KR101892548B1 - 착색 조성물, 및 이것을 이용한 경화막, 컬러 필터, 패턴 형성 방법, 컬러 필터의 제조 방법, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치 - Google Patents

착색 조성물, 및 이것을 이용한 경화막, 컬러 필터, 패턴 형성 방법, 컬러 필터의 제조 방법, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

내탈색성이 우수한 착색 조성물 및 그것을 이용한 경화막, 컬러 필터, 패턴 형성 방법, 컬러 필터의 제조 방법, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치를 제공한다. (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위와, (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위를 포함하는 색소 다량체를 함유하는 착색 조성물이다.

Description

착색 조성물, 및 이것을 이용한 경화막, 컬러 필터, 패턴 형성 방법, 컬러 필터의 제조 방법, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치{COLORING COMPOSITION, CURED FILM USING SAME, COLOR FILTER, PATTERN FORMATION METHOD, METHOD FOR MANUFACTURING COLOR FILTER, SOLID-STATE IMAGING ELEMENT, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 착색 조성물에 관한 것이다. 특히, 컬러 필터의 착색층 형성에 바람직하게 이용되는 착색 조성물에 관한 것이다. 또한, 착색 조성물을 이용한 경화막, 컬러 필터, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치에 관한 것이다. 또, 착색 조성물을 이용한 패턴 형성 방법 및 컬러 필터의 제조 방법에도 관한 것이다.
최근, 퍼스널 컴퓨터, 특히 대화면 액정 텔레비전의 발달에 따라, 액정 디스플레이(LCD), 특히 컬러 액정 디스플레이의 수요가 증가하는 경향이 있다. 추가적인 고화질화의 요구로부터 유기 EL 디스플레이의 보급도 요망되고 있다. 한편, 디지털 카메라, 카메라 탑재 휴대 전화의 보급으로, CCD 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자도 수요가 크게 신장되고 있다.
이들 디스플레이나 광학 소자의 키 디바이스로서 컬러 필터가 사용되고 있으며, 추가적인 고화질화의 요구와 함께 코스트 다운에 대한 요구가 높아지고 있다. 이와 같은 컬러 필터는, 통상 적(R), 녹(G), 및 청(B)의 3원색의 착색층(패턴)을 구비하고 있으며, 표시 디바이스나 촬상 소자에 있어서, 통과하는 광을 3원색으로 분획하는 역할을 하고 있다.
여기에서, 최근, 착색층을 형성하는 착색제로서 색소 다량체가 검토되고 있다.
구체적으로는, 특허문헌 1에는, 착색제로서, 중량 평균 분자량(Mw)이 5000~20000이며, 분산도가 1.00~2.50인 알칼리 가용성기를 갖는 색소 다량체를 함유하는 수지 조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 중합성기를 갖는 색소 다량체, 안료, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 함유하는 착색 경화성 조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 잔텐 골격을 색소 부위의 부분 구조로서 포함하는 색소 다량체, 중합성 화합물, 광중합 개시제, 및 유기 용제를 함유하는 착색 경화성 조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는, LogP값이 5 이하인 연쇄 이동제를 이용하여 중합된, 색소 구조를 갖는 구조 단위를 포함하는 색소 중합체와 용제를 포함하는 착색감 방사선 조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2011-213925호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2013-28764호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2012-32754호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2012-215806호
상술과 같은 색소 다량체를 포함하는 착색 조성물의 수요는 높아지고 있으며, 또, 최근의 기술 혁신에 의하여, 보다 고정밀도의 패턴을 형성 가능한 착색 조성물이 요구되고 있다. 특히, 색소 다량체를 포함하는 착색 경화성 조성물에 있어서의, 보다 우수한 내탈색성을 갖는 착색 조성물이 요구되고 있다. 본 발명은, 이러한 상황을 감안하고, 추가적인 색소 다량체를 이용하여, 내탈색성이 우수한 착색 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제하, 본원 발명자가 검토를 행한 결과, 색소 다량체로서, 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 갖는 반복 단위를 포함하는 색소 다량체를 이용함으로써, 내탈색성이 우수한 착색 조성물을 제공 가능한 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
구체적으로는, 하기 수단에 의하여, 상기 과제는 해결되었다.
<1> (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위와, (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위를 포함하는 색소 다량체를 함유하는 착색 조성물.
<2> 색소 구조가, 다이피로메텐 색소, 트라이아릴메테인 색소, 잔텐 색소, 사이아닌 색소 및 스쿠아릴륨 색소로부터 선택되는 색소에 유래하는, <1>에 따른 착색 조성물.
<3> 색소 다량체가, 산기를 더 갖는, <1> 또는 <2>에 따른 착색 조성물.
<4> 착색 조성물이, 안료 및 안료 분산제를 더 포함하는, <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<5> 착색 조성물이, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 더 포함하는, <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<6> 색소 다량체가, (메트)아크릴 수지인, <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<7> (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위의 비율이, 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 10~35몰%인, <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<8> (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위의 비율이, 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 2~20몰%인, <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<9> 색소 다량체가 중합성기를 포함하는, <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<10> 컬러 필터의 착색층 형성에 이용하는, <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물.
<11> <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물을 경화하여 이루어지는 경화막.
<12> <11>에 따른 경화막을 갖는 컬러 필터.
<13> <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 따른 착색 조성물을 지지체 상에 적용하여 착색 조성물층을 형성하는 공정과, 착색 조성물층을 패턴 형상으로 노광하는 공정과, 미노광부를 현상 제거하여 착색 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법.
<14> <13>에 따른 패턴 형성 방법을 포함하는, 컬러 필터의 제조 방법.
<15> <12>에 따른 컬러 필터 또는 <14>에 따른 컬러 필터의 제조 방법에 의하여 얻어진 컬러 필터를 갖는 고체 촬상 소자.
<16> <12>에 따른 컬러 필터 또는 <14>에 따른 컬러 필터의 제조 방법에 의하여 얻어진 컬러 필터를 갖는 화상 표시 장치.
본 발명에 의하여, 내탈색성이 우수한 착색 조성물을 제공 가능하게 되었다. 또한, 착색 조성물을 이용한 경화막, 컬러 필터, 패턴 형성 방법, 컬러 필터의 제조 방법, 고체 촬상 소자 및 화상 표시 장치를 제공 가능하게 되었다.
이하에 있어서, 본 발명의 내용에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본원 명세서에 있어서 "~"란 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다. 또, 본 발명에 있어서의 유기 EL 소자란, 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 말한다.
본 명세서에 있어서, 전체 고형분이란, 착색 조성물의 전체 조성으로부터 용제를 제외한 성분의 총 질량을 말한다. 또, 25℃에 있어서의 고형분을 말한다.
본 명세서에 있어서의 기(원자단)의 표기에 있어서, 치환 및 무치환을 기재하지 않은 표기는, 치환기를 갖지 않는 것과 함께 치환기를 갖는 것도 포함하는 것이다. 예를 들면, "알킬기"란, 치환기를 갖지 않는 알킬기(무치환 알킬기)뿐만 아니라, 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기)도 포함하는 것이다.
또, 본 명세서 중에 있어서의 "방사선"이란, 예를 들면 수은등의 휘선 스펙트럼, 엑시머 레이저로 대표되는 원자외선, 극자외선(EUV광), X선, 전자선 등을 의미한다. 또, 본 발명에 있어서 광이란, 활성광선 또는 방사선을 의미한다. 본 명세서 중에 있어서의 "노광"이란, 특별히 설명하지 않는 한, 수은등, 엑시머 레이저로 대표되는 원자외선, X선, EUV광 등에 의한 노광뿐만 아니라, 전자선, 이온빔 등의 입자선에 의한 묘화도 노광에 포함한다.
또, 본 명세서에 있어서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 쌍방, 또는 어느 한쪽을 나타내고, "(메트)아크릴"은 아크릴 및 메타크릴의 쌍방, 또는 어느 한쪽을 나타내며, "(메트)아크릴로일"은 아크릴로일 및 메타크릴로일의 쌍방, 또는 어느 한쪽을 나타낸다.
또, 본 명세서에 있어서, "단량체"와 "모노머"는 동의이다. 본 명세서에 있어서의 단량체는, 올리고머 및 폴리머와 구별되며, 중량 평균 분자량이 2,000 이하인 화합물을 말한다. 본 명세서에 있어서, 중합성 화합물이란, 중합성 관능기를 갖는 화합물을 말하며, 단량체여도 되고, 폴리머여도 된다. 중합성 관능기란, 중합 반응에 관여하는 기를 말한다.
본 명세서에 있어서, 화학식 중의 Me는 메틸기를, Et는 에틸기를, Pr은 프로필기를, Bu는 뷰틸기를, Ph는 페닐기를 각각 나타낸다.
본 명세서에 있어서 "공정"이라는 말은, 독립적인 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우이더라도 그 공정의 소기의 작용이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
본 발명은, 상기의 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 색특성이 우수한 착색 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서에 있어서, 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량은, GPC 측정에 의한 폴리스타이렌 환산값으로서 정의된다. 본 명세서에 있어서, 중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)은, 예를 들면 HLC-8220(도소(주)제)을 이용하고, 칼럼으로서 TSKgel Super AWM-H(도소(주)제, 6.0mmID×15.0cm)를, 용리액으로서 10mmol/L 리튬 브로마이드 NMP(N-메틸피롤리딘온) 용액을 이용함으로써 구할 수 있다.
본 발명의 착색 조성물은, (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위와, (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위를 포함하는 색소 다량체를 함유한다.
이와 같은 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 배합함으로써, 내탈색성을 향상시킬 수 있다. 이 이유는 추정인데, 알킬렌옥시쇄의 수가 20개를 넘으면, 친수성이 너무 높아져, 패턴 현상할 때에, 반대로, 탈색이 발생하기 쉬워져 버린다고 생각된다. 본 발명에서는, 알킬렌옥시쇄의 수를 조정함으로써, 적절히 탈색성을 달성하는 것에 성공한 것이다.
또한, 색소 다량체와는 별도로, 안료 및 안료 분산제를 배합함으로써, 내탈색성이 현저하게 향상된다. 이 이유는 추정인데, 안료 분산제와 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기가 서로 작용하는 것에 의한다고 추정된다.
이하, 본 발명의 상세에 대하여, 설명한다.
<색소 다량체>
본 발명에서 이용하는 색소 다량체는, (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위(이하, "(a) 반복 단위"라고 하는 경우가 있음) 및 (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위(이하, "(b) 반복 단위"라고 하는 경우가 있음)를 포함한다. (a) 반복 단위 및 (b) 반복 단위는, 각각, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다.
색소 다량체는, 색소 구조를 포함하고 있으면 특별히 정하는 것은 아니지만, (메트)아크릴 수지인 것이 바람직하다.
이하, 색소 다량체의 골격이 되는 구조, 색소 구조, 필요에 따라서 포함되는 색소 구조의 반대 음이온에 대하여 설명한다.
<<(a) 반복 단위의 골격 구조>>
(a) 반복 단위의 골격 구조로서는, 특별히 정하는 것은 아니지만, 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0276~0304에 나타나는, 일반식 (A), 일반식 (B), 및 일반식 (C)로 나타나는 구성 단위 중 적어도 하나를 골격으로 하는 것이 바람직하고, 또는 일반식 (D)로 나타나는 색소 다량체인 것이 바람직하다. 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0276~0304의 기재는, 본원 명세서에 원용된다.
본 발명에서는, 하기 일반식 (A)로 나타나는 색소 다량체를 포함하는 것이 바람직하다.
(a) 색소 구조를 갖는 반복 단위의 비율은, 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 10~35몰%인 것이 바람직하고, 15~30몰%인 것이 보다 바람직하다.
<<<일반식 (A)로 나타나는 구성 단위>>>
[화학식 1]
Figure 112016056291914-pct00001
(일반식 (A) 중, X1은 중합에 의하여 형성되는 연결기를 나타내고, L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. DyeI은 색소 구조를 나타낸다.)
이하, 일반식 (A)에 대하여 상세하게 설명한다.
일반식 (A) 중, X1은 중합에 의하여 형성되는 연결기를 나타낸다. 즉 중합 반응으로 형성되는 주쇄에 상당하는 반복 단위를 형성하는 부분을 가리킨다. 또한, 2개의 *로 나타난 부위가 반복 단위가 된다. X1로서는, 공지의 중합 가능한 모노머로 형성되는 연결기이면 특별히 제한되지 않지만, 특히 하기 (XX-1)~(XX-24)로 나타나는 연결기가 바람직하고, (XX-1) 및 (XX-2)로 나타나는 (메트)아크릴계 연결쇄, (XX-10)~(XX-17)로 나타나는 스타이렌계 연결쇄, (XX-18) 및 (XX-19), 그리고 (XX-24)로 나타나는 바이닐계 연결쇄로부터 선택되는 것이 보다 바람직하며, (XX-1) 및 (XX-2)로 나타나는 (메트)아크릴계 연결쇄, (XX-10)~(XX-17)로 나타나는 스타이렌계 연결쇄, (XX-24)로 나타나는 바이닐계 연결쇄로부터 선택되는 것이 보다 바람직하고, (XX-1) 및 (XX-2)로 나타나는 (메트)아크릴계 연결쇄 및 (XX-11)로 나타나는 스타이렌계 연결쇄가 보다 바람직하다.
(XX-1)~(XX-24) 중, *로 나타난 부위에서 L1과 연결되어 있는 것을 나타낸다. Me는 메틸기를 나타낸다. 또, (XX-18) 및 (XX-19) 중의 R은, 수소 원자, 탄소수 1~5의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure 112016056291914-pct00002
[화학식 3]
Figure 112016056291914-pct00003
일반식 (A) 중, L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. L1이 2가의 연결기를 나타내는 경우의 2가의 연결기로서는, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 알킬렌기(예를 들면, 메틸렌기, 에틸렌기, 트라이메틸렌기, 프로필렌기, 뷰틸렌기 등), 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴렌기(예를 들면, 페닐렌기, 나프탈렌기 등), 치환 혹은 무치환의 헤테로환 연결기, -CH=CH-, -O-, -S-, -C(=O)-, -CO2-, -NR-, -CONR-, -O2C-, -SO-, -SO2- 및 이들을 2개 이상 연결하여 형성되는 연결기를 나타낸다. 또, L1이 음이온을 포함하는 구성도 바람직하다. L1은, 단결합 또는 알킬렌기가 보다 바람직하며, 단결합 또는 -(CH2)n-(n은 1~5의 정수)이 보다 바람직하다. 여기에서, R은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타낸다. L1이 음이온을 포함하는 경우의 예에 대해서는, 후술한다.
일반식 (A) 중, DyeI은 후술하는 색소 화합물에 유래하는 색소 구조를 나타낸다.
일반식 (A)로 나타나는 구성 단위를 갖는 색소 다량체는, (1) 색소 잔기를 갖는 모노머를 부가 중합에 의하여 합성하는 방법, (2) 아이소사이아네이트기, 산무수물기 또는 에폭시기 등의 고반응성 관능기를 갖는 폴리머와, 고반응성기와 반응 가능한 관능기(하이드록실기, 1급 또는 2급 아미노기, 카복실기 등)를 갖는 색소를 반응시키는 방법에 의하여 합성할 수 있다.
부가 중합에는 공지의 부가 중합(라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합)을 적용할 수 있는데, 이 중, 특히 라디칼 중합에 의하여 합성하는 것이 반응 조건을 온화화할 수 있어, 색소 구조를 분해시키지 않기 때문에 바람직하다. 라디칼 중합에는, 공지의 반응 조건을 적용할 수 있다. 즉, 본 발명에서 이용하는 색소 다량체는, 부가 중합체인 것이 바람직하다.
그 중에서도, 본 발명에 있어서의 일반식 (A)로 나타나는 구성 단위를 갖는 색소 다량체는, 내열성의 관점에서, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 색소 단량체를 이용하여 라디칼 중합하여 얻어진 라디칼 중합체인 것이 바람직하다.
<<색소 구조>>
본 발명에서 이용하는 색소 구조는, 특별히 정하는 것은 아니고, 공지의 색소 구조를 채용할 수 있다. 본 발명에서 이용되는 색소 구조는, 통상 분자 내에 양이온 부위를 포함하는 색소 구조가 바람직하다.
구체적으로는, 다이피로메텐 색소, 카보늄 색소(다이페닐메테인 색소, 트라이아릴메테인 색소, 잔텐 색소, 아크리딘 색소 등), 폴리메타인 색소(옥소놀 색소, 메로사이아닌 색소, 아릴리덴 색소, 스타이릴 색소, 사이아닌 색소, 스쿠아릴륨 색소, 크로코늄 색소 등), 서브프탈로사이아닌 색소, 및 그들의 금속 착체 색소로부터 선택되는 색소에 유래하는 색소 구조 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 (a) 반복 단위의 바람직한 일례는, 상기 색소 구조가, 상기 (a) 반복 단위의 폴리머 골격에 도입된 것이다.
이들 색소 구조 중에서도, 색특성의 관점에서, 다이피로메텐 색소, 카보늄 색소, 및 폴리메타인 색소로부터 선택되는 색소에 유래하는 색소 구조가 바람직하고, 다이피로메텐 색소, 트라이아릴메테인 색소, 잔텐 색소, 사이아닌 색소 및 스쿠아릴륨 색소로부터 선택되는 색소에 유래하는 색소 구조가 보다 바람직하며, 다이피로메텐 색소 및 잔텐 색소로부터 선택되는 색소에 유래하는 색소 구조가 더 바람직하고, 잔텐 색소에 유래하는 색소 구조가 특히 바람직하다. 이와 같은 색소 구조를 갖는 양이온을 이용하면 내열성 및 내광성이 보다 향상되는 경향이 있다.
색소 구조를 형성할 수 있는 구체적인 색소 화합물에 대해서는 "신판 염료 편람"(유기 합성 화학 협회편; 마루젠, 1970), "컬러 인덱스"(The Society of Dyers and colourists), "색소 핸드북"(오오카와라 외 편; 고단샤, 1986) 등에 기재되어 있다.
색소 구조를 갖는 양이온에 있어서, 색소 구조를 형성할 수 있는 특히 바람직한 색소(색소 화합물)에 대하여 상세하게 기술한다.
<<<다이피로메텐 색소>>>
본 발명에 관한 색소 구조의 양태 중 하나는, 하기에 나타내는 다이피로메텐 색소 구조이다.
본 발명에 있어서의 다이피로메텐 색소로서는, 다이피로메텐 화합물, 및 다이피로메텐 화합물과 금속 또는 금속 화합물로부터 얻어지는 다이피로메텐 금속 착체 화합물이 바람직하다. 이들 다이피로메텐 색소 구조 중 하나의 개소에서, 폴리머와 결합하고 있다.
또한, 본 발명에서는, 다이피로메텐 구조를 포함하는 화합물을 다이피로메텐 화합물이라고 칭하고, 다이피로메텐 구조를 포함하는 화합물에 금속 또는 금속 화합물에 배위한 착체를 다이피로메텐 금속 착체 화합물이라고 칭한다.
다이피로메텐 금속 착체 화합물로서는, 하기 일반식 (M)으로 나타나는 다이피로메텐 화합물과 금속 또는 금속 화합물로부터 얻어지는 다이피로메텐 금속 착체 화합물 및 그 호변 이성체가 바람직하고, 그 중에서도, 바람직한 양태로서 하기 일반식 (7)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물, 또는 하기 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물을 들 수 있으며, 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물이 보다 바람직하다.
(일반식 (M)으로 나타나는 다이피로메텐 화합물과 금속 또는 금속 화합물로부터 얻어지는 다이피로메텐 금속 착체 화합물, 및 그 호변 이성체)
색소 구조의 바람직한 양태 중 하나는, 하기 일반식 (M)으로 나타나는 화합물(다이피로메텐 화합물) 또는 그 호변 이성체가, 금속 또는 금속 화합물에 배위한 착체(이하, 적절히 "특정 착체"라고 칭함)를 포함하는 색소 구조이다. 본 발명에서는, 하기 화합물이 양이온 구조를 형성하는데, 예를 들면 일반식 (M)의 질소 원자에 결합하고 있는 아연 등의 금속이 양이온 구조를 형성할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112016056291914-pct00004
(일반식 (M)에 있어서, R4~R10은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 1가의 치환기를 나타낸다. 단, R4와 R9가 서로 결합하여 환을 형성하는 경우는 없다.)
일반식 (M)으로 나타나는 화합물을, 일반식 (A)로 나타나는 구조 단위에 도입하는 경우의 도입 부위는, 특별히 제한은 없지만, 합성 적합성의 점에서, R4~R9 중 어느 하나의 부위로 도입되는 것이 바람직하고, R4, R6, R7 및 R9 중 어느 하나에 있어서 도입되는 것이 보다 바람직하며, R4 및 R9 중 어느 하나에 있어서 도입되는 것이 더 바람직하다.
일반식 (M)에 있어서의 R4~R9가 1가의 치환기를 나타내는 경우의 1가의 치환기로서는, 후술하는 치환기군 A의 항에서 든 치환기를 들 수 있다.
일반식 (M) 중의 R4~R9로 나타나는 1가의 치환기가, 추가로 치환 가능한 기인 경우에는, R4~R9로 설명한 치환기를 더 갖고 있어도 되고, 2개 이상의 치환기를 갖고 있는 경우에는, 그들 치환기는 동일해도 되고 상이해도 된다.
일반식 (M) 중의 R4와 R5, R5와 R6, R7과 R8, 및 R8과 R9는, 각각 독립적으로, 서로 결합하여 5원, 6원, 또는 7원의 포화환, 또는 불포화환을 형성하고 있어도 된다. 단, R4와 R9가 서로 결합하여 환을 형성하는 경우는 없다. 형성되는 5원, 6원, 및 7원의 환이, 추가로 치환 가능한 기인 경우에는, R4~R9로 설명한 치환기로 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 치환기로 치환되어 있는 경우에는, 그들 치환기는 동일해도 되고 상이해도 된다.
일반식 (M) 중의 R4와 R5, R5와 R6, R7과 R8, 및 R8과 R9가, 각각 독립적으로, 서로 결합하여, 치환기를 갖지 않는 5원, 6원, 또는 7원의 포화환, 또는 불포화환을 형성하는 경우, 치환기를 갖지 않는 5원, 6원, 또는 7원의 포화환, 또는 불포화환으로서는, 예를 들면 피롤환, 퓨란환, 싸이오펜환, 피라졸환, 이미다졸환, 트라이아졸환, 옥사졸환, 싸이아졸환, 피롤리딘환, 피페리딘환, 사이클로펜텐환, 사이클로헥센환, 벤젠환, 피리딘환, 피라진환, 및 피리다진환을 들 수 있고, 바람직하게는 벤젠환 또는 피리딘환을 들 수 있다.
일반식 (M)에 있어서의 R10은, 바람직하게는, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타낸다. 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 및 헤테로환기로서는, 후술하는 치환기군 A의 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 및 헤테로환기와 각각 동의이고, 그 바람직한 범위도 동일하다.
R10이 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타내는 경우의, 알킬기, 아릴기, 및 헤테로환기가, 추가로 치환 가능한 기인 경우에는, 후술하는 치환기군 A의 항에 있어서 설명한 치환기로 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 치환기로 치환되어 있는 경우에는, 그들 치환기는 동일해도 되고 상이해도 된다.
~금속 또는 금속 화합물~
본 발명에 있어서의 특정 착체는, 앞서 설명한 일반식 (M)으로 나타나는 다이피로메텐 화합물 또는 그 호변 이성체가 금속 또는 금속 화합물에 배위한 착체이다.
여기에서, 금속 또는 금속 화합물로서는, 착체를 형성 가능한 금속 또는 금속 화합물이면 어느 것이어도 되고, 2가의 금속 원자, 2가의 금속 산화물, 2가의 금속 수산화물, 또는 2가의 금속 염화물이 포함된다. 금속 또는 금속 화합물로서는, 예를 들면 Zn, Mg, Si, Sn, Rh, Pt, Pd, Mo, Mn, Pb, Cu, Ni, Co, Fe 등의 금속 외에, AlCl, InCl, FeCl, TiCl2, SnCl2, SiCl2, GeCl2 등의 금속 염화물, TiO, VO 등의 금속 산화물, Si(OH)2 등의 금속 수산화물도 포함된다.
이들 중에서도, 착체의 안정성, 분광 특성, 내열, 내광성, 및 제조 적성 등의 관점에서, Fe, Zn, Mg, Si, Pt, Pd, Mo, Mn, Cu, Ni, Co, TiO, 또는 VO가 바람직하고, Zn, Mg, Si, Pt, Pd, Cu, Ni, Co, 또는 VO가 더 바람직하며, Zn이 특히 바람직하다.
다음으로, 일반식 (M)으로 나타나는 화합물의 본 발명에 있어서의 특정 착체의 더 바람직한 범위에 대하여 설명한다.
본 발명에 있어서의 특정 착체의 바람직한 범위는, 일반식 (M)에 있어서, R4 및 R9가, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 실릴기, 하이드록실기, 사이아노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로환 옥시기, 아실기, 알콕시카보닐기, 카바모일기, 아미노기, 아닐리노기, 헤테로환 아미노기, 카본아마이드기, 유레이드기, 이미드기, 알콕시카보닐아미노기, 아릴옥시카보닐아미노기, 설폰아마이드기, 아조기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 헤테로환 싸이오기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 또는 포스피노일아미노기이고; R5 및 R8이, 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 하이드록실기, 사이아노기, 나이트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로환 옥시기, 아실기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 카바모일기, 이미드기, 알콕시카보닐아미노기, 설폰아마이드기, 아조기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 헤테로환 싸이오기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 또는 설파모일기이며; R6 및 R7이, 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 실릴기, 하이드록실기, 사이아노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로환 옥시기, 아실기, 알콕시카보닐기, 카바모일기, 아닐리노기, 카본아마이드기, 유레이드기, 이미드기, 알콕시카보닐아미노기, 설폰아마이드기, 아조기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 헤테로환 싸이오기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 설파모일기, 또는 포스피노일아미노기이고; R10이, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기이며; 금속 또는 금속 화합물이, Zn, Mg, Si, Pt, Pd, Mo, Mn, Cu, Ni, Co, TiO, 또는 V=O인 범위이다.
본 발명에 있어서의 특정 착체의 보다 바람직한 범위는, 일반식 (M)에 있어서, R4 및 R9가, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 사이아노기, 아실기, 알콕시카보닐기, 카바모일기, 아미노기, 헤테로환 아미노기, 카본아마이드기, 유레이드기, 이미드기, 알콕시카보닐아미노기, 아릴옥시카보닐아미노기, 설폰아마이드기, 아조기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 또는 포스피노일아미노기이고; R5 및 R8이, 각각 독립적으로, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 사이아노기, 나이트로기, 아실기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 카바모일기, 이미드기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 또는 설파모일기이며; R6 및 R7이, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 사이아노기, 아실기, 알콕시카보닐기, 카바모일기, 카본아마이드기, 유레이드기, 이미드기, 알콕시카보닐아미노기, 설폰아마이드기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 헤테로환 싸이오기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 또는 설파모일기이고; R10이, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기이며; 금속 또는 금속 화합물이, Zn, Mg, Si, Pt, Pd, Cu, Ni, Co, 또는 V=O인 범위이다.
본 발명에 있어서의 특정 착체의 특히 바람직한 범위는, 일반식 (M)에 있어서, R4 및 R9가, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로환기, 아미노기, 헤테로환 아미노기, 카본아마이드기, 유레이드기, 이미드기, 알콕시카보닐아미노기, 설폰아마이드기, 아조기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 또는 포스피노일아미노기이고; R5 및 R8이, 각각 독립적으로, 알킬기, 아릴기, 헤테로환기, 사이아노기, 아실기, 알콕시카보닐기, 카바모일기, 알킬설폰일기, 또는 아릴설폰일기이며; R6 및 R7이, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기이고; R10이, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기이며; 금속 또는 금속 화합물이, Zn, Cu, Co, 또는 V=O인 범위이다.
또한, 이하에 상세하게 설명하는 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물도, 다이피로메텐 색소의 특히 바람직한 양태이다.
(일반식 (7)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물)
색소 구조를 갖는 양이온에 있어서의 색소 구조의 적합한 양태 중 하나는, 하기 일반식 (7)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물에 유래하는 색소 구조이다. 본 발명에서는, 하기 화합물이 양이온 구조를 형성하는데, 예를 들면 일반식 (7)의 Ma가 아연 등의 금속 양이온 구조를 형성할 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112016056291914-pct00005
(일반식 (7) 중, R4~R9는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 1가의 치환기를 나타내고, R10은, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타낸다. Ma는, 금속 원자, 또는 금속 화합물을 나타낸다. X1은, Ma에 결합 가능한 기를 나타내고, X2는, Ma의 전하를 중화시키는 기를 나타내며, X1과 X2는, 서로 결합하여 Ma와 함께 5원, 6원, 또는 7원의 환을 형성하고 있어도 된다. 단, R4와 R9가 서로 결합하여 환을 형성하는 경우는 없다.)
또한, 일반식 (7)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물은, 호변 이성체를 포함한다.
일반식 (7)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물을, 일반식 (A)로 나타나는 구조 단위에 도입하는 경우의 도입 부위는, 특별히 제한은 없지만, 합성 적합성의 점에서, R4~R9 중 어느 하나의 부위로 도입되는 것이 바람직하고, R4, R6, R7 및 R9 중 어느 하나에 있어서 도입되는 것이 보다 바람직하며, R4 및 R9 중 어느 하나에 있어서 도입되는 것이 더 바람직하다.
색소 구조를 갖는 양이온이, 알칼리 가용성기를 갖는 경우에 있어서, 알칼리 가용성기를 도입하는 방법으로서는, 일반식 (7)에 있어서의 R4~R10, X1 및 X2 중 어느 1개 또는 2개 이상의 치환기에, 알칼리 가용성기를 갖게 하는 방법을 이용할 수 있다. 이들 치환기 중에서도, R4~R9 및 X1 중 어느 하나가 바람직하고, R4, R6, R7 및 R9 중 어느 하나가 보다 바람직하며, R4 및 R9 중 어느 하나가 더 바람직하다.
일반식 (7)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 알칼리 가용성기 이외의 관능기를 갖고 있어도 된다.
일반식 (7) 중의 R4~R9는, 일반식 (M)에 있어서의 R4~R9와 동의이고, 바람직한 양태도 동일하다.
일반식 (7) 중, Ma는, 금속 원자 또는 금속 화합물을 나타낸다. 금속 원자 또는 금속 화합물로서는, 착체를 형성 가능한 금속 원자 또는 금속 화합물이면 어느 것이어도 되고, 2가의 금속 원자, 2가의 금속 산화물, 2가의 금속 수산화물, 또는 2가의 금속 염화물이 포함된다.
예를 들면, Zn, Mg, Si, Sn, Rh, Pt, Pd, Mo, Mn, Pb, Cu, Ni, Co, Fe 등, 및 AlCl, InCl, FeCl, TiCl2, SnCl2, SiCl2, GeCl2 등의 금속 염화물, TiO, V=O 등의 금속 산화물, Si(OH)2 등의 금속 수산화물이 포함된다.
이들 중에서도, 착체의 안정성, 분광 특성, 내열, 내광성, 및 제조 적성 등의 관점에서, 금속 원자 또는 금속 화합물로서, Fe, Zn, Mg, Si, Pt, Pd, Mo, Mn, Cu, Ni, Co, TiO, 및 V=O가 바람직하고, Zn, Mg, Si, Pt, Pd, Cu, Ni, Co, 및 V=O가 보다 바람직하며, Zn, Co, V=O, 및 Cu가 더 바람직하고, Zn이 특히 바람직하다.
또, 일반식 (7) 중, R10은, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타내고, 바람직하게는 수소 원자이다.
일반식 (7) 중, X1은, Ma에 결합 가능한 기이면 어느 것이어도 되고, 구체적으로는, 물, 알코올류(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올) 등, 또한 "금속 킬레이트"([1] 사카구치 다케이치·우에노 게이헤이 저(1995년 난코도), [2] (1996년), [3] (1997년) 등)에 기재된 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 제조의 점에서, 물, 카복실산 화합물, 알코올류가 바람직하고, 물, 카복실산 화합물이 보다 바람직하다.
일반식 (7) 중, X2로 나타나는 "Ma의 전하를 중화시키는 기"로서는, 예를 들면 할로젠 원자, 수산기, 카복실산기, 인산기, 설폰산기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도, 제조의 점에서, 할로젠 원자, 수산기, 카복실산기, 설폰산기가 바람직하고, 수산기, 카복실산기가 보다 바람직하다.
일반식 (7) 중, X1과 X2는, 서로 결합하여, Ma와 함께 5원, 6원, 또는 7원의 환을 형성해도 된다. 형성되는 5원, 6원, 및 7원의 환은, 포화환이어도 되고 불포화환이어도 된다. 또, 5원, 6원, 및 7원의 환은, 탄소 원자만으로 구성되어 있어도 되고, 질소 원자, 산소 원자, 또는/및 황 원자로부터 선택되는 원자를 적어도 하나 갖는 헤테로환을 형성하고 있어도 된다.
일반식 (7)로 나타나는 화합물의 바람직한 양태로서는, R4~R9는 각각 독립적으로, R4~R9의 설명에서 기재한 바람직한 양태이고, R10은 R10의 설명에서 기재한 바람직한 양태이며, Ma는 Zn, Cu, Co, 또는 V=O이고, X1은 물, 또는 카복실산 화합물이며, X2는 수산기, 또는 카복실산기이고, X1과 X2가 서로 결합하여 5원 또는 6원환을 형성하고 있어도 된다.
(일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물)
색소 구조를 갖는 양이온에 있어서의 색소 구조의 적합한 양태 중 하나는, 하기의 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물에 유래하는 색소 구조이다. 본 발명에서는, 하기 화합물이 양이온 구조를 형성하는데, 예를 들면 일반식 (8)의 Ma가 아연 등의 금속 양이온 구조를 형성할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112016056291914-pct00006
(일반식 (8) 중, R11 및 R16은, 각각 독립적으로, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 또는 헤테로환 아미노기를 나타낸다. R12~R15는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기를 나타낸다. R17은, 수소 원자, 할로젠 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타낸다. Ma는, 금속 원자, 또는 금속 화합물을 나타낸다. X2 및 X3은, 각각 독립적으로, NR(R은 수소 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 아실기, 알킬설폰일기, 또는 아릴설폰일기를 나타냄), 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타낸다. Y1 및 Y2는, 각각 독립적으로, NRc(Rc는 수소 원자, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 아실기, 알킬설폰일기, 또는 아릴설폰일기를 나타냄), 질소 원자 또는 탄소 원자를 나타낸다. R11과 Y1은, 서로 결합하여 5원, 6원, 또는 7원의 환을 형성하고 있어도 되고, R16과 Y2는, 서로 결합하여 5원, 6원, 또는 7원의 환을 형성하고 있어도 된다. X1은 Ma와 결합 가능한 기를 나타내고, a는 0, 1, 또는 2를 나타낸다.)
또한, 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물은, 호변 이성체를 포함한다.
일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물을 일반식 (A)로 나타나는 구조 단위에 도입하는 부위는, 본 발명의 효과를 저해하지 않으면 특별히 한정되지 않지만, R11~R17, X1, Y1~Y2 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 합성 적합성의 점에서, R11~R16 및 X1 중 어느 하나에 있어서 도입되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, R11, R13, R14 및 R16 중 어느 하나에 있어서 도입되는 양태이며, 더 바람직하게는, R11 및 R16 중 어느 하나에 있어서 도입되는 양태이다.
색소 구조를 갖는 양이온이, 알칼리 가용성기를 갖는 경우, 일반식 (8)에 있어서의 R11~R17, X1, Y1~Y2 중 어느 1개 또는 2개 이상의 치환기에 알칼리 가용성기를 갖게 하는 방법을 이용할 수 있다. 이들 치환기 중에서도, R11~R16 및 X1 중 어느 하나가 바람직하고, R11, R13, R14 및 R16 중 어느 하나가 보다 바람직하며, R11 및 R16 중 어느 하나가 더 바람직하다.
일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 알칼리 가용성기 이외의 관능기를 갖고 있어도 된다.
일반식 (8)에 있어서, R12~R15는, 일반식 (M) 중의 R5~R8과 동의이고, 바람직한 양태도 동일하다. R17은, 일반식 (M) 중의 R10과 동의이고, 바람직한 양태도 동일하다. Ma는, 일반식 (7) 중의 Ma와 동의이고, 바람직한 범위도 동일하다.
보다 상세하게는, 일반식 (8)에 있어서의 R12~R15 중, R12 및 R15로서는, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 카바모일기, 알킬설폰일기, 아릴설폰일기, 나이트릴기, 이미드기, 또는 카바모일설폰일기가 바람직하고, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 카바모일기, 알킬설폰일기, 나이트릴기, 이미드기, 카바모일설폰일기가 보다 바람직하며, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 카바모일기, 나이트릴기, 이미드기, 카바모일설폰일기가 더 바람직하고, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 카바모일기가 특히 바람직하다.
R13 및 R14로서는, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 치환 또는 무치환의 헤테로환기가 바람직하고, 더 바람직하게는 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기이다. 여기에서, 보다 바람직한 알킬기, 아릴기, 및 헤테로환기의 구체예는, 일반식 (M)의 R6 및 R7에 있어서 열기한 구체예를 동일하게 들 수 있다.
일반식 (8) 중, R11 및 R16은, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~36, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 직쇄, 분기쇄, 또는 환상의 알킬기이며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기, 도데실기, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 1-아다만틸기), 알켄일기(바람직하게는 탄소수 2~24, 보다 바람직하게는 탄소수 2~12의 알켄일기이며, 예를 들면 바이닐기, 알릴기, 3-뷰텐-1-일기), 아릴기(바람직하게는 탄소수 6~36, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18의 아릴기이며, 예를 들면 페닐기, 나프틸기), 헤테로환기(바람직하게는 탄소수 1~24, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 헤테로환기이며, 예를 들면 2-싸이엔일기, 4-피리딜기, 2-퓨릴기, 2-피리미딘일기, 2-피리딜기, 2-벤조싸이아졸일기, 1-이미다졸일기, 1-피라졸일기, 벤조트라이아졸-1-일기), 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1~36, 보다 바람직하게는 탄소수 1~18의 알콕시기이며, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 뷰톡시기, 헥실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 도데실옥시기, 사이클로헥실옥시기), 아릴옥시기(바람직하게는 탄소수 6~24, 보다 바람직하게는 탄소수 1~18의 아릴옥시기이며, 예를 들면 페녹시기, 나프틸옥시기), 알킬아미노기(바람직하게는 탄소수 1~36, 보다 바람직하게는 탄소수 1~18의 알킬아미노기이며, 예를 들면 메틸아미노기, 에틸아미노기, 프로필아미노기, 뷰틸아미노기, 헥실아미노기, 2-에틸헥실아미노기, 아이소프로필아미노기, tert-뷰틸아미노기, tert-옥틸아미노기, 사이클로헥실아미노기, N,N-다이에틸아미노기, N,N-다이프로필아미노기, N,N-다이뷰틸아미노기, N-메틸-N-에틸아미노기), 아릴아미노기(바람직하게는 탄소수 6~36, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18의 아릴아미노기이며, 예를 들면 페닐아미노기, 나프틸아미노기, N,N-다이페닐아미노기, N-에틸-N-페닐아미노기), 또는 헤테로환 아미노기(바람직하게는 탄소수 1~24, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 헤테로환 아미노기이며, 예를 들면 2-아미노피롤기, 3-아미노피라졸, 2-아미노피리딘기, 3-아미노피리딘기)를 나타낸다.
R11 및 R16으로서는, 상기 중에서도, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로환 아미노기가 바람직하고, 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기가 보다 바람직하며, 알킬기, 알켄일기, 아릴기가 더 바람직하고, 알킬기가 특히 바람직하다.
일반식 (8) 중, R11 및 R16으로 나타나는 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 헤테로환기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 또는 헤테로환 아미노기가, 추가로 치환 가능한 기인 경우에는, 후술하는 치환기군 A의 항에서 설명한 치환기로 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 치환기로 치환되어 있는 경우에는, 그들 치환기는 동일해도 되고 상이해도 된다.
일반식 (8) 중, X2 및 X3은, 각각 독립적으로, NR, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타낸다. 여기에서, R은, 수소 원자, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~36, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 직쇄, 분기쇄, 또는 환상의 알킬기이며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 헥실기, 2-에틸헥실기, 도데실기, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 1-아다만틸기), 알켄일기(바람직하게는 탄소수 2~24, 보다 바람직하게는 탄소수 2~12의 알켄일기이며, 예를 들면 바이닐기, 알릴기, 3-뷰텐-1-일기), 아릴기(바람직하게는 탄소수 6~36, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18의 아릴기이며, 예를 들면 페닐기, 나프틸기), 헤테로환기(바람직하게는 탄소수 1~24, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 헤테로환기이며, 예를 들면 2-싸이엔일기, 4-피리딜기, 2-퓨릴기, 2-피리미딘일기, 1-피리딜기, 2-벤조싸이아졸일기, 1-이미다졸일기, 1-피라졸일기, 벤조트라이아졸-1-일기), 아실기(바람직하게는 탄소수 1~24, 보다 바람직하게는 탄소수 2~18의 아실기이며, 예를 들면 아세틸기, 피발로일기, 2-에틸헥실기, 벤조일기, 사이클로헥산오일기), 알킬설폰일기(바람직하게는 탄소수 1~24, 보다 바람직하게는 탄소수 1~18의 알킬설폰일기이며, 예를 들면 메틸설폰일기, 에틸설폰일기, 아이소프로필설폰일기, 사이클로헥실설폰일기), 아릴설폰일기(바람직하게는 탄소수 6~24, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18의 아릴설폰일기이며, 예를 들면 페닐설폰일기, 나프틸설폰일기)를 나타낸다.
일반식 (8) 중, Y1 및 Y2는, 각각 독립적으로, NRC, 질소 원자, 또는 탄소 원자를 나타내고, RC는, X2 및 X3의 R과 동의이며, 바람직한 양태도 동일하다.
일반식 (8) 중, R11과 Y1은, 서로 결합하여 탄소 원자와 함께 5원환(예를 들면, 사이클로펜테인환, 피롤리딘환, 테트라하이드로퓨란환, 다이옥솔레인환, 테트라하이드로싸이오펜환, 피롤환, 퓨란환, 싸이오펜환, 인돌환, 벤조퓨란환, 벤조싸이오펜환), 6원환(예를 들면, 사이클로헥세인환, 피페리딘환, 피페라진환, 모폴린환, 테트라하이드로피란환, 다이옥세인환, 펜타메틸렌설파이드환, 다이싸이안환, 벤젠환, 피페리딘환, 피페라진환, 피리다진환, 퀴놀린환, 퀴나졸린환), 또는 7원환(예를 들면, 사이클로헵테인환, 헥사메틸렌이민환)을 형성해도 된다.
일반식 (8) 중, R16과 Y2는, 서로 결합하여 탄소 원자와 함께 5원환(예를 들면, 사이클로펜테인환, 피롤리딘환, 테트라하이드로퓨란환, 다이옥솔레인환, 테트라하이드로싸이오펜환, 피롤환, 퓨란환, 싸이오펜환, 인돌환, 벤조퓨란환, 벤조싸이오펜환), 6원환(예를 들면, 사이클로헥세인환, 피페리딘환, 피페라진환, 모폴린환, 테트라하이드로피란환, 다이옥세인환, 펜타메틸렌설파이드환, 다이싸이안환, 벤젠환, 피페리딘환, 피페라진환, 피리다진환, 퀴놀린환, 퀴나졸린환), 또는 7원환(예를 들면, 사이클로헵테인환, 헥사메틸렌이민환)을 형성해도 된다.
일반식 (8) 중, R11과 Y1, 및 R16과 Y2가 결합하여 형성되는 5원, 6원, 및 7원의 환이, 치환 가능한 환인 경우에는, 후술하는 치환기군 A의 항에서 설명한 치환기로 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 치환기로 치환되어 있는 경우에는, 그들 치환기는 동일해도 되고 상이해도 된다.
일반식 (8) 중, R11 및 R16은, 각각 독립적으로, 입체 파라미터인 -Es'값이 1.5 이상인 1가의 치환기인 것이 바람직하고, 2.0 이상인 것이 보다 바람직하며, 3.5 이상인 것이 더 바람직하고, 5.0 이상인 것이 특히 바람직하다.
여기에서, 입체 파라미터 -Es'값은, 치환기의 입체적 벌키성을 나타내는 파라미터이며, 문헌(J. A. Macphee, et al, Tetrahedron, Vol. 34, pp 3553~3562, 후지타 도시오 편 화학 증간 107 구조 활성 상관과 드러그 디자인, 1986년 2월 20일 발행(가가쿠 도진))에 나타나 있는 -Es'값을 이용한다.
일반식 (8) 중, X1은 Ma와 결합 가능한 기를 나타내고, 구체적으로는, 일반식 (7)에 있어서의 X1과 동일한 기를 들 수 있으며, 바람직한 양태도 동일하다.
a는 0, 1, 또는 2를 나타낸다.
일반식 (8)로 나타나는 화합물의 바람직한 양태로서는, R12~R15는, 각각 독립적으로, 일반식 (M) 중의 R5~R8의 설명에서 기재한 바람직한 양태이고, R17은 일반식 (M) 중의 R10의 설명에서 기재한 바람직한 양태이며, Ma는 Zn, Cu, Co, 또는 V=O이고, X2는 NR(R은 수소 원자, 알킬기), 질소 원자, 또는 산소 원자이며, X3은 NR(R은 수소 원자, 알킬기), 또는 산소 원자이고, Y1은 NRC(RC는 수소 원자, 알킬기), 질소 원자, 또는 탄소 원자이며, Y2는 질소 원자, 또는 탄소 원자이고, R11 및 R16은 각각 독립적으로, 알킬기, 아릴기, 헤테로환기, 알콕시기, 또는 알킬아미노기이며, X1은 산소 원자를 통하여 결합하는 기이고, a는 0 또는 1이다. R11과 Y1이 서로 결합하여 5원 또는 6원환을 형성, 또는 R16과 Y2가 서로 결합하여 5원, 6원환을 형성하고 있어도 된다.
일반식 (8)로 나타나는 화합물의 더 바람직한 양태로서는, R12~R15는 각각 독립적으로, 일반식 (M)으로 나타나는 화합물에 있어서의 R5~R8의 설명에서 기재한 바람직한 양태이고, R17은 일반식 (M) 중의 R10의 설명에서 기재한 바람직한 양태이며, Ma는 Zn이고, X2 및 X3은, 산소 원자이며, Y1은 NH이고, Y2는 질소 원자이며, R11 및 R16은 각각 독립적으로, 알킬기, 아릴기, 헤테로환기, 알콕시기, 또는 알킬아미노기이고, X1은 산소 원자를 통하여 결합하는 기이며, a는 0 또는 1이다. R11과 Y1이 서로 결합하여 5원 또는 6원환을 형성, 또는 R16과 Y2가 서로 결합하여 5원, 6원환을 형성하고 있어도 된다.
일반식 (7) 및 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물의 몰 흡광 계수는, 착색력의 관점에서, 가능한 한 높은 편이 바람직하다. 또, 최대 흡수 파장 λmax는, 색순도 향상의 관점에서, 520nm~580nm가 바람직하고, 530nm~570nm가 더 바람직하다. 이 영역에 있음으로써, 본 발명의 착색 조성물을 이용하여, 색재현성이 양호한 컬러 필터를 제작할 수 있다.
또한, 다이피로메텐 색소에 유래하는 색소 구조를 갖는 색소는, 450nm에 있어서의 흡광도에 대하여, 최대 흡수 파장(λmax)의 흡광도가 1,000배 이상인 것이 바람직하고, 10,000배 이상인 것이 보다 바람직하며, 100,000배 이상인 것이 더 바람직하다. 이 비율이 이 범위에 있음으로써, 본 발명의 착색 조성물을 이용하여, 특히 청색 컬러 필터를 제작하는 경우에, 보다 투과율이 높은 컬러 필터를 형성할 수 있다. 또한, 최대 흡수 파장, 및 몰 흡광 계수는, 분광 광도계 cary5(배리언사제)에 의하여 측정되는 것이다.
일반식 (7) 및 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물의 융점은, 용해성의 관점에서, 너무 높지 않은 편이 좋다.
일반식 (7) 및 일반식 (8)로 나타나는 다이피로메텐 금속 착체 화합물은, 미국 특허공보 제4,774,339호, 동 제5,433,896호, 일본 공개특허공보 2001-240761호, 동 2002-155052호, 일본 특허공보 제3614586호, Aust. J. Chem, 1965, 11, 1835-1845, J. H. Boger et al, Heteroatom Chemistry, Vol. 1, No. 5, 389(1990) 등에 기재된 방법으로 합성할 수 있다. 구체적으로는, 일본 공개특허공보 2008-292970호의 단락 0131~0157에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
이하에 다이피로메텐 색소의 구체예를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 식 중, X는, 음이온을 나타낸다. 본 발명에서는, 하기 색소 구조 중 어느 하나의 수소 원자가, 폴리머 골격과 결합한다.
[화학식 7]
Figure 112016056291914-pct00007
상기 구체예 중, 색특성 및 내열성의 관점으로부터, (PM-4), (PM-7) 및 (PM-8)이 바람직하고, (PM-8)이 보다 바람직하다.
<<<카보늄 색소>>>
카보늄 색소 중에서도, 트라이아릴메테인 색소, 잔텐 색소가 바람직하다.
(트라이아릴메테인 색소)
본 발명에 관한 색소 구조를 갖는 양이온의 양태 중 하나는, 트라이아릴메테인 색소(트라이아릴메테인 화합물)에 유래하는 부분 구조를 갖는 것이다. 색소로서는, 하기 일반식 (TP)로 나타나는 화합물(트라이아릴메테인 화합물)에 유래하는 부분 구조를, 색소 구조로서 갖는다. 본 발명에 있어서 트라이아릴메테인 화합물이란, 분자 내에 트라이아릴메테인 골격을 포함하는 색소 구조를 갖는 화합물을 총칭하는 것이다.
일반식 (TP)
[화학식 8]
Figure 112016056291914-pct00008
(일반식 (TP) 중, Rtp1~Rtp4는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. Rtp5는, 수소 원자, 알킬기, 아릴기 또는 NRtp9Rtp10(Rtp9 및 Rtp10은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타냄)을 나타낸다. Rtp6, Rtp7 및 Rtp8은, 치환기를 나타낸다. a, b 및 c는, 0~4의 정수를 나타낸다. a, b 및 c가 2 이상인 경우, Rtp6, Rtp7 및 Rtp8은, 각각 연결되어 환을 형성해도 된다. X-는 음이온 구조를 나타낸다. X-가 존재하지 않는 경우는, Rtp1~Rtp8 중 적어도 하나가 음이온을 포함한다.)
일반식 (TP)로 나타나는 화합물의 바람직한 범위 및 구체예에 대해서는, 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0170~0178의 기재를 참조할 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
일반식 (TP)로 나타나는 화합물을, 일반식 (A)로 나타나는 구조 단위에 도입하는 경우의 도입 부위는, 특별히 제한은 없지만, Rtp1~Rtp10 중 어느 하나의 부위로 도입되는 것이 바람직하다.
(잔텐 색소)
본 발명에 있어서의 색소 구조를 갖는 양이온의 바람직한 양태는, 잔텐 색소(잔텐 화합물)에 유래하는 부분 구조를 갖는 것이다. 색소로서는, 하기 일반식 (J)로 나타나는 잔텐 화합물에 유래하는 부분 구조를, 색소 구조로서 갖는다.
[화학식 9]
Figure 112016056291914-pct00009
(일반식 (J) 중, R81, R82, R83 및 R84는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 1가의 치환기를 나타내고, R85는, 각각 독립적으로 1가의 치환기를 나타내며, m은, 0~5의 정수를 나타낸다. X-는, 음이온 구조를 나타낸다. X-가 존재하지 않는 경우는, R81~R85 중 적어도 하나가 음이온을 포함한다.)
일반식 (J)로 나타나는 화합물을, 일반식 (A)로 나타나는 구조 단위에 도입하는 경우의 도입 부위는, 특별히 제한은 없지만, R81~R85 중 어느 하나의 부위로 도입되는 것이 바람직하다.
일반식 (J)에 있어서의 R81~R84 및 R85가 취할 수 있는 치환기는, 후술하는 치환기군 A의 항에서 든 치환기와 동일하다.
일반식 (J) 중의 R81과 R82, R83과 R84, 및 m이 2 이상인 경우의 R85끼리는, 각각 독립적으로, 서로 결합하여 5원, 6원 혹은 7원의 포화환, 또는 5원, 6원 혹은 7원의 불포화환을 형성하고 있어도 된다. 형성되는 5원, 6원 또는 7원의 환이, 추가로 치환 가능한 기인 경우에는, R81~R85에서 설명한 치환기로 치환되어 있어도 되고, 2개 이상의 치환기로 치환되어 있는 경우에는, 그들 치환기는 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (J) 중의 R81과 R82, R83과 R84, 및 m이 2 이상인 경우의 R85끼리는, 각각 독립적으로, 서로 결합하여, 치환기를 갖지 않는 5원, 6원 및 7원의 포화환 또는 5원, 6원 및 7원의 불포화환을 형성하는 경우, 치환기를 갖지 않는 5원, 6원 및 7원의 포화환 또는 5원, 6원 및 7원의 불포화환으로서는, 예를 들면 피롤환, 퓨란환, 싸이오펜환, 피라졸환, 이미다졸환, 트라이아졸환, 옥사졸환, 싸이아졸환, 피롤리딘환, 피페리딘환, 사이클로펜텐환, 사이클로헥센환, 벤젠환, 피리딘환, 피라진환, 피리다진환을 들 수 있고, 바람직하게는, 벤젠환, 피리딘환을 들 수 있다.
특히, R82 및 R83은 수소 원자 또는 치환 또는 무치환의 알킬기이며, R81 및 R84는 치환 또는 무치환의 알킬기 또는 페닐기인 것이 바람직하다. 또, R85는 할로젠 원자, 탄소수 1~5의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 설포기, 설폰아마이드기, 카복실기, 아마이드기인 것이 바람직하고, 설포기, 설폰아마이드기, 카복실기, 아마이드기인 것이 더 바람직하다. R85는 잔텐환과 연결한 탄소의 인접부에 결합하는 것이 바람직하다. R81 및 R84의 페닐기가 갖는 치환기는, 수소 원자, 할로젠 원자, 탄소수 1~5의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 설포기, 설폰아마이드기, 카복실기인 것이 특히 바람직하다.
일반식 (J)로 나타나는 잔텐 골격을 갖는 화합물은, 문헌에 기재된 방법으로 합성할 수 있다. 구체적으로는, 테트라헤드론 레터즈, 2003년, vol. 44, No. 23, 4355~4360페이지, 테트라헤드론, 2005년, vol. 61, No. 12, 3097~3106페이지 등에 기재된 방법을 적용할 수 있다.
이하에 잔텐 화합물의 구체예를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는, 하기 색소 구조 중 어느 하나의 수소 원자가, 폴리머 골격과 결합한다.
[화학식 10]
Figure 112016056291914-pct00010
[화학식 11]
Figure 112016056291914-pct00011
[화학식 12]
Figure 112016056291914-pct00012
<<<사이아닌 색소>>>
본 발명에 관한 색소 구조를 갖는 양이온의 양태 중 하나는, 사이아닌 색소(사이아닌 화합물)에 유래하는 부분 구조를 갖는 것이다. 이들의 상세는, 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0191~0201의 기재를 참조할 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
<<<서브프탈로사이아닌 색소>>>
본 발명에 관한 색소 구조를 갖는 양이온의 양태 중 하나는, 서브프탈로사이아닌 색소 구조를 갖는 것이다. 이들의 상세는, 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0242~0250의 기재를 참조할 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
<<스쿠아릴륨 색소>>
본 발명에서 이용하는 색소 구조를 갖는 양이온은, 스쿠아릴륨 색소 구조를 갖고 있어도 된다. 이들의 상세는, 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0202~0223의 기재를 참조할 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
본 발명에 관한 색소는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 색소 구조 중의 수소 원자가 하기 치환기군 A로부터 선택된 치환기에 의하여 치환되어 있어도 된다.
치환기군 A:
색소가 가져도 되는 치환기로서는, 할로젠 원자, 알킬기, 사이클로알킬기, 알켄일기, 사이클로알켄일기, 알카인일기, 아릴기, 헤테로환기, 사이아노기, 하이드록실기, 나이트로기, 카복실기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴옥시기, 헤테로환 옥시기, 아실옥시기, 카바모일옥시기, 아미노기(알킬아미노기, 아닐리노기를 포함함), 아실아미노기, 아미노카보닐아미노기, 알콕시카보닐아미노기, 아릴옥시카보닐아미노기, 설파모일아미노기, 알킬 또는 아릴설폰일아미노기, 머캅토기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 헤테로환 싸이오기, 설파모일기, 설포기, 알킬 또는 아릴설핀일기, 알킬 또는 아릴설폰일기, 아실기, 아릴옥시카보닐기, 알콕시카보닐기, 카바모일기, 아릴 또는 헤테로환 아조기, 이미드기, 포스피노기, 포스핀일기, 포스핀일옥시기, 포스핀일아미노기, 실릴기 등을 들 수 있다. 이하 상세하게 기술한다.
할로젠 원자(예를 들면, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자), 직쇄 혹은 분기의 알킬기(직쇄 또는 분기의 치환 혹은 무치환의 알킬기이고, 바람직하게는 탄소수 1~30의 알킬기이며, 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, tert-뷰틸, n-옥틸, 2-클로로에틸, 2-사이아노에틸, 2-에틸헥실), 사이클로알킬기(바람직하게는, 탄소수 3~30의 치환 또는 무치환의 사이클로알킬기, 예를 들면 사이클로헥실, 사이클로펜틸을 들 수 있고, 다사이클로알킬기, 예를 들면 바이사이클로알킬기(바람직하게는, 탄소수 5~30의 치환 혹은 무치환의 바이사이클로알킬기이며, 예를 들면 바이사이클로[1,2,2]헵탄-2-일, 바이사이클로[2,2,2]옥탄-3-일)나 트라이사이클로알킬기 등의 다환 구조의 기를 들 수 있다. 바람직하게는 단환의 사이클로알킬기, 바이사이클로알킬기이며, 단환의 사이클로알킬기가 특히 바람직함),
직쇄 혹은 분기의 알켄일기(직쇄 또는 분기의 치환 혹은 무치환의 알켄일기이고, 바람직하게는 탄소수 2~30의 알켄일기이며, 예를 들면 바이닐, 알릴, 프렌일, 제란일, 올레일), 사이클로알켄일기(바람직하게는, 탄소수 3~30의 치환 혹은 무치환의 사이클로알켄일기이며, 예를 들면 2-사이클로펜텐-1-일, 2-사이클로헥센-1-일을 들 수 있고, 다사이클로알켄일기, 예를 들면 바이사이클로알켄일기(바람직하게는, 탄소수 5~30의 치환 혹은 무치환의 바이사이클로알켄일기이며, 예를 들면 바이사이클로[2,2,1]헵트-2-엔-1-일, 바이사이클로[2,2,2]옥트-2-엔-4-일)나 트라이사이클로알켄일기이며, 단환의 사이클로알켄일기가 특히 바람직함), 알카인일기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 또는 무치환의 알카인일기, 예를 들면 에타인일, 프로파길, 트라이메틸실릴에타인일기),
아릴기(바람직하게는 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴기이며, 예를 들면 페닐, p-톨릴, 나프틸, m-클로로페닐, o-헥사데칸오일아미노페닐), 헤테로환기(바람직하게는 5~7원의 치환 혹은 무치환, 포화 혹은 불포화, 방향족 혹은 비방향족, 단환 혹은 축환의 헤테로환기이며, 보다 바람직하게는, 환 구성 원자가 탄소 원자, 질소 원자 및 황 원자로부터 선택되고, 또한 질소 원자, 산소 원자 및 황 원자 중 어느 하나의 헤테로 원자를 적어도 1개 갖는 헤테로환기이며, 더 바람직하게는, 탄소수 3~30의 5 혹은 6원의 방향족의 헤테로환기이다. 예를 들면, 2-퓨릴, 2-싸이엔일, 2-피리딜, 4-피리딜, 2-피리미딘일, 2-벤조싸이아졸일), 사이아노기, 하이드록실기, 나이트로기, 카복실기,
알콕시기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 알콕시기이며, 예를 들면 메톡시, 에톡시, 아이소프로폭시, tert-뷰톡시, n-옥틸옥시, 2-메톡시에톡시), 아릴옥시기(바람직하게는, 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기이며, 예를 들면 페녹시, 2-메틸페녹시, 2,4-다이-tert-아밀페녹시, 4-tert-뷰틸페녹시, 3-나이트로페녹시, 2-테트라데칸오일아미노페녹시), 실릴옥시기(바람직하게는, 탄소수 3~20의 실릴옥시기이며, 예를 들면 트라이메틸실릴옥시, tert-뷰틸다이메틸실릴옥시), 헤테로환 옥시기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 헤테로환 옥시기이며, 헤테로환부는 상술한 헤테로환기에서 설명된 헤테로환부가 바람직하고, 예를 들면 1-페닐테트라졸-5-옥시, 2-테트라하이드로피란일옥시),
아실옥시기(바람직하게는 폼일옥시기, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 알킬카보닐옥시기, 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴카보닐옥시기이며, 예를 들면 폼일옥시, 아세틸옥시, 피발로일옥시, 스테아로일옥시, 벤조일옥시, p-메톡시페닐카보닐옥시), 카바모일옥시기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 카바모일옥시기이며, 예를 들면 N,N-다이메틸카바모일옥시, N,N-다이에틸카바모일옥시, 모폴리노카보닐옥시, N,N-다이-n-옥틸아미노카보닐옥시, N-n-옥틸카바모일옥시), 알콕시카보닐옥시기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환 알콕시카보닐옥시기이며, 예를 들면 메톡시카보닐옥시, 에톡시카보닐옥시, tert-뷰톡시카보닐옥시, n-옥틸카보닐옥시), 아릴옥시카보닐옥시기(바람직하게는, 탄소수 7~30의 치환 혹은 무치환의 아릴옥시카보닐옥시기이며, 예를 들면 페녹시카보닐옥시, p-메톡시페녹시카보닐옥시, p-n-헥사데실옥시페녹시카보닐옥시),
아미노기(바람직하게는, 아미노기, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 알킬아미노기, 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴아미노기, 탄소수 0~30의 헤테로환 아미노기이며, 예를 들면 아미노, 메틸아미노, 다이메틸아미노, 아닐리노, N-메틸-아닐리노, 다이페닐아미노, N-1,3,5-트라이아진-2-일아미노), 아실아미노기(바람직하게는, 폼일아미노기, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 알킬카보닐아미노기, 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴카보닐아미노기이며, 예를 들면 폼일아미노, 아세틸아미노, 피발로일아미노, 라우로일아미노, 벤조일아미노, 3,4,5-트라이-n-옥틸옥시페닐카보닐아미노), 아미노카보닐아미노기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 아미노카보닐아미노기, 예를 들면 카바모일아미노, N,N-다이메틸아미노카보닐아미노, N,N-다이에틸아미노카보닐아미노, 모폴리노카보닐아미노), 알콕시카보닐아미노기(바람직하게는 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환 알콕시카보닐아미노기이며, 예를 들면 메톡시카보닐아미노, 에톡시카보닐아미노, tert-뷰톡시카보닐아미노, n-옥타데실옥시카보닐아미노, N-메틸-메톡시카보닐아미노),
아릴옥시카보닐아미노기(바람직하게는, 탄소수 7~30의 치환 혹은 무치환의 아릴옥시카보닐아미노기이며, 예를 들면 페녹시카보닐아미노, p-클로로페녹시카보닐아미노, m-n-옥틸옥시페녹시카보닐아미노), 설파모일아미노기(바람직하게는, 탄소수 0~30의 치환 혹은 무치환의 설파모일아미노기이며, 예를 들면 설파모일아미노, N,N-다이메틸아미노설폰일아미노, N-n-옥틸아미노설폰일아미노), 알킬 또는 아릴설폰일아미노기(바람직하게는 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 알킬설폰일아미노기, 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴설폰일아미노기이며, 예를 들면 메틸설폰일아미노, 뷰틸설폰일아미노, 페닐설폰일아미노, 2,3,5-트라이클로로페닐설폰일아미노, p-메틸페닐설폰일아미노), 머캅토기,
알킬싸이오기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 알킬싸이오기이며, 예를 들면 메틸싸이오, 에틸싸이오, n-헥사데실싸이오), 아릴싸이오기(바람직하게는 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴싸이오기이며, 예를 들면 페닐싸이오, p-클로로페닐싸이오, m-메톡시페닐싸이오), 헤테로환 싸이오기(바람직하게는 탄소수 2~30의 치환 또는 무치환의 헤테로환 싸이오기이며, 헤테로환부는 상술한 헤테로환기에서 설명된 헤테로환부가 바람직하고, 예를 들면 2-벤조싸이아졸일싸이오, 1-페닐테트라졸-5-일싸이오), 설파모일기(바람직하게는 탄소수 0~30의 치환 혹은 무치환의 설파모일기이며, 예를 들면 N-에틸설파모일, N-(3-도데실옥시프로필)설파모일, N,N-다이메틸설파모일, N-아세틸설파모일, N-벤조일설파모일, N-(N'-페닐카바모일)설파모일), 설포기,
알킬 또는 아릴설핀일기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 또는 무치환의 알킬설핀일기, 6~30의 치환 또는 무치환의 아릴설핀일기이며, 예를 들면 메틸설핀일, 에틸설핀일, 페닐설핀일, p-메틸페닐설핀일), 알킬 또는 아릴설폰일기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 또는 무치환의 알킬설폰일기, 6~30의 치환 또는 무치환의 아릴설폰일기이며, 예를 들면 메틸설폰일, 에틸설폰일, 페닐설폰일, p-메틸페닐설폰일), 아실기(바람직하게는 폼일기, 탄소수 2~30의 치환 또는 무치환의 알킬카보닐기, 탄소수 7~30의 치환 혹은 무치환의 아릴카보닐기이며, 예를 들면 아세틸, 피발로일, 2-클로로아세틸, 스테아로일, 벤조일, p-n-옥틸옥시페닐카보닐), 아릴옥시카보닐기(바람직하게는, 탄소수 7~30의 치환 혹은 무치환의 아릴옥시카보닐기이며, 예를 들면 페녹시카보닐, o-클로로페녹시카보닐, m-나이트로페녹시카보닐, p-tert-뷰틸페녹시카보닐),
알콕시카보닐기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환 알콕시카보닐기이며, 예를 들면 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, tert-뷰톡시카보닐, n-옥타데실옥시카보닐), 카바모일기(바람직하게는, 탄소수 1~30의 치환 혹은 무치환의 카바모일, 예를 들면 카바모일, N-메틸카바모일, N,N-다이메틸카바모일, N,N-다이-n-옥틸카바모일, N-(메틸설폰일)카바모일), 아릴 또는 헤테로환 아조기(바람직하게는 탄소수 6~30의 치환 혹은 무치환의 아릴아조기, 탄소수 3~30의 치환 혹은 무치환의 헤테로환 아조기(헤테로환부는 상술한 헤테로환기에서 설명된 헤테로환부가 바람직함), 예를 들면 페닐아조, p-클로로페닐아조, 5-에틸싸이오-1,3,4-싸이아다이아졸-2-일아조), 이미드기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 이미드기이며, 예를 들면 N-석신이미드, N-프탈이미드), 포스피노기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 포스피노기, 예를 들면 다이메틸포스피노, 다이페닐포스피노, 메틸페녹시포스피노), 포스핀일기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 포스핀일기이며, 예를 들면 포스핀일, 다이옥틸옥시포스핀일, 다이에톡시포스핀일),
포스핀일옥시기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 포스핀일옥시기이며, 예를 들면 다이페녹시포스핀일옥시, 다이옥틸옥시포스핀일옥시), 포스핀일아미노기(바람직하게는, 탄소수 2~30의 치환 혹은 무치환의 포스핀일아미노기이며, 예를 들면 다이메톡시포스핀일아미노, 다이메틸아미노포스핀일아미노), 실릴기(바람직하게는, 탄소수 3~30의 치환 혹은 무치환의 실릴기이며, 예를 들면 트라이메틸실릴, tert-뷰틸다이메틸실릴, 페닐다이메틸실릴)를 들 수 있다.
상기의 관능기 중에서, 수소 원자를 갖는 것은, 관능기 중의 수소 원자의 부분이, 상기 어느 하나의 기로 치환되어 있어도 된다. 치환기로서 도입 가능한 관능기의 예로서는, 알킬카보닐아미노설폰일기, 아릴카보닐아미노설폰일기, 알킬설폰일아미노카보닐기, 아릴설폰일아미노카보닐기를 들 수 있고, 구체적으로는, 메틸설폰일아미노카보닐, p-메틸페닐설폰일아미노카보닐, 아세틸아미노설폰일, 벤조일아미노설폰일기를 들 수 있다.
<<<반대 음이온>>>
본 발명에서 이용하는 색소 구조가 양이온 구조를 갖는 경우의, 반대 음이온은, 색소 다량체의 동일 반복 단위 내에 있어도 되고, 동일 반복 단위 외에 있어도 된다. 반대 음이온이 동일 반복 단위 내에 있다는 것은, 색소 구조를 갖는 반복 단위 내에서, 양이온과 음이온이 공유 결합을 통하여 결합하고 있는 경우를 말한다. 한편, 동일 반복 단위 외라는 것은, 상기 이외의 경우를 말한다. 예를 들면, 양이온과 음이온이 공유 결합을 통하여 결합하지 않고, 별도 화합물로서 존재하고 있는 경우나, 양이온과 음이온이 색소 다량체의 각각 독립적인 반복 단위로서 포함되는 경우를 말한다.
(반대 음이온이 동일 반복 단위 내에 있는 경우)
본 발명에 있어서의 음이온의 제1 실시형태는, 반대 음이온이 동일 반복 단위 내에 있는 경우이며, 구체적으로는, 색소 구조를 갖는 반복 단위 내에서, 양이온과 음이온이 공유 결합을 통하여 결합하고 있는 경우이다.
이 경우의 음이온부로서는, -SO3 -, -COO-, -PO4 -, 하기 일반식 (A1)로 나타나는 구조 및 하기 일반식 (A2)로 나타나는 구조로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
일반식 (A1)
[화학식 13]
Figure 112016056291914-pct00013
(일반식 (A1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 -SO2- 또는 -CO-를 나타낸다.)
일반식 (A1) 중, R1 및 R2 중 적어도 하나가 -SO2-를 나타내는 것이 바람직하고, R1 및 R2의 양쪽 모두가 -SO2-를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (A1)은, 하기 일반식 (A1-1)로 나타나는 것이 보다 바람직하다.
일반식 (A1-1)
[화학식 14]
Figure 112016056291914-pct00014
(일반식 (A1-1) 중, R1 및 R2는 각각 독립적으로 -SO2- 또는 -CO-를 나타낸다. X1 및 X2는, 각각 독립적으로 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타낸다.)
일반식 (A1-1) 중, R1 및 R2는, 일반식 (A1) 중의 R1 및 R2와 동의이고, 바람직한 범위도 동일하다.
X1이 알킬렌기를 나타내는 경우, 알킬렌기의 탄소수는, 1~8이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하다. X1이 아릴렌기를 나타내는 경우, 아릴렌기의 탄소수는, 6~18이 바람직하고, 6~12가 보다 바람직하며, 6이 더 바람직하다. X1이 치환기를 갖는 경우, 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다.
X2는, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, 알킬기가 바람직하다. 알킬기의 탄소수는, 1~8이 바람직하고, 1~6이 보다 바람직하며, 1~3이 더 바람직하고, 1이 특히 바람직하다. X2가 치환기를 갖는 경우, 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다.
일반식 (A2)
[화학식 15]
Figure 112016056291914-pct00015
(일반식 (A2) 중, R3은, -SO2- 또는 -CO-를 나타낸다. R4 및 R5는 각각 독립적으로 -SO2-, -CO- 또는 -CN-을 나타낸다.)
일반식 (A2) 중, R3~R5 중 적어도 하나가 -SO2-를 나타내는 것이 바람직하고, R3~R5 중 적어도 2개가 -SO2-를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에서는 특히, 색소 다량체의 골격이, 상기 일반식 (A)로 나타나는 구성 단위로 나타나는 경우에 있어서, L1의 일부가 일반식 (A1)로 나타나는 부분을 포함하는 경우를 바람직한 일례로서 들 수 있다. 이 경우의 구체예로서는, 후술하는 색소 구조를 갖는 반복 단위의 예시 중, (a-xt-1), (a-xt-5), (a-xt-6)이 예시된다.
또, 본 실시형태에서는, 본 발명에서 이용하는 색소 다량체의 골격이, 일본 공개특허공보 2013-28764호의 단락 번호 0276~0304에 나타나는 일반식 (B)로 나타나는 구성 단위를 포함하는 경우도, 일례로서 들 수 있다. 이 경우의 구체예로서는, 후술하는 색소 구조를 갖는 반복 단위의 예시 중, (B-dp-1), (B-mp-1), (B-xt-1), (B-xt-2)가 예시된다.
(반대 음이온이 별도 분자인 경우)
본 발명에 있어서의 음이온의 제2 실시형태는, 반대 음이온이 동일 반복 단위 외에 있는 경우로서, 양이온과 음이온이 공유 결합을 통하여 결합하지 않고, 별도 분자로서 존재하고 있는 경우이다.
이 경우의 음이온으로서는, 불소 음이온, 염소 음이온, 브로민 음이온, 아이오딘 음이온, 사이안화물 이온, 과염소산 음이온, 보레이트 음이온(BF4 - 등), PF6 - 및 SbF6 - 등을 들 수 있고, 보레이트 음이온 및 PF6 -가 바람직하다.
보레이트 음이온으로서는, B(R10)4 -로 나타나는 기이며, R10은, 불소 원자, 사이아노기, 불화 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기 등이 예시된다.
또, 음이온은, 음이온부로서 화합물의 일부에 포함되어 있어도 된다. 이 경우의 음이온부로서는, -SO3 -, -COO-, -PO4 -, 제1 실시형태에서 설명한 일반식 (A1)로 나타나는 구조 및 일반식 (A2)로 나타나는 구조로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
제2 실시형태의 음이온 구체예로서는, 이하를 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 16]
Figure 112016056291914-pct00016
[화학식 17]
Figure 112016056291914-pct00017
또, 제2 실시형태에서는, 음이온이 다량체여도 된다. 이 경우의 다량체로서는, 음이온을 포함하는 반복 단위를 포함하고, 양이온을 포함하는 색소 구조 유래의 반복 단위를 포함하지 않는 다량체가 예시된다. 여기에서, 음이온을 포함하는 반복 단위는, 후술하는 제3 실시형태에서 설명하는 음이온을 포함하는 반복 단위를 바람직한 예로서 들 수 있다. 또한, 음이온을 포함하는 다량체는, 음이온을 포함하는 반복 단위 이외의 반복 단위를 갖고 있어도 된다. 이와 같은 반복 단위로서는, 후술하는 본 발명에서 이용하는 색소 다량체가 포함하고 있어도 되는 다른 반복 단위가 바람직한 예로서 예시된다.
(양이온과 음이온이 색소 다량체의 각각의 다른 반복 단위에 포함되는 경우)
본 발명에 있어서의 제3 실시형태로서는, 양이온과 음이온이 색소 다량체의 각각 독립적인 반복 단위에 포함되는 경우를 말한다.
본 실시형태의 경우, 음이온은, 색소 다량체의 측쇄에 갖고 있어도 되고, 주쇄에 갖고 있어도 되며, 주쇄 및 측쇄의 양쪽 모두에 반대 음이온을 갖고 있어도 된다. 바람직하게는, 측쇄이다.
음이온을 포함하는 반복 단위의 바람직한 예로서는, 일반식 (C)로 나타나는 반복 단위 및 일반식 (D)로 나타나는 반복 단위가 예시된다.
일반식 (C)
[화학식 18]
Figure 112016056291914-pct00018
(일반식 (C) 중, X1은, 반복 단위의 주쇄를 나타낸다. L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. anion은, 상기 반대 음이온을 나타낸다.)
일반식 (C) 중, X1은, 반복 단위의 주쇄를 나타내고, 통상, 중합 반응으로 형성되는 연결기를 나타내며, 예를 들면 (메트)아크릴계, 스타이렌계, 바이닐계 등이 바람직하고, (메트)아크릴계가 보다 바람직하다. 또한, 2개의 *로 나타난 부위가 반복 단위가 된다.
L1이 2가의 연결기를 나타내는 경우, 탄소수 1~30의 알킬렌기(메틸렌기, 에틸렌기, 트라이메틸렌기, 프로필렌기, 뷰틸렌기 등), 탄소수 6~30의 아릴렌기(페닐렌기, 나프탈렌기 등), 헤테로환 연결기, -CH=CH-, -O-, -S-, -C(=O)-, -CO-, -NR-, -CONR-, -OC-, -SO-, -SO2- 및 이들을 2 이상 조합한 연결기가 바람직하다. 여기에서, R은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타낸다.
특히, L1은, 단결합, 또는 탄소수 1~10의 알킬렌기(바람직하게는, -(CH2)n-(n은 5~10의 정수), 탄소수 6~12의 아릴렌기(바람직하게는 페닐렌기, 나프탈렌기), -NH-, -CO2-, -O- 및 -SO2-를 2 이상 조합한 2가의 연결기가 바람직하다.
X1의 구체예로서는, 상기 일반식 (A)에 있어서의 X1의 예가 바람직한 예로서 예시된다.
일반식 (D)
[화학식 19]
Figure 112016056291914-pct00019
(일반식 (D) 중, L2 및 L3은, 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. anion은, 상기 반대 음이온을 나타낸다.)
일반식 (D) 중, L2 및 L3이 2가의 연결기를 나타내는 경우, 탄소수 1~30의 알킬렌기, 탄소수 6~30의 아릴렌기, 헤테로환 연결기, -CH=CH-, -O-, -S-, -C(=O)-, -CO2-, -NR-, -CONR-, -O2C-, -SO-, -SO2- 및 이들을 2 이상 조합한 연결기가 바람직하다. 여기에서, R은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로환기를 나타낸다.
L2는, 탄소수 6~12의 아릴렌기(특히 페닐렌기)가 바람직하다. 탄소수 6~30의 아릴렌기는, 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다.
L3은, 탄소수 6~12의 아릴렌기(특히 페닐렌기)와 -O-의 조합으로 이루어지는 기가 바람직하고, 적어도 1종의 탄소수 6~12의 아릴렌기가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 음이온을 포함하는 반복 단위의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 20]
Figure 112016056291914-pct00020
이하의 구체예는, 음이온 구조가 해리되어 있지 않은 상태를 나타내고 있지만, 음이온 구조가 해리되어 있는 상태도 본 발명의 범위 내인 것은 말할 필요도 없다.
[화학식 21]
Figure 112016056291914-pct00021
[화학식 22]
Figure 112016056291914-pct00022
[화학식 23]
Figure 112016056291914-pct00023
[화학식 24]
Figure 112016056291914-pct00024
[화학식 25]
Figure 112016056291914-pct00025
이하에, 본 발명에서 바람직하게 이용되는 (a) 반복 단위의 예를 나타낸다. 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 필요도 없다. X-는 반대 음이온을 나타낸다. 또, 일부의 X는 음이온 구조가 해리되어 있지 않은 상태로 나타나 있지만, 해리되어 있는 상태도 본 발명에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
[화학식 26]
Figure 112016056291914-pct00026
[화학식 27]
Figure 112016056291914-pct00027
[화학식 28]
Figure 112016056291914-pct00028
[화학식 29]
Figure 112016056291914-pct00029
[화학식 30]
Figure 112016056291914-pct00030
[화학식 31]
Figure 112016056291914-pct00031
[화학식 32]
Figure 112016056291914-pct00032
[화학식 33]
Figure 112016056291914-pct00033
<<(b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위>>
본 발명에서 이용하는 색소 다량체는, (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위(이하, "(b) 반복 단위"라고 하는 경우가 있음)를 포함한다.
(b) 반복 단위가 갖는 알킬렌옥시쇄의 반복의 수는, 2~10개가 바람직하고, 2~15개가 보다 바람직하며, 2~10개가 더 바람직하다.
1개의 알킬렌옥시쇄는, -(CH2)nO-로 나타나고, n은 정수인데, n은 1~10이 바람직하고, 1~5가 보다 바람직하며, 2 또는 3이 더 바람직하다.
본 발명에 있어서의, 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기는, 알킬렌옥시쇄가 1종류만 포함되어 있어도 되고, 2종류 이상 포함되어 있어도 된다.
본 발명에서는, (b) 반복 단위는, 하기 일반식 (P)로 나타나는 것이 바람직하다.
일반식 (P)
[화학식 34]
Figure 112016056291914-pct00034
(일반식 (P) 중, X1은 중합에 의하여 형성되는 연결기를 나타내고, L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. P는 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 포함하는 기를 나타낸다.)
일반식 (P)에 있어서의 X1 및 L1은 각각, 일반식 (A)에 있어서의 X1 및 L1과 동의이고, 바람직한 범위도 동일하다.
P는, 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 포함하는 기를 나타내고, "-알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기-말단 원자 또는 말단기"로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
말단 원자 또는 말단기로서는, 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 수산기가 바람직하고, 수소 원자, 탄소수 1~5의 알킬기, 페닐기, 수산기가 보다 바람직하며, 수소 원자, 메틸기, 페닐기 및 수산기가 더 바람직하고, 수소 원자가 특히 바람직하다.
(b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위의 비율이, 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 2~20몰%인 것이 바람직하고, 5~15몰%가 보다 바람직하다.
이하, 본 발명에서 이용할 수 있는 (b) 반복 단위의 예를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 필요도 없다.
[화학식 35]
Figure 112016056291914-pct00035
<<다른 관능기 또는 다른 반복 단위>>
본 발명에 있어서의 색소 다량체는, 상기 이외의 다른 관능기나 다른 반복 단위를 갖고 있어도 된다.
다른 관능기는, 상기 (a) 반복 단위 및/또는 (b) 반복 단위 중에 포함되어 있어도 되고, 이들 반복 단위와는 별도로, 관능기를 포함하는 다른 반복 단위로서 포함되어 있어도 된다.
다른 관능기로서는, 중합성기, 산기 및 그 외의 알칼리 가용성기 등이 예시된다. 보다 구체적으로는, 상기 일반식 (P)에 있어서, P가 중합성기, 산기 및 그 외의 알칼리 가용성기인 반복 단위가 바람직하다. 또, 다른 반복 단위로서는, 중합성기 및 산기 중 적어도 1종을 포함하는 반복 단위가 예시된다.
이하, 이들의 상세에 대하여 설명한다.
<<<중합성기>>>>
중합성기는, (a) 반복 단위에 포함되는 양태 및 다른 반복 단위에 포함되는 것이 바람직하다. (a) 반복 단위 중의 색소 구조 중에 포함되면, 보다 내열성이 향상되는 경향이 있다. 중합성기는 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다.
중합성기로서는, 라디칼, 산, 열에 의하여 가교 가능한 공지의 중합성기를 이용할 수 있으며, 예를 들면 에틸렌성 불포화 결합을 포함하는 기, 환상 에터기(에폭시기, 옥세테인기), 메틸올기 등을 들 수 있는데, 특히 에틸렌성 불포화 결합을 포함하는 기가 바람직하고, (메트)아크릴로일기가 더 바람직하며, (메트)아크릴산 글리시딜 및 3,4-에폭시-사이클로헥실메틸(메트)아크릴레이트 유래의 (메트)아크릴로일기가 더 바람직하다.
보다 구체적으로는, 상기 일반식 (P)에 있어서, P가 중합성기인 반복 단위가 바람직하다.
중합성기의 도입 방법으로서는, (1) (a) 반복 단위 등 중합성기를 도입하고자 하는 반복 단위에 중합성기 함유 화합물로 변성하여 도입하는 방법, (2) 중합성기 함유 화합물을 공중합하여 도입하는 방법 등이 있다.
(a) 반복 단위 중의 색소 구조 중에 포함되는 중합성기량은, 포함되는 경우, 색소 구조 1g에 대하여 0.1~2.0mmol인 것이 바람직하고, 0.2~1.5mmol인 것이 더 바람직하며, 0.3~1.0mmol인 것이 특히 바람직하다.
또, 다른 반복 단위가 중합성기를 함유하는 경우, 그 양은, 전체 반복 단위 100몰에 대하여, 예를 들면 10~40몰이 바람직하고, 15~35몰이 보다 바람직하다.
중합성기를 갖는 반복 단위로서는, 이하와 같은 구체예를 들 수 있다. 단, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 36]
Figure 112016056291914-pct00036
[화학식 37]
Figure 112016056291914-pct00037
[화학식 38]
Figure 112016056291914-pct00038
<<<산기>>>
본 발명에 있어서의 색소 다량체에 포함되어 있어도 되는 산기로서는, 카복실산기, 설폰산기, 인산기가 예시된다. 본 발명에서는, 산기는, 산기를 갖는 반복 단위로서, 색소 다량체 중에 포함되는 것이 바람직하다. 산기는 1종류만 포함되어 있어도 되고, 2종류 이상 포함되어 있어도 된다.
본 발명에서 이용하는 색소 다량체의 산가로서는, 산기를 포함하는 경우, 0.3~1.5mmol/g인 것이 바람직하고, 0.5~1.2mmol/g인 것이 보다 바람직하며, 0.5~1.0mmol/g인 것이 더 바람직하다.
본 발명에 있어서, 색소 다량체의 산가는, 예를 들면 색소 다량체 중에 있어서의 산기의 평균 함유량으로부터 산출할 수 있다. 또, 색소 다량체의 원료가 되는, 산기를 함유하는 모노머 단위의 함유량을 변화시킴으로써 원하는 산가를 갖는 수지를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 일반식 (P)에 있어서, P가 산기인 반복 단위가 바람직하다.
또, 색소 다량체가, 산기를 갖는 반복 단위를 함유하는 경우, 산기를 갖는 반복 단위를 함유하는 반복 단위의 비율은, 색소 다량체를 포함하는 반복 단위 100몰에 대하여, 예를 들면 20~80몰이 바람직하고, 20~65몰이 보다 바람직하다.
<<<다른 알칼리 가용성기>>>
본 발명에 있어서의 색소 다량체에는, 상술한 기 이외의 알칼리 가용성기가 포함되어 있어도 된다. 본 발명에서 이용하는 색소 다량체에 포함되어 있어도 되는 알칼리 가용성기로서는, 페놀성 수산기 등이 예시된다.
본 발명에서는, 알칼리 가용성기는, 알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위로서, 색소 다량체 중에 포함되는 것이 바람직하다.
색소 다량체로의 알칼리 가용성기의 도입 방법으로서는, 색소 단량체에 미리 알칼리 가용성기를 도입해 두는 방법을 들 수 있다. 색소 다량체로의 알칼리 가용성기의 도입하는 방법으로서는, 알칼리 가용성기를 갖는 색소 단량체 이외의 모노머((메트)아크릴산, 아크릴산의 카프로락톤 변성물, (메트)아크릴산 2-하이드록시에틸의 무수 석신산 변성물, (메트)아크릴산 2-하이드록시에틸의 무수 프탈산 변성물, (메트)아크릴산 2-하이드록시에틸의 1,2-사이클로헥세인다이카복실산 무수물 변성물, 스타이렌카복실산, 이타콘산, 말레산, 노보넨카복실산 등의 카복실산 함유 모노머, 애시드 포스폭시에틸메타크릴레이트, 바이닐포스폰산 등의 인산 함유 모노머, 바이닐설폰산, 2-아크릴아마이드-2-메틸설폰산 등의 설폰산 함유 모노머)를 공중합하는 방법을 들 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 일반식 (P)에 있어서, P가 알칼리 가용성기인 반복 단위가 바람직하다.
색소 다량체가 갖는 알칼리 가용성기량은, 알칼리 가용성기를 포함하는 경우, 색소 다량체 1g에 대하여 0.3mmol~2.0mmol인 것이 바람직하고, 0.4mmol~1.5mmol인 것이 더 바람직하며, 0.5mmol~1.0mmol인 것이 특히 바람직하다.
또, 색소 다량체가, 알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위를 함유하는 경우, 알칼리 가용성기를 갖는 반복 단위를 함유하는 반복 단위의 비율은, 색소 다량체를 포함하는 반복 단위 100몰에 대하여, 예를 들면 1~10몰이 바람직하다.
<<<다른 관능기>>>
상술한 다른 관능기 이외에, 본 발명에서 이용하는 색소 다량체에 포함되어 있어도 되는, 관능기로서, 락톤, 산무수물, 아마이드, -COCH2CO-, 사이아노기 등의 현상 촉진기, 장쇄 및 환상 알킬기, 아랄킬기, 아릴기, 폴리알킬렌옥사이드기, 하이드록실기, 말레이미드기, 아미노기 등의 친소수성 조정기 등을 들 수 있고, 적절히 도입할 수 있다. 이들은, 1종류만 포함되어 있어도 되고, 2종류 이상 포함되어 있어도 된다.
도입 방법으로서, 색소 구조에 미리 도입해 두는 방법, 및 상기 관능기를 갖는 모노머를 공중합하는 방법을 들 수 있다.
<<<구체예>>>
다른 반복 단위의 구체예를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 39]
Figure 112016056291914-pct00039
<<색소 다량체의 특성>>
본 발명에 있어서의 색소 다량체는, 최대 흡수 파장이 400~650nm인 것이 바람직하고, 450~600nm인 것이 보다 바람직하다.
색소 다량체의 중량 평균 분자량은, 2,000~50,000인 것이 바람직하고, 3,000~30,000인 것이 더 바람직하며, 6,000~20,000인 것이 특히 바람직하다.
특히, 잔텐 색소를 포함하는 색소 다량체의 경우, 8,000~20,000이 바람직하고, 10,000~18,000이 보다 바람직하다.
또, 다이피로메텐 색소를 포함하는 색소 다량체의 경우, 5,000~20,000이 바람직하고, 9,000~15,000이 보다 바람직하다.
또, 색소 다량체의 중량 평균 분자량(Mw)과, 수평균 분자량(Mn)의 비〔(Mw)/(Mn)〕는 1.0~3.0인 것이 바람직하고, 1.0~2.5인 것이 더 바람직하며, 1.0~2.0인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 관한 색소 다량체의 유리 전이 온도(Tg)는, 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 100℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 열중량 분석(TGA 측정)에 의한 5중량% 감소 온도가, 120℃ 이상인 것이 바람직하고, 150℃ 이상인 것이 보다 바람직하며, 200℃ 이상인 것이 더 바람직하다. 이 영역에 있음으로써, 본 발명의 착색 조성물을 컬러 필터 등의 제작에 적용할 때에, 가열 프로세스에 기인하는 농도 변화를 저감할 수 있게 된다.
또, 본 발명에 관한 색소 다량체의 단위 무게당의 흡광 계수(이후 ε'이라고 기재한다. ε'=ε/평균 분자량, 단위: L/g·cm)가, 30 이상인 것이 바람직하고, 60 이상인 것이 보다 바람직하며, 100 이상인 것이 더 바람직하다. 이 범위에 있음으로써, 본 발명의 착색 조성물을 적용하여 컬러 필터를 제작하는 경우에 있어서, 색재현성이 양호한 컬러 필터를 제작할 수 있다.
본 발명의 착색 조성물에 이용하는 색소 다량체의 몰 흡광 계수는, 착색력의 관점에서, 가능한 한 높은 편이 바람직하다.
본 발명에 관한 색소 다량체는, 이하의 유기 용제에 용해되는 화합물인 것이 바람직하다.
유기 용제로서는, 에스터류(예를 들면, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 락트산 에틸, 아세트산 뷰틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등), 에터류(예를 들면 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글라이콜모노메틸에터, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트 등), 케톤류(메틸에틸케톤, 사이클로헥산온, 2-헵탄온, 3-헵탄온 등), 방향족 탄화 수소류(예를 들면, 톨루엔, 자일렌 등)를 들 수 있으며, 이들 용제에 대하여, 1질량% 이상 50질량% 이하 용해하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5질량% 이상 40질량% 이하, 더 바람직하게는 10질량% 이상 30질량% 이하이다. 이 영역에 있음으로써, 본 발명의 착색 조성물을 컬러 필터 등의 제작에 적용할 때에, 적합한 도포면 형상이나, 다른 색 도포 후의 용출에 의한 농도 저하를 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명의 착색 조성물에 있어서는, 색소 다량체를 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상 병용해도 된다. 2종 이상 이용하는 경우, 그 합계량이 후술하는 함유량에 상당하는 것이 바람직하다.
본 발명의 착색 조성물 중에 있어서의 색소 다량체의 함유량은, 후술하는 안료와의 함유 비율을 고려한 후에 설정된다.
안료에 대한 색소 다량체의 질량비(색소 다량체/안료)로서는, 0.40~1.00이 바람직하고, 0.45~0.80이 보다 바람직하며, 0.50~0.75가 더 바람직하다.
본 발명의 착색 조성물 중에 있어서의 착색제 성분(색소 다량체, 후술하는 안료 및 다른 염료의 합계)은, 착색 조성물의 전체 고형분의 50~70질량%인 것이 바람직하고, 55~65질량%인 것이 보다 바람직하다.
<착색 조성물의 다른 성분>
본 발명의 착색 조성물은, 상기 색소 다량체에 더하여 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 색가를 조절하기 위함 등의 목적으로부터, 본 발명에서 이용하는 착색 조성물은, 상기 색소 다량체에 더하여, 안료 및 안료 분산제를 포함하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 착색 조성물은, 컬러 필터의 착색층의 형성에 이용된다. 컬러 필터의 형성의 경우, 통상, 상기 색소 다량체 및 안료, 안료 분산물에 더하여, 경화성 화합물을 포함한다. 경화성 화합물로서는, 중합성 화합물이나 알칼리 가용성 수지(중합성기를 포함하는 알칼리 가용성 수지를 포함함)가 예시되고, 용도나 제조 방법에 따라 적절히 선택된다. 또한, 본 발명의 착색 조성물은, 광중합 개시제를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
예를 들면, 포토레지스트에 의하여, 착색층을 형성하는 경우, 본 발명의 착색 조성물은, 본 발명에 있어서의 색소 다량체, 경화성 화합물로서의 알칼리 가용성 수지, 안료, 안료 분산물 및 광중합 개시제를 포함하는 조성물이 바람직하다. 또한, 계면활성제, 용제 등의 성분을 포함하고 있어도 된다.
또, 드라이 에칭에 의하여, 착색층을 형성하는 경우, 본 발명에 있어서의 색소 다량체, 경화성 화합물로서의 중합성 화합물, 안료, 안료 분산물 및 광중합 개시제를 포함하는 조성물이 바람직하다. 또한, 계면활성제, 용제 등의 성분을 포함하고 있어도 된다.
이하, 이들의 상세에 대하여 설명한다.
<<안료>>
본 발명의 착색 조성물은, 또한 안료를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 안료로서는, 종래 공지의 다양한 무기 안료 또는 유기 안료를 이용할 수 있고, 유기 안료를 이용하는 것이 바람직하다. 안료로서는, 고투과율인 것이 바람직하다.
무기 안료로서는, 금속 산화물, 금속 착염 등으로 나타나는 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 타이타늄, 마그네슘, 크로뮴, 아연, 안티모니 등의 금속 산화물, 및 금속의 복합 산화물을 들 수 있다.
유기 안료로서는, 예를 들면
C. I. 피그먼트 옐로 11, 24, 31, 53, 83, 93, 99,108, 109, 110, 138, 139, 147, 150, 151, 154, 155, 167, 180, 185, 199;
C. I. 피그먼트 오렌지 36, 38, 43, 71;
C. I. 피그먼트 레드 81, 105, 122, 149, 150, 155, 171, 175, 176, 177, 209, 220, 224, 242, 254, 255, 264, 270;
C. I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 32, 39;
C. I. 피그먼트 블루 1, 2, 15, 15:1, 15:3, 15:6, 16, 22, 60, 66;
C. I. 피그먼트 그린 7, 36, 37, 58;
C. I. 피그먼트 브라운 25, 28;
C. I. 피그먼트 블랙 1;
등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 바람직하게 이용할 수 있는 안료로서, 이하의 것을 들 수 있다. 단 본 발명은, 이들에 한정되는 것은 아니다.
C. I. 피그먼트 옐로 11, 24, 108, 109, 110, 138, 139, 150, 151, 154, 167, 180, 185,
C. I. 피그먼트 오렌지 36, 71,
C. I. 피그먼트 레드 122, 150, 171, 175, 177, 209, 224, 242, 254, 255, 264,
C. I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 32,
C. I. 피그먼트 블루 15:1, 15:3, 15:6, 16, 22, 60, 66,
C. I. 피그먼트 그린 7, 36, 37, 58,
C. I. 피그먼트 블랙 1
이들 유기 안료는, 단독 혹은, 분광의 조정이나 색순도를 높이기 위하여 다양하게 조합하여 이용할 수 있다. 상기 조합의 구체예를 이하에 나타낸다. 예를 들면, 적색의 안료로서, 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 다이케토피롤로피롤계 안료 단독 또는 그들 중 적어도 1종과, 디스아조계 황색 안료, 아이소인돌린계 황색 안료, 퀴노프탈론계 황색 안료 또는 페릴렌계 적색 안료와의 혼합 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 안트라퀴논계 안료로서는, C. I. 피그먼트 레드 177을 들 수 있고, 페릴렌계 안료로서는, C. I. 피그먼트 레드 155, C. I. 피그먼트 레드 224를 들 수 있으며, 다이케토피롤로피롤계 안료로서는, C. I. 피그먼트 레드 254를 들 수 있고, 색분해성의 점에서 C. I. 피그먼트 옐로 139와의 혼합이 바람직하다. 또, 적색 안료와 황색 안료의 질량비는, 100:5~100:50이 바람직하다. 100:4 이하에서는 400nm에서 500nm의 광투과율을 억제하는 것이 곤란하고, 또 100:51 이상에서는 주파장이 단파장에 가까워져, 색분해능을 높일 수 없는 경우가 있다. 특히, 상기 질량비로서는, 100:10~100:30의 범위가 최적이다. 또한, 적색 안료끼리의 조합의 경우는, 구하는 분광에 맞춰 조정할 수 있다.
또, 녹색의 안료로서는, 할로젠화 프탈로사이아닌계 안료를 단독으로, 또는 이것과 디스아조계 황색 안료, 퀴노프탈론계 황색 안료, 아조메타인계 황색 안료 혹은 아이소인돌린계 황색 안료와의 혼합을 이용할 수 있다. 예를 들면, C. I. 피그먼트 그린 7, 36, 37과 C. I. 피그먼트 옐로 83, C. I. 피그먼트 옐로 138, C. I. 피그먼트 옐로 139, C. I. 피그먼트 옐로 150, C. I. 피그먼트 옐로 180 또는 C. I. 피그먼트 옐로 185와의 혼합이 바람직하다. 녹색 안료와 황색 안료의 질량비는, 100:5~100:150이 바람직하다. 상기 질량비로서는 100:30~100:120의 범위가 특히 바람직하다.
청색의 안료로서는, 프탈로사이아닌계 안료를 단독으로, 혹은 이것과 다이옥사진계 자색 안료의 혼합을 이용할 수 있다. 예를 들면 C. I. 피그먼트 블루 15:6과 C. I. 피그먼트 바이올렛 23의 혼합이 바람직하다. 청색 안료와 자색 안료의 질량비는, 100:0~100:100이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100:10 이하이다.
또, 블랙 매트릭스용의 안료로서는, 카본, 타이타늄 블랙, 산화 철, 산화 타이타늄 단독 또는 혼합이 이용되고, 카본과 타이타늄 블랙의 조합이 바람직하다. 또, 카본과 타이타늄 블랙의 질량비는, 100:0~100:60의 범위가 바람직하다.
본 발명의 착색 조성물은, 흑색 이외의 안료를 배합하는 것이 바람직하고, 청색의 안료를 배합하는 것이 보다 바람직하다.
안료의 1차 입자 사이즈는, 컬러 필터용으로서 이용하는 경우에는, 색 불균일이나 콘트라스트의 관점에서, 100nm 이하인 것이 바람직하고, 또 분산 안정성의 관점에서 5nm 이상인 것이 바람직하다. 안료의 1차 입자 사이즈로서 보다 바람직하게는, 5~75nm이고, 더 바람직하게는 5~55nm이며, 특히 바람직하게는 5~35nm이다.
안료의 1차 입자 사이즈는, 전자 현미경 등의 공지의 방법으로 측정할 수 있다.
그 중에서도, 안료로서는, 안트라퀴논 안료, 다이케토피롤로피롤 안료, 프탈로사이아닌 안료, 퀴노프탈론 안료, 아이소인돌린 안료, 아조메타인 안료, 및 다이옥사진 안료로부터 선택되는 안료인 것이 바람직하다. 특히, C. I. 피그먼트 레드 177(안트라퀴논 안료), C. I. 피그먼트 레드 254(다이케토피롤로피롤 안료), C. I. 피그먼트 그린 7, 36, 58, C. I. 피그먼트 블루 15:6(프탈로사이아닌 안료), C. I. 피그먼트 옐로 138(퀴노프탈론 안료), C. I. 피그먼트 옐로 139, 185(아이소인돌린 안료), C. I. 피그먼트 옐로 150(아조메타인 안료), C. I. 피그먼트 바이올렛 23(다이옥사진 안료)이 특히 바람직하다.
본 발명의 조성물에 안료를 배합하는 경우, 안료의 함유량은, 착색 조성물에 함유되는 용제를 제외한 전체 성분에 대하여, 20~50질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 25~50질량%이며, 더 바람직하게는 30~45질량%이다.
본 발명의 조성물은, 안료를, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<안료 분산제>>
본 발명의 착색 조성물이 안료를 갖는 경우는, 안료 분산제를, 목적에 따라 병용할 수 있다.
본 발명에 이용할 수 있는 안료 분산제로서는, 고분자 분산제〔예를 들면, 폴리아마이드아민과 그 염, 폴리카복실산과 그 염, 고분자량 불포화산 에스터, 변성 폴리유레테인, 변성 폴리에스터, 변성 폴리(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴계 공중합체, 나프탈렌설폰산 포말린 축합물〕, 및 폴리옥시에틸렌알킬 인산 에스터, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알칸올아민 등의 계면활성제, 및 안료 유도체 등을 들 수 있다.
고분자 분산제는, 그 구조로부터 직쇄상 고분자, 말단 변성형 고분자, 그래프트형 고분자, 블록형 고분자로 더 분류할 수 있다.
안료 표면에 대한 앵커 부위를 갖는 말단 변성형 고분자로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 평3-112992호, 일본 공표특허공보 2003-533455호 등에 기재된 말단에 인산기를 갖는 고분자, 일본 공개특허공보 2002-273191호 등에 기재된 말단에 설폰산기를 갖는 고분자, 일본 공개특허공보 평9-77994호 등에 기재된 유기 색소의 부분 골격이나 복소환을 갖는 고분자 등을 들 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2007-277514호에 기재된 고분자 말단에 2개 이상의 안료 표면에 대한 앵커 부위(산기, 염기성기, 유기 색소의 부분 골격이나 헤테로환 등)를 도입한 고분자도 분산 안정성이 우수하여 바람직하다.
안료 표면에 대한 앵커 부위를 갖는 그래프트형 고분자로서는, 예를 들면 폴리에스터계 분산제 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 일본 공개특허공보 소54-37082호, 일본 공표특허공보 평8-507960호, 일본 공개특허공보 2009-258668호 등에 기재된 폴리(저급 알킬렌이민)과 폴리에스터의 반응 생성물, 일본 공개특허공보 평9-169821호 등에 기재된 폴리알릴아민과 폴리에스터의 반응 생성물, 일본 공개특허공보 평10-339949호, 일본 공개특허공보 2004-37986호, 국제 공개공보 WO2010/110491 등에 기재된 매크로모노머와, 질소 원자 모노머의 공중합체, 일본 공개특허공보 2003-238837호, 일본 공개특허공보 2008-9426호, 일본 공개특허공보 2008-81732호 등에 기재된 유기 색소의 부분 골격이나 복소환을 갖는 그래프트형 고분자, 일본 공개특허공보 2010-106268호 등에 기재된 매크로모노머와 산기 함유 모노머의 공중합체 등을 들 수 있다. 특히, 일본 공개특허공보 2009-203462호에 기재된 염기성기와 산성기를 갖는 양성 분산 수지는, 안료 분산물의 분산성, 분산 안정성, 및 안료 분산물을 이용한 착색 조성물이 나타내는 현상성의 관점에서 특히 바람직하다.
안료 표면에 대한 앵커 부위를 갖는 그래프트형 고분자를 라디칼 중합으로 제조할 때에 이용하는 매크로모노머로서는, 공지의 매크로모노머를 이용할 수 있으며, 도아 고세이(주)제의 매크로모노머 AA-6(말단기가 메타크릴로일기인 폴리메타크릴산 메틸), AS-6(말단기가 메타크릴로일기인 폴리스타이렌), AN-6S(말단기가 메타크릴로일기인 스타이렌과 아크릴로나이트릴의 공중합체), AB-6(말단기가 메타크릴로일기인 폴리아크릴산 뷰틸), 다이셀 가가쿠 고교(주)제의 플락셀 FM5(메타크릴산 2-하이드록시에틸의 ε-카프로락톤 5몰 당량 부가품), FA10L(아크릴산 2-하이드록시에틸의 ε-카프로락톤 10몰 당량 부가품), 및 일본 공개특허공보 평2-272009호에 기재된 폴리에스터계 매크로모노머 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 유연성 및 친용제성이 우수한 폴리에스터계 매크로모노머가, 안료 분산물의 분산성, 분산 안정성, 및 안료 분산물을 이용한 착색 조성물이 나타내는 현상성의 관점에서 특히 바람직하고, 또한 일본 공개특허공보 평2-272009호에 기재된 폴리에스터계 매크로모노머로 나타나는 폴리에스터계 매크로모노머가 특히 바람직하다.
안료 표면에 대한 앵커 부위를 갖는 블록형 고분자로서는, 일본 공개특허공보 2003-49110호, 일본 공개특허공보 2009-52010호 등에 기재된 블록형 고분자가 바람직하다.
본 발명에 이용할 수 있는 안료 분산제는, 시판품으로서도 입수 가능하고, 이와 같은 구체예로서는, 구스모토 가세이 가부시키가이샤제 "DA-7301", BYKChemie사제 "Disperbyk-101(폴리아마이드아민 인산염), 107(카복실산 에스터), 110, 111(산기를 포함하는 공중합물), 130(폴리아마이드), 161, 162, 163, 164, 165, 166, 170(고분자 공중합물)", "BYK-P104, P105(고분자량 불포화 폴리카복실산)", EFKA사제 "EFKA4047, 4050~4010~4165(폴리유레테인계), EFKA4330~4340(블록 공중합체), 4400~4402(변성 폴리아크릴레이트), 5010(폴리에스터아마이드), 5765(고분자량 폴리카복실산염), 6220(지방산 폴리에스터), 6745(프탈로사이아닌 유도체), 6750(아조 안료 유도체)", 아지노모토 파인 테크노사제 "아지스퍼 PB821, PB822, PB880, PB881", 교에이샤 가가쿠사제 "플로렌 TG-710(유레테인 올리고머)", "폴리플로 No. 50E, No. 300(아크릴계 공중합체)", 구스모토 가세이사제 "디스파론 KS-860, 873SN, 874, #2150(지방족 다가 카복실산), #7004(폴리에터에스터), DA-703-50, DA-705, DA-725", 가오사제 "데몰 RN, N(나프탈렌설폰산 포말린 중축합물), MS, C, SN-B(방향족 설폰산 포말린 중축합물)", "호모게놀 L-18(고분자 폴리카복실산)", "에멀겐 920, 930, 935, 985(폴리옥시에틸렌노닐페닐에터)", "아세타민 86(스테아릴아민아세테이트)", 니혼 루브리졸(주)제 "솔스퍼스 5000(프탈로사이아닌 유도체), 22000(아조 안료 유도체), 13240(폴리에스터아민), 3000, 17000, 27000(말단부에 기능부를 갖는 고분자), 24000, 28000, 32000, 38500(그래프트형 고분자)", 닛코 케미컬즈사제 "닛콜 T106(폴리옥시에틸렌소비탄모노올레이트), MYS-IEX(폴리옥시에틸렌모노스테아레이트)", 가와켄 파인 케미컬(주)제 "히노액트 T-8000E" 등, 신에쓰 가가쿠 고교(주)제 "오가노실록세인 폴리머 KP341", 유쇼(주)제 "W001: 양이온계 계면활성제", 폴리옥시에틸렌라우릴에터, 폴리옥시에틸렌스테아릴에터, 폴리옥시에틸렌올레일에터, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에터, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에터, 폴리에틸렌글라이콜다이라우레이트, 폴리에틸렌글라이콜다이스테아레이트, 소비탄 지방산 에스터 등의 비이온계 계면활성제, "W004, W005, W017" 등의 음이온계 계면활성제, 모리시타 산교(주)제 "EFKA-46, EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA 폴리머 100, EFKA 폴리머 400, EFKA 폴리머 401, EFKA 폴리머 450", 산노프코(주)제 "디스퍼스에이드 6, 디스퍼스에이드 8, 디스퍼스에이드 15, 디스퍼스에이드 9100" 등의 고분자 분산제, (주)ADEKA제 "아데카플루로닉 L31, F38, L42, L44, L61, L64, F68, L72, P95, F77, P84, F87, P94, L101, P103, F108, L121, P-123", 및 산요 가세이(주)제 "이오넷(상품명) S-20" 등을 들 수 있다.
또, 다이싸이오카보닐 화합물 등의 가역적 부가 개열 연쇄 이동제(reversible addition-fragmentation chain transfer, RAFT제) 및 라디칼 개시제의 존재하에 중합성 불포화 화합물을 라디칼 중합함으로써 얻어지는, 블록 공중합체나 분자량 분포가 좁은 공중합체를, 안료 분산제로서 병용해도 된다. 그와 같은 수지의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2008-242081호의 단락 번호 0053~0129 및 일본 공개특허공보 2008-176218호의 단락 번호 0049~0117 등에 기재된 수지를 들 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다. 또, 이와 같은 블록 공중합체나 분자량 분포가 좁은 공중합체를 알칼리 가용성 수지로서 이용해도 된다.
이들 안료 분산제는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 본 발명에 있어서는, 특히, 안료 유도체와 고분자 분산제를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또, 안료 분산제는, 안료 표면에 대한 앵커 부위를 갖는 말단 변성형 고분자, 그래프트형 고분자, 블록형 고분자와 함께, 알칼리 가용성 수지와 병용하여 이용해도 된다. 알칼리 가용성 수지로서는, (메트)아크릴산 공중합체, 이타콘산 공중합체, 크로톤산 공중합체, 말레산 공중합체, 부분 에스터화 말레산 공중합체 등, 및 측쇄에 카복실산을 갖는 산성 셀룰로스 유도체를 들 수 있는데, 특히 (메트)아크릴산 공중합체가 바람직하다. 또, 일본 공개특허공보 평10-300922호에 기재된 N위 치환 말레이미드 모노머 공중합체, 일본 공개특허공보 2004-300204호에 기재된 에터 다이머 공중합체, 일본 공개특허공보 평7-319161호에 기재된 중합성기를 함유하는 알칼리 가용성 수지도 바람직하다.
착색 조성물에 있어서, 안료 분산제를 함유하는 경우, 안료 분산제의 총 함유량으로서는, 안료 100질량부에 대하여, 1질량부~80질량부인 것이 바람직하고, 5질량부~70질량부가 보다 바람직하며, 10질량부~60질량부인 것이 더 바람직하다. 본 발명의 조성물은 안료 분산제를, 각각, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 고분자 분산제를 이용하는 경우이면, 그 사용량으로서는, 안료 100질량부에 대하여, 질량 환산으로 5질량부~100질량부의 범위가 바람직하고, 10질량부~80질량부의 범위인 것이 보다 바람직하다.
또, 안료 유도체를 병용하는 경우, 안료 유도체의 사용량으로서는, 안료 100질량부에 대하여, 질량 환산으로 1질량부~30질량부의 범위에 있는 것이 바람직하고, 3질량부~20질량부의 범위에 있는 것이 보다 바람직하며, 5질량부~15질량부의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.
착색 조성물에 있어서, 경화 감도, 색농도의 관점에서, 색소 및 분산제 성분의 함유량의 총합이, 착색 조성물을 구성하는 전체 고형분에 대하여 50질량% 이상 90질량% 이하인 것이 바람직하고, 55질량% 이상 85질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 60질량% 이상 80질량% 이하인 것이 더 바람직하다.
<<염료>>
본 발명의 착색 조성물은, 색소 다량체 이외의 공지의 염료를 포함하고 있어도 된다. 예를 들면 일본 공개특허공보 소64-90403호, 일본 공개특허공보 소64-91102호, 일본 공개특허공보 평1-94301호, 일본 공개특허공보 평6-11614호, 일본 특허 2592207호, 미국 특허공보 4808501호, 미국 특허공보 5667920호, 미국 특허공보 505950호, 일본 공개특허공보 평5-333207호, 일본 공개특허공보 평6-35183호, 일본 공개특허공보 평6-51115호, 일본 공개특허공보 평6-194828호 등에 개시되어 있는 색소를 사용할 수 있다. 화학 구조로서는, 피라졸아조계, 피로메텐계, 아닐리노아조계, 트라이페닐메테인계, 안트라퀴논계, 벤질리덴계, 옥소놀계, 피라졸로트라이아졸아조계, 피리돈아조계, 사이아닌계, 페노싸이아진계, 피롤로피라졸아조메타인계 등의 염료를 사용할 수 있다.
염료는, 1종류만 포함되어 있어도 되고, 2종류 이상 포함되어 있어도 된다.
염료는, 본 발명의 착색 조성물에 포함되는 경우, 예를 들면 전체 착색제의 0.1~5질량%로 할 수 있다.
<<광중합 개시제>>
본 발명의 착색 조성물은, 광중합 개시제를 함유하는 것이, 추가적인 감도 향상의 관점에서 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 중합성 화합물의 중합을 개시하는 능력을 갖는 한, 특별히 제한은 없고, 공지의 광중합 개시제 중에서 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 자외선 영역으로부터 가시의 광선에 대하여 감광성을 갖는 것이 바람직하다. 또, 광여기된 증감제와 어떠한 작용을 발생시켜, 활성 라디칼을 생성하는 활성제여도 되고, 모노머의 종류에 따라 양이온 중합을 개시시키는 개시제여도 된다.
또, 광중합 개시제는, 약 300nm~800nm(330nm~500nm가 보다 바람직함)의 범위 내에 적어도 약 50의 분자 흡광 계수를 갖는 화합물을, 적어도 1종 함유하고 있는 것이 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면 할로젠화 탄화 수소 유도체(예를 들면, 트라이아진 골격을 갖는 것, 옥사다이아졸 골격을 갖는 것 등), 아실포스핀옥사이드 등의 아실포스핀 화합물, 헥사아릴바이이미다졸, 옥심 유도체 등의 옥심 화합물, 유기 과산화물, 싸이오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염, 케톡심에터, 아미노아세토페논 화합물, 하이드록시아세토페논 등을 들 수 있고, 옥심 화합물이 바람직하다.
또, 노광 감도의 관점에서, 트라이할로메틸트라이아진 화합물, 벤질다이메틸케탈 화합물, α-하이드록시케톤 화합물, α-아미노케톤 화합물, 아실포스핀 화합물, 포스핀옥사이드 화합물, 메탈로센 화합물, 옥심 화합물, 트라이알릴이미다졸 다이머, 오늄 화합물, 벤조싸이아졸 화합물, 벤조페논 화합물, 아세토페논 화합물 및 그 유도체, 사이클로펜타다이엔-벤젠-철 착체 및 그 염, 할로메틸옥사다이아졸 화합물, 3-아릴 치환 쿠마린 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물이 바람직하다.
더 바람직하게는, 트라이할로메틸트라이아진 화합물, α-아미노케톤 화합물, 아실포스핀 화합물, 포스핀옥사이드 화합물, 옥심 화합물, 트라이알릴이미다졸 다이머, 트라이아릴이미다졸 화합물, 벤조이미다졸 화합물, 오늄 화합물, 벤조페논 화합물, 아세토페논 화합물이고, 트라이할로메틸트라이아진 화합물, α-아미노케톤 화합물, 옥심 화합물, 트라이알릴이미다졸 화합물, 벤조페논 화합물, 트라이아릴이미다졸 화합물, 벤조이미다졸 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이 특히 바람직하다. 또, 트라이아릴이미다졸 화합물은, 벤조이미다졸과의 혼합물이어도 된다.
구체적으로는, 트라이할로메틸트라이아진 화합물로서는, 이하의 화합물이 예시된다. 또한, Ph는 페닐기이다.
[화학식 40]
Figure 112016056291914-pct00040
트라이아릴이미다졸 화합물, 벤조이미다졸 화합물로서는, 이하의 화합물이 예시된다.
[화학식 41]
Figure 112016056291914-pct00041
트라이할로메틸트라이아진 화합물로서는, 시판품도 사용할 수 있고, 예를 들면 TAZ-107(미도리 가가쿠사제)을 이용할 수도 있다.
특히, 본 발명의 착색 조성물을 고체 촬상 소자가 구비하는 컬러 필터의 제작에 사용하는 경우에는, 미세한 패턴을 샤프한 형상으로 형성할 필요가 있기 때문에, 경화성과 함께 미노광부에 잔사가 없이 현상되는 것이 중요하다. 이와 같은 관점에서는, 중합 개시제로서는 옥심 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 고체 촬상 소자에 있어서 미세한 패턴을 형성하는 경우, 경화용 노광에 스테퍼 노광을 이용하는데, 이 노광기는 할로젠에 의하여 손상되는 경우가 있어, 중합 개시제의 첨가량도 낮게 억제할 필요가 있기 때문에, 이러한 점을 고려하면, 고체 촬상 소자와 같은 미세 패턴을 형성하려면 (D) 광중합 개시제로서는, 옥심 화합물을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
트라이아진 골격을 갖는 할로젠화 탄화 수소 화합물로서는, 예를 들면 와카바야시 등 저, Bull. Chem. Soc. Japan, 42, 2924(1969)에 기재된 화합물, 영국 특허공보 제1388492호에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 소53-133428호에 기재된 화합물, 독일 특허공보 제3337024호에 기재된 화합물, F. C. Schaefer 등에 의한 J. Org. Chem.; 29, 1527(1964)에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 소62-58241호에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 평5-281728호에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 평5-34920호에 기재된 화합물, 미국 특허공보 제4212976호에 기재되어 있는 화합물, 특히, 일본 공개특허공보 2013-077009호의 단락 번호 0075에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.
또, 상기 이외의 광중합 개시제로서, 아크리딘 유도체가 예시된다. 구체적으로는, 일본 공개특허공보 2013-077009호의 단락 번호 0076에 기재된 화합물 등을 들 수 있고 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
케톤 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2013-077009호의 단락 번호 0077에 기재된 화합물 등을 들 수 있고 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
광중합 개시제로서는, 하이드록시아세토페논 화합물, 아미노아세토페논 화합물, 및 아실포스핀 화합물도 적합하게 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 일본 공개특허공보 평10-291969호에 기재된 아미노아세토페논계 개시제, 일본 특허공보 제4225898호에 기재된 아실포스핀옥사이드계 개시제도 이용할 수 있다.
하이드록시아세토페논계 개시제로서는, IRGACURE-184, DAROCUR-1173, IRGACURE-500, IRGACURE-2959, IRGACURE-127(상품명: 모두 BASF사제)을 이용할 수 있다. 아미노아세토페논계 개시제로서는, 시판품인 IRGACURE-907, IRGACURE-369, 및 IRGACURE-379(상품명: 모두 BASF사제)를 이용할 수 있다. 아미노아세토페논계 개시제로서, 365nm 또는 405nm 등의 장파 광원에 흡수 파장이 매칭된 일본 공개특허공보 2009-191179호에 기재된 화합물도 이용할 수 있다. 또, 아실포스핀계 개시제로서는 시판품인 IRGACURE-819나 DAROCUR-TPO(상품명: 모두 BASF사제), 미도리 가가쿠(주)제의 TAZ 시리즈(예를 들면, TAZ-107, TAZ-110, TAZ-104, TAZ-109, TAZ-140, TAZ-204, TAZ-113, TAZ-123)를 이용할 수 있다.
광중합 개시제로서, 보다 바람직하게는 옥심 화합물을 들 수 있다. 옥심 화합물의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2001-233842호에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2000-80068호에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2006-342166호에 기재된 화합물을 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 광중합 개시제로서 적합하게 이용되는 옥심 유도체 등의 옥심 화합물로서는, 예를 들면 3-벤조일옥시이미노뷰탄-2-온, 3-아세톡시이미노뷰탄-2-온, 3-프로피온일옥시이미노뷰탄-2-온, 2-아세톡시이미노펜탄-3-온, 2-아세톡시이미노-1-페닐프로판-1-온, 2-벤조일옥시이미노-1-페닐프로판-1-온, 3-(4-톨루엔설폰일옥시)이미노뷰탄-2-온, 및 2-에톡시카보닐옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.
옥심 화합물로서는, J. C. S. Perkin II(1979년) pp. 1653-1660, J. C. S. Perkin II(1979년) pp. 156-162, Journal of Photopolymer Science and Technology(1995년) pp. 202-232, 일본 공개특허공보 2000-66385호에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2000-80068호, 일본 공표특허공보 2004-534797호, 일본 공개특허공보 2006-342166호의 각 공보에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.
시판품으로는 IRGACURE-OXE01(BASF사제), IRGACURE-OXE02(BASF사제), TR-PBG-304(창저우 강력 전자 신재료 유한공사(Changzhou Tronly New Electronic Materials Co., Ltd.)제)도 적합하게 이용된다.
또 상기 기재 이외의 옥심 화합물로서, 카바졸 N위에 옥심이 연결된 일본 공표특허공보 2009-519904호에 기재된 화합물, 벤조페논 부위에 헤테로 치환기가 도입된 미국 특허공보 제7626957호에 기재된 화합물, 색소 구조에 나이트로기가 도입된 일본 공개특허공보 2010-15025호 및 미국 특허공개공보 2009-292039호에 기재된 화합물, 국제 공개특허공보 2009-131189호에 기재된 케톡심 화합물, 트라이아진 골격과 옥심 골격을 동일 분자 내에 함유하는 미국 특허공보 7556910호에 기재된 화합물, 405nm에 흡수 극대를 갖고 g선 광원에 대하여 양호한 감도를 갖는 일본 공개특허공보 2009-221114호에 기재된 화합물 등을 이용해도 된다.
바람직하게는 또한, 일본 공개특허공보 2007-231000호, 및 일본 공개특허공보 2007-322744호에 기재되는 환상 옥심 화합물에 대해서도 적합하게 이용할 수 있다. 환상 옥심 화합물 중에서도, 특히 일본 공개특허공보 2010-32985호, 일본 공개특허공보 2010-185072호에 기재되는 카바졸 색소에 축환된 환상 옥심 화합물은, 높은 광흡수성을 가져 고감도화의 관점에서 바람직하다.
또, 옥심 화합물의 특정 부위에 불포화 결합을 갖는 일본 공개특허공보 2009-242469호에 기재된 화합물도, 중합 불활성 라디칼로부터 활성 라디칼을 재생함으로써 고감도화를 달성할 수 있어 적합하게 사용할 수 있다.
특히 바람직하게는, 일본 공개특허공보 2007-269779호에 나타나는 특정 치환기를 갖는 옥심 화합물이나, 일본 공개특허공보 2009-191061호에 나타나는 싸이오 아릴기를 갖는 옥심 화합물을 들 수 있다.
구체적으로는, 광중합 개시제인 옥심 화합물로서는, 하기 일반식 (OX-1)로 나타나는 화합물이 바람직하다. 또한, 옥심의 N-O 결합이 (E)체의 옥심 화합물이어도 되고, (Z)체의 옥심 화합물이어도 되며, (E)체와 (Z)체의 혼합물이어도 된다.
[화학식 42]
Figure 112016056291914-pct00042
일반식 (OX-1) 중, R 및 B는 각각 독립적으로 1가의 치환기를 나타내고, A는 2가의 유기기를 나타내며, Ar은 아릴기를 나타낸다.
일반식 (OX-1) 중, R로 나타나는 1가의 치환기로서는, 1가의 비금속 원자단인 것이 바람직하다.
1가의 비금속 원자단으로서는, 알킬기, 아릴기, 아실기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 복소환기, 알킬싸이오카보닐기, 아릴싸이오카보닐기 등을 들 수 있다. 또, 이들 기는, 1 이상의 치환기를 갖고 있어도 된다. 또, 상술한 치환기는, 추가로 다른 치환기로 치환되어 있어도 된다.
치환기로서는 할로젠 원자, 아릴옥시기, 알콕시카보닐기 또는 아릴옥시카보닐기, 아실옥시기, 아실기, 알킬기, 아릴기 등을 들 수 있다.
알킬기로서는, 탄소수 1~30의 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 옥타데실기, 아이소프로필기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 1-에틸펜틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 트라이플루오로메틸기, 2-에틸헥실기, 페나실기, 1-나프토일메틸기, 2-나프토일메틸기, 4-메틸설판일페나실기, 4-페닐설판일페나실기, 4-다이메틸아미노페나실기, 4-사이아노페나실기, 4-메틸페나실기, 2-메틸페나실기, 3-플루오로페나실기, 3-트라이플루오로메틸페나실기, 및 3-나이트로페나실기를 예시할 수 있다.
아릴기로서는, 탄소수 6~30의 아릴기가 바람직하고, 구체적으로는, 페닐기, 바이페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 9-안트릴기, 9-페난트릴기, 1-피렌일기, 5-나프타센일기, 1-인덴일기, 2-아줄렌일기, 9-플루오렌일기, 터페닐기, 쿼터페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 자일릴기, o-큐멘일기, m-큐멘일기 및 p-큐멘일기, 메시틸기, 펜탈렌일기, 바이나프탈렌일기, 터나프탈렌일기, 쿼터나프탈렌일기, 헵탈렌일기, 바이페닐렌일기, 인다센일기, 플루오란텐일기, 아세나프틸렌일기, 아세안트릴렌일기, 페날렌일기, 플루오렌일기, 안트릴기, 바이안트라센일기, 터안트라센일기, 쿼터안트라센일기, 안트라퀴놀일기, 페난트릴기, 트라이페닐렌일기, 피렌일기, 크리센일기, 나프타센일기, 플라이아덴일기, 피센일기, 페릴렌일기, 펜타페닐기, 펜타센일기, 테트라페닐렌일기, 헥사페닐기, 헥사센일기, 루비센일기, 코로넨일기, 트라이나프틸렌일기, 헵타페닐기, 헵타센일기, 피란트렌일기, 및 오발렌일기를 예시할 수 있다.
아실기로서는, 탄소수 2~20의 아실기가 바람직하고, 구체적으로는, 아세틸기, 프로판오일기, 뷰탄오일기, 트라이플루오로아세틸기, 펜탄오일기, 벤조일기, 1-나프토일기, 2-나프토일기, 4-메틸설판일벤조일기, 4-페닐설판일벤조일기, 4-다이메틸아미노벤조일기, 4-다이에틸아미노벤조일기, 2-클로로벤조일기, 2-메틸벤조일기, 2-메톡시벤조일기, 2-뷰톡시벤조일기, 3-클로로벤조일기, 3-트라이플루오로메틸벤조일기, 3-사이아노벤조일기, 3-나이트로벤조일기, 4-플루오로벤조일기, 4-사이아노벤조일기, 및 4-메톡시벤조일기를 예시할 수 있다.
알콕시카보닐기로서는, 탄소수 2~20의 알콕시카보닐기가 바람직하고, 구체적으로는, 메톡시카보닐기, 에톡시카보닐기, 프로폭시카보닐기, 뷰톡시카보닐기, 헥실옥시카보닐기, 옥틸옥시카보닐기, 데실옥시카보닐기, 옥타데실옥시카보닐기, 및 트라이플루오로메틸옥시카보닐기를 예시할 수 있다.
아릴옥시카보닐기로서 구체적으로는, 페녹시카보닐기, 1-나프틸옥시카보닐기, 2-나프틸옥시카보닐기, 4-메틸설판일페닐옥시카보닐기, 4-페닐설판일페닐옥시카보닐기, 4-다이메틸아미노페닐옥시카보닐기, 4-다이에틸아미노페닐옥시카보닐기, 2-클로로페닐옥시카보닐기, 2-메틸페닐옥시카보닐기, 2-메톡시페닐옥시카보닐기, 2-뷰톡시페닐옥시카보닐기, 3-클로로페닐옥시카보닐기, 3-트라이플루오로메틸페닐옥시카보닐기, 3-사이아노페닐옥시카보닐기, 3-나이트로페닐옥시카보닐기, 4-플루오로페닐옥시카보닐기, 4-사이아노페닐옥시카보닐기, 및 4-메톡시페닐옥시카보닐기를 예시할 수 있다.
복소환기로서는, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자 혹은 인 원자를 포함하는, 방향족 또는 지방족의 복소환이 바람직하다.
구체적으로는, 싸이엔일기, 벤조[b]싸이엔일기, 나프토[2,3-b]싸이엔일기, 싸이안트렌일기, 퓨릴기, 피란일기, 아이소벤조퓨란일기, 크로멘일기, 잔텐일기, 페녹사싸이인일기, 2H-피롤일기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리딜기, 피라진일기, 피리미딘일기, 피리다진일기, 인돌리진일기, 아이소인돌일기, 3H-인돌일기, 인돌일기, 1H-인다졸일기, 퓨린일기, 4H-퀴놀리진일기, 아이소퀴놀일기, 퀴놀일기, 프탈라진일기, 나프티리딘일기, 퀴녹살린일기, 퀴나졸린일기, 신놀린일기, 프테리딘일기, 4aH-카바졸일기, 카바졸일기, β-카볼린일기, 페난트리딘일기, 아크리딘일기, 페리미딘일기, 페난트롤린일기, 페나진일기, 페나르사진일기, 아이소싸이아졸일기, 페노싸이아진일기, 아이소옥사졸일기, 퓨라잔일기, 페녹사진일기, 아이소크로만일기, 크로만일기, 피롤리딘일기, 피롤린일기, 이미다졸리딘일기, 이미다졸린일기, 피라졸리딘일기, 피라졸린일기, 피페리딜기, 피페라진일기, 인돌린일기, 아이소인돌린일기, 퀴누클리딘일기, 모폴린일기, 및 싸이옥세인톨릴기를 예시할 수 있다.
알킬싸이오카보닐기로서 구체적으로는, 메틸싸이오카보닐기, 프로필싸이오카보닐기, 뷰틸싸이오카보닐기, 헥실싸이오카보닐기, 옥틸싸이오카보닐기, 데실싸이오카보닐기, 옥타데실싸이오카보닐기, 및 트라이플루오로메틸싸이오카보닐기를 예시할 수 있다.
아릴싸이오카보닐기로서 구체적으로는, 1-나프틸싸이오카보닐기, 2-나프틸싸이오카보닐기, 4-메틸설판일페닐싸이오카보닐기, 4-페닐설판일페닐싸이오카보닐기, 4-다이메틸아미노페닐싸이오카보닐기, 4-다이에틸아미노페닐싸이오카보닐기, 2-클로로페닐싸이오카보닐기, 2-메틸페닐싸이오카보닐기, 2-메톡시페닐싸이오카보닐기, 2-뷰톡시페닐싸이오카보닐기, 3-클로로페닐싸이오카보닐기, 3-트라이플루오로메틸페닐싸이오카보닐기, 3-사이아노페닐싸이오카보닐기, 3-나이트로페닐싸이오카보닐기, 4-플루오로페닐싸이오카보닐기, 4-사이아노페닐싸이오카보닐기, 및 4-메톡시페닐싸이오카보닐기를 들 수 있다.
일반식 (OX-1) 중, B로 나타나는 1가의 치환기로서는, 아릴기, 복소환기, 아릴카보닐기, 또는 복소환 카보닐기를 나타낸다. 또, 이들 기는 1 이상의 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 상술한 치환기를 예시할 수 있다. 또, 상술한 치환기는, 추가로 다른 치환기로 치환되어 있어도 된다.
그 중에서도, 특히 바람직하게는 이하에 나타내는 구조이다.
하기의 구조 중, Y, X, 및 n은, 각각, 후술하는 일반식 (OX-2)에 있어서의 Y, X, 및 n과 동의이고, 바람직한 예도 동일하다.
[화학식 43]
Figure 112016056291914-pct00043
식 (OX-1) 중, A로 나타나는 2가의 유기기로서는, 탄소수 1~12의 알킬렌기, 사이클로알킬렌기, 알카인일렌기를 들 수 있다. 또, 이들 기는 1 이상의 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 상술한 치환기를 예시할 수 있다. 또, 상술한 치환기는, 추가로 다른 치환기로 치환되어 있어도 된다.
그 중에서도, 식 (OX-1)에 있어서의 A로서는, 감도를 높여, 가열 경시에 의한 착색을 억제하는 점에서, 무치환의 알킬렌기, 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, tert-뷰틸기, 도데실기)로 치환된 알킬렌기, 알켄일기(예를 들면, 바이닐기, 알릴기)로 치환된 알킬렌기, 아릴기(예를 들면, 페닐기, p-톨릴기, 자일릴기, 큐멘일기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 스타이릴기)로 치환된 알킬렌기가 바람직하다.
식 (OX-1) 중, Ar로 나타나는 아릴기로서는, 탄소수 6~30의 아릴기가 바람직하고, 또 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 먼저 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기의 구체예로서 든 치환 아릴기에 도입된 치환기와 동일한 것을 예시할 수 있다.
그 중에서도, 감도를 높여, 가열 경시에 의한 착색을 억제하는 점에서, 치환 또는 무치환의 페닐기가 바람직하다.
식 (OX-1)에 있어서는, 식 (OX-1) 중의 Ar과 그에 인접하는 S로 형성되는 "SAr"의 구조가, 이하에 나타내는 구조인 것이 감도의 점에서 바람직하다. 또한, Me는 메틸기를 나타내고, Et는 에틸기를 나타낸다.
[화학식 44]
Figure 112016056291914-pct00044
옥심 화합물은, 하기 일반식 (OX-2)로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 45]
Figure 112016056291914-pct00045
일반식 (OX-2) 중, R 및 X는 각각 독립적으로 1가의 치환기를 나타내고, A 및 Y는 각각 독립적으로 2가의 유기기를 나타내며, Ar은 아릴기를 나타내고, n은 0~5의 정수이다. 일반식 (OX-2)에 있어서의 R, A, 및 Ar은, 일반식 (OX-1)에 있어서의 R, A, 및 Ar과 동의이고, 바람직한 예도 동일하다.
일반식 (OX-2) 중, X로 나타나는 1가의 치환기로서는, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실옥시기, 아실기, 알콕시카보닐기, 아미노기, 복소환기, 할로젠 원자를 들 수 있다. 또, 이들 기는 1 이상의 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 상술한 치환기를 예시할 수 있다. 또, 상술한 치환기는, 추가로 다른 치환기로 치환되어 있어도 된다.
이들 중에서도, 일반식 (OX-2)에 있어서의 X로서는, 용제 용해성과 장파장 영역의 흡수 효율 향상의 점에서, 알킬기가 바람직하다.
또, 식 (2)에 있어서의 n은, 0~5의 정수를 나타내고, 0~2의 정수가 바람직하다.
일반식 (OX-2) 중, Y로 나타나는 2가의 유기기로서는, 이하에 나타내는 구조를 들 수 있다. 또한, 이하에 나타나는 기에 있어서, "*"는, 식 (OX-2)에 있어서, Y와 인접하는 탄소 원자와의 결합 위치를 나타낸다.
[화학식 46]
Figure 112016056291914-pct00046
그 중에서도, 고감도화의 관점에서, 하기에 나타내는 구조가 바람직하다.
[화학식 47]
Figure 112016056291914-pct00047
또한 옥심 화합물은, 하기 일반식 (OX-3) 또는 (OX-4)로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 48]
Figure 112016056291914-pct00048
일반식 (OX-3) 또는 (OX-4) 중, R 및 X는 각각 독립적으로 1가의 치환기를 나타내고, A는 2가의 유기기를 나타내며, Ar은 아릴기를 나타내고, n은 0~5의 정수이다.
일반식 (OX-3) 또는 (OX-4)에 있어서의 R, X, A, Ar, 및 n은, 일반식 (OX-2)에 있어서의 R, X, A, Ar, 및 n과 각각 동의이고, 바람직한 예도 동일하다.
이하 적합하게 이용되는 옥심 화합물의 구체예 (C-4)~(C-13)을 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 49]
Figure 112016056291914-pct00049
옥심 화합물은, 350nm~500nm의 파장 영역에 극대 흡수 파장을 갖는 것이며, 360nm~480nm의 파장 영역에 흡수 파장을 갖는 것인 것이 바람직하고, 365nm 및 455nm의 흡광도가 높은 것이 특히 바람직하다.
옥심 화합물은, 365nm 또는 405nm에 있어서의 몰 흡광 계수는, 감도의 관점에서, 1,000~300,000인 것이 바람직하고, 2,000~300,000인 것이 보다 바람직하며, 5,000~200,000인 것이 특히 바람직하다.
화합물의 몰 흡광 계수는, 공지의 방법을 이용할 수 있지만, 구체적으로는, 예를 들면 자외 가시 분광 광도계(Varian사제 Cary-5 spectrophotometer)로, 아세트산 에틸 용매를 이용하여, 0.01g/L의 농도로 측정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 착색 조성물에 광중합 개시제가 함유되는 경우, 광중합 개시제의 함유량은, 착색 조성물의 전체 고형분에 대하여 0.1질량% 이상 50질량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상 30질량% 이하, 더 바람직하게는 1질량% 이상 20질량% 이하이다. 이 범위에서, 보다 양호한 감도와 패턴 형성성이 얻어진다.
본 발명의 조성물은, 광중합 개시제를, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<경화성 화합물>>
<<<중합성 화합물>>>
본 발명의 착색 조성물은, 중합성 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
라디칼, 산, 열에 의하여 가교 가능한 공지의 중합성 화합물을 이용할 수 있고, 예를 들면 에틸렌성 불포화 결합, 환상 에터(에폭시, 옥세테인), 메틸올 등을 포함하는 중합성 화합물을 들 수 있다. 중합성 화합물은, 감도의 관점에서, 말단 에틸렌성 불포화 결합을 적어도 1개, 바람직하게는 2개 이상 갖는 화합물로부터 적합하게 선택된다. 그 중에서도, 4관능 이상의 다관능 중합성 화합물이 바람직하고, 5관능 이상의 다관능 중합성 화합물이 더 바람직하다.
이와 같은 화합물군은 산업분야에 있어서 널리 알려져 있는 것이며, 본 발명에 있어서는 이들을 특별히 한정하지 않고 이용할 수 있다. 이들은, 예를 들면 모노머, 프리폴리머, 즉 2량체, 3량체 및 올리고머 또는 그들의 혼합물 그리고 그들의 다량체 등의 화학적 형태 중 어느 것이어도 된다. 본 발명에 있어서의 중합성 화합물은 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
보다 구체적으로는, 모노머 및 그 프리폴리머의 예로서는, 불포화 카복실산(예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 아이소크로톤산, 말레산 등)이나 그 에스터류, 아마이드류, 및 이들의 다량체를 들 수 있고, 바람직하게는, 불포화 카복실산과 지방족 다가 알코올 화합물의 에스터, 및 불포화 카복실산과 지방족 다가 아민 화합물의 아마이드류, 그리고 이들의 다량체이다. 또, 하이드록실기나 아미노기, 머캅토기 등의 구핵성 치환기를 갖는 불포화 카복실산 에스터 혹은 아마이드류와, 단관능 혹은 다관능 아이소사이아네이트류 혹은 에폭시류와의 부가 반응물이나, 단관능 혹은 다관능의 카복실산과의 탈수 축합 반응물 등도 적합하게 사용된다. 또, 아이소사이아네이트기나 에폭시기 등의 친전자성 치환기를 갖는 불포화 카복실산 에스터 혹은 아마이드류와, 단관능 혹은 다관능의 알코올류, 아민류, 싸이올류와의 부가 반응물, 또한 할로젠기나 토실옥시기 등의 탈리성 치환기를 갖는 불포화 카복실산 에스터 혹은 아마이드류와, 단관능 혹은 다관능의 알코올류, 아민류, 싸이올류와의 치환 반응물도 적합하다. 또, 다른 예로서, 상기의 불포화 카복실산 대신에, 불포화 포스폰산, 스타이렌 등의 바이닐벤젠 유도체, 바이닐에터, 알릴에터 등에 치환된 화합물군을 사용하는 것도 가능하다.
이들의 구체적인 화합물로서는, 일본 공개특허공보 2009-288705호의 단락 번호 〔0095〕~〔0108〕에 기재되어 있는 화합물을 본 발명에 있어서도 적합하게 이용할 수 있다.
또, 중합성 화합물로서는, 적어도 하나의 부가 중합 가능한 에틸렌기를 갖는, 상압하에서 100℃ 이상의 비점을 갖는 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물도 바람직하다. 그 예로서는, 폴리에틸렌글라이콜모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글라이콜모노(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트 등의 단관능의 아크릴레이트나 메타아크릴레이트; 폴리에틸렌글라이콜다이(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올에테인트라이(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글라이콜다이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 헥세인다이올(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인트라이(아크릴로일옥시프로필)에터, 트라이(아크릴로일옥시에틸)아이소사이아누레이트, 글리세린이나 트라이메틸올에테인 등의 다관능 알코올에 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드를 부가시킨 후 (메트)아크릴레이트화한 것, 일본 공고특허공보 소48-41708호, 일본 공고특허공보 소50-6034호, 일본 공개특허공보 소51-37193호에 기재되어 있는 유레테인(메트)아크릴레이트류, 일본 공개특허공보 소48-64183호, 일본 공고특허공보 소49-43191호, 일본 공고특허공보 소52-30490호에 기재되어 있는 폴리에스터아크릴레이트류, 에폭시 수지와 (메트)아크릴산의 반응 생성물인 에폭시 아크릴레이트류 등의 다관능의 아크릴레이트나 메타아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
다관능 카복실산에 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 환상 에터기와 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 다관능 (메트)아크릴레이트 등도 들 수 있다.
또, 그 외의 바람직한 중합성 화합물로서, 일본 공개특허공보 2010-160418호, 일본 공개특허공보 2010-129825호, 일본 특허공보 제4364216호 등에 기재되는, 플루오렌환을 갖고, 에틸렌성 불포화기를 2관능 이상 갖는 화합물, 카도 수지도 사용하는 것이 가능하다.
또, 상압하에서 100℃ 이상의 비점을 갖고, 적어도 하나의 부가 중합 가능한 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물로서는, 일본 공개특허공보 2008-292970호의 단락 번호 [0254]~[0257]에 기재된 화합물도 적합하다.
상기 외에, 하기 일반식 (MO-1)~(MO-5)로 나타나는, 라디칼 중합성 모노머도 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 식 중, T가 옥시알킬렌기인 경우에는, 탄소 원자측의 말단이 R에 결합한다.
[화학식 50]
Figure 112016056291914-pct00050
[화학식 51]
Figure 112016056291914-pct00051
일반식에 있어서, n은 0~14이며, m은 1~8이다. 1분자 내에 복수 존재하는 R, T는, 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.
일반식 (MO-1)~(MO-5)로 나타나는 중합성 화합물의 각각에 있어서, 복수 존재하는 R 중 적어도 하나는, -OC(=O)CH=CH2, 또는 -OC(=O)C(CH3)=CH2로 나타나는 기를 나타낸다.
일반식 (MO-1)~(MO-5)로 나타나는 중합성 화합물의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 2007-269779호의 단락 번호 0248~단락 번호 0251에 기재되어 있는 화합물을 본 발명에 있어서도 적합하게 이용할 수 있다.
또, 일본 공개특허공보 평10-62986호에 있어서 일반식 (1) 및 (2)로서 그 구체예와 함께 기재된 다관능 알코올에 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드를 부가시킨 후에 (메트)아크릴레이트화한 화합물도, 중합성 화합물로서 이용할 수 있다.
그 중에서도, 중합성 화합물로서는, 다이펜타에리트리톨트라이아크릴레이트(시판품으로서는 KAYARAD D-330; 닛폰 가야쿠 가부시키가이샤제), 다이펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(시판품으로서는 KAYARAD D-320; 닛폰 가야쿠 가부시키가이샤제), 다이펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트(시판품으로서는 KAYARAD D-310; 닛폰 가야쿠 가부시키가이샤제), 다이펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트(시판품으로서는 KAYARAD DPHA; 닛폰 가야쿠 가부시키가이샤제, NK에스터 A-DPH-12E; 신나카무라 가가쿠사제), 및 이들의 (메트)아크릴로일기가 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜 잔기를 개재하고 있는 구조(예를 들면, 사토머사로부터 시판되고 있는, SR454, SR494, SR499 등)가 바람직하다. 이들의 올리고머 타입도 사용할 수 있다. 또, 트리스(2-하이드록시에틸)아이소사이아누레이트트라이아크릴레이트(시판품으로서는 SR368; 사토머사제)를 사용할 수도 있다.
중합성 화합물로서는, 다관능 모노머이며, 카복실기, 설폰산기, 인산기 등의 산기를 갖고 있어도 된다. 에틸렌성 화합물이, 상기와 같이 혼합물인 경우와 같이 미반응의 카복실기를 갖는 것이면, 이것을 그대로 이용할 수 있지만, 필요에 따라서, 상술한 에틸렌성 화합물의 하이드록실기에 비방향족 카복실산 무수물을 반응시켜 산기를 도입해도 된다. 이 경우, 사용되는 비방향족 카복실산 무수물의 구체예로서는, 무수 테트라하이드로프탈산, 알킬화 무수 테트라하이드로프탈산, 무수 헥사하이드로프탈산, 알킬화 무수 헥사하이드로프탈산, 무수 석신산, 무수 말레산을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 산기를 갖는 모노머로서는, 지방족 폴리하이드록시 화합물과 불포화 카복실산의 에스터이며, 지방족 폴리하이드록시 화합물의 미반응의 하이드록실기에 비방향족 카복실산 무수물을 반응시켜 산기를 갖게 한 다관능 모노머가 바람직하고, 특히 바람직하게는, 이 에스터에 있어서, 지방족 폴리하이드록시 화합물이 펜타에리트리톨 및/또는 다이펜타에리트리톨인 것이다. 시판품으로서는, 예를 들면 도아 고세이 가부시키가이샤제의 다염기산 변성 아크릴 올리고머로서, M-510, M-520 등을 들 수 있다.
이들 모노머는 1종을 단독으로 이용해도 되지만, 제조상, 단일의 화합물을 이용하는 것은 어려운 점에서, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 또, 필요에 따라서 모노머로서 산기를 갖지 않는 다관능 모노머와 산기를 갖는 다관능 모노머를 병용해도 된다.
산기를 갖는 다관능 모노머의 바람직한 산가로서는, 0.1mgKOH/g~40mgKOH/g이고, 특히 바람직하게는 5mgKOH/g~30mgKOH/g이다. 다관능 모노머의 산가가 너무 낮으면 현상 용해 특성이 떨어지고, 너무 높으면 제조나 취급이 곤란하게 되어 광중합 성능이 떨어져, 화소의 표면 평활성 등의 경화성이 뒤떨어지는 것이 된다. 따라서, 상이한 산기의 다관능 모노머를 2종 이상 병용하는 경우, 혹은 산기를 갖지 않는 다관능 모노머를 병용하는 경우, 전체의 다관능 모노머로서의 산기가 상기 범위에 들어가도록 조정하는 것이 바람직하다.
또, 중합성 화합물로서, 카프로락톤 구조를 갖는 다관능성 단량체를 함유하는 것도 바람직한 양태이다.
카프로락톤 구조를 갖는 다관능성 단량체로서는, 그 분자 내에 카프로락톤 구조를 갖는 한 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 트라이메틸올에테인, 다이트라이메틸올에테인, 트라이메틸올프로페인, 다이트라이메틸올프로페인, 펜타에리트리톨, 다이펜타에리트리톨, 트라이펜타에리트리톨, 글리세린, 다이글리세롤, 트라이메틸올멜라민 등의 다가 알코올과, (메트)아크릴산 및 ε-카프로락톤을 에스터화함으로써 얻어지는, ε-카프로락톤 변성 다관능 (메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 그 중에서도 하기 일반식 (Z-1)로 나타나는 카프로락톤 구조를 갖는 다관능성 단량체가 바람직하다.
[화학식 52]
Figure 112016056291914-pct00052
일반식 (Z-1) 중, 6개의 R은 모두가 하기 일반식 (Z-2)로 나타나는 기이거나, 또는 6개의 R 중 1~5개가 하기 일반식 (Z-2)로 나타나는 기이며, 잔여가 하기 일반식 (Z-3)으로 나타나는 기이다.
[화학식 53]
Figure 112016056291914-pct00053
일반식 (Z-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, m은 1 또는 2의 수를 나타내며, "*"는 결합손인 것을 나타낸다.
[화학식 54]
Figure 112016056291914-pct00054
일반식 (Z-3) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, "*"는 결합손인 것을 나타낸다.
이와 같은 카프로락톤 구조를 갖는 다관능성 단량체는, 예를 들면 닛폰 가야쿠(주)로부터 KAYARAD DPCA 시리즈로서 시판되고 있고, DPCA-20(상기 식 (1)~(3)에 있어서 m=1, 식 (2)로 나타나는 기의 수=2, R1이 모두 수소 원자인 화합물), DPCA-30(동 식, m=1, 식 (2)로 나타나는 기의 수=3, R1이 모두 수소 원자인 화합물), DPCA-60(동 식, m=1, 식 (2)로 나타나는 기의 수=6, R1이 모두 수소 원자인 화합물), DPCA-120(동 식에 있어서 m=2, 식 (2)로 나타나는 기의 수=6, R1이 모두 수소 원자인 화합물) 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 카프로락톤 구조를 갖는 다관능성 단량체는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서의 특정 모노머로서는, 하기 일반식 (Z-4) 또는 (Z-5)로 나타나는 화합물의 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것도 바람직하다.
[화학식 55]
Figure 112016056291914-pct00055
일반식 (Z-4) 및 (Z-5) 중, E는, 각각 독립적으로, -((CH2)yCH2O)-, 또는 -((CH2)yCH(CH3)O)-를 나타내고, y는, 각각 독립적으로 0~10의 정수를 나타내며, X는, 각각 독립적으로, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 수소 원자, 또는 카복실기를 나타낸다.
일반식 (Z-4) 중, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기의 합계는 3개 또는 4개이며, m은 각각 독립적으로 0~10의 정수를 나타내고, 각 m의 합계는 0~40의 정수이다. 단, 각 m의 합계가 0인 경우, X 중 어느 하나는 카복실기이다.
일반식 (Z-5) 중, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기의 합계는 5개 또는 6개이며, n은 각각 독립적으로 0~10의 정수를 나타내고, 각 n의 합계는 0~60의 정수이다. 단, 각 n의 합계가 0인 경우, X 중 어느 하나는 카복실기이다.
일반식 (Z-4) 중, m은, 0~6의 정수가 바람직하고, 0~4의 정수가 보다 바람직하다. 또, 각 m의 합계는, 2~40의 정수가 바람직하고, 2~16의 정수가 보다 바람직하며, 4~8의 정수가 특히 바람직하다.
일반식 (Z-5) 중, n은, 0~6의 정수가 바람직하고, 0~4의 정수가 보다 바람직하다.
또, 각 n의 합계는, 3~60의 정수가 바람직하고, 3~24의 정수가 보다 바람직하며, 6~12의 정수가 특히 바람직하다.
또, 일반식 (Z-4) 또는 일반식 (Z-5) 중의 -((CH2)yCH2O)- 또는 -((CH2)yCH(CH3)O)-는, 산소 원자측의 말단이 X에 결합하는 형태가 바람직하다.
일반식 (Z-4) 또는 일반식 (Z-5)로 나타나는 화합물은 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상 병용해도 된다. 특히, 일반식 (Z-5)에 있어서, 6개의 X 모두가 아크릴로일기인 형태가 바람직하다.
또, 일반식 (Z-4) 또는 일반식 (Z-5)로 나타나는 화합물의 중합성 화합물 중에 있어서의 전체 함유량으로서는, 20질량% 이상이 바람직하고, 50질량% 이상이 보다 바람직하다.
일반식 (Z-4) 또는 일반식 (Z-5)로 나타나는 화합물은, 종래 공지의 공정인, 펜타에리트리톨 또는 다이펜타에리트리톨에 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드를 개환 부가 반응에 의하여 개환 골격을 결합하는 공정과, 개환 골격의 말단 수산기에, 예를 들면 (메트)아크릴로일 클로라이드를 반응시켜 (메트)아크릴로일기를 도입하는 공정으로부터 합성할 수 있다. 각 공정은 잘 알려진 공정이며, 당업자는 용이하게 일반식 (Z-4) 또는 (Z-5)로 나타나는 화합물을 합성할 수 있다.
일반식 (Z-4) 또는 일반식 (Z-5)로 나타나는 화합물 중에서도, 펜타에리트리톨 유도체 및/또는 다이펜타에리트리톨 유도체가 보다 바람직하다.
구체적으로는, 하기 식 (a)~(f)로 나타나는 화합물(이하, "예시 화합물 (a)~(f)"라고도 함)을 들 수 있고, 그 중에서도, 예시 화합물 (a), (b), (e), (f)가 바람직하다.
[화학식 56]
Figure 112016056291914-pct00056
[화학식 57]
Figure 112016056291914-pct00057
일반식 (Z-4), (Z-5)로 나타나는 중합성 화합물의 시판품으로서는, 예를 들면 사토머사제의 에틸렌옥시쇄를 4개 갖는 4관능 아크릴레이트인 SR-494, 닛폰 가야쿠 가부시키가이샤제의 펜틸렌옥시쇄를 6개 갖는 6관능 아크릴레이트인 DPCA-60, 아이소뷰틸렌옥시쇄를 3개 갖는 3관능 아크릴레이트인 TPA-330 등을 들 수 있다.
또, 중합성 화합물로서는, 일본 공고특허공보 소48-41708호, 일본 공개특허공보 소51-37193호, 일본 공고특허공보 평2-32293호, 일본 공고특허공보 평2-16765호에 기재되어 있는 유레테인아크릴레이트류나, 일본 공고특허공보 소58-49860호, 일본 공고특허공보 소56-17654호, 일본 공고특허공보 소62-39417호, 일본 공고특허공보 소62-39418호에 기재된 에틸렌옥사이드계 골격을 갖는 유레테인 화합물류도 적합하다. 또한, 중합성 화합물로서, 일본 공개특허공보 소63-277653호, 일본 공개특허공보 소63-260909호, 일본 공개특허공보 평1-105238호에 기재되는, 분자 내에 아미노 구조나 설파이드 구조를 갖는 부가 중합성 화합물류를 이용함으로써, 매우 감광 스피드가 우수한 경화성 조성물을 얻을 수 있다.
중합성 화합물의 시판품으로서는, 유레테인 올리고머 UAS-10, UAB-140(산요 고쿠사쿠 펄프사제), UA-7200(신나카무라 가가쿠사제), DPHA-40H(닛폰 가야쿠사제), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600(교에이샤제) 등을 들 수 있다.
환상 에터(에폭시, 옥세테인)로서는, 예를 들면 에폭시기를 갖는 화합물로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지로서, JER-827, JER-828, JER-834, JER-1001, JER-1002, JER-1003, JER-1055, JER-1007, JER-1009, JER-1010(이상, 재팬 에폭시 레진(주)제), EPICLON840, EPICLON860, EPICLON1050, EPICLON1051, EPICLON1055(이상, DIC(주)제) 등이고, 비스페놀 F형 에폭시 수지로서, JER-806, JER-807, JER-4004, JER-4005, JER-4007, JER-4010(이상, 재팬 에폭시 레진(주)제), EPICLON830, EPICLON835(이상, DIC(주)제), LCE-21, RE-602S(이상, 닛폰 가야쿠(주)제) 등이며, 페놀노볼락형 에폭시 수지로서, JER-152, JER-154, JER-157S70, JER-157S65(이상, 재팬 에폭시 레진(주)제), EPICLON N-740, EPICLON N-740, EPICLON N-770, EPICLON N-775(이상, DIC(주)제) 등이고, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지로서, EPICLON N-660, EPICLON N-665, EPICLON N-670, EPICLON N-673, EPICLON N-680, EPICLON N-690, EPICLON N-695(이상, DIC(주)제), EOCN-1020(이상, 닛폰 가야쿠(주)제), 지방족 에폭시 수지로서, ADEKA RESIN EP-4080S, 동 EP-4085S, 동 EP-4088S(이상, (주)ADEKA제), 셀록사이드 2021P, 셀록사이드 2081, 셀록사이드 2083, 셀록사이드 2085, EHPE-3150(2,2-비스(하이드록시메틸)-1-뷰탄올의 1,2-에폭시-4-(2-옥시란일)사이클로헥세인 부가물), EPOLEAD PB 3600, 동 PB 4700(이상, 다이셀 가가쿠 고교(주)제), 데나콜 EX-211L, EX-212L, EX-214L, EX-216L, EX-321L, EX-850L(이상, 나가세 켐텍스(주)제), ADEKA RESIN EP-4000S, 동 EP-4003S, 동 EP-4010S, 동 EP-4011S(이상, (주)ADEKA제), NC-2000, NC-3000, NC-7300, XD-1000, EPPN-501, EPPN-502(이상, (주)ADEKA제), JER-1031S(재팬 에폭시 레진(주)제), EPICLON HP7200(DIC(주)제) 등을 들 수 있다. 에폭시 화합물은, 드라이 에칭법으로 패턴을 형성하는 경우에 적합하다.
이들 중합성 화합물에 대하여, 그 구조, 단독 사용인지 병용인지, 첨가량 등의 사용 방법의 상세는, 착색 조성물의 최종적인 성능 설계에 맞추어 임의로 설정할 수 있다. 예를 들면, 감도의 관점에서는, 1분자당 불포화기 함량이 많은 구조가 바람직하고, 많은 경우는 2관능 이상이 바람직하다. 또, 착색 조성물에 의하여 형성된 경화막의 강도를 높이는 관점에서는, 3관능 이상의 것이 좋고, 또한 상이한 관능기수·상이한 중합성기(예를 들면 아크릴산 에스터, 메타크릴산 에스터, 스타이렌계 화합물, 바이닐에터계 화합물)의 것을 병용함으로써, 감도와 강도의 양쪽 모두를 조절하는 방법도 유효하다. 또한, 3관능 이상의 것으로 에틸렌옥사이드쇄장이 상이한 중합성 화합물을 병용하는 것이, 착색 조성물의 현상성을 조절할 수 있어 우수한 패턴 형성능이 얻어진다는 바람직하다.
또, 착색 조성물에 함유되는 다른 성분(예를 들면, 광중합 개시제, 피분산체, 알칼리 가용성 수지 등)과의 상용성, 분산성에 대해서도, 중합성 화합물의 선택·사용법은 중요한 요인이며, 예를 들면 저순도 화합물의 사용이나 2종 이상의 병용에 의하여 상용성을 향상시킬 수 있는 경우가 있다. 또, 지지체 등의 경질 표면과의 밀착성을 향상시키는 관점에서 특정 구조를 선택하는 경우도 있을 수 있다.
본 발명의 착색 조성물 중에 중합성 화합물을 배합하는 경우, 중합성 화합물의 함유량은, 착색 조성물 중의 전체 고형분에 대하여 0.1질량%~90질량%가 바람직하고, 1.0질량%~60질량%가 더 바람직하며, 2.0질량%~40질량%가 특히 바람직하다.
본 발명의 조성물은, 중합성 화합물을, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<<알칼리 가용성 수지>>>
본 발명의 착색 조성물은, 알칼리 가용성 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다.
알칼리 가용성 수지의 분자량으로서는, 특별히 정하는 것은 아니지만, Mw가 5000~100,000인 것이 바람직하다. 또, Mn은 1000~20,000인 것이 바람직하다.
알칼리 가용성 수지로서는, 선상 유기 고분자 중합체이며, 분자(바람직하게는, 아크릴계 공중합체, 스타이렌계 공중합체를 주쇄로 하는 분자) 중에 적어도 하나의 알칼리 가용성을 촉진하는 기를 갖는 알칼리 가용성 수지 중에서 적절히 선택할 수 있다. 내열성의 관점에서는, 폴리하이드록시스타이렌계 수지, 폴리실록세인계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴아마이드계 수지, 아크릴/아크릴아마이드 공중합체 수지가 바람직하고, 현상성 제어의 관점에서는, 아크릴계 수지, 아크릴아마이드계 수지, 아크릴/아크릴아마이드 공중합체 수지가 바람직하다.
알칼리 가용성을 촉진하는 기(이하, 산기라고도 함)로서는, 예를 들면 카복실기, 인산기, 설폰산기, 페놀성 수산기 등을 들 수 있는데, 유기 용제에 가용이고 약알칼리 수용액에 의하여 현상 가능한 것이 바람직하며, (메트)아크릴산을 특히 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이들 산기는, 1종만이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.
중합 후에 산기를 부여할 수 있는 모노머로서는, 예를 들면 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트 등의 수산기를 갖는 모노머, 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 에폭시기를 갖는 모노머, 2-아이소사이아네이토에틸(메트)아크릴레이트 등의 아이소사이아네이트기를 갖는 모노머 등을 들 수 있다. 이들 산기를 도입하기 위한 단량체는, 1종만이어도 되고, 2종 이상이어도 된다. 알칼리 가용성 수지에 산기를 도입하려면, 예를 들면 산기를 갖는 모노머 및/또는 중합 후에 산기를 부여할 수 있는 모노머(이하 "산기를 도입하기 위한 단량체"라고 칭하는 경우도 있음)를, 단량체 성분으로서 중합하도록 하면 된다.
또한, 중합 후에 산기를 부여할 수 있는 모노머를 단량체 성분으로 하여 산기를 도입하는 경우에는, 중합 후에 예를 들면 후술하는 바와 같은 산기를 부여하기 위한 처리가 필요하다.
알칼리 가용성 수지의 제조에는, 예를 들면 공지의 라디칼 중합법에 의한 방법을 적용할 수 있다. 라디칼 중합법으로 알칼리 가용성 수지를 제조할 때의 온도, 압력, 라디칼 개시제의 종류 및 그 양, 용매의 종류 등의 중합 조건은, 당업자가 용이하게 설정 가능하고, 실험적으로 조건을 정하도록 할 수도 있다.
알칼리 가용성 수지로서 이용되는 선상 유기 고분자 중합체로서는, 측쇄에 카복실산을 갖는 폴리머가 바람직하고, 메타크릴산 공중합체, 아크릴산 공중합체, 이타콘산 공중합체, 크로톤산 공중합체, 말레산 공중합체, 부분 에스터화 말레산 공중합체, 노볼락형 수지 등의 알칼리 가용성 페놀 수지 등, 및 측쇄에 카복실산을 갖는 산성 셀룰로스 유도체, 수산기를 갖는 폴리머에 산무수물을 부가시킨 것을 들 수 있다. 특히, (메트)아크릴산과, 이와 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체가, 알칼리 가용성 수지로서 적합하다. (메트)아크릴산과 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 알킬(메트)아크릴레이트, 아릴(메트)아크릴레이트, 바이닐 화합물 등을 들 수 있다. 알킬(메트)아크릴레이트 및 아릴(메트)아크릴레이트로서는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 뷰틸(메트)아크릴레이트, 아이소뷰틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 톨릴(메트)아크릴레이트, 나프틸(메트)아크릴레이트, 사이클로헥실(메트)아크릴레이트 등, 바이닐 화합물로서는, 스타이렌, α-메틸스타이렌, 바이닐톨루엔, 글리시딜메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴, 바이닐아세테이트, N-바이닐피롤리돈, 테트라하이드로퓨퓨릴메타크릴레이트, 폴리스타이렌 매크로모노머, 폴리메틸메타크릴레이트 매크로모노머 등, 일본 공개특허공보 평10-300922호에 기재된 N위 치환 말레이미드 모노머로서, N-페닐말레이미드, N-사이클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다. 또한, 이들 (메트)아크릴산과 공중합 가능한 다른 단량체는 1종만이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.
알칼리 가용성 수지로서는, 하기 일반식 (ED)로 나타나는 화합물(이하 "에터 다이머"라고 칭하는 경우도 있음)을 필수로 하는 단량체 성분을 중합하여 이루어지는 폴리머 (a)를 포함하는 것도 바람직하다.
[화학식 58]
Figure 112016056291914-pct00058
일반식 (ED) 중, R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~25의 탄화 수소기를 나타낸다.
이로써, 본 발명의 착색 조성물은, 내열성과 함께 투명성도 매우 우수한 경화 도막을 형성할 수 있다. 에터 다이머를 나타내는 일반식 (ED) 중, R1 및 R2로 나타나는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~25의 탄화 수소기로서는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-뷰틸, 아이소뷰틸, tert-뷰틸, tert-아밀, 스테아릴, 라우릴, 2-에틸헥실 등의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기; 페닐 등의 아릴기; 사이클로헥실, tert-뷰틸사이클로헥실, 다이사이클로펜타다이엔일, 트라이사이클로데칸일, 아이소보닐, 아다만틸, 2-메틸-2-아다만틸 등의 지환식기; 1-메톡시에틸, 1-에톡시에틸 등의 알콕시로 치환된 알킬기; 벤질 등의 아릴기로 치환된 알킬기; 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히, 메틸, 에틸, 사이클로헥실, 벤질 등과 같은 산이나 열로 탈리시키기 어려운 1급 또는 2급 탄소의 치환기가 내열성의 점에서 바람직하다.
에터 다이머의 구체예로서는, 예를 들면 다이메틸-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이에틸-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(n-프로필)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(아이소프로필)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(n-뷰틸)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(아이소뷰틸)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(tert-뷰틸)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(tert-아밀)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(스테아릴)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(라우릴)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(2-에틸헥실)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(1-메톡시에틸)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(1-에톡시에틸)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이벤질-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이페닐-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이사이클로헥실-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(tert-뷰틸사이클로헥실)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(다이사이클로펜타다이엔일)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(트라이사이클로데칸일)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(아이소보닐)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이아다만틸-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이(2-메틸-2-아다만틸)-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히, 다이메틸-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이에틸-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이사이클로헥실-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트, 다이벤질-2,2'-[옥시비스(메틸렌)]비스-2-프로페노에이트가 바람직하다. 이들 에터 다이머는, 1종만이어도 되고, 2종 이상이어도 된다. 일반식 (ED)로 나타나는 화합물 유래의 구조체는, 그 외의 단량체를 공중합시켜도 된다.
알칼리 가용성 수지는, 하기 식 (X)로 나타나는 에틸렌성 불포화 단량체 (a)에 유래하는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다.
[화학식 59]
Figure 112016056291914-pct00059
(식 (X)에 있어서, R1은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소수 2~10의 알킬렌기를 나타내며, R3은, 수소 원자 또는 벤젠환을 포함해도 되는 탄소수 1~20의 알킬기를 나타낸다. n은 1~15의 정수를 나타낸다.)
상기 식 (X)에 있어서, R2의 알킬렌기의 탄소수는, 2~3인 것이 바람직하다. 또, R3의 알킬기의 탄소수는 1~20인데, 보다 바람직하게는 1~10이며, R3의 알킬기는 벤젠환을 포함해도 된다. R3으로 나타나는 벤젠환을 포함하는 알킬기로서는, 벤질기, 2-페닐(아이소)프로필기 등을 들 수 있다.
또, 본 발명에 있어서의 착색 조성물의 가교 효율을 향상시키기 위하여, 중합성기를 가진 알칼리 가용성 수지를 사용해도 된다. 중합성기를 가진 알칼리 가용성 수지로서는, 알릴기, (메트)아크릴기, 알릴옥시알킬기 등을 측쇄에 함유한 알칼리 가용성 수지 등이 유용하다. 상술한 중합성기를 함유하는 폴리머의 예로서는, 다이아날 NR 시리즈(미쓰비시 레이온 가부시키가이샤제), Photomer6173(COOH 함유 polyurethane acrylic oligomer. Diamond Shamrock Co., Ltd.제), 비스코트 R-264, KS 레지스트 106(모두 오사카 유키 가가쿠 고교 가부시키가이샤제), 사이클로머 P 시리즈, 플락셀 CF200 시리즈(모두 다이셀 가가쿠 고교 가부시키가이샤제), Ebecryl3800(다이셀 유씨비 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다. 이들 중합성기를 함유하는 알칼리 가용성 수지로서는, 미리 아이소사이아네이트기와 OH기를 반응시켜, 미반응의 아이소사이아네이트기를 1개 남기고, 또한 (메트)아크릴로일기를 포함하는 화합물과 카복실기를 포함하는 아크릴 수지의 반응에 의하여 얻어지는 유레테인 변성된 중합성 이중 결합 함유 아크릴 수지, 카복실기를 포함하는 아크릴 수지와 분자 내에 에폭시기 및 중합성 이중 결합을 함께 갖는 화합물의 반응에 의하여 얻어지는 불포화기 함유 아크릴 수지, 산펜던트형 에폭시아크릴레이트 수지, OH기를 포함하는 아크릴 수지와 중합성 이중 결합을 갖는 2염기 산무수물을 반응시킨 중합성 이중 결합 함유 아크릴 수지, OH기를 포함하는 아크릴 수지와 아이소사이아네이트와 중합성기를 갖는 화합물을 반응시킨 수지, 일본 공개특허공보 2002-229207호 및 일본 공개특허공보 2003-335814호에 기재되는 α위 또는 β위에 할로젠 원자 혹은 설포네이트기 등의 탈리기를 갖는 에스터기를 측쇄에 갖는 수지를, 염기성 처리함으로써 얻어지는 수지 등이 바람직하다. 또, 아크리큐어 RD-F8(닛폰 쇼쿠바이사제)도 바람직하다.
알칼리 가용성 수지로서는, 특히, (메트)아크릴산 벤질/(메트)아크릴산 공중합체나 (메트)아크릴산 벤질/(메트)아크릴산/다른 모노머로 이루어지는 다원 공중합체가 적합하다. 이 외에, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 공중합한 (메트)아크릴산 벤질/(메트)아크릴산/(메트)아크릴산-2-하이드록시에틸 공중합체, 일본 공개특허공보 평7-140654호에 기재된 2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트/폴리스타이렌 매크로모노머/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트/폴리메틸메타크릴레이트 매크로모노머/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트/폴리스타이렌 매크로모노머/메틸메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트/폴리스타이렌 매크로모노머/벤질메타크레이트/메타크릴산 공중합체 등을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 메타크릴산 벤질/메타크릴산의 공중합체 등을 들 수 있다.
알칼리 가용성 수지로서는, 일본 공개특허공보 2012-208494호 단락 0558~0571(대응하는 미국 특허출원 공개공보 제2012/0235099호의 [0685]~[0700]) 이후의 기재를 참조할 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
또한, 일본 공개특허공보 2012-32767호에 기재된 단락 번호 0029~0063에 기재된 공중합체 (B) 및 실시예에서 이용되고 있는 알칼리 가용성 수지, 일본 공개특허공보 2012-208474호의 단락 번호 0088~0098에 기재된 바인더 수지 및 실시예에서 이용되고 있는 바인더 수지, 일본 공개특허공보 2012-137531호의 단락 번호 0022~0032에 기재된 바인더 수지 및 실시예에서 이용되고 있는 바인더 수지, 일본 공개특허공보 2013-024934호의 단락 번호 0132~0143에 기재된 바인더 수지 및 실시예에서 이용되고 있는 바인더 수지, 일본 공개특허공보 2011-242752호의 단락 번호 0092~0098 및 실시예에서 이용되고 있는 바인더 수지, 일본 공개특허공보 2012-032770호의 단락 번호 0030~0072에 기재된 바인더 수지를 이용하는 것 바람직하다. 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다. 보다 구체적으로는, 하기의 수지가 바람직하다.
[화학식 60]
Figure 112016056291914-pct00060
알칼리 가용성 수지의 산가로서는 바람직하게는 30mgKOH/g~200mgKOH/g, 50KOH/g~150mgKOH/g인 것이 보다 바람직하고, 70mgKOH/g~120mgKOH/g인 것이 특히 바람직하다.
또, 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량(Mw)으로서는, 2,000~50,000이 바람직하고, 5,000~30,000이 더 바람직하며, 7,000~20,000이 특히 바람직하다.
착색 조성물 중에 알칼리 가용성 수지를 함유하는 경우, 알칼리 가용성 수지의 함유량으로서는, 착색 조성물의 전체 고형분에 대하여, 1질량%~15질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 2질량%~12질량%이며, 특히 바람직하게는, 3질량%~10질량%이다.
본 발명의 조성물은, 알칼리 가용성 수지를, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<다른 성분>
본 발명의 착색 조성물은, 상술한 각 성분에 더하여, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 유기 용제, 가교제, 중합 금지제, 계면활성제, 유기 카복실산, 유기 카복실산 무수물 등의 다른 성분을 더 포함하고 있어도 된다.
<<유기 용제>>
본 발명의 착색 조성물은, 유기 용제를 함유해도 된다.
유기 용제는, 각 성분의 용해성이나 착색 조성물의 도포성을 만족시키면 기본적으로는 특별히 제한은 없지만, 특히 자외선 흡수제, 알칼리 가용성 수지나 분산제 등의 용해성, 도포성, 안전성을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다. 또, 본 발명에 있어서의 착색 조성물을 조제할 때에는, 적어도 2종류의 유기 용제를 포함하는 것이 바람직하다.
유기 용제로서는, 에스터류로서, 예를 들면 아세트산 에틸, 아세트산-n-뷰틸, 아세트산 아이소뷰틸, 아세트산 사이클로헥실, 폼산 아밀, 아세트산 아이소아밀, 아세트산 아이소뷰틸, 프로피온산 뷰틸, 뷰티르산 아이소프로필, 뷰티르산 에틸, 뷰티르산 뷰틸, 락트산 메틸, 락트산 에틸, 옥시아세트산 알킬(예: 옥시아세트산 메틸, 옥시아세트산 에틸, 옥시아세트산 뷰틸(예를 들면, 메톡시아세트산 메틸, 메톡시아세트산 에틸, 메톡시아세트산 뷰틸, 에톡시아세트산 메틸, 에톡시아세트산 에틸 등)), 3-옥시프로피온산 알킬에스터류(예: 3-옥시프로피온산 메틸, 3-옥시프로피온산 에틸 등(예를 들면, 3-메톡시프로피온산 메틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸 등)), 2-옥시프로피온산 알킬에스터류(예: 2-옥시프로피온산 메틸, 2-옥시프로피온산 에틸, 2-옥시프로피온산 프로필 등(예를 들면, 2-메톡시프로피온산 메틸, 2-메톡시프로피온산 에틸, 2-메톡시프로피온산 프로필, 2-에톡시프로피온산 메틸, 2-에톡시프로피온산 에틸)), 2-옥시-2-메틸프로피온산 메틸 및 2-옥시-2-메틸프로피온산 에틸(예를 들면, 2-메톡시-2-메틸프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸프로피온산 에틸 등), 피루브산 메틸, 피루브산 에틸, 피루브산 프로필, 아세토아세트산 메틸, 아세토아세트산 에틸, 2-옥소뷰탄산 메틸, 2-옥소뷰탄산 에틸 등, 및 에터류로서, 예를 들면 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 테트라하이드로퓨란, 에틸렌글라이콜모노메틸에터, 에틸렌글라이콜모노에틸에터, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 다이에틸렌글라이콜모노메틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노에틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터, 프로필렌글라이콜모노메틸에터, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노에틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노프로필에터아세테이트 등, 그리고 케톤류로서, 예를 들면 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온, 2-헵탄온, 3-헵탄온 등, 및 방향족 탄화 수소류로서, 예를 들면 톨루엔, 자일렌 등을 적합하게 들 수 있다.
이들 유기 용제는, 자외선 흡수제 및 알칼리 가용성 수지의 용해성, 도포면 형상의 개량 등의 관점에서, 2종 이상을 혼합하는 것도 바람직하다. 이 경우, 특히 바람직하게는, 상기의 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 락트산 에틸, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 아세트산 뷰틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 2-헵탄온, 사이클로헥산온, 에틸카비톨아세테이트, 뷰틸카비톨아세테이트, 프로필렌글라이콜메틸에터, 및 프로필렌글라이콜메틸에터아세테이트로부터 선택되는 2종 이상으로 구성되는 혼합 용액이다.
본 발명에 있어서, 유기 용제는, 과산화물의 함유율이 0.8mmmpl/L 이하인 것이 바람직하고, 과산화물을 실질적으로 포함하지 않는 것이 보다 바람직하다.
유기 용제의 착색 조성물 중에 있어서의 함유량은, 도포성의 관점에서, 조성물의 전체 고형분 농도가 5질량%~80질량%가 되는 양으로 하는 것이 바람직하고, 5질량%~60질량%가 더 바람직하며, 10질량%~50질량%가 특히 바람직하다.
본 발명의 조성물은, 유기 용제를, 1종류만을 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<가교제>>
본 발명의 착색 조성물에 보충적으로 가교제를 이용하여, 착색 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화막의 경도를 보다 높일 수도 있다.
가교제로서는, 가교 반응에 의하여 막경화를 행할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 (a) 에폭시 수지, (b) 메틸올기, 알콕시메틸기, 및 아실옥시메틸기로부터 선택되는 적어도 하나의 치환기로 치환된, 멜라민 화합물, 구아나민 화합물, 글라이콜우릴 화합물 또는 유레아 화합물, (c) 메틸올기, 알콕시메틸기, 및 아실옥시메틸기로부터 선택되는 적어도 하나의 치환기로 치환된, 페놀 화합물, 나프톨 화합물 또는 하이드록시안트라센 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 다관능 에폭시 수지가 바람직하다.
가교제의 구체예 등의 상세에 대해서는, 일본 공개특허공보 2004-295116호의 단락 0134~0147의 기재를 참조할 수 있다.
본 발명의 착색 조성물 중에 가교제를 함유하는 경우, 가교제의 배합량은, 특별히 정하는 것은 아니지만, 조성물의 전체 고형분의 2~30질량%가 바람직하고, 3~20질량%가 보다 바람직하다.
본 발명의 조성물은, 가교제를, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<중합 금지제>>
본 발명의 착색 조성물에 있어서는, 착색 조성물의 제조 중 또는 보존 중에 있어서, 중합성 화합물의 불필요한 열중합을 저지하기 위하여, 소량의 중합 금지제를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 이용할 수 있는 중합 금지제로서는, 하이드로퀴논, p-메톡시페놀, 다이-tert-뷰틸-p-크레졸, 파이로갈롤, tert-뷰틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4'-싸이오비스(3-메틸-6-tert-뷰틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-뷰틸페놀), N-나이트로소페닐하이드록시아민 제1 세륨염 등을 들 수 있다.
본 발명의 착색 조성물 중에 중합 금지제를 함유하는 경우, 중합 금지제의 첨가량은, 전체 조성물의 질량에 대하여, 약 0.01질량%~약 5질량%가 바람직하다.
본 발명의 조성물은, 중합 금지제를, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<계면활성제>>
본 발명의 착색 조성물에는, 도포성을 보다 향상시키는 관점에서, 각종 계면활성제를 첨가해도 된다. 계면활성제로서는, 불소계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 등의 각종 계면활성제를 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 착색 조성물은, 불소계 계면활성제를 함유함으로써, 도포액으로서 조제했을 때의 액특성(특히, 유동성)이 보다 향상되는 점에서, 도포 두께의 균일성이나 성액성(省液性)을 보다 개선할 수 있다.
즉, 불소계 계면활성제를 함유하는 착색 조성물을 적용한 도포액을 이용하여 막형성하는 경우에 있어서는, 피도포면과 도포액의 계면 장력을 저하시킴으로써, 피도포면에 대한 습윤성이 개선되어, 피도포면에 대한 도포성이 향상된다. 이로 인하여, 소량의 액량으로 수 μm 정도의 박막을 형성한 경우이더라도, 두께 편차가 작은 균일 두께의 막형성을 보다 적합하게 행할 수 있는 점에서 유효하다.
불소계 계면활성제 중의 불소 함유율은, 3질량%~40질량%가 적합하고, 보다 바람직하게는 5질량%~30질량%이며, 특히 바람직하게는 7질량%~25질량%이다. 불소 함유율이 이 범위 내인 불소계 계면활성제는, 도포막의 두께의 균일성이나 성액성의 점에서 효과적이며, 착색 조성물 중에 있어서의 용해성도 양호하다.
불소계 계면활성제로서는, 예를 들면 메가팍 F171, 동 F172, 동 F173, 동 F176, 동 F177, 동 F141, 동 F142, 동 F143, 동 F144, 동 R30, 동 F437, 동 F475, 동 F479, 동 F482, 동 F554, 동 F780, 동 F781(이상, DIC(주)제), 플루오라드 FC430, 동 FC431, 동 FC171(이상, 스미토모 3M(주)제), 서프론 S-382, 동 SC-101, 동 SC-103, 동 SC-104, 동 SC-105, 동 SC1068, 동 SC-381, 동 SC-383, 동 S393, 동 KH-40(이상, 아사히 가라스(주)제), PF636, PF656, PF6320, PF6520, PF7002(OMNOVA사제) 등을 들 수 있다.
불소계 계면활성제로서 블록 폴리머를 이용할 수도 있고, 구체예로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2011-89090호에 기재된 화합물을 들 수 있다.
비이온계 계면활성제로서 구체적으로는, 글리세롤, 트라이메틸올프로페인, 트라이메틸올에테인 그리고 그들의 에톡실레이트 및 프로폭실레이트(예를 들면, 글리세롤프로폭실레이트, 글리세린에톡실레이트 등), 폴리옥시에틸렌라우릴에터, 폴리옥시에틸렌스테아릴에터, 폴리옥시에틸렌올레일에터, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에터, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에터, 폴리에틸렌글라이콜다이라우레이트, 폴리에틸렌글라이콜다이스테아레이트, 소비탄 지방산 에스터(BASF사제의 플루로닉 L10, L31, L61, L62, 10R5, 17R2, 25R2, 테트로닉 304,7 01, 704, 901, 904, 150R1), 솔스퍼스 20000(니혼 루브리졸(주)) 등을 들 수 있다.
양이온계 계면활성제로서 구체적으로는, 프탈로사이아닌 유도체(상품명: EFKA-745, 모리시타 산교(주)제), 오가노실록세인 폴리머 KP341(신에쓰 가가쿠 고교(주)제), (메트)아크릴산계 (공)중합체 폴리플로 No. 75, No. 90, No. 95(교에이샤 가가쿠(주)제), W001(유쇼(주)제) 등을 들 수 있다.
음이온계 계면활성제로서 구체적으로는, W004, W005, W017(유쇼(주)사제) 등을 들 수 있다.
실리콘계 계면활성제로서는, 예를 들면 도레이·다우코닝(주)제 "도레이실리콘 DC3PA", "도레이실리콘 SH7PA", "도레이실리콘 DC11PA", "도레이실리콘 SH21PA", "도레이실리콘 SH28PA", "도레이실리콘 SH29PA", "도레이실리콘 SH30PA", "도레이실리콘 SH8400", 모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사제 "TSF-4440", "TSF-4300", "TSF-4445", "TSF-4460", "TSF-4452", 신에쓰 실리콘 가부시키가이샤제 "KP341", "KF6001", "KF6002", 빅케미사제 "BYK307", "BYK323", "BYK330" 등을 들 수 있다.
본 발명의 착색 조성물에 계면활성제를 함유하는 경우, 계면활성제의 첨가량은, 착색 조성물의 전체 질량에 대하여, 0.001질량%~2.0질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005질량%~1.0질량%이다.
본 발명의 조성물은, 계면활성제를, 1종류만 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<<유기 카복실산, 유기 카복실산 무수물>>
본 발명의 착색 조성물은, 분자량 1000 이하의 유기 카복실산, 및/또는 유기 카복실산 무수물을 함유하고 있어도 된다.
유기 카복실산 화합물로서는, 구체적으로는, 지방족 카복실산 또는 방향족 카복실산을 들 수 있다. 지방족 카복실산으로서는, 예를 들면 폼산, 아세트산, 프로피온산, 뷰티르산, 발레르산, 피발산, 카프로산, 글라이콜산, 아크릴산, 메타크릴산 등의 모노카복실산, 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 사이클로헥세인다이카복실산, 사이클로헥센다이카복실산, 이타콘산, 시트라콘산, 말레산, 푸마르산 등의 다이카복실산, 트라이카발릴산, 아코니트산 등의 트라이카복실산 등을 들 수 있다. 또, 방향족 카복실산으로서는, 예를 들면 벤조산, 프탈산 등의 페닐기에 직접 카복실기가 결합한 카복실산, 및 페닐기로부터 탄소 결합을 통하여 카복실기가 결합한 카복실산류를 들 수 있다. 이들 중에서는, 특히 분자량 600 이하, 특히 분자량 50~500의 것, 구체적으로는, 예를 들면 말레산, 말론산, 석신산, 이타콘산이 바람직하다.
유기 카복실산 무수물로서는, 예를 들면 지방족 카복실산 무수물, 방향족 카복실산 무수물을 들 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 무수 아세트산, 무수 트라이클로로아세트산, 무수 트라이플루오로아세트산, 무수 테트라하이드로프탈산, 무수 석신산, 무수 말레산, 무수 시트라콘산, 무수 이타콘산, 무수 글루타르산, 무수 1,2-사이클로헥센다이카복실산, 무수 n-옥타데실석신산, 무수 5-노보넨-2,3-다이카복실산 등의 지방족 카복실산 무수물을 들 수 있다. 방향족 카복실산 무수물로서는, 예를 들면 무수 프탈산, 트라이멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 무수 나프탈산 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 특히 분자량 600 이하, 특히 분자량 50~500의 것, 구체적으로는, 예를 들면 무수 말레산, 무수 석신산, 무수 시트라콘산, 무수 이타콘산이 바람직하다.
본 발명의 착색 조성물에 유기 카복실산, 유기 카복실산 무수물을 함유하는 경우, 유기 카복실산 및/또는 유기 카복실산 무수물의 첨가량은, 통상, 전체 고형분 중 0.01~10중량%, 바람직하게는 0.03~5중량%, 보다 바람직하게는 0.05~3중량%의 범위이다.
본 발명의 조성물은, 유기 카복실산 및/또는 유기 카복실산 무수물을, 각각, 1종류만을 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
이들 분자량 1000 이하의 유기 카복실산, 및/또는 유기 카복실산 무수물을 첨가함으로써, 높은 패턴 밀착성을 유지하면서, 착색 조성물의 미용해물의 잔존을 보다 더 저감시키는 것이 가능하다.
상기 외에, 착색 조성물에는, 필요에 따라서, 각종 첨가물, 예를 들면 충전제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등을 배합할 수 있다. 이들 첨가물로서는, 일본 공개특허공보 2004-295116호의 단락 0155~0156에 기재된 것을 들 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
본 발명의 착색 조성물에 있어서는, 일본 공개특허공보 2004-295116호의 단락 0078에 기재된 증감제나 광안정제, 동 공보의 단락 0081에 기재된 열중합 방지제를 함유할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 상기 성분을, 각각, 1종류만을 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상 포함하는 경우는, 그 합계량이 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
<착색 조성물의 조제 방법>
본 발명의 착색 조성물은, 상술한 성분을 혼합함으로서 조제된다.
또한, 착색 조성물의 조제 시에는, 착색 조성물을 구성하는 각 성분을 일괄 배합해도 되고, 각 성분을 용제에 용해·분산한 후에 축차 배합해도 된다. 또, 배합할 때의 투입 순서나 작업 조건은 특별히 제약을 받지 않는다. 예를 들면, 전체 성분을 동시에 용제에 용해·분산하여 조성물을 조제해도 되고, 필요에 따라서는, 각 성분을 적절히 2개 이상의 용액·분산액으로 해 두고, 사용 시(도포 시)에 이들을 혼합하여 조성물로서 조제해도 된다.
본 발명의 착색 조성물은, 이물의 제거나 결함의 저감 등의 목적에서, 필터로 여과하는 것이 바람직하다. 종래부터 여과 용도 등에 이용되고 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있다. 예를 들면, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 불소 수지, 나일론-6, 나일론-6,6 등의 폴리아마이드계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀 수지(고밀도, 초고분자량을 포함함) 등에 의한 필터를 들 수 있다. 이들 소재 중에서도 폴리프로필렌(고밀도 폴리프로필렌을 포함함)이 바람직하다.
필터의 구멍 직경은, 0.01~7.0μm 정도가 적합하고, 바람직하게는 0.01~3.0μm 정도, 더 바람직하게는 0.05~0.5μm 정도이다. 이 범위로 함으로써, 후공정에 있어서 균일 및 평활한 착색 조성물의 조제를 저해하는, 미세한 이물을 확실히 제거하는 것이 가능하게 된다.
필터를 사용할 때, 상이한 필터를 조합해도 된다. 그 때, 제1 필터에서의 필터링은, 1회만이어도 되고, 2회 이상 행해도 된다.
또, 상술한 범위 내에서 상이한 구멍 직경의 제1 필터를 조합해도 된다. 여기에서의 구멍 직경은, 필터 메이커의 공칭값을 참조할 수 있다. 시판 중인 필터로서는, 예를 들면 니혼 폴 가부시키가이샤, 어드밴텍 도요 가부시키가이샤, 니혼 인테그리스 가부시키가이샤(구 니혼 마이크롤리스 가부시키가이샤) 또는 가부시키가이샤 키츠 마이크로 필터 등이 제공하는 각종 필터 중에서 선택할 수 있다.
제2 필터는, 상술한 제1 필터와 동일한 재료 등으로 형성된 것을 사용할 수 있다.
예를 들면, 제1 필터에서의 필터링은, 분산액만으로 행하고, 다른 성분을 혼합한 후에, 제2 필터링을 행해도 된다.
본 발명의 착색 조성물은, 컬러 필터의 착색층 형성용으로서 바람직하게 이용된다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 착색 조성물은, 내열성 및 색특성이 우수한 경화막을 형성할 수 있기 때문에, 컬러 필터의 착색 패턴(착색층)을 형성하기 위하여 적합하게 이용된다. 또, 본 발명의 착색 조성물은, 고체 촬상 소자(예를 들면, CCD, CMOS 등)나, 액정 표시 장치(LCD) 등의 화상 표시 장치에 이용되는 컬러 필터 등의 착색 패턴 형성용으로서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 및 도료 등의 제작 용도로서도 적합하게 이용할 수 있다. 그 중에서도, CCD 및 CMOS 등의 고체 촬상 소자용의 컬러 필터를 제작 용도로서 적합하게 이용할 수 있다.
<경화막, 패턴 형성 방법, 컬러 필터 및 컬러 필터의 제조 방법>
다음으로, 본 발명에 있어서의 경화막, 패턴 형성 방법 및 컬러 필터에 대하여, 그 제조 방법을 통하여 상세하게 설명한다. 또, 본 발명의 패턴 형성 방법을 이용한 컬러 필터의 제조 방법에 대해서도 설명한다.
본 발명의 경화막은, 본 발명의 착색 조성물을 경화하여 이루어진다. 이러한 경화막은 컬러 필터에 바람직하게 이용된다.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 본 발명의 착색 조성물을 지지체 상에 적용하여 착색 조성물층을 형성하고, 불필요 부분을 제거하여, 착색 패턴을 형성한다.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 컬러 필터가 갖는 착색 패턴(화소)의 형성에 적합하게 적용할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 이른바 포토리소그래피법으로 패턴 형성에 의하여, 컬러 필터를 제조해도 되고, 드라이 에칭법에 의하여 패턴을 형성해도 된다.
즉, 본 발명의 패턴 형성 방법의 제1 실시형태로서, 착색 조성물을 지지체 상에 적용하여 착색 조성물층을 형성하는 공정과, 착색 조성물층을 패턴 형상으로 노광하는 공정과, 미노광부를 현상 제거하여 착색 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법이 예시된다.
또, 본 발명의 패턴 형성 방법의 제2 실시형태로서, 착색 조성물을 지지체 상에 적용하여 착색 조성물층을 형성하고, 경화하여 착색층을 형성하는 공정, 착색층 상에 포토레지스트층을 형성하는 공정, 노광 및 현상함으로써 포토레지스트층을 패터닝하여 레지스트 패턴을 얻는 공정, 및 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 착색층을 드라이 에칭하는 공정을 포함하는, 패턴 형성 방법이 예시된다.
이와 같은 패턴 형성 방법은, 컬러 필터의 착색층의 제조에 이용된다. 즉, 본 발명에서는, 본 발명의 패턴 형성 방법을 포함하는 컬러 필터의 제조 방법에 대해서도 개시한다.
이하 이들의 상세를 설명한다.
이하, 본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서의 각 공정에 대해서는, 고체 촬상 소자용 컬러 필터의 제조 방법을 통하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 방법에 한정되는 것은 아니다. 이하, 고체 촬상 소자용 컬러 필터를 간단히 "컬러 필터"라고 하는 경우가 있다.
<<착색 조성물층을 형성하는 공정>>
착색 조성물층을 형성하는 공정에서는, 지지체 상에, 본 발명의 착색 조성물을 적용하여 착색 조성물층을 형성한다.
본 공정에 이용할 수 있는 지지체로서는, 예를 들면 기판(예를 들면, 실리콘 기판) 상에 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 촬상 소자(수광 소자)가 마련된 고체 촬상 소자용 기판을 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 착색 패턴은, 고체 촬상 소자용 기판의 촬상 소자 형성면측(표면)에 형성되어도 되고, 촬상 소자 비형성면측(이면)에 형성되어도 된다.
고체 촬상 소자에 있어서의 착색 패턴의 사이나, 고체 촬상 소자용 기판의 이면에는, 차광막이 마련되어 있어도 된다.
또, 지지체 상에는, 필요에 따라서, 상부의 층과의 밀착 개량, 물질의 확산 방지 혹은 기판 표면의 평탄화를 위하여 언더코팅층을 마련해도 된다. 언더코팅층에는, 용제, 알칼리 가용성 수지, 중합성 화합물, 중합 금지제, 계면활성제, 광중합 개시제 등을 배합할 수 있고, 이들 각 성분은, 상술한 본 발명의 조성물에 배합하는 성분으로부터 적절히 선택되는 것이 바람직하다.
지지체 상으로의 본 발명의 착색 조성물의 부여 방법으로서는, 슬릿 도포, 잉크젯법, 회전 도포, 유연 도포, 롤 도포, 스크린 인쇄법 등의 각종 도포 방법을 적용할 수 있다.
지지체 상에 도포된 착색 조성물층의 건조(프리베이크)는, 핫플레이트, 오븐 등으로 50℃~140℃의 온도에서 10초~300초로 행할 수 있다.
<포토리소그래피법으로 패턴 형성하는 경우>
<<노광하는 공정>>
노광 공정에서는, 착색 조성물층 형성 공정에 있어서 형성된 착색 조성물층을, 예를 들면 스테퍼 등의 노광 장치를 이용하여, 소정의 마스크 패턴을 갖는 마스크를 통하여 패턴 노광한다. 이로써, 경화막이 얻어진다.
노광 시에 이용할 수 있는 방사선(광)으로서는, 특히, g선, i선 등의 자외선이 바람직하게(특히 바람직하게는 i선) 이용된다. 조사량(노광량)은 30mJ/cm2~1500mJ/cm2가 바람직하고 50mJ/cm2~1000mJ/cm2가 보다 바람직하며, 80mJ/cm2~500mJ/cm2가 특히 바람직하다.
경화막(착색막)의 막두께는 1.0μm 이하인 것이 바람직하고, 0.1μm~0.9μm인 것이 보다 바람직하며, 0.2μm~0.8μm인 것이 더 바람직하다.
막두께를, 1.0μm 이하로 함으로써, 고해상성, 고밀착성을 얻을 수 있기 때문에, 바람직하다.
또, 본 공정에 있어서는, 0.7μm 이하의 얇은 막두께를 갖는 경화막도 적합하게 형성할 수 있고, 얻어진 경화막을, 후술하는 패턴 형성 공정에서 현상 처리함으로써, 박막이면서도, 현상성, 표면 거칠어짐 억제, 및 패턴 형상이 우수한 착색 패턴을 얻을 수 있다.
<<현상 공정>>
이어서 알칼리 현상 처리를 행함으로써, 노광 공정에 있어서의 광 미조사 부분의 착색 조성물층이 알칼리 수용액에 용출하여, 광경화된 부분만이 남는다.
현상액으로서는, 하지의 촬상 소자나 회로 등에 데미지를 일으키지 않는, 유기 알칼리 현상액이 바람직하다. 현상 온도로서는 통상 20℃~30℃이며, 현상 시간은, 종래 20초~90초였다. 보다 잔사를 제거하기 위하여, 최근에는 120초~180초 실시하는 경우도 있다. 나아가서는, 보다 잔사 제거성을 향상시키기 위하여, 현상액을 60초마다 털어 내고, 또한 새롭게 현상액을 공급하는 공정을 수회 반복하는 경우도 있다.
현상액에 이용하는 알칼리제로서는, 예를 들면 암모니아수, 에틸아민, 다이에틸아민, 다이메틸에탄올아민, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하이드록사이드, 테트라뷰틸암모늄하이드록사이드, 벤질트라이메틸암모늄하이드록사이드, 콜린, 피롤, 피페리딘, 1,8-다이아자바이사이클로-[5,4,0]-7-운데센 등의 유기 알칼리성 화합물을 들 수 있고, 이들 알칼리제를 농도가 0.001질량%~10질량%, 바람직하게는 0.01질량%~1질량%가 되도록 순수로 희석한 알칼리성 수용액이 현상액으로서 바람직하게 사용된다.
또한, 현상액에는 무기 알칼리를 이용해도 되고, 무기 알칼리로서는, 예를 들면 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산 나트륨, 탄산 수소 나트륨, 규산 나트륨, 메타규산 나트륨 등이 바람직하다.
또한, 이와 같은 알칼리성 수용액으로 이루어지는 현상액을 사용한 경우에는, 일반적으로 현상 후 순수로 세정(린스)한다.
이어서, 건조를 실시한 후에 가열 처리(포스트베이크)를 행하는 것이 바람직하다. 다색의 착색 패턴을 형성하는 것이라면, 색마다 상기 공정을 순서대로 반복하여 경화 피막을 제조할 수 있다. 이로써 컬러 필터가 얻어진다.
포스트베이크는, 경화를 완전한 것으로 하기 위한 현상 후의 가열 처리이며, 통상 100℃~240℃, 바람직하게는 200℃~240℃의 열경화 처리를 행한다.
이 포스트베이크 처리는, 현상 후의 도포막을, 상기 조건이 되도록 핫플레이트나 컨벡션 오븐(열풍 순환식 건조기), 고주파 가열기 등의 가열 수단을 이용하여, 연속식 혹은 배치(batch)식으로 행할 수 있다.
드라이 에칭에 의하여, 패턴을 형성하는 경우, 일본 공개특허공보 2013-64993호의 기재를 참조할 수 있고, 이들 내용은 본원 명세서에 원용된다.
또한, 본 발명의 제조 방법은, 필요에 따라서 상기 이외의 공정으로서, 고체 촬상 소자용 컬러 필터의 제조 방법으로서 공지의 공정을 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 상술한, 착색 조성물층 형성 공정, 노광 공정 및 패턴 형성 공정을 행한 후에, 필요에 따라서, 형성된 착색 패턴을 가열 및/또는 노광에 의하여 경화하는 경화 공정을 포함하고 있어도 된다.
또, 본 발명에 관한 착색 조성물을 이용하는 경우, 예를 들면 도포 장치 토출부의 노즐이나 배관부의 막힘이나 도포기 내로의 착색 조성물이나 안료의 부착·침강·건조에 의한 오염 등이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 본 발명의 착색 조성물에 의하여 초래된 오염을 효율적으로 세정하기 위해서는, 상기에 기재한 본 조성물에 관한 용제를 세정액으로서 이용하는 것이 바람직하다. 또, 일본 공개특허공보 평7-128867호, 일본 공개특허공보 평7-146562호, 일본 공개특허공보 평8-278637호, 일본 공개특허공보 2000-273370호, 일본 공개특허공보 2006-85140호, 일본 공개특허공보 2006-291191호, 일본 공개특허공보 2007-2101호, 일본 공개특허공보 2007-2102호, 일본 공개특허공보 2007-281523호 등에 기재된 세정액도 본 발명에 관한 착색 조성물의 세정 제거액으로서 적합하게 이용할 수 있다.
상기 중, 알킬렌글라이콜모노알킬에터카복실레이트 및 알킬렌글라이콜모노알킬에터가 바람직하다.
이들 용매는, 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 2종 이상을 혼합하는 경우, 수산기를 갖는 용제와 수산기를 갖지 않는 용제를 혼합하는 것이 바람직하다. 수산기를 갖는 용제와 수산기를 갖지 않는 용제의 질량비는, 1/99~99/1, 바람직하게는 10/90~90/10, 더 바람직하게는 20/80~80/20이다. 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트(PGMEA)와 프로필렌글라이콜모노메틸에터(PGME)의 혼합 용제이고, 그 비율이 60/40인 것이 특히 바람직하다. 또한, 오염물에 대한 세정액의 침투성을 향상시키기 위하여, 세정액에는 상기에 기재한 본 조성물에 관한 계면활성제를 첨가해도 된다.
본 발명의 컬러 필터는, 본 발명의 착색 조성물을 이용하고 있기 때문에, 노광 마진이 우수한 노광을 할 수 있음과 함께, 형성된 착색 패턴(착색 화소)은, 패턴 형상이 우수하여 패턴 표면의 거칠어짐이나 현상부에 있어서의 잔사가 억제되어 있는 점에서, 색특성이 우수한 것이 된다.
본 발명의 컬러 필터는, CCD, CMOS 등의 고체 촬상 소자에 적합하게 이용할 수 있고, 특히 100만 화소를 넘는 고해상도의 CCD나 CMOS 등에 적합하다. 본 발명의 고체 촬상 소자용 컬러 필터는, 예를 들면 CCD 또는 CMOS를 구성하는 각 화소의 수광부와 집광하기 위한 마이크로 렌즈의 사이에 배치되는 컬러 필터로서 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 필터에 있어서의 착색 패턴(착색 화소)의 막두께로서는, 2.0μm 이하가 바람직하고, 1.0μm 이하가 보다 바람직하며, 0.7μm 이하가 더 바람직하다.
또, 착색 패턴(착색 화소)의 사이즈(패턴폭)로서는, 2.5μm 이하가 바람직하고, 2.0μm 이하가 보다 바람직하며, 1.7μm 이하가 특히 바람직하다.
<고체 촬상 소자>
본 발명의 고체 촬상 소자는, 앞서 설명한 본 발명의 컬러 필터를 구비한다. 본 발명의 고체 촬상 소자의 구성으로서는, 본 발명에 있어서의 컬러 필터가 구비된 구성이며, 고체 촬상 소자로서 기능하는 구성이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이하와 같은 구성을 들 수 있다.
지지체 상에, 고체 촬상 소자(CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서 등)의 수광 에리어를 구성하는 복수의 포토다이오드 및 폴리실리콘 등으로 이루어지는 전송 전극을 갖고, 포토다이오드 및 전송 전극 상에 포토다이오드의 수광부만 개구한 텅스텐 등으로 이루어지는 차광막을 가지며, 차광막 상에 차광면 전체면 및 포토다이오드 수광부를 덮도록 형성된 질화 실리콘 등으로 이루어지는 디바이스 보호막을 갖고, 디바이스 보호막 상에, 본 발명의 고체 촬상 소자용 컬러 필터를 갖는 구성이다.
또한, 디바이스 보호층 상이고 컬러 필터 아래(지지체에 가까운 측)에 집광 수단(예를 들면, 마이크로 렌즈 등. 이하 동일)을 갖는 구성이나, 컬러 필터 상에 집광 수단을 갖는 구성 등이어도 된다.
<화상 표시 장치>
본 발명의 컬러 필터는, 고체 촬상 소자뿐만 아니라, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의, 화상 표시 장치에 이용할 수 있고, 특히 액정 표시 장치의 용도에 적합하다. 본 발명의 컬러 필터를 구비한 액정 표시 장치는, 표시 화상의 색조가 양호하여 표시 특성이 우수한 고화질 화상을 표시할 수 있다.
표시 장치의 정의나 각 표시 장치의 상세에 대해서는, 예를 들면 "전자 디스플레이 디바이스(사사키 아키오 저, (주)고교 초사카이 1990년 발행)", "디스플레이 디바이스(이부키 스미아키 저, 산교 도쇼(주) 헤이세이 원년 발행)" 등에 기재되어 있다. 또, 액정 표시 장치에 대해서는, 예를 들면 "차세대 액정 디스플레이 기술(우치다 다쓰오 편집, (주)고교 초사카이 1994년 발행)"에 기재되어 있다. 본 발명을 적용할 수 있는 액정 표시 장치에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 상기의 "차세대 액정 디스플레이 기술"에 기재되어 있는 다양한 방식의 액정 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터는, 컬러 TFT 방식의 액정 표시 장치에 이용해도 된다. 컬러 TFT 방식의 액정 표시 장치에 대해서는, 예를 들면 "컬러 TFT 액정 디스플레이(교리쓰 슛판(주) 1996년 발행)"에 기재되어 있다. 또한, 본 발명은 IPS 등의 횡전계 구동 방식, MVA 등의 화소 분할 방식 등의 시야각이 확대된 액정 표시 장치나, STN, TN, VA, OCS, FFS, 및 R-OCB 등에도 적용할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서의 컬러 필터는, 밝고 고정세(高精細)인 COA(Color-filter On Array) 방식에도 제공하는 것이 가능하다. COA 방식의 액정 표시 장치에 있어서는, 컬러 필터층에 대한 요구 특성은, 상술한 바와 같은 통상의 요구 특성에 더하여, 층간 절연막에 대한 요구 특성, 즉 저유전율 및 박리액 내성을 필요로 하는 경우가 있다. 본 발명의 컬러 필터에 있어서는, 색상이 우수한 색소를 이용하는 점에서, 색순도, 광투과성 등이 양호하여 착색 패턴(화소)의 색조가 우수하므로, 해상도가 높고 장기 내구성이 우수한 COA 방식의 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 저유전율의 요구 특성을 만족시키기 위해서는, 컬러 필터층 위에 수지 피막을 마련해도 된다.
이들 화상 표시 방식에 대해서는, 예를 들면 "EL, PDP, LCD 디스플레이 -기술과 시장의 최신 동향-(도레이 리서치 센터 조사 연구 부문 2001년 발행)"의 43페이지 등에 기재되어 있다.
본 발명에 있어서의 컬러 필터를 구비한 액정 표시 장치는, 본 발명에 있어서의 컬러 필터 이외에, 전극 기판, 편광 필름, 위상차 필름, 백 라이트, 스페이서, 시야각 보상 필름 등 다양한 부재로 구성된다. 본 발명의 컬러 필터는, 이들 공지의 부재로 구성되는 액정 표시 장치에 적용할 수 있다. 이들 부재에 대해서는, 예를 들면 "'94 액정 디스플레이 주변 재료·케미컬즈의 시장(시마 겐타로 (주)씨엠씨 1994년 발행)", "2003 액정 관련 시장의 현상(現狀)과 장래 전망(하권)(오모테 료키치 (주)후지 키메라 소켄, 2003년 발행)"에 기재되어 있다.
백 라이트에 관해서는, SID meeting Digest 1380(2005)(A. Konno et al.)이나, 월간 디스플레이 2005년 12월호의 18~24페이지(시마 야스히로), 동 25~30페이지(야기 다카아키) 등에 기재되어 있다.
본 발명에 있어서의 컬러 필터를 액정 표시 장치에 이용하면, 종래 공지의 냉음극관의 삼파장관과 조합했을 때에 높은 콘트라스트를 실현할 수 있는데, 또한 적색, 녹색, 청색의 LED 광원(RGB-LED)을 백 라이트로 함으로써 휘도가 높고, 또 색순도가 높은 색재현성이 양호한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 한 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 설명이 없는 한, "%" 및 "부"는 질량 기준이다.
<합성예 1: 실시예 1에서 이용하는 색소 다량체의 합성>
[화학식 61]
Figure 112016056291914-pct00061
3구 플라스크에 사이클로헥산온 31.2g을 첨가하고, 질소 분위기하에서 90℃로 가열했다. 이 용액에 모노머 1(35.0g, 32.3mmol), 메타크릴산(9.64g, 112mmol), 도데실머캅탄(2.75g, 13.6mmol), 폴리에틸렌글라이콜모노메타크릴레이트〔상품명: 블렘머 PE-90, 니치유(주)제〕(3.52g), 2,2'-아조비스(아이소뷰티르산)다이메틸)〔상품명: V601, 와코 준야쿠 고교(주)제〕(6.25g, 27.1mmol), 사이클로헥산온(81.2g)의 혼합 용액을 1시간 동안 적하했다. 그 후 90℃에서 3시간 교반한 후, 실온까지 냉각하고, 아세트산 에틸/아세토나이트릴=1530mL/170mL의 혼합 용매에 적하하여 재침했다. 40℃에서 송풍 건조를 1일 행한 후, 색소 다량체 2를 25.3g 얻었다. 색소 다량체 2는 산가 2.23mmol/g이고, 조성비(몰비)를 1H-NMR로 확인한바, 색소부:메타크릴산부:PE-90부=20:68:12였다.
3구 플라스크에 상기에서 얻어진 색소 다량체 2(12.5g), 메타크릴산 글리시딜(2.19g), 테트라에틸암모늄 브로마이드(0.40g), p-메톡시페놀(0.015g), 사이클로헥산온(83.3g)을 첨가하고, 공기하 105℃에서 4시간 교반했다. 그 후, 실온까지 방랭하고, 아세트산 에틸/아세토나이트릴=748mL/39mL의 혼합 용매에 적하하여 재침했다. 40℃에서 송풍 건조를 1일 행한 후, 색소 다량체 3을 6.52g 얻었다. 색소 다량체 3은 산가 1.01mmol/g이고, 조성비(몰비)를 1H-NMR로 확인한바, 색소부:메타크릴산부: 중합성기 함유부:PE-90부=20:36:32:12였다.
<다른 실시예 및 비교예에서 이용하는 색소 다량체의 합성>
<색소 다량체(실시예 2~42, 비교예 1~11의 합성>
합성예 1에 있어서의 모노머 1 및 메타크릴산, 폴리에틸렌글라이콜모노메타크릴레이트를, 하기 표 1에 기재된 반복 단위가 되도록 모노머를 변경하는 것 이외에는 동일한 조작을 행하여, 합성했다.
<합성예 2: 실시예 43에서 이용하는 색소 다량체의 합성>
[화학식 62]
Figure 112016056291914-pct00062
3구 플라스크에 N-에틸피롤리돈 39.2g을 첨가하고, 질소 분위기하에서 90℃로 가열했다. 이 용액에 모노머 4(40.0g, 35.4mmol), 메타크릴산(MAA, 4.62g, 53.7mmol), 도데실머캅탄(2.79g, 13.8mmol), 폴리에틸렌글라이콜모노메타크릴레이트〔상품명: 블렘머 PE-90, 니치유(주)제〕(3.38g), 에틸렌글라이콜모노2-브로모아이소뷰틸레이트모노메타크릴레이트(BBEM, 12.5g, 44.8mmol), 2,2'-아조비스(아이소뷰티르산)다이메틸)〔상품명: V601, 와코 준야쿠 고교(주)제〕(6.25g, 27.1mmol), N-에틸피롤리돈(91.4g)의 혼합 용액을 1시간 동안 적하했다. 그 후 N-에틸피롤리돈 10.54g을 첨가하여 90℃에서 3시간 교반한 후, 실온까지 냉각했다. 실온까지 냉각한 후, 이 반응액에 N-에틸피롤리돈 253g, 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘1-옥실 프리 라디칼 0.279g을 첨가하고, 다이아자바이사이클로운데센(DBU) 47.6g을 천천히 첨가하여, 실온에서 14시간 교반했다. 그 후, 빙욕으로 5도 이하로 냉각하고, 메테인설폰산 30.1g, N-에틸피롤리돈 16.9g을 천천히 첨가했다. 반응 후, 1mol/l 염산수 4800mL에 반응 용액을 적하하여 재침하고, 여과하여 얻어진 고체를 아세토나이트릴 250부에 넣어 현탁 세정하고, 다시 여과함으로써 이하에 나타내는 본 발명에 관한 색소 6을 50.0g 얻었다.
색소 6의 중량 평균 분자량(폴리스타이렌 환산값)은 8000이고, 0.1mol/l 수산화 나트륨 수용액을 이용한 적정에 의하여, 산가는 0.74mmol/g이었다. 조성비(몰비)를 1H-NMR로 확인한바, 색소부:메타크릴산부:중합성기 함유부:PE-90부=28:31:27:14였다.
<색소 다량체(실시예 44~75의 합성>
합성예 2에 있어서의 모노머 4 및 메타크릴산, 폴리에틸렌글라이콜모노메타크릴레이트를, 하기 표 3에 기재된 반복 단위가 되도록 모노머를 변경하는 것 이외에는 동일한 조작을 행하여, 합성했다.
1. 레지스트액의 조제
하기 조성의 성분을 혼합하여 용해하여, 언더코팅층용 레지스트액을 조제했다.
언더코팅층용 레지스트액의 조성
·용제: 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트 19.20부
·용제: 락트산 에틸 36.67부
·알칼리 가용성 수지: 메타크릴산 벤질/메타크릴산/메타크릴산-2-하이드록시에틸 공중합체(몰비=60/22/18, 중량 평균 분자량 15,000, 수평균 분자량 9,000)의 40% PGMEA 용액 30.51부
·에틸렌성 불포화 이중 결합 함유 화합물: 다이펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 12.20부
·중합 금지제: p-메톡시페놀 0.0061부
·불소계 계면활성제: F-475, DIC(주)제 0.83부
·광중합 개시제: 트라이할로메틸트라이아진계의 광중합 개시제
(TAZ-107, 미도리 가가쿠사제) 0.586부
2. 언더코팅층 부착 실리콘 웨이퍼 기판의 제작
평가에 이용한 언더코팅층 부착 실리콘 웨이퍼는, 이하와 같이 하여 제작했다.
200mm(8인치) 실리콘 웨이퍼 상에, CT-4000L(후지필름 일렉트로닉 머티리얼즈(주)제)를 스핀 코트로 균일하게 도포하여 도포막을 형성하고, 형성된 도포막을 220℃의 오븐으로 1시간 처리하여, 도포막을 경화시켜, 언더코팅층으로 했다. 또한, 스핀 코트의 도포 회전수는, 가열 처리 후의 도포막의 막두께가 약 0.1μm가 되도록 조정했다.
3. 착색 조성물의 조제
3-1. 청색 안료 분산액의 조제
(안료 분산액 P1(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액)의 조제)
이하와 같이 하여, 안료 분산액 P4(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액)를 조제했다.
즉, C. I. Pigment Blue 15:6(청색 안료; 이하, "PB 15:6"이라고도 칭함)을 19.4질량부(평균 1차 입자경 55nm), 및 안료 분산제 BY-161(BYK사제)을 2.95질량부, 알칼리 가용성 수지 1을 2.95질량부, PGMEA 172.3질량부로 이루어지는 혼합액을, 비즈 밀(beads mill)(지르코니아 비즈 0.3mm 직경)에 의하여 3시간 혼합·분산했다. 그 후, 또한 감압 기구 부착 고압 분산기 NANO-3000-10(니혼 비이이(주)제)를 이용하여, 2000kg/cm3의 압력하에서 유량 500g/min로 하여 분산 처리를 행했다. 이 분산 처리를 10회 반복하여, 안료 분산액으로서, C. I. Pigment Blue 15:6 분산액을 얻었다. 얻어진 C. I. Pigment Blue 15:6 분산액에 대하여, 안료의 평균 1차 입자경을 동적 광산란법(Microtrac Nanotrac UPA-EX150(닛키소사(Nikkiso Co., Ltd.)제))에 의하여 측정한바, 24nm였다.
(안료 분산액 P2(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액)의 조제)
상기 P1의 조제에 있어서, 안료 분산제로서 하기 분산제 D1을 이용하는 것 이외에는 동일한 조작에 의하여 안료 분산액 P2를 조제했다.
[화학식 63]
Figure 112016056291914-pct00063
(안료 분산액 P3(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액)의 조제)
상기 P1의 조제에 있어서, 안료 분산제로서, 하기 분산제 D2를 이용하는 것 이외에는 동일한 조작에 의하여 안료 분산액 P3을 조제했다.
[화학식 64]
Figure 112016056291914-pct00064
3-2. 착색 조성물의 조제
(착색 조성물 1의 조제)(실시예 1~40, 비교예 1~11)
하기의 각 성분을 혼합하여 분산, 용해하여, 착색 조성물을 얻었다.
·유기 용제(사이클로헥산온): 17.12부
·알칼리 가용성 수지 1(벤질메타크릴레이트(BzMA)와 메타크릴산(MAA)의 공중합체, 30% PGMEA 용액): 1.23부
·알칼리 가용성 수지 2(아크리큐어 RD-F8(닛폰 쇼쿠바이사제)): 0.23부
·광중합 개시제 I-2(IRGACURE OXE-02): 0.975부
·색소 다량체의 사이클로헥산온 용액(고형분 농도 12.3%): 24.57부
·안료 분산액(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액, PGMEA 용액, 고형분 농도 12.8%): 51.40부
·중합성 화합물(에틸렌옥시 변성 다이펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, NK에스터 A-DPH-12E(신나카무라 가가쿠사제)): 1.96부
·중합 금지제(p-메톡시페놀): 0.0007부
·불소계 계면활성제(DIC사제 F475, 1% PGMEA 용액): 2.50부
(착색 조성물 2의 조제)(실시예 41, 42)
하기의 각 성분을 혼합하여 분산, 용해하여, 착색 조성물을 얻었다.
·유기 용제(사이클로헥산온): 17.12부
·에폭시 화합물 JER1031S(미쓰비시 가가쿠(주)제, 에폭시 당량: 180-220(g/eq.)): 4.395부
·색소 다량체의 사이클로헥산온 용액(고형분 농도 12.3%): 24.57부
·안료 분산액(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액, PGMEA 용액, 고형분 농도 12.8%): 51.40부
·중합 금지제(p-메톡시페놀): 0.0007부
·불소계 계면활성제(DIC사제 F475, 1% PGMEA 용액): 2.50부
(착색 조성물 3의 조제)(실시예 43~46, 49~72)
하기의 각 성분을 혼합하여 착색 조성물 3을 얻었다.
·유기 용제(사이클로헥산온): 14.69부
·알칼리 가용성 수지 1: 0.29부(고형 0.09부, 고형분 농도 30%)
·알칼리 가용성 수지 2(아크리큐어 RD-F8(닛폰 쇼쿠바이사제)): 0.05부
·광중합 개시제: 0.78부
·색소 다량체의 사이클로헥산온 용액(고형분 농도 12.3%): 28.45부
·안료 분산액(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액, PGMEA 용액, 고형분 농도 12.8%): 51.23부
·중합성 화합물: 1.61부
·에폭시 화합물: 0.39부
·중합 금지제(p-메톡시페놀): 0.0007부
·불소계 계면활성제(DIC사제 F475, 1% PGMEA 용액): 2.50부
(착색 조성물 4의 조제)(실시예 47, 48)
하기의 각 성분을 혼합하여 분산, 용해하여, 착색 조성물 4를 얻었다.
·유기 용제(사이클로헥산온): 17.12부
·에폭시 화합물 (E1): 4.395부
·색소 다량체의 사이클로헥산온 용액(고형분 농도 12.3%): 24.57부
·안료 분산액(C. I. Pigment Blue 15:6 분산액, PGMEA 용액, 고형분 농도 12.8%): 51.40부
·중합 금지제(p-메톡시페놀): 0.0007부
·불소계 계면활성제(DIC사제 F475, 1% PGMEA 용액): 2.50부
4. 컬러 필터(착색 패턴)의 제작
4-1: 포토리소그래피법에 의한 컬러 필터의 제작
상기에서 조제된 착색 조성물 1, 3을, 상기에서 제작된 언더코팅층 부착 실리콘 웨이퍼의 언더코팅층 상에 도포하여, 착색층(도포막)을 형성했다. 그리고, 이 도포막의 건조 막두께가 1μm가 되도록, 100℃의 핫플레이트를 이용하여 120초간 가열 처리(프리베이크)를 행했다.
이어서, i선 스테퍼 노광 장치 FPA-3000i5+(Canon(주)제)를 사용하여 365nm의 파장으로 패턴이 평방 1.0μm인 Island 패턴 마스크를 통하여 50~1200mJ/cm2의 다양한 노광량으로 노광했다.
그 후, 조사된 도포막이 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼 기판을 스핀·샤워 현상기(DW-30형, (주)케미트로닉스제)의 수평 회전 테이블 상에 재치하고, CD-2000(후지필름 일렉트로닉 머티리얼즈(주)제)을 이용하여 23℃에서 60초간 퍼들 현상을 행하여, 언더코팅층 부착 실리콘 웨이퍼의 언더코팅층 상에 착색 패턴을 형성했다.
착색 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼를, 진공 척 방식으로 수평 회전 테이블에 고정하고, 회전 장치에 의하여 실리콘 웨이퍼를 회전수 50rpm으로 회전시키면서, 그 회전 중심의 상방으로부터 순수를 분출 노즐로부터 샤워 형상으로 공급하여 린스 처리를 행하고, 그 후 스프레이 건조하며, 200℃에서 300초간, 핫플레이트로 포스트베이크를 행하여, 실리콘 웨이퍼 상의 막두께 1μm의 투명 패턴(경화막)을 얻었다.
이상에 의하여, 언더코팅층 부착 실리콘 웨이퍼의 언더코팅층 상에 착색 패턴(컬러 필터)이 마련된 구성의 착색 패턴 부착 실리콘 웨이퍼를 얻었다.
그 후, 측장 SEM "S-9260A"(히타치 하이테크놀로지즈(주)제)를 이용하여, 착색 패턴의 사이즈를 측정했다.
패턴 사이즈가 1.0μm가 되는 노광량의 착색 패턴을 이용하여 패턴 형성성, 현상 잔사, 거칠기(색 불균일)의 평가를 행했다.
4-2: 드라이 에칭법에 의한 컬러 필터의 제작
상기에서 얻어진 착색 조성물 2, 4를, 7.5cm×7.5cm의 유리 기판 상에 막두께가 0.5μm가 되도록 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 핫플레이트를 사용하여, 200℃에서 5분간, 가열을 행하며, 도포막의 경화를 행하여 착색층을 제작했다. 이 착색층의 막두께는, 0.5μm였다.
이어서, 포지티브형 포토레지스트 "FHi622BC"(후지필름 일렉트로닉 머티리얼즈사제)를 도포하고, 90℃에서 1분간, 프리베이크 처리를 실시하여, 막두께 0.8μm의 포토레지스트층을 형성했다.
계속해서, 포토레지스트층을, i선 스테퍼(캐논(주)제)를 이용하여 350mJ/cm2의 노광량으로 패턴 노광하고, 포토레지스트층의 온도 또는 분위기 온도가 90℃가 되는 온도에서 1분간, 가열 처리를 행했다. 그 후, 현상액 "FHD-5"(후지필름 일렉트로닉 머티리얼즈사제)로 1분간의 현상 처리를 행하고, 또한 110℃에서 1분간의 포스트베이크 처리를 실시하여, 레지스트 패턴을 형성했다. 이 레지스트 패턴의 사이즈는, 에칭 변환차(에칭에 의한 패턴폭의 축소)를 고려하여, 한 변 1.0μm로 형성했다.
다음으로, 얻어진 유리 기판을 200mm(8inch) 실리콘 웨이퍼에 첩부하고, 드라이 에칭 장치(U-621, 히타치 하이테크놀로지즈사제)로, RF파워: 800W, 안테나 바이어스: 400W, 웨이퍼 바이어스: 200W, 챔버의 내부 압력: 4.0Pa, 기판온도: 50℃, 혼합 가스의 가스종 및 유량을 CF4: 80mL/분, O2: 40mL/분, Ar: 800mL/min.으로 하여, 80초의 제1 단계의 에칭 처리를 실시했다.
이어서, 동일한 에칭 챔버에서, RF 파워: 600W, 안테나 바이어스: 100W, 웨이퍼 바이어스: 250W, 챔버의 내부 압력: 2.0Pa, 기판온도: 50℃, 혼합 가스의 가스종 및 유량을 N2: 500mL/분, O2: 50mL/분, Ar: 500mL/분으로 하여(N2/O2/Ar=10/1/10), 28초의 제2 단계 에칭 처리, 오버 에칭 처리를 실시했다.
상기 조건으로 드라이 에칭을 행한 후, 포토레지스트 박리액 "MS230C"(후지필름 일렉트로닉 머티리얼즈사제)를 사용하여, 50℃에서 120초간, 박리 처리를 실시하여 레지스트를 제거하고, 녹색 착색 패턴을 형성했다. 또한 순수에 의한 세정, 스핀 건조를 실시하고, 그 후, 100℃에서 2분간의 탈수 베이크 처리를 행했다. 이상에 의하여, 컬러 필터를 얻었다.
5. 평가
5-1. 패턴 형성성
얻어진 컬러 필터를 유리칼로 잘라내어, 그 단면을, 주사식 전자 현미경(S-4800, 히타치 가부시키가이샤제)을 이용하여, 배율 15,000배로 관찰하고, 하기 평가 기준에 따라 평가했다.
A: 선폭 1.0μm의 패턴이 양호한 직선성으로 형성되어 있었다.
B: 선폭 1.0μm의 패턴에 불균일이 약간 확인되었지만, 실용상 문제가 없는 정도였다.
C: 선폭 1.0μm의 패턴의 직선성이 현저하게 나빴다.
5-2. 현상 잔사
실리콘 웨이퍼에 있어서의 착색 패턴의 형성 영역 외(미노광부)를 주사식 전자 현미경을 이용하여, 배율 30000배로 관찰하고, 하기 평가 기준에 따라 평가했다.
A: 착색 패턴 형성 영역 외(미노광부)에는 잔사가 전혀 확인되지 않았다.
B: 착색 패턴 형성 영역 외(미노광부)에, 잔사가 약간 확인되었지만, 실용상 문제가 없는 정도였다.
C: 착색 패턴 형성 영역 외(미노광부)에 잔사가 현저하게 확인되었다.
5-3. 거칠기
얻어진 단색의 컬러 필터(착색 패턴)를 광학 현미경의 관측 렌즈와 광원의 사이에 설치하여 광을 관측 렌즈를 향하여 조사하고, 그 투과광 상태를 배율이 1000배의 디지털 카메라가 설치된 광학 현미경에 의하여 관찰했다. 광학 현미경에 설치된 디지털 카메라에는 128만 화소의 CCD가 탑재되어 있어, 투과광 상태에 있는 피막 표면을 촬영했다. 촬영 화상은 8비트의 비트맵 형식으로 디지털 변환한 데이터(디지털 화상)로서 보존했다.
또한, 착색 패턴의 피막 표면의 촬영은 임의로 선택한 20의 영역에 대하여 행했다. 또, 디지털 변환한 데이터는, 촬영 화상을 B의 색의 휘도를 0~255까지의 256계조의 농도 분포로서 수치화하여 보존했다.
이어서, 보존된 디지털 화상에 대하여, 1개의 격자 사이즈가 실제 기판 상의 평방 2μm에 상당하도록, 격자 형상으로 구분하고, 하나의 구획 내에서의 휘도를 평균화했다. 본 실시예에 있어서는, 128만 화소의 디지털 카메라로 광학 1000배의 화상을 촬영했기 때문에, 실제 기판 상의 2μm은 촬영 화상상의 2mm가 되며, 디스플레이상에 있어서의 화상 사이즈가 452mm×352mm였던 점에서, 하나의 영역에 있어서의 총 구획수는 39776개였다.
각 영역의 전체 구획에 대하여, 임의의 1구획과 그에 인접하는 모든 인접 구획의 평균 휘도를 계측했다. 인접 구획의 평균 휘도와의 차가 5 이상인 구획을 유의차 구획이라고 인정하고, 전체 영역의 유의차 구획의 평균 총수와, 전체 영역의 유의차 구획의 평균 총수가 각 영역의 전체 구획수(39776개)에 대하여 차지하는 비율(이하, 간단히 "비율"이라고도 함)을 산출했다. 이 수치는, 작을수록 색 불균일(거칠기)이 적다고 판단한다. 유의차 구획수가 800 이하, 비율이 3% 이하이면 실용상 문제가 없는 레벨이라고 판단한다.
색 불균일(거칠기)의 평가 기준
A: 유의차 구획수가 500 미만, 또한 비율이 2% 미만으로 우수한 레벨
B: 유의차 구획수가 800 이하, 또한 비율이 3% 이하로(단, 상기 A에 해당하는 경우를 제외함), 실용상 문제가 없는 레벨
C: 유의차 구획수 800 초과 및 비율 3% 초과 중 적어도 한쪽에 해당하며, 실용상 문제가 되는 레벨
5-4. 내탈색성
유리 기판 상에, 착색 조성물을 막두께가 0.6μm가 되도록 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 100℃의 핫플레이트를 이용하여 120초간 가열 처리(프리베이크)를 행했다. 이어서, 220℃의 핫플레이트를 이용하여 300초간 가열 처리(포스트베이크)를 행하여, 경화막을 제작했다.
이와 같이 하여 얻어진 컬러 필터를, 자외 가시 근적외 분광 광도계 UV3600(시마즈 세이사쿠쇼제)의 분광 광도계(레퍼런스: 유리 기판)로 300nm~800nm의 파장역으로 투과율을 측정했다. 또, OLYMPUS제 광학 현미경 BX60을 이용하여, 반사 관측(배율 50배)으로 미분 간섭상을 관찰했다.
이어서, 알칼리 현상액 FHD-5(후지필름 일렉트로닉 머티리얼즈(주)제) 중에 5분간 침지하고, 건조시킨 후에 다시 분광 측정을 실시하여, 용제 침지 전후의 투과율 변동(용제 침지 전의 상기 투과율을 T0, 용제 침지 후의 상기 투과율을 T1로 한 경우에, 식 ｜T0-T1｜로 나타나는 값)과 막면 이상을 평가하고, 이하의 기준으로 평가했다.
AA: 양호 300nm~800nm의 전체 영역에 있어서, 용제 침지 전후의 투과율 변동이 2% 미만
A: 약간 양호 300nm~800nm의 전체 영역에 있어서, 용제 침지 전후의 투과율 변동이 2% 이상 5% 미만
B: 충분 300nm~800nm의 전체 영역에 있어서, 용제 침지 전후의 투과율 변동이 5% 이상 10% 미만
C: 불충분 300nm~800nm의 전체 영역에 있어서, 용제 침지 전후의 투과율 변동이 10% 이상
이하에, 본원 실시예에서 이용한 색소 다량체의 반복 단위를 나타낸다.
<반복 단위 1>
[화학식 65]
Figure 112016056291914-pct00065
상기에 있어서, X-는 표 1, 2에 나타내는 음이온이다.
[화학식 66]
Figure 112016056291914-pct00066
상기에 있어서, X는 표 1, 2에 나타내는 음이온이 해리하기 전의 상태로 나타내고 있다.
[화학식 67]
Figure 112016056291914-pct00067
상기에 있어서, X-는 표 1, 2에 나타내는 음이온이다.
[화학식 68]
Figure 112016056291914-pct00068
상기에 있어서, X-는 표 1, 2에 나타내는 음이온이다.
[화학식 69]
Figure 112016056291914-pct00069
상기에 있어서, X-는 표 1, 2에 나타내는 음이온이다.
<반복 단위 2~4>
[화학식 70]
Figure 112016056291914-pct00070
음이온 X
[화학식 71]
Figure 112016056291914-pct00071
광중합 개시제: 하기 구조
[화학식 72]
Figure 112016056382072-pct00078
알칼리 가용성 수지 1: 하기 구조
[화학식 73]
Figure 112016056291914-pct00073
중합성 화합물
Z1: 에틸렌옥시 변성 다이펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, NK에스터 A-DPH-12E(신나카무라 가가쿠사제)
Z2: 다이펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, KAYARAD DPHA(닛폰 가야쿠사제)
Z3: 에톡시화 (4) 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, SR494(사토머사제)
Z4: 에톡시화 (3) 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트, SR454(사토머사제)
Z5: 에톡시화 (6) 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트, SR499(사토머사제)
Z6: KAYARAD DPCA-60(닛폰 가야쿠사제)
Z7: 트리스(2-하이드록시에틸)아이소사이아누레이트트라이아크릴레이트, SR368(사토머사제)
에폭시 화합물
E1: EHPE 3150, 다이셀(주)제
E2: EPICLON 840(DIC제)
E3: EPICLON N660(DIC제)
[표 1]
Figure 112016056291914-pct00074
[표 2]
Figure 112016056291914-pct00075
[표 3]
Figure 112016056291914-pct00076
[표 4]
Figure 112016056291914-pct00077
상기 결과로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 착색 조성물은, 내탈색성이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 패턴 형성성, 현상 잔사, 거칠기도 우수한 것을 알 수 있었다. 특히, 안료 및 분산제를 포함하는 처방에서는, 내탈색성이 현저하게 향상되는 것을 알 수 있었다.

Claims (22)

  1. (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위와, (b) 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기를 측쇄에 갖는 반복 단위를 포함하는 색소 다량체를 함유하고,
    상기 (b) 반복 단위는, 하기 일반식 (P)로 나타나는 것이고,
    상기 (b) 반복 단위의 비율이, 상기 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 2~20몰%인, 착색 조성물.
    Figure 112018042079487-pct00079
    일반식 (P)
    (일반식 (P) 중, X1은 중합에 의하여 형성되는 연결기를 나타내고, L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. P는 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기-말단 원자 또는 말단기를 나타내고, 말단 원자 또는 말단기는 수소 원자, 알킬기, 아릴기 또는 수산기를 나타낸다.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 색소 구조가, 다이피로메텐 색소, 트라이아릴메테인 색소, 잔텐 색소, 사이아닌 색소 및 스쿠아릴륨 색소로부터 선택되는 색소에 유래하는, 착색 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 색소 다량체가, 산기를 더 갖는, 착색 조성물.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 착색 조성물이, 안료 및 안료 분산제를 함유하는 안료 분산액을 더 포함하는, 착색 조성물.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 착색 조성물이, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 더 포함하는, 착색 조성물.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 색소 다량체가, (메트)아크릴 수지인, 착색 조성물.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    (a) 색소 구조를 갖는 반복 단위의 비율이, 상기 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 10~35몰%인, 착색 조성물.
  8. 삭제
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 색소 다량체가 중합성기를 포함하는, 착색 조성물.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    컬러 필터의 착색층 형성에 이용하는, 착색 조성물.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 착색 조성물을 경화하여 이루어지는 경화막.
  12. 청구항 11에 기재된 경화막을 갖는 컬러 필터.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 착색 조성물을 지지체 상에 적용하여 착색 조성물층을 형성하는 공정과, 상기 착색 조성물층을 패턴 형상으로 노광하는 공정과, 미노광부를 현상 제거하여 착색 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법.
  14. 청구항 13에 기재된 패턴 형성 방법을 포함하는, 컬러 필터의 제조 방법.
  15. 청구항 12에 기재된 컬러 필터를 갖는 고체 촬상 소자.
  16. 청구항 12에 기재된 컬러 필터를 갖는 화상 표시 장치.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 (a) 반복 단위는 하기 일반식 (A)로 나타나는 것인, 착색 조성물.
    Figure 112018042079487-pct00080

    (일반식 (A) 중, X1은 중합에 의하여 형성되는 연결기를 나타내고, L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. DyeI은 색소 구조를 나타낸다.)
  18. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 (b) 반복 단위는 색소 구조를 갖지 않는 것인, 착색 조성물.
  19. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 (b) 반복 단위의 비율이, 상기 색소 다량체를 구성하는 전체 반복 단위의 5~15몰%인, 착색 조성물.
  20. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 일반식 (P) 중, P는 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기-말단 원자 또는 말단기를 나타내고, 말단 원자 또는 말단기는 수소 원자 또는 알킬기를 나타내는, 착색 조성물.
  21. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 일반식 (P) 중, P는 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기-말단 원자 또는 말단기를 나타내고, 말단 원자 또는 말단기는 수소 원자 또는 탄소수 1~5의 알킬기를 나타내는, 착색 조성물.
  22. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 일반식 (P) 중, P는 2~20개의 무치환의 알킬렌옥시쇄의 반복으로 이루어지는 기-말단 원자 또는 말단기를 나타내고, 말단 원자 또는 말단기는 수소 원자를 나타내는, 착색 조성물.
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