TW201348343A - 色素、及色素分散物、著色組成物、彩色濾光片、噴墨墨水、固態影像裝置、及液晶顯示元件、以及彩色感放射線性組成物的製造方法 - Google Patents

色素、及色素分散物、著色組成物、彩色濾光片、噴墨墨水、固態影像裝置、及液晶顯示元件、以及彩色感放射線性組成物的製造方法 Download PDF

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Abstract

提供一種色素、包括此色素的化合物、使用此色素的色素組成物、著色組成物、彩色感放射線性組成物、彩色濾光片、噴墨墨水以及一種彩色感放射線性組成物的製造方法,此色素不含有任何含金屬的化合物且在光穩定性、熱抗性、分散性及色彩再現性上是優秀的。。一種色素,包括由以下式(I)表示的化合物或由以下式(II)表示的化合物的至少一者。當化合物是包含於將0.01重量%的化合物添加至水中後以及將0.01重量%的化合物添加至2-乙酸1-單甲醚酯後分別接著在25℃下攪拌10分鐘再經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液中時,在最大吸收波長為300 nm至700 nm的範圍中,上述化合物表現0.5以下的吸光率。在式(I)及式(II)中,R1至R12各自獨立表示單價取代基。□

Description

色素、及色素組成物、著色組成物及使用其的彩色濾光片
本發明是有關於一種色素、組成色素的化合物、以及使用上述色素的色素組成物、著色組成物、彩色感放射線性組成物、彩色濾光片及噴墨墨水、以及一種彩色感放射線性組成物的製造方法。
小尺寸的液晶顯示裝置(諸如行動電話、行動遊戲機及PDA)及有機電致顯示裝置已實質上使用由具有有限電容量的二次電池或乾電池供電的背光(back light)。因此,能夠確保大的亮度且呈現令人滿意的色彩的色料藉由它在背光明線上的大的透射率的優點,已被有利地使用為組成這些顯示裝置的彩色濾光片的著色材料(color material)。
近年來,已增加液晶顯示裝置及有機電致顯示裝置(被直接應用於個人電腦及電視機的顯示器裝置)的尺寸大小,上述液晶顯示裝置及有機電致顯示裝置的色彩再現性(color reproducibility)受到極大的關注。對那些被直接安裝於戶外的液晶顯示裝置及有機電致顯示裝置來說,熱抗性及光穩定性亦受到極大的關注。
一般將染料及色素使用作為用於彩色濾光片的色料。染料的色彩再現性是有利的,但不幸地,染料在熱抗性及天氣抗性上是差勁的。另一方面,色素的熱抗性及光穩定性是有利的,但不幸地,色素需要包含造成環境負荷的金屬化合物,且色素在色彩再現性及分散性上是差勁的。
更具體地說,JP-A-2005-250420(專利文件1)提出使用包含次甲基(methine)染料的彩色可固化(curable)組成物,其旨在應用於彩色濾光片。JP-A-S63-123004(專利文件2)提出一種包含鹵化酞菁(phthalocyanine)及雙偶氮(disazo)黃色染料的彩色濾光片。
專利文件1中揭露的彩色濾光片的熱抗性及光穩定性(色耐度;fastness)是有利的,但不幸地,此彩色濾光片需要包含用於改善天氣抗性的金屬離子。然而,金屬離子會造成環境的負擔。另一方面,在習知的異吲哚啉酮(isoindolinone)染料中,專利文件2中揭露的彩色濾光片的色彩再現性是有利的,但在天氣抗性及色彩再現性上是較差的。
[先前技術文件] [專利文件]
[專利文件1]JP-A-2005-250420
[專利文件2]JP-A-S63-123004
本發明被構思於解決先前技術上的問題,且本發明的目的是提供一種光穩定性、熱抗性、分散性、以及色彩再現性是優秀的、且不包含任何含金屬化合物的色素、組成上述色素的化合物、以及使用上述色素的色素組成物、著色組成物、彩色感放射線性組成物、彩色濾光片、噴墨墨水,以及一種彩色感放射線性組成物的製造方法。
在我們廣泛的調查後,本發明發現在不使用任何含金屬化合物的情況下,藉由使用一種包含平整度(flatness)優秀的化合物且具有特定結構的色素來達成優秀的光穩定性、熱抗性、分散性、以及色彩再現性,上述特定結構具有氫結合(hydrogen-binding)基團。此發現使得我們完成本發明。
解決上述問題的方法是有關於以下[1],特較佳是有關於以下[2]至[16]。
[1]一種色素,包括以下由式(I)表示的化合物或由式(II)表示的化合物的至少一者,其中藉由將0.01重量%的化合物添加至水中後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液(filtrate),以及藉由將0.01重量%的化合物添加至2-乙酸1-單甲醚酯(1-monomethyl ether 2-acetate)後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而 得到的濾液,各自在最大吸收波長為300 nm至700 nm的範圍中表現0.5以下的吸光率(absorbance): 在式(I)及式(II)中,R1至R12各自獨立表示單價取代基。
[2]一種如[1]所述的色素,其中單價取代基為氫原子、烷基、烷氧基、烷氧羰基、胺甲醯基、胺磺醯基、氰基、芳基、或雜芳基。
[3]一種如[1]或[2]所述的色素,其中由式(I)及式(II)表示的化合物各自的分子量為220至1100。
[4]一種如[1]至[3]的任一者所述的色素,其中由式(I)及式(II)表示的化合物的R1、R2、R7及R8各自的式量(formula weight)為2至360。
[5]一種如[1]至[4]的任一者所述的色素,其中由式(I)表示的化合物是以下由式(I-A)表示的化合物,且由式(II)表示的化合物是以下由式(II-A)表示的化合物: 在式(I-A)中,R1、R3、以及R5至R6分別各自與式(I)中的R1、R3、及R5至R6同義;在式(II-A)中,R7、R9、以及R11至R12分別各自與式(II)中的R7、R9、以及R11至R12同義。
[6]一種如[1]至[5]的任一者所述的色素,其中由式(I)表示的化合物是以下由式(I-B)表示的化合物,且由式(II)表示的化合物是以下由式(II-B)表示的化合物: 在式(I-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯 基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群B中選出的取代基;且在式(II-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、或以下由取代基族群B中選出的取代基。
取代基族群A:
取代基族群B:
[7]一種色素,以下由式(I-C)或式(II-C)的至少一者表示:
在式(I-C)中,R200表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R201表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群B中選出的取代基;且在式(II-C)中,R200表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R201表示甲基、甲氧基、乙氧基、或以下由取代基族群B中選出的取代基。
取代基族群A:
取代基族群B:
[8]一種色素分散物(pigment dispersion),包括至少一種如[1]至[7]的任一者中所描述的色素。
[9]一種彩色組成物(colored composition),包括至少一種如[1]至[7]的任一者中所描述的色素。
[10]一種彩色組成物,用於彩色濾光片,上述著色組成物包括至少一種如[1]至[7]所描述的色素。
[11]一種彩色濾光片,藉由使用如[10]中所描述的用於彩色濾光片的著色組成物形成。
[12]一種噴墨墨水,包括如[8]中所描述的色素分散物。
[13]一種彩色感放射線性組成物的製造方法,包括:得到色素分散物,藉由使如[1]至[7]的任一者中所描述的色素分散於部分的溶劑中從而得到色素分散物;以及將色素分散物與可聚合化合物及剩餘的溶劑混合。
[14]一種固態影像裝置,包括如[11]中所描述的彩色濾光片。
[15]一種液晶顯示元件,包括如[11]中所描述的彩色濾光片。
[16]一種化合物,包括以下由式(I-B)表示的化合物或由式(II-B)表示的化合物的至少一者,將0.01重量%的化合物添加至水中後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液,以及將0.01重量%的化合物添加至2-乙酸1-單甲醚酯後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液,兩濾液各自在最大吸收波長為 300 nm至700 nm的範圍中表現0.5以下的吸光率。
在式(I-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群B中選出的取代基;且在式(II-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、或以下由取代基族群B中選出的取代基。
取代基族群A:
取代基族群B:
在不添加任何含金屬化合物的情況下,本發明成功地提供光穩定性、熱抗性、分散性、以及色彩再現性優秀的色素、組成色素的化合物、以及使用上述色素的色素組成物、著色組成物、彩色感放射線性組成物、彩色濾光片、噴墨墨水、以及一種彩色感放射線性組成物的製造方法。
下文中將詳細地描述本發明的內容。在此描述中,任何藉由在「至」之前的數字及之後的數字所表達的數字範圍是指包含前者及後者的數字範圍,其分別作為下限值及上限值。
在此說明書中,「放射線(radiation)」是指那些包含可見 光、紫外光放射線、遠紫外光放射線、電子束、X光或其相似物。「著色層(colored layer)」是指由畫素及/或黑色矩陣(black matrix)組成的膜層,其是使用於彩色濾光片。
在此說明書的上下文中,「色素(pigment)」是幾乎不溶於水及有機溶劑中,但色素可以以分散在水或有機溶劑中的粒子的形式的存在。
(色素)
在本發明中的色素包含由式(I)表示的化合物或式(II)表示的化合物的至少一者。將0.01重量%的化合物添加至水中後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液、以及將0.01重量%的化合物添加至2-乙酸1-單甲醚酯後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液各自在最大吸收波長為300 nm至700 nm的範圍中表現0.5以下的吸光率。有時「吸光率」可指「本發明的色素的吸光率」。
在此使用的濾光片例如是東京先進技術株式會社(Advantec Toyo Kaisha Ltd)的DISMIC-13HP(PTFE為0.20μm)。
本發明的色素的吸光率較佳為0.4以下,且更佳為0.3以下。其下限不受特別的限制。
指定為0.5的本發明的色素的吸光率是指色素不易溶解於分散介質,且因為色素可以保持其固有的性質(固體物質所固有的色彩、熱抗性、以及光穩定性),故本發明的色素的吸光率是 有效率的。
舉到而言,可使用日立高科技公司(Hitachi High-Technologies Corporation)的分光儀(spectrophotometer)U-4100來量測色素的吸光率。
在式(I)及式(II)中,R1至R12各自獨立表示單價取代基。
單價取代基包括氫原子、烷基、烷氧羰基、胺甲醯基、胺磺醯基、氰基、芳基、以及雜芳基。
由R1至R12各者表示的烷基較佳為C1-20烷基,更佳為C1-10烷基,且特別地為C1-6烷基。烷基可為似直鏈狀(straight chain-like)、分鏈狀、或環狀,且烷基可具有額外的取代基。烷基的具體實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十六基、十八基、二十基、異丙基、異丁基、仲丁基(s-butyl)、第三丁基、異戊基、新戊基、1-甲基丁基、異己基、2-乙基己基、2-甲基己基、環己基、環戊基、以及2-降莰基(2-norbornyl group)。在這些基團之中, 特別較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、異丙基、以及第三丁基。
可能取代在烷基上的取代基例如是C1-10烷氧基、C1-10硫代烷氧基、氰基、胺基(amino group)、或鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)。
由R1至R12各者表示的烷氧基較佳為C1-20烷氧基,更佳為C1-10烷氧基,且特別地為C1-3烷氧基。烷基可為似直鏈狀、分鏈狀、或環狀,且烷基可具有額外的取代基。烷氧基的具體實例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、第三丁氧基。在這些基團之中,甲氧基、乙氧基較佳。可能取代在烷氧基上的取代基相同於可能取代在烷基上的取代基。
由R1至R12各者表示的烷氧羰基較佳為C1-30烷氧羰基、更佳為C1-10烷氧羰基,且特別地為C1-6烷氧羰基。烷氧羰基可為似直鏈狀、分鏈狀、或環狀,且烷氧羰基可具有額外的取代基。烷氧羰基的具體實例包括甲氧羰基、乙氧羰基、第三丁氧羰基、以及正十八基氧羰基(n-octadecyl oxycarbonyl group)。在這些基團之中,甲氧羰基及第三丁氧羰基較佳。可能取代在烷氧羰基上的取代基相同於可能取代在烷基上的取代基。
由R1至R12各者表示的胺甲醯基較佳為C0-30胺甲醯基、更佳為C0-10胺甲醯基,且特別地為C0-6胺甲醯基。胺甲醯基可為似直鏈狀、分鏈狀、或環狀,且胺甲醯基可具有額外的取代基。胺甲醯基的具體實例包括胺甲醯基、N-甲基胺甲醯基、N,N-二甲 基胺甲醯基、N,N-二-正辛基胺甲醯基、以及N-(甲基磺醯基)胺甲醯基。在這些基團之中,胺甲醯基及N-甲基胺甲醯基較佳。可能取代在胺甲醯基上的取代基相同於可能取代在烷基上的取代基。
由R1至R12各者表示的胺磺醯基較佳為C0-30胺磺醯基、更佳為C0-10胺磺醯基,且特別地為C0-6胺磺醯基。胺磺醯基可為似直鏈狀、分鏈狀、或環狀,且胺磺醯基可具有額外的取代基。胺甲醯基的具體實例包括胺磺醯基、N-甲基胺磺醯基、N,-(3-十二基環氧丙基)胺磺醯基(N-(3-dodecyloxypropyl)sulfamoyl group)、N,N-二甲基胺磺醯基、N-乙醯基胺磺醯基、N-苯甲醯基胺磺醯基、以及N-(N'-苯基胺甲醯基)胺磺醯基。在這些基團之中,胺磺醯基及N-甲基胺磺醯基較佳。可能取代在胺磺醯基上的取代基相同於可能取代在烷基上的取代基。
由R1至R12各者表示的芳基較佳為C6-30芳基,更佳為C6-14芳基,且特別地為C6-10芳基。芳基可為似直鏈狀、分鏈狀、或環狀,且芳基可具有額外的取代基。芳基的具體實例包括苯基、對甲苯基、萘基、以及蔥基。在這些基團之中,苯基、對甲苯基、以及萘基較佳。可能取代在芳基上的取代基相同於可能取代在烷基上的取代基。
由R1至R12各者表示的雜芳基較佳為C6-30雜芳基,更佳為C6-14雜芳基,且特別地為C6-10雜芳基。雜芳基可為似直鏈狀、分鏈狀、或環狀,且雜芳基可具有額外的取代基。雜芳基的具體實例包括吡咯基、吡唑基、咪唑基、砒啶基、嘧啶基、呋喃基、 噻吩基、噁唑基、噻唑基、以及他們的苯并縮合產物及雜環縮合產物。在這些基團之中,吡咯基、吡唑基、咪唑基、砒啶基、以及嘧啶基為較佳。可能取代在雜芳基上的取代基相同於可能取代在烷基上的取代基。
在上述基團之中,較佳為R1、R2、R7及R8各者具有烷基或芳基。
又,較佳R3、R4、R9及R10各者具有芳基或雜芳基。
較佳為R6及R12各者具有氫原子或烷基。
由式(I)表示的化合物較佳為由式(I-A)表示的化合物。
在式(I-A)中,R1、R3、以及R5至R6分別各自與式(I)中的R1、R3、及R5至R6同義。
在式(I-A)中的兩個(R1)表示相同的取代基,且兩個(R3)亦表示相同的取代基。
當本發明的色素經組態而與式(I-A)所表示者為對稱時,本發明的色素成功地達到所需的吸收特徵(淺黃色色調)、以及易於製備的優點。此外當相關者改善時,亦改善變成色素的容易性(readiness)。
由式(II)表示的化合物較佳為由式(II-A)表示的化合物。
在式(II-A)中,R7、R9、以及R11至R12分別各自與式(II)中的R7、R9、以及R11至R12同義。
在式(II-A)中的兩個(R7)表示相同的取代基,且兩個(R9)亦表示相同的取代基。
當本發明的色素經組態而與式(II-A)所表示者為對稱時,本發明的色素成功地達到所需的吸收特徵(淺黃色色調)、以及易於製備的優點。此外當相關者改善時,亦改善變成色素的容易性。
由式(I)表示的化合物較佳為由式(I-B)表示的化合物。由式(II)表示的化合物較佳為由式(II-B)表示的化合物。
在式(I-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群B中選出的取代基。
在式(II-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或以下由取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、或以下由取代基族群B中選出的取代基。
在式(I-B)及式(II-B)各者中的兩個(R20)表示相同的取代基,且兩個(R21)亦表示相同的取代基。
取代基族群A:
取代基族群B:
由式(I)及式(II)表示的化合物各自的分子量為220至1100,其較佳為220至700,且特別地為220至500。
在式(I)及式(II)中的R1、R2、R7及R8各自的式量較佳為2至360,其更佳為2至200,且特別地為2至100。
由式(I)表示的化合物較佳為由式(I-C)表示的化合物。由式(II)表示的化合物較佳為由式(II-C)表示的化合物。
(在式(I-C)中,R200表示甲基、甲氧基、乙氧基、或如上述由取代基族群A中選出的取代基,且R201表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或如上述由取代基族群B中選出的取代基。)
(在式(II-C)中,R200表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或如上述由取代基族群A中選出的取代基,且R201表示甲基、甲氧基、乙氧基、或如上述由取代基族群B中選出的取代基。)
在式(I-C)及式(II-C)中的兩個(R200)表示相同的取代基,且兩個(R201)亦表示相同的取代基。
以下將列出在本發明中所使用的色素的具體實例。
由式(I)表示的色素將例如是以下所列出的化合物(I-1)至(I-77)。注意除非特別地說明,否則Me代表甲基、Et代表乙基、t-Bu代表第三丁基、且Ph代表苯基。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
在式(I)中,R1及R2各自獨立表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、2-吡啶基、3-吡啶基、或4-吡啶基,且R3及R4各自獨立表示甲基、4-甲烷磺酸基胺苯基、4-胺羰基胺苯基、4-酞醯亞胺基苯基(4-phthalimidophenyl group)、3-啶基(3-pyridinyl)、苯基、或4-胺乙醯基,其中甲基、4-甲烷磺酸基胺苯基、4-胺羰基胺苯基、以及4-酞醯亞胺基苯基較佳。
R5及R6各自較佳為氫原子。
在這些式之中,I-1、I-8、I-12、I-17、I-18、I-19、I-20、I-21、I-25、I-43及I-58較佳,且I-1、I-18、I-19、I-25及I-43更 佳。
可參考任何公開已知的方法來合成由式(I)表示的化合物。舉例而言,可根據以下方案來合成示範化合物(I-1)。
如以上方案所示,可藉由使得中間產物(I-1a)反應來合成由式(I)表示的化合物。
由式(II)表示的色素例如是以下示範化合物(II-1)至(II-12)。
【表5】
在這些式之中,II-1、II-6、II-8及II-11較佳,且II-1及II-8更佳。
可參考任何公開已知的方法來合成由式(II)表示的化合物。舉例而言,可根據以下方案來合成示範化合物(II-1)
如以上方案所示,可藉由使得中間產物反應來合成由式(II)表示的化合物。
本發明的色素較佳包含由式(I)表示的化合物。
易於變成本發明的色素及化合物的方法包括將氫結合基團引入一分子中的方法及將具有π電子系統(π-electron system)的取代基引入的方法。將氫結合基團引入一分子中的方法的目的是移除可溶基團及加強分子內(intra-molecular)或分子間(inter-molecular)氫鍵,而將具有π電子系統的取代基引入的方法的目的是加強分子間的π-π堆疊力(π-π stacking force)。
可溶基團例如是C6或更長的烷基及烯基。
氫結合基團例如是羥基、硫基(thiol group)、烷氧基、硫代烷氧基、胺基、胺甲酸酯基、醯胺基、磺酸基醯胺基、脲基、硫脲基、以及磷酸酯基。
具有π電子系統的取代基例如是具有未飽和鍵的取代基、經取代及未經取代的芳基、以及芳香族雜環基(aromatic heterocyclic group)。
本發明的色素可與其他色料一起使用。其他色料包括染料及色素,染料及色素可一起使用。當其他色料是色素時,色素可具有任何無機色素、以及有機色素。
(色素分散物)
本發明的色素分散物特徵上包含至少一種上述色素。在此種情形下,可以給予色素分散物高水準的分散穩定性(dispersion stability)、著色能力(coloring ability)、以及光穩定性。
本發明的色素分散物可為水性(water-based)或非水性 (non-water-based),其較佳為水性。在本發明的水性色素分散物中,色素分散在其中的水性液體可為主要由水組成的混合物,且可在上述水性液體中選擇性地添加親水性有機溶劑。
親水性有機溶劑的實例包括:醇類,其例如是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、第二丁醇、第三丁醇、戊醇、己醇、環己醇、以及苯甲醇;多元醇類(polyhydric alcohol),其例如是乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚二醇、丁二醇、、己二醇、戊二醇、丙三醇、己三醇、以及硫代二甘醇(thiodiglycol);二醇類衍生物,其例如是乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、二乙酸乙二醇酯、乙酸乙二醇單甲醚酯、三乙二醇單甲醚酯、以及乙二醇苯醚;胺類,其例如是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、嗎琳、N-乙基嗎啉、伸乙四胺、二伸乙四胺、三伸乙四胺(triethylenetetramine)、聚乙烯亞胺(polyethyleneimine)、以及四甲基伸丙基二胺(tetramethylpropylene diamine);甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、環丁碸(sulfolane)、2-吡咯啶酮(2-pyrrolidone)、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、2-噁唑啶酮(2-oxazolidone)、1,3-二甲基2-四氫咪唑酮(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)、乙腈、以及丙酮。
本發明的水性色素分散物更可包含水媒(water-borne) 樹脂。水媒樹脂例如是可溶於水中的水溶性樹脂、可分散於水中的水分散性(water-dispersible)樹脂、膠態(colloidal)分散樹脂、以及他們的混合物。水媒樹脂的具體實例包括丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸系樹脂、聚酯類樹脂、聚醯胺類樹脂、聚胺基甲酸酯類樹脂、以及含氟樹脂。
對本發明的水性色素分散物包含水媒樹脂的情形來說,並不特別地限制水媒樹脂的含量。水媒樹脂的含量可例如是色素質量的0至100%。
此外,可使用表面活性劑或分散劑以進一步改善色素的分散性及影像品質。
<表面活性劑>
本文中可使用的表面活性劑包括各種表面活性劑,其例如是含氟表面活性劑、非離子(nonionic)表面活性劑、陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、矽酮型表面活性劑。
含氟表面活性劑的實例包括Megafac F171、F172、F173,F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、F781(全部來自DIC公司(DIC Coperation))、Fluorad FC430、FC431、FC171(全部來自住友3M股份有限公司(Sumitomo 3M Ltd.))、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC1068、SC-381、SC-383、S393、KH-40(全部來自朝日玻璃股份有限公司(Asahi Glass Co.Ltd.))、以及PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(來自OMNOVA公司(OMNOVA Solutions Inc.))。
含氟表面活性劑中的氟含量較佳為3質量%至40質量%,更佳為5質量%至30質量%,且特別地為7質量%至25質量%。
非離子表面活性劑的具體實例包括聚氧乙烯月桂基醚(polyoxyethylene lauryl ether)、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯油烯基苯基醚(polyoxyethylene oleyl phenyl ehter)、聚氧乙烯壬基苯基醚、氧化乙烯-氧化丙烯段共聚物(oxyethylene-oxypropylene block copolymer)、第三辛基苯氧基乙基聚乙氧基乙醇、辛基苯氧基乙基聚乙氧基乙醇、甘醇(glycerol)、三羥甲基丙烷(trimethylol propane)、三羥甲基乙烷以及其乙氧化物及丙氧化物(例如,甘醇丙氧化物、甘醇乙氧化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂醯醚(polyoxyethylene stearyl ether)、聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯(polyethylene glycol dilaurate)、聚乙二醇二硬脂酸酯(polyethylene glycol distearate)、山梨糖醇酐脂肪酸酯(sorbitan fatty acid ester)(Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、以及Tetronic 304、701、704、901、904、150R1,全部來自巴基夫公司(BASF GmbH))、以及Solsperse 20000(來自The Lubrizol公司(The Lubrizol Corporation))。
陽離子表面活性劑的具體實例包括四烷基銨鹽(tetraalkylammonium salt)、烷基胺鹽、苯二甲烴銨鹽 (benzalkonium salt)、烷基吡啶鹽(alkyl pyridinium salt)、以及咪唑鹽(imidazolium salt)。具體實例包括二羥乙基硬脂醯胺、2-十七烯基-羥乙基咪唑咻(2-heptadecenyl-hydroxyethylimidazoline)、氯化月桂基二甲基苯甲基銨、氯化十六基吡啶、氯化硬脂醯胺甲基吡啶。更具體的實例包括酞菁衍生物(EFKA-745,來自森下公司(Morishita & Co.Ltd.))、有機矽氧烷聚合物KP341(來自信越化學公司(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.))、(甲基)丙烯酸酯類(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(來自共榮化學公司(Kyoeisha Chemical Co.Ltd.))、以及W001(來自Yusho公司(Yusho Co.Ltd.))。
陰離子表面活性劑的具體實例包括十二基苯磺酸鈉(sodium dodecylbenzenesulfonate)、月桂基碘酸鈉、烷基二苯基醚二磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉(sodium alkylnaphthalene sulfonate)、二烷基磺基琥珀酸鈉(sodium dialkylsulfosuccinate)、硬脂酸鈉、油酸鉀(potassium oleate)、二辛基磺基琥珀酸鈉、聚氧乙烯烷基醚磺酸鈉、聚氧乙烯烷基醚硫酸鈉、聚氧乙烯烷基苯基醚磺酸鈉、二烷基磺基琥珀酸鈉、硬脂酸鈉、油酸鈉、以及第三辛基苯氧基乙氧基聚乙氧基乙基硫酸酯,以上物質可來自單一種類、或可選擇兩種以上。非離子表面活性劑的實例包括聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯辛苯基醚、聚氧乙烯油烯基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、氧乙烯-環氧丙烯段共聚物、第三辛基苯氧基乙基聚乙氧基乙醇、以及壬基苯氧基乙基聚乙氧基乙醇、以上物質可來自單一種 類、或可選擇兩種以上。具體實例包括W004、W005、以及W017(來自Yusho公司(Yusho Co.Ltd.))。
矽酮型表面活性劑的實例包括東麗矽酮(Toray Silicone) DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH21PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA與SH8400(全部來自道康寧東麗公司(Dow Corning Toray Co.,Ltd))、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460以及TSF-4452(全部來自邁圖高性能材料公司(Momentive Performance Materials Inc.))、KP341、KF6001以及KF6002(全部來自信越化學公司)、以及BYK307、BYK323以及BYK330(全部來自BYK-Chemie公司)。
可單獨使用表面活性劑、或可以結合兩種以上的表面活 性劑。
對包含表面活性劑的本發明的水性色素分散物的情況來 說,表面活性劑的含量不受特別的限制。上述含量可例如是色素質量的0至100%。
<分散劑>
分散劑較佳選自矽酮型添加物、色素型添加物、矽烷型耦合劑以及含鈦耦合劑。
矽酮型添加劑的具體實例包括聚烷基矽氧烷、聚烷基苯基矽氧烷、聚有機矽氧烷、聚二甲基矽氧烷、聚有機矽氧烷、聚醚共聚物、聚氟矽氧烷、以及有機矽氧烷。可結合兩種以上的矽酮型添加物。
矽烷型耦合劑的具體實例包括乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、β-(3,4-環氧環已基)乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基聚三乙氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基聚三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯環氧丙基三甲氧基乙烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、正丁基三甲氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、羥丙基三甲氧基矽烷(hydroxypropyltrimethoxysilane)、正十六基三甲氧基矽烷、以及正十八基三甲氧基矽烷。
含鈦耦合劑的具體實例包括鈦酸異丙基三(N-胺基乙基胺基乙基)酯、以及鈦酸二丁氧基雙三乙醇胺脂。
色素型添加物是指藉由將取代基引入其色素架構所得到的色素衍生物,取代基例如是鹼基、酸基、直鏈烷基、分鏈烷基、或聚氧乙烯基。色素架構的較佳實例包括單偶氮型(monoazo-based)色素、雙偶氮型色素、苯并咪唑酮型(benzimidazolone-based)色素、縮合偶氮型(condensed azo-based)色素、偶氮色淀(azo lake-based)色素、蒽醌型(anthraquinone-based)色素、二酮吡咯并吡咯型(diketopyrrolopyrrole)色素、喹吖啶酮型(quinacridone-based)色素、異吲哚啉型(isoindoline-based)色素、異吲哚啉酮型色素、 紫環酮型(perinone-based)色素、以及苝型(perylene-based)色素。
舉例而言,本發明中所使用的分散劑相同於在JP-A-2010-106268中所描述的彼等者。
分散劑較佳為接枝共聚物(graft copolymer),除了氫原子外,上述接枝共聚物在分子中具有40至10000個原子,且分散劑具有接枝鏈,接枝鏈具有選自聚酯結構、聚醚結構、以及聚丙烯酯的結構。接枝共聚物較佳包含以下由式(1)至式(4)的任意者表示的至少一結構,且更佳包含以下由式(1A)、式(2A)、式(3A)、式(3B)及式(4)的任意者表示的結構單元。
在式(1)至式(4)中,W1、W2、W3及W4各自獨立表示氧原子或NH,其中氧原子特別較佳。
在式(1)至式(4)中X1、X2、X3、X4及X5各自獨立表示氫原子或單價有機基團。從合成上限制的觀點來看,X1、X2、 X3、X4及X5各自較佳為氫原子或C1-12烷基,更佳為氫原子或甲基,且特別為甲基。
在式(1)至式(4)中,Y1、Y2、Y3及Y4各自獨立表示二價聯結基,二價聯結基的結構不受特別的限制。二價聯結基的具體實例包括以下聯結基(Y-1)至(Y-21)。在以下結構中,A及B分別表示與左端基團及右端基團的鍵結(在式(1)至式(4)中)。在以下列出的結構之中,從合成容易性的觀點來看,更佳為(Y-2)至(Y-13)。
在式(1)至式(4)中,Z1、Z2、Z3及Z4各自獨立表示單價有機基團,單價有機基團的結構不受特別的限制。具體的實例包括烷基、羥基、烷氧基、芳氧基、以及雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基、以及胺基。在這之中,特別是從加強分散性的觀點來看,由Z1、Z2、Z3及Z4表示的單價有機基團較佳表現空間互斥效應(steric repulsion effect)。由Z1至Z3各自獨立表示的有機基團較佳為C5-24烷基或C5-24烷氧基,且在其中特別較佳為具有C5-24分鏈狀烷基的烷氧基及具有C5-24環狀烷基的烷氧基。由Z4表示的有機基團較佳為C5-24烷基,且其中特別較佳為C5-24分鏈狀烷基或C5-24環狀烷基。
在式(1)至式(4)中,n、m、p及q各者獨立表示整數1至500。
在式(1)至式(2)中,j及k各自獨立表示整數2至8。從分散穩定性及顯影性(developability)的觀點來看,式(1)至式(2)中的j及k各者較佳為整數4至6,且特別地為5。
式(3)中的各R3表示分鏈狀及直鏈狀的伸烷基。式(3)中的R3較佳為C1-10伸烷基,且更佳為C2或C3伸烷基。
式(4)中的各R4表示氫原子或單價有機基團。在結構上,單價有機基團不受特別的限制。式(4)中的R4較佳表示氫原子、烷基、芳基、以及雜芳基,且更佳表示氫原子或烷基。對式(4)中的R4表示烷基的情況來說,烷基較佳為C1-20似直鏈狀烷基、C3-20分鏈狀烷基、C5-20環狀烷基、或C1-20似直鏈狀烷基,其中C1-6似直鏈狀烷基特別較佳。接枝共聚物可具有兩種以上不同結構的式(4)中的(R4)。
在接枝共聚物中,相對於接枝共聚物全部的質量而言,由式(1)至式(4)的各者表示的結構單元的質量含量(content by mass)較佳為10%至90%,且更佳為30%至70%。當由式(1)至式(4)的各者表示的結構單元的含量落入這些範圍內時,色素的分散性、以及光屏蔽膜(light-shield film)形成過程中的顯影性將是優秀的。
在接枝共聚物中,可包含兩種以上不同結構的接枝共聚物。
從分散穩定性及顯影性的觀點來看,由式(1)表示的結構單元較佳為以下由式(1A)表示的結構單元。
從分散穩定性及顯影性的觀點來看,由式(2)表示的結構單元較佳為以下由式(2A)表示的結構單元。
在式(1A)中,X1、Y1、Z1及n與式(1)中的彼等者同義,具有相同的較佳範圍。
在式(2A)中,X2、Y2、Z2及m與式(2)中的彼等者同義,具有相同的較佳範圍。
從分散穩定性及顯影性的觀點來看,由式(3)表示的結構單元較佳為以下由式(3A)或式(3B)表示的結構單元。
在式(3A)或式(3B)中,X3、Y3、Z3及p與式(3)中的彼等者同義,具有相同的較佳範圍。
接枝共聚物更佳具有由式(1A)表示的結構單元。
接枝共聚物的具體實例包括JP-A-2010-106268中的第[0079]至第[0111]段中描述的化合物,且亦包括以下所示的化合物。請注意,在以下所示的示範化合物中的各結構單元旁邊的數字表示結構單元的含量【質量%:有時為wt%)】。
示範化合物72
示範化合物73
本發明中的分散劑較佳為具有聚酯鏈的化合物,就如同示範化合物72。
製備本發明的色素分散物的過程中使用的分散劑的含量較佳為色素分散物中的色料的全部固體的質量含量(包括黑色素及其他色料)的1質量%至90質量%,且更佳為3質量%至70質量%。
本發明中的非水性色素分散物為非水性載色劑(vehicle) 中的色素的分散物。使用作為非水性載色劑的樹脂的實例包括石油樹脂(petroleum resin)、乳酪素(casein)、蟲膠(shellac)、松香改質的(rosin-modified)馬來樹脂、松香改質的酚樹脂(phenol resin)、硝化纖維素(nitrocellulose)、纖維素乙酸丁酸酯(cellulose acetate butyrate)、環化橡膠、氯化橡膠、氧化橡膠、氫氯化橡膠(hydrochlorinated rubber)、酚樹脂、醇酸樹脂(alkyd resin)、聚酯樹脂、未飽和聚酯樹脂、胺樹基、環氧樹脂、乙烯樹脂、氯乙烯、氯乙烯-乙烯乙酸共聚物、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、矽酮樹脂、含氟樹脂、乾性油(drying oil)、合成乾性油、苯乙烯/馬來樹脂、苯乙烯/丙烯酸樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺樹脂、苯胍胺(benzoguanamine)樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、氯化聚丙烯、丁醛樹脂(butyral resin)、以及氯化亞乙烯樹脂。亦可使用光固化(photo-curable)樹脂作為非水性載色劑。
使用於非水性載色劑的溶劑的實例包括:芳香族溶劑,其例如是甲苯、二甲苯及甲氧苯;乙酸酯型溶劑,其例如是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙二醇單甲醚酯、以及乙酸丙二醇單乙醚酯;丙酸酯型溶劑,其例如是丙酸乙氧基乙酯;醇系溶劑,其例如是甲醇及乙醇;醚型溶劑,其例如是丁基賽路蘇(butyl cellosolve)、丙二醇單甲醚、二乙二醇乙醚、以及二乙二醇二甲醚;酮型溶劑,其例如是甲基乙酮、甲基異丁酮、以及環己酮;脂肪族烴類溶劑,其例如是己烷;氮化合物型溶劑,其例如是N,N-二 甲基甲醯胺、γ-丁內醯胺(γ-butyrolactam)、N-甲基-2-吡咯啶酮、苯胺(aniline)、以及吡啶;內酯型溶劑,其例如是γ-丁內酯;以及胺甲酸酯型溶劑,其例如是甲基胺甲酸酯與乙基胺甲酸酯的48:52混合物。
在本發明中,色素的體積-重量平均顆粒尺寸(volume-weighted average particle size)較佳為10 nm以上及250 nm以下。本文中的色素的體積-重量平均顆粒是指色素顆粒本身的直徑,或由色素顆粒及例如是分散劑的添加物構成的聚集物的整體直徑。在本發明中,使用Nanotrack UPA粒徑分析器(UPA-EX150,來自日機裝公司(Nikkiso Co.Ltd.))量測體積-重量平均顆粒尺寸。將三毫升的色素分散物放置於量測單元(measurement cell)中,且根據預定的方法量測顆粒尺寸。用於量測的參數包括用於黏性的墨水黏性、以及用於經分散顆粒的密度的色素密度。
更佳的體積-重量平均顆粒尺寸為20 nm或大於20 nm以及250 nm或小於250 nm,且又更佳為30 nm或大於30 nm及230 nm或小於230 nm。若色素分散物中的顆粒的體積-重量平均顆粒尺寸小於20 nm,則惡化色素分散物的儲存穩定性(shelf stability),然而,若顆粒尺寸超過250 nm,則可能會減少光密度。
包含於本發明的色素分散物中的色素的濃度較佳為全部固體含量的0.1重量%至50重量%,更佳為3重量%至45重量%,且特別地為7重量%至40重量%。
本發明的色素經與取代基改良後使用,以使溶劑抗性、分散性、導熱性、以及其他特徵適於應用目標。亦可將本發明的色素使用於乳化狀態,甚至是將本發明的色素使用於固體分散狀態(solid-dispersed state)。
(著色組成物)
本發明的著色組成物特徵地包含至少一種的前述色素。著色組成物成功地被使用為彩色感放射線性組成物,其可使用作為噴墨墨水、以及用於彩色濾光片的著色組成物。
可藉由使用親油性或親水性介質作為分散物介質以及藉由使著本發明的色組成物中的本發明的色素分散來製造本發明的著色組成物。較佳為使用親水性介質。除了上述介質外,本發明的著色組成物亦包括墨水組成物。本發明的著色組成物可選擇性地包含其他添加物,只要其對於本發明的效果是無害的即可。其他添加物包括公開已知的添加物(JP-A-2003-306623中所描述),其例如是防乾劑(保濕劑)、防褪色劑(anti-fading agent)、乳化安定劑(emulsion stabilizer)、滲透促進劑(permeation accelerator)、紫外光吸收劑(UV absorber)、防腐劑、防黴劑(anti-mold agent)、pH調節劑(pH modifier)、表面張力調節劑、消泡劑、黏性調節劑、分散劑、分散物安定劑、防銹劑、以及螯合劑。若墨水液為水溶性的,則可將這些各種添加物直接加入於墨水液中。對於油溶性墨水來說,在色素分散物被製備後,通常可將各種添加物添加於色素分散物中,或者在製備過程中,將各 種添加物添加至油相或水相中。
【噴墨墨水】
本發明的噴墨墨水(下文中有時稱為「墨水」)使用色素分散物,且較佳藉由將水溶性溶劑、水等等混合來製備本發明的噴墨墨水。若沒有特別的問題,本發明的色素分散物可作為其自身使用。
以形成在紀錄介質上的圖像的色調、顏色密度、色品(chroma)、及透明度作為考量,本發明的墨水中的色素分散物的含量較佳為於1質量%至100質量%的範圍內,更佳為於3質量%至20質量%的範圍內,且特別地於3質量%至10質量%的範圍內。
在每100質量份的本發明的墨水中,本發明的色素的含量較佳為0.1質量份或大於0.1質量份及20質量份或小於20質量份,更佳為0.2質量份或大於0.2質量份及10質量份小於10質量份,且又更佳為1質量份至10質量份。可將其他色素與本發明的色素一起使用在本發明的墨水中。當結合使用兩種以上的色素時,色素的全部含較佳落於上述範圍內。
本發明的墨水不僅可使用於單色品影像的形成,亦可使用於全色影像(full-color image)的形成。洋紅色墨水、青色墨水及黃色墨水可使用於形成全色影像,且可額外地將黑色墨水使用於顏色調整。
在本發明的墨水中,可將上述色素與其他色素一起使用。可使用的黃色色素的實例包括C.I.P.Y.74、C.I.P.Y.128、 C.I.P.Y.155及C.I.P.Y.213,可使用的洋紅色色素的實例包括C.I.P.V.19及C.I.P.R.122,且可使用的青色色素包括C.I.P.B.15:3及C.I.P.B.15:4。除上述色素外,可將任意色素使用於各顏色。可使用的黑色材料的實例包括雙偶氮、三偶氮及四偶氮色素、以及碳黑分散物。
可使用於本發明的噴墨墨水的水溶性溶劑包括多元醇(polyhydric alcohol)、多元醇衍生物、含氮溶劑、醇類、以及含硫溶劑。
多元醇的具體實例包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、三乙二醇、1,5-戊二醇、1,2,6-己三醇、以及甘油(glycerin)。
多醇衍生物的實例包括乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單丁醚、以二甘油的伸乙基氧化加合物(adduct)。
含氮溶劑的實例包括吡咯啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮、還己基吡咯啶酮、以及三乙醇胺,醇類的實例包括乙醇、異丙醇、丁醇及苯甲醇,且含硫溶劑的實例包括硫代二乙醇(thiodiethanol)、硫代二甘醇(thiodiglycerol)、環丁碸及二甲基亞碸(dimethylsulfoxide)。除了上述者外,亦可使用碳酸伸丙酯、碳酸伸乙酯等等。
本發明中使用的水溶性溶劑可單獨地使用,或可混合兩種以上使用。水溶性溶劑的含量為全部墨水的1質量%或大於1 質量%及60質量%或小於60質量%,且較佳為5質量%或大於5質量%及40質量%或小於40質量%。若墨水中的水溶性溶性的含量小於1質量%時,在一些情況下將無法得到足夠程度的光密度,當上述含量超過60質量%時,則墨水液可能會更黏,且在噴墨表現上可能是不穩定的。
本發明的噴墨墨水較佳特徵如下。
墨水的表面張力較佳為20 mN/m或大於20 mN/m及60 mN/m或小於60 mN/m,更佳為20 mN/m或大於20 mN/m及45 mN/m或小於45 mN/m,且又更佳為25 mN/m或大於25 mN/m及35 mN/m或小於35 mN/m。若表面張力小於20 mN/m,則液體可能灑出在紀錄頭的噴嘴的表面上,且可能會抑制正常的印刷。另一方面,若上述表面張力超過60 mN/m,則墨水可能在印刷後會難以滲入紀錄介質,且可能增加乾燥的時間。
在23℃、55%RH的環境下,使用Wilhelmy表面張力儀,如上述相似地量測表面張力。
墨水的黏性較佳為1.2 mPa.s或大於1.2 mPa.s及8.0 mPa.s或小於8.0 mPa.s,更佳為1.5 mPa.s或大於1.5 mPa.s及6.0 mPa.s或小於6.0 mPa.s,且又較佳為1.8 mPa.s或大於1.8 mPa.s及4.5 mPa.s或小於4.5 mPa.s。若上述黏性超過8.0 mPa.s,則墨水的噴射(ejection)效能可能會劣化。另一方面,若上述黏性小於1.2 mPa.s,則墨水可能會在長時間的噴墨效能上惡化。
在23℃及1400s-1的剪切速度下,使用旋轉黏度計(rotational viscometer)Rheomat 115(來自Contraves先進設備公司(Contraves Advanced Devices Sdn.Bhd.))量測黏性(包括後續描述者)。
除了上述成分外,在能夠將表面張力及黏性調整於上述較佳範圍的範圍中,添加墨水與水。雖然不特別限制水的添加量,其較佳為墨水全部質量的10質量%或大於10質量%及99質量%或小於99質量%,且更佳為30質量%或大於30質量%及80質量%或小於80質量%。
對例如是改善噴射效能的特徵控制的進一步需要來說,墨水可與聚乙烯亞胺、聚胺、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙二醇、例如是乙基纖維素及羧甲基纖維素的纖維素衍生物、多醣類及其衍生物、水溶性聚合物、例如是丙烯酸聚合乳化物的聚合乳化物、聚胺基甲酸酯型乳化物及親水性乳膠(latex)、親水性聚合膠、環糊精(cyclodextrin)、大型環狀胺、樹枝狀聚合物(dendrimer)、冠醚(crown ether)、脲及其衍生物、乙醯胺、矽酮型表面活性劑、以及含氟表面活性劑一起使用。
此外,為了調整導電性及pH的目的,可能使用以下物質:鹼金屬化合物,其例如是氫氧化鉀、氫氧化鈉及氫氧化鋰;含氮化合物,其例如是氫氧化銨、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺及2-胺基-2-甲基-1-丙醇;鹼土金屬化合物,其例如是氫氧化鈣;酸,其例如是硫酸、氫氯酸及硝酸;以及強酸及弱鹼形成的鹽, 其例如是硫酸銨。
其他選擇性添加的添加物的實例包括pH緩衝劑、抗氧化劑、防黴劑、黏性調節劑、導電劑(conducting agent)、以紫外線吸收劑。
【彩色感放射線性組成物】
本發明的彩色感放射線性組成物特徵地包含至少一種上述色素。
較佳本發明的彩色感放射線性組成物更包含鹼溶性樹脂、可聚合化合物、聚合反應起始劑及溶劑。
在製備本發明的彩色感放射線性組成物的過程中,上述所得到的色素可以被製造出的形式添加,或者可以藉由將色素分散於溶劑中所得到分散物的形式添加。以分散物形式來供給的色素可成功地改善色彩特徵、耐用性(durability)、分散物穩定性、光穩定性及耐天候性(weatherability)。
在每1質量份的可聚合化合物中,本發明的感放射線性組成物中的色素使用量(若結合使用任何其他的色素,則為色素全部的量)較佳為0.01至2質量份,且更佳為0.1至1質量份。
<鹼溶性樹脂>
本發明的彩色感放射線性組成物更佳包含鹼溶性樹脂。藉由包含鹼溶性樹脂,組成物可改善顯影性及圖案形成性。
鹼溶性樹脂可任意地由呈直線有機高分子聚合物形式的彼等者中選出,且在鹼溶性樹脂的分子中(更佳地是,在具有丙 烯酸共聚物或苯乙烯型共聚物作為主鏈的分子中)具有至少一個能夠增加鹼溶性的基團。
藉由自由基聚合作用形成鹼溶性樹脂的過程中,可使用 以自由基聚合作用為基礎的公開已知方法中的任意者。本技術領域具有通常知識者可輕易地設定藉由自由基聚合作用來製備鹼溶性樹脂的過程中的聚合反應的條件,其例如溫度、壓力、自由基起始劑的種類及含量、溶劑的種類等等,且亦可實驗性地決定上述條件。
使用作為鹼溶性樹脂的直線有機高分子聚合物較佳為具 有羧酸在其側鏈的聚合物,此聚合物的實例包括甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸(itaconic acid)共聚物、丁烯酸(crotonic acod)共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化的馬來酸共聚物、例如是酚醛清漆(novolac)樹脂的鹼溶性酚樹脂、以及具有羧酸在其側鏈的酸性纖維素衍生物、以及具有羥基與酸酐的聚合物的加合物。特別地說,(甲基)丙烯酸及與(甲基)丙烯酸可共聚合(co-polymerizable)的其他單體的共聚物較佳作為鹼溶性樹脂。 與(甲基)丙烯酸可共聚合的單體例如是(甲基)丙烯酸烷酯、(甲基)丙烯酸芳酯、以及乙烯基化合物。(甲基)丙烯酸烷酯及基)丙烯酸芳酯的實例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘 酯、(甲基)丙烯酸環己酯,且乙烯基化合物例如是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯啶酮、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、聚苯乙烯的巨單體(macromonomer)、聚甲基丙烯酸甲酯的巨單體、例如是N-苯基馬來醯亞胺及N-環己烯基馬來醯亞胺的JP-A-H10-300922中所描述的經N-取代的馬來醯亞胺單體。這些與(甲基)丙烯酸可共聚合的其他單體可單獨使用,或者可結合兩種以上使用。
作為鹼溶性樹脂,亦較佳使用聚合物(a),其是藉由將單體組份聚合化所組態的,上述單體組份實質上包含以下由式(ED)表示的化合物(下文中亦稱為「醚二聚物(ether dimer)」)。
(在式(ED)中,R1及R2各自獨立表示可具有氫原子或取代的C1-25烴基。)鹼溶性樹脂亦較佳包含聚合物(a)作為必要聚合物組份(A),聚合物(a)是藉由將單體組份聚合化所組態的,上述單體組份實質上包含由式(ED)表示的化合物。藉由上述組態,本發明的可固化的樹脂組成物可以形成固化的塗膜,其在熱抗性及透明度上相當優秀。在表示醚二聚物的式(ED)中,由R1及R2表示的C1-25羥基(其可具有取代基)不受特別的限制,其中由R1及R2表示的C1-25羥基的實例包括似直鏈狀或分鏈狀烷基,其例如是:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三 丁基、第三戊基、硬脂醯基、月桂基、以及2-乙基己基;芳基,其例如是苯基;脂環族基,其例如是環己基、第三丁基環己基、二環戊二烯基(dicyclopentadienyl)、三環癸基、異莰基(isobornyl)、金剛烷基、以及2-甲基2-金剛烷基;由氧烷基取代的烷基,其例如是1-甲氧基乙基、以及1-乙氧基乙基;以及由芳基取代的烷基,其例如是苯甲基。在這些基團之中,從熱抗性的觀點來看,具有一級碳或二級碳的取代基為特別較佳的,其例如是甲基、乙基、環己基、以及苯甲基,這些基團較不易被酸或熱除去。
本發明中可使用的醚二聚物的具體實例是參照在JP-A-2012-063735的第[0242]段至第[0244]中所描述的彼等者。
作為鹼溶性酚樹脂,本發明的彩色可固化組成物較佳於當其經組態作為正(possitive)組成物時使用。鹼溶性酚樹脂例如是酚醛清漆樹脂及乙烯基聚合物。
酚醛清漆樹脂例如是在酸性催化劑存在時使酚類及醛類縮合所得到的彼等者。酚類例如是酚、甲酚(cresol)、乙酚、丁酚、二甲酚、苯基酚、鄰苯二酚(catechol)、間苯二酚(resorcinol)、鄰苯三酚(pyrogallol)、萘酚(naphthol)、以及雙酚A(bisphenol A)。
醛類例如是甲醛、三聚甲醛(paraformaldehyde)、乙醛(acetoaldehyde)、丙醛(propionaldehyde)、以及苯甲醛(benzaldehyde)。
酚類及醛類可單獨使用,或可結合兩種以上使用。
酚醛清漆樹脂的具體實例包括間甲酚(metacresol)、對甲酚(paracresol)或其混合物與福馬林的凝液(condensate)。
通常可藉由分餾(fractionation)的方式來調整酚醛清漆樹脂的分子重量分佈(molecular weight distribution)。亦可將酚醛清漆樹脂與具有酚系羥基的低分子量組份(例如是雙酚C或雙酚A)混合。
為了改善本發明的彩色可固化組成物的交聯(crosslinking)效率,可使用具有可聚合基團的鹼溶性樹脂。可使用的具有可聚合基團的鹼溶性樹脂的實例包括在其側鏈具有丙烯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙氧基烷基(allyloxyalkyl group)等等的彼等者。具有可聚合基團的聚合物的實例包括Dianal NR系列(來自三菱麗陽公司(Mitsubishi Rayon Co.Ltd.))、Photomer 6173(含COOH的聚胺基甲酸酯丙烯酸寡聚物(oligomer),來自鑽石三葉草公司(Diamond Shamrock Co.Ltd.))、Viscoat R-264、KS Resist 106(來自大阪有機化學工業公司(Osaka Organic Chemical Industry Ltd.))、Cyclomer P系列、Placcel CF200系列(兩者來自大賽璐化學工業公司(Daicel Chemical Industries,Ltd.))、以及Ebecryl 3800(來自大賽璐-UCB公司)。此具有可聚合基團的鹼溶性樹脂的較佳實例包括:胺基甲酸酯改質的可聚合含雙鍵的丙烯酸樹脂,其是藉由在異氰酸酯基與OH基團初步反應時留下一個異氰酸脂基未反應以及藉由含(甲基)丙烯醯基化合物與含羧基丙 烯酸樹脂所得到;含未飽和基團的丙烯酸樹脂,其是藉由含羧基丙烯酸樹脂與在其分子中具有環氧基及可聚合雙鍵兩者的化合物反應所得到;酸側位(acid-pendant)環氧基丙烯酸樹脂;含可聚合雙鍵的丙烯酸樹脂,其是藉由含OH的丙烯酸樹脂與具有可聚合雙鍵的二元酸酐反應所得到;藉由含OH的丙烯酸樹脂、異氰酸、以及含可聚合基團的化合物一起反應所得到的樹脂;以及藉由對具有酯基團在其側鏈的樹脂進行鹼處理所得到的樹脂,上述酯基團在α-位或β-位上具有例如是鹵素原子或磺酸酯基的脫離基(如JP-A-2002-229207及JP-A-2003-335814中所描述)。
鹼溶性樹脂的特別較佳實例包括(甲基)丙烯酸苯甲脂 /(甲基)丙烯酸共聚物、以及由(甲基)丙烯酸苯甲脂/(甲基)丙烯酸/其他單體組成的多組份共聚物。其他實例包括共聚物,其包含:在JP-A-H07-140654中所描述的甲基丙烯酸2-羥乙酯、以及甲基丙烯酸2-羥丙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯巨單體/甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥乙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥乙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物。
鹼溶性樹脂的酸價(acid value)較佳為30 mg KOH/g至 200 mg KOH/g,更佳為50 mg KOH/g至150 mg KOH/g,且最佳為70至120 mg KOH/g。
鹼溶性樹脂的重量平均分子量(weight average molecular weight;MW)較佳為2,000至50,000,更佳為5,000至30,000,且最佳為7,000至20,000。
彩色可固化組成物中的鹼溶性樹脂的含量較佳為組成物的全部固體含量的1質量%至15質量%,更佳為2質量%至12質量%,且特別地為3質量%至10質量%。
<可聚合化合物>
考慮到彩色濾光片的製造過程,可聚合化合物是可任意選擇的。可聚合化合物例如是感光化合物及/或熱固性化合物,其中特別較佳為感光化合物。
更具體地說,可聚合化合物是選自具有至少一個(且較佳為兩個以上)的烯端未飽和鍵(terminal ethylenic unsaturated bond)的化合物。在相關的工業領域中,這類的化合物已廣為熟知,這類的化合物亦可在不具有特別限制的情形下使用於本發明中。上述化合物可具有任可化學形式,包括單體、預聚合物(prepolymer)(亦即,二聚物、三聚物及寡聚物)、或他們的混合物、以及他們的多聚物(multimer)。本發明的聚合化合物可獨自使用,或可結合兩種以上使用。
更具體地說,單體及相關的預聚合物的實例包括:未飽和的羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、異丁烯酸、馬來酸)、其酯類及酼醯胺類、以及其多聚物。在這些實例之中,較佳為由未飽和的羧酸及脂肪族多元醇化合物所形成的酯類、由未飽和的羧酸及脂肪族多元胺(aliphatic polyvalent amine) 化合物所形成的醯胺類、以及其多聚物。其他較佳實例包括:加成產生,其由具有親核性取代基(例如是羥基、胺基或巰基)的未飽和的羧酸酯類或醯胺類與單官能度或多官能度的異氰酸酯或環氧化合物所形成;以及脫水縮合產物,其由未飽和的羧酸酯類或醯胺類與單官能度或多官能度的羧酸所形成。又更佳實例包括:加成產物,由具有親電子性的取代基(例如是異氰酸酯基或環氧基)未飽和的羧酸酯類或醯胺類與單官能度或多官能度的醇類、胺類或硫醇類所形成;以及取代產物,其是由具有脫離取代基(例如是含鹵素基團或甲苯磺醯氧基(tosyloxy group))的未飽和的羧酸酯類或醯胺類與單官能度或多官能度的醇類、胺類或硫醇類所形成。除了他們以外,亦可使用具有未飽和膦酸(phosphonic)、苯乙烯基(vinylbenzene)衍生物(例如是苯乙烯、乙烯醚、及丙烯醚),以取代上述未飽和的羧酸。
作為這些化合物的具體實例,在本發明中亦較佳使用在JP-A-2009-288705的第[0095]段至第[0108]段中描述的化合物。
上述聚合化合物亦佳較並具有烯類(ethylenic)未飽和基團且在正常壓力下沸點為100℃以上的化合物,其是由可聚合單體組成,上述可聚合單體各自具有至少一個可加成聚合(addition-polymerizable)的伸乙基。具體實例包括:單官能度的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,其例如是聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、以及苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯;多官能度的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,其例如是聚乙二醇二(甲基) 丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯(pentaerythritol tri(meth)acrylate)、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、以及異氰酸三(丙烯醯氧基乙基)酯;多元醇的加成產物,其例如是與(甲基)丙烯酸酯化的甘油或具有伸乙基氧化物或伸丙基氧化物的三羥甲基乙烷;JP-B-S48-41708、JP-B-S50-6034及JP-A-S51-37193中描述的胺甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(urethane (meth)acrylate);JP-A-S48-64183、JP-B-S49-43191及JP-B-S52-30490中描述的聚丙烯酸酯類;多官能度的丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,其例如是如環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物所得到的丙烯酸環氧酯;以及上述物質的混合物。
這些聚合化合物的商業上可得到的產品包括:胺甲酸酯的寡聚物,UAS-10、UAB-140(來自山陽國策紙漿公司(Sanyo Kokusaku Pulp Co.Ltd.))、UA-7200(來自Shin-Nakamura化學公司(Shin-Nakamura Chemical Co.Ltd.))、DPHA-40H(來自日本化藥公司(Nippon Kayaku Co.Ltd.))、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(來自共榮社化學公司(Kyoeisha Chemical Co.Ltd.))、以及M-460(來自東亞合成公司(Toagosei Co.Ltd.))。
亦例示為藉由使多官能度的羧酸與例如是(甲基)丙烯酸環氧丙酯(glycidyl (meth)acrylate)的化合物(具有環醚基及烯類 未飽和基)反應所得到的多官能基的(甲基)丙烯酸酯。
可聚合化合物的其他較佳實例包括具有茀環、以及兩個以上烯類可聚合基團的化合物,其例如是JP-A-2010-160418、JP-A-2010-129825、日本專利4364216中描述的彼等者、以及酚酞(cardo)樹脂。
正常壓力下沸點為100℃以上以及具有至少一個可加成聚合的烯類不飽合基的化合物的較佳實例包括JP-A-2008-292970第[0254]段至第[0257]段中描述的化合物。
除了上述物質以外,亦較佳使用JP-A-2011-180307的第[0191]段至第[0193]段中描述的自由基可聚合單體、以及JP-A-2012-046712的第[0093]段至第[0094]段中由式(MO-1)至式(MO-5)表示的彼等者。
可使用JP-A-H10-62986中之由式(1)及式(2)表示的化合物(在JP-A-H10-62986中繪示有具體實例)作為可聚合化合物,其可藉由將伸乙基氧化物或伸丙基氧化物添加於多元醇後與(甲基)丙烯酸酯化來得到。
在這之中,可聚合化合物的較佳實例包括二季戊四醇三丙烯酸酯(商業上可得,如KAYARAD D-330,來自日本化藥公司)、二季戊四醇四丙烯酸酯(商業上可得,如KAYARAD D-320,來自日本化藥公司)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(商業上可得,如KAYARAD D-310,來自日本化藥公司)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(商業上可得,如KAYARAD DPHA,來自日本化藥公 司)、以及具有在結構中(甲基)丙烯醯與乙二醇或丙二醇殘基鏈結的彼等者。亦可使用這些可聚合化合物的寡聚物。
可聚合化合物亦可為具有酸基的多官能度的單體,上述酸基例如是羧基、磺酸酯基、磷酸酯基或其相似物。因此,若化合物是以上述文中描述的混合物的形式來使用(在其中固持有其未飽和羧基),則烯類化合物可作為其自身來使用。或者,若有需要時,烯類化合物可藉由使其羥基與非芳香族羧酸酐反應而引入酸基。本文中可使用的非芳香族羧酸酐的具體實例包括四氫鄰苯二甲酸酐、烷基化的(alkylated)四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、烷基化的六氫鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐(succinic anhydride)、以及馬來酸酐(maleic anhydride)。
在本發明中,具有酸基的單體是由酯肪族多羥化合物及未飽和羧酸形成的酯,其較佳為藉由使脂肪族多羥化合物的未反應羥基與非芳香族羧反應得到的引入酸基的多官能度的單體,且特別地為在其中脂肪族多羥化合物為季戊四醇及/或二季戊四醇的酯。商業上可得的產品的實例包括M-510及M-520,其是來自東亞合成公司的多元酸改質的丙烯酸寡聚物。
雖然這些單體的各者可作為其自身而單獨使用,由於在製程的過程中使用單一化合物是非常困難的,因此亦可以混合的方式使用兩種以上的這些單體。作為上述單體來使用是可能的,若有需要時,可結合不含酸基的多官能度單體及含酸基的多官能度單體。
含酸基的多官能度單體的酸價較佳為0.1至40 mg KOH/g,且特別為5至30 mg KOH/g。多官能度單體太小的酸價可能劣化在顯影製程中的溶解度特徵,然而太大的酸價可能劣化製造及處理時的容易性、可能劣化光聚合作用(photo-polymerization)的能力、以及可能劣化足夠於確保在畫素上的表面平滑性的固化效能。因此,當使用兩種以上的具有不同酸基的多官能度單體時,或當結合不含酸基的多官能度單體使用時,將全部多官能基單體的酸價調整於上述範圍中是必要的。
可聚合化合物較佳包含具有己內酯(carpolactone)結構 作為可聚合單體的多官能度單體,其中本文中可使用的具有己內酯結構的多官能度單體包括JP-A-2012-003225的第[0155]段至第[0162]段中描述的彼等者。
可聚合化合物亦較佳包含(作為可聚合單體),單體選自 在JP-A-2010-085457的第[0029]段至第[0040]段中描述的由式(i)或(ii)表示的化合物的族群中。
含酸基的烯類未飽和化合物亦適合用於可聚合化合物。 含酸基的烯類未飽和化合物通常是藉由將多元醇的部分羥基轉變為(甲基)丙烯酸酯及藉由將酸酐添加於殘留的羥基以使得他們轉變為羧基所得到的。商上業可得的產品包括M-510及M-520,其是來自於東亞合成公司的多元酸改質的丙烯酸寡聚物。
在一分子中具有兩個以上巰基(SH)的多醇(polyhydric) 硫醇化合物亦適合作為多醇硫醇化合物。本文中可使用的多醇硫 醇化合物包括JP-A-2009-086563的第[0038]段至第[0040]段中描述的彼等者。
可聚合化合物的含量為20質量%至90質量%,且較佳為40質量%至80質量%。
可聚合化合物的含量較佳為彩色濾光片的全部固體含量的40質量%至95質量%,且更佳為50質量%至90質量%。若有需要時,可在上述組成物中添加其他樹脂,其中包括其他樹脂之彼等者的全部含量較佳落於上述的範圍中。請注意全部固體含量是指在上述組成物乾燥及固化後的固體形式中所剩餘的組份的量,其不包含溶劑,但包含單體。
<聚合反應起始劑>
本發明的彩色感放射線性組成物較佳包含聚合反應起始劑。
不特別地限制聚合反應起始劑,只要其可以起始可聚合化合物的反應即可,且聚合反應起始劑可任意地由公開已知的光聚合反應起始劑中選出。較佳實例包括在從紫外光放射線區至可見光區中具有感光性的彼等者,其例如是與光激發敏化劑以相同方式相互作用(interact)從而產生經活化的自由基的活化劑、以及起始視單體的類型而決定之陽離子聚合作用的起始劑。
光聚合反應起始劑較佳包含在大約300至800奈米(更佳為330至500奈米)的波長範圍中的分子吸收係數大約為50的至少一個組份。
光聚合反應起始劑包括:鹵化烴衍生物(例如具有三嗪(triazine)骨架的彼等者、具有噁二唑(oxadiazole)骨架的彼等者);醯膦(acylphosphine)化合物,其例如是醯膦氧化物;肟(oxime)化合物,其例如是六芳基聯咪唑及肟衍生物;有機過氧化物;硫基化合物;酮化合物;芳香族鎓鹽;酮肟醚;胺基苯乙酮化合物(aminoacetophenone);以及羥苯乙酮。
具有三嗪骨架的鹵化烴化合物的實例包括在Wakabayashi等人所著的日本化學科學會刊(Bull.Chem.Soc.Japan)第42期,2924(1969年)中描述的化合物、在英國專利第1388492號中描述的化合物、JP-A-S53-133428中描述的化合物、德國專利第3337024號中描述的化合物、F.C.Schaefer等人所著的J組織化學(J.Org.Chem.)第29期,1527(1964年)中描述的化合物、JP-A-S62-58241中描述的化合物、JP-A-H05-281728中描述的化合物、JP-A-H05-34920中描述的化合物、以及美國專利第4212976號中描述的化合物。
除了上述彼等者外,本文中可使用的光聚合反應起始劑的實例包括JP-A-2012-053243中的第[0016]段中描述聚合反應起始劑。
本文中可使用的酮化合物的包括JP-A-2012-053243的第[0117]段中描述的彼等者。
亦較佳使用羥苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物、以及醯膦化合物作為光聚合反應起始劑。更佳地說,可使用 JP-A-H10-291969中描述的胺基苯乙酮型起始劑、以及日本專利4225898中描述的醯膦氧化物型起始劑。
本文中可使用的胺基苯乙酮型起始劑的實例包括Irgacure-184、Darocur-1173、Irgacure-500、Irgacure-2959及Irgacure-127(商品名,全部來自巴基夫公司)。胺基苯乙酮型化合物的實例包括商業上可得的Irgagure-907、Irgacure-369及Irgacure-379(商品名,全部來自巴基夫公司)。亦使用JP-A-2009-191179中描述的化合物(其吸收波長符合360奈米或405奈米的長波長源(long wavelength source))作為胺基苯乙酮型化合物。本文中可使用的醯膦型起始劑的實例包括商業上可得的Irgagure-819及Darocur-TPO(商品名,兩者來自巴基夫公司)。
光聚合反應起始劑較佳例如是肟類化合物。肟類起始劑的具體實例包括JP-A-2001-233842中描述的化合物、JP-A-2000-80068中描述的化合物、以及JP-A-2006-342166中描述的化合物。
例如是肟衍生物的肟化合物(在本發明中較佳使用作為光聚合反應起始劑)的實例包括3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮(3-benzoyloxyiminobutane-2-one)、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮、以及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮。
肟酯化合物的實例包括在以下刊物中描述的化合物:J.C. S.Perkin II(1979年)的第1653至1660頁;J.C.S.Perkin II(1979年)的第156至162頁;光聚合物化學與技術期刊(Journal of Photopolymer Science and Technology;1995年)的第202至232頁;JP-A-2000-66385、JP-A-2000-80068、用於專利申請(JP,A)第2004-534797號的PCT國際公開案的公開日文翻譯本、以及JP-A-2006-342166。
較佳於本文中使用的商業上可得產品包括 Irgagure-OXE01及Irgagure-OXE02(兩者來自巴斯夫公司)。
除了上述彼等者外,本文中可使用的肟酯化合物的實例 包括:如用於專利申請(JP,A)第2009-519904號的PCT國際公開案的公開日文翻譯本中描述具有肟鏈接至咔唑環的氮原子的化合物;如美國專利第7626957號中描述的在二苯甲酮部分具有雜原子取代基(hetero-substituent)的化合物;如JP-A-2010-15025及美國專利第2009/292039號中描述的在染料部分(dye moiety)中引入具有硝基的化合物;國際專利第2009-131189號中描述的酮肟型化合物;如美國專利第7556910號中描述的在一分子中具有三嗪骨架及肟骨架的酮肟類化合物;以及如JP-A-2009-221114中描述的在436奈米表現最大吸收且因此對g線(g-line)源為高感光性的化合物。
亦適合使用在JP-A-2007-231000及JP-A-2007-322744中 描述的環肟化合物。在環肟化合物之中,從感光性的觀點來看, 特別較佳為鏈結於咔唑染料以與其形成縮合環的彼等者(描述於JP-A-2010-32985及JP-A-2010-185072中),這是由於他們的高吸光率。
亦適合使用在肟化合物的特定位置上具有未飽和鍵的化合物(描述於JP-A-2009-242469),這是由於他們可以從聚合無活性(polymerization-inactive)自由基中重新產生具有活性的自由基。
特別較佳的實例包括如JP-A-2007-269779中描述具有特定取代基的肟化合物、以及如JP-A-2009-191061中描述具有硫芳基的肟化合物。
更具體地說,較佳使用JP-A-2012-032556中描述的肟類光聚合反應起始劑。
視需求而定,可結合使用兩種以上的本發明可使用的自由基光聚合反應起始劑。
感放射線性組成物中的自由基光聚合反應起始劑的含量(若包含兩種以上時,則是全部的含量)較佳為感放射線組成物的全部固體含量的0.1質量%至20質量%的範圍內,更佳為0.5質量%至10質量%的範圍內,且特別地為1質量%至8質量%的範圍內。在這些範圍中,可以得到良好程度的感光性及圖案形成性。
為了改善自由基產生效率及將感光波長朝著較長端移動,在本發明中可包含敏化劑。本發明中可使用的敏化劑較佳為能夠藉由電子轉移機制或能量轉移機制來敏化自由基光聚合反應起始劑的任意彼等者。
本發明中可使用的敏化劑例如是JP-A-2008-32803的第[0101]段至第[0154]段中描述的化合物。
從深部(deep portion)中的光吸收效率的觀點及起始時的分解(degradation)效率來看,以固體含量為準,敏化劑的含量較佳為0.1質量%至20質量%,且更佳為0.5質量%至15質量%。
敏化劑可單獨地使用,或可將兩種以上的敏化劑結合。
<其他組份>
【有機溶劑】
本發明的彩色感放射線性組成物可包含至少一種有機溶劑。
有機溶劑不受特別的限制,只要其滿足共存(co-existing)組份的溶解性、以及所產生的彩色可固化組成物的塗佈性(coatability)即可,且特別將黏著劑的溶解性、塗佈性及安全性列入考慮來較佳地選擇有機溶劑。
有機溶劑的實例包括酯類,例如是乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧乙酸烷酯(例如氧乙酸甲酯、氧乙酸乙酯、氧乙酸丁酯(特別是甲氧乙酸甲酯、甲氧乙酸乙酯、甲氧乙酸丁酯、乙氧乙酸甲酯、乙氧乙酸乙酯))、3-氧丙酸烷酯(例如3-氧丙酸甲酯、以及3-氧丙酸乙酯(特別是3-甲氧丙酸甲酯、3-甲氧丙酸乙酯、3-乙氧丙酸甲酯、以及3-乙氧丙酸乙酯))、2-氧丙酸烷酯(例如2-氧丙酸甲酯、2-氧丙酸乙酯、 以及2-氧丙酸丙酯(特別是2-甲氧丙酸甲酯、2-甲氧丙酸乙酯、2-甲氧丙酸丙酯、2-乙氧丙酸甲酯、以及2-乙氧丙酸乙酯))、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-氧基-2-甲基丙酸乙酯(特別是2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-側氧基丁酸甲酯、以及2-側氧基丁酸乙酯。
舉例而言,醚類例如是JP-A-2012-046712中描述的彼等者。酮類例如是甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、以及3-庚酮。芳香族烴類較佳例如是甲苯及二甲苯。
可混合兩種以上的這些有機溶劑,從上述個別組份的溶解性、鹼溶性聚合物(若含有)的溶解性、以及被塗覆表面的改善的觀點來看,可參考JP-A-2012-046712中描述的組合物。
較佳決定著色組成物中的有機溶劑的含量,以便調整組成物的全部固體含量至10質量%至80質量%,且更佳至15質量%至60質量%。
【交聯劑】
可補充性地在本發明的彩色濾光片的彩色可固化組成物中添加交聯劑,以便增加藉由固化彩色可固化組成物所得到的彩色固化膜的硬度。
交聯劑不受特別的限制,只要其可以藉由交聯反應固化膜即可,且交聯劑例如是:(a)環氧樹脂;(b)經選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少一個取代基所取代的三聚氰胺 化合物、胍胺(guanamine)化合物、甘脲(glycoluril)化合物或者脲化合物;以及(c)經選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少一個取代基所取代的酚化合物、萘酚化合物或者羥基蒽化合物。在這些交聯劑中,多官能度的環氧樹脂為較佳。
交聯劑的具體實例及其他細節請參照JP-A-2004-295116中的第[0134]段至第[0147]段中的描述。
本發明的著色組成物可包含表面活性劑。
使用作為表面活性劑的共聚物的重量平均分子量(Mw)較佳為1,500以上及5,000以下。
表面活性劑可單獨使用,或可將兩種以上的表面活性劑結合。
在每100重量份的特定樹脂中,本發明的色素著色組成物中的表面活性劑的含量較佳為10重量份以下,更佳為0.01重量份至10重量份,且再更佳為0.01重量份至1重量份。
本發明的著色組成物可包含分散劑。在每100重量份的特定樹脂中,分散劑的含量較佳為60重量份以下,更佳為5重量份至45重量份,且再更佳為10重量份至40重量份。
<彩色感放射線性組成物的製備>
本發明的彩色感放射線性組成物的製備方式不受特別的限制,且可例如是混合色素、可聚合化合物、以及選擇性添加的光聚合反應起始劑及多種添加物,且進一步地混合剩餘的溶劑。
在製備用於本發明的彩色濾光片的彩色可固化組成物的 過程中,為了移除異物及減少缺陷,較佳經由過濾器過濾多種組份的混合物。本文中使用的過濾器可任意地由已使用於通常過濾中的彼等者中選出,且不受特別的限制。特定實例包括由例如是E聚四氟乙烯(PTF;polytetrafluoroethylene)的含氟樹脂組成的彼等者;聚醯胺型樹脂,例如是耐綸-6及耐綸-6,6;以及聚烯烴(polyolefin)樹脂,例如是聚乙烯及聚丙烯(PP)(包括高密度型、以及超高分子(ultra-high molecular)型)。在這些過濾器材料中,較佳為例如是耐綸-6及耐綸-6,6的聚醯胺型樹脂、以及聚丙烯(包括高密度的聚丙烯)。
過濾器的孔徑適合為0.01μm至7.0μm左右,較佳為0.01μm至2.5μm左右,且更佳為0.01μm至2.0μm左右。在這些範圍中,可大量地移除細徵的異物(其可能在後續製程中抑制均勻的彩色可固化組成物的製備),以便確保均勻且安穩的彩色可固化組成物。
本文中使用的過濾器可為不同類型的過濾器的組合物。 在此情況下,可進行一次或兩次以上的第一過濾器過濾。或者,可結合具有不同孔徑(在上述範圍之中)的多個過濾器以構成第一過濾器,且可經由第一過濾器進行第一過濾。在文義中的孔徑可參考過濾器製造商所給的正常值。多種過濾器為商業上可得的,例如來自日本鮑爾公司(Nihon Pall Ltd.)、東京先進技術株式會社、日本英特格K.K.公司(Nihon Entegris K.K.,前身為日本理科理K.K.公司(Nihon Mykrolis K.K.))、以及Kitz微過濾器公 司(Kitz Micro Filter Corporation)。
可由與上述第一過濾器相同的材料來組成第二過濾器。
經由第一過濾器的過濾可僅處理色素分散物,而第二過 濾可處理藉由將所產生的色素分散物與其他組份混合而得到的彩色感放射線性組成物。
本發明的彩色感放射線性組成物適用於多種應用,例如 是用於固態影像裝置的彩色濾光片、用於液晶顯示裝置的彩色濾光片、印刷墨水、以及噴墨墨水。
<彩色固化膜>
藉由固化本發明的著色組成物所得到的彩色固化膜的特 徵為:高的色彩純度、即使是在薄膜層的形式時的大的吸收係數、以及良好的色耐度(特別是抗熱性及光穩定性)。當彩色固化膜在作為背光模組(back light)的白色LED上被觀看時,由於彩色固化膜可給予彩色畫素優秀的色調,所以當彩色固化膜被應用於被提供了白色LED的液晶顯示裝置時,可得到出眾的效果,且可使用彩色固化膜來形成用於液晶顯示裝置的彩色濾光片上的彩色畫素。
當在任意基板或基材上形成彩色固化膜,可塗佈彩色可 固化組成物,或可將基板或相似物浸入至彩色可固化組成物中,從而形成彩色可固化組成物層,然後固化。當圖案化的彩色固化膜形成時,可藉由噴墨記錄製程(inkjet recording process)將彩色可固化組成物塗覆在基板上,或者可藉由例如是圖案印刷或平 版印刷(offset printing)的公開已知的印刷製程將彩色可固化組成物塗覆在基板上。從形成高清晰度圖案的觀點來看,較佳的方法例如是在基板上形成彩色可固化組成物、根據預定的圖案用光將彩色可固化組成物曝光、以及將彩色可固化組成物顯影以使移除未曝光的部分,後面將有詳細的描述。
<彩色濾光片的製造方法>
本發明的彩色濾光片的製造方法包括:在基板上塗覆上述本發明的彩色可固化組成物,從而形成著色組成物層(著色層)的步驟(下文中亦簡稱為步驟(i));以及根據預定的圖案用光將著色組成物層(著色層)曝光並用顯影液將此膜層顯影以便移除未曝光部分從而得到圖案化彩色固化膜的步驟(下文中亦簡稱為步驟(ii))。
更具體地說,可藉由在例如是玻璃基板的基板上塗覆本發明的著色組成物來形成彩色固化膜(可為直接塗覆在基板上或仍放置有其他膜層在基板與著色組成物之間,上述塗覆通常是藉由旋塗法、狹縫塗佈法(slit coating)、鑄塗法(cast coating)、輥塗法或噴墨塗佈法),進而形成著色層,通常經用預定的罩幕圖案以光將因此形成的彩色層曝光,並使用顯影液藉由顯影移除未曝光的部分。可經由圖案化罩幕來實施圖案曝光,或者可藉由掃瞄法(scanning)。
因此得到的圖案化彩色固化膜通常是使用作為彩色濾光片的畫素。
-步驟(i)-
在本發明的彩色濾光片的製造方法中,首先,藉由所需方法將上述本發明的著色組成物塗覆在支件(support)上(直接或放置有其他膜層在二者之間),從而形成由著色組成物組成的塗膜(彩色可固化組成物層),然後固化(預先烘烤)(若有需要時),以便將著色組成物層乾燥。
舉如而言,本文中可使用的支件為JP-A-2012-041330的第[0122]段至第[0123]段中描述的彼等者,JP-A-2012-041330的內容以參考的方式併入本文中。
例如藉由塗佈方法將本發明的彩色可固化組成物塗覆在支件上,上述的塗佈方法例如是旋塗法、狹縫塗佈法、鑄塗法、輥塗法、棒塗法(bar coating)及噴墨製程。
在步驟(i)中,將本發明的彩色可固化組成物塗覆在支件上的方法不受特別的限制,其中較佳為使用狹縫噴嘴的方法,例如是狹縫與旋轉塗佈法(slit-and-spin coating)及不旋轉塗佈法(spinless coating),下文中簡稱為狹縫噴嘴塗佈法(slit nozzle coating)。
狹縫噴嘴塗佈法的細節可參考JP-A-2012-041330的第[0125]段至第[0126]段中的描述,其內容以參考的方式併入本文中。
在步驟(i)中,通常著色組成物層的形成接著是預先烘烤。預先烘烤的細節可參考JP-A-2012-041330的第[0127]段至第 [0128]段中的描述,其內容以參考的方式併入本文中。請注意著色組成物層的厚度是指在預先烘烤後觀察到的厚度。
-步驟(ii)-
接著,對由著色組成物形成且是形成在上述的支件上的塗膜(彩色可固化組成物層)進行圖案曝光。舉例而言,經由光罩進行圖案曝光。
在曝光中可使用的光或放射線包括g線、h線、i線、j線、KrF光及ArF光,其中i線為特別較佳。對將i線用於曝光的情況來說,將照射劑量(irradiation dose)較佳調整為100 mJ/cm2至10000 mJ/cm2
可使用於曝光的光線的其他實例包括超高壓、高壓、中壓及低壓的汞燈(mercury lamp)、化學燈、碳弧燈(carbon arc lamp)、氙燈、金屬鹵化物燈、可見及UV雷射光源、螢光燈管、鎢燈、以及太陽光。
在使用雷射光源的曝光系統中,較佳使用UV雷射作為光源。使用雷射光源的曝光系統的細節可參考JP-A-2012-041330的第[0131]段至第[0133]段中的描述,其內容以參考的方式併入本文中。
接著,使用顯影液將經曝光的著色組成物層顯影。在此方法中,可形成負型或正型的彩色圖案(抗蝕圖案(resist pattern))。在顯影中,使得在曝光後剩餘未被固化的膜層的部分溶解於顯影液中,同時在基板上僅剩下被固化的部分未被移除。
可任意地選擇顯影液,只要其可以將未被固化部分中的著色組成物的塗膜(著色組成物層)溶解,但不可以溶解經固化的部分即可。舉例而言,可使用有機溶劑及鹼性水溶性的多種組合。
使用於顯影的有機溶劑可為上述使用於製備本發明的著色組成物的溶劑的任意者。
鹼性水溶性的細節可參考JP-A-2012-041330的第[0134]段,其內容以參考的方式併入本文中。
顯影溫度通常為20℃至30℃,且顯影時間為20秒至90秒。
顯影可用任何的浸泡、沖洗及噴灑的系統為基礎,此系統可結合擺動、旋轉、以及超音波振動的系統。在被帶到與顯影液接觸之前,將要顯影的表面可在初始時被弄溼,以便避免在顯影中的不均勻性。在顯影時,可將基板維持傾斜。
可將攪拌顯影(puddle development)使用於用於固態影像裝置的彩色濾光片的製造。
在顯影後,接著沖洗而將過量的顯影液移除、乾燥、以及退火(後烘烤),以完成固化。
通常是用純水進行沖洗,其中旨在省水的替代方法例如是僅將純水使用於最終洗淨,同時將經回收的純水使用於早期的洗淨;例如是將基板維持傾斜;以及例如是結合超音波放射(ultrasonic irradiation)。
沖洗後接著是脫水(dewater)、乾燥、以及通常是在大約200℃至250℃的退火。在上述條件下的顯影後,使用加熱手段(例如是熱板、對流烤箱(convection oven)、高頻率加熱烤箱)以連續方式或批次方式進行退火(後烘烤),以乾燥塗膜。
將各顏色的上述步驟依序重複色調(hue)的次數,且從而可製造在其中形成有多個顏色的彩色固化膜(彩色圖案)的彩色濾光片。
-步驟(iii)-
在本發明的彩色濾光片的製造方法中,特別是在用於使用著色組成物形成圖案化色彩區(彩色畫素)中,可實行使用紫外光放射線的後烘烤。
-步驟(iv)-
較佳將圖案化色彩區進一步退火,如上所述,在後烘烤中對圖案化色彩區照射紫外光放射線。藉由退火(又稱為後烘烤)因此形成的色彩區,此色彩區可進一步被固化。舉例而言,可藉由熱板、多種加熱器、或烤箱實行退火。
退火製程中的溫度較佳為100℃至300℃,且再較佳為150℃至250℃。加熱時間較佳為10分鐘至120分鐘左右。
因此得到的圖案化色彩區(彩色固化膜)在彩色濾光片上構成畫素。當具有多個色調的畫素的彩色濾光片被製造時,可依所需色調的次數來重複步驟(i)、步驟(ii),且若有需要,選擇性進行步驟(iii)及步驟(iv)。
在每次將單一顏色的著色組成物層形成、曝光及顯影時,可進行步驟(iii)及/或步驟(iv),或者在全部所需顏色的著色組成物曝光及顯影之後,可整體(en bloc)進行步驟(iii)及/或步驟(iv)。
當經由其顯示影像時,由本發明的彩色濾光片的製造方法得到的彩色固化膜,或者具有藉由使用本發明的著色組成物形成的彩色固化膜的彩色濾光片(本發明的彩色濾光片)可以提供生動的色彩及高對比,且在色耐度上(特別是熱抗性及光穩定性)是優秀的,這是因為其中使用了本發明的著色組成物。此外,如同之後所描述的一樣,不僅是當使用公開已知的CCFL作為背光模組時,當用白色LED時,亦可得到再現良好色調的優秀效果。
本發明的彩色濾光片可應用於液晶顯示裝置及固態影像裝置,且特別適合用於液晶顯示裝置。現在液晶顯示裝置(塗覆有包含染料作為色料的彩色濾光片)能夠顯示具有優秀色調、光譜特徵、以及對比的影像,且上述液晶顯示裝置亦適於白色LED。
雖然之前已描述本發明的著色組成物的應用集中在彩色濾光片的彩色圖案的形成,但亦可將著色組成物應用於黑色矩陣的形成,黑色矩陣分割組成彩色濾光片的彩色圖案(畫素)。
可藉由使用彩色可固化組成物,以及塗佈、曝光、顯影及選擇性的後烘烤的個別步驟在基板上的黑色矩陣,上述彩色可固化組成包含黑色素的經處理色素,其例如是碳黑或鈦黑。
藉由在基板上塗覆本發明的著色組成物形成的著色層通 常較佳具有0.3μm至5.0μm的乾燥厚度,更佳為0.5μm至3.5μm,特別為1.0μm至2.5μm。
根據任意公開已知的方法,如上述得到的本發明的彩色濾光片與G(綠色)及B(藍色)彩色濾光片構成畫素。濾光片具有非常高的透明度、優秀的光譜特徵、小的去極性(depolarization),且因此濾光片可以提供能夠表現乾淨影像的液晶顯示裝置。具有彩色濾光片形成於其中的裝置也可以提供相機模組良好的光譜特徵。
亦可採用本發明的彩色濾光片於液晶顯示元件、以及例如是CCD及CMOS(包括有機CMOS)的固態影像裝置,且本發明的彩色濾光片適用於具有超過1,000,000個畫素的高清晰度的CCD元件及CMOS元件。
本發明的彩色濾光片適於液晶顯示元件及固態影像裝置,且特別適合用於液晶顯示元件。因為比電阻(specific resistance)降低,即使是存在有金屬複合染料作為色料的情形下,應用有彩色濾光片的液晶顯示元件不易於產生液晶分子的配向錯誤。因為應用有彩色濾光片的液晶顯示元件的光譜特徵及熱抗性是優秀的,因此顯示出的影像的色調及顯示特徵是優秀的。
<液晶顯示元件>
本發明的彩色濾光片的特徵為具有優秀色調及光穩定性的彩色畫素,且本發明的彩色濾光片特別適合用於液晶顯示裝置中的使用。應用有上述彩色濾光片的液晶顯示元件可以表現具有 所顯示影像的良好色調的高品質的影像及優秀的顯示特徵。
舉例而言,顯示裝置的定義及各個顯示裝置的細節被描述在電子顯示裝置(日文名為Denshi Disupurei Debaisu;Akio Sasaki著;工業調查會出版有限公司(Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.);1990年)、顯示裝置(日文名為Disupurei Debaisu;Sumiaki Ibuki著;產業圖書出版社(Sangyo Tosho Publishing Co.,Ltd.);1989年)及其相似刊物中。舉例而言,液晶顯示裝置被描述在次世代液晶顯示技術(日文名:Jisedai Ekisho Disupurei Gijutu;Tatsuo Uchida編;工業調查會出版有限公司;1994年)可應用本發明的液晶顯示裝置可為已描述的多種類型的任意彼等者,例如是在以上所提及的次世代液晶顯示技術(日文名:Jisedai Ekisho Disupurei Gijutu)中的彼等者,且不受特別的限制。
在彩色TFT液晶顯示裝置中,本發明的彩色濾光片特別地有效。舉例而言,彩色TFT液晶顯示裝置被描述在彩色TFT液晶顯示(日文名:Kara TFT Ekisho Disupurei;共立出版有限公司(Kyoritsu Shuppan Co.,Ltd.);1996年)。本發明亦可應用於:廣視角的液晶顯示裝置,其例如是以共平面轉換(in-plane switching;IPS)系統或是多區間垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment;MVA)系統、或者STN、TN、VA、OCS、FFS及R-OCB為準的彼等者。
本發明的彩色濾光片亦可應用於COA(Color-filter On Array;彩色濾光片陣列)系統,其特徵為高的亮度及高的清晰度。 在COA型的液晶顯示裝置中,除了上述的常用必須物外,彩色濾光片層可為必要的以滿足層間絕緣膜的需求,例如是低的介電常數及液體移除阻抗。本發明的彩色濾光片是藉由將本發明的組成物固化所得到的,且此理應有助於強力地防止液晶分子的比電阻降低,且從而防止液晶分子的配向錯誤(亦即顯示特徵的劣化)。因此,將確保良好的色彩純度及色調,且從而可提供具有高解析度及良好長效耐用性的COA型液晶顯示裝置。為了滿足降低介電常數的需求,可用樹脂塗料(resin coating)覆蓋彩色濾光片。
對COA型裝置中使用的彩色層來說,形成邊長大約是1μm至15μm的矩形通孔或者將方形移除一邊的傾角的形式的傳導路徑是必要的,穿過傳導路徑使得配置在著色層上的ITO電極與在著色層下的驅動基板的端點電性連接。傳導路徑的尺寸(或者是邊長)特別較佳為5μm,且此已成功地由本發明達成。舉例而言,這些影像顯示的模式已被描述在EL、PDP、LCD顯示器-技術與市場的最新趨勢(日文名:EL,PDP,LCD Disupurei-Gijutsu to Shijo no Saishin Doko;東麗研究中心,研習部(Research Study Division of Toray Research Center,Inc.);2001年)的第43頁。
本發明的液晶顯示裝置是由本發明的彩色濾光片構成,且本發明的液晶顯示裝置亦可藉由多種組件構成,上述組件例如是電極、偏光膜、相位差膜(phase difference film)、背光、間隙物(spacer)、以及視角補償膜(view angle compensation film)。本發明的彩色濾光片適於由這些公開已知的組件構成的液晶顯示 裝置。舉例而言,上述組件被描述在'94液晶顯示相關材料及化學製品的市場(日文名:'94 Ekisho Disupurei Shuuhen Zairyo‧Kemikaruzu no Shijo;CMC出版社(CMC Publishing CO.,LTD.);1994年)及液晶相關市場的現狀及未來展望(日文名:2003 Ekisho Kannren Shijo no Genjo to Shorai Tenbou;Ryokichi Omote著;富士化學研究所(Fuji Chimera Research Institute,Inc.);2003年)中。
舉例而言,背光被描述在SID會議文摘(SID meeting Digest),1380(2005年A.Konn等人著)及顯示器月刊(日文名Gekkann Disupurei),2005年12月的第18至第24頁(Hiroyasu Shima著)及第25頁至第30頁(Takaaki Yagi)。
當併入於液晶顯示元件及與公開已知的三波長冷陰極管(three-wavelength cold cathode tube)結合時,本發明的彩色濾光片可以達成高的對比。藉由使用紅色、綠色、藍色的LED(RGF-LED)作為背光時,液晶顯示裝置的亮度、色彩純度、以及色彩再現性可被進一步地改善。
<固態影像裝置>
本發明的固態影像裝置具有上述本發明的用於固態影像裝置的彩色濾光片。本發明的固態影像裝置的架構不受特別的限制,只要其具有本發明的用於固態影像裝置的彩色濾光片、以及可以作用為固態影像裝置即可。示範架構如下。
上述架構例如是在支件上具有:構成固態影像裝置(例 如CCD影像感測器、CMOS影像感測器)的光接收區的多個光二極體(photodiode)、以及由多晶矽或相似物組成的轉移電極(transfer electrode);由鎢或相似物組成的遮光膜,其形成在光二極體及轉移電極上以便僅曝露出由光二極體構成的光接收區塊;由氮化矽或相似物組成的裝置保護膜,其形成在遮光膜上以便覆蓋遮光膜的整體表面及由光二極體構成的光接收區塊;以及本發明的用於固態影像裝置的彩色濾光片,其形成在裝置保護膜上。
其他可能的架構包括:在上述保護層上及彩色濾光片下(更接近於支件)具有聚光單元(light condensing unit;例如是微透鏡,下文亦適用)的架構;以及在彩色濾光片上具有聚光單元的架構。
實例
以下參考實例將使得本發明更詳細。不違背本發明的靈感,以下實例中的材料、使用量、比例、製程的細節、製程的程序等等可經任意地改良。因此,本發明的範圍不應該被視為被下實例限制。在實例中,除非別外特別說明,使用於描述使用量的「份」是指使用量的「重量份(part by weight)」。
<示範合成1>
示範化合物I-1的合成
根據下述的反應途徑合成以下的中間產物I-1a。
在室溫下將三十克的(I-1a)分散在滴加有58.7 g的原甲酸三乙酯的乙酸(400 mL)中。將反應液加熱至85℃,並使其反應2小時。接著將反應液冷卻至室溫,並將甲醇(200 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物,在50℃下乾燥一天,從而得到31 g的化合物(I-1)(產率為99%),m/Z=282。
<示範合成2>
示範化合物I-18的合成
根據下述的反應途徑合成以下的中間產物I-18a。
在室溫下將52.9 g的(I-18a)分散在滴加有58.7 g的原甲酸三乙酯的乙酸(500 mL)中。將反應液加熱至85℃,並使其反應2小時。接著將反應液冷卻至室溫,並將甲醇(250 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物,在50℃下乾燥一天,從而得到51.3 g的化合物(I-18)(產率為95%),m/Z=490。
<示範合成3>
示範化合物I-19的合成
根據日本經審查專利第2670943號中描述的方法合成以下表示的中間產物A。
在室溫下將中間產物A(35 g)溶解在滴加有乙酸酐(28 g)的乙酸(150 mL)中。將反應液加熱至90℃,並使其反應2小時。確認原物質變得看不見後,將反應液冷卻至室溫。接著將甲醇(150 mL)滴加至反應液中,並藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將結晶物乾燥一天,從而得到37 g的化合物(I-19a)。在室溫下將因此得到的(I-19a)分散在滴加有33.2 g的原甲酸三乙酯的乙酸(300 mL)中。將反應液加熱至85℃,並使其反應2小時。接著將反應液冷卻至室溫,並將甲醇(300 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物,在50℃下乾燥一天,從而得到35.5 g的化合物(I-19)(產率為84%),m/Z=604。
<示範合成4>
示範化合物I-25的合成
在室溫下將中間產物A(50 g)溶解在滴加有乙酸酐(30.5 g)的乙酸(350mL)中。將反應液加熱至120℃,並使其反應3小時。確認原物質變得看不見後,將反應液冷卻至室溫。接著將甲醇(300 mL)滴加至反應液中,並藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將結晶物乾燥一天,從而得到56 g的化合物(I-25a)。在室溫下將因此得到的二十五克的(I-25a)分散在滴加有13.8 g的原甲酸三乙酯的乙酸(120 mL)中。將反應液加熱至85℃,並使其反應2小時。接著將反應液冷卻至室溫,並將甲醇(200 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物,在50℃下乾燥一天,從而得到19.6 g的化合物(I-25)(產率為97%),m/Z=780。
<示範合成5>
示範化合物I-43的合成
除了使用化合物(I-43a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-43),其具有96%的產率,m/Z=438。
<示範合成6>
示範化合物I-75的合成
將四克的化合物(I-25A)與滴加有氯氧化磷(phosphorus oxychloride;3.2 g)的DMF(25 mL)混合,將混合物保持冰浴中冷卻。將反應液加熱至80℃,並使其反應1小時,且確認原物質消失。將反應液冷卻至室溫,並接著將其滴加至氫氧化鈉(1 g)及異丙醇(IPA)(15 mL)的混合物中。將混合物加熱至80℃,並使其反應1小時。接著將混合物冷卻至室溫,並將水(200 mL)滴加至混合物中。藉由過濾收集沈澱的結晶物,從而得到的化合物(I-75a)。在室溫下將因此得到的化合物(I-75a)分散在滴加有吡啶(3 g)的IPA(100 mL)中,並藉由加熱使得混合物在回流作用(refluxing)下反應6小時。接著將混合物冷卻至室溫,並將甲醇(50 mL)滴加至混合物中。藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將混合物乾燥一天,從而得到1 g的化合物(I-75)。 m/Z=531。
<示範合成7>
示範化合物I-17的合成
除了使用化合物(I-17a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-17),其具有88%的產率,m/Z=366。
<示範合成8>
示範化合物I-20的合成
在室溫下將二十五克的中間產物A溶解在滴加有甲磺醯氯(20 g)的吡啶(150 mL)中,並使得混合物反應2小時。確認原物質變得看不見後,將甲醇(150 mL)滴加至混合物中,並藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將結晶物乾燥一天,從而 得到42 g的化合物(I-20a)。在室溫下將因此得到的(I-20a)分散在滴加有33.2 g的原甲酸三乙酯的乙酸(300 mL)中。將反應液加熱至85℃,並使其反應2小時。接著將反應液冷卻至室溫,並將甲醇(300 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將混合物乾燥一天,從而得到42.1 g的化合物(I-20)(產率為91%),m/Z=676。
<示範合成9>
示範化合物I-21的合成
在室溫下將三十克的中間產物A溶解在滴加有氯甲酸苯酯(30 g)的NMP(150 mL)中,並使得混合物反應2小時。確認原物質變得看不見後,將甲醇(150 mL)滴加至混合物中,並藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將結晶物乾燥一天,從而得到50 g的化合物(I-21b)。在室溫下將因此得到的(I-21b)分 散在滴加有34.3 g的原甲酸三乙酯的乙酸(300 mL)中。將反應液加熱至85℃,並使其反應2小時。接著將反應液冷卻至室溫,並將甲醇(300 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物。在50℃下將混合物乾燥一天,從而得到48.2 g的化合物(I-21a)。將異丙醇(IPA)(150 mL)及銨水溶液(aqueous ammonium solution)(150 mL)加入至因此得到的(I-21a)中,藉由加熱使得混合物在回流作用下反應8小時。確認原物質變得看不見後,將甲醇(300 mL)加入至混合物中,藉由過濾收集沈澱的結晶物,在50℃下將混合物乾燥一天,從而得到38.2 g的化合物(I-21)(產率=93%)。m/Z=606。
<示範合成10>
示範化合物I-34的合成
除了使用化合物(I-34a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-34),其具有86%的產率,m/Z=408。
<示範合成11>
示範化合物I-35的合成
除了使用化合物(I-35a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-35),其具有93%的產率,m/Z=408。
<示範合成12>
示範化合物I-77的合成
除了使用化合物(I-77a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-77),其具有89%的產率,m/Z=408。
<示範合成13>
示範化合物I-58的合成
除了使用化合物(I-58a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-58),其具有89%的產率,m/Z=342。
<示範合成14>
示範化合物I-12的合成
除了使用化合物(I-12a)取代化合物(I-1a)外,以如同示範合成1的方法得到化合物(I-12),其具有82%的產率,m/Z=408。
<示範合成15>
示範化合物II-1的合成
藉由加熱使得硫卡肼(hiocarbohydrzed)(100份)與乙酸(200份)的混合物在回流作用下反應30分鐘。將混合物冷卻至20℃,並藉由過濾收集沈澱的結晶物。用水洗淨結晶物,並乾燥之,從而得到98份的中間產物(II-1c)(產率=78%)。
在室溫下,將氯丙酮(60份)加入中間產物(II-1c)(98份)與碳酸鉀(207份)以及乙腈(500份)的混合物中,並攪拌20小時。藉由過濾收集沈澱的結晶物。用水洗淨結晶物,並乾燥之,從而得到68份的中間產物(II-1b)(98份)(產率=53%)。
藉由加熱使得中間產物(II-1b)(98份)以及乙酸酐(240份)的混合物在回流作用下反應3小時。將反應液冷卻至室溫。用水洗淨結晶物,並乾燥之,從而得到中間產物(II-1a)的混合物。
在80℃下將中間產物(II-1a)、原甲酸三乙酯(3.5份)及乙酸(50份)的混合物的混合液(10份)攪拌3小時。接著反應液冷卻至室溫,並將甲醇(200 mL)滴加至反應液中。藉由過濾收集沈澱的結晶物,用水及甲醇洗淨,從而得到5份的化合物(II-1)。M/Z=282。
<溶解性的評估>
評估示範合成1至示範合成15中合成的化合物及以下比較化合物1的溶解性如下。
將水加入各化合物(0.1 g)中,以便調整濃度至0.01重量%,並使其在20℃下攪拌10分鐘而分散。藉由來自東京先進技術株式會社的DISMIC-13HP過濾器(PTFE 0.20μm)過濾來移除不溶的物質,使用來自日立高科技公司的分光儀U-4011量測濾液的吸光率。
相似地說,將丙二醇2-乙酸1-單甲醚酯加入至各化合物(0.1 g)中,以便調整濃度至0.01重量%,並使其在20℃下攪拌10分鐘而分散。藉由來自東京先進技術株式會社DISMIC-13HP過濾器(PTFE 0.20μm)過濾來移除不溶的物質,使用來自日立高科技公司的分光儀U-4011量測濾液的吸光率。
將觀察到的水性濾液及包含丙二醇2-乙酸1-單甲醚酯的濾液的吸光率兩者中的較大值根據以下標準做評估:
A:吸光率≦0.3
B:0.3<吸光率≦0.4
C:0.4<吸光率≦0.5
D:0.5<吸光率
<實例1>
色素分散物1的製備
將2.5份的示範化合物1-19(色素)、0.5份的油酸鈉(sodium oleate)、5份的甘油、以及42份的水混合,並使混合物分散在具有100份直徑為0.1 mm的氧化鋯珠的行星式球磨機(planetary ball mill)中,300 rpm,6小時。分散之後,將氧化鋯 珠分開,以得到色素分散物1。
<實例2>
色素分散物2的製備
將5份的示範化合物I-19(色素)、25.5份的甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物的水溶液(聚合分散劑;其是藉由國際專利公開案W02006/064193的第22頁中的分散溶液10所表示)以及19.5份的水混合,並使混合物分散在具有100份直徑為0.1 mm的氧化鋯珠的行星式球磨機中,300 rpm,6小時。分散之後,將氧化鋯珠分開以從而得到色素分散物2。
【評估】
【分散穩定性】
使用動態光散射粒子分析儀(dynamic light scattering particle analyzer)((Microtrack UPA150,來自日機裝公司)量測因此得到的色素分散物的體積加權平均粒子尺寸(Volume-weighted average particle size)。在製備後的兩小時後量測及在70℃下儲存兩天後的量測的兩情形下,若色素分散物皆表現230 nm或小於230 nm的體積加權平均粒子尺寸,則評價為A(良好);而若在上述的任一情形下,色素分散物表現230 nm或大於230 nm的體積加權平均粒子尺寸,則評價為B(不好)。結果總結於表7中。
【光穩定性】
使用棒塗器(bar coater)#3將以上得到的各色素分散物 塗佈在來自精工愛普生公司(Seiko Epson Corporation)的亞光相紙(Matte Photo Paper)<僅用於色素>上。使用反射密度計(reflection densitometer)(來自愛色麗公司(X-Rite,Inc.)的X-Rite938)來量測因此得到的塗膜的影像密度。因此製造出光學密度(optical density,OD)為1.0的塗膜。使用褪色計(ade meter)以氙燈(170,000流明,經過濾光片)照射上述塗膜14天,使用反射密度計量測在氙燈照射前後的影像密度,並評估決定其保色率(color retention rate)((照射後的密度/照射前的密度)×100%)。
<實例3至實例27>
除了分別使用表7列出的色素來取代化合物(I-19)外,以如同實例1的相同方式製備色素分散物3至色素分散物27,並以相同的方式評估。
<比較例1>
除了使用比較化合物1來取代化合物(I-19)外,以如同實例1的相同方式來得到黃色的比較化合物分散物1。
【表7】
<實例101>
示範的墨水組成物製備
將甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物(由國際專利公開案W02006/064193的第22頁的分散溶液10表示)與氫氧化鉀水溶液中和。在75重量份(固體含量=20%)的因此得到的分散劑水溶性中加入30重量份的化合物I-19(以上合成的色素)及95重量份去離子水,並使用分散刀(disper blade)將混合物混合且粗略地分散。將600重量分的氧化鋯珠加入因此混合及粗略地分散的液體中,並使用分散器(砂磨機)使混合物分散4小時,並接著將珠子與分散液分離。在25℃下,緩慢地將2重量份的聚乙二醇二縮水甘油醚(polyethylene glycol diglycidyl ether)加入至因此得到的混合物(保持在攪拌中)中,並接著在50℃下攪拌6小時。經由截取分子量(moleculart weight cut-off)為300K的超濾器過濾混合物,從而移除雜質,再經由附加有孔徑為5μm的過濾器(乙醯基纖維素膜,外徑=25 mm,來自富士軟片公司(Fujifilm Corporation))的20 mL注射器將濾液過濾,從而移除粗粒(coarse grain)。因此得到固體含量為10%的色素分散物101(粒子尺寸=109 nm)。
在固體基質上,將五重量百分比的因此得到的色素分散物101、10重量%的甘油、5重量%的2-吡咯啶酮、2重量%的1,2-己二醇、2重量%的三乙二醇單丁醚、0.5重量%的丙二醇、以及75.5重量%的去離子水混合,且因此得到的彩色組成物經由附加有孔徑為1μm的過濾器(乙醯基纖維素膜,外徑=25 mm,來自富士軟片公司)的20 mL的注射器過濾,從而移除粗粒。將因此得到的色素墨水使用作為如下所述的噴墨記錄墨水(inkjet recording ink)。
將噴墨記錄墨水填充於來自愛普生公司的噴墨印表機PM-G800的匣具(cartridge)中,以便於構成噴墨記錄匣,且在影像接收薄板(其為愛普生相片紙<光澤;Gloss>及相片紙「Crispia」<高光澤>)上形成具有階梯層次(stepwise gradation)的單黃色影像。發現在因此得到的記錄物質上的印出影像的噴墨性能及抗臭氧性(ozone resistance)是優秀的。
<實例201>
示範的彩色感放射線性組成物製備
【藉由感光製程(Photographic Process)製造彩色濾光片】
使用在示範合成3中合成的化合物I-19表示的色素。在70cc的美乃滋瓶(mayonnaise bottle)中放置下列物質,且在分散器(DAS200,來自巴斯夫公司)中晃動混合物6個小時,從而 得到色素分散物201。
將下列材料加入至色素分散物201中,並進一步在上述分散器中將混合物晃動30分鐘,從而得到用於光微影(photolithographic)使用的彩色感放射線性組成物201。
(彩色感放射線性組成物201的組成物)
使用具有桿#10的棒塗器在玻璃載片上塗佈因此得到的彩色感放射線性組成物201,並接著在80℃的烤箱中乾燥塗膜5分鐘,從而得到墨水塗膜。
部分的塗膜適合被屏蔽及在200 mJ/cm2的照射條件下使用高壓汞燈照射。接著在25℃下使用0.5%的碳酸水溶液將上述的膜顯影,並接著在220℃下的烤箱中乾燥20分鐘,從而製造彩色濾光片。
使用本發明的彩色感放射線性組成物(包含I-19作為色料)製造的彩色濾光片表現急劇上升的透射率曲線,證實了優秀的熱抗性及光穩定性。
發現使用化合物I-1、I-5、I-6、I-8、I-10、I-12、I-25、I-32、I-38、I-43、I-58、I-59、I-63、I-69及I-75取代化合物I-19 所製造的彩色濾光片可得到與彩色感放射線性組成物201相似的結果。

Claims (16)

  1. 一種色素,包括以下由式(I)表示的化合物或由式(II)表示的化合物的至少一者,其中藉由將0.01重量%的化合物添加至水中後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液以及藉由將0.01重量%的化合物添加至2-乙酸1-單甲醚酯後接著在25℃下攪拌10分鐘且經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液各自在最大吸收波長為300 nm至700 nm的範圍中表現0.5以下的吸光率: 在式(I)及式(II)中,R1至R12各自獨立表示單價取代基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的色素,其中所述單價取代基為氫原子、烷基、烷氧基、烷氧羰基、胺甲醯基、胺磺醯基、氰基、芳基、或雜芳基。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素,其中由式(I)及式(II)表示的化合物各自的分子量為220至1100。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素,其中由式(I)或式(II)表示的化合物的R1、R2、R7及R8各自的式量為2至360。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素,其中由式(I) 表示的化合物是以下由式(I-A)表示的化合物,且由式(II)表示的化合物是以下由式(II-A)表示的化合物: 在式(I-A)中,R1、R3、以及R5至R6分別各自與式(I)中的R1、R3、及R5至R6同義;在式(II-A)中,R7、R9、以及R11至R12分別各自與式(II)中的R7、R9、以及R11至R12同義。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素,其中由式(I)表示的化合物是以下由式(I-B)表示的化合物,且由式(II)表示的化合物是以下由式(II-B)表示的化合物: 在式(I-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯基、或由以下取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或由以下取代基族群B中選出的取代基;且在式(II-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或由以下取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、或由以下取代基族群B中選出的取代基,取代基族群A: 取代基族群B:
  7. 一種色素,由以下式(I-C)或式(II-C)的至少一者表示: 在式(I-C)中,R200表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯基、或由以下取代基族群A中選出的取代基,且R201表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或由以下取代基族群B中選出的取代基;且在式(II-C)中,R200表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或由以下取代基族群A中選出的取代基,且R201表示甲基、甲氧基、乙氧基、或由以下取代基族群B中選出的取代基,取代基族群A: 取代基族群B:
  8. 一種色素分散物,包括至少一種如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素。
  9. 一種彩色組成物,包括至少一種如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素。
  10. 一種彩色組成物,用於彩色濾光片,所述彩色組成物包括至少一種如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素。
  11. 一種彩色濾光片,藉由使用如申請專利範圍第10項中所描述的用於所述彩色濾光片的所述彩色組成物形成。
  12. 一種噴墨墨水,包括如申請專利範圍第8項所述的色素分散物。
  13. 一種彩色感放射線性組成物的製造方法,包括:藉由使得如申請專利範圍第1項或第2項所述的色素分散於部分的溶劑中從而得到色素分散物,以得到所述色素分散物;以及將所述色素分散物與可聚合化合物及剩餘的所述溶劑混合。
  14. 種固態影像裝置,包括如申請專利範圍第11項所述的 彩色濾光片。
  15. 一種液晶顯示元件,包括如申請專利範圍第11項所述的彩色濾光片。
  16. 一種化合物,包括由以下式(I-B)表示的化合物或由以下式(II-B)表示的化合物的至少一者,當所述化合物包含於將0.01重量%的所述化合物添加至水中後以及將0.01重量%的所述化合物添加至2-乙酸1-單甲醚酯後分別接著在25℃下攪拌10分鐘再經由孔徑為0.20μm的過濾器過濾而得到的濾液中時,在最大吸收波長為300 nm至700 nm的範圍中,所述化合物表現0.5以下的吸光率: 在式(I-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、第三丁基、苯基、或由以下取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或由以下取代基族群B中選出的取代基;且在式(II-B)中,R20表示甲基、甲氧基、乙氧基、苯基、或由以 下取代基族群A中選出的取代基,且R21表示甲基、甲氧基、乙氧基、或由以下取代基族群B中選出的取代基,取代基族群A: 取代基族群B:
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