TW201910443A - 感光性著色樹脂組成物及其硬化物、彩色濾光片暨顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種感光性著色樹脂組成物,係含有色材、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與溶劑者,上述色材係含有酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材; 上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的含量係相對於酞青顏料、

Description

感光性著色樹脂組成物及其硬化物、彩色濾光片暨顯示裝置
本發明係關於感光性著色樹脂組成物及其硬化物、彩色濾光片暨顯示裝置。
近年來,隨著個人電腦的發達、尤其是行動式個人電腦的發達,液晶顯示器的需求增加。行動顯示器(行動電話、智慧型手機、平板PC)的普及率亦提高,呈現液晶顯示器市場日益擴大的情形。又,最近利用自發光且辨視性高之有機EL顯示器般之有機發光顯示裝置,亦作為新一代影像顯示裝置而備受矚目。在此等影像顯示裝置的性能方面,強烈期望有對比或色再現性提升等進一步的高畫質化。
於此等液晶顯示裝置或有機發光顯示裝置係使用彩色濾光片。例如液晶顯示裝置之彩色影像之形成,係通過彩色濾光片的光直接被著色為構成彩色濾光片之各像素的顏色,使此等顏色之光合成而形成彩色影像。此時作為光源,係除習知之冷陰極管之外,尚有利用白色發光之有機發光元件或白色發光之無機發光元件之情況。又,在有機發光顯示裝置中,係為了色調整等而使用彩色濾光片。
近年的傾向係要求影像顯示裝置之省電力化,為了提升背光源利用效率,特別要求彩色濾光片高輝度化。尤其在行動顯示器(行動電話、智慧型手機、平板PC)方面成為較大課題。
於此,彩色濾光片一般係具有:基板;形成於基板上,包含紅、綠、藍三原色之著色圖案的著色層;與依各著色圖案劃分之方式形成於基板上的遮光部。
作為此種著色層的形成方法之一例,已知有在基板上塗佈含有色材及光聚合性化合物之感光性著色樹脂組成物,藉由照射紫外線等使之硬化的方法。
作為上述感光性著色樹脂組成物之色材,係使用顏料或染料。相較於染料,顏料一般雖然耐熱性或耐光性較優越,但存在穿透率低、輝度未充分提升的問題。因此,近年來由彩色濾光片之進一步高輝度化的觀點而言,乃針對使用了一般穿透率較高之染料的彩色濾光片用感光性樹脂組成物進行了檢討,又,為了改善染料之耐熱性或耐光性,亦檢討使用將染料經不溶化之色澱色材。
專利文獻1揭示一種彩色濾光片等,其係使用了含有使複數染料骨架藉交聯基而交聯之2價以上之陽離子、與2價以上之陰離子的特定色材。其記載有上述色材係耐熱性優越,使用了該色材之彩色濾光片具有高對比,耐溶劑性且電氣可靠性優越。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:國際公開第2012/144521號公報
然而,即使使用專利文獻1之特定色材,相較於顏料,其耐熱性或耐光性差,在彩色濾光片製造步驟中之高溫加熱(後烘烤)前後容易發生色度變化,或最終所得之著色層之輝度不足,而要求更進一步的提升。
又,一般而言,彩色濾光片用之著色層係在基板上進行圖案化。在使用感光性著色樹脂組成物形成著色層的情況,例如可於基板上形成感光性著色樹脂組成物之塗膜後,經由既定之遮罩圖案進行曝光,其後進行顯影處理,藉此作成經圖案化之著色層。
近年來為了提升生產效率,係要求依更少曝光量進行圖案化,但本案發明人等經檢討後獲知,在欲使用酞青顏料形成藍色著色層時,有無法如設計般形成著色層的情形。
本發明係根據上述見解而形成者,目的在於提供:抑制於彩色濾光片製造步驟中之高溫加熱步驟(後烘烤)前後的色度變化(△Eab)或輝度降低,使高溫加熱步驟後所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物、使用該感光性著色樹脂組成物所形成之輝度良好的彩色濾光片、以及使用該彩色濾光片而顯示特性優越的顯示裝置。
本發明之感光性著色樹脂組成物係含有色材、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與溶劑者,上述色材係含有酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材;上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的含量係相 對於酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的合計含量為30質量%以上且60質量%以下。
本發明係提供上述本發明之感光性著色樹脂組成物之硬化物。
本發明提供一種彩色濾光片,係至少具備基板與設於該基板上之著色層者,上述著色層之至少一者為上述本發明之感光性著色樹脂組成物之硬化物。
本發明提供一種顯示裝置,係具有上述本發明之彩色濾光片者。
根據本發明,可提供:抑制於彩色濾光片製造步驟中之高溫加熱步驟(後烘烤)前後的色度變化(△Eab)或輝度降低,使高溫加熱步驟後所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物、使用該感光性著色樹脂組成物所形成之輝度良好的彩色濾光片、以及使用該彩色濾光片而顯示特性優越的顯示裝置。
1‧‧‧基板
2‧‧‧遮光部
3‧‧‧著色層
10‧‧‧彩色濾光片
20‧‧‧對向基板
30‧‧‧液晶層
40‧‧‧液晶顯示裝置
50‧‧‧有機保護層
60‧‧‧有機氧化膜
71‧‧‧透明陽極
72‧‧‧電洞注入層
73‧‧‧電洞輸送層
74‧‧‧發光層
75‧‧‧電子注入層
76‧‧‧陰極
80‧‧‧有機發光體
100‧‧‧有機發光顯示裝置
圖1為表示本發明彩色濾光片之一例的概略圖。
圖2為表示本發明之顯示裝置之一例的概略圖。
圖3為表示本發明之顯示裝置之另一例的概略圖。
以下,依序詳細說明本發明之感光性著色樹脂組成物及其硬化物、彩色濾光片、顯示裝置。
尚且,於本發明中,光包括可見及非可見區域之波長之電磁波,進而包括放射線,放射線係包括例如微波、電子束。具體而言,係指波長5μm以下之電磁波及電子束。
本發明中,所謂(甲基)丙烯酸係分別表示丙烯酸及甲基丙烯酸,所謂(甲基)丙烯酸酯係分別表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
I. 感光性著色樹脂組成物
本發明之感光性著色樹脂組成物之特徵在於含有色材、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與溶劑者,上述色材係含有酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材;上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的含量係相對於酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的合計含量為30質量%以上且60質量%以下。
本發明之感光性著色樹脂組成物係具有:於彩色濾光片製造步驟中之高溫加熱(後烘烤)前後的色度變化(△Eab)小,輝度降低受到抑制,最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案等效果。
彩色濾光片製造步驟中之後烘烤步驟,由於依230℃或240℃之高溫進行加熱,故由該高溫加熱時色材不易褪色的觀點而言,習知係使用顏料作為色材。進而,近年來為了提高生產效率,而要求依更少曝光量進行圖案化,但本案發明人等獲知,在欲使用酞青顏料形成藍色著色層時,有無法如設計般形成著色層的情形。推定此係由於藍色酞青顏料吸收屬於光起始劑之吸收波長(自由基產生波 長)的300nm左右,故光聚合反應未充分進行,於曝光時發生著色層內部之硬化不足所致。
相對於此,本發明中係對酞青顏料,將系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材依特定比例組合使用,藉此,由於上述系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材不易吸收300nm左右之波長,故即使組合負型感光性黏結劑成分而作成藍色著色層用之感光性著色樹脂組成物,曝光時仍不易發生著色層內部之硬化不足,容易依所需線寬形成圖案。
再者,推定藉由依特定比例組合使用酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材,則抑制因調配過多三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材而容易褪色的情形,並可提升穿透率,抑制於彩色濾光片製造步驟中之高溫加熱步驟(後烘烤)前後的色度變化或輝度降低,使高溫加熱步驟後最終所得之著色層之輝度提高。
本發明之感光性著色樹脂組成物係至少含有色材、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與溶劑者,在不損及本發明效果之範圍內,亦可進一步含有其他成分。
以下依序詳細說明本發明之感光性著色樹脂組成物之各成分。
[色材]
本發明中,色材的特徵在於含有酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材,上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材含量係相對於酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材之合計含量,為30質 量%以上且60質量%以下。
<酞青顏料>
作為酞青顏料,由於與下述一般式(1)所示色材組合使用,故較佳為藍色酞青顏料;由輝度較優越的觀點而言,較佳為銅酞青顏料。可舉例如C.I.色素藍15、C.I.色素藍15:1、C.I.色素藍15:2、C.I.色素藍15:3、C.I.色素藍15:4、C.I.色素藍15:6等。其中,由輝度較優越的觀點而言,上述酞青顏料較佳為選自由C.I.色素藍15:6、C.I.色素藍15:3及C.I.色素藍15:4所構成群之1種以上。
< 系色材>
本發明中,為了作成抑制高溫加熱步驟前後的色度變化或輝度降低,使最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物,而含有系色材。
系色材係含有具骨架之化合物的色材。
由著色層之輝度及對比良好的觀點而言,較佳係含有作為基本骨架的玫瑰紅系色材。
系色材係於玫瑰紅系色材中,較佳含有下述一般式(2)所示化合物。
[化1]一般式(2)
(一般式(2)中,R1~R4分別獨立為氫原子、亦可具有取代基之脂肪族烴基、芳香族烴基或芳香族雜環基,R1與R3、R2與R4亦可分別鍵結形成環構造。R5為羥基、酸性基或其鹽、或-L1-N--L2-R6,其中,L1及L2分別獨立為直接鍵結、-SO2-或-CO-,R6為鹵化脂肪族烴基。X表示鹵原子。m表示0~5之整數。一般式(2)係具有1個以上之陰離子性基者,n為0以上之整數。)
所謂R1~R4之脂肪族烴基可為直鏈狀、分枝狀、環狀之任一者,並無特別限定,可舉例如碳數1以上且20以下之直鏈狀或分枝狀脂肪族烴基、或碳數5以上且8以下之環狀脂肪族烴基(脂環式烴基)等,由耐熱性的觀點而言,較佳為碳數10以下。作為脂肪族烴基,較佳為屬於飽和脂肪族烴基之直鏈狀、分枝狀、環狀之烷基。
作為該脂肪族烴基亦可具有之取代基並無特別限定,可舉例如鹵原子、芳香烴基、胺甲醯基、-CO-O-Ra所示一價基、-O-CO-Ra’所示一價基、-SO2-Ra”所示一價基、-Rb-CO-O-Rc所示一價基、-Rb’-O-CO-Rc’所示一價基、及-Rb”-SO2-Rc”所示一價基等。
作為經取代之脂肪族烴基,可舉例如苄基等,進而亦可具有鹵原子或酸性基作為取代基。
R1~R4之芳香族烴基並無特別限定,可舉例如亦可具 有取代基之碳數6以上且20以下之芳香族烴基,其中較佳係具有苯基、萘基等的基。
R1~R4之芳香族雜環基並無特別限定,可舉例如亦可具有取代基之碳數5以上且20以下之芳香族雜環基,較佳係含有例如氮原子、氧原子、硫原子作為雜原子者。又,作為芳香族雜環基,具體可舉例如呋喃、噻吩、吡咯、吡啶等。
作為芳香族烴基或芳香族雜環亦可具有的取代基,並無特別限定,可舉例如脂肪族烴基、鹵原子、烷氧基、羥基、胺甲醯基、-CO-O-Ra所示一價基、-O-CO-Ra’所示一價基、-SO2-Ra”所示一價基、-Rb-CO-O-Rc所示一價基、-Rb’-O-CO-Rc’所示一價基及-Rb”-SO2-Rc”所示一價基等。上述Ra、Ra’、Ra”、Rb、Rb’、Rb”、Rc、Rc’及Rc”表示脂肪族烴基。此等取代基係由不對耐熱性等造成不良影響的觀點而言而適合使用。藉由調整此等取代基所造成之電子吸引性及電子供予性,可調整分光特性。又,於此之脂肪族烴基,可與R1~R4之脂肪族烴基相同。
所謂R1與R3、R2與R4分別鍵結形成環構造,係指R1與R3、R2與R4分別經由氮原子形成環構造。環構造並無特別限定,可舉例如5~7員環之含氮雜環,具體可舉例如吡咯啶環、哌啶環、啉環等。
較佳係R1及R2之至少一者為亦可具有取代基之脂肪族烴基,較佳係R1及R2為脂肪族烴基,其中較佳為直鏈脂肪族烴基。作為該脂肪族烴基,較佳係碳數1以上且10以下,由抑制異物發生、可形成輝度經提升之著色層的觀點而言,更佳係碳數1以上且6以下之直鏈烷基。
又,較佳係R3及R4之至少一者為亦可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基,較佳係R3及R4為芳香族烴基或芳香族雜環基,其中較佳係R3及R4之至少一者為芳香族烴基,較佳係R3及R4為芳香族烴基。作為該芳香族烴基,較佳為碳數6以上且10以下之芳香族烴基,由抑制異物發生、可形成輝度經提升之著色層的觀點而言,更佳為苯基。
又,在亦可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基的情況,較佳係至少一者經脂肪族烴基所取代。
作為可取代該芳香族烴基或芳香族雜環基之氫原子的脂肪族烴基,其中較佳直鏈脂肪族烴基。作為該脂肪族烴基,較佳係碳數1以上且10以下、更佳為碳數1以上且6以下之直鏈烷基。又,較佳係R3及R4之雙方為亦可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基,並由上述脂肪族烴基所取代。
再者,由抑制異物發生、可形成輝度提升之著色層的觀點而言,較佳係至少一個芳香族烴基或芳香族雜環基於1個芳香族烴基或芳香族雜環基中被2個以上脂肪族烴基所取代。
又,在R1、R2、R3及R4所含之脂肪族烴基之任一者為碳數2以上、進而碳數3以上之直鏈烷基的情況,有容易調整分子中之電子密度的傾向。
在R1及R2之至少一者為直鏈脂肪族烴基的情況,且R3及R4之至少一者為芳香族烴基或芳香族雜環基,且該芳香族烴基或芳香族雜環基經直鏈烷基所取代的情況,有容易抑制異物發生、可形成輝度提升之著色層的傾向。
又,R1~R4之脂肪族烴基較佳為無取代,或在屬於分 枝狀或直鏈狀之烷基的情況下較佳係取代基為芳香族烴基,且芳香族烴基或芳香族雜環基之取代基較佳為脂肪族烴基。於此種情況下,由於上述一般式(2)所示化合物使極性降低,故提升對PGMEA等低極性溶媒的親和性。又,在使上述色材溶解於溶劑中的情況,亦可使用極性更低之低極性溶媒,藉由使用低極性溶媒而提升本發明之彩色濾光片用著色樹脂組成物的穩定性。其中,由對低極性溶媒之親和性提升的觀點而言,較佳係僅具有脂肪族烴基作為芳香族烴基或芳香族雜環基的取代基。
作為酸性基或其鹽之具體例,可舉例如羧基(-COOH)、羧酸根基(-COO-)、羧酸鹽基(-COOM,於此M表示金屬原子)、磺酸根基(-SO3 -)、磺酸基(-SO3H)、磺酸鹽基(-SO3M,於此M表示金屬原子)等,其中,較佳為具有磺酸根基(-SO3 -)、磺酸基(-SO3H)、磺酸鹽基(-SO3M)之至少1種。又,作為金屬原子M可舉例如鈉原子、鉀原子等。
-L1-N--L2-R6基中,L1及L2係分別獨立為直接鍵結、-SO2-或-CO-,其中,較佳係-SO2-或-CO-,由抑制異物發生、耐熱性優越、可形成輝度提升之著色層的觀點而言,更佳為-SO2-。
-L1-N--L2-R6基中,R6為鹵化脂肪族烴基,作為該鹵素,可舉例如氟原子、氯原子、碘原子等,其中較佳為氟原子。作為R6之鹵化脂肪族烴基,較佳為碳數1以上且8以下之直鏈或分枝之鹵化脂肪族烴基,更佳為碳數1以上且5以下之直鏈或分枝之鹵化脂肪族烴基,再更佳為碳數1以上且3以下之直鏈或分枝之鹵化脂肪族烴基。其中,脂肪族烴基中之鹵原子之取代率(鹵原子數/脂肪族烴基之氫原子的合計數)較佳為50%以上、更佳70%以上, 其中較佳為100%。
作為R6,其中較佳為碳數1以上且5以下之直鏈或分枝之全氟烷基。
又,上述一般式(2)中,鍵結於骨架之苯環所具有的-R5基之取代位置並無特別限定,相對於骨架,較佳為鄰位或對位,由上述一般式(2)所示化合物之各種耐性的觀點而言,較佳係-R5基相對於骨架被取代於鄰位。其作用機構雖尚未闡明,但推定若-R5基位於鄰位,則與苯環所鍵結之骨架之碳原子共振而可形成環構造,分子之穩定性高,因此色材之各種耐性提升。
上述一般式(2)所示化合物之製造方法並無特別限定,具體可舉例如下述之方法。
將磺酸基螢光黃(fluoran)化合物與對應至R3及R4之胺化合物於溶媒中依60℃回流,將此反應液依60℃過濾而去除不溶解份後,去除溶媒之一部分,注入至6%鹽酸。接著,加入大量水並於室溫攪拌30分鐘後,濾取濾餅。將此濾餅以水或熱水洗淨後,使其乾燥,藉此得到上述一般式(2)所示化合物之中間體。又,本發明中,在製造R3及R4之一部分構造相異、相對於環呈非對稱之一般式(2)所示化合物的情況,係將對應之一半份量之胺化合物少量逐次地滴下至大稀釋之磺酸基螢光黃化合物甲醇溶液中,反應後,滴下剩餘另一者之胺化合物;或將各胺化合物之1:1溶液緩慢滴下至磺酸基螢光黃化合物甲醇溶液中,藉此可依高產率得到非對稱之一般式(2)所示化合物的中間體。
接著將一般式(2)所示化合物之中間體,於1-甲基-2-吡咯啶酮等極性溶媒中在碳酸鉀等鹼存在下,使其與對應至R1及R2之鹵化 物依80℃攪拌反應2小時。反應結束後,將反應溶液放冷至室溫,再將反應溶液滴下至0~10℃之17.5%鹽酸中並攪拌1小時。其後,濾取析出物,將殘渣依60℃乾燥24小時,藉此得到一般式(2)所示化合物的前驅物。
接著,在R5為-L1-N--L2-R6時,使一般式(2)所示化合物之前驅物與三氟甲基磺醯胺溶解於氯仿,滴下三乙基胺使其反應。其後,將所得反應溶液水洗,接著分離取得有機層。將此有機層藉硫酸鈉乾燥,以管柱層析法精製,進行減壓濃縮,藉此可得到上述一般式(2)所示化合物之色材。
尚且,在以-CO-表示L1時,作為磺酸基螢光黃化合物之取代物係使用螢光黃化合物,以後同樣進行可得到上述一般式(2)所示化合物。
作為一般式(2)所示化合物,由高輝度化之觀點而言,其中較佳為酸性紅289、酸性紫9、酸性紫30等。
又,由耐熱性之觀點而言,一般式(2)中,較佳係具有m=1且n=0之甜菜鹼構造的化合物。
又,其中,由可形成輝度及耐光性優越之著色層的觀點而言,較佳係m=1且n=0,R1及R2分別獨立為亦可具有取代基之脂肪族烴基或芳香族烴基,R3及R4分別獨立為亦可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基。
作為系色材,較佳為系染料之色澱色材(成鹽化合物)。系染料之色澱色材若為系染料與相對離子進行成鹽的色材即可,可舉例如酸性染料與鹼之色澱色材、鹼性染料與酸之色澱色材,亦包含將水可溶性之染料藉由色澱化劑(沉澱劑)進行 沉澱而作成不溶性的、被稱為色澱顏料的有機顏料。
作為系染料之色澱色材,係適合使用金屬色澱色材。金屬色澱色材係使用含有金屬原子者作為色澱化劑。藉由使用含金屬原子之色澱化劑,則色材耐熱性提高。
作為上述系酸性染料之色澱色材,適合使用金屬色澱色材,其中適合使用含有上述一般式(2)所示化合物的金屬色澱色材。作為上述系酸性染料之色澱化劑,較佳係含有成為2價以上金屬陽離子之金屬原子的色澱化劑。
另一方面,作為系鹼性染料之相對陰離子,可為有機陰離子、亦可為無機陰離子,由各種耐性的觀點而言,較佳為無機陰離子。
作為該有機陰離子,可舉例如具有陰離子性基作為取代基的有機化合物。又,亦可使用公知酸性染料作為有機陰離子。此時,色澱色材係酸性染料與鹼素染料成為離子對而存在。
作為產生此等有機陰離子的色澱化劑,可舉例如上述有機陰離子之鹼金屬鹽或鹼土族金屬鹽等。
作為無機陰離子可舉例如含氧酸之陰離子(磷酸離子、硫酸離子、鉻酸離子、鎢酸離子(WO4 2-)、鉬酸離子(MoO4 2-)等),或複數之含氧酸經縮合的聚合酸陰離子等之無機陰離子或其混合物。
作為上述聚合酸,可為異聚合酸陰離子(MmOn)c-,亦可為異性聚合酸陰離子(XlMmOn)c-。於上述離子式中,M表示聚原子,X表示雜原子,m表示聚原子之組成比,n表示氧原子之組成比。作為聚原子M,可舉例如Mo、W、V、Ti、Nb等。又,作為雜原子X, 可舉例如Si、P、As、S、Fe、Co等。
其中,由耐熱性的觀點而言,較佳係含有鉬(Mo)及鎢(W)之至少1種的聚合酸陰離子,更佳係至少含有鎢之c價之聚合酸陰離子。
作為產生無機陰離子之色澱化劑,可舉例如上述無機陰離子之鹼鹽或鹼金屬鹽等。
尚且,色澱色材中之染料之相對離子(色澱化劑)可單獨使用1種或組合使用2種以上。
<三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材>
本發明中,為了作成抑制於高溫加熱步驟前後的色度變化或輝度降低,使最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物,而含有三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材。
上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材係由耐熱性及耐光性優越、達成彩色濾光片之高輝度化的觀點而言,其中較佳為選自下述一般式(1)所示色材、及下述一般式(3)所示色材的1種以上,由形成分子會合狀態、顯示更優越之耐熱性的觀點而言,較佳為下述一般式(1)所示色材。
[化2]一般式(1)
(一般式(1)中,A係與N直接鍵結之碳原子不具有π鍵結的a價有機基,該有機基表示至少於與N直接鍵結之末端具有飽和脂肪族烴基的脂肪族烴基、或具有該脂肪族烴基的芳香族基,碳鏈中亦可含有O、S、N。Bc-表示至少c價之多異性聚合酸陰離子。Ri~Rv分別獨立表示氫原子、亦可具有取代基之烷基或亦可具有取代基之芳基,亦可Rii與Riii、Riv與Rv鍵結而形成環構造。Rvi及Rvii係分別獨立表示亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之烷氧基、鹵原子或氰基。Ar1為亦可具有取代基之2價芳香族基。複數之Ri~Rvii及Ar1分別可為相同或相異。
a及c為2以上之整數,b及d為1以上之整數。e為0或1,e為0時不存在鍵結。f及g表示0以上且4以下之整數,f+e及g+e為0以上且4以下。複數之e、f及g分別可為相同或相異。)
[化3]一般式(3)
(一般式(3)中,RI、RII、RIII、RIV、RV及RVI分別獨立表示氫原子、碳數1~3之烷基、或苯基,X-表示(SiMoW11O40)4-/4及(P2MoyW18-yO62)6-/6之至少一者,表示y=1、2或3之整數的異性聚合酸陰離子。)
上述一般式(1)所示色材係由於含有2價以上之陰離子與2價以上之陽離子,故於該色材之凝集體中,陰離子與陽離子並非單純地依1分子對1分子地進行離子鍵結,而是經由離子鍵形成使複數分子會合的分子會合體,因此,外觀之分子量係較習知色澱色材之分子量格外增大。推測由於此種分子會合體之形成而固體狀態下之凝集力更加提高,使熱運動降低,可抑制離子對之解離或陽離子部之分解,較習知色澱顏料更難褪色。
一般式(1)中之A係與N(氮原子)直接鍵結之碳原子為不具有π鍵結的a價有機基,該有機基表示至少於與N直接鍵結之末端具有飽和脂肪族烴基的脂肪族烴基、或具有該脂肪族烴基的芳香族基,碳鏈中亦可含有O(氧原子)、S(硫原子)、N(氮原子)。由於與N直接鍵結之碳原子不具有π鍵結,故陽離子性之發色部位所具有的色調或穿透率等的色特性不受到鍵結基A或其他發色部位的影響,可保持與單體相同的色。
於A中,至少於與N直接鍵結之末端具有飽和脂肪族烴基之脂肪族烴基只要與N直接鍵結之末端之碳原子不具有π鍵,可為直鏈、分枝或環狀中之任一者,除末端以外之碳原子可具有不飽和鍵,亦可具有取代基,碳鏈中亦可含有O、S、N。例如可包含羰基、羧基、氧基羰基、醯胺基等,氫原子亦可進一步被取代為鹵原子等。
又,於A中,作為上述具有脂肪族烴基之芳香族基,可舉例如具有至少於與N直接鍵結之末端具有飽和脂肪族烴基之脂肪族烴基的單環或多環芳香族基,其可具有取代基,亦可為含有O、S、N之雜環。
其中,由骨架之牢固性而言,A較佳為含有環狀之脂肪族烴基或芳香族基。
作為環狀之脂肪族烴基,其中,由骨架之牢固性而言,較佳為有橋脂環式烴基。所謂有橋脂環式烴基,係指於脂肪族環內具有交聯構造、具有多環構造之多環狀脂肪族烴基,可舉例如:降烷、聯環[2,2,2]辛烷、金剛烷等。有橋脂環式烴基之中,較佳為降烷。又,作為芳香族基,可舉例如含有苯環、萘環之基,其中較佳為含有苯環之基。例如,在A為2價有機基的情況,可舉例如碳數1~20之直鏈、分枝、或環狀之伸烷基,或對伸荏基等之碳數1~20之伸烷基經2個取代的芳香族基等。
A中之價數a,係構成陽離子之發色性陽離子部位的數,a為2以上之整數。此色澱色材中,由於陽離子之價數a為2以上,故耐熱性優越,其中,陽離子之價數a較佳為3以上。a之上限並無特別限定,由製造容易性的觀點而言,a較佳為4以下、更佳3以下。
Ri~Rv中之烷基並無特別限定。可舉例如碳數1~20之直鏈或分枝狀烷基等,其中較佳為碳數1~8之直鏈或分枝烷基,由輝度及耐熱性的觀點而言,更佳為碳數1~5之直鏈或分枝烷基。其中,Ri~Rv中之烷基特佳為乙基或甲基。作為烷基亦可具有之取代基,並無特別限定,可舉例如芳基、鹵原子、羥基、烷氧基等,作為經取代之烷基,可舉例如苄基般之芳烷基等。
Ri~Rv中之芳基並無特別限定。可舉例如苯基、萘基等。作為芳基亦可具有之取代基,可舉例如烷基、鹵原子、烷氧基等。
其中,由化學穩定性而言,作為Ri~Rv,較佳係分別獨立為氫原子、碳數1~5之烷基、苯基,或Rii與Riii、Riv與Rv鍵結而形成之吡咯啶環、哌啶環、啉環。
Ri~Rv可分別獨立形成上述構造,其中,就色純度而言,較佳係Ri為氫原子,進而由製造及原料供給之容易度而言,更佳係Rii~Rv均相同。
Rvi及Rvii分別獨立表示亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之烷氧基、鹵原子或氰基。Rvi及Rvii中之烷氧並無特別限定,較佳為碳原子數1以上且8以下之直鏈或具有分枝之烷基,更佳為碳原子數1以上且4以下之烷基。作為碳原子數1以上且4以下之烷基,可舉例如甲基、乙基、丙基、丁基,可為直鏈狀亦可具有分枝。作為烷基亦可具有之取代基並無特別限定,可舉例如芳基、鹵原子、羥基、烷氧基等。
又,Rvi及Rvii中之烷氧基並無特別限定,較佳為碳原子數1以上且8以下之直鏈或亦可具有分枝之烷氧基,更佳為碳數1以上且4以下之烷氧基。作為碳數1以上且4以下之烷氧基,可舉例如 甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基,可為直鏈狀亦可具有分枝。作為烷氧基所亦可具有之取代基並無特別限定,可舉例如芳基、鹵原子、羥基、烷氧基等。
作為Rvi及Rvii之鹵原子,可舉例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
Rvi及Rvii之取代數、亦即f及g分別獨立表示0以上且4以下之整數,其中較佳為0以上且2以下,更佳為0以上且1以下。複數之f及g分別可為相同或相異。
又,Rvi及Rvii亦可於三芳基甲烷骨架、或具有骨架內之共振構造的芳香環之任一部位經取代,其中,較佳係以依-NRiiRiii或-NRivRv所示胺基之取代位置為基準而於間位進行取代。
Ar1中之2價芳香族基並無特別限定。作為Ar1中芳香族基,可設為與A之芳香族基所列舉者相同。
Ar1較佳為碳數6~20之芳香族基,更佳為碳數10~14之含有縮合多環式碳環之芳香族基。其中,由構造單純且原料價格低廉而言,更佳為伸苯基或伸萘基。
於1分子內存在複數個之Ri~Rvii及Ar1可為相同或相異。藉由Ri~Rvii及Ar1之組合,可調整為所需之色。
本發明之一般式(1)所示色材中,由高輝度且耐熱性優越的觀點而言,Bc-為異性聚合酸陰離子。異性聚合酸陰離子可表示為(XlMmOn)c-,上述離子式中,M表示聚原子、X表示雜原子、m表示聚原子之組成比、n表示氧原子之組成比。作為聚原子M,可舉例如Mo、W、V、Ti、Nb等。又,作為雜原子X,可舉例如Si、P、As、S、Fe、Co等。
其中,由耐熱性的觀點而言,較佳係含有鉬(Mo)及鎢(W)中至少一者的聚合酸陰離子,更佳係至少含有鎢之c價聚合酸陰離子。
一般式(1)中之b為陽離子之數,d表示分子會合體中之陰離子之數,b及d表示1以上之整數。在b為2以上的情況,分子會合體中複數之陽離子可為單獨1種,亦可組合2種以上。又,在d為2以上的情況,分子會合體中複數之陰離子可為單獨1種,亦可組合2種以上。
一般式(1)中之e為0或1之整數,e=0表示三芳基甲烷骨架,e=1表示骨架。複數之e可為相同或相異。本發明所使用之一般式(1)所示色澱色材中,適合使用至少含有三芳基甲烷骨架者。
尚且,一般式(1)所示色澱色材,例如可參考國際公開第2012/144520號說明書進行調製。
另一方面,一般式(3)所示色材由於為將三芳基甲烷系染料經色澱化的色材,故與習知之三芳基甲烷系染料同樣地適合高輝度化。再者,由於使用上述特定之異性聚合酸陰離子,故耐熱性或耐光性較習知三芳基甲烷系染料更優越。
作為上述一般式(3)之RI~RVI之碳數1~3之烷基,可舉例如甲基、乙基、正丙基、異丙基等。
具有三芳基甲烷骨架之陽離子部分的構造係視所需色度等而適當選擇即可。其中,由容易達成高輝度及高對比的觀點而言,較佳係具有與習知之三芳基甲烷系染料之陽離子部位相同的構造。具體例可舉例如於一般式(3)中,RI~RV為乙基、RVI為氫原子的基本藍7,RI~RIV為甲基、RV為苯基、RVI為氫原子的基本藍 26,RI~RIV為甲基、RV為乙基、RVI為氫原子的基本藍11,RI~RV為甲基、RVI為苯基的基本藍8等陽離子部分,由容易達成高輝度與高對比的觀點而言,其中較佳係具有與基本藍7相同之陽離子部分的構造。
上述一般式(3)之X-係由(SiMoW11O40)4-/4及(P2MoyW18-yO62)6-/6之至少一者表示,y=1、2或3之整數的異性聚合酸陰離子。上述一般式(3)所示色材中之X-可僅使用(SiMoW11O40)4-/4或(P2MoyW18-yO62)6-/6之1種,亦可將(SiMoW11O40)4-/4及(P2MoyW18-yO62)6-/6之2種混合使用。
(SiMoW11O40)4-/4所示異性聚合酸陰離子中,作為對應之異性聚合性、或對應之異性聚合酸鹼金屬鹽,例如可依照Journal of American Chemical Society,104(1982)p3194記載之方法而獲得。具體而言,係將硝酸水溶液與鉬酸鹼金屬鹽水溶液混合攪拌,於其中加入K8(α型SiW11O39),攪拌2~6小時而可得到異性聚合酸。再者,藉由使所得異性聚合酸與鹼金屬鹽化物反應,藉此可作成異性聚合酸鹼金屬鹽。
又,(P2MoyW18-yO62)6-/6所示異性聚合酸陰離子中,作為對應之異性聚合酸、或對應之異性聚合酸鹼金屬鹽,例如可依照Inorganic Chemistry,vol47,p3679記載之方法而獲得。具體而言,將鎢酸鹼金屬鹽與鉬酸鹼金屬鹽溶解於水,於此加入磷酸,於加熱攪拌下加熱迴流5~10小時,藉此可得到異性聚合酸。進而,藉由使所得異性聚合酸與鹼金屬鹽化合物反應可作成異性聚合酸鹼金屬鹽。又,藉由適當調整上述鎢酸鹼金屬鹽與鉬酸鹼金屬鹽的填裝量,可將上述異性聚合酸陰離子中之鉬的數y調整為1~3之範 圍內。
又,將鉬酸鹼金屬鹽溶解於水,於此加入鹽酸,接著加入如K10(α2型P2W17O61)般之α2型之缺損道森型磷鎢酸鹼金屬鹽,依10~30℃攪拌30分鐘~2小時,亦可僅得到於y無分佈的P2Mo1W17O62
作為異性聚合酸鹼金屬鹽,可舉例如K4(SiMoW11O40)、K6(P2MoW17O62)、K6(P2Mo2W16O62)、K6(P2Mo3W15O62)等。
對應至所得異性聚合酸陰離子的異性聚合酸、或異性聚合酸鹼金屬鹽,係藉由與具有所需構造之染料進行鹽取代,可得到上述一般式(3)所示色材。由鹽取代之反應產率較高的觀點而言,相較於異性聚合酸,較佳係使用異性聚合酸鹼金屬鹽。
上述一般式(3)所示色材可為具結晶水之水合物,亦可為無水物。
又,作為本發明之感光性著色樹脂組成物所使用之三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材,並不限定於選自上述一般式(1)所示色材及上述一般式(3)所示色材的1種以上,可適當選擇使用。
例如可使用日本專利特開2015-96947號公報、特開2016-27149號公報及特開2017-16099號公報記載之三芳基甲烷系染料的陽離子,與上述各種異性聚合酸陰離子的色澱色材,或日本專利特開2015-96947號公報、特開2016-27149號公報及特開2017-16099號公報記載之三芳基甲烷系染料與異性聚合酸的色澱色材。
本發明之感光性著色樹脂組成物中,上述三芳基甲烷 系染料與異性聚合酸之色澱色材可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
<其他色材>
本發明之感光性著色樹脂組成物中之色材,係含有上述酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材作為必須成分,但在不損及本發明效果之範圍內,為了調整色調,亦可進一步組合使用其他色材。
作為其他色材,可將公知之顏料、染料、色澱色材等單獨1種或混合2種以上使用。
作為其他色材,其中適合使用其他藍色色材、紫色色材,但並不限定於此等。
作為其他之藍色色材,可舉例如與酞青顏料相異之公知之有機藍色顏料、與上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材相異的三芳基甲烷系色澱色材等。
作為紫色色材,可舉例如C.I.色素紫1、14、15、19、23、29、32、33、36、37、38等公知之有機紫色顏料。
<色材之含有比例>
本發明之感光性著色樹脂組成物中,上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的含量,係由獲得使色材之耐熱性提升、抑制於高溫加熱步驟前後的色度變化或輝度降低,使最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物的觀點而言,相對於酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料 與異性聚合酸之色澱色材的合計含量,為30質量%以上且60質量%以下,其中由輝度與圖案形成容易度的觀點而言,較佳為35質量%以上、更佳40質量%以上。又,其中由高溫加熱步驟時之色變化變小的觀點而言,較佳為57質量%以下、更佳54質量%以下。
本發明之感光性著色樹脂組成物中,上述酞青顏料之含量,係由獲得使色材之耐熱性提升、抑制於高溫加熱步驟前後的色度變化或輝度降低,使最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物的觀點而言,較佳為10質量%以上且70質量%以下,其中,由高溫加熱步驟時之色變化變小的觀點而言,較佳為20質量%以上、更佳30質量%以上。又,其中由輝度與圖案形成容易度的觀點而言,較佳為68質量%以下、更佳65質量%以下、又更佳55質量%以下。
本發明之感光性著色樹脂組成物中,上述系色材的含量,係由獲得使色材之耐熱性提升、抑制於高溫加熱步驟前後的色度變化或輝度降低,使最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案的感光性著色樹脂組成物的觀點而言,較佳為1質量%以上且35質量%以下,其中由高溫加熱步驟時之色變化變小的觀點而言,較佳為2質量%以上、更佳4質量%以上。又,其中由輝度與圖案形成容易度的觀點而言,較佳為30質量%以下、更佳25質量%以下。
又,本發明之感光性著色樹脂組成物中,在不損及本發明效果的範圍內,於色材中亦可進一步含有酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材以外的其他色材,酞青顏料、系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之 色澱色材的合計含量,係相對於色材總量,較佳為70質量%以上且100質量%以下、更佳80質量%以上且100質量%以下、又更佳90質量%以上且100質量%以下。
作為本發明所使用之色材的平均一次粒徑,於作為彩色濾光片之著色層之情形時,若為可形成所需之發色者即可,並無特別限定,雖視所使用色材的種類而異,但較佳為10nm以上且100nm以下之範圍內,更佳為15nm以上且60nm以下。藉由色材之平均一次粒徑為上述範圍,可將具備使用本發明之色材分散液所製造之彩色濾光片的顯示裝置作成為高對比度、且高品質者。
又,感光性著色樹脂組成物中之色材的平均分散粒徑係視所使用色材的種類而異,但較佳為10nm以上且100nm以下之範圍內,更佳為15nm以上且60nm以下之範圍內。
感光性著色樹脂組成物中之色材之平均分散粒徑係於至少含有溶劑之分散媒體中所分散之色材粒子的分散粒徑,為藉由雷射光散射粒度分佈計所測定者。作為雷射光散射粒度分佈計所進行之粒徑測定,可藉由色材分散液所使用之溶劑,將色材分散液適當稀釋為可藉雷射光散射粒度分佈計進行測定之濃度(例如1000倍等),使用雷射光散射粒度分佈計(例如日機裝公司製Nanotrack粒度分佈測定裝置UPA-EX150)藉由動態光散射法依23℃進行測定。此處之平均分佈粒徑為體積平均粒徑。
色材之合計含量係相對於感光性著色樹脂組成物之固形份總量,依3質量%以上且65質量%以下、較佳4質量%以上且60質量%以下的比例調配。若為上述下限值以上,則將感光性著色樹脂組成物塗佈為既定膜厚(通常為1.0μm~5.0μm)時之著色層具 有充分濃度。又,若為上述上限值以下,可得到保存穩定性優越、同時具有充分硬度、或與基板間之密黏性的著色層。尤其在形成色材濃度高之著色層的情況,色材之合計含量係相對於感光性著色樹脂組成物之固形份總量,較佳係依15質量%以上且65質量%以下、更佳25質量%以上且60質量%以下的比例調配。
[鹼可溶性樹脂]
本發明中之鹼可溶性樹脂係具有酸性基者,只要具有作為黏結劑樹脂之作用,且對於形成圖案時所使用之鹼顯影液呈可溶性,則可適當選擇使用。
本發明中,所謂鹼可溶性樹脂可依酸價為40mgKOH/g以上為標準。
本發明中較佳之鹼可溶性樹脂,為具有酸性基、通常為羧基的樹脂,具體可舉例如具有羧基之丙烯酸系共聚合體及具有羧基之苯乙烯-丙烯酸系共聚合體等之丙烯酸系樹脂,具有羧基之環氧基(甲基)丙烯酸酯樹脂等。
此等之中,特佳係於側鏈具有羧基、同時於側鏈進一步具有乙烯性不飽和基等之光聚合性官能基者。其原因在於,在具有光聚合性官能基時,在製造彩色濾光片時之樹脂組成物的硬化步驟中,該鹼可溶性樹脂彼此、或該鹼可溶性樹脂與多官能單體等之光聚合性化合物可形成交聯鍵結所致。硬化膜之膜強度更加提升而顯影耐性提升,進而硬化膜之熱收縮受到抑制而與基板間之密黏性優越。
於鹼可溶性樹脂中導入乙烯性雙鍵的方法,係由習知公知方法 適當選擇即可。例如,對鹼可溶性樹脂所具有之羧基,加成分子內兼具有環氧基與乙烯性雙鍵之化合物,例如(甲基)丙烯酸環氧丙酯等,而於側鏈導入乙烯性雙鍵的方法;或先將具有羥基之構成單位導入至共聚合體,使於分子內具備異氰酸酯基與乙烯性雙鍵的化合物加成,而於側鏈導入乙烯性雙鍵的方法等。
又,由著色層之密黏性優越的觀點而言,鹼可溶性樹脂較佳係進一步具有烴環。藉由於鹼可溶性樹脂中具有屬於大體積之基的烴環,則抑制硬化時之收縮、緩和與基板間之剝離、提升基板密黏性。
作為此種烴環,可舉例如亦可具有取代基之脂肪族烴環、亦可具有取代基之芳香族烴環及此等之組合;烴環亦可具有烷基、羰基、羧基、氧羰基、醯胺基、羥基、硝基、胺基、鹵原子等之取代基。
烴環可作為1價基而含有,亦可作為2價以上之基而含有。
作為烴環之具體例,可舉例如環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、降烷、異烷、三環[5.2.1.0(2,6)]癸烷(二環戊烷)、金剛烷等之脂肪族烴環;苯、萘、蒽、菲、茀等之芳香族烴環;聯苯、三聯苯、二苯基甲烷、三苯基甲烷、茋等之鏈狀多環;或cardo構造(9,9-二芳基茀);此等基之一部分經取代基所取代的基等等。
作為上述取代基,可舉例如烷基、環烷基、烷基環烷基、羥基、羰基、硝基、胺基、鹵原子等。
作為烴環,在含有脂肪族烴環時,由提升著色層之耐熱性或密黏性、同時提升所得著色層之輝度的觀點而言為特佳。
又,在含有上述cardo構造的情況,由提升著色層之硬化性、 抑制色材褪色、提升耐溶劑性(NMP膨潤抑制)的觀點而言為特佳。
具有具羧基之構成單位的丙烯酸系共聚合體、及具有羧基之苯乙烯-丙烯酸系共聚合體等的丙烯酸系樹脂,例如為使含羧基之乙烯性不飽和單體及視需要之可共聚合之其他單體,依公知方法進行(共)聚合而獲得的(共)聚合體。
作為含羧基之乙烯性不飽和單體,可舉例如(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸單烷基酯、反丁烯二酸、衣康酸、丁烯酸、桂皮酸、丙烯酸二聚物等。又,亦可利用(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等具有羥基之單體與順丁烯二酸酐或酞酸酐、環己烷二羧酸酐般之環狀酐的加成反應物、ω-羧基-聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等。又,作為羧基之前驅物,亦可使用順丁烯二酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐等之含酸酐單體。其中,由共聚合性或成本、溶解性、玻璃轉移溫度等方面而言,特佳為(甲基)丙烯酸。
本發明之鹼可溶性樹脂中,較佳係具有具羧基之構成單位、與具烴環之構成單位的丙烯酸系共聚合體及苯乙烯-丙烯酸系共聚合體等的含羧基共聚合體,更佳係具有具羧基之構成單位、具羥環之構成單位、與具乙烯性雙鍵之構成單位的丙烯酸系共聚合體及苯乙烯-丙烯酸系共聚合體等的含羧基共聚合體。
作為具烴環之乙烯性不飽和單體,可舉例如(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯乙烯等;由顯影後之著色層之剖面形狀即使於加熱處理中仍維持的效果較大的觀點而言,較佳為使用從(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸苄酯及苯 乙烯中選擇之至少1種。
該含羧基共聚合體亦可進一步含有(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等具有酯基之構成單位等的其他構成單位。具有酯基之構成單元不僅作為抑制感光性著色樹脂組成物之鹼可溶性的成分而發揮機能,亦作為提高對溶劑之溶解性、甚至溶劑再溶解性之成分而發揮機能。
該含羧基共聚合體係藉由適當調整各構成單位的填裝量,而可作成為具有所需性能的鹼可溶性樹脂。
含羧基之乙烯性不飽和單體之填裝量,係由獲得良好圖案的觀點而言,相對於單體總量,較佳為5質量%以上、更佳10質量%以上。另一方面,由抑制顯影後之圖案表面之膜粗糙等觀點而言,含羧基之乙烯性不飽和單體之填裝量係相對於單體總量,較佳為50質量%以下、更佳40質量%以下。
又,更適合使用作為鹼可溶性樹脂之、具有具乙烯性雙鍵之構成單位的丙烯酸系共聚合體及苯乙烯-丙烯酸系共聚合體等的含羧基共聚合體中,兼具環氧基與乙烯性雙鍵之化合物係相對於含羧基之乙烯性不飽和單體的填裝量,較佳為10質量%以上且95質量%以下、更佳15質量%以上且90質量%以下。
含羧基之共聚合體的較佳重量平均分子量(Mw),較佳為1,000~50,000之範圍,更佳為3,000~20,000。在1,000以上時,硬化後之黏結劑機能提升;又,若為50,000以下,則由鹼顯影液進行之顯影時圖案形成變得良好。
尚且,含羧基之共聚合體之上述重量平均分子量(Mw),係以聚苯乙烯為標準物質,以THF作為洗提液藉由Shodex GPC SYSTEM-21H可進行測定。
作為具有羧基之環氧基(甲基)丙烯酸酯樹脂,並無特別限定,較適當為使環氧化合物與含不飽和基之單羧酸的反應物、與酸酐反應而得的環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物。
環氧化合物、含不飽和基之單羧酸及酸酐,可由公知物中適當選擇使用。
作為具有羧基之環氧基(甲基)丙烯酸酯樹脂,較佳亦於分子內具有上述烴環,其中,由著色層之硬化性提升、抑制色材褪色、且著色層之殘膜率高的觀點而言,較佳係含有cardo構造。
具有羧基之環氧基(甲基)丙烯酸酯樹脂分別可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
鹼可溶性樹脂係由對顯影液所使用之鹼水溶液的顯影性(溶解性)的觀點而言,較佳為選擇使用酸價為50mgKOH/g以上者。鹼可溶性樹脂係由對顯影液所使用之鹼水溶液的顯影性(溶解性)、以及對基板之密黏性的觀點而言,酸價較佳為70mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下,其中較佳為80mgKOH/g以上且280mgKOH/g以下。
尚且,本發明中,酸價可依照JIS K 0070:1992進行測定。
在鹼可溶性樹脂之側鏈具有乙烯性不飽和基的情況下,乙烯性不飽和鍵結當量係由獲得硬化膜之膜強度提升而顯影耐性提升、與基板間之密黏性優越等效果而言,較佳為100~2000之範圍、特佳為140~1500之範圍。該乙烯性不飽和鍵結當量若為2000以下,則顯影耐性或密黏性優越。又,若為100以上,由於可使上述具羧基之構成單位、或具烴環之構成單位等之其他構成單位的比 例相對增加,故顯影性或耐熱性優越。
於此,所謂乙烯性不飽和鍵結當量,係指上述鹼可溶性樹脂中之乙烯性不飽和鍵結每1莫耳的重量平均分子量,由下述數式(1)所示。
數式(1)乙烯性不飽和鍵結當量(g/mol)=W(g)/M(mol)
(數式(1)中,W表示鹼可溶性樹脂之質量(g),M表示鹼可溶性樹脂W(g)中所含之乙烯性雙鍵之莫耳數(mol)。)
上述乙烯性不飽和鍵結當量,例如可依照JIS K 0070:1992記載之碘價之試驗方法,藉由測定鹼可溶性樹脂每1g所含之乙烯性雙鍵之數而算出。
感光性著色樹脂組成物中所使用之鹼可溶性樹脂可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用,其含量並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組成物之固形份總量,鹼可溶性樹脂較佳為5質量%以上且60質量%以下、更佳10質量%以上且40質量%以下之範圍內。若鹼可溶性樹脂之含量為上述下限值以上,可得到充分之鹼顯影性,又,若鹼可溶性樹脂之含量為上述上限值以下,則顯影時可抑制膜粗糙或圖案缺損。
[光聚合性化合物]
感光性著色樹脂組成物中所使用的光聚合性化合物若為可藉由光起始劑進行聚合者則無特別限定,通常適合使用具有乙烯性不飽和雙鍵2個以上的化合物,特佳為具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基2個以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。
作為此種多官能(甲基)丙烯酸酯,可由習知公知物中適當選擇使用。具體例可舉例如日本專利特開2013-029832號公報記載者等。
此等多官能(甲基)丙烯酸酯可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。又,在對本發明之感光性著色樹脂組成物要求優越之光硬化性(高感度)的情況,光聚合性化合物較佳為具有可聚合之雙鍵3個(三官能)以上者,較佳為3價以上之多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯類或此等之二羧酸改質物,具體可舉例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯的琥珀酸改質物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯之琥珀酸改質物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯等係較佳。若使用三(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯般之含磷酸子多官能(甲基)丙烯酸酯,則容易抑制色澱色材之褪色、容易提升後烘烤後之輝度,故較佳。
感光性著色樹脂組成物中所使用之上述光聚合性化合物的含量並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組成物之固形份總量,光聚合性化合物較佳為5質量%以上且60質量%以下、更佳10質量%以上且40質量%以下的範圍內。若光聚合性化合物之含量為上述下限值以上,則光硬化充分進行、可抑制曝光部分於顯影時之溶出,又,若光聚合性化合物之含量為上述上限值以下,則鹼顯影性充足。
[光起始劑]
作為本發明之感光性著色樹脂組成物所使用的光起始劑,並無 特別的限制,可從習知公知的各種起始劑中使用1種、或組合2種以上使用。
作為光起始劑,可舉例如芳香族酮類、安息香醚類、鹵甲基二唑化合物、α-胺基酮、雙咪唑類、N,N-二甲基胺基二苯基酮、鹵甲基-S-三系化合物、硫等。作為光起始劑之具體例,可舉例如二苯基酮、4,4’-雙二乙基胺基二苯基酮、4-甲氧基-4’-二甲基胺基二苯基酮等之芳香族酮類,安息香甲基醚等之安息香醚類,乙基安息香等之安息香,2-(鄰氯苯基)-4,5-苯基咪唑2元體等之雙咪唑類,2-三氯甲基-5-(對甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-二唑等之鹵甲基二唑化合物,2-(4-丁氧基-萘-1-基)-4,6-雙-三氯甲基-S-三等之鹵甲基-S-三系化合物,2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-啉基丙酮、1,2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮-1,1-羥基-環己基-苯基酮、苄基、苯甲醯基安息香酸、苯甲醯基安息香酸甲酯、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫、苄基甲基縮醛、二甲基胺基苯甲酸酯、對二甲基胺基安息香酸異戊酯、2-正丁氧基乙基-4-二甲基胺基苯甲酸酯、2-氯硫、2,4-二乙基硫、2,4-二甲基硫、異丙基硫、4-苯甲醯基-甲基二苯基硫、1-羥基-環己基-苯基酮、2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-[4-(4-啉基)苯基]-1-丁酮、2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基1-1-[4-(4-啉基)苯基]-1-丁酮、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-(4-啉基)-1-丙酮等。
作為本發明之感光性著色樹脂組成物中所使用之光起始劑,於與藍色酞青顏料之吸收波長重複之波長具有吸收波長、亦即於 300nm左右具有吸收波長的起始劑,可獲得良好的硬化性而適合使用。
其中,較佳可使用2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮(例如Irgacure 907、BASF公司製)、2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-(4-啉基苯基)-1-丁酮(例如Irgacure 369、BASF公司製)、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯基酮(例如Hicure ABP、川口藥品公司製)、二乙基硫。由感度調整、抑制水滲染、提升顯影耐性的觀點而言,更佳係組合2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮般之α-胺基苯乙酮系光起始劑與二乙基硫般之硫系光起始劑。
本發明中,由提升感度的觀點而言,光起始劑較佳係含有於300nm左右具有強吸收的肟酯系光起始劑。藉由使用肟酯系光起始劑,於形成細線圖案時,容易抑制面內之線寬偏差。再者,藉由使用肟酯系光起始劑,有顯影耐性提升、水滲染發生抑制效果變高的傾向。又,所謂水滲染,係指在使用提高鹼顯影性之成分時,於鹼顯影後、以純水沖洗後,發生如水滲染般之痕跡的現象。此種水滲染由於在後烘烤後消失,故作為製品並無問題,但在顯影後圖案面的外觀檢查時,將被檢測出為不均異常,產生無法區別正常品與異常品的問題。因此,若於外觀檢查時降低檢查裝置之檢查感度,結果將引起最終之彩色濾光片製造的產率降低,成為問題。
作為該肟酯系光起始劑,由減低因分解物所造成之感光性著色樹脂組成物之污染或裝置污染的觀點而言,其中較佳為具有芳香環者,更佳為具有含芳香環之縮合環者,再更佳為具有含苯環與雜環之縮合環。
作為肟酯系光起始劑,可由1,2-辛二酮-1-[4-(苯基硫基)-,2-(鄰 苯甲醯基肟)]、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)乙烷、日本專利特開2000-80068號公報、特開2001-233842號公報、特表2010-527339、特表2010-527338、特開2013-041153等記載之肟酯系光起始劑中適當選擇。作為市售物,亦可使用具有咔唑骨架的Irgacure OXE-01(BASF製)、ADEKA AKLS NCI-831(ADEKA公司製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料公司製)、具有二苯基硫骨架之ADEKA AKLS NCI-930(ADEKA公司製)、TR-PBG-345、TR-PBG-3057(以上為常州強力電子新材料公司製)、具有茀骨架之TR-PBG-365(常州強力電子新材料公司製)、SPI-04(三養製)等。由提升輝度之觀點而言,特佳為使用具有二苯基硫骨架或茀骨架的肟酯系光起始劑。又,由感度高的觀點而言,較佳為使用具咔唑骨架的肟酯系光起始劑。
又,併用2種以上之肟酯系光起始劑時,係藉由適當選擇組合感度相異之2種以上之肟酯系光起始劑,而由維持良好感度、並可調整圖案形成時之線寬,進而容易提升顯影耐性或輝度、水滲染產生之抑制效果較高的觀點而言屬較佳。由耐熱性高、容易提升輝度的觀點而言,特佳係2種具有二苯基硫骨架之肟酯系光起始劑的併用、或具有二苯基硫骨架之肟酯系光起始劑與具有茀骨架之肟酯系光起始劑的併用。
尚且,在為了依較少曝光量進行圖案化而使用高感度之光起始劑時,於自由基產生後,自由基移動至未曝光部。因此,在對著色層進行圖案化時,同時於著色層形成所需之微小孔時,難以在保持位於曝光部分內部之未曝光部的形狀之下、且無不均地形成未曝光部周邊部。相對於此,本發明之色材組合中,若使用具茀 骨架之肟酯系光起始劑,則具有在對著色層進行圖案化時、同時在著色層容易形成所需之微小孔的優點。其中,若併用具茀骨架之肟酯系光起始劑、與具苯基硫骨架之肟酯系光起始劑,則輝度及感度不致大幅降低,容易提升微小孔之形狀,故較佳。又,所謂「不均」係指圖案端部之直線或曲線變得不均而尺寸精度惡化的不良情形。
又,由抑制水滲染且感度提升的觀點而言,較佳係於肟酯系光起始劑組合使用上述α-胺基苯乙酮系光起始劑。α-胺基苯乙酮系般之具有3級胺構造的光起始劑由於於分子內具有屬於氧淬滅體的3級胺構造,故由起始劑所產生之自由基不易因氧而失活,可提升感度所致。
又,由調節感度、抑制水滲染、提升顯影耐性的觀點而言,較佳係對肟酯系光起始劑組合硫系光起始劑;由輝度、顯影耐性提升、容易調整感度、水滲染發生抑制效果高、顯影耐性提升的觀點而言,較佳係組合2種以上肟酯系光起始劑與硫系光起始劑。
本發明之感光性著色樹脂組成物中所使用之光起始劑的合計含量,係在不損及本發明效果之前提下並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組成物之固形份總量,較佳為0.1質量%以上且12.0質量%以下、更佳1.0質量%以上且8.0質量%以下之範圍內。若此含量為上述下限值以上,則光硬化充分進行、抑制曝光部分於顯影時之溶出;另一方面,若為上述上限值以下,則所得著色層之黃變性變強而可抑制輝度降低。
尚且,所謂固形份係指溶劑以外者之全部,亦包括液狀之光聚合性化合物等。
[溶劑]
作為本發明所使用的溶劑,若為不與感光性著色樹脂組成物中之各成分反應,且可使此等溶解或分散的有機溶劑即可,並無特別限定。溶劑可單獨或組合2種以上使用。
作為溶劑之具體例,可舉例如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、甲氧基醇、乙氧基醇等之醇系溶劑;甲氧基乙氧基乙醇、乙氧基乙氧基乙醇等之卡必醇系溶劑;醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、甲氧基丙酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、羥基丙酸甲酯、羥基丙酸乙酯、正丁基乙酸酯、異丁基乙酸酯、酪酸異丁酯、酪酸正丁酯、乳酸乙酯、環己醇乙酸酯等之酯系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、2-庚酮等之酮系溶劑;甲氧基乙基乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乙氧基乙基乙酸酯等之二醇醚乙酸酯系溶劑;甲氧基乙氧基乙基乙酸酯、乙氧基乙氧基乙基乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)等之卡必醇乙酸酯系溶劑;丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯等之二乙酸酯類;乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇二乙基醚、丙二醇單甲基醚、二丙二醇二甲基醚等之二醇醚系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等之非質子性醯胺溶劑;γ-丁內酯等之內酯系溶劑;四氫呋喃等之環狀醚系溶劑;苯、甲苯、二甲苯、萘等之不飽和烴系溶劑;N-庚烷、N-己烷、N-辛烷等之飽和烴系溶劑;甲苯、二甲苯等之芳香族烴類等之有機溶劑。此等溶劑中,二醇醚乙酸酯系溶劑、卡必醇乙酸酯系溶劑、二醇醚系溶劑、酯系溶劑係由其他成分之溶解性方 面而言較適合使用。其中,作為本發明所使用之溶劑,由其他成分之溶解性或塗佈適性的觀點而言,較佳為由丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、卡必醇乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁基乙酸酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯及3-甲氧基丁基乙酸酯所構成群選擇之1種以上。
本發明之感光性著色樹脂組成物中,溶劑的含量係依可精度良好地形成著色層的範圍適當設定即可。相對於含有該溶劑之感光性著色樹脂組成物之總量,通常較佳為55質量%以上且95質量%以下的範圍內,其中更佳為65質量%以上且88質量%以下的範圍內。藉由上述溶劑之含量為上述範圍內,可使塗佈性優越。
[分散劑]
本發明之感光性著色樹脂組成物中,上述色材較佳係藉由分散劑分散於溶劑中而使用。本發明中,分散劑可由習知公知之分散劑者中適當選擇使用。作為分散劑,可使用例如陽離子系、陰離子系、非離子系、兩性、聚矽氧系、氟系等界面活性劑。界面活性劑之中,由可均勻地、微細地分散的觀點而言,較佳為高分子分散劑。
作為高分子分散劑,可舉例如聚丙烯酸酯等不飽和羧酸酯之(共)聚合體類;聚丙烯酸等不飽和羧酸之(共)聚合體之(部分)胺鹽、(部分)銨鹽或(部分)烷基胺鹽類;含羥基之聚丙烯酸酯等含羥基之不飽和羧酸酯之(共)聚合體或該等之改質物;聚胺基甲酸酯類;不飽和聚醯胺類;聚矽氧烷類;長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽類;聚伸乙基亞胺衍生物(藉由聚(低級伸烷基亞胺)與含游離羧基之聚酯之反應所獲得之醯胺或該等之鹼);聚烯丙基胺衍生物(使聚烯丙基 胺與選自具有游離羧基之聚酯、聚醯胺或酯與醯胺之共縮合物(聚酯醯胺)3種化合物中之1種以上之化合物反應所獲得之反應生成物)等。
作為高分子分散劑,其中,由可較佳地分散上述色材、分散穩定性良好的觀點而言,較佳係於主鏈或側鏈含有氮原子且具有胺價之高分子分散劑;其中,由分散性良好且塗膜形成時不析出異物、提升輝度及對比的觀點而言,較佳係由含有具3級胺之構成單位的聚合體所構成的高分子分散劑。
具有3級胺之構成單位,係與上述色材具有親和性之部位。含有具3級胺之構成單位的聚合體,通常含有成為與溶劑具有親和性之部分的構成單位。作為含有具3級胺之構成單位的聚合體,其中,由耐熱性優越、可形成高輝度之塗膜的觀點而言,較佳為具有由具3級胺之構成單位所構成的嵌段部(以下有時記載為A嵌段)、與具有溶劑親和性之嵌段部(以下有時記載為B嵌段)的嵌段共聚合體。
具有3級胺之構成單位若具有3級胺即可,該3級胺可含於嵌段聚合物之側鏈中,亦可為構成主鏈者。
其中,較佳為於側鏈具有3級胺之構成單位,其中,由主鏈骨架不易熱分解、耐熱性高的觀點而言,較佳為含有下述一般式(I)所示構成單位。
[化4]一般式(I)
(一般式(I)中,R1表示氫原子或甲基,Q表示2價鍵結基,R2表示碳數1~8之伸烷基、-[CH(R5)-CH(R6)-O]x-CH(R5)-CH(R6)-或-[(CH2)y-O]z-(CH2)y-所示之2價有機基;R3及R4分別獨立表示亦可經取代之鏈狀或環狀之烴基,或R3及R4彼此鍵結形成環狀構造。R5及R6分別獨立為氫原子或甲基。
x表示1~18之整數,y表示1~5之整數,z表示1~18之整數。)
作為上述一般式(I)之2價鍵結基Q,可舉例如碳數1~10之伸烷基、伸芳基、-CONH-基、-COO-基、碳數1~10之醚基(-R’-OR”-:R’及R”分別獨立為伸烷基)及此等之組合等。其中,由所得聚合物之耐熱性、對適合使用作為溶劑之丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)的溶解性或較廉價之材料方面而言,Q較佳為-COO-基或-CONH-基。
上述一般式(I)之2價有機基R2,為碳數1~8之伸烷基、-[CH(R5)-CH(R6)-O]x-CH(R5)-CH(R6)-或-[(CH2)y-O]z-(CH2)y-。上述碳數1~8之伸烷基可為直鏈狀或分枝狀之任一者。
R5及R6分別獨立為氫原子或甲基。
作為上述R2,由分散性的觀點而言,較佳為碳數1~8之伸烷基,其中,R2較佳為亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基,更佳為亞甲基及伸乙基。
作為上述一般式(I)之R3、R4彼此鍵結形成之環狀構造,可舉例如5~7員環之含氮雜環單環或此等2個以縮合而成之縮合環。該含氮雜環較佳係不具有芳香性者,若為飽和環則更佳。
作為上述一般式(I)所示之構成單位,可舉例如(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基丙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基丙酯等之含有烷基取代胺基的(甲基)丙烯酸酯等,二甲基胺基乙基(甲基)丙烯醯胺、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺等之含有烷基取代胺基的(甲基)丙烯醯胺等。其中,由分散性及分散穩定性提升的觀點而言,較佳可使用(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺。
又,如後述,亦可將上述具有三級胺之構成單位的胺基之至少一部分藉由成鹽劑進行成鹽。
作為溶劑親和性嵌段部所含之構成單位,可適當選擇可與習知之上述一般式(I)進行共聚合的構成單位而使用。
又,例如上述B嵌段亦可與國際專利公開第2016/104493號之B嵌段相同。
又,其中,本發明中,由分散性良好且塗膜形成時不析出異物、提升輝度及對比的觀點而言,分散劑較佳係含有上述一般式(I)所示構造且胺基為40mgKOH/g以上且120mgKOH/g以下之聚合物。
藉由胺價為上述範圍內,黏度之經時穩定性或耐熱性優越,同時鹼顯影性、溶劑再溶解性亦優越。胺價係指與用於將試料1g中所含胺成分中和所需的過氯酸等量的氫氧化鉀的mg數,可藉由 JIS-K7237:1995定義的方法進行測定。在藉該方法測定時,即使是與分散劑中之有機酸化合物形成鹽的胺基,通常由於該有機酸化合物發生解離,故可測定使用為分散劑之嵌段共聚合體本身的胺價。
本發明所使用之分散劑的酸價,係由溶劑再溶解性及顯影密黏性更加提升的觀點、基板密黏性及分散穩定性的觀點而言,較佳為0mgKOH/g。可認為由於酸價越少則越不易受到鹼性顯影液之侵蝕,故顯影密黏性變佳。另一方面,由顯影殘渣之抑制效果方面而言,較佳為1mgKOH/g以上、更佳為2mgKOH/g以上。又,本發明所使用之分散劑的酸價,係由可防止顯影密黏性之惡化或溶劑再溶解性之惡化的觀點而言,較佳為18mgKOH/g以下。其中,由顯影密黏性及溶劑再溶解性良好的觀點而言,分散劑之酸價較佳為12mgKOH/g以下、更佳8mgKOH/g以下。
本發明所使用之分散劑中,由溶劑再溶解性及顯影密黏性更加提升的觀點、基板密黏性及分散穩定性的觀點而言,鹽形成前之嵌段共聚合體之酸價較佳為0mgKOH/g。另一方面,由顯影殘渣之抑制效果的觀點而言,較佳為1mgKOH/g以上、更佳2mgKOH/g以上。又,作為鹽形成前之嵌段共聚合體之酸價,由顯影密黏性以及溶劑再溶解性良好的觀點而言,較佳為18mgKOH/g以下、更佳12mgKOH/g以下、再更佳8mgKOH/g以下。
又,本發明中,由顯影密黏性提升的觀點而言,分散劑之玻璃轉移溫度較佳為30℃以上。亦即,分散劑不論為成鹽前之嵌段共聚合體或鹽型嵌段共聚合體,其玻璃轉移溫度較佳均為30℃以上。若分散劑之玻璃轉移溫度較低,則有尤其接近顯影液溫度 (通常為23℃左右)、顯影密黏性降低之虞。推測此係由於若該玻璃轉移溫度接近顯影液溫度,則顯影時分散劑之運動變大,其結果係顯影密黏性惡化所致。推測藉由將玻璃轉移溫度設為30℃以上,由於顯影時之分散劑的分子運動受到抑制,故抑制顯影密黏性的降低。
分散劑之玻璃轉移溫度係由顯影密黏性的觀點而言,較佳為32℃以上、更佳35℃以上。另一方面,由容易精秤等使用時之操作性的觀點而言,較佳為200℃以下。
本發明之分散劑的玻璃轉移溫度,可根據JIS K7121藉由示差掃描熱量測定(DSC)進行測定而求得。
又,嵌段部及嵌段共聚合體之玻璃轉移溫度(Tg)可藉下式計算。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)
於此,嵌段部係設為i=1至n為止之n個單體成分所共聚合。Xi係第i個單體之重量分率(ΣXi=1),Tgi為第i個單體之均聚物的玻璃轉移溫度(絕對溫度)。其中,Σ採用i=1至n為止的和。尚且,各單體之均聚物玻璃轉移溫度之值(Tgi)可採用Polymer Handbook(3rd Edition)(J.Brandrup,E.H.Immergut著(Wiley-Interscience,1989))之值。
又,由將本發明所使用之分散劑之玻璃轉移溫度設為特定值以上、提升顯影密黏性的觀點而言,較佳係將單體之均聚物之玻璃轉移溫度之值(Tgi)為10℃以上的單體,於B嵌段中合計設為75質量%以上、更佳85質量%以上。
上述嵌段共聚合體中,上述A嵌段之構成單位之單元數m、與上述B嵌段之構成單位之單元數n的比率m/n,較佳為 0.05~1.5的範圍內,由色材之分散性、分散穩定性的觀點而言,更佳係0.1~1.0之範圍內。
上述嵌段共聚合體之重量平均分子量Mw並無特別限定,由使色材分散性及分散穩定性良好的觀點而言,較佳為1000~20000、更佳2000~15000、再更佳3000~12000。
於此,重量平均分子量(Mw)係藉由凝膠色層分析法(GPC),以標準聚苯乙烯換算值求得。又,關於成為嵌段共聚合體原料的巨單體或鹽型嵌段共聚合體、接枝共聚合體,亦依上述條件進行。
本發明中,由色材之分散性或分散穩定性的觀點而言,作為分散劑較佳係使用上述含有具3級胺之構成單位的聚合體中之胺基中之至少一部分、與有機酸化合物或鹵化烴等成鹽劑經鹽形成者(以下,有時將此種聚合體稱為鹽型聚合體)。
其中,由色材之分散性及分散穩定性優越的觀點而言,較佳係含有具3級胺之構成單位的聚合體為嵌段共聚合體,上述有機酸化合物為苯基膦酸或苯基次磷酸等之酸性有機磷化合物。作為此種分散劑所使用之有機酸化合物的具體例,可舉例如日本專利特開2012-236882號公報等記載之有機酸化合物作為較佳者。
又,作為上述鹵化烴,由色材之分散性及分散穩定性優越的觀點而言,較佳係溴化烯丙基、氯化苄基等之鹵化烯丙基及鹵化芳烷基之至少1種。
作為使用分散劑時的含量,若為可使色材均勻分散者則無特別限定,例如相對於感光性著色樹脂組成物之固形份總量,可使用1質量%以上且40質量%以下。再者,相對於感光性著色樹脂組成物之固形份全量,較佳係依2質量%以上且30質量%以下調 配、特佳依3質量%以上且25質量%以下之比例調配。若為上述下限值以上,則色材之分散性及分散穩定性優越,感光性著色樹脂組成物之保存穩定性更加優越。又,若為上述上限值以下,則顯影性變得良好。
[抗氧化劑]
本發明之感光性著色樹脂組成物係由提升耐熱性、抑制色材褪色、提升輝度的觀點而言,較佳為進一步含有抗氧化劑。本發明之感光性著色樹脂組成物係藉由組合肟酯系光起始劑而含有抗氧化劑,在對硬化膜形成微小孔時可不損及硬化性而控制微小孔內之過度自由基連鎖反應,故可更容易形成所需形狀的微小孔。
作為本發明所使用之抗氧化劑並無特別限定,可由習知者中適當選擇即可。作為抗氧化劑之具體例,可舉例如受阻酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、肼系抗氧化劑等,由耐熱性的觀點及使微小孔之形狀良好的觀點而言,較佳為使用受阻酚系抗氧化劑。亦可為如國際公開第2014/021023號記載之潛伏性抗氧化劑。
作為受阻酚系抗氧化劑,可舉例如季戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 1010,BASF公司製)、1,3,5-參(3,5-二第三丁基-4-羥苄基)三聚異氰酸酯(商品名:IRGANOX 3114,BASF製)、2,4,6-參(4-羥基-3,5-二第三丁基苄基)1,3,5-三甲苯(商品名:IRGANOX 1330,BASF製)、2,2’-亞甲基雙(6-第三丁基-4-甲基酚)(商品名:SUMILIZER MDP-S,住友化學製)、6,6’-硫雙(2-第三丁基-4-甲基酚)(商品名:IRGANOX 1081, BASF製)、3,5-二第三丁基-4-羥苄基磺酸二乙酯(商品名:IRGAMOD 195,BASF製)等。其中,由耐熱性及耐光性的觀點而言,較佳為季戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 1010,BASF公司製)。
作為抗氧化劑之含量,係相對於著色樹脂組成物中之總固形份100質量份,抗氧化劑較佳為0.1質量份以上且10.0質量份以下、更佳0.5質量份以上且5.0質量份以下。若為上述下限值以上,則耐熱性及耐光性優越。另一方面,若為上述上限值以下,可將本發明之著色樹脂組成物作成高感度之感光性樹脂組成物。
在將抗氧化劑與上述肟酯系光起始劑組合使用的情況,作為抗氧化劑之含量,相對於上述肟酯系光起始劑之合計量100質量份,抗氧化劑較佳為1質量份以上且250質量份以下、更佳3質量份以上且80質量份以下、再更佳5質量份以上且45質量份以下。若為上述範圍內,則上述組合之效果優越。
[任意添加成分]
於本發明之感光性著色樹脂組成物中,視需要亦可含有各種添加劑。作為添加劑,可舉例如巰化合物、聚合停止劑、鏈移動劑、均平劑、可塑劑、界面活性劑、消泡劑、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑、密黏促進劑等。
作為界面活性劑及可塑劑之具體例,可舉例如日本專利特開2013-029832號公報記載者。
本發明之感光性著色樹脂組成物中,P/V比((組成物中之色材成分質量)/(組成物中之色材成分以外之固形份質量)比)係 在作成為藍色著色樹脂組成物時,由所需發色之觀點而言,P/V比較佳為0.20以上、更佳0.28以上、再更佳0.35以上。另一方面,由溶劑再溶解性、顯影殘渣、顯影密黏性、顯影耐性、顯影缺陷或不均之發生抑制效果,及對比、微小孔之不均抑制等優越的觀點而言,較佳為0.65以下、更佳0.50以下、再更佳0.45以下。
[感光性著色樹脂組成物之製造方法]
本發明之感光性著色樹脂組成物之製造方法係由提升對比之觀點而言,較佳係含有色材、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與溶劑,較佳為進而含有分散劑、抗氧化劑、與視所需而使用之各種添加成分,可使色材藉由分散劑均勻分散於溶劑中的方法,藉由使用公知之混合手段進行混合,可進行調製。
作為該樹脂組成物之調製方法,可舉例如:(1)首先,於溶劑中添加色材、與分散劑而調製色材分散液,於該分散液混合鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與視需要所使用之各種添加成分的方法;(2)於溶劑中,同時投入色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與視需要所使用之各種添加成分並進行混合的方法;(3)於溶劑中,添加分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與視需要所使用之各種添加成分並混合後,加入色材並分散的方法;(4)於溶劑中,添加色材、分散劑與鹼可溶性樹脂而調製色材分散液,於該分散液中進而添加鹼可溶性樹脂、溶劑、光聚合性化合物、光起始劑與視需要所使用之各種添加成分並混合的方法;等。
尚且,於上述例示中,列舉了使色材分散而使用的方法,但於 色材中,在使用系色材等溶劑溶解性較高之色材的情況,則亦可使色材溶解於溶劑中而使用,或亦可於溶劑中將色材與其他成分一起添加而混合。
又,酞青顏料、系色材及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材亦可將該色材之2種以上進行共分散而使用,或準備使各色材經分散或溶解之色材分散液或色材溶液、進行混合而使用。
此等方法中,由可有效防止色材凝集、均勻分散的觀點而言,以上述(1)及(4)之方法為較佳。
作為用於進行分散處理之分散機,可舉例如雙輥磨機、三輥磨機等輥磨機、球磨機、振動球磨機等球磨機、塗料振盪器、連續盤型珠磨機、連續環型珠磨機等珠磨機。作為珠磨機之較佳分散條件,所使用之珠徑較佳為0.03mm~2.00mm,更佳為0.10mm~1.0mm。
本發明之感光性著色樹脂組成物由於抑制於重複了高溫加熱步驟前後的色度變化或輝度降低,使最終所得之著色層之輝度良好,並可依所需線寬形成圖案,故適合使用於彩色濾光片用途。
II. 硬化物
本發明之硬化物係上述本發明之感光性著色樹脂組成物的硬化物。
本發明之硬化物係例如形成上述本發明之感光性著色樹脂組成物之塗膜,使該塗膜乾燥後,進行曝光及視需要之顯影而可獲得。作為塗膜之形成、曝光及顯影之方法,例如可設為與後述本發 明之彩色濾光片所具備之著色層之形成中所使用之方法相同的方法。
又,本發明之硬化物係即使在高溫加熱步驟後仍輝度良好,依所需線寬形成圖案,而適合使用作為彩色濾光片之著色層。
III. 彩色濾光片
本發明之彩色濾光片,係至少具備基板、與設於該基板上之著色層之彩色濾光片,該著色層之至少一者係上述本發明之感光性著色樹脂組成物之硬化物。
針對此種本發明之彩色濾光片,參照圖式進行說明。圖1為表示本發明之彩色濾光片之一例的概略剖面圖。根據圖1,本發明之彩色濾光片10具有基板1、遮光部2及著色層3。
[著色層]
本發明之彩色濾光片所使用之著色層,其至少一者為含有上述本發明之感光性著色樹脂組成物之硬化物,亦即為使上述著色樹脂組成物硬化而形成的著色層。
著色層通常形成於後述基板上之遮光部之開口部,通常由3色以上之著色圖案所構成。
另外,作為該著色層之配列,並無特別限定,例如可設為條紋型、馬賽克型、三角型、4像素配置型等一般配列。又,著色層之寬、面積等可任意設定。
該著色層之厚度可藉由調整塗佈方法、感光性著色樹脂組成物之固形份濃度或黏度等而適當控制,通常較佳為1μm以上且5μm 以下之範圍。
該著色層可藉由例如下述方法形成。
首先,使用噴塗法、浸塗法、棒塗法、輥塗法、旋塗法、模塗法等塗佈手段將上述本發明之感光性著色樹脂組成物塗佈於後述基板上,形成濕塗膜。其中,較佳可使用旋塗法、模塗法。
接著,使用加熱板或烘箱等乾燥該濕塗膜後,於其上經由既定圖案之遮罩進行曝光,使鹼可溶性樹脂及多官能單體等之光聚合性化合物進行光聚合反應,作成硬化塗膜。作為曝光所使用之光源,可舉例如低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等紫外線、電子束等。曝光量係根據所使用之光源或塗膜之厚度等而適當調整。曝光量可舉例如30mJ~80mJ,於較少曝光量的情況,可舉例如30mJ左右。
又,於曝光後,為了促進聚合反應,亦可進行加熱處理。加熱條件係根據所使用之感光性著色樹脂組成物中之各成分之調配比例,或塗膜之厚度等而適當選擇。
接著,使用顯影液進行顯影處理,溶解除去未曝光之部分,藉此依所需圖案形成塗膜。作為顯影液,通常使用於水或水溶性溶劑中溶解了鹼的溶液。於此鹼性溶液中,亦可適量添加界面活性劑等。又,顯影方法可採用一般方法。
顯影處理後,通常進行顯影液之清洗、感光性著色樹脂組成物之硬化塗膜之乾燥,形成著色層。再者,顯影處理後,為了使塗膜充分硬化,亦可進行加熱處理。作為加熱條件並無特別限定,可根據塗膜之用途而適當選擇。
[遮光部]
本發明之彩色濾光片中之遮光部,係於後述基板上形成為圖案狀者,可設為與一般彩色濾光片中用於作為遮光部者相同。
作為該遮光部之圖案形狀,並無特別限定,可舉例如條紋狀、矩陣狀等之形狀。遮光部可為由濺鍍法、真空蒸鍍法所造成之鉻等之金屬薄膜。或者,遮光部亦可為於樹脂黏結劑中含有碳微粒子、金屬氧化物、無機顏料、有機顏料等之遮光性粒子的樹脂層。在含有遮光性粒子之樹脂層的情況,有如使用感光性光阻劑藉由顯影進行圖案化的方法、使用含有遮光性粒子之噴墨油墨進行圖案化的方法、將感光性光阻劑進行熱轉印的方法等。
作為遮光部之膜厚,於金屬薄膜的情況係設為0.2μm以上且0.4μm以下左右,於為使黑色顏料分散或溶解於黏結劑樹脂中而成者時,設為0.5μm以上且2μm以下左右。
[基板]
作為基板,係使用後述之透明基板或矽基板、於上述基板上形成了鋁、銀、銀/銅/鈀合金薄膜等者。此等基板上,亦可形成其他彩色濾光片層、樹脂層、TFT等之電晶體、電路等。
作為本發明之彩色濾光片中之透明基板,若為對可見光呈透明之基材即可,並無特別限定,可使用一般彩色濾光片所使用的透明基板。具體可舉例如石英玻璃、無鹼玻璃、合成石英板等不具可撓性之透明剛性材,或透明樹脂薄膜、光學用樹脂板、可撓玻璃等具有可撓性之透明軟性材。
該透明基板之厚度並無特別限定,根據本發明之彩色濾光片的 用途,例如可使用100μm以上且1mm以下左右者。
再者,本發明之彩色濾光片係除了上述基板、遮光部及著色層以外,例如亦可形成頂塗層或透明電極層、進而配向膜或配向突起、柱狀間隔件等。
IV. 顯示裝置
本發明之顯示裝置的特徵在於具有上述本發明之彩色濾光片。本發明中顯示裝置之構成並無特別限定,可由習知之顯示裝置中適當選擇,可舉例如液晶顯示裝置或有機發光顯示裝置等。本發明中,即使在橫電場方式之液晶顯示裝置中,由於抑制以綠色畫素之電氣特性為起因的液晶配向紊亂、切換之閾值偏差所造成之燒印現象等各種顯示不良,而適合選擇作為液晶顯示裝置。
[液晶顯示裝置]
本發明之液晶顯示裝置之特徵在於具有上述本發明之彩色濾光片、對向基板及形成於上述彩色濾光片與上述對向基板之間的液晶層。
針對此種本發明之液晶顯示裝置,以下參照圖式進行說明。圖2為表示本發明之顯示裝置之一例的概略圖,且為表示液晶顯示裝置之一例的概略圖。如圖2所例示,本發明之液晶顯示裝置40具有彩色濾光片10、具有TFT陣列基板等之對向基板20及形成於上述彩色濾光片10與上述對向基板20間之液晶層30。
尚且,本發明之液晶顯示裝置並不限定於此圖2所示之構成,可作成為一般彩色濾光片所使用之液晶顯示裝置的公知構成。
作為本發明之液晶顯示裝置之驅動方式,並無特別限定,可採用液晶顯示裝置一般使用之驅動方式。作為此種驅動方式,可舉例如:TN方式、IPS方式、OCB方式及MVA方式等。於本發明中,可使用該等之任一方式皆適合。
另外,作為對向基板,可根據本發明之液晶顯示裝置之驅動方式等而適當選擇使用。
作為液晶層之形成方法,可使用一般使用作為液晶單元之製作方法的方法,可舉例如真空注入方式或液晶滴下方式等。
[有機發光顯示裝置]
本發明之有機發光顯示裝置之特徵在於具有上述本發明之彩色濾光片與有機發光體。
針對此種本發明之有機發顯示裝置,以下參照圖式進行說明。圖3為表示本發明之顯示裝置之另一例的概略圖,且為表示有機發光顯示裝置之一例的概略圖。如圖3所示,本發明之有機發光顯示裝置100具有彩色濾光片10及有機發光體80。於彩色濾光片10與有機發光體80之間亦可具有有機保護層50或無機氧化膜60。
作為有機發光體80之積層方法,可舉例如於彩色濾光片上面逐次形成透明陽極71、電洞注入層72、電洞輸送層73、發光層74、電子注入層75及陰極76之方法,或將形成於另一基板上之有機發光體80貼合於無機氧化膜60上之方法等。有機發光體80中之透明陽極71、電洞注入層72、電洞輸送層73、發光層74、電子注入層75、陰極76及其他構成,可適當使用公知者。如此所製作之有機發光顯示裝置100可應用於例如被動驅動方式之有機 EL顯示器或主動驅動方式之有機EL顯示器中。
再者,本發明之有機發光顯示裝置並不限定於圖3所示之構成,可設為一般使用彩色濾光片之有機發光顯示裝置的公知構成。
[實施例]
以下針對本發明,例示實施例進行具體說明。但本發明並不限制於此等記載。
尚且,鹽形成前之嵌段共聚合體之酸價係藉由根據JIS K 0070:1992記載之方法而求得。
鹽形成前之嵌段共聚合體之胺價係藉由根據JIS K 7237:1995記載之方法而求得。
重量平均分子量(Mw)係以聚苯乙烯為標準物質,以THF為洗提液,藉由Shodex GPC System-21H進行測定。又,酸價之測定方法係根據JIS K 0070所測定。
鹽形成前及鹽形成後之嵌段共聚合體之玻璃轉移溫度(Tg)係藉由根據JIS K7121記載之方法,使用示差掃描熱量測定(DSC)(SII NanoTechnology公司製,EXSTAR DSC 7020)進行測定。
(合成例1:鹼可溶性樹脂A之合成)
於聚合槽中填裝PGMEA150質量份,於氮環境下升溫至100℃後,將甲基丙烯酸(MAA)22質量份、甲基丙烯酸環己酯(CHMA)64質量份及PERBUTYL O(日油股份有限公司製)6質量份、鏈移動劑(正十二烷基巰)2質量份歷時1.5小時連續滴下。其後,保持100℃持續反應,在上述主鏈形成用混合物之滴下結束2小時後,添加對甲氧基酚0.1質量份作為聚合禁止劑使聚合停止。
接著,一邊吹入空氣,一邊添加作為含環氧基化合物之甲基丙烯酸環氧丙酯(GMA)14質量份,升溫至110℃後,添加三乙基胺0.8質量份並依110℃加成反應15小時,得到鹼可溶性樹脂A溶液(重量平均分子量(Mw)9,000,酸價90mgKOH/g,固形份40質量%)。
(合成例2:嵌段共聚合體1之合成)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮用進氣口、機械性攪拌機、數位溫度計之500mL圓底四口分離燒瓶中加入THF250質量份、氯化鋰0.6質量份,充分進行氮置換。將反應燒瓶冷卻至-60℃後,將丁基鋰4.9質量份(15質量%己烷溶液)、二異丙基胺1.1質量份、異酪酸甲酯1.0質量份使用注射筒注入。將B嵌段用單體之甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(EEMA)2.2質量份、甲基丙烯酸2-(三甲基矽基氧基)乙酯(TMSMA)29.1質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)12.8質量份、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)13.7質量份、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)9.5質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)17.5質量份,使用添加用漏斗歷時60分鐘進行滴下。30分鐘後,將屬於A嵌段用單體之甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DMMA)26.7質量份歷時20分鐘滴下。反應30分鐘後,加入甲醇1.5質量份使反應停止。所得前驅物嵌段共聚合體THF溶液係於己烷中進行再沉澱,藉由過濾、真空乾燥進行精製,以PGMEA稀釋作成固形份30質量%溶液。加入水32.5質量份,升溫至100℃反應7小時,將來自EEMA之構成單位脫保護而作成來自甲基丙烯酸(MAA)的構成單位。將來自TMSMA之構成單位脫保護而作成來自甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)的構成單位。所得嵌段共聚合體PGMEA溶液係於己烷中再沉澱,藉由過濾、 真空乾燥進行精製,得到含有上述一般式(I)所示構成單位之嵌段共聚合體1(胺價為95mgKOH/g,酸價8mgKOH/g,Tg38℃)。重量平均分子量Mw為7730。
(合成例3:鹽型嵌段共聚合體2之合成)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮用進氣口、機械性攪拌機、數位溫度計之500mL圓底四口分離燒瓶中加入THF250質量份、氯化鋰0.75質量份,充分進行氮置換。將反應燒瓶冷卻至-60℃後,將丁基鋰6.1質量份(15質量%己烷溶液)、二異丙基胺1.4質量份、異酪酸甲酯1.2質量份使用注射筒注入。將B嵌段用單體之甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)9質量份、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)13.4質量份、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)7.5質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)47.5質量份,使用添加用漏斗歷時60分鐘進行滴下。30分鐘後,將屬於A嵌段用單體之甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DMMA)22.6質量份歷時20分鐘滴下。反應30分鐘後,加入甲醇1.5質量份使反應停止。於己烷中進行再沉澱,藉由過濾、真空乾燥進行精製,得到含有含上述一般式(I)所示構成單位之嵌段共聚合體2(胺價為95mgKOH/g,酸價0mgKOH/g)。重量平均分子量Mw為7600。
將所得嵌段共聚合體2之50質量份溶解於PGMEA213質量份中。於其中加入氯化苄基3.2質量份,依90℃反應12小時,得到鹽型嵌段共聚合體2之PGMEA溶液(固形份20%)。
(合成例4:色材B之合成)
將5.0g之酸性紅289加入至水500ml中,以80℃使其溶解,調製染料溶液。接著將聚氯化鋁(「商品名:Takibine#1500」多木化學公司製,Al2(OH)5Cl,鹼度83.5質量%,以氧化鋁份計為23.5質量%)3.85g加入至水200ml,依80℃攪拌,調製聚氯化鋁水溶液。將所調製之聚氯化鋁水溶液以80℃歷時15分鐘滴下至上述染料溶液中,再以80℃攪拌1小時。濾取生成之沉澱物,以水洗淨。將所得濾餅乾燥,得到屬於(玫瑰紅酸性染料)系色澱色材的色材B 6.30g(產率96.2%)。
(合成例5:色材C之合成)
依以下手續,合成下述構造式所示之中間體I-1。
於500ml之四口燒瓶中,填裝下述化學式(4)之磺酸基螢光黃化合物18.0質量份、甲醇312質量份、2,6-二甲苯胺10.8質量份,迴流30小時。將此反應液依60℃過濾去除不溶解份後,將反應液於減壓下去除溶劑直到成為約70ml,注入至6%鹽酸200質量份中。接著加入水600質量份並於室溫攪拌30分鐘後,濾取濕濾餅。將此濾餅懸濁於100質量份水中並依60℃攪拌2小時後,再次濾取並以60℃熱水進行水洗後,使其乾燥,藉此獲得下述化學式之中間體I-1 22.5質量份。
接著將中間體I-1 20質量份、1-甲基-2-吡咯啶酮135.3質量份、碳酸鉀7.8質量份及碘化乙基17.4質量份之混合物依80℃攪拌2小時。反應結束後,將反應溶液放冷至室溫後,將反應溶液滴下至0~10℃之17.5%鹽酸541.2質量份並攪拌1小時。其後,濾取析出物,對殘渣以60℃進行乾燥24小時,得到結晶20.4質量份。
將所得結晶20質量份及氧氯化磷106質量份置入燒瓶中,以60℃攪拌2小時。將所得反應溶液放冷至室溫,對冰水1500質量份滴下反應液,攪拌30分鐘。濾取所得結晶,以水200質量份洗淨,並乾燥10小時。將此結晶7質量份、三氟甲基磺醯胺1.7質量份溶解於氯仿40質量份,滴下三乙基胺1.55質量份,於室溫攪拌1小時。於其後所得反應溶液中加入水100質量份進行水洗,接著分散有機層。將有機層藉硫酸鈉進行乾燥而精製,減壓濃縮而得到下述化學式之色材C 7.2質量份(產率80%)。
[化7]
(合成例6:色材D之合成) (1)K 6(P 2MoW 17O 62)之調製
將NaWO4‧2H2O(和光純藥工業股份有限公司製)44.0g、Na2MoO4‧2H2O(關東化學股份有限公司製)1.90g溶解於精製水230g中。於此溶液中將85%磷酸64.9g使用滴下漏斗於攪拌下進行添加。將所得溶液進行加熱迴流8小時。反應液冷卻至室溫,加入溴水1滴,於攪拌下添加氯化鉀45g。再攪拌1小時後,濾取沉澱物。將所得固體依90℃乾燥,藉此得到29.4g之K6(P2MoW17O62)。
(2)色材D之合成
將C.I.基本藍7(BB7)(東京化成股份有限公司製)5.30g投入至精製水350ml,以40℃攪拌溶解,調製BB7溶液。有別於此另外將上述(1)調製之K6(P2MoW17O62)10.0g溶解於精製水40ml中,對BB7溶液投入K6(P2MoW17O62)溶液,直接依40℃攪拌1小時。接著,將內溫提升至80℃,再攪拌1小時進行色澱化。冷卻後過濾,以300ml之精製水洗淨3次。將所得固體以90℃乾燥,藉此得到黑藍色固體、平均一次粒徑為40nm且屬於三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的色材D 10.4g。
(合成例7:色材E之合成) (1)中間體1之合成
參照國際公開第2012/144521號記載之中間體3及中間體4之製造方法,得到下述化學式(a)所示15.9g中間體1(產率70%)。
所得化合物係藉由下述分析結果確認為目標化合物。
‧MS(ESI)(m/z):511(+)、2價
‧元素分析值:CHN實測值(78.13%、7.48%、7.78%);理論值(78.06%、7.75%、7.69%)
(2)色材E之合成
將5.00g(4.58mmol)中間體1加入至水300ml,依90℃使其溶解作成中間體2溶液。接著將日本無機化學工業製磷鎢酸‧n水合物H3[PW12O40]‧nH2O(n=30)10.44g(3.05mmol)加入至水100mL,依90℃攪拌,調製磷鎢酸水溶液。對先前之中間體1溶液依90℃混合磷鎢酸水溶液,濾取所生成之沉澱物,以水洗淨。將所得濾餅乾燥,得到屬於三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材、下述化學式(b)所示之色材E 13.25g(產率98%)。
所得化合物係藉由下述分析結果確認為目標化合物。(莫耳比W/Mo=100/0)
‧MS(ESI)(m/z):510(+)、2價
‧元素分析值:CHN實測值(41.55%、5.34%、4.32%);理論值(41.66%、5.17%、4.11%)
又,藉由31P-NMR確認了磷鎢酸之聚合酸構造係於成為色材E後仍保有。
(製造例1:色材分散液A之調製)
於225mL美乃滋瓶中,加入PGMEA 57.8質量份、合成例1之鹼可溶性樹脂A溶液(固形份40質量%)16.3質量份、合成例3之鹽型嵌段共聚合體2溶液(固形份20質量份)13.0質量份並攪拌。
於其中加入C.I.色素藍15:6(PB15:6,商品名FASTOGEN BLUE A510 DIC(股)製)13.0質量份、粒徑2.0mm氧化鋯珠球100質量份,藉由塗料振盪器(淺田鐵工公司製)振盪1小時作為預備解碎,接著變更為粒徑0.1mm氧化鋯珠球200份藉由顏料振盪器進行分散4 小時作為正式解碎,得到色材分散液A。
(製造例2:色材分散液B之調製)
於225mL美乃滋瓶中,加入PGMEA 61.3質量份、合成例1之鹼可溶性樹脂A溶液(固形份40質量%)11.3質量份、合成例3之鹽型嵌段共聚合體2溶液(固形份20質量份)22.5質量份並攪拌。
於其中加入合成例4之色材B 5.0質量份、粒徑2.0mm氧化鋯珠球100質量份,藉由塗料振盪器(淺田鐵工公司製)振盪1小時作為預備解碎,接著變更為粒徑0.1mm氧化鋯珠球200份藉由顏料振盪器進行分散6小時作為正式解碎,得到色材分散液B。
(製造例3:色材分散液D之調製)
於225mL美乃滋瓶中,加入PGMEA 63.3質量份、合成例1之鹼可溶性樹脂A溶液(固形份40質量%)13.0質量份、合成例2之嵌段共聚合體1溶液(胺價95mgKOH/g、酸價8mgKOH/g、固形份45質量%)10.0質量份並攪拌。於其中加入苯基膦酸(商品名:PPA,日產化學公司製)0.72質量份(相對於嵌段共聚合體之3級胺基為0.6莫耳當量),依室溫攪拌30分鐘。
放入合成例6之色材D 13.0質量份、粒徑2.0mm氧化鋯珠球100質量份,藉由塗料振盪器(淺田鐵工公司製)振盪1小時作為預備解碎,接著變更為粒徑0.1mm氧化鋯珠球200份藉由顏料振盪器進行分散4小時作為正式解碎,得到色材分散液D。
(製造例4:色材分散液E之調製)
於製造例3中,取代合成例6之色材D而使用合成例7之色材E以外,其餘與製造例3同樣進行獲得色材分散液E。
(調製例1:感光性黏結劑成分CR-1之調製)
相對於合成例1所得之鹼可溶性樹脂A溶液(固形份40質量%)36.5質量份加入作為光聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)(ARONIX M402(東亞合成製))21.9質量份、作為起始劑之IRGACURE 907(BASF製,α-胺苯乙酮系光起始劑)1.1質量份、SPI-04(三養製,具有茀骨架之肟酯系光起始劑)1.3質量份、KAYACURE DETX-S(日本化藥製,硫系光起始劑)0.3質量份、抗氧化劑IRGANOX 1010(BASF製)0.8質量份、PGMEA38.1質量份,得到感光性黏結劑成分CR-1。
(調製例2:感光性黏結劑成分CR-2之調製)
相對於鹼可溶性樹脂溶液(具有茀骨架之環氧基丙烯酸酯之酸酐聚縮合物的丙二醇單甲基醚乙酸酯溶液,商品名V259ME,新日鐵住金化學(股)製,固形份55.8%)26.1質量份,加入作為光聚合性化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)(ARONIX M403(東亞合成製))18.2質量份、三(2-(甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯(Viscoat 3PA,大阪有機化學工業製)3.7質量份、作為起始劑之IRGACURE 907(BASF製,α-胺苯乙酮系光起始劑)1.1質量份、SPI-04(三養製,具有茀骨架之肟酯系光起始劑)0.5質量份、TR-PBG-3057(常州強力電子新材料公司製,具有二苯基硫骨架之肟酯系光起始劑)0.8質量份、KAYACURE DETX-S(日本化藥製,硫系光起始劑)0.3質量 份、抗氧化劑IRGANOX 1010(BASF製)0.8質量份、PGMEA 48.5質量份,得到感光性黏結劑成分CR-2。
(調製例3:感光性黏結劑成分CR-3之調製)
於調製例1中,取代SPI-04(三養製,具有茀骨架之肟酯系光起始劑)而變更為OXE-02(BASF製,具有咔唑骨架之肟酯系光起始劑)以外,其餘與製造例1同樣進行而得到感光性黏結劑成分CR-3。
(調製例4:感光性黏結劑成分CR-4之調製)
於調製例1中,取代SPI-04(三養製,具有茀骨架之肟酯系光起始劑)1.3質量份,變更為SPI-04(三養製,具有茀骨架之肟酯系光起始劑)0.5質量份、TR-PBG-3057(常州強力電子新材料公司製,具有二苯基硫骨架之肟酯系光起始劑)0.8質量份以外,其餘與製造例1同樣進行而得到感光性黏結劑成分CR-4。
(實施例1:感光性著色樹脂組成物之調製)
將色材分散液A 16.7質量份、色材分散液B 1.3質量份、色材分散液D 7.4質量份、調製例1之感光性黏結劑成分CR-1 26.0質量份、界面活性劑MAGAFAC R08MH(DIC製)0.02質量份、PGMEA48.6質量份混合,得到實施例1之感光性著色樹脂組成物。
(實施例2、比較例1~4:感光性著色樹脂組成物之調製)
除了依表1所示色材比率(固形份質量比)變更所使用之色材或色材分散液以外,其餘與實施例1同樣進行,獲得實施例2、比較 例1~4之感光性著色樹脂組成物。
尚且,關於色材C,係依感光性著色樹脂組成物之調製時呈固形份的形態添加,使其溶解於PGMEA。
(實施例3~7、比較例5~15:感光性著色樹脂組成物之調製)
除了依表2~表5所示色材比率(質量比)變更所使用之色材或色材分散液以外,其餘與實施例1同樣進行,獲得實施例3~7、比較例5~15之感光性著色樹脂組成物。
尚且,關於色材C,係依感光性著色樹脂組成物之調製時呈固形份的形態添加,使其溶解於PGMEA。
(實施例8:感光性著色樹脂組成物之調製)
除了將實施例4之感光性黏結劑成分CR-1變更為調製例2之感光性黏結劑成分CR-2以外,其餘與實施例4同樣進行,獲得實施例8之感光性著色樹脂組成物。
(實施例9、比較例16~18:感光性著色樹脂組成物之調製)
除了依表6所示色材比率(質量比)變更所使用之色材或色材分散液以外,其餘與實施例8同樣進行,獲得實施例9、比較例16~18之感光性著色樹脂組成物。
(實施例10:感光性著色樹脂組成物之調製)
除了將實施例4之感光性黏結劑成分CR-1變更為調製例3之感光性黏結劑成分CR-3以外,其餘與實施例4同樣進行,獲得實 施例10之感光性著色樹脂組成物。
(實施例11:感光性著色樹脂組成物之調製)
除了將實施例4之感光性黏結劑成分CR-1變更為調製例4之感光性黏結劑成分CR-4以外,其餘與實施例4同樣進行,獲得實施例11之感光性著色樹脂組成物。
[評價方法] <輝度評價、耐熱性評價> (實施例1~2、比較例1~4)
將實施例1~2及比較例1~4之感光性著色樹脂組成物,分別於厚0.7mm之玻璃基板(NH Techno Glass(股)製,「NA35」)上,使用旋塗器塗佈成後烘烤後之色度y=0.093。其後,於80℃加熱板上進行加熱乾燥3分鐘。未經由光罩使用超高壓水銀燈照射60mJ/cm2之紫外線,藉此得到硬化膜(藍色著色膜)。將所得膜以200℃無塵爐進行後烘烤25分鐘,使用Olympus(股)公司製「顯微分光測定裝置OSP-SP200」測定輝度。其後,將所得膜進一步以210℃無塵爐進行後烘烤25分鐘,測定此著色膜之色度(L0、a0、b0),其後,再以210℃無塵爐進行後烘烤50分鐘,再次測定所得著色膜之色度(L1、a1、b1),並亦測定輝度。
表中表示依200℃後烘烤25分鐘後之輝度、與耐熱試驗後(依200℃ 25分鐘+依210℃ 25分鐘+依210℃ 50分鐘的後烘烤後)之輝度。
又藉下式評價以210℃ 25分鐘後至75分鐘後的著色膜之色度 變化。結果示於表中。
△Eab={(L1-L0)2+(a1-a0)2+(b1-b0)2}1/2
將△Eab為5以下者設為A,將△Eab超過5且10以下者設為B,將△Eab超過10者設為C。△Eab之值越小,耐熱性評價為越優良。
(實施例3~11、比較例5~18)
除了將實施例1~2、比較例1~4中之後烘烤溫度由200℃變更為230℃、及由210℃變更為240℃以外,其餘與實施例1~2、比較例1~4同樣進行,評價實施例3~11、比較例5~18的輝度、耐熱性。
(線寬增減之評價、微小孔之評價)
將實施例及比較例所得之著色樹脂組成物,分別於厚0.7mm之玻璃基板(NH Techno Glass(股)製,「NA35」)上,使用旋塗器依膜厚成為3μm之方式塗佈。其後,於80℃之加熱板進行加熱乾燥3分鐘後,經由具有開口寬90μm之細線圖案(線寬增減率評價用圖案)與在開口尺寸90μm×300μm之獨立細線內之中央配置了20μm×20μm之鉻遮罩的圖案(微小孔評價用圖案)的光罩圖案,使用超高壓水銀燈照射30mJ/cm2之紫外線。其後,將形成了著色層之玻璃板,使用0.05質量%氫氧化鈉水溶液作為顯影液進行淋浴顯影,以230℃無塵爐進行後烘烤30分鐘。在形成於玻璃基板之著色層細線圖案的獨立細線中,測定光罩之開口寬為90μm、且將設計線寬設為95μm時實際經測定之獨立細線的寬(線寬)。又,關於微小孔之形狀,係依下述基準進行評價。
[線寬增減]
藉下式,算出由設計線寬偏差之線寬增減值(μm)。
線寬增減值(μm)=所測定之線寬(μm)-95(μm)
A:線寬增減值為-2μm以上且2μm以下
B:線寬增減值為-4μm以上且未滿-2μm
C:線寬增減值為未滿-4μm或超過2μm
由設計線寬之偏差越小,則評價為越能夠依所需線寬形成圖案。
[微小孔形狀]
A:相對於配置於獨立細線圖案內之鉻遮罩之尺寸,形成於著色層之微小孔之尺寸的偏差的絕對值小於2%
B:相對於配置於獨立細線圖案內之鉻遮罩之尺寸,形成於著色層之微小孔之尺寸的偏差的絕對值為2%以上且6%以下
C:相對於配置於獨立細線圖案內之鉻遮罩之尺寸,形成於著色層之微小孔之尺寸的偏差的絕對值大於6%且8%以下
D:相對於配置於獨立細線圖案內之鉻遮罩之尺寸,形成於著色層之微小孔之尺寸的偏差的絕對值大於8%
尚且,尺寸之偏差係以各邊尺寸之偏差之平均值所算出。
[結果整合]
由表之結果可闡明,上述色材為將酞青顏料、系色材及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材依特定比例組合的實施例1~11之感光性著色樹脂組成物,係高溫加熱步驟前後之著色膜的色度變化或輝度降低受到抑制,耐熱試驗後(依200℃或230℃ 25分鐘+依210℃或240℃ 25分鐘+依210℃或240℃ 50分鐘的後烘烤後)的輝度較高,並可依所需線寬形成圖案。
另一方面,三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材之含量較本案發明之特定比例大的比較例,均耐熱性差、高溫加熱步驟前後之著色膜的色度變化變大,且在與實施例依相同色調進行比較時,其耐熱試驗後之輝度較低。再者,三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材之含量較本案發明之特定比例小、或不含有的比較例,雖然均耐熱性本身無問題、著色膜之色度變化無問題,但由於原本其後烘烤後之輝度即較低,故耐熱試驗後之輝度低,進而由設計線寬之增減值較大、難以依所需線寬獲得圖案。
於實施例中,若比較實施例4與8與10與11,可得知若使用含有屬於脂肪族烴環之構造的鹼可溶性樹脂及含磷原子多官能(甲基)丙烯酸酯,則耐熱性提升,最終獲得之耐熱試驗後的輝度提升。又,藉由比較實施例4與8與10與11,可得知若使用具有茀骨架之肟酯系光起始劑或具有二苯基硫骨架之肟酯系光起始劑作為肟酯系光起始劑,則最終所得之耐熱試驗後的輝度提升。又,亦可得知若含有2種肟酯系光起始劑,並組合使用具有茀骨架之肟酯系光起始劑與具有二苯基硫骨架之肟酯系光起始劑,則微小 孔之形狀提升。

Claims (9)

  1. 一種感光性著色樹脂組成物,係含有色材、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑與溶劑者,上述色材係含有酞青顏料、 系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材;上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的含量係相對於酞青顏料、 系色材、及三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材的合計含量為30質量%以上且60質量%以下。
  2. 如請求項1之感光性著色樹脂組成物,其中,上述三芳基甲烷系染料與異性聚合酸之色澱色材係下述一般式(1)所示色材; (一般式(1)中,A係與N直接鍵結之碳原子不具有π鍵結的a價有機基,該有機基表示至少於與N直接鍵結之末端具有飽和脂肪族烴基的脂肪族烴基、或具有該脂肪族烴基的芳香族基,碳鏈中亦可含有O、S、N;B c-表示c價之異性聚合酸陰離子;R i~R v分別獨立表示氫原子、亦可具有取代基之烷基或亦可具有取代基之芳基,亦 可R ii與R iii、R iv與R v鍵結而形成環構造;R vi及R vii分別獨立表示亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之烷氧基、鹵原子或氰基;Ar 1為亦可具有取代基之2價芳香族基;複數之R i~R vii及Ar 1分別可為相同或相異;a及c為2以上之整數,b及d為1以上之整數;e為0或1,e為0時不存在鍵結;f及g表示0以上且4以下之整數,f+e及g+e為0以上且4以下,複數之e、f及g分別可為相同或相異)。
  3. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組成物,其中,上述 系色材為 系染料之色澱色材。
  4. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組成物,其中,上述酞青顏料為選自由C.I.色素藍15:6、C.I.色素藍15:3及C.I.色素藍15:4所構成之群中之1種以上。
  5. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組成物,其中,上述光起始劑係含有至少2種肟酯系光起始劑。
  6. 如請求項5之感光性著色樹脂組成物,其中,進一步含有抗氧化劑。
  7. 一種硬化物,係請求項1至6中任一項之感光性著色樹脂組成物的硬化物。
  8. 一種彩色濾光片,係至少具備基板與設於該基板上之著色層者,該著色層之至少一者為請求項1至6中任一項之感光性著色樹脂組成物之硬化物。
  9. 一種顯示裝置,其特徵為具有請求項8之彩色濾光片。
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