TW202009243A - 著色組成物、膜、濾色器、濾色器的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠形成顏色牢固性優異之膜之著色組成物、使用著色組成物之膜、濾色器、濾色器的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。該著色組成物含有:色材A,包含顏料;樹脂B,具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構;以及樹脂C,具有順丁烯二醯亞胺結構,在總固體成分中含有50質量%以上的色材A。

Description

著色組成物、膜、濾色器、濾色器的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置
本發明係有關一種包含顏料之著色組成物。又,本發明係有關一種使用著色組成物之膜、濾色器、濾色器的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
近年來,由於數位相機、附相機之行動電話等的普及,電荷耦合元件(CCD)影像感測器器等固體攝像元件的需求大幅增長。使用濾色器作為顯示器和光學元件的核心器件。濾色器通常具備紅色、綠色及藍色這三原色的像素,起到將透過光分解為三原色之作用。
濾色器的各色彩像素使用包含顏料等色材及樹脂之著色組成物來製造。例如,在專利文獻1、2中,記載有使用包含顏料及具有芳香族羧基之樹脂之著色組成物來製造濾色器。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-005355號公報 [專利文獻2]日本特開2017-129674號公報
近年來,期望濾色器等中所使用之膜成為更薄的膜。為了維持所期望之分光性能並且實現薄膜化,需要提高用於膜形成之著色組成物中的色材濃度。然而,若提高著色組成物中的色材濃度,則色材以外的膜形成成分的含量相對地減少。
依本發明人的研究,發現當使用著色組成物來形成圖案時,隨著著色組成物中的色材濃度的提高而顯影時膜中所包含之色材容易向顯影液色移,具有顯影前後之膜的分光特性容易變動之傾向。
故,本發明的目的在於提供一種能夠形成顏色牢固性優異之膜之著色組成物。又,本發明的目的在於提供一種使用著色組成物之膜、濾色器、濾色器的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
依本發明人的研究,發現藉由設為以下結構,能夠實現上述目的,藉此完成了本發明。故,本發明提供以下。 <1>一種著色組成物,其含有: 色材A,包含顏料; 樹脂B,具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構;以及 樹脂C,具有順丁烯二醯亞胺結構, 在著色組成物的總固體成分中含有50質量%以上的色材A。 <2>如<1>所述之著色組成物,其中 樹脂B係包含下述式(b-1)所表示之重複單元之樹脂, [化學式1]
Figure 02_image001
式中,Ar1 表示具有芳香族羧基之基團,L1 表示-COO-或-CONH-,L2 表示2價的連結基。 <3>如<1>所述之著色組成物,其中 樹脂B係包含下述式(b-10)所表示之重複單元之樹脂, [化學式2]
Figure 02_image003
式中,Ar10 表示具有芳香族羧基之基團,L11 表示-COO-或-CONH-,L12 表示3價的連結基,P10 表示聚合物鏈。 <4>如<3>所述之著色組成物,其中 P10 具有選自(甲基)丙烯醯基、氧雜環丁基、封端異氰酸酯基及第三丁基中之至少一種基團。 <5>如<1>至<4>中任一項所述之著色組成物,其中 樹脂C包含選自下述式(c-1)所表示之重複單元及下述式(c-2)所表示之重複單元中之至少一種, [化學式3]
Figure 02_image005
式(c-1)中,RC1 表示氫原子、烷基或芳基, 式(c-2)中,LC11 表示單鍵或2價的取代基,Rc11 表示氫原子或甲基,RC12 及RC13 分別獨立地表示氫原子或烷基,RC12 與RC13 可以相互連結而形成環。 <6>如<1>至<5>中任一項所述之著色組成物,其還含有樹脂B及樹脂C以外之樹脂。 <7>如<6>所述之著色組成物,其中 樹脂B及樹脂C以外的樹脂含有包含來源於下述式(I)所表示之化合物之重複單元之樹脂, [化學式4]
Figure 02_image007
式中,X1 表示O或NH, R1 表示氫原子或甲基, L1 表示2價的連結基, R10 表示取代基, m表示0~2的整數, p表示0以上的整數。 <8>如<7>所述之著色組成物,其中 包含來源於式(I)所表示之化合物之重複單元之樹脂還包含來源於烷基(甲基)丙烯酸酯之重複單元。 <9>如<6>至<8>中任一項所述之著色組成物,其中 樹脂B及樹脂C以外的樹脂含有包含具有聚合性基之重複單元之樹脂。 <10>如<1>至<9>中任一項所述之著色組成物,其中 顏料包含選自二酮吡咯并吡咯化合物及酞青化合物中之至少一種。 <11>如<1>至<10>中任一項所述之著色組成物,其中 色材A包含顏料衍生物。 <12>如<1>至<11>中任一項所述之著色組成物,其還含有聚合性單體。 <13>如<12>所述之著色組成物,其中 聚合性單體含有包含3個以上乙烯性不飽和基之分子量為450以下的化合物。 <14>如<1>至<13>中任一項所述之著色組成物,其還包含光聚合起始劑。 <15>如<14>所述之著色組成物,其中 光聚合起始劑具有肟化合物。 <16>如<1>至<15>中任一項所述之著色組成物,其用於濾色器。 <17>如<1>至<16>中任一項所述之著色組成物,其用於固體攝像元件。 <18>一種膜,其由<1>至<17>中任一項所述之著色組成物而獲得。 <19>一種濾色器,其由<1>至<17>中任一項所述之著色組成物而獲得。 <20>一種濾色器的製造方法,其具有: 使用<1>至<17>中任一項所述之著色組成物,在支撐體上形成著色組合物層之步驟;以及 利用光微影法,對著色組合物層形成圖案之步驟。 <21>一種固體攝像元件,其具有<18>所述之膜。 <22>一種圖像顯示裝置,其具有<18>所述之膜。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種能夠形成顏色牢固性優異之膜之著色組成物。又,能夠提供一種使用著色組成物之膜、濾色器、濾色器的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。 本說明書中,“~”係以將記載於其前後之數值作為下限值及上限值而包含之含義來使用。 本說明書中的基團(原子團)的標記中,未記載經取代及未經取代之標記還包含不具有取代基之基團(原子團)以及具有取代基之基團(原子團)。例如,“烷基”係指,不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),還包含具有取代基之烷基(經取代之烷基)。 本說明書中,“曝光”只要沒有特別指定,則不僅使用光之曝光,而且使用電子束、離子束等粒子射線之描繪亦屬於曝光。又,作為曝光中所使用之光,可以列舉水銀燈的明線光譜、準分子雷射所代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等光化射線或放射線。 本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯這兩者或者任一者,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸這兩者或者任一者,“(甲基)丙烯醯基”表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基這兩者或者任一者。 本說明書中,結構式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。 本說明書中,重量平均分子量及數量平均分子量係藉由GPC(凝膠滲透層析法)法測量之聚苯乙烯換算值。 本說明書中,總固體成分係指,從組成物的所有成分中去除溶劑之成分的總質量。 本說明書中,顏料係指,對溶劑不易溶解之化合物。 本說明書中,“步驟”這一詞不僅在獨立的步驟,即使在無法與其他步驟明確區別之情況下,只要實現該步驟的預期作用,則亦包含於本術語中。
<著色組成物> 本發明的著色組成物的特徵在於含有:色材A,包含顏料;樹脂B,具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構;以及樹脂C,具有順丁烯二醯亞胺結構,在著色組成物的總固體成分中含有50質量%以上的色材A。
本發明的著色組成物即使在著色組成物的總固體成分中含有50質量%以上的色材A,亦能夠形成顏色牢固性優異之膜。作為可獲得該種效果之原因,推測係基於以下者。
由於本發明的著色組成物包含上述樹脂B及上述樹脂C,因此推測為如下:在樹脂B與樹脂C之間起到強烈的相互作用,並且在顏料與樹脂B之間、以及顏料與樹脂C之間亦起到強烈的相互作用,其結果,推測為如下:色材能夠在膜中牢固地保持,並且即使提高色材濃度亦能夠形成顏色牢固性優異之膜。
又,藉由本發明的著色組成物分別地包含上述樹脂B及上述樹脂C,能夠獲得對顯影液之優異之浸透性,亦能夠獲得優異之顯影性。
本發明的著色組成物能夠較佳地用作濾色器用著色組成物。具體而言,能夠較佳地用作濾色器的像素形成用著色組成物。又,本發明的著色組成物能夠較佳地用作固體攝像元件用著色組成物,能夠更佳地用作固體攝像元件中所使用之濾色器的像素形成用著色組成物。又,本發明的著色組成物亦能夠較佳地用作顯示裝置用著色組成物,能夠更佳地用作顯示裝置中所使用之濾色器的像素形成用著色組成物。又,本發明的著色組成物亦能夠用作彩色微透鏡形成用組成物。作為彩色微透鏡的製造方法,可以列舉日本特開2018-010162號公報中所記載之方法等。
以下,對本發明的著色組成物進行詳細說明。
<<色材>> 本發明的著色組成物含有色材。作為色材,可以列舉紅色色材、綠色色材、藍色色材、黃色色材、紫色色材、橙色色材等彩色色材。本發明中,色材可以為顏料,亦可以為染料。亦可以併用顏料和染料。又,顏料可以為無機顏料及有機顏料中之任一種。又,顏料中亦能夠使用無機顏料或有機‐無機顏料中的一部分被有機發色團取代之材料。藉由無機顏料或有機‐無機顏料被有機發色團取代,能夠容易地進行色相設計。
本發明中所使用之色材係包含顏料者。色材中的顏料的含量為50質量%以上為較佳,70質量%以上為更佳,80質量%以上為進一步較佳,90質量%以上為特佳。作為顏料,可以列舉以下示出者。
比色指數(C.I.)Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214,231,232等(以上為黃色顏料)、 C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上為橙色顏料)、 C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279,294等(以上為紅色顏料)、 C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58,59,62,63等(以上為綠色顏料)、 C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42,60,61等(以上為紫色顏料)、 C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,29,60,64,66,79,80,87,88等(以上為藍色顏料)。
又,作為綠色顏料,能夠使用1個分子中的鹵素原子數為平均10~14個、溴原子數為平均8~12個、氯原子數為平均2~5個之鹵化鋅酞青顏料。作為具體例,可以列舉國際公開WO2015/118720號公報中記載之化合物。又,作為綠色顏料,亦能夠使用CN106909027A中記載之化合物、作為配位體而具有磷酸酯之酞青化合物等。
又,作為藍色顏料,亦能夠使用具有磷原子之鋁酞青化合物。作為具體例,可以列舉日本特開2012-247591號公報的0022~0030段、日本特開2011-157478號公報的0047段中記載之化合物。
又,作為黃色顏料,亦能夠使用日本特開2017-201003號公報中所記載之顏料、日本特開2017-197719號公報中所記載之顏料、日本特開2017-171912號公報的段落號0011~0062、0137~0276中所記載之顏料、日本特開2017-171913號公報的段落號0010~0062、0138~0295中所記載之顏料、日本特開2017-171914號公報的段落號0011~0062、0139~0190中所記載之顏料、日本特開2017-171915號公報的段落號0010~0065、0142~0222中所記載之顏料。
又,作為黃色顏料,亦能夠使用日本特開2018-062644中記載之化合物。該化合物亦能夠用作顏料衍生物。
作為紅色顏料,亦能夠使用日本特開2017-201384號公報中記載之結構中取代有至少一個溴原子之二氧代吡咯并吡咯系顏料、日本專利第6248838號的段落號0016~0022中記載之二氧代吡咯并吡咯系顏料等。又,作為紅色顏料,亦能夠使用具有對芳香族環導入鍵結有氧原子、硫原子或氮原子之基團而成之芳香族環基與二酮吡咯并吡咯骨架鍵結之結構之化合物。
本發明中所使用之顏料為選自二酮吡咯并吡咯化合物及酞青化合物中之至少一種亦較佳。該等化合物容易與樹脂相互作用,因此在膜中容易被牢固地保持,並且容易形成對顯影液等之顏色牢固性優異之膜。
本發明中所使用之顏料包含紅色顏料或綠色顏料亦較佳。作為紅色顏料,可以列舉C.I.Pigment Red 254,C.I.Pigment Red 264及C.I.Pigment Red 272,C.I.Pigment Red 264及C.I.Pigment Red 272為較佳。作為綠色顏料,可以列舉C.I.Pigment Green 7,C.I.Pigment Green 36,C.I.Pigment Green 58,C.I.Pigment Green 59,C.I.Pigment Green 62及C.I.Pigment Green 63,C.I.Pigment Green 36、Pigment Green 59,C.I.Pigment Green 62及C.I.Pigment Green 63為較佳。
本發明中,色材中亦能夠使用染料。作為染料並無特別限制,能夠使用公知的染料。例如,可以列舉吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三芳基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮(Anthrapyridone)系、苯亞甲基系、氧雜菁(oxonol)系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻𠯤系、吡咯并吡唑偶氮次甲基系、𠮿
Figure 108120999-xxxx-3
(xanthene)系、酞青系、苯并哌喃系、靛藍系、吡咯甲川(Pyrromethene)系等染料。又,亦能夠較佳地使用日本特開2012-158649號公報中記載之噻唑化合物、日本特開2011-184493號公報中記載之偶氮化合物、日本特開2011-145540號公報中記載之偶氮化合物。又,作為黃色染料,亦能夠使用日本特開2013-054339號公報的段落號0011~0034中記載之喹啉黃化合物、日本特開2014-026228號公報的段落號0013~0058中記載之喹啉黃化合物、日本特開2018-012863號公報中記載之分子內醯亞胺型𠮿
Figure 108120999-xxxx-3
染料等。
本發明中,色材中亦能夠使用色素多聚體。色素多聚體為溶解於溶劑中來使用之染料為較佳,色素多聚體可以形成粒子,色素多聚體為粒子時,通常以分散於溶劑中之狀態使用。粒子狀態的色素多聚體例如能夠藉由乳化聚合而獲得,作為具體例可以列舉日本特開2015-214682號公報中所記載之化合物及製造方法。色素多聚體係在1個分子中具有2個以上的色素結構者,具有3個以上的色素結構為較佳。上限並無特別限定,亦能夠設為100以下。1個分子中所具有之複數個色素結構可以是相同的色素結構,亦可以是不同的色素結構。色素多聚體的重量平均分子量(Mw)為2000~50000為較佳。下限為3000以上為更佳,6000以上為進一步較佳。上限為30000以下為更佳,20000以下為進一步較佳。色素多聚體,還能夠使用日本特開2011-213925號公報、日本特開2013-041097號公報、日本特開2015-028144號公報、日本特開2015-030742號公報、國際公開WO2016/031442號公報等中記載之化合物。
本發明中,色材中亦能夠使用顏料衍生物。在本發明中,併用顏料及顏料衍生物為較佳。作為顏料衍生物,可以列舉具有發色團的一部分被酸基、鹼性基或酞醯亞胺甲基取代之結構之化合物。作為構成顏料衍生物之發色團,可以列舉喹啉系骨架、苯并咪唑酮系骨架、二酮吡咯并吡咯系骨架、偶氮系骨架、酞青系骨架、蒽醌系骨架、喹吖酮系骨架、二㗁𠯤系骨架、紫環酮(perinone)系骨架、苝系骨架、硫靛藍(Thioindigo)系骨架、異吲哚啉系骨架、異吲哚啉酮系骨架、喹啉黃系骨架、士林(threne)系骨架、金屬錯合物系骨架等,喹啉系骨架、苯并咪唑酮系骨架、二酮吡咯并吡咯系骨架、偶氮系骨架、喹啉黃系骨架、異吲哚啉系骨架及酞青系骨架為較佳,偶氮系骨架及苯并咪唑酮系骨架為更佳。作為具有顏料衍生物之酸基,磺基、羧基為較佳,磺基為更佳。作為具有顏料衍生物之鹼性基,胺基為較佳,三級胺基為更佳。作為顏料衍生物的具體例,可以列舉後述之實施例中記載之化合物、日本特開2011-252065號公報的段落號0162~0183中所記載之化合物。顏料衍生物的含量相對於顏料100質量份為1~30質量份為較佳,3~20質量份為進一步較佳。顏料衍生物可以僅使用1種,亦可以併用2種以上。
在著色組成物的總固體成分中,色材的含量為50質量%以上,55質量%以上為較佳,60質量%以上為更佳,65質量%以上為進一步較佳。上限為80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳。本發明的著色組成物中,由於在著色組成物的總固體成分中,色材的含量為50質量%以上,因此能夠維持所期望之分光特性並且薄膜化。因此,能夠實現濾色器等的薄型化。又,由於即使提高色材的含量亦能夠有效地抑制色材向顯影液中的色移,並且能夠形成顏色牢固性優異之膜,因此在色材濃度高的情況下,本發明的效果顯著。
本發明的著色組成物中,在著色組成物的總固體成分中,顏料的合計含量為45質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳,55質量%以上為進一步較佳,60質量%以上為特佳。上限為75質量%以下為較佳,70質量%以下為更佳。又,在本發明的著色組成物中,在著色組成物的總固體成分中,顏料和顏料衍生物的合計含量為50質量%以上為較佳,55質量%以上為更佳,60質量%以上為進一步較佳,65質量%以上為特佳。上限為80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳。
<<樹脂>> 本發明的著色組成物包含樹脂。樹脂例如以使顏料等粒子分散於組成物中之用途或黏合劑的用途摻合。另外,將主要為了使粒子等分散於組成物中而使用之樹脂亦稱為分散劑。其中,樹脂的該種用途為一例,亦能夠作為該種用途以外的目的使用樹脂。
在本發明的著色組成物中,含有具有芳香族羧基,並且包含不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂B(以下,亦稱為樹脂B)以及具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂C(以下,亦稱為樹脂C)。本發明的著色組成物可以僅包含1種樹脂B,亦可以包含2種以上。又,樹脂C可以僅包含1種,亦可以包含2種以上。
在著色組成物的總固體成分中的樹脂的含量為10~50質量%為較佳。上限為40質量%以下為較佳,30質量%以下為更佳。下限為15質量%以上為較佳,20質量%以上為更佳。
本發明的著色組成物中所包含之樹脂中的樹脂B及樹脂C的合計含量為10~50質量%為較佳。上限為40質量%以下為較佳,30質量%以下為更佳。下限為15質量%以上為較佳,20質量%以上為更佳。 又,在著色組成物的總固體成分中的樹脂B的含量為10~35質量%為較佳。上限為30質量%以下為較佳,25質量%以下為更佳。下限為12質量%以上為較佳,15質量%以上為更佳。 又,在著色組成物的總固體成分中的樹脂C的含量為0.5~20質量%為較佳。上限為15質量%以下為較佳,10質量%以下為更佳。下限為1質量%以上為較佳,3質量%以上為更佳。 又,樹脂C的含量相對於樹脂B的100質量份,為5~100質量份為較佳。下限為10質量份以上為較佳,20質量份以上為更佳。上限為70質量份以下為較佳,50質量份以下為進一步較佳。
在本發明的著色組成物中,樹脂B用作分散劑亦較佳。當樹脂B用作分散劑時,樹脂B的含量相對於顏料的100質量份為10~100質量份為較佳。上限為50質量份以下為較佳,40質量份以下為更佳。下限為20質量份以上為較佳,30質量份以上為更佳。又,當樹脂B用作分散劑時,分散劑的總量中的樹脂B的含量為10~100質量%為較佳,30~100質量%為更佳,50~100質量%為進一步較佳。
(樹脂B) 首先,對樹脂B進行說明。樹脂B係具有芳香族羧基之樹脂。在樹脂B中,芳香族羧基可以包含於重複單元的主鏈,亦可以包含於重複單元的側鏈。出於顯影性及褪色優異之原因,芳香族羧基包含於重複單元的主鏈為較佳。詳細原因尚不明確,但推測由於主鏈附近存在芳香族羧基,從而進一步提高該等特性。另外,本說明書中,芳香族羧基係指,在芳香族環上鍵結有1個以上的羧基之結構之基團。在芳香族羧基中,鍵結於芳香族環之羧基之數量為1~4個為較佳,1~2個為更佳。
本發明中所使用之樹脂B包含選自式(b-1)所表示之重複單元及式(b-10)所表示之重複單元中之至少一種重複單元之樹脂為較佳。 [化學式5]
Figure 02_image009
式(b-1)中,Ar1 表示具有芳香族羧基之基團,L1 表示-COO-或-CONH-,L2 表示2價的連結基。 式(b-10)中,Ar10 表示具有芳香族羧基之基團,L11 表示-COO-或-CONH-,L12 表示3價的連結基,P10 表示聚合物鏈。
首先,對式(b-1)進行說明。式(b-1)中,作為Ar1 所表示之包含芳香族羧基之基團,可以列舉來源於芳香族三羧酸酐之結構、來源於芳香族四羧酸酐之結構等。作為芳香族三羧酸酐及芳香族四羧酸酐,可以列舉下述結構的化合物。 [化學式6]
Figure 02_image011
上述式中,Q1 表示單鍵、-O-、-CO-、-COOCH2 CH2 OCO-、-SO2 -、-C(CF32 -、下述式(Q-1)所表示之基團或下述式(Q-2)所表示之基團。 [化學式7]
Figure 02_image013
作為芳香族三羧酸酐的具體例,可以列舉苯三羧酸酐(1,2,3-苯三羧酸酐、偏苯三酸酐[1,2,4-苯三羧酸酐]等)、萘三羧酸酐(1,2,4-萘三羧酸酐、1,4,5-萘三羧酸酐、2,3,6-萘三羧酸酐、1,2,8-萘三羧酸酐等)、3,4,4’-二苯甲酮三羧酸酐、3,4,4’-聯苯醚三羧酸酐、3,4,4’-聯苯三羧酸酐、2,3,2’-聯苯三羧酸酐、3,4,4’-聯苯基甲烷三羧酸酐、或3,4,4’-聯苯碸三羧酸酐。作為芳香族四羧酸酐的具體例,可以列舉均苯四甲酸二酐、乙二醇二酐偏苯三酸酯、丙二醇二酐偏苯三酸酯、丁二醇二酐偏苯三酸酯、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二甲基二苯基矽烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基矽烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯碸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟異丙基二苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、雙(鄰苯二甲酸)苯基氧化膦二酐、對伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、間伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯基醚二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐、9,9-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]茀二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二酐、或3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-6-甲基-1-萘琥珀酸二酐等。
作為Ar1 所表示之包含芳香族羧基之基團的具體例,可以列舉式(Ar-1)所表示之基團、式(Ar-2)所表示之基團、式(Ar-3)所表示之基團等。 [化學式8]
Figure 02_image015
式(Ar-1)中,n1表示1~4的整數,1~2的整數為較佳,2為更佳。 式(Ar-2)中,n2表示1~8的整數,1~4的整數為較佳,1~2為更佳,2為進一步較佳。 式(Ar-3)中,n3及n4分別獨立地表示0~4的整數,0~2的整數為較佳,1~2為更佳,1為進一步較佳。其中,n3及n4中之至少一個為1以上的整數。 式(Ac-3)中,Q1 表示單鍵、-O-、-CO-、-COOCH2 CH2 OCO-、-SO2 -、-C(CF32 -、上述式(Q-1)所表示之基團或上述式(Q-2)所表示之基團。
式(b-1)中,L1 表示-COO-或-CONH-,表示-COO-為較佳。
式(b-1)中,作為L2 所表示之2價的連結基,可以列舉伸烷基、伸芳基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、-S-及將該等2種以上組合之基團。伸烷基的碳數為1~30為較佳,1~20為更佳,1~15為進一步較佳。伸烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種。伸芳基的碳數為6~30為較佳,6~20為更佳,6~10為進一步較佳。伸烷基及伸芳基可以具有取代基。作為取代基,可以列舉羥基等。L2 所表示之2價的連結基為-O-L2a -O-所表示之基團為較佳。L2a 可以列舉將選自伸烷基、伸芳基、組合伸烷基和伸芳基而得之基團、伸烷基及伸芳基中之至少一種基團,以及選自-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-及-S-中之至少一種基團進行組合而得之基團等。伸烷基的碳數為1~30為較佳,1~20為更佳,1~15為進一步較佳。伸烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種。伸烷基及伸芳基可以具有取代基。作為取代基可以列舉羥基等。
接著,對式(b-10)進行說明。式(b-10)中,作為Ar10 所表示之包含芳香族羧基之基團,與式(b-1)的Ar1 的含義相同,較佳的範圍亦相同。
式(b-10)中,L11 表示-COO-或-CONH-,表示-COO-為較佳。
式(b-10)中,作為L12 所表示之3價的連結基,可以列舉烴基、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、-S-及將該等2種以上組合之基團。烴基可以列舉脂肪族烴基、芳香族烴基。脂肪族烴基的碳數為1~30為較佳,1~20為更佳,1~15為進一步較佳。脂肪族烴基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種。芳香族烴基的碳數為6~30為較佳,6~20為更佳,6~10為進一步較佳。烴基可以具有取代基。作為取代基,可以列舉羥基等。L12 所表示之3價的連結基為下述式(L12-1)所表示之基團為較佳,式(L12-2)所表示之基團為更佳。 [化學式9]
Figure 02_image017
L12a 及L12b 分別表示3價的連結基,X1 表示S,*1表示與式(b-10)的L11 的鍵結位置,*2表示與式(b-10)的P10 的鍵結位置。
作為L12a 及L12b 所表示之3價的連結基,可以列舉烴基、將烴基與選自-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-及-S-中之至少一種進行組合而得之基團等。
式(b-10)中,P10 表示聚合物鏈。P10 所表示之聚合物鏈為具有選自聚(甲基)丙烯酸重複單元、聚醚重複單元、聚酯重複單元及多元醇重複單元中之至少一種之重複單元為較佳。聚合物鏈P10 的重量平均分子量為500~20000為較佳。下限為500以上為較佳,1000以上為更佳。上限為10000以下為較佳,5000以下為更佳,3000以下為進一步較佳。若P10 的重量平均分子量在上述範圍,則組成物中的顏料的分散性良好。當樹脂B係具有式(b-10)所表示之重複單元之樹脂時,樹脂B較佳地用作分散劑。
式(b-10)中,P10 所表示之聚合物鏈係包含下述式(P-1)~(P-5)所表示之重複單元之聚合物鏈為較佳,包含(P-5)所表示之重複單元之聚合物鏈為更佳。 [化學式10]
Figure 02_image019
在上述式中,RP1 及RP2 分別表示伸烷基。作為RP1 及RP2 所表示之伸烷基,碳數1~20的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為較佳,碳數2~16的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為更佳,碳數3~12的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為進一步較佳。 在上述式中,RP3 表示氫原子或甲基。 在上述式中,LP1 表示單鍵或伸芳基,LP2 表示單鍵或2價的連結基。LP1 為單鍵為較佳。作為LP2 所表示之2價的連結基,可以列舉伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-、-NHCO-、-CONH-及將該等2種以上組合而成之基團。 RP4 表示氫原子或取代基。作為取代基,可以列舉羥基、羧基、烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳硫醚基、雜芳硫醚基、(甲基)丙烯醯基、氧雜環丁基、封端異氰酸酯基等。另外,本發明中的封端異氰酸酯基係指,能夠藉由熱而生成異氰酸酯基之基團,例如,能夠較佳地例示出使封端劑與異氰酸酯基反應而保護異氰酸酯基之基團。作為封端劑,能夠列舉肟化合物、內醯胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物、醯亞胺系化合物等。關於封端劑,可以列舉日本特開2017-067930號公報的段落號0115~0117中所記載之化合物,且該內容被併入本說明書中。又,封端異氰酸酯基為能夠藉由90~260℃的熱而生成異氰酸酯基之基團為較佳。
P10 所表示之聚合物鏈為具有選自(甲基)丙烯醯基、氧雜環丁基、封端異氰酸酯基及第三丁基中之至少一種基團(以下,亦稱為官能基A)為較佳。官能基A選自(甲基)丙烯醯基、氧雜環丁基及封端異氰酸酯基中之至少一種為更佳。當聚合物鏈包含官能基A時,容易形成耐溶劑性優異之膜。尤其,當包含選自(甲基)丙烯醯基、氧雜環丁基及封端異氰酸酯基中之至少一種基團時,上述效果顯著。又,當官能基A具有第三丁基時,組成物中包含具有環氧基或氧雜環丁基之化合物為較佳。當官能基A具有封端異氰酸酯基時,組成物中包含具有羥基之化合物為較佳。
又,P10 所表示之聚合物鏈係具有在側鏈上包含上述官能基A之重複單元之聚合物鏈為更佳。又,構成P10 之所有重複單元中的在側鏈包含上述官能基A之重複單元的比例為5質量%以上為較佳,10質量%以上為更佳,20質量%以上為進一步較佳。上限能夠設為100質量%,90質量%以下為較佳,60質量%以下為進一步較佳。
又,P10 所表示之聚合物鏈具有包含酸基之重複單元亦較佳。作為酸基,可以列舉羧基、磷酸基、磺基、酚性羥基等。依該態樣,能夠更加提高組成物中的顏料的分散性。進而,亦能夠更加提高顯影性。包含酸基之重複單元的比例為1~30質量%為較佳,2~20質量%為更佳,3~10質量%為進一步較佳。
樹脂B能夠藉由使選自芳香族四羧酸酐及芳香族三羧酸酐中之至少一種酸酐與含有羥基之化合物進行反應來製造。作為芳香族四羧酸酐及芳香族三羧酸酐,可以列舉上述者。作為含有羥基之化合物,只要在分子內具有羥基,則並沒有特別限制,在分子內具有2個以上的羥基之多元醇為較佳。又,作為含有羥基之化合物,使用在分子內具有2個羥基和1個硫醇基之化合物亦較佳。作為在分子內具有2個羥基和1個硫醇基之化合物,例如,可以列舉1-巰基-1,1-甲二醇、1-巰基-1,1-乙二醇、3-巰基-1,2-丙二醇(硫代甘油)、2-巰基-1,2-丙二醇、2-巰基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-巰基-2-乙基-1,3-丙二醇、1-巰基-2,2-丙二醇、2-巰基乙基-2-甲基-1,3-丙二醇或2-巰基乙基-2-乙基-1,3-丙二醇等。關於含有其他羥基之化合物,可以列舉日本特開2018-101039號公報的段落號0084~0095中所記載之化合物,且該內容被併入本說明書中。
上述酸酐中的酸酐基與含有羥基之化合物中的羥基的莫耳比(酸酐基/羥基)為0.5~1.5為較佳。
又,上述式(b-10)所表示之包含重複單元之樹脂能夠利用以下合成方法(1)~(2)中示出之方法等來合成。
〔合成方法(1)〕 其方法為如下:在含有羥基之硫醇化合物(較佳為在分子內具有2個羥基和1個硫醇基之化合物)的存在下,將具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行自由基聚合而合成在1個末端區域具有2個羥基之乙烯基聚合物,並使該已合成之乙烯基聚合物與選自芳香族四羧酸酐及芳香族三羧酸酐中之1種以上芳香族酸酐進行反應來製造。
〔合成方法(2)〕 其方法為如下:在使含有羥基之化合物(較佳為在分子內具有2個羥基和1個硫醇基之化合物)與選自芳香族四羧酸酐及芳香族三羧酸酐中之1種以上芳香族酸酐進行反應之後,在所獲得之反應物的存在下,藉由將具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行自由基聚合來製造。合成方法(2)中,亦可以在將具有羥基之聚合性單體進行自由基聚合之後,進一步與具有異氰酸酯基之化合物(例如,具有異氰酸酯基及上述官能基A之化合物)進行反應。藉此,能夠向聚合物鏈P10 導入官能基A。
又,樹脂B亦能夠依照日本特開2018-101039號公報的段落號0120~0138中所記載之方法來進行合成。
樹脂B的重量平均分子量為2000~35000為較佳。上限為25000以下為較佳,20000以下為更佳,15000以下為進一步較佳。下限為4000以上為較佳,6000以上為更佳,7000以上為進一步較佳。若樹脂B的重量平均分子量在上述範圍,則可更顯著地獲得本發明的效果。又,亦能夠提高著色組成物的保存穩定性。
樹脂B的酸值為5~200mgKOH/g為較佳。上限為150mgKOH/g以下為較佳,100mgKOH/g以下為更佳,80mgKOH/g以下為進一步較佳。下限為10mgKOH/g以上為較佳,15mgKOH/g以上為更佳,20mgKOH/g以上為進一步較佳。若樹脂B的酸值在上述範圍,則可更顯著地獲得本發明的效果。又,能夠適當地獲得顏料吸附能力,並且提高組成物中的顏料分散性。進而,亦能夠提高著色組成物的保存穩定性。
(樹脂C) 接著,對樹脂C進行說明。樹脂C係具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂。另外,本說明書中,順丁烯二醯亞胺結構係指,來源於順丁烯二醯亞胺化合物之結構。
作為順丁烯二醯亞胺化合物,可以列舉順丁烯二醯亞胺及N-取代順丁烯二醯亞胺。作為N-取代順丁烯二醯亞胺,可以列舉環己基順丁烯二醯亞胺、苯基順丁烯二醯亞胺、甲基順丁烯二醯亞胺、乙基順丁烯二醯亞胺、正丁基順丁烯二醯亞胺、月桂基順丁烯二醯亞胺等。其中,從顯影性、顯影液耐性等方面亦良好之觀點考慮,環己基順丁烯二醯亞胺及苯基順丁烯二醯亞胺為特佳。
樹脂C係包含具有順丁烯二醯亞胺結構之重複單元之樹脂為較佳。順丁烯二醯亞胺結構可以包含於重複單元的主鏈中,亦可以包含於重複單元的側鏈中。出於容易形成顯影性及褪色性能優異之膜的原因,順丁烯二醯亞胺結構包含於重複單元的主鏈為較佳。樹脂C的所有重複單元中的具有順丁烯二醯亞胺結構之重複單元的含量為5莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。上限為70莫耳%以下為較佳,60莫耳%以下為更佳,50莫耳%以下為進一步較佳。只要具有順丁烯二醯亞胺結構之重複單元的含量在上述範圍,則容易形成褪色被抑制之膜。進而,亦能夠獲得優異之顯影性。
本發明中,樹脂C包含選自下述式(c-1)所表示之重複單元及下述式(c-2)所表示之重複單元中之至少一種為較佳,包含下述式(c-1)所表示之重複單元為更佳。 [化學式11]
Figure 02_image021
式(c-1)中,RC1 表示氫原子、烷基或芳基。烷基的碳數為1~20為較佳。烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種。芳基的碳數為6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。RC1 為芳基為較佳。
式(c-2)中,LC11 表示單鍵或2價的取代基。作為2價的取代基,可以列舉伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-、-NHCO-、-CONH-及將該等2種以上組合而成之基團。
式(c-2)中,Rc11 表示氫原子或甲基。
式(c-2)中,RC12 及RC13 分別獨立地表示氫原子或烷基,RC12 與RC13 可以相互連結而形成環。RC12 及RC13 所表示之烷基的碳數為1~20為較佳。烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種。
樹脂C具有包含酸基之重複單元亦較佳。作為酸基,可以列舉羧基、磷酸基、磺基、酚性羥基等,羧基為較佳。依該態樣,可更加顯著地獲得本發明的效果。進而,亦能夠更加提高顯影性。當樹脂C具有包含酸基之重複單元時,樹脂C的所有重複單元中的包含酸基之重複單元的含量為5~60莫耳%為較佳。下限為8莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。上限為50莫耳%以下為較佳,40莫耳%以下為更佳,30莫耳%以下為進一步較佳。
樹脂C具有包含聚合性基之重複單元亦較佳。作為聚合性基,可以列舉乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基等乙烯性不飽和基(具有乙烯性不飽和鍵之基團)。依該態樣,能夠更加提高所獲得之膜的顏色牢固性。進而,亦能夠提高所獲得之膜的耐熱性和耐溶劑性。當樹脂C具有包含聚合性基之重複單元時,樹脂C的所有重複單元中的包含聚合性基之重複單元的含量為5~60莫耳%為較佳。下限為8莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。上限為50莫耳%以下為較佳,40莫耳%以下為更佳,30莫耳%以下為進一步較佳。
樹脂C的重量平均分子量為2000~100000為較佳。上限為40000以下為較佳,20000以下為更佳。下限為4000以上為較佳,6000以上為更佳。只要樹脂C的重量平均分子量在上述範圍,則可更顯著地獲得本發明的效果。
樹脂C的酸值為5~200mgKOH/g為較佳。上限為150mgKOH/g以下為較佳,100mgKOH/g以下為更佳,80mgKOH/g以下為進一步較佳。下限為10mgKOH/g以上為較佳,15mgKOH/g以上為更佳,20mgKOH/g以上為進一步較佳。只要樹脂C的酸值在上述範圍,則可更顯著地獲得本發明的效果。又,亦能夠獲得優異之顯影性。
(其他樹脂) 本發明的著色組成物還能夠包含上述樹脂B及樹脂C以外的樹脂(以下,亦稱為其他樹脂)。其他樹脂係不包含芳香族羧基及順丁烯二醯亞胺結構之樹脂。
其他樹脂的重量平均分子量(Mw)為2000~2000000為較佳。上限為1000000以下為較佳,500000以下為更佳。下限為3000以上為較佳,4000以上為更佳,5000以上為進一步較佳。
作為其他樹脂,例如,可以列舉(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯醯胺樹脂、環氧樹脂、烯·硫醇樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚樹脂、聚芳酯樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯樹脂、聚伸芳基(polyarylene)醚氧化膦樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、環狀烯烴樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、矽氧烷樹脂等。
其他樹脂為具有酸基之樹脂亦較佳。作為酸基,例如,可以列舉羧基、磷酸基、磺基、酚性羥基等。具有酸基之樹脂亦能夠用作鹼可溶性樹脂或分散劑。具有酸基之樹脂的酸值為30~500mgKOH/g為較佳。下限為50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。上限為、400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳,150mgKOH/g以下為特佳,120mgKOH/g以下為最佳。
其他樹脂係包含來源於下述式(ED1)所表示之化合物及/或下述式(ED2)所表示之化合物(以下,有時亦將該等化合物稱為“醚二聚物”。)之重複單元之樹脂亦較佳。
[化學式12]
Figure 02_image023
式(ED1)中,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或可以具有取代基之碳數1~25的烴基。 [化學式13]
Figure 02_image025
式(ED2)中,R表示氫原子或碳數1~30的有機基團。作為式(ED2)的具體例,能夠參閱日本特開2010-168539號公報中的記載。
關於醚二聚物的具體例,能夠參閱日本特開2013-029760號公報的段落號0317,且該內容被併入本說明書中。
其他樹脂係包含具有聚合性基之重複單元之樹脂亦較佳。藉由使用包含具有聚合性基之重複單元之樹脂,能夠形成顏色牢固性、耐溶劑性及耐熱性優異之膜。作為聚合性基,可以列舉乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基等乙烯性不飽和基。
本發明的著色組成物中,作為其他樹脂含有包含來源於式(I)所表示之化合物之重複單元(以下,亦稱為重複單元f1-1)之樹脂F(以下,亦稱為樹脂F)亦較佳。藉由本發明的著色組成物進一步包含樹脂F,從而具有優異之顏色牢固性能,並且亦能夠提高顯影性。樹脂F的所有重複單元中的重複單元f1-1的含量為5莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。 [化學式14]
Figure 02_image027
X1 表示O或NH,O為較佳。 R1 表示氫原子或甲基。 L1 表示2價的連結基。作為2價的連結基,可以列舉烴基、雜環基、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-及將該等2種以上組合而成之基團。作為烴基,可以列舉烷基、芳基等。雜環基可以為非芳香族雜環基,亦可以為芳香族雜環基。雜環基為5員環或6員環為較佳。構成雜環基之雜原子的種類可列舉氮原子、氧原子、硫原子等。構成雜環基之雜原子的數量為1~3為較佳。雜環基可以為單環,亦可以為稠環。烴基及雜環基可以具有取代基。作為取代基,可以列舉烷基、芳基、羥基、鹵素原子等。 R10 表示取代基。作為R10 所表示之取代基,可以列舉以下示出之取代基T,烴基為較佳,可以作為取代基而具有芳基之烷基為更佳。 m表示0~2的整數,0或1為較佳,0為更佳。 p表示0以上的整數,0~4為較佳,0~3為更佳,0~2為進一步較佳,0或1為更進一步較佳,1為特佳。
(取代基T) 作為取代基T,可以列舉鹵素原子、氰基、硝基、烴基、雜環基、-ORt1 、-CORt1 、-COORt1 、-OCORt1 、-NRt1 Rt2 、-NHCORt1 、-CONRt1 Rt2 、-NHCONRt1 Rt2 、-NHCOORt1 、-SRt1 、-SO2 Rt1 、-SO2 ORt1 、-NHSO2 Rt1 或-SO2 NRt1 Rt2 。Rt1 及Rt2 分別獨立地表示氫原子、烴基或雜環基。Rt1 與Rt2 可以鍵結而形成環。另外,當取代基T為-COORt1 時,Rt1 表示烴基或雜環基。
作為鹵素原子可以列舉氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。 作為烴基,可以列舉烷基、烯基、炔基及芳基。烷基的碳數為1~30為較佳,1~15為更佳,1~8為進一步較佳。烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種,直鏈或支鏈為較佳,支鏈為更佳。 烯基的碳數為2~30為較佳,2~12為更佳,2~8為特佳。烯基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種,直鏈或支鏈為較佳。 炔基的碳數為2~30為較佳,2~25為更佳。炔基可以為直鏈、支鏈及環狀中之任一種,直鏈或支鏈為較佳。 芳基的碳數為6~30為較佳,6~20為更佳,6~12為進一步較佳。 雜環基可以為單環,亦可以為稠環。雜環基為單環或縮合數為2~4的稠環為較佳。構成雜環基的環之雜原子的數量為1~3為較佳。構成雜環基的環之雜原子為氮原子、氧原子或硫原子為較佳。構成雜環基的環之碳原子的數量為3~30為較佳,3~18為更佳,3~12為更佳。 烴基及雜環基可以具有取代基,亦可以未經取代。作為取代基,可以列舉在上述取代基T中說明之取代基。
式(I)所表示之化合物為下述式(I-1)所表示之化合物為較佳。 [化學式15]
Figure 02_image029
X1 表示O或NH,O為較佳。 R1 表示氫原子或甲基。 R2 、R3 及R11 分別獨立地表示烴基。 R2 及R3 所表示之烴基為伸烷基或伸芳基為較佳,伸烷基為更佳。伸烷基的碳數為1~10為較佳,1~5為更佳,1~3為進一步較佳,2或3為特佳。R3 所表示之烴基為可以作為取代基而具有芳基之烷基為較佳,作為取代基而具有芳基之烷基為更佳。烷基的碳數為1~20為較佳,1~10為更佳,1~5為進一步較佳。另外,在具有作為取代基而具有烷基之芳基時的烷基的碳數表示烷基部位的碳數。 R12 表示取代基。作為R12 所表示之取代基,可以列舉上述取代基T。 n表示0~15的整數,0~5的整數為較佳,0~4的整數為更佳,0~3的整數為進一步較佳。 m表示0~2的整數,0或1為較佳,0為更佳。 p1表示0以上的整數,0~4為較佳,0~3為更佳,0~2為進一步較佳,0~1為更進一步較佳、0為特佳。 q1表示1以上的整數,1~4為較佳,1~3為更佳,1~2為進一步較佳,1為特佳。
式(I)所表示之化合物為下述式(III)所表示之化合物為較佳。 [化學式16]
Figure 02_image031
式中,R1 表示氫原子或甲基,R21 及R22 分別獨立地表示伸烷基,n表示0~15的整數。R21 及R22 所表示之伸烷基的碳數為1~10為較佳,1~5為更佳,1~3為進一步較佳,2或3為特佳。n表示0~15的整數,0~5的整數為較佳,0~4的整數為更佳,0~3的整數為進一步較佳。
作為式(I)所表示之化合物,可以列舉對異丙苯基苯酚的環氧乙烷或環氧丙烷改質(甲基)丙烯酸酯等。作為市售品,可以列舉ARONIXM-110(TOAGOSEI CO.,LTD.製)等。
樹脂F還包含來源於烷基(甲基)丙烯酸酯之重複單元(以下,亦稱為重複單元f1-2)為較佳。當樹脂F還具有重複單元f1-2時,可獲得提高溶劑溶解性之效果。烷基(甲基)丙烯酸酯的烷基部位的碳數為3~10為較佳,3~8為更佳,3~6為進一步較佳。作為烷基(甲基)丙烯酸酯的較佳具體例,可以列舉正丁基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸2-乙基己酯等,出於容易獲得更優異之溶劑溶解性之原因,正丁基(甲基)丙烯酸酯為較佳。樹脂F的所有重複單元中的重複單元f1-2的含量為5莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。
樹脂F還包含具有酸基之重複單元(以下,亦稱為重複單元f1-3)亦較佳。依該態樣,可獲得提高顯影性之效果。樹脂F的所有重複單元中的重複單元f1-3的含量為5莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。上限為60莫耳%以下為較佳,50莫耳%以下為更佳。
樹脂F還包含具有聚合性基之重複單元(以下,亦稱為重複單元f1-4)亦較佳。樹脂F的所有重複單元中的重複單元f1-4的含量為5莫耳%以上為較佳,10莫耳%以上為更佳,15莫耳%以上為進一步較佳。上限為50莫耳%以下為較佳,40莫耳%以下為更佳。
本發明的著色組成物能夠含有作為分散劑之樹脂。作為分散劑,可以列舉酸性分散劑(酸性樹脂)、鹼性分散劑(鹼性樹脂)。其中,酸性分散劑(酸性樹脂)係指,酸基的量比鹼性基的量多之樹脂。作為酸性分散劑(酸性樹脂),在將酸基的量和鹼性基的量的合計量作為100莫耳%時,係酸基的量佔70莫耳%以上之樹脂為較佳,實質上僅由酸基構成之樹脂為更佳。酸性分散劑(酸性樹脂)所具有之酸基為羧基為較佳。酸性分散劑(酸性樹脂)的酸值為10~105mgKOH/g為較佳。又,鹼性分散劑(鹼性樹脂)表示鹼性基的量比酸基的量多之樹脂。作為鹼性分散劑(鹼性樹脂),在將酸基的量和鹼性基的量的合計量作為100莫耳%時,鹼性基的量大於50莫耳%之樹脂為較佳。具有鹼性分散劑之鹼性基為胺基為較佳。
用作分散劑之樹脂包含具有酸基之重複單元為較佳。藉由用作分散劑之樹脂包含具有酸基之重複單元,從而在利用光微影法進行圖案形成時,能夠更加抑制顯影殘渣的產生。
用作分散劑之樹脂為接枝樹脂亦較佳。接枝樹脂的詳細內容能夠參閱日本特開2012-255128號公報的段落號0025~0094中的記載,且該內容被併入本說明書中。
用作分散劑之樹脂為在主鏈及側鏈中之至少一個上包含氮原子之聚亞胺系分散劑亦較佳。作為聚亞胺系分散劑,具有主鏈及側鏈,該主鏈包含具有pKa14以下的官能基之部分結構,該側鏈的原子數為40~10000,並且主鏈及側鏈中之至少一個上具有鹼性氮原子之樹脂為較佳。只要鹼性氮原子為呈鹼性之氮原子,則並無特別限制。關於聚亞胺系分散劑,能夠參閱日本特開2012-255128號公報的段落號0102~0166中的記載,且該內容被併入本說明書中。
用作分散劑之樹脂為複數個聚合物鏈鍵結於核部之結構之樹脂亦較佳。作為該種樹脂,例如,可以列舉樹枝狀聚合物(包含星形聚合物)。又,作為樹枝狀聚合物的具體例,可以列舉日本特開2013-043962號公報的段落號0196~0209中所記載之高分子化合物C-1~C-31等。
用作分散劑之樹脂包含在側鏈具有乙烯性不飽和基之重複單元之樹脂亦較佳。在側鏈具有乙烯性不飽和基之重複單元的含量在樹脂的所有重複單元中為10莫耳%以上為較佳,10~80莫耳%為更佳,20~70莫耳%為進一步較佳。
亦能夠以市售品的形態獲得分散劑,作為該種具體例,可以列舉BYK Chemie GmbH製造之Disperbyk系列(例如,Disperbyk-111、2001等)、Japan Lubrizol Corporation製造之SOLSPERSE系列(例如,SOLSPERSE20000、76500等)、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.製造之Ajisper系列等。又,亦能夠將日本特開2012-137564號公報的段落號0129中所記載之產品、日本特開2017-194662號公報的段落號0235中所記載之產品用作分散劑。
當本發明的著色組成物包含其他樹脂時,在著色組成物的總固體成分中,其他樹脂的含量為0.5~20質量%為較佳。上限為15質量%以下為較佳,8質量%以下為更佳。下限為1質量%以上為較佳,2質量%以上為更佳。 又,本發明的著色組成物中所包含之樹脂中之其他樹脂的含量為1~50質量%為較佳。上限為40質量%以下為較佳,30質量%以下為更佳。下限為2質量%以上為較佳,5質量%以上為更佳。 又,本發明的著色組成物中所包含之樹脂的總量中之上述樹脂F的含量為1~50質量%為較佳。上限為40質量%以下為較佳,30質量%以下為更佳。下限為2質量%以上為較佳,5質量%以上為更佳。
<<聚合性單體>> 本發明的著色組成物含有聚合性單體為較佳。作為聚合性單體,可以列舉具有乙烯性不飽和基之化合物等。作為乙烯性不飽和基,可以列舉乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基等。聚合性單體為能夠藉由自由基進行聚合之化合物(自由基聚合性單體)為較佳。
聚合性單體為包含3個以上乙烯性不飽和基之化合物為較佳。乙烯性不飽和基的上限為15個以下為較佳,10個以下為更佳,6個以下為進一步較佳。又,聚合性單體為3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳,3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為更佳,3~10官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為進一步較佳,3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為特佳。
聚合性單體的分子量為100~2000為較佳。上限為1500以下為較佳,1000以下為更佳,450以下為進一步較佳,400以下為特佳。下限為150以上為較佳。
從組成物的經時穩定性及所獲得之膜的顏色牢固性等的觀點考慮,聚合性單體的乙烯性不飽和基值(以下,稱為C=C值)為2~14mmol/g為較佳。下限為3mmol/g以上為較佳,4mmol/g以上為更佳,5mmol/g以上為進一步較佳。上限為12mmol/g以下為較佳,10mmol/g以下為更佳,8mmol/g以下為進一步較佳。聚合性單體的C=C值係藉由聚合性單體的1個分子中所包含之乙烯性不飽和基之數量除以聚合性單體的分子量來計算。
本發明中所使用之聚合性單體為包含3個以上之乙烯性不飽和基之分子量為450以下的化合物亦較佳,包含3個以上之乙烯性不飽和基之分子量為450以下的化合物為更佳,分子量為450以下之3官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為進一步較佳。依該態樣,能夠更加提高所獲得之膜的耐溶劑性。可獲得該種效果之詳細原因尚不明確,但推測係由於藉由曝光而形成密度非常高之網目結構。作為包含3個乙烯性不飽和基之分子量為450以下的聚合性單體,可以列舉三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷乙烯改質三丙烯酸酯等。
本發明中所使用之聚合性單體為具有異氰脲酸酯骨架之化合物亦較佳。藉由使用具有異氰脲酸酯骨架之聚合性單體,能夠提高所獲得之膜的耐溶劑性。可獲得該種效果之詳細原因尚不明確,但推測係由於聚合性單體的異氰脲酸酯骨架與樹脂C相互作用而獲得之膜變得更加堅固。
具有異氰脲酸酯骨架之聚合性單體為下述式(Mi-1)所表示之化合物為較佳。式中的*為連接鍵。 [化學式17]
Figure 02_image033
Rm1 ~Rm3 分別獨立地為由下述式(Rm-1)~(Rm-5)中之任一個表示之基團,至少一個為由下述式(Rm-1)~(Rm-4)中之任一個表示之基團。
[化學式18]
Figure 02_image035
上述式中,Rm4 ~Rm6 分別獨立地表示氫原子或甲基,n及m分別獨立地為1~20的整數,p為1~5的整數,*表示鍵結鍵。
作為具有異氰脲酸酯骨架之聚合性單體的具體例,可以列舉三(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、ε己內酯改質三-(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯等。作為市售品,可以列舉Funcrill FA-731A(Hitachi Chemical Co.,Ltd.製))、NK EsterA9300、A9300-1CL、A9300-3CL(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製、ARONIXM-315(TOAGOSEI CO.,LTD.製)等。
在本發明中,作為聚合性單體,亦能夠使用二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、NK Ester A-DPH-12E;Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.製)及該等(甲基)丙烯醯基經由乙二醇及/或丙二醇殘基而鍵結之結構的化合物(例如,SARTOMER公司銷售之SR454、SR499)等。 又,作為聚合性單體,使用ARONIX M-402(TOAGOSEI CO.,LTD.製、二季戊四醇六丙烯酸酯和二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯丙烯酸酯的混合物)亦較佳。
本發明中,作為聚合性單體,使用具有酸基之聚合性單體亦較佳。藉由使用具有酸基之聚合性單體,在顯影時未曝光部的著色組合物層容易被去除,並且能夠抑制顯影殘渣的產生。作為酸基,可以列舉羧基、磺基、磷酸基等,羧基為較佳。作為具有酸基之聚合性單體,可以列舉琥珀酸改質二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等。作為具有酸基之聚合性單體的市售品,可以列舉ARONIXM-510、M-520、ARONIXTO-2349(TOAGOSEI CO.,LTD.製)等。作為具有酸基之聚合性單體的較佳之酸值,為0.1~40mgKOH/g,更佳為5~30mgKOH/g。若聚合性單體的酸值為0.1mgKOH/g以上,則對顯影液之溶解性良好,若為40mgKOH/g以下,則在製造和處理方面有利。
在本發明中,作為聚合性單體,使用具有己內酯結構之化合物亦較佳。具有己內酯結構之聚合性單體例如由Nippon Kayaku Co.,Ltd.作為KAYARAD DPCA系列而銷售,可以列舉DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等。
聚合性單體使用日本特開2017-048367號公報、日本專利第6057891號公報、日本專利第6031807號公報中所記載之化合物、日本特開2017-194662號公報中所記載之化合物、8UH-1006、8UH-1012(以上,TAISEI FINE CHEMICAL CO., LTD.製)、Light acrylatePOB-A0(KYOEISHA CHEMICAL Co., LTD.製)等亦較佳。
當本發明的著色組成物含有聚合性單體時,在著色組成物的總固體成分中,聚合性單體的含量為2~30質量%為較佳。上限為20質量%以下為較佳,10質量%以下為更佳。下限為3質量%以上為較佳,5質量%以上為更佳。著色組成物中所包含之聚合性單體可以僅為1種,亦可以為2種以上。當為2種以上時,該等的合計量成為上述範圍為較佳。
又,在著色組成物的總固體成分中的樹脂和聚合性單體的合計含量為10~50質量%為較佳。下限為15質量%以上為較佳,20質量%以上為更佳,25質量%以上為進一步較佳。上限為45質量%以下為較佳,40質量%以下為更佳,35質量%以下為進一步較佳。
又,聚合性單體的含量相對於上述樹脂B的100質量份為10~200質量份為較佳。上限為100質量份以下為較佳,80質量份以下為更佳。下限為20質量份以上為較佳,30質量份以上為更佳。又,聚合性單體的含量相對於上述樹脂C的100質量份為10~200質量份為較佳。上限為100質量份以下為較佳,80質量份以下為更佳。下限為20質量份以上為較佳,30質量份以上為更佳。若聚合性單體的含量在上述範圍,則即使提高著色組成物的色材濃度,亦能夠以高水平兼具顯影性和顏色牢固性。
<<具有環氧基之化合物>> 本發明的著色組成物還能夠含有具有環氧基之化合物(以下,還稱為環氧化合物)。作為環氧化合物,可以列舉在1個分子內具有1個以上的環氧基之化合物,具有2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧化合物在1個分子內具有1~100個環氧基為較佳。環氧基的數量的上限亦能夠設為例如10個以下,亦能夠設為5個以下。環氧基的數量的下限為2個以上為較佳。作為環氧化合物,亦能夠使用日本特開2013-011869號公報的段落號0034~0036、日本特開2014-043556號公報的段落號0147~0156、日本特開2014-089408號公報的段落號0085~0092中所記載之化合物及日本特開2017-179172號公報中所記載之化合物。該等內容被併入本說明書中。
環氧化合物可以為低分子化合物(例如,小於分子量2000,進而小於分子量1000),亦可以為高分子化合物(macromolecule)(例如,分子量1000以上,當為聚合物時,重量平均分子量為1000以上)中之任一種。環氧化合物的重量平均分子量為200~100000為較佳,500~50000為更佳。重量平均分子量的上限為10000以下為較佳,5000以下為更佳,3000以下為進一步較佳。
作為環氧化合物的市售品,例如,可以列舉EHPE3150(DAICEL CORPORATION製)、EPICLON N-695(DIC CORPORATION製)等。
當本發明的著色組成物含有環氧化合物時,在著色組成物的總固體成分中的環氧化合物的含量為0.1~20質量%為較佳。下限例如為0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳。上限例如為15質量%以下為較佳,10質量%以下為進一步較佳。著色組成物中所包含之環氧化合物可以僅為1種,亦可以為2種以上。當為2種以上時,該等的合計量稱為上述範圍為較佳。
<<光聚合起始劑>> 本發明的著色組成物包含光聚合起始劑為較佳。尤其,當本發明的著色組成物包含聚合性化合物時,進一步包含光聚合起始劑為較佳。作為光聚合起始劑,並無特別限制,能夠從公知的光聚合起始劑中適當地選擇。例如,對從紫外線區域至可見區域的管線具有感光性之化合物為較佳。光聚合起始劑為光自由基聚合起始劑為較佳。
作為光聚合起始劑,可以例舉鹵化烴衍生物(例如,具有三𠯤骨架之化合物、具有㗁二唑骨架之化合物等)、醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物等。從曝光靈敏度的觀點考慮,光聚合起始劑為選自三鹵甲基三𠯤化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚物、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯基酮化合物、苯乙酮化合物、環戊二烯-苯-鐡錯合物、鹵甲基㗁二唑化合物及3-芳基取代香豆素化合物為較佳,選自肟化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物及醯基膦化合物之化合物為更佳,為肟化合物為進一步較佳。關於光聚合起始劑,能夠參閱日本特開2014-130173號公報的0065~0111段、日本專利第6301489號公報中的記載,且該等內容被併入本說明書中。
作為α-羥基酮化合物的市售品,可以列舉IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959,IRGACURE-127(以上,BASF Corporation製)等。作為α-胺基酮化合物的市售品,可以列舉IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379及IRGACURE-379EG(以上為BASF Corporation製)等。作為醯基膦化合物的市售品,可以列舉IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(以上為BASF Corporation製)等。
作為肟化合物,可以例舉日本特開2001-233842號公報中記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)中記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)中記載之化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)中記載之化合物、日本特開2000-066385號公報中記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中記載之化合物、日本特表2004-534797號公報中記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中記載之化合物、日本特開2017-019766號公報中記載之化合物、日本專利第6065596號公報中記載之化合物、國際公開WO2015/152153號公報中記載之化合物、國際公開WO2017/051680號公報中記載之化合物、日本特開2017-198865號公報中記載之化合物、國際公開WO2017/164127號公報的段落號0025~0038中記載之化合物等。作為肟化合物的具體例,可以例舉3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、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)亞胺基丁基-2-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。作為市售品,可以例舉IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上,BASF Corporation製)、TR-PBG-304(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.製)、ADEKA OPTOMERN-1919(ADEKA CORPORATION製、日本特開2012-014052號公報中記載之光聚合起始劑2)。又,作為肟化合物,使用無著色性之化合物或者透明性高且不易變色之化合物亦較佳。作為市售品,可以例舉ADEKA ARKLSNCI-730、NCI-831、NCI-930(以上,ADEKA CORPORATION製)等。
本發明中,作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有茀環之肟化合物。作為具有茀環之肟化合物的具體例,可以例舉日本特開2014-137466號公報中記載之化合物。且該內容被併入本說明書中。
本發明中,作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為具有氟原子之肟化合物的具體例,能夠列舉日本特開2010-262028號公報中記載之化合物、日本特表2014-500852號公報中記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報中記載之化合物(C-3)等。且該等內容被併入本說明書中。
本發明中,作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有硝基之肟化合物。具有硝基之肟化合物作為二聚體亦較佳。作為具有硝基之肟化合物的具體例,可以列舉日本特開2013-114249號公報的段落號0031~0047、日本特開2014-137466號公報的段落號0008~0012、0070~0079中所記載之化合物、日本專利4223071號公報的段落號0007~0025中所記載之化合物、ADEKA ARKLSNCI-831(ADEKA CORPORATION製)。
本發明中,作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有苯并呋喃骨架之肟化合物。作為具體例,可以列舉國際公開WO2015/036910號公報中所記載之OE-01~OE-75。
以下示出本發明中較佳地使用之肟化合物的具體例,但本發明並不限定於該等。
[化學式19]
Figure 02_image037
[化學式20]
Figure 02_image039
肟化合物為在波長350~500nm的範圍內具有極大吸收波長之化合物為較佳,為在波長360~480nm的範圍內具有極大吸收波長之化合物為更佳。又,從靈敏度的觀點考慮,肟化合物的波長365nm或波長405nm下的莫耳吸光係數高為較佳,1,000~300,000為更佳,2,000~300,000為進一步較佳,5,000~200,000為特佳。化合物的莫耳吸光係數能夠利用公知的方法來進行測量。例如,分光光度計(Varian公司製造之Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑,以0.01g/L的濃度進行測量為較佳。
本發明中作為光聚合起始劑,可以使用2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑。由於藉由使用該種光自由基聚合起始劑,從光自由基聚合起始劑的1個分子中產生2個以上的自由基,因此可獲得良好的靈敏度。又,在使用非對稱結構之化合物之情況下,結晶性降低而對溶劑等的溶解性提高,並且變得不易隨時間的經過而析出,能夠提高著色組成物的經時穩定性。作為2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑的具體例,可以列舉日本特表2010-527339號公報、日本特表2011-524436號公報、國際公開WO2015/004565號公報、日本特表2016-532675號公報的段落號0417~0412、國際公開WO2017/033680號公報的段落號0039~0055中所記載之肟化合物的二聚體、日本特表2013-522445號公報中所記載之化合物(E)及化合物(G)、國際公開WO2016/034963號公報中所記載之Cmpd1~7、日本特表2017-523465號公報的段落號0007中所記載之肟酯類光起始劑、日本特開2017-167399號公報的段落號0020~0033中所記載之光起始劑、日本特開2017-151342號公報的段落號0017~0026中所記載之光聚合起始劑(A)等。
當本發明的著色組成物含有光聚合起始劑時,在本發明的著色組成物的總固體成分中的光聚合起始劑的含量為0.1~30質量%為較佳。下限為0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳。上限為20質量%以下為較佳,15質量%以下為更佳。在本發明的著色組成物中,光聚合起始劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。當使用2種以上時,該等的合計量成為上述範圍為較佳。
<<矽烷偶合劑>> 本發明的著色組成物能夠含有矽烷偶合劑。依該態樣,能夠更加提高與所獲得之膜的支撐體的密接性。本發明中,矽烷偶合劑係指,具有水解性基及除此以外之官能基之矽烷化合物。又,水解性基係指,能夠與矽原子直接連結、藉由水解反應及縮合反應中之至少任一個而生成矽氧烷鍵之取代基。作為水解性基,例如,可以列舉鹵素原子、烷氧基、醯氧基等,烷氧基為較佳。亦即,矽烷偶合劑為具有烷氧基甲矽烷基之化合物為較佳。又,作為水解性基以外的官能基,例如,可以列舉乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基、巰基、環氧基、氧雜環丁基、胺基、脲基、硫醚基、異氰酸酯基、苯基等,胺基、(甲基)丙烯醯基及環氧基為較佳。作為矽烷偶合劑的具體例,可以列舉日本特開2009-288703號公報的段落號0018~0036中記載之化合物、日本特開2009-242604號公報的段落號0056~0066中記載之化合物,且該等內容被併入本說明書中。
在著色組成物的總固體成分中的矽烷偶合劑的含量為0.1~5質量%為較佳。上限為3質量%以下為較佳,2質量%以下為更佳。下限為0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳。矽烷偶合劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。當為2種以上時,合計量設為上述範圍為較佳。
<<有機溶劑>> 本發明的著色組成物含有有機溶劑。作為有機溶劑,只要滿足各成分的溶解性和著色組成物的塗佈性,則基本上並無特別限制。作為有機溶劑,可以列舉酯系溶劑、酮系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑、烴系溶劑等。關於該等的詳細內容,能夠參閱國際公開WO2015/166779號公報的段落號0223,且該內容被併入本說明書中。又,亦能夠較佳地使用取代有環狀烷基之酯系溶劑、取代有環狀烷基之酮系溶劑。作為有機溶劑的具體例,可以列舉聚乙二醇單甲醚、二氯甲烷、3-乙氧基甲基丙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基纖溶劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙酸環己酯、環戊酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基-N,N’-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N’-二甲基丙醯胺等。其中,從環境方面等原因考慮,有時存在降低作為有機溶劑的芳香族烴類(苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等)為較佳之情況(例如,相對於有機溶劑總量,亦能夠設為50質量ppm(parts per million:百萬分之一)以下,亦能夠設為10質量ppm以下,亦能夠設為1質量ppm以下)。
本發明中,使用金屬含量少之有機溶劑為較佳,有機溶劑的金屬含量例如為10質量ppb(parts per billion:十億分之一)以下為較佳。根據需要,可以使用質量ppt(parts per trillion:兆分率)級別的有機溶劑,該種有機溶劑例如,由Toyo Gosei Co.,Ltd.提供(化學工業日報、2015年11月13日)。作為從有機溶劑中去除金屬等雜質之方法,例如,能夠列舉蒸餾(分子蒸餾或薄膜蒸餾等)或使用過濾器進行之過濾。作為過濾中使用之過濾器的過濾器孔徑,10μm以下為較佳,5μm以下為更佳,3μm以下為進一步較佳。過濾器的材質為聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。
在著色組成物中的有機溶劑的含量為10~95質量%為較佳,20~90質量%為更佳,30~90質量%為進一步較佳。
<<硬化促進劑>> 本發明的著色組成物可以以促進聚合性化合物的反應,或者降低硬化溫度為目的,添加硬化促進劑。硬化促進劑亦能夠使用羥甲基系化合物(例如,日本特開2015-034963號公報的段落號0246中,作為交聯劑而例示之化合物)、胺類、鏻鹽、脒鹽、醯胺化合物(以上,例如,日本特開2013-041165號公報的段落號0186中記載之硬化劑)、鹼產生劑(例如,日本特開2014-055114號公報中記載之離子性化合物)、氰酸酯化合物(例如,日本特開2012-150180號公報的段落號0071中記載之化合物)、烷氧基矽烷化合物(例如,具有日本特開2011-253054號公報中記載之環氧基之烷氧基矽烷化合物)、鎓鹽化合物(例如,日本特開2015-034963號公報的段落號0216中作為酸產生劑而例示之化合物、日本特開2009-180949號公報中記載之化合物)等。
當本發明的著色組成物含有硬化促進劑時,在著色組成物的總固體成分中,硬化促進劑的含量為0.3~8.9質量%為較佳,0.8~6.4質量%為更佳。
<<聚合抑制劑>> 本發明的著色組成物能夠含有聚合抑制劑。作為聚合抑制劑,可以列舉對苯二酚、對甲氧苯酚、二-三級丁基對甲酚、鄰苯三酚、第三丁基兒茶酚、對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥胺鹽(銨鹽、亞鈰鹽等)。其中,對甲氧苯酚為較佳。在著色組成物的總固體成分中,聚合抑制劑的含量為0.0001~5質量%為較佳。
<<界面活性劑>> 本發明的著色組成物能夠含有界面活性劑。作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽系界面活性劑等各種界面活性劑。關於界面活性劑,能夠參閱國際公開WO2015/166779號公報的段落號0238~0245,且該內容被併入本說明書中。
本發明中,界面活性劑為氟系界面活性劑為較佳。藉由使著色組成物中含有氟系界面活性劑,能夠更加提高液體特性(尤其,流動性),並且更加改善省液性。又,亦能夠形成厚度不均勻小之膜。
氟系界面活性劑中的氟含有率較佳為3~40質量%,更佳為5~30質量%,特佳為7~25質量%。從塗佈膜的厚度的均勻性和省液性的觀點考慮,氟含有率在該範圍內之氟系界面活性劑有效,且著色組成物中之溶解性亦良好。
作為氟系界面活性劑,可以列舉日本特開2014-041318號公報的段落號0060~0064(對應之國際公開2014/017669號公報的段落號0060~0064)等中記載之界面活性劑、日本特開2011-132503號公報的段落號0117~0132中記載之界面活性劑,且該等內容被併入本說明書中。作為氟系界面活性劑的市售品,例如,可以列舉MegafaceF171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、EXP、MFS-330(以上,DIC CORPORATION製)、FluoradFC430、FC431、FC171(以上,Sumitomo 3M Limited製)、SurflonS-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上,ASAHI GLASS CO.,LTD.製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上,OMNOVA Solutions Inc.製)等。
又,關於氟系界面活性劑,使用具有氟化烷基或氟化伸烷基醚基之含有氟原子之乙烯基醚化合物與親水性的乙烯基醚化合物的聚合物亦較佳。該種氟系界面活性劑能夠參閱日本特開2016-216602號公報中的記載,且該內容被併入本說明書中。
氟系界面活性劑還能夠使用嵌段聚合物。例如,可以列舉日本特開2011-089090號公報中所記載之化合物。氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用含氟高分子化合物,該含氟高分子化合物包含:來源於具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元;及來源於具有2個以上(較佳為5個以上)伸烷氧基(較佳為伸乙基氧基、伸丙基氧基)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元。作為本發明中所使用之氟系界面活性劑,還例示出下述化合物。 [化學式21]
Figure 02_image041
上述化合物的重量平均分子量較佳為3000~50000,例如為14000。上述化合物中,表示重複單元的比例之%為莫耳%。
又,氟系界面活性劑亦能夠使用在側鏈上具有乙烯性不飽和基之含氟聚合物。作為具體例,可以列舉日本特開2010-164965號公報的段落號0050~0090及段落號0289~0295中記載之化合物,例如,DIC CORPORATION製造之MegafaceRS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的段落號0015~0158中記載之化合物。
在著色組成物的總固體成分中,界面活性劑的含量為0.001質量%~5.0質量%為較佳,0.005~3.0質量%為更佳。界面活性劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。當為2種以上時,合計量成為上述範圍為較佳。
<<紫外線吸收劑>> 本發明的著色組成物能夠含有紫外線吸收劑。紫外線吸收劑能夠使用共軛二烯化合物、胺基丁二烯化合物、水楊酸酯化合物、二苯基酮化合物、苯并三唑化合物、丙烯腈化合物、羥基苯基三𠯤化合物、吲哚化合物、三𠯤化合物等。關於該等詳細內容,能夠參閱日本特開2012-208374號公報的段落號0052~0072、日本特開2013-068814號公報的段落號0317~0334、日本特開2016-162946號公報的段落號0061~0080中的記載,且該等內容被併入本說明書中。作為紫外線吸收劑的市售品,例如,可以列舉UV-503(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.製)等。又,作為苯并三唑化合物,可以使用MIYOSHI & FAT CO.,LTD.製造之MYUA系列(化學工業日報、2016年2月1日)。又,紫外線吸收劑亦能夠使用日本專利第6268967號公報的段落號0049~0059中記載之化合物。在著色組成物的總固體成分中,紫外線吸收劑的含量為0.01~10質量%為較佳,0.01~5質量%為更佳。本發明中,紫外線吸收劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。當使用2種以上時,合計量成為上述範圍為較佳。
<<抗氧化劑>> 本發明的著色組成物能夠含有抗氧化劑。作為抗氧化劑,可以列舉酚化合物、亞磷酸酯化合物、硫醚化合物等。作為酚化合物,能夠使用作為酚系抗氧化劑而已知之任意酚化合物。作為較佳之酚化合物,可以列舉受阻酚化合物。在與酚性羥基相鄰之部位(鄰位)具有取代基之化合物為較佳。作為前述取代基,碳數1~22的經取代或未經取代之烷基為較佳。又,抗氧化劑為在同一分子內具有苯酚基及亞磷酸酯基之化合物亦較佳。又,抗氧化劑亦能夠較佳地使用磷系抗氧化劑。
在著色組成物的總固體成分中,抗氧化劑的含量為0.01~20質量%為較佳,0.3~15質量%為更佳。抗氧化劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。當使用2種以上時,合計量成為上述範圍為較佳。
<<其他成分>> 本發明的著色組成物可以根據需要含有敏化劑、硬化促進劑、填充劑、熱硬化促進劑、塑化劑及其他輔助劑類(例如,導電性粒子、填充劑、消泡劑、阻燃劑、均染劑、剝離促進劑、香料、表面張力調整劑、鏈轉移劑等)。藉由適當地含有該等成分,能夠調整膜的物理性質等性質。該等成分例如能夠參閱日本特開2012-003225號公報的段落號0183以後(對應之美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的段落號0237)的記載、日本特開2008-250074號公報的段落號0101~0104、0107~0109等中的記載,且該等內容被併入本說明書中。又,本發明的著色組成物可以根據需要而含有潛在抗氧化劑。作為潛在抗氧化劑,可以列舉起到抗氧化劑的功能之部位被保護基保護之化合物,該化合物在100~250℃下進行加熱,或者在酸/鹽基觸媒的存在下且在80~200℃下進行加熱,藉此保護基脫離而起到抗氧化劑的功能之化合物。作為潛在抗氧化劑,可以列舉國際公開WO2014/021023號公報、國際公開WO2017/030005號公報、日本特開2017-008219號公報中所記載之化合物。作為市售品,可以列舉ADEKA ARKLSGPA-5001(ADEKA CORPORATION製)等。又,本發明的著色組成物可以含有耐光性改良劑。
本發明的著色組成物的含水率通常為3質量%以下,0.01~1.5質量%為較佳,0.1~1.0質量%的範圍為更佳。含水率能夠利用Karl Fischer方法來進行測量。
本發明的著色組成物能夠以調整膜表面形狀(平整度等)、調整膜厚等為目的,對黏度進行調整而使用。黏度的值能夠根據需要而適當地選擇,例如,在25℃下為0.3mPa·s~50mPa·s為較佳,0.5mPa·s~20mPa·s為更佳。作為黏度的測量方法,例如,能夠使用TOKI SANGYO CO.,LTD.製造之黏度儀RE85L(轉子:1° 34’×R24、測量範圍0.6~1200mPa·s),並在25℃下實施溫度調整之狀態下進行測量。
本發明的著色組成物能夠較佳地用作在濾色器中用於形成著色像素之著色組成物。作為著色像素,例如,可以列舉紅色像素、綠色像素、藍色像素、洋紅色像素、藍色像素、黃色像素等。能夠較佳地用作用於形成紅色像素、綠色像素或藍色像素之著色組成物,能夠更佳地用作用於形成紅色像素之著色組成物或用於形成綠色像素之著色組成物。
將本發明的著色組成物用作液晶顯示裝置用途的濾色器時,具備濾色器之液晶顯示元件的電壓保持率為70%以上為較佳,90%以上為更佳。能夠適當地組合用於獲得高電壓保持率之公知的方法,作為典型的方法,可以列舉使用純度高的素材(例如,減少離子性雜質)或控制組成物中之酸性官能基的量。電壓保持率例如能夠利用日本特開2011-008004號公報的0243段、日本特開2012-224847號公報的0123~0129段中記載之方法等來進行測量。
作為本發明的著色組成物的收納容器,並無特別限定,能夠使用公知的收納容器。又,作為收納容器,以抑制雜質混入原材料或組成物中為目的,使用由6種6層的樹脂構成之容器內壁之多層瓶或將6種樹脂設為7層結構之瓶亦較佳。作為該種容器,例如可以列舉日本特開2015-123351號公報中記載之容器。
<著色組成物的製備方法> 本發明的著色組成物能夠混合前述成分來製備。在製備著色組成物時,可以將所有成分同時溶解及/或分散於有機溶劑中來製備著色組成物,亦可以根據需要將各成分適當地作為2個以上的溶液或分散液,而在使用時(塗佈時)將該等進行混合來製備著色組成物。
又,在製備著色組成物時,包括分散顏料之製程為較佳。在分散顏料之製程中,作為在顏料的分散中使用之機械力,可以列舉壓縮、壓榨、衝擊、剪切、氣蝕等。作為該等製程的具體例,可以列舉珠磨、砂磨、輥磨、球磨、油漆攪拌、微射流、高速葉輪、混砂、噴射流混合、高壓濕式微粒化、超音波分散等。又,砂磨(珠磨)中之顏料的粉碎中,在藉由使用直徑小的珠、將珠的填充率設為較大等而提高粉碎效率之條件下進行處理為較佳。又,粉碎處理之後藉由過濾、離心分離等去除粗粒子為較佳。又,作為分散顏料之製程及分散機能夠較佳地使用“分散技術大全、JOHOKIKO CO.,LTD.發行、2005年7月15日”和“以懸浮液(suspension)(固/液分散系)為中心之分散技術和工業應用的實際綜合資料集、經營開發中心出版部發行、1978年10月10日”、日本特開2015-157893號公報的段落號0022中記載之製程及分散機。又,分散顏料之製程中,可以在鹽磨步驟中進行粒子的微細化處理。在鹽磨步驟中使用之素材、機器、處理條件等例如能夠參閱日本特開2015-194521號公報、日本特開2012-046629號公報中的記載。
製備著色組成物時,以去除異物和減少缺陷等為目的,藉由過濾器對著色組成物進行過濾為較佳。作為過濾器,只要是現有的用於過濾用途等之過濾器,則能夠不受特別限定地使用。例如,可以列舉使用了聚四氟乙烯(PTFE)等氟樹脂、尼龍(例如,尼龍-6、尼龍-6,6)等聚醯胺系樹脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烴樹脂(包括高密度、超高分子量的聚烯烴樹脂)等的素材之過濾器。該等素材中聚丙烯(包括高密度聚丙烯)及尼龍為較佳。
過濾器的孔徑為0.01~7.0μm為較佳,0.01~3.0μm為更佳,0.05~0.5μm為進一步較佳。過濾器的孔徑只要在上述範圍,則能夠更確實地去除微細的異物。關於過濾器的孔徑值,能夠參閱過濾器廠商的標稱值。過濾器能夠使用NIHON PALL LTD.(DFA4201NIEY等)、Advantec Toyo Kaisha, Ltd.、Nihon Entegris K.K.(Formerly Nippon micro squirrel Co., Ltd.)及KITZMICROFILTER CORPORATION等所提供之各種過濾器。
又,作為過濾器,使用纖維狀的濾材亦較佳。作為纖維狀濾材,例如,可以列舉聚丙烯纖維、尼龍纖維、玻璃纖維等。作為市售品,可以列舉ROKI TECHNO CO.,LTD.製造之SBP類型系列(SBP008等)、TPR類型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX類型系列(SHPX003等)。
在使用過濾器時,可以組合不同之過濾器(例如,第1過濾器和第2過濾器等)。此時,使用各過濾器進行的過濾可以僅進行1次,亦可以進行2次以上。又,亦可以在上述範圍內組合不同孔徑的過濾器。又,可以為如下:使用第1過濾器進行的過濾僅針對分散液進行,且在混合了其他成分之後,使用第2過濾器進行過濾。
<膜> 本發明的膜係由上述本發明的著色組成物獲得之膜。本發明的膜能夠較佳地用作濾色器的著色像素。作為著色像素,可以列舉紅色像素、綠色像素、藍色像素、洋紅色像素、藍色像素、黃色像素等,紅色像素、綠色像素及藍色像素為較佳,綠色像素為更佳。本發明的膜的膜厚能夠根據目的而進行適當調整。例如,膜厚為20μm以下為較佳,10μm以下為更佳,5μm以下為進一步較佳。膜厚的下限為0.1μm以上為較佳,0.2μm以上為更佳,0.3μm以上為進一步較佳。
<濾色器> 接著,對本發明的濾色器進行說明。本發明的濾色器具有上述本發明的膜。更佳為作為濾色器的像素,具有本發明的膜。本發明的濾色器能夠使用於CCD(電荷耦合元件)和CMOS(互補型金屬氧化膜半導體)等固體攝像元件和圖像顯示裝置等。
本發明的濾色器中本發明的膜的膜厚能夠根據目的而進行適當調整。膜厚為20μm以下為較佳,10μm以下為更佳,5μm以下為進一步較佳。膜厚的下限為0.1μm以上為較佳,0.2μm以上為更佳,0.3μm以上為進一步較佳。
本發明的濾色器中,像素的寬度為0.5~20.0μm為較佳。下限為1.0μm以上為較佳,2.0μm以上為更佳。上限為15.0μm以下為較佳,10.0μm以下為更佳。又,像素的楊氏模量為0.5~20GPa為較佳,2.5~15GPa為更佳。
本發明的濾色器中所包含之各像素具有高平坦度為較佳。具體而言,像素的表面粗糙度Ra為100nm以下為較佳,40nm以下為更佳,15nm以下為進一步較佳。下限並無規定,但例如,0.1nm以上為較佳。像素的表面粗糙度例如能夠使用Veeco Instruments Inc.製造之AFM(原子力顯微鏡)Dimension3100來進行測量。又,像素上的水接觸角能夠適當設定為較佳值,典型地為50~110°的範圍。接觸角例如能夠使用接觸角儀CV-DT·A型(Kyowa Interface Science Co.,LTD.製)來測量。又,像素的體積電阻值高為較佳。具體而言,像素的體積電阻值為109 Ω·cm以上為較佳,1011 Ω·cm以上為更佳。上限並無規定,例如,1014 Ω·cm以下為較佳。像素的體積電阻值例如能夠使用超高電阻計5410(Advantest Corporation製)來進行測量。
又,本發明的濾色器中,可以在本發明的膜的表面上設置保護層。藉由設置保護層,能夠賦予阻氧化、低反射化、親水·疏水化、特定波長的光(紫外線、近紅外線等)的遮蔽等各種功能。作為保護層的厚度,0.01~10μm為較佳,0.1~5μm為進一步較佳。作為保護層的形成方法,可以列舉塗佈溶解於有機溶劑之樹脂組成物而形成之方法、化學氣相沉積法、用黏合劑黏合成型之樹脂之方法等。作為構成保護層之成分,可以列舉(甲基)丙烯酸樹脂、烯·硫醇樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚樹脂、聚芳酯樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯樹脂、聚伸芳基醚氧化膦樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、環狀烯烴樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、多元醇樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、三聚氰胺樹脂、聚胺酯樹脂、芳醯胺樹脂、聚醯胺樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、改質聚矽氧樹脂、氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、纖維素樹脂、Si、C、W、Al2 O3 、Mo、SiO2 、Si2 N4 等,可以含有2種以上該等成分。例如,以阻氧化作為目的之保護層的情況下,保護層包含多元醇樹脂、SiO2 、Si2 N4 為較佳。又,以低反射化作為目的之保護層的情況下,保護層包含(甲基)丙烯酸樹脂、氟樹脂為較佳。
塗佈樹脂組成物而形成保護層時,作為樹脂組成物的塗佈方法,能夠使用旋塗法、澆鑄法、網板印刷法、噴墨法等公知的方法。樹脂組成物中所包含之有機溶劑能夠使用公知的有機溶劑(例如,丙二醇1-單甲醚2-乙酸酯、環戊酮、乳酸乙酯等)。利用化學氣相沉積法來形成保護層時,作為化學氣相沉積法,能夠使用公知的化學氣相沉積法(熱化學氣相沉積法、電漿化學氣相沉積法、光化學氣相沉積法)。
保護層可以根據需要而含有有機·無機微粒、特定波長(例如,紫外線、近紅外線等)的吸收劑、折射率調整劑、抗氧化劑、黏附劑、界面活性劑等添加劑。作為有機·無機微粒的例子,例如,可以列舉高分子微粒(例如,聚矽氧樹脂微粒、聚苯乙烯微粒、三聚氰胺樹脂微粒)、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、氧化銦、氧化鋁、氮化鈦、氧氮化鈦、氟化鎂、中空二氧化矽、二氧化矽、碳酸鈣、硫酸鋇等。特定波長的吸收劑能夠使用公知的吸收劑。作為紫外線吸收劑及近紅外線吸收劑,可以列舉上述素材。該等添加劑的含量能夠進行適當調整,但相對於保護層的總質量為0.1~70質量%為較佳,1~60質量%為進一步較佳。
又,作為保護層,亦能夠使用日本特開2017-151176號公報的段落號0073~0092中記載之保護層。
濾色器可以具有在藉由隔板分隔為例如格柵狀之空間埋入各著色像素之結構。此時的隔板相對於各著色像素為低折射率為較佳。又,亦可以按US2018/0040656號公報中記載之結構形成隔板。
<濾色器的製造方法> 接著,對本發明的濾色器的製造方法進行說明。本發明的濾色器能夠經過如下步驟來製造:使用上述本發明的著色組成物,在支撐體上形成著色組合物層之步驟;及利用光微影法對著色組合物層形成圖案之步驟。
基於光微影法之圖案形成包括如下步驟為較佳:使用本發明的著色組成物,並在支撐體上形成著色組合物層之步驟;將著色組合物層曝光成圖案狀之步驟;及將著色組合物層的未曝光部進行顯影去除而形成圖案(像素)之步驟。根據需要,亦可以設計對著色組合物層進行烘烤之步驟(預烘烤步驟)及對經顯影之圖案(像素)進行烘烤之步驟(後烘烤步驟)。
形成著色組成物層之步驟中,使用本發明的著色組成物,並在支撐體上形成著色組成物層。作為支撐體,並無特別限定,能夠根據用途而適當地選擇。例如,可以列舉玻璃基板、矽基板等,矽基板為較佳。又,可以在矽基板上形成電荷耦合元件(CCD)、互補金屬氧化膜半導體(CMOS)、透明導電膜等。又,有時還在矽基板上形成將各像素進行隔離之黑矩陣。又,在矽基板上亦可以設置底塗層,該底塗層用於改進與上部層的密接性、防止物質的擴散或基板表面的平坦化。
作為著色組成物的塗佈方法,能夠採用公知的方法。例如,可以列舉滴加法(滴鑄);狹縫塗佈法;噴塗法;輥塗法;旋轉塗佈法(旋塗);流延塗佈法;狹縫旋塗法;預濕法(例如,日本特開2009-145395號公報中所記載之方法);噴墨(例如,按需方式、壓電方式、熱方式)、噴嘴噴射等噴出系印刷、柔版印刷、網版印刷、凹版印刷、逆轉偏移印刷、金屬遮罩印刷法等各種印刷法;利用模具等之轉印法;奈米壓印法等。作為噴墨中的應用方法,並無特別限定,例如可以列舉“廣泛使用之噴墨-日本專利中的無限可能性-、2005年2月發行、S.B. RESEARCH CO., LTD.”所示之方法(尤其115頁~133頁)和日本特開2003-262716號公報、日本特開2003-185831號公報、日本特開2003-261827號公報、日本特開2012-126830號公報、日本特開2006-169325號公報等中記載的方法。又,關於著色組成物的塗佈方法,能夠參閱國際公開WO2017/030174號公報、國際公開WO2017/018419號公報中的記載,且該等內容被併入本說明書中。
形成於支撐體上之著色組成物層可以進行乾燥(預烘烤)。當藉由低溫製程製造膜時,可以不進行預烘烤。當進行預烘烤時,預烘烤溫度為150℃以下為較佳,120℃以下為更佳,110℃以下為進一步較佳。下限例如能夠設為50℃以上,亦能夠設為80℃以上。預烘烤時間為10~3000秒為較佳,40~2500秒為更佳,80~2200秒為進一步較佳。預烘烤能夠使用加熱板、烘烤箱等來進行。
接著,將著色組成物層曝光成圖案狀(曝光步驟)。例如,對於著色組成物層,使用步進曝光機和掃描曝光機等而經由具有規定的遮罩圖案之遮罩來進行曝光,從而能夠曝光成圖案狀。藉此,能夠使曝光部分硬化。
作為能夠在進行曝光時使用之放射線(光),可以列舉g射線、i射線等。 又,亦能夠使用波長300nm以下的光(較佳為波長180~300nm的光)。作為波長300nm以下的光,可以列舉KrF射線(波長248nm)、ArF射線(波長193nm)等,KrF射線(波長248nm)為較佳。又,亦能夠利用300nm以上的波長長的光源。
照射量(曝光量)例如為0.03~2.5J/cm2 為較佳,0.05~1.0J/cm2 為更佳。關於曝光時之氧濃度,能夠適當地選擇,除了在大氣下進行以外,亦可以例如在氧濃度為19體積%以下的低氧環境下(例如,15體積%、5體積%或實質上無氧)進行曝光,亦可以在氧濃度大於21體積%之高氧環境下(例如,22體積%、30體積%或50體積%)進行曝光。又,能夠適當設定曝光照度,通常可從1000W/m2 ~100000W/m2 (例如,5000W/m2 ,15000W/m2 或35000W/m2 )的範圍進行選擇。氧濃度與曝光照度可以組合適當條件,例如,能夠在氧濃度10體積%下設為照度10000W/m2 ,在氧濃度35體積%下設為照度20000W/m2 等。
接著,將著色組成物層的未曝光部進行顯影去除而形成圖案(像素)。著色組成物層的未曝光部的顯影去除能夠使用顯影液來進行。藉此,曝光步驟中之未曝光部的著色組成物層在顯影液中溶出,而僅剩下光硬化之部分。作為顯影液,期望為在基底的元件和電路等上不引起損傷的有機鹼顯影液。顯影液的溫度例如為20~30℃為較佳。顯影時間為20~180秒為較佳。又,為了提高殘渣去除性,可以重複進行數次每60秒甩去顯影液進而供給新的顯影液之步驟。
顯影液為使用純水稀釋鹼劑而得之鹼性水溶液(鹼顯影液)為較佳。作為鹼劑,例如可以列舉氨、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二甘醇胺、二乙醇胺、羥胺、乙二胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化乙基三甲基銨、苄基三甲基氫氧化銨、氫氧化二甲基雙(2-羥乙基)銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一碳烯等有機鹼性化合物、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉等無機鹼性化合物。從環境方面及安全方面考慮,鹼劑為分子量大的化合物為較佳。鹼性水溶液的鹼劑的濃度為0.001~10質量%為較佳,0.01~1質量%為更佳。又,顯影液中可進一步含有界面活性劑。作為界面活性劑,可以列舉上述界面活性劑,非離子系界面活性劑為較佳。從方便運輸和保管等觀點考慮,顯影液可以暫且作為濃縮液來製造,並在使用時稀釋成所需之濃度。對於稀釋倍率並無特別限定,但例如,能夠設定在1.5~100倍的範圍。又,在顯影後用純水進行洗淨(沖洗)亦較佳。又,藉由旋轉形成有顯影後的著色組合物層之支撐體,並且向顯影後的著色組合物層供給沖洗液來進行沖洗為較佳。又,藉由將使沖洗液噴出之噴嘴從支撐體的中心部向支撐體的周緣部移動來進行亦較佳。此時,在從噴嘴的支撐體中心部向周緣部移動時,亦可以一邊逐漸降低噴嘴的移動速度一邊移動。藉由以這種方式進行沖洗,能夠抑制沖洗時的面內偏差。又,一邊使噴嘴從支撐體中心部向周緣部移動一邊逐漸降低支撐體的旋轉速度亦可以獲得相同的效果。
在顯影之後,實施乾燥之後進行追加曝光處理和加熱處理(後烘烤)為較佳。追加曝光處理和後烘烤為用於完全硬化的顯影後的硬化處理。後烘烤時的加熱溫度例如為100~240℃為較佳,200~240℃為更佳。後烘烤能夠以成為上述條件之方式使用加熱板或對流式烘烤箱(熱風循環式乾燥機)、高頻加熱機等加熱機構,對顯影後的膜以連續式或間歇式進行。當進行追加曝光處理時,曝光中所使用之光為波長400nm以下的光為較佳。又,追加曝光處理可以利用KR1020170122130A中記載之方法進行。
<固體攝像元件> 本發明的固體攝像元件具有上述本發明的膜。作為本發明的固體攝像元件的結構,只要具備本發明的膜,並且起到固體攝像元件的功能之結構,則並無特別限定,例如,可以列舉如下結構。
其構成為如下:在基板上具有由構成固體攝像元件(CCD(電荷耦合元件)影像感測器、CMOS(互補型金屬氧化膜半導體)影像感測器等)的受光區域之複數個光二極體及多晶矽等構成之傳輸電極,在光二極體及傳輸電極上具有僅開口光二極體的受光部之遮光膜,在遮光膜上具有由以覆蓋遮光膜整面及光二極體受光部的方式形成之氮化矽等構成之元件保護膜,在元件保護膜上具有濾色器。另外,亦可以為在元件保護膜上且濾色器之下(接近於基板之側)具有聚光機構(例如,微透鏡等。以下相同)之結構或在濾色器具有聚光機構之結構等。又,濾色器可以具有在藉由隔板分隔為例如格柵狀之空間埋入有各著色像素之結構。此時的隔板相對於各著色像素為低折射率為較佳。作為具有該種結構之攝像裝置的例,可以列舉日本特開2012-227478號公報、日本特開2014-179577號公報、國際公開WO2018/043654號公報中記載之裝置。具備本發明的固體攝像元件之攝像裝置,除了數位相機或具有攝像功能之電子設備(行動電話等)以外,還能夠用作車載攝影機或監視攝影機用。
<圖像顯示裝置> 本發明的圖像顯示裝置具有上述本發明的膜。作為圖像顯示裝置,可以列舉液晶顯示裝置或有機電致發光顯示裝置等。關於圖像顯示裝置的定義和各圖像顯示裝置的詳細內容,例如,記載於“(佐佐木昭夫著、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.、1990年發行)”、“顯示裝置(伊吹順章著、Sanyo Tosho Publishing Co., Ltd.1989年發行)”等中。又,關於液晶顯示裝置,例如記載於“下一代液晶顯示技術(內田龍男編輯、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.、1994年發行)”中。能夠應用於本發明之液晶顯示裝置並無特別限制,例如,能夠應用於上述“下一代液晶顯示技術”中記載之各種方式的液晶顯示裝置。 [實施例]
以下,列舉實施例對本發明進行進一步具體的說明。以下的實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理步驟等只要不脫離本發明的主旨,則能夠適當地進行變更。故,本發明的範圍並不限定於以下示出之具體例。
<重量平均分子量(Mw)的測量> 樹脂的重量平均分子量(Mw)按照以下條件,利用凝膠滲透層析法(GPC)進行了測量。 管柱的種類:將TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000及TOSOH TSKgel Super HZ2000進行連結之管柱 展開溶劑:四氫呋喃 管柱溫度:40℃ 流量(樣品注入量):1.0μL(樣品濃度0.1質量%) 裝置名稱:TOSOH CORPORATION製造之HLC-8220GPC 檢測器:RI(折射率)檢測器 校準曲線基礎樹脂:聚苯乙烯樹脂
<酸值的測量方法> 樹脂的酸值表示,中和每1g固體成分的酸性成分所需之氫氧化鉀的質量。以如下方式對樹脂的酸值進行了測量。亦即,將測量樣品溶解於四氫呋喃/水=9/1(質量比)的混合溶劑中,並使用電位滴定儀(商品名稱:AT-510、KYOTO ELECTRONICS MANUFACTURING CO., LTD.製),並在25℃下,用0.1mol/L氫氧化鈉水溶液對所獲得之溶液進行了中和滴定。將滴定pH曲線的轉折點作為滴定終點,藉由以下式計算了酸值。 A=56.11×Vs×0.5×f/w A:酸值(mgKOH/g) Vs:滴定所需之0.1mol/L氫氧化鈉水溶液的使用量(mL) f:0.1mol/L氫氧化鈉水溶液的滴定量 w:測量樣品質量(g)(固體成分換算)
<樹脂的合成> (樹脂B-1的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 將甲基丙烯酸甲酯50質量份、甲基丙烯酸正丁酯50質量份及PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)45.4質量份裝入反應容器中,並將環境氣體置換成氮氣。將反應容器內加熱至70℃,並添加3-巰基-1,2-丙二醇6質量份,進一步加入AIBN(偶氮雙異丁腈)0.12質量份,並使其反應了12小時。藉由固體成分測量確認到反應了95%。接著,追加均苯四甲酸酐9.7質量份、PGMEA70.3質量份及作為觸媒的DBU(1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一碳烯)0.20質量份,並在120℃下使其反應了7小時。藉由酸值的測量確認98%以上的酸酐被半酯化並結束了反應。加入PGMEA,將不揮發成分(固體成分濃度)調整為20質量%,獲得了酸值為43mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為9000的樹脂B-1的樹脂溶液。 [化學式22]
Figure 02_image043
(樹脂B-2的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 將甲基丙烯酸甲酯50質量份、甲基丙烯酸正丁酯30質量份、甲基丙烯酸第三丁酯20質量份及PGMEA45.4質量份裝入反應容器中,並將環境氣體置換成氮氣。將反應容器內加熱至70℃,並添加3-巰基-1,2-丙二醇6質量份,進一步加入AIBN(偶氮雙異丁腈)0.12質量份,並使其反應了12小時。藉由固體成分測量確認到反應了95%。接著,追加均苯四甲酸酐9.7質量份、PGMEA70.3質量份及作為觸媒的DBU(1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一碳烯)0.20質量份,並在120℃下使其反應了7小時。藉由酸值的測量確認98%以上的酸酐被半酯化並結束了反應。加入PGMEA,將不揮發成分(固體成分濃度)調整為20質量%,獲得了酸值為43mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為9000的樹脂B-2的樹脂溶液。 [化學式23]
Figure 02_image045
(樹脂B-3的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 在樹脂B-2的合成中,除了將甲基丙烯酸第三丁酯20質量份變更為(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基丙烯酸甲酯以外,以相同的方式獲得了酸值為43mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為9000的樹脂B-3的樹脂溶液。 [化學式24]
Figure 02_image047
(樹脂B-4的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 在樹脂B-2的合成中,除了將甲基丙烯酸第三丁酯20質量份變更為SHOWA DENKO K.K.製造之“KarenzMOI-BM”以外,以相同的方式獲得了酸值為43mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為9000的樹脂B-4的樹脂溶液。 [化學式25]
Figure 02_image049
(樹脂B-5的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 將3-巰基-1,2-丙二醇6.0質量份、均苯四甲酸酐9.5質量份、PGMEA62質量份及1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一碳烯0.2質量份裝入反應容器中,並將環境氣體置換成氮氣。將反應容器內加熱至100℃,並使其反應了7小時。藉由酸值的測量確認到98%以上的酸酐被半酯化之後,將體系內的溫度冷卻至70℃,添加甲基丙烯酸甲酯65質量份、丙烯酸乙酯5.0質量份、丙烯酸第三丁酯15質量份、甲基丙烯酸5.0質量份、甲基丙烯酸羥乙酯10質量份及溶解有2,2’-偶氮雙異丁腈0.1質量份之PGMEA溶液53.5質量份,並使其反應了10小時。藉由固體成分測量確認聚合進行至95%並結束了反應。加入PGMEA,將不揮發成分(固體成分濃度)調整為20質量%,獲得了酸值為70.5mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為10000的樹脂B-5的樹脂溶液。 [化學式26]
Figure 02_image051
(樹脂B-6的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 將1-硫甘油108質量份、均苯四甲酸酐174質量份、乙酸甲氧基丙酯650質量份、作為觸媒的單丁基氧化錫0.2質量份裝入反應容器中,並將環境氣體置換成氮氣後,在120℃下使其反應了5小時(第1步驟)。藉由酸值的測量確認到95%以上的酸酐被半酯化。接著,在第1步驟中,將所獲得之化合物以固體成分換算計160質量份、甲基丙烯酸2-羥丙酯200質量份、丙烯酸乙酯200質量份、丙烯酸第三丁酯150質量份、2-甲氧基丙烯酸乙酯200質量份、丙烯酸甲酯200質量份、甲基丙烯酸50質量份、PGMEA663質量份裝入反應容器中,將反應容器內加熱至80℃,並添加2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)1.2質量份,並使其反應了12小時(第2步驟)。藉由固體成分的測量確認到反應了95%。最後,在第2步驟中,將所獲得之化合物的50質量%PGMEA溶液500質量份、2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯(MOI)27.0質量份、氫醌0.1質量份裝入反應容器中,進行反應,直至確認到基於異氰酸酯基之2270cm-1 的峰消失(第3步驟)。確認到峰消失之後,冷卻反應溶液,並加入PGMEA,將不揮發成分(固體成分濃度)調整為20質量%,獲得了酸值為68mgKOH/g、不飽和雙鍵價為0.62mmol/g、重量平均分子量(Mw)為13000的樹脂B-6的樹脂溶液。 [化學式27]
Figure 02_image053
(樹脂B-7的合成)(具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 將甲基丙烯酸甲酯40質量份、甲基丙烯酸正丁酯60質量份、PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)45.4質量份裝入反應容器中,並將環境氣體置換成氮氣。將反應容器內加熱至70℃,添加3-巰基-1,2-丙二醇8質量份,進一步添加AIBN(偶氮雙異丁腈)0.12質量份,並使其反應了12小時。藉由固體成分的測量確認到反應了95%。接著,追加均苯四甲酸酐13質量份、PGMEA70.3質量份、作為觸媒的DBU(1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一碳烯)0.20質量份,並在120℃下使其反應了7小時。藉由酸值的測量確認98%以上的酸酐被半酯化並結束了反應。加入PGMEA,將不揮發成分(固體成分濃度)調整為20質量%,獲得了酸值為55mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為10000的樹脂B-7的樹脂溶液。 [化學式28]
Figure 02_image055
(比較分散劑1的合成)(不具有芳香族羧基之樹脂) 將甲基丙烯酸甲酯50質量份、甲基丙烯酸正丁酯50質量份、PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)45.4質量份裝入反應容器中,並將環境氣體置換成氮氣。將反應容器內加熱至70℃,添加2-巰基乙醇4.3質量份,進一步加入AIBN(偶氮雙異丁腈)0.12質量份,並使其反應了12小時。藉由固體成分的測量確認到反應了95%。接著,將2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯(MOI)8.3質量份、氫醌0.1質量份裝入反應容器中,在70℃下進行反應,直至確認到基於異氰酸酯基之2270cm-1 的峰消失。進一步加入甲基丙烯酸10質量份及PGMEA250質量份之後,加入十二烷基硫醇1質量份、AIBN0.12質量份,並在70℃下使其反應了12小時。加入PGMEA,將不揮發成分(固體成分濃度)調整為20質量%,獲得了酸值為53mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為10000的比較分散劑1的樹脂溶液。 [化學式29]
Figure 02_image057
(樹脂C-1的合成)(具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 在反應容器中加入環己酮70質量份,向容器中注入氮氣並加熱至80℃,在相同溫度下,經2小時滴加作為N-取代順丁烯二醯亞胺的環己基順丁烯二醯亞胺50質量份、甲基丙烯酸羥乙酯15質量份、甲基丙烯酸12質量份、甲基丙烯酸甲酯23質量份及偶氮雙異丁腈0.4質量份的混合物,並進行了聚合反應。結束滴加後,進一步在80℃下使其反應了3小時之後,添加將偶氮雙異丁腈0.2質量份溶解於環己酮10質量份者,進一步在80℃下繼續反應1小時,獲得了樹脂溶液。在冷卻至室溫之後,對樹脂溶液約2g進行採樣,並在130℃下加熱乾燥2小時並對不揮發成分進行測量,添加環己酮,以使預先合成之樹脂溶液的不揮發成分(固體成分濃度)成為20質量%並獲得了樹脂C-1的樹脂溶液。所獲得之樹脂C-1的酸值為78mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為14000。在下述結構式中,主鏈上所附記之數值為質量比。 [化學式30]
Figure 02_image059
(樹脂C-3的合成)(具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 在反應容器中加入環己酮70質量份,向容器中注入氮氣並且加熱至80℃,在相同溫度下,經2小時滴加作為N-取代順丁烯二醯亞胺的苯基順丁烯二醯亞胺50質量份、甲基丙烯酸16.5質量份、甲基丙烯酸甲酯23質量份及偶氮雙異丁腈0.4質量份的混合物,並進行了聚合反應。結束滴加後,進一步在80℃下使其反應了3小時之後,添加將偶氮雙異丁腈0.2質量份溶解於環己酮10質量份者,進一步在80℃下繼續反應了1小時。接著,添加丙烯酸4-羥基丁酯縮水甘油醚10.5質量份及四丁基溴化銨0.5質量份,並在空氣下且在90℃下繼續反應了24小時。藉由酸值的測量確認到反應結束後,冷卻至室溫,對樹脂溶液約2g進行採樣,並在130℃下加熱乾燥2小時並對不揮發成分進行測量,添加環己酮,以使預先合成之樹脂溶液的不揮發成分(固體成分濃度)成為20質量%並獲得了樹脂C-3的樹脂溶液。所獲得之樹脂C-3的酸值為78mgKOH/g,重量平均分子量(Mw)為16000。在下述結構式中,主鏈上所附記之數值為質量比。 [化學式31]
Figure 02_image061
(樹脂C-4的合成)(具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂) 在樹脂C-4的合成中,除了變更為環己基順丁烯二醯亞胺55質量份、甲基丙烯酸羥乙酯10質量份、甲基丙烯酸8質量份及甲基丙烯酸甲酯27質量份以外,以相同的方式獲得了酸值為52mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)為13000的樹脂C-4的樹脂溶液。在下述結構式中,主鏈上所附記之數值為質量比。 [化學式32]
Figure 02_image063
(樹脂D-3的合成)(包含來源於式(I)所表示之化合物之重複單元之樹脂F) 在反應容器中裝入環己酮70.0質量份,並升溫至80℃,將反應容器內置換成氮之後,並用滴管經2小時滴加了甲基丙烯酸正丁酯13.3質量份、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯4.6質量份、甲基丙烯酸4.3質量份、對異丙苯基苯酚環氧乙烷改質丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.製“ARONIXM110”)7.4質量份、2,2’-偶氮雙異丁腈0.4質量份的混合物。結束滴加後,進一步繼續反應3小時,獲得了重量平均分子量(Mw)為26000的丙烯酸樹脂的溶液。冷卻至室溫之後,對樹脂溶液約2g進行採樣,並在180℃下加熱乾燥20分鐘並對不揮發成分進行測量,添加乙酸甲氧基丙酯,以使預先合成之樹脂溶液的不揮發成分成為20質量%,製備了樹脂D-3的樹脂溶液。
<分散液的製備> 在混合下述表中記載之原料之後,加入直徑為0.3mm的氧化鋯珠230質量份,使用油漆攪拌器進行5小時的分散處理,並藉由過濾分離珠子來製造了分散液。下述表中記載之數值為質量份。另外,樹脂(分散劑)的摻合量的值分別為固體成分20質量%的樹脂溶液下的摻合量的值。
[表1]
Figure 108120999-A0304-0001
[表2]
Figure 108120999-A0304-0002
[表3]
Figure 108120999-A0304-0003
上述表中記載之縮寫為如下。 (顏料) PR254:C.I.Pigment Red 254 PR264:C.I.Pigment Red 264 PR272:C.I.Pigment Red 272 PR122:C.I.Pigment Red 122 PO71:C.I.Pigment Orange 71 PG58:C.I.Pigment Green 58 PG36:C.I.Pigment Green 36 PG7:C.I.Pigment Green 7 PG59:C.I.Pigment Green 59 PG62:C.I.Pigment Green 62 PG63:C.I.Pigment Green 63 PY139:C.I.Pigment Yellow 139 PY150:C.I.Pigment Yellow 150 PY185:C.I.Pigment Yellow 185 PG15:6:C.I.Pigment Blue 15:6 PV23:C.I.Pigment Violet 23
(顏料衍生物) 衍生物1~5:下述結構的化合物 [化學式33]
Figure 02_image065
(樹脂(分散劑)) B-1~B-6:上述樹脂B-1~B-6的樹脂溶液 比較分散劑1:上述比較分散劑1的樹脂溶液
<著色組成物的製備> 將下述表中記載之原料進行混合,製備了著色組成物。另外,下述表中的色材濃度的值係在感光性組成物的總固體成分中的色材的含量(顏料和顏料衍生物的合計含量)的值。又,樹脂C-1~C-4、D-3的摻合量的值分別係固體成分20質量%的樹脂溶液下的摻合量的值。 [表4]
Figure 108120999-A0304-0004
[表5]
Figure 108120999-A0304-0005
[表6]
Figure 108120999-A0304-0006
上述表中記載之縮寫為如下。 (分散液) 分散液R1~R12、比較分散液R1:上述分散液R1~R12、比較分散液R1 分散液G1~G12、比較分散液G1:上述分散液G1~G12、比較分散液G1 分散液B1~B3:上述分散液B1~B3 (樹脂或樹脂溶液) C-1、C-3、C-4:上述樹脂C-1、C-3、C-4的樹脂溶液 C-2:向ARONIXUVT-302(TOAGOSEI CO.,LTD.製、具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂)中添加環己酮並將固體成分濃度調整為20質量%之樹脂溶液。 D-1:下述結構的樹脂。主鏈上所附記之數值為莫耳比。Mw=30,000。 D-2:下述結構的樹脂。D-2為包含具有乙烯性不飽和基之重複單元之樹脂。主鏈上所附記之數值為莫耳比。Mw=11,000。 D-3:上述樹脂D-3的樹脂溶液 [化學式34]
Figure 02_image067
(聚合性化合物) E-1:二季戊四醇六丙烯酸酯(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、KAYARAD DPHA、分子量578) E-2:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.製、ARONIXM-309、分子量296) E-3:三(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.製、ARONIXM-315、分子量423)
(光聚合起始劑) G-1:IRGACURE OXE02 (BASF Corporation製) G-2:IRGACURE 369 (BASF Corporation製) G-3:IRGACURE OXE01 (BASF Corporation製) (添加劑) H-1:EHPE-3150(DAICEL CORPORATION製、環氧化合物) (界面活性劑) I-1:下述混合物(Mw=14000)的1質量%PGMEA溶液。下述式中,表示重複單元的比例之%為質量%。 [化學式35]
Figure 02_image069
(聚合抑制劑) J-1:對甲氧苯酚 (溶劑) K-1:PGMEA K-2:環己酮
<性能評價> (顯影性的評價) 在矽晶圓上,塗佈CT-4000L溶液(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd製;透明底塗劑),以使乾燥膜厚成為0.1μm,並使其乾燥,形成透明膜之後,在220℃下進行了5分鐘的加熱處理。 使用旋塗機塗佈上述著色組成物,以使膜厚成為下述表中記載之膜厚,並使用100℃的加熱板進行了120秒鐘的加熱處理(預烘烤)。 接著,隔著1邊為1.1μm的正方形像素分別被排列在基板上的4mm×3mm的區域之遮罩圖案,使用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),並以500mJ/cm2 的曝光量對波長為365nm的光進行了曝光。 將曝光後的組成物層放置於旋轉/噴淋顯影機(DW-30型、Chemitronics Co., Ltd.製)的水平旋轉台上,並使用CD-2000(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd製)在23℃下進行60秒鐘的旋覆浸沒顯影,藉由旋轉裝置使上述矽晶圓基板以50r.p.m.的轉速旋轉,並且,從其旋轉中心的上方,從噴出噴嘴以噴淋狀供給純水而進行沖洗處理,然後進行了噴霧乾燥。使用長度測量SEM(掃描式電子顯微鏡)(S-7800H、Hitachi, Ltd.製)從矽晶圓上方以30000倍的倍率觀察了所獲得之著色圖案(像素)。藉由以下基準進行了評價。 A:在未曝光部完全觀查不到殘渣。 B:在未曝光部的1.1μm見方中觀察到1~3個殘渣。 C:在未曝光部的1.1μm見方中觀察到4~10個殘渣。 D:在未曝光部的1.1μm見方中觀察到11個以上殘渣。
(褪色評價) 在玻璃晶圓上塗佈CT-4000L溶液(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd製;透明底塗劑),以使乾燥膜厚成為0.1μm,並使其乾燥,形成透明膜之後,在220℃下進行了5分鐘的加熱處理。 使用旋塗機,以成為下述表中記載之膜厚之方式塗佈上述著色組成物,並使用100℃的加熱板,進行了120秒鐘的加熱處理(預烘烤)。 接著,使用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製)並以500mJ/cm2 的曝光量對波長為365nm的光進行曝光而製造了膜。 對於所獲得之膜,使用分光光度計(UV3600、SHIMADZU CORPORATION製、參閱:玻璃基板)測量了波長為300~800nm範圍的透射率。 將測量透射率後之膜放置於旋轉/噴淋顯影機(DW-30型、Chemitronics Co., Ltd.製)的水平旋轉台上,並使用CD-2000(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd製)在23℃下進行60秒鐘的旋覆浸沒顯影,藉由旋轉裝置使上述矽晶圓基板以50r.p.m.的轉速旋轉,並且,從其旋轉中心的上方,從噴出噴嘴以噴淋狀供給純水而進行沖洗處理,然後進行了噴霧乾燥。乾燥後再次實施光譜測量,以求出顯影前後之透射率變動,並進行了如下評價。 透射率變動=|T0-T1| T0為顯影前的膜的透射率,T1為顯影後的膜的透射率。 A:在波長300~800nm的整個區域中,透射率變動小於2%。 B:在波長300~800nm的整個區域中,透射率變動小於5%,並且在波長300~800nm中之至少一部分的波長下的透射率變動為2%以上且小於5%。 C:在波長300~800nm的整個區域中,透射率變動小於10%,並且在波長300~800nm中之至少一部分的波長下的透射率變動為5%以上且小於10%。 D:在波長300~800nm中之至少一部分中,顯影前後的透射率變動為10%以上。
(耐溶劑性) 進一步使用加熱板並在200℃下對在上述褪色評價中形成之膜(沖洗處理後之膜)進行了5分鐘的加熱。然後,滴加環己酮之後放置120秒鐘,並用流水沖洗了10秒鐘。使用色度計MCPD-3000(Otsuka Electronics Co.,Ltd.製)測量滴加環己酮前後之光譜變動,並測量了色差ΔE*ab值。ΔE*ab值表示值越小,耐溶劑性越良好。 ΔE*ab值係基於CIE1976(L*,a*,b*)空間表色系統之由以下色差公司求得之值(日本色彩學會編新編色彩科學手冊(1985年)p.266)。 ΔE*ab={(ΔL*)2 +(Δa*)2 +(Δb*)21/2 按以下基準進行了評價。 A:ΔE*ab值為0以上且小於0.5 B:ΔE*ab值為0.5以上且小於1.5 C:ΔE*ab值為1.5以上且小於3.0 D:ΔE*ab值為3.0以上
(耐熱性) 將在上述褪色評價中所形成之膜(沖洗處理後之膜)放置於230℃的加熱板上並加熱了1小時,以使其在基板面上進一步接觸。藉由色度計MCPD-3000(Otsuka Electronics Co.,Ltd.製)測量加熱前後之色差(ΔE*ab值)並對耐熱性進行了評價。ΔE*ab值表示值越小,耐熱性越良好。按以下基準進行了評價。 A:ΔE*ab值為0以上且小於0.5 B:ΔE*ab值為0.5以上且小於1.5 C:ΔE*ab值為1.5以上且小於3.0 D:ΔE*ab值為3.0以上
[表7]
Figure 108120999-A0304-0007
[表8]
Figure 108120999-A0304-0008
[表9]
Figure 108120999-A0304-0009
如上述表所示,藉由使用實施例的著色組成物,能夠形成褪色被抑制之膜。又,實施例的著色組成物在顯影性、耐溶劑性及耐熱性的評價中亦優異。又,從實施例的著色組成物中獲得之膜作為紅色著色層具有較佳的分光特性。 又,根據實施例1~5的結果,在色材濃度比實施例1高之實施例2~5的著色組成物中,各種性能良好,並且膜更薄,能夠製造作為濾色器的分光特性優異之膜。從濾色器的薄型化和抑制串擾的觀點考慮,該等實施例優異。 另一方面,在沒有併用具有芳香族羧基並且不具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂B及具有順丁烯二醯亞胺結構之樹脂C之比較例1~5、6~10中,褪色的評價差。進而,隨著顏料濃度的提高,顯影性及耐溶劑性的性能大幅度降低。
(實施例100) 在矽晶圓上,藉由旋塗法塗佈了Green組成物,以使製膜後之膜厚成為1.0μm。接著,使用加熱板,在100℃下加熱了2分鐘。接著,使用i射線步進機曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製),以1,000mJ/cm2 的曝光量,並隔著2μm見方的點圖案的遮罩進行了曝光。接著,使用氫氧化四甲基銨(TMAH)0.3質量%水溶液,在23℃下進行了60秒鐘的旋覆浸沒顯影。然後,藉由旋轉噴淋進行沖洗,進一步藉由純水進行水洗。接著,藉由使用加熱板,並在200℃下加熱5分鐘,對Green組成物進行了圖案化。以相同的方式對Red組成物、Blue組成物依序進行圖案化,形成了綠色、紅色及藍色的著色圖案(拜耳圖案)。 作為Green組成物,使用了實施例32的著色組成物。 關於Red組成物及Blue組成物如後述。 另外,拜耳圖案係如美國專利第3,971,065號說明書中所揭示那樣,具有1個紅色(Red)元件、2個綠色(Green)元件及1個藍色(Blue)元件之重複了色過濾器元件的2×2陣列之圖案。 按照公知的方法將所獲得之濾色器嵌入於固體攝像元件。該固體攝像元件具有較佳的圖像識別能力。
-Red組成物- 混合下述成分並進行攪拌之後,使用孔徑為0.45μm的尼龍製過濾器(Pall Corporation製)進行過濾,製備了Red組成物。 Red顏料分散液:51.7質量份 樹脂101:0.6質量份 聚合性化合物102:0.6質量份 光聚合起始劑101:0.3質量份 界面活性劑101:4.2質量份 PGMEA:42.6質量份
-Blue組成物- 混合下述成分並進行攪拌之後,使用孔徑為0.45μm的尼龍製過濾器(Pall Corporation製)進行過濾,製備了Blue組成物。 Blue顏料分散液:44.9質量份 樹脂101的40質量%PGMEA溶液:2.1質量份 聚合性化合物101:1.5質量份 聚合性化合物102:0.7質量份 光聚合起始劑101:0.8質量份 界面活性劑101:4.2質量份 PGMEA:45.8質量份
Red組成物及Blue組成物中使用之原料為如下。
Red顏料分散液 藉由珠磨(氧化鋯珠0.3mm直徑)將由9.6質量份的C.I.Pigment Red 254、4.3質量份的C.I.Pigment Yellow 139、6.8質量份的分散劑(Disperbyk-161、BYKChemie GmbH製)及79.3質量份的PGMEA構成之混合液進行了3小時的混合及分散。然後,進一步使用附減壓機構之高壓分散器NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.製),並在2,000kg/cm3 的壓力下以500g/min的流量進行了分散處理。重複10次該分散處理,獲得了Red顏料分散液。
Blue顏料分散液 藉由珠磨(氧化鋯珠0.3mm直徑)將由9.7質量份的C.I.Pigment Blue 15:6、2.4質量份的C.I.Pigment Violet 23、5.5質量份的分散劑(Disperbyk-161、BYKChemie GmbH製)及82.4質量份的PGMEA構成之混合液進行了3小時的混合及分散。然後,進一步使用附減壓機構之高壓分散器NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.製),並在2,000kg/cm3 的壓力下以500g/min的流量進行了分散處理。重複10次該分散處理,獲得了Blue顏料分散液。
樹脂101:下述結構的樹脂(主鏈上所附記之數值為莫耳比。Mw=14000)的40質量%PGMEA溶液 [化學式36]
Figure 02_image071
聚合性化合物101:KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co., Ltd.製) 聚合性化合物102:下述結構的化合物 [化學式37]
Figure 02_image073
光聚合起始劑101:IRGACURE OXE02(BASF Corporation製) 界面活性劑101:下述混合物(Mw=14000)的1質量%PGMEA溶液。下述式中,表示重複單元的比例之%為莫耳%。 [化學式38]
Figure 02_image041

Claims (22)

  1. 一種著色組成物,其含有: 色材A,包含顏料; 樹脂B,具有芳香族羧基,並且不具有順丁烯二醯亞胺結構;以及 樹脂C,具有順丁烯二醯亞胺結構, 在該著色組成物的總固體成分中含有50質量%以上的該色材A。
  2. 如請求項1所述之著色組成物,其中 樹脂B係包含下述式(b-1)所表示之重複單元之樹脂, [化學式1]
    Figure 03_image076
    式中,Ar1 表示具有芳香族羧基之基團,L1 表示-COO-或-CONH-,L2 表示2價的連結基。
  3. 如請求項1所述之著色組成物,其中 樹脂B係包含下述式(b-10)所表示之重複單元之樹脂, [化學式2]
    Figure 03_image078
    式中,Ar10 表示具有芳香族羧基之基團,L11 表示-COO-或-CONH-,L12 表示3價的連結基,P10 表示聚合物鏈。
  4. 如請求項3所述之著色組成物,其中 該P10 具有選自(甲基)丙烯醯基、氧雜環丁基、封端異氰酸酯基及第三丁基中之至少一種基團。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其中 該樹脂C包含選自下述式(c-1)所表示之重複單元及下述式(c-2)所表示之重複單元中之至少一種, [化學式3]
    Figure 03_image080
    式(c-1)中,RC1 表示氫原子、烷基或芳基, 式(c-2)中,LC11 表示單鍵或2價的取代基,Rc11 表示氫原子或甲基,RC12 及RC13 分別獨立地表示氫原子或烷基,RC12 與RC13 可以相互連結而形成環。
  6. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其還含有該樹脂B及該樹脂C以外之樹脂。
  7. 如請求項6所述之著色組成物,其中 該樹脂B及該樹脂C以外的樹脂含有包含來源於下述式(I)所表示之化合物之重複單元之樹脂, [化學式4]
    Figure 03_image082
    式中,X1 表示O或NH, R1 表示氫原子或甲基, L1 表示2價的連結基, R10 表示取代基, m表示0~2的整數, p表示0以上的整數。
  8. 如請求項7所述之著色組成物,其中 包含來源於該式(I)所表示之化合物之重複單元之樹脂還包含來源於烷基(甲基)丙烯酸酯之重複單元。
  9. 如請求項6所述之著色組成物,其中 該樹脂B及該樹脂C以外的樹脂含有包含具有聚合性基之重複單元之樹脂。
  10. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其中 該顏料包含選自二酮吡咯并吡咯化合物及酞青化合物中之至少一種。
  11. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其中 該色材A包含顏料衍生物。
  12. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其還含有聚合性單體。
  13. 如請求項12所述之著色組成物,其中 該聚合性單體含有包含3個以上乙烯性不飽和基之分子量為450以下的化合物。
  14. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其還包含光聚合起始劑。
  15. 如請求項14所述之著色組成物,其中 該光聚合起始劑具有肟化合物。
  16. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其用於濾色器。
  17. 如請求項1至4中任一項所述之著色組成物,其用於固體攝像元件。
  18. 一種膜,其由請求項1至17中任一項所述之著色組成物而獲得。
  19. 一種濾色器,其由請求項1至17中任一項所述之著色組成物而獲得。
  20. 一種濾色器的製造方法,其具有: 使用請求項1至17中任一項所述之著色組成物,在支撐體上形成著色組合物層之步驟;以及 利用光微影法,對該著色組合物層形成圖案之步驟。
  21. 一種固體攝像元件,其具有請求項18所述之膜。
  22. 一種圖像顯示裝置,其具有請求項18所述之膜。
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