CN103597381A - 彩色滤光片、ccd传感器、cmos传感器、有机cmos传感器和固态图像传感器 - Google Patents

彩色滤光片、ccd传感器、cmos传感器、有机cmos传感器和固态图像传感器 Download PDF

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Abstract

一种彩色滤光片,所述彩色滤光片包括:红色像素,其中波长为400nm的光的透射率为15%以下,并且波长为650nm的光的透射率为90%以上;绿色像素,其中波长为450nm的光的透射率为5%以下,并且波长在500nm至600nm的范围内的光的透射率为90%以上;和蓝色像素,其中波长为450nm的光的透射率为85%以上,波长为500nm的光的透射率为10%至50%,并且波长为700nm的光的透射率为10%以下。

Description

彩色滤光片、CCD传感器、CMOS传感器、有机CMOS传感器和固态图像传感器
技术领域
本发明涉及彩色滤光片、电荷耦合装置(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、有机CMOS传感器,以及固态图像传感器。
背景技术
彩色滤光片是固态图像传感器、液晶显示器等的重要组分。对于用于固态图像传感器的彩色滤光片特别需要色彩分离上的提高和色彩再现性上的改进。
这种彩色滤光片具有带有多种颜色的着色区域(换言之,着色固化膜),并且通常至少具有红色、绿色和蓝色的着色区域(在下文中,可以称为“彩色图案”,或“着色像素”)。对于形成彩色图案的方法,通过用含有红色、绿色或蓝色着色剂的着色放射线敏感性组合物涂布以形成第一色调的彩色图案,之后曝光和显影,并且如果需要进行加热处理;并且对于第二色调和第三色调重复相同的涂布、曝光和显影,以及,如果需要,进行热处理。
作为用于彩色滤光片的着色剂,广泛地使用颜料,因为它具有鲜艳的色调和高的着色力。特别地,优选使用微粉化并展现合适的色彩分离性质的颜料。
例如,已知的是,当使用具有特定结构的绿色颜料和具有特定结构的黄色颜料的两种着色剂的组合作为在用于液晶显示器装置的彩色滤光片的绿色像素中使用的颜料时,白色亮度提高而没有色温的任何显著改变(参见,例如,日本专利申请公开(JP-A)号2005-173287)。然而,因为需要用于固态图像传感器的彩色滤光片通过降低蓝色和红色像素的透射曲线的交叉点(cross point)而具有图像的提高的色彩分离和提高的色彩再现性,难以通过上面描述的技术获得足够的色彩再现性。
近年来,需要使用超细着色像素(例如,其中一侧的长度为1.0μm以下的彩色图案)用于提高固态图像传感器中的分辨率的目的。然而,已知的是由超细着色像素所致的噪音而导致劣化。
通常,一般使用C.I.颜料红254和C.I.颜料黄139的混合物作为用于红色像素的着色剂。使用C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿7和C.I.颜料黄139的混合物作为用于绿色像素的着色剂。此外,使用C.I.颜料蓝15:6和C.I.颜料紫23的混合物作为用于蓝色像素的着色剂。根据这种构造,形成具有红色、绿色和蓝色的彩色滤光片。
然而,当在固态图像传感器中使用根据红色、绿色和蓝色的相应的着色剂的比例,或其浓度的调节的这种组合时,难以获得噪音与色彩再现性之间的平衡。因此,需要固态图像传感器的图像品质提高。
发明概述
技术问题
本发明在上面描述的情况下做出,并且针对实现以下目标。
具体地,本发明的一个方面是提供一种至少具有红色、绿色和蓝色像素并允许大量的光从其穿过的彩色滤光片,从而当使用该彩色滤光片用于固态图像传感器时,获得具有低噪音和有利的色彩再现性的固态图像传感器。
本发明的另一方面是提供一种具有本发明的彩色滤光片的固态图像传感器如CCD传感器、CMOS传感器或有机CMOS传感器。
问题的解决方案
在这样的情况下,本发明的发明人进行了深入的研究并且发现,当在红色像素中在400nm处的光透射率为15%以下并且在650nm处的光透射率为90%以上,在绿色像素中在450nm处的光透射率为5%以下并且在500nm至600nm的范围内的任意波长处的光透射率为90%以上,并且在蓝色像素中在450nm处的光透射率为85%以上,在500nm处的光透射率为10%至50%,并且在700nm处的光透射率为10%以下时,对于具有红色像素、绿色像素和蓝色像素的彩色滤光片实现了以上目标。
本发明的实施方案描述如下。
<1>一种彩色滤光片,所述彩色滤光片包括:
红色像素,所述红色像素具有15%以下的在400nm的波长的透射率,以及90%以上的在650nm的波长的透射率;
绿色像素,所述绿色像素具有5%以下的在450nm的波长的透射率,以及90%以上的在500nm至600nm的范围内的透射率;和
蓝色像素,所述蓝色像素具有85%以上的在450nm的透射率,10%至50%的在500nm的波长的透射率,以及10%以下的在700nm的波长的透射率。
<2>根据<1>所述的彩色滤光片,其中:
所述红色像素包含C.I.颜料黄139;
所述绿色像素包含C.I.颜料黄185或C.I.颜料黄150中的至少一种;并且
所述蓝色像素包含由下式(M)表示的二吡咯甲川染料:
其中,在式(M)中,R4至R10各自独立地表示氢原子或单价取代基;条件是R4和R9不彼此结合以形成环。
<3>根据<2>所述的彩色滤光片,其中相对于所述绿色像素中包含的着色剂的总质量,所述绿色像素中的C.I.颜料黄185和C.I.颜料黄150的总含量为10质量%至60质量%。
<4>根据<2>所述的彩色滤光片,其中相对于所述红色像素中包含的着色剂的总质量,所述红色像素中的C.I.颜料黄139的含量为20质量%至50质量%。
<5>根据<2>所述的彩色滤光片,其中相对于所述蓝色像素中包含的着色剂的总质量,所述蓝色像素中的所述由式(M)表示的二吡咯甲川染料的含量为10质量%至50质量%。
<6>一种CCD传感器,所述CCD传感器包括根据<1>至<5>中的任一项所述的彩色滤光片。
<7>一种CMOS传感器,所述CMOS传感器包括根据<1>至<5>中的任一项所述的彩色滤光片。
<8>一种有机CMOS传感器,所述有机CMOS传感器包括根据<1>至<5>中的任一项所述的彩色滤光片。
<9>一种固态图像传感器,所述固态图像传感器包括根据<1>至<5>中的任一项所述的彩色滤光片。
在具有红色像素、绿色像素和蓝色像素的本发明的彩色滤光片中,红色像素具有在400nm的波长15%以下的透射率和在650nm的波长90%以上的透射率,绿色像素具有在450nm的波长5%以下的透射率和在500nm至600nm的范围内的任意波长90%以上的透射率,并且蓝色像素具有在450nm的波长85%以上的透射率,在500nm的波长10%至50%的透射率,以及在700nm的波长10%以下的透射率。作为结果,不仅红色像素和绿色像素的透射率的交叉点降低,而且绿色像素和蓝色像素的透射率的交叉点也降低。因此,红色像素与绿色像素之间的边界区域中的杂散光,以及绿色像素与蓝色像素之间的边界区域中的杂散光减少,以使得当在固态图像传感器中使用本发明的彩色滤光片时显著地抑制噪音的产生。
因为彩色滤光片的相应的着色像素具有上面描述的透射率,透射光的量对于每个着色像素增加。因此,当使用本发明的彩色滤光片用于固态图像传感器时,固态图像传感器的灵敏度提高,并且获得更有利的色彩再现性。
特别地,当红色像素含有C.I.颜料黄139、绿色像素含有C.I.颜料黄185或C.I.颜料黄150中的至少一种,以及蓝色像素含有由式(M)表示的二吡咯甲川颜料时,对于相应的着色像素容易地获得所需的透射率。此外,当使用本发明的彩色滤光片用于固态图像传感器时,抑制了噪音的产生,其灵敏度提高,并且对于固态图像传感器获得有利的色彩再现性。
发明的有益效果
根据本发明,当使用具有大透射光量的具有红色、蓝色和绿色像素的彩色滤光片用于固态图像传感器时,彩色滤光片使得能够提供具有小噪音和有利的色彩再现性的固态图像传感器。
此外,通过使用根据本发明的彩色滤光片而提供固态图像传感器如CCD传感器、CMOS传感器或有机CMOS传感器。
附图简述
图1是显示固态图像传感器的构造的截面示意图。
图2显示固态图像传感器的外围电路的构造的实例。
实施方案详述
在下文中,更详细地描述本发明。
下面描述的结构要素的说明基于本发明的代表性实施方案,并且明显本发明不限于它们。
此外,说明书中用术语“至”描述的数值范围是指包括在“至”之前和之后描述的数目分别作为下限和上限的范围。
本发明的彩色滤光片至少具有带有以下光谱特征的红色像素、绿色像素和蓝色像素。
具体地,红色像素具有使得波长为400nm的光的透射率为15%以下,优选14%以下,并且更优选12%以下,并且波长为650nm的光的透射率为90%以上,优选92%以上,并且更优选95%以上的光谱特征。
绿色像素具有使得波长为450nm的光的透射率为5%以下并且波长在500nm至600nm的范围内的光的透射率为90%以上的光谱特征。
蓝色像素具有使得波长为450nm的光的透射率为85%以上,优选86%以上,并且更优选87%以上,波长为500nm的光的透射率为10%至50%,优选30%至50%,更优选35%至49%,并且再更优选38%至48%,并且波长为700nm的光的透射率为10%以下,优选9%以下,并且更优选8%以下的光谱特征。
根据下面描述的方法测量具有上面描述的相应的颜色的像素的光谱特征。
制备了含有用于具有每个颜色的像素的着色剂的放射线敏感性组合物,并且通过如旋涂的方法以特别的厚度涂布在玻璃基板上。之后,使用热板在100℃进行涂布膜的干燥180秒,之后使用热板在200℃进一步干燥、加热处理(换言之,后烘烤)300秒。
对具有着色像素的玻璃基板在400nm至700nm的波长范围内通过使用紫外、可见和近红外分光光度计UV3600(商品名,由ShimadzuCorporation制造)(参考物:玻璃基板)进行透射率测量。
因为本发明的彩色滤光片的红色、绿色或蓝色的相应的像素含有着色剂,因此对于每个波长获得本发明中规定的透射率。
下面描述用于形成具有相应的颜色的像素的着色剂。
红色像素
优选的是红色像素具有使得在400nm的波长处光的透射率为15%以下并且在650nm的波长处的光的透射率为90%以上的光谱特征。作为用于获得这种光谱特征使用的着色剂,优选使用颜料或染料。颜料和染料可以具有任意类型的化学结构。
优选的是红色像素含有红色颜料或红色染料中的至少一种作为红色着色剂以及黄色颜料或黄色染料中的至少一种作为黄色着色剂。更优选的是红色像素含有红色颜料和黄色颜料。
可以使用染料和颜料的混合物。此外,关于具有每个色调的着色剂,可以使用一种类型也可以组合使用两种以上类型。
例如,可以使用两种以上类型的红色着色剂和黄色着色剂的组合,可以使用红色着色剂和两种以上类型的黄色着色剂的组合,也可以使用两种以上类型的红色着色剂和两种以上类型的黄色着色剂的组合。
红色颜料的实例包括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和279。
红色染料的实例包括C.I.酸性红1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、183、198、211、215、216、217、249、252、257、260、266和274。
在这些红色着色剂中,C.I.颜料红166、177、224、242和254是优选的,并且C.I.颜料红色177和254是特别优选的。
黄色颜料的实例包括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和214;和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和73。
黄色染料的实例包括C.I.酸黄1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、42、54、72、73、76、79、98、99、111、112、114、116、184和243;以及C.I.食品黄3。
在这些黄色着色剂中,C.I.颜料黄139是优选的。
红色像素中红色着色剂与黄色着色剂之间的含量比优选为使得在红色像素中波长为400nm的光的透射率为15%以下并且波长为650nm的光的透射率为90%以上。
在这样的情况下,C.I.颜料红254作为红色着色剂是优选的。
绿色像素
对于绿色像素的光谱特征,优选的是绿色像素具有5%以下的波长为450nm的光的透射率和具有90%以上的500nm至600nm的范围内的波长的光的透射率。作为用于获得这种光谱特征的着色剂,优选使用颜料或染料。此外,颜料和染料可以具有任意类型的化学结构。
优选的是绿色像素含有绿色颜料或绿色染料的至少一种作为绿着色剂和黄色颜料或黄色染料的至少一种作为黄色着色剂。更优选的是绿色像素含有绿色颜料和黄色颜料。
可以使用染料和颜料的混合物。此外,对于具有每个色调的着色剂,可以使用一种类型也可以组合使用两种以上类型。
例如,可以使用两种以上类型的绿色着色剂和黄色着色剂的组合,可以使用绿色着色剂和两种以上类型的黄色着色剂的组合,也可以使用两种以上类型的绿色着色剂和两种以上类型的黄色着色剂的组合。
绿色颜料的实例包括C.I.颜料绿7、10、36、37和58。
绿色染料的实例包括C.I.酸绿1、3、5、9、16、25、27和50。
在这些绿着色剂、C.I.颜料绿7、36和58是优选的。C.I.颜料绿36是特别优选的。
黄色颜料的实例包括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和214。
黄色染料的实例包括C.I.酸黄1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、42、54、72、73、76、79、98、99、111、112、114、116、184和243;和C.I.食品黄3。
在这些黄色着色剂中,C.I.颜料黄139、150和185是优选的。C.I.颜料黄150和185是更优选的。
绿色像素中绿色着色剂与黄色着色剂之间的含量比优选使得在绿色像素中波长为450nm的光的透射率为5%以下并且波长在500nm至600nm的范围内的光的透射率为90%以上。
在这种情况下,C.I.颜料绿36优选作为绿色着色剂。
蓝色像素
对于蓝色像素的光谱特征,优选的是蓝色像素具有85%以上的波长为的450nm光的透射率,10%至50%的波长为500nm的光的透射率,并且具有10%以下的波长为700nm的光的透射率。作为用于获得这种光谱特征,优选使用颜料或染料。此外,颜料和染料可以具有任意类型的化学结构。
优选的是蓝色像素含有蓝色颜料或蓝色染料中的至少一种作为蓝色着色剂以及紫色颜料或紫色染料中的至少一种作为紫色着色剂。更优选的是蓝色像素含有具有下面描述的特定结构的蓝色颜料、紫色颜料和黄色颜料。
可以使用染料和颜料的混合物。此外,对于具有每个色调的着色剂,可以使用一种类型也可以组合使用两种以上类型。
例如,可以使用两种以上类型的蓝色着色剂和紫色着色剂的组合,可以使用蓝色着色剂和两种以上类型的紫色着色剂的组合,或可以使用两种以上类型的蓝色着色剂和两种以上类型的紫色着色剂的组合。
蓝色颜料的实例包括C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79和80。
蓝色染料的实例包括C.I.酸蓝1、7、9、15、18、23、25、27、29、40至45、62、70、74、80、83、86、87、90、92、103、112、113、120、129、138、147、158、171、182、192、243和324:1。
在这些蓝色着色剂中,C.I.颜料蓝15:3和15:6是优选的。C.I.颜料蓝15:6是特别优选的。
紫色颜料的实例包括C.I.颜料紫1、19、23、27、32、37和42。
紫色染料的实例包括C.I.酸紫6B、7、9、17和19,以及C.I.酸铬紫K3。
对于紫色颜料,下面描述的由式(M)表示的二吡咯甲川颜料是再更优选的。
蓝色像素中蓝色着色剂与紫色着色剂之间的含量比优选使得在蓝色像素中在450nm处的光的透射率为85%以上,在500nm处的光的透射率为10%至50%,并且在700nm处的光的透射率为10%以下。
在这种情况下,C.I.颜料蓝15:6作为蓝色着色剂是优选的。
由式(M)表示的二吡咯甲川颜料(特定染料)
在本发明中,蓝色像素优选含有由下面的式(M)表示的二吡咯甲川颜料(在下文中,可以适当地称为“特定染料”)。
特定染料可以是由式(M)表示的二吡咯甲川颜料,并且所述特定染料含有得自由式(M)的化合物和金属或金属化合物获得的二吡咯甲川金属配位化合物的结构,或其互变异构体。
Figure BDA0000430224470000101
在式(M)中,R4至R10各自独立地表示氢原子或单价取代基,条件是R4和R9不彼此结合以形成环。
从由式(M)表示的二吡咯甲川化合物和金属或金属化合物获得的二吡咯甲川金属配位化合物或其互变异构体的实例包括由如下所示的式(5)或(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物。
然而,本发明不限于它们。
由式(5)表示的二吡咯甲川金属配位化合物
Figure BDA0000430224470000111
在式(5)中,R4至R9各自独立地表示氢原子或取代基;R10表示氢原子、卤素原子、烷基、芳基或杂环基;Ma表示金属原子或金属化合物;X1表示能够连接至Ma的基团;X2表示中和Ma的电荷的基团;X1和X2可以彼此结合以与Ma形成5元、6元或7元环,条件是R4和R9不彼此结合以形成环。此外,由式(5)表示的二吡咯甲川金属配位化合物包括互变异构体。
对从其释放1至2个氢原子以形成颜料残基的由式(5)表示的二吡咯甲川金属配位化合物上的位点不具体地限定。然而,从合成适合性的角度,R4至R9上任意1或2个位点是优选的,R4、R6、R7和R9上任意1或2个位点是更优选的,并且R4和R9上任意1或2个位点是再更优选的。
本发明中的特定染料优选具有碱可溶性基团。
当在用于将碱基引入至特定染料的方法中使用具有碱可溶性基团的颜料单体或结构单元时,可以将碱可溶性基团引入至由式(5)表示的二吡咯甲川金属配位化合物的R4至R10、X1和X2中的1或2个取代基中的任一个。在这些取代基中,R4至R9和X1中的任一个是优选的,R4、R6、R7和R9中的任一个是更优选的,并且R4和R9中的任一个是再更优选的。
由式(5)表示的二吡咯甲川金属配位化合物可以具有除碱可溶性基团之外的官能团,条件是不影响本发明的效果。
R4至R9的实例包括:卤素原子(例如,氟、氯、或溴);烷基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的直链、支链或环状烷基,其实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、十二烷基、十六烷基、环丙基、环戊基、环己基、1-降冰片基和1-金刚烷基;烯基如具有优选2至48个碳原子,并且更优选2至18个碳原子的烯基,其实例包括乙烯基、烯丙基和3-丁烯-1-基;芳基如具有优选6至48个碳原子并且更优选6至24个碳原子的芳基,其实例包括苯基和萘基;杂环基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至18个碳原子的杂环基,其实例包括2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基和苯并三唑-1-基;硅烷基如具有优选3至38个碳原子并且更优选3至18个碳原子的硅烷基,其实例包括三甲基硅烷基、三乙基硅烷基、三丁基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基和叔己基二甲基硅烷基;羟基;氰基;硝基;烷氧基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的烷氧基,其实例包括甲氧基、乙氧基、1-丁氧基、2-丁氧基、异丙氧基、叔丁氧基、十二烷氧基,以及环烷氧基如环戊氧基或环己氧基;芳氧基如具有优选6至48个碳原子并且更优选6至24个碳原子的芳氧基,其实例包括苯氧基和1-萘氧基;杂环氧基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至18个碳原子的杂环氧基,其实例包括1-苯基四唑-5-氧基和2-四氢吡喃基氧基;硅烷氧基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至18个碳原子的硅烷氧基,其实例包括三甲基硅烷氧基、叔丁基二甲基硅烷氧基和二苯基甲基硅烷氧基;酰氧基如具有优选2至48个碳原子并且更优选2至24个碳原子的酰氧基,其实例包括乙酰氧基、戊酰氧基、苯甲酰氧基和十二烷酰氧基;烷氧基羰基氧基如具有优选2至48个碳原子并且更优选2至24个碳原子的烷氧基羰基氧基,其实例包括乙氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基和环烷氧基羰基氧基如环己基氧基羰基氧基;芳氧基羰基氧基如具有优选7至32个碳原子并且更优选7至24个碳原子的芳氧基羰基氧基,其实例包括苯氧基羰基氧基;氨基甲酰氧基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的氨基甲酰氧基,其实例包括N,N-二甲基氨基甲酰氧基、N-丁基氨基甲酰氧基、N-苯基氨基甲酰氧基和N-乙基-N-苯基氨基甲酰氧基;氨磺酰氧基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至24个碳原子的氨磺酰氧基,其实例包括N,N-二乙基氨磺酰氧基和N-丙基氨磺酰氧基;烷基磺酰氧基如具有优选1至38个碳原子并且更优选1至24个碳原子的烷基磺酰氧基,其实例包括甲基磺酰氧基、十六烷基磺酰氧基和环己基磺酰氧基;
芳基磺酰氧基如具有优选6至32个碳原子并且更优选6至24个碳原子的芳基磺酰氧基,其实例包括苯磺酰氧基;酰基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的酰基,其实例包括甲酰基、乙酰基、戊酰基、苯甲酰基、十四烷酰基和环己酰基;烷氧基羰基如具有优选2至48个碳原子并且更优选2至24个碳原子的烷氧基羰基,其实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、十八烷氧基羰基、环己氧基羰基和2,6-二-叔丁基-4-甲基环己氧基羰基;芳氧基羰基如具有优选7至32个碳原子并且更优选7至24个碳原子的芳氧基羰基,其实例包括苯氧基羰基;氨基甲酰基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的氨基甲酰基,其实例包括氨基甲酰基、N,N-二乙基氨基甲酰基、N-乙基-N-辛基氨基甲酰基、N,N-二丁基氨基甲酰基、N-丙基氨基甲酰基、N-苯基氨基甲酰基、N-甲基-N-苯基氨基甲酰基和N,N-二环己基氨基甲酰基;氨基如具有优选32以下个碳原子和更优选24以下个碳原子的氨基,其实例包括氨基、甲基氨基、N,N-二丁基氨基、十四烷基氨基、2-乙基己基氨基和环己基氨基;苯胺基如具有优选6至32个碳原子并且更优选6至24个碳原子的苯胺基,其实例包括苯胺基和N-甲基苯胺基;杂环氨基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至18个碳原子的杂环氨基,其实例包括4-吡啶基氨基;碳酰胺基如具有优选2至48个碳原子并且更优选2至24个碳原子的碳酰胺基,其实例包括乙酰胺基、苯甲酰胺基、十四烷酰胺基、戊酰基酰胺基和环己烷酰胺基;脲基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至24个碳原子的脲基,其实例包括脲基、N,N-二甲基脲基和N-苯基脲基;亚胺基如具有优选36个以下碳原子并且更优选24个以下碳原子的亚胺基,其实例包括N-琥珀酰亚胺基和N-邻苯二甲酰亚胺基;烷氧基羰基氨基如具有优选2至48个碳原子并且更优选2至24个碳原子的烷氧基羰基氨基,其实例包括甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、十八烷基氧基羰基氨基和环己基氧基羰基氨基;芳氧基羰基氨基如具有优选7至32个碳原子并且更优选7至24个碳原子的芳氧基羰基氨基,其实例包括苯氧基羰基氨基;氨磺酰基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的氨磺酰基,其实例包括甲烷氨磺酰基、丁烷氨磺酰基、苯氨磺酰基、十六烷氨磺酰基和环己烷氨磺酰基;氨磺酰基氨基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的氨磺酰基氨基,其实例包括N,N-二丙基氨磺酰基氨基和N-乙基-N-十二烷基氨磺酰基氨基;偶氮基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至24个碳原子的偶氮基,其实例包括苯基偶氮基和3-吡唑基偶氮基;
烷基硫基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的烷基硫基,其实例包括甲基硫基、乙基硫基、辛基硫基和环己基硫基;芳基硫基如具有优选6至48个碳原子并且更优选6至24个碳原子的芳基硫基,其实例包括苯基硫基;杂环硫基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至18个碳原子的杂环硫基,其实例包括2-苯并噻唑基硫基、2-吡啶基硫基和1-苯基四唑基硫基;烷基亚磺酰基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至24个碳原子的烷基亚磺酰基,其实例包括十二烷亚磺酰基;芳基亚磺酰基如具有优选6至32个碳原子并且更优选6至24个碳原子的芳基亚磺酰基,其实例包括苯基亚磺酰基;烷基磺酰基如具有优选1至48个碳原子并且更优选1至24个碳原子的烷基磺酰基,其实例包括甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基、异丙基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十六烷基磺酰基、辛基磺酰基和环己基磺酰基;芳基磺酰基如具有优选6至48个碳原子并且更优选6至24个碳原子的芳基磺酰基,其实例包括苯基磺酰基和1-萘基磺酰基;氨磺酰基如具有优选32个以下碳原子并且更优选24个以下碳原子的氨磺酰基,其实例包括氨磺酰基、N,N-二丙基氨磺酰基、N-乙基-N-十二烷基氨磺酰基、N-乙基-N-苯基氨磺酰基和N-环己基氨磺酰基;磺基;膦酰基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至24个碳原子的膦酰基,其实例包括苯氧基膦酰基、辛氧基膦酰基和苯基膦酰基;以及膦酰基氨基如具有优选1至32个碳原子并且更优选1至24个碳原子的膦基氨基,其实例包括二乙氧基膦酰基氨基和二辛氧基膦酰基氨基。
在上面描述的那些中,R4和R9各自优选为烷基氨基、芳基氨基、碳酰胺基、脲基、亚胺基、烷氧基羰基氨基或氨磺酰基,R4和R9各自更优选为碳酰胺基、脲基、烷氧基羰基氨基或氨磺酰基,R4和R9各自再更优选为碳酰胺基、脲基、烷氧基羰基氨基或氨磺酰基,并且R4和R9各自再更优选为碳酰胺基或脲基。
在上面描述的那些中、R5和R8各自优选为烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、腈基、亚胺基或氨基甲酰基磺酰基,R5和R8各自更优选为烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、腈基、亚胺基或氨基甲酰基磺酰基,R5和R8各自再更优选为烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、腈基、亚胺基或氨基甲酰基磺酰基,并且R5和R8各自再更优选为烷氧基羰基、芳氧基羰基或氨基甲酰基。
在上面描述的那些中,R6和R7各自优选为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的芳基,或取代的或未取代的杂环基,并且R6和R7各自更优选为取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的芳基。
当R6或R7表示烷基时,烷基优选为具有1至12个碳原子的直链的、支链的,或环状、取代的或未取代的烷基,并且其具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环丁基、环戊基、环己基和苄基。更优选地,由R6或R7表示的烷基是具有1至12个碳原子的支链的或环状、取代的或未取代的烷基,并且其具体实例包括异丙基、环丙基、异丁基、叔丁基、环丁基、环戊基和环己基。再更优选地,由R6或R7表示的烷基是具有1至12个碳原子的仲或叔的、取代的或未取代的烷基,并且其具体实例包括异丙基、环丙基、异丁基、叔丁基、环丁基和环己基。
当R6或R7表示芳基时,芳基优选为取代的或未取代的苯基或取代的或未取代的萘基,并且更优选取代的或未取代的苯基。
当R6或R7表示杂环基时,杂环基优选为取代的或未取代的2-噻吩基、取代的或未取代的4-吡啶基、取代的或未取代的3-吡啶基、取代的或未取代的2-吡啶基、取代的或未取代的2-呋喃基、取代的或未取代的2-嘧啶基、取代的或未取代的2-苯并噻唑基、取代的或未取代的1-咪唑基、取代的或未取代的1-吡唑基,或取代的或未取代的苯并三唑-1-基,并且更优选取代的或未取代的2-噻吩基、取代的或未取代的4-吡啶基、取代的或未取代的2-呋喃基、取代的或未取代的2-嘧啶基,或取代的或未取代的1-吡啶基。
在式(5)中,Ma表示金属原子或金属化合物。金属原子或金属化合物可以是任意金属原子或任意金属化合物,条件是它能够形成配合物,并且其实例包括二价金属原子、二价金属氧化物、二价金属氢氧化物和二价金属氯离子。
其实例包括Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等,金属氯化物如AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2和GeCl2,金属氧化物如TiO和VO,以及金属氢氧化物如Si(OH)2
这些中,从稳定性、光谱特征、耐热性、耐光性或制造配合物的适宜性的角度,金属原子或金属配合物优选为Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO或VO,更优选Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co或VO,再更优选Zn、Cu、Co或VO,并且最优选Zn。
在式(5)中,R10表示氢原子、卤素原子、烷基、芳基或杂环基,并且优选氢原子。
在式(5)中,X1可以是任意基团,条件是它能够连接至Ma。其具体实例包括水、醇(例如,甲醇、乙醇和丙醇)和“金属螯合物(Metal Chelates)”([1]Sakaguchi Takeichi和Ueno Keihei著(1995,Nankodo Co.,Ltd.),[2](1996)和[3](1997)等)中描述的化合物。这些中,从可生产性的角度,水、羧酸化合物和醇是优选的,并且水和羧酸化合物是更优选的。
在式(5)中,由X2表示的“中和Ma的电荷的基团”的实例包括卤素原子、羟基、羧酸基、磷酸基和磺酸基。在这些中,从制造的角度,卤素原子、羟基、羧酸基和磺酸基是优选的,羟基和羧酸基是更优选的。
在式(5)中,X1和X2可以彼此结合以与Ma形成5元、6元或7元环。所要形成的5元、6元或7元环可以是饱和环或不饱和环。此外,5元、6元或7元环的环可以仅由碳原子构成,也可以形成具有选自氮原子、氧原子和/或硫原子的至少一种原子的杂环。
在由式(5)表示的化合物的优选的实施方案中,R4至R9各自独立地表示上面描述的R4至R9的优选的实施方案中提到的原子或基团,R10表示上面描述的R10的优选的实施方案中提到的原子或基团,Ma是Zn、Cu、Co或VO,X1是水或羧酸化合物,X2是羟基或羧酸基团,并且X1和X2可以彼此结合以形成5元或6元环。
由式(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物
Figure BDA0000430224470000171
在式(6)中,R11和R16各自独立地表示烷基、烯基、芳基、杂环基、烷氧基、芳氧基、烷基氨基、芳基氨基或杂环氨基;R12至R15各自独立地表示氢原子或取代基;R17表示氢原子、卤素原子、烷基、芳基、或杂环基;Ma表示金属原子或金属化合物;X2和X3各自独立地表示NR(其中R表示氢原子、烷基、烯基、芳基、杂环基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基)、氮原子、氧原子或硫原子;Y1和Y2各自独立地表示NR(其中R表示氢原子、烷基、烯基、芳基、杂环基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基)、氮原子或碳原子;R11和Y1可以彼此结合以形成5元、6元或7元环;并且R16和Y2可以彼此结合以形成5元、6元或7元环;X1是能够连接至Ma的基团;并且a表示0、1或2。由式(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物包括互变异构体。
对于从其释放1至2个氢原子以形成颜料残基的由式(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物上的位点不特别地限制,并且它可以是R11至R17、X1、Y1至Y2中的任意1或2个位点。
然而,从合成适应性的角度,R11至R16和X1上的任意1个或2个位点是优选的,R11、R13、R14和R16上的任意1或2个位点是更优选的,并且R11和R16上的任意1或2个位点是再更优选的。
当在用于将碱可溶性基团引入至在本发明中使用的特定染料的方法中使用具有碱可溶性基团的颜料单体或结构单元时,可以将碱可溶性基团引入至由式(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物中的R11至R17、X1和Y1至Y2中的任意1个或2个取代基。这些取代基中,R11至R16和X1中的任一个是优选的,R11、R13、R14和R16中的任一个是更优选的,并且R11和R16中的任一个是更优选的。
由式(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物可以具有除碱可溶性基团之外的官能团,条件是不影响本发明的效果。
式(6)中的R12至R15分别具有与式(5)中的R5至R8相同的定义,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。式(6)中的R17具有与式(5)中的R10相同的定义,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。式(6)中的Ma具有与式(5)中的Ma相同的定义,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。
更具体地,在式(6)中的R12至R15中,R12和R15各自优选为烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、腈基、亚胺基或氨基甲酰基磺酰基,更优选烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、腈基、亚胺基或氨基甲酰基磺酰基,再更优选烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、腈基、亚胺基或氨基甲酰基磺酰基,并且再更优选烷氧基羰基、芳氧基羰基或氨基甲酰基。
式(6)中的R13和R14各自优选为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的芳基、或取代的或未取代的杂环基,并且更优选取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的芳基。这里,更优选的烷基、芳基和杂环基的具体实例与上面提到的式(5)中的R6和R7的具体实例相同。
式(6)中的R11和R16各自表示:烷基如具有优选1至36个碳原子并且更优选1至12个碳原子的直链的、支链的或环状烷基,其实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、己基、2-乙基己基、十二烷基、环丙基、环戊基、环己基和1-金刚烷基;烯基如具有优选2至24个碳原子并且更优选2至12个碳原子的烯基,其实例包括乙烯基、烯丙基和3-丁烯-1-基;芳基如具有优选6至36个碳原子并且更优选6至18个碳原子的芳基,其实例包括苯基和萘基;杂环基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环基,其实例包括2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、2-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基和苯并三唑-1-基;烷氧基如具有优选1至36个碳原子并且更优选1至18个碳原子的烷氧基,其实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十二烷氧基和环己氧基;芳氧基如具有优选6至24个碳原子并且更优选6至18个碳原子的芳氧基,其实例包括苯氧基和萘基氧基;烷基氨基如具有优选1至36个碳原子并且更优选1至18个碳原子的烷基氨基,其实例包括甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基、丁基氨基、己基氨基、2-乙基己基氨基、异丙基氨基、叔丁基氨基、叔辛基氨基、环己基氨基、N,N-二乙基氨基、N,N-二丙基氨基、N,N-二丁基氨基和N-甲基-N-乙基氨基;芳基氨基如具有优选6至36个碳原子并且更优选6至18个碳原子的芳基氨基,其实例包括苯基氨基、萘基氨基、N,N-二苯基氨基和N-乙基-N-苯基氨基;以及杂环氨基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环氨基,其实例包括2-氨基吡咯基、3-氨基吡唑基、2-氨基吡啶基和3-氨基吡啶基。
在上面描述的那些中,R11和R16各自优选为烷基、烯基、芳基、杂环基、烷基氨基、芳基氨基或杂环氨基,R11和R16各自更优选为烷基、烯基、芳基或杂环基,R11和R16各自再更优选为烷基、烯基或芳基,并且R11和R16各自再更优选为烷基。
在式(6)中,当由R11或R16表示的烷基、烯基、芳基、杂环基、烷氧基、芳氧基、烷基氨基、芳基氨基或杂环氨基是能够进一步被取代的基团时,它可以被下面关于式(1)中的R1的取代基描述的取代基取代。当它被两个以上取代基取代时,取代基可以彼此相同或不同。
在式(6)中,X2和X3各自独立地表示NR、氮原子、氧原子或硫原子。如本文所使用的,R表示氢原子;烷基如具有优选1至36个碳原子并且更优选1至12个碳原子的直链的、支链的或环状烷基,其实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、己基、2-乙基己基、十二烷基、环丙基、环戊基、环己基和1-金刚烷基;烯基如具有优选2至24个碳原子并且更优选2至12个碳原子的烯基,其实例包括乙烯基、烯丙基和3-丁烯-1-基;芳基如具有优选6至36个碳原子并且更优选6至18个碳原子的芳基,其实例包括苯基和萘基;杂环基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环基,其实例包括2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基和苯并三唑-1-基;酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选2至18个碳原子的酰基,其实例包括乙酰基、戊酰基、2-乙基己基、苯甲酰基和环己酰基;烷基磺酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至18个碳原子的烷基磺酰基,其实例包括甲磺酰基、乙基磺酰基、异丙基磺酰基和环己基磺酰基;芳基磺酰基如具有优选6至24个碳原子并且更优选6至18个碳原子的芳基磺酰基,其实例包括苯磺酰基和萘基磺酰基。
由R表示的烷基、烯基、芳基、杂环基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基可以被下面关于式(1)中的R1的取代基描述的取代基取代。当它被两个以上取代基取代时,取代基可以彼此相同或不同。
在式(6)中,Y1和Y2各自独立地表示NR、氮原子或碳原子,并且R具有与上面描述的X2或X3的R相同的定义,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。
在式(6)中,R11和Y1可以彼此结合以与碳原子一起形成5元环(例如,环戊烷、吡咯烷、四氢呋喃、二氧戊环、四氢噻吩、吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯并呋喃或苯并噻吩)、6元环(例如,环己烷、哌啶、哌嗪、吗啉、四氢吡喃、二
Figure BDA0000430224470000201
烷、五亚甲基硫化物、二噻烷、苯、哌啶、哌嗪、哒嗪、喹啉或喹唑啉)或7元环(例如,环庚烷或六亚甲基亚胺)。
在式(6)中,R16和Y2可以彼此结合以与碳原子一起形成5元环(例如,环戊烷、吡咯烷、四氢呋喃、二氧戊环、四氢噻吩、吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯并呋喃和苯并噻吩),6元环(例如,环己烷、哌啶、哌嗪、吗啉、四氢吡喃、二
Figure BDA0000430224470000202
烷、五亚甲基硫化物、二噻烷、苯、哌啶、哌嗪、哒嗪、喹啉和喹唑啉),或7元环(例如,环庚烷和六亚甲基亚胺)。
在式(6)中,当通过在R11与Y1之间或R16与Y2之间结合形成的5元、6元或7元环是可以被取代的环时,它可以被下面关于用于式(1)中的R1的取代基描述的取代基取代。当它被两个以上取代基取代时,取代基可以彼此相同或不同。
在式(6)中,X1是能够结合至Ma的基团。其具体实例包括与在式(5)中由X1表示的相同的基团,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。在式(6)中,a表示0、1或2。
在由式(6)表示的化合物的优选的实施方案中,R12至R15各自独立地表示在上面的式(5)中的R5至R8的优选的实施方案中提到的原子或基团,R17表示在上面的式(5)中的R10的优选的实施方案中提到的原子或基团,Ma是Zn、Cu、Co或VO,X2是NR(其中R表示氢原子或烷基)、氮原子或氧原子,X3是NR(其中R表示氢原子或烷基)或氧原子,Y1是NR(其中R表示氢原子或烷基)、氮原子或碳原子,Y2是氮原子或碳原子,R11和R16各自独立地为烷基、芳基、杂环基、烷氧基或烷基氨基,X1是经由氧原子连接至Ma的基团,并且a是0或1。R11和Y1可以彼此结合以形成5元或6元环,或者R16和Y2可以彼此结合以形成5元或6元环。
在由式(6)表示的化合物的更优选的实施方案中,R12至R15各自独立地表示用于由式(5)表示的化合物的R5至R8的优选的实施方案中提到的原子或基团,R17表示式(5)中的R10的优选的实施方案中提到的原子或基团,Ma是Zn,X2和X3各自是氧原子,Y1是NH,Y2是氮原子,R11和R16各自独立地为烷基、芳基、杂环基、烷氧基或烷基氨基,X1是经由氧原子连接至Ma的基团,并且a是0或1。R11和Y1可以彼此结合以形成5元或6元环,或者R16和Y2可以彼此结合以形成5元或6元环。
从膜厚度的角度,由式(5)或式(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物的摩尔吸收系数优选尽可能高。从提高色纯度的角度,最大吸收波长λmax为优选520nm至580nm,更优选530nm至570nm。最大吸收波长和摩尔吸收系数通过使用分光光度计UV-2400PC(商品名,由SHIMADZUCORPORATION制造)测量。
从溶解性的角度,由式(5)或(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物的熔点优选不太高。
由式(5)或(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物可以根据美国专利号4,774,339、美国专利号5,433,896、日本专利申请公开(JP-A)号2001-240761、JP-A号2002-155052、日本专利号3614586、Aust.J.Chem,1965,11,1835-1845,或J.H.Boger等,Heteroatom Chemistry,第1卷,第5期,389(1990)中描述的方法合成。具体地,在本发明中可以使用JP-A号2008-292970的第0131至0157段中描述的方法。
本发明的特定染料优选为包含二吡咯甲川结构的颜料多聚体(multimer)。包含二吡咯甲川结构的颜料多聚体中的颜料部分优选具有得自二吡咯甲川金属配位化合物或其互变异构体的结构,其由由式(M)表示的二吡咯甲川化合物和金属或金属化合物获得。
此外,由通过式(M)表示的二吡咯甲川化合物和金属或金属化合物获得的二吡咯甲川金属配位化合物或其互变异构体优选为由上面描述的式(5)或(6)表示的二吡咯甲川金属配位化合物。
本文在下面描述颜料多聚体。
本发明中的特定染料优选为具有二吡咯甲川结构的颜料多聚体,并且其重均分子量(Mw)为5,000至20,000,更优选5,000至16,000,并且再更优选6,000至12,000。
当重均分子量(Mw)少于5,000时,当使用该染料制备蓝色像素时,由热处理导致的着色剂的色移,着色剂的污点,耐碱溶性,以及耐溶剂性倾向于变差。另一方面,当重均分子量大于20,000时,特别是显影残留物增加。
颜料多聚体的分散度(Mw/Mn)优选为1.00至2.50。
当分散度(Mw/Mn)大于2.50时,当制备着色膜时,由热处理导致的着色剂的色移,着色剂的污点,耐碱溶性,以及耐溶剂性倾向于变差。所需要的是分散性(Mw/Mn)为1.00至2.50。优选地,它为1.00至2.20并且更优选1.00至2.00。
此外,重均分子量和分子量分布表示通过使用HLC-8220GPC(商品名,由Tosoh corporation制造)(显影溶剂;NMP,检测;RI,并且以聚苯乙烯计计算)的凝胶渗透色谱(GPC)测量的值。
本发明的特定染料优选含有碱可溶性基团。
碱可溶性基团的实例包括羧基、膦酰基和磺基。在这些中,羧基是优选的。
从适合在下面描述的光刻中使用的角度,特定染料的酸值为优选0.5mmol/g至3.0mmol/g,更优选0.6mmol/g至2.5mmol/g,并且再更优选0.7mmol/g至2.0mmol/g。
本发明的特定染料的实例包括二聚体、三聚体、低聚物和聚合物。
当通过共聚反应合成颜料多聚体时,不具体地限定除了上面提到的那些之外的可聚合单体(共聚单体),条件是它可与可聚合颜料单体聚合。
共聚单体的实例包括苯乙烯化合物、羧酸单体和酯、酰胺、亚胺或其酸酐,以及乙烯基化合物。
苯乙烯化合物的实例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、对-氯甲基苯乙烯和间-氯甲基苯乙烯。
α,β-不饱和羧酸的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸和1-丁炔-2,3,4-三甲酸。
不饱和羧酸的酯的实例包括α,β-不饱和羧酸的甲酯、乙酯、2-羟乙酯、丙酯、丁酯、辛酯、十二烷基酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基酯和2-[3-(2-苯并三唑基)-4-羟基苯基]乙酯。
不饱和羧酸的酰胺的实例包括α,β-不饱和羧酸的甲基酰胺、二甲基酰胺、乙基酰胺、二乙基酰胺、丙基酰胺、二丙基酰胺、丁基酰胺、二丁基酰胺、己基酰胺、辛基酰胺和苯基酰胺。
不饱和羧酸的亚胺的实例包括马来酰亚胺、衣康酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-辛基马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺。乙烯基化合物的实例包括乙酸乙烯酯、N-乙烯基咔唑和N-乙烯基吡咯烷酮。
可聚合颜料单体与共聚单体之间的共聚比依赖于可聚合颜料单体的类型变化。然而,相对于100g的可聚合颜料单体,共聚单体以5g至10,000g,更优选5g至1,000g,并且再更优选5g至100g的比例存在。
本发明中特定染料优选为具有由式(A)、(B)或(C)表示的至少一种结构单元或含有由式(D)表示的二吡咯甲川结构的颜料多聚体。
由式(A)表示的结构单元
Figure BDA0000430224470000231
在式(A)中,XA1表示通过聚合形成的连接基团;LA1表示单键或二价连接基团;Dye表示通过从具有二吡咯甲川结构的颜料化合物移除一个至1+m个氢原子获得的颜料残基;XA2表示通过聚合形成的连接基团;LA2表示单键或二价连接基团;m表示0至3的整数;并且当m是2以上时,[]内的结构可以彼此相同或不同。Dye和LA2可以经由共价键、离子键和配位键中的任一个彼此连接。
在式(A)中,XA1和XA2各自独立地表示通过聚合形成的连接基团。具体地,XA1和XA2各自显示形成与通过聚合反应形成的主链对应的重复单元的部分。此外,两个*之间给出的部分各自对应于重复单元。
XA1和XA2的实例各自独立地包括:通过取代的或未取代的不饱和亚乙基基团的聚合形成的连接基团和通过环醚的开环聚合形成的连接基团。优选地,它是通过不饱和亚乙基基团的聚合形成的连接基团。其具体实例包括如下所示的连接基团(X-1)至(X-15)。然而,本发明中通过聚合形成的连接基团不限于它们。
在以下(X-1)至(X-15)中,通过*给出的位点表示连接至LA1或LA2
Figure BDA0000430224470000251
在式(A)中,LA1和LA2各自独立地表示单键或二价连接基团。LA1和LA2各自独立地表示具有1至30个碳原子的取代的或未取代的直链的、支链的或环状亚烷基(例如,亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基和亚丁基),具有6至30个碳原子的取代的或未取代的亚芳基(例如,亚苯基和亚萘基)、取代的或未取代的杂环连接基团、-CH2=CH2-、-O-、-S-、-NR-、-C(=O)-、-SO-、-SO2-、由下式(2)表示的连接基团、由下式(3)表示的连接基团或由下式(4)表示的连接基团、或通过连接它们的两个以上形成的连接基团(例如,-N(R)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R)-和-C(=O)O-)。这里,R表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
本发明中的二价连接基团完全不受到限制,条件是展现本发明的效果。
Figure BDA0000430224470000261
在式(2)至(4)中,R2表示氢原子、烷基、芳基或杂环基;R3表示氢原子或取代基;k表示0至4的整数;并且当k是2以上时,R3可以彼此相同或不同。
在式(2)至(4)中,*表示用于与式(1)中的-C(R1)=CH2基团连接的位点,并且**表示用于与式(1)中的L2或Dye(当n=0时)连接的位点。
在式(A)中,m表示0至3的整数。当m是2以上时,多个XA2可以彼此相同或不同。类似地,当m是2以上时,多个LA2可以彼此相同或不同。
在式(A)中,m为优选0至2,更优选0或1,并且再更优选0的整数。
在式(A)中,Dye表示通过从具有二吡咯甲川结构的颜料化合物移除一个至(1+m)个氢原子获得的颜料残基。
在式(A)中,Dye和LA2可以经由共价键、离子键和配位键中的任一个彼此连接。优选地,它们经由离子键或配位键彼此连接。
由式(B)表示的结构单元
Figure BDA0000430224470000271
在式(B)中,XB1表示通过聚合形成的连接基团;LB1表示单键或二价连接基团;A表示能够与Dye形成离子键或配位键的基团;Dye表示含有具有能够与A形成离子键或配位键的基团的二吡咯甲川结构的颜料化合物,或通过从所述颜料化合物移除一个至m个氢原子获得的颜料残基;XB2表示通过聚合形成的连接基团;LB2表示单键或二价连接基团;m表示0至3的整数;并且当m是2以上时,[]内的结构可以彼此相同或不同。Dye和LB2可以经由共价键、离子键和配位键中的任一种彼此连接。
式(B)中的XB1、LB1和m分别具有与式(A)中的XA1、LA1和m相同的定义,并且优选的范围(包括其优选的实例)也是相同的。
式(B)中的XB2和LB2和m分别具有与式(A)中的XA2和LA2和m相同的定义,并且优选的范围(包括其优选的实例)也是相同的。
式(B)中由A表示的基团可以是任意基团,条件是它能够经由离子键或配位键连接至Dye。能够形成离子键的基团可以是阴离子基团或阳离子基团。阴离子基团优选为具有12以下的pKa的阴离子基团,如羧基、磷基、磺基、酰基亚磺酰氨基或亚磺酰亚胺基。更优选地,阴离子基团具有7以下,并且再更优选5以下的pKa。阴离子基团可以与Dye中的杂环基或Ma具有离子键或配位键。更优选地,它与Ma形成离子键。虽然下面描述阴离子基团的具体实例,但本发明不限于此。在以下具体实例中,R表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
Figure BDA0000430224470000281
作为式(B)中由A表示的阳离子基团,取代的或未取代的
Figure BDA0000430224470000282
阳离子(例如,取代的或未取代的铵基、取代的或未取代的吡啶
Figure BDA0000430224470000283
基、取代的或未取代的咪唑
Figure BDA0000430224470000284
基、取代的或未取代的锍基、取代的或未取代的基等)是优选的,并且取代的铵基是特别优选的。
在式(B)中,m表示0至3的整数。当m是2以上时,多个XB2可以彼此相同或不同。类似地,当m是2以上时,多个LB2可以彼此相同或不同。
在式(B)中,m为优选0至2,更优选0或1,并且再更优选0的整数。
在式(B)中,Dye表示具有二吡咯甲川结构的颜料化合物,或通过由所述颜料化合物移除一个至m个氢原子获得的颜料残基。
在式(B)中,Dye和LB2可以经由共价键、离子键和配位键中的任一种彼此连接。优选地,它们经由离子键或配位键彼此连接。
由式(C)表示的结构单元
Figure BDA0000430224470000291
在式(C)中,LC1表示单键或二价连接基团;并且Dye表示通过从具有二吡咯甲川结构的颜料化合物移除任意两个氢原子获得的二价颜料残基。式(C)中的LC1具有与式(A)中的LA1相同的定义,并且优选的范围(包括其优选实例)也是相同的。
在下文中,给出在本发明的特定染料中包含的含有二吡咯甲川结构的结构单元的实例。
Figure BDA0000430224470000301
Figure BDA0000430224470000321
Figure BDA0000430224470000331
共聚组分
本发明的特定染料可以仅由通过式(A)、(B)和(C)表示的结构单元的至少一种形成。备选地,特定染料可以从由式(A)、(B)和(C)表示的结构单元的至少一种以及另一种结构单元(在这种情况下,由式(A)、(B)或(C)表示的结构单元的至少一种单元和另一种结构单元中的至少一种优选含有碱可溶性基团)形成。
作为另一种结构单元,在其侧链中具有碱可溶性基团(如羧基、膦酰基或磺基)的结构单元是优选的。
在下文中,给出另一个结构单元的具体实例,但本发明不限于此。
此外,也优选使用其中在其侧链中含有不饱和基团的以下结构单元作为共聚组分。不饱和基团的实例包括烯键式不饱和基团(例如,甲基丙烯酰基、丙烯酰基、苯乙烯基等),并且当使用这种结构单元时,耐热性和耐溶剂性提高。
Figure BDA0000430224470000361
由式(D)表示的颜料多聚体
Figure BDA0000430224470000371
在式(D)中,LD1表示具有m价的连接基团(即,m价连接基团);m表示2至100的整数;当m为2以上时,Dye的结构可以彼此相同或不同;并且Dye表示通过从具有二吡咯甲川结构的颜料化合物移除一个氢原子获得的颜料残基。
在式(D)中,m为优选2至80,更优选2至40,并且再更优选2至10。
当m为2时,由LD1表示的二价连接基团的合适的实例包括具有1至30个碳原子的取代的或未取代的、直链的、支链的或环状亚烷基(例如,亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基和亚丁基)、具有6至30个碳原子的取代的或未取代的亚芳基(例如,亚苯基和亚萘基)、取代的或未取代的杂环连接基团、-CH2=CH2-、-O-、-S-、-NR-、-C(=O)-、-SO-、-SO2-,以及通过连接它们的两个以上形成的连接基团(例如,-N(R)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R)-、-C(=O)O-和-N(R)C(=O)N(R)-)。这里,R表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
当m为3以上时,m价连接基团的实例包括由上面提到的二价连接基团取代的中心核形成的连接基团,并且中心核的实例包括取代的或未取代的亚芳基(如1,3,5-亚苯基、1,2,4-亚苯基或1,4,5,8-亚萘基)、杂环连接基团(例如,1,3,5-三嗪基),以及亚烷基连接基团。
由式(1)表示的颜料单体
还优选的是通过由下式(1)表示的含有二吡咯甲川结构的颜料单体的聚合获得本发明中的特定颜料单体。
Figure BDA0000430224470000381
在式(1)中,R1表示氢原子、卤素原子、烷基或芳基;L1表示-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-、-C(=O)O-、由下式(2)表示的基团、由下式(3)表示的基团,或由下式(4)表示的基团;L2表示二价连接基团;m和n各自独立地表示0或1;Dye表示含有二吡咯甲川结构的颜料残基;并且R2表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
在上面的式(2)至(4)中,R2表示氢原子、烷基、芳基或杂环基;R3表示氢原子或取代基;k表示0至4的整数;并且当k是2以上时,R3可以彼此相同或不同。在式(2)至(4)中,*表示与式(1)中的-C(R1)=CH2基团连接的位点,并且**表示与式(1)中L2或Dye(当n=0时)连接的位点。
具体地,含有由式(1)表示的二吡咯甲川结构的颜料单体是含有具有引入其中的由-(L2)n-(L1)m-C(R1)=CH2表示的可聚合基团的二吡咯甲川结构的颜料化合物。
此外,当m和n都是0时,将-C(R1)=CH2基团直接引入至含有二吡咯甲川结构的颜料化合物中。
在式(1)中,R1表示氢原子、卤素原子、烷基或芳基。当R1是烷基或芳基时,它可以是或者被取代的或者未被取代的。
当R1是烷基时,它优选为具有1至36个碳原子,并且更优选1至6个碳原子的取代的或未取代的、直链的、支链的或环状烷基。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、丁基、辛基、异丙基和环己基。
当R1是芳基时,它优选是具有6至18个碳原子,更优选6至14个碳原子,并且再更优选6至12个碳原子的取代的或未取代的芳基。芳基的实例包括苯基和萘基。
当R1是取代的烷基或取代的芳基时,取代基的实例包括:卤素原子(例如氟、氯、溴和碘;烷基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的烷基,其实例包括甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、叔丁基、2-乙基己基、十二烷基、环丙基、环戊基、环己基和金刚烷基;芳基如具有优选6至24个碳原子,并且更优选6至12个碳原子的芳基,其实例包括苯基和萘基;杂环基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环基,其实例包括2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基和苯并三唑-1-基;硅烷基如具有优选3至24个碳原子并且更优选3至12个碳原子的硅烷基,其实例包括三甲基硅烷基、三乙基硅烷基、三丁基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基和叔己基二甲基硅烷基;羟基;氰基;硝基;磺酸基;膦酸基;羧基;烷氧基如具有优选1至24个碳原子,更优选1至12个碳原子,并且再更优选1至6个碳原子的烷氧基,其实例包括甲氧基、乙氧基、1-丁氧基、2-丁氧基、异丙氧基、叔丁氧基、十二烷氧基和环烷氧基如环戊氧基或环己氧基;芳氧基如具有优选6至24个碳原子,并且更优选6至12个碳原子的芳氧基,其实例包括苯氧基和1-萘氧基;杂环氧基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环氧基,其实例包括1-苯基四唑-5-氧基和2-四氢吡喃基氧基;硅烷氧基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的硅烷氧基,其实例包括三甲基硅烷氧基、叔丁基二甲基硅烷氧基和二苯基甲基硅烷氧基;酰氧基如具有优选2至24个碳原子并且更优选2至12个碳原子的酰氧基,其实例包括乙酰氧基、戊酰氧基、苯甲酰氧基和十二烷酰氧基;烷氧基羰基氧基如具有优选2至24个碳原子,更优选2至12个碳原子,并且再更优选2至6个碳原子的烷氧基羰基氧基,其实例包括乙氧基羰基氧基和叔丁氧基羰基氧基;环烷基氧基羰基氧基如环己基氧基羰基氧基;芳氧基羰基氧基如具有优选7至24个碳原子,并且更优选7至12个碳原子的芳氧基羰基氧基,其实例包括苯氧基羰基氧基;氨基甲酰氧基如具有优选1至24个碳原子,更优选1至12个碳原子,并且再更优选1至6个碳原子的氨基甲酰氧基,其实例包括N,N-二甲基氨基甲酰氧基、N-丁基氨基甲酰氧基、N-苯基氨基甲酰氧基和N-乙基-N-苯基氨基甲酰氧基;氨磺酰氧基如具有优选1至24个碳原子,更优选1至12个碳原子,并且再更优选1至6个碳原子的氨磺酰氧基,其实例包括N,N-二乙基氨磺酰氧基和N-丙基氨磺酰氧基;烷基磺酰氧基如具有优选1至24个碳原子,更优选1至12个碳原子,并且再更优选1至6个碳原子的烷基磺酰氧基,其实例包括甲基磺酰氧基、十六烷基磺酰氧基和环己基磺酰氧基;芳基磺酰氧基如具有优选6至24个碳原子,并且更优选6至12个碳原子的芳基磺酰氧基,其实例包括苯基磺酰氧基;酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的酰基,其实例包括甲酰基、乙酰基、戊酰基、苯甲酰基、十四烷酰基和环己酰基;
烷氧基羰基如具有优选2至24个碳原子,更优选2至12个碳原子,并且再更优选2至6个碳原子的烷氧基羰基,其实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、十八烷氧基羰基和环己氧基羰基;芳氧基羰基如具有优选7至24个碳原子,并且更优选7至12个碳原子的芳氧基羰基,其实例包括苯氧基羰基;氨基甲酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的氨基甲酰基,其实例包括氨基甲酰基、N,N-二乙基氨基甲酰基、N-乙基-N-辛基氨基甲酰基、N,N-二丁基氨基甲酰基、N-丙基氨基甲酰基、N-苯基氨基甲酰基、N-甲基-N-苯基氨基甲酰基,N,N-二环己基氨基甲酰基;氨基如具有优选24个以下碳原子,并且优选12个以下碳原子的氨基,其实例包括氨基、甲基氨基、N,N-二丁基氨基、十四烷基氨基、2-乙基己基氨基和环己基氨基;苯胺基如具有优选6至24个碳原子,并且更优选6至12个碳原子的苯胺基,其实例包括苯胺基和N-甲基苯胺基;杂环氨基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环氨基,其实例包括4-吡啶基氨基;碳酰胺基如具有优选2至24个碳原子并且更优选2至12个碳原子的碳酰胺基,其实例包括乙酰胺基、苯甲酰胺基、十四烷酰胺基、戊酰胺基和环己烷酰胺基;脲基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的脲基,其实例包括脲基、N,N-二甲基脲基和N-苯基脲基;亚胺基如具有优选20个以下碳原子,并且更优选12个以下碳原子的亚胺基,其实例包括N-琥珀酰亚胺基和N-邻苯二甲酰亚胺基;烷氧基羰基氨基如具有优选2至24个碳原子并且更优选2至12个碳原子的烷氧基羰基氨基,其实例包括甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、十八烷基氧基羰基氨基和环己基氧基羰基氨基;芳氧基羰基氨基如具有优选7至24个碳原子,并且更优选7至12个碳原子的芳氧基羰基氨基,其实例包括苯氧基羰基氨基;氨磺酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的氨磺酰基,其实例包括甲烷氨磺酰基、丁烷氨磺酰基、苯氨磺酰基、十六烷氨磺酰基和环己烷氨磺酰基;氨磺酰氨基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的氨磺酰氨基,其实例包括N,N-二丙基氨磺酰氨基和N-乙基-N-十二烷基氨磺酰氨基;偶氮基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的偶氮基,其实例包括苯基偶氮基和3-吡唑基偶氮基;烷基硫基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的烷基硫基,其实例包括甲基硫基、乙基硫基、辛基硫基和环己基硫基;芳基硫基如具有优选6至24个碳原子、并且更优选6至12个碳原子的芳基硫基,其实例包括苯基硫基;杂环硫基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的杂环硫基,其实例包括2-苯并噻唑基硫基、2-吡啶基硫基和1-苯基四唑基硫基;烷基亚磺酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的烷基亚磺酰基,其实例包括十二烷亚磺酰基;
芳基亚磺酰基如具有优选6至24个碳原子,并且更优选6至12个碳原子的芳基亚磺酰基,其实例包括苯基亚磺酰基;烷基磺酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的烷基磺酰基,其实例包括甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基、异丙基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十六烷基磺酰基、辛基磺酰基和环己基磺酰基;芳基磺酰基如具有优选6至24个碳原子,并且更优选6至12个碳原子的芳基磺酰基,其实例包括苯磺酰基和1-萘基磺酰基;氨磺酰基如具有优选24个以下碳原子,并且更优选16个以下碳原子的氨磺酰基,其实例包括氨磺酰基、N,N-二丙基氨磺酰基、N-乙基-N-十二烷基氨磺酰基、N-乙基-N-苯基氨磺酰基和N-环己基氨磺酰基;磺基;膦酰基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的膦酰基,其实例包括苯氧基膦酰基、辛氧基膦酰基和苯基膦酰基;膦基氨基如具有优选1至24个碳原子并且更优选1至12个碳原子的膦基氨基,其实例包括二乙氧基膦基氨基和二辛氧基膦基氨基。
在上面描述的取代基中,卤素原子、烷基、芳基、羟基、磺酸基、膦酸基团、羧酸基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基氧基、环烷基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、氨基甲酰氧基、氨磺酰氧基、烷基磺酰氧基、芳基磺酰氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、碳酰胺基、亚胺基、氨磺酰基、氨磺酰基氨基和氨磺酰基是优选的;烷基、芳基、羟基、磺酸基、膦酸基、羧酸基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、氨基甲酰氧基、氨磺酰氧基、烷基磺酰氧基、芳基磺酰氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基、氨磺酰基氨基和氨磺酰基是更优选的;羟基、磺酸基、膦酸基、羧酸基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、氨基甲酰氧基、氨磺酰氧基、烷基磺酰氧基、芳基磺酰氧基、酰基、烷氧基羰基和芳氧基羰基是再更优选的;并且羟基、磺酸基、羧酸基、烷氧基、烷氧基羰基氧基、氨基甲酰氧基、氨磺酰氧基、烷基磺酰氧基、酰基和烷氧基羰基是特别优选的。
在上面描述的更优选的取代基中,磺酸基、羧酸基、烷氧基、烷氧基羰基氧基、烷基磺酰氧基和烷氧基羰基是再更优选的,并且磺酸基、羧酸基、烷氧基和烷氧基羰基是甚至再更优选的,并且磺酸基、羧酸基和烷氧基是特别优选的。
在式(1)中,R1优选为氢原子、烷基或芳基,并且更优选氢原子或烷基。
在式(1)中,当作为R1的取代的烷基或取代的芳基的取代基是可以进一步被取代的基团时,它可以被上面描述的取代基取代。当该取代基被两个以上另外的取代基取代时,另外的取代基可以彼此相同或不同。
在式(1)中,L1表示-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-、-C(=O)O-、由下面的式(2)表示的基团、由下面的式(3)表示的基团或由下面的式(4)表示的基团。这里,R2表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
在式(1)中,由R2表示的烷基、芳基和杂环基的实例包括上面作为用于由R1表示的取代的烷基和取代的芳基的取代基描述的烷基、芳基和杂环基,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。
由R2表示的烷基、芳基或杂环基可以被上面关于R1描述的取代基取代,并且当它被两个以上另外的取代基取代时,所述另外的取代基可以彼此相同或不同。
在下文中,描述在式(1)中表示为L1的由下面的式(2)表示的基团,由下面的式(3)表示的基团,以及由下面的式(4)表示的基团。
Figure BDA0000430224470000431
在式(2)至(4)中,R2表示氢原子、烷基、芳基或杂环基;R3表示氢原子或取代基;k表示0至4的整数;当k是2以上时,R3可以彼此相同或不同;*表示与式(1)中的-C(R1)=CH2基团连接的位点;并且**表示用于与式(1)中的L2或Dye(当n=0时)连接的位点。
式(2)至(4)中的R2具有与式(1)中的R2相同的定义,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。
在式(2)至(4)中,R3表示氢原子或取代基,并且由R3表示的取代基的实例包括上面对于作为R1的取代的烷基或取代的芳基的取代基所描述的取代基,并且其优选实施方案(包括优选的其实例)也是相同的。k表示0、1、2、3或4。当k为2、3或4时,R3可以彼此相同或不同。
当由R3表示的取代基是可以进一步被取代的基团时,它可以被上面与R1相关地描述的取代基取代,并且当它被两个以上另外的取代基取代时,所述另外的取代基可以彼此相同或不同。
从合成的角度,L1优选为-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,更优选-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,并且再更优选-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-。
接下来,描述式(1)中的L2
L2表示将L1或-C(R1)=CH2基团(当m=0时)与Dye连接的二价连接基团。
L2的优选实例包括亚烷基、亚芳烷基、亚芳基、-O-、-C(=O)-、-OC(=O)-、OC(=O)O-、-OSO2-、-OC(=O)N(R50)-、-N(R50)-、-N(R50)C(=O)-、-N(R50)C(=O)O-、-N(R50)C(=O)N(R51)-、-N(R50)SO2-、-N(R50)SO2N(R51)-、-S-、-S-S-、-SO-、-SO2-、-SO2N(R50)-和-SO2O-。此外,还可以将多个二价连接基团彼此连接以形成新的二价连接基团。
R50和R51各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。作为R50和R51的烷基、芳基和杂环基的实例包括上面作为用于R1的取代基描述的烷基、芳基和杂环基,并且其优选的实施方案(包括其优选的实例)也是相同的。由R50或R51表示的烷基、芳基或杂环基可以被上面关于R1描述的取代基取代,并且当它被两个以上另外的取代基取代时,所述另外的取代基可以彼此相同或不同。
当L2是亚烷基、亚芳烷基或亚芳基时,其可以是或者未取代的或者被取代的。当亚烷基、亚芳烷基或亚芳基是被取代的时,它可以被上面关于R1描述的取代基取代,并且当它被两个以上另外的取代基取代时,另外的取代基可以彼此相同或不同。
当L2是亚烷基、亚芳烷基或亚芳基时,具有1至12个碳原子的亚烷基、具有6至18个碳原子的亚芳烷基和具有6至18个碳原子的亚芳基是优选的。具有1至8个碳原子的亚烷基、具有6至16个碳原子的亚芳烷基和具有6至12个碳原子的亚芳基是更优选的。具有1至6个碳原子的亚烷基和具有6至12个碳原子的亚芳烷基是再更优选的。
作为L1和L2的组合,优选下列组合:其中L1是-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-并且L2是具有1至12个碳原子的亚烷基、具有6至18个碳原子的亚芳烷基、具有6至18个碳原子的亚芳基、具有2至18个碳原子的烷基硫代醚、具有2至18个碳原子的烷基碳酰胺基或具有2至18个碳原子的烷基氨基羰基。更优选地,优选下列组合:其中L1是-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-、或-C(=O)O-并且L2是具有1至8个碳原子的亚烷基、具有6至16个碳原子的亚芳烷基、具有6至12个碳原子的亚芳基、具有2至12个碳原子的烷基硫代醚、具有2至12个碳原子的烷基碳酰胺基或具有2至12个碳原子的烷基氨基羰基。再更优选地,优选下列组合:其中L1是-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-并且L2是具有1至6个碳原子的亚烷基、具有6至12个碳原子的亚芳烷基、具有2至6个碳原子的烷基硫代醚、具有2至6个碳原子的烷基碳酰胺基或具有2至6个碳原子的烷基氨基羰基。
在下文中,给出式(1)中由-(L2)n-(L1)m-C(R1)=CH2表示的可聚合基团的实例。然而,本发明不限于此。
Figure BDA0000430224470000451
特定染料的示例化合物
在下文中,描述本发明中的特定染料的示例化合物,但本发明不限于以下示例化合物。
关于示例化合物,术语“重量%”基于质量。
为了获得示例化合物2-1至2-5,将具有组成比“a”的结构组分和具有组成比“(b+c)”的甲基丙烯酰基组分根据表中列出的比例聚合。以等摩尔量的构成组成比“a”的结构组分计,将通过聚合产生的颜料多聚体的甲基丙烯酸组分的一部分与Zn配位。
Figure BDA0000430224470000461
示例化合物 a(wt-%) b(wt-%)
1-1 100 0
1-2 95 5
1-3 90 10
1-4 88 12
1-5 85 15
1-6 82 18
1-7 80 20
1-8 78 22
1-9 75 25
1-10 70 30
Figure BDA0000430224470000471
示例化合物 a(wt-%) b+c(wt-%)
2-1 83 17
2-2 77 23
2-3 71 29
2-4 65 35
2-5 60 40
表1
特定染料的合成例
在下文中,对于特定染料的数个具体实例描述合成例。然而,本发明不限于它们。
示例化合物1-4的合成
将如下所示的颜料单体1(5.0g)、甲基丙烯酸(0.68g)和作为链转移剂的240mg的正十二烷硫醇溶解在32ml的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中,并且将混合物在85℃下在氮氛下搅拌,并且向其加入542mg的二甲基2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)。之后,将240mg的二甲基2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)以2小时的间隔进一步加入两次,并且在将温度增加至90℃之后,将混合物进一步搅拌2小时。在反应完成之后,将反应混合物逐滴加入至400ml的乙腈。将所获得的晶体过滤,从而获得示例化合物1-4(4.8g)。
可以根据JP-A号2008-292970中公开的合成方法制备如下所示的颜料单体1。
此外,示例化合物的重均分子量可以通过调节链转移剂的量和反应温度控制,并且其分散度可以通过调节用于再沉淀的溶剂的类型和量控制。
Figure BDA0000430224470000481
示例化合物2-3的合成
将如下所示的颜料单体2(20g)、甲基丙烯酸(5.88g)和520mg的作为链转移剂的硫代苹果酸溶解在150ml的丙二醇单甲醚(PGME)中,并且将混合物在85℃在氮氛下搅拌,并且向其加入1.2g的二甲基2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)。之后,将1.2g的二甲基2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)以2小时的间隔进一步加入两次,并且在将温度增加至90℃之后,将混合物进一步搅拌2小时。在完成反应之后,将反应混合物逐滴加入至2,000ml的乙腈。将所获得的晶体过滤,从而获得示例化合物2-3(21.2g)。基于1H NMR光谱,发现得自AcO的质子峰的消除,并且因此证实主链羧酸如示例化合物2-3这样配位。
如下所示的颜料单体2可以根据JP-A号2008-292970中公开的合成方法制备。示例化合物的重均分子量可以通过调节链转移剂的量和反应温度控制,并且其分散度可以通过修改用于再沉淀的溶剂的类型和量控制。
Figure BDA0000430224470000491
如上所述,描述了本发明中的特定染料。然而,在本发明的彩色滤光片的蓝色像素中优选使用一种类型的特定染料,并且在其中也可以使用两种以上类型的特定染料。
红色像素、绿色像素和蓝色像素的膜厚度各自优选为1.0μm以下。当膜厚度在该范围内时,容易抑制像素之间的杂散光,并且当制备固态图像传感器时分辨能力提高。
本发明的彩色滤光片的红色像素、绿色像素和蓝色像素可以例如通过下列方式形成:使用含有上述着色剂的相应颜色的放射线敏感性组合物进行光刻,或使用含有上述着色剂的相应颜色的放射线敏感性组合物进行喷墨方法。
在这些中,从细微图案容易地形成为任意形状的角度,包括制备放射线敏感性组合物的光刻方法是优选的。
在下文中,描述根据下列方法制备用于固态图像传感器的彩色滤光片的方法,所述方法包括制备每个颜色的着色放射线敏感性组合物并且通过光刻将其涂布。然而,本发明的彩色滤光片不限于此。
着色放射线敏感性组合物的制备
使用上面提到的着色剂与可聚合化合物和光聚合引发剂,以及,如果需要,相应的组分如聚合物化合物、有机溶剂或表面活性剂一起制备着色放射线敏感性组合物。着色放射线敏感性组合物用于形成本发明的彩色滤光片的着色像素,并且例如,使用通过经由着色放射线敏感性组合物的聚合的固化获得的着色固化膜作为着色像素。
在下文中,更详细地描述在本发明的着色放射线敏感性组合物中含有的每种组分。
此外,关于本发明的着色放射线敏感性组合物,“总固体含量”是指不包括有机溶剂的着色放射线敏感性组合物的组分的总质量。
如本文所使用的,术语“烷基”是指“直链的、支链的或环状”烷基,其可以是或者被取代的或者未被取代的。
如本文所使用的,术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的两种或任一种,术语“(甲基)丙烯酰基((meth)acryl)”是指丙烯酰基和甲基丙烯酰基中的两种或任一种,并且术语“(甲基)丙烯酰基((meth)acryloyl)”是指丙烯酰基和甲基丙烯酰基中的两种或任一种。
如本文所使用的单体与低聚物和聚合物不同,并且它是指具有2,000以下的重均分子量的化合物。如本文所使用的,术语“可聚合化合物”是指具有可聚合官能团的化合物,并且它可以是单体或聚合物。术语“可聚合官能团”是指聚合反应中涉及的基团。
此外,关于如本文所使用的基团(或原子团)的描述,未描述被取代或未被取代的描述不仅包括不具有取代基的基团而且包括具有取代基的基团。例如,术语“烷基”不仅包括不具有取代基的烷基(换言之,未取代的烷基)而且也包括具有取代基的烷基(换言之,取代的烷基)。
如本文所使用的,术语“过程”不仅包括分开的过程,而且如果从其获得该过程的所需的效果,还包括在一个过程与其他过程之间没有清晰区分的过程。
如本文所使用的,术语“放射线”包括可见光、紫外光、远紫外光、电子束、X射线等。
颜料分散体的制备
当使用颜料作为着色剂时,优选的是通过以下方式制备着色放射线敏感性组合物:通过将颜料与如果需要的其他组分如颜料分散剂、有机溶剂、颜料衍生物、或聚合物化合物一起进行分散,预先制备颜料分散体;并且将从而获得的颜料分散体与可聚合化合物和光聚合引发剂以及如果需要的其他组分混合。
在下文中,详细描述颜料分散体的配制和制备颜料分散体的方法。
红色放射线敏感性组合物含有至少包含红色颜料的着色剂,并且它优选包含红色颜料如C.I.颜料红254和C.I.颜料黄139。
绿色放射线敏感性组合物含有至少包含绿色颜料的着色剂,并且它优选包含C.I.颜料绿36,以及C.I.颜料黄185或C.I.颜料黄150中的至少一种。
蓝色放射线敏感性组合物含有至少包含蓝色颜料的着色剂,并且它优选包含C.I.颜料蓝15:6。
为了制备着色放射线敏感性组合物,可以将包含用于红色像素优选使用的红色颜料如C.I.颜料红254,以及C.I.颜料黄139的两种以上着色剂组合并用于制备颜料分散体。类似地,可以组合包含用于绿色像素优选使用的C.I.颜料绿36,以及C.I.颜料黄185或C.I.颜料黄150中的至少一种的两种以上着色剂将其用于制备颜料分散体。
此外,可以或者单独地或者与紫色颜料组合地使用优选用于蓝色像素的两种以上类型的蓝色颜料如C.I.颜料蓝15:6用于制备颜料分散体。
当组合使用两种以上颜料分散体时,颜料分散体中除颜料之外的组分和用于制备颜料分散体的方法可以是彼此相同或不同的。
不具体地限定用于制备颜料分散体的方法。分散可以例如通过下列方式进行:预先混合颜料和颜料分散剂并且将混合物用均化器等预先分散,并且接下来,通过用珠粒分散机使用氧化锆珠粒等(例如,由GETZMANN制造的DISPERMAT)精细分散产物。
颜料分散剂
用于制备颜料分散体使用的颜料分散剂的实例包括聚合物分散剂(如聚酰胺胺及其盐、聚羧酸及其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸类共聚物或萘磺酸福尔马林缩合物)、表面活性剂如聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺和烷醇胺,以及颜料衍生物。
聚合物分散剂可以根据其结构进一步分类为直链的聚合物、末端改性的聚合物、接枝聚合物和嵌段聚合物。
具有至颜料表面的锚定部分的末端改性聚合物的实例包括在末端具有磷酸基团的聚合物,如JP-A号3-112992和日本专利申请国家公开号2003-533455中描述的那些;在末端具有磺酸基团的聚合物,如JP-A号2002-273191中描述的那些;和具有有机染料或杂环的部分骨架的聚合物,如JP-A号9-77994中描述的那些。此外,具有将两个以上至颜料表面的锚定部分(如酸性基团、碱性基团、有机染料或杂环的部分骨架)引入其中的末端的聚合物,如JP-A号2007-277514中描述的那些,展现出有利的分散稳定性并且也是优选的。
具有至颜料表面的锚定部分的接枝聚合物的实例包括聚(低级亚烷基亚胺)和聚酯的反应产物,如JP-A号54-37082、日本专利申请国家公开号8-507960和JP-A号2009-258668中描述的那些;聚烯丙基胺和聚酯的反应产物,如JP-A号9-169821中描述的那些;大单体和含氮单体的共聚物,如JP-A号10-339949和JP-A号2004-37986中描述的那些;具有有机染料或杂环的部分骨架的接枝聚合物,如JP-A号2003-238837、JP-A号2008-9426和JP-A号2008-81732中描述的那些;以及大单体和含有酸性基团的单体的共聚物,如JP-A号2010-106268中描述的那些。从颜料分散体的可分散性和分散稳定性以及着色放射线敏感性组合物的可显影性的角度,如JP-A号2009-203462中描述的具有碱性基团和酸性基团的两性分散剂树脂是特别优选的。
用于通过自由基聚合制备具有至颜料表面的锚定部分的接枝聚合物使用的大单体可以选自已知的大单体,如AA-6(具有甲基丙烯酰基作为端基的聚甲基丙烯酸甲酯)、AS-6(具有甲基丙烯酰基作为端基的聚苯乙烯)、AN-6S(具有甲基丙烯酰基作为端基的苯乙烯-丙烯腈共聚物)和AB-6(具有甲基丙烯酰基作为端基的聚丙烯酸丁酯)(商品名,全部由Toagosei Co.,Ltd.制造);PLACCEL FM5(商品名,其中将5摩尔当量的ε-己内酯加成至甲基丙烯酸2-羟乙酯的产品)、FA10L(商品名,其中将10摩尔当量的ε-己内酯加成至丙烯酸2-羟乙酯的产品)(全部由Daicel Chemical Industries,Ltd.制造);和JP-A号2-272009中描述的聚酯大单体。这些中,考虑到颜料分散体的可分散性和分散稳定性,以及通过使用颜料分散体获得的着色放射线敏感性组合物的可显影性,具有优异的柔韧性和溶剂相容性的聚酯大单体是特别优选的。此外,JP-A号2-272009中描述的聚酯大单体是最优选的。
具有至颜料表面的锚定部分的嵌段聚合物优选为JP-A号2003-49110和JP-A号2009-52010中描述的那些。
在本发明中可以使用的颜料分散剂也可作为商业产品得到,并且其具体实例包括DISPERBYK-101(聚酰胺胺磷酸胺)、107(羧酸酯)、110(含有酸基的共聚物)、130(聚酰胺)、161、162、163、164、165、166、170和2011(高分子量共聚物)、BYK-P104、P105(高分子量不饱和聚羧酸)(商品名,全部由BYK Chemie制造);EFKA4047、4050、4010、4165(聚氨酯系)、EFKA4330至4340(嵌段共聚物)、4400至4402(改性聚丙烯酸酯)、5010(聚酯酰胺)、5765(高分子量聚羧酸酯)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮颜料衍生物)(商品名,全部由EFKA制造);AJISPERPB821、PB822、PB880和PB881(商品名,全部由Ajinomoto Fine-TechnoCo.,Inc.制造);FLOWLEN TG-710(氨基甲酸酯低聚物)、POLYFLOW50E号和300号(丙烯酸类共聚物)(商品名,全部由Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.制造);DISPARLON KS-860、873SN、874、#2150(脂族聚羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725(商品名,全部由Kusumoto Chemicals,Ltd.制造);DEMOL RN、N(萘磺酸福尔马林缩聚物)、MS、C、SN-B(芳族磺酸福尔马林缩聚物)、HOMOGENOL L-18(高分子聚羧酸)、EMULGEN920、930、935和985(聚氧乙烯壬基苯基醚)、ACETAMIN86(硬脂基胺乙酸酯)(商品名,全部由Kao Corporation制造);SOLSPERSE5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮颜料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、17000和27000(在末端具有官能部分的聚合物)、24000、28000、32000和38500(接枝聚合物)(商品名,全部由Lubrizol Corporation制造);NIKKOL T106(聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯)、MYS-1EX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)(商品名,全部由Nikko Chemicals,Co.,Ltd.制造);HINOACT T-8000E等(商品名,由Kawaken Fine Chemicals,Co.,Ltd.制造);KP341(有机硅氧烷聚合物)(商品名,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造);W001(阳离子表面活性剂,商品名,由Yusho Co.,Ltd.制造);非离子表面活性剂如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、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和脱水山梨醇脂肪酸酯;W004、W005和W017(阴离子表面活性剂)(商品名,由Yusho Co.,Ltd.制造);EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA POLYMER100、EFKA POLYMER400、EFKA POLYMER401、EFKA POLYMER450(商品名,由Morishita and Co.,Ltd.制造);DISPERSE AID6、DISPERSEAID8、DISPERSE AID15、DISPERSE AID9100等(聚合物分散剂)(商品名,由San Nopco Limited制造);ADEKA PLURONIC L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121和P-123(商品名,由Adeka Corporation制造);以及IONETS-20(商品名,由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)。
这些颜料分散剂可以或者单独地或者以其两种以上类型组合使用。在本发明中,特别地,优选使用颜料衍生物和聚合物分散剂的组合。颜料分散剂可以是末端改性聚合物、接枝聚合物,或具有至颜料表面的锚定部分的嵌段共聚物作为颜料分散剂与下面描述的碱可溶性粘合剂的组合。
相对于100质量份的颜料,颜料分散体中颜料分散剂的含量为优选1至80质量份,更优选5至70质量份,再优选10至60质量份。
具体地,当使用聚合物分散剂时,相对于100质量份的颜料,其量为优选5至100质量份,更优选10至80质量份。
颜料衍生物
优选的是颜料分散体还含有颜料衍生物。
颜料衍生物为,具体地,被酸性基团、碱性基团或邻苯二甲酰亚胺甲基部分地取代的有机颜料。从可分散性和分散稳定性的角度,颜料衍生物优选含有酸性基团或碱性基团。
用于构成颜料衍生物使用的有机颜料的实例包括二酮吡咯并吡咯颜料、偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二
Figure BDA0000430224470000552
嗪颜料、芘酮(perinone)颜料、苝颜料、硫代靛青颜料、异吲哚啉颜料、异吲哚啉酮颜料、喹酞酮(quinophthalone)颜料、士林(threne)颜料和金属配合物颜料。
此外,颜料衍生物中含有的酸性基团的优选实例包括磺酸、羧酸及其季铵盐。其更优选的实例包括羧酸基和磺酸基。其再更优选的实例包括磺酸基。颜料衍生物中含有的碱性基团的优选实例包括氨基。其更优选的实例包括叔氨基。
作为颜料衍生物,喹啉颜料衍生物、苯并咪唑酮颜料衍生物和异吲哚啉颜料衍生物是优选的。喹啉颜料衍生物和苯并咪唑酮颜料衍生物是更优选的。特别地,具有由下式(P)表示的结构的颜料衍生物是优选的。
Figure BDA0000430224470000551
在式(P)中,A表示选自如下所示的式(PA-1)至(PA-3)的部分结构;B表示单键或具有(t+1)的价键的连接基团(即,(t+1)价连接基团);C表示单键、-NH-、-CONH-、-CO2-、-SO2NH-、-O-、-S-或-SO2-;D表示单键、亚烷基、亚环烷基或亚芳基;E表示-SO3H、-CO2H或-N(Rpa)(Rpb),其中Rpa和Rpb各自独立地表示烷基、环烷基或芳基,并且Rpa和Rpb可以彼此结合以形成环;并且t表示1至5的整数。
Figure BDA0000430224470000561
在式(PA-1)和(PA-2)中,Rp1表示具有1至5个碳原子的烷基或芳基。在式(PA-3)中,Rp2表示氢原子、卤素原子、烷基或羟基;并且s表示1至4的整数。在式(PA-1)和(PA-3)中,Rp3表示单键、-NH-、-CONH-、-CO2-、-SO2NH-、-O-、-S-或-SO2-;并且*表示用于与式(P)中的B连接的位点。
在式(P)中,Rp1优选为甲基或苯基,并且甲基是最优选的。在式(PA-3)中,Rp2优选为氢原子或卤素原子,并且氢原子和氯原子是最优选的。
在式(P)中,由B表示的(t+1)价连接基团的实例包括亚烷基、亚环烷基、亚芳基和亚杂芳基。特别地,由以下结构式(PA-4)至(PA-9)中的任一个表示的连接基团是特别优选的。
Figure BDA0000430224470000562
在结构式(PA-4)至(PA-9)中,具有结构式(PA-5)或(PA-8)的连接基团作为B的颜料衍生物是优选的,原因在于它提供更有利的可分散性。
在式(P)中,由D表示的亚烷基、亚环烷基和亚芳基的实例包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚癸基、亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环辛基、亚环癸基、亚苯基和亚萘基。在这些中,D为特别优选亚烷基,并且最优选具有1至5个碳原子的亚烷基。
在式(P)中,当E表示-N(Rpa)(Rpb)时,由Rpa或Rpb表示的烷基、环烷基或芳基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、辛基、癸基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基、环癸基、苯基和萘基。Rpa或Rpb特别优选为烷基,并且最优选具有1至5个碳原子的烷基。在式(P)中,t优选为1或2。
相对于颜料的总质量,颜料分散体中颜料衍生物的含量为优选1至50质量%,并且更优选3至30质量%。颜料衍生物可以或者单独地使用或者以其两种以上组合使用。
此外,当使用颜料衍生物的组合时,相对于100质量份的颜料,颜料衍生物的用量(总量)优选在1至30质量份,更优选3至20质量份,并且特别优选5至15质量份的范围内。
有机溶剂
颜料分散体优选含有有机溶剂。
从颜料分散体中含有的每个组分的溶解性或当将其涂布至着色放射线敏感性组合物时颜料分散体的可涂布性的角度,对有机溶剂进行选择。在颜料分散体中可使用的有机溶剂的实例包括在下面描述的放射线敏感性组合物的制备中可使用的那些。
颜料分散体中有机溶剂的含量为优选50至95质量%,并且更优选70至90质量%。
聚合物化合物
从提高分散稳定性和控制可显影性的角度,当将颜料分散体应用于着色放射线敏感性组合物时,颜料分散体可以还含有聚合物化合物。
聚合物化合物的实例包括聚酰胺胺及其盐、聚羧酸及其盐、高分子量不饱和的酸酯、改性聚氨酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸类共聚物(特别地,在侧链中含有羧酸基团和可聚合基团的(甲基)丙烯酸酯共聚物是优选的),以及萘磺酸福尔马林缩合物。聚合物材料吸附至颜料的表面,并且起到防止颜料的再聚集的作用。因此,优选使用具有用于颜料表面的锚定部分的末端改性的聚合物、接枝聚合物或嵌段聚合物作为聚合物材料。例如,存在含具有杂环的单体和具有烯键式不饱和键的可聚合低聚物作为共聚单元的接枝共聚物。
其他聚合物材料的实例包括聚酰胺胺磷酸酯盐、高分子量不饱和聚羧酸、聚醚酯、芳族磺酸福尔马林缩合物、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚酯胺、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯和聚氧乙烯单硬脂酸酯。
聚合物材料可以或者单独地使用或者以其两种以上的组合使用。
相对于颜料,颜料分散体中聚合物材料的含量为优选20至80质量%,更优选30至70质量%,并且再更优选40至60质量%。
在着色放射线敏感性组合物中所要包含的组分
可聚合化合物
着色放射线敏感性组合物优选包含可聚合化合物。
具体地,可聚合化合物选自具有至少一个末端烯键式不饱和键,并且优选两个以上末端烯键式不饱和键的化合物。特别地,四官能以上官能化的多官能可聚合化合物是优选的,并且五官能以上的官能化合物是更优选的。
这些化合物在本领域是广泛已知的,并且在本发明中可以不带有特别限定地使用这些化合物中的任一种。该化合物可以具有选自单体、预聚物(二聚体、三聚体或低聚物)的化学形式,其混合物,或其多聚体。在本发明中,可聚合化合物可以或者单独地使用或者以其两种以上组合使用。
更具体地,单体及其预聚物的实例包括不饱和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸和马来酸)或其酯、酰胺或多聚体。优选的实例包括不饱和羧酸与脂族多羟基醇化合物之间的酯、不饱和羧酸与脂族多元胺化合物之间的酰胺,以及其多聚体。此外,也适宜地使用具有亲核取代基如羟基、氨基或巯基的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能度或多官能度的异氰酸酯或环氧化合物之间的加成产物,或者与单官能或多官能羧酸之间的脱水缩合产物。此外,也可以适宜地使用具有亲电取代基如异氰酸酯基和环氧基的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能或聚官能醇、胺或硫醇之间的加成产物,或具有离去取代基如卤素基团或甲苯磺酰氧基的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能或多官能醇、胺、硫醇之间的取代产物。作为另一个实例,还可以使用不饱和膦酸、乙烯基苯衍生物如苯乙烯,或被乙烯醚或烯丙基醚取代的化合物的基团代替上面描述的不饱和羧酸。
在本发明中可以使用的化合物的具体实例包括JP-A号2009-288705的段号0095至0108中描述的化合物。
此外,在大气压具有100℃以上的沸点并且具有至少一个可加成聚合烯基的具有烯键式不饱和基团的化合物作为可聚合化合物也是优选的。其实例包括单官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯如聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯以及苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯;以及多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(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、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、通过将环氧乙烷或环氧丙烷加成至多官能醇并用(甲基)丙烯酸酯改性而获得的甘油或三羟甲基乙烷、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯如日本专利申请公开(JP-B)号48-41708、JP-B号50-6034或JP-A号51-37193中描述的那些,聚酯丙烯酸酯如JP-A号48-64183、JP-B号49-43191或JP-B号52-30490中描述的那些,以及作为环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯,以及它们的混合物。
还存在通过使多官能羧酸与环醚基如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和具有烯键式不饱和基团的化合物反应获得的多官能(甲基)丙烯酸酯。
此外,作为优选的可聚合化合物,还可以使用JP-A号2010-160418、JP-A号2010-129825或日本专利号4364216中描述的具有两个以上烯键式不饱和基团和芴环的化合物或轴节树脂(cardo resin)。
作为具有至少一个可加成聚合烯键式不饱和基团和大气压下100℃以上的沸点的化合物,JP-A号2008-292970的段号0254至0257中描述的化合物也是合适的。
除上面描述的那些之外,也可以适宜地使用由式(MO-1)至(MO-5)表示的可自由基聚合单体。在该式中,当T是亚烷氧基时,在碳原子侧处的末端与R连接。
Figure BDA0000430224470000601
在上面所示的式中,n为0至14;m为1至8;分子中的多个R可以彼此相同或不同;并且分子中的多个T可以彼此相同或不同。
在由式(MO-1)至(MO-5)中的任一个表示的可聚合化合物的每一个中,多个R中的至少一个是由-OC(=O)CH=CH2或-OC(=O)C(CH3)=CH2表示的基团。
由式(MO-1)至(MO-5)中的任一个表示的可聚合化合物的具体实例包括JP-A号2007-269779的段号0248至0251中描述的化合物。
此外,也可以使用通过将环氧乙烷或环氧丙烷加入至用JP-A号10-62986中式(1)和(2)的具体实例描述的多官能醇,之后转化为(甲基)丙烯酸酯所获得的化合物作为可聚合化合物。
其中,可聚合化合物的优选实例包括二季戊四醇三丙烯酸酯(可作为KAYARAD D-330商购,商品名,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(可作为KAYARAD D-320商购,商品名,由NipponKayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(可作为KAYARADD-310商购,商品名,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(可作为KAYARAD DPHA商购,商品名,由Nippon KayakuCo.,Ltd.制造),以及通过改性可商购化合物以使得其(甲基)丙烯酰基经由乙二醇或丙二醇残基连接所获得的化合物。也可以使用丙烯酸酯的低聚物。在下文中,描述可聚合化合物的优选实施方案。
可聚合化合物可以是具有酸性基团如羧基、磺酸基或磷酸基的多官能单体。当烯型化合物具有未反应的羧基如在上面描述的混合物中时,烯型化合物可以按原样使用。然而,如果需要,可以通过使烯型化合物的羟基与非芳香性羧酸酐反应而引入酸性基团。对于这种情况,非芳香性羧酸酐的具体实例包括四氢邻苯二甲酸酐、烷基化的四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基化的六氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐和马来酸酐。
在本发明中,具有酸性基团的单体优选为作为脂族聚羟基化合物与不饱和羧酸的酯的多官能单体,并且其通过使脂族聚羟基化合物的未反应的羟基与非芳香性羧酸酐反应而具有酸性基团。更优选地,它是其中脂族聚羟基化合物是季戊四醇和/或二季戊四醇的酯。可商购的产品的实例包括聚碱性酸-改性丙烯酰基低聚物M-510、M-520等(商品名,由TOAGOSEICo.,LTD.制造)。
在本发明的着色放射线敏感性组合物中,可以单独地使用可聚合化合物。然而,在可聚合化合物的制造方面,因为难以获得单一的化合物,可聚合化合物也可以以其两种以上组合使用。
此外,作为可聚合化合物,如果需要,可以组合使用不具有酸性基团的多官能单体和具有酸性基团的多官能单体。
具有酸性基团的多官能单体的优选酸值为0.1至40mg KOH/g,并且特别优选5至30mg KOH/g。当多官能单体的酸值过低时,显影分辨性降低。另一方面,当酸值过高时,制造或处理变得困难以使得光聚合性降低并且固化性如像素的表面光滑性等劣化。因此,当在其中组合使用具有不同的酸性基团的两种以上类型的多官能单体或组合使用不具有酸性基团的多官能单体时,优选的是将整个多官能单体中的酸性基团调节至上面描述的范围内。
还优选的是包含具有己内酯结构的多官能单体作为可聚合化合物。
对具有己内酯结构的可聚合化合物不具体地限定,条件是它在其分子内具有己内酯结构。其实例包括通过多羟基醇与(甲基)丙烯酸酯和ε-己内酯的酯化获得的ε-己内酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯,所述多羟基醇例如为三羟甲基乙烷、二-三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油、二甘油或三羟甲基三聚氰胺。其中,具有由下面的式(Z-1)表示的己内酯结构的多官能单体是优选的。
Figure BDA0000430224470000631
在式(Z-1)中,全部六个R各自为由下面的式(Z-2)表示的基团,或六个R中的1至5个为由式(Z-2)表示的基团并且其中剩下部分为由下面的式(Z-3)表示的基团。
Figure BDA0000430224470000632
在式(Z-2)中,R1表示氢原子或甲基;m表示1或2的数;并且“*”表示连接臂。
Figure BDA0000430224470000633
在式(Z-3)中,R1表示氢原子或甲基。并且“*”表示连接臂。
具有己内酯结构的多官能单体是可作为例如KAYARAD DPCA系列(商品名,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)商购的。其实例包括DPCA-20(其中式(1)至(3)中的m为1,由式(2)表示的基团的数目为2,并且所有R1是氢原子的化合物)、DPCA-30(其中式(1)至(3)中的m为1,由式(2)表示的基团的数目为3,并且所有R1是氢原子的化合物),DPCA-60(其中式(1)至(3)中的m是1,由式(2)表示的基团的数目为6,并且所有R1是氢原子的化合物),以及DPCA-120(其中式(1)至(3)中的m是2,由式(2)表示的基团的数目是6,并且所有R1是氢原子的化合物)。
在本发明中,可以或者单独地或者作为其两种以上的混合物使用具有己内酯结构的多官能单体。
在本发明中,可聚合化合物优选为含具有2个以上碳原子的亚烷氧基(如亚乙氧基、亚丙氧基或亚丁氧基)的可聚合化合物。
在含具有2个以上碳原子的亚烷氧基的可聚合化合物中,选自由通过下面的式(i)或(ii)表示的化合物组成的组的至少一种是特别优选的。
Figure BDA0000430224470000641
在式(i)和(ii)中,E各自独立地表示-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-,其中y独立地表示0至10的整数;并且X独立地表示丙烯酰基、甲基丙烯酰基、氢原子或羧基。
在式(i)中,由X表示的丙烯酰基和甲基丙烯酰基的总数目是3或4;m各自独立地表示0至10的整数;并且由m表示的数目的总和是0至40的整数,条件是当由m表示的数目的总和是0时,任意一个X是羧基。
在式(ii)中,由X表示的丙烯酰基和甲基丙烯酰基的总数目是5或6;n各自独立地表示0至10的整数;并且由n表示的数目的总和是0至60的整数,条件是当由n表示的数目的总和是0时,任意一个X是羧基。
在式(i)中,m各自优选为0至6的整数,并且更优选0至4的整数。此外,由相应的m表示的数目的总和优选为2至40的整数,更优选2至16的整数,并且再更优选4至8的整数。
在式(ii)中,n各自优选为0至6的整数,并且更优选0至4的整数。此外,由相应的n表示的数目的总和优选为3至60的整数,更优选3至24的整数,并且再更优选6至12的整数。
优选的是式(i)或(ii)中的-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-的氧原子侧的末端与X连接。
由式(i)或(ii)表示的化合物可以或者单独地使用或者以其两种以上的组合使用。特别地,优选的是式(ii)中的六个X是丙烯酰基。
由式(i)或(ii)表示的化合物可以通过传统已知的方法合成,所述方法包括:通过开环加成反应将环氧乙烷或环氧丙烷的开环骨架连接至季戊四醇或二季戊四醇;和通过例如(甲基)丙烯酰氯与开环骨架的端羟基之间的反应而引入(甲基)丙烯酰基。每种方法是公知的方法,并且本领域技术人员可以容易地合成由式(i)或(ii)表示的化合物。
在由式(i)或(ii)表示的化合物中,季戊四醇衍生物和/或二季戊四醇衍生物是更优选的。
其具体实例包括由下式(a)至(f)表示的化合物(在下文中,也称为“示例化合物(a)至(f)”),并且其中,示例化合物(a)、(b)、(e)和(f)是优选的。
特别地,示例化合物(b)作为可聚合化合物是有效的,并且它能够显著提高本发明的效果。
Figure BDA0000430224470000651
Figure BDA0000430224470000661
由式(i)或(ii)表示的可聚合化合物的可商购的产品的实例包括SR-494(商品名,由Sartomer Company,Inc.制造),其为具有四个亚乙基氧基链的四官能丙烯酸酯,以及作为具有六个亚戊基氧基链的六官能丙烯酸酯的DPCA-60,以及作为具有三个亚异丁基氧基链的三官能丙烯酸酯的TPA-330(商品名,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)。
也可以使用Journal of The Adhesion Society of Japan第20卷,第7期(第300-308页)中描述的作为可光固化单体和低聚物描述的那些作为可聚合化合物。
相对于组合物的总固体含量,本发明的着色放射线敏感性组合物中可聚合化合物的含量为优选2至50质量%,更优选2至30质量%,并且再更优选2至25质量%。
光聚合引发剂
本发明的放射线敏感性组合物优选含有光聚合引发剂。
在本发明中,可以使用如下面描述的作为光聚合引发剂已知的那些作为光聚合引发剂(在下文中,可以将其缩写为“聚合引发剂”)。
不具体地限定光聚合引发剂,条件是它具有引发可聚合化合物的聚合的能力,并且它可以适宜地选自已知的光聚合引发剂。例如,对于UV范围至可见范围内的光具有灵敏度的那些是优选的。依赖于单体的类型,光聚合引发剂还可以是与光激发的增感剂具有特定相互作用以产生活性自由基的活化试剂或用于引发阳离子聚合的引发剂。
此外,光聚合引发剂含具有在约300nm至800nm(更优选地,330nm至500nm)的范围内约50的摩尔吸收系数的至少一种化合物。
光聚合引发剂的实例包括卤代烃衍生物(例如,具有三嗪骨架的那些和具有
Figure BDA0000430224470000679
二唑骨架的那些)、酰基膦化合物如酰基氧化膦、六芳基联咪唑、肟化合物如肟衍生物、有机过氧化物化合物、硫代化合物、酮化合物、芳族
Figure BDA00004302244700006710
盐、酮肟醚、氨基苯乙酮化合物和羟基苯乙酮。在这些中,肟化合物是优选的。
具有三嗪骨架的卤代烃化合物的实例包括Wakabayashi等的Bull.Chem.Soc.Japan,42,2924(1969)中描述的化合物、GB专利号1388492中描述的化合物、JP-A号53-133428中描述的化合物、德国专利号3337024中描述的化合物、F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.29,1527(1964)中描述的化合物、JP-A号62-58241中描述的化合物、JP-A号5-281728中描述的化合物、JP-A号5-34920中描述的化合物以及美国专利号4212976中描述的化合物。
美国专利号4212976中描述的化合物的实例包括具有
Figure BDA00004302244700006711
二唑骨架的化合物(例如,2-三氯甲基-5-苯基-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000671
二唑、2-三氯甲基-5-(4-氯苯基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000672
二唑、2-三氯甲基-5-(1-萘基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000673
二唑、2-三氯甲基-5-(2-萘基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000674
二唑、2-三溴甲基-5-苯基-1,3,4-二唑、2-三溴甲基-5-(2-萘基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000676
二唑;2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-(4-氯苯乙烯基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000678
二唑、2-三氯甲基-5-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000681
二唑、2-三氯甲基-5-(1-萘基)-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-(4-正丁氧基苯乙烯基)-1,3,4-
Figure BDA0000430224470000683
二唑和2-三溴甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-二唑)。
除了上面描述的那些之外的聚合引发剂的实例包括吖啶衍生物(例如,9-苯基吖啶和1,7-双(9,9′-吖啶基)庚烷)、N-苯基甘氨酸、聚卤素化合物(例如,四溴化碳、苯基三溴甲基砜、苯基三氯甲基酮)、香豆素(例如,3-(2-苯并呋喃基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二甲基氨基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3,3′-羰基双(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3′-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二乙基氨基肉桂酰基)-7-二乙基氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丙氧基香豆素、7-苯并三唑-2-基香豆素和JP-A号5-19475、JP-A号7-271028、JP-A号2002-363206、JP-A号2002-363207、JP-A号2002-363208、JP-A号2002-363209等中描述的香豆素化合物)、酰基氧化膦(例如,双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基苯基氧化膦、Lucirin TPO等)、金属茂(例如,双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、η5-环戊二烯基-η6-异丙苯基-铁(1+)-六氟磷酸根(1-)等),以及JP-A号53-133428、JP-B号57-1819、JP-B号57-6096或美国专利号3615455中描述的化合物。
酮化合物的实例包括二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮、2-乙氧基羰基二苯甲酮、二苯甲酮四甲酸或其四甲酯、4,4′-双(二烷基氨基)二苯甲酮(例如,4,4′-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4′-双二环己基氨基)二苯甲酮、4,4′-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4′-双(二羟乙基氨基)二苯甲酮、4-甲氧基-4′-二甲基氨基二苯甲酮、4,4′-二甲氧基二苯甲酮、4-二甲基氨基二苯甲酮、4-二甲基氨基苯乙酮)、苄基、蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-甲基蒽醌、菲醌、呫吨酮、噻吨酮、2-氯-噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、芴酮、2-苄基-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙醇低聚物、二苯乙醇酮、二苯乙醇酮醚(例如,二苯乙醇酮甲基醚、二苯乙醇酮乙基醚、二苯乙醇酮丙基醚、二苯乙醇酮异丙基醚、二苯乙醇酮苯基醚和苄基二甲基缩酮)、吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮和N-丁基-氯吖啶酮。
作为聚合引发剂,也可以适宜地使用羟基苯乙酮化合物、氨基苯乙酮化合物或酰基膦化合物。更具体地,也可以使用JP-A号10-291969中描述的氨基苯乙酮引发剂或日本专利号4225898中描述的酰基氧化膦引发剂。
在本发明中可使用的羟基苯乙酮引发剂的实例包括IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959和IRGACURE-127(商品名,全部由BASF制造)。在本发明中可使用的氨基苯乙酮引发剂的实例包括IRGACURE-907、IRGACURE-369和IRGACURE-379(商品名,全部由BASF制造)。作为苯乙酮引发剂,还可以使用如JP-A号2009-191179中描述的具有与具有如365nm或405nm的长波长的光源匹配的吸收波长的化合物。在本发明中可以使用的酰基膦引发剂的实例包括IRGACURE-819和DAROCUR-TPO(商品名,全部由BASF制造)。
聚合引发剂的更优选的实例包括肟化合物。肟化合物的具体实例包括JP-A号2001-233842中描述的化合物、JP-A号2000-80068中描述的化合物,以及JP-A号2006-342166中描述的化合物。
在本发明中适宜地作为聚合引发剂使用的肟化合物如肟衍生物的实例包括3-苯甲酰氧基亚氨基丁-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁-2-酮、3-丙酰氧基亚氨基丁-2-酮、2-乙酰氧基亚氨基戊-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨基丁-2-酮和2-乙氧基羰基氧基亚氨基-1-苯基丙-1-酮。
肟化合物的实例包括化合物如J.C.S.Perkin II(1979)1653-1660,J.C.S.Perkin II(1979)156-162,Journal of Photopolymer Science andTechnology(1995)202-232或JP-A号2000-66385中描述的那些;和如JP-A号2000-80068、日本专利申请国家公开号2004-534797或JP-A号2006-342166中描述的那些的化合物。
可商购产品的实例包括IRGACURE OXE-01(商品名,由BASF制造)和IRGACURE OXE-02(商品名,由BASF制造)。
作为除上面描述的那些之外的肟化合物,还可以使用其中肟连接至咔唑的N位的日本专利申请国家公开号2009-519904中描述的化合物、其中将杂取代基引入至二苯甲酮部分的美国专利号7626957中描述的化合物、其中将硝基引入至颜料部分的JP-A号2010-15025和US专利申请公开号2009-292039中描述的化合物、国际公布号2009-131189中描述的酮肟化合物、其中在相同的分子中含有三嗪骨架和肟骨架的美国专利号7556910中描述的化合物,以及在405nm处具有吸收最大值并且对于g射线光源具有良好的灵敏度的JP-A号2009-221114中描述的化合物。
还可以适宜地使用JP-A号2007-231000或JP-A号2007-322744中描述的环状肟化合物。在环状肟化合物中,如JP-A号2010-32985或JP-A号2010-185072中描述的与咔唑着色剂稠合的环状肟化合物在灵敏度增加方面是特别优选的,因为它具有高的光吸收性。
此外,还可以适宜地使用其中在肟化合物的特定部分含有不饱和键的JP-A号2009-242469中描述的化合物,因为它能够通过由聚合非活性自由基再生活性自由基而获得灵敏度增加。
最优选的实例包括如JP-A号2007-269779中描述的具有特定取代基的肟化合物和如JP-A号2009-191061中描述的具有硫代芳基的肟化合物。
具体地,由下式(OX-1)表示的化合物作为在本发明中使用的肟化合物是优选的。关于肟中的N-O键,它可以是具有(E)型的肟化合物,具有(Z)型的肟化合物,或(E)型和(Z)型的混合物。
Figure BDA0000430224470000701
在式(OX-1)中,R和B各自独立地表示单价取代基,A表示二价有机基团,并且Ar表示芳基。
由式(OX-1)中的R表示的单价取代基优选为单价非金属原子团。
单价非金属原子团的实例包括烷基、芳基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂环基、烷基硫代羰基和芳基硫代羰基。它们还可以具有一个或多个取代基。此外,取代基可以进一步被另外的取代基取代。
取代基的实例包括卤素原子、芳氧基、烷氧基羰基或芳氧基羰基、酰氧基、酰基、烷基以及芳基。
可以具有取代基的烷基的优选实例包括具有1至30个碳原子的烷基,并且其具体实例包括甲基、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、苯甲酰基、1-萘甲酰基甲基、2-萘甲酰基甲基、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-氰基苯甲酰基、4-甲基苯甲酰基、2-甲基苯甲酰基、3-氟苯甲酰基、3-三氟甲基苯甲酰基和3-硝基苯甲酰基。
可以具有取代基的芳基的优选实例包括具有6至30个碳原子的芳基,并且其具体实例包括苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、1-芘基、5-并四苯基、1-茚基、2-甘菊环基、9-芴基、三联苯基、四联苯基、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,以及对异丙苯基、
Figure BDA0000430224470000711
基、并环戊二烯基、联萘基、三萘基、四萘基、庚搭烯基、亚联苯基、茚达基(indacenyl group)、荧蒽基、苊基、醋蒽烯基、非那烯基(phenalenyl group)、芴基、蒽基、联蒽基、三蒽基、四蒽基、蒽醌基、菲基、三亚苯基、芘基、
Figure BDA0000430224470000713
基、并四苯基、七曜烯基、苉基、二萘嵌苯基、戊芬基、并五苯基、四亚苯基、己芬基、并六苯基、玉红省基、晕苯基、三亚萘基、庚芬基、并七苯基、皮蒽基和卵苯基。
可以具有取代基的酰基的优选实例包括具有2至20个碳原子的酰基,并且其具体实例包括乙酰基、丙酰基、丁酰基、三氟乙酰基、戊酰基、苯甲酰基、1-萘甲酰基、2-萘甲酰基、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-氰基苯甲酰基和4-甲氧基苯甲酰基。
可以具有取代基的烷氧基羰基的优选实例包括具有2至20个碳原子的烷氧基羰基,并且其具体实例包括甲氧基羰基、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、十八烷氧基羰基和三氟甲氧基羰基。
可以具有取代基的芳氧基羰基的具体实例包括苯氧基羰基、1-萘氧基羰基、2-萘氧基羰基、4-甲基硫烷基苯基氧基羰基、4-苯基硫烷基苯基氧基羰基、4-二甲基氨基苯基氧基羰基、4-二乙基氨基苯基氧基羰基、2-氯苯基氧基羰基、2-甲基苯基氧基羰基、2-甲氧基苯基氧基羰基、2-丁氧基苯基氧基羰基、3-氯苯基氧基羰基、3-三氟甲基苯基氧基羰基、3-氰基苯基氧基羰基、3-硝基苯基氧基羰基、4-氟苯基氧基羰基、4-氰基苯基氧基羰基和4-甲氧基苯基氧基羰基。
可以具有取代基的杂环基的优选实例包括含有氮原子、氧原子、硫原子或磷原子的芳族或脂族杂环。
其具体实例包括噻吩基、苯并[b]噻吩基、萘并[2,3-b]噻吩基、噻蒽基、呋喃基、吡喃基、异苯并呋喃基、苯并吡喃基、呫吨基、吩
Figure BDA0000430224470000721
嗪基(phenoxathiinyl group)、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、吲哚烷基、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
Figure BDA0000430224470000722
啉基、喹唑啉基、肉啉基、蝶啶基、4aH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基、菲啶基、吖啶基、咱啶基、菲咯啉基、吩啶基、吩砒嗪基、异噻唑基、吩噻啶基、异
Figure BDA0000430224470000723
唑基、呋咱基、吩
Figure BDA0000430224470000724
嗪基、异苯并二氢吡喃基、苯并二氢吡喃基、吡咯烷基、吡咯啉基、咪唑啉基、咪唑烷基、吡唑烷基、吡唑啉基、哌啶基、哌嗪基、吲嗪基(indolynyl group)、异二氢吲哚基、奎宁环基、吗啉基和噻吨酮基。
可以具有取代基的烷基硫代羰基的特定实例包括甲基硫代羰基、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、十八烷基硫代羰基和三氟甲基硫代羰基。
可以具有取代基的芳基硫代羰基的特定实例包括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-氰基苯基硫代羰基和4-甲氧基苯基硫代羰基。
在式(OX-1)中,由B表示的单价取代基的实例包括芳基、杂环基、芳基羰基和杂环羰基,其各自可以具有一个或多个取代基。取代基的实例包括上面描述的那些。此外,取代基还可以被另外的取代基取代。
其中,特别优选的是如下所示的结构。
在如下所示的结构中,Y、X和n分别具有与式(OX-2)中的Y、X和n相同的定义。其优选的实例也是相同的。
Figure BDA0000430224470000731
在式(OX-1)中,由A表示的二价有机基团的实例包括具有1至12个碳原子的亚烷基、具有1至12个碳原子的亚环烷基以及具有1至12个碳原子的亚炔基。这些基团可以各自具有一个或多个取代基。取代基的实例包括上面描述的那些。此外,取代基可以被另外的取代基取代。
其中,从增强灵敏度和抑制由于随时间受热所致的着色的角度,式(OX-1)中的A的优选实例包括未取代的亚烷基、被烷基(如甲基、乙基、叔丁基或十二烷基)取代的亚烷基、被烯基(如乙烯基或烯丙基)取代的亚烷基,以及被芳基(如苯基、对-甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、萘基、蒽基、菲基或苯乙烯基)取代的亚烷基。
在式(OX-1)中,由Ar表示的芳基的实例包括可以具有取代基的具有6至30个碳原子的芳基。取代基的实例包括引入至作为可以具有取代基的芳基的特定实例描述的被取代的芳基的取代基。
其中,从增强灵敏度和抑制随时间由于受热的着色的角度,取代的或未取代的苯基是优选的。
在式(OX-1)中,从灵敏度的角度,优选的是式(OX-1)中由Ar和相邻的S形成的结构“SAr”具有如下所示的结构中的任一个。在以下结构中,Me是指甲基并且Et是指乙基。
Figure BDA0000430224470000741
肟化合物优选是由下面的式(OX-2)表示的化合物。
Figure BDA0000430224470000751
在式(OX-2)中,R和X各自独立地表示单价取代基;A和Y独立地表示二价有机基团;Ar表示芳基;并且n是0至5的整数。当n是2至5的整数时,多个X可以彼此相同或不同。
在式(OX-2)中,R、A和Ar分别具有与式(OX-1)中的R、A和Ar相同的定义,并且其优选的实例也是相同的。
在式(OX-2)中,由X表示的单价取代基的实例包括烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、酰基、烷氧基羰基、氨基、杂环基和卤素原子,其各自可以具有一个或多个取代基。取代基的实例包括上面描述的那些。此外,取代基可以各自进一步被另外的取代基取代。
其中,从提高溶剂溶解性和长波长范围内的吸收效率的角度,烷基优选作为式(OX-2)中的X。
此外,式(OX-2)中的n是0至5的整数,并且0至2的整数是优选的。
在式(OX-2)中,由Y表示的二价有机基团的实例包括以下结构。在如下所示的基团中,“*”表示对于与式(OX-2)中的Y相邻的碳原子的连接位点。
特别地,从灵敏度增加的角度,光聚合引发剂特别优选为具有以下结构中的任一个的化合物。
Figure BDA0000430224470000762
此外,肟化合物优选为由下式(OX-3)表示的化合物。
Figure BDA0000430224470000763
在式(OX-3)中,R和X各自独立地表示单价取代基,A表示二价有机基团,Ar表示芳基,并且n是0至5的整数。当n是2至5的整数时,多个X可以彼此相同或不同。
在式(OX-3)中,R、X、A、Ar和n分别具有与式(OX-2)中的R、X、A、Ar和n相同的定义,并且其优选的实例也是相同的。
在下文中,给出可在本发明中使用的肟化合物的具体实例,但本发明不限于此。
Figure BDA0000430224470000781
Figure BDA0000430224470000791
肟化合物具有在350nm至500nm的波长区域内的最大吸收波长,并且优选具有360nm至480nm的波长区域内的吸收波长。在365nm或455nm具有高吸光度的化合物是特别优选的。
从灵敏度的角度,肟化合物在365nm或405nm的摩尔系数为优选1,000至300,000,更优选2,000至300,000,并且再更优选5,000至200,000。
化合物的摩尔吸收系数可以通过已知的方法测量。具体地,摩尔吸收系数可以使用分光光度计(商品名:CARRY5,由Varian Inc.制造)使用乙酸乙酯作为溶剂在0.01g/L的浓度测量。
在本发明中,如果需要,聚合引发剂可以以其两种以上的组合使用。
从曝光灵敏度的角度,聚合引发剂优选为选自由以下各项组成的组的化合物:三卤甲基三嗪化合物、苄基二甲基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、金属茂化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚体、
Figure BDA0000430224470000792
化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、环戊二烯-苯-铁配合物及其盐、卤甲基
Figure BDA0000430224470000793
二唑化合物以及3-芳基-取代的香豆素化合物。
聚合引发剂更优选为选自由以下各项组成的组的至少一种化合物:三卤甲基三嗪化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚体、
Figure BDA0000430224470000794
化合物、二苯甲酮化合物和苯乙酮化合物,并且最优选为选自由以下各项组成的组的至少一种化合物:三卤甲基三嗪化合物、α-氨基酮化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚体和二苯甲酮化合物。
为了制备本发明的彩色滤光片,需要形成具有尖锐形状的细小图案,并且因此特别重要的是在不在未曝光的区域上产生残渣同时获得可固化性的情况下完成显影。从这样的角度,特别优选的是使用肟化合物作为聚合引发剂。特别地,当对于固态图像传感器形成细小图案时,使用步进曝光机用于固化曝光。然而,曝光机可能由卤素损坏,并且因此聚合抑制剂的添加量应当保持为低。在这样的情况下,为形成细小图案如固态图像传感器,使用肟化合物作为聚合引发剂是最优选的。
相对于着色放射线敏感性组合物的总固体含量,着色放射线敏感性组合物中聚合引发剂的含量为优选0.1质量%至50质量%,更优选0.5质量%至20质量%,并且再更优选1质量%至15质量%。当含量在以上范围内时,获得有利的灵敏度和图案可形成性。
有机溶剂
本发明的着色放射线敏感性组合物优选含有有机溶剂。
有机溶剂的实例包括:
酯如乙酸乙酯、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、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧乙酸烷基酯(例如,氧乙酸甲酯、氧乙酸乙酯和氧乙酸丁酯,如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、或乙氧基乙酸乙酯)、3-氧基丙酸烷基酯(例如,3-氧基丙酸甲酯和3-氧基丙酸乙酯,如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯或3-乙氧基丙酸乙酯)、2-氧基丙酸烷基酯(例如,2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯和2-氧基丙酸丙酯,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-乙氧基丙酸甲酯或2-乙氧基丙酸乙酯)、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯和2-氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯和2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯)、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-氧代丁酸甲酯和2-氧代丁酸乙酯;
醚如二甘醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯和丙二醇单丙醚乙酸酯;
酮如甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮和3-庚酮;以及
芳族烃如甲苯和二甲苯。
可以或者单独地或者以其两种以上的组合使用有机溶剂。
当使用两种以上有机溶剂的组合时,特别优选的是使用含有选自以下各项的至少两种的混合溶液: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、二甘醇二甲醚、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、丙二醇甲基醚和丙二醇甲基醚乙酸酯。
相对于着色放射线敏感性组合物的总质量,着色放射线敏感性组合物中含有的有机溶剂的量为优选10质量%至90质量%,更优选20质量%至80质量%,并且再更优选25质量%至75质量%。
增感剂
本发明的着色放射线敏感性组合物可以包含用于提高起始物种即聚合引发剂的产生效率,或将感光波长移动至更长波长的目的的增感剂。增感剂的实例包括能够吸收300nm至450nm的波长区域内的光的那些。
增感剂的实例包括多核芳族化合物如菲、蒽、芘、苝、三亚苯和9,10-二烷氧基蒽、呫吨如荧光素、曙红、赤藓红、若丹明B,以及玫瑰红、噻吨酮、花青、部花青、酞菁、噻嗪如硫堇、亚甲基蓝,以及甲苯胺蓝、吖啶、蒽醌、方酸菁、香豆素、吩噻嗪、吩嗪、苯乙烯基苯、偶氮化合物、二苯基甲烷、三苯基甲烷、二苯乙烯基苯、咔唑、卟啉、螺环化合物、喹吖啶酮、靛青、苯乙烯基、吡喃化合物、吡咯甲川化合物、吡唑并三唑化合物、苯并噻唑化合物、巴比妥酸衍生物、硫代巴比妥酸衍生物、芳族酮化合物如苯乙酮、二苯甲酮,以及米歇酮,以及杂环化合物如N-芳基
Figure BDA0000430224470000812
唑烷酮。
链转移剂
依赖于所使用的光聚合引发剂的类型,着色放射线敏感性组合物优选含有链转移剂。链转移剂的实例包括N,N-二烷基氨基苯甲酸的烷基酯和硫醇化合物。硫醇化合物的实例包括2-巯基苯并噻唑、2-巯基-1-苯基苯并咪唑和3-巯基丙酸酯,并且可以或者单独地或者以其两种以上的组合使用。
碱可溶性树脂
优选的是着色放射线敏感性组合物还含有碱可溶性树脂。当着色放射线敏感性组合物含有碱可溶性树脂时,可显影性和图案可形成性提高。
当本发明的特定粘合剂通过含有具有(甲基)丙烯酸酯与酸性基团或羧基的单体如衣康酸,具有酚羟基的单体如N-羟基苯基马来酰亚胺,或具有羧酸酐基团的单体如马来酸酐或衣康酸酐作为共聚组分而展现出碱溶解性时,可以使用所述特定粘合剂作为碱可溶性树脂。
碱可溶性树脂可以是具有与特定粘合剂不同的结构的直链的有机聚合物,并且它可以适宜地选自具有能够增强分子(优选地,含有丙烯酸类共聚物或苯乙烯共聚物作为主链的分子)中的碱溶解性的至少一种基团的碱可溶性树脂。
在下文中描述碱可溶性树脂。
从耐热性的角度,碱可溶性树脂优选为聚羟基苯乙烯树脂、聚硅氧烷树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酰胺树脂或丙烯酰基/丙烯酰胺共聚物树脂。从控制可显影性的角度,丙烯酸类树脂、丙烯酰胺树脂或丙烯酰基/丙烯酰胺共聚物树脂是优选的。
能够增强碱溶解性的基团的实例(在下文中,可以称为“酸性基团”)包括羧基、磷酸基、磺酸基和酚羟基。优选地,使用能够在有机溶剂中溶解和使用弱碱性水溶液显影的基团,并且(甲基)丙烯酸酯是特别优选的。酸性基团可以或者单独地或者以其两种以上的组合使用。
在聚合之后能够给出酸性基团的单体的实例包括具有羟基的单体如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、具有环氧基的单体如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯,以及具有异氰酸酯基的单体如2-异氰酸化(甲基)丙烯酸乙酯。用于引入这种酸性基团的单体可以或者单独地或者以其两种以上的组合使用。为将酸性基团引入至碱可溶性粘合剂,优选的是将具有酸性基团的单体和/或在聚合之后能够给出酸性基团的单体(在下文中,也称为“用于引入酸性基团的单体”)作为单体组分聚合。此外,当通过使用在聚合之后能够给出酸性基团的单体引入酸性基团时,如下所述需要用于在聚合之后加入酸性基团的处理。
对于碱可溶性树脂的制备,可以采用已知的自由基聚合方法。用于聚合的条件如用于通过自由基聚合制备碱可溶性树脂的温度和压力、自由基聚合引发剂的类型和量,以及溶剂的类型等,可以由本领域技术人员容易地确定,并且也可以通过实验确定。
作为碱可溶性树脂,在其侧链中具有羧酸的聚合物是优选的。其实例包括甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸酯共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化的马来酸共聚物、碱可溶性酚树脂如酚醛清漆树脂、在其侧链中具有羧酸的酸性纤维素衍生物,以及通过酸酐至具有羟基的聚合物的加成获得的产物。特别地,(甲基)丙烯酸酯与可与(甲基)丙烯酸酯共聚的另一种单体之间的共聚物作为碱可溶性树脂是优选的。可与(甲基)丙烯酸酯共聚的另一种单体的实例包括(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯和乙烯基化合物。(甲基)丙烯酸烷基酯和(甲基)丙烯酸芳基酯的实例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯和(甲基)丙烯酸环己酯。乙烯基化合物的实例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、四氢糠基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯大单体、聚甲基丙烯酸甲酯大单体,以及JP-A号10-300922中描述的N-位-取代的马来酰亚胺单体如N-苯基马来酰亚胺和N-环己基马来酰亚胺。可与(甲基)丙烯酸酯共聚的单体可以或者单独地或者以两种以上的组合使用。
当作为阳图式工作组合物制备本发明的着色放射线敏感性组合物时,可以适宜地使用碱可溶性酚树脂。碱可溶性酚树脂的实例包括酚醛清漆树脂和乙烯基聚合物。
酚醛清漆树脂的实例包括通过苯酚和醛在酸催化剂的存在下的缩合获得的那些。酚的实例包括苯酚、甲酚、乙基苯酚、丁基苯酚、二甲苯酚、苯基苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、连苯三酚、萘酚和双酚A。
醛的实例包括甲醛、低聚甲醛、乙醛、丙醛和苯甲醛。
酚和醛分别可以或者单独地或者以两种以上的组合使用。
酚醛清漆树脂的具体实例包括通过间甲酚、低聚甲酚或其混合物与福尔马林之间的缩合获得的产物。
酚醛清漆树脂的分子量分布可以通过如分馏的方法控制。此外,也可以将具有酚羟基的低分子量组分如双酚C或双酚A加入至酚醛清漆树脂。
为提高本发明的着色放射线敏感性组合物的交联效率,还可以使用具有可聚合基团的碱可溶性树脂。在本发明中可使用的具有可聚合基团的碱可溶性树脂的实例包括在其侧链中含有烯丙基、(甲基)丙烯酰基或烯丙基氧基烷基的碱可溶性树脂。
具有可聚合基团的聚合物的实例包括DIANAL NR系列(商品名,由MITSUBISHI RAYON Co.,Ltd.制造)、Photomer6173(含有COOH的聚氨酯丙烯酸类低聚物,商品名,由Diamond Shamrock CO.Ltd.制造)、BISCOAT R-264和KS RESIST106(商品名,全部由OSAKA ORGANICCHEMICAL INDUSTRY LTD.制造),CYCLOMER P系列和PLACCELCF200系列(商品名,全部由Daicel Corporation)制造,以及EBECRYL3800(商品名,由Daicel-UCB Co.,Ltd.制造)。
具有可聚合基团的碱可溶性树脂的优选实例包括:含有可聚合双键的氨基甲酸酯改性的丙烯酰基树脂,其通过预先使异氰酸酯基与OH反应以产生一个未反应的异氰酸酯基,并且使含有(甲基)丙烯酰基的化合物与含有羧基的丙烯酰基树脂反应获得;含有不饱和基团的丙烯酰基树脂,其通过使含有羧基的丙烯酰基树脂与在分子中具有环氧基和可聚合双键两者的化合物获得;具有可聚合双键的丙烯酰基树脂,其通过使酸悬垂型环氧丙烯酸酯树脂、含有OH基的丙烯酰基树脂以及具有可聚合双键的二元酸酐反应获得;通过使含有OH基的丙烯酰基树脂与具有异氰酸酯的化合物和可聚合化合物反应获得的树脂;以及通过进行在侧链中具有酯基的树脂的碱处理获得的树脂,其中所述酯基在α位或β位具有离去基团如磺酸酯基或卤素原子,如JP-A号2002-229207和JP-A号2003-335814中所描述的。
作为碱可溶性树脂,(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸酯/其它共聚单体的(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸酯共聚物或多组分共聚物是优选的。除它们之外,碱可溶性树脂的实例包括甲基丙烯酸2-羟乙酯的共聚产物,以及(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯大单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等,其描述在JP-A号7-140654中。
碱可溶性树脂优选含有聚合物(a),其通过包含由下式(ED)表示的化合物(在下文中,适宜地称为“醚二聚体”)作为主要组分的单体组分的聚合获得。
通过含有聚合物(a),本发明的着色放射线敏感性组合物提供了具有优异的透明性以及优异的耐热性的固化涂布膜。
Figure BDA0000430224470000851
在式(ED)中,R1和R2各自独立地表示氢原子或可以具有取代基的具有1至25个碳原子的烃基。
在式(ED)中,对由R1或R2表示的可以具有取代基的具有1至25个碳原子的烃基不具体地限定,并且其实例包括直链的或支链的烷基如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、叔戊基、硬脂基、月桂基或2-乙基己基;芳基如苯基;脂环基团如环己基、叔丁基环己基、二环戊二烯基、三环癸基、异冰片基、金刚烷基或2-甲基-2-金刚烷基;烷氧基-取代的烷基如1-甲氧基乙基或1-乙氧基乙基;以及芳基-取代的烷基如苄基。这些中,从耐热性的角度,取代基特别优选为伯或仲碳的基团,其几乎不能用酸或热分解,如甲基、乙基、环己基、或苄基。
醚二聚体的具体实例包括二甲基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异丙基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异丁基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔丁基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔戊基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(硬脂基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(月桂基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(2-乙基己基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(1-甲氧基乙基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(1-乙氧基乙基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苯基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二环己基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔丁基环己基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(二环戊二烯基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(三环癸基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异冰片基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、联金刚烷基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯和二(2-甲基-2-金刚烷基)-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯。在这些中,二甲基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二环己基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯和二苄基-2,2′-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯是特别优选的。醚二聚体可以或者单独地使用或者以两种以上的组合使用。
相对于全部单体组分,虽然不特别地限制,从使用本发明的着色放射线敏感性组合物所要形成的涂布膜的透明性和耐热性的角度,用于获得聚合物(a)的单体中醚二聚体的比例为优选2至60质量%,更优选5至55质量%,并且再更优选5至50质量%。
聚合物(a)还可以是通过醚二聚体与另一种单体的共聚获得的共聚物。
另一种能够与醚二聚体共聚的单体的实例包括用于引入酸性基团的二聚体、用于引入可自由基聚合双键的单体、用于引入环氧基的单体,以及除了那些之外的可共聚单体。单体可以或者单独地或者以其两种以上的组合使用。
用于引入酸性基团的单体的实例包括具有羧基的单体如(甲基)丙烯酰酸或衣康酸,具有酚羟基的单体如N-羟基苯基马来酰亚胺,以及具有羧酸酐基团的单体如马来酸酐或衣康酸酐。在这些中,(甲基)丙烯酸是特别优选的。
此外,用于引入酸性基团的单体可以是能够在聚合之后给出酸性基团的单体,并且其实例包括具有羟基的单体如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、具有环氧基的单体如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯,以及具有异氰酸酯基的单体如2-异氰酸酯化(甲基)丙烯酸乙酯。当使用用于引入可自由基聚合双键的单体时,当使用在聚合之后能够提供酸性基团的单体时,在聚合之后需要用于加入酸性基团的处理。用于在聚合之后提供酸性基团的处理依赖于单体的类型而变化,并且实例包括以下各项。当使用具有羟基的单体时,可以采用加入酸酐如琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或马来酸酐的处理。当使用具有环氧基的单体时,可以加入具有氨基和酸性基团的化合物,如N-甲基氨基苯甲酸或N-甲基氨基苯酚,例如,或者所述处理包括将酸如(甲基)丙烯酸加入以产生羟基,之后加入酸酐如琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或马来酸酐至所产生的羟基。当使用具有异氰酸酯基的单体时,可以使用包括加入具有羟基和酸性基团两者的化合物如2-羟基丁酸的处理。
当用于获得聚合物(a)的单体含有用于引入酸性基团的单体时,相对于全部单体组分,其含量比为,虽然不特别地限制,优选5至70质量%,并且更优选10至60质量%。
用于引入可自由基聚合双键的单体的实例包括具有羧基的单体如(甲基)丙烯酸和衣康酸;具有羧酸酐基团的单体如马来酸酐和衣康酸酐;和具有环氧基的单体如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、3,4-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯和邻-(或间-或对-)乙烯基苄基缩水甘油醚。当使用用于引入可自由基聚合双键的单体时,需要在聚合之后进行用于引入可自由基聚合双键的处理。在聚合之后用于引入可自由基聚合双键的处理依赖于用于引入可自由基聚合双键的单体的类型变化,并且处理的实例包括以下各项。当使用具有羧基如(甲基)丙烯酸或衣康酸的单体时,存在用于加入具有环氧基和可自由基聚合双键的化合物如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、3,4-环氧环己基(甲基)丙烯酸甲酯、或邻-(或间-或对-)乙烯基苄基缩水甘油醚的处理。当使用具有羧酸酐基团的单体如马来酸酐或衣康酸酐时,存在加入具有羟基和可自由基聚合双键的化合物如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的处理。当使用具有环氧基的单体如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、3,4-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯,或邻-(或间-或对-)乙烯基苄基缩水甘油醚时,存在用于加入具有酸性基团和可自由基聚合双键如(甲基)丙烯酸的化合物的处理。
当用于获得聚合物(a)的单体含有用于引入可自由基聚合双键的单体时,相对于全部单体组分,其含量比虽然不特别地限制,但是优选为5至70质量%,并且更优选10至60质量%。
用于引入环氧基的单体的实例包括(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、3,4-环氧环己基(甲基)丙烯酸甲酯,以及邻-乙烯基苄基缩水甘油醚、间-乙烯基苄基缩水甘油醚和对-乙烯基苄基缩水甘油醚。
当用于获得聚合物(a)的单体含有用于引入环氧基的单体时,相对于全部单体组分,其含量比虽然不特别地限制,但是优选为5至70质量%,并且更优选10至60质量%。
其他可共聚单体的实例包括(甲基)丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸甲基2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸苄酯和(甲基)丙烯酸2-羟乙酯;芳族乙烯基化合物如苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯;N-取代的马来酰亚胺如N-苯基马来酰亚胺和N-环己基马来酰亚胺;丁二烯或取代的丁二烯化合物如丁二烯和异戊二烯;乙烯或取代的乙烯化合物如乙烯、丙烯、乙烯基氯和丙烯腈;以及乙烯酯如乙酸乙烯酯。在这些中,从透明性有利并且耐热性不容易降低的角度,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯和苯乙烯是优选的。
当用于获得聚合物(a)的单体含有其他可共聚单体时,其含量比虽然不特别地限制,但是优选为95质量%以下,并且更优选85质量%以下。
从着色放射线敏感性组合物的粘度和由组合物形成的涂布膜的耐热性的角度,聚合物(a)的重均分子量虽然不特别地限制,但是优选为2,000至200,000,更优选5,000至100,000,并且再更优选5,000至20,000。
当聚合物(a)含有酸性基团时,其酸值为优选30至500mgKOH/g,并且更优选50至400mgKOH/g。
聚合物(a)至少可以通过聚合主要含有醚二聚体的单体而容易地获得。在这种情况下,醚二聚体的环化与聚合同时出现,产生四氢吡喃环结构。
对用于合成聚合物(a)的聚合方法不具体地限定,并且可以使用多种已知的方法。然而,溶剂聚合是特别优选的。更具体地,例如,可以考虑到如JP-A号204-300204中描述的用于制备聚合物(a)的方法而合成聚合物(a)。
在下文中,给出聚合物(a)的示例化合物,但本发明不限于此。下面描述的示例化合物的组成比基于摩尔%。
Figure BDA0000430224470000891
Figure BDA0000430224470000901
在上面的碱可溶性树脂中,特别优选的树脂是(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸酯共聚物和(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸酯/其他单体的多组分共聚物。除它们之外,碱可溶性树脂的实例包括JP-A号7-140654中描述的共聚物:甲基丙烯酸2-羟乙酯和(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物,以及甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物。
用于提高组合物的交联效率的目的,本发明的着色放射线敏感性组合物可以包含具有可聚合基团的碱可溶性树脂。
作为具有可聚合基团的碱可溶性树脂,在其侧链具有烯丙基、(甲基)丙烯酰基或烯丙基氧基烷基的碱可溶性树脂是可用的。
具有可聚合基团的碱可溶性树脂的优选实例包括:含有可聚合双键的氨基甲酸酯改性的丙烯酰基树脂,其通过预先使异氰酸酯基与OH反应以产生一个未反应的异氰酸酯基,并且使含有(甲基)丙烯酰基的化合物与含有羧基的丙烯酰基树脂反应获得;含有不饱和基团的丙烯酰基树脂,其通过使含有羧基的丙烯酰基树脂与在分子中具有环氧基和可聚合双键两者的化合物获得;具有可聚合双键的丙烯酰基树脂,其通过使酸悬垂型环氧丙烯酸酯树脂、含有OH基的丙烯酰基树脂以及具有可聚合双键的二元酸酐反应获得;通过使含有OH基的丙烯酰基树脂与具有异氰酸酯的化合物和可聚合化合物反应获得的树脂;以及通过进行在侧链中具有酯基的树脂的碱处理获得的树脂,其中所述酯基在α位或β位具有离去基团如磺酸酯基或卤素原子,如JP-A号2002-229207和JP-A号2003-335814中所描述的。
碱可溶性树脂的酸值为优选30mgKOH/g至200mgKOH/g,更优选50mgKOH/g至150mgKOH/g,并且再更优选70至120mgKOH/g。
碱可溶性树脂的重均分子量(Mw)为优选2,000至50,000,更优选5,000至30,000,并且再更优选7,000至20,000。
相对于组合物的总固体含量,着色放射线敏感性组合物中碱可溶性树脂的含量为优选1至15质量%,更优选2至12质量%,并且特别优选3至10质量%。
聚合抑制剂
本发明的着色放射线敏感性组合物可以包含少量的聚合抑制剂,其用于在着色放射线敏感性组合物的制造或储存过程中抑制可聚合化合物不需要的热聚合。
在本发明中可使用的聚合抑制剂的实例包括氢醌、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-p-甲酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、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)和N-亚硝基苯胲铈(I)盐。在这些中,对甲氧基苯酚是优选的。
相对于着色放射线敏感性组合物的总质量,聚合抑制剂的加入量优选为约0.01质量%至约5质量%。
基板附着性改进剂
着色放射线敏感性组合物还可以含有基板附着性改进剂以便提高对基板的粘附性。
基板附着性改进剂的实例包括硅烷偶联剂、钛偶联剂和铝偶联剂。硅烷偶联剂的实例包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷。在这些中,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为基板附着促进剂是优选的。
从在对着色放射线敏感性组合物进行曝光和显影之后在未曝光区中没有残留物留下的角度,相对于着色放射线敏感性组合物的总固体含量,基板附着性改进剂的含量为优选0.1质量%至30质量%,更优选0.5质量%至20质量%,并且特别优选1质量%至10质量%。
表面活性剂
从另外提高可涂布性的角度,着色放射线敏感性组合物还可以包括表面活性剂。可以使用多种表面活性剂如氟-表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或硅氧烷表面活性剂作为表面活性剂。
特别地,当本发明的着色放射线敏感性组合物含有氟表面活性剂时,当将其作为涂布液制备时,组合物的液体性质(特别地,流动性)可以进一步提高。作为结果,涂层厚度均匀性进一步提高并且液体节约性进一步提高。
换言之,当使用作为含有氟表面活性剂的着色放射线敏感性组合物的涂布液形成膜时,涂布液对于所要涂布的表面的表面张力降低,并且对于所要涂布的表面的可润湿性提高,从而提高对所要涂布的表面的可涂布性。因此,即使当用小的液体量形成具有数微米的厚度的薄膜时,也适宜地形成具有不均匀性被抑制的厚度的膜。
氟表面活性剂中氟的含量在优选3质量%至40质量%,更优选5质量%至30质量%,并且特别优选7质量%至25质量%的范围内。按以上范围内的量的含有氟的氟-表面活性剂在形成具有抑制的厚度不均匀性的涂布膜的方面和在液体节约性的方面是有效的,并且还展现出在着色放射线敏感性组合物中的有利的溶解性。
氟表面活性剂的实例包括MEGAFAC F171、MEGAFAC F172、MEGAFAC F173、MEGAFAC F176、MEGAFAC F177、MEGAFAC F141、MEGAFAC F142、MEGAFAC F143、MEGAFAC F144、MEGAFAC R30、MEGAFAC F437、MEGAFAC F475、MEGAFAC F479、MEGAFAC F482、MEGAFAC F554、MEGAFAC F780和MEGAFAC F781(全部是商品名,由DIC Corporation制造)、FLUORAD FC430、FLUORAD FC431和FLUORAD FC171(全部是商品名,由Sumitomo3M Limited制造)、SURFLON S-382、SURFLON SC-101、SURFLON SC-103、SURFLONSC-104、SURFLON SC-105、SURFLON SC-1068、SURFLON SC-381,SURFLON SC-383,SURFLON S393和SURFLON KH-40(全部是商品名,由Asahi Glass Co.,Ltd.制造)。
非离子表面活性剂的具体实例包括甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、以及其乙氧基化物或丙氧基化物(如甘油丙氧基化物或甘油乙氧基化物)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、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、脱水山梨醇脂肪酸酯(如PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、TETRONIC304、701、704、901、904、150R1,全部是商品名,由BASF制造,以及SOLSPERSE20000(商品名,由LubrizolCorporation制造))。
阳离子表面活性剂的具体实例包括酞菁衍生物(商品名:EFKA-745,由Morishita&Co.,Ltd.制造)、有机硅氧烷聚合物KP341(商品名,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)、(甲基)丙烯酸类(共)聚合物POLYFLOW第75号、第90号和第95号(商品名,由Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.制造),以及W001(商品名,由Yusho Co.,Ltd.制造)。
阴离子表面活性剂的具体实例包括W004、W005和W017(全部是商品名,由Yusho Co.,Ltd.制造)。
硅氧烷表面活性剂的实例包括TORAY SILICONE DC3PA、TORAYSILICONE SH7PA、TORAY SILICONE DC11PA、TORAY SILICONESH21PA、TORAY SILICONE SH28PA、TORAY SILICONE SH29PA、TORAY SILICONE SH30PA和TORAY SILICONE SH8400(全部是商品名,由Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460和TSF-4452(全部是商品名,由MomentivePerformance Materials Inc.制造)、KP341、KF6001和KF6002(商品名,由Shin-Etsu Silicone Co.,Ltd.制造),以及BYK307、BYK323和BYK330(全部是商品名,由BYK Chemie制造)。
表面活性剂可以或者单独地使用或者以其两种以上类型的组合使用。
相对于着色放射线敏感性组合物的总质量,所要加入的表面活性剂的量为优选0.001质量%至2.0质量%,并且更优选0.005质量%至1.0质量%。
其他组分
如果需要,本发明的着色放射线敏感性组合物含有多种添加剂,如链转移剂如N,N-二烷基氨基苯甲酸烷基酯或2-巯基苯并噻唑、热聚合引发剂如偶氮化合物或过氧化物化合物、热聚合组分、用于提高膜的强度和灵敏度的多官能硫醇或环氧化合物、UV吸收试剂如烷氧基二苯甲酮、增塑剂如二辛基邻苯二甲酸酯、用于提高低分子量有机羧酸的可显影性的试剂、其他填充剂、除上面提到的特定粘合剂和碱可溶性树脂之外的聚合物化合物、抗氧化剂以及抗聚集剂。
此外,为增加膜通过显影之后的后加热的固化水平,可以加入热固化剂。热固化剂的实例包括热聚合引发剂如偶氮化合物或过氧化物、酚醛清漆树脂、甲阶酚醛树脂、环氧化合物和苯乙烯化合物。
相对于每个颜色的放射线敏感性组合物中的总固体含量,用于制备本发明的彩色滤光片的红色、绿色或蓝色的放射线敏感性组合物中含有的着色剂(换言之,颜料和/或染料)的总含量为优选20质量%至80质量%,更优选25质量%至65质量%,并且再更优选30质量%至50质量%。
通过具有以上范围内的含量的一种或多种着色剂,所获得的彩色滤光片即使在薄膜中也展现有利的色彩再现性。此外,因为完全地进行了通过辐射的固化并且保持了固化的着色膜的强度,防止了碱显影时显影范围的缩窄。
根据本发明,具有红色、绿色或蓝色的着色放射线敏感性组合物可以通过下列方法制备:将相应的组分如着色剂(在颜料的情况下,优选预先制备颜料分散体并使用)、可聚合化合物、光聚合引发剂、有机溶剂以及如果需要的碱可溶性树脂和表面活性剂混合并搅拌,并且进行如下面描述的过滤。
在移除杂质或减少缺陷的目的下,优选将本发明的着色放射线敏感性组合物通过使用过滤器过滤。可以没有特定的限制地使用任意过滤器,条件是它传统地用于类似的过滤目的。过滤器的实例包括由氟树脂如PTFE(聚四氟乙烯)、聚酰胺树脂如尼龙-6和尼龙-6,6,以及聚烯烃树脂如聚乙烯和聚丙烯(包括高密度和超高分子量)制成的过滤器。在这些中,聚丙烯(包括高密度聚丙烯)是优选的。
过滤器的孔径优选为约0.01至约7.0μm,更优选约0.01至约2.5μm,并且再更优选约0.01至约2.0μm。当孔径在该范围内时,获得细小杂质的完全移除,所述细小杂质会在以下过程中抑制着色放射线敏感性组合物的同质性和均匀制备。
当使用过滤器时,可以使用不同的过滤器的组合。在这种情况下,可以使用第一过滤器的过滤进行或者一次或者两次以上。
备选地,可以组合使用具有以上范围内的不同的孔径的多个第一过滤器。如本文所使用的,孔径可以参考由过滤器的制造商设置的标称值确定。可商购的过滤器可以选自由例如Japan Pall Corporation、Advantec ToyoKaisha,Ltd.、Entegris,Inc.(以前的Japan Micro Labs),或KITZMICROFILTER CORPORATION提供的多种过滤器。
作为第二过滤器,可以使用用与第一过滤器相同的材料形成的那些。
例如,可以仅将分散体使用第一过滤器过滤,并且可以在将其他组分加入至已过滤的分散体之后进行第二过滤。
使用着色放射线敏感性组合物的彩色滤光片的制备
接下来,描述本发明的彩色滤光片和用于制备彩色滤光片的方法。
本发明的彩色滤光片在基板上具有着色区域(换言之,彩色图案),其中使用着色放射线敏感性组合物获得着色区域。
在下文中,考虑到其制备方法(换言之,用于制备本发明的彩色滤光片的方法),更详细地描述本发明的彩色滤光片。
本发明的用于制备彩色滤光片的方法包括:将上面描述的着色放射线敏感性组合物涂布在基板上以形成着色放射线敏感性组合物层(换言之,着色层)(着色层形成过程);对放射线敏感性组合物层进行图案曝光(曝光过程);和在曝光之后将着色放射线敏感性组合物层显影以形成着色图案(显影过程)。
着色层形成过程
在着色层形成过程中,将着色放射线敏感性组合物通过涂布施加至基板上以形成由着色放射线敏感性组合物形成的着色层(换言之,着色放射线敏感性组合物层)。
可用于该过程的基板的实例包括无碱玻璃、钠玻璃、PYREX(注册商品名)玻璃、石英玻璃和通过将透明导电膜粘附至它们形成的产品,其用于固态图像传感器用CCD、CMOS或有机CMOS的光电转换元件器件基板、硅基板或液晶显示器装置等。在这些基板上,也可以形成用于隔离相应的像素的黑色基体。
可以在基板上形成下层涂层以便获得对上层的粘附性上的提高,物质扩散的预防,或基板表面的光滑化。
作为用于用着色放射线敏感性组合物涂布基板的方法,可以使用多种涂布方法如狭缝涂布、喷墨涂布、旋转涂布、保角涂布、辊涂和丝网印刷中的任一种。
可以将通过在基板上涂布形成的着色层(换言之,着色放射线敏感性组合物层)例如通过使用热板或烘箱将基板在50℃至140℃加热10秒至300秒干燥(预烘烤)。
从确保色彩密度和降低例如装置的末端和中心之间的光收集效率上的差别以及在到达光接受器之前在倾斜方向上的光损失的缺陷的角度,后烘烤之后着色层的膜厚度为优选0.05μm以上并小于1.0μm,优选0.1μm至0.9μm,并且特别优选0.2μm至0.9μm。
曝光过程
在曝光过程中,将在着色层形成过程中形成的着色层(换言之,着色放射线敏感性组合物层)曝光以产生图案形状。
在该过程的曝光处理中,优选通过经由预先确定的掩模图案的曝光进行着色层的曝光并且仅固化经曝光的涂布膜的一部分。可用于曝光的放射线的优选实例包括放射线如g射线、h射线和i射线,并且特别优选的是i射线。曝光剂量为优选30mJ/cm2至1,500mJ/cm2,更优选50mJ/cm2至1,000mJ/cm2,并且再更优选80mJ/cm2至500mJ/cm2
显影过程
在曝光过程之后,进行碱显影过程(换言之,显影过程)以在曝光之后使用显影液溶解未固化的部分,并且仅光固化的部分保持完整。根据显影过程,形成包含每个颜色的像素的图案化的涂布膜。
显影系统是浸渍系统、喷淋系统、喷雾系统和涂浆系统中的任意一种,其可以与摇摆系统、旋转系统、超声系统等组合。
还可以预先将表面湿润化以在允许表面接触显影液之前用水等显影,以防止显影的不均匀性。
作为显影液,对下面的电路等不导致损坏的有机碱显影液是优选的。显影温度通常为20℃至30℃,并且显影时间为20秒至90秒。
显影液中含有的碱试剂的实例包括有机碱性化合物如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、胆碱、吡咯、哌啶或1,8-二氮杂双环-[5,4,0]-7-十一碳烯,以及无机化合物如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。
作为显影液,优选使用其中将上述碱试剂用纯水稀释以具有0.001质量%至10质量%的浓度,并且优选0.01质量%至1质量%的浓度的碱水溶液。此外,当使用包含碱水溶液的显影液时,通常进行用纯水的洗涤(换言之,冲洗)以移除过量的显影溶液,之后干燥。
本发明的制备方法如果需要在进行着色层形成过程之后可以还包括:曝光过程,以及显影过程,用于固化通过后加热(换言之,后烘烤)或后曝光形成的彩色图案的固化过程。后烘烤是用于获得完全固化的过程,换言之,显影之后的加热处理。通常,加热处理为100℃至270℃。
当使用光时,可以使用g射线、h射线、或i射线、准分子激光如KrF或ArF、电子束、X射线等。然而,优选的是在低温如20至50℃使用已知的高压汞泵进行。辐射时间为10秒至180秒,并且优选30秒至60秒。当组合进行后曝光和后加热时,优选的是首先进行后曝光。
通过重复着色层形成过程、曝光过程和显影过程(此外,如果需要,固化过程)所需的次数,制备具有所需的色调的彩色滤光片。
在本发明的彩色滤光片中,在经曝光的部分固化的组合物具有优异的对基板的粘附性和优异的显影耐受性、彩色图案与基板之间的粘附性高,并且着色像素具有可以提供所需的截面形状的细微图案。
即使当本发明中的着色放射线敏感性组合物粘附至涂布装置的喷口、涂布装置的管线或涂布装置内时,例如,可以将其用已知的清洁液容易地移除。为了有效地进行清洁,优选使用上面作为在着色放射线敏感性组合物中可以使用的溶剂描述的有机溶剂作为清洁液。
也适宜地将在JP-A号7-128867、JP-A号7-146562、JP-A号8-278637、JP-A号2000-273370、JP-A号2006-85140、JP-A号2006-291191、JP-A号2007-2101、JP-A号2007-2102和JP-A号2007-281523中描述的清洁液作为用于移除本发明的着色放射线敏感性组合物的清洁液使用。
清洁液优选为烷撑二醇单烷基醚羧酸酯或烷撑二醇单烷基醚。
可以作为清洁液使用的这些有机溶剂可以或者单独地或者以其两种以上类型组合使用。
当混合两种以上有机溶剂时,具有羟基的有机溶剂和不具有羟基的有机溶剂的混合物是优选的。具有羟基的有机溶剂与不具有羟基的有机溶剂的质量比为1/99至99/1,优选10/90至90/10,并且再更优选20/80至80/20。该混合物特别优选为以60/40的质量比混合的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和丙二醇单甲醚(PGME)的组合。
为了提高清洁液对于着色放射线敏感性组合物的渗透性,可以将表面活性剂加入至清洁液中,所述表面活性剂是如上所述的可以在着色放射线敏感性组合物中包含的表面活性剂。
因此,通过本发明的用于制备彩色滤光片的方法制备的本发明的彩色滤光片可以适宜地用于固态图像传感器如CCD传感器、CMOS传感器或有机CMOS传感器、图像显示装置如电子纸或有机EL、液晶显示器等。特别地,本发明的彩色滤光片适宜地用于固态图像传感器如CCD传感器、CMOS传感器或具有高分辨率如大于一百万像素的有机CMOS传感器。彩色滤光片也可以用作例如放置在构成CCD器件的每个像素的光接收器与用于收集光的微透镜之间的彩色滤光片。
固态图像传感器
本发明的固态图像传感器包括本发明的彩色滤光片。对本发明的固态图像传感器的构造不具体地限定,条件是它包括本发明的彩色滤光片并且起到固态图像传感器的作用。下面描述其实例。
本发明的固态图像传感器的实例具有以下构造:构成固态图像传感器(如CCD传感器、CMOS传感器、有机CMOS传感器等)的光接收区域的多个光电二极管,以及在基板上形成的由多晶硅等制成的转换电极、其中在光电二极管和转换电极上仅光电二极管的光接收区域保持打开的包含钨等的遮光膜、在遮光膜上形成以覆盖光电二极管的遮光膜和光接收区域的整个表面的包含氮化硅等的器件保护膜,并且本发明的用于固态图像传感器的彩色滤光片设置在所述器件保护膜上。
此外,也可以使用其中将用于收集光的装置(例如,微透镜等,下同)设置在器件保护层的顶部上但是在彩色滤光片之下(换言之,接近于基板一侧)的构造,或其中将用于收集光的装置设置在彩色滤光片上的构造。
有机CMOS
有机CMOS传感器具有包括薄全色放射线敏感性有机光电转换膜作为光电转换膜和用于读出CMOS信号的基板的双层混合结构,其中有机材料负责捕获光并且将其转换为电信号,而无机材料负责将电信号传输至外部。尤其是,与入射光比较,可以将开口率设定为100%。因为有机光电转换膜是没有任何结构的连续膜,并且可以涂布在CMOS信号读出基板上,因此它不需要任何昂贵的精细加工并且适合用于像素微细化。
在下文中通过参考附图说明作为有机CMOS的固态图像传感器的实例。
图1是层叠型图像传感器(有机CMOS)的构造的示意截面图。
图1中所示的图像传感器100具有:基板101;绝缘层102;连接电极103;像素电极104;连接部105;连接部106;有机层107;对电极108;缓冲层109;封止层110;彩色滤光片111;分隔壁112;遮光层113;保护层114;对电极电压提供单元115;和读出电路116。
当使用如上所述的本发明的彩色滤光片作为彩色滤光片111时,获得具有较少噪音和优异的色彩再现的图像传感器。
基板101是由硅等制成的玻璃基板或半导体基板。绝缘层102形成在基板101中,并且在绝缘层102的表面上形成有多个像素电极104和多个连接电极103。
有机层107至少包括光电转换层。光电转换层根据所接收的光产生电荷,并且是由无机或有机光电转换材料形成的层。有机层107形成在多个像素电极104上以便覆盖它们。有机层107在像素电极104上具有恒定厚度,但在其末端具有基本上梯形的形状,其向基板101侧缩小。
当有机层107包括多个子层时,全部子层可以由有机材料形成,或者子层的一部分可以由无机材料形成。
对电极108是面对像素电极104,并且在有机层107上形成以便覆盖有机层107的电极。对电极108由导电材料如ITO形成,其对入射光透明以使得光能够进入有机层107。对电极108也在设置在有机层107外侧的区域中的连接电极103上形成,并且电连接至连接电极103。
连接部106各自埋入绝缘层102中,并且每个是将连接电极103与对电极电压提供单元115电连接的插头等。对电极电压提供单元115各自形成在基板101中,并且各自将预定电压经由连接部106和连接电极103提供至对电极104。在其中所要提供至对电极104的电压高于图像传感器100的源电压时,使用电压升高电路如电荷泵将源电压升高至预定电压。
像素电极104是收集在像素电极104与对电极108之间存在的有机层107中产生的电荷的电荷收集电极。读出电路116对应于多个像素电极104设置在基板101中,并且读出对应于由像素电极104收集的电荷的信号。读出电路116可以由CCD、MOS电路或TFT电路形成,并且通过遮光层(未显示)保护。
缓冲层109形成在对电极108上以便覆盖对电极108。封止层110形成在缓冲层109上以便覆盖缓冲层109。彩色滤光片111在面对相应的像素电极104的位置形成在封止层110上。分隔壁112排列在彩色滤光片111之间的空隙中,并且提高彩色滤光片111的光透射效率。遮光层113形成在封止层110上的除了其中形成彩色滤光片111和分隔壁112的区域以外的区域中,并且遮光层113阻止光进入外围电路。保护层114形成在彩色滤光片111、分隔壁112和遮光层113上,并且保护整个图像传感器。
在图1中所示的实例中,形成像素电极104和连接电极103以使得其嵌入绝缘层102的表面上,但像素电极104和连接电极103可以形成在绝缘层102上。同时,在图1中所示的实例中存在两组连接电极103、连接部106和对电极电压提供单元115,但可以仅存在其中的一组。在其中将电压由如图1的实例中所示的对电极108的两个末端提供至对电极108的情况下,防止了对电极108中的电压降低。考虑到图像传感器的芯片面积,组数可以适当地增加或减少。
图像传感器100具有多个像素部。当从基板101的光入射侧看时多个像素部二维排列。像素部各自至少包括像素电极104、有机层107、面对像素电极104的对电极108、封止层110、彩色滤光片111、分隔壁112以及读出电路116。
接下来,将描述周边电路的构造的实例。在一般图像传感器的情况下,上面提到的读出电路116优选为CCD或CMOS电路。从噪音和高速的角度,优选的是使用CMOS电路。下面描述的周边电路的构造的实例是其中使用CMOS电路作为读出电路116的构造的实例。
图2是图1中所示的图像传感器的周边电路的实例的整个构造的视图。如图2中所示,图像传感器100除图1中所示的构造之外具有:垂直驱动器121、计时生成器122、信号处理电路123、水平驱动器124、LVDS125、有序转换单元126和垫127。
图2中所示的像素区域对应于图1中所示的第一区域。像素区域中的分区各自显示读出电路116。作为图像传感器的周边电路,可以使用与在通常使用的CMOS图像传感器中使用的那些基本上相同的周边电路。本发明的图像传感器与通常使用的CMOS图像传感器的不同之处在于,本发明的图像传感器的周边电路另外地包括对电极电压提供单元115。
垫127是用于从外侧输入和输出至外侧的每个界面。计时生成器122提供用于驱动图像传感器的计时,并且也控制读出如间隔(sawing-in)读出或部分读出。信号处理电路123对应于读出电路的每行进行设置。信号处理电路123对来自相应的行的信号输出进行修正复式取样(correlateddouble sampling)(CDS),并且将处理过的信号转换为数字信号。在信号处理电路123中经过处理的信号储存在对于每行设置的存储器中。垂直驱动器具有如控制信号从读出电路116的读出的功能。水平驱动器124控制对应于在信号处理电路123的存储器中储存的一行的信号的有序读出,并且将其输出至LVDS125。LVDS125根据LVDS(低压微分信号)传输数字信号。有序转换单元126将输入平行数字信号转换为有序数字信号并将其输出。
有序转换单元126可以被省略。备选地,可以采用其中信号处理电路123仅进行修正复式取样,并且设置AD转换电路代替LVDS125的构造。备选地,可以采用其中信号处理电路123仅进行修正复式取样,并且将LVDS125和有序转换单元126省略的构造。在这种情况下,可以将AD转换器电路设置在图像传感器芯片的外侧。信号处理电路123、LVDS125和有序转换单元126可以分别设置在与像素区域相邻的两个区域中。在这种情况下,一半(例如,奇数序列)的行读出电路116可以使用与像素区域相邻的区域中的信号处理单元123处理,并且其另一半(例如,偶数序列)可以使用与像素区域相邻的另一个区域中的信号处理单元123处理。
实施例
在下文中,通过参考实施例更详细地描述本发明。然而,本发明不限于实施例,条件是不脱离本发明的要旨。此外,除非另外具体地提及,术语“一份或多份”和“%”以质量基计。
颜料分散体r-1的制备
将具有下面提到的配方的混合物混合并使用珠磨(配备有用于降低压力的装置的高压分散机,NANO-3000-10(商品名,由Beryu Co.,Ltd.制造)用具有0.3mm的直径的氧化锆珠粒分散3小时,从而制备颜料分散体r-1。
C.I.颜料红254                                    8.9份
C.I.颜料黄139                                    4.0份
分散剂:BYK-2001(商品名,由BYK制造)     3.9份
树脂1:甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(=70/30摩尔比,Mw:30,000)                                             1.3份
有机溶剂:丙二醇甲基醚乙酸酯        82份
颜料分散体r-2至r-5、g-1至g-4、b-1和b-2的制备
除了将用于制备颜料分散体r-1所使用的C.I.颜料红色254和C.I.颜料黄139用以下表1A中描述的那些替换之外,以与颜料分散体r-1的制备相同的方式制备颜料分散体r-2至r-5、g-1至g-4,b-1和b-2。
表1A
Figure BDA0000430224470001031
在表1A中,着色剂如下描述。
PR254:C.I.颜料红254
PY139:C.I.颜料黄139
化合物A:具有如下所示的结构的化合物,其根据JP-A号2010-47750中描述的合成方法合成。
PR224:C.I.颜料红224
PR166:C.I.颜料红166
PO71:C.I.颜料橙71
PG36:C.I.颜料绿36
PY150:C.I.颜料黄150
PY185:C.I.颜料黄185
PV23:C.I.颜料紫23
Figure BDA0000430224470001041
着色放射线敏感性组合物R-1的制备
混合以下组分,从而制备着色放射线敏感性组合物R-1。
颜料分散体R-1                                    46.7份
碱可溶性树脂:上面描述的树脂1         3.6份
可聚合化合物1:二季戊四醇六丙烯酸酯(商品名:KAYARAD DPHA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)               1.5份
聚合引发剂1:具有下面描述的结构的化合物(商品名:OXE-01,由BASF制造)                            1.5份
有机溶剂:丙二醇甲基醚乙酸酯                46.7份
Figure BDA0000430224470001051
着色放射线敏感性组合物R-2至R-5、G-1至G-4,B-1和B-2的制备
除了如下表2中所示改变颜料分散体的类型和量、碱可溶性树脂(上述树脂1)的量以及有机溶剂的量之外,以与着色放射线敏感性组合物R-1的制备相同的方式制备着色放射线敏感性组合物R-2至R-5、G-1至G-4、B-1和B-2。
同时,为了制备着色放射线敏感性组合物B-1,还加入2.4份的作为由式(M)表示的化合物(染料)的示例化合物1-2。
表2
组合使用如以下表3中所示的着色放射线敏感性组合物R-1至R-5、G-1至G-4、B-1和B-2进行实施例1至12和比较例1至3,之后进行以下评价。
光谱特征
将每个着色放射线敏感性组合物旋涂在玻璃基板上以在后烘烤之后具有0.8μm的膜厚度,并且使用热板在100℃干燥180秒,之后干燥并使用热板在200℃加热处理(换言之,后烘烤)300秒。
对从而获得的在其上具有着色像素的玻璃基板在400nm至700nm的波长范围内通过使用紫外、可见和近红外分光光度计UV3600(商品名,由Shimadzu Corporation制造)进行透射率测量(参照物:玻璃基板)。
每个着色像素的透射率在以下表3中给出。
色彩再现性和噪音
模拟的程序如下。
关于24色的麦克贝斯(Macbeth)图,确定用于照射的光源并对于400至700nm获得光谱反射率。在那之后,确定传感器的红外滤除滤光片特征和传感器的光谱灵敏度,并且对于上面测量的由光谱传感器接收的RGB的每一个计算曝光量。在那之后,基于曝光量计算R、G和B的每个颜色的电荷量。
此外,考虑到电荷量,对于R、G和B的每个颜色计算输出信号r、g和b以及噪音(短噪音、暗噪音以及固定图案噪音)。
从所获得的噪音值,计算亮度信号与噪音比(S/N),并且使用在S/N为10(称为“SNR10”)处的亮度值作为噪音的指示。较小的SNR10值意味着噪音评价中较好的分数。
关于色彩再现性,对用于原始计算的24色的麦克贝斯(Macbeth)图计算L*a*b*。此外,通过由上面获得的输出信号r、g和b计算每个L*a*b*,计算与原始麦克贝斯(Macbeth)图比较的色差(称为“ΔE2000”)并用作色彩再现性的指示。较小的ΔE2000值意味着色彩再现性评价中较好的分数。
基于ΔE2000值,进行色彩再现性的5级评价。3级以上的级别被认为是可接受的。
基于SNR10值,进行噪音的5级评价。3级以上的级别被认为是可接受的。
Figure BDA0000430224470001081
Figure BDA0000430224470001091
评价模拟的细节
下面描述用于模拟的计算过程。
首先,根据下式(I-1)至(I-3)计算具有R、G、B颜色的传感器的相应的像素中的曝光量ER、EG和EB。
ER=∫L(λ)·R(λ)·CMMR(λ)·IRC(λ)·SEN(λ)·dλ···(I-1)
EG=∫L(λ)·R(λ)·CMMG(λ)·IRC(λ)·SEN(λ)·dλ···(I-2)
EB=∫L(λ)·R(λ)·CMMB(λ)·IRC(λ)·SEN(λ)·dλ···(I-3)
如下描述式(I-1)至(I-3)的细节。
L(λ)是指光源的光谱强度分布。
R(λ)是指目标的光谱反射率。
CMMi(λ)是指彩色马赛克材料(color mosaic material)的光谱透射率,其中i是指R、G或B。
IRC(λ)是指红外光滤除滤光片的光谱透射率。
SEN(λ)是指传感器自身的光谱灵敏度。
对于L(λ),将当使用当使用D65光源时获得的数据用于作为用于评价色彩再现的标准的ΔE2000,并且将使用A光源时获得的数据用于作为用于评价噪音的标准的SNR10。
对于R(λ),使用由下面描述的Gretag Macbeth制造的COLORCHECKER获得24色的光谱反射因子。
对于CMMi(λ),分别使用本申请的实例中获得的R、G和B的光谱透射率的数据。
对于IRC(λ)的数据,使用下表4中所示的数据。
表4
波长 相对透射量
400 0.9109
410 0.8954
420 0.9297
430 0.9245
440 0.8857
450 0.9341
460 0.9444
470 0.9498
480 0.9690
490 0.9562
500 0.9396
510 0.9614
520 0.9094
530 0.9738
540 0.9692
550 0.9471
560 0.9689
570 0.9573
580 0.9702
590 0.9628
600 0.9674
610 0.9739
620 0.9676
630 0.9610
640 0.9655
650 0.8403
660 0.4879
670 0.2264
680 0.0948
690 0.0435
700 0.0239
对于SEN(λ)的数据,使用下表5中所示的数据。
表5
波长 相对灵敏度
400 0.47
410 0.49
420 0.53
430 0.56
440 0.55
450 0.55
460 0.56
470 0.57
480 0.56
490 0.54
500 0.53
510 0.53
520 0.53
530 0.52
540 0.51
550 0.50
560 0.49
570 0.47
580 0.45
590 0.43
600 0.42
610 0.41
620 0.40
630 0.38
640 0.36
650 0.35
660 0.33
670 0.31
680 0.28
690 0.26
700 0.25
将所获得的曝光量根据以下标准值标准化。
换言之,将对于白色物体(即,对于任意波长具有1的反射率的物体)显示最大曝光量的ER、EG和RB中的值定义为标准值Emax。
随后,根据下式(II-1)至(II-3)将曝光量转换为所产生的电荷量GCR、GCG和GCB。
GC R = C MAX 2 &CenterDot; E R E MAX . . . ( II - 1 )
GC G = C MAX 2 &CenterDot; E G E MAX . . . ( II - 2 )
GC B = C MAX 2 &CenterDot; E B E MAX . . . ( II - 3 )
在式(II-1)至(II-3)中,CMAX是指传感器的饱和电荷的数目,并且将CMAX设定为6,000。
在式(II-1)至(II-3)中,ER、EG和EB分别对应于通过下面的式(I-1)和(I-3)计算的曝光量ER、EG和EB,并且Emax对应于上面提到的Emax。
如上所述,确定R、G和B的相应的通道中GCR、GCG和GCB产生的电荷量。
如下所述定义总噪音Ni
Ni=(GCi+(GCi)2/10000+9)0.5
随后,将以下颜色转换矩阵应用于通过关于白色光源的电荷量标准化电荷量获得的值,从而获得输出信号r、g和b。
r g b = a b c d e f g h i GC R / GC R _ White GC G / GC G _ White GC B / GC B _ White . . . ( III )
在式(III)中,通过将光源和相应的颜色的图像传感器的光谱灵敏度相乘计算Ci_白色(其中i=R、G或B)。
通过以下过程确定3×3矩阵的相应的分量a至i。
具体地,对本模拟体系的输出值使用通过传送标准(ITU-R,BT.470-6)定义的光谱灵敏度计算的曝光量作为目标值进行3×3矩阵转换,并且优化矩阵系数以使得从而获得的值可以尽可能达到目标值,从而确定这些值。
更具体地,使用24色的Gretag Machbeth Color Checker作为对象,并且优化9个矩阵因子以使得对于24组图像输出值的曝光量上相对于根据传送标准计算的目标值的误差幅度变得最小化。
分别对应于r、g和b信号的噪音信号量nr、ng和nb由下式(IV-1)至(IV-3)表示。
nr = a 2 &CenterDot; N R 2 + b 2 &CenterDot; N G 2 + c 2 &CenterDot; N B 2 . . . ( IV - 1 )
ng = d 2 &CenterDot; N R 2 + e 2 &CenterDot; N G 2 + f 2 &CenterDot; N B 2 . . . ( IV - 2 )
nb = g 2 &CenterDot; N R 2 + h 2 &CenterDot; N G 2 + i 2 &CenterDot; N B 2 . . . ( IV - 3 )
使用式(IV-1)至(IV-3),计算由下式(V)表示的S/N。
S / N = Y / N Y = ( x &CenterDot; r + y &CenterDot; g + z &CenterDot; b ) / ( x 2 &CenterDot; nr 2 + y 2 &CenterDot; ng 2 + z 2 &CenterDot; nb 2 ) . . . ( V )
在式(V)中,x、y和z分别是指构成亮度的R、G和B信号的比例,并且本文使用的传送标准如下:(x,y,z)=(0.299,0.587,0.114)。
特定条件下的S/N值可以如上所述计算。然而,因为S/N值可以依赖于照明强度改变,因此使用获得准确地10的S/N值的照度值(SNR10)作为评价值。
具体地,将照明光谱分布L(λ)的强度成比例减少并计算S/N值,以便确定照明的相对强度与S/N值之间的关系。之后,确定获得10的S/N值的照明的相对强度,并且使用所获得的值作为SNR10值。
将色彩再现误差Δ2000表示为关于Machbeth24色的L*a*b*空间中的平均色差。r、g、b信号至X、Y和Z的转换根据下式(VI)中所示的矩阵进行。
X Y Z = 0.43055 0.34155 0.17835 0.22200 0.70665 0.07134 0.02018 0.12955 0.93932 r g b . . . ( VI )
式(VI)的转换矩阵的因数值具有与传送标准中定义的转换矩阵的那些相同的定义。XYZ至L*a*b*的转换根据已知的转换公式进行。根据已知公式获得对于Macbeth Color Checker24色获得的L*a*b*值与原始色的L*a*b*值之间的色差ΔE2000,并且计算平均色差并且使用所获得的平均值作为ΔE2000。
如上所述,式(VI)的转换矩阵的因数值与由传送标准定义的转换矩阵因数相同。因此,当使用本发明的实例中获得的相应颜色的彩色放射线敏感性组合物时,获得与传送标准一致的优异的彩色滤光片。
本申请要求日本专利申请号2011-126294和2012-096541的优先权,所述日本专利申请的公开内容通过引用结合在此。
在该说明书中提到的所有公开物、专利申请和技术标准通过引用结合在此,达到了与将每个单独的公开物、专利申请或技术标准具体地并单独地指出通过引用结合相同的程度。

Claims (9)

1.一种彩色滤光片,所述彩色滤光片包括:
红色像素,其中波长为400nm的光的透射率为15%以下,并且波长为650nm的光的透射率为90%以上;
绿色像素,其中波长为450nm的光的透射率为5%以下,并且波长在500nm至600nm的范围内的光的透射率为90%以上;和
蓝色像素,其中波长为450nm的光的透射率为85%以上,波长为500nm的光的透射率为10%至50%,并且波长为700nm的光的透射率为10%以下。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片,其中:
所述红色像素包含C.I.颜料黄139;
所述绿色像素包含C.I.颜料黄185或C.I.颜料黄150中的至少一种;并且
所述蓝色像素包含由下式(M)表示的二吡咯甲川染料:
Figure FDA0000430224460000011
其中,在式(M)中,R4至R10各自独立地表示氢原子或单价取代基;条件是R4和R9不彼此结合以形成环。
3.根据权利要求2所述的彩色滤光片,其中相对于所述绿色像素中包含的着色剂的总质量,所述绿色像素中的C.I.颜料黄185和C.I.颜料黄150的总含量为10质量%至60质量%。
4.根据权利要求2所述的彩色滤光片,其中相对于所述红色像素中包含的着色剂的总质量,所述红色像素中的C.I.颜料黄139的含量为20质量%至50质量%。
5.根据权利要求2所述的彩色滤光片,其中相对于所述蓝色像素中包含的着色剂的总质量,所述蓝色像素中的所述由式(M)表示的二吡咯甲川染料的含量为10质量%至50质量%。
6.一种CCD传感器,所述CCD传感器包括根据权利要求1至5中的任一项所述的彩色滤光片。
7.一种CMOS传感器,所述CMOS传感器包括根据权利要求1至5中的任一项所述的彩色滤光片。
8.一种有机CMOS传感器,所述有机CMOS传感器包括根据权利要求1至5中的任一项所述的彩色滤光片。
9.一种固态图像传感器,所述固态图像传感器包括根据权利要求1至5中的任一项所述的彩色滤光片。
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