚醛清漆型环氧化合物,可列举出EPOTOHTO YDPN-638、YDPN-701、YDPN-702、YDPN-703、YDPN-704等(以上为东都化成制)、DENACOL EM-125等(以上为Nagase化成制),作为联苯型环氧化合物,可列举出3,5,3’,5’-四甲基-4,4’-二缩水甘油基联苯等。
作为脂环式环氧化合物,可列举出CELLOXIDE 2021、2081、2083、2085、EPOLEAD GT-301、GT-302、GT-401、GT-403、EHPE-3150(以上为Daicel化学制)、SANTOHTO ST-3000、ST-4000、ST-5080、ST-5100等(以上为东都化成制)等。另外还可以使用作为胺型环氧树脂的EPOTOHTOYH-434、YH-434L、用二聚物酸将双酚A型环氧树脂的骨架改性得到的缩水甘油基酯等。
这些环氧树脂中,优选酚醛清漆型环氧化合物、脂环式环氧化合物,特别优选环氧当量为180~250者。作为这样的材料,可列举出EPICLONN-660、N-670、N-680、N-690、YDCN-704L(以上为DIC株式会社制)、EHPE3150(Daicel化学制)。
作为氧杂环丁烷树脂,可使用ArON OXETANE OXT-101、OXT-121、OXT-211、OXT-221、OXT-212、OXT-610、OX-SQ、PNOX(以上为东亚合成制)。
另外,氧杂环丁烷树脂可以单独使用,或者也可以与丙烯酸系共聚物、环氧树脂和马来酰亚胺树脂混合使用。特别是通过与环氧树脂并用进行使用时,从对利用紫外光激光曝光所产生的热的反应性高、与基板的粘附性的观点出发是优选的。
作为本发明的环氧树脂和氧杂环丁烷树脂在着色感光性树脂组合物中的含量,相对于着色感光性树脂组合物的总固体成分优选为0.5~15质量%,从兼顾对碱的溶解性和与基板的粘附性的观点出发,优选为1~10质量%。
(有机羧酸)
在谋求促进未固化部的碱溶解性、进一步提高着色感光性树脂组合物的显影性时,可以添加有机羧酸、优选分子量为1000以下的低分子量有机羧酸。具体地例如可列举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、三甲基乙酸酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸、辛酸等脂肪族一元羧酸;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、十一烷二酸、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、柠康酸等脂肪族二羧酸;丙三酸、乌头酸、樟脑三酸等脂肪族三羧酸;苯甲酸、甲基苯甲酸、对异丙基苯甲酸、2,3-二甲基苯甲酸、3,5-二甲基苯甲酸等芳香族一元羧酸;邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、均苯三酸、偏苯四酸、均苯四酸等芳香族聚羧酸;苯基乙酸、苯氧基乙酸、甲氧基苯氧基乙酸、氢化阿托酸、氢化肉桂酸、扁桃酸、苯基琥珀酸、阿托酸、肉桂酸、肉桂叉乙酸、香豆酸、伞形酸等其他羧酸。
(硅烷偶联剂)
本发明的着色感光性树脂组合物中,从进一步提高与基板的粘附性的观点出发,可以使用硅烷偶联剂。
作为硅烷偶联剂,优选具有作为能够与无机材料化学键合的水解性基团的烷氧基甲硅烷基的硅烷偶联剂。另外,优选具有与有机树脂之间相互作用或形成键而显示亲和性的基团,作为这样的基团,优选具有(甲基)丙烯酰基、苯基、巯基、缩水甘油基、氧杂环丁烷基,其中优选具有(甲基)丙烯酰基或缩水甘油基。
即,作为本发明中使用的硅烷偶联剂,优选为具有烷氧基甲硅烷基、和(甲基)丙烯酰基或环氧基的化合物,具体地可列举出下述结构的(甲基)丙烯酰基-三甲氧基硅烷化合物、缩水甘油基-三甲氧基硅烷化合物等。
作为使用硅烷偶联剂时的添加量,在本发明所用的着色感光性树脂组合物中的总固体成分中优选为0.2质量%~5.0质量%的范围、更优选为0.5质量%~3.0质量%。
(阻聚剂)
本发明中,为了阻止在着色感光性树脂组合物的制造中或保存中聚合性化合物发生不需要的热聚合,优选添加少量的热阻聚剂。
作为本发明中可使用的热阻聚剂,可列举出对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲酚、邻苯三酚、叔丁基儿茶酚、苯醌、4,4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺亚铈盐、吩噁嗪、吩噻嗪等。
热阻聚剂的添加量相对于着色感光性树脂组合物优选为0.01质量%~5质量%。
另外,还可以根据需要添加用于防止氧所引起的聚合抑制的山嵛酸或山嵛酰胺等高级脂肪酸衍生物等,并在涂布后的干燥过程中使其在感光层的表面集中分布。高级脂肪酸衍生物的添加量优选为着色感光性树脂组合物的0.5质量%~10质量%。
(增塑剂)
此外,本发明中为了改良着色感光性树脂组合物的物性还可添加无机充填剂或增塑剂等。
作为增塑剂,例如有邻苯二甲酸二辛基酯、邻苯二甲酸二(十二烷基)酯、三乙二醇二辛酸酯、二甲基乙二醇邻苯二甲酸酯、三甲酚磷酸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、三乙酰基甘油等,其可以以相对于(C)聚合性化合物和粘合剂树脂的总质量为10质量%以下的量添加。
本发明的着色感光性树脂组合物可以利用以往公知的曝光方法进行固化,特别是利用紫外光的曝光以高感度进行固化、并显示对基板的高粘附性。作为紫外光的曝光方法,可以是激光曝光法和近接式曝光法中的任一种,从抑制表面缩皱网纹的观点出发,优选激光曝光法。本发明的着色感光性树脂组合物可优选用于滤色器的着色图案形成中。
《图案形成方法、滤色器及其制造方法》
本发明的着色感光性树脂组合物和图案形成方法优选适用于液晶显示装置用滤色器。以下,将使用了本发明的着色感光性树脂组合物的图案形成方法作为液晶显示装置用滤色器的制造方法中的图案形成方法来进行说明,但本发明并不限定于此方法。
本发明的图案形成方法的特征在于,包含以下工序:将本发明的着色感光性树脂组合物施予到基板上以形成着色层的着色层形成工序;对上述着色层利用紫外光激光进行图案样的曝光以形成潜像的曝光工序;和使形成有上述潜像的着色层显影以形成图案的显影工序。此外,还可根据需要设置对上述着色层进行烘烤的工序(预烘烤工序)和对显影后的上述着色层进行烘烤的工序(烘烤工序)。有时将这些工序一并称作图案形成工序。
(着色层形成工序)
本发明的着色层形成工序是将本发明的着色感光性树脂组合物施予到基板上以形成着色层的工序。
作为基板,例如可列举出在液晶显示装置等中使用的无碱玻璃、钠玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃以及在它们上附着透明导电膜而得到的基板、固体摄像元件等中使用的光电转换元件基板。此外,还可以使用塑料基板。优选使用这些基板,以格子状等形成黑色矩阵,在格子的空白部分形成着色图案。
为了根据需要改良与上部的层的粘附、防止物质扩散或者基板表面的平坦化,还可在这些基板上设置底涂层,从进一步发挥本发明效果的角度出发,优选是大型(大约1个边长为1m以上)的基板。
作为将上述本发明的着色感光性树脂组合物施予以在基板上形成着色层的方法,可使用利用狭缝涂布、喷墨法、旋转涂布、流延涂布、辊涂、丝网印刷法等各种涂布的施予方法。涂布方法中,从精度和速度的观点出发,优选狭缝涂布。
另外,还可以使用将预先通过上述涂布方法形成在临时支撑体上的涂膜转印到基板上的施予方法。
关于转印方法,本发明中还可优选使用日本特开2006-23696号公报的段落号[0023]、[0036]~[0051]或日本特开2006-47592号公报的段落号[0096]~[0108]中记载的制作方法。
为了获得充分的颜色重现区域、且获得充分的面板亮度,本发明的着色层优选按照干燥后的膜厚达到0.5μm~3.0μm的方式形成,更优选达到1.5μm~2.5μm。
(干燥工序)
在上述的着色感光性树脂组合物的施予结束后,可以进行通过真空干燥(VCD)将溶剂干燥的干燥工序。而且可以将基板上的涂膜加热干燥(预烘烤)后得到着色层。
涂膜的预烘烤温度优选为60℃~140℃,更优选为80℃~120℃。此外,预烘烤时间优选为30秒~300秒,更优选为80秒~200秒。
(曝光工序)
本发明的曝光工序是对上述着色层按照图案样利用紫外光激光进行曝光,使曝光区域固化,从而形成潜像的工序。通过本发明的曝光工序,在着色感光性树脂组合物的图案状曝光区域中,利用由(D)特定聚合引发剂产生的引发种,使(C)聚合性化合物的聚合固化反应发生并进行,从而形成由固化区域和未固化区域构成的图案。
作为激光的激发介质,有晶体、玻璃、液体、色素、气体等,可以使用固体激光、液体激光、气体激光、半导体激光等公知的对紫外领域具有激发波长的激光。其中,从激光的功率和激发波长的观点出发,优选固体激光、气体激光。
作为本发明中使用的紫外光激光的曝光波长,从与着色感光性树脂组合物的感光波长一致且感度良好的角度出发,优选为300nm~380nm的范围、更优选为310nm~360nm的范围、特别优选为355nm波长激光曝光法。
具体地特别可优选使用功率大、比较廉价的固体激光Nd:YAG激光的第三高次谐波(355nm)、准分子激光XeCl(308nm)、XeF(353nm)。
另外,作为被曝光物(图案)的曝光量,可以为1mJ/cm2~100mJ/cm2的范围、更优选为1mJ/cm2~50mJ/cm2的范围。当曝光量在该范围时,从图案形成的生产率的角度出发是优选的。
本发明中使用的紫外光激光从生产率的观点出发,优选为在20Hz~2000Hz的频率下激发的脉冲激光。
作为本发明中可使用的曝光装置并无特别限定,作为市售品,可使用EGIS(V Technology株式会社制)或DF2200G(大日本Screen株式会社制)等。还优选使用除上述以外的装置。
紫外光激光的光的平行度良好,在曝光时可以不使用掩模地进行图案曝光,但图案形状受到输出光的形状、分布的影响。因此,使用掩模对图案进行曝光时由于图案的直线性增高,因此优选。
(显影工序)
本发明的显影工序是对上述曝光区域中通过固化形成了潜像的着色层进行显影,除去未曝光部,从而形成图案的工序。利用紫外光激光将曝光区域固化成图案状,通过在显影处理中进行碱显影处理,可以使在上述曝光工序中未照射部分(未固化部分)溶于碱水溶液中而除去,仅残留光固化了的部分,由此形成图案。
作为显影液,使用有机碱显影液或无机碱显影液或其混合液。
作为显影液中使用的碱剂,例如可列举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂二环-[5.4.0]-7-十一碳烯等有机碱性化合物,优选使用用纯水将这些碱性化合物稀释到浓度为0.001~10质量%、优选为0.01~1质量%而得到的碱性水溶液作为显影液。另外,使用由这样的碱性水溶液构成的显影液时,一般在显影后用纯水进行洗涤(冲洗)。
作为显影温度,优选为20℃~35℃、更优选为23℃~30℃。显影时间优选为30秒~120秒、更优选为40秒~90秒。其中,关于显影温度与显影时间的优选组合,例如可列举出在温度为25℃下进行50秒~100秒、在温度为30℃下进行40秒~80秒。
另外,喷淋压优选为0.01MPa~0.5MPa、更优选为0.05MPa~0.3MPa、进一步优选为0.1MPa~0.3MPa。通过选择这些条件,可以将图案的形状任意地设计成矩形或正锥形。
(后烘烤工序)
本发明中,为了使着色感光性树脂组合物的固化完全,优选设置对显影后的上述着色层进行烘烤的后烘烤工序。进行烘烤的方法可通过下述方式进行:使用加热板或对流烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热装置对显影、冲洗后的具有图案的基板进行连续式或间歇式的加热。
作为烘烤的条件,温度优选为150℃~260℃、更优选为180℃~260℃、最优选为200℃~240℃。烘烤时间优选为10分钟~150分钟、更优选为20分钟~120分钟、最优选为20分钟~90分钟。
另外,在形成RGB 3色调、遮光层等多个色调的着色图案时,可以按照所需色调数重复进行着色层的形成、曝光、显影和烘烤的循环;也可以在各色调进行着色层的形成、曝光和显影后,最后全部色调部分一起进行烘烤。由此,制作具备由所需色调构成的着色像素的滤色器。
《液晶显示装置》
本发明的滤色器适于液晶显示装置的制作,使用了通过本发明的图案形成方法制作的滤色器的液晶显示装置可以显示高品质的图像。
显示装置的定义或各显示装置的说明例如记载于“電子ディスプレィデバィス(佐々木昭夫著、(株)工業調査会1990年发行)”、“ディスプレィデバィス(伊吹順章著、産業図書(株)、平成元年发行)”等中。另外,液晶显示装置例如记载于“次世代液晶ディスプレィ技衍(内田龍男編集、(株)工業調査会1994年发行)”中。本发明可适用的液晶显示装置并无特别限定,例如可适用于上述“次世代液晶ディスプレィ技衍”中记载的各种方式的液晶显示装置。
液晶显示装置用滤色器中,尤其对彩色TFT方式的液晶显示装置特别有效。彩色TFT方式的液晶显示装置例如记载于“カラ一TFT液晶ディスプレィ(共立出版(株)、1996年发行)”。本发明还可适用于IPS等横向电场驱动方式、MVA等像素分割方式等视野角扩大的液晶显示装置、STN、TN、VA、IPS、OCS、FFS和R-OCB等。对于这些方式,例如记载于“EL、PDP、LCDディスプレィ-技衍と市場の最新動向-(東レリサ一チセンタ一調査研究部門2001年发行)”的第43页。
液晶显示装置除了由滤色器构成之外,还由电极基板、偏振膜、相位差膜、背光、间隔物、视角补偿膜等各种部件构成。本发明的液晶显示元件用滤色器还可适用于由这些公知部件构成的液晶显示装置。
这些部件例如记载于“’94液晶ディスプレィ周辺材料·ケミカルズの市場(島健太郎(株)シ一エムシ一1994年发行)”、“2003液晶関連市場の现状と将来展望(下卷)(表良吉(株)富士キメラ総研2003年发行)”。
关于背光,记载于SID meeting Digest 1380(2005)(A.Konno et.al)、月刊ディスプレィ2005年12月号的第18~24页(島康裕)、月刊ディスプレィ2005年12月号的第25~30页(八木隆明)等。
将通过本发明的图案形成方法制作的滤色器用于液晶显示装置,在与以往公知的冷阴极管的三波长管组合时可以实现高对比度,另外通过使红、绿、蓝的LED光源(RGB-LED)作为背光,可以提供亮度高且颜色纯度高的颜色重现性良好的液晶显示装置。
实施例
以下,通过实施例更加具体地说明本发明,但本发明只要不脱离其主旨,并不限于以下实施例。其中,只要没有特别限定,“%”和“份”为质量基准。
<合成例1:含有烯丙基的碱可溶性树脂1((B-2)粘合剂树脂)的合成>
在具备带有搅拌翼的搅拌棒、回流冷却管、温度计的200mL三口烧瓶中加入1-甲氧基-2-丙醇54g,在氮气气流下加热至70℃。使用柱塞泵用2.5小时的时间向三口烧瓶中滴加在1-甲氧基-2-丙醇54g中溶解有甲基丙烯酸烯丙基酯10.07g、甲基丙烯酸1.93g、作为聚合引发剂的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)0.185g的溶液。滴加结束后,再在70℃下搅拌2小时。加热结束后,投入到1L水中,使其再沉淀。将析出物过滤后进行真空干燥,获得9g(收率为75%)的聚合物化合物。
作为重均分子量的测定试样,用10mL容量瓶称量得到的聚合物0.01g,加入约8mL的四氢呋喃,在室温下溶解后,使总量为10mL。使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定该溶液。碱可溶性树脂1(甲基丙烯酸烯丙基酯/甲基丙烯酸共聚物,摩尔比=80/20,下述结构)的重均分子量为35000。
碱可溶性树脂1
<合成例2:粘合剂树脂B-1-1>
将二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)(DPMP;堺化学工业株式会社制、下述结构)7.83份、以及具有下述的吸附部位并且具有碳-碳双键的化合物(A-1)15.57份溶解在二甲基甲酰胺93.60份中,在氮气流下加热到70℃。向其中加入2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(V-65、和光纯药工业株式会社制)0.06份,加热3小时。然后加入V-650.06份,在氮气流下于70℃反应3小时。接着,冷却至室温,从而得到DPMP和化合物A-1的反应产物的20%溶液。
然后,将上述反应产物的20%溶液23.4份、以及甲基丙烯酸甲酯(MMA;单体)18份、甲基丙烯酸2份的混合溶液在氮气流下加热到80℃。向其中加入2,2’-偶氮双(异丁腈)(AIBN、和光纯药工业株式会社制)0.007份,加热3小时后再次加入AIBN 0.007份,在氮气流下于80℃反应3小时。然后,冷却至室温,用丙酮稀释。使用过量的甲醇再沉淀后进行真空干燥,从而得到以下所示的本发明的高分子化合物(B-1-1:聚苯乙烯换算的重均分子量为32000)的固体19份。此外,下述式(B-1-1)中,高分子骨架中含有的结构单元的含有比率以质量换算计为p1∶p2=90∶10。
(实施例1)
(着色感光性树脂组合物的制备)
(1-1.颜料分散液1的制备)
如下制备颜料分散液1。即,使用均化器以3,000r.p.m.的转速将下述组成的成分搅拌3小时进行混合,制备混合溶液,然后用使用了0.1mmφ氧化锆珠粒的珠粒分散机ULTRA APEX MILL(寿工业公司制)分散处理8小时。
·C.I.颜料蓝15:6((A)着色剂) 11.8份
·C.I.颜料紫23((A)着色剂) 1.0份
·Disperbyk161 BYK Chemie公司制(30%溶液) 24份
·丙二醇甲基醚乙酸酯(以下称为PGMEA) 63.2份
共计100份
(1-2.感光性树脂组合物的制备)
向所得到的颜料分散液1的39.2份中进一步添加以下组成的成分进行搅拌混合,制备蓝色(B)用感光性树脂组合物。
·碱可溶性树脂1((B-2)粘合剂树脂) 8.2份
·碱可溶性树脂(B-1-1)((B-1)粘合剂树脂) 8.2份
·(C)聚合性化合物:二季戊四醇六丙烯酸酯
(日本化药株式会社制、KAYARAD DPHA) 3.9份
·(C)聚合性化合物:四羟甲基甲烷四丙烯酸酯
(新中村化学株式会社制、NK Ester A-TMMT) 0.69份
·(D)肟系光聚合引发剂:化合物A(下述结构) 2.74份
·(F)增感剂(单官能硫醇化合物SH-1(下述结构)) 0.55份
·环氧化合物:(Daicel化学株式会社制、EHPE3150 0.60份
·(E)溶剂:丙二醇甲基醚乙酸酯和3-乙氧基丙酸乙酯(=80/20[质量比])的混合溶液 35.9份
·阻聚剂:对甲氧基苯酚 0.001份
·表面活性剂1MEGAFAC F-554(DIC公司制) 0.02份
化合物A
(实施例2~15、比较例1~6)
除了将上述实施例1的着色感光性树脂组合物制备中的(B-1)粘合剂树脂、(A)着色剂、(D)肟系光聚合引发剂的种类和含量、以及(B-2)粘合剂树脂的含有比率如下述表1~表7所述那样进行变更以外,同样地制备实施例2~15、比较例1~6的着色感光性树脂组合物。
此外,下述表中,(C)聚合性化合物所记载的数值表示所使用的聚合性化合物的官能团数,“比率”表示5官能以上的聚合性化合物与1~4官能的聚合性化合物的含有比率。
-着色感光性树脂组合物的评价-
(图案状像素的形成)
使用狭缝涂布机(平田机工株式会社,HC-6000)将如上得到的实施例1~15和比较例1~6的着色感光性树脂组合物涂布到无碱玻璃基板(Corning公司,1737,550mm×660mm)的表面上,然后在90℃的洁净烘箱内进行120秒的预烘烤,形成膜厚为2.0μm的涂膜(着色层),从而得到带有涂膜的基板(着色层形成工序)。
接着,使用EGIS(V Technology株式会社、YAG激光的第三高次谐波(355nm)、脉冲宽度为6ns)作为激光曝光装置,对感光性树脂组合物层(着色层)表面通过光掩模进行20次的约1mJ/cm2的脉冲照射,将曝光部分固化(曝光工序)。
之后,使用显影装置(日立High-Technologies公司制),用氢氧化钾系显影液CDK-1(富士Film Electronics Materials株式会社制)的1.0%显影液(用99质量份纯水稀释1质量份CDK-1而得到的溶液,25℃)、将喷淋压设定为0.20MPa,对该基板显影50秒,用纯水进行洗涤后风干(显影工序)。之后,在230℃的洁净烘箱内进行30分钟的后烘烤,在基板上形成蓝色的条纹状像素阵列。
(线宽感度的评价)
使用保持20μm宽的线与间隔的掩模,使带有涂膜的基板上的感光性树脂组合物层表面与掩模的间隙(gap)为200μm,以曝光量20mJ/cm2进行曝光。对如此得到的曝光后的基板实施上述的显影、洗涤、风干、后烘烤处理。利用光学显微镜观察所得到的线图案,测定线宽并按下述基准进行评价。
A:30μm以上
B:27μm以上且小于30μm
C:25μm以上且小于27μm
D:小于25μm
E:未形成图案,或发生剥离,无法评价。
(直线性的评价)
利用光学显微镜(200倍)对经过线宽感度的评价得到的线图案进行观察,按下述基准评价线宽的直线性(不稳程度)。
评价基准
A:没有不稳、也没有破碎、线条笔直。
B:数个位置有不稳,但线条基本笔直。
C:不稳,产生较大的2μm左右的线条不均。
D:不稳,产生较大的5μm左右的线条不均。
E:未形成图案,或者发生剥离,无法评价。
(耐热性的评价)
在240℃的洁净烘箱内对经过线宽感度的评价得到的基板追加烘烤60分钟,使用大塚电子株式会社制分光测光器MCPD-2000测定追加烘烤前后的颜色变化(ΔE*ab)。这里,ΔE*ab是指L*a*b*色度图中的色差。按以下基准评价颜色变化ΔE*ab。
评价基准
5:ΔE*ab为0以上且小于1.0
4.5:ΔE*ab为1.0以上且小于2.0
4:ΔE*ab为2.0以上且小于3.0
3.5:ΔE*ab为3.0以上且小于3.5
3:ΔE*ab为3.5以上且小于4.0
2.5:ΔE*ab为4.0以上且小于5.0
2:ΔE*ab为5.0以上
1:发生剥离
(褶皱的评价)
将经过线宽感度的评价得到的基板在230℃的洁净烘箱内进行30分钟的烘烤,用光学显微镜(倍率:200倍)观察烘烤前后着色图案有无褶皱,按以下基准进行评价。
○:未见褶皱产生。
△:褶皱产生较少。
×:褶皱产生较多。
(综合评价)
根据以下基准综合地评价线宽感度、直线性、耐热性。结果一并示于表8中。
评价基准
5:非常优异。
4.5:优异。
4:通常使用下没有问题的水平。
3.5:虽然性能有些差,但是是没有问题的水平。
3:通常勉强可使用的水平。
2.5:低于通常限度,存在问题。
2:性能不充分、无法使用。
1:无法评价的水平。
表8
线宽感度 | 直线性 | 耐热性 | 褶皱 | 综合性能 | |
实施例1 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例2 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例3 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例4 | B | A | 4 | △ | 4.0 |
实施例5 | B | A | 4 | △ | 4.0 |
实施例6 | A | A | 4 | ○ | 4.0 |
实施例7 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例8 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例9 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例10 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例11 | A | A | 5 | ○ | 5.0 |
实施例12 | A | A | 3 | ○ | 4.0 |
实施例13 | B~C | A | 5 | ○ | 3.5 |
实施例14 | A | A | 5 | △ | 4.0 |
实施例15 | A | A | 4~5 | ○ | 5.0 |
比较例1 | C | C | 1 | × | 1.0 |
比较例2 | D | C | 1 | × | 1.0 |
比较例3 | A | A | 5 | × | 1.0 |
比较例4 | B | B | 3 | ○ | 3.0 |
比较例5 | B | C | 2 | ○ | 2.0 |
比较例6 | C | D | 3 | ○ | 3.0 |
由表8可知,本发明的实施例1~15的着色感光性树脂组合物的线宽感度良好,所得图案的直线性优异,且即使加热着色图案颜色变化也小,还可以抑制后烘烤后的褶皱的产生,得到了良好的着色图案。
另一方面,不含本发明的(B-1)粘合剂树脂的比较例1、使用除(D)肟系光聚合引发剂以外的引发剂的比较例2的线宽感度、图案的直线性、耐热性、褶皱方面均差,(B-2)粘合剂树脂的含量过多的比较例3的后烘烤后的褶皱的产生显著,(B-1)粘合剂树脂的含量过多的比较例4、不含(B-2)粘合剂树脂的比较例5的线宽感度、直线性、褶皱方面均比实施例差。此外,使用除(D)肟系光聚合引发剂以外的引发剂且并用了增感剂的比较例6的线宽感度、图案的直线性差。
Claims (9)
1.一种着色感光性树脂组合物,其至少含有(A)着色剂、(B-1)下述通式(I)所示的具有至少1种酸性基团的粘合剂树脂、(B-2)含有下述通式(II)所示的结构单元和具有酸性基团的结构单元的粘合剂树脂、(C)聚合性化合物、(D)肟系光聚合引发剂、以及(E)溶剂,
所述(B-1)粘合剂树脂与(B-2)粘合剂树脂的以质量基准计的含有比率为3:7~7:3,
所述(C)聚合性化合物包含分子内含有5~15个聚合性基团的化合物和分子内含有1~4个聚合性基团的化合物的混合物,所述分子内含有5~15个聚合性基团的化合物与所述分子内含有1~4个聚合性基团的化合物的比率是,分子内含有5~15个聚合性基团的化合物:分子内含有1~4个聚合性基团的化合物以质量换算计为60:40~95:5的范围,
通式(I)中,R3表示(m+n)价的有机连接基团;R4和R5各自独立地表示单键或2价的有机连接基团;A2表示含有至少1种选自有机色素结构、杂环结构、酸性基团、具有碱性氮原子的基团、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基、以及羟基中的部分结构的1价有机基团;n个A2、R4相同或不同;m表示1~8、n表示2~9,且m+n满足3~10;P2表示高分子骨架;m个P2、R5相同或不同,
通式(II)中,R11~R15各自独立地表示氢原子、卤原子、氰基、烷基或芳基,R16表示氢原子或甲基。
2.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述(D)肟系光聚合引发剂为下述通式(III)所示的酮肟系光聚合引发剂,
通式(III)中,R和X各自独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基团,Ar表示芳基,n为0~5的整数,当X存在多个时,多个X相同或不同。
3.根据权利要求1或2所述的着色感光性树脂组合物,其用于紫外光激光曝光。
4.一种图案形成方法,其包含:将权利要求1或2所述的着色感光性树脂组合物施予在基板上以形成着色层的着色层形成工序;对所述着色层进行图案样的紫外光激光曝光以使曝光区域固化的曝光工序;和将所述着色层的未曝光部显影除去以形成图案的显影工序。
5.根据权利要求4所述的图案形成方法,其中,所述紫外光激光的曝光波长为300nm~380nm的范围。
6.根据权利要求4所述的图案形成方法,其中,所述紫外光激光是在20Hz~2000Hz的频率下激发的脉冲激光。
7.一种滤色器的制造方法,其具有通过权利要求4所述的图案形成方法在基板上形成着色图案的工序。
8.一种滤色器,其是通过权利要求7所述的滤色器的制造方法制造的。
9.一种显示装置,其具备权利要求8所述的滤色器。
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