TWI481954B - 著色硬化組成物、彩色光阻、噴墨印墨、彩色濾光片及其製造方法、固態攝影裝置、影像顯示裝置、液晶顯示器、有機電致發光顯示器及著色劑化合物以及其互變異構物 - Google Patents

著色硬化組成物、彩色光阻、噴墨印墨、彩色濾光片及其製造方法、固態攝影裝置、影像顯示裝置、液晶顯示器、有機電致發光顯示器及著色劑化合物以及其互變異構物 Download PDF

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Description

著色硬化組成物、彩色光阻、噴墨印墨、彩色濾光片及其製造方法、固態攝影裝置、影像顯示裝置、液晶顯示器、有機電致發光顯示器及著色劑化合物以及其互變異構物
本發明關於一種著色硬化組成物、一種彩色濾光片及其製造方法、一種固態攝影裝置、一種影像顯示裝置、一種液晶顯示器、一種有機電致發光顯示器、及一種著色劑化合物以及其互變異構物。
近年來,隨著個人電腦(而且特別是寬螢幕液晶電視)之進展,液晶顯示器(LCD)(特別是液晶彩色顯示器)之需求已趨於增加。此外由於要求極高之影像品質,現已熱切地期待有機電致發光顯示器之普及。
同時固態攝影裝置(如CCD影像感應器)之需求已隨數位相機、附相機行動電話等之普及而顯著地成長。彩色濾光片已被作為此顯示器或光學裝置之關鍵裝置,及彩色濾光片成本降低之要求連同更高影像品質之要求已增加。彩色濾光片通常具有三原色,紅色(R)、綠色(G)與藍色(B)之彩色圖案,及用以將影像顯示裝置或固態攝影裝置中之穿透光著色或分離成三原色。
用於彩色濾光片之著色劑通常需要具有以下特徵。即其需要具有關於彩色再現性之較佳光吸收特徵,絕不呈現光學干擾(如引起液晶顯示器中對比降低的光散射、或引起固態攝影裝置之顏色不均勻或粗糙感的光學密度不均勻性),具有在使用環境條件下之有利色耐度(例如耐熱性、耐光性與耐濕熱性),及提供大莫耳吸收係數與厚度減小之可能性。
顏料分散法已作為製造用於固態攝影裝置、液晶顯示器、有機電致發光顯示器等之彩色濾光片的方法之一。在此顏料分散法中,依照微影術法或噴墨法製造之彩色濾光片由於使用顏料而穩定地抗光與熱。
在彩色濾光片係藉微影術法製造之情形,其藉旋塗器、縫塗器、輥塗器等將輻射敏感性組成物塗覆在基板上,然後乾燥因而形成塗膜。然後將如此形成之塗膜按圖案曝光及顯影而得到著色像素。彩色濾光片可藉由依照所需色相數量將此操作重複數次而製備。由於圖案化係藉光實行,其可充分地確保位置準確性,因而此方法已廣泛地作為適合製造用於液晶顯示器、有機電致發光顯示器等之大螢幕的高清晰度彩色濾光片之方法。
在用於固態攝影裝置之彩色濾光片中,細微圖案係藉由經具細微圖案之光罩曝光,以鹼性液體顯影,及在鹼性顯影液中溶解未曝光部分而形成,但是其難以控制曝光部分與未曝光部分之溶解度(顯影力)。
此外近來已要求用於固態攝影裝置之彩色濾光片的更高清晰度,但是由於顏料粗粒造成之顏色不均勻等問題,習知之顏料分散法難以進一步改良解析度,而且應用使用顏料分散法之微影術法以增強清晰度越來越困難。
同時亦在液晶顯示器、有機電致發光顯示器等之中,藉使用顏料分散法之微影術法製造之彩色濾光片的耐光性與耐熱性優良,但是由於因顏料顆粒之光散射而有對比降低或霧值增加之重大問題。
此外微影術法有由於必須依照所需色相數量(如上所述)將輻射敏感性組成物之塗覆、乾燥、按圖案曝光、及顯影的個別程序重複數次造成之高製造成本的問題,及由於重複相同程序造成之製造良率降低的問題。特定言之,由於液晶顯示器之成本降低要求增加,彩色濾光片之成本(其佔成本之高比例)降低要求已增加,所以更高生產力之彩色濾光片製造方法的需求增加。
至於意圖解決微影術法之問題的彩色濾光片製造方法,其已提議一種藉由以噴墨法噴射著色印墨而形成著色層(彩色像素)之方法(參見日本專利申請案公開(JP-A)第59-75205號與JP-A第2004-339332號專利)。
噴墨法為一種藉由自非常細微之噴嘴直接噴射墨滴使其附著在記錄構件上而得到字母或影像之記錄法。噴墨法因可藉噴墨頭之循序移動以高生產力製造大面積彩色濾光片,及可以低噪音與良好操作力完成製造而有利。此噴墨法係將一種使用顏料分散法製備之噴墨印墨用於彩色濾光片製造。至於使用顏料分散法製備之噴墨印墨,其已提議例如一種含黏合劑成分、顏料、與沸點為180℃至260℃且室溫蒸氣壓為0.5毫米汞或更小之溶劑的彩色濾光片用噴墨印墨(JP-A第2002-201387號專利)。
在將使用顏料分散法製備之噴墨印墨用於彩色濾光片製造時,其經常由於顏料凝集而發生噴嘴阻塞,所以關於噴射安定性為不理想的。此外凝集之顏料導致藉噴射回收操作(如擦拭或沖洗)之噴墨狀態回收功能退化。此外在進行擦拭時,噴嘴面被凝集之顏料刮傷可能造成印墨直接噴射之偏折。
在使用染料代替顏料分散法時,其預期固態攝影裝置用彩色濾光片因解決顏色不均勻及粗糙感之問題而得到高解析度,而預期液晶顯示器或有機電致發光顯示器得到光學性質(如對比與霧值)之改良。此外使用染料之噴墨法通常具有高噴射安定性且預期藉擦拭或沖洗得到容易之噴墨狀態回收,即使是在印墨黏度增加等而阻塞噴嘴時。
基於上述原因,其已檢驗使用染料作為著色劑(例如參見JP-A第2005-316012號專利)。然而含染料著色硬化組成物具有如下之其他問題。
(1)相較於顏料,染料通常耐光性與耐熱性不足。特定言之,其有因光學性質由於在形成廣泛地作為液晶顯示器用電極等之氧化銦錫(ITO)時之高溫程序而改變的問題。
(2)染料趨於抑制自由基聚合反應,所以難以設計用於其中使用自由基聚合作為硬化手段之系統的著色硬化組成物。
特定言之,關於微影術法,
(3)習知染料在鹼性水溶液或有機溶劑(以下亦簡稱為「溶劑」)中呈現低溶解度,因此難以得到具所需光譜之著色硬化組成物。
(4)染料經常與著色硬化組成物中之其他成分呈現交互作用,所以難以控制曝光部分與未曝光部分之溶解度(顯影力)。
(5)在染料之莫耳吸收係數(ε)低時需要加入大量染料。因此著色硬化組成物中之其他成分(如聚合化合物(單體)、黏合劑與光聚合引發劑)之量必須相當低,因而降低組成物之硬化力、硬化後耐熱力與顯影力。
因為這些問題,迄今難以使用染料形成高清晰度彩色濾光片用著色圖案,其係由精密薄膜組成且具有優良之色耐度。此外關於固態攝影裝置用彩色濾光片,其必須由厚1微米或更小之薄膜形成著色層。因此為了得到所需吸收必須將大量著色劑加入硬化組成物,結果造成上述問題。
此外關於含染料之著色硬化組成物,其已指出在形成薄膜後應用加熱處理時,在相鄰之顏色不同圖案間或堆疊及重疊層間易於發生顏色轉移。除了顏色轉移,由於靈敏度降低而在低曝光劑量區域中易於發生圖案剝落,及由於因促成微影術性質之感光性成分的相對量降低造成之熱下陷、顯影時溶離等而無法得到所需形狀或顏色密度。
至於解決這些問題之方法,習知上已提議各種涉及選擇引發劑之種類、增加引發劑之加入量等之方法(例如參見JP-A第2005-316012號專利)。此外已揭示一種製造彩色濾光片之方法,其中形成著色圖案,然後藉由在將基板加熱時以光照射著色圖案而在高曝光溫度進行聚合,如此增加系統之聚合速率(例如參見日本專利第3309514號)。此外已揭示一種製造彩色濾光片之方法,其中在顯影處理與加熱處理間進行光照射,因而防止彩色濾光片之形狀變形(例如參見JP-A第2006-258916號專利)。
本發明之第一態樣的目的為提供一種著色硬化組成物,其具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,而且可形成較薄層;一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性、及有利之圖案成形性的彩色光阻,其係依照微影術法用於著色像素之形成;以及一種具有優良之顏色純度、耐熱性、耐光性、與噴射安定性的噴墨印墨,其係依照噴墨法用於著色像素之形成。本發明之第一態樣的另一個目的為提供一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,及有利之圖案形狀的彩色濾光片,以及一種製造彩色濾光片之方法。本發明之第一態樣的又另一個目的為提供一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性、及高清晰度的影像顯示裝置(如固態攝影裝置),以及一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性、及良好之彩色再現性的高清晰度液晶顯示器或有機電致發光顯示器。本發明之第一態樣的一個進一步目的為提供一種具優良之吸收性質與高莫耳吸收係數的新穎著色劑化合物(其可用於彩色濾光片之著色硬化組成物等)、及其互變異構物。
深入研究各種著色劑之結果,本發明之發明人已發現一種具有特定結構之偶氮著色劑化合物呈現良好之色調與高吸收係數,及色耐度(如耐熱性與耐光性)優良且不溶於有機溶劑,而且亦已發現藉由引入鹼溶性基可發展一種具有優良之圖案成形性(對鹼性顯影液濃度之依附性低)的著色劑。本發明之第一態樣已基於這些發現而完成。依照本發明之第一態樣可提供以下<1>至<17>。
<1>一種著色硬化組成物,其包含:至少一種選自由下式(1a)表示之化合物及其互變異構物之群組;及至少一種聚合化合物,
其中R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R11 與R12 、以及R15 與R16 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<2>依照<1>之著色硬化組成物,其中由式(1a)表示之化合物為由下式(2)表示之化合物:
其中R21 、R22 、R24 、R25 、R26 、R31 、R32 、R34 、R35 、與R36 各獨立地表示氫原子或單價取代基;L1 表示二價鍵聯基;及R21 與R22 、R25 與R26 、R31 與R32 、以及R35 與R36 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<3>依照<1>或<2>之著色硬化組成物,其中由式(1a)表示之化合物為一種包含至少一種由下式(Pa)表示之重複單元的化合物:
其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;*表示自由式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基;及n表示1至100之整數。
<4>依照<1>至<3>任一之著色硬化組成物,其中聚合化合物為一種在其一個分子中具有二或更多個乙烯不飽和基之化合物。
<5>一種彩色光阻,其包含<1>至<4>任一之著色硬化組成物,其中彩色光阻係依照微影術法用於著色像素之形成。
<6>一種噴墨印墨,其包含<1>至<4>任一之著色硬化組成物,其中噴墨印墨係依照噴墨法用於著色像素之形成。
<7>一種彩色濾光片,其係使用<1>至<4>任一之著色硬化組成物形成。
<8>一種製造彩色濾光片之方法,其包含:將<1>至<4>任一之著色硬化組成物塗覆在基板上形成著色層;將著色層經光罩曝光;及在曝光後將著色層顯影形成圖案。
<9>依照<8>之方法,其進一步包含在藉顯影形成圖案之程序後以紫外線照射。
<10>一種製造彩色濾光片之方法,其包含藉噴墨法將<1>至<4>任一之著色硬化組成物沉積在以形成於基板上之分隔壁隔間的凹陷部分中,而形成著色像素。
<11>一種固態攝影裝置,其包含<7>之彩色濾光片。
<12>一種影像顯示裝置,其包含<7>之彩色濾光片。
<13>一種液晶顯示器,其包含<7>之彩色濾光片。
<14>一種有機電致發光顯示器,其包含<7>之彩色濾光片。
<15>一種由下式(2)表示之著色劑化合物或其互變異構物
其中R21 、R22 、R24 、R25 、R26 、R31 、R32 、R34 、R35 、與R36 各獨立地表示氫原子或單價取代基;L1 表示二價鍵聯基;及R21 與R22 、R25 與R26 、R31 與R32 、以及R35 與R36 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<16>一種包含至少一種由下式(Pa)表示之重複單元的著色劑化合物或其互變異構物
其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;*表示自由下式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基;及n表示1至100之整數
其中R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R11 與R12 、以及R15 與R16 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<17>依照<16>之著色劑化合物或其互變異構物,其中著色劑化合物具有範圍為25毫克KOH/克至200毫克KOH/克之酸基。
因此依照本發明之第一態樣可提供一種著色硬化組成物,其具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,而且可形成較薄層;一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性、及有利之圖案成形性的彩色光阻,其係依照微影術法用於著色像素之形成;以及一種具有優良之顏色純度、耐熱性、耐光性、與噴射安定性的噴墨印墨,其係依照噴墨法用於著色像素之形成。此外可提供一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,及有利之圖案形狀的彩色濾光片,以及一種製造彩色濾光片之方法。此外可提供一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性、及高清晰度的影像顯示裝置(如固態攝影裝置),以及一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性、及良好之彩色再現性的高清晰度液晶顯示器或有機電致發光顯示器。此外可提供一種具優良之吸收性質與高莫耳吸收係數的新穎著色劑化合物(其可用於彩色濾光片之著色硬化組成物等)、及其互變異構物。
本發明之第二態樣的目的為提供一種著色硬化組成物,其具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,而且可形成即使是薄層仍具高顏色形成之著色層。本發明之第二態樣的另一個目的為提供一種依照微影術法用於著色圖案之形成的著色硬化組成物,及一種依照噴墨法用於著色圖案之形成且具有優良之噴射安定性的著色硬化組成物。本發明之第二態樣的又另一個目的為提供一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,及良好之著色圖案形狀的彩色濾光片,以及其製造方法。本發明之第二態樣的一個進一步目的為提供一種具高解析度之固態攝影裝置,及一種具良好之彩色再現性的高清晰度影像顯示裝置。本發明之第二態樣的又另一個目的為提供一種具優良之吸收性質與高莫耳吸收係數的新穎著色劑化合物(其可用於彩色濾光片之著色硬化組成物)、及其互變異構物。
深入研究各種著色劑之結果,本發明之發明人已發現一種具有指定結構之偶氮著色劑化合物呈現良好之色調與高吸收係數,及色耐度(如耐熱性與耐光性)優良且於有機溶劑之優良溶解性,而且亦已發現使用一種其中引入衍生自由式(1b)表示之偶氮著色劑骨架的部分結構之著色劑化合物可解決上述習知問題。此外本發明之發明人已發現,在著色硬化組成物中使用一種其中引入鹼溶性基之著色劑化合物(如果必要)可發展一種具有優良之圖案成形性(對鹼性顯影液濃度之依附性低)的著色硬化組成物。其已發現此著色劑化合物可在熱程序中防止著色劑擴散,亦可抑制熱誘發昇華。依照本發明之第二態樣可提供以下<18>至<29>。
<18>一種著色硬化組成物,其包含:至少一種選自由下式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物之群組;及一種聚合化合物,
其中RM1 、RM2 與RM3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;L1 與L2 各獨立地表示單鍵或二價鍵聯基;A表示pKa為10或更小之酸基;D表示自由下式(1b)表示之化合物去除(n+m)個氫原子而得之殘基;n表示0至10之整數;及m表示1至10之整數
其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<19>一種著色硬化組成物,其包含:至少一種選自包含由下式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物之群組;及一種聚合化合物,
其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及D表示自由下式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基
其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<20>依照<18>或<19>之著色硬化組成物,其進一步包含一種聚合引發劑。
<21>依照<18>至<20>任一之著色硬化組成物,其中組成物係依照微影術法用於著色圖案之形成。
<22>依照<18>至<20>任一之著色硬化組成物,其中組成物係依照噴墨法用於著色圖案之形成。
<23>一種彩色濾光片,其係具有使用<18>至<22>任一之著色硬化組成物形成之著色圖案。
<24>一種製造彩色濾光片之方法,其包含:將<21>之著色硬化組成物塗覆在基板上形成著色層將著色層按圖案曝光;及在按圖案曝光後將著色層顯影形成著色圖案。
<25>一種固態攝影裝置,其包含<23>之彩色濾光片。
<26>一種影像顯示裝置,其包含<23>之彩色濾光片。
<27>一種由下式(M)表示之著色劑化合物或其互變異構物
其中RM1 、RM2 與RM3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;L1 與L2 各獨立地表示單鍵或二價鍵聯基;A表示pKa為10或更小之酸基;D表示自由下式(1b)表示之化合物去除(n+m)個氫原子而得之殘基;n表示0至10之整數;及m表示1至10之整數
其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<28>一種包含由下式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物或其互變異構物
其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及D表示自由下式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基
其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
<29>依照<28>之著色劑化合物或其互變異構物,其進一步包含酸基,其中化合物之酸值為25毫克KOH/克至200毫克KOH/克之範圍。
因此依照本發明之第二態樣可提供一種著色硬化組成物,其具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,而且可形成即使是薄層仍具高顏色形成之著色層。此外可提供一種依照微影術法用於著色圖案之形成的著色硬化組成物,及一種依照噴墨法用於著色圖案之形成且具有優良之噴射安定性的著色硬化組成物。此外可提供一種具有優良之顏色純度、耐熱性與耐光性,及良好之著色圖案形狀的彩色濾光片,以及其製造方法。此外可提供一種具高解析度之固態攝影裝置,及一種具良好之彩色再現性的高清晰度影像顯示裝置。此外可提供一種具優良之吸收性質與高莫耳吸收係數的新穎著色劑化合物(其可用於彩色濾光片之著色硬化組成物)、及其互變異構物。
本發明之第一態樣
以下詳述依照本發明之第一態樣的著色硬化組成物、彩色濾光片、及製造彩色濾光片之方法。雖然下述組態要求之解釋將基於本發明之代表性具體實施例,本發明不受其限制。此外在本說明書中使用“-”表示之數值範圍,其表示包括“-”前後所述數值作為最小值與最大值之範圍。
-著色硬化組成物-
本發明之著色硬化組成物含至少一種選自由式(1a)表示之化合物及其互變異構物作為著色劑,及一種聚合化合物。用於本發明之著色劑特徵為其在一個分子中含自由式(1a)表示之化合物去除一或多個氫原子而得之殘基。本發明之著色劑為至少一種選自由式(1a)表示之化合物及其互變異構物。由式(1a)表示之化合物的實例包括一種含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物。如果必要,則至少一種選自由式(1a)表示之化合物及其互變異構物可與含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物結合使用。
本發明之著色硬化組成物特徵為其藉熱、光或兩者而硬化,及如果必要,則組成物可進一步含其他成分,如聚合引發劑、溶劑、黏合劑、與交聯劑。
首先敘述由式(1a)表示之化合物。
<由式(1a)表示之化合物>
以下詳述用於本發明之由式(1a)表示之化合物(以下經常稱為「指定偶氮著色劑化合物」)。
用於本發明之指定偶氮著色劑化合物,係特徵為偶合成分為胺基噻唑且重氮成分為咪唑之偶氮著色劑化合物。具有胺基噻唑作為偶合成分之偶氮著色劑敘述於JP-A第54-65730號專利及美國專利第5,789,560號(例如例示化合物76),及具有咪唑作為重氮成分之著色劑揭示於JP-A第50-130820號與JP-A第55-71754號專利。
在本發明中,將此指定偶氮著色劑化合物用於彩色濾光片用著色硬化組成物時,彩色濾光片所需特徵(特別是高解析度、高清晰度、高彩色再現性、與高對比)可令人滿意。
在式(1a)中,R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 各獨立地表示氫原子或單價取代基,及R11 與R12 、以及R15 與R16 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
在式(1a)中,R11 、R12 與R14 各獨立地表示氫原子或單價取代基。單價取代基之實例包括鹵素原子、碳數為1至30之烷基(在本申請案中,其表示飽和脂族基,其實例包括環烷基與二環烷基)、碳數為2至30之烯基(在本申請案中,其表示具有雙鍵之不飽和脂族基,其實例包括環烯基與二環烯基)、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、氰基、碳數為1至30之脂族氧基、碳數為6至30之芳氧基、碳數為2至30之醯氧基、碳數為1至30之胺甲醯氧基、碳數為2至30之脂族氧基羰氧基、碳數為7至30之芳氧基羰氧基、碳數為0至30之胺基(其實例包括烷基胺基、苯胺基與雜環胺基)、碳數為2至30之醯基胺基、碳數為1至30之胺基羰基胺基、碳數為2至30之脂族氧基羰基胺基、碳數為7至30之芳氧基羰基胺基、碳數為0至30之胺磺醯基胺基、碳數為1至30之烷基或芳基磺醯基胺基、碳數為1至30之烷硫基、碳數為6至30之芳硫基、碳數為0至30之胺磺醯基、碳數為1至30之烷基或芳基亞磺醯基、碳數為1至30之烷基或芳基磺醯基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之脂族氧基羰基、碳數為1至30之胺甲醯基、碳數為3至30之芳基或雜環偶氮基、及亞胺基,其各可進一步具有取代基。
在式(1a)中,R13 、R15 與R16 各獨立地表示氫原子或單價取代基。單價取代基之實例包括碳數為1至30之烷基、碳數為2至30之烯基、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之烷氧基羰基、及碳數為1至30之胺甲醯基,其各可進一步具有取代基。
此外在一個較佳具體實施例中,R13 為由式(1a)表示之化合物的具二價鍵聯基之殘基。在此情形,其變成一種具有後述式(2)之結構的化合物。
以下詳述由R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 表示之單價取代基、及可進一步取代R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 之取代基。
鹵素原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子、與碘原子。其中較佳為氯原子與溴原子,而且特佳為氯原子。
脂族基為線形、分支或環形脂族基,而且如上所述,飽和脂族基之實例包括烷基、環烷基與二環烷基,其各可具有取代基。其碳數較佳為1至30之範圍。脂族基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、第三丁基、正辛基、二十碳基、2-氯乙基、2-氰基乙基、苄基、與2-乙基己基。在此環烷基之實例包括經取代或未取代環烷基。經取代或未取代環烷基較佳為碳數為3至30之環烷基。其實例包括環己基、環戊基與4-正十二碳基環己基。二環烷基之實例包括碳數為5至30之經取代或未取代二環烷基,即自碳數為5至30之二環烷屬烴去除一個氫原子而得之單價基。其實例包括二環[1.2.2]庚-2-基與二環[2.2.2]辛-3-基。此外具有大量環形結構之三環結構等亦包括於飽和脂族基。
不飽和脂族基為線形、分支或環形不飽和脂族基,而且其實例包括烯基、環烯基、二環烯基、與炔基。烯基表示線形、分支或環形、飽和或不飽和烯基。烯基較佳為碳數為2至30之經取代或未取代烯基。烯基之實例包括乙烯基、烯丙基、平基、香葉基、與油基。環烯基較佳為碳數為3至30之經取代或未取代環烯基,即自碳數為3至30之環烯屬烴去除一個氫原子而得之單價基。其實例包括2-環戊烯-1-基與2-環己烯-1-基。二環烯基之實例包括經取代或未取代二環烯基。二環烯基較佳為碳數為5至30之經取代或未取代二環烯基,即自具有雙鍵之二環烯屬烴去除一個氫原子而得之單價基。其實例包括二環[2.2.1]庚-2-烯-1-基與二環[2.2.2]辛-2-烯-4-基。
炔基較佳為碳數為2至30之經取代或未取代炔基,而且其實例包括乙炔基與炔丙基。
芳基較佳為碳數為6至30之經取代或未取代芳基,而且其實例包括苯基、對甲苯基、萘基、間氯苯基、與鄰十六醯基胺基苯基,而且較佳為苯基(其可具有取代基)。
雜環基為自飽和或不飽和、芳族或非芳族雜環化合物去除一個氫原子而得之單價基,其可進一步環縮合。雜環基較佳為5-或6-員雜環基,而且組成環之雜原子較佳為氧原子、硫原子或氮原子。更佳為碳數為3至30之5-或6-員芳族雜環基。雜環基中雜環之實例包括吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、喹唑啉環、啈啉環、酞環、喹噁啉環、吡咯環、吲哚環、呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡唑環、咪唑環、苯并咪唑環、三唑環、噁唑環、苯并噁唑環、噻唑環、苯并噻唑環、異噻唑環、苯并異噻唑環、噻二唑環、異噁唑環、苯并異噁唑環、吡咯啶環、哌啶環、哌環、咪唑啶環、與噻唑啉環。
脂族氧基(一般為烷氧基)可為經取代或未取代脂族氧基(一般為烷氧基),而且其碳數較佳為1至30之範圍。其實例包括甲氧基、乙氧基、異丙氧基、正辛氧基、甲氧基乙氧基、羥基乙氧基、與3-羧基丙氧基。
芳氧基較佳為碳數為6至30之經取代或未取代芳氧基。芳氧基之實例包括苯氧基、2-甲基苯氧基、4-第三丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四醯基胺基苯氧基等。較佳為苯氧基(其可具有取代基)。
醯氧基較佳為甲醯氧基、碳數為2至30之經取代或未取代烷基羰氧基、或碳數為7至30之經取代或未取代芳基羰氧基。醯氧基之實例包括甲醯氧基、乙醯氧基、三甲基乙醯氧基、硬脂醯氧基、苯甲醯氧基、對甲氧基苯基羰氧基等。
胺甲醯氧基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代胺甲醯氧基。胺甲醯氧基之實例包括N,N-二甲基胺甲醯氧基、N,N-二乙基胺甲醯氧基、嗎啉基羰氧基、N,N-二正辛基胺基羰氧基、N-正辛基胺甲醯氧基等。
脂族氧基羰氧基(一般為烷氧基羰氧基)具有較佳為2至30之碳數,而且可具有取代基。其實例包括甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、第三丁氧基羰氧基、正辛氧基羰氧基等。
芳氧基羰氧基較佳為碳數為7至30之經取代或未取代芳氧基羰氧基。芳氧基羰氧基之實例包括苯氧基羰氧基、對甲氧基苯氧基羰氧基、對正十六碳氧基苯氧基羰氧基等。較佳為苯氧基羰氧基(其可具有取代基)。
胺基可為胺基、脂族胺基(一般為烷基胺基)、芳脂族胺基、與雜環胺基。脂族胺基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族胺基(一般為烷基胺基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基胺基。胺基之實例包括胺基、甲胺基、二甲胺基、苯胺基、N-甲基苯胺基、二苯基胺基、羥基乙胺基、羧基乙胺基、硫醯乙基胺基、3,5-二羧基苯胺基、4-喹啉基胺基等。
醯基胺基較佳為甲醯基胺基、碳數為1至30之經取代或未取代烷基羰基胺基、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基羰基胺基。醯基胺基之實例包括甲醯基胺基、乙醯基胺基、三甲基乙醯基胺基、月桂醯基胺基、苯甲醯基胺基、3,4,5-三正辛氧基苯基羰基胺基等。
胺基羰基胺基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代胺基羰基胺基。胺基羰基胺基之實例包括胺甲醯基胺基、N,N-二甲胺基羰基胺基、N,N-二乙胺基羰基胺基、嗎啉基羰基胺基等。此外此組之名詞「胺基」具有如上述胺基中「胺基」之相同定義。
脂族氧基羰基胺基(一般為烷氧基羰基胺基)具有較佳為2至30之碳數,而且可具有取代基。其實例包括甲氧基羰基胺基、乙氧基羰基胺基、第三丁氧基羰基胺基、正十八碳氧基羰基胺基、N-甲基甲氧基羰基胺基等。
芳氧基羰基胺基較佳為碳數為7至30之經取代或未取代芳氧基羰基胺基。芳氧基羰基胺基之實例包括苯氧基羰基胺基、對氯苯氧基羰基胺基、間正辛氧基苯氧基羰基胺基等。較佳為芳氧基羰基胺基(其可具有取代基)。
胺磺醯基胺基較佳為碳數為0至30之經取代或未取代胺磺醯基胺基。胺磺醯基胺基之實例包括胺磺醯基胺基、N,N-二甲胺基磺醯基胺基、N-正辛胺基磺醯基胺基等。
脂族(一般為烷基)或芳基磺醯基胺基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族磺醯基胺基(一般為烷基磺醯基胺基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基磺醯基胺基(較佳為苯基磺醯基胺基,其可具有取代基)。其實例包括甲基磺醯基胺基、丁基磺醯基胺基、苯基磺醯基胺基、2,3,5-三氯苯基磺醯基胺基、對甲基苯基磺醯基胺基等。
脂族硫基(一般為烷硫基)較佳為碳數為1至30之經取代或未取代烷硫基。烷硫基之實例包括甲硫基、乙硫基、正十六碳硫基等。
芳硫基較佳為碳數為6至12之經取代或未取代芳硫基。芳硫基之實例包括苯硫基、1-萘硫基、2-萘硫基等。
胺磺醯基較佳為碳數為0至30之經取代或未取代胺磺醯基。胺磺醯基之實例包括N-乙基胺磺醯基、N-(3-十二碳氧基丙基)胺磺醯基、N,N-二甲基胺磺醯基、N-乙醯基胺磺醯基、N-苯甲醯基胺磺醯基、N-(N’-苯基胺甲醯基)胺磺醯基等。
脂族(一般為烷基)或芳基亞磺醯基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族亞磺醯基(一般為烷基亞磺醯基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基亞磺醯基(較佳為苯基亞磺醯基,其可具有取代基)。其實例包括甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、苯基亞磺醯基、對甲基苯基亞磺醯基等。
脂族(一般為烷基)或芳基磺醯基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族磺醯基(一般為烷基磺醯基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基磺醯基(較佳為苯基磺醯基,其可具有取代基)。其實例包括甲基磺醯基、乙基磺醯基、苯基磺醯基、對甲基苯基磺醯基等。
醯基較佳為甲醯基、碳數為2至30之經取代或未取代脂族羰基(一般為烷基羰基)、碳數為7至30之經取代或未取代芳基羰基(較佳為苯基羰基,其可具有取代基)、或碳數為4至30之經取代或未取代雜環羰基,其中雜環係經碳原子鍵結羰基。其實例包括乙醯基、三甲基乙醯基、2-氯乙醯基、硬脂醯基、苯甲醯基、對正辛氧基苯基羰基、2-吡啶基羰基、2-呋喃基羰基等。
芳氧基羰基較佳為碳數為7至30之經取代或未取代芳氧基羰基。芳氧基羰基之實例包括苯氧基羰基、鄰氯苯氧基羰基、間硝基苯氧基羰基、對第三丁基苯氧基羰基等。較佳為苯氧基羰基(其可具有取代基)。
脂族氧基羰基(一般為烷氧基羰基)較佳為具有2至30之碳數,而且可具有取代基。其實例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、第三丁氧基羰基、正十八碳氧基羰基等。
胺甲醯基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代胺甲醯基。胺甲醯基之實例包括胺甲醯基、N-甲基胺甲醯基、N,N-二甲基胺甲醯基、N,N-二正辛基胺甲醯基、N-(甲磺醯基)胺甲醯基等。
芳基或雜環偶氮基之實例包括苯基偶氮基、4-甲氧基苯基偶氮基、4-三甲基乙醯基胺基苯基偶氮基、2-羥基-4-丙醯基苯基偶氮基等。
亞胺基之實例包括N-琥珀亞胺基、N-酞亞胺基等。
此外可提及具有羥基、氰基、硝基、上述可解離基(例如硫醯基、羧基或膦基)、或乙烯不飽和基之取代基。
這些基各可進一步具有取代基,而且此取代基之實例包括上述取代基。
關於可有效地施加本發明之效果,R11 與R12 各獨立地較佳為表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,更佳為氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,而且最佳為氰基。
關於可有效地施加本發明之效果,R13 較佳為表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代醯基、經取代或未取代烷氧基羰基、經取代或未取代芳氧基羰基、經取代或未取代胺甲醯基、或雜環基,更佳為經取代或未取代烷基、或經取代或未取代醯基,而且最佳為經取代或未取代烷基。
關於可有效地施加本發明之效果,R14 較佳為表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、經取代或未取代雜環基、或經取代或未取代醯基胺基,更佳為經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、或2-噻吩基,而且最佳為未取代烷基、或經取代或未取代苯基。
關於可有效地施加本發明之效果,R15 與R16 各獨立地較佳為表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,更佳為經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,而且最佳為經取代或未取代烷基。
由式(1a)表示之化合物中取代基的較佳組合較佳為一種其中這些取代基至少之一為上述較佳基的組合,更佳為一種其中更多種取代基為上述較佳基的組合,而且最佳為一種其中全部取代基均為上述較佳基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,由式(1a)表示之化合物特佳為由式(2)表示之化合物、或一種含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物。
<由式(2)表示之化合物>
由式(1a)表示之化合物較佳為由下式(2)表示之化合物。
類似由式(1a)表示之指定偶氮著色劑合物,由式(2)表示之化合物,係為一種特徵為偶合成分為胺基噻唑且重氮成分為咪唑之偶氮著色劑化合物,而且特徵為具有經咪唑環上N-位置連接之二聚合結構。
在由式(1a)表示之化合物中,由式(2)表示之化合物可提供一種在有機溶劑中溶解度、耐熱性與耐光性特別高,及時間安定性以及硬化後溶劑抗性優良之著色硬化組成物。
在式(2)中,R21 、R22 、R24 、R25 、R26 、R31 、R32 、R34 、R35 、與R36 各獨立地表示氫原子或單價取代基,及L1 表示二價鍵聯基。此外R21 與R22 、R25 與R26 、R31 與R32 、及R35 與R36 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
在式(2)中,R21 、R22 、R24 、R31 、R32 、與R34 各獨立地表示氫原子或單價取代基。由R21 、R22 、R24 、R31 、R32 、與R34 表示之單價取代基的實例包括鹵素原子、碳數為1至30之烷基(在本申請案中,其表示飽和脂族基,其實例包括環烷基與二環烷基)、碳數為2至30之烯基(在本申請案中,其表示具有雙鍵之不飽和脂族基,其實例包括環烯基與二環烯基)、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、氰基、碳數為1至30之脂族氧基、碳數為6至30之芳氧基、碳數為2至30之醯氧基、碳數為1至30之胺甲醯氧基、碳數為2至30之脂族氧基羰氧基、碳數為7至30之芳氧基羰氧基、碳數為0至30之胺基(其實例包括烷基胺基、苯胺基與雜環胺基)、碳數為2至30之醯基胺基、碳數為1至30之胺基羰基胺基、碳數為2至30之脂族氧基羰基胺基、碳數為7至30之芳氧基羰基胺基、碳數為0至30之胺磺醯基胺基、碳數為1至30之烷基或芳基磺醯基胺基、碳數為1至30之烷硫基、碳數為0至30之胺磺醯基、碳數為1至30之烷基或芳基亞磺醯基、碳數為1至30之烷基或芳基磺醯基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之脂族氧基羰基、碳數為1至30之胺甲醯基、碳數為3至30之芳基或雜環偶氮基、及亞胺基,其各可進一步具有取代基。
在式(2)中,R25 、R26 、R35 、與R36 各獨立地表示氫原子或單價取代基。由R25 、R26 、R35 、與R36 表示之單價取代基的實例包括碳數為1至30之烷基、碳數為2至30之烯基、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之脂族氧基羰基、及碳數為1至30之胺甲醯基,其各可進一步具有取代基。
在式(2)中,L1 表示二價鍵聯基。二價鍵聯基之實例包括碳數為2至30之伸烷基(如伸乙基、1,2-伸丙基、1,3-伸丙基、或1,4-伸丁基)、碳數為2至30之伸烯基(如伸乙烯基或伸丙烯基)、碳數為2至30之伸炔基(如伸乙炔基或1,3-伸丙炔基)、碳數為6至30之伸芳基(如伸苯基或伸萘基)、碳數為3至30之二價雜環基(如6-氯-1,3,5-三-2,4-二基、嘧啶-2,4-二基或喹噁啉-2,3-二基)、-O-、-CO-、-NR-(R表示氫原子、或碳數為1至30之烷基或芳基)、-S-、-SO2 -、-SO-、或由其組合組成且總碳數為0至30之二價取代基(如鄰伸苯二甲基、間伸苯二甲基或對伸苯二甲基),其各可進一步具有取代基。
關於可有效地施加本發明之效果,R21 、R22 、R31 、與R32 各獨立地較佳為表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,更佳為氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,而且最佳為氰基。
關於可有效地施加本發明之效果,R24 與R34 各獨立地較佳為表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、經取代或未取代雜環基、或經取代或未取代醯基胺基,更佳為經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、或2-噻吩基,而且最佳為未取代烷基、或經取代或未取代苯基。
關於可有效地施加本發明之效果,R25 、R26 、R35 、與R36 各獨立地較佳為表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,更佳為經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,而且最佳為經取代或未取代烷基。
關於可有效地施加本發明之效果,L1 較佳為表示碳數為2至8之經取代或未取代伸烷基、或伸苯二甲基,更佳為碳數為3至6之經取代或未取代伸烷基、鄰伸苯二甲基、或間伸苯二甲基,而且最佳為碳數為3至4之經取代或未取代伸烷基、或鄰伸苯二甲基。
由式(2)表示之化合物中取代基的較佳組合較佳為一種其中這些取代基至少之一為上述較佳基的組合,更佳為一種其中更多種取代基為上述較佳基的組合,而且最佳為一種其中全部取代基均為上述較佳基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,其較佳為一種其中R21 表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,R22 表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,R24 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、經取代或未取代雜環基、或經取代或未取代醯基胺基,R25 表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,R26 表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,R31 表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,R32 表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,R34 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、經取代或未取代雜環基、或經取代或未取代醯基胺基,R35 表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,R36 表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,及L1 表示碳數為2至8之經取代或未取代伸烷基、或伸苯二甲基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,其更佳為一種其中R21 表示氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,R22 表示氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,R24 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、或2-噻吩基,R25 表示經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,R26 表示經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,R31 表示氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,R32 表示氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,R34 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、或2-噻吩基,R35 表示經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,R36 表示經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,及L1 表示碳數為3至6之經取代或未取代伸烷基、鄰伸苯二甲基、或間伸苯二甲基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,其最佳為一種其中R21 表示氰基,R22 表示氰基,R24 表示碳數為1至4之經取代或未取代烷基、經取代或未取代苯基,R25 表示經取代或未取代烷基,R26 表示經取代或未取代烷基,R31 表示氰基,R32 表示氰基,R34 表示碳數為1至4之經取代或未取代烷基、或經取代或未取代苯基,R35 表示經取代或未取代烷基,R36 表示經取代或未取代烷基,及L1 表示碳數為3至4之經取代或未取代伸烷基的組合。
<含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物>
一個較佳具體實施例亦為一種特徵為由式(1a)表示之化合物,其為一種其中高分子量化合物衍生基可鍵結成為由式(1a)中R11 至R16 表示之取代基,及其含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物之高分子量偶氮著色劑化合物。
含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物為一種高分子量偶氮著色劑化合物,其為一種特徵為類似由式(1a)表示之化合物,偶合成分為胺基噻唑且重氮成分為咪唑,及特徵為具有至少一種在其側鏈中具有自由式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基的重複單元之高分子量化合物。在指定偶氮著色劑化合物中,含至少一種由下式(Pa)表示之重複單元的高分子量偶氮著色劑化合物可提供一種在有機溶劑中溶解度、耐熱性與耐光性特別高,及時間安定性以及硬化後溶劑抗性優良之著色硬化組成物。
在式(Pa)中,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基,*表示自由式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基,及n表示1至100之整數。
在式(Pa)中,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基。由RP1 、RP2 與RP3 表示之單價取代基的實例包括鹵素原子、碳數為1至30之烷基(在本申請案中,其表示飽和脂族基,其實例包括環烷基與二環烷基)、碳數為2至30之烯基(在本申請案中,其表示具有雙鍵之不飽和脂族基,其實例包括環烯基與二環烯基)、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、氰基、碳數為1至30之脂族氧基、碳數為6至30之芳氧基、碳數為2至30之醯氧基、碳數為1至30之胺甲醯氧基、碳數為2至30之脂族氧基羰氧基、碳數為7至30之芳氧基羰氧基、碳數為0至30之胺基(在本說明書中,其實例包括烷基胺基、苯胺基與雜環胺基)、碳數為2至30之醯基胺基、碳數為1至30之胺基羰基胺基、碳數為2至30之脂族氧基羰基胺基、碳數為7至30之芳氧基羰基胺基、碳數為0至30之胺磺醯基胺基、碳數為1至30之烷基或芳基磺醯基胺基、碳數為1至30之烷硫基、碳數為0至30之胺磺醯基、碳數為1至30之烷基或芳基亞磺醯基、碳數為1至30之烷基或芳基磺醯基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之脂族氧基羰基、碳數為1至30之胺甲醯基、碳數為3至30之芳基或雜環偶氮基、及亞胺基,其各可進一步具有取代基。
在式(Pa)中,n表示1至100之整數。
在式(Pa)中,*表示自由式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基。
關於可有效地施加本發明之效果,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地較佳為表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,更佳為氫原子或未取代烷基,而且最佳為氫或甲基。
關於可有效地施加本發明之效果,n較佳為表示1至75,更佳為2至50,而且最佳為2至25。
關於可有效地施加本發明之效果,殘基中之取代基較佳為具有如式(1a)中較佳取代基之相同定義。去除氫原子之位置較佳為由R13 、R14 、R15 、與R16 表示之氫原子或取代基中之氫原子,更佳為由R13 、R15 與R16 表示之氫原子或取代基中之氫原子,而且最佳為由R13 表示之氫原子或取代基中之氫原子。
含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物之一個較佳具體實施例為一種含由式(Pa)表示之重複單元、及具有酸性基之重複單元的共聚合高分子量著色劑化合物。
作為具有酸性基之重複單元的共聚合成分用單體之實例包括具有羧基之乙烯基單體、具有磺酸基之乙烯基單體等。
具有羧基之乙烯基單體的實例包括(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸單烷酯、反丁烯二酸、伊康酸、巴豆酸、桂皮酸、丙烯酸二聚物等。此外亦可使用具有羧基之單體(如(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯)與環形酐(如順丁烯二酸酐、酞酸酐或環己烷二羧酸酐)、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等間之加成反應的產物。此外至於羧基先質,其可使用含酐單體,如順丁烯二酸酐、伊康酸酐或檸康酸酐。此外關於共聚合性質、成本、溶解度等,其中特佳為(甲基)丙烯酸。
此外具有磺酸基之乙烯基單體的實例包括2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸等,而且具有磺酸基之乙烯基單體的實例包括磷酸單(2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)、磷酸單(1-甲基-2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)等。
本發明中含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物,係較佳為含一種衍生自上述具有酸性基之單體的重複單元。包括此重複單元則在將本發明之顏料分散組成物塗佈於著色感光性組成物時,未曝光部分之顯影去除力優良。
本發明中含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物,係可含一或二或更多種衍生自具有酸性基之單體的重複單元。
在含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物中,衍生自含酸性基單體之重複單元的含量較佳為50毫克KOH/克或更大,特佳為50毫克KOH/克至200毫克KOH/克之範圍。即關於抑制顯影液中之沉澱形成,衍生自含酸性基單體之重複單元的含量較佳為50毫克KOH/克或更大。此外為了有效地抑制二級顆粒(其為顏料之一級顆粒凝集體)之形成,或者有效地減弱二級顆粒之內聚力,衍生自含酸性基單體之重複單元的含量較佳為50毫克KOH/克至200毫克KOH/克。
含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物,係可進一步含一種衍生自具有其他結構之共聚合乙烯基單體的重複單元,只要不損及本發明之效果。
雖然對可在此使用之乙烯基單體並無特別之限制,例如其較佳為(甲基)丙烯酸酯、巴豆酸酯、乙烯酯、順丁烯二酸二酯、反丁烯二酸二酯、伊康酸二酯、(甲基)丙烯醯胺、乙烯醚、乙烯醇酯、苯乙烯、(甲基)丙烯腈等。乙烯基單體之指定實例包括以下化合物。此外在本說明書中表示「丙烯酸、甲基丙烯酸」時,在某些情形名詞「丙烯酸、甲基丙烯酸」可敘述成「(甲基)丙烯酸」。
(甲基)丙烯酸酯之實例包括(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)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸第三辛酯、(甲基)丙烯酸十二碳酯、(甲基)丙烯酸十八碳酯、(甲基)丙烯酸乙醯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、二乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸壬基苯氧酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸三溴苯氧基乙酯等。
巴豆酸酯之實例包括巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。
乙烯酯之實例包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙烯基甲氧基乙酸酯、苯甲酸乙烯酯等。
順丁烯二酸二酯之實例包括順丁烯二酸二甲酯、順丁烯二酸二乙酯、順丁烯二酸二丁酯等。
反丁烯二酸二酯之實例包括反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二丁酯等。
伊康酸二酯之實例包括伊康酸二甲酯、伊康酸二乙酯、伊康酸二丁酯等。
(甲基)丙烯醯胺之實例包括(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N-丙基(甲基)丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N-正丁基(甲基)丙烯醯胺、N-第三丁基(甲基)丙烯醯胺、N-環己基(甲基)丙烯醯胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N-苯基(甲基)丙烯醯胺、N-苄基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯基嗎啉、二丙酮丙烯醯胺等。
乙烯醚之實例包括甲基乙烯醚、丁基乙烯醚、己基乙烯醚、甲氧基乙基乙烯醚等。
苯乙烯之實例包括苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羥基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、氯甲基苯乙烯、藉酸性物質(例如t-Boc等)可去保護基保護之羥基苯乙烯、甲基乙烯基苯乙烯、與α-甲基苯乙烯等。
本發明中含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物,係較佳為在一個分子中含按含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物之總質量計為20質量%至99.5質量%之量,更佳為40質量%至95質量%之量的由式(Pa)表示之重複單元。
如果由式(Pa)表示之重複單元的含量在以上指定範圍內,則薄膜之光譜特徵及鹼顯影力良好。
本發明中含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物之較佳分子量按重量平均分子量(Mw)換算較佳為5000至100000之範圍,而且按數量平均分子量(Mn)換算為2500至50000之範圍。按重量平均分子量(Mw)換算更佳為10000至50000之範圍,而且按數量平均分子量(Mn)換算為5000至30000之範圍。
特定言之,按重量平均分子量(Mw)換算最佳為10000至30000之範圍,而且按數量平均分子量(Mn)換算為5000至15000之範圍。由在以著色硬化組成物製造彩色濾光片時之顯影力的觀點,重量平均分子量(Mw)較佳為30000或更小。
以下描述上述由式(1a)表示之化合物的指定實例,但是本發明不受其限制。此外以下例示化合物(71a)至(118a)亦為式(2)之例示化合物。
此外例示化合物(P1a)至(P50a)為上述含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物之例示化合物,但是這些例示化合物亦為由式(1a)表示之化合物的指定實例。
以下例示化合物(1a)至(70a)及(119a)至(126a)之R41 、R42 、R43 、R44 、R45 、與R46 表示下式(3)所示之基。
以下例示化合物(71a)至(114a)之R51 、R52 、R54 、R55 、R56 、與L1 表示下式(4)所示之基。
以下例示化合物(P1a)至(P100a)之A與B表示以下結構之重複單元(A-1)至(A-20)及(B-1)至(B-27)。
以下例示化合物(P1a)至(P100a)具有5,000至25,000之數量平均分子量(Mn)、6,000至30,000之重量平均分子量(Mw)、及1.30至2.50之分子量分布指數(Mw/Mn)。
這些偶氮著色劑化合物可依照美國專利第5,789,560號等所述方法容易地合成。即本發明中由式(1a)或(2)表示之偶氮著色劑化合物可藉常用之重氮偶合,繼而使用烷化劑烷化而合成。
特定言之,其使用重氮化劑將由式(A)表示之2-胺基咪唑衍生物轉化成式(B)之重氮鹽,使所得重氮鹽與由式(C)表示之2-胺基噻唑衍生物接受偶合反應而得到由式(D)表示之化合物。然後在鹼性條件下以式(E)之化合物等將式(D)之化合物烷化。以此方式可容易地合成所需化合物。特定言之,化合物之合成將藉實例描述。
此外含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物,其可使用習知方法聚合由式(1a)表示之偶氮著色劑化合物而合成。
在式(A)中,R1 與R2 各獨立地表示氫原子或單價取代基。此外R1 與R2 可彼此鍵結形成環。
在式(B)中,R1 與R2 各具有如式(A)中R1 與R2 之相同定義。X- 表示重氮鹽之相對陰離子。
在式(C)中,R4 、R5 與R6 各獨立地表示氫原子或單價取代基。
在式(D)中,R1 、R2 、R4 、R5 、與R6 各具有如式(A)至(C)中R1 、R2 、R4 、R5 、與R6 之相同定義。
R3 一Y (E)
在式(E)中,R3 表示單價取代基,及Y表示脫離基(例如鹵素原子、甲苯磺醯基等)。
許多由式(A)表示之化合物為市售(例如Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製造之型號A1292等)。由式(C)表示之化合物可藉習知方法合成(例如J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1(1984),第2卷,第147-153頁等)。許多由式(E)表示之化合物為市售(例如Chemical Industry Co.,Ltd.製造之型號B0411等)。
雖然由式(1a)表示之指定偶氮著色劑化合物在著色硬化組成物中之總濃度依分子量及莫耳吸收係數而改變,濃度按組成物之總固體含量計較佳為0.5至80質量%,更佳為0.5至70質量%,而且特佳為1至70質量%之範圍。
本發明之著色硬化組成物可組合使用指定偶氮著色劑化合物與具有其他結構之著色劑。對具有其他結構之著色劑並無特別之限制,而且可使用習知上用於彩色濾光片之已知著色劑。例如JP-A第2002-14220號、JP-A第2002-14221號、JP-A第2002-14222號、JP-A第2002-14223號專利、美國專利第5,667,920號、美國專利第5,059,500號等所述之著色劑。
至於化學結構,其可使用吡唑偶氮染料、苯胺偶氮染料、三苯基甲烷染料、蒽醌染料、蒽吡啶酮染料、亞苄基染料、oxonol染料、吡唑三唑偶氮染料、吡啶酮偶氮染料、花青染料、苯并噻染料、吡咯吡唑偶氮次甲基染料、山星染料、酞青染料、苯并哌喃染料、靛染料等。
<著色硬化組成物>
以下敘述本發明之著色硬化組成物。
本發明之著色硬化組成物含至少一種上述之指定偶氮著色劑化合物與聚合化合物。聚合化合物係藉由對400奈米或更短之UV光曝光或藉熱而聚合或交聯,因而使著色硬化組成物不溶於鹼性顯影液。結果在微影術法中區別曝光部分與未曝光部分而形成圖案。
此外在噴墨法中可得到硬化著色像素。
為了進一步增加硬化反應速率,著色硬化組成物較佳為含自由基或產酸聚合引發劑。在像素係藉微影術法形成之處,此引發劑為重要的。在像素係藉噴墨法形成時,硬化亦可藉熱進行,所以聚合引發劑並不重要,但是較佳為在著色硬化組成物中使用引發劑。
此外著色硬化組成物可含黏合劑、界面活性劑、及其他添加劑。
<聚合化合物>
聚合化合物可為一種在常壓沸點為100℃或更高,而且具有至少一個可加成聚合乙烯不飽和基之化合物。較佳為一種具有二或更多個乙烯不飽和基之化合物,而且仍更佳為一種具有三或更多個乙烯不飽和基之化合物。其實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0254]至[0257]段、JP-A第2009-13206號專利之[0054]至[0068]段等所述之化合物。較佳為含一或多種選自(甲基)丙烯酸單體、環氧基單體與氧雜環丁烷基單體。
特定言之,其較佳為一種在其一個分子中具有三或更多個丙烯醯基之丙烯酸化合物。此丙烯酸化合物之實例包括三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯)、一種藉由將環氧乙烷、環氧丙烷或己內酯加入多官能基醇(如甘油或三羥甲基乙烷)繼而(甲基)丙烯酸化而得之化合物、一種異戊四醇或二異戊四醇之聚(甲基)丙烯酸化產物。
聚合化合物在著色硬化組成物中之含量按著色硬化組成物之固體含量計較佳為0.1質量%至90質量%,仍更佳為1.0質量%至80質量%,而且特佳為2.0質量%至70質量%之範圍。
特定言之,在將組成物作為噴墨印墨時,聚合化合物之含量較佳為著色硬化組成物之固體含量的30至80質量%,而且更佳為40至80質量%之範圍。在聚合化合物之使用量在以上指定範圍內時,其將像素部分充分地聚合使得得到例如以下之效果:不易發生因像素部分缺乏膜強度而造成之切口;在塗佈透明導電膜時不易發生裂痕或網孔;在形成定向膜時改良溶劑抗性;及不降低電壓保持比例。
在此著色硬化組成物之固體含量(其用以決定混合比例)包括全部成分,除了溶劑,因此液態聚合化合物等(若有)亦包括於固體含量。
以下敘述用於微影術法之著色硬化組成物。
<光聚合引發劑>
本發明之著色硬化組成物較佳為含光聚合引發劑。
雖然對光聚合引發劑並無特別之限制,只要其可將聚合化合物聚合,光聚合引發劑較佳為由特徵、引發效率、吸收波長、可得性、成本等觀點選擇。
光聚合引發劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0260]至[0271]段所述之化合物。
光聚合引發劑在著色硬化組成物中之含量按聚合化合物之固體含量計較佳為0.01至50質量%,更佳為1至30質量%,而且特佳為1至20質量%之範圍。如果光聚合引發劑在以上指定範圍內,則聚合為令人滿意地進行,而且可得到有利之膜強度。
<黏合劑>
此外除了含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物,著色硬化組成物較佳為含黏合劑。雖然對黏合劑並無特別之限制,只要其為鹼溶性,黏合劑較佳為由耐熱性、顯影力、可得性等觀點選擇。
鹼溶性黏合劑較佳為一種溶於有機溶劑且可藉弱鹼性水溶液顯影之線形有機高分子量聚合物。線形有機高分子量聚合物可為JP-A第2008-292970號專利之[0227]至[0234]段所述之聚合物。
黏合劑在著色硬化組成物中之含量按著色硬化組成物之固體含量計較佳為0.1質量%至50質量%,仍更佳為0.1質量%至40質量%,而且特佳為0.1質量%至30質量%之範圍。
<交聯劑>
交聯劑可較佳地加入著色硬化組成物。其對交聯劑並無特別之限制,只要其可經交聯反應實行膜硬化。此交聯劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0237]至[0253]段所述之交聯劑。
在著色硬化組成物含交聯劑時,交聯劑之含量按著色硬化組成物之總固體含量(質量)計較佳為1至70質量%,更佳為5至50質量%,而且特佳為7至30質量%之範圍。如果交聯劑之含量在以上指定範圍內,則可維持未曝光部分之充分硬化程度與溶解性質。如果交聯劑之含量不足,則曝光部分之硬化程度可能不良。另一方面,如果交聯劑之含量過量則可能導致未曝光部分之溶解性質的重大降低。
<溶劑>
在製備本發明之著色硬化組成物時,組成物通常可含溶劑。基本上,雖然對溶劑並無特別之限制,只要其滿足組成物之各成分的溶解度或著色硬化組成物之塗覆力,溶劑較佳為特別地考量黏合劑之溶解度、塗覆力與安全性而選擇。
此溶劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0272]段所述之溶劑。
這些溶劑中更佳為3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、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、乙卡必醇乙酸酯、丁卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯等。
關於紫外線吸收劑與鹼溶性樹脂之溶解度、欲塗覆表面狀態之改良等,亦較佳為混合二或更多種這些有機溶劑。在此情形特佳為使用二或更多種選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、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、乙卡必醇乙酸酯、丁卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、與丙二醇甲醚乙酸酯之混合物。
<聚合抑制劑>
為了在著色硬化組成物之製造或儲存期間防止聚合化合物之不必要熱聚合,在本發明之著色硬化組成物中較佳為加入少量聚合抑制劑。
可用於本發明之聚合抑制劑的實例包括氫醌、對甲氧基酚、二第三丁基對甲酚、五倍子酚、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4’-硫貳(3-甲基-6-第三丁基酚)、2,2’-亞甲二(4-甲基-6-第三丁基酚)、與N-亞硝基苯基羥基胺鈰鹽。
聚合抑制劑之加入量相對全部組成物之質量較佳為約0.01至約5質量%。
<界面活性劑>
由改良塗覆力之觀點,本發明之著色硬化組成物可含各種界面活性劑。可用於本發明之界面活性劑的實例包括各種界面活性劑,如含氟界面活性劑、非離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、與矽為主界面活性劑。
特定言之,在本發明之著色硬化組成物含有含氟界面活性劑時,改良製備成塗液之組成物的液體性質(特定言之為流動性),因而可改良塗層厚度之均勻性且節省液體。
即在使用含有含氟界面活性劑之著色硬化組成物作為塗液以形成膜時,由於欲塗覆表面與塗液間之表面張力降低,其改良對欲塗覆表面之濕潤力,使得改良對欲塗覆表面之塗覆力。結果即使是在以少量液體形成數微米薄膜時,其可適當地形成厚度均勻之膜。
含氟界面活性劑中之氟含量較佳為3質量%至40質量%,更佳為5質量%至30質量%,而且特佳為7質量%至25質量%。氟含量為此範圍之含氟界面活性劑對塗膜厚度均勻性及節省液體為有效的,而且具有良好溶解度於著色硬化組成物中。
含氟界面活性劑之實例包括MEGAFAC F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F780、與F781(DIC Corporation製造)、FLUORAD FC430、FC431與FC171(Sumitomo 3M Limited製造)、SURFLON S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC1068、SC-381、SC-383、S393、與KH-40(Asahi Glass Co.,Ltd.製造)、及SOLSPERSE 20000(zeneca製造)。
非離子性界面活性劑之實例包括聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、與山梨醇酐脂肪酸酯(如PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、與25R2、及TETRONIC 304、701、704、901、904、與150R1,BASF製造)。
陽離子性界面活性劑之實例包括酞青衍生物(商標名:EFKA-745,Morishita&Co.,Ltd.製造)、有機矽氧烷聚合物(商標名:KP341,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、(甲基)丙烯酸為主(共)聚合物(商標名:POLYFLOW No.75、No.90、No.95,Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造)、及W001(商標名,Yusho Co.,Ltd.製造)。
陰離子性界面活性劑之實例包括W004、W005與W017(商標名,Yusho Co.,Ltd.製造)。
矽為主界面活性劑之實例包括“TORAY SILICONE DC3PA”、“TORAY SILICONE SH7PA”、“TORAY SILICONE DC11PA”、“TORAY SILICONE SH21PA”、“TORAY SILICONE SH28PA”、“TORAY SILICONE SH29PA”、“TORAY SILICONE SH30PA”、與“TORAY SILICONE SH8400”(商標名,Dow Corning Toray Co.,Ltd.製造)、“TSF-4440”、“TSF-4300”、“TSF-4445”、“TSF-4460”、與“TSF-4452”(商標名,Momentive Performance Materials Inc.製造)、“KP341”、“KF6001”與“KF6002”(商標名,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、及“BYK323”與”BYK330”(商標名,BYK Chemie製造)。
其可使用僅一種界面活性劑,或者可組合使用二或更多種界面活性劑。
<各種添加劑>
如果必要,則本發明之著色硬化組成物可含各種添加劑,例如填料、上述以外之高分子量化合物、界面活性劑、黏附促進劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、凝集抑制劑等。此添加劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0274]至[0276]段所述之添加劑。
<著色硬化組成物之製備方法>
關於本發明著色硬化組成物之製備,其可同時混合上述組成物之各成分,或者可在將各成分溶於溶劑後循序地混合。此外對成分混合附帶之加入次序或操作條件並無特別之限制。其可將全部成分同時溶於溶劑而製備組成物。或者如果必要,則可將各成分適當地溶解以製造二或更多種溶液,及在使用(塗覆)時可混合這些溶液而製備組成物。
如此製備之組成物可較佳地經孔徑為0.01至3.0微米,而且更佳為孔徑為0.05至0.5微米之過濾器過濾,然後用於所需應用。
本發明之著色硬化組成物可適當地用於形成液晶顯示器(LCD)或固態攝影裝置(例如CCD、CMOS等)用彩色濾光片等之著色像素。特定言之,著色硬化組成物可適當地用於形成固態攝影裝置(如CCD與CMOS)用彩色濾光片。
本發明之著色硬化組成物特別適合形成一種其中將著色圖案成形成大小最小之薄膜且需要有利長方形橫切面外形的固態攝影裝置用彩色濾光片。
特定言之,在彩色濾光片組成像素圖案大小(自基板垂直方向觀看之像素圖案的側面長度)為2微米或更小(例如0.5至2.0微米)時,著色劑之含量增加,及線寬靈敏度退化,如此造成DOF限度變窄,結果趨使圖案成形性退化。特別是在像素圖案大小為1.0至1.7微米(進一步而言1.2至1.5微米)之範圍時此趨勢明顯。此外在其為厚1微米或更小之薄膜時,膜中促進微影術性質之成分(著色劑以外)量相對地降低,其他成分量由於著色劑量增加而進一步降低,及靈敏度降低,如此使低曝光劑量區域中之圖案易於剝落。在此情形,在應用熱處理(如後烘烤)易於發生熱下陷。特別是在膜厚為0.005微米至0.9微米(進一步而言0.1至0.7微米)之範圍時這些現象明顯。
另一方面,在使用本發明之著色硬化組成物時,其可製備一種圖案成形性優良且具有有利之橫切面外形(即使是上述像素圖案大小為2微米或更小)的彩色濾光片。
<使用著色硬化組成物之圖案形成法>
一種使用本發明之著色硬化組成物藉微影術法形成彩色濾光片之方法,係特徵為包括將著色硬化組成物塗覆在基板上形成著色層,將著色層經光罩曝光,及在曝光後將著色層顯影形成圖案之程序。特定言之,其可使用例如JP-A第2008-292970號專利之[0277]至[0284]段所述之方法。
-後硬化程序-
在本發明中,在將著色層顯影形成圖案之程序後,其較佳為進行一種將所得圖案進一步硬化之後硬化程序。
藉加熱及/或曝光(UV照射)進行之後硬化程序將所得圖案進一步硬化,而且在形成次一個彩色圖案形成用著色層之程序或其他程序中可防止圖案溶解,及可改良所得彩色濾光片之像素的溶劑抗性。
後硬化程序較佳為藉UV照射進行。
-後硬化程序(UV照射)-
藉曝光用於將圖案硬化之UV照射程序將紫外光(UV光)以顯影處理前曝光處理中曝光劑量[毫焦/平方公分]之10倍或更高的照射劑量[毫焦/平方公分]照射圖案(其已在圖案形成程序中進行顯影處理)。在圖案形成程序中顯影處理與後述加熱處理之間以UV光對顯影後圖案照射預定次數,則可有效地防止稍後在加熱時可能發生之顏色轉移。如果此程序之照射劑量小於圖案形成程序中曝光時曝光劑量之10倍,則可能無法防止著色像素間或上下層間之顏色轉移。
其中UV光之照射劑量較佳為圖案形成程序中曝光時曝光劑量之12倍至200倍,而且更佳為15倍至100倍。
雖然後曝光可藉g-線、h-線、i-線、KrF、ArF、UV光、電子束、X-射線等進行,其較佳為g-線、h-線、i-線、或UV光,而且特佳為UV光。在進行UV光照射(UV硬化)時,其較佳為在20℃至50℃(較佳為25℃至40℃)之低溫進行。UV光之波長較佳為包括範圍為200至300奈米之波長。例如其可使用高壓汞燈、低壓汞燈等作為光源。照射時間可為10至180秒,較佳為20至120秒,而且更佳為30至60秒之範圍。
至於UV光照射光源,其可使用例如超高壓汞燈、高壓汞燈、低壓汞燈、DEEP UV燈等。其中較佳為照射在欲照射紫外光中含波長為275奈米或更短之光,及其中波長為275奈米或更短之光的照射光度[毫瓦/平方公分]相對紫外光中全部波長範圍之整體照射光度為5%或更大之光。確保紫外光中波長為275奈米或更短之光的照射光度為5%或更大,則可有效地增強針對著色像素間或上下層顏色轉移之抑制效果,及耐光性改良效果。關於此點,其較佳為使用與用於圖案形成程序中曝光之光源(如i-線)不同之光源,其實例包括高壓汞燈、低壓汞燈等。其中考量上述理由,波長為275奈米或更短之光的照射光度相對紫外光中全部波長範圍之整體照射光度較佳為7%或更大。此外波長為275奈米或更短之光的照射光度之上限較佳為25%或更小。
此外名詞「整體照射光度」指在繪製其中各光譜波長之光度(每單位時間通過單位面積之輻射能量;[毫瓦/平方米])為縱座標及光之波長[奈米]為橫座標的曲線時,照射光所含各波長之光的光度之總和(面積)。
後曝光用UV照射程序中欲照射紫外線之整體照射光度較佳為200毫瓦/平方公分或更大。如果整體照射光度為200毫瓦/平方公分或更大,則其可有效地增強針對著色像素間或朝向上下層之顏色轉移的抑制效果、及耐光性改良效果。其中較佳為250至2000毫瓦/平方公分之範圍,而且更佳為300至1000毫瓦/平方公分之範圍。
此外後加熱較佳為在溫度為100℃至300℃,而且更佳為150℃至250℃之加熱板或烤箱中進行。後加熱時間較佳為30秒至30000秒,而且更佳為60秒至1000秒之範圍。
在後硬化程序中可組合進行後曝光及後加熱,及在此情形,其任一均可先進行,但是較佳為後曝光係在後加熱前進行。如此因藉後曝光加速硬化而抑制由於圖案之熱下陷或拖曳造成之形狀變形,其可能發生在後加熱程序中。
如此得到之著色圖案組成彩色濾光片之像素。在製備具有多色像素之彩色濾光片的情形,由所需色像數量組成之彩色濾光片可藉由依照所需色像數量將圖案形成程序(及硬化程序,若必要)重複數次而製造。
以下敘述較佳地用於噴墨法之著色硬化組成物。
在作為噴墨印墨時,著色硬化組成物之組態如上所述,但是以下則描述特佳具體實施例。
在將本發明之著色硬化組成物作為噴墨印墨時,印墨之儲存安定性優良,而且抑制印墨之凝集或分解。此外即使是在連續及斷續噴射印墨時,噴射故障(如不噴射或墨滴之路徑彎曲)不易發生,及噴射安定性優良,而且暫停特定時間後之回收性質、及發生不噴射時之進一步回收性質等優良。
關於作為噴墨印墨之著色硬化組成物,由式(1a)表示之偶氮著色劑化合物在噴墨印墨中之總含量按印墨之總量計較佳為1至20質量%,而且更佳為5至15質量%之範圍。如果偶氮著色劑化合物之含量小於1質量%,則為了得到彩色濾光片所需光學密度,膜厚可能變厚。在此情形亦需要增加黑矩陣(其為分隔壁)之厚度,但是此黑矩陣難以形成。另一方面,如果偶氮著色劑化合物之含量超過20質量%,則印墨黏度增加,其可能造成關於噴射之難度及關於溶於溶劑之難度。
<溶劑>
依照本發明作為噴墨印墨之著色硬化組成物含一種溶劑。基本上,雖然對溶劑並無特定之限制,只要其滿足各成分之溶解度或後述溶劑之沸點,溶劑較佳為特別地考量後述黏合劑之溶解度、塗覆力、及安全性而選擇。至於溶劑之指定實例,其可例示在JP-A第2009-13206號專利之[0030]至[0040]段所述之溶劑。
溶劑在本發明噴墨印墨中之含量按印墨之總量計較佳為30至90質量%,而且更佳為50至90質量%之範圍。在溶劑之含量為30質量%或更大時,其確保在一個像素中提供之印墨量,使得在像素中得到合適之印墨濕散佈。在溶劑之含量為90質量%或更小時,其可將包括於印墨中且用以形成功能膜(例如像素等)之溶劑以外成分之量保持高於特定量。因而在形成彩色濾光片時各像素所需印墨量不會過大。例如在將印墨沉積在以分隔壁隔間之凹陷部分中時,其可抑制印墨溢出凹陷部分及顏色與相鄰像素混合。
由印墨自噴嘴噴射之性質及對基板之濕潤力的觀點,在上述溶劑中,本發明之噴墨印墨較佳為含高沸點溶劑。低沸點溶劑可能易蒸發(甚至是在噴墨頭上),而一方面易造成印墨黏度增加、固體沉澱等,及造成噴射性質退化。此外在印墨到達基板後濕潤且散佈在基板上時,在濕散佈區域邊緣處溶劑蒸發而增加印墨黏度。因而在某些情形,濕散佈被已知為「釘扎」之現象抑制。
用於本發明之溶劑的沸點較佳為130至280℃之範圍。如果溶劑之沸點低於130℃,則由面內像素之形狀均勻性的觀點,其可能有不理想之情形。如果溶劑之沸點高於280℃,則由藉前烘烤去除溶劑之觀點,其可能有不理想之情形。此外溶劑之沸點表示在1 atm之壓力下的沸點,而且可由化合物字典(Chapman% Hall)之物理特徵表等得知。其可單獨或以其二或更多種之組合使用。
此外在上述噴射印墨不含聚合單體等時,去除印墨所含溶劑而得之印墨殘留物(彩色像素)的厚度變薄,所以為了防止顏色混合等目的,其可降低在基板上形成之分隔壁的高度,因此關於成本/生產力較佳。
<黏合劑>
為了調整黏度,調整印墨硬度等目的,本發明之噴墨印墨可使用黏合劑。其可使用僅乾燥及固化之黏合劑作為噴墨印墨之黏合劑。例如黏合劑可僅由本質上無聚合力之樹脂組成。然而為了對塗膜賦與充分之強度、耐久性與黏附性,其較佳為使用一種藉噴墨法在基板上形成像素圖案後可經聚合硬化像素之黏合劑。例如其可使用一種可藉聚合硬化之黏合劑,如一種藉可見光、UV光、電子束等之作用可聚合及硬化之光硬化黏合劑,以及一種藉加熱可聚合及硬化之熱固性黏合劑。
<交聯劑>
在使用環氧單體(含環氧基單體)或熱硬化黏合劑樹脂之情形,其通常可含交聯劑且與之化合。至於交聯劑,其可適當地使用“General Introduction to Epoxy Resins,Basic Edition I”(The Japan Society of Epoxy Resin Technology,2003年11月19日出版)之第3章所述之硬化劑及加速劑。例如其可使用多官能基羧酸酐或多官能基羧酸。
<界面活性劑>
本發明之噴射印墨可進一步含一種界面活性劑。界面活性劑之合適實例包括JP-A第7-216276號專利之[0021]段、及JP-A第2003-337424號與JP-A第11-133600號專利所述之界面活性劑。界面活性劑之含量按著色組成物之總量計較佳為5質量%或更小。
其他添加劑包括JP-A第2000-310706號專利之[0058]至[0071]段所述之添加劑。
溶劑在噴墨印墨組成物中之含量按著色硬化組成物之總量計較佳為30至90質量%,而且更佳為50至85質量%之範圍。界面活性劑之含量按著色組成物之總量計較佳為0.1至5質量%之範圍。
<噴墨印墨之製備方法>
本發明噴墨印墨之製備可藉由應用已知之噴墨印墨製備方法而進行。例如噴墨印墨可藉由將由式(1a)表示之化合物溶於溶劑,繼而溶解噴墨印墨所需各成分(例如聚合化合物、黏合劑等)而製備。
為了製備聚合化合物之溶液,在所用材料於溶劑中之溶解度低時,其可在聚合化合物不造成聚合反應之範圍內適當地進行如加熱或超音波處理之處理。
在將由式(1a)表示之化合物分散於水性介質時,其可將含由式表示之化合物的著色細粒與油溶性聚合物分散於水性介質,如JP-A第11-286637號、JP-A第2001-240763號(日本專利申請案第2000-78491號)、JP-A第2001-262039號(日本專利申請案第2000-80259號)、與JP-A第2001-247788號專利(日本專利申請案第2000-62370號)所述,或者可將由各式表示之化合物(溶於高沸點有機溶劑)分散於水性介質,如JP-A第2001-262018號(日本專利申請案第2000-78454號)、JP-A第2001-240763號(日本專利申請案第2000-78491號)、與JP-A第2001-335734號專利(日本專利申請案第2000-203856號)所述。至於將由式(1a)表示之化合物分散於水性介質之指定方法、使用之油溶性聚合物、高沸點有機溶劑、添加劑、及其量,其可較佳地使用以上專利公告所述者。或者可將由各式表示之化合物以細粒固態分散。在分散時可使用分散劑或界面活性劑。
至於分散裝置,其可使用簡單攪拌器、推進器攪拌系統、線上攪拌系統、磨粉機系統(例如膠磨機、球磨機、砂磨機、粉碎機、輥磨機、或攪動磨粉機)、超音波系統、高壓乳化與分散系統(高壓均化機;至於指定市售裝置,Gaulin均化機、微流體化機、DeBEE2000等)。除了以上之專利,製備噴墨印墨之方法的細節敘述於JP-A第5-148436號、JP-A第5-295312號、JP-A第7-97541號、JP-A第7-82515號、JP-A第7-118584號、JP-A第11-286637號、與JP-A第2001-271003號專利(日本專利申請案第2000-87539號),其可應用於本發明噴墨印墨之製備。
<噴墨印墨之物理特徵>
雖然依照本發明之噴墨印墨的物理特徵並未特別地限制,只要其在可經噴墨頭噴射之範圍內,而由得到安定噴射之觀點,其噴射時之印墨黏度較佳為2至30 mPa‧s,而且更佳為2至20 mPa‧s之範圍。此外在以機械噴射時,噴墨印墨之溫度較佳為在20℃至80℃之範圍保持實質上固定。在機械溫度高時,印墨黏度降低且噴射高黏度印墨為可行的;然而較高之溫度可能易於造成頭中印墨之熱變性及/或熱聚合反應,或噴墨噴嘴表面上之溶劑蒸發(其易於導致噴嘴阻塞)。因此機械溫度較佳為20℃至80℃之範圍。
在此黏度係在將噴墨印墨保持在25℃時以常用之E-型黏度計(例如Toki Sangyo Co.,Ltd.製造之RE-80L E-型黏度計)測量。
由改良對非穿透性基板之濕潤力與噴射安定性的觀點,噴墨印墨在25℃之表面張力(靜態表面張力)較佳為20毫牛頓/米至40毫牛頓/米,而且更佳為20毫牛頓/米至35毫牛頓/米之範圍。在以機械噴射時,其較佳為將噴墨印墨之溫度在20℃至80℃之範圍維持實質上固定,及此時之表面張力較佳為設定成20毫牛頓/米至40毫牛頓/米之範圍內。為了以確定準確度將噴墨印墨之溫度保持固定,其可較佳地配備印墨溫度偵測裝置、印墨加熱或冷卻裝置、及依照偵測之印墨溫度而調節加熱或冷卻之控制裝置。或者亦較佳為提供一種依照印墨溫度調節對噴墨裝置施加之能量,及降低印墨特徵變化之影響的裝置。
表面張力係使用Wilhermy法在25℃之液溫及60% RH以常用之表面張力計(例如Kyowa Interface Science Co.,Ltd.製造之表面張力計FACE SURFACE TENSIOMETER CBVB-A3)測量。
為了在將噴墨印墨沉積在基板上之後適當地維持濕散佈形式,其較佳為在將其沉積在基板上之後維持噴墨印墨之預定液體性質。因此較佳為將基板及/或基板附近維持在預定之溫度範圍內。或者例如藉由增加支撐基板之平台的熱容而降低溫度變化之影響亦有效。
<彩色濾光片及其製造方法>
雖然對藉噴墨法使用本發明之著色硬化組成物製造彩色濾光片之方法並無特別之限制,其可使用例如JP-A第2008-250188號專利之[0114]至[0128]段所述之方法。
<本發明彩色濾光片之用途>
本發明之彩色濾光片可進一步包括氧化銦錫(ITO)層作為透明導電膜。形成ITO層之方法的實例包括線上低溫濺射法、線上高溫濺射法、分批低溫濺射法、分批高溫濺射法、真空沉積法、電漿CVD法等。特定言之較佳為使用低溫濺射法,因為其降低對彩色濾光片之損壞。
本發明之彩色濾光片可適當地使用於例如影像顯示器(特別是彩色影像顯示器),如液晶顯示器、有機電致發光顯示器、液晶投射器、玩具機、可攜式終端機(如行動電話、數位相機與汽車導航器)之應用而無特別之限制。此外本發明之彩色濾光片可適當地作為用於數位相機、數位攝影機、內視鏡、行動電話等固態攝影裝置(如CCD影像感應器與CMOS影像感應器)之彩色濾光片。特定言之,此彩色濾光片適合高解析度之CCD裝置或CMOS裝置,其可含超過一百萬像素。固態攝影裝置之組態並未限制,只要其功能為固態攝影裝置且包括本發明之彩色濾光片,但是例如以下組態為可行的。即一種其中在基板上提供組成光接收區域之光二極體與由多矽形成之轉移電極等,在其上提供彩色濾光片層,然後將微透鏡堆疊於其上的組態。
由彩色材料之光誘發變色的觀點,其較佳為具本發明彩色濾光片之相機系統具有蓋玻璃、微透鏡等,其中相機透鏡或IR遮斷膜係以二色塗覆,及其材料具有部分地或完全地吸收400奈米或更短之UV光的光學性質。此外為了抑制彩色材料之氧化變色,相機系統之結構較佳為設計成具有一種其中降低對彩色濾光片之氧滲透力的結構。
雖然已藉各種具體實施例詳述依照本發明之第一態樣的著色硬化組成物、彩色濾光片及其製造方法、以及使用它之顯示器或固態攝影裝置,本發明不限於這些具體實施例,而且應了解各種修改及變化為可行的但不背離本發明之範圍。
本發明之第二態樣
以下詳述依照本發明之第二態樣的著色硬化組成物、彩色濾光片、製造彩色濾光片之方法等。雖然下述組態要求之解釋將基於本發明之代表性具體實施例,本發明不受其限制。此外在本說明書中使用”-“表示之數值範圍,其表示包括”-“前後所述數值作為最小值與最大值之範圍。
-著色硬化組成物-
本發明之第一著色硬化組成物含至少一種選自由下式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物、以及一種聚合化合物。
在式(M)中,RM1 、RM2 與RM3 各獨立地表示氫原子或單價取代基,L1 與L2 各獨立地表示單鍵或二價鍵聯基,A表示pKa為10或更小之酸基,D表示自由下式(1b)表示之化合物去除(n+m)個氫原子而得之殘基,n表示0至10之整數,及m表示1至10之整數。
在式(1b)中,R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基,及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
此外本發明之第二著色硬化組成物含至少一種選自具有由下式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物、以及一種聚合化合物。
在式(Pb)中,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基,及D表示自由下式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基。
在式(1b)中,R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基,及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
除了至少一種選自具有由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物,如果必要,則本發明之第一著色硬化組成物可含至少一種選自具有由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物。
此外除了至少一種選自具有由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物,如果必要,則本發明之第二著色硬化組成物可含至少一種選自具有由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物。
本發明之第一或第二著色硬化組成物(以下經常簡稱為「本發明之著色硬化組成物」)特徵為其藉熱、光或兩者硬化,及如果必要,則組成物可進一步含其他成分,如聚合引發劑、溶劑、黏合劑、與交聯劑。
由式(M)表示之著色劑化合物、或具有由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物(其含於本發明之著色硬化組成物中)為一種特徵為具有由式(1b)表示之著色劑的殘基作為部分結構之單體染料或聚合物型染料。
首先敘述由式(1b)表示之化合物、及著色劑殘基(其為一個將此化合物引入染料中之具體實施例)。
<由式(1b)表示之著色劑的殘基>
由式(1b)表示之指定偶氮著色劑骨架為一種特徵為偶合成分為胺基噻唑且重氮成分為異噻唑之偶氮著色劑骨架。含胺基噻唑作為偶合成分之偶氮著色劑敘述於JP-A第54-65730號專利及美國專利第5,789,560號(例如例示化合物76),及含異噻唑作為重氮成分之著色劑揭示於JP-A第2-123166號專利。
一個使用由下式(1b)表示之指定偶氮著色劑化合物作為擴散(熱敏感性)轉移著色劑的實例揭示於JP-A第2005-255868號與JP-A第2009-56711號專利。已知熱昇華在僅具有此指定偶氮著色劑化合物之發色團的分子中發生,所以依照微影術法使用此偶氮著色劑化合物難以形成著色圖案。
在本發明中,在將具有此指定偶氮著色劑之殘基作為部分結構的單體染料或聚合物染料用於彩色濾光片用著色硬化組成物時,彩色濾光片所需特徵(特別是高解析度、高清晰度、高彩色再現性、與高對比)可令人滿意。此外亦可抑制昇華力。
在式(1b)中,R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基。R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
在由式(M)表示之著色劑化合物的情形,其自R1 、R2 、R3 、R4 、及/或R5 去除(n+m)個氫原子而得到著色劑殘基,及在含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之情形,其自R1 、R2 、R3 、R4 、及/或R5 去除一個氫原子而得到著色劑殘基。
在式(1b)中,R1 、R2 與R3 各獨立地表示氫原子或單價取代基。單價取代基之實例包括鹵素原子、碳數為1至30之烷基(在本申請案中,其表示飽和脂族基,其實例包括環烷基與二環烷基)、碳數為2至30之烯基(在本申請案中,其表示具有雙鍵之不飽和脂族基,其實例包括環烯基與二環烯基)、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、氰基、碳數為1至30之脂族氧基、碳數為6至30之芳氧基、碳數為2至30之醯氧基、碳數為1至30之胺甲醯氧基、碳數為2至30之脂族氧基羰氧基、碳數為7至30之芳氧基羰氧基、碳數為0至30之胺基(其實例包括脂族胺基、芳基胺基與雜環胺基)、碳數為2至30之醯基胺基、碳數為1至30之胺基羰基胺基、碳數為2至30之脂族氧基羰基胺基、碳數為7至30之芳氧基羰基胺基、碳數為0至30之胺磺醯基胺基、碳數為1至30之脂族或芳基磺醯基胺基、碳數為1至30之脂族硫基、碳數為6至30之芳硫基、碳數為0至30之胺磺醯基、碳數為1至30之脂族或芳基亞磺醯基、碳數為1至30之脂族或芳基磺醯基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之脂族氧基羰基、碳數為1至30之胺甲醯基、碳數為3至30之芳基或雜環偶氮基、及亞胺基,其各可進一步具有取代基。
在式(1b)中,R4 與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基。單價取代基之實例包括碳數為1至30之烷基、碳數為2至30之烯基、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之烷氧基羰基、及碳數為1至30之胺甲醯基,其各可進一步具有取代基。
以下詳述由R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 表示之單價取代基、及可進一步取代R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 之取代基。
鹵素原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子、與碘原子。其中較佳為氯原子與溴原子,而且特佳為氯原子。
脂族基為線形、分支或環形脂族基,而且如上所述,飽和脂族基之實例包括烷基、環烷基與二環烷基,其各可具有取代基。其碳數較佳為1至30,而且更佳為1至15之範圍。烷基之實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、第三丁基、正辛基、二十碳基、2-氯乙基、2-氰基乙基、苄基、與2-乙基己基。其中較佳為甲基、第三丁基與苄基。在此環烷基之實例包括經取代或未取代環烷基。經取代或未取代環烷基較佳為碳數為3至30之環烷基。其實例包括環己基、環戊基與4-正十二碳基環己基。其中較佳為環己基。二環烷基之實例包括碳數為5至30之經取代或未取代二環烷基,即自碳數為5至30之二環烷屬烴去除一個氫原子而得之單價基。其實例包括二環[1.2.2]庚-2-基與二環[2.2.2]辛-3-基。其中較佳為二環[1.2.2]庚-2-基。
此外具有大量環形結構之三環結構等亦包括於脂族基。
不飽和脂族基為線形、分支或環形不飽和脂族基,而且其實例包括烯基、環烯基、二環烯基、與炔基。烯基表示線形、分支或環形、飽和或不飽和烯基。烯基較佳為碳數為2至30之經取代或未取代烯基,而且更佳為碳數為2至10之經取代或未取代烯基。烯基之實例包括乙烯基、烯丙基、平基、香葉基、與油基。其中較佳為乙烯基。環烯基較佳為碳數為3至30之經取代或未取代環烯基,即自碳數為3至30之環烯屬烴去除一個氫原子而得之單價基。其實例包括2-環戊烯-1-基與2-環己烯-1-基。其中較佳為2-環戊烯-1-基。二環烯基之實例包括經取代或未取代二環烯基。二環烯基較佳為碳數為5至30之經取代或未取代二環烯基,即自具有雙鍵之二環烯屬烴去除一個氫原子而得之單價基。其實例包括二環[2.2.1]庚-2-烯-1-基與二環[2.2.2]辛-2-烯-4-基。其中較佳為二環[2.2.1]庚-2-烯-1-基。
炔基較佳為碳數為2至30之經取代或未取代炔基,而且更佳為碳數為2至10之經取代或未取代炔基。炔基之實例包括乙炔基與炔丙基。其中較佳為乙炔基。
芳基較佳為碳數為6至30之經取代或未取代芳基,而且更佳為碳數為6至20之經取代或未取代芳基,及其實例包括苯基、對甲苯基、萘基、間氯苯基、與鄰十六醯基胺基苯基,而且較佳為苯基(其可具有取代基)。
雜環基為自飽和或不飽和、芳族或非芳族雜環化合物去除一個氫原子而得之單價基,其可進一步環縮合。雜環基較佳為5-或6-員雜環基,而且組成環之雜原子較佳為氧原子、硫原子或氮原子。更佳為碳數為3至30之5-或6-員芳族雜環基。特佳為碳數為3至15之5-或6-員芳族雜環基。
雜環基中雜環之實例包括吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、喹唑啉環、啈啉環、酞環、喹噁啉環、吡咯環、吲哚環、呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡唑環、咪唑環、苯并咪唑環、三唑環、噁唑環、苯并噁唑環、噻唑環、苯并噻唑環、異噻唑環、苯并異噻唑環、噻二唑環、異噁唑環、苯并異噁唑環、吡咯啶環、哌啶環、哌環、咪唑啶環、與噻唑啉環。其中較佳為吡啶環、異喹啉環、吡咯環、噻吩環、與咪唑環(其可具有取代基)。
脂族氧基(一般為烷氧基)可為經取代或未取代脂族氧基(一般為烷氧基),及其碳數較佳為1至30,而且更佳為1至15之範圍。其實例包括甲氧基、乙氧基、異丙氧基、正辛氧基、甲氧基乙氧基、羥基乙氧基、與3-羧基丙氧基。其中較佳為甲氧基與異丙氧基。
芳氧基較佳為碳數為6至30之經取代或未取代芳氧基,而且更佳為碳數為6至15之經取代或未取代芳氧基。芳氧基之實例包括苯氧基、2-甲基苯氧基、4-第三丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四醯基胺基苯氧基等。較佳為苯氧基(其可具有取代基)。
醯氧基較佳為甲醯氧基、碳數為2至30之經取代或未取代烷基羰氧基、及碳數為7至30之經取代或未取代芳基羰氧基。醯氧基之實例包括甲醯氧基、乙醯氧基、三甲基乙醯氧基、硬脂醯氧基、苯甲醯氧基、對甲氧基苯基羰氧基等。其中較佳為乙醯氧基與三甲基乙醯氧基。
胺甲醯氧基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代胺甲醯氧基,而且更佳為碳數為1至15之經取代或未取代胺甲醯氧基。胺甲醯氧基之實例包括N,N-二甲基胺甲醯氧基、N,N-二乙基胺甲醯氧基、嗎啉基羰氧基、N,N-二正辛基胺基羰氧基、N-正辛基胺甲醯氧基等。其中較佳為N,N-二甲基胺甲醯氧基。
脂族氧基羰氧基(一般為烷氧基羰氧基)具有較佳為2至30之碳數,而且更佳為2至15之碳數,及可具有取代基。其實例包括甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、第三丁氧基羰氧基、正辛氧基羰氧基等。其中較佳為甲氧基羰氧基。
芳氧基羰氧基較佳為碳數為7至30之經取代或未取代芳氧基羰氧基,而且更佳為碳數為7至15之經取代或未取代芳氧基羰氧基。芳氧基羰氧基之實例包括苯氧基羰氧基、對甲氧基苯氧基羰氧基、對正十六碳氧基苯氧基羰氧基等。較佳為苯氧基羰氧基(其可具有取代基)。
胺基可為胺基、脂族胺基(一般為烷基胺基)、芳脂族胺基、與雜環胺基。脂族胺基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族胺基(一般為烷基胺基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基胺基。胺基之實例包括胺基、甲胺基、二甲胺基、苯胺基、N-甲基苯胺基、二苯基胺基、羥基乙胺基、羧基乙胺基、硫醯乙基胺基、3,5-二羧基苯胺基、4-喹啉基胺基等。其中較佳為苯胺基(其可具有取代基)。
醯基胺基較佳為甲醯基胺基、碳數為2至30之經取代或未取代烷基羰基胺基、或碳數為7至30之經取代或未取代芳基羰基胺基。醯基胺基之實例包括甲醯基胺基、乙醯基胺基、三甲基乙醯基胺基、月桂醯基胺基、苯甲醯基胺基、3,4,5-三正辛氧基苯基羰基胺基等。其中較佳為乙醯基胺基與三甲基乙醯基胺基。
胺基羰基胺基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代胺基羰基胺基,而且更佳為碳數為1至15之經取代或未取代胺基羰基胺基。胺基羰基胺基之實例包括胺甲醯基胺基、N,N-二甲胺基羰基胺基、N,N-二乙胺基羰基胺基、嗎啉基羰基胺基等。其中較佳為N,N-二甲胺基羰基胺基。此外此組之名詞「胺基」具有如上述胺基中「胺基」之相同定義。
脂族氧基羰基胺基(一般為烷氧基羰基胺基)具有較佳為2至30之碳數,而且更佳為2至15之碳數,及可具有取代基。其實例包括甲氧基羰基胺基、乙氧基羰基胺基、第三丁氧基羰基胺基、正十八碳氧基羰基胺基、N-甲基甲氧基羰基胺基等。其中較佳為甲氧基羰基胺基。
芳氧基羰基胺基較佳為碳數為7至30之經取代或未取代芳氧基羰基胺基,而且更佳為碳數為7至15之經取代或未取代芳氧基羰基胺基。芳氧基羰基胺基之實例包括苯氧基羰基胺基、對氯苯氧基羰基胺基、間正辛氧基苯氧基羰基胺基等。較佳為芳氧基羰基胺基(其可具有取代基)。
胺磺醯基胺基較佳為碳數為0至30之經取代或未取代胺磺醯基胺基,而且更佳為碳數為0至10之經取代或未取代胺磺醯基胺基。胺磺醯基胺基之實例包括胺磺醯基胺基、N,N-二甲胺基磺醯基胺基、N-正辛胺基磺醯基胺基等。其中較佳為N,N-二甲胺基磺醯基胺基。
脂族(一般為烷基)或芳基磺醯基胺基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族磺醯基胺基(一般為烷基磺醯基胺基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基磺醯基胺基(較佳為苯基磺醯基胺基,其可具有取代基)。其實例包括甲基磺醯基胺基、丁基磺醯基胺基、苯基磺醯基胺基、2,3,5-三氯苯基磺醯基胺基、對甲基苯基磺醯基胺基等。其中較佳為苯基磺醯基胺基(其可具有取代基)。
脂族硫基(一般為烷硫基)較佳為碳數為1至30之經取代或未取代烷硫基,而且更佳為碳數為1至15之經取代或未取代烷硫基。烷硫基之實例包括甲硫基、乙硫基、正十六碳硫基等。其中較佳為甲硫基。
芳硫基較佳為碳數為6至30之經取代或未取代芳硫基,而且更佳為碳數為6至12之經取代或未取代芳硫基。芳硫基之實例包括苯硫基、1-萘硫基、2-萘硫基等。其中較佳為苯硫基(其可具有取代基)。
胺磺醯基較佳為碳數為0至30之經取代或未取代胺磺醯基,而且更佳為碳數為0至15之經取代或未取代胺磺醯基。胺磺醯基之實例包括N-乙基胺磺醯基、N-(3-十二碳氧基丙基)胺磺醯基、N,N-二甲基胺磺醯基、N-乙醯基胺磺醯基、N-苯甲醯基胺磺醯基、N-(N’-苯基胺甲醯基)胺磺醯基等。其中較佳為N-乙基胺磺醯基。
脂族(一般為烷基)或芳基亞磺醯基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族亞磺醯基(一般為烷基亞磺醯基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基亞磺醯基(較佳為苯基亞磺醯基,其可具有取代基)。其實例包括甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、苯基亞磺醯基、對甲基苯基亞磺醯基等。其中較佳為苯基亞磺醯基(其可具有取代基)。
脂族(一般為烷基)或芳基磺醯基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代脂族磺醯基(一般為烷基磺醯基)、或碳數為6至30之經取代或未取代芳基磺醯基(較佳為苯基磺醯基,其可具有取代基)。其實例包括甲基磺醯基、乙基磺醯基、苯基磺醯基、對甲基苯基磺醯基等。其中較佳為苯基磺醯基(其可具有取代基)。
醯基較佳為甲醯基、碳數為2至30之經取代或未取代脂族羰基(一般為烷基羰基)、碳數為7至30之經取代或未取代芳基羰基(較佳為苯基羰基,其可具有取代基)、或碳數為4至30之經取代或未取代雜環羰基,其中雜環係經碳原子鍵結羰基。其實例包括乙醯基、三甲基乙醯基、2-氯乙醯基、硬脂醯基、苯甲醯基、對正辛氧基苯基羰基、2-吡啶基羰基、2-呋喃基羰基等。其中較佳為乙醯基、三甲基乙醯基與苯基羰基(其可具有取代基)。
芳氧基羰基較佳為碳數為7至30之經取代或未取代芳氧基羰基,而且更佳為碳數為7至15之經取代或未取代芳氧基羰基。芳氧基羰基之實例包括苯氧基羰基、鄰氯苯氧基羰基、間硝基苯氧基羰基、對第三丁基苯氧基羰基等。較佳為苯氧基羰基(其可具有取代基)。
脂族氧基羰基(一般為烷氧基羰基)較佳為具有2至30之碳數,而且更佳為2至15之碳數,及可具有取代基。其實例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、第三丁氧基羰基、正十八碳氧基羰基等。其中較佳為甲氧基羰基。
胺甲醯基較佳為碳數為1至30之經取代或未取代胺甲醯基,而且更佳為碳數為1至15之經取代或未取代胺甲醯基。胺甲醯基之實例包括胺甲醯基、N-甲基胺甲醯基、N,N-二甲基胺甲醯基、N,N-二正辛基胺甲醯基、N-(甲磺醯基)胺甲醯基等。其中較佳為N,N-二甲基胺甲醯基。
芳基或雜環偶氮基較佳為具有3至30之碳數,而且更佳為3至15之碳數。芳基或雜環偶氮基之實例包括苯基偶氮基、4-甲氧基苯基偶氮基、4-三甲基乙醯基胺基苯基偶氮基、2-羥基-4-丙醯基苯基偶氮基等。其中較佳為苯基偶氮基。
亞胺基之實例包括N-琥珀亞胺基、N-酞亞胺基等。其中較佳為N-酞亞胺基。
此外可提及具有羥基、氰基、硝基、可解離基(例如硫醯基、羧基或膦基)、或乙烯不飽和基之取代基。
這些基各可進一步具有取代基,而且此取代基之實例包括上述取代基。
關於可有效地施加本發明之效果,R1 較佳為表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代雜環基,更佳為經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、或2-噻吩基,而且最佳為未取代烷基、或經取代或未取代苯基。
關於可有效地施加本發明之效果,R2 較佳為表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,更佳為氰基、或經取代或未取代烷氧基羰基,而且最佳為氰基。
關於可有效地施加本發明之效果,R3 較佳為表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代醯基、經取代或未取代烷氧基羰基、經取代或未取代芳氧基羰基、經取代或未取代胺甲醯基、或雜環基,更佳為經取代或未取代烷基、或經取代或未取代醯基,而且最佳為經取代或未取代烷基。
關於可有效地施加本發明之效果,R4 與R5 各獨立地較佳為表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,更佳為經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,而且最佳為經取代或未取代烷基。
由式(1b)表示之著色劑殘基中取代基的較佳組合,較佳為一種其中這些取代基至少之一為上述較佳基的組合,更佳為一種其中更多種取代基為上述較佳基的組合,而且最佳為一種其中全部取代基均為上述較佳基的組合。
<由式(M)表示之化合物>
以下敘述由式(M)表示之著色劑化合物(單體染料)。
由式(M)表示之化合物為一種特徵為具有衍生自由式(1b)表示之指定偶氮著色劑化合物的著色劑殘基,而且在同分子中具有至少一種pKa為10或更小酸基之偶氮著色劑化合物。
在式(M)中,RM1 、RM2 與RM3 各獨立地表示氫原子或單價取代基,L1 與L2 各獨立地表示單鍵或二價鍵聯基,A表示pKa為10或更小之酸基,D表示自由式(1b)表示之化合物去除(n+m)個氫原子而得之殘基,n表示0至10之整數,及m表示1至10之整數。
在式(M)中,RM1 、RM2 與RM3 各獨立地表示氫原子或單價取代基。由RM1 、RM2 與RM3 表示之單價取代基的實例包括碳數為1至30(較佳為碳數為1至15)之烷基、碳數為6至30(較佳為碳數為6至15)之芳基、碳數為3至30(較佳為碳數為3至15)之雜環基、氰基、碳數為2至30之醯基(較佳為碳數為2至15)、碳數為7至30之芳氧基羰基(較佳為碳數為7至15)、碳數為2至30(較佳為碳數為2至15)之脂族氧基羰基、碳數為1至30(較佳為碳數為1至15)之胺甲醯基、碳數為1至30(較佳為碳數為1至15)之脂族氧基、碳數為6至30(較佳為碳數為6至15)之芳氧基、及碳數為0至30(較佳為碳數為3至15)之胺基(其實例包括烷基胺基、苯胺基與雜環胺基),其各可進一步具有取代基。
在式(M)中,L1 與L2 各獨立地表示單鍵或二價鍵聯基。二價鍵聯基之實例包括碳數為2至30(較佳為碳數為2至15)之伸烷基(如伸乙基、1,2-伸丙基、1,3-伸丙基、或1,4-伸丁基)、碳數為2至30(較佳為碳數為2至15)之伸烯基(如伸乙烯基或伸丙烯基)、碳數為2至30(較佳為碳數為2至15)之伸炔基(如伸乙炔基或1,3-伸丙炔基)、碳數為6至30(較佳為碳數為6至15)之伸芳基(如伸苯基或伸萘基)、碳數為3至30(較佳為碳數為3至15)之二價雜環基(如6-氯-1,3,5-三-2,4-二基、嘧啶-2,4-二基或喹噁啉-2,3-二基)、-O-、-CO-、-NR-(R表示氫原子、或碳數為1至30之烷基或芳基)、-S-、-SO2 -、-SO-、或由其組合組成且總碳數為0至30(較佳為碳數為0至10)之二價取代基(如鄰伸苯二甲基、間伸苯二甲基或對伸苯二甲基),其各可進一步具有取代基。
在式(M)中,A表示pKa為10或更小之酸基。酸基之實例包括羧基、磷酸基、磺酸基、四級銨基、酚基、硫醇基、與羰基,其各可進一步具有取代基。
關於可有效地施加本發明之效果,RM1 、RM2 與RM3 各獨立地較佳為表示氫原子、經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,更佳為氫原子、或經取代或未取代烷基,而且最佳為氫原子。
關於可有效地施加本發明之效果,L1 較佳為表示單鍵、碳數為2至8之經取代或未取代伸烷基、伸苯二甲基、或-CO-,更佳為碳數為3至6之經取代或未取代伸烷基、對伸苯二甲基、間伸苯二甲基、或-CO-,而且最佳為對伸苯二甲基或-CO-。
關於可有效地施加本發明之效果,L2 較佳為表示單鍵、碳數為2至20之經取代或未取代伸烷基、或伸苯二甲基,更佳為碳數為2至15之經取代或未取代伸烷基、對伸苯二甲基或間伸苯二甲基,而且最佳為碳數為2至10之經取代或未取代伸烷基、或對伸苯二甲基。
關於可有效地施加本發明之效果,A較佳為表示羧基、磷酸基或磺酸基,更佳為羧基或磷酸基,而且最佳為羧基。
關於可有效地施加本發明之效果,殘基D中之取代基較佳為與式(1b)中之較佳取代基相同。雖然在自由式(1b)表示之著色劑去除氫原子而得殘基D時,欲去除之氫原子的位置可為任何位置,其較佳為R1 、R3 、R4 、與R5 處之氫原子,更佳為R1 、R4 與R5 處之氫原子,而且最佳為R4 與R5 處之氫原子。
在式(M)中,m較佳為表示1至8,更佳為1至6,而且特佳為1至4。
在式(M)中,n較佳為表示0至8,更佳為0至6,而且特佳為0至4。
由式(M)表示之化合物中取代基的較佳組合,較佳為一種其中這些取代基至少之一為上述較佳基的組合,更佳為一種其中更多種取代基為上述較佳基的組合,而且最佳為一種其中全部取代基均為上述較佳基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,其較佳為一種其中RM1 、RM2 與RM3 表示氫原子、經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基,L1 表示單鍵、碳數為2至8之經取代或未取代伸烷基、伸苯二甲基、或-CO-,L2 表示單鍵、碳數為2至20之經取代或未取代伸烷基、或伸苯二甲基,A表示羧基、磷酸基或磺酸基,m表示1至8,及n表示0至8,而且關於式(1b)中之殘基,R1 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代雜環基,R2 表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,R3 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代醯基、經取代或未取代烷氧基羰基、經取代或未取代芳氧基羰基、經取代或未取代胺甲醯基、或雜環基,及R4 與R5 表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,其更佳為一種其中RM1 、RM2 與RM3 表示氫原子、或經取代或未取代烷基,L1 表示碳數為3至6之經取代或未取代伸烷基、對伸苯二甲基、間伸苯二甲基、或-CO-,L2 表示碳數為2至15之經取代或未取代伸烷基、對伸苯二甲基或間伸苯二甲基,A表示羧基或磷酸基,m表示1至6,及n表示0至6,而且關於式(1b)中之殘基,R1 表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、或2-噻吩基,R2 表示氰基、經取代或未取代烷氧基羰基、或經取代或未取代芳氧基羰基,R3 表示經取代或未取代烷基、或經取代或未取代醯基,及R4 與R5 表示經取代或未取代烷基、或經取代或未取代芳基的組合。
關於可有效地施加本發明之效果,其最佳為一種其中RM1 、RM2 與RM3 表示氫原子,L1 表示對伸苯二甲基或-CO-,L2 表示碳數為2至10之經取代或未取代伸烷基、或對伸苯二甲基,A表示羧基,m表示1至4,n表示0至4,而且關於式(1b)中之殘基,R1 表示未取代烷基、經取代或未取代苯基,R2 表示氰基,R3 表示經取代或未取代烷基,及R4 與R5 表示經取代或未取代烷基的組合。
<含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物>
一個較佳具體實施例亦為一種特徵為由式(1b)表示之化合物為一種其中高分子量化合物衍生基可鍵結成為式(1b)中R1 至R5 表示之取代基,及其含由式(Pb)表示之重複單元的化合物之高分子量偶氮著色劑化合物。
含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物(聚合物型染料)為一種高分子量偶氮著色劑化合物,其為一種特徵為類似由式(1b)表示之化合物,偶合成分為胺基噻唑且重氮成分為咪唑,及特徵為具有至少一種在其側鏈中具有自由式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基的重複單元之高分子量化合物。
在指定偶氮著色劑化合物中,含由下式(Pb)表示之重複單元的高分子量偶氮著色劑化合物,係可提供一種在有機溶劑中溶解度、耐熱性與耐光性特別高,及時間安定性以及硬化後溶劑抗性優良之著色硬化組成物。
在式(Pb)中,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基,及D表示自由式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基。
在式(Pb)中,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基。由RP1 、RP2 與RP3 表示之單價取代基的實例包括鹵素原子、碳數為1至30之烷基(在本申請案中,其表示飽和脂族基,其實例包括環烷基與二環烷基)、碳數為2至30之烯基(在本申請案中,其表示具有雙鍵之不飽和脂族基,其實例包括環烯基與二環烯基)、碳數為2至30之炔基、碳數為6至30之芳基、碳數為3至30之雜環基、氰基、碳數為1至30之脂族氧基、碳數為6至30之芳氧基、碳數為2至30之醯氧基、碳數為1至30之胺甲醯氧基、碳數為2至30之脂族氧基羰氧基、碳數為7至30之芳氧基羰氧基、碳數為0至30之胺基(在本說明書中,其實例包括脂族胺基、芳基胺基與雜環胺基)、碳數為2至30之醯基胺基、碳數為1至30之胺基羰基胺基、碳數為2至30之脂族氧基羰基胺基、碳數為7至30之芳氧基羰基胺基、碳數為0至30之胺磺醯基胺基、碳數為1至30之脂族或芳基磺醯基胺基、碳數為1至30之烷硫基、碳數為0至30之胺磺醯基、碳數為1至30之脂族或芳基亞磺醯基、碳數為1至30之脂族或芳基磺醯基、碳數為2至30之醯基、碳數為7至30之芳氧基羰基、碳數為2至30之脂族氧基羰基、碳數為1至30之胺甲醯基、碳數為3至30之芳基或雜環偶氮基、及亞胺基,其各可進一步具有取代基。這些取代基之指定實例係與式(1b)中之R1 、R2 與R3 相同。
關於可有效地施加本發明之效果,RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子、經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、或經取代或未取代醯基,更佳為氫原子、或經取代或未取代烷基,而且最佳為氫原子或甲基。
關於可有效地施加本發明之效果,殘基D中之取代基較佳為與式(1b)中之較佳取代基相同。雖然在自由式(1b)表示之著色劑去除氫原子而得殘基D時,欲去除之氫原子的位置可為任何位置,其較佳為R1 、R3 、R4 、與R5 處之氫原子,更佳為R1 、R4 與R5 處之氫原子,而且最佳為R4 與R5 處之氫原子。
含由式(Pb)表示之重複單元的化合物之一個較佳具體實施例為一種含由式(Pb)表示之重複單元、及具有酸基之重複單元的共聚合高分子量著色劑化合物。因著色劑化合物具有具酸基之重複單元,依照微影術法形成著色圖案變容易。
作為具有酸基之重複單元的共聚合成分用單體之實例包括具有羧基之乙烯基單體、具有磺酸基之乙烯基單體等。
具有羧基之乙烯基單體的實例包括(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸單烷酯、反丁烯二酸、伊康酸、巴豆酸、桂皮酸、丙烯酸二聚物等。此外亦可使用具有羧基之單體(如(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯)與環形酐(如順丁烯二酸酐、酞酸酐或環己烷二羧酸酐)、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等間之加成反應的產物。此外至於羧基先質,其可使用含酐單體,如順丁烯二酸酐、伊康酸酐或檸康酸酐。此外關於共聚合性質、成本、溶解度等,其中特佳為(甲基)丙烯酸。
此外具有磺酸基之乙烯基單體的實例包括2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸等,而且具有磺酸基之乙烯基單體的實例包括磷酸單(2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)、磷酸單(1-甲基-2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯)等。
本發明中含由式(Pb)表示之重複單元的化合物,較佳為含一種衍生自上述具有酸基之單體的重複單元。包括此重複單元則未曝光部分之顯影去除力優良。
本發明中含由式(Pb)表示之重複單元的化合物,係可含一或二或更多種衍生自具有酸基之單體的重複單元。
含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之酸值較佳為25毫克KOH/克至200毫克KOH/克,而且特佳為50毫克KOH/克至200毫克KOH/克之範圍。即關於抑制顯影液中之沉澱形成,酸值較佳為25毫克KOH/克或更大。此外為了有效地抑制二級顆粒(其為顏料之一級顆粒凝集體)之形成,或者有效地減弱二級顆粒之內聚力,衍生自含酸性基單體之重複單元的含量較佳為25毫克KOH/克至200毫克KOH/克。
此外酸值係藉電位測量法(溶劑:四氫呋喃/水=54/6(體積比例),及滴定劑:0.01 N氫氧化鈉水溶液(酸值))測定。
含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物可進一步含一種衍生自具有其他結構之共聚合乙烯基單體的重複單元,只要不損及本發明之效果。
雖然對可在此使用之乙烯基單體並無特別之限制,例如其較佳為(甲基)丙烯酸酯、巴豆酸酯、乙烯酯、順丁烯二酸二酯、反丁烯二酸二酯、伊康酸二酯、(甲基)丙烯醯胺、乙烯醚、苯乙烯、(甲基)丙烯腈等。乙烯基單體之指定實例包括以下化合物。此外在本說明書中表示「丙烯酸、甲基丙烯酸」時,在某些情形名詞「丙烯酸、甲基丙烯酸」可敘述成「(甲基)丙烯酸」。
(甲基)丙烯酸酯之實例包括(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)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸第三辛酯、(甲基)丙烯酸十二碳酯、(甲基)丙烯酸十八碳酯、(甲基)丙烯酸乙醯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、二乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸壬基苯氧酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸三溴苯氧基乙酯等。
巴豆酸酯之實例包括巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。
乙烯酯之實例包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙烯基甲氧基乙酸酯、苯甲酸乙烯酯等。
順丁烯二酸二酯之實例包括順丁烯二酸二甲酯、順丁烯二酸二乙酯、順丁烯二酸二丁酯等。
反丁烯二酸二酯之實例包括反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二丁酯等。
伊康酸二酯之實例包括伊康酸二甲酯、伊康酸二乙酯、伊康酸二丁酯等。
(甲基)丙烯醯胺之實例包括(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N-丙基(甲基)丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N-正丁基(甲基)丙烯醯胺、N-第三丁基(甲基)丙烯醯胺、N-環己基(甲基)丙烯醯胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N-苯基(甲基)丙烯醯胺、N-苄基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯基嗎啉、二丙酮丙烯醯胺等。
乙烯醚之實例包括甲基乙烯醚、丁基乙烯醚、己基乙烯醚、甲氧基乙基乙烯醚等。
苯乙烯之實例包括苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羥基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、氯甲基苯乙烯、藉酸性物質(例如t-Boc等)可去保護基保護之羥基苯乙烯、甲基乙烯基苯乙烯、與α-甲基苯乙烯等。
依照本發明含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物,其較佳為在一個分子中含按含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之總質量計為20質量%至99.5質量%之量,更佳為40質量%至95質量%之量的由式(Pb)表示之重複單元。
此外依照本發明含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物,其較佳為在一個分子中含按含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之總質量計為1質量%至80質量%之量,更佳為3質量%至50質量%之量的具有酸基之重複單元。
如果由式(Pb)表示之重複單元與具有酸基之重複單元的含量在以上指定範圍內,則薄膜之光譜特徵及鹼顯影力良好。
本發明中含由式(Pa)表示之重複單元的著色劑化合物之較佳分子量按重量平均分子量(Mw)換算較佳為5000至100000之範圍,而且按數量平均分子量(Mn)換算為2500至50000之範圍。按重量平均分子量(Mw)換算更佳為10000至50000之範圍,而且按數量平均分子量(Mn)換算為5000至30000之範圍。
特定言之,按重量平均分子量(Mw)換算最佳為10000至30000之範圍,而且按數量平均分子量(Mn)換算為5000至15000之範圍。由在以著色硬化組成物製造彩色濾光片時之顯影力的觀點,重量平均分子量(Mw)較佳為30000或更小。
此外本發明中之重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)係指藉GPC法按聚苯乙烯換算而測量之值。
以下描述由式(M)表示之著色劑化合物、及含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之指定實例,但是本發明不受其限制。
(由式(M)表示之著色劑化合物的指定實例)
(含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之指定實例)
以下例示化合物(P1b)至(P100b)之A與V表示以下結構之重複單元(A-1)至(A-20)及(B-1)至(B-27)。
以下例示化合物(P1b)至(P100b)具有3,000至25,000之數量平均分子量(Mn)、3,500至30,000之重量平均分子量(Mw)、及1.30至3.00之分子量分布指數(Mw/Mn)。
這些偶氮著色劑化合物可依照美國專利第5,789,560號等所述方法容易地合成。即本發明中由式(1b)表示之偶氮著色劑化合物可藉常用之重氮偶合而合成。
特定言之,其使用重氮化劑將由下式(A)表示之5-胺基異噻唑衍生物轉化成下式(B)之重氮鹽,及使所得重氮鹽與由下式(C)表示之2-胺基噻唑衍生物接受偶合反應而容易地得到由下式(D)表示之化合物。特定言之,化合物之合成將藉實例描述。
此外含由式(Pb)表示之重複單元的化合物可使用習知方法聚合由式(1b)表示之偶氮著色劑化合物而合成。
在式(A)中,R1 與R2 各獨立地表示氫原子或單價取代基。此外R1 與R2 可彼此鍵結形成環。由R1 與R2 表示之單價取代基的指定實例係與式(1b)中相同。
在式(B)中,R1 與R2 各具有如式(A)中R1 與R2 之相同定義。x- 表示重氮鹽之相對陰離子。
在式(C)中,R3 、R4 與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基。此外R4 與R5 可彼此鍵結形成環。由R3 、R4 與R5 表示之單價取代基的指定實例係與式(1b)中相同。
在式(D)中,R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各具有如式(A)至(C)中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 之相同定義。
由式(A)表示之化合物可藉習知方法合成(例如J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1(1984),第2卷,第147-153頁等)。
由式(C)表示之化合物可藉習知方法合成(例如J. Heterocycle. Chem(1975),第883-887頁等)。
雖然由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物、與含由式(Pb)表示之重複單元的化合物在著色硬化組成物中之總濃度依分子量及莫耳吸收係數而改變,濃度按組成物之總固體成分計較佳為0.5至80質量%之範圍,更佳為0.5至70質量%之範圍,而且特佳為1至70質量%之範圍。
本發明之著色硬化組成物可組合使用指定偶氮著色劑化合物與具有其他結構之著色劑。對具有其他結構之著色劑並無特別之限制,而且可使用習知上用於彩色濾光片之已知著色劑。例如JP-A第2002-14220號、JP-A第2002-14221號、JP-A第2002-14222號、JP-A第2002-14223號專利、美國專利第5,667,920號、美國專利第5,059,500號等所述之著色劑。
至於化學結構,其可使用吡唑偶氮染料、苯胺偶氮染料、三苯基甲烷染料、蒽醌染料、蒽吡啶酮染料、亞苄基染料、oxonol染料、吡唑三唑偶氮染料、吡啶酮偶氮染料、花青染料、苯并噻染料、吡咯吡唑偶氮次甲基染料、山星染料、酞青染料、苯并哌喃染料、靛染料等。
具有其他結構之著色劑在著色硬化組成物中之含量按著色硬化組成物之固體含量計較佳為0.1質量%至90質量%,更佳為1.0質量%至80質量%,而且特佳為2.0質量%至70質量%之範圍。
<著色硬化組成物>
以下敘述本發明之著色硬化組成物。
本發明之著色硬化組成物含至少一種選自由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物、或至少一種選自含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物、以及一種聚合化合物。
聚合化合物係藉由對400奈米或更短之UV光曝光或藉熱而聚合或交聯,因而使著色硬化組成物不溶於鹼性顯影液。在微影術法中可區別曝光部分與未曝光部分而形成圖案。
此外在噴墨法中可得到硬化著色像素。
為了進一步增加硬化反應速率,著色硬化組成物較佳為含自由基或產酸聚合引發劑。在像素係藉噴墨法形成時,硬化亦可藉熱進行,所以聚合引發劑並不重要,但是較佳為在著色硬化組成物中使用引發劑。
聚合引發劑在著色硬化組成物中之含量按聚合化合物之固體含量計較佳為0.01質量%至50質量%,更佳為1質量%至30質量%,而且特佳為1質量%至20質量%之範圍。如果聚合引發劑在以上指定範圍內,則聚合為令人滿意地進行,而且可得到有利之膜。
此外著色硬化組成物可含黏合劑、界面活性劑、及其他添加劑。
<聚合化合物>
聚合化合物可為一種在常壓沸點為100℃或更高,而且具有至少一個可加成聚合乙烯不飽和基之化合物。較佳為一種具有二或更多個乙烯不飽和基之化合物,而且仍更佳為一種具有三或更多個乙烯不飽和基之化合物。其實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0254]至[0257]段、JP-A第2009-13206號專利之[0054]至[0068]段等所述之化合物。較佳為含一或多種選自(甲基)丙烯酸單體、環氧基單體與氧雜環丁烷基單體。
特定言之,其較佳為一種在其一個分子中具有三或更多個丙烯醯基之丙烯酸化合物。此丙烯酸化合物之實例包括三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯)、一種藉由將環氧乙烷、環氧丙烷或己內酯加入多官能基醇(如甘油或三羥甲基乙烷)繼而(甲基)丙烯酸化而得之化合物、一種異戊四醇或二異戊四醇之聚(甲基)丙烯酸化產物。
聚合化合物在著色硬化組成物中之含量按著色硬化組成物之固體含量計較佳為0.1質量%至90質量%,仍更佳為1.0質量%至80質量%,而且特佳為2.0質量%至70質量%之範圍。
關於本發明之第一著色硬化組成物,在式(M)中n為1或更大時,由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物之功能為聚合化合物。在此情形,由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物之總和對由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物以外聚合化合物的含量比例較佳為6:1至1:6(質量比),而且更佳為5:1至1:2。
特定言之,在將著色硬化組成物作為噴墨印墨時,聚合化合物之含量較佳為著色硬化組成物之固體含量的30質量%至80質量%,而且更佳為40質量%至80質量%之範圍。在聚合化合物之使用量在以上指定範圍內時,其將像素部分充分地聚合使得得到例如以下之效果:不易發生因像素部分缺乏膜強度而造成之切口;在塗佈透明導電膜時不易發生裂痕或網孔;在形成定向膜時改良溶劑抗性;及不降低電壓保持比例。
在此著色硬化組成物之固體含量(其用以決定混合比例)包括全部成分,除了溶劑,因此液態聚合化合物等(若有)亦包括於固體含量。
以下敘述用於微影術法之著色硬化組成物。依照微影術法用於形成著色圖案之本發明著色硬化組成物適合作為彩色光阻之組成物。
<光聚合引發劑>
本發明之著色硬化組成物較佳為含光聚合引發劑。
雖然對光聚合引發劑並無特別之限制,只要其可將聚合化合物聚合,光聚合引發劑較佳為由特徵、引發效率、吸收波長、可得性、成本等觀點選擇。
光聚合引發劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0260]至[0271]段所述之化合物。
光聚合引發劑在著色硬化組成物中之含量按聚合化合物之固體含量計較佳為0.01至50質量%,更佳為1至30質量%,而且特佳為1至20質量%之範圍。如果光聚合引發劑在以上指定範圍內,則聚合為令人滿意地進行,而且可得到有利之膜強度。
<黏合劑>
此外著色硬化組成物較佳為含黏合劑。雖然對黏合劑並無特別之限制,只要其為鹼溶性,黏合劑較佳為由耐熱性、顯影力、可得性等觀點選擇。
鹼溶性黏合劑較佳為一種溶於有機溶劑且可藉弱鹼性水溶液顯影之線形有機高分子量聚合物。線形有機高分子量聚合物可為JP-A第2008-292970號專利之[0227]至[0234]段所述之聚合物。
黏合劑在著色硬化組成物中之含量按著色硬化組成物之固體含量計較佳為0.1質量%至50質量%,仍更佳為0.1質量%至40質量%,而且特佳為0.1質量%至30質量%之範圍。
<交聯劑>
交聯劑可較佳地加入著色硬化組成物。其對交聯劑並無特別之限制,只要其可經交聯反應實行膜硬化。此交聯劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0237]至[0253]段所述之交聯劑。
在著色硬化組成物含交聯劑之處,交聯劑之含量按著色硬化組成物之總固體含量計較佳為1至70質量%,更佳為5至50質量%,而且特佳為7至30質量%之範圍。如果交聯劑之含量在以上指定範圍內,則可維持未曝光部分之充分硬化程度與溶解性質。如果交聯劑之含量不足,則曝光部分之硬化程度可能不良。另一方面,如果交聯劑之含量過量則可能導致未曝光部分之溶解性質顯著降低。
<溶劑>
在製備本發明之著色硬化組成物時,組成物通常可含溶劑。基本上,雖然對溶劑並無特別之限制,只要其滿足組成物之各成分的溶解度或著色硬化組成物之塗覆力,溶劑較佳為特別地考量黏合劑之溶解度、塗覆力與安全性而選擇。
此溶劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0272]段所述之溶劑。
這些溶劑中更佳為3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、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、乙卡必醇乙酸酯、丁卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯等。
關於紫外線吸收劑與鹼溶性樹脂之溶解度、欲塗覆表面狀態之改良等,亦較佳為混合二或更多種這些有機溶劑。在此情形特佳為使用二或更多種選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、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、乙卡必醇乙酸酯、丁卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、與丙二醇甲醚乙酸酯之混合物。
<聚合抑制劑>
為了在著色硬化組成物之製造或儲存期間防止聚合化合物之不必要熱聚合,在本發明之著色硬化組成物中較佳為加入少量聚合抑制劑。
可用於本發明之聚合抑制劑的實例包括氫醌、對甲氧基酚、二第三丁基對甲酚、五倍子酚、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4’-硫貳(3-甲基-6-第三丁基酚)、2,2’-亞甲二(4-甲基-6-第三丁基酚)、與N-亞硝基苯基羥基胺鈰鹽。
聚合抑制劑之加入量相對全部組成物之質量較佳為約0.01至約5質量%。。
<界面活性劑>
由改良塗覆力之觀點,本發明之著色硬化組成物可含各種界面活性劑。可用於本發明之界面活性劑的實例包括各種界面活性劑,如含氟界面活性劑、非離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、與矽為主界面活性劑。
特定言之,在本發明之著色硬化組成物含有含氟界面活性劑時改良製備成塗液之組成物的液體性質(特定言之為流動性),因而可改良塗層厚度之均勻性且節省液體。
即在使用含有含氟界面活性劑之著色硬化組成物作為塗液以形成膜時,由於欲塗覆表面與塗液間之表面張力降低,其改良對欲塗覆表面之濕潤力,使得改良對欲塗覆表面之塗覆力。結果即使是在以少量液體形成數微米薄膜時,其可適當地形成厚度均勻之膜。
含氟界面活性劑中之氟含量較佳為3質量%至40質量%,更佳為5質量%至30質量%,而且特佳為7質量%至25質量%。氟含量為此範圍之含氟界面活性劑對塗膜厚度均勻性及節省液體為有效的,而且具有良好之著色硬化組成物中溶解度。
含氟界面活性劑之實例包括MEGAFAC F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F780、與F781(DIC Corporation製造)、FLUORAD FC430、FC431與FC171(Sumitomo 3M Limited製造)、SURFLON S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC1068、SC-381、SC-383、S393、與KH-40(Asahi Glass Co.,Ltd.製造)、及SOLSPERSE 20000(Zeneca製造)。
非離子性界面活性劑之實例包括聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、與山梨醇酐脂肪酸酯(如PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、與25R2、及TETRONIC 304、701、704、901、904、與150R1,BASF製造)。
陽離子性界面活性劑之實例包括酞青衍生物(商標名:EFKA-745,Morishita & Co.,Ltd.製造)、有機矽氧烷聚合物(商標名:KP341,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、(甲基)丙烯酸為主(共)聚合物(商標名:POLYFLOW No.75、No.90、No.95,Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造)、及W001(商標名,Yusho Co.,Ltd.製造)。
陰離子性界面活性劑之實例包括W004、W005與W017(商標名,Yusho Co.,Ltd.製造)。
矽為主界面活性劑之實例包括”TORAY SILICONE DC3PA”、”TORAY SILICONE SH7PA”、”TORAY SILICONE DC11PA”、”TORAY SILICONE SH21PA”、”TORAY SILICONE SH28PA”、”TORAY SILICONE SH29PA”、”TORAY SILICONE SH30PA”、與”TORAY SILICONE SH8400”(商標名,Dow Corning Toray Co.,Ltd.製造)、”TSF-4440”、”TSF-4300”、”TSF-4445”、”TSF-4460”、與”TSF-4452”(商標名,Momentive Performance Materials Inc.製造)、”KP341”、”KF6001”與”KF6002”(商標名,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、及”BYK323”與”BYK330”(商標名,BYK Chemie製造)。
其可使用僅一種界面活性劑,或者可組合使用二或更多種界面活性劑。
<各種添加劑>
如果必要,則本發明之著色硬化組成物可含各種添加劑,例如填料、上述以外之高分子量化合物、界面活性劑、黏附促進劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、凝集抑制劑等。此添加劑之實例包括JP-A第2008-292970號專利之[0274]至[0276]段所述之添加劑。
<著色硬化組成物之製備方法>
關於本發明著色硬化組成物之製備,其可同時混合上述組成物之各成分,或者可在將各成分溶於溶劑後循序地混合。此外對成分混合附帶之加入次序或操作條件並無特別之限制。其可將全部成分同時溶於溶劑而製備組成物。或者如果必要,則可將各成分適當地溶解以製造二或更多種溶液,及在使用(塗覆)時可混合這些溶液而製備組成物。
如此製備之組成物可較佳地經孔徑為0.01至3.0微米,而且更佳為孔徑為0.05至0.5微米之過濾器過濾,然後用於所需應用。
本發明之著色硬化組成物可適當地用於形成液晶顯示器(LCD)或固態攝影裝置(例如CCD、CMOS等)用彩色濾光片等之著色圖案。特定言之,著色硬化組成物可適當地用於形成固態攝影裝置(如CCD與CMOS)用彩色濾光片。
本發明之著色硬化組成物特別適合形成一種其中將著色圖案成形成大小最小之薄膜且需要有利長方形橫切面外形的固態攝影裝置用彩色濾光片。
特定言之,在彩色濾光片組成像素圖案大小(自基板垂直方向觀看之像素圖案的側面長度)為2微米或更小(例如0.5至2.0微米)時,著色劑之含量增加,及線寬靈敏度退化,如此造成DOF限度變窄,結果趨使圖案成形性退化。特別是在像素圖案大小為1.0至1.7微米(進一步而言1.2至1.5微米)之範圍時此趨勢明顯。此外在其為厚1微米或更小之薄膜時,膜中促進微影術性質之成分(著色劑以外)量相對地降低,其他成分量由於著色劑量增加而進一步降低,及靈敏度降低,如此使低曝光劑量區域中之圖案易於剝落。在此情形,在應用熱處理(如後烘烤)易於發生熱下陷。特別是在膜厚為0.005微米至0.9微米(進一步而言0.1至0.7微米)之範圍時這些現象明顯。
另一方面,在使用本發明之著色硬化組成物時,其可製備一種圖案成形性優良且具有有利之橫切面外形(即使是上述像素圖案大小為2微米或更小)的彩色濾光片。
<使用著色硬化組成物之圖案形成法>
一種使用本發明之著色硬化組成物藉微影術法形成彩色濾光片之方法,係特徵為包括將著色硬化組成物塗覆在基板上形成著色層,將著色層經光罩按圖案曝光,及在曝光後將著色層顯影形成圖案之程序。特定言之,其可使用例如JP-A第2008-292970號專利之[0277]至[0284]段所述之方法。
-後硬化程序-
在本發明中,在藉上述顯影形成著色圖案之程序後,其較佳為進行一種將圖案進一步硬化之後硬化程序。
藉加熱及/或曝光(UV照射)進行之後硬化程序將所得著色圖案進一步硬化,而且在形成次一彩色圖案形成用著色層之程序或其他程序中可防止著色圖案溶解,及可改良所得彩色濾光片之像素的溶劑抗性。
後硬化程序較佳為藉UV照射進行。
-後硬化程序(UV照射)-
藉曝光用於將著色圖案硬化之UV照射程序將紫外光(UV光)以顯影處理前曝光處理中曝光劑量[毫焦/平方公分]之10倍或更高的照射劑量[毫焦/平方公分]照射著色圖案(其已在圖案形成程序中進行顯影處理)。在圖案形成程序中顯影處理與後述加熱處理之間以UV光對顯影後著色圖案照射預定次數,則可有效地防止稍後在加熱時可能發生之顏色轉移。如果此程序之照射劑量小於顯影前曝光處理中曝光劑量之10倍,則可能無法防止著色圖案(著色像素)間或上下層間之顏色轉移。
其中UV光之照射劑量較佳為圖案形成程序中曝光時曝光劑量之12倍至200倍,而且更佳為15倍至100倍。
雖然後曝光可藉g-線、h-線、i-線、KrF、ArF、UV光、電子束、X-射線等進行,其較佳為g-線、h-線、i-線、或UV光,而且特佳為UV光。在進行UV光照射(UV硬化)時,其較佳為在20℃至50℃(較佳為25℃至40℃)之低溫進行。UV光之波長較佳為包括範圍為200至300奈米之波長。照射時間可為10至180秒,較佳為20至120秒,而且更佳為30至60秒之範圍。
至於UV光照射光源,其可使用例如超高壓汞燈、高壓汞燈、低壓汞燈,DEEP UV燈等。其中較佳為照射在欲照射紫外光中含波長為275奈米或更短之光,及其中波長為275奈米或更短之光的照射光度[毫瓦/平方公分]相對紫外光中全部波長範圍之整體照射光度為5%或更大之光。確保紫外光中波長為275奈米或更短之光的照射光度為5%或更大,則可有效地增強針對著色像素間或上下層顏色轉移之抑制效果,及耐光性改良效果。關於此點,其較佳為使用與用於圖案形成程序中曝光之光源(如i-線)不同之光源,其實例包括高壓汞燈、低壓汞燈等。其中考量上述理由,波長為275奈米或更短之光的照射光度相對紫外光中全部波長範圍之整體照射光度較佳為7%或更大。此外波長為275奈米或更短之光的照射光度之上限較佳為25%或更小。
此外名詞「整體照射光度」指在繪製其中各光譜波長之光度(通過單位面積/單位時間之輻射能量;[毫瓦/平方米])為縱座標及光之波長[奈米]為橫座標的曲線時,照射光所含各波長之光的光度之總和(面積)。
後曝光用UV照射程序中欲照射紫外線之整體照射光度較佳為200毫瓦/平方公分或更大。如果整體照射光度為200毫瓦/平方公分或更大,則其可有效地增強針對著色像素間或朝向上下層之顏色轉移的抑制效果、及耐光性改良效果。其中較佳為250至2000毫瓦/平方公分之範圍,而且更佳為300至1000毫瓦/平方公分之範圍。
此外後加熱較佳為在溫度為100℃至300℃,而且更佳為150℃至250℃之加熱板或烤箱中進行。後加熱時間較佳為30秒至30000秒,而且更佳為60秒至1000秒之範圍。
在後硬化程序中可組合進行後曝光及後加熱,及在此情形,其任一均可先進行,但是較佳為後曝光係在後加熱前進行。如此因藉後曝光加速硬化而抑制由於圖案之熱下陷或拖曳造成之形狀變形,其可能發生在後加熱程序中。
如此得到之著色圖案組成彩色濾光片之像素。在製備具有多色像素之彩色濾光片的情形,由所需色像數量組成之彩色濾光片可藉由依照所需色像數量將圖案形成程序(及硬化程序,若必要)重複數次而製造。
以下敘述用於噴墨法之著色硬化組成物。依照噴墨法用於形成著色圖案之本發明著色硬化組成物適合作為噴墨印墨。
以下描述在作為噴墨印墨時,著色硬化組成物之組態的特佳具體實施例。
在將本發明之著色硬化組成物作為噴墨印墨時,印墨之儲存安定性優良,所以抑制印墨之凝集或分解。此外即使是在連續及斷續噴射印墨時,噴射故障(如不噴射或墨滴之路徑彎曲)不易發生,及噴射安定性優良,而且暫停特定時間後之回收性質、及發生不噴射時之進一步回收性質等優良。
關於作為噴墨印墨之著色硬化組成物,由式(M)表示之著色劑化合物及其互變異構物、與含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物在著色硬化組成物中之總含量按印墨之總量計較佳為1至20質量%,而且更佳為5至15質量%之範圍。如果著色劑化合物之含量小於1質量%,則為了得到彩色濾光片所需光學密度,膜厚可能變厚。在此情形亦需要增加黑矩陣(其為分隔壁)之厚度,但是此黑矩陣難以形成。另一方面,如果著色劑化合物之含量超過20質量%,則印墨黏度增加,其可能造成關於噴射之難度及關於溶於溶劑之難度。
<溶劑>
依照本發明作為噴墨印墨之著色硬化組成物(以下經常簡稱為「噴墨印墨」)含一種溶劑。基本上,雖然對溶劑並無特定之限制,只要其滿足各成分之溶解度或後述溶劑之沸點,溶劑較佳為特別地考量後述黏合劑之溶解度、塗覆力、及安全性而選擇。至於溶劑之指定實例,其可例示在JP-A第2009-13206號專利之[0030]至[0040]段所述之溶劑。
溶劑在本發明噴墨印墨中之含量按印墨組成物之總量計較佳為30至90質量%,而且仍更佳為50至90質量%之範圍。在溶劑之含量為30質量%或更大時,其確保在一個像素中提供之印墨量,使得在像素中得到合適之印墨濕散佈。在溶劑之含量為90質量%或更小時,其可將包括於印墨中且用以形成功能膜(例如像素等)之溶劑以外成分之量保持高於預定量。因而在形成彩色濾光片時各像素所需印墨量不會過大。例如在將印墨沉積在以分隔壁隔間之凹陷部分中時,其可抑制印墨溢出凹陷部分及顏色與相鄰像素混合。
由印墨自噴嘴噴射之性質及對基板之濕潤力的觀點,在上述溶劑中,本發明之噴墨印墨較佳為含高沸點溶劑。低沸點溶劑可能易蒸發(甚至是在噴墨頭上),而一方面易造成印墨黏度增加、固體沉澱等,及造成噴射性質退化。此外在印墨到達基板後濕潤且散佈在基板上時,在濕散佈區域邊緣處溶劑蒸發而增加印墨黏度。因而在某些情形,濕散佈被已知為「釘扎」之現象抑制。
用於本發明之溶劑的沸點較佳為130至280℃之範圍。如果溶劑之沸點低於130℃,則由面內像素之形狀均勻性的觀點,其可能有不理想之情形。如果溶劑之沸點高於280℃,則由藉前烘烤去除溶劑之觀點,其可能有不理想之情形。此外溶劑之沸點表示在1 atm之壓力下的沸點,而且可由化合物字典(Chapman % Hall)之物理特徵表等得知。其可單獨或以其二或更多種之組合使用。
<黏合劑>
為了調整黏度,調整印墨硬度等目的,本發明之噴墨印墨可使用黏合劑。其可使用僅乾燥及固化之黏合劑作為噴墨印墨之黏合劑。例如黏合劑可僅由本質上無聚合力之樹脂組成。然而為了對塗膜賦與充分之強度、耐久性與黏附性,其較佳為使用一種藉噴墨法在基板上形成像素圖案後可經聚合硬化像素之黏合劑。例如其可使用一種可藉聚合硬化之黏合劑,如一種藉可見光、UV光、電子束等之作用可聚合及硬化之光硬化黏合劑,以及一種藉加熱可聚合及硬化之熱固性黏合劑。
<交聯劑>
在使用環氧單體(含環氧基單體)或熱硬化黏合劑樹脂之情形,其通常可含交聯劑且與之化合。至於交聯劑,其可適當地使用”General Introduction to Epoxy Resins,Basic Edition I”(The Japan Society of Epoxy Resin Technology,2003年11月19日出版)之第3章所述之硬化劑及加速劑。例如其可使用多官能基羧酸酐或多官能基羧酸。
<界面活性劑>
本發明之噴射印墨可進一步含一種界面活性劑。界面活性劑之合適實例包括JP-A第7-216276號專利之[0021]段、及JP-A第2003-337424號與JP-A第11-133600號專利所述之界面活性劑。界面活性劑之含量按著色硬化組成物之總量計較佳為5質量%或更小,而且更佳為0.1至5質量%。
其他添加劑包括JP-A第2000-310706號專利之[0058]至[0071]段所述之添加劑。
溶劑在噴墨印墨中之含量按噴墨印墨之總量計較佳為30至90質量%,而且更佳為50至85質量%之範圍。
<噴墨印墨之製備方法>
本發明噴墨印墨之製備可藉由應用已知之噴墨印墨製備方法而進行。例如噴墨印墨可藉由將由式(M)表示之著色劑化合物、或含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物溶於溶劑,繼而溶解噴墨印墨所需各成分(例如聚合化合物、黏合劑等)而製備。
為了製備聚合化合物之溶液,在所用材料於溶劑中之溶解度低時,其可在聚合化合物不造成聚合反應之範圍內適當地進行如加熱或超音波處理之處理。
在將由式(M)表示之著色劑化合物、或含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物分散於水性介質時,其可將含由式表示之化合物的著色細粒與油溶性聚合物分散於水性介質,如JP-A第11-286637號、JP-A第2001-240763號(日本專利申請案第2000-78491號)、JP-A第2001-262039號(日本專利申請案第2000-80259號)、與JP-A第2001-247788號專利(日本專利申請案第2000-62370號)所述,或者可將由各式表示之化合物(溶於高沸點有機溶劑)分散於水性介質,如JP-A第2001-262018號(日本專利申請案第2000-78454號)、JP-A第2001-240763號(日本專利申請案第2000-78491號)、與JP-A第2001-335734號專利(日本專利申請案第2000-203856號)所述。至於將由式(M)表示之著色劑化合物、或含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物分散於水性介質之指定方法、使用之油溶性聚合物、高沸點有機溶劑、添加劑、及其量,其可較佳地使用以上專利公告所述者。或者可將由各式表示之化合物以細粒固態分散。在分散時可使用分散劑或界面活性劑。
至於分散裝置,其可使用簡單攪拌器、推進器攪拌系統、線上攪拌系統、磨粉機系統(例如膠磨機、球磨機、砂磨機、粉碎機、輥磨機、或攪動磨粉機)、超音波系統、高壓乳化與分散系統(高壓均化機;至於指定市售裝置,Gaulin均化機、微流體化機、DeBEE2000等)。除了以上之專利,製備噴墨印墨之方法的細節敘述於JP-A第5-148436號、JP-A第5-295312號、JP-A第7-97541號、JP-A第7-82515號、JP-A第7-118584號、JP-A第11-286637號、與JP-A第2001-271003號專利(日本專利申請案第2000-87539號),其可應用於本發明噴墨印墨之製備。
<噴墨印墨之物理特徵>
雖然依照本發明之噴墨印墨的物理特徵並未特別地限制,只要其在可經噴墨頭噴射之範圍內,而由得到安定噴射之觀點,其噴射時之印墨黏度較佳為2至30 mPa‧s,而且更佳為2至20 mPa‧s之範圍。此外在以機械噴射時,噴墨印墨之溫度較佳為在20℃至80℃之範圍保持實質上固定。在機械溫度高時,印墨黏度降低且噴射高黏度印墨為可行的;然而較高之溫度可能易於造成頭中印墨之熱變性及/或熱聚合反應,或噴墨噴嘴表面上之溶劑蒸發(其易於導致噴嘴阻塞)。因此機械溫度較佳為20℃至80℃之範圍。
在此黏度係在將噴墨印墨保持在25℃時以常用之E-型黏度計(例如Toki Sangyo Co.,Ltd.製造之RE-80L E-型黏度計)測量。
由改良對非穿透性基板之濕潤力與噴射安定性的觀點,噴墨印墨在25℃之表面張力(靜態表面張力)較佳為20毫牛頓/米至40毫牛頓/米,而且更佳為20毫牛頓/米至35毫牛頓/米之範圍。在以機械噴射時,其較佳為將噴墨印墨之溫度在20℃至80℃之範圍維持實質上固定,及此時之表面張力較佳為設定成20毫牛頓/米至40毫牛頓/米之範圍內。為了以特定準確度將噴墨印墨之溫度保持固定,其可較佳地配備印墨溫度偵測裝置、印墨加熱或冷卻裝置、及依照偵測之印墨溫度而調節加熱或冷卻之控制裝置。或者亦較佳為提供一種依照印墨溫度調節對噴墨裝置施加之能量,及降低印墨特徵變化之影響的裝置。
表面張力係使用Wilhermy法在25℃之液溫及60% RH以常用之表面張力計(例如Kyowa Interface Science Co.,Ltd.製造之表面張力計FACE SURFACE TENSIOMETER CBVB-A3)測量。
為了在將噴墨印墨沉積在基板上之後適當地保持濕散佈形式,其較佳為在將其沉積在基板上之後維持噴墨印墨之預定液體性質。因此較佳為將基板及/或基板附近維持在預定之溫度範圍內。或者例如藉由增加支撐基板之平台的熱容而降低溫度變化之影響亦有效。
<彩色濾光片及其製造方法>
雖然對藉噴墨法使用本發明之噴墨印墨製造彩色濾光片之方法並無特別之限制,其可使用例如JP-A第2008-250188號專利之[0114]至[0128]段所述之方法。
<本發明彩色濾光片之用途>
本發明之彩色濾光片具有使用本發明之著色硬化組成物形成之著色圖案,而且可進一步包括氧化銦錫(ITO)層作為透明導電膜。形成ITO層之方法的實例包括線上低溫濺射法、線上高溫濺射法、分批低溫濺射法、分批高溫濺射法、真空沉積法、電漿CVD法等。特定言之較佳為使用低溫濺射法,因為其降低對彩色濾光片之損壞。
本發明之彩色濾光片可適當地使用於例如影像顯示裝置(特別是彩色影像顯示器),如液晶顯示器、有機電致發光顯示器、液晶投射器、玩具機、可攜式終端機(如行動電話、數位相機與汽車導航器)之應用而無特別之限制。本發明之影像顯示裝置具有本發明之彩色濾光片。此外本發明之彩色濾光片可適當地作為用於數位相機、數位攝影機、內視鏡、行動電話等固態攝影裝置(如CCD影像感應器與CMOS影像感應器)之彩色濾光片。特定言之,此彩色濾光片適合高解析度之CCD裝置或CMOS裝置,其可含超過一百萬像素。固態攝影裝置之組態並未限制,只要其功能為固態攝影裝置且包括本發明之彩色濾光片,但是例如以下組態為可行的。即一種其中在基板上提供組成光接收區域之光二極體與由多矽形成之轉移電極等,在其上提供彩色濾光片層,然後將微透鏡堆疊於其上的組態。
由彩色材料之光誘發變色的觀點,其較佳為具本發明彩色濾光片之相機系統具有蓋玻璃、微透鏡等,其中相機透鏡或IR遮斷膜係以二色塗覆,及其材料具有部分地或完全地吸收400奈米或更短之UV光的光學性質。此外為了抑制彩色材料之氧化變色,相機系統之結構較佳為設計成具有一種其中降低對彩色濾光片之氧滲透力的結構。
雖然已藉各種具體實施例詳述依照本發明之第二態樣的著色硬化組成物、彩色濾光片及其製造方法、以及使用它之影像顯示裝置與固態攝影裝置等,本發明不限於這些具體實施例,而且應了解各種修改及變化為可行的但不背離本發明之範圍。
實例
以下參考以下實例而進一步詳述本發明。以下實例所示之材料、試劑、比例、儀器、操作等可適當地修改但不背離本發明之範圍。因此本發明絕不限於以下指定實例。在以下實例中,”%”及「份」各指「質量%」及「質量份」,而且「分子量」指「重量平均分子量」,除非另有指示。
[合成例1a] <例示化合物6a之合成>
依照以下之合成略圖,藉以下方法合成例示化合物6a。
<中間物(b)之合成>
將120.5克(1.48莫耳)之硫氰酸鈉與280毫升之甲醇加入反應容器,及將反應容器之內溫加溫至55℃。對其經30分鐘逐滴加入200克(1.48莫耳)之1-氯三級丁基乙酮。在逐滴加入結束後使混合物在55℃之內溫反應2小時。在反應結束後將內溫冷卻至10℃,及加入250毫升之水,繼而在10℃攪拌30分鐘。然後藉過濾分離結晶而提供218克(產率:94%)之中間物(b)如白色結晶。質譜分析結果:(m/z)=158([M+1]+ ,100%)。
<中間物(c)之合成>
將157克(1莫耳)之中間物(b)、800毫升之甲苯、與28.6毫升之乙酸加入反應容器,及將反應容器之內溫加溫至80℃。對其經30分鐘逐漸逐滴加入104毫升之二乙胺。在逐滴加入結束後使混合物在80℃之內溫反應3小時。在反應結束後將內溫冷卻至30℃,及加入500毫升之水清洗甲苯層。將甲苯層以1N氫氯酸(2×500毫升)萃取。將萃取液以氫氧化鈉中和,繼而又以乙酸乙酯萃取。將萃取液以硫酸鎂乾燥且使用轉動蒸發器濃縮而提供106克(產率:50%)之中間物(c)如淡黃色液體。質譜分析結果:(m/z)=212(M+ ,100%)。
<中間物(d)之合成> (重氮鹽之合成)
將59.8克(0.188莫耳)之40%亞硝基硫酸、100毫升之乙酸、與75毫升之丙酸加入反應容器,及將其內溫冷卻至0℃。對其分批加入25克(0.188莫耳)之2-胺基咪唑-3,4-二羰甲腈,繼而在0至5℃之內溫攪拌2小時。
(偶合反應)
將39.9克(0.188莫耳)之中間物(c)、350毫升之甲醇、與300克之乙酸鈉加入另一個燒瓶,及將其內溫冷卻至0℃。將內溫維持在10℃或更低而對其逐漸逐滴加入如此合成之重氮鹽分散液。在逐滴加入結束後使混合物在0至5℃之內溫反應1小時,然後在室溫反應1小時。在反應結束後對其加入400毫升之水,繼而在室溫攪拌60分鐘。藉過濾分離結晶,及以溫水清洗而提供62克(產率:93%)之中間物(d)如紅色結晶。質譜分析結果:(m/z)=357([M+1]+ ,100%)。
<例示化合物6a之合成>
將14.2克(0.04莫耳)之中間物(d)、4-乙烯基苄基氯(0.044莫耳)、16.6克(0.12莫耳)之碳酸鉀、18克(0.12莫耳)之碘化鈉、100毫升之N,N-二甲基乙醯胺、與0.2毫升之硝基苯加入300毫升三頸燒瓶,及使混合物在50℃之內溫反應2小時。在反應結束後使反應液體冷卻至室溫,及對其加入400毫升之水,繼而以300毫升之乙酸乙酯萃取。將萃取液以碳酸氫鈉水溶液清洗且以硫酸鎂乾燥。對其加入5毫克之甲氧基酚,繼而使用轉動蒸發器濃縮至乾。將所得殘渣以75毫升之甲醇懸浮及清洗,而且藉過濾分離結晶而提供16.1克(產率:85%)之具金屬光澤的例示化合物6a如綠色結晶。質譜分析結果:(m/z)=473([M+1]+ ,100%)。在例示化合物6a於乙酸乙酯之吸收光譜中最大吸收波長為496.4奈米。
<例示化合物2a、4a、5a、7a至12a、20a、44a、71a至73a、75a至77a、83a、85a、89a、92a、94a、95a、97a、115a、與117a之合成>
藉依照上述合成例之方法合成例示化合物2a、4a、5a、7a至12a、20a、44a、71a至73a、75a至77a、83a、85a、89a、92a、94a、95a、97a、115a、與117a。
此外由化學觀點,亦可藉依照上述合成例之方法合成例示化合物2a、4a、5a、7a至12a、20a、22a、44a、71a至73a、75a至77a、83a、85a、89a、92a、94a、95a、97a、115a、與117a以外之例示化合物。
[合成例2a] <例示化合物22a與P26a之合成>
依照以下之合成略圖,藉以下步驟合成例示化合物22a與P26a。
<中間物(f)之合成>
將81.1克(1.0莫耳)之硫氰酸鈉、800毫升之乙腈、與2毫升之吡啶加入3000毫升三頸燒瓶,及在氮大氣下將混合物冷卻至5℃之內溫。對其逐漸逐滴加入119克(1.1莫耳)之氯甲酸乙酯(上述合成略示圖之化合物(e))。在逐滴加入結束後使混合物在室溫反應2小時。將反應液體冷卻至5℃或更低之內溫,及在10℃或更低之內溫對其逐漸逐滴加入87.8克(1.2莫耳)之二乙胺。在逐滴加入結束後使反應液體在室溫反應1小時。對其加入2000毫升之水,繼而以1000毫升之乙酸乙酯萃取。將萃取液以轉動蒸發器濃縮,及對其加入300毫升之水、與60毫升(1.2莫耳)之肼單水合物,繼而在50℃反應4小時。將此反應液體水冷,對其灌注300毫升之飽和鹽水,繼而結晶。藉過濾分離結晶,及以水充分清洗而提供87克(產率:66%)之中間物(f)N,N-二乙基硫脲如白色結晶。質譜分析結果:(m/z)=133([M+1]+ ,100%)。
<中間物(g)之合成>
將66.5克(0.5莫耳)之中間物(f)、650毫升之異丙醇、與77.3克(0.5莫耳)之苯甲醯基氯甲烷加入2000毫升三頸燒瓶,繼而在回流下加熱1小時,及使反應液體冷卻。將2000毫升之水加入另一個5000毫升燒杯,及對其灌注反應液體,繼而以碳酸氫鈉中和。在以1000毫升之乙酸乙酯萃取後將萃取液以飽和鹽水清洗,然後以轉動蒸發器濃縮而提供112克(產率:97%)之中間物(g)如淡黃色液體。質譜分析結果:(m/z)=233([M+1]+ ,100%)。
<中間物(h)之合成> (重氮鹽之合成)
在冰冷下將80毫升之濃硫酸、與12.9克(0.188莫耳)之亞硝酸鈉分批加入500毫升三頸燒瓶,繼而在65℃之內溫攪拌30分鐘。將內溫冷卻至10℃或更低,及在20℃或更低之內溫對其逐漸逐滴加入100毫升之乙酸、與66毫升之丙酸。將內溫冷卻至5℃或更低,及加入25克(0.188莫耳)之2-胺基-1H-咪唑-4,5-二羰甲腈,繼而在0至5℃之內溫攪拌1小時。
(偶合反應)
將43.6克(0.188莫耳)之中間物(g)、與250毫升之甲醇加入另一個燒瓶,繼而冷卻至0℃之內溫。將內溫維持在10℃或更低而對其逐漸逐滴加入如此合成之重氮鹽的反應液體。在逐滴加入結束後使混合物在0至5℃之內溫反應1小時,然後在室溫反應1小時。在反應結束後加入400毫升之水,繼而在室溫攪拌60分鐘,及藉過濾分離結晶且以己烷/甲醇(體積比例:8/2)清洗而提供67.2克(產率:95%)之中間物(h)如紅色結晶。質譜分析結果:(m/z)=377([M+1]+ ,100%)。
<例示化合物22a之合成>
將28.2克(0.075莫耳)之中間物(h)、13.7克(0.090莫耳)之4-氯甲基苯乙烯、31.1克(0.225莫耳)之碳酸鉀、33.8克(0.225莫耳)之碘化鈉、與180毫升之N,N-二甲基乙醯胺加入300毫升三頸燒瓶,繼而在50℃之內溫反應2小時。將反應液體灌注1000毫升之水,及藉過濾分離沉澱結晶且以甲醇清洗而提供30.4克(產率:82%)之具金屬光澤的例示化合物22a如綠色結晶。質譜分析結果:(m/z)=492([M+1]+ ,100%)。在例示化合物22a於乙酸乙酯之吸收光譜中最大吸收波長為521奈米。
<例示化合物P26a之合成>
將4.00克(0.0081莫耳)之如此得到之例示化合物22a、0.70克(0.0081莫耳)之甲基丙烯酸、與10.97克之環己酮加入100毫升三頸燒瓶,繼而在氮大氣下加溫至85℃之內溫。將內溫維持在85℃而每2小時對其加入112毫克之v-601(商標名,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造),總共3次。在反應結束後將反應液體加溫至90℃之內溫,繼而攪拌2小時以分解未反應之V-601。使反應液體冷卻,及以200毫升之水/甲醇(體積比例:10/90)再沉澱而提供4.20克(產率:89%)之例示化合物P26a如紅色粉末。分子量分析結果(GPC):數量平均分子量Mn=6,300,重量平均分子量Mw=9,870,及分子量分布指數Mw/Mn=1.57。在例示化合物P26a於乙酸乙酯之吸收光譜中最大吸收波長為520奈米。
<例示化合物P2a、P5a、P31a、P36a、P39a、P40a、P47a、P77a、與P81a之合成>
藉依照上述合成方法合成例示化合物P2a、P5a、P31a、P36a、P39a、P40a、P47a、P77a、與P81a。此外由化學觀點,亦可藉依照上述合成例之方法合成例示化合物P2a、P5a、P31a、P36a、P39a、P40a、P47a、P77a、與P81a以外之例示化合物P1a至P100a。
<評估>
所得例示化合物2a、4a、5a至12a、20a、44a、71a至73a、75a至77a、83a、85a、89a、92a、94a、95a、115a、與117a於乙酸乙酯溶液(濃度:1×10-6 莫耳/公升,光路徑長度:10毫米)之吸收光譜中最大吸收波長示於表1a。此外所得例示化合物P2a、P5a、P26a、P31a、P36a、P39a、P40a、P47a、P77a、與P81a於N-甲基吡咯啶酮溶液(濃度:1×10-6 莫耳/公升,光路徑長度:10毫米)之吸收光譜中最大吸收波長示於表1a。
此外第1圖顯示合成例1a合成之例示化合物6a的溶液穿透光譜。
[實例1a] (1)光阻溶液A(負型)之製備
將以下組成物中之化合物混合及溶解而製備光阻溶液A。
-丙二醇一甲醚乙酸酯:5.20份
-環己酮:52.6份
-黏合劑:30.5份
(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸2-羥基乙酯)共聚物(莫耳比例=60:20:20),平均分子量30200(按聚苯乙烯換算),41%環己酮溶液
-二異戊四醇六丙烯酸酯:10.2份
-聚合抑制劑(對甲氧基酚):0.006份
-含氟界面活性劑(商標名:F-475,DIC corporation製造):0.80份
-光聚合引發劑:4-苯并噁唑酮-2,6-貳(三氯甲基)-s-三(TAZ-107,Midori Kagaku Co.,Ltd.製造):0.58份
(2)具底塗層之玻璃基板之製備
將玻璃基板(Corning 1737)以0.5% NaOH水溶液超音波振盪清洗,然後以水清洗及進行脫水烘烤(200℃/20分鐘)。其次使用旋塗器將在(1)所得光阻溶液A以2微米之乾燥後厚度塗覆在被清洗之玻璃基板上,及在220℃加熱下乾燥1小時而形成具底塗層之玻璃基板。
(3)著色硬化組成物之製備
將以下組成物中之化合物混合及溶解而製備著色硬化組成物。
-環己酮:80份
-聚合化合物:二異戊四醇六丙烯酸酯:14.0份
-聚合抑制劑:對甲氧基酚:0.006份
-含氟界面活性劑(商標名:F-475,DIC corporation製造):0.80份
-光聚合引發劑:(TAZ-107,Midori Kagaku Co.,Ltd.製造):2.0份
-例示化合物95a:4.0份
(4)著色硬化組成物之曝光及顯影(影像形成)
使用旋塗器將以上(3)所得著色硬化組成物以0.6微米之乾燥後厚度塗覆在以上(2)所得具底塗層之玻璃基板的底塗層上,及在100℃前烘烤120秒。
然後使用曝光設備UX3100-SR(Ushio,Inc.製造),將塗膜以波長為365奈米之光經線寬2微米之光罩以200毫焦/平方公分之曝光劑量照射。曝光後使用顯影液CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在25℃經40秒之條件下將塗膜顯影。然後在以流水洗滌30秒後將其噴灑乾燥。然後在200℃進行後烘烤經15分鐘。
結果得到作為組成彩色濾光片之紅色的合適圖案。此外第2圖顯示實例1a製備之彩色濾光片的穿透光譜。
(5)評估
按以下方式,關於將染料光阻溶液塗佈在玻璃基板上而製造之塗膜的儲存時間安定性、及耐熱性、耐光性、溶劑抗性、與圖案形狀,評估以上製備之著色硬化組成物。評估結果示於表2a。
[儲存時間安定性]
在將著色硬化組成物於室溫儲存1個月後,依照以下評估標準藉目視檢查評估外來物質於組成物之沉澱程度。
-評估標準-
A:未觀察到沉澱。
B:稍微觀察到沉澱。
C:觀察到沉澱。
[耐熱性]
將塗有著色硬化組成物之玻璃基板置於200℃加熱板上使得接觸基板之表面,及加熱1小時。然後藉驗色器MCPD-1000(Otsuka Electronics Co.,Ltd.製造)測量加熱前後間之色差(ΔE*ab值)而得到評估耐熱性之指數。依照以下評估標準使用此指數完成評估。ΔE*ab值越小則耐熱性越佳。此外ΔE*ab值為依照CIE1976(L*,a*,b*)顏色座標系統(Color Science Handbook,新版,Color Science Association of Japan(1985)編著,第266頁)由以下色差公式計算之值。
ΔE*ab={(ΔL*)2 +(Δa*)2 +(Δb*)2 }1/2
-評估標準-
A: ΔE*ab值<5
B: 5ΔE*ab值15
C: ΔE*ab值>15
[耐光性]
將塗有著色硬化組成物之玻璃基板(其裝備截止366奈米或更短之紫外線截止濾光片)以100,000勒克斯之氙燈照射20小時(相當於2,000,000勒克斯.小時)。然後測量照射前後間之色差(ΔE*ab值)而得到評估耐光性之指數。依照以下評估標準完成評估。
ΔE*ab值越小則耐光性越佳。
-評估標準-
A: ΔE*ab值<5
B: 5ΔE*ab值12
C:ΔE*ab值>12
[溶劑抗性]
測量以上(4)所得各烘烤後塗膜之光譜(光譜A)。將以上(1)所得光阻溶液A以1微米之膜厚塗覆在塗膜上且施加前烘烤。然後使用顯影劑CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在23℃經120秒之條件下將其顯影而再度測量光譜(光譜B)。由光譜A與B間之差計算著色劑殘餘比例(%),及作為溶劑抗性之評估指數。此值越接近100%則所得值關於溶劑抗性越佳。
-評估標準-
A:染料殘餘比例>90%
B:70%染料殘餘比例90%
C:染料殘餘比例<70%
[圖案形狀]
在光學顯微鏡(數位顯微鏡RX-20,Olympus Corporation製造)下檢視在(4)所得各烘烤後塗膜之顯影圖案,及依照以下評估標準評估是否形成明確之圖案。
-評估標準-
A:可形成明確之圖案。
B:可形成圖案,但是圖案之邊緣區域不明確。
C:無法形成明確之圖案。
[實例2a至12a]
在實例1a之「(3)著色硬化組成物之製備」部分中,以如實例1a之相同方式形成圖案,除了將例示化合物95a改成表2a所示著色劑(相同之質量)。此外進行類似以上之評估。評估結果示於以下表2a。
[比較例1a至2a]
在實例1a之「(3)著色硬化組成物之製備」部分中,以如實例1a之相同方式形成圖案,除了將例示化合物95a以比較性著色劑1a至2a取代(比較例1a至2a)(相同之質量)。此外進行類似以上之評估。評估結果及實例之結果示於以下表2a。用於比較例1a與2a中之著色劑如下。
如表2a所示,使用本發明相關著色劑之實例1a至12a均呈現優良之著色硬化組成物的儲存時間安定性。此外使用此著色硬化組成物形成之圖案呈現有利之耐熱性、耐光性與溶劑抗性。另一方面,比較例1a呈現不良之著色硬化組成物的儲存性,而且使用比較例1a之著色硬化組成物形成之圖案呈現不良之耐熱性、耐光性與溶劑抗性,及較差之圖案形狀,使得邊緣區域不明確。此外使用比較例2a之著色硬化組成物形成之圖案呈現不良之耐光性及較差之溶劑抗性,而且圖案形狀亦不良,使得邊緣區域不明確。
如表2a所示,在本發明中(實例1a至12a),特定言之使用由式(2)表示之偶氮著色劑化合物的實例1a至5a,耐熱性特別優良。此外本發明之指定著色劑化合物在各種有機溶劑(包括用於實例之環己烷)中呈現非常高之溶解度(例如安全性較高之乳酸乙酯等),由作業安全性及降低作業負擔之觀點亦有效。
此外使用含至少一種由式(Pa)表示之重複單元的化合物之實例10a至12a在時間安定性、耐熱性、耐光性、溶劑抗性、與圖案成形性均呈現有利之結果。
[實例13a至21a、比較例3a與4a、實例22a至30a、及比較例5a與6a]
使用用於實例1a至12a、及比較例1a與2a之著色硬化組成物,按以下步驟製備彩色濾光片,而且對實例13a至21a、及比較例3a與4a進行顏色轉移之評估。
此外在顯影程序後無UV照射程序而製備彩色濾光片,而且對實例22a至30a、及比較例5a與6a進行顏色轉移之評估。
-單色濾光片之製備-
使用旋塗器,將用於實例1a至9a、及比較例1a與2a之著色硬化組成物以1微米之乾燥膜厚塗覆在實例1a製備之(2)具底塗層之玻璃基板上,而且在100℃前烘烤120秒以形成著色膜。使用i-線步進器曝光設備FPA-3000i5+(Canon Inc.製造),將著色膜經在基板之4毫米×3毫米區域中排列的具有7.0微米之四角形像素的光罩圖案,以200[毫焦/平方公分]之曝光劑量及1200毫瓦/平方公分之光度(整體照射光度)曝光。在曝光結束後,使用顯影溶液(商標名:CD-2000,60%,Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)使著色膜在23℃接受槳式顯影經60秒而形成圖案。然後在以流水洗滌20秒後將其噴灑乾燥。然後使用高壓汞燈(UMA-802-HC552FFAL,Ushio,Inc.製造),在全部形成圖案之基板上照射劑量為10000[毫焦/平方公分]之紫外線作為顯影程序後之UV照射程序。在照射後在220℃加熱板上進行後烘烤經300秒,因而在玻璃基板上形成著色圖案。此外來自高壓汞燈之照射光所含波長275奈米或更短之光為10%。
以此方式製備實例13a至21a、及比較例3a與4a之單色濾光片。此外無顯影後UV照射而製備實例22a至30a、及比較例5a與6a之單色濾光片。
-顏色轉移之評估-
將CT-2000 L溶液(透明底塗劑,Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)以1微米之乾膜厚度塗覆在如此製備之彩色濾光片的形成圖案表面上,然後乾燥形成透明膜,繼而在200℃之加熱溫度經5分鐘。在加熱結束後使用微光譜光度測量設備(LCF-1500 M,Otsuka Electronics Co.,Ltd.製造)測量相鄰著色圖案之透明膜的吸收度。計算所得透明膜之吸收度值對著色圖案之吸收度值(在加熱前類似地測量)的比例[%]且作為顏色轉移之評估指數。
-評估標準-
相鄰像素之顏色轉移(%)
A:相鄰像素之顏色轉移<1%
B:1%<相鄰像素之顏色轉移10%
C:10%相鄰像素之顏色轉移30%
D:相鄰像素之顏色轉移>30%
[實例31a至實例39a] -固態攝影裝置用彩色濾光片之製備- (具底塗層之矽晶圓之製造)
將6吋矽晶圓在200℃烤箱中熱處理30分鐘。繼而將在實例1a之(1)製備之光阻溶液(A)塗覆在此矽晶圓上而得到1.0微米之乾燥膜厚,及將矽晶圓在220℃烤箱中進一步加熱乾燥1小時而形成底塗層。如此得到具底塗層之矽晶圓基板。
(固態攝影裝置用彩色濾光片之圖案之製備)
將用於實例1a至9a之各著色硬化組成物塗覆在所得具底塗層之矽晶圓基板的底塗層上,而得到各0.8微米之塗膜的乾燥膜厚,因而形成光硬化塗膜。然後使用100℃加熱板將矽晶圓熱處理(前烘烤)120秒。繼而使用i-線步進器曝光設備FPA-3000i5+(Canon Inc.製造),使矽晶圓經各側為1.2微米之具有島型圖案的圖案光罩,對波長365奈米之光在100至2500毫焦/平方公分之範圍以100毫焦/平方公分分段改變曝光劑量曝光。然後將其上已形成經照射塗膜之矽晶圓基板置於旋淋顯影機(DW-30型;Chemitronics Co.,Ltd.製造)之水平轉動平台上,及使用60% CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在23℃接受漿式顯影經60秒,而在矽晶圓基板上形成著色圖案。
藉真空夾盤法將其上已形成著色圖案之矽晶圓基板固定於水平轉動平台。在藉轉動設備將矽晶圓基板以50rpm之轉速轉動時,自矽晶圓之轉動中心上方由噴射噴嘴供應噴淋形式之純水而進行洗滌處理,然後將矽晶圓噴灑乾燥。
使用用於實例1a至9a之各著色硬化組成物所得之各圖案影像為正方形且具有長方形橫切面形狀。這些圖案影像適合固態攝影裝置,如此顯示有利之外形。
[實例40a與41a]
其次依照噴墨法進行彩色濾光片之製備。首先準備用於製造具分隔壁之基板,依照以下組成物製備用於分隔壁形成用組成物(K1)之具碳黑分散液的顏料分散液K。
<顏料分散液K之組成物>
-碳黑(Nipex35,Degussa製造):13.1%
-分散劑(以下結構之化合物B1):0.65%
-聚合物(莫耳比例為72/28之甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸的無規共聚物,分子量為37,000):6.72%
-丙二醇一甲醚乙酸酯:79.53%
<分隔壁形成用組成物(K1)之製備>
分隔壁形成用組成物(K1)之組成物示於表4a。
在24℃(±2℃)之溫度混合顏料分散液K與丙二醇一甲醚乙酸酯,以150 rpm攪拌10分鐘,及在25℃(±2℃)之溫度進一步攪拌而循序加入甲乙酮、黏合劑2、氫醌一甲醚、DPHA液體、2,4-貳(三氯甲基)-6-[4’-N,N-貳乙氧基羰基甲基]胺基-3’-溴苯基]-s-三、與界面活性劑1,繼而在40℃(±2℃)之溫度及150 rpm攪拌30分鐘而得到所需組成物。
<黏合劑2>
-聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸(78/22莫耳比例)無規共聚物,分子量為38,000):27%
-丙二醇一甲醚乙酸酯:73%
<DPHA液體>
-二異戊四醇六丙烯酸酯(商標名:KAYARAD DPHA,含500 ppm聚合抑制劑MEHQ,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造):76%
-丙二醇一甲醚乙酸酯:24%
<界面活性劑1>
-以下之結構1:30%
-甲乙酮:70%
(n=6,x=55,y=5,Mw=33940,Mw/Mn=2.55,PO:環氧丙烷,EO:環氧乙烷)
<分隔壁之形成>
將無鹼玻璃基板以UV清潔設備清洗,然後使用清潔劑以刷子清洗,及進一步以超純水藉超音波清潔清洗。將基板在120℃熱處理3分鐘而安定其表面狀態。
將基板冷卻,然後調節至23℃之溫度,及使用裝備有裂隙狀噴嘴之玻璃基板塗覆器(商標名:MH-1600,F.A.S. Asia製造)塗覆上表所示之分隔壁形成用組成物K1。繼而以VCD(真空乾燥器,Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.製造)將一部分溶劑蒸發30秒以排除塗層之流體性,及將樣本在120℃前烘烤3分鐘而得到具有厚2.3微米之分隔壁形成層的基板。
然後將基板及光罩在曝光光罩表面與分隔壁形成層之間以200微米之距離垂直地組裝,然後使用具有超高壓汞燈之鄰接型曝光裝置(Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co.,Ltd.製造),在氮大氣下以300毫焦/平方公分之曝光劑量、20微米之分隔壁寬度、及100微米之間隙寬度按圖案曝光。
然後藉由經噴淋式噴嘴噴灑純水而將分隔壁形成層之表面均勻地潤濕,然後在23℃以0.04 MPa之平面噴嘴壓力噴淋KOH型顯影液(商標名:稀釋100倍之CDK-1,含非離子性界面活性劑,Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)顯影80秒,而得到圖案影像。
繼而以自超高壓清洗噴嘴以9.8 MPa之壓力噴射的超純水去除殘渣,及在空氣中使形成分隔壁形成層之基板表面接受曝光劑量為2500毫焦/平方公分之後曝光,繼而在240℃烤箱中加熱50分鐘而得具有2.0微米之膜厚,4.0之光學密度,及100微米寬穿孔的條形分隔壁。
(印墨排斥電漿處理)
以陰極偶合平行板型電漿處理設備在以下條件下使形成分隔壁之基板接受印墨排斥電漿處理。
處理用氣體:CF4 ,氣體流速:80 sccm,壓力:40 Pa,RF功率:50瓦,及處理時間:30秒。
(紅色(R)印墨之製備)
將以下表5a所述成分混合及攪拌1小時。然後藉平均孔徑為0.25微米之微過濾器(Fujifilm Corp.製造)將混合物在低壓下過濾,而製備依照本發明之紅色印墨液體(印墨R-1與印墨R-2)。
以下敘述用於製備紅色(R)印墨之材料的細節。
-著色劑:由式(2)表示之化合物之例示化合物99a
-聚合化合物(KAYARAD DPCA-60,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造):經己內酯修飾二異戊四醇六丙烯酸酯
-KF-353(Shin-Etsu Silicone Co.,Ltd.製造):經多醚修飾聚矽酮油
-聚合引發劑:偶氮貳(環己烷-1-羰甲腈)(V-40,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造)
(黏度及表面張力之測量)
所得印墨之黏度係將這些印墨保持在25℃而在以下條件下以E-型黏度計(RE-80L,Toki Sangyo Co.,Ltd.製造)測量。
(測量條件) 測量用轉子:1°34’×R24,測量時間:2分鐘,及測量溫度:25℃。 所得印墨之表面張力係將這些印墨保持在25℃而以表面張力計(FACE SURFACE TENSIOMETER CBVB-A3,Kyowa Interface Science Co.,Ltd.製造)測量。 (測量對比之方法)
使用具有擴散基板之冷陰極管光源(發射第3圖所示波長光譜分布之光的光源)作為背光單元,將單色基板排列於兩個偏光板(POLAX-15N,Luceo Co.,Ltd.製造)之間,及將在偏光板為平行Nicol排列時通過之光的色度之Y值除以在交叉Nicol排列時通過之光的色度之Y值而計算對比。測量色度係使用彩色光度計(BM-5A,Topcon Corporation製造)。
將彩色光度計之測量角度設為1°,及對樣品在目視域φ5毫米中完成測量。背光之光強度係以未排列樣品時,在兩個偏光板為平行Nicol排列時光度為400cd/平方米之方式設定。
單色基板係藉以下方法製備。使用組成彩色濾光片之R印墨(印墨R-1與印墨R-2)之一,依照噴墨法或旋塗法在玻璃基板上形成固態膜。然後在形成彩色濾光片時進行前烘烤(前加熱)(在100℃之溫度經2分鐘)及後烘烤(後加熱)(在220℃之溫度經30分鐘)而形成膜厚為2微米之單色基板。
在測量如此得到之單色基板(6種)的對比時,其均得到50000或更大之值。
(ITO層之製備)
其次使用濺射設備,在200℃之膜表面溫度將氧化銦錫(ITO)濺射在如此得到之單色基板上經15分鐘而形成膜厚為1500埃之ITO膜,因而製備附有ITO之彩色濾光片基板。
(ITO濺射前後間之光譜特徵變化)
在ITO濺射前後,使用UV-Vis光譜光度計(V-570,Japan Spectroscopic Co.,Ltd.製造)得到400奈米至700奈米範圍之光譜穿透率曲線。在濺射前後間之最高峰光譜穿透率變化小時,其表示膜為耐熱性。應可見到所製備基板之ITO濺射前後的光譜形狀實質上不改變,及膜具有高耐熱性。
[比較例7a與8a] (顏料分散液之製備)
將17.5份之顏料:C.I.顏料紅177(Cromophtal Red A2B,Ciba Specialty Chemicals Inc.製造)、2.5份之顏料分散劑(上述化合物B1)、與80份之溶劑(1,3-丁二醇二乙酸酯)(以下稱為”1,3-BGDA”)複合及預混,然後使用機動磨粉機M-50(Aiger Japan Corp.製造),使用裝載率為80%之直徑為0.65毫米的鋯粒以9米/秒之圓周速率分散25小時,因而製備R顏料分散液(R-177)。
以如R顏料分散液(R-177)之相同方式製備R顏料分散液(R-254),除了將R顏料分散液(R-177)中之顏料改成C.I.顏料紅254(Irgaphor Red B-CF,Ciba Specialty Chemicals Inc.製造)。此外在使用Nanotrac UPA-EX150(Nikkiso Co.,I.td.製造)測量此顏料分散液之數量平均粒徑時,其為50奈米。
(用於比較例7a與8a之印墨之製備)
使用比較例7a與8a之顏料分散液(R-177)與(R-254),依照表6a所示組成物製備比較性印墨R-3與R-4。此外用於印墨製備之材料如下。
-溶劑:丙二醇一甲醚乙酸酯(以下稱為”MMPGAC”)
-聚合化合物:KAYARAD DPS 100(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)
-聚合化合物:KAYARAD TMPTA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)
-界面活性劑:上述之界面活性劑1
-聚合引發劑:偶氮貳(環己烷-1-羰甲腈)(V-40,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造)
(製備評估用彩色濾光片之方法)
使用噴墨印表機DMP-2831(Fujifilm Dimatix Inc.製造),將各如此製備之印墨R-1至R-4噴射至以上得到之基板上以分隔壁隔間之區域(被突起部分包圍之凹陷部分),繼而在100℃烤箱中加熱2分鐘。然後使如此處理之基板在220℃烤箱中靜置30分鐘,因而製備單色濾光片。
(印墨儲存安定性之評估)
將各如此製備之印墨儲存於50℃恆溫室,及在30日後測量印墨黏度且基於恰在製備印墨後之值之差(%)[(30日後之黏度-恰在製備後之黏度)/恰在製備後之黏度]進行評估。評估標準係如下分類。
A:對恰在製備印墨後之黏度差小於10%
B:對恰在製備印墨後之黏度差為10%或更大且小於20%
C:對恰在製備印墨後之黏度差為20%或更大且小於30%
D:對恰在製備印墨後之黏度差為30%或更大
(連續噴射安定性之評估)
使用如此製備之印墨評估噴射安定性。評估係以裝備噴射體積為10 pL之噴頭墨匣的噴墨印表機DMP-2831(Fujifilm Dimatix Inc.製造)以10 kHz之噴射頻率連續噴射30分鐘而進行。評估標準係如下分類。
A:連續噴射可行而無問題。
B:在噴射期間觀察到稍微不噴射、噴射亂流等,但是在噴射期間噴射回復正常狀態,如此通常無問題。
C:在噴射期間發生不噴射或噴射亂流,而且在噴射期間噴射不回復正常狀態,但是維護可回復正常狀態。
D:由於在噴射期間發生不噴射或噴射亂流而不進行正常噴射,即使維護噴射仍不回復正常狀態。
至於維護,其藉DMP-2831進行沖洗(其將噴頭中印墨加壓以自噴嘴強制排出印墨)及吸乾(使噴頭噴嘴面接觸清潔墊以吸乾噴嘴面之印墨)。
(暫停後噴射安定性之評估)
使用如此製備之印墨評估噴射安定性。評估係類似連續噴射安定性之評估,使用裝備噴射體積為10 pL之噴頭墨匣的噴墨印表機DMP-2831(Fujifilm Dimatix Inc.製造)以10 kHz之噴射頻率噴射一次5分鐘,及在暫停24小時後在相同條件下再度噴射,繼而觀察噴射狀態而進行。評估標準係如下分類。
A:回應噴射指令即可同時噴射而無問題。
B:在噴射指令後立即觀察到稍微不噴射、噴射亂流等,但是在噴射期間噴射回復正常狀態,如此通常無問題。
C:發生不噴射或噴射亂流,而且在噴射期間噴射不回復正常狀態,但是維護可回復正常狀態。
D:由於發生不噴射或噴射亂流而不進行正常噴射,即使維護噴射仍不回復正常狀態。
至於維護,其藉DMP-2831進行沖洗(其將噴頭中印墨加壓以自噴嘴強制排出印墨)及吸乾(使噴頭噴嘴面接觸清潔墊以吸乾噴嘴面之印墨)。
(耐熱性之評估)
將以上製備之各彩色濾光片置於加熱至230℃之烤箱,繼而使之靜置1小時,及進行顏色測量。顏色測量係使用UV-560(Japan Spectroscopic Co.,Ltd.製造)進行。取加熱前後間之ΔE*ab小於5為“A”。取5或更大且小於15之ΔE*ab為“B”,及取15或更大之ΔE*ab為“C”。
(化學抗性之評估)
將以上製備之各彩色濾光片在評估用化學物(N-甲基吡咯啶酮、2-丙醇、5%硫酸水溶液、與5%氫氧化鈉水溶液)中浸泡20分鐘,及測量浸泡前後之顏色。顏色測量係使用UV-560(Japan Spectroscopic Co.,Ltd.製造)進行。取小於5之ΔE*ab為“A”。取5或更大且小於15之ΔE*ab為“B”,及取15或更大之ΔE*ab為“C”。ΔE*ab之測量方法如上所述。
表7a歸納噴墨印墨及彩色濾光片之評估結果。
如表7a所示,使用依照本發明具有指定結構之著色劑的噴墨印墨具有優良之儲存性,且關於噴射安定性亦呈現優異性。此外使用本發明噴射印墨而製備之彩色濾光片呈現優良之化學抗性與耐熱性,其與使用利用顏料之印墨時的情形相同。
另一方面,使用利用顏料之印墨的比較例7a與8a之暫停後噴射安定性較差且連續噴射安定性亦不良,因而呈現不良之實用性。
[合成例1b] <比較性著色劑2b及比較性化合物P5b之合成>
依照以下之合成略圖,藉以下步驟合成比較性著色劑2b及比較性化合物P5b。
<中間物(b)之合成>
將120.5克(1.48莫耳)之硫氰酸鈉與280毫升之甲醇加入反應容器,及將反應容器之內溫加溫至55℃。對其經30分鐘逐滴加入200克(1.48莫耳)之1-氯三級丁基乙酮。在逐滴加入結束後使混合物在55℃之內溫反應2小時。在反應結束後將內溫冷卻至10℃,及加入250毫升之水,繼而在10℃攪拌30分鐘。然後藉過濾分離結晶而提供218克(產率:94%)之中間物(b)如白色結晶。質譜分析結果:(m/z)=158([M+1]+ ,100%)。
<中間物(c)之合成>
將15.7克(0.10莫耳)之中間物(b)、71毫升之甲苯、與6.0克(0.10莫耳)之乙酸加入反應容器,及將反應容器之內溫加溫至80℃。對其分批加入10.1克之4-羥基哌啶。在逐滴加入結束後使混合物在80℃之內溫反應3小時。在反應結束後將內溫冷卻至30℃,及加入50毫升之水與50毫升之乙酸乙酯清洗甲苯層。將甲苯層以1 N氫氯酸(2×50毫升)萃取。將萃取液以氫氧化鈉中和,繼而又以乙酸乙酯萃取。將萃取液以硫酸鎂乾燥且使用轉動蒸發器濃縮而提供含中間物(c)作為主成分之淡黃色液體。質譜分析結果:(m/z)=240(M+ ,100%)。
<中間物(d)之合成> (重氮鹽之合成)
將11.1克(0.08莫耳)之5-胺基-4-氰基-3-甲基異噻唑、與100毫升之磷酸加入反應容器,及將其內溫冷卻至0℃。對其分批加入6.1克(0.09莫耳)之亞硝酸鈉,繼而在0至5℃之內溫攪拌1小時。
(偶合反應)
將所得淡黃色液體、與300毫升之甲醇加入另一個燒瓶,及將其內溫冷卻至0℃。將內溫維持在20℃或更低而對其逐漸逐滴加入以上合成之重氮鹽分散液。在逐滴加入結束後使混合物在0至5℃之內溫反應1小時,然後在室溫反應1小時。在反應結束後對其加入300毫升之水,繼而在室溫攪拌60分鐘,及藉過濾分離結晶且以溫水與乙腈清洗而提供5.0克(產率:13%)之中間物(d)如紅色結晶。質譜分析結果:(m/z)=391([M+1]+ ,100%)。
<比較性著色劑2b之合成>
將4.8克(0.0122毫莫耳)之中間物(d)、13.5克(0.144毫莫耳)之甲基丙烯酸酐、7.2毫升之吡啶、20毫升之乙腈、與50毫升之乙酸乙酯加入反應容器,繼而在室溫反應3日。在反應結束後對其加入200毫升之甲醇/水=1:2的混合溶劑,及藉過濾分離所得固體且以甲醇/水=1:2之混合溶劑清洗。然後將固體加熱溶於甲醇,經Celite過濾,及藉蒸發器濃縮。藉過濾分離所得結晶而提供4.2克(產率:74%)之比較性著色劑2b如結晶。質譜分析結果:(m/z)=459([M+1]+ ,100%)。在比較性著色劑2b於乙酸乙酯之吸收光譜中最大吸收波長為520奈米。
<例示化合物P5b之合成>
將4.0克(0.0087莫耳)之以上所得比較性著色劑2b、1.00克(0.0116莫耳)之甲基丙烯酸、與11.7克之環己酮加入100毫升三頸燒瓶,及在氮大氣下將其內溫加溫至70℃。將內溫維持在70℃而每2小時對其加入141毫克之V-601(商標名,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造),總共3次。在反應結束後將反應液體加溫至90℃之內溫,繼而攪拌2小時以分解未反應之V-601。使反應液體冷卻,及以100毫升之己烷再沉澱而提供4.20克(產率:80%)之例示化合物P5b如紅色粉末。分子量分析結果(GPC):數量平均分子量Mn=22000,重量平均分子量Mw=44000,及分子量分布指數Mw/Mn=2.0。在例示化合物P5b於乙酸乙酯之吸收光譜中最大吸收波長為519奈米。
<例示化合物2b、13b、15b、24b、28b、31b至33b、35b至37b、與42b之合成>
藉依照上述合成例之方法合成例示化合物2b、13b、15b、24b、28b、31b至33b、35b至37b、與42b。
此外由化學觀點,亦可藉依照上述合成例之方法合成例示化合物2b、13b、15b、24b、28b、31b至33b、35b至37b、與42b以外之例示化合物。
<例示化合物P2b、P5b、P10b、P36b、P39b、P40b、P47b、P57b、P77b、P80b、與P84b之合成>
依照上述合成方法合成例示化合物P2b、P5b、P10b、P36b、P39b、P40b、P47b、P57b、P77b、P80b、與P84b。此外由化學觀點,亦可藉依照上述合成例之方法合成例示化合物P2b、P5b、P10b、P36b、P39b、P40b、P47b、P57b、P77b、P80b、與P84b以外之例示化合物P1b至P100b。
[實例1b] (1)光阻溶液A(負型)之製備
將以下組成物中之化合物混合及溶解而製備光阻溶液A。
-丙二醇一甲醚乙酸酯:5.20份
-環己酮:52.6份
-黏合劑:30.5份
(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸2-羥基乙酯)共聚物(莫耳比例=60:20:20),平均分子量30200(按聚苯乙烯換算),41%環己酮溶液
-二異戊四醇六丙烯酸酯:10.2份
-聚合抑制劑(對甲氧基酚):0.006份
-含氟界面活性劑(商標名:F-475,DIC corporation製造):0.80份
-光聚合引發劑:4-苯并噁唑酮-2,6-貳(三氯甲基)-s-三(TAZ-107,Midori Kagaku Co.,Ltd.製造):0.58份
(2)具底塗層之玻璃基板之製備
將玻璃基板(Corning 1737)以0.5% NaOH水溶液超音波振盪清洗,然後以水清洗及進行脫水烘烤(200℃/20分鐘)。其次使用旋塗器將在(1)所得光阻溶液A以2微米之乾燥後厚度塗覆在被清洗之玻璃基板上,及在220℃加熱下乾燥1小時而形成具底塗層之玻璃基板。
(3)著色硬化組成物之製備
將以下組成物中之化合物混合及溶解而製備著色硬化組成物。
-環己酮:80份
-聚合化合物:二異戊四醇六丙烯酸酯:14.0份
-聚合抑制劑:對甲氧基酚:0.006份
-含氟界面活性劑(商標名:F-475,DIC corporation製造):0.80份
-光聚合引發劑:(TAZ-107,Midori Kagaku Co.,Ltd.製造):2.0份
-例示化合物13b:4.0份
(4)著色硬化組成物之曝光及顯影(影像形成)
使用旋塗器將以上(3)所得著色硬化組成物以0.6微米之乾燥後厚度塗覆在以上(2)所得具底塗層之玻璃基板的底塗層上,及在100℃前烘烤120秒。
然後使用曝光設備UX3100-SR(Ushio,Inc.製造),將塗膜以波長為365奈米之光經線寬2微米之光罩以200毫焦/平方公分之曝光劑量照射。曝光後使用顯影液CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在25℃經40秒之條件下將塗膜顯影。然後在以流水洗滌30秒後將其噴灑乾燥。然後在200℃進行後烘烤經15分鐘。
結果得到作為組成彩色濾光片之紅色的合適圖案。此外第4圖顯示實例1b製備之彩色濾光片的穿透光譜。
(5)評估
按以下方式,關於將著色硬化組成物塗佈在玻璃基板上而製造之塗膜的儲存時間安定性、及耐熱性、耐光性、溶劑抗性、與圖案形狀,評估以上製備之著色硬化組成物。評估結果示於表5b。
[儲存時間安定性]
在將著色硬化組成物於室溫儲存1個月後,依照以下評估標準藉目視檢查評估外來物質於組成物之沉澱程度。
-評估標準-
A:未觀察到沉澱。
B:稍微觀察到沉澱。
C:觀察到沉澱。
[耐熱性]
將塗有著色硬化組成物之玻璃基板置於200℃加熱板上使得接觸基板之表面,及加熱1小時。然後藉驗色器MCPD-1000(Otsuka Electronics Co.,Ltd.製造)測量加熱前後間之色差(ΔE*ab值)而得到評估耐熱性之指數。依照以下評估標準使用此指數完成評估。ΔE*ab值越小則耐熱性越佳。此外ΔE*ab值為依照CIE1976(L*,a*,b*)顏色座標系統(Color Science Handbook,新版,Color Science Association of Japan(1985)編著,第266頁)由以下色差公式計算之值。
ΔE*ab={(ΔL*)2 +(Δa*)2 +(Δb*)2 }1/2
-評估標準-
A:ΔE*ab值<5
B:5ΔE*ab值15
C:ΔE*ab值>15
[耐光性]
將塗有著色硬化組成物之玻璃基板(其裝備截止366奈米或更低之紫外線截止濾光片)以100,000勒克斯之氙燈照射20小時(相當於2,000,000勒克斯‧小時)。然後測量照射前後間之色差(ΔE*ab值)而得到評估耐光性之指數。依照以下評估標準完成評估。
ΔE*ab值越小則耐光性越佳。
-評估標準-
A:ΔE*ab值<5
B:5ΔE*ab值12
C:ΔE*ab值>12
[溶劑抗性]
測量以上(4)所得各烘烤後塗膜之光譜(光譜A)。將以上(1)所得光阻溶液A以1微米之膜厚塗覆在塗膜上且施加前烘烤。然後使用顯影劑CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在23℃經120秒之條件下將其顯影而再度測量光譜(光譜B)。由光譜A與B間之差計算著色劑殘餘比例(%),及作為溶劑抗性之評估指數。此值越接近100%則所得值關於溶劑抗性越佳。
-評估標準-
A:染料殘餘比例>90%
B:70%染料殘餘比例90%
C:染料殘餘比例<70%
[圖案形狀]
在光學顯微鏡(數位顯微鏡RX-20,Olympus Corporation製造)下檢視在(4)所得烘烤後塗膜之顯影圖案,及依照以下評估標準評估是否形成明確之圖案。
-評估標準-
A:可形成明確之圖案。
B:可形成圖案,但是圖案之邊緣區域不明確。
C:無法形成明確之圖案。
[實例2b至12b]
在實例1b之「(3)著色硬化組成物之製備」部分中,以如實例1b之相同方式形成圖案,除了將例示化合物13b改成表5b所示著色劑(著色劑化合物)(相同之質量)。此外進行類似以上之評估。評估結果示於以下表5b。
[比較例1b至2b]
在實例1b之「(3)著色硬化組成物之製備」部分中,以如實例1b之相同方式形成圖案,除了將例示化合物13b以比較性著色劑1b至2b取代(比較例1b至2b)(相同之質量)。此外進行類似以上之評估。評估結果及實例之結果示於以下表5b。
如表5b所示,使用本發明相關著色劑化合物之實例1b至12b的著色硬化組成物形成之圖案均呈現有利之耐熱性、耐光性與溶劑抗性。
另一方面,使用比較例1b之著色硬化組成物形成之圖案呈現不良之耐熱性、耐光性與溶劑抗性,及較差之圖案形狀,使得邊緣區域不明確。此外比較例1b之著色硬化組成物的儲存安定性亦不良。此外使用比較例2b之著色硬化組成物形成之圖案呈現不良之耐光性及較差之溶劑抗性,而且圖案形狀亦不良,使得邊緣區域不明確。
如表5b所示,在本發明中(實例1b至12b),特定言之使用由式(M)表示之偶氮著色劑化合物(其中n為1或更大)的實例1b及4b至6b,儲存安定性與溶劑抗性特別優良。此外本發明之指定著色劑化合物在各種有機溶劑(包括用於實例之環己酮)中呈現非常高之溶解度(例如安全性較高之乳酸乙酯等),由作業安全性及降低作業負擔之觀點亦有效。
此外使用含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之實例7b至12b在儲存安定性、耐熱性、耐光性、溶劑抗性、與圖案成形性均呈現有利之結果。
[實例13b至21b、比較例3b與4b、實例22b至30b、及比較例5b與6b]
使用用於實例1b至9b、及比較例1b與2b之著色硬化組成物,依照以下步驟製備彩色濾光片,而且對實例13b至21b、及比較例3b與4b進行顏色轉移之評估。
此外在顯影程序後無UV照射程序而製備彩色濾光片,而且對實例22b至30b、及比較例5b與6b進行顏色轉移之評估。
所得結果示於表6b。
-單色濾光片之製備-
使用旋塗器,將用於實例1b至9b、及比較例1b與2b之著色硬化組成物以1微米之乾燥膜厚塗覆在實例1b製備之(2)具底塗層之玻璃基板上,而且在100℃前烘烤120秒以形成著色膜。使用i-線步進器曝光設備FPA-3000i5+(Canon Inc.製造),將著色膜經在基板之4毫米×3毫米區域中排列的具有7.0微米之四角形像素的光罩圖案,以200[毫焦/平方公分]之曝光劑量及1200毫瓦/平方公分之光度(整體照射光度)曝光。在曝光結束後,使用顯影溶液(商標名:CD-2000,60%,Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)使著色膜在23℃接受槳式顯影經60秒而形成圖案。然後在以流水洗滌20秒後將其噴灑乾燥。然後使用高壓汞燈(UMA-802-HC552FFAL,Ushio,Inc.製造),在全部形成圖案之基板上照射劑量為10000[毫焦/平方公分]之紫外線作為顯影程序後之UV照射程序。在照射後在220℃加熱板上進行後烘烤經300秒,因而在玻璃基板上形成著色圖案。此外來自高壓汞燈之照射光所含波長275奈米或更短之光為10%。
以此方式製備實例13b至21b、及比較例3b與4b之單色濾光片。此外無顯影後UV照射而製備實例22b至30b、及比較例5b與6b之單色濾光片。
-顏色轉移之評估-
將CT-2000 L溶液(透明底塗劑,Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)以1微米之乾膜厚度塗覆在如此製備之彩色濾光片的形成圖案表面上,然後乾燥形成透明膜,繼而在200℃之加熱溫度經5分鐘。在加熱結束後使用微光譜光度測量設備(LCF-1500 M,Otsuka Electronics Co.,Ltd.製造)測量相鄰著色圖案之透明膜的吸收度。計算所得透明膜之吸收度值對著色圖案之吸收度值(在加熱前類似地測量)的比例[%]且作為顏色轉移之評估指數。
-評估標準-
相鄰像素之顏色轉移(%)
A:相鄰像素之顏色轉移<1%
B:1%相鄰像素之顏色轉移10%
C:10%<相鄰像素之顏色轉移30%
D:相鄰像素之顏色轉移>30%
[實例31b至實例39b] -固態攝影裝置用彩色濾光片之製備- (具底塗層之矽晶圓之製造)
將6吋矽晶圓在200℃烤箱中熱處理30分鐘。繼而將在實例1b之(1)製備之光阻溶液(A)塗覆在此矽晶圓上而得到1.0微米之乾燥膜厚,及將矽晶圓在220℃烤箱中進一步加熱乾燥1小時而形成底塗層。如此得到具底塗層之矽晶圓基板。
(固態攝影裝置用彩色濾光片之圖案之製備)
將用於實例1b至9b之各著色硬化組成物塗覆在所得具底塗層之矽晶圓基板的底塗層上,而得到各0.8微米之塗膜的乾燥膜厚,因而形成光硬化塗膜。然後使用100℃加熱板將矽晶圓熱處理(前烘烤)120秒。繼而使用i-線步進器曝光設備FPA-3000i5+(Canon Inc.製造),使矽晶圓經各側為1.2微米之具有島型圖案的圖案光罩,對波長365奈米之光在100至2500毫焦/平方公分之範圍以100毫焦/平方公分分段改變曝光劑量曝光。然後將其上已形成經照射塗膜之矽晶圓基板置於旋淋顯影機(DW-30型;Chemitronics Co.,Ltd.製造)之水平轉動平台上,及使用60% CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在23℃接受槳式顯影經60秒,而在矽晶圓基板上形成著色圖案。
藉真空夾盤法將其上已形成著色圖案之矽晶圓基板固定於水平轉動平台。在藉轉動設備將矽晶圓基板以50 rpm之轉速轉動時,自矽晶圓之轉動中心上方由噴射噴嘴供應噴淋形式之純水而進行洗滌處理,然後將矽晶圓噴灑乾燥。
使用用於實例1b至9b之各著色硬化組成物所得之各圖案影像為正方形且具有長方形橫切面形狀。這些圖案影像適合固態攝影裝置,如此顯示有利之外形。
[實例40b與41b]
其次依照噴墨法進行彩色濾光片之製備。首先準備用於製造具分隔壁之基板,依照以下組成物製備用於分隔壁形成用組成物(K1)之具碳黑分散液的顏料分散液K。
<顏料分散液K之組成物>
-碳黑(Nipex35,Degussa製造):13.1%
-分散劑(以下結構之化合物B1):0.65%
-聚合物(莫耳比例為72/28之甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸的無規共聚物,分子量為37,000):6.72%
-丙二醇一甲醚乙酸酯:79.53%
<分隔壁形成用組成物(K1)之製備>
分隔壁形成用組成物(K1)之組成物示於表7b。
在24℃(±2℃)之溫度混合顏料分散液K與丙二醇一甲醚乙酸酯,以150 rpm攪拌10分鐘,及在25℃(±2℃)之溫度進一步攪拌而循序加入甲乙酮、黏合劑2、氫醌一甲醚、DPHA液體、2,4-貳(三氯甲基)-6-[4’-N,N-貳乙氧基羰基甲基]胺基-3’-溴苯基]-s-三、與界面活性劑1,繼而在40℃(±2℃)之溫度及150 rpm攪拌30分鐘而得到所需組成物。此外表中之名詞「量」表示「質量份」。
<黏合劑2>
-聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸(78/22莫耳比例)無規共聚物,分子量為38,000):27%
-丙二醇一甲醚乙酸酯:73%
<DPHA液體>
-二異戊四醇六丙烯酸酯(商標名:KAYARAD DPHA,含500 ppm聚合抑制劑MEHQ,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造):76%
-丙二醇一甲醚乙酸酯:24%
<界面活性劑1>
-以下之結構1:30%
-甲乙酮:70%
(n=6,x=55,y=5,Mw=33940,Mw/Mn=2.55,PO:環氧丙烷,EO:環氧乙烷)
<分隔壁之形成>
將無鹼玻璃基板以UV清潔設備清洗,然後使用清潔劑以刷子清洗,及進一步以超純水藉超音波清潔清洗。將基板在120℃熱處理3分鐘而安定其表面狀態。
將基板冷卻,然後調節至23℃之溫度,及使用裝備裂隙狀噴嘴之玻璃基板塗覆器(商標名:MH-1600,F.A.S. Asia製造)塗覆上表所示之分隔壁形成用組成物K1。繼而以VCD(真空乾燥器,Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.製造)將一部分溶劑蒸發30秒以排除塗層之流體性,及將樣本在120℃前烘烤3分鐘而得到具有厚2.3微米之分隔壁形成層的基板。
然後將基板及光罩在曝光光罩表面與分隔壁形成層之間以200微米之距離垂直地組裝,然後使用具有超高壓汞燈之鄰接型曝光裝置(Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co.,Ltd.製造),在氮大氣下以300毫焦/平方公分之曝光劑量、20微米之分隔壁寬度、及100微米之間隙寬度按圖案曝光。
然後藉由經噴淋式噴嘴噴灑純水而將分隔壁形成層之表面均勻地潤濕,然後在23℃以0.04 MPa之平面噴嘴壓力噴淋KOH型顯影液(商標名:稀釋100倍之CDK-1,含非離子性界面活性劑,Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)以顯影80秒,而得到圖案影像。
繼而以自超高壓清洗噴嘴以9.8 MPa之壓力噴射的超純水去除殘渣,及在空氣中使形成分隔壁形成層之基板表面接受曝光劑量為2500毫焦/平方公分之後曝光,繼而在240℃烤箱中加熱50分鐘而得具有2.0微米之膜厚,4.0之光學密度,及100微米寬穿孔的條形分隔壁。
(印墨排斥電漿處理)
以陰極偶合平行板型電漿處理設備,在以下條件下使形成分隔壁之基板接受印墨排斥電漿處理。
處理用氣體:CF4 ,氣體流速:80 sccm,壓力:40 Pa,RF功率:50瓦,及處理時間:30秒。
(紅色(R)印墨之製備)
將以下表8b所述成分混合及攪拌1小時。然後藉平均孔徑為0.25微米之微過濾器(Fujifilm Corp.製造)將混合物在低壓下過濾,而製備依照本發明之紅色印墨液體(印墨R-1與印墨R-2)。
以下敘述用於製備紅色(R)印墨之材料的細節。
-著色劑:含由式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物之例示化合物P80b
-聚合化合物(KAYARAD DPCA-60,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造):經己內酯修飾二異戊四醇六丙烯酸酯
-KF-353(Shin-Etsu Silicone Co.,Ltd.製造):經多醚修飾聚矽酮油
-聚合引發劑:偶氮貳(環己烷-1-羰甲腈)(V-40,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造)
(黏度及表面張力之測量)
所得印墨之黏度係將這些印墨保持在25℃而在以下條件下以E-型黏度計(RE-80L,Toki Sangyo Co.,Ltd.製造)測量。
(測量條件) 測量用轉子:1° 34’×R24,測量時間:2分鐘,及測量溫度:25℃。 所得印墨之表面張力係將這些印墨保持在25℃而以表面張力計(FACE SURFACE TENSIOMETER CBVB-A3,Kyowa Interface Science Co.,Ltd.製造)測量。 (測量對比之方法)
使用具有擴散基板之冷陰極管光源(發射第5圖所示波長光譜分布之光的光源)作為背光單元,將單色基板排列於兩個偏光板(POLAX-15N,Luceo Co.,Ltd.製造)之間,及將在偏光板為平行Nicol排列時通過之光的色度之Y值除以在交叉Nicol排列時通過之光的色度之Y值而計算對比。測量色度係使用彩色光度計(BM-5A,Topcon Corporation製造)。
將彩色光度計之測量角度設為1°,及對樣品在目視域φ5毫米中完成測量。背光之光強度係以未排列樣品時,在兩個偏光板為平行Nicol排列時光度為400 cd/平方米之方式設定。
單色基板係藉以下方法製備。使用組成彩色濾光片之R印墨(印墨R-1與印墨R-2)之一,依照噴墨法或旋塗法在玻璃基板上形成固態膜。然後在形成彩色濾光片時進行前烘烤(前加熱)(在100℃之溫度經2分鐘)及後烘烤(後加熱)(在220℃之溫度經30分鐘)而形成膜厚為2微米之單色基板。
在測量如此得到之單色基板(2種)的對比時,其均得到50000或更大之值。
(ITO層之製備)
其次使用濺射設備,在200℃之膜表面溫度將氧化銦錫(ITO)濺射在如此得到之單色基板上經15分鐘而形成膜厚為1500埃之ITO膜,因而製備附有ITO之彩色濾光片基板。
(ITO濺射前後間之光譜特徵變化)
在ITO濺射前後,使用UV-Vis光譜光度計(V-570,Japan Spectroscopic Co.,Ltd.製造)得到400奈米至700奈米範圍之光譜穿透率曲線。在濺射前後間之最高峰光譜穿透率變化小時,其表示膜為耐熱性。應可見到所製備基板之ITO濺射前後的光譜形狀實質上不改變,及膜具有高耐熱性。
[比較例7b與8b] (顏料分散液之製備)
將17.5份之顏料:C.I.顏料紅177(Cromophtal Red A2B,Ciba Specialty Chemicals Inc.製造)、2.5份之顏料分散劑(上述化合物B1)、與80份之溶劑(1,3-丁二醇二乙酸酯)(以下稱為”1,3-BGDA”)複合及預混,然後使用機動磨粉機M-50(Aiger Japan Corp.製造),使用裝載率為80%之直徑為0.65毫米的鋯粒以9米/秒之圓周速率分散25小時,因而製備R顏料分散液(R-177)。
以如R顏料分散液(R-177)之相同方式製備R顏料分散液(R-254),除了將R顏料分散液(R-177)中之顏料改成C.I.顏料紅254(Irgaphor Red B-CF,Ciba Specialty Chemicals Inc.製造)。此外在使用Nanotrac UPA-EX150(Nikkiso Co.,I.td.製造)測量此顏料分散液之數量平均粒徑時,其為50奈米。
(用於比較例7b與8b之印墨之製備)
使用比較例7b與8b之顏料分散液(R-177)與(R-254),依照表9b所示組成物製備比較性印墨R-3與R-4。此外用於印墨製備之材料如下。
-溶劑:丙二醇一甲醚乙酸酯(以下稱為”MMPGAC”)
-聚合化合物:KAYARAD DPS 100(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)
-聚合化合物:KAYARAD TMPTA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)
-界面活性劑:上述之界面活性劑1
-聚合引發劑:偶氮貳(環己烷-1-羰甲腈)(V-40,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造)
(製備評估用彩色濾光片之方法)
使用噴墨印表機DMP-2831(Fujifilm Dimatix Inc.製造),將各如此製備之印墨R-1至R-4噴射至以上得到之基板上以分隔壁隔間之區域(被突起部分包圍之凹陷部分),繼而在100℃烤箱中加熱2分鐘。然後使如此處理之基板在220℃烤箱中靜置30分鐘,因而製備單色濾光片。
(印墨儲存安定性之評估)
將各如此製備之印墨儲存於50℃恆溫室,及在30日後測量印墨黏度且基於恰在製備印墨後之值之差(%)[(30日後之黏度-恰在製備後之黏度)/恰在製備後之黏度]進行評估。評估標準係如下分類。
A:對恰在製備印墨後之黏度差小於10%
B:對恰在製備印墨後之黏度差為10%或更大且小於20%
C:對恰在製備印墨後之黏度差為20%或更大且小於30%
D:對恰在製備印墨後之黏度差為30%或更大
(連續噴射安定性之評估)
使用如此製備之印墨評估噴射安定性。評估係以裝備噴射體積為10 pL之噴頭墨匣的噴墨印表機DMP-2831(Fujifilm Dimatix Inc.製造)以10 kHz之噴射頻率連續噴射30分鐘而進行。評估標準係如下分類。
A:連續噴射可行而無問題。
B:在噴射期間觀察到稍微不噴射、噴射亂流等,但是在噴射期間噴射回復正常狀態,如此通常無問題。
C:在噴射期間發生不噴射或噴射亂流,而且在噴射期間噴射不回復正常狀態,但是維護可回復正常狀態。
D:由於在噴射期間發生不噴射或噴射亂流而不進行正常噴射,即使維護噴射仍不回復正常狀態。
至於維護,其藉DMP-2831進行沖洗(其將噴頭中印墨加壓以自噴嘴強制排出印墨)及吸乾(使噴頭噴嘴面接觸清潔墊以吸乾噴嘴面之印墨)。
(暫停後噴射安定性之評估)
使用如此製備之印墨評估噴射安定性。評估係類似連續噴射安定性之評估,使用裝備噴射體積為10 pL之噴頭墨匣的噴墨印表機DMP-2831(Fujifilm Dimatix Inc.製造)以10 kHz之噴射頻率噴射一次5分鐘,及在暫停24小時後在相同條件下再度噴射,繼而觀察噴射狀態而進行。評估標準係如下分類。
A:回應噴射指令即可同時噴射而無問題。
B:在噴射指令後立即觀察到稍微不噴射、噴射亂流等,但是在噴射期間噴射回復正常狀態,如此通常無問題。
C:發生不噴射或噴射亂流,而且在噴射期間噴射不回復正常狀態,但是維護可回復正常狀態。
D:由於發生不噴射或噴射亂流而不進行正常噴射,即使維護噴射仍不回復正常狀態。
至於維護,其藉DMP-2831進行沖洗(其將噴頭中印墨加壓以自噴嘴強制排出印墨)及吸乾(使噴頭噴嘴面接觸清潔墊以吸乾噴嘴面之印墨)。
(耐熱性之評估)
將以上製備之各彩色濾光片置於加熱至230℃之烤箱,繼而使之靜置1小時,及進行顏色測量。顏色測量係使用UV-560(Japan Spectroscopic Co.,Ltd.製造)進行。取加熱前後間之ΔE*ab小於5為”A”。取5或更大且小於15之ΔE*ab為”B”,及取15或更大之ΔE*ab為”C”。ΔE*ab之測量方法如上所述。
(化學抗性之評估)
將以上製備之各彩色濾光片在評估用化學物(N-甲基吡咯啶酮、2-丙醇、5%硫酸水溶液、與5%氫氧化鈉(苛性鈉)水溶液)中浸泡20分鐘,及測量浸泡前後之顏色。顏色測量係使用UV-560(Japan Spectroscopic Co.,Ltd.製造)進行。取小於5之ΔE*ab為”A”。取5或更大且小於15之ΔE*ab為”B”,及取15或更大之ΔE*ab為”C”。ΔE*ab之測量方法如上所述。
表10b歸納噴墨印墨及彩色濾光片之評估結果。
如表10b所示,使用本發明相關著色劑化合物之噴墨印墨具有優良之儲存性,且關於噴射安定性亦呈現優異性。此外使用本發明噴射印墨而製備之彩色濾光片呈現優良之化學抗性與耐熱性,其與使用利用顏料之印墨時的情形相同。
另一方面,使用利用顏料之印墨的比較例7b與8b之暫停後噴射安定性較差且連續噴射安定性亦不良,因而呈現不良之實用性。
本申請案係基於2009年6月10日提出之日本專利申請案第2009-139117號、2009年8月11日提出之日本專利申請案第2009-186381號、及2009年9月30日提出之日本專利申請案第2009-228538號並請求其優先權,其揭示在此併入作為參考。
本說明書中所述之全部刊物、專利申請案及技術標準在此併入作為參考,如同特定及個別地指示將各個別刊物、專利申請案或技術標準併入作為參考之相同程度。
第1圖顯示本發明之例示化合物6a於乙酸乙酯的溶液穿透光譜。
第2圖顯示在本發明之實例1a製備之彩色濾光片的光譜特徵。
第3圖顯示用於對比測量之背光的光譜。
第4圖顯示在實例1b製備之彩色濾光片的穿透光譜。
第5圖顯示冷陰極管光源之波長光譜分布。

Claims (26)

  1. 一種著色硬化組成物,其包含:至少一種選自由下式(2)表示之化合物及其互變異構物組成之群組,及至少一種聚合化合物, 其中R21 、R22 、R24 、R25 、R26 、R31 、R32 、R34 、R35 、與R36 各獨立地表示氫原子或單價取代基;L1 表示二價鍵聯基;及R21 與R22 、R25 與R26 、R31 與R32 、以及R35 與R36 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
  2. 一種著色硬化組成物,其包含:至少一種選自由下式(Pa)表示之重複單元的化合物及其互變異構物組成之群組,及至少一種聚合化合物, 其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基; *表示自由下式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基;及n表示1至100之整數, 其中R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R11 與R12 、以及R15 與R16 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之著色硬化組成物,其中聚合化合物為一種在其一個分子中具有二或更多個乙烯不飽和基之化合物。
  4. 一種彩色光阻,其包含如申請專利範圍第1或2項之著色硬化組成物,其中彩色光阻係依照微影術法用於著色像素之形成。
  5. 一種噴墨印墨,其包含如申請專利範圍第1或2項之著色硬化組成物,其中噴墨印墨係依照噴墨法用於著色像素之形成。
  6. 一種彩色濾光片,其係使用如申請專利範圍第1或2項之著色硬化組成物形成。
  7. 一種製造彩色濾光片之方法,其包含:將如申請專利範圍第1或2項之著色硬化組成物塗覆在基板上形成著色層;將著色層經光罩曝光;及 在曝光後將著色層顯影形成圖案。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法,其進一步包含在藉顯影形成圖案之程序後以紫外線照射。
  9. 一種製造彩色濾光片之方法,其包含藉噴墨法將如申請專利範圍第1或2項之著色硬化組成物沉積在以形成於基板上之分隔壁隔間的凹陷部分中,而形成著色像素。
  10. 一種固態攝影裝置,其包含如申請專利範圍第6項之彩色濾光片。
  11. 一種影像顯示裝置,其包含如申請專利範圍第6項之彩色濾光片。
  12. 一種液晶顯示器,其包含如申請專利範圍第6項之彩色濾光片。
  13. 一種有機電致發光顯示器,其包含如申請專利範圍第6項之彩色濾光片。
  14. 一種著色劑化合物,其係由下式(2)表示之化合物或其互變異構物, 其中R21 、R22 、R24 、R25 、R26 、R31 、R32 、R34 、R35 、與 R36 各獨立地表示氫原子或單價取代基;L1 表示二價鍵聯基;及R21 與R22 、R25 與R26 、R31 與R32 、以及R35 與R36 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
  15. 一種著色劑化合物,其係包含至少一種由下式(Pa)表示之重複單元的化合物或其互變異構物, 其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;*表示自由下式(1a)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基;及n表示1至100之整數, 其中R11 、R12 、R13 、R14 、R15 、與R16 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R11 與R12 、以及R15 與R16 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
  16. 如申請專利範圍第15項之著色劑化合物,其中著色劑化合物具有範圍為25毫克KOH/克至200毫克KOH/克之酸基。
  17. 一種著色硬化組成物,其包含:至少一種選自包含由下式(Pb)表示之重複單元的著色劑化合物及其互變異構物組成之群組;及一種聚合化合物, 其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基及D表示自由下式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基, 其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
  18. 如申請專利範圍第17項之著色硬化組成物,其進一步包含一種聚合引發劑。
  19. 如申請專利範圍第17項之著色硬化組成物,其中組成物係依照微影術法用於著色圖案之形成。
  20. 如申請專利範圍第17項之著色硬化組成物,其中組成物係依照噴墨法用於著色圖案之形成。
  21. 一種彩色濾光片,其係具有使用如申請專利範圍第17項之著色硬化組成物形成之著色圖案。
  22. 一種製造彩色濾光片之方法,其包含:將如申請專利範圍第19項之著色硬化組成物塗覆在基板上形成著色層;將著色層按圖案曝光;及在按圖案曝光後將著色層顯影形成著色圖案。
  23. 一種固態攝影裝置,其包含如申請專利範圍第21項之彩色濾光片。
  24. 一種影像顯示裝置,其包含如申請專利範圍第21項之彩色濾光片。
  25. 一種著色劑化合物,其係包含由下式(Pb)表示之重複單元的化合物或其互變異構物, 其中RP1 、RP2 與RP3 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及D表示自由下式(1b)表示之化合物去除一個氫原子而得之殘基, 其中R1 、R2 、R3 、R4 、與R5 各獨立地表示氫原子或單價取代基;及R1 與R2 、以及R4 與R5 各對可獨立地彼此鍵結形成環。
  26. 如申請專利範圍第25項之著色劑化合物,其進一步包含酸基,其中化合物之酸值為25毫克KOH/克至200毫克KOH/克之範圍。
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