CN101959923B - 固化性组合物及滤色器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固化性组合物,其包含(A)着色剂、(B)碱溶性树脂、(C)光聚合性化合物、(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂、(E)选自肟系引发剂及三嗪系引发剂中的一种以上、及(F)4官能以上的多官能环氧化合物,相对于总固体成分,该(F)多官能环氧化合物的含量为2~20质量%的范围,且该(A)着色剂的含量为25~50质量%的范围。
Description
技术领域
本发明涉及固化性组合物,具体涉及能够适用于滤色器的制造的固化性组合物以及使用了该固化性组合物的滤色器。
背景技术
通常,液晶显示装置是通过分别制作滤色器基板和TFT(Thin-Film-Transistor)基板,将液晶夹持来进行贴合而制造的。此时,滤色器基板在着色层上涂布用于使液晶取向的聚酰亚胺等取向膜。因此,着色层对于聚酰亚胺树脂中所含的NMP(N-甲基-吡咯烷酮)等极性强的溶剂需要具有耐受性。
此外,着色层独立地将每1种颜色按照条(stripe)状或马赛克(mosaic)状来形成像素。因此,在着色层表面形成凹凸,因而有时在着色层的表面使用树脂被膜((以下有时也称为“外覆(overcoat)层”)作为平坦化膜。对于该树脂被膜,也与着色层同样要求耐NMP性。
此外,在COA(Color-filter On Array,滤色器阵列)方式的液晶显示装置中,在TFT上形成兼具层间绝缘膜的作用的着色层。因此,对着色层的要求特性除了上述通常的要求特性之外,还追加了对于层间绝缘膜的要求特性、即耐剥离液性等作为必需的要求特性。为了满足这些要求特性,也可以在着色层上设置树脂被膜作为保护层。
通常,在滤色器的评价中使用的耐NMP性是通过在50℃下浸渍10min得到的前后的色度变化来进行评价的,相对于此,上述的耐剥离液性是通过在80℃下浸渍2min后的溶胀率来进行评价的,因此,通常的着色层无法用于COA方式的滤色器。
专利文献1中,作为滤色器着色层用的感光性组合物,提出了包含六芳基联咪唑的组合物。该感光性组合物以使感度优良、使耐溶剂性优化为目的。但是,在该感光性组合物中,在颜料浓度高的区域存在耐NMP性不足的问题。
此外,在专利文献2中提出了包含环氧树脂的滤色器用的感光性组合物,但是,绝对不是耐NMP性、与液体保存稳定性、着色优良的组合物。
进而,在该感光性组合物中还是有下述问题:颜料浓度高的区域、或在滤色器的制作中在黑色矩阵的下一步制作的着色像素在滤色器的制作完成之前在显影工序中被多次曝光(重复)、从而变成表面粗糙的状态。
如上所述,还无法提供能够形成使耐NMP性与液体保存稳定性、ITO蒸镀适应性及着色双方均良好的树脂皮膜或滤色器层的抗蚀液,希望开发出包含能形成具备该性能的树脂皮膜的着色剂的固化性树脂组合物。
专利文献1:日本特开平6-148417号公报
专利文献2:日本特开2006-28455号公报
发明内容
本发明为了解决上述问题,目的在于提供高NMP耐受性、ITO蒸镀适应性、液体保存稳定性良好、对比度高的固化性树脂组合物以及使用了该固化性树脂组合物的滤色器。
本发明人进行深入研究后发现,通过使用包含(A)着色剂、(B)碱溶性树脂、(C)光聚合性化合物、(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂、(E)选自肟系引发剂及三嗪系引发剂中的一种以上、及(F)4官能以上的多官能环氧化合物的固化性组合物,能够解决上述课题,从而完成本发明。
即,本发明的课题是通过下述手段来实现的。
<1>一种固化性组合物,其包含(A)着色剂、(B)碱溶性树脂、(C)光聚合性化合物、(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂、(E)选自肟系引发剂及三嗪系引发剂中的一种以上、及(F)4官能以上的多官能环氧化合物,相对于总固体成分,该(F)多官能环氧化合物的含量为2~20质量%的范围,且该(A)着色剂的含量为25~50质量%的范围。
<2>根据<1>所述的固化性组合物,其中,上述(F)多官能环氧化合物为下述通式(I)表示的化合物。
式中,1为5~100,R各自独立地为氢原子或甲基。
<3>根据<1>所述的固化性组合物,其中,上述(D)六芳基联咪唑系光聚合引发剂为下述通式(II)或通式(III)表示的光聚合引发剂。
通式(II)中,X表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基,A各自独立地表示碳原子数为1~12的取代或无取代的烷氧基、或者-COO-R9(其中,R9表示碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基),n为1~3的整数,m为1~3的整数。
通式(III)中,X1、X2及X3各自独立地表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基。其中,X1、X2及X3中的2个以上不同时为氢原子。
<4>根据<1>所述的固化性组合物,其中,上述(A)着色剂为下述通式(IV)表示的颜料、C.I.颜料绿36、或C.I.颜料绿7,并且是一次粒子尺寸小于0.02μm的粒子少于10质量%、且一次粒子尺寸大于0.08μm的粒子少于5质量%的颜料。
通式(IV)中,RC各自独立地表示氢原子、甲基、乙基、丙基、-N(CH3)2、-N(C2H5)2、-CF3、氯原子、或溴原子。
<5>根据<1>所述的固化性组合物,其中,进而,上述(A)着色剂为包含C.I.颜料绿58的颜料,并且是在该颜料的总量中一次粒子尺寸小于0.02μm的粒子少于10质量%、且一次粒子尺寸大于0.08μm的粒子少于5质量%的颜料。
<6>根据<1>~<5>中任一项所述的固化性组合物,其中,上述(A)着色剂是被树脂被覆的颜料。
<7>一种滤色器,其在各着色像素上直接或隔着其他层地(不包括液晶层)形成有像素电极,上述各着色像素直接或隔着其他层地形成在TFT基板上,上述各着色像素是由<1>~<6>中任一项所述的固化性组合物形成的。
根据本发明,能够提供NMP耐受性高、ITO蒸镀适应性、液体保存稳定性良好、对比度高的固化性树脂组合物以及使用了该组合物的滤色器。
具体实施方式
下面,对具体实施方式进行详细说明。
本发明由包含(A)着色剂、(B)碱溶性树脂、(C)光聚合性化合物、(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂、(E)选自肟系引发剂及三嗪系引发剂中的一种以上、及(F)4官能以上的多官能环氧化合物的固化性组合物构成。下面对各构成原料、最佳的构成要素进行说明。
(A)着色剂
作为能在本发明的固化性组合物中使用的着色剂,可以使用以往公知的各种无机颜料或有机颜料。此外,根据需要也可以使用染料。
颜料不论无机颜料或有机颜料,若考虑到颜料优选为高透射率这点,则优选使用粒径尽可能小的粒子尺寸微小的颜料,若还考虑操作性,则优选平均一次粒径为0.01μm~0.3μm、更优选为0.0μm~0.15μm的颜料。若该粒径在上述范围内,则对于形成透射率高、颜色特性良好、且对比度高的滤色器是有效的。
在颜料的一次粒径的观察中,透射型电子显微镜是合适的,例如通过计算出3~10万倍下的观察试样中的总粒子数与小于0.02μm及大于0.08μm的颜料的粒子数,就能把握粒度分布。
关于一次粒子尺寸,小于0.02μm的一次粒子的比例及大于0.08μm的一次粒子的比例如下所述求得:用透射型电子显微镜观察颜料粉体,测定各个一次粒子的长径,计算出小于0.02μm及大于0.08μm的颜料的粒子的比例(个数%)。更具体而言,用透射型电子显微镜以3~10万倍观察颜料粉体,拍摄照片,测定1000个一次粒子的长径,计算出小于0.02μm及大于0.08μm的一次粒子的比例。改变颜料粉体的部位对总计3处进行该操作,将结果取平均值。
作为上述无机颜料,可以举出以金属氧化物、金属络盐等表示的金属化合物,具体而言,可以举出铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等的金属氧化物及上述金属的复合氧化物。
作为能够优选使用的颜料,可以举出以下的物质。但是,本发明中并不限于这些。
C.I.颜料黄11、24、108、109、110、138、139、150、151、154、167、180、185;
C.I.颜料橙36;
C.I.颜料红122、150、171、175、177、209、224、242;
C.I.颜料紫19、23、32;
C.I.颜料蓝15:1、15:3、15:6、16、22、60、66;
C.I.颜料绿7、36、37;
C.I.颜料黑1、7;
C.I.颜料绿58。
本发明特别是在使用C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、及下述式(IV)表示的结构的颜料时,效果显著。
进而,在使用C.I.颜料绿58时,效果显著。
此外,本发明中,从对比度及液体保存稳定性的观点考虑,选自C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿58及由下述式(IV)表示的颜料中的颜料优选为在颜料总量中一次粒子尺寸小于0.02μm的粒子少于10质量%、且一次粒子尺寸大于0.08μm的粒子少于5质量%的颜料。
式(IV)中、RC各自独立地表示氢原子、甲基、乙基、丙基、-N(CH3)2、-N(C2H5)2、-CF3、氯原子、或溴原子。特别优选为氢原子、甲基及氯原子。
本发明中,根据需要可以使用微细且经整粒化的有机颜料。颜料的微细化可以是下工序:将颜料与水溶性有机溶剂和水溶性无机盐类一起调制成高粘度的液状组合物,然后进行磨碎。
作为水溶性有机溶剂,可以举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇、乙二醇、二甘醇、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯等。但是,若通过少量使用而吸附于颜料、且不流失到废水中,也可以使用苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯苯、硝基苯、苯胺、吡啶、喹啉、四氢呋喃、二氧杂环己烷、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、环己烷、甲基环己烷、卤代烃、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮等,并且根据需要,也可以将两种以上的溶剂混合使用。
本发明中,作为水溶性无机盐,可以举出氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化钡、硫酸钠等。
水溶性无机盐的使用量优选为颜料的1~50倍质量,较多的量虽然有磨碎效果,但从生产率的方面考虑,更优选的量为1~10倍质量,而且水分优选为1%以下。
水溶性有机溶剂的使用量相对于颜料为50质量%至300质量%的范围,优选为100质量%至200质量%的范围。对本发明中的湿式粉碎装置的运转条件没有特别的限制,但是,为了使利用粉碎介质的的磨碎有效地进行,在装置为捏合机的情况下的运转条件优选装置内的叶片的转速为10~200rpm,此外,双轴的旋转比相对较大的情况下磨碎效果好,因此优选。运转时间与干式粉碎时间合计优选为1小时~8小时,装置的内部温度优选为50~150℃。此外,作为粉碎介质的水溶性无机盐优选粉碎粒度为5~50μm、粒径的分布窄且为球形。
这些有机颜料可以单独使用或者为了提高色纯度而将各种组合使用。上述组合的具体例如下所示,但是并不限定于此。
例如,作为红色颜料,可以使用蒽醌系颜料、苝系颜料、二酮基吡咯并吡咯系颜料单独或它们中的至少1种、与双偶氮系黄色颜料、异吲哚啉系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料或苝系红色颜料、蒽醌系红色颜料、二酮基吡咯并吡咯系红色颜料的混合等。例如,作为蒽醌系颜料,可以举出C.I.颜料红177,作为苝系颜料,可以举出C.I.颜料红155、C.I.颜料红224,作为二酮基吡咯并吡咯系颜料,可以举出C.I.颜料红254,从颜色重现性的观点考虑,优选C.I.颜料黄139或C.I.颜料红177、与C.I.颜料红254的混合。另外,红色颜料与其他颜料的质量比优选为100∶5~100∶80。上述质量比为100∶4以下时,有时难以抑制从400nm至500nm的透光率,无法提高色纯度。另外,上述质量比为100∶81以上时,有时显色力降低。特别地,上述质量比为100∶10~100∶65的范围最理想。另外,在红色颜料彼此组合的情况下,质量比可以根据色度进行调整。
此外,作为绿色颜料,可以单独使用1种卤化酞菁系颜料,或者可以将该卤化酞菁系颜料与双偶氮系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料、偶氮甲碱系黄色颜料或异吲哚啉系黄色颜料混合使用。例如,作为这样的例子,优选C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36与C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄180或C.I.颜料黄185的混合。绿色颜料与黄色颜料的质量比优选为100∶5~100∶200。通过设定在上述范围内,能够有效抑制400~450nm的透光率,色纯度变得良好,可得到所希望的NTSC目标色相。作为上述质量比,特别优选为100∶20~100∶150的范围。
此外,作为绿色颜料,可以单独使用1种锌酞菁系颜料,或者可以将该锌酞菁系颜料与双偶氮系黄色颜料、喹酞酮系黄色颜料、偶氮甲碱系黄色颜料或异吲哚啉系黄色颜料混合使用。例如,作为这样的例子,优选C.I.颜料绿58与C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄180或C.I.颜料黄185的混合。绿色颜料与黄色颜料的质量比优选为100∶5~100∶200。通过设定在上述范围内,能够有效抑制400~450nm的透光率,色纯度变得良好,可得到所希望的NTSC目标色相。作为上述质量比,特别优选为100∶20~100∶150的范围。
作为蓝色颜料,可以单独使用1种酞菁系颜料,或者可以将该酞菁系颜料与二噁嗪系紫色颜料混合使用。作为特别优选的例子,可以举出C.I.颜料蓝15:6与C.I.颜料紫23的混合。
蓝色颜料与紫色颜料的质量比优选为100∶0~100∶100,更优选为100∶70以下。
另外,作为适合于黑色矩阵用途的颜料,可以将炭黑、石墨、钛黑、氧化铁、氧化钛单独使用或混合使用,优选炭黑与钛黑的组合。
另外,炭黑与钛黑的质量比优选为100∶0~100∶60的范围。通过设定在上述范围内,分散稳定性变得良好。
本发明中,作为着色剂,在使用染料的情况下,可得到均一地溶解的光固化性组合物。
能够作为着色剂使用的染料没有特别限定,可以使用以往作为滤色器用途而采用的公知的染料。例如,可以举出日本特开昭64-90403号公报、特开昭64-91102号公报、日本特开平1-94301号公报、特开平6-11614号公报、特登2592207号、美国专利第4,808,501号说明书、美国专利第5,667,920号说明书、美国专利第5,059,500号说明书、特开平5-333207号公报、特开平6-35183号公报、特开平6-51115号公报、特开平6-194828号公报、特开平8-211599号公报、特开平4-249549号公报、特开平10-123316号公报、特开平11-302283号公报、特开平7-286107号公报、特开2001-4823号公报、特开平8-15522号公报、特开平8-29771号公报、特开平8-146215号公报、特开平11-343437号公报、特开平8-62416号公报、特开2002-14220号公报、特开2002-14221号公报、特开2002-14222号公报、特开2002-14223号公报、特开平8-302224号公报、特开平8-73758号公报、特开平8-179120号公报、特开平8-151531号公报等中记载的色素。
作为化学结构,可以举出吡唑偶氮系、苯胺偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、亚苄基系、氧杂菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶偶氮系、菁系、吩噻嗪系、吡咯并吡唑偶氮甲碱系、呫吨系、酞菁系、苯并吡喃系、靛蓝系等染料。
作为本发明的固化性组合物中的着色剂的含量,相对于该组合物的总固体成分(质量)优选为25~50质量%,更优选为30~45质量%。若着色剂的含量在上述范围内,则在色浓度充分且确保优良的颜色特性方面是有效的。
在本发明中,尤其优选使用有机颜料作为着色剂,且在颜料的微细化工序或者分散工序中,使用将颜料用高分子化合物被覆而得到的物质。通过用高分子化合物被覆颜料,即使在微细化的颜料中也可以抑制2次凝聚体的形成,从而能够使用能以1次粒子状态分散的分散性得到了提高的被覆颜料、分散后的1次粒子可稳定地维持的分散稳定性优异的被覆颜料。
所谓作为本发明中优选方式的被覆颜料是指颜料被高分子化合物所被覆而得到的颜料。所谓被覆是指,经微细化产生的表面活性高的颜料的新界面通过与本发明的在侧链具有杂环的高分子化合物的强静电作用,形成该高分子化合物的牢固的被覆层。由此,被认为获得了具有更高的分散稳定性的被覆颜料。即,在本发明中,被覆处理后的颜料即使是用可溶解高分子化合物的有机溶剂洗涤,被覆的高分子化合物也几乎不会游离。
本发明中所谓的被覆颜料的特征在于,有机颜料等的i)颜料粒子被iv)在侧链具有杂环等极性基团的高分子化合物所被覆,通过该高分子化合物牢固地被覆在颜料粒子表面的一部分或全部而达到本发明的效果,不同于普通的高分子分散剂吸附在颜料上而得到的颜料。该被覆状态可以通过对以下所示的利用有机溶剂的洗涤得到的高分子化合物的游离量(游离率)进行测定来确认。即,仅吸附在颜料上的高分子化合物经有机溶剂的洗涤其大部分、具体来讲有65%以上发生游离而被除去,但是像本发明这样被表面被覆的颜料的情况,游离率极少,为30%以下。
将本发明的被覆处理后的颜料用1-甲氧基-2-丙醇洗涤,计算游离量。该方法是将颜料10g投入1-甲氧基-2-丙醇100ml中,用振荡机在室温下振荡3小时。之后用离心分离机以80000rpm经8小时使颜料沉降,将上清液部分的固体成分由干燥法求出。求出从颜料中游离的高分子化合物的质量,由与初期处理中使用的高分子化合物的质量之比,算出游离率(%)。
市售等的颜料的游离率可以通过以下方法来测定。即,用溶解颜料的溶剂(例如二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲酸、硫酸等)将颜料整体溶解后,利用溶解性的差,使用有机溶剂将高分子化合物与颜料分离,作为“初期处理中使用的高分子化合物的质量”来计算得到。另外用1-甲氧基-2-丙醇洗涤颜料,将得到的上述游离量除以该“初期处理中使用的高分子化合物的质量”而求出游离率(%)。
游离率越小,对颜料的被覆率越高,分散性、分散稳定性越好。游离率的优选范围是30%以下,更优选是20%以下,最优选是15%以下。理想的是0%。
被覆处理优选在颜料的微细化工序中同时进行,具体来讲,经过如下工序来实施:加入i)颜料、ii)水溶性的无机盐、iii)实质上不溶解ii)的少量的水溶性有机溶剂、以及iv)高分子化合物,用捏合机等进行机械混练的工序(称为盐磨工序);将该混合物投入水中,用高速混合器等搅拌而制成浆料状的工序;以及将该浆料过滤、水洗,根据需要进行干燥的工序。
对于上述的盐磨,进一步进行具体说明。首先,在i)有机颜料和ii)水溶性无机盐的混合物中,加入作为润湿剂的少量的iii)水溶性有机溶剂,用捏合机等强力混练后,将该混合物投入水中,用高速混合器等搅拌而制成浆料状。接着,将该浆料过滤、水洗,根据需要进行干燥,由此得到微细化的颜料。另外,在将颜料分散在油性的清漆中使用的情况下,也可以将干燥前的处理颜料(称为滤饼)用一般被称为急骤蒸发(flashing)的方法,边除去水边分散在油性的清漆中。此外,在分散在水系清漆中的情况下,处理颜料无需干燥,可以将滤饼直接分散在清漆中。
在本发明中,在盐磨时,通过在上述iii)有机颜料中并用iv)至少部分可溶的树脂,由此进一步得到微细、表面被iv)至少部分可溶的树脂被覆的干燥时颜料的凝聚少的颜料。
另外,加入iv)高分子化合物的时机,可以在盐磨工序的初期添加全部,也可以分批添加。此外,还可以在分散工序中添加。
在颜料的被覆中使用的高分子化合物只要是具有对颜料的吸附性基团的高分子化合物即可。尤其优选用在侧链具有杂环的高分子化合物进行被覆处理而得到的颜料。作为这样的高分子化合物,优选为包含来源于下述通式(1)所示的单体、或由马来酰亚胺、马来酰亚胺衍生物构成的单体的聚合单元的聚合物,特别优选为包含来源于下述通式(1)所示的单体的聚合单元的聚合物。
上述通式(1)中,R1表示氢原子、或者取代或无取代的烷基。R2表示单键或2价的连接基团。Y表示-CO-、-C(=O)O-、-CONH-、-OC(=O)-或亚苯基。Z表示具有含氮杂环结构的基团。
作为R1的烷基,优选为碳原子数为1~12的烷基,更优选为碳原子数为1~8的烷基,特别优选为碳原子数为1~4的烷基。
R1所示的烷基具有取代基时,作为该取代基,例如可以举出羟基、烷氧基(优选碳原子数为1~5,更优选碳原子数为1~3)、如甲氧基、乙氧基、环己氧基等。
作为R1所示的优选的烷基,具体而言,例如可以举出甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正己基、环己基、2-羟基乙基、3-羟基丙基、2-羟基丙基、2-甲氧基乙基。
作为R1,最优选为氢原子或甲基。
通式(1)中,R2表示单键或2价的连结基。作为该2价的连结基,优选为取代或无取代的亚烷基。作为该亚烷基,优选为碳原子数为1~12的亚烷基,更优选为碳原子数为1~12的亚烷基,进一步优选为碳原子数为1~8的亚烷基,特别优选为碳原子数为1~4的亚烷基。
R2所示的亚烷基也可以是2个以上亚烷基经由杂原子(例如,氧原子、氮原子、或硫原子)连结而成的基团。
作为R2所示的优选的亚烷基,具体而言,例如可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基。
R2所示的优选的亚烷基具有取代基的情况下,作为该取代基,例如可以举出羟基等。
作为R2所表示的2价的连结基,也可以是在上述的业烷基的末端具有选自-O-、-S-、-C(=O)O-、-CONH-、-C(=O)S-、-NHCONH-、-NHC(=O)O-、-NHC(=O)S-、-OC(=O)-、-OCONH-、及-NHCO-中的杂原子或包含杂原子的部分结构、并经由该杂原子或包含杂原子的部分结构来与Z连结的基团。
通式(1)中,Z表示具有杂环结构的基团。作为具有杂环结构的基团,例如可以举出酞菁系、不溶性偶氮系、偶氮色淀系、蒽醌系、喹吖啶酮系、二噁嗪系、二酮基吡咯并吡咯系、蒽素吡啶(anthrapyridine)系、蒽缔蒽酮(anthanthrone)系、阴丹酮系、黄烷士酮系、紫环酮(perinone)系、苝系、硫靛(thioindigoid)系的色素结构、或者例如噻吩、呋喃、呫吨、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧戊环、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑啉酮、苯并噻唑、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌、吡嗪、四唑、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并咪唑、苯并三唑、环状酰胺、环状脲、环状酰亚胺等杂环结构。这些杂环结构可以具有取代基,作为该取代基,例如,可以举出烷基、烷氧基、卤原子、脂肪族酯基、芳香族酯基、烷氧基羰基等。
Z更优选为具有碳原子数为6以上的含氮杂环结构的基团,特别优选为具有碳原子数为6以上且12以下的含氮杂环结构的基团。作为碳原子数为6以上的含氮杂环结构,具体而言,优选为吩噻嗪环、吩噁嗪环、吖啶酮环、蒽醌环、苯并咪唑结构、苯并三唑结构、苯并噻唑结构、环状酰胺结构、环状脲结构、和环状酰亚胺结构,特别优选为下述通式(2)、(3)或(4)表示的结构。
通式(2) 通式(3) 通式(4)
通式(2)中,E表示选自单键、亚烷基(例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基等)、-O-、-S-、-NRA-、和-C(=O)-中的任一个。这里,RA表示氢原子或烷基。RA表示烷基情况下的烷基优选为碳原子数为1~18的烷基、更优选为碳原子数为1~6的烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正辛基、2-乙基己基、正十八烷基等。
在上述中,作为通式(2)中的E,优选为单键、亚甲基、-O-或-C(=O)-,特别优选为-C(=O)-。
通式(4)中,Y1及Y2各自独立地表示-N=、-NH-、-N(RB)-、-S-、或-O-。RB表示烷基,RB表示烷基的情况下的烷基优选为碳原子数为1~18的烷基,更优选为碳原子数为1~6的烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正辛基、2-乙基己基、正十八烷基等。
在上述中,作为通式(4)中的Y1及Y2,特别优选为-N=、-NH-、和-N(RB)-。作为Y1及Y2的组合,可以举出Y1及Y2中任一方是-N=、另一方是-NH-的组合、即咪唑基。
通式(2)、(3)和(4)中,环B1、环B2、环C、及环D各自独立地表示芳香环。作为该芳香环,例如,可以举出苯环、萘环、茚环、甘菊环、芴环、蒽环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吡咯环、咪唑环、吲哚环、喹啉环、吖啶环、吩噻嗪环、吩噁嗪环、吖啶酮环、蒽醌环等,其中优选为苯环、萘环、蒽环、吡啶环、吩噁嗪环、吖啶环、吩噻嗪环、吩噁嗪环、吖啶酮环、蒽醌环,特别优选为苯环、萘环、吡啶环。
具体而言,作为通式(2)中的环B1及环B2,例如,可以举出苯环、萘环、吡啶环、吡嗪环等。作为通式(3)中的环C,例如,可以举出苯环、萘环、吡啶环、吡嗪环等。作为通式(4)中的环D,例如,可以举出苯环、萘环、吡啶环、吡嗪环等。
在通式(2)、(3)及(4)表示的结构中,从分散性、分散液的经时稳定性的观点出发,更优选为苯环、萘环,在通式(2)或(4)中,进一步优选为苯环,在通式(3)中,进一步优选为萘环。
这些具体的化合物例如可以使用日本特开2008-083089号的[0029]~[0030]、日本特开2008-266627号的[0044]~[0047]、日本特愿2007-231695号的[0045]~[0047]及[0075]~[0076]中公开的化合物。
上述特定分散树脂的物性确定方法如下所示。另外,本发明中记载的树脂等的物性值只要没有特别说明,可以使用同样的方法确定。
(重均分子量及数均分子量)
通过以下的条件的GPC(凝胶渗透色谱)测定并通过聚苯乙烯换算来进行。
使用柱:TSKgel Multipore HXL-M(细孔多分散型线性柱)TOSOH制
洗脱液:THF
流量:1.0ml/min
温度:40℃
检测条件:RI
系统:高速GPC装置一式(TOSOH制HLC-8220)
(酸值)
将树脂的1-甲氧基-2-丙醇溶液用1当量(1N)氢氧化钾水溶液进行中和滴定来求出。
即使在使用上述的经被覆处理的颜料的情况下,也更优选使用至少一种分散剂对颜料进行分散,作为颜料分散组合物来使用。通过含有该分散剂,能提高颜料的分散性。
作为分散剂,例如能够适当选择使用公知的颜料分散剂或表面活性剂。
具体而言,能使用许多种类的化合物,例如可以举出有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业株式会社制)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物POLYFLOW No.75、No.90、No.95(共荣社化学工业株式会社制)、W001(裕商株式会社制)等阳离子系表面活性剂;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、山梨糖醇酐脂肪酸酯等非离子系表面活性剂;W004、W005、W017(裕商株式会社制)等阴离子系表面活性剂;EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA POLYMER100、EFKA POLYMER 400、EFKA POLYMER 401、EFKA POLYMER 450(均为Ciba Specialty Chemicals公司制)等高分子分散;SOLSPERSE3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000等各种SOLSPERSE分散剂(日本Lubrizol株式会社制);アデカプルロニツクL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(旭电化株式会社制)及ISONET S-20(三洋化成株式会社制造)、Disperbyk 101、103、106、108、109、111、112、116、130、140、142、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、2000、2001、2050、2150(BYK-Chemie株式会社制)。此外,还可以举出丙烯酸系共聚物等在分子末端或侧链上具有极性基团的低聚物或聚合物。
作为分散剂在颜料分散组合物中的含量,相对于上述颜料的质量,优选为1~100质量%,更优选为3~70质量%。
上述的颜料分散组合物中根据需要可以添加颜料衍生物。使导入了与分散剂具有亲和性的部分或极性基团的颜料衍生物吸附于颜料表面,将其用作分散剂的吸附点,从而能使颜料作为微细的粒子分散在固化性组合物,防止其再凝聚,其对于形成对比度高、透明性优异的滤色器是有效的。
颜料衍生物具体而言是以有机颜料为母体骨架、在侧链导入了酸性基或碱性基、芳香族基作为取代基的化合物。有机颜料具体可以举出喹吖啶酮系颜料、酞菁系颜料、偶氮系颜料、喹酞酮系颜料、异吲哚啉系颜料、异吲哚啉酮系颜料、喹啉颜料、二酮基吡咯并吡咯颜料、苯并咪唑酮颜料等。通常还包括不被称为色素的萘系、蒽醌系、三嗪系、喹啉系等淡黄色芳香族多环化合物。作为色素衍生物,可以使用日本特开平11-49974号公报、特开平11-189732号公报、特开平10-245501号公报、特开2006-265528号公报、特开平8-295810号公报、特开平11-199796号公报、特开2005-234478号公报、特开2003-240938号公报、特开2001-356210号公报等中记载的色素衍生物。
作为本发明中的颜料衍生物在颜料分散组合物中的含量,相对于颜料的质量,优选为1~30质量%,更优选为3~20质量%。该含量若在上述范围内,则在将粘度抑制地较低的同时,能良好地进行分散,并能提高分散后的分散稳定性,从而使得透射率增高,可得到优异的颜色特性,在制作滤色器时,能够构成为具有良好的颜色特性的高对比度。
分散的方法例如可以按照如下所述来进行:将颜料和分散剂预先混合并用均质器等预先分散,然后将得到的物质采用使用了氧化锆珠粒等的珠粒分散机等进行微分散。
作为(B)碱溶性树脂,为线状有机高分子聚合物,可以从在分子(优选以丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物为主链的分子)中具有至少1个促进碱溶性的基团(例如羧基、磷酸基、磺酸基等)的碱溶性树脂中适当选择。其中,更优选为在有机溶剂中可溶、能通过弱碱水溶液显影的树脂。
在碱溶性树脂的制造中,例如能使用利用公知的自由基聚合法的方法。用自由基聚合法制造碱溶性树脂时的温度、压力、自由基引发剂的种类及其量、溶剂的种类等聚合条件可由本领域技术人员容易地设定,也可以实验性地确定条件。
作为上述线状有机高分子聚合物,优选侧链具有羧酸的聚合物。例如,可以举出日本特开昭59-44615号、特公昭54-34327号、特公昭58-12577号、特公昭54-25957号、特开昭59-53836号、特开昭59-71048号的各公报中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物等、以及在侧链上具有羧酸的酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中加成酸酐而得到的聚合物等,进而优选地举出在侧链上具有(甲基)丙烯酰基的高分子聚合物。
其中,特别优选(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、或者由(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其它单体构成的多元共聚物。
此外,作为有用的聚合物,也可以举出由甲基丙烯酸2-羟基乙酯共聚而得到的聚合物等。该聚合物可以以任意量进行混合来使用。
除上述聚合物以外,可以举出日本特开平7-140654号公报中记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
对于碱溶性树脂的具体构成单元,特别优选(甲基)丙烯酸与能跟(甲基)丙烯酸共聚的其它单体的共聚物。此处,(甲基)丙烯酸是丙烯酸和甲基丙烯酸的总称,以下,(甲基)丙烯酸酯也相同地是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的总称。
作为能与(甲基)丙烯酸共聚的其它单体,可以举出(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳酯、乙烯基化合物等。此处,烷基及芳基的氢原子可以被取代基取代。
作为上述(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳酯的具体例,可以举出(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)丙烯酸异丁酯、(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)丙烯酸环己酯等。
此外,作为上述乙烯基化合物,例如可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸四氢糠基酯、聚苯乙烯大分子单体、聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体、CH2=CR1R2、CH2=C(R1)(COOR3)[此处,R1表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,R2表示碳原子数为6~10的芳香族烃环,R3表示碳原子数为1~8的烷基或碳原子数为6~12的芳烷基]等。
此外,为了提高本发明的固化性组合物的交联效率,可以单独使用在碱溶性树脂中具有聚合性基团的树脂,或者也可以将其与不具有聚合性基团的碱溶性树脂并用,在侧链含有芳基、(甲基)丙烯酰基、芳氧基烷基等的聚合物等是有用的。具有聚合性双键的碱溶性树脂可以用碱显影液进行显影,而且具有光固化性和热固化性。下面示出了含有这些聚合性基团的聚合物的例子,但只要是在1分子中含有COOH基、OH基等碱溶性基团和碳-碳不饱和键的化合物,就不受下述的限定。
(1)通过将下述化合物与含有羧基的丙烯酸树脂反应而得到的经氨基甲酸酯改性的含有聚合性双键的丙烯酸树脂,其中,上述化合物是预先使异氰酸酯基与OH基反应并留下一个未反应的异氰酸酯基且含有至少1个(甲基)丙烯酰基的化合物;
(2)通过将含有羧基的丙烯酸树脂与分子内同时具有环氧基和聚合性双键的化合物反应而得到的含有不饱和基团的丙烯酸树脂;
(3)酸侧链(pendant)型环氧丙烯酸酯树脂;
(4)使含有OH基的丙烯酸树脂与具有聚合性双键的2元酸酐反应而得到的含有聚合性双键的丙烯酸树脂。
在上述中,特别优选(1)和(2)的树脂。
作为具体例,可以使用:将由具有OH基的例如丙烯酸2-羟乙酯、含有COOH基的例如甲基丙烯酸、以及可与它们共聚的丙烯酸类或乙烯基类化合物等的单体形成的共聚物与具有对OH基有反应性的环氧环和碳碳不饱和键的化合物(例如丙烯酸缩水甘油酯等化合物)反应而得到的化合物等。在与OH基的反应中,除了环氧环之外,还可以使用具有酸酐、异氰酸酯基、丙烯酰基的化合物。
此外,还可以使用将下述化合物与饱和或不饱和多元酸酐反应而得的反应物,上述化合物为将在日本特开平6-102669号公报、日本特开平6-1938号公报中记载的具有环氧环的化合物与丙烯酸之类的不饱和羧酸反应而得的化合物。
作为兼具COOH基那样的碱可溶基团和碳碳不饱和基团的化合物,例如,可以举出DIANAL NR系列(Mitsubishi Rayon株式会社制);Photomer6173(含有COOH基的聚氨酯丙烯酸低聚物,Diamond Shamrock Co.Ltd.制);VISCOTE R-264、KS resist 106(均为大阪有机化学工业株式会社制);CYCLOMER P系列、PLACCEL CF200系列(均为DAICEL ChemicalIndustries株式会社制);Ebecryl 3800(DAICEL-UCB株式会社制)等。
作为碱溶性树脂在固化性组合物中的含量,相对于该组合物的总固体成分,优选为1~15质量%,更优选为2~12质量%,特别优选为3~10质量%。
作为(C)光聚合性化合物,优选具有至少一个可加成聚合的烯键式不饱和基、沸点在常压下为100℃以上的化合物,其中,更优选4官能以上的丙烯酸酯化合物。
作为上述具有至少一个可加成聚合的烯键式不饱和基、沸点在常压下为100℃以上的化合物,例如可以举出聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等单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、三羟甲基乙烷三(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、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、在丙三醇或三羟甲基乙烷等多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而得到的化合物、季戊四醇或二季戊四醇的聚(甲基)丙烯酸酯化而得到的化合物、日本特公昭48-41708号、特公昭50-6034号、特开昭51-37193号公报中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、特开昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号公报中记载的聚酯丙烯酸酯类、环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物即环氧丙烯酸酯类等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
此外,也能使用日本接着协会志Vol.20、No.7、300~308页中作为光固化性单体和低聚物而被介绍的化合物。
另外,也能使用日本特开平10-62986号公报中与作为通式(1)及(2)的具体例一起记载的在上述多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而得到的化合物。
其中,优选二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯以及它们的丙烯酰基经由乙二醇、丙二醇残基进行连接的结构。也能使用它们的低聚物型。
另外,还优选日本特公昭48-41708号、特开昭51-37193号、特公平2-32293号、特公平2-16765号中记载的氨基甲酸酯丙烯酸酯类、或特公昭58-49860号、特公昭56-17654号、特公昭62-39417号、特公昭62-39418号中记载的具有环氧乙烷系骨架的氨基甲酸酯化合物类。进而,通过使用特开昭63-277653号、特开昭63-260909号、特开平1-105238号中记载的、分子内具有氨基结构或硫化物结构的加成聚合性化合物类,能得到感光速度非常优异的光聚合性组合物。作为市售品,可以举出氨基甲酸酯低聚物UAS-10、UAB-140(山阳国策PULP公司制)、UA-7200(新中村化学公司制)、DPHA-40H(日本化药公司制)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共荣公司制)等。
此外,也优选具有酸基的烯键式不饱和化合物类,作为市售品,例如可以举出东亚合成株式会社制的作为含有羧基的3官能丙烯酸酯的TO-756及作为含有羧基的5官能丙烯酸酯的TO-1382等。
光聚合性化合物除了单独使用1种之外,也可以将2种以上组合使用。作为光聚合性化合物在固化性组合物中的含量,相对于该组合物的总固体成分100份,优选为3~55份,更优选为10~50份。若光聚合性化合物的含量为上述范围内,则能充分进行固化反应。
作为(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂,只要是用3个芳基取代而得到的咪唑环的二聚体即可,但是,特别优选下述通式(II)或通式(III)表示的聚合引发剂。
通式(II)中,X表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基,A各自独立地表示碳原子数为1~12的取代或无取代的烷氧基、或-COO-R9(其中,R9表示碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基),n为1~3的整数,m为1~3的整数。
另外,在存在多个A、X的情况下,可以互相相同或不同,但是从感度和热稳定性的观点考虑,优选相同。
通式(III)中,X1、X2及X3各自独立地表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基。其中,X1、X2及X3中的2个以上不同时为氢原子。
作为六芳基联咪唑系化合物,例如,可以举出2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氰基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氰基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-苯基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-苯基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-苯基苯基)-4,4’,5,5’-四(4-苯氧基羰基苯基)联咪唑等联咪唑系化合物;
2,2’-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(对甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(间甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3,4-二甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(4-甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3-甲氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3,4-二甲氧基苯基)联咪唑;
2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4-二溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4-二氰基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氰基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4-二甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4-二乙基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三乙基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4-二苯基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三苯基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2-氟苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(邻氟苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑等联咪唑系化合物等。
上述化合物中,作为特别优选的化合物,可以举出2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑(B-CIM、保土谷化学工业)、2,2’-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3,4-二甲氧基苯基)联咪唑(HABI1311、日本シ一ベルヘグナ一)、2,2’-双(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑(黑金化成)。
本发明的固化性组合物含有(E)选自肟系引发剂及三嗪系引发剂中的一种以上的引发剂。作为肟系引发剂,可以是选自下述通式(5)或通式(6)表示的化合物组中的至少一种,通过将通式(5)或(6)表示的肟系的聚合引发剂与上述(B)碱溶性树脂一起使用,能提高感度,使聚合反应良好地进行,能进一步提高形状及其所需要的膜厚的控制性。由此,即使在1500J/m2以下的低曝光量下,也能得到良好的感度、密合性。
在上述通式(5)、(6)中,R11表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、或苯基。
R12及R3各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、取代或无取代的苯基、或碳原子数为7~20的脂环式烃基(其中,碳原子数为7~8的环烷基除外),上述苯基被取代的情况下的取代基可以是碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~6的烷氧基、苯基、或卤原子。这里,这些取代基的数量可以是1~5个。
R4表示碳原子数为4~20的含氧杂环基、碳原子数为4~20的含氮杂环基、或碳原子数为4~20的含硫杂环基。
R5表示氢原子、碳原子数为1~12的烷基、或碳原子数为1~12的烷氧基。
此外,q表示1~5的整数,p表示0~5的整数,r表示0~6的整数,p及q满足p+q≤5。
另外,存在多个R4及R5的情况下,互相可以分别相同或不同。
在上述通式(5)及(6)中,R11表示的碳原子数为1~20的烷基可以是直链状或支链状的烷基,作为其具体例,例如,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基。其中,优选碳原子数为1~10的烷基,特别优选碳原子数为1~8的烷基。
作为R11表示的碳原子数为3~8的环烷基,例如,可以举出环戊基、环己基等。其中,优选为碳原子数为3~6的环烷基,特别优选为碳原子数为5~6的环烷基。
上述基团中,作为R11,优选例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正己基等。
作为R12、R3表示的碳原子数为1~20的烷基,可以是直链状或支链状,作为其具体例,例如,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基。其中,优选碳原子数为1~10的烷基,特别优选碳原子数为1~8的烷基。
作为R12、R3表示的碳原子数为3~8的环烷基,例如,可以举出环戊基、环己基等。其中,优选为碳原子数为3~6的环烷基,特别优选为碳原子数为5~6的环烷基。
作为R12、R3表示的取代苯基的取代基即“碳原子数为1~6的烷基”,可以是直链状、支链状或环状的烷基,作为其具体例,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环戊基、环己基等。其中,优选碳原子数为1~6的烷基,特别优选碳原子数为1~5的烷基。
此外,作为R12、R3表示的取代苯基的取代基即“碳原子数为1~6的烷氧基”,可以是直链状、支链状或环状,作为其具体例,可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基等。其中,优选碳原子数为1~3的烷氧基。
作为R12、R3表示的取代苯基的取代基即卤原子,例如,可以举出氟原子、氯原子等。
作为R12、R3表示的碳原子数为7~20的脂环式烃基(碳原子数为7~8的环烷基除外),例如可以举出联二环烷基、三环烷基(tricycloalkyl)、螺环烷基、联三环烷基、含有萜骨架的基团、含有金刚烷基骨架的基团等。其中,优选碳原子数为9~18的脂环式烃基,特别优选碳原子数为9~12。
上述基团中,作为R12,优选联二环烷基、三环烷基、含有金刚烷基骨架的基团等,作为R3,优选三环烷基、含有金刚烷基骨架的基团等。
作为R4表示的碳原子数为4~20的含氮杂环基、碳原子数为4~20的含氧杂环基、碳原子数为4~20的含硫杂环基,例如可以举出四氢噻吩基、氮杂卓基、二氢氮杂卓基、二氧戊环基、三嗪基、氧硫杂环己烷基、噻唑基、噁二嗪基、胡椒环基(dioxaindanyl)、二噻萘基(dithianaphthalenyl)、呋喃基、硫代苯基、吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、吡唑基、呋吖基(furazanyl)、吡喃基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡咯啉基、吗啉基、哌嗪基、奎宁环基、吲哚基、异吲哚基、苯并呋喃基、苯并硫代苯基、中氮茚基、苯并吡喃基、喹啉基、异喹啉基、嘌呤基、喹唑啉基、噌啉基、酞嗪基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、菲啶基、噻吨基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁噻基(phenoxathiin)、吩噁嗪基、噻蒽基、四氢呋喃基、四氢吡喃基等。
其中,优选碳原子数为4~20的含氧杂环基,特别优选四氢呋喃基、四氢吡喃基等。
R5表示的碳原子数为1~12的烷基可以是直链状、支链状或环状的烷基,作为其具体例,例如,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、环戊基、环己基等。其中,优选碳原子数为1~12的烷基,特别优选碳原子数为1~8的烷基。
此外,作为R5表示的碳原子数为1~12的烷氧基,可以是直链状、支链状或环状的烷氧基,作为其具体例,可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基等。其中,优选碳原子数为1~2的烷氧基。
其中,作为上述R5,特别优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、甲氧基、乙氧基。
在上述通式(5)、(6)中,q优选为1。P优选为1、2中的任一者,特别优选为1,此外,r优选为0、1、2中的任一者,特别优选为1。
在上述通式(5)或(6)表示的结构中,从得到高的感度及聚合反应性(固化)、并维持调制液体后的液体保存性及成膜后的干燥状态下的经时稳定性、提高所希望形成的图案的形状及所需要的膜厚的控制性、提高与被涂布物的密合性的观点考虑,特别优选R11为乙基、R12为甲基、R3为甲基、R4为四氢呋喃基、R5为甲基、q为1、p为1、r为1的情况。进而,更优选通式(6)表示的结构。
作为上述通式(5)或(6)表示的化合物的具体例,可以举出乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-2-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-3-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-苯甲酰基乙酰基肟);
乙烷,1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环基)甲氧基苯甲酰基]-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)等。
其中,特别优选乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);乙烷,1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟);及乙烷,1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环基)甲氧基苯甲酰基]-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)。
(E)选自肟系聚合引发剂(肟系引发剂)及三嗪系聚合引发剂(三嗪系引发剂)中的1种以上的聚合引发剂(引发剂)包含在本发明的固化性组合物中,但是,通过将作为肟系引发剂的选自下述通式(5’)表示的化合物组中的至少一种的聚合引发剂与上述[A]树脂一起使用,从而能够提高感度,使聚合反应良好地进行,能进一步使形状及所需要的膜厚的控制性提高。由此,即使是150mJ/cm2(1500J/m2)以下的低曝光量,也可得到良好的感度、密合性。
在上述通式(5’)中,R11表示碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、或苯基。
R12及R3各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、取代或无取代的苯基、或碳原子数为7~20的脂环式烃基(其中,碳原子数为7~8的环烷基除外),上述苯基被取代的情况下的取代基为碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~6的烷氧基、苯基、或卤原子。这里,这些取代基的数量可以为1~5个。
R5表示氢原子、碳原子数为1~12的烷基、或碳原子数为1~12的烷氧基。
此外,p表示0~5的整数。
另外,R5存在多个的情况下,可以相互相同或不同。
在上述通式(5’)中,R11表示的碳原子数为1~20的烷基可以是直链状或支链状的烷基,作为其具体例,例如,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基。其中,优选碳原子数为1~10的烷基,特别优选碳原子数为1~8的烷基。
R11表示的碳原子数为3~8的环烷基,例如,可以举出环戊基、环己基等。其中,优选为碳原子数为3~6的环烷基,特别优选为碳原子数为5~6的环烷基。
上述基团中,作为R11,例如,优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正己基等。
R12、R3表示的碳原子数为1~20的烷基,可以为直链状或支链状,作为其具体例,例如,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基。其中,优选碳原子数为1~10的烷基,特别优选碳原子数为1~8的烷基。
作为R12、R3表示的碳原子数为3~8的环烷基,例如,可以举出环戊基、环己基等。其中,优选为碳原子数为3~6的环烷基,特别优选为碳原子数为5~6的环烷基。
作为R12、R3表示的取代苯基的取代基即“碳原子数为1~6的烷基”,可以是直链状、支链状或环状的烷基,作为其具体例,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环戊基、环己基等。其中,优选碳原子数为1~6的烷基,特别优选碳原子数为1~5的烷基。
此外,作为R12、R3表示的取代苯基的取代基即“碳原子数为1~6的烷氧基”,可以为直链状、支链状或环状,作为其具体例,可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基等。其中,优选碳原子数为1~3的烷氧基。
作为R12、R3表示的取代苯基的取代基即卤原子,例如,可以举出氟原子、氯原子等。
作为R12、R3表示的碳原子数为7~20的脂环式烃基(碳原子数为7~8的环烷基除外),例如可以举出联二环烷基、三环烷基、螺环烷基、联三环烷基、含有萜骨架的基团、含有金刚烷基骨架的基团等。其中,优选碳原子数为9~18的脂环式烃基,特别优选碳原子数为9~12。
上述基团中,作为R12,优选联二环烷基、三环烷基、含有金刚烷基骨架的基团等,作为R3,优选三环烷基、含有金刚烷基骨架的基团等。
R5表示的碳原子数为1~12的烷基可以是直链状、支链状或环状的烷基,作为其具体例,例如,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、环戊基、环己基等。其中,优选碳原子数为1~12的烷基,特别优选碳原子数为1~8的烷基。
此外,作为R5表示的碳原子数为1~12的烷氧基,可以是直链状、支链状或环状的烷氧基,作为其具体例,可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基等。其中,优选碳原子数为1~2的烷氧基。
其中,作为上述R5,特别优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、甲氧基、乙氧基。
在上述通式(5’)中,p优选为0、1、2中的任一者,特别优选为0或1。
上述通式(5’)表示的结构中,从得到高的感度及聚合反应性(固化)、并维持调制液体后的液体保存性及成膜后的干燥状态下的经时稳定性、提高所希望形成的图案的形状及所需要的膜厚的控制性、提高与被涂布物的密合性的观点考虑,特别优选R11为乙基、R12为甲基、R3为甲基、R5为甲基、p为1的情况。
作为上述通式(5’)表示的化合物的具体例,优选举出以下的化合物(5’-1)~(5’-3)。另外,(5’-1)可以由市售品(IRGACUREOXE02)得到。
作为三嗪化合物,更优选的是,可以举出至少一个的单、二、或三卤代甲基结合在s-三嗪环上而得到的s-三嗪衍生物,具体而言,例如,可以举出2,4,6-三(单氯甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(二氯甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(三氯甲基)-s-三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-正丙基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3,4-环氧基苯基)-4、6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-氯苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[1-(p-甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基]-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、
2-苯乙烯基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-异丙基氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-甲苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯基硫-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苄基硫-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、4-(o-溴-p-N,N-(二乙氧基羰基氨基)-苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(二溴甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(三溴甲基)-s-三嗪、2-甲基-4,6-双(三溴甲基)-s-三嗪、2-甲氧基-4,6-双(三溴甲基)-s-三嗪、4-(o-溴-p-N,N-二(乙氧基羰基甲基)氨基-苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪等。
其中优选的三嗪系引发剂为2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-双乙氧基羰基甲基氨基)-3’-溴苯基]-s-三嗪(和光纯药工业株式会社制)、2-(p-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪。
在本发明中,从抑制感度不均的观点考虑,(D)六芳基联咪唑系化合物的含量优选相对于固化性组合物的总固体成分为2~25质量%的范围。此外,在本发明中,将(D)六芳基联咪唑系光聚合引发剂和(E)肟系引发剂或三嗪系引发剂并用,优选在其比率为1∶0.5~1∶4的范围内、更优选在1∶1~1∶3的范围内使用。若在该范围内使用,则由NMP溶剂引起的色度变化、溶胀耐受性良好,且ITO蒸镀适应性良好。
此外,相对于固化性组合物的固体成分,优选添加1.0~15质量%的(D)六芳基联咪唑系化合物来使用,更优选添加3.0~10.0质量%。若在该范围内,则由NMP溶剂引起的色度变化、溶胀耐受性良好,且ITO蒸镀适应性良好。
也可以并用除上述的六芳基联咪唑系光聚合引发剂、肟系引发剂、及三嗪系引发剂以外的引发剂。作为这些引发剂,可以使用一下举出的引发剂。
例如可以举出日本特开平57-6096号公报中记载的卤代甲基噁二唑;美国专利第4318791号说明书、欧州专利申请公开第88050号说明书等各说明书中记载的缩酮、缩醛或苯偶姻烷基醚类等芳香族羰基化合物;美国专利第4199420号说明书中记载的二苯甲酮类等芳香族酮化合物;法国专利发明第2456741号说明书中记载的(硫代)呫吨酮系或吖啶系化合物;特开平10-62986号公报中记载的香豆素系化合物;特开平8-015521号公报等的锍有机硼络合物等。
作为上述引发剂,优选苯乙酮系、缩酮系、二苯甲酮系、苯偶姻系、苯甲酰基系、呫吨酮系、活性卤素化合物(卤代甲基噁二唑系、香豆素系)、吖啶类系等。
作为上述苯乙酮系光聚合引发剂,例如可以优选举出2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、对二甲基氨基苯乙酮、4’-异丙基-2-羟基-2-甲基-苯丙酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、2-甲苯基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉基丙酮-1等。
作为上述缩酮系光聚合引发剂,例如可以优选举出苄基二甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基乙缩醛等。
作为上述二苯甲酮系光聚合引发剂,例如可以优选举出二苯甲酮、4,4’-(双二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-(双二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮等。
作为上述苯偶姻系或苯甲酰基系光聚合引发剂,例如可以优选举出苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯等。
作为上述呫吨酮系光聚合引发剂,例如可以优选举出二乙基噻吨酮、二异丙基噻吨酮、单异丙基噻吨酮、氯噻吨酮等。
作为上述活性卤素光聚合引发剂(噁二唑系、香豆素系),例如可以优迭举出2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(萘-1-基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、3-甲基-5-氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙基氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-丁基-5-二甲基氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素等。
作为上述吖啶系光聚合引发剂,例如可以优选举出9-苯基吖啶、1,7-双(9-吖啶基)庚烷等。
除上述以外,可以举出2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦酰基氧化物、六氟磷酸-三烷基苯基鏻盐等。
本发明中,不限定于以上的引发剂,也可以使用其他公知的引发剂。例如可以举出美国专利第2,367,660号说明书中记载的连位聚乙酮醇醛糖(vicinal polyketoaldonyl)化合物;美国专利第2,367,661号及第2,367,670号说明书中记载的α-羰基化合物;美国专利第2,448,828号说明书中记载的偶姻醚;美国专利第2,722,512号说明书中记载的被α-烃取代的芳香族偶姻化合物;美国专利第3,046,127号及第2,951,758号说明书中记载的多核喹啉化合物;美国专利第3,549,367号说明书中记载的三烯丙基咪唑二聚物/对氨基苯基酮的组合;特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑系化合物。
本发明中,根据需要优选添加增感色素。通过该增感色素能吸收的波长的曝光,能促进上述聚合引发剂成分的自由基发生反应或由其引起的聚合性化合物的聚合反应。作为这样的增感色素,可以举出公知的分光增感色素或染料、或者吸收光而与光聚合引发剂相互作用的染料或颜料。
作为可在本发明中使用的增感色素而优选的分光增感色素或染料例如可以举出多核芳香族类(例如芘、苝、苯并菲)、呫吨类(例如荧光素、曙红、赤藓红、若丹明B、玫瑰红)、花青类(例如硫碳花青(thiacarbocyanine)、氧代羰花青(oxacarbocyanine))、部花青类(例如部花青、碳部花青)、噻嗪类(例如劳氏紫、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄素)、酞菁类(例如酞菁、金属酞菁)、卟啉类(例如四苯基卟啉、中心金属取代卟啉)、叶绿素类(例如叶绿素、叶绿酸、中心金属取代叶绿素)、金属络合物、蒽醌类(例如蒽醌)、方形酸内鎓盐(Squalium)类(例如方形酸内鎓盐)等。
更优选的分光增感色素或染料的例子如下所示。
可以列举出:在日本特公平37-13034号公报中记载的苯乙烯基系色素;在日本特开昭62-143044号公报中记载的阳离子染料;在日本特公昭59-24147号公报中记载的喹喔啉鎓盐、在特开昭64-33104号公报中记载的新亚甲基蓝化合物;在特开昭64-56767号公报中记载的蒽醌类;在特开平2-1714号公报中记载的苯并呫吨染料;在特开平2-226148号公报和特开平2-226149号公报中记载的吖啶类;在特公昭40-28499号公报中记载的吡喃鎓盐类;在特公昭46-42363号公报中记载的花青类;在特开平2-63053号公报中记载的苯并呋喃色素;在特开平2-85858号公报、特开平2-216154号公报的共轭酮色素;在特开昭57-10605号公报中记载的色素;在特公平2-30321号公报中记载的偶氮亚肉桂基衍生物;在特开平1-287105号公报中记载的花青类色素;在特开昭62-31844号公报、特开昭62-31848号公报、特开昭62-143043号公报中记载的呫吨类色素;在特公昭59-28325号公报中记载的氨基苯乙烯基酮;在特开平2-179643号公报中记载的色素;在特开平2-244050号公报中记载的部花青色素;在特公昭59-28326号公报中记载的部花青色素;在特开昭59-89303号公报中记载的部花青色素;在特开平8-129257号公报中记载的部花青色素;在特开平8-334897号公报中记载的苯并吡喃系色素。
(在350~450nm具有最大吸收波长的色素)
作为增感色素的其它优选形态,可以举出属于以下的化合物组且在350~450nm具有最大吸收波长的色素。
例如,可以举出多核芳香族类(例如芘、苝、苯并菲)、呫吨类(例如荧光素、曙红、赤藓红、若丹明B、玫瑰红)、花青类(例如硫羰花青、氧代羰花青)、部花青类(例如部花青、羰部花青)、噻嗪类(例如劳氏紫、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄素)、蒽醌类(例如蒽醌)、方形酸内鎓盐类(例如方形酸内鎓盐)。
(F)4官能以上的多官能环氧化合物
在本发明中,4官能以上的多官能环氧化合物是指与碱溶性树脂的羧基热交联的化合物,通过热交联使交联密度提高,从而实现耐化学试剂性的提高。
作为能在本发明中使用的多官能环氧化合物,可以是双酚A型、甲酚线型酚醛清漆、联苯型、脂环式环氧化合物等在分子中具有4个以上环氧环的化合物。
作为双酚A型,除可举出EPOTOHTO YD-115、YD-118T、YD-127、YD-128、YD-134、YD-8125、YD-7011R、ZX-1059、YDF-8170、YDF-170等(以上为东都化成制造)、DENACOL EX-1101、EX-1102、EX-1103等(以上为Nagase化成制造)、PLACCEL GL-61、GL-62、G101、G102(以上为Daicel化学制造)之外,还能举出与它们类似的双酚F型、双酚S型。此外,也可以使用Ebecryl 3700、3701、600(以上为Daicel UCB制造)等环氧丙烯酸酯。
作为甲酚线型酚醛清漆型,可以举出EPOTOHTO YDPN-638、YDPN-701、YDPN-702、YDPN-703、YDPN-704等(以上为东都化成制)、DENACOL EM-125等(以上为Nagase化成制);作为联苯型,能举出3,5,3’,5’-四甲基-4,4’-二缩水甘油基联苯等。
作为脂环式环氧化合物,可以举出セロキサイド2021、2081、2083、2085、エポリ一ドGT-301、GT-302、GT-401、GT-403、EHPE3150(以上为Daicel化学制)、サント一トST-3000、ST-4000、ST-5080、ST-5100等(以上为东都化成制)等。此外,也可以使用作为胺型环氧树脂的EPOTOHTOYH-434、YH-434L、在双酚A型环氧树脂的骨架中将二聚酸改性而得的缩水甘油酯等。
在这些多官能环氧化合物中,优选为下述通式(I)表示的酚醛清漆型环氧化合物,特别优选环氧当量为200~220。作为这样的原料,可以使用DIC株式会社制的EPICLON N-660、N-665、N-670、N-673、N-680、N-690、N-695、N-685-EXP、N-672-EXP、N-655-EXP-S、N-865、N-865-80M、YDCN-701、YDCN-702、YDCN-703、YDCN-704、YDCN-704L等,特别优选使用EPICLON N-660、N-665、N-670、N-673、N-680、N-690、N-695、YDCN-704L等。
式中、1为5~100的整数,R各自独立地为氢原子或甲基。
在本发明的组合物中,可以含有两种以上的多官能环氧化合物。
作为本发明涉及的多官能环氧化合物在固化性组合物中的含量,相对于除去颜料的总固体成分,优选为2~20质量%,更优选为3~10质量%。若该含量在上述范围内,则膜的耐溶剂性优良。此外,如果含量过多,则由于烘烤后的黄色着色,产生滤色器的品质受损的问题,如果含量过少,则产生耐NMP性变差的问题。
本发明的颜料分散组合物及固化性组合物一般可以与上述成分一起使用溶剂来适当地调制。
作为溶剂,优选3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二甘醇二甲基醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯等。
溶剂除可以单独使用以外,还可以2种以上组合使用。
在本发明的固化性组合物中,根据需要,可以含有链转移剂、氟系有机化合物、热聚合引发剂、热聚合成分、热聚合防止剂、着色剂、光聚合引发剂、其他填充剂、上述碱溶性树脂以外的高分子化合物、表面活性剂、密合促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防凝聚剂等各种添加物。
作为能在本发明的固化性组合物中添加的链转移剂,例如可以举出N,N-二甲基氨基苯甲酸乙酯等N,N-二烷基氨基苯甲酸烷基酯、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并咪唑等具有杂环的巯基化合物、以及脂肪族多官能巯基化合物等。
链转移剂可以单独使用1种,也可以2种以上并用。
通过含有氟系有机化合物,能改善制成涂布液时的液体特性(特别是流动性),可以改善涂布厚度的均匀性和节液性。即,由于使基板与涂布液的表面张力降低,改善了对基板的润湿性,使得在基板上的涂布性提高,所以即使以少量的液量形成数μm左右的薄膜时,也能形成厚度不均小的均匀厚度的膜,在这点上是有效的。
氟系有机化合物的氟含有率优选为3~40质量%,更优选为5~30质量%,特别优选为7~25质量%。氟含有率在上述范围内时,从涂布厚度均匀性和节液性的观点来看是有效的,在组合物中的溶解性也良好。
作为氟系表面活性剂,可以优选使用在末端、主链及侧链中的至少一个部位具有氟烷基或氟亚烷基的化合物。作为具体的市售品,例如为MEGAFACE F142D、MEGAFACE F172、MEGAFACE F173、MEGAFACEF176、MEGAFACE F177、MEGAFACE F183、MEGAFACE 780、MEGAFACE781、MEGAFACE R30、MEGAFACE R08、MEGAFACE F-472SF、MEGAFACE BL20、MEGAFACE R-61、MEGAFACE R-90(大日本油墨株式会社制)、FLUORAD FC-135、FLUORAD FC-170C、FLUORAD FC-430、FLUORAD FC-431、Novec FC-4430(住友3M株式会社制)、AashiGuardAG7105、7000、950、7600、SURFLON S-112、SURFLON S-113、SURFLONS-131、SURFLON S-141、SURFLON S-145、SURFLON S-382、SURFLONSC-101、SURFLON SC-102、SURFLON SC-103、SURFLON SC-104、SURFLON SC-105、SURFLON SC-106(旭硝子株式会社制)、EFTOP EF351、EFTOP 352、EFTOP 801、EFTOP 802(JEMCO株式会社制)等。
氟系有机化合物特别是对于防止形成薄涂膜时的涂布不均和厚度不均是有效的。另外,进而,在容易引起液体断流的狭缝涂布中也是有效的。
氟系有机化合物的添加量相对于光固化性组合物的总质量优选为0.001~2.0质量%,更优选为0.005~1.0质量%。
使本发明的固化性组合物中含有热聚合引发剂也是有效的。作为热聚合引发剂,例如可以举出各种偶氮系化合物、过氧化物系化合物。作为上述偶氮系化合物,可以举出偶氮二基(azobis)系化合物,作为上述过氧化物系化合物,可以举出过氧化酮、过氧化缩酮、氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧化酯、过氧化二碳酸酯等。
本发明的固化性组合物中,从改良涂布性的观点来看,优选采用各种表面活性剂来构成,除上述的氟系表面活性剂之外,可以使用非离子系、阳离子系、阴离子系各种表面活性剂。其中,优选使用上述的氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂。
作为非离子系表面活性剂的优选例,例如特别优选聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基芳基醚类、聚氧乙烯烷基酯类、山梨糖醇酐烷基酯类、单酸甘油酯烷基酯类等非离子系表面活性剂。具体而言,有聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚类;聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯聚苯乙烯基化醚、聚氧乙烯三苄基苯基醚、聚氧乙烯-丙烯聚苯乙烯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯芳基醚类;聚氧乙烯二月桂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯等聚氧乙烯二烷基酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯类、乙二胺聚氧乙烯-聚氧丙烯缩合物等非离子系表面活性剂,它们可以适当使用由花王株式会社、日本油脂株式会社、竹本油脂株式会社、株式会社ADEKA、三洋化成株式会社等市售的产品。除上述表面活性剂以外,还可以使用上述的分散剂。
除上述以外,可以在固化性组合物中添加各种添加物。作为添加物的具体例,可以举出2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、烷氧基二苯甲酮等紫外线吸收剂;聚丙烯酸钠等抗凝聚剂;玻璃、氧化铝等填充剂;衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物、酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中加成酸酐而得到的化合物、可溶于醇的尼龙、由双酚A与环氧氯丙烷形成的苯氧基树脂等碱溶性的树脂等。
此外,在促进未固化部的碱溶解性,谋求进一步提高固化性组合物的显影性的情况下,可以在固化性组合物中添加有机羧酸、优选分子量为1000以下的低分子量有机羧酸。具体而言,例如可以举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸、辛酸等脂肪族单羧酸;乙二酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、甲基琥珀酸、四甲基琥珀酸、柠康酸等脂肪族二羧酸;丙三羧酸、乌头酸、樟脑三酸等脂肪族三羧酸;苯甲酸、甲苯甲酸、异丙基苯甲酸、2,3-二甲基苯甲酸、3,5-二甲基苯甲酸等芳香族单羧酸;邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、均苯三酸、偏苯四甲酸、均苯四甲酸等芳香族多元羧酸;苯基乙酸、氢化阿托酸、氢化肉桂酸、扁桃酸、苯基琥珀酸、阿托酸、肉桂酸、肉桂酸甲酯、肉桂酸苄酯、肉桂叉乙酸、香豆酸、伞形酸等其他羧酸。
除以上的物质以外,优选在本发明的固化性组合物中进一步添加热阻聚剂,例如,氢醌、对甲氧基苯酚、二-叔丁基对甲酚、连苯三酚、叔丁基儿茶酚、苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-巯基苯并咪唑等是有用的。
本发明的固化性组合物可以经由如下的混合分散工序来调制:使已述的着色剂中含有碱溶性树脂、光聚合性化合物、及光聚合引发剂(优选与溶剂一起),根据需要将其与表面活性剂等添加剂混合,使用各种混合机、分散机进行混合分散。
另外,混合分散工序优选为包含混炼分散和随后进行的微分散处理的工序,但也可以省略混炼分散。
本发明的固化性组合物的制造方法的一例如以下所示。
将颜料、水溶性有机溶剂和水溶性无机盐类的混合物使用双辊、三辊、球磨机、滚筒磨机、分散机、捏合机、共捏合机、匀浆机、混合机、单螺杆或双螺杆挤出机等混炼机边赋予强剪切力,边将颜料磨碎,然后,将该混合物投入到水中,用搅拌机等制成浆料状。接着,将该浆料过滤、水洗,除去水溶性有机溶剂和水溶性无机盐后,干燥,得到微细化的颜料。优选在微细化处理前添加高分子化合物,对颜料进行被覆。
在颜料、分散剂和/或颜料衍生物、及溶剂中进行珠粒分散。主要使用立式或卧式砂磨机、销棒粉碎机、狭缝粉碎机、超声波分散机等,用粒径为0.01mm~1mm的由玻璃、氧化锆等形成的珠粒进行微分散处理,得到颜料分散组合物。另外,也可以省略将颜料微细化的处理。
另外,关于混炼、分散的详细情况,记载于T.C.Patton著“Paint Flow andPigment Dispersion”(1964年John Wiley and Sons社刊)等中。
然后,在上述得到的颜料分散组合物中添加光聚合性化合物、聚合引发剂及碱溶性树脂等,得到本发明的固化性组合物。
将本发明的固化性组合物通过旋转涂布、狭缝涂布、流延涂布、辊涂、棒涂等涂布方法直接或经由其它层而涂布在基板上,形成光固化性的涂布膜,通过规定的掩模图案进行曝光,在曝光后用显影液将未固化部显影除去,由此能形成由各色(3色或4色)像素形成的图案状皮膜,得到滤色器。
本发明的滤色器是使用已述的本发明的固化性组合物在玻璃等基板上形成的滤色器,优选通过依次进行如下处理来制作:将本发明的固化性组合物例如通过狭缝涂布直接或隔着其他层在基板上形成涂膜后,使该涂膜干燥,进行图案曝光,并使用显影液进行显影处理。由此,可以在工艺上的困难性少、高品质且低成本地制作用于液晶显示元件或固体摄像元件的滤色器。
作为上述基板,例如,可以举出用于液晶显示元件等的无碱玻璃、钠玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃、石英玻璃及在它们上贴附透明导电膜的玻璃、或用于固体摄像元件等的光电转换元件基板、例如硅基板等、以及塑料基板。通常,在这些基板上形成将各像素隔离的黑色矩阵或者为了促进密合而设置透明树脂层。
对于塑料基板,优选在其表面上具有气体阻隔层和/或耐溶剂性层。此外,在薄膜晶体管(TFT)方式彩色液晶显示装置的配置有薄膜晶体管(TFT)的驱动用基板(以下称为“TFT方式液晶驱动用基板”)上,也可以形成由本发明的光固化性组合物构成的图案状皮膜,制成滤色器。此时在使用的光掩模上,除了设置用于形成像素的图案之外,还可以设置用于形成贯通孔(through hole)或コ字型凹陷的图案。作为TFT方式液晶驱动用基板中的基板,例如可以举出玻璃、硅、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。对这些基板,可以根据希望实施利用硅烷偶联剂等进行的化学试剂处理、等离子体处理、离子镀、溅射、气相反应法、真空蒸镀等适当的前处理。例如可以举出在TFT方式液晶驱动用基板的表面上方、或在该驱动基板的表面形成有氮化硅膜等钝化膜的基板等。
作为将本发明的固化性组合物涂布在基板上的方法,没有特别限定,优选狭缝-旋转法、无旋转涂布法等使用狭缝喷嘴的方法(以下称为狭缝喷嘴涂布法)。在狭缝喷嘴涂布法中,狭缝-旋转涂布法和无旋转涂布法的条件根据涂布基板的大小而不同,例如通过无旋转涂布法涂布在第五代的玻璃基板(1100mm×1250mm)上时,来自狭缝喷嘴的固化性组合物的喷出量通常为500~2000微升/秒,优选为800~1500微升/秒,另外,涂布速度通常为50~300mm/秒,优选为100~200mm/秒。固化性组合物的固体成分通常为10%~20%,优选为13%~18%。在基板上形成由本发明的固化性组合物得到的涂膜时,作为该涂膜的厚度(预烘烤处理后),通常为0.3μm~5.0μm,优选为0.5μm~4.0μm,最优选为0.8μm~3.0μm。
通常在涂布后实施预烘烤处理。根据需要,可以在预烘烤前实施真空处理。真空干燥的条件如下,真空度通常为0.1~1.0torr,优选为0.2~0.5torr左右。
预烘烤处理可以使用加热板、烘箱等在50℃~140℃的温度范围、优选在70℃~110℃左右、10秒~300秒的条件下进行。也可以并用高频处理等。高频处理也可以单独使用。
接着,隔着掩模实施曝光处理。此时,作为使用的放射线,特别优选g线、h线、i线、i线等紫外线。液晶显示装置用的滤色器优选通过接近式曝光机、镜像投影曝光机进行主要使用了h线、i线的曝光,作为曝光量,优选为5~300mJ/cm2、更优选为10~150mJ/cm2、进一步优选为10~100mJ/cm2。
在显影处理中,将曝光后的未固化部分溶出到显影液中,仅使固化部分残留。作为显影温度,通常为20~30℃,作为显影时间,为20~90秒。
作为显影液,只要是溶解未固化部的光固化性的固化性组合物的涂膜而不溶解固化部的显影液,就可以使用任意显影液。具体而言,可以使用各种有机溶剂的组合或碱性水溶液。
作为上述有机溶剂,可以举出在调制本发明的颜料分散组合物或固化性组合物时可以使用的上述溶剂。
作为上述碱性水溶液,例如可以举出将氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环-[5,4,0]-7-十一烯等碱性化合物以浓度达到0.001~10质量%、优选0.01~1质量%的方式溶解而得到的碱性水溶液。也可以在碱性水溶液中适量添加例如甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂等。
显影方式可以为浸渍方式、喷淋方式、喷雾方式等中的任一种,也可以在该方式中组合摇摆方式、旋转方式、超声波方式等。在接触显影液前,也可以预先用水等浸湿被显影面,防止显影不均。另外,也可以使基板倾斜进行显影。
显影处理后,经过将剩余的显影液洗涤除去的淋洗工序,实施干燥后,为了使其完全固化,实施加热处理(后烘烤)。
淋洗工序通常用纯水进行,但为了节液,可以在最终洗涤中使用纯水,洗涤初期使用使用过的纯水,或使基板倾斜进行洗涤,或并用超声波照射。
淋洗之后进行除水、干燥后,通常进行约200℃~250℃的加热处理。该加热处理(后烘烤)可以将显影后的涂布膜按照上述条件使用加热板或对流烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热手段,以连续式或分批式来进行。
根据所希望的色相数,对各颜色依次重复进行以上操作,由此可以制作形成有着色了多种颜色的固化膜的滤色器。
作为本发明的固化性组合物的用途,主要以在滤色器中的用途为中心进行了说明,但也可以适用于将构成滤色器的各着色像素隔离的黑色矩阵的形成。
上述黑色矩阵可以通过如下工序来形成:通过对使用了炭黑、钛黑等黑色颜料作为颜料的本发明的固化性组合物进行曝光、显影,然后根据需要进一步进行后烘烤来促进膜的固化。
实施例
以下,通过实施例对本发明作更具体的说明,但是,只要不超出本发明的主旨,就不限定于以下的实施例。另外,没有特别说明的情况下,“份”以质量为基准。
<在链中具有杂环的高分子化合物的合成例>
(聚合物1的合成)
将M-11(下述结构)27.0g、甲基丙烯酸甲酯126.0g、甲基丙烯酸27.0g、及1-甲氧基-2-丙醇420.0g导入到经氮置换的三口烧瓶中,通过搅拌机(新东科学株式会社:Three-One Motor)进行搅拌,边使氮流入到烧瓶内边进行加热,升温到90℃。在其中加入2,2-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(和光纯药株式会社制,V-65)1.69g,在90℃下加热搅拌2小时。2小时后,再添加1.69g的V-65,加热搅拌3小时后,得到聚合物1的30质量%溶液。通过以苯乙烯为标准物质的凝胶渗透色谱法(GPC)测定所得的高分子化合物的重均分子量的结果是2.0万。此外,通过使用氢氧化钠的滴定,得出每单位固体成分的酸值是98mgKOH/g。
(聚合物2的合成)
将M-6(下述结构)27.0g、甲基丙烯酸甲酯126.0g、甲基丙烯酸27.0g、及1-甲氧基-2-丙醇420.0g导入到经氮置换的三口烧瓶中,通过搅拌机(新东科学株式会社:Three-One Motor)进行搅拌,边使氮流入到烧瓶内边进行加热,升温到90℃。在其中加入2,2-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(和光纯药株式会社制,V-65)1.80g,在90℃下加热搅拌2小时。2小时后,再添加1.80g的V-65,加热搅拌3小时后,得到聚合物2的30质量%溶液。通过以苯乙烯为标准物质的凝胶渗透色谱法(GPC)测定所得的高分子化合物的重均分子量的结果是2.1万。此外,通过使用氢氧化钠的滴定,得出每单位固体成分的酸值是99mgKOH/g。
(被覆颜料1的调制)
将颜料(C.I.颜料红254Ciba Specialty Chemicals公司制CROMOPHTALRED BP)50g、氯化钠500g、上述聚合物1的溶液20g以及二甘醇100g加入不锈钢制1加仑捏合机(井上制作所制)中,混练9小时。然后,将该混合物投入到约3升水中,用高速混合器搅拌约1小时后,进行过滤、水洗,除去氯化钠和溶剂,并进行干燥,制成被覆颜料1。
(被覆颜料2的调制)
在被覆颜料1的调制中,使用C.I.颜料绿36(日本ル一ブリゾ一ル公司制Monastral Green 6Y-CL)来代替颜料红254、并用聚合物2代替聚合物1,其他与被覆颜料1的调制相同地调制被覆颜料2。
(被覆颜料3的调制)
在被覆颜料2的调制中,使用C.I.颜料绿7(BASF公司制HELIOGENGreen L8730)代替颜料绿36,其他与被覆颜料2的调制同样地进行,调制被覆颜料3。
(被覆颜料4的调制)
在被覆颜料2的调制中,使用C.I.颜料蓝15:6(BASF公司制HELIOGEN Blue L6700F)代替颜料绿36,其他与被覆颜料2的调制同样地进行,调制被覆颜料4。
(被覆颜料5的调制)
在被覆颜料2的调制中,使用C.I.颜料紫23(Clariant公司制HOSTAPERM VIOLET RL-NF)代替颜料绿36,其他与被覆颜料2的调制同样地进行,调制被覆颜料5。
(被覆颜料6、7的调制)
在被覆颜料1的调制中,将混练时间9小时分别改为7小时、5小时,调制被覆颜料6及被覆颜料7。
(颜料的被覆度的评价)
将得到的颜料10g投入到1-甲氧基-2-丙醇100ml中,用振荡机在室温振荡3小时。之后用离心分离机以80,000rpm经8小时,使颜料沉降,将上清液部分的固体成分由干燥法求出。求出从颜料中游离的高分子化合物的量,由与处理中使用的高分子化合物的量之比,算出游离率(%)。游离率越小则对颜料的被覆率越高。
上述得到的被覆颜料1~7均显示出20质量%以下的游离量,是被覆了的颜料。
(颜料分散液1的调制)
使用匀质器将如下组成以转速3000r.p.m.搅拌3小时进行混合,制备混合溶液,该组成是相对于被覆颜料1的相当于颜料的成分35份,作为分散剂的ディスパ一エイド163(Sannopco公司制)为7.0份,作为溶剂的丙二醇甲基醚乙酸酯为200份;然后进一步通过使用了0.1mmφ的氧化锆珠粒的珠粒分散机ULTRAAPEX MILL(寿工业公司制)分散处理6小时。
同样,将被覆颜料的种类和分散剂的量按照表1所示进行变更,得到颜料分散液2~10。其中,颜料分散液8中的被覆颜料4与被覆颜料5的使用量的比设定为95∶5,按照合计的相当于颜料的成分为35份的方式进行配合。与颜料一起在分散液中使用的被覆高分子的量也示于表1中。
在表1中,颜料分散液10直接使用Ciba Specialty Chemicals公司制CROMOPHTAL RED BP来代替使用被覆颜料。
此外,颜料分散液15除了在颜料分散液1的调制中将通过珠粒分散机的6小时分散处理变更为通过均质器(转速5000r.p.m.)的18小时的分散处理之外,与颜料分散液1的调制同样地进行。
(颜料分散液的1次粒径的分布测定)
颜料分散液的1次粒径的分布通过透射型电子显微镜进行测定,将小于0.02μm及大于0.08μm的粒子尺寸的粒子所占的比例通过个数%示于表1中。
[表1]
(实施例1)
在所得的颜料分散液1中进一步添加以下组成的成分,搅拌混合后调制本发明的固化性组合物(彩色抗蚀液)。
·(B)碱溶性树脂:甲基丙烯酸苄酯与甲基丙烯酸(=70/30[摩尔比])的共聚物重均分子量=30,000 20.8份
·(C)聚合性化合物:日本化药株式会社制DPHA 20份
·(D)聚合引发剂:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑3份
·(E)聚合引发剂:4-[o-溴-p-N,N-二(乙氧基羰基)氨基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪 3份
·(F)多官能环氧化合物:DIC株式会社制EPICLON695 5份
·二乙基氨基二苯甲酮 0.5份
·N-苯基巯基苯并咪唑 0.5份
·表面活性剂:(下述结构物1) 1.0份
·溶剂(丙二醇甲醚乙酸酯/乙氧基丙酸乙酯=8/2)400份
结构物1
(Mw=33940,Mw/Mn=2.55
PO:环氧丙烷,EO:环氧乙烷)
(实施例2~16及比较例1~6)
在实施例1的固化性组合物的组成中,对颜料的种类和量、碱溶性树脂的量、聚合性化合物的量、聚合引发剂的种类和量、及多官能环氧化合物的量按照表2所示进行变更,调制实施例2~16及比较例1~6的固化性组合物。
[表2]
在表2中,*1是使用了与实施例1相同的化合物。*2~*6如下所示。
*2:2,2’-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四-(3,4-二甲氧基苯基)联咪唑
*3:Ciba Specialty Chemicals公司制肟系引发剂OXE-01(下述所示的肟1)
*4:肟3(上述例示化合物的5’-2的化合物)
*5:肟4(上述例示化合物的5’-3的化合物)
*6:2官能的环氧化合物DIC株式会社制EPICLON850-LC
肟1:IRGACURE OXE01
(TFT基板的制作)
按照日本专利第3264364号公报中记载的方法制作TFT基板。即,在有源矩阵基板上形成门信号线以及附加容量电极,在其上形成门绝缘膜,形成半导体层及通道保护层,形成构成TFT的源极及漏极的n+Si层。
将得到的各固化性组合物旋涂在上述TFT基板上,以使得预烘烤后的膜厚成为2.4μm,用90℃的烘箱干燥60秒(预烘烤)。然后,对涂膜整面以60mJ/cm2(照度20mW/cm2)进行曝光,将曝光后的涂膜用碱性显影液CDK-1(FUJIFILM Electronic Materials株式会社制)的1%水溶液覆盖,静止60秒。静止后,将纯水以淋浴状散布,冲洗显影液。然后,将上述那样实施了光固化处理以及显影处理的涂膜在220℃的烘箱中进行1小时的加热处理(后烘烤),在玻璃基板上形成构成滤色器用的着色树脂被膜,从而制作了着色基板。
(比较例7)
除了将实施例1中的颜料分散液1换成颜料分散液15之外,与实施例1同样地调制固化性组合物,进行与实施例1同样的评价。结果如表3所示。
(比较例8)
除了将实施例1中的颜料分散液1换成颜料分散液10之外,与实施例1同样地调制固化性组合物,进行与实施例1同样的评价。结果如表3所示。
(实施例33)
在实施例1中,将(F)多官能环氧化合物EPICLON695变更成EHPE-3150(DAICEL化学工业公司制、多官能环氧树脂)来调制固化性组合物,进行与实施例1同样的评价。结果如表3所示。
使用得到的着色基板进行以下的评价,结果总结在表3中。另外,在液体保存性中使用了固化性组合物。其他评价均通过非TFT的滤色器基板进行了评价。
〔NMP耐受性〕
[色度变化]
用大塚电子株式会社制分光测光器MCPD-2000测定各着色基板的分光特性后,将各试验片在50℃的NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶液中浸渍10分钟。接着,用纯水淋洗,在85℃下干燥60分钟后,再次测定分光特性,将通过NMP浸渍而使色度变化了多少通过ΔE*ab来表示。这里,ΔE*ab是指L*a*b*表色系中的色差。通过色差的变化ΔE*ab的值来评价。
(评价基准)
A:ΔE*ab小于2
B:ΔE*ab为2以上且小于3
C:ΔE*ab为3以上且小于5
D:ΔE*ab为5以上
[耐溶胀性]
将各着色基板在N-甲基吡咯烷酮(溶剂)中在60℃下浸渍30分钟,然后取出并通过光学显微镜观察着色基板表面的表面粗糙度,按照下述评价基准进行评价。
(评价基准)
A:完全没有变化。
B:与浸渍前相比没有变化。溶液略微着色。
C:表面看到若干变化。溶液着色。
D:表面变成粗糙状。溶液着色。
〔ITO蒸镀〕
将铟锡氧化物(ITO)按照常规方法进行蒸镀(膜厚蒸镀温度200℃)后,用光学显微镜进行详细观察。
[表面粗糙]
对于表面粗糙度,通过原子力显微镜(AFM)、Seiko Instruments株式会社制的SPA-400AFM测定Ra值。评价基准如下所述。
A:小于3nm
B:3nm以上且小于8nm
C:8nm以上且小于10nm
D:10nm以上
[皱纹]
通过光学显微镜在500倍下进行观察。评价基准如下所述。
A:表面非常平滑。
B:平滑。
C:可看到微小的凹凸。
D:可看到凹凸。
〔液体保存稳定性〕
将得到的固化性组合物在50℃下保存14天,评价显影时间的变化。
(评价基准)
显影时间的评价是将涂布在玻璃基板上的感光材料显影,对玻璃基板没有残渣变得干净的时间进行评价。
A:显影时间没有变化。
B:显影时间的延迟小于5秒。
C:显影时间延迟5秒以上且小于10秒。
D:显影时间延迟10秒以上。
〔对比度〕
在着色基板的着色树脂被膜上放置偏振片,夹持着色树脂被膜,使用Topcon公司制的BM-5测定偏振片平行时的亮度和垂直时的亮度,将平行时的亮度除以垂直时的亮度而得到的值(=平行时的亮度/垂直时的亮度)作为用于评价对比度的指标。
(评价基准)
A:8000以上。
B:6000以上且小于8000。
C:4000以上且小于6000。
D:小于4000。
〔感度〕
在基板上涂布感光性组合物,制作评价用感光层。另外,固化性组合物在调液后立刻使用。接着,通过在实施例中使用的曝光装置,用15段步进楔形图(ΔlogE=0.15)进行曝光(60mJ/cm2),并显影。显影条件与实施例1相同。然后,对显影后的所有段(通过显影而厚度未变化的段数)的段数按照如下的评价基准进行评价。
A:11段以上的情况
B:8~10段的情况
C:6~7段的情况
D:5段以下的情况
〔综合评价〕
以上述的评价为基础,将没有一个项目是C、D的水准判定为A。如果有1个项目是D,则综合评价为D,将完全没有D而有C的水准综合评价为C。
[表3]
从表3可知,包含六芳基联咪唑系聚合引发剂与选自肟系引发剂或三嗪系引发剂中的任一者、且相对于总固体成分包含4官能以上的多官能环氧化合物的固化性组合物能发挥本发明的效果,NMP耐受性、ITO蒸镀性、液体保存稳定性优良,对比度良好,感度高。
比较例5是较好的结果,但是,其颜料浓度小,为淡色,不实用。
(被覆颜料8的调制)
在被覆颜料2的调制中,使用LANXESS公司制的黄色颜料E4GN GT来代替颜料绿36,其他与被覆颜料2的调制同样地进行,制得被覆颜料8。
被覆颜料8的被覆度的评价按照与被覆颜料1的评价相同的方法来进行。被覆颜料8显示出20质量%以下的游离量,是被覆的颜料。
(颜料分散液的调制)
使用匀质器将如下组成以转速3000r.p.m.搅拌3小时进行混合,制备混合溶液,该组成是相对于被覆颜料8的相当于颜料的成分35份,作为分散剂的Disperbyk 161(BYK-Chemie公司制)为7.0份,作为溶剂的丙二醇甲基醚乙酸酯为200份;然后进一步通过使用了0.1mmφ的氧化锆珠粒的珠粒分散机ULTRAAPEX MILL(寿工业公司制)分散处理6小时。
同样,被覆颜料的种类和分散剂的量按照表4所示进行变更,得到颜料分散液11、12。其中,颜料分散液11中的被覆颜料2与被覆颜料8的使用量的比设定为83∶17,颜料分散液12中的被覆颜料2与被覆颜料8的使用量的比设定为63∶37,按合计的相当于颜料的成分为45份的方式进行配合。
与颜料一起用于分散液的被覆高分子的量也记于表4中。
得到的颜料分散液11及12的颜料的1次粒径的分布测定与颜料分散液1同样地进行,超过0.08μm的粒子尺寸的粒子所占的比例在表4中以个数%来表示。
[表4]
(实施例17)
在得到的颜料分散液11或12中进一步添加以下组成的成分,进行搅拌混合,调制本发明的固化性组合物(彩色抗蚀液)。
·(B)碱溶性树脂:甲基丙烯酸苄酯与甲基丙烯酸(=70/30[摩尔比])的共聚物重均分子量=8,000(45质量%浓度的丙二醇单甲醚溶液)19.09份
·(C)聚合性化合物:日本化药株式会社制KAYARAD DPHA 35.75份
·(D)聚合引发剂:(上述肟1、3、4及下述肟2:表5中,在肟的“种类”一栏中记为1~4) 10.88份
·(E)聚合引发剂:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑7.25份
·(F)多官能环氧化合物:DIC株式会社制EPICLON 6953.75份
·二乙基氨基二苯甲酮 2.00份
·N-苯基巯基苯并咪唑 1.88份
·表面活性剂:DIC株式会社制MEGAFACE F-781F 0.21份
·溶剂(丙二醇甲醚乙酸酯/乙氧基丙酸乙酯=8/2)400.0份
肟2:IRGACURE OXE02
在实施例17的固化性组合物的组成中,将颜料的种类和量、碱溶性树脂的量、聚合性化合物的量、及聚合引发剂的种类和量按照下述表5所示进行变更,调制实施例18~24的固化性组合物。在表5中,*1是使用与实施例1相同的化合物。
[表5]
(TFT基板的制作)
按照日本专利第3264364号公报中记载的方法制作TFT基板。即,在有源矩阵基板上形成门信号线以及附加容量电极,在其上形成门绝缘膜,形成半导体层及通道保护层,形成构成TFT的源极及漏极的n+Si层。
将得到的各固化性组合物旋涂在上述TFT基板上,以使得预烘烤后的膜厚成为2.4μm,用90℃的烘箱干燥60秒(预烘烤)。然后,对涂膜整面以60mJ/cm2(照度20mW/cm2)进行曝光,将曝光后的涂膜用碱性显影液CDK-1(FUJIFILM Electronic Materials株式会社制)的1%水溶液覆盖,静止60秒。静止后,将纯水以淋浴状散布,冲洗显影液。然后,将上述那样实施了光固化处理以及显影处理的涂膜在220℃的烘箱中进行1小时的加热处理(后烘烤),形成构成滤色器用的着色树脂被膜,从而制作了着色基板。
使用得到的着色基板进行与实施例1相同的评价,结果总结在表6中。另外,在液体保存稳定性中使用了固化性组合物。其他评价均通过非TFT的滤色器基板进行了评价。
[表6]
从表6可知,包含六芳基联咪唑系聚合引发剂与特定的肟系引发剂、且相对于总固体成分包含(2~20质量%的)4官能以上的多官能环氧化合物的固化性组合物能发挥本发明的效果,NMP耐受性、ITO蒸镀性、液体保存稳定性优良,对比度良好,感度高。
(被覆颜料9的调制)
在被覆颜料2的调制中,使用颜料绿58(DIC公司制)代替颜料绿36,其他与被覆颜料2的调制同样地进行,调制被覆颜料9。
被覆颜料9的被覆度的评价通过与被覆颜料1的评价相同的方法来进行。被覆颜料9显示出20质量%以下的游离量,可知是被覆的颜料。
(颜料分散液的调制)
使用匀质器将如下组成以转速3000r.p.m.搅拌3小时进行混合,制备混合溶液,该组成是相对于被覆颜料9的相当于颜料的成分35份,作为分散剂的Disperbyk 161(BYK-Chemie公司制)为7.0份,作为溶剂的丙二醇甲基醚乙酸酯为200份;然后进一步通过使用了0.1mmφ的氧化锆珠粒的珠粒分散机ULTRA APEX MILL(寿工业公司制)分散处理6小时。
同样,被覆颜料的种类和分散剂的量按照表7所示进行变更,得到颜料分散液13、14。其中,颜料分散液13中的被覆颜料9与被覆颜料8的使用量的比设定为83∶17,颜料分散液14中的被覆颜料9与被覆颜料8的使用量的比设定为63∶37,按合计的相当于颜料的成分为45份的方式进行配合。
与颜料一起用于分散液的被覆高分子的量也记于表7中。
得到的颜料分散液13及14的颜料的1次粒径的分布测定与颜料分散液1同样地进行,超过0.08μm的粒子尺寸的粒子所占的比例在表7中以个数%来表示。
[表7]
(实施例25)
在得到的颜料分散液13、14中进一步添加以下组成的成分,进行搅拌混合,调制本发明的固化性组合物(彩色抗蚀液)。
·(B)碱溶性树脂:甲基丙烯酸苄酯与甲基丙烯酸(=70/30[摩尔比])的共聚物重均分子量=8,000(45质量%浓度的丙二醇单甲醚溶液)19.09份
·(C)聚合性化合物:日本化药株式会社制KAYARAD DPHA 35.75份
·(D)聚合引发剂:上述肟1~4 10.88份
(表8中,在肟的“种类”一栏中记为1~4)
·(E)聚合引发剂:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑7.25份
·(F)多官能环氧化合物:DIC株式会社制EPICLON 6953.75份
·二乙基氨基二苯甲酮 2.00份
·N-苯基巯基苯并咪唑 1.88份
·表面活性剂:DIC株式会社制MEGAFACE F-781F 0.21份
·溶剂(丙二醇甲醚乙酸酯/乙氧基丙酸乙酯=8/2) 400.0份
在实施例25的固化性组合物的组成中,将颜料的种类和量、碱溶性树脂的量、聚合性化合物的量、及聚合引发剂的种类和量按照表8所示进行变更,调制实施例26~32的固化性组合物。在表8中,*1是使用与实施例1相同的化合物。
[表8]
将得到的各固化性组合物与实施例17同样地在TFT基板上形成滤色器构成用的着色树脂被膜,制作着色基板。
使用得到的着色基板进行与实施例1相同的评价,结果总结在表9中。另外,在液体保存稳定性中使用了固化性组合物。其他评价均通过非TFT的滤色器基板进行了评价。
[表9]
从表9可知,包含六芳基联咪唑系聚合引发剂与特定的肟系引发剂、且相对于总固体成分包含(2~20质量%的)4官能以上的多官能环氧化合物的固化性组合物能发挥本发明的效果,NMP耐受性、ITO蒸镀性、液体保存稳定性优良,对比度良好,感度高。
(颜料分散液16~26的调制)
在颜料分散液1~10及15的调制中,将各自的分散剂变更为Disperbyk161(BYK-Chemie公司制)之外,与颜料分散液1~10及15的调制同样地进行,调制颜料分散液16~26。
(颜料分散液16~26的评价)
对得到的颜料分散液16~26与颜料分散液1同样地评价小于0.02μm及大于0.08μm的粒子尺寸的粒子所占的比例,以个数%示于表10中。颜料分散液16~26的颜料使用量、被覆高分子的量、及分散剂的量也示于表10中。
[表10]
(实施例34~49、比较例9~14的固化性组合物的调制)
在实施例1的固化性组合物的组成中,将颜料的种类和量、碱溶性树脂的量、聚合性化合物的量、聚合引发剂的种类和量、及多官能环氧化合物的量按照表11所示进行变更,调制实施例34~49、比较例9~14的固化性组合物。
[表11]
在表11中,*1是使用与实施例1相同的化合物。*2~*6是与表2中使用的化合物相同的化合物。
(比较例15的固化性组合物的调制)
除了将实施例16中的颜料分散液16变更成颜料分散液26以外,与实施例1同样地调制固化性组合物。
(比较例16)
除了将实施例16中的颜料分散液16变更成颜料分散液25以外,与实施例1同样地调制固化性组合物。
(实施例50的固化性组合物的调制)
在实施例16中,将(F)多官能环氧化合物EPICLON695变更成EHPE-3150(DAICEL化学工业公司制、多官能环氧树脂)来调制固化性组合物。
(实施例34~50、比较例9~16的评价)
使用得到的实施例34~50、比较例9~16的固化性组合物,与实施例1同样地进行以下的评价,结果总结于表12中。
[表12]
从表12可知,即使使用不同的分散剂也不会损害本发明的效果,本发明的构成包含六芳基联咪唑系聚合引发剂与选自肟系引发剂或三嗪系引发剂中的任一者、且相对于总固体成分包含4官能以上的多官能环氧化合物,具有该本发明的构成的固化性组合物的NMP耐受性、ITO蒸镀性、液体保存稳定性优良,对比度良好,感度高。
Claims (7)
1.一种固化性组合物,其包含(A)着色剂、(B)碱溶性树脂、(C)光聚合性化合物、(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂、(E)下述化合物(5’-2)或化合物(5’-3)表示的肟系引发剂、及(F)4官能以上的多官能环氧化合物,
相对于总固体成分,该(F)多官能环氧化合物的含量为2~20质量%的范围,且该(A)着色剂的含量为25~50质量%的范围。
3.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述(D)六芳基联咪唑系聚合引发剂为下述通式(II)或通式(III)表示的聚合引发剂,
通式(II)中,X表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基,A各自独立地表示碳原子数为1~12的取代或无取代的烷氧基、或者-COO-R9,其中,R9表示碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基,n为1~3的整数,m为1~3的整数,
通式(III)中,X1、X2及X3各自独立地表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为6~9的芳基,其中,X1、X2及X3中的2个以上不同时为氢原子。
5.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,进而,所述(A)着色剂为包含C.I.颜料绿58的颜料,并且是在该颜料的总量中一次粒子尺寸小于0.02μm的粒子少于10质量%、且一次粒子尺寸大于0.08μm的粒子少于5质量%的颜料。
6.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述(A)着色剂是被树脂被覆的颜料。
7.一种滤色器,其在各着色像素上直接或隔着其他层地形成有像素电极,所述其他层不包括液晶层,所述各着色像素直接或隔着其他层地形成在TFT基板上,所述各着色像素是由权利要求1所述的固化性组合物形成的。
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