TWI504691B - 彩色濾光片著色組成物及彩色濾光片 - Google Patents

彩色濾光片著色組成物及彩色濾光片 Download PDF

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Description

彩色濾光片著色組成物及彩色濾光片
本發明係關於一種彩色濾光片用著色組成物、及具備用此所形成的濾光片區段之彩色濾光片,而前述彩色濾光片用著色組成物係使用於製造彩色液晶顯示裝置、彩色攝像管元件等所用之彩色濾光片。
近年來,液晶顯示裝置係因其薄型所帶來的節省空間或輕量化、以及省電性等而受到評價,最近急速普及到電視用途方面。若欲適合電視用途,會要求更加提高亮度或對比等性能,就構成彩色液晶顯示裝置之構件之彩色濾光片而言,則期待進一步提升穿透度、提高對比等。
彩色濾光片之製作方法據知包括:於藉由抗蝕劑形成圖案後,將圖案予以染色之染色法;或預先形成特定圖案之透明電極,藉由施加電壓,使溶解‧分散於溶劑之含顏料樹脂離子化而形成圖案之電鍍法;使用含熱硬化樹脂或紫外線硬化樹脂之墨水進行偏移印刷等之印刷法;及使用令顏料等著色劑分散於抗蝕劑材料所得之彩色抗蝕劑之顏料分散法等。最近以顏料分散法為主流。然而,將顏料作為著色劑使用之彩色濾光片係由於顏料粒子所造成的光散射等,使得由液晶所控制的偏光程度產生紊亂,其結果導致發生彩色液晶顯示裝置之亮度或對比降低的問題。
作為解決該問題的技術,提案了以一種染料作為著色劑之染 料系硬化性組成物之實用化,而前述染料能夠以溶解的狀態存在於硬化性組成物之介質中(參考例如專利文獻1)。然而,對用於彩色抗蝕劑之染料而言,存在著有關耐熱、耐光性、及對於樹脂與使用於樹脂之有機溶劑之溶解性的課題。
因此,為了提升溶解性而提案了一種以陰離子性染料與陽離子系界面活性劑之鹽類作為著色劑使用之彩色濾光片(參考例如專利文獻2及3)。一般而言,據知藉由將陰離子性染料之磺酸鈉基(-SO3Na)改變成有機胺之鹽類,來增進陰離子性染料在有機溶劑中之溶解性。上述著色劑係藉由將陰離子性染料之磺酸鈉基改變成陽離子系界面活性劑之基質鹽類,來增進在有機溶劑中之陰離子性染料之溶解性。然而,該等方法係對於彩色濾光片製作時所使用的溶劑,無法獲得充分的溶解性。
又,與樹脂之相溶性亦不佳,因此難以賦予彩色濾光片用著色組成物之長期保存安定性,且難以在塗膜與玻璃等透明基板之間賦予牢固的密貼性,同時無法解決塗膜之耐溶劑性或鹼顯影性等,就彩色濾光片而言甚為重要的課題。又,作為陰離子性染料之鹵化物,利用了陽離子性樹脂作為反電荷之物係被檢討作為結晶性水性著色材料(參考例如專利文獻4),該等之目的在於將染料在粒子狀態下使用,關於要求在溶解狀態下使用之彩色濾光片用途,並未予以詳細檢討。
另,亦提案了一種著色樹脂組成物,其係於使得具有醯胺構造之單體共聚所得之共聚物溶液中,添加有陰離子性染料者(參考例如專利文獻5)。此係藉由醯胺構造作為與陰離子性染料之上染點而發揮作用,以使得塗膜中之染料安定、提升耐受性。然而,在此所揭示的方法係由於在有 機溶劑中混合共聚物與陰離子染料,因此極性高的染料未充分溶解而有產生異物的問題。
另,為了提升耐熱‧耐光性而提案了一種令染料化學性地結合於聚合物之著色組成物(參考例如專利文獻6)。然而,若單純令聚合物與染料集合的話,耐溶劑性或耐受性仍不足,就鹼顯影性而言,亦未能符合近年來的要求水準。
先行技術文獻
專利文獻
[專利文獻1]日本特開1994-75375號公報
[專利文獻2]日本特開1993-333207號公報
[專利文獻3]日本特開2004-307391號公報
[專利文獻4]日本特開2005-350648號公報
[專利文獻5]日本特開2000-352819號公報
[專利文獻6]日本特開2000-162429號公報
本發明之目的係在於提供一種保存安定性良好的彩色濾光片用著色組成物,以及一種塗膜不會產生異物,與玻璃等透明基板之間具有牢固的密貼性,耐熱性、耐溶劑性甚高,鹼溶解性良好的彩色濾光片。
本發明者等人係為了解決前述各種問題而專注累積研究,結果發現一種彩色濾光片用著色組成物具有甚高的保存安定性,而且對塗墨 亦不會產生異物,密貼性良好,在耐熱測試中顯示出高耐熱性,根據該酌見終至完成本發明,而前述彩色濾光片用著色組成物含有令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)與陰離子性染料(C)反應而獲得之鹵化物(D),前述陽離子性基之樹脂(B)亦即側鏈具有陽離子性基,符合具有架橋性官能基、或玻璃轉移溫度50℃以上之至少一方之丙烯酸樹脂。
亦即,本發明係關於一種彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:至少由著色劑(A)、樹脂黏結劑及有機溶劑所組成;該著色劑(A)含有令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)與陰離子性染料(C)反應而獲得之鹵化物(D);前述側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)係包含下述一般式(1)所示之構造單位之丙烯酸樹脂;前述丙烯酸樹脂係選自具有熱架橋性官能基之丙烯酸樹脂、玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂、及具有熱架橋性官能基且玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂。
(於一般式(1)中,R1表示氫原子、或置換或者無置換之烷基。 R2、R3及R4分別獨立表示氫原子、亦可被置換之烷基、亦可被置換之烯基、或亦可被置換之芳基,R2、R3及R4中之2個相互結合而形成環亦可。Q表示亞烷基、亞芳基、-CONH-R5-或-COO-R5-,R5表示亞烷基。Y-表示無機或有機之陰離子。)
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:前述熱架橋性官能基係選自由羥基、羧基、氧雜環丁烷基、三級丁基、異氰酸酯基及(甲基)丙烯醯基所組成的群組中之至少一種。
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:包含前述一般式(1)所示構造單位之丙烯酸樹脂係包含具有熱架橋性官能基之構造單位之共聚物;前述共聚物係於合計100重量%中,包含具有前述熱架橋性官能基之構造單位10~35重量%。
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:前述熱架橋性官能基包含羥基。
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:前述熱架橋性官能基係羥基與羧基。
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:包含前述一般式(1)所示構造單位之丙烯酸樹脂之銨鹽價係10~200mgKOH/g。
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:前述鹵化物(D)係於水溶液中,混合側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)及陰離子性染料(C),去除由側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)之反陰離子及陰離子性染料(C)之反陽離子所組成的鹽而製成之化合物。
進而言之,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:前述有機溶劑之主成分係丙二醇甲醚乙酸酯(Propylene glycol monomethyl ether acetate)。
又,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:前述著色劑進一步含有顏料。
又,本發明係關於前述彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於:進一步含有光聚合性單體及/或光聚合起始劑。
又,一種彩色濾光片,其係藉由前述彩色濾光片用著色組成物所形成。
於本發明,藉由使用含有鹵化物(D)之彩色濾光片用著色組成物,可獲得具有甚高的保存安定性,塗膜形成時亦不會產生異物,密貼性良好,進而顯示出高耐熱性及耐溶劑性,並且顯示出良好的鹼顯影性之彩色濾光片,而前述鹵化物(D)係令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B),亦即令側鏈具有陽離子性基,符合具有架橋性官能基、或玻璃轉移溫度50℃以上之至少一方之丙烯酸樹脂,與陰離子性染料(C)反應而獲得。
用以實施發明之形態
以下詳細說明本發明。
本發明之彩色濾光片用著色組成物係包含鹵化物(D)之彩色 濾光片用著色組成物,前述彩色濾光片用著色組成物係於包含樹脂黏結劑及有機溶劑之著色劑載體中,令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)與陰離子性染料(C)反應而獲得。首先,說明有關側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)。
<側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)>
本發明之側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)係包含下述一般式(1)所示之構造單位之丙烯酸樹脂,選自具有熱架橋性官能基之丙烯酸樹脂、玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂、及具有熱架橋性官能基且玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂。該丙烯酸樹脂宜為具有熱架橋性官能基且玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂。
下述一般式(1)所示之陽離子性基與陰離子性染料(C)之陰離子性基進行成鹽,藉此可獲得本發明之鹵化物(D)。
(於一般式(1)中,R1表示氫原子、或置換或者無置換之烷基。R2、R3及R4分別獨立表示氫原子、亦可被置換之烷基、亦可被置換之烯基、或亦可被置換之芳基,R2、R3及R4中之2個相互結合而形成環亦可。Q表示 亞烷基、亞芳基、-CONH-R5-或-COO-R5-,R5表示亞烷基。Y-表示無機或有機之陰離子。)
於一般式(1)中,R1表示氫原子、或置換或者無置換之烷基。R1之烷基例可舉出甲基、乙基、丙基、正丁基、i-丁基、三級丁基、正己基及環己基。該烷基宜為碳數1~12之烷基,更宜為碳數1~8之烷基,碳數1~4之烷基尤其適宜。
R1所示之烷基具有置換基時,該置換基之例子可舉出羥基、烷氧基等。
上述之中,R1最宜為氫原子或甲基。
於一般式(1)中,R2、R3及R4分別獨立表示氫原子、亦可被置換之烷基、亦可被置換之烯基、或亦可被置換之芳基。
在此,R2、R3及R4之烷基例可舉出直鏈烷基(甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正辛基、正十二基、正十四基、正十六基及正十八基等)、分支烷基(異丙基、異丁基、二級丁基、三級丁基、異戊基、新戊基、三級戊基、異己基、2-乙基己基及1,1,3,3-四甲基丁基等)、環烷基(環丙基、環丁基、環戊基及環己基等)、及架橋環式烷基(降冰片基、金剛烷基及蒎基)。該烷基宜為碳數1~18之烷基,進而宜為碳數1~8之烷基。
R2、R3及R4之烯基例可舉出直鏈或分枝之烯基(乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基及2-甲基-2-丙烯基等)、環烯基(2-環己烯基及3-環己烯基等)。該烯基宜為碳數2~18之烷基,進而宜為碳數2~8之烷基。
R2、R3及R4之芳基例可舉出單環式芳基(苯基等)、縮合多環式芳基(萘基、蒽基、菲基、蒽喹啉基、芴基、萘喹啉基等)、及芳香族雜環碳化氫基(噻吩基(從噻吩衍生的基))、呋喃基(從呋喃衍生的基)、哌喃基(從哌喃衍生的基)、吡啶基(從吡啶衍生的基)、9-羰呫噸基(從呫噸衍生的基)及9-羰噻吨基(從噻吨衍生的基等)。
R2、R3及R4所示之烷基、烯基及芳基具有置換基時,該置換基例可舉出從鹵素原子、羥基、烷氧基、芳氧基、烯基、醯基、烷氧羰基、羰基及苯基等所選擇的置換基。該置換基之中尤其以鹵素原子、羥基、烷氧基或苯基為宜。
從安定性的觀點考量,R2、R3及R4宜為被置換亦可之烷基,更宜為無置換之烷基。
又,R2、R3及R4中之2個相互結合而形成環亦可。
於一般式(1)中,連結丙烯基與銨鹽基之Q係表示亞烷基、亞芳基、-CONH-R5-或-COO-R5-,R5表示亞烷基。其中,從聚合性、取得難易的觀點考量,Q宜為-CONH-R5-或-COO-R5-。又,R5更宜為甲烷基、乙烷基、丙烷基或丁烷基,尤其宜為乙烷基。
該樹脂之構成反陰離子之一般式(1)中之Y-成分若為無機或有機之陰離子即可。反陰離子可不受限制而採用任何習知之物,具體而言可舉出:氫氧化物離子、氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子等鹵化物離子;甲酸離子、醋酸離子等羰酸離子;碳酸離子、碳酸氫離子、硝酸離子、硫酸離子、亞硫酸離子、鉻酸離子、重鉻酸鉀離子、磷酸離子、過錳酸離子等,進而可舉出諸如己氰鐵(III)酸離子等錯合物離子等。從合成適性或安定性的觀點來看,宜為鹵化物離子及羧酸離子,最宜為鹵化物離子。反陰離子為羧酸離子等有機酸離子時,有機酸離子共有結合於樹脂中而形 成分子內鹽亦可。
包含一般式(1)所示之構造單位之丙烯酸系樹脂可藉由使用具有銨鹽基之乙烯性不飽和單體作為單體成分,進行共聚反應而獲得。或者,該丙烯酸系樹脂可藉由使用具有胺基之乙烯性不飽和單體作為單體成分,進行共聚反應,合成具有胺基之丙烯酸系樹脂,接著使其與鎓氯化劑反應而進行銨氯化來獲得。
以下表示具有銨鹽基之乙烯性不飽和單體、具有胺基之乙烯性不飽和單體、及鎓氯化劑之具體例。再者,於本說明書中,表示「丙烯基、甲基丙烯基」之某一者或雙方時,有時記載為「(甲基)丙烯基」。同樣地,表示「丙烯醯、甲基丙烯醯」之某一者或雙方時,有時記載為「(甲基)丙烯醯胺」。
具有銨鹽基之乙烯性不飽和單體例可舉出:(甲基)丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、(甲基)丙烯醯氧乙基三乙基氯化銨、(甲基)丙烯醯氧乙基二甲基氯化銨、(甲基)丙烯醯氧乙基嗎啉氯化銨等烷基(甲基)丙烯酸酯系第4級銨鹽;(甲基)丙烯醯胺丙基三甲基氯化銨、(甲基)丙烯醯胺乙基三乙基氯化銨、(甲基)丙烯醯胺乙基二甲基苄基氯化銨等烷基(甲基)丙烯醯胺系第4級銨鹽;二甲基二烯丙基銨甲基硫酸鹽;及三甲基乙烯基苯基氯化銨等。
具有胺基之乙烯性不飽和單體例可舉出二甲基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二異丙基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二異丁基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二三級-丁基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基胺丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基胺乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基胺丙基(甲基)丙烯醯胺、二丙基胺丙基(甲基)丙烯醯胺、二異丙基胺丙基(甲基)丙烯醯胺、二丁基胺丙基(甲基)丙烯醯胺、二異丁基胺丙基(甲基)丙烯醯胺、二三級- 丁基胺丙基(甲基)丙烯醯胺等具有二烷基胺基之(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯醯胺;並可舉出:二甲基胺苯乙烯、二甲基胺甲基苯乙烯等具有二烷基胺基之苯乙烯類;二烯甲基胺、二烯胺等二烯胺化合物;N-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咔唑等含有胺基之芳香族乙烯基系單體。
鎓氯化劑例可舉出:二甲基硫酸、二乙基硫酸或二丙基硫酸等烷基硫酸;對甲苯磺酸甲基或苯磺酸甲基等磺酸酯;溴化甲烷、溴化乙烷、溴化丙烷或溴化辛烷等烷基溴化物;或者苄基氯或苄基溴等。
具有胺基之乙烯性不飽和單體與鎓氯化劑之反應,一般可藉由於具有胺基之乙烯性不飽和單體溶液,滴下相對於胺基為等莫耳以下之鎓氯化劑而進行。銨氯化反應時之溫度為90℃程度以下,尤其在將乙烯基單體予以銨氯化時,宜為30℃程度以下,反應時間為1~4小時程度。
此外,亦可使用烷氧羰基烷基鹵化物來作為鎓氯化劑。烷氧羰基烷基鹵化物可由下述一般式(2)表示。
Z-R6-COOR7 一般式(2)
(於一般式(2)中,Z為氯、溴等鹵素,宜為溴;R6係碳數為1~6、宜為1~5、更宜為1~3之亞烷基;R7係碳數為1~6、宜為1~3之低級烷基。)
具有胺基之乙烯性不飽和單體與烷氧羰基烷基鹵化物之反應,可藉由令相對於胺基為等莫耳以下之烷氧羰基烷基鹵化物,與上述鎓氯化劑同樣反應後,將-COOR7予以水解轉換為羰酸離子(-COO-)而獲得。藉此,可獲得具有一般式(2)所示之羰基甜菜鹼構造且具有銨鹽基之乙烯性不飽和單體。
接下來,說明有關本發明所用之側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)中之熱架橋性官能基。
(架橋性官能基)
本發明之具有熱架橋性官能基之丙烯酸樹脂係於製造彩色濾光片之加熱步驟中,形成具有熱架橋性官能基之丙烯酸樹脂彼此或與樹脂黏結劑之架橋。藉此形成牢固的被膜,防止塗膜之色彩變化。亦即可提升耐熱性。又,亦可提升耐溶劑性。
上述熱架橋性官能基之適宜構造並未特別限定,可舉出例如羥基、羧基、羧酸酐、1級或2級胺基、亞胺基、氧雜環丁烷基、三級丁基、環氧基、巰基、異氰酸酯基、烯丙基、(甲基)丙烯基等。
其中從彩色濾光片用著色組成物用途上之保存安定性或與其他材料之反應性的觀點來看,宜為羥基、羧基、氧雜環丁烷基、三級丁基、異氰酸酯基、(甲基)丙烯基,尤其宜具有羥基。
又,從鹼顯影性的觀點來看,宜具有羧基。
於丙烯酸樹脂導入熱架橋性官能基之一種方法,係將具有熱架橋性官能基之乙烯性不飽和單體,與對應於一般式(1)所示之陽離子性基之乙烯性不飽和單體予以共聚之方法。
具有羥基之乙烯性不飽和單體例並未特別限定,可舉出例如2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、3-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、4-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、丙三醇單(甲基)丙烯酸酯、4-羥基乙烯基苯、2-羥基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯或該等單體之己內酯附加物(附加莫耳數宜為1~5)等。
具有羧基之乙烯性不飽和單體例可舉出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸及巴豆酸等,具有羧酸酐基之乙烯性不飽和單體可舉出順丁烯二酸酐及衣康酸酐等。
具有氧雜環丁烷基之乙烯性不飽和單體可舉出3-(丙烯醯氧甲基)3-甲基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-甲基氧雜環丁烷、3-(丙烯 醯氧甲基)3-乙基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-乙基氧雜環丁烷、3-(丙烯醯氧甲基)3-丁基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-丁基氧雜環丁烷、3-(丙烯醯氧甲基)3-己基氧雜環丁烷及3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-己基氧雜環丁烷等。
具有三級丁基之乙烯性不飽和單體可舉出三級丁基丙烯酸酯、三級丁基丙烯酸甲酯等。
具有異氰酸酯基之乙烯性不飽和單體可舉出例如2-異氰酸酯乙基丙烯酸甲酯、2-異氰酸酯乙基丙烯酸酯、4-異氰酸酯丁基丙烯酸甲酯、4-異氰酸酯丁基丙烯酸酯等。
本發明之異氰酸酯基亦包含嵌段異氰酸酯,其適宜使用。嵌段異氰酸酯係指在一般條件下,藉由以其他官能基保護異氰酸酯基來抑制該異氰酸酯基之反應性,另一方面可藉由加熱來脫離保護,令活性之異氰酸酯基再生之異氰酸酯嵌段體。
具有該類嵌段異氰酸酯基之乙烯性不飽和單體之市售品可舉出例如2-[(3,5-二甲基吡唑基)羧基胺]乙基丙烯酸甲酯(Karenz MOI-BP,昭和電工製);甲基丙烯酸2-(O-[1’甲基亞丙基]羧基胺)乙基(Karenz MOI-BM,昭和電工製)等。
又,具有嵌段異氰酸酯基之乙烯性不飽和單體除了可使用市售品以外,亦可採習知方法調製而使用。例如可藉由在溶劑中,以0~200℃程度之溫度,攪拌具有乙烯性不飽和結合之異氰酸酯化合物與嵌段劑,利用濃縮、過濾、抽出、晶析、蒸餾等習知的分離精製手段予以分離而獲得。
於丙烯酸樹脂導入熱架橋性官能基之其他方法係於獲得丙烯酸樹脂後,於該丙烯酸樹脂所具有的官能基,使具有對於前述官能基可 反應之官能基與熱架橋性官能基之化合物反應之方法。例如於具有羧基之丙烯酸樹脂中之羧基,使具有縮水甘油基之乙烯性不飽和單體反應,藉此可獲得具有(甲基)丙烯醯基之丙烯酸樹脂。
上述熱架橋性官能基須於樹脂中至少含有一種,亦可含有兩種以上。
進而言之,熱架橋性官能基含有兩種以上時,熱架橋性官能基彼此有適宜的組合。此係熱架橋性官能基彼此因加熱時容易反應的組合,此時會提升架橋效果。例如若同時使用氧雜環丁烷基與羧基會甚有效果。同樣地,由於三級丁基在加熱時會成為羧基,因此氧雜環丁烷基與三級丁基之組合亦甚有效果。又,羥基與嵌段異氰酸酯基及異氰酸酯基之組合亦甚有效果。尤其羥基與羧基之組合不僅可藉由熱架橋來獲得牢固的被膜,而且於熱架橋前之鹼顯影步驟中,因羧基的存在而提升鹼顯影性,因此最適宜。
接下來,說明有關側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)之玻璃轉移溫度。
(玻璃轉移溫度)
合成本發明所用之側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)時,藉由選擇乙烯性不飽和單體,可獲得玻璃轉移溫度(以下簡稱為Tg)50℃以上之丙烯酸樹脂。藉由在不影響其他物性之範圍內,適當選擇所用之乙烯性不飽和單體,可控制丙烯酸樹脂之Tg。丙烯酸樹脂之Tg會直接影響彩色濾光片之耐熱性,因此該Tg小於50℃且不具有熱架橋性官能基時,會發生高溫時之色彩變化,亦即發生耐熱性不良。
若考慮在彩色濾光片等具有200℃以上之加熱步驟之電子領域使用,則丙烯基部位之Tg更宜為70℃以上。Tg並未特別設有上限,但若 超過150℃,則實用上會在加工性或造膜性發生問題,因此宜小於150℃。
本發明之丙烯酸樹脂之Tg係表示從共聚之乙烯性不飽和單體各自之單獨聚合物之Tg,以下述所示之Fox數式所算出的值。
Fox數式1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+…+Wn/Tgn
W1至Wn係表示所使用的單體之重量分率,Tg1至Tgn係表示單體之單獨聚合物之玻璃轉移溫度(單位為絕對溫度「K」)。
於下述例示使用於算出之主要的單體之單獨聚合物之Tg(玻璃轉移溫度)。
乙基丙烯酸酯:-22℃(251K)
丁基丙烯酸酯:-54℃(219K)
苄基丙烯酸甲酯:55℃(328K)
丙烯酸:106℃(379K)
甲基丙烯酸甲酯:105℃(378K)
正丁基丙烯酸甲酯:20℃(293K)
2-乙基己基丙烯酸甲酯:-10℃(263K)
羥基乙基丙烯酸甲酯:55℃(328K)
甲基丙烯酸:130℃(403K)
3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-甲基氧雜環丁烷):105℃(378K)
2-異氰酸酯乙基丙烯酸甲酯:60℃(333K)
正丁基丙烯酸甲酯:107℃(380K)
甲基丙烯酸二甲胺乙基氯化甲烷鹽:58℃(331K)
例如若採上述方法進行計算,使用甲基丙烯酸甲酯90重量 份、乙基丙烯酸酯10重量份合成乙烯性不飽和單體,將其予以自由基聚合而成之乙烯基聚合物部位之玻璃轉移溫度為86.8℃。
為了提高Tg,須於共聚組成中含有單獨聚合物之Tg高之乙烯性不飽和單體。前述乙烯性不飽和單體之中,以下之Tg較高,對提高丙烯酸樹脂之Tg甚有效果。
羅列單獨聚合物之Tg較高之單體。
甲基丙烯酸甲酯:105℃(378K)
三級丁基丙烯酸甲酯:107℃(380K)
甲基丙烯酸:130℃(403K)
丙烯酸:106℃(379K)
3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-甲基氧雜環丁烷):105℃(378K)
異冰片烯丙烯酸酯:94℃(367K)
異冰片烯丙烯酸甲酯:180℃(453K)
環戊基丙烯酸酯:120℃(393K)
環戊基丙烯酸甲酯:175℃(448K)
金剛烷基丙烯酸酯:153℃(426K)
金剛烷基丙烯酸甲酯:250℃(523K)
其中尤其三級丁基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸可提高Tg,而且可導入熱架橋性官能基,因此特別適宜。又,從通用性的觀點來看,甲基丙烯酸甲酯較適宜。
此外,上述乙烯性不飽和單體以外之可使用的乙烯性不飽和單體宜為例如(甲基)丙烯酸酯類、巴豆酸酯類、乙烯酯類、順丁烯二酸二酯類、反丁烯二酸二酯類、衣康酸二酯類、(甲基)丙烯醯胺類、乙烯醚類、乙烯醇之酯類、苯乙烯類、(甲基)丙烯腈等。
該類乙烯基單體之具體例可舉出例如以下之化合物。
(甲基)丙烯酸酯類之例子可舉出(甲基)丙烯酸甲基、(甲基)丙烯酸乙基、(甲基)丙烯酸正丙基、(甲基)丙烯酸異丙基、(甲基)丙烯酸正丁基、(甲基)丙烯酸異丁基、(甲基)丙烯酸三級丁基、(甲基)丙烯酸正己基、(甲基)丙烯酸環己基、(甲基)丙烯酸三級丁基環己基、(甲基)丙烯酸2-乙基己基、(甲基)丙烯酸三級辛基、(甲基)丙烯酸十二基、(甲基)丙烯酸十八基、(甲基)丙烯酸乙醯氧基乙基、(甲基)丙烯酸苯基、(甲基)丙烯酸2-羥基乙基、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙基、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙基、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙基、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羥基丙基、(甲基)丙烯酸苄基、(甲基)丙烯酸二乙二醇單甲基醚、(甲基)丙烯酸二乙二醇單乙基醚、(甲基)丙烯酸三乙二醇單甲基醚、(甲基)丙烯酸三乙二醇單乙基醚、(甲基)丙烯酸聚乙二醇單甲基醚、(甲基)丙烯酸聚乙二醇單乙基醚、(甲基)丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙基、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧乙基、(甲基)丙烯酸三氟乙基、(甲基)丙烯酸辛氟戊基、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙基、(甲基)丙烯酸二環戊基、(甲基)丙烯酸三溴苯基、(甲基)丙烯酸三溴苯氧乙基等。
巴豆酸酯類之例子可舉出巴豆酸丁基及巴豆酸酯己基等。
乙烯酯類之例子可舉出乙烯乙酯、乙烯丙酯、乙烯丁酯、乙烯甲氧乙酯及安息香酸乙烯等。順丁烯二酸二酯類之例子可舉出順丁烯二酸二甲基、順丁烯二酸二乙基及順丁烯二酸二丁基等。
反丁烯二酸二酯類之例子可舉出反丁烯二酸二甲基、反丁烯二酸二乙基及反丁烯二酸二丁基等。
衣康酸二酯類之例子可舉出衣康酸二甲基、衣康酸二乙基及衣康酸二丁基等。
(甲基)丙烯醯胺類之例子可舉出(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-三級丁基(甲基)丙烯醯胺、N-環己基(甲基)丙烯醯胺、N-(2-甲氧乙基)(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。
乙烯醚類之例子可舉出甲基乙烯醚、丁基乙烯醚、己基乙烯醚及甲氧乙基乙烯醚等。苯乙烯類之例子可舉出苯乙烯、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、甲氧苯乙烯、丁氧苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、氟苯乙烯、二氟苯乙烯、溴苯乙烯、氟甲基苯乙烯、由可藉由酸性物質脫離保護之基(例如三級Boc等)所保護的羥基苯乙烯、乙烯安息香酸甲基、及α-甲基苯乙烯等。
獲得側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)方法可採用陰離子聚合、活性陰離子聚合、陽離子聚合、活性陽離子聚合、自由基聚合及活性自由基聚合等習知的方法。其中以自由基聚合或活性自由基聚合為宜。
活性自由基聚合的情況宜使用聚合起始劑。聚合起始劑可利用例如偶氮系化合物及有機過氧化物。偶氮系化合物之例子可舉出2,2’-偶氮雙異丁腈、2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈)、1,1’-偶氮雙(環己烷1-羧腈)、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基-4-甲氧戊腈)、二甲基2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)、4,4’-偶氮雙(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮雙(2-羥基甲基戊腈)及2,2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]等。有機過氧化物之例子可舉出過氧化苯甲醯、三級氫過氧化丁醯、二異丙基過氧化碳酸酯、二正丙基過氧化碳酸酯、二(2-乙氧 基乙基)過氧化碳酸酯、三級丁基過氧化新葵酸酯、(3,5,5-三甲基己醯)過氧化物、二丙醯基過氧化物及二乙醯基過氧化物等。該等聚合起始劑可單獨或組合兩種以上來使用。反應溫度宜為40~150℃,更宜為50~110℃,反應時間宜為3~30小時,更宜為5~20小時。
活性自由基聚合法會抑制一般自由基聚合所發生的副反應,進而由於會平均引發聚合的成長,因此可容易合成嵌段聚合物或分子量一致的樹脂。
其中尤其以有機鹵化物或鹵化碸基化合物作為起始劑、以過渡金屬錯合物作為觸媒之原子移動自由基聚合法,係就可適應廣泛的單體方面來看、可採用能適應既有設備之聚合溫度方面來看,較為適宜。原子移動自由基聚合法可採下述參考文獻1~8等所記載的方法來進行。
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於上述聚合宜使用有機溶劑。有機溶劑並未特別限定,但可使用例如醋酸乙基、醋酸正丁基、醋酸異丁基、甲苯、二甲苯、丙酮、己酮、甲基乙酮、環己酮、丙二醇單甲基醚乙酯、二丙二醇單甲基醚乙酯、乙二醇單乙基醚乙酯、乙二醇單丁基醚乙酯、二乙二醇單乙基醚乙酯或乙二醇單丁基醚乙酯等。該等聚合溶媒可混合兩種以上來使用。
於側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)中所存在的銨鹽基量並未特別限定,但樹脂之銨鹽價宜為10~200mgKOH/g,更宜為20~130mgKOH/g。銨鹽價若少於10mgKOH/g,則反應之陰離子性染料(C)之比率變少,因此著色力降低,於抗蝕劑材料中需要更多的鹵化物(D)。因此,原本添加於抗蝕劑材料中之樹脂黏結劑或硬化性樹脂等變少,可能引起抗蝕劑膜之玻璃密貼性惡化或抗蝕劑膜之塗膜耐性惡化。另,若多於200mgKOH/g,鹵化物(D)之溶劑溶解性惡化,於抗蝕劑材料中作為異物而析出。
樹脂之銨鹽價為了符合上述範圍,具有4級銨鹽基之構造單位之適宜含有量係於構成樹脂之構造單位之合計100重量%中,宜為4~47重量%,更適宜的範圍為8~48重量%。
本發明所使用之側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)之分子量並未特別限定,但由凝膠滲透層析儀(GPC)所測定之換算重量平均分子量宜為1,000~500,000,更宜為1,000~80,000,進而宜為2,000~20,000,最宜為3,000~15,000。
又,所使用之側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)宜具有溶解於廣泛使用於彩色濾光片用著色組成物之溶劑之特性。藉此可獲得不產生異物之塗膜。尤其更宜溶解於丙二醇單甲基醚乙酯。
(陰離子性染料(C))
接著,說明有關用以獲得本發明之鹵化物(D)之陰離子性染料(C)。陰離子性染料(C)若是具有與上述陽離子性基離子結合之陰離子性基之著色化合物即可。該類著色化合物若於分子中具有羧酸基、磺酸基、苯酚性羥基、磷酸基或該等之金屬鹽等均可,並未特別限定,可考量對於有機溶劑或顯影劑之溶解性、鹽形成性、吸光度、與本組成物中其他之相互 作用、耐光性、耐熱性等所需性能來適當選擇。
作為陰離子性染料(C)可舉出例如蒽醌系陰離子性染料、單偶氮系陰離子性染料、重氮系陰離子性染料、噁嗪系陰離子性染料、胺酮系陰離子性染料、呫噸系陰離子性染料、喹啉系陰離子性染料、三苯甲烷系陰離子性染料等。以下以色彩索引號碼來表示可使用於合成鹵化物(D)之陰離子性染料之具體例。
紅色系染料可舉出C.I.酸性紅1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、23、24、25:1、26、26:1、26:2、27、29、30、31、32、33、34、35、36、37、39、40、41、42、43、44、45、47、50、52、53、54、55、56、57、59、60、62、64、65、66、67、68、70、71、73、74、76、76:1、80、81、82、83、85、86、87、88、89、91、92、93、97、99、102、104、106、107、108、110、111、113、114、115、116、120、123、125、127、128、131、132、133、134、135、137、138、141、142、143、144、148、150、151、152、154、155、157、158、160、161、163、164、167、170、171、172、173、175、176、177、181、229、231、237、239、240、241、242、249、252、253、255、257、260、263、264、266、267、274、276、280、286、289、299、306、309、311、323、333、324、325、334、335、336、337、340、343、344、347、348、350、351、353、354、356、388等。
又,亦可使用C.I.直接紅1、2、2:1、4、5、6、7、8、10、10:1、13、14、15、16、17、18、21、22、23、24、26、26:1、28、29、31、33、33:1、34、35、36、37、39、42、43、43:1、44、46、49、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、7、67:1、68、72、72:1、73、74、75、77、78、79、81、81:1、85、86、88、89、90、97、100、 101、101:1、107、108、110、114、116、117、120、121、122、122:1、124、125、127、127:1、127:2、128、129、130、132、134、135、136、137、138、140、141、148、149、150、152、153、154、155、156、169、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、186、204、211、213、214、217、222、224、225、226、227、228、232、236、237、238等。
黃色系染料可舉出C.I.酸性黃2、3、4、5、6、7、8、9、9:1、10、11、11:1、12、13、14、15、16、17、17:1、18、20、21、22、23、25、26、27、29、30、31、33、34、36、38、39、40、40:1、41、42、42:1、43、44、46、48、51、53、55、56、60、63、65、66、67、68、69、72、76、82、83、84、86、87、90、94、105、115、117、122、127、131、132、136、141、142、143、144、145、146、149、153、159、166、168、169、172、174、175、178、180、183、187、189、190、191、192、199等。
又,亦可使用C.I.直接黃1、2、4、5、12、13、15、20、24、25、26、32、33、34、35、41、42、44、44:1、45、46、48、49、50、51、61、66、67、69、70、71、72、73、74、81、84、86、90、91、92、95、107、110、117、118、119、120、121、126、127、129、132、133、134等。
橙色系染料可舉出C.I.酸性橘1、1:1、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、17、18、19、20、20:1、22、23、24、24:1、25、27、28、28:1、30、31、33、36、37、38、41、45、49、50、51、54、55、56、59、79、83、94、95、102、106、116、117、119、128、131、132、134、136、138等。
又,亦可使用C.I.直接橘1、2、3、4、5、6、7、8、10、13、17、19、20、21、24、25、26、29、29:1、30、31、32、33、43、49、51、 56、59、69、72、73、74、75、76、79、80、83、84、85、87、88、90、91、92、95、96、97、98、101、102、102:1、104、108、112、114等。
藍色染料可舉出C.I.酸性藍1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、13、14、15、17、18、19、21、22、23、24、25、26、27、29、34、35、37、40、41、41:1、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、62、62:1、63、64、65、68、69、70、73、75、78、79、80、81、83、84、85、86、88、89、90、90:1、91、92、93、95、96、99、100、103、104、108、109、110、111、112、113、114、116、117、118、119、120、123、124、127、127:1、128、129、135、137、138、143、145、147、150、155、159、169、174、175、176、183、198、203、204、205、206、208、213、227、230、231、232、233、235、239、245、247、253、257、258、260、261、262、264、266、269、271、272、273、274、277、278、280等。
又,亦可使用C.I.直接藍1、2、3、4、6、7、8、8:1、9、10、12、14、15、16、19、20、21、21:1、22、23、25、27、29、31、35、36、37、40、42、45、48、49、50、53、54、55、58、60、61、64、65、67、79、96、97、98:1、101、106、107、108、109、111、116、122、123、124、128、129、130、130:1、132、136、138、140、145、146、149、152、153、154、156、158、158:1、164、165、166、167、168、169、170、174、177、181、184、185、188、190、192、193、206、207、209、213、215、225、226、229、230、231、242、244、253、254、260、263等。
紫色染料可舉出C.I.酸性紫1、2、3、4、5、5:1、6、7、7:1、9、11、12、13、14、15、16、17、19、20、21、23、24、25、27、29、30、31、33、34、36、38、39、41、42、43、47、49、51、63、67、72、 76、96、97、102、103、109等。
又,亦可使用C.I.直接紫1、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、16、17、18、21、22、25、26、27、28、29、30、31、32、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、45、51、52、54、57、58、61、62、63、64、71、72、77、78、79、80、81、82、83、85、86、87、88、93、97等。
綠色染料可舉出C.I.酸性綠2、3、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15、16、17、18、19、20、22、25、25:1、27、34、36、37、38、40、41、42、44、54、55、59、66、69、70、71、81、84、94、95等。
又,亦可使用C.I.直接綠11、13、14、24、30、34、38、42、49、55、56、57、60、78、79、80等。
(形成鹽)
本發明之鹵化物(D)可容易藉由攪拌或振動令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B))、與陰離子性染料(C)溶解後之水溶液,或於攪拌或振動下,令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)之水溶液與陰離子性染料(C)之水溶液混合而獲得。於水溶液中,樹脂之陽離子性基與染料之陰離子性基被離子化,該等進行離子結合,該離子結合部分為不溶水性而析出。相反地,由於樹脂之反陰離子與酸性染料之反陽離子所組成的鹽類為水溶性,因此可藉由水洗等而去除。所使用之側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)、及陰離子性染料(C)係各個僅使用單一種類,或使用構造不同之複數種類均可。
形成鹽類時所使用的水溶液係令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)、及陰離子性染料溶解,因此亦可使用水與水溶性有機溶劑之混合溶液。水溶性有機溶劑可舉出甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、1-甲氧-2-丙醇、1-乙氧-2-丙醇、正丁醇、異丁醇、2-(甲氧甲氧基)乙醇、2-丁氧基乙醇、2- (異丙氧基)乙醇、2-(己氧基)乙醇、2-(己氧基)乙醇、二乙二醇、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、三乙二醇、三乙二醇單甲基醚、聚乙二醇、甘油、四乙二醇、二丙二醇、丙酮、二丙酮醇、苯胺、吡啶、醋酸乙基、醋酸丙基、甲基乙基酮、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、四氫呋喃(THF)、二噁烷、2-砒喀烷酮、2-甲基砒喀烷酮、N-甲基-2-砒喀烷酮、1,2-己二醇、2,4,6-己三醇、四呋喃甲醇、4-甲氧基-4戊酮等。該等水溶性有機溶劑係以混合液之總重量作為基準(100重量%),宜使用5~50重量%,最宜使用5~20重量%。
側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)與陰離子性染料(C)之比率若是樹脂之總陽離子單元與陰離子性染料(C)之總陰離子性基之莫耳比為10:1~1:4之範圍,即可適宜地調整本發明之鹵化物(D),若是2:1~1:2之範圍更佳。
<顏料>
本發明之彩色濾光片用著色組成物可進一步添加顏料來作為彩色濾光片用著色組成物使用。
顏料可單獨或混合兩種以上之有機或無機顏料來使用。顏料宜為顯色性高且耐熱性高的顏料,尤其宜為耐熱分解性高的顏料,一般使用有機顏料。以下採色彩索引號碼來表示可使用於彩色濾光片用有機顏料之具體例。
用以形成紅色濾光片區段之紅色著色組成物,可使用例如C.I.顏料紅7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、268、270、272、273、274、276、 277、278、279、280、281、282、283、284、285或287等紅色顏料。又,於紅色著色組成物中,可同時使用C.I.顏料橘36、38、43、51、55、59、61、71或73等橙色顏料及/或C.I.顏料黃1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220或221等黃色顏料。
用以形成綠色濾光片區段之綠色著色組成物,可使用例如C.I.顏料綠7、10、36、37、58等綠色顏料。又,於綠色著色組成物中,可同時使用C.I.顏料黃1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220或221等黃色顏料。
用以形成藍色濾光片區段之藍色著色組成物,可使用例如C.I.顏料藍1、1:2、1:3、2、2:1、2:2、3、8、9、10、10:1、11、12、 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、18、19、22、24、24:1、53、56、56:1、57、58、59、60、61、62、64等藍色顏料。又,於藍色著色組成物中,還可同時使用C.I.顏料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、45等紫色顏料。
於用以形成青色濾光片區段之青色著色組成物,可單獨或混合使用例如C.I.顏料藍15:1、15:2、15:4、15:3、15:6、16、81等藍色顏料。
用以形成洋紅色濾光片區段之洋紅色著色組成物,可單獨或混合使用例如C.I.顏料紫1、19、C.I.顏料紅144、146、177、169、81等紫色顏料及紅色顏料。於洋紅色著色組成物中,可同時使用黃色顏料。
又,無機顏料為例如氧化鈦、硫酸鈀、鋅白、硫酸鉛、黃色鉛、鋅黃、紫紅漆(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、紺青、氧化鉻綠、鈷綠、棕土及合成鐵黑。無機顏料係為了取得彩度與亮度的均衡,同時確保良好的塗布性、感度、顯影性等而與有機顏料組合使用。
(顏料微細化)
添加於本發明之著色組成物之顏料係為了對應高穿透度及高度對比,宜藉由鹽磨處理予以微細化。從對著色劑載體中之良好分散來考量,顏料之一次粒徑宜為10nm以上。又,從可形成對比率高的濾光片區段來考量,宜為80nm以下。尤其適宜的範圍為20~60nm之範圍。
鹽磨處理係指使用捏合機、2輥研磨機、3輥研磨機、球研磨機、磨碎機及砂磨機等混合攪拌機,一面將顏料、水溶性無機鹽與水溶性有機溶劑之混合物加熱,一面機械性地混合攪拌後,藉由水洗去除水溶性無機鹽及水溶性有機溶劑之處理。水溶性無機鹽係作為粉碎助劑而發揮功能。於鹽磨時,利用無機鹽之高硬度來粉碎顏料。藉由將顏料予以鹽磨處 理時之條件最佳化,可獲得一次粒徑非常微細,或其分布範圍窄、具有清晰之粒度分布之顏料。
水溶性無機鹽可使用例如氯化鈉、氯化鋇、氯化鉀或硫酸鈉。從價格面來看,宜使用氯化鈉(食鹽)。從處理效率及生產效率兩方面來看,水溶性無機鹽係以顏料之總重量作為基準(100重量份),宜使用50~2000重量份,最宜使用300~1000重量份。
水溶性有機溶劑係發揮濕潤顏料及水溶性無機鹽的作用,若是溶解(混合)於水、且所用無機鹽實質上不溶解於水之物均可,並未特別限定。但於鹽磨處理時,溫度上升,溶劑成為易蒸發的狀態,因此從安全性的觀點考量,宜為沸點120℃以上之高沸點溶劑。可使用例如2-氧甲氧基乙烷、2-丁氧基乙烷、2-(異丙氧基)乙烷、2-(己氧基)乙烷、2-(己氧基)乙烷、二乙二醇、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、三乙二醇、三乙二醇單甲基醚、液狀聚乙二醇、1-甲氧基-2-丙烷、1-乙氧基-2-丙烷、二丙二醇、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚或液狀聚丙二醇。水溶性有機溶劑係以顏料之總重量作為基準(100重量份),宜用5~1000重量份,最宜使用50~500重量份。
在將顏料予以鹽磨處理時,亦可因應需要添加樹脂。所用樹脂之種類並未特別限定,可使用天然樹脂、改質天然樹脂、合成樹脂或由天然樹脂改質之合成樹脂等。所用樹脂宜在室溫下呈固體且不溶於水,且一部分可溶於上述有機溶劑更適宜。樹脂之使用量係以顏料之總重量作為基準(100重量份),宜在5~200重量份之範圍內。
<樹脂黏結劑>
樹脂黏結劑係將著色劑,尤其將鹵化物(D)及顏料予以分散,或使鹵化物染色、滲透,可舉出熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂等。 熱塑性樹脂可舉出例如丙烯酸樹脂、丁縮醛樹脂、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、乙烯基系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚乙烯(HDPE、LDPE)、聚丁二烯及聚醯亞胺樹脂等。
熱硬化性樹脂可舉出例如環氧樹脂、苯并胺樹脂、松香改質順丁烯二酸樹脂、松香改質富馬酸樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂及酚樹脂等。
樹脂黏結劑宜為在可見光區域之400~700nm之全波長區域內,分光穿透率為80%以上,更宜為95%以上之樹脂。又,本發明之彩色濾光片用著色組成物係以鹼顯影型著色抗蝕劑材料的形態使用,因此宜使用含酸性基之乙烯性不飽和單體經共聚之鹼可溶性乙烯基系樹脂。
作為含有酸性基之乙烯性不飽和單體經共聚之乙烯基系鹼可溶性樹脂,可舉出例如具有羧基、磺基等酸性基之樹脂。具體而言,鹼可溶性樹脂可舉出具有酸性基之丙烯酸樹脂、α-烯烴-(酐)順丁烯二酸共聚物、苯乙烯/苯乙烯磺酸共聚物、苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物或異丁烯/(酐)順丁烯二酸共聚物等。其中尤其選自具有酸性基之丙烯酸樹脂、及苯乙烯/苯乙烯磺酸共聚物之至少1種樹脂,特別是具有酸性基之丙烯酸樹脂係耐熱性、透明性高,因此適宜使用。
為了提升含有酸性基之乙烯性不飽和單體經共聚之鹼可溶性樹脂之光感度,亦可使用亦具有乙烯性不飽和雙重結合之活性能量線硬化性樹脂。又,若使用側鏈具有乙烯性不飽和雙重結合之活性能量線硬化性樹脂,會具有抗蝕劑材料之耐溶劑性改善效果,因此較適宜。
作為具有乙烯性不飽和雙重結合之活性能量線硬化性樹 脂,可舉出例如藉由以下所示方法(a)或(b)而導入有不飽和乙烯性雙重結合之樹脂。
[方法(a)]
作為方法(a),包括例如藉由將具有環氧基之不飽和乙烯性單體與其他1種以上之單體予以共聚,於所獲得之共聚物之側鏈環氧基,令具有不飽和乙烯性雙重結合之不飽和一價酸之羧基進行附加反應,進而於已生成的羥基,令多價酸酐反應,以導入不飽和乙烯性雙重結合及羧基之方法。
作為具有環氧基之不飽和乙烯性單體,可舉出例如環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、甲基環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、2-環氧丙氧基(甲基)丙烯酸酯、3,4環氧丁基(甲基)丙烯酸酯及3,4環氧環己基(甲基)丙烯酸酯。該等單獨使用或同時使用兩種以上均無妨。從下一步驟中與不飽和一價酸之反應性的觀點考量,宜為環氧丙基(甲基)丙烯酸酯。
作為不飽和一價酸,可舉出例如(甲基)丙烯酸、巴豆酸、o-、m-或p-乙烯基安息香酸及(甲基)丙烯酸之α位鹵烷、烷氧、鹵素、硝、氰置換體等單羧酸等。該等單獨使用或同時使用兩種以上均無妨。
作為多價基酸酐可舉出四氫苯二酸酐、苯二酸酐、六氫苯二酸酐、琥珀酸酐、順丁烯二酸酐等。該等單獨使用或同時使用兩種以上均無妨。因應需要而增加羧基數等,使用偏苯三酸酐等三羧酸酐,亦或使用均苯四甲酸二酐等四羧酸二酐,亦可將殘留的酐基予以加水分解等。又,作為多價基酸酐若使用具有不飽和乙烯性雙重結合之四氫苯二酸酐或順丁烯二酸酐,可進一步增加不飽和乙烯性雙重結合。
作為方法(a)之類似方法,包括例如於藉由將具有羧基之不飽和乙烯性單體、與其他1種以上之單體共聚所獲得的共聚物之側鏈羧基之 一部分,令具有環氧基之不飽和乙烯性單體進行附加反應,以導入不飽和乙烯性雙重結合及羧基之方法。
[方法(b)]
作為方法(b),包括使用具有羥基之不飽和乙烯性單體,與其他具有羧基之不飽和一價基酸或其他單體予以共聚,於所獲得的共聚物之側鏈羥基,令具有異氰酸酯基之不飽和乙烯性單體之異氰酸酯基進行反應之方法。
作為具有羥基之不飽和乙烯性單體可舉出2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-或3-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-或3-或4-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、丙三醇(甲基)丙烯酸酯及環己烷二甲醇單(甲基)丙烯酸酯等羥基烷基(甲基)丙烯酸酯類,該等單獨使用或同時使用兩種以上均無妨。又,亦可使用於上述羥基烷基(甲基)丙烯酸酯,令乙烯過氧化物、丙烯過氧化物及/或丁基過氧化物等進行附加聚合而成之聚醚單(甲基)丙烯酸酯,或附加有(聚)g-戊內酯、(聚)e-己內酯及/或(聚)12-羥基硬酯酸等之(聚)酯單(甲基)丙烯酸酯。從抑制塗膜異物的觀點考量,宜為2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯或丙三醇(甲基)丙烯酸酯。
具有異氰酸酯基之乙烯性不飽和單體可舉出2-(甲基)丙烯醯氧乙基異氰酸酯或1,1-雙[(甲基)丙烯醯氧]乙基異氰酸酯等,但不限定於該等。又,亦可同時使用兩種以上。
樹脂黏結劑之重量平均分子量(Mw)係為了令著色劑適宜地分散,宜為10,000~100,000之範圍,更宜為10,000~80,000之範圍。又,數量平均分子量(Mn)宜為5,000~50,000之範圍,Mw/Mn之值宜為10以下。
樹脂黏結劑若從顏料及鹵化生成物之分散性、滲透性、顯影性及耐熱性的觀點考量,吸附著色劑的基及顯影時作為鹼可溶性基發揮作 用之羧基、著色劑載體、及作為對於溶劑之親和性基發揮作用之脂肪族基及芳香族基之均衡,係對於顏料及鹵化生成物之分散性、滲透性、顯影性,進而對於耐久性甚為重要,宜使用酸價為20~300mgKOH/g之樹脂。酸價若小於20mgKOH/g,則對於顯影液之溶解性不佳,難以形成微細圖案。若超過300mgKOH/g,則未能留下微細圖案。
從成膜性及各種耐受性良好的觀點考量,樹脂黏結劑係於以著色劑之總重量作為基準(100重量%)時,宜使用30重量%以上,由於著色劑濃度高,可顯現良好的色彩特性,因此宜以500重量%以下的量來使用。
<有機溶劑>
於本發明之著色組成物可含有有機溶劑,以使得著色劑充分分散、滲透於著色劑載體中,於玻璃基板等基板上,塗布為乾燥膜厚成為0.2~5μm而容易形成濾光片區段。
作為有機溶劑可舉出例如乳酸乙基、苄基醇、1,2,3-三氯丙烷、1,3-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丁二醇二乙酸鹽、1,4-二噁烷、2-庚酮、2-甲基-1,3-丙二醇、3,3,5-三甲基-2-環己烯-1-酮、3,5,5三甲基環己酮、3-乙氧基丙酸乙基、3-甲氧基-3-甲基乙酸丁酯、3-甲氧基丁醇、3-甲氧基乙酸丁酯、4-庚酮、間二甲苯、間二乙苯、間二氯苯、N,N-二甲基乙醯胺、正丁苯、正乙酸丙酯、N-吡咯酮、鄰二甲苯、鄰氯甲苯、鄰二乙苯、鄰二氯苯、對氯甲苯、對二乙苯、二級丁苯、三級丁苯、異佛酮、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、乙二醇單乙醚乙酸鹽、乙二醇單第三丁醚、乙二醇單丁醚乙酸鹽、乙二醇單丙醚、二異丁酮、環己醇乙酸鹽、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚乙酸鹽、二丙二醇單丁醚、二丙酮醇、丙二醇二乙酸鹽、丙二醇苯基醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸鹽、丙二醇單甲醚丙酸鹽、苯基醇、甲 基異丁酮、甲基環己醇、醋酸正胺基、醋酸正丁基、醋酸異胺基、醋酸異丁基、醋酸丙基、二價酸酯等。
其中從本發明之顏料、鹵化生成物(D)之分散、溶解良好的觀點來看,宜使用乳酸乙基、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單甲基醚乙酸酯及乙二醇單乙基醚乙酸酯等醇乙酸酯類、芐基醇等芳香族醇類、或環己酮等酮類。尤其從安全衛生面及低黏度化的觀點來看,更宜為丙二醇單甲基醚乙酸酯。
該等有機溶劑可單獨使用1種或混合兩種以上使用。又,混合兩種以上使用之混合溶劑宜含有上述較佳的有機溶劑65~95重量%。
又,有機溶劑由於可將著色組成物調節為適當黏度,形成作為目標之膜厚均勻的濾光片區段,因此以著色劑之總重量作為基準(100重量份),宜以800~4000重量份的量來使用。
<分散>
本發明之著色組成物係於由側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)及陰離子性染料(C)反應而得之鹵化物(D)、前述樹脂黏結劑及溶劑所組成的著色劑載體中,進一步包含顏料時,宜將顏料與色素衍生物等分散助劑一同利用3輥研磨機、2輥研磨機、砂磨機、捏合機及磨碎機等各種分散機構予以微細地分散,藉此可製造著色組成物。又,本發明之著色組成物亦可將顏料、鹵化物(D)、其他著色劑等個別分散於著色劑載體之物予以混合而製造。
(分散助劑)
將著色劑分散於著色劑載體中時,可適當地使用色素衍生物、樹脂型顏料分散劑及界面活性劑等分散助劑。分散助劑係分散著色劑之能力良好,防止分散後之著色劑再凝結的效果甚大,因此使用利用分散 助劑以令著色劑分散於著色劑載體中而成之著色組成物時,可獲得分光穿透率高之彩色濾光片。
於本發明中,亦期待鹵化物(D)發揮作為顏料分散助劑之作用。
色素衍生物可舉出於有機顏料、蒽醌、吖啶酮或三嗪中,導入有鹼性置換基、酸性置換基或亦可具有置換基之鄰苯二甲醯亞胺甲基之化合物。可使用例如日本特開昭63-305173號公報、日本特公昭57-15620號公報、日本特公昭59-40172號公報、日本特公昭63-17102號公報、日本特公平5-9469號公報等所記載之物。該等可單獨使用或混合兩種以上使用。
從添加顏料之分散性提升的觀點考量,色素衍生物之調配量係於以添加顏料總量為基準(100重量份)時,宜為0.5重量份以上,進而宜為1重量份以上,最宜為3重量份以上。又,從耐熱性、耐光性的觀點考量,以添加顏料之總量為基準(100重量份)時,宜為40重量份以下,進而宜為35重量份以下。
樹脂型分散劑係具有具吸附於顏料之性質之顏料親和性部位、及與顏料載體具相溶性之部位,具有吸附於著色劑以使著色劑對於顏料載體之分散安定化之作用。具體之樹脂型分散劑可使用聚氨酯、聚丙烯酸酯等聚羧酸酯、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)胺鹽、聚羧酸銨鹽、聚羧酸烷胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽、含烴基之聚羧酸酯或此等之改質物、藉由與具有聚合(低級烷亞胺)及游離之羧基之聚酯反應所形成之醯胺或其鹽等之油性分散劑、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯醇等水溶性樹脂或水溶性高分子化合物、聚酯系分散劑、改質聚丙烯酸酯系分散劑、乙烯氧化物/丙烯氧化物附加化合物、燐酸酯系分散劑等,該等可單獨使用或混合兩 種以上來使用,但未必要限定在該等。
市售的樹脂型分散劑可舉出BYK-Chemie Japan公司製之Disperbyk-101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155或Anti-Terra-U、203及204、或BYK-P104、P104S、220S、6919、或Lactimon、Lactimom-WS以及Bykumen等、日本Lubrizol公司製之SOLSPERSE-3000、9000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、36600、38500、41000、41090、53095、55000及76500、日本千葉公司製之EFKA-46、47、48、452、4008、4009、4010、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502及1503等、Ajinomoto Fine-Techno公司製之AJISPER-PA111、PB711、PB821、PB822、PB824等。
作為界面活性劑可舉出聚環氧乙烷醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之丙烯酸鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、月桂基硫酸乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸乙醇胺、硬脂酸銨、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之乙醇胺、聚環氧乙烷醚磷酸醚等陰離子性界面活性劑;聚環氧乙烯油醚、聚環氧乙烯月桂醚、聚環氧乙烯壬基苯醚、聚環氧乙烷醚磷酸酯、聚環氧乙烯山梨糖醇酐甘油硬脂酸等陽離子性界面活性劑;烷基4級銨鹽或其等之環氧乙烷附加物等生膠乾餾性界面活性劑;烷基二甲胺醋酸季銨羧酸內鹽等烷基季銨羧酸內鹽;或烷基咪唑啉等雙性界面活性劑,該等可單獨或混合兩種以 上來使用,但未必要限定在該等。
添加樹脂型分散劑或界面活性劑時,其量係於以添加顏料之總量作為基準(100重量份)時,宜為0.1~55重量份,進而更宜為0.1~45重量份。樹脂型分散劑、界面活性劑之調配量小於0.1重量份時,難以獲得添加效果,調配量多於55重量份時,由於過多的分散劑,可能會對分散造成影響。
<光聚合性單體>
本發明之著色組成物可進一步添加光聚合性單體及/或光聚合起始劑,以作為彩色濾光片用感光性著色組成物來使用。
本發明之光聚合性單體包含藉由紫外線或熱等硬化而生成透明樹脂之單體或寡聚物。該等可單獨或混合兩種以上來使用。單體之調配量係於以著色劑之總重量作為基準(100重量份)時,宜為5~400重量份,從光硬化性及顯影性的觀點考量,更宜為10~300重量份。
藉由紫外線或熱等硬化而生成透明樹脂之單體、寡聚物可舉出例如:甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、β-羧基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醯二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯及、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-丁二醇二縮水甘油基醚、雙酚A二縮水甘油基醚、新戊二醇甘油基醚、羥甲基化三聚氰胺等各種丙烯酸酯及甲基丙烯酸酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯、羥基乙基乙烯醚、乙二醇二乙烯醚、新戊四醇三乙烯醚、(甲基)丙烯醯胺、N-羥基甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯甲醯胺、丙烯醯腈等,但未必限定 於該等。
<光聚合起始劑>
於本發明之彩色濾光片用著色組成物,藉由紫外線照射使該組成物硬化,藉由光微影法形成濾光片區段時,可加入光聚合起始劑等,以溶劑顯影型或鹼顯影型著色抗蝕劑材料的形態來調整。使用光聚合起始劑時之調配量係於以著色劑之總量作為基準時,宜為5~200重量份,從光硬化性及顯影性的觀點考量,更宜為10~150重量份。
光聚合起始劑可使用4-苯氧基二氯代苯乙酮、4-t-丁基二氯代苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯酮、2-苄基二甲基胺-1-(4-嗎啉苯基)-丁烷-1-酮等乙醯苯系化合物;苯并、苯并甲醚、苯并乙醚、苯并異丙醚、苄基二甲基縮酮等苯并系化合物;二苯甲酮、苯醯安息香酸、苯醯安息香酸甲基、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯醯化二苯甲酮、4-苯醯-4’-甲基二苯基硫化物、3,3’,4,4’-四(t-丁基過氧羧基)二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮等噻噸酮系化合物;2,4,6-三氯-鄰三嗪、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-鄰三嗪、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-鄰三嗪、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-鄰三嗪、2-胡椒基-4,6-雙(三氯甲基)-鄰三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-鄰三嗪、2-(萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-鄰三嗪、2-(4-甲氧基萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-鄰三嗪、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等三嗪系化合物;1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-,2(O-苯并肟)]、O-(乙醯)-N-(1-苯基-2-羰-2-(4’-甲氧基-萘基)亞乙基)羥胺等肟酯系化合 物;雙(2,4,6-三甲基苯并)環氧苯膦、2,4,6-三甲基苯并環氧苯膦等膦系化合物;9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌等醌系化合物;硼酸酯系化合物;咔唑系化合物;或者咪唑系化合物等。
該等光聚合起始劑可使用1種,或因應需要而以任意比率混合兩種以上來使用。該等光聚合起始劑係於以彩色濾光片用著色組成物中之著色劑之總重作為基準(100重量份)時,宜為5~200重量份,從光硬化性及顯影性的觀點考量,更宜為10~150重量份。
<增感劑>
進而言之,於本發明之彩色濾光片用著色組成物中,可進一步含有增感劑。
增感劑可舉出由黃酮衍生物或二亞芐基丙酮等所代表之不飽和酮類、由芐或樟腦醌等所代表之1,2-二酮衍生物、苯并衍生物、芴衍生物、萘醌衍生物、蒽醌衍生物、呫噸衍生物、硫代呫噸衍生物、呫噸酮衍生物、硫代呫噸酮衍生物、香豆素衍生物、香豆素酮衍生物、花菁衍生物、部花菁衍生物、類菁衍生物等聚甲炔色素、吖啶衍生物、氮雜苯衍生物、二烯陸圜衍生物、噁嗪衍生物、吲哚啉衍生物、薁衍生物、薁鎓鹽衍生物、方酸內鎓鹽衍生物、卟啉衍生物、四苯卟啉衍生物、三芳甲烷衍生物、四苯并卟啉衍生物、四吡嗪卟啉衍生物、酞菁衍生物、四偶氮卟啉衍生物、四喹喔啉卟啉衍生物、萘酞菁衍生物、次酞菁衍生物、吡啶鎓鹽衍生物、硫代吡啶鎓鹽衍生物、四卟啉衍生物、輪烯衍生物、螺吡喃衍生物、螺噁嗪衍生物、硫代螺吡喃衍生物、金屬芳烴錯合物、有機釕錯合物、米氏酮衍生物、a-醯氧基醚、醯基磷化氫氧化物、甲苯基乙醛酸、苄基-9,10-菲并杜烯醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基酞酚酮、3,3’或4,4’-四(三級丁基過氧羧基)二苯甲酮、4,4’-二甲基胺二苯甲酮等。
進而具體而言,可舉出大河原信等人所編「色素手冊」(1986年、講談社)、大河原信等人所編「功能性色素的化學」(1981年、CMC)及池森忠三朗等人所編「特殊功能材料」(1986年、CMC)所記載之增感劑,但不限定於該等。又,此外,亦可含有對於從紫外至近紅外區的光顯示出吸收之增感劑。
因應需要而以任意比率使用兩種以上之增感劑亦無妨。使用增感劑時,其調配量係於以著色組成物中所含之光聚合起始劑之總重量作為基準(100重量份)時,宜為3~60重量份,從光硬化性、顯影性的觀點考量,更宜為5~50重量份。
<胺系化合物>
又,於本發明之彩色濾光片用著色組成物中,可含有具有還原溶存氧的作用之胺系化合物。
該類胺系化合物可舉出三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三異丙醇胺、4-二甲基胺安息香酸甲基、4-二甲基胺安息香酸乙基、4-二甲基胺安息香酸2-乙基己基及N,N-二甲基對甲苯胺等。
<均染劑>
於本發明之著色組成物中,為了改善組成物在透明基板上之均染性,宜添加均染劑。均染劑宜於主鏈具有聚醚構造或聚酯構造之二甲基矽氧烷。作為於主鏈具有聚醚構造之二甲基矽氧烷之具體例,可舉出TORAY‧Dow Corning公司製之FZ-2122及BYK公司製之BYK-333。作為於主鏈具有聚酯構造之二甲基矽氧烷之具體例,可舉出例如BYK公司製之BYK-310及BYK-370等。亦可同時使用於主鏈具有聚醚構造之二甲基矽氧烷與於主鏈具有聚酯構造之二甲基矽氧烷。均染劑之含有量一般係於以著色組成物之總重量作為基準(100重量份)時,宜使用0.003~0.5重量份。
均染劑係於分子內具有疏水基及親水基之所謂界面活性劑之一種,具有親水性而同時對於水的溶解性低,添加於著色組成物時,宜為表面張力降低能力低之物。進而即便表面張力降低能力低,但對玻璃板之潤澤性良好之物甚為有用,宜使用在不出現起泡所造成的塗膜缺陷之添加量內,可充分抑制帶電性之物。具有該類適宜特性之均染劑可舉出具有聚環氧烷單位之二甲基矽氧烷。聚環氧烷單位包括聚環氧乙烯單位及聚環氧丙烯單位。二甲基矽氧烷亦可具有聚環氧乙烯單位及聚環氧丙烯單位雙方。
又,聚環氧烷單位與二甲基矽氧烷之結合形態為以下任一型均可:聚環氧烷單位在二甲基矽氧烷之重複單位中結合之垂飾型;聚環氧烷單位結合於二甲基矽氧烷末端之末端改質型;及聚環氧烷單位與二甲基矽氧烷交互重複結合之直鏈狀嵌段共聚物型。具有聚環氧烷單位之二甲基矽氧烷係由TORAY‧Dow Corning公司市售,可舉出例如FZ-2110、FZ-2122、FZ-2130、FZ-2166、FZ-2191、FZ-2203、FZ-2207,但不限定於該等。
於均染劑亦可輔助性地加入陰離子性、陽離子性、非離子性或雙性的界面活性劑。界面活性劑係混合兩種以上使用亦無妨。
輔助性地加入於均染劑之陰離子性界面活性劑可舉出聚環氧乙烷醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之丙烯酸鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、月桂基硫酸乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸乙醇胺、硬脂酸銨、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之單乙醇胺及聚環氧乙烷醚磷酸酯等。
輔助均染劑之陽離子性界面活性劑可舉出烷基4級銨鹽或其等之環氧乙烷附加物。輔助性地加入於均染劑之非離子性界面活性劑可舉出聚環氧乙烯油醚、聚環氧乙烯月桂醚、聚環氧乙烯壬基苯醚、聚環氧乙 烷醚磷酸酯、聚環氧乙烯山梨糖醇酐甘油硬脂酸、聚乙二醇單月桂酯、烷基二甲胺醋酸季銨羧酸內鹽等烷基季銨羧酸內鹽及烷基咪唑啉等雙性界面活性劑、或氟系或矽基系界面活性劑。
<硬化劑、硬化促進劑>
又,為了輔助熱硬化性樹脂之硬化,於本發明之著色組成物中,亦可因應需要來含有硬化劑、硬化促進劑等。有效之硬化劑為苯酚系樹脂、胺系化合物、酸酐、活性酯、羧酸系化合物、磺酸系化合物等,但並未特別限定於該等,若可與熱硬化性樹脂反應之物,使用任何硬化劑均可。又,該等之中,尤宜舉出1分子內具有2個以上之苯酚性羥基之化合物、胺系硬化劑。前述硬化促進劑可舉出例如:胺化合物(例如雙氰胺、苄基二甲基胺、4-(二甲基胺)-N,N-二甲基苄基胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苄基胺及4-甲基-N,N-二甲基苄基胺等);4級銨氯化合物(例如三乙基苄基氯化銨等);嵌段異氰酸酯化合物(例如二甲基胺等);咪唑基衍生物二環式脒化合物及其鹽(例如咪唑基、2-甲基咪唑基、2-乙基咪唑基、2-乙基-4-甲基咪唑基、2-苯基咪唑基、4-苯基咪唑基、1-氰基乙基-2-苯基咪唑基及1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑基等);磷化合物(例如三苯膦等);胍胺化合物(例如三聚氰胺、胍胺、乙醯胍胺及苯并胍胺等);以及S-三嗪衍生物(例如2,4-二胺-6-甲基丙烯醯氧乙基-S-三嗪、2-乙烯基-2,4-二胺-6-三嗪、2-乙烯基-4,6-二胺-S-三嗪‧異氰酸酯酸附加物及2,4-二胺-6-甲基丙烯醯氧乙基-S-三嗪‧異氰酸酯酸附加物等)。該等可單獨使用1種或同時使用兩種以上均可。前述硬化促進劑之含有量係對於熱硬化性樹脂總量,宜為0.01~15重量%。
<其他添加劑成分>
於本發明之著色組成物中,為了令組成物之經時黏度安定化,可含有儲藏安定劑。又,為了提高與透明基板之密貼性,亦可含有矽 烷耦合劑等密貼提升劑。
儲藏安定劑可舉出例如:芐基三甲基氯化物及二甲基羥胺等4級銨氯化物;乳酸及草酸等有機酸及其乙基醚;三級丁基焦兒茶酚;四乙基膦及四苯基膦等有機膦類;以及亞磷酸鹽等。儲藏安定劑係於以著色劑之總量作為基準(100重量份)時,宜以0.1~10重量份的量來使用,更宜以0.05~5重量份的量來使用。
密貼提升劑可舉出以下矽烷耦合劑:乙烯三(β-甲氧基以氧基)矽烷、乙烯乙氧基矽烷及乙烯三甲氧基矽烷等乙烯矽烷類;γ-甲基丙烯氧基丙烯三甲氧基矽烷等(甲基)丙烯酸矽烷類;β-(3,4-環氧環烷基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環烷基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環烷基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環烷基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧矽烷類;N-β(胺乙基)γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺乙基)γ-胺丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺乙基)γ-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺丙基三乙氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷等胺矽烷類;以及γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲乙基矽烷等硫代矽烷類等。密貼提升劑係於以著色組成物中之著色劑總量為基準(100重量份)時,能夠以0.01~10重量份,宜以0.05~5重量份的量來使用。
<去除粗粒子>
本發明之著色組成物係利用離心分離、燒結過濾器、薄膜過濾器等機構,進行5μm以上之粗粒子,更宜為1μm以上之粗粒子,進而為0.5μm以上之粗粒子及混入微塵之去除。如此,著色組成物實質上宜不含0.5μm以上之粒子。更宜為0.3μm以下。
<彩色濾光片>
接著,說明關於本發明之彩色濾光片。本發明之彩色濾光片具備使用本發明之彩色濾光片用紅色著色組成物所形成的濾光片區段。彩色濾光片可舉出具備紅色濾光片區段、綠色濾光片區段及藍色濾光片區段者,或舉出具備洋紅色濾光片區段、青色濾光片區段及黃色濾光片區段者。
作為透明基板可使用鹼石灰玻璃、低鹼硼矽酸玻璃、無鹼鋁硼矽酸玻璃等之玻璃板,或聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲基、聚乙二醇等之樹脂板。又,於玻璃板或樹脂板表面,為了製成面板後之液晶驅動,亦可形成氧化銦、氧化錫等所組成的透明電極。
<彩色濾光片之製造方法>
本發明之彩色濾光片可藉由印刷法或光微影來製造。
藉由印刷法形成濾光片區段時,僅重複作為印刷墨水所調製的著色組成物之印刷與乾燥,即可完成圖案化,因此作為彩色濾光片之製造法,係成本低且量產性良好。進而藉由印刷技術的發展,可進行具有高尺寸精度及平滑度之微細圖案之印刷。進行印刷時,宜為墨水在印刷板上或於毛氈布上不會乾燥及固化之組成。又,印刷機上之墨水流動性之控制亦甚重要,可藉由分散劑或體質顏料來進行墨水黏度的調整。
藉由光微影法形成濾光片區段時,於透明基板上,藉由噴霧塗布或旋轉塗布、狹縫塗布、輥塗布等塗布方法,來將作為上述溶劑顯影型或鹼顯影型著色抗蝕劑材料所調製的著色組成物,塗布為乾燥膜厚成為0.2~5μm。於依需要受到乾燥之膜,經由與該膜呈接觸或非接觸狀態而設置、具特定圖案之光罩,進行紫外線曝光。其後,浸漬於溶劑或鹼顯影劑中,或藉由噴霧器等,將顯影液予以噴霧,去除未硬化部,形成所需圖案後,針對其他色彩重複同樣操作,可製造彩色濾光片。進而為了促進著色 抗蝕劑材料之聚合,亦可因應需要施以加熱。若藉由光微影法,可製造精度高於上述印刷法之彩色濾光片。
顯影時,作為鹼顯影液係使用例如碳酸鈉及氫氧化鈉等之水溶液,亦可使用二甲基芐基胺及三乙醇胺等有機鹼。又,於顯影液中亦可添加消泡劑或界面活性劑。再者,為了提高紫外線曝光感度,亦可於塗布乾燥上述著色抗蝕劑後,塗布乾燥水溶性或鹼水溶性樹脂之例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸樹脂等,形成防止氧阻礙聚合之膜後,進行紫外線曝光。
除了上述方法以外,本發明之彩色濾光片亦可藉由電沈積法、轉印法、噴墨法等來製造,本發明之著色組成物可利用於任一方法。再者,電沈積法係利用形成於基板上之透明導電膜,藉由膠體粒子之電泳,於透明導電膜上,將各色濾光片區段予以電沈積而形成,藉此製造彩色濾光片之方法。又,轉印法係於剝離性之轉印基片表面,預先形成濾光片區段,令該濾光片區段轉印到所需基板之方法。
於透明基板或反射基板上形成各色濾光片區段前,可預先形成黑矩陣。黑矩陣係利用鉻或鉻/氧化鉻之多層膜、氮化鈦等無機膜、或分散有遮光劑之樹脂膜,但不限定於該等。又,亦可於前述透明基板或反射基板上,預先形成薄膜電晶體(TFT),其後形成各色濾光片區段。又,於本發明之彩色濾光片上,亦可因應需要形成覆膜及透明導電膜等。
[實施例]
以下根據實施例來說明本發明,但本發明不受限於此。再者,只要未特別註明,「份」係意味「重量份」。
首先,從實施例及比較例所用之樹脂黏結劑、微細化顏料、側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)、鹵化物(D)之製造方法來說明。
<樹脂黏結劑溶液之調製方法>
(樹脂黏結劑溶液1之調製)
於分離式的4支燒瓶,安裝溫度計、冷卻管、氮氣導入管及攪拌裝置,於該反應容器放入環己酮70.0份,升溫至80℃,以氮氣置換反應容器內之後,藉由滴下管歷經2小時滴下n-丁基甲基丙烯酸酯13.3份、2-羥乙基甲基丙烯酸酯4.6份、甲基丙烯酸4.3份、對枯基酚環氧乙烷改質丙烯酸酯(東亞合成股份有限公司製「ARONIX M110」)7.4份、2,2’-偶氮雙異丁腈0.4份之混合物。滴下結束後,進一步繼續反應3小時,獲得重量平均分子量26000之丙烯酸樹脂溶液。冷卻至室溫後,將樹脂溶液取樣約2g,將其以180℃加熱歷經20分鐘以使其乾燥,測定未揮發成分,於先前合成之樹脂溶液添加甲氧丙基乙酸酯,使得未揮發成分成為20重量%而調製成樹脂黏結劑溶液1。在此,樹脂黏結劑之重量平均分子量(Mw)係藉由以聚苯乙烯作為標準物質之凝膠滲透層析儀(GPC)來測定。
(樹脂黏結劑溶液2之調製)
於具備溫度計、冷卻管、氮氣導入管、滴下管及攪拌裝置之分離式的4支燒瓶,放入環己酮207份,升溫至80℃,以氮氣置換反應容器內之後,藉由滴下管歷經2小時滴下甲基丙烯酸20份、對枯基酚環氧乙烷改質丙烯酸酯(東亞合成股份有限公司製「ARONIX M110」)20份、甲基丙烯酸甲基45份、2-羥乙基甲基丙烯酸酯8.5份及2,2’-偶氮雙異丁腈1.33份之混合物。滴下結束後,進一步繼續反應3小時,獲得共聚物溶液。
接著,停止供給氮氣,對於上面所獲得的樹脂溶液總量,一面注入乾燥空氣1小時一面攪拌,隨後冷卻至室溫後,以70℃歷經3小時滴下2-甲基丙烯醯氧乙基異氰酸酯(昭和電工公司製Karenz MOI)6.5份、月桂酸二丁基錫0.08份及環己酮26份之混合物。
將所獲得的樹脂溶液取樣約2g,以180℃加熱20分鐘以使其 乾燥,測定未揮發成分,於先前合成之樹脂溶液添加環己酮,使得未揮發成分成為20重量%而調製成樹脂黏結劑溶液2。重量平均分子量(Mw)為18000。
(樹脂黏結劑溶液3之調製)
於具備溫度計、冷卻管、氮氣導入管、滴下管及攪拌裝置之分離式的4支燒瓶,放入環己酮207份,升溫至80℃,以氮氣置換反應容器內之後,藉由滴下管歷經2小時滴下甲基丙烯酸20份、對枯基酚環氧乙烷改質丙烯酸酯(東亞合成股份有限公司製「ARONIX M110」)20份、甲基丙烯酸甲基45份、丙三醇單甲基丙烯酸酯8.5份及2,2’-偶氮雙異丁腈1.33份之混合物。滴下結束後,進一步繼續反應3小時,獲得共聚物溶液。
接著,停止供給氮氣,對於上面所獲得的樹脂溶液總量,一面注入乾燥空氣1小時一面攪拌,隨後冷卻至室溫後,以70℃歷經3小時滴下2-甲基丙烯醯氧乙基異氰酸酯6.5份、月桂酸二丁基錫0.08份、環己酮26份之混合物。
將樹脂溶液取樣約2g,以180℃加熱20分鐘以使其乾燥,測定未揮發成分,於先前合成之樹脂溶液添加環己酮,使得未揮發成分成為20重量%而調製成樹脂黏結劑溶液3。重量平均分子量(Mw)為19000。
(樹脂黏結劑溶液4之調製)
於具備溫度計、冷卻管、氮氣導入管、滴下管及攪拌裝置之分離式的4支燒瓶,放入環己酮370份,升溫至80℃,以氮氣置換反應容器內之後,藉由滴下管歷經2小時滴下對枯基酚環氧乙烷改質丙烯酸酯(東亞合成股份有限公司製「ARONIX M110」)18份、苄基甲基丙烯酸酯10份、縮水甘油基甲基丙烯酸酯18.2份、甲基丙烯酸甲基25份及2,2’-偶氮雙異丁腈2.0份之混合物。滴下後,以100℃進一步使其反應3小時後,添加令偶氮雙 異丁腈1.0份溶解於環己酮50份而成之物,以100℃進一步使其反應1小時。接著,以空氣置換容器內,對上述容器內放入丙烯酸9.3份(丙三醇基之100%)、三二甲基胺苯酚0.5份及對苯二酚0.1份,以120℃繼續反應6小時,於固體成分之酸值成為0.5時結束反應,獲得共聚物溶液。進而接著加入四氫苯二酸酐19.5份(生成之羥基之100%)、三乙基胺0.5份,以120℃歷經3.5小時使其反應,獲得羧基與共聚物溶液。
冷卻至室溫後,將樹脂溶液取樣約2g,以180℃加熱20分鐘以使其乾燥,測定未揮發成分,於先前合成之樹脂溶液添加環己酮,使得未揮發成分成為20重量%而調製成丙烯酸樹脂溶液4。重量平均分子量(Mw)為19000。
<微細化顏料之製造方法>
(藍色微細化顏料(P-1))
將酞菁系藍色顏料之C.I.顏料藍15:6(東洋墨水製造股份有限公司製「Lionol Blue ES」)100份、粉碎之氯化鈉800份及二乙二醇100份放入不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製),以70℃混合攪拌12小時。將該混合物放入溫水3000份中,一面加熱至70℃,一面以高速攪拌器攪拌約1.5小時而製成漿狀,重複過濾、水洗以去除氯化鈉及溶劑後,以80℃乾燥24小時,獲得98份的藍色微細化顏料(P-1)。所獲得的顏料之平均一次粒徑為28.3nm。
在此,顏料之平均一次粒徑係使用穿透型電子顯微鏡(日本電子公司製「JEM-1200EX」),測量5萬倍下之觀察試料中之全顏料粒子之一次粒徑,採用其平均值。再者,粒子形狀非球狀時,則測量長徑與短徑,將藉由(長徑+短徑)/2所求出的數值作為粒徑。
(紫色微細化顏料(P-2))
將二噁嗪系紫色色顏料之C.I.顏料紫23(東洋墨水製造公司製「Fast Violet RL」)120份、粉碎之氯化鈉1600份及二乙二醇100份放入不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製),以90℃混合攪拌18小時。將該混合物放入溫水5000份中,一面加熱至約70℃,一面以高速攪拌器攪拌約1小時而製成漿狀,重複過濾、水洗以去除氯化鈉及溶劑後,以80℃乾燥24小時,獲得118份的紫色微細化顏料(P-2)。所獲得的顏料之平均一次粒徑為26.4nm。
(紅色微細化顏料(P-3))
將二酮吡咯並吡咯系紅色顏料C.I.顏料紅254(日本千葉公司製「IRGAZIN RED 2030」)200份、粉碎之氯化鈉1400份及二乙二醇360份放入不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製),以80℃混合攪拌6小時。將該混合物放入溫水8000份中,一面加熱至約80℃,一面以高速攪拌器攪拌約2小時而製成漿狀,重複過濾、水洗以去除氯化鈉及溶劑後,以85℃乾燥24小時,獲得190份的紅色微細顏料(P-3)。所獲得的顏料之平均一次粒徑為24.8nm。
(紅色微細化顏料(P-4))
將紅色顏料C.I.顏料紅242(Clariant公司製「NOVOPERM SCARLET 4RF」)200份、粉碎之氯化鈉1400份及二乙二醇360份放入不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製),以80℃混合攪拌6小時。將該混合物放入溫水8000份中,一面加熱至約80℃,一面以高速攪拌器攪拌約2小時而製成漿狀,重複過濾、水洗以去除氯化鈉及溶劑後,以85℃乾燥24小時,獲得190份的紅色微細顏料(P-4)。所獲得的顏料之平均一次粒徑為28.5nm。
<側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)之調製方法>
(製造例1:側鏈具有陽離子性基之樹脂B-1之調製)
於具備溫度計、攪拌機、蒸餾管、冷卻器之4支分離式的燒瓶,放入異丙醇75.1份,於氮氣流下升溫至75℃。另外均勻混合乙基丙烯酸甲酯18.2份、正丙基丙烯酸甲酯27.3份、2-乙基己基丙烯酸甲酯27.3份、羥基乙基丙烯酸甲酯15.0份、甲基丙烯酸二甲基胺乙基甲基氯化銨12.2份、及另外溶解於甲基乙酮23.4份之2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)7.0份後,放入滴下漏斗,安裝於4支分離式的燒瓶,歷經2小時滴下。滴下結束2小時後,從固體成分確認聚合產率為98%以上,重量平均分子量(Mw)為7330,並冷卻至50℃。其後,加入甲醇14.3份,獲得樹脂成分40重量%之側鏈具有陽離子性基、Tg為32℃之樹脂B-1。所獲得的樹脂之銨鹽價為32mgKOH/g。
在此,側鏈具有陽離子性基之樹脂之重量平均分子量(Mw)係藉由以聚苯乙烯作為標準物質之凝膠滲透層析儀(GPC)來測定。又,側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)之銨鹽價係利用0.1N之硝酸銀水溶液進行滴定而求出後,再換算為氫氧化鉀之當量之值,其表示固體成分之銨鹽價。
(製造例2~製造例17、製造例19~製造例24:側鏈具有陽離子性基之樹脂B-2~17、B-19~24之調製)
以下除了將單體、聚合起始劑、反應溫度變更為表1所示之組成以外,其他均與製造例1同樣地獲得側鏈具有陽離子性基之樹脂B-2~17、B-19~24。
(製造例18:側鏈具有陽離子性基之樹脂B-18之調製)
側鏈具有陽離子性基之樹脂B-18係除了使用表1所示之GMA(縮水甘油基丙烯酸甲酯)以外之單體以外,其他均與製造例1同樣地合成含有羧基之丙烯酸樹脂後,使羧基與GMA之縮水甘油基反應,藉此獲得具有熱架橋性基(甲基丙烯醯基)之側鏈具有陽離子性基之樹脂B-18。以下表示程序。
於具備溫度計、攪拌機、蒸餾管、冷卻器之4支分離式的燒瓶,放入異丙醇75.1份,於氮氣流下升溫至75℃。另外均勻混合乙基丙烯酸甲酯18.2份、正丙基丙烯酸甲酯27.3份、2-乙基己基丙烯酸甲酯27.3份、甲基丙烯酸15.0份、甲基丙烯酸二甲基胺乙基甲基氯化銨12.2份、及另外溶解於甲基乙酮23.4份之2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)7.0份後,放入滴下漏斗,安裝於4支分離式的燒瓶,歷經2小時滴下。滴下結束2小時後,從固體成分確認聚合產率為98%以上,作為中間體而獲得側鏈具有陽離子性基、Tg為40℃之樹脂B-18’。接著,添加丁基賽路蘇107.1份後,加熱至80℃以上,使異丙醇及甲基乙酮與丁基賽路蘇共沸,餾去異丙醇及甲基乙酮。當內溫達到100℃,將其取樣1g,以180℃加熱20分鐘使其乾燥,測定非揮發成分,確認樹脂溶液之非揮發成分為50%。其後,放入縮水甘油基丙烯酸甲酯24.8份、二甲基苄基胺1.0份、對苯二酚0.2份,以100ml/min將氧進行噴泡。其後,生溫至100℃,攪拌6小時。6小時後,取樣1g,以180℃加熱20分鐘使其乾燥,測定非揮發成分,確認反應率90%以上,冷卻至50℃,獲得側鏈具有陽離子性基之樹脂B-18。所獲得的樹脂之銨鹽價為26.4mgKOH/g。
表1中之單體係使用以下之物。與玻璃轉移溫度一同表示。
MMA:甲基丙烯酸甲酯(105℃)
n-BMA:正丁基丙烯酸甲酯(20℃)
2-EHMA:2-乙基己基丙烯酸甲酯(-10℃)
2-EHA:2-乙基己基丙烯酸酯(-85℃)
CHMA:環己基丙烯酸甲酯(66℃)
i-BuMA:異丁基丙烯酸甲酯(48℃)
HEMA:羥基乙基丙烯酸甲酯(55℃)
HEA:羥基乙基丙烯酸酯(-15℃)
4HBA:4-羥基丁基丙烯酸酯(-80℃)
MAA:甲基丙烯酸(130℃)
AA:丙烯酸(106℃)
OXMA:3-(甲基丙烯醯氧甲基)3-乙基氧雜環丁烷(ETERNACOLL
OXMA(宇都興產製))(105℃)
t-BuMA:三級丁基丙烯酸甲酯(107℃)
DMC78:甲基丙烯酸二甲基胺乙基甲基氯化銨(丙烯酯DMC(Mitsubishi Rayon製))(58℃)
MOI-BM:甲基丙烯酸2-[O-(1’-甲基亞丙基)羧基胺]乙基(Karenz MOI-BM(昭和電工製))(60℃)
GMA:縮水甘油酯丙烯酸甲酯(BLEMMER G(日本油脂製))
表1之Tg值係利用上述算式所計算的值,其中,製造例17之MOI-BM之玻璃轉移溫度值係使用2-異氰酸酯乙基丙烯酸甲酯的數值來取 代。又,製造例18係以縮水甘油酯丙烯酸甲酯改質前之樹脂B-18’之值。
<鹵化物(D)之製造方法>
(製造例25:鹵化物D-1之調製)
採下述程序,製作由C.I.酸性紅289及側鏈具有陽離子性基之樹脂B-1所組成的鹵化物(D-1)。
於水2000份添加側鏈具有陽離子性基之樹脂B-1,充分進行混合‧攪拌,加熱至60℃後。另,調製90份水溶解有10份C.I.酸性紅289之水溶液,於先前之樹脂溶液逐次些許滴下。滴下後,以60℃攪拌120分鐘,充分進行反應。反應終點之確認係於濾紙滴下反應液,不會滲開時即為終點,可判斷獲得鹵化物。一面攪拌一面放冷到室溫後,藉由吸引過濾、水洗,去除側鏈具有陽離子性基之樹脂之反陰離子與C.I.酸性紅289之反陽離子所組成的鹽類後,以乾燥機將殘留於濾紙上之鹵化物去除水分予以乾燥,獲得32份C.I.酸性紅289與側鏈具有陽離子性基之樹脂B-1之鹵化物D-1。
(製造例29~41、43~47、49~59:鹵化物D-5~17、19~23、25~35之調製)
以下除了將側鏈具有陽離子性基之樹脂及染料變更為表2所示之物以外,其他均與製造例25同樣地製作鹵化物D-5~17、19~23、25~35。
(製造例26:鹵化物D-2之調製)
以下除了使用24份側鏈具有陽離子性基之樹脂B-2以外,其他均與製造例25同樣地製造鹵化物D-2。
(製造例27:鹵化物D-3之調製)
以下除了使用17份側鏈具有陽離子性基之樹脂B-3以外,其他均與製造例25同樣地製造鹵化物D-3。
(製造例28:鹵化物D-4之調製)
以下除了使用10份側鏈具有陽離子性基之樹脂B-4以外,其他均與製造例25同樣地製造鹵化物D-4。
(製造例42:鹵化物D-18之調製)
以下除了使用64份側鏈具有陽離子性基之樹脂B-18以外,其他均與製造例25同樣地製造鹵化物D-18。
(製造例48:鹵化物D-24之調製)
以下除了使用17份側鏈具有陽離子性基之樹脂B-3、10份C.I.酸性紅52以外,其他均與製造例25同樣地製造鹵化物D-24。
(鹵化物(H-1))
採下述程序,製作由C.I.酸性紅289及二硬脂醯二甲基氯化銨(QUARTAMIN D86P)所組成的鹵化物(H-1)。
於10%之氫氧化鈉水溶液2000份添加11.5份QUARTAMIN D86P,充分進行混合‧攪拌,加熱至60℃後。另,調製90份水溶解有10份C.I.酸性紅289之水溶液,於先前之溶液逐次些許滴下。滴下後,以60℃攪拌120分鐘,充分進行反應。反應終點之確認係於濾紙滴下反應液,不會滲開時即為終點,可判斷獲得鹵化物。一面攪拌一面放冷到室溫後,進行吸引過濾,水洗後,以乾燥機將殘留於濾紙上之鹵化物去除水分予以乾燥,獲得17份C.I.酸性紅289與QUARTAMIN D86P之鹵化物(H-1)。
(鹵化物(H-2))
採下述程序,製作由C.I.酸性紅52及單月桂基三甲基氯化銨(QUARTAMIN 24P)所組成的鹵化物(H-2)。
於7%之氫氧化鈉水溶液2000份添加8.1份QUARTAMIN 24P,充分進行混合‧攪拌,加熱至50℃後。另,調製90份水溶解有10份C.I. 酸性紅52之水溶液,於先前之溶液逐次些許滴下。滴下後,以50℃攪拌120分鐘,充分進行反應。反應終點之確認係於濾紙滴下反應液,不會滲開時即為終點,可判斷獲得鹵化物。一面攪拌一面放冷到室溫後,進行吸引過濾,水洗後,以乾燥機將殘留於濾紙上之鹵化物去除水分予以乾燥,獲得16份C.I.酸性紅52與QUARTAMIN 24P之鹵化物(H-2)。
[實施例1~49、比較例1~11]
[實施例1]
(藍色著色組成物(DB-1)之製作)
將下述混合物攪拌混合均勻後,使用直徑0.5mm之氧化鋯珠,以IGER研磨機(IGER Japan公司製「Mini Model M-250 MKII」)予以分散5小時後,以5.0μm的過濾器過濾而製作顏料分散體(DB-1)。
[實施例2~49、比較例1~9]
(藍色著色組成物(DB-2~31、DB-50~52)、紫色著色組成物(DB-32、33、DB-53、54)、紅色著色組成物(DB-34~49、DB-55~58)之製作)
除了將鹵化物、微細化顏料變更為表3所示之組成以外,其他均與實施例1同樣地製作著色組成物(DB-2~58)。
[比較例10]
(藍色著色組成物(DB-59)之製作)
除了使用3份鹵化物H1、8份微細化顏料P1以外,其他均與實施例1同樣地製作著色組成物(DB-59)。
[比較例11]
(藍色著色組成物(DB-60)之製作)
除了使用5份鹵化物H1、6份微細化顏料P1以外,其他均與實施例1同樣地製作著色組成物(DB-60)。
針對所獲得的著色組成物(DB-1~60),採下述方法進行有關塗膜之耐熱性評估、異物測試、著色組成物之經時保存性之測試。於表3表示測試結果。
(塗膜之耐熱性評估)
於100mm×100mm、厚度1.1mm之玻璃基板上,使用旋轉塗布機塗布著色組成物(DB-1~60),接著以70℃乾燥20分鐘,接下來以220℃加熱30分鐘,放冷而製成塗膜基板。調整旋轉塗布機之塗布旋轉數,使得製成之塗膜基板在220℃之熱處理後,其膜厚會成為2.0μm。利用顯微分光光度計(Olympus光學公司製「OSP-SP100」)測定所獲得的塗膜在C光源下之色度([L*(1)、a*(1)、b*(1)])。其後,作為耐熱性測試,以230℃加熱1小時,測定在C光源下之色度([L*(2)、a*(2)、b*(2)]),藉由下述計算式算出色差△Eab*。
△Eab*小於3時,作為彩色濾光片在實用上並無問題,△Eab*若為1.5以下,則更適宜,1.0以下最適宜。
(關於經時保存安定性之測試)
於100mm×100mm、厚度1.1mm之玻璃基板上,使用旋轉塗布機塗布在10℃之保冷條件下保存了半年之著色組成物(DB-1~60),接著以70℃乾燥20分鐘,接下來以220℃加熱30分鐘,放冷而製成塗膜基板,利用光學顯微鏡,以500倍率觀察該塗膜基板。
<評估基準>
◎:完全未確認到異物產生
○:確認異物產生,但在容許範圍
×:產生許多異物,在容許範圍外
(塗膜異物測試方法)
以剛調製之著色組成物(DB-1~60)製作測試基板,計算粒子數而進行評估。首先,於100mm×100mm、厚度1.1mm之透明玻璃基板上,使用旋轉塗布機塗布成乾燥後之膜厚會成為約2.0μm,以烤箱在230℃加熱20分鐘,獲得測試基板。其後,使用Olympus System公司製之金屬顯微鏡「BX60」進行表面觀察(倍率為500倍),計算因穿透而可於任意5視野觀測之粒子數,採下述基準評估。於評估結果中,◎及○係異物數少,良好;△係異物數雖多,但非使用上有問題的層級;×係因異物而發生塗布不均(斑),相當於無法使用的狀態。
◎:~小於5個
○:5個以上、小於20個
△:20個以上、小於100個
×:100個以上
AR289:C.I.酸性紅289
AR52:C.I.酸性紅52
如實施例1~49,由於是含有令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)與陰離子性染料(C)反應而獲得之鹵化物(D),前述具有陽離子性基之樹脂含有4級銨鹽,至少符合含有熱架橋性官能基或Tg為50℃以上之至少一方之丙烯酸樹脂,因此耐熱性均良好,△Eab為3.0以下。又,保存安定性良好,塗膜異物亦在可作為彩色濾光片使用的範圍,結果良好。
關於實施例10~15、26~30、36、40、44及48,由於前述具有陽離子性基之樹脂所含有的熱架橋性官能基為羥基及羧基,因此耐熱性更加良好,△Eab為1.5以下。其中尤其實施例12、27係玻璃轉移溫度為50℃以上之丙烯酸系樹脂,因此耐熱性非常良好,△Eab為1.0以下。
實施例5係具有陽離子性基之樹脂所含有的熱架橋性官能基為羥基,而且為玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸系樹脂,因此耐熱性非常良好,△Eab為1.0以下。
比較例1~9係前述具有陽離子性基之樹脂不含熱架橋性官能基,或前述具有陽離子性基之樹脂之玻璃轉移溫度低於50度,因此每一例之耐熱性均不佳,△Eab超過3。
又,比較例10、11不僅耐熱性不佳,經時保存安定性亦不佳,塗膜異物測試之結果亦稍差。
[實施例50]
(藍色感光性著色組成物(R-1)之製作)
將下述混合物攪拌混合均勻後,以1.0μm的過濾器過濾而獲得鹼顯影型抗蝕劑材料R-1。
[實施例51~101、比較例12~22]
(藍色感光性著色組成物(DB-2~34、R-53~55、R-62、63)、紫色感光性著色組成物(R-35~36、R-56~57)、紅色感光性著色組成物(R-37~52、R-58~61)之製作)
除了將著色組成物、樹脂黏結劑溶液變更為表4所示著色之組成以外,其他均與實施例50同樣地製作鹼顯影型感光性著色組成物(R-2~63)。
(感光性著色組成物之評估)
針對所獲得的感光性著色組成物(R-1~63),進行有關塗膜之耐熱性評估、異物測試、經時保存性、與玻璃等透明基板之間之密貼性之測試、耐溶劑性測試、鹼顯影性測試。異物測試、與玻璃等透明基板之間之密貼性之測試、耐溶劑性測試、鹼顯影性測試係採下述方法進行。關於其以外之評估‧測試方法,則與實施例1~49、比較例1~11所記載內容同樣地進行。
(塗膜異物測試方法)
使用剛調製的感光性著色組成物(R-1~63)製作測試基板,計算粒子數。首先,於100mm×100mm、厚度1.1mm之透明玻璃基板上,以旋轉塗布機,將感光性著色組成物塗布成乾燥膜厚約為2.0μm,以70℃乾燥20分鐘,中介寬100μm之條紋狀開口部之光罩,使用超高壓水銀燈進行積算光量150mJ/cm2之紫外線曝光,以含界面活性劑之0.05%氫氧化鈉水溶液,沖洗未曝光部而進行顯影。接著,以230℃放入於熱風烤箱20分鐘,於基板上形成寬100μm之條紋狀圖案,獲得測試基板。其後,使用Olympus System公司製之金屬顯微鏡「BX60」進行表面觀察(倍率500倍),藉由穿透,在任意5個視野計算可觀測的粒子數,採下述基準針評估。於評估結果中,◎及○係異物數少,良好;△係異物數雖多,但非使用上有問題的層級;×係因異物而發生塗布不均(斑),相當於無法使用的狀態。
◎:~小於5個
○:5個以上、小於20個
△:20個以上、小於100個
×:100個以上
(玻璃密貼性測試方法)
採用與上述塗膜異物測試相同的程序形成測試基板,藉由確認耐藥品性來評估。於5%氫氧化鈉水溶液,以25℃浸泡所獲得的測試基板30分鐘,藉由目視觀察,以3階段評估浸漬前後對玻璃之密貼性。
○:完全未確認有剝離
△:稍微確認有剝離
×:確認有剝離
(耐溶劑性測試)
採用與上述塗膜異物測試相同的程序形成測試基板,於N-砒喀烷酮溶液浸泡30分鐘後,以離子交換水洗淨、風乾,針對100μm光罩部分之圖案,使用光學顯微鏡觀察,進行評估。評估等級如下。
◎:外觀、色彩無變化,良好
○:一部分產生皺褶等,但色彩無變化,良好
△:發生些許掉色
×:發生剝落或掉色
(鹼顯影性測試)
於100mm×100mm、厚度1.1mm之透明玻璃基板上,以旋轉塗布機,將感光性著色組成物(R-1~63)塗布成乾燥膜厚約為2.0μm,以70℃乾燥20分鐘,中介寬100μm之條紋狀開口部之光罩,使用超高壓水銀燈進行積算光量150mJ/cm2之紫外線曝光。以含界面活性劑之0.05%氫氧化鈉水溶液,沖洗未曝光部而進行顯影時,以適當顯影時間、+10秒、+20秒進行顯影,使用顯微分光光度計(Olympus光學公司製「OSP-SP200」)測定已顯影之玻璃表面,藉由有無殘渣來判斷鹼顯影性。
◎:適當顯影時間,無殘渣
○:適當顯影時間+10秒,無殘渣
△:適當顯影時間+20秒,無殘渣
×:適當顯影時間+20秒,有殘渣
如實施例50~101,由於是含有令側鏈具有陽離子性基之樹脂(B)與陰離子性染料(C)反應而獲得之鹵化物(D),前述具有陽離子性基之樹脂含有4級銨鹽,至少符合含有熱架橋性官能基或Tg為50℃以上之至少一方之丙烯酸樹脂,因此耐熱性均良好,△Eab為3.0以下。又,保存安定性良好,塗膜異物亦在可作為彩色濾光片使用的範圍,玻璃密貼性、耐溶劑性、鹼顯影性亦為良好結果。
關於實施例62~67、78~82、88、92及96,由於前述具有陽離子性基之樹脂所含有的熱架橋性官能基為羥基及羧基,因此耐熱性更加良好,△Eab為1.5以下。其中尤其實施例64、79係玻璃轉移溫度為50℃以上之丙烯酸系樹脂,因此耐熱性非常良好,△Eab為1.0以下。
實施例50係具有陽離子性基之樹脂所含有的熱架橋性官能基為羥基,而且為玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸系樹脂,因此耐熱性非常良好,△Eab為1.0以下。
關於實施例62~67、78~82、88、92及96,由於含有羥基及羧基作為熱架橋性官能基,因此藉由熱架橋形成牢固的皮膜,結果耐溶劑性非常良好。又,由於含有羧基,因此亦無殘渣殘留,結果鹼顯影性非常 良好。
比較例12~20係前述具有陽離子性基之樹脂不含熱架橋性官能基,或前述具有陽離子性基之樹脂之玻璃轉移溫度低於50度,因此每一例之耐熱性均不佳,△Eab超過3。又,結果耐溶劑性亦不佳。
比較例21、22不僅耐熱性不佳,經時保存安定性、玻璃密貼性、耐溶劑性亦不佳,塗膜異物測試之結果亦稍差。
<彩色濾光片之製作>
與本發之感光性著色組成物搭配組合,進行用於製作彩色濾光片之紅色感光性著色組成物、藍色感光性著色組成物及綠色感光性著色組成物之製作。
(紅色感光性著色組成物(RR-1)之製作)
將下述組成之混合物攪拌混合均勻後,使用直徑0.5mm之氧化鋯珠,以IGER研磨機(IGER Japan公司製「Mini Model M-250 MKII」)予以分散5小時後,以5.0μm的過濾器過濾而製作紅色著色組成物(DR-1)。
接下來,將下述組成之混合物攪拌混合均勻後,以1.0μm的過濾器過濾而製作紅色感光性著色組成物(RR-1)
(藍色感光性著色組成物(RB-1)之製作)
將下述組成之混合物攪拌混合均勻後,使用直徑0.5mm之氧化鋯珠,以IGER研磨機(IGER Japan公司製「Mini Model M-250 MKII」)予以分散5小時後,以5.0μm的過濾器過濾而製作藍色著色組成物(DB-1)。
接下來,將下述組成之混合物攪拌混合均勻後,以1.0μm的過濾器過濾而製作藍色感光性著色組成物(RB-1)
(綠色感光性著色組成物(RG-1)之製作)
將下述組成之混合物攪拌混合均勻後,使用直徑0.5mm之氧化鋯珠,以IGER研磨機(IGER Japan公司製「Mini Model M-250 MKII」)予以分散5小時後,以5.0μm的過濾器過濾而製作綠色著色組成物(DG-1)。
接下來,將下述組成之混合物攪拌混合均勻後,以1.0μm的過濾器過濾而製作綠色感光性著色組成物(RG-1)
於玻璃基板上,將黑矩陣予以圖案加工,於該基板上,以旋轉塗布機塗布紅色感光性著色組成物(RR-1),塗布為會成為x=0.640之膜厚,形成著色被膜。於該塗膜,中介光罩而利用超高壓水銀燈照射300mJ/cm2之紫外線。接著,藉由0.2重量%碳酸鈉水溶液所組成的鹼顯影液進行噴霧顯影,去除未曝光部分後,以離子交換水洗淨,以230℃將該基板加熱20分鐘,形成紅色濾光片區段。藉由同樣方法,分別塗布本發明之藍色感光性著色組成物(R-2),使得膜厚會成為2.0μm而形成藍色濾光片區段,接著使用綠色感光性著色組成物(RG-1),塗布為會成為y=0.600之膜厚而形成綠色濾光片區段,獲得彩色濾光片。
又,同樣地使用本發明之紅色感光性著色組成物(R-47)、藍色感光性著色組成物(RB-1)、綠色感光性著色組成物(RG-1)而獲得濾光片區段。
藉由使用本發明之感光性著色組成物,彩色濾光片之耐熱性、異物測試、與玻璃等透明基板之間之密貼性、耐溶劑性、鹼顯影性會提升,因此可適宜地使用。

Claims (9)

  1. 一種彩色濾光片用著色組成物,其特徵在於包含著色劑、樹脂黏結劑及有機溶劑;該著色劑含有令側鏈具有陽離子性基之樹脂與陰離子性染料反應而獲得之鹵化物;前述側鏈具有陽離子性基之樹脂係包含下述一般式(1)所示之構造單位之丙烯酸樹脂;前述丙烯酸樹脂係選自包含具有熱架橋性官能基之構造單位之共聚物;前述共聚物係於合計100重量%中,包含具有前述熱架橋性官能基之構造單位10~35重量%之丙烯酸樹脂、玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂、及具有熱架橋性官能基之構造單位之共聚物;前述共聚物係於合計100重量%中,包含具有前述熱架橋性官能基之構造單位10~35重量%,且玻璃轉移溫度50℃以上之丙烯酸樹脂,其中前述熱架橋性官能基係選自由羥基、羧基、氧雜環丁烷基、三級丁基、異氰酸酯基及(甲基)丙烯醯基所組成的群組中之至少一種; (於一般式(1)中,R1表示氫原子、或置換或者無置換之烷基。R2、R3及R4分別獨立表示氫原子、亦可被置換之烷基、亦可被置換之烯基、或亦可被置換之芳基,R2、R3及R4中之2個相互結合而形成環亦可。Q表示亞烷基、亞芳基、-CONH-R5-或-COO-R5-,R5表示亞烷基。Y-表示無機或有機之陰離子。)
  2. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片用著色組成物,其中前述熱架橋性官能基包含羥基。
  3. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片用著色組成物,其中前述熱架橋性官能基係羥基與羧基。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之彩色濾光片用著色組成物,其中包含前述一般式(1)所示構造單位之丙烯酸樹脂之銨鹽價係10~200mgKOH/g。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之彩色濾光片用著色組成物,其中前述鹵化物係於水溶液中,混合側鏈具有陽離子性基之樹脂及陰離子性染料,去除由側鏈具有陽離子性基之樹脂之反陰離子及陰離子性染料之反陽離子所組成的鹽而製成之化合物。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項之彩色濾光片用著色組成物,其中前述有機溶劑之主成分係丙二醇甲醚乙酸酯(Propylene glycol monomethyl ether acetate)。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項之彩色濾光片用著色組成物,其中前述著色劑進一步含有顏料。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項之彩色濾光片用著色組成物,其中進一步含有光聚合性單體及/或光聚合起始劑。
  9. 一種彩色濾光片,其係藉由如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之 彩色濾光片用著色組成物所形成。
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