TWI791690B - 著色組成物及濾色器 - Google Patents

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Abstract

本發明所欲解決之課題在於提供一種著色組成物，該著色組成物雖然含有難以高度分散於近年來於濾色器製作步驟所使用之二醇（glycol）系溶劑的士林（threne）系化合物，但卻可實現高度分散於二醇系溶劑，不會在濾色器製作步驟中造成硬化不良等不好的影響而可加以使用。 藉由提供含有特定之蒽醌衍生物、士林系化合物及二醇系有機溶劑的著色組成物，來解決上述課題。

Description

著色組成物及濾色器
本發明係關於一種著色組成物及使用其之濾色器。
士林（threne）系化合物雖然被使用作為各種著色成分，但是根據用途，被要求對介質之更高度的分散能力。 尤其於濾色器用途中，由於著色成分之分散能力直接關係到顯示器性能，故相較於通用之塗料、印刷油墨等用途，分散能力之要求高。 一般而言，關於使用於製造濾色器之感光性樹脂組成物中的介質，由於對人體之有害性低或加熱乾燥性之優點，故主要選擇二醇（glycol）系溶劑。
已知士林系化合物難以高度分散於二醇系溶劑，自以往就嘗試藉由合併使用染料衍生物或顏料衍生物（以下，有時會僅標記為衍生物）來改善分散能力。然而，當選擇與二醇系溶劑之相容性不佳者的情形時，反而有時會對分散造成不好的影響。因此所合併使用之添加劑若與二醇系溶劑之相容性亦不佳，則無論怎麼樣也不能承受實用場面。
又，如濾色器用途般色調之些微變化會嚴重影響品質的用途中，使用如通用之著色力高的衍生物較不佳。
濾色器之製造方法，一般而言，係使用光蝕刻（photolithography）法。於此方法中，具有「將含有顏料等著色成分之感光性組成物塗布於濾色器用之透明基板上，加熱乾燥後，隔著光罩照射紫外線，藉此進行圖案曝光」的步驟，但為了均勻適當地進行此利用紫外線之硬化，而期望著色成分之紫外線吸收盡量地小。
此處，於專利文獻1，記載有含有士林系顏料與各種顏料之磺酸衍生物的組成物。又，於專利文獻2，則記載有含有蒽醌衍生物與著色劑之顏料組成物。
[專利文獻1]日本特表2004－522820號公報 [專利文獻2]日本特開2005－213403號公報
［發明所欲解決之課題］
然而，於專利文獻1記載之方法，士林系顏料之磺酸衍生物或其他顏料之磺酸衍生物由於具有在與士林系顏料本身不同之可見區域中的光吸收，故相較於士林系顏料單體，色調會有所變化，此會成為問題。又，由於衍生物之紫外線吸收大，故作為著色組成物之紫外線吸收亦會變大，於濾色器用途上，會發生「利用紫外線之硬化受到阻礙」的問題。又，於專利文獻2記載之方法，所使用之溶劑為介電係數在15以上之極性溶劑，並無法實現士林系化合物之高度分散。
本發明所欲解決之課題在於提供一種著色組成物，該著色組成物雖然含有難以高度分散於近年來於濾色器製作步驟所使用之二醇系溶劑的士林系化合物，但卻可實現高度分散於二醇系溶劑，不會在濾色器製作步驟中造成硬化不良等不好的影響而可加以使用。 ［用以解決課題之手段］
本發明人等經潛心研究之結果，發現藉由使用含有後述特定之蒽醌衍生物、士林系化合物及二醇系有機溶劑的著色組成物，可解決上述課題，而完成本發明。 亦即本發明關於： 「第1項：一種著色組成物（以下，有時標記為本發明之著色組成物），其含有下述通式（1）所表示之蒽醌衍生物、下述通式（2）所表示之士林系化合物及下述通式（3）所表示之二醇系有機溶劑。
Figure 02_image001
（式（1）中，A1 為單鍵、－CONH－R1 －或－SO2 NH－R2 －，R1 及R2 各自獨立地為單鍵或亦可具有取代基之碳數1～20的2價烴基，B1 為－SO3 M・nH2 O或－COOM・nH2 O，M為1～3價陽離子之1當量，n為0～5之整數。）
Figure 02_image003
（式（2）中，X1 ～X12 各自獨立地為氫原子或鹵素原子。）
Figure 02_image005
（式（3）中，D2 為亦可具有取代基之碳數1～20的2價烴基，R5 為氫原子或亦可具有取代基之1價烴基，R6 為亦可具有取代基之1價烴基，n為1～5之整數。） 第2項：如第1項所記載之著色組成物，其中，前述士林系化合物為選自由Pigment Blue 60、Vat Blue 4、Pigment Blue 64及Vat Blue 6組成之群中的至少1種。 第3項：如第1或2項所記載之著色組成物，其中，前述蒽醌衍生物為下述通式（1－1）所表示之化合物
Figure 02_image007
或下述通式（1－2）所表示之化合物。
Figure 02_image009
第4項：又，本發明係關於前述第1～3項中任一項所記載之著色組成物，前述二醇系有機溶劑為丙二醇一甲基醚乙酸酯（propylene glycol monomethyl ether acetate）。 又，本發明為含有前述著色組成物之濾色器。」。 ［發明之效果］
本發明之著色組成物可將難以高度分散於有機溶劑之士林系化合物高度地分散，不會在濾色器製作步驟造成硬化不良或色調變化等不好之影響而可加以使用，藉由使用該著色組成物，可得到優異之濾色器。
本發明為含有特定之蒽醌衍生物、士林系化合物及二醇系有機溶劑的著色組成物。
於本發明所使用之蒽醌衍生物為在特定之取代位置（第2位置）具有1個特定取代基（後述之酸性官能基）者。藉由將此種蒽醌衍生物與後述之士林系化合物一起分散於二醇系溶劑中，而可得到士林系化合物高度分散之著色組成物。
士林系化合物之分散機制，推斷為經過下述階段者：首先，蒽醌衍生物中之蒽醌骨架部吸附於士林系化合物中之蒽醌骨架部分，接著，蒽醌衍生物中之酸性官能基部藉由酸鹼相互作用而與分散劑中之鹼性基部吸附。推斷藉此而可得到分散劑之立體阻礙或靜電排斥所致之分散效果，結果，士林系化合物高度地分散於二醇系有機溶劑。
此處，關於蒽醌系化合物，可將取代基導入於第1位置與第2位置，其取代基亦有不計其數之組合。本發明人等發現此等之中藉由在第2位置具有後述之酸性官能基（－A1 －B1 ）而非第1位置，可發揮對士林系化合物之特別優異的分散能力。本見解為發明人等經錯誤嘗試所得到者，機制雖不清楚，但在蒽醌之第1位置具有酸性官能基者，推斷係因吸附於士林系化合物時之酸性官能基與士林系化合物中之羰基在空間上距離近，故產生酸性官能基或吸附於酸性官能基之分散劑中的官能基與羰基的相互作用，位置受到固定，因而使得分散劑之高分子鏈的空間擴展受到限制，故無法充分得到分散效果。相對於此，在蒽醌之第2位置具有酸性官能基者，推斷係因吸附於士林系化合物時之酸性官能基與士林系化合物中之羰基存在於空間上分離的位置，故不會產生前述之相互作用，發揮高的分散能力（低黏度化）。
又，推斷即使於蒽醌之第2位置具有酸性官能基，並且還具有再1個酸性官能基的情形時（二取代體），於向著色劑或分散劑吸附時亦會產生立體阻礙，相對於此，於一取代體則由於其立體阻礙減少，故吸附力獲得提升，發揮高的分散能力（低黏度化）。
Figure 02_image011
二醇系溶劑由於具有對蒽醌衍生物及分散劑顯示出適度親和性之程度的極性，故推斷可實現由士林系化合物、蒽醌衍生物、分散劑、溶劑之適度相互作用構成的高度分散系統。 於本發明所使用之蒽醌衍生物係由下述通式（1）所示。
Figure 02_image012
（式（1）中，A1 為單鍵、－CONH－R1 －或－SO2 NH－R2 －，R1 及R2 各自獨立地為單鍵或亦可具有取代基之碳數1～20的2價烴基，B1 為－SO3 M・nH2 O或－COOM・nH2 O，M為1～3價陽離子之1當量，n為0～5之整數。）。
此處，所謂亦可具有取代基之碳數1～20的2價烴基，可列舉亞甲基（methylene）、伸乙基（ethylene）、伸丙基、伸丁基、伸己基（hexylene）、伸環己基、伸苯基、伸萘基、伸乙烯基、伸芳基（arylene）等。「取代基」例如可列舉鹵素原子、硝基、氰基、羥基、羧基、磺酸基、胺基等，但並不限定於此等。
此處，所謂「1～3價陽離子之1當量」，相對於－SO3 －或－COO－1莫耳，可列舉氫離子之1莫耳、鈉（I）離子之1莫耳、鋁（III）離子之1／3莫耳、鈣（II）離子之1／2莫耳、銨離子之1莫耳等，但並不限定於此等。
具體而言，可列舉如下之化合物。
Figure 02_image014
Figure 02_image016
Figure 02_image018
Figure 02_image020
Figure 02_image022
Figure 02_image024
Figure 02_image026
Figure 02_image028
Figure 02_image030
Figure 02_image032
Figure 02_image034
Figure 02_image036
Figure 02_image038
Figure 02_image040
Figure 02_image042
Figure 02_image044
Figure 02_image046
更佳可列舉下述通式（1－1）所表示之化合物
Figure 02_image048
或下述通式（1－2）所表示之化合物。
Figure 02_image050
其原因在於：從分子量小、酸性官能基之分子量佔化合物分子量的比例大、即使添加量少亦可發揮高分散能力的觀點而言，是有利的。
蒽醌衍生物，一般而言，相較於顏料衍生物等，於可見區域之吸光度較小，即使添加衍生物後，自著色劑（後述之士林系化合物）單體之色調的變化小。又，蒽醌衍生物由於在紫外區域之吸光度小，因此不會阻礙紫外線硬化。亦從此種觀點而言，尤其適於濾色器用途。 此等可使用市售品，亦可依照公知方法加以合成而使用。
使用於本發明之士林系化合物為下述通式（2）所表示者。
Figure 02_image052
（式（2）中，X1 ～X12 各自獨立地為氫原子或鹵素原子）。例如，可列舉Pigment Blue 60、Vat Blue 4、Pigment Blue 64及Vat Blue 6等。此等可使用市售品，亦可依照公知方法加以合成而使用。 另，已知有幾種雖然與式（2）不同但具有類似構造之顏料，本發明中所使用之蒽醌衍生物，即使與式（2）之構造以外的顏料合併使用，亦無法得到與本發明同樣的效果。例如，以單鍵連結有蒽醌構造之C.I.Pigment No.177如作為後述之比較例所示般，無法得到如本發明之著色組成物達成的優異效果。推斷士林系化合物由於採取平面構造，故吸附之衍生物及分散劑之空間上的位置受到固定，可藉由分散劑中之高分子鏈抑制因士林化合物之結晶面接近所導致的凝聚。相對於此，推斷以單鍵連結有蒽醌構造之C.I.Pigment No.177雖然與士林系化合物同樣地可藉由骨架中之蒽醌構造而與蒽醌衍生物吸附，但由於可自由地旋轉單鍵部，故分散劑高分子鏈之立體阻礙小的面彼此接近，而無法得到凝聚之抑制效果。
所謂二醇系有機溶劑，可列舉二醇醚（glycol ether）類、二醇酯（glycol ester）類等。作為二醇醚類，例如可列舉乙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、乙二醇一丁基醚、二乙二醇一乙基醚、二乙二醇一丁基醚、三乙二醇一甲基醚、三乙二醇一乙基醚、三乙二醇一丁基醚、丙二醇三級丁基醚等。作為二醇酯類，例如可列舉乙二醇乙酸酯（ethylene glycol acetate）、乙二醇一甲基醚乙酸酯、乙二醇一乙基醚乙酸酯、乙二醇一丁基醚乙酸酯、二乙二醇一乙基醚乙酸酯、二乙二醇一丁基醚乙酸酯、三乙二醇一甲基醚乙酸酯、三乙二醇一乙基醚乙酸酯、三乙二醇一丁基醚乙酸酯、三丙二醇甲基醚等。
為了使著色組成物為低黏度且作業性優異者，作為使著色組成物含有之二醇系溶劑，較佳至少使用丙二醇一甲基醚乙酸酯。 又，較佳為在常溫之揮發性低，加熱乾燥性良好者。亦即較佳為沸點為100～160℃之二醇系溶劑，更佳為沸點為130℃～150℃者。作為沸點為130℃～150℃之溶劑，可舉丙二醇一甲基醚乙酸酯等。
本發明之著色組成物，可使用於顯示器用著色構件之類的用途。 作為合適之使用例，例如可舉顯示器用遮光性構件等。 所謂顯示器用遮光性構件，為用以遮擋來自可見光區域或顯示器中之背光源之類的發光構件之發光的材料。具體而言，具有黑矩陣或TFT遮光膜、黑色遮罩（black mask）、黑色密封件（black seal）、黑色柱狀間隔物（black column spacer）、ELD中之電場限制層等。
於本發明之著色組成物，亦可混合其他之有機顏料或無機顏料、染料等著色劑。作為混合之著色劑，可列舉：C.I.Pigment Orange 64、C.I.Pigment Red 179等。
若可得到作為目標之黑矩陣等所要求的黑度，則亦可進一步合併使用下述之類的顏料。以下，揭示各色顏料之例。
作為亦可進一步添加之藍色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Blue 1、1：2、9、14、15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、17、19、27、28、29、33、35、36、56、56：1、61、61：1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79、80等。
作為黃色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Yellow 1、1：1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62：1、63、65、73、74、75、81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127：1、128、129、130、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191：1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208、213、214、228、229、231等。其中，較佳可列舉C.I.Pigment Yellow 83、117、129、138、139、150、154、155、180、185、228、231，更佳可列舉C.I.Pigment Yellow 83、138、139、150、155、185、228、231。
作為橙色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Orange 1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79、81等。其中，較佳可列舉C.I.Pigment Orange 36、38、60、62、64、72。
作為褐色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Brown 23、25、41等。
作為紅色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Red 1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48：1、48：2、48：3、48：4、49、49：1、49：2、50：1、52：1、52：2、53、53：1、53：2、53：3、57、57：1、57：2、58：4、60、63、63：1、63：2、64、64：1、68、69、81、81：1、81：2、81：3、81：4、83、88、90：1、101、101：1、104、108、108：1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、213、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276、279等。其中，較佳可列舉C.I.Pigment Red 48：1、122、168、177、179、202、206、207、209、224、242、254、272，更佳可列舉C.I.Pigment Red 177、179、209、224、254、272。
作為紫色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Violet 1、1：1、2、2：2、3、3：1、3：3、5、5：1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50等。其中，較佳可列舉C.I.Pigment Violet 19、23、29，更佳可列舉C.I.Pigment Violet 23、29。
作為綠色顏料，例如可列舉C.I.Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58、59、62、63。其中，較佳可列舉C.I.Pigment Green 7、36。
本發明之著色組成物，可藉由將本發明所使用之蒽醌衍生物、士林系化合物及二醇系溶劑作為必要成分，並視需要混合具有鹼性基之樹脂系分散劑而獲得。
蒽醌衍生物之含量為每100份士林系化合物，在0.1～20份之範圍。若考慮著色力、生產性，則含量較佳在3～10份之範圍。關於添加蒽醌衍生物之時機，可於將著色劑微細化之步驟添加，或亦可於微細化步驟後，將著色劑清洗並加以純化後添加。
蒽醌衍生物之處理方法，具有固體或藉由鹼使其溶解，於酸性狀態下使其吸附於士林系化合物表面之方法。於固體之情形時，係添加於含有經微細化處理之士林系化合物與水等溶劑的濕濾餅（wet cake）。藉由鹼來溶解蒽醌衍生物，通常是以pH8～12進行，然後，與經微細化之士林系化合物在漿液中混合，然後，將系統內調整成酸性，通常為pH3～5，使蒽醌衍生物析出於士林系化合物表面。又，於製造本發明之著色組成物的方面上，除了蒽醌衍生物以外，亦可添加各種添加劑。具體而言，可列舉光或熱硬化性樹脂、界面活性劑、分散劑、松脂等。
當使此等著色組成物分散於二醇系溶劑中之情形時，為了提升分散性及提升分散穩定性，視需要可合併使用具有鹼性基之樹脂系分散劑。此具有鹼性基之樹脂系分散劑，具有下述功能：藉由鹼性基而與蒽醌衍生物之酸性基鍵結，相容性部分伸長至分散介質而構成分散體；該具有鹼性基之樹脂系分散劑與後述用於製備感光性組成物之鹼溶性樹脂或光聚合性單體為不同種類。
作為具有鹼性基之樹脂系分散劑，可舉具有鹼性基及高分子鏈者，作為鹼性基，例如可列舉三級胺基、四級銨基。作為高分子鏈，例如可列舉：聚胺酯樹脂（polyurethane resin）、聚乙亞胺、聚氧乙烯二醇二酯（polyoxyethylene glycol diester）、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂等。其中，含有三級胺基或四級銨基其中一者或該兩者之聚酯樹脂系分散劑及／或丙烯酸樹脂系分散劑在分散性、耐熱性、耐光性之方面上較佳。
作為各種具有鹼性基之樹脂系分散劑的具體例，以商品名，可列舉AJISPER（Ajinomoto Fine-Techno 公司製）、EFKA（BASF公司製）、DISPERBYK（BYK Chemie公司製）、BYKLPN（BYK Chemie公司製）、DISPARLON（楠本化成公司製）、SOLSPERSE（盧伯利索公司製）、KP（信越化學工業公司製）、POLYFLOW（共榮社化學公司製）等。此等分散劑可使用1種，亦能以任意組合及比率合併使用2種以上。
具有鹼性基之樹脂系分散劑，相對於著色劑之合計的質量換算每100份，通常為30～60份，較佳為38～52份。
作為此處所使用之二醇系溶劑，例如，可列舉二醇醚類、二醇酯類等。作為二醇醚類，例如可列舉乙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、乙二醇一丁基醚、二乙二醇一乙基醚、二乙二醇一丁基醚、三乙二醇一甲基醚、三乙二醇一乙基醚、三乙二醇一丁基醚、丙二醇三級丁基醚等。作為二醇酯類，例如可列舉乙二醇乙酸酯、乙二醇一甲基醚乙酸酯、乙二醇一乙基醚乙酸酯、乙二醇一丁基醚乙酸酯、二乙二醇一乙基醚乙酸酯、二乙二醇一丁基醚乙酸酯、三乙二醇一甲基醚乙酸酯、三乙二醇一乙基醚乙酸酯、三乙二醇一丁基醚乙酸酯、三丙二醇甲基醚等。
當使用著色組成物，製備用以藉光蝕刻方式形成黑矩陣之感光性組成物時，為了製成低黏度且塗覆性、作業性、吐出性優異者，較佳至少使用丙二醇一甲基醚乙酸酯作為著色組成物所含有之有機溶劑。
為了製備著色組成物，二醇系溶劑可單獨使用1種，亦能以任意組合及比率合併使用2種以上。
又，在不損及士林系化合物之分散性的範圍，亦可添加其他之有機溶劑。
作為可添加之有機溶劑，可列舉二異丙醚、礦油精、正戊烷、戊醚、辛酸乙酯、正己烷、二乙基醚、異戊二烯、乙基異丁基醚、硬脂酸丁酯、正辛烷、VARSOL＃2、APCO＃18溶劑、倍異丁烯（diisobutylene）、乙酸戊酯、乙酸丁酯、Apco稀釋劑、丁基醚、二異丁酮、甲環己烯、甲基壬基酮、二丙醚、十二烷、Socal Solvent No.1及No.2、甲酸戊酯、二己基醚（dihexyl ether）、二異丙酮（diisopropyl keton）、Solvesso＃150、（正、第二、第三）乙酸丁酯、己烯、Shell TS28 溶劑、氯丁烷、乙基戊基酮、苯甲酸乙酯、氯戊烷、原甲酸乙酯（ethyl orthoformate）、甲氧基甲基戊酮、甲基丁基酮、甲基己基酮、異丁酸甲酯、苯甲腈、乙基丙酸酯、乙酸甲賽璐蘇、甲基異戊基酮、正戊基甲基酮（2－庚酮）、甲基異丁基酮、乙酸丙酯、乙酸戊酯、甲酸戊酯、聯環己烷、雙戊烯、甲氧基甲基戊醇、甲基戊基酮、甲基異丙基酮、丙酸丙酯、甲基乙基酮、甲賽璐蘇、乙賽璐蘇、乙酸乙賽璐蘇、卡必醇、環己酮、乙酸乙酯、丙二醇、3－甲氧基丙酸、3－乙氧基丙酸、3－乙氧基丙酸甲酯、3－乙氧基丙酸乙酯、3－甲氧基丙酸甲酯、3－甲氧基丙酸乙酯、3－甲氧基丙酸丙酯、3－甲氧基丙酸丁酯、二甘二甲醚（diglyme）、乙卡必醇、丁卡必醇、3－甲氧基丁醇、3－甲基－3－甲氧基丁醇、3－甲氧基丁基乙酸酯、3－甲基－3－甲氧基丁基乙酸酯等。
於本發明之著色組成物中，有機溶劑相對於各色之著色劑之合計的質量換算每100份，通常使用300～800份，較佳使用400～600份。
當製備著色組成物時，視需要可合併使用本發明所使用之蒽醌衍生物（式（1）所表示之衍生物）以外的顏料衍生物等。作為顏料衍生物之取代基，例如可列舉磺酸基、磺醯胺基及其四級鹽、鄰苯二甲醯亞胺甲基（phthalimide methyl）、二烷基胺基烷基、羥基、羧基、醯胺基等直接或透過烷基、芳基、雜環基等鍵結於顏料骨架者。
著色組成物可藉由將上述本發明所使用之士林系化合物、本發明所使用之蒽醌衍生物、本發明所使用之二醇系溶劑及視需要之具有鹼性基的樹脂系分散劑加以攪拌混合而製備，若需要，則亦可於珠粒或桿料（rod）等各種粉碎介質之存在下，將上述混合物震盪所需時間，使其分散，藉由過濾等將該介質去除，藉此來製備。士林系化合物、蒽醌衍生物、二醇系溶劑、具有鹼性基之樹脂系分散劑的混合順序，可將全部加在一起後再進行混合，亦可將事先混合士林系化合物與蒽醌衍生物而成者及事先混合具有鹼性基之樹脂系分散劑與二醇系溶劑而成者加在一起後，再次進行攪拌混合。
著色組成物可藉以往公知的方法使用於作為顯示器構成構件之濾色器的黑矩陣或黑色遮罩、液晶層之柱狀間隔物（column spacer）或黑色密封件、TFT遮光膜、ELD中之電場限制層、其他顯示器需要遮光之構件。
濾色器之代表性製造方法為光蝕刻法，係下述之方法：將從本發明之著色組成物所製備的後述感光性組成物塗布於濾色器用透明基板上，進行加熱乾燥（前烘烤（pre-bake））後，透過光罩照射紫外線，藉此進行圖案曝光，使與黑矩陣部對應之部位的光硬化性化合物硬化後，以顯影液對未曝光部分進行顯影，將非像素部去除，使像素部緊貼於透明基板。以此方法，可於透明基板上形成由感光性組成物之硬化著色被膜構成的黑矩陣部。RGB之各像素部，亦可從比表面積更大之各色之有機顏料製備而成的感光性組成物，以上述方式同樣地製備。
作為將後述之感光性組成物塗布於玻璃等透明基板上的方法，例如，可列舉旋轉塗布法、輥塗（roll coat）法、狹縫塗布（slit coat）法、噴墨法等。
塗布於透明基板之感光性組成物之塗膜的乾燥條件，雖會因各成分之種類、摻合比例等而有所不同，但通常為50～150℃，1～15分鐘左右。一般將此加熱處理稱為「前烘烤」。又，作為使用於感光性組成物之光硬化的光，較佳使用200～500nm之波長範圍的紫外線，或者可見光。可使用發出此波長範圍之光的各種光源。
作為顯影方法，例如可列舉槳式法、浸漬法、噴塗法等。於感光性組成物之曝光、顯影後，對形成有黑矩陣或者所需顏色之像素部的透明基板進行水洗，然後使其乾燥。將以此方式得到之濾色器藉由加熱板、烘箱等加熱裝置，於100～280℃進行規定時間之加熱處理（後烘烤（post-bake）），藉此將著色塗膜中之揮發性成分去除，且同時殘存於感光性組成物之硬化著色被膜中之未反應的光硬化性化合物會熱硬化，而完成濾色器。
用以形成濾色器之黑矩陣部的感光性組成物，可藉由將本發明之著色組成物、鹼溶性樹脂、光聚合性單體及光聚合起始劑作為必要成分，將此等加以混合而製備。
當對「形成黑矩陣部之著色樹脂被膜」要求可承受在濾色器之實際生產所進行之烘烤等之強韌性等的情形時，於製備前述感光性組成物時，不僅光聚合性單體，合併使用該鹼溶性樹脂亦是不可或缺的。當合併使用鹼溶性樹脂之情形時，作為有機溶劑，較佳使用會將其溶解者。
作為前述感光性組成物之製造方法，一般為下述方法：於事先製備本發明之著色組成物後，將鹼溶性樹脂、光聚合性單體及光聚合起始劑添加於其中，而製成前述感光性組成物。
作為使用於製備感光性組成物之鹼溶性樹脂，可舉含有羧基或呈酸性之羥基的樹脂，例如酚醛清漆型酚樹脂、（甲基）丙烯酸烷酯－（甲基）丙烯酸共聚物、苯乙烯－（甲基）丙烯酸共聚物、苯乙烯－順丁烯二酸共聚物等。另，於本發明中，（甲基）丙烯酸此一記載，係包括丙烯酸與甲基丙烯酸之總稱。
其中，為了更加提高硬化被膜之耐熱性，較佳使用含有醯亞胺構造、苯乙烯及（甲基）丙烯酸之各聚合單元的鹼溶性樹脂。
此鹼溶性樹脂雖然不具有上述之「與有機顏料及定錨（anchor）部位鍵結，相容性部分伸長至分散介質而構成分散體」的功能，但另一方面，有效利用會因接觸鹼而溶解之特徵，專用以去除感光性組成物之未曝光部分。
作為光聚合性單體，例如，可列舉1,6－己二醇二（甲基）丙烯酸酯、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、新戊二醇二（甲基）丙烯酸酯、三乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、雙［（甲基）丙烯醯氧基乙氧基〕雙酚A、3－甲基戊二醇二（甲基）丙烯酸酯等之類的2官能單體，三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、新戊四醇三（甲基）丙烯酸酯、參（2－羥乙基）三聚異氰酸酯（isocyanurate）之三（甲基）丙烯酸酯、二新戊四醇六（甲基）丙烯酸酯、二新戊四醇五（甲基）丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四（甲基）丙烯酸酯等分子量相對較小之多官能單體，聚酯丙烯酸酯、聚胺酯丙烯酸酯（polyurethane acrylate）、聚醚丙烯酸酯等之類的分子量相對較大的多官能單體。與上述同樣地，（甲基）丙烯酸酯此一記載，係包括丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯之總稱。
其中，為了更加提高硬化被膜之耐熱性，較佳使用四官能～六官能之（甲基）丙烯酸酯。
作為光聚合起始劑，例如，可列舉苯乙酮、二苯基酮（benzophenone）、二苯乙二酮二甲基縮酮（benzil dimethylketal）、過氧化苯甲醯、2－氯9-氧硫𠮿
Figure 107142196-xxxx-3
、1,3－雙（4’－疊氮基亞苄基）－2－丙烷、1,3－雙（4－疊氮基亞苄基）－2－丙烷－2’－磺酸、4,4’－二疊氮基二苯乙烯－2,2’－二磺酸、乙酮（ethanone）,1－［9－乙基－6－[2－甲基－4－（2,2－二甲基－1,3－二
Figure 107142196-A0304-12-0015-1
Figure 02_image054
基（dioxolanyl））甲氧基苯甲醯基]－9.H.－咔唑－3－基〕－,1－（O－乙醯基肟（O－acetyloxime））等。
感光性組成物由於為著色物，故較佳使用硬化性優異之光聚合起始劑。
關於此種特性之感光性組成物，可相對於本發明之著色組成物每100份，添加鹼溶性樹脂與光聚合性單體之合計為3～20份，相對於光聚合性單體1份，添加0.05～3份之光聚合起始劑，及視需要進一步添加上述用以製備著色組成物之有機溶劑，攪拌分散成均勻，而得到用以形成黑矩陣部之感光性組成物。
要以光蝕刻方式形成黑矩陣時，為了使本發明之感光性組成物為低黏度且塗覆性、作業性優異者，較佳至少以質量換算計，將非揮發性成分製備成5～20％。
作為顯影液，可使用公知慣用之鹼性水溶液。尤其是於前述感光性組成物由於含有鹼溶性樹脂，故於鹼性水溶液之清洗有利於黑矩陣部之形成。本發明之感光性組成物的優異耐熱性，於此種鹼清洗後進行燒製之濾色器製造方法中得以發揮。
顏料分散法之中，雖然詳述藉由光蝕刻法製造黑矩陣部之方法，但使用本發明之感光性組成物所製備的黑矩陣部，亦可使用其他之電沈積法、轉印法、微胞電解法、PVED（Photo Voltaic Electro Deposition）法等方法形成，來製造濾色器。
濾色器可藉由下述方法或方式得到：使用利用紅色有機顏料、綠色有機顏料、藍色有機顏料以及本發明之著色組成物所得到的各色之感光性組成物，將液晶材料封入於平行之一對透明電極間，將透明電極分割成不連續之微細區間，且於被此透明電極上之黑矩陣區分為格子狀的各個微細區間，交互設置選自紅（R）、綠（G）及藍（B）之任一顏色的濾色器著色像素部成圖案狀的方法，或者於基板上形成濾色器著色像素部後，設置透明電極的方式。
由本發明之感光性組成物所得到的黑矩陣部，為以成為黑色之方式含有上述各色有機顏料者，雖然乍看之下認為像是會得到與將各色之感光性組成物混合來製備黑色感光性組成物之情形同樣的黑矩陣，但於本發明，係在製成感光性組成物之前階段，亦即在製備著色組成物時，預先混合各色之有機顏料，結果可達成更均勻之混合，可得到更優異之特性的黑矩陣。 [實施例]
以下，雖然基於實施例來説明本發明，但本發明並不受實施例之限定。另，於實施例及比較例中沒有特別說明之情形時，「份」及「％」為質量基準。又，硬化圖案係製作成含有黑矩陣等遮光性構件之濾色器的評價用模式。
[實施例1] ＜著色組成物之製作步驟＞ 將Paliogen Blue L6360（BASF股份有限公司製，C.I.Pigment Blue 60，著色劑）17份、BYK LPN－21116（BYK股份有限公司製，具有鹼性基之丙烯酸樹脂系分散劑，固體含量40％）22份、蒽醌－2－羧酸（東京化成工業股份有限公司製，添加劑）1份、丙二醇一甲基醚乙酸酯（可樂麗貿易股份有限公司製，有機溶劑）109份加以混合，加入0.2～0.3mm
Figure 02_image056
之氧化鋯珠（zirconia beads），使用塗料調節器（東洋精機股份有限公司製）分散2小時，而得到著色組成物（A－1）。
＜感光性樹脂組成物之製作步驟＞ 將著色組成物（A－1）100份、作為鹼溶性樹脂之甲基丙烯酸／琥珀酸單（2－甲基丙烯醯氧基乙基）／N－苯基馬來亞醯胺／苯乙烯／甲基丙烯酸苄酯共聚物（共聚質量比＝25／10／30／20／15，Mw＝12,000，Mn＝6,500）5份、作為光聚合性單體之二新戊四醇六丙烯酸酯10份、作為光聚合起始劑之乙酮,1－［9－乙基－6－[2－甲基－4－（2,2－二甲基－1,3－二
Figure 107142196-A0304-12-0015-1
Figure 02_image054
基）甲氧基苯甲醯基]－9.H.－咔唑－3－基〕－,1－（O－乙醯基肟）1份及作為有機溶劑之二丙烯甘醇二甲醚25份、丙二醇一甲基醚乙酸酯25份、3－甲氧基丁基乙酸酯75份、環己酮50份加以混合，製備感光性樹脂組成物（B－1）。
＜硬化圖案之製作步驟＞ 將10cm見方之玻璃基板（日本電氣硝子製濾色器用玻璃板「OA－10」）浸漬於信越化學製矽烷偶合劑「KBM－603」之1％稀釋液3分鐘，然後進行水洗10秒鐘，以氣槍去除水分後，於110℃之烘箱乾燥5分鐘。使用旋塗機將上述所製備之感光性樹脂組成物（B－1）塗布於此玻璃基板上。真空乾燥1分鐘後，於加熱板上以90℃加熱乾燥90秒鐘，而得到乾燥膜厚約3.5μm之塗布膜。然後，從塗布膜側透過15μm寬度之細線圖案遮罩進行圖像曝光。曝光條件係使用3kW高壓水銀燈，使之為50mJ／cm2 （i線基準）。接著，使用由含有0.05％之氫氧化鉀與0.08％之非離子性界面活性劑（花王製「A－60」）的水溶液構成的顯影液，於23℃實施水壓0.15MPa之沖淋顯影後，用純水停止顯影，以水洗噴灑進行清洗，而得到硬化圖案（C－1）。另，沖淋顯影時間係於10～120秒之間調整，使其為可將未曝光之塗布膜溶解去除之時間的1.5倍。
[實施例2] 除了將實施例1之添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成蒽醌－2－磺酸鈉一水合物（東京化成工業股份有限公司製，添加劑）1份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－2）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－2）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－2）。
[實施例3] 除了將實施例1之分散劑BYK LPN－21116 22份改變成BYK LPN－6919（BYK股份有限公司製，具有鹼性基之丙烯酸樹脂系分散劑，固體含量60％）15份，將添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成蒽醌－2－磺酸鈉一水合物1份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成116份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－3）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－3）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－3）。
[實施例4] 除了將實施例1之著色劑Paliogen Blue L6360 17份改變成Cibanon Blue GF（Chiba Specialty Chemicals股份有限公司製，C.I.Vat Blue 6）17份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－4）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－4）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－4）。
[比較例1] 除了將實施例1之著色劑Paliogen Blue L6360 17份改變成18份，將添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成0份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－5）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－5）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－5）。
[比較例2] 除了將實施例1之著色劑Paliogen Blue L6360 17份改變成18份，將分散劑BYK LPN－21116 22份改變成BYK LPN－6919 15份，將添加劑蒽醌－2－羧酸 1份改變成0份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成116份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－6）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－6）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－6）。
[比較例3] 除了將實施例1之添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成蒽醌－1－磺酸鈉（東京化成工業股份有限公司製，添加劑）1份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－7）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－7）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－7）。
[比較例4] 除了將實施例1之添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成蒽醌－2,6－二磺酸二鈉（東京化成工業股份有限公司製，添加劑）1份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－8）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－8）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－8）。
[比較例5] 除了將實施例1之著色劑Paliogen Blue L6360 17份改變成18份，將添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成0份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成異丙醇（東京化成工業股份有限公司製，有機溶劑）109份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－9）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－9）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－9）。
[比較例6] 除了將實施例1之添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成蒽醌－2－磺酸鈉一水合物1份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成異丙醇109份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－10）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－10）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－10）。
[比較例7] 除了將實施例1之添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成蒽醌－1－磺酸鈉1份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成異丙醇109份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－11）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－11）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－11）。
[比較例8] 除了將實施例1之添加劑蒽醌－2－羧酸1份改變成SOLSPERSE12000（為銅酞青磺酸衍生物，日本盧伯利索股份有限公司製，添加劑）1份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－12）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－12）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－12）。
[比較例9] 除了將實施例1之著色劑Paliogen Blue L6360 17份改變成FASTOGEN SUPER RED ATY－TR（DIC股份有限公司製，C.I.Pigment Red 177，著色劑）18份，將分散劑BYK LPN－21116 22份改變成BYK LPN－6919 15份，將添加劑蒽醌－2－羧酸 1份改變成0份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成116份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－13）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－13）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－13）。
[比較例10] 除了將實施例1之著色劑Paliogen Blue L6360 17份改變成FASTOGEN SUPER RED ATY－TR17份，將分散劑BYK LPN－21116 22份改變成BYK LPN－6919 15份，將添加劑蒽醌－2－羧酸 1份改變成蒽醌－2－磺酸鈉一水合物1份，將丙二醇一甲基醚乙酸酯109份改變成116份以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到著色組成物（A－14）。除了將著色組成物（A－1）改變成著色組成物（A－14）以外，其餘皆進行與上述實施例1同樣之操作，而得到硬化圖案（C－14）。
＜評價＞ ・黏度 測量E型黏度計（TVE－25L，東機產業股份有限公司製）30rpm之值作為實施例1～4及比較例1～10所得到之著色組成物（A－1）～（A－14）的黏度。於使用BYK LPN－21116作為分散劑之黏度系統1，將實施例2之值換算成100，記載於下表。於使用BYK LPN－6919作為分散劑，使用C.I.Pigment Blue 60作為著色劑之黏度系統2，將實施例3之值換算成100，記載於下表。而使用BYK LPN－6919作為分散劑，使用C.I.Pigment Blue red 177作為著色劑之黏度系統3，則將比較例9之值換算成100，記載於下表。
・硬化度 以目視確認實施例1、實施例2、比較例1、比較例8所得到之硬化圖案（C－1）、（C－2）、（C－5）、（C－12）的圖案有無缺損（無缺損者，硬化度為○，有缺損者，硬化度則為╳），將結果作為硬化度記載於下表。
・色調變化之定量 藉由分光光度計（U3900，日立高新技術科學股份有限公司製）測量實施例1、實施例2、比較例1、比較例8所得到之硬化圖案（C－1）、（C－2）、（C－5）、（C－12）的吸收光譜，算出於成為「吸收光譜之波峰強度值的半值」之吸收強度的譜寬（長波長側波長nm－短波長側波長nm），將相較於未添加添加劑之比較例1之值的增加量作為半值寬度增加量，記載於下表。 將結果表示於表1。
[表1]
Figure 107142196-A0304-0001
將表中之簡稱等彙整於下。 PB60：C.I.Pigment Blue 60 21116：BYK LPN－21116 AQ-2-COOH：蒽醌－2－羧酸 AQ-2-SO3 Na・H2 O：蒽醌－2－磺酸鈉一水合物 AQ-1-SO3 Na：蒽醌－1－磺酸鈉 AQ-2,6-（SO3 Na）2 ：蒽醌－2,6－二磺酸二鈉 S12000：SOLSPERSE12000 PMA：丙二醇一甲基醚乙酸酯 IPA：異丙醇
・於使用BYK LPN－21116及丙二醇一甲基醚乙酸酯之實施例中，在添加有蒽醌－2－羧酸時（實施例1），及添加有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物時（實施例2），黏度遠低於無添加時（比較例1）、添加有蒽醌－1－磺酸鈉時（比較例3）及添加有蒽醌－2,6－二磺酸二鈉時（比較例4），可知第2位置一取代體之添加是有利的。其中，使用蒽醌－2－羧酸（實施例1）作為添加劑者其黏度特別低，為較佳。
・於使用BYK LPN－21116及丙二醇一甲基醚乙酸酯之實施例中在添加有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物時（實施例2），黏度遠低於無添加時（比較例1）、添加有蒽醌－1－磺酸鈉時（比較例3），但於使用BYK LPN－21116及異丙醇之實施例，與添加有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物時（比較例6）、無添加時（比較例5）、添加有蒽醌－1－磺酸鈉時（比較例7）皆為高黏度，可知組合二醇系有機溶劑使用是有利的。
・於使用BYK LPN－6919及丙二醇一甲基醚乙酸酯之實施例中，於含有Pigment Blue 60之實施例，在添加有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物時（實施例3），相較於無添加時（比較例2），大幅度地低黏度化，而於含有Pigment Red 177之實施例，在添加有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物時（比較例10），與無添加時（比較例9）沒有差別，或稍微高黏度化，可知將士林系化合物與特定之蒽醌衍生物組合使用是有利的。
・於含有蒽醌－2－羧酸之實施例1、含有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物之實施例2中，與未含有添加劑之比較例1同樣地未看到圖案之缺損，相對於此，於含有SOLSPERSE12000（銅酞青磺酸）之比較例8，則看到圖案之缺損，可知將蒽醌衍生物添加於圖案形成用之著色組成物是有利的。
・於含有蒽醌－2－羧酸之實施例1、含有蒽醌－2－磺酸鈉一水合物之實施例2，相較於未含有添加劑之比較例1，幾乎沒發生半值寬度增加（色調變化），相對於此，於含有SOLSPERSE12000（銅酞青磺酸）之比較例8，半值寬度大幅增加（色調發生變化），可知將蒽醌衍生物添加於著色組成物是有利的。
基於上述，本發明之著色組成物藉由使用特定之蒽醌衍生物、士林系化合物及二醇系有機溶劑，而可將難以高度分散於有機溶劑之士林系化合物高度地分散，不會在濾色器製作步驟造成硬化不良或色調變化等不好的影響而可加以使用，可藉由使用該著色組成物而得到優異之濾色器。
無
無

Claims (6)

  1. 一種著色組成物，其含有下述通式(1)所表示之蒽醌衍生物、下述通式(2)所表示之士林(threne)系化合物及下述通式(3)所表示之二醇(glycol)系有機溶劑，
    Figure 107142196-A0305-02-0035-1
     (式(1)中，A1為單鍵、-CONH-R1-或-SO2NH-R2-，R1及R2各自獨立地為單鍵或亦可具有取代基之碳數1~20的2價烴基，B1為-SO3M‧nH2O或-COOM‧nH2O，M為1~3價陽離子之1當量，n為0~5之整數)，
    Figure 107142196-A0305-02-0035-2
     (式(2)中，X1~X12各自獨立地為氫原子或鹵素原子)，
    Figure 107142196-A0305-02-0036-3
     (式(3)中，D2為亦可具有取代基之碳數1~20的2價烴基，R5為氫原子或亦可具有取代基之1價烴基，R6為亦可具有取代基之1價烴基，n為1~5之整數)，該蒽醌衍生物之含量相對於每100份該士林系化合物為0.1~20份。
  2. 如請求項1所述之著色組成物，其中，該士林系化合物為選自由Pigment Blue 60、Vat Blue 4、Pigment Blue 64及Vat Blue 6組成之群中的至少1種。
  3. 如請求項1或2所述之著色組成物，其中，該蒽醌衍生物為下述通式(1-1)所表示之化合物或下述通式(1-2)所表示之化合物，
    Figure 107142196-A0305-02-0036-4
    Figure 107142196-A0305-02-0036-5
  4. 如請求項1或2所述之著色組成物，其中，該二醇系有機溶劑為丙二醇一甲基醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)。
  5. 如請求項3所述之著色組成物，其中，該二醇系有機溶劑為丙二醇一甲基醚乙酸酯。
  6. 一種濾色器，其含有請求項1~5中任一項所述之著色組成物。
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