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TW201506537A - 著色感光性樹脂組成物、硬化膜、彩色濾光片、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

著色感光性樹脂組成物、硬化膜、彩色濾光片、彩色濾光片的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置 Download PDF

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TW201506537A
TW201506537A TW103126676A TW103126676A TW201506537A TW 201506537 A TW201506537 A TW 201506537A TW 103126676 A TW103126676 A TW 103126676A TW 103126676 A TW103126676 A TW 103126676A TW 201506537 A TW201506537 A TW 201506537A
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TW
Taiwan
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group
substituent
carbon atoms
formula
resin composition
Prior art date
Application number
TW103126676A
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English (en)
Inventor
Yousuke Murakami
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of TW201506537A publication Critical patent/TW201506537A/zh

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Abstract

本發明提供一種著色感光性樹脂組成物,其含有:(A)鹵化鋅酞菁顏料、(B-1)下述通式(I)所表示的色素衍生物及/或(B-2)下述通式(II)所表示的色素衍生物、(C)分散劑、(D)光聚合起始劑以及(E)聚合性化合物,其中相對於顏料100質量份,(C)分散劑的含量為20質量份~40質量份。 □

Description

著色感光性樹脂組成物、硬化膜、彩色濾光片、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適於製作液晶顯示元件(液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD))或固體攝像元件(電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)、互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)等)等中所用的彩色濾光片的著色感光性樹脂組成物、具有藉由所述組成物所製作的著色區域的彩色濾光片、及具有所述彩色濾光片的固體攝像元件、有機發光二極體(Light Emitting Diode,LED)用液晶顯示裝置等圖像顯示裝置。
近年來,伴隨著個人電腦(personal computer)、特別是大畫面液晶電視的發展,有液晶顯示器(LCD)、特別是彩色液晶顯示器的需要增加的傾向。由於進一步高畫質化的要求,亦期望有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示器的普及。另一方面,由於數位照相機(digital camera)、帶有照相機的行動電話的 普及,CCD影像感測器等固體攝像元件的需要亦不斷增大。
作為該些顯示器或光學元件的關鍵元件(key device),使用彩色濾光片,進一步高畫質化的要求與對成本降低(cost down)的要求不斷提高。此種彩色濾光片通常具備紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)三原色的著色圖案,於顯示元件或攝像元件中,發揮將所通過的光分成三原色的作用。
作為彩色濾光片中所使用的著色劑,通常使用顏料,例如已揭示有專利文獻1~專利文獻3中記載的著色組成物。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-156395號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-310000號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-251481號公報(日本專利第5117913號)
然而,雖然藉由使彩色濾光片薄膜化來減輕串擾(crosstalk)(光的混色),但由於要求在維持分光形態的狀態下實現薄膜化,故要求大幅度地提高固體成分中的顏料濃度。因此,對於專利文獻1~專利文獻3中記載的組成物而言,有微影所必需的成分的含量相對變少、圖案形成變困難的傾向。
如此,為了確保微影所必需的成分的含量,以少量的分散劑 來獲得良好的顏料分散物成為重要課題。
本發明解決所述課題,且其是有關於一種著色感光性樹脂組成物以及利用所述著色感光性樹脂組成物的硬化膜、彩色濾光片、彩色濾光片的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置,所述著色感光性樹脂組成物能以少量的分散劑獲得良好的分散物,且具有良好的微影(解析性)、圖案直線性、圖案的同色畫素間的穩定性及亮度不均優異。
本發明者等人進行了詳細研究,結果發現,藉由使用既定的顏料及既定的色素衍生物,可解決所述課題。
具體而言,藉由下述手段<1>、較佳為手段<2>~手段<15>解決了所述課題。
<1>一種著色感光性樹脂組成物,含有:(A)鹵化鋅酞菁顏料、(B-1)下述通式(I)所表示的色素衍生物及/或(B-2)下述通式(II)所表示的色素衍生物、(C)分散劑、(D)光聚合起始劑以及(E)聚合性化合物,其中相對於顏料100質量份,(C)分散劑的含量為20質量份~40質量份,[化1]
(通式(I)中,Dye表示n價的有機色素殘基,X表示單鍵、-CONH-Y2-、-SO2NH-Y2-或-CH2NHCOCH2NH-Y2-(Y2表示可具有取代基的伸烷基或伸芳基),Y1表示-NH-或-O-,於n表示1的情形時,Z表示羥基、烷氧基、下述通式(III)所表示的基團或-NH-X-Dye(X與通式(I)中的X為相同含意),於n表示2~4的整數的情形時,Z分別表示羥基、烷氧基或下述通式(III)所表示的基團,R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環;m表示1~6的整數,n表示1~4的整數;於n為2以上的情形時,多個X、Y1、R1及R2分別可相同亦可不同);
(通式(III)中,Y3表示-NH-或-O-;R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環;m表示1~6的整數);
(通式(II)中,Dye表示可具有取代基的喹酞酮(quinophthalone)殘基,X1表示-NR'SO2-、-SO2NR'-、-CONR'-、-CH2NR'COCH2NR'-或-NR'CO-,X2表示可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基或可具有取代基的碳數為4~20的雜芳香環基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-或-CO-中的二價連結基相互鍵結;X3表示-NR'-或-O-;R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基;A及B分別表示選自下述通式(1)所表示的基團、下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9、-NR10R11、-Cl、-F及-X3-X2-X1-Dye中的基團,R8表示可經取代的含氮雜環殘基,R9、R10、R11分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,n表示0~20的整數;A及B的任一個為下述通式(1)所表示的基團、下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9或-NR10R11,t表示1~3的整數;於t為2以上的情形時,多個X1、X2、X3、A及B可相同亦可不同);[化4]
(通式(1)中,Y1表示-NR'-或-O-,Y2表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-、-CO-中的二價連結基相互鍵結;R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基;R1及R2分別表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基;R1與R2亦可成一體而形成雜環結構,所述雜環結構亦可更含有氮原子、氧原子或硫原子,亦可具有取代基;通式(2)中,Z1表示連結三嗪環與氮原子的單鍵、-NR'-、-NR'-G-CO-、-NR’-G-CONR”-、-NR'-G-SO2-、-NR'-G-SO2NR"-、-O-G-CO-、-O-G-CONR'-、-O-G-SO2-或-O-G-SO2NR'-,G表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基;R3、R4、R5及R6分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為 1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,R7表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基)。
<2>如<1>所記載的著色感光性樹脂組成物,更含有黃色顏料。
<3>如<2>所記載的著色感光性樹脂組成物,其中黃色顏料為顏色索引(Color Index,C.I.)顏料黃150及/或C.I.顏料黃185。
<4>如<1>至<3>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其中(C)分散劑是使於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的所述羥基與三羧酸酐或四羧酸二酐反應而成。
<5>如<1>至<4>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其中通式(I)中,Dye具有含有苯并咪唑酮骨架的單偶氮色素結構。
<6>如<1>至<5>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其中通式(II)中,喹酞酮殘基是由下述通式(II-1)所表示,
通式(II-1)中,D及E分別表示選自氫原子、鹵素原子、碳數1~20的烷基、與D及E所鍵結的苯環一起形成且可具有取代基的芳香環基或雜環基、羥基、碳數1~3的烷氧基、羧基或其鹽、碳數1~20的酯基、碳數1~20的醯胺基、碸基或其鹽、胺磺醯基、-NR'R"-、硝基中的任一個基團;式中,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基或可具有取代基的碳數6~20的芳基;p表示0~4的整數,q表示由4-p所算出的整數;*表示與通式(II)中的X1的鍵結部位。
<7>如<1>至<6>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其中通式(II)中,A及B表示通式(1)所表示的基團或通式(2)所表示的基團,且A及B為相同基團。
<8>如<1>至<7>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其中(A)鹵化鋅酞菁顏料為C.I.顏料綠58。
<9>如<1>至<8>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其中相對於組成物中的總固體成分,著色劑的合計量為40質量%以上。
<10>如<1>至<9>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物,其是用於形成彩色濾光片的著色區域。
<11>一種硬化膜,其是使如<1>至<10>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物硬化而成。
<12>一種彩色濾光片的製造方法,包括以下步驟:將如< 1>至<10>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物應用於支持體上而形成著色感光性樹脂組成物層的步驟;將著色感光性樹脂組成物層曝光成圖案狀的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成著色圖案的步驟。
<13>一種彩色濾光片的製造方法,包括以下步驟:將如<1>至<10>中任一項所記載的著色感光性樹脂組成物應用於支持體上而形成著色感光性樹脂組成物層,使其硬化而形成著色層的步驟;於著色層上形成光阻層的步驟;藉由進行曝光及顯影而將光阻層圖案化,獲得抗蝕劑圖案的步驟;以及將抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩來對著色層進行乾蝕刻的步驟。
<14>一種彩色濾光片,其為具有如<11>所記載的硬化膜的彩色濾光片、或者藉由如<12>或<13>所記載的彩色濾光片的製造方法所製造的彩色濾光片。
<15>一種固體攝像元件或圖像顯示裝置,具有如<14>所記載的彩色濾光片。
根據本發明,即便分散劑的含量少亦可獲得良好的分散物,故可提供一種良好的微影(解析性)、圖案直線性、圖案的同色畫素間的穩定性及亮度不均優異的著色感光性樹脂組成物以及利用所述著色感光性樹脂組成物的硬化膜、彩色濾光片、彩色濾 光片的製造方法、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
圖1為示意性地表示圖案直線性的評價的判定基準的圖。
以下,對本發明的內容加以詳細說明。另外,於本申請案說明書中,所謂「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含意而使用。另外,所謂本發明的有機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,是指自著色感光性樹脂組成物的總組成中去掉溶劑所得的成分的總質量。
於本說明書中的基團(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團,並且亦包含具有取代基的基團。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),而且亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
另外,本說明書中所謂「放射線」,例如是指水銀燈的明線光譜、準分子雷射所代表的遠紫外線、極紫外線(Extreme Ultraviolet,EUV)光、X射線、電子束等。另外,本發明中所謂光,是指光化射線或放射線。本說明書中所謂「曝光」,只要無特別說明,則不僅是指利用水銀燈、準分子雷射所代表的遠紫外線、X射線、EUV光等的曝光,利用電子束、離子束等粒子束的描畫 亦包括在曝光中。
另外,本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯兩者或任一者,「(甲基)丙烯酸」表示丙烯酸及甲基丙烯酸兩者或任一者,「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基兩者或任一者。
另外,本說明書中,「單體」與「單體(monomer)」為相同含意。本說明書中的單體是指與寡聚物及聚合物相區分、重量平均分子量為2,000以下的化合物。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團。
於本說明書中,重量平均分子量及數量平均分子量是以由GPC測定所得的聚苯乙烯換算值來定義。本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)例如可藉由以下方式求出:使用HLC-8220(東曹(股)製造),使用TSKgel Super AWM-H(東曹(股)製造,6.0mmID×15.0cm)作為管柱,使用10mmol/L的溴化鋰N-甲基吡咯啶酮(N-methyl pyrrolidinone,NMP)溶液作為溶離液。
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,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
本說明書中「步驟」一詞不僅是指獨立的步驟,於無法與其他步驟明確區分的情形時,只要可達成該步驟的預期作用,則亦包括在該用語中。
本發明是鑒於所述狀況而成,其目的在於提供一種顏色特性優異的著色感光性樹脂組成物。
<著色感光性樹脂組成物>
本發明的著色感光性樹脂組成物(以下有時稱為「本發明的組成物」、「著色組成物」)的特徵在於:含有(A)鹵化鋅酞菁顏料、(B-1)通式(I)所表示的色素衍生物及/或(B-2)通式(II)所表示的色素衍生物(以下有時統稱為「(B)色素衍生物」)、(C)分散劑、(D)光聚合起始劑以及(E)聚合性化合物,相對於顏料的合計量100質量份,(C)分散劑的含量為20質量份~40質量份。
藉由使用本發明的組成物,即便相對於顏料100質量份而使分散劑的含量少至20質量份~40質量份,亦可獲得良好的分散物,故具有良好的微影(解析性)、圖案直線性、圖案的同色畫素間的穩定性及亮度不均變優異。可獲得此種本發明的效果的理由雖不確定,但可認為其原因在於,與非鹵化酞菁或銅酞菁等相比較,被用作顏料的鹵化鋅酞菁所具有的分子結構的平面性更高。即,可認為對於顏料而言,於藉由分散劑的相互作用來進行分散時,分子的平面性越高則越容易吸附,故利用少量的分散劑亦可進行分散。
另外,本發明中所用的(B)色素衍生物具有三嗪結構,三嗪結構與平面性高的化合物強烈地吸附,故亦將平面性高的鹵化鋅酞菁更強烈地吸附於色素衍生物。可推測由於該些原因,即便分 散劑的含量少亦可獲得良好的分散物。
以下,對本發明的組成物加以詳細說明。
<<(A)鹵化鋅酞菁顏料>>
本發明含有(A)鹵化鋅酞菁顏料。本發明的鹵化鋅酞菁顏料為以下結構的顏料:取代於酞菁骨架上的取代基僅為鹵素原子,於每一個酞菁分子(結構)上鍵結有合計至少2個、最多16個的鹵素原子。
鹵素原子較佳為含有選自氟原子、氯原子及溴原子的至少一種,更佳為氯原子及/或溴原子,進而佳為含有氯原子與溴原子兩者。
鹵化鋅酞菁顏料例如可列舉下述通式(F)所表示的化合物。
(通式(F)中,X1~X16分別表示氯原子、溴原子或氫原子, X1~X16的至少2個為氯原子或溴原子)
若分子中鍵結的鹵素原子的個數增加,則鹵化鋅酞菁顏料的色相由藍色變為綠色。為了使鹵化鋅酞菁顏料成為綠色,較佳為具有8個以上的溴原子作為鍵結於分子的鹵素原子,其中就顯現出進一步帶有黃色調的亮度高的綠色的方面而言,更佳為具有12個以上的溴原子。就進一步獲得黃色調的綠色的方面而言,較佳為相較於氯原子而含有更多的溴原子。
其中,X1~X16中的8個以上經溴原子取代者呈現出亮度高的綠色,故可較佳地用於彩色濾光片的綠色畫素(著色圖案),溴原子的取代數更佳為10個~14個。另外,較佳為X1~X16中取氫原子者為2個以下。
本發明中所用的鹵化鋅酞菁顏料較佳為一次粒子的平均粒徑為0.01μm~0.30μm的鹵化鋅酞菁。本發明中的顏料的一次粒子的平均粒徑為藉由以下所示的方法測定的值。
所謂本發明的平均一次粒徑是指以下的值:利用穿透式電子顯微鏡來拍攝視場(visual field)內的粒子,對二維圖像上的構成凝聚物的鹵化鋅酞菁顏料的100個一次粒子分別求出其較長粒徑(長徑)與較短粒徑(短徑)的平均值,並將該些值加以平均所得的值。
於本發明的組成物中,鹵化鋅酞菁顏料可僅使用一種,亦可組合使用多種。例如於所述通式(F)中,亦能以特定比例含有選自溴原子及氯原子中的鹵素原子的取代數相互不同的多種特 定的鹵素原子組成的多鹵化鋅酞菁顏料。
較佳態樣可列舉:含有16個溴原子的多鹵化鋅酞菁顏料、與含有15個溴原子及1個氯原子的多鹵化鋅酞菁顏料的組合等。另外,兩者的比例較佳為80:20~100:0的範圍。
本發明的硬化性組成物所含的(A)鹵化鋅酞菁顏料的平均組成是根據基於質譜儀(mass spectroscopy)的質量分析、及利用燒瓶燃燒離子層析的鹵素含量分析而求出,鹵化鋅酞菁顏料組成物中的各特定鹵化鋅酞菁顏料的含有莫耳百分比(mol%)亦同樣可藉由對質量分析的結果進行分析而容易地求出。
本發明中可較佳地使用的鹵化鋅酞菁顏料可藉由日本專利特開2007-320986號公報、日本專利特開2008-19383號公報中記載的方法來製造。
鹵化鋅酞菁顏料可列舉C.I.顏料綠58。
本發明的組成物中的鹵化鋅酞菁顏料的量較佳為所有顏料成分的20質量%~100質量%,更佳為30質量%~90質量%,進而佳為40質量%~80質量%。
-其他顏料-
本發明的組成物亦可含有鹵化鋅酞菁顏料以外的其他顏料。具體可採用日本專利特開2012-219106號公報的段落編號0046~段落編號0052中記載者,將該些內容併入至本申請案說明書中。本發明中,較佳為黃色顏料。其他顏料可僅使用一種,亦可使用兩種以上。
有機顏料例如可列舉偶氮顏料、甲亞胺(azomethine)顏料、異吲哚啉顏料、喹酞酮顏料等。其中,由於分散穩定性的原因,較佳為偶氮顏料、異吲哚啉顏料,具體而言,例如可列舉: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等。
該等中,較佳為C.I.顏料黃150(偶氮顏料)、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃185(異吲哚啉顏料)。
本發明中所用的其他顏料較佳為於構成其他顏料的分子中具有1個或2個環結構。此處,關於縮合環,將縮合環整體視為1個環結構。
可認為,相較於環結構為3個以上的顏料,環結構為1個或2個的顏料的分子間相互作用較小,故於分散(微粒子化)時顏料容易松解。另外可推測,若藉由顏料松解而其粒子數增加,則容易引起對鹵化鋅酞菁顏料的吸附,抑制凝聚力強的酞菁彼此的再凝聚,故於有助於亮度不均的粗大粒子或黏度穩定性(抑制增黏)的方面有效果。於構成顏料的分子中具有1個或2個環結構的顏料較佳為黃色顏料,更佳為C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃185。
本發明的組成物亦可含有(A)顏料以外的公知的染料。 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、日本專利登記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、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號公報等中揭示的色素。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(benzylidene)系、氧喏系、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。
另外,染料亦可使用色素多聚物。色素多聚物可列舉日本專利特開2011-213925號公報、日本專利特開2013-041097號公報中記載的化合物。
關於本發明的組成物中的顏料的含量,相對於著色感光性樹脂組成物所含有的除了溶劑以外的所有成分,以酞菁顏料與其他顏料的合計量計而較佳為40質量%以上,更佳為45質量%~70質量%,進而佳為50質量%~65質量%。本發明的組成物亦可於不偏離本發明的主旨的範圍內含有染料,於含有染料的情形時,較佳為著色劑(染料及顏料)的合計量成為所述範圍。
顏料於本發明的組成物中可僅含有一種,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<(B)色素衍生物>>
本發明的組成物含有(B-1)通式(I)所表示的色素衍生物及/或(B-2)通式(II)所表示的色素衍生物作為(B)色素衍生物。以下,對(B-1)通式(I)所表示的色素衍生物及(B-2)通式(II)所表示的色素衍生物加以說明。
-(B-1)通式(I)所表示的色素衍生物-
(通式(I)中,Dye表示n價的有機色素殘基,X表示單鍵、-CONH-Y2-、-SO2NH-Y2-或-CH2NHCOCH2NH-Y2-(Y2表示可具有取代基的伸烷基或伸芳基),Y1表示-NH-或-O-,於n表示1的情形時,Z表示羥基、烷氧基、下述通式(III)所表示的基團或-NH-X-Dye(X與通式(I)中的X為相同含意),於n表示2~4的整數的情形時,Z分別表示羥基、烷氧基或下述通式(III)所表示的基團,R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環。m表示1~6的整數,n表示1~4的整數。於n為2以上的情形時,多個X、Y1、R1及R2分別可相同亦可不同)
(通式(III)中,Y3表示-NH-或-O-。R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環。m表示1~6的整數)
Dye表示n價的有機色素殘基。有機色素殘基可列舉如上所述的顏料中的顯色原子團、其類似結構或部分結構,具體可列舉:含有選自具有偶氮基的骨架、具有脲結構的骨架、具有醯胺結構的骨架、具有環狀醯胺結構的骨架、具有含雜原子的5員環的芳香族環、及具有含雜原子的6員環的芳香族環中的一種以上的部分結構的結構,Dye為含有該些有機色素殘基的取代基。
Dye較佳為具有顏料母核結構或者顏料母核結構與芳香環、或含氮芳香環、或含氧芳香環、或含硫芳香環,胺基是直接或藉由連結基而鍵結於顏料母核結構、芳香環、含氮芳香環、含氧芳香環、含硫芳香環的任一個。具體可列舉:喹啉系殘基、苯并咪唑酮系殘基、異吲哚啉系殘基、二酮基吡咯并吡咯系殘基、偶氮系殘基、酞菁系殘基、蒽醌系殘基、喹吖啶酮系殘基、二噁嗪系殘基、哌瑞酮系殘基、苝系殘基、硫靛系殘基、異吲哚啉酮系殘基、喹酞酮系殘基、士林(threne)系殘基、金屬錯合物系殘基等。
Dye所表示的有機色素殘基具體可列舉銅酞菁殘基、以下的有機色素殘基等。式中,*表示與通式(I)中的X的鍵結部位。
[化12]
該等中,較佳為具有苯并咪唑酮骨架的單偶氮色素。
X表示單鍵、-CONH-Y2-、-SO2NH-Y2-或-CH2NHCOCH2NH-Y2-,較佳為單鍵。
Y2表示可具有取代基的伸烷基或伸芳基。所述伸烷基較佳為碳數1~10的伸烷基,更佳為碳數1~6的伸烷基,進而佳為碳數1~3的伸烷基。具體可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基等。伸烷基亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
所述伸芳基較佳為碳數6~20的伸芳基,更佳為碳數6~10的伸芳基。具體可列舉伸苯基、伸萘基、伸蒽基等。
伸烷基及伸芳基亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
Y1表示-NH-或-O-,較佳為-NH-。
R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環。
所述烷基較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~6的烷基。具體可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、新戊基、正己基、正辛基等。烷基亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
R1及R2較佳為表示相同的可具有取代基的烷基。
m表示1~6的整數,較佳為1~4,更佳為1~3。
n表示1~4的整數,較佳為1~3,更佳為1或2。
於n表示1的情形時,Z表示羥基、烷氧基、所述通式(III)所表示的基團或-NH-X-Dye(X與通式(I)中的X為相同含意),於n表示2~4的整數的情形時,Z分別表示羥基、烷氧基或所述通式(III)所表示的基團。
於n表示1的情形時,Z較佳為所述通式(III)所表示的基團或-NH-X-Dye,更佳為所述通式(III)所表示的基團。
於n表示2~4的整數的情形時,Z較佳為所述通式(III)所表示的基團。
通式(III)中,Y3表示-NH-或-O-,較佳為-NH-。Y3較佳為表示與通式(I)中的Y1相同的基團。
通式(III)中的R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,與通式(I)中的R1及R2為相同含意,較佳範圍亦相同。通式(III)中的R1及R2較佳為表示相同的可具有取代基的烷基。另外,通式 (III)中的R1及R2較佳為表示與通式(I)中的R1及R2相同的可具有取代基的烷基。
m表示1~6的整數,較佳為1~4,更佳為1~3。m較佳為表示與通式(I)中的m相同的整數。
以下示出本發明中所用的鹼性色素衍生物的具體例,但本發明不限定於該些具體例。
[化14]
[化15]
[化17]
[化19]
[化24]
[化26]
-(B-2)通式(II)所表示的色素衍生物-
通式(II)
(通式(II)中,Dye表示可具有取代基的喹酞酮殘基,X1表示-NR'SO2-、-SO2NR'-、-CONR'-、-CH2NR'COCH2NR'-或-NR'CO-,X2表示可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基或可具有取代基的碳數為4~20的雜芳香環基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-或-CO-中的二價連結基相互鍵結。X3表示-NR'-或-O-。R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~ 20的芳基。A及B分別表示選自下述通式(1)所表示的基團、下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9、-NR10R11、-Cl、-F及-X3-X2-X1-Dye中的基團,R8表示可經取代的含氮雜環殘基,R9、R10、R11分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,n表示0~20的整數。A及B的任一個為下述通式(1)所表示的基團、下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9或-NR10R11,t表示1~3的整數。於t為2以上的情形時,多個X1、X2、X3、A及B可相同亦可不同)
(通式(1)中,Y1表示-NR'-或-O-,Y2表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-、-CO-中的二價連結基相互鍵結。R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R1及R2 分別表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基。R1與R2亦可成一體而形成雜環結構,該雜環結構亦可更含有氮原子、氧原子或硫原子,亦可具有取代基。
通式(2)中,Z1表示連結三嗪環與氮原子的單鍵、-NR'-、-NR'-G-CO-、-NR’-G-CONR”-、-NR'-G-SO2-、-NR'-G-SO2NR"-、-O-G-CO-、-O-G-CONR'-、-O-G-SO2-或-O-G-SO2NR'-,G表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R3、R4、R5及R6分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,R7表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基)
通式(II)中,Dye表示可具有取代基的喹酞酮殘基。喹酞酮殘基具體而言是由以下的通式(II-1)所表示。
(通式(II-1)中,D及E分別表示選自氫原子、鹵素原子、 碳數1~20的烷基、與D及E所鍵結的苯環一起形成且可具有取代基的芳香環基或雜環基、羥基、碳數1~3的烷氧基、羧基或其鹽、碳數1~20的酯基、碳數1~20的醯胺基、碸基或其鹽、胺磺醯基、-NR'R"-、硝基中的任一個基團。式中,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基或可具有取代基的碳數6~20的芳基。p表示0~4的整數,q表示由4-p所算出的整數。*表示與通式(II)中的X1的鍵結部位)
D及E分別表示選自氫原子、鹵素原子、碳數1~20的烷基、與D及E所鍵結的苯環一起形成且可具有取代基的芳香環基或雜環基、羥基、碳數1~3的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基)、羧基或其鹽、碳數1~20的酯基、碳數1~20的醯胺基、碸基或其鹽、胺磺醯基、-NR'R"-、硝基中的任一個基團。R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基或可具有取代基的碳數6~20的芳基。
碳數1~20的烷基較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~6的烷基。具體可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、新戊基、正己基、正辛基等。
芳香環基或雜環基例如可列舉:苯基、萘基、噻吩環基、吡啶環基、吡咯環基等。
D及E所表示的芳香環基或雜環基、R'及R"所表示的碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基及碳數6~20的芳基亦可具有取 代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
該些基團中,D及E較佳為氫原子、鹵素原子。
p表示0~4的整數,更佳為1~4的整數,進而佳為4。q表示由4-p所算出的整數,具體而言,較佳為0~3的整數,更佳為2~3,進而佳為4。
與通式(II)中的X1的鍵結部位並無特別限制,較佳為喹酞酮殘基中的喹啉骨架的5位或8位為鍵結部位,更佳為8位為鍵結部位。
通式(II)中,X1表示-NR'SO2-、-SO2NR'-、-CONR'-、-CH2NR'COCH2NR'-或-NR'CO-,較佳為-NR'SO2-。再者,於t為2以上的情形時,多個X1可相同亦可不同。
所述X1中的R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,較佳為氫原子。
所述碳數為1~20的烷基較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~6的烷基。具體可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、新戊基、正己基、正辛基等。
所述碳數2~20的烯基較佳為碳數2~10的烯基,更佳為碳數2~6的烯基。具體可列舉:乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等。
所述碳數6~20的芳基較佳為碳數6~10的芳基,具體可列舉苯基、萘基、蒽基等。
該些基團亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
通式(II)中,X2表示可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基或可具有取代基的碳數為4~20的雜芳香環基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-或-CO-中的二價連結基相互鍵結(R'與所述X1中的R'為相同含意,較佳範圍亦相同)。再者,於t為2以上的情形時,多個X2可相同亦可不同。
碳數6~20的伸芳基較佳為碳數6~10的伸芳基,具體可列舉伸苯基、伸萘基、伸蒽基等。
碳數4~20的雜芳香環基較佳為碳數4~10的雜芳香環基,具體可列舉噻吩環基、吡啶環基、吡咯環基等。
該些基團亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
X3表示-NR'-或-O-,較佳為-NR'-。再者,於t為2以上的情形時,多個X3可相同亦可不同。R'與所述R'為相同含意,較佳範圍亦相同。
A及B分別表示選自下述通式(1)或下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9、-NR10R11、-Cl、-F或-X3-X2-X1-Dye中的基團,A及B的任一個為下述通式(1)或通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9或-NR10R11。其中,A及B均較佳為下述通式(1)或下述通式(2)所表示的基團,更佳為A及B為下述通式(1)或下述通式(2)所表示的基團,且A及B為相同 基團。
R8表示可經取代的含氮雜環殘基,具體可列舉吡咯環殘基,吡啶環殘基等。
R9、R10、R11分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R9、R10、R11與所述R'為相同含意,較佳範圍亦相同。
通式(1)
(通式(1)中,Y1表示-NR'-或-O-,Y2表示可具有取代基的碳數為2~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-、-CO-中的二價連結基相互鍵結。R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R1、R2分別獨立地表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基(R1與R2亦可成一體而形成雜環結構,該雜環結構亦可更含有氮原子、氧原子或硫原子,亦可具有 取代基))
Y1表示-NR'-或-O-,較佳為-NR'-。R'與所述R'為相同含意,較佳範圍亦相同。
Y2表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-、-CO-中的二價連結基相互鍵結(R'與所述R'為相同含意,較佳範圍亦相同)。
所述碳數為1~20的伸烷基較佳為碳數1~10的伸烷基,更佳為碳數1~6的伸烷基,進而佳為碳數1~3的伸烷基。具體可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基等。伸烷基亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
所述碳數為2~20的伸烯基較佳為碳數2~10的伸烯基,更佳為碳數2~6的伸烯基,進而佳為碳數2~3的伸烯基。具體可列舉:伸乙炔基、伸丙烯基、伸丁烯基、伸戊烯基、伸己烯基等。伸烯基亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
所述碳數為6~20的伸芳基較佳為碳數6~20的伸芳基,更佳為碳數6~10的伸芳基。具體可列舉伸苯基、伸萘基、伸蒽基等。伸芳基亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。
R1、R2分別獨立地表示可具有取代基的碳數為1~20的 烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基(R1與R2亦可成一體而形成雜環結構,該雜環結構亦可更含有氮原子、氧原子或硫原子,亦可具有取代基)。
所述碳數為1~20的烷基較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~6的烷基。具體可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、新戊基、正己基、正辛基等。
所述碳數2~20的烯基較佳為碳數2~10的烯基,更佳為碳數2~6的烯基。具體可列舉:乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等。
該些基團亦可具有取代基,取代基可列舉所述取代基的項中所述的基團。R1、R2較佳為表示相同的基團。
通式(2)
(通式(2)中,Z1表示連結三嗪環與氮原子的單鍵、-NR'-、-NR'-G-CO-、-NR’-G-CONR”-、-NR'-G-SO2-、-NR'-G-SO2NR"-、-O-G-CO-、-O-G-CONR'-、-O-G-SO2-或-O-G-SO2NR'-,G表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2 ~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R3、R4、R5及R6分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,R7表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基)
Z1表示連結三嗪環與氮原子的單鍵、-NR'-、-NR'-G-CO-、-NR’-G-CONR”-、-NR'-G-SO2-、-NR'-G-SO2NR"-、-O-G-CO-、-O-G-CONR'-、-O-G-SO2-或-O-G-SO2NR'-,較佳為單鍵。
R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R'及R"與通式(1)中的R'為相同含意,較佳範圍亦相同。
G表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基。G與通式(1)中的Y2為相同含意,較佳範圍亦相同。
R3、R4、R5及R6分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基。R3、R4、R5及R6與通式(1)中的R'為相同含意,較佳範圍亦相同。
R7表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基。R7與通式(1)中的R1為相同含意,較佳範圍亦相同。
通式(II)中的t表示1~3的整數,較佳為1或2,更佳為1。
以下,示出本發明中所用的通式(II)所表示的色素衍生物的具體例,但本發明不限定於該些具體例。
[化34]
[化35]
[化36]
相對於酞菁顏料與其他顏料的合計100質量份,本發明的(B)色素衍生物的含量較佳為0.5質量份以上、50質量份以下, 更佳為1質量份以上、25質量份以下。
色素衍生物於本發明的組成物中可僅含有一種,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
<<(C)分散劑>>
本發明的組成物含有(C)分散劑,相對於顏料100質量份,所述分散劑的含量為20質量份~40質量份。於本發明中,即便分散劑的含量少亦可獲得良好的分散物,故具有良好的微影(解析性)、圖案直線性、圖案的同色畫素間的穩定性及亮度不均變優異。相對於酞菁顏料與其他顏料的合計100質量份,本發明的(C)分散劑的含量較佳為22質量份~38質量份,更佳為25質量份~35質量份。
分散劑於本發明的組成物中可僅含有一種,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
本發明中可使用的分散劑可列舉:高分子分散劑[例如聚醯胺-胺及其鹽、多羧酸及其鹽、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]、及聚氧伸乙基烷基磷酸酯、聚氧伸乙基烷基胺、烷醇胺等界面活性劑及顏料衍生物等。
高分子分散劑可根據其結構而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。
具有對顏料表面的固定(anchor)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號公報中記載的於高分子末端導入2個以上的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基等)而成的高分子亦分散穩定性優異而較佳。
具有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等中記載的巨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號公報等中記載的巨單體與含酸基的單體的共聚物等。尤其就顏料分散物的分散性、分散穩定性、及使用顏料分散物的著色感光性樹脂組成物所顯示出的顯影性的觀點而言,特佳為日本專利特開2009-203462號公報中記載的具有鹼性基與 酸性基的兩性分散樹脂。
藉由自由基聚合來製造具有對顏料表面的固定部位的接枝型高分子時所用的巨單體可使用公知的巨單體,可列舉:東亞合成(股)製造的巨單體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(Daicel)化學工業(股)製造的普拉克賽爾(Placcel)FM5(甲基丙烯酸2-羥基乙酯的ε-己內酯5莫耳當量加成品)、FA10L(丙烯酸2-羥基乙酯的ε-己內酯10莫耳當量加成品)、及日本專利特開平2-272009號公報中記載的聚酯系巨單體等。該些單體中,尤其就顏料分散物的分散性、分散穩定性及使用顏料分散物的著色感光性樹脂組成物所顯示出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巨單體,進而,最佳為日本專利特開平2-272009號公報中記載的聚酯系巨單體所表示的聚酯系巨單體。
具有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號公報等中記載的嵌段型高分子。
本發明中可使用的分散劑亦可作為市售品而獲取,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),迪斯帕畢克(Disperbyk)-107(羧酸酯), 迪斯帕畢克(Disperbyk)-110(含酸基的共聚物),迪斯帕畢克(Disperbyk)-130(聚醯胺),迪斯帕畢克(Disperbyk)-161、迪斯帕畢克(Disperbyk)-162、迪斯帕畢克(Disperbyk)-163、迪斯帕畢克(Disperbyk)-164、迪斯帕畢克(Disperbyk)-165、迪斯帕畢克(Disperbyk)-166、迪斯帕畢克(Disperbyk)-170(高分子共聚物)」,「畢克(BYK)-P104、畢克(BYK)P105(高分子量不飽和多羧酸)」;埃夫卡(EFKA)公司製造的「埃夫卡(EFKA)4047、埃夫卡(EFKA)4050~埃夫卡(EFKA)4010~埃夫卡(EFKA)4165(聚胺基甲酸酯系),埃夫卡(EFKA)4330~埃夫卡(EFKA)4340(嵌段共聚物),埃夫卡(EFKA)4400~埃夫卡(EFKA)4402(改質聚丙烯酸酯),埃夫卡(EFKA)5010(聚酯醯胺),埃夫卡(EFKA)5765(高分子量多羧酸鹽),埃夫卡(EFKA)6220(脂肪酸聚酯),埃夫卡(EFKA)6745(酞菁衍生物),埃夫卡(EFKA)6750(偶氮顏料衍生物)」;味之素精密技術(Ajinomoto Fine-Techno)公司製造的「阿吉斯帕(Ajisper)PB821、阿吉斯帕(Ajisper)PB822、阿吉斯帕(Ajisper)PB880、阿吉斯帕(Ajisper)PB881」;共榮社化學公司製造的「弗洛蘭(Flowlen)TG-710(胺基甲酸酯寡聚物)」、「波利弗洛(Polyflow)No.50E、波利弗洛(Polyflow)No.300(丙烯酸系共聚物)」;楠本化成公司製造的「迪斯帕隆(Disperlon)KS-860、迪斯帕隆(Disperlon)873SN、迪斯帕隆(Disperlon)874、迪斯帕隆(Disperlon)#2150(脂肪族多元羧酸),迪斯帕隆(Disperlon)#7004(聚醚酯),迪斯帕隆 (Disperlon)DA-703-50、迪斯帕隆(Disperlon)DA-705、迪斯帕隆(Disperlon)DA-725」;花王公司製造的「德莫耳(Demol)RN、德莫耳(Demol)N(萘磺酸福馬林縮聚物),德莫耳(Demol)MS、德莫耳(Demol)C、德莫耳(Demol)SN-B(芳香族磺酸福馬林縮聚物)」、「火莫格諾(Homogenol)L-18(高分子多羧酸)」、「愛慕根(Emulgen)920、愛慕根(Emulgen)930、愛慕根(Emulgen)935、愛慕根(Emulgen)985(聚氧伸乙基壬基苯基醚)」、「阿塞他命(Acetamine)86(硬脂基胺乙酸酯)」;日本路博潤(Lubrizol Japan)(股)製造的「索努帕斯(Solsperse)5000(酞菁衍生物),索努帕斯(Solsperse)22000(偶氮顏料衍生物),索努帕斯(Solsperse)13240(聚酯胺),索努帕斯(Solsperse)3000、索努帕斯(Solsperse)17000、索努帕斯(Solsperse)27000(於末端部具有功能部的高分子),索努帕斯(Solsperse)24000、索努帕斯(Solsperse)28000、索努帕斯(Solsperse)32000、索努帕斯(Solsperse)38500(接枝型高分子)」;日光化學公司製造的「尼克爾(Nikkol)T106(聚氧伸乙基山梨醇酐單油酸酯),尼克爾(Nikkol)MYS-IEX(聚氧伸乙基單硬脂酸酯)」;川研精化(股)製造的海諾特(Hinoact)T-8000E等;信越化學工業(股)製造的有機矽氧烷聚合物KP341;裕商(股)製造的「W001:陽離子系界面活性劑」,聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨醇酐脂肪 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)製造的「埃夫卡(EFKA)-46、埃夫卡(EFKA)-47、埃夫卡(EFKA)-47EA、埃夫卡(EFKA)聚合物100、埃夫卡(EFKA)聚合物400、埃夫卡(EFKA)聚合物401、埃夫卡(EFKA)聚合物450」;聖諾普科(Sannopco)(股)製造的「迪斯帕艾德(Disperse-aid)6、迪斯帕艾德(Disperse-aid)8、迪斯帕艾德(Disperse-aid)15、迪斯帕艾德(Disperse-aid)9100」等高分子分散劑;艾迪科(ADEKA)(股)製造的「艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L31、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)F38、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L42、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L44、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L61、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L64、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)F68、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L72、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)P95、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)F77、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)P84、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)F87、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)P94、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L101、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)P103、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)F108、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)L121、艾迪科普羅尼克(Adeka Pluronic)P-123」;及三洋化成(股)製造的「伊奧奈特(Ionet)(商品名)S-20」等。
該些分散劑可單獨使用,亦可組合使用兩種以上。
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,關於顏料分散劑,亦可與所述具有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、嵌段型高分子一起而併用鹼可溶性樹脂。鹼可溶性樹脂可列舉:(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物等、以及於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,亦較佳為日本專利特開平10-300922號公報中記載的N位取代馬來醯亞胺單體共聚物、日本專利特開2004-300204號公報中記載的醚二聚物共聚物、日本專利特開平7-319161號公報中記載的含有聚合性基的鹼可溶性樹脂。
另外,亦較佳為使用具有以下結構的分散劑。
(所述中,a為2.0,b為4.0,酸值為10mgKOH/g,Mw為20000。另外,a及b分別表示括弧內所表示的部分結構的個數,滿足a+b=6)
本發明中,(C)分散劑特佳為使用使於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的該羥基與三羧酸酐或四羧酸二酐反應而成的分 散劑。以下,對使於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的該羥基與三羧酸酐或四羧酸二酐反應而成的分散劑加以說明。藉由使用此種化合物,與(B)顏料衍生物所具有的雜環之間的吸附力提高,更有效地發揮本發明的效果。
-於單末端具有羥基的乙烯系聚合物-
於單末端具有羥基的乙烯系聚合物較佳為下述通式(1)所表示的聚合物。通式(1)所表示的聚合物為使乙烯性不飽和單體聚合而成的乙烯系聚合物。
通式(1)
(通式(1)中,Y2表示乙烯基聚合物的聚合停止基,Z2表示-OH或R28(OH)2,R28表示碳數1~18的三價烴基,R21及R22分別表示氫原子或甲基,R23及R24的任一個表示氫原子,另一個表示芳香族基或-C(=O)-X6-R25(其中,X6表示-O-或-N(R26)-,R25及R26分別表示氫原子或碳數1~18的直鏈狀或分支狀的可具有芳香族基作為取代基的烷基),X4表示單鍵、-O-R27-或S-R27-,R27表示碳數1~18的直鏈狀或分支狀的伸烷基,n表示2~50的整數)
Y2表示乙烯基聚合物的聚合停止基,為於利用通常的方法來實施通常的乙烯性不飽和單體的聚合的情形時所導入的任意的公知聚合停止基。例如可為來源於聚合起始劑的基團、來源於鏈轉移劑的基團、來源於溶劑的基團或來源於乙烯性不飽和單體的基團。即便Y2具有該等的任一化學結構,本發明的分散劑亦不受聚合停止基Y2的影響而可發揮其效果。聚合停止基可列舉羧酸殘基、醇殘基等,較佳為羧酸殘基。
Z2表示-OH或R28(OH)2,較佳為-OH。
R28表示碳數1~18的三價烴基。R28較佳為碳數1~18的三價烴基,更佳為碳數1~10的三價烴基,進而佳為碳數1~6的三價烴基。三價烴基可列舉:自甲烷、乙烷、丙烷、2-甲基丙烷、丁烷、環庚烷及環己烷等碳數1~18的飽和烴分子中去掉3個氫原子而形成的烷烴三基,自苯、萘、蒽、稠四苯(tetracene)、聯苯、苊、萉、芘及吡啶等碳數6~18的芳香族烴分子中去掉3個氫原子而形成的基團等,較佳為自苯中去掉3個氫原子而形成的基團。
R21及R22分別表示氫原子或甲基,較佳為氫原子。
R23及R24的任一個表示氫原子,另一個表示芳香族基或-C(=O)-X6-R25(其中,X6表示-O-或-N(R26)-)。芳香族基較佳為碳數6~20的芳香族基,更佳為碳數6~14的芳香族基,進而佳為碳數6~10的芳香族基。具體可列舉苯基、萘基、蒽基等。
X6表示-O-或-N(R26)-,R25及R26分別表示氫原子或者碳數1 ~18的直鏈狀或分支狀且可具有芳香族基作為取代基的烷基。碳數1~18的直鏈狀或分支狀烷基較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~6的烷基。具體可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、新戊基、正己基、正辛基等。所述烷基所具有的作為取代基的芳香族基較佳為碳數6~20的芳香族基,更佳為碳數6~14的芳香族基,進而佳為碳數6~10的芳香族基。具體可列舉苯基、萘基、蒽基等。
X4表示單鍵、-O-R27-或S-R27-,較佳為S-R27-。
R27表示碳數1~18的直鏈狀或分支狀的伸烷基。碳數1~18的伸烷基較佳為碳數1~10的伸烷基,更佳為碳數1~6的伸烷基。具體可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸異丙基、伸丁基、伸異丁基、伸戊基、伸己基等。
n表示2~50的整數,較佳為2~40的整數,更佳為2~30的整數。
所述通式(1)所表示的聚合物的重複單元的部分、即{-[C(R21)(R23)-C(R22)(R24)]n-}可為包含彼此相同者的(均聚物),亦可為包含不同者的(共聚物)。所述通式(1)所表示的聚合物的較佳形態為以下情形:R21及R22的任一個為氫原子,另一個為氫原子或甲基,R23及R24的任一個為氫原子,另一個為-C(=O)-O-R29(R29為碳原子數1~8的直鏈狀或分支狀的烷基且可具有芳香族基作為取代基),-X4-Z2為-S-CH2CH2-OH或-S-CH2CH(OH)CH2-OH。
所述通式(1)所表示的聚合物的製造方法可參考日本專利第5117913號(日本專利特開2009-251481號公報)的段落0044~段落0060的記載,將其內容併入至本說明書中。
-三羧酸酐或四羧酸二酐-
三羧酸酐首先可列舉脂肪族三羧酸酐或芳香族三羧酸酐。
脂肪族三羧酸酐例如可列舉:3-羧基甲基戊二酸酐、1,2,4-丁烷三羧酸-1,2-酐、順式-丙烯-1,2,3-三羧酸-1,2-酐、1,3,4-環戊烷三羧酸酐等。
芳香族三羧酸酐例如可列舉:苯三羧酸酐(1,2,3-苯三羧酸酐、偏苯三甲酸酐(1,2,4-苯三羧酸酐)等)、萘三羧酸酐(1,2,4-萘三羧酸酐、1,4,5-萘三羧酸酐、2,3,6-萘三羧酸酐、1,2,8-萘三羧酸酐等)、3,4,4'-二苯甲酮三羧酸酐、3,4,4'-聯苯醚三羧酸酐、3,4,4'-聯苯三羧酸酐、2,3,2'-聯苯三羧酸酐、3,4,4'-聯苯甲烷三羧酸酐、3,4,4'-聯苯碸三羧酸酐等。
於使用三羧酸酐的情形時,所述中較佳為芳香族三羧酸酐。
四羧酸二酐例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐或多環式四羧酸二酐。
脂肪族四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、2,3,5,6-四羧基環己烷二酐、2,3,5,6-四羧基降冰片烷二酐、3,5,6- 三羧基降冰片烷-2-乙酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃亞甲基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸二酐、雙環[2,2,2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐等。
芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、乙二醇二偏苯三甲酸酐酯、丙二醇二偏苯三甲酸酐酯、丁二醇二偏苯三甲酸酐酯、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3',4,4'-聯苯碸四羧酸二酐、2,2',3,3'-聯苯碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3',4,4'-聯苯醚四羧酸二酐、3,3',4,4'-二甲基二苯基矽烷四羧酸二酐、3,3',4,4'-四苯基矽烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基碸二酐、4,4'-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3',4,4'-全氟亞異丙基二鄰苯二甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐、雙(鄰苯二甲酸)苯基膦氧化物二酐、對伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、間伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4'-二苯基醚二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4'-二苯基甲烷二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐、9,9-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]茀二酐等。
多環式四羧酸二酐例如可列舉:3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-6-甲基-1-萘琥珀酸二酐等。
於使用四羧酸二酐的情形時,所述中較佳為芳香族四羧 酸二酐。
本發明中使用的三羧酸酐或四羧酸二酐不限於所述例示的化合物,可採用任意結構。該些化合物可單獨使用,亦可併用。就顏料分散體或各種油墨的低黏度化的觀點而言,本發明中可較佳地使用芳香族三羧酸酐或芳香族四羧酸二酐。進而較佳為均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酸酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、乙二醇二偏苯三甲酸酐酯、偏苯三甲酸酐。
繼而,對使於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的該羥基與芳香族三羧酸酐的酸酐基反應的步驟加以說明。
於將於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的該羥基的莫耳數設定為<H>、芳香族三羧酸酐的羧酸酐基的莫耳數設定為<N>時,反應比率較佳為0.3≦<H>/<N>≦3,進而佳為0.5≦<H>/<N>≦2的情形。
於單末端具有羥基的乙烯系聚合物與芳香族三羧酸酐的反應中亦可使用觸媒。
觸媒例如可使用三級胺系化合物,可列舉:三乙胺、三乙二胺、N,N-二甲基苄基胺、N-甲基嗎啉、1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯及1,5-二氮雜雙環-[4.3.0]-5-壬烯等。
於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的該羥基與芳香族三羧酸酐的酸酐基的反應可於無溶劑條件下進行,亦可使用適當的脫水有機溶劑。反應中使用的溶劑可於反應結束後藉由蒸餾等 操作來去除,或者直接作為分散劑的產品的一部分而使用。所使用的溶劑並無特別限定,可使用乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲苯、二甲苯、丙酮、己烷、甲基乙基酮、環己酮、丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯及二乙二醇單丁醚乙酸酯等。該些溶劑亦可混合使用兩種以上。
關於在單末端具有羥基的乙烯系聚合物的該羥基與芳香族三羧酸酐的酸酐基的反應溫度,於較佳為50℃~180℃、更佳為60℃~160℃的範圍內進行反應。若反應溫度小於50℃則反應速度慢,若超過180℃則有時反應而開環的酸酐再次生成環狀酐,反應難以結束。
<(D)光聚合起始劑>
就進一步提高感度的觀點而言,本發明的組成物含有光聚合起始劑。
所述光聚合起始劑只要具有引發後述聚合性化合物的聚合的能力,則並無特別限制,可自公知的光聚合起始劑中適當選擇。例如較佳為對紫外線範圍至可見光線具有感光性者。另外,亦可為與經光激發的增感劑發生某些作用而生成活性自由基的活性劑,亦可為根據單體的種類而引發陽離子聚合般的起始劑。
另外,所述光聚合起始劑較佳為含有至少一種於約300nm~800nm(更佳為330nm~500nm)的範圍內具有至少約50的分子吸光係數的化合物。
所述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)、氧化醯基膦(acyl phosphine oxide)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。
另外,就曝光感度的觀點而言,較佳為選自由三鹵代甲基三嗪化合物、苯偶醯二甲基縮酮化合物、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、三芳基咪唑二聚物、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、鹵代甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物所組成的組群中的化合物。
進而佳為三鹵代甲基三嗪化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚物、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,特佳為選自由三鹵代甲基三嗪化合物、α-胺基酮化合物、肟化合物、三芳基咪唑化合物、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組群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,三鹵代甲基三嗪化合物可例示以下化合物。再者,Ph為苯基。
[化39]
三芳基咪唑化合物、苯并咪唑化合物可例示以下化合物。
三鹵代甲基三嗪化合物亦可使用市售品,例如亦可使用TAZ-107(綠(midori)化學公司製造)。
尤其於將本發明的組成物用於製作固體攝像元件所具備的彩色濾光片的情形時,必須以尖銳(sharp)的形狀形成微細的圖案,因此重要的是硬化性與於未曝光部中無殘渣地進行顯影。就此種觀點而言,光聚合起始劑特佳為使用肟化合物。尤其於固體攝像元件中形成微細圖案的情形時,於硬化用曝光時使用步進式曝光,但有時該曝光機因鹵素而受到損傷,亦必須將光聚合起始劑的添加量抑制得低,故若考慮到該些方面,則特佳為於形成如固 體攝像元件般的微細圖案時,使用肟化合物作為(D)光聚合起始劑。
所述具有三嗪骨架的鹵化烴衍生物例如可列舉:若林等人著的「日本化學會公報(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.謝佛(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號說明書中記載的化合物等。
所述美國專利第4212976號說明書中記載的化合物例如可列舉具有噁二唑骨架的化合物(例如,2-三氯甲基-5-苯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(1-萘基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(2-萘基)-1,3,4-噁二唑、2-三溴甲基-5-苯基-1,3,4-噁二唑、2-三溴甲基-5-(2-萘基)-1,3,4-噁二唑;2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-氯苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-正丁氧基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三溴甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑等)等。
另外,所述以外的光聚合起始劑可列舉:吖啶衍生物(例 如9-苯基吖啶、1,7-雙(9,9'-吖啶基)庚烷等)、N-苯基甘胺酸等、多鹵素(polyhalogen)化合物(例如四溴化碳、苯基三溴甲基碸、苯基三氯甲基酮等)、香豆素類(例如3-(2-苯并呋喃氧基)-7-二乙基胺基香豆素、3-(2-苯并糠醯基)-7-(1-吡咯啶基)香豆素、3-苯甲醯基-7-二乙基胺基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲醯基)-7-二乙基胺基香豆素、3-(4-二甲基胺基苯甲醯基)-7-二乙基胺基香豆素、3,3'-羰基雙(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3'-羰基雙(7-二乙基胺基香豆素)、3-苯甲醯基-7-甲氧基香豆素、3-(2-糠醯基)-7-二乙基胺基香豆素、3-(4-二乙基胺基肉桂醯基)-7-二乙基胺基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲醯基-5,7-二丙氧基香豆素、7-苯并三唑-2-基香豆素,另外,日本專利特開平5-19475號公報、日本專利特開平7-271028號公報、日本專利特開2002-363206號公報、日本專利特開2002-363207號公報、日本專利特開2002-363208號公報、日本專利特開2002-363209號公報等中記載的香豆素化合物等),氧化醯基膦類(例如雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基-戊基苯基膦氧化物、路西林(Lucirin)TPO等)、茂金屬類(例如雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)鈦、η5-環戊二烯基-η6-枯烯基-鐵(1+)-六氟磷酸鹽(1-)等),日本專利特開昭53-133428號公報、日本專利特公昭57-1819號公報、日本專利特公昭57-6096號公報及美國專利第3615455號說明書中記載的化合物等。
所述酮化合物例如可列舉:二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮、2-乙氧基羰基二苯甲酮、二苯甲酮四羧酸或其四甲基酯、4,4'-雙(二烷基胺基)二苯甲酮類(例如4,4'-雙(二甲基胺基)二苯甲酮,4,4'-雙(二環己基胺基)二苯甲酮、4,4'-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、4,4'-雙(二羥基乙基胺基)二苯甲酮)、4-甲氧基-4'-二甲基胺基二苯甲酮、4,4'-二甲氧基二苯甲酮、4-二甲基胺基二苯甲酮、4-二甲基胺基苯乙酮、苯偶醯、蒽醌、2-第三丁基蒽醌、2-甲基蒽醌、菲醌、氧雜蒽酮、硫雜蒽酮,2-氯-硫雜蒽酮、2,4-二乙基硫雜蒽酮、茀酮、2-苄基-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮、2-羥基-2-甲基-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙醇寡聚物、安息香、安息香醚類(例如安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丙醚、安息香異丙醚、安息香苯醚、苯偶醯二甲基縮酮)、吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、N-丁基-氯吖啶酮等。
光聚合起始劑亦可較佳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號公報中記載的胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號公報中記載的氧化醯基膦系起始劑。
羥基苯乙酮系起始劑可使用:豔佳固(IRGACURE)-184、達羅卡(DAROCUR)-1173、豔佳固(IRGACURE)-500、豔佳固 (IRGACURE)-2959、豔佳固(IRGACURE)-127(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。胺基苯乙酮系起始劑可使用:作為市售品的豔佳固(IRGACURE)-907、豔佳固(IRGACURE)-369及豔佳固(IRGACURE)-379、豔佳固(IRGACURE)-OXE379(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。胺基苯乙酮系起始劑亦可使用吸收波長與365nm或405nm等長波光源匹配(matching)的日本專利特開2009-191179公報中記載的化合物。另外,醯基膦系起始劑亦可使用作為市售品的豔佳固(IRGACURE)-819或達羅卡(DAROCUR)-TPO(商品名:均為巴斯夫(BASF)公司製造)。
光聚合起始劑更佳可列舉肟化合物。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。
可較佳地用作本發明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-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。
另外,肟化合物可列舉:「英國化學會志(Journal of the Chemical Society,J.C.S.)普爾金會刊(Perkin)II」(1979年) pp.1653-1660、「英國化學會志(Journal of the Chemical Society,J.C.S.)普爾金會刊(Perkin)II」(1979年)pp.156-162、「光聚合物科學與技術期刊(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號公報的各公報中記載的化合物等。
市售品亦可較佳地使用豔佳固(IRGACURE)-OXE01(巴斯夫(BASF)公司製造)、豔佳固(IRGACURE)-OXE02(巴斯夫(BASF)公司製造)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製造)。
另外,亦可使用以下化合物作為所述記載以外的肟化合物:於咔唑N位上連結有肟的日本專利特表2009-519904號公報中記載的化合物、於二苯甲酮部位上導入有雜取代基的美國專利第7626957號公報中記載的化合物、於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號公報中記載的酮肟化合物、於同一分子內含有三嗪骨架與肟骨架的美國專利7556910號公報中記載的化合物、於405nm處具有最大吸收且對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。
較佳為進而亦可較佳地使用日本專利特開2007-231000 號公報及日本專利特開2007-322744號公報中記載的環狀肟化合物。環狀肟化合物中,尤其就具有高的光吸收性而高感度化的觀點而言,較佳為日本專利特開2010-32985號公報、日本專利特開2010-185072號公報中記載的於咔唑色素上縮環而成的環狀肟化合物。
另外,於肟化合物的特定部位上具有不飽和鍵的日本專利特開2009-242469號公報中記載的化合物亦由聚合非活性自由基來再生活性自由基,藉此可達成高感度化而可較佳地使用。
最佳可列舉:日本專利特開2007-269779號公報中揭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下述通式(OX-1)所表示的化合物。再者,可為肟的N-O鍵為(E)體的肟化合物,亦可為肟的N-O鍵為(Z)體的肟化合物,亦可為肟的N-O鍵為(E)體與(Z)體的混合物。
通式(OX-1)中,R及B分別獨立地表示一價取代基, A表示二價有機基,Ar表示芳基。
通式(OX-1)中,R所表示的一價取代基較佳為一價非金屬原子團。
所述一價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,該些基團亦可具有一個以上的取代基。另外,所述取代基亦可進一步經其他取代基所取代。
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。
烷基較佳為碳數1~30的烷基,具體可例示:甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、1-乙基戊基、環戊基、環己基、三氟甲基、2-乙基己基、苯甲醯甲基、1-萘甲醯基甲基、2-萘甲醯基甲基、4-甲基胺苯磺基苯甲醯甲基、4-苯基胺苯磺基(sulfanil)苯甲醯甲基、4-二甲基胺基苯甲醯甲基、4-氰基苯甲醯甲基、4-甲基苯甲醯甲基、2-甲基苯甲醯甲基、3-氟苯甲醯甲基、3-三氟甲基苯甲醯甲基及3-硝基苯甲醯甲基。
芳基較佳為碳數6~30的芳基,具體可例示:苯基、聯苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、1-芘基、5-稠四苯基(5-naphthacenyl)、1-茚基、2-薁基、9-茀基、三聯苯基、四聯苯基、鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、二甲苯基、鄰枯烯基、間枯烯基及對枯烯基、2,4,6-三甲苯基(mesityl)、並環戊二烯基 (pentalenyl)、聯萘基(binaphthalenyl)、三聯萘基、四聯萘基、並環庚三烯基(heptalenyl)、伸聯苯基(biphenylenyl)、二環戊二烯並苯基(indacenyl)、丙[二]烯合茀基(fluoranthenyl)、苊基(acenaphthylenyl)、乙烯合蒽基(aceanthrylenyl)、丙烯合萘基(phenalenyl)、茀基、蒽基、聯蒽基、三聯蒽基、四聯蒽基、蒽喹啉基(anthraquinolyl)、菲基、苯并[9,10]菲基(triphenylenyl)、芘基、基(chrysenyl)、稠四苯基、七曜烯基(pleiadenyl)、苉基(picenyl)、苝基(perylenyl)、五苯基(pentaphenyl)、稠五苯基(pentacenyl)、聯四苯基(tetraphenylenyl)、六苯基、稠六苯基、茹基(rubicenyl)、蔻基(coronenyl)、聯伸三萘基(trinaphthylenyl)、七苯基、稠七苯基、苒基(pyranthrenyl)及莪基(ovalenyl)。
醯基較佳為碳數2~20的醯基,具體可例示:乙醯基、丙醯基、丁醯基、三氟乙醯基、戊醯基、苯甲醯基、1-萘甲醯基、2-萘甲醯基、4-甲基胺苯磺基苯甲醯基、4-苯基胺苯磺基苯甲醯基、4-二甲基胺基苯甲醯基、4-二乙基胺基苯甲醯基、2-氯苯甲醯基、2-甲基苯甲醯基、2-甲氧基苯甲醯基、2-丁氧基苯甲醯基、3-氯苯甲醯基、3-三氟甲基苯甲醯基、3-氰基苯甲醯基、3-硝基苯甲醯基、4-氟苯甲醯基、4-氰基苯甲醯基及4-甲氧基苯甲醯基。
烷氧基羰基較佳為碳數2~20的烷氧基羰基,具體可例示:甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、己氧基羰基、辛氧基羰基、癸氧基羰基、十八烷氧基羰基及三氟甲氧基羰基。
芳氧基羰基具體可例示:苯氧基羰基、1-萘氧基羰基、2-萘氧基羰基、4-甲基胺苯磺基苯氧基羰基、4-苯基胺苯磺基苯氧基羰基、4-二甲基胺基苯氧基羰基、4-二乙基胺基苯氧基羰基、2-氯苯氧基羰基、2-甲基苯氧基羰基、2-甲氧基苯氧基羰基、2-丁氧基苯氧基羰基、3-氯苯氧基羰基、3-三氟甲基苯氧基羰基、3-氰基苯氧基羰基、3-硝基苯氧基羰基、4-氟苯氧基羰基、4-氰基苯氧基羰基及4-甲氧基苯氧基羰基。
雜環基較佳為含有氮原子、氧原子、硫原子或磷原子的芳香族或脂肪族的雜環基。
具體可例示:噻吩基、苯并[b]噻吩基、萘并[2,3-b]噻吩基、噻噁基(thianthrenyl)、呋喃基、吡喃基、異苯并呋喃基、苯并哌喃基(chromenyl)、基(xanthenyl)、啡噁噻基(phenoxathiinyl)、2H-吡咯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、吲哚嗪基、異吲哚基、3H-吲哚基、吲哚基、1H-吲唑基、嘌呤基、4H-喹嗪基、異喹啉基、喹啉基、酞嗪基(phthalazinyl)、萘啶基(naphthyridinyl)、喹噁啉基(quinoxalinyl)、喹唑啉基(quinazolinyl)、啉基(cinnolinyl)、喋啶基(pteridinyl)、4aH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基(β-carbolinyl)、菲啶基(phenanthridinyl)、吖啶基、啶基(perimidinyl)、啡啉基、吩嗪基(phenazinyl)、吩吡嗪基(phenarsazinyl)、異噻唑基(isothiazolyl)、啡噻嗪基(phenothiazinyl)、異噁唑基、呋吖基(furazanyl)、啡噁嗪基、異基(isochromanyl)、苯并二氫吡喃 基、吡咯啶基、吡咯啉基、咪唑啶基、咪唑啉基、吡唑啶基、吡唑啉基、哌啶基、哌嗪基、吲哚啉基、異吲哚啉基、奎寧環基(quinuclidinyl)、嗎啉基及硫雜蒽酮基(thioxantrill)。
烷硫基羰基具體可例示:甲硫基羰基、丙硫基羰基、丁硫基羰基、己硫基羰基、辛硫基羰基、癸硫基羰基、十八烷硫基羰基及三氟甲硫基羰基。
芳硫基羰基具體可列舉:1-萘硫基羰基、2-萘硫基羰基、4-甲基胺苯磺基苯硫基羰基、4-苯基胺苯磺基苯硫基羰基、4-二甲基胺基苯硫基羰基、4-二乙基胺基苯硫基羰基、2-氯苯硫基羰基、2-甲基苯硫基羰基、2-甲氧基苯硫基羰基、2-丁氧基苯硫基羰基、3-氯苯硫基羰基、3-三氟甲基苯硫基羰基、3-氰基苯硫基羰基、3-硝基苯硫基羰基、4-氟苯硫基羰基、4-氰基苯硫基羰基及4-甲氧基苯硫基羰基。
通式(OX-1)中,B所表示的一價取代基表示芳基、雜環基、芳基羰基或雜環羰基。另外,該些基團亦可具有一個以上的取代基。取代基可例示上文所述的取代基。另外,上文所述的取代基亦可進一步經其他取代基所取代。
其中,特佳為以下所示的結構。
下述結構中,Y、X及n分別與後述通式(OX-2)中的Y、X及n為相同含意,較佳例亦相同。
[化42]
所述式(OX-1)中,A所表示的二價有機基可列舉碳數1~12的伸烷基、伸環烷基、伸炔基。另外,該些基團亦可具有一個以上的取代基。取代基可例示上文所述的取代基。另外,上文所述的取代基亦可進一步經其他取代基所取代。
其中,就提高感度、抑制由加熱經時所致的著色的方面而言,式(OX-1)中的A較佳為未經取代的伸烷基、經烷基(例如甲基、乙基、第三丁基、十二烷基)取代的伸烷基、經烯基(例如乙烯基、烯丙基)取代的伸烷基、經芳基(例如苯基、對甲苯基、二甲苯基、枯烯基、萘基、蒽基、菲基、苯乙烯基)取代的伸烷基。
所述式(OX-1)中,Ar所表示的芳基較佳為碳數6~30的芳基,另外,亦可具有取代基。取代基可例示:與上文中作為可具有取代基的芳基的具體例而列舉的經取代的芳基上導入的取代基相同的基團。
其中,就提高感度、抑制由加熱經時所致的著色的方面而言,較佳為經取代或未經取代的苯基。
式(OX-1)中,就感度的方面而言,由所述式(OX-1)中的Ar及與之鄰接的S所形成的「SAr」的結構較佳為以下所示的結構。再者,Me表示甲基,Et表示乙基。
肟化合物較佳為下述通式(OX-2)所表示的化合物。
[化44]
通式(OX-2)中,R及X分別獨立地表示一價取代基,A及Y分別獨立地表示二價有機基,Ar表示芳基,n為0~5的整數。通式(OX-2)中的R、A及Ar與通式(OX-1)中的R、A及Ar為相同含意,較佳例亦相同。
通式(OX-2)中,X所表示的一價取代基可列舉:烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、醯氧基、醯基、烷氧基羰基、胺基、雜環基、鹵素原子。另外,該些基團亦可具有一個以上的取代基。取代基可例示上文所述的取代基。另外,上文所述的取代基亦可進一步經其他取代基所取代。
該等中,就提高溶劑溶解性及長波長範圍的吸收效率的方面而言,通式(OX-2)中的X較佳為烷基。
另外,式(OX-2)中的n表示0~5的整數,較佳為0~2的整數。
通式(OX-2)中,Y所表示的二價有機基可列舉以下所示的結構。再者,於以下所示的基團中,「*」表示於所述式(OX-2)中和Y鄰接的碳原子的鍵結位置。
[化45]
其中,就高感度化的觀點而言,較佳為下述所示的結構。
進而,肟化合物較佳為下述通式(OX-3)或通式(OX-4)所表示的化合物。
[化47]
通式(OX-3)或通式(OX-4)中,R及X分別獨立地表示一價取代基,A表示二價有機基,Ar表示芳基,n為0~5的整數。
通式(OX-3)或通式(OX-4)中的R、X、A、Ar及n與所述通式(OX-2)中的R、X、A、Ar及n分別為相同含意,較佳例亦相同。
以下,將可較佳地使用的肟化合物的具體例(C-4)~具體例(C-13)示於以下,但本發明不限定於該些具體例。
[化48]
肟化合物於350nm~500nm的波長範圍內具有最大吸收波長,較佳為於360nm~480nm的波長範圍內具有吸收波長,特佳為365nm及455nm的吸光度高。
就感度的觀點而言,肟化合物的365nm或405nm下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,例如較佳為使用紫外可見分光光度計(瓦里安(Varian)公司製造的卡里-5(Carry-5)分光光度計(spectrophotometer)),使用乙酸乙酯溶劑以0.01g/L的濃度進行測定。
本發明中所用的光聚合起始劑視需要亦可組合使用兩種以上。
相對於組成物的總固體成分,本發明的組成物中的(D)光聚合起始劑的含量較佳為0.1質量%以上、10質量%以下,更佳為0.5質量%以上、5質量%以下,進而佳為1質量%以上、3質量%以下。於該範圍內可獲得更良好的感度及圖案形成性。
<<(E)聚合性化合物>>
本發明的組成物含有(E)聚合性化合物。本發明中,可使用藉由自由基、酸、熱而可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、氧雜環丁烷)、羥甲基等的聚合性化合物。就感度的觀點而言,(E)聚合性化合物是較佳地選自具有至少1個、較佳為2個以上的末端乙烯性不飽和鍵的化合物中。其中,較佳為4官能以上的多官能聚合性化合物,進而佳為5官能以上的多官能聚合性化合物。
此種化合物組群於本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以下化學形態的任一種:單體,預聚物即二聚物、三聚物及寡聚物或該等的混合物以及該等的寡聚物等。本發明的聚合性化合物可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
更具體而言,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、丁烯酸、異丁烯酸、馬來酸等)或其酯類、醯胺類、以及該等的多聚物,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、以及該等的多聚物。另外,亦可較佳地使用以下反應物: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,以下反應物亦較佳: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、硫醇類的加成反應物,進而具有鹵素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。另外,作為其他例,亦可使用代替所述不飽和羧酸而替換成不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等而成的化合物組群。
作為該等的具體化合物,亦可將日本專利特開2009-288705號公報的段落編號[0095]~段落編號[0108]中記載的化合物較佳地用於本發明中。
另外,所述聚合性化合物亦較佳為具有至少一個可進行加成聚合的乙烯基、且於常壓下具有100℃以上的沸點的具有乙烯性不飽和基的化合物。其例子可列舉: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)異三聚氰酸酯、於甘油或三羥甲基乙烷等多官能醇上加成環氧乙烷或環氧丙烷後加以(甲基)丙烯酸酯化而成者,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號公報中記載般的(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等的混合物。
亦可列舉多官能(甲基)丙烯酸酯等,該多官能(甲基)丙烯酸酯是使(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和基的化合物與多官能羧酸反應而獲得。
另外,其他較佳的所述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號說明書等中記載的具有茀環且具有2官能以上的乙烯性不飽和基的化合物,卡多樹脂(cardo resin)。
另外,於常壓下具有100℃以上的沸點、且具有至少一個可進行加成聚合的乙烯性不飽和基的化合物亦較佳為日本專利 特開2008-292970號公報的段落編號[0254]~段落編號[0257]中記載的化合物。
除了所述化合物以外,亦可較佳地使用下述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的自由基聚合性單體。再者,於式中T為氧伸烷基的情形時,碳原子側的末端鍵結於R。
[化50]
所述通式(MO-1)~通式(MO-5)中,n為0~14,m為1~8。於一分子內存在多個的R、T分別可相同亦可不同。
於所述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的各聚合性化合物中,存在多個的R的至少一個表示-OC(=O)CH=CH2或-OC(=O)C(CH3)=CH2所表示的基團。
關於所述通式(MO-1)~通式(MO-5)所表示的聚合性化合物的具體例,亦可將日本專利特開2007-269779號公報的段落編號0248~段落編號0251中記載的化合物較佳地用於本發明中。
另外,以下化合物亦可用作所述聚合性化合物:於日本專利特開平10-62986號公報中作為通式(1)及通式(2)而與其具體例一併記載的於所述多官能醇上加成環氧乙烷或環氧丙烷後加以(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。
其中,所述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,A-DPH-12E;新中村化學公司製造)、以及該等的(甲基)丙烯醯基介隔乙二醇殘基、丙二醇殘基的結構。亦可使用該等的寡聚物類型。以下示出較佳的聚合性化合物的態樣。
所述聚合性化合物亦可為多官能單體,且亦可具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。乙烯性化合物只要如上文所述為混合物的情形般具有未反應的羧基,則可直接利用,視需要亦可使非芳香族羧酸酐與所述乙烯性化合物的羥基反應而導入酸基。於該情形時,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、琥珀酸酐、馬來酸酐。
於本發明中,具有酸基的單體為脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯,較佳為使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基反應而具有酸基的多官能單體,特佳為於其酯中脂肪族多羥基化合物為季戊四醇及/或二季戊四醇者。市售品例如可列舉東亞合成股份有限公司製造的作為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一種,但於製造方面而言,難以使用單一的化合物,故亦可混合使用兩種以上。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,則顯影溶解特性降低,若過高則製造或操作變困難而光聚合性能降低,畫素的表面平滑性等硬化性變差。因此,於併用兩種以上的酸基不同的多官能單體的情形、或併用不具有酸基的多官能單體的情形時,較佳為以總體的多官能單體的酸基在所述範圍內的方式調整。
另外,含有具有己內酯結構的多官能性單體作為聚合性單體亦為較佳態樣。
具有己內酯結構的多官能性單體只要於其分子內具有己內酯結構,則並無特別限定,例如可列舉ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯,該ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯是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、二甘油、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。其中,較佳為下述通式(Z-1)所表示的具有己內酯結構的多官能性單體。
[化51]
通式(Z-1)中,6個R全部為下述通式(Z-2)所表示的基團,或6個R中1個~5個為下述通式(Z-2)所表示的基團且其餘為下述通式(Z-3)所表示的基團。
通式(Z-2)中,R1表示氫原子或甲基,m表示1或2的數,「*」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體例如是由日本化藥(股)作為卡亞拉得(KAYARAD)DPCA系列而市售,可列舉: DPCA-20(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=1、式(Z-2)所表示的基團的個數=2、R1全部為氫原子的化合物)、DPCA-30(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=1、式(Z-2)所表示的基團的個數=3、R1全部為氫原子的化合物)、DPCA-60(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=1、式(Z-2)所表示的基團的個數=6、R1全部為氫原子的化合物)、DPCA-120(所述式(Z-1)~式(Z-3)中m=2、式(Z-2)所表示的基團的個數=6、R1全部為氫原子的化合物)等。
於本發明中,具有己內酯結構的多官能性單體可單獨使用或混合使用兩種以上。
另外,本發明中可使用的聚合性單體較佳為選自下述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物的組群中的至少一種。
所述通式(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。
所述通式(Z-4)中,丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計值為3個或4個,m分別獨立地表示0~10的整數,各m的合計值為0~40的整數。其中,於各m的合計值為0的情形時,X中的任一個為羧基。
所述通式(Z-5)中,丙烯醯基及甲基丙烯醯基的合計值為5個或6個,n分別獨立地表示0~10的整數,各n的合計值為0~60的整數。其中,於各n的合計值為0的情形時,X中的任一個為羧基。
所述通式(Z-4)中,m較佳為0~6的整數,更佳為0~4的整數。
另外,各m的合計值較佳為2~40的整數,更佳為2~16的整數,特佳為4~8的整數。
所述通式(Z-5)中,n較佳為0~6的整數,更佳為0~4的整數。
另外,各n的合計值較佳為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鍵結於X的形態。
所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。特佳為通式(Z-5)中6個X全部為丙烯醯基的形態。
另外,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。
所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物可由作為以前公知的步驟的以下步驟來合成:藉由開環加成反應使環氧乙烷或環氧丙烷的開環骨架鍵結於季戊四醇或二季戊四醇的步驟;及使例如(甲基)丙烯醯氯與開環骨架的末端羥基反應而導入(甲基)丙烯醯基的步驟。各步驟為廣為人知的步驟,本領域技術人員可容易地合成通式(i)或通式(ii)所表示的化合物。
所述通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物中,更佳為季戊四醇衍生物及/或二季戊四醇衍生物。
具體可列舉下述式(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55]
[化56]
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)公司製造的具有4個伸乙氧基鏈的四官能丙烯酸酯SR-494,日本化藥股份有限公司製造的具有6個伸戊氧基鏈的六官能丙烯酸酯DPCA-60、具有3個伸異丁氧基鏈的三官能丙烯酸酯TPA-330等。
另外,所述聚合性化合物亦較佳為日本專利特公昭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號公報中記載般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號公報記載的具有環氧乙烷系骨架的胺基甲酸酯化合物類。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所述聚合性化合物,可獲得感光速度非常優異的硬化性組成物。
所述聚合性化合物的市售品可列舉:胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、胺基甲酸酯寡聚物UAB-140(山陽國策紙漿公司製造),「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),三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(市售品為A-TMPT;新中村化學公司製造)等。
關於環狀醚(環氧、氧雜環丁烷),例如作為具有環氧基者,雙酚A型環氧樹脂為JER-827、JER-828、JER-834、JER-1001、JER-1002、JER-1003、JER-1055、JER-1007、JER-1009、JER-1010(以上為日本環氧樹脂(股)製造),艾比克隆(EPICLON)860、艾比克隆(EPICLON)1050、艾比克隆(EPICLON)1051、艾比克隆(EPICLON)1055(以上為迪愛生(DIC)(股)製造)等;雙酚F型環氧樹脂為JER-806、JER-807、JER-4004、JER-4005、JER-4007、JER-4010(以上為日本環氧樹脂(股)製造),艾比克隆(EPICLON)830、艾比克隆(EPICLON)835(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),LCE-21、RE-602S(以上為日本化藥(股) 製造)等;苯酚酚醛清漆型環氧樹脂為JER-152、JER-154、JER-157S70、JER-157S65(以上為日本環氧樹脂(股)製造),艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-770、艾比克隆(EPICLON)N-775(以上為迪愛生(DIC)(股)製造)等;甲酚酚醛清漆型環氧樹脂為艾比克隆(EPICLON)N-660、艾比克隆(EPICLON)N-665、艾比克隆(EPICLON)N-670、艾比克隆(EPICLON)N-673、艾比克隆(EPICLON)N-680、艾比克隆(EPICLON)N-690、艾比克隆(EPICLON)N-695(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),EOCN-1020(以上為日本化藥(股)製造);脂肪族環氧樹脂可列舉:艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4085S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4088S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),賽羅西德(Celloxide)2021P、賽羅西德(Celloxide)2081、賽羅西德(Celloxide)2083、賽羅西德(Celloxide)2085、EHPE-3150(2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1,2-環氧-4-(2-氧雜環丙基)環己烷加成物)、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、艾波利得(EPOLEAD)PB 4700(以上為大賽璐(Daicel)化學工業(股)製造),代那考爾(Denacol)EX-211L、代那考爾(Denacol)EX-212L、代那考爾(Denacol)EX-214L、代那考爾(Denacol)EX-216L、代那考爾(Denacol)EX-321L、代那考爾(Denacol)EX-850L(以上為長瀨化成(Nagase Chemtex)(股)製造),艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4000S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4003S、艾 迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4010S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4011S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),JER-1031S(日本環氧樹脂(股)製造)等。此種聚合性化合物適於利用乾蝕刻法來形成圖案的情形。
關於該些聚合性化合物,其結構、單獨使用或併用、添加量等使用方法的詳細情況可根據著色感光性樹脂組成物的最終的性能設計來任意設定。例如就感度的觀點而言,較佳為每一分子的不飽和基含量多的結構,多的情況下較佳為二官能以上。另外,就提高由著色感光性樹脂組成物所形成的硬化膜的強度的觀點而言,以三官能以上者為宜,進而,藉由併用官能基數不同、聚合性基不同者(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯系化合物、乙烯醚系化合物)來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以下方面而言較佳:可調節著色感光性樹脂組成物的顯影性,可獲得優異的圖案形成能力。
另外,對於與著色感光性樹脂組成物所含有的其他成分(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,聚合性化合物的選擇.使用法亦為重要的因素,例如有時可藉由使用低純度化合物或併用兩種以上來提高相容性。另外,就提高與支持體等的硬質表面的密接性的觀點而言,有時亦可選擇特 定的結構。
相對於著色感光性樹脂組成物中的總固體成分,本發明的組成物中的(F)聚合性化合物的含量較佳為3質量%~25質量%,進而佳為5質量%~20質量%,特佳為7質量%~15質量%。
<<其他成分>>
本發明的組成物除了所述各成分以外,亦可於不損及本發明的效果的範圍內,更含有(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂、有機溶劑、交聯劑等其他成分。
-(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂-
本發明中,進而視需要亦可含有(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂(以下亦稱為「(G)樹脂」)。藉由更含有(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂,可使本發明的組成物更有效地硬化。
(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂只要於側鏈上具有聚合性雙鍵,則並無特別限制,較佳為使具有可與羥基反應的官能基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物(b)、與具有2個~6個羥基的聚合性單體(p)與其他聚合性單體(q)的共聚物(a)反應而成的樹脂。
構成(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂的具有2個~6個羥基的聚合性單體(p)為具有2個以上且6個以下的羥基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物,例如可使用下述通式(1)所表示的單體。
通式(1)
(式中,R1及R4分別表示氫原子、碳數1~5的可經取代的烷基,R2表示碳數1~4的伸烷基,R3表示碳數1~4的伸烷基或單鍵,n表示2以上、6以下的整數)
所述通式(1)所表示的單體可列舉具有乙烯性不飽和雙鍵的多元醇的單酯等,較佳為甘油單(甲基)丙烯酸酯。
其他聚合性單體(q)為可與具有2個~6個羥基的聚合性單體(p)共聚合的聚合性單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯等(甲基)丙烯酸酯類;N-乙烯基吡咯啶酮;苯乙烯及其衍生物、α-甲基苯乙烯等苯乙烯類;(甲基)丙烯醯胺、羥甲基(甲基)丙烯醯胺、烷氧基羥甲基(甲基)丙烯醯胺、二丙酮(甲基)丙烯醯胺等丙烯醯胺類;(甲基)丙烯腈、乙烯、丙烯、丁烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯等其他乙烯系化合物;及聚甲基丙烯酸甲酯巨單體、聚 苯乙烯巨單體等巨單體類等。該些單體可單獨使用一種,或混合使用兩種以上。
另外,具有2個~6個羥基的聚合性單體(p)與其他聚合性單體(q)之共聚合比較佳為5質量%~95質量%:95質量%~5質量%,更佳為30質量%~70質量%:70質量%~30質量%。於聚合性單體(p)的共聚合比小於5質量%的情形時,可導入的乙烯性不飽和雙鍵數少,雙鍵當量(下述式所定義的雙鍵當量)的數值變大,無法獲得充分的感度。於聚合性單體(p)的共聚合比超過95質量%的情形時,可導入大量的乙烯性不飽和雙鍵,但聚合性單體(q)的比率變低,故難以維持分散穩定性、溶解性、耐化學品性等物性。
具有2個~6個羥基的聚合性單體(p)與其他聚合性單體(q)的共聚物(a)的製造可利用公知的方法來製造,例如可參考日本專利特開2005-156930號公報的段落0013的記載,將其內容併入至本說明書中。
(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂是藉由使具有可與羥基反應的官能基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物(b)與所述共聚物(a)反應而獲得。具有可與羥基反應的官能基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物(b)的作為可與羥基反應的官能基,可列舉異氰酸酯基、羧基等,尤其就反應性的方面而言,較佳為異氰酸酯基。
具有異氰酸酯基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物具體可列舉2-丙烯醯基乙基異氰酸酯、2-甲基丙烯醯基乙基異氰酸酯等。另外, 具有羧基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物具體可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐。
介隔羥基而導入至共聚物(a)中的乙烯性不飽和雙鍵的量是由所得的樹脂的「雙鍵當量」來表示。所謂雙鍵當量,成為分子中所含的雙鍵量的標準,若為分子量相同的感光性樹脂,則雙鍵當量的數值越小則雙鍵的導入量越變多。
[雙鍵當量]=[重複結構單元的分子量]/[重複結構單元中的雙鍵數]
本發明的(G)樹脂的雙鍵當量較佳為200~2,000,更佳為300~900。於(G)樹脂的雙鍵當量小於200的情形時,導入乙烯性不飽和雙鍵的聚合性單體(p)的比率變高,無法使維持各種特性的充分量的聚合性單體(q)共聚合。於超過2,000的情形時,乙烯性不飽和雙鍵數少,故無法獲得充分的感度。
另外,就本發明的組成物的分散性良好的方面而言,所述(G)樹脂的重量平均分子量(Mw)較佳為2000~200000,更佳為5000~50000。
共聚物(a)、與具有可與羥基反應的官能基及乙烯性不飽和雙鍵的化合物(b)的反應可利用公知的方法來進行,例如可參考日本專利特開2005-156930號公報的段落0016的記載,將其內容併入至本說明書中。
於本發明的組成物含有(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂的情形時,相對於樹脂成分,(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂的含量較佳為10質量%~100質量%,更佳為20質量%~90質量%,進而佳為30質量%~80質量%。
(G)側鏈上具有聚合性雙鍵的樹脂於本發明的組成物中可僅含有一種,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
-鹼可溶性樹脂-
本發明的組成物亦可更含有鹼可溶性樹脂作為黏合劑。再者,此處所述的鹼可溶性樹脂中,不包括作為分散劑成分而含有於本發明的組成物中的成分。
鹼可溶性樹脂可自以下鹼可溶性樹脂中適當選擇,所述鹼可溶性樹脂為線性有機高分子聚合物,且於分子(較佳為以丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物作為主鏈的分子)中具有至少一個促進鹼可溶性的基團。就耐熱性的觀點而言,較佳為多羥基苯乙烯系樹脂、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。
促進鹼可溶性的基團(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中且可利用弱鹼性水溶液進行顯影,作為特佳者,可列舉(甲基)丙烯酸基。該些酸基可僅為一種,亦可為兩種以上。
所述可於聚合後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-異氰酸酯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體可僅為一種,亦可為兩種以上。為了於鹼可溶性樹脂中導入酸基,例如只要將具有酸基的單體及/或可於聚合後賦予酸基的單體(以下有時亦稱為「用以導入酸基的單體」)作為單體成分來進行聚合即可。
再者,於將可於聚合後賦予酸基的單體作為單體成分來導入酸基的情形時,必須於聚合後進行例如後述般的用以賦予酸基的處理。
製造鹼可溶性樹脂時,例如可應用公知的利用自由基聚合法的方法。利用自由基聚合法來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技術人員容易地設定,亦能以實驗方式來決定條件。
可用作鹼可溶性樹脂的線性有機高分子聚合物較佳為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、丁烯酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物、酚醛清漆型樹脂等鹼可溶性酚樹脂等,以及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上加成酸酐而成者。尤其(甲基)丙烯酸與可與其共聚合的其他單體的共聚物適合作為鹼可溶性樹脂。可與(甲基)丙烯酸共聚合的其他單體可列舉:(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、乙烯系化合物 等。(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;乙烯系化合物可列舉: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-乙烯基吡咯啶酮、甲基丙烯酸四氫糠酯、聚苯乙烯巨單體、聚甲基丙烯酸甲酯巨單體等,日本專利特開平10-300922號公報中記載的作為N位取代馬來醯亞胺單體的N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺等。再者,該些可與(甲基)丙烯酸共聚合的其他單體可僅為一種,亦可為兩種以上。
鹼可溶性樹脂亦較佳為含有聚合物(a),該聚合物(a)是將必需下述通式(ED)所表示的化合物(以下有時亦稱為「醚二聚物」)的單體成分聚合而成。
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1~25的烴基。
藉此,本發明的著色組成物可形成耐熱性與透明性均極為優異的硬化塗膜。表示所述醚二聚物的所述通式(ED)中,R1及R2所表示的可具有取代基的碳數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。該等中,尤其就耐熱性的方面而言,較佳為如甲基、乙基、環己基、苄基等般的不易因酸或熱而脫離的一級或二級碳的取代基。
所述醚二聚物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(dimethyl-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate)、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。該等中,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。該些醚二聚物可僅為一種,亦可為兩種以上。來源於所述通式(ED)所表示的化合物的結構體亦可使其他單體進行共聚合。
另外,為了提高本發明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。作為具有聚合性基的鹼可溶性樹脂,有用的是側鏈上含有烯丙基、(甲基)丙烯酸基、烯丙氧基烷基等的鹼可溶性樹脂等。所述含有聚合性基的聚合物的例子可列舉:戴娜爾(Dainal)NR系列(三菱麗陽股份有限公司製造),付拓馬(Photomer)6173(含COOH的聚胺基甲酸酯丙烯酸寡聚 物(polyurethane acrylic oligomer),戴蒙德-沙姆洛克股份有限公司(Diamond Shamrock Co.Ltd.,)製造),比斯克(Biscoat)R-264、KS抗蝕劑(KS Resist)106(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、普拉克賽爾(Placcel)CF200系列(均為大賽璐化學工業股份有限公司製造),艾白克力(Ebecryl)3800(大賽璐UCB股份有限公司製造)等。該些含有聚合性基的鹼可溶性樹脂較佳為以下樹脂:經胺基甲酸酯改質的含聚合性雙鍵的丙烯酸系樹脂,其是藉由預先使異氰酸酯基與OH基反應而殘留一個未反應的異氰酸酯基且含有(甲基)丙烯醯基的化合物、與含羧基的丙烯酸系樹脂的反應而獲得;含不飽和基的丙烯酸系樹脂,其是藉由含羧基的丙烯酸系樹脂、與分子內一併具有環氧基及聚合性雙鍵的化合物的反應而獲得;酸側位型環氧丙烯酸酯樹脂;含聚合性雙鍵的丙烯酸系樹脂,其是使含OH基的丙烯酸系樹脂與具有聚合性雙鍵的二元酸酐反應而成;使含OH基的丙烯酸系樹脂、異氰酸酯及具有聚合性基的化合物反應而成的樹脂;日本專利特開2002-229207號公報及日本專利特開2003-335814號公報中記載的藉由對以下樹脂進行鹼性處理而獲得的樹脂等,所述樹脂於側鏈上具有在α位或β位上具有鹵素原子或磺酸酯基等脫離基的酯基。
鹼可溶性樹脂特佳為(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物或包含(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:將甲基丙烯酸-2-羥基乙酯共聚合而成者、 日本專利特開平7-140654號公報中記載的(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯/聚苯乙烯巨單體/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/聚甲基丙烯酸甲酯巨單體/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/聚苯乙烯巨單體/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/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等,特佳可列舉甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸的共聚物等。
鹼可溶性樹脂可參考日本專利特開2012-208494號公報的段落0558~段落0571(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,將該些內容併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號公報中記載的段落編號0029~段落編號0063中記載的共聚物(B)及實施例中所用的鹼可溶性樹脂、日本專利特開2012-208474號公報的段落編號0088~段落編號0098中記載的黏合劑樹脂及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2012-137531號公報的段落編號0022~段落編號0032中記載的黏合劑樹脂及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2013-024934號公報的段落編號0132~段落編號0143中記載的黏合劑樹脂及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2011-242752號公報的段落編號0092~段落編號0098及實施例中所用的黏合劑樹脂、日本專利特開2012-032770號公報的段落編號0030~段落編號0072的記載的黏合劑樹脂。將該些內 容併入至本申請案說明書中。更具體而言,較佳為下述樹脂。
[化59]
鹼可溶性樹脂的酸值以較佳為30mgKOH/g~200 mgKOH/g、更佳為50mgKOH/g~150mgKOH/g為宜,最佳為70mgKOH/g~120mgKOH/g。
另外,鹼可溶性樹脂的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~50,000,進而佳為5,000~30,000,最佳為7,000~20,000。
於著色組成物中含有鹼可溶性樹脂的情形時,相對於著色組成物的總固體成分,鹼可溶性樹脂於著色組成物中的含量較佳為1質量%~15質量%,更佳為2質量%~12質量%,特佳為3質量%~10質量%。
本發明的組成物可僅含有一種鹼可溶性樹脂,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
-有機溶劑-
本發明的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感光性樹脂組成物的塗佈性,則基本上無特別限制,特佳為考慮到紫外線吸收劑、鹼可溶性樹脂或分散劑等的溶解性、塗佈性、安全性而選擇。另外,於製備本發明的組成物時,較佳為包含至少兩種有機溶劑。
有機溶劑可較佳地列舉:作為酯類的例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、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;以及作為醚類的例如二乙二醇二甲醚、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;以及作為酮類的例如甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等;以及作為芳香族烴類的例如甲苯、二甲苯等。
就改良紫外線吸收劑及鹼可溶性樹脂的溶解性、塗佈表面狀態等的觀點而言,該些有機溶劑亦較佳為混合兩種以上。於該情形時,特佳為由選自以下溶劑中的兩種以上所構成的混合溶液: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。
就塗佈性的觀點而言,有機溶劑於組成物中的含量較佳為設定為組成物的總固體成分濃度成為5質量%~80質量%的量,進而佳為5質量%~60質量%,特佳為10質量%~50質量%。
-交聯劑-
亦可於本發明的組成物中補充使用交聯劑,進一步提高使組成物硬化而成的硬化膜的硬度。
交聯劑只要可藉由交聯反應來進行膜硬化,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一個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一個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。
於本發明的組成物中含有交聯劑的情形時,交聯劑的調配量並無特別限定,較佳為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%。
本發明的組成物可僅含有一種交聯劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
-聚合抑制劑-
於本發明的組成物中,為了於所述組成物的製造中或保存中阻止聚合性化合物的不需要的熱聚合,理想的是添加少量的聚合 抑制劑。
本發明中可使用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、鄰苯三酚、第三丁基鄰苯二酚、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-亞硝基苯基羥基胺亞鈰鹽等。
於本發明的組成物中含有聚合抑制劑的情形時,相對於所有組成物的質量,聚合抑制劑的添加量較佳為約0.01質量%~約5質量%。本發明的組成物可僅含有一種聚合抑制劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
-界面活性劑-
本發明的組成物中,就進一步提高塗佈性的觀點而言,亦可添加各種界面活性劑。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。
尤其本發明的組成物藉由含有氟系界面活性劑,於製備成塗佈液時的溶液特性(特別是流動性)進一步提高,故可進一步改善塗佈厚度的均勻性或省液性。
即,於使用應用含有氟系界面活性劑的組成物的塗佈液來進行膜形成的情形時,藉由使被塗佈面與塗佈液的界面張力降低,對被塗佈面的濡濕性得到改善,對被塗佈面的塗佈性提高。因此,即便於以少量的液量來形成幾微米(μm)左右的薄膜的情形時,亦可更佳地進行厚度不均小的均勻厚度的膜形成,就此方面而言 有效。
氟系界面活性劑中的氟含有率較佳為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於塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的方面有效,於組成物中的溶解性亦良好。
氟系界面活性劑例如可列舉:美佳法(Megafac)F171、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F141、美佳法(Megafac)F142、美佳法(Megafac)F143、美佳法(Megafac)F144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F437、美佳法(Megafac)F475、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)F780、美佳法(Megafac)F781(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),弗拉德(Fluorad)FC430、弗拉德(Fluorad)FC431、弗拉德(Fluorad)FC171(以上為住友3M(股)製造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上為旭硝子(股)製造)等。
非離子系界面活性劑具體可列舉:甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及該等的乙氧基化物及丙氧基化物(例如丙氧基化甘油、乙氧基化甘油等)、聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙 基硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯(巴斯夫(BASF)公司製造的普羅尼克(Pluronic)L10、普羅尼克(Pluronic)L31、普羅尼克(Pluronic)L61、普羅尼克(Pluronic)L62、普羅尼克(Pluronic)10R5、普羅尼克(Pluronic)17R2、普羅尼克(Pluronic)25R2、特羅尼克(Tetronic)304、特羅尼克(Tetronic)701、特羅尼克(Tetronic)704、特羅尼克(Tetronic)901、特羅尼克(Tetronic)904、特羅尼克(Tetronic)150R1)、索努帕斯(Solsperse)20000(日本路博潤(Lubrizol)(股))等。
陽離子系界面活性劑具體可列舉:酞菁衍生物(商品名:埃夫卡(EFKA)-745,森下產業(股)製造),有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業(股)製造),(甲基)丙烯酸系(共)聚合物波利弗洛(Polyflow)No.75、波利弗洛(Polyflow)No.90、波利弗洛(Polyflow)No.95(共榮社化學(股)製造),W001(裕商(股)製造)等。
陰離子系界面活性劑具體可列舉W004、W005、W017(裕商(股)公司製造)等。
矽酮系界面活性劑例如可列舉:東麗道康寧(Toray-Dow corning)(股)製造的「東麗矽酮(Toray Silicone)DC3PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH7PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)DC11PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH21PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH28PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH29PA」、「東麗矽酮(Toray Silicone)SH30PA」、「東麗矽酮(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」,信越矽酮股份有限公司製造的「KP341」、「KF6001」、「KF6002」,畢克化學(BYK Chemie)公司製造「畢克(BYK)307」、「畢克(BYK)323」、「畢克(BYK)330」等。
界面活性劑可僅使用一種,亦可組合兩種以上。
於本發明的組成物中含有界面活性劑的情形時,相對於組成物的總質量,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%。
本發明的組成物可僅含有一種界面活性劑,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
-其他添加物-
本發明的組成物中,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。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中記載者。
於本發明的組成物中,可含有日本專利特開2004-295116號公報的段落0078中記載的增感劑或光穩定劑、該公報的段落0081中記載的熱聚合抑制劑。
紫外線吸收劑具體而言較佳為使用以下化合物。
--有機羧酸、有機羧酸酐--
本發明的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。
有機羧酸化合物具體可列舉脂肪族羧酸或芳香族羧酸。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、甘醇酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等單羧酸,草酸、丙二酸、琥珀酸、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、馬來酸、富馬酸等二羧酸,1,2,3-丙三甲酸、烏頭酸等三羧酸等。另外,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的羧酸,及自苯基介隔碳鍵而鍵結羧基的羧酸類。該等中,特佳為分子量600以下、特別是分子量50~500者,具體而言,例如較佳為馬來酸、丙二酸、琥珀酸、衣康酸。
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、琥珀酸酐、馬來酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐、 戊二酸酐、1,2-環己烯二羧酸酐、正十八烷基琥珀酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐等脂肪族羧酸酐。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。該等中,特佳為分子量600以下、特別是分子量50~500者,具體而言,例如較佳為馬來酸酐、琥珀酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐。
於本發明的組成物中含有有機羧酸、有機羧酸酐的情形時,該些有機羧酸及/或有機羧酸酐的添加量通常於總固體成分中為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。
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,可保持高的圖案密接性,並且進一步減少組成物的未溶解物的殘存。
<著色感光性樹脂組成物的製備方法>
本發明的組成物是藉由將上文所述的成分混合而製備。
再者,於製備組成物時,可將構成組成物的各成分一次性調配,亦可將各成分溶解.分散於溶劑中後逐次調配。另外,調配時投入順序或作業條件不受特別限制。例如可將所有成分同時溶解.分散於溶劑中而製備組成物,視需要亦可預先將各成分適當製成兩種以上的溶液.分散液,並於使用時(塗佈時)將該等混合而製備成組成物。
如上所述般製備的組成物可使用較佳為孔徑0.01μm~3.0μm、更佳為孔徑0.05μm~0.5μm左右的過濾器等進行過濾分 離後供使用。
本發明的組成物可形成耐熱性及顏色特性優異的硬化膜,故可較佳地用於形成彩色濾光片的著色圖案(著色層)。另外,本發明的組成物可較佳地用作固體攝像元件(例如CCD、CMOS等)或液晶顯示裝置(LCD)等圖像顯示裝置中所用的彩色濾光片等的著色圖案形成用。進而,亦可較佳地用於印刷油墨、噴墨油墨及塗料等的製作用途。其中,可較佳地用於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>
繼而,對本發明的著色硬化膜、圖案形成方法及彩色濾光片加以詳述。
本發明的圖案形成方法包括以下步驟:著色感光性樹脂組成物層形成步驟,將本發明的著色感光性樹脂組成物賦予至支持體上而形成著色感光性樹脂組成物層(以下亦稱為「著色組成物層」);曝光步驟,將所述著色組成物層曝光成圖案狀;以及圖案形成步驟,將未曝光部顯影去除而形成著色圖案。
本發明的圖案形成方法可較佳地應用於形成彩色濾光片所具有的著色圖案(畫素)。
藉由本發明的圖案形成方法來形成圖案的支持體除了基板等板狀物以外,只要為可應用於圖案形成的支持體,則並無特別限定。
以下,藉由固體攝像元件用彩色濾光片的製造方法來對本發明的圖案形成方法中的各步驟加以詳細說明,但本發明不限定於該方法。
本發明的彩色濾光片的製造方法應用本發明的圖案形成方法,包括使用本發明的圖案形成方法於支持體上形成著色圖案的步驟。
即,本發明的彩色濾光片的製造方法應用本發明的圖案形成方法,且其特徵在於包括以下步驟:將本發明的著色感光性樹脂組成物應用於支持體上而形成著色感光性樹脂組成物層的步驟;將所述著色感光性樹脂組成物層曝光成圖案狀的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成著色圖案的步驟。進而,視需要亦可設置對著色感光性樹脂組成物層進行烘烤的步驟(預烘烤步驟)、及對經顯影的著色圖案進行烘烤的步驟(後烘烤步驟)。以下,有時將該些步驟統稱為圖案形成步驟。
本發明的彩色濾光片可藉由所述製造方法而較佳地獲得。
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」。
以下,對本發明的圖案形成方法的各步驟藉由本發明的彩色濾光片的製造方法來加以詳述。
<形成著色感光性樹脂組成物層的步驟>
於形成著色感光性樹脂組成物層的步驟中,於支持體上應用本發明的組成物而形成著色感光性樹脂組成物層。
該步驟中可使用的支持體例如可使用:於基板(例如矽基板)上設有電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)等攝像元件(受光元件)的固體攝像元件用基板。
本發明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),亦可形成於未形成攝像元件的面側(背面)。
亦可於固體攝像元件的著色圖案之間、或固體攝像元件用基板的背面上設有遮光膜。
另外,於支持體上,視需要亦可設置底塗層以改良與上部的層的密接、防止物質的擴散或實現基板表面的平坦化。
於支持體上應用本發明的組成物的方法可應用狹縫塗佈、噴墨法、旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗佈、網版印刷法等各種塗佈方法。
塗佈於支持體上的著色感光性組成物層的乾燥(預烘烤)可利用熱板(hot plate)、烘箱(oven)等在50℃~140℃的溫度下進行10秒~300秒。
<<將著色感光性組成物層曝光成圖案狀的步驟(利用光微影法來進行圖案形成的情形)>> -曝光步驟-
於曝光步驟中,例如使用步進機等曝光裝置,介隔具有既定的遮罩圖案的遮罩,對著色感光性組成物層形成步驟中形成的著 色感光性組成物層進行圖案曝光。藉此可獲得硬化膜。
曝光時可使用的放射線(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,最佳為80mJ/cm2~500mJ/cm2
硬化膜的膜厚較佳為1.0μm以下,更佳為0.1μm~0.9μm,進而佳為0.2μm~0.8μm。
藉由將膜厚設定為1.0μm以下,可獲得高解析性、高密接性,故較佳。
另外,於該步驟中,亦可較佳地形成具有0.7μm以下的薄的膜厚的硬化膜,藉由利用後述圖案形成步驟對所得的硬化膜進行顯影處理,可獲得即便為薄膜亦顯影性、表面粗糙抑制性及圖案形狀優異的著色圖案。
<<<形成著色圖案的步驟>>>
繼而進行鹼顯影處理,藉此曝光步驟中的未經光照射的部分的著色感光性組成物層溶出至鹼性水溶液中,僅經光硬化的部分殘留。
顯影液理想的是不對底層的攝像元件或電路等造成損傷(damage)的有機鹼顯影液。顯影溫度通常為20℃~30℃,顯影時間以前為20秒~90秒。為了進一步去除殘渣,近年來亦有實施120秒~180秒的情況。進而,為了進一步提高殘渣去除性,有時亦重複以下步驟幾次:每隔60秒甩去顯影液,進一步重新供給顯 影液。
顯影液中所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,可較佳地使用利用純水將該些鹼劑以濃度成為0.001質量%~10質量%、較佳為0.01質量%~1質量%的方式稀釋而成的鹼性水溶液作為顯影液。
再者,顯影液中亦可使用無機鹼,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,於使用包含此種鹼性水溶液的顯影液的情形時,通常於顯影後利用純水進行清洗(淋洗)。
繼而,較佳為實施了乾燥後進行加熱處理(後烘烤)。若形成多種顏色的著色圖案,則可每種顏色逐一依序重複所述步驟來製造硬化皮膜。藉此可獲得彩色濾光片。
後烘烤為用以使硬化完全的顯影後的加熱處理,通常於100℃~240℃、較佳為200℃~240℃下進行熱硬化處理。
可使用熱板或對流式烘箱(熱風循環式乾燥機)、高頻加熱機等加熱機構,以成為所述條件的方式以連續式或批次式對顯影後的塗佈膜進行所述後烘烤處理。
<<形成光阻層的步驟、獲得抗蝕劑圖案的步驟及進行乾蝕刻的步驟(利用乾蝕刻法來進行圖案形成的情形)>>
乾蝕刻可將經圖案化的光阻層作為遮罩使用蝕刻氣體來進行。具體而言,於使著色感光性樹脂組成物層硬化所得的著色層上塗佈正型或負型的感放射線性組成物,並使其乾燥,藉此形成光阻層。於光阻層的形成時,較佳為進一步實施預烘烤處理。光阻層的形成製程尤其理想的是實施曝光後的加熱處理(曝光後烘烤(Post-Exposure Bake,PEB))、顯影後的加熱處理(後烘烤處理)的形態。
光阻例如可使用正型的感放射線性組成物。該正型的感放射線性組成物可使用感應紫外線(g射線、h射線、i射線)、包含準分子雷射等的遠紫外線、電子束、離子束及X射線等放射線的適於正型光阻用的正型抗蝕劑組成物。放射線中,較佳為g射線、h射線、i射線,其中較佳為i射線。
具體而言,正型的感放射線性組成物較佳為含有醌二疊氮化合物及鹼可溶性樹脂的組成物。含有醌二疊氮化合物及鹼可溶性樹脂的正型的感放射線性組成物利用以下情況:藉由500nm以下的波長的光照射而醌二疊氮基發生分解產生羧基,結果由鹼不溶狀態變為鹼可溶性。該正型光阻的解析力明顯優異,故可用於製作積體電路(Integrated Circuit,IC)或大規模積體電路(Large Scale Integration,LSI)等積體電路。醌二疊氮化合物可列舉萘醌二疊氮化合物。市售品例如可列舉「FHi622BC」(富士膠片電子材料(Fujifilm Electronic Materials)公司製造)等。
光阻層的厚度較佳為0.1μm~3μm,較佳為0.2μm~2.5 μm,進而佳為0.3μm~2μm。再者,利用塗佈的光阻層的形成可使用上文已述的著色層的塗佈方法來較佳地進行。
繼而,對光阻層進行曝光、顯影,藉此形成設有抗蝕劑貫通孔組群的抗蝕劑圖案(經圖案化的光阻層)。抗蝕劑圖案的形成並無特別限制,可將以前公知的光微影技術適當地最適化來進行。藉由曝光、顯影而於光阻層中設置抗蝕劑貫通孔組群,藉此將作為後續的蝕刻中所用的蝕刻遮罩的抗蝕劑圖案設置於著色層上。
光阻層的曝光可藉由以下方式來進行:介隔既定的遮罩圖案,對正型或負型的感放射線性組成物利用g射線、h射線、i射線等、較佳為i射線實施曝光。曝光後,藉由利用顯影液進行顯影處理,而與欲形成著色圖案的區域相對應地將光阻去除。
所述顯影液只要對含有著色劑的著色層不造成影響,且將正型抗蝕劑的曝光部及負型抗蝕劑的未硬化部溶解,則均可使用,例如可使用各種有機溶劑的組合或鹼性水溶液。鹼性水溶液較佳為將鹼性化合物以濃度成為0.001質量%~10質量%、較佳為0.01質量%~5質量%的方式溶解而製備的鹼性水溶液。鹼性化合物例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、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、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯等。另外,於使用鹼性水溶液作為顯影液的情形時,通常於顯影後利用水實施清洗處理。
繼而,將抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩,以於著色層中形成貫通孔組群的方式藉由乾蝕刻進行圖案化。藉此形成著色圖案。貫通孔組群是以棋盤格狀設置於著色層中。因此,於著色層中設有貫通孔組群的第1著色圖案以棋盤格狀而具有多個四角形狀的第1著色畫素。
就使圖案剖面形成得更接近矩形的觀點或進一步減少對支持體的損傷的觀點而言,乾蝕刻較佳為按以下形態來進行。
較佳為包括第1階段的蝕刻、第2階段的蝕刻及過蝕刻的形態,所述第1階段的蝕刻使用氟系氣體與氧氣(O2)的混合氣體,進行蝕刻直至支持體不露出的區域(深度)為止,所述第2階段的蝕刻於所述第1階段的蝕刻後,使用氮氣(N2)與氧氣(O2)的混合氣體,進行蝕刻直至較佳為支持體露出的區域(深度)附近為止,所述過蝕刻是於支持體露出後進行。以下,對乾蝕刻的具體方法以及第1階段的蝕刻、第2階段的蝕刻及過蝕刻加以說明。
乾蝕刻是藉由下述方法預先求出蝕刻條件來進行。
(1)分別算出第1階段的蝕刻的蝕刻速率(nm/min)、及第2階段的蝕刻的蝕刻速率(nm/min)。(2)分別算出於第1階段的蝕刻中蝕刻所需厚度的時間、及於第2階段的蝕刻中蝕刻所需厚度的時間。(3)依照所述(2)中算出的蝕刻時間來實施第1階段的蝕刻。(4)依照所述(2)中算出的蝕刻時間來實施第2階段的蝕刻。或者,藉由終點(end point)檢測來決定蝕刻時間,根據所 決定的蝕刻時間來實施第2階段的蝕刻。(5)針對所述(3)、(4)的合計時間來算出過蝕刻時間,實施過蝕刻。
就將作為被蝕刻膜的有機材料加工成矩形的觀點而言,所述第1階段的蝕刻步驟中所用的混合氣體較佳為含有氟系氣體及氧氣(O2)。另外,第1階段的蝕刻步驟藉由設定為進行蝕刻直至支持體不露出的區域為止的形態,可避免支持體的損傷。另外,就避免支持體的損傷的觀點而言,所述第2階段的蝕刻步驟及所述過蝕刻步驟較佳為於第1階段的蝕刻步驟中藉由氟系氣體及氧氣的混合氣體實施蝕刻直至支持體不露出的區域為止後,使用氮氣及氧氣的混合氣體來進行蝕刻處理。
第1階段的蝕刻步驟中的蝕刻量、與第2階段的蝕刻步驟中的蝕刻量之比率重要的是以不損及由第1階段的蝕刻步驟中的蝕刻處理所得的矩形性的方式來決定。再者,總蝕刻量(第1階段的蝕刻步驟中的蝕刻量與第2階段的蝕刻步驟中的蝕刻量的總和)中的後者的比率較佳為大於0%且為50%以下的範圍,更佳為10%~20%。所謂蝕刻量,是指根據被蝕刻膜的殘存的膜厚與蝕刻前的膜厚之差所算出的量。
另外,蝕刻較佳為包括過蝕刻處理。過蝕刻處理較佳為設定過蝕刻比率來進行。另外,過蝕刻比率較佳為根據最初進行的蝕刻處理時間來算出。過蝕刻比率可任意設定,就維持光阻的耐蝕刻性及被蝕刻圖案的矩形性的方面而言,較佳為蝕刻步驟中的蝕刻處理時間的30%以下,更佳為5%~25%,特佳為10%~15%。
繼而,將蝕刻後殘存的抗蝕劑圖案(即蝕刻遮罩)去除。抗蝕劑圖案的去除較佳為包括以下步驟:於抗蝕劑圖案上賦予剝離液或溶劑而將抗蝕劑圖案調整為可去除的狀態的步驟;以及使用清洗水將抗蝕劑圖案去除的步驟。
於抗蝕劑圖案上賦予剝離液或溶劑而將抗蝕劑圖案調整為可去除的狀態的步驟例如可列舉:至少於抗蝕劑圖案上賦予剝離液或溶劑,使之停滯既定的時間而進行浸置顯影的步驟。使剝離液或溶劑停滯的時間並無特別限制,較佳為幾十秒至幾分鐘。
另外,使用清洗水將抗蝕劑圖案去除的步驟例如可列舉:自噴霧式或噴淋式的噴射噴嘴對抗蝕劑圖案噴射清洗水,將抗蝕劑圖案去除的步驟。清洗水可較佳地使用純水。另外,噴射噴嘴可列舉:於其噴射範圍內包含整個支持體的噴射噴嘴、或為可動式的噴射噴嘴且其可動範圍包含整個支持體的噴射噴嘴。於噴射噴嘴為可動式的情形時,可於去除抗蝕劑圖案的步驟中自支持體中心部至支持體端部為止移動2次以上來噴射清洗水,藉此更有效地去除抗蝕劑圖案。
剝離液通常含有有機溶劑,亦可更含有無機溶劑。有機溶劑例如可列舉:1)烴系化合物、2)鹵化烴系化合物、3)醇系化合物、4)醚或縮醛系化合物、5)酮或醛系化合物、6)酯系化合物、7)多元醇系化合物、8)羧酸或其酸酐系化合物、9)酚系化合物、10)含氮化合物、11)含硫化合物、12)含氟化合物。剝離液較佳為含有含氮化合物,更佳為含有非環狀含氮化合物與 環狀含氮化合物。
非環狀含氮化合物較佳為具有羥基的非環狀含氮化合物。具體而言,例如可列舉:單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,較佳為單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺,更佳為單乙醇胺(H2NCH2CH2OH)。另外,環狀含氮化合物可列舉:異喹啉、咪唑、N-乙基嗎啉、ε-己內醯胺、喹啉、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、2-甲基哌啶、3-甲基哌啶、4-甲基哌啶、哌嗪、哌啶、吡嗪、吡啶、吡咯啶、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-苯基嗎啉、2,4-二甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等,較佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基嗎啉,更佳為N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)。
剝離液較佳為含有非環狀含氮化合物與環狀含氮化合物,其中,更佳為含有作為非環狀含氮化合物的選自單乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺中的至少一種與作為環狀含氮化合物的選自N-甲基-2-吡咯啶酮及N-乙基嗎啉中的至少一種,進而佳為含有單乙醇胺與N-甲基-2-吡咯啶酮。
於利用剝離液來進行去除時,只要將形成於第1著色圖案上的抗蝕劑圖案去除即可,即便於在第1著色圖案的側壁上附著有作為蝕刻產物的堆積物(析出物)的情形時,所述堆積物亦可未完全被去除。所謂堆積物,是指蝕刻產物附著堆積於著色層的側壁上而成者。
剝離液理想的是相對於剝離液100質量份而非環狀含氮化合物的含量為9質量份以上、11質量份以下,且相對於剝離液100質量份而環狀含氮化合物的含量為65質量份以上、70質量份以下。另外,剝離液較佳為利用純水將非環狀含氮化合物與環狀含氮化合物的混合物稀釋而成者。
再者,本發明的製造方法視需要亦可包括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感光性組成物層形成步驟、曝光步驟及圖案形成步驟後,視需要亦可包括藉由加熱及/或曝光使所形成的著色圖案硬化的硬化步驟。
另外,於使用本發明的組成物的情形時,例如有時產生塗佈裝置噴出部的噴嘴或配管部的堵塞或者因著色組成物或顏料於塗佈機內的附著.沈降.乾燥所致的污染等。因此,為了高效地清洗由本發明的組成物所致的污染,較佳為將與上文所述的本組成物有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號公報等中記載的清洗液亦可較佳地用於本發明的組成物的清洗去除。
所述中,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混合使用兩種以上。於混合兩種以上的情形時,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之質量比為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(Propyleneglycol monomethylether acetate,PGMEA)與丙二醇單甲醚(Propyleneglycol monomethylether,PGME)的混合溶劑且其比率為60/40。再者,為了提高清洗液對污染物的滲透性,亦可於清洗液中添加與上文所述的本組成物有關的界面活性劑。
本發明的彩色濾光片因使用本發明的組成物,故可進行曝光容限(margin)優異的曝光,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的殘渣得到抑制,故顏色特性變優異。
本發明的彩色濾光片可較佳地用於CCD、CMOS等固體攝像元件,特別適於超過100萬畫素般的高解析度的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於構成CCD或CMOS的各畫素的受光部、與用以進行聚光的微透鏡(microlens)之間的彩色濾光片。
再者,本發明的彩色濾光片的著色圖案(著色畫素)的膜厚較佳為2.0μm以下,更佳為1.0μm以下,進而佳為0.7μm以下。
另外,著色圖案(著色畫素)的尺寸(圖案寬度)較佳為2.5 μm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上文已述的本發明的彩色濾光片。本發明的固體攝像元件的構成為具備本發明的彩色濾光片的構成,只要為作為固體攝像元件而發揮功能的構成,則並無特別限定,例如可列舉如下構成。
所謂固體攝像元件為以下構成:於支持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)的受光區域的多個光電二極體(photodiode)及包含多晶矽等的傳輸電極,於所述光電二極體及所述傳輸電極上具有僅光電二極體的受光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整個面及光電二極體受光部的方式形成的包含氮化矽等的元件保護膜,於所述元件保護膜上具有本發明的固體攝像元件用彩色濾光片。
進而,亦可為於所述元件保護層上且彩色濾光片之下(靠近支持體之側)具有聚光機構(例如微透鏡等。以下相同)的構成、或於彩色濾光片上具有聚光機構的構成等。
[圖像顯示裝置]
本發明的彩色濾光片不僅可用於所述固體攝像元件,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,特別適於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以下圖像:顯示圖像的色調良好且顯示特性優異的高畫質圖像。
關於顯示裝置的定義或各顯示裝置的詳細情況,例如是記載於「電子顯示器元件(佐佐木昭夫著,工業調查會(股),1990年發行)」、「顯示器元件(伊吹順章著,產業圖書(股),1989年發行)」等中。另外,關於液晶顯示裝置,例如是記載於「下一代液晶顯示器技術(內田龍男編輯,工業調查會(股),1994年發行)」中。本發明可應用的液晶顯示裝置並無特別限制,例如可應用於所述「下一代液晶顯示器技術」中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,例如是記載於「彩色TFT液晶顯示器(共立出版(股)1996年發行)」中。進而,本發明亦可應用於共面切換(IPS)等橫向電場驅動方式、多象限垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)等畫素分割方式等視角經擴大的液晶顯示裝置或超扭轉向列(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)及反射式光學補償彎曲(Reflective-Optically Compensated Bend,R-OCB)等。
另外,本發明的彩色濾光片亦可用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,對彩色濾光片層的要求特性除了上文所述般的通 常的要求特性以外,有時還需要對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,因使用色相優異的染料多聚物,故顏色純度、光透射性等良好且著色圖案(畫素)的色調優異,故可提供一種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,例如是記載於「電致發光(Electroluminescence,EL)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel,PDP)、液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)顯示器-技術與市場的最新動向-(東麗研究中心(Toray Research Center)調查研究部門,2001年發行)」的43頁等中。
具備本發明的彩色濾光片的液晶顯示裝置除了本發明的彩色濾光片以外,是由電極基板、偏光膜、相位差膜、背光、間隔件(spacer)、視角保障膜等各種構件所構成。本發明的彩色濾光片可應用於由該些公知的構件所構成的液晶顯示裝置中。關於該些構件,例如是記載於「'94液晶顯示器周邊材料-化學品的市場(島健太郎,CMC(股),1994年發行)」、「2003液晶相關市場的現狀與將來展望(下卷)(表良吉,富士凱美萊總研(股),2003年發行)」中。
關於背光,是記載於「國際資訊顯示學會會議記錄(SID meeting Digest)」1380(2005)(A.今野(A.Konno)等人)或月刊「顯示器」的2005年12月號的18頁~24頁(島康裕)及該文獻 25頁~30頁(八木隆明)等中。
若將本發明的彩色濾光片用於液晶顯示裝置,則於與以前公知的冷陰極管的三波長管組合時,可實現高的對比度,進而藉由將紅色、綠色、藍色的LED光源(RGB-LED)設定為背光,可提供亮度高、另外顏色純度高的色彩再現性良好的液晶顯示裝置。
[實施例]
以下列舉實施例對本發明加以更具體說明。以下的實施例所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不偏離本發明的主旨,則可適當變更。因此,本發明的範圍不限定於以下所示的具體例。再者,只要無特別說明,則「%」及「份」為質量基準。
<分散劑(C-1)的合成>
於具備氣體導入管、冷凝器、攪拌翼及溫度計的反應槽中,添加甲基丙烯酸甲酯80份、丙烯酸乙酯120份及甲氧基丙基乙酸酯40份,利用氮氣進行置換。將反應容器內加熱至80℃,添加3-巰基-1,2-丙二醇4.4份後,向其中分20次每隔30分鐘添加2,2'-偶氮雙異丁腈0.2份。於將反應容器內維持於80℃的狀態下反應12小時,藉由固體成分測定確認到95%已反應。繼而,將偏苯三甲酸酐12份、甲氧基丙基乙酸酯190份及作為觸媒的1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯0.40份追加至反應後的溶液中,於120℃下反應2小時,繼而於80℃下反應5小時,藉由滴定來確認90%以 上的酸酐經半酯化。將所得的樹脂溶液取樣2g,於180℃下加熱乾燥20分鐘來測定不揮發成分。於事先獲得的樹脂溶液中以不揮發成分成為25質量%的方式添加丙二醇單甲醚乙酸酯,獲得固體成分單位的酸值為44mgKOH/g、數量平均分子量為5200的具有芳香族羧基的分散劑(C-1)。
<分散劑(C-2)的合成>
於具備氣體導入管、冷凝器、攪拌翼及溫度計的反應槽中,添加甲基丙烯酸甲酯160份、丙烯酸乙酯40份及甲氧基丙基乙酸酯40份,利用氮氣進行置換。將反應容器內加熱至80℃,添加3-巰基-1,2-丙二醇2.2份後,向其中分20次每隔30分鐘添加2,2'-偶氮雙異丁腈0.2份。於將反應容器內維持於80℃的狀態下反應12小時,藉由固體成分測定確認到95%已反應。繼而,將偏苯三甲酸酐12份、甲氧基丙基乙酸酯190份及作為觸媒的1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯0.40份追加至反應後的溶液中,於120℃下反應2小時,繼而於80℃下反應5小時,藉由滴定來確認90%以上的酸酐經半酯化。將所得的樹脂溶液取樣約2g,於180℃下加熱乾燥20分鐘而測定不揮發成分。於事先所得的樹脂溶液中以不揮發成分成為25質量%的方式添加丙二醇單甲醚乙酸酯,獲得固體成分單位的酸值為23mgKOH/g、數量平均分子量為11000的具有芳香族羧基的分散劑(C-2)溶液。
<分散劑(C-3)的合成>
參照日本專利特開2007-277514號公報的段落編號0334的記 載來進行合成。
分散劑(C-3):
分散劑(C-3)的化學式中,a為2.0,b為4.0,酸值為10mgKOH/g,重量平均分子量(Mw)為20000。
另外,a及b分別表示括弧內所表示的部分結構的個數,滿足a+b=6。
<樹脂黏合劑1的合成>
於在可分離式四口燒瓶上安裝有溫度計、冷凝管、氮氣導入管、攪拌裝置的反應容器中,加入丙二醇單甲醚乙酸酯,一面於反應容器中導入氮氣一面加熱至100℃,於相同溫度下自滴加管中用1小時滴加甲基丙烯酸苄酯123.3g、甲基丙烯酸25.8g、偶氮雙異丁腈10.0g的混合物,進行聚合反應。
將所得的樹脂溶液冷卻至室溫為止後,取樣約3g並於180℃下加熱乾燥20分鐘而測定不揮發成分。於事先合成的樹脂溶液中以不揮發成分成為40質量%的方式添加丙二醇乙酸酯,獲得樹脂黏合劑1的溶液。
<顏料分散組成物的製造>
將下述組成的混合物均勻地攪拌混合後,藉由珠磨機混合.分散3小時而製備顏料分散組成物1。
色素衍生物(I-1):
<著色感光性樹脂組成物的製備>
將下述組成的混合物均勻地攪拌混合,製備著色感光性樹脂組成物。
將組成內容變更為下述表1的組成,除此以外,利用與所述著色感光性樹脂組成物1相同的方法來製備著色感光性樹脂組成物2~著色感光性樹脂組成物15。再者,著色感光性樹脂組成物2~著色感光性樹脂組成物12中所用的衍生物A、衍生物(I-2)、衍生物(II-1)及衍生物(II-2)是由以下的結構式所表示。
衍生物A(富士膠片精密化學(股)製造):
衍生物(I-2):
衍生物(II-1):
衍生物(II-2):
<評價> <<殘渣>>
使用旋塗機將上文所得的實施例及比較例的著色感光性樹脂組成物以塗佈後的膜厚成為0.8μm的方式塗佈於帶有底塗層的矽晶圓上,使用100℃的熱板進行120秒鐘加熱處理(預烘烤)。
繼而,使用i射線步進式曝光裝置FPA-3000i5+(佳能(Canon)(股)製造),以365nm的波長通過1.4μm四方的貝爾圖案(Bayer pattern)遮罩以圖案尺寸成為1.4μm四方的方式調整曝光量來進行曝光。
其後,對形成有經曝光的塗佈膜的玻璃晶圓使用氫氧化四甲基銨(Tetramethylammonium hydroxide,TMAH)0.3%水溶液,於23℃下進行60秒鐘浸置顯影。其後,使用旋轉噴淋器進行淋洗,進而利用純水進行水洗,使用200℃的熱板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),獲得形成有1.4μm四方的貝爾圖案的單色彩色濾光片。
對所得的1.4μm四方的貝爾圖案使用測長掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)(S-4800,日立公司製造),觀察圖案周邊的殘渣,評價微影的良好性。
~判定基準~
5:未觀察到殘渣。
4:稍許觀察到殘渣。
3:觀察到殘渣,但為實用上無問題的水準。
2:觀察到殘渣,為無法實用的水準。
1:於圖案周邊的基底上的一個面上觀察到殘渣。
<<圖案直線性>>
對上文所得的圖案基板使用測長SEM(S-4800,日立公司製造)自上部進行觀察。
~判定基準~
5:如圖1之(a)般圖案的一邊為直線。
4:如圖1之(b)般圖案的角稍圓。
3:如圖1之(c)般圖案的一邊稍圓。
2:如圖1之(d)般圖案變圓。
1:如圖1之(e)般圖案為圓形。
<<穩定性>>
對使上文所得的實施例及比較例的著色感光性樹脂組成物於室溫下經時3個月後的黏度變化進行評價。
5:經時前後的黏度變化為3.0%以下。
4:經時前後的黏度變化超過3.0%且為5.0%以下。
3:經時前後的黏度變化超過5.0%且為10.0%以下。
2:經時前後的黏度變化超過10.0%且為30.0%以下。
1:經時前後的黏度變化超過30.0%。
<<亮度不均>>
使用旋塗機將上文所得的實施例及比較例的著色感光性樹脂組成物以乾燥後的膜厚成為0.8μm的方式塗佈於玻璃基板上,於100℃下預烘烤120秒鐘而獲得著色塗膜。
將所得的各著色塗膜設置於光學顯微鏡的觀測鏡頭與光源之間,朝向觀測鏡頭照射光,使用設置有倍率為1000倍的數位照相機的光學顯微鏡來觀察其透射光狀態。於設置於光學顯微鏡中的數位照相機中搭載128萬畫素的CCD,利用該數位照相機來拍攝處於透射光狀態的著色塗膜表面。拍攝圖像是作為以8位元(bit)的位元映像(bitmap)形式進行數位轉換而成的資料(數位圖像)而保存。
再者,著色塗膜的被膜表面的拍攝是對任意選擇的20個區域進行。另外,關於經數位轉換的資料,對拍攝圖像以0~255的256級的濃度分佈將RGB三原色各自的亮度數值化而進行保存。
繼而,對於所保存的數位圖像,以1個格子尺寸相當於實際基板上的0.5μm四方的方式劃分成格子狀,將一個區塊內的亮度平均化。於本實施例中,利用128萬畫素的數位照相機來拍攝光學1000倍的圖像,故實際基板上的0.5μm成為拍攝圖像上的0.5mm,顯示器上的圖像尺寸為452mm×352mm,故一個區域中的總區塊數為636416個。
對於各區域的所有區塊,測量任意1個區塊及與之鄰接的所有鄰接區塊的平均亮度。將與鄰接區塊的平均亮度之差為5%以上的區塊認定為顯著差異區塊,算出整個區域的顯著差異區塊的平均總數。該數值越小,與鄰接區塊的濃度差越小,亮度不均越少,表示作為彩色濾光片的特性越優異。
~判定基準~
5:顯著差異區塊數為2000以下。
4:顯著差異區塊數為2001~3000。
3:顯著差異區塊數為3001~5000。
2:顯著差異區塊數為5001~10000。
1:顯著差異區塊數為10001以上。
於所述表1中,各記號是指以下化合物。
PG58:鹵化鋅酞菁顏料(C.I.顏料綠58)
PY139:異吲哚啉系黃色顏料(C.I.顏料黃139)
PY150:鎳偶氮系黃色顏料(C.I.顏料黃150)
PY185:異吲哚啉系黃色顏料(C.I.顏料黃185)
PG36:鹵化銅酞菁顏料(C.I.顏料綠36)
未經取代的Zn酞菁顏料:未經鹵化的鋅酞菁顏料
由所述表1所示的結果得知,於使用非鹵化鋅酞菁或鹵化銅酞菁作為酞菁顏料的情形時(比較例1~比較例5),圖案直線性、穩定性及亮度不均大幅度地劣化。另外得知,於不使用本發明中所用的色素衍生物或分散劑的情形時(比較例4~比較例5),微影、圖案直線性、穩定性及亮度不均大幅度地劣化。
相對於此,得知例如實施例所示的本發明的感光性樹脂組成物因含有本發明的組成物中作為必需成分的(A)鹵化鋅酞菁顏料及(B)特定結構的色素衍生物,故微影、圖案直線性、穩定性及亮度不均得到大幅度改善。

Claims (16)

  1. 一種著色感光性樹脂組成物,含有:(A)鹵化鋅酞菁顏料、(B-1)下述通式(I)所表示的色素衍生物及/或(B-2)下述通式(II)所表示的色素衍生物、(C)分散劑、(D)光聚合起始劑以及(E)聚合性化合物,其中相對於顏料100質量份,所述(C)分散劑的含量為20質量份~40質量份, 通式(I)中,Dye表示n價的有機色素殘基,X表示單鍵、-CONH-Y2-、-SO2NH-Y2-或-CH2NHCOCH2NH-Y2-,Y2表示可具有取代基的伸烷基或伸芳基,Y1表示-NH-或-O-,於n表示1的情形時,Z表示羥基、烷氧基、下述通式(III)所表示的基團或-NH-X-Dye,X與通式(I)中的X為相同含意,於n表示2~4的整數的情形時,Z分別表示羥基、烷氧基或下述通式(III)所表示的基團,R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環;m表示1~6的整數,n表示1~4的整數;於n為2以上的情形時,多個X、Y1、R1及R2分別可相同亦可不同; 通式(III)中,Y3表示-NH-或-O-;R1及R2分別表示可具有取代基的烷基,R1與R2亦可相互鍵結而形成含有氮原子的雜環;m表示1~6的整數; 通式(II)中,Dye表示可具有取代基的喹酞酮殘基,X1表示-NR'SO2-、-SO2NR'-、-CONR'-、-CH2NR'COCH2NR'-或-NR'CO-,X2表示可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基或可具有取代基的碳數為4~20的雜芳香環基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-或-CO-中的二價連結基相互鍵結;X3表示-NR'-或-O-;R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基;A及B分別表示選自下述通式(1)所表示的基團、下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9、-NR10R11、-Cl、-F及-X3-X2-X1-Dye 中的基團,R8表示可經取代的含氮雜環殘基,R9、R10、R11分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,n表示0~20的整數;A及B的任一個為下述通式(1)所表示的基團、下述通式(2)所表示的基團、-O-(CH2)n-R8、-OR9或-NR10R11,t表示1~3的整數;於t為2以上的情形時,多個X1、X2、X3、A及B可相同亦可不同; 通式(1)中,Y1表示-NR'-或-O-,Y2表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,該些基團亦可經選自-NR'-、-O-、-SO2-、-CO-中的二價連結基相互鍵結;R'表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基;R1及R2分別表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基;R1與R2亦可成一體而形成雜環結構,所述 雜環結構亦可更含有氮原子、氧原子或硫原子,亦可具有取代基;通式(2)中,Z1表示連結三嗪環與氮原子的單鍵、-NR'-、-NR'-G-CO-、-NR’-G-CONR”-、-NR'-G-SO2-、-NR'-G-SO2NR"-、-O-G-CO-、-O-G-CONR'-、-O-G-SO2-或-O-G-SO2NR'-,G表示可具有取代基的碳數為1~20的伸烷基、可具有取代基的碳數為2~20的伸烯基或可具有取代基的碳數為6~20的伸芳基,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基;R3、R4、R5及R6分別表示氫原子、可具有取代基的碳數為1~20的烷基、可具有取代基的碳數為2~20的烯基或可具有取代基的碳數為6~20的芳基,R7表示可具有取代基的碳數為1~20的烷基或可具有取代基的碳數為2~20的烯基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組成物,更含有黃色顏料。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的著色感光性樹脂組成物,其中所述黃色顏料為C.I.顏料黃150及/或C.I.顏料黃185。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組成物,其中所述(C)分散劑是使於單末端具有羥基的乙烯系聚合物的所述羥基與三羧酸酐或四羧酸二酐反應而成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組成物,其中通式(I)中,Dye具有含有苯并咪唑酮骨架的單偶氮色素。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組成物,其 中通式(II)中,所述喹酞酮殘基是由下述通式(II-1)所表示, 通式(II-1)中,D及E分別表示選自氫原子、鹵素原子、碳數1~20的烷基、與D及E所鍵結的苯環一起形成且可具有取代基的芳香環基或雜環基、羥基、碳數1~3的烷氧基、羧基或其鹽、碳數1~20的酯基、碳數1~20的醯胺基、碸基或其鹽、胺磺醯基、-NR'R"-、硝基中的任一個基團;式中,R'及R"分別表示氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基或可具有取代基的碳數6~20的芳基;p表示0~4的整數,q表示由4-p所算出的整數;*表示與通式(II)中的X1的鍵結部位。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組成物,其中通式(II)中,A及B表示所述通式(1)所表示的基團或所述通式(2)所表示的基團,且A及B為相同基團。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的著色感光性樹脂組成物,其中所述(A)鹵化鋅酞菁顏料為C.I.顏料綠58。
  9. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的著色感光 性樹脂組成物,其中相對於所述組成物中的所有固體成分,所述著色劑的合計量為40質量%以上。
  10. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的著色感光性樹脂組成物,其是用於形成彩色濾光片的著色區域。
  11. 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的著色感光性樹脂組成物硬化而成。
  12. 一種彩色濾光片的製造方法,包括:將如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的著色感光性樹脂組成物應用於支持體上而形成著色感光性樹脂組成物層的步驟;將所述著色感光性樹脂組成物層曝光成圖案狀的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成著色圖案的步驟。
  13. 一種彩色濾光片的製造方法,包括:將如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的著色感光性樹脂組成物應用於支持體上而形成著色感光性樹脂組成物層,使其硬化而形成著色層的步驟;於所述著色層上形成光阻層的步驟;藉由進行曝光及顯影而將所述光阻層圖案化,獲得抗蝕劑圖案的步驟;以及將所述抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩來對所述著色層進行乾蝕刻的步驟。
  14. 一種彩色濾光片,其為具有如申請專利範圍第11項所述的硬化膜的彩色濾光片、或者藉由如申請專利範圍第12項或第13 項所述的彩色濾光片的製造方法所製造的彩色濾光片。
  15. 一種固體攝像元件,具有如申請專利範圍第14項所述的彩色濾光片。
  16. 一種圖像顯示裝置,具有如申請專利範圍第14項所述的彩色濾光片。
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