CN106661342B - 组合物、硬化膜、图案形成方法、彩色滤光器及其制造方法、固态摄影元件及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组合物、硬化膜、图案形成方法、彩色滤光器及其制造方法、固态摄影元件及图像显示装置。所述组合物的耐光性及耐热性优异,其含有三芳基甲烷化合物、在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素、以及硬化性化合物,且在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素相对于三芳基甲烷化合物的质量比为0.2~1.5。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合物及使用其的硬化膜。另外,本发明涉及一种图案形成方法、彩色滤光器、彩色滤光器的制造方法、具有彩色滤光器的固态摄影元件以及图像显示装置。
背景技术
制造液晶显示装置或固态摄影元件等中所使用的彩色滤光器的方法之一有颜料分散法。所述颜料分散法为利用使颜料分散于各种感光性树脂组合物中而成的着色感光性组合物,并通过光刻法来制作彩色滤光器的方法。即,使用旋转涂布机或辊涂机等将硬化性组合物涂布于基板上,使其干燥来形成涂布膜,然后对涂布膜进行图案曝光并进行显影,由此获得经着色的像素。仅针对所期望的色相部分重复所述操作,由此制作彩色滤光器。
所述方法因使用颜料,故对于光或热稳定,并且因利用光刻法来进行图案化,故充分地确保位置精度,所述方法作为适合于制造彩色显示器用彩色滤光器等的方法而得到广泛利用。
另一方面,在电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)等固态摄影元件用的彩色滤光器中,近年来要求进一步的高画质化·高感度化。在蓝色像素中使用颜料蓝15:6、颜料紫23,但这些颜料的组合无法达成对近年来的图像传感器所要求的400nm~500nm的高透光性,而正在摸索新的色材的应用。
作为代替颜料蓝15∶6、颜料紫23的组合者,正在研究三芳基甲烷化合物的应用(例如参照专利文献1)。
另一方面,在专利文献2中揭示有一种感光性着色组合物,其特征在于:在含有染料与聚合性化合物、且具有感光性的着色组合物中,进而含有单态氧抑制剂与抗氧化剂两者,且记载有使用三芳基甲烷系染料作为所述染料。
另外,在专利文献3中揭示有一种感光性组合物,其特征在于:包括(A)通过光或热而产生自由基的化合物、(B)侧链上具有取代有乙烯基的苯基的聚合体、(C)分子内具有两个以上的取代有乙烯基的苯基的单体、(D)红外线吸收剂、及(E)在500nm~700nm的范围内具有最大吸收的染料,且记载有使用三芳基甲烷系染料作为所述染料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2014-80584号
专利文献2:日本专利特开2011-141356号
专利文献3:日本专利特开2005-107389号
发明内容
发明要解决的问题
三芳基甲烷化合物在波长400nm~500nm的范围内的透过率高,且在550nm~650nm中透过率低,因此作为有用的着色剂而为人所知。但是,三芳基甲烷化合物通常自650nm附近至长波侧无吸收。因此,无法将专利文献1~专利文献3中所记载的组合物用于自650nm附近至长波侧具有感光性的用途,例如固态摄影元件用途。进而,三芳基甲烷化合物不具有实用的耐光性的情况多,有时也难以用于自650nm附近至长波侧具有感光性的用途,例如固态摄影元件用途。
本发明是鉴于所述状况而成者,其目的在于提供一种组合物,所述组合物含有三芳基甲烷化合物,还可用于自650nm附近至长波侧具有感光性的用途,且显影性优异。另外,本发明的目的在于提供一种使用所述组合物的硬化膜、图案形成方法、彩色滤光器、彩色滤光器的制造方法、固态摄影元件及图像显示装置。
解决问题的技术手段
本发明人进行详细研究的结果,发现通过以适当的比率将三芳基甲烷化合物与具有特定的吸收的色素混合,而可提供可形成具有良好的色相的着色图案(硬化膜)的组合物,从而完成了本发明。
具体而言,通过下述手段<1>,优选为通过手段<2>~手段<21>来解决所述课题。
<1>一种组合物,其包括:三芳基甲烷化合物、在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素、以及硬化性化合物,且
在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素相对于三芳基甲烷化合物的质量比为0.2~1.5。
<2>根据<1>所述的组合物,其中三芳基甲烷化合物在580nm~620nm的范围内具有最大吸收波长。
<3>根据<1>或<2>所述的组合物,其中三芳基甲烷化合物与在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素的最大吸收波长的差为100nm~150nm。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的组合物,其中三芳基甲烷化合物具有乙烯性不饱和键性基。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的组合物,其中三芳基甲烷化合物为多聚体。
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的组合物,其中在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素为选自酞菁化合物、花青化合物、方酸内鎓盐化合物、萘醌化合物及偶氮化合物中的一种以上。
<7>根据<1>至<6>中任一项所述的组合物,其中在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素含有酞菁化合物或方酸内鎓盐化合物。
<8>根据<1>至<7>中任一项所述的组合物,其中在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素具有乙烯性不饱和键性基。
<9>根据<1>至<8>中任一项所述的组合物,其中在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素为多聚体。
<10>根据<1>至<9>中任一项所述的组合物,其还包括在500nm~600nm的范围内具有最大吸收波长的色素。
<11>根据<1>至<10>中任一项所述的组合物,其用于彩色滤光器。
<12>一种硬化膜,其是使根据<1>至<11>中任一项所述的组合物硬化而形成。
<13>一种图案形成方法,其包括:将根据<1>至<11>中任一项所述的组合物应用于支撑体上来形成组合物层的步骤;将组合物层曝光成图案状的步骤;以及将组合物层的未曝光部显影去除而形成着色图案的步骤。
<14>一种彩色滤光器的制造方法,其包括根据<13>所述的图案形成方法。
<15>一种彩色滤光器的制造方法,其包括:
将根据<1>至<11>中任一项所述的组合物应用于支撑体上来形成组合物层,并使其硬化而形成着色层的步骤;
在着色层上形成光致抗蚀剂层的步骤;
通过对光致抗蚀剂层进行曝光及显影来将光致抗蚀剂层加以图案化而获得抗蚀剂图案的步骤;以及
将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来对着色层进行干式蚀刻的步骤。
<16>一种彩色滤光器,其使用根据<1>至<11>中任一项所述的组合物来制造、或者利用根据<14>或<15>所述的彩色滤光器的制造方法来制造。
<17>一种彩色滤光器,其包括:三芳基甲烷化合物、以及在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素,波长450nm~500nm的范围内的厚度方向的透过率的最小值为80%以上、且波长650nm~700nm的范围内的厚度方向的透过率的最大值为25%以下。
<18>一种固态摄影元件,其包括根据<16>或<17>所述的彩色滤光器。
<19>一种图像显示装置,其包括根据<16>或<17>所述的彩色滤光器。
<20>根据<1>至<11>中任一项所述的组合物,其还包含聚合引发剂。
<21>根据<20>所述的组合物,其中所述聚合引发剂为肟化合物。
<22>根据<1>至<11>、<20>及<21>中任一项所述的组合物,其中最大吸收波长为650nm~750nm的化合物相对于三芳基甲烷化合物的质量比为0.3~1.4。
发明的效果
根据本发明,可提供一种耐光性及耐热性优异的组合物。另外,可提供一种使用所述组合物的硬化膜、图案形成方法、彩色滤光器、彩色滤光器的制造方法、固态摄影元件及图像显示装置。
具体实施方式
在本说明书中的基(原子团)的表述中,未记载经取代及未经取代的表述包含不具有取代基的基(原子团),并且也包含具有取代基的基(原子团)。例如,所谓“烷基”,不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),也包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。
本说明书中的“光化射线”或“放射线”是指例如水银灯的明线光谱、以准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线(极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光)、X射线、电子束等。另外,在本发明中,光是指光化射线或放射线。只要事先无特别说明,则本说明书中的“曝光”不仅包含利用水银灯、以准分子激光为代表的远紫外线、X射线、EUV光等进行的曝光,利用电子束、离子束等粒子束进行的描绘也包含于曝光中。
在本说明书中,使用“~”来表示的数值范围是指包含“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值的范围。
在本说明书中,所谓总固体成分,是指自组合物的总组成中去除溶剂后的成分的总质量。本发明中的浓度是指25℃下的浓度。
在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的两者、或任一者,“(甲基)丙烯酸基”表示丙烯酸基及甲基丙烯酸基的两者、或任一者,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基的两者、或任一者。
在本说明书中,“单量体”与“单体”的含义相同。本说明书中的单量体有别于寡聚物及聚合物,是指重量平均分子量为2,000以下的化合物。在本说明书中,所谓聚合性化合物,是指具有聚合性官能基的化合物,可为单量体,也可为聚合物。所谓聚合性官能基,是指参与聚合反应的基。
在本说明书中,化学式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Pr表示丙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
在本说明书中,“步骤”这一用语不仅是指独立的步骤,即便在无法与其他步骤明确地加以区分的情形下,只要达成所述步骤的预期的作用,则也包含于本用语中。
在本说明书中,重量平均分子量及数量平均分子量作为利用凝胶渗透色谱法(GelPermeation Chromatography,GPC)测定所得的聚苯乙烯换算值来定义。在本说明书中,重量平均分子量(Mw)及数量平均分子量(Mn)例如可通过如下方式来求出:使用HLC-8220(东曹(Tosoh)制造),并将TSK超凝胶(TSKgel Super)AWM-H(东曹制造,6.0mm内径(InnerDiameter,ID)×15.0cm)用作管柱,将10mmol/L的溴化锂N-甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidinone,NMP)溶液用作洗脱液。
组合物
本发明的组合物包括三芳基甲烷化合物、在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素、以及硬化性化合物,且在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素相对于三芳基甲烷化合物的质量比为0.2~1.5。
通过设为所述构成,可提供耐光性优异的组合物。可获得此种效果的理由尚不明确,但耐光性提升的效果如以下进行推断。三芳基甲烷化合物通过光来激发,在恢复成基底状态时产生自我分解或由单态氧所引起的分解。但是,通过将与三芳基甲烷化合物相比在长波侧具有吸收的化合物,即在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素与三芳基甲烷化合物并用,经激发的三芳基甲烷化合物迅速地将能量供给至在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素,且三芳基甲烷化合物恢复成基底状态。其结果,耐光性提升。
进而,本发明的组合物还可维持高耐热性。
另外,通常三芳基甲烷化合物具有离子性,因此存在容易凝聚的倾向,在需要图案尺寸更微小的固态摄影元件用的彩色滤光器的现状下,有时会产生显影缺陷、或容易产生图案缺损。
有时图案形成性(显影性)也未必谈得上充分。相对于此,本发明的组合物可抑制产生显影缺陷或图案缺陷。
<三芳基甲烷化合物>
三芳基甲烷化合物为在一分子中含有至少一个三芳基甲烷结构的化合物。本发明中的三芳基甲烷化合物可为在一分子中含有1个三芳基甲烷结构的三芳基甲烷单量体,也可为在一分子中含有两个以上的三芳基甲烷结构的三芳基甲烷多聚体,也可为在一分子中含有三个以上的三芳基甲烷结构的三芳基甲烷多聚体。三芳基甲烷化合物优选为三芳基甲烷多量体。三芳基甲烷化合物优选为具有硬化性基。作为硬化性基,可列举乙烯性不饱和键性基、环状醚基(环氧基、氧杂环丁基等),优选为乙烯性不饱和键性基。
尤其,三芳基甲烷化合物优选为多聚体、或具有乙烯性不饱和键性基的单量体,更优选为多聚体,进而更优选为具有乙烯性不饱和键性基的多聚体。通过设为此种构成,可进一步提升耐热性。
本发明的组合物可仅含有一种三芳基甲烷化合物,也可含有两种以上。也可并用三芳基甲烷单量体与三芳基甲烷多聚体。
本发明中的三芳基甲烷化合物通常采用阳离子的形态。阳离子通常相对于1个三芳基甲烷结构,优选为具有1个或2个一价和/或二价的阳离子,更优选为具有1个一价的阳离子。
三芳基甲烷化合物优选为染料。颜料分散系容易产生如下等问题,即由颜料的粗大粒子所引起的散射的产生、由分散稳定性不良所引起的粘度上升,有时难以进一步提升对比度、亮度,但若使用染料,则更有效地避免此种问题。
所谓染料,是指容易溶解于溶剂中的可溶性的色素化合物。此处,所谓溶剂,可列举任意的溶剂,例如可列举后述的溶剂一栏中所例示的溶剂。本发明中所使用的溶剂优选为例如25℃下的三芳基甲烷化合物对于溶剂的溶解度超过0.001g/100g溶剂(Solvent)者。
三芳基甲烷化合物的最大吸收波长优选为处于560nm~620nm的范围内,更优选为575nm~610nm。进而,所述最大吸收波长更优选为三芳基甲烷的可见区域(例如380nm~750nm)中的最大吸收波长。进而,本发明中所使用的三芳基甲烷化合物通常在三芳基甲烷化合物的波长450nm以上、未满550nm及波长650nm~700nm的范围内不具有最大吸收波长。
三芳基甲烷化合物与后述的在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素的最大吸收波长的差优选为40nm~150nm,更优选为80nm~120nm。
三芳基甲烷化合物的调配量优选为组合物的固体成分的10质量%~80质量%,更优选为20质量%~75质量%,进而更优选为35质量%~60质量%。当调配两种以上的三芳基甲烷化合物时,优选为其合计量成为所述范围。
《三芳基甲烷单量体》
当三芳基甲烷化合物为单量体时,三芳基甲烷化合物含有1个三芳基甲烷结构。三芳基甲烷结构为将甲烷作为中心并含有3个芳基者。3个芳基优选为分别为苯基、萘基、及芳基与杂环进行缩合而成的环的任一种。作为所述情况下的杂环,可例示含氮5元环或含氮6元环。
三芳基甲烷化合物优选为由通式(TP1)所表示的阳离子和/或由通式(TP2)所表示的阳离子,更优选为由通式(TP1)所表示的阳离子。
[化1]
通式(TP1)及通式(TP2)中,Rtp1~Rtp4分别独立地表示氢原子、烷基或芳基。Rtp5、Rtp6、Rtp8、Rtp9及Rtp11分别独立地表示取代基。Rtp7表示氢原子、烷基、芳基或NRtp71Rtp72。Rtp71及Rtp72分别独立地表示氢原子、烷基或芳基。Rtp10表示氢原子、烷基或芳基。a、b及c分别独立地表示0~4的整数。当a、b及c为2以上时,Rtp5、Rtp6、Rtp8及Rtp9中的2个可相互连结而形成环。Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个可含有阴离子。
通式(TP1)中,Rtp1~Rtp4分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,优选为氢原子或烷基。
烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~5,进而更优选为1~3。烷基可为直链状、分支状及环状的任一种,但优选为直链状或分支状。烷基优选为未经取代。可列举后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。
芳基的碳数优选为6~18,更优选为6~12,进而更优选为6。作为芳基可具有的取代基,可列举后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。
通式(TP1)中,Rtp7表示氢原子、烷基、芳基或NRtp71Rtp72,优选为氢原子或NRtp71Rtp72,更优选为NRtp71Rtp72。
当Rtp7表示烷基时,烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~5,进而更优选为1~3。烷基可为直链状、分支状及环状的任一种,但优选为直链状。作为烷基可具有的取代基,可列举后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。芳基的碳数优选为6~18,更优选为6~12,进而更优选为6。
Rtp71及Rtp72分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,优选为氢原子或烷基。烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,进而更优选为1~6,特别优选为1~3。烷基可为直链状、分支状及环状的任一种,但优选为直链状或分支状。烷基可被取代,但优选为未经取代。作为烷基可具有的取代基,可列举后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。芳基的碳数优选为6~18,更优选为6~12,进而更优选为6。芳基可具有的取代基可列举后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。
通式(TP1)中,Rtp5、Rtp6及Rtp8分别独立地表示取代基。作为取代基,可列举后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。尤其,优选为碳数1~5的直链或分支的烷基、碳数1~5的烯基、碳数6~15的芳基、羧基或磺基,更优选为碳数1~5的直链或分支的烷基、碳数1~5的烯基、苯基或羧基。尤其,Rtp5及Rtp6优选为分别独立地为碳数1~5的烷基。
Rtp8优选为2个烯基相互键结而形成环。环优选为苯环。
通式(TP1)中,a、b及c分别独立地表示0~4的整数,尤其,a及b优选为表示0或1,更优选为表示0。c优选为表示0~2,更优选为表示0或1。
通式(TP2)中,Rtp1~Rtp4分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,其含义与通式(TP1)中的Rtp1~Rtp4相同,优选的范围也相同。
通式(TP2)中,Rtp5及Rtp6分别独立地表示取代基,其含义与通式(TP1)中的Rtp5及Rtp6相同,优选的范围也相同。
通式(TP2)中,Rtp9及Rtp11分别独立地表示取代基,可使用后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。
Rtp9优选为芳基,更优选为碳数6~12的芳基,进而更优选为苯基。
Rtp11优选为烷基,更优选为碳数1~5的烷基,进而更优选为碳数1~3的烷基。烷基优选为直链状或分支状,更优选为直链状。
通式(TP2)中,Rtp10表示取代基,可使用后述的取代基群组A一项中所列举的取代基。尤其,Rtp10更优选为碳数6~12的芳基,进而更优选为苯基。
通式(TP2)中,a、b及c分别独立地表示0~4的整数,尤其,a及b优选为表示0或1,更优选为表示0。c优选为表示0~2,更优选为表示0。
染料阳离子中,阳离子如以下非定域化而存在,下述两种结构分别包含于三芳基甲烷化合物中。再者,阳离子部位可位于分子中的任何位置上。
[化2]
[化3]
三芳基甲烷化合物优选为含有乙烯性不饱和键性基。此种乙烯性不饱和键性基例如通过自由基聚合,并通过光或热的照射而多聚体化,或与其他基进行交联反应。因此,若含有乙烯性不饱和键性基,则存在耐热性进一步提升的倾向。
乙烯性不饱和键性基可仅包含乙烯性不饱和键,除乙烯性不饱和键以外,也可含有连结基。尤其,乙烯性不饱和键性基优选为由-L0-p0所表示的基。此处,L0表示单键或二价的连结基,P0表示乙烯性不饱和键。
二价的连结基优选为亚烷基、亚芳基、杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO-、-NR-、-CONR-、-OC-、-SO-、-SO2-及将这些的两个以上组合而成的基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
尤其,二价的连结基优选为亚芳基。
亚烷基可为直链状、分支状及环状的任一种。亚烷基的碳数优选为1~30,更优选为1~20,进而更优选为5~20,特别优选为5~10。具体而言,优选为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚己基、亚庚基、亚环戊烯基、亚环己基等。
亚芳基的碳数优选为6~30,更优选为6~18,进而更优选为6~12。具体而言,亚芳基优选为亚苯基、亚萘基等,更优选为亚苯基。
作为乙烯性不饱和键性基,具体而言,可列举含有(甲基)丙烯酰基的基、含有乙烯基的基、含有烯丙基的基、含有甲基烯丙基的基等,更优选为选自含有(甲基)丙烯酰基的基、含有烯丙基的基及含有甲基烯丙基的基中的至少一种。其中,优选为选自(甲基)丙烯酰基、烯丙基及甲基烯丙基中的至少一种。
三芳基甲烷化合物优选为在所述通式(TP1)或通式(TP2)中,Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个含有乙烯性不饱和键性基,更优选为Rtp7含有乙烯性不饱和键性基,进而更优选为Rtp71或Rtp72为乙烯性不饱和键性基。
取代基群组A:
作为取代基,可列举:卤素原子、烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基、芳基、杂环基、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨甲酰氧基、氨基(包含烷基氨基、苯胺基)、酰基氨基、氨基羰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、氨磺酰基氨基、烷基磺酰基氨基或芳基磺酰基氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基亚磺酰基或芳基亚磺酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨甲酰基、芳基偶氮基或杂环偶氮基、酰亚胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、硅烷基等。以下进行详细记述。
卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、直链或分支的烷基(直链或分支的经取代或未经取代的烷基,优选为碳数1~30的烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基、2-氯乙基、2-氰基乙基、2-乙基己基)、环烷基(优选为碳数3~30的经取代或未经取代的环烷基,例如可列举环己基、环戊基,多环烷基,例如可列举双环烷基(优选为碳数5~30的经取代或未经取代的双环烷基,例如双环[1,2,2]庚烷-2-基、双环[2,2,2]辛烷-3-基)或三环烷基等多环结构的基。优选为单环的环烷基、双环烷基,特别优选为单环的环烷基)、
直链或分支的烯基(直链或分支的经取代或未经取代的烯基,优选为碳数2~30的烯基,例如乙烯基、烯丙基、异戊二烯基、香叶基、油烯基)、环烯基(优选为碳数3~30的经取代或未经取代的环烯基,例如可列举2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基,多环烯基,例如双环烯基(优选为碳数5~30的经取代或未经取代的双环烯基,例如双环[2,2,1]庚-2-烯-1-基、双环[2,2,2]辛-2-烯-4-基)或三环烯基,特别优选为单环的环烯基)、炔基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的炔基,例如乙炔基、炔丙基、三甲基硅烷基乙炔基)、
芳基(优选为碳数6~30的经取代或未经取代的芳基,例如苯基、对甲苯基、萘基、间氯苯基、邻十六酰基氨基苯基)、杂环基(优选为5元~7元的经取代或未经取代、饱和或不饱和、芳香族或非芳香族、单环或缩环的杂环基,更优选为环构成原子选自碳原子、氮原子及硫原子,且具有至少一个氮原子、氧原子及硫原子的任一种杂原子的杂环基,进而更优选为碳数3~30的5元或6元的芳香族的杂环基。例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-吡啶基、4-吡啶基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、
烷氧基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正辛氧基、2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选为碳数6~30的经取代或未经取代的芳氧基,例如苯氧基、2-甲基苯氧基、2,4-二-叔戊基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四酰基氨基苯氧基)、硅烷氧基(优选为碳数3~20的硅烷氧基,例如三甲基硅烷氧基、叔丁基二甲基硅烷氧基)、杂环氧基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的杂环氧基,杂环部优选为所述杂环基中所说明的杂环部,例如1-苯基四唑-5-氧基、2-四氢吡喃氧基)、
酰氧基(优选为甲酰氧基、碳数2~30的经取代或未经取代的烷基羰氧基、碳数6~30的经取代或未经取代的芳基羰氧基,例如甲酰氧基、乙酰氧基、三甲基乙酰氧基、硬脂酰氧基、苯甲酰氧基、对甲氧基苯基羰氧基)、氨甲酰氧基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的氨甲酰氧基,例如N,N-二甲基氨甲酰氧基、N,N-二乙基氨甲酰氧基、吗啉基羰氧基、N,N-二-正辛基氨基羰氧基、N-正辛基氨甲酰氧基)、烷氧基羰氧基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的烷氧基羰氧基,例如甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、叔丁氧基羰氧基、正辛基羰氧基)、芳氧基羰氧基(优选为碳数7~30的经取代或未经取代的芳氧基羰氧基,例如苯氧基羰氧基、对甲氧基苯氧基羰氧基、对正十六氧基苯氧基羰氧基)、
氨基(优选为氨基、碳数1~30的经取代或未经取代的烷基氨基、碳数6~30的经取代或未经取代的芳基氨基、碳数0~30的杂环氨基,例如氨基、甲基氨基、二甲基氨基、苯胺基、N-甲基-苯胺基、二苯基氨基、N-1,3,5-三嗪-2-基氨基)、酰基氨基(优选为甲酰基氨基、碳数1~30的经取代或未经取代的烷基羰基氨基、碳数6~30的经取代或未经取代的芳基羰基氨基,例如甲酰基氨基、乙酰基氨基、三甲基乙酰基氨基、月桂酰基氨基、苯甲酰基氨基、3,4,5-三-正辛氧基苯基羰基氨基)、氨基羰基氨基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的氨基羰基氨基,例如氨甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基、吗啉基羰基氨基)、烷氧基羰基氨基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的烷氧基羰基氨基,例如甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、正十八氧基羰基氨基、N-甲基-甲氧基羰基氨基)、
芳氧基羰基氨基(优选为碳数7~30的经取代或未经取代的芳氧基羰基氨基,例如苯氧基羰基氨基、对氯苯氧基羰基氨基、间正辛氧基苯氧基羰基氨基)、氨磺酰基氨基(优选为碳数0~30的经取代或未经取代的氨磺酰基氨基,例如氨磺酰基氨基、N,N-二甲基氨基磺酰基氨基、N-正辛基氨基磺酰基氨基)、烷基磺酰基氨基或芳基磺酰基氨基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的烷基磺酰基氨基、碳数6~30的经取代或未经取代的芳基磺酰基氨基,例如甲基磺酰基氨基、丁基磺酰基氨基、苯基磺酰基氨基、2,3,5-三氯苯基磺酰基氨基、对甲基苯基磺酰基氨基)、巯基、
烷硫基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、正十六烷硫基)、芳硫基(优选为碳数6~30的经取代或未经取代的芳硫基,例如苯硫基、对氯苯硫基、间甲氧基苯硫基)、杂环硫基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的杂环硫基,杂环部优选为所述杂环基中所说明的杂环部,例如2-苯并噻唑硫基、1-苯基四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选为碳数0~30的经取代或未经取代的氨磺酰基,例如N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基、N-(N′-苯基氨甲酰基)氨磺酰基)、磺基、
烷基亚磺酰基或芳基亚磺酰基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的烷基亚磺酰基、碳数6~30的经取代或未经取代的芳基亚磺酰基,例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、对甲基苯基亚磺酰基)、烷基磺酰基或芳基磺酰基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的烷基磺酰基、碳数6~30的经取代或未经取代的芳基磺酰基,例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基、对甲基苯基磺酰基)、酰基(优选为甲酰基、碳数2~30的经取代或未经取代的烷基羰基、碳数7~30的经取代或未经取代的芳基羰基,例如乙酰基、三甲基乙酰基、2-氯乙酰基、硬脂酰基、苯甲酰基、对正辛氧基苯基羰基)、芳氧基羰基(优选为碳数7~30的经取代或未经取代的芳氧基羰基,例如苯氧基羰基、邻氯苯氧基羰基、间硝基苯氧基羰基、对叔丁基苯氧基羰基)、
烷氧基羰基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的烷氧基羰基,例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基、正十八氧基羰基)、氨甲酰基(优选为碳数1~30的经取代或未经取代的氨甲酰基,例如氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基、N,N-二-正辛基氨甲酰基、N-(甲基磺酰基)氨甲酰基)、芳基偶氮基或杂环偶氮基(优选为碳数6~30的经取代或未经取代的芳基偶氮基、碳数3~30的经取代或未经取代的杂环偶氮基(杂环部优选为所述杂环基中所说明的杂环部),例如苯基偶氮基、对氯苯基偶氮基、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的酰亚胺基,例如N-琥珀酰亚胺基、N-邻苯二甲酰亚胺基)、膦基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的膦基,例如二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的氧膦基,例如氧膦基、二辛氧基氧膦基、二乙氧基氧膦基)、
氧膦基氧基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的氧膦基氧基,例如二苯氧基氧膦基氧基、二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基氨基(优选为碳数2~30的经取代或未经取代的氧膦基氨基,例如二甲氧基氧膦基氨基、二甲基氨基氧膦基氨基)、硅烷基(优选为碳数3~30的经取代或未经取代的硅烷基,例如三甲基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基、苯基二甲基硅烷基)。
Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个可含有阴离子。在这些基含有阴离子的情况下,作为阴离子,优选为-SO3 -、-COO-、-PO4 -、双(磺酰基)酰亚胺阴离子、三(磺酰基)甲基化阴离子及四芳基硼酸盐阴离子,更优选为双(磺酰基)酰亚胺阴离子、三(磺酰基)甲基化阴离子及四芳基硼酸盐阴离子,进而更优选为双(磺酰基)酰亚胺阴离子、三(磺酰基)甲基化阴离子。
具体而言,可列举Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个由通式(P)取代的结构。
通式(P)
[化4]
通式(P)中,L表示单键或二价的连结基,X1表示阴离子。
通式(P)中,L表示单键或二价的连结基。作为二价的连结基,优选为表示-NR10-、-O-、-SO2-、含有氟原子的亚烷基、含有氟原子的亚芳基或这些组合而成的基。尤其,优选为-NR10-、-SO2-与含有氟原子的亚烷基组合而成的基、-O-与含有氟原子的亚芳基组合而成的基。
-NR10-中,R10表示氢原子或碳数1~5的烷基,优选为氢原子。
含有氟原子的亚烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~6,进而更优选为1~3。这些亚烷基更优选为全氟亚烷基。作为氟取代亚烷基的具体例,可列举二氟亚甲基、四氟亚乙基、六氟亚丙基等。
含有氟原子的亚芳基的碳数优选为6~20,更优选为6~14,进而更优选为6~10。作为含有氟原子的亚芳基的具体例,可列举四氟亚苯基、六氟-1-亚萘基、六氟-2-亚萘基等。
通式(P)中,X1表示阴离子,优选为选自-SO3 -、-COO-、-PO4 -、双(磺酰基)酰亚胺阴离子、三(磺酰基)甲基化阴离子及四芳基硼酸盐阴离子中的一种,更优选为选自双(磺酰基)酰亚胺阴离子、三(磺酰基)甲基化阴离子及四芳基硼酸盐阴离子中的一种,进而更优选为双(磺酰基)酰亚胺阴离子或三(磺酰基)甲基化阴离子。
在Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个含有阴离子的情况下,还优选为具有Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个由通式(P-1)取代的结构。
通式(P-1)
[化5]
通式(P-1)中,L1表示单键或二价的连结基,优选为单键。作为L1所表示的二价连结基,可列举碳数1~6的亚烷基、碳数6~12的亚芳基、-O-、-S-、或这些组合而成的基等。
L2表示-SO2-或-CO-。
G表示碳原子或氮原子。
n1在G为碳原子时表示2,在G为氮原子时表示1。
R6表示含有氟原子的烷基或含有氟原子的芳基。在n1为2的情况下,两个R6可分别相同也可不同。
R6所表示的含有氟原子的烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~6,进而更优选为1~3。
R6所表示的含有氟原子的芳基的碳数优选为6~20,更优选为6~14,进而更优选为6~10。
在三芳基甲烷单量体的情况下,三芳基甲烷化合物的分子量优选为300~1,000,更优选为500~1,000。
以下表示三芳基甲烷单量体的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
《三芳基甲烷多聚体》
当三芳基甲烷化合物为多聚体(也称为三芳基甲烷多聚体)时,其为含有两个以上的三芳基甲烷结构,优选为含有三个以上的三芳基甲烷结构的化合物。关于三芳基甲烷多聚体,优选为含有后述通式(A)及通式(C)所表示的重复单元的至少一个、或反荷阴离子含有具有反荷阴离子的重复单元、或者由后述通式(D)所表示。
三芳基甲烷多聚体优选为含有由下述通式(A)所表示的重复单元。
通式(A)
[化10]
(通式(A)中,X1表示重复单元的主链。L1表示单键或二价的连结基。Dye表示三芳基甲烷结构)
通式(A)中,X1表示重复单元的主链。由2个*所表示的部位成为重复单元。X1优选为-CH2-CH2-或-CH2-C(CH3)-。
当L1表示二价的连结基时,可列举碳数1~30的亚烷基(亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等)、碳数6~30的亚芳基(亚苯基、亚萘基等)、杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO-、-NR-、-CONR-、-OC-、-SO-、-SO2-、以及将这些的两个以上组合而成的连结基、下述式(L-1)所表示的基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
[化11]
式中,在由*1所示的部位与式(A)的X1连结,在由*2所示的部位与式(A)的Dye连结。
L11表示单键或二价的连结基。作为二价的连结基,可列举碳数1~6的亚烷基、碳数6~18的亚芳基、-O-、-CO-、-S-、SO2-、-NRARB-或这些组合而成的基等。亚烷基可为直链状、分支状或环状的任一种。亚芳基可为单环也可为多环。-NRARB-中,RA及RB分别独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基,RA及RB可相互键结而形成环。
L12表示-SO2-或-CO-。
L13表示二价的连结基。作为二价的连结基,可列举L11中所说明的基,优选为碳数6~18的亚芳基(优选为亚苯基)、-O-、-CO-、-S-、-NRARB-或这些组合而成的基,更优选为亚苯基与-O-、-CO-组合而成的基。
G表示碳原子或氮原子。
n2在G为碳原子时表示1,在G为氮原子时表示0。
R7A表示含有氟原子的亚烷基或含有氟原子的亚芳基。亚烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~6,进而更优选为1~3。亚芳基的碳数优选为6~20,更优选为6~14,进而更优选为6~10。
R7B表示含有氟原子的烷基或含有氟原子的芳基。烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~6,进而更优选为1~3。芳基的碳数优选为6~20,更优选为6~14,进而更优选为6~10。
L1优选为单键,或将碳数1~30的亚烷基(优选为碳数1~10的亚烷基、更优选为碳数5~20的亚烷基,进而更优选为-(CH2)n-(n为1~10的整数))、碳数6~12的亚芳基(优选为亚苯基、亚萘基)、-NH-、-CO-、-O-及-SO2-的两个以上组合而成的二价的连结基。另外,还优选为所述(L-1)所表示的基。尤其,L1优选为-(CH2)n-(n为5~10的整数)或碳数6~12的亚芳基(优选为亚苯基、亚萘基),更优选为含有-COO-或亚苯基的连结基。
当L1表示单键时,X1优选为与通式(TP1)及通式(TP2)中的Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的任一者进行键结,更优选为与Rtp71或Rtp72进行键结。
当L1表示二价的连结基时,L1优选为与通式(TP1)及通式(TP2)中的Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的任一者进行键结,更优选为与Rtp71或Rtp72进行键结。
以下,表示X1及L1的组合的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。
尤其,更优选为选自由(XX-1)、(XX-2)、(XX-25)及(XX-26)所表示的(甲基)丙烯酸系连结链,由(XX-10)~(XX-17)、(XX-27)及(XX-28)所表示的苯乙烯系连结链,及由(XX-24)所表示的乙烯系连结链,进而更优选为苯乙烯系连结链。
(XX-1)~(XX-24)中,表示在由*所示的部位与所述三芳基甲烷结构进行连结。Me表示甲基。另外,(XX-18)及(XX-19)中的R表示氢原子、碳数1~5的烷基或苯基。
[化12]
另外,作为X1及L1的组合的具体例,以下也优选。下述具体例中,n表示1~9的整数。另外,表示在由*所示的部位与三芳基甲烷结构进行连结。
[化13]
Dye表示三芳基甲烷结构,优选为由通式(TP1)所表示的阳离子或由通式(TP2)所表示的阳离子,更优选为由通式(TP1)所表示的阳离子。在所述通式(TP1)或通式(TP2)中,Dye优选为经由Rtp1~Rtp11、Rtp71及Rtp72的至少一个而与L1进行键结,更优选为经由Rtp7而与L1进行键结,进而更优选为经由Rtp71或Rtp72而与L1进行键结。
作为含有三芳基甲烷结构的重复单元的具体例,可列举以下的结构,但本发明并不限定于这些具体例。
[化14]
三芳基甲烷多聚体可仅包含具有三芳基甲烷的重复单元,也可含有其他重复单元。具体而言,作为三芳基甲烷多聚体可含有的其他重复单元,可例示包含酸基等碱可溶性基的重复单元、包含聚合性基的重复单元等,三芳基甲烷多聚体优选为至少含有包含酸基等碱可溶性基的重复单元。三芳基甲烷多聚体可分别仅含有一种这些重复单元,也可含有两种以上。以下,对这些重复单元进行详细说明。
《<包含聚合性基的重复单元》>
作为包含聚合性基的重复单元中所含有的聚合性基,可使用可通过自由基、酸、热而进行交联的公知的聚合性基,例如可列举含有乙烯性不饱和键的基、环状醚基(环氧基、氧杂环丁烷基)、羟甲基等,尤其,优选为含有乙烯性不饱和键的基,更优选为(甲基)丙烯酰基,进而更优选为源自(甲基)丙烯酸缩水甘油酯及(甲基)丙烯酸3,4-环氧基-环己基甲酯的(甲基)丙烯酰基。
作为聚合性基的导入方法,有(1)利用含有聚合性基的化合物对重复单元进行改性后导入的方法,(2)使重复单元与含有聚合性基的化合物进行共聚来导入的方法等。这些的详细情况可参考日本专利特开2013-225112号公报的段落0334~段落0342的记载,这些的内容可被编入至本说明书中。
当三芳基甲烷多聚体含有包含聚合性基的重复单元时,相对于色素结构1g,其聚合性基量优选为0.1mmol~2.0mmol,更优选为0.2mmol~1.5mmol,特别优选为0.3mmol~1.0mmol。
另外,当三芳基甲烷多聚体含有包含聚合性基的重复单元时,相对于所有重复单元,包含聚合性基的重复单元的量例如优选为5摩尔%~40摩尔%,更优选为5摩尔%~35摩尔%。
作为所述包含聚合性基的重复单元,可列举如下的具体例。但是,本发明并不限定于这些具体例。
[化15]
[化16]
[化17]
《<包含酸基的重复单元》>
作为包含酸基的重复单元的酸基,可例示羧酸基、磺酸基、磷酸基,优选为羧酸基、磺酸基,更优选为羧酸基。包含酸基的重复单元中所含有的酸基可仅为一种,也可为两种以上。
当三芳基甲烷多聚体含有包含酸基的重复单元时,相对于所有重复单元,含有具有酸基的重复单元的重复单元的比例优选为1摩尔%~80摩尔%,更优选为10摩尔%~65%摩尔。
《<包含其他碱可溶性基的重复单元》>
作为包含所述酸基以外的碱可溶性基的重复单元,可例示包含酚性羟基等的重复单元。
三芳基甲烷多聚体含有如下的重复单元也优选,所述重复单元为在侧链上具有包含2个~20个未经取代的重复的亚烷氧基链的基的重复单元(以下,有时称为“(b)重复单元”)。
(b)重复单元所具有的亚烷氧基链的重复数优选为2个~10个,更优选为2个~15个,进而更优选为2个~10个。
1个亚烷氧基链由-(CH2)nO-表示,n为整数,n优选为1~10,更优选为1~5,进而更优选为2或3。
包含2个~20个未经取代的重复的亚烷氧基链的基可仅含有一种亚烷氧基链,也可含有两种以上。
(b)重复单元优选为由下述通式表示。
[化18]
(式中,X1表示通过聚合所形成的连结基,L1表示单键或二价的连结基。P表示含有包含重复的亚烷氧基链的基的基)
通式(P)中的X1及L1的含义分别与通式(A)中的X1及L1相同,优选的范围也相同。
P表示含有包含重复的亚烷氧基链的基的基,更优选为含有-包含重复的亚烷氧基链的基-末端原子或末端基。
作为末端原子或末端基,优选为氢原子、烷基、芳基、羟基,更优选为氢原子、碳数1~5的烷基、苯基、羟基,进而更优选为氢原子、甲基、苯基及羟基,特别优选为氢原子。
作为朝色素多聚体中导入碱可溶性基的方法,可参考日本专利特开2013-225112号公报的段落0351的记载,这些的内容可被编入至本说明书中。
当三芳基甲烷多聚体含有包含其他碱可溶性基的重复单元时,相对于所有重复单元,例如优选为1摩尔%~80摩尔%,更优选为10摩尔%~65摩尔%。
另外,相对于所有重复单元,含有包含酸基或其他碱可溶性基的所有碱可溶性基的重复单元的比例例如优选为1摩尔%~80摩尔%,更优选为10摩尔%~65摩尔%。
相对于色素1g,色素所具有的碱可溶性基量优选为0.3mmol~2.0mmol,更优选为0.4mmol~1.5mmol,特别优选为0.5mmol~1.0mmol。
《<其他重复单元>》
三芳基甲烷多聚体也可含有所述重复单元以外的重复单元。具体而言,可例示含有选自内酯、酸酐、酰胺、-COCH2CO-、氰基等显影促进基、长链烷基及环状烷基、芳烷基、芳基、聚环氧烷基、羟基、顺丁烯二酰亚胺基、氨基等亲疏水性调整基等中的至少一种的重复单元。
这些可仅含有一种,也可含有两种以上。
作为导入方法,可列举事先导入至色素结构中的方法、及使具有所述基的单体进行共聚的方法。
当三芳基甲烷多聚体含有其他重复单元时,其比例优选为所有重复单元的40摩尔%~80摩尔%。
表示所述包含酸基的重复单元等、或其他重复单元的具体例,但本发明并不限定于此。
[化19]
[化20]
[化21]
[化22]
[化23]
三芳基甲烷多聚体还优选为含有下述通式(C)所表示的重复单元。
[化24]
通式(C)中,L3表示单键或二价的连结基。DyeIII表示三芳基甲烷结构。m表示0或1。
通式(C)中,L3表示单键或二价的连结基。作为L3所表示的二价连结基,可优选地列举碳数1~30的亚烷基、碳数6~30的亚芳基、杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO2-、-NR-、-CONR-、-O2C-、-SO-、-SO2-及将这些的两个以上连结而形成的连结基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
m表示0或1,但优选为1。
烷基及亚烷基的碳数优选为1~30。上限更优选为25以下,进而更优选为20以下。下限更优选为2以上,进而更优选为3以上。烷基及亚烷基可为直链、分支、环状的任一种。
芳基及亚芳基的碳数优选为6~20,更优选为6~12。
杂环连结基及杂环基优选为5元环或6元环。杂环连结基及杂环基所具有的杂原子优选为氧原子、氮原子及硫原子。杂环连结基及杂环基所具有的杂原子的数量优选为1个~3个。
具有通式(C)所表示的重复单元的色素多聚体可含有所述其他重复单元。另外,可进而含有所述通式(A)所表示的重复单元。
具有通式(C)所表示的重复单元的色素多聚体可通过逐步聚合而合成。所谓逐步聚合,可列举加成聚合(例如二异氰酸基化合物与二醇的反应、二环氧化合物与二羧酸的反应、四羧酸二酐与二醇的反应等)、及缩聚(例如二羧酸与二醇的反应、二羧酸与二胺的反应等)。其中,尤其通过加成聚合反应来合成可使反应条件温和化,且不分解色素骨架,故优选。在逐步聚合中,可应用公知的反应条件。
三芳基甲烷多聚体还优选为由通式(D)所表示者。
[化25]
通式(D)中,L4表示(n+k)价的连结基。n表示2~20的整数,k表示0~20的整数。DyeIV表示三芳基甲烷结构,P表示取代基。n为2以上时,多个DyeIV可相互不同,k为2以上时,多个P可相互不同。n+k表示2~20的整数。
通式(D)中,n优选为2~15,更优选为2~14,进而更优选为2~8,特别优选为2~7,进而更优选为2~6。
n与k的合计优选为2~20,更优选为2~15,进而更优选为2~14,进而更优选为2~8,特别优选为2~7,进而更优选为2~6。
另外,一个多聚体中的n及k分别为整数,但是本发明中,也可含有多个通式(D)中的n、k不同的多聚体。因此,存在本发明的组合物中的n及k的平均值不为整数的情况。
(n+k)价的连结基含有由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子组成的基。
(n+k)价的连结基可列举下述的结构单元或将以下的结构单元组合两个以上而构成的基(也可形成环结构)作为具体例。
[化26]
以下表示(n+k)价的连结基的具体例。但是,本发明中并不限定于这些。另外,还可列举日本专利特开2008-222950号公报的段落号0071~段落号0072中所记载的连结基、日本专利特开2013-029760号公报的段落号0176中所记载的连结基。
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
通式(D)中,P表示取代基。作为取代基,可列举酸基、硬化性基等。作为硬化性基,可列举含有乙烯性不饱和键的基等自由基聚合性基、环状醚基(环氧基、氧杂环丁基)、噁唑啉基、羟甲基等。作为含有乙烯性不饱和键的基,可列举乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等。作为酸基,可列举羧基、磺酸基、磷酸基等。
另外,P所表示的取代基可为具有重复单元的一价的聚合物链。具有重复单元的一价的聚合物链优选为具有源自乙烯基化合物的重复单元的一价的聚合物链。当k为2以上时,k个P可相同也可不同。
当P为具有重复单元的一价的聚合物链,且k为1时,P优选为具有2个~20个(优选为2个~15个,更优选为2个~10个)源自乙烯基化合物的重复单元的一价的聚合物链。另外,当P为具有重复单元的一价的聚合物链,且k为2以上时,k个P的源自乙烯基化合物的重复单元的个数的平均值优选为2个~20个(优选为2个~15个,更优选为2个~10个)。
当P为具有重复单元的一价的聚合物链时,k为1时的P的重复单元的数量、k为2以上时的k个P的重复单元的个数的平均值可通过核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)来求出。
当P为具有重复单元的一价的聚合物链时,作为构成P的重复单元,可列举所述其他重复单元。其他重复单元优选为含有选自具有所述酸基的重复单元及具有硬化性基的重复单元中的一种以上。在含有具有酸基的重复单元的情况下,可提高显影性。在含有具有硬化性基的重复单元的情况下可进一步抑制与其他颜色的混色或显影后的分光变动。
当P含有具有酸基的重复单元时,相对于P的所有重复单元,具有酸基的重复单元的比例优选为10摩尔%~80摩尔%,更优选为10摩尔%~65摩尔%。
当P含有具有硬化性基的重复单元时,相对于P的所有重复单元,具有硬化性基的重复单元的比例优选为10摩尔%~80摩尔%,更优选为10摩尔%~65摩尔%。
通式(D)中,DyeIV表示三芳基甲烷结构。
通式(D)中,DyeIV所表示的三芳基甲烷结构为将三芳基甲烷单量体所具有的任意的氢原子去掉一个以上而成的结构,也可为三芳基甲烷单量体的一部分与L4键结而成者。另外,也可为在主链或侧链含有具有三芳基甲烷结构的重复单元的聚合物链。所述聚合物链若含有三芳基甲烷结构,则并无特别限定,优选为选自(甲基)丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、及(甲基)丙烯酸/苯乙烯系树脂中的一种。作为聚合物链的重复单元,并无特别限定,可列举所述通式(A)所表示的重复单元、所述通式(C)所表示的重复单元等。另外,构成聚合物链的所有重复单元中的具有三芳基甲烷结构的重复单元的合计优选为5摩尔%~60摩尔%,更优选为10摩尔%~50摩尔%,进而更优选为20摩尔%~40摩尔%。
所述聚合物链除具有三芳基甲烷结构的重复单元以外,还可含有所述其他重复单元等。作为其他重复单元,优选为含有选自具有酸基的重复单元及具有硬化性基的重复单元中的一种以上。
当所述聚合物链含有具有硬化性基的重复单元时,相对于聚合物链的所有重复单元100摩尔,具有硬化性基的重复单元的比例例如优选为5摩尔~50摩尔,更优选为10摩尔~40摩尔。
当所述聚合物链含有具有酸基的重复单元时,相对于聚合物链的所有重复单元100摩尔,具有酸基的重复单元的比例例如优选为5摩尔~50摩尔,更优选为10摩尔~40摩尔。
所述通式(D)所表示的多聚体可通过下述方法而合成。
(1)使末端导入有选自羧基、羟基、氨基等的官能基的化合物、与具有三芳基甲烷结构的酰卤、具有三芳基甲烷结构的烷基卤化物、或者具有三芳基甲烷结构的异氰酸酯等进行高分子反应的方法。
(2)使末端导入有碳-碳双键的化合物、与具有三芳基甲烷结构的硫醇化合物进行麦可加成反应的方法。
(3)使末端导入有碳-碳双键的化合物、与具有三芳基甲烷结构的硫醇化合物在自由基产生剂的存在下进行反应的方法。
(4)使末端导入有多个硫醇基的多官能硫醇化合物、与具有碳-碳双键及三芳基甲烷结构的化合物在自由基产生剂的存在下进行反应的方法。
(5)在具有三芳基甲烷结构的硫醇化合物的存在下,使乙烯基化合物进行自由基聚合的方法。
当三芳基甲烷化合物为多聚体时,重量平均分子量优选为1,000~100,000,更优选为5,000~50,000。
三芳基甲烷化合物可单独含有一种、或含有两种以上的组合。
《反荷阴离子》
当三芳基甲烷化合物采用阳离子的形态时,含有反荷阴离子。作为反荷阴离子,并无特别规定,可采用公知的反荷阴离子。反荷阴离子对应于三芳基甲烷化合物所具有的阳离子的数量来决定。
反荷阴离子可与三芳基甲烷化合物位于同一分子内,也可位于同一分子外。所谓反荷阴离子位于同一分子内,是指阳离子与反荷阴离子经由共价键进行键结的情况。
反荷阴离子可仅包含与三芳基甲烷化合物的阳离子部成对的阴离子部,除阴离子部以外,也可具有其他部位。反荷阴离子也可为多聚体(以下,也称为阴离子多聚体)。当三芳基甲烷化合物为多聚体时,反荷阴离子还能够以具有反荷阴离子的重复单元的形式包含于三芳基甲烷化合物多聚体中。
以下,对本发明中所使用的反荷阴离子的例子进行说明。
作为仅包含反荷阴离子的情况,可列举:氟阴离子、氯阴离子、溴阴离子、碘阴离子、氰化物离子、过氯酸根阴离子、硼酸盐阴离子(BF4-等)、pF6-及SbF6-等。
硼酸盐阴离子为由B(R10)4-所表示的基,R10可例示氟原子、氰基、氟化烷基、烷氧基、芳氧基等。
另外,反荷阴离子也可含有选自-SO3 -、-COO-、-PO4 -、由下述通式(A1)所表示的结构及由下述通式(A2)所表示的结构中的至少一种。
通式(A1)
[化31]
(通式(A1)中,R1及R2分别独立地表示-SO2-或-CO-)
通式(A1)中,优选为R1及R2的至少一个表示-SO2-,更优选为R1及R2两者表示-SO2-。
所述通式(A1)更优选为由下述通式(A1-1)表示。
通式(A1-1)
[化32]
(通式(A1-1)中,R1及R2分别独立地表示-SO2-或-CO-。X1及X2分别独立地表示亚烷基或亚芳基)
通式(A1-1)中,R1及R2的含义与通式(A1)中的R1及R2相同,优选的范围也相同。
当X1表示亚烷基时,亚烷基的碳数优选为1~8,更优选为1~6。当X1表示亚芳基时,亚芳基的碳数优选为6~18,更优选为6~12,进而更优选为6。当X1具有取代基时,优选为经氟原子取代。
X2表示亚烷基或亚芳基,优选为亚烷基。亚烷基的碳数优选为1~8,更优选为1~6,进而更优选为1~3,特别优选为1。当X2具有取代基时,优选为经氟原子取代。
通式(A2)
[化33]
(通式(A2)中,R3表示-SO2-或-CO-。R4及R5分别独立地表示-SO2-、-CO-或-CN)
通式(A2)中,优选为R3~R5的至少一个表示-SO2-,更优选为R3~R5的至少两个表示-SO2-。
反荷阴离子的具体例为R-SO3-、R-COO-或R-PO4 -,还可例示R为卤素原子、可由卤素原子取代的烷基、可由卤素原子取代的芳基的情况。
作为含有由所述通式(A1)所表示的基的反荷阴离子的具体例,可例示R1与卤素原子、可由卤素原子取代的烷基、可由卤素原子取代的芳基进行键结的情况。
作为含有由所述通式(A2)所表示的基的反荷阴离子的具体例,可例示R4及R5分别为卤素原子、可由卤素原子取代的烷基、可由卤素原子取代的芳基的情况。
作为其他反荷阴离子的具体例,可列举以下者,但本发明并不限定于这些具体例。
[化34]
[化35]
反荷阴离子可含有自由基聚合性基。
作为反荷阴离子可含有的自由基聚合性基,可列举可通过自由基、酸、热而进行交联的公知的聚合性基。具体而言,可列举(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、乙烯基、环状醚基及羟甲基,优选为选自(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基、乙烯基及环状醚基中的至少一种,更优选为选自(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基及乙烯基中的一种,进而更优选为(甲基)丙烯酰基或苯乙烯基。
反荷阴离子可含有的自由基聚合性基的数量优选为1~3,更优选为1。
另外,自由基聚合性基与所述-SO3 -、-COO-、-PO4 -、由通式(A1)所表示的结构及由通式(A2)所表示的结构之间可直接进行键结,也可经由连结基而进行键结,但优选为经由连结基而进行键结。
含有自由基聚合性基的反荷阴离子例如优选为由下述通式(b)表示。
通式(b)
[化36]
(通式(B)中,P表示自由基聚合性基。L表示单键或二价的连结基。anion表示-SO3 -、-COO-、-PO4 -、由所述通式(A1)所表示的结构及由所述通式(A2)所表示的结构)
通式(b)中,P表示自由基聚合性基,可列举所述自由基聚合性基。
通式(b)中,当L表示二价的连结基时,优选为碳数1~30的亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等)、碳数6~30的亚芳基、杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO-、-NR-、-CONR-、-OC-、-SO-、-SO2-、以及将这些的两个以上组合而成的连结基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
尤其,连结基优选为将碳数1~10的亚烷基(优选为-(CH2)n-(n为1~10的整数))、碳数6~12的亚芳基(优选为亚苯基、亚萘基)、-NH-、-CO-、-O-及-SO2-的两个以上组合而成的二价的连结基。
以下表示含有自由基聚合性基的反荷阴离子的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。
[化37]
含有自由基聚合性基的反荷阴离子的分子量优选为300~1,000,更优选为500~1,000。
当反荷阴离子为多聚体时,反荷阴离子的主旨包含寡聚物,优选为含有包含阴离子部的重复单元的多聚体。作为反荷阴离子为多聚体时的实施形态,可列举其为含有包含三芳基甲烷结构的重复单元与具有反荷阴离子的重复单元的多聚体的形态,和/或除三芳基甲烷化合物以外,含有具有反荷阴离子的重复单元的多聚体的形态。再者,反荷阴离子为多聚体时的三芳基甲烷化合物相当于三芳基甲烷多聚体。
含有多聚体结构的反荷阴离子优选为具有由下述通式(c)和/或下述通式(d)所表示的结构。
通式(c)
[化38]
(通式(c)中,X1表示重复单元的主链。L1表示单键或二价的连结基。anion表示-SO3 -、-COO-、-PO4 -、由所述通式(A1)所表示的结构及由所述通式(A2)所表示的结构)
通式(c)中,X1表示重复单元的主链,通常表示由聚合反应所形成的连结基,例如优选为(甲基)丙烯酸系、苯乙烯系、乙烯基系等。再者,由2个*所表示的部位成为重复单元。
当L1表示二价的连结基时,优选为碳数1~30的亚烷基(亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等)、碳数6~30的亚芳基(亚苯基、亚萘基等)、杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-s-、-C(=O)-、-CO-、-NR-、-CONR-、-OC-、-SO-、-SO2-、以及将这些的两个以上组合而成的连结基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
尤其,L1优选为单键,或将碳数1~10的亚烷基(优选为-(CH2)n-(n为1~10的整数))、碳数6~12的亚芳基(优选为亚苯基、亚萘基)、-NH-、-CO-、-O-及-SO2-的两个以上组合而成的二价的连结基。
作为X1及L1的组合的具体例,可列举所述(XX-1)~(XX-24),但并不限定于这些具体例。再者,阴离子多聚体在(XX-1)~(XX-24)中的由*所表示的部位与所述anion进行连结。
通式(d)
[化39]
(通式(d)中,L2及L3分别独立地表示单键或二价的连结基。anion表示-SO3 -、-COO-、-PO4 -、由所述通式(A1)所表示的结构及由所述通式(A2)所表示的结构)
通式(d)中,当L2及L3表示二价的连结基时,优选为碳数1~30的亚烷基、碳数6~30的亚芳基、杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO-、-NR-、-CONR-、-O2C-、-SO-、-SO2-、以及将这些的两个以上组合而成的连结基。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
L2优选为碳数6~12的亚芳基(特别是亚苯基)。碳数6~30的亚芳基优选为由氟原子取代。
L3优选为包含碳数6~12的亚芳基(特别是亚苯基)与-O-的组合的基,优选为至少一种碳数6~12的亚芳基由氟原子取代。
作为阴离子多聚体的分子量,优选为重量平均分子量为3,000~30,000、且分子量分布以Mw/Mn计为0.8~3.0,更优选为重量平均分子量为5,000~20,000、且分子量分布以Mw/Mn计为1~2.5。
当形成阴离子多聚体时,也可添加链转移剂。作为链转移剂,优选为烷基硫醇,更优选为碳数10以下的烷基硫醇或经醚基·酯基取代的烷基硫醇。尤其,更优选为logP值为5以下的烷基硫醇。
阴离子多聚体中所含有的作为阴离子多聚体的原料的具有自由基聚合性基的阴离子单体化合物的量优选为5%以下,更优选为1%以下。
作为阴离子多聚体中所含有的卤素离子含量,优选为10ppm~3000ppm以下,更优选为10ppm~2000ppm,进而更优选为10ppm~1000ppm。
以下表示阴离子多聚体的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。
[化40]
以下的具体例表示反荷阴离子未解离的状态,当然反荷阴离子解离的状态也为本发明的范围内。
[化41]
[化42]
[化43]
[化44]
[化45]
当反荷阴离子为多聚体时,除具有反荷阴离子的重复单元以外,也可含有其他重复单元。作为其他重复单元,可例示所述三芳基甲烷化合物为多聚体时可含有的其他重复单元,优选的范围的含义也相同。
<(B)在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素>
在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素(以下,也称为色素(B))在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长。另外,色素(B)优选为在波长450nm~500nm的范围内不具有最大吸收波长。
色素(B)的结构并无特别限制,可使用公知的结构,优选为酞菁化合物、花青化合物、方酸内鎓盐化合物、萘醌化合物及偶氮化合物,更优选为酞菁化合物、花青化合物、方酸内鎓盐化合物及偶氮化合物,进而更优选为酞菁化合物、花青化合物及方酸内鎓盐化合物,特别优选为酞菁化合物及方酸内鎓盐化合物,进而更优选为酞菁色素。
尤其当添加具有离子性的化合物(酞菁化合物等)时,可进一步抑制由显影不良或硬化不良所引起的图案缺损。其理由虽然是推断,但推断通过具有离子性的三芳基甲烷化合物与具有离子性的化合物相互作用,可进一步抑制同一分子内的凝聚,并可抑制图案缺损。
色素(B)相对于三芳基甲烷化合物的质量比(在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素的质量/三芳基甲烷化合物的质量)为0.2~1.5,更优选为0.3~1.4,进而更优选为0.4~1.2,特别优选为0.5~0.8。当调配两种以上的色素(B)时,所述合计量成为所述范围。通过设为此种构成,可进一步抑制图案缺损。
另外,三芳基甲烷化合物与最大吸收波长为650nm~750nm的化合物的最大吸收波长的差优选为50nm~200nm,更优选为70nm~180nm,进而更优选为100nm~150nm。
《酞菁化合物》
作为酞菁化合物,优选为由下述通式(PC)所表示的化合物。
通式(PC)
[化46]
通式(PC)中,M表示金属类。R1~R16表示氢原子、卤素原子、烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基及杂环硫基。但是,R1~R16中的至少一个为烷基烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基及杂环硫基。
作为由M所表示的金属类,例如包括Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、及Fe等金属原子,AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金属氯化物,TiO、VO等金属氧化物,以及Si(OH)2等金属氢氧化物,尤其优选为Cu、VO、Zn,更优选为Cu。
当R1~R16表示卤素原子时,卤素原子优选为氯原子、氟原子。
当R1~R16表示烷氧基时,烷氧基的碳数优选为1~18,更优选为1~15,进而更优选为1~12。烷氧基的烷基链的部分优选为直链或支链。烷氧基可具有取代基,取代基优选为乙烯性不饱和键性基,更优选为乙烯基。
当R1~R16表示芳基烷氧基时,芳基烷氧基的碳数优选为7~18,更优选为7~12。
当R1~R16表示杂环烷氧基时,杂环可为单环,也可为多环,另外,可为芳香族,也可为非芳香族。构成杂环的杂原子的数量优选为1~3。杂原子优选为氮原子。
当R1~R16表示烷硫基时,烷硫基的碳数优选为1~18,更优选为1~15,进而更优选为1~12。
当R1~R16表示芳硫基时,芳硫基的碳数优选为6~18,更优选为6~12。
当R1~R16表示杂环硫基时,杂环的含义与所述杂环烷氧基中所说明的杂环相同。
R1~R16优选为R1~R4的1个或2个、R5~R8的1个或2个、R9~R12的1个或2个、R13~R16的1个或2个分别独立地为烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基及杂环硫基,剩余为氢原子或卤素原子。优选为R4、R8、R12及R16为烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基或杂环硫基,剩余为氢原子或卤素原子。特别优选为R4、R8、R12及R16为烷氧基,剩余为氢原子。
另外,还优选为R3、R7、R11及R15为烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基或杂环硫基,剩余为氢原子或卤素原子。
另外,还优选为R1、R4、R5、R8、R9、R12、R13及R16为烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基或杂环硫基,剩余为氢原子或卤素原子。
另外,还优选为R1、R5、R9及R13为烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基或杂环硫基,剩余为氢原子或卤素原子。
另外,还优选为R2、R6、R10及R14为烷氧基、芳基烷氧基、杂环烷氧基、氨基、烷硫基、芳硫基或杂环硫基,剩余为氢原子或卤素原子。
以下表示本发明中所使用的酞菁化合物的例子,但本发明当然不限定于这些例子。
[化47]
[化48]
[化49]
《花青化合物》
作为花青化合物,优选为由下述通式(PM)所表示的化合物。
通式(PM)
[化50]
通式(PM)中,环Z1及环Z2分别独立地表示可具有取代基的杂环。l表示0以上、3以下的整数。X-表示反荷阴离子。
环Z1及环Z2优选为分别独立地为具有取代基的含氮杂环,更优选为具有取代基的含氮缩合复合环,进而更优选为具有取代基的吲哚环。
环Z1及环Z2可列举噁唑、苯并噁唑、噁唑啉、噻唑、噻唑啉、苯并噻唑、假吲哚、苯并假吲哚、1,3-噻二嗪等,优选为苯并假吲哚。环Z1及环Z2可具有的取代基与所述取代基群组A中所列举的取代基相同,优选为碳数1~6的烷基或碳数2~6的烯基,更优选为碳数1~3的烷基或碳数2~4的烯基。
1表示0以上、3以下的整数,优选为1或2,更优选为1。
X-可列举所述三芳基甲烷化合物中所列举的反荷阴离子,优选的范围也相同。X-可与花青化合物的色素骨架进行连结、或者也可与色素多聚体的一部分(高分子链等)进行连结。
通式(PM)优选为由下述通式(PM-2)表示。
通式(PM-2)
[化51]
式中,环Z5及环Z6分别独立地表示可具有取代基的苯环或可具有取代基的萘环,更优选为未经取代的苯环。
Y-表示反荷阴离子。反荷阴离子优选为自所述阴离子中选择。
n表示0以上、3以下的整数,优选的范围与通式(PM-1)中的1相同。
A1及A2分别独立地表示氧原子、硫原子、硒原子、碳原子或氮原子。优选为碳原子、氮原子或硫原子,更优选为碳原子。
R1及R2分别独立地表示可具有取代基的一价的碳数1~20的脂肪族烃基,优选为碳数1~6的烷基或碳数2~6的烯基,更优选为碳数1~3的烷基或碳数2~4的烯基。
R3及R4分别独立地表示一价的碳数1~6的脂肪族烃基、或表示1个R3与1个R4一同形成的二价的碳数2~6的脂肪族烃基,优选为一价的碳数1~6的脂肪族烃基。碳数1~6的脂肪族烃基优选为碳数1~6的烷基,更优选为碳数1~3的烷基,进而更优选为甲基或乙基。
a及b分别独立地表示0以上、2以下的整数。优选为1或2,更优选为2。
以下表示本发明中所使用的花青化合物的例子,但本发明当然不限定于这些例子。
[化52]
[化53]
《方酸内鎓盐化合物》
作为方酸内鎓盐化合物,优选为由通式(K)所表示的化合物。
通式(K)
[化54]
所述通式(K)中,A及B分别独立地表示芳基或杂环基。作为芳基,优选为碳数6~48的芳基,更优选为碳数6~24的芳基,例如可列举苯基、萘基等。作为杂环基,优选为五元环或六元环的杂环基,例如可列举:吡咯基、咪唑基、吡唑基、噻吩基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、三唑-1-基、噻吩基、呋喃基、噻二唑基等。
尤其,A及B优选为具有取代基的芳基,更优选为具有取代基的苯基。取代基优选为羟基及-NR1R2。-NR1R2中的R1及R2优选为碳数6~12的芳基,更优选为苯基。
以下表示本发明中所使用的方酸内鎓盐化合物的例子,但本发明当然不限定于这些例子。
[化55]
[化56]
《萘醌化合物》
作为萘醌化合物,优选为由通式(NQ)所表示的化合物。
[化57]
通式(NQ)中,Ra~Rh分别独立地表示氢原子、卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、烷基、烯基、芳基、杂环基、酰基、烷氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基及氨基。Ra与Rb、Re与Rf、Rd与Re及Rf与Rg可相互连结而形成环。尤其,Ra与Rb优选为氢原子、卤素原子、烷基、烯基、芳基及烷氧基,更优选为氢原子、卤素原子及烯基。Rf与Re优选为氢原子、卤素原子、烷基、烯基、芳基、烷氧基、芳硫基及氨甲酰基,更优选为氢原子、卤素原子、芳硫基及氨甲酰基。Rc、Rd、Rg、Rh优选为氢原子、烷基及芳基,优选为Rc及Rh为氢原子,Rd及Rg为氢原子、烷基及芳基。
以下表示本发明中所使用的萘醌化合物的例子,但本发明当然不限定于这些例子。
[化58]
《偶氮化合物》
作为偶氮化合物,并无特别规定,可例示由下述通式(Az)所表示的化合物。
通式(Az)
[化59]
通式(Az)中,R1~R4分别独立地表示氢原子、卤素原子、烷基、烯基、炔基、芳基、杂环基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨甲酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基,A表示芳基、或杂环基,尤其优选为具有氨基的芳基,更优选为具有氨基的苯基及萘基。
以下表示本发明中所使用的偶氮化合物的例子,但本发明当然不限定于这些例子。另外,还可优选地采用日本专利特开2013-225112号公报的段落号0142~段落号0183中所记载的化合物之中,在规定的范围内具有最大吸收波长的化合物。
[化60]
(B)在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素优选为具有乙烯性不饱和键性基。通过具有乙烯性不饱和键性基,硬化性增加,并可进一步提升耐久性(耐光性、耐热性、耐溶剂性、耐显影液性等)。作为乙烯性不饱和键性基,其含义与所述三芳基甲烷化合物中的乙烯性不饱和键性基相同,优选的范围也相同。
《色素(B)为多聚体的情况》
色素(B)为多聚体也优选。当色素(B)为多聚体时,作为重量平均分子量,优选为2,000~20,000,更优选为6,000~15,000。
另外,色素(B)的重量平均分子量(Mw)与数量平均分子量(Mn)的比[(Mw)/(Mn)]优选为1.0~3.0,更优选为1.6~2.5,特别优选为1.6~2.0。
色素(B)的玻璃化温度(Tg)优选为50℃以上,更优选为100℃以上。另外,利用热重量分析(热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)测定)所得的5%重量减少温度优选为120℃以上,更优选为150℃以上,进而更优选为200℃以上。通过处于所述区域中,当将本发明的组合物应用于彩色滤光器等的制作时,可进一步减少由加热工艺所引起的浓度变化。
当色素(B)为多聚体时,可例示含有由通式(A-1)所表示的重复单元或由通式(C-1)所表示的重复单元的色素多聚体、或由通式(D-1)所表示的色素多聚体,更优选为由通式(D-1)所表示的结构。
《<由通式(A-1)所表示的重复单元>》
通式(A-1)
[化61]
(通式(A-1)中,X1表示形成主链的基,L1表示单键或二价的连结基。DyeI表示色素(B)的色素结构)
以下,对通式(A-1)进行详细说明。
通式(A-1)中,X1表示形成主链的基。即,其是指形成相当于通过聚合反应而形成的主链的重复单元的部分。作为X1,其含义与所述三芳基甲烷化合物的通式(A)中的X1相同,优选为由所述(XX-1)~(XX-24)所表示的连结基,更优选为选自由(XX-1)及(XX-2)所表示的(甲基)丙烯酸系连结链、由(XX-10)~(XX-17)所表示的苯乙烯系连结链、及由(XX-24)所表示的乙烯系连结链,进而更优选为由(XX-1)及(XX-2)所表示的(甲基)丙烯酸系连结链、以及由(XX-11)所表示的苯乙烯系连结链。
通式(A-1)中,L1表示单键或二价的连结基。当L1表示二价的连结基时,作为所述二价的连结基,表示碳数1~30的经取代或未经取代的亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等)、碳数6~30的经取代或未经取代的亚芳基(例如亚苯基、亚萘基等)、经取代或未经取代的杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO2-、-NR-、-CONR-、-O2C-、-SO-、-SO2-、以及将这些的两个以上连结而形成的连结基。L1更优选为单键或亚烷基,更优选为单键或-(CH2)n-(n为1~5的整数)。此处,R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基。
作为L1所表示的二价的连结基,可为能够与DyeI进行离子键结或配位键结的基。在此情况下,可为阴离子性基或阳离子性基的任一种。
作为阴离子性基,可列举-COO-、-PO3H-、-SO3 -、-SO3NH-、-SO3N-CO-等,优选为-COO-、-PO3H-、-SO3 -。
作为阳离子性基,可列举经取代或未经取代的鎓阳离子(例如铵、吡啶鎓、咪唑鎓及鏻等),特别优选为铵阳离子。
当L1具有能够与DyeI进行离子键结或配位键结的基时,L1可与DyeI所具有的阴离子部(-COO-、-SO3 -、-O-等)或阳离子部(所述鎓阳离子或金属阳离子等)进行键结。
通式(A-1)中,DyeI表示所述色素(B)的色素结构。
含有由通式(A-1)所表示的重复单元的色素多聚体例如可通过如下的方法来合成:(1)通过加成聚合来合成具有色素结构的单体的方法,(2)使具有异氰酸酯基、酸酐基或环氧基等高反应性官能基的聚合物与具有可与所述高反应性官能基进行反应的官能基(羟基、一级氨基或二级氨基、羧基等)的色素进行反应的方法。
加成聚合可应用公知的加成聚合(自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合),其中,尤其通过自由基聚合来合成可使反应条件温和化,且不使色素结构分解,故优选。在自由基聚合中,可应用公知的反应条件。
其中,含有由通式(A-1)所表示的重复单元的色素多聚体就耐热性的观点而言,优选为使用具有乙烯性不饱和键性基的色素单量体进行自由基聚合所获得的自由基聚合体。
《<由通式(C-1)所表示的重复单元》>
其次,对由通式(C-1)所表示的色素多聚体进行详细说明。
通式(C-1)
[化62]
(通式(C-1)中,L3表示单键或二价的连结基。DyeIII表示色素(B)的色素结构。m表示0或1)
所述通式(C-1)中,L3表示单键或二价的连结基。作为由L3所表示的二价的连结基,可适宜地列举:碳数1~30的经取代或未经取代的直链亚烷基、分支亚烷基或环状亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等),碳数6~30的经取代或未经取代的亚芳基(例如亚苯基、亚萘基等),经取代或未经取代的杂环连结基,-CH=CH-,-O-,-S-,-NR-(R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基),-C(=O)-,-SO-,-SO2-,及将这些的两个以上连结而形成的连结基。
m表示0或1,优选为1。
以下记载适宜地用作通式(C-1)中的由L3所表示的二价的连结基的具体例,但作为本发明的L3,并不限定于这些具体例。再者,由*所示的部位表示与DyeIII等的连结部位。
[化63]
[化64]
含有由通式(C-1)所表示的重复单元的色素多聚体通过逐步聚合来合成。所谓逐步聚合,可列举:加成聚合(例如二异氰酸基化合物与二醇的反应、二环氧化合物与二羧酸的反应、四羧酸二酐与二醇的反应等)、及缩聚(例如二羧酸与二醇的反应、二羧酸与二胺的反应等)。其中,尤其通过加成聚合反应来合成可使反应条件温和化,且不使色素结构分解,故优选。在逐步聚合中,可应用公知的反应条件。
《<其他重复单元>》
当色素(B)为含有所述通式(A-1)或通式(C-1)的多聚体时,可进而含有其他重复单元。
作为其他重复单元,可例示包含酸基等碱可溶性基的重复单元、包含聚合性基的重复单元等,优选为至少含有包含酸基等碱可溶性基的重复单元。这些重复单元可分别仅含有一种,也可含有两种以上。以下,这些重复单元的详细含义与所述三芳基甲烷多聚体中所述者相同,优选的范围也相同。
相对于所有重复单元,色素(B)中的含有包含酸基或其他碱可溶性基的所有碱可溶性基的重复单元的比例例如优选为1摩尔%~80摩尔%,更优选为10摩尔%~65摩尔%。
另外,相对于色素1g,色素(B)所具有的包含酸基的碱可溶性基量优选为0.3mmol~2.0mmol,更优选为0.4mmol~1.5mmol,特别优选为0.5mmol~1.0mmol。
相对于色素(B)1g,色素(B)所具有的聚合性基量优选为0.1mmol~2.0mmol,更优选为0.2mmol~1.5mmol,特别优选为0.3mmol~1.0mmol。
另外,相对于所有重复单元100摩尔,色素(B)含有具有聚合性基的重复单元的重复单元的比例例如优选为5摩尔~50摩尔,更优选为10摩尔~20摩尔。
《<由通式(D-1)所表示的色素多聚体》>
其次,对由通式(D-1)所表示的色素多聚体进行详细说明。
通式(D-1)
[化65]
(通式(D-1)中,L4表示(n+m)价的连结基。n表示2~20的整数。m表示0~20的整数。DyeIV表示色素结构。W为酸基或具有酸基的基)
通式(D-1)中,n优选为2~15,更优选为3~15,特别优选为3~6。
当n为2以上时,各个DyeIV可相同,也可不同。
通式(D-1)中,m优选为1~15,特别优选为2~6。
W为酸基或具有酸基的基,例如可列举羧基、磺基、膦酰基、膦酰氧基、羧基甲基、1-羧基乙基、2-羧基乙基、1-羧基丙基、3-羧基丙基、4-羧基丁基、5-羧基戊基、6-羧基己基、1,2-二羧基乙基、1,3-二羧基丙基、2,3-二羧基丙基、2-羧基苯基、3-羧基苯基、4-羧基苯基、2,4-二羧基苯基、2,5-二羧基苯基、2-羧基萘基、磺基甲基、4-磺基丁基、2-磺基苯基、3-磺基苯基、膦酰基甲基、膦酰氧基甲基、聚甲基丙烯酸基、聚(甲基丙烯酸基·甲基丙烯酸甲酯基)等,特别优选为具有羧基的基。
当m为2以上时,W可为一种,也可为两种以上。
通式(D-1)中,当n为2时,作为由L4所表示的二价的连结基,可适宜地列举:碳数1~30的经取代或未经取代的亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、亚丁基等)、碳数6~30的经取代或未经取代的亚芳基(例如亚苯基、亚萘基等)、经取代或未经取代的杂环连结基、-CH=CH-、-O-、-S-、-NR-(R分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、或杂环基)、-C(=O)-、-SO-、-SO2-、以及将这些的两个以上连结而形成的连结基。
(n+m)为3以上的(n+m)价的连结基可列举将经取代或未经取代的亚芳基(1,3,5-亚苯基、1,2,4-亚苯基、1,4,5,8-亚萘基等)、杂环连结基(例如1,3,5-三嗪基等)、亚烷基连结基等作为中心母核,并取代有所述二价的连结基所形成的连结基。
尤其,优选为包含碳数1~6的未经取代的亚烷基、-O-、-C(=O)-、-S-的组合的基。
以下,表示由L4所表示的(n+m)价的连结基的具体例,但并不限定于这些具体例。
[化66]
《<其他色素多聚体>》
另外,还可优选地使用如下的化合物,其为日本专利特开2007-277514号公报的权利要求1中记载的由通式(1)所表示的高分子化合物,且A1为在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素,这些的内容可被编入至本说明书中。更具体而言,优选为如下的化合物,其为日本专利特开2007-277514号公报的权利要求1中记载的由通式(1)所表示的高分子化合物,且A1为将选自酞菁化合物、花青化合物、方酸内鎓盐化合物及偶氮化合物中的化合物的1个氢原子去除后的基。
<硬化性化合物>
本发明的组合物含有硬化性化合物。作为硬化性化合物,可例示聚合性化合物、热硬化性化合物、碱可溶性树脂等。这些硬化性化合物的合计量优选为本发明的组合物的固体成分的1质量%~80质量%,更优选为2质量%~30质量%。
<聚合性化合物>
本发明的组合物优选为含有聚合性化合物。
作为聚合性化合物,可使用可通过自由基、酸、热而进行交联的公知的聚合性化合物。例如可列举含有乙烯性不饱和键性基、环状醚(环氧基、氧杂环丁烷)、羟甲基等的聚合性化合物。就感度的观点而言,聚合性化合物可自具有至少一个,优选为两个以上的末端乙烯性不饱和键性基的化合物中适宜选择。其中,优选为四官能以上的多官能聚合性化合物,更优选为五官能以上的多官能聚合性化合物。聚合性化合物优选为自由基聚合性化合物。
此种化合物群组在本发明的产业领域中广为人知,本发明中可无特别限定地使用这些化合物。这些化合物例如可为单体,预聚物,即二聚体、三聚体及寡聚物或这些的混合物以及这些的多聚体等化学形态的任一种。本发明中的聚合性化合物可单独使用一种,也可并用两种以上。聚合性化合物优选为单体。聚合性化合物的分子量优选为100~3000,更优选为200~2000。
更具体而言,作为单体及其预聚物的例子,可列举不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、顺丁烯二酸等)或其酯类、酰胺类、以及这些的多聚体,优选为不饱和羧酸与脂肪族多元醇化合物的酯、及不饱和羧酸与脂肪族多元胺化合物的酰胺类、以及这些的多聚体。另外,还可适宜地使用具有羟基或氨基、巯基等亲核性取代基的不饱和羧酸酯或酰胺类、与单官能或多官能异氰酸酯类或环氧类的加成反应物,或者与单官能或多官能的羧酸的脱水缩合反应物等。另外,具有异氰酸酯基或环氧基等亲电子性取代基的不饱和羧酸酯或酰胺类与单官能或多官能的醇类、胺类、硫醇类的加成反应物,进而,具有卤基或甲苯磺酰氧基等脱离性取代基的不饱和羧酸酯或酰胺类与单官能或多官能的醇类、胺类、硫醇类的取代反应物也适宜。另外,作为其他例,还可使用替换成不饱和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯基醚、烯丙基醚等的化合物群组来代替所述不饱和羧酸。
作为这些的具体的化合物,在本发明中,还可适宜地使用日本专利特开2009-288705号公报的段落号[0095]~段落号[0108]中所记载的化合物。
另外,作为聚合性化合物,具有至少一个可进行加成聚合的亚乙基、且在常压下具有100℃以上的沸点的含有乙烯性不饱和基的化合物也优选。作为所述化合物的例子,可列举:聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等单官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;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、在甘油或三羟甲基乙烷等多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而成者,如日本专利特公昭48-41708号公报、日本专利特公昭50-6034号公报、日本专利特开昭51-37193号公报中所记载的(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯类,日本专利特开昭48-64183号公报、日本专利特公昭49-43191号公报、日本专利特公昭52-30490号公报中所记载的聚酯丙烯酸酯类,作为环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯类等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、以及这些的混合物。
还可列举使多官能羧酸与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环状醚基与乙烯性不饱和基的化合物进行反应而获得的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
另外,作为其他优选的聚合性化合物,还可使用日本专利特开2010-160418号公报、日本专利特开2010-129825号公报、日本专利第4364216号说明书等中所记载的具有芴环、且具有二官能以上的乙烯性不饱和基的化合物,卡多树脂(cardo resin)。
另外,作为在常压下具有100℃以上的沸点、且具有至少一个可进行加成聚合的乙烯性不饱和基的化合物,日本专利特开2008-292970号公报的段落号[0254]~段落号[0257]中所记载的化合物也适宜。
除所述以外,还可适宜地使用由下述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的自由基聚合性单体。再者,式中,当T为氧化烯基时,碳原子侧的末端与R键结。
[化67]
[化68]
在所述通式中,n为0~14,m为1~8。一分子内存在多个的R、T彼此可相同,也可不同。
在由所述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的各聚合性化合物中,存在多个的R的至少一个表示由-OC(=O)CH=CH2、或-OC(=O)C(CH3)=CH2所表示的基。
在本发明中,作为由所述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的聚合性化合物的具体例,还可适宜地使用日本专利特开2007-269779号公报的段落号0248~段落号0251中所记载的化合物。
另外,在日本专利特开平10-62986号公报中作为通式(1)及通式(2)且与其具体例一同记载的如下化合物也可用作聚合性化合物,所述化合物是在所述多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。
其中,作为聚合性化合物,优选为二季戊四醇三丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)D-330;日本化药制造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)D-320;日本化药制造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)D-310;日本化药制造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)DPHA,日本化药制造)、亚乙氧基改性二季戊四醇六丙烯酸酯(市售品为A-DPH-12E;新中村化学制造)、以及这些的(甲基)丙烯酰基介于乙二醇、丙二醇残基之间的结构。还可使用这些的寡聚物型。
作为聚合性化合物,也可为多官能单体,且具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。如上所述,若乙烯性化合物为如混合物的情况具有未反应的羧基的化合物,则可直接利用所述乙烯性化合物,在必要时,也可使所述乙烯性化合物的羟基与非芳香族羧酸酐进行反应来导入酸基。在此情况下,作为所使用的非芳香族羧酸酐的具体例,可列举四氢邻苯二甲酸酐、烷基化四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基化六氢邻苯二甲酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐。
在本发明中,具有酸基的单体为脂肪族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,优选为使脂肪族多羟基化合物的未反应的羟基与非芳香族羧酸酐进行反应而具有酸基的多官能单体,特别优选为在所述酯中,脂肪族多羟基化合物为季戊四醇和/或二季戊四醇者。作为市售品,例如可列举作为东亚合成制造的多元酸改性丙烯酸寡聚物的M-510、M-520等。
这些单体可单独使用一种,但因在制造方面难以使用单一的化合物,故也可将两种以上混合使用。另外,视需要,也可并用不具有酸基的多官能单体与具有酸基的多官能单体作为单体。
具有酸基的多官能单体的优选的酸价为0.1mgKOH/g~40mgKOH/g,特别优选为5mgKOH/g~30mgKOH/g。若多官能单体的酸价过低,则显影溶解特性下降,若过高,则制造或处理变得困难且光聚合性能下降,像素的表面平滑性等硬化性欠佳。因此,当并用两种以上酸基不同的多官能单体时、或者当并用不具有酸基的多官能单体时,优选为以使所有多官能单体的酸价处于所述范围内的方式进行调整。
另外,作为聚合性化合物,含有具有源自己内酯的直链酯结构的多官能性单量体也为优选的形态。
作为具有源自己内酯的直链酯结构的多官能性单量体,只要其分子内具有源自己内酯的直链酯结构,则并无特别限定,例如可列举通过将三羟甲基乙烷、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、三羟甲基三聚氰胺等多元醇与(甲基)丙烯酸及ε-己内酯加以酯化而获得的ε-己内酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,优选为由下述通式(Z-1)所表示的具有源自己内酯的直链酯结构的多官能性单量体。
[化69]
通式(Z-1)中,6个R均为由下述通式(Z-2)所表示的基、或者6个R中的1个~5个为由下述通式(Z-2)所表示的基,剩余为由下述通式(Z-3)所表示的基。
[化70]
通式(Z-2)中,R1表示氢原子或甲基,m表示1或2的数,“*”表示结合键。
[化71]
通式(Z-3)中,R1表示氢原子或甲基,“*”表示结合键。
此种具有源自己内酯的直链酯结构的多官能性单量体例如作为卡亚拉得(KAYARAD)DPCA系列而由日本化药市售,可列举:DPCA-20(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=1、由式(Z-2)所表示的基的数量=2、R1均为氢原子的化合物)、DPCA-30(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=1、由(Z-2)所表示的基的数量=3、R1均为氢原子的化合物)、DPCA-60(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=1、由式(Z-2)所表示的基的数量=6、R1均为氢原子的化合物)、DPCA-120(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=2、由式(Z-2)所表示的基的数量=6、R1均为氢原子的化合物)等。
在本发明中,具有源自己内酯的直链酯结构的多官能性单量体可单独使用、或者将两种以上混合使用。
另外,作为本发明中的特定单体,选自由下述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物的群组中的至少一种也优选。
[化72]
所述通式(Z-4)及通式(Z-5)中,E分别独立地表示-((CH2)yCH2O)-、或-((CH2)yCH(CH3)O)-,y分别独立地表示0~10的整数,X分别独立地表示丙烯酰基、甲基丙烯酰基、氢原子、或羧基。
所述通式(Z-4)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的合计为3个或4个,m分别独立地表示0~10的整数,各m的合计为0~40的整数。其中,当各m的合计为0时,X中的任一个为羧基。
所述通式(Z-5)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的合计为5个或6个,n分别独立地表示0~10的整数,各n的合计为0~60的整数。其中,当各n的合计为0时,X中的任一个为羧基。
所述通式(Z-4)中,m优选为0~6的整数,更优选为0~4的整数。另外,各m的合计优选为2~40的整数,更优选为2~16的整数,特别优选为4~8的整数。
所述通式(Z-5)中,n优选为0~6的整数,更优选为0~4的整数。
另外,各n的合计优选为3~60的整数,更优选为3~24的整数,特别优选为6~12的整数。
另外,通式(Z-4)或通式(Z-5)中的-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-优选为氧原子侧的末端与X键结的形态。
由所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可单独使用一种,也可并用两种以上。尤其,优选为在通式(Z-5)中,6个X均为丙烯酰基的形态。
另外,作为由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物在聚合性化合物中的总含量,优选为20质量%以上,更优选为50质量%以上。
由所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可由作为从前公知的步骤的如下的步骤来合成:通过使季戊四醇或二季戊四醇与环氧乙烷或环氧丙烷进行开环加成反应来使开环骨架键结的步骤、以及使开环骨架的末端羟基与例如(甲基)丙烯酰氯进行反应来导入(甲基)丙烯酰基的步骤。各步骤是广为人知的步骤,本领域从业人员可容易地合成由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物。
由所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物之中,更优选为季戊四醇衍生物和/或二季戊四醇衍生物。
具体而言,可列举由下述式(a)~式(f)所表示的化合物(以下,也称为“例示化合物(a)~例示化合物(f)”),其中,优选为例示化合物(a)、例示化合物(b)、例示化合物(e)、例示化合物(f)。
[化73]
[化74]
作为由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的聚合性化合物的市售品,例如可列举:沙多玛(Sartomer)制造的作为具有4个亚乙氧基链的四官能丙烯酸酯的SR-494、日本化药制造的作为具有6个亚戊氧基链的六官能丙烯酸酯的DPCA-60、作为具有3个异亚丁氧基链的三官能丙烯酸酯的TPA-330等。
另外,作为聚合性化合物,如日本专利特公昭48-41708号公报、日本专利特开昭51-37193号公报、日本专利特公平2-32293号公报、日本专利特公平2-16765号公报中所记载的丙烯酸氨基甲酸酯类,或日本专利特公昭58-49860号公报、日本专利特公昭56-17654号公报、日本专利特公昭62-39417号公报、日本专利特公昭62-39418号公报中记载的具有环氧乙烷系骨架的氨基甲酸酯化合物类也适宜。进而,通过使用日本专利特开昭63-277653号公报、日本专利特开昭63-260909号公报、日本专利特开平1-105238号公报中所记载的分子内具有氨基结构或硫化物结构的加成聚合性化合物类作为聚合性化合物,可获得感光速度非常优异的硬化性组合物。
作为聚合性化合物的市售品,可列举:氨基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(山阳国策纸浆(Sanyo Kokusaku Pulp)制造),UA-7200(新中村化学公司制造),DPHA-40H(日本化药制造),UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共荣制造)等。
作为环状醚(环氧基、氧杂环丁烷),例如作为具有环氧基者,可列举作为双酚A型环氧树脂的JER-827、JER-828、JER-834、JER-1001、JER-1002、JER-1003、JER-1055、JER-1007、JER-1009、JER-1010(以上,日本环氧树脂(Japan Epoxy Resins)制造),艾比克隆(EPICLON)860、艾比克隆(EPICLON)1050、艾比克隆(EPICLON)1051、艾比克隆(EPICLON)1055(以上,迪爱生(DIC)制造)等,作为双酚F型环氧树脂的JER-806、JER-807、JER-4004、JER-4005、JER-4007、JER-4010(以上,日本环氧树脂制造),艾比克隆(EPICLON)830、艾比克隆(EPICLON)835(以上,迪爱生制造),LCE-21、RE-602S(以上,日本化药制造)等,作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂的JER-152、JER-154、JER-157S70、JER-157S65(以上,日本环氧树脂制造),艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-770、艾比克隆(EPICLON)N-775(以上,迪爱生制造)等,作为甲酚酚醛清漆型环氧树脂的艾比克隆(EPICLON)N-660、艾比克隆(EPICLON)N-665、艾比克隆(EPICLON)N-670、艾比克隆(EPICLON)N-673、艾比克隆(EPICLON)N-680、艾比克隆(EPICLON)N-690、艾比克隆(EPICLON)N-695(以上、迪爱生制造),EOCN-1020(以上,日本化药制造),作为脂肪族环氧树脂的艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4085S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4088S(以上,艾迪科制造),赛罗西德(Celloxide)2021P、赛罗西德(Celloxide)2081、赛罗西德(Celloxide)2083、赛罗西德(Celloxide)2085、EHPE-3150(2,2-双(羟基甲基)-1-丁醇的1,2-环氧基-4-(2-环氧乙烷基)环己烷加合物)、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、艾波利得(EPOLEAD)PB 4700(以上,大赛璐(Daicel)化学工业制造),丹纳考尔(Denacol)EX-211L、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上,长濑化成(Nagase chemteX)制造),艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4000S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4003S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4010S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4011S(以上,艾迪科制造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,艾迪科制造),JER-1031S(日本环氧树脂制造)等。此种聚合性化合物适合于利用干式蚀刻法来形成图案的情况。
这些聚合性化合物的结构、单独使用或并用、添加量等使用方法的详细情况可结合组合物的最终的性能设计而任意地设定。例如,就感度的观点而言,优选为每1分子的不饱和基含量多的结构,在多数情况下,优选为二官能以上。另外,就提高由组合物所形成的硬化膜的强度的观点而言,三官能以上的聚合性化合物为宜,进而,通过并用官能基数不同·聚合性基不同(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯系化合物、乙烯基醚系化合物)者,而调节感度与强度两者的方法也有效。进而,并用三官能以上且环氧乙烷链长不同的聚合性化合物就可调节组合物的显影性、获得优异的图案形成能力的观点而言优选。
另外,对于与组合物中所含有的其他成分(例如光聚合引发剂、被分散体、碱可溶性树脂等)的相容性、分散性而言,聚合性化合物的选择·使用法也是重要的因素,例如,有时可通过使用低纯度化合物或并用两种以上来提升相容性。另外,就提升与支撑体等的硬质表面的密接性的观点而言,还可选择特定的结构。
相对于组合物中的总固体成分,本发明的组合物中的聚合性化合物的含量优选为0.1质量%~70质量%,更优选为1质量%~50质量%,进而更优选为2质量%~30质量%。
本发明的组合物可仅含有一种聚合性化合物,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<光聚合引发剂>
当本发明的组合物含有聚合性化合物时,优选为进而含有光聚合引发剂。
作为所述光聚合引发剂,只要具有使所述聚合性化合物的聚合开始的能力,则并无特别限制,可自公知的光聚合引发剂中适宜选择。例如,优选为对于紫外线区域至可见光线具有感光性者。另外,可为与经光激发的增感剂产生某种作用,而生成活性自由基的活性剂,也可为如对应于单体的种类而使阳离子聚合开始的引发剂。
另外,所述光聚合引发剂优选为含有至少一种如下的化合物,所述化合物在约300nm~800nm(更优选为330nm~500nm)的范围内至少具有约50的分子吸光系数。
作为所述光聚合引发剂,例如可列举:卤化烃衍生物(例如具有三嗪骨架者、具有噁二唑骨架者等)、酰基氧化膦等酰基膦化合物、六芳基联咪唑、肟衍生物等肟化合物、有机过氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、酮肟醚、氨基苯乙酮化合物、羟基苯乙酮等,优选为肟化合物。
另外,就曝光感度的观点而言,优选为选自由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、茂金属化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚体、鎓化合物、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-铁络合物及其盐、卤甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物所组成的群组中的化合物。
更优选为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、三烯丙基咪唑二聚体、三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物、鎓化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,特别优选为选自由三卤甲基三嗪化合物、α-氨基酮化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑化合物、二苯甲酮化合物、三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物所组成的群组中的至少一种化合物。另外,三芳基咪唑化合物也可为与苯并咪唑的混合物。
具体而言,作为三卤甲基三嗪化合物,可例示以下的化合物。再者,Ph为苯基。
[化75]
作为三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物,可例示以下的化合物。
[化76]
作为三卤甲基三嗪化合物,也可使用市售品,例如也可使用TAZ-107(绿化学(Midori Kagaku)制造)。
尤其,当将本发明的组合物用于固态摄影元件所具备的彩色滤光器的制作时,因需要以尖锐的形状形成微细的图案,故重要的是硬化性且无残渣地对未曝光部进行显影。就此种观点而言,特别优选为使用肟化合物作为光聚合引发剂。尤其,当在固态摄影元件中形成微细的图案时,将步进式曝光用于硬化用曝光,但所述曝光机有时因卤素而受损,必须将光聚合引发剂的添加量也抑制得低,因此若考虑这些方面,则在如固态摄影元件形成微细图案时,作为光聚合引发剂,特别优选为使用肟化合物。
作为所述具有三嗪骨架的卤化烃系化合物,例如可列举:若林等著,《日本化学学会通报(Bull Chem.Soc.Japan)》,42,2924(1969)中记载的化合物,英国专利第1388492号说明书中记载的化合物,日本专利特开昭53-133428号公报中记载的化合物,德国专利第3337024号说明书中记载的化合物,F.C.谢弗(F.C.Schaefer)等的《有机化学期刊(J.Org.Chem.)》;29,1527(1964)中记载的化合物,日本专利特开昭62-58241号公报中记载的化合物,日本专利特开平5-281728号公报中记载的化合物,日本专利特开平5-34920号公报中记载的化合物,美国专利第4212976号说明书中所记载的化合物,尤其可列举日本专利特开2013-077009号公报的段落号0075中所记载的化合物等。
另外,作为所述以外的光聚合引发剂,可例示吖啶衍生物。具体而言,可列举日本专利特开2013-077009号公报的段落号0076中所记载的化合物等,这些的内容可被编入至本说明书中。
作为所述酮化合物,例如可列举日本专利特开2013-077009号公报的段落号0077中所记载的化合物等,这些的内容可被编入至本说明书中。
作为光聚合引发剂,还可适宜地使用羟基苯乙酮化合物、氨基苯乙酮化合物、及酰基膦化合物。更具体而言,例如还可使用日本专利特开平10-291969号公报中所记载的氨基苯乙酮系引发剂、日本专利第4225898号公报中所记载的酰基氧化膦系引发剂。
作为羟基苯乙酮系引发剂,可使用艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-184、达罗卡(DAROCUR)(注册商标)-1173、艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-500、艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-2959、艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-127(商品名:均为巴斯夫(BASF)制造)。作为氨基苯乙酮系引发剂,可使用作为市售品的艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-907、艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-369、及艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-379(商品名:均为巴斯夫制造)。作为氨基苯乙酮系引发剂,还可使用吸收波长与365nm或405nm等的长波光源匹配的日本专利特开2009-191179号公报中所记载的化合物。另外,作为酰基膦系引发剂,可使用作为市售品的艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-819或达罗卡(DAROCUR)(注册商标)-TPO(商品名:均为巴斯夫制造)。
作为光聚合引发剂,更优选为可列举肟化合物。作为肟化合物的具体例,可使用日本专利特开2001-233842号公报中记载的化合物、日本专利特开2000-80068号公报中记载的化合物、日本专利特开2006-342166号公报中记载的化合物。
作为可适宜地用作本发明中的光聚合引发剂的肟衍生物等肟化合物,例如可列举:3-苯甲酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-丙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚氨基戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨基丁烷-2-酮、以及2-乙氧基羰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。
作为肟化合物,可列举:《英国化学会志,柏尔金汇刊II(J.C.S.Perkin II)》(1979年)pp.1653-1660、《英国化学会志,柏尔金汇刊II》(1979年)pp.156-162、《光聚合物科学与技术杂志(Journal of Photopolymer Science and Technology)》(1995年)pp.202-232、日本专利特开2000-66385号公报中记载的化合物、日本专利特开2000-80068号公报、日本专利特表2004-534797号公报、日本专利特开2006-342166号公报的各公报中所记载的化合物等。
市售品还可适宜地使用艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-OXE01(巴斯夫制造)、艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-OXE02(巴斯夫制造)。
作为肟化合物,还可使用强力(TRONLY)TR-PBG-304、强力(TRONLY)TR-PBG-309、强力(TRONLY)TR-PBG-305(常州强力电子新材料有限公司(CHANGZHOU TRONLY NEWELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD)制造),艾迪科阿克尔(Adeka Arkls)NCI-831、艾迪科阿克尔(Adeka Arkls)NCI-930(艾迪科制造)等市售品。
另外,作为所述记载以外的肟化合物,也可使用咔唑的N位上连结有肟的日本专利特表2009-519904号公报中所记载的化合物、二苯甲酮部位上导入有杂取代基的美国专利第7626957号公报中所记载的化合物、色素部位上导入有硝基的日本专利特开2010-15025号公报及美国专利公开2009-292039号中记载的化合物、国际公开专利2009-131189号公报中所记载的酮肟化合物、同一分子内含有三嗪骨架与肟骨架的美国专利7556910号公报中所记载的化合物、在405nm下具有最大吸收且对于g射线光源具有良好的感度的日本专利特开2009-221114号公报中记载的化合物等。
优选为可进而适宜地使用日本专利特开2007-231000号公报、及日本专利特开2007-322744号公报中所记载的环状肟化合物。环状肟化合物之中,尤其日本专利特开2010-32985号公报、日本专利特开2010-185072号公报中所记载的在咔唑色素中进行缩环而成的环状肟化合物具有高光吸收性,就高感度化的观点而言优选。
另外,在肟化合物的特定部位具有不饱和键的日本专利特开2009-242469号公报中所记载的化合物还可通过使活性自由基自聚合惰性自由基中再生而达成高感度化,可适宜地使用。
特别优选为可列举日本专利特开2007-269779号公报中所示的具有特定取代基的肟化合物、或日本专利特开2009-191061号公报中所示的具有硫代芳基的肟化合物。
具体而言,作为光聚合引发剂的肟化合物优选为由下述通式(OX-1)所表示的化合物。再者,肟的N-O键可为(E)体的肟化合物,也可为(Z)体的肟化合物,也可为(E)体与(Z)体的混合物。
[化77]
通式(OX-1)中,R及B分别独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基,Ar表示芳基。
通式(OX-1)中,作为由R所表示的一价的取代基,优选为一价的非金属原子团。
作为一价的非金属原子团,可列举:烷基、芳基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂环基、烷硫基羰基、芳硫基羰基等。另外,这些基也可具有一个以上的取代基。另外,所述取代基也可由其他取代基进一步取代。
作为取代基,可列举: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、芳基等。
肟化合物是在350nm~500nm的波长区域中具有最大吸收波长者,优选为在360nm~480nm的波长区域中具有最大吸收波长者,特别优选为365nm及405nm中的吸光度高的肟化合物。
就感度的观点而言,肟化合物在365nm或405nm中的摩尔吸光系数优选为1,000~300,000,更优选为2,000~300,000,特别优选为5,000~200,000。
化合物的摩尔吸光系数可使用公知的方法来测定,具体而言,例如优选为利用紫外可见分光光度计(瓦里安(Varian)公司制造的卡里(Carry)-5分光光度计(spectrophotometer)),并利用乙酸乙酯溶媒,以0.01g/L的浓度进行测定。
以下表示可适宜地使用的肟化合物的具体例(C-4)~具体例(C-13),但本发明并不限定于这些具体例。
[化78]
[化79]
本发明还可使用具有氟原子的肟化合物作为光聚合引发剂。作为具有氟原子的肟化合物的具体例,可列举日本专利特开2010-262028号公报记载的化合物,日本专利特表2014-500852号公报记载的化合物24、化合物36~化合物40,日本专利特开2013-164471号公报记载的化合物(C-3)等。将所述内容编入至本说明书中。
肟化合物是在350nm~500nm的波长区域中具有最大吸收波长者,优选为在360nm~480nm的波长区域中具有最大吸收波长者,特别优选为365nm及405nm中的吸光度高的肟化合物。
当本发明的组合物含有光聚合引发剂时,相对于组合物的总固体成分,光聚合引发剂的含量优选为0.1质量%以上、50质量%以下,更优选为0.5质量%以上、30质量%以下,进而更优选为1质量%以上、20质量%以下。在所述范围内,可获得更良好的感度与图案形成性。
本发明的组合物可仅含有一种光聚合引发剂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<热硬化性化合物>
作为热硬化性化合物,例如可使用具有热硬化性官能基的化合物。所谓热硬化性化合物,是指通过加热而可进行膜硬化者,通常是指通过180℃以上的加热而进行硬化的化合物。
作为热硬化性官能基,例如优选为具有选自环氧基、羟甲基、烷氧基甲基、酰氧基甲基、异氰酸酯基、乙烯基醚基、及巯基中的至少一个基者。作为热硬化性化合物,更优选为在一分子内具有两个以上的热硬化性官能基者,进而更优选为在1分子内具有两个以上的环氧基的化合物。
另外,热硬化性化合物可列举环氧系化合物、三聚氰胺系化合物(例如烷氧基甲基化三聚氰胺化合物、酰氧基甲基化三聚氰胺化合物)、脲系化合物(例如烷氧基甲基化脲化合物、酰氧基甲基化脲化合物)、酚系化合物(例如羟基甲基化酚系化合物或烷氧基甲基化酚系化合物或树脂、及烷氧基甲醚化酚化合物)等作为优选例,更优选为环氧系化合物、三聚氰胺系化合物,进而更优选为环氧系化合物。
本热硬化性化合物可为低分子化合物(例如分子量未满2000,进而分子量未满1000),也可为高分子化合物(例如分子量为1000以上,在聚合物的情况下,重量平均分子量为1000以上)的任一者。在本发明中,优选为分子量为1000以上者,更优选为分子量为2000~100000者。在本发明中,特别优选为在1分子中具有两个以上的环氧基、且分子量为1000以上的化合物。
作为这些化合物的具体例,可例示日本专利特开2014-089408号公报的段落0085~段落0125中所记载的化合物,这些的内容可被编入至本说明书中。另外,还可例示所述聚合性化合物之中,相当于热硬化性化合物者作为本发明的热硬化性化合物的优选例。
<三芳基甲烷化合物及色素(B)以外的其他着色剂>
本发明的组合物可含有三芳基甲烷化合物及色素(B)以外的其他着色剂。作为其他着色剂,优选为在500nm~600nm的范围内具有最大吸收波长的色素(以下,也称为色素(C))。可调整490nm~510nm的透过率,且画质提升。
作为色素(C),可例示呫吨色素、二吡咯亚甲基色素、蒽醌色素,优选为呫吨色素。这些色素可为单量体,也可为多聚体。
呫吨色素优选为由以下述式(J)所表示的呫吨化合物表示。
[化80]
式(J)中,R81、R82、R83及R84分别独立地表示一价的取代基,R85分别独立地表示一价的取代基,m表示0~5的整数。X-表示反荷阴离子。当不存在X-时,R81~R85的至少一个含有阴离子。
式(J)中,R81~R85优选为分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子或烷基,进而更优选为烷基。当不存在X-时,R81~R85的至少一个含有阴离子。当R81~R85的至少一个含有阴离子时,作为阴离子,可列举所述三芳基甲烷化合物中所说明的结构,优选的范围也相同。
烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~5,进而更优选为1~3。烷基可为直链状、分支状及环状的任一种,优选为直链状或分支状。烷基优选为未经取代。
芳基的碳数优选为6~18,更优选为6~12,进而更优选为6。
式(J)中,m优选为1~3的整数,更优选为1或2。
式(J)中,X-表示反荷阴离子。反荷阴离子的含义与所述三芳基甲烷化合物中所说明的反荷阴离子相同,优选的范围也相同。
当呫吨色素为多聚体时,优选为R81~R85的任一者与多聚体的其他部位进行键结,更优选为经由R85而与多聚体的其他部位进行键结。
以下表示呫吨化合物的具体例,但本发明并不限定于此。
[表1]
[表2]
[化81]
[化82]
作为二吡咯亚甲基色素,优选为由下述通式(I)所表示的二吡咯亚甲基色素。
[化83]
通式(I)
通式(I)中,R1、R2、R3、R4、R5、及R6分别独立地表示氢原子、或一价的取代基,R7表示氢原子、卤素原子、烷基、芳基、或杂环基。这些取代基的说明可参考日本专利特开2014-132348号公报的段落0047~段落0056的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
当二吡咯亚甲基色素为多聚体时,优选为R1~R7的任一者与多聚体的其他部位进行键结,更优选为经由R3而与多聚体的其他部位进行键结。
其次,对形成二吡咯亚甲基系金属络合化合物的金属原子或金属化合物进行说明。
作为金属或金属化合物,只要是可形成络合物的金属原子或金属化合物,则可为任何金属原子或金属化合物,包括二价的金属原子、二价的金属氧化物、二价的金属氢氧化物、或二价的金属氯化物。例如除Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、B等以外,还包括AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金属氯化物,TiO、VO等金属氧化物,Si(OH)2等金属氢氧化物。
这些之中,就络合物的稳定性、分光特性、耐热性、耐光性、及制造适应性等的观点而言,优选为Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、B、或VO,更优选为Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、B、或VO,最优选为Fe、Zn、Cu、Co、B、或VO(V=O)。这些之中,特别优选为Zn。
二吡咯亚甲基色素例如可列举下述化合物。二吡咯亚甲基色素的详细情况可参考日本专利特开2014-132348号公报的段落0045~段落0095的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
[化84]
色素(C)优选为含有乙烯性不饱和基、和/或为多聚体。
当色素(C)含有乙烯性不饱和基时,其详细情况可例示在所述三芳基甲烷单量体具有乙烯性不饱和基时的记载中,将三芳基甲烷替换成在500nm~600nm的范围内具有最大吸收波长的色素结构的化合物作为优选例。例如,在由所述通式(I)所表示的二吡咯亚甲基色素的情况下,优选为R3含有乙烯性不饱和基。
当色素(C)为多聚体时,优选为含有包含色素结构的重复单元的多聚体,更优选为在所述三芳基甲烷多聚体中所说明的由通式(A)所表示的重复单元中,含有在500nm~600nm的范围内具有最大吸收波长的色素结构作为Dye的多聚体。
另外,在所述三芳基甲烷多聚体中所说明的通式(D)中,还优选为含有在500nm~600nm的范围内具有最大吸收波长的色素结构作为DyeIV的多聚体。
作为所述色素结构,优选为源自呫吨化合物的色素结构或源自二吡咯亚甲基化合物的色素结构,更优选为源自由通式(J)所表示的呫吨化合物的色素结构,且优选为经由通式(J)中的R85或通式(I)中的R3而与所述三芳基甲烷多聚体中所说明的由通式(A)所表示的重复单元的L1、或者所述三芳基甲烷多聚体中所说明的通式(D)的L4进行键结。
当色素(C)为多聚体时,除包含色素结构的重复单元以外,也可含有其他重复单元。具体而言,可例示包含酸基等碱可溶性基的重复单元、包含聚合性基的重复单元等,优选为至少含有包含酸基等碱可溶性基的重复单元。这些重复单元可分别仅含有一种,也可含有两种以上。这些重复单元的详细含义与所述三芳基甲烷多聚体中所述的包含酸基等碱可溶性基的重复单元、包含聚合性基的重复单元等的记载相同,优选的范围的含义也相同。
以下列举色素(C)为多聚体时的具体例。
[化85]
相对于三芳基甲烷化合物,本发明的组合物中的色素(C)的含量优选为5质量%~100质量%,更优选为20质量%~60质量%。
相对于色素(B),本发明的组合物中的色素(C)的含量优选为5质量%~100质量%,更优选为10质量%~80质量%。
本发明的组合物可仅含有一种色素(C),也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<三芳基甲烷化合物、色素(B)及色素(C)以外的其他着色剂>
在不脱离本发明的主旨的范围内,本发明的组合物也可含有其他颜料和/或染料作为三芳基甲烷化合物、色素(B)及色素(C)以外的其他着色剂。但是,还可设为实质上不含三芳基甲烷化合物、色素(B)及色素(C)以外的其他着色剂的构成。所谓实质上不含,是指例如为所有着色剂的1质量%以下。
作为颜料,可使用从前公知的各种无机颜料或有机颜料,优选为使用有机颜料。作为所述颜料,优选为透过率高。
作为无机颜料,可列举碳黑、钛黑等黑色颜料,由金属氧化物、金属络合盐等所表示的金属化合物,具体而言,可列举:铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等的金属氧化物,及所述金属的复合氧化物。
作为有机颜料,例如可列举如下颜料等:
C.I.颜料黄11、C.I.颜料黄24、C.I.颜料黄31、C.I.颜料黄53、C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄99、C.I.颜料黄108、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄147、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄151、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄155、C.I.颜料黄167、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185、C.I.颜料黄199;
C.I.颜料橙36、C.I.颜料橙38、C.I.颜料橙43、C.I.颜料橙71;
C.I.颜料红81、C.I.颜料红105、C.I.颜料红122、C.I.颜料红149、C.I.颜料红150、C.I.颜料红155、C.I.颜料红171、C.I.颜料红175、C.I.颜料红176、C.I.颜料红177、C.I.颜料红179、C.I.颜料红209、C.I.颜料红220、C.I.颜料红224、C.I.颜料红242、C.I.颜料红254、C.I.颜料红255、C.I.颜料红264、C.I.颜料红270;
C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫32、C.I.颜料紫39;
C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝2、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝66;
C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿37、C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿59;
C.I.颜料棕25、C.I.颜料棕28;
C.I.颜料黑1。
作为可优选地用于本发明中的颜料,可列举以下的颜料。但是,本发明并不限定于这些颜料。
C.I.颜料黄11、C.I.颜料黄24、C.I.颜料黄108、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄151、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄167、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185;
C.I.颜料橙36、C.I.颜料橙71;
C.I.颜料红122、C.I.颜料红150、C.I.颜料红171、C.I.颜料红175、C.I.颜料红177、C.I.颜料红209、C.I.颜料红224、C.I.颜料红242、C.I.颜料红254、C.I.颜料红255、C.I.颜料红264;
C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫32;
C.I.颜料蓝15∶1、C.I.颜料蓝15∶3、C.I.颜料蓝15∶6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝66;
C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿37、C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿59;
C.I.颜料黑1。
这些有机颜料可单独使用、或者为了分光的调整或提升色纯度而将各种有机颜料组合使用。
以下表示所述组合的具体例。例如,作为红色颜料,可单独使用蒽醌系颜料、苝系颜料、二酮吡咯并吡咯系颜料,或者可使用这些颜料的至少一种与双偶氮系黄色颜料、异吲哚啉系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料或苝系红色颜料的混合等。例如,作为蒽醌系颜料,可列举C.I.颜料红177,作为苝系颜料,可列举C.I.颜料红155、C.I.颜料红224,作为二酮吡咯并吡咯系颜料,可列举C.I.颜料红254,就分色性的观点而言,优选为与C.I.颜料黄139的混合。另外,红色颜料与黄色颜料的质量比优选为100∶5~100∶50。若为100∶4以下,则难以抑制400nm~500nm的透光率,另外,若为100∶51以上,则存在主波长偏向短波长,无法提升颜色解析能力的情况。尤其,作为所述质量比,最合适的是100∶10~100∶30的范围。再者,在红色颜料彼此的组合的情况下,可结合所要求的分光进行调整。
另外,作为绿色颜料,可单独使用卤化酞菁系颜料,或者可使用其与双偶氮系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料、甲亚胺系黄色颜料或异吲哚啉系黄色颜料的混合。例如,作为此种例,优选为C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿37与C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄180或C.I.颜料黄185的混合。绿色颜料与黄色颜料的质量比优选为100∶5~100∶150。作为所述质量比,特别优选为100∶30~100∶120的范围。
作为蓝色颜料,可单独使用酞菁系颜料、或者可使用其与二噁嗪系紫色颜料的混合。例如,优选为C.I.颜料蓝15:6与C.I.颜料紫23的混合。蓝色颜料与紫色颜料的质量比优选为100∶0~100∶100,更优选为100∶10以下。
另外,作为黑色矩阵用的颜料,可单独或混合使用碳、钛黑、氧化铁、氧化钛,优选为碳与钛黑的组合。另外,碳与钛黑的质量比优选为100∶0~100∶60的范围。
本发明的组合物优选为调配黑色以外的着色剂,更优选为调配蓝色的着色剂。黑色以外的着色剂优选为颜料,更优选为蓝色颜料。
关于颜料的一次粒径,在用作彩色滤光器用途的情况下,就颜色不均或对比度的观点而言,优选为100nm以下,另外,就分散稳定性的观点而言,优选为5nm以上。颜料的一次粒径更优选为5nm~75nm,进而更优选为5nm~55nm,特别优选为5nm~35nm。
颜料的一次粒径可利用电子显微镜等公知的方法来测定。
其中,作为颜料,优选为选自蒽醌系颜料、二酮吡咯并吡咯系颜料、酞菁系颜料、喹酞酮系颜料、异吲哚啉系颜料、甲亚胺系颜料、及二噁嗪系颜料中的颜料。尤其,特别优选为C.I.颜料红177(蒽醌系颜料)、C.I.颜料红254(二酮吡咯并吡咯系颜料),C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿58,C.I.颜料蓝15:6(酞菁系颜料),C.I.颜料黄138(喹酞酮系颜料),C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄185(异吲哚啉系颜料),C.I.颜料黄150(甲亚胺系颜料),C.I.颜料紫23(二噁嗪系颜料)。
作为其他染料,例如可使用:日本专利特开昭64-90403号公报、日本专利特开昭64-91102号公报、日本专利特开平1-94301号公报、日本专利特开平6-11614号公报、日本专利特登2592207号、美国专利4808501号说明书、美国专利5667920号说明书、美国专利505950号说明书、美国专利5667920号说明书、日本专利特开平5-333207号公报、日本专利特开平6-35183号公报、日本专利特开平6-51115号公报、日本专利特开平6-194828号公报等中所揭示的色素。作为化学结构,可使用:吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、亚苄基系、氧杂菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、吩噻嗪系、吡咯并吡唑甲亚胺系等的染料。
其他染料也可使用色素多聚体。作为色素多聚体,可列举日本专利特开2011-213925号公报、日本专利特开2013-041097号公报等中所记载的化合物。
当本发明的组合物含有其他颜料和/或染料时,相对于组合物中所含有的除溶剂以外的所有成分,优选为10质量%~70质量%,更优选为20质量%~60质量%,进而更优选为25质量%~50质量%。
本发明的组合物可仅含有一种其他颜料和/或染料,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<碱可溶性树脂>
本发明的组合物优选为进而含有碱可溶性树脂。
作为碱可溶性树脂的分子量,并无特别规定,优选为Mw为5000~100,000。另外,优选为Mn为1000~20,000。
作为碱可溶性树脂,可自分子(优选为将丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物作为主链的分子)中具有至少一个促进碱可溶性的基、且为线状有机高分子聚合体的碱可溶性树脂中适宜选择。就耐热性的观点而言,优选为多羟基苯乙烯系树脂、聚硅氧烷系树脂、丙烯酸系树脂、丙烯酰胺系树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物树脂,就控制显影性的观点而言,优选为丙烯酸系树脂、丙烯酰胺系树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物树脂。
作为促进碱可溶性的基(以下,也称为酸基),例如可列举羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羟基等,优选为可溶于溶剂且可利用弱碱性水溶液进行显影的基,作为特别优选者,可列举(甲基)丙烯酸。这些酸基可仅为一种,也可为两种以上。
作为在所述聚合后可赋予酸基的单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯等具有羟基的单体、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环氧基的单体、(甲基)丙烯酸2-异氰酸基乙酯等具有异氰酸酯基的单体等。这些用以导入酸基的单量体可仅为一种,也可为两种以上。在向碱可溶性树脂中导入酸基时,例如只要将具有酸基的单体和/或在聚合后可赋予酸基的单体(以下有时也称为“用以导入酸基的单量体”)作为单量体成分进行聚合即可。
再者,当将在聚合后可赋予酸基的单体作为单量体成分来导入酸基时,在聚合后需要例如后述的用以赋予酸基的处理。
在制造碱可溶性树脂时,可应用例如利用公知的自由基聚合法的方法。利用自由基聚合法制造碱可溶性树脂时的温度、压力、自由基引发剂的种类及其量、溶剂的种类等聚合条件可由本领域从业人员容易地设定,还可实验性地规定条件。
作为可用作碱可溶性树脂的线状有机高分子聚合体,优选为在侧链上具有羧酸的聚合物,可列举甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物、部分酯化顺丁烯二酸共聚物、酚醛清漆型树脂等碱可溶性酚树脂等、以及在侧链上具有羧酸的酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中加成酸酐而成者。尤其,(甲基)丙烯酸与可与其进行共聚的其他单量体的共聚物适合作为碱可溶性树脂。作为可与(甲基)丙烯酸进行共聚的其他单量体,可列举:(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、乙烯基化合物等。作为(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳基酯,可列举(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、(甲基)丙烯酸环己酯等,作为乙烯基化合物,可列举苯乙烯、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-乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸四氢糠酯、聚苯乙烯大分子单体、聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体等,作为日本专利特开平10-300922号公报中所记载的N位取代顺丁烯二酰亚胺单体,可列举N-苯基顺丁烯二酰亚胺、N-环己基顺丁烯二酰亚胺等。再者,这些可与(甲基)丙烯酸进行共聚的其他单量体可仅为一种,也可为两种以上。
作为碱可溶性树脂,含有使如下的单量体成分进行聚合而成的聚合物(a)也优选,所述单量体成分将由下述通式(ED)所表示的化合物和/或由下述通式(ED2)所表示的化合物(以下,有时也将这些化合物称为“醚二聚体”)作为必需成分。
[化86]
通式(ED)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或可具有取代基的碳数1~25的烃基。
通式(ED2)
[化87]
通式(ED2)中,R表示氢原子或碳数1~30的有机基。作为通式(ED2)的具体例,可参考日本专利特开2010-168539号公报的记载。
由此,本发明的组合物可形成耐热性极其优异、且透明性也极其优异的硬化涂膜。表示所述醚二聚体的所述通式(ED)中,作为由R1及R2所表示的可具有取代基的碳数1~25的烃基,并无特别限制,例如可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、叔戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直链状或分支状的烷基;苯基等芳基;环己基、叔丁基环己基、二环戊二烯基、三环癸烷基、异冰片基、金刚烷基、2-甲基-2-金刚烷基等脂环式基;1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基等经烷氧基取代的烷基;苄基等经芳基取代的烷基等。这些之中,就耐热性的观点而言,特别优选为如甲基、乙基、环己基、苄基等的不易因酸或热而脱离的一级碳或二级碳的取代基。
作为所述醚二聚体的具体例,例如可列举:二甲基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异丙基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异丁基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔丁基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔戊基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(硬脂基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(月桂基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(2-乙基己基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(1-甲氧基乙基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(1-乙氧基乙基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苯基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二环己基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔丁基环己基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(二环戊二烯基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(三环癸烷基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异冰片基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二金刚烷基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(2-甲基-2-金刚烷基)-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯等。这些之中,特别优选为二甲基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二环己基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2′-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯。这些醚二聚体可仅为一种,也可为两种以上。源自由所述通式(ED)所表示的化合物的结构体也可与其他单量体进行共聚。
另外,为了提升本发明中的组合物的交联效率,也可使用具有聚合性基的碱可溶性树脂。通过具有聚合性基,而存在耐热性或耐光性进一步提升的倾向。作为具有聚合性基的碱可溶性树脂,在侧链上含有烯丙基、(甲基)丙烯酸基、烯丙氧基烷基等的碱可溶性树脂等有用。作为所述含有聚合性基的聚合物的例子,可列举:蒂阿诺(Dianal)NR系列(三菱丽阳制造)、佛陀玛(Photomer)6173(含有COOH的丙烯酸聚氨基甲酸酯寡聚物(polyurethaneacrylic oligomer),钻石三叶草有限公司(Diamond Shamrock Co.Ltd.,)制造)、比斯克特(Viscoat)R-264、KS Resist106(均为大阪有机化学工业制造)、赛克罗马(Cyclomer)P系列、普拉赛尔(Placcel)CF200系列(均为大赛璐化学工业制造)、艾巴克力(Ebecryl)3800(大赛璐-UCB(Daicel-UCB)制造)等。作为这些含有聚合性基的碱可溶性树脂,优选为如下的树脂:经氨基甲酸酯改性的含有聚合性双键的丙烯酸系树脂,其是由事先使异氰酸酯基与OH基进行反应、残留1个未反应的异氰酸酯基、且含有(甲基)丙烯酰基的化合物与含有羧基的丙烯酸系树脂的反应而获得;由含有羧基的丙烯酸系树脂与分子内同时具有环氧基及聚合性双键的化合物的反应所获得的含有不饱和基的丙烯酸系树脂;酸侧基型环氧丙烯酸酯系树脂;使含有OH基的丙烯酸系树脂与具有聚合性双键的二元酸酐进行反应而成的含有聚合性双键的丙烯酸系树脂;使含有OH基的丙烯酸系树脂与异氰酸酯及具有聚合性基的化合物进行反应而成的树脂;通过对日本专利特开2002-229207号公报、及日本专利特开2003-335814号公报中所记载的在侧链上具有酯基的树脂进行碱性处理而获得的树脂等,所述酯基在α位或β位上具有卤素原子或磺酸酯基等脱离基。
另外,碱可溶性树脂可含有源自由下述式(X)所表示的乙烯性不饱和单量体的结构单元。
通式(X)
[化88]
(式(X)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳数2~10的亚烷基,R3表示氢原子或可含有苯环的碳数1~20的烷基。n表示1~15的整数)
所述式(X)中,R2的亚烷基的碳数优选为2~3。另外,R3的烷基的碳数为1~20,更优选为1~10,R3的烷基可含有苯环。作为由R3所表示的含有苯环的烷基,可列举苄基、2-苯基(异)丙基等。
作为碱可溶性树脂,特别合适的是包含(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物或(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其他单体的多元共聚物。除此以外,可列举使甲基丙烯酸2-羟基乙酯进行共聚而成的(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯共聚物、日本专利特开平7-140654号公报中所记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/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分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等,特别优选为可列举甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸的共聚物等。
作为碱可溶性树脂,可参考日本专利特开2012-208494号公报段落0558~段落0571(相对应的美国专利申请公开第2012/0235099号说明书的[0685]~<[0700])以后的记载,这些的内容可被编入至本说明书中。
进而,优选使用日本专利特开2012-32767号公报中所记载的段落号0029~段落号0063中记载的共聚物(B)及实施例中所使用的碱可溶性树脂、日本专利特开2012-208474号公报的段落号0088~段落号0098中记载的粘合剂树脂及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本专利特开2012-137531号公报的段落号0022~段落号0032中记载的粘合剂树脂及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本专利特开2013-024934号公报的段落号0132~段落号0143中记载的粘合剂树脂及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本专利特开2011-242752号公报的段落号0092~段落号0098及实施例中所使用的粘合剂树脂、日本专利特开2012-032770号公报的段落号0030~段落号0072中记载的粘合剂树脂。这些的内容可被编入至本说明书中。更具体而言,优选为下述的树脂。
[化89]
作为碱可溶性树脂的酸价,优选为30mgKOH/g~200mgKOH/g,更优选为50mgKOH/g~150mgKOH/g,特别优选为70mgKOH/g~120mgKOH/g。
另外,作为碱可溶性树脂的重量平均分子量(Mw),优选为2,000~50,000,更优选为5,000~30,000,特别优选为7,000~20,000。
当在组合物中含有碱可溶性树脂时,作为碱可溶性树脂的含量,相对于组合物的总固体成分,优选为0.1质量%~15质量%,更优选为0.1质量%~12质量%,特别优选为1质量%~10质量%。
本发明的组合物可仅含有一种碱可溶性树脂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<溶剂>
本发明的组合物也可含有溶剂。
溶剂只要满足各成分的溶解性或组合物的涂布性,则基本上无特别限制,但特别优选为考虑紫外线吸收剂、碱可溶性树脂或分散剂等的溶解性、涂布性、安全性来选择。另外,当制备本发明中的组合物时,优选为含有至少两种溶剂。
作为溶剂,作为酯类,例如可适宜地列举乙酸乙酯、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、氧基乙酸烷基酯(例如:氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯(例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-氧基丙酸烷基酯类(例如:3-氧基丙酸甲酯、3-氧基丙酸乙酯等(例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-氧基丙酸烷基酯类(例如:2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯等(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及,作为醚类,例如可适宜地列举二乙二醇二甲醚、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、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯等,以及,作为酮类,例如可适宜地列举甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等,以及,作为芳香族烃类,例如可适宜地列举甲苯、二甲苯等。
就紫外线吸收剂及碱可溶性树脂的溶解性、涂布面状的改良等的观点而言,将两种以上的这些溶剂混合也优选。在此情况下,特别优选为如下的混合溶液,其包含选自所述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、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、丙二醇甲醚、及丙二醇甲醚乙酸酯中的两种以上。
就涂布性的观点而言,溶剂在组合物中的含量优选为设为组合物的总固体成分浓度变成5质量%~80质量%的量,更优选为组合物的总固体成分浓度变成5质量%~60质量%的量,进而更优选为组合物的总固体成分浓度变成10质量%~60质量%的量。
本发明的组合物可仅含有一种溶剂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<多官能硫醇化合物>
以促进聚合性化合物的反应等为目的,本发明的组合物也可含有分子内具有两个以上的巯基的多官能硫醇化合物。多官能硫醇化合物优选为二级的烷烃硫醇类,特别优选为具有由下述通式(T1)所表示的结构的化合物。
通式(T1)
[化90]
(式(T1)中,n表示2~4的整数,L表示二价~四价的连结基)
所述通式(T1)中,连结基L优选为碳数2~12的脂肪族基,特别优选为n为2、L为碳数2~12的亚烷基。作为多官能硫醇化合物的具体例,可列举由下述的结构式(T2)~结构式(T4)所表示的化合物,特别优选为由式(T2)所表示的化合物。这些多官能硫醇可使用一种、或将多种组合使用。
[化91]
当本发明的组合物含有多官能硫醇化合物时,相对于除溶剂以外的总固体成分,优选为0.3质量%~8.9质量%,更优选为0.8质量%~6.4质量%。
<表面活性剂>
在本发明的组合物中,就进一步提升涂布性的观点而言,也可添加各种表面活性剂。作为表面活性剂,可使用氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等各种表面活性剂。
尤其,本发明的组合物通过含有氟系表面活性剂,作为涂布液来制备时的液体特性(特别是流动性)进一步提升,因此可进一步改善涂布厚度的均匀性或省液性。
即,当使用应用了含有氟系表面活性剂的组合物的涂布液来形成膜时,使被涂布面与涂布液的界面张力下降,由此对于被涂布面的润湿性得到改善,且对于被涂布面的涂布性提升。因此,就即便在以少量的液量形成几μm左右的薄膜的情况下,也可更适宜地进行厚度不均小的厚度均匀的膜形成的观点而言有效。
氟系表面活性剂中的氟含有率合适的是3质量%~40质量%,更优选为5质量%~30质量%,特别优选为7质量%~25质量%。氟含有率为所述范围内的氟系表面活性剂就涂布膜的厚度的均匀性或省液性的观点而言有效,在组合物中的溶解性也良好。
作为氟系表面活性剂,例如可列举:美佳法(Megafac)F171、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F141、美佳法(Megafac)F142、美佳法(Megafac)F143、美佳法(Megafac)F144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F437、美佳法(Megafac)F475、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)F780(以上,迪爱生制造),弗洛德(Fluorad)FC430、弗洛德(Fluorad)FC431、弗洛德(Fluorad)FC171(以上,住友3M(Sumitomo 3M)制造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上,旭硝子制造),PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(欧诺法(OMNOVA)制造)等。作为氟系表面活性剂,还可使用嵌段聚合物,作为具体例,例如可列举日本专利特开2011-89090号公报中记载的化合物。
氟系表面活性剂还可优选地使用含氟高分子化合物,所述含氟高分子化合物含有:源自具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元、源自具有两个以上(优选为五个以上)的亚烷氧基(优选为亚乙氧基、亚丙氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元,还可例示下述化合物作为本发明所使用的氟系表面活性剂。
[化92]
所述化合物的重量平均分子量优选为3,000~50,000,例如为14,000。另外,还可将侧链具有乙烯性不饱和基的含氟聚合体用作氟系表面活性剂。作为具体例,可列举日本专利特开2010-164956号公报0050段落~0090段落及0289段落~0295段落中所记载的化合物,例如迪爱生公司制造的美佳法(Megafac)RS-101、美佳法(Megafac)RS-102、美佳法(Megafac)RS-718K等。
作为非离子系表面活性剂,具体而言,可列举:甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷以及这些的乙氧基化物及丙氧基化物(例如甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、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、去水山梨糖醇脂肪酸酯(巴斯夫公司制造的普卢兰尼克(Pluronic)L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2,特求尼克(Tetronic)304、701、704、901、904、150R1),索努帕斯(Solsperse)20000(日本路博润(Lubrizol))等。另外,还可使用和光纯药工业公司制造的NCW-101、NCW-1001、NCW-1002。
作为阳离子系表面活性剂,具体而言,可列举:酞菁衍生物(商品名:埃夫卡(EFKA)-745,森下产业制造),有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业制造),(甲基)丙烯酸系(共)聚合体珀利弗洛(Polyfiow)No.75、No.90、No.95(共荣社化学制造),W001(裕商制造)等。
作为阴离子系表面活性剂,具体而言,可列举:W004、W005、W017(裕商制造)等。
作为硅酮系表面活性剂,例如可列举:东丽·道康宁制造的“东丽硅酮(ToraySilicone)DC3PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH7PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)DC11PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH21PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH28PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH29PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH30PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH8400”,迈图高新材料(Momentive Performance Materials)制造的“TSF-4440”、“TSF-4300”、“TSF-4445”、“TSF-4460”、“TSF-4452”,信越硅利光(Shinetsusilicone)制造的“KP341”、“KF6001”、“KF6002”,毕克化学制造的“BYK307”、“BYK323”、“BYK330”等。
当在本发明的组合物中含有表面活性剂时,相对于组合物的总质量,表面活性剂的添加量优选为0.001质量%~2.0质量%,更优选为0.005质量%~1.0质量%。
本发明的组合物可仅含有一种表面活性剂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<其他成分>
除所述各成分以外,本发明的组合物也可在无损本发明的效果的范围内,进而含有颜料分散剂、交联剂、聚合抑制剂、有机羧酸、有机羧酸酐等其他成分。
《颜料分散剂》
当本发明的组合物具有颜料时,视需要可并用颜料分散剂。
作为可用于本发明的颜料分散剂,可列举:高分子分散剂[例如聚酰胺胺(polyamide amine)与其盐、多羧酸与其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨基甲酸酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸福尔马林缩合物],及聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺等表面活性剂,以及颜料衍生物等。
高分子分散剂根据其结构而可进一步分类为直链状高分子、末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
作为分散剂的详细情况,可参考日本专利特开2014-130344号公报的段落0098~段落0102的记载,这些的内容可被编入至本说明书中。
这些颜料分散剂可单独使用,也可将两种以上组合使用。在本发明中,特别优选为将颜料衍生物与高分子分散剂组合使用。另外,颜料分散剂可将所述具有针对颜料表面的固定部位的末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子与碱可溶性树脂并用来使用。作为碱可溶性树脂,可列举(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物、部分酯化顺丁烯二酸共聚物等、以及在侧链上具有羧酸的酸性纤维素衍生物,特别优选为(甲基)丙烯酸共聚物。另外,日本专利特开平10-300922号公报中所记载的N位取代顺丁烯二酰亚胺单体共聚物、日本专利特开2004-300204号公报中所记载的醚二聚体共聚物、日本专利特开平7-319161号公报中所记载的含有聚合性基的碱可溶性树脂也优选。具体而言,可例示碱可溶性树脂:甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸-2-羟基乙酯共聚物。
在组合物中,当含有颜料分散剂时,作为颜料分散剂的总含量,相对于颜料100质量份,优选为1质量份~80质量份,更优选为5质量份~70质量份,进而更优选为10质量份~60质量份。组合物中所含有的分散剂成分之中,特定分散树脂优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上,进而更优选为70质量%以上。
本发明的组合物可分别仅含有一种颜料分散剂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
具体而言,若为使用高分子分散剂的情况,则其使用量相对于颜料100质量份,以质量换算计优选为5质量份~100质量份的范围,更优选为10质量份~80质量份的范围。
另外,当并用颜料衍生物时,作为颜料衍生物的使用量,相对于颜料100质量份,以质量换算计优选为处于1质量份~30质量份的范围内,更优选为处于3质量份~20质量份的范围内,特别优选为处于5质量份~15质量份的范围内。
在组合物中,就硬化感度、色浓度的观点而言,相对于构成组合物的总固体成分,着色剂及分散剂成分的含量的总和优选为50质量%以上、90质量%以下,更优选为55质量%以上、85质量%以下,进而更优选为60质量%以上、80质量%以下。
《交联剂》
还可在本发明的组合物中补充性地使用交联剂,而进一步提高使组合物硬化而成的硬化膜的硬度。
作为交联剂,只要是可通过交联反应而进行膜硬化者,则并无特别限定,例如可列举:(a)环氧树脂;(b)经选自羟甲基、烷氧基甲基、及酰氧基甲基中的至少一种取代基取代的三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物或脲化合物;(c)经选自羟甲基、烷氧基甲基、及酰氧基甲基中的至少一种取代基取代的苯酚化合物、萘酚化合物或羟基蒽化合物。其中,优选为多官能环氧树脂。
关于交联剂的具体例等的详细情况,可参照日本专利特开2004-295116号公报的段落0134~段落0147的记载。
当在本发明的组合物中含有交联剂时,交联剂的调配量并无特别规定,但优选为组合物的总固体成分的2质量%~30质量%,更优选为3质量%~20质量%。
本发明的组合物可仅含有一种交联剂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
《聚合抑制剂》
在本发明中的组合物中,为了在所述组合物的制造过程中或保存过程中,阻止聚合性化合物的不需要的热聚合,理想的是添加少量的聚合抑制剂。
作为可用于本发明的聚合抑制剂,可列举:对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲酚、联苯三酚(pyrogallol)、叔丁基儿茶酚、苯醌、4,4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺三价铈盐等。
当在本发明的组合物中含有聚合抑制剂时,相对于组合物的总质量,聚合抑制剂的添加量优选为约0.01质量%~约5质量%。
本发明的组合物可仅含有一种聚合抑制剂,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
《有机羧酸、有机羧酸酐》
本发明的组合物也可含有分子量为1000以下的有机羧酸、和/或有机羧酸酐。
作为有机羧酸化合物,具体而言,可列举脂肪族羧酸或芳香族羧酸。作为脂肪族羧酸,例如可列举:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、乙醇酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等一元羧酸,草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、环己烷二羧酸、环己烯二羧酸、衣康酸、柠康酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等二羧酸,1,2,3-丙三甲酸、鸟头酸等三羧酸等。另外,作为芳香族羧酸,例如可列举:苯甲酸、邻苯二甲酸等羧基直接键结于苯基上而成的羧酸,以及自苯基经由碳键而键结有羧基的羧酸类。这些之中,特别优选为分子量为600以下,尤其分子量为50~500者,具体而言,例如顺丁烯二酸、丙二酸、丁二酸、衣康酸。
作为有机羧酸酐,例如可列举脂肪族羧酸酐、芳香族羧酸酐,具体而言,例如可列举:乙酸酐、三氯乙酸酐、三氟乙酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、1,2-环己烯二羧酸酐、正十八基丁二酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐等脂肪族羧酸酐。作为芳香族羧酸酐,例如可列举:邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、萘二甲酸酐等。这些之中,特别优选为分子量为600以下,尤其分子量为50~500者,具体而言,例如顺丁烯二酸酐、丁二酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐。
当在本发明的组合物中含有有机羧酸、有机羧酸酐时,在总固体成分中,有机羧酸和/或有机羧酸酐的添加量通常为0.01wt%(重量百分比)~10wt%,优选为0.03wt%~5wt%,更优选为0.05wt%~3wt%的范围。
本发明的组合物可分别仅含有一种有机羧酸和/或有机羧酸酐,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
通过添加这些分子量为1000以下的有机羧酸、和/或有机羧酸酐,可一面保持高图案密接性,一面进一步减少组合物的未溶解物的残存。
除所述以外,在组合物中,视需要可调配各种添加物,例如填充剂、密接促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗凝聚剂等。作为这些添加物,可列举日本专利特开2004-295116号公报的段落0155~段落0156中所记载者,这些的内容可被编入至本说明书中。
在本发明的组合物中,可含有日本专利特开2004-295116号公报的段落0078中所记载的增感剂或光稳定剂、所述公报的段落0081中所记载的热聚合防止剂。
本发明的组合物可分别仅含有一种所述成分,也可含有两种以上。当含有两种以上时,优选为其合计量成为所述范围。
<组合物的制备方法>
本发明的组合物是通过将所述成分混合来制备。
再者,当制备组合物时,可一次性调配构成组合物的各成分,也可将各成分溶解·分散于溶剂中后依次调配。另外,进行调配时的投入顺序或作业条件并无特别限制。例如,可将所有成分同时溶解·分散于溶剂中来制备组合物,视需要,也可先将各成分适宜制成两种以上的溶液·分散液,在使用时(涂布时)将这些溶液·分散液混合来作为组合物制备。
以所述方式制备的组合物可利用过滤器等进行滤取后,供于使用。
为了去除异物或减少缺陷等,本发明的组合物优选为利用过滤器进行过滤。只要是自从前以来用于过滤用途等的过滤器,则可无特别限定地使用。例如可列举利用聚四氟乙烯(Polytetrafiuoroethylene,PTFE)等氟树脂,尼龙(例如尼龙-6、尼龙-6,6)等聚酰胺系树脂,聚乙烯、聚丙烯(Polypropylene,PP)等聚烯烃树脂(高密度、含有超高分子量)等的过滤器。这些原材料之中,优选为聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龙。
过滤器的孔径合适的是0.01μm~7.0μm左右,优选为0.01μm~2.5μm左右,更优选为0.01μm~2.0μm左右。通过设为所述范围,可确实地去除在后续步骤中阻碍均匀及平滑的组合物的制备的微细的异物。另外,还优选为使用光纤状的过滤材料,作为过滤材料,例如可列举聚丙烯光纤、尼龙光纤、玻璃光纤等,具体而言可使用滤器特克诺(ROKI TECHNO)公司制造的SBP型系列(SBP008等)、TPR型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX型系列(SHPX003等)的过滤芯。
当使用过滤器时,也可将不同的过滤器加以组合。此时,利用第一种过滤器的过滤可仅进行1次,也可进行2次以上。
另外,也可在所述范围内将孔径不同的第一种过滤器加以组合。此处的孔径可参照过滤器生产商的标称值。作为市售的过滤器,例如可自日本颇尔(Pall)、爱多邦得科东洋(Advantec Toyo)、日本英特格(Nihon Entegris)(原日本密科理(Mykrolis))或北泽微滤器(Kitz Microfilter)等所提供的各种过滤器中进行选择。
第二种过滤器可使用以与所述第一种过滤器相同的材料等所形成的过滤器。
例如,利用第一种过滤器的过滤可仅在分散液中进行,在混合其他成分后,进行第2次过滤。
本发明的组合物可优选地用作彩色滤光器用的组合物。即,可优选地用作彩色滤光器的着色层形成用组合物。更具体而言,本发明的组合物因可形成耐热性及颜色特性优异的硬化膜,故可适宜地用于形成彩色滤光器的着色图案(着色层)。另外,本发明的组合物可适宜地用作固态摄影元件(例如CCD、互补金氧半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor,CMOS)等)、或者液晶显示装置(液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD))等图像显示装置中所使用的彩色滤光器等的着色图案形成用组合物。进而,还可适宜地用作印刷墨水、喷墨墨水及涂料等的制作用途。其中,可适宜地用作CCD及CMOS等固态摄影元件用的彩色滤光器的制作用途。
<硬化膜、图案形成方法、彩色滤光器及彩色滤光器的制造方法>
其次,针对本发明中的硬化膜、图案形成方法及彩色滤光器,经由其制造方法而进行详述。
本发明的硬化膜是使本发明的组合物硬化而形成。所述硬化膜可优选地用于彩色滤光器。
本发明的图案形成方法包括如下的图案形成方法,其包含将本发明的组合物应用于支撑体上来形成组合物层的步骤、将组合物层曝光成图案状的步骤、以及将组合物层的未曝光部显影去除而形成着色图案的步骤。本发明的图案形成方法可适宜地应用于彩色滤光器所具有的着色图案(像素)的形成。
本发明的彩色滤光器的制造方法包含本发明的图案形成方法。
本发明的组合物可利用所谓的光刻法并通过图案形成来制造彩色滤光器,也可利用干式蚀刻法来形成图案。
即,作为本发明的彩色滤光器的第一种制造方法,可例示如下的彩色滤光器的制造方法,其包括:将组合物应用于支撑体上来形成组合物层的步骤;将所述组合物层曝光成图案状的步骤;以及将组合物层的未曝光部显影去除而形成着色图案的步骤。
另外,作为本发明的彩色滤光器的第二种制造方法,可例示如下的方法,其包括:将本发明的组合物应用于支撑体上来形成组合物层,并进行硬化而形成着色层的步骤;在着色层上形成光致抗蚀剂层的步骤;通过对光致抗蚀剂层进行曝光及显影来将光致抗蚀剂层加以图案化而获得抗蚀剂图案的步骤;以及将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来对着色层进行干式蚀刻的步骤。
在本发明中,更优选为利用光刻法来制造。
以下对这些进行详细叙述。
以下,针对本发明的图案形成方法中的各步骤,经由固态摄影元件用彩色滤光器的制造方法而进行详细说明,但本发明并不限定于所述方法。以下,有时将固态摄影元件用彩色滤光器简称为“彩色滤光器”。
《形成组合物层的步骤》
在形成组合物层的步骤中,将本发明的组合物应用于支撑体上来形成组合物层。
作为可用于本步骤的支撑体,例如可使用在基板(例如硅基板)上设置有CCD(Charge Coupled Device)或CMOS等摄影元件(光接收元件)的固态摄影元件用基板。
本发明中的着色图案可形成于固态摄影元件用基板的摄影元件形成面侧(表面),也可形成于非摄影元件形成面侧(背面)。
也可在固态摄影元件中的着色图案之间、或固态摄影元件用基板的背面设置遮光膜。
另外,为了改良与上部的层的密接、防止物质的扩散、或者为了基板表面的平坦化,视需要也可在支撑体上设置底涂层。在底涂层中可调配溶剂、碱可溶性树脂、聚合性化合物、聚合抑制剂、表面活性剂、光聚合引发剂等,这些各成分优选为自调配至所述本发明的组合物中的成分中适宜选择。
作为朝支撑体上赋予本发明的组合物的方法,可应用狭缝涂布、喷墨法、旋转涂布、流延涂布、辊涂、网版印刷法等各种涂布方法。
涂布于支撑体上的组合物层的干燥(预烘烤)可利用热板、烘箱等,在50℃~140℃的温度下进行10秒~300秒。
《利用光刻法来进行图案形成的步骤》
《〈曝光步骤》>
在曝光步骤中,将组合物层形成步骤中所形成的组合物层曝光成图案状。例如使用步进机等曝光装置,隔着具有规定的掩模图案的掩模对形成于支撑体上的组合物层进行曝光,由此可进行图案曝光。由此,可使曝光部分硬化。
作为可在曝光时使用的放射线(光),可优选地使用g射线、i射线等紫外线(特别优选为i射线)。照射量(曝光量)例如优选为0.03J/cm2~2.5J/cm2,更优选为0.05J/cm2~1.0J/cm2,最优选为0.08J/cm2~0.5J/cm2。
关于曝光时的氧浓度可适宜选择,除在大气下进行以外,例如可在氧浓度为19体积%以下的低氧环境下(例如,15体积%、5体积%、实质上无氧)进行曝光,也可在氧浓度超过21体积%的高氧环境下(例如,22体积%、30体积%、50体积%)进行曝光。另外,曝光照度可适宜设定,通常自1000W/m2~100000W/m2(例如,5000W/m2、15000W/m2、35000W/m2)的范围中选择。氧浓度与曝光照度可将适宜条件组合,例如,可设为氧浓度10体积%、照度10000W/m2,氧浓度35体积%、照度20000W/m2等。
硬化膜(着色膜)的膜厚优选为1.0μm以下,更优选为0.1μm~0.9μm,进而更优选为0.2μm~0.8μm。
通过将膜厚设为1.0μm以下,可获得高解析性、高密接性,故优选。
另外,在本步骤中,还可适宜地形成具有0.7μm以下的薄的膜厚的硬化膜,利用后述的图案形成步骤来对所获得的硬化膜进行显影处理,由此可获得不仅为薄膜,而且显影性、抑制表面粗糙、及图案形状优异的着色图案。
《<显影步骤》>
继而,进行碱显影处理,由此曝光步骤中的光未照射部分的组合物层溶出至碱性水溶液中,而仅残留经光硬化的部分。
作为显影液,理想的是不对基底的摄影元件或电路等造成损害的有机碱性显影液。显影温度通常为20℃~30℃,显影时间从前为20秒~90秒。为了进一步去除残渣,近年来还存在实施120秒~180秒的情况。进而,为了进一步提升残渣去除性,有时还将如下的步骤重复多次:每隔60秒抖落显影液,进而重新供给显影液。
作为显影液中所使用的碱剂,例如可列举氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化苄基三甲基铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环-[5,4,0]-7-十一烯等有机碱性化合物,作为显影液,优选为使用以浓度变成0.001质量%~10质量%,优选为变成0.01质量%~1质量%的方式,利用纯水对这些碱剂进行稀释而成的碱性水溶液。
另外,在显影液中也可使用无机碱,作为无机碱,例如优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠等。
另外,在显影液中也可使用表面活性剂。作为表面活性剂的例子,可列举所述组合物中所说明的表面活性剂,优选为非离子系表面活性剂。当显影液含有表面活性剂时,相对于显影液的总质量,优选为0.001质量%~2.0质量%,更优选为0.01质量%~1.0质量%。
再者,当使用了包含此种碱性水溶液的显影液时,优选为通常在显影后,利用纯水进行清洗(淋洗)。
继而,优选为在实施干燥后进行加热处理(后烘烤)。若形成多种颜色的着色图案,则可针对各种颜色依次重复所述步骤来制造硬化皮膜。由此,可获得彩色滤光器。
后烘烤是用以实现完全硬化的显影后的加热处理,且进行通常为100℃~240℃,优选为200℃~240℃的热硬化处理。
可使用热板或对流烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热机构,以成为所述条件的方式,通过连续式或分批式来对显影后的涂布膜进行所述后烘烤处理。
《利用干式蚀刻法来进行图案形成的情况》
可将经图案化的光致抗蚀剂层作为掩模,并使用蚀刻气体对着色层进行干式蚀刻。具体而言,将正型或负型的感放射线性组合物涂布于着色层上,并使其干燥,由此形成光致抗蚀剂层。在光致抗蚀剂层的形成过程中,优选为进而实施预烘烤处理。尤其,作为光致抗蚀剂层的形成工艺,理想的是实施曝光后的加热处理(曝光后烘烤(Post ExposureBake,PEB))、显影后的加热处理(后烘烤处理)的形态。
作为光致抗蚀剂,例如可使用正型的感放射线性组合物。作为所述正型的感放射线性组合物,可使用感应紫外线(g射线、h射线、i射线)、包含准分子激光等的远紫外线、电子束、离子束及X射线等放射线且适宜用于正型光致抗蚀剂的正型抗蚀剂组合物。放射线之中,优选为g射线、h射线、i射线,其中,优选为i射线。
具体而言,作为正型的感放射线性组合物,优选为含有醌二叠氮化合物及碱可溶性树脂的组合物。含有醌二叠氮化合物及碱可溶性树脂的正型的感放射线性组合物是利用通过500nm以下的波长的光照射而使醌二叠氮基分解并产生羧基,结果自碱不溶状态变成碱可溶性者。所述正型光致抗蚀剂因解析力显著优异,故用于集成电路(IntegratedCircuit,IC)或大规模集成电路(Large Scale Integration,LSI)等集成电路的制作。作为醌二叠氮化合物,可列举萘醌二叠氮化合物。作为市售品,例如可列举“FHi622BC”(富士胶片电子材料(Fuiifilm Electronic Materials)制造)等。
作为光致抗蚀剂层的厚度,优选为0.1μm~3μm,更优选为0.2μm~2.5μm,进而更优选为0.3μm~2μm。再者,光致抗蚀剂层的涂布可使用已述的着色层中的涂布方法而适宜地进行。
继而,对光致抗蚀剂层进行曝光、显影,由此形成设置有抗蚀剂贯穿孔群的抗蚀剂图案(经图案化的光致抗蚀剂层)。抗蚀剂图案的形成并无特别限制,可适宜使现有公知的光刻的技术最佳化来进行。通过曝光、显影而在光致抗蚀剂层上设置抗蚀剂贯穿孔群,由此在着色层上设置接下来的蚀刻中所使用的作为蚀刻掩模的抗蚀剂图案。
光致抗蚀剂层的曝光可通过如下方式来进行:隔着规定的掩模图案,利用g射线、h射线、i射线等,优选为i射线对正型或负型的感放射线性组合物实施曝光。曝光后,利用显影液进行显影处理,由此结合欲形成着色图案的区域来将光致抗蚀剂去除。
作为所述显影液,只要是不对含有着色剂的着色层造成影响,而使正型抗蚀剂的曝光部及负型抗蚀剂的未硬化部溶解者,则可使用任何显影液,例如可使用各种溶剂的组合或碱性的水溶液。作为碱性的水溶液,适宜的是以浓度变成0.001质量%~10质量%,优选为变成0.01质量%~5质量%的方式溶解碱性化合物所制备的碱性水溶液。碱性化合物例如可列举:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5,4,0]-7-十一烯等。再者,当将碱性水溶液用作显影液时,通常在显影后利用水实施清洗处理。
继而,将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模,以在着色层上形成贯穿孔群的方式通过干式蚀刻来进行图案化。由此,形成着色图案。贯穿孔群呈棋盘格状地设置于着色层上。由此,在着色层上设置贯穿孔群而成的第1着色图案呈棋盘格状地具有多个四边形的第1着色像素。
具体而言,干式蚀刻是将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模,对着色层进行干式蚀刻。作为干式蚀刻的代表例,有日本专利特开昭59-126506号、日本专利特开昭59-46628号、日本专利特开昭58-9108号、日本专利特开昭58-2809号、日本专利特开昭57-148706号、日本专利特开昭61-41102号等各公报中所记载的方法。
作为干式蚀刻,就更接近矩形地形成图案剖面的观点或进一步减少对于支撑体的损害的观点而言,优选为通过以下的形态来进行。
优选为包含如下的蚀刻的形态:使用氟系气体与氧气(O2)的混合气体,进行蚀刻直至支撑体不露出的区域(深度)为止的第1阶段的蚀刻;在所述第1阶段的蚀刻后,使用氮气(N2)与氧气(O2)的混合气体,进行蚀刻直至优选为支撑体露出的区域(深度)附近为止的第2阶段的蚀刻;以及在支撑体露出后进行的过度蚀刻(over etching)。以下,对干式蚀刻的具体方法,以及第1阶段的蚀刻、第2阶段的蚀刻、及过度蚀刻进行说明。
干式蚀刻是通过下述方法而事先求出蚀刻条件后进行。
(1)分别算出第1阶段的蚀刻中的蚀刻速率(nm/min)、及第2阶段的蚀刻中的蚀刻速率(nm/min)。(2)分别算出利用第1阶段的蚀刻来蚀刻所期望的厚度的时间、及利用第2阶段的蚀刻来蚀刻所期望的厚度的时间。(3)根据所述(2)中所算出的蚀刻时间来实施第1阶段的蚀刻。(4)根据所述(2)中所算出的蚀刻时间来实施第2阶段的蚀刻。或者也可利用终点检测来决定蚀刻时间,并根据所决定的蚀刻时间来实施第2阶段的蚀刻。(5)相对于所述(3)、(4)的合计时间来算出过度蚀刻时间,并实施过度蚀刻。
作为所述第1阶段的蚀刻步骤中所使用的混合气体,就将作为被蚀刻膜的有机材料加工成矩形的观点而言,优选为包含氟系气体及氧气(O2)。另外,通过将第1阶段的蚀刻步骤设为进行蚀刻直至支撑体不露出的区域为止的形态,而可避免支撑体的损害。另外,就在第1阶段的蚀刻步骤中利用氟系气体及氧气的混合气体实施蚀刻直至支撑体不露出的区域为止后,避免支撑体的损害的观点而言,所述第2阶段的蚀刻步骤及所述过度蚀刻步骤优选为使用氮气及氧气的混合气体来进行蚀刻处理。
第1阶段的蚀刻步骤中的蚀刻量与第2阶段的蚀刻步骤中的蚀刻量的比率重要的是以无损由第1阶段的蚀刻步骤中的蚀刻处理所形成的矩形性的方式决定。再者,总蚀刻量(第1阶段的蚀刻步骤中的蚀刻量与第2阶段的蚀刻步骤中的蚀刻量的总和)中的后者的比率优选为大于0%、且为50%以下的范围,更优选为10%~20%。所谓蚀刻量,是指根据被蚀刻膜的残存的膜厚与蚀刻前的膜厚的差所算出的量。
另外,蚀刻优选为包含过度蚀刻处理。过度蚀刻处理优选为设定过度蚀刻比率后进行。另外,过度蚀刻比率优选为根据最初进行的蚀刻处理的时间来算出。过度蚀刻比率可任意地设定,但就维持光致抗蚀剂的耐蚀刻性与被蚀刻图案的矩形性的观点而言,优选为蚀刻步骤中的蚀刻处理时间的30%以下,更优选为5%~25%,特别优选为10%~15%。
继而,将在蚀刻后残存的抗蚀剂图案(即蚀刻掩模)去除。抗蚀剂图案的去除优选为包含如下的步骤:将剥离液或溶剂赋予至抗蚀剂图案上,并形成可去除抗蚀剂图案的状态的步骤;以及利用清洗水将抗蚀剂图案去除的步骤。
作为将剥离液或溶剂赋予至抗蚀剂图案上,并形成可去除抗蚀剂图案的状态的步骤,例如可列举:将剥离液或溶剂至少赋予至抗蚀剂图案上,并停留规定的时间来进行覆液式显影的步骤。作为使剥离液或溶剂停留的时间,并无特别限制,但优选为几十秒~几分钟。
另外,作为利用清洗水将抗蚀剂图案去除的步骤,例如可列举:自喷雾式或喷淋式的喷射喷嘴朝抗蚀剂图案喷射清洗水,而将抗蚀剂图案去除的步骤。作为清洗水,可优选地使用纯水。另外,作为喷射喷嘴,可列举:整个支撑体包含在其喷射范围内的喷射喷嘴、或作为可动式的喷射喷嘴且其可动范围包含整个支撑体的喷射喷嘴。当喷射喷嘴为可动式时,在将抗蚀剂图案去除的步骤中,自支撑体中心部至支撑体端部为止移动2次以上并喷射清洗水,由此可更有效地去除抗蚀剂图案。
剥离液通常含有溶剂,可进而含有无机溶剂。作为溶剂,例如可列举:1)烃系化合物、2)卤化烃系化合物、3)醇系化合物、4)醚系化合物或缩醛系化合物、5)酮系化合物或醛系化合物、6)酯系化合物、7)多元醇系化合物、8)羧酸系化合物或其酸酐系化合物、9)酚系化合物、10)含氮化合物、11)含硫化合物、12)含氟化合物。作为剥离液,优选为含有含氮化合物,更优选为含有非环状含氮化合物与环状含氮化合物。
作为非环状含氮化合物,优选为具有羟基的非环状含氮化合物。具体而言,例如可列举单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,优选为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺,更优选为单乙醇胺(H2NCH2CH2OH)。另外,作为环状含氮化合物,可列举异喹啉、咪唑、N-乙基吗啉、ε-己内酰胺、喹啉、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、2-甲基哌啶、3-甲基哌啶、4-甲基哌啶、哌嗪、哌啶、吡嗪、吡啶、吡咯烷、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-苯基吗啉、2,4-二甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等,优选为N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基吗啉,更优选为N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone,NMP)。
剥离液优选为含有非环状含氮化合物与环状含氮化合物,其中,更优选为含有作为非环状含氮化合物的选自单乙醇胺、二乙醇胺、及三乙醇胺中的至少一种,及作为环状含氮化合物的选自N-甲基-2-吡咯烷酮及N-乙基吗啉中的至少一种,进而更优选为含有单乙醇胺与N-甲基-2-吡咯烷酮。
当利用剥离液进行去除时,只要将形成于第1着色图案12上的抗蚀剂图案52去除即可,即便当作为蚀刻产物的沉积物(deposited matter)附着于第1着色图案12的侧壁上时,也可不完全地去除所述沉积物。所谓沉积物,是指蚀刻产物附着并堆积于着色层的侧壁上而成者。
作为剥离液,理想的是非环状含氮化合物的含量相对于剥离液100质量份为9质量份以上、11质量份以下,环状含氮化合物的含量相对于剥离液100质量份为65质量份以上、70质量份以下者。另外,剥离液优选为利用纯水对非环状含氮化合物与环状含氮化合物的混合物进行稀释而成者。
再者,本发明的制造方法视需要可具有作为固态摄影元件用彩色滤光器的制造方法所公知的步骤来作为所述以外的步骤。例如,也可在进行所述组合物层形成步骤、曝光步骤及图案形成步骤后,视需要包含通过加热和/或曝光来使所形成的着色图案硬化的硬化步骤。
另外,当使用本发明的组合物时,例如存在如下的情况,即产生涂布装置喷出部的喷嘴或配管部的堵塞、或者由组合物或颜料在涂布机内的附着·沉淀·干燥所引起的污染等。因此,为了高效地清洗由本发明的组合物所造成的污染,优选为将所述与本组合物相关的溶剂用作清洗液。另外,日本专利特开平7-128867号公报、日本专利特开平7-146562号公报、日本专利特开平8-278637号公报、日本专利特开2000-273370号公报、日本专利特开2006-85140号公报、日本专利特开2006-291191号公报、日本专利特开2007-2101号公报、日本专利特开2007-2102号公报、日本专利特开2007-281523号公报等中所记载的清洗液也可适宜地用于本发明的组合物的清洗去除。
所述之中,优选为亚烷基二醇单烷基醚羧酸酯及亚烷基二醇单烷基醚。
这些溶剂可单独使用,也可将两种以上混合使用。当将两种以上混合时,优选为将具有羟基的溶剂与不具有羟基的溶剂混合。具有羟基的溶剂与不具有羟基的溶剂的质量比为1/99~99/1,优选为10/90~90/10,更优选为20/80~80/20。特别优选为丙二醇单甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate,PGMEA)与丙二醇单甲醚(PropyleneGlycol Monomethyl Ether,PGME)的混合溶剂,且其比率为60/40。再者,为了提升清洗液对于污染物的渗透性,也可向清洗液中添加所述与本组合物相关的表面活性剂。
<彩色滤光器>
本发明的彩色滤光器因使用本发明的组合物,故可进行曝光余裕(exposuremargin)优异的曝光,并且所形成的着色图案(着色像素)的图案形状优异,图案表面的粗糙或显影部中的残渣得到抑制,因此成为颜色特性优异者。
本发明的彩色滤光器可适宜地用于CCD、CMOS等固态摄影元件,特别适合如超过100万像素的高分辨率的CCD或CMOS等。本发明的固态摄影元件用彩色滤光器例如可用作配置在构成CCD或CMOS的各像素的光接收部、与用于聚光的微透镜之间的彩色滤光器。
再者,作为本发明的彩色滤光器中的着色图案(着色像素)的膜厚,优选为2.0μm以下,更优选为1.0μm以下,进而更优选为0.7μm以下。
另外,作为着色图案(着色像素)的尺寸(图案宽度),优选为2.5μm以下,更优选为2.0μm以下,特别优选为1.7μm以下。
本发明的彩色滤光器优选为含有三芳基甲烷化合物、在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素、及硬化性化合物,波长450nm~500nm的范围内的厚度方向的透过率的最小值为80%以上,且波长650nm~700nm的范围内的厚度方向的透过率的最大值为25%以下。
本发明的彩色滤光器优选为波长450nm~500nm的范围内的厚度方向的透过率的最小值为84%以上,更优选为90%以上。
本发明的彩色滤光器优选为波长650nm~700nm的范围内的厚度方向的透过率的最大值为20%以下,更优选为15%以下。
本发明的彩色滤光器优选为在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素相对于三芳基甲烷化合物的质量比为0.2~1.5。
此处,所谓彩色滤光器的透过率,是指利用紫外可见近红外分光光度计(岛津制作所制造,UV3600)的分光光度计(参照:玻璃基板),对以干燥膜厚变成0.6μm的方式涂布有所述本发明的组合物的玻璃基板进行测定所得的值。
<固态摄影元件>
本发明的固态摄影元件具有已述的本发明的彩色滤光器。作为本发明的固态摄影元件的构成,只要是具备本发明中的彩色滤光器、且作为固态摄影元件发挥功能的构成,则并无特别限定,例如可列举如下的构成。
所述构成如下:在支撑体上具有构成固态摄影元件(CCD图像传感器、CMOS图像传感器等)的光接收区域的多个光二极管、及包含多晶硅等的转移电极,在所述光二极管及所述转移电极上具有仅对光二极管的光接收部开口的包含钨等的遮光膜,在遮光膜上具有以覆盖遮光膜的整个面、及光二极管光接收部的方式形成的包含氮化硅等的器件保护膜,在所述器件保护膜上具有本发明的固态摄影元件用彩色滤光器。
进而,也可为如下的构成等:在所述器件保护膜上、且在彩色滤光器下(靠近支撑体的一侧)具有聚光机构(例如微透镜等。以下相同)的构成,或者在彩色滤光器上具有聚光机构的构成。
<图像显示装置>
本发明的彩色滤光器不仅可用于所述固态摄影元件,而且可用于液晶显示装置或有机电致发光(Electro-Luminescence,EL)显示装置等图像显示装置,特别适合于液晶显示装置的用途。具备本发明的彩色滤光器的液晶显示装置可显示高画质图像,所述高画质图像的显示图像的色调良好且显示特性优异。
关于显示装置的定义或各显示装置的详细情况,在例如《电子显示器件(佐佐木昭夫著,工业调查会(Kogyo Chosakai Publishing)(股份)1990年发行)》、《显示器件(伊吹顺章著,产业图书(Sangyo Tosho)(股份)1989年发行)》等中有记载。另外,关于液晶显示装置,在例如《下一代液晶显示技术(内田龙男编辑,工业调查会(股份)1994年发行)》中有记载。可应用本发明的液晶显示装置并无特别限制,例如可应用于所述《下一代液晶显示技术》中所记载的各种方式的液晶显示装置。
本发明的彩色滤光器也可用于彩色薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)方式的液晶显示装置。关于彩色TFT方式的液晶显示装置,在例如《彩色TFT液晶显示器(共立出版(股份)1996年发行)》中有记载。进而,本发明还可应用于共面切换(In-PlaneSwitching,IPS)等横向电场驱动方式、多域垂直取向(Multi-Domain VerticalAlignment,MVA)等像素分割方式等的视角被扩大的液晶显示装置,或者超扭转向列(SuperTwisted Nematic,STN)、扭转向列(Twisted Nematic,TN)、垂直取向(VerticalAlignment,VA)、光学补偿倾斜(Optically Compensated Splay,OCS)、边缘场切换(FringeField Switching,FFS)、以及反射光学补偿弯曲(Reflective Optically CompensatedBend,R-OCB)等。
另外,本发明中的彩色滤光器还可供于明亮且高精细的彩色滤光器阵列(Color-filter On Array,COA)方式。在COA方式的液晶显示装置中,对于彩色滤光器层的要求特性除如上所述的通常的要求特性以外,有时需要对于层间绝缘膜的要求特性,即低介电常数及耐剥离液性。在本发明的彩色滤光器中,因使用色相优异的色素多聚体,故色纯度、透光性等良好且着色图案(像素)的色调优异,因此可提供分辨率高且长期耐久性优异的COA方式的液晶显示装置。再者,为了满足低介电常数的要求特性,也可在彩色滤光器层上设置树脂被膜。
关于这些图像显示方式,在例如《EL、等离子体显示面板(Plasma Display Panel,PDP)、LCD显示器-技术与市场的最新动向-(东丽研究中心(Toray Research Center)调查研究部门2001年发行)》的第43页等中有记载。
另外,在本发明中,还可优选地用于微型有机发光二极管方式(微型OLED(Organiclight-emitting diodes)的显示器。关于这些图像显示方式,在例如《EL、PDP、LCD显示器-技术与市场的最新动向-(东丽研究中心调查研究部门2001年发行)》的第43页等中有记载。
具备本发明中的彩色滤光器的液晶显示装置除本发明中的彩色滤光器以外,还包含电极基板、偏光膜、相位差膜、背光源、间隔片、视角保障膜等各种构件。本发明的彩色滤光器可应用于包含这些公知的构件的液晶显示装置中。关于这些构件,在例如《′94液晶显示器周边材料·化学品的市场(岛健太郎CMC(股份)1994年发行)》、《2003液晶相关市场的现状与未来展望(下卷)(表良吉富士凯美莱总研(Fuji Chimera Research Institute)(股份),2003年发行)》中有记载。
关于背光源,在《信息显示学会会议摘要(SID(The Society for InformationDisplay)meeting Digest)》1380(2005)(A.今野(A.Konno)等人)、或《显示器月刊(MonthlyDisplay)》2005年12月号的第18页~第24页(岛康裕)、《显示器月刊》2005年12月号的第25页~第30页(八木隆明)等中有记载。
[实施例]
以下,通过实施例来更具体地说明本发明,但只要本发明不超出其主旨,则并不限定于以下的实施例。再者,只要事先无特别说明,则“%”及“份”为质量基准。
<合成例>
《三芳基甲烷(T-1)的合成》
[化93]
将5.15g(10mmol)的C.I.碱性蓝7添加至二氯甲烷50mL及水10mL的混合液中,并进行搅拌。继而,向其中添加钾=双(三氟甲磺酰基)酰亚胺3.19g(10mmol),并搅拌2小时。其后,自所述溶液中去除水层,并对二氯甲烷层进行浓缩,由此获得(T-1)7.2g。
《三芳基甲烷(T-2)的合成》
[化94]
根据日本专利特开2000-162429号的合成例1合成(T-2a)。将(T-2a)6.0g(10mmol)添加至二氯甲烷50mL及水10mL的混合液中,并进行搅拌。继而,向其中添加钾=双(三氟甲磺酰基)酰亚胺3.19g(10mmol),并搅拌2小时。其后,自所述溶液中去除水层,并对二氯甲烷层进行浓缩,由此获得(T-2)8.2g。
《三芳基甲烷(T-3)的合成》
[化95]
使(T-2)10.0g、甲基丙烯酸2.1g、2,2′-偶氮双(异丁酸甲酯)0.5g、及1-十二硫醇0.8g溶于环己酮28.2g中。在氮气气流下,历时2小时向加热至75℃的环己酮10.0g中滴加所述溶液,进而搅拌2小时后,在90℃下加热2小时。放置冷却至50℃后,向所述溶液中添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1.4g、溴化四丁基铵0.01g、及对甲氧基苯酚0.01g,在空气环境下,在100℃下加热24小时。放置冷却后,将所述溶液滴加至甲醇50mL及离子交换水250mL的混合液中。通过过滤来提取所获得的固体,并在40℃下进行干燥,由此获得(T-3)12.5g。所获得的(T-3)的重量平均分子量为9,000,酸价为65mgKOH/g。
《三芳基甲烷(T-4)的合成》
[化96]
在氮气流下,将(T-2)8.47g(10mmol)、衣康酸1.30g(10mmol)、二季戊四醇六(2-巯基丙酸酯)(DPMP)2.61g(3.3mmol)及1-甲氧基-2-丙醇22.1g加热至90℃。继而,每2小时添加共计3次的2,2′-偶氮双(异丁酸)二甲酯0.10g。放置冷却后,将反应液滴加至甲醇50mL及离子交换水250mL的溶液中,通过过滤来提取所获得的固体,并在40℃下进行干燥,由此获得(T-4)8.5g。所获得的(T-4)的重量平均分子量为4,800,酸价为89mgKOH/g。
所述化合物(T-4)中,A表示下述结构(L4-11)。下述结构中,*表示连结部位。
[化97]
《三芳基甲烷(T-5)的合成》
[化98]
在氮气流下,将(T-2)8.47g(10mmol)、二季戊四醇六(2-巯基丙酸酯)(DPMP)2.61g(3.3mmol)及1-甲氧基-2-丙醇22.1g加热至90℃。继而,每2小时添加共计3次的2,2′-偶氮双(异丁酸)二甲酯0.10g,在100℃下加热3小时,由此获得含有(t-1)的1-甲氧基-2-丙醇溶液。放置冷却后,添加甲基丙烯酸1.72g(20mmol),在氮气流下加热至80℃。继而,每2小时添加共计3次的2,2′-偶氮双(异丁酸)二甲酯0.10g,在100℃下加热3小时,由此获得含有(t-2)的1-甲氧基-2-丙醇溶液。放置冷却后,添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1.42g(10mmol)、溴化四丁基铵0.01g、对甲氧基苯酚0.01g,在空气环境下、100℃下加热24小时。放置冷却后,滴加至甲醇50mL及离子交换水250mL的溶液中,通过过滤来提取所获得的固体,并在40℃下进行干燥,由此获得(T-5)13.2g。所获得的(T-5)的重量平均分子量为7,200,酸价为40mgKOH/g。再者,所述化合物(T-5)中,A表示所述结构(L4-11)。
《三芳基甲烷(T-6)的合成》
[化99]
在氮气流下,将(T-2)8.47g(10mmol)、3-巯基-1,2-丙二醇0.24g(20mmol)及1-甲氧基-2-丙醇22.1g加热至90℃。继而,每2小时添加共计3次的2,2′-偶氮双(异丁酸)二甲酯0.10g,在100℃下加热3小时。放置冷却后,使用蒸发器(evaporator)将所获得的反应液浓缩。利用氯仿与5质量%的碳酸氢钠水溶液对浓缩物进行分液后,利用蒸发器对有机层进行浓缩。对所获得的浓缩物进行管柱纯化(填充剂:二氧化硅凝胶、洗脱液:氯仿与甲醇的混合用溶液),获得(t-3)7.12g。加入(t-3)6.71g(7mmol)、均苯四甲酸酐2.18g(10mmol)、甲基丙烯酸2,3-二羟基丙酯3mmol(0.48g)及N-甲基吡咯烷酮18.1g,在氮气流下加热至100℃。继而,添加单丁基氧化锡0.010g并搅拌24小时。放置冷却后,滴加于1摩尔/升盐酸水200mL,进行过滤。利用甲醇50质量%水溶液200mL对所获得的过滤物进行清洗,通过干燥而获得(T-6)6.33g。所获得的(T-6)的重量平均分子量为9,600,酸价为120mgKOH/g。
《色素(D-5)的合成》
[化100]
将(D-2)8.15g(10mmol)、衣康酸1.30g(10mmol)、二季戊四醇六(2-巯基丙酸酯)(DPMP)2.61g(3.3mmol)及1-甲氧基-2-丙醇22.1g混合,并在氮气气流下将所述溶液加热至90℃。继而,每2小时向所述溶液中添加共计3次的2,2′-偶氮双(异丁酸)二甲酯0.10g。放置冷却后,将所述溶液滴加至甲醇50mL及离子交换水250mL的混合液中。通过过滤来提取所获得的固体,并在40℃下进行干燥,由此获得(D-5)8.5g。所获得的(D-5)的重量平均分子量为4,200,酸价为92mgKOH/g。
所述化合物(D-5)中,A表示所述结构(L4-11)。
《色素(A-1)的合成》
[化101]
将单体(X-1)16.4g、甲基丙烯酸1.60g、十二基硫醇0.51g、丙二醇1-单甲醚2-乙酸酯(以下,也称为“PGMEA”)46.6g混合,将所述溶液的一半添加至三口烧瓶中,并在氮气环境下加热至80℃。向剩余的溶液中添加2,2′-偶氮双(异丁酸)二甲酯0.58g并使其溶解,历时2小时将其滴加至所述三口烧瓶中。其后搅拌3小时后,升温至90℃,并加热搅拌2小时。继而,向所述反应液中添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1.60g及溴化四丁基铵0.10g,并在90℃下加热10小时。冷却至室温为止后,将所述反应液滴加至甲醇/离子交换水=100mL/10mL的混合溶媒中进行再沉淀。过滤后,在40℃下进行2日吹风干燥后,获得色素多聚体(A-1)15.6g。所获得的(A-1)的重量平均分子量为7,500,酸价为30mgKOH/g。
<最大吸收波长的测定方法>
使色素100mg溶解于四氢呋喃200mL中,向所述溶液2mL中添加四氢呋喃,并设为200mL。利用Cary5000UV-Vis-NIR分光光度计(安捷伦科技(Agilent Technologies)制造),自400nm至800nm为止对所述溶液进行测定并测定最大吸收波长。
1.抗蚀液的制备
将下述组成的成分混合并溶解,而制备底涂层用抗蚀液。
<底涂层用抗蚀液的组成>
·溶剂:丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA) 19.20份
·溶剂:乳酸乙酯 36.67份
·碱可溶性树脂:甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸-2-羟基乙酯共聚物(摩尔比=60/22/18,重量平均分子量为15,000,数量平均分子量为9,000)的40%PGMEA溶液 30.51份
·二季戊四醇六丙烯酸酯
(卡亚拉得(KAYARAD)DPHA(日本化药制造)) 12.20份
·聚合抑制剂:对甲氧基苯酚 0.0061份
·氟系表面活性剂:F-475,迪爱生制造 0.83份
·光聚合引发剂:三卤甲基三嗪系的光聚合引发剂(TAZ-107,绿化学制造)0.586份
2.带有底涂层的硅晶片基板的制作
在烘箱中以200℃对6英寸的硅晶片进行30分钟加热处理。继而,将所述抗蚀液以干燥膜厚变成1.5μm的方式涂布于所述硅晶片上,进而在220℃的烘箱中进行1小时加热干燥而形成底涂层,从而获得带有底涂层的硅晶片基板。
3.组合物的制备
<实施例1~实施例33、比较例1~比较例3的组合物>
将下述的各成分混合后分散、溶解,并利用0.45μm尼龙过滤器进行过滤,由此获得实施例1~实施例33、比较例1~比较例3的各组合物。
·三芳基甲烷化合物(三芳基甲烷(A)) 记载于表4中
·色素(B) 记载于表4中
三芳基甲烷化合物与色素(B)的合计为 60份。
·色素(C) 调配的情况下为10份
·环己酮 100份
·碱可溶性树脂(下述J1或J2:下述表中所记载的化合物)5份
·索努帕斯(Solsperse)20000
(1%环己烷溶液,日本路博润制造) 1份
·光聚合引发剂(下述(I-1)~(I-8):下述中所记载的化合物) 1份
·二季戊四醇六丙烯酸酯
(卡亚拉得(KAYARAD)DPHA(日本化药制造)) 10份
·甘油丙氧基化物(1%环己烷溶液) 0.1份
下述(I-1)为艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-OXE01,(I-2)为艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-OXE02(巴斯夫制造),(I-3)为艳佳固(IRGACURE)(注册商标)-379,(I-4)为达罗卡(DAROCUR)(注册商标)-TPO(以上,均为巴斯夫制造)。
[化102]
碱可溶性树脂
[化103]
[化104]
所述化合物(D-5)中,A表示下述结构(L4-11)。下述结构中,*表示连结部位。
[化105]
色素(A-2)、色素(A-3)
[化106]
所述(A-2)中,包含色素结构的重复单元、包含酸基的重复单元、包含聚合性基的重复单元的摩尔比为51∶19∶30,Mw为8500。
色素(A-4)
利用日本专利特开2014-199436所记载的方法合成。
酸价=1.01mmol/g
a/b/c/d=36/12/32/20(mol%)
Mw=13,000
[化107]
色素(A-5)
利用日本专利特开2014-199436所记载的方法合成。
[化108]
[表3]
色素 | 最大吸收波长(nm) |
(T-1) | 592 |
(T-2) | 595 |
(T-3) | 595 |
(T-4) | 595 |
(T-5) | 595 |
(T-6) | 594 |
(D-1) | 695 |
(D-2) | 694 |
(D-3) | 742 |
(D-4) | 740 |
(D-5) | 698 |
(D-6) | 728 |
(D-7) | 749 |
(D-8) | 720 |
(D-9) | 715 |
(D-10) | 930 |
(D-11) | 821 |
(A-1) | 550 |
(X-1) | 550 |
(A-2) | 555 |
(A-3) | 554 |
(A-4) | 535 |
(A-5) | 536 |
4.利用组合物的彩色滤光器的制作
<图案形成>
将以所述方式制备的实施例及比较例的组合物分别涂布于所述“2.带有底涂层的硅晶片基板的制作”中所获得的带有底涂层的硅晶片基板的底涂层上,而形成组合物层(涂布膜)。然后,以所述涂布膜的干燥膜厚变成0.6μm的方式,使用100℃的热板进行120秒加热处理(预烘烤)。
继而,使用i射线步进式曝光装置FPA-3000i5+(佳能(Canon)制造),在365nm的波长下,透过图案为各边1.0μm的正方形的岛(Island)图案掩模,以50mJ/cm2~1200mJ/cm2的各种曝光量进行曝光。
其后,将形成有经照射的涂布膜的硅晶片基板载置于旋转·喷淋显影机(DW-30型,化学电子(Chemitronics)制造)的水平旋转台上,使用CD-2000(富士胶片电子材料制造)在23℃下进行60秒覆液式显影,而在硅晶片基板上形成着色图案。
通过真空夹盘方式来将形成有着色图案的硅晶片固定于所述水平旋转台上,利用旋转装置以50r.p.m的转速使所述硅晶片基板旋转,并自其旋转中心的上方,自喷出喷嘴呈喷淋状地供给纯水来进行淋洗处理,其后进行喷雾干燥。
以所述方式制作具有由实施例或比较例的组合物所形成的着色图案的单色的彩色滤光器。
其后,使用测长扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)“S-9260A”(日立先端科技(Hitachi High-Technologies)制造),测定着色图案的尺寸。将图案尺寸变成1.0μm的曝光量设为最佳曝光量。
5.性能评价
5-1.耐光性
作为评价耐光性(光牢固性)的指标,测定光照射前后的色差(ΔE*ab值)。具体而言,以干燥膜厚变成0.6μm的方式,将以上所获得的组合物涂布于玻璃基板上,而形成涂布膜。以10万勒克斯(1ux)对所述涂布膜照射氙灯20小时(相当于200万lux·h),并测定照射前后的色差(ΔE*ab值)。在色差(ΔE*ab值)的测定中使用色度计MCPD-1000(大冢电子制造)。ΔE*ab值的值小表示耐光性良好。再者,ΔE*ab值为根据利用CIE1976(L*,a*,b*)空间表色系统的以下的色差公式所求出的值(日本色彩学会编新编色彩科学手册(1985年)p.266)。
ΔE*ab={(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2
5-2.耐热性
作为评价耐热性(热牢固性)的指标,测定加热前后的色差(ΔE*ab值)。具体而言,以干燥膜厚变成0.6μm的方式,将以上所获得的组合物涂布于玻璃基板上,而形成涂布膜。将所述涂布膜以利用玻璃基板面来接触的方式载置于200℃的热板上,进行1小时加热,并测定加热前后的色差(ΔE*ab值)。在色差(ΔE*ab值)的测定中使用色度计MCPD-1000(大冢电子制造)。ΔE*ab值的值小表示耐热性良好。
5-3.透过率
以干燥膜厚变成0.6μm的方式,将以上所获得的组合物涂布于玻璃基板上,而形成涂布膜。使用紫外可见近红外分光光度计UV3600(岛津制作所制造)的分光光度计(参照:玻璃基板),在400nm~450nm、500nm、650nm~700nm的波长区域中测定所述涂布膜的透过率。400nm~450nm及650nm~700nm的波长区域的透过率是将每5nm的透过率的平均值设为透过率。
5-4.显影缺陷
利用SEM来观察200个通过所述图案形成所获得的着色图案,并确认有无显影缺陷。显影缺陷越多,越对良率造成不良影响。
如根据所述表而明确般,可知当使用本发明的组合物并利用光致抗蚀剂来制作彩色滤光器时,耐光性、耐热性、分光特性、显影缺陷抑制优异。
在所述“3.组合物的制备”中,将二季戊四醇六丙烯酸酯变更成同质量的A-DPH-12E(新中村化学工业制造)来制备组合物,并使用所述组合物进行性能评价,结果可获得相同的结果。
6.应用干式蚀刻法的图案形成
组合物的制备
将下述成分混合·溶解,而获得实施例34~实施例60、比较例4~比较例6的各组合物。
·三芳基甲烷化合物 记载于表5中
·色素(B) 记载于表5中
三芳基甲烷化合物与色素(B)的合计为60份。
·色素(C) 调配的情况下为10份
·环己酮 100份
·索努帕斯(Solsperse)20000
(1%环己烷溶液,日本路博润制造) 1份
·热硬化性化合物(EHPE-3150(大赛璐化学制造,2,2-双(羟基甲基)-1-丁醇的1,2-环氧基-4-(2-环氧乙烷基)环己烷加合物)) 15份
·甘油丙氧基化物(1%环己烷溶液) 0.048份
7.性能评价
如下述形成着色图案,并对所述着色图案评价图案缺损。使用旋转涂布机,以干燥后的膜厚变成0.6μm的方式将所述组合物涂布于玻璃基板上,并使用100℃的热板进行120秒加热处理(预烘烤)。继而,使用220℃的热板进行300秒加热处理(后烘烤),而制作着色膜。
将正型光致抗蚀剂“FHi622BC”(富士胶片电子材料制造)涂布于所述着色膜上,并实施预烘烤,而形成膜厚为0.8μm的光致抗蚀剂层。继而,使用i射线步进机(佳能制造),以350mJ/crn2的曝光量对光致抗蚀剂层进行图案曝光,然后在光致抗蚀剂层的温度或环境温度变成90℃的温度下进行1分钟加热处理。其后,利用显影液“FHD-5”(富士胶片电子材料公司制造)进行1分钟的显影处理,进而在110℃下实施1分钟的后烘烤处理,而形成抗蚀剂图案。所述抗蚀剂图案的尺寸是考虑蚀刻转换差(由蚀刻所引起的图案宽度的缩小),而以一边为1.0μm来形成。
继而,通过以下的程序来进行干式蚀刻。
利用干式蚀刻装置(日立先端科技制造,U-621),将射频(Radio Frequency,RF)功率设为800W,将天线偏压设为400W,将晶片偏压设为200W,将蚀刻反应室的内部压力设为4.0Pa,将基板温度设为50℃,将混合气体的气体种类及流量设为CF4:80mL/min.、O2:40mL/min.、Ar:800mL/min.,实施80秒的第1阶段的蚀刻处理。
继而,在同一个蚀刻反应室内,将RF功率设为600W,将天线偏压设为100W,将晶片偏压设为250W,将反应室的内部压力设为2.0Pa,将基板温度设为50℃,将混合气体的气体种类及流量设为N2:500mL/min.、O2:50mL/min.、Ar:500mL/min.(N2/O2/Ar=10/1/10),而实施28秒的第2阶段的蚀刻处理。
在以所述条件进行干式蚀刻后,使用光致抗蚀剂剥离液“MS230C”(富士胶片电子材料公司制造),实施120秒剥离处理来将抗蚀剂去除,进而实施利用纯水的清洗、旋转干燥。其后,在100℃下进行2分钟的脱水烘烤处理。如此,在玻璃基板上形成着色图案。
利用SEM来观察200个以所述方式形成的着色图案,并确认有无显影缺陷。显影缺陷越多,越对良率造成不良影响。
[表5]
如根据所述表而明确般,可知当使用本发明的组合物并通过干式蚀刻来制作彩色滤光器时,图案缺损抑制优异。进而,关于实施例34~实施例60,根据所述方法测定耐光性、耐热性、及透过率,结果可看到与实施例1~实施例33相同的倾向。另外,关于比较例4~比较例6,根据所述方法测定耐光性、耐热性、及透过率,结果可看到与比较例4~比较例6相同的倾向。
Claims (18)
1.一种组合物,其包括:
三芳基甲烷化合物、在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素、以及硬化性化合物,且
所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素为酞菁化合物,
所述三芳基甲烷化合物与所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素的最大吸收波长的差为100nm~150nm,
所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素相对于所述三芳基甲烷化合物的质量比为0.5~0.8。
2.一种组合物,其包括:
三芳基甲烷化合物、在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素、以及硬化性化合物,且
所述三芳基甲烷化合物为多聚体,
所述三芳基甲烷化合物与所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素的最大吸收波长的差为100nm~150nm,
所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素相对于所述三芳基甲烷化合物的质量比为0.5~0.8。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述三芳基甲烷化合物在580nm~620nm的范围内具有最大吸收波长。
4.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述三芳基甲烷化合物具有乙烯性不饱和键性基。
5.根据权利要求1所述的组合物,其中所述三芳基甲烷化合物为多聚体。
6.根据权利要求2所述的组合物,其中所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素为选自酞菁化合物、花青化合物、方酸内鎓盐化合物、萘醌化合物及偶氮化合物中的一种以上。
7.根据权利要求2所述的组合物,其中所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素含有酞菁化合物或方酸内鎓盐化合物。
8.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素具有乙烯性不饱和键性基。
9.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述在650nm~750nm的范围内具有最大吸收波长的色素为多聚体。
10.根据权利要求1或2所述的组合物,其还包括在500nm~600nm的范围内具有最大吸收波长的色素。
11.根据权利要求1或2所述的组合物,其用于彩色滤光器。
12.一种硬化膜,其是使根据权利要求1至11中任一项所述的组合物硬化而形成。
13.一种图案形成方法,其包括:
将根据权利要求1至11中任一项所述的组合物应用于支撑体上来形成组合物层的步骤;
将所述组合物层曝光成图案状的步骤;以及
将经曝光的所述组合物层的未曝光部显影去除而形成着色图案的步骤。
14.一种彩色滤光器的制造方法,其包括根据权利要求13所述的图案形成方法。
15.一种彩色滤光器的制造方法,其包括:
将根据权利要求1至11中任一项所述的组合物应用于支撑体上来形成组合物层,并使其硬化而形成着色层的步骤;
在所述着色层上形成光致抗蚀剂层的步骤;
通过对所述光致抗蚀剂层进行曝光及显影来将所述光致抗蚀剂层加以图案化而获得抗蚀剂图案的步骤;以及
将所述抗蚀剂图案作为蚀刻掩模来对所述着色层进行干式蚀刻的步骤。
16.一种彩色滤光器,其使用根据权利要求1至11中任一项所述的组合物来制造、或者利用根据权利要求14或15所述的彩色滤光器的制造方法来制造。
17.一种固态摄影元件,其包括根据权利要求16所述的彩色滤光器。
18.一种图像显示装置,其包括根据权利要求16所述的彩色滤光器。
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