TWI446110B - 染料分散液,彩色濾光片用感光性樹脂組成物,彩色濾光片,液晶顯示裝置及有機發光顯示裝置 - Google Patents

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Description

染料分散液,彩色濾光片用感光性樹脂組成物,彩色濾光片,液晶顯示裝置及有機發光顯示裝置
本發明係關於染料分散液、彩色濾光片用感光性樹脂組成物、彩色濾光片、液晶顯示裝置及有機發光顯示裝置。
以顯示器等為代表之薄型影像顯示裝置(所謂平面顯示器),係以較布朗管型顯示器更薄且在深度方向不佔空間作為特徵,而有大量產品上市。其市場價格隨著生產技術之進化,價格逐年變得易接受,需求進一步擴大且生產量亦逐年增加。尤其彩色液晶電視幾乎到達電視機之主流。又,最近,目視辨別性較自發光更高的有機EL顯示器般之有機發光顯示裝置,亦作為次世代影像顯示裝置而受到注目。該等影像顯示裝置之機能中,對比性與色彩再現性之提升(即進一步的高畫質化)與消耗電力的降低,受到強烈的期待。
該等液晶顯示裝置或有機發光顯示裝置中,係使用彩色濾光片。例如在彩色液晶顯示器之情況,係以背光源作為光源,將液晶以電驅動,藉此控制光量,藉由使該光通過彩色濾光片,而進行色彩表現。因此,在液晶電視之色彩表現方面需要彩色濾光片,且其擔任左右顯示器性能的重大責任。又,有機發光顯示裝置中,對白色發光之有機發光元件使用彩色濾光片之情況,係與液晶顯示裝置同樣地形成彩色影像。
近年的傾向係要求影像顯示裝置之省電化,為了提升背光源之利用效率,特別要求彩色濾光片之高亮度化。尤其在行動式顯示器(行動電話、智慧型手機、平板電腦)方面為極大課題。
雖然隨著技術進化,電池容量增大,但行動式裝置之蓄電量有限,此點仍未改變,而隨著畫面尺寸之增大,消耗電力亦呈增加之傾向。由於直接影響到行動式終端之可使用時間與充電頻率,含有彩色濾光片之影像顯示裝置係左右著行動式終端之設計與性能。
在此,彩色濾光片一般係具有:透明基板;形成於透明基板上,由紅、綠、藍三原色之著色圖案所構成之著色層;以及以劃分各著色圖案之方式形成於透明基板上之遮光部。
作為此種著色層之形成方法,係廣泛使用顏料分散法,其係將耐熱性與耐光性優異之顏料使用作為著色劑。然而,使用顏料之彩色濾光片難以達成目前進一步的高亮度化要求。
作為達成高亮度化之一個手段,係對使用染料之彩色濾光片用感光性樹脂組成物進行探討。相較於顏料,一般而言染料係穿透率高,可製造高亮度之彩色濾光片,但耐熱性與耐光性差,於彩色濾光片步驟之高溫加熱時,有色度容易變化之問題。又,使用染料之感光性樹脂組成物係有容易於乾燥步驟中析出異物的問題。若異物析出至塗膜中,則對比性明顯惡化,難以作為著色層使用。
又,分子一般具有鹽構造之染料對於極性溶媒(亦即以水與醇類為代表之溶媒)具有良好溶解之性質,對於以丙二醇單甲基醚醋酸酯(以下有時僅稱為PGMEA)為代表之低極性溶媒或非極性溶媒則具有難以溶解之性質。
習知技術中,在顏料系感光性樹脂組成物中,係因為對人體之危險性低、在室溫附近之揮發性低但加熱乾燥性佳等各種理由,而廣泛使用PGMEA等。又,大量含有極性大不相同的溶媒之感光性樹脂組成物,當欲與習知之PGMEA系感光性樹脂組成物交互替換時,會有洗淨步驟增加之問題。此外,大量含有極性溶媒之感光性樹脂組成物,因水分之吸收等,可能引發乾燥時之不均或凝集異物等的缺陷,需顧慮生產時之缺點而不佳。由此種情況而言,在染料系感光性樹脂組成物中,亦要求不含水與醇等之極性溶媒,而是使用PGMEA等低極性溶媒或非極性溶媒。
此外,在彩色濾光片製造步驟中,感光性樹脂組成物中的固形分係被要求對溶媒之再溶解性優異。在此,對溶媒之再溶解性係指乾燥過的感光性樹脂組成物的固形分再度溶解於溶媒中之性質。若再溶解性不足,則製造彩色濾光片時所附著之感光性樹脂組成物的乾燥物之除去、清除變得困難。又,為了提升生產性,要求鹼顯像性之提升。
作為使用染料之彩色濾光片用感光性樹脂組成物,於專利文獻1中係揭示含有造鹽化合物與藍色顏料之藍色著色組 成物,其中造鹽化合物係由系酸性染料與四級銨鹽化合物所構成。根據專利文獻1,經造鹽化之系酸性染料吸附於藍色顏料,藉此,可提升耐熱性、耐光性、耐溶劑性。亦即,該效果係經由具有顏料而獲得,以染料之造鹽化合物純物質或者與丙烯酸系樹脂之分散體而言,對於PGMEA之溶解性並不充分,且有塗膜形成時的顏色不均或異物產生而導致光學性能降低之問題。
專利文獻2中,作為用以提升彩色濾光片的明亮度之手段,係揭示以具有作為基本骨架的特定有機溶劑可溶性染料與有機顏料作為著色劑的感光性樹脂組成物。然,專利文獻2之感光性樹脂組成物中,染料係溶解於4-羥基-4-甲基-2-戊酮而使用,並藉由含有有機顏料,而確保耐熱性。
(專利文獻)
專利文獻1:日本專利第4492760號公報專利文獻2:日本專利特開2010-32999號公報
本發明係在此種狀況下完成者,其目的在於提供可達成高亮度化的要求,同時於塗膜形成時不會析出異物,對溶媒的再溶解性優異,且可形成耐熱性及耐光性優異之塗膜的染料分散液;塗膜形成時不會發生顏色不均與異物析出,對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且耐熱性及耐光性優異,可形 成高亮度的著色層之彩色濾光片用感光性樹脂組成物;使用該彩色濾光片用感光性樹脂組成物所形成之彩色濾光片;具有該彩色濾光片之液晶顯示裝置及有機發光顯示裝置。
本案發明人等為了達成上述目的而重複深入研究,結果發現,在丙二醇單甲基醚醋酸酯等染料實質上不會溶解的溶媒或難溶性溶媒中,藉由以屬於具有3級胺之特定接枝共聚合體的分散劑使具有磺酸基之染料分散,可使該染料以粒子狀態均勻分散,即便在不含顏料之情況,仍可克服耐熱性、耐光性,進而不會於塗膜形成時析出異物,可提升對溶媒之再溶解性,且可提升鹼顯像性。
本發明係基於此種發現而完成者。
本發明之染料分散液係(A)染料利用(B)分散劑而分散於(C)溶媒所成者;其中,(A)染料係具有磺酸基之染料;(B)分散劑係含有單體與聚合性寡聚物作為共聚合成分,且胺價(b)為30mgKOH/g以上之接枝共聚合體,該單體係具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺,該聚合性寡聚物係由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成;(C)溶媒係23℃下之上述(A)染料的溶解度在0.2(g/100g溶媒)以下之溶媒;(B)分散劑所具有之3級胺與(A)染料之磺酸基係利用酸鹼相互作用而形成微胞(micelle)。
相對於上述(B)分散劑之胺價(b)[mgKOH/g]與其固形分重 量(Wb)[g]之積,上述(A)具有磺酸基之染料的酸價(a)[mgKOH/g]與其固形分重量(Wb)[g]之積的比滿足0.45<(a×Wa)/(b×Wb)≦1.0,則由可提升染料之分散性及分散安定性,達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜之觀點而言為較佳。
上述(B)分散劑之胺價(b)為30~180mgKOH/g,則由可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜之觀點而言為較佳。
上述(A)染料係以、蒽醌或酞青素作為基本骨架,並具有磺酸基之染料,則由可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜,進而容易達成所需色度之觀點而言為較佳。
上述(B)分散劑中,上述具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺之單體係以下述式(I)表示之構造,則由可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜之觀點而言為較佳。
[化1] (式(I)中,R1 為氫原子或甲基,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 -所示之2價有機基,R3 及R4 分別獨立表示可被取代之鏈狀及/或環狀烴基,或者R3 及R4 互相鍵結而形成環狀構造。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。)
上述(B)分散劑中,上述聚合性寡聚物之上述高分子鏈係具有至少1種之下述一般式(II)或一般式(III)所示構成單位,則由可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜之觀點而言為較佳。
(式(II)及式(III)中,R7 為氫原子或甲基,R8 為碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、氰基、-[CH(R9 )-CH(R10 )-O]x -R11 、 -[(CH2 )y -O]z -R11 、-[CO-(CH2 )y -O]z -R11 、-CO-O-R12 或-O-CO-R13 所示之1價基。R9 及R10 分別獨立為氫原子或甲基。
R11 為氫原子或碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO、-CH2 CHO或-CH2 COOR14 所示之1價基,R12 為碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、氰基、-[CH(R9 )-CH(R10 )-O]x R11 、-[(CH2 )y -O]z -R11 或-[CO-(CH2 )y -O]z -R11 所示之1價基。R13 為碳數1~18之烷基,R14 為氫原子或碳數1~5之烷基。
m為1~5之整數、n及n’表示5~200之整數。x表示1~18之整數,y表示1~5之整數,z表示1~18之整數。)
上述(A)染料為將從Acid Red 289、Acid Violet 43、Acid Green 25及Direct Blue 86所構成群組中選擇之至少1種染料的磺酸鹽的至少1者改變為磺酸基之染料,則由可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜,進而容易達成所需色度之觀點而言為較佳。
上述溶媒係於全部溶媒中含有50重量%以上之丙二醇單甲基醚醋酸酯,則由可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且可作成耐熱性及耐光性優異的塗膜之觀點而言為較佳。
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物係至少含有上 述本發明之染料分散液與(D)感光性黏結劑成分。
本發明提供一種彩色濾光片,係至少具備透明基板與設於該透明基板上之著色層者,其中,該著色層之至少1者係具有使上述彩色濾光片用感光性樹脂組成物硬化而形成的著色層。
又,本發明提供一種液晶顯示裝置,其特徵為具有上述彩色濾光片、對向基板、形成於上述彩色濾光片與上述對向基板之間的液晶層。
進而,本發明提供一種有機發光顯示裝置,其特徵為具有上述彩色濾光片與有機發光體。
根據本發明,可提供能夠達成高亮度化的要求,同時於塗膜形成時不會析出異物,對溶媒的再溶解性優異,且可形成耐熱性及耐光性優異之塗膜的染料分散液;塗膜形成時不會發生顏色不均與異物析出,對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且耐熱性及耐光性優異,可形成高亮度的著色層之彩色濾光片用感光性樹脂組成物;使用該彩色濾光片用感光性樹脂組成物所形成之彩色濾光片;具有該彩色濾光片之液晶顯示裝置及有機發光顯示裝置。
以下,依序針對本發明之染料分散液、彩色濾光片用感光性樹脂組成物、彩色濾光片、液晶顯示裝置及有機發光顯示 裝置進行說明。
另外,本發明中,光係包含可見及非可見區域之波長的電磁波甚而放射線,放射線則包含例如微波、電子束。具體而言,係指波長5μm以下的電磁波及電子束。又,本發明中,(甲基)丙烯酸系係指丙基酸系或甲基丙烯酸系之任一者,(甲基)丙烯酸酯係指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之任一者。
又,有時將Acid Red省略為「AR」、將Acid Violet省略為「AV」、將Acid Green省略為「AG」、將Direct Blut省略為「DB」。
1.染料分散液
本發明之染料分散液係(A)染料利用(B)分散劑而分散於(C)溶媒所成者,其中,(A)染料係具有磺酸基之染料;(B)分散劑係含有單體與聚合性寡聚物作為共聚合成分,且胺價(b)為30mgKOH/g以上之接枝共聚合體,該單體係具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺,該聚合性寡聚物係由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成;(C)溶媒係23℃下之上述(A)染料的溶解度在0.2(g/100g溶媒)以下之溶媒;(B)分散劑所具有之3級胺與(A)染料之磺酸基係利用酸鹼相互作用而形成微胞。
本發明係上述特定之(A)染料利用上述特定之(B)分散劑而分散於上述特定之(C)溶媒中,藉此,成為可達成高亮度之要求,並且於塗膜形成時不會析出異物,對溶媒之再溶解 性優異,且可形成耐熱性及耐光性優異的塗膜之染料分散液。
上述特定之(A)染料利用上述特定之(B)分散劑而分散於上述特定之(C)溶媒中,藉此可發揮上述效果之作用係推測如下。
本發明中所使用之(C)溶媒係實質上不溶解(A)染料之溶媒或難溶性之溶媒,故可將染料以微粒子之狀態分散於溶媒中。如此以微粒子之狀態分散之染料,推測由於以分子等級來看係為凝集狀態,故不易發生染料離子對之解離或分解,相較於溶解於溶液中的染料,耐熱性及耐光性變高。此種微粒子狀態之染料係藉由使用分散劑,與顏料同樣地,可提升在溶媒中之分散性或分散安定性。
本發明中所使用之(A)染料係具有磺酸基之染料,本發明中所使用之(B)分散劑係含有單體與聚合性寡聚物作為共聚合成分,且胺價(b)為30mgKOH/g以上之接枝共聚合體,該單體係具有3級胺,該聚合性寡聚物係由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成。藉由組合使用該(A)染料及(B)分散劑,推測染料分子內之磺酸基與分散劑中之3級胺之間發生酸鹼相互作用,染料被固定於分散劑中的3級胺,而成為安定化者。此種(A)染料與(B)分散劑之安定化狀態推測係以(A)染料為中心,(B)分散劑之3級胺作為染料親和性部位而發揮作用,包圍該染料,於其外側形成分散劑 之枝狀高分子鏈配置作為溶媒親和性部位的狀態,亦即形成染料與分散劑之微胞。如此,本發明之染料分散液中,係將染料作為以細微化之狀態被分散劑包圍之微粒子,可均勻分散於溶媒中。本發明中,由於(B)分散劑之胺價(b)為30mgKOH/g以上,故可以少量的(B)分散劑而有效率地實現上述微胞。由於如此在抑制分散劑使用量之前提下實現微胞,推測可以更為細微化之狀態良好地分散染料,故若使用本發明之染料分散液,可保持染料原本所具有之顏色,因此穿透率高,可形成能夠達成高亮度化、進而高對比化之要求的塗膜,所得塗膜之表面沒有膜面粗糙之問題,為良好成品。
此外,推測上述之(A)染料與(B)分散劑之安定化狀態於塗膜形成時的乾燥步驟亦被保持,故若使用本發明之染料分散液,則於塗膜形成時不會有來自染料之異物析出。又,推測上述之(A)染料與(B)分散劑的安定化狀態於作成乾燥塗膜之狀態下亦可保持,故對於PGMEA等之低極性或非極性溶媒,顯示優異之再溶解性。又,推測具有磺酸基之染料(A)係與具有3級胺之分散劑(B)形成微胞,故相較於例如使用具有銨離子的分散劑之情況,與鹼可溶性樹脂的相容性佳,顯像時與鹼可溶性樹脂一起顯像,鹼顯像性亦優異。又,推測上述之(A)染料與(B)分散劑的安定化狀態可進一步提升塗膜之耐熱性及耐光性。
另外,本發明中,再溶解性不僅限定於感光性樹脂組成物 中的固形分完全溶解於溶媒的情況,亦包含以微粒子之狀態直接分散於溶媒中之情況。又,使用於再溶解之溶媒典型而言係使用於感光性樹脂組成物之溶媒,但對PGMEA等代表性地使用於感光性樹脂組成物之溶媒的再溶解性亦為所希望之性質。
如以上所述,由於不將染料溶解於溶媒,且將染料細微地分散於實質上不溶解染料的溶媒或難溶性的溶媒而使用,故可以染料通常不溶解之PGMEA等低極性或非極性溶媒作為溶媒之主成分,來調製感光性樹脂組成物。
本發明之染料分散液係至少含有(A)染料、(B)分散劑與(C)溶媒者,視需要亦可含有其他化合物。
以下,針對此種本發明之染料分散液的各成分,依序詳細進行說明。
[(A)染料]
本發明所使用之(A)染料係具有磺酸基之染料。
藉由將具有磺酸基之染料與後述之(B)分散劑組合使用,(A)染料與(B)分散劑之間會發生酸鹼相互作用,可在溶媒中以細微化之狀態均勻分散。
(A)染料只要為具有磺酸基之染料,則可與(B)分散劑之間發生酸鹼相互作用而發揮上述之作用效果。作為染料(A)可舉例如具有磺酸基之酸性染料或直接染料等,其他尚有將具有磺酸鹽之酸性染料或直接染料等的磺酸鹽之至少1個轉 換為磺酸基之染料。染料中所含之磺酸鹽的全部被轉換為磺酸基之染料,對於分散劑之3級胺部位的酸鹼相互作用所造成的分散安定化增加,以此點而言為佳。
將具有磺酸鹽之染料的磺酸鹽之至少1個轉換為磺酸基之方法並無特別限定。例如可舉出利用弱酸游離反應之酸處理法、利用陽離子交換樹脂之方法等。
作為酸處理法,例如可舉出在甲醇等染料的良溶媒且酸會溶解之溶媒中,使具有磺酸鹽之染料溶解,藉由加入酸,使磺酸鹽轉換為磺酸基之方法。使用於該酸處理法之酸只要為較將磺酸鹽轉換為磺酸基的酸為更高酸性度之酸,則無特別限定。雖因所使用之染料而異,但作為泛用性高的酸係可舉例如鹽酸、硫酸、硝酸、對甲苯磺酸(PTS)、三氟甲烷磺酸等。另一方面,作為利用陽離子交換樹脂之方法所使用的離子交換樹脂,可舉出DIAION PK-216H(三菱化學公司製,商品名)等之磺酸末端的陽離子交換樹脂等。具有磺酸鹽之染料的磺酸化處理係將染料溶解於良溶媒後進行磺酸化處理,亦可不將具有磺酸基之染料以固體形式取出,以接著加入PGMEA或分散劑等之方式,於調製分散液時進行。或者,亦可在進行染料之磺酸化後,藉由再沉澱法或再結晶法,將具有磺酸基之染料以固體形式取出後,再調製分散液。其中,從染料(A)之回收率的觀點而言,以前者之方法為佳。
作為感光性樹脂組成物之溶媒較佳為PGMEA,由此而言,(A)染料中,較佳係選擇使用實質上不溶解於PGMEA或難溶性之具有磺酸基的染料。又,在染料具有複數離子性基之情況,只要1分子至少具有1個磺酸基,則亦可為其他離子性基與其他離子性化合物形成鹽的染料鹽。此情況,作為其他離子性化合物,可為有色亦可為無色,可為有機化合物亦可為無機化合物。
從彩色濾光片之著色層調色為目標色度時的耐熱性之觀點而言,上述(A)染料較佳係含有、蒽醌或酞青素作為基本骨架者。
作為以、蒽醌或酞青素作為基本骨架且具有磺酸基及/或磺酸鹽的染料,例如,作為染料係可舉出Acid Red 52、Acid Red 289,作為蒽醌系染料係可舉出Acid Red 80、Acid Green 25、Acid Green 27、Acid Blue 25、Acid Blue 78、Acid Blue 112、Acid Blue 182、Acid Violet 34、Acid Violet 43,作為酞青素染料係可舉出Direct Blue 86、Direct Blue 87、Acid Blue 249等。
另外,當使用具有磺酸鹽之染料之情況,係事先或於染料分散液調製時,將磺酸鹽之至少1者轉換為磺酸基,作成具有磺酸基之染料(A)。
其中,若上述(A)染料係從下述化學式所表示之Acid Red 289、Acid Violet 43、Acid Green 25及Direct Blue 86所構 成群組中選擇的至少1種染料之磺酸鹽的至少1個經轉換為磺酸基之染料,可達成高亮度之要求,並且對溶媒之再溶解性優異,且可形成耐熱性及耐光性優異的塗膜,由此觀點而言為較佳。
<(A)染料之酸價(a)>
(A)具有磺酸基之染料的酸價(a)只要大於0,則無特別限定,從與(B)分散劑的微胞之安定性之觀點而言,較佳係10~300mgKOH/g。
酸價係指將試料1g中所含的酸成分予以中和所需要之氫氧化鉀的mg數,可利用JIS-K0070所定義之方法進行測定而求出。
<染料與分散劑之微胞的粒徑>
作為本發明所使用之染料與分散劑的微胞之平均分散粒徑,當作成彩色濾光片之著色層的情況,只要可進行所需之發色即可,並無特別限定,從不降低對比度之觀點而言,較佳在10~100nm之範圍內,更佳為10~80nm之範圍內。藉由使染料與分散劑之微胞的平均分散粒徑為上述範圍,使用本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物所製造的液晶顯示裝置、有機發光顯示裝置係可作成高品質之成品。
染料分散液中之染料(A)與分散劑(B)之微胞的平均分散粒徑,係至少含有溶媒之分散媒體中所分散的染料與分散劑之微胞粒子的分散粒徑,為利用雷射光散射粒度分佈計所測定者。作為利用雷射光散射粒度分佈計所進行之粒徑測定,係可以使用於染料分散液之溶媒將染料分散液適當稀釋(例如1000倍等)為可利用雷射光散射粒度分佈計進行測定的濃度,使用雷射光散射粒度分佈計(例如日機裝公司製之Nanotrac粒度分佈測定裝置UPA-EX150),利用動態光散射法,於23℃下進行測定。此處之平均分散粒徑係為體積平均直徑。
本發明之染料分散液中,染料(A)可單獨使用1種或混合2種以上使用。
本發明之染料分散液中,染料(A)之含有量並無特別限定。通常,染料之含有量相對於染料分散液之總量較佳係1 ~40重量%,更佳為1~20重量%之範圍內。
[(B)分散劑]
本發明所使用之(B)分散劑係含有單體與聚合性寡聚物作為共聚合成分,且胺價(b)為30mgKOH/g以上之接枝共聚合體,該單體係具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺,該聚合性寡聚物係由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成本發明中,(B)分散劑不僅是為了使上述(A)染料良好地分散而使用,藉由與上述(A)染料組合使用,可獲得塗膜形成時不會析出異物,對溶媒之再溶解性優異,且耐熱性及耐光性優異,可形成無膜粗糙狀況之塗膜的染料分散液。
屬於(B)分散劑之接枝共聚合體作為共聚合成分所含有的具有乙烯性不飽和鍵與3級胺之單體,於該接枝共聚合體中係具有與上述(A)染料的磺酸基發生酸鹼相互作用之機能。另一方面,被接枝的枝狀聚合物鏈係具有對(C)溶媒之溶解性。藉由使(B)分散劑具有既定量以上的3級胺,染料之安定性提升,耐熱性及耐光性提升,且作成塗膜之情況,鹼顯像性優異且硬化性優異,可成為無膜粗糙狀況之成品。
以下,針對(B)分散劑,依序說明各共聚合成分。
<具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺之單體>
屬於接枝共聚合體的共聚合成分之具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺的單體(以下有時稱為「單體」),只要具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺即可,並無特別限定。上述乙烯性不 飽和雙鍵係於接枝共聚合體中,成為與其他單體或聚合性寡聚物之連結部。又,3級胺係於接枝共聚合體中,成為具有與(A)染料之磺酸基發生酸鹼相互作用的機能之部位。又,從感光性樹脂組成物之保存安定性、後烘烤時的耐熱性之觀點而言,較佳為3級胺。
其中,從可達成高亮度化之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且耐熱性及耐光性優異,並且可形成無膜粗糙狀況的塗膜之觀點而言,較佳係以下述式(I’)表示之構造。
(式(I’)中,R1 為氫原子或甲基,A為直接鍵結或2價之連結基,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 -所示之2價有機基,R3 及R4 分別獨立表示可被取代之鏈狀及/或環狀烴基,或者R3 及R4 互相鍵結而形成環狀構造。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。)
作為上述式(I’)之2價連結基A,例如可舉出碳數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”各自獨立為伸烷基)及該等之組合等。其中,從所得之接枝共聚合體的耐熱性與對PGMEA的溶解性、以及屬於較低價之材料的觀點而言,A較佳為-COO-基。A為-COO-基之情況,具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺之單體係具有以下述式(I)表示之構造。
(式(1)中,R1 為氫原子或甲基,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 -所示之2價有機基,R3 及R4 分別獨立表示可被取代之鏈狀及/或環狀烴基,或者R3 及R4 互相鍵結而形成環狀構造。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。)
上述式(I’)及式(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之烷基可為直鏈狀或分支狀之任一者,例如為 亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基、各種伸丁基、各種伸戊基、各種伸己基、各種伸辛基等。
R5 及R6 係分別獨立為氫原子或甲基。x為1~18之整數,較佳為1~4之整數,更佳為1~2之整數,y為1~5之整數,較佳為1~4之整數,更佳為2或3。z為1~18之整數,較佳為1~4之整數,更佳為1~2之整數。
作為上述R2 ,從分散性之觀點而言,較佳為碳數1~8之伸烷基,其中,R2 為亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基等更佳,為亞甲基及伸乙基特佳。
作為上述式(I’)及式(I)之R3 、R4 互相結合所形成之環狀構造,例如可舉出5~7員環之含氮雜環單環或將該等縮合2個所成之縮合環。該含氮雜環較佳係不具芳香性者,更佳為飽和環。具體而言,作為上述式(I)及式(I’)之R3 、R4 的環狀構造,例如可舉出下述式(IV)者。
R3 、R4 之環狀構造亦可進一步具有取代基。作為R3 ~R4 間之取代基,較佳係可具有取代基之碳數1~3之烷基、可具有取代基之芳烷基、或可具有取代基之苯基。
R3 及R4 之鏈狀烴基例如可舉出碳數1~8之烷基。作為碳數1~8之烷基,例如可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、異丙基、第三丁基、2-乙基己基等,作為環烷基之例,可舉出環戊基、環己基、環辛基等。該等之中較佳者為甲基、乙基。
作為以上述式(I)表示之單體,可舉出(甲基)丙烯醯基氧基丙基二甲基胺、(甲基)丙烯醯基氧基乙基二甲基胺、(甲基)丙烯醯基氧基丙基二甲基胺、(甲基)丙烯醯基氧基乙基二乙基胺等,但不限定於該等。
具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺之單體可單獨使用1種,亦可組合使使用2種以上。
<由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成的聚合性寡聚物>
屬於接枝共聚合體的共聚合成分之高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成的聚合性寡聚物(以下有時稱為「聚合性寡聚物」),只要具有高分子鏈及其末端之乙烯性不飽和雙鍵,則對其構造並無特別限定。乙烯性不飽和雙鍵係於接枝共聚合體中成為與其他聚合性寡聚物或上述單體之連結部。又,高分子鏈係以具有對(C)溶媒之溶解性的方式適當選擇。
大致而言,由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成的聚合性寡聚物相對於組合使用之(C)溶媒,於 23℃下之溶解度以50(g/100g溶媒)以上為佳。
上述聚合性寡聚物較佳係具有乙烯性不飽和雙鍵之基僅在高分子鏈之一末端(以下有時稱為「單末端」)具有。又,聚合性寡聚物在不妨礙接枝共聚合體之分散性能等的範圍內,亦可被取代基所取代,作為取代基例如可舉出鹵原子等。
作為具有乙烯性不飽和雙鍵之基,較佳可舉出(甲基)丙烯醯基、乙烯基、烯丙基等,其中較佳為(甲基)丙烯醯基、乙烯基,特佳為(甲基)丙烯醯基。
上述聚合性寡聚物之上述聚合物鏈,從對溶媒之溶解性的觀點而言,較佳係具有至少一種的以下述一般式(II)或一般式(III)表示之構成單位。
(式(II)及式(III)中,R7 為氫原子或甲基,R8 為碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、氰基、-[CH(R9 )-CH(R10 )-O]x -R11 、-[(CH2 )y -O]z -R11 、-[CO-(CH2 )y -O]z -R11 、-CO-O-R12 或-O-CO-R13 所示之1價基。R9 及R10 分別獨立為氫原子或甲基。
R11 為氫原子或碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO-、-CH2 CHO或-CH2 COOR14 所示之1價基,R12 為碳 數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、氰基、-[CH(R9 )-CH(R10 )-O]x R11 、-[(CH2 )y -O]z -R11 或-[CO-(CH2 )y -O]z -R11 所示之1價基。R13 為碳數1~18之烷基,R14 為氫原子或碳數1~5之烷基。
m為1~5之整數、n及n’表示5~200之整數。x表示1~18之整數,y表示1~5之整數,z表示1~18之整數)。
上述R8 、R11 、R12 及R13 中之碳數1~18之烷基,可為直鏈狀、分支狀、環狀之任一者,例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、各種戊基、各種己基、各種辛基、各種癸基、各種十二基、各種十四基、各種十六基、各種十八基、環戊基、環己基、環辛基、環十二基、基、異基、二環戊(dicyclopentanyl)基、金剛烷(adamantyl)基、低級烷基取代金剛烷基等。
雖隨構成上述接枝共聚合體之構成單位等而異,但尤其在上述(C)溶媒為丙二醇單甲基迷醋酸酯等之極性低的溶媒之情況,從染料之分散性及安定性特別優異之觀點而言,上述R8 、R11 、R12 及R13 以甲基、乙基、各種丙基、各種丁基、各種己基、苄基等為佳。
在上述R8 、R11 、R12 及R13 為具有芳香環之基的情況,該芳香環亦可進一步具有取代基。作為該取代基,例如可舉出碳數1~5之直鏈狀、分支狀、環狀之烷基、F、Cl、Br等之鹵原子等。
此外,在不妨礙上述接枝共聚合體之分散性能等之範圍內,上述R8 、R11 、R12 及R13 亦可為進一步經烷氧基、羥基、羧基、胺基、環氧基、異氰酸酯基、氫鍵形成基等取代基所取代者。又,合成具有該等取代基之接枝共聚合體後,亦可使具有會與該取代基進行反應之官能基和聚合性基的化合物反應,而作成經加成聚合性基者。例如可使環氧丙基(甲基)丙烯酸酯與具有羧基之接枝共聚合體反應,或使羥基乙基(甲基)丙烯酸酯與具有異氰酸酯基之接枝共聚合體反應,而加成聚合性基。
若考慮以上之點,在上述之構成單位中,聚合性寡聚物之高分子鏈較佳係具有來自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸異基酯、(甲基)丙烯酸二環戊基酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基環己烷等的構成單位,更佳係具有來自甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異基酯之構成單位。然,並不限定於此等。
式(II)及式(III)中,m為1~5之整數,較佳為2~5之整數,更佳為4或5之整數。又,聚合性寡聚物之高分子鏈的構成單位之單元數n及n’只要為5~200之整數即可,並無 特別限定,較佳係在5~100之範圍內。
聚合性寡聚物之重量平均分子量Mw較佳為500~20000之範圍內,更佳為1000~10000之範圍內。藉由在上述範圍內,可保持作為分散劑之充分立體互斥效果,並且亦可抑制因立體效果所造成之對染料的吸附時間之增加。
聚合性寡聚物之高分子鏈可為均聚物,亦可為共聚合體。又,聚合性寡聚物可單獨使用1種,亦可混合2種以上使用。
此種聚合性寡聚物可為適當合成者,亦可為市售品,作為市售品,例如可舉出單末端甲基丙烯醯基化聚甲基丙烯酸甲酯寡聚物(重量平均分子量:6000,「AA-6(商品名)」,東亞合成化學(股)製)、單末端甲基丙烯醯基化聚丙烯酸正丁酯寡聚物(重量平均分子量:6000,「AB-6(商品名)」,東亞合成化學(股)製)、單末端甲基丙烯醯基化聚苯乙烯寡聚物(重量平均分子量:6000,「AS-6(商品名)」,東亞合成化學(股)製)、己內酯改質羥基乙基甲基丙烯酸酯(「PLACCEL FM5(商品名)」,Daicel化學(股)製)、己內酯改質羥基乙基甲基丙烯酸酯(「PLACCEL FA10L(商品名)」,Daicel化學(股)製)等。
此種聚合性寡聚物之合成已有活性聚合法或使用鏈轉移劑的自由基聚合法廣為人知。自由基聚合法從單體選擇之自由度大的觀點而言係較容易利用。例如,藉由在硫醇基丙酸般之具有羧基的鏈轉移劑之存在下,將單體進行自由基聚合,可獲得單末端具有羧基之寡聚物。若對此寡聚物加成環 氧丙基甲基丙烯酸酯,則可獲得於單末端具有甲基丙烯醯基之寡聚物,亦即聚合性寡聚物。
<接枝共聚合體之製造>
本發明中,作為(B)分散劑使用之接枝共聚合體的製造方法只要可將上述具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺的單體、和由高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成的聚合性寡聚物予以共聚合之方法即可,並無特別限定。本發明中,例如可使用公知聚合手段使上述單體、上述聚合性寡聚物、視需要之其他單體進行共聚合。另外,上述聚合中,亦可使用一般使用於聚合之添加劑,例如聚合起始劑、分散安定劑、鏈轉移劑等。
作為(B)分散劑使用之接枝共聚合體係胺價(b)為30mgKOH/g以上。藉由使胺價(b)為30 mgKOH/g以上,可達成高亮度化之要求,並且對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且耐熱性及耐光性優異,可形成無膜粗糙狀況之塗膜。另一方面,接枝聚合體之胺價(b)之上限並無特別限定。
其中,從成品之分散性良好,耐熱性及耐光性優異,且提升對溶媒之再溶解性、鹼顯像性之觀點而言,胺價(b)較佳為30~180mgKOH/g,更佳為30~160mgKOH/g。
胺價係指將試料1g中所含之胺成分予以中和所需要的過氯酸之當量與氫氧化鉀的mg數,可利用JIS-K7237所定義之方法測定。
若以相對於上述(B)分散劑之胺價(b)[mgKOH/g]與其固形分重量(Wb)[g]之積,上述(A)具有磺酸基之染料的酸價(a)[mgKOH/g]與其固形分重量(Wa)[g]之積的比{(a×Wa)/(b×Wb)}滿足0.45<(a×Wa)/(b×Wb)≦1之方式調整(A)具有磺酸基之染料與(B)分散劑,則可在抑制分散劑的量之同時良好地形成微胞,從本發明之上述效果優異的觀點而言為佳。其中,若滿足0.5<(a×Wa)/(b×Wb)≦1,則從分散性優異、對比度可提升,且鹼顯像性、耐熱性及耐光性可進一步提升之觀點而言為佳。
作為(B)分散劑使用之接枝共聚合體中,來自上述具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺的單體之重複單位的比例並無特別限制,可在滿足上述胺價之範圍內適當調整。雖因所使用之共聚合體成分種類而異,相對於接枝共聚合體,來自上述具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺的單體之重複單位於整體重複單位中以5~60重量%之比例含有為佳,尤其在具有3級胺之單體為二甲基胺基乙基甲基丙烯酸酯(分子量157)的情況,更佳為8.4~50.2重量%,特佳為8.4~44.7重量%。接枝共聚合體中之來自上述具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺的單體之重複單位的含有量若在上述範圍內,則接枝共聚合體中之3級胺的比例合適,且可抑制因聚合性寡聚物所造成之與溶媒的溶解性之降低,故對於染料之吸附性良好,可獲得染料之分散性及安定性。
又,上述接枝共聚合體之重量平均分子量Mw在1000~100000之範圍內為佳,3000~50000之範圍內更佳,5000~30000之範圍內為特佳。藉由在上述範圍內,可使染料均勻地分散。
另外,上述重量平均分子量Mw係利用GPC(膠體滲透色層分析法)所測定之值。測定係使用TOSOH(股)製之HLC-8120GPC,使溶析溶媒為添加有0.01莫耳/公升的溴化鋰之N-甲基吡咯啶酮,使校正曲線用聚苯乙烯標準物為Mw377400、210500、96000、50400、206500、10850、5460、2930、1300、580(以上為Polymer Laboratories公司製之Easi PS-2系列)及Mw1090000(Tosoh(股)製),使測定管柱為TSK-GEL ALPHA-M×2根(Tosoh(股)製)而進行。
該等(B)分散劑可使用1種或組合2種以上使用。
本發明之染料分散液中,從染料分散性及分散安定性之觀點而言,(B)分散劑之含有量通常相對於染料分散液之總量較佳為1~49重量%,進而為1~20重量%之範圍內。
[(C)溶媒]
本發明中使用之(C)溶媒係於23℃下上述(A)染料之溶解度為0.2(g/100g溶媒)以下的溶媒。藉由使用此種對染料實質上不溶解之溶媒或難溶性之溶媒,本發明之染料分散液可於溶媒中使上述(A)染料以細微粒子之形式分散並使用。本發明中使用之(C)溶媒更佳係23℃下上述(A)染料的溶解度 在0.10(g/100g溶媒)以下的溶媒。
又,本發明中,23℃下上述(A)染料之溶解度在0.2(g/100g溶媒)以下之溶媒係可利用以下之評估方法簡易地判定。
首先,可利用下述方法,判斷是否為實質上不溶解(A)染料之溶媒。
於20mL樣品管瓶中放入上述(A)染料0.1g,使用10ml球形吸管將溶媒S放入,加蓋後以超音波處理3分鐘。將所得之液體於23℃之水浴中靜置保存60分鐘。將其上澄液5ml以PTFE5μm膜濾器過濾,進一步以0.25μm膜濾器過濾,將不溶物除去。以紫外線可見分光光度計(例如島津製作所製之UV-2500PC)使用1cm樣品槽測定所得濾液之吸光光譜。求出各染料之極大吸收波長的吸光度(abs)。此時,若吸光度(abs)未滿測定上限值之40%(島津製作所製之UV-2500PC之情況係吸光度(abs)未滿2),則可評估該溶媒為實質上不溶解染料之溶媒。此時,當吸光度(abs)在測定上限值之40%以上之情況,進一步利用以下評估方法,求出溶解度。
接著,取代上述溶媒S,使用染料之良溶媒(例如甲醇等之醇),同樣獲得濾液,製作染料溶液,之後適當稀釋為10000倍~100000倍左右,同樣地測定染料極大吸收波長之吸光度。從上述溶媒S之染料溶液與良溶媒之染料溶液的吸光度及稀釋倍率,算出染料對上述溶媒S之溶解度。
其結果,若為染料之溶解度在0.2(g/100g溶媒)以下的溶媒,則判斷為本發明中可使用的染料難溶性之溶媒。
作為溶媒,只要為在23℃下上述(A)染料之溶解度為0.2(g/100g溶媒)以下之溶媒,則無特別限定,可從不與染料分散液中之各成分反應、且可將該等予以溶解或分散之溶媒適當選擇使用。
本發明之染料分散液中,從分散安定性之觀點而言,較佳係從酯系溶媒中適當選擇使用。
作為酯系溶媒,從分散安定性之觀點而言,較佳係不具羥基之酯系溶媒,例如可舉出醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、甲氧基乙基醋酸酯、丙二醇單甲基醚醋酸酯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁基醋酸酯、3-甲氧基丁基醋酸酯、甲氧基丁基醋酸酯、乙氧基乙基醋酸酯、乙基賽路蘇醋酸酯、二丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、1,3-丁二醇二醋酸酯、環己醇醋酸酯、1,6-己二醇二醋酸酯、二乙二醇單乙基醚醋酸酯、二乙二醇單丁基醚醋酸酯等。
其中,從對人體之危險性低、室溫附近之揮發性低但加熱乾燥性佳之觀點而言,較佳係使用丙二醇單甲基醚醋酸酯(PGMEA)。此情況,具備有當與習知之使用PGMEA的感光性樹脂組成物替換時,亦不需特別的洗淨步驟之優點。
作為本發明所使用之溶媒,丙二醇單甲基醚醋酸酯於總溶媒中含有50重量%以上為佳,更佳係含有70重量%以上, 特佳係含有90重量%以上。尤佳係總溶媒中100重量%係由不具羥基之酯系溶媒所構成群組中選擇的1種以上所構成,且丙二醇單甲基醚醋酸酯於總溶媒中含有50重量%以上。
該等溶媒可單獨使用或組合2種以上使用。
本發明之染料分散液係將上述之溶媒相對於含有該溶媒之染料分散液的總量,通常使用50~95重量%、較佳係60~85重量%的比例而調製。若溶媒過少,則黏度上升,分散性溶液降低。又,若溶媒過多,則染料濃度降低,有難以調合樹脂組成物之情況。
(其他成分)
本發明之染料分散液中,只要不損害本發明之效果,亦可進一步視需要調配顏料或分散輔助樹脂、其他成分。
顏料係以色調之控制作為目的而視需要調配。顏料可根據目的選擇習知公知者,可使用1種或2種以上。顏料之調配量只要在不損害本發明效果之範圍內,則無特別限定,可與在後述彩色濾光片用感光性樹脂組成物中使用的情況相同。
作為分散輔助樹脂,例如可舉出在後述彩色濾光片用感光性樹脂組成物中所例示之鹼可溶性樹脂。因為鹼可溶性樹脂之立體障礙,染料粒子之間難以接觸,有時有利用分散安定化或其分散安定化效果而減少分散劑之效果。
又,作為其他成分,例如可舉出用以提升濕潤性之界面活 性劑、用以提升密著性之矽烷偶合劑、消泡劑、防互斥劑、抗氧化劑、防凝集劑、紫外線吸收劑等。
(染料分散液之製造方法)
本發明之染料分散液之製造方法除了預先準備具有磺酸基之染料(A)而調製染料分散液之方法之外,尚有將具有磺酸鹽之染料的磺酸鹽於染料分散液調製時轉換為磺酸基,而作成具有磺酸基之染料(A)的染料分散液之調製方法。
在預先準備具有磺酸基之染料(A)而調製染料分散液之情況,可將上述分散劑(B)混合於上述溶媒(C),攪拌而調製分散劑溶液後,對該分散劑溶液混合上述染料(A)與視需要之其他成分,使用公知之攪拌機或分散機使其分散,藉此調製染料分散液。
又,亦可將上述分散劑(B)混合於上述溶媒(C),攪拌而調製分散劑溶液後,對該分散劑溶液混合上述染料(A)與視需要之染料的良溶媒,使用公知之攪拌機或分散機攪拌,視需要進行加熱處理,於反應結束後將染料之良溶媒分離而調製染料分散液。
又,本發明之染料分散液亦可將上述染料(A)與上述分散劑(B)及上述溶媒(C)與染料之良溶媒少量混合,以公知之攪拌機或分散機進行分散處理,於反應結束後將染料之良溶媒分離而調製染料分散液。
在將具有磺酸鹽之染料的磺酸鹽於染料分散液調製時轉 換為磺酸基之情況,其調製方法並無特別限定,例如可舉出以下方法。
將具有磺酸鹽之染料溶解於甲醇、乙醇等之染料的良溶媒中,加入例如濃鹽酸等的使用於上述酸處理法之酸。於該溶液中加入丙二醇單甲基醚醋酸酯(PGMEA)等於23℃下染料(A)之溶解度在0.2(g/100g溶媒)以下之溶媒(C)與上述分散劑(B)並加熱後。利用減壓蒸餾等,將甲醇等之染料的良溶媒去除,進一步過濾析出物,獲得濾液,可藉此調製本發明之染料分散液。
作為用以進行分散處理之分散機,可舉出2輥、3輥等之輥磨;球磨、振動球磨等之球磨;油漆調合機(paint conditioner);連續碟型珠磨、連續環型珠磨等之珠磨。作為珠膜之較佳分散條件,所使用之滾珠直徑較佳為0.03~2.00mm,更佳為0.10~1.0mm。
具體而言,可舉出以滾珠直徑較大的2mm二氧化鋯滾珠進行預備分散,進一步以滾珠直徑較小的0.1mm二氧化鋯滾珠進行正式分散。又,分散後,較佳係以0.5~0.1μm之膜濾器進行過濾。
如此,可獲得染料微粒子之分散性優異的染料分散液。該染料分散液係作為用以調製染料分散液性優異之彩色濾光片用感光性樹脂組成物的預備調製物而使用。
2.彩色濾光片用感光性樹脂組成物
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物之特徵在於至少含有上述本發明之染料分散液與(D)感光性黏結劑成分。
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物由於含有上述本發明之染料分散液,故可形成於塗膜形成時不會析出異物,對溶媒之再溶解性、鹼顯像性優異,且耐熱性及耐光性優異,高亮度且無膜粗糙狀況之著色層。
以下,說明此種本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物所使用的成分。
另外,關於上述本發明之染料分散液中可含有的成分,由於可使用與上述染料分散液中所說明者相同者,故在此省略說明。
[(D)感光性黏結劑成分]
本發明中,由對塗膜賦予充分的強度、耐久性、密著性之觀點而言,係使用於基板上利用塗佈或轉印等而形成黏結劑後,可利用聚合反應使該塗膜硬化的黏結劑成分。除了以下所說明之(D)感光性黏結劑成分之外,亦可進一步使用環氧樹脂般之經由加熱可進行聚合硬化的熱硬化性黏結劑成分。在使用將染料分散使用之上述本發明的染料分散液而調製本發明之樹脂組成物時,必須以不阻礙染料之分散的方式,選擇適當的黏結劑成分。
(D)感光性黏結劑成分係可舉例如含有可利用紫外線、電子束等之光聚合硬化的光硬化性樹脂,藉由使曝光部硬化並 將未曝光部溶解去除,而可僅於曝光部作成塗膜圖案的負型之(D)感光性黏結劑成分。
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物中,從可利用光刻法使用既有的製程簡便地形成圖案之觀點而言,較佳係屬於負型感光性黏結劑成分。
含有可利用紫外線、電子束等之光聚合硬化的光硬化性樹脂之負型感光性黏結劑成分係調配(i)鹼可溶性樹脂、(ii)多官能性單體、(iii)光聚合起始劑及增感劑等而構成。
(i)鹼可溶性樹脂
本發明之鹼可溶性樹脂係於側鏈具有羧基者,其作為黏結劑樹脂而作用,且只要對形成黏結劑時所使用之顯像液(較佳為鹼顯像液)為可溶性,則可適當選擇使用。
本發明中較佳之鹼可溶性樹脂係具有羧基之樹脂,具體而言可舉出具有羧基之丙烯酸系共聚合體、具有羧基之環氧基(甲基)丙烯酸酯樹脂等。該等之中特佳者係於側鏈具有羧基,且進一步於側鏈具有乙烯性不飽和基等光聚合性官能基者。其原因在於,藉由含有光聚合性官能基,所形成的硬化膜之膜強度可提升。又,該等丙烯酸系共聚合體及環氧基丙烯酸酯樹脂,亦可混合2種以上使用。
具有羧基之丙烯酸系共聚合體係可將含有羧基之乙烯性不飽和單體與乙烯性不飽和單體共聚合而獲得。
具有羧基之丙烯酸系共聚合體亦可進一步含有具芳香族 碳環的構成單位。芳香族碳環係作為對樹脂組成物賦予塗膜性之成分而發揮作用。
具有羧基之丙烯酸系共聚合體亦可進一步含有具酯基之構成單位。具酯基之構成單位不僅作為抑制樹脂組成物的鹼可溶性之成分而發揮作用,亦作為提升對溶劑之溶解性、進而提升溶劑再溶解性之成分而發揮作用。
作為具有羧基之丙烯酸系共聚合體,例如可例示由選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異基酯、(甲基)丙烯酸二環戊基酯、(甲基)丙烯酸1-金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、2,2’-氧基雙(亞甲基)雙-2-桂皮酯、苯乙烯、γ-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸環氧丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-二甲基胺基乙基酯、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、N-甲基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺、N-苄基順丁烯二醯亞胺、N-苯基順丁烯二醯亞胺等中之1種以上,與選自(甲基)丙烯酸、丙烯酸之二聚物(例如東亞合成化學(股)製之M-5600)、伊康酸、巴豆 酸、順丁烯二酸、酞酸、醋酸乙烯酯、該等之酸酐中的1種以上所構成之共聚合體。又,亦可例示對上述共聚合體加成具有例如環氧丙基、羥基等反應性官能基的乙烯性不飽和化合物,而導入乙烯性不飽和鍵之高分子等,但並不限定於此等。
該等之中,藉由對共聚合體加成具有環氧丙基或羥基之乙烯性不飽和化合物等而導入乙烯性不飽和鍵結之高分子等,於曝光時可與後述之多官能性單體聚合,而成為著色層更為安定之成品,由此觀點而言為特佳。
含有羧基之共聚合體中,含有羧基之乙烯性不飽和單體的共聚合比例通常為5~50重量%,較佳為10~40重量%。此情況,若含有羧基之乙烯性不飽和單體的共聚合比例未滿5重量%,則所得塗膜對於鹼顯像液之溶解性降低,難以形成圖案。又,若共聚合比例超過50重量%,則利用鹼顯像液進行顯像時,會有所形成之圖案從基板脫落或圖案表面容易有膜粗糙現象之傾向。
含有羧基之共聚合體的較佳分子量,較佳為1,000~500,000之範圍,更佳為3,000~200,000。若未滿1,000,則硬化後之黏著劑機能明顯降低,若超過500,000則利用鹼顯像液進行顯像時,會有圖案形成困難之情況。
作為具有羧基之環氧基(甲基)丙烯酸酯樹脂,並無特別限定,但以使環氧化合物與含有不飽和基之單羧酸的反應物與 酸酐進行反應所得的環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物較為適合。
作為環氧化合物並無特別限定,可舉出雙酚A型環氧化合物、雙酚F型環氧化合物、雙酚S型環氧化合物、酚-酚醛清漆型環氧化合物、甲酚-酚醛清漆型環氧化合物、脂肪族環氧化合物或雙酚茀型環氧化合物等之環氧化合物。該等可單獨使用,亦可併用二種以上。
作為含有不飽和基之單羧酸,例如可舉出(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯基氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯基氧基乙基酞酸、(甲基)丙烯醯基氧基乙基六氫酞酸、(甲基)丙烯酸二聚物、β-糠基丙烯酸、β-苯乙烯基丙烯酸、桂皮酸、巴豆酸、α-氰基桂皮酸等。該等含有不飽和基之單羧酸可單獨使用,亦可併用二種以上。
作為酸酐,可舉出順丁烯二酸酐、琥珀酸酐、伊康酸酐、酞酸酐、四氫酞酸酐、六氫酞酸酐、甲基六氫酞酸酐、內亞甲四氫酞酐、甲基內亞甲四氫酞酐、氯菌酸(Chloredic acid)酐、甲基四氫酞酸酐等之二元酸酐;苯偏三酸酐、蜜焦石酸酐、二苯基酮四羧酸二酐、聯苯四羧酸二酐、聯苯醚四羧酸等芳香族多元羧酸酐;5-(2,5-二側氧基四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、內雙環-[2,2,1]-庚-5-烯-2,3-二羧酸酐等之多元羧酸酐衍生物等。該等可單獨使用,亦可併用二種以上。
如此所得之具有羧基的環氧基(甲基)丙烯酸酯化合物的分子量並無特別限制,較佳為1,000~40,000,更佳為2,000~5,000。
(ii)多官能性單體
作為本發明之多官能性單體,例如可舉出乙二醇、丙二醇等伸烷基二醇的二(甲基)丙烯酸酯類;聚乙二醇、聚丙二醇等聚伸烷基二醇的二(甲基)丙烯酸酯類;甘油、三羥甲基丙烷、新戊四醇、二新戊四醇等3元以上的多元醇之聚(甲基)丙烯酸酯類或該等之二羧酸改質物;聚酯、環氧樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂、酸醇樹脂、聚矽氧樹脂、螺烷烴(spirane)樹脂等寡聚(甲基)丙烯酸酯類;雙末端羥基聚-1,3-丁二烯、雙末端羥基聚異戊二烯、雙末端羥基聚己內酯等雙末端羥基化聚合體之二(甲基)丙烯酸酯類;參(2-(甲基)丙烯醯基乙基乙基)磷酸鹽類等。
該等多官能性單體中,較佳為3元以上之多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯類或該等之二羧酸改質物,具體而言,較佳為三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯之琥珀酸改質物、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。上述多官能性單體可單獨使用或混合2種以上使用。
本發明中多官能性單體之使用量,相對於鹼可溶性樹脂 100重量份,通常為5~500重量份、較佳為20~300重量份。若多官能性單體之含有量少於上述範圍,則無法充分進行光硬化,會有曝光部分溶出之情況,又,若多官能性單體之含有量多於上述範圍,則有鹼顯像性降低之可能性。
(iii)光聚合起始劑及增感劑
負型感光性黏結劑成分中,通常調配有對所使用光源之波長具有活性的光聚合起始劑。光聚合起始劑係考慮具有光聚合成的聚合體或光聚合呈單體的反應形式差異(例如自由基聚合或陽離子聚合等)、或各材料之種類而適當選擇,並無特別限定。
作為光聚合起始劑,例如可舉出利用紫外線能量而產生自由基的化合物,如聯咪唑系化合物、苯偶姻系化合物、苯乙酮系化合物、二苯基酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、酮(xanthone)系化合物、9-氧硫酮(thioxanthone)系化合物、三系化合物、縮酮系化合物、偶氮系化合物、過氧化物、2,3-二烷基二酮系化合物、二硫化物系化合物、胺硫甲醯(thiuram)化合物類、氟化胺系化合物、肟酯系化合物等。該等可使用1種或混合使用2種以上。
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物中所使用的光起始劑之含有量,相對於上述多官能性單體100重量份,通常為0.01~100重量份左右,較佳為5~60重量份。若此含有量少於上述範圍,則無法充分發生聚合反應,故有無法製 成著色層的硬度充分之成品的情況,另一方面,若多餘上述範圍,則彩色濾光片用感光性樹脂組成物的固形分中之顏料等的含有量相對地變少,有無法獲得充分的著色濃度之情況。
又,本發明中,視需要可與上述光聚合起始劑一起進一步併用由增感劑及硬化促進劑之群組中選擇的1種以上。作為上述增感劑之具體例,可舉出4,4’-雙(二甲基胺基)二苯基酮、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯基酮、4-二乙基胺基苯乙酮、4-二甲基胺基苯丙酮、乙基-4-二甲基胺基苯甲酸酯、2-乙基己基-1,4-二甲基胺基苯甲酸酯、2,5-雙(4-二乙基胺基亞苄基)環己酮、7-二乙基胺基-3-(4-二乙基胺基苯甲醯基)香豆素、4-(二乙基胺基)查耳酮等。又,作為上述硬化促進劑之具體例,可舉出2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并唑、2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑、2-巰基-4,6-二甲基胺基吡啶、1-苯基-5-巰基-1H-四唑、3-巰基-4-甲基-4H-1,2,4-三唑等之鏈轉移劑。
(顏料)
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物中,只要可達成彩色濾光片用途與功能所需要之色度,且不損及本發明之效果,亦可含有顏料。例如可使用有機顏料、天然色素等。作為有機顏料之具體例,可舉出比色指數(color index,C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司發行)中被分類為顏 料(Pigment)之化合物。
作為此種化合物,例如可舉出被賦予C.I.Pigment Yellow-1、C.I.Pigment Yellow-12、C.I.Pigment Yellow-138、C.I.Pigment Yellow-139、C.I.Pigment Yellow-150、C.I.Pigment Yellow-180、C.I.Pigment Yellow-185等之黃色系顏料;C.I.Pigment Red1、C.I.Pigment Red2、C.I.Pigment Red3、C.I.Pigment Red242、C.I.Pigment Red254、C.I.Pigment Red177等之紅色系顏料;C.I.Pigment Blue-15、C.I.Pigment Blue-15:3、C.I.Pigment Blue-15:4、C.I.Pigment Blue-15:6等之藍色系顏料;C.I.Pigment Violet23等之紫色系顏料;以及C.I.Pigment Green-36、C.I.Pigment Green-58等之綠色系顏料等的比色指數(C.I.)號碼者。
又,亦可併用螯合顏料(lake color)。具體而言,可舉出C.I.Pigment Blue-1、C.I.Pigment Blue-1:2、C.I.Pigment Blue-9、C.I.Pigment Blue-14、C.I.Pigment Blue-24、C.I.Pigment Violet3、C.I.Pigment Violet3:1、C.I.Pigment Violet3:3、C.I.Pigment Violet27、C.I.Pigment Violet39、C.I.Pigment Blue-78、C.I.Pigment Green1、C.I.Pigment Green2、C.I.Pigment Green4、C.I.Pigment Blue-56、C.I.Pigment Blue-56:1、C.I.Pigment Blue-61、C.I.Pigment Blue-61:1、C.I.Pigment Blue-62、C.I.Pigment Violet1、C.I.Pigment Violet1:1、C.I.Pigment Violet2、C.I.Pigment Violet2:2、C.I.Pigment Red81、C.I.Pigment Red81:1、C.I.Pigment Red81:2、C.I.Pigment Red81:3、C.I.Pigment Red81:4、C.I.Pigment Red169、C.I.Pigment Red173等之螯合顏料。作為螯合劑,可例示磷鎢酸、磷鉬酸、磷鉬酸、酞青酮、矽鉬酸、鋁。
又,作為無機著色劑,可使用例如無機顏料、體質顏料等,作為具體例,可舉出氧化鈦、矽石、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化鋅、硫酸鉛、鉻黃、鋅黃、紅色顏料(Bengala,紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、普魯士藍、氧化鉻綠、鈷綠、琥珀色、鈦黑、合成鐵黑、碳黑等。
(其他分散劑)
在彩色濾光片用感光性樹脂組成物中,從著色層之色度調整的觀點而言,可進一步使用顏料。為了使該顏料分散,可使用上述本發明之染料分散液所使用的分散劑,但亦可使用其他分散劑使其分散,亦可於樹脂組成物中含有其他顏料分散劑。
作為其他分散劑,並無特別限制,例如可使用陽離子系、陰離子系、非離子系、兩性、聚矽氧系、氟系等之界面活性劑。界面活性劑中,較佳係以下所例示之高分子界面活性劑(高分子分散劑)。又,亦可使用能夠少量溶解於溶媒之顏料衍生物,作為分散劑。
分散劑係為了使所使用之顏料良好地分散而適當選擇使 用。具體例係可例示壬醯胺、癸醯胺、十一碳醯胺、N-十一基十六碳醯胺、N-十八基丙醯胺、N,N-二甲基十二碳醯胺及N,N-二己基乙醯胺等之醯胺化合物;二乙基胺、二庚基胺、二丁基十六基胺、N,N,N’,N’-四甲基甲胺、三乙基胺、三丁基胺及三辛基胺等之胺化合物;單甲醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N,N’,N’-(四羥基乙基)-1,2-二胺基乙烷、N,N,N’-三(羥基乙基)-1,2-二胺基乙烷、N,N,N’,N’-四(羥基乙基聚氧化伸乙基)-1,2-二胺基乙烷、1,4-雙(2-羥基乙基)哌等之具有羥基之胺等,其他可舉出哌啶甲醯胺(nipecotamide)、異哌啶甲醯胺、菸鹼醯胺等之化合物。
此外,可舉出聚丙烯酸酯等之不飽和羧酸酯的(共)聚合體類;聚丙烯酸等之不飽和羧酸的(共)聚合體的(部分)胺鹽、(部分)銨鹽或(部分)烷基胺鹽類;含有羥基之聚丙烯酸酯等的含有羥基之不飽和羧酸酯之(共)聚合物或該等的改質物;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;利用聚(低級伸烷基亞胺)與含有游離羧基之聚酯的反應所得之醯胺或該等的鹽類等。
(任意添加成分)
本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物中,在不損及本發明目的之範圍內,亦可視需要含有各種添加劑。作為該添加劑,可舉出例如聚合停止劑、鏈轉移劑、勻平劑、可塑劑、界面活性劑、消泡劑、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑、密著促 進劑等。
該等之中,作為可使用之界面活性劑,例如可舉出聚氧化伸乙基月桂醚、聚氧化伸乙基硬脂醚、聚氧化伸乙基油基醚、聚氧化伸乙基辛基苯基醚、聚氧化伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酯、聚乙二醇二硬脂酯、山梨糖醇脂肪酸酯類;脂肪酸改質聚酯類;3級胺改質聚胺基甲酸酯類等。又,其他亦可使用氟系活性界面活性劑。
此外,作為可塑劑,例如可舉出二丁基酞酸酯、二辛基酞酸酯、三甲基苯(Tricresyl)等。作為消泡劑、勻平劑,例如可舉出聚矽氧系、氟系、丙烯酸系之化合物等。
<樹脂組成物中各成分之調配比例>
染料與顏料之合計含有量,相對於樹脂組成物的固形分組量,較佳係以10~40重量%、更佳15~35重量%之比例調配。若染料與顏料之合計含有量過少,則有將樹脂組成物塗佈為既定膜厚(通常為1.0~4.0μm)時的穿透濃度不充分之虞,又,若染料與顏料之合計含有量過多,則有將樹脂組成物塗佈於基板上並硬化時對基板之密著性、硬化膜之表面粗糙、塗膜硬度等作為塗膜之特性不充分之虞,而使用於該樹脂組成物中的染料及顏料之分散的分散劑量之比率亦變多,故有顯像性、耐熱性等之特性亦不充分之虞。另外,本發明中,固形分係上述(C)溶媒以外的全部物質,亦包含溶解於溶媒中之多官能性單體等。
又,分散劑之合計含有量相對於感光性樹脂組成物之固形分總量,較佳為1~60重量%之範圍內,更佳為5~60重量%之範圍內。上述含有量相對於感光性樹脂組成物之固形分總量未滿1重量%之情況,有難以將染料與顏料均勻地分散之虞,在超過80重量%之情況,有導致硬化性、顯像性降低之虞。
鹼可溶性樹脂、多官能單體以及光起始劑之合計量,相對於感光性樹脂組成物之固形分總量較佳係以10~80重量%、更佳為20~50重量%之比例調配。
又,作為溶媒之含有量,只要可以良好精度形成著色層即可,並無特別限定。相對於包含該溶媒之上述感光性樹脂組成物的總量,通常以65~95重量%之範圍內為佳,更佳為75~90重量%之範圍內。上述溶媒之含有量係藉由在上述範圍內,而可成為塗佈性優異之成品。
(彩色濾光片用感光性樹脂組成物之製造)
作為彩色濾光片用感光性樹脂組成物之製造方法,例如可舉出(1)於溶媒中將上述本發明之染料分散液、(D)黏結劑成分與視需要所使用之各種添加成分同時置入,並進行混合之方法;以及(2)於溶媒中添加(D)黏結劑成分與視需要所使用之各種添加成分,進行混合後,將上述本發明之染料分散液加入其中並混合之方法等。
為了使彩色濾光片之著色層達成必要的特定色調,較佳係 視需要,在使用顏料之情況另外地與上述本發明之染料分散液之製造方法同樣地預先調製其他的顏料分散液。
此情況,作為本發明之樹脂組成物之製造方法,可舉出將本發明之染料分散液、其他顏料分散液、(D)感光性黏結劑成分、視需要進一步添加溶媒與各種添加成分並混合之方法。
接著說明本發明之彩色濾光片。
[彩色濾光片]
本發明之彩色濾光片係至少具備透明基板與設於該透明基板上之著色層的彩色濾光片,特徵在於,該著色層之至少1個係使上述本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物硬化所形成的著色層。
針對此種本發明之彩色濾光片,一邊參照圖式一邊進行說明。圖1為表示本發明之彩色濾光片的一例之概略剖面圖。根據圖1,本發明之彩色濾光片10係具有透明基板1、遮光部2與著色層3。
(著色層)
使用於本發明之彩色濾光片的著色層,只要是使用上述本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物所形成者即可,並無特別限定,通常係形成於後述透明基板上之遮光部的開口部,根據該彩色濾光片用感光性樹脂組成物所含之顏料的種類,係由3色以上之著色圖案所構成。
又,作為該著色層之排列,並無特別限定,例如可為條紋型、馬賽克型、三角型、4像素配置型等的一般排列。又,著色層之寬、面積等係可任意設定。
該著色層之厚度係可藉由調整塗佈方法、彩色濾光片用感光性樹脂組成物的固形分濃度或黏度等,而適當控制,通常較佳為1~5μm之範圍。
該著色層係可利用例如下述方法而形成。
首先,將上述本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物使用噴塗法、浸塗法、棒塗法、砂心塗法(core coating)、旋塗法等之塗佈手段,塗佈於後述透明基板上,形成濕塗膜。
接著,使用加熱盤或烘箱等將該濕塗膜乾燥後,介隔著既定圖案之遮罩,對其進行曝光,使鹼可溶性樹脂及多官能性單體等進行光聚合反應,製成彩色濾光片用感光性樹脂組成物的塗膜。作為使用於曝光之光源,可舉例如低壓水銀燈、高壓水銀燈、鹵化金屬燈等之紫外線、電子束等。曝光量可根據所使用之光源或塗膜之厚度等而適當調整。
又,為了在曝光後促進聚合反應,亦可進行加熱處理。加熱條件可根據所使用之彩色濾光片用感光性樹脂組成物中的各成分之調配比例或塗膜之厚度等適當選擇。
接著,使用顯像液進行顯像處理,將未曝光部分溶解、去除,藉此以所需之圖案形成塗膜。作為顯像液,通常係使用將鹼溶解於水或水溶性溶媒的溶液。該鹼溶液中亦可適量添 加界面活性劑等。又,顯像方法可採用一般方法。
顯像處理後,通常進行顯像液之洗淨、感光性樹脂組成物之硬化塗膜之乾燥,形成著色層。另外,顯像處理後,為了使塗膜充分硬化,亦可進行加熱處理。加熱條件並無特別限定,可視塗膜之用途而適當選擇。
(遮光部)
本發明之彩色濾光片的遮光部,係於後述之透明基板上形成為圖案狀者,可製成與一般彩色濾光片中作為遮光部所使用者相同。
作為該遮光部之形狀,並無特別限定,可舉例如條紋狀、矩陣狀等之形狀。作為此遮光部,可舉例如使黑色顏料分散或溶解於黏結劑樹脂中者,或鉻、氧化鉻等之金屬薄膜等。該金屬薄膜只要為積層2層CrOx 膜(x為任意數)及Cr膜者即可,又,亦可為反射率更降低的積層3層CrOx 膜(x為任意數)、CrNy 膜(y為任意數)及Cr膜者。
當該遮光部為將黑色著色劑分散或溶解於黏結劑樹脂中者的情況,作為該遮光部之形成方法,只要為可將遮光部圖案化之方法即可,並無特別限定,例如可舉出使用遮光部用感光性樹脂組成物的光刻法、印刷法、噴墨法等。
在上述情況,且使用印刷法或噴墨法作為遮光部之形成方法的情況,作為黏結劑樹脂係可舉例如聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙 烯基吡咯酮樹脂、羥乙基纖維素樹脂、羧甲基纖維素樹脂、聚氯乙烯樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、順丁烯二酸樹脂、聚醯胺樹脂等。
又,在上述情況,且使用光刻法作為遮光部之形成方法的情況,作為黏結劑樹脂係可使用例如丙烯酸酯系、甲基丙烯酸酯系、聚桂皮酸乙烯酯系或環化橡膠系等之具有反應性乙烯基之感光性樹脂。此情況,含有碳黑、鈦黑等黑色顏料及感光性樹脂作為顏料的遮光部用感光性樹脂組成物中,可添加光聚合起始劑,亦可進一步視需要添加增感劑、塗佈性改良劑、顯像改良劑、交聯劑、聚合禁止劑、可塑劑、難燃劑等。
另一方面,當遮光部為金屬薄膜之情況,作為該遮光部之形成方法,只要為可將遮光部圖案化的方法即可,並無特別限定,可舉例如光刻法、使用遮罩之蒸鍍法、印刷法等。
作為遮光部之膜厚,在金屬薄膜之情況係設定為0.02~0.4μm左右,在將黑色著色劑分散或溶解於黏結劑樹脂中之情況係設定為0.5~4μm左右。
(透明基板)
作為本發明之彩色濾光片中的透明基板,只要相對於可見光為透明之基材即可,並無特別限定,可使用一般彩色濾光片中所使用之透明基板。具體而言,可舉出石英玻璃、無鹼 玻璃、合成石英板等之透明玻璃,以鈉鈣玻璃為代表之淡色玻璃等之不具可撓性的剛性材料;或者以PET、PEN、環狀烯烴、丙烯酸系、聚醯亞胺為代表之透明或淡色樹脂薄膜、樹脂板等之具有可撓性的透明彈性材。
該透明基板之厚度並無特別限定,視本發明之彩色濾光片之用途,可使用例如100μm~1mm左右者。
另外,本發明之彩色濾光片除了上述透明基板、遮光部及著色層以外,例如亦可為形成有外塗(overcoat)層或透明電極層、進而配向膜或柱狀間隔件等者。
其次說明本發明之液晶顯示裝置。
[液晶顯示裝置]
本發明之液晶顯示裝置之特徵係具有上述彩色濾光片、對向基板、以及形成於上述彩色濾光片與上述對向基板之間的液晶層。
對於此種本發明之液晶顯示裝置,參照圖式進行說明。圖2為表示本發明之液晶顯示裝置的一例之概略圖。如圖2所例示,本發明之液晶顯示裝置40係具有彩色濾光片10、具備TFT陣列基板等之對向基板20、以及形成於上述彩色濾光片10與上述對向基板20之間的液晶層30。
另外,本發明之液晶顯示裝置不限定於圖2所示之構成,可為一般使用彩色濾光片之液晶顯示裝置的公知構成。
作為本發明之液晶顯示裝置的驅動方式,並無特別限定, 可採用一般液晶顯示裝置所使用之驅動方式。作為此種驅動方式,可舉例如TN方式、IPS方式、OCB方式以及MVA方式等。本發明中可適用該等之任一方式。
又,作為對向基板,可視本發明之液晶顯示裝置的驅動方式等而適當選擇使用。
此外,作為構成液晶層之液晶,可視本發明之液晶顯示裝置之驅動方式等,使用介電異向性不同之各種液晶及該等之混合物。
作為液晶層之形成方法,可使用一般液晶單元之製作方法所使用的方法,可舉例如真空注入方式或液晶滴下方式等。
真空注入方式中,例如可預先使用彩色濾光片及對象基板而製作液晶單元,藉由將液晶加溫而作成等向性液體,利用毛細管效果,將液晶以等向性液體之狀態注入於液晶單元中,以接著劑密封,藉此形成液晶層。之後,藉由將液晶單元慢慢冷卻至常溫,可使所封入之液晶配向。
又,液晶滴下方式中,例如可將密封劑塗佈於彩色濾光片之周緣,將此彩色濾光片加熱至液晶成為等向相之溫度為止,使用分配器等將液晶以等向性液體之狀態滴下,將彩色濾光片及對向基板於減壓下疊合,介隔著密封劑接著,藉此而形成液晶層。之後,藉由將液晶單元慢慢冷卻至常溫,可使所封入之液晶配向。
其次,針對本發明之有機發光顯示裝置進行說明。
[有機發光顯示裝置]
本發明之有機發光顯示裝置之特徵係具有上述之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光顯示裝置,參照圖式進行說明。圖3為表示本發明之有機發光顯示裝置的一例之概略圖。如圖3所例示,本發明之有機發光顯示裝置100係具有彩色濾光片10與有機發光體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以及陰極76之方法,或者將另外的基板上所形成之有機發光體80貼合於無機氧化膜60上的方法等。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及陰極76、其他構成,可適當使用公知者。如此製作之有機發光顯示裝置100例如可適用於被動式(passive)驅動方式之有機EL顯示器,亦可使用於主動式驅動方式之有機EL顯示器。
另外,本發明之有機發光顯示裝置並不限定於該圖3所示之構成,可作成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,舉出實施例具體說明本發明。此等記載並不用來限制本發明。
(試驗例1:Acid Red 289之鹽酸處理)
於20mL樣品管瓶中置入Acid Red 289(AR289,東京化成公司製)2g,接著加入1-甲氧基-2-丙醇(關東化學公司製)10g,接著慢慢加入濃鹽酸0.63g後,進行5分鐘之超音波處理。將所得之溶液以0.25μmPTFE薄膜進行過濾。將所得濾液滴下至PGMEA 300g中,過濾經析出並經磺酸化處理的染料,乾燥後獲得Acid Red 289之鹽酸處理物(以下有時稱為AR289-H)。乾燥後之重量為1.69g。
<評估:染料對溶媒之不溶性>
對所得之AR289-H以下述步驟進行對PGMEA的不溶性之評估。於20mL樣品管瓶中置入AR289-H 0.1g,接著使用球形吸管置入10ml之PGMEA,拴緊後以超音波處理3分鐘。所得之液體係於23℃之水浴中靜置保管60分鐘。將其上澄液5ml以PTFE5μm薄膜過濾器進行過濾,進一步以0.25μm薄膜過濾器進行過濾,除去PGMEA不溶物。所得濾液之吸光光譜係以紫外線可見分光光度計(島津製作所製UV-2500PC),用1cm樣品管進行測定。求出各染料之極大吸收波長下的吸光度(abs)。此時,若吸光度未滿2,則可評估該溶媒為實質上不溶解染料之溶媒。將各染料之測定波長與其吸光度(abs)示於下述表1。另外,本測定方法之吸光度 的測定極限為0.005。
<評估:酸價之測定>
於200ml燒杯中量取AR289-H 0.10g,使其溶解於乙醇80ml中。使用市售之電位差滴定裝置(Metrohm公司製)與0.1mol/l之氫氧化鉀乙醇溶液,對其進行滴定。結果示於表2。
(合成例1:巨單體A之調製)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械式攪拌機、數位式溫度計之反應器中,放入丙二醇甲基醚醋酸酯(PGMEA)80.0重量份,一邊於氮氣流下攪拌,一邊將溫度加溫至90℃。將甲基丙烯酸甲酯85.0重量份、甲基丙烯酸正丁酯10.0重量份、甲基丙烯酸苄酯5.0重量份、巰基乙醇4.0重量份、PGMEA 30重量份、α,α’-偶氮雙異丁腈(簡稱AIBN)1.0重量份之混合溶液,歷時1.5小時滴下,進一步反應3小時。接著,關掉氮氣流,將此反應溶液冷卻至80℃,加入KarenzMOI(昭和電工(股)公司製)8.74重量份、二月桂酸二丁基錫0.125g、對甲氧基酚0.125重量份以及PGMEA 20重量份,攪拌3小時,藉此獲得巨單體A之47.43%溶液。 將所得之巨單體A利用GPC(膠體滲透色層分析儀)在N-甲基吡咯啶酮、添加0.01mol/L溴化鋰/聚苯乙烯標準之條件下進行確認,重量平均分子量(Mw)為3900、數量平均分子量(Mn)為1800、分子量分布(Mw/Mn)為2.17。
(合成例2-1:接枝共聚合體GP-1之調製)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械式攪拌機、數位式溫度計之反應器中,放入上述合成例1所得之巨單體A溶液39.53重量份(有效固形分18.75重量份)、甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙基酯(簡稱DMA)6.25重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、PGMEA 48.60重量份。將此混合物一邊於氮氣流下攪拌,一邊升溫至85℃,將上述巨單體A溶液39.53重量份(有效固形分18.75重量份)、DMA 6.25重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、PGMEA 48.60重量份、AIBN 0.5重量份之混合溶液,歷時1.5小時滴下,進一步加熱攪拌3小時後,將AIBN 0.10重量份、PGMEA 10.0重量份之混合液歷時10分鐘滴下,進一步於此溫度下熟化1小時,藉此獲得接枝共聚合體GP-1之25.4%溶液。所得之接枝共聚合體GP-1之GPC測定結果,重量平均分子量(Mw)為10600、數量平均分子量(Mn)為4000、分子量分布(Mw/Mn)為2.65。另外,胺價為89.2mgKOH/g。
(合成例2-2:接枝共聚合體GP-2之調製)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械式攪拌 機、數位式溫度計之反應器中,放入上述巨單體A溶液36.90重量份(有效固形分17.50重量份)、DMA 7.5重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、PGMEA 49.98重量份。將此混合物一邊於氮氣流下攪拌,一邊升溫至85℃,將上述巨單體A溶液36.90重量份(有效固形分17.50重量份)、DMA 7.5重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、PGMEA 49.98重量份、AIBN 0.5重量份之混合溶液,歷時1.5小時滴下,進一步加熱攪拌3小時後,將AIBN 0.10重量份、PGMEA 10.0重量份之混合液歷時10分鐘滴下,進一步於此溫度下熟化1小時,藉此獲得接枝共聚合體GP-2之24.8%溶液。所得之接枝共聚合體GP-2之GPC測定結果,重量平均分子量(Mw)為10900、數量平均分子量(Mn)為3900、分子量分布(Mw/Mn)為2.79。另外,胺價為107.1mgKOH/g。
(合成例2-3:接枝共聚合體GP-3之調製)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械式攪拌機、數位式溫度計之反應器中,放入上述巨單體A溶液34.26重量份(有效固形分16.25重量份)、DMA 8.75重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、PGMEA 51.37重量份。將此混合物一邊於氮氣流下攪拌,一邊升溫至85℃,將上述巨單體A溶液34.26重量份(有效固形分16.25重量份)、DMA 8.75重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、PGMEA 51.37重量份、AIBN 0.5重量份之混合溶液,歷時1.5小時滴下,進一步加 熱攪拌3小時後,將AIBN 0.10重量份、PGMEA 10.0重量份之混合液歷時10分鐘滴下,進一步於此溫度下熟化1小時,藉此獲得接枝共聚合體GP-3之24.4%溶液。所得之接枝共聚合體GP-3之GPC測定結果,重量平均分子量(Mw)為11300、數量平均分子量(Mn)為4000、分子量分布(Mw/Mn)為2.83。另外,胺價為124.9mgKOH/g。
(合成例2-4:接枝共聚合體GP-4之調製)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械式攪拌機、數位式溫度計之反應器中,放入PGMEA 100.0重量份。升溫至85℃後,於氮氣流下攪拌1小時。接著,將Placcel FA-10L(Daicel化學公司製,對羥乙基丙烯酸酯加成10mol己內酯之成品,有效固形分70%)53.57重量份、DMA 12.5重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、AIBN 0.5重量份之混合溶液,歷時1.5小時滴下,加熱攪拌3小時後,將AIBN 0.10重量份、PGMEA 34.0重量份之混合液歷時10分鐘滴下,進一步於此溫度下熟化1小時,藉此獲得接枝共聚合體GP-4之25.6%溶液。GPC測定結果係重量平均分子量(Mw)為11800、數量平均分子量(Mn)為4700、分子量分布(Mw/Mn)為2.51。另外,胺價為88.0mgKOH/g。
(合成例2-5:接枝共聚合體GP-5之調製)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械式攪拌機、數位式溫度計之反應器中,放入PGMEA 100.0重量份。 升溫至85℃後,於氮氣流下攪拌1小時。接著,將Placcel FA-10L 64.29重量份、DMA 5重量份、N-十二基硫醇0.62重量份、AIBN 0.5重量份、PGMEA 50重量份之混合溶液,歷時1.5小時滴下,加熱攪拌3小時後,將AIBN 0.10重量份、PGMEA 30.7重量份之混合液歷時10分鐘滴下,進一步於此溫度下熟化1小時,藉此獲得接枝共聚合體GP-5之20.1%溶液。GPC測定結果係重量平均分子量(Mw)為10500、數量平均分子量(Mn)為4300、分子量分布(Mw/Mn)為2.44。另外,胺價為35.3mgKOH/g。
(製造例1~7、比較製造例1~2:染料分散液(Z-1~Z-9)之調製)
於燒瓶中,對Acid Red 289(AR 289,東京化成公司製)100重量份加入甲醇1000重量份,並以磁式攪拌器使其溶解。確認溶解後,加入濃鹽酸進行攪拌,並加入PGMEA 1000重量份。接著將屬於接枝共聚合體之上述合成例2-1~2-5所得的接枝共聚合体GP-1~GP-5、AJISPER PB821(胺價10mgKOH/g,味之素Finetechno公司製)及AJISPER PB881(胺價17mgKOH/g,味之素Finetechno公司製),如表3所示般分別添加並攪拌。之後,連接回流冷卻管,以水浴升溫至80℃,到達80℃後反應4小時。之後,連接於蒸餾器,以水浴45℃餾去甲醇,加入PGMEA 1000重量份後於室溫下冷卻放置16小時。接著,將以氯化鈉作為主成分之 析出物予以過濾,以100重量份左右之PGMEA洗淨過濾物,回收所得之濾液,以此作為染料分散液。製造例1~7之染料分散液Z-1~Z-7及比較製造例1之染料分散液Z-8,係可獲得染料均勻分散之液體。另一方面,比較製造例2之染料分散液Z-9係於80℃下之反應中析出著色黏稠性物質,過濾時發生堵塞,無法獲得均勻的染料分散液。
(比較製造例3:染料分散液(Z-10)之調製)
上述製造例3中,除了未添加濃鹽酸以外,與製造例3進行同樣的操作,將甲醇餾去後,染料析出且無法成為分散狀態。
製造例1~7及比較製造例1~3之詳細調配量示於下述表3。另外,關於染料分散液Z-1~8,為了決定固形分含有量係部分取出至鋁盤中,於80℃下進行1小時之加熱盤乾燥,然後以80℃進行3小時減壓乾燥,藉此決定固形分含有量(重量%)。固形分含有量之結果亦示於表3。
又,染料分散液Z-1~8所含之染料的酸價(a)與其固形分重量(Wa)、及分散劑之胺價(b)與其固形分重量(Wb)、既由該等所算出之{(a×Wa)/(b×Wb)}之值係整理於表4。
<染料分散液之評估:染料分散性>
對於可獲得均勻的染料分散液之製造例1~7及比較製造例1的染料分散液Z-1~8,進行所含粒子之平均分散粒徑的測定。該粒徑係推定為染料與分散劑微胞之平均分散粒 徑。作為平均分散粒徑之測定,係以PEGMA稀釋為1000倍,使用雷射光散射粒度分布計(日機裝公司製之Nanotrac粒度分布測定裝置UPA-EX150),利用動態光散射法於23℃下測定。此處之平均分散粒徑係體積平均直徑(MV),示於表3。Z-2之頻率分布圖示於圖4。
(比較合成例1:造鹽化合物(A-1)之合成)
對於AR 289 100重量份,加入甲醇1000重量份並使其溶解後,加入10%氫氧化鈉水溶液120重量份。接著,加入二硬脂基二甲基銨氯(東京化成公司製)173.6重量份、甲醇1000重量份,將其連接於回流冷卻管後,以水浴升溫至80℃,反應4小時。接著,以蒸餾器將甲醇餾去,以甲基異丁基酮2000重量份萃取、過濾後,使之乾燥,獲得造鹽化合物(A-1)。
(比較製造例4:造鹽化合物樹脂溶液(DA-1)之調製)
於分離式四口燒瓶安裝溫度計、冷卻管、氮氣導入管、攪拌裝置,對此反應溶液裝入環己酮70.0重量份,升溫至80℃,將反應容器內進行氮取代後,由滴下漏斗歷時2小時滴下甲基丙烯酸正丁酯13.3重量份、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯4.6重量份、甲基丙烯酸4.3重量份、對異丙苯基酚伸乙基氧化物改質丙烯酸酯(東亞合成公司製「ARONIX M110」)7.4重量份、2,2’-偶氮雙異丁腈0.4重量份之混合物。滴下完成後,進一步繼續反應3小時,獲得重量平均分子量(Mw)20000之丙烯酸系樹脂溶液(AR-1)。
於丙烯酸系樹脂溶液(AR-1)中加入造鹽化合物(A-1),攪拌混合使其均勻,獲得比較製造例4之造鹽化合物樹脂溶液(DA-1)。
(感光性黏結劑成分(CR-1)之調製)
添加作為鹼可溶性樹脂之甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸苄酯共聚合體(莫耳比:10/30/50,重量平均分子量:9000,酸價:70mgKOH/g,有效成分含量40重量%)100重量份、作為多官能性單體之二新戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥公司製「KAYARAD DPHA」)60重量份、作為光起始劑之2-甲基-1-[4-(甲基硫化)苯基]-2-啉丙烷-1-酮(Ciba Specialty Chemicals公司製「IRGACURE907」)11.1重量份、二乙基9-氧硫(日本化藥公司製「DETX-S」)3.7份及作為溶媒之PGMEA 172.2重量份後,混合至均勻為止,獲得感光性黏結劑成分(CR-1)。
(藍色顏料分散液(B-1)之調製)
將作為顏料分散劑之LPN21116(BYK化學公司製,不揮發份40%)75重量份、市售之Pigment Blue 15:6顏料(PB15:6)100重量份、作為鹼可溶性樹脂之甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸苄酯共聚合體(莫耳比:10/30/50,重量平均分子量:9000,酸價:70mgKOH/g,有效成分含量40重量%)125重量份、PGMEA700重量份、粒徑2.0mm之二氧化鋯滾珠1000重量份裝入美乃滋瓶,進行預備粉碎,以Paint Shaker(淺田鐵工公司製)震盪1小時,接著改為粒徑0.1mm之二氧化鋯滾珠1000份,以Paint Shaker分散4小時作為正式粉碎,調製藍色顏料分散液(B-1)。
(紫色顏料分散液(V-1)之調製)
將作為顏料分散劑之LPN21116(BYK化學公司製,不揮發份40%)250重量份、市售之Pigment Violet 23顏料(PV23)100重量份、PGMEA 1650重量份、粒徑2.0mm之二氧化鋯滾珠1000重量份裝入美乃滋瓶,進行預備粉碎,以Paint Shaker(淺田鐵工公司製)震盪1小時,接著改為粒徑0.1mm之二氧化鋯滾珠1000重量份,以Paint Shaker分散6小時作為正式粉碎,調製紫色顏料分散液(V-1)。
(實施例:感光性樹脂組成物之調製)
將各成分如表5所示般調配,以PGMEA稀釋至固形分20%以下,以5.0μm之薄膜過濾器進行過濾,獲得實施例1~7及比較例1~4之感光性樹脂組成物(X-1~8,X-11~13)。
另外,X-11、X-12在調配感光性黏結劑成分(CR-1)時確認到析出物,故進一步加入環己酮,使固形分成為10%。
<樹脂組成物之評估>
將所得之實施例1~7及比較例1~4的彩色濾光片用感光性樹脂組成物使用旋塗機分別塗佈於玻璃基板(NH TechoGlass(股)製,「NA35」)上,使用旋塗機塗佈後,使用加熱盤以80℃乾燥3分鐘,藉此獲得形成有厚度2.0μm的乾燥塗膜之塗佈基板。分別對所得之塗佈基板確認乾燥塗膜中是否存在有析出物。又,進行乾燥塗膜的再溶解性試驗結果示於表6。
[乾燥塗膜之析出物的評估基準]
○:以目視無法確認析出物。
×:以目視可確認析出物。
[再溶解性試驗之評估基準]
將所得之塗佈基板分別浸漬於PGMEA溶液中,1分鐘後上拉,確認塗膜是否溶解。
○:有溶解殘留。
×:無溶解殘留。
實施例1~7及比較例1、4於乾燥塗膜形成時未發生析出物。另一方面,比較例2、3般之使用造鹽化合物的樹脂組成物於乾燥塗膜形成時發生析出物,不適合作為彩色濾光片用之著色層。
又,比較例1~4之塗膜對PGMEA溶媒之再溶解性低。比較例1因在樹脂組成物中發生相分離,故推測再溶解性 低。又,比較例4為了符合色調必須大量導入PV23顏料,所加入之分散劑量亦多,故推測再溶解性低。
除了判斷不適合作為彩色濾光片用感光性樹脂組成物(乾燥塗膜發生析出物)之比較例2、3以外,對於實施例1~7及比較例1、4進一步進行下述評估。
<光硬化試驗>
對於實施例1~7及比較例1、4另外形成厚度2.0μm之乾燥塗膜,不介隔著光罩,使用超高壓水銀燈全面照射60mJ/cm2 之紫外線。對所得之曝光後的膜進行光硬化性試驗,接著使用OLYMPUS(股)製「顯微分光測定裝置OSP-SP200」對著色膜測定L0 、ao 、b0
將形成有上述著色膜之基板以230℃之無塵烘箱(clean oven)進行30分鐘之後烘烤,再次測定所得著色膜之L、a、b,定為L1 、a1 、b1
<鹼顯像性試驗>
使用旋塗機,將實施例1~7及比較例1、4塗佈於厚度0.7mm且10mm×10mm之玻璃基板上,使後烘烤後之膜厚成為2.0μm後,接著使用加熱盤,以80℃乾燥3分鐘,藉此形成著色層。之後,將上述形成有著色層之玻璃板以0.05重量%氫氧化鉀水溶液作為鹼顯像液,於其中進行淋浴式顯像(shower developing),測定上述著色層完全溶解且形成上述著色層處的玻璃面出現為止之時間,作為顯像時間。
[光硬化性試驗之評估基準]
○:就算以手指觸摸曝光後之膜,也不會殘留痕跡。
×:以手指觸摸曝光後之膜會殘留痕跡。
[鹼顯像試驗之評估基準]
若顯像時間在40秒以內,則從生產性之觀點而言沒有問題,若超過40秒則生產性變差,較不佳。
[後烘烤後之膜表面評估]
以目視確認230℃、30分鐘後之著色膜,無異常之情況為○,膜有粗糙現象之情況為×。
各試驗結果示於表6。
<光學特性評估、耐熱性試驗及耐光性試驗>
使用實施例1~7與比較例1、4,進行光學特性評估、耐熱性試驗及耐光性試驗。
光學特性評估係如下述般進行。將實施例1~7與比較例1、4之感光性樹脂組成物分別使用旋塗機塗佈於厚度0.7mm之玻璃基板(NH TechnoGlass(股)製),「NA35」)上。之後於80℃之加熱盤上進行3分鐘加熱乾燥。使用超高壓水銀燈照射60mJ/cm2 之紫外線,藉此獲得硬化膜(藍色著色膜)。乾燥硬化後之膜厚(T;μm)係調整為目標色度x=0.144、y=0.073。將形成有著色膜之玻璃板以230℃之無塵烘箱進行30分鐘之後烘烤,測定所得著色膜之對比度、色度(x,y)及亮度(Y)。對比度係使用壺坂電氣(股)公司製之「對比度測定裝置CT-1B」,色度及亮度係使用OLYMPUS(股)公司製之「顯微分光測定裝置OSP-SP200」測定。
結果示於表7。
[耐熱性試驗之評估基準]
將經後烘烤處理之基板進一步於230℃之無塵烘箱中進行60分鐘之烘烤處理(追加烘烤),再度測定所得之著色膜的L、a、b,定為L2 、a2 、b2 。△Eab係由下式算出。
△Eab={(L2 -L1 )2 +(a2 -a1 )2 +(b2 -b1 )2 }1/2
[耐光性試驗之評估基準]
另外準備與上述光學特性評估同樣地進行調製之經後烘烤處理的基板,於大氣壓下以高壓水銀燈(波長254nm之照度11mW/cm2 )照射91秒。再度測定所得著色膜之L、a、b,定為L3 、a3 、b3 。△Eab係由下式算出。
△Eab={(L3 -L2 )2 +(a3 -a2 )2 +(b3 -b2 )2 }1/2
由此結果可知,相較於比較例4(由習知的Pigment Blue 15:6顏料與Pigment Violet 23顏料所組成之感光性樹脂組成物),本發明之實施例1~7的亮度及對比度優異,且在追加烘烤處理之耐熱性試驗中,與屬於由習知之顏料所構成之感光性藍色樹脂組成物的比較例4相同或在其之上,耐光性雖較比較例4稍差但△Eab在3以下,因此可充分耐受製品形態。另一方面,可確認比較例1由於分散劑之胺價小,故為了分散染料而需要大量的分散劑,不得不將膜厚設定為較厚,且對比度、耐熱性試驗及耐光性試驗之光學特性低,不是可耐受製品形態者。
由以上結果可知,本發明之彩色濾光片用感光性樹脂組成物於塗膜成形時不會產生析出物,塗膜形成性良好,且鹼顯像性及光硬化性良好,並且雖然使用染料但耐熱性及耐光性優異,對溶媒之再溶解性亦優異。又,使用本發明之彩色濾 光片用感光性樹脂組成物所形成的塗膜係高亮度且高對比度,無膜粗糙現象。
1‧‧‧透明基板
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‧‧‧無機氧化膜
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為表示本發明之彩色濾光片的一例之概略圖。
圖2為表示本發明之液晶顯示裝置的一例之概略圖。
圖3為表示本發明之有機發光顯示裝置的一例之概略圖。
圖4為表示以雷射光散射粒度分佈計所測定之染料分散液Z-2的頻率分析圖。

Claims (11)

  1. 一種染料分散液,係(A)染料利用(B)分散劑而分散於(C)溶媒所成者;其中,(A)染料係具有磺酸基之染料;(B)分散劑係含有單體與聚合性寡聚物作為共聚合成分,且胺價(b)為30mgKOH/g以上之接枝共聚合體,該單體係具有如下述式(I’)所示之乙烯性不飽和雙鍵與3級胺,該聚合性寡聚物係至少具有一種下述通式(II)或通式(III)所示構成單位之高分子鏈及其末端具有乙烯性不飽和雙鍵之基所構成;(C)溶媒係23℃下之上述(A)染料的溶解度在0.2(g/100g溶媒)以下之溶媒;(B)分散劑所具有之3級胺與(A)染料之磺酸基係利用酸鹼相互作用而形成微胞(micelle); (式(I’)中,R1 為氫原子或甲基,A為直接鍵結或二價的連結基,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 -所示之2價有機基,R3 及R4 分別獨立表示可被取代之鏈狀及/或環狀烴基,或者R3 及R4 互相鍵結而形成環狀構造;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;式(II)及式(III)中,R7 為氫原子或甲基,R8 為碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、氰基、-[CH(R9 )-CH(R10 )-O]x -R11 、-[(CH2 )y -O]z -R11 、-[CO-(CH2 )y -O]z -R11 、-CO-O-R12 或-O-CO-R13 所示之1價基;R9 及R10 分別獨立為氫原子或甲基;R11 為氫原子或碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO、-CH2 CHO或-CH2 COOR14 所示之1價基,R12 為碳數1~18之烷基、苄基、苯基、聯苯基、氰基、-[CH(R9 )-CH(R10 )-O]x -R11 、-[(CH2 )y -O]z -R11 或-[CO-(CH2 )y -O]z -R11 所示之1價基;R13 為碳數1~18之烷基,R14 為氫原子或碳數1~5之烷基;m為1~5之整數、n及n’表示5~200之整數;x表示1~18之整數,y表示1~5之整數,z表示1~18之整數)。
  2. 如申請專利範圍第1項之染料分散液,其中,相對於上述(B)分散劑之胺價(b)[mgKOH/g]與其固形分重量(Wb)[g]之積,上述(A)具有磺酸基之染料的酸價(a)[mgKOH/g]與其 固形分重量(Wa)[g]之積的比滿足0.45<(a×Wa)/(b×Wb)≦1.0。
  3. 如申請專利範圍第1項之染料分散液,其中,上述(B)分散劑之胺價(b)為30~180mgKOH/g。
  4. 如申請專利範圍第1項之染料分散液,其中,上述(A)染料係以、蒽醌或酞青素作為基本骨架,並具有磺酸基之染料。
  5. 如申請專利範圍第1項之染料分散液,其中,上述(B)分散劑中,上述具有乙烯性不飽和雙鍵與3級胺之單體係以下述式(I)表示之構造: (式(I)中,R1 為氫原子或甲基,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 -所示之2價有機基,R3 及R4 分別獨立表示可被取代之鏈狀及/或環狀烴基,或者R3 及R4 互相鍵結而形成環狀構造;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)。
  6. 如申請專利範圍第1項之染料分散液,其中,上述(A)染料為將從Acid Red 289、Acid Violet 43、Acid Green 25及Direct Blue 86所構成群組中選擇之至少1種染料的磺酸鹽的至少1者改變為磺酸基之染料。
  7. 如申請專利範圍第1項之染料分散液,其中,上述(C)溶媒係於全部溶媒中含有50重量%以上之丙二醇單甲基醚醋酸酯。
  8. 一種彩色濾光片用感光性樹脂組成物,其至少含有申請專利範圍第1項之染料分散液與(D)感光性黏結劑成分。
  9. 一種彩色濾光片,係至少具備透明基板與設於該透明基板上之著色層者,其中,該著色層之至少1者係具有使申請專利範圍第8項之彩色濾光片用感光性樹脂組成物硬化而形成的著色層。
  10. 一種液晶顯示裝置,其特徵為具有申請專利範圍第9項之彩色濾光片、對向基板、形成於上述彩色濾光片與上述對向基板之間的液晶層。
  11. 一種有機發光顯示裝置,其特徵為具有申請專利範圍第9項之彩色濾光片與有機發光體。
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