CN102365586A - 感光性着色组合物及滤色器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种感光性着色组合物,其颜料的分散稳定性优异,能够形成截面形状良好的着色层,可实现良好的再加工性。感光性着色组合物含有树脂(A)、颜料(B)、活性能量射线聚合引发剂(C)、活性能量射线固化性单体(D)和溶剂(E),树脂(A)以50重量%以上的比例包含乙烯基树脂(F),乙烯基树脂(F)以2至50重量%的比例包含具有羧基的构成单元(a),以2至50重量%的比例包含具有选自由下述通式(1)所示的芳香族环、下述通式(2)所示的芳香族环、下述通式(3)所示的脂肪族环及下述通式(4)所示的脂肪族环组成的组中的1种以上的环状结构的构成单元(b),并且以10至80重量%的比例包含其它的构成单元(c)。(在上述通式(1)及(2)中,R为氢原子或可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基)。通式(1)
Figure DDA0000095691070000011
通式(2)
Figure DDA0000095691070000012
通式(3)通式(4)

Description

感光性着色组合物及滤色器
技术领域
本发明涉及感光性着色组合物,例如涉及对于在液晶显示装置或固体摄像元件中使用的滤色器的形成有用的感光性着色组合物。此外,本发明涉及使用该感光性着色组合物而形成的滤色器。
背景技术
扭曲向列(TN)模式是液晶显示装置所采用的代表性显示模式。采用了TN模式的透射型液晶显示装置具有将液晶层用第1及第2偏振片夹持的结构。根据TN模式,液晶层例如使通过第1偏振片后的第1直线偏振光以原状入射到第2偏振片、或者变换为圆偏振光或椭圆偏振光后入射到第2偏振片、或者变换为偏振光面与第1直线偏振光相差90°的第2直线偏振光后入射到第2偏振片。这样,第2偏振片控制透射的光的量。
液晶显示装置通常使用滤色器来显示彩色图像。滤色器是在玻璃基板等透明的基板上将色相不同的2种以上的微细的带(条纹)状的滤波器节互相平行地或互相交叉地配置而成的、或者将色相不同的2种以上的微细的滤波器节以在纵向及横向的各个方向上依次排列的方式配置而成的。滤波器节具有数微米至数百微米的微细的尺寸,每个色相以规定的排列整齐地配置。
一般在彩色液晶显示装置的制造中,通过蒸镀或溅射在滤色器上形成用于驱动液晶分子的透明电极,在该电极上进一步形成用于使液晶分子以一定方向取向的取向膜。为了充分发挥这些透明电极及取向膜的性能,它们的形成一般需要在200℃以上、优选在230℃以上的高温下进行。因此,现在作为滤色器的制造方法,使用不仅耐光性优异而且耐热性也优异的颜料作为着色材的被称为颜料分散法的方法成为主流。
另外,在颜料分散法中,构成滤色器的滤波器节等着色层例如通过以下的方法来形成。首先,使用分散剂及溶剂等在丙烯酸树脂等树脂中分散颜料,调制着色组合物。接着,在该着色组合物中添加光聚合性单体和聚合引发剂,得到感光性着色组合物。然后,将该感光性着色组合物涂布到玻璃基板等基板上,接着,利用光刻法将涂膜图案化。进而,将该图案化后的涂膜在例如200℃以上的高温下后烘烤,从而对其赋予在之后的工序中所要求的耐受性。如上所述完成着色层。
彩色液晶显示装置近年来逐渐在电视机及计算机的监视器等中被广泛使用。因此,对于提高颜色特性的要求不断提升,与此相伴,滤色器中使用的着色组合物的颜料含有率存在变高的倾向。然而,在着色层的形成中利用光刻法的上述方法中,若提高着色组合物的颜料含有率,有时会产生以下问题。
在上述方法中,使用感光性着色组合物作为滤色器用着色组合物。因此,用于光反应的能量射线、例如紫外线的一部分被颜料吸收。因此,当着色组合物的颜料含有率高时,在由感光性着色组合物形成的涂膜的曝光部,即使在表面侧的区域中曝光量充分,有时在基板侧的区域中曝光量也变得不充分。在这种情况下,在由负型的感光性着色组合物得到的涂膜的曝光部中,在基板侧的区域中光交联变得不充分,经过之后的显影工序获得的着色层变得具有悬突体(overhang)(或下凹(undercut))。例如,这种情况下,得到截面具有倒锥形形状即随着距基板侧的距离增大而宽度变宽的形状的着色层。
当着色层的截面具有正锥形形状即随着距基板侧的距离增大而宽度变窄的形状时,若通过蒸镀或溅射在着色层上沉积透明电极材料,则该透明电极材料不仅被覆着色层的上表面,还被覆其倾斜的端面。因此,这种情况下,不易产生由于透明电极中产生不连续部而导致的电连接不良。
与此相对,通过蒸镀或溅射在具有悬突体的着色层上沉积透明电极材料时,由于透明电极材料难以沉积到悬突体的下方,所以在透明电极中容易产生不连续部。即,这种情况下,在悬突体的下方的位置容易产生电连接不良。
用于得到截面具有正锥形形状的着色层的技术在一些文献中有记载。例如,日本特开2007-57655号公报中记载了通过使用特定的增塑剂来防止产生悬突体。日本特开2007-114604号公报中记载了为了防止产生悬突体,在包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的至少1种、丙烯酸及甲基丙烯酸中的至少1种、和丙烯酸羟基乙酯及甲基丙烯酸羟基乙酯中的至少1种的共聚物中使用具有加成有2-异氰酸酯基三羟甲基乙烷三丙烯酸酯的结构的共聚物。日本特开2003-167115号公报中记载了对具有悬突体的着色层进行热处理,从而使其截面变形为正锥形形状。
如上所述,对于感光性着色组合物要求即使在提高了颜料含有率的情况下也能够形成截面具有正锥形形状的着色层。
此外,对于感光性着色组合物还要求长期保存稳定性优异。日本特开2004-101728号公报中记载了包含共聚树脂的感光性着色组合物。该共聚树脂在侧链或末端具有无取代的或对位的氢原子被烷基取代的苯氧基。该共聚树脂通过苯环的π电子的效果容易吸附在颜料表面。颜料通过吸附之前的共聚树脂,从而对溶剂的亲和性提高。因此,该感光性着色组合物的长期保存稳定性优异。
发明内容
然而,液晶显示装置的通用化不断发展,期待其价格的大幅降低。伴随于此,对于液晶显示装置的各种构成要素也正在尝试低成本化。例如,最近,作为对于低成本化有效且简便的方法之一,进行了如下尝试:通过将产生不良情况的后烘烤后的玻璃基板再生并再利用,从而节省玻璃基板的浪费。
以下,将从再生到再利用为止的一系列过程记载为“再加工”。此外,将再加工的效率记载为“再加工性”。
再加工例如有如下方法:用被称为再加工液的剥离液将后烘烤后的着色层从玻璃基板剥离,使该玻璃基板恢复到涂布感光性着色组合物之前的状态。后烘烤后的着色层具有高的耐热性及高的耐溶剂性,因此,作为再加工液,一般使用高温且高浓度的强碱溶液。此外,通常设想将再加工液回收后再使用。这种情况下,需要用例如过滤器从使用过的再加工液中除去剥离片。
本发明者们对使用日本特开2004-101728号公报中记载的感光性着色组合物时的再加工性进行了调查,其结果发现了以下的事实。即,由该感光性树脂得到的着色层即使在后烘烤后供于使用了再加工液的处理也有可能不会产生剥离,或者在后烘烤后供于使用了再加工液的处理时有可能以比较大块的形态产生剥离片。若剥离片以比较大块的形态存在于再加工液中,则过滤器容易产生筛孔堵塞。
因此,本发明的目的在于提供一种颜料的分散稳定性优异、能够形成截面形状良好的着色层、且能够实现良好的再加工性的感光性着色组合物及使用了该感光性着色组合物的滤色器。
根据本发明的第1方面,提供一种感光性着色组合物,其特征在于,其含有树脂(A)、颜料(B)、活性能量射线聚合引发剂(C)、活性能量射线固化性单体(D)和溶剂(E),上述树脂(A)以相对于上述树脂(A)为50重量%以上的比例包含乙烯基树脂(F),上述乙烯基树脂(F)以相对于上述乙烯基树脂(F)为2至50重量%的比例包含具有羧基的构成单元(a),以相对于上述乙烯基树脂(F)为2至50重量%的比例包含具有选自由下述通式(1)所示的芳香族环基、下述通式(2)所示的芳香族环、下述通式(3)所示的脂肪族环基及下述通式(4)所示的脂肪族环基组成的组中的1种以上的环状结构的构成单元(b),并且以相对于上述乙烯基树脂(F)为10至80重量%的比例包含其它的构成单元(c)。
通式(1)
通式(2)
Figure BDA0000095691060000042
(上述通式(1)及(2)中,R为氢原子或可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基。)
通式(3)
Figure BDA0000095691060000051
通式(4)
Figure BDA0000095691060000052
根据本发明的第2方面,提供第1方面涉及的感光性着色组合物,其特征在于,选自由上述构成单元(a)、(b)及(c)组成的组中的1种以上的构成单元具有烯键。
根据本发明的第3方面,提供第1或第2方面涉及的感光性着色组合物,其特征在于,上述构成单元(a)的前体(a1)为选自由丙烯酸及甲基丙烯酸组成的组中的1种以上的单体。
根据本发明的第4方面,提供第1或第2方面涉及的感光性着色组合物,其特征在于,上述构成单元(a)所包含的羧基的至少一部分是通过在具有羟基的构成单元上加成多元酸酐、或者在通过具有环氧基的构成单元与不饱和一元酸的加成而形成的羟基上加成多元酸酐而引入的。
根据本发明的第5方面,提供第1至第4方面中的任一项涉及的感光性着色组合物,其特征在于,上述构成单元(b)的前体(b1)为选自由苯乙烯、α-甲基苯乙烯、茚、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、下述通式(5)所示的单体、下述通式(6)所示的单体及下述通式(7)所示的单体组成的组中的1种以上的单体。
通式(5)
Figure BDA0000095691060000053
通式(6)
Figure BDA0000095691060000061
通式(7)
(上述通式(5)至(7)中,R1为氢原子或甲基,R2为碳原子数为2或3的亚烷基,R3为可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基,n为1至15的整数,m为0至2的整数。)
根据本发明的第6方面,提供第1至第5方面中的任一项涉及的感光性着色组合物,其特征在于,上述构成单元(c)的前体(c1)包含选自由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸乙酯组成的组中的1种以上的单体。
根据本发明的第7方面,提供一种滤色器,其特征在于,其具备由第1至第6方面中的任一项涉及的感光性着色组合物形成的滤波器节及黑色矩阵中的至少一者。
上述感光性着色组合物的颜料的分散稳定性优异。并且,该感光性着色组合物在完全固化之前具有充分的形状保持性和较高的热塑性。因此,由该感光性着色组合物得到的着色层即使具有悬突体,也能够通过例如150℃以上的、典型的是200℃以上的高温下的热处理,使其截面变形为正锥形形状。即,能够形成截面形状良好的着色层。并且,当使用该感光性着色组合物时,能够实现良好的再加工性。
具体实施方式
以下,对本发明的一个方式的感光性着色组合物进行说明。
本发明的一个方式的感光性着色组合物例如用于液晶显示装置及固体摄像元件等显示装置或电子设备所包含的滤色器的制造。该感光性着色组合物含有树脂(A)、颜料(B)、活性能量射线聚合引发剂(C)、活性能量射线固化性单体(D)和溶剂(E)。以下,对这些成分依次进行说明。
《树脂(A)》
上述感光性着色组合物中,树脂(A)以相对于树脂(A)为50重量%以上的比例、优选为60至100重量%的比例包含乙烯基树脂(F)。关于乙烯基树脂(F),在后面进行详细说明。
树脂(A)在400至700nm的全波长区域下的透射率优选为80%以上,更优选为95%以上。从颜料的分散性的观点出发,树脂(A)优选相对于颜料(B)的重量以30至700重量%的比例、更优选以60至450重量%的比例使用。
<树脂(A)可包含的除乙烯基树脂(F)以外的树脂>
树脂(A)也可以不包含除乙烯基树脂(F)以外的树脂,但除乙烯基树脂(F)以外,可以进一步包含其它的树脂。在说明乙烯基树脂(F)之前,对树脂(A)可包含的除乙烯基树脂(F)以外的树脂进行说明。
作为树脂(A)可包含的除乙烯基树脂(F)以外的树脂,例如可列举出热塑性树脂、热固化性树脂或活性能量射线固化性树脂等。它们可以单独使用或混合2种以上使用。
作为热塑性树脂,例如可列举出丁缩醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯系树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、橡胶系树脂、环化橡胶系树脂、纤维素类、高密度聚乙烯及低密度聚乙烯等聚乙烯、聚丁二烯及聚酰亚胺树脂。
作为热固化性树脂,例如可列举出环氧树脂、苯并胍胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂及酚醛树脂。
作为活性能量射线固化性树脂,例如可以采用使具有羟基、羧基及氨基等反应性的取代基的线型高分子与具有异氰酸酯基、醛基及环氧基等反应性取代基的(甲基)丙烯酸化合物或肉桂酸反应从而在该线型高分子中引入了(甲基)丙烯酰基及苯乙烯基等的光交联性基而得到的树脂。此外,作为活性能量射线固化性树脂,例如还可以使用将苯乙烯-马来酸酐共聚物及α-烯烃-马来酸酐共聚物等包含酸酐的线型高分子用(甲基)丙烯酸羟基烷基酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸化合物进行半酯化而得到的树脂。
另外,在该说明书中,在对某化合物使用“(甲基)丙烯酸”的表述时,表示该化合物可以是将“(甲基)丙烯酸”读成“丙烯酸”的化合物、及将“(甲基)丙烯酸”读成“甲基丙烯酸”的化合物中的任一者。此外,在该说明书中,在对某官能团使用“(甲基)丙烯酰”的表述时,表示该官能团可以是将“(甲基)丙烯酰”读成“丙烯酰”的官能团、及将“(甲基)丙烯酰”读成“甲基丙烯酰”的官能团中的任一者。进而,在该说明书中,在对某化合物使用“(甲基)丙烯酸酯”的表述时,表示该化合物可以是将“(甲基)丙烯酸酯”读成“丙烯酸酯”的化合物、及将“(甲基)丙烯酸酯”读成“甲基丙烯酸酯”的化合物中的任一者。
<乙烯基树脂(F)>
上述感光性着色组合物以相对于树脂(A)为规定的比例包含乙烯基树脂(F)。这样的感光性着色组合物具有下述特征(1)至(4)。
(1)着色层的优异的热流动性
将感光性着色组合物涂布到基材上并对该涂膜进行曝光及显影而获得的着色层、例如滤波器节即使具有悬突体,可通过之后进行的加热处理、例如150℃以上的后烘烤进行局部流动化。其结果是,着色层变形为截面具有正锥形形状。
(2)感光性着色组合物中的颜料的高分散性
乙烯基树脂(F)容易吸附于颜料(B)上,若颜料(B)吸附乙烯基树脂(F),则其对溶剂的亲和性变高。因此,可长时间维持优异的分散状态。
(3)由感光性着色组合物获得的涂膜的优异的显影性
在显影工序中仅未曝光部能够用显影液、例如碱显影液容易地除去。
(4)良好的再加工性
后烘烤后的着色层能够用再加工液、例如强碱性的再加工液除去。此外,着色层的剥离片不会变得粗大。
乙烯基树脂(F)包含以下的构成单元(a)至(c)。另外,用语“构成单元”与重复单元及单体单元同义。
[构成单元(a)]
构成单元(a)有助于上述特征(3)。即,构成单元(a)是具有羧基的单元,在显影时作为碱可溶性部位发挥功能。此外,构成单元(a)也有助于上述特征(4)。另外,这里,用语“羧基”是指-COOH基,不包含酯键(-COOR)或与氢离子以外的离子形成了离子键(-COOM)的基团。
构成单元(a)进一步包含羧基以外的原子或原子团。例如,构成单元(a)进一步包含构成乙烯基树脂(F)的部分碳链的碳原子。羧基可以与构成乙烯基树脂(F)的部分碳链的碳原子直接键合,也可以间接键合。在后者的情况下,羧基例如可以通过酯键及任意其它的原子或原子团与构成部分碳链的碳原子键合。
此外,构成单元(a)可以进一步包含与构成乙烯基树脂(F)的部分碳链的碳原子直接或间接地结合的除羧基以外的官能团。例如,构成单元(a)可以包含烯键。另外,用语“烯键”是指烯烃双键,不包含芳香族性的双键。
构成单元(a)通过将下述前体(a1)供于聚合、特别是乙烯基聚合等自由基聚合而获得。
构成单元(a)的前体(a1)是具有烯键的化合物,可通过聚合、特别是乙烯基聚合等自由基聚合而成为构成单元(a)。
作为构成单元(a)的前体(a1),例如可以使用包含羧基且具有烯键的化合物。作为这样的化合物,例如可以使用(甲基)丙烯酸、巴豆酸及α-氯丙烯酸等不饱和单羧酸、或马来酸及富马酸等不饱和二羧酸。作为前体(a1),也可以使用将马来酸酐等不饱和二羧酸的酐用(甲基)丙烯酸羟基烷基酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸化合物进行半酯化而得到的化合物。这些当中,从聚合性、例如控制分子量的容易性的观点出发,优选(甲基)丙烯酸,更优选甲基丙烯酸。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
从显影性的观点出发,乙烯基树脂(F)中所占的构成单元(a)的比例设定为2至50重量%的范围内,优选设定为10至40重量%的范围内。当其比例小时,有可能利用碱显影液进行的未曝光部分的除去变得不充分。当其比例大时,有可能连曝光部分都溶解于碱显影液中。
[构成单元(b)]
构成单元(b)对于颜料(B)或包含颜料(B)和分散剂等的颜料组合物作为亲和性的部位发挥功能。
构成单元(b)包含选自由下述通式(1)所示的芳香族环、下述通式(2)所示的芳香族环、下述通式(3)所示的脂肪族环及下述通式(4)所示的脂肪族环组成的组中的1种以上的环状结构。
通式(1)
Figure BDA0000095691060000101
通式(2)
通式(3)
Figure BDA0000095691060000103
通式(4)
Figure BDA0000095691060000104
上述通式(1)及(2)中,R为氢原子或可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基。
另外,通式(1)中,相对于R为对位的线段并非表示在苯环上键合了甲基,而表示苯环在对位与其它结构键合。同样地,通式(2)中,相对于R为间位及对位的线段并非表示在苯环上键合了甲基,而表示苯环在间位及对位与其它结构键合。此外,通式(3)中,从左端的五元环延伸的线段并非表示在五元环上键合了甲基,而表示构成该五元环的碳原子中的任一个与其它结构键合。同样地,通式(4)中,从左端的五元环延伸的线段并非表示在五元环上键合了甲基,而表示构成该五元环的碳原子中的任一个与其它结构键合。
构成单元(b)除了通式(1)至(4)所示的环状结构以外进一步包含其它的原子或原子团。例如,构成单元(b)进一步包含构成乙烯基树脂(F)的部分碳链的碳原子。通式(1)至(4)所示的环状结构可以与该碳原子直接键合,也可以间接地键合。
此外,构成单元(b)可以进一步包含与构成乙烯基树脂(F)的部分碳链的碳原子直接或间接地键合的除通式(1)至(4)所示的环状结构以外的官能团。例如,构成单元(b)可以具有烯键。
构成单元(b)通过将下述前体(b1)供于聚合、特别是乙烯基聚合等自由基聚合而获得。
作为前体(b1),例如可以使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、茚、乙酰基萘、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、下述通式(5)所示的单体、下述通式(6)所示的单体、或下述通式(7)所示的单体。
通式(5)
通式(6)
通式(7)
Figure BDA0000095691060000113
上述通式(5)至(7)中,R1为氢原子或甲基,R2为碳原子数为2或3的亚烷基,R3为可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基,n为1至15的整数,m为0至2的整数。
作为通式(5)所示的单体,例如可以使用第一工业制药株式会社制造的New Frontier CEA〔EO(环氧乙烷)改性甲酚丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:甲基、n=1或2〕、NP-2〔正壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n=2〕、N-177E〔正壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n=16~17〕、或PHE〔苯氧基乙基丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕。
作为通式(5)所示的单体,例如可以使用Daicel公司制造的IRR169〔乙氧基化苯基丙烯酸酯(EO 1mol)、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕或Ebecryl 110〔乙氧基化苯基丙烯酸酯(EO 2mol)、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=2〕。
或者,作为通式(5)所示的单体,例如可以使用东亚合成公司制造的ARONIX M-101A〔苯酚EO改性(n≈2)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n≈2〕、M-102〔苯酚EO改性(n≈4)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n≈4〕、M-110〔对枯基苯酚EO改性(n≈1)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:对枯基、n≈1〕、M-111〔正壬基苯酚EO改性(n≈1)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n≈1〕、M-113〔正壬基苯酚EO改性(n≈4)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n≈4〕、或M-117〔正壬基苯酚PO(环氧丙烷)改性(n≈2.5)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚丙基、R3:正壬基、n≈2.5〕。
或者,作为通式(5)所示的单体,例如可以使用共荣公司制造的LightAcrylate PO-A〔苯氧基乙基丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕、P-200A〔苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n≈2〕、NP-4EA〔壬基苯酚EO加成物丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n≈4〕、或者NP-8EA〔〔壬基苯酚EO加成物丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n≈8〕、或Lightester PO〔苯氧基甲基丙烯酸乙酯、R1:甲基、R2:亚丙基、R3:氢原子、n=1〕。
或者,作为通式(5)所示的单体,例如可以使用日油公司制造的BlenmerANE-300〔壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基、n≈5〕、ANP-300〔壬基苯氧基聚丙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚丙基、R3:正壬基、n≈5〕、43ANEP-500〔壬基苯氧基-聚乙二醇-聚丙二醇-丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基及亚丙基、R3:正壬基、n≈5+5〕、70ANEP-550〔壬基苯氧基-聚乙二醇-聚丙二醇-丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基及亚丙基、R3:正壬基、n≈9+3〕、75ANEP-600〔壬基苯氧基-聚乙二醇-聚丙二醇-丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基及亚丙基、R3:正壬基、n≈5+2〕、AAE-50〔苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕、AAE-300〔苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n≈5.5〕、PAE-50〔苯氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、R1:甲基、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕、PAE-100〔苯氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、R1:甲基、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=2〕、或43PAPE-600B〔苯氧基-聚乙二醇-聚丙二醇-甲基丙烯酸酯、R1:甲基、R2:亚乙基及亚丙基、R3:氢原子、n≈6+6〕。
或者,作为通式(5)所示的单体,例如可以使用新中村化学公司制造的NK ESTERAMP-10G〔苯氧基乙二醇丙烯酸酯(EO 1mol)、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕、AMP-20G〔苯氧基乙二醇丙烯酸酯(EO2mol)、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n≈2〕、AMP-60G〔苯氧基乙二醇丙烯酸酯(EO 6mol)、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n≈6〕、或PHE-1G〔苯氧基乙二醇甲基丙烯酸酯(EO 1mol)、R1:甲基、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕。
或者,作为通式(5)所示的单体,例如可以使用大阪有机化学公司制造的Biscoat#192〔苯氧基乙基丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕。
或者,作为通式(5)所示的单体,例如可以使用日本化药公司制造的SR-339A〔2-苯氧基乙二醇丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:氢原子、n=1〕或SR-504(乙氧基化壬基苯酚丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:正壬基〕。
作为通式(5)所示的单体,可以使用之前例示的单体以外的材料。此外,作为通式(5)所示的单体,可以使用1种材料,也可以并用2种以上的材料。
作为通式(6)所示的单体,例如可以使用日立化成公司制造的FancrylFA-513A〔二环戊基丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:无、m=0〕或FA-513M〔二环戊基甲基丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:无、m=0〕。作为通式(6)所示的单体,可以使用这里例示的单体以外的材料。此外,作为通式(6)所示的单体,可以使用1种材料,也可以并用2种以上的材料。
作为通式(7)所示的单体,例如可以使用日立化成公司制造的FancrylFA-511A〔丙烯酸二环戊烯酯、R1:氢原子、R2:无、m=0〕、FA-512A〔丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、m=1〕、FA-512M〔甲基丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、R1:甲基、R2:亚乙基、m=1〕、或FA-512MT〔甲基丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、R1:甲基、R2:亚乙基、m=1〕。作为通式(7)所示的单体,可以使用这里例示的单体以外的材料。此外,作为通式(7)所示的单体,可以使用1种材料,也可以并用2种以上的材料。
从与其它前体的共聚的观点及颜料(B)的分散性的观点出发,构成单元(b)的前体(b1)优选为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、通式(5)所示的单体、通式(6)所示的单体、或通式(7)所示的单体。这些当中,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯及通式(5)所示的单体能够在乙烯基树脂(F)的侧链上引入苯环,所以特别优选。在侧链上引入的苯环可使包含环的平面与颜料(B)的表面相向地取向。因此,通过在乙烯基树脂(F)的侧链上引入苯环,可以促进树脂在颜料(B)上的吸附,并且抑制颜料(B)的凝聚。进而,通式(5)所示的单体由于适当长度的聚环氧乙烷或聚环氧丙烷部分相对于溶剂作为亲和性的部位有效地发挥功能,所以最优选。
通式(5)所示的单体中,R3为碳原子数为1至20的烷基。该烷基的碳原子数优选为1至10的范围内。该烷基可以仅为直链烷基,也可以为支链烷基。此外,该烷基可以具有将其氢原子的1个以上取代且包含苯环的取代基。
通式(5)所示的单体中,使用包含碳原子数为1至10的范围内的烷基作为R3的单体时,该烷基可抑制乙烯基树脂(F)彼此接近,由此,可促进乙烯基树脂(F)在颜料(B)的表面上的吸附、和乙烯基树脂(F)相对于颜料(B)的表面的取向。但是,若该烷基的碳原子数超过10,则烷基所产生的立体障碍的效果变大,显示出妨碍乙烯基树脂(F)在颜料(B)上的吸附或乙烯基树脂(F)相对于颜料(B)的取向的倾向。该倾向随着烷基的碳链变长而变得显著,若碳原子数超过20,则大大妨碍之前的吸附或取向。
R3中作为具有苯环的烷基,例如可列举出苄基及2-苯基(异)丙基。若增加在乙烯基树脂(F)的侧链上引入的苯环的数目,则其相对于溶剂的亲和性和相对于颜料(B)取向的能力变高。其结果是,不仅颜料(B)的分散性提高,感光性着色组合物的显影性及使用其获得的着色层的热流动性也提高。
通式(5)所示的单体中,n为1至15的整数。若增大n,则乙烯基树脂(F)相对于溶剂(E)的亲和性降低,难以产生乙烯基树脂(F)与溶剂(E)的溶剂化。其结果是,颜料(B)的分散性降低。从溶剂化的观点出发,n优选为1至4的整数。此外,若增大n,则乙烯基树脂(F)的粘度变高。因此,包含乙烯基树脂(F)的感光性着色组合物的粘度也变高,进而着色层的热流动性也降低。
从以上的观点出发,通式(5)所示的单体中,最优选对枯基苯氧基(聚)乙二醇丙烯酸酯(对枯基苯酚EO改性(n≈1)丙烯酸酯、R1:氢原子、R2:亚乙基、R3:对枯基(2-苯基异丙基)、n≈1〕。使用该单体获得的乙烯基树脂(F)由于上述苯环的π电子的效果和其立体障碍的效果,容易吸附于颜料(B)的表面,相对于颜料(B)的表面的取向性也优异。
从颜料(B)的分散性及着色层的热流动性的观点出发,乙烯基树脂(F)中所占的构成单元(b)的比例设定为2至50重量%的范围内,优选设定为4至50重量%的范围内。当该比例小时,难以使颜料(B)均匀地分散,此外,有可能颜料(B)的分散稳定性变得不充分。当该比例大时,有可能着色层的热流动性变得不充分。
[构成单元(c)]
构成单元(c)是除构成单元(a)及(b)以外的乙烯基树脂(F)的构成单元。构成单元(c)主要有助于上述特征(1)、即着色层的优异的热流动性。构成单元(c)可以具有或不具有烯键。
当构成单元(c)具有侧链时,该侧链优选比构成单元(b)所包含的比较大的环状结构小。认为着色层的热流动性提高是由相对于颜料(B)为亲和性且具有比较大的侧链的构成单元(b)与相对于溶剂(E)为亲和性且比较小的结构的构成单元(c)的协同效果带来的。
构成单元(c)例如通过将下述前体(c1)聚合、特别是乙烯基聚合等自由基聚合而获得。
前体(c1)只要是具有除前体(a1)及(a2)以外的烯键的单体即可。
前体(c1)例如是具有烯键的化合物,可通过聚合、特别是乙烯基聚合等自由基聚合而变成构成单元(c)。作为这样的前体(c1),例如可以使用(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸链烯基酯。作为(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸链烯基酯,例如可以使用(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)丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸叔戊酯、(甲基)丙烯酸1-甲基丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯或(甲基)丙烯酸油烯基酯。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
从颜料(B)的分散性及着色层的热流动性的观点出发,构成单元(c)的侧链优选较短。优选构成单元(c)的50重量%以上以(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯为前体而获得。
作为前体(c1),可以使用其它的单体。作为其它的单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸四氢糠酯及(甲基)丙烯酸3-甲基氧杂环丁烷酯等具有杂环式取代基的(甲基)丙烯酸酯类;甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯及乙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等烷氧基聚烷撑二醇(甲基)丙烯酸酯类;或(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-异丙基(甲基)丙烯酰胺、双丙酮(甲基)丙烯酰胺、及丙烯酰基吗啉等(甲基)丙烯酰胺类。
作为前体(c1),还可以使用其它的单体。作为其它的单体,例如可列举出乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、及异丁基乙烯基醚等乙烯基醚类;或醋酸乙烯酯及丙酸乙烯酯等脂肪酸乙烯酯类。
在乙烯基树脂(F)中引入烯键时,作为前体(c1),可以使用具有环氧基的单体或具有羟基的单体。但是,这些单体有可能由于改性而使得部分不作为构成单元(c)被利用。因此,当使用这样的单体时,必须考虑反应条件对构成单元(a)至(c)的重量比造成的影响。
从颜料的分散性及着色层的热流动性的观点出发,乙烯基树脂(F)中所占的构成单元(c)的比例设定为10至80重量%的范围内,优选设定为25至80重量%的范围内。当该比例小时,有可能着色层的热流动性变得不充分。当该比例大时,有可能难以使颜料(B)均匀地分散。
[乙烯基树脂(F)的聚合]
乙烯基树脂(F)可通过将上述单体供于自由基共聚而获得。通常,使用自由基聚合引发剂进行本体聚合或溶液聚合。
设单体的总量为100重量份时,自由基聚合引发剂优选以0.001至5重量份的量使用。自由基共聚的反应温度优选为40至150℃,更优选为50至110℃。自由基共聚的反应时间优选为3至30小时,更优选为5至20小时。作为自由基聚合引发剂,例如可以使用偶氮系化合物或有机过氧化物。
作为偶氮系化合物的例子,可列举出2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、1,1’-偶氮二(环己烷1-甲腈)、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基-4-甲氧基戊腈)、二甲基2,2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮二(2-羟基甲基丙腈)及2,2’-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]。
作为有机过氧化物的例子,可列举出过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、氢过氧化枯烯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸二(2-乙氧基乙基)酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二丙酰及过氧化二乙酰。
这些聚合引发剂可以单独使用或组合2种以上使用。
自由基聚合可以在无溶剂的条件下或使用溶剂来进行。
作为溶剂,例如可以使用醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、甲苯、二甲苯、丙酮、己烷、甲基乙基酮、环己酮、丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、或二乙二醇单丁基醚乙酸酯。这些溶剂可以单独使用或混合2种以上使用。
设单体的总量为100重量份时,溶剂的量优选设定为0至300重量份的范围内,更优选设定为0至100重量份的范围内。使用的溶剂可以在反应结束后通过蒸馏等操作而除去,也可以直接作为制品的一部分使用。
[乙烯基树脂(F)中的烯键的引入]
若在构成单元(a)至(c)的1种以上中引入烯键,则不会使颜料的分散性、着色层的热流动性及图案形状劣化,能够提高着色层的交联密度,因此能够提高滤色器的耐受性。另外,以下的反应可以使用公知的催化剂来进行。
<构成单元(a)中的烯键的引入>
作为在构成单元(a)中引入烯键的方法,例如有如下方法:使通过将前体(b1)、前体(c1)和具有环氧基的单体共聚而获得的共聚物的侧链环氧基与不饱和一元酸的羧基进行加成反应,根据需要使生成的羟基与多元酸酐反应。这种情况下,以具有环氧基的乙烯单体作为前体的构成单元成为包含烯键的构成单元(a)。
作为具有环氧基的单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-环氧丙氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基丁基酯、及(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己基酯。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。从下一工序中的与不饱和一元酸的反应性的观点出发,优选(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
作为不饱和一元酸,例如可列举出(甲基)丙烯酸、巴豆酸、邻乙烯基苯甲酸、间乙烯基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸、及(甲基)丙烯酸的α位卤代烷基、烷氧基、卤素、硝基或氰基取代物等单羧酸。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为多元酸酐,例如可列举出四氢邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、及马来酸酐。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。在必要的情况下,例如在增加构成单元(a)中的羧基的数目的情况下,可以使用偏苯三酸酐等三羧酸酐或均苯四酸二酐等四羧酸二酐,将未利用于与羟基的反应的酸酐基水解。此外,作为多元酸酐,使用具有1个以上的烯键的多元酸酐、例如四氢邻苯二甲酸酐或马来酸酐时,可以通过构成单元(a)引入很多烯键。
<构成单元(b)中的烯键的引入>
作为在构成单元(b)中引入烯键的方法,例如有如下方法:使用通式(7)所示的单体、或除R3具有烯键以外具有与通式(5)所示同样的结构的单体作为构成单元(b)的前体(b1)进行共聚。但是,前体(b1)所包含的烯键均有可能用于聚合。由于环状结构内的烯键反应性比较低,所以在构成单元(b)中引入烯键时,作为前体(b1),优选使用像通式(7)所示的单体那样在环状结构内具有烯键的单体。
<构成单元(c)中的烯键的引入>
作为在构成单元(c)中引入烯键的一个方法,例如有如下方法:使用具有羟基的单体作为构成单元(c)的前体(c1)的一部分进行共聚,并使共聚物的侧链的羟基与具有异氰酸酯基的单体的异氰酸酯基反应。作为在构成单元(c)中引入烯键的其它方法,有如下方法:使用上述具有环氧基的单体作为构成单元(c)的前体(c1)的一部分进行共聚,并使共聚物的侧链的环氧基与上述不饱和一元酸的羧基进行加成反应,再使生成的羟基与具有异氰酸酯基的单体的异氰酸酯基反应。
作为具有羟基的单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯或(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯或(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯或(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯及环己烷二甲醇单(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。此外,也可以使用使上述(甲基)丙烯酸羟基烷基酯与环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷等进行加成聚合而得到的聚醚单(甲基)丙烯酸酯、或者使上述(甲基)丙烯酸羟基烷基酯与(聚)γ-戊内酯、(聚)ε-己内酯和/或(聚)12-羟基硬脂酸等加成而得到的(聚)酯单(甲基)丙烯酸酯。从颜料的分散性及着色层的热流动性的观点出发,优选(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯或(甲基)丙烯酸甘油酯。
作为具有异氰酸酯基的单体,例如可列举出2-(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、或1,1-双〔(甲基)丙烯酰氧基〕乙基异氰酸酯等。作为具有异氰酸酯基的单体,可以使用其它单体。此外,它们可以单独使用,也可以并用2种以上。
此外,从颜料的分散性及着色层的热流动性的观点出发,也优选使用甲基丙烯酸2-羟基乙酯或甲基丙烯酸甘油酯作为构成单元(c)的前体(c1)的一部分进行共聚,并使共聚物的侧链的羟基与2-(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯反应而获得的乙烯基树脂(F)。
[使用了多元酸酐的乙烯基树脂(F)中的羧基的引入]
从兼顾着色层的优异的热流动性和玻璃基板等基板的良好的再加工性的观点出发,乙烯基树脂(F)优选为使用多元酸酐而引入了羧基的树脂。多元酸酐可以单独使用,也可以并用2种以上。
使用多元酸酐在构成单元(a)中引入羧基的方法与在构成单元(a)中引入烯键相关地如上所述。另外,在不需要在构成单元(a)中引入烯键的情况下,可以使用饱和一元酸来代替不饱和一元酸。
此外,在不需要在构成单元(a)中引入烯键的情况下,使用了多元酸酐的构成单元(a)中的羧基的引入也可以采用其它方法。即,首先,使具有环氧基的单体与例如不饱和一元酸的羧基进行加成反应,并根据需要使生成的羟基与多元酸酐进行加成反应。或者,使具有羟基的单体与例如多元酸酐进行加成反应。由此,也可以制成包含羧基的构成单元(a)。
不饱和一元酸的羧基与环氧基的加成反应中,为了抑制在使多元酸酐与羟基反应时产生凝胶化,按照乙烯基树脂(F)中的环氧基的残存率例如达到20%以下的方式添加。环氧基的残存率优选较小,最优选将环氧基的全部量消耗于反应中。
此外,多元酸酐与羟基的加成反应中,共聚物所包含的羟基中优选10至100%、更优选20至100%与多元酸酐进行反应。当发生加成反应的羟基的比例小时,有可能难以实现优异的显影性及良好的再加工性。另外,添加过量的多元酸酐时,由于在乙烯基树脂(F)中残留多元酸酐,所以不优选。
作为具有环氧基的单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-环氧丙氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基丁基酯、及(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己基酯。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。从下一工序中的与不饱和一元酸的反应性的观点出发,优选(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
作为不饱和一元酸,例如可列举出(甲基)丙烯酸、巴豆酸、邻乙烯基苯甲酸、间乙烯基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸、及(甲基)丙烯酸的α位卤代烷基、烷氧基、卤素、硝基或氰基取代物等单羧酸。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。优选(甲基)丙烯酸。
作为多元酸酐,例如可列举出四氢邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、及马来酸酐。它们可以单独使用,也可以并用2种以上。在必要的情况下,例如在增加构成单元(a)中的羧基的数目的情况下,也可以使用偏苯三酸酐等三羧酸酐或均苯四酸二酐等四羧酸二酐,将未利用于与羟基的反应的酸酐基水解。优选四氢邻苯二甲酸酐。
另外,羟基中发生与多元酸酐的加成反应的基团的比例根据反应时存在的羟基与羧基的比率而变化。并且,羟基上加成了多元酸酐的物质由于引入了羧基,所以形成构成单元(a)。另一方面,羟基上未加成多元酸酐时,形成构成单元(c)。
通过羟基与多元酸酐的加成反应而引入的羧基与例如来自(甲基)丙烯酸等前体的羧基相比,距乙烯基树脂(F)的主链的距离较长,因此,难以受到立体障碍的影响。并且,羧基与强碱水溶液等再加工液的亲和性优异。因此,再加工液向通过曝光而交联密度变高的涂膜中的渗透快速进行,涂膜的溶胀、反应及溶解也快速进行。
此外,在感光性着色组合物中存在与羧基反应的官能团的情况下,在后烘烤时,即使该官能团与使用多元酸酐而引入的部分羧基之间发生交联,由于该交联部与乙烯基树脂(F)的主链之间的距离较长,所以也不会妨碍再加工液向涂膜中的渗透。因此,这种情况下,涂膜的除去也快速进行。
[乙烯基树脂(F)的重均分子量Mw]
从兼顾涂膜的优异的显影性和着色层的优异的热流动性的观点出发,乙烯基树脂(F)的重均分子量Mw优选为2000至20000的范围,更优选为4000至19000的范围内。当重均分子量Mw小时,有可能最佳显影时间过短、或者图案对基板的密合性变得不充分。当重均分子量Mw大时,有可能最佳显影时间过长、或者着色层的热流动性变得不充分。
《颜料(B)》
颜料(B)可以是作为有机物的有机颜料,也可以是作为无机物的无机颜料,也可以是它们的混合物。作为有机颜料及无机颜料,可以使用一般被称为染料的物质,也可以使用天然色素。这些当中,从耐热性及发色性优异的方面出发,适宜使用有机颜料。
<有机颜料>
以下,用颜料索引号表示有机颜料的具体例子。
用于形成红色滤波器节的红色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料红7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264及272等红色颜料。红色着色组合物中,除了红色颜料以外,可以并用黄色颜料及橙色颜料。
作为红色着色组合物中能够与红色颜料并用的黄色颜料,例如可列举出C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、10、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及199。这些当中,优选C.I.颜料黄138、139、150及185。
作为红色感光性着色组合物中能够与红色颜料并用的橙色颜料,例如可列举出C.I.颜料橙36、43、51、55、59、61及71等。
用于形成绿色滤波器节的绿色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料绿7、10、36、37及58等绿色颜料。绿色着色组合物中,除了该绿色颜料以外,可以并用黄色颜料。
作为绿色着色组合物中能够与绿色颜料并用的黄色颜料,例如可列举出C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、10、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及199。这些当中,优选C.I.颜料黄138、139、150及185。
用于形成蓝色滤波器节的蓝色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60及64等蓝色颜料。蓝色着色组合物中,除了该蓝色颜料以外,可以并用C.I.颜料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42及50等紫色颜料。
用于形成黄色滤波器节的黄色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、10、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及199等黄色颜料。
用于形成橙色滤波器节的橙色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料橙36、43、51、55、59、61及71等橙色颜料。
用于形成青色滤波器节的青色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料蓝15:1、15:2、15:4、15:3、15:6、16及81等蓝色颜料。
用于形成品红色滤波器节的品红色着色组合物中,例如可以使用C.I.颜料紫1及19等紫色颜料以及C.I.颜料红144、146、177、169及81等红色颜料。品红色着色组合物中,除了紫色颜料及红色颜料以外,可以并用对用于形成黄色滤波器节的黄色着色组合物叙述的颜料同样的黄色颜料。
<无机颜料及染料>
为了取得彩度与亮度的平衡,并且确保良好的涂布性、感度及显影性等,也可以与上述有机颜料组合,使用无机颜料。作为无机颜料,例如可列举出铬黄、锌黄、铁丹(红色氧化铁(III))、镉红、群青、普鲁士蓝、氧化铬绿及钴绿等金属氧化物粉、金属硫化物粉以及金属粉。
此外,上述感光性着色组合物中,为了调色,可以在不降低耐热性的范围内含有染料。
<遮光层用黑色颜料>
一般被称为黑色矩阵的遮光层例如可以由包含黑色颜料作为颜料(B)的感光性着色组合物形成。作为该黑色颜料,例如可以使用三菱化学株式会社制造的炭黑#2400、#2350、#2300、#2200、#1000、#980、#970、#960、#950、#900、#850、MCF88、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA220、IL30B、IL31B、IL7B、IL11B、IL52B、#4000、#4010、#55、#52、#50、#47、#45、#44、#40、#33、#32、#30、#20、#10、#5、CF9、#3050、#3150、#3250、#3750、#3950、Dia Black A、Dia Black N220M、Dia BlackN234、Dia Black I、Dia Black LI、Dia Black II、Dia Black N339、Dia BlackSH、Dia Black SHA、Dia Black LH、Dia Black H、Dia Black HA、Dia BlackSF、Dia Black N550M、Dia Black E、Dia Black G、Dia Black R、Dia BlackN760M或Dia Black LR;Cancarb公司制造的炭黑Thermax N990、N991、N907、N908、N990、N991或N908;ASAHI CARBON公司制造的炭黑旭#80、旭#70、旭#70L、旭F-200、旭#66、旭#66HN、旭#60H、旭#60U、旭#60、旭#55、旭#50H、旭#51、旭#50U、旭#50、旭#35、旭#15或Asahi thermal;或Degussa公司制造的炭黑ColorBlack Fw200、ColorBlack Fw2、ColorBlackFw2V、ColorBlack Fw1、ColorBlack Fw18、ColorBlack S 170、ColorBlackS160、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、SpecialBlack4A、SpecialBlack250、SpecialBlack350、PrintexU、PrintexV、Printex140U或Printex140V(均为商品名)。
<颜料分散剂>
为了使颜料均匀地分散在溶剂中,作为颜料的至少一部分可以使用颜料衍生物。另外,颜料衍生物例如是在有机颜料中引入相对于溶剂为亲和性的取代基而得到的物质。当该颜料衍生物与通常的颜料并用时,可提高其分散性。即,颜料衍生物可发挥作为颜料分散剂的作用。
或者,为了使颜料均匀地分散在溶剂中,也可以将颜料与树脂型颜料分散剂及表面活性剂等颜料分散剂并用。
颜料分散剂使颜料分散的能力优异,防止分散的颜料再凝聚的效果大。因此,使用颜料分散剂时,可获得透明性优异的滤波器节。相对于颜料100重量份,颜料分散剂例如以0.1至30重量份的比例使用。
<颜料衍生物>
颜料衍生物例如为下述通式(8)所示的化合物。颜料衍生物中存在具有碱性取代基的物质、和具有酸性取代基的物质。
通式(8):
X-Y
另外,通式(8)中,X为有机颜料残基,Y为碱性取代基或酸性取代基。
作为颜料衍生物,例如可以使用日本特开昭63-305173号公报、日本特公昭57-15620号公报、日本特公昭59-40172号公报、日本特公昭63-17102号公报及日本特公平5-9469号公报中记载的物质。它们可以单独使用或混合2种以上使用。
当将颜料衍生物与通常的颜料并用时,相对于颜料衍生物与通常的颜料的总计100重量份,颜料衍生物优选以0.5至25重量份的比例使用。当该比例小时,提高颜料的分散性的效果小。当该比例大时,有可能着色层的耐热性及耐光性变得不充分。
通式(8)中,作为构成有机颜料残基X的有机颜料,例如可以使用二酮基吡咯并吡咯、双偶氮及多偶氮等偶氮系颜料;铜酞菁、卤化铜酞菁及无金属酞菁等酞菁系颜料;氨基蒽醌、二氨基二蒽醌、蒽嘧啶、黄烷士酮、蒽缔蒽酮、阴丹酮、皮蒽酮及紫蒽酮等蒽醌系颜料;喹吖啶酮系颜料;二噁嗪系颜料;紫环酮(perinone)系颜料;苝系颜料;硫靛系颜料;异吲哚啉系颜料;异吲哚啉酮系颜料;喹酞酮(quinophthalone)系颜料;士林(threne)系颜料;或金属络合物系颜料。
<树脂型颜料分散剂>
树脂型颜料分散剂包含具有吸附于颜料的性质的颜料亲和性部位和与颜料载体具有相容性的部位。树脂型颜料分散剂起到吸附于颜料使颜料在颜料载体(分散介质)中的分散稳定化的作用。
树脂型颜料分散剂例如可以分类为聚乙烯基系、聚氨酯系、聚酯系、聚醚系、福尔马林缩合系、硅酮系及它们的复合系分散剂。
作为颜料亲和性部位,例如可列举出羧基、羟基、磷酸基、磷酸酯基、磺酸基、羟基、氨基、季铵盐基及酰胺基等极性基团、以及聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、及它们的复合体等亲水性聚合物链。此外,作为与色素载体具有相容性的部位,例如可列举出长链烷基链、聚乙烯基链、聚醚链及聚酯链。
作为树脂型分散剂,例如可列举出苯乙烯-马来酸酐共聚物、烯烃-马来酸酐共聚物、聚(甲基)丙烯酸盐、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、(甲基)丙烯酸-聚乙烯基系大分子单体共聚物、含有磷酸酯基的丙烯酸树脂、含有芳香族羧基的丙烯酸树脂、聚苯乙烯磺酸盐、丙烯酰胺-(甲基)丙烯酸共聚物、羧甲基纤维素、具有羧基的聚氨酯、萘磺酸盐的福尔马林缩合物及海藻酸钠等阴离子系树脂型颜料分散剂;聚乙烯基醇、聚亚烷基多胺、聚丙烯酰胺、及聚合物淀粉等非离子系树脂型颜料分散剂;或聚乙烯亚胺、(甲基)丙烯酸氨基烷基酯共聚物、聚乙烯基咪唑啉、具有氨基的聚氨酯、聚(低级烷撑亚胺)与具有游离羧基的聚酯的反应物及サトキンサン等阳离子系树脂型颜料分散剂。它们可以单独使用或混合2种以上使用。
作为市售的树脂型颜料分散剂,例如可以使用BYK Chemie公司制造的Disperbyk-101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2090、2091、2164或2163、Anti-Terra-U、203或204、BYK-P104、P104S或220S、Lactimon或Lactimon-WS或BykumeN;日本Lubrizol公司制造的SOLSPERSE-3000、9000、13240、13650、13940、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32600、34750、36600、38500、41000、41090或53095;或Ciba Specialty Chemicals公司制造的EFKA-46、47、48、452、LP4008、4009、LP4010、LP4050、LP4055、400、401、402、403、450、451、453、4540、4550、LP4560、120、150、1501、1502或1503。
作为颜料分散剂,可以使用其它的树脂型颜料分散剂。此外,它们可以单独使用或混合2种以上使用。
<表面活性剂>
作为表面活性剂,例如可以使用聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱盐、硬脂酸钠、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺及聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等阴离子性表面活性剂;聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯及聚乙二醇单月桂酸酯等非离子性表面活性剂;烷基季铵盐及它们的环氧乙烷加成物等阳离子性表面活性剂;烷基二甲基氨基醋酸甜菜碱等烷基甜菜碱;或烷基咪唑啉等两性表面活性剂。它们可以单独使用或混合2种以上使用。
《活性能量射线聚合引发剂(C)》
活性能量射线聚合引发剂(C)、例如光聚合引发剂赋予树脂以通过照射紫外线及电子线等活性能量射线而固化的性质。活性能量射线聚合引发剂(C)优选相对于颜料(B)以5至200重量%的比率使用,从对活性能量射线的感应性及显影性的观点出发,更优选相对于颜料(B)以10至150重量%的比率使用。
作为活性能量射线聚合引发剂(C),例如可以使用苯乙酮系活性能量射线聚合引发剂、苯偶姻系活性能量射线聚合引发剂、二苯甲酮系活性能量射线聚合引发剂、噻吨酮系活性能量射线聚合引发剂、三嗪系活性能量射线聚合引发剂、硼酸酯系光活性能量射线聚合引发剂、咔唑系活性能量射线聚合引发剂、咪唑系活性能量射线聚合引发剂或肟酯系活性能量射线聚合引发剂。
作为苯乙酮系活性能量射线聚合引发剂,例如可列举出4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮及2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮。
作为苯偶姻系活性能量射线聚合引发剂,例如可列举出苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚及苯偶酰二甲基缩酮。
作为二苯甲酮系活性能量射线聚合引发剂,例如可列举出二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酰化二苯甲酮及4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚。
作为噻吨酮系活性能量射线聚合引发剂,例如可列举出噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮及2,4-二异丙基噻吨酮。
作为三嗪系活性能量射线聚合引发剂,例如可列举出2,4,6-三氯-均三嗪、2-苯基-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲苯基)-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2-胡椒基-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-苯乙烯基-均三嗪、2-(萘-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪及2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪。
它们可以单独使用或混合2种以上使用。
活性能量射线聚合引发剂(C)中可以并用增感剂。
作为增感剂,例如可以使用α-酰氧基酯、酰基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、苯偶酰、9,10-菲醌、樟脑醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基异二苯代酚酞(isophthalophenone)、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮或4,4’-二乙基氨基二苯甲酮。
当将活性能量射线聚合引发剂(C)与增感剂并用时,增感剂优选相对于活性能量射线聚合引发剂(C)以3至60重量%的比率使用,从对活性能量射线的感应性及显影性的观点出发,更优选相对于活性能量射线聚合引发剂(C)以5至50重量%的比率使用。
<活性能量射线固化性单体(D)>
活性能量射线固化性单体(D)是通过活性能量射线照射而固化生成树脂的单体(单体)及/或低聚物。
作为活性能量射线固化性单体(D),例如可以使用直链或支链烷基(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酸环状烷基酯类、(甲基)丙烯酸氟烷基酯类、(甲基)丙烯酰氧基改性聚二甲基硅氧烷(硅酮大分子单体)类、具有杂环的(甲基)丙烯酸酯类、具有芳香族环的(甲基)丙烯酸酯类、(聚)烷撑二醇单烷基醚(甲基)丙烯酸酯类、具有羧基的(甲基)丙烯酸酯类、具有羟基的(甲基)丙烯酸酯类、(聚)烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯类、二(甲基)丙烯酸酯类、具有叔氨基的(甲基)丙烯酸酯类、三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯类、环氧基(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酰基改性树脂低聚物类、乙烯基类、乙烯基醚类、酰胺类或丙烯腈。
作为直链或支链烷基(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(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)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸异肉豆蔻基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、及(甲基)丙烯酸异硬脂基酯。
作为(甲基)丙烯酸环状烷基酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己基酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊基氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧基乙基酯及(甲基)丙烯酸异冰片酯。
作为(甲基)丙烯酸氟烷基酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸三氟乙基酯、(甲基)丙烯酸八氟戊基酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙基酯及(甲基)丙烯酸四氟丙基酯。
作为具有杂环的(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸四氢糠基酯及(甲基)丙烯酸3-甲基-3-氧杂环丁烷基酯。
作为具有芳香族环的(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸对枯基苯氧基乙基酯、对枯基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯及壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯。
作为(聚)烷撑二醇单烷基醚(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁基酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基丙基酯、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、二乙二醇单-2-乙基己基醚(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇单甲基醚(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单月桂基醚(甲基)丙烯酸酯、及聚乙二醇单硬脂基醚(甲基)丙烯酸酯。
作为具有羧基的(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸、丙烯酸二聚物、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基六氢邻苯二甲酸酯、环氧乙烷改性琥珀酸(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙基酯及ω-羧基聚己内酯(甲基)丙烯酸酯。
作为具有羟基的(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯、2-丙烯酰氧基乙基-2-羟基乙基(甲基)邻苯二甲酸酯、二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇-丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇-四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇-四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸甘油酯。
作为(聚)烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇-丙二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇-四亚甲基二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇-四亚甲基二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、及2-乙基,2-丁基-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
作为二(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出二羟甲基二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、硬脂酸改性季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯、四氢呋喃改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性双酚F二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性双酚F二(甲基)丙烯酸酯、四氢呋喃改性双酚F二(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酸锌、环氧乙烷改性磷酸三丙烯酸酯及二(甲基)丙烯酸甘油酯。
作为具有叔氨基的(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙基酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙基酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基丙基酯及(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙基酯。
作为三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、及二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
作为环氧基(甲基)丙烯酸酯类,例如可列举出甘油三缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、甘油二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、聚甘油聚缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、1,6-丁二醇二缩水甘油醚、烷基缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、烯丙基缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、苯基缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、氧化苯乙烯-(甲基)丙烯酸加成物、双酚A二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、环氧丙烷改性双酚A二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、双酚F二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、环氧氯丙烷改性邻苯二甲酸-(甲基)丙烯酸加成物、环氧氯丙烷改性六氢邻苯二甲酸-(甲基)丙烯酸加成物、乙二醇二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、聚乙二醇二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、丙二醇二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、聚丙二醇二缩水甘油醚-(甲基)丙烯酸加成物、线型酚醛型环氧树脂-(甲基)丙烯酸加成物、甲酚线型酚醛型环氧树脂-(甲基)丙烯酸加成物、及其它的环氧树脂-(甲基)丙烯酸加成物。
作为(甲基)丙烯酰基改性树脂低聚物类,例如可列举出(甲基)丙烯酰基改性异氰脲酸酯、(甲基)丙烯酰基改性聚氨酯、(甲基)丙烯酰基改性聚酯、(甲基)丙烯酰基改性三聚氰胺、(甲基)丙烯酰基改性硅酮、(甲基)丙烯酰基改性聚丁二烯及(甲基)丙烯酰基改性松香。
作为乙烯基类,例如可列举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯及(甲基)丙烯酸烯丙酯。
作为乙烯基醚类,例如可列举出羟基乙基乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚及季戊四醇三乙烯基醚。
作为酰胺类,例如可列举出(甲基)丙烯酰胺、N-羟基甲基(甲基)丙烯酰胺及N-乙烯基甲酰胺。
作为活性能量射线固化性单体(D),可以使用其它化合物。此外,关于活性能量射线固化性单体(D)已述的化合物可以单独使用或混合2种以上使用。
《溶剂(E)》
溶剂(E)起到使颜料(B)充分地分散到颜料载体中的作用。此外,溶剂(E)使感光性树脂容易按照干燥膜厚为例如0.2至5μm的范围内的方式涂布到透明基板等基板、例如玻璃基板上。
作为溶剂(E),例如可以使用1,2,3-三氯丙烷、1,3-丁烷二醇、1,3-丁二醇、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,4-二噁烷、2-庚酮、2-甲基-1,3-丙二醇、3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮、3,3,5-三甲基环己酮、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲基-1,3-丁二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁醇、3-甲氧基丁基乙酸酯、4-庚酮、间二甲苯、间二乙基苯、间二氯苯、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、正丁醇、正丁基苯、乙酸正丙基酯、N-甲基吡咯烷酮、邻二甲苯、邻氯甲苯、邻二乙基苯、邻二氯苯、对氯甲苯、对二乙基苯、仲丁基苯、叔丁基苯、γ-丁内酯、异丁醇、异佛尔酮、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单叔丁基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单丁基醚乙酸酯、乙二醇单丙基醚、乙二醇单己基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、二异丁基酮、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇单异丙基醚、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚、环己醇、环己醇乙酸酯、环己酮、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇甲基醚乙酸酯、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单丁基醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙酮醇、三乙酸甘油酯、三丙二醇单丁基醚、三丙二醇单甲基醚、丙二醇二乙酸酯、丙二醇苯基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚丙酸酯、苄醇、甲基异丁基酮、甲基环己醇、醋酸正戊酯、醋酸正丁酯、醋酸异戊酯、醋酸异丁酯、醋酸丙酯、或二元酸酯。
这些当中,从与树脂(A)的相容性良好的方面出发,优选使用丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、及乙二醇单乙基醚乙酸酯等二醇乙酸酯类、或环己酮等酮类。
作为溶剂(E),可以使用其它的溶剂。此外,它们可以单独使用或混合2种以上使用。
使用溶剂(E)时,可以将感光性着色组合物调节至适当的粘度,从而形成作为目标的均匀膜厚的着色层。从该观点出发,溶剂(E)相对于颜料(B)优选以800至4000重量%的比率使用。
《流平剂》
为了能够容易地在基板上形成平坦性优异的涂膜,上述感光性着色组合物优选进一步包含流平剂。
作为流平剂,优选主链上具有聚醚结构或聚酯结构的二甲基硅氧烷。作为主链上具有聚醚结构的二甲基硅氧烷,例如可列举出Dow CorningToray公司制造的FZ-2122及BYK Chemie公司制造的BYK-333。此外,作为主链上具有聚酯结构的二甲基硅氧烷,例如可列举出BYK Chemie公司制造的BYK-310及BYK-370。也可以将主链上具有聚醚结构的二甲基硅氧烷与主链上具有聚酯结构的二甲基硅氧烷并用。
当使用流平剂时,感光性着色组合物中的流平剂的浓度通常设定为0.003至0.5重量%的范围内。
为了辅助流平剂的功能,感光性着色组合物中可以添加阴离子性、阳离子性、非离子性或两性的表面活性剂。感光性着色组合物中,可以仅添加1种表面活性剂,也可以混合2种以上添加。
作为辅助流平剂的功能的阴离子性表面活性剂,例如可列举出聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱盐、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺及聚氧乙烯烷基醚磷酸酯。
作为辅助流平剂的功能的阳离子性表面活性剂,例如可列举出烷基季铵盐及它们的环氧乙烷加成物。
作为辅助流平剂的功能的非离子性表面活性剂,例如可列举出聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯及聚乙二醇单月桂酸酯。
作为辅助流平剂的功能的两性表面活性剂,例如可列举出烷基二甲基氨基醋酸甜菜碱等烷基甜菜碱及烷基咪唑啉。
作为辅助流平剂的功能的表面活性剂,可以使用氟系表面活性剂或硅酮系表面活性剂。
《其它的成分》
上述感光性着色组合物可以进一步包含其它的成分。例如,为了提高其粘度的经时稳定性,该感光性着色组合物中可以含有储藏稳定剂。此外,为了提高着色层与基板的密合性,该感光性着色组合物中可以含有硅烷偶联剂等密合提高剂。
作为储藏稳定剂,例如可列举出苄基三甲基氯化铵及二乙基羟基胺等季铵氯化物类;乳酸及草酸等有机酸类;上述有机酸的甲基酯类;叔丁基焦儿茶酚等儿茶酚类;三苯基膦、四乙基膦及四苯基膦等有机膦类;以及亚磷酸盐类。储藏稳定剂相对于颜料(B)100重量份以例如0.1至10重量份的比率使用。
作为硅烷偶联剂,例如可列举出乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、及乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷类;γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等(甲基)丙烯酰基硅烷类;β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)甲基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、及γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等环氧基硅烷类;N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、及N-苯基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等氨基硅烷类;以及γ-巯基丙基三甲氧基硅烷及γ-巯基丙基三乙氧基硅烷等硫代硅烷类。
硅烷偶联剂优选相对于颜料(B)100重量份以0.01至10重量份的比率、更优选以0.05至5重量份的比率使用。
《感光性着色组合物的制造方法》
上述感光性着色组合物例如通过以下的方法来制造。
首先,准备颜料(B)。作为颜料(B),优选使用实施盐磨处理而微细化的颜料。
盐磨处理是指如下处理:使用捏合机、双辊磨、三辊磨、球磨机、磨碎机及砂磨机等混炼机,将颜料、水溶性无机盐和水溶性有机溶剂的混合物边加热边进行机械混炼后,通过水洗除去水溶性无机盐和水溶性有机溶剂。认为水溶性无机盐作为破碎助剂起作用,在盐磨时利用无机盐的高硬度使颜料破碎,由此产生活性面,引起结晶生长。因此,在混炼时同时引起颜料的破碎及结晶生长,因此,根据混炼条件得到一次粒径不同的颜料。
为了通过加热而促进结晶生长,加热温度优选为40至150℃的范围内。加热温度低于40℃时,无法充分地引起结晶生长,颜料粒子的形状接近于无定型,所以不优选。另一方面,加热温度超过150℃时,结晶生长过度进行,颜料的一次粒径变大,所以作为滤色器用着色组合物的着色料不优选。此外,从盐磨处理颜料的一次粒子的粒度分布和盐磨处理所需的费用的平衡的观点出发,盐磨处理的混炼时间优选为2至24小时。
通过将对颜料进行盐磨处理时的条件最优化,可得到1次粒子的平均粒径非常小、1次粒子的粒度分布的幅度窄、即具有尖锐的粒度分布的颜料。
颜料(B)的通过TEM(透射型电子显微镜)求得的一次粒径优选为20至100nm的范围。其一次粒径小于20nm时,难以使颜料(B)分散到有机溶剂中。此外,其一次粒径大于100nm时,难以得到充分的对比度。特别优选的一次粒径的范围为25至85nm。
盐磨处理中使用的水溶性无机盐例如为氯化钠、氯化钡、氯化钾或硫酸钠。从价格的方面出发,优选使用氯化钠(食盐)。从处理效率和生产效率这两方面出发,水溶性无机盐优选相对于颜料以50至2000重量%的比率使用,更优选相对于颜料以300至1000重量%的比率使用。
盐磨处理中使用的水溶性有机溶剂起到将颜料及水溶性无机盐润湿的作用,只要溶解(混和)于水且实质上不溶解水溶性无机盐,则没有特别限定。但是,由于在盐磨时温度上升而溶剂处于易蒸发的状态,所以从安全性的观点出发,水溶性有机溶剂的沸点优选为120℃以上。
作为水溶性有机溶剂,例如可以使用2-甲氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-(异戊氧基)乙醇、2-(己氧基)乙醇、二乙二醇、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、三乙二醇、三乙二醇单甲基醚、液态聚乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、二丙二醇、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚或液态聚丙二醇。水溶性有机溶剂优选相对于颜料100重量份以5至1000重量份的比率使用,更优选相对于颜料100重量份以50至500重量份的比率使用。
在盐磨处理时,可以根据需要添加树脂。该树脂的种类没有特别限定,例如可以使用天然树脂、改性天然树脂、合成树脂或被天然树脂改性而成的合成树脂。该树脂优选在室温下为固体且为水不溶性,除此以外更优选在上述有机溶剂中部分可溶。该树脂优选相对于颜料100重量份以5至200重量份的比率使用。
在上述感光性着色组合物的制造中,准备颜料(B)后,将树脂(A)、颜料(B)、溶剂(E)和任意的颜料分散剂混合。接着,使用三辊磨、双辊磨、砂磨机、捏合机及磨碎机等各种分散手段,使颜料(B)均匀分散到包含树脂(A)及溶剂(E)的混合液中。进而,在该分散液中添加活性能量射线聚合引发剂(C)及活性能量射线聚合性单体(D)等。如上所述,得到感光性着色组合物。另外,在制造包含2种以上的颜料的感光性着色组合物时,首先,调制颜料的种类不同的多个分散液,然后,将它们混合。
优选采用离心分离、烧结滤器及膜滤器等手段,从如上所述得到的感光性着色组合物中除去5μm以上的粗大粒子、优选为1μm以上的粗大粒子、更优选为0.5μm以上的粗大粒子及混入的尘土。
《滤色器》
接着,对本发明的一个方式的滤色器进行说明。
本发明的一个方式的滤色器在透明基板及反射基板等基板上具备由上述的感光性着色组合物形成的滤波器节或黑色矩阵。一般的滤色器包含至少1个红色滤波器节、至少1个绿色滤波器节及至少1个蓝色滤波器节、或者包含至少1个品红色滤波器节、至少1个青色滤波器节及至少1个黄色滤波器节。
作为透明基板,例如可以使用钠钙玻璃、低碱硼硅酸玻璃及无碱铝硼硅酸玻璃等玻璃板、或聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂板。在液晶显示装置中使用时,为了面板化后的液晶分子的驱动,可以在玻璃板或树脂板的表面形成由氧化铟及氧化锡等形成的透明电极。
利用光刻法的滤波器节及黑色矩阵的形成例如通过下述方法进行。
首先,将上述感光性着色组合物涂布到透明基板上。在该涂布中使用旋涂及模涂等涂布方法。
根据需要使涂膜干燥后,将具有规定的图案的掩模按照与该涂膜接触的方式或离开的方式设置,隔着该掩模对涂膜照射紫外线等光。或者,对涂膜进行激光束描绘或电子线描绘来代替进行使用了光掩模的曝光。由此,在照射了光或电子射线的照射部中,使涂膜固化。
接着,将涂膜供于显影处理。由此,从涂膜除去未固化部即未曝光部。作为显影液,例如使用碳酸钠水溶液及氢氧化钠水溶液等碱水溶液、或二甲基苄基胺及三乙醇胺等有机碱。显影液可以进一步包含消泡剂及表面活性剂等添加剂。在显影处理中,可以利用例如喷淋显影法、喷雾显影法、浸渍显影法或浸润(puddle,液坑)显影法。
然后,根据需要,对通过显影得到的图案实施用于促进聚合反应的加热。如上所述分别得到滤波器节及黑色矩阵。另外,通常,黑色矩阵在形成滤波器节之前形成。
在上述方法中,在使涂膜干燥后,在涂膜的曝光之前,可以在上述涂膜上涂布水溶性或碱可溶性树脂、例如聚乙烯基醇或水溶性丙烯酸树脂并使其干燥。包含水溶性或碱可溶性树脂的涂膜可防止在曝光时氧阻碍聚合反应的现象。因此,若形成该涂膜,则能够提高由感光性着色组合物形成的涂膜对曝光光的感度。
在上述的方法中,利用光刻法,在基板上分别直接形成滤波器节及黑色矩阵。
在上述的方法中,使用之前说明的感光性着色组合物来形成黑色矩阵,但在黑色矩阵中可以使用其它的材料。例如,作为黑色矩阵,可以形成铬层、铬层与氧化铬层的多层膜、及氮化钛层等由无机物形成的层。
在形成滤波器节之前,可以在基板上形成薄膜晶体管(TFT)。在有源矩阵驱动方式的液晶显示装置中,在TFT基板上形成滤色器时,与在对置基板上形成滤色器时相比,可实现更高的开口率,因此,可实现更高的亮度。
可以在滤色器层上形成外敷层或电极。当在TFT基板上的滤色器层上依次形成外敷层及多个像素电极时,可以在滤色器层及外敷层中设置用于将像素电极与TFT电连接的贯通孔。
《再加工》
在上述的滤色器的制造工序中,当在滤波器节及黑色矩阵等着色层中发现不良情况时,使用再加工液、例如高浓度的强碱性溶液作为剥离液将着色层从基板上剥离而将基板再生,将该再生的基板再利用于滤色器的制造中。即,可以进行基板的再加工。
再加工液的pH高,例如包含KOH及NaOH中的至少一者、有机碱、亲水性溶剂、表面活性剂和水。作为再加工液,例如可以使用PARKERCORPORATION公司制造的PK-CFR310、PK-CFR320或PK-CFR370、横滨油脂工业株式会社制造的Semi Clean DF-7或EP-10、或株式会社Mitsuwaka纯药研究所制造的アンラストクリ一ナ一22。
在基板的再加工中,将由感光性着色组合物形成的涂膜在230℃下烧成60分钟而成的着色层优选相对于65℃的再加工液100g显示30至120mg的溶解度。当该溶解度小时,有可能无法使用再加工液将着色层从基板上剥离、或者以比较大块的形态产生剥离片。若剥离片以比较大块的形态存在于再加工液中,则用于净化使用过的再加工液的过滤器容易产生筛孔堵塞。另一方面,当该溶解度大时,即使使用弱碱溶液作为再加工液也能够将着色层从基板上剥离,但其另一方面,由感光性着色组合物形成的涂膜的显影速度显著提高。因此,难以制造高精细的滤色器。
在使用上述的感光性着色组合物时,通过构成单元(a)与构成单元(b)和/或构成单元(c)的协同效果,能够将上述溶解度设定为30至120mg,此外,能够以充分小的尺寸产生剥离片。因此,能够实现优异的再加工性。
《液晶显示装置》
上述滤色器例如可以在液晶显示装置或固体摄像元件中使用。以下,对包含滤色器的液晶显示装置的一个例子进行说明。
彩色液晶显示装置包含液晶显示面板和任意地将液晶显示面板照亮的背光或前照灯。液晶显示面板只要是使用滤色器来显示彩色图像,则可以采用扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、面内切换(IPS)模式、垂直取向(VA)模式及光学补偿弯曲(OCB)模式等任意的显示模式。
液晶显示面板包含第1及第2基板和液晶层。
第1及第2基板隔开间隙而彼此对置。第1及第2基板间的距离通过它们之间夹杂的粒状间隔物或形成于它们中的至少一者上的柱状间隔物而保持恒定。
在第1及第2基板间设置有具有框形状的片材层。在片材层上设置有作为注入口发挥作用的缺失部。向由第1及第2基板与片材层围成的空间中通过上述注入口注入液晶材料。填满该空间的液晶材料形成液晶层。另外,该注入口被密封材料密封。
第1及第2基板各自包含绝缘基板。第1及第2基板中的至少一者进一步包含位于绝缘基板与液晶层之间的电极。该电极根据需要被取向膜被覆。此外,第1及第2基板中的一者进一步包含滤色器。滤色器位于包含其的第1或第2基板的绝缘基板与液晶层之间。
典型的是,液晶显示面板进一步包含粘贴在第1及第2基板中的至少一者上的偏振片。液晶显示面板可以进一步包含波阻片。
以下,记载了本发明的实施例。另外,这些实施例应该理解成是为了使得本发明的理解及实施变得容易的例子,并不是对本发明的范围进行限定。
(定义)
在下述实施例及比较例中,“份”及“%”分别表示“重量份”及“重量%”。
此外,以下记载的树脂的分子量是在下述条件下测定得到的聚苯乙烯换算的数均分子量或重均分子量。具体而言,在Tosoh株式会社制造的凝胶渗透色谱仪“HLC-8120GPC”中,将4根分离柱串联连接。这些分离柱的填充材料按照这些柱子的连接顺序分别使用Tosoh株式会社制造的“TSK-GEL SUPER H5000”、“TSK-GEL SUPER H4000”、“TSK-GEL SUPERH3000”及“TSK-GEL SUPER H2000”,流动相使用四氢呋喃。
(树脂溶液1的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮233份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加甲基丙烯酸20份、对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯(东亚合成株式会社制ARONIXM110)30份、甲基丙烯酸苄基酯19份、甲基丙烯酸甲酯16份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯15份、及2,2′-偶氮二异丁腈1.33份的混合物。滴加结束后,将反应再继续3小时,得到重均分子量(Mw)为16000的树脂溶液。
将树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液1。
(树脂溶液2至15及比较树脂溶液1至6的调制)
除了将各种成分的比率如表1至3所示那样变更以外,通过与对树脂溶液1说明的同样的方法,调制了树脂溶液2至15及比较树脂溶液1至6。将重均分子量的测定结果示于表1至3中。
Figure BDA0000095691060000411
Figure BDA0000095691060000421
Figure BDA0000095691060000431
另外,表1至3中记载的简称所表示的物质或事项具体而言如下所述。
·MAA:甲基丙烯酸
·AA:丙烯酸
·GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
·THPA:四氢马来酸酐
·M110:东亚合成公司制ARONIXM110(对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯)
·FA-513M:日立化成公司制造Fancryl FA-513M(甲基丙烯酸二环戊基酯)
·FA-512MT:日立化成公司制造Fancryl FA-512MT(甲基丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯)
·BzMA:甲基丙烯酸苄基酯
·2MTA:丙烯酸2-甲氧基乙酯
·St:苯乙烯
·MMA:甲基丙烯酸甲酯
·EMA:甲基丙烯酸乙酯
·BMA:甲基丙烯酸正丁酯
·HEMA:甲基丙烯酸2-羟基乙酯
·GLMA:甲基丙烯酸甘油酯
·MOI:昭和电工公司制Karenz MOI(2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯)
·Mw:重均分子量
此外,以下记载了表1至3的注释。
·注1:在共聚物中的GMA上加成AA及THPA。
·注2:在共聚物中的GMA上加成MAA及THPA。
·注3:在共聚物中的HEMA上加成THPA。
·注4:在共聚物中的GMA上加成MAA。
·注5:在共聚物中的MAA上加成GMA。
(树脂溶液16)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮207份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加甲基丙烯酸20份、对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯(东亚合成株式会社制ARONIXM110)20份、甲基丙烯酸甲酯45份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯8.5份及2,2′-偶氮二异丁腈1.33份的混合物。滴加结束后,将反应再继续3小时,得到共聚物溶液。
接着,停止向烧瓶内供给氮气,继而,边向烧瓶内供给干燥空气,边将所得到的共聚物溶液的全部量搅拌1小时。然后,将共聚物溶液冷却至室温,在70℃下用3小时向其中滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯(昭和电工公司制Karenz MOI)6.5份、月桂酸二丁基锡0.08份及环己酮26份的混合物。
将如上所述得到的树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液16。将对树脂溶液16得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(树脂溶液17)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮207份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加甲基丙烯酸20份、对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯(东亚合成株式会社制ARONIXM110)20份、甲基丙烯酸甲酯45份、甘油单甲基丙烯酸酯8.5份及2,2′-偶氮二异丁腈1.33份的混合物。滴加结束后,将反应再继续3小时,得到共聚物溶液。
接着,停止向烧瓶内供给氮气,继而,边向烧瓶内供给干燥空气,边将所得到的共聚物溶液的全部量搅拌1小时。然后,将共聚物溶液冷却至室温,在70℃下用3小时向其中滴加2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯6.5份、月桂酸二丁基锡0.08份及环己酮26份的混合物。
将如上所述得到的树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液17。将对树脂溶液17得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(树脂溶液18的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮370份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯(东亚合成株式会社制ARONIXM110)18份、甲基丙烯酸苄基酯10份、甲基丙烯酸缩水甘油酯18.2份、甲基丙烯酸甲酯25份及2,2′-偶氮二异丁腈2.0份的混合物。滴加结束后,在100℃下再反应3小时。
接着,向该溶液中添加将偶氮二异丁腈1.0份用环己酮50份溶解而得到的溶液,在100℃下再继续反应1小时。
接着,将烧瓶内的气体用空气置换,向烧瓶内供给丙烯酸9.3份(缩水甘油基的100%)、三(二甲基氨基)苯酚0.5份及氢醌0.1份。在120℃下继续反应6小时,在固体成分的酸值达到0.5时结束反应。
进而,在上述溶液中加入四氢邻苯二甲酸酐19.5份(生成的羟基的100%)及三乙胺0.5份,在120℃下反应3.5小时。由此得到丙烯酸树脂的溶液。
将该树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液18。将对树脂溶液18得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(树脂溶液19的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮233份,将其升温至110℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加苯乙烯4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯27份、甲基丙烯酸甲酯27份、丙烯酸2-甲氧基乙酯8份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯6份、及二甲基2,2′-偶氮二(2-甲基丙酸酯)13份的混合物。滴加结束后,在110℃下再反应3小时,得到共聚物。
接着,将烧瓶内的气体用空气置换,向烧瓶内供给甲基丙烯酸16份(缩水甘油基的100%)、环己酮16份、三(二甲基氨基)苯酚0.5份及氢醌0.1份。在100℃下继续反应6小时,在固体成分的酸值达到0.5时结束反应。
进而,在上述溶液中加入四氢邻苯二甲酸酐11份(丙烯酸树脂中的羟基的30%)及三乙胺0.5份,在90℃下反应3.5小时。由此,得到丙烯酸树脂的溶液。
将该树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液19。将对树脂溶液19得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(树脂溶液20的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮233份,将其升温至110℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加甲基丙烯酸30份、甲基丙烯酸苄基酯10份、甲基丙烯酸甲酯16份、丙烯酸2-甲氧基乙酯6份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯6份及二甲基2,2′-偶氮二(2-甲基丙酸酯)13份的混合物。滴加结束后,在110℃下再反应3小时。
接着,将烧瓶内的气体用空气置换,向烧瓶内供给甲基丙烯酸缩水甘油酯32份(羧基的66%)、环己酮32份、三(二甲基氨基)苯酚0.5份及氢醌0.1份。在90℃下继续反应6小时,得到丙烯酸树脂的溶液。这里,由反应前后的聚合物的酸值的变化求出甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应率。其结果是,反应率为99%。
将该树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液20。将对树脂溶液20得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(树脂溶液21的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮233份、甲基丙烯酸20份、对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯30份、甲基丙烯酸苄基酯19份、甲基丙烯酸甲酯16份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯15份及辛基硫醇15份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,向烧瓶内的液体中添加2,2′-偶氮二异丁腈1.33份。继续反应5小时,得到重均分子量(Mw)为1500的树脂溶液。
将该树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液21。将对树脂溶液21得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(树脂溶液22的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮233份、甲基丙烯酸20份、对枯基苯酚环氧乙烷改性丙烯酸酯30份、甲基丙烯酸苄基酯19份、甲基丙烯酸甲酯16份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯15份及辛基硫醇11份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,向烧瓶内的液体中添加2,2′-偶氮二异丁腈0.9份。继续反应5小时,得到重均分子量(Mw)为25000的树脂溶液。
将该树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到树脂溶液22。将对树脂溶液22得到的重均分子量的测定结果示于表1至3中。
(分散树脂溶液的调制)
在具备温度计、冷却管、氮气导入管、滴加管及搅拌装置的可拆式四口烧瓶中注入环己酮233份,将其升温至80℃。将烧瓶内的气体用氮气置换后,用2小时从滴加管向烧瓶内的液体中滴加甲基丙烯酸13份、甲基丙烯酸甲酯10份、甲基丙烯酸丁酯77份及2,2′-偶氮二异丁腈1.33份的混合物。滴加结束后,将反应再继续3小时,得到重均分子量(Mw)为25000的树脂溶液。
将该树脂溶液冷却至室温后,取其约2g作为样品,将其在180℃下加热20分钟测定不挥发成分。利用该测定结果,在上述合成的树脂溶液中添加环己酮以使得不挥发成分达到20重量%。如上所述,得到分散树脂溶液。
(滤色器用感光性着色组合物的调制)
通过以下的方法分别调制实施例1至18及20至26以及比较例1至10的颜料分散体。
首先,将颜料、分散剂(日本Lubrizol公司制造的“Solsperse 20000”)、分散树脂溶液及溶剂(丙二醇单甲基醚乙酸酯)混合,使颜料均匀地分散在该混合液中。在该混合及分散中,利用了使用氧化锆珠作为粉碎介质的行星式球磨机。如上所述,分别得到实施例1至18及20至26以及比较例1至10的颜料分散体。
此外,通过以下的方法调制了实施例19的颜料分散体。
首先,将颜料、分散剂(日本Lubrizol公司制“Solsperse 20000”)、树脂溶液3及溶剂(丙二醇单甲基醚乙酸酯)混合,使颜料均匀地分散在该混合液中。在该混合及分散中,利用了使用氧化锆珠作为粉碎介质的行星式球磨机。如上所述,得到实施例19的颜料分散体。
表4至6中记载了这些颜料分散体的各成分的种类及含有率以及颜料的颜料索引号。
Figure BDA0000095691060000511
Figure BDA0000095691060000521
另外,表4至6中记载的简称所表示的物质具体而言如下所述。
·P.R.254:C.I.颜料红254(二酮基吡咯并吡咯系红色颜料)
·P.R.177:C.I.颜料红177(蒽醌系红色颜料)
·P.Y.150:C.I.颜料黄150(偶氮甲碱系黄色颜料)
·P.G.36:C.I.颜料绿36(卤化铜酞菁系绿色颜料)
·P.B.15:6:C.I.颜料蓝15:6(铜酞菁系蓝色颜料)
·P.V.23:C.I.颜料紫23(二噁嗪系紫色颜料)
·CB:炭黑(Degussa公司制Pritex75)
此外,以下记载了表4至6的注释。
·注6:变更为树脂溶液3。
接着,将实施例1至26以及比较例1至6及8至10的颜料分散体分别与树脂溶液、活性能量射线固化性单体(二季戊四醇六丙烯酸酯)、活性能量射线聚合引发剂(2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮)、增感剂(2,4-二乙基噻吨酮)及溶剂(丙二醇单甲基醚乙酸酯)如表7至9所示那样混合。充分搅拌后,用过滤器过滤,从该分散液中除去直径为1μm以上的粗大粒子。如上所述,分别调制了实施例1至26以及比较例1至6及8至10的感光性着色组合物。
此外,除了使用以1∶1的重量比包含比较树脂溶液与树脂溶液3的混合溶液作为树脂溶液以外,通过对比较例1进行说明的同样的方法,调制了比较例7的感光性着色组合物。
Figure BDA0000095691060000561
(分散稳定性评价)
用E型粘度计(TOKI SANGYO公司制造的TUE-20L型)测定通过上述方法得到的感光性着色组合物在25℃下的粘度。具体而言,将转速设定为20rpm,在制造感光性着色组合物的当天和将其在40℃的恒温室内保存7天后进行粘度的测定。并且,对于制造感光性着色组合物的当天的粘度、即初期粘度(η0:mPa·s)和在40℃的恒温室内保存7天后的粘度(η7:mPa·s),参照下述基准,评价各感光性着色组合物的保存稳定性。将其结果归纳于下述表10至12中。
○:比η7/η0小于1.20,基本没有引起粘度的上升,分散稳定性良好。
△:比η7/η0为1.20以上且小于1.50,稍微见到粘度的上升,分散稳定性有些差。
(着色图案的形成及显影性评价)
将红色、绿色及蓝色的感光性着色组合物分别旋涂到10cm×10cm的透明玻璃基板上,将其在70℃下预烘烤20分钟,得到干燥膜厚为约2.0μm的涂膜。
接着,隔着掩模对该涂膜照射紫外线。这里,曝光量设定为50mJ/cm2。此外,作为掩模,使用遮光部和光透射部设置成带状的物质。
接着,使用碱显影液对涂膜进行显影。这里,通过观察显影的进行情况,求出至未曝光部的整体溶解所需要的从显影开始经过的时间(T1),将显影继续进行时间T1的1.5倍的时间。
如上所述,得到红色、绿色及蓝色的各色的着色图案。
此外,使用黑色的感光性着色组合物,将曝光量变更为100mJ/cm2,除此以外通过与上述同样的方法,得到黑色的着色图案。
观察如上所述得到的着色图案,调查有无剥离,对于其结果和时间T1,参照下述基准,评价各感光性着色组合物的显影性。将其结果归纳于下述表10至12中。
○:时间T1不到60秒且没有图案的剥离。
×:时间T1为60秒以上或产生图案的剥离。
(图案形状评价)
将通过上述方法形成有着色图案的玻璃基板切断为一半的尺寸(5cm×10cm),制成2个试验片。
仅将这些试验片中的一个在设定为230℃的高温烘箱中后烘烤20分钟。接着,将后烘烤后的各试验片切断成1cm见方,用日立制作所制造的溅射装置(E-1030)在设置有该着色图案的面上蒸镀Pt及Pd。接着,使用日立制作所制造的扫描电子显微镜(S-4300),将加速电压设定为15kV,将观察倍率设定为10000倍,观察着色图案的截面形状。并且,对于着色图案的截面形状和玻璃基板的主面与着色图案的截面的边缘部分所成的角度(θ),参照下述基准,评价图案形状。将其结果记载于下述表10至12的记为“后烘烤后”的栏中。
此外,对于未进行后烘烤的剩余试验片,也通过与上述同样的方法进行图案形状的评价。将其结果记载于下述表10至12的记为“显影后”的栏中。
◎:θ<20的正锥形形状。
○:20≤θ≤45的正锥形形状。
△:45<θ≤80的正锥形形状。
×:θ>80的尖锐的正锥形形状或有悬突体。
另外,比较例2中,由于显影时间T1为60秒以上,为不良,所以未进行图案形状评价。
(再加工性评价)
将上述显影性评价中使用的试样、即形成有着色图案的基板在230℃下后烘烤90分钟。
将加热至65℃的30mL的再加工液(横滨油脂工业制Semi Clean DF-7)注入到培养皿中,将试样浸渍到该再加工液中。经过5分钟后,将试样与再加工液一起从培养皿中转移到圆底烧瓶中,接着,将该再加工液用孔径为5μm、直径为3cm的滤纸进行过滤。然后,使用带尺寸测定功能的光学显微镜测定在滤纸上展开的剥离片的大小。
具体而言,该测定通过以下要点进行。即,以500倍的倍率分别观察滤纸中央的区域、距离该中央区域的距离为1cm且将中央区域夹在中间横向并列的2个区域、和距离上述中央区域的距离为1cm且将中央区域夹在中间纵向并列的2个区域。接着,在各视野中从最大长度较大者中依次选择10个剥离片,对于所选择的总计50个剥离片求出最大长度的平均值。并且,对于如上所述得到的最大长度的平均值、即平均最大长度,参照下述基准,评价再加工性。将其结果归纳于下述表10至12中。
◎:溶解(没有用光学显微镜能够确认的剥离片)。
○:平均最大长度小于300μm。
△:平均最大长度为300μm以上且小于500μm。
×:平均最大长度为500μm以上。
Figure BDA0000095691060000601
Figure BDA0000095691060000611
Figure BDA0000095691060000621
在使用了树脂溶液1至18的实施例1至22以及比较例1及4至10中,随着时间的经过而产生的粘度变化小,分散稳定性良好。另一方面,在比较例2及3中,比η7/η0为1.20以上,随着时间的经过粘度大大增加。
此外,在实施例1至26及比较例1至10中的任一者中,后烘烤前的着色图案具有悬突体。即,在实施例1至26及比较例1至10中的任一者中,后烘烤前的图案形状均不良。并且,在比较例1至10中,在后烘烤后图案形状也仍然不良。
与此相对,在实施例1至26中,后烘烤后的着色图案具有正锥形形状的截面。即,在实施例1至26的着色图案中确认到热流动性。这些当中,实施例3、16、19至24及26的着色图案具有最优异的图案形状。
此外,在实施例1至26中,与比较例3相比可实现优异的再加工性,实现了与比较例3、5至8及10同等或比其优异的再加工性。这些当中,在实施例18及23中实现了特别良好的再加工性。

Claims (7)

1.一种感光性着色组合物,其特征在于,其含有树脂(A)、颜料(B)、活性能量射线聚合引发剂(C)、活性能量射线固化性单体(D)和溶剂(E),
所述树脂(A)以50重量%以上的比例包含乙烯基树脂(F),
所述乙烯基树脂(F)以2至50重量%的比例包含具有羧基的构成单元(a),以2至50重量%的比例包含具有选自由下述通式(1)所示的芳香族环、下述通式(2)所示的芳香族环、下述通式(3)所示的脂肪族环、及下述通式(4)所示的脂肪族环组成的组中的1种以上的环状结构的构成单元(b),并且以10至80重量%的比例包含其它的构成单元(c),
通式(1)
Figure FDA0000095691050000011
通式(2)
Figure FDA0000095691050000012
在所述通式(1)及(2)中,R为氢原子或可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基,
通式(3)
通式(4)
Figure FDA0000095691050000014
2.根据权利要求1所述的感光性着色组合物,其特征在于,选自由所述构成单元(a)、(b)及(c)组成的组中的1种以上的构成单元具有烯键。
3.根据权利要求1或2所述的感光性着色组合物,其特征在于,所述构成单元(a)的前体(a1)为选自由丙烯酸及甲基丙烯酸组成的组中的1种以上的单体。
4.根据权利要求1或2所述的感光性着色组合物,其特征在于,所述构成单元(a)所包含的羧基的至少一部分是通过在具有羟基的构成单元上加成多元酸酐、或者在通过具有环氧基的构成单元与不饱和一元酸的加成而形成的羟基上加成多元酸酐而引入的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感光性着色组合物,其特征在于,所述构成单元(b)的前体(b1)为选自由苯乙烯、α-甲基苯乙烯、茚、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、下述通式(5)所示的单体、下述通式(6)所示的单体及下述通式(7)所示的单体组成的组中的1种以上的单体,
通式(5)
Figure FDA0000095691050000021
通式(6)
Figure FDA0000095691050000022
通式(7)
Figure FDA0000095691050000031
在所述通式(5)至(7)中,R1为氢原子或甲基,R2为碳原子数为2或3的亚烷基,R3为可具有苯环的碳原子数为1至20的烷基,n为1至15的整数,m为0至2的整数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的感光性着色组合物,其特征在于,所述构成单元(c)的前体(c1)包含选自由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸乙酯组成的组中的1种以上的单体。
7.一种滤色器,其特征在于,其具备由权利要求1至6中任一项所述的感光性着色组合物形成的滤波器节及黑色矩阵中的至少一者。
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