TW201544552A - 著色劑、硬化性組成物、硬化膜、以及顯示元件及固態攝影元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種適合形成耐溶劑性優異的硬化膜的硬化性組成物。該硬化性組成物含有(A)著色劑、(B)黏結劑樹脂和(C)聚合性化合物,(A)著色劑含有聚合物粒子,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。
Description
本發明涉及著色劑、硬化性組成物、硬化膜、以及顯示元件和固態攝影元件,更詳細而言,涉及用於形成穿透型或反射型的彩色液晶顯示元件、固態攝影元件、有機EL顯示元件、電子紙等所使用的硬化膜的硬化性組成物,使用該硬化性組成物形成的硬化膜,具備該硬化膜的顯示元件和固態攝影元件,以及適合於該硬化性組成物的著色劑。
使用著色感放射線性組成物製造彩色濾光片時,已知有如下方法:在基板上塗布顏料分散型的著色感放射線性組成物並乾燥後,以所希望的圖案形狀對乾燥塗膜照射放射線(以下,稱為「曝光」),進行顯影,由此得到各色的像素(例如,參照專利文獻1~2)。另外,還已知利用分散有碳黑的光聚合性組成物形成黑矩陣的方法(例如,參照專利文獻3)。此外,還已知使用顏料分散型的著色樹脂組成物,採用噴墨方式得到各色的像素的方法(例如,參照專利文獻4)。
近年來,强烈要求液晶顯示元件的高對比度
化、固態攝影元件的高精細化,為了實現這些要求,研究了使用染料作為著色劑。但是一般而言,與使用顏料作為著色劑的情況相比,使用染料時大多在耐溶劑性方面存在問題。在這樣的背景下,作為能夠形成耐溶劑性等優異的著色圖案的著色組成物,例如提出了含有具有聚合物結構的著色劑的著色組成物(例如,參照專利文獻5~7)。
[專利文獻1]日本特開平2-144502號公報
[專利文獻2]日本特開平3-53201號公報
[專利文獻3]日本特開平6-35188號公報
[專利文獻4]日本特開2000-310706號公報
[專利文獻5]日本特開2012-194466號公報
[專利文獻6]日本專利第4873101號說明書
[專利文獻7]日本特開2013-041097號公報
然而,現狀是,即使是含有像專利文獻5~7所記載的著色劑的著色組成物,也不能說可實現所要求的耐溶劑性。
因此,本發明的課題是提供一種適合形成耐溶劑性優異的硬化膜的硬化性組成物。另外,本發明的課題是提供使用該硬化性組成物形成的硬化膜、具備該硬化膜
的顯示元件和固態攝影元件、以及適合於該硬化性組成物的著色劑。
本發明人等經過深入研究,結果發現通過使用特定的著色劑能夠解决上述課題。
即,本發明提供一種硬化性組成物,含有(A)著色劑、(B)黏結劑樹脂和(C)聚合性化合物,(A)著色劑含有聚合物粒子,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。
另外,本發明提供一種硬化性組成物,含有(A)著色劑、(B)黏結劑樹脂和(C)聚合性化合物,(A)著色劑是至少經由下述步驟(1)和(2)而得到的。
步驟(1):製備含有水、乳化劑、聚合引發劑和具有發色團的聚合性不飽和化合物的混合液的步驟。
步驟(2):將步驟(1)中得到的混合液進行乳化聚合的步驟。
此外,本發明提供一種硬化膜以及具備該硬化膜的顯示元件和固態攝影元件,所述硬化膜含有聚合物粒子,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。這裡,「硬化膜」是指顯示元件、固態攝影元件中使用的各色像素、黑矩陣、黑隔離件、固態攝影元件中使用的紅外線截止濾光片等。
此外,本發明提供一種著色劑,其由聚合物粒子構成,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。
如果使用本發明的硬化性組成物,則能夠形成耐溶劑性優異的硬化膜。
因此,本發明的硬化性組成物可極其適用於製作彩色液晶顯示元件、有機EL顯示元件、電子紙等顯示元件、CMOS圖像傳感器等固態攝影元件。
第1圖是合成例1中得到的聚合物粒子的穿透型電子顯微鏡照片。
以下,對本發明進行詳細說明。
(硬化性組成物)
以下,對本發明的硬化性組成物的結構成分進行詳細說明。
-(A)著色劑-
本發明的硬化性組成物含有聚合物粒子(以下,也稱為「本著色劑」),該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。由於本著色劑由不溶於溶劑的粒狀聚合物構成,所以耐溶劑性優異。
本著色劑的形狀沒有特別限定,但從耐溶劑性的觀點出發,較佳為球狀。本著色劑的球狀粒子的比例以個數基準計較佳為30%以上,更佳為50%以上,進一步更佳為70%以上。再者,本著色劑的一部分例如可以包含2個球狀粒子接合而成的2連球狀、球狀粒子的一部
分缺損的形狀的粒子。這裡,在本說明書中,「球狀」是包含正球狀或大致球狀的概念,是指粒子的長徑/短徑之比為1.0~2.0。球狀粒子的長徑/短徑之比較佳為1.0~1.5,更佳為1.0~1.2。本著色劑的形狀可利用穿透型電子顯微鏡通過目視進行觀察,另外,球狀粒子的個數基準的比例是在穿透型電子顯微鏡的觀察視野中存在的100個粒子中球狀粒子所占的比例。
本著色劑的平均粒徑較佳為以下的態樣。即,本著色劑的平均粒徑較佳為25~1000nm,更佳為40~600nm,進一步更佳為60~500nm,特佳為90~400nm。再者,在本說明書中,本著色劑的平均粒徑是測定穿透型電子顯微鏡的觀察視野中存在的100個一次粒子的長徑,算出它們的平均值而得的值。
<來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元>
以下,對形成本著色劑的結構單元的聚合性不飽和化合物進行說明。
聚合性不飽和化合物具有發色團。這裡,在本說明書中,「發色團」是指吸收從可見光區域到紅外線區域的光而發色的原子團。使用本發明的硬化性組成物來形成顯示元件、固態攝影元件中使用的各色像素、黑矩陣、黑隔離件時,發色團較佳為在360~830nm具有極大吸收的原子團,更佳為在380~780nm具有極大吸收的原子團。另一方面,使用本發明的硬化性組成物來形成固態攝影元件中使用的紅外線截止濾光片時,發色團較佳為
在700~2000nm具有極大吸收的原子團,更佳為在750~1300nm具有極大吸收的原子團,進一步更佳為在800~1200nm具有極大吸收的原子團。
作為發色團,例如可舉出三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、二芳基甲烷發色團、醌亞胺發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、發色團、方酸鎓(squarilium)發色團、喹酞酮發色團等。
另外,作為聚合性不飽和基團,沒有特別限定,例如可舉出(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基芳基、乙烯基氧基、烯丙基等作為較佳例。
其中,作為具有發色團的聚合性不飽和化合物,例如可舉出:i)陽離子性發色團與具有陰離子性基團和聚合性不飽和基團的陰離子部的鹽(以下,也稱為「化合物(a1)」),ii)陰離子性發色團與具有陽離子性基團和聚合性不飽和基團的陽離子部的鹽(以下,也稱為「化合物(a2)」),iii)具有電中性的發色團和聚合性不飽和基團的化合物(以下,也稱為「化合物(a3)」),iv)具有聚合性不飽和基團的陽離子性發色團與陰離子部的鹽,v)具有聚合性不飽和基團的陰離子性發色團與陽離子部的鹽,其中,從兼顧耐溶劑性和良好的電壓保持率的觀點出發,可舉出化合物(a1)~(a3)作為較佳例。
這裡,在本說明書中,「陽離子性發色團」
是指具有正電荷的原子團。再者,原子團含有具有正電荷的官能基和具有負電荷的官能基,當對它們的電荷進行加和而整體呈正電荷時,包含於陽離子性發色團。另外,「陰離子性發色團」是指具有負電荷的原子團。再者,原子團含有具有正電荷的官能基和具有負電荷的官能基,當對它們的電荷進行加和而整體成負電荷時,包含於陰離子性發色團。再者,在本說明書中,將既不屬於陽離子性發色團也不屬於陰離子性發色團的原子團,即不含有具有正電荷的官能基和具有負電荷的官能基,或者即使含有具有正電荷的官能基和具有負電荷的官能基但兩者的官能基數相同而整體呈電中性的原子團作為「電中性的發色團」。
首先,對化合物(a1)進行說明。
化合物(a1)是陽離子性發色團與具有陰離子性基團和聚合性不飽和基團的陰離子部的鹽,陽離子性發色團構成化合物(a1)的陽離子部。
作為陽離子性發色團,例如可舉出三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、二芳基甲烷發色團、醌亞胺發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、發色團、方酸鎓發色團、喹酞酮發色團等。其中,從獲得原料的觀點出發,較佳為三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、發色團。作為陽離子性發色團,也可使用顏色索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司發行)中被分類為C.I.鹼性的染料的陽離子部。
作為三芳基甲烷發色團,較佳為下述式(1)表示的三芳基甲烷發色團。再者,下述式(1)表示的陽離子中存在各種共振結構,但在本說明書中,這些共振結構等同於下述式(1)表示的陽離子。
〔式(1)中,Ar表示取代或非取代的芳香族烴基。
R1~R4各自獨立地表示氫原子、碳原子數1~8的烷基、碳原子數3~8的環烷基或苯基。
R5~R12表示氫原子、鹵素基團、碳原子數1~8的烷基或-COORa。其中,Ra表示氫原子或碳原子數1~8的烷基。
Y表示氫原子或下述式(2)表示的基團〕。
〔式(2)中,R13和R14各自獨立地表示氫原子、碳原子數1~8的烷基、碳原子數3~8的環烷基或苯基〕。
Ar所涉及的芳香族烴基可以為單環式芳香族烴環也可以是多環式芳香族烴環,碳原子數較佳為6~20,更佳為6~10。作為芳香族烴基的具體例,例如可舉出伸苯基、伸萘基、伸聯苯基、伸蒽基等。作為芳香族烴基的取代基,較佳為碳原子數1~6的烷基,該烷基可以為直鏈也可以為支鏈。作為其具體例,例如可舉出甲基、乙基、異丙基、丙基、丁基、2-丁基、三級丁基、戊基、己基等。其中,作為Ar所涉及的芳香族烴基,較佳為伸苯基、伸萘基、被碳原子數1~6的烷基取代的伸苯基、被碳原子數1~6的烷基取代的伸萘基。R1~R14(包括R5~R12的-COORa的Ra)所涉及的碳原子數1~8的烷基可以為直鏈也可以為支鏈,作為具體例,除了與上述相同的基團以外,例如可舉出庚基、辛基等。
作為R1~R4、R13和R14所涉及的碳原子數3~8的環烷基的具體例,例如可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等。
作為R5~R12所涉及的鹵素基團的具體例,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,其中,較佳為氟原子。
在本發明中,上述式(1)表示的發色團中,從耐熱性和耐溶劑性的觀點出發,特佳為下述式(1-1)或(1-2)表示的發色團。
〔式(1-1),(1-2)中,R15和R16各自獨立地表示氫原子、鹵素基團或碳原子數1~8的烷基。
R1~R4、R13和R14與上述式(1)和(2)涉及的R1~R4、R13和R14含義相同〕。
作為R1、R2、R13和R14,較佳為碳原子數1~6的烷基,作為R3,較佳為碳原子數1~6的烷基、碳原子數3~6的環烷基或苯基。另外,作為R4,較佳為氫原子或碳原子數1~6的烷基,作為R15和R16,較佳為氫原子、鹵素基團或碳原子數1~6的烷基。
作為上述式(1)表示的發色團的代表例,例如可舉出下述式表示的發色團。
作為聚次甲基發色團,較佳為下述式(3)表示的聚次甲基發色團。
〔式(3)中,R21和R22各自獨立地表示取代或非取代的烴基。
R23~R25各自獨立地表示氫原子、鹵素基團、取代或非取代的烴基。多個存在的R23和R24可以相同也可以不同。
環Z1和環Z2各自獨立地表示取代或非取代的芳香族烴環。
G1和G2各自獨立地表示-O-、-S-或-CR26R27-。其中,R26和R27各自獨立地表示取代或非取代的烴基。
s表示1~3的整數〕。
作為R21~R27所涉及的烴基,例如可舉出脂肪族烴基、脂環式烴基、芳香族烴基。
脂肪族烴基可以為直鏈和支鏈中的任一種,另外可以是飽和烴基也可以是不飽和烴基。作為脂肪族烴基,例如可舉出烷基、烯基、炔基。脂肪族烴基的碳原子數較佳為1~30,更佳為1~15,特佳為1~8。作為烷基,例如除了上述具體例之外,可舉出壬基、癸基、十一烷基、1-甲基癸基、十二烷基、1-甲基十一烷基、1-乙基癸基、十三烷基、十四烷基、三級十二烷基、十五烷基、1-庚基辛基、十六烷基、十八烷基等。作為烯基,例如可舉出乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯
基、2-乙基-2-丁烯基、2-辛烯基、(4-乙烯基)-5-己烯基、2-癸烯基等。另外,作為炔基,例如可舉出乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基、1-戊炔基、3-戊炔基、1-己炔基、2-乙基-2-丁炔基、2-辛炔基、(4-乙炔基)-5-己炔基、2-癸炔基等。
作為脂環式烴基,可以飽和也可以不飽和,另外脂環式烴基的碳原子數較佳為3~30,更佳為3~12。作為脂環式烴基,例如可舉出環烷基、環烯基、稠環烴基、架橋環烴基、螺烴基、環狀萜烯烴基等。作為環烷基的具體例,可舉出與上述相同的基團,作為環烯基的具體例,例如可舉出1-環己烯基等。另外,作為稠環烴基的具體例,例如可舉出三環癸基、十氫-2-萘基、金剛烷基等,作為架橋環烴基的具體例,例如可舉出三環〔5.2.1.02,6〕癸烷-8-基、五環十五烷基、異冰片基、二環戊烯基、三環戊烯基等。此外,作為螺烴基的具體例,例如可舉出從螺〔3,4〕庚烷、螺〔3,4〕辛烷去掉1個氫原子而成的1價基團等,作為環狀萜烯烴基的具體例,例如可舉出從對烷、側柏烷、蒈烷等去掉1個氫原子而成的1價基團等。
作為芳香族烴基,可以是單環式芳香族烴環也可以是多環式芳香族烴環,碳原子數較佳為6~20,更佳為6~10。作為具體例,可舉出與上述相同的基團,其中,較佳為苯基、萘基。
作為烴基的取代基,可舉出鹵素基團、羥基、碳原子數1~6的烷氧基等,烴基為脂環式烴基、芳香族烴基時,
也可以具有碳原子數1~6的烷基作為取代基。作為碳原子數1~6的烷氧基的具體例,例如可舉出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、三級丁氧基、二級丁氧基、正戊氧基、異戊基氧基、正己基氧基、甲氧基甲氧基、乙氧基乙氧基、3-(異丙氧基)丙基氧基等。
作為R23~R25所涉及的鹵素基團、烴基具有的鹵素基團的具體例,可舉出與上述相同的基團。
環Z1和環Z2所涉及的芳香族烴環可以是單環式芳香族烴環也可以是多環式芳香族烴環。芳香族烴環的碳原子數較佳為6~20,更佳為6~10。作為具體例,例如可舉出苯環、聯苯環、萘環、薁環、蒽環、菲環、芘環、稠四苯環、三伸苯基環等。
其中,作為R21和R22中的烴基,較佳為碳原子數1~12的烷基,更佳為碳原子數1~8的烷基,特佳為碳原子數1~6的烷基。
作為R23~R25,較佳為氫原子。
作為環Z1和環Z2,較佳為苯環。
作為G1和G2,較佳為-O-、-CR26R27-,作為R26和R27,較佳為碳原子數1~8的烷基,更佳為碳原子數1~4的烷基,特佳為甲基、乙基。
s較佳為1或2,更佳為1。
作為上述式(3)表示的聚次甲基發色團的具體例,例如可舉出下述式表示的發色團。
此外,也可使用以下的發色團作為聚次甲基發色團。
作為偶氮發色團,例如可例示以下的發色團。
作為二芳基甲烷發色團,例如可例示以下的發色團。
作為醌亞胺發色團,例如可例示以下的發色團。
作為蒽醌發色團,例如可例示以下的發色團。
作為酞菁發色團,例如可例示以下的發色團。再者,下述化學式中,CuPC表示銅酞菁殘基。
作為發色團,較佳為下述式(4)表示的發
色團。
〔式(4)中,R31、R32、R33和R34各自獨立地表示氫原子、-R38或碳原子數6~10的芳香族烴基。其中,該芳香族烴基所含有的氫原子可以被鹵素基團、-R38、-OH、-OR38、-SO3H、-SO3M1、-CO2H、-CO2M1、-CO2R38、-SO3R38、-SO2NHR39或-SO2NR39R40取代。
R35和R36各自獨立地表示氫原子或碳原子數1~8的烷基。
R37表示-SO3H、-SO3M1、-CO2H、-CO2R38、-SO3R38、-SO2NHR39或-SO2NR39R40。
u表示0~5的整數,u為2以上的整數時,多個R37可以相同也可以不同。
R38表示碳原子數1~10的飽和烴基。其中,該飽和烴基所含有的氫原子可以被鹵素基團取代,另外飽和烴基也可以在C-C鍵間具有-O-、-CO-或-NR38-。
R39和R40各自獨立地表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數3~30的環烷基或-Xa,或者表示R39和R40相互鍵合形成的碳原子數1~10的取代或非取代的雜環基。其中,
該烷基和環烷基所含有的氫原子可以被羥基、鹵素基團、-Xa、-CH=CH2或-CH=CHR38取代,另外該烷基和環烷基也可以在C-C鍵間具有-O-、-CO-或-NR38-,該雜環基所含有的氫原子可以被-R38、-OH或-Xa取代。
M1表示鈉原子或鉀原子。
Xa表示碳原子數6~10的芳香族烴基或碳原子數5~10的芳香族雜環基。其中,該芳香族烴基和芳香族雜環基所含有的氫原子可以被-OH、-R38、-OR38、-NO2、-CH=CH2、-CH=CHR38或鹵素基團取代〕。
R38所涉及的飽和烴基如果碳原子數為1~10,則可以是直鏈、支鏈和環狀中的任一種,另外也可以具有架橋結構。具體而言,例如可舉出飽和脂肪族烴基、飽和脂環式烴基。作為飽和脂肪族烴基、飽和脂環式烴基的具體例,可舉出與上述烷基、環烷基相同的基團。
作為R39和R40相互鍵合形成的碳原子數1~10的雜環基,可舉出吡咯啶基、吡唑啉基、嗎啉基、硫代嗎啉基、哌啶基、N-六氫吡啶基、哌基、升哌基、四氫嘧啶基、1,3-二氧戊環-2-基、吡啶基、吡基、嘧啶基、嗒基、喹啉基、異喹啉基、酞基、喹啉基、咪唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、噻唑基、苯并噻唑基、唑基、吲哚基、吲唑基、苯并咪唑基、鄰苯二甲醯亞胺基等。作為雜環基的取代基,例如可舉出鹵素基團、羥基、碳原子數1~6的烷氧基、胺基、碳原子數1~6的烷基等。另外,作為Xa中的碳原子數5~10的芳香族雜環基,可舉出呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基
、唑基、異唑基、噻唑基、異噻唑基、咪唑基、吡唑基、嘧啶基等。
作為R31、R32、R33、R34和Xa所涉及的芳香族烴基,較佳為碳原子數為6~10的芳基,例如可舉出苯基、萘基等。
作為R31、R32、R33、R34和R37所涉及的-SO3R38,可舉出甲磺醯基、乙磺醯基、己磺醯基、癸磺醯基等。另外,作為-CO2R38,可舉出甲基氧羰基、乙基氧羰基、丙基氧羰基、異丙基氧羰基、丁基氧羰基、環己基氧羰基、甲氧基丙基氧羰基等。此外,作為-SO2NHR39、-SO2NR39R40所涉及的R39、R40,較佳為碳原子數6~8的支鏈烷基、碳原子數5~7的脂環式烴基、碳原子數8~10的芳烷基、被羥基或烷氧基取代的碳原子數2~8的烷基、芳基。
作為R35和R36所涉及的碳原子數1~8的烷基,較佳為碳原子數1~4的烷基,更佳為甲基、乙基。
作為上述式(4)表示的發色團的代表例,例如可舉出下述式表示的發色團。
化合物(a1)的陰離子部具有陰離子性基團和聚合性不飽和基團。
作為陰離子性基團,可舉出磺酸酯陰離子、醯亞胺陰離子、羧酸酯陰離子。其中,較佳為醯亞胺陰離子,更佳為磺醯亞胺陰離子。
另外,作為聚合性不飽和基團,可舉出(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基芳基、乙烯基氧基、烯丙基等。其中,較佳為(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基芳基,更佳為乙烯基
芳基。
化合物(a1)中,作為具有陰離子性基團和聚合性不飽和基團的陰離子部,較佳為下述式(5)表示的陰離子部。
〔式(5)中,W1表示聚合性不飽和基團,X1表示鹵素基團、鹵化烴基,或者表示在鹵化烴基的C-C鍵間具有含除碳原子、氫原子或鹵素原子以外的原子的連接基團的基團,Y1表示單鍵或2價有機基團〕。
作為W1所涉及的聚合性不飽和基團,較佳為(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基芳基,更佳為乙烯基芳基。
作為X1所涉及的鹵素基團,可舉出與上述相同的基團。
作為構成X1所涉及的鹵化烴基的骨架的烴基,例如可舉出脂肪族烴基、脂環式烴基、具有脂環式烴基作為取代基的脂肪族烴基(以下,稱為「脂環式烴取代脂肪族烴基」)、芳香族烴基、具有脂肪族烴基作為取代基的芳
香族烴基(以下,稱為「脂肪族烴取代芳香族烴基」)、具有芳香族烴基作為取代基的脂肪族烴基(以下,稱為「芳香族烴取代脂肪族烴基」)等。作為構成鹵化烴基的骨架的烴基,從對有機溶劑的溶解性的觀點出發,較佳為以下的特性基團。
即,作為脂肪族烴基,較佳為烷基,該烷基可以為直鏈也可以為支鏈。烷基的碳原子數較佳為1~20,更佳為1~8,特佳為1~6。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。
脂環式烴基可以是2~4環的架橋脂環式烴基。脂環式烴基的碳原子數較佳為3~20,更佳為3~12,特佳為3~6。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。
作為脂環式烴取代脂肪族烴基,較佳為脂環式飽和烴取代烷基,作為其碳原子數,較佳為4~20,特佳為6~14。作為具體例,例如可舉出環丙基甲基、環丁基甲基、環己基甲基、環己基丙基、金剛烷基甲基、1-(1-金剛烷基)乙基、環戊基乙基等。
芳香族烴基的碳原子數較佳為6~14,特佳為6~10。作為具體例,可舉出與上述相同的基團,其中,較佳為苯基。
作為脂肪族烴取代芳香族烴基,較佳為烷基取代苯基,作為其碳原子數,較佳為7~30,特佳為7~20。作為具體例,例如可舉出甲苯基、二甲苯基、三甲苯基等。
作為芳香族烴取代脂肪族烴基,較佳為芳烷基,其碳原子數較佳為7~30,特佳為7~20。作為具體例,例
如可舉出苄基、苯乙基等,其中,較佳為苄基。
其中,作為構成鹵化烴基的骨架的烴基,較佳為脂肪族烴基、脂環式烴取代脂肪族烴基、芳香族烴基、脂肪族烴取代芳香族烴基或芳香族烴取代脂肪族烴基,更佳為烷基、脂環式飽和烴取代烷基、苯基、烷基取代苯基、芳烷基,特佳為烷基、芳烷基。
另外,作為X1所涉及的鹵化烴基中的鹵素原子,從著色劑的耐熱性的觀點出發,較佳為氟原子。茲認為通過選擇氟原子作為取代基,能夠形成離子鍵合力更强的鹽而提高耐熱性。再者,氟原子可以取代烴基的部分或全部氫原子。
X1也可以是在鹵化烴基的C-C鍵間具有含有除碳原子、氫原子或鹵素原子以外的原子的連接基團的基團,作為含有除碳原子、氫原子或鹵素原子以外的原子的連接基團,可舉出-O-、-S-、-CO-、-COO-、-CONH-、-SO2-等。而且,第〔0068〕段中提到的碳原子數是指除構成該連接基團的碳原子以外的部分的總碳原子數。
在本發明中,從著色劑的耐熱性的觀點出發,作為X1,較佳為鹵化烴基或者在鹵化烴基的C-C鍵間具有含有除碳原子、氫原子或鹵素原子以外的原子的連接基團的基團,更佳為下述式(6)或(7)表示的基團,特佳為形成酸度更强的有機酸的共軛鹼的下述式(6)表示的基團。
〔式(6)中,R50表示氫原子、氟原子、烷基、氟化烷基、脂環式烴基、烷氧基、氟化烷氧基、R51COOR52-或R53COOR54CFH-,R51和R53各自獨立地表示烷基、脂環式烴基、雜芳基或者取代或非取代的芳基,R52和R54各自獨立地表示鏈烷二基,q表示1以上的整數,「*」表示鍵合鍵〕。
〔式(7)中,R55~R59各自獨立地表示氫原子、氟原子、羥基、烷基、氟化烷基或烷氧基,「*」表示鍵合鍵。
其中,R55~R59中至少一個為氟原子或氟化烷基〕。
式(6)中,R50所涉及的烷基可以為直鏈也可以
為支鏈,碳原子數較佳為1~20,更佳為1~8,特佳為1~4。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。
另外,R50所涉及的氟化烷基可以為直鏈也可以為支鏈,碳原子數較佳為1~20,更佳為1~8,特佳為1~4。作為具體例,可舉出將上述烷基部分或全部氫原子取代成氟原子的基團,特佳為全氟烷基。
R50所涉及的脂環式烴基可以為2~4環的架橋脂環式烴基。脂環式烴基的碳原子數較佳為3~20,更佳為3~12。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。
R50所涉及的烷氧基可以為直鏈也可以為支鏈,碳原子數較佳為1~10,更佳為1~8,特佳為1~4。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。
另外,R50所涉及的氟化烷氧基可以為直鏈也可以為支鏈,碳原子數較佳為1~10,更佳為1~6,特佳為1~4。作為具體例,可舉出將上述烷氧基的部分或全部氫原子取代成氟原子的基團,特佳全氟烷氧基。
R50所涉及的R51COOR52-、R53COOR54CFH-中,R51和R53各自獨立地表示烷基、脂環式烴基、雜芳基、或者取代或非取代的芳基,烷基可以為直鏈也可以為支鏈,碳原子數較佳為1~12,更佳為1~8。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。另外,脂環式烴基可以為2~4環的架橋脂環式烴基,碳原子數較佳為3~20,更佳為3~12。作為雜芳基,較佳為由含有選自氮原子、氧原子和硫原子中的1個以上的雜原子的5~10員的芳香族雜環構成的基團。作為具體例,例如可舉出呋喃基、噻吩
基、吡咯基、唑基、吡啶基、喹啉基、咔唑基等。芳基較佳為碳原子數6~14、進一步更佳為碳原子數6~10的芳基,特佳為苯基。再者,作為芳基的取代基,例如可舉出碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~6的烷氧基、鹵素基團或三氟甲基,取代基的位置和數目為任意,具有2個以上的取代基時,該取代基可以相同也可以不同。
另外,R52和R54所涉及的鏈烷二基可以為直鏈也可以為支鏈,碳原子數較佳為1~10。作為具體例,例如可舉出亞甲基、伸乙基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,2-二基、丁烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、辛烷-1,8-二基、癸烷-1,10-二基等。其中,較佳為碳原子數2~6的鏈烷二基,更佳為碳原子數2~4的鏈烷二基。其中,從製造的容易性方面考慮,較佳為伸乙基。
再者,q的上限較佳為10,更佳為8。
作為R50,較佳為氟原子、氟化烷基、脂環式烴基、氟化烷氧基、R51COOR52-或R53COOR54CFH-,特佳為氟原子、脂環式烴基、全氟烷氧基、R51COOCH2CH2-或R53COOCH2CH2CFH-。
另外,式(7)中,作為R55~R59所涉及的烷基、氟化烷基和烷氧基,可採用與上述式(6)的R50涉及的烷基、氟化烷基和烷氧基相同的構成。其中,R55~R59中至少一個為氟原子或氟化烷基,但較佳為R55~R59中至少3個為氟原子或氟化烷基。
作為Y1中的2價有機基團,可舉出2價烴基、將2價烴基與含有除碳原子和氫原子以外的原子的連接基團組合而成的基團、或者這些基團的部分氫原子被鹵素基團取代而成的基團。作為這樣的有機基團,例如可舉出碳原子數1~10的鏈烷二基、碳原子數6~20的亞芳基、碳原子數7~20的亞芳基鏈烷二基,或者將選自碳原子數1~10的鏈烷二基和碳原子數6~20的亞芳基中的至少1種與選自-O-、-S-、-COO-、-CONRb-(Rb表示氫原子或碳原子數1~8的烷基)和-SO2-中的至少1種組合而成的基團等。
作為鏈烷二基的具體例,可舉出與上述相同的基團。其中,較佳為碳原子數2~8的鏈烷二基,更佳為碳原子數2~6的鏈烷二基。
作為亞芳基,可舉出伸苯基、伸萘基、伸聯苯基、蒽基等。其中,較佳為碳原子數6~10的亞芳基,特佳為伸苯基。
亞芳基鏈烷二基是指將亞芳基與鏈烷二基組合而成的2價基團。作為亞芳基鏈烷二基,從原料的獲得和製造上的容易性的方面考慮,較佳為碳原子數7~15的亞芳基鏈烷二基,更佳為碳原子數7~13的亞芳基鏈烷二基。具體而言,例如可舉出伸苯基亞甲基、伸苯基二亞甲基、伸苯基三亞甲基、伸苯基四亞甲基、伸苯基五亞甲基、伸苯基六亞甲基等伸苯基C1-6鏈烷二基。再者,亞芳基鏈烷二基中,存在鄰位體、間位體和對位體,但從立體障礙小的方面考慮,較佳為對位體。
另外,作為將選自碳原子數1~10的鏈烷二基和碳原子數6~20的亞芳基中的至少1種與選自-O-、-S-、-COO-、-CONRb-(Rb表示氫原子或碳原子數1~8的烷基)和-SO2-中的至少1種組合而成的基團,較佳為將選自碳原子數1~10的鏈烷二基和碳原子數6~20的亞芳基中的至少1種與選自-O-、-COO-和-SO2-中的至少1種組合而成的基團,更佳為將選自碳原子數1~10的鏈烷二基和碳原子數6~20的亞芳基中的至少1種與選自-O-和-SO2-中的至少1種組合而成的基團。再者,Rb所涉及的碳原子數1~8的烷基的具體例可舉出與上述相同的基團。
作為上述式(5)表示的陰離子部的具體例,例如可舉出下述式表示的陰離子部。
另外,化合物(a1)中,作為具有磺酸酯陰離子作為陰離子性基團的陰離子部,例如可例示對苯乙烯磺酸酯、國際公開第2006/121096號中記載的具有磺酸酯陰離子和聚合性不飽和基團的陰離子。
接下來,對化合物(a2)進行說明。
化合物(a2)是陰離子性發色團與具有陽離子性基團
和聚合性不飽和基團的陽離子部的鹽,陰離子性發色團構成化合物(a2)的陰離子部。
作為陰離子性發色團,例如可舉出三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、二芳基甲烷發色團、醌亞胺發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、發色團、方酸鎓發色團、喹酞酮發色團等。其中,較佳為三芳基甲烷發色團、偶氮發色團、酞菁發色團、發色團,更佳為具有選自-SO3-和-CO2-中的1種或2種以上的取代基的三芳基甲烷發色團、偶氮發色團、酞菁發色團或發色團。作為陰離子性發色團,也可使用在顏色索引中被分類為C.I.酸性的染料的陰離子部。
作為陰離子性發色團的具體例,例如可舉出下述式(8)表示的發色團。
〔式(8)中,R61、R62、R63和R64各自獨立地表示氫原子、-R68或碳原子數6~10的芳香族烴基。其中,該芳香族烴基所含有的氫原子可以被鹵素基團、-R68、-OH、-OR68、-SO3H、-SO3M2、-SO3-、-CO2H、-CO2M2、-COO-、-CO2R68、-SO3R68、-SO2NHR69或-SO2NR69R70取代。
R65和R66各自獨立地表示氫原子或碳原子數1~8的烷基。
R67表示-SO3H、-SO3M2、-SO3-、-CO2H、-CO2M2、-COO-、-CO2R68、-SO3R68、-SO2NHR69或-SO2NR69R70。
v表示0~5的整數,v為2以上的整數時,多個R67可以相同也可以不同。
R68表示碳原子數1~10的飽和烴基。其中,該飽和烴基所含有的氫原子可以被鹵素基團取代,另外飽和烴基也可以在C-C鍵間具有-O-、-CO-或-NR68-。
R69和R70各自獨立地表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數3~30的環烷基或-Xb,或者表示R69和R70相互鍵合形成的碳原子數1~10的取代或非取代的雜環基。其中,該烷基和環烷基所含有的氫原子可以被羥基、鹵素基團、-Xb、-CH=CH2或-CH=CHR68取代,另外該烷基和環烷基也可以在C-C鍵間具有-O-、-CO-或-NR68-,該雜環基所含有的氫原子可以被-R68、-OH或-Xb取代。
M2表示鈉原子或鉀原子。
Xb表示碳原子數6~10的芳香族烴基或碳原子數5~10的芳香族雜環基,該芳香族烴基和芳香族雜環基所含有的氫原子可以被-OH、-R68、-OR68、-NO2、-CH=CH2、-CH=CHR68或鹵素基團取代。
其中,R61、R62、R63、R64和R67中的任2者以上具有-SO3-或-COO-〕。
R61、R62、R63和R64所涉及的芳香族烴基、R65和R66所涉及的烷基、R68所涉及的飽和烴基、R69和R70
所涉及的烷基、環烷基和雜環基以及Xb所涉及的芳香族烴基和芳香族雜環基可採用與上述式(4)的芳香族烴基、烷基、飽和烴基、雜環基和芳香族雜環基相同的構成,對於較佳的態樣,也如上述式(4)中的說明。
上述式(8)表示的發色團是R61、R62、R63、R64和R67中的任2者以上具有-SO3-或-COO-的發色團,作為其具體的態樣,可舉出R61、R62、R63和R64中的2者以上為被-SO3-或-COO-取代的芳香族烴基,或R67為選自-SO3-和-COO-中的2個以上,或者R61、R62、R63和R64中的1者以上為被-SO3-或-COO-取代而成的芳香族烴基且R67中的1個以上為-SO3-或-COO-的態樣。
作為上述式(8)表示的發色團的代表例,例如可舉出下述式表示的發色團。
作為陰離子性發色團,也可使用下述式(a)表示的在配體具有偶氮發色團的陰離子,具體而言,可舉出下述式(b)表示的陰離子。
〔式(a)中,環Z5各自獨立地表示取代或非取代的雜環基,環Z6各自獨立地表示取代或非取代的芳香族烴基,t1和t2各自獨立地表示0或1〕。
〔式(b)中,環Z5各自獨立地表示取代或非取代的雜環基,環Z6各自獨立地表示取代或非取代的芳香族烴基,M表示鉻、鈷、鐵、鎳、銅或鋁,t1和t2各自獨立地表示0或1〕。
環Z5中的雜環基可以是單環式雜環基也可以是多環式雜環基。作為該雜環基的具體例,可舉出上述式(4)中例示的碳原子數1~10的雜環基。其中,較佳為含氮芳香族雜環基,更佳為吡啶基、吡唑基。上述雜環基也可以具有取代基,作為取代基,可舉出鹵素基團、羥基、氰基、甲醯基、羧基、硝基、胺基、二烷基胺基
、二芳基胺基、烷氧基、芳基氧基、烷氧基羰基、烷基硫基、芳基硫基、三烷基矽烷基、巰基、烯丙基、烷基磺醯基、烷基胺磺醯基、烷基、碳原子數6~20的芳香族烴基等。其中,作為雜環基的取代基,較佳為羥基、氰基、碳原子數1~20的烷基、苯基。另外,烷基也可以在C-C鍵間具有含有除碳原子、氫原子或鹵素原子以外的原子的連接基團,作為該連接基團,可舉出-O-、-S-、-CO-、-COO-、-CONH-、-SO2-等。再者,取代基的位置和數目為任意,具有2個以上取代基時,該取代基可以相同也可以不同。
作為環Z6中的芳香族烴基,較佳為碳原子數6~20,更佳為碳原子數6~10。作為該芳香族烴基的具體例,可舉出與上述式(1)中例示的基團相同的基團,其中,較佳為苯基。作為上述芳香族烴基的取代基,除了在環Z5中的雜環基的說明中例示的取代基以外,還可舉出磺基、胺磺醯基、烷基醯胺基等。其中,較佳為鹵素基團、羥基、氰基、硝基、烷氧基、磺基、烷基磺醯基、胺磺醯基、烷基胺磺醯基、烷基醯胺基、烷基。
化合物(a2)的陽離子部具有陽離子性基團和聚合性不飽和基團。
作為陽離子性基團,可舉出銨陽離子、鏻陽離子、鋶陽離子、錪陽離子、重氮鎓陽離子。其中,較佳為銨陽離子。
另外,作為聚合性不飽和基團,可舉出(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基芳基、乙烯基氧基、烯丙基等。其中,
較佳為(甲基)丙烯醯氧基、烯丙基,更佳為(甲基)丙烯醯氧基。
化合物(a2)中,作為具有陽離子性基團和聚合性不飽和基團的陽離子部,較佳為下述式(9)表示的陽離子部。
〔式(9)中,R71~R73各自獨立地表示氫原子或碳原子數1~10的烴基,W2表示聚合性不飽和基團,Y2表示單鍵或2價有機基團〕。
R71~R73所涉及的烴基如果碳原子數為1~10,則可以是直鏈、支鏈和環狀中的任一種,另外,可以是飽和烴基也可以是不飽和烴基,也可以具有架橋結構。具體而言,例如可舉出脂肪族烴基、脂環式烴基、脂環式烴取代脂肪族烴基、芳香族烴基、脂肪族烴取代芳香族烴基、芳香族烴取代脂肪族烴基等。其中,較佳為碳原子數1~6的脂肪族烴基、碳原子數6~10的芳香族烴基、碳原子數7~10的芳香族烴取代脂肪族烴基。碳原子數1~6的脂肪族烴基中,較佳為碳原子數1~4的
烷基,更佳為甲基、乙基。碳原子數6~10的芳香族烴基中,較佳為苯基、萘基,碳原子數7~10的芳香族烴取代脂肪族烴基中,較佳為苄基。
作為W2所涉及的聚合性不飽和基團,較佳為(甲基)丙烯醯氧基、烯丙基,更佳為(甲基)丙烯醯氧基。
作為Y2所涉及的2價有機基團,可舉出與上述Y1相同的基團,其中,較佳為碳原子數1~6的鏈烷二基、將碳原子數1~6的鏈烷二基與-O-組合而成的基團。碳原子數1~6的鏈烷二基中,較佳為碳原子數1~4的鏈烷二基,更佳為乙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基。將碳原子數1~6的鏈烷二基與-O-組合而成的基團中,較佳為將碳原子數1~4的鏈烷二基與-O-組合而成的基團,更佳為乙烷-1,2-二基氧基、乙烷-1,2-二基氧基、丙烷-1,3-二基氧基、丙烷-1,3-二基氧基。
化合物(a2)的陽離子部是具有銨陽離子和聚合性不飽和基團的陽離子部,作為具體例,例如可舉出(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲基銨、(甲基)丙烯醯氧基乙基三乙基銨、(甲基)丙烯醯氧基乙基二甲基苄基銨、(甲基)丙烯醯氧基乙基甲基嗎啉基銨等具有(甲基)丙烯醯氧基的四級銨;(甲基)丙烯醯基胺基丙基三甲基銨、(甲基)丙烯醯基胺基乙基三乙基銨、(甲基)丙烯醯基胺基乙基二甲基苄基銨等具有(甲基)丙烯醯基胺基的四級銨;二甲基二烯丙基銨、三甲基乙烯基苯基銨等。
接下來,對化合物(a3)進行說明。
化合物(a3)是具有電中性的發色團和聚合性不飽和
基團的化合物。
作為電中性的發色團,例如可舉出三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、二芳基甲烷發色團、醌亞胺發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、發色團、方酸鎓發色團、喹酞酮發色團等。這些發色團是不具有帶正電荷的官能基和帶負電荷的官能基的發色團,或者是具有相同數目的帶正電荷的官能基和帶負電荷的官能基的發色團。其中,較佳為三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、呫發色團、方酸鎓發色團、喹酞酮發色團。
作為具有相同數目的帶正電荷的官能基和帶負電荷的官能基且為電中性的發色團的具體例,例如可舉出下述式(10)表示的發色團。
〔式(10)中,R81、R82、R83和R84各自獨立地表示氫原子、-R88或碳原子數6~10的芳香族烴基。其中,該芳香族烴基所含有的氫原子可以被鹵素基團、-R88、-OH、-OR88、-SO3H、-SO3M3、-SO3-、-CO2H、-CO2M3、-COO-、-CO2R88、-SO3R88、-SO2NHR89或-SO2NR89R90取代。
R85和R86各自獨立地表示氫原子或碳原子數1~8的烷基。
R87表示-SO3H、-SO3M3、-SO3-、-CO2H、-CO2M3、-COO-、-CO2R88、-SO3R88、-SO2NHR89或-SO2NR89R90。
w表示0~5的整數,w為2以上的整數時,多個R87可以相同也可以不同。
R88表示碳原子數1~10的飽和烴基。其中,該飽和烴基所含有的氫原子可以被鹵素基團取代,另外,飽和烴基也可以在C-C鍵間具有-O-、-CO-或-NR88-。
R89和R90各自獨立地表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數3~30的環烷基或-Xc,或者表示R89和R90相互鍵合形成的碳原子數1~10的取代或非取代的雜環基。其中,該烷基和環烷基所含有的氫原子可以被羥基、鹵素基團、-Xc、-CH=CH2或-CH=CHR88取代,另外,該烷基和環烷基可以在C-C鍵間具有-O-、-CO-或-NR88-,該雜環基所含有的氫原子可以被-R88、-OH或-Xc取代。
M3表示鈉原子或鉀原子。
Xc表示碳原子數6~10的芳香族烴基或碳原子數5~10的芳香族雜環基,該芳香族烴基和芳香族雜環基所含有的氫原子可以被-OH、-R88、-OR88、-NO2、-CH=CH2、-CH=CHR88或鹵素基團取代。
其中,R81、R82、R83、R84和R87中任一者具有-SO3-或-COO-〕。
R81、R82、R83和R84所涉及的芳香族烴基、R85和R86所涉及的烷基、R88所涉及的飽和烴基、R89和R90
所涉及的烷基、環烷基和雜環基以及Xc所涉及的芳香族烴基和芳香族雜環基可採用與上述式(4)的芳香族烴基、烷基、飽和烴基、雜環基和芳香族雜環基相同的構成,對於較佳的態樣,也如上述式(4)中的說明。
上述式(10)表示的發色團是R81、R82、R83、R84和R87中的任一者具有-SO3-或-COO-的發色團,作為其具體的態樣,可舉出R81、R82、R83和R84中的任一者是被-SO3-或-COO-取代的芳香族烴基,或者R87為選自-SO3-和-COO-中的1種的態樣。
作為方酸鎓發色團,例如可例示日本特開2012-013945號公報的第〔0132〕~〔0135〕段中記載的化合物。
作為喹酞酮發色團,例如可例示日本特開2013-209614號公報的第〔0084〕~〔0115〕段中記載的化合物。
另外,作為聚合性不飽和基團,例如可舉出(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基芳基、乙烯基氧基、烯丙基等。其中,較佳為(甲基)丙烯醯氧基。
其中,作為化合物(a3),較佳為下述式(11)表示的化合物。
〔式(11)中,
R91表示氫原子或甲基。
X3表示直接鍵合、取代或非取代的2價烴基、或者將該2價烴基與含有1個以上除碳原子和氫原子以外的原子的連接基團組合而成的2價基團。
Q表示電中性的發色團。
p表示1以上的整數〕。
作為Q,可舉出從三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、二芳基甲烷發色團、醌亞胺發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、發色團、方酸鎓發色團或喹酞酮發色團去掉1個氫原子而成的基團。其中,較佳為從三芳基甲烷發色團、聚次甲基發色團、偶氮發色團、蒽醌發色團、酞菁發色團、發色團、方酸鎓發色團或喹酞酮發色團去掉p個氫原子而成的基團。再者,Q不具有帶正電荷的官能基和帶負電荷的官能基,或者具有相同數目的帶正電荷的官能基和帶負電荷的官能基。作為分別具有1個帶正電荷的官能基和帶負電荷的官能基的Q的具體例,例如可舉出上述式(10)表示的發色團。
p較佳為1~8的整數,更佳為1~4的整數。
作為X3所涉及的2價烴基,例如可舉出2價脂肪族烴基、2價脂環式烴基、2價芳香族烴基。2價脂肪族烴基可以是直鏈和支鏈中的任一形態,另外,2價脂肪族烴基和2價脂環式烴基可以是飽和烴基也可以是不飽和烴基。此外,2價脂環式烴基、2價芳香族烴基可以被脂肪族烴基取代。
作為2價脂肪族烴基,例如可舉出鏈烷二基、鏈烯二基,其碳原子數較佳為1~20,更佳為2~12,特佳為2~6。作為具體例,可舉出與上述相同的基團。
作為2價脂環式烴基,例如可舉出伸環烷基、伸環烯基,其碳原子數較佳為3~20,更佳為3~12。作為具體例,例如可舉出伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環丁烯基、伸環戊烯基、伸環己烯基等單環式烴環基,1,4-亞降冰片基、2,5-亞降冰片基等亞降冰片基,1,5-亞金剛烷基、2,6-亞金剛烷基等架橋環式烴環基等。
2價芳香族烴基可以是單環式芳香族烴基也可以是多環式芳香族烴基,碳原子數較佳為6~14。作為具體例,例如可舉出伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、菲基、伸蒽基等。
另外,將2價烴基與含有1個以上除碳原子和氫原子以外的原子的連接基團組合而成的2價基團中,作為連接基團,例如可舉出-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONRd-(Rd表示氫原子或碳原子數1~6的烷基)、-NRd-(Rd與上述含義相同),可具有1種或2種以上。連接基團的鍵合位置為任意,例如可存在於2價烴基的末端或C-C鍵間,其中,較佳為存在於單末端或C-C鍵間。另外,2價烴基和上述連接基團可以鍵合形成環結構。再者,第〔0119〕段中提到的碳原子數是指除了構成該連接基團的碳原子以外的部分的總碳原子數。
作為C-C鍵間具有上述連接基團的2價烴基的具體例,例如可舉出-CH2-CH2-CH2-COO-CH2-CH2-、-
CH2-CH(-CH3)-CH2-COO-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-OCO-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-COO-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-、-(CH2)5-COO-(CH2)11-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C-(COO-CH2-CH3)2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-(CH2-CH2-O)nCH2-(n為1~8的整數)、-(CH2-CH2-CH2-O)m-CH2-(m為1~5的整數)、-CH2-CH(CH3)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH-(OCH3)-、-CH2-CH2-COO-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CO-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-COO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NH-COO-CH2-CH2-、-CH2-CH2-OCO-CH2-等,但並不限定於這些。
另外,作為具有2價烴基和上述連接基團鍵合形成的環結構的基團的具體例,例如可舉出以下基團,但並不限定於這些。
作為2價烴基所具有的取代基,可舉出鹵素基團、硝基、羥基、取代或非取代的烷氧基、取代或非取代的芳氧基等。作為鹵素基團,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。烷氧基可以是直鏈和支鏈中的任一形態,碳原子數較佳為1~6。作為具體例,例如可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。作為芳氧基,較佳為碳原子數6~14的芳氧基,例如可舉出苯氧基、苄氧基等。另外,作為烷氧基和芳氧基的取代基,可舉出鹵素基團、硝基、羥基、胺基、羧基、硫烷基(sulfanyl)等。此外,2價烴基為2價芳香族烴基時,可以被取代或非取代的烷基、取代或非取代的烯基取代。烷基和烯基的碳原子數較佳1~6。再者,作為烷基和烯基的具體例、以及它們的取代基的具體例,可舉出與上述相同的基團。
<來自其它可共聚的聚合性不飽和化合物的重複單元>
本著色劑可以同時含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元以及來自其它可共聚的聚合性不飽和化合物的重複單元。作為其它可共聚的聚合性不飽和化合物,只要是能與上述化合物(a1)~化合物(a3)共聚的化合物就沒有特別限定,但從轉化率、所得粒子的機械强度的觀點出發,較佳為含有2個以上聚合性不飽和基團的化合物。
作為具有2個以上聚合性不飽和基團的化合物,可舉出1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等之類的脂肪族共軛二烯化合物;二乙烯基苯、二異丙烯基苯、三乙烯基苯之類的非共軛二乙烯基化合物;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯之類的鏈烷二醇二(甲基)丙烯酸酯化合物,2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基二乙氧基苯基)丙烷等二(甲基)丙烯酸酯化合物。
其中,較佳為非共軛二乙烯基化合物、二(甲基)丙烯酸酯化合物,更佳為非共軛二乙烯基化合物、鏈烷二醇二(甲基)丙烯酸酯化合物,特佳為二乙烯基苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
作為上述以外的可共聚的聚合性不飽和化合物,可舉出(甲基)丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、琥珀酸單〔2-(甲基)丙烯醯氧基乙基〕酯、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯、對乙烯基苯甲酸之類的具有羧基的乙烯性不飽和單體;N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺之類的N-位取代馬來醯亞胺;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對羥基苯乙烯、對羥基-α-甲基苯乙烯、對乙烯基苄基縮水甘油醚、乙烯合萘之類的芳香族乙烯基化合物;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、聚乙二醇(聚合度2~10)甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度2~10)甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(聚合度2~10)單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度2~10)單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環己基酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸三環〔5.2.1.02,6〕癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、甘油單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸4-羥基苯酯、對異丙苯基苯酚的環氧乙烷改性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧環己基甲酯、3-〔(甲基)丙烯醯氧基甲基〕氧雜環丁烷、3-〔(甲基)丙烯醯氧基甲基〕-3-乙基氧雜環丁烷之類的(甲基)丙烯酸酯;
環己基乙烯基醚、異冰片基乙烯基醚、三環〔5.2.1.02,6〕癸烷-8-基乙烯基醚、五環十五烷基乙烯基醚、3-(乙烯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷之類的乙烯基醚;在聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚矽氧烷之類的聚合物分子鏈的末端具有單(甲基)丙烯醯基的大分子單體。
其中,從轉化率、耐溶劑性和所得粒子的機械强度的觀點出發,較佳為含有(甲基)丙烯酸酯。
本著色劑具有其它可共聚的聚合性不飽和化合物作為結構單元時,全部結構單元中的具有發色團的聚合性不飽和化合物的共聚比例較佳為5~50質量%,更佳為10~40質量%,進一步更佳為15~35質量%。另外,併用具有2個以上聚合性不飽和基團的化合物作為其它可共聚的聚合性不飽和化合物時,具有2個以上聚合性不飽和基團的化合物的共聚比例相對於其它可共聚的聚合性不飽和化合物的整體,較佳為10~50質量%,更佳為15~40質量%。通過在這樣的範圍內共聚,能夠得到轉化率、耐溶劑性、機械强度優異的本著色劑。
<本著色劑的製造方法>
接下來,對本著色劑的製造方法進行說明。
本著色劑的製造可採用以往公知的乳化聚合方法,例如可舉出在水這樣的水性介質中添加具有發色團的聚合性不飽和化合物和根據需要使用的其它可共聚的聚合性不飽和化合物(以下,將這些聚合性不飽和化合物也統
稱為「前驅物單體」)、鏈轉移劑、聚合引發劑、乳化劑等進行乳化聚合的方法。
在本發明中,較佳為至少經由下述步驟(1)和(2)製造本著色劑。
步驟(1):製備至少含有水、乳化劑、聚合引發劑和具有發色團的聚合性不飽和化合物的混合液的步驟。
步驟(2):將步驟(1)中得到的混合液進行乳化聚合的步驟。
以下,對各步驟進行說明。
步驟(1)是製備至少含有水、乳化劑和具有發色團的聚合性不飽和化合物的混合液(以下,也稱為「前驅物單體混合液」)的步驟。首先,對各成分進行說明。
(i)乳化劑
乳化劑可使用一般在乳化聚合中已知的通常的乳化劑。
作為這樣的乳化劑,例如可併用月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸等脂肪酸的鹼金屬鹽(特別是鈉鹽、鉀鹽);月桂基硫酸鈉、月桂基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基二苯基醚磺酸鈉、琥珀酸二烷基酯磺酸鈉、松香酸鹼金屬鹽(特別是鈉鹽、鉀鹽)、萘磺酸鈉甲醛縮合物等陰離子系界面活性劑;聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基芳基醚等非離子系界面活性劑;月桂基甜菜鹼、硬脂基甜菜鹼的鹽等烷基甜菜鹼型的鹽;月桂基-β-丙胺酸、月桂基二(胺基乙基)甘胺酸、辛基二(胺基乙基)甘胺酸等胺基酸型等兩性界面活性劑等。
這樣的乳化劑的使用量相對於前驅物單體100質量份,通常為0.1~8質量份,較佳為1~6質量份。
(ii)聚合引發劑
聚合引發劑可使用一般在乳化聚合中已知的通常的聚合引發劑。作為這樣的聚合引發劑,例如可使用過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等無機過硫酸鹽;過氧化氫異丙苯、過氧化苯甲醯、過氧化異丙基苯等有機過氧化物;偶氮異丁腈等偶氮系的引發劑等。這些可以單獨使用或者組合2種以上使用,此外,例如也可以作為與亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、焦亞硫酸鹽、二亞硫磺酸鹽、二硫磺酸鹽、硫代硫酸鹽、例如甲醛磺酸鹽、苯甲醛磺酸鹽等還原性亞硫酸鹽;硫酸亞鐵、硫酸銨亞鐵、環烷酸亞銅等還原劑組合而成的所謂氧化還原系引發劑來使用。在本發明中,從聚合穩定性的方面考慮,特佳為使用過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等無機過硫酸鹽。
聚合引發劑的使用量相對於前驅物單體100質量份,通常為0.1~5質量份,較佳為0.2~2質量份。
(iii)鏈轉移劑
通常在乳化聚合中併用鏈轉移劑。鏈轉移劑可使用一般在乳化聚合中已知的通常的鏈轉移劑。作為這樣的鏈轉移劑,例如可舉出辛基硫醇、正十二烷基硫醇、三級十二烷基硫醇、正十六烷基硫醇、正十四烷基硫醇、三級十四烷基硫醇等硫醇類;二硫化二甲基黃原酸酯、二硫化二乙基黃原酸酯、二硫化二異丙基黃原酸酯等二硫化黃原酸酯類;二硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基
秋蘭姆、二硫化四丁基秋蘭姆等二硫化秋蘭姆類;四氯化碳、溴乙烯等鹵化烴類;五苯基乙烷、1,1-二苯基乙烯、α-甲基苯乙烯二聚物等烴類;丙烯醛、甲基丙烯醛、烯丙基醇、巰乙酸2-乙基己酯、萜品油烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、雙戊烯等。
這些鏈轉移劑可以單獨使用或者組合2種以上使用。
這些鏈轉移劑的使用量相對於每100質量份前驅物單體,通常為0.05~20質量份,較佳為0.1~15質量份,更佳為0.2~10質量份。
(iv)其它成分
此外,本發明的方法中,也可以在乙二胺四乙酸鈉等螯合劑、多羧酸鹽等分散劑、磷酸鹽之類的無機鹽等存在下進行乳化聚合。另外,根據需要,例如可適當地添加氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀等pH調節劑;苯乙烯化苯酚、受阻酚、咪唑類、對苯二胺等抗老化劑;苯乙酮、肉桂醛、香蘭素、薰衣草油等賦香劑;涕必靈(thiabendazole)、N-(氟二氯甲硫)酞醯亞胺(preventol)、黴克淨(vinyzene)等抗菌劑;矽系、高級醇系等消泡劑;二甲基二硫代胺基甲酸鹽類、N,N-二甲基羥基胺、硫脲等反應停止劑;乙二醇、二乙二醇、脲等防凍劑等添加劑。
各成分的混合方法沒有特別限定,可以分別地添加各成分,也可以同時添加全部成分。再者,分別地添加時,各成分的添加順序沒有特別限定。再者,混合液中的前驅物單體的濃度可適當地選擇,但通常為10
~30質量%。
製備前驅物單體混合液後可以進行乳化,也可以將該混合液直接供給至後續步驟。乳化方法沒有特別限定,可適當地選擇公知的方法。
步驟(2)
步驟(2)是將步驟(1)中得到的混合液進行乳化聚合的步驟。
步驟(2)中,可以是將全部前驅物單體混合液一併加入到反應容器中的方法;隨著聚合的進行,連續或間歇地加入前驅物單體混合液的方法;加入部分前驅物單體混合液,開始聚合後,將剩餘的前驅物單體混合液一併加入或者連續或間歇加入並聚合的方法等中的任一方法。在這些情況下,連續或間歇添加的前驅物單體混合液的組成可以相同也可以改變。
乳化聚合的聚合溫度通常為5~85℃,較佳為20~80℃,聚合時間通常為1~12小時。另外,乳化聚合較佳在氮氣、氬氣等非活性氣體的氣體環境下進行。再者,乳化聚合中的最終的聚合轉化率較佳為90%以上。
所得聚合物粒子可以在根據需要進行精製後,供給至硬化性組成物的製造。作為精製乳化聚合後的反應液(懸浮液)所含有的聚合物粒子的方法,例如可舉出過濾器過濾、離心分離、傾析等。
再者,在本發明中,通過使本著色劑的折射率與後述的黏結劑樹脂和聚合性化合物的折射率一致或接近,可期待形成具有高對比度的著色硬化膜。
<其它著色劑>
本發明的硬化性組成物也可以混合除本著色劑以外的其它著色劑來使用。作為其它著色劑,沒有特別限定,可根據用途適當地選擇色彩、材質。作為其它著色劑,可舉出顏料、染料,其它著色劑可以單獨使用或者組合2種以上使用。其中,從得到亮度、對比度和著色力高的像素的方面考慮,作為顏料較佳為有機顏料,另外,作為染料較佳為有機染料。
作為有機顏料,例如可舉出在顏色索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司發行)中被分類為顏料的化合物,即下述的帶有顏色索引(C.I.)編號的化合物。
C.I.顏料紅166、C.I.顏料紅177、C.I.顏料紅224、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅264;C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠58、C.I.顏料綠59;C.I.顏料藍15:6、C.I.顏料藍16、C.I.顏料藍80;C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃129、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃179、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃185、C.I.顏料黃211、C.I.顏料黃215;C.I.顏料橙38;C.I.顏料紫23。
此外,可舉出日本特開2001-081348號公報、日本特開2010-026334號公報、日本特開2010-237384號公報、日本特開2010-237569號公報、日本特開2011-006602號公報
、日本特開2011-145346號公報等中記載的色澱顏料。
在本發明中,也可通過再結晶法、再沉澱法、溶劑清洗法、昇華法、真空加熱法或它們的組合將任意混合的其它顏料加以精製而使用。另外,這些顏料可以根據需要用樹脂對其粒子表面改性而使用。作為對顏料的粒子表面改性的樹脂,例如可舉出日本特開2001-108817號公報中記載的載色劑樹脂或市售的各種顏料分散用的樹脂。作為碳黑表面的樹脂被覆方法,例如可採用日本特開平9-71733號公報、日本特開平9-95625號公報、日本特開平9-124969號公報等中記載的方法。另外,有機顏料也可以通過所謂的鹽磨使一次粒子微細化而使用。作為鹽磨的方法,例如可採用日本特開平8-179111號公報中公開的方法。
另外,在本發明中,在含有任意混合的其它著色劑的同時,也可以進一步含有公知的分散劑和分散助劑。作為公知的分散劑,例如可舉出聚胺基甲酸酯系分散劑、聚乙烯亞胺系分散劑、聚氧乙烯烷基醚系分散劑、聚氧乙烯烷基苯基醚系分散劑、聚乙二醇二酯系分散劑、山梨醇酐脂肪酸酯系分散劑、聚酯系分散劑、丙烯酸系分散劑等,另外,作為分散助劑,可舉出顏料衍生物等。
這樣的分散劑可通過商業途徑得到,例如作為丙烯酸系分散劑,可舉出Disperbyk-2000、Disperbyk-2001、BYK-LPN6919、BYK-LPN21116(以上,BYK-Chemie(BYK)公司製)等,作為聚胺基甲酸酯系分散劑,可
舉出Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-165、Disperbyk-167、Disperbyk-170、Disperbyk-182(以上,BYK-Chemie(BYK)公司製)、Solsperse 76500(Lubrizol股份有限公司製)等,作為聚乙烯亞胺系分散劑,可舉出Solsperse 24000(Lubrizol股份有限公司製)等,作為聚酯系分散劑,可舉出Adisper PB821、Adisper PB822、Adisper PB880、Adisper PB881(以上,Ajinomoto Fine-Techno股份有限公司製)等。此外,也可使用BYK-LPN21324(BYK-Chemie(BYK)公司製)。
另外,作為顏料衍生物,具體而言,可舉出銅酞菁、二酮吡咯并吡咯、喹酞酮的磺酸衍生物等。
本發明中其它著色劑可以單獨使用或者混合2種以上使用。
其它著色劑的含有比例相對於著色劑的合計含量較佳為70質量%以下,更佳為50質量份以下。下限值沒有特別限定,為0.01質量%以上即可。
從形成耐熱性、耐溶劑性、抑制移染性和亮度高且色純度優異的像素或遮光性優異的黑矩陣、黑隔離件、紅外線截止濾光片的方面考慮,(A)著色劑的含有比例通常在硬化性組成物的固態成分中為3~70質量%,較佳為5~60質量%。這裡,固態成分是除後述的溶劑以外的成分。
-(B)黏結劑樹脂-
作為本發明中的(B)黏結劑樹脂,沒有特別限定,但較佳為具有羧基、酚性羥基等酸性官能基的樹脂。其中
,較佳為具有羧基的聚合物(以下,也稱為「含羧基聚合物」),例如可舉出具有1個以上羧基的乙烯性不飽和單體(以下,也稱為「不飽和單體(b1)」)與其它可共聚的乙烯性不飽和單體(以下,也稱為「不飽和單體(b2)」)的共聚物。
作為不飽和單體(b1),例如可舉出(甲基)丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、琥珀酸單〔2-(甲基)丙烯醯氧基乙基〕酯、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯、對乙烯基苯甲酸等。
這些不飽和單體(b1)可以單獨使用或者混合2種以上使用。
另外,作為不飽和單體(b2),例如可舉出N-位取代馬來醯亞胺、芳香族乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基醚、在聚合物分子鏈的末端具有單(甲基)丙烯醯基的大分子單體等,作為具體例,可舉出與上述相同的單體。
不飽和單體(b2)可以單獨使用或者混合2種以上使用。
不飽和單體(b1)與不飽和單體(b2)的共聚物中,該共聚物中的不飽和單體(b1)的共聚比例較佳為5~50質量%,進一步更佳為10~40質量%。通過在這樣的範圍內使不飽和單體(b1)共聚,能夠得到鹼性顯影性和保存穩定性優異的硬化性組成物。
作為不飽和單體(b1)與不飽和單體(b2)的共聚物的具體例,例如可舉出日本特開平7-140654號公報
、日本特開平8-259876號公報、日本特開平10-31308號公報、日本特開平10-300922號公報、日本特開平11-174224號公報、日本特開平11-258415號公報、日本特開2000-56118號公報、日本特開2004-101728號公報等中公開的共聚物。
另外,在本發明中,也可以將例如像日本特開平5-19467號公報、日本特開平6-230212號公報、日本特開平7-207211號公報、日本特開平9-325494號公報、日本特開平11-140144號公報、日本特開2008-181095號公報等中公開的那樣在側鏈具有(甲基)丙烯醯基等聚合性不飽和鍵的含羧基聚合物用作黏結劑樹脂。
本發明中的黏結劑樹脂的由凝膠滲透層析(以下,簡稱為GPC)(洗滌溶劑:四氫呋喃)測得的按聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)通常為1000~100000,較佳為3000~50000。通過這樣的態樣,被膜的殘膜率、圖案形狀、耐熱性、電氣特性、解析度進一步提高,另外,能夠以高水準抑制塗布時的乾燥異物的產生。
另外,本發明中的黏結劑樹脂的重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)較佳為1.0~5.0,更佳為1.0~3.0。再者,這裡所說的Mn是由GPC(洗滌溶劑:四氫呋喃)測得的按聚苯乙烯換算的數量平均分子量。
本發明中的黏結劑樹脂可採用公知的方法製造,例如也可以利用日本特開2003-222717號公報、日本特開2006-259680號公報、國際公開第07/029871號小册
子等中公開的方法來控制其結構、Mw、Mw/Mn。
在本發明中,(B)黏結劑樹脂可以單獨使用或者混合2種以上使用。
在本發明中,(B)黏結劑樹脂的含量相對於(A)著色劑100質量份,通常為10~1000質量份,較佳為20~500質量份。通過成為這樣的態樣,能夠進一步提高鹼性顯影性、硬化性組成物的保存穩定性、色度特性。
-(C)聚合性化合物-
在本發明中,聚合性化合物是指具有2個以上可聚合的基團的化合物。作為可聚合的基團,例如可舉出乙烯性不飽和基團、環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、N-烷氧基甲基胺基等。在本發明中,作為聚合性化合物,較佳為具有2個以上(甲基)丙烯醯基的化合物或具有2個以上的N-烷氧基甲基胺基的化合物。
作為具有2個以上(甲基)丙烯醯基的化合物的具體例,可舉出使脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應得到的多官能(甲基)丙烯酸酯、被己內酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、被環氧烷改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯反應得到的多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與酸酐反應得到的具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
這裡,作為脂肪族多羥基化合物,例如可舉出乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇之類的2價脂肪族多羥基化合物;甘油、三羥甲基丙烷、新戊四醇、
二新戊四醇之類的3價以上的脂肪族多羥基化合物。作為上述具有羥基的(甲基)丙烯酸酯,例如可舉出(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯等。作為上述多官能異氰酸酯,例如可舉出甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等。作為酸酐,例如可舉出琥珀酸酐、馬來酸酐、戊二酸酐、伊康酸酐、鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐之類的二元酸的酸酐,均苯四甲酸二酐、聯苯四甲酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐之類的四元酸二酐。
另外,作為被己內酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可舉出日本特開平11-44955號公報的第〔0015〕~〔0018〕段中記載的化合物。作為上述被環氧烷改性的多官能(甲基)丙烯酸酯,可舉出被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的異氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、被選自環氧乙烷和環氧丙烷中的至少1種改性的二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
另外,作為具有2個以上N-烷氧基甲基胺基的化合物,例如可舉出具有三聚氰胺結構、苯并胍胺結構、脲結構的化合物等。再者,三聚氰胺結構、苯并胍胺結構是指具有1個以上三環或苯基取代三環作為基本骨架的化學結構,是包含三聚氰胺、苯并胍胺或它們的縮合物在內的概念。作為具有2個以上N-烷氧基甲基胺基的化合物的具體例,可舉出N,N,N’,N’,N”,N”-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’-四(烷氧基甲基)苯并胍胺、N,N,N’,N’-四(烷氧基甲基)甘脲等。
此外,可舉出在本著色劑中闡述的脂肪族共軛二烯化合物、非共軛二乙烯基化合物。
這些聚合性化合物中,較佳為使3元以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應得到的多官能(甲基)丙烯酸酯、被己內酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯、N,N,N’,N’,N”,N”-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’-四(烷氧基甲基)苯并胍胺。從著色層的强度高、著色層的表面平滑性優異且未曝光部的基板上和遮光層上不易產生污垢、膜殘留等方面考慮,在使3元以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應得到的多官能(甲基)丙烯酸酯中,特佳為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、二新戊四醇五丙烯酸酯、二新戊四醇六丙烯酸酯,在具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯中,特佳為使新戊四醇三丙烯酸酯與琥珀酸酐反應得到的化合物、使二新戊四醇五丙
烯酸酯與琥珀酸酐反應得到的化合物。
在本發明中,(C)聚合性化合物可以單獨使用或者混合2種以上使用。
本發明中的(C)聚合性化合物的含量相對於(A)著色劑100質量份,較佳為10~1000質量份,進一步更佳為20~800質量份,進一步更佳為100~500質量份。通過成為這樣的態樣,能夠使硬化性、鹼性顯影性良好。
-光聚合引發劑-
本發明的硬化性組成物中可以含有光聚合引發劑。由此,能夠對硬化性組成物賦予感放射線性。本發明中使用的光聚合引發劑是通過可見光、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等放射線的曝光,產生可引發上述聚合性化合物的聚合的活性物質的化合物。
作為這樣的光聚合引發劑,例如可舉出噻噸酮系化合物、苯乙酮系化合物、聯咪唑系化合物、三系化合物、O-醯基肟系化合物、鎓鹽系化合物、苯偶姻系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多環醌系化合物、重氮系化合物、醯亞胺磺酸酯系化合物等。
在本發明中,光聚合引發劑可以單獨使用或者混合2種以上使用。作為光聚合引發劑,較佳為選自噻噸酮系化合物、苯乙酮系化合物、聯咪唑系化合物、三系化合物、O-醯基肟系化合物中的至少1種。
本發明中的較佳的光聚合引發劑中,作為噻噸酮系化合物的具體例,可舉出噻噸酮、2-氯噻噸酮、2
-甲基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、4-異丙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等。
另外,作為上述苯乙酮系化合物的具體例,可舉出2-甲基-1-〔4-(甲硫基)苯基〕-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基胺基)-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮等。
另外,作為上述聯咪唑系化合物的具體例,可舉出2,2’-雙(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑、2,2’-雙(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑、2,2’-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑等。
再者,使用聯咪唑系化合物作為光聚合引發劑時,從改進感度的方面考慮,較佳為併用供氫體。這裡所說的「供氫體」是指能夠對通過曝光而由聯咪唑系化合物產生的自由基供給氫原子的化合物。作為供氫體,例如可舉出2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并唑等硫醇系供氫體,4,4’-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮等胺系供氫體。在本發明中,供氫體可以單獨使用或者混合2種以上使用,但從能夠進一步改進感度的方面考慮,較佳為組合1種以上的硫醇系供氫體與1種以上的胺系供氫體來使用。
另外,作為上述三系化合物的具體例,可舉出2,4,6-參(三氯甲基)-對稱三、2-甲基-4,6-雙(三氯
甲基)-對稱三、2-〔2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基〕-4,6雙(三氯甲基)-對稱三、2-〔2-(呋喃-2-基)乙烯基〕-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三、2-〔2-(4-二乙基胺基-2-甲基苯基)乙烯基〕-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三、2-〔2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基〕-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三等具有鹵化甲基的三系化合物。
另外,作為O-醯基肟系化合物的具體例,可舉出1-〔4-(苯硫基)苯基〕-1,2-辛二酮2-(O-苯甲醯肟)、1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基〕-乙酮1-(O-乙醯肟)、1-〔9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基甲氧基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基〕-乙酮1-(O-乙醯肟)、1-〔9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊環基)甲氧基苯甲醯基}-9H-咔唑-3-基〕-乙酮1-(O-乙醯肟)等。作為O-醯基肟系化合物的市售品,也可使用NCI-831、NCI-930(以上,ADEKA股份有限公司製)等。
在本發明中,使用苯乙酮系化合物等聯咪唑系化合物以外的光聚合引發劑時,也可以併用敏化劑。作為這樣的敏化劑,例如可舉出4,4’-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、4-二乙基胺基苯乙酮、4-二甲基胺基苯丙酮、4-二甲基胺基苯甲酸乙酯、4-二甲基胺基苯甲酸2-乙基己酯、2,5-雙(4-二乙基胺基亞苄基)環己酮、7-二乙基胺基-3-(4-二乙基胺基
苯甲醯基)香豆素、4-(二乙基胺基)查耳酮等。
在本發明中,光聚合引發劑的含量相對於(C)聚合性化合物100質量份,較佳為0.01~120質量份,特佳為1~100質量份。通過成為這樣的態樣,能夠使硬化性、被膜特性良好。
-溶劑-
本發明的硬化性組成物含有上述(A)~(C)成分以及任意添加的其它成分,通常摻合有機溶劑製備成液態組成物。
作為上述溶劑,只要將構成硬化性組成物的(A)~(C)成分、其它成分分散或溶解,且不與這些成分反應,具有適度的揮發性,就可以適當地選擇使用。
這樣的有機溶劑中,例如可舉出:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單正丙醚、乙二醇單正丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單正丙醚、二乙二醇單正丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丙醚、丙二醇單正丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單正丙醚、二丙二醇單正丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚等(聚)鏈烷二醇單烷基醚;乳酸甲酯、乳酸乙酯等乳酸烷基酯;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、異丁醇、三級丁醇、辛醇、2-乙基己醇、環己醇等(環)烷基醇;二丙酮醇等酮醇;
乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯等(聚)鏈烷二醇單烷基醚乙酸酯;二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚、四氫呋喃等環狀醚;甲乙酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等酮;丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等二乙酸酯;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯等烷氧基羧酸酯;乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸正戊酯、乙酸異戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等脂肪酸烷基酯;甲苯、二甲苯等芳香族烴;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺或內醯胺等。
這些溶劑中,從溶解性、顏料分散性、塗布性等觀點出發,較佳為丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、二乙二醇二甲醚、
二乙二醇甲基乙基醚、環己酮、2-庚酮、3-庚酮、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸正戊酯、乙酸異戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸乙酯等。
本發明中,溶劑可以單獨使用或者混合2種以上使用。
溶劑的含量沒有特別限定,較佳為硬化性組成物的除溶劑以外的各成分的合計濃度成為5~50質量%的量,更佳為成為10~40質量%的量。通過成為這樣的態樣,能夠得到分散性、穩定性良好的著色劑分散液,以及塗布性、穩定性良好的硬化性組成物。
-添加劑-
本發明的硬化性組成物也可以根據需要含有各種添加劑。
作為添加劑,例如可舉出玻璃、氧化鋁等填充劑;聚乙烯醇、聚(氟烷基丙烯酸酯)類等高分子化合物;氟系界面活性劑、矽系界面活性劑等界面活性劑;乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三
甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等密合促進劑;2,2-硫代雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,6-二三級丁基苯酚等抗氧化劑;2-(3-三級丁基-5-甲基-2-羥基苯基)-5-氯苯并三唑、烷氧基二苯甲酮類等紫外線吸收劑;聚丙烯酸鈉等防凝聚劑;丙二酸、己二酸、伊康酸、檸康酸、富馬酸、中康酸、2-胺基乙醇、3-胺基-1-丙醇、5-胺基-1-戊醇、3-胺基-1,2-丙二醇、2-胺基-1,3-丙二醇、4-胺基-1,2-丁二醇等殘渣改善劑;琥珀酸單〔2-(甲基)丙烯醯氧基乙基〕酯、鄰苯二甲酸單〔2-(甲基)丙烯醯氧基乙基〕酯、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等顯影性改善劑等。
本發明的硬化性組成物可採用適當的方法製備,作為其製備方法,例如可通過將(A)~(C)成分與溶劑、任意添加的其它成分一併混合來製備。同時使用本著色劑和顏料作為(A)著色劑時,較佳為如下方法:在溶劑中、分散劑的存在下,使用例如珠磨機、輥磨機等將顏料根據情況與部分(B)黏結劑樹脂一起粉碎,進行混合、分散,製成顏料分散液,接著,向該顏料分散液中添加本著色劑和(C)聚合性化合物,根據需要添加(B)黏結劑樹脂、光聚合引發劑、進一步追加的溶劑、其它成分,進行混合,由此進行製備。
(硬化膜和其形成方法)
本發明的硬化膜含有聚合物粒子,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元,本發明的硬化膜可使用本發明的硬化性組成物而形成。
硬化膜具體而言是指顯示元件、固態攝影元件中使用的各色像素、黑矩陣、黑隔離件、紅外線截止濾光片等。
以下,對構成顯示元件、固態攝影元件的彩色濾光片中使用的著色硬化膜及其形成方法進行說明。
作為製造彩色濾光片的方法,第一,可舉出下述方法。首先,在基板的表面上,根據需要,以劃分出形成像素的部分的方式形成遮光層(黑矩陣)。接著,在該基板上例如塗布藍色的本發明的感放射線性著色組成物的液態組成物,其後進行預烘焙使溶劑蒸發,形成塗膜。接著,隔著光罩對該塗膜進行曝光後,使用鹼性顯影液進行顯影,溶解除去塗膜的未曝光部。然後,通過後烘焙形成以規定的排列配置有藍色的像素圖案(著色硬化膜)的像素陣列。
接著,使用綠色或紅色的各感放射線性著色組成物,與上述同樣地進行各感放射線性著色組成物的塗布、預烘焙、曝光、顯影和後烘焙,在同一基板上依次形成綠色的像素陣列和紅色的像素陣列。由此,得到在基板上配置有藍色、綠色和紅色這三原色的像素陣列的彩色濾光片。其中,在本發明中,形成各色像素的順序不限於上述順序。
上述黑矩陣可通過利用光刻法使採用濺射、蒸鍍成膜的鉻等金屬薄膜成為所希望的圖案來形成,也可以使用分散有黑色著色劑的感放射線性著色組成物,與形成上述像素的情況同樣地形成。
作為形成彩色濾光片時使用的基板,例如可
舉出玻璃、矽、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺等。
另外,也可以根據需要預先對這些基板實施利用了矽烷偶合劑等進行的藥品處理、電漿處理、離子鍍、濺射、氣相反應法、真空蒸鍍等適當的預處理。
在基板上塗布感放射線性著色組成物時,可採用噴霧法、輥塗法、旋塗法(spin coat method)、狹縫模頭塗布法(狹縫塗布法)、棒塗法等適當的塗布法,特佳為採用旋塗法、狹縫模頭塗布法。
預烘焙通常組合減壓乾燥和加熱乾燥來進行。減壓乾燥通常進行至到達50~200Pa。另外,加熱乾燥的條件通常為70~110℃、1~10分鐘左右。
塗布厚度以乾燥後的膜厚計,通常為0.6~8μm,較佳為1.2~5μm。
作為形成選自像素和黑矩陣中的至少1種時所使用的放射線的光源,例如可舉出氙燈、鹵素燈、鎢燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、中壓汞燈、低壓汞燈等燈光源或氬離子雷射、YAG雷射、XeCl準分子雷射、氮雷射等雷射光源等。作為曝光用光源,也可以使用紫外線LED。較佳為波長在190~450nm範圍的放射線。
放射線的曝光量通常較佳為10~10000J/m2。
另外,作為上述鹼性顯影液,例如較佳為碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、四甲基氫氧化銨、膽鹼、1,8-二氮雜雙環-〔5.4.0〕-7-十一碳烯、1,5-二氮雜
雙環-〔4.3.0〕-5-壬烯等的水溶液。
鹼性顯影液中例如也可以適量添加甲醇、乙醇等水溶性有機溶劑、界面活性劑等。再者,鹼性顯影後通常進行水洗。
作為顯影處理法,可應用噴淋顯影法、噴霧顯影法、浸漬(dip)顯影法、旋覆浸沒(水坑)顯影法等。顯影條件較佳為常溫、5~300秒。
後烘焙的條件通常為180~280℃、10~60分鐘左右。
這樣形成的像素的膜厚通常為0.5~5μm,較佳為1.0~3μm。
另外,作為製造彩色濾光片的第二方法,可採用日本特開平7-318723號公報、日本特開2000-310706號公報等中公開的利用噴墨方式得到各色像素的方法。在該方法中,首先,在基板的表面上形成兼具遮光功能的隔壁。接著,利用噴墨裝置向形成的隔壁內噴出例如藍色的熱硬化性著色組成物的液態組成物,其後進行預烘焙使溶劑蒸發。接著,根據需要對該塗膜進行曝光後,通過後烘焙使其硬化,形成藍色的像素圖案。
接著,使用綠色或紅色的各熱硬化性著色組成物,與上述同樣地在同一基板上依次形成綠色的像素圖案和紅色的像素圖案。由此,得到在基板上配置有藍色、綠色和紅色這三原色的像素圖案的彩色濾光片。其中,在本發明中,形成各色的像素的順序不限於上述順序。
再者,隔壁不僅發揮遮光功能,還發揮使噴
出到隔區內的各色熱硬化性著色組成物不發生混色的功能,因此膜厚比上述的第一方法中使用的黑矩陣厚。因此,隔壁通常使用黑色感放射線性組成物形成。
形成彩色濾光片時使用的基板、放射線的光源以及預烘焙、後烘焙的方法、條件與上述第一方法相同。這樣,採用噴墨方式形成的像素的膜厚與隔壁的高度為同等程度。
在這樣得到的像素圖案上根據需要形成保護膜後,通過濺射形成透明導電膜。形成透明導電膜後,也可以進一步形成隔離件而製成彩色濾光片。隔離件通常使用感放射線性組成物形成,也可以製成具有遮光性的隔離件(黑隔離件)。此時,使用分散有黑色著色劑的感放射線性著色組成物,但本發明的硬化性組成物也能夠適用於上述黑隔離件的形成。
本發明的硬化性組成物也能夠適用於形成上述彩色濾光片中使用的各色像素、黑矩陣、黑隔離件等的任一著色硬化膜。
具有這樣形成的本發明的著色硬化膜的彩色濾光片,亮度和色純度極高,因此對於彩色液晶顯示元件、彩色攝影管元件、彩色傳感器、有機EL顯示元件、電子紙等極為有用。再者,後述的顯示元件具備至少1個以上使用本發明的硬化性組成物形成的著色硬化膜即可。
(顯示元件)
本發明的顯示元件具備本發明的硬化膜。作為顯示元件,可舉出彩色液晶顯示元件、有機EL顯示元件、電
子紙等。
具備本發明的硬化膜的彩色液晶顯示元件可以是穿透型也可以是反射型,可採用適當的結構。例如可採用在與配置有薄膜電晶體(TFT)的驅動用基板不同的基板上形成彩色濾光片,驅動用基板與形成有彩色濾光片的基板隔著液晶層對向的結構。另外,還可採用在配置有薄膜電晶體(TFT)的驅動用基板的表面上形成有彩色濾光片的基板與形成有ITO(摻雜了錫的氧化銦)電極或IZO(氧化銦與氧化鋅的混合物)電極的基板隔著液晶層對向的結構。後者的結構能夠顯著提高開口率,具有得到明亮且高精細的液晶顯示元件的優點。再者,具有後者的結構時,黑矩陣、黑隔離件可以形成於形成有彩色濾光片的基板側和形成有ITO電極或IZO電極的基板側中的任一方。
具備本發明的硬化膜的彩色液晶顯示元件除了具備冷陰極螢光管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)之外,還可具備以白色LED為光源的背光燈單元。作為白色LED,例如可舉出組合紅色LED、綠色LED和藍色LED,通過混色得到白色光的白色LED;組合藍色LED、紅色LED和綠色螢光體,通過混色得到白色光的白色LED;組合藍色LED、紅色發光螢光體和綠色發光螢光體,通過混色得到白色光的白色LED;通過藍色LED與YAG系螢光體的混色得到白色光的白色LED;組合藍色LED、橙色發光螢光體和綠色發光螢光體,通過混色得到白色光的白色LED;組合紫外線LED、紅色發光
螢光體、綠色發光螢光體和藍色發光螢光體,通過混色得到白色光的白色LED等。
具有本發明的硬化膜的彩色液晶顯示元件中,可應用TN(扭曲向列(Twisted Nematic))型、STN(超扭曲向列(Super Twisted Nematic))型、IPS(平面內轉換(In-Planes Switching))型、VA(垂直取向(Vertical Alignment))型、OCB(光學補償彎曲排列(Optically Compensated Birefringence))型等適當的液晶模式。
另外,具有本發明的硬化膜的有機EL顯示元件可採用適當的結構,例如可舉出日本特開平11-307242號公報中公開的結構。
另外,具備本發明的硬化膜的電子紙可採用適當的結構,例如可舉出日本特開2007-41169號公報中公開的結構。
(固態攝影元件)
本發明的固態攝影元件具備本發明的硬化膜。另外,本發明的固態攝影元件可採用適當的結構。例如作為一個實施形態,使用本發明的硬化性組成物,採用與上述相同的操作在CMOS基板等半導體基板上形成著色像素(著色硬化膜),由此能夠製成色彩分離性特別優異的固態攝影元件。另外,作為其它實施形態,可以使用本發明的硬化性組成物,採用與上述相同的操作在CMOS基板等半導體基板上形成紅外線截止濾光片。
以下,舉出實施例進一步具體說明本發明的
實施形態。但本發明並不限定於下述實施例。
<本著色劑的平均粒徑和形狀、以及本著色劑中的球狀粒子的個數基準的比例>
下述合成的本著色劑的平均粒徑和形狀按以下方法測定。
測定利用穿透型電子顯微鏡(「H-7650」,Hitachi High-Technologies公司製)觀察到的本著色劑的一次粒子的長徑,算出觀察視野中存在的100個一次粒子的長徑的平均值作為平均粒徑。另外,利用穿透型電子顯微鏡通過目視確認粒子的形狀,並且算出觀察視野中存在的100個粒子中球狀粒子所占的比例。
<本著色劑的合成>
合成例1
將甲基丙烯酸甲酯20.0g、乙二醇二甲基丙烯酸酯5.00g、下述式表示的單體(1)6.50g均勻混合。將其加入到裝有十二烷基磺酸鈉6.3g和離子交換水56.9g的容器中,製備前驅物單體混合液。
另一方面,將十二烷基磺酸鈉0.6g、過硫酸鈉的5質量%水溶液1.5g和離子交換水110.5g混合,製備聚合引發劑溶液。
將前驅物單體混合液在氮氣流下加熱至80℃。用3小時向其中滴加聚合引發劑溶液。滴加結束後,在80℃維持內溫1小時進行熟化。接著,添加混合過硫酸鈉的2質量%水溶液1.3g與離子交換水0.5g而成的水溶液。在80℃進一步熟化2小時後,冷卻至室溫。其後,將該反應
液進行過濾器過濾,向濾液中加入二丙酮醇600g,減壓除去溶劑。在其殘渣中混合二丙酮醇,製備成固體成分濃度為20質量%,製成著色劑分散液(A-1)。再者,著色劑分散液(A-1)中的本著色劑以個數基準計90%以上為球狀粒子。另外,由穿透型電子顯微鏡的觀察求出的平均粒徑為250nm。將本著色劑(聚合物粒子)的穿透型電子顯微鏡照片示於第1圖。
合成例2
合成例1中,使用下述式表示的單體(2)代替單體(1),除此之外,採用與合成例1相同的方法進行合成。將所得溶液作為著色劑分散液(A-2)。再者,著色劑分散液(A-2)中的本著色劑以個數基準計90%以上為球狀粒子。另外,其平均粒径為280nm。
合成例3
合成例1中,使用下述式表示的單體(3)代替單體(1),除此之外,採用與合成例1相同的方法進行合成。將所得溶液作為著色劑分散液(A-3)。再者,著色劑分散液(A-3)中的本著色劑以個數基準計90%以上為球狀粒子。另外,其平均粒径為230nm。
合成例4~11
合成例1中,使用表1所示的單體代替單體(1),除此之外,採用與合成例1相同的方法進行合成,得到著色劑分散液(A-4)~(A-11)。著色劑分散液(A-4)~(A-11)中的固體成分濃度均為20質量%。
本著色劑均是以個數基準計90%以上為球狀粒子。另外,其平均粒徑如表1所示。再者,單體(4)~(11)為下述式表示的化合物。
各單體使用下述的公報中記載的化合物或利用下述方法製備的化合物。
單體(1):將C.I.鹼性藍7與對(乙烯基苯基)三氟甲磺醯亞胺酸三乙胺鹽進行鹽交換而得到的化合物
單體(2):將C.I.酸性紅289與〔2-(2-甲基丙烯醯氧基)乙基〕三甲基銨進行鹽交換而得到的化合物
單體(3):日本專利第4317152號說明書的合成例1中記載的化合物(11)
單體(4):日本特開2013-178478號公報的合成例2中記載的化合物
單體(5):將日本特開2012-214718號公報的式(g-1)表示的化合物與對(乙烯基苯基)三氟甲磺醯亞胺酸三乙胺鹽進行鹽交換而得到的化合物
單體(6):將日本特開2014-240953號公報的式(d-1)表示的化合物與〔2-(2-甲基丙烯醯氧基)乙基〕三甲基銨進行鹽交換而得到的化合物
單體(7):將C.I.酸性紅52與〔2-(2-甲基丙烯醯氧基)乙基〕三甲基銨進行鹽交換而得到的化合物
單體(8):日本特開2014-240939號公報中記載的「色素單體ST-13」
單體(9):日本特開2010-102343號公報的合成例1中記載的化合物
單體(10):日本特開2012-013945號公報的化合物(xi)
單體(11):日本特開平5-271567號公報的化合物No.64
比較合成例1
按照日本特開2012-194466號公報中記載的「著色劑G」的合成方法合成下述式表示的著色劑。使所得著色劑5質量份溶解於環己酮95質量份中。將所得溶液作為著色劑溶液(a-1)。
比較合成例2
按照日本專利第4873101號說明書中記載的「成鹽化合物(A-1)」的合成方法,合成下述式表示的陰離子性發色團與側鏈具有陽離子性基團的樹脂的成鹽化合物,即著色劑。使所得著色劑5質量份溶解於環己酮95質量份中。將所得溶液作為著色劑溶液(a-2)。
比較合成例3
按照日本專利第4317152號說明書中記載的「例示化合物(1)」的合成方法合成下述式表示的著色劑。使所得著色劑5質量重量份溶解於環己酮95質量份中。將所得溶液作為著色劑溶液(a-3)。
<黏結劑樹脂的合成>
合成例12
在具備冷卻管和攪拌機的燒瓶中加入丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份並進行氮置換。加熱至80℃,在該溫度下用1小時滴加丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份、甲基丙烯酸20質量份、苯乙烯10質量份、甲基丙烯酸苄酯5質量份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯15質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯23質量份、N-苯基馬來醯亞胺12質量份、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯15質量份和2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)6質量份的混合溶液,保持該溫度聚合2小時。其後,將反應溶液的溫度升溫至100℃,再聚合1小時,由此得到黏結劑樹脂溶液(固體成分濃度33質量%)。所得黏結劑樹脂的Mw為12200,Mn為6500。將該黏結劑樹脂作為「黏結劑樹脂(B1)」。
<著色組成物的製造>
實施例1
混合作為(A)著色劑的著色劑分散液(A-1)36.0質量份、作為(B)黏結劑樹脂的黏結劑樹脂(B1)溶液26.3質量份、作為(C)聚合性化合物的二新戊四醇六丙烯酸酯與二
新戊四醇五丙烯酸酯的混合物(日本化藥股份有限公司製,商品名KAYARAD DPHA)9.9質量份、作為光聚合引發劑的2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮(商品名IRGACURE 369,Ciba Specialty Chemicals公司製)1.8質量份和NCI-930(ADEKA股份有限公司製)0.1質量份、作為氟系界面活性劑的MEGAFAC F-554(DIC股份有限公司製)0.05質量份、以及作為溶劑的丙二醇單甲醚乙酸酯,製備固體成分濃度20質量%的著色組成物(S-1)。
(耐溶劑性的評價)
使用旋塗機在表面形成有防止鈉離子溶出的SiO2膜的鈉玻璃基板上塗布著色組成物(S-1)後,用90℃的加熱板進行2分鐘預烘焙,形成膜厚2.5μm的塗膜。
接著,將該基板冷卻至室溫後,使用高壓汞燈隔著光罩以400J/m2的曝光量對塗膜曝光包含365nm、405nm和436nm各波長的放射線。其後,以顯影壓1kgf/cm2(噴嘴直徑1mm)對該基板噴出23℃的由0.04質量%氫氧化鉀水溶液構成的顯影液,進行90秒噴淋顯影。其後,用超純水清洗該基板,風乾後,進一步在230℃的潔淨烘箱內進行30分鐘後烘焙,由此在基板上形成點圖案。
將上述基板在80℃的丙二醇單甲醚乙酸酯中浸漬40分鐘。測定浸漬前後的色度坐標值(x,y)和刺激值(Y),評價浸漬前後的顏色變化即△E*ab。其結果,將△E*ab的值小於3.0的情況評價為「○」,將3.0以上且小於5.0的情況評價為「△」,將5.0以上的情況評價為「×」。
將評價結果示於表2。再者,可以說△E*ab值越小耐溶劑性越良好。
(電壓保持率的評價)
使用狹縫模頭塗布機在將ITO(銦-氧化錫合金)電極蒸鍍成規定形狀的玻璃基板上塗布著色組成物(S-1)後,在90℃的潔淨烘箱內進行10分鐘預烘焙,形成膜厚1.8μm的塗膜。
接著,使用高壓汞燈不隔著光罩地以500J/m2的曝光量對塗膜曝光包含365nm、405nm和436nm各波長的放射線。其後,將該基板在23℃的由0.04質量%氫氧化鉀水溶液構成顯影液中浸漬1分鐘進行顯影後,用超純水清洗並風乾,進一步在180℃進行30分鐘後烘焙,使塗膜硬化,在基板上形成著色硬化膜。
接著,將液晶單元放入60℃的恒溫槽中,利用東陽公司製液晶電壓保持率測定系統VHR-1A型(商品名)測定液晶單元的電壓保持率(VHR)。此時的施加電壓為5.0V的方形波,測定頻率為60Hz。這裡,電壓保持率是(16.7毫秒後的液晶單元電位差/剛施加後的電壓)的值。將電壓保持率為90%以上的情況評價為「○」,將60%以上且小於90%的情況評價為「△」,將小於60%的情況下評價為「×」。將評價結果示於表2。電壓保持率的值越大意味著越良好。特別是如果電壓保持率為90%以上,則液晶單元能夠將施加電壓保持在規定水平16.7毫秒的時間,因此能夠使液晶充分取向,引起餘像等「烙印」的可能性變小,因而較佳。
實施例2~11和比較例1~3
實施例1中,使用表2所示的著色劑分散液或著色劑溶液代替著色劑分散液(A-1),除此之外,與實施例1同樣地製備著色組成物,進行評價。將結果示於表2。
合成例101
合成例1中,使用下述式表示的單體(101)代替單體(1),除此之外,採用與合成例1相同的方法進行合成。將所得溶液作為著色劑分散液(A-101)。著色劑分散液(A-101)中的本著色劑以個數基準計90%以上為球狀粒子。另外,其平均粒徑為270nm。
再者,單體(101)是將日本特開2009-191213號公報的式(11)表示的化合物與對(乙烯基苯基)三氟甲磺醯亞胺酸三乙胺鹽進行鹽交換而得到的化合物。
合成例102
合成例1中,使用下述式表示的單體(102)代替單體(1),除此之外,採用與合成例1相同的方法進行合成。將所得溶液作為著色劑分散液(A-102)。著色劑分散液(A-102)中的本著色劑以個數基準計90%以上為球狀粒子。另外,其平均粒徑為190nm。
再者,單體(102)是將日本專利第5216997號說明書的化學式37表示的化合物與對(乙烯基苯基)三氟甲磺醯亞胺酸三乙胺鹽進行鹽交換而得到的化合物。
實施例101
混合YMF-02〔住友金屬礦山股份有限公司製,氧化鎢銫(Cs0.33WO3(平均分散粒徑800nm以下;極大吸收波
長(λ max)=1550~1650nm(膜))的18.5質量%分散液〕108.3質量份、著色劑分散液(A-101)5.0質量份、KAYARAD DPHA(日本化藥股份有限公司製)5.8質量份、Acrybase FF-187〔藤倉化成公司製的甲基丙烯酸苄酯與甲基丙烯酸的共聚物(重複單元的莫耳比=70:30;酸值=110mgKOH/g)〕5.8質量份、丙二醇單甲醚乙酸酯44.3質量份、作為界面活性劑的MEGAFAC F-781(DIC股份有限公司製)0.3質量份,用攪拌機混合,製備紅外線吸收組成物(S-101)。
使用紅外線吸收組成物(S-101),採用旋塗法(MIKASA Co.,LTD制的MIKASA SPINCOATER 1H-D7;340rpm)形成塗膜,在100℃進行120秒的預加熱(預焙)後,使用i線步進機以2000mJ/cm2進行整面曝光。接著,在200℃進行5分鐘的後加熱(後烘焙),得到膜厚為約2μm的紅外線截止濾光片。
所得紅外線截止濾光片顯示出優異的紅外線遮蔽性。
實施例102
實施例101中,使用著色劑分散液(A-102)代替著色劑分散液(A-101),除此之外,與實施例101同樣地製備紅外線吸收組成物(S-102)。接著,使用紅外線吸收組成物(S-102)代替紅外線吸收組成物(S-101),除此之外,與實施例101同樣地形成紅外線截止濾光片,結果該紅外線截止濾光片顯示出優異的紅外線遮蔽性。
Claims (12)
- 一種硬化性組成物,其係含有(A)著色劑、(B)黏結劑樹脂和(C)聚合性化合物的硬化性組成物,其中,(A)著色劑含有聚合物粒子,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。
- 如請求項1的硬化性組成物,其中,該具有發色團的聚合性不飽和化合物含有陽離子性發色團與陰離子部的鹽,該陰離子部具有陰離子性基團和聚合性不飽和基團。
- 如請求項1的硬化性組成物,其中,該具有發色團的聚合性不飽和化合物含有陰離子性發色團與陽離子部的鹽,該陽離子部具有陽離子性基團和聚合性不飽和基團。
- 如請求項1的硬化性組成物,其中,該具有發色團的聚合性不飽和化合物含有具有電中性的發色團和聚合性不飽和基團的化合物。
- 如請求項1~4中任一項的硬化性組成物,其中,聚合物粒子的形狀為球狀。
- 如請求項1~4中任一項的硬化性組成物,其中,該聚合物粒子進一步含有來自具有2個以上聚合性不飽和基團的化合物的結構單元。
- 如請求項1~4中任一項的硬化性組成物,其中,該聚合物粒子的平均粒徑為30~1000nm。
- 一種硬化性組成物,其係含有(A)著色劑、(B)黏結劑樹脂和(C)聚合性化合物的硬化性組成物,其中, (A)著色劑是至少經由下述步驟(1)和(2)而得到的,步驟(1):製備含有水、乳化劑、聚合引發劑和具有發色團的聚合性不飽和化合物的混合液的步驟;步驟(2):將步驟(1)中得到的混合液進行乳化聚合的步驟。
- 一種硬化膜,其含有聚合物粒子,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。
- 一種顯示元件,其具備如請求項9的硬化膜。
- 一種固態攝影元件,其具備如請求項9的硬化膜。
- 一種著色劑,由聚合物粒子構成,該聚合物粒子含有來自具有發色團的聚合性不飽和化合物的重複單元。
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