CN107614626A - 着色组合物、膜、滤色器、图案形成方法、滤色器的制造方法、固体成像元件及红外线传感器 - Google Patents

着色组合物、膜、滤色器、图案形成方法、滤色器的制造方法、固体成像元件及红外线传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够形成在源自可见光的噪声少的状态下可以使红外线透射的膜的着色组合物。并且,提供一种使用了着色组合物的膜、滤色器、图案形成方法、滤色器的制造方法、固体成像元件及红外线传感器。本发明的着色组合物含有遮挡可见光区域的光的色材和红外线吸收剂。遮挡可见光区域的光的色材优选包含2种以上的彩色着色剂,并以2种以上的彩色着色剂的组合而形成有黑色。或者遮挡可见光区域的光的色材优选包含有机类黑色着色剂。有机类黑色着色剂优选为选自苝化合物及二苯并呋喃酮化合物中的至少一种。

Description

着色组合物、膜、滤色器、图案形成方法、滤色器的制造方法、 固体成像元件及红外线传感器
技术领域
本发明涉及一种着色组合物。尤其涉及一种在滤色器的制造中优选使用的着色组合物。进而,涉及一种使用了着色组合物的膜、滤色器、固体成像元件及红外线传感器。并且,也涉及一种使用了着色组合物的图案形成方法及滤色器的制造方法。
背景技术
固体成像元件以各种用途作为光传感器而被应用。
例如,与可见光相比,红外线因波长较长而不易散射,也可以在距离测量、三维测量等中应用。并且,红外线是人类、动物等的眼睛是所看不到的,因此在夜间,即使用红外线光源来照射被摄体,也不会被被摄体觉察到,作为拍摄夜行野生动物的用途及防犯用途在不刺激对方的情况下进行拍摄中也可以使用。如此感知红外线的光传感器(红外线传感器)可以扩展到各种用途,期待开发出能够使用于红外线传感器的膜。
在专利文献1中,公开有含有包含偶氮类黄色颜料或异吲哚啉类黄色颜料中的至少1种和二噁嗪类紫色颜料的着色组合物。
在专利文献2中公开有一种遮光性感光性树脂组合物,其包含碱溶性树脂、光聚合引发剂、烯属不饱和化合物及遮光性成分,其中,遮光性成分的95%以上为有机颜料,有机颜料从以下(a)~(f)组的3种以上中,以组合物的波长400nm~700nm的范围中的透光率的标准偏差成为0.1%以下的组合而选择。
(a)选自PigmentRed(颜料红)177、209、224、254的红色颜料
(b)PigmentBlue(颜料蓝)15:6的蓝色颜料
(c)选自PigmentGreen(颜料绿)7、36的绿色颜料
(d)选自PigmentYellow(颜料黄)83、138、139、150、180的黄色颜料
(e)PigmentViolet(颜料紫)23的紫色颜料
(f)选自PigmentOrange(颜料橙)38、71的橙色颜料
在专利文献3中记载有一种组合物,其在形成有膜厚1μm的膜时,膜的厚度方向的透光率在波长400~750nm的范围中的最大值为20%以下,膜的厚度方向的透光率在波长900~1300nm的范围中的最小值为90%以上。在专利文献3中使用含有红色颜料、黄色颜料、蓝色颜料及紫色颜料的颜料。
在专利文献4中记载有一种近红外线吸收性化合物,其在近红外区域中具有吸收性,在400~700nm的区域不具有吸收功能,且非可见性优异。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-77009号公报
专利文献2:日本特开2009-69822号公报
专利文献3:日本特开2014-130338号公报
专利文献4:日本特开2009-263614号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
近年来,正在研究将波长为900nm以上的红外线等更长波长的红外线用作光源的光传感器等的开发。
然而,如专利文献1~3等中所记载的至今已公开的膜,若应用于将波长为900nm以上的红外线用作光源的光传感器等,则可知容易产生源自可见光的噪声。
另一方面,在专利文献4中没有有关在源自可见光的噪声少的状态下可以使红外线透射的膜的公开或提示。
因此,本发明的目的在于提供一种能够形成在源自可见光的噪声少的状态下可以使红外线透射的膜的着色组合物。并且,本发明的目的在于提供一种使用了这种着色组合物的膜、滤色器、图案形成方法、滤色器的制造方法、固体成像元件及红外线传感器。
用于解决技术课题的手段
本发明人等经过具体研究的结果,发现通过使用含有遮挡可见光区域的光的色材及红外线吸收剂的着色组合物而能够实现上述课题,并完成了本发明。即,本发明为如下。
<1>一种着色组合物,其含有遮挡可见光区域的光的色材和红外线吸收剂。
<2>根据<1>所述的着色组合物,其中,遮挡可见光区域的光的色材包含2种以上的彩色着色剂,并以2种以上的彩色着色剂的组合而形成黑色。
<3>根据<1>所述的着色组合物,其中,遮挡可见光区域的光的色材包含有机类黑色着色剂。
<4>根据<3>所述的着色组合物,其中,有机类黑色着色剂为选自苝化合物及二苯并呋喃酮化合物中的至少一种。
<5>根据<4>所述的着色组合物,其还包含彩色着色剂。
<6>根据<2>或<5>所述的着色组合物,其中,彩色着色剂选自红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂、紫色着色剂及橙色着色剂。
<7>根据<1>~<6>中任一项所述的着色组合物,其中,红外线吸收剂为选自吡咯并吡咯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物及多次甲基化合物中的至少1种。
<8>根据<7>所述的着色组合物,其中,吡咯并吡咯化合物为颜料。
<9>根据<7>或<8>所述的着色组合物,其中,吡咯并吡咯化合物由下述式(1)来表示;
[化学式1]
式(1)中,R1a及R1b分别独立地表示烷基、芳基或杂芳基,R2及R3分别独立地表示氢原子或取代基,R2及R3可以彼此键合而形成环,R4分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、杂芳基、-BR4AR4B或金属原子,R4可以与选自R1a、R1b及R3中的至少一个进行共价键合或配位键合,R4A及R4B分别独立地表示氢原子或取代基。
<10>根据<1>~<9>中任一项所述的着色组合物,其还包含聚合性化合物。
<11>根据<10>所述的着色组合物,其还包含光聚合引发剂。
<12>根据<1>~<11>中任一项所述的着色组合物,其使用于滤色器的制造中。
<13>一种膜,其通过将<1>~<12>中任一项所述的着色组合物进行固化而成。
<14>一种滤色器,其具有<13>所述的膜。
<15>一种图案形成方法,其包括:使用<1>~<12>中任一项所述的着色组合物在支撑体上形成着色组合物层的工序;将着色组合物层以图案形状进行曝光的工序;及将未曝光部进行显影去除而形成着色图案的工序。
<16>一种滤色器的制造方法,其包括<15>所述的图案形成方法。
<17>一种固体成像元件,其具有<14>所述的滤色器。
<18>一种红外线传感器,其具有<14>所述的滤色器。
发明效果
根据本发明,能够提供一种在源自可见光的噪声少的状态下能够形成可以使红外线透射的膜的着色组合物。并且,能够提供一种使用了这种着色组合物的膜、滤色器、图案形成方法、滤色器的制造方法、固体成像元件及红外线传感器。
附图说明
图1是表示本发明的红外线传感器的一实施方式的结构的概略剖视图。
图2是应用了本发明的红外线传感器的摄像装置的功能框图。
具体实施方式
在本说明书中,总固体成分是指从着色组合物的总体组成中除去溶剂的成分的总质量。并且,固体成分是指25℃下的固体成分。
本说明书中的基团(原子团)的标记中,未记有取代及未取代的标记包括不具有取代基的基团和具有取代基的基团。例如,“烷基”不仅包括不具有取代基的烷基(未取代烷基),而且也包括具有取代基的烷基(取代烷基)。
本说明书中的“放射线”是指例如汞灯的明线光谱、以准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线(EUV光)、X射线、电子束等。并且,在本发明中,光是指活化光线或放射线。只要没有特别的说明,本说明书中的“曝光”不仅是指使用了汞灯、以准分子激光为代表的远紫外线、X射线、EUV光等的曝光,而且使用了电子束、离子束等粒子束的描绘也包括在曝光中。
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其中一方,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸的两者或其中一方,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基两者或其中一方。
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,“工序”的术语不仅是独立的工序,而且,即使在无法与其它工序明确区别的情况下只要可实现所述工序预期的作用,则也包括在该术语中。
在本说明书中,重均分子量及数均分子量被定义为凝胶渗透色谱法(GPC)测定中的聚苯乙烯换算值。在本说明书中,重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)例如能够通过使用HLC-8220(TOSOH CORPORATION制造),并使用TSKgelSuperAWM―H(TOSOH CORPORATION制造,6.0mmID(内径)×15.0cm)来作为管柱,使用10mmol/L溴化锂NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶液作为洗脱液而求出。
在本发明中所使用的颜料是指不易溶解于溶剂中的不溶性色素化合物。典型地是指,在组合物中作为粒子以分散的状态存在的色素化合物。在此,溶剂可以举出任意的溶剂,例如可以举出在后述溶剂一栏中例示出的溶剂。在本发明中所使用的颜料例如即使对丙二醇单甲醚乙酸酯及水中的任一种在25℃下的溶解度也均优选为0.1g/100gSolvent以下。
<着色组合物>
本发明的着色组合物含有遮挡可见光区域的光的色材和红外线吸收剂。
本发明的着色组合物由于使红外线(优选波长为900nm以上的光)透射,因此也称作红外线透射性组合物。
以下,关于可构成本发明的着色组合物的各成分进行说明。
<<红外线吸收剂>>
本发明的着色组合物含有红外线吸收剂。
在本发明中,红外线吸收剂是指在红外区域(优选波长为800~1300nm)的波长区域具有极大吸收的化合物。
红外线吸收剂优选为在波长为800~900nm的波长区域具有极大吸收的化合物。
红外线吸收剂可以使用颜料、染料中的任一种,但由容易得到能够形成耐热性优异的膜的着色组合物的理由,优选为颜料。颜料的平均粒径(r)优选满足20nm≤r≤300nm,更优选满足25nm≤r≤250nm,尤其优选满足30nm≤r≤200nm。并且,可使用的颜料的二次粒子的粒径分布(以下,也简称为“粒径分布”。)为,进入到(平均粒径±100)nm中的二次粒子为整体的70质量%以上,优选为80质量%以上。另外,一次粒子的平均粒径是能够通过用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)进行观察,并在粒子未凝聚的部分测量100个粒子尺寸,计算平均值而求出的。
作为红外线吸收剂,可以举出例如吡咯并吡咯化合物、铜化合物、花青化合物、酞菁化合物、亚铵化合物、硫醇络合物类化合物、过渡金属氧化物类化合物、方酸化合物、萘酞菁化合物、夸特锐烯(quaterrylene)化合物、二硫醇金属络合物类化合物及克酮酸化合物等。
酞菁化合物、萘酞菁化合物、亚铵化合物、花青化合物、方酸化合物及克酮酸化合物可以使用在日本特开2010-111750号公报的0010~0081段落中记载的化合物,该内容被并入于本说明书中。并且,花青化合物能够参考例如“功能性色素,大河原信/松冈贤/北尾悌次郎/平嶋恒亮著,KODANSHA SCIENT IFIC”,该内容被并入于本说明书中。
在本发明中,作为红外线吸收剂,可以使用在日本特开平07-164729号公报的0004~0016段落中记载的化合物、在日本特开2002-146254号公报的0027~0062段落中记载的化合物、在日本特开2011-164583号公报的0034~0067段落中记载的由包含Cu和/或P的氧化物的微晶构成的数均凝聚粒径为5~200nm的近红外线吸收粒子,该内容被并入于本说明书中。并且,也能够使用FD-25(YAMADA CHEMICAL CO.,LTD.制造)、IRA842(萘酞菁化合物、Exciton,I nc制造)等。
在本发明中,红外线吸收剂优选为选自吡咯并吡咯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物及多次甲基化合物中的至少1种。
作为多次甲基化合物,根据所键合的原子团的种类而包含花青化合物、部花菁化合物、方酸化合物、克酮酸化合物、氧杂菁化合物等。其中,优选花青化合物、方酸化合物及氧杂菁化合物,更优选花青化合物及方酸化合物。
在本发明中,红外线吸收剂可以是颜料,也可以是染料。
<<<吡咯并吡咯化合物>>>
吡咯并吡咯化合物可以是颜料,也可以是染料,但由容易得到能够形成耐热性优异的膜的着色组合物的理由,优选为颜料。
作为吡咯并吡咯化合物,优选为由下述式(1)表示的化合物。通过使用由下述式(1)表示的化合物而可以得到优异的分光特性。进而,能够形成耐热性优异的膜。
[化学式2]
式(1)中,R1a及R1b分别独立地表示烷基、芳基或杂芳基,R2及R3分别独立地表示氢原子或取代基,R2及R3可以彼此键合而形成环,R4分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、杂芳基、-BR4AR4B或金属原子,R4可以与选自R1a、R1b及R3中的至少一个进行共价键合或配位键合,R4A及R4B分别独立地表示氢原子或取代基。
式(1)中,作为由R1a或R1b来表示的烷基,优选碳原子数1~30、更优选碳原子数1~20、尤其优选碳原子数1~10的烷基,可以举出例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基、环己基等。烷基可以具有取代基,也可以未经取代。取代基可以举出例如后述取代基T和由后述式A来表示的基团。
作为由R1a或R1b来表示的芳基,优选为碳原子数6~30、更优选为碳原子数6~20、尤其优选为碳原子数6~12的芳基,可以举出例如苯基、邻甲基苯基、对甲基苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基等。芳基可以具有取代基,也可以未经取代。取代基可以举出例如后述取代基T和由后述式A表示的基团。
由R1a或R1b来表示的杂芳基优选为5员环或6员环。并且,杂芳基优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基的杂原子的数量优选为1~3,更优选为1~2。作为杂原子,可以例示出例如氮原子、氧原子、硫原子。作为杂芳基,具体而言,可以举出例如咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、萘并噻唑基、苯并噁唑基、间-咔唑基(meta-carbazolyl)、吖庚因基等。杂芳基可以具有取代基,也可以未经取代。取代基可以举出例如后述取代基T和由后述式A表示的基团。
由R1a、R1b表示的基团优选为具有支链烷基的烷氧基的芳基。支链烷基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~20。
式(1)中的R1a及R1b彼此可以相同,也可以不同。
R2及R3分别独立地表示氢原子或取代基。R2及R3可以键合而形成环。R2及R3中的至少一方优选为吸电子基团。R2及R3优选分别独立地表示氰基或杂芳基。
作为取代基,可以举出例如在日本特开2009-263614号公报的0020~0022段落中记载的取代基。上述内容被并入于本说明书中。
作为取代基的一例,将以下取代基T作为一例而能够举出。
(取代基T)
烷基(优选碳原子数为1~30。例如甲基、乙基、环己基等)、烯基(优选碳原子数2~30的烯基)、炔基(优选碳原子数2~30的炔基)、芳基(优选碳原子数6~30的芳基。例如苯基、对甲基苯基、联苯基、萘基等)、氨基(优选碳原子数0~30的氨基)、烷氧基(优选碳原子数1~30的烷氧基。例如甲氧基、2-乙基己氧基等)、芳氧基(优选碳原子数6~30的芳氧基。例如苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基等)、杂芳氧基(优选碳原子数1~30的杂芳氧基。例如吡啶氧基等)、酰基(优选碳原子数2~30的酰基)、烷氧羰基(优选碳原子数2~30的烷氧羰基)、芳氧羰基(优选碳原子数7~30的芳氧羰基)、酰氧基(优选碳原子数2~30的酰氧基)、酰氨基(优选碳原子数2~30的酰氨基)、烷氧羰基氨基(优选碳原子数2~30的烷氧羰基氨基)、芳氧羰基氨基(优选碳原子数7~30的芳氧羰基氨基)、磺酰氨基(优选碳原子数1~30的磺酰氨基)、氨磺酰基(优选碳原子数0~30的氨磺酰基)、氨基甲酰基(优选碳原子数1~30的氨基甲酰基)、烷硫基(优选碳原子数1~30的烷硫基)、芳硫基(优选碳原子数6~30的芳硫基)、杂芳硫基(优选碳原子数1~30的杂芳硫基)、烷基亚磺酰基(优选碳原子数1~30的烷基亚磺酰基)、芳基亚磺酰基(优选碳原子数6~30的芳基亚磺酰基)、烷基脲基(优选碳原子数1~30的烷基脲基)、芳基脲基(优选碳原子数6~30的芳基脲基)、磷酸酰胺基(优选碳原子数1~30的磷酸酰胺基)、羟基、巯基、卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、氰基、磺基、羧基、硝基、羟肟酸基、亚磺基、肼基、亚氨基及杂芳基。
这些基团是进而可以取代的基团的情况下,还可以具有取代基。作为取代基,可以举出以上述取代基T为例的基团和由下述式A表示的基团。
A:-L1-X1
式中L1表示单键或2价的连接基团,X1表示(甲基)丙烯酰氧基、环氧基、氧杂环丁基、异氰酸酯基、羟基、氨基、羧基、硫醇基、烷氧基甲硅烷基、羟甲基、乙烯基、(甲基)丙烯酰胺基、磺基、苯乙烯基或马来酰亚氨基。
在L1表示2价的连接基团的情况下,L1优选为由碳原子数2~20的亚烷基、碳原子数6~18的亚芳基、碳原子数3~18的杂亚芳基、-O-、-S-、-C(=O)-或者些基的组合构成的基团。
X1更优选为选自(甲基)丙烯酰氧基、乙烯基、环氧基及氧杂环丁基中的1种以上,进一步优选(甲基)丙烯酰氧基。
R2及R3中,至少一方优选为吸电子基团。Hammett(哈米特)的σp值(对位取代基常数值)为正的取代基作为吸电子基团而发挥作用。
在本发明中,能够将Hammett(哈米特)的σp值为0.2以上的取代基作为吸电子基团而例示出。作为σp值,优选为0.25以上,更优选为0.3以上,尤其优选为0.35以上。上限并无特别的限制,但优选为0.80以下。
作为具体例,可以举出氰基(σp值=0.66)、羧基(-COOH:σp值=0.45)、烷氧羰基(-COOMe:0.45)、芳氧羰基(例如,-COOPh:σp值=0.44)、氨基甲酰基(例如-CONH2:σp值=0.36)、烷羰基(例如-COMe:σp值=0.50)、芳羰基(例如-COPh:σp值=0.43)、烷基磺酰基(例如-SO2Me:σp值=0.72)、芳基磺酰基(例如-SO2Ph:σp值=0.68)等。尤其优选为氰基。在此,Me表示甲基,Ph表示苯基。
关于哈米特取代基常数σ值,能够参考例如日本特开2011-68731号公报的0017~0018段落,该内容被并入于本说明书中。
在R2及R3键合而形成环的情况下,形成5至7员环(优选为5至6员环)的环,所形成的环通常优选为在部花菁色素中作为酸性核而使用的环。作为其具体例,可以举出在日本特开2009-263614号公报的0026段落中记载的结构,该内容被并入于本说明书中。
另外,虽然无法规定形成环的情况下的R2及R3的σp值,但是在本发明中,视为在R2及R3上分别取代有环的部分结构而定义形成环的情况下的σp值。例如在形成有1,3-茚满二酮环的情况下,认为在R2及R3上分别取代有苯甲酰基。
作为R2及R3键合而形成的环,优选为1,3-二羰基核、吡唑啉酮核、2,4,6-三酮六氢嘧啶核(也包括硫酮体)、2-硫代-2,4-噻唑烷二酮核、2-硫代-2,4-噁唑烷二酮核、2-硫代-2,5-噻唑烷二酮核、2,4-噻唑烷二酮核、2,4-咪唑烷二酮核、2-硫代-2,4-咪唑烷二酮核、2-咪唑啉-5-酮核、3,5-吡唑烷二酮核、苯并噻吩-3-酮核或茚满酮核,进一步优选为1,3-二羰基核、2,4,6-三酮六氢嘧啶核(也包括硫酮体)、3,5-吡唑烷二酮核、苯并噻吩-3-酮核或茚满酮核。
R3尤其优选为杂芳基。杂芳基优选为5员环或6员环。并且,杂芳基优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基的杂原子的数量优选为1~3,更优选为1~2。作为杂原子,可例示出例如氮原子、氧原子、硫原子。作为杂芳基,优选为喹啉基、苯并噻唑基或萘并噻唑基,更优选为苯并噻唑基。杂芳基可以未经取代,也可以具有取代基。取代基可以举出上述取代基T和由上述式A来表示的基团。
式(1)中的2个R2彼此可以相同,也可以不同,并且,2个R3彼此可以相同,也可以不同。
R4表示烷基、芳基或杂芳基的情况下,作为烷基、芳基及杂芳基,与用R1a、R1b来说明的基团含义相同,优选范围也相同。
R4表示-BR4AR4B的情况下,R4A、R4B分别独立地表示氢原子或取代基,R4A和R4B可以彼此键合而形成环。作为R4A及R4B所表示的取代基,可以举出上述取代基T,优选为卤原子、烷基、烷氧基、芳基或杂芳基,更优选为烷基、芳基或杂芳基,尤其优选为芳基。作为由-BR4AR4B来表示的基团的具体例,可以举出二氟硼、二苯基硼、二丁基硼、二萘基硼、邻苯二酚硼。其中,尤其优选二苯基硼。
R4表示金属原子的情况下,作为金属原子,可以举出镁、铝、钙、钡、锌、锡、锡、钒、铁、钴,镍、铜、钯、铱、铂,尤其优选铝、锌、钒、铁、铜、钯、铱、铂。
R4可以与R1a、R1b及R3中的至少1种进行共价键合或配位键合,尤其优选R4与R3进行配位键合。
作为R4,优选为由氢原子或-BR4AR4B来表示的基团(尤其二苯基硼)。
式(1)中的2个R4彼此可以相同,也可以不同。
由式(1)表示的化合物优选为由下述式(2)、(3)或(4)中的任一个表示的化合物。
[化学式3]
式(2)中,Z1a及Z1b分别独立地表示形成芳基环或杂芳基环的原子团。R5a及R5b分别独立地表示碳原子数6~20的芳基、碳原子数4~20的杂芳基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数2~20的烷氧羰基、羧基、碳原子数1~20的氨基甲酰基、卤原子或氰基,R5a或R5b和Z1a或Z1b可以彼此键合而形成稠环。R22及R23分别独立地表示氰基、碳原子数2~6的酰基、碳原子数2~6的烷氧羰基、碳原子数1~10的烷基亚磺酰基、碳原子数6~10的芳基亚磺酰基或者碳原子数3~20的含氮杂芳基。R22和R23可以彼此键合而形成环状酸性核。R4表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数4~20的杂芳基、-BR4AR4B或金属原子,可以与R23具有共价键或配位键。R4A及R4B分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数6~20的芳基或者碳原子数4~20的杂芳基。
式(2)中,Z1a及Z1b分别独立地表示形成芳基环或杂芳基环的原子团。所形成的芳基环、杂芳基环与式(1)中的作为R2及R3的取代基而进行说明的芳基、杂芳基含义相同,优选范围也相同。Z1a及Z1b优选相同。
R5a及R5b与式(1)中的用R2及R3来说明的例子含义相同,优选范围也相同。R5a及R5b优选相同。
R5a或R5b、Z1a或Z1b可以彼此键合并形成稠环,作为这种稠环,可以举出萘基环、喹啉环等。在Z1a或Z1b所形成的芳基环或杂芳基环中,通过导入由R5a或R5b表示的基团而能够大幅提高非可见性。
R22及R23与式(1)中的用R2及R3来说明的例子含义相同,优选范围也相同。
R4与式(1)中的R4含义相同,优选范围也相同。R4可以与R23具有共价键或配位键。
由式(2)表示的化合物还可以具有取代基,作为取代基,与R2及R3的取代基含义相同,优选范围也相同。
作为式(2)中的优选组合为如下情况:Z1a及Z1b分别独立地形成苯环或吡啶环,R5a及R5b分别独立地为烷基、烷氧基、卤原子或氰基,R22及R23分别独立地为杂芳基、氰基、酰基、烷氧羰基或者键合有R22及R23的环状酸性核,R4为氢原子、-BR4AR4B、过渡金属原子、镁、铝、钙、钡、锌或锡。作为尤其优选的组合为如下情况:Z1a及Z1b一同形成苯环,R5a及R5b一同为烷基、卤原子或氰基,R22及R23分别独立地为含氮杂芳基和氰基或烷氧羰基的组合或者键合有R22及R23环状酸性核,R4为氢原子、-BR4AR4B、铝、锌、钒、铁、铜、钯、铱、铂。
[化学式4]
式(3)中,R31a及R31b分别独立地表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~20的芳基或碳原子数3~20的杂芳基。R32表示氰基、碳原子数2~6的酰基、碳原子数2~6的烷氧羰基、碳原子数1~10的烷基亚磺酰基、碳原子数6~10的芳基亚磺酰基或者碳原子数3~10的含氮杂芳基。R6及R7分别独立地表示氢原子、碳原为子数为1~10的烷基、碳原子数6~10的芳基或者碳原子数4~10的杂芳基。R6及R7可以彼此键合而形成稠环,所形成的环优选为碳原子数5~10的脂环、碳原子数6~10的芳基环或者碳原子数3~10的杂芳基环。R8及R9分别独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数6~20的芳基或者碳原子数3~10的杂芳基。X表示氧原子、硫原子、-NR-、-CRR’-,R及R’表示氢原子、碳原子数1~10的烷基或者碳原子数6~10的芳基。
式(3)中,R31a及R31b与式(1)中的用R1a及R1b来说明的例子含义相同,优选范围也相同。R31a及R31b优选相同。
R32与式(1)中的R2的例子含义相同,优选范围也相同。
R6及R7与式(1)中的R2及R3的取代基的例子含义相同,优选范围也相同。并且,R6及R7可以键合而形成环,所形成的环为碳原子数5~10的脂环、碳原子数6~10的芳基环、碳原子数3~10的杂芳基环,作为优选例,可以举出苯环和萘环、吡啶环等。导入R6及R7所取代的5员含氮杂芳基环,进而设为硼络合物,由此能够实现兼具较高的坚固性、较高的非可见性的红外线吸收色素。
R8及R9与式(1)中的R2及R3的取代基的例子含义相同,优选范围也相同。
X表示氧原子、硫原子、-NR-、-CRR’-。R及R’分别独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基,或者碳原子数6~10的芳基,优选为氢原子、碳原子数1~6的烷基、苯基。
作为式(3)中的优选的组合为如下情况:R31a及R31b分别独立地为碳原子数1~10的烷基、苯环或吡啶环,R32为氰基或烷氧羰基,R6及R7进行键合而形成苯环或吡啶环、吡嗪环、嘧啶环,R8及R9分别独立地为碳原子数1~6的烷基、苯基、萘基,X为氧原子、硫原子、-NR-、-CRR’-,R及R’分别独立地为氢原子、碳原子数1~6的烷基、苯基。作为尤其优选的组合为如下情况:R31a及R31b一同为碳原子数1~10的烷基或苯环,R32为氰基,R6及R7进行键合而形成苯环或吡啶环,R8及R9分别独立地为碳原子数1~6的烷基、苯基、萘基,X为氧、硫。
[化学式5]
式(4)中,R41a及R41b表示彼此不同的基团,表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~20的芳基或者碳原子数3~20的杂芳基。R42表示氰基、碳原子数2~6的酰基、碳原子数2~6的烷氧羰基、碳原子数1~10的烷基亚磺酰基、碳原子数6~10的芳基亚磺酰基或者碳原子数3~10的含氮杂芳基。Z2表示与-C=N-一同形成含氮5员或6员杂环的原子团,作为含氮杂芳基环表示吡唑环、噻唑环、噁唑环、咪唑环、噁二唑环、噻二唑环、三唑环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、它们的苯并稠环或萘稠环或者这些稠环的复合体。R44表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数4~2的杂芳基、-BR44AR44B或金属原子,R44可以与Z2所形成的含氮杂环具有共价键或配位键,R44A及R44B分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的芳基或者碳原子数4~20的杂芳基。
式(4)中,R41a及R41b与式(1)中的用R1a及R1b来说明的例子含义相同,优选范围也相同。然而,R41a及R41b表示彼此不同的基团。
R42与式(1)中的R2的例子含义相同,优选范围也相同。
Z2表示与-C=N-一同形成含氮5员或6员杂环的原子团,含氮杂芳基环表示吡唑环、噻唑环、噁唑环、咪唑环、噁二唑环、噻二唑环、三唑环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、它们的苯并稠环或萘稠环或者这些稠环的复合体。
R44表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数4~20的杂芳基、金属原子或者作为取代基而表示卤原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的芳基、-BR44AR44B或金属原子,R44可以与Z2所形成的含氮杂环具有共价键或配位键,R44A及R44B分别独立地表示氢原子、卤原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的芳基或者碳原子数4~20的杂芳基。
通过导入由彼此不同的R41a及R41b表示的基团,并导入Z2与-C=N-一同形成的含氮5员或6员杂环,能够赋予较高的坚固性、较高的非可见性、优异的分散性及较高的有机溶剂溶解性。
作为式(4)中的优选的组合为如下情况:R41a及R41b分别独立地为碳原子数1~10的烷基、苯环或吡啶环,R42为氰基、碳原子数1~10的烷基或芳基亚磺酰基或者烷氧羰基,Z2与-C=N-一同形成噻唑环、噁唑环、咪唑环、噻二唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、吡嗪环,或者形成它们的苯并稠环或萘稠环,R44为氢原子、-BR44AR44B、过渡金属原子、镁、铝、钙、钡、锌或锡。作为尤其优选的组合为如下情况:R41a及R41b分别独立地为碳原子数1~10的烷基或苯环,R42为氰基,Z2与-C=N-一同形成噻唑环、噁唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环或者它们的苯并稠环或萘稠环,R44为氢原子、-BR44AR44B(R44A及R44B分别独立地为碳原子数1~10的烷基、苯环、吡啶环或噻吩环)、铝、锌、钒、铁、铜、钯、铱或铂。
吡咯并吡咯化合物尤其优选为由下述式(5)表示的化合物。
[化学式6]
式(5)中,R51~R54分别独立地表示取代基,
R55~R56分别独立地表示氰基、碳原子数2~6的酰基、碳原子数2~6的烷氧羰基、碳原子数1~10的烷基亚磺酰基、碳原子数6~10的芳基亚磺酰基或者碳原子数3~10的含氮杂芳基,
R57a~R57d分别独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数6~20的芳基或者碳原子数3~10的杂芳基,
n1及n2分别独立地表示0~5的整数,
n3及n4分别独立地表示0~4的整数。
R51及R52表示的取代基可以举出用上述取代基T来说明的取代基。
R51及R52优选分别独立地为烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤原子或氰基,进一步优选为烷氧基或芳氧基,尤其优选为烷氧基。
烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
芳基及芳氧基的碳原子数优选为6~30,更优选为6~20。
烷氧基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20。烷氧基优选为直链或支链,更优选为支链。
杂芳氧基所具有的杂芳基环优选为5员环或6员环。并且,杂芳基环优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基环的杂原子的数量优选为1~3,更优选为1~2。作为杂原子,例示出例如氮原子、氧原子及硫原子。
R53及R54表示的取代基,可以举出用上述取代基T来进行说明的取代基。
R53及R54优选分别独立地为烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤原子或氰基。
R55~R56分别独立地表示氰基、碳原子数2~6的酰基、碳原子数2~6的烷氧羰基、碳原子数1~10的烷基亚磺酰基、碳原子数6~10的芳基亚磺酰基、或碳原子数3~10的含氮杂芳基,优选氰基。
R57a~R57d分别独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数6~20的芳基或碳原子数3~10的杂芳基,优选碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~20的芳基,进一步优选碳原子数6~20的芳基,尤其优选苯基。
n1及n2分别独立地表示0~5的整数,优选0~3,更优选0~2,尤其优选1。尤其优选n1及n2为1,且R51及R52为烷氧基的组合。
n3及n4分别独立地表示0~4的整数,优选0~2。
作为由式(1)表示的化合物的具体例,可以举出例如以下化合物。并且,可以举出在日本特开2009-263614号公报的0049~0058段落中记载的化合物。
[化学式7]
<<<酞菁化合物>>>
酞菁化合物优选氧代钛氧基酞菁及钒酞菁。
氧代钛氧基酞菁优选由下述式(PC)表示的化合物。
[化学式8]
式中,X1~X16分别独立地表示氢原子或卤原子。
X1~X16中,卤原子的数量优选为0~16,更优选为0~4,进一步优选为0~1,尤其优选为0。
氧代钛氧基酞菁可以是α型、β型、Y型中的任一种,但从分光的观点考虑,优选为α型。
钒酞菁优选为由下述式(PC-1)表示的化合物。
[化学式9]
式中,X1~X16分别独立地表示氢原子或卤原子。
X1~X16中,卤原子的数量优选为0~16,更优选为0~4,进一步优选为0~1,尤其优选为0。
<<<萘酞菁化合物>>>
萘酞菁化合物优选氧代氧钒萘酞菁。
氧代氧钒萘酞菁优选为由下述式(NPC)表示的化合物。
[化学式10]
式中,X1~X24分别独立地表示氢原子或卤原子。
X1~X24中,卤原子的数量优选为0~24,更优选为0~4,进一步优选为0~1,尤其优选为0。
<<<方酸化合物>>>
方酸化合物优选为由下述式(SQ)表示的化合物。
[化学式11]
式(SQ)中,A1及A2分别独立地表示芳基、杂环基或者由下述式(sq1)表示的基团。
[化学式12]
式(sq1)中,Z1表示形成含氮杂环的非金属原子团,R2表示烷基、烯基或芳烷基,d表示0或1,波浪线表示与式(SQ)的连接键。
式(SQ)中的A1及A2分别独立地表示芳基、杂环基或由式(sq1)表示的基团,优选由式(sq1)表示的基团。
A1及A2表示的芳基的碳原子数优选为6~48,更优选为6~24,尤其优选为6~12。作为具体例,可以举出苯基、萘基等。另外,芳基具有取代基的情况下,上述芳基的碳原子数是指除去取代基的碳原子数的数量。
作为A1及A2表示的杂环基,优选5员环或6员环。并且,杂环基优选单环或稠环,更优选单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选单环或稠合数为2~4的稠环,尤其优选单环或稠合数为2或3的稠环。作为包含在杂环基中的杂原子,可例示出氮原子、氧原子、硫原子,优选氮原子及硫原子。杂原子的数量优选为1~3,更优选为1~2。具体而言,可以举出含有氮原子、氧原子及硫原子中的至少一种的5员环或6员环等单环、由多环芳香族环衍生的杂环基等。
芳基及杂环基可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤原子、羟基、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、烷硫基、芳硫基、杂芳硫基、-NRa1Ra2、-CORa3、-COORa4、-OCORa5、-NHCORa6、-CONRa7Ra8、-NHCONRa9Ra10、-NHCOORa11、-SO2Ra12、-SO2ORa13、-NHSO2Ra14或-SO2NRa15Ra16。Ra1~Ra16分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。
作为卤原子,可以举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
烷基、烷氧基及芳硫基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~8。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
烯基的碳原子数优选为2~20,更优选为2~12,尤其优选为2~8。烯基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
炔基的碳原子数优选为2~40,更优选为2~30,尤其优选为2~25。炔基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
芳基的碳原子数优选为6~30,更优选为6~20,进一步优选为6~12。
芳氧基及芳硫基所具有的芳基,可以举出上述的芳基,优选范围也相同。
芳烷基的烷基部分与上述烷基相同。芳烷基的芳基部分与上述芳基相同。芳烷基的碳原子数优选为7~40,更优选为7~30,进一步优选为7~25。
杂芳基优选为单环或稠环,优选单环或稠合数为2~8的稠环,更优选单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基环的杂原子的数量优选为1~3。构成杂芳基环的杂原子优选氮原子、氧原子或硫原子。杂芳基优选为5员环或6员环。构成杂芳基环的碳原子数的数量为3~30,更优选为3~18,进一步优选为3~12。
杂芳氧基及杂芳硫基所具有的杂芳基,可以举出上述杂芳基,优选范围也相同。
芳基及杂环基可以具有的取代基,优选卤原子、烷基、羟基、-NRa1Ra2及-NHCORa6
芳基及杂环基具有2个以上取代基的情况下,多个取代基可以相同,也可以不同。
接着,关于A1及A2表示的由式(sq1)表示的基团进行说明。
[化学式13]
式(sq1)中,Z1表示含氮杂环的非金属原子团,R2表示烷基、烯基或芳烷基,d表示0或1,波浪线表示与式(SQ)的连接键。
式(sq1)中,R2表示烷基、烯基或芳烷基,优选烷基。
烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12,尤其优选为2~8。
烯基的碳原子数优选为2~30,更优选为2~20,进一步优选为2~12。
烷基及烯基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
芳烷基的碳原子数优选为7~30,更优选为7~20。
式(sq1)中,作为由Z1形成的含氮杂环,优选5员环或6员环。并且,含氮杂环优选单环或稠环,更优选单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选单环或稠合数为2~4的稠环,尤其优选稠合数为2或3的稠环。含氮杂环除了包含氮原子以外,还可以包含硫原子。并且,含氮杂环可以具有取代基。作为取代基,可以举出可以具有上述芳基或杂环基的取代基,优选范围也相同。例如优选卤原子、烷基、羟基、氨基、酰氨基,更优选卤原子、烷基。卤原子优选氯原子。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12。烷基优选为直链或支链。
由式(sq1)表示的基团优选为由下述式(sq2)或式(sq3)表示的基团。
[化学式14]
式(sq2)及式(sq3)中,R11表示烷基、烯基或芳烷基,R12表示取代基,在m为2以上的情况下,R12彼此可以连接而形成环,X表示氮原子或CR13R14,R13及R14分别独立地表示氢原子或取代基,m表示0~4的整数,波浪线表示与式(SQ)的连接键。
式(sq2)及式(sq3)中的R11与式(sq1)中的R2的含义相同,优选范围也相同。
式(sq2)及式(sq3)中的R12表示取代基。作为取代基,可以举出上述芳基或杂环基可以具有的取代基。例如优选卤原子、烷基、羟基、-NRa1Ra2、-NHCORa6,更优选卤原子、烷基。卤原子优选为氯原子。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12。烷基优选为直链或支链。
m为2以上的情况下,R12彼此可以连接而形成环。作为环,可以举出脂环(非芳香性烃环)、芳香环、杂环等。环可以是单环,也可以是多环。作为取代基彼此连接而形成环的情况下的连接基团,能够由选自包括-CO-、-O-、-NH-、2价的脂肪族基、2价的芳香族基及它们的组合的组中的2价连接基团进行连接。例如优选R12彼此连接而形成苯环。
式(sq2)中的X表示氮原子或CR13R14,R13及R14分别独立地表示氢原子或取代基。作为取代基,可以举出上述芳基或杂环基可以具有的取代基。可以举出例如烷基等。烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,进一步优选为1~5,尤其优选为1~3,最优选为1。烷基优选为直链或支链,尤其优选为直链。
m表示0~4的整数,优选为0~2。
方酸化合物优选为由下述式(SQ-1)表示的化合物。
式(SQ-1)
[化学式15]
式(SQ-1)中,环A及环B分别独立地表示芳香环或杂芳香环,
XA及XB分别独立地表示取代基,
GA及GB分别独立地表示取代基,
kA表示0~nA的整数,kB表示0~nB的整数,
nA表示在环A中可取代的最大的整数,nB表示在环B中可取代的最大的整数,
XA可以与GA、XB可以与GB彼此键合而形成环,GA及GB分别存在多个的情况下,也可以彼此键合而形成环。
GA及GB分别独立地表示取代基。作为取代基,可以举出上述芳基或杂环基可以具有的取代基。
XA及XB分别独立地表示取代基。取代基优选为具有活性氢的基团,更优选-OH、-SH、-COOH、-SO3H、-NRX1RX2、-NHCORX1、-CONRX1RX2、-NHCONRX1RX2、-NHCOORX1、-NHSO2RX1、-B(OH)2及-PO(OH)2,进一步优选-OH、-SH及-NRX1RX2,尤其优选-NRX1RX2
RX1及RX1分别独立地表示氢原子或取代基。作为取代基,可以举出烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。关于烷基、烯基、炔基、芳基及杂芳基的详细内容,与用上述芳基或杂环基可以具有的取代基来说明的范围含义相同。
环A及环B分别独立地表示芳香环或杂芳香环。芳香环及杂芳香环可以是单环,也可以是稠环。作为芳香环及杂芳香环的具体例,可以举出苯环、萘环、并环戊二烯环、茚环、薁环、庚搭烯环、茚烯环、苝环、稠五苯环、乙烷合萘环、菲环、蒽环、稠四苯环、环、苯并菲环、芴环、联苯环、吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、吲嗪环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、异苯并呋喃环、喹嗪环、喹啉环、酞嗪环、萘啶环、喹噁啉环、喹噁唑啉环、异喹啉环、咔唑环、啡啶环、吖啶环、啡啉环、噻嗯环、色烯环、呫吨环、啡噁噻环、啡噻嗪环及啡嗪环,优选苯环或萘环。芳香族环可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述芳基或杂环基可以具有的取代基。
XA与GA、XB与GB可以彼此键合而形成环。并且,存在多个GA的情况下,GA之间可以彼此键合而形成环。并且,GB存在多个的情况下,GB之间可以彼此键合而形成环。
作为环,优选为5员环或6员环。环可以是单环,也可以是多环。
XA与GA、XB与GB、GA彼此或GB彼此键合而形成环的情况下,它们可以直接键合而形成环,也可以经由选自包括亚烷基、-CO-、-O-、-NH-、-BR-及它们的组合的组中的2价的连接基团进行键合而形成环。XA与GA、XB与GB、GA彼此或GB彼此优选经由-BR-进行键合而形成环。
R表示氢原子或取代基。作为取代基,可以举出用GA及GB来说明的取代基。
kA表示0~nA的整数,kB表示0~nB的整数,nA表示在环A中可取代的最大的整数,nB表示在环B中可取代的最大的整数。
kA及kB优选分别独立地为0~4,更优选为0~2,尤其优选为0~1。
作为方酸化合物的具体例,可以举出以下化合物。并且,可以举出在日本特开2011-208101号公报的0044~0049段落中记载的化合物、在日本特开2015-40895号公报的0072~0079段落中记载的化合物,该内容被并入于本说明书中。
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
[化学式19]
[化学式20]
[化学式21]
<<<花青化合物>>>
花青化合物优选为由下述式(10)表示的化合物。
式(10)
[化学式22]
式中,Z1及Z2分别独立地为形成可以是稠环的5员或6员的含氮杂环的非金属原子团,
R101及R102分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,
L1表示包括奇数个次甲基团的次甲基链,
a及b分别独立地为0或1,
a为0的情况下,碳原子和氮原子以双键进行键合,b为0的情况下,碳原子和氮原子以单键进行键合,
由式中的Cy表示的部位为阳离子部的情况下,X1表示阴离子,c表示为了获得电荷的平衡而所需数量,由式中的Cy表示的部位为阴离子部的情况下,X1表示阳离子,c表示为了获得电荷的平衡而所需数量,由式中的Cy表示的部位的电荷在分子内被中和的情况下,c为0。
Z1及Z2分别独立地表示形成可以是稠环的5员或6员的含氮杂环的非金属原子团。
在含氮杂环中,其它杂环、芳香族环或脂肪族环可以进行稠合。含氮杂环优选为5员环。进一步优选在5员含氮杂环中,苯环或萘环进行稠合的结构。作为含氮杂环的具体例,可以举出噁唑环、异噁唑环、苯并噁唑环、萘并噁唑环、噁唑并咔唑环、噁唑并二苯并呋喃环、噻唑环、苯并噻唑环、萘并噻唑环、假吲哚环、苯并假吲哚、咪唑环、苯并咪唑环、萘并咪唑环、喹啉环、吡啶环、吡咯并吡啶环、呋喃并吡咯环、吲嗪环、咪唑并喹噁啉环、喹噁啉环等,优选喹啉环、假吲哚环、苯并假吲哚、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环,尤其优选假吲哚环、苯并噻唑环、苯并咪唑环。
含氮杂环及与其稠合的环可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-ORc1、-CORc2、-COORc3、-OCORc4、-NRc5Rc6、-NHCORc7、-CONRc8Rc9、-NHCONRc10Rc11、-NHCOORc12、-SRc13、-SO2Rc14、-SO2ORc15、-NHSO2Rc16或-SO2NRc17Rc18。Rc1~Rc18分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。另外,-COORc3的Rc3为氢原子的情况(即羧基)下,氢原子可以解离(即,碳酸酯基),也可以是盐的状态。并且,-SO2ORc15的Rc15为氢原子的情况(即,磺基)下,氢原子可以解离(即,磺酸酯基),也可以是盐的状态。
作为卤原子,可以举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
烷基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12,尤其优选为1~8。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种。烷基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤原子、羟基、羧基、磺基、烷氧基、氨基等,优选羧基及磺基,尤其优选磺基。在羧基及磺基中,氢原子可以解离,也可以是盐的状态。
烯基的碳原子数优选为2~20,进一步优选为2~12,尤其优选为2~8。烯基可以是直链、支链、环状中的任一种。烯基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述烷基可以具有的取代基,优选范围也相同。
炔基的碳原子优选为2~20,进一步优选为2~12,尤其优选为2~8。炔基可以是直链、支链中的任一种。炔基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述烷基可以具有的取代基,优选范围也相同。
芳基的碳原子数优选为6~25,进一步优选为6~15,最优选为6~10。芳基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述烷基可以具有的取代基,优选范围也相同。
芳烷基的烷基部分与上述烷基相同。芳烷基的芳基部分与上述芳基相同。芳烷基的碳原子数优选为7~40,更优选为7~30,进一步优选为7~25。
杂芳基优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基环的杂原子的数量优选为1~3。构成杂芳基环的杂原子优选为氮原子、氧原子或硫原子。杂芳基优选为5员环或6员环。杂芳基优选为5员环或6员环。构成杂芳基环的碳原子的数量为3~30,更优选为3~18,进一步优选为3~12。杂芳基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述烷基可以具有的取代基,优选范围也相同。
R101及R102分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基。烷基、烯基、炔基、芳烷基及芳基可以举出用上述取代基来说明的基团,优选范围也相同。烷基、烯基、炔基、芳烷基及芳基可以具有取代基,也可以未经取代。作为取代基,可以举出卤原子、羟基、羧基、磺基、烷氧基、氨基等,优选羧基及磺基,尤其优选磺基。在羧基及磺基中,氢原子可以解离,也可以是盐的状态。
L1表示包括奇数个次甲基团的次甲基链。L1优选为包括3、5或7个次甲基团的次甲基链。
次甲基团可以具有取代基。具有取代基的次甲基团优选为中央的(中间位置的)次甲基团。作为取代基的具体例,可以举出Z1及Z2的含氮杂环可以具有的取代基、及由下述式(a)表示的基团。并且,也可以次甲基链的两个取代基进行键合而形成5或6员环。
[化学式23]
式(a)中,*表示与次甲基链的连接部,A1表示氧原子或硫原子。
a及b分别独立地为0或1。a为0的情况下,碳原子和氮原子以双键进行键合,b为0的情况下,碳原子和氮原子以单键进行键合。优选a及b均为0。另外,a及b均为0的情况下,式(10)如下表示。
[化学式24]
式(10)中,由式中的Cy表示的部位为阳离子部的情况下,X1表示阴离子,c表示为了获得电荷的平衡而所需数量。作为阴离子的例子,可以举出卤化物离子(Cl-、Br-、I-)、对甲苯磺酸离子、乙基硫酸离子、PF6 -、BF4 -或ClO4 -、三(卤代烷基磺酰基)甲基化物阴离子(例如(CF3SO2)3C-)、二(卤代烷基磺酰基)酰亚胺阴离子(例如(CF3SO2)2N-)、四氰基硼酸盐阴离子、由下述式A表示的阴离子。并且,三(卤代烷基磺酰基)甲基化物阴离子也能够使用在日本特开2008-88426号公报的0024段落中记载的阴离子。
式A
[化学式25]
M1表示过渡金属,n表示1~2的整数,RA1~RA8分别独立地表示氢原子或取代基。
作为过渡金属,可以举出Cu、Co、Ni、Fe、Pd、Pt、Ti、V、Zn、Ru、Rh、Zr等过渡金属,优选Cu、Co、Ni、Fe、Pd及Pt,更优选Cu及Ni。
作为取代基,可以举出卤原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-OR201、-COR202、-COOR203、-OCOR204、-NR205R206、-NHCOR207、-CONR208R209、-NHCONR210R211、-NHCOOR212、-SR213、-SO2R214、-SO2OR215、-NHSO2R216或-SO2NR217R218。R201~R218分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。另外,-COOR203的R203为氢原子的情况(即,羧基)下,氢原子可以解离,也可以是盐的状态。并且,-SO2OR215的R215为氢原子的情况(即,磺基)下,氢原子可以解离,也可以是盐的状态。烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基可以举出用上述取代基来说明的基,优选范围也相同。
关于式A的详细内容,可以参考日本特开2015-40895号公报的0030~0050段落,该内容被并入于本说明书中。
式(10)中,由式中的Cy表示的部位为阴离子部的情况下,X1表示阳离子,c表示为了获得电荷的平衡而所需数量。作为阳离子,可以举出碱金属离子(Li+、Na+、K+等)、碱土金属离子(Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+等)、过渡金属离子(Ag+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等)、其它金属离子(Al3+等)、铵离子、三乙基铵离子、三丁基铵离子、吡啶鎓离子、四丁基铵离子、胍鎓离子、四甲基胍鎓离子、二氮杂双环十一碳烯等。作为阳离子,优选Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、二氮杂双环十一碳烯。
式(10)中,由式中的Cy表示的部位的电荷在分子内被中和的情况下,X1不存在。即,c为0。
由式(10)表示的化合物优选为由下述(11)或(12)表示的化合物。该化合物的耐热性优异。
[化学式26]
式(11)及(12)中,R1A、R2A、R1B及R2B分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,
L1A及L1B分别独立地表示包括奇数个次甲基团的次甲基链,
Y1及Y2分别独立地表示-S-、-O-、-NRX1-或-CRX2RX3-,
RX1、RX2及RX3分别独立地表示氢原子或烷基,
V1A、V2A、V1B及V2B分别独立地表示卤原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-ORc1、-CORc2、-COORc3、-OCORc4、-NRc5Rc6、-NHCORc7、-CONRc8Rc9、-NHCONRc10Rc11、-NHCOORc12、-SRc13、-SO2Rc14、-SO2ORc15、-NHSO2Rc16或-SO2NRc17Rc18,V1A、V2A、V1B及V2B可以形成稠环,
Rc1~Rc18分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基,
-COORc3的Rc3为氢原子的情况下、以及-SO2ORc15的Rc15为氢原子的情况下,氢原子可以解离,也可以是盐的状态,
m1及m2分别独立地表示0~4,
由式中的Cy表示的部位为阳离子部的情况下,X1表示阴离子,c表示为了获得电荷的平衡而所需数量,
由式中的Cy表示的部位为阴离子部的情况下,X1表示阳离子,c表示为了获得电荷的平衡而所需数量,
由式中的Cy表示的部位的电荷在分子内被中和的情况下,c为0。
R1A、R2A、R1B及R2B表示的基与用式(10)的R101及R102来说明的烷基、烯基、炔基、芳烷基及芳基含义相同,优选范围也相同。这些基团可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤原子、羟基、羧基、磺基、烷氧基、氨基等,优选羧基及磺基,尤其优选磺基。在羧基及磺基中,氢原子可以解离,也可以是盐的状态。
R1A、R2A、R1B及R2B表示烷基的情况下,更优选为直链的烷基。
Y1及Y2分别独立地表示-S-、-O-、-NRX1-或-CRX2RX3-,优选-NRX1-。
RX1、RX2及RX3分别独立地表示氢原子或烷基,优选烷基。烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~5,尤其优选为1~3。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,但优选为直链或支链,尤其优选为直链。烷基尤其优选为甲基或乙基。
L1A及L1B与式(10)的L1含义相同,优选范围也相同。
V1A、V2A、V1B及V2B表示的基团与用式(10)的Z1及Z2的含氮杂环可以具有的取代基来说明的范围含义相同,优选范围也相同。
m1及m2分别独立地表示0~4,优选为0~2。
X1表示的阴离子及阳离子与用式(10)的X1来说明的范围含义相同,优选范围也相同。
由式(10)表示的化合物优选为由下述式(10-1)~(10-6)表示的化合物。
[化学式27]
式(10-1)~(10-6)中,R1a及R2a分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,
X1及X2分别独立地表示-S-、-O-、-NRX1-或-CRX2RX3-,
RX1、RX2及RX3分别独立地表示氢原子或烷基,
R3a及R4a分别独立地表示卤原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-ORc1、-CORc2、-COORc3、-OCORc4、-NRc5Rc6、-NHCORc7、-CONRc8Rc9、-NHCONRc10Rc11、-NHCOORc12、-SRc13、-SO2Rc14、-SO2ORc15、-NHSO2Rc16、-SO2NRc17Rc18或由下述式(a)表示的基团,
V1a及V2a分别独立地表示卤原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-ORc1、-CORc2、-COORc3、-OCORc4、-NRc5Rc6、-NHCORc7、-CONRc8Rc9、-NHCONRc10Rc11、-NHCOORc12、-SRc13、-SO2Rc14、-SO2ORc15、-NHSO2Rc16或-SO2NRc17Rc18
V1a及V2a可以形成稠环,
Rc1~Rc18分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基,
-COORc3的Rc3为氢原子的情况下、以及-SO2ORc15的Rc15为氢原子的情况下,氢原子可以解离,也可以是盐的状态,
m1及m2分别独立地表示0~4。
[化学式28]
式(a)中,*表示与次甲基链的连接部,A1表示氧原子或硫原子。
R1a及R2a表示的基团与式(11)的R1A及R1B含义相同,优选范围也相同。R1a及R2a表示烷基的情况下,更优选为直链的烷基。
X1及X2与式(11)的Y1及Y2含义相同,优选范围也相同。
R3a及R4a与在式(10)中进行说明的、用L1可以具有的取代基来说明的范围含义相同,优选范围也相同。
V1a及V2a表示的基团与在式(10)中进行说明的、用含氮杂环及与其稠合的环可以具有的取代基来说明的范围含义相同,优选范围也相同。
m1及m2分别独立地表示0~4,优选为0~2。
花青化合物也优选为具有由上述式A表示的阴离子和由下述式(II-1)~(II-3)中的任一个表示的阳离子的化合物。
[化学式29]
(II-1)~(II-3)中,存在多个的D独立地表示碳原子、氮原子、氧原子或硫原子,存在多个的Ra~Ri分别独立地表示氢原子或取代基,Rb与Rc、Rd与Re、Re与Rf、Rf与Rg、Rg与Rh及Rh与Ri可以进行键合而形成环,Za~Zc及Ya~Yd分别独立地表示氢原子或取代基,选自相邻的两个取代基的Z之间或Y之间可以彼此键合而形成环。作为取代基,可以举出上述取代基。
关于(II-1)~(II-3)的详细内容,能够参考日本特开2015-40895号公报的0051~0064段落,该内容被并入于本说明书中。
花青化合物也优选为由下述式(III)表示的化合物。
[化学式30]
式中,Q1、Q2分别独立地形成可以具有取代基的含氮稠合杂环,R1、R2分别独立地表示可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的烯基,D表示用于形成单、二或三羰花青的连接基团,X-表示三(卤代烷基磺酰基)甲基化物阴离子。
作为取代基,可以举出上述取代基。Q1及Q2表示的含氮稠合杂环可以举出下述式(IV-1)~(IV-5)。
[化学式31]
R表示与R1、R2相同的含义,R3表示卤原子、烷基、烷氧基或硝基,p表示0~2的整数。另外,在Q1形成的含氮稠合杂环的情况下,可以代替为与其对应的结构式。
关于式(III)的详细内容,能够参考日本特开2008-88426号公报的0025~0063段落,该内容被并入于本说明书中。
以下示出关于由式(10)表示的化合物的具体例。另外,以下表中,Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Bn表示苄基,Ph表示苯基,PRS表示C3H6SO3 -,BUS表示C4H9SO3 -。并且,表中的结构式中标注的数值表示V1、V2的键合位置。
并且,可以举出在日本特开2009-108267号公报的0044~0045段落中记载的化合物、在日本特开2014-214262号公报的0149段落中记载的化合物、在日本特开2015-40895号公报的0051~0068段落中记载的化合物、在日本特开2008-88426号公报的0047~0052、0063段落中记载的化合物,该内容被并入于本说明书中。
[化学式32]
[表1]
[表2]
[化学式33]
[表3]
[表4]
[表5]
化合物No. X R1 R2 R3 v1 m
S-9 S Et H H - 0
S-10 O Et H Me - 0
S-11 S Et Me Me 5:MeO 1
S-12 S n-Bu H Ph 5:Cl 1
[表6]
化合物No. X R1 R2 v1 m1 v2 m2
S-13 S Et H - 0 - 0
S-14 O Et H 5:Cl 1 - 0
S-15 S Et Me 5:MeO 1 5:MeO 1
S-16 S n-Bu Bn 5:Cl 1 5:Cl 1
[表7]
[表8]
化合物No. X R1 R2 R3 v1 m
S-21 S Et Et H - 0
S-22 O Et Et Cl - 0
S-23 S n-Bu n-Bu H 5:MeO 1
S-24 S Et Et Ph 5:Cl 1
[化学式34]
[表9]
[表10]
[表11]
[化学式35]
本发明的着色组合物相对于遮挡可见光区域的光的色材100质量份,优选含有10~200质量份的红外线吸收剂,更优选20~150质量份,进一步优选30~80质量份。
在本发明的着色组合物中,红外线吸收剂的含量优选为着色组合物的总固体成分的1~60质量%,更优选为10~40质量%。
在本发明的着色组合物中,红外线吸收剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。在并用2种以上的情况下,优选总计为上述范围。
<<遮挡可见光区域的光的色材>>
接着,关于遮挡可见光区域的光的色材进行说明。
在本发明中,遮挡可见光区域的光的色材优选为吸收从紫色到红色的波长区域的光的材料。
并且,在本发明中,遮挡可见光区域的光的色材优选为将波长450~650nm的波长区域的光进行遮挡的色材。
在本发明中,遮挡可见光区域的光的色材优选满足以下(1)及(2)中的至少一个必要条件。
(1):包含2种以上的彩色着色剂,并以2种以上的彩色着色剂的组合而形成有黑色。
(2):包含有机类黑色着色剂。在(2)的方式中,也优选还含有彩色着色剂。
另外,在本发明中,彩色着色剂是指除了白色着色剂及黑色着色剂以外的着色剂。彩色着色剂优选为在波长400~700nm的范围内具有极大吸收的着色剂。并且,“在波长400~700nm的范围内具有极大吸收”是指,在吸收光谱中,在波长400~700nm的范围内具有表示最大吸光度的波长。例如,在波长350~1300nm范围内的吸收光谱中,优选在波长400~700nm的范围内具有表示最大吸光度的波长。
并且,在本发明中,作为遮挡可见光区域的光的色材的有机类黑色着色剂是指,吸收可见光,而红外线的至少一部分所透射的材料。从而,在本发明中,作为遮挡可见光区域的光的色材的有机类黑色着色剂不包括吸收可见光及红外线两者的黑色着色剂,例如碳黑或钛黑。
在本发明中,遮挡可见光区域的光的色材优选例如在波长450~650nm范围内的吸光度的最小值A与波长900~1300nm范围内的吸光度的最小值B之比A/B为4.5以上。
上述特性可以以1种原材料来满足,也可以以几种原材料的组合来满足。例如,上述(1)方式的情况下,优选组合几种彩色着色剂来满足上述分光特性。并且,在上述(2)方式的情况下,有机类黑色着色剂可以满足上述分光特性。并且,可以以有机类黑色着色剂和彩色着色剂的组合来满足上述分光特性。
(彩色着色剂)
在本发明中,彩色着色剂优选为选自红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂、紫色着色剂及橙色着色剂的着色剂。
在本发明中,彩色着色剂可以是颜料,也可以是染料。优选为颜料。
颜料的平均粒径(r)优选为20nm≤r≤300nm,更优选为25nm≤r≤250nm,尤其优选为30nm≤r≤200nm。在此,所谓的“平均粒径”是指关于颜料的一次粒子聚合的二次粒子的平均粒径。
并且,至于可使用的颜料的二次粒子的粒径分布(以下,也简称为“粒径分布”。),进入到(平均粒径±100)nm中的二次粒子为整体的70质量%以上,优选为80质量%以上。另外,二次粒子的粒径分布能够使用散射强度分布而测定。
将市售的颜料与根据情况所使用的其它颜料(二次粒子的平均粒径通常超过300nm。)一同,优选设为与树脂及有机溶剂进行混合的颜料混合液,并使用例如珠磨机、辊磨机等粉碎机,一边进行粉碎,一边进行混合及分散,由此能够制备具有上述二次粒径及二次粒子的粒径分布的颜料。如此得到的颜料通常采用颜料分散液的形式。
颜料优选为有机颜料,能够举出以下颜料。但本发明并不限定于此。
比色指数(C.I.)PigmentYellow(颜料黄)1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上为黄色颜料)
C.I.PigmentOrange(颜料橙)2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上为橙色颜料)
C.I.PigmentRed(颜料红)1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上为红色颜料)
C.I.PigmentGreen(颜料绿)7,10,36,37,58,59等(以上为绿色颜料)
C.I.PigmentViolet(颜料紫)1,19,23,27,32,37,42等(以上为紫色颜料)
C.I.PigmentBlue(颜料蓝)1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上为蓝色颜料)
这些有机颜料能够单独使用或者组合几种而使用。
作为染料并无特别的限制,而能够使用公知的染料。作为化学结构,能够使用吡唑偶氮类、苯胺基偶氮类、三芳基甲烷类、蒽醌类、蒽吡啶酮类、亚苄基类、氧杂菁类、吡唑并三唑偶氮类、吡啶酮偶氮类、花青类、啡噻嗪类、吡咯并吡唑甲亚胺类、呫吨类、酞菁类、苯并吡喃类、靛蓝类、亚甲基吡咯类等染料。并且,也可以使用这些染料的多聚物。并且,能够使用在日本特开2015-028144号公报、日本特开2015-34966号公报中记载的染料。
并且,作为染料,有时能够优选使用酸性染料和/或其衍生物。
此外,也能够有效地直接使用染料、碱性染料、媒染染料、酸性媒染染料、冰染染料、分散染料、油溶性染料、食品染料和/或它们的衍生物等。
以下,举出酸性染料的具体例,但并不限定于这些具体例。例如,以下举出染料及这些染料的衍生物。
acidalizarinviolet(酸性茜素紫)N
acidblue(酸性蓝)1,7,9,15,18,23,25,27,29,40~45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1
acidchromeviolet(铬酸紫)K
acidFuchsin(酸性品红);acidgreen(酸性绿)1,3,5,9,16,25,27,50
acidorange(酸性橙)6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95
acidred(酸性红)1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274
acidviolet(酸性紫)6B,7,9,17,19
acidyellow(酸性黄)1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,184,243
FoodYellow(食用黄)3
并且,也优选除了上述燃料以外的偶氮类、呫吨类、酞菁类酸性染料,也优选使用C.I.SolventBlue(溶剂蓝)44、38;C.I.Solventorange(溶剂橙)45;Rhodamine(罗丹明)B、Rhodamine(罗丹明)110等酸性染料及这些染料的衍生物。
其中,作为染料,优选为选自三芳基甲烷类、蒽醌类、甲亚胺类、亚苄基类、氧杂菁类、花青类、啡噻嗪类、吡咯并吡唑甲亚胺类、呫吨类、酞菁类、苯并吡喃类、靛蓝类、吡唑偶氮类、苯胺基偶氮类、吡唑并三唑偶氮类、吡啶酮偶氮类、蒽吡啶酮类、亚甲基吡咯类的至少1种。
而且,也可以组合颜料和染料而使用。
以2种以上的彩色着色剂的组合来形成黑色的情况下,作为彩色着色剂的组合,例如可以举出以下组合。
(1)含有黄色着色剂、蓝色着色剂、紫色着色剂及红色着色剂的方式。
(2)含有黄色着色剂、蓝色着色剂及红色着色剂的方式。
(3)含有黄色着色剂、紫色着色剂及红色着色剂的方式。
(4)含有黄色着色剂及紫色着色剂的方式。
(5)含有绿色着色剂、蓝色着色剂、紫色着色剂及红色着色剂的方式。
(6)含有紫色着色剂及橙色着色剂的方式。
(7)含有绿色着色剂、紫色着色剂及红色着色剂的方式。
(8)含有绿色着色剂及红色着色剂的方式。
作为上述(1)的方式的具体例,可以举出含有作为黄色颜料的C.I.PigmentYellow(颜料黄)139或185、作为蓝色颜料的C.I.PigmentBlue(颜料蓝)15:6、作为紫色颜料的C.I.PigmentViolet(颜料紫)23、作为红色颜料的C.I.PigmentRed(颜料红)254或224的方式。
作为上述(2)的方式的具体例,可以举出含有作为黄色颜料的C.I.PigmentYellow(颜料黄)139或185、作为蓝色颜料的C.I.PigmentBlue(颜料蓝)15:6、作为红色颜料的C.I.PigmentRed(颜料红)254或224的方式。
作为上述(3)的方式的具体例,可以举出作为黄色颜料的C.I.PigmentYellow(颜料黄)139或185、作为紫色颜料的C.I.PigmentViolet(颜料紫)23、作为红色颜料的C.I.PigmentRed(颜料红)254或224的方式。
作为上述(4)的方式的具体例,可以举出含有作为黄色颜料的C.I.PigmentYellow(颜料黄)139或185、作为紫色颜料的C.I.PigmentViolet(颜料紫)23的方式。
作为上述(5)的方式的具体例,可以举出含有作为绿色颜料的C.I.PigmentGreen(颜料绿)7或36、作为蓝色颜料的C.I.PigmentBlue(颜料蓝)15:6、作为紫色颜料的C.I.PigmentViolet(颜料紫)23、作为红色颜料的C.I.PigmentRed(颜料红)254或224的方式。
作为上述(6)的方式的具体例,可以举出含有作为紫色颜料的C.I.PigmentViolet(颜料紫)23、作为橙色颜料的C.I.PigmentOrange(颜料橙)71的方式。
作为上述(7)的具体例,可以举出含有作为绿色颜料的C.I.PigmentGreen(颜料绿)7或36、作为紫色颜料的C.I.PigmentViolet(颜料紫)23、作为红色颜料的C.I.PigmentRed(颜料红)254或224的方式。
作为上述(8)的具体例,可以举出含有作为绿色颜料的C.I.PigmentGreen(颜料绿)7或36、作为红色颜料的C.I.PigmentRed(颜料红)254或224的方式。
作为各着色剂的比率(质量比),可以举出例如以下比率。
[表12]
No. 黄色着色剂 绿色着色剂 蓝色着色剂 紫色着色剂 红色着色剂 橙色着色剂
1 0.1~0.4 0.1~0.6 0.01~0.3 0.1~0.6
2 0.1~0.4 0.1~0.6 0.2~0.7
3 0.1~0.6 0.1~0.6 0.1~0.6
4 0.2~0.8 0.2~0.8
5 0.1~0.4 0.1~0.4 0.1~0.4 0.1~0.4
6 0.2~0.6 0.4~0.8
7 0.1~0.5 0.2~0.7 0.1~0.4
8 0.5~0.8 0.2~0.5
(有机类黑色着色剂)
在本发明中,作为有机类黑色着色剂,可以举出例如二苯并呋喃酮化合物、甲亚胺化合物、苝化合物、偶氮类化合物等,优选二苯并呋喃酮化合物、苝化合物。
作为二苯并呋喃酮化合物,可以举出日本特表2010-534726号公报、日本特表2012-515233号公报、日本特表2012-515234号公报等中所记载的化合物,例如可以得到BASF公司制造的“IrgaphorBlack”。
作为苝化合物,可以举出C.I.Pigment Black(颜料黑)31、32等。
作为甲亚胺化合物,可以举出在日本特开平1-170601号公报、日本特开平2-34664号公报等中所记载的化合物,例如可以得到Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的“CHROMOFINEBLACK A1103”。
偶氮类化合物并无特别的限定,但能够优选举出由下述式(A-1)表示的化合物等。
[化学式36]
在本发明中,二苯并呋喃酮化合物优选为由下述式表示的化合物及它们的混合物。
[化学式37]
式中,R1及R2分别独立地表示氢原子或取代基,
R3及R4分别独立地表示取代基,a及b分别独立地表示0~4的整数,a为2以上的情况下,多个R3可以相同,也可以不同,多个R3可以进行键合而形成环,b为2以上的情况下,多个R4可以相同,也可以不同,多个R4可以进行键合而形成环。
R1~R4表示的取代基表示卤原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-OR301、-COR302、-COOR303、-OCOR304、-NR305R306、-NHCOR307、-CONR308R309、-NHCONR310R311、-NHCOOR312、-SR313、-SO2R314、-SO2OR315、-NHSO2R316或-SO2NR317R318,R301~R318分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。
卤原子可以举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
烷基的碳原子数优选为1~12。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种。
烯基的碳原子数优选为2~12。烯基可以是直链、支链、环状中的任一种。
炔基的碳原子数优选为2~12。炔基可以是直链、支链中的任一种。
芳基的碳原子数优选为6~12。
烷基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12,尤其优选为1~8。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种。
烯基的碳原子数优选为2~20,进一步优选为2~12,尤其优选为2~8。烯基可以是直链、支链、环状中的任一种。
炔基的碳原子数优选为2~20,进一步优选为2~12,尤其优选为2~8。炔基可以是直链、支链中的任一种。
芳基的碳原子数优选为6~25,进一步优选为6~15,最优选为6~12。
芳烷基的烷基部分与上述烷基相同。芳烷基的芳基部分与上述芳基相同。芳烷基的碳原子数优选为7~40,更优选为7~30,进一步优选为7~25。
杂芳基优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基环的杂原子的数量优选为1~3。构成杂芳基环的杂原子优选为氮原子、氧原子或硫原子。杂芳基优选为5员环或6员环。杂芳基优选为5员环或6员环。构成杂芳基环的碳原子的数量优选为3~30,更优选为3~18,进一步优选为3~12。
关于二苯并呋喃酮化合物的详细内容,能够参考在日本特表2010-534726号公报的0014~0037段落的记载,该内容被并入于本说明书中。
在本发明中,作为遮挡可见光区域的光的色材而使用有机类黑色着色剂的情况下,优选与彩色着色剂进行组合而使用。通过并用有机类黑色着色剂和彩色着色剂而容易获得优异的分光特性。作为与有机类黑色着色剂进行组合而使用的彩色着色剂,可以举出例如红色着色剂、蓝色着色剂、紫色着色剂等,优选红色着色剂及蓝色着色剂。这些彩色着色剂可以单独使用,也可以组合2种以上而使用。
并且,彩色着色剂和有机类黑色着色剂的混合比例为,相对于有机类黑色着色剂100质量份,彩色着色剂优选为10~200质量份,更优选为15~150质量份。
在本发明中,遮挡可见光区域的光的色材中颜料的含量相对于遮挡可见光区域的光的色材的总量优选为95质量%以上,更优选为97质量%以上,进一步优选为99质量%以上。
在本发明的着色组合物中,遮挡可见光区域的光的色材的含量优选为着色组合物的总固体成分的10~60质量%,更优选为30~50质量%。
在本发明的着色组合物中,红外线吸收剂和遮挡可见光区域的光的色材的总量相对于着色组合物的总固体成分优选为1~80质量%,更优选为20~70质量%,进一步优选为30~70质量%。
本发明的着色组合物具有的分光特性为,在波长400~830nm范围内的吸光度的最小值A与在波长1000~1300nm范围内的吸光度的最大值B之比A/B优选为4.5以上。上述A/B优选为10以上,更优选为15以上,进一步优选为30以上。
若上述吸光度之比为4.5以上,则能够优选形成具有如下分光特性的膜:膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,膜的厚度方向上的透光率在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。
某一波长λ中的吸光度Aλ由下式(1)定义。
Aλ=-log(Tλ)……(1)
Aλ为波长λ中的吸光度,Tλ为波长λ中的透射率。
在本发明中,吸光度值可以是在溶液的状态下测定的值,也可以是使用着色组合物而制成的膜中的值。在膜的状态下测定吸光度的情况下,优选使用如下制备的膜,即,通过旋涂等方法以干燥后的膜厚成为规定的膜厚的方式将着色组合物涂布于玻璃基板上,并利用加热板以100℃干燥120秒钟干燥而制备。膜的膜厚是能够通过使用触针式表面形状测定器(ULVAC,Inc.制造,DEKTAK150)对具有膜的基板而测定的。
并且,吸光度能够使用以往公知的分光光度计进行测定。吸光度的测定条件并无特别的限定,但优选在将波长400~830nm范围内的吸光度的最小值A调整为0.1~3.0的条件下,测定波长1000~1300nm范围内的吸光度的最大值B。通过在这种条件下测定吸光度而能够进一步减小测定误差。作为将波长400~830nm范围内的吸光度的最小值A调整为0.1~3.0的方法,并无特别的限定。例如在着色组合物的状态下测定吸光度的情况下,可以举出调整试样单元的光路长度的方法。并且,在膜的状态下测定吸光度的情况下,可以举出调整膜厚的方法等。
以下,示出由本发明的着色组合物形成的膜的分光特性、膜厚等的测定方法。
将本发明的着色组合物,通过旋涂等方法以干燥后的膜厚成为所述规定的膜厚的方式涂布于玻璃基板上,并利用加热板以100℃干燥了120秒钟。
膜的膜厚是通过使用触针式表面形状测定器(ULVAC,Inc.制造,DEKTAK150)对具有膜的干燥后的基板而测定的。
使用紫外可见近红外分光光度计(Hitachi High-Technologies Corporation.制造U-4100),对具有该膜的干燥后的基板在波长300~1300nm的范围内测定了透射率。
<<<树脂>>>
本发明的着色组合物能够含有树脂。树脂例如以使颜料在组合物中分散的用途和粘合剂的用途而配合。另外,将主要用来使颜料等分散的树脂也称作分散剂。然而,树脂的这种用途是一个例子,也能够以除了这种用途以外为目的而使用。
树脂的重均分子量(Mw)优选为2,000~2,000,000。上限优选为1,000,000以下,更优选为500,000以下。下限优选为3,000以上,更优选为5,000以上。
树脂的含量优选为着色组合物的总固体成分的10~80质量%,但更优选为20~60质量%。着色组合物可以仅包含1种树脂,也可以包含2种以上。在包含2种以上的情况下,优选其总量在上述范围内。
(分散剂)
本发明的着色组合物能够含有作为树脂的分散剂。
作为分散剂,能够举出高分子分散剂〔例如具有胺基的树脂(聚酰胺胺和其盐等)、低聚亚胺类树脂、多羧酸和其盐、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、萘磺酸福尔马林缩合物〕等。
高分子分散剂由其结构进而能够分类成直链状高分子、末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
并且,作为高分子分散剂,也能够优选举出酸值为60mgKOH/g以上(更优选酸值为60mgKOH/g以上,300mgKOH/g以下)的树脂。
作为末端改性型高分子,可以举出例如日本特开平3-112992号公报、日本特表2003-533455号公报等中所记载的在末端具有磷酸基的高分子、日本特开2002-273191号公报等中所记载的在末端具有磺酸基的高分子、日本特开平9-77994号公报等中所记载的具有有机色素的部分骨架和杂环的高分子等。并且,在日本特开2007-277514号公报中所记载的在高分子末端上导入有2个以上对颜料表面的锚定部位(酸基、碱性基、有机色素的部分骨架和杂环等)的高分子的分散稳定性也优异,因此优选。
作为接枝型高分子,可以举出例如日本特开昭54-37082号公报、日本特表平8-507960号公报、日本特开2009-258668公报等中所记载的聚(低级亚烷基亚胺)与聚酯的反应产物、日本特开平9-169821号公报等中记载的聚烯丙基胺与聚酯的反应产物、日本特开平10-339949号、日本特开2004-37986号公报等中所记载的大分子单体与具有含有氮原子基团的单体的共聚物、日本特开2003-238837号公报、日本特开2008-9426号公报、日本特开2008-81732号公报等中所记载的具有有机色素的部分骨架和杂环的接枝型高分子、日本特开2010-106268号公报等中所记载的大分子单体和含有酸基的单体的共聚物等。
作为在通过自由基聚合而制造接枝型高分子时使用的大分子单体,能够使用公知的大分子单体,可以举出TOAGOSEI CO.,LTD.制造的大分子单体AA-6(末端基为甲基丙烯酰基的聚甲基丙烯酸甲酯)、AS-6(末端基为甲基丙烯酰基的聚苯乙烯)、AN-6S(末端基为甲基丙烯酰基的苯乙烯与丙烯腈的共聚物)、AB-6(末端基为甲基丙烯酰基的丙烯酸丁酯)、Daicel Corporation.制造的PLACCEL FM5(甲基丙烯酸2-羟乙酯的ε-己内酯5摩尔当量加成物)、FA10L(丙烯酸2-羟乙酯的ε-己内酯10摩尔当量加成物)、及日本特开平2-272009号公报中所记载的聚酯类大分子单体等。其中,尤其,从颜料分散物的分散性、分散稳定性及使用了颜料分散物的着色组合物所显示的显影性的观点考虑,尤其优选柔软性且亲溶剂性优异的聚酯类大分子单体,而且,最优选在日本特开平2-272009号公报中记载的由聚酯类大分子单体表示的聚酯类大分子单体。
作为嵌段型高分子,优选在日本特开2003-49110号公报、日本特开2009-52010号公报等中记载的嵌段型高分子。
树脂能够使用由包含下述式(1)~式(4)中的任一个表示的构成单元的接枝共聚物。
[化学式38]
X1、X2、X3、X4及X5分别独立地表示氢原子或1价有机基。优选氢原子或碳原子数1~12的烷基,更优选氢原子或甲基,尤其优选甲基。
W1、W2、W3及W4分别独立地表示氧原子或NH,优选氧原子。
R3表示支链或直链的亚烷基(碳原子数优选为1~10,更优选为2或3),从分散稳定性的观点考虑,优选由-CH2-CH(CH3)-表示的基团或由-CH(CH3)-CH2-表示的基团。
Y1、Y2、Y3及Y4分别独立地为2价的连接基团,尤其在结构上不受限制。
关于上述接枝共聚物,能够参考日本特开2012-255128号公报的0025~0069段落的记载,上述内容被并入于本说明书中。
作为上述接枝共聚物的具体例,可以举出例如以下共聚物。并且,能够使用在日本特开2012-255128号公报的0072~0094段落中记载的树脂。
[化学式39]
并且,树脂也能够使用在主链及侧链中的至少一方包含氮原子的低聚亚胺类分散剂。作为低聚亚胺类分散剂,优选如下树脂,其具有:具有具备pKa14以下的官能团的部分结构X的构成单元;及包含原子数为40~10,000的侧链Y的侧链,并且,在主链及侧链中的至少一方具有碱性氮原子。碱性氮原子只要是呈碱性的氮原子,就并无特别的限制。
低聚亚胺类分散剂可以举出例如包括由下述式(I-1)表示的构成单元、及由式(I-2)表示的构成单元和/或由式(I-2a)表示的构成单元的分散剂等。
[化学式40]
R1及R2分别独立地表示氢原子、卤原子或烷基(优选碳原子数为1~6)。a分别独立地表示1~5的整数。*表示构成单元之间的连接部。
R8及R9为与R1含义相同的基团。
L为单键、亚烷基(优选碳原子数为1~6)、亚烯基(优选碳原子数为2~6)、亚芳基(优选碳原子数为6~24)、杂亚芳基(优选碳原子数为1~6)、亚氨基(优选碳原子数为0~6)、醚基、硫醚基、羰基或涉及所述基团的组合的连接基团。其中,优选为单键或-CR5R6-NR7-(亚氨基成为X或Y)。在此,R5R6分别独立地表示氢原子、卤原子、烷基(优选碳原子数为1~6)。R7为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。
La为与CR8CR9和N一同形成环结构的结构部位,优选为与CR8CR9的碳原子一同形成碳原子数为3~7的非芳香族杂环的结构部位。进一步优选为与CR8CR9的碳原子及N(氮原子)一同形成5~7员的非芳香族杂环的结构部位,更优选为形成5员的非芳香族杂环的结构部位,尤其优选为形成吡咯烷的结构部位。该结构部位还可以具有烷基等取代基。
X表示具有pKa14以下的官能团的基团。
Y表示原子数为40~10,000的侧链。
上述分散剂(低聚亚胺类分散剂)还可以将由式(I-3)、式(I-4)及式(I-5)表示的构成单元的1种以上作为共聚成分而含有。上述分散剂通过包含这种构成单元而能够进一步提高分散性能。
[化学式41]
R1、R2、R8、R9、L、La、a及*与式(I-1)、(I-2)、(I-2a)中的规定含义相同。
Ya表示具有阴离子基的原子数为40~10,000的侧链。由式(I-3)表示的构成单元可以通过在主链部上具有一级或二级氨基的树脂中添加具有与胺反应而形成盐的基团的低聚物或聚合物并使其反应而形成。
关于低聚亚胺类分散剂,能够参考日本特开2012-255128号公报的段落0102~0166的记载,上述内容被并入于本说明书中。
作为低聚亚胺类分散剂的具体例,例如可以举出以下分散剂。并且,能够使用在日本特开2012-255128号公报的0168~0174段落中记载的树脂。
[化学式42]
树脂也能够使用包含由下述式(P1)表示的构成单元的树脂。通过使用以下树脂而能够进一步提高红外线吸收剂(尤其,由式(1)表示的吡咯并吡咯色素化合物)的分散性。
[化学式43]
式(P1)中,R1表示氢或甲基,R2表示亚烷基,Z表示含氮杂环结构。
作为R2表示的亚烷基,并无特别的限定,但可以优选举出例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、六亚甲基、2-羟基亚丙基、亚甲氧基、亚乙氧基、亚甲氧基羰基、亚甲基硫基等,更优选亚甲基、亚甲氧基、亚甲氧基羰基、亚甲基硫基。
Z表示的含氮杂环结构可以举出具有例如吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吡咯环、咪唑环、三唑环、四氮唑环、吲哚环、喹啉环、吖啶环、啡噻嗪环、吩噁嗪环、吖啶酮环、蒽醌环、苯并咪唑结构、苯并三唑结构、苯并噻唑结构、环状酰胺结构、环状脲结构及环状亚酰胺结构的结构。其中,作为Z表示的含氮杂环结构,优选由下述式(P2)或式(P3)表示的结构。
[化学式44]
式(P2)中,X为选自包括单键、亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基等)、-O-、-S-、-NR-及-C(=O)-的组中的任一种。另外,在此,R表示氢原子或烷基,作为R表示烷基的情况下的烷基,可以举出例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正辛基、2-乙基己基及正十八烷基等。
其中,X优选为单键、亚甲基、-O-、-C(=O)-,尤其优选为-C(=O)-。
式(P2)及式(P3)中,环A、环B及环C分别独立地表示芳香环。作为芳香环,可以举出例如苯环、萘环、茚环、薁环、芴环、蒽环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吡咯环、咪唑环、吲哚环、喹啉环、吖啶环、啡噻嗪环、吩噁嗪环、吖啶酮环、蒽醌环等,其中,优选苯环、萘环、蒽环、吡啶环、吩噁嗪环、吖啶环、啡噻嗪环、吩噁嗪环、吖啶酮环及蒽醌环,尤其优选苯环、萘环、吡啶环。
作为由式(P1)表示的构成单元的具体例,可以举出例如以下构成单元。此外,能够参考日本特开2008-009426号公报的0023段落的记载,该内容被并入于本说明书中。
[化学式45]
包含由式(P1)表示的构成单元的树脂,还可以包含上述树脂的由式(1)~式(4)中的任一个表示的构成单元。并且,还可以包含上述树脂的由式(I-1)、式(I-2)、式(I-2a)、式(I-3)、式(I-4)及式(I-5)中的任一个表示的构成单元。
作为包含由式(P1)表示的构成单元的树脂的具体例,可以举出以下树脂。
[化学式46]
树脂也可以作为市售品而得到,作为其具体例,可以举出BYK-Chemie GmbH制造的“Disperbyk-101(聚酰胺胺磷酸盐)、107(羧酸酯)、110、111(包含酸基的共聚物)、130(聚酰胺)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共聚物)”、“BYK-P104、P105(高分子量不饱和多羧酸)”、EFKA公司制造的“EFKA4047、4050~4165(聚氨酯类)、EFKA4330~4340(嵌段共聚物)、4400~4402(改性聚丙烯酸酯)、5010(聚酯酰胺)、5765(高分子量多羧酸盐)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮颜料衍生物)”、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制造的“AJISPER PB821、PB822、PB880、PB881”、KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.制造的“Flowlen TG-710(聚氨酯低聚物)”、“Polyflow No.50E、No.300(丙烯酸类共聚物)”、Kusumoto Chemicals,Ltd.制造的“DISPARLON KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多价羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”、Kao Corporation.制造的“DEMORRN、N(萘磺酸福尔马林缩聚物)、MS、C、SN-B(芳香磺酸福尔马林缩聚物)”、“HOMOGENOL L-18(高分子多羧酸)”、“EMULGEN 920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”、“ACETAMIN 86(硬脂胺乙酸脂)”、Lubrizol JapanLTD.制造的“SOLSPERSE 5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮颜料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、17000、27000(末端部上具有功能部的高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝型高分子)”、NIKKO CHEMICAL CO.,LTD.制造的“NIKKOL T106(聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)”、Kawaken FineChemicals Co.,Ltd制造的“HINOACT T-8000E”、Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的“有机基硅氧烷聚合物KP341”、MORISHITA&CO.,LTD.制造的“EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450”、San Nopco Co.,Ltd.制造的“Disperse-aid6、Disperse-aid8、Disperse-aid 15、Disperse-aid 9100”、ADEKACORPORATION制造的“Adeka Pluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123”及SANYOKASEI Co.,LTD制造的“IONET S-20”等。
这些树脂可以单独使用,也可以组合2种以上而使用。在本发明中,尤其优选将后述颜料衍生物和高分子分散剂进行组合而使用。并且,树脂可以将具有对颜料表面的锚定部位的末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子与后述碱溶性树脂进行并用。作为碱溶性树脂,可以举出(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物等、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酸酐改性的树脂,但尤其优选(甲基)丙烯酸共聚物。并且,也优选在日本特开平10-300922号公报中所记载的N位取代马来酰亚胺单体共聚物、日本特开2004-300204号公报中所记载的醚二聚体共聚物、日本特开平7-319161号公报中所记载的具有聚合性基的碱溶性树脂。
分散剂的含量相对于颜料100质量份优选为1~80质量份,更优选为5~70质量份,进一步优选为10~60质量份。
(碱溶性树脂)
本发明的着色组合物优选含有碱溶性树脂而作为树脂。通过含有碱溶性树脂而提高显影性及图案形成性。另外,碱溶性树脂也能够用作分散剂和粘合剂。
作为碱溶性树脂的分子量,并无特别的规定,但优选重均分子量(Mw)为5000~100,000。并且,数均分子量(Mn)优选为1000~20,000。
作为碱溶性树脂,可以是线状有机高分子聚合物,能够从在分子(优选将丙烯酸类共聚物、苯乙烯类共聚物作为主链的分子)中具有至少1个促进碱溶解的基团的树脂中适当地进行选择。
作为碱溶性树脂,从耐热性的观点考虑,优选聚羟基苯乙烯类树脂、聚硅氧烷类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酰胺类树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物树脂,从显影性控制的观点考虑,优选丙烯酸类树脂、丙烯酰胺类树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物树脂。
作为促进碱溶解的基团(以下,也称作酸基),可以举出例如羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羟基等,优选羧基。这些酸基可以仅为1种,也可以为2种以上。
在碱溶性树脂的制造中,能够应用例如公知的自由基聚合法。通过自由基聚合法而制造碱溶性树脂时的温度、压力、自由基引发剂的种类及其量、溶剂的种类等聚合条件,在本领域技术人员来讲是可以容易设定的,也能够实验性地规定条件。
作为碱溶性树脂,优选在侧链具有羧酸的聚合物,可以举出甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物、酚醛清漆型树脂等碱溶性酚醛树脂等、以及在侧链上具有羧基的酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中使酸酐加成而成的树脂。尤其,(甲基)丙烯酸和与其可以共聚的其它单体的共聚物优选作为碱溶性树脂。作为可以与(甲基)丙烯酸共聚的其它单体,可以举出烷基(甲基)丙烯酸酯、芳基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基化合物等。作为烷基(甲基)丙烯酸酯及芳基(甲基)丙烯酸酯,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(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、苯基(甲基)丙烯酸酯、(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,可以举出苯乙烯、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、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。并且,其它单体也能够使用在日本特开平10-300922号公报中记载的N位取代马来酰亚胺单体,例如N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。另外,与这些(甲基)丙烯酸可以共聚的其它单体可以仅为1种,也可以为2种以上。
并且,为了提高膜的交联效率,可以使用具有聚合性基的碱溶性树脂。作为聚合性基,可以举出(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等。作为具有聚合性基的碱溶性树脂,在侧链上含有聚合性基的碱溶性树脂等是有效的。
作为含有聚合性基的碱溶性树脂,可以举出Dianal NR系列(MITSUBISHIRAYONCO.,LTD.制造)、Photomer6173(含有COOH的polyurethaneacrylicoligomer(聚氨酯丙烯酸酯低聚物),DiamondShamrockCo.,Ltd.制造)、Viscoat R-264、KS抗蚀剂106(均为OSAKAORGANIC CHEMICAL INDUSTRYLTD.制造)、cyclomer P系列(例如ACA230AA)、PLACCELCF200系列(均为Daicel Corporation.制造)、Ebecryl3800(Daicel-AllnexLTD.制造)、ACRICURE-RD-F8(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造)等。
碱溶性树脂也能够优选使用包括(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/2-羟乙酯(甲基)丙烯酸酯共聚物、(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其它单体的多元共聚物。并且,也能够使用将2-羟乙酯(甲基)丙烯酸酯进行共聚的共聚物、日本特开平7-140654号公报中所记载的2-羟基(甲基)丙烯酸丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯/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、2-甲基丙烯酸羟乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、2-甲基丙烯酸羟乙酯/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。
并且,作为市售品,也能够使用例如FF-426(FUJIKURAKASEI CO.,LTD.制造)等。
碱溶性树脂也优选包含通过包含由下述式(ED1)表示的化合物和/或由下述式(ED2)表示的化合物(以下,将这些化合物也称作“醚二聚体”。)的单体成分聚合而成的聚合物。
[化学式47]
式(ED1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或可以具有取代基的碳原子数为1~25的烃基。
[化学式48]
式(ED2)中,R表示氢原子或碳原子数为1~30的有机基。作为式(ED2)的具体例,能够参考日本特开2010-168539号公报的记载。
式(ED1)中,作为由R1及R2表示的可以具有取代基的碳原子数为1~25的烃基,并无特别的限制,但可以举出例如甲基、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、2-乙基己基等直链状或支链状烷基;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-乙氧基乙基等被烷氧基取代的烷基;苄基等被芳基的取代的烷基等。其中,从耐热性方面考虑,尤其优选如甲基、乙基、环己基、苄基等不易因酸和热而脱离的1级或2级碳的取代基。
作为醚二聚体的具体例,能够参考例如日本特开2013-29760号公报的0317段落,该内容被并入于本说明书中。醚二聚体可以仅为1种,也可以为2种以上。
碱溶性树脂可以包含源自由下述式(X)表示的化合物的构成单元。
[化学式49]
式(X)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数为2~10的亚烷基,R3表示氢原子或可以包含苯环的碳原子数为1~20的烷基。n表示1~15的整数。
上述式(X)中,R2的亚烷基的碳原子数优选为2~3。并且,R3的烷基的碳原子数为1~20,但更优选为1~10,R3的烷基可以包含苯环。作为包含由R3表示的苯环的烷基,能够举出苄基、2-苯基(异)丙基等。
作为碱溶性树脂的具体例,以下可以举出。
[化学式50]
[化学式51]
碱溶性树脂能够参考日本特开2012-208494号公报的0558~0571段落(对应的美国专利申请公开第2012/0235099号说明书的0685~0700)的记载,这些内容被并入于本说明书中。
而且,也能够使用在日本特开2012-32767号公报的0029~0063段落中记载的共聚物(B)及在实施例中所使用的碱溶性树脂、日本特开2012-208474号公报的0088~0098段落中记载的粘合剂树脂及在实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2012-137531号公报的0022~0032段落中记载的粘合剂树脂及在实施例中使用的粘合剂树脂、日本特开2013-024934号公报的0132~0143段落中记载的粘合剂树脂及在实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2011-242752号公报的0092~0098段落中记载的粘合剂树脂及在实施例中所使用的粘合剂树脂、日本特开2012-032770号公报的0030~0072段落中记载的粘合剂树脂。这些内容被并入于本说明书中。
碱溶性树脂的酸值优选为30~500mgKOH/g。下限更优选为50mgKOH/g以上,进一步优选为70mgKOH/g以上。上限更优选为400mgKOH/g以下,进一步优选为200mgKOH/g以下,尤其优选为150mgKOH/g以下,进一步优选为120mgKOH/g以下。
碱溶性树脂的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.1~20质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上,进一步优选为2质量%以上,尤其优选为3质量%以上。上限更优选为12质量%以下,进一步优选为10质量%以下。本发明的着色组合物可以仅包含1种碱溶性树脂,也可以包含2种以上。在包含2种以上的情况下,其总量优选在上述范围内。
<<<颜料衍生物>>>
本发明的着色组合物能够含有颜料衍生物。作为颜料衍生物,可以举出用酸性基、碱性基或邻苯二甲酸亚胺甲基来取代一部分颜料的结构的化合物。从分散性及分散稳定性的观点考虑,颜料衍生物优选含有具有酸性基或碱性基的颜料衍生物。
作为用于构成颜料衍生物的有机颜料,可以举出吡咯并吡咯颜料、二氧代吡咯并吡咯颜料、偶氮颜料、酞花青颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、紫环酮颜料、苝颜料、硫靛颜料、异吲哚啉颜料、异吲哚啉酮颜料、喹酞铜颜料、还原颜料、金属络合物颜料等。
并且,作为颜料衍生物具有的酸性基,优选磺酸、羧酸及其季铵盐,进一步优选羧酸基及磺酸基,尤其优选磺酸基。作为颜料衍生物具有的碱性基,优选氨基,尤其优选叔氨基。
作为颜料衍生物,优选吡咯并吡咯颜料衍生物、喹啉颜料衍生物、苯并咪唑酮颜料衍生物、异吲哚啉颜料衍生物,尤其优选吡咯并吡咯颜料衍生物。
作为颜料衍生物的具体例,以下可以举出。
[化学式52]
颜料衍生物的含量相对于颜料的总质量优选为1~50质量%,进一步优选为3~30质量%。颜料衍生物可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
<<<聚合性化合物>>>
本发明的着色组合物优选含有聚合性化合物。作为聚合性化合物,能够使用通过自由基、酸、热而可以交联的公知的化合物。可以举出例如具有烯属不饱和键的基团及羟甲基等的化合物。作为具有烯属不饱和键的基团,可以举出乙烯基、(甲基)烯丙基及(甲基)丙烯酰基等。在本发明中,聚合性化合物更优选为自由基聚合性化合物。
在本发明中,聚合性化合物可以是例如单体、预聚物,即2聚体、3聚体及低聚物或者它们的混合物和它们的多聚物等化学形式的任一种。优选为单体。
聚合性化合物的分子量优选为100~3000。上限优选为2000以下,进一步优选为1500以下。下限优选为150以上,进一步优选为250以上。
聚合性化合物优选为3~15官能(甲基)丙烯酸酯化合物,3~6官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
作为单体、预聚物的例子,可以举出不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)和其酯类、酰胺类、以及它们的多聚物,优选不饱和羧酸和脂肪族多元醇化合物的酯、及不饱和羧酸和脂肪族多价胺化合物的酰胺类、以及它们的多聚物。并且,也可以优选使用具有羟基、氨基、巯基等求核性取代基的不饱和羧酸酯或者酰胺类和单官能或多官能异氰酸酯类或环氧类的加成反应物、与单官能或多官能羧酸的脱水稠合反应物等。并且,也优选具有异氰酸酯基、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醇类、胺类、硫醇类的反应物、以及具有卤原子和甲苯磺酰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醇类、胺类、硫醇类的反应物。并且,也可以使用替换为不饱和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯基醚、烯丙基醚等的化合物组,以代替上述不饱和羧酸。
作为这些具体的化合物,也能够将在日本特开2009-288705号公报的0095~0108段落中记载的化合物优选使用于本发明中。
在本发明中,作为聚合性化合物,也优选具有1个以上具有烯属不饱和键的基团的、在常压下具有100℃以上的沸点的化合物。作为该例,能够参考例如在日本特开2013-29760号公报的0227段落、日本特开2008-292970号公报的0254~0257段落中所记载的化合物,该内容被并入于本说明书中。
聚合性化合物优选二季戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品为KAYARADD-330;NipponKayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品为KAYARADD-320;NipponKayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为KAYARADD-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为KAYARADDPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造,A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)、及这些(甲基)丙烯酰基经由乙二醇、丙二醇残基而键合的化合物(例如由Sartomer Company,Inc出售的SR454、SR499)。也能够使用这些低聚物类型的化合物。并且,也能够使用KAYARADRP-1040、DPCA-20(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、A-TMMT(季戊四醇四丙烯酸酯、Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)、ARONIX M-315、M-313(TOAGOSEICO.,LTD.制造)。以下,示出优选的聚合性化合物的方式。
聚合性化合物可以具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。作为具有酸基的聚合性化合物,优选脂肪族聚羟基化合物和不饱和羧酸的酯,更优选使非芳香族羧酸酐与脂肪族聚羟基化合物的未反应的羟基进行反应而具有酸基的聚合性化合物,尤其优选在该酯中脂肪族聚羟基化合物为季戊四醇和/或二季戊四醇。作为市售品,可以举出例如TOAGOSEI CO.,LTD.制造的多元酸改性丙烯酸低聚物M-305、M-510、M-520等。
作为具有酸基的聚合性化合物的优选的酸值为0.1~40mgKOH/g,尤其优选为5~30mgKOH/g。若聚合性化合物的酸值为0.1mgKOH/g以上,则显影溶解特性良好,若为40mgKOH/g以下,则在制造和处理上是有利的。进而,光聚合性能良好且固化性优异。
至于聚合性化合物,具有己内酯结构的化合物也为优选方式。
作为具有己内酯结构的化合物,只要在分子内具有己内酯结构,则并无特别的限定,但能够举出例如三羟甲基乙烷、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、(甲基)丙烯酸及通过将ε-己内酯进行酯化而得到的ε-己内酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,优选由下述式(Z-1)表示的化合物。
[化学式53]
式(Z-1)中,6个R全部为由下述式(Z-2)表示的基团或者在6个R中1~5个为由下述式(Z-2)表示的基团,其余是由下述式(Z-3)表示的基团。
[化学式54]
式(Z-2)中,R1表示氢原子或甲基,m表示1或2的数,“*”表示连接键。
[化学式55]
式(Z-3)中,R1表示氢原子或甲基,“*”表示连接键。
具有己内酯结构的聚合性化合物例如由Nippon Kayaku Co.,Ltd.作为KAYARADDPCA系列而出售,可以举出DPCA-20(上述式中,m=1、由式(Z-2)表示的基团的数量=2、R1全部为氢原子的化合物)、DPCA-30(上述式中,m=1、由式(Z-2)表示的基团的数量=3、R1全部为氢原子的化合物)、DPCA-60(上述式中,m=1、由式(Z-2)表示的基团的数量=6、R1全部为氢原子的化合物)、DPCA-120(上述式中,m=2、由式(Z-2)表示的基团的数量=6、R1全部为氢原子的化合物)等。
聚合性化合物也能够使用由下述式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物。
[化学式56]
式(Z-4)及(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(甲基)丙烯酰基、氢原子或羧基。
式(Z-4)中,(甲基)丙烯酰基的总计为3个或4个,m分别独立地表示0~10的整数,各m的总计为0~40的整数。
式(Z-5)中,(甲基)丙烯酰基的总计为5个或6个,n分别独立地表示0~10的整数,各n的总计为0~60的整数。
式(Z-4)中,m为0~6的整数,更优选为0~4的整数。
并且,各m的总计优选为2~40的整数,更优选为2~16的整数,尤其优选为4~8的整数。
式(Z-5)中,n优选为0~6的整数,更优选为0~4的整数。
并且,各n的总计优选为3~60的整数,更优选为3~24的整数,尤其优选为6~12的整数。
并且,式(Z-4)或式(Z-5)中的-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-优选氧原子侧的末端键合于X的方式。
由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。尤其在式(Z-5)中,优选6个X全部为丙烯酰基的方式。
并且,作为由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物的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。
由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物能够由以下以往公知的工序合成:季戊四醇或二季戊四醇通过开环加成反应使环氧乙烷或环氧丙烷将开环骨架进行键合的工序;及在开环骨架的末端羟基上,例如使(甲基)丙烯酰氯进行反应而导入(甲基)丙烯酰基的工序。各工序是已被公知的工序,本领域技术人员能够容易合成由式(Z-4)及式(Z-5)表示的化合物。
在由式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物中,也更优选季戊四醇衍生物和/或二季戊四醇衍生物。
具体而言,可以举出由下述式(a)~(f)表示的化合物(以下,也称作“例示化合物(a)~(f)”。),其中,优选例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)。
[化学式57]
[化学式58]
作为由式(Z-4)、式(Z-5)表示的聚合性化合物的市售品,可以举出例如SartomerCompany,Inc制造的具有4个乙烯基氧链的4官能丙烯酸酯SR-494、Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造的具有6个戊烯基氧链的6官能丙烯酸酯DPCA-60、具有3个异丁烯基氧链的3官能丙烯酸酯TPA-330等。
聚合性化合物也优选异氰脲酸环氧乙烷改性(甲基)丙烯酸酯。作为市售品,可以举出ARONIX M-315、M-313(TOAGOSEI CO.,LTD.制造)、NK酯A-9300(Shin-NakamuraChemical Co.,Ltd.制造)、SR368(SARTOMER制造)等。并且,作为与钛氧基酞花青颜料组合而使用的聚合性化合物,从耐热性的观点考虑,SP值(SolubilityParameter(溶解度参数))越高越优选。作为SP值高的聚合性化合物,可以举出ARONIX M-315、M-313(TOAGOSEI CO.,LTD.制造)。
作为聚合性化合物,也优选如日本特公昭48-41708号公报、日本特开昭51-37193号公报、日本特公平2-32293号公报、日本特公平2-16765号公报中所记载的聚氨酯丙烯酸酯类、日本特公昭58-49860号公报、日本特公昭56-17654号公报、日本特公昭62-39417号公报、日本特公昭62-39418号公报所记载的具有环氧乙烷类骨架的聚氨酯化合物类。并且,通过使用日本特开昭63-277653号公报、日本特开昭63-260909号公报、日本特开平1-105238号公报中所记载的、分子内具有氨基结构和硫醚结构的加成聚合性化合物类,能够得到感光速度非常优异的着色组合物。
作为市售品,可以举出聚氨酯低聚物UAS-10、UAB-140(Sanyo Kokusaku PulpCo.,Ltd制造)、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)、DPHA-40H(NipponKayaku Co.,Ltd.制造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(KYOEISHACHEMICAL Co.,LTD.制造)等。
<<<多官能硫醇化合物>>>
本发明的着色组合物以促进聚合性化合物的反应的等为目的,在分子内可以包含具有2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2级烷烃硫醇类,尤其优选为具有由下述式(T1)表示的结构的化合物。
式(T1)
[化学式59]
(式(T1)中,n表示2~4的整数,L表示2~4价连接基团。)
在上述式(T1)中,连接基团L优选为碳原子数2~12的脂肪族基,尤其优选n为2,L为碳原子数2~12的亚烷基。作为多官能硫醇化合物的具体例,可以举出由下述结构式(T2)~(T4)表示的化合物,尤其优选由式(T2)表示的化合物。多官能硫醇化合物可以使用1种或组合多种而使用。
[化学式60]
多官能硫醇化合物的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.3~8.9质量%,更优选为0.8~6.4质量%。并且,多官能硫醇化合物可以以改善稳定性、臭气、分辨率、显影性、密合性等为目的而进行添加。
<<<具有环氧基的化合物>>>
在本发明中,作为固化性化合物,也能够使用具有环氧基的化合物。
在本发明中,作为具有环氧基的化合物,优选在1个分子内具有2个以上环氧基的化合物。通过使用在1个分子内具有2个以上环氧基的化合物,可以容易得到耐热性优异的固化膜。环氧基的数量优选在1个分子内有2~100个。上限能够设为例如10个以下,也能够优选设为5个以下。
本发明中具有环氧基的化合物优选具有芳香族环和/或脂肪族环的结构,进一步优选具有脂肪族环的结构。环氧基优选经由单键或连接基团而与芳香族环和/或脂肪族环键合。作为连接基团,可以举出具有由亚烷基、亚芳基、-O-、-NR’-(R’表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基,优选氢原子)表示的结构,且包含选自-SO2-、-CO-、-O-及-S-中的至少一个的基团。具有脂肪族环的化合物的情况下,优选环氧基为在脂肪族环上直接键合(单键)而成的化合物。具有芳香族环的化合物的情况下,优选环氧基为在芳香族环上经由连接基团键合而成的化合物。优选连接基团为亚烷基或亚烷基与-O-组合而成的基团。
具有环氧基的化合物也能够使用具有2个以上的芳香族环通过烃基而连接的结构的化合物。烃基优选为碳原子数1~6的亚烷基。环氧基优选经由上述连接基团而连接。
具有环氧基的化合物优选环氧当量(=具有环氧基的化合物的分子量/环氧基的数量)为500g/eq以下,更优选为100~400g/eq,进一步优选为100~300g/eq。
具有环氧基的化合物可以是低分子化合物(例如分子量小于2000,进而,分子量小于1000),也可以是高分子化合物(macromolecule)(例如分子量为1000以上,且聚合物的情况下,重均分子量为1000以上)中的任一个。具有环氧基的化合物的重均分子量优选为200~100000,更优选为500~50000。重均分子量的上限优选为3000以下,更优选为2000以下,进一步优选为1500以下。
具有环氧基的化合物也能够使用在日本特开2013-011869号公报的0034~0036段落、日本特开2014-043556号公报的0147~0156段落、日本特开2014-089408号公报的0085~0092段落中记载的化合物。这些内容被并入于本说明书中。作为市售品,例如为作为双酚A型环氧树脂的jER825、jER827、jER828、jER834、jER1001、jER1002、jER1003、jER1055、jER1007、jER1009、jER1010(以上,Mitsubishi Chemical Co.,Ltd.制造)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上,DIC Corporation.制造)等、作为双酚F型环氧树脂的jER806、jER807、jER4004、jER4005、jER4007、jER4010(以上,MitsubishiChemical Co.,Ltd.制造)、EPICLON830、EPICLON835(以上,DIC Corporation.制造)、LCE-21、RE-602S(以上,Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)等、作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂的jER152、jER154、jER157S70、jER157S65(以上,Mitsubishi Chemical Co.,Ltd.制造)、EPICLONN-740、EPICLONN-770、EPICLONN-775(以上,DIC Corporation.制造)等、作为甲酚酚醛清漆型环氧树脂的EPICLONN-660、EPICLONN-665、EPICLONN-670、EPICLONN-673、EPICLONN-680、EPICLONN-690、EPICLONN-695(以上,DIC Corporation.制造)、EOCN-1020(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)等、作为脂肪族环氧树脂的ADEKARESINEP-4080S、ADEKARESINEP-4085S、ADEKARESINEP-4088S(以上,ADEKA CORPORATION制造)、CELLOXIDE2021P、CELLOXIDE 2081、CELLOXIDE 2083、CELLOXIDE 2085、EHPE3150、EPOLEADPB3600、同PB4700(以上,Daicel Corporation.制造)、DENACOLEX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上,Nagase ChemteX Corporation制造)等。此外,可以举出ADEKARESINEP-4000S、ADEKARESINEP-4003S、ADEKARESINEP-4010S、ADEKARESINEP-4011S(以上,ADEKACORPORATION制造)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,ADEKACORPORATION制造)、jER1031S(Mitsubishi Chemical Co.,Ltd.制造)等。
使用具有环氧基的化合物的情况下,具有环氧基的化合物的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.1~40质量%。下限更优选为例如0.5质量%以上,进一步优选为1质量%以上。上限更优选为例如30质量%以下,进一步优选为20质量%以下。具有环氧基的化合物可以是单独1种,也可以并用2种以上。在并用2种以上的情况下,优选总量在上述范围内。
并且,在并用聚合性化合物和具有环氧基的化合物的情况下,聚合性化合物与具有环氧基的化合物的质量比优选为聚合性化合物:具有环氧基的化合物=100:1~100:400,更优选为100:1~100:100。
<<<光聚合引发剂>>>
本发明的着色组合物优选含有光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,只要具有开始聚合聚合性化合物的能力,就无特别的限制,能够从公知的光聚合引发剂中适当地进行选择。例如优选对从紫外线区域到可见光线具有感光性的光聚合引发剂。并且,可以是与被进行光激发的光敏剂产生一些作用,并生成活性自由基的活性剂,也可以是根据单体的种类使开始阳离子聚合的引发剂。
并且,光聚合引发剂优选在约300nm~800nm(更优选330nm~500nm。)的范围内至少含有1种至少具有约50的摩尔吸光系数的化合物。
作为光聚合引发剂,可以举出例如卤化烃衍生物(例如具有三嗪骨架的卤化烃衍生物、具有噁二唑骨架的卤化烃衍生物等)、酰基氧化膦等酰基膦化合物、六芳基双咪唑、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、氨基苯乙酮化合物及羟基苯乙酮等。作为具有三嗪骨架的卤化烃化合物,可以举出例如若林等人著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)记载的化合物、英国专利1388492号说明书记载的化合物、日本特开昭53-133428号公报中所记载的化合物、德国专利3337024号说明书中所记载的化合物、根据F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.;29、1527(1964)中所记载的化合物、日本特开昭62-58241号公报中所记载的化合物、日本特开平5-281728号公报中所记载的化合物、日本特开平5-34920号公报中所记载的化合物、美国专利第4212976号说明书中所记载的化合物等。
并且,从曝光灵敏度的观点考虑,优选选自包括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、三芳基咪唑二聚体、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-芳基取代的香豆素化合物的组中的化合物。
进一步优选为选自包括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、鎓化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,尤其优选选自包括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、二苯甲酮化合物的组中的至少一种化合物。
尤其,将本发明的膜使用于固体成像元件的情况下,需要以尖细的形状来形成微细的图案,因此重要的是固化性和在未曝光部上无残渣而显影。从这种观点考虑,作为光聚合引发剂,尤其优选使用肟化合物。尤其,在固体成像元件中形成微细的图案的情况下,在固化用曝光中使用步进曝光,有时该曝光机因卤素而受到损伤,也需要将光聚合引发剂的添加量抑制得较低,因此若考虑这几点,则在形成如固体成像元件的微细图案时,作为光聚合引发剂,尤其优选使用肟化合物。并且,通过使用肟化合物而能够进一步优化移染性。
作为光聚合引发剂的具体例,能够参考例如日本特开2013-29760号公报的0265~0268段落,该内容被并入于本说明书中。
作为光聚合引发剂,也能够优选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,也能够使用例如日本特开平10-291969号公报中所记载的氨基苯乙酮类引发剂、专利第4225898号公报中所记载的酰基膦类引发剂。
作为羟基苯乙酮类引发剂,能够使用IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959,IRGACURE-127(商品名称:均由BASF公司制造)。
作为氨基苯乙酮类引发剂,能够使用作为市售品的IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379及IRGACURE-379EG(商品名称:均由BASF公司制造)。氨基苯乙酮类引发剂也能够使用在365nm或405nm等的光源中匹配有吸收波长的日本特开2009-191179号公报中所记载的化合物。
作为酰基膦类引发剂,能够使用作为市售品的IRGACURE-819和DAROCUR-TPO(商品名称:均由BASF公司制造)。
作为光聚合引发剂,更优选举出肟化合物。
作为肟化合物的具体例,能够使用在日本特开2001-233842号公报中所记载的化合物、日本特开2000-80068号公报中所记载的化合物、日本特开2006-342166号公报中所记载的化合物。
在本发明中,作为能够优选使用的肟化合物,可以举出例如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-酮及2-乙氧基羰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。
并且,也可以举出J.C.S.PerkinII(1979年)pp.1653-1660、J.C.S.PerkinII(1979年)pp.156-162、JournalofPhotopolymerScienceandTechnology(1995年)pp.202-232、日本特开2000-66385号公报、日本特开2000-80068号公报、日本特表2004-534797号公报、日本特开2006-342166号公报的各公报中所记载的化合物等。
作为市售品,也优选使用IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上,BASF公司制造)。并且,也能够使用TR-PBG-304(Changzhou TronlyNew Electronic Materials CO.,LTD制造)、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制造)、ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION制造)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKACORPORATION制造,日本特开2012-14052号公报中所记载的光聚合引发剂2)。
并且,作为除了上述记载以外的肟化合物,可以使用在咔唑环的N位连接有肟的日本特表2009-519904号公报中所记载的化合物、在二苯甲酮部位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、在色素部位导入有硝基的日本特开2010-15025号公报及美国专利公开2009-292039号记载的化合物、国际公开WO2009/131189号公报中所记载的酮肟化合物、同一分子内含有三嗪骨架和肟骨架的美国专利7556910号公报中所记载的化合物、在405nm中具有极大吸收,且对g射线光源具有良好的灵敏度的日本特开2009-221114号公报中所记载的化合物等。
优选能够参考例如日本特开2013-29760号公报的0274~0275段落,该内容被并入于本说明书中。
具体而言,作为肟化合物,优选为由下述式(OX-1)表示的化合物。另外,肟的N-O键可以是(E)体的肟化合物,也可以是(Z)体的肟化合物,也可以是(E)体和(Z)体的混合物。
[化学式61]
式(OX-1)中,R及B分别独立地表示一价取代基,A表示二价有机基,Ar表示芳基。
式(OX-1)中,作为由R表示的一价取代基,优选为一价非金属原子团。
作为一价非金属原子团,可以举出烷基、芳基、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、杂环基、烷硫羰基、芳硫羰基等。并且,这些基团可以具有1个以上的取代基。并且,所述取代基还可以进一步被其它取代基取代。
作为取代基,可以举出卤原子、芳氧基、烷氧羰基或芳氧羰基、酰氧基、酰基、烷基及芳基等。
式(OX-1)中,作为由B表示的一价取代基,优选芳基、杂环基、芳羰基或杂环羰基。这些基团可以具有1个以上的取代基。作为取代基,能够例示出所述取代基。
式(OX-1)中,作为由A表示的二价有机基,优选为碳原子数1~12的亚烷基、亚环烷基、亚炔基。这些基团可以具有1个以上的取代基。作为取代基,能够例示出所述取代基。
在本发明中,作为光聚合引发剂,也能够使用具有氟原子的肟化合物(含氟肟酯类光聚合引发剂)。作为具有氟原子的肟化合物的具体例,可以举出在日本特开2010-262028号公报中所记载的化合物、日本特表2014-500852号公报中所记载的化合物24、36~40、日本特开2013-164471号公报中所记载的化合物(C-3)等。该内容被并入于本说明书中。
在本发明中,含氟肟酯类光聚合引发剂优选为由下述式(OX-100)表示的化合物。
[化学式62]
式(OX-100)中,Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的芳香族烃环,R1表示具有包含氟原子的基团的芳基,R2及R3分别独立地表示烷基或芳基。
Ar1及Ar2分别独立地表示可以具有取代基的芳香族烃环。
芳香族烃环可以是单环,也可以是稠环。芳香族烃环的构成环的碳原子数优选为6~20,更优选为6~15,尤其优选为6~10。芳香族烃环优选为苯环及萘环。其中,Ar1及Ar2中的至少一方优选为苯环,更优选Ar1为苯环。Ar2优选为苯环或萘环,更优选为萘环。
作为Ar1及Ar2可以具有的取代基,可以举出烷基、芳基、杂环基、硝基、氰基、卤原子、-ORX1、-SRX1、-CORX1、-COORX1、-OCORX1、-NRX1RX2、-NHCORX1、-CONRX1RX2、-NHCONRX1RX2、-NHCOORX1、-SO2RX1、-SO2ORX1、-NHSO2RX1等。RX1及RX2分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或杂环基。
卤原子可以举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,优选氟原子。
作为取代基的烷基和RX1及RX2表示的烷基的碳原子数优选为1~20。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。烷基中氢原子的一部分或全部可以被卤原子(优选氟原子)取代。并且,烷基中氢原子的一部分或全部可以被上述取代基取代。
作为取代基的芳基和RX1及RX2表示的芳基的碳原子数优选为6~20,更优选为6~15,进一步优选为6~10。芳基可以是单环,也可以是稠环。并且,芳基中氢原子的一部分或全部可以被上述取代基取代。
作为取代基的杂环基和RX1及RX2表示的杂环基优选为5员环或6员环。杂环基可以是单环,也可以是稠环。构成的杂环基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~18,更优选为3~12。构成杂环基的杂原子数优选为1~3。构成杂环基的杂原子优选为氮原子、氧原子或硫原子。并且,杂环基中氢原子的一部分或全部可以被上述取代基取代。
Ar1优选为未经取代的芳香族烃环。Ar2可以是未经取代的芳香族烃环,也可以是具有取代基的芳香族烃环。作为取代基,优选为-CORX1。RX1优选为烷基、芳基或杂环基,更优选为芳基。芳基可以具有取代基,也可以未经取代。作为取代基,可以举出碳原子数为1~10的烷基等。
R1表示具有包含氟原子的基团的芳基。
芳基的碳原子数优选为6~20,更优选为6~15,进一步优选为6~10。芳基可以是单环,也可以是稠环。
包含氟原子的基团优选为包含具有氟原子的烷基(含氟烷基)和/或具有氟原子的烷基的基团(含氟基团)。
含氟基团优选为选自-ORX11、-SRX11、-CORX11、-COORX11、-OCORX11、-NRX11RX12、-NHCORX11、-CONRX11RX12、-NHCONRX11RX12、-NHCOORX11、-SO2RX11、-SO2ORX11及-NHSO2RX11中的至少1种基团,更优选为-ORX11。RX11表示含氟烷基,RX12表示氢原子、烷基、含氟烷基、芳基或杂环基。
包含氟原子的基团优选为含氟烷基和/或-ORX11
含氟烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10,尤其优选为1~4。含氟烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
含氟烷基的氟原子的取代率优选为40~100%,更优选为50~100%,进一步优选为60~100%。
RX12表示的烷基、芳基及杂环基与用RX1及RX2表示的烷基、芳基及杂环基来说明的范围含义相同。
R2表示烷基或芳基,优选为烷基。烷基及芳基可以未取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述取代基。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10,尤其优选为1~4。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
芳基的碳原子数优选为6~20,更优选为6~15,进一步优选为6~10。芳基可以是单环,也可以是稠环。
R3表示烷基或芳基,优选为烷基。烷基及芳基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出上述取代基。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
芳基的碳原子数优选为6~20,更优选为6~15,进一步优选为6~10。芳基可以是单环,也可以是稠环。
作为由式(OX-100)表示的化合物的具体例,可以举出例如下述化合物。
[化学式63]
在本发明中,作为光聚合引发剂,能够使用具有硝基的肟引发剂。作为具有硝基的肟引发剂,可以举出由下述式(OX-200)表示的化合物。
式(OX-200)
[化学式64]
式中,X1、X3及X6分别独立地表示R11、OR11、COR11、SR11、CONR12R13或CN,X2表示烷基、芳基、芳烷基或杂环基,X4及X5分别独立地表示R11、OR11、SR11、COR11、CONR12R13、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、COSR11、CSOR11、CN、卤原子或羟基。R11、R12及R13分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、芳烷基或杂环基。a及b分别独立地为0~3。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~10,尤其优选为1~4。烷基可以是直链、支链、环状中的任一种,优选为直链或支链。
芳基的碳原子数优选为6~30,更优选为6~20,进一步优选为6~10。芳基可以是单环,也可以是稠环。
芳烷基的碳原子数优选为7~30,更优选为7~20。芳基可以是单环,也可以是稠环。
杂环基可以是单环,也可以是稠环。构成杂环基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~18,更优选为3~12。构成杂环基的杂原子数优选为1~3。构成杂环基的杂原子优选为氮原子、氧原子或硫原子。
烷基、芳基、芳烷基及杂环基可以具有取代基,也可以未经取代。作为取代基,可以举出用上述式(1)Ar1及Ar2可以具有的取代基来说明的取代基。
作为具有硝基的肟引发剂的具体例,可以举出日本特开2013-114249号公报的0031~0047段落、日本特开2014-137466号公报的0008~0012、0070~0079段落中所记载的化合物、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制造)。
在本发明中,作为光聚合引发剂,也能够使用由下述式(OX-300)或(OX-400)表示的化合物。
[化学式65]
式(OX-300)中,R1及R2分别独立地表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数4~20的脂环式烃基、碳原子数6~30的芳基或碳原子数7~30的芳烷基,R1及R2为苯基的情况下,苯基彼此键合而可以形成芴基,R3及R4分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~30的芳基、碳原子数7~30的芳烷基或碳原子数4~20的杂环基,X表示直接键或羰基。
式(OX-400)中,R1、R2、R3及R4与式(OX-300)中的R1、R2、R3及R4含义相同,R5表示-R6、-OR6、-SR6、-COR6、-CONR6R6、-NR6COR6、-OCOR6、-COOR6、-SCOR6、-OCSR6、-COSR6、-CSOR6、-CN、卤原子或羟基,R6表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~30的芳基、碳原子数7~30的芳烷基或碳原子数4~20的杂环基,X表示直接键或羰基,a表示0~4的整数。
上述式(OX-300)及式(OX-400)中,R1及R2优选分别独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、环己基或苯基。R3优选为甲基、乙基、苯基、甲苯基或二甲苯基。R4优选为碳原子数1~6的烷基或苯基。R5优选为甲基、乙基、苯基、甲苯基或萘基。X优选为直接键。
作为由式(OX-300)及式(OX-400)表示的化合物的具体例,可以举出例如在日本特开2014-137466号公报的0076~0079段落中所记载的化合物。该内容被并入于本说明书中。
在本发明中,作为光聚合引发剂,能够使用具有苯并呋喃骨架的肟化合物。作为具体例,可以举出在国际公开WO2015/036910公报中记载的OE-01~OE-75。
以下示出本发明中优选使用的肟化合物的具体例,但本发明并不限定于这些具体例。
[化学式66]
肟化合物优选为在350nm~500nm的波长区域具有极大吸收的化合物,更优选为在360nm~480nm的波长区域具有极大吸收的化合物。并且,肟化合物优选为在365nm及405nm的吸光度高的化合物。
从灵敏度的观点考虑,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,尤其优选为5,000~200,000。
化合物的摩尔吸光系数能够利用公知的方法而测定。例如优选通过紫外可见分光光度计(Varian公司制造的Cary-5spectrophotometer),并使用乙酸乙酯溶剂,以0.01g/L的浓度进行测定。
使用于本发明中的光聚合引发剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上而使用。
在本发明中,光聚合引发剂也能够优选并用氨基苯乙酮化合物和肟化合物。根据该方式,能够对图案形成后的残渣进行优化。
光聚合引发剂的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.1~50质量%,更优选为0.5~30质量%,进一步优选为1~20质量%。在该范围内,可以得到更良好的灵敏度和图案形成性。本发明的着色组合物可以仅包含1种光聚合引发剂,也可以包含2种以上。在包含2种以上的情况下,优选其总量在上述范围内。
<<<有机溶剂>>>
本发明的着色组合物能够含有有机溶剂。有机溶剂只要满足各成分的溶解性和着色组合物的涂布性,则基本上并无特别的限制,优选考虑着色组合物的涂布性、安全性进行选择。
作为有机溶剂的例子,可以举出例如以下有机溶剂。
作为酯类,可以优选举出例如乙酸乙酯、乙酸-正丁基、乙酸异丁基、乙酸环己基、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁基、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,作为醚类,可以优选举出例如二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基纤溶剂乙酸酯、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,可以优选举出例如甲乙酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等,以及作为芳烃类,可以优选举出例如甲苯、二甲苯等。
有机溶剂可以单独使用1种,也可以组合2种以上而使用。
将有机溶剂组合2种以上使用的情况下,尤其优选由选自上述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单甲醚乙酸酯的2种以上构成的混合溶液。
在本发明中,有机溶剂中过氧化物的含有率优选为0.8mmol/L以下,更优选实际上不含有过氧化物。
在本发明中,优选使用金属含量少的有机溶剂,有机溶剂的金属含量优选为例如10ppb以下。根据需要,可以使用ppt级别的有机溶剂,这种高纯度溶剂例如由Toyo GoseiCo.,Ltd.提供(化学工业日报,2015年11月13日)。
作为从有机溶剂去除金属等杂质的方法,能够举出例如蒸馏(分子蒸馏和薄膜蒸馏等)和使用了过滤器的过滤。作为使用了过滤器的过滤中的过滤器孔径,细孔尺寸优选为10nm以下,更优选为5nm以下,进一步优选为3nm以下。作为过滤器的材质,优选聚四氟乙烯制、聚乙烯制及尼龙制过滤器。
有机溶剂可以包含异构体(相同的原子数且不同结构的化合物)。并且,异构体可以仅包含1种,也可以包含多种。
作为包含于着色组合物中的有机溶剂的量,相对于着色组合物的总量优选为10~90质量%,更优选为20~80质量%,进一步优选为25~75质量%。
<<<聚合抑制剂>>>
本发明的着色组合物在着色组合物的制造中或保存中,为了阻止聚合性化合物的不必要的热聚合而可以含有聚合抑制剂。
作为聚合抑制剂,可以举出对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、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)、N-亚硝基苯基羟基胺亚铈盐等。其中,优选对甲氧基苯酚。
聚合抑制剂的添加量相对于着色组合物的质量优选为0.01~5质量%。
<<<基板密合剂>>>
本发明的着色组合物能够含有基板密合剂。
作为基板密合剂,优选使用硅烷偶联剂、钛酸类偶联剂及铝类偶联剂。
作为硅烷偶联剂,可以举出例如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-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷等。其中,作为基板密合剂,优选γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
并且,硅烷偶联剂能够使用甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、1,6-双(三甲氧基甲硅烷)己烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基芐基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷的盐酸盐、三-(三甲氧基甲硅烷丙基)异氰脲酸酯、3-脲丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷丙基)四硫化物、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等。并且,除了上述硅烷偶联剂以外,也能够使用烷氧基低聚物。并且,也能够使用下述化合物。
[化学式67]
作为市售品,可以举出Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KBM-13、KBM-22、KBM-103、KBE-13、KBE-22、KBE-103、KBM-3033、KBE-3033、KBM-3063、KBM-3066、KBM-3086、KBE-3063、KBE-3083、KBM-3103、KBM-3066、KBM-7103、SZ-31、KPN-3504、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KBM-9659、KBE-585、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007、X-40-1053、X-41-1059A、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1818、X-41-1810、X-40-2651、X-40-2655A、KR-513,KC-89S,KR-500、X-40-9225、X-40-9246、X-40-9250、KR-401N、X-40-9227、X-40-9247、KR-510、KR-9218、KR-213、X-40-2308、X-40-9238等。
并且,硅烷偶联剂也能够使用硅烷偶联剂Y,其在分子内至少具有硅原子、氮原子和固化性官能团,且具有与硅原子键合的水解性基团。
水解性基团是指与硅原子直接键合,并通过加水分解反应和/或稠合反应而可以生成硅氧烷键的取代基。作为水解性基团,可以举出例如卤原子、烷氧基、酰氧基及烯氧基。水解性基团具有碳原子的情况下,其碳原子数优选为6以下,更优选为4以下。尤其优选为碳原子数4以下的烷氧基或碳原子数4以下的烯氧基。
硅烷偶联剂Y只要在分子内具有至少1个硅原子即可,硅原子能够与以下原子及取代基键合。所述原子及取代基可以相同,也可以不同。可以键合的原子、取代基可以举出氢原子、卤原子、羟基、碳原子数从1到20的烷基、烯基、炔基、芳基、可以由烷基和/或芳基来取代的氨基、甲硅烷基、碳原子数从1到20的烷氧基、芳氧基等。这些取代基还可以由甲硅烷基、烯基、炔基、芳基、烷氧基、芳氧基、硫烷氧基、可以由烷基和/或芳基取代的氨基、卤原子、磺酰胺基、烷氧羰基、酰胺基、脲基、铵基、烷基铵基、羧基或其盐、磺基或其盐等来取代。
另外,硅原子中键合有至少一个水解性基团。水解性基团的定义如上所述。
硅烷偶联剂Y可以包含由式(Z)表示的基团。
式(Z)*-Si(Rz1)3-m(Rz2)m
Rz1表示烷基,Rz2表示水解性基团,m表示1~3的整数。Rz1表示的烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3。Rz2表示的水解性基团的定义如上所述。
硅烷偶联剂Y在分子内具有至少1个以上的氮原子,氮原子优选以仲氨基或叔氨基的方式存在,即,氮原子优选具有至少1个有机基来作为取代基。另外,作为氨基的结构,可以以含氮杂环的部分结构的方式在分子内存在,也可以作为苯胺等取代氨基而存在。在此,作为有机基,可以举出烷基、烯基、炔基、芳基或它们的组合等。这些有机基还可以具有取代基,作为可导入的取代基,可以举出甲硅烷基、烯基、炔基、芳基、烷氧基、芳氧基、硫烷氧基、氨基、卤原子、磺酰胺基、烷氧羰基、羰氧基、酰胺基、脲基、亚烷基氧、基铵基、烷基铵基、羧基或其盐及磺基等。
并且,氮原子优选经由任意的有机连接基团而与固化性官能团键合。作为优选的有机连接基团,能够举出可以导入到上述氮原子及与其键合的有机基中的取代基。
硅烷偶联剂Y中所包含的固化性官能团优选为选自包括(甲基)丙烯酰氧基、环氧基、氧杂环丁基、异氰酸酯基、羟基、氨基、羧基、硫醇基、烷氧基甲硅烷基、羟甲基、乙烯基、(甲基)丙烯酰胺基、苯乙烯基及马来酰亚氨基的组中的1种以上,更优选为选自包括(甲基)丙烯酰氧基、环氧基及氧杂环丁基的组中的1种以上,更优选为选自包括(甲基)丙烯酰氧基、环氧基及氧杂环丁基的组中的1种以上。
硅烷偶联剂Y中只要具有至少一个以上的固化性官能团即可,但也可以采用具有2个以上的固化性官能团的方式,从灵敏度、稳定性的观点考虑,优选具有2~20个固化性官能团,进一步优选具有4~15个,最优选为在分子内具有6~10个固化性官能团的方式。
硅烷偶联剂Y可以举出例如由下式(Y)表示的化合物。
式(Y)(Ry3)n-LN-Si(Ry1)3-m(Ry2)m
Ry1表示烷基,Ry2表示水解性基团,Ry3表示固化性官能团,
LN表示具有氮原子的(n+1)价连接基团,
m表示1~3的整数,n表示1以上的整数。
式(Y)的Ry1、Ry2及m与式(Z)的Rz1、Rz2及m含义相同,优选范围也相同。
式(Y)的Ry3表示固化性官能团。固化性官能团可以举出用包含于硅烷偶联剂Y中的固化性官能团来说明的基团。
式(Y)的n表示1以上的整数。上限例如优选为20以下,更优选为15以下,进一步优选为10以下。下限例如优选为2以上,更优选为4以上,进一步优选为6以上。并且,n也能够设为1。
式(Y)的LN表示具有氮原子的基团。
作为具有氮原子的基团,可以举出选自下述式(LN-1)~(LN-4)中的至少一种或者由下述式(LN-1)~(LN-4)和选自-CO-、-CO2-、-O-、-S-及-SO2-中的至少1种的组合构成的基团。亚烷基可以是直链及支链中的任一种。亚烷基及亚芳基可以未经取代,也可以具有取代基。作为取代基,可以举出卤原子、羟基。
[化学式68]
式中,*表示连接键。
作为硅烷偶联剂Y的具体例,可以举出例如下述化合物。式中Et表示乙基。并且,可以举出在日本特开2009-288703号公报的0018~0036段落中所记载的化合物,该内容被并入于本说明书中。
[化学式69]
基板密合剂的含量相对于着色组合物的总固体成分优选为0.1~30质量%,更优选为0.5~20质量%,尤其优选为1~10质量%。
<<<表面活性剂>>>
从进一步提高涂布性的观点考虑,本发明的着色组合物可以含有各种表面活性剂。作为表面活性剂,能够使用氟类表面活性剂、非离子类表面活性剂、阳离子类表面活性剂、阴离子类表面活性剂、硅酮类表面活性剂等各种表面活性剂。
通过在本发明的着色组合物中含有氟类表面活性剂,能够进一步提高作为涂布液而进行制备时的液体特性(尤其流动性),并能够进一步改善涂布厚度的均匀性和节省液体性。
即,在使用应用了含有氟类表面活性剂的着色组合物的涂布液来形成膜的情况下,被涂布面与涂布液的界面张力降低,对被涂布面的润湿性得到改善,且对被涂布面的涂布性提高。因此,能够更适宜地形成厚度偏差小的均匀厚度的膜。
氟类表面活性剂中的氟含有率优选为3~40质量%,更优选为5~30质量%,尤其优选为7~25质量%。氟含有率在该范围内的氟类表面活性剂在涂布膜的厚度的均匀性和节省液体性方面是有效的,组合物中的溶解性也良好。
作为氟类表面活性剂,可以举出例如MagafacF171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、RS-72-K(以上,DICCorporation.制造)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上,Sumitomo 3M Limited制造)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC1068、SC-381、SC-383、S393、KH-40(以上,ASAHI GLASSCO.,LTD.制造)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA SolutionsInc.制造)等。氟类表面活性剂也能够使用在日本特开2011-132503号公报的0117~0132段落中所记载的化合物、日本特开2015-117327号公报的0015~0158段落中所记载的化合物。作为氟类表面活性剂,也能够使用嵌段聚合物,作为具体例,可以举出例如在日本特开2011-89090号公报中所记载的化合物。
氟类表面活性剂也能够优选使用含氟高分子化合物,其包含:源自具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元;及源自具有2个以上(优选5个以上)的亚烷基氧基(优选亚乙氧基、亚丙氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物的重复单元,下述化合物也作为使用于本发明中的氟类表面活性剂而例示出。
[化学式70]
上述化合物的重均分子量例如为14,000。
并且,也能够将侧链上具有烯属不饱和基的含氟聚合物用作氟类表面活性剂。作为具体例,可以举出在日本特开2010-164965号公报的0050~0090段落及0289~0295段落中记载的化合物,例如DIC Corporation制造的MagafacRS-101、RS-102、RS-718K等。
作为非离子类表面活性剂,具体而言,可以举出甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷以及它们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、脫水山梨糖醇脂肪酸酯(BASF公司制造的Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1)、SOLSPERSE20000(Lubrizol JapanLTD.制造)等。并且,也能够使用Wako PureChemical Industries,Ltd.制造的NCW-101、NCW-1001、NCW-1002。
作为阳离子类表面活性剂,具体而言,可以举出酞菁衍生物(商品名称:EFKA-745、MORISHITA&CO.,LTD.制造)、有机基硅氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)、(甲基)丙烯酸类(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.制造)、W001(Yusho Co.,Ltd.制造)等。
作为阴离子类表面活性剂,具体而言,可以举出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.制造)等。
作为硅酮类表面活性剂,可以举出例如Toray Silicone DC3PA、Toray SiliconeSH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、ToraySilicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上,Dow CorningToray Co.,Ltd.制造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上,Momentive performance Materials Inc.制造)、KP341、KF6001、KF6002(以上,Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造)、BYK307、BYK323、BYK330(以上,BYK Chemie GmbH制造)等。
表面活性剂可以仅使用1种,也可以组合2种以上。
表面活性剂的添加量相对于着色组合物的总质量优选为0.001~2.0质量%,更优选为0.005~1.0质量%。
<<<其它成分>>>
本发明的着色组合物能够含有偶氮类化合物和过氧化物类化合物等热聚合引发剂、热聚合成分、烷氧基二苯甲酮等紫外线吸收剂、邻苯二甲酸二辛酯等可塑剂、低分子量有机羧酸等显影性改进剂、其它填充剂、抗氧化剂、抗絮凝剂等各种加成物。
并且,在显影之后,为了通过后续加热提高膜的固化度而能够添加热固化剂。作为热固化剂,可以举出偶氮化合物、过氧化物等热聚合引发剂、酚醛清漆树脂、可熔酚醛树脂、环氧化合物及苯乙烯化合物等。
因所使用的原料等而在组合物中会含有金属元素,但从抑制缺陷产生等的观点考虑,着色组合物中的第2族元素(钙、镁等)的含量优选为50ppm以下,优选控制在0.01~10ppm。并且,着色组合物中的无机金属盐的总量优选为100ppm以下,更优选控制在0.5~50ppm。
(着色组合物的制备方法)
本发明的着色组合物能够通过混合所述成分而制备。
在制备着色组合物时,可以统一配合各成分,也可以将各成分溶解和分散于溶剂中之后依次进行配合。并且,配合时的放入顺序和操作条件并不受特别的限制。例如可以将所有的成分同时溶解和分散于溶剂中而制备组合物,根据需要,也可以将各成分适当地设为2种以上的溶液和分散液,使用时(涂布时)将这些溶液和分散液进行混合而制备组合物。
并且,在使用遮挡可见光区域的光的色材和作为红外线吸收剂的颜料的情况下,根据需要,优选将颜料与树脂、有机溶剂、颜料衍生物等其它成分等一同进行分散而制备出颜料分散液,将所得到的颜料分散液与着色组合物的其它成分混合而进行制备。
颜料分散液可以通过将遮挡可见光区域的光的色材和红外线吸收剂分别各自进行分散而制备,也能够使遮挡可见光区域的光的色材和红外线吸收剂同时分散(共同分散)而制造。尤其,作为红外线吸收剂而使用吡咯并吡咯化合物(优选由式(1)表示的吡咯并吡咯化合物)的情况下,优选与彩色着色剂进行共同分散。根据该方式,能够提高吡咯并吡咯化合物的分散稳定性。
在制备着色组合物时,以去除杂质和减少缺陷等为目的,优选通过过滤器来进行过滤。作为过滤器,只要是以往使用于过滤用途等的过滤器,则能够不受特别的限定地进行使用。可以举出例如使用聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂、尼龙(例如尼龙-6、尼龙-6,6)等聚酰胺类树脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂(包括高密度、超高分子量的聚烯烃树脂)等原材料的过滤器。这些原材料中,优选聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龙。
过滤器的孔径适宜为0.01~7.0μm左右,优选为0.01~3.0μm左右,进一步优选为0.05~0.5μm左右。通过设为该范围,在后期工序中,可以可靠地去除阻碍制备均匀及平滑的组合物的微细的杂质。并且,也优选使用纤维状过滤材料,作为过滤材料,可以举出例如聚丙烯纤维、尼龙纤维、玻璃纤维等,具体而言,能够使用ROKI TECHNO CO.,LTD.制造的SBP型系列(SBP008等)、TPR型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX型系列(SHPX003等)的滤芯。
在使用过滤器时,可以将不同的过滤器进行组合。此时,第1过滤器中的过滤可以仅进行1次,也可以进行2次以上。
并且,在上述范围内,可以将不同孔径的第1过滤器进行组合。在此,孔径能够参考过滤器生产商的公称值。作为市售的过滤器,能够从例如Pall Corporation(DFA4201NXEY等)、Advantec Toyo Kaisha,Ltd.、Nihon Entegris K.K.(原Nippon squirrel co.,Ltd.)或KITZ MICRO FILTER Corporation等所提供的各种过滤器中进行选择。
第2过滤器能够使用由与上述第1过滤器相同的材料等形成的过滤器。
例如通过第1过滤器的过滤仅用分散液来进行,也可以混合其它成分之后进行第2过滤。
本发明的着色组合物优选满足以下(1)~(5)中的至少1个以上的分光特性。
(1)在制造干燥后的膜厚为1μm的膜时,膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。在波长400~830nm范围内的最大值更优选为20%以下,尤其优选为10%以下。在波长1000~1300nm范围内的最小值更优选为70%以上,尤其优选为80%以上。
(2)在制造干燥后的膜厚为2μm的膜时,膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。在波长400~830nm范围内的最大值更优选为20%以下,尤其优选为10%以下。在波长1000~1300nm范围内的最小值更优选为70%以上,尤其优选为80%以上。
(3)在制造干燥后的膜厚为3μm的膜时,膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。在波长400~830nm范围内的最大值更优选为20%以下,尤其优选为10%以下。波长1000~1300nm范围内的最小值更优选为70%以上,尤其优选为80%以上。
(4)在制造干燥后的膜厚为5μm的膜时,膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。在波长400~830nm范围内的最大值更优选为20%以下,尤其优选为10%以下。在波长1000~1300nm范围内的最小值更优选为70%以上,尤其优选为80%以上。
(5)在制造干燥后的膜厚为2.4μm的膜时,膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。在波长400~830nm范围内的最大值更优选为20%以下,尤其优选为10%以下。在波长1000~1300nm范围内的最小值更优选为70%以上,尤其优选为80%以上。
并且,在所述膜厚的范围的至少一个中,在波长400~830nm范围内的吸光度的最小值A例如优选为0.1~5,更优选为0.3~3。并且,在波长1000~1300nm范围内的吸光度的最大值B例如优选为0.01~0.5,更优选为0.02~0.3。
<膜>
接着,关于本发明中的膜进行说明。
本发明的膜是将上述本发明的着色组合物进行固化而成的膜。本发明的膜作为滤色器而优选使用。尤其,能够作为红外线透射过滤器而优选使用。
本发明的膜优选具有以下(1)和/或(2)的分光特性。根据该方式,能够设为在源自可见光的噪声少的状态下可以使红外线(优选波长为900nm以上的光)透射的膜。
(1):优选膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值为20%以下,膜的厚度方向上的透光率在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。膜的厚度方向上的透光率在波长400~830nm范围内的最大值优选为20%以下,更优选为10%以下。膜的厚度方向上的透光率在波长1000~1300nm范围内的最小值优选为70%以上,更优选为80%以上。
(2):优选膜的厚度方向上的透光率在波长450~650nm范围内的最大值为20%以下,膜的厚度方向上的、波长为835nm的透光率为20%以下,在膜的厚度方向上的透光率在波长1000~1300nm范围内的最小值为70%以上。膜的厚度方向上的透光率在波长450~650nm范围内的最大值优选为20%以下,更优选为10%以下。膜的厚度方向上的透光率在波长650~835nm范围内的最大值优选为50%以下,更优选为30%以下。膜的厚度方向上的、波长为835nm的透光率优选为20%以下,更优选为10%以下。膜的厚度方向上的透光率在波长1000~1300nm范围内的最小值优选为70%以上,更优选为80%以上。
本发明的膜的分光特性是使用紫外可见近红外分光光度计(Hitachi High-Technologies Corporation.制造的U-4100),在波长300~1300nm范围内测定透射率的值。
本发明的膜的膜厚并无特别的限定,但优选为0.1~20μm,更优选为0.5~10μm。
<图案形成方法、滤色器及滤色器的制造方法>
接着,关于本发明中的图案形成方法及滤色器,通过其制造方法而进行详述。并且,关于使用了本发明的图案形成方法的滤色器的制造方法也进行说明。
本发明的图案形成方法包括:使用着色组合物在支撑体上形成着色组合物层的工序;将着色组合物层以图案形状进行曝光的工序;及将未曝光部进行显影去除而形成着色图案的工序。
这种图案形成方法使用于滤色器的制造中。即,在本发明中,也公开包括本发明的图案形成方法的滤色器的制造方法。以下,对这些详细内容进行叙述。
<<形成着色组合物层的工序>>
在形成着色组合物层的工序中,在支撑体上,应用本发明的着色组合物而形成着色组合物层。
作为支撑体,可以举出例如由硅、无碱玻璃、钠玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃、石英玻璃等材质构成的基板。这些基板上也可以形成有电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、透明导电膜等。并且,有时也形成有隔离各像素的黑矩阵。在支撑体上,根据需要,为了改进与上部层的密合、防止物质的扩散或基板表面的平坦化,也可以设置下涂层。
作为本发明的着色组合物应用于支撑体上的方法,能够应用狭缝涂布、喷墨法、旋涂(Spin coat)法、流延涂布法、辊涂法、丝网印刷法等各种涂布方法。
涂布于支撑体上的着色组合物层优选进行干燥(预烘干)。
预烘干温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为100℃以下,尤其优选为90℃以下。下限能够设为例如50℃以上。通过在150℃以下进行预烘干,例如在有机原材料构成图像传感器的光电转换膜的情况下,能够更有效地维持这些特性。
预烘干时间优选为10秒~300秒,更优选为40~250秒,进一步优选80~220秒。加热能够通过加热板、烘箱等进行。
着色层的干燥后(预烘干后)的膜厚优选为0.55~10μm。上限例如更优选为7μm以下,进一步优选为5μm以下。下限例如更优选为0.60μm以上,进一步优选为0.70μm以上,尤其优选为0.80μm以上。
<<曝光工序>>
接着,将着色组合物层以图案形状进行曝光(曝光工序)。例如对着色组合物层,使用步进机等曝光装置,经由具有规定的掩模图案的掩模进行曝光,由此能够进行图案曝光。由此,能够将曝光部分进行固化。
作为在进行曝光时能够使用的放射线(光),尤其优选使用g射线、i射线等紫外线(尤其优选i射线)。照射量(曝光量)优选为30~1500mJ/cm2,更优选为50~1000mJ/cm2,尤其优选为80~500mJ/cm2
曝光时能够适当地选择氧浓度,例如可以在氧浓度为19体积%以下的低氧气氛下(例如优选15体积%以下、更优选5体积%以下、进一步优选实际上无氧)进行曝光,也可以在氧浓度超过21体积%的高氧气氛下(例如优选22体积%以上,更优选30体积%以上,进一步优选50体积%以上)进行曝光。并且,曝光能量的照度可以适当地进行设定,能够从1000W/m2~100000W/m2(例如优选5000W/m2以上,更优选15000W/m2以上,进一步优选35000W/m2以上)的范围中进行选择。氧浓度和曝光照度可以适当地组合条件,例如能够设为在氧浓度10体积%下照度为10000W/m2,在氧浓度为25体积%下照度为25000W/m2等。
<<显影工序>>
接着,将未曝光部进行显影去除而形成图案。未曝光部的显影去除能够使用显影液来进行。由此,曝光工序中的未曝光部的着色组合物层溶出到显影液中,仅剩下已光固化的部分。
显影方式可以是浸渍方式、喷淋方式、喷雾方式、旋覆浸没方式等中的任一种,也可以在这些方法中组合摆动方式、旋转方式、超声波方式等。
在接触到显影液之前,预先利用水等将被显影面润湿,从而也能够防止显影不均。
作为显影液,期待为在基底的固体成像元件和电路等中不造成损伤的有机碱显影液。
显影液的温度例如优选20~30℃。显影时间优选20~180秒。并且,为了提高残渣去除性,可以重复几次如下工序:每隔60秒将显影液进行摇晃,进而,重新供给显影液。
作为使用于显影液中的碱性剂,可以举出例如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯等有机碱性化合物。用纯水将这些碱性剂稀释成浓度成为0.001~10质量%、优选成为0.01~1质量%的碱性水溶液优选作为显影液而使用。
并且,显影液中可以使用无机碱。作为无机碱,例如优选氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠及偏硅酸钠等。
并且,显影液中可以使用表面活性剂。作为表面活性剂的例子,可以举出用上述着色组合物来说明的表面活性剂,优选非离子类表面活性剂。在显影液含有表面活性剂的情况下,表面活性剂的含量相对于显影液的总质量优选为0.001~2.0质量%,更优选为0.01~1.0质量%。
另外,在使用了包括碱性水溶液的显影液的情况下,通常,优选在显影后用纯水来进行清洗(冲洗)。
在本发明中,在显影工序之后可以实施固化工序,该固化工序在实施了干燥之后,通过加热处理(后烘干)和后期曝光进行固化。
后烘干是为了完全固化而进行的显影后的加热处理。加热温度例如优选100~240℃,更优选200~240℃。并且,作为发光光源而使用了有机电致发光(有机EL)元件的情况下、以及由有机原材料构成图像传感器的光电转换膜的情况下,优选150℃以下,更优选120℃以下,进一步优选100℃以下,尤其优选90℃以下。下限能够设为例如50℃以上。
后烘干处理能够以成为上述条件的方式,使用加热板和流烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热构件,以连续式或间歇式对显影后的膜进行。
在使用光的情况下,能够通过g射线、h射线、i射线、KrF和ArF等准分子激光、电子束、X射线等而进行,但优选利用现有的高压汞灯在20~50℃左右的低温下进行,照射时间为10秒~180秒,优选为30秒~60秒。在并用后期曝光和后续加热的情况下,优选事先实施后期曝光。
通过进行以上说明的各工序而制作出滤色器。
另外,可以仅通过显示出本发明的特定的分光特性的着色像素来构成滤色器,也可构成具有显示出上述分光特性的着色像素和红、绿、蓝、品红、黄、青、黑、无色等着色像素的滤色器。在与其它颜色的像素一同构成滤色器的情况下,可以事先设置显示出本发明的特定的分光特性的着色像素,也可以后面进行设置。
至于本发明的图案形成方法,为了有效地清洗由涂布装置吐出部的喷嘴和配管部的堵塞、涂布机内的组合物的附着/沉淀/干燥引起的污染等,优选将有关本发明的着色组合物的溶剂作为清洗液而使用。并且,能够适当地使用在日本特开平7-128867号公报、日本特开平7-146562号公报、日本特开平8-278637号公报、日本特开2000-273370号公报、日本特开2006-85140号公报、日本特开2006-291191号公报、日本特开2007-2101号公报、日本特开2007-2102号公报、日本特开2007-281523号公报等中记载的清洗液。
上述清洗液中,优选亚烷基二醇单烷基醚羧酸酯及亚烷基二醇单烷基醚。
这些溶剂可以单独使用,也可以混合2种以上而使用。在混合2种以上的情况下,优选将具有羟基的溶剂和不具有羟基的溶剂进行混合。具有羟基的溶剂和不具有羟基的溶剂的质量比为1/99~99/1,优选为10/90~90/10,进一步优选为20/80~80/20。在丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和丙二醇单甲醚(PGME)的混合溶剂中,其比率尤其优选为60/40。另外,为了提高对污染物的清洗液的渗透性,在清洗液中可以添加有关上述本发明的着色组合物的表面活性剂。
<固体成像元件>
本发明的固体成像元件具有上述本发明的滤色器。本发明的固体成像元件的结构是具有本发明的滤色器的结构,若为作为固体成像元件而发挥功能的结构,则并无特别的限定,可以举出例如如下结构。
结构如下:在支撑体上,具有包括构成固体成像元件(CCD图像传感器、CMOS图像传感器等)的受光区域的多个光电二极管及多晶硅等的转移电极,在光电二极管及转移电极上具有只有光电二极管的受光部开口的由钨等构成的遮光膜,在遮光膜上具有以包覆遮光膜整面及光电二极管受光部的方式形成的由氮化硅等构成的设备保护膜,在设备保护膜上具有本发明的固体成像元件用滤色器。
而且,也可以是如下结构:在设备保护膜上且滤色器下(接近于支撑体的一侧)具有聚光构件(例如微透镜等。下同)的结构、及在滤色器上具有聚光构件的结构等。
<红外线传感器>
本发明的红外线传感器具有本发明的滤色器。本发明的红外线传感器的结构为具有本发明的滤色器的结构,只要作为红外线传感器而发挥功能,则并无特别的限定。
以下,关于本发明的红外线传感器的一实施方式,使用图1来进行说明。
在图1所示的红外线传感器100中,符号110是固体成像元件。
固体成像元件110上所设置的摄像区域具有红外线吸收过滤器111和滤色器112。
红外线吸收过滤器111由使可见光区域的光(例如波长400~700nm的光)透射,且遮挡红外区域的光(例如波长800~1300nm的光,优选波长900~1200nm的光,进一步优选波长900~1000nm的光)的过滤器构成。
滤色器112是形成有透射及吸收可见光区域中的特定波长的光的像素的滤色器,可以使用例如形成有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)像素的滤色器等。
红外线透射过滤器113与固体成像元件110之间,设置有未形成有红外线吸收过滤器111的区域114。区域114中配置有透射红外线透射过滤器113的波长的光可以透射的树脂层(例如透明树脂层等)。
红外线透射过滤器113是具有可见光遮挡性且使特定波长的红外线透射的过滤器,其由具有上述分光特性的本发明的滤色器(膜)构成。红外线透射过滤器113优选遮挡例如波长400~830nm的光,且使波长900~1300nm的光透射。
在滤色器112及红外线透射过滤器113的入射光hν侧配置有微透镜115。以覆盖微透镜115的方式形成有平坦化层116。
在图1所示的实施方式中,在区域114上配置有树脂层,但在区域114上也可以形成红外线透射过滤器113。即,在固体成像元件110上可以形成红外线透射过滤器113。
并且,在图1所示实施方式中,滤色器112的膜厚和红外线透射过滤器113的膜厚相同,但两者的膜厚可以不同。
并且,在图1所示的实施方式中,滤色器112比红外线吸收过滤器111更靠入射光hν侧设置,但也可以将红外线吸收过滤器111和滤色器112的顺序进行互换,比滤色器112更靠入射光hν侧设置红外线吸收过滤器111。
并且,在图1所示的实施方式中,红外线吸收过滤器111和滤色器112相邻层叠,但两个过滤器不需要一定相邻,而在其间可以设置有其它层。
根据该红外线传感器,能够实时获取图像信息,因此可以实现将探测移动的对象进行识别的运动感应等。进而,能够获取距离信息,因此也可以实现包括3D信息的图像的拍摄等。
接着,作为应用了本发明的红外线传感器的例子,关于摄像装置进行说明。作为摄像装置,可以举出相机模块等。
图2是摄像装置的功能框图。摄像装置具备透镜光学系统1、固体成像元件10、信号处理部20、信号切换部30、控制部40、信号累积部50、发光控制部60、发出红外光的发光元件的红外发光二极管(LED)70、图像输出部80及81。另外,作为固体成像元件10,能够使用上述红外线传感器100。并且,除了固体成像元件10和透镜光学系统1以外的结构全部或其一部分也能够形成于同一半导体基板上。关于摄像装置的各结构,能够参考日本特开2011-233983号公报的0032~0036段落,该内容被并入于本说明书中。
<图像显示装置>
使用本发明的着色组合物而制作的过滤器也能够使用于液晶显示装置和有机电致发光(有机EL)显示装置等图像显示装置中。例如与各着色像素(例如红色、绿色、蓝色)一同使用,由此除了形成各着色表示像素以外,还可以以形成红外像素为目的而使用。
关于显示装置的定义和各显示装置的详细内容,例如记载于“电子显示设备(佐佐木昭夫著,Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1990年发行)”、“显示设备(伊吹顺章著,Sangyo Tosho Publishing Co.,Ltd.1989年发行)”等中。并且,关于液晶显示装置,记载于例如“下一代液晶显示技术(内田龙男编辑,Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1994年发行)”中。本发明能够应用的液晶显示装置中并无特别的限制,能够应用于上述例如“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中。
图像显示装置可以具有作为显示元件的白色有机EL元件。作为白色有机EL元件,优选为串联结构。关于有机EL元件的串联结构,记载于日本特开2003-45676号公报、三上明义主编、“有机EL技术开发的最前沿-高亮度/高精度/长寿命化/专有技术集-”,技术信息协会,326-328页,2008年等中。有机EL元件所发出的白色光的光谱优选在蓝色区域(430nm-485nm)、绿色区域(530nm-580nm)及黄色区域(580nm-620nm)具有较强的极大发光峰值。除了这些发光峰值以外,更优选在红色区域(650nm-700nm)还具有极大发光峰值。
实施例
以下,根据实施例对本发明更具体地进行说明,但本发明只要不超出其主旨,就不会限定于以下实施例。另外,只要无特别的说明,则“份”、“%”是质量基准。
(试验例1)
[颜料分散液1-1~1-9的制备]
将下述表中所记载组成的混合液,使用0.3mm直径的氧化锆珠,利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合和分散,从而制备出颜料分散液。并且,关于颜料分散液1-1~1-3、1-6~1-9,直至红外线吸收剂成为下述表中示出的平均粒径进行混合和分散,从而制备出颜料分散液。下述表中,示出相应成分的使用量(单位:质量份)。
颜料分散液中的颜料的平均粒径是使用Nikkiso Co.,Ltd.制造的MICROTRACUPA150以体积基准来测定的。下述表中示出测定结果。
[颜料分散液2-1~2-12、3-1、3-2的制备]
将下述组成的混合液,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造)),经3个小时进行混合和分散,从而制备出颜料分散液。下述表中示出相应成分的使用量(单位:质量份)。
[表13]
表中的各成分的缩写如下。
·吡咯并吡咯颜料1:下述结构(通过日本特开2009-263614号公报中所记载的方法而合成)(在波长800~900nm的范围内具有极大吸收的红外线吸收剂)
[化学式71]
·吡咯并吡咯颜料2:下述结构(通过日本特开2009-263614号公报中所记载的方法而合成)(在波长800~900nm的范围内具有极大吸收的红外线吸收剂)
[化学式72]
·花青颜料:下述结构(在波长800~900nm的范围内具有极大吸收的红外线吸收剂)
[化学式73]
·方酸颜料:下述结构(在波长800~900nm的范围内具有极大吸收的红外线吸收剂)
[化学式74]
·红外线吸收剂1:IRA842(萘酞菁化合物、Exciton,Inc制造)
·红外线吸收剂2:FD-25(YAMADA CHEMICAL CO.,LTD.制造)
TiOPc:氧代钛氧基酞菁
VONPc:氧代氧钒萘酞菁
[遮挡可见光区域的光的色材]
·PR254:PigmentRed(颜料红)254
·PR224:PigmentRed(颜料红)224
·PB15:6:PigmentBlue(颜料蓝)15:6
·PY139:PigmentYellow(颜料黄)139
·PY185:PigmentYellow(颜料黄)185
·PV23:PigmentViolet(颜料紫)23
·PG36:PigmentGreen(颜料绿)36
·PG7:PigmentGreen(颜料绿)7
·PO71:PigmentOrange(颜料橙)71
·黑色材料1:IrgaphorBlack(颜料黑)(BASF公司制造)
·黑色材料2:Pigment Black(颜料黑)31
·黑色材料3:Pigment Black(颜料黑)32
[其它]
·碳黑:PigmentBlack(颜料黑)7
·钛黑:Mitsubishi Materials Corporation制造
[树脂]
·分散树脂1:Disperbyk-111(BYK-Chemie GmbH制造)
·分散树脂2:下述结构(Mw:7950)
[化学式75]
·分散树脂3:下述结构(Mw:30000)
[化学式76]
·分散树脂4:下述结构(Mw:24000)
[化学式77]
·分散树脂5:下述结构(Mw:38900)
[化学式78]
·碱溶性树脂1:下述结构(Mw:12000)
[化学式79]
[有机溶剂]
·PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
[着色组合物的制备]
将下述表的成分,以下述表中记载的比例进行混合而制备出着色组合物。下述表中示出相应成分的使用量(单位:质量份)
[表14]
表中的各成分的缩写如下。
·吡咯并吡咯染料1:下述结构(通过日本特开2009-263614号公报中所记载的方法而合成)(在波长800~900nm的范围内具有极大吸收的红外线吸收剂)
[化学式80]
·吡咯并吡咯染料2:下述结构(通过日本特开2009-263614号公报中所记载的方法而合成)(在波长800~900nm的范围内具有极大吸收的红外线吸收剂)
[化学式81]
·聚合性化合物1:M-305(三丙烯酸酯55~63质量%,TOAGOSEI CO.,LTD.制造),下述化合物的混合物
[化学式82]
·聚合性化合物2:二季戊四醇六丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造的A-DPH)
·光聚合引发剂1:IRGACUREOXE-01(BASF)下述结构
[化学式83]
·光聚合引发剂2:IRGACUREOXE-02(BASF公司制造)
·密合改善剂1:下述结构
[化学式84]
·表面活性剂1:MagafacF-781F(含氟聚合物型表面活性剂,DIC Corporation制造)
·聚合抑制剂1:对甲氧基苯酚
·有机溶剂1:丙二醇单甲醚乙酸酯
·有机溶剂2:环己酮
[吸光度及分光特性]
将着色组合物旋涂于玻璃基板上,以后烘干后的膜厚成为3.0μm(实施例1~27、比较例1~3)或1.5μm(实施例28)的方式进行涂布,利用加热板以100℃干燥120秒钟,干燥之后进而利用200℃的加热板进行了300秒钟的加热处理(后烘干)。
将具有着色层的基板,使用紫外可见近红外分光光度计U-4100(HitachiHigh-Technologies Corporation.制造),测定了在波长300~1300nm的范围内的透光率、波长400~830nm的范围内的吸光度的最小值A、波长1000~1300nm的范围内的吸光度的最大值B。
[滤色器的制作]
将各着色组合物,以干燥后的膜厚成为3.0μm(实施例1~27、比较例1~3)或1.5μm(实施例28)的方式,使用旋涂机涂布于硅晶圆上,并利用100℃的加热板进行了120秒钟的加热处理(预烘干)。
接着,使用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制造),使用形成1.4μm角的正方形像素图案的光掩模,使曝光量按50mJ/cm2上升直至50~750mJ/cm2,确定将上述正方形像素图案进行分辨的最佳曝光量,以该最佳曝光量进行了曝光。
之后,将形成有被曝光的涂布膜的硅晶圆载置于旋转/喷淋显影机(DW-30型,Chemitronics Co.,Ltd.制造)的水平旋转台上,使用CD-2060(四甲基氢氧化铵水溶液,FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.制造),在23℃下进行了60秒钟的旋覆浸没显影,在硅晶圆上形成了着色图案。
用纯水对形成有着色图案的硅晶圆进行冲洗处理,之后进行了喷雾干燥。
而且,使用200℃的加热板进行300秒钟的加热处理(后烘干),得到作为滤色器的具有着色图案的硅晶圆。
<评价>
[耐热性]
通过加热板将滤色器以260℃进行了300秒的加热。测定加热前后的滤色器的波长400~830nm的透光率(单位%),对透射率的变化进行了评价。
透射率的变化=|(加热后的透射率(%)-加热前的透射率(%))|
<评价基准>
3:加热前后的透射率的变化小于3%
2:加热前后的透射率的变化为3%以上且小于5%
1:加热前后的透射率的变化为5%以上
[分光识别]
将所得到的滤色器按照公知的方法组装到固体成像元件上。通过所得到的固体成像元件,在低照度的环境下(0.001Lux)照射发光波长为940nm的近红外LED光源,进行图像的摄取,对图像性能进行了比较评价。下述中示出评价基准。
<评价基准>
3:良好在图像上能够清楚地识别被摄体。
2:稍微良好在图像上能够识别被摄体。
1:不充分在图像上无法识别被摄体。
[表16]
使用了本发明的着色组合物的实施例,在源自可见光的噪声少的状态下,使发光波长940nm的红外线透射,分光识别均良好。另一方面,比较例1~3的源自可见光的噪声多,分光识别不充分。
(试验例2)
[颜料分散液4-1~4-9的制备]
将下述表中记载的组成的混合液,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合及分散,直至红外线吸收剂成为下述表中所记载的平均粒径,从而制备出颜料分散液。下述表中示出相应成分的使用量(单位:质量份)。
颜料分散液中的颜料的平均粒径是使用Nikkiso Co.,Ltd.制造的MICROTRACUPA150以体积基准测定的。下述表中示出结果。
[表17]
表中的各成分的缩写如下。
吡咯并吡咯颜料1:在试验例1中使用的吡咯并吡咯颜料1
TiOPc:氧代钛氧基酞菁
VONPc:氧代氧钒萘酞菁
PR254:PigmentRed254
PB15:6:PigmentBlue15:6
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
分散树脂10:下述结构(Mw:8500)
[化学式85]
·分散树脂11:下述结构(Mw:9200)
[化学式86]
·分散树脂12:下述结构(Mw:20000)
[化学式87]
·色素衍生物1:下述结构
[化学式88]
[着色组合物的制备]
将下述表的成分,以下述表中所记载的比例进行混合,得到了着色组合物。下述表中示出相应成分的使用量(单位:质量份)。
[表18]
实施例101 实施例102 实施例103 实施例104 实施例105 实施例106
颜料分散液4-1 40.97
颜料分散液4-2 40.97
颜料分散液4-3 40.97
颜料分散液4-4 33.61
颜料分散液4-5 33.61
颜料分散液4-6 33.61
颜料分散液4-7 95.04
颜料分散液4-8 14.56
颜料分散液4-9 14.56
颜料分散液2-1 13.31 13.31
颜料分散液2-2 17.47 17.47
颜料分散液2-3 4.97 4.97 4.97 5.4 5.4
颜料分散液2-4 4.05 4.05
聚合性化合物1 4.14 4.14 4.14 1.84 5.32 5.32
碱溶性树脂1 0.19 0.19 0.19 1.02 2.81 2.81
光聚合引发剂1 1.4 1.4 0.883 1.803
光聚合引发剂3 1.4 1.803
表面活性剂1 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
基板密合剂1 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
聚合抑制剂1 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
有机溶剂1 14.08 14.08 14.08 1.18 34.64 34.64
表中的各成分的缩写如下。
颜料分散液2-1~2-4、聚合性化合物1、碱溶性树脂1、光聚合引发剂1、表面活性剂1、聚合抑制剂1、基板密合剂1、有机溶剂1与表13、14中记载的成分相同。
光聚合引发剂3:下述结构
[化学式89]
[吸光度及分光特性]
将着色组合物旋涂于玻璃基板上,以后烘干后的膜厚成为3.0μm的方式进行涂布,利用加热以100℃干燥120秒钟之后,进而,使用200℃的加热板进行了300秒钟的加热处理(后烘干)。
对具有着色层的基板,使用紫外可见近红外分光光度计U-4100(HitachiHigh-Technologies Corporation.制造)(ref.玻璃基板),测定了在波长300~1300nm范围内的透光率、波长400~830nm范围内的吸光度的最小值A、波长1000~1300nm范围内的吸光度的最大值B。
[滤色器的制作]
将着色组合物,使用旋涂机以干燥后的膜厚成为3.0μm的方式涂布于硅晶圆上,并使用100℃的加热板进行了120秒钟的加热处理(预烘干),除此以外,以与试验例1相同的方法制作出滤色器。
<评价>
以与试验例1相同的方法,对耐热性及分光识别进行了评价。
[表19]
使用了本发明的着色组合物的实施例,均在源自可见光的噪声少的状态下,使发光波长940nm的红外线透射,分光识别为良好。
<试验例3>
[颜料分散液5-1的制备]
将9.2质量份的氧代钛氧基酞菁(TiOPc)颜料、3.2质量份的C.I.PigmentBlue(颜料蓝)15:6、5.6质量份的分散树脂2、82.0质量份的PGMEA,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合和分散,直至TiOPc颜料的平均粒径成为100nm以下,从而制备出颜料分散液5-1。颜料分散液中的颜料的平均粒径是使用Nikkiso Co.,Ltd.制造的MICROTRACUPA150以体积基准测定的。
[着色组合物的制备]
将下述表的成分以下述表中所记载的比例进行混合,从而制备出着色组合物。下述表中示出相应成分的使用量(单位:质量份)。
表中示出的材料如下。
颜料分散液5-1:上述颜料分散液
颜料分散液2-1、2-2、聚合性化合物1、2、碱溶性树脂1、光聚合引发剂3、基板密合剂1、表面活性剂1、聚合抑制剂1、有机溶剂1:与在试验例1、2中使用的材料相同
聚合性化合物3:ARONIX M-315(异氰脲酸环氧乙烷改性二及三丙烯酸酯、二丙烯酸酯3~13质量%,TOAGOSEI CO.,LTD.制造)、下述化合物的混合物
[化学式90]
聚合性化合物4:A-TMMT(季戊四醇四丙烯酸酯:Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)
光聚合引发剂4:ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制造)
[化学式91]
光聚合引发剂5:下述结构
[化学式92]
光聚合引发剂6:IRGACURE-369(BASF公司制造)
光聚合引发剂7:IRGACURE-2959(BASF公司制造)
光聚合引发剂8:IRGACURE-819(BASF公司制造)
表面活性剂2:KF6001(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)
环氧化合物1:EPICLONN-695(DIC Corporation.制造)
环氧化合物2:jER1031S(Mitsubishi Chemical Co.,Ltd.制造)
环氧化合物3:EHPE3150(Daicel Corporation.制造)
[吸光度、分光特性的评价]
使用上述着色组合物,以与试验例1相同的方法,以后烘干后的膜厚成为2.0μm的方式制作固化膜,对所得到的固化膜的分光特性进行了评价。
[滤色器的制作及耐热性的评价]
使用上述着色组合物,以干燥后的膜厚成为2.0μm的方式应用了上述着色组合物,除此以外,以与试验例1相同的方式制作滤色器,并以与试验例1相同的方法评价了耐热性。
[表21]
使用了本发明的着色组合物的实施例,均在源自可见光的噪声少的状态下,使发光波长940nm的红外线透射,分光识别为良好。
<试验例4>
[颜料分散液6-1的制备]
将9.2质量份的钒酞菁(VOPc)颜料、3.2质量份的C.I.PigmentBlue(颜料蓝)15:6、5.6质量份的分散树脂2、82.0质量份的PGMEA,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合和分散,直至TiOPc颜料的平均粒径成为100nm以下,从而制备出颜料分散液6-1。颜料分散液中的颜料的平均粒径是使用Nikkiso Co.,Ltd.制造的MICROTRACUPA150以体积基准测定的。
[颜料分散液6-2的制备]
将13.5质量份的下述花青化合物I-13、4质量份的分散树脂1(Disperbyk-111(BYK-Chemie GmbH制造))和82.5质量份的PGMEA,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合和分散,从而制备出颜料分散液6-2。
[颜料分散液6-3的制备]
将13.5质量份的下述花青化合物I-14、4质量份的分散树脂1(Disperbyk-111(BYK-Chemie GmbH制造))、82.5质量份的PGMEA,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合和分散,从而制备出颜料分散液6-3。
[颜料分散液6-4的制备]
将13.5质量份的下述花青化合物I-15、4质量份的分散树脂1(Disperbyk-111(BYK-Chemie GmbH制造))、82.5质量份的PGMEA,使用0.3mm直径的氧化锆珠,并利用珠磨机(带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(美粒株式会社制造))进行混合和分散,从而制备出颜料分散液6-4。
花青化合物I-13~I-15:下述结构
[化学式93]
[着色组合物的制备]
将下述表的成分以下述表中所记载的比例进行混合,从而制备出着色组合物。下述表中示出相应成分的使用量(单位:质量份)。
表中示出的材料如下。
颜料分散液5-1、2-1~2-5、2-9、聚合性化合物1~4、碱溶性树脂1、光聚合引发剂3~8、基板密合剂1、环氧化合物1、表面活性剂1、2、聚合抑制剂1、有机溶剂1、2:在试验例1、2中使用的材料相同
颜料分散液6-1~6-4:上述颜料分散液
花青化合物I-13~I-14:上述化合物
聚合性化合物5:ARONIX M-313(异氰脲酸环氧乙烷改性二及三丙烯酸酯、TOAGOSEI CO.,LTD.制造)
光聚合引发剂9:IRGACURE-379(BASF公司制造)
碱溶性树脂2:cyclomer P(ACA)230AA(Daicel Corporation.制造)
[吸光度、分光特性的评价]
(试验例4-1-1)
使用实施例301~309的着色组合物,以与试验例1相同的方法,以后烘干后的膜厚成为2.0μm的方式制作固化膜,对所得到的固化膜的分光特性进行了评价。
(试验例4-1-2)
使用实施例310~312的着色组合物,以与试验例1相同的方法,并以后烘干后的膜厚成为2.4μm的方式制作固化膜,对所得到的固化膜的分光特性进行了评价。
[滤色器的制作及耐热性的评价]
(试验例4-2-1)
使用实施例301~309的着色组合物,以干燥后的膜厚成为2.0μm的方式应用了上述着色组合物,除此以外,以与试验例1相同的方法制作滤色器,并以与试验例1相同的方法评价了耐热性。
(试验例4-2-1)
使用实施例310~312的着色组合物,以干燥后的膜厚成为2.4μm的方式应用了上述着色组合物,除此以外,以与试验例1相同的方法制作滤色器,并以与试验例1相同的方法评价了耐热性。
[表23]
使用了本发明的着色组合物的实施例,均在源自可见光的噪声少的状态下,使发光波长940nm的红外线进行透射,分光识别为良好。
符号说明
1-透镜光学系统,10-固体成像元件,20-信号处理部,30-信号切换部,40-控制部,50-信号累积部,60-发光控制部,70-红外LED,80、81-图像输出部,100-红外线传感器,110-固体成像元件,111-红外线吸收过滤器,112-滤色器,113-红外线透射过滤器,114-区域,115-微透镜,116-平坦化层,hν-入射光。

Claims (18)

1.一种着色组合物,其含有遮挡可见光区域的光的色材和红外线吸收剂。
2.根据权利要求1所述的着色组合物,其中,
所述遮挡可见光区域的光的色材包含2种以上的彩色着色剂,并以2种以上的彩色着色剂的组合而形成黑色。
3.根据权利要求1所述的着色组合物,其中,
所述遮挡可见光区域的光的色材包含有机类黑色着色剂。
4.根据权利要求3所述的着色组合物,其中,
所述有机类黑色着色剂为选自苝化合物及二苯并呋喃酮化合物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的着色组合物,其还包含彩色着色剂。
6.根据权利要求2或5所述的着色组合物,其中,
所述彩色着色剂选自红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂、黄色着色剂、紫色着色剂及橙色着色剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的着色组合物,其中,
所述红外线吸收剂为选自吡咯并吡咯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物及多次甲基化合物中的至少1种。
8.根据权利要求7所述的着色组合物,其中,
所述吡咯并吡咯化合物为颜料。
9.根据权利要求7或8所述的着色组合物,其中,
所述吡咯并吡咯化合物由下述式(1)来表示;
式(1)中,R1a及R1b分别独立地表示烷基、芳基或杂芳基,R2及R3分别独立地表示氢原子或取代基,R2及R3可以彼此键合而形成环,R4分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、杂芳基、-BR4AR4B或金属原子,R4可以与选自R1a、R1b及R3中的至少一个进行共价键合或配位键合,R4A及R4B分别独立地表示氢原子或取代基。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的着色组合物,其还包含聚合性化合物。
11.根据权利要求10所述的着色组合物,其还包含光聚合引发剂。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的着色组合物,其使用于滤色器的制造中。
13.一种膜,其通过将权利要求1至12中任一项所述的着色组合物进行固化而成。
14.一种滤色器,其具有权利要求13所述的膜。
15.一种图案形成方法,其包括:使用权利要求1至12中任一项所述的着色组合物在支撑体上形成着色组合物层的工序;将所述着色组合物层以图案形状进行曝光的工序;及将未曝光部进行显影去除而形成着色图案的工序。
16.一种滤色器的制造方法,其包括权利要求15所述的图案形成方法。
17.一种固体成像元件,其具有权利要求14所述的滤色器。
18.一种红外线传感器,其具有权利要求14所述的滤色器。
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