JP2010520508A - カラーフィルタ中で使用するためのカチオン性着色剤を含む表面変性されたナノ粒子 - Google Patents

カラーフィルタ中で使用するためのカチオン性着色剤を含む表面変性されたナノ粒子 Download PDF

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Abstract

ナノ粒子表面にカチオン性着色剤が共有結合されている表面変性されたナノ粒子を含むカラーフィルタ、カラーフィルタ製造用の重合可能な混合物、表面変性されたナノ粒子並びにその使用。

Description

本発明は、表面変性されたナノ粒子を含むカラーフィルタ、カラーフィルタを製造するための重合可能な混合物、表面変性されたナノ粒子及び該ナノ粒子をカラーフィルタを製造するために用いる使用に関する。
C.I.ピグメントブルー1(N−[4−[[4−(ジエチルアミノ)フェニル][4−(エチルアミノ)−1−ナフタレニル]メチレン]−2,5−シクロヘキサジエン−1−イリデン]−N−エチル−エタンアンモニウム,モリブデート タングステート ホスフェート;もしくはホスホ−タングスト−モリブデン酸塩;Ultra Blue B;Victoria Pure Blue B;Fast blue lake BO)は、カラーフィルタ用途で使用するための完全な光学的特性を有する。しかしながら、この顔料と多くの他の顔料の熱安定性及び光安定性は、カラーフィルタで使用するためには到底低すぎる。
シリカ中に導入された染料がより安定となることは文献(例えばNakazumi他(1995)Journal of the Society of Dyers and Colorists,111,150−153を参照)から公知である。これは、部分的に、シリカの硬質構造のため該染料は移動もしくは屈曲できず、従って殆ど反応性でないという事実によって説明される。これらの染料は、しばしば、その吸収スペクトルの小さいシフトと拡大を示す。Nakazumi他(1995)は、もっぱら、一定のトリアリールメタン染料を、(ゾル・ゲル法により製造)シリカ中での分散性染料として使用している。
WO2006/125736号A1は、SiO2、Al23の官能化されたナノ粒子もしくは混合型粒子であって、1つの結合基を介して、その表面上に共有結合されたカチオン性染料、フタロシアニン染料もしくは蛍光染料の基を含む粒子並びにそれらの粒子を、有機材料、特に合成ポリマーもしくは塗料のために用いる使用を開示している。
カラーフィルタは、一般に、ガラスなどの透明基板もしくはシリコン及び金属などの反射性基板上に、赤色と、緑色と、青色の3種の着色組成物で微細な着色パターンを形成することによって作成される。従来、染料は、これらの着色組成物で使用されていた。しかしながら、優れた光堅牢性及び熱堅牢性を有する顔料、特に有機顔料は、前記染料の代わりにしばしば使用されるようになってきた。それというのも、それらの染料は、着色特性では優れているものの、光堅牢性及び熱堅牢性において制限を有するからである。
改善された特性、特に改善された熱安定性、光安定性及び/又は物理安定性を有するカラーフィルタ材料は引き続き要求されている。
表面変性されたナノ粒子であって、該ナノ粒子の表面に、カチオン性着色剤、特にトリアリールカルボニウム色素及び顔料が共有結合されたナノ粒子がカラーフィルタのために特に有用であることが判明した。
従って、本発明の第一の実施態様は、表面変性されたナノ粒子であって、該ナノ粒子の表面に、カチオン性着色剤が共有結合されたナノ粒子(=着色ナノ粒子)に関する。
好ましいカチオン性着色剤は、それらに制限されないが、
(i)ジ(トリ)−アリール(ヘテロ)色素、好ましくはトリアリールメタン、ヘテロアリールジアリールメタン、ジヘテロアリールアリールメタン、キサンテン及びチオキサンテン染料((チオ)キサンチリウム染料)からなる群から選択される色素、及び/又は
(ii)トリ−アリール(ヘテロ)−カルボニウム顔料
を含む。
特に、カラーインデックス名 アシッドブルー1、アシッドブルー7、アシッドブルー9、アシッドブルー22、アシッドブルー93、アシッドブルー147、アシッドグリーン5、アシッドバイオレット19、アシッドバイオレット49、ベーシックブルー7、ベーシックブルー20、ベーシックブルー26、ベーシックグリーン4、ベーシックレッド9、ベーシックバイオレット2、ベーシックバイオレット3、ベーシックバイオレット4、ベーシックバイオレット14、モーダントブルー1、モーダントブルー3、モーダントバイオレット39、ソルベントブルー3、ソルベントレッド41及びソルベントバイオレット9からなる群から選択されるトリアリールメタン染料が、本発明による表面変性されたナノ粒子のカチオン性着色剤として好ましい。
特に好ましいのは、カチオン性着色剤が
Figure 2010520508
から誘導されるものである表面変性されたナノ粒子である。
本発明による表面変性されたナノ粒子の他の好適なカチオン性着色剤は、トリアリールカルボニウム顔料、好ましくはカラーインデックス名 P.ブルー18、P.ブルー19、P.ブルー56、P.ブルー61、P.バイオレット3、P.バイオレット27、P.バイオレット39、P.ブルー1、P.ブルー2、P.ブルー9、P.ブルー10、P.ブルー14、P.ブルー62、P.グリーン1、P.グリーン4、P.グリーン45、P.レッド81、P.レッド81:1、P.レッド81:x、P.レッド81:y、P.レッド81:2、P.レッド81:3、P.レッド81:4、P.レッド169、P.バイオレット1、P.バイオレット1:x及びP.バイオレット2からなる群から選択される顔料である。
本発明の好ましい一実施態様は、着色ナノ粒子であって、該ナノ粒子の表面に、光安定剤、好ましくはUV吸収剤も共有結合されている粒子を含むカラーフィルタに関する。
上述の光安定剤は、好ましくは、ヒンダード・アミン型光安定剤(HALS)、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類及びヒドロキシフェニルトリアジン類からなる群から選択される。
例えば2−[2−ヒドロキシ−3,5−ジ−(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−アミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−(ω−ヒドロキシ−オクタ(エチレンオキシ)カルボニル)エチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−(2−オクチルオキシカルボニルエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、4,4′−ジオクチルオキシオキサアニリド、2,2′−ジオクチルオキシ−5,5′−ジ−t−ブチルオキサアニリド、2,2′−ジドデシルオキシ−5,5′−ジ−t−ブチルオキサアニリド、2−エトキシ−2′−エチルオキサアニリド、2,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−4−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル−s−トリアジン、2,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−4−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−s−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)−6−(4−クロロフェニル)−s−トリアジン、2,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−4−[2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロパンオキシ)フェニル]−s−トリアジン及び2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノンからなる群から選択されるUV吸収剤部は、前記の光安定剤として使用することができる。
本発明のもう一つの好ましい実施態様は、着色ナノ粒子であって、該ナノ粒子の表面に、光安定剤に加えてもしくは光安定剤無くして、分散剤が共有結合されているナノ粒子を含むカラーフィルタに関する。
本願で用いられる分散剤としては、1もしくは複数のアニオン性もしくはカチオン性の分散剤又はそれらのブレンドを含んでよい。
アニオン性分散剤の例は、水溶性の塩、特に8個以上の炭素原子(例えば8〜22個の炭素原子)の高級脂肪族炭化水素基を含む硫酸エステルもしくはスルホネートのアルカリ金属塩、例えば高級アルコールのナトリウムもしくはカリウムスルフェート(例えばココアルコールなどのアルカノールのスルフェートもしくは他の高級アルコールのスルフェート、例えば高級アルキルフェノールエチレンオキシドエーテルスルフェートもしくは高級脂肪酸ものグリセリドスルフェートもしくはエトキシ化高級脂肪アルコールスルフェート)、高級スルホン酸(例えばC8〜C22−アルキルベンゼンスルホン酸、例えばペンタデシルベンゼンスルホン酸もしくは、例えばココヤシ油脂肪酸などの8〜22個の炭素原子を有する高級脂肪酸のイソチオネートエステル)のナトリウムもしくはカリウム塩又は(複素)環式チオール、2−メルカプト−1−メチルイミダゾリドのアルカリ金属塩である。ナトリウムアルキルアリールスルホネートが好ましい。
有機ホスホネートは、また分散剤として適している。好ましいのは、一般式(I)
Figure 2010520508
[式中、
Aは、モノヒドロキシル残基であり;
Bは、モノヒドロキシ、ジヒドロキシ、トリヒドロキシもしくはポリヒドロキシのジカルボン酸、トリカルボン酸もしくは多カルボン酸残基であって、ヒドロキシ基を介してリン酸に結合され、かつカルボン酸基の1つを介してモノヒドロキシル残基[A]に結合された残基であり、残りの1もしくは複数のカルボン酸基は、遊離であるか、もしくは更なるモノヒドロキシル残基[A]とエステル化され、分岐したエステルとなり;
nは、1もしくは2であり;
mは、1、2、3もしくは4である]のリン酸エステル及びそれらの塩である。
[B]に関しては、少なくとも1つの遊離のカルボン酸基が存在するか、あるいは少なくとも1つの分岐する中心が該遊離のカルボン酸のエステル化によって得られるかのいずれかが好ましい。トリカルボン酸もしくは多カルボン酸が選択される場合には、2もしくはそれより多くの遊離のカルボン酸基が存在する。遊離のカルボン酸は遊離のままであっても、完全にエステル化されて分岐した化合物となっても、又は部分的にエステル化されて遊離のカルボン酸基を有する分岐した化合物となってもよい。遊離のカルボン酸は、あらゆる場合に塩へと変換することができる。
使用されるべきモノヒドロキシ、ジヒドロキシ、トリヒドロキシもしくはポリヒドロキシのジカルボン酸、トリカルボン酸もしくは多カルボン酸[B]は、例えば酒石酸、リンゴ酸、シトラリンゴ酸(2−メチルリンゴ酸)、3−ヒドロキシ−3−メチルグルタル酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、アスコルビン酸もしくはクエン酸、好ましくはリンゴ酸(ヒドロキシブタンジカルボン酸)又はクエン酸であってよい。多カルボン酸は、3個より多くのカルボン酸基を含む任意の酸、例えばヒドロキシベンゼン−1,2,4,5−テトラカルボン酸である。
モノヒドロキシル残基[A]は、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖もしくはポリエーテルとポリエステルの混合鎖を含んでよく、その際、それぞれの基は、ブロック状もしくはランダム状に配置されていてよい。
好ましくは、[A]は、カルボン酸のポリC2〜C4−アルキレングリコールモノエーテル及び/又はポリC2〜C4−アルキレングリコールモノエステルを含む。
好適なポリC2〜C4−アルキレングリコールモノエーテルは、C1〜C20−アルキルエーテル、好ましくはメチルエーテル、例えばポリエチレングリコールモノメチルエーテル(MePEG)もしくはポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(MePPG)、ブチルエーテル、例えばポリプロピレンモノブチルエーテル(BuPPG)、アルキルフェノールエーテル(APE)、C12〜C20−脂肪アルコールエーテルもしくはC10〜C15−オキソアルコールエーテルである。カルボン酸のポリC2〜C4−アルキレングリコールエステルは、例えばポリC2〜C4−アルキレングリコールモノラウレート、ポリC2〜C4−アルキレングリコールモノステアレート、ポリC2〜C4−アルキレングリコールモノオレエート及びポリC2〜C4−アルキレングリコールベンゾエートである。ポリC2〜C4−アルキレングリコールモノエーテル及び/又はポリC2〜C4−アルキレングリコールモノエステルは、[B]でエステル化されていてよく、又は[B]に、ヒドロキシカルボン酸もしくはそのラクトン[HA]から誘導されるポリエステル単位を介して及び/又はジカルボン酸[AA]から誘導されC2〜C4−アルキレンオキシド[AO]構造を有するジオールに結合された単位を介して結合されていてよい。
こうして、以下のモノヒドロキシル化合物[A]
1〜C20−アルキル−(AO)x−OHもしくはアシル−(AO)x−OH
1〜C20−アルキル−(AO)x−(HA)y−OHもしくはアシル−(AO)x−(HA)y−OH
1〜C20−アルキル−(AO)x−(AA−AO)y−OHもしくはアシル−(AO)x−(AA−AO)y−OH
[式中、
1〜C20−アルキルは、直鎖状又は、可能であれば、分枝鎖状の炭化水素残基であり、
アシルは、芳香族カルボン酸残基、例えば安息香酸又は飽和もしくは不飽和の脂肪酸残基から誘導される残基、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、オレイン酸、リノレン酸などから誘導される残基であり、
AOは、二価のポリC2〜C4−アルキレングリコール残基、例えばポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリブチレングリコールから誘導され、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロックコポリマーを含む残基であり、
HAは、ヒドロキシカルボン酸もしくはそのラクトン、例えば乳酸、グリコール酸、6−ヒドロキシヘキサン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシドデカン酸、5−ヒドロキシドデカン酸、5−ヒドロキシデカン酸、4−ヒドロキシデカン酸もしくはラクトン類、例えばβ−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトンもしくはε−カプロラクトンから誘導され、例えばε−カプロラクトン/δ−バレロラクトンのブロックコポリマーを含む二価の残基であり、
AAは、ジカルボン酸、例えばコハク酸、リンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、フタル酸、セバシン酸、シュウ酸、ジグリコール酸及びそれらの酸無水物から誘導される二価の残基であり、
xは、1〜250、好ましくは2〜50、より好ましくは5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15であり、
yは、1〜250、好ましくは2〜50、より好ましくは2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15である]を得ることができる。
また、ポリエステル単位HAの一方の端部が、好適には4〜30個の、好ましくは4〜20個の炭素原子を有するモノアルコール残基で開始することも可能である。例えばn−ブタノール及び2−エチル−1−ヘキサノール、セチルアルコール、オレイルアルコール、リノロイルアルコール、オキソアルコール、シクロヘキサノール、フェノール、フェニルエタノール及びベンジルアルコールから誘導されてよい。
このように、以下のモノヒドロキシル化合物[A]
MO−(HA)y−OHもしくはMO−(AA−AO)y−OH
[式中、
MOは、前記のモノアルコール残基であり、
HAは、前記のヒドロキシカルボン酸もしくはそれらのラクトンであり、
AAは、前記のジカルボン酸であり、
AOは、前記のポリC2〜C4−アルキレングリコール残基である]を得ることができる。
更なる単位、例えばウレタンもしくはアミド単位/官能基が、モノヒドロキシル化合物[A]中に含まれていてよい。
単位[A]と[B]との分子量の比率は、通常は、1.5:1〜8:1、好ましくは2:1〜5:1の範囲にある。
特に好ましいリン酸エステルは、Me−PEG−OHから誘導され、一般に250〜750g/モルの分子量を有するものである。また、ε−カプロラクトンの二価の残基がヒドロキシカルボン酸HAとして存在することが好ましい。好ましいBのための残基は、リンゴ酸から誘導される残基である。
カチオン性分散剤の例は、エチレンオキシドと縮合された脂肪アミン、長鎖の第一級アミン及び第四級アンモニウム化合物であって少なくとも10個の炭素原子の疎水性基(例えばC10〜C22−アルキルもしくはC8〜C22−アルキルアリール、好ましくはC8〜C22−アルキルフェニルもしくはC8〜C22−アルキルナフチル)の炭素原子に直接的に結合された第四級窒素原子が存在し、その窒素原子の3つの価は、別個の基(例えばC1〜C6−アルキル基、又は6〜10個の炭素原子を有するアラルキル基、好ましくはフェニル置換されたC1〜C4−アルキル)中にもしくは第四級窒素原子を含む1〜10個の炭素原子の(複素)環(例えばモルホリン、ピリジン、キノリン又はイミダゾリン環)中にあってよい他の炭素原子に直接的に結合されてもよい化合物である;ステアリルトリメチルアンモニウムクロリドは、一つの特定の例である。エトキシ化されたアミンが好ましい。
本発明の更なるもう一つの好ましい実施態様は、着色ナノ粒子であって、該ナノ粒子が、共有結合された光安定剤及び/又は分散剤で場合により表面変性されており、オキシ酸化合物もしくは水素オキシ酸化合物で処理されて、該着色ナノ粒子の被覆層となったナノ粒子を含むカラーフィルタに関する。好ましくは、前記のオキシ酸化合物もしくは前記の水素オキシ酸化合物のアニオン種は、多価オキシ酸アニオン、特にホスフェート、タングステート、モリブデート、シリケート、ゲルマネートもしくはバナデートイオンからなる群から選択されるアニオンを含み、それぞれ場合により遷移金属、例えばZn、Co、Ru及び/又はRhを含む。
より好ましくは、前記の得られた末端被覆層は、実質的に、モリブデン及びタングステンポリオキソメタレートからなり、それらに制限されないが、例えばLindqvist型、Keggin型、Wells−Dawson型、Preyssler型及びサンドウィッチ型を含む。ポリオキソメタレート(POMと略す)は、アニオンを含むメタレート又は遷移金属イオンからなりそれが他のリガンド、好ましくは酸素原子、窒素もしくは硫黄に結合された分子、好ましくはMoO6及び/又はWO6八面体を基礎とする分子である。
末端被覆層は、また、二酸化ケイ素、酸化クロム(III)、水酸化クロム(III)、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸水素亜鉛、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、リン酸アルミニウム、リン酸水素アルミニウム、酸化チタン、リン酸ジルコニウム、リン酸水素ジルコニウム、硫酸、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、酸化アンチモン及び酸化セリウムからなる1種以上の化合物を含んでもよい。
ナノ粒子の粒度は、一般に5〜500nm、好ましくは5〜100nm、より好ましくは5〜50nm、最も好ましくは5〜25nmである。
特に関心が持たれるナノ粒子は、気相、ゾル・ゲル法もしくは水系法により製造されるナノスケールの酸化物であり、前記方法は、アルカリ金属ケイ酸塩の制御された酸性化又はアルカリ金属ケイ酸塩から金属イオンを除去することを含む。それらの例は、SiO2(例えばDegussa社のAerosil(登録商標);DuPont社のLudox(登録商標);Nissan Chemical社のSnowtex(登録商標);Bayer社のLevasil(登録商標);もしくはFuji Silysia Chemical社のSylysia(登録商標))、TiO2(例えばNanophase社のNanoTek(登録商標))、ZrO2、SnO2、MgO、ZnO(例えばElementis社のActivox(登録商標)BもしくはDurhan(登録商標)TZO)、CeO2、Al23、In23、Sb23もしくは混合酸化物、例えばコロイダルシリカ(例えばKlebosol(登録商標))もしくはオルガノゾル(例えばClariant社のHilink(登録商標)OG)もしくは多面体オリゴマー型シルセスキオキサン(Hybrid Plastics社のPOSS(登録商標))であって、適合化もしくは反応性の有機修飾、例えば炭化水素、シランもしくはシロキサン鎖を有し、ヒドロキシル、アミノ、メルカプト、エポキシもしくはエチレン基を有するもしくは有さないもの又は天然の変性された半合成もしくは合成の(例えばCO−OP Chemicals社のSomasif(登録商標))フィロシリケート、親有機沈降炭酸カルシウム(例えばSolvay社のSocal(登録商標))又はアニオン交換性ハイドロタルサイト(Ciba Specialty Chemicals社のHycite(登録商標)713)又は親有機変性されたハイドロタルサイトもしくはハイドロカルマイトである。
好ましいナノ粒子は、親有機的に変性された天然もしくは合成のフィロシリケート又はかかるフィロシリケートの混合物である。特に好ましいナノ粒子は、親有機的に変性されたモンモリロナイト(例えばNanocor社のNanomer(登録商標)もしくはSuedchemie社のNanofil(登録商標))、ベントナイト(Southern Clay Products社のCloisite(登録商標))、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、ノントロナイト、サウコナイト、バーミキュライト、レディカイト、マガディアイト、ケニアイトもしくはスティーブンサイトである。
着色ナノ粒子は、WO2006/125736号A1に記載されるのと同様に製造することができる。
表面上に共有結合したカチオン性着色剤を含む表面変性されたナノ粒子の製造は、例えば相応の未変性のナノ粒子、例えば市販のシリカナノ粒子を、式(IIa)
Figure 2010520508
[式中、
0は、C1〜C25−アルキルであり、
1及びR2は、水素又は式(II)として前記した置換基であり、
nは、1、2、3、4、5、6、7もしくは8であり、かつ
Xは、−O−、−S−もしくは−N(R3)−などの官能基であり、その際、
3は、水素、C1〜C8−アルキル又はヒドロキシル置換されたC1〜C8−アルキル、好ましくは水素もしくはC1〜C4−アルキル、特に水素である]の化合物と反応させることによって実施することができる。
更なる工程では、ナノ粒子と式(IIa)の化合物との反応生成物を誘導体化して容易に、表面変性されたナノ粒子であって公知法、例えばエステル化、アミド化、マイケル付加もしくはエポキシ開環などの方法によってカチオン性着色剤を共有結合されて含むナノ粒子を得ることができる。
式(IIa)の化合物とナノ粒子との反応は、公知法と同様に実施することができる。該反応は、例えばエタノールなどの有機媒体中で、高められた温度で実施することができる。式(IIa)で示され、その式中のR0がメチルであり、かつR1及びR2がメトキシである化合物を使用することが好ましい。
着色ナノ粒子の製造のための代替的方法によれば、相応の未変性のナノ粒子、例えば市販のシリカナノ粒子を、式(IIb)
Figure 2010520508
[式中、R0、R1、R2及びnは、式(IIa)での前記定義の通りであり、かつYは、カチオン性着色剤の基である]の化合物と反応させてよい。
式(IIb)の化合物とシリカナノ粒子との反応は、公知法と同様に実施することができる。該反応は、例えばWO03/002652号A1に記載の製造方法と同様にして実施することができる。
光安定剤もしくは分散剤の基は、上述の製造方法と同様にして導入することができる。これらの反応は、着色剤の基の導入と同時にもしくは段階的に実施することができる。
本発明の更なる一実施態様は、表面変性されたナノ粒子であって、
(i)ジ(トリ)−アリール(ヘテロ)色素のカチオン性着色剤、好ましくはトリアリールメタン、ヘテロアリールジアリールメタン、ジヘテロアリールアリールメタン、キサンテン及びチオキサンテン染料からなる群から選択されるものと更なる分散剤が、前記のナノ粒子の表面に共有結合されているか、又は
(ii)トリ−アリール(ヘテロ)−カルボニウム顔料が、前記のナノ粒子の表面に共有結合されている
表面変性されたナノ粒子に関する。
表面変性されたナノ粒子の好ましい実施態様は、カラーフィルタ中に導入されたナノ粒子について前記したものである。
本発明は、また、表面変性されたナノ粒子の使用であって、カチオン性着色剤が、カラーフィルタの製造のために、前記ナノ粒子の表面に共有結合されている使用に関する。
本発明の更なる一実施態様は、カラーフィルタ(CF)の製造のための重合可能な混合物であって、着色ナノ粒子と、少なくとも1種のエチレン性不飽和の重合可能な化合物とを含む混合物に関する。
重合可能なカラーフィルタ混合物は、有機溶剤もしくは水中の分散剤として、カラーフィルタの製造において使用することができる。これらのカラーフィルタの製造には幾つかの経路があり、それは以下の2つの主要な流れ:
(a)塗布の間に直接的にパターン形成すること、
(b)着色剤、すなわち着色された表面変性された前記のナノ粒子の塗布の後にパターン形成すること
に従う。
直接的なパターン形成は、幾つかの印刷技術によって、例えばインパクト(オフセット、フレキソ、グラビア、レリーフ、スクリーン、スタンプ、活版など)並びに非インパクト(例えばインクジェット技術)によって得ることができる。
他の直接的なパターン形成技術は、積層法、電子放電法、例えば電子堆積及び幾つかの特定のカラー校正法、例えばいわゆるChromalin(商標)法(DuPont)を基礎とする。
インパクト印刷技術のためには、着色剤は、水もしくは有機溶剤中に、標準的な解凝集法(Skandex、Dynamill、Dispermat、Draisなど)によって、インクの製造のための分散剤及びポリマーバインダーの存在下で分散させてよい。この技術分野で知られる任意の分散技術は、溶剤、分散剤及び結合を含んで、使用することができる。インクの種類とその粘度は、適用技術に依存し、当業者によく知られている。最も通常のバインダーは、本発明はもちろんそれらに制限されないが、(メタ)アクリレート、エポキシ、PVA、ポリイミド、ノボラック系など並びにこれらのポリマーの組み合わせである。
その際、インク分散液は、あらゆる種類の標準的な印刷機で印刷することができる。加熱法は、好ましくは、バインダー系の硬化を達成する。3色は、一度に又は異なる印刷工程で、中間染色及び/又は硬化工程をもって適用でき、例えば1色を3つの印刷工程で適用できる。
インクジェット、例えばピエゾもしくはバブルジェットで使用するためのインクは、同様に製造することができる。それらは、一般に、着色剤を含有し、それは水及び/又は多くの親水性の有機溶剤又は分散剤及びバインダーと組み合わせたそれらの混合物中に分散される。
インクジェット印刷のためには、標準的なインクジェットプリンターを使用でき、又は専用のプリンターを、例えば印刷速度などの最適化のために構築することができる。
積層技術、例えば熱転写などのためには、ウェブシステムを作成する必要がある:
着色剤は、溶剤もしくは水中に分散剤及びバインダーと一緒に分散され、被膜上に被覆され、乾燥される。着色剤/バインダー系は、パターン状にもしくは均一に、エネルギー(UV、IR、熱、圧力など)の補助でカラーフィルタ基板に移すことができる。使用される技術に応じて、着色剤は、例えば単独で(染料拡散もしくは昇華転写)転写でき、又は着色剤分散液は、バインダーを含んで全体的に転写することができる(ワックス転写)。
電着のためには、着色剤は、水中にイオン化ポリマーと一緒に分散させる必要がある。電流によって、イオン化ポリマーは、アノードもしくはカソードで脱イオン化され、その際不溶性となり、着色剤と一緒に堆積される。これは、パターン形成もしくはパターン状に遮蔽して、ホトレジスト、(透明)光伝導体、例えばITOなどによって実施できる。
Chromalin(商標)法は、カラーフィルタ基板上に堆積された光感受性材料の使用を可能にする。該材料は、UV暴露後に粘着性となる。顔料及びポリマーの混合物もしくはコンパウンドを含む、いわゆる"トナー"は、基板上に分配され、そして粘着部に付着する。この方法は、3ないし4回、赤色、緑色、青色(R,G,B)について、場合により黒色について行う必要がある。
塗布後のパターン形成は、主に公知のホトレジスト技術を基礎とする方法であり、その際、着色剤は、ホトレジスト組成物中に分散されている。他の方法は、別個のホトレジストもしくは積層技術を用いた間接的なパターン形成である。着色剤は、ホトレジスト中に、任意の標準的な方法、例えば印刷法について上述した方法によって分散させることができる。バインダー系は、同一であってもよい。更なる好適な組成物は、例えばEP−B−654711号、WO−98/45756号もしくはWO−98/45757号に記載されている。
ホトレジストは、光開始剤及び重合架橋可能なモノマー(ネガティブラジカル重合)、ポリマー自身に架橋する材料(例えば光酸生成剤など)又はポリマーの可溶性を一定の現像媒体中で化学的に変更する材料を含む。しかしながら、この方法は、また、加熱プロセスの間に化学変化が起こり、前記の現像媒体中での可溶性が変化する幾つかのポリマーの場合には、UVの代わりに、熱(例えば熱アレイもしくはNIRビーム)を用いて実施することもできる。その際、光開始剤の必要はない。
感光性もしくは感熱性の材料は、カラーフィルタ基板上に被覆され、乾燥及びUV(もしくは熱)照射され、ときとして再びベーク(光酸生成剤)され、現像媒体(主に塩基)で現像される。この最終工程では、暴露されていない(ネガティブ系)部分だけ又は暴露された(ポジティブ系)部分だけば、洗い出されて、所望のパターンが得られる。この作業は、使用される全ての色について繰り返す必要がある。
感光性の積層技術は、同じ原理を使用していて、異なるのは被覆技術だけである。感光性系は、前記のように塗布されるが、カラーフィルタ基板の代わりにウェブ上に塗布される。この被膜は、カラーフィルタ基板上に置かれ、感光性の層が熱及び/又は圧力を用いて転写される。上述のポリマーバインダーを用いて感光性成分を用いない間接的な方法は、顔料着色されたレジストの上に被覆される最外ホトレジストを使用する。ホトレジストのパターン形成の間に、顔料着色されたレジストは同様にパターン形成される。ホトレジストは、後に除去する必要がある。
カラーフィルタを製造するための即時の印刷インキもしくはホトレジストは、前記の表面変性されたナノ粒子を、適切には、印刷インキもしくはホトレジストの全質量に対して、1〜75質量%、好ましくは5〜50質量%、特に好ましくは25〜40質量%の量で含有する。
本発明の重合可能なカラーフィルタ混合物は、一般に、混合物の全固体含量に対して、すなわち溶剤を含まない全ての成分の量に対して、0.01〜40質量%、好ましくは1〜25質量%、より好ましくは2〜20質量%の着色ナノ粒子を含有する。
重合可能なカラーフィルタ混合物中で、エチレン性不飽和化合物の含有率は、混合物の全固体含量に対して、すなわち溶剤を含まない全ての成分の量に対して、5〜80質量%、好ましくは5〜70質量%、特に7〜30質量%である。
好ましいのは、着色ナノ粒子に対して40〜350質量%のエチレン性不飽和重合可能な化合物を含有する混合物である。より好ましいのは、着色ナノ粒子に対して50〜200質量%のエチレン性不飽和重合可能な化合物を含有する混合物である。重合可能な化合物は、好適には、液状であるか、又は水及び/又は沸点25〜250℃、好ましくは沸点35〜150℃の液状溶剤中に溶解されている。
カラーフィルタ混合物中のバインダーの含有率は、一般に、混合物の全固体含量に対して、すなわち溶剤を含まずに全ての成分の量に対して、2〜98質量%、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは20〜80質量%である。
カラーフィルタ混合物中で使用されるバインダーであって、アルカリ性水溶液中に可溶であり、かつ水中に不溶であるバインダーとしては、例えば分子中に1つ以上の酸基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を有する重合可能な化合物のホモポリマー又はそれらの2種以上のコポリマー、又はこれらの化合物と共重合可能な1つ以上の不飽和結合を有する、酸基を含まない1種以上の重合可能な化合物のコポリマーを使用することができる。かかる化合物は、分子中に1つ以上の酸基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を有する低分子量の1種以上の化合物と、これらの化合物と共重合可能な1つ以上の不飽和結合を有し酸基を有さない1種以上の重合可能な化合物との共重合によって得ることができる。酸基の例は、−COOH基、−SO3H基、−SO2NHCO基、フェノール性ヒドロキシ基、−SO2NH基及び−CO−NH−CO基である。なかでも、−COOH基を有する高分子量化合物が特に好ましい。
好ましくは、カラーフィルタレジスト組成物中のバインダーは、付加重合可能なモノマーの他に、少なくとも1つの不飽和の有機酸化合物、例えばアクリル酸、メタクリル酸などを含むアルカリ可溶性コポリマーを含む。バインダー用の更なるコモノマーとして、不飽和有機酸エステル化合物、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレンを用いて、アルカリ可溶性、付着強度、化学耐性などの特性を所望であれば均衡することが好ましい。
該バインダーは、ランダムコポリマーであってもブロックコポリマーであってもよく、例えばUS5368976号に記載されている。
バインダー用の出発材料としての、1つ以上の酸基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を分子中に有する重合可能な化合物の例は、以下の化合物を含む:
1つ以上の−COOH基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を分子中に有する重合可能な化合物の例は、(メタ)アクリル酸、2−カルボキシエチル(メタ)アクリル酸、2−カルボキシプロピル(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]スクシネート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]アジペート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]フタレート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]ヘキサヒドロフタレート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]マレエート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル]スクシネート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル]アジペート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル]フタレート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル]ヘキサヒドロフタレート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル]マレエート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシブチル]スクシネート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシブチル]アジペート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシブチル]フタレート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシブチル]ヘキサヒドロフタレート、モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシブチル]マレエート、3−(アルキルカルバモイル)アクリル酸、a−クロロアクリル酸、マレイン酸、モノエステル化されたマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、マレイン酸無水物、及びw−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートである。
ビニルベンゼンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸及び(メタ)アリルスルホン酸は、1つ以上の−SO3H基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を有する重合可能な化合物の例である。
N−メチルスルホニル(メタ)アクリルアミド、N−エチルスルホニル(メタ)アクリルアミド、N−フェニルスルホニル(メタ)アクリルアミド及びN−(p−メチルフェニルスルホニル)(メタ)アクリルアミドは、1つ以上の−SO2NHCO基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を有する重合可能な化合物の例である。
1つ以上のフェノール性ヒドロキシ基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を分子中に有する重合可能な化合物の例は、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、ジヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシフェニルカルボニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシフェニルチオエチル(メタ)アクリレート、ジヒドロキシフェニルカルボニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジヒドロキシフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート及びジヒドロキシ−フェニルチオエチル(メタ)アクリレートを含む。
1つ以上の−SO2NH基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を分子中に有する重合可能な化合物の例は、式(a)もしくは(b):
CH2=CA1−Y1−A2−SO2−NH−A3 (a)
CH2=CA4−Y2−A5−NH−SO2−A6 (b)
[式中、Y1及びY2は、それぞれ−COO−、−CONA7−もしくは単結合を表し、A1及びA4は、それぞれHもしくはCH3を表し、A2及びA5は、それぞれ、場合により1つの置換基を有するC1〜C12−アルキレン、シクロアルキレン、アリーレンもしくはアラルキレン又はエーテル基及びチオエーテル基が挿入されたC2〜C12−アルキレン、シクロアルキレン、アリーレンもしくはアラルキレンを表し、A3及びA6は、それぞれH、場合により置換基を有するC1〜C12−アルキル、シクロアルキル基、アリール基もしくはアラルキル基を表し、かつA7は、H、場合により置換基を有するC1〜C12−アルキル、シクロアルキル基、アリール基もしくはアラルキル基を表す]によって表される化合物を含む。
1つ以上の−CO−NH−CO基及び1つ以上の重合可能な不飽和結合を有する重合可能な化合物は、マレイミド及びN−アクリロイル−アクリルアミドを含む。これらの重合可能な化合物は、1つの−CO−NH−CO基を含む高分子量化合物となり、一次の鎖と一緒になって重合によって1つの環を形成する。更に、メタクリル酸誘導体及びアクリル酸誘導体であって1つの−CO−NH−CO基を有するものは、同様に使用することができる。かかるメタクリル酸誘導体及びアクリル酸誘導体は、例えばメタクリルアミド誘導体、例えばN−アセチルメタクリルアミド、N−プロピオニルメタクリルアミド、N−ブタノイルメタクリルアミド、N−ペンタノイルメタクリルアミド、N−デカノイルメタクリルアミド、N−ドデカノイルメタクリルアミド、N−ベンゾイルメタクリルアミド、N−(p−メチルベンゾイル)メタクリルアミド、N−(p−クロロベンゾイル)メタクリルアミド、N−(ナフチル−カルボニル)メタクリルアミド、N−(フェニルアセチル)−メタクリルアミド及び4−メタクリロイルアミノフタルイミド並びにこれらと同じ置換基を有するアクリルアミド誘導体を含む。これらの重合可能な化合物は重合して、側鎖中に−CO−NH−CO基を有する化合物となる。
1つ以上の重合可能な不飽和結合を有し、酸基を有さない重合可能な化合物の例は、(メタ)アクリル酸のエステル、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、メトキシフェニル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、イソボルニルメタ(アクリレート)、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレート;ビニル芳香族化合物、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−クロロスチレン、ポリクロロスチレン、フルオロスチレン、ブロモスチレン、エトキシメチルスチレン、メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルスチレン、ジメトキシスチレン、ビニルベンジルメチルエーテル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、インデン、1−メチルインデン;ビニルもしくはアリルエステル、例えばビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルピバレート、ビニルベンゾエート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルボレート、ビニルカプロエート、ビニルクロロアセテート、ビニルジクロロアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニルフェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート、ビニルサリチレート、ビニルクロロベンゾエート、ビニルテトラクロロベンゾエート、ビニルナフトエート、アリルアセテート、アリルプロピオネート、アリルブチレート、アリルピバレート、アリルベンゾエート、アリルカプロエート、アリルステアレート、アリルアセトアセテート、アリルラクテート;ビニルもしくはアリルエーテル、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルヘキシルエーテル、ビニルオクチルエーテル、ビニルエチルヘキシルエーテル、ビニルメトキシエチルエーテル、ビニルエトキシエチルエーテル、ビニルクロロエチルエーテル、ビニルヒドロキシエチルエーテル、ビニルエチルブチルエーテル、ビニルヒドロキシエトキシエチルエーテル、ビニルジメチルアミノエチルエーテル、ビニルジエチルアミノエチルエーテル、ビニルブチルアミノエチルエーテル、ビニルベンジルエーテル、ビニルテトラヒドロフルフリルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロロフェニルエーテル、ビニルクロロエチルエーテル、ビニルジクロロフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントリルエーテル、アリルグリシジルエーテル;アミド型不飽和化合物、例えば(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジブチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルヘキシル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジシクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジフェニル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヘプチル(メタ)アクリルアミド、N−オクチル(メタ)アクリルアミド、N−エチルヘキシル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドシクロヘキシル、N−ベンジル(メタ)アクリルアミド、N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N−トリル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、N−ナフチル(メタ)アクリルアミド、N−フェニルスルホニル(メタ)アクリルアミド、N−メチルフェニルスルホニル(メタ)アクリルアミド及びN−(メタ)アクリロイルモルホリン、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシアクリルアミド;ポリオレフィン型化合物、例えばブタジエン、イソプレン、クロロプレンなど;(メタ)アクリルニトリル、メチルイソプロペニルケトン、マレイミド、N−フェニルマレイミド、N−メチルフェニルマレイミド、N−メトキシフェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−アルキルマレイミド、マレイン酸無水物、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマー、ポリブチル(メタ)アクリレートマクロモノマー;クロトネート、例えばブチルクロトネート、ヘキシルクロトネート、グリセリンモノクロトネート;並びにイタコネート、例えばジメチルイタコネート、ジエチルイタコネート、ジブチルイタコネート;及びフマレートのマレエート、例えばジメチルマレエート、ジブチルフマレートから選択される、重合可能な不飽和結合を有する化合物を含む。
コポリマーの好ましい例は、メチル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸のコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸のコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸のコポリマー、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸のコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びスチレンのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのコポリマー、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びスチレンのコポリマー、メチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びヒドロキシフェニル(メタ)アクリレートのコポリマー、メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマーのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマーのコポリマー、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、スチレン及び(メタ)アクリル酸のコポリマー、メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びポリスチレンマクロモノマーのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びポリスチレンマクロモノマーのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及びポリスチレンマクロモノマーのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及びポリスチレンマクロモノマーのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート及びポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマーのコポリマー、メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及びポリスチレンマクロモノマーのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及びポリメチル(メタ)アクリレートマクロモノマーのコポリマー、N−フェニルマレイミド、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及びスチレンのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−フェニルマレイミド、モノ−[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]スクシネート及びスチレンのコポリマー、アリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−フェニルマレイミド、モノ−[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]スクシネート及びスチレンのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−フェニルマレイミド、グリセロールモノ(メタ)アクリレート及びスチレンのコポリマー、ベンジル(メタ)アクリレート、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−フェニルマレイミド、グリセロールモノ(メタ)アクリレート及びスチレンのコポリマー並びにベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−シクロヘキシルマレイミド及びスチレンのコポリマーである。
同様に、ヒドロキシスチレンホモポリマーもしくはコポリマー又はノボラック型のフェノール樹脂、例えばポリ(ヒドロキシスチレン)及びポリ(ヒドロキシスチレン−コ−ビニルシクロヘキサノール)、ノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂及びハロゲン化されたフェノールノボラック樹脂を使用することができる。殊に、例えばメタクリル酸コポリマー、アクリル酸コポリマー、イタコン酸コポリマー、クロトン酸コポリマー、マレイン酸無水物コポリマーであってコモノマーとしてスチレンを有するものを含み、かつマレイン酸コポリマー及び部分エステル化されたマレイン酸コポリマーを含み、それらはそれぞれ例えばJP59−44615号B4(本願で使用される語句"JP−B4"は、審査された日本国特許出願公開を指す)、JP54−34327号B4、JP58−12577号B4及びJP54−25957号B4、JP59−53836号A、JP59−71048号A、JP60−159743号A、JP60−258539号A、JP1−152449号A、JP2−199403号A及びJP2−199404号Aに記載されており、かつ前記コポリマーは、更に、US5650263号に開示されるようにアミンと反応されていてよく、更に、側鎖上にカルボキシル基を有するセルロース誘導体を使用することができ、特に好ましくは、ベンジル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸のコポリマー並びにベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び他のモノマーが好ましく、それらは、例えばUS4139391号、JP59−44615号B4、JP60−159743号A及びJP60−258539号Aに記載されている。
前記のバインダーポリマーのなかでもカルボン酸基を有するものに関しては、幾つかのもしくは全てのカルボン酸基は、グリシジル(メタ)アクリレートもしくはエポキシ(メタ)アクリレートと反応されて、感光性、被覆被膜強度、塗料溶剤と化学薬品に対する抵抗性並びに基板への付着性を改善する目的のための光重合可能なバインダーポリマーを得ることができる。例は、JP50−34443号B4及びJP50−34444号B4、US5153095号(T.Kudo他、J.Appl.Phys.,Vol.37(1998),p.3594−3603)、US5677385号及びUS5650233号に開示されている。
溶剤現像可能なバインダーポリマーの例は、ポリ(アルキルメタクリレート)、ポリ(アルキルアクリレート)、ポリ(ベンジルメタクリレート−コ−ヒドロキシエチルメタクリレート−コ−メタクリル酸)、ポリ(ベンジルメタクリレート−コ−メタクリル酸);セルロースエステル及びセルロースエーテル、例えばセルロースアセテート、セルロースアセトブチレート、メチルセルロース、エチルセルロース;ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、環化ゴム、ポリエーテル、例えばポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド及びポリテトラヒドロフラン;ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、塩素化ポリオレフィン、ポリビニルクロリド、ビニルクロリド/ビニリデンコポリマー、ビニリデンクロリドとアクリロニトリル、メチルメタクリレート及びビニルアセテートのコポリマー、ポリビニルアセテート、コポリ(エチレン/ビニルアセテート)、ポリマー、例えばポリカプロラクタム及びポリ(ヘキサメチレンアジパミド)並びにポリエステル、例えばポリ(エチレングリコールテレフタレート)及びポリ(ヘキサメチレングリコールスクシネート)及びポリイミドバインダー樹脂である。本発明のポリイミドバインダー樹脂は、溶剤可溶性ポリイミド又はポリイミド前駆体、例えばポリ(アミド酸)のいずれかであってよい。
好ましいのは、バインダーとして、メタクリレート及びメタクリル酸のコポリマー、より好ましくはベンジルメタクリレート及びメタクリル酸のコポリマーを含む光重合可能な混合物である。
更に好適なバインダー成分は、例えばJP10−171119号で、特にカラーフィルタで使用するために記載されている。
バインダーの選択は、用途の分野とこの分野に要求される特性、例えば水性系及び有機溶剤系での現像能、基板への付着性並びに酸素への感受性に応じてなされる。
該バインダーの質量平均分子量は、好ましくは500〜2000000、例えば3000〜1000000、より好ましくは5000〜400000g/モルである。
バインダーは、単独で又は2種以上の種類の任意の所望の比率での混合物として使用することができる。
上述のように、本発明は、また、カラーフィルタの製造のための重合可能な混合物であって、着色ナノ粒子と、少なくとも1種のエチレン性不飽和の重合可能な化合物とを含む混合物に関する。
好ましくは、この重合可能な混合物は、更に、少なくとも1種の光開始剤を含有し、照射後に光重合されてよい。
エチレン性不飽和化合物としては、1つ以上のオレフィン性二重結合を有し、また重合可能なオリゴマーであってよい化合物が使用できる。1つの二重結合を含む化合物の例は、(メタ)アクリル酸、(シクロ)アルキル、ヒドロキシアルキルもしくはアミノアルキル(メタ)アクリレート、例えばメチル、エチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチルヘキシル、イソボルニル、ベンジル、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、メトキシエチル、エトキシエチル、グリセロール、フェノキシエチル、メトキシジエチレングリコール、エトキシジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリシジル、N,N−ジメチルアミノエチル及びN,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートである。他の例は、(メタ)アクリルニトリル、(メタ)アクリルアミド、N置換された(メタ)アクリルアミド、例えばN,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジブチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド及びN−(メタ)アクリロイルモルホリン、ビニルエステル、例えばビニルアセテート、ビニルエーテル、例えばイソブチルビニルエーテル、スチレン、アルキル−、ヒドロキシ−及びハロスチレン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド、ビニルクロリド及びビニリデンクロリドである。
2つ以上の二重結合を有する重合可能なオリゴマーの例は、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル及びポリアミドであって、エチレン性飽和カルボキシレートを含むものである。
特に好適な例は、エチレン性不飽和カルボン酸とポリオールもしくはポリエポキシドとのエステルである。
不飽和カルボン酸の例は、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、ケイ皮酸及び不飽和脂肪酸、例えばリノレン酸もしくはオレイン酸である。アクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
好適なポリオールは、芳香族の、脂肪族の及び脂環式のポリオール、特に脂肪族の及び脂環式のポリオールである。芳香族のポリオールの例は、ヒドロキノン、4,4′−ジヒドロキシジフェニル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、ノボラック類及びレゾール類である。脂肪族の及び脂環式のポリオールの例は、好ましくは2〜12個のC原子を有するアルキレンジオール、例えばエチレングリコール、1,2−もしくは1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−もしくは1,4−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、好ましくは200〜1500g/モルの分子量を有するポリエチレングリコール、1,3−シクロペンタンジオール、1,2−、1,3−もしくは1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、グリセロール、トリエタノールアミン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ペンタエリトリトールモノオキサレート、ジペンタエリトリトール、ペンタエリトリトールとエチレングリコールもしくはプロピレングリコールとのエーテル、ジペンタエリトリトールとエチレングリコールもしくはプロピレングリコールとのエーテル、ソルビトール、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン及び9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレンである。他の好適なポリオールは、ポリマー鎖中にもしくは側鎖中にヒドロキシル基を有するポリマー及びコポリマーであり、その例は、ビニルアルコールもしくはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを含むホモポリマーもしくはコポリマーである。更なる好適なポリオールは、ヒドロキシル末端基を有するエステル及びウレタンである。
該ポリオールは、1つの不飽和カルボン酸でもしくは異なる不飽和カルボン酸で部分的にもしくは完全にエステル化されていてよく、かつ部分エステルにおいて、遊離のヒドロキシル基は、変性、例えば他のカルボン酸でエーテル化もしくはエステル化されていてよい。
ポリオールを基礎とするエステルの例は、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトール、テトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレートモノオキサレート、ジペンタエリトリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレートモノ(2−ヒドロキシエチル)エーテル、トリペンタエリトリトールオクタ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート及びトリ(メタ)アクリレートのオリゴエスエル、分子量200〜1500を有するポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールジイタコネート、ジペンタエリトリトールトリスイタコネート、ジペンタエリトリトールペンタイタコネート、ジペンタエリトリトールヘキサイタコネート、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリトリトールジクロトネート、エチレングリコールジマレエート、トリエチレングリコールジマレエート、ペンタエリトリトールジマレエート、ソルビトールテトラマレエートもしくはそれらの混合物である。
他の例は、以下の式(XII)及び(XIII)
Figure 2010520508
[式中、
それぞれのM1は、無関係に、−(CH2CH2O)−もしくは−[CH2CH(CH3)O]−であり、
それぞれのR10は、無関係に、−COCH=CH2もしくは−COC(CH3)=CH2であり、
それぞれのpは、0〜6であり、その際、全てのpの合計は、3〜24の範囲であり、かつ
それぞれのqは、0〜6であり、その際、全てのqの合計は、2〜16である]に示されるペンタエリトリトール及びジペンタエリトリトールである。
ポリエポキシドの例は、前記のポリオール及びエピクロロヒドリンを基礎とするものである。一般的な例は、ビス(4−グリシジルオキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン、ビス[4−(2−グリシジルオキシエトキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−(2−グリシジルオキシエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(2−グリシジルオキシエトキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス[4−(2−グリシジルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ビス[4−(2−グリシジルオキシプロポキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−(2−グリシジルオキシプロポキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(2−グリシジルオキシプロポキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス[4−(2−グリシジルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン及びフェノール及びクレゾールノボラック類のグリシジルエーテルである。
ポリエポキシドを基礎とする少なくとも1つのエチレン性不飽和化合物の一般的な例は、2,2−ビス[4−{(2−ヒドロキシ−3−アクリルオキシ)プロポキシ}フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−{(2−ヒドロキシ−3−アクリルオキシ)プロポキシエトキシ}フェニル]プロパン、9,9−ビス[4−{(2−ヒドロキシ−3−アクリルオキシ)プロポキシ}フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−{(2−ヒドロキシ−3−アクリルオキシ)プロポキシエトキシ}フェニル]フルオレン並びにノボラック類を基礎とするエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物を含む。
前記のポリオールもしくはポリエポキシドとヒドロキシ基を有する不飽和化合物、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルアルコールとの反応から得られるポリエーテルは、少なくとも1つのエチレン性不飽和化合物として使用することもできる。
また、少なくとも1つのエチレン性不飽和化合物として適しているのは、同一もしくは異なる不飽和カルボン酸と、好ましくは2〜6個の、特に2〜4個のアミノ基を有する芳香族、脂環式及び脂肪族のポリアミンとのアミドである。かかるポリアミンの例は、エチレンジアミン、1,2−もしくは1,3−プロピレンジアミン、1,2−、1,3−もしくは1,4−ブチレンジアミン、1,5−ペンチレンジアミン、1,6−ヘキシレンジアミン、オクチレンジアミン、ドデシレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、フェニレンジアミン、ビスフェニレンジアミン、ジ−β−アミノエチルエーテル、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジ(β−アミノエトキシ)−もしくはジ(β−アミノプロポキシ)エタンである。他の好適なポリアミンは、好ましくは側鎖中に付加的なアミノ基を有するポリマー及びコポリマー並びにアミノ末端基を有するオリゴアミドである。かかる不飽和アミドの例は、メチレンビスアクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビスアクリルアミド、ジエチレントリアミントリスメタクリルアミド、ビス(メタクリルアミドプロポキシ)エタン、β−メタクリルアミドエチルメタクリレート及びN[(β−ヒドロキシエトキシ)エチル]アクリルアミドである。
他の例は、ポリイソシアネートと、ヒドロキシ基を有する不飽和化合物とのもしくはポリイソシアネート、ポリオール及びヒドロキシ基を有する不飽和化合物から誘導される不飽和ウレタンである。
他の例は、鎖中にエチレン性不飽和基を有する、ポリエステル、ポリアミドもしくはポリウレタンである。好適な不飽和のポリエステル及びポリアミドは、また、例えばマレイン酸及びジオールもしくはジアミンから誘導される。幾つかのマレイン酸は、他のジカルボン酸によって交換することができる。ポリエステル及びポリアミドは、また、ジカルボン酸及びエチレン性不飽和のジオールもしくはジアミンから、特に比較的長鎖の、例えば6〜20個のC原子のものから誘導されてもよい。ポリウレタンの例は、飽和もしくは不飽和のジイソシアネートと、不飽和もしくは飽和のジオールとからなるものである。
側鎖中にアクリレートもしくはメタクリレート基を有する他の好適なポリマーは、例えば溶剤可溶性のもしくはアルカリ可溶性のポリイミド前駆体、例えばポリ(アミド酸エステル)化合物であって重合可能な側基が基本骨格かあるいは分子中のエステル基に結合されて有するものである。かかるオリゴマーもしくはポリマーは、場合により反応性希釈剤、例えば多官能性(メタ)アクリレートと、硬度に感受性のポリイミド前駆体レジストを製造するために配合することができる。
少なくとも1つのエチレン性不飽和化合物の更なる例は、また、少なくとも1つのカルボキシル官能及び少なくとも2つのエチレン性不飽和基を分子構造内に有するポリマーもしくはオリゴマー、例えば飽和もしくは不飽和の多塩基性酸無水物と、フェノールもしくはクレゾールノボラックエポキシ樹脂及び不飽和モノカルボン酸の反応の生成物との反応によって得られた樹脂、例えば市販製品、例えばEB9696、USB Chemicals;KAYARAD TCR1025、Nippon Kayaku Co.,LTDを含む。多塩基性酸無水物の例は、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、グルタル酸無水物、グルタコン酸無水物、シトラコン酸無水物、ジグリコール酸無水物、イミノジ酢酸無水物、1,1−シクロペンタンジ酢酸無水物、3,3−ジメチルグルタル酸無水物、3−エチル−3−メチルグルタル酸無水物、2−フェニルグルタル酸無水物、ホモフタル酸無水物、トリメリト酸無水物、クロレンド酸無水物、ピロメリト酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物並びにビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物である。
他の例は、式(XIV)
Figure 2010520508
[式中、
1は、
Figure 2010520508
であり、
20は、水素もしくはメチルであり、
30及びR40は、互いに無関係に、水素、メチル、ClもしくはBrであり、M2は、1〜10個の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルキレンであり、xは、0〜5であり、かつyは1〜10である]の化合物と1種以上の前記の多塩基性酸無水物との重縮合反応及び/又は付加反応からの生成物である。
好ましい重合可能な混合物は、エチレン性不飽和化合物として、少なくとも2つのエチレン性不飽和結合及び少なくとも1つのカルボン酸基を分子中に有する化合物を含み、特にエポキシ含有の不飽和化合物を、カルボン酸基を有するポリマーのカルボキシル基の一部に付加することによって得られる反応生成物又は以下に示される化合物と、1つ以上の多塩基性酸無水物との反応生成物を含む。更なる好ましいエチレン性不飽和化合物は、式XIVの化合物を含む。
他の例は、エポキシ基含有の不飽和化合物を、カルボン酸基を含むポリマーのカルボキシル基の一部に付加することによって得られた反応生成物である。カルボン酸含有のポリマーとしては、不飽和カルボン酸化合物と1種以上の重合可能な化合物との反応から得られる前記のバインダーポリマー、例えば(メタ)アクリル酸、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン及び2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのコポリマー、(メタ)アクリル酸、スチレン及びα−メチルスチレンのコポリマー、(メタ)アクリル酸、N−フェニルマレイミド、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートのコポリマー、(メタ)アクリル酸及びスチレンのコポリマー、(メタ)アクリル酸及びベンジル(メタ)アクリレートのコポリマー、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、スチレン及び(メタ)アクリル酸のコポリマーなどである。
エポキシ基を有する不飽和化合物の例を、以下に式(V−1)ないし(V−15):
Figure 2010520508
[式中、R50は、水素もしくはメチル基であり、M3は、1〜10個の炭素原子を有する置換もしくは非置換のアルキレンである]に示す。
これらの化合物のうち、脂環式のエポキシ基を有する化合物が特に好ましい。それというのも、これらの化合物は、カルボキシル基含有樹脂と高い反応性を有し、従って反応時間が短縮できるからである。これらの化合物は、更に、反応の過程においてゲル化を引き起こさず、反応を安定に実施するのを可能にする。他方で、グリシジルアクリレート及びグリシジルメタクリレートは、安定性及び耐熱性の観点から好ましい。それというのも、それらは低い分子量を有し、エステル化の高い転化率をもたらしうるからである。
前記の化合物の具体的な例は、例えばスチレン、α−メチルスチレン及びアクリル酸のコポリマー又はメチルメタクリレート及びアクリル酸のコポリマーと3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートとの反応生成物である。
ヒドロキシ基を有する不飽和化合物、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及びグリセロールモノ(メタ)アクリレートは、前記のエポキシ基含有の不飽和化合物の代わりに、カルボン酸基含有のポリマーのための反応物として使用することができる。
他の例は、無水物含有ポリマー、例えばマレイン酸無水物及び1種以上の他の重合可能な化合物とアルコール性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートもしくはエポキシ基を有する(メタ)アクリレートとの反応生成物、例えば式(V−1)ないし(V−15)に記載される化合物のヘミエステルである。
アルコール性ヒドロキシ基を有するポリマー、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、ベンジルメタクリレート及びスチレンのコポリマーと、(メタ)アクリル酸もしくは(メタ)アクリル酸塩化物との反応生成物は、またエチレン性不飽和化合物として使用することもできる。
他の例は、末端不飽和基を有するポリエステルであって、二塩基性酸無水物及び少なくとも2つのエポキシ基を有する化合物の反応と引き続いての不飽和化合物との反応によって得られるものと、多塩基性酸無水物との反応生成物である。
更なる例は、飽和もしくは不飽和の多塩基性酸無水物と、エポキシ基含有(メタ)アクリル化合物を前記のカルボン酸含有ポリマーの全てのカルボキシル基に付加することによって得られる反応生成物との反応によって得られる。
エチレン性不飽和の重合可能な化合物は、単独でもしくは任意の所望の混合物で使用することができる。
好適な光開始剤の例は、カンファーキノン;ベンゾフェノン、ベンゾフェノン誘導体、例えば2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−メトキシカルボニルベンゾフェノン、4,4′−ビス(クロロメチル)ベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、3,3′−ジメチル−4−メトキシ−ベンゾフェノン、[4−(4−メチルフェニルチオ)フェニル]−フェニルメタノン、メチル−2−ベンゾイルベンゾエート、3−メチル−4′−フェニルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチル−4′−フェニルベンゾフェノン、4,4′−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン;ケタール化合物、例えばベンジルジメチルケタール(IRGACURE(登録商標)651);アセトフェノン、アセトフェノン誘導体、例えばα−ヒドロキシシクロアルキルフェニルケトンもしくは2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパノン(DAROCUR(登録商標)1173)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(IRGACURE(登録商標)184)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(IRGACURE(登録商標)2959);2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン(IRGACURE(登録商標)127);2−ヒドロキシ−1{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)−フェノキシ]−フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン;ジアルコキシアセトフェノン類、α−ヒドロキシ−もしくはα−アミノアセトフェノン類、例えば(4−メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン(IRGACURE(登録商標)907)、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン(IRGACURE(登録商標)369)、(4−モルホリノベンゾイル)−1−(4−メチルベンジル)−1−ジメチルアミノプロパン(IRGACURE(登録商標)379)、(4−(2−ヒドロキシエチル)アミノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン)、(3,4−ジメトキシベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン;4−アロイル−1,3−ジオキソラン類、ベンゾインアルキルエーテル類及びベンジルケタール類、フェニルグリオキサル酸エステル及びそれらの誘導体、例えばオキソ−フェニル−酢酸2−(2−ヒドロキシ−エトキシ)−エチルエステル、二量体フェニルグリオキサル酸エステル、例えばオキソ−フェニル−酢酸1−メチル−2−[2−(2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ)−プロポキシ]−エチルエステル(IRGACURE(登録商標)754);更なるオキシムエステル類、例えば1,2−オクタンジオン1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)(IRGACURE(登録商標)OXE01)、エタノン1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)(IRGACURE(登録商標)OXE02)、9H−チオキサンテン−2−カルボキシアルデヒド9−オキソ−2−(O−アセチルオキシム)、ペルエステル類、例えばベンゾフェノンテトラカルボン酸ペルエステル、例えばEP126541号に記載されるもの、モノアシルホスフィンオキシド、例えば(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシド(DAROCUR(登録商標)TPO)、ビスアシルホスフィンオキシド、例えばビス(2,6−ジメトキシ−ベンゾイル)−(2,4,4−トリメチル−ペンチル)ホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド(IRGACURE(登録商標)819)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,4−ジペントキシフェニルホスフィンオキシド、トリスアシルホスフィンオキシド、ハロメチルトリアジン類、例えば2−[2−(4−メトキシ−フェニル)−ビニル]−4,6−ビス−トリクロロメチル−[1,3,5]−トリアジン、2−(4−メトキシ−フェニル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−[1,3,5]−トリアジン、2−(3,4−ジメトキシ−フェニル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−[1,3,5]−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス−トリクロロメチル−[1,3,5]−トリアジン、ヘキサアリールビスイミダゾール/共開始剤系、例えばオルト−クロロヘキサフェニル−ビスイミダゾールと2−メルカプトベンゾチアゾール及び4,4′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンフェロセニウム化合物との組み合わせ又はチタノセン類、例えばビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−ピリル−フェニル)チタニウム(IRGACURE(登録商標)784)である。更に、ボレート化合物を共開始剤として使用することができる。
光開始剤系がハイブリッド系で使用される場合に、新規のフリーラジカル硬化剤の他に、カチオン性光開始剤、ペルオキシド化合物、例えばベンゾイルペルオキシド(他の好適なペルオキシドは、米国特許第4950581号の第19欄第17〜25行に記載されている)、芳香族スルホニウム塩、ホスホニウム塩もしくはヨージウム塩(例えば米国特許第4950581号の第18欄第60行〜第19欄第10行に記載されている)又はシクロペンタジエニルアレーン−鉄(II)錯塩、例えば(η6−イソプロピルベンゼン)(η5−シクロペンタジエニル)鉄(II)ヘキサフルオロホスフェート並びにオキシムスルホン酸エステル(例えばEP780729号に記載されている)が使用される。また、EP497531号及びEP441232号に記載されるピリジニウム及び(イソ)キノリニウム塩は、光開始剤と組み合わせて使用することができる。
光開始剤の含有率は、混合物の固体含量に対して、すなわち溶剤を含まない全ての成分の量に対して、0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜8質量%、より好ましくは1〜5質量%である。
光開始剤の他に、重合可能な混合物は、種々の添加剤を含んでよい。これらの例は、熱抑制剤であり、それらは早期重合を抑制することを意図しており、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノン誘導体、p−メトキシフェノール、β−ナフトールもしくは立体障害フェノール、例えば2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールである。暗所での貯蔵に対する安定性を高めるために、例えば銅化合物、例えば銅ナフテネート、ステアレートもしくはオクトエート、リン化合物、例えばトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイトもしくはトリベンジルホスファイト、第四級アンモニウム化合物、例えばテトラメチルアンモニウムクロリドもしくはトリメチルベンジルアンモニウムクロリド又はヒドロキシルアミン誘導体、例えばN−ジエチルヒドロキシルアミンを使用することが可能である。重合の間に大気酸素を排除するために、パラフィンもしくは類似のワックス様物質を添加することが可能である。前記物質は、ポリマー中に適切に可溶性でなく、重合の開始時に表面に移行して、空気の侵入を防ぐ透明表面層を形成する。また、被覆の頂部に酸素不透過層、例えばポリ(ビニルアルコール−コ−ビニルアセテート)を塗布することも可能である。少量で添加できる光安定剤は、UV吸収剤、例えばヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、ヒドロキシフェニルベンゾフェノン、オキサルアミドもしくはヒドロキシフェニル−s−トリアジン型のUV吸収剤である。これらの化合物は、個別に又は混合物で、立体障害アミン(HALS)を用いてもしくは用いずに使用することができる。
UV吸収剤及び光安定剤の例は、例えば以下のものである:
1. 2−(2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類
例えば2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′,5′−ジ−t−ブチル−2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(5′−t−ブチル−2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−5′−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′,5′−ジ−t−ブチル−2′−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3′−s−ブチル−5′−t−ブチル−2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−4′−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′,5′−ジ−t−アミル−2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′,5′−ビス−(α,α−ジメチルベンジル)−2′−ヒドロキシフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−(2−オクチルオキシカルボニルエチル)フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−5′−[2−(2−エチル−ヘキシルオキシ)カルボニルエチル]−2′−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−(2−オクチルオキシカルボニルエチル)フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′−t−ブチル−5′−[2−(2−エチルヘキシルオキシ)カルボニルエチル]−2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3′−ドデシル−2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール及び2−(3′−t−ブチル−2′−ヒドロキシ−5′−(2−イソオクチルオキシカルボニルエチル)フェニルベンゾトリアゾールの混合物、2,2′−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−ベンゾトリアゾール−2−イル−フェノール];2−[3′−t−ブチル−5′−(2−メトキシカルボニルエチル)−2′−ヒドロキシ−フェニル]−ベンゾトリアゾールとポリエチレングリコール300とのエステル交換反応生成物;[R−CH2CH2−COO(CH232−[式中、R=3′−t−ブチル−4′−ヒドロキシ−5′−2H−ベンゾトリアゾール−2−イルフェニルである]
2. 2−ヒドロキシベンゾフェノン類
例えば4−ヒドロキシ−、4−メトキシ−、4−オクトキシ−、4−デシルオキシ−、4−ドデシルオキシ−、4−ベンジルオキシ−、4,2′,4′−トリヒドロキシ−及び2′−ヒドロキシ−4,4′−ジメトキシ誘導体
3. 置換もしくは非置換の安息香酸のエステル
例えば4−t−ブチルフェニルサリチレート、フェニルサリチレート、オクチルフェニルサリチレート、ジベンゾイルレゾルシノール、ビス(4−t−ブチルベンゾイル)レゾルシノール、ベンゾイルレゾルシノール、2,4−ジ−t−ブチルフェニル、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、オクタデシル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート及び2−メチル−4,6−ジ−t−ブチルフェニル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート
4. アクリレート類
例えばイソオクチルもしくはエチルα−シアノ−β,β−ジフェニルアクリレート、メチルα−カルボメトキシシンナメート、ブチルもしくはメチルα−シアノ−β−メチル−p−メトキシシンナメート、メチルα−カルボメトキシ−p−メトキシシンナメート及びN−(β−カルボメトキシ−β−シアノビニル)−2−メチルインドリン
5. 立体障害アミン類
例えばビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)スクシネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)n−ブチル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルマロネート、1−ヒドロキシエチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジン及びコハク酸の縮合生成物、N,N′−ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン及び4−t−オクチルアミノ−2,6−ジクロロ−1,3,5−s−トリアジンの縮合生成物、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ニトリロトリアセテート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラオエート、1,1′−(1,2−エタンジイル)ビス(3,3,5,5−テトラメチルピペラジノン)、4−ベンゾイル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)2−n−ブチル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルベンジル)マロネート、3−n−オクチル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ[4.5]デカン−2,4−ジオン、ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)スクシネート、N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン及び4−モルホリノ−2,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジンの縮合生成物、2−クロロ−4,6−ジ(4−n−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)−1,3,5−トリアジン及び1,2−ビス(3−アミノプロピル−アミノ)エタンの縮合生成物、2−クロロ−4,6−ジ−(4−n−ブチルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)−1,3,5−トリアジン及び1,2−ビス(3−アミノプロピルアミノ)エタンの縮合生成物、8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ[4.5]デカン−2,4−ジオン、3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ピロリジン−2,5−ジオン及び3−ドデシル−1−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ピロリジン−2,5−ジオン
6. オキサルアミド類
例えば4,4′−ジオクチルオキシオキサニリド、2,2′−ジエトキシオキサニリド、2,2′−ジオクチルオキシ−5,5′−ジ−t−ブチルオキサアニリド、2,2′−ジドデシルオキシ−5,5′−ジ−t−ブチルオキサアニリド、2−エトキシ−2′−エチル−オキサアニリド、N,N′−ビス(3−ジメチルアミノプロピル)オキサルアミド、2−エトキシ−5−t−ブチル−2′−エチルオキサアニリド及びそれらと2−エトキシ−2′−エチル−5,4′−ジ−t−ブチルオキサアニリドとの混合物、o−及びp−メトキシ−及びo−及びp−エトキシ二置換されたオキサアニリドの混合物
7. 2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン類
例えば2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−プロピルオキシ−フェニル)−6−(2,4−ジメチルフェニル)−1,3−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−4,6−ビス(4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−ブチルオキシ−プロピルオキシ)フェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−オクチルオキシ−プロピルオキシ)フェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−ドデシル/トリデシル−オキシ(2−ヒドロキシプロピル)オキシ−2−ヒドロキシ−フェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン
8. ホスファイト類及びホスホナイト類
例えばトリフェニルホスファイト、ジフェニルアルキルホスファイト類、フェニルジアルキルホスファイト類、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジステアリルペンタエリトリチルジホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリトリチルジホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリトリチルジホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリトリチルジホスファイト、ビス−イソデシルオキシペンタエリトリチルジホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチル−6−メチルフェニル)ペンタエリトリチルジホスファイト、ビス(2,4,6−トリ−t−ブチルフェニル)ペンタエリトリチルジホスファイト、トリステアリルソルビチルトリホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4′−ビフェニレンジホスホナイト、6−イソオクチルオキシ−2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−12H−ジベンゾ[d,g]−1,3,2−ジオキサホスホシン、6−フルオロ−2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−12−メチル−ジベンゾ[d,g]−1,3,2−ジオキサホスホシン、ビス(2,4−ジ−t−ブチル−6−メチルフェニル)メチルホスファイト及びビス(2,4−ジ−t−ブチル−6−メチルフェニル)エチルホスファイト
光重合を促進するために、更に、アミン類、例えばトリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、エチル−p−ジメチルアミノベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、2−エチルヘキシル−p−ジメチルアミノベンゾエート、オクチル−パラ−N,N−ジメチルアミノベンゾエート、N−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル−パラ−トルイジンもしくはミヒラーケトンを添加することができる。該アミン類の作用は、ベンゾフェノン型の芳香族ケトンの添加によって強化することができる。酸素捕捉剤として使用することができるアミン類の例は、置換N,N−ジアルキルアニリン類であり、それはEP339841号に記載されている。他の促進剤、共開始剤及び自己酸化剤は、チオール類、チオエーテル類、ジスルフィド類、ホスホニウム塩類、ホスフィンオキシド類もしくはホスフィン類であり、それらは、例えばEP438123号、GB2180358号及び特開平6−68309号公報に記載されている。
更に、当該技術分野で、本発明による重合可能な混合物に慣用の連鎖移動剤を添加することができる。例は、メルカプタン類、アミン類及びベンゾチアゾールである。
また、光重合は、スペクトル感受性をシフト又は拡大する更なる増光剤もしくは共開始剤の添加によって促進させることもできる。これらは、特に、芳香族化合物、例えばベンゾフェノン及びそれらの誘導体、チオキサントン及びそれらの誘導体、アントラキノン及びそれらの誘導体、クマリン及びフェノチアジン及びそれらの誘導体並びに、また3−(アロイルメチレン)チアゾリン類、ロダニン、カンファーキノンであるが、またエオシン、ローダミン、エリトロシン、キサンテン、チオキサンテン、アクリジン、例えば9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス(9−アクリジニル)ペンタン、シアニン及びメロシアニン染料である。
かかる化合物の特定の例は、例えば以下のものである:
1. チオキサントン類
チオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−ドデシルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、1−メトキシカルボニルチオキサントン、2−エトキシカルボニルチオキサントン、3−(2−メトキシエトキシカルボニル)−チオキサントン、4−ブトキシカルボニルチオキサントン、3−ブトキシカルボニル−7−メチルチオキサントン、1−シアノ−3−クロロチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−クロロチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−エトキシチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−アミノチオキサントン、1−エトキシカルボニル−3−フェニルスルフリルチオキサントン、3,4−ジ−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシカルボニル]チオキサントン、1,3−ジメチル−2−ヒドロキシ−9H−チオキサンテン−9−オン2−エチルヘキシルエーテル、1−エトキシカルボニル−3−(1−メチル−1−モルホリノエチル)チオキサントン、2−メチル−6−ジメトキシメチルチオキサントン、2−メチル−6−(1,1−ジメトキシベンジル)チオキサントン、2−モルホリノメチルチオキサントン、2−メチル−6−モルホリノメチルチオキサントン、N−アリルチオキサントン−3,4−ジカルボキシイミド、N−オクチルチオキサントン−3,4−ジカルボキシイミド、N−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−チオキサントン−3,4−ジカルボキシイミド、1−フェノキシチオキサントン、6−エトキシカルボニル−2−メトキシチオキサントン、6−エトキシカルボニル−2−メチルチオキサントン、チオキサントン−2−カルボン酸ポリエチレングリコールエステル、2−ヒドロキシ−3−(3,4−ジメチル−9−オキソ−9H−チオキサントン−2−イルオキシ)−N,N,N−トリメチル−1−プロパンアンモニウムクロリド
2. ベンゾフェノン類
ベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、4,4′−ジメトキシベンゾフェノン、4,4′−ジメチルベンゾフェノン、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、4,4′−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4′−ビス(メチルエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4′−ビス(p−イソプロピルフェノキシ)ベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−(4−メチルチオフェニル)ベンゾフェノン、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾイルベンゾエート、4−(2−ヒドロキシエチルチオ)ベンゾフェノン、4−(4−トリルチオ)ベンゾフェノン、1−[4−(4−ベンゾイル−フェニルスルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(トルエン−4−スルホニル)プロパン−1−オン、4−ベンゾイル−N,N,N−トリメチルベンゼンメタンアンモニウムクロリド、2−ヒドロキシ−3−(4−ベンゾイルフェノキシ)−N,N,N−トリメチル−1−プロパンアンモニウムクロリドモノヒドレート、4−(13−アクリロイル−1,4,7,10,13−ペンタオキサトリデシル)ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N−ジメチル−N−[2−(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]エチルベンゼンメタンアンモニウムクロリド
3. クマリン類
クマリン1、クマリン2、クマリン6、クマリン7、クマリン30、クマリン102、クマリン106、クマリン138、クマリン152、クマリン153、クマリン307、クマリン314、クマリン314T、クマリン334、クマリン337、クマリン500、3−ベンゾイルクマリン、3−ベンゾイル−7−メトキシクマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジメトキシクマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジプロポキシクマリン、3−ベンゾイル−6,8−ジクロロクマリン、3−ベンゾイル−6−クロロクマリン、3,3′−カルボニル−ビス[5,7−ジ(プロポキシ)クマリン]、3,3′−カルボニル−ビス(7−メトキシクマリン)、3,3′−カルボニル−ビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3−イソブチロイルクマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジメトキシクマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジエトキシクマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジブトキシクマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジ(メトキシエトキシ)クマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジ(アリルオキシ)クマリン、3−ベンゾイル−7−ジメチルアミノクマリン、3−ベンゾイル−7−ジエチルアミノクマリン、3−イソブチロイル−7−ジメチルアミノクマリン、5,7−ジメトキシ−3−(1−ナフトイル)クマリン、5,7−ジエトキシ−3−(1−ナフトイル)クマリン、3−ベンゾイルベンゾ[f]クマリン、7−ジエチルアミノ−3−チエノイルクマリン、3−(4−シアノベンゾイル)−5,7−ジメトキシクマリン、3−(4−シアノベンゾイル)−5,7−ジプロポキシクマリン、7−ジメチルアミノ−3−フェニルクマリン、7−ジエチルアミノ−3−フェニルクマリン、JP09−179299号A及びJP09−325209号Aに開示されるクマリン誘導体、例えば7−[{4−クロロ−6−(ジエチルアミノ)−s−トリアジン−2−イル}アミノ]−3−フェニルクマリン
4. 3−(アロイルメチレン)チアゾリン類
3−メチル−2−ベンゾイルメチレン−β−ナフトチアゾリン、3−メチル−2−ベンゾイルメチレン−ベンゾチアゾリン、3−エチル−2−プロピオニルメチレン−β−ナフトチアゾリン
5. ローダミン類
4−ジメチルアミノベンザールローダミン、4−ジエチルアミノベンザールローダミン、3−エチル−5−(3−オクチル−2−ベンゾチアゾリニリデン)ローダミン、JP08−305019号Aに開示される式[1]、[2]、[7]のローダミン誘導体
6. 他の化合物
アセトフェノン、3−メトキシアセトフェノン、4−フェニルアセトフェノン、ベンジル、4,4′−ビス(ジメチルアミノ)ベンジル、2−アセチルナフタレン、2−ナフトアルデヒド、ダンシル酸誘導体、9,10−アントラキノン、アントラセン、ピレン、アミノピレン、ペリレン、フェナントレン、フェナントレンキノン、9−フルオレノン、ジベンゾスベロン、クルクミン、キサントン、チオミヒラーズケトン、α−(4−ジメチルアミノベンジリデン)ケトン、例えば2,5−ビス(4−ジエチルアミノベンジリデン)シクロペンタノン、2−(4−ジメチルアミノ−ベンジリデン)−インダン−1−オン、3−(4−ジメチルアミノ−フェニル)−1−インダン−5−イル−プロペノン、3−フェニルチオフタルイミド、N−メチル−3,5−ジ(エチルチオ)−フタルイミド、N−メチル−3,5−ジ(エチルチオ)−フタルイミド、フェノチアジン、メチルフェノチアジン、アミン、例えばN−フェニルグリシン、エチル 4−ジメチルアミノベンゾエート、ブトキシエチル 4−ジメチルアミノベンゾエート、4−ジメチルアミノアセトフェノン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、2−(ジメチルアミノ)エチル ベンゾエート、ポリ(プロピレングリコール)−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート
更なる添加剤として、ベンゾフェノン及びその誘導体、チオキサントン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体もしくはクマリン誘導体を含む光重合可能な混合物が好ましい。
光重合は、増感剤を添加することによって、また熱的条件下でフリーラジカルを形成する成分、例えばアゾ化合物、例えば2,2′−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、トリアゼン、ジアゾスルフィド、ペンタアザジエンもしくはペルオキシ化合物、例えばヒドロペルオキシドもしくはペルオキシカーボネート、例えばt−ブチルヒドロペルオキシド、例えばEP245639号に記載されるものを添加することによっても補助することができる。
重合可能なカラーフィルタ混合物は、更なる添加剤として、光還元可能な染料、例えばキサンテン、ベンゾキサンテン、ベンゾチオキサンテン、チアジン、ピロニン、ポルフィリンもしくはアクリジン染料及び/又は照射によって開裂できるトリハロゲンメチル化合物を含んでよい。
当該技術分野で公知の更なる添加剤、例えば流動向上剤、付着促進剤、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン及び3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを添加してよい。界面活性剤、蛍光漂白剤、顔料、染料、湿潤剤、レベリング助剤、分散剤、凝集抑制剤、酸化防止剤もしくは充填剤は、好適な添加剤についての更なる例である。
厚い着色されたコーティングを硬化するために、例えばUS5013768号に記載されるように、ガラス微小球もしくは粉末状ガラス繊維を添加することが適切である。
添加剤の選択は、適用分野及びこの分野に必要とされる特性に依存してなされる。前記の添加剤は、当該技術分野に慣用のものであり、従って各用途で通常の量で添加される。
更に、カラーフィルタ中で、各色の全固体成分は、イオン性不純物捕捉剤、例えばエポキシ基を有する有機化合物を含有してよい。イオン性不純物捕捉剤の量は、一般に、0.1〜10質量%の範囲である。
本発明による混合物は、例えばJP10−221843号Aに記載されるように酸によって活性化される架橋剤と、熱的にもしくは化学線によって酸を生成して架橋反応を活性化する化合物を含んでよい。
本発明による混合物は、潜在性顔料を含有する感光性のパターン又はコーティングの熱処理の間に、微細に分散した顔料に変換される潜在性顔料をも含むことができる。熱処理は、潜在性顔料を含有する光像形成性層の露光後又は現像後に実施できる。かかる潜在性顔料は、例えばUS5879855号に記載のような、化学的に、熱的に、光分解で又は放射線で誘起される方法を用いて不溶性の顔料に変換することができる、可溶性顔料前駆体である。そのような潜在性顔料のこの変換は、化学線露光の際に酸を生成する化合物を添加することによって又は組成物へ酸性化合物を添加することによって増強することができる。従って、本発明による混合物中に潜在性顔料を含む、カラーフィルタレジストを製造することもできる。
カラーフィルターレジストの例、かかるレジストの混合物及び加工条件は、T.Kudo他著のJpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)3594;T.Kudo他著のJ.Photopolym.Sci.Technol.Vol.9(1996)109;K.Kobayashi著のSolid State Technol.Nov.1992、第15〜18頁;US5368976号;US5800952号;US5882843号;US5879855号;US5866298号;US5863678号;JP6−230212号A;EP320264号;JP9−269410号A;JP10−221843号A;JP1−090516号A;JP10−171119号A;US5821016号;US5847015号;US5882843号;US5719008号;EP881541号、又はEP902327号によって示されている。
当業者は、本発明の着色剤ナノ粒子の使用は、特定のバインダー樹脂、光開始剤、架橋剤及びカラーフィルタレジストの配合の上述の例に制限されることなく、任意の重合可能な成分に関して、染料もしくは着色顔料もしくは潜在性顔料と組み合わせて使用して、感光性のカラーフィルタインクもしくはカラーフィルタレジストを形成できることを理解している。
当該技術分野においては、着色剤の一次粒度が、光の散乱により透明性を失わないためにもカラーフィルタの透明領域の波長より小さいことが好ましいことはよく知られている。前記の表面変性されたナノ粒子は、一般に、500nm未満の、好ましくは100nm未満の、より好ましくは50nm未満の、最も好ましくは25nm未満の一次粒度を有する。同じことは、主要な着色剤の顔料の粒度分布にも当てはまる。
かかる小粒子を得るにあたっての微細化技術は、当該産業において知られており、無機塩を用いる/用いない様々な粉砕法、例えば乾式粉砕、湿式粉砕、ロールミル、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ヘンシェルミル、ピンミル、分散ミル及び塩混練が知られている。前記の表面変性されたナノ粒子の微細粒子は、直接的に、合成条件、例えば温度の制御及び脱プロトン化条件のpH制御によって得ることができる。全てのこれらの技術は、前記の表面変性されたナノ粒子の微細粒子を得るに当たり適用される。
好ましくは、表面変性されたナノ粒子の微細粒子は、(i)脱保護条件を制御して微細粒子を得るか、又は(ii)粗製の表面変性されたナノ粒子を塩混練することによって得られる。
場合により、表面処理は、着色剤を易分散性にするために、かつ得られた着色剤分散液を安定化するために、着色されたナノ粒子に適用される。表面処理試薬は、例えば界面活性剤、ポリマー分散剤、一般的なテクスチャ改善剤、顔料誘導体及びそれらの混合物である。特に、本発明による重合可能な着色剤混合物が少なくとも1種のポリマー分散剤及び/又は少なくとも顔料誘導体を含むことが好ましい。
かかる添加剤は、一般に、重合可能な混合物の全固体に対して、すなわち溶剤を含まない全ての成分の量に対して、0.1〜50質量%、好ましくは0.1〜30質量%の量で使用することができる。
ポリマー分散剤は、以下の2つの非常に異なる要求:
(1)顔料表面中に強力に吸着し、それにより特定のアンカリング基を有することと、
(2)所望の溶剤もしくは樹脂溶液系中で立体安定化を示すポリマー鎖を含むことと
を組み合わせるその2つの成分構造を基礎として、立体安定化機構を介して作用する。
ポリマー分散剤は、かなり高分子量なので、他の種類の分散剤とは区別される。その構造特徴のため、ポリマー分散剤は、同時に多くの箇所に結合し、多くの顔料粒子上に持続的な吸着層を形成する。最適な立体安定化は、ポリマー鎖がよく溶媒和され、適切に展開される場合に達成されるので、該ポリマー鎖は、取り巻く樹脂溶液と高度に相容性でなければならない。この相容性が妨げられると、ポリマー鎖は折り畳まれ、立体障害を引き起こし、安定化が失われることとなる。
好適なポリマー分散剤は、着色されたナノ粒子の分散を改善し、その分散内での粒子間引力を低減する。改善された分散は、狭い粒度分布で小さい平均粒度(又はより短い粉砕時間で達成される粒度減少)を意味する。粒子が小さいと、一般に再集塊もしくは凝結をより受けやすいが、粒子間引力の低減により、本発明による分散剤はこれに該当しない。分散液は、慣用の手段によって製造されたものよりも凝結及び集塊に対してより高い安定性を有する。
既に上述したように、好適なポリマー分散剤は、ポリマー鎖とアンカリング基を含む2成分構造を有する。これらの特定の組み合わせは、それらの効力をもたらす。
好適な界面活性剤は、アニオン系界面活性剤、例えばアルキルベンゼン−もしくはアルキルナフタレン−スルホネート、アルキルスルホスクシネート又はナフタレンホルムアルデヒドスルホネート;カチオン系界面活性剤、例えば第四級塩、例えばベンジルトリブチルアンモニウムクロリド;又は非イオン系もしくは両性系界面活性剤、例えばポリオキシエチレン界面活性剤及びアルキル−もしくはアミドプロピルベタインをそれぞれ含む。
界面活性剤の概略例は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテル;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、例えばポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル;ポリエチレングリコールジエステル、例えばポリエチレングリコールジラウレート及びポリエチレングリコールジステアレート;ソルビタン脂肪酸エステル;脂肪酸変性ポリエステル;第三級アミン変性ポリウレタン;ポリエチレンイミン;商品名KP(信越化学工業株式会社の製品)、Polyflow(共栄社化学株式会社の製品)、F−Top(Tochem Products Co.,Ltd社の製品)、MEGFAC(大日本インキ化学工業株式会社の製品)、Fluorad(住友スリーエム株式会社の製品)、Asahi Guard及びSurflon(旭硝子株式会社の製品)で入手できる界面活性剤などを含む。
これらの界面活性剤は、単独でもしくは2種以上の混合物で使用することができる。
好適なポリマー分散剤は、例えばBYK社製のDisperbyk(登録商標)101、115、130、140、160、161、162、163、164、166、168、169、170、171、180、182、2000、2001、2050、2090、2091、2095、2096、2150、EFKA Additives社製のEFKA(登録商標)4008、4009、4010、4015、4046、4047、4050、4055、4060、4080、4300、4330、4400、4401、4402、4403、4406、4500、4510、4520、4530、4540、4550、4560、味の素ファインテクノ株式会社製のPB(登録商標)711、821、822、823、824、827、Lubrizol社製のSolsperse(登録商標)1320、13940、17000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32500、32550、32600、33500、34750、36000、36600、37500、39000、41090、44000、53095、ALBRITECT(登録商標)CP30(アクリル酸とアクリルホスホネートのコポリマー)及びそれらの組み合わせである。
好ましくは、EFKA(登録商標)4046、4047、4060、4300、4330、8512、Disperbyk(登録商標)161、162、163、164、165、166、168、169、170、2000、2001、2050、2090、2091、2095、2096、2105、2150、PB(登録商標)711、821、822、823、824、827、Solsperse(登録商標)24000、31845、32500、32550、32600、33500、34750、36000、36600、37500、39000、41090、44000、53095、ALBRITECT(登録商標)CP30及びそれらの組み合わせが分散剤として使用される。
好適なテクスチャ改善剤は、例えば脂肪酸、例えばステアリン酸もしくはベヘン酸並びに脂肪アミン、例えばラウリルアミン及びステアリルアミンである。更に、脂肪アルコール類もしくはエトキシ化脂肪アルコール類、ポリオール類、例えば脂肪族1,2−ジオールもしくはエポキシ化大豆油、ワックス類、樹脂酸類及び樹脂酸塩類を、この目的のために使用することができる。
好適な顔料誘導体は、例えば銅フタロシアニン誘導体、例えばEFKA Additives社のEFKA 6745、Lubrizol社製のSolsperse 5000、12000、BYK社製のSynergist 2100及びアゾ誘導体類、例えばEFKA 6750、Solsperse 22000及びSynergist 2105である。
これらの表面処理試薬は、好ましくは、効果的な処理のために前記の微細化プロセスに適用することができる。
本発明によるカラーフィルタは、一般に、全て重合可能な混合物及び着色されたナノ粒子を含む、赤色、緑色及び青色(RGB)の色要素と、場合により黒色マトリクスを透明基板上に提供し、そして基板の表面上もしくはカラーフィルタ層の表面上のいずれかに透明電極を提供することによって製造され、その際、前記の重合可能な混合物は、多官能性のアクリレートモノマーと、バインダーと、前記の着色されたナノ粒子とを含む。モノマー及びバインダー成分並びに好適な着色剤は、前記のものである。カラーフィルタの製造において、透明電極層は、透明基板の表面上に適用できるか、あるいは赤色、緑色及び青色の画素及び黒色マトリクスの表面上に提供できる。透明基板は、例えばガラス基板であり、該基板は、更にその表面上に電極を有してよい。
カラーフィルタのコントラストを改善するために、異なる色の色領域の間に黒色マトリクスを提供することが好ましい。
感光性組成物を使用して黒色マトリクスを形成し、パターン様の露光(すなわち適当なマスクを介する)によって黒色の感光性組成物を光リソグラフィー的にパターン付けして、赤、緑及び青の色領域を分ける黒色のパターンを透明基板上に形成する代わりに、無機の黒色マトリクスを使用することも可能である。そのような無機の黒色マトリクスは、透明基材上に蒸着させた(すなわちスパッタリングした)金属(すなわちクロム)膜から適当な現像法、例えばエッチングレジストによる光リソグラフィーパターン付けを使用し、エッチングレジストによって保護されない区域の無機層をエッチングしたのち、残るエッチングレジストを除去することによって形成することができる。
いかにして、またカラーフィルタ製造工程のどの段階で黒色マトリクスを適用できるかに関して種々の方法が知られている。既に上述したように赤色、緑色及び青色(RGB)のカラーフィルタを形成する前に、透明基板上に直接的に適用できるか、あるいはRGBカラーフィルタが基板上に形成された後に適用することができる。
US5,626,796号による、液晶表示装置のためのカラーフィルタの異なる実施態様では、黒色マトリクスはまた、液晶層によってRGBカラーフィルタ素子担持基板から隔てられている、RGBカラーフィルタ素子担持基板に対して反対側の基板に適用することもできる。
RGBカラーフィルタ素子及び場合によっては黒色マトリクスを適用した後に透明な電極層を適用するならば、電極層の堆積の前に、例えばUS5,650,263号に記載のようにして、さらなるオーバコート膜を保護層としてカラーフィルタ層に適用することができる。
本発明の重合可能なカラーフィルタ混合物は、カラーフィルタの製造のために、加工法における上記違いにかかわらず、適用できる更なる層にかかわらず、また、カラーフィルタの設計における違いにかかわらず、カラーピクセルの生成のために使用することができる。色付き素子を形成するための本発明による混合物の使用は、かかるカラーフィルタの種々の設計及び製造方法によって限定されると見なされるべきではない。
適切な光源は、例えば、最大可視発光強度が530nm付近にある、P1(Mori,Kakitani,Miyake,Yamaguchi,Okayama University of Science,Japan,Okayama Rika Daigaku Kiyo A[1994],30A,115−120を参照)のような陰極線管又はネオン管の種々の分野から自体公知である。適切な光源は、特に発光源としてZn2SiO4:Mnを含んでいてもよく、例えばUV光又は電子衝撃によって作動されてもよい。しかし、当業者は、間違いなく、同様又はより良好な性能を有する光源も試すであろう。対照的に、液晶ディスプレイで従来用いられてきた発光光源(例えば、F10のように、La、Ce、Tb、Yb、Eu、Ho及び/又はDyをベースにしたものなど)は、545nm付近の波長に非常に狭い最大発光を有し、485及び580nmに望ましくない狭い副発光を有している。白色光を発するためには全てを組合わせるため、概して本発明の緑色光源は、それぞれ青色及び赤色光源などの他の光源と一緒に用いられる。先行技術の液晶ディスプレイの技術及びそこで用いられる光源は、多数の書籍、発行物及び特許から周知であり、数例を引用するためには、US6,280,890号もしくは先に議論した先行技術の記録文書(これらは全て参照をもって本願明細書に開示されたものとする)を、又はColour filters for LCD’s,Displays 14(2),115−124(1993)をも参照されたい。
本発明によるカラーフィルタは、ディスプレイ用途及び/又は画像センサ用途にも適用できる。ディスプレイ用途は、好ましくは、プラズマディスプレイ、有機/無機電界発光ディスプレイ、電界放出ディスプレイもしくは液晶ディスプレイである。画像センサ用途は、好ましくは電荷結合素子もしくはCMOSセンサである。
本発明によるカラーフィルタは、高い熱的安定性、光安定性及び物理的安定性を有し、それは、特にUV吸収剤、分散剤及び/又は(ヒンダードアミン型)光安定剤をナノ粒子の表面に付加的に共有結合させることによって改善される。
以下の実施例は、説明を目的として表すのみであり、本発明の本質もしくは範囲のいかなる限定も構成するものではない。特に示されない限り、全てのパーセンテージは質量に対するものであり、室温は、20〜25℃の範囲の温度を示す。
実施例
実施例1
Figure 2010520508
51.52gのC.I.ベーシックブルー7(例えばS&D Chemicals Ltd社製のVictoria pure Blue)を、750mlの蒸留水中に溶解させ、次いで、撹拌しつつ、脱プロトン化された形の染料が完全に沈殿し、かつ青色が溶液中に残っておらず、かつ数時間にわたりそれが戻らなくなるまで、水酸化ナトリウムを水中に溶かした2Nの溶液を滴加する。沈殿物を濾別し、蒸留し脱炭酸化した水で、濾液が塩化物イオンを含まなくなるまで洗浄し、60℃で減圧の雰囲気(200ミリバール)下で乾燥させる。45.23g(94.7%)の脱プロトン化されたC.I.ベーシックブルー7が、ほぼ黒色の粉末として単離される。
2.0ml(2.95g;10.2ミリモル)の3−ヨードプロピル−トリメトキシシランを、2.389g(5ミリモル)の脱プロトン化されたC.I.ベーシックブルー7を50mlの無水アセトニトリル中に溶かした溶液に添加し、そして、得られた溶液を、アルゴン雰囲気下で24時間還流加熱する。次いで、溶剤を留去し、そして半固形の残留物を、過剰のアルキル化剤と未反応の脱プロトン化された染料を除去するために、濾液がほぼ無色になるまで、この手順の間に大気湿分の侵入を避けつつ、メチル−t−ブチルエーテルで数回洗浄する。乾燥させることなく、固体残留物(1)を、50mlの無水エタノール中に溶解させる。
実施例2
2gのLudox TMAの懸濁液(H2O中34%SiO2)を、10mlのエタノールで希釈し、そして0.8g(1.35ミリモル)の実施例1からの物質(1)を60mlのエタノール/メタノール(1:1(v/v))中に入れてそれを添加し、引き続き0.8g(2.1ミリモル)のオクタデシル−トリメトキシシランを添加する。該反応混合物を、0℃で20分間撹拌し、室温にまで加温し、そして55℃で20時間撹拌する。染料で変性されたシリカナノ粒子を、室温に冷却した後に遠心分離(2000rpm)と過剰の遊離染料を含有する上清のデカンテーションとによって単離する。引き続きエタノールで洗浄し、遠心分離した後に、青色の固体(2)を50℃で真空中で乾燥させる。収量:1.0g。
Figure 2010520508
温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から800℃まで):質量損失:29.6%、それは有機物質に相当する。
結合された染料の熱安定性(TGAによって測定)は、約200℃で分解をはじめる遊離の染料のそれよりも約100℃も高い。
実施例3
変性シリカナノ粒子は、"Victoria blue dye"を使用し、分散剤は、ATRP−technology社製のポリ(n−ブチルアクリレート)を使用する。
Figure 2010520508
0.68g(3.8ミリモル)の市販の3−アミノプロピル−トリメトキシシランを10mlのメタノール中に入れたものに、8.0g(3.8ミリモル)のアクリレート末端基を有するポリ(n−ブチルアクリレート)マクロモノマー(ATRP technology社でA.Muhlebach,F.Rime,J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.2003,41,3425に従って合成;Mn=2100、Mw=2940)を添加し、そして該混合物を、50℃で22時間撹拌する。こうして形成されたポリ(n−ブチルアクリレート)トリメトキシシランを、次いで0.8g(1.35ミリモル)の物質1("Victoria Blue"のシラン誘導体)を60mlのエタノール/メタノール(1:1(v/v))中に入れたものと一緒に、7.63gのLudox TMAの分散液(H2O中34%のSiO2)であって40mlのエタノールで希釈された分散液に添加する。該反応混合物を、室温で20分間撹拌し、引き続き55℃で20時間撹拌する。染料及び分散剤で変性されたシリカナノ粒子を、室温に冷却した後に遠心分離(2000rpm)と過剰の遊離染料を含有する上清のデカンテーションとによって単離する。引き続きエタノールで洗浄し、遠心分離した後に、青色の固体(3)を50℃で真空中で乾燥させる。収量:10.8g。
温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から800℃まで):質量損失:82.3%、それは有機物質に相当する。
動的光散乱(DLS):平均直径d=64.5nm。
実施例4
1gの物質2(実施例2から)を、Skandex中で0.35gのEFKA(商標)4360、3.2gのバインダー(ベンジル−メタクリレート−メタクリル酸−コポリマー;プロピレングリコール 1−モノメチルエーテル 2−アセテート(PGME)中の25%溶液)及び7.6gのPGMEAで分散させる。
得られた低粘度の分散液をガラス基板上に1000rpmで30秒間でスピンコートし、100℃で乾燥させ、そしてホットプレート上で200℃で5分間ポストベークする。
結果: カラーポイント(バックライトとして標準C):x=0.143,y=0.109を有する明るい強力な青色フィルタ層。透過率は14.5%で、コントラストは約2700である。EBUカラーポイント(バックライトとしてF10)(x=0.149及びy=0.080)での透過率は、約7.5である。
実施例5
1gの物質3(実施例3から)を、Skandex中で0.35gのEFKA(商標)4360、3.2gのバインダー(ベンジル−メタクリレート−メタクリル酸−コポリマー;PGME中の25%溶液)及び7.6gのPGMEAで分散させる。
得られた配合物をガラス基板上で1000rpmで30秒間スピンコートし、そして100℃で乾燥させる。
結果は、実施例4の結果と非常に類似している。
実施例6 − C.I.ピグメントブルー1を用いた比較例
0.95gのFanal(商標)Blue 6390(BASF)を、Skandex中で、0.05gのSolsperse(商標)22000(Avecia)、1.7gのDisperbyk(商標)161(Byk−Chemie;カチオン性ポリウレタン、分散剤)、10.2gのPGMEA及び2.4gのバインダー(ベンジル−メタクリレート−メタクリル酸−コポリマー;PGMEA中25%溶液)と一緒に3時間分散させる。
得られた配合物をガラス基板上で1000rpmで30秒間スピンコートし、そして100℃で乾燥させる。
結果: x/y/Y=0.144/0.104/15.44%。ホットプレート上での200℃での5分後の熱安定性:92%。100時間のキセノン光後のUV安定性:75%。
実施例7
トリアリールメタンをシリカ粒子に共有結合させるもう一つの経路を以下に記載する:
a)式(101)の化合物の合成
Figure 2010520508
50.0gの市販の1−アミノ−ナフタレンを、0℃で、300mlのジクロロメタン中に溶解させ、そして48.5mlのトリエチルアミン及び48.5mlのトリフルオロ酢酸無水物で処理する。該混合物を、室温に加熱しつつ24時間撹拌する。次いで、該反応混合物を、付加的なジクロロメタンで希釈し、そして連続的に、1N塩酸、炭酸水素ナトリウム飽和溶液及びブラインで抽出する。有機相を引き続き硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、そして蒸発させる。残留溶剤を室温で高真空中で除去する。僅かに桃色の固体が得られる(式(101)の化合物が81.0g)。
Figure 2010520508
b)式(102)の化合物の合成
Figure 2010520508
15.0gの式(101)の化合物を270mlの無水ジメチルホルムアミド中に溶解させ、15.0gの塩化ベンジル誘導体及び13.5gの無水炭酸カリウムで60℃で17時間処理する。室温に冷却した後に、該混合物を、酢酸エチルで希釈し、連続的に、水、1Nの塩酸及びブラインで抽出し、そして硫酸ナトリウム上で乾燥させる。濾過し、そして溶剤を蒸発させた後に、シロップ状の油状物が得られ、それを短いシリカゲルパッド(メッシュ230〜400)に通し、溶出(ヘキサン−酢酸エチル2:1(v/v))させることで、32.9gの式(102)の化合物が得られる。
Figure 2010520508
c)式(103)の化合物の合成
Figure 2010520508
32.0gの式(102)の化合物を、260mlのエタノールと水との混合物(3:1(v/v))中に溶解させ、そして7.6gの水酸化ナトリウムで85℃で1時間処理する。室温に冷却した後に、該混合物を、t−ブチルメチルエーテルで希釈し、連続的に、水及びブラインで抽出し、そして硫酸ナトリウム上で乾燥させる。濾過し、そして溶剤を蒸発させた後に、シロップ状物が得られ、それを短いシリカゲルパッド(メッシュ230〜400)に通し、溶出(ヘキサン/酢酸エチル4:1(v/v))させることで、23.6gの式(103)の化合物が得られる。
Figure 2010520508
d)置換されたVictoria blueの合成
Figure 2010520508
0.20gの中性モノマー(103)を、0.20gの4,4′−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン及び0.1mlのオキシ塩化リンを含有する4mlの無水ベンゼン中に懸濁させる。該混合物を85℃に17時間にわたり加熱する。室温に冷却した後に、該混合物をエタノール中で沈殿させ、そして上清において薄層クロマトグラフィーによってベンゾフェノンが検出されなくなるまで遠心分離(5回)する。次いで、青色の沈殿物を、水中で撹拌し、そして水(3回)から遠心分離し、そして最後にジオキサンから凍結乾燥させることで、暗青色の粉末が得られる。
e)3−メルカプトプロピルメチルシラン変性されたシリカナノ粒子
Figure 2010520508
100gのLudox TMAの分散液(水中34%のSiO2)を、100gのエタノールと混合する。38gの3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランを70gのエタノール中に溶解させたものを、前記の均質な混合物に滴加する。その添加後に、該混合物を50℃に18時間にわたり加熱する。この混合物の溶剤を次いで回転蒸発器中で蒸発させ、そして白色の樹脂が得られる。該生成物を50mlのエタノール中に再分散させ、そして100gのヘキサンを添加する。沈殿した生成物を2000rpmで15分間遠心分離する。この手順を3回繰り返すことで、未反応の3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランを除く。最後に、該生成物を2−プロパノール中に再分散させることで、17.2質量%の分散液が得られる。
温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から600℃まで):質量損失:18.4%、それは有機物質に相当する。
元素分析:実測値:S:5.8質量%:17.1質量%の有機含分に相当する(TGA値と比較的良好に合致)。
透過型電子顕微鏡(TEM):平均直径35〜40nmが個々のナノ粒子について得られる。
動的光散乱(DLS):平均直径d=38nm。
f)3−メルカプトプロピルシラン変性されたシリカナノ粒子と変性された"Victoria Blue"染料(104)との反応
Figure 2010520508
4.3gの3−メルカプトプロピルシラン変性されたシリカナノ粒子(工程7eで前記のように得られる)(1.33ミリモルのS)及び1.67g(2.66ミリモル)の物質104を、50mlの2−プロパノール中に250mlの丸底フラスコ中で溶解させ、そして200mgの2,2′−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を添加する。該反応混合物を、80℃で15時間、撹拌しつつ加熱する。染料で変性されたシリカナノ粒子を、室温に冷却した後に遠心分離(2000rpm)と過剰の遊離染料を含有する上清のデカンテーションとによって単離する。引き続きエタノールで洗浄し、遠心分離した後に、青色の固体を50℃で真空中で乾燥させる。収量:4.7g。
温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から800℃まで):質量損失:43%、それは有機物質に相当する。
実施例8 − シリカ/Victoria Blue/HALS
a)変性シリカナノ粒子の合成
Figure 2010520508
15gのLudox TMAの分散液(水中34%のSiO2)を、125mlのエタノールで希釈し、そして16.8g(57.8ミリモル)の3−ヨードプロピルトリメトキシシランを、室温で1時間以内で滴加する。該混合物を、50℃で16時間撹拌する。DLS測定は、粒度37nmを示した。
b)染料の脱プロトン化
Figure 2010520508
11.59g(28.9ミリモル)のVictoria Blue pure B.O.(塩化物含分8.85%を有する工業的等級)を、100mlの脱イオン水/エタノール(1:4(v/v))中に分散させ、28.9mlの1Mの水酸化ナトリウムを室温で30分以内で滴加し、そして該混合物を同じ温度で更に1時間にわたり撹拌する。該反応は、酸素及び二酸化炭素の排除下で実施する。
c)染料及びHALSの粒子表面上でのグラフト化
Figure 2010520508
4.92g(28.9ミリモル)の4−アミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン及び更なる分の28.9mlの1MのNaOHを、工程b)の脱プロトン化された染料分散液に添加する。該混合物を、50℃で激しく撹拌する。工程a)のエタノール性の粒子分散液を添加し、そして該混合物を80℃で5時間加熱する。生成物を濾過により単離し、そして脱イオン水で洗浄する。収量:65gの湿潤ケーク(固体含有率40%)。温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から800℃まで):質量損失:32%、それは有機物質に相当する。
ポリオキソメタレート(POM)でのアニオン交換:7.34gの湿潤ケーク(3.23gの乾燥材料)を、200gのビーズ(1〜1.5mm)及び70gのエタノール/水混合物(1:1(v/v))と一緒にミル中で8時間の間粉砕する。3.1gのNa2WO4×2H2O、1.3gのNa2MoO4×2H2O、0.2gのNaH2PO4及び0.2gのNa2SiO7の混合物を、50mlの脱イオン水中に溶解させ、そして3.7gの32%の塩酸をその青色分散液に添加し、そして室温で15分間撹拌する。pHを、水酸化ナトリウム溶液(水中50%)で6.5に調整し、そして室温で1時間撹拌する。生成物を濾過により単離し、脱イオン水で洗浄し、そしてオーブン中で60℃で乾燥させる。収量:3.6g;温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から800℃まで):質量損失:60%、それは有機物質に相当する。
実施例9 − シリカ/Victoria Blue/2−メルカプト−1−メチルイミダゾール
a)変性シリカナノ粒子の合成
(実施例8aを繰り返す)
b)(A)Victoria pure blueの脱プロトン化
(実施例8bを繰り返す)
(B)2−メルカプト−1−メチルイミダゾールの脱プロトン化
Figure 2010520508
3.3g(28.9ミリモル)の2−メルカプト−1−メチルイミダゾールを、50mlのエタノール中に溶解させ、そして28.9mlの1Mの水酸化ナトリウムを添加する。該溶液を、後続工程のために保持する。
c)染料及び2−メルカプト−1−メチルイミダゾールの粒子表面上でのグラフト化
Figure 2010520508
工程b(B)の2−メルカプト−1−メチルイミダゾールの溶液を、工程b(A)の脱プロトン化された染料分散液に添加する。該混合物を、50℃で激しく撹拌する。工程a)のエタノール性の粒子分散液を添加し、そして該混合物を80℃で5時間加熱する。生成物を濾過により単離し、そして脱イオン水で洗浄する。収量:65gの湿潤ケーク(固体含有率40%)。TGA分析(乾燥材料)により、有機含有率68%が得られた。
POMでのアニオン交換:7.34gの湿潤ケーク(3.23gの乾燥材料)を、200gのビーズ(1〜1.5mm)及び70gのエタノール/水混合物(1:1(v/v))と一緒にミル中で8時間の間粉砕する。3.1gのNa2WO4×2H2O、1.3gのNa2MoO4×2H2O、0.2gのNaH2PO4及び0.2gのNa2SiO7の混合物を、50mlの脱イオン水中に溶解させ、そして3.7gの32%の塩酸をその青色分散液に添加し、そして室温で15分間撹拌する。pHを、水酸化ナトリウム溶液(水中50%)で6.5に調整し、そして室温で1時間撹拌する。生成物を濾過により単離し、脱イオン水で洗浄し、そしてオーブン中で60℃で乾燥させる。収量:3.6g;温度記録分析(TGA;加熱速度:10℃/分で50℃から800℃まで):質量損失:60%、それは有機物質に相当する。
本発明の特徴は、その好ましい実施態様に当てはまるものと示され、記載され、かつ指摘されている一方で、様々な省略及び置換及び変更は、概説されたデバイスの形態及び詳細において、かつそれらの作業において、当業者によって、本発明の主旨から逸脱することなく行うことができる。例えば、表現的に、実質的に同じ機能を実質的に同様に行って同じ結果を達成する要素及び/又は方法工程のあらゆる組み合わせが本発明の範囲内であることを意図している。

Claims (15)

  1. 表面変性されたナノ粒子を含むカラーフィルタであって、カチオン性着色剤が前記ナノ粒子の表面に共有結合されている、カラーフィルタ。
  2. カチオン性着色剤が、
    (i)ジ(トリ)−アリール(ヘテロ)色素、好ましくはトリアリールメタン、ヘテロアリールジアリールメタン、ジヘテロアリールアリールメタン、キサンテン及びチオキサンテン染料からなる群から選択される色素、及び/又は
    (ii)トリ−アリール(ヘテロ)−カルボニウム顔料
    である、請求項1に記載のカラーフィルタ。
  3. カチオン性着色剤が、カラーインデックス名 アシッドブルー1、アシッドブルー7、アシッドブルー9、アシッドブルー22、アシッドブルー93、アシッドブルー147、アシッドグリーン5、アシッドバイオレット19、アシッドバイオレット49、ベーシックブルー7、ベーシックブルー20、ベーシックブルー26、ベーシックグリーン4、ベーシックレッド9、ベーシックバイオレット2、ベーシックバイオレット3、ベーシックバイオレット4、ベーシックバイオレット14、モーダントブルー1、モーダントブルー3、モーダントバイオレット39、ソルベントブルー3、ソルベントレッド41及びソルベントバイオレット9からなる群から選択されるトリアリールメタン染料である、請求項2に記載のカラーフィルタ。
  4. カチオン性着色剤が、カラーインデックス名 P.ブルー18、P.ブルー19、P.ブルー56、P.ブルー61、P.バイオレット3、P.バイオレット27、P.バイオレット39、P.ブルー1、P.ブルー2、P.ブルー9、P.ブルー10、P.ブルー14、P.ブルー62、P.グリーン1、P.グリーン4、P.グリーン45、P.レッド81、P.レッド81:1、P.レッド81:x、P.レッド81:y、P.レッド81:2、P.レッド81:3、P.レッド81:4、P.レッド169、P.バイオレット1、P.バイオレット1:x及びP.バイオレット2からなる群から選択されるトリアリールカルボニウム顔料である、請求項2に記載のカラーフィルタ。
  5. さらに、光安定剤、好ましくはUV吸収剤が、前記ナノ粒子の表面に共有結合されている、請求項1から4までのいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  6. 前記光安定剤が、ヒンダードアミン型光安定剤(HALS)、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類及びヒドロキシフェニルトリアジン類からなる群から選択される、請求項5に記載のカラーフィルタ。
  7. 前記の光安定剤が、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ジ−(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−アミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−(ω−ヒドロキシ−オクタ(エチレンオキシ)カルボニル)エチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−(2−オクチルオキシカルボニルエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、4,4′−ジオクチルオキシオキサアニリド、2,2′−ジオクチルオキシ−5,5′−ジ−t−ブチルオキサアニリド、2,2′−ジドデシルオキシ−5,5′−ジ−t−ブチルオキサアニリド、2−エトキシ−2′−エチルオキサアニリド、2,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−4−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル−s−トリアジン、2,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−4−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−s−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)−6−(4−クロロフェニル)−s−トリアジン、2,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−4−[2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロパンオキシ)フェニル]−s−トリアジン及び2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノンからなる群から選択されるUV吸収剤部である、請求項6に記載のカラーフィルタ。
  8. さらに、分散剤が、前記ナノ粒子の表面に共有結合されている、請求項1から7までのいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  9. 分散剤が、水溶性の塩、特に8〜22個の炭素原子の脂肪族炭化水素基を含む硫酸エステルもしくはスルホネートのアルカリ金属塩、好ましくは8〜22個の炭素原子のアルコールのナトリウムもしくはカリウムスルフェート、C8〜C22−アルキルベンゼンスルホン酸のナトリウムもしくはカリウム塩、又は(複素)環式チオールのアルカリ金属塩を含むアニオン系界面活性剤及びエチレンオキシドと縮合された脂肪アミン、長鎖第一級アミン及び第四級アンモニウム化合物であってC10〜C22−アルキルもしくはC8〜C22−アルキルアリール基に直接的に結合された第四級窒素原子があり、該窒素原子の3つの価が、また同一もしくは異なるC1〜C6−アルキル基の他の炭素原子に直接的に結合されているか、又はそれらの2つが、第四級窒素原子と一緒に1〜10個の炭素原子の(複素)環を形成する化合物からなる群から選択される、請求項8に記載のカラーフィルタ。
  10. 表面変性されたナノ粒子が、オキシ酸化合物もしくは水素オキシ酸化合物で処理されている、請求項1から9までのいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  11. オキシ酸化合物のアニオン種もしくは前記の水素オキシ酸化合物が、多価オキシ酸アニオン、好ましくはホスフェート、タングステート、モリブデート、シリケート、ゲルマネート及びバナデートからなる群から選択されるアニオンである、請求項10に記載のカラーフィルタ。
  12. ナノ粒子が、親有機的に変性された天然もしくは合成のフィロシリケート又はかかるフィロシリケートの混合物である、請求項1から11までのいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  13. カラーフィルタ製造用の重合可能な混合物であって、
    a)ナノ粒子表面にカチオン性着色剤が共有結合されている表面変性されたナノ粒子と、
    b)少なくとも1種のエチレン性不飽和の重合可能な化合物と
    を含む、カラーフィルタ製造用の重合可能な混合物。
  14. 表面変性されたナノ粒子であって、
    (i)ジ(トリ)−アリール(ヘテロ)色素、好ましくはトリアリールメタン、ヘテロアリールジアリールメタン、ジヘテロアリールアリールメタン、キサンテン及びチオキサンテン染料からなる群から選択される色素のカチオン性着色剤と、更なる分散剤が、前記のナノ粒子の表面に共有結合されているか、又は
    (ii)トリ−アリール(ヘテロ)−カルボニウム顔料が、前記のナノ粒子の表面に共有結合されている
    表面変性されたナノ粒子。
  15. ナノ粒子表面にカチオン性着色剤が共有結合されている表面変性されたナノ粒子を、カラーフィルタの製造のために用いる使用。
JP2009552157A 2007-03-05 2008-02-20 カラーフィルタ中で使用するためのカチオン性着色剤を含む表面変性されたナノ粒子 Withdrawn JP2010520508A (ja)

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