CN114051519B - 色材分散液、分散剂、感光性着色树脂组合物、固化物、滤色器、显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种色材分散液,其含有色材、分散剂和溶剂,上述分散剂是以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与特定化合物形成盐的盐型接枝共聚物;下述通式(II)中,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含下述通式(III)所示的结构单元;通式(I)、(II)、(III)中的各符号如说明书所述。
Description
技术领域
本发明涉及一种色材分散液、分散剂、感光性着色树脂组合物、固化物、滤色器及显示设备。
背景技术
近年来,随着个人计算机的发展、尤其是携带用个人计算机的发展,液晶显示器的需求增加。移动式显示器(移动电话、智能手机、平板PC)的普及率也变高,液晶显示器的市场处于日益扩大的状况。另外,最近,因自发光而可视性较高的有机EL(Electroluminescence,电致发光)显示器之类的有机发光显示设备也作为下一代图像显示设备而受到关注。在这些图像显示设备的性能中,强烈期望对比度、颜色再现性的提高之类的进一步高画质化和消耗电力的降低。
在这些液晶显示设备、有机发光显示设备中可使用滤色器。例如,液晶显示设备的彩色图像的形成是将通过滤色器的光直接着色为构成滤色器的各像素的颜色,并将这些颜色的光合成从而形成彩色图像。作为此时的光源,除以往的冷阴极管以外,有时利用白色发光的有机发光元件、白色发光的无机发光元件。另外,在有机发光显示设备中,为了颜色调整等而使用滤色器。
这种状况下,对于滤色器,高亮度化、高对比度化、颜色再现性的提高之类的要求也变高。
此处,滤色器通常具有透明基板、形成于透明基板上且包含红、绿、蓝三原色的着色图案的着色层、和以划分各着色图案的方式形成于透明基板上的遮光部。
作为滤色器中的像素的形成方法,其中,从分光特性、耐久性、图案形状和精度等观点出发,最广泛采用平均地具有优异特性的颜料分散法。
关于具有使用颜料分散法所形成的像素的滤色器,为了实现高亮度化、高对比度化而研究了颜料的微细化。认为通过使颜料微细化,透过利用颜料粒子的滤色器的光的散射得以降低,从而实现高亮度化、高对比度化。
然而,微细化的颜料粒子容易凝聚,因此存在分散性、分散稳定性下降的问题。
作为提高经微细化的颜料的分散性的方法,已知使用分散剂是有效的。例如在专利文献1中,以提供可形成对比度较高的像素且保存稳定性也优异的着色层形成用感放射线性组合物为目的,公开了如下的着色层形成用感放射线性组合物,其使用有具有A嵌段与B嵌段的嵌段共聚物作为颜料分散剂,所述A嵌段包含具有铵盐基的特定重复单元和具有氨基的特定重复单元,所述B嵌段包含含有羧酸酯的特定重复单元和羧酸酯的源自醇的部分中含有环氧乙烷基团或环氧丙烷基团的特定重复单元。
另外,在专利文献2中,以提供颜料分散性优异且碱显影性优异的滤色器用负型抗蚀剂组合物为目的,公开了如下的滤色器用负型抗蚀剂组合物,其使用了如下的接枝共聚物作为颜料分散剂,该接枝共聚物含有含氮单体、以及包含聚合物链和在其末端具有烯属不饱和双键的基团的聚合性低聚物作为共聚成分,进而使上述含氮单体所具有的氨基与下述通式(II)所示的有机磷酸化合物形成盐。专利文献2记载了:通过上述含氮单体所具有的氨基与下述通式(II)所示的有机磷酸化合物形成盐,从而碱显影性提高。
另一方面,在专利文献3中,作为即使在颜料含量较高或膜厚较大的情况下,也可实现高的耐显影性以及高的清晰度的感光性着色组合物,公开了含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂的感光性着色组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利5540599号公报
专利文献2:日本特开2009-265649号公报
专利文献3:日本特开2012-177826号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而,关于近年来的滤色器,由于高色域化、薄膜化等要求,感光性树脂组合物中的色材的高浓度化的要求变高。若感光性树脂组合物中的色材比例变高,则粘合剂成分相对地减少。由于粘合剂成分中多官能单体、光引发剂等与涂膜的固化性相关的成分变少,会因固化不足而导致涂膜的交联密度下降,涂膜产生水渍或发生耐溶剂性不足。另外,由于碱可溶性树脂等与显影性相关的成分变少,会产生显影残渣或发生显影时间的延迟。因此,为了实现感光性树脂组合物中的色材的高浓度化的要求,需要同时解决这些源于粘合剂成分不足的问题的技术。需要说明的是,所谓水渍是指在碱性显影后,用纯水冲洗后产生如浸水的痕迹的现象。这种水渍在后烘烤后会消失,因此作为产品并没有问题,但在显影后图案化面的外观检查中,会作为不均异常而被检测出,产生无法区分正常品与异常品的问题。因此,若在外观检查中降低检查设备的检查灵敏度,则结果引起最终的滤色器产品的成品率下降而成为问题。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的,其第一目的在于提供一种可制作同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物的色材分散液和分散剂。另外,本发明的第一目的在于提供一种同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及良好的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物、使用该感光性着色树脂组合物形成的滤色器和显示设备。
如上所述,为了实现感光性树脂组合物中的色材的高浓度化的要求,需要同时解决这些源于粘合剂成分不足的问题的技术。另外,随着色材的高浓度化,也要求提高分散稳定性和对比度。
专利文献3中虽然也记载了耐溶剂性变得良好的主旨,但仅通过使用具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂尚不充分,要求进一步提高耐溶剂性。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的,其第二目的在于提供一种同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物、使用该感光性着色树脂组合物形成的滤色器和显示设备。
解决问题的手段
用于解决上述第一目的的本发明第一实施方式的色材分散液含有色材、分散剂和溶剂,上述分散剂是以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
[化学式1]
(通式(I)中,R1表示氢原子或甲基,A1表示二价连接基团,R2和R3分别独立地表示氢原子或任选含有杂原子的烃基,R2和R3任选相互键合而形成环结构。
通式(II)中,R1'表示氢原子或甲基,A2表示直接键合或二价连接基团,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含下述通式(III)所示的结构单元。)
[化学式2]
(通式(III)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m表示19以上且80以下的数。)
用于解决上述第一目的的本发明第一实施方式的分散剂是以下两种接枝共聚物的至少一种:具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
用于解决上述第一目的的本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物含有上述本发明的分散剂、色材、碱可溶性树脂、多官能单体、光引发剂和溶剂。
用于解决上述第二目的的本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物含有色材、分散剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂和溶剂,
上述光引发剂含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂,
上述分散剂含有以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
[化学式3]
(通式(I)中,R1表示氢原子或甲基,A1表示二价连接基团,R2和R3分别独立地表示氢原子或任选含有杂原子的烃基,R2和R3任选相互键合而形成环结构。
通式(II)中,R1'表示氢原子或甲基,A2表示直接键合或二价连接基团,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含选自下述通式(III")所示的结构单元和下述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元。)
[化学式4]
(通式(III")中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m"表示3以上且80以下的数。
通式(III')中,R4'为氢原子或甲基,A3'为二价连接基团,R7为碳数1~10的亚烷基,R8为碳数3~7的亚烷基,R9为氢原子或烃基,n表示1以上且40以下的数。)
本发明的滤色器是至少具备基板和设于该基板上的着色层的滤色器,且该着色层的至少一个为上述本发明的感光性着色树脂组合物的固化物。
本发明的显示设备具有上述本发明的滤色器。
发明效果
根据本发明第一实施方式,可以提供一种可制作同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物的色材分散液和分散剂。另外,根据本发明,本发明可以提供一种同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及良好的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物。另外,根据本发明,可以提供一种使用该感光性着色树脂组合物形成的滤色器和显示设备。
根据本发明第二实施方式,可提供一种同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物。另外,根据本发明,可以提供一种使用该感光性着色树脂组合物形成的滤色器和显示设备。
附图说明
图1是表示本发明的滤色器的一例的概略图。
图2是表示本发明的液晶显示设备的一例的概略图。
图3是表示本发明的有机发光显示设备的一例的概略图。
图4是示意性地表示本发明中所使用的接枝共聚物的结构的一例的一部分的图。
图5是对着色层中的微孔的截面形状的倾斜角(θ)进行说明的概略图。
具体实施方式
以下,依次对本发明的色材分散液、分散剂、感光性着色树脂组合物、滤色器和显示设备进行详细说明。
需要说明的是,本发明中,光包括可见和非可见区域的波长的电磁波,还包括放射线,放射线包括例如微波、电子束。具体而言,是指波长5μm以下的电磁波和电子束。
本发明中,所谓(甲基)丙烯酰基表示丙烯酰基和甲基丙烯酰基的每一个,所谓(甲基)丙烯酸表示丙烯酸和甲基丙烯酸的每一个,所谓(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的每一个。
本说明书中,只要没有特别说明,则色度坐标x、y是使用C光源进行测色而得的JISZ8701:1999的XYZ表色系中的色度坐标。
另外,本说明书中,表示数值范围的“~”以包含其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义而使用。
I.本发明第一实施方式
I-1.本发明第一实施方式的色材分散液
本发明第一实施方式的色材分散液含有色材、分散剂和溶剂,
上述分散剂是以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
[化学式5]
(通式(I)中,R1表示氢原子或甲基,A1表示二价连接基团,R2和R3分别独立地表示氢原子或任选含有杂原子的烃基,R2和R3任选相互键合而形成环结构。
通式(II)中,R1'表示氢原子或甲基,A2表示直接键合或二价连接基团,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含下述通式(III)所示的结构单元。)
[化学式6]
(通式(III)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m表示19以上且80以下的数。)
本发明第一实施方式的色材分散液使用上述特定的接枝共聚物或盐型接枝共聚物作为分散剂。图4是示意性地表示本发明第一实施方式中所使用的接枝共聚物的结构的一例的一部分的图。图4中,接枝共聚物110含有具有通式(I)所示的结构单元121和通式(II)所示的结构单元122的主链部分112,上述通式(I)所示的结构单元121所具有的氮部位的至少一部分可以与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种123形成盐,上述通式(II)所示的结构单元122在聚合物链124中包含含有具有特定重复数的聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链126的通式(III)所示的结构单元125。本发明第一实施方式中所使用的特定的接枝共聚物中,在如此接枝的聚合物链124的结构单元中,包含含有具有特定重复数的聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的结构单元125,且接枝的聚合物链124本身具有分枝结构。因此,使用本发明第一实施方式的分散剂、本发明第一实施方式的色材分散液所制备的感光性着色树脂组合物可以同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制和优异的耐溶剂性。作为发挥这种效果的作用,虽然尚不明确,但推定如下。
上述特定的接枝共聚物的特征在于,在接枝的聚合物链的结构单元中包含具有相对长链的聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的结构单元,且接枝的聚合物链本身具有分枝结构。认为聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子与碱性显影液形成氢键,从而在显影时容易溶解于碱性显影液中。另外,认为由于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子与感光性树脂组合物中所含的碱可溶性树脂的羧基等的OH、CH通过氢键发生相互作用,由此可以抑制显影时仅碱可溶性树脂发生溶解而色材和分散剂作为残渣残留的情况。认为由于在接枝的聚合物链的结构单元中以分枝结构包含具有相对长链的聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的结构单元,因此与碱性显影液、碱可溶性树脂的通过氢键的相互作用变强。推定接枝共聚物由于接枝的多个聚合物链具有分枝结构而成为分散剂的溶剂亲和性部,因此分散剂的溶剂亲和性部的比表面积与嵌段共聚物相比变大,与此同时基于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子的溶剂亲和性部的作用变得显著,显影残渣产生的抑制效果提高,显影时间缩短化。
另一方面,发现若聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的重复单元数变得过大,则显影残渣产生的抑制效果反而不会提高。推定其原因可能在于,若聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的重复单元数变得过大,则与碱性显影液的亲和力比起颜料吸附力变得过大,仅接枝共聚物溶解于碱性显影液,而颜料残留于基板上。
另外,推定接枝共聚物由于接枝的多个聚合物链成为分散剂的溶剂亲和性部,因此分散剂的溶剂亲和性部的比表面积变大,因此可以抑制溶剂向涂膜渗入或到达至色材。因此,推定若使用本发明的分散剂,则可以提高耐溶剂性、对于滤色器的取向膜制作时用作溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)的耐受性(耐NMP性)。
进而,作为感光性树脂组合物的固化膜的水渍的原因,可列举向固化膜内的吸水。由于固化膜中的碱可溶性树脂具有羧基等酸性基团,因此容易吸水。另外,认为通过该酸性基团在显影时与碱性显影液中典型含有的碱金属形成金属盐,吸水性进一步提高。通过聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子与碱金属等金属发生络合而可以进行捕捉。推测随着聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的重复单元数变大,络合常数增加,金属分子的捕捉能力增加,因此可以抑制形成碱可溶性树脂的碱金属盐,抑制向固化膜内的吸水。另外,推测由于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子与感光性树脂组合物中所含的碱可溶性树脂的羧基等酸性基团通过氢键产生相互作用,可以抑制形成酸性基团的碱金属盐,抑制向固化膜内的吸水。推定接枝共聚物由于接枝的多个聚合物链具有分枝结构而成为金属捕捉部,因此分散剂的金属捕捉部的比表面积变大,与此同时基于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子的金属捕捉的作用变得显著,吸水抑制效果提高,可以抑制因吸水而产生水渍。推测通过这些向固化膜内的吸水抑制作用可以抑制因吸水而产生水渍。
本发明第一实施方式的色材分散液至少含有色材、分散剂和溶剂,也可以在无损本发明的效果的范围内进一步含有其他成分。
以下,针对这样的本发明第一实施方式的色材分散液的各成分,从本发明第一实施方式的分散剂起依次进行详细说明。
<本发明第一实施方式的分散剂>
本发明第一实施方式中,作为分散剂,使用以下两种接枝共聚物的至少一种:具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
首先,从接枝共聚物起进行说明。
(通式(I)所示的结构单元)
构成接枝共聚物的主链的上述通式(I)所示的结构单元具有碱性,且作为对色材的吸附部位而发挥功能。
通式(I)中,A1为二价连接基团。作为二价连接基团,例如可列举:直链、分支或环状的亚烷基,具有羟基的直链、分支或环状的亚烷基,亚芳基、-CONH-基、-COO-基、-NHCOO-基、醚基(-O-基)、硫醚基(-S-基)、以及它们的组合等。需要说明的是,本发明中,二价连接基团的键合方向为任意。即,在二价连接基团中包含-CONH-的情况下,可以是-CO为主链的碳原子侧,-NH为侧链的氮原子侧,也可相反地-NH为主链的碳原子侧,-CO为侧链的氮原子侧。
其中,从分散性的方面出发,通式(I)中的A1优选为包含-CONH-基或-COO-基的二价连接基团,更优选为包含-CONH-基或-COO-基、与碳原子数1~10的亚烷基的二价连接基团。
R2和R3中的任选含有杂原子的烃基中的烃基例如可列举:烷基、芳烷基、芳基等。
作为烷基,例如可列举甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、叔丁基、2-乙基己基、环戊基、环己基等,烷基的碳原子数优选为1~18,其中,更优选为甲基或乙基。
作为芳烷基,例如可列举:苄基、苯乙基、萘基甲基、联苯基甲基等。芳烷基的碳原子数优选为7~20,进一步优选为7~14。
另外,作为芳基,可列举:苯基、联苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基等。芳基的碳原子数优选为6~24,进一步优选为6~12。需要说明的是,上述优选的碳原子数中不包含取代基的碳原子数。
所谓含有杂原子的烃基具有上述烃基中的碳原子被杂原子取代而成的结构,或具有上述烃基中的氢原子被含有杂原子的取代基取代而成的结构。作为烃基可含有的杂原子,例如可列举:氧原子、氮原子、硫原子、硅原子等。
另外,烃基中的氢原子可被氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子取代。
所谓R2与R3相互键合而形成环结构是指R2与R3经由氮原子而形成环结构。在R2和R3所形成的环结构中可以含有杂原子。环结构并无特别限定,例如可列举:吡咯烷环、哌啶环、吗啉环等。
本发明中,其中,优选为R2与R3分别独立为氢原子、碳原子数1~5的烷基、苯基,或R2与R3键合而形成吡咯烷环、哌啶环、吗啉环。
作为衍生上述通式(I)所示的结构单元的单体,可列举:(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙酯等含有烷基取代氨基的(甲基)丙烯酸酯等;二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等含有烷基取代氨基的(甲基)丙烯酰胺等。其中,从分散性和分散稳定性提高的方面出发,可以优选地使用(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。
通式(I)所示的结构单元可以包含1种,也可以包含2种以上的结构单元。
(通式(II)所示的结构单元)
上述接枝共聚物通过包含具有特定聚合物链的上述通式(II)所示的结构单元,溶剂亲和性变得良好,色材的分散性和分散稳定性变得良好。另外,上述接枝共聚物通过上述通式(II)所示的结构单元中所含的特定聚合物链而使空间位阻、比表面积增大,并且尤其聚合物链的结构单元中包含上述通式(III)所示的结构单元,因此如上所述与碱可溶性树脂、显影液、金属的相互作用变得良好,从而提高感光性树脂组合物的显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及耐溶剂性。
上述通式(II)中,A2为直接键合或二价连接基团。作为A2中的二价连接基团,只要可以将源自烯属不饱和双键的碳原子与聚合物链连接,就没有特别限制。作为A2中的二价连接基团,例如可列举与上述A1中的二价连接基团相同的基团。
上述通式(II)中,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含上述通式(III)所示的结构单元。
上述通式(III)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m表示19以上且80以下的数。
作为A3的二价连接基团,例如可列举与上述A1中的二价连接基团相同的基团。其中,从在用于滤色器用途的有机溶剂中的溶解性的方面出发,通式(III)中的A3优选为包含-CONH-基或-COO-基的二价连接基团,更优选为-CONH-基或-COO-基。
上述m表示环氧乙烷链或环氧丙烷链的重复单元数,且表示19以上的数,其中,从抑制产生水渍的方面出发,优选为21以上。
另一方面,m的上限值为80以下,从在用于滤色器用途的有机溶剂中的溶解性的方面出发,优选为50以下。
作为R6中的烃基,例如可列举:碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、芳基、以及芳烷基或烷基取代芳基等这些的组合。
上述碳数1~18的烷基可以为直链状、分支状、环状的任一者,例如可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正壬基、正月桂基、正硬脂基、环戊基、环己基、冰片基、异冰片基、二环戊基、金刚烷基、低级烷基取代的金刚烷基等。烷基的碳数优选为1~12,进一步优选为1~6。
上述碳数2~18的烯基可以为直链状、分支状、环状的任一者。作为这种烯基,例如可列举:乙烯基、烯丙基、丙烯基等。烯基的双键的位置并无限定,从所得的聚合物的反应性的方面出发,优选在烯基的末端存在双键。烯基的碳数优选为2~12,进一步优选为2~8。
作为芳基,可列举:苯基、联苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基等。芳基的碳数优选为6~24,进一步优选为6~12。
另外,作为芳烷基,可列举苄基、苯乙基、萘基甲基、联苯基甲基等,可以进一步具有取代基。芳烷基的碳数优选为7~20,进一步优选为7~14。
另外,上述芳基、芳烷基等的芳香环中,可以键合有碳数1~30的直链状、分支状的烷基作为取代基。
作为R6中的烃基,其中,从分散稳定性的方面出发,优选选自碳数1~18的烷基、任选被烷基取代的碳数6~12的芳基、以及任选被烷基取代的碳数7~14的芳烷基中的1种以上,优选选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正壬基、正月桂基、正硬脂基、任选被烷基取代的苯基和苄基中的1种以上。
上述聚合物链中,上述通式(III)所示的结构单元可以为单独1种,也可以混合2种以上。
从本发明的效果的方面出发,在上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链中,在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,上述通式(III)所示的结构单元的合计比例优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,更进一步优选为4质量%以上。上述通式(III)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时可以为100质量%,从抑制产生水渍的方面出发,优选为75质量%以下,更优选为65质量%以下,从溶剂再溶解性的方面出发,更进一步优选为50质量%以下。
在上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,从色材的分散性和分散稳定性的方面出发,优选还包含与上述通式(III)所示的结构单元不同的下述通式(IV)所示的结构单元。
[化学式7]
(通式(IV)中,R4"为氢原子或甲基,A4为二价连接基团,R10为氢原子或任选含有杂原子的烃基)
作为A4的二价连接基团,例如可列举与上述A1中的二价连接基团相同的基团。其中,从在用于滤色器用途的有机溶剂中的溶解性的方面出发,通式(IV)中的A4优选为包含-CONH-基或-COO-基的二价连接基团,更优选为-CONH-基或-COO-基。
R10中的任选含有杂原子的烃基中的烃基例如可列举:烷基、烯基、芳基、以及芳烷基或烷基取代芳基等这些的组合。作为R10中的任选含有杂原子的烃基中的烃基,可列举与上述R6中的烃基相同的基团。
作为烃基任选含有的杂原子,例如可列举:氧原子、氮原子、硫原子、硅原子等。作为任选含有杂原子的烃基,例如可列举在烃基的碳链中包含-CO-、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-OCO-NH-、-NH-COO-、-NH-CO-NH-、-NH-O-、-O-NH-等连接基团的结构。
另外,该烃基也可以在不妨碍上述接枝共聚物的分散性能等的范围内具有取代基,作为取代基,例如可列举:卤素原子、羟基、羧基、烷氧基、硝基、氰基、环氧基、异氰酸基、硫醇基等。
另外,作为R10中的任选含有杂原子的烃基,可以为在烃基中经由含有杂原子的连接基团而在末端加成烯基等聚合性基团而成的结构。例如,通式(IV)所示的结构单元可以为使(甲基)丙烯酸缩水甘油酯与源自(甲基)丙烯酸的结构单元反应而成这样的结构。即,通式(IV)中的-A4-R10的结构可以为-COO-CH2CH(OH)CH2-OCO-CR=CH2(此处,R为氢原子或甲基)所示的结构。另外,通式(IV)所示的结构单元可以为使(甲基)丙烯酸2-异氰酸基烷基酯与源自(甲基)丙烯酸羟基烷基酯的结构单元反应而成这样的结构。即,通式(IV)中的R10可以为-R'-OCONH-R"-OCO-CR=CH2(此处,R'和R"分别独立为亚烷基,R为氢原子或甲基)所示的结构。
作为衍生通式(IV)所示的结构单元的单体,优选具有例如源自如下的结构单元:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸、丁二酸2-甲基丙烯酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、环氧乙烷链的重复单元数小于19的甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯等。但是,并不限定于这些。
本发明中,作为上述R10,其中,优选使用与后述有机溶剂的溶解性优异的,只要配合色材分散液中使用的有机溶剂而适当选择即可。具体而言,例如在上述有机溶剂使用通常作为色材分散液的有机溶剂而使用的醚醇乙酸酯系、醚系、酯系、醇系等的有机溶剂的情况下,优选为甲基、乙基、异丁基、正丁基、2-乙基己基、苄基、环己基、二环戊基、羟基乙基、苯氧基乙基、金刚烷基、甲氧基聚乙二醇基、甲氧基聚丙二醇基、聚乙二醇基等。
上述聚合物链中,上述通式(IV)所示的结构单元可以为单独1种,也可以混合2种以上。
从色材的分散性和分散稳定性的方面出发,上述聚合物链中,上述通式(IV)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为25质量%以上,更优选为35质量%以上。另一方面,从通过通式(III)的导入而抑制水渍产生的方面出发,上述聚合物链中,上述通式(IV)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为99质量%以下,更优选为98质量%以下。
在上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,作为上述通式(IV)所示的结构单元,从抑制显影残渣的效果提高的方面出发,优选其中进一步包含下述通式(IIIa)所示的结构单元。
[化学式8]
(通式(IIIa)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m'表示10以下的数。)
上述通式(IIIa)中的R4、A3、R5、R6可分别与上述通式(III)中的R4、A3、R5、R6相同。
上述通式(IIIa)中的m'表示10以下的数,从显影残渣产生抑制的方面出发,m'优选为2以上,更优选为3以上。另外,从溶剂再溶解性的方面出发,m'优选为9以下,更优选为8以下。
上述聚合物链中,上述通式(IIIa)所示的结构单元可以为单独1种,也可以混合2种以上。
从提高显影残渣抑制效果的方面出发,上述聚合物链中,上述通式(IIIa)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为20质量%以上。另一方面,从溶剂再溶解性的方面出发,上述聚合物链中,上述通式(IIIa)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为80质量%以下,更优选为60质量%以下。
另外,上述聚合物链中,关于上述通式(III)所示的结构单元与上述通式(IIIa)所示的结构单元的混合比例,从显影残渣产生抑制效果提高的方面出发,在将上述通式(III)所示的结构单元与上述通式(IIIa)所示的结构单元的合计设为100质量份时,上述通式(III)所示的结构单元优选为3质量份以上,更优选为6质量份以上,且优选为80质量份以下,更优选为60质量份以下。
在上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,除上述通式(III)所示的结构单元、包含上述通式(IIIa)所示的结构单元的上述通式(IV)所示的结构单元以外,可以包含其他结构单元。
作为其他结构单元,可以列举源自如下具有不饱和双键的单体的结构单元,该单体能与衍生上述通式(III)所示的结构单元的单体或衍生上述通式(IV)所示的结构单元的单体进行共聚。
作为衍生其他结构单元的单体,例如可列举:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯类,苯基乙烯醚等乙烯基醚类等。
上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链中,从本发明的效果的方面出发,其他结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为30质量%以下,更优选为10质量%以下。
关于Polymer中的聚合物链的质均分子量Mw,从色材的分散性和分散稳定性的方面出发,优选为2000以上,更优选为3000以上,更进一步优选为4000以上,且更优选为15000以下,更进一步优选为12000以下。
通过为上述范围,可以保持作为分散剂的充分的立体排斥效应,并且由于分散剂的溶剂亲和性部的比表面积变大,因此基于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子的相互作用变得显著,可以使显影残渣产生的抑制效果的提高、显影时间的缩短化、耐溶剂性的提高的作用变得良好。
另外,关于Polymer中的聚合物链,作为标准,相对于组合使用的有机溶剂,23℃下的溶解度优选为20(g/100g溶剂)以上。
该聚合物链的溶解性可以将制备接枝共聚物时的导入聚合物链的原料具有上述溶解度设为标准。例如,在为了向接枝共聚物中导入聚合物链,使用包含聚合物链和在其末端具有烯属不饱和双键的基团的聚合性低聚物(大单体)的情况下,只要该聚合性低聚物具有上述溶解度即可。另外,在通过包含具有烯属不饱和双键的基团的单体形成共聚物后,使用包含可以与共聚物中所含的反应性基团反应的反应性基团的聚合物链,而将聚合物链导入的情况下,只要该包含反应性基团的聚合物链具有上述溶解度即可。
(接枝共聚物)
上述接枝共聚物中,优选以3~60质量%的比例包含上述通式(I)所示的结构单元,更优选为6~45质量%,进一步优选为9~30质量%。若接枝共聚物中的通式(I)所示的结构单元处于上述范围内,则接枝共聚物中的与色材的亲和性部的比例变得适当,且可以抑制对于有机溶剂的溶解性的下降,因此对于色材的吸附性变得良好,可获得优异的分散性和分散稳定性。
另一方面,上述接枝共聚物中,优选以40~97质量%的比例包含上述通式(II)所示的结构单元,更优选为55~94质量%,进一步优选为70~91质量%。若接枝共聚物中的通式(II)所示的结构单元处于上述范围内,则接枝共聚物中的溶剂亲和性部的比例变得适当,可以保持作为分散剂的充分的立体排斥效应,并且由于分散剂的溶剂亲和性部的比表面积变大,因此基于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子的相互作用变得显著,可使显影残渣产生的抑制效果的提高、显影时间的缩短化、耐溶剂性的提高的作用变得良好。
需要说明的是,上述结构单元的含有比例根据合成具有通式(I)所示的结构单元和通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物时的投入量而算出。
本发明中所使用的上述接枝共聚物在无损本发明的效果的范围内,除上述通式(I)所示的结构单元和上述通式(II)所示的结构单元以外,还可以包含其他结构单元。作为其他结构单元,可以适当选择能与衍生上述通式(I)所示的结构单元的含烯属不饱和双键的单体等共聚的含烯属不饱和双键的单体进行共聚,导入其他结构单元。
作为与上述通式(I)所示的结构单元共聚的其他结构单元,例如可列举:在上述通式(II)所示的结构单元的聚合物链的结构单元中不包含上述通式(III)所示的结构单元而包含上述通式(IIIa)所示的结构单元这样的、具有与上述通式(II)所示的结构单元不同的接枝链的结构单元;上述通式(IV)所示的结构单元等。
另外,关于上述接枝共聚物的质均分子量Mw,从分散性和分散稳定性的方面出发,优选为4000以上,更优选为6000以上,更进一步优选为8000以上。另一方面,从溶剂再溶解性的方面出发,优选为50000以下,更优选为30000以下。
需要说明的是,本发明中,质均分子量Mw是通过GPC(gel permeationchromatography,凝胶渗透色谱法)而测定的值。测定使用东曹制的HLC-8120GPC,将溶出溶剂设为添加有0.01摩尔/升的溴化锂的N-甲基吡咯烷酮,将校正曲线用聚苯乙烯标准设为Mw377400、210500、96000、50400、20650、10850、5460、2930、1300、580(以上,PolymerLaboratories制的Easi PS-2系列)以及Mw1090000(东曹制),将测定柱设为TSK-GELALPHA-M×2根(东曹制)而进行。
另外,盐形成前的接枝共聚物的胺值并无特别限定,从色材分散性和分散稳定性的方面出发,作为下限,优选为40mgKOH/g以上,更优选为50mgKOH/g以上,更进一步优选为60mgKOH/g以上。另外,作为上限,优选为140mgKOH/g以下,更优选为130mgKOH/g以下,更进一步优选为120mgKOH/g以下。若为上述下限值以上,则分散稳定性更优异。另外,若为上述上限值以下,则与其他成分的相溶性优异,溶剂再溶解性变得良好。
需要说明的是,本发明中所谓盐形成前的接枝共聚物的胺值,表示相对于中和盐形成前的接枝共聚物的固体成分1g所需的盐酸量而成为当量的氢氧化钾的质量(mg),且是通过JIS(Japanese Industrial Standards,日本工业标准)K 7237:1995中记载的方法而测定的值。
关于盐形成前的接枝共聚物的酸值,从显影密合性和溶剂再溶解性变得良好的方面出发,优选为18mgKOH/g以下,更优选为12mgKOH/g以下。另外,从进一步提高溶剂再溶解性和显影密合性的方面、分散稳定性的方面出发,盐形成前的接枝共聚物的酸值可以小于1mgKOH/g。另一方面,从显影残渣的抑制效果的方面出发,优选为1mgKOH/g以上,更优选为2mgKOH/g以上。
盐形成前的接枝共聚物的酸值表示用于中和接枝共聚物的固体成分1g中所含的酸性成分所需的氢氧化钾的质量(mg),且是通过JIS K 0070:1992中记载的方法而测定的值。
(接枝共聚物的制造方法)
本发明中,作为上述接枝共聚物的制造方法,只要是能制造具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物的方法即可,并无特别限定。在制造具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物的情况下,例如可列举如下方法:含有下述通式(Ia)所示的单体、与上述包含聚合物链和在其末端具有烯属不饱和双键的基团的聚合性低聚物(大单体)作为共聚成分而进行共聚,制造接枝共聚物的方法。
可以根据需要进一步使用其他单体,且使用公知的聚合方法从而制造接枝共聚物。
[化学式9]
(通式(Ia)中,R1、A1、R2和R3与通式(I)相同。)
另外,在制造具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物的情况下,也可以将上述通式(Ia)所示的单体与其他包含具有烯属不饱和双键的基团的单体加成聚合而形成共聚物后,使用包含能与共聚物中所含的反应性基团反应的反应性基团的聚合物链,从而导入聚合物链。具体而言,例如也可以合成具有烷氧基、羟基、羧基、氨基、环氧基、异氰酸基、氢键形成基等取代基的共聚物后,使之与包含与该取代基反应的官能团的聚合物链进行反应,从而导入聚合物链。
例如,可以使末端具有羧基的聚合物链与侧链具有缩水甘油基的共聚物进行反应,或使末端具有羟基的聚合物链与侧链具有异氰酸基的共聚物进行反应,从而导入聚合物链。
需要说明的是,在上述聚合中,也可以使用通常用于聚合的添加剂,例如聚合引发剂、分散稳定剂、链转移剂等。
(选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种)
本发明中,从提高色材分散性的方面出发,分散剂也可以为上述接枝共聚物的上述通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分、与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐而成的盐型接枝共聚物。
作为上述有机酸化合物,其中,优选下述通式(1)所示的化合物和下述通式(3)所示的化合物,作为上述卤代烃,其中,优选下述通式(2)所示的化合物。即,作为上述选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种,可以优选地使用选自下述通式(1)~(3)中的1种以上的化合物。
[化学式10]
(通式(1)中,Ra表示碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者-O-Re,Re表示碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者隔着碳数1~4的亚烷基的(甲基)丙烯酰基。通式(2)中,Rb、Rb'和Rb"分别独立地表示氢原子、酸性基团或其酯基、任选具有取代基的碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、任选具有取代基的乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者-O-Rf,Rf表示任选具有取代基的碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、任选具有取代基的乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者隔着碳数1~4的亚烷基的(甲基)丙烯酰基,X表示氯原子、溴原子或碘原子。通式(3)中,Rc和Rd分别独立地表示氢原子、羟基、碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者-O-Re,Re表示碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者隔着碳数1~4的亚烷基的(甲基)丙烯酰基。其中,Rc和Rd的至少一个含有碳原子。)
(选自上述通式(1)~(3)中的1种以上的化合物)
上述通式(1)~(3)中,作为Ra、Rb、Rb'、Rb"、Rc、Rd、Re及Rf中的碳数1~20的直链、支链或环状的烷基,可以为直链或支链的任一者,另外,也可包含环状结构,具体而言可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、十二烷基、环戊基、环己基、十四烷基、十八烷基等。可优选列举碳数1~15的直链、支链或环状的烷基,可进一步优选列举碳数1~8的直链、支链或环状的烷基。
另外,Ra、Rc、Rd和Re中,作为任选具有取代基的苯基或苄基的取代基,例如可列举碳原子数为1~5的烷基、酰基、酰氧基等。
Rb、Rb'、Rb"和Rf中,作为任选具有取代基的苯基或苄基的取代基,例如可列举:酸性基团或其酯基、碳原子数1~5的烷基、酰基、酰氧基等。
另外,Rb、Rb'、Rb"和Rf中,作为任选具有取代基的碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、或者乙烯基的取代基,可列举:酸性基团或其酯基、苯基、酰基、酰氧基等。
Rb、Rb'、Rb"和Rf中,所谓酸性基团是指在水中释放出质子而显示酸性的基团。作为酸性基团的具体例,可列举羧基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)、膦酸基(-P(=O)(OH)2)、膦酸亚基(>P(=O)(OH))、硼酸基(-B(OH)2)、硼酸亚基(>BOH)等,可以是如羧酸根基(-COO-)等这样氢原子解离后的阴离子,也可以是进一步与钠离子、钾离子等碱金属离子形成盐而成的酸性盐。
另外,作为酸性基团的酯基,可列举:羧酸酯(-COOR)、磺酸酯(-SO3R)、磷酸酯(-P(=O)(OR)2)、(>P(=O)(OR))、硼酸酯(-B(OR)2)、硼酸酯(>BOR)等。其中,作为酸性基团的酯基,从分散性和分散稳定性的方面出发,优选为羧酸酯(-COOR)。需要说明的是,R为烃基,并无特别限定,从分散性和分散稳定性的方面出发,其中,优选为碳原子数1~5的烷基,更优选为甲基或乙基。
从分散性、分散稳定性、碱显影性、以及显影残渣抑制的方面出发,上述通式(2)的化合物优选为具有选自羧基、硼酸基、硼酸亚基、它们的阴离子、和它们的碱金属盐、以及它们的酯中的1种以上的官能团,其中,更优选具有选自羧基、羧酸根基、羧酸盐基、以及羧酸酯中的官能团。
在上述通式(2)的化合物具有酸性基团及其酯基(以下称为酸性基团等)的情况下,该化合物所具有的酸性基团等侧和卤素原子侧烃均可与末端的氮部位形成盐,但推定与末端的氮部位与酸性基团等形成盐的情况相比,末端的氮部位与卤素原子侧烃更稳定地形成盐。而且,推定通过色材吸附于稳定地存在的盐形成部位,分散性和分散稳定性提高。
在上述通式(2)的化合物具有上述酸性基团等的情况下,可以具有2个以上的上述酸性基团等。在具有2个以上的上述酸性基团等的情况下,存在的多个上述酸性基团等可以相同,也可以不同。上述通式(2)的化合物所具有的上述酸性基团等的数优选为1~3个,更优选为1~2个,更进一步优选为1个。
在上述通式(1)中的Ra、上述通式(2)中的Rb、Rb'和Rb"的至少一个、以及上述通式(3)中的Rc和Rd的至少一个具有芳香族环的情况下,就与后述色材的骨架之间的亲和性提高,色材的分散性和分散稳定性变得优异,可以获得对比度优异的着色组合物的方面而言优选。
关于选自上述通式(1)~(3)中的1种以上的化合物的分子量,从色材分散性提高的方面出发,优选为1000以下,其中,优选为50~800,进一步优选为50~400,更进一步优选为80~350,最优选为100~330。
作为上述通式(1)所示的化合物,例如可列举:苯磺酸、乙烯基磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、单甲基硫酸、单乙基硫酸、单正丙基硫酸等。需要说明的是,也可使用如对甲苯磺酸一水合物之类的水合物。作为上述通式(2)所示的化合物,例如可列举:氯甲烷、溴甲烷、氯乙烷、溴乙烷、碘甲烷、碘乙烷、氯正丁烷、氯己烷、氯辛烷、氯十二烷、氯十四烷、氯十六烷、苯乙基氯、苄基氯、苄基溴、苄基碘、氯苯、α-氯苯基乙酸、α-溴苯基乙酸、α-碘苯基乙酸、4-氯甲基苯甲酸、4-溴甲基苯甲酸、4-碘苯基苯甲酸、氯乙酸、溴乙酸、碘乙酸、α-溴苯基乙酸甲酯、3-(溴甲基)苯基硼酸等。作为上述通式(3)所示的化合物,例如可列举:单丁基磷酸、二丁基磷酸、甲基磷酸、二苄基磷酸、二苯基磷酸、苯基次膦酸、苯基膦酸、二甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯等。
从分散稳定性特别优异的方面出发,优选选自苯基次膦酸、苯基膦酸、二甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯、二丁基磷酸、氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷、苄基氯、苄基溴、乙烯基磺酸、以及对甲苯磺酸一水合物中的1种以上,其中,优选使用选自苯基次膦酸、苯基膦酸、苄基氯、苄基溴、以及对甲苯磺酸一水合物中的1种以上。
另外,从通过与上述特定接枝共聚物的组合而使显影残渣的抑制效果提高的方面出发,也优选地使用具有酸性基团及其酯基的通式(2)所示的化合物,其中,也优选地使用选自α-氯苯基乙酸、α-溴苯基乙酸、α-碘苯基乙酸、4-氯甲基苯甲酸、4-溴甲基苯甲酸、以及4-碘苯基苯甲酸中的1种以上。
盐型接枝共聚物中,关于选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种的含量,由于与通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位形成盐,因此优选相对于通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位,将选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种的合计设为0.01摩尔以上,更优选为设为0.05摩尔以上,进一步优选为设为0.1摩尔以上,特别优选为设为0.2摩尔以上。若为上述下限值以上,则容易获得通过盐形成所带来的色材分散性提高的效果。同样地,优选为设为1摩尔以下,更优选为设为0.8摩尔以下,进一步优选为设为0.7摩尔以下,特别优选为设为0.6摩尔以下。若为上述上限值以下,则可以使显影密合性、溶剂再溶解性变得优异。
需要说明的是,选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种可单独使用1种,也可组合2种以上。在组合2种以上的情况下,优选其合计的含量为上述范围内。
作为盐型接枝共聚物的制备方法,可列举如下方法等:在溶解或分散有盐形成前的接枝共聚物的溶剂中,添加上述选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种并进行搅拌,进而根据需要进行加热。
需要说明的是,关于接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位与上述选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成盐以及其比例,例如可通过NMR(nuclear magnetic resonance,核磁共振)等公知的方法进行确认。
关于所得的盐型接枝共聚物的胺值,与盐形成前的接枝共聚物相比,值变小了相当于形成盐的量。但是,盐形成部位与相当于氨基的末端的氮部位同样地会成为色材吸附部位,或反而成为经过强化的色材吸附部位,因此存在通过盐形成而使色材分散性、色材分散稳定性提高的倾向。另外,盐形成部位与氨基同样地,若过多则会对溶剂再溶解性造成不良影响。因此,本发明中,可将盐形成前的接枝共聚物的胺值设为用于使色材分散稳定性和溶剂再溶解性变得良好的指标。作为所得的盐型接枝共聚物的胺值,优选为0~130mgKOH/g,进一步优选为10~120mgKOH/g,更进一步优选为20~110mgKOH/g。
若为上述上限值以下,则与其他成分的相溶性优异,溶剂再溶解性变得良好。
需要说明的是,盐型接枝共聚物中,利用上述通式(2)所示的化合物形成盐而成的盐型接枝共聚物的胺值可以设为通过JIS K 7237:1995中记载的方法而测定的值。这是因为,上述通式(2)的化合物中,卤素原子侧烃与通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位形成盐,因此即使利用该测定方法也不会使盐形成的状态产生变化,可以测定胺值。
另一方面,盐型接枝共聚物中,利用上述通式(1)或(3)所示的化合物形成盐而成的盐型接枝共聚物的胺值通过根据上述盐形成前的接枝共聚物的胺值以如下方式计算而求出。这是因为,上述通式(1)或(3)所示的化合物中,酸性基团与通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位形成盐,因此若利用上述JIS K 7237:1995中记载的方法测定这种盐型接枝共聚物的胺值,则会使盐形成的状态产生变化,无法测定准确的值。
首先,通过上述方法求出盐形成前的接枝共聚物的胺值。其次,使用核磁共振装置测定盐型接枝共聚物的13C-NMR光谱,在所得的光谱资料中,根据上述通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位中邻接于未形成盐的氮原子的碳原子峰与邻接于形成盐的氮原子的碳原子峰的积分值的比例,测定盐型接枝共聚物的选自上述通式(1)或(3)中的1种以上的化合物相对于通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位的反应率(形成盐的末端的氮部位比例)。将与选自上述通式(1)或(3)中的1种以上的化合物形成盐的通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位的胺值设为0,根据(通过JIS K 7237:1995中记载的方法测定的盐形成前接枝共聚物的胺值)×(根据13C-NMR光谱而算出的形成盐的末端的氮部位比例(%)/100)算出通过盐形成所消耗的胺值,通过将盐形成前的接枝共聚物的胺值减去上述通过盐形成所消耗的胺值而求出。
盐型接枝共聚物的胺值={通过JIS K 7237:1995中记载的方法测定的盐形成前接枝共聚物的胺值}-{通过JIS K 7237:1995中记载的方法测定的盐形成前接枝共聚物的胺值}×{根据13C-NMR光谱算出的形成盐的末端的氮部位比例(%)/100}
另外,本发明中,从溶剂再溶解性的方面出发,分散剂的羟值优选为120mgKOH/g以下,更优选为60mgKOH/g以下,更进一步优选为30mgKOH/g以下,且优选为0mgKOH/g。
另一方面,从显影性的方面出发,分散剂的羟值优选为5mgKOH/g以上,更优选为15mgKOH/g以上。
需要说明的是,本发明中,羟值表示中和由固体成分1g所得的乙酰化物中键合的乙酸所需的KOH的质量(mg),且是指按照JIS K 0070:1992利用电位差滴定法而求出的值。
分散剂中的接枝共聚物中的各结构单元的含有比例(摩尔%)可以在制造时根据原料的投入量而求出,另外,可以使用NMR等分析装置进行测定。另外,分散剂的结构可以使用NMR、各种质量分析等进行测定。另外,可根据需要通过热分解等将分散剂分解,对于所得的分解物,使用高效液相色谱、气相色谱质谱分析仪、NMR、元素分析、XPS/ESCA(X-rayPhotoelectron Spectroscopy/Electron Spectroscopy for Chemical Analysis,X射线光电子光谱法/电子光谱化学分析)以及TOF-SIMS(Time of Flight Secondary Ion MassSpectrometry,飞行时间二次离子质谱仪)等而求出。
本发明的色材分散液中,作为分散剂,使用上述接枝共聚物和盐型接枝共聚物的至少一种,其含量根据使用的色材的种类,进而根据后述感光性着色树脂组合物中的固体成分浓度等进行适当选定。
关于分散剂的含量,相对于色材分散液中的全部固体成分100质量份,优选以3~45质量份、更优选以5~35质量份的比例进行配合。若为上述下限值以上,则色材的分散性和分散稳定性优异,感光性着色树脂组合物的保存稳定性更优异。另外,若为上述上限值以下,则显影残渣变得良好。
尤其在形成色材浓度较高的涂膜或着色层的情况下,关于分散剂的含量,相对于色材分散液中的全部固体成分100质量份,优选以3~35质量份、更优选以5~25质量份的比例进行配合。
需要说明的是,本发明中,固体成分是除上述溶剂以外的全部物质,也包括溶解于溶剂中的单体等。
<色材>
本发明中,色材只要在形成滤色器的着色层时可以进行所期望的显色即可,并无特别限定,可以将各种有机颜料、无机颜料、可分散的染料、染料的成盐化合物等单独或混合2种以上使用。其中,有机颜料由于显色性较高,耐热性也较高,因此可优选地使用。作为有机颜料,例如可列举染料索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司发行)中分类为颜料(Pigment)的化合物,具体而言为如下所述的带有染料索引(C.I.)编号的颜料。
C.I.颜料黄1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、55、60、61、65、71、73、74、81、83、93、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、155、156、166、168、175、185、以及C.I.颜料黄150的衍生物颜料;
C.I.颜料橙1、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、61、63、64、71、73;
C.I.颜料紫1、19、23、29、32、36、38;
C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、193、194、202、206、207、208、209、215、216、220、224、226、242、243、245、254、255、264、265、269、272、291;
C.I.颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、60;
C.I.颜料绿7、36、58、59、62、63;
C.I.颜料棕23、25;
C.I.颜料黑1、7。
另外,作为上述无机颜料的具体例,可列举:氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、锌白、硫酸铅、铅黄、锌黄、铁丹(红色氧化铁(III))、镉红、群青、普鲁士蓝、氧化铬绿、钴绿、棕土、钛黑、合成铁黑、碳黑等。
例如,在滤色器的基板上,将本发明的色材分散液作为后述感光性着色树脂组合物而形成遮光层的图案的情况下,在墨水中配合遮光性较高的黑色颜料。作为遮光性较高的黑色颜料,例如,可以使用碳黑、四氧化三铁等无机颜料、或者花青黑等有机颜料。
作为上述可分散的染料,可列举通过对染料赋予各种取代基或者与溶解度较低的溶剂组合使用可以分散这样的染料。
作为染料的成盐化合物,是指染料与抗衡离子形成盐而成的化合物,例如可列举碱性染料与酸的成盐化合物、酸性染料与碱的成盐化合物,也包括使用公知的色淀化(成盐化)方法使对溶剂可溶性的染料不溶于溶剂而成的色淀颜料。
本发明中,通过将含有选自染料和染料的成盐化合物中的至少一种的色材与上述本发明的分散剂组合使用,可以提高该色材的分散性、分散稳定性。
作为上述染料,可以从以往公知的染料中适当选择。作为这种染料,例如可列举:偶氮染料、金属络盐偶氮染料、蒽醌染料、三苯基甲烷染料、呫吨染料、花青染料、萘醌染料、醌亚胺染料、次甲基染料、酞菁染料等。
需要说明的是,作为标准,只要相对于10g的溶剂(或混合溶剂),染料的溶解量为10mg以下,就可以判定该染料可分散于该溶剂(或混合溶剂)中。
其中,在色材含有选自二酮吡咯并吡咯颜料、喹酞酮颜料、铜酞菁颜料、锌酞菁颜料、喹酞酮染料、香豆素染料、花青染料、以及这些染料的成盐化合物中的至少一种的情况下,通过使用上述分散剂所造成的抑制色材的升华或析出的效果较高,从可以形成高亮度的着色层的方面出发优选。另外,作为上述色材,其中,优选为含有选自二酮吡咯并吡咯颜料、喹酞酮颜料、铜酞菁颜料、锌酞菁颜料、喹酞酮染料中的至少一种。
作为二酮吡咯并吡咯颜料,例如可列举C.I.颜料红254、255、264、272、291、以及下述通式(i)所示的二酮吡咯并吡咯颜料,其中,优选为选自C.I.颜料红254、272、291、以及下述通式(i)中R21和R22分别为4-溴苯基的二酮吡咯并吡咯颜料中的至少一种。
[化学式11]
通式(1)
(通式(i)中,R21和R22分别独立为4-氯苯基或4-溴苯基)
作为喹酞酮颜料,例如可列举C.I.颜料黄138等。
作为铜酞菁颜料,例如可列举C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、C.I.颜料绿7、36等,其中,优选为C.I.颜料蓝15:6。
作为锌酞菁颜料,例如可列举C.I.颜料绿58、59等。
作为喹酞酮染料,例如可列举C.I.分散黄54、64、67、134、149、160、C.I.溶剂黄114、157等,其中,优选为C.I.分散黄54。
作为本发明中所使用的色材的平均一次粒径,只要在作为滤色器的着色层的情况下可进行所期望的显色即可,并无特别限定,虽然也根据使用的色材的种类而有所不同,但优选为10~100nm的范围内,更优选为15~60nm。通过色材的平均一次粒径为上述范围,可以使具备使用本发明的色材分散液所制造的滤色器的显示设备成为高对比度且高质量。
另外,色材分散液中的色材的平均分散粒径虽然也根据使用的色材的种类而有所不同,但优选为10~100nm的范围内,更优选为15~60nm的范围内。
色材分散液中的色材的平均分散粒径是分散于至少含有溶剂的分散介质中的色材粒子的分散粒径,且通过激光散射粒度分布计而测定。作为利用激光散射粒度分布计进行的粒径的测定,可以利用色材分散液中所使用的溶剂,将色材分散液适当稀释为利用激光散射粒度分布计可以测定的浓度(例如1000倍等),使用激光散射粒度分布计(例如,日机装公司制造的Nanotrac粒度分布测定装置UPA-EX150)通过动态光散射法在23℃进行测定。此处的平均分布粒径为体积平均粒径。
本发明中所使用的色材可利用重结晶法、溶剂盐磨法等公知的方法进行制造。另外,也可以对市售的色材进行微细化处理而使用。
本发明的色材分散液中,色材的含量并无特别限定。从分散性和分散稳定性的方面出发,关于色材的含量,相对于色材分散液中的全部固体成分100质量份,优选以5~80质量份、更优选以8~70质量份的比例进行配合。
尤其在形成色材浓度较高的涂膜或着色层的情况下,相对于色材分散液中的全部固体成分100质量份,优选以30~80质量份、更优选以40~75质量份的比例进行配合。
<溶剂>
作为本发明中所使用的溶剂,只要是不与色材分散液中的各成分反应,且可将它们溶解或分散的有机溶剂即可,并无特别限定。溶剂可单独使用或组合使用2种以上。
作为溶剂的具体例,例如可列举:甲基醇、乙基醇、N-丙基醇、异丙基醇、甲氧基醇、乙氧基醇等醇系溶剂;甲氧基乙氧基乙醇、乙氧基乙氧基乙醇等卡必醇系溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、甲氧基丙酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、羟基丙酸甲酯、羟基丙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、丁酸异丁酯、丁酸正丁酯、乳酸乙酯、环己醇乙酸酯等酯系溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、2-庚酮等酮系溶剂;乙酸甲氧基乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸乙氧基乙酯等二醇醚乙酸酯系溶剂;乙酸甲氧基乙氧基乙酯、乙酸乙氧基乙氧基乙酯、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)等卡必醇乙酸酯系溶剂;丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯等二乙酸酯类;乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚等二醇醚系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等非质子性酰胺溶剂;γ-丁内酯等内酯系溶剂;四氢呋喃等环状醚系溶剂;苯、甲苯、二甲苯、萘等不饱和烃系溶剂;N-庚烷、N-己烷、N-辛烷等饱和烃系溶剂;甲苯、二甲苯等芳香族烃类等有机溶剂。这些溶剂中,从其他成分的溶解性的方面出发,优选使用二醇醚乙酸酯系溶剂、卡必醇乙酸酯系溶剂、二醇醚系溶剂、酯系溶剂。其中,作为本发明中使用的溶剂,从其他成分的溶解性、涂布适应性的方面出发,优选选自丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、乙酸3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、以及乙酸3-甲氧基丁酯中的1种以上。
本发明的色材分散液中,优选如以上的溶剂相对于含有该溶剂的色材分散液总量,通常为55~95质量%的范围内,其中,优选为65~90质量%的范围内,更优选为70~88质量%的范围内。若溶剂过少,则粘度容易上升,分散性容易下降。另外,若溶剂过多,则存在色材浓度下降,难以实现目标的色度坐标的情况。
<其他成分>
在本发明的色材分散液中,也可以在无损本发明的效果的范围内,进一步根据需要配合分散辅助树脂、其他成分。
作为分散辅助树脂,例如可列举后述感光性着色树脂组合物中例示的碱可溶性树脂。有时碱可溶性树脂的空间位阻导致色材粒子彼此难以接触,从而分散稳定化且存在通过该分散稳定化效果而减少分散剂的效果。
另外,作为其他成分,例如可列举:用于提高润湿性的表面活性剂、用于提高密合性的硅烷偶联剂、消泡剂、抗收缩剂、抗氧化剂、抗凝聚剂、紫外线吸收剂等。
本发明的色材分散液作为用于制备后述感光性着色树脂组合物的预制备物而使用。即,所谓色材分散液是制备后述感光性着色树脂组合物的前阶段中预制备的(组合物中的色材成分质量)/(组合物中的色材成分以外的固体成分质量)的比相对较高的色材分散液。具体而言,(组合物中的色材成分质量)/(组合物中的色材成分以外的固体成分质量)的比通常为1.0以上。通过将色材分散液与后述各成分混合,可以制备分散性优异的感光性着色树脂组合物。
<色材分散液的制造方法>
本发明中,色材分散液的制造方法只要为获得通过上述接枝共聚物或盐型接枝共聚物的分散剂将上述色材分散于溶剂中而成的色材分散液的方法,则并无特别限定。其中,从色材的分散性和分散稳定性优异的方面出发,优选为设为以下两种制造方法中的任一种。
即,本发明的色材分散液的第一制造方法具有以下工序:准备上述接枝共聚物或盐型接枝共聚物的分散剂的工序;以及在上述分散剂的存在下将色材分散于溶剂中的工序
另外,使用作为盐型接枝共聚物的分散剂的情况下的本发明的色材分散液的第二制造方法具有如下工序:将溶剂、上述接枝共聚物、有机酸化合物等以及色材混合,一边使上述通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位的至少一部分与有机酸化合物等形成盐,一边将色材分散。
在使用盐型接枝共聚物的情况下,根据上述第一制造方法,在制备盐型接枝共聚物后,将该盐型接枝共聚物用作分散剂而将色材分散,因此就可以准确确认盐形成前的接枝共聚物与有机酸化合物等的反应终点和反应率的方面而言优选。
另外,根据上述第二制造方法,一边制备盐型接枝共聚物的分散剂,一边将色材分散,因此盐型接枝共聚物不会发生自凝聚,可以效率良好地制备色材分散液,另外,可以提高分散性。
上述第一制造方法和上述第二制造方法中,色材可以使用以往公知的分散机进行分散。
作为分散机的具体例,可列举:两根辊、三根辊等辊磨机;球磨机、振动球磨机等球磨机;涂料调节器;连续盘形珠磨机、连续环形珠磨机等珠磨机。作为珠磨机的优选分散条件,使用的珠径优选为0.03~3.0mm,更优选为0.05~2.0mm。
具体而言,可列举用珠径相对较大的2.0mm氧化锆珠进行预分散,进而用珠径相对较小的0.1mm氧化锆珠进行正式分散。另外,优选在分散后用0.5~2μm的过滤器进行过滤。
<用途>
本发明第一实施方式的色材分散液和分散剂可以制作同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物,因此可以特别合适地用于滤色器用途。
I-2.本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物
本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物的特征在于含有上述本发明第一实施方式的分散剂、色材、碱可溶性树脂、多官能单体、光引发剂和溶剂。
本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物由于含有上述本发明第一实施方式的分散剂、色材和溶剂,因此与上述本发明第一实施方式的色材分散液同样地,可以同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及优异的耐溶剂性。
本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物至少含有分散剂、色材、碱可溶性树脂、多官能单体、光引发剂和溶剂,也可以在无损本发明的效果的范围内,进一步含有其他成分。以下,对本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物中所含的各成分进行说明,关于分散剂、色材和溶剂,由于与上述本发明第一实施方式的色材分散液中已说明的那些相同,因此省略此处的说明。
<碱可溶性树脂>
本发明中的碱可溶性树脂是具有酸性基团者,可自作为粘合剂树脂发挥作用且对用于图案形成时的碱性显影液为可溶性者中适当选择而使用。
本发明中,所谓碱可溶性树脂可以将酸值为40mgKOH/g以上设为标准。
本发明中的优选的碱可溶性树脂是具有酸性基团、通常为具有羧基的树脂,具体而言,可列举具有羧基的丙烯酸系共聚物和具有羧基的苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系树脂、具有羧基的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂等。这些之中,特别优选侧链具有羧基,且侧链还具有烯属不饱和基团等光聚合性官能团的碱可溶性树脂。这是因为,通过含有光聚合性官能团,所形成的固化膜的膜强度提高。另外,这些丙烯酸系共聚物和苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系树脂、以及环氧丙烯酸酯树脂也可以混合2种以上使用。
包含具有羧基的结构单元的丙烯酸系共聚物、以及具有羧基的苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系树脂例如为通过公知的方法将含羧基的烯属不饱和单体、以及根据需要的可以共聚的其他单体进行(共)聚合而获得的(共)聚合物。
作为含羧基的烯属不饱和单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、马来酸、马来酸单烷基酯、富马酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丙烯酸二聚物等。另外,也可以利用(甲基)丙烯酸2-羟乙酯等具有羟基的单体与如马来酸酐或邻苯二甲酸酐、环己烷二羧酸酐之类的环状酸酐的加成反应物、ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。另外,作为羧基前体,也可以使用马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等含酸酐的单体。其中,从共聚性、成本、溶解性、玻璃化转变温度等的方面出发,特别优选为(甲基)丙烯酸。
从着色层的密合性优异的方面出发,碱可溶性树脂优选进一步具有烃环。已获得如下见解:通过在碱可溶性树脂中具有作为体积大的基团的烃环,所得的着色层的耐溶剂性、尤其是着色层的溶胀受到抑制。关于作用虽然尚不明确,但推定通过在着色层内包含体积大的烃环,着色层内的分子的移动受到抑制,结果涂膜的强度变高,溶剂所引起的溶胀受到抑制。
作为这种烃环,可列举任选具有取代基的环状的脂肪族烃环、任选具有取代基的芳香族环、以及它们的组合,烃环可具有羰基、羧基、氧羰基、酰胺基等取代基。其中,在包含脂肪族环的情况下,着色层的耐热性、密合性提高,并且所得的着色层的亮度提高。
作为烃环的具体例,可列举:环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、降冰片烷、三环[5.2.1.0(2,6)]癸烷(二环戊烷)、金刚烷等脂肪族烃环;苯、萘、蒽、菲、芴等芳香族环;联苯、联三苯、二苯基甲烷、三苯基甲烷、茋等链状多环或下述化学式(ii)所示的Cardo结构等。
[化学式12]
化学式(ii)
另外,碱可溶性树脂也优选具有下述通式(iii)所示的马来酰亚胺结构。
[化学式13]
通式(iii)
(通式(iii)中,RM为任选被取代的烃环。)
在碱可溶性树脂具有上述通式(iii)所示的马来酰亚胺结构的情况下,由于烃环中具有氮原子,因此与本发明的分散剂的相溶性非常好,显影残渣的抑制效果提高。
作为上述通式(iii)的RM中的任选被取代的烃环的具体例,可列举与上述烃环的具体例相同的例子。
作为烃环,在包含脂肪族环的情况下,从着色层的耐热性、密合性提高,并且所得的着色层的亮度提高的方面出发优选。
另外,在包含上述化学式(ii)所示的Cardo结构的情况下,从着色层的固化性提高,耐溶剂性(NMP溶胀抑制)提高的方面出发特别优选。
在本发明中所使用的碱可溶性树脂中,从容易调整各结构单元量,容易增加具有上述烃环的结构单元量而使该结构单元所具有的功能提高的方面出发,优选使用与具有羧基的结构单元不同的、包含具有上述烃环的结构单元的丙烯酸系共聚物。
包含具有羧基的结构单元与上述烃环的丙烯酸系共聚物可以通过使用具有烃环的烯属不饱和单体作为上述“可以共聚的其他单体”而制备。
作为上述具有烃环的烯属不饱和单体,例如可列举(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯乙烯等,从显影后的着色层的截面形状在加热处理中也得以维持的效果较大的方面出发,优选为(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯乙烯。
本发明中所使用的碱可溶性树脂优选还在侧链具有烯属双键。在具有烯属双键的情况下,在滤色器制造时的树脂组合物的固化工序中,该碱可溶性树脂与上述本发明的分散剂可以形成交联键,另外,该碱可溶性树脂彼此、以及该碱可溶性树脂与光聚合性化合物等可以形成交联键。因此,若将侧链具有烯属双键的碱可溶性树脂与本发明的分散剂组合使用,则通过协同效应,固化膜的膜强度进一步提高,因此可进一步提高着色层的亮度和ITO膜的抗裂纹性,进而,耐显影性提高,另外,固化膜的热收缩受到抑制,从而与基板的密合性变得优异。
向碱可溶性树脂中导入烯属双键的方法只要从以往公知的方法中适当选择即可。例如可列举以下方法:在碱可溶性树脂所具有的羧基上加成分子内一并具有环氧基与烯属双键的化合物,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等,从而向侧链中导入烯属双键的方法;预先将具有羟基的结构单元导入至共聚物,加成分子内具备异氰酸基与烯属双键的化合物,从而向侧链中导入烯属双键的方法等。
本发明中所使用的碱可溶性树脂可以进一步含有(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等具有酯基的结构单元等其他结构单元。具有酯基的结构单元不仅作为抑制感光性着色树脂组合物的碱溶性的成分而发挥功能,也作为使对溶剂的溶解性提高,进而使溶剂再溶解性提高的成分而发挥功能。
本发明中所使用的碱可溶性树脂优选为包含具有羧基的结构单元与具有烃环的结构单元的丙烯酸系共聚物以及苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系树脂,更优选为包含具有羧基的结构单元、具有烃环的结构单元和具有烯属双键的结构单元的丙烯酸系共聚物以及苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系树脂。
碱可溶性树脂通过适当调整各结构单元的投入量,可以成为具有所期望的性能的碱可溶性树脂。
从获得良好的图案的方面出发,含羧基的烯属不饱和单体的投入量相对于单体总量,优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上。另一方面,从抑制显影后的图案表面的膜龟裂等的方面出发,含羧基的烯属不饱和单体的投入量相对于单体总量,优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。
若含羧基的烯属不饱和单体的比例为上述下限值以上,则所得的涂膜对于碱性显影液的溶解性充分,另外,若含羧基的烯属不饱和单体的比例为上述上限值以下,则存在利用碱性显影液进行显影时,所形成的图案自基板的脱落和图案表面的膜龟裂不易发生的倾向。
另外,作为碱可溶性树脂更优选地使用的包含具有烯属双键的结构单元的丙烯酸系共聚物和苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系树脂中,一并具有环氧基与烯属双键的化合物相对于含羧基的烯属不饱和单体的投入量,优选为10质量%~95质量%,更优选为15质量%~90质量%。
含羧基的共聚物的优选的重均分子量(Mw)优选为1,000~50,000的范围,进一步优选为3,000~20,000。在小于1,000时,存在固化后的粘合剂功能显著下降的情况,若超过50,000,则存在利用碱性显影液进行显影时,图案形成变得困难的情况。
需要说明的是,含羧基的共聚物的上述重均分子量(Mw)可以将聚苯乙烯作为标准物质,将THF(Tetrahydrofuran,四氢呋喃)作为洗脱液并利用Shodex GPC系统-21H(ShodexGPC System-21H)进行测定。
作为具有羧基的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂,并无特别限定,适合为使环氧化合物和含不饱和基团的单羧酸的反应产物与酸酐反应而获得的环氧(甲基)丙烯酸酯化合物。
环氧化合物、含不饱和基团的单羧酸和酸酐可以从公知的化合物中适当选择使用。具有羧基的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂可分别单独使用1种,也可并用两种以上。
从对显影液中使用的碱水溶液的显影性(溶解性)的方面出发,碱可溶性树脂优选选择使用酸值为50mgKOH/g以上的碱可溶性树脂。从对显影液中使用的碱水溶液的显影性(溶解性)的方面和对基板的密合性的方面出发,碱可溶性树脂优选酸值为60mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下,特别优选为70mgKOH/g以上且200mgKOH/g以下。
需要说明的是,碱可溶性树脂的酸值可按照JIS K 0070:1992进行测定。
从获得固化膜的膜强度提高而耐显影性提高,与基板的密合性优异等效果的方面出发,碱可溶性树脂的侧链具有烯属不饱和基团的情况下的烯属不饱和键当量优选为100~2000的范围,特别优选为140~1500的范围。若该烯属不饱和键当量为100以上,则耐显影性、密合性优异。另外,若为2000以下,则可以相对增加上述具有羧基的结构单元、具有烃环的结构单元等其他结构单元的比例,因此显影性、耐热性优异。
此处,所谓烯属不饱和键当量是上述碱可溶性树脂中的烯属不饱和键每1摩尔的重均分子量,由下述数式(1)表示。
数式(1)
烯属不饱和键当量(g/mol)=W(g)/M(mol)
(数式(1)中,W表示碱可溶性树脂的质量(g),M表示碱可溶性树脂W(g)中所含的烯属双键的摩尔数(mol))
上述烯属不饱和键当量例如可通过按照JIS K 0070:1992中记载的碘值的试验方法,测定每1g碱可溶性树脂中所含的烯属双键的数从而算出。
感光性着色树脂组合物中所使用的碱可溶性树脂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上,作为其含量,并无特别限制,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量,碱可溶性树脂优选为5质量%~60质量%,进一步优选为10质量%~40质量%的范围内。若碱可溶性树脂的含量为上述下限值以上,则可获得充分的碱显影性,另外,若碱可溶性树脂的含量为上述上限值以下,则在显影时可以抑制膜龟裂、图案的缺失。
<多官能单体>
感光性着色树脂组合物中所使用的多官能单体只要可通过后述的光引发剂进行聚合即可,并无特别限定,通常使用具有2个以上的烯属不饱和双键的化合物,特别优选为具有2个以上的丙烯酰基或甲基丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯。
作为这种多官能(甲基)丙烯酸酯,只要从以往公知的多官能(甲基)丙烯酸酯中适当选择使用即可。作为具体例,例如可列举日本特开2013-029832号公报中记载的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
这些多官能(甲基)丙烯酸酯可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,在对本发明的感光性着色树脂组合物要求优异的光固化性(高灵敏度)的情况下,多官能单体优选具有3个(三官能)以上的可聚合的双键,优选为三元以上的多元醇的多(甲基)丙烯酸酯类或它们的二羧酸改性物,具体而言,优选为三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯的琥珀酸改性物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯的琥珀酸改性物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
感光性着色树脂组合物中所使用的上述多官能单体的含量并无特别限制,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量,多官能单体优选为5~60质量%,进一步优选为10~40质量%的范围内。若多官能单体的含量少于上述下限值,则存在光固化未充分地进行,曝光部分在显影时溶出的情况,另外,若多官能单体的含量多于上述上限值,则有碱显影性下降之虞。
<光引发剂>
作为本发明的感光性着色树脂组合物中所使用的光引发剂,并无特别限制,可以从以往已知的各种引发剂中使用1种或组合使用2种以上。
作为光引发剂,可列举:芳香族酮类、安息香醚类、卤甲基噁二唑化合物、α-氨基酮、联咪唑类、N,N-二甲基氨基二苯甲酮、卤甲基-均三嗪系化合物、噻吨酮等。作为光引发剂的具体例,可列举:二苯甲酮、4,4'-双二乙基氨基二苯甲酮、4-甲氧基-4'-二甲基氨基二苯甲酮等芳香族酮类、安息香甲醚等安息香醚类、乙基安息香等安息香、2-(邻氯苯基)-4,5-苯基咪唑二聚物等联咪唑类、2-三氯甲基-5-(对甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑等卤甲基噁二唑化合物、2-(4-丁氧基-萘甲酰-1-基)-4,6-双-三氯甲基-均三嗪等卤甲基-均三嗪系化合物、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮、1,2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、1-羟基环己基苯基酮、二苯基乙二酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯甲酰基-4'-甲基二苯硫醚、苄基甲基缩酮、二甲基氨基苯甲酸酯、对二甲基氨基苯甲酸异戊酯、4-二甲基氨基苯甲酸-2-正丁氧基乙酯、2-氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、4-苯甲酰基-甲基二苯硫醚、1-羟基-环己基-苯基酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮等。
其中,优选使用2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮、二乙基噻吨酮。进而,从灵敏度调整、抑制水渍、耐显影性提高的方面出发,优选将如2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮之类的α-氨基苯乙酮系引发剂与如二乙基噻吨酮之类的噻吨酮系引发剂组合。
使用α-氨基苯乙酮系引发剂与噻吨酮系引发剂的情况下的它们的合计含量相对于着色树脂组合物的固体成分总量,优选为5质量%~15质量%。若引发剂量为15质量%以下,则制造工艺中的升华物降低,因此优选。若引发剂量为5质量%以上,则水渍等耐显影性提高。
本发明中,关于光引发剂,其中,从可以使灵敏度提高的方面出发,优选含有肟酯系光引发剂。另外,通过使用肟酯系光引发剂,在形成细线图案时,容易抑制面内的线宽的不均。进而,通过使用肟酯系光引发剂,存在残膜率提高,水渍产生的抑制效果变高的倾向。需要说明的是,所谓水渍是指使用提高碱显影性的成分时,在碱性显影后,用纯水进行冲洗后,产生如浸水般的痕迹。这种水渍在后烘烤后会消失,因此作为产品并无问题,但在显影后图案化面的外观检查中,会作为不均异常而被检测出,产生无法区分正常品与异常品的问题。若因此在外观检查中降低检查设备的检查灵敏度,则结果引起最终的滤色器产品的成品率下降而成为问题。
作为该肟酯系光引发剂,从降低分解物对感光性着色树脂组合物的污染或装置的污染的方面出发,其中,优选具有芳香环,更优选具有含芳香环的稠环,进一步优选具有含苯环与杂环的稠环。
作为肟酯系光引发剂,可以从1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-、2-(o-苯甲酰肟)],乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基],1-(o-乙酰肟)、日本特开2000-80068号公报、日本特开2001-233842号公报、日本专利特表2010-527339、日本专利特表2010-527338、日本特开2013-041153等记载的肟酯系光引发剂中适当选择。作为市售品,可以使用Irgacure OXE-01、具有二苯硫醚骨架的Adeka Arkles NCI-930、TR-PBG-345、具有咔唑骨架的TR-PBG-304、具有芴骨架的TR-PBG-365、具有二苯硫醚骨架的TR-PBG-3057(以上为常州强力电子新材料公司制造)等。尤其是使用具有二苯硫醚骨架或芴骨架的肟酯系光引发剂就亮度的方面而言优选。另外,使用具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂就灵敏度较高的方面而言优选。
另外,从亮度、残膜率容易提高,水渍产生的抑制效果较高的方面出发,优选为并用2种以上的肟酯系光引发剂。从亮度较高,耐热性较高的方面出发,特别优选并用2种具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂、或并用具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂与具有芴骨架的肟酯系光引发剂。另外,从灵敏度、亮度优异的方面出发,优选并用具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、与具有芴骨架的肟酯系光引发剂或具有二苯硫醚的肟酯系光引发剂。
另外,从抑制水渍,且灵敏度提高的方面出发,优选组合使用具有三级胺结构的光引发剂与肟酯系光引发剂。这是因为,具有三级胺结构的光引发剂由于在分子内具有作为氧淬灭剂的三级胺结构,因此从引发剂产生的自由基难以因氧而失活,可以使灵敏度提高。作为上述具有三级胺结构的光引发剂的市售品,例如可列举:2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮(例如Irgacure 907,BASF公司制造)、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(例如Irgacure 369,BASF公司制造)、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮(例如Hicure ABP,川口药品制造)等。
另外,从灵敏度调整,抑制水渍,耐显影性提高的方面出发,优选为对肟酯系光引发剂组合噻吨酮系引发剂,从亮度、残膜率提高,容易进行灵敏度调整,水渍产生的抑制效果较高,耐显影性提高的方面出发,优选为将2种以上的肟酯系光引发剂与噻吨酮系引发剂组合。
本发明的感光性着色树脂组合物中所使用的光引发剂的含量相对于上述多官能单体100质量份,通常为0.01质量份~100质量份左右,优选为5质量份~60质量份。若该含量为上述下限值以上,则光固化充分进行,可抑制曝光部分于显影时溶出,另一方面,若为上述上限值以下,则可抑制所得的着色层的黄变性变弱从而亮度下降的情况。
另外,作为本发明的感光性着色树脂组合物中所使用的光引发剂,关于2种以上的肟酯系光引发剂的合计含量,从使这些光引发剂的并用效果充分发挥的方面出发,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量,优选为0.1质量%~12.0质量%,进一步优选为1.0质量%~8.0质量%的范围内。
本发明的感光性着色树脂组合物中所使用的粘合剂成分优选以它们的合计含量相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为35质量%~97质量%、更优选为40质量%~96质量%的比例进行配合。若为上述下限值以上,则可获得硬度、与基板的密合性优异的着色层。另外,若为上述上限值以下,则显影性优异,也抑制热收缩所引起的微小褶皱的产生。尤其在形成色材浓度较高的着色层的情况下,粘合剂成分优选以这些的合计含量相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为20~90质量%、更优选为25~80质量%的比例进行配合。
<抗氧化剂>
从耐热性提高,抑制色材的褪色,亮度提高的方面出发,本发明的感光性着色树脂组合物优选进一步含有抗氧化剂。抗氧化剂只要从以往公知的抗氧化剂中适当选择即可。作为抗氧化剂的具体例,例如可列举受阻酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、肼系抗氧化剂等,从耐热性的方面出发,优选使用受阻酚系抗氧化剂。也可以是如国际公开第2014/021023号中记载的潜在性抗氧化剂。
作为受阻酚系抗氧化剂,例如可列举:季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX1010,BASF公司制造)、1,3,5-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯(商品名:Irganox3114,BASF制造)、2,4,6-三(4-羟基-3,5-二-叔丁基苄基)均三甲苯(商品名:Irganox1330,BASF制造)、2,2'-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)(商品名:Sumilizer MDP-S,住友化学制造)、6,6'-硫代双(2-叔丁基-4-甲基苯酚)(商品名:Irganox1081,BASF制造)、3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯(商品名:Irgamod195,BASF制造)等。其中,从耐热性和耐光性的方面出发,优选为季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX1010,BASF公司制造)。
本发明的感光性着色树脂组合物若组合含有上述肟酯系光引发剂与抗氧化剂,则就在协同效应下亮度提高的方面、残膜率提高的方面、形成细线图案时直线性进一步提高或如掩膜线宽的设计般形成细线图案的能力提高的方面而言优选。
作为抗氧化剂的配合量,相对于着色树脂组合物中的全部固体成分100质量份,抗氧化剂优选为0.1质量份~10.0质量份,更优选为0.5质量份~5.0质量份。若为上述下限值以上,则耐热性和耐光性优异。另一方面,若为上述上限值以下,则可使本发明的着色树脂组合物成为高灵敏度的感光性树脂组合物。
在将抗氧化剂与上述肟酯系光引发剂组合使用的情况下,作为抗氧化剂的配合量,相对于上述肟酯系光引发剂的合计量100质量份,抗氧化剂优选为1质量份~250质量份,更优选为3质量份~80质量份,更进一步优选为5质量份~45质量份。若为上述范围内,则上述组合的效果优异。
<任意添加成分>
本发明的感光性着色树脂组合物中,根据需要也可以含有除上述抗氧化剂以外的各种添加剂。
作为添加剂,例如可列举:聚合终止剂、链转移剂、流平剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、密合促进剂等。
作为表面活性剂和增塑剂的具体例,例如可列举日本特开2013-029832号公报中记载的。
另外,作为硅烷偶联剂,例如可列举:KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-903、KBE-903、KBM573、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-303、KBM-802、KBM-803、KBE-9007、X-12-967C(Shin-Etsu Silicone公司制造)等。其中,从SiN基板的密合性的方面出发,优选为具有甲基丙烯酸基、丙烯酸基的KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103。
作为硅烷偶联剂的含量,相对于感光性着色树脂组合物中的全部固体成分100质量份,硅烷偶联剂优选为0.05质量份以上且10.0质量份以下,更优选为0.1质量份以上且5.0质量份以下。若为上述下限值以上且上述上限值以下,则基板密合性优异。
<感光性着色树脂组合物中的各成分的配合比例>
关于色材的合计的含量,优选以相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为3~65质量%、更优选为4~60质量%的比例进行配合。若为上述下限值以上,则将感光性着色树脂组合物涂布为特定膜厚(通常为1.0~5.0μm)时的着色层具有充分的色浓度。另外,若为上述上限值以下,则保存稳定性优异,且可获得具有充分的硬度、与基板的密合性的着色层。尤其在形成色材浓度较高的着色层的情况下,色材的含量优选以相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为15~75质量%、更优选为25~70质量%的比例进行配合。
另外,作为分散剂的含量,只要能将色材均匀分散,则并无特别限定,例如,能以相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为1~40质量%的比例使用。进而,优选以相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为2~30质量%的比例进行配合,特别优选以3~25质量%的比例进行配合。若为上述下限值以上,则色材的分散性和分散稳定性优异,感光性着色树脂组合物的保存稳定性更优异。另外,若为上述上限值以下,则显影性变得良好。尤其在形成色材浓度较高的着色层的情况下,分散剂的含量优选以相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为2~25质量%、更优选为3~20质量%的比例进行配合。需要说明的是,在盐型接枝共聚物的情况下,分散剂的质量为盐形成前的上述接枝共聚物与有机酸化合物等的合计质量。
另外,溶剂的含量只要在可以精度良好地形成着色层的范围内适当设定即可。相对于含有该溶剂的感光性着色树脂组合物的总量,通常优选为55~95质量%的范围内,其中,更优选为65~88质量%的范围内。通过使上述溶剂的含量为上述范围内,可以使涂布性变得优异。
<感光性着色树脂组合物的制造方法>
本发明的感光性着色树脂组合物的制造方法并无特别限定,例如可以通过向上述本发明的色材分散液中添加碱可溶性树脂、多官能单体、光引发剂、以及根据需要的其他成分,使用公知的混合方法进行混合而获得。
<用途>
本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物可以同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及优异的耐溶剂性,因此可以特别合适地用于滤色器用途。
I-3.本发明第一实施方式的滤色器
本发明第一实施方式的滤色器是至少具备基板和设于该基板上的着色层的滤色器,且该着色层的至少一个为上述本发明第一实施方式的感光性着色树脂组合物的固化物。
关于这种本发明的滤色器,一边参照附图一边进行说明。图1是表示本发明的滤色器的一例的概略截面图。根据图1,本发明的滤色器10具有基板1、遮光部2和着色层3。
<着色层>
本发明的滤色器中所使用的着色层是至少一个为上述本发明的感光性着色树脂组合物的固化物的着色层。
着色层通常形成于后述基板上的遮光部的开口部,且通常包含3色以上的着色图案。
另外,作为该着色层的排列,并无特别限定,例如可设为条纹型、马赛克型、三角型、4像素配置型等通常的排列。另外,着色层的宽度、面积等可以任意设定。
该着色层的厚度通过调整涂布方法、感光性着色树脂组合物的固体成分浓度、粘度等适当进行控制,通常优选为1~5μm的范围。
该着色层例如可以通过下述方法形成。
首先,使用喷涂法、浸渍涂布法、棒式涂布法、辊涂法、旋转涂布法、模涂法等涂布方法,将上述本发明的感光性着色树脂组合物涂布于后述基板上,从而形成湿涂膜。其中,可以优选地使用旋转涂布法、模涂法。
其次,使用加热板或烘箱等,使该湿涂膜干燥后,隔着特定图案的掩膜对其进行曝光,使碱可溶性树脂和多官能单体等进行光聚合反应而成为固化涂膜。作为曝光中所使用的光源,例如可列举:低压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯等紫外线、电子束等。曝光量根据使用的光源、涂膜的厚度等而适当调整。
另外,为于曝光后促进聚合反应,也可进行加热处理。加热条件是根据使用的感光性着色树脂组合物中的各成分的配合比例、涂膜的厚度等而适当选择。
继而,使用显影液进行显影处理,将未曝光部分溶解、去除,由此以所期望的图案形成涂膜。作为显影液,通常使用使碱溶解于水或水溶性溶剂中而成的溶液。该碱溶液中,也可以适量添加表面活性剂等。另外,显影方法可以采用通常的方法。
在显影处理后,通常进行显影液的清洗、感光性着色树脂组合物的固化涂膜的干燥,形成着色层。需要说明的是,在显影处理后,为使涂膜充分固化,也可以进行加热处理。作为加热条件,并无特别限定,根据涂膜的用途而适当选择。
<遮光部>
本发明的滤色器中的遮光部呈图案状形成于后述基板上,可以设为与通常的滤色器中作为遮光部使用的相同。
作为该遮光部的图案形状,并无特别限定,例如可列举:条纹状、矩阵状等形状。遮光部可以是通过溅射法、真空蒸镀法等而形成的铬等金属薄膜。或者,遮光部可以是在树脂粘合剂中含有碳微粒、金属氧化物、无机颜料、有机颜料等遮光性粒子的树脂层。在含有遮光性粒子的树脂层的情况下,存在以下方法:使用感光性抗蚀剂,利用显影进行图案化的方法、使用含有遮光性粒子的喷墨墨水进行图案化的方法、将感光性抗蚀剂进行热转印的方法等。
作为遮光部的膜厚,在金属薄膜的情况下设定为0.2~0.4μm左右,在使黑色颜料分散或溶解于粘合剂树脂中而形成遮光部的情况下设定为0.5~2μm左右。
<基板>
作为基板,使用后述透明基板、硅基板、以及在透明基板或硅基板上形成有铝、银、银/铜/钯合金薄膜等而成的基板。在这些基板上,也可以形成有其他滤色器层、树脂层、TFT(thin-film transistor,薄膜晶体管)等晶体管、电路等。
作为本发明的滤色器中的透明基板,只要是对可见光为透明的基材即可,并无特别限定,可以使用通常的滤色器中所使用的透明基板。具体而言,可列举:石英玻璃、无碱玻璃、合成石英板等无可挠性的透明的刚性材料;或者透明树脂膜、光学用树脂板、柔性玻璃等具有可挠性的透明的柔性材料。
该透明基板的厚度并无特别限定,可以根据本发明的滤色器的用途而使用例如100μm~1mm左右的透明基板。
需要说明的是,本发明的滤色器也可以除上述基板、遮光部和着色层以外,也形成有例如外涂层、透明电极层,进而形成有取向膜、柱状间隔件等。
I-4.本发明第一实施方式的显示设备
本发明第一实施方式的显示设备的特征在于具有上述本发明第一实施方式的滤色器。本发明第一实施方式中,显示设备的构成并无特别限定,可以从以往公知的显示设备中适当选择,例如可列举液晶显示设备、有机发光显示设备等。
[液晶显示设备]
作为本发明的液晶显示设备,例如可列举具有上述本发明的滤色器、对置基板、以及形成于上述滤色器与上述对置基板之间的液晶层的液晶显示设备。
关于这种本发明的液晶显示设备,一边参照附图一边进行说明。图2是表示本发明的液晶显示设备的一例的概略图。如图2所例示,本发明的液晶显示设备40具有滤色器10、具有TFT阵列基板等的对置基板20、形成于上述滤色器10与上述对置基板20之间的液晶层30。
需要说明的是,本发明的液晶显示设备并不限定于该图2所示的构成,可以设为通常作为使用了滤色器的液晶显示设备而公知的构成。
作为本发明的液晶显示设备的驱动方式,并无特别限定,可采用通常用于液晶显示设备的驱动方式。作为这种驱动方式,例如可列举TN(Twisted Nematic,扭转向列)方式、IPS(In-Plane Switching,横向电场效应)方式、OCB(Optically Compensated Bend,光学补偿弯曲)方式、以及MVA(Multi-Domain Vertical Alignment,多域垂直取向)方式等。本发明中,这些任一方式均可以合适地使用。
另外,作为对置基板,可以根据本发明的液晶显示设备的驱动方式等进行适当选择而使用。
进而,作为构成液晶层的液晶,可以根据本发明的液晶显示设备的驱动方式等,使用介电各向异性不同的各种液晶和它们的混合物。
作为液晶层的形成方法,可以使用通常作为液晶单元的制作方法而使用的方法,例如可列举:真空注入方式、液晶滴加方式等。通过上述方法形成液晶层后,将液晶单元缓慢冷却至常温为止,由此可使封入的液晶取向。
[有机发光显示设备]
作为本发明的有机发光显示设备,例如可列举具有上述本发明的滤色器和有机发光体的有机发光显示设备。
关于这种本发明的有机发光显示设备,一边参照附图一边进行说明。图3是表示本发明的有机发光显示设备的一例的概略图。如图3所例示,本发明的有机发光显示设备100具有滤色器10与有机发光体80。可以在滤色器10与有机发光体80之间具有有机保护层50、无机氧化膜60。
作为有机发光体80的层叠方法,例如可列举以下方法:向滤色器上表面依次形成透明阳极71、空穴注入层72、空穴传输层73、发光层74、电子注入层75、以及阴极76的方法;将形成于另一基板上的有机发光体80贴合于无机氧化膜60上的方法等。有机发光体80中的透明阳极71、空穴注入层72、空穴传输层73、发光层74、电子注入层75和阴极76、其他构成可以适当使用公知的构件。以此方式制作的有机发光显示设备100例如既可应用于被动驱动方式的有机EL显示器,也可应用于主动驱动方式的有机EL显示器。
需要说明的是,本发明的有机发光显示设备并不限定于该图3所示的构成,可以设为通常作为使用了滤色器的有机发光显示设备而公知的构成。
II.本发明第二实施方式
以下,依次对本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物、滤色器、液晶显示设备以及有机发光显示设备进行详细说明。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物含有色材、分散剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂和溶剂,
上述光引发剂含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂,
上述分散剂含有以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
[化学式14]
(通式(I)中,R1表示氢原子或甲基,A1表示二价连接基团,R2和R3分别独立地表示氢原子或任选含有杂原子的烃基,R2和R3任选相互键合而形成环结构。
通式(II)中,R1'表示氢原子或甲基,A2表示直接键合或二价连接基团,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含选自下述通式(III")所示的结构单元和下述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元。)
[化学式15]
(通式(III")中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m"表示3以上且80以下的数。
通式(III')中,R4'为氢原子或甲基,A3'为二价连接基团,R7为碳数1~10的亚烷基,R8为碳数3~7的亚烷基,R9为氢原子或烃基,n表示1以上且40以下的数。)
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物由于使用上述特定的接枝共聚物或盐型接枝共聚物作为分散剂,且含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂作为上述光引发剂,因此可以同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性。作为发挥这种效果的作用,虽然尚不明确,但推定如下。
上述特定的接枝共聚物是在接枝的聚合物链的结构单元中包含具有聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链的结构单元。认为通过聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链中所含的氧原子与碱性显影液形成氢键,在显影时容易溶解于碱性显影液中。
另外,推定接枝共聚物由于接枝的多个聚合物链成为分散剂的溶剂亲和性部,因此分散剂的溶剂亲和性部的比表面积变大,因此可以抑制溶剂向涂膜渗入或到达至色材。推定上述特定的接枝共聚物通过在接枝的聚合物链的结构单元中包含具有聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链的结构单元,这些结构单元中所含的氧原子与感光性着色树脂组合物中所含的碱可溶性树脂的羧基等酸性基团通过氢键产生相互作用,由此可以进一步抑制溶剂向固化涂膜内渗入。进而,通过含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂作为光引发剂,涂膜的固化性提高。若利用它们的协同效应,将上述特定的接枝共聚物与作为光引发剂的具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂组合使用,则该感光性着色树脂组合物的固化物可以提高耐溶剂性、对滤色器的取向膜制作时用作溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)的耐受性(耐NMP性)。
进而,推定上述特定的接枝共聚物通过在接枝的聚合物链的结构单元中包含具有适当长度的聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链的结构单元,溶剂亲和性部的作用变得良好,色材的分散稳定性和对比度提高。
另外,本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物如后述实施例所示,观察到显影残渣的产生受到抑制的倾向。认为上述特定的接枝共聚物通过聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链中所含的氧原子与感光性树脂组合物中所含的碱可溶性树脂的羧基等的OH、CH通过氢键产生相互作用,由此可以抑制显影时仅碱可溶性树脂溶解而色材和分散剂作为残渣残留的情况。另一方面,发现若聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链的重复单元数变得过大,则显影残渣产生的抑制效果反而不会提高。推定这可能是由于,若聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链的重复单元数变得过大,则与碱性显影液的亲和力比起颜料吸附力变得过大,仅接枝共聚物溶解于碱性显影液,而颜料残留于基板上。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物至少含有色材、分散剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂和溶剂,也可以在无损本发明的效果的范围内进一步含有其他成分。
以下,针对这种本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的各成分,从作为本发明第二实施方式的特征组合的分散剂与光引发剂起依次进行详细说明。
<本发明第二实施方式中所使用的分散剂>
本发明第二实施方式中,作为分散剂,使用以下两种接枝共聚物的至少一种:具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物。
首先,从接枝共聚物起进行说明。
本发明第二实施方式中所使用的分散剂中,关于上述通式(I)所示的结构单元,由于可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的通式(I)所示的结构单元相同,因此省略此处的说明。
(通式(II)所示的结构单元)
本发明第二实施方式中所使用的上述接枝共聚物通过包含具有特定聚合物链的上述通式(II)所示的结构单元,溶剂亲和性变得良好,色材的分散性和分散稳定性变得良好。另外,上述接枝共聚物由于在上述通式(II)所示的结构单元中包含选自上述通式(III")所示的结构单元和上述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元,因此如上所述,感光性树脂组合物的显影时间的缩短化、以及感光性着色树脂组合物的固化物的耐溶剂性变得良好。
上述通式(II)中,A2为直接键合或二价连接基团。作为A2中的二价连接基团,只要能将源自烯属不饱和双键的碳原子与聚合物链连接,则并无特别限制。作为A2中的二价连接基团,例如可列举与上述A1中的二价连接基团相同的那些基团。
其中,从分散性的方面出发,通式(II)中的A2优选为包含-CONH-基或-COO-基的二价连接基团,更优选为包含-CONH-基或-COO-基、与碳原子数1~10的亚烷基的二价连接基团。
上述通式(II)中,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含选自上述通式(III")所示的结构单元和上述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元。
上述通式(III")中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m"表示3以上且80以下的数。
作为A3的二价连接基团,例如可列举与上述A1中的二价连接基团相同的连接基团。其中,从在滤色器用途中所使用的有机溶剂中的溶解性的方面出发,通式(III")中的A3优选为包含-CONH-基或-COO-基的二价连接基团,更优选为-CONH-基或-COO-基。
上述m"表示环氧乙烷链或环氧丙烷链的重复单元数,表示3以上的数,其中,从抑制产生水渍的方面出发,优选为19以上,更优选为21以上。作为感光性树脂组合物的固化膜的水渍的原因,可列举向固化膜内的吸水。由于固化膜中的碱可溶性树脂具有羧基等酸性基团,因此容易吸水。另外,认为通过该酸性基团在显影时与碱性显影液中典型含有的碱金属形成金属盐,吸水性进一步提高。通过聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子与碱金属等金属发生络合而可以进行捕捉。推测随着聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的重复单元数变大,络合常数增加,金属分子的捕捉能力增加,因此可以抑制形成碱可溶性树脂的碱金属盐,抑制向固化膜内的吸水。另外,推测由于聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链中所含的氧原子与感光性树脂组合物中所含的碱可溶性树脂的羧基等酸性基团通过氢键产生相互作用,可以抑制形成酸性基团的碱金属盐,抑制向固化膜内的吸水。
在上述m"为19以上的情况下,与上述本发明第一实施方式的分散剂同样地,如图4所示,上述接枝共聚物110在接枝的聚合物链124的结构单元中包含含有具有特定重复数的聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链的结构单元125,且接枝的聚合物链124本身具有分枝结构,从而就吸水抑制效果提高,可以抑制因吸水而产生水渍的方面而言优选。
另一方面,m"的上限值为80以下,从在用于滤色器用途的有机溶剂中的溶解性的方面出发,优选为50以下。
作为R6中的烃基,例如可列举:碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、芳基、以及芳烷基或烷基取代芳基等这些的组合。
作为R6中的烃基,可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的通式(III)所示的结构单元中的R6相同。
另外,上述通式(III')中,作为A3'的二价连接基团,例如可列举与上述A1中的二价连接基团相同的连接基团。其中,从在用于滤色器用途的有机溶剂中的溶解性的方面出发,通式(III')中的A3'优选为包含-CONH-基或-COO-基的二价连接基团,更优选为-CONH-基或-COO-基。
上述通式(III')中,R7为碳数1~10的亚烷基,其中,从溶剂再溶解性的方面出发,优选为碳数2~8的亚烷基。
R8为碳数3~7的亚烷基,其中,从基材密合性的方面出发,优选为碳数3~5的亚烷基,进一步优选为碳数5的亚烷基。
R9为氢原子或烃基,作为上述R9中的烃基,可以与上述R6中的烃基相同。
上述通式(III')中的上述n表示酯链的重复单元数,且表示1以上的数,其中,从同时满足显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性的方面出发,优选为2以上,进一步优选为3以上。
另一方面,n的上限值为40以下,从在用于滤色器用途的有机溶剂中的溶解性的方面出发,优选为20以下。
上述聚合物链中,选自上述通式(III")所示的结构单元和下述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元可以为单独1种,也可以混合2种以上。
从基于氧原子的溶剂亲和性部的作用变得更显著的方面出发,优选在上述聚合物链中包含上述通式(III")所示的结构单元。
从水渍抑制效果的方面出发,优选在上述聚合物链中包含m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元。
其中,从水渍抑制效果提高,耐溶剂性提高,且显影残渣抑制效果提高的方面出发,更优选为在上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,组合含有选自m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种、与选自m"为3以上且10以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种,更进一步优选为组合含有选自m"为19以上且50以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种、与选自m"为3以上且8以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种。
在上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,含有选自m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种的情况下,关于m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元的合计比例,在将上述聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,从水渍抑制效果的方面出发,优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,更进一步优选为4质量%以上,另一方面,从溶剂再溶解性和水渍抑制效果的方面出发,优选为75质量%以下,更优选为65质量%以下,更进一步优选为50质量%以下。
在上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,组合含有选自m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种、与选自m"为3以上且10以下的上述通式(III")所示的结构单元中的至少一种的情况下,m"为3以上且10以下的上述通式(III")所示的结构单元的合计比例在将上述聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为20质量%以上。另一方面,从溶剂再溶解性的方面出发,上述聚合物链中,m"为3以上且10以下的上述通式(III")所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为80质量%以下,更优选为60质量%以下。
另外,上述聚合物链中,关于m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元、与m"为3以上且10以下的上述通式(III")所示的结构单元的混合比例,从显影残渣抑制效果提高的方面出发,在将m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元、与m"为3以上且10以下的上述通式(III")所示的结构单元的合计设为100质量份时,m"为19以上且80以下的上述通式(III")所示的结构单元的合计优选为3质量份以上,更优选为6质量份以上,且优选为80质量份以下,更优选为60质量份以下。
从同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性的方面出发,在将上述聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,选自上述通式(III")所示的结构单元和上述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元的合计比例优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,更进一步优选为4质量%以上。关于选自上述通式(III")所示的结构单元和上述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元的合计比例,从溶剂再溶解性的方面出发,在将上述聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为80质量%以下,更优选为70质量%以下,更进一步优选为60质量%以下。
从色材的分散性和分散稳定性的方面出发,优选在上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,还包含与上述通式(III")所示的结构单元和上述通式(III')所示的结构单元不同的下述通式(IV)所示的结构单元。
作为下述通式(IV)所示的结构单元,可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的上述通式(IV)相同。
[化学式16]
(通式(IV)中,R4"为氢原子或甲基,A4为二价连接基团,R10为氢原子或任选含有杂原子的烃基。)
上述聚合物链中,上述通式(IV)所示的结构单元可以为单独1种,也可以混合2种以上。
从色材的分散性和分散稳定性的方面出发,上述聚合物链中,上述通式(IV)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为25质量%以上,更优选为35质量%以上。另一方面,从同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性的方面出发,上述聚合物链中,上述通式(IV)所示的结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为99质量%以下,更优选为98质量%以下。
在上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,除上述通式(III")所示的结构单元、上述通式(III')所示的结构单元、上述通式(IV)所示的结构单元以外,也可以包含其他结构单元。
作为其他结构单元,可列举源自如下具有不饱和双键的单体的结构单元,该单体能与衍生上述通式(III")所示的结构单元的单体、衍生上述通式(III')所示的结构单元的单体、衍生上述通式(IV)所示的结构单元的单体进行共聚。
作为衍生其他结构单元的单体,例如可列举:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯类;苯基乙烯醚等乙烯基醚类等。
上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链中,从本发明的效果的方面出发,其他结构单元的合计比例在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,优选为30质量%以下,更优选为10质量%以下。
Polymer中的聚合物链的质均分子量Mw可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的质均分子量Mw相同。
另外,关于Polymer中的聚合物链,作为标准,对于组合使用的有机溶剂,23℃下的溶解度优选为20(g/100g溶剂)以上。
(接枝共聚物)
上述接枝共聚物中,优选以3~60质量%的比例包含上述通式(I)所示的结构单元,更优选为6~45质量%,进一步优选为9~30质量%。若接枝共聚物中的通式(I)所示的结构单元处于上述范围内,则接枝共聚物中的与色材的亲和性部的比例变得适当,且可以抑制对于有机溶剂的溶解性的下降,因此对于色材的吸附性变得良好,可获得优异的分散性和分散稳定性。
另一方面,上述接枝共聚物中,优选以40~97质量%的比例包含上述通式(II)所示的结构单元,更优选为55~94质量%,进一步优选为70~91质量%。若接枝共聚物中的通式(II)所示的结构单元处于上述范围内,则接枝共聚物中的溶剂亲和性部的比例变得适当,可以保持作为分散剂的充分的立体排斥效应,并且由于分散剂的溶剂亲和性部的比表面积变大,因此基于聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链中所含的氧原子的相互作用变得显著,可使显影时间的缩短化、耐溶剂性的提高的作用变得良好。
本发明第二实施方式中所使用的上述接枝共聚物可以在无损本发明的效果的范围内,除上述通式(I)所示的结构单元和上述通式(II)所示的结构单元以外,进一步包含其他结构单元。作为其他结构单元,可以适当选择能与衍生上述通式(I)所示的结构单元的含烯属不饱和双键的单体等共聚的含烯属不饱和双键的单体进行共聚,导入其他结构单元。
作为与上述通式(I)所示的结构单元共聚的其他结构单元,例如可列举:上述通式(IV)所示的结构单元;如在上述通式(II)所示的结构单元的聚合物链的结构单元中不包含选自上述通式(III")所示的结构单元和上述通式(III')所示的结构单元中的至少一种结构单元而包含上述通式(IV)所示的结构单元这样的、具有与上述通式(II)所示的结构单元不同的聚合物链的结构单元等。
需要说明的是,上述结构单元的含有比例在制造时根据合成接枝共聚物时的上述通式(I)所示的结构单元、上述通式(II)所示的结构单元以及上述通式(III")所示的结构单元、衍生上述通式(III')所示的结构单元等的单体的投入量而算出。
另外,关于上述接枝共聚物的质均分子量Mw,从分散性和分散稳定性的方面出发,优选为4000以上,更优选为6000以上,更进一步优选为8000以上。另一方面,从溶剂再溶解性的方面出发,优选为50000以下,更优选为30000以下。
另外,盐形成前的接枝共聚物的胺值并无特别限定,从色材分散性和分散稳定性的方面出发,作为下限,优选为40mgKOH/g以上,更优选为50mgKOH/g以上,更进一步优选为60mgKOH/g以上。另外,作为上限,优选为140mgKOH/g以下,更优选为130mgKOH/g以下,更进一步优选为120mgKOH/g以下。若为上述下限值以上,则分散稳定性更优异。另外,若为上述上限值以下,则与其他成分的相溶性优异,溶剂再溶解性变得良好。
从显影密合性和溶剂再溶解性变得良好的方面出发,盐形成前的接枝共聚物的酸值优选为18mgKOH/g以下,更优选为12mgKOH/g以下。另外,从进一步提高溶剂再溶解性和显影密合性的方面、分散稳定性的方面出发,盐形成前的接枝共聚物的酸值可以小于1mgKOH/g。另一方面,从显影残渣抑制效果的方面出发,优选为1mgKOH/g以上,更优选为2mgKOH/g以上。
(接枝共聚物的制造方法)
本发明第二实施方式中,作为上述接枝共聚物的制造方法,只要是能制造具有上述通式(I)所示的结构单元与上述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物的方法即可,并无特别限定。具体而言,例如可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的接枝共聚物的制造方法相同。
(选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种)
本发明第二实施方式中,从提高色材分散性的方面出发,分散剂也可以为上述接枝共聚物的上述通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分、与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐而成的盐型接枝共聚物。
作为上述有机酸化合物,其中,优选为下述通式(1)所示的化合物和下述通式(3)所示的化合物,作为上述卤代烃,其中,优选为下述通式(2)所示的化合物。即,作为上述选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种,可以优选地使用选自下述通式(1)~(3)中的1种以上的化合物。
选自下述通式(1)~(3)中的1种以上的化合物可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的选自上述通式(1)~(3)中的1种以上的化合物相同。
[化学式17]
(通式(1)中,Ra表示碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者-O-Re,Re表示碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者隔着碳数1~4的亚烷基的(甲基)丙烯酰基。通式(2)中,Rb、Rb'和Rb"分别独立地表示氢原子、酸性基团或其酯基、任选具有取代基的碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、任选具有取代基的乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者-O-Rf,Rf表示任选具有取代基的碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、任选具有取代基的乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者隔着碳数1~4的亚烷基的(甲基)丙烯酰基,X表示氯原子、溴原子或碘原子。通式(3)中,Rc和Rd分别独立地表示氢原子、羟基、碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者-O-Re,Re表示碳数1~20的直链、支链或环状的烷基、乙烯基、任选具有取代基的苯基或苄基、或者隔着碳数1~4的亚烷基的(甲基)丙烯酰基。其中,Rc和Rd的至少一个含有碳原子。)
盐型接枝共聚物中,关于选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种的含量,由于与通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位形成盐,因此优选相对于通式(I)所示的结构单元所具有的末端的氮部位,将选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种的合计设为0.01摩尔以上,更优选为设为0.05摩尔以上,进一步优选为设为0.1摩尔以上,特别优选为设为0.2摩尔以上。若为上述下限值以上,则容易获得通过盐形成所带来的色材分散性提高的效果。同样地,优选为设为1摩尔以下,更优选为设为0.8摩尔以下,进一步优选为设为0.7摩尔以下,特别优选为设为0.6摩尔以下。若为上述上限值以下,则可以使显影密合性、溶剂再溶解性变得优异。
需要说明的是,选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种可单独使用1种,也可组合2种以上。在组合2种以上的情况下,优选其合计的含量为上述范围内。
作为盐型接枝共聚物的制备方法,可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的盐型接枝共聚物的制备方法相同。
另外,所得的盐型接枝共聚物的胺值及其测定方法可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的盐型接枝共聚物的胺值及其测定方法相同。
另外,本发明第二实施方式中,分散剂的羟值可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的羟值相同。
进而,本发明第二实施方式中,分散剂中的接枝共聚物中的各结构单元的含有比例(摩尔%)的求法可以与上述本发明第一实施方式的分散剂中的接枝共聚物中的各结构单元的含有比例(摩尔%)的求法相同。
本发明第二实施方式中,作为分散剂,使用上述接枝共聚物和盐型接枝共聚物的至少一种,其含量根据使用的色材的种类,进而根据后述感光性着色树脂组合物中的固体成分浓度等而适当选定。
关于分散剂的含量,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量,优选以2质量%~30质量%进行配合,特别优选以3质量%~25质量%的比例进行配合。若为上述下限值以上,则色材的分散性和分散稳定性优异,感光性着色树脂组合物的保存稳定性更优异。另外,若为上述上限值以下,则显影性变得良好。尤其在形成色材浓度较高的着色层的情况下,关于分散剂的含量,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量优选以2质量%~25质量%、更优选以3质量%~20质量%的比例进行配合。
需要说明的是,本发明中,固体成分是除后述溶剂以外的全部物质,也包括溶解于溶剂中的单体等。
<本发明第二实施方式中所使用的光引发剂>
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中的光引发剂含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂。认为由于含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂,因此涂膜的固化性提高,由此在与上述特定分散剂的协同效应下,感光性着色树脂组合物的固化物的耐溶剂性变得良好。
(具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂)
本发明第二实施方式中所使用的具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂并无特别限定,从灵敏度提高的方面出发,可列举下述通式(a)所示的肟酯化合物。
[化学式18]
通式(a)
(通式(a)中,X1表示氢原子、碳数1~12的直链状或分支状的烷基、碳数3~20的环烷基、或苯基,上述烷基、环烷基和苯基可以分别被选自卤素原子、碳数1~6的烷氧基和苯基中的取代基取代。X2表示碳数1~12的直链状或分支状的烷基、或被环烷基取代的碳数1~20的烷基。X3分别独立地表示碳数1~12的直链状或分支状的烷基、碳数3~20的环烷基、芳基、杂芳基、碳数1~6的酯基、碳数1~6的烷氧基、硝基、羧基、或-CO-X4,上述烷基、环烷基、芳基、杂芳基、酯基和烷氧基分别可以被选自卤素原子、羟基、碳数1~6的烷氧基和苯基中的取代基取代。X4表示碳数1~12的直链状或分支状的烷基、碳数3~20的环烷基、芳基、杂芳基,上述烷基、环烷基、芳基、杂芳基分别可以被选自卤素原子、羟基、碳数1~6的烷氧基和苯基中的取代基取代。j表示0~1的整数,k表示0~5的整数。)
作为X1、X2、X3中的上述碳数1~12的直链状或分支状的烷基,例如可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基等。
作为X1、X3中的上述碳数3~20的环烷基,例如可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环十八烷基等。
作为X2中的上述环烷基,可以与上述碳数3~20的环烷基相同,优选为环戊基、环己基。
作为X2中的上述碳数1~20的烷基,除上述碳数1~12的直链状或分支状的烷基以外,可列举正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基等。
作为X3中的上述芳基,可列举碳数6~12的芳基,例如可列举苯基、萘基等。
作为X3中的上述杂芳基,可列举碳数4~10的杂芳基,例如可列举:呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基等。
作为X3中的上述碳数1~6的酯基(-COORa),可列举上述Ra为上述碳数1~6的烷基的情况。
作为X3中的上述碳数1~6的烷氧基,例如可列举:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基等。
作为X1、X3中的可对上述烷基、环烷基和苯基、以及芳基、杂芳基进行取代的卤素原子,可列举氟原子、氯原子、溴原子等。
作为X1、X3中的可对上述烷基、环烷基和苯基、以及芳基、杂芳基进行取代的碳数1~6的烷氧基,可与X3中的上述碳数1~6的烷氧基相同。
通式(a)中,作为X1,从灵敏度提高的方面出发,优选为碳数1~12的直链状或分支状的烷基、碳数3~20的环烷基、或苯基,优选为碳数1~10的烷基或苯基。
通式(a)中,作为X2,从溶剂溶解性、相溶性的方面出发,优选为碳数1~10的烷基或被环烷基取代的碳数1~16的烷基,更优选为碳数1~8的烷基或被碳数5~6的环烷基取代的碳数1~14的烷基。
j表示0~1的整数。
k表示0~5的整数。从溶剂溶解性、相溶性的方面出发,k可以为1以上,从显影性和亮度的方面出发,k优选为3以下、2以下、1以下。从显影性和亮度的方面出发,k可以为0,即不具有取代基。
本发明第二实施方式中,从显影残渣的抑制效果的方面出发,上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂优选为下述通式(A)所示的肟酯化合物。
[化学式19]
通式(A)
(通式(A)中,Z1、Z3、Z4和Z5分别独立地表示氢原子、碳数1~12的直链状或分支状的烷基、碳数3~20的环烷基、或苯基,上述烷基、环烷基和苯基分别可以被选自卤素原子、碳数1~6的烷氧基、以及苯基中的取代基取代。Z2表示被环烷基取代的碳数1~20的烷基。)
通式(A)中,Z1、Z3、Z4和Z5中的碳数1~12的直链状或分支状的烷基、以及碳数3~20的环烷基分别可以与上述通式(a)中已说明的相同。
另外,Z1、Z3、Z4和Z5中,作为可对上述烷基、环烷基和苯基进行取代的卤素原子和碳数1~6的烷氧基,分别可以与上述通式(a)中已说明的相同。
另外,Z2中,作为被环烷基取代的碳数1~20的烷基,可以与上述通式(a)中已说明的相同。
通式(A)中,作为Z1,从灵敏度提高的方面出发,优选为碳数1~6的烷基或苯基,更优选为甲基、乙基或苯基,更进一步优选为甲基。
另外,通式(A)中,作为Z3、Z4和Z5,从亮度的方面出发,优选为氢原子、甲基、乙基、正丙基或异丙基。
通式(A)中,作为Z2,从显影残渣抑制效果良好的方面出发,优选为被碳数5~6的环烷基取代的碳数1~14的烷基,进一步优选为被碳数5~6的环烷基取代的碳数1~10的烷基,更进一步优选为环己基甲基或环戊基甲基,特别优选为环己基甲基。
作为上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂,例如可列举:下述化学式(A-1)所示的肟酯化合物、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(o-苯甲酰肟)(例如IrgacureOXE01,BASF公司制造)、1,2-丙二酮,3-环戊基-1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(o-苯甲酰肟)(例如TR-PBG-305,常州强力电子新材料公司制造)、1,2-丙二酮,3-环戊基-1-[4-[(2-羟基乙氧基)苯硫基]苯基]-,2-(o-乙酰肟)、1-戊酮,1-[4-[4-(2-苯并呋喃基羰基)苯硫基]苯基]-4-甲基-,1-(o-乙酰肟)、作为市售品的TR-PBG-3057(常州强力电子新材料公司制造)、Adeka Arkles NCI-930(ADEKA公司制造)、Irgacure OXE04(BASF公司制造)等。
[化学式20]
化学式(A-1)
从显影残渣抑制效果良好的方面出发,优选选自上述化学式(A-1)所示的肟酯化合物、以及1,2-丙二酮,3-环戊基-1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(o-苯甲酰肟)中的至少一种,从耐溶剂性容易进一步提高的方面出发,上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂优选为上述化学式(A-1)所示的肟酯化合物。另外,从与本发明第二实施方式中所使用的上述特定分散剂中的聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链相对较短的分散剂组合时也由于协同效应而容易提高水渍抑制效果的方面出发,优选为上述化学式(A-1)所示的肟酯化合物。
具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂例如可以通过如下方式合成:参照日本专利特表2012-526185号公报,使用二苯硫醚或其衍生物,且根据使用的材料而适当选择溶剂、反应温度、反应时间、提纯方法等。另外,也可以适当获取市售品而使用。
(其他光引发剂)
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中的光引发剂含有具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂,从更良好地调整灵敏度的方面出发,也可以进一步含有与具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂不同的光引发剂。需要说明的是,在本发明的感光性着色树脂组合物中所使用的其他光引发剂中,除光聚合引发剂以外,包含被称为所谓增感剂的物质。
其中,从在着色层的图案化时,同时在着色层形成所期望的微孔时,微孔的截面形状变得良好的方面出发,本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中的光引发剂优选除了具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂以外,还含有选自α-氨基酮系光引发剂、具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、联咪唑系光引发剂、噻吨酮系光引发剂、以及二苯甲酮系光引发剂中的至少一种。即,在为了形成着色层而使用更高灵敏度的光引发剂的情况下,自由基产生后,自由基会移动至未曝光部,难以保持位于曝光部分的内部的未曝光部的形状,且难以形成未曝光部周边部而没有尺寸精度的劣化。选自α-氨基酮系光引发剂、具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、联咪唑系光引发剂、噻吨酮系光引发剂、以及二苯甲酮系光引发剂中的至少一种具有使涂膜中间至深部固化的性质,容易抑制仅涂膜表面固化。
因此,若除具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂以外,进一步组合含有选自α-氨基酮系光引发剂、具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、联咪唑系光引发剂、噻吨酮系光引发剂、以及二苯甲酮系光引发剂中的至少一种,则可以维持良好的灵敏度,并且平衡良好地使涂膜的表面至深部固化,从而可以控制微孔的截面形状,使微孔的截面形状的倾斜角(θ)(参照图5)变为小于90°、变得良好。
另外,若除具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂以外,进一步组合含有选自α-氨基酮系光引发剂、具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、联咪唑系光引发剂、噻吨酮系光引发剂、以及二苯甲酮系光引发剂中的至少一种,则可以良好地控制未曝光部的灵敏度,且显影残渣抑制效果变高。
作为α-氨基酮系光引发剂,例如可列举:2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮(例如Irgacure 907,BASF公司制造)、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(例如Irgacure 369,BASF公司制造)、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379EG,BASF公司制造)等。
作为α-氨基酮系光引发剂,可单独使用或组合使用2种以上,其中,从使微孔的截面形状良好的方面出发,更优选为2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮、以及2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮。
作为具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂,例如可列举:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰肟)(例如Irgacure OXE02,BASF公司制造)、甲酮,[8-[[(乙酰氧基)亚氨基][2-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯基]甲基]-11-(2-乙基己基)-11H-苯并[a]咔唑-5-基]-,(2,4,6-三甲基苯基)(例如Irgacure OXE-03,BASF制造)、乙酮,1-[9-乙基-6-(1,3-二氧戊环-4-(2-甲氧基苯氧基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)、甲酮,(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)[4-(2-甲氧基-1-甲基乙氧基-2-甲基苯基]-,o-乙酰肟、1-丙酮,3-环戊基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)(例如TR-PBG-304,常州强力电子新材料公司制造)、1-丙酮,3-环戊基-1-[2-(2-嘧啶基硫基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)、乙酮,2-环己基-1-[2-(2-嘧啶基氧基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)、乙酮,2-环己基-1-[2-(2-嘧啶基硫基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)、1-辛酮,1-[4-[3-[1-[(乙酰氧基)亚氨基]乙基]-6-[4-[(4,6-二甲基-2-嘧啶基)硫基]-2-甲基苯甲酰基]-9H-咔唑-9-基]苯基]-,1-(O-乙酰肟)(例如EXTA-9,UNION Chemical制造)、作为市售品的ADEKA OPT-N-1919(ADEKA公司制造)、Adeka Arkles NCI-831(ADEKA公司制造)等。
作为具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂,可单独使用或组合使用2种以上,其中,从灵敏度较高的方面出发,优选使用1-丙酮,3-环戊基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰肟)(例如TR-PBG-304,常州强力电子新材料公司制造)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰肟)(例如Irgacure OXE02,BASF公司制造)、或甲酮,(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)[4-(2-甲氧基-1-甲基乙氧基-2-甲基苯基]-,o-乙酰肟。
作为联咪唑系光引发剂,例如列举:2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2-溴苯基)-4,4',5,5'-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2-溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,4-二溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2,2'-双(2,4,6-三溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑等。
作为联咪唑系光引发剂,可单独使用或组合使用2种以上,其中,从使微孔的截面形状良好的方面出发,优选使用2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑。
作为噻吨酮系光引发剂,例如可列举:2,4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮等。
作为噻吨酮系光引发剂,可单独使用或组合使用2种以上,其中,从产生自由基的转变提高的方面出发,优选为使用2,4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮。
作为二苯甲酮系光引发剂,可列举:二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4'-甲基二苯硫醚、3,3'-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮等。
作为二苯甲酮系光引发剂,可单独使用或组合使用2种以上,其中,从使微孔的截面形状良好的方面出发,优选使用4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮。
关于本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中所使用的光引发剂的合计含量,只要无损本发明的效果,则并无特别限制,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量,优选为0.1质量%以上且12.0质量%以下,进一步优选为1.0质量%以上且8.0质量%以下的范围内。若该含量为上述下限值以上,则光固化充分进行,可以抑制曝光部分在显影时溶出,另一方面,若为上述上限值以下,则可以抑制所得的着色层的黄变所引起的亮度下降。
需要说明的是,固体成分是除溶剂以外的全部物质,也包括液状的多官能单体等。
在上述光引发剂含有上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂与上述其他光引发剂的情况下,从耐溶剂性提高、灵敏度的方面出发,上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂的含量相对于光引发剂的总量,优选为10质量%以上且98质量%以下,更优选为20质量%以上且95质量%以下,更进一步优选为30质量%以上且95质量%以下,从耐溶剂性提高、显影残渣抑制效果提高、以及微孔的截面形状提高的方面出发,特别优选为50质量%以上且90质量%以下。
<本发明第二实施方式中所使用的色材>
本发明第二实施方式中,色材只要在形成滤色器的着色层时能进行所期望的显色即可,并无特别限定,可以与本发明第一实施方式中已说明的色材相同。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中,色材的含量并无特别限定。关于色材的含量,从分散性和分散稳定性的方面出发,相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量,优选以3质量%~65质量%、更优选以4质量%~60质量%的比例进行配合。若为上述下限值以上,则将感光性着色树脂组合物涂布为特定膜厚(通常为1.0μm~5.0μm)时的着色层具有充分的色浓度。另外,若为上述上限值以下,则保存稳定性优异,且可以获得具有充分的硬度、与基板的密合性的着色层。尤其在形成色材浓度较高的着色层的情况下,关于色材的合计含量,优选以相对于感光性着色树脂组合物的固体成分总量为15质量%~65质量%、更优选为25质量%~60质量%的比例进行配合。
<本发明第二实施方式中所使用的碱可溶性树脂>
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中所使用的碱可溶性树脂具有酸性基团,可以从作为粘合剂树脂发挥作用且对用于图案形成时的碱性显影液为可溶性的树脂中适当选择使用。本发明第二实施方式中所使用的碱可溶性树脂及其含量可以与本发明第一实施方式中已说明的碱可溶性树脂及其含量相同。
<本发明第二实施方式中所使用的光聚合性化合物>
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中所使用的光聚合性化合物只要能通过上述光引发剂而聚合即可。本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中所使用的光聚合性化合物及其含量可以与本发明第一实施方式中已说明的光聚合性化合物及其含量相同。
<本发明第二实施方式中所使用的溶剂>
作为本发明第二实施方式中所使用的溶剂,只要是不与感光性着色树脂组合物中的各成分反应,且可以将它们溶解或分散的有机溶剂即可,并无特别限定。溶剂可以单独使用或组合使用2种以上。本发明第二实施方式中所使用的溶剂及其含量可以与本发明第一实施方式中已说明的溶剂及其含量相同。
作为本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中所使用的其他成分及它们的含量,可以与本发明第一实施方式中已说明的其他成分及它们的含量相同。
<本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的制造方法>
从提高对比度的方面出发,本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的制造方法优选为如下方法,即,含有色材、分散剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂、溶剂及根据需要使用的各种添加成分,且色材可通过分散剂均匀分散于溶剂中的方法,可以通过使用公知的混合方法进行混合从而制备。
作为该树脂组合物的制备方法,例如可列举以下方法:(1)首先,在溶剂中添加色材和分散剂从而制备色材分散液,并在该分散液中混合碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂及根据需要使用的各种添加成分的方法;(2)在溶剂中同时投入色材、分散剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂及根据需要使用的各种添加成分并进行混合的方法;(3)在溶剂中添加分散剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光引发剂及根据需要使用的各种添加成分并进行混合后,加入色材进行分散的方法;(4)在溶剂中添加色材、分散剂及碱可溶性树脂从而制备色材分散液,进一步在该分散液中添加碱可溶性树脂、溶剂、光聚合性化合物、光引发剂及根据需要使用的各种添加成分并进行混合的方法等。
这些方法中,从有效防止色材的凝聚,可使其均匀分散的方面出发,优选为上述(1)和(4)的方法。
制备色材分散液的方法可以从以往公知的分散方法中适当选择使用。例如可列举以下方法:(1)预先将分散剂混合于溶剂中并进行搅拌而制备分散剂溶液,其次根据需要混合有机酸化合物而使分散剂所具有的氨基与有机酸化合物形成盐。将其与色材和根据需要的其他成分混合,并使用公知的搅拌机或分散机进行分散的方法;(2)将分散剂混合于溶剂中并进行搅拌而制备分散剂溶液,其次,与色材和根据需要的有机酸化合物混合,进而根据需要混合其他成分,并使用公知的搅拌机或分散机进行分散的方法;(3)将分散剂混合于溶剂中并进行搅拌而制备分散剂溶液,其次混合色材和根据需要的其他成分,并使用公知的搅拌机或分散机进行分散液后,根据需要添加有机酸化合物的方法等。
作为用于进行分散处理的分散机,可列举:两根辊、三根辊等辊磨机;球磨机、振动球磨机等球磨机;涂料调节器;连续盘形珠磨机、连续环形珠磨机等珠磨机。作为珠磨机的优选分散条件,使用的珠径优选为0.03mm~2.00mm,更优选为0.10mm~1.0mm。
<本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的优选方式>
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中,从显影残渣的抑制效果的方面出发,优选上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂为上述通式(A)所示的肟酯化合物。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中,从显影残渣抑制效果良好的方面、耐溶剂性容易进一步提高的方面、以及与本发明第二实施方式中所使用的上述特定分散剂中的聚环氧乙烷链、聚环氧丙烷链或酯链相对较短的分散剂组合时也由于协同效应而容易提高水渍抑制效果的方面出发,优选上述具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂为上述化学式(A-1)所示的肟酯化合物。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中,从基于氧原子的溶剂亲和性部的作用变得更显著的方面出发,优选在上述分散剂中,上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中包含上述通式(III")所示的结构单元。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中,从水渍抑制效果的方面出发,优选在上述分散剂中,上述接枝共聚物的上述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中包含上述通式(III")所示的结构单元(其中,m"表示19以上且80以下的数。)。
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物中,从在着色层的图案化时,同时在着色层形成所期望的微孔时,微孔的截面形状变得良好的方面出发,优选上述光引发剂还含有选自α-氨基酮系光引发剂、具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、联咪唑系光引发剂、噻吨酮系光引发剂、以及二苯甲酮系光引发剂中的至少一种。
<用途>
本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物可同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性,因此可以特别合适地用于滤色器用途。
II-3.本发明第二实施方式的滤色器
本发明第二实施方式的滤色器是至少具备基板和设于该基板上的着色层的滤色器,且该着色层的至少一个为上述本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的固化物。
本发明第二实施方式的滤色器通过使该着色层的至少一个为上述本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的固化物,可以成为高对比度且生产性优异的滤色器。
本发明第二实施方式的滤色器只要具有作为上述本发明第二实施方式的感光性着色树脂组合物的固化物的着色层,则其他构成可以与上述本发明第一实施方式的滤色器中已说明的相同,因此省略此处的说明。
II-4.本发明第二实施方式的显示设备
本发明第二实施方式的液晶显示设备的特征在于具有上述本发明第二实施方式的滤色器。
本发明第二实施方式中,通过使用上述本发明第二实施方式的滤色器,可以提供高对比度且生产性优异的显示设备。
本发明第二实施方式的显示设备只要具备上述本发明第二实施方式的滤色器,则其他构成可以与上述本发明第一实施方式的显示设备中已说明的相同,因此省略此处的说明。
实施例
以下,示出实施例对本发明进行具体说明。并不通过这些记载来限制本发明。
盐形成前的嵌段共聚物的胺值、以及盐型嵌段共聚物的胺值按照上述本发明的说明书中记载的测定方法而求出。
盐形成前的嵌段共聚物的重均分子量(Mw)按照上述本发明的说明书中记载的测定方法,通过GPC(凝胶渗透色谱法)以标准聚苯乙烯换算值的形式求出。
实施例I系列:本发明第一实施方式
(合成例1:大单体A的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的反应器中,投入丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)70.0质量份,在氮气流下一边搅拌一边加温至温度90℃。花费1.5小时滴加衍生通式(III)所示的结构单元的、具有PEG(polyethylene glycol,聚乙二醇)链的单体(Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG 1005MA W,通式(III)中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m=22)1.0质量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)99.0质量份、巯基乙醇4.0质量份、PGMEA 30质量份、α,α'-偶氮二异丁腈(AIBN)1.0质量份的混合溶液,进而反应3小时。其次,停止氮气流,将该反应溶液冷却至80℃,添加Karenz MOI(昭和电工株式会社制造)8.74质量份、二月桂酸二辛基锡0.125g、对甲氧基苯酚0.125质量份和PGMEA 30质量份并搅拌3小时,由此获得大单体A的50%溶液。利用GPC(凝胶渗透色谱法),在N-甲基吡咯烷酮、添加有0.01摩尔/L溴化锂/聚苯乙烯标准的条件下对所得的大单体A进行确认,结果重均分子量(Mw)为4500,分子量分布(Mw/Mn)为1.6。
(合成例2~10:大单体B~K的制造)
合成例1的大单体A的制造中,作为单体,代替使用衍生通式(III)所示的结构单元的单体1.0质量份和MMA 99.0质量份,而如表1所示变更单体的种类和质量比的至少一者而使用,除此以外,与合成例1同样地制造大单体B~K。将所得的大单体的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表1。
(比较合成例1~3:大单体L~N的制造)
合成例1的大单体A的制造中,作为单体,代替使用衍生通式(III)所示的结构单元的单体1.0质量份与MMA 99.0质量份,而如表1所示变更单体的种类和质量比的至少一者而使用,除此以外,与合成例1同样地制造大单体L~N。将所得的大单体的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表1。
需要说明的是,表中的缩写如下所述。
具有PEG链的单体(m=30);日油制造,商品名:Blemmer PSE-1300,通式(III)中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为C18H37,m=30
具有PEG链的单体(m=45);Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG 2005MA W,通式(III)中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m=45
具有PEG链的单体(m=90);日油制造,商品名:Blemmer PME-4000,PEG链的重复数m=90
具有PEG链的单体(m=17);Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG 750MA W,PEG链的重复数m=17
具有PEG链的单体(m=9);日油制造,商品名:Blemmer PME-400,PEG链的重复数m=9
具有PEG链的单体(m=3);东京化成工业制造,商品名:三乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯,PEG链的重复数m=3
BMA;甲基丙烯酸正丁酯
2-EHMA;甲基丙烯酸2-乙基己酯
BzMA;甲基丙烯酸苄酯
(制造例1:接枝共聚物A的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的反应器中,投入PGMEA 63.1质量份,在氮气流下一边搅拌一边加温至温度85℃。花费1.5小时滴加合成例1的大单体A溶液141质量份(有效固体成分为70.5质量份)、甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(DMMA)29.5质量份、正十二硫醇1.24质量份、PGMEA 49.4质量份、AIBN 1.0质量份的混合溶液,加热搅拌3小时后,花费10分钟滴加AIBN 0.10质量份、PGMEA 6.0质量份的混合液,进而在该温度下熟化1小时,由此获得接枝共聚物A的35.0质量%溶液。所得的接枝共聚物A的GPC测定的结果,重均分子量(Mw)为10000。需要说明的是,胺值为105mgKOH/g。
(制造例2~9:接枝共聚物B~K的制造)
制造例1中,代替使用有效固体成分为70.5质量份的大单体A与29.5质量份的DMMA,而如表2所示变更大单体的种类和大单体与DMMA的质量比,除此以外,与制造例1同样地制造接枝共聚物B~K。将所得的接枝共聚物B~K的重均分子量(Mw)和改性前胺值示于表2。
(比较制造例1~4:接枝共聚物L~O的制造)
制造例1中,代替使用有效固体成分为70.5质量份的大单体A与29.5质量份的DMMA,而如表2所示变更大单体的种类和大单体与DMMA的质量比,除此以外,与制造例1同样地制造接枝共聚物L~O。将所得的接枝共聚物L~O的重均分子量(Mw)和改性前胺值示于表2。
需要说明的是,比较制造例4的接枝共聚物O的制造中,使用具有PEG链的单体(m=90)代替大单体A。该具有PEG链的单体(m=90)为日油制造,商品名:Blemmer PME-4000,PEG链的重复数m=90。
(制造例3':盐型接枝共聚物C的制造)
向接枝共聚物C溶液4.22质量份中,添加0.15质量份(相对于接枝共聚物C的DMMA单元为0.5当量)的作为盐形成成分的苯基膦酸(日产化学工业株式会社制造,“PPA”),在室温下搅拌1小时,由此制备盐型接枝共聚物C溶液。所得的盐型接枝共聚物C溶液通过PGMEA调整至固体成分成为35%。
(制造例6'、7'、8'、9'、10'和11'、比较制造例2'和3':盐型接枝共聚物F、G、H、I、J、K、M和N的制造)
制造例3'中,使用接枝共聚物F、G、H、I、J、K、M或N溶液代替接枝共聚物C溶液,且如表2所示变更盐形成剂的种类和量(相对于接枝共聚物C的DMMA单元的当量),除此以外,与制造例3'同样地分别制造盐型接枝共聚物F、G、H、I、J、K、M和N溶液。将盐型接枝共聚物的盐形成后胺值示于表2。
(比较制造例5:嵌段共聚物P的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的500mL圆底四口可分离式烧瓶中添加THF 250质量份、氯化锂0.6质量份,且充分地进行氮气置换。将反应烧瓶冷却至-60℃后,使用注射器注入丁基锂4.9质量份(15质量%己烷溶液)、二异丙基胺1.1质量份、异丁酸甲酯1.0质量份。使用添加用漏斗,花费60分钟滴加衍生B嵌段用单体的通式(III)所示的结构单元的、具有PEG链的单体(Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG1005MA W,通式(III)中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m=22)23.0质量份、MMA30.0质量份、BMA 22.0质量份。30分钟后,花费20分钟滴加作为A嵌段用单体的DMMA 25.0质量份。使之反应30分钟后,添加甲醇1.5质量份,使反应停止。使所得的嵌段共聚物THF溶液在己烷中进行再沉淀,通过过滤、真空干燥进行提纯,并利用PGMEA稀释成为固体成分35质量%的溶液而获得嵌段共聚物P溶液。利用GPC对如此获得的嵌段共聚物P进行确认,结果重均分子量Mw为15800。另外,胺值为89mgKOH/g。
将嵌段共聚物P的单体的组成、重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表1。将嵌段共聚物P的胺值示于表2。
(比较制造例6:盐型嵌段共聚物Q的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的500mL圆底四口可分离式烧瓶中添加THF 250质量份、氯化锂0.6质量份,且充分地进行氮气置换。将反应烧瓶冷却至-60℃后,使用注射器注入丁基锂4.9质量份(15质量%己烷溶液)、二异丙基胺1.1质量份、异丁酸甲酯1.0质量份。使用添加用漏斗,花费60分钟滴加衍生B嵌段用单体的通式(IIIa)所示的结构单元的、具有PEG链的单体(东京化成工业制造,商品名:三乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯,通式(IIIa)中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m=3)8.3质量份、MMA 18.8质量份、BMA 20.1质量份,2-EHMA 14.1质量份,BzMA 11.8质量份。30分钟后,花费20分钟滴加作为A嵌段用单体的DMMA 26.9质量份。使之反应30分钟后,添加甲醇1.5质量份,使反应停止。使所得的嵌段共聚物THF溶液于己烷中进行再沉淀,并通过过滤、真空干燥进行提纯。利用GPC对如此获得的嵌段共聚物进行确认,结果重均分子量Mw为4900。另外,胺值为81mgKOH/g。其次,利用PGMEA 10.0质量份将所得的嵌段共聚物8.0质量份稀释,添加苄基氯1.2质量份(相对于嵌段共聚物的DMMA单元为0.83当量),在80℃下搅拌4小时,由此制备盐型嵌段共聚物Q溶液。所得的盐型嵌段共聚物Q溶液通过PGMEA调整至固体成分成为35%。
将嵌段共聚物Q的单体的组成、重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表1。将嵌段共聚物Q的盐形成前胺值和盐型嵌段共聚物Q的盐形成后胺值示于表2。
(制备例1:碱可溶性树脂A的制备)
向聚合槽中添加300质量份的PGMEA,在氮气氛围下升温至100℃后,花费1.5小时连续滴加甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯(PhEMA)90质量份、MMA 54质量份、甲基丙烯酸(MAA)36质量份和PERBUTYL O(日油株式会公司制造)6质量份、链转移剂(正十二硫醇)2质量份。其后,保持100℃持续反应,在距上述主链形成用混合物的滴加结束2小时后添加对甲氧基苯酚0.1质量份作为聚合抑制剂,将聚合停止。
其次,一边吹送空气,一边添加甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)20质量份作为含环氧基的化合物,升温至110℃后,添加三乙基胺0.8质量份,在110℃下加成反应15小时,获得碱可溶性树脂A溶液(重均分子量(Mw)为8500,酸值为75mgKOH/g,固体成分为40质量%)。
需要说明的是,上述重均分子量的测定方法是将聚苯乙烯设为标准物质,将THF设为洗脱液,并利用Shodex GPC系统-21H(Shodex GPC System-21H)测定重均分子量。另外,酸值的测定方法基于JIS K 0070进行测定。
(实施例1)
(1)色材分散液G-1的制造
将作为分散剂的合成例1的接枝共聚物A 9.29质量份、作为色材的C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份、制备例1中获得的碱可溶性树脂A溶液14.63质量份、PGMEA 63.09质量份、粒径2.0mm的氧化锆珠100质量份加入至蛋黄酱瓶,利用涂料振荡机(浅田铁工株式会社制造)振荡1小时作为预破碎,其次取出粒径2.0mm的氧化锆珠,加入粒径0.1mm的氧化锆珠200质量份,同样地利用涂料振荡机进行4小时分散作为正式破碎,获得色材分散液G-1。
(2)感光性着色树脂组合物G-1的制造
添加上述(1)中获得的色材分散液G-1 9.77质量份、制备例1中获得的碱可溶性树脂A溶液0.28质量份、多官能单体(商品名ARONIX M-403,东亚合成株式会社制造)0.99质量份、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮(光引发剂:商品名Irgacure 907,BASFJapan株式会社制造)0.05质量份、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(光引发剂:商品名Irgacure 369,BASF Japan制造)0.05质量份、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基),2-(O-苯甲酰肟)](光引发剂:商品名Irgacure OXE01,BASF Japan株式会社制造)0.02质量份、氟系表面活性剂(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC株式会社制造)0.07质量份、PGMEA 8.73质量份,获得感光性着色树脂组合物G-1。
(实施例2~11)
(1)色材分散液G-2~G-11的制造
实施例1的(1)中,如表3所示分别使用(盐型)接枝共聚物B、C、D、E、F、G、H、I、J和K代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例1同样地制造色材分散液G-2~G-11。
(2)感光性着色树脂组合物G-2~G-11的制造
实施例1的(2)中,分别使用上述色材分散液G-2~G-11代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物G-2~G-11。
(比较例1~6)
(1)比较色材分散液G-1~G-6的制造
实施例1的(1)中,如表3所示分别使用(盐型)接枝共聚物L、M、N和O、以及嵌段共聚物P和Q代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例1同样地获得比较色材分散液G-1~G-6。
(2)比较用感光性着色树脂组合物G-1~G-6的制造
实施例1的(2)中,分别使用上述比较色材分散液G-1~G-6代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物G-1~G-6。
(实施例12)
(1)色材分散液G-12的制造
实施例1的(1)中,代替使用C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份作为色材,而使用C.I.颜料绿59(PG59)9.10质量份、C.I.颜料黄150(PY150)3.90质量份作为色材,除此以外,与实施例1同样地制造色材分散液G-12。
(2)感光性着色树脂组合物G-12的制造
实施例1的(2)中,使用上述色材分散液G-12代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物G-12。
(实施例13~22)
(1)色材分散液G-13~G-22的制造
实施例12的(1)中,如表4所示分别使用(盐型)接枝共聚物B、C、D、E、F、G、H、I、J和K代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例1同样地制造色材分散液G-13~G-22。
(2)感光性着色树脂组合物G-13~G-22的制造
实施例1的(2)中,分别使用上述色材分散液G-13~G-22代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物G-13~G-22。
(比较例7~12)
(1)比较色材分散液G-7~G-12的制造
实施例12的(1)中,如表4所示分别使用(盐型)接枝共聚物L、M、N和O、以及嵌段共聚物P和Q代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例1同样地获得比较色材分散液G-7~G-12。
(2)比较用感光性着色树脂组合物G-7~G-12的制造
实施例1的(2)中,分别使用上述比较色材分散液G-7~G-12代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物G-7~G-12。
(实施例23)
(1)色材分散液R-1的制造
实施例1的(1)中,代替使用C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份作为色材,而使用C.I.颜料红177(PR177)3.90质量份、C.I.颜料红291(PR291)9.10质量份作为色材,除此以外,与实施例1同样地制造色材分散液R-1。
(2)感光性着色树脂组合物R-1的制造
实施例1的(2)中,使用上述色材分散液R-1代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物R-1。
(实施例24~33)
(1)色材分散液R-2~R-11的制造
实施例23的(1)中,如表5所示分别使用(盐型)接枝共聚物B、C、D、E、F、G、H、I、J和K代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例23同样地制造色材分散液R-2~R-11。
(2)感光性着色树脂组合物R-2~R-11的制造
实施例1的(2)中,分别使用上述色材分散液R-2~R-11代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物R-2~R-11。
(比较例13~18)
(1)比较色材分散液R-1~R-6的制造
实施例23的(1)中,如表5所示分别使用(盐型)接枝共聚物L、M、N和O、以及嵌段共聚物P和Q代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例23同样地获得比较色材分散液R-1~R-6。
(2)比较用感光性着色树脂组合物R-1~R-6的制造
实施例1的(2)中,分别使用上述比较色材分散液R-1~R-6代替色材分散液G-1,除此以外,与实施例1的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物R-1~R-6。
(实施例34)
(1)色材分散液B-1的制造
实施例1的(1)中,代替使用C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份作为色材,而使用C.I.颜料蓝15:6(PB 15:6)11.70质量份、C.I.颜料紫23(PV23)1.30质量份作为色材,除此以外,与实施例1同样地制造色材分散液B-1。
(2)感光性着色树脂组合物B-1的制造
添加上述(1)中获得的色材分散液B-1 6.78质量份、制备例1中获得的碱可溶性树脂A溶液1.28质量份、多官能单体(商品名ARONIX M-403,东亚合成株式会社制造)1.20质量份、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮(光引发剂:商品名Irgacure 907,BASFJapan株式会社制造)0.08质量份、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(光引发剂:商品名Irgacure 369,BASF Japan制造)0.08质量份、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基),2-(O-苯甲酰肟)](光引发剂:商品名Irgacure OXE01,BASF Japan株式会社制造)0.04质量份、氟系表面活性剂(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC株式会社制造)0.07质量份、PGMEA 10.48质量份,获得感光性着色树脂组合物B-1。
(实施例35~44)
(1)色材分散液B-2~B-11的制造
实施例34的(1)中,如表6所示分别使用(盐型)接枝共聚物B、C、D、E、F、G、H、I、J和K代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例34同样地制造色材分散液B-2~B-11。
(2)感光性着色树脂组合物B-2~B-11的制造
实施例34的(2)中,分别使用上述色材分散液B-2~B-11代替色材分散液B-1,除此以外,与实施例34的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物B-2~B-11。
(比较例19~24)
(1)比较色材分散液B-1~B-6的制造
实施例34的(1)中,如表6所示分别使用(盐型)接枝共聚物L、M、N和O、以及嵌段共聚物P和Q代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例34同样地获得比较色材分散液B-1~B-6。
(2)比较用感光性着色树脂组合物B-1~B-6的制造
实施例34的(2)中,分别使用上述比较色材分散液B-1~B-6代替色材分散液B-1,除此以外,与实施例34的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物B-1~B-6。
[评价方法]
<水渍抑制评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”,厚度0.7mm且100mm×100mm)上后,使用加热板在60℃干燥3分钟,不隔着光掩膜使用超高压汞灯整面照射30mJ/cm2的紫外线,由此在玻璃基板上形成着色层。其次,将0.05wt%钾(KOH)作为显影液进行60秒喷淋显影后,用纯水进行清洗,由此进行显影处理,使清洗后的基板旋转10秒将水离心去除后,立即以如下方式测定纯水的接触角从而评价水渍。
纯水的接触角的测定是向上述刚将水离心去除后的着色层表面滴加纯水1.0μL的液滴,按照θ/2法计测液滴着落10秒后的静态接触角。测定装置使用协和界面科学公司制造的接触角计DM 500进行测定。
(评价基准)
A:接触角为70度以上
B:接触角为50度以上且小于70度
C:接触角为30度以上且小于50度
D:接触角小于30度
若水渍评价基准为A或B,则实用上可以使用,若评价结果为A,则效果更优异。
<显影残渣评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,在玻璃基板上形成着色层。对于形成有上述着色层的玻璃板,使用0.05质量%氢氧化钾水溶液作为碱性显影液进行60秒喷淋显影后用纯水进行清洗,由此进行显影处理。通过目视观察显影后的上述着色层的形成部后,利用含有乙醇的拭镜布(东丽公司制造,商品名Toraysee MK Clean Cloth)充分擦拭,以目视观察该拭镜布的着色程度。
(显影残渣评价基准)
A:通过目视未确认到显影残渣,拭镜布完全未着色
B:通过目视未确认到显影残渣,确认到拭镜布稍微着色
C:通过目视确认到少许显影残渣,确认到拭镜布着色
D:通过目视确认到显影残渣,确认到拭镜布着色
若显影残渣评价基准为A或B,则评价为显影残渣的产生受到充分抑制,实用上可以无问题地使用。
<显影时间评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,由此在玻璃基板上形成着色层。隔着光掩膜使用超高压汞灯对该着色层照射60mJ/cm2的紫外线。其后,对于形成有上述着色层的玻璃基板,使用0.05质量%氢氧化钾水溶液作为碱性显影液进行喷淋显影,测定直至上述着色层完全溶解,且形成有上述着色层的部位的玻璃面露出为止的时间作为显影时间。
<耐溶剂性(耐NMP性)评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,由此在玻璃基板上形成着色层。使用超高压汞灯对该着色层照射60mJ/cm2的紫外线。
其次,将该着色基板在230℃的洁净烘箱中进行30分钟后烘烤,制作着色基板。测定所得的着色基板的膜厚后,在NMP中浸渍30分钟,然后进行风干,再次测定膜厚。需要说明的是,膜厚测定使用了触针式阶梯膜厚计“P-15Tencor”(Instruments制造)。
(耐NMP性评价基准)
A:NMP浸渍前后的膜厚的变化率小于2%
B:NMP浸渍前后的膜厚的变化率为2%以上且小于5%
C:NMP浸渍前后的膜厚的变化率为5%以上且小于8%
D:NMP浸渍前后的膜厚的变化率为8%以上
<色材分散液的分散性稳定性评价>
针对实施例和比较例中获得的色材分散液,分别测定刚制备后与在25℃保存30天后的粘度,根据保存前后的粘度算出粘度变化率,评价粘度稳定性。粘度测定使用振动式粘度计测定25.0±0.5℃下的粘度。
(分散稳定性评价基准)
A:保存前后的粘度的变化率小于20%
B:保存前后的粘度的变化率为20%以上且小于40%
C:保存前后的粘度的变化率为40%以上且小于60%
D:保存前后的粘度的变化率为60%以上
其中,为相对于色材分散液的包含溶剂在内的合计质量,将色材设为13质量%时的值。
若评价结果为B,则色材分散液良好,若评价结果为A,则色材分散液的分散稳定性优异。
<光学性能评价、对比度评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的滤色器用感光性着色树脂组合物分别涂布于厚度0.7mm且100mm×100mm的玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,由此形成着色层。使用超高压汞灯对该着色层照射60mJ/cm2的紫外线。
其次,将该着色基板在230℃的洁净烘箱中进行30分钟后烘烤,使用壶阪电气制造的对比度测定装置CT-1B与Olympus制造的显微分光测定装置OSP-SP200测定所得的着色基板的对比度和色度(x,y)、亮度(Y)。
(对比度评价基准)
A:绿色超过7000,红色超过5000,蓝色超过6000
B:绿色超过5600且为7000以下,红色超过4000且为5000以下,蓝色超过4800且为6000以下
C:绿色为4200以上且5600以下,红色为3000以上且4000以下,蓝色为3600以上且4800以下
D:绿色小于4200,红色小于3000,蓝色小于3600
其中,分别为用C光源的实施例1~22和比较例1~12的绿色设为y=0.570,实施例23~33和比较例13~18的红色设为x=0.650,实施例34~44和比较例19~24的蓝色设为y=0.107时的值。
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[结果的总结]
通过本发明第一实施方式的实施例与比较例的比较可知,使用本发明第一实施方式中特定的接枝共聚物或盐型接枝共聚物的实施例1~44中,可获得同时满足显影残渣产生的抑制、显影时间的缩短化、水渍产生的抑制、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物。
相对于此,使用接枝共聚物的接枝链(聚合物链)中具有环氧乙烷链的重复单元数为90的过长支链的接枝共聚物L的比较例1、7、13、19的比较感光性着色树脂组合物的显影残渣产生的抑制效果不充分,进而分散稳定性和对比度变差。
使用接枝共聚物的接枝链(聚合物链)中具有环氧乙烷链的重复单元数为17的相对较短的支链的接枝共聚物M的比较例2、8、14、20的比较感光性着色树脂组合物的水渍产生的抑制效果不充分。
使用如以往技术的专利文献2中所公开的、接枝共聚物的接枝链(聚合物链)包含源自MMA和BMA的结构单元的接枝共聚物N的比较例3、9、15、21的比较感光性着色树脂组合物容易产生水渍,也容易产生显影残渣。
使用将环氧乙烷链的重复单元数为90的聚合物链设为接枝共聚物的接枝链(聚合物链)的接枝共聚物O的比较例4、10、16、22的比较感光性着色树脂组合物的水渍产生的抑制效果和显影残渣产生的抑制效果不充分,进而分散稳定性和对比度变差。
使用作为嵌段共聚物的结构单元而具有环氧乙烷链的重复单元数为22的聚合物链的嵌段共聚物P的比较例5、11、17、23的比较感光性着色树脂组合物的水渍产生的抑制效果不充分,进而未获得耐溶剂性的效果。
使用如以往技术的专利文献1中所公开的、作为嵌段共聚物的结构单元而包含环氧乙烷链的重复单元数为3的源自三乙二醇乙醚甲基丙烯酸酯的结构单元的嵌段共聚物Q的比较例6、12、18、24的比较感光性着色树脂组合物的水渍产生的抑制效果和显影残渣产生的抑制效果不充分,进而未获得耐溶剂性的效果。
实施例II系列:本发明第二实施方式
(合成例II-1:大单体II-A的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的反应器中,投入丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)70.0质量份,在氮气流下一边搅拌一边加温至温度90℃。花费1.5小时滴加衍生通式(III")所示的结构单元的、具有PEG链的单体(Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG 1005MA W,通式(III")中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m"=22)1.0质量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)99.0质量份、巯基乙醇4.0质量份、PGMEA 30质量份、α,α'-偶氮二异丁腈(AIBN)1.0质量份的混合溶液,进而反应3小时。其次,停止氮气流,将该反应溶液冷却至80℃,添加Karenz MOI(昭和电工株式会社制造)8.74质量份、二月桂酸二辛基锡0.125g、对甲氧基苯酚0.125质量份和PGMEA 30质量份并搅拌3小时,由此获得大单体A的50%溶液。利用GPC(凝胶渗透色谱法),在N-甲基吡咯烷酮、添加有0.01摩尔/L溴化锂/聚苯乙烯标准的条件下对所得的大单体A进行确认,结果重均分子量(Mw)为4500,分子量分布(Mw/Mn)为1.6。
(合成例II-2~II-10:大单体II-B~II-M的制造)
合成例II-1的大单体II-A的制造中,作为单体,代替使用衍生通式(III")所示的结构单元的单体1.0质量份和MMA 99.0质量份,而如表7所示变更单体的种类和质量比的至少一者而使用,除此以外,与合成例II-1同样地制造大单体II-B~II-M。将所得的大单体的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表7。
(合成例II-11:大单体II-N的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的反应器中,投入PGMEA 30.0质量份,在氮气流下一边搅拌一边加温至温度90℃。花费1.5小时滴加MMA25.0质量份、己内酯改性甲基丙烯酸羟乙酯(商品名;PLACCEL FM5,Daicel株式会社制造,己内酯链重复数n=5)(PCL-FM5)75.0质量份、巯基丙酸7.0质量份、AIBN 1.0质量份的混合溶液,进而反应3小时。冷却后,将该反应溶液用四氢呋喃(THF)200质量份进行稀释,并且用己烷3000质量份进行再沉淀,由此获得白色粉末106.0质量份。其次,向该白色粉末50.0质量份添加PGMEA50.0质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)3.7质量份、N,N-二甲基十二烷基胺0.15质量份和对甲氧基苯酚0.1质量份,一边进行空气鼓泡一边在110℃搅拌24小时。冷却后,将该反应溶液用己烷3000质量份进行再沉淀,由此获得52.0质量份的大单体II-N。
将所得的大单体的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表7。
(比较合成例II-1~II-2:大单体II-O~II-P的制造)
合成例II-1的大单体II-A的制造中,作为单体,代替使用衍生通式(III")所示的结构单元的单体1.0质量份和MMA 99.0质量份,而如表7所示变更单体的种类和质量比的至少一者而使用,除此以外,与合成例II-1同样地制造大单体II-O~II-P。将所得的大单体的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表7。
需要说明的是,表中的缩写如下所述。
具有PEG链的单体(m"=30);日油制造,商品名:Blemmer PSE-1300,通式(III")中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6はC18H37,m"=30
具有PEG链的单体(m"=45);Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG 2005MA W,通式(III")中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m"=45
具有PEG链的单体(m"=17);Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG 750MA W,PEG链的重复数m"=17
具有PEG链的单体(m"=9);日油制造,商品名:Blemmer PME-400,PEG链的重复数m"=9
具有PEG链的单体(m"=3);东京化成工业制造,商品名:三乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯,PEG链的重复数m"=3
具有PEG链的单体(m"=90);日油制造,商品名:Blemmer PME-4000,PEG链的重复数m"=90
BMA;甲基丙烯酸正丁酯
2-EHMA;甲基丙烯酸2-乙基己酯
BzMA;甲基丙烯酸苄酯
(制造例II-1:接枝共聚物II-A的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的反应器中,投入PGMEA 63.1质量份,在氮气流下一边搅拌一边加温至温度85℃。花费1.5小时滴加合成例II-1的大单体II-A溶液141质量份(有效固体成分为70.5质量份)、甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(DMMA)29.5质量份、正十二硫醇1.24质量份、PGMEA 49.4质量份、AIBN 1.0质量份的混合溶液,加热搅拌3小时后,花费10分钟滴加AIBN 0.10质量份、PGMEA 6.0质量份的混合液,进而在该温度下熟化1小时,由此获得接枝共聚物II-A的35.0质量%溶液。所得的接枝共聚物II-A的GPC测定的结果,重均分子量(Mw)为10000。需要说明的是,胺值为105mgKOH/g。
(制造例II-2~II-9:接枝共聚物II-B~II-N的制造)
制造例1中,代替使用有效固体成分为70.5质量份的大单体II-A和29.5质量份的DMMA,而如表8所示变更大单体的种类和大单体与DMMA的质量比,除此以外,与制造例II-1同样地制造接枝共聚物II-B~II-N。将所得的接枝共聚物II-B~II-N的重均分子量(Mw)和改性前胺值示于表8。
(比较制造例II-1~II-3:接枝共聚物II-O~II-Q的制造)
制造例II-1中,代替使用有效固体成分为70.5质量份的大单体II-A与29.5质量份的DMMA,而如表8所示变更大单体的种类和大单体与DMMA的质量比,除此以外,与制造例II-1同样地制造接枝共聚物II-O~II-P。将所得的接枝共聚物II-O~II-P的重均分子量(Mw)和改性前胺值示于表8。
需要说明的是,比较制造例II-3的接枝共聚物II-Q的制造中,使用具有PEG链的单体(m"=90)代替大单体II-A。该具有PEG链的单体(m"=90)为日油制造,商品名:BlemmerPME-4000,PEG链的重复数m"=90。
(制造例II-3':盐型接枝共聚物II-C的制造)
向接枝共聚物II-C溶液4.22质量份中,添加0.15质量份(相对于接枝共聚物II-C的DMMA单元为0.5当量)的作为盐形成成分的苯基膦酸(日产化学工业株式会社制造,“PPA”),在室温下搅拌1小时,由此制备盐型接枝共聚物II-C溶液。所得的盐型接枝共聚物II-C溶液通过PGMEA调整至固体成分成为35%。
(制造例II-6'、II-7'、II-8'、II-9'、II-10'、II-11'、II-12'、比较制造例II-2':盐型接枝共聚物II-F、II-G、II-H、II-I、II-J、II-K、II-L和II-P的制造)
制造例II-3'中,使用接枝共聚物II-F、II-G、II-H、II-I、II-J、II-K、II-L或II-P溶液代替接枝共聚物II-C溶液,且如表8所示变更盐形成剂的种类和量(相对于接枝共聚物II-C的DMMA单元的当量),除此以外,与制造例II-3'同样地分别制造盐型接枝共聚物II-F、II-G、II-H、II-I、II-J、II-K、II-L和II-P溶液。将盐型接枝共聚物的盐形成后胺值示于表8。
(比较制造例II-4:嵌段共聚物II-R的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的500mL圆底四口可分离式烧瓶中添加THF 250质量份、氯化锂0.6质量份,且充分地进行氮气置换。将反应烧瓶冷却至-60℃后,使用注射器注入丁基锂4.9质量份(15质量%己烷溶液)、二异丙基胺1.1质量份、异丁酸甲酯1.0质量份。使用添加用漏斗,花费60分钟滴加衍生B嵌段用单体的通式(III")所示的结构单元的、具有PEG链的单体(Evonik制造,商品名:VISIOMER MPEG1005MA W,通式(III")中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m"=22)23.0质量份、MMA30.0质量份、BMA 22.0质量份。30分钟后,花费20分钟滴加作为A嵌段用单体的DMMA 25.0质量份。使之反应30分钟后,添加甲醇1.5质量份,使反应停止。使所得的嵌段共聚物THF溶液在己烷中进行再沉淀,通过过滤、真空干燥进行提纯,并利用PGMEA稀释成为固体成分35质量%的溶液而获得嵌段共聚物II-R溶液。利用GPC对如此获得的嵌段共聚物II-R进行确认,结果重均分子量Mw为15800。另外,胺值为89mgKOH/g。
将嵌段共聚物II-R的单体的组成、重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表7。将嵌段共聚物II-R的胺值示于表8。
(比较制造例II-5:盐型嵌段共聚物II-S的制造)
向具备冷凝管、添加用漏斗、氮气用进气口、机械搅拌机、数字温度计的500mL圆底四口可分离式烧瓶中添加THF 250质量份、氯化锂0.6质量份,并充分地进行氮气置换。将反应烧瓶冷却至-60℃后,使用注射器注入丁基锂4.9质量份(15质量%己烷溶液)、二异丙基胺1.1质量份、异丁酸甲酯1.0质量份。使用添加用漏斗,花费60分钟滴加具有PEG链的单体(东京化成工业制造,商品名:三乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯,通式(III")中的R4为CH3,A3为COO,R5为亚乙基,R6为CH3,m"=3)8.3质量份、MMA 18.8质量份、BMA 20.1质量份、2-EHMA14.1质量份、BzMA 11.8质量份。30分钟后,花费20分钟滴加作为A嵌段用单体的DMMA 26.9质量份。使之反应30分钟后,添加甲醇1.5质量份,使反应停止。使所得的嵌段共聚物THF溶液在己烷中进行再沉淀,并通过过滤、真空干燥进行提纯。利用GPC对如此获得的嵌段共聚物进行确认,结果重均分子量Mw为4900。另外,胺值为81mgKOH/g。其次,用PGMEA 10.0质量份将所得的嵌段共聚物8.0质量份稀释,添加苄基氯1.2质量份(相对于嵌段共聚物的DMMA单元为0.83当量),在80℃下搅拌4小时,由此制备盐型嵌段共聚物II-S溶液。所得的盐型嵌段共聚物II-S溶液通过PGMEA调整至固体成分成为35%。
将嵌段共聚物II-S的单体的组成、重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)示于表7。将嵌段共聚物II-S的盐形成前胺值和盐型嵌段共聚物II-S的盐形成后胺值示于表8。
(制备例II-1:碱可溶性树脂II-A的制备)
向聚合槽中,添加300质量份的PGMEA,在氮气氛围下升温至100℃后,花费1.5小时连续滴加甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯(PhEMA)90质量份、MMA 54质量份、甲基丙烯酸(MAA)36质量份和PERBUTYL O(日油株式会公司制造)6质量份、链转移剂(正十二硫醇)2质量份。其后,保持100℃持续反应,在距上述主链形成用混合物的滴加结束2小时后添加对甲氧基苯酚0.1质量份作为聚合抑制剂,将聚合停止。
其次,一边吹送空气,一边添加甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)20质量份作为含环氧基的化合物,升温至110℃后,添加三乙基胺0.8质量份,在110℃下加成反应15小时,获得碱可溶性树脂II-A溶液(重均分子量(Mw)为8500,酸值为75mgKOH/g,固体成分为40质量%)。
需要说明的是,上述重均分子量的测定方法是将聚苯乙烯设为标准物质,将THF设为洗脱液,并利用Shodex GPC系统-21H(Shodex GPC System-21H)测定重均分子量。另外,酸值的测定方法基于JIS K 0070进行测定。
(实施例II-1)
(1)色材分散液II-G1的制造
将作为分散剂的制造例II-1的接枝共聚物II-A 9.29质量份、作为色材的C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份、制备例II-1中获得的碱可溶性树脂II-A溶液14.63质量份、PGMEA 63.09质量份、粒径2.0mm的氧化锆珠100质量份加入至蛋黄酱瓶,利用涂料振荡机(浅田铁工株式会社制造)振荡1小时作为预破碎,其次取出粒径2.0mm的氧化锆珠,加入粒径0.1mm的氧化锆珠200质量份,同样地利用涂料振荡机进行4小时分散作为正式破碎,获得色材分散液II-G1。
(2)感光性着色树脂组合物II-G1的制造
添加上述(1)中获得的色材分散液G-1 9.77质量份、制备例II-1中获得的碱可溶性树脂II-A溶液0.28质量份、多官能单体(商品名ARONIX M-403,东亚合成株式会社制造)0.99质量份、化学式(A-1)所示的肟酯化合物(具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂:WO2018/062105记载的化合物E)0.12质量份、氟系表面活性剂(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC株式会社制造)0.07质量份、PGMEA 8.73质量份,获得感光性着色树脂组合物II-G1。
(实施例II-2~II-8)
(1)色材分散液II-G2~II-G8的制造
实施例II-1的(1)中,如表9所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-B、II-C、II-D、II-E、II-F、II-G和II-H代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-1同样地制造色材分散液II-G2~II-G8。
(2)感光性着色树脂组合物II-G2~II-G8的制造
实施例II-1的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G2~II-G8代替色材分散液II-G1,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G2~II-G8。
(实施例II-9~II-10)
(1)色材分散液II-G9~II-G10的制造
与实施例II-8同样地制造色材分散液II-G9~II-G10。
(2)感光性着色树脂组合物II-G9~II-G10的制造
实施例II-1的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G9~II-G10代替色材分散液II-G1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表9所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G9~II-G10。
(比较例II-1~II-8)
(1)比较色材分散液II-G1~II-G8的制造
与实施例II-1同样地获得比较色材分散液II-G1~II-G8。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-G1~II-G8的制造
实施例II-1的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-G1~II-G8代替色材分散液II-G1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表9所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-G1~II-G8。
(实施例II-11~II-20)
(1)色材分散液II-G11~II-G20的制造
与实施例II-8同样地制造色材分散液II-G11~II-G20。
(2)感光性着色树脂组合物II-G11~II-G20的制造
实施例II-1的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G11~II-G20代替色材分散液II-G1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物0.12质量份而分别以表10所示的配合量使用表10所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G11~II-G20。
(实施例II-21~II-26)
(1)色材分散液II-G21~II-G26的制造
实施例II-1的(1)中,如表10所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-I、II-J、II-K、II-L、II-M和II-N代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-1同样地制造色材分散液II-G21~II-G26。
(2)感光性着色树脂组合物II-G21~II-G26的制造
实施例II-1的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G21~II-G26代替色材分散液II-G1,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G21~II-G26。
(比较例II-9~II-13)
(1)比较色材分散液II-G9~II-G13的制造
实施例II-1的(1)中,如表10所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-O、II-P和II-Q、以及嵌段共聚物II-R和II-S代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-1同样地获得比较色材分散液II-G9~II-G13。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-G9~II-G13的制造
实施例II-1的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-G9~II-G13代替色材分散液II-G1,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-G9~II-G13。
(实施例II-27)
(1)色材分散液II-G27的制造
实施例II-1的(1)中,代替使用C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份作为色材,而使用C.I.颜料绿59(PG59)9.10质量份、C.I.颜料黄150(PY150)3.90质量份作为色材,除此以外,与实施例II-1同样地制造色材分散液II-G27。
(2)感光性着色树脂组合物II-G27的制造
实施例II-1的(2)中,使用上述色材分散液II-G27代替色材分散液II-G1,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G27。
(实施例II-28~II-34)
(1)色材分散液II-G28~II-G34的制造
实施例II-27的(1)中,如表11所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-B、II-C、II-D、II-E、II-F、II-G和II-H代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-27同样地制造色材分散液II-G28~II-G34。
(2)感光性着色树脂组合物II-G28~II-G34的制造
实施例II-27的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G28~II-G34代替色材分散液II-G27,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G28~II-G34。
(实施例II-35~II-36)
(1)色材分散液II-G35~II-G36的制造
与实施例II-34同样地制造色材分散液II-G35~II-G36。
(2)感光性着色树脂组合物II-G35~II-G36的制造
实施例II-27的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G35~II-G36代替色材分散液II-G27,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表11所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-27的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G35~II-G36。
(比较例II-14~II-21)
(1)比较色材分散液II-G14~II-G21的制造
与实施例II-27同样地获得比较色材分散液II-G14~II-G21。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-G14~II-G21的制造
实施例II-27的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-G14~II-G21代替色材分散液II-G27,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表11所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-27的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-G14~II-G21。
(实施例II-37~II-46)
(1)色材分散液II-G37~II-G46的制造
与实施例II-34同样地制造色材分散液II-G37~II-G46。
(2)感光性着色树脂组合物II-G37~II-G46的制造
实施例II-27的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G37~II-G46代替色材分散液II-G27,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物0.12质量份而分别以表12所示的配合量使用表12所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-27的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G37~II-G46。
(实施例II-47~II-52)
(1)色材分散液II-G47~II-G52的制造
实施例II-27的(1)中,如表12所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-I、II-J、II-K、II-L、II-M和II-N代替接枝共聚物A,除此以外,与实施例II-27同样地制造色材分散液II-G47~II-G52。
(2)感光性着色树脂组合物II-G47~II-G52的制造
实施例II-27的(2)中,分别使用上述色材分散液II-G47~II-G52代替色材分散液II-G27,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-G47~II-G52。
(比较例II-22~II-26)
(1)比较色材分散液II-G22~II-G26的制造
实施例II-27的(1)中,如表12所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-O、II-P和II-Q、以及嵌段共聚物II-R和II-S代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-27同样地获得比较色材分散液II-G22~II-G26。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-G22~II-G26的制造
实施例II-27的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-G22~II-G26代替色材分散液II-G27,除此以外,与实施例II-27的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-G22~II-G26。
(实施例II-53)
(1)色材分散液II-R1的制造
实施例II-1的(1)中,代替使用C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份作为色材,而使用C.I.颜料红177(PR177)3.90质量份、C.I.颜料红291(PR291)9.10质量份作为色材,除此以外,与实施例II-1同样地制造色材分散液II-R1。
(2)感光性着色树脂组合物II-R1的制造
实施例II-1的(2)中,使用上述色材分散液II-R1代替色材分散液II-G1,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-R1。
(实施例II-54~II-60)
(1)色材分散液II-R2~II-R8的制造
实施例II-53的(1)中,如表13所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-B、II-C、II-D、II-E、II-F、II-G和II-H代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-53同样地制造色材分散液II-R2~II-R8。
(2)感光性着色树脂组合物II-R2~II-R8的制造
实施例II-53的(2)中,分别使用上述色材分散液II-R2~II-R8代替色材分散液II-R1,除此以外,与实施例II-53的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-R2~II-R8。
(实施例II-61~II-62)
(1)色材分散液II-R9~II-R10的制造
与实施例II-60同样地制造色材分散液II-R9~II-R10。
(2)感光性着色树脂组合物II-R9~II-R10的制造
实施例II-53的(2)中,分别使用上述色材分散液II-R9~II-R10代替色材分散液II-R1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表13所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-60的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-R9~II-R10。
(比较例II-27~II-34)
(1)比较色材分散液II-R1~II-R8的制造
与实施例II-53同样地获得比较色材分散液II-R1~II-R8。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-R1~II-R8的制造
实施例II-53的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-R1~II-R8代替色材分散液II-R1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表13所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-53的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-R1~II-R8。
(实施例II-63~II-72)
(1)色材分散液II-R11~II-R20的制造
与实施例II-60同样地制造色材分散液II-R11~II-R20。
(2)感光性着色树脂组合物II-R11~II-R20的制造
实施例II-53的(2)中,分别使用上述色材分散液II-R11~II-R20代替色材分散液II-R1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物0.12质量份而分别以表14所示的配合量使用表14所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-53的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-R11~II-R20。
(实施例II-73~II-78)
(1)色材分散液II-R21~II-R26的制造
实施例II-53的(1)中,如表14所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-I、II-J、II-K、II-L、II-M和II-N代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-53同样地制造色材分散液II-R21~II-R26。
(2)感光性着色树脂组合物II-R21~II-R26的制造
实施例II-53的(2)中,分别使用上述色材分散液II-R21~II-R26代替色材分散液II-R1,除此以外,与实施例II-53的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-R21~II-R26。
(比较例II-35~II-39)
(1)比较色材分散液II-R9~II-R13的制造
实施例II-53的(1)中,如表14所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-O、II-P和II-Q、以及嵌段共聚物II-R和II-S代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-53同样地获得比较色材分散液II-R9~II-R13。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-R9~II-R13的制造
实施例II-53的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-R9~II-R13代替色材分散液II-R1,除此以外,与实施例II-53的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-R9~II-R13。
(实施例II-79)
(1)色材分散液II-B1的制造
实施例II-1的(1)中,代替使用C.I.颜料绿58(PG58)9.10质量份、C.I.颜料黄138(PY138)3.90质量份作为色材,而使用C.I.颜料蓝15:6(PB15:6)11.70质量份、C.I.颜料紫23(PV23)1.30质量份作为色材,除此以外,与实施例II-1同样地制造色材分散液II-B1。
(2)感光性着色树脂组合物II-B1的制造
实施例II-1的(2)中,使用上述色材分散液II-B1代替色材分散液II-G1,除此以外,与实施例II-1的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-B1。
(实施例II-80~II-86)
(1)色材分散液II-B2~II-B8的制造
实施例II-79的(1)中,如表15所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-B、II-C、II-D、II-E、II-F、II-G和II-H代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-79同样地制造色材分散液II-B2~II-B8。
(2)感光性着色树脂组合物II-B2~II-B8的制造
实施例II-79的(2)中,分别使用上述色材分散液II-B2~II-B8代替色材分散液II-B1,除此以外,与实施例II-79的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-B2~II-B8。
(实施例II-87~II-88)
(1)色材分散液II-B9~II-B10的制造
与实施例II-86同样地制造色材分散液II-B9~II-B10。
(2)感光性着色树脂组合物II-B9~II-B10的制造
实施例II-79的(2)中,分别使用上述色材分散液II-B9~II-B10代替色材分散液II-B1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表15所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-79的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-B9~II-B10。
(比较例II-40~II-47)
(1)比较色材分散液II-B1~II-B8的制造
与实施例II-79同样地获得比较色材分散液II-B1~II-B8。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-B1~II-B8的制造
实施例II-79的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-B1~II-B8代替色材分散液II-B1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物而分别使用同量的表15所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-79的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-B1~II-B8。
(实施例II-89~II-98)
(1)色材分散液II-B11~II-B20的制造
与实施例II-86同样地制造色材分散液II-B11~II-B20。
(2)感光性着色树脂组合物II-B11~II-B20的制造
实施例II-79的(2)中,分别使用上述色材分散液II-B11~II-B20代替色材分散液II-B1,且代替化学式(A-1)所示的肟酯化合物0.12质量份而分别以表16所示的配合量使用表16所示的引发剂作为光引发剂,除此以外,与实施例II-79的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-B11~II-B20。
(实施例II-99~II-104)
(1)色材分散液II-B21~II-B26的制造
实施例II-79的(1)中,如表16所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-I、II-J、II-K、II-L、II-M和II-N代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-79同样地制造色材分散液II-B21~II-B26。
(2)感光性着色树脂组合物II-B21~II-B26的制造
实施例II-79的(2)中,分别使用上述色材分散液II-B21~II-B26代替色材分散液II-B1,除此以外,与实施例II-79的(2)同样地获得感光性着色树脂组合物II-B21~II-B26。
(比较例II-48~II-52)
(1)比较色材分散液II-B9~II-B13的制造
实施例II-79的(1)中,如表16所示分别使用(盐型)接枝共聚物II-O、II-P和II-Q、以及嵌段共聚物II-R和II-S代替接枝共聚物II-A,除此以外,与实施例II-79同样地获得比较色材分散液II-B9~II-B13。
(2)比较用感光性着色树脂组合物II-B9~II-B13的制造
实施例II-79的(2)中,分别使用上述比较色材分散液II-B9~II-B13代替色材分散液II-B1,除此以外,与实施例II-79的(2)同样地获得比较感光性着色树脂组合物II-B9~II-B13。
[评价方法]
<显影时间评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,由此在玻璃基板上形成着色层。隔着光掩膜使用超高压汞灯对该着色层照射60mJ/cm2的紫外线。其后,对于形成有上述着色层的玻璃基板,使用0.05质量%氢氧化钾水溶液作为碱性显影液进行喷淋显影,测定直至上述着色层完全溶解,且形成有上述着色层的部位的玻璃面露出为止的时间作为显影时间。
<耐溶剂性(耐NMP性)评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,由此在玻璃基板上形成着色层。使用超高压汞灯对该着色层照射60mJ/cm2的紫外线。
其次,将该着色基板在230℃的洁净烘箱中进行30分钟后烘烤,制作着色基板。测定所得的着色基板的膜厚后,在NMP中浸渍30分钟,其后进行风干,再次测定膜厚。需要说明的是,膜厚测定使用了触针式阶梯膜厚计“P-15Tencor”(Instruments制造)。
(耐NMP性评价基准)
AA:设为NMP浸渍时间60分钟的条件时的NMP浸渍前后的膜厚的变化率小于2%
A:NMP浸渍前后的膜厚的变化率小于2%
B:NMP浸渍前后的膜厚的变化率为2%以上且小于5%
C:NMP浸渍前后的膜厚的变化率为5%以上且小于8%
D:NMP浸渍前后的膜厚的变化率为8%以上
若评价结果为B,则耐NMP性良好,若评价结果为A、进而为AA,则耐NMP性优异。
<色材分散液的分散性稳定性评价>
针对实施例和比较例中获得的色材分散液,分别测定刚制备后与在25℃保存30天后的粘度,根据保存前后的粘度算出粘度变化率,评价粘度稳定性。粘度测定使用振动式粘度计测定25.0±0.5℃下的粘度。
(分散稳定性评价基准)
A:保存前后的粘度的变化率小于20%
B:保存前后的粘度的变化率为20%以上且小于40%
C:保存前后的粘度的变化率为40%以上且小于60%
D:保存前后的粘度的变化率为60%以上
其中,为相对于色材分散液的包含溶剂在内的合计质量,将色材设为13质量%时的值。
若评价结果为B,则色材分散液为良好,若评价结果为A,则色材分散液的分散稳定性优异。
<光学性能评价、对比度评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物分别涂布于厚度0.7mm且100mm×100mm的玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,由此形成着色层。使用超高压汞灯对该着色层照射60mJ/cm2的紫外线。
其次,将该着色基板在230℃的洁净烘箱中进行30分钟后烘烤,使用壶阪电气制造的对比度测定装置CT-1B与Olympus制造的显微分光测定装置OSP-SP200测定所得的着色基板的对比度和色度(x,y)、亮度(Y)。
(对比度评价基准)
A:绿色超过7000,红色超过5000,蓝色超过6000
B:绿色超过5600且为7000以下,红色超过4000且为5000以下,蓝色超过4800且为6000以下
C:绿色为4200以上且5600以下,红色为3000以上且4000以下,蓝色为3600以上且4800以下
D:绿色小于4200,红色小于3000,蓝色小于3600
其中,分别为用C光源的实施例II-1~II-52和比较例II-1~II-26的绿色设为y=0.570,实施例II-53~II-78和比较例II-27~II-39的红色设为x=0.650,实施例II-79~II-104和比较例II-40~II-52的蓝色设为y=0.107时的值。
<水渍抑制评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”,厚度0.7mm且100mm×100mm)上后,使用加热板在60℃干燥3分钟,不隔着光掩膜使用超高压汞灯整面照射30mJ/cm2的紫外线,由此在玻璃基板上形成着色层。其次,将0.05wt%钾(KOH)作为显影液进行60秒喷淋显影后,用纯水进行清洗,由此进行显影处理,使清洗后的基板旋转10秒将水离心去除后,立即以如下方式测定纯水的接触角从而评价水渍。
纯水的接触角的测定是向上述刚将水离心去除后的着色层表面滴加纯水1.0μL的液滴,按照θ/2法计测液滴着落10秒后的静态接触角。测定装置使用协和界面科学公司制造的接触角计DM 500进行测定。
(评价基准)
A:接触角为70度以上
B:接触角为50度以上且小于70度
C:接触角为30度以上且小于50度
D:接触角小于30度
若水渍评价基准为A或B,则实用上可以使用,若评价结果为A,则效果更优异。
<显影残渣评价>
使用旋转涂布机,将实施例和比较例中获得的感光性着色树脂组合物以在后烘烤后形成厚度2.0μm的着色层的膜厚,分别涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,在玻璃基板上形成着色层。对于形成有上述着色层的玻璃板,使用0.05质量%氢氧化钾水溶液作为碱性显影液进行60秒喷淋显影后用纯水进行清洗,由此进行显影处理。通过目视观察显影后的上述着色层的形成部后,利用含有乙醇的拭镜布(东丽公司制造,商品名Toraysee MK Clean Cloth)充分擦拭,以目视观察该拭镜布的着色程度。
(显影残渣评价基准)
AA:将利用加热板的干燥温度设为90℃而进行显影残渣的强制评价,通过目视未确认到显影残渣,拭镜布完全未着色
A:通过目视未确认到显影残渣,拭镜布完全未着色
B:通过目视未确认到显影残渣,确认到拭镜布稍微着色
C:通过目视确认到少许显影残渣,确认到拭镜布着色
D:通过目视确认到显影残渣,确认到拭镜布着色
若评价结果为B,则显影残渣抑制效果良好,若评价结果为A、进而为AA,则显影残渣抑制效果优异。
<微孔的截面形状>
使用旋转涂布机,将各实施例和各比较例中获得的感光性着色树脂组合物以固化涂膜的厚度成为3.0μm的方式涂布于玻璃基板(NH TECHNO GLASS株式会社制造,“NA35”)上后,使用加热板在80℃干燥3分钟,在玻璃基板上形成涂膜。对于该涂膜,隔着在开口尺寸90μm×300μm的独立细线内中央配置有20μm×20μm的铬掩膜的图案光掩膜(铬掩膜),使用超高压汞灯以40mJ/cm2的紫外线进行曝光,由此在玻璃基板上形成曝光后涂膜。其次,将0.05wt%氢氧化钾水溶液作为显影液进行旋转显影,在接触显影液60秒后用纯水进行清洗,由此进行显影处理,获得具有微孔的独立细线图案状的涂膜。其后,用230℃的洁净烘箱后烘烤25分钟,由此形成具有微孔的独立细线图案状的着色层。针对所得的着色层进行下述评价。
利用扫描电子显微镜(岛津制作所株式会社制造,super scan model 220,倍率10000倍)观察上述微孔的着色层的厚度方向截面形状,通过下述评价基准对微孔的截面形状的倾斜角(θ)(参照图5)进行评价。
[微孔的截面形状]
A:倾斜角(θ)为15度以上且60度以下
B:倾斜角(θ)大于60度且为90度以下
C:倾斜角(θ)大于90度
需要说明的是,在表9~表16中,引发剂1~3为具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂,其他引发剂1~8为与具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂不同的引发剂,分别如下所述。
引发剂1:化学式(A-1)所示的肟酯化合物(WO2018/062105记载的化合物E)
引发剂2:3-环戊基-1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(o-苯甲酰肟)(商品名TR-PBG-305,常州强力电子新材料公司制造)
引发剂3:1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(o-苯甲酰肟)(商品名IrgacureOXE01,BASF公司制造)
其他引发剂1:α-氨基酮系光引发剂,2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮(商品名Irgacure 907,BASF公司制造)
其他引发剂2:α-氨基酮系光引发剂,2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(商品名Irgacure 369,BASF公司制造)
其他引发剂3:具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂,乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰肟)(商品名Irgacure OXE02,BASF公司制造)
其他引发剂4:具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂,1-丙酮,3-环戊基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(o-乙酰肟)(商品名TR-PBG-304,常州强力电子新材料公司制造)
其他引发剂5:具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂,商品名Adeka Arkles NCI-831,ADEKA公司制造
其他引发剂6:联咪唑系光引发剂,2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑(黑金化成公司制造)
其他引发剂7:噻吨酮系光引发剂,2,4-二乙基噻吨酮(商品名DOUBLECURE DETX,Double Bond Chemical制造)
其他引发剂8:二苯甲酮系光引发剂,4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮(商品名Hicure ABP,川口药品公司制造)
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[结果的总结]
通过实施例II系列的实施例与比较例的比较可知,组合使用本发明第二实施方式中特定的接枝共聚物或盐型接枝共聚物与具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂的实施例II-1~II-104中,获得同时满足分散稳定性、高对比度化、显影时间的缩短化、以及优异的耐溶剂性的感光性着色树脂组合物。
相对于此,可知在本发明第二实施方式中特定的接枝共聚物或盐型接枝共聚物中组合使用与具有二苯硫醚骨架的肟酯系光引发剂不同的光引发剂的比较例II-1~II-8、II-14~II-21、II-27~II-34及II-40~II-47中,耐溶剂性变差。
另外,使用接枝共聚物的接枝链(聚合物链)中包含环氧乙烷链的重复单元数为90的过长支链的接枝共聚物II-O的比较例II-9、II-22、II-35和II-48的比较感光性着色树脂组合物的分散稳定性和对比度变差。
使用如以往技术的专利文献2中所公开的、接枝共聚物的接枝链(聚合物链)包含源自MMA和BMA的结构单元的接枝共聚物II-P的比较例II-10、II-23、II-36、II-49的比较感光性着色树脂组合物的耐溶剂性变差,显影时间也变长。
使用将环氧乙烷链的重复单元数为90的聚合物链设为接枝共聚物的接枝链(聚合物链)的接枝共聚物II-Q的比较例II-11、II-24、II-37、II-50的比较感光性着色树脂组合物的分散稳定性和对比度变差。
使用作为嵌段共聚物的结构单元而具有环氧乙烷链的重复单元数为22的聚合物链的嵌段共聚物II-R的比较例II-12、II-25、II-38、II-51的比较感光性着色树脂组合物未获得耐溶剂性的效果。
使用如以往技术的专利文献1中所公开的、作为嵌段共聚物的结构单元而包含环氧乙烷链的重复单元数为3的源自三乙二醇乙醚甲基丙烯酸酯的结构单元的嵌段共聚物II-S的比较例II-13、II-26、II-39、II-52的比较感光性着色树脂组合物未获得耐溶剂性的效果,显影时间也较长,进而分散稳定性变差。
本发明第二实施方式的实施例中,若接枝共聚物的接枝链(聚合物链)中环氧乙烷链的重复单元数m"=19以上等大于一定程度以上,则水渍产生的抑制效果提高。
另外,本发明第二实施方式的实施例中,若接枝共聚物的接枝链(聚合物链)中组合含有环氧乙烷链的重复单元数m"=19以上等大于一定程度以上的结构单元与m"为3以上且10以下等小于一定程度以上的结构单元,则耐溶剂性提高,且显影残渣抑制效果提高。
另外,本发明第二实施方式的实施例中,若在二苯硫醚系肟酯引发剂中进一步组合含有选自α-氨基酮系光引发剂、具有咔唑骨架的肟酯系光引发剂、联咪唑系光引发剂、噻吨酮系光引发剂、以及二苯甲酮系光引发剂中的至少一种作为光引发剂,则显影残渣抑制效果提高,且微孔的截面形状提高。
附图标记说明
1:基板
2:遮光部
3:着色层
10:滤色器
20:对置基板
30:液晶层
40:液晶显示设备
50:有机保护层
60:无机氧化膜
71:透明阳极
72:空穴注入层
73:空穴传输层
74:发光层
75:电子注入层
76:阴极
80:有机发光体
100:有机发光显示设备
110:接枝共聚物
112:主链部分
121:通式(I)所示的结构单元
122:通式(II)所示的结构单元
123:选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种
124:接枝的聚合物链
125:通式(III)所示的结构单元
126:具有特定重复数的聚环氧乙烷链或聚环氧丙烷链
201:基板
203:着色层
205:微孔。
Claims (10)
1.一种色材分散液,其含有色材、分散剂和溶剂,
所述分散剂是以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物,
通式(I)中,R1表示氢原子或甲基,A1表示二价连接基团,R2和R3分别独立地表示氢原子或烃基,R2和R3任选相互键合而形成环结构;
通式(II)中,R1'表示氢原子或甲基,A2表示直接键合或二价连接基团,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含下述通式(III)所示的结构单元,
通式(III)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m表示19以上且80以下的数。
2.根据权利要求1所述的色材分散液,其中,所述接枝共聚物的所述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,包含所述通式(III)所示的结构单元和与所述通式(III)所示的结构单元不同的下述通式(IV)所示的结构单元,且在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,所述通式(III)所示的结构单元的合计比例为1质量%以上且75质量%以下,
通式(IV)中,R4"为氢原子或甲基,A4为二价连接基团,R10表示氢原子、烃基、所述烃基的碳链中进一步包含-CO-、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-OCO-NH-、-NH-COO-、-NH-CO-NH-、-NH-O-、或-O-NH-的连接基团而得到的基团,该烃基和该包含上述连接基团而得到的基团任选进一步具有如下取代基:卤素原子、羟基、羧基、烷氧基、硝基、氰基、环氧基、异氰酸酯基、硫醇基。
3.根据权利要求1或2所述的色材分散液,其中,所述接枝共聚物的所述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,还包含下述通式(IIIa)所示的结构单元,
通式(IIIa)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m'表示10以下的数。
4.一种分散剂,其是以下两种接枝共聚物的至少一种:具有下述通式(I)所示的结构单元与下述通式(II)所示的结构单元的接枝共聚物、以及该接枝共聚物的该通式(I)所示的结构单元所具有的氮部位的至少一部分与选自有机酸化合物和卤代烃中的至少一种形成了盐的盐型接枝共聚物,
通式(I)中,R1表示氢原子或甲基,A1表示二价连接基团,R2和R3分别独立地表示氢原子或烃基,R2和R3任选相互键合而形成环结构;
通式(II)中,R1'表示氢原子或甲基,A2表示直接键合或二价连接基团,Polymer表示聚合物链,该聚合物链的结构单元中包含下述通式(III)所示的结构单元,
通式(III)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m表示19以上且80以下的数。
5.根据权利要求4所述的分散剂,其中,所述接枝共聚物的所述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,包含所述通式(III)所示的结构单元和与所述通式(III)所示的结构单元不同的下述通式(IV)所示的结构单元,且在将该聚合物链的全部结构单元设为100质量%时,所述通式(III)所示的结构单元的合计比例为1质量%以上且75质量%以下,
通式(IV)中,R4"为氢原子或甲基,A4为二价连接基团,R10表示氢原子、烃基、所述烃基的碳链中进一步包含-CO-、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-OCO-NH-、-NH-COO-、-NH-CO-NH-、-NH-O-、或-O-NH-的连接基团而得到的基团,该烃基和该包含上述连接基团而得到的基团任选进一步具有如下取代基:卤素原子、羟基、羧基、烷氧基、硝基、氰基、环氧基、异氰酸酯基、硫醇基。
6.根据权利要求4或5所述的分散剂,其中,所述接枝共聚物的所述通式(II)所示的结构单元中的聚合物链的结构单元中,还包含下述通式(IIIa)所示的结构单元,
通式(IIIa)中,R4为氢原子或甲基,A3为二价连接基团,R5为亚乙基或亚丙基,R6为氢原子或烃基,m'表示10以下的数。
7.一种感光性着色树脂组合物,其含有根据权利要求4至6中任一项所述的分散剂、色材、碱可溶性树脂、多官能单体、光引发剂和溶剂。
8.一种固化物,其是权利要求7所述的感光性着色树脂组合物的固化物。
9.一种滤色器,其至少具备基板和设于该基板上的着色层,且该着色层的至少一个为权利要求8所述的感光性着色树脂组合物的固化物。
10.一种显示设备,其具有权利要求9所述的滤色器。
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