TWI583745B - 著色組成物、及使用其的硬化膜、彩色濾光片、圖案形成方法、彩色濾光片的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置 - Google Patents

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Description

著色組成物、及使用其的硬化膜、彩色濾光片、圖案形成方法、彩色濾光片的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置
本發明是有關於一種著色組成物。尤其是有關於一種可較佳地用於形成彩色濾光片的著色層的著色組成物。進而,本發明是有關於一種使用著色組成物的硬化膜、彩色濾光片、固體攝像元件及圖像顯示裝置。另外,本發明亦有關於一種使用著色組成物的圖案形成方法及彩色濾光片的製造方法。
近年來,伴隨個人電腦、特別是大畫面液晶電視機的發展,而存在液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)、特別是彩色液晶顯示器的需求增加的傾向。因進一步的高畫質化的要求,故亦盼望有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示器的普及。另一方面,因數位相機、帶有相機的行動電話的普及,故電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)影像感測器等固體攝像元件的需求亦大幅增長。
作為該些顯示器或光學元件的關鍵元件,使用彩色濾光片,且進一步的高畫質化的要求及對於降低成本的要求提高。此種彩色濾光片通常具備紅(R)、緑(G)、及藍(B)的3原色的著色層(圖案),於顯示元件或攝像元件中,發揮使通過的光分解成3原色的作用。
此處,近年來,正在研究作為形成著色層的著色劑的色素多聚體。
具體而言,於專利文獻1中揭示有一種著色組成物,其含有具有源自二吡咯亞甲基系金屬錯化合物的色素骨架的色素多聚體。
於專利文獻2中揭示有一種著色組成物,其含有重量平均分子量(Mw)為5000~20000、分散度為1.00~2.50的具有鹼可溶性基的色素多聚體作為著色劑。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-46708號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-213925號公報
含有如上所述的色素多聚體的著色組成物的需求提高,另外,因近年來的技術革新,而需要一種可形成顏色不均、及分光特性優異的圖案的著色組成物。
作為調整分光特性方法之一,有將多種色素多聚體併用的方法,但本發明者等人進行了研究,結果發現因色素多聚體的組合而容易產生顏色不均。
鑒於所述狀況,本發明的目的在於提供一種顏色不均、及分光特性優異的著色組成物。
本申請案發明者基於所述課題而進行了研究,結果發現藉由將骨架不同的色素結構導入至色素多聚體中,而可獲得顏色不均、及分光特性優異的著色組成物,從而完成了本發明。
具體而言,藉由下述手段<1>,較佳為藉由手段<2>~手段<16>來解決所述課題。
<1>一種著色組成物,其包括:色素多聚體,其包含具有色素結構的重複單元a1、及具有含有與重複單元a1的色素結構不同的骨架的色素結構的重複單元a2;以及硬化性化合物。
<2>如<1>所述的著色組成物,其中重複單元a1所具有的色素結構、及重複單元a2所具有的色素結構的至少一者源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素、花青色素及方酸化合物色素中的色素。
<3>如<1>或<2>所述的著色組成物,其中重複單元a1所具有的色素結構、及重複單元a2所具有的色素結構的至少一者源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮 色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素中的色素。
<4>如<1>至<3>中任一項所述的著色組成物,其中重複單元a1所具有的色素結構、及重複單元a2所具有的色素結構源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素中的色素。
<5>如<1>至<4>中任一項所述的著色組成物,其中色素多聚體含有由下述通式(a1-1)所表示的重複單元、及由下述通式(a2-1)所表示的重複單元; 通式(a1-1)及通式(a2-1)中,Q1及Q2分別獨立地表示三價的連結基,L1及L2分別獨立地表示單鍵或二價的連結基,D1表示色素結構,D2表示具有與D1不同的骨架的色素結構,*表示結合鍵。
<6>如<1>至<5>中任一項所述的著色組成物,其中色素多聚體進而含有具有酸基的重複單元。
<7>如<1>至<6>中任一項所述的著色組成物,其中色 素多聚體進而含有具有聚合性基的重複單元。
<8>如<1>至<7>中任一項所述的著色組成物,其中硬化性化合物為聚合性化合物,且進而含有光聚合起始劑。
<9>如<1>至<8>中任一項所述的著色組成物,其中色素多聚體為選自(甲基)丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、及(甲基)丙烯酸/苯乙烯系樹脂中的1種。
<10>如<1>至<9>中任一項所述的著色組成物,其用於形成彩色濾光片的著色層。
<11>一種硬化膜,其是使如<1>至<10>中任一項所述的著色組成物硬化而形成。
<12>一種彩色濾光片,其包括如<11>所述的硬化膜。
<13>一種圖案形成方法,其包括:將如<1>至<10>中任一項所述的著色組成物應用於支撐體上來形成著色組成物層的步驟;將著色組成物層曝光成圖案狀的步驟;以及對未曝光部進行顯影去除來形成著色圖案的步驟。
<14>一種彩色濾光片的製造方法,其包括如<13>所述的圖案形成方法。
<15>一種固體攝像元件,其包括如<12>所述的彩色濾光片、或藉由如<14>所述的彩色濾光片的製造方法所獲得的彩色濾光片。
<16>一種圖像顯示裝置,其包括如<12>所述的彩色濾光片、或藉由如<14>所述的彩色濾光片的製造方法所獲得的彩色 濾光片。
藉由本發明,可提供一種顏色不均、及分光特性優異的著色組成物。進而,可提供一種使用所述著色組成物的硬化膜、彩色濾光片、圖案形成方法、彩色濾光片的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。再者,於本申請案說明書中,「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義來使用。另外,本發明中的有機EL元件是指有機電致發光元件。
於本說明書中,所謂總固體成分,是指自著色組成物的總組成中去除溶劑後的成分的總質量。另外,所謂固體成分,是指25℃下的固體成分。
於本說明書中的基(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基(原子團),並且亦包含具有取代基的基(原子團)。例如,所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
另外,本說明書中的「放射線」是指例如水銀燈的明線光譜、以準分子雷射為代表的遠紫外線、極紫外線(極紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光)、X射線、電子束等。另外,於本發明中,光是指光化射線或放射線。只要事先無特別說明,則本說明書中的「曝光」不僅包含利用水銀燈、以準分子雷射為代表的遠紫外線、X射線、EUV光等進行的曝光,利用電子束、離子束等粒子束進行的描繪亦包含於曝光中。
另外,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的兩者、或任一者,「(甲基)丙烯酸」表示丙烯酸及甲基丙烯酸的兩者、或任一者,「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基的兩者、或任一者。
另外,於本說明書中,「單量體」與「單體(monomer)」的含義相同。本說明書中的單量體有別於寡聚物及聚合物,是指重量平均分子量為2,000以下的化合物。於本說明書中,所謂聚合性化合物,是指具有聚合性官能基的化合物,可為單量體,亦可為聚合物。所謂聚合性官能基,是指參與聚合反應的基。
於本說明書中,化學式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Pr表示丙基,iPr表示異丙基,Bu表示丁基,t-Bu表示第三丁基,Ph表示苯基。
於本說明書中,「步驟」這一用語不僅是指獨立的步驟,即便於無法與其他步驟明確地加以區分的情形時,只要達成該步驟的預期的作用,則亦包含於本用語中。
本發明是鑒於所述狀況而成者,其目的在於提供一種顏色特性優異的著色組成物。
於本說明書中,重量平均分子量及數量平均分子量作為藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定所得的聚苯乙烯換算值來定義。於本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)例如可藉由如下方式來求出:使用HLC-8220(東曹(Tosoh)(股份)製造),並將TSKgel Super AWM-H(東曹(股份)製造,6.0mm內徑(Inner Diameter,ID)×15.0cm)用作管柱,將10mmol/L的溴化鋰N-甲基吡咯啶酮(N-Methylpyrrolidinone,NMP)溶液用作溶離液。
本發明的著色組成物包括:色素多聚體,其包含具有色素結構的重複單元a1、及具有含有與重複單元a1的色素結構不同的骨架的色素結構的重複單元a2;以及硬化性化合物。
以下,對本發明的詳細情況進行說明。
<色素多聚體>
本發明中所使用的色素多聚體至少包含具有色素結構的重複單元a1、及具有含有與重複單元a1的色素結構不同的骨架的色素結構的重複單元a2。以下,將具有色素結構的重複單元a1亦稱為重複單元(a1),將具有色素結構的重複單元a2亦稱為重複單元(a2)。
當將多種色素多聚體混合來調整分光特性時,根據色素多聚體的組合,有時因由相容性所產生的影響等而產生顏色不均。尤 其,若欲提高染料濃度而增加色素多聚體的含量,則存在由相容性所產生的影響變大且容易產生顏色不均的傾向,但本發明中所使用的色素多聚體因於所有重複單元中,至少含有重複單元(a1)與重複單元(a2),故不存在所述由相容性所產生的問題,且顏色不均、分光特性優異。另外,即便使著色組成物中含有大量本發明中所使用的色素多聚體,亦可使顏色不均難以產生,並可提高色素濃度。
於本發明中,所謂「具有不同的骨架的色素結構」,是指源自母核結構不同的色素化合物的色素結構。例如,當重複單元(a1)的色素結構為源自二吡咯亞甲基色素的色素結構時,重複單元(a2)的色素結構表示源自二吡咯亞甲基色素以外的色素的色素結構。
於本發明中,重複單元(a1)的色素結構、及重複單元(a2)的色素結構分別可僅含有1種骨架相同的色素結構,亦可含有2種以上的骨架相同,但取代基、中心金屬等不同的色素結構。另外,可進而包含如下的重複單元(以下,稱為重複單元(a3)),其含有具有與重複單元(a1)的色素結構及重複單元(a2)的色素結構不同的骨架的色素結構。
色素多聚體只要含有色素結構,則並無特別規定,但較佳為選自(甲基)丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、及(甲基)丙烯酸/苯乙烯系樹脂中的1種。
再者,所謂(甲基)丙烯酸系樹脂,是指含有(甲基)丙烯酸樹脂 作為主成分的樹脂。所謂含有(甲基)丙烯酸樹脂作為主成分,是指於(甲基)丙烯酸系樹脂中,較佳為含有50質量%以上的(甲基)丙烯酸樹脂,更佳為含有60質量%以上的(甲基)丙烯酸樹脂,特佳為含有70質量%以上的(甲基)丙烯酸樹脂。
另外,所謂苯乙烯系樹脂,是指含有苯乙烯樹脂作為主成分的樹脂。所謂含有苯乙烯樹脂作為主成分,是指於苯乙烯系樹脂中,較佳為含有50質量%以上的苯乙烯樹脂,更佳為含有60質量%以上的苯乙烯樹脂,特佳為含有70質量%以上的苯乙烯樹脂。
另外,所謂(甲基)丙烯酸/苯乙烯系樹脂,是指含有(甲基)丙烯酸樹脂及苯乙烯樹脂作為主成分的樹脂。所謂含有(甲基)丙烯酸樹脂及苯乙烯樹脂作為主成分,是指於(甲基)丙烯酸/苯乙烯系樹脂中,較佳為含有合計為50質量%以上的(甲基)丙烯酸樹脂及苯乙烯樹脂,更佳為含有60質量%以上的(甲基)丙烯酸樹脂及苯乙烯樹脂,特佳為含有70質量%以上的(甲基)丙烯酸樹脂及苯乙烯樹脂。以下,對成為色素多聚體的骨架的結構、色素結構、視需要而含有的色素結構的抗衡陰離子進行說明。
<<重複單元(a1)及重複單元(a2)的骨架結構>>
作為重複單元(a1)及重複單元(a2)的骨架結構,並無特別規定,但較佳為將日本專利特開2013-28764號的段落號0276~段落號0304中所示的由通式(A)、通式(B)、及通式(C)所表示的構成單元的至少一者作為骨架,或者較佳為由通式(D)所表示的色素多聚體。日本專利特開2013-28764號的段落號0276 ~段落號0304的記載可被編入至本申請案說明書中。
於本發明中,較佳為含有由下述通式(a1-1)所表示的重複單元、及由下述通式(a2-1)所表示的重複單元。
構成色素多聚體的所有重複單元中的重複單元(a1)的比例、及重複單元(a2)的比例根據所需的分光而不同,因此並無特別限定。例如,重複單元(a1)的比例較佳為構成色素多聚體的所有重複單元的10莫耳%~90莫耳%,更佳為20莫耳%~80莫耳%,進而更佳為25莫耳%~75莫耳%。重複單元(a2)的比例較佳為構成色素多聚體的所有重複單元的10莫耳%~90莫耳%,更佳為20莫耳%~80莫耳%,進而更佳為25莫耳%~75莫耳%。
另外,構成色素多聚體的所有重複單元中的具有色素結構的重複單元的合計較佳為30莫耳%~100莫耳%,更佳為40莫耳%~100莫耳%。
通式(a1-1)及通式(a2-1)中,Q1及Q2分別獨立地表示三價的連結基,L1及L2分別獨立地表示單鍵或二價的連結基, D1表示色素結構,D2表示具有與D1不同的骨架的色素結構,「*」表示結合鍵。
通式(a1-1)及通式(a2-1)中,Q1及Q2分別獨立地表示三價的連結基。Q1及Q2為藉由聚合所形成的連結基,且是指形成相當於藉由聚合反應所形成的主鏈的重複單元的部分。再者,2個由「*」所表示的部位成為重複單元。
作為Q1及Q2,只要是由公知的可進行聚合的單體形成的連結基,則並無特別限制,尤其較佳為由下述(XX-1)~下述(XX-24)所表示的連結基,更佳為自由(XX-1)及(XX-2)所表示的(甲基)丙烯酸系連結鏈,由(XX-10)~(XX-17)所表示的苯乙烯系連結鏈,由(XX-18)及(XX-19)、及(XX-24)所表示的乙烯基系連結鏈中選擇,進而佳為自由(XX-1)及(XX-2)所表示的(甲基)丙烯酸系連結鏈、由(XX-10)~(XX-17)所表示的苯乙烯系連結鏈、由(XX-24)所表示的乙烯基系連結鏈中選擇,進而更佳為由(XX-1)及(XX-2)所表示的(甲基)丙烯酸系連結鏈、以及由(XX-11)所表示的苯乙烯系連結鏈。
(XX-1)~(XX-24)中,表示在由*所表示的部位與L1或L2連結。Me表示甲基。另外,(XX-18)及(XX-19)中的R表示氫原子、碳數為1~5的烷基或苯基。
[化3]
[化4]
通式(a1-1)及通式(a2-1)中,L1及L2分別獨立地表示單鍵或二價的連結基。
作為二價的連結基,表示碳數為1~30的經取代或未經取代的伸烷基(例如亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基、伸丁基等)、碳數為6~30的經取代或未經取代的伸芳基(例如伸苯基、伸萘基等)、經取代或未經取代的雜環連結基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO2-、-NR-、-CONR-、-O2C-、-SO-、-SO2-、以及將該些的2個以上加以連結而形成的連結基。另外,L1及L2為含有陰離子的構成亦較佳。L1及L2更佳為單鍵或伸烷基,進而更佳為單鍵或-(CH2)n-(n為1~5的整數)。此處,R分別獨立地表示氫原 子、烷基、芳基、或雜環基。
D1及D2表示源自後述的色素化合物的色素結構。再者,D2為具有與D1不同的骨架的色素結構。
含有重複單元(a1)、及重複單元(a2)的色素多聚體可藉由如下方法來合成:(1)藉由加成聚合來合成具有色素殘基的單體的方法;(2)藉由使具有異氰酸酯基、酸酐基或環氧基等高反應性官能基的聚合物、與具有可與高反應性基進行反應的官能基(羥基、一級胺基或二級胺基、羧基等)的色素進行反應的方法。
加成聚合可應用公知的加成聚合(自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合),其中,尤其藉由自由基聚合來合成可使反應條件溫和化,且不使色素結構分解,故較佳。於自由基聚合中,可應用公知的反應條件。即,本發明中所使用的色素多聚體較佳為加成聚合物。
其中,本發明中的具有由通式(A)所表示的構成單元的色素多聚體就耐熱性的觀點而言,較佳為使用具有乙烯性不飽和鍵的色素單量體進行自由基聚合所獲得的自由基聚合物。
<<色素結構>>
本發明中所使用的色素結構並無特別規定,可採用公知的色素結構。
具體而言,可列舉源自如下色素的色素結構等,所述色素選自二吡咯亞甲基色素、碳鎓色素(二苯基甲烷色素、三芳基甲烷 色素、呫噸色素、吖啶色素等)、聚次甲基色素(氧雜菁色素、部花青色素、亞芳基色素、苯乙烯基色素、方酸化合物色素、克酮鎓色素等)、醌色素(苯醌色素、萘醌色素、蒽醌色素、蒽吡啶酮色素等)、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素、亞酞菁色素、紫環酮色素、靛藍色素、硫靛藍色素、喹噁啉色素、喹酞酮色素、異吲哚啉色素、及花青色素。
D1及D2的至少一者較佳為源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素、花青色素及方酸化合物色素中的色素的色素結構,更佳為源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素中的色素的色素結構。進而更佳為D1及D2為源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素、酞菁色素中的色素的色素結構。
其中,就分光特性的觀點而言,較佳為D1及D2的任一者為源自選自酞菁色素、偶氮色素、及二酮吡咯并吡咯色素中的色素的色素結構,另一者為源自黃色著色劑的色素結構。作為黃色著色劑,可列舉:呫噸色素、三芳基甲烷色素、偶氮色素、喹噁啉色素、喹酞酮色素、異吲哚啉色素等。
另外,就分光特性的觀點而言,D1及D2的任一者為源自二吡咯亞甲基色素的色素結構,另一者為源自呫噸色素、或三芳基甲烷色素的色素結構的組合亦較佳。
關於可形成色素結構的具體的色素化合物,於「新版染料便覽」(有機合成化學協會編;丸善,1970)、「染料索引(Colour Index)」(英國染色工作者學會(The Society of Dyers and colourists))、「色素手冊」(大河原等編;講談社,1986)等中有記載。
對具有色素結構的陽離子中,可形成色素結構的特佳的色素(色素化合物)進行詳細記述。
<<<二吡咯亞甲基色素>>>
本發明的色素結構的形態之一為下述所示的二吡咯亞甲基色素結構。
作為本發明中的二吡咯亞甲基色素,較佳為二吡咯亞甲基化合物、及自二吡咯亞甲基化合物與金屬或金屬化合物所獲得的二吡咯亞甲基金屬錯化合物。於該些二吡咯亞甲基色素結構的1個部位與聚合物進行鍵結。
再者,於本發明中,將含有二吡咯亞甲基結構的化合物稱為二吡咯亞甲基化合物,將含有二吡咯亞甲基結構的化合物配位於金屬或金屬化合物上而成的錯合物稱為二吡咯亞甲基金屬錯化合物。
作為二吡咯亞甲基金屬錯化合物,較佳為自由下述通式(M)所表示的二吡咯亞甲基化合物與金屬或金屬化合物所獲得的二吡咯亞甲基金屬錯化合物、及其互變異構物,其中,作為較佳的形態,可列舉由下述通式(7)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化 合物、或由下述通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物,更佳為由通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物。
自由通式(M)所表示的二吡咯亞甲基化合物與金屬或金屬化合物所獲得的二吡咯亞甲基金屬錯化合物、及其互變異構物
色素結構的較佳的形態之一為如下的色素結構,其包含由下述通式(M)所表示的化合物(二吡咯亞甲基化合物)或其互變異構物配位於金屬或金屬化合物上而成的錯合物(以下,適宜稱為「特定錯合物」)。於本發明中,下述化合物形成陽離子結構,例如鍵結於通式(M)的氮原子上的鋅等金屬可形成陽離子結構。
(通式(M)中,R4~R10分別獨立地表示氫原子或一價的取代基。但是,R4與R9不會相互鍵結而形成環)
將由通式(M)所表示的化合物導入至由通式(A)~通式(D)所表示的結構單元中時的導入部位並無特別限制,但就合成適合性的觀點而言,較佳為於R4~R9的任一個部位上導入, 更佳為於R4、R6、R7及R9的任一個上導入,進而更佳為於R4及R9的任一個上導入。
作為通式(M)中的R4~R9表示一價的取代基時的一價的取代基,可列舉後述的取代基群組A一項中所列舉的取代基。
當通式(M)中的由R4~R9所表示的一價的取代基為可進一步取代的基時,可進一步具有R4~R9中所說明的取代基,當具有2個以上的取代基時,該些取代基可相同,亦可不同。
通式(M)中的R4與R5、R5與R6、R7與R8、及R8與R9可分別獨立地相互鍵結來形成5員、6員、或7員的飽和環,或者不飽和環。但是,R4與R9不會相互鍵結而形成環。當所形成的5員、6員、及7員的環為可進一步取代的基時,亦可由R4~R9中所說明的取代基取代,當由2個以上的取代基取代時,該些取代基可相同,亦可不同。
當通式(M)中的R4與R5、R5與R6、R7與R8、及R8與R9分別獨立地相互鍵結來形成不具有取代基的5員、6員、或7員的飽和環,或者不飽和環時,作為不具有取代基的5員、6員、或7員的飽和環,或者不飽和環,例如可列舉吡咯環、呋喃環、噻吩環、吡唑環、咪唑環、三唑環、噁唑環、噻唑環、吡咯啶環、哌啶環、環戊烯環、環己烯環、苯環、吡啶環、吡嗪環、及噠嗪環,較佳為可列舉苯環或吡啶環。
通式(M)中的R10較佳為表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基、或雜環基。鹵素原子、烷基、芳基、及雜環基的含義 分別與後述的取代基群組A的鹵素原子、烷基、芳基、及雜環基相同,其較佳的範圍亦相同。
當R10表示烷基、芳基、或雜環基時的烷基、芳基、及雜環基為可進一步取代的基時,亦可由後述的取代基群組A一項中所說明的取代基取代,當由2個以上的取代基取代時,該些取代基可相同,亦可不同。
~金屬或金屬化合物~
本發明中的特定錯合物是已述的由通式(M)所表示的二吡咯亞甲基化合物或其互變異構物配位於金屬或金屬化合物上而成的錯合物。
此處,作為金屬或金屬化合物,只要是可形成錯合物的金屬或金屬化合物,則可為任何金屬或金屬化合物,包括二價的金屬原子、二價的金屬氧化物、二價的金屬氫氧化物、或二價的金屬氯化物。作為金屬或金屬化合物,例如除Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等金屬以外,亦包括AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金屬氯化物,TiO、VO等金屬氧化物,Si(OH)2等金屬氫氧化物。
該些之中,就錯合物的穩定性、分光特性、耐熱性、耐光性、及製造適應性等的觀點而言,較佳為Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、或VO,更佳為Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、或VO,特佳為Zn。
其次,對由通式(M)所表示的化合物於本發明中的特 定錯合物的更佳的範圍進行說明。
本發明中的特定錯合物的較佳的範圍是如下的範圍:於通式(M)中,R4及R9分別獨立地為氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、矽烷基、羥基、氰基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、胺基、苯胺基、雜環胺基、羧醯胺基(carbonamido group)、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、或亞膦醯基胺基;R5及R8分別獨立地為氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、羥基、氰基、硝基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、或胺磺醯基;R6及R7分別獨立地為氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、矽烷基、羥基、氰基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、苯胺基、羧醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、或亞膦醯基胺基;R10為氫原子、鹵素原子、烷基、芳基、或雜環基;金屬或金屬化合物為Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、或V=O。
本發明中的特定錯合物的更佳的範圍是如下的範圍:於通式(M)中,R4及R9分別獨立地為氫原子、烷基、烯基、芳基、 雜環基、氰基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、胺基、雜環胺基、羧醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、或亞膦醯基胺基;R5及R8分別獨立地為烷基、烯基、芳基、雜環基、氰基、硝基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、醯亞胺基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、或胺磺醯基;R6及R7分別獨立地為氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、氰基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、羧醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、或胺磺醯基;R10為氫原子、鹵素原子、烷基、芳基、或雜環基;金屬或金屬化合物為Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、或V=O。
本發明中的特定錯合物的特佳的範圍是如下的範圍:於通式(M)中,R4及R9分別獨立地為氫原子、烷基、芳基、雜環基、胺基、雜環胺基、羧醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、或亞膦醯基胺基;R5及R8分別獨立地為烷基、芳基、雜環基、氰基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、或芳基磺醯基;R6及R7分別獨立地為氫原子、烷基、芳基、或雜環基;R10為氫原子、烷基、芳基、或雜環基;金屬或金屬化合物為Zn、Cu、Co、或V=O。
進而,以下將詳述的由通式(7)或通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物亦為二吡咯亞甲基色素的特佳的形態。
由通式(7)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物
具有色素結構的陽離子中的色素結構的適宜的形態之一為源自由下述通式(7)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物的色素結構。於本發明中,下述化合物形成陽離子結構,例如通式(7)的Ma可形成鋅等的金屬陽離子結構。
(通式(7)中,R4~R9分別獨立地表示氫原子、或一價的取代基,R10表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基、或雜環基。Ma表示金屬原子、或金屬化合物。X1表示可鍵結於Ma上的基,X2表示中和Ma的電荷的基,X1與X2可相互鍵結而與Ma一同形成5員、6員、或7員的環。但是,R4與R9不會相互鍵結而形成環)
再者,由通式(7)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物包括互變異構物。
將由通式(7)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物導入至由通式(A)~通式(D)所表示的結構單元中時的導入部位並無特別限制,但就合成適合性的觀點而言,較佳為於R4~R9的 任一個部位上導入,更佳為於R4、R6、R7及R9的任一個上導入,進而更佳為於R4及R9的任一個上導入。
當具有色素結構的陽離子具有鹼可溶性基時,作為導入鹼可溶性基的方法,可使用使通式(7)中的R4~R10、X1及X2的任一個或兩個以上的取代基具有鹼可溶性基的方法。該些取代基之中,較佳為R4~R9及X1的任一個,更佳為R4、R6、R7及R9的任一個,進而更佳為R4及R9的任一個。
只要無損本發明的效果,則由通式(7)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物亦可具有鹼可溶性基以外的官能基。
通式(7)中的R4~R9的含義與通式(M)中的R4~R9相同,較佳的形態亦相同。
通式(7)中,Ma表示金屬原子或金屬化合物。作為金屬原子或金屬化合物,只要是可形成錯合物的金屬原子或金屬化合物,則可為任何金屬原子或金屬化合物,包括二價的金屬原子、二價的金屬氧化物、二價的金屬氫氧化物、或二價的金屬氯化物。
例如,包括Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等,以及AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金屬氯化物,TiO、V=O等金屬氧化物,Si(OH)2等金屬氫氧化物。
該些之中,就錯合物的穩定性、分光特性、耐熱性、耐光性、及製造適應性等的觀點而言,作為金屬原子或金屬化合物,較佳為Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、 及V=O,更佳為Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、及V=O,進而更佳為Zn、Co、V=O、及Cu,特佳為Zn。
另外,通式(7)中,R10表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基、或雜環基,較佳為氫原子。
通式(7)中,X1只要是可鍵結於Ma上的基,則可為任意者,具體而言,可列舉水、醇類(例如甲醇、乙醇、丙醇)等,進而可列舉「金屬螯合物」([1]阪口武一.上野景平著(1995年南江堂)、[2](1996年)、[3](1997年)等)中所記載的化合物。其中,就製造的觀點而言,較佳為水、羧酸化合物、醇類,更佳為水、羧酸化合物。
通式(7)中,作為由X2所表示的「中和Ma的電荷的基」,例如可列舉鹵素原子、羥基、羧酸基、磷酸基、磺酸基等,其中,就製造的觀點而言,較佳為鹵素原子、羥基、羧酸基、磺酸基,更佳為羥基、羧酸基。
通式(7)中,X1與X2可相互鍵結而與Ma一同形成5員、6員、或7員的環。所形成的5員、6員、及7員的環可為飽和環,亦可為不飽和環。另外,5員、6員、及7員的環可僅包含碳原子,亦可形成具有至少1個選自氮原子、氧原子、或/及硫原子中的原子的雜環。
由通式(7)所表示的化合物的較佳的形態如下:R4~R9分別獨立地為通式(M)中的R4~R9的說明中所記載的較佳的形態,R10為通式(M)中的R10的說明中所記載的較佳的形態, Ma為Zn、Cu、Co、或V=O,X1為水、或羧酸化合物,X2為羥基、或羧酸基,X1與X2可相互鍵結而形成5員環或6員環。
由通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物
具有色素結構的陽離子中的色素結構的適宜的形態之一為源自由下述的通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物的色素結構。於本發明中,下述化合物形成陽離子結構,例如通式(8)的Ma可形成鋅等的金屬陽離子結構。
(通式(8)中,R11及R16分別獨立地表示烷基、烯基、芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、烷基胺基、芳基胺基、或雜環胺基。R12~R15分別獨立地表示氫原子、或取代基。R17表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基、或雜環基。Ma表示金屬原子、或金屬化合物。X2及X3分別獨立地表示NR(R表示氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、醯基、烷基磺醯基、或芳基磺醯基)、氮原子、氧原子、或硫原子。Y1及Y2分別獨立地表示NRc(Rc表示氫原子、 烷基、烯基、芳基、雜環基、醯基、烷基磺醯基、或芳基磺醯基)、氮原子或碳原子。R11與Y1可相互鍵結而形成5員、6員、或7員的環,R16與Y2可相互鍵結而形成5員、6員、或7員的環。X1表示可與Ma鍵結的基,a表示0、1、或2)
再者,由通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物包括互變異構物。
只要無損本發明的效果,則將由通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物導入至由通式(A)~通式(D)所表示的結構單元中的部位並無特別限定,但較佳為R11~R17、X1、Y1~Y2的任一個。該些之中,就合成適合性的觀點而言,較佳為於R11~R16及X1的任一個上導入,更佳為於R11、R13、R14及R16的任一個上插入的形態,進而更佳為於R11及R16的任一個上插入的形態。
當具有色素結構的陽離子具有鹼可溶性基時,可使用使通式(8)中的R11~R17、X1、Y1~Y2的任一個或兩個以上的取代基具有鹼可溶性基的方法。該些取代基之中,較佳為R11~R16及X1的任一個,更佳為R11、R13、R14及R16的任一個,進而更佳為R11及R16的任一個。
只要無損本發明的效果,則由通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物亦可具有鹼可溶性基以外的官能基。
於通式(8)中,R12~R15的含義與通式(M)中的R5~R8相同,較佳的形態亦相同。R17的含義與通式(M)中的R10 相同,較佳的形態亦相同。Ma的含義與通式(7)中的Ma相同,較佳的範圍亦相同。
更詳細而言,通式(8)中的R12~R15之中,作為R12及R15,較佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、腈基、醯亞胺基、或胺甲醯基磺醯基,更佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、腈基、醯亞胺基、胺甲醯基磺醯基,進而更佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、腈基、醯亞胺基、胺甲醯基磺醯基,特佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基。
作為R13及R14,較佳為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳基、經取代或未經取代的雜環基,更佳為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳基。此處,更佳的烷基、芳基、及雜環基的具體例可同樣地列舉通式(M)的R6及R7中所列舉的具體例。
通式(8)中,R11及R16表示烷基(較佳為碳數為1~36的直鏈、支鏈、或環狀的烷基,更佳為碳數為1~12的直鏈、支鏈、或環狀的烷基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、己基、2-乙基己基、十二基、環丙基、環戊基、環己基、1-金剛烷基)、烯基(較佳為碳數為2~24的烯基,更佳為碳數為2~12的烯基,例如乙烯基、烯丙基、3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為碳數為6~36的芳基,更佳為碳數為6~18的芳基,例如苯基、萘基)、雜環基(較佳為碳數為1~24的雜環基,更佳 為碳數為1~12的雜環基,例如2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、2-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基、苯并三唑-1-基)、烷氧基(較佳為碳數為1~36的烷氧基,更佳為碳數為1~18的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十二烷氧基、環己氧基)、芳氧基(較佳為碳數為6~24的芳氧基,更佳為碳數為6~18的芳氧基,例如苯氧基、萘氧基)、烷基胺基(較佳為碳數為1~36的烷基胺基,更佳為碳數為1~18的烷基胺基,例如甲胺基、乙胺基、丙胺基、丁胺基、己胺基、2-乙基己胺基、異丙胺基、第三丁胺基、第三辛胺基、環己胺基、N,N-二乙胺基、N,N-二丙胺基、N,N-二丁胺基、N-甲基-N-乙胺基)、芳基胺基(較佳為碳數為6~36的芳基胺基,更佳為碳數為6~18的芳基胺基,例如苯基胺基、萘基胺基、N,N-二苯基胺基、N-乙基-N-苯基胺基)、或雜環胺基(較佳為碳數為1~24的雜環胺基,更佳為碳數為1~12的雜環胺基,例如2-胺基吡咯基、3-胺基吡唑基、2-胺基吡啶基、3-胺基吡啶基)。
作為R11及R16,所述之中,較佳為烷基、烯基、芳基、雜環基、烷基胺基、芳基胺基、雜環胺基,更佳為烷基、烯基、芳基、雜環基,進而更佳為烷基、烯基、芳基,特佳為烷基。
通式(8)中,當由R11及R16所表示的烷基、烯基、芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、烷基胺基、芳基胺基、或雜環胺基為可進一步取代的基時,亦可由後述的取代基群組A一項中所 說明的取代基取代,當由2個以上的取代基取代時,該些取代基可相同,亦可不同。
通式(8)中,X2及X3分別獨立地表示NR、氮原子、氧原子、或硫原子。此處,R表示氫原子、烷基(較佳為碳數為1~36的直鏈、支鏈、或環狀的烷基,更佳為碳數為1~12的直鏈、支鏈、或環狀的烷基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、己基、2-乙基己基、十二基、環丙基、環戊基、環己基、1-金剛烷基)、烯基(較佳為碳數為2~24的烯基,更佳為碳數為2~12的烯基,例如乙烯基、烯丙基、3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為碳數為6~36的芳基,更佳為碳數為6~18的芳基,例如苯基、萘基)、雜環基(較佳為碳數為1~24的雜環基,更佳為碳數為1~12的雜環基,例如2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基、苯并三唑-1-基)、醯基(較佳為碳數為1~24的醯基,更佳為碳數為2~18的醯基,例如乙醯基、三甲基乙醯基、苯甲醯基、環己醯基)、烷基磺醯基(較佳為碳數為1~24的烷基磺醯基,更佳為碳數為1~18的烷基磺醯基,例如甲基磺醯基、乙基磺醯基、異丙基磺醯基、環己基磺醯基)、芳基磺醯基(較佳為碳數為6~24的芳基磺醯基,更佳為碳數為6~18的芳基磺醯基,例如苯基磺醯基、萘基磺醯基)。
通式(8)中,Y1及Y2分別獨立地表示NRC、氮原子、或碳原子,RC的含義與X2及X3的R相同,較佳的形態亦相同。
通式(8)中,R11與Y1可相互鍵結而與碳原子一同形成5員環(例如環戊烷環、吡咯啶環、四氫呋喃環、二氧雜環戊烷環、四氫噻吩環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯并呋喃環、苯并噻吩環)、6員環(例如環己烷環、哌啶環、哌嗪環、嗎啉環、四氫吡喃環、二噁烷環、硫化環戊烷環、二噻烷環、苯環、噠嗪環、喹啉環、喹唑啉環)、或7員環(例如環庚烷環、六亞甲基亞胺環)。
通式(8)中,R16與Y2可相互鍵結而與碳原子一同形成5員環(例如環戊烷環、吡咯啶環、四氫呋喃環、二氧雜環戊烷環、四氫噻吩環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、吲哚環、苯并呋喃環、苯并噻吩環)、6員環(例如環己烷環、哌啶環、哌嗪環、嗎啉環、四氫吡喃環、二噁烷環、硫化環戊烷環、二噻烷環、苯環、噠嗪環、喹啉環、喹唑啉環)、或7員環(例如環庚烷環、六亞甲基亞胺環)。
通式(8)中,當R11與Y1、及R16與Y2鍵結而形成的5員、6員、及7員的環為可取代的環時,亦可由後述的取代基群組A一項中所說明的取代基取代,當由2個以上的取代基取代時,該些取代基可相同,亦可不同。
通式(8)中,較佳為R11及R16分別獨立地為作為立體參數的-Es'值為1.5以上的一價的取代基,更佳為-Es'值為2.0以上的一價的取代基,進而更佳為-Es'值為3.5以上的一價的取代基,特佳為-Es'值為5.0以上的一價的取代基。
此處,立體參數-Es'值是表示取代基的立體的體積大小的參數,使用文獻(J.A.Macphee等人,「四面體(Tetrahedron)」,Vol.34,pp3553~3562,藤田稔夫編「化學增刊107結構活性相關與藥物設計」,1986年2月20日發行(化學同人))中所示的-Es'值。
通式(8)中,X1表示可與Ma鍵結的基,具體而言,可列舉與通式(7)中的X1相同的基,較佳的形態亦相同。
a表示0、1、或2。
由通式(8)所表示的化合物的較佳的形態如下:R12~R15分別獨立地為通式(M)中的R5~R8的說明中所記載的較佳的形態,R17為通式(M)中的R10的說明中所記載的較佳的形態,Ma為Zn、Cu、Co、或V=O,X2為NR(R為氫原子、烷基)、氮原子、或氧原子,X3為NR(R為氫原子、烷基)、或氧原子,Y1為NRC(RC為氫原子、烷基)、氮原子、或碳原子,Y2為氮原子、或碳原子,R11及R16分別獨立地為烷基、芳基、雜環基、烷氧基、或烷基胺基,X1為經由氧原子而鍵結的基,a為0或1。R11與Y1可相互鍵結而形成5員環或6員環,或者R16與Y2可相互鍵結而形成5員環、6員環。
由通式(8)所表示的化合物的更佳的形態如下:R12~R15分別獨立地為由通式(M)所表示的化合物中的R5~R8的說明中所記載的較佳的形態,R17為通式(M)中的R10的說明中所記載的較佳的形態,Ma為Zn,X2及X3為氧原子,Y1為NH,Y2 為氮原子,R11及R16分別獨立地為烷基、芳基、雜環基、烷氧基、或烷基胺基,X1為經由氧原子而鍵結的基,a為0或1。R11與Y1可相互鍵結而形成5員環或6員環,或者R16與Y2可相互鍵結而形成5員環、6員環。
就著色力的觀點而言,由通式(7)及通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物的莫耳吸光係數較佳為儘可能高。另外,就提昇色純度的觀點而言,最大吸收波長λmax較佳為520nm~580nm,更佳為530nm~570nm。藉由處於該區域中,可使用本發明的著色組成物製作顏色再現性良好的彩色濾光片。
進而,具有源自二吡咯亞甲基色素的色素結構的色素較佳為相對於450nm中的吸光度,最大吸收波長(λmax)的吸光度為1,000倍以上,更佳為10,000倍以上,進而更佳為100,000倍以上。藉由該比率處於該範圍內,尤其當使用本發明的著色組成物製作藍色彩色濾光片時,可形成透過率更高的彩色濾光片。再者,最大吸收波長、及莫耳吸光係數是藉由分光光度計cary5(瓦里安(Varian)公司製造)來測定。
就溶解性的觀點而言,由通式(7)及通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物的熔點較佳為不過高。
由通式(7)及通式(8)所表示的二吡咯亞甲基金屬錯化合物可藉由美國專利第4,774,339號說明書、美國專利第5,433,896號說明書、日本專利特開2001-240761號公報、日本專利特開2002-155052號公報、日本專利第3614586號公報、「澳大 利亞化學雜誌(Aust.J.Chem)」,1965,11,1835-1845、J.H.博格(J.H.Boger)等人,「雜原子化學(Heteroatom Chemistry)」,Vol.1,No.5,389(1990)等中所記載的方法來合成。具體而言,可應用日本專利特開2008-292970號公報的段落0131~段落0157中所記載的方法。
以下表示二吡咯亞甲基色素的具體例,但本發明並不限定於此。再者,式中,X表示陰離子。於本發明中,下述色素結構的任一個氫原子與聚合物骨架進行鍵結。
[化8]
[化9]
所述具體例之中,就顏色特性及耐熱性的觀點而言,特佳為(PM-8)及(PM-10)。
<<<碳鎓色素>>>
碳鎓色素之中,較佳為三芳基甲烷色素、呫噸色素。
三芳基甲烷色素
本發明的具有色素結構的陽離子的形態之一為具有源自三芳 基甲烷色素(三芳基甲烷化合物)的部分結構者。作為色素,具有源自由下述通式(TP)所表示的化合物(三芳基甲烷化合物)的部分結構作為色素結構。於本發明中,所謂三芳基甲烷化合物,是指分子內具有含有三芳基甲烷骨架的色素結構的化合物的總稱。
通式(TP)
(通式(TP)中,Rtp1~Rtp4分別獨立地表示氫原子、烷基或芳基。Rtp5表示氫原子、烷基、芳基或NRtp9Rtp10(Rtp9及Rtp10表示氫原子、烷基或芳基)。Rtp6、Rtp7及Rtp8表示取代基。a、b及c表示0~4的整數。當a、b及c為2以上時,Rtp6、Rtp7及Rtp8可彼此連結而形成環。X-表示陰離子結構)
關於由通式(TP)所表示的化合物的較佳的範圍及具體例,可參考日本專利特開2013-28764號公報的段落號0170~段落號0178的記載,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
將由通式(TP)所表示的化合物導入至由通式(A)所表示的結構單元中時的導入部位並無特別限制,但較佳為於Rtp1~Rtp10的任一個部位上導入。
以下表示由通式(TP)所表示的化合物的具體例,但本發明並不限定於此。X表示陰離子(以下,只要無特別敍述,則相同)。於本發明中,下述色素結構的任一個氫原子與聚合物骨架進行鍵結。
呫噸色素
本發明中的具有色素結構的陽離子的較佳的形態為具有源自呫噸色素(呫噸化合物)的部分結構者。作為色素,具有源自由下述通式(J)所表示的呫噸化合物的部分結構作為色素結構。
(通式(J)中,R81、R82、R83及R84分別獨立地表示氫原子或一價的取代基,R85分別獨立地表示一價的取代基,m表示0~5的整數。X-表示陰離子、或不存在X-,R81~R85的至少1個包含 陰離子)
將由通式(J)所表示的化合物導入至由通式(A)~通式(D)所表示的結構單元中時的導入部位並無特別限制,但較佳為於R81~R85的任一個部位上導入。
通式(J)中的R81~R84及R85可採用的取代基與後述的取代基群組A一項中所列舉的取代基相同。
通式(J)中的R81與R82、R83與R84、及m為2以上時的R85彼此可分別獨立地相互鍵結而形成5員、6員、或7員的飽和環,或者5員、6員或7員的不飽和環。當所形成的5員、6員、或7員的環為可進一步取代的基時,亦可由R81~R85中所說明的取代基取代,當由2個以上的取代基取代時,該些取代基可相同,亦可不同。
當所述通式(J)中的R81與R82、R83與R84、及m為2以上時的R85彼此分別獨立地相互鍵結而形成不具有取代基的5員、6員及7員的飽和環,或者5員、6員及7員的不飽和環時,作為不具有取代基的5員、6員及7員的飽和環,或者5員、6員及7員的不飽和環,例如可列舉吡咯環、呋喃環、噻吩環、吡唑環、咪唑環、三唑環、噁唑環、噻唑環、吡咯啶環、哌啶環、環戊烯環、環己烯環、苯環、吡啶環、吡嗪環、噠嗪環,較佳為可列舉苯環、吡啶環。
尤其,較佳為R82及R83為氫原子或者經取代或未經取代的烷基,R81及R84為經取代或未經取代的烷基或苯基。另外, R85較佳為鹵素原子、碳數為1~5的直鏈或分支的烷基、磺基、磺醯胺基、羧基、醯胺基,更佳為磺基、磺醯胺基、羧基、醯胺基。R85較佳為鍵結於與呫噸環連結的碳的鄰接部上。R81及R84的苯基所具有的取代基特佳為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5的直鏈或分支的烷基、磺基、磺醯胺基、羧基。
由通式(J)所表示的具有呫噸骨架的化合物可藉由文獻中記載的方法來合成。具體而言,可應用「四面體通訊(Tetrahedron Letters)」,2003年,vol.44,No.23,第4355頁~第4360頁;「四面體(Tetrahedron)」,2005年,vol.61,No.12,第3097頁~第3106頁等中所記載的方法。
當X-表示陰離子時,可參考後述的抗衡陰離子為不同分子時的記載,當不存在X-,且R81~R85的至少1個含有陰離子時,可參考抗衡陰離子處於同一重複單元內時的記載。
以下表示呫噸化合物的具體例,但本發明並不限定於此。於本發明中,下述色素結構的任一個氫原子與聚合物骨架進行鍵結。
[化12]
[化14]
<<偶氮色素>>
本發明的色素結構之一為具有源自偶氮色素(偶氮化合物)的部分結構者。於本發明中,所謂偶氮化合物,是指分子內具有含有N=N基的色素部位的化合物的總稱。作為偶氮色素,可自公知的偶氮色素(例如取代偶氮苯等)中適宜選擇來應用。例如,作為偶氮色素,可參考日本專利特開2013-41097號公報的段落0084~段落0134的記載、及日本專利特開2011-162760號公報的段落0029~段落0136的記載,其內容可被編入至本說明書中。
<<二酮吡咯并吡咯色素>>
本發明的色素結構之一為具有源自二酮吡咯并吡咯色素(二酮吡咯并吡咯化合物)的部分結構者。作為二酮吡咯并吡咯色素,包含具有源自由下述通式(DK)所表示的化合物(二酮吡咯并吡咯化合物)的部分結構作為色素部位的部分結構的色素多聚體。於本發明中,所謂二酮吡咯并吡咯化合物,是指分子內具有含有二酮吡咯并吡咯骨架的色素部位的化合物的總稱。
通式(DK)中,R110及R111分別獨立地表示氫原子、烷 基或芳基,R112及R113分別獨立地表示氫原子、烷基或芳基,較佳為表示芳基。
<<酞菁色素>>
本發明的色素結構之一為具有源自酞菁色素(酞菁化合物)的部分結構者。作為酞菁色素,包含具有源自由下述通式(F)所表示的化合物(酞菁化合物)的部分結構作為色素部位的部分結構的色素多聚體。於本發明中,所謂酞菁化合物,是指分子內具有含有酞菁骨架的色素部位的化合物的總稱。
通式(F)中,M1表示金屬類,Z1、Z2、Z3、及Z4分別獨立地表示為了形成含有選自氫原子、碳原子及氮原子中的原子所構成的6員環所需的原子群。
對通式(F)進行詳細說明。
通式(F)中,作為由M1所表示的金屬類,例如包括Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe等金屬原 子,AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金屬氯化物,TiO、VO等金屬氧化物,以及Si(OH)2等金屬氫氧化物,特佳為Cu、Zn。
通式(F)中,Z1、Z2、Z3、及Z4分別獨立地表示為了形成含有選自氫原子、碳原子及氮原子中的原子所構成的6員環所需的原子群。6員環可為飽和環,亦可為不飽和環,可未經取代,亦可具有取代基。作為取代基,可列舉以下的取代基群組A一項中所列舉的取代基。另外,當6員環具有2個以上的取代基時,該些的取代基可相同,亦可不同。進而,6員環亦可與其他5員或6員的環進行縮合。6員環包含苯環、環己烷環等。
由通式(F)所表示的酞菁色素之中,特佳為由下述通式(F-1)所表示的酞菁色素。
通式(F-1)中,M2的含義與通式(F)中的M1相同, 其較佳的形態亦相同。
通式(F-1)中,R101~R116分別獨立地表示氫原子或取代基,當由R101~R116所表示的取代基為可進一步取代的基時,亦可由以下的取代基群組A一項中所說明的基取代,當由2個以上的取代基取代時,該些取代基可相同,亦可不同。
所述之中,由R101~R116所表示的取代基較佳為氫原子、鹵素原子、SO2NR117R118(R117及R118為氫原子、直鏈或分支的碳數為3~20的可具有取代基的烷基)、SR119(R119為直鏈或分支的碳數為3~20的可具有取代基的烷基)。
<<<花青色素>>>
本發明的具有色素結構的陽離子的形態之一為具有源自花青色素(花青化合物)的部分結構者。該些的詳細情況可參考日本專利特開2013-28764號公報的段落號0191~段落號0201的記載,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
<<<亞酞菁色素>>>
本發明的具有色素結構的陽離子的形態之一為具有亞酞菁色素結構者。該些的詳細情況可參考日本專利特開2013-28764號公報的段落號0242~段落號0250的記載,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
<<方酸化合物色素>>
本發明中所使用的具有色素結構的陽離子亦可具有方酸化合物色素結構。該些的詳細情況可參考日本專利特開2013-28764號 公報的段落號0202~段落號0223的記載,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
只要不脫離本發明的主旨,則本發明的色素亦可藉由選自下述取代基群組A中的取代基來取代色素結構中的氫原子。
取代基群組A:
作為色素可具有的取代基,可列舉:鹵素原子、烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基、芳基、雜環基、氰基、羥基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、矽烷氧基、雜環氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、胺基(包含烷基胺基、苯胺基)、醯基胺基、胺基羰基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、胺磺醯基胺基、烷基磺醯基胺基或芳基磺醯基胺基、巰基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、胺磺醯基、磺基、烷基亞磺醯基或芳基亞磺醯基、烷基磺醯基或芳基磺醯基、醯基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、胺甲醯基、芳基偶氮基或雜環偶氮基、醯亞胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基胺基、矽烷基等。以下進行詳細記述。
可列舉:鹵素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、直鏈或分支的烷基(直鏈或分支的經取代或未經取代的烷基,較佳為碳數為1~30的烷基,例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、第三丁基、正辛基、2-氯乙基、2-氰基乙基、2-乙基己基)、環烷基(較佳為碳數為3~30的經取代或未經取代的環烷基,例如可列舉環己基、環戊基,多環烷基,例如可列舉雙環烷基(較佳為碳數為5~30的經取代或未經取代的雙環烷基,例如雙環 [1,2,2]庚烷-2-基、雙環[2,2,2]辛烷-3-基)或三環烷基等多環結構的基。較佳為單環的環烷基、雙環烷基,特佳為單環的環烷基)、直鏈或分支的烯基(直鏈或分支的經取代或未經取代的烯基,較佳為碳數為2~30的烯基,例如乙烯基、烯丙基、異戊二烯基、香葉基、油烯基)、環烯基(較佳為碳數為3~30的經取代或未經取代的環烯基,例如可列舉2-環戊烯-1-基、2-環己烯-1-基,多環烯基,例如雙環烯基(較佳為碳數為5~30的經取代或未經取代的雙環烯基,例如雙環[2,2,1]庚-2-烯-1-基、雙環[2,2,2]辛-2-烯-4-基)或三環烯基,特佳為單環的環烯基)、炔基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的炔基,例如乙炔基、炔丙基、三甲基矽烷基乙炔基)、芳基(較佳為碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基,例如苯基、對甲苯基、萘基、間氯苯基、鄰十六醯基胺基苯基)、雜環基(較佳為5員~7員的經取代或未經取代、飽和或不飽和、芳香族或非芳香族、單環或縮環的雜環基,更佳為環構成原子選自碳原子、氮原子及硫原子,且具有至少一個氮原子、氧原子及硫原子的任一種雜原子的雜環基,進而更佳為碳數為3~30的5員或6員的芳香族的雜環基。例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-吡啶基、4-吡啶基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑基)、氰基、羥基、硝基、羧基、烷氧基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、第三丁氧基、正辛氧基、 2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(較佳為碳數為6~30的經取代或未經取代的芳氧基,例如苯氧基、2-甲基苯氧基、2,4-二-第三戊基苯氧基、4-第三丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四醯基胺基苯氧基)、矽烷氧基(較佳為碳數為3~20的矽烷氧基,例如三甲基矽烷氧基、第三丁基二甲基矽烷氧基)、雜環氧基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的雜環氧基,雜環部較佳為所述雜環基中所說明的雜環部,例如1-苯基四唑-5-氧基、2-四氫吡喃氧基)、醯氧基(較佳為甲醯氧基、碳數為2~30的經取代或未經取代的烷基羰氧基、碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基羰氧基,例如甲醯氧基、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)、胺甲醯氧基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的胺甲醯氧基,例如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-正辛胺基羰氧基、N-正辛基胺甲醯氧基)、烷氧基羰氧基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的烷氧基羰氧基,例如甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、第三丁氧基羰氧基、正辛基羰氧基)、芳氧基羰氧基(較佳為碳數為7~30的經取代或未經取代的芳氧基羰氧基,例如苯氧基羰氧基、對甲氧基苯氧基羰氧基、對正十六烷氧基苯氧基羰氧基)、胺基(較佳為胺基、碳數為1~30的經取代或未經取代的烷基胺基、碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基胺基、碳數為0~30的雜環胺基,例如胺基、甲胺基、二甲胺基、苯胺基、 N-甲基-苯胺基、二苯基胺基、N-1,3,5-三嗪-2-基胺基)、醯基胺基(較佳為甲醯基胺基、碳數為1~30的經取代或未經取代的烷基羰基胺基、碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基羰基胺基,例如甲醯基胺基、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)、胺基羰基胺基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的胺基羰基胺基,例如胺甲醯基胺基、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)、烷氧基羰基胺基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的烷氧基羰基胺基,例如甲氧基羰基胺基、乙氧基羰基胺基、第三丁氧基羰基胺基、正十八烷氧基羰基胺基、N-甲基-甲氧基羰基胺基)、芳氧基羰基胺基(較佳為碳數為7~30的經取代或未經取代的芳氧基羰基胺基,例如苯氧基羰基胺基、對氯苯氧基羰基胺基、間正辛氧基苯氧基羰基胺基)、胺磺醯基胺基(較佳為碳數為0~30的經取代或未經取代的胺磺醯基胺基,例如胺磺醯基胺基、N,N-二甲胺基磺醯基胺基、N-正辛胺基磺醯基胺基)、烷基磺醯基胺基或芳基磺醯基胺基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的烷基磺醯基胺基、碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基磺醯基胺基,例如甲基磺醯基胺基、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)、巰基、烷硫基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的烷 硫基,例如甲硫基、乙硫基、正十六烷硫基)、芳硫基(較佳為碳數為6~30的經取代或未經取代的芳硫基,例如苯硫基、對氯苯硫基、間甲氧基苯硫基)、雜環硫基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的雜環硫基,雜環部較佳為所述雜環基中所說明的雜環部,例如2-苯并噻唑硫基、1-苯基四唑-5-基硫基)、胺磺醯基(較佳為碳數為0~30的經取代或未經取代的胺磺醯基,例如N-乙基胺磺醯基、N-(3-十二烷氧基丙基)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)、磺基、烷基亞磺醯基或芳基亞磺醯基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的烷基亞磺醯基、碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基亞磺醯基,例如甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、苯基亞磺醯基、對甲基苯基亞磺醯基)、烷基磺醯基或芳基磺醯基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的烷基磺醯基、碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基磺醯基,例如甲基磺醯基、乙基磺醯基、苯基磺醯基、對甲基苯基磺醯基)、醯基(較佳為甲醯基、碳數為2~30的經取代或未經取代的烷基羰基、碳數為7~30的經取代或未經取代的芳基羰基,例如乙醯基、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)、芳氧基羰基(較佳為碳數為7~30的經取代或未經取代的芳氧基羰基,例如苯氧基羰基、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)、 烷氧基羰基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的烷氧基羰基,例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、第三丁氧基羰基、正十八烷氧基羰基)、胺甲醯基(較佳為碳數為1~30的經取代或未經取代的胺甲醯基,例如胺甲醯基、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-(甲基磺醯基)胺甲醯基)、芳基偶氮基或雜環偶氮基(較佳為碳數為6~30的經取代或未經取代的芳基偶氮基、碳數為3~30的經取代或未經取代的雜環偶氮基(雜環部較佳為所述雜環基中所說明的雜環部),例如苯基偶氮基、對氯苯基偶氮基、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、醯亞胺基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的醯亞胺基,例如N-琥珀醯亞胺基、N-鄰苯二甲醯亞胺基)、膦基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的膦基,例如二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基)、氧膦基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的氧膦基,例如氧膦基、二辛氧基氧膦基、二乙氧基氧膦基)、氧膦基氧基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的氧膦基氧基,例如二苯氧基氧膦基氧基、二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基胺基(較佳為碳數為2~30的經取代或未經取代的氧膦基胺基,例如二甲氧基氧膦基胺基、二甲胺基氧膦基胺基)、矽烷基(較佳為碳數為3~30的經取代或未經取代的矽烷基,例如三甲基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、苯基二甲基矽烷基)。
所述官能基之中,具有氫原子的官能基可藉由所述任一 種基來取代官能基中的氫原子的部分。可作為取代基導入的官能基的例子可列舉烷基羰基胺基磺醯基、芳基羰基胺基磺醯基、烷基磺醯基胺基羰基、芳基磺醯基胺基羰基,具體而言,可列舉甲基磺醯基胺基羰基、對甲基苯基磺醯基胺基羰基、乙醯基胺基磺醯基、苯甲醯基胺基磺醯基。
<<<抗衡陰離子>>>
本發明中所使用的色素結構具有陽離子結構時的抗衡陰離子可處於色素多聚體的同一重複單元內,亦可處於同一重複單元外。所謂抗衡陰離子處於同一重複單元內,是指於具有色素結構的重複單元內,陽離子與陰離子經由共價鍵而鍵結的情況。另一方面,所謂同一重複單元外,是指所述以外的情況。例如是指陽離子與陰離子不經由共價鍵而鍵結,而作為不同化合物存在的情況,或包含陽離子與陰離子作為色素多聚體的各自獨立的重複單元的情況。
抗衡陰離子處於同一重複單元內的情況
本發明中的陰離子的第一實施形態為抗衡陰離子處於同一重複單元內的情況,具體為於具有色素結構的重複單元內,陽離子與陰離子經由共價鍵而鍵結的情況。
作為該情況下的陰離子部,較佳為選自-SO3 -、-COO-、-PO4 -、由下述通式(A1)所表示的結構及由下述通式(A2)所表示的結構中的至少1種。
通式(A1)
(通式(A1)中,R1及R2分別獨立地表示-SO2-或-CO-)
通式(A1)中,較佳為R1及R2的至少1個表示-SO2-,更佳為R1及R2兩者表示-SO2-。
所述通式(A1)更佳為由下述通式(A1-1)表示。
通式(A1-1)
(通式(A1-1)中,R1及R2分別獨立地表示-SO2-或-CO-。X1及X2分別獨立地表示伸烷基或伸芳基)
通式(A1-1)中,R1及R2的含義與通式(A1)中的R1及R2相同,較佳的範圍亦相同。
當X1表示伸烷基時,伸烷基的碳數較佳為1~8,更佳為1~6。當X1表示伸芳基時,伸芳基的碳數較佳為6~18,更佳為6~12,進而更佳為6。當X1具有取代基時,較佳為經氟原子取代。
X2表示烷基或芳基,較佳為烷基。烷基的碳數較佳為1~8,更佳為1~6,進而更佳為1~3,特佳為1。當X2具有取代基時, 較佳為經氟原子取代。
通式(A2)
(通式(A2)中,R3表示-SO2-或-CO-。R4及R5分別獨立地表示-SO2-、-CO-或-CN)
通式(A2)中,較佳為R3~R5的至少1個表示-SO2-,更佳為R3~R5的至少2個表示-SO2-。
於本實施形態中,尤其當色素多聚體的骨架由以所述通式(A)所表示的構成單元表示時,可列舉L1的一部分包含由通式(A1)所表示的部分的情況作為較佳的一例。作為該情況下的具體例,可例示後述的具有色素結構的重複單元的例示中的(a-xt-1)、(a-xt-5)、(a-xt-6)。
另外,於本實施形態中,亦可列舉本發明中所使用的色素多聚體的骨架包含由通式(B)所表示的構成單元的情況作為一例。作為該情況下的具體例,可例示後述的具有色素結構的重複單元的例示中的(B-dp-1)、(B-mp-1)、(B-xt-1)、(B-xt-2)。
抗衡陰離子為不同分子的情況
本發明中的陰離子的第二實施形態為抗衡陰離子處於同一重 複單元外的情況,且為陽離子與陰離子不經由共價鍵而鍵結,而作為不同分子存在的情況。
作為該情況下的陰離子,可例示氟陰離子、氯陰離子、溴陰離子、碘陰離子、氰化物離子、過氯酸根陰離子、非親核性陰離子,較佳為非親核性陰離子。
非親核性的抗衡陰離子可為有機陰離子,亦可為無機陰離子,較佳為有機陰離子。作為本發明中所使用的抗衡陰離子的例子,可列舉日本專利特開2007-310315號公報的段落號0075中所記載的公知的非親核性陰離子,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
較佳為可列舉雙(磺醯基)醯亞胺陰離子、三(磺醯基)甲基陰離子、四芳基硼酸鹽陰離子、B-(CN)n1(ORa)4-n1(Ra表示碳數為1~10的烷基或碳數為6~10的芳基,n1表示1~4)及PFn2RP (6-n2) -(RP表示碳數為1~10的氟化烷基,n2表示1~6的整數),更佳為自雙(磺醯基)醯亞胺陰離子、三(磺醯基)甲基陰離子及四芳基硼酸鹽陰離子中選擇,進而更佳為雙(磺醯基)醯亞胺陰離子。藉由使用此種非親核性的抗衡陰離子,而存在本發明的效果更有效地發揮的傾向。
作為非親核性的抗衡陰離子的雙(磺醯基)醯亞胺陰離子較佳為由下述通式(AN-1)所表示的結構。
[化22]
(式(AN-1)中,X1及X2分別獨立地表示氟原子或具有氟原子的碳數為1~10的烷基。X1及X2可相互鍵結而形成環)
X1及X2分別獨立地表示氟原子或具有氟原子的碳數為1~10的烷基,較佳為氟原子或具有氟原子的碳數為1~10的烷基,更佳為碳數為1~10的全氟烷基,進而更佳為碳數為1~4的全氟烷基,特佳為三氟甲基。
作為非親核性的抗衡陰離子的三(磺醯基)甲基陰離子較佳為下述通式(AN-2)的結構。
(式(AN-2)中,X3、X4及X5分別獨立地表示氟原子或碳數為1~10的具有氟原子的烷基)
X3、X4及X5分別獨立,含義與X1及X2相同,較佳的範圍亦相同。
作為非親核性的抗衡陰離子的四芳基硼酸鹽陰離子較 佳為由下述通式(AN-5)所表示的化合物。
(式(AN-5)中,Ar1、Ar2、Ar3及Ar4分別獨立地表示芳基)
Ar1、Ar2、Ar3及Ar4較佳為分別獨立地為碳數為6~20的芳基,更佳為碳數為6~14的芳基,進而更佳為碳數為6~10的芳基。
Ar1、Ar2、Ar3及Ar4所表示的芳基可具有取代基。當具有取代基時,可列舉鹵素原子、烷基、芳基、烷氧基、羰基、羰氧基、胺甲醯基、磺基、磺醯胺基、硝基等,較佳為鹵素原子及烷基,更佳為氟原子、烷基,進而更佳為氟原子、碳數為1~4的全氟烷基。
Ar1、Ar2、Ar3及Ar4更佳為分別獨立地為具有鹵素原子及/或含有鹵素原子的烷基的苯基,進而更佳為具有氟原子及/或含有氟原子的烷基的苯基。
另外,非親核性的抗衡陰離子較佳為-B(CN)n1(ORa)4-n1(Ra表示碳數為1~10的烷基或碳數為6~10的芳基,n1表示1~4的整數)。作為碳數為1~10的烷基的Ra較佳為碳數為1~6 的烷基,更佳為碳數為1~4的烷基。作為碳數為6~10的芳基的Ra較佳為苯基、萘基。
n1較佳為1~3,更佳為1~2。
進而,非親核性的抗衡陰離子較佳為-PF6RP (6-n2) -(RP表示碳數為1~10的氟化烷基,n2表示1~6的整數)。RP較佳為碳數為1~6的具有氟原子的烷基,更佳為碳數為1~4的具有氟原子的烷基,進而更佳為碳數為1~3的全氟烷基。
n2較佳為1~4的整數,更佳為1或2。
本發明中所使用的非親核性抗衡陰離子的每1分子的質量較佳為100~1,000,更佳為200~500。
本發明的色素多聚體可僅含有1種非親核性抗衡陰離子,亦可含有2種以上。
以下,表示本發明中所使用的非親核性的抗衡陰離子的具體例,但本發明並不限定於此。
[化25]
[化27]
[化28]
另外,於第二實施形態中,陰離子亦可為多聚體。作為該情況下的多聚體,可例示含有包含陰離子的重複單元、且不含源自包含陽離子的色素結構的重複單元的多聚體。此處,包含陰離子的重複單元可列舉後述的第三實施形態中所述的包含陰離子的重複單元作為較佳例。進而,包含陰離子的多聚體亦可含有包含陰離子的重複單元以外的重複單元。作為此種重複單元,可例示後述的本發明中所使用的色素多聚體可含有的其他重複單元作為較佳例。
陽離子與陰離子包含於色素多聚體的不同的重複單元中的情況
作為本發明中的第三實施形態,是指陽離子與陰離子包含於色素多聚體的各自獨立的重複單元中的情況。
於本實施形態的情況下,可於色素多聚體的側鏈上具有陰離子,亦可於主鏈上具有陰離子,亦可於主鏈及側鏈兩者上具有抗衡陰離子。較佳為側鏈。
作為包含陰離子的重複單元的較佳例,可例示由通式(C)所表示的重複單元及由通式(D)所表示的重複單元。
通式(C)
[化30]
(通式(C)中,X1表示重複單元的主鏈。L1表示單鍵或二價的連結基。陰離子表示所述抗衡陰離子)
通式(C)中,X1表示重複單元的主鏈,通常表示藉由聚合反應所形成的連結基,例如較佳為(甲基)丙烯酸系、苯乙烯系、乙烯基系等,更佳為(甲基)丙烯酸系。再者,2個由*所表示的部位成為重複單元。
當L1表示二價的連結基時,較佳為碳數為1~30的伸烷基(亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基、伸丁基等)、碳數為6~30的伸芳基(伸苯基、伸萘基等)、雜環連結基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO-、-NR-、-CONR-、-OC-、-SO-、-SO2-及將該些的2個以上組合而成的連結基。此處,R分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基、或雜環基。
尤其,L1較佳為單鍵,或將碳數為1~10的伸烷基(較佳為-(CH2)n-(n為5~10的整數))、碳數為6~12的伸芳基(較佳為伸苯基、伸萘基)、-NH-、-CO2-、-O-及-SO2-的2個以上組合而成的二價的連結基。
作為X1的具體例,可例示所述通式(A)中的X1的例子作為較佳例。
通式(D)
(通式(D)中,L2及L3分別獨立地表示單鍵或二價的連結基。陰離子表示所述抗衡陰離子)
通式(D)中,當L2及L3表示二價的連結基時,較佳為碳數為1~30的伸烷基、碳數為6~30的伸芳基、雜環連結基、-CH=CH-、-O-、-S-、-C(=O)-、-CO2-、-NR-、-CONR-、-O2C-、-SO-、-SO2-及將該些的2個以上組合而成的連結基。此處,R分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基、或雜環基。
L2較佳為碳數為6~12的伸芳基(特別是伸苯基)。碳數為6~30的伸芳基較佳為經氟原子取代。
L3較佳為包含碳數為6~12的伸芳基(特別是伸苯基)與-O-的組合的基,且較佳為至少1種碳數為6~12的伸芳基經氟原子取代。
作為抗衡陰離子,可例示所述抗衡陰離子處於同一構成單元內的情況中所述的陰離子部作為較佳的陰離子。
以下表示本實施形態中的包含陰離子的重複單元的具體例,但本發明並不限定於該些具體例。
以下的具體例表示陰離子結構未解離的狀態,當然陰離子結構經解離的狀態亦為本發明的範圍內。
[化33]
[化34]
[化35]
以下,表示可較佳地用於本發明的重複單元(a1)、重 複單元(a2)的例子。當然本發明並不限定於該些例子。X-表示抗衡陰離子。另外,一部分的X以陰離子結構未解離的狀態來表示,當然經解離的狀態亦包含於本發明中。
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
[化42]
[化43]
[化44]
[化45]
<<其他官能基及重複單元>>
本發明的色素多聚體亦可於所述色素多聚體的色素結構部分中具有其他官能基。作為其他官能基,可例示聚合性基、鹼可溶性基(較佳為酸基)等。
另外,本發明的色素多聚體除所述含有色素結構的重複單元以外,亦可含有其他重複單元。其他重複單元亦可具有官能基。
另外,除所述重複單元(a1)、及所述重複單元(a2)以外,本發明的色素多聚體亦可含有其他重複單元。其他重複單元亦可具有官能基。作為其他重複單元,可例示含有聚合性基、鹼可溶性基(較佳為酸基)的至少1種的重複單元。
即,除所述重複單元(a1)、及所述重複單元(a2)以外,本發明的色素多聚體亦可含有其他重複單元。於1種色素多聚體中可僅含有1種其他重複單元,亦可含有2種以上。
另外,本發明的色素多聚體亦可於色素多聚體中具有其他官能基。以下,對該些進行詳細說明。
<<<聚合性基>>>>
關於聚合性基,色素結構可含有聚合性基,其他部分亦可含有聚合性基。於本發明中,較佳為色素結構含有聚合性基。藉由設為此種構成,而存在耐熱性提昇的傾向。
另外,於本發明中,色素結構以外的其他部分含有聚合性基的形態亦較佳。
作為聚合性基,可使用可藉由自由基、酸、熱而進行交聯的 公知的聚合性基,例如可列舉含有乙烯性不飽和鍵的基、環狀醚基(環氧基、氧雜環丁烷基)、羥甲基等,尤其較佳為含有乙烯性不飽和鍵的基,更佳為(甲基)丙烯醯基,進而更佳為源自(甲基)丙烯酸縮水甘油酯及(甲基)丙烯酸3,4-環氧基-環己基甲酯的(甲基)丙烯醯基。
聚合性基較佳為作為具有聚合性基的重複單元而包含於色素多聚體中,更佳為作為具有乙烯性不飽和鍵的重複單元而包含於色素多聚體中。即,本發明的色素多聚體的較佳的實施形態的一例為色素多聚體含有包含色素單量體的重複單元、及具有聚合性基的重複單元的形態,更佳為含有包含色素單量體的重複單元、及具有乙烯性不飽和鍵的重複單元。
作為聚合性基的導入方法,有(1)利用含有聚合性基的化合物對色素多聚體進行改質後導入的方法、(2)使色素單量體與含有聚合性基的化合物進行共聚後導入的方法等。以下,進行詳細描述。
(1)利用含有聚合性基的化合物對色素多聚體進行改質後導入的方法:
作為利用含有聚合性基的化合物對色素多聚體進行改質後導入的方法,可無特別限制地使用公知的方法。就製造方面的觀點而言,較佳為例如(a)使色素多聚體所具有的羧酸與含有不飽和鍵的環氧化合物進行反應的方法、(b)使色素多聚體所具有的羥基或胺基與含有不飽和鍵的異氰酸酯化合物進行反應的方法、(c) 使色素多聚體所具有的環氧化合物與含有不飽和鍵的羧酸化合物進行反應的方法。
作為(a)使色素多聚體所具有的羧酸與含有不飽和鍵的環氧化合物進行反應的方法中的含有不飽和鍵的環氧化合物,可列舉甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚、丙烯酸3,4-環氧基-環己基甲酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基-環己基甲酯等,尤其甲基丙烯酸縮水甘油酯及甲基丙烯酸3,4-環氧基-環己基甲酯的交聯性及保存穩定性優異,而較佳。反應條件可使用公知的條件。
作為(b)使色素多聚體所具有的羥基或胺基與含有不飽和鍵的異氰酸酯化合物進行反應的方法中的含有不飽和鍵的異氰酸酯化合物,可列舉甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯、丙烯酸2-異氰酸基乙酯、異氰酸1,1-雙(丙烯醯氧基甲基)乙酯等,但甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯的交聯性及保存穩定性優異,而較佳。反應條件可使用公知的條件。
作為(c)使色素多聚體所具有的環氧化合物與含有不飽和鍵的羧酸化合物進行反應的方法中的含有不飽和鍵的羧酸化合物,只要是公知的具有(甲基)丙烯醯氧基的羧酸化合物,則可無特別限制地使用,但較佳為甲基丙烯酸及丙烯酸,尤其甲基丙烯酸的交聯性及保存穩定性優異而較佳。反應條件可使用公知的條件。
(2)使色素單量體與含有聚合性基的化合物進行共聚
後導入的方法:
作為(2)使色素單量體與含有聚合性基的化合物進行共聚後導入的方法,可無特別限制地使用公知的方法,但較佳為(d)使可進行自由基聚合的色素單量體與可進行自由基聚合的含有聚合性基的化合物進行共聚的方法、(e)使可進行聚加成的色素單量體與可進行聚加成的含有聚合性基的化合物進行共聚的方法。
作為(d)使可進行自由基聚合的色素單量體與可進行自由基聚合的含有聚合性基的化合物進行共聚的方法中的可進行自由基聚合的含有聚合性基的化合物,尤其可列舉含有烯丙基的化合物(例如(甲基)丙烯酸烯丙酯等)、含有環氧基的化合物(例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基-環己基甲酯等)、含有氧雜環丁烷基的化合物(例如(甲基)丙烯酸3-甲基-3-氧雜環丁基甲酯等)、含有羥甲基的化合物(例如N-(羥基甲基)丙烯醯胺等),特佳為環氧化合物、氧雜環丁烷化合物。反應條件可使用公知的條件。
作為(e)使可進行聚加成的色素單量體與可進行聚加成的含有聚合性基的化合物進行共聚的方法中的可進行聚加成的含有聚合性基的化合物,可列舉含有不飽和鍵的二醇化合物(例如(甲基)丙烯酸2,3-二羥基丙酯等)。反應條件可使用公知的條件。
作為聚合性基的導入方法,特佳為使色素多聚體所具有的羧酸與含有不飽和鍵的環氧化合物進行反應的方法。
相對於色素多聚體1g,色素多聚體所具有的聚合性基 量較佳為0.1mmol~2.0mmol,更佳為0.2mmol~1.5mmol,特佳為0.3mmol~1.0mmol。
另外,相對於所有重複單元100莫耳,色素多聚體含有具有聚合性基的重複單元的重複單元的比例例如較佳為5莫耳~50莫耳,更佳為10莫耳~20莫耳。
作為具有聚合性基的重複單元,可列舉如下的具體例。但是,本發明並不限定於該些具體例。
[化47]
[化48]
所述具體例之中,就基板密接性及表面粗糙度的觀點而言,較佳為具有乙烯性不飽和鍵的色素單量體,其中,較佳為甲基丙烯醯基、丙烯醯基、苯乙烯基、或乙烯氧基,更佳為甲基丙烯醯基、丙烯醯基,進而更佳為甲基丙烯醯基。
<<<鹼可溶性基>>>
作為可包含於本發明中的色素多聚體中的鹼可溶性基的一例,可列舉酸基。作為酸基,可例示羧酸基、磺酸基、磷酸基。於本發明中,酸基較佳為作為具有酸基的重複單元而包含於色素多聚體中。可僅含有1種酸基,亦可含有2種以上。
於本發明中,鹼可溶性基(較佳為酸基)較佳為作為具有鹼可溶性基(酸基)的重複單元而包含於色素多聚體中。
作為向色素多聚體中導入鹼可溶性基的方法,可列舉事先向色素單量體中導入鹼可溶性基的方法、及使具有鹼可溶性基的色素單量體以外的單體((甲基)丙烯酸、丙烯酸的己內酯改質物,(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯的丁二酸酐改質物,(甲基)丙烯酸2- 羥基乙酯的鄰苯二甲酸酐改質物,(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯的1,2-環己烷二羧酸酐改質物,苯乙烯羧酸、衣康酸、順丁烯二酸、降冰片烯羧酸等含有羧酸的單體,甲基丙烯酸酸性磷氧基乙酯、乙烯基膦酸等含有磷酸的單體,乙烯基磺酸、2-丙烯醯胺-2-甲基磺酸等含有磺酸的單體)進行共聚的方法,更佳為使用所述兩種方法。
相對於色素多聚體1g,色素多聚體所具有的鹼可溶性基量較佳為0.3mmol~2.0mmol,更佳為0.4mmol~1.5mmol,特佳為0.5mmol~1.0mmol。
另外,當色素多聚體含有包含色素單量體的重複單元、及具有酸基的重複單元時,相對於包含色素單量體的重複單元100莫耳,含有具有酸基的重複單元的重複單元的比例例如較佳為5莫耳~70莫耳,更佳為10莫耳~50莫耳。
本發明中所使用的色素多聚體可含有如下的重複單元(以下,有時稱為「(b)重複單元」)作為含有鹼可溶性基的重複單元,所述重複單元於側鏈上具有包含2個~20個未經取代的重複的伸烷氧基鏈的基。藉由含有(b)重複單元,而可製成耐脫色性優異的著色組成物。
重複單元(b)所具有的伸烷氧基鏈的重複數較佳為2個~10個,更佳為2個~15個,進而更佳為2個~10個。
1個伸烷氧基鏈由-(CH2)nO-表示,n為整數,n較佳為1~10,更佳為1~5,進而更佳為2或3。
本發明中的包含2個~20個未經取代的重複的伸烷氧基鏈的基可僅含有1種伸烷氧基鏈,亦可含有2種以上。
於本發明中,(b)重複單元較佳為由下述通式(P)表示。
通式(P)
(通式(P)中,X1表示藉由聚合而形成的連結基,L1表示單鍵或二價的連結基。P表示含有包含重複的伸烷氧基鏈的基的基)
通式(P)中的X1及L1的含義分別與通式(A)中的X1及L1相同,較佳的範圍亦相同。
P表示含有包含重複的伸烷氧基鏈的基的基,更佳為含有-包含重複的伸烷氧基鏈的基-末端原子或末端基。
作為末端原子或末端基,較佳為氫原子、烷基、芳基、羥基,更佳為氫原子、碳數為1~5的烷基、苯基、羥基,進而更佳為氫原子、甲基、苯基及羥基,特佳為氫原子。
(b)於側鏈上具有包含2個~20個未經取代的重複的伸烷氧基鏈的基的重複單元的比例較佳為構成所述色素多聚體的所有重 複單元的2莫耳%~20莫耳%,更佳為5莫耳%~15莫耳%。
以下,表示可用於本發明的(b)重複單元的例子,當然本發明並不限定於該些例子。
作為色素多聚體所具有的其他官能基,可列舉內酯基、酸酐基、醯胺基、-COCH2CO-、氰基等顯影促進基,長鏈烷基及環狀烷基、芳烷基、芳基、聚環氧烷基、羥基、順丁烯二醯亞胺基、胺基等親疏水性調整基等,可適宜導入。
作為導入方法,可列舉事先導入至色素單量體中的方法、及使具有所述官能基的單體進行共聚的方法。
表示色素多聚體可具有的含有鹼可溶性基等其他官能基的重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。
[化52]
<<<具有由式(1)~式(5)所表示的結構的至少1種的構成單元>>>
本發明中所使用的色素多聚體可於同一分子內具有由式(1)~式(5)所表示的結構的至少1種。藉由設為此種構成,當製作硬化膜時,可使曝光感度及耐光性變得良好。此處,由式(1)~式(5)所表示的結構作為光穩定劑而發揮功能,藉此有助於曝光感度及耐光性的提昇。另外,可提昇密接性。進而,可抑制顯影殘渣的產生。雖然其機制為推斷,但藉由使用同一分子內具有色素結構、及由式(1)~式(5)所表示的結構的至少1種的色素多聚體,色素結構與由式(1)~式(5)所表示的結構的距離變得更近。作為結果,可認為可更有效地提昇曝光感度及耐光性。
由式(1)所表示的結構是總稱為受阻胺系者。由式(2)所表示的結構是總稱為受阻酚系者。由式(3)所表示的結構是總稱為苯并三唑系者。由式(4)所表示的結構是總稱為羥基二苯甲酮系者。由式(5)所表示的結構是總稱為三嗪系者。
式(1)中,R1表示氫原子、碳數為1~18的烷基、芳基、氧基自由基。R2及R3分別獨立地表示碳數為1~18的烷基。R2及R3可相互鍵結而表示碳數為4~12的脂肪族環。「*」表示由式(1)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
式(1)中,R1表示氫原子、碳數為1~18的烷基、芳基、氧基自由基,較佳為碳數為1~18的烷基。
碳數為1~18的烷基可為直鏈狀、支鏈狀或環狀的任一種,但較佳為直鏈狀。碳數為1~18的烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而更佳為1~3,特佳為1或2。尤其,碳數為1~18的烷基較佳為甲基或乙基,更佳為甲基。
芳基的碳數可為6~18,亦可為6~12,亦可為6。具體而言,可列舉苯基。
當式(1)中的R1表示碳數為1~18的烷基或芳基時,碳數為1~18的烷基及芳基可具有取代基,亦可未經取代。作為可具有的取代基,可列舉自所述取代基群組A中選擇的取代基。
式(1)中,R2及R3分別獨立地表示甲基或乙基,較佳為甲 基。R2及R3可相互鍵結而表示碳數為4~12的脂肪族環。
式(1)中,「*」表示由式(1)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。結合鍵可直接或經由連結基而與聚合物骨架鍵結,亦可直接或經由連結基而鍵結於所述色素結構上。尤其,式(1)中的「*」較佳為直接或經由連結基而與聚合物骨架鍵結。
以下,表示由式(1)所表示的結構的具體例,但並不限定於該些具體例。下述結構中,「*」表示由式(2)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
式(2)中,R4表示下述式(2A)、碳數為1~18的烷基或芳基。R5分別獨立地表示氫原子或碳數為1~18的烷基。「*」表示由式(2)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
式(2)中,R4表示下述式(2A)、碳數為1~18的烷基或芳 基,較佳為由式(2A)表示。碳數為1~18的烷基及芳基的含義與式(1)中的R1中所說明的碳數為1~18的烷基及芳基相同。另外,「*」的含義與式(1)中所說明的結合鍵相同。
式(2A)中,R6分別獨立地表示碳數為1~18的烷基。「*」表示由式(2A)所表示的結構與由式(2)所表示的結構的結合鍵。
式(2A)中,R6的含義與式(1)中的R1中所說明的碳數為1~18的烷基相同。另外,「*」的含義與式(1)中所說明的結合鍵相同。
以下,表示由式(2)所表示的結構的具體例,但並不限定於該些具體例。下述結構中,「*」表示由式(2)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
[化61]
式(3)中,R7表示碳數為1~18的烷基;n1表示0~3的整數。當n1為2或3時,各個R7可相同,亦可不同。「*」表示由式(3)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
式(3)中,R7的含義與式(1)中的R1中所說明的碳數為1~18的烷基相同。
式(3)中,n1表示0~3的整數,較佳為0~2的整數,更佳為0或1。
式(3)中,「*」的含義與式(1)中所說明的結合鍵相同。
以下,表示由式(3)所表示的結構的具體例,但並不限定於該些具體例。下述結構中,「*」表示由式(3)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
[化62]
式(4)中,R8及R9分別獨立地表示碳數為1~18的烷基。n2表示0~3的整數。n3表示0~4的整數。當n2為2或3時,各個R8可相同,亦可不同。當n3表示2~4的整數時,各個R9可相同,亦可不同。「*」表示由式(4)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
式(4)中,R8及R9的含義與式(1)中的R1中所說明的碳數為1~18的烷基相同。
式(4)中,n2表示0~3的整數,較佳為0~2的整數,更佳為0或1。
式(4)中,n3表示0~4的整數,較佳為0~2的整數,更佳為0或1。
式(4)中,「*」的含義與式(1)中所說明的結合鍵相同。
以下,表示由式(4)所表示的結構的具體例,但並不限定於該些具體例。下述結構中,「*」表示由式(4)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
式(5)中,R10~R12分別獨立地表示碳數為1~18的烷基或碳數為1~8的烷氧基。n4~n6分別獨立地表示0~5的整數。n7~n9分別獨立地表示0或1,n7~n9的至少1個表示1。「*」表示由式(5)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
當式(5)中的R10表示碳數為1~18的烷基時,其含義與式(1)中的R1中所說明的碳數為1~18的烷基相同,較佳為碳數為1~3的烷基,更佳為甲基。當R10表示碳數為1~8的烷氧基時,烷氧基的碳數較佳為1~6,更佳為1~5,進而更佳為1~4。
式(5)中的R10可進一步具有取代基。作為可進一步具有的取代基,可列舉自所述取代基群組A中選擇的取代基。
式(5)中的n4表示0~5的整數,較佳為1~4的整數,更佳為2或3。當n4表示2~5的整數時,各個R10可相同,亦可不同。
式(5)中的R11的含義與式(5)中的R10相同,較佳的範圍亦相同。
式(5)中的n5表示0~5的整數,較佳為1~3的整數,更佳為1或2。當n5表示2~5的整數時,各個R11可相同,亦可不同。
式(5)中的R12的含義與式(5)中的R10相同,較佳的範圍亦相同。
式(5)中的n6表示0~5的整數,較佳為0~3的整數,更佳為0或1。當n6表示2~5的整數時,各個R12可相同,亦可不同。
式(5)中的n7~n9分別獨立地表示0或1,n7~n9的至少1個表示1。尤其,較佳為僅n7表示1、或僅n8及n9表示1、或僅n7與n8及n9的任一者表示1。
式(5)中,「*」的含義與式(1)中所說明的結合鍵相同。
以下,表示由式(5)所表示的結構的具體例,但並不限定於該些具體例。下述結構中,「*」表示由式(5)所表示的結構與聚合物骨架的結合鍵。
用於本發明的色素多聚體所含有的具有由式(1)~式(5)所表示的結構的至少1種的構成單元較佳為由下述式(E)表示。
式(E)
通式(E)中,X3的含義與通式(a1-1)中的Q1相同。L4的含義與通式(a1-1)中的L1相同。Z1表示由所述式(1)~ 式(5)所表示的結構。
以下,表示具有由式(1)~式(5)所表示的結構的至少1種的構成單元的具體例,但本發明並不限定於該些具體例。
色素多聚體亦可不含具有由式(1)~式(5)所表示的 結構的至少1種的構成單元,但於含有該構成單元的情況下,當將色素多聚體中的所有構成單元設為100質量%時,具有由式(1)~式(5)所表示的結構的至少1種的構成單元的含量較佳為0.5質量%~20質量%,更佳為1質量%~10質量%,特佳為1質量%~5質量%。
<<<特定末端基>>>
本發明中所使用的色素多聚體較佳為具有由通式(I)所表示的基或由通式(II)所表示的基(以下,有時稱為「特定末端基」)。藉由設為此種構成,而可賦予耐溶劑性及耐光性。另外,例如,因藉由活性自由基聚合來合成,故可減小色素多聚體的分散度(Mw/Mn)。即,藉由為色素多聚體,並使高分子量成分的比例變少,而可進一步提昇耐光性,藉由使低分子量成分的比例變少,而可提昇耐溶劑性。進而,可進一步提昇耐熱性、塗佈性、顯影性。
通式(I)
通式(I)中,Z表示氫原子或一價的取代基。*表示與主鏈末 端的鍵結位置。
通式(I)中,Z表示一價的取代基。Z較佳為氫原子、鹵素原子、羧基、氰基、碳數為1~30的烷基、碳數為6~30的一價的芳香族烴基、碳原子與雜原子的合計原子數為3~30的一價的雜環基、-OR1、-SR1、-OC(=O)R1、-N(R1)(R2)、-C(=O)OR1、-C(=O)N(R1)(R2)、-P(=O)(OR1)2、-P(=O)(R1)2或具有聚合物鏈的一價的基,較佳為自-SR1、芳基、雜芳基、經烷基及/或芳基取代的胺基、烷氧基、及芳氧基中選擇,更佳為自-SR1(較佳為烷硫基、芳硫基)、芳基中選擇,進而更佳為烷硫基或芳基,特佳為烷硫基。
作為Z的芳基較佳為苯基或萘基。作為Z的雜芳基較佳為含氮5員環或6員環化合物。作為Z的經烷基及/或芳基取代的胺基較佳為經碳數為1~5的烷基或苯基取代的胺基。作為Z的烷氧基較佳為碳數為2~5的烷氧基。作為Z的芳氧基較佳為苯氧基。
R1及R2分別獨立地表示碳數為1~30的烷基、碳數為2~30的烯基、碳數為6~30的一價的芳香族烴基、或碳原子與雜原子的合計原子數為3~30的一價的雜環基,所述碳數為1~30的烷基、碳數為6~30的一價的芳香族烴基、碳原子與雜原子的合計原子數為3~30的一價的雜環基、R1及R2均可被取代,亦可不被取代。作為被取代時的取代基,可例示烷基、芳基等。
R1及R2較佳為分別獨立地為碳數為1~20的烷基或碳數為6~30的一價的芳香族烴基,更佳為碳數為1~15的烷基或苯基。
通式(II)
通式(II)中,A及B分別獨立地表示一價的取代基。A與B可相互連結而形成環。*表示與主鏈末端的鍵結位置。
A及B所表示的一價的取代基較佳為分別獨立地為碳數為1~30的烷基、碳數為6~30的芳基。碳數為1~30的烷基更佳為碳數為3~10。
尤其,較佳為A及B的一者為碳數為1~30的二級或三級的烷基,另一者為碳數為1~30的烷基或碳數為6~30的芳基,更佳為A及B的一者為碳數為1~30的三級烷基,A及B的另一者為碳數為1~30的烷基,特佳為A及B的一者為碳數為1~30的三級烷基,另一者為碳數為1~30的二級或三級的烷基(更佳為碳數為1~30的二級烷基)。
作為碳數為1~30的烷基可具有的取代基,較佳為芳基,更佳為苯基。作為芳基可具有的取代基,較佳為芳基。進而,該些基亦可由其他取代基取代。A與B可相互鍵結而形成環。
於本發明中,特佳為通式(I)中的Z為-SR1或芳基,通式(II)中的A及B分別為碳數為1~30的二級烷基或三級烷 基(其中,A與B可相互鍵結而形成環)。
表示末端基的具體例,但本發明並不限定於此。
[化72]
作為將由通式(I)或通式(II)所表示的末端基導入至聚合物主鏈的方法,較佳為如下的方法:於由通式(Ia)所表示的化合物、由通式(IIa)所表示的化合物、及由通式(IIb)所表示 的自由基的至少1種的存在下,使具有色素結構的聚合性化合物進行自由基聚合。
通式(Ia)
通式(Ia)中,Z的含義與通式(I)相同。C表示一價的有機基。
通式(IIa)
通式(IIa)中,Z的含義與通式(II)相同。D表示一價的有機基。
通式(IIb)
通式(IIb)中,A及B的含義與通式(II)相同。
藉由調配此種添加劑,進行自由基聚合時的末端的活性鈍化成為平衡化狀態,看上去處於自由基不會失活的狀態。藉由以此種活性自由基聚合進行聚合,而可獲得分散度小的多聚體。
<色素多聚體>
色素多聚體的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~50,000,更佳為3,000~30,000,特佳為6,000~20,000。
另外,色素多聚體的重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)的比[(Mw)/(Mn)]較佳為1.0~2.0,更佳為1.1~1.8,特佳為1.1~1.5。
本發明的色素多聚體的玻璃轉移溫度(Tg)較佳為50℃以上,更佳為100℃以上。另外,利用熱重量分析(熱重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)測定)所得的5%重量減少溫度較佳為120℃以上,更佳為150℃以上,進而更佳為200℃以上。藉由處於該區域中,當將本發明的著色組成物應用於彩色濾光片等的製作時,可減少由加熱製程所引起的濃度變化。
當本發明中所使用的色素多聚體含有具有色素結構的重複單元、及其他重複單元時,較佳為含有色素的聚合性化合物與其他聚合性化合物的無規聚合物。藉由設為無規聚合物,色素結構無規地存在於色素多聚體中,本發明的效果更有效地發揮。
另外,本發明的色素多聚體的每單位重量的吸光係數(以後記作ε'。ε'=ε/平均分子量,單位:L/g.cm)較佳為30以上, 更佳為60以上,進而更佳為100以上。藉由處於該範圍內,當應用本發明的著色組成物來製作彩色濾光片時,可製作顏色再現性良好的彩色濾光片。
就著色力的觀點而言,本發明的著色組成物中所使用的色素多聚體的莫耳吸光係數較佳為儘可能高。
就色移的觀點而言,本發明的著色組成物中所使用的色素多聚體的還原黏度較佳為4.0~10.0,更佳為5.0~9.0,進而更佳為6.0~7.0。還原黏度例如可使用烏式黏度計(Ubbelohde viscometer)進行測定。
本發明的色素多聚體較佳為溶解於以下的有機溶劑中的化合物。
作為有機溶劑,可列舉酯類(例如3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯等)、醚類(例如甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等)、酮類(甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等)、芳香族烴類(例如甲苯、二甲苯等),較佳為相對於該些溶劑,溶解1質量%以上、50質量%以下,更佳為5質量%以上、40質量%以下,進而更佳為10質量%以上、30質量%以下。藉由處於該區域中,當將本發明的著色組成物應用於彩色濾光片等的製作時,可形成適宜的塗佈面狀、或可減少由塗佈其他顏色後的溶出所引起的濃度下降。
於本發明的著色組成物中,較佳為單獨使用1種所述本 發明中的色素多聚體,亦可併用2種以上。
另外,亦可併用所述本發明中的色素多聚體以外的色素多聚體(以下,稱為其他色素多聚體)。作為其他色素多聚體,可列舉僅含有所述重複單元(a1)及重複單元(a2)的任一者的色素多聚體等。於色素多聚體總量中,其他色素多聚體的含量較佳為5質量%以下,更佳為3質量%以下,特佳為1質量%以下。
本發明的著色組成物中的色素多聚體的含量並無特別限定。例如,當將色素多聚體與後述的顏料併用時,考慮色素多聚體與顏料的含有比率後設定。
當將色素多聚體與顏料併用時,作為相對於顏料的色素多聚體的質量比(色素多聚體/顏料),較佳為0.40~1.00,更佳為0.45~0.80,進而更佳為0.50~0.75。
本發明的著色組成物中的著色劑成分(色素多聚體、後述的顏料及其他染料的合計)較佳為著色組成物的總固體成分的50質量%~70質量%,更佳為55質量%~65質量%。
<硬化性化合物>
本發明的著色組成物含有硬化性化合物。作為硬化性化合物,可例示聚合性化合物或鹼可溶性樹脂(包含含有聚合性基的鹼可溶性樹脂),且對應於用途或製造方法而適宜選擇。
<<聚合性化合物>>
作為聚合性化合物,可使用能夠藉由自由基、酸、熱而進行交聯的公知的聚合性化合物,例如可列舉含有乙烯性不飽和鍵、 環狀醚(環氧基、氧雜環丁烷)、羥甲基等的聚合性化合物。就感度的觀點而言,聚合性化合物可自具有至少1個,較佳為2個以上的末端乙烯性不飽和鍵的化合物中適宜選擇。其中,較佳為四官能以上的多官能聚合性化合物,更佳為五官能以上的多官能聚合性化合物。
此種化合物群組於本發明的產業領域中廣為人知,本發明中可無特別限定地使用該些化合物。該些化合物例如可為單體,預聚物,即二聚體、三聚體及寡聚物,或該些的混合物以及該些的多聚體等化學形態的任一種。本發明中的聚合性化合物可單獨使用一種,亦可併用2種以上。
更具體而言,作為單體及其預聚物的例子,可列舉不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)或其酯類、醯胺類、以及該些的多聚體,較佳為不飽和羧酸與脂肪族多元醇化合物的酯、及不飽和羧酸與脂肪族多元胺化合物的醯胺類、以及該些的多聚體。另外,亦可適宜地使用具有羥基或胺基、巰基等親核性取代基的不飽和羧酸酯或醯胺類、與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物,或者與單官能或多官能的羧酸的脫水縮合反應物等。另外,具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基的不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能的醇類、胺類、硫醇(thiol)類的加成反應物,進而,具有鹵基或甲苯磺醯氧基等脫離性取代基的不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能的醇類、胺類、硫醇類的取代反應物 亦適宜。另外,作為其他例,亦可使用替換成不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯基醚、烯丙醚等的化合物群組來代替所述不飽和羧酸。
作為該些的具體的化合物,於本發明中,亦可適宜地使用日本專利特開2009-288705號公報的段落號[0095]~段落號[0108]中所記載的化合物。
另外,作為聚合性化合物,具有至少1個可進行加成聚合的伸乙基、且於常壓下具有100℃以上的沸點的含有乙烯性不飽和基的化合物亦較佳。作為該化合物的例子,可列舉:聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等單官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、於甘油或三羥甲基乙烷等多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化而成者,如日本專利特公昭48-41708號公報、日本專利特公昭50-6034號公報、日本專利特開昭51-37193號公報中所記載的(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯類,日本專利特開昭48-64183號公報、日本專利特公昭49-43191號公報、日本專利特公昭52-30490號公報中所記載的聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物的環 氧丙烯酸酯類等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、以及該些的混合物。
亦可列舉使多官能羧酸與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環狀醚基與乙烯性不飽和基的化合物進行反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
另外,作為其他較佳的聚合性化合物,亦可使用日本專利特開2010-160418號公報、日本專利特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號說明書等中所記載的具有茀環、且具有二官能以上的乙烯性不飽和基的化合物,卡多樹脂(cardo resin)。
另外,作為於常壓下具有100℃以上的沸點、且具有至少1個可進行加成聚合的乙烯性不飽和基的化合物,日本專利特開2008-292970號公報的段落號[0254]~段落號[0257]中所記載的化合物亦適宜。
除所述以外,亦可適宜地使用由下述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的自由基聚合性單體。再者,式中,當T為氧基伸烷基時,碳原子側的末端與R鍵結。
[化77]
於通式中,n為0~14,m為1~8。一分子內存在多個的R、T彼此可相同,亦可不同。
於由通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的各聚合性化合物中,存在多個的R的至少1個表示由-OC(=O)CH=CH2、或-OC(=O)C(CH3)=CH2所表示的基。
於本發明中,作為由通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的聚合性化合物的具體例,亦可適宜地使用日本專利特開2007-269779號公報的段落號0248~段落號0251中所記載的化合物。
另外,於日本專利特開平10-62986號公報中作為通式(1)及通式(2)且與其具體例一同記載的如下化合物亦可用作聚合性化合物,該化合物是於多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。
其中,作為聚合性化合物,較佳為二季戊四醇三丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-330;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-320;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-310;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)DPHA;日本化藥股份有限公司製造)、以及該些的(甲基)丙烯醯基介於乙二醇、丙二醇殘基之間的結構。亦可使用該些的寡聚物型。
作為聚合性化合物,亦可為多官能單體,且具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。如上所述,若乙烯性化合物為如混合物的情況般具有未反應的羧基的化合物,則可直接利用該乙烯性化合物,於必要時,亦可使所述乙烯性化合物的羥基與非芳香族羧酸酐進行反應來導入酸基。於此情況下,作為所使用的非芳香族羧酸酐的具體例,可列舉四氫鄰苯二甲酸酐、烷基化四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、烷基化六氫鄰苯二甲酸酐、丁二酸酐、順丁烯二酸酐。
於本發明中,具有酸基的單體為脂肪族聚羥基化合物與不飽和羧酸的酯,較佳為使脂肪族聚羥基化合物的未反應的羥基與非芳香族羧酸酐進行反應而具有酸基的多官能單體,特佳為於該酯中,脂肪族聚羥基化合物為季戊四醇及/或二季戊四醇者。作為市售品,例如可列舉作為東亞合成股份有限公司製造的多元酸改質丙烯酸寡聚物的M-510、M-520等。
該些單體可單獨使用1種,但因於製造方面難以使用單一的化合物,故亦可將2種以上混合使用。另外,視需要,亦可併用不具有酸基的多官能單體與具有酸基的多官能單體作為單體。
具有酸基的多官能單體的較佳的酸值為0.1mgKOH/g~40mgKOH/g,特佳為5mgKOH/g~30mgKOH/g。若多官能單體的酸值過低,則顯影溶解特性下降,若過高,則製造或處理變得困難且光聚合性能下降,畫素的表面平滑性等硬化性欠佳。因此,當 併用2種以上酸基不同的多官能單體時、或者當併用不具有酸基的多官能單體時,較佳為以使所有多官能單體的酸值處於所述範圍內的方式進行調整。
另外,作為聚合性化合物,含有具有己內酯結構的多官能性單量體亦為較佳的形態。
作為具有己內酯結構的多官能性單量體,只要其分子內具有己內酯結構,則並無特別限定,例如可列舉藉由將三羥甲基乙烷、二-三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二-三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油(glycerin)、二甘油(diglycerol)、三羥甲基三聚氰胺等多元醇與(甲基)丙烯酸及ε-己內酯加以酯化而獲得的ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,較佳為由下述通式(Z-1)所表示的具有己內酯結構的多官能性單量體。
通式(Z-1)中,6個R均為由下述通式(Z-2)所表示的基、或者6個R中的1個~5個為由下述通式(Z-2)所表示的基,剩餘者為由下述通式(Z-3)所表示的基。
[化80]
式(Z-2)中,R1表示氫原子或甲基,m表示1或2的整數,「*」表示結合鍵。
通式(Z-3)中,R1表示氫原子或甲基,「*」表示結合鍵。
此種具有己內酯結構的多官能性單量體例如作為KAYARAD DPCA系列而由日本化藥(股份)市售,可列舉:DPCA-20(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=1、由式(Z-2)所表示的基的數量=2、R1均為氫原子的化合物)、DPCA-30(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=1、由式(Z-2)所表示的基的數量=3、R1均為氫原子的化合物)、DPCA-60(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=1、由式(Z-2)所表示的基的數量=6、R1均為氫原子的化合物)、DPCA-120(所述式(Z-1)~式(Z-3)中,m=2、由式(Z-2)所表示的基的數量=6、R1均為氫原子的化合物)等。
於本發明中,具有己內酯結構的多官能性單量體可單獨使 用、或者將2種以上混合使用。
另外,作為聚合性化合物,選自由下述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物的群組中的至少1種亦較佳。
通式(Z-4)及通式(Z-5)中,E分別獨立地表示-((CH2)yCH2O)-、或-((CH2)yCH(CH3)O)-,y分別獨立地表示0~10的整數,X分別獨立地表示丙烯醯基、甲基丙烯醯基、氫原子、或羧基。
通式(Z-4)中,丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計為3個或4個,m分別獨立地表示0~10的整數,各m的合計為0~40的整數。其中,當各m的合計為0時,X中的任一個為羧基。
通式(ii)中,丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計為5個或6個,n分別獨立地表示0~10的整數,各n的合計為0~60的整數。其中,當各n的合計為0時,X中的任一個為羧基。
通式(Z-4)中,m較佳為0~6的整數,更佳為0~4 的整數。另外,各m的合計較佳為2~40的整數,更佳為2~16的整數,特佳為4~8的整數。
通式(Z-5)中,n較佳為0~6的整數,更佳為0~4的整數。
另外,各n的合計較佳為3~60的整數,更佳為3~24的整數,特佳為6~12的整數。
另外,通式(Z-4)或通式(Z-5)中的-((CH2)yCH2O)-、或-((CH2)yCH(CH3)O)-較佳為氧原子側的末端與X鍵結的形態。
由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。尤其,較佳為於通式(ii)中,6個X均為丙烯醯基的形態。
另外,作為由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物於聚合性化合物中的總含量,較佳為20質量%以上,更佳為50質量%以上。
由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可由作為先前公知的步驟的如下步驟來合成:藉由使季戊四醇或二季戊四醇與環氧乙烷或環氧丙烷進行開環加成反應來使開環骨架鍵結的步驟、以及使開環骨架的末端羥基與例如(甲基)丙烯醯氯進行反應來導入(甲基)丙烯醯基的步驟。各步驟是廣為人知的步驟,本領域從業人員可容易地合成由通式(i)或通式(ii)所表示的化合物。
由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物之中,更佳為季戊四醇衍生物及/或二季戊四醇衍生物。
具體而言,可列舉由下述式(a)~式(f)所表示的化合物(以 下,亦稱為「例示化合物(a)~例示化合物(f)」),其中,較佳為例示化合物(a)、例示化合物(b)、例示化合物(e)、例示化合物(f)。
[化84]
作為由通式(Z-4)、通式(Z-5)所表示的聚合性化合物的市售品,例如可列舉:沙多瑪(Sartomer)公司製造的作為具有4個伸乙氧基鏈的四官能丙烯酸酯的SR-494、日本化藥股份有限公司製造的作為具有6個伸戊氧基鏈的六官能丙烯酸酯的DPCA-60、作為具有3個異伸丁氧基鏈的三官能丙烯酸酯的TPA-330等。
另外,作為聚合性化合物,如日本專利特公昭48-41708號公報、日本專利特開昭51-37193號公報、日本專利特公平2-32293號公報、日本專利特公平2-16765號公報中所記載的丙烯 酸胺基甲酸酯類,或日本專利特公昭58-49860號公報、日本專利特公昭56-17654號公報、日本專利特公昭62-39417號公報、日本專利特公昭62-39418號公報中記載的具有環氧乙烷系骨架的胺基甲酸酯化合物類亦適宜。進而,藉由使用日本專利特開昭63-277653號公報、日本專利特開昭63-260909號公報、日本專利特開平1-105238號公報中所記載的分子內具有胺基結構或硫醚結構的加成聚合性化合物類作為聚合性化合物,可獲得感光速度非常優異的硬化性組成物。
作為聚合性化合物的市售品,可列舉:胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(山陽國策紙漿(Sanyo Kokusaku Pulp)公司製造),UA-7200(新中村化學公司製造),DPHA-40H(日本化藥公司製造),UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共榮社製造)等。
作為環狀醚(環氧基、氧雜環丁烷),例如作為具有環氧基者,可列舉作為雙酚A型環氧樹脂的JER-827、JER-828、JER-834、JER-1001、JER-1002、JER-1003、JER-1055、JER-1007、JER-1009、JER-1010(以上,日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resins)(股份)製造),艾比克隆(EPICLON)860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上,迪愛生(DIC)(股份)製造)等,作為雙酚F型環氧樹脂的JER-806、JER-807、JER-4004、JER-4005、JER-4007、JER-4010(以上,日本環氧樹脂(股份)製造),EPICLON830、EPICLON835(以上,迪愛生(股份)製造), LCE-21、RE-602S(以上,日本化藥(股份)製造)等,作為苯酚酚醛清漆型環氧樹脂的JER-152、JER-154、JER-157S70、JER-157S65(以上,日本環氧樹脂(股份)製造),EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上,迪愛生(股份)製造)等,作為甲酚酚醛清漆型環氧樹脂的EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上,迪愛生(股份)製造),EOCN-1020(以上,日本化藥(股份)製造),作為脂肪族環氧樹脂的艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKA RESIN EP-4088S(以上,艾迪科(ADEKA)(股份)製造),賽羅西德(Celloxide)2021P、Celloxide2081、Celloxide2083、Celloxide2085、EHPE-3150(2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1,2-環氧基-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物)、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、EPOLEAD PB 4700(以上,大賽璐(Daicel)化學工業(股份)製造),丹納考爾(Denacol)EX-211L、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上,長瀨化成(Nagase chemteX)(股份)製造),ADEKA RESIN EP-4000S、ADEKA RESIN EP-4003S、ADEKA RESIN EP-4010S、ADEKA RESIN EP-4011S(以上,艾迪科(股份)製造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,艾迪科(股份)製造),JER-1031S(日本環氧樹脂(股份)製造)等。此種聚合性化合物適合於藉由乾式蝕刻法來形成圖案的情況。
該些聚合性化合物的結構、單獨使用或併用、添加量等使用方法的詳細情況可結合著色組成物的最終的性能設計而任意地設定。例如,就感度的觀點而言,較佳為每1分子的不飽和基含量多的結構,於多數情況下,較佳為二官能以上。另外,就提高藉由著色組成物所形成的硬化膜的強度的觀點而言,三官能以上的聚合性化合物為宜,進而,藉由併用官能基數不同.聚合性基不同(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯系化合物、乙烯基醚系化合物)的聚合性化合物,而調節感度與強度兩者的方法亦有效。進而,併用三官能以上且環氧乙烷鏈長不同的聚合性化合物就可調節著色組成物的顯影性、獲得優異的圖案形成能力的觀點而言較佳。
另外,對於與著色組成物中所含有的其他成分(例如光聚合起始劑、被分散體、鹼可溶性樹脂等)的相容性、分散性而言,聚合性化合物的選擇.使用法亦是重要的因素,例如,有時可使用低純度化合物或併用2種以上來提昇相容性。另外,就提昇與支撐體等的硬質表面的密接性的觀點而言,亦可選擇特定的結構。
當將聚合性化合物調配至本發明的著色組成物中時,相對於著色組成物中的總固體成分,聚合性化合物的含量較佳為0.1質量%~90質量%,更佳為1.0質量%~60質量%,特佳為2.0質量%~40質量%。
本發明的著色組成物可僅含有1種聚合性化合物,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<多官能硫醇化合物>
以促進聚合性化合物的反應等為目的,本發明的著色組成物亦可含有分子內具有2個以上的巰基的多官能硫醇化合物。多官能硫醇化合物較佳為二級的烷烴硫醇類,特佳為具有由下述通式(I)所表示的結構的化合物。
通式(I)
(式中,n表示2~4的整數,L表示二價~四價的連結基)所述通式(I)中,連結基L較佳為碳數為2~12的脂肪族基,特佳為n為2、L為碳數為2~12的伸烷基。作為多官能硫醇化合物的具體例,可列舉由下述的結構式(II)~結構式(IV)所表示的化合物,特佳為由(II)所表示的化合物。該些多官能硫醇可使用1種、或將多種組合使用。
[化86]
相對於除溶劑以外的總固體成分,本發明的著色組成物中的多官能硫醇化合物的調配量較佳為0.3質量%~8.9質量%,更佳為0.8質量%~6.4質量%。
可僅含有1種多官能硫醇化合物,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
另外,多官能硫醇化合物亦能夠以改良穩定性、臭氣、解析性、顯影性、密接性等為目的而添加。
<鹼可溶性樹脂>
本發明的著色組成物較佳為進而含有鹼可溶性樹脂。
作為鹼可溶性樹脂的分子量,並無特別規定,但較佳為Mw為5000~100,000。另外,較佳為Mn為1000~20,000。
作為鹼可溶性樹脂,可自分子(較佳為將丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物作為主鏈的分子)中具有至少1個促進鹼可溶性的基、且為線狀有機高分子聚合物的鹼可溶性樹脂中適宜選擇。就耐熱性的觀點而言,較佳為聚羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂,就控制顯影性的觀點而言,較佳為丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂。
作為促進鹼可溶性的基(以下,亦稱為酸基),例如可列舉羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羥基等,較佳為可溶於有機溶劑且可藉由弱鹼性水溶液進行顯影的基,作為特佳者,可列舉(甲基)丙烯酸。該些酸基可僅為1種,亦可為2種以上。
作為於聚合後可賦予酸基的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等具有羥基的單體、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環氧基的單體、(甲基)丙烯酸2-異氰酸基乙酯等具有異氰酸酯基的單體等。該些用以導入酸基的單量體可僅為1種,亦可為2種以上。於向鹼可溶性樹脂中導入酸基時,例如只要將具有酸基的單體及/或於聚合後可賦予酸基的單體(以下,有時亦稱為「用以導入酸基的單量體」)作為單量體成分進行聚合即可。
再者,當將於聚合後可賦予酸基的單體作為單量體成分來導 入酸基時,於聚合後需要例如後述般的用以賦予酸基的處理。
於製造鹼可溶性樹脂時,例如,可應用利用公知的自由基聚合法的方法。利用自由基聚合法製造鹼可溶性樹脂時的溫度、壓力、自由基起始劑的種類及其量、溶劑的種類等聚合條件可由本領域從業人員容易地設定,亦可實驗性地規定條件。
作為可用作鹼可溶性樹脂的線狀有機高分子聚合物,較佳為於側鏈上具有羧酸的聚合物,可列舉甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、順丁烯二酸共聚物、部分酯化順丁烯二酸共聚物、酚醛清漆型樹脂等鹼可溶性酚樹脂等、以及於側鏈上具有羧酸的酸性纖維素衍生物、於具有羥基的聚合物中加成酸酐而成者。尤其,(甲基)丙烯酸與可與其進行共聚的其他單量體的共聚物適合作為鹼可溶性樹脂。作為可與(甲基)丙烯酸進行共聚的其他單量體,可列舉:(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、乙烯基化合物等。作為(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳基酯,可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸環己酯等,作為乙烯基化合物,可列舉苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯吡咯啶酮、甲基丙烯酸四氫糠酯、聚苯乙烯大分子單體、聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體等,作為日本 專利特開平10-300922號公報中所記載的N位取代順丁烯二醯亞胺單體,可列舉N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺等。再者,該些可與(甲基)丙烯酸進行共聚的其他單量體可僅為1種,亦可為2種以上。
作為鹼可溶性樹脂,含有使如下的單量體成分進行聚合而成的聚合物(a)亦較佳,所述單量體成分將由下述通式(ED)所表示的化合物及/或由下述通式(ED2)所表示的化合物(以下,有時亦將該些化合物稱為「醚二聚體」)作為必需成分。
通式(ED)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子或可具有取代基的碳數為1~25的烴基。
通式(ED2)
通式(ED2)中,R表示氫原子或碳數為1~30的有機基。作為通式(ED2)的具體例,可參考日本專利特開2010-168539號公報的記載。
藉此,本發明的著色組成物可形成耐熱性極其優異、且透明性亦極其優異的硬化膜。表示醚二聚體的通式(ED)中,作為由R1及R2所表示的可具有取代基的碳數為1~25的烴基,並無特別限制,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、第三戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直鏈狀或分支狀的烷基;苯基等芳基;環己基、第三丁基環己基、二環戊二烯基、三環癸烷基、異冰片基、金剛烷基、2-甲基-2-金剛烷基等脂環式基;1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基等經烷氧基取代的烷基;苄基等經芳基取代的烷基等。該些之中,就耐熱性的觀點而言,特佳為如甲基、乙基、環己基、苄基等般的不易因酸或熱而脫離的一級碳或二級碳的取代基。
作為醚二聚體的具體例,例如可列舉:二甲基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丙基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丁基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三戊基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(硬脂基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(月桂基)-2,2'-[氧代雙 (亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(2-乙基己基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(1-甲氧基乙基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(1-乙氧基乙基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苯基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二環己基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基環己基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(二環戊二烯基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(三環癸烷基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異冰片基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二金剛烷基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(2-甲基-2-金剛烷基)-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯等。該些之中,特佳為二甲基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二環己基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2'-[氧代雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯。該些醚二聚體可僅為1種,亦可為2種以上。源自由通式(ED)所表示的化合物的結構體亦可與其他單量體進行共聚。
鹼可溶性樹脂亦可含有源自由下述式(X)所表示的乙烯性不飽和單量體(a)的結構單元。
[化89]
(式(X)中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數為2~10的伸烷基,R3表示氫原子或可含有苯環的碳數為1~20的烷基。n表示1~15的整數)
所述式(X)中,R2的伸烷基的碳數較佳為2~3。另外,R3的烷基的碳數為1~20,較佳為1~10,R3的烷基可含有苯環。作為由R3所表示的含有苯環的烷基,可列舉苄基、2-苯基(異)丙基等。
另外,為了提昇本發明中的著色組成物的交聯效率,亦可使用具有聚合性基的鹼可溶性樹脂。若使用此種鹼可溶性樹脂,則存在本發明的效果進一步提昇的傾向。進而,存在耐光性或耐熱性亦進一步提昇的傾向。作為具有聚合性基的鹼可溶性樹脂,於側鏈上含有烯丙基、(甲基)丙烯酸基、烯丙氧基烷基等的鹼可溶性樹脂等有用。作為所述含有聚合性基的聚合物的例子,可列舉:蒂阿諾(Dianal)NR系列(三菱麗陽股份有限公司製造)、佛陀瑪(Photomer)6173(含有COOH的丙烯酸聚胺基甲酸酯寡聚物(polyurethane acrylic oligomer),鑽石三葉草有限公司(Diamond Shamrock Co.Ltd.,)製造)、比斯克特(Viscoat)R-264、KS Resist106(均為大阪有機化學工業股份有限公司製造)、賽克 羅馬(Cyclomer)P系列、普拉賽爾(Placcel)CF200系列(均為大賽璐化學工業股份有限公司製造)、艾巴克力(Ebecryl)3800(大賽璐-UCB(Daicel-UCB)股份有限公司製造)等。作為該些含有聚合性基的鹼可溶性樹脂,較佳為如下的樹脂:經胺基甲酸酯改質的含有聚合性雙鍵的丙烯酸樹脂,其藉由事先使異氰酸酯基與OH基進行反應、殘留1個未反應的異氰酸酯基、且含有(甲基)丙烯醯基的化合物與含有羧基的丙烯酸樹脂的反應而獲得;藉由含有羧基的丙烯酸樹脂與分子內同時具有環氧基及聚合性雙鍵的化合物的反應所獲得的含有不飽和基的丙烯酸樹脂;酸側基型環氧丙烯酸酯樹脂;使含有OH基的丙烯酸樹脂與具有聚合性雙鍵的二元酸酐進行反應而成的含有聚合性雙鍵的丙烯酸樹脂;使含有OH基的丙烯酸樹脂與異氰酸酯及具有聚合性基的化合物進行反應而成的樹脂;藉由對日本專利特開2002-229207號公報、及日本專利特開2003-335814號公報中所記載的於側鏈上具有酯基的樹脂進行鹼性處理而獲得的樹脂等,所述酯基於α位或β位上具有鹵素原子或磺酸酯基等脫離基。另外,阿克力丘爾(Acrycure)RD-F8(日本觸媒公司製造)亦較佳。
作為鹼可溶性樹脂,特別適宜的是包含(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物或(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其他單體的多元共聚物。除此以外,可列舉使甲基丙烯酸2-羥基乙酯進行共聚而成的(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、日本專利特開平7-140654號公報中所記載的(甲基) 丙烯酸2-羥基丙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等,特佳為可列舉甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸的共聚物等。
作為鹼可溶性樹脂,可參考日本專利特開2012-208494號公報段落0558~段落0571(相對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0685]~[0700])以後的記載,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
進而,較佳為使用日本專利特開2012-32767號公報中所記載的段落號0029~段落號0063中記載的共聚物(B)及實施例中所使用的鹼可溶性樹脂、日本專利特開2012-208474號公報的段落號0088~段落號0098中記載的黏合劑樹脂及實施例中所使用的黏合劑樹脂、日本專利特開2012-137531號公報的段落號0022~段落號0032中記載的黏合劑樹脂及實施例中所使用的黏合劑樹脂、日本專利特開2013-024934號公報的段落號0132~段落號0143中記載的黏合劑樹脂及實施例中所使用的黏合劑樹脂、日本專利特開2011-242752號公報的段落號0092~段落號0098及實施例中所使用的黏合劑樹脂、日本專利特開2012-032770號公報的段落號0030~段落號0072中記載的黏合劑樹脂。該些的內容可被 編入至本申請案說明書中。更具體而言,較佳為下述的樹脂。
[化90]
作為鹼可溶性樹脂的酸值,較佳為30mgKOH/g~200mgKOH/g,更佳為50mgKOH/g~150mgKOH/g,特佳為70mgKOH/g~120mgKOH/g。
另外,作為鹼可溶性樹脂的重量平均分子量(Mw),較佳為2,000~50,000,更佳為5,000~30,000,特佳為7,000~20,000。
當於著色組成物中含有鹼可溶性樹脂時,作為鹼可溶性樹脂的含量,相對於著色組成物的總固體成分,較佳為1質量%~15質量%,更佳為2質量%~12質量%,特佳為3質量%~10質量%。
本發明的著色組成物可僅含有1種鹼可溶性樹脂,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<著色組成物的其他成分>
除所述色素多聚體以外,本發明的著色組成物亦可含有其他成分。例如,就為了調節色值等目的而言,本發明中所使用的著色組成物除所述色素多聚體、及硬化性化合物以外,亦可含有顏料、顏料分散劑。另外,當使用聚合性化合物作為硬化性化合物時,可進而含有光聚合起始劑。
例如,當藉由光阻劑來形成著色層時,本發明的著色組成物較佳為含有本發明中的色素多聚體、作為硬化性化合物的鹼可溶性樹脂、及光聚合起始劑的組成物。進而,亦可含有顏料、顏料分散劑、界面活性劑、溶劑等成分。
另外,當藉由乾式蝕刻來形成著色層時,較佳為含有本發明 中的色素多聚體、作為硬化性化合物的聚合性化合物、及光聚合起始劑的組成物。進而,亦可含有顏料、顏料分散劑、界面活性劑、溶劑等成分。
以下,對該些進行詳細說明。
<<顏料>>
本發明的著色組成物較佳為進而含有顏料。
作為本發明中所使用的顏料,可使用先前公知的各種無機顏料或有機顏料,較佳為使用有機顏料。作為顏料,較佳為透過率高。
作為無機顏料,可列舉由金屬氧化物、金屬錯鹽等所表示的金屬化合物,具體而言,可列舉鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅、銻等的金屬氧化物,及金屬的複合氧化物。
作為有機顏料,例如可列舉如下顏料等:C.I.顏料黃11、C.I.顏料黃24、C.I.顏料黃31、C.I.顏料黃53、C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃93、C.I.顏料黃99、C.I.顏料黃108、C.I.顏料黃109、C.I.顏料黃110、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃147、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃151、C.I.顏料黃154、C.I.顏料黃155、C.I.顏料黃167、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃185、C.I.顏料黃199;C.I.顏料橙36、C.I.顏料橙38、C.I.顏料橙43、C.I.顏料橙71;C.I.顏料紅81、C.I.顏料紅105、C.I.顏料紅122、C.I.顏料紅149、C.I.顏料紅150、C.I.顏料紅155、C.I.顏料紅171、C.I.顏料 紅175、C.I.顏料紅176、C.I.顏料紅177、C.I.顏料紅209、C.I.顏料紅220、C.I.顏料紅224、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅255、C.I.顏料紅264、C.I.顏料紅270;C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫32、C.I.顏料紫39;C.I.顏料藍1、C.I.顏料藍2、C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍15:1、C.I.顏料藍15:3、C.I.顏料藍15:6、C.I.顏料藍16、C.I.顏料藍22、C.I.顏料藍60、C.I.顏料藍66;C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠37、C.I.顏料綠58;C.I.顏料棕25、C.I.顏料棕28;C.I.顏料黑1、C.I.顏料黑7。
作為可較佳地用於本發明中的顏料,可列舉以下的顏料。但是,本發明並不限定於該些顏料。
C.I.顏料黃11、C.I.顏料黃24、C.I.顏料黃108、C.I.顏料黃109、C.I.顏料黃110、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃151、C.I.顏料黃154、C.I.顏料黃167、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃185;C.I.顏料橙36、C.I.顏料橙71;C.I.顏料紅122、C.I.顏料紅150、C.I.顏料紅171、C.I.顏料紅175、C.I.顏料紅177、C.I.顏料紅209、C.I.顏料紅224、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅255、C.I.顏料紅264;C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫32;C.I.顏料藍15:1、C.I.顏料藍15:3、C.I.顏料藍15:6、C.I. 顏料藍16、C.I.顏料藍22、C.I.顏料藍60、C.I.顏料藍66;C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠37、C.I.顏料綠58;C.I.顏料黑1、C.I.顏料黑7。
該些有機顏料可單獨使用、或者為了分光的調整或提昇色純度而將各種有機顏料組合使用。以下表示所述組合的具體例。例如,作為紅色顏料,可單獨使用蒽醌系顏料、苝系顏料、二酮吡咯并吡咯系顏料,或者可使用該些顏料的至少一種與雙偶氮系黃色顏料、異吲哚啉系黃色顏料、喹酞酮系黃色顏料或苝系黃色顏料的混合等。例如,作為蒽醌系顏料,可列舉C.I.顏料紅177,作為苝系顏料,可列舉C.I.顏料紅155、C.I.顏料紅224,作為二酮吡咯并吡咯系顏料,可列舉C.I.顏料紅254,就分色性的觀點而言,較佳為與C.I.顏料黃139的混合。另外,紅色顏料與黃色顏料的質量比較佳為100:5~100:50。若為100:4以下,則難以抑制400nm~500nm的透光率,另外,若為100:51以上,則存在主波長偏向短波長,無法提昇分色能力的情況。尤其,作為所述質量比,最合適的是100:10~100:30的範圍。再者,於紅色顏料彼此的組合的情況下,可結合要求出的分光進行調整。
另外,作為綠色顏料,可單獨使用鹵化酞菁系顏料,或者可使用其與雙偶氮系黃色顏料、喹酞酮系黃色顏料、甲亞胺(azomethine)系黃色顏料或異吲哚啉系黃色顏料的混合。例如,作為此種例,較佳為C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠37與C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、 C.I.顏料黃180或C.I.顏料黃185的混合。綠色顏料與黃色顏料的質量比較佳為100:5~100:150。作為所述質量比,特佳為100:30~100:120的範圍。
作為藍色顏料,可單獨使用酞菁系顏料、或者可使用其與二噁嗪系紫色顏料的混合。例如,較佳為C.I.顏料藍15:6與C.I.顏料紫23的混合。藍色顏料與紫色顏料的質量比較佳為100:0~100:100,更佳為100:10以下。
另外,作為黑色矩陣用的顏料,可單獨或混合使用碳、鈦黑、氧化鐵、氧化鈦,較佳為碳與鈦黑的組合。另外,碳與鈦黑的質量比較佳為100:0~100:60的範圍。
本發明的著色組成物較佳為調配黑色以外的顏料,更佳為調配藍色的顏料。
關於顏料的一次粒徑,於用作彩色濾光片用途的情況下,就顏色不均或對比度的觀點而言,較佳為100nm以下,另外,就分散穩定性的觀點而言,較佳為5nm以上。顏料的一次粒徑更佳為5nm~75nm,進而更佳為5nm~55nm,特佳為5nm~35nm。
顏料的一次粒徑可藉由電子顯微鏡等公知的方法來測定。
其中,作為顏料,較佳為選自蒽醌顏料、二酮吡咯并吡咯顏料、酞菁顏料、喹酞酮顏料、異吲哚啉顏料、甲亞胺顏料、及二噁嗪顏料中的顏料。尤其,特佳為C.I.顏料紅177(蒽醌顏料)、C.I.顏料紅254(二酮吡咯并吡咯顏料),C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠58,C.I.顏料藍15:6(酞菁顏料),C.I.顏料黃138 (喹酞酮顏料),C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃185(異吲哚啉顏料),C.I.顏料黃150(甲亞胺顏料),C.I.顏料紫23(二噁嗪顏料)。
當將顏料調配至本發明的著色組成物中時,相對於著色組成物中所含有的除溶劑以外的所有成分,顏料的含量較佳為20質量%~50質量%,更佳為25質量%~50質量%,進而更佳為30質量%~45質量%。
本發明的著色組成物可僅含有1種顏料,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<顏料分散劑>>
當本發明的著色組成物具有顏料時,視需要可併用顏料分散劑。
作為可用於本發明的顏料分散劑,可列舉:高分子分散劑[例如聚醯胺胺(polyamide amine)與其鹽、聚羧酸與其鹽、高分子量不飽和酸酯、改質聚胺基甲酸酯、改質聚酯、改質聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸福馬林縮合物],及聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺等界面活性劑,以及顏料衍生物等。
高分子分散劑根據其結構而可進一步分類為直鏈狀高分子、末端改質型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
作為具有針對顏料表面的固定部位的末端改質型高分子,例如可列舉:日本專利特開平3-112992號公報、日本專利特表2003-533455號公報等中所記載的於末端具有磷酸基的高分 子,日本專利特開2002-273191號公報等中所記載的於末端具有磺酸基的高分子,日本專利特開平9-77994號公報等中所記載的具有有機色素的部分骨架或雜環的高分子等。另外,日本專利特開2007-277514號公報中所記載的於高分子末端導入有2個以上針對顏料表面的固定部位(酸基、鹼性基、有機色素的部分骨架或雜環等)的高分子的分散穩定性亦優異,而較佳。
作為具有針對顏料表面的固定部位的接枝型高分子,例如可列舉聚酯系分散劑等,具體而言,可列舉:日本專利特開昭54-37082號公報、日本專利特表平8-507960號公報、日本專利特開2009-258668號公報等中所記載的聚(低級伸烷基亞胺)與聚酯的反應產物,日本專利特開平9-169821號公報等中所記載的聚烯丙基胺與聚酯的反應產物,日本專利特開平10-339949號公報、日本專利特開2004-37986號公報、國際公開手冊WO2010/110491等中所記載的大分子單體與氮原子單體的共聚物,日本專利特開2003-238837號公報、日本專利特開2008-9426號公報、日本專利特開2008-81732號公報等中所記載的具有有機色素的部分骨架或雜環的接枝型高分子,日本專利特開2010-106268號公報等中所記載的大分子單體與含有酸基的單體的共聚物等。尤其,就顏料分散劑的分散性、分散穩定性、及使用顏料分散劑的著色組成物所顯示的顯影性的觀點而言,特佳為日本專利特開2009-203462號公報中所記載的具有鹼性基與酸性基的兩性分散樹脂。
作為藉由自由基聚合來製造具有針對顏料表面的固定 部位的接枝型高分子時所使用的大分子單體,可使用公知的大分子單體,可列舉:東亞合成(股份)製造的大分子單體AA-6(末端基為甲基丙烯醯基的聚甲基丙烯酸甲酯)、AS-6(末端基為甲基丙烯醯基的聚苯乙烯)、AN-6S(末端基為甲基丙烯醯基的苯乙烯與丙烯腈的共聚物)、AB-6(末端基為甲基丙烯醯基的聚丙烯酸丁酯),大賽璐化學工業(股份)製造的普拉賽爾(Placcel)FM5(甲基丙烯酸2-羥基乙酯的ε-己內酯5莫耳當量加成物)、FA10L(丙烯酸2-羥基乙酯的ε-己內酯10莫耳當量加成物),以及日本專利特開平2-272009號公報中所記載的聚酯系大分子單體等。該些之中,尤其就顏料分散劑的分散性、分散穩定性、及使用顏料分散劑的著色組成物所顯示的顯影性的觀點而言,特佳為柔軟性且親溶劑性優異的聚酯系大分子單體,進而,特佳為由日本專利特開平2-272009號公報中記載的聚酯系大分子單體所表示的聚酯系大分子單體。
作為具有針對顏料表面的固定部位的嵌段型高分子,較佳為日本專利特開2003-49110號公報、日本專利特開2009-52010號公報等中所記載的嵌段型高分子。
可用於本發明的顏料分散劑亦可作為市售品而獲得,作為此種具體例,可列舉:楠木化成股份有限公司製造的「DA-7301」,畢克化學(BYK Chemie)公司製造的「迪斯帕畢克(Disperbyk)-101(聚醯胺胺磷酸鹽)、Disperbyk-107(羧酸酯)、Disperbyk-110、Disperbyk-111(含有酸基的共聚物)、Disperbyk-130 (聚醯胺)、Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbyk-165、Disperbyk-166、Disperbyk-170(高分子共聚物)」、「BYK-P104、BYK-P105(高分子量不飽和聚羧酸)」,埃夫卡(EFKA)公司製造的「EFKA4047、EFKA4050~EFKA4010~EFKA4165(聚胺基甲酸酯系)、EFKA4330~EFKA4340(嵌段共聚物)、EFKA4400~EFKA4402(改質聚丙烯酸酯)、EFKA5010(聚酯醯胺)、EFKA5765(高分子量聚羧酸鹽)、EFKA6220(脂肪酸聚酯)、EFKA6745(酞菁衍生物)、EFKA6750(偶氮顏料衍生物)」,味之素精細化學(Ajinomoto Fine-Techno)公司製造的「阿吉斯帕(Ajisper)PB821、Ajisper PB822、Ajisper PB880、Ajisper PB881」,共榮社化學公司製造的「弗洛蘭(Florene)TG-710(胺基甲酸酯寡聚物)」、「珀利弗洛(Polyflow)No.50E、Polyflow No.300(丙烯酸系共聚物)」,楠本化成公司製造的「迪斯帕隆(Disparlon)KS-860、Disparlon 873SN、Disparlon 874、Disparlon #2150(脂肪族多元羧酸)、Disparlon #7004(聚醚酯)、Disparlon DA-703-50、Disparlon DA-705、Disparlon DA-725」,花王公司製造的「德摩爾(Demol)RN、Demol N(萘磺酸福馬林縮聚物)、Demol MS、Demol C、Demol SN-B(芳香族磺酸福馬林縮聚物),「火莫格諾(Homogenol)L-18(高分子聚羧酸)」,「艾馬吉(Emalgen)920、Emalgen930、Emalgen935、Emalgen985(聚氧乙烯壬基苯基醚)」,「阿塞他命(Acetamin)86(硬脂基胺乙酸酯)」,日本路博潤(Lubrizol)(股份)製造的「索努帕斯(Solsperse) 5000(酞菁衍生物)、Solsperse22000(偶氮顏料衍生物)、Solspersel3240(聚酯胺)、Solsperse3000、Solspersel7000、Solsperse27000(末端部具有功能部的高分子)、Solsperse24000、Solsperse28000、Solsperse32000、Solsperse38500(接枝型高分子)」,日光化學(Nikko Chemicals)公司製造的「尼克爾(Nikol)T106(聚氧乙烯脫水山梨糖醇單油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯單硬脂酸酯)」,川研精化(Kawaken Fine Chemicals)(股份)製造的海諾埃克特(Hinoact)T-8000E等,信越化學工業(股份)製造的有機矽氧烷聚合物KP341,裕商(股份)製造的「W001:陽離子系界面活性劑」、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯等非離子系界面活性劑、「W004、W005、W017」等陰離子系界面活性劑,森下產業(股份)製造的「EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA Polymer100、EFKA Polymer400、EFKA Polymer401、EFKA Polymer450」,聖諾普科(Sannopco)(股份)製造的「迪斯帕斯艾德(Disperse Aid)6、Disperse Aid8、Disperse Aid15、Disperse Aid9100」等高分子分散劑,艾迪科(ADEKA)(股份)製造的「艾迪科普朗尼克(Adeka Pluronic)L31、Adeka Pluronic F38、Adeka Pluronic L42、Adeka Pluronic L44、Adeka Pluronic L61、Adeka Pluronic L64、Adeka Pluronic F68、Adeka Pluronic L72、Adeka Pluronic P95、Adeka Pluronic F77、Adeka Pluronic P84、Adeka Pluronic F87、Adeka Pluronic P94、Adeka Pluronic L101、Adeka Pluronic P103、Adeka Pluronic F108、Adeka Pluronic L121、Adeka Pluronic P-123」,以及三洋化成(股份)製造的「伊奧奈特(Ionet)(商品名)s-20」等。
另外,亦可併用如下的嵌段共聚物或分子量分佈狹小的共聚物作為顏料分散劑,所述嵌段共聚物藉由在二硫羰基化合物等可逆加成斷裂鏈轉移劑(reversible addition-fragmentation chain transfer,RAFT劑)及自由基起始劑的存在下,使聚合性不飽和化合物進行自由基聚合而獲得。作為此種樹脂的具體例,可列舉日本專利特開2008-242081號公報的段落號0053~段落號0129、及日本專利特開2008-176218號公報的段落號0049~段落號0117等中所記載的樹脂,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。另外,亦可使用此種嵌段共聚物或分子量分佈狹小的共聚物作為鹼可溶性樹脂。
該些顏料分散劑可單獨使用,亦可將2種以上組合使用。於本發明中,特佳為將顏料衍生物與高分子分散劑組合使用。另外,顏料分散劑亦可將具有針對顏料表面的固定部位的末端改質型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子與鹼可溶性樹脂併用來使用。作為鹼可溶性樹脂,可列舉(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、順丁烯二酸共聚物、部分酯化順丁烯二酸共聚物等、以及側鏈上具有羧酸的酸性纖維素衍生物,特佳為(甲基)丙烯酸共聚物。另外,日本專利特開平10-300922號公報中 所記載的N位取代順丁烯二醯亞胺單體共聚物、日本專利特開2004-300204號公報中所記載的醚二聚體共聚物、日本專利特開平7-319161號公報中所記載的含有聚合性基的鹼可溶性樹脂亦較佳。
於著色組成物中,當含有顏料分散劑時,作為顏料分散劑的總含量,相對於顏料100質量份,較佳為1質量份~80質量份,更佳為5質量份~70質量份,進而更佳為10質量份~60質量份。本發明的著色組成物可僅含有1種顏料分散劑,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
具體而言,若為使用高分子分散劑的情況,則其使用量相對於顏料100質量份,以質量換算計較佳為5質量份~100質量份的範圍,更佳為10質量份~80質量份的範圍。
另外,當併用顏料衍生物時,作為顏料衍生物的使用量,相對於顏料100質量份,以質量換算計較佳為處於1質量份~30質量份的範圍內,更佳為處於3質量份~20質量份的範圍內,特佳為處於5質量份~15質量份的範圍內。
於著色組成物中,就硬化感度、色濃度的觀點而言,相對於構成著色組成物的總固體成分,色素及分散劑成分的含量的總和較佳為50質量%以上、90質量%以下,更佳為55質量%以上、85質量%以下,進而更佳為60質量%以上、80質量%以下。
<<染料>>
本發明的著色組成物亦可含有色素多聚體以外的公知的染 料。例如可使用:日本專利特開昭64-90403號公報、日本專利特開昭64-91102號公報、日本專利特開平1-94301號公報、日本專利特開平6-11614號公報、日本專利特登2592207號、美國專利4808501號說明書、美國專利5667920號說明書、美國專利505950號說明書、美國專利5667920號說明書、日本專利特開平5-333207號公報、日本專利特開平6-35183號公報、日本專利特開平6-51115號公報、日本專利特開平6-194828號公報等中所揭示的色素。作為化學結構,可使用:吡唑偶氮系、吡咯亞甲基系、苯胺基偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、亞苄基系、氧雜菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻嗪系、吡咯并吡唑甲亞胺系等的染料。
可僅含有1種染料,亦可含有2種以上。
當於本發明的著色組成物中含有染料時,例如可設為所有著色劑的0.1質量%~5質量%。
<<光聚合起始劑>>
就進一步提昇感度的觀點而言,本發明的著色組成物較佳為含有光聚合起始劑。
作為光聚合起始劑,只要具有使聚合性化合物的聚合開始的能力,則並無特別限制,可自公知的光聚合起始劑中適宜選擇。例如,較佳為對於紫外線區域至可見光線具有感光性者。另外,可為與經光激發的增感劑產生某種作用,而生成活性自由基的活性劑,亦可為如對應於單體的種類而使陽離子聚合開始的起始劑。
另外,光聚合起始劑較佳為含有至少1種如下的化合物,該化合物於約300nm~800nm(更佳為330nm~500nm)的範圍內至少具有約50的分子吸光係數。
作為光聚合起始劑,例如可列舉:鹵化烴衍生物(例如具有三嗪骨架者、具有噁二唑骨架者等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基聯咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮化合物、羥基苯乙酮等,較佳為肟化合物。
另外,就曝光感度的觀點而言,較佳為選自由三鹵甲基三嗪化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚體、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物所組成的群組中的化合物。
更佳為三鹵甲基三嗪化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚體、三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物、鎓化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,特佳為選自由三鹵甲基三嗪化合物、α-胺基酮化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑化合物、二苯甲酮化合物、三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物所組成的群組中的至少一種化合物。另外,三芳基咪唑化合物亦可為與苯并咪唑的混合物。
具體而言,作為三鹵甲基三嗪化合物,可例示以下的化合物。再者,Ph為苯基。
作為三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物,可例示以下的化合物。
作為三鹵甲基三嗪化合物,亦可使用市售品,例如亦可使用TAZ-107(綠化學(Midori Kagaku)公司製造)。
尤其,當將本發明的著色組成物用於固體攝像元件所具備的彩色濾光片的製作時,因需要以尖銳的形狀形成微細的圖案,故重要的是硬化性且無殘渣地對未曝光部進行顯影。就此種觀點而 言,特佳為使用肟化合物作為聚合起始劑。尤其,當於固體攝像元件中形成微細的圖案時,將步進式曝光機用於硬化用曝光,但該曝光機有時因鹵素而受損,必須將聚合起始劑的添加量亦抑制得低,因此若考慮該些方面,則於如固體攝像元件般形成微細圖案時,作為光聚合起始劑,特佳為使用肟化合物。
作為具有三嗪骨架的鹵化烴化合物,例如可列舉:若林等著,「日本化學學會通報(Bull.Chem.Soc.Japan)」,42,2924(1969)中記載的化合物,英國專利第1388492號說明書中記載的化合物,日本專利特開昭53-133428號公報中記載的化合物,德國專利第3337024號說明書中記載的化合物,F.C.謝弗(F.C.Schaefer)等的「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」,29,1527(1964)中記載的化合物,日本專利特開昭62-58241號公報中記載的化合物,日本專利特開平5-281728號公報中記載的化合物,日本專利特開平5-34920號公報中記載的化合物,美國專利第4212976號說明書中所記載的化合物,尤其可列舉日本專利特開2013-077009號公報的段落號0075中所記載的化合物等。
另外,作為所述以外的光聚合起始劑,可例示吖啶衍生物。具體而言,可列舉日本專利特開2013-077009號公報的段落號0076中所記載的化合物等,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
作為酮化合物,例如可列舉日本專利特開2013-077009號公報的段落號0077中所記載的化合物等,該些的內容可被編入 至本申請案說明書中。
作為光聚合起始劑,亦可適宜地使用羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物、及醯基膦化合物。更具體而言,例如亦可使用日本專利特開平10-291969號公報中所記載的胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號公報中所記載的醯基氧化膦系起始劑。
作為羥基苯乙酮系起始劑,可使用豔佳固(IRGACURE)-184、達羅卡(DAROCUR)-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。作為胺基苯乙酮系起始劑,可使用作為市售品的IRGACURE-907、IRGACURE-369、及IRGACURE-379(商品名:均為巴斯夫公司製造)。作為胺基苯乙酮系起始劑,亦可使用吸收波長與365nm或405nm等的長波光源匹配的日本專利特開2009-191179號公報中所記載的化合物。另外,作為醯基膦系起始劑,可使用作為市售品的IRGACURE-819或DAROCUR-TPO(商品名:均為巴斯夫公司製造)、綠化學(股份)製造的TAZ系列(例如TAZ-107、TAZ-110、TAZ-104、TAZ-109、TAZ-140、TAZ-204、TAZ-113、TAZ-123)。
作為光聚合起始劑,更佳為可列舉肟化合物。作為肟化合物的具體例,可使用日本專利特開2001-233842號公報中記載的化合物、日本專利特開2000-80068號公報中記載的化合物、日本專利特開2006-342166號公報中記載的化合物。
作為可適宜用作本發明中的光聚合起始劑的肟衍生物等肟化合物,例如可列舉:3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮、以及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。
作為肟化合物,可列舉:「英國化學會誌,柏爾金匯刊II(J.C.S.Perkin II)」(1979年)pp.1653-1660、「英國化學會誌,柏爾金匯刊II」(1979年)pp.156-162、「光聚合物科學與技術雜誌(Journal of Photopolymer Science and Technology)」(1995年)pp.202-232、日本專利特開2000-66385號公報中記載的化合物、日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特表2004-534797號公報、日本專利特開2006-342166號公報的各公報中所記載的化合物等。
市售品亦可適宜地使用IRGACURE-OXE01(巴斯夫公司製造)、IRGACURE-OXE02(巴斯夫公司製造)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製造)。
另外,作為所述記載以外的肟化合物,亦可使用咔唑的N位上連結有肟的日本專利特表2009-519904號公報中所記載的化合物、二苯甲酮部位上導入有雜取代基的美國專利第7626957號公報中所記載的化合物、色素部位上導入有硝基的日本專利特開2010-15025號公報及美國專利公開2009-292039號中記載的化 合物、國際公開專利2009-131189號公報中所記載的酮肟化合物、同一分子內含有三嗪骨架與肟骨架的美國專利7556910號公報中所記載的化合物、於405nm下具有最大吸收且對於g射線光源具有良好的感度的日本專利特開2009-221114號公報中記載的化合物等。
較佳為亦可進而適宜地使用日本專利特開2007-231000號公報、及日本專利特開2007-322744號公報中所記載的環狀肟化合物。環狀肟化合物之中,尤其日本專利特開2010-32985號公報、日本專利特開2010-185072號公報中所記載的於咔唑色素中進行縮環而成的環狀肟化合物具有高光吸收性,就高感度化的觀點而言較佳。
另外,於肟化合物的特定部位具有不飽和鍵的日本專利特開2009-242469號公報中所記載的化合物亦可藉由使活性自由基自聚合惰性自由基中再生而達成高感度化,可適宜地使用。
特佳為可列舉日本專利特開2007-269779號公報中所示的具有特定取代基的肟化合物、或日本專利特開2009-191061號公報中所示的具有硫代芳基的肟化合物。
具體而言,作為光聚合起始劑的肟化合物較佳為由下述通式(OX-1)所表示的化合物。再者,肟的N-O鍵可為(E)體的肟化合物,亦可為(Z)體的肟化合物,亦可為(E)體與(Z)體的混合物。
[化93]
通式(OX-1)中,R及B分別獨立地表示一價的取代基,A表示二價的有機基,Ar表示芳基。
通式(OX-1)中,作為由R所表示的一價的取代基,較佳為一價的非金屬原子團。
作為一價的非金屬原子團,可列舉:烷基、芳基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、雜環基、烷硫基羰基、芳硫基羰基等。另外,該些基亦可具有1個以上的取代基。另外,所述取代基亦可由其他取代基進一步取代。
作為取代基,可列舉:鹵素原子、芳氧基、烷氧基羰基或芳氧基羰基、醯氧基、醯基、烷基、芳基等。
以下表示由通式(OX-1)所表示的化合物的具體例(C-4)~具體例(C-13),但本發明並不限定於該些具體例。
[化94]
肟化合物是於350nm~500nm的波長區域中具有最大吸收波長者,較佳為於360nm~480nm的波長區域中具有最大吸收波長者,特佳為365nm及405nm中的吸光度高的肟化合物。
就感度的觀點而言,肟化合物於365nm或405nm中的莫耳吸光係數較佳為1,000~300,000,更佳為2,000~300,000,特佳為5,000~200,000。
化合物的莫耳吸光係數可使用公知的方法來測定,具體而 言,例如較佳為藉由紫外可見分光光度計(瓦里安(Varian)公司製造的Carry-5分光光度計(spectrophotometer)),並利用乙酸乙酯溶劑,以0.01g/L的濃度進行測定。
當本發明的著色組成物中含有光聚合起始劑時,相對於著色組成物的總固體成分,光聚合起始劑的含量較佳為0.1質量%以上、50質量%以下,更佳為0.5質量%以上、30質量%以下,進而更佳為1質量%以上、20質量%以下。於該範圍內,可獲得更良好的感度與圖案形成性。
本發明的著色組成物可僅含有1種光聚合起始劑,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<其他成分>
除所述各成分以外,本發明的著色組成物亦可於無損本發明的效果的範圍內,進而含有有機溶劑、交聯劑、聚合抑制劑、界面活性劑、有機羧酸、有機羧酸酐等其他成分。
<<有機溶劑>>
本發明的著色組成物亦可含有有機溶劑。
有機溶劑只要滿足各成分的溶解性或著色組成物的塗佈性,則基本上無特別限制,但特佳為考慮紫外線吸收劑、鹼可溶性樹脂或分散劑等的溶解性、塗佈性、安全性來選擇。另外,當製備本發明中的著色組成物時,較佳為含有至少2種有機溶劑。
作為有機溶劑,作為酯類,例如可適宜地列舉乙酸乙酯、乙酸-正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸環己酯、甲酸戊酯、乙酸異 戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧基乙酸烷基酯(例如:氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯(例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-氧基丙酸烷基酯類(例如:3-氧基丙酸甲酯、3-氧基丙酸乙酯等(例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-氧基丙酸烷基酯類(例如:2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯等(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及,作為醚類,例如可適宜地列舉二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及,作為酮類,例如可適宜地列舉甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等,以及,作為芳香族烴類,例如可適宜地列舉甲苯、二甲苯等。
就紫外線吸收劑及鹼可溶性樹脂的溶解性、塗佈面狀的改良等的觀點而言,將2種以上的該些有機溶劑混合亦較佳。於 此情況下,特佳為如下的混合溶液,其包含選自所述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、及丙二醇甲醚乙酸酯中的2種以上。
就塗佈性的觀點而言,有機溶劑於著色組成物中的含量較佳為設為組成物的總固體成分濃度變成5質量%~80質量%的量,更佳為組成物的總固體成分濃度變成5質量%~60質量%的量,特佳為組成物的總固體成分濃度變成10質量%~50質量%的量。
本發明的著色組成物可僅含有1種有機溶劑,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<交聯劑>>
本發明的著色組成物亦可含有交聯劑。藉由含有交聯劑,而可進一步提高使著色組成物硬化而成的硬化膜的硬度。
作為交聯劑,只要是可藉由交聯反應而進行膜硬化者,則並無特別限定,例如可列舉:(a)環氧樹脂;(b)經選自羥甲基、烷氧基甲基、及醯氧基甲基中的至少1種取代基取代的三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物或脲化合物;(c)經選自羥甲基、烷氧基甲基、及醯氧基甲基中的至少1種取代基取代的苯酚化合物、萘酚化合物或羥基蒽化合物。其中,較佳為多官能環氧樹脂。
關於交聯劑的具體例等的詳細情況,可參照日本專利特開2004-295116號公報的段落0134~段落0147的記載。
當本發明的著色組成物含有交聯劑時,交聯劑的調配量並無特別規定,但較佳為著色組成物的總固體成分的2質量%~30質量%,更佳為3質量%~20質量%。
本發明的著色組成物可僅含有1種交聯劑,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<聚合抑制劑>>
為了於著色組成物的製造過程中或保存過程中,阻止聚合性化合物的不需要的熱聚合,本發明的著色組成物理想的是添加少量的聚合抑制劑。
作為可用於本發明的聚合抑制劑,可列舉:對苯二酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲酚、五倍子酚(pyrogallol)、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥基胺三價鈰鹽等。
當於本發明的著色組成物中含有聚合抑制劑時,相對於所有組成物的質量,聚合抑制劑的含量較佳為0.01質量%~5質量%。
本發明的著色組成物可僅含有1種聚合抑制劑,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<界面活性劑>>
於本發明的著色組成物中,就進一步提昇塗佈性的觀點而言,亦可添加各種界面活性劑。作為界面活性劑,可使用氟系界 面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。
尤其,本發明的著色組成物藉由含有氟系界面活性劑,作為塗佈液來製備時的液體特性(特別是流動性)進一步提昇,因此可進一步改善塗佈厚度的均勻性或省液性。
即,當使用應用了含有氟系界面活性劑的著色組成物的塗佈液來形成膜時,使被塗佈面與塗佈液的界面張力下降,藉此對於被塗佈面的潤濕性得到改善,且對於被塗佈面的塗佈性提昇。因此,就即便於以少量的液量形成幾μm左右的薄膜的情況下,亦可更適宜地進行厚度不均小的厚度均勻的膜形成的觀點而言有效。
氟系界面活性劑中的氟含有率適宜的是3質量%~40質量%,更佳為5質量%~30質量%,特佳為7質量%~25質量%。氟含有率為該範圍內的氟系界面活性劑就塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的觀點而言有效,於著色組成物中的溶解性亦良好。
作為氟系界面活性劑,例如可列舉:美佳法(Megafac)F171、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F176、Megafac F177、Megafac F141、Megafac F142、Megafac F143、Megafac F144、Megafac R30、Megafac F437、Megafac F475、Megafac F479、Megafac F482、Megafac F554、Megafac F780、Megafac F781(以上,迪愛生(股份)製造),弗洛德(Fluorad)FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171(以上,住友3M(Sumitomo 3M)(股份)製造),沙福隆(Surflon)S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S393、Surflon KH-40(以上,旭硝子(股份)製造)等。
作為非離子系界面活性劑,具體而言,可列舉:甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及該些的乙氧基化物及丙氧基化物(例如甘油(glycerol)丙氧基化物、甘油(glycerin)乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯(巴斯夫公司製造的Pluronic L10、Pluronic L31、Pluronic L61、Pluronic L62、Pluronic 10R5、Pluronic 17R2、Pluronic 25R2,Tetronic304、Tetronic701、Tetronic704、Tetronic901、Tetronic904、Tetronic150R1),Solsperse20000(日本路博潤(股份))等。
作為陽離子系界面活性劑,具體而言,可列舉:酞菁衍生物(商品名:EFKA-745,森下產業(股份)製造),有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股份)製造),(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、Polyflow No.90、Polyflow No.95(共榮社化學(股份)製造),W001(裕商(股份)製造)等。
作為陰離子系界面活性劑,具體而言,可列舉:W004、W005、W017(裕商(股份)公司製造)等。
作為矽酮系界面活性劑,例如可列舉:東麗.道康寧(股份)製造的「東麗矽酮(Toray Silicone)DC3PA」、「Toray Silicone SH7PA」、「Toray Silicone DC11PA」、「Toray Silicone SH21PA」、「Toray Silicone SH28PA」、「Toray Silicone SH29PA」、「Toray Silicone SH30PA」、「Toray Silicone SH8400」,邁圖高新材料(Momentive Performance Materials)公司製造的「TSF-4440」、「TSF-4300」、「TSF-4445」、「TSF-4460」、「TSF-4452」,信越矽利光(Shinetsu silicone)股份有限公司製造的「KP341」、「KF6001」、「KF6002」,畢克化學公司製造的「BYK307」、「BYK323」、「BYK330」等。
當於本發明的著色組成物中含有界面活性劑時,相對於著色組成物的總質量,界面活性劑的添加量較佳為0.001質量%~2.0質量%,更佳為0.005質量%~1.0質量%。
本發明的著色組成物可僅含有1種界面活性劑,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<有機羧酸、有機羧酸酐>>
本發明的著色組成物亦可含有分子量為1000以下的有機羧酸、及/或有機羧酸酐。
作為有機羧酸化合物,具體而言,可列舉脂肪族羧酸或芳香族羧酸。作為脂肪族羧酸,例如可列舉:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、乙醇酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等一元羧酸,草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、環己烷二羧酸、環己烯二羧酸、衣康酸、檸康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸等二羧酸,1,2,3-丙三甲酸、鳥頭酸等三羧酸等。另外, 作為芳香族羧酸,例如可列舉:苯甲酸、鄰苯二甲酸等羧基直接鍵結於苯基上而成的羧酸,以及自苯基經由碳鍵而鍵結有羧基的羧酸類。該些之中,特佳為分子量為600以下,尤其分子量為50~500者,具體而言,例如較佳為順丁烯二酸、丙二酸、丁二酸、衣康酸。
作為有機羧酸酐,例如可列舉脂肪族羧酸酐、芳香族羧酸酐,具體而言,例如可列舉:乙酸酐、三氯乙酸酐、三氟乙酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、丁二酸酐、順丁烯二酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、1,2-環己烯二羧酸酐、正十八基丁二酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐等脂肪族羧酸酐。作為芳香族羧酸酐,例如可列舉:鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、萘二甲酸酐等。該些之中,特佳為分子量為600以下,尤其分子量為50~500者,具體而言,例如較佳為順丁烯二酸酐、丁二酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐。
當於本發明的著色組成物中含有有機羧酸、有機羧酸酐時,於總固體成分中,有機羧酸及/或有機羧酸酐的添加量通常為0.01質量%~10質量%,較佳為0.03質量%~5質量%,更佳為0.05質量%~3質量%的範圍。
本發明的著色組成物可分別僅含有1種有機羧酸及/或有機羧酸酐,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
藉由添加該些分子量為1000以下的有機羧酸、及/或有機羧酸 酐,可一面保持高圖案密接性,一面進一步減少著色組成物的未溶解物的殘存。
除所述以外,於著色組成物中,視需要可調配各種添加物,例如填充劑、密接促進劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗凝聚劑等。作為該些添加物,可列舉日本專利特開2004-295116號公報的段落0155~段落0156中所記載者,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
於本發明的著色組成物中,可含有日本專利特開2004-295116號公報的段落0078中所記載的增感劑或光穩定劑、該公報的段落0081中所記載的熱聚合防止劑。
本發明的著色組成物可分別僅含有1種所述成分,亦可含有2種以上。當含有2種以上時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<著色組成物的製備方法>
本發明的著色組成物是藉由將所述成分混合來製備。
再者,當製備著色組成物時,可一次性調配構成著色組成物的各成分,亦可將各成分溶解.分散於溶劑中後依次調配。另外,進行調配時的投入順序或作業條件並無特別限制。例如,可將所有成分同時溶解.分散於溶劑中來製備組成物,視需要,亦可先將各成分適宜製成2種以上的溶液.分散液,於使用時(塗佈時)將該些溶液.分散液混合來作為組成物製備。
以所述方式製備的著色組成物可利用較佳為孔徑為0.01μm~3.0μm,更佳為孔徑為0.05μm~0.5μm左右的過濾器等進行過 濾後,供於使用。
本發明的著色組成物可較佳地用作彩色濾光片的著色層形成用著色組成物。更具體而言,本發明的著色組成物因可形成顏色不均、及分光特性優異的硬化膜,故可適宜地用於形成彩色濾光片的著色圖案(著色層)。另外,本發明的著色組成物可適宜地用作固體攝像元件(例如電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)、互補金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)等)、或者液晶顯示裝置(液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD))等圖像顯示裝置中所使用的彩色濾光片等的著色圖案形成用著色組成物。進而,亦可適宜地用作印刷墨水、噴墨墨水及塗料等的製作用途。其中,可適宜地用作CCD及CMOS等固體攝像元件用的彩色濾光片的製作用途。
<硬化膜、圖案形成方法、彩色濾光片及彩色濾光片的製造方法>
其次,針對本發明中的硬化膜、圖案形成方法及彩色濾光片,經由其製造方法而進行詳述。另外,亦對使用本發明的圖案形成方法的彩色濾光片的製造方法進行說明。
本發明的硬化膜是使本發明的著色組成物硬化而形成。所述硬化膜可較佳地用於彩色濾光片。
本發明的圖案形成方法將本發明的著色組成物應用於支撐體上來形成著色組成物層,並將不需要的部分去除,從而形成著色圖案。
本發明的圖案形成方法可適宜地應用於彩色濾光片所具有的著色圖案(畫素)的形成。
本發明的著色組成物可利用所謂的光微影法並藉由圖案形成來製造彩色濾光片,亦可藉由乾式蝕刻法來形成圖案。
即,作為本發明的圖案形成方法的第一實施形態,可例示如下的圖案形成方法,其包括:將著色組成物應用於支撐體上來形成著色組成物層的步驟;將著色組成物層曝光成圖案狀的步驟;以及對未曝光部進行顯影去除來形成著色圖案的步驟。
另外,作為本發明的圖案形成方法的第二實施形態,可例示如下的圖案形成方法,其包括:將著色組成物應用於支撐體上來形成著色組成物層,並進行硬化而形成著色層的步驟;於著色層上形成光阻劑層的步驟;藉由進行曝光及顯影來對光阻劑層進行圖案化而獲得抗蝕劑圖案的步驟;以及將抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩對著色層進行乾式蝕刻的步驟。
此種圖案形成方法可用於彩色濾光片的著色層的製造。即,於本發明中,亦揭示有包含本發明的圖案形成方法的彩色濾光片的製造方法。
以下對該些進行詳細敍述。
以下,針對本發明的圖案形成方法中的各步驟,經由固體攝像元件用彩色濾光片的製造方法而進行詳細說明,但本發明並不限定於該方法。以下,有時將固體攝像元件用彩色濾光片簡稱為「彩色濾光片」。
<<形成著色組成物層的步驟>>
於形成著色組成物層的步驟中,將本發明的著色組成物應用於支撐體上來形成著色組成物層。
作為可用於本步驟的支撐體,例如可使用在基板(例如矽基板)上設置有CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等攝像元件(光接收元件)的固體攝像元件用基板。
本發明中的著色圖案可形成於固體攝像元件用基板的攝像元件形成面側(表面),亦可形成於非攝像元件形成面側(背面)。
亦可於固體攝像元件中的著色圖案之間、或固體攝像元件用基板的背面設置遮光膜。
另外,為了改良與上部的層的密接、防止物質的擴散、或者為了基板表面的平坦化,視需要亦可於支撐體上設置底塗層。於底塗層中可調配溶劑、鹼可溶性樹脂、聚合性化合物、聚合抑制劑、界面活性劑、光聚合起始劑等,該些各成分較佳為自調配至所述本發明的著色組成物中的成分中適宜選擇。
作為朝支撐體上賦予本發明的著色組成物的方法,可應用狹縫塗佈、噴墨法、旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗、網版印刷法等各種塗佈方法。
塗佈於支撐體上的著色組成物層的乾燥(預烘烤)可藉由加熱板、烘箱等,於50℃~140℃的溫度下進行10秒~300秒。
<藉由光微影法來形成圖案的步驟>
<<曝光步驟>>
於曝光步驟中,例如使用步進機等曝光裝置,隔著具有規定的遮罩圖案的遮罩對著色組成物層形成步驟中所形成的著色組成物層進行圖案曝光。藉此,可獲得硬化膜。
作為可於曝光時使用的放射線(光),尤其可較佳地使用g射線、i射線等紫外線(特佳為i射線)。照射量(曝光量)較佳為30mJ/cm2~1500mJ/cm2,更佳為50mJ/cm2~1000mJ/cm2,特佳為80mJ/cm2~500mJ/cm2
硬化膜(著色膜)的膜厚較佳為1.0μm以下,更佳為0.1μm~0.9μm,進而更佳為0.2μm~0.8μm。
藉由將膜厚設為1.0μm以下,可獲得高解析性、高密接性,故較佳。
另外,於本步驟中,亦可適宜地形成具有0.7μm以下的薄的膜厚的硬化膜,藉由後述的圖案形成步驟來對所獲得的硬化膜進行顯影處理,藉此可獲得不僅為薄膜,而且顯影性、抑制表面粗糙、及圖案形狀優異的著色圖案。
<<顯影步驟>>
繼而,進行鹼顯影處理,藉此曝光步驟中的光未照射部分的著色組成物層溶出至鹼性水溶液中,而僅殘留經光硬化的部分。
作為顯影液,理想的是不對基底的攝像元件或電路等造成損害的有機鹼性顯影液。顯影溫度通常為20℃~30℃,顯影時間先前為20秒~90秒。為了進一步去除殘渣,近年來亦存在實施120 秒~180秒的情況。進而,為了進一步提昇殘渣去除性,有時亦將如下的步驟重複多次:每隔60秒抖落顯影液,進而重新供給顯影液。
作為顯影液中所使用的鹼劑,例如可列舉氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化苄基三甲基銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯等有機鹼性化合物,作為顯影液,較佳為使用以濃度變成0.001質量%~10質量%,較佳為變成0.01質量%~1質量%的方式,利用純水對該些鹼劑進行稀釋而成的鹼性水溶液。
再者,於顯影液中亦可使用無機鹼,作為無機鹼,例如較佳為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉等。
再者,當使用了包含此種鹼性水溶液的顯影液時,通常於顯影後,利用純水進行清洗(淋洗)。
繼而,較佳為於實施乾燥後進行加熱處理(後烘烤)。若形成多種顏色的著色圖案,則可針對各種顏色依次重複所述步驟來製造硬化皮膜。藉此,可獲得彩色濾光片。
後烘烤是用以實現完全硬化的顯影後的加熱處理,且進行通常為100℃~240℃,較佳為200℃~240℃的熱硬化處理。
可使用加熱板或對流烘箱(熱風循環式乾燥機)、高頻加熱機等加熱裝置,以成為所述條件的方式,藉由連續式或分批式來對 顯影後的塗佈膜進行該後烘烤處理。
當藉由乾式蝕刻來形成圖案時,可參考日本專利特開2013-64993號公報的記載,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
再者,視需要,本發明的製造方法亦可具有作為固體攝像元件用彩色濾光片的製造方法而公知的步驟來作為所述以外的步驟。例如於進行所述著色組成物層形成步驟、曝光步驟及圖案形成步驟後,視需要,亦可包含藉由加熱及/或曝光來對所形成的著色圖案進行硬化的硬化步驟。
另外,當使用本發明的著色組成物時,例如存在如下的情況,即產生塗佈裝置噴出部的噴嘴或配管部的堵塞、或者由著色組成物或顏料於塗佈機內的附著.沈澱.乾燥所引起的污染等。因此,為了高效地清洗由本發明的著色組成物所造成的污染,較佳為將所述與本組成物相關的溶劑用作清洗液。另外,日本專利特開平7-128867號公報、日本專利特開平7-146562號公報、日本專利特開平8-278637號公報、日本專利特開2000-273370號公報、日本專利特開2006-85140號公報、日本專利特開2006-291191號公報、日本專利特開2007-2101號公報、日本專利特開2007-2102號公報、日本專利特開2007-281523號公報等中所記載的清洗液亦可適宜地用於本發明的著色組成物的清洗去除。
所述之中,較佳為伸烷基二醇單烷基醚羧酸酯及伸烷基二醇單烷基醚。
該些溶劑可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。當將2種以上混合時,較佳為將具有羥基的溶劑與不具有羥基的溶劑混合。具有羥基的溶劑與不具有羥基的溶劑的質量比為1/99~99/1,較佳為10/90~90/10,更佳為20/80~80/20。特佳為丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate,PGMEA)與丙二醇單甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether,PGME)的混合溶劑,且其比率為60/40。再者,為了提昇清洗液對於污染物的滲透性,亦可向清洗液中添加所述與本組成物相關的界面活性劑。
本發明的彩色濾光片因使用本發明的著色組成物,故可進行曝光餘裕(exposure margin)優異的曝光,並且所形成的著色圖案(著色畫素)的圖案形狀優異,圖案表面的粗糙或顯影部中的殘渣得到抑制,因此成為顏色特性優異者。
本發明的彩色濾光片可適宜地用於CCD、CMOS等固體攝像元件,特別適合如超過100萬畫素的高解析度的CCD或CMOS等。本發明的固體攝像元件用彩色濾光片例如可用作配置在構成CCD或CMOS的各畫素的光接收部、與用於聚光的微透鏡之間的彩色濾光片。
再者,作為本發明的彩色濾光片中的著色圖案(著色畫素)的膜厚,較佳為2.0μm以下,更佳為1.0μm以下,進而更佳為0.7μm以下。
另外,作為著色圖案(著色畫素)的尺寸(圖案寬度),較佳為2.5μm以下,更佳為2.0μm以下,特佳為1.7μm以下。
<固體攝像元件>
本發明的固體攝像元件具備已述的本發明的彩色濾光片。作為本發明的固體攝像元件的構成,只要是具備本發明中的彩色濾光片、且作為固體攝像元件發揮功能的構成,則並無特別限定,例如可列舉如下的構成。
該構成如下:於支撐體上具有構成固體攝像元件(CCD影像感測器、CMOS影像感測器等)的光接收區域的多個光二極體、及包含多晶矽等的轉移電極,於光二極體及轉移電極上具有僅對光二極體的光接收部開口的包含鎢等的遮光膜,於遮光膜上具有以覆蓋遮光膜的整個面、及光二極體光接收部的方式形成的包含氮化矽等的裝置保護膜,於裝置保護膜上具有本發明的固體攝像元件用彩色濾光片。
進而,亦可為如下的構成等:於元件保護層上、且於彩色濾光片下(靠近支撐體之側)具有聚光機構(例如微透鏡等。以下相同)的構成,或者於彩色濾光片上具有聚光機構的構成。
<圖像顯示裝置>
本發明的彩色濾光片不僅可用於固體攝像元件,而且可用於液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等圖像顯示裝置,特別適合液晶顯示裝置的用途。具備本發明的彩色濾光片的液晶顯示裝置可顯示高畫質圖像,該高畫質圖像的顯示圖像的色調良好且顯示特性優異。
關於顯示裝置的定義或各顯示裝置的詳細情況,於例如 「電子顯示元件(佐佐木 昭夫著,工業調查會(Kogyo Chosakai Publishing)(股份)1990年發行)」、「顯示元件(伊吹 順章著,產業圖書(Sangyo Tosho)(股份)1989年發行)」等中有記載。另外,關於液晶顯示裝置,於例如「下一代液晶顯示技術(內田 龍男編輯,工業調查會(股份)1994年發行)」中有記載。可應用本發明的液晶顯示裝置並無特別限制,例如可應用於所述「下一代液晶顯示技術」中所記載的各種方式的液晶顯示裝置。
本發明的彩色濾光片亦可用於彩色薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)方式的液晶顯示裝置。關於彩色TFT方式的液晶顯示裝置,於例如「彩色TFT液晶顯示器(共立出版(股份)1996年發行)」中有記載。進而,本發明亦可應用於共面切換(In-Plane Switching,IPS)等橫向電場驅動方式、多域垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment,MVA)等畫素分割方式等的視角被擴大的液晶顯示裝置,或者超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)、扭轉向列(Twisted Nematic,TN)、垂直配向(Vertical Alignment,VA)、光學補償傾斜(Optically Compensated Splay,OCS)、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)、以及反射光學補償彎曲(Reflective Optically Compensated Bend,R-OCB)等。
另外,本發明中的彩色濾光片亦可供於明亮且高精細的彩色濾光片陣列(Color-filter On Array,COA)方式。於COA方式的液晶顯示裝置中,對於彩色濾光片層的要求特性除如上所述的通 常的要求特性以外,有時需要對於層間絕緣膜的要求特性,即低介電常數及耐剝離液性。於本發明的彩色濾光片中,因使用色相優異的色素,故色純度、透光性等良好且著色圖案(畫素)的色調優異,因此可提供解析度高且長期耐久性優異的COA方式的液晶顯示裝置。再者,為了滿足低介電常數的要求特性,亦可於彩色濾光片層上設置樹脂被膜。
關於該些圖像顯示方式,於例如「EL、電漿顯示面板(Plasma Display Panel,PDP)、LCD顯示器-技術與市場的最新動向-(東麗研究中心(Toray Research Center)調査研究部門2001年發行)」的第43頁等中有記載。
具備本發明中的彩色濾光片的液晶顯示裝置除本發明中的彩色濾光片以外,亦包含電極基板、偏光膜、相位差膜、背光源、間隔片、視角保障膜等各種構件。本發明的彩色濾光片可應用於包含該些公知的構件的液晶顯示裝置中。關於該些構件,於例如「'94液晶顯示器周邊材料.化學品的市場(島 健太郎CMC(股份)1994年發行)」、「2003液晶相關市場的現狀與未來展望(下卷)(表 良吉 富士凱美萊總研(Fuji Chimera Research Institute)(股份),2003年發行)」中有記載。
關於背光源,於「資訊顯示學會會議摘要(SID(The Society for Information Display)meeting Digest)」1380(2005)(A.今野(A.Konno)等人)、或「顯示器月刊(Monthly Display)」2005年12月號的第18頁~第24頁(島 康裕)、「顯示器月刊」2005 年12月號的第25頁~第30頁(八木隆明)等中有記載。
若將本發明中的彩色濾光片用於液晶顯示裝置,則當與先前公知的冷陰極管的三波長管組合時可實現高對比度,進而,藉由將紅、綠、藍的LED光源(RGB-LED)作為背光源,而可提供亮度高、色純度高且顏色再現性良好的液晶顯示裝置。
[實施例]
以下,藉由實施例來更具體地說明本發明,但本發明只要不超出其主旨,則並不限定於以下的實施例。再者,只要事先無特別說明,則「%」及「份」為質量基準。
<合成例1:色素多聚體P-1的合成>
[化95]
向三口燒瓶中添加單體1(1.41g)、單體2(1.10g)、甲基丙烯酸(0.52g)、十二基硫醇(dodecyl mercaptan)(0.07g)、環己酮(7.05g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體1(1.41g)、單體2(1.10g)、甲基丙烯酸(0.52g)、十二基硫醇(0.07g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601,和光純藥工業(股份)製造](0.30g)、環己酮(7.05g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-1)的環己酮溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(0.90g)、溴化 四丁基銨(0.16g)、對甲氧基苯酚(70mg),並於空氣環境下,以100℃加熱6小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至乙腈/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-1)6.15g。
藉由1H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自二吡咯亞甲基色素(源自單體1)的色素結構的重複單元:具有源自呫噸色素(源自單體2)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=13:14:37:36。重量平均分子量(Mw)為12,000(GPC)。
<合成例2:色素多聚體P-2的合成>
[化96]
向三口燒瓶中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(以下,亦稱為「NMP」)(2.00g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體3(2.27g)、單體4(2.73g)、甲基丙烯酸(1.04g)、十二基硫醇(0.15g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601,和光純藥工業(股份)製造](0.34g)、NMP(12.10g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-2)的NMP溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(0.90g)、溴化四丁基銨(0.16g)、對甲氧基苯酚(70mg),並於空氣環境下,以100℃ 加熱15小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至乙腈/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-2)5.11g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自三芳基甲烷色素(源自單體3)的色素結構的重複單元:具有源自呫噸色素(源自單體4)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=19:19:32:30。重量平均分子量(Mw)為11,500(GPC)。
<合成例3:色素多聚體P-3的合成>
[化97]
向三口燒瓶中添加NMP(2.00g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體5(2.92g)、單體6(2.08g)、甲基丙烯酸(0.80g)、十二基硫醇(0.12g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601,和光純藥工業(股份)製造](0.26g)、NMP(15.40g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-3)的NMP溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮 水甘油酯(0.49g)、溴化四丁基銨(0.09g)、對甲氧基苯酚(63mg),並於空氣環境下,以100℃加熱15小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至乙腈/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-3)5.44g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自三芳基甲烷色素(源自單體5)的色素結構的重複單元:具有源自酞菁色素(源自單體6)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=24:10:44:22。重量平均分子量(Mw)為13,100(GPC)。
<合成例4:色素多聚體P-4的合成>
[化98]
向三口燒瓶中添加N-乙基-2-吡咯啶酮(以下,亦稱為「NEP」)(2.00g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體6(4.20g)、單體7(0.80g)、甲基丙烯酸(1.04g)、十二基硫醇(0.13g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名: V601,和光純藥工業(股份)製造](0.30g)、NEP(16.12g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-4)的NEP溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(0.72g)、溴化四丁基銨(0.13g)、對甲氧基苯酚(70mg),並於空氣環境下,以100℃加熱15小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至乙腈/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-4)6.07g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自酞菁色素(源自單體6)的色素結構的重複單元:具有源自甲亞胺色素(源自單體7)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=18:8:44:30。重量平均分子量(Mw)為13,600(GPC)。
<合成例5:色素多聚體P-5的合成>
[化99]
向三口燒瓶中添加NMP(2.00g),並於氮氣環境下加熱至80℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體8(3.09g)、單體7(1.91g)、甲基丙烯酸(0.74g)、十二基硫醇(0.13g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601,和光純藥工業(股份)製造](0.31g)、NMP(15.40g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-5)的NMP溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(0.43g)、溴化四丁基銨(0.08g)、對甲氧基苯酚(62mg),並於空氣環境下,以100℃加熱15小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至甲醇/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-5)4.73g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自偶氮色素(源自單體8)的色素結構的重複單元:具有源自甲亞胺色素(源自單體7)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=20:29:34:17。重量平均分子量(Mw)為12,200(GPC)。
<合成例6:色素多聚體P-6的合成>
向三口燒瓶中添加環己酮(2.00g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體6(4.35g)、單體7(0.65g)、2-甲基丙烯醯氧基乙基丁二酸(1.49g)、十二基硫醇(0.09g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601,和光純藥工業(股份)製造](0.20g)、環己酮(44.30g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-6)的環己酮溶液。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自酞菁色素(源自單體6)的色素結構的重複單元:具有源自甲亞胺色素(源自單體7)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元=29:10:61。重量平均分子量(Mw)為9,900(GPC)。
<合成例7:色素多聚體P-7的合成>
[化101]
向三口燒瓶中添加單體1(1.41g)、單體2(1.10g)、甲基丙烯酸(0.52g)、十二基硫醇(0.07g)、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯[商品名:布蘭莫(Blemmer)PE-90,日油(股份)製造](0.12g)、環己酮(7.05g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體1(1.41g)、單體2(1.10g)、甲基丙烯酸(0.52g)、十二基硫醇(0.07g)、Blemmer PE-90(0.12g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601,和光純藥工業(股份)製造](0.30g)、環己酮(7.05g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-7)的環己酮溶液。此外,與合成例 1同樣地進行,而獲得色素多聚體(P-7)6.01g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自二吡咯亞甲基色素(源自單體1)的色素結構的重複單元:具有源自呫噸色素(源自單體2)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元:源自Blemmer PE-90的重複單元=11:12:35:34:8。重量平均分子量(Mw)為10,400(GPC)。
<合成例8:色素多聚體P-8的合成>
向三口燒瓶中添加單體1(2.81g)、單體2(2.19g)、甲基丙烯酸(1.04g)、2-氰基-2-丙基十二基三硫代碳酸鹽(0.28g)、環己酮(14.09g),並於氮氣氣流下加熱至85℃。向該溶液中添加2,2'-偶氮雙異丁腈[商品名:V60,和光純藥工業(股份)製造](0.13g),於85℃下攪拌6小時後,放置冷卻而獲得(PM-8)的環己酮溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(0.90g)、溴化四丁基銨(0.16g)、對甲氧基苯酚(70mg),並於空氣環境下,以100℃加熱6小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至乙腈/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-8)6.35g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自二吡咯亞甲基色素(源自單體1)的色素結構的重複單元:具有源自呫噸色素(源自單體2)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=13:13:38:36。重量平均分子量(Mw)為9,300(GPC)。
<合成例9:色素多聚體P-9的合成>
[化103]
向三口燒瓶中添加單體1(1.41g)、單體2(1.10g)、甲基丙烯酸(0.52g)、十二基硫醇(0.07g)、五甲基哌啶基甲基丙烯酸酯[商品名:範克力(Fancryl)FA-711MM、日立化成(股份)製造](0.12g)、環己酮(7.05g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體1(1.41g)、單體2(1.10g)、甲基丙烯酸(0.52g)、十二基硫醇(0.07g)、Fancryl FA-711MM(0.12g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601、和光純藥工業(股份)製造](0.30g)、環己酮(7.05g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-9)的環己酮溶液。此外,與合成例1同樣地進行,而獲得色素多聚體(P-9)5.40g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自二吡咯亞甲基色素(源自單體1)的色素結構的重複單元:具有源自呫噸色素(源自單體2)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元:源自Fancryl FA-711MM的重複單元=12:12:35:34:7。重量平均分子量(Mw)為10,100(GPC)。
<合成例1':色素多聚體P-20的合成>
除將合成例1中所使用的單體1(1.41g)、單體2(1.10g)變更成單體1(2.50g)以外,以與合成例1相同的方式獲得色素多聚體(P-20)5.05g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自二吡咯亞甲基色素(源自單體1)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=30:48:22。重量平均分子量(Mw)為11,500(GPC)。
<合成例2':色素多聚體P-21的合成>
向三口燒瓶中添加環己酮(2.00g),並於氮氣環境下加熱至90℃。歷時1小時向該溶液中滴加單體2(5.00g)、甲基丙烯酸(1.04g)、十二基硫醇(0.15g)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯[商品名:V601、和光純藥工業(股份)製造](0.34g)、環己酮(12.10g)的混合溶液。其後,攪拌4小時後,放置冷卻而獲得(PM-21)的環己酮溶液。繼而,添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(0.90 g)、溴化四丁基銨(0.16g)、對甲氧基苯酚(70mg),並於空氣環境下,以100℃加熱6小時,然後確認甲基丙烯酸縮水甘油酯消失。冷卻後,滴加至乙腈/離子交換水混合溶劑中進行再沈澱,而獲得色素多聚體(P-21)5.88g。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自呫噸色素(源自單體2)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=29:36:35。重量平均分子量(Mw)為10,800(GPC)。
<合成例3':色素多聚體P-22的合成>
除將合成例2'中所使用的單體2變更成單體3,將環己酮變更成NMP以外,以與合成例2'相同的方式獲得色素多聚體(P-22)。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自呫噸色素(源自單體3)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=36:33:31。重量平均分子量(Mw)為13,900(GPC)。
<合成例4':色素多聚體P-23的合成>
除將合成例2'中所使用的單體2變更成單體4,將環己酮變更成NMP以外,以與合成例2'相同的方式獲得色素多聚體(P-23)。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自三芳基甲烷色素(源自單體4)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=31: 34:34。重量平均分子量(Mw)為10,100(GPC)。
<合成例5':色素多聚體P-25的合成>
除將合成例3中所使用的單體5(2.92g)、單體6(2.08g)變更成單體6(5.00g)以外,以與合成例3相同的方式獲得色素多聚體(P-25)。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自酞菁色素(源自單體5)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=28:47:25。 重量平均分子量(Mw)為12,500(GPC)。
<合成例6':色素多聚體P-26的合成>
除將合成例5中所使用的單體8(3.09g)、單體7(1.91g)變更成單體8(5.00g)以外,以與合成例5相同的方式獲得色素多聚體(P-26)。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自偶氮色素(源自單體8)的色素結構的重複單 元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=50:33:17。重量平均分子量(Mw)為9,200(GPC)。
<合成例7':色素多聚體P-28的合成>
除將合成例5中所使用的單體8(3.09g)、單體7(1.91g)變更成單體7(5.00g)以外,以與合成例5相同的方式獲得色素多聚體(P-28)。
藉由1H-NMR來確認所獲得的色素多聚體的組成比(莫耳比),結果具有源自甲亞胺色素(源自單體7)的色素結構的重複單元:具有酸基的重複單元:具有聚合性基的重複單元=48:35:17。重量平均分子量(Mw)為9,900(GPC)。
1.抗蝕液的製備
將下述組成的成分混合並溶解,製備底塗層用抗蝕液。
底塗層用抗蝕液的組成
.溶劑:丙二醇單甲醚乙酸酯 19.20份
.溶劑:乳酸乙酯 36.67份
.鹼可溶性樹脂: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=60/22/18,重量平均分子量為15,000,數量平均分子量為9,000)的40%PGMEA溶液 30.51份
.含有乙烯性不飽和雙鍵的化合物:二季戊四醇六丙烯酸酯12.20份
.聚合抑制劑:對甲氧基苯酚 0.0061份
.氟系界面活性劑:F-475,迪愛生(股份)製造0.83份
.光聚合起始劑:三鹵甲基三嗪系的光聚合起始劑0.586份
(TAZ-107,綠化學公司製造)
2.帶有底塗層的矽晶圓基板的製作
用於評價的帶有底塗層的矽晶圓是以如下方式製作。
藉由旋塗來將CT-4000L(富士軟片電子材料(股份)製造)均勻地塗佈於8吋矽晶圓上而形成塗佈膜,於220℃的烘箱中對所形成的塗佈膜進行1小時處理,而使塗佈膜硬化,從而製成底塗層。再者,旋塗的塗佈轉速是以所述加熱處理後的塗佈膜的膜厚變成約0.1μm的方式進行調整。
3.著色組成物的製備
(著色組成物1)
將下述的各成分混合後分散、溶解,而獲得著色組成物1。
.有機溶劑(環己酮):17.12份
.鹼可溶性樹脂1(甲基丙烯酸苄酯(Benzyl Methacrylate,BzMA)與甲基丙烯酸(Methacrylic acid,MAA)的共聚物,30%PGMEA溶液):1.23份
.鹼可溶性樹脂2(Acrycure RD-F8(日本觸媒公司製造)):0.23份
.光聚合起始劑I-2(IRGACURE OXE-02):0.975份
.色素多聚體的環己酮溶液(固體成分濃度為12.3%):73.96份
.聚合性化合物(二季戊四醇六丙烯酸酯,NK ESTER A-DPH-12E(新中村化學公司製造)):1.96份
.聚合抑制劑(對甲氧基苯酚):0.0007份
.氟系界面活性劑(迪愛生公司製造的F475,1%PGMEA溶液):2.50份
(著色組成物2的製備)
將下述的各成分混合後分散、溶解,而獲得著色組成物2。
.有機溶劑(環己酮):17.12份
.環氧樹脂JER1031S(三菱化學(股份)製造,環氧當量:180-220(g/eq.)):4.40份
.色素多聚體的環己酮溶液(固體成分濃度為12.3%):73.96份
.聚合抑制劑(對甲氧基苯酚):0.0007份
.氟系界面活性劑(迪愛生公司製造的F475,1%PGMEA溶液):2.50份
4.彩色濾光片(著色圖案)的製作
4-1:利用光微影法的彩色濾光片的製作
將以上所製備的著色組成物1塗佈於以上所製作的帶有底塗層的矽晶圓的底塗層上,而形成著色層(塗佈膜)。然後,使用100℃的加熱板,以該塗佈膜的乾燥膜厚變成1μm的方式進行120秒加熱處理(預烘烤)。
繼而,使用i射線步進式曝光裝置FPA-3000i5+(佳能(Canon)(股份)製造),於365nm的波長下,透過圖案為各邊1.0μm的正方形的島(Island)圖案遮罩,以50mJ/cm2~1200mJ/cm2的各種曝光量進行曝光。
其後,將形成有經照射的塗佈膜的矽晶圓基板載置於旋轉.噴淋顯影機(DW-30型,化學電子(Chemitronics)(股份)製造) 的水平旋轉台上,使用CD-2000(富士軟片電子材料(Fujifilm Electronic Materials)(股份)製造)於23℃下進行60秒覆液式顯影,而於帶有底塗層的矽晶圓的底塗層上形成著色圖案。
藉由真空夾盤方式來將形成有著色圖案的矽晶圓固定於所述水平旋轉台上,利用旋轉裝置以50rpm的轉速使所述矽晶圓旋轉,並自其旋轉中心的上方,自噴出噴嘴呈噴淋狀地供給純水來進行淋洗處理,其後進行噴霧乾燥,並於200℃下,利用加熱板進行300秒後烘烤,而獲得矽晶圓上的膜厚為1μm的透明圖案(硬化膜)。
藉由以上方式,而獲得於帶有底塗層的矽晶圓的底塗層上設置有著色圖案(彩色濾光片)的構成的帶有著色圖案的矽晶圓。
其後,使用測長掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)「S-9260A」(日立先端科技(Hitachi High-Technologies)(股份)製造),測定著色圖案的尺寸。
使用圖案尺寸變成1.0μm的曝光量的著色圖案,進行圖案形成性、顯影殘渣、粗糙性(顏色不均)的評價。
4-2:利用乾式蝕刻法的彩色濾光片的製作
使用旋轉塗佈機,以膜厚變成0.5μm的方式,將以上所獲得的著色組成物2塗佈於7.5cm×7.5cm的玻璃基板上,然後使用加熱板,於200℃下進行5分鐘加熱,而進行塗佈膜的硬化來製作著色層。該著色層的膜厚為0.5μm。
繼而,塗佈正型光阻劑「FHi622BC」(富士軟片電子材料公司 製造),並於90℃下實施1分鐘預烘烤處理,而形成膜厚為0.8μm的光阻劑層。
繼而,使用i射線步進機(佳能(股份)製造),以350mJ/cm2的曝光量對光阻劑層進行圖案曝光,然後於光阻劑層的溫度或環境溫度變成90℃的溫度下進行1分鐘加熱處理。其後,利用顯影液「FHD-5」(富士軟片電子材料公司製造)進行1分鐘的顯影處理,進而於110℃下實施1分鐘的後烘烤處理,而形成抗蝕劑圖案。考慮到蝕刻變換差(由蝕刻所引起的圖案寬度的縮小),該抗蝕劑圖案的尺寸是以一邊為1.0μm來形成。
繼而,將所獲得的玻璃基板貼附於8吋矽晶圓上,利用乾式蝕刻裝置(U-621,日立先端科技公司製造),將射頻(Radio Frequency,RF)功率設為800W,將天線偏壓(antenna bias)設為400W,將晶圓偏壓設為200W,將反應室的內部壓力設為4.0Pa,將基板溫度設為50℃,將混合氣體的氣體種類及流量設為CF4:80mL/min、O2:40mL/min、Ar:800mL/min.,而實施80秒的第1階段的蝕刻處理。
繼而,於同一個蝕刻反應室內,將RF功率設為600W,將天線偏壓設為100W,將晶圓偏壓設為250W,將反應室的內部壓力設為2.0Pa,將基板溫度設為50℃,將混合氣體的氣體種類及流量設為N2:500mL/min、O2:50mL/min、Ar:500mL/min(N2/O2/Ar=10/1/10),而實施28秒的第2階段蝕刻處理、過度蝕刻處理。
於以所述條件進行乾式蝕刻後,使用光阻劑剝離液「MS230C」(富士軟片電子材料公司製造),於50℃下實施120秒剝離處理來將抗蝕劑去除,而形成綠色著色圖案。進而實施利用純水的清洗、旋轉乾燥,其後,於100℃下進行2分鐘的脫水烘烤處理。藉由以上方式而獲得彩色濾光片。
5.評價
5-1.分光特性
除使用各邊為7.0μm的正方形的島圖案遮罩以外,與所述利用光微影法的彩色濾光片同樣地製作著色圖案,藉由顯微分光測定裝置(大塚電子(股份)製造的LCF-1500M)來測定所形成的著色圖案中的400nm~700nm波長範圍內的吸光度,並根據下述評價基準進行評價。
A:最大吸收波長(λmax)的吸光度為1.0以上,且相對於最小吸收波長(λmin)中的吸光度,最大吸收波長(λmax)的吸光度為200倍以上。
B:最大吸收波長(λmax)的吸光度為1.0以上,且相對於最小吸收波長(λmin)中的吸光度,最大吸收波長(λmax)的吸光度未滿200倍。
5-2.顏色不均
使用玻璃基板來代替帶有底塗層的晶圓,另外,不使用遮罩而全面地進行曝光,除此以外,以與利用光微影法的彩色濾光片的著色圖案的形成方法相同的方式製作評價用基板。利用下述方 法對亮度分佈進行分析,並根據自平均的偏差為±5%以內的畫素佔總畫素數的比例來進行。
對亮度分佈的測定方法進行說明。首先,對利用顯微鏡MX-50(奧林巴斯(OLYMPUS)公司製造)拍攝帶有著色層的玻璃基板的亮度分佈所得的圖像進行分析。
再者,將於亮度分佈中,畫素數最多的亮度定義為平均亮度。
-評價基準-
A:自平均的偏差為±5%以內的畫素為總畫素數中的99%以上
B:自平均的偏差為±5%以內的畫素為總畫素數中的98%以上、未滿99%
C:自平均的偏差為±5%以內的畫素為總畫素數中的97%以上、未滿98%
D:自平均的偏差為±5%以內的畫素為總畫素數中的95%以上、未滿97%
E:自平均的偏差為±5%以內的畫素未滿總畫素數中的95%
5-3.透光率
除使用各邊為7.0μm的正方形的島圖案遮罩以外,與所述利用光微影法的彩色濾光片同樣地製作著色圖案,藉由顯微分光測定裝置(大塚電子(股份)製造的LCF-1500M)來測定所形成的著色圖案中的200nm~700nm波長範圍內的吸光度,並根據下述評價基準評價最大透過波長中的透過率。
A:透過率為80%以上
B:透過率為70%以上、未滿80%
C:透過率未滿70%
5-4.耐熱性
將塗佈有著色組成物的玻璃基板以利用基板面來接觸的方式載置於200℃的加熱板上,進行1小時加熱後,利用色度計MCPD-1000(大塚電子(股份)製造),測定加熱前後的色差(△E*ab值),並將其作為評價熱牢固性的指標,根據下述判定基準進行評價。△E*ab值的值越小,表示耐熱性越良好。再者,△E*ab值為根據利用CIE1976(L*,a*,b*)空間表色系統的以下的色差公式所求出的值(日本色彩學會編新編色彩科學手冊(1985年)p.266)。
△E*ab={(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2}1/2
A:△E*ab值未滿10
B:△E*ab值為10以上、未滿20
C:△E*ab值為20以上
5-5.耐溶劑性
使用旋轉塗佈機,以乾燥後的膜厚變成0.6μm的方式,將著色組成物塗佈於玻璃晶圓上,並利用200℃的加熱板進行300秒加熱。
針對以上所獲得的彩色濾光片,滴加丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)後,放置120秒,然後利用流水進行10秒淋洗。
使用MCPD-3000(大塚電子(股份)製造)測定各種液體的滴加前後的透過率的分光變動,並測定色差(△E*ab)。△E*ab越低,意味著耐溶劑性越優異。
A:△E*ab值未滿10
B:△E*ab值為10以上
如根據所述結果而明確般,本發明的著色組成物的顏色不均、分光特性優異。進而,透光率、耐熱性及耐溶劑性優異。另外,利用光學顯微鏡對實施例1~實施例9的硬化物進行放大觀察,結果為均質。另外,發現實施例9的感度高於實施例1的傾向。
另一方面,使用2種色素多聚體的比較例1~比較例4的顏色 不均、透光率欠佳。另外,利用光學顯微鏡對比較例1~比較例4的硬化物進行放大觀察,結果色相不同的微小部位集合。可推斷其因所混合的色素多聚體的相容性差,故進行了相分離。
<參考例1>
於實施例1中,作為色素多聚體,使用P-20來代替P-1,除此以外,以與實施例1相同的方式製備著色組成物,並以與所述相同的方法評價分光特性。可知參考例1存在分光特性欠佳的傾向。
<參考例2>
於實施例1中,作為色素多聚體,使用P-21來代替P-1,除此以外,以與實施例1相同的方式製備著色組成物,並以與所述相同的方法評價分光特性。可知參考例2存在分光特性欠佳的傾向。
<參考例3>
於實施例1中,作為色素多聚體,使用P-22來代替P-1,除此以外,以與實施例1相同的方式製備著色組成物,並以與所述相同的方法評價分光特性。可知參考例3存在分光特性欠佳的傾向。
<實施例10>
於實施例1中,將聚合性化合物變更成同質量的KAYARAD DPHA(日本化藥股份有限公司製造,二季戊四醇六丙烯酸酯),除此以外,以與實施例1相同的方式進行試驗,結果可獲得與實 施例1相同的較佳的結果。
<實施例11>
於實施例1中,將光聚合起始劑變更成IRGACURE OXE-01(巴斯夫公司製造),除此以外,以與實施例1相同的方式進行試驗,結果可獲得與實施例1相同的較佳的結果。

Claims (12)

  1. 一種著色組成物,其包括:色素多聚體,其包含具有色素結構的重複單元a1、及具有含有與所述重複單元a1的色素結構不同的骨架的色素結構的重複單元a2;以及硬化性化合物;並且所述色素多聚體為選自(甲基)丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、及(甲基)丙烯酸/苯乙烯系樹脂中的1種,所述重複單元a1所具有的色素結構、及所述重複單元a2所具有的色素結構源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素及酞菁色素中的色素。
  2. 一種著色組成物,其包括:色素多聚體,其包含具有色素結構的重複單元a1、及具有含有與所述重複單元a1的色素結構不同的骨架的色素結構的重複單元a2;以及硬化性化合物;並且所述色素多聚體含有由下述通式(a1-1)所表示的重複單元、及由下述通式(a2-1)所表示的重複單元; 通式(a1-1)及通式(a2-1)中,Q1及Q2分別獨立地表示三價的連結基,L1及L2分別獨立地表示單鍵或二價的連結基,D1及D2表示源自選自二吡咯亞甲基色素、三芳基甲烷色素、呫噸色素、偶氮色素、二酮吡咯并吡咯色素及酞菁色素中的色素的色素結構,且D2表示具有與D1不同的骨架的色素結構,*表示結合鍵。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的著色組成物,其中所述色素多聚體進而含有具有酸基的重複單元。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的著色組成物,其中所述色素多聚體進而含有具有聚合性基的重複單元。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的著色組成物,其中所述硬化性化合物為聚合性化合物,且進而含有光聚合起始劑。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的著色組成物,其用於形成彩色濾光片的著色層。
  7. 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的著色組成物硬化而形成。
  8. 一種彩色濾光片,其包括如申請專利範圍第7項所述的硬化膜。
  9. 一種圖案形成方法,其包括:將如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的著色組成物應用於支撐體上來形成著色組成物層的步驟;將所述著色組成物層曝光成圖案狀的步驟;以及對未曝光部進行顯影去除來形成著色圖案的步驟。
  10. 一種彩色濾光片的製造方法,其包括如申請專利範圍第9項所述的圖案形成方法。
  11. 一種固體攝像元件,其包括如申請專利範圍第8項所述的彩色濾光片。
  12. 一種圖像顯示裝置,其包括如申請專利範圍第8項所述的彩色濾光片。
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