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TWI888498B - 感光性著色樹脂組合物、硬化物、彩色濾光片、顯示裝置 - Google Patents

感光性著色樹脂組合物、硬化物、彩色濾光片、顯示裝置 Download PDF

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TWI888498B
TWI888498B TW110108132A TW110108132A TWI888498B TW I888498 B TWI888498 B TW I888498B TW 110108132 A TW110108132 A TW 110108132A TW 110108132 A TW110108132 A TW 110108132A TW I888498 B TWI888498 B TW I888498B
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石原星児
長井健朗
藤田麻希
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日商Dnp精細化工股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種感光性著色樹脂組合物,其含有色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及溶劑,且上述分散劑含有(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑,上述光起始劑含有下述通式(A)所表示之化合物。

Description

感光性著色樹脂組合物、硬化物、彩色濾光片、顯示裝置
本發明係關於一種感光性著色樹脂組合物、硬化物、彩色濾光片及顯示裝置。
近年來,隨著個人電腦發展,尤其是攜帶用個人電腦發展,液晶顯示器之需求不斷增加。行動顯示器(行動電話、智慧型手機、平板PC(personal computer,個人電腦))之普及率亦不斷提高,液晶顯示器之市場處於日益擴大之狀況。藉由自發光而視認性較高之有機EL(Electroluminescence,電致發光)顯示器之類的有機發光顯示裝置亦作為下一代圖像顯示裝置受到關注。
該等液晶顯示裝置或有機發光顯示裝置中使用彩色濾光片。例如,關於液晶顯示裝置之彩色圖像之形成,通過彩色濾光片之光直接被著色為構成彩色濾光片之各像素之顏色,將該等顏色之光合成而形成彩色圖像。作為此時之光源,除先前之冷陰極管以外,有時還會利用發出白色光之有機發光元件或發出白色光之無機發光元件。於有機發光顯示裝置中,使用彩色濾光片以便進行顏色調整等。
此處,彩色濾光片一般具有:基板;著色層,其形成於基 板上,且包含紅、綠、藍三原色之著色圖案;及遮光部,其以劃分各著色圖案之方式形成於透明基板上。
關於彩色濾光片中之著色層之形成方法,例如,於藉由分散劑等使色材分散而成之色材分散液中添加黏合劑樹脂、光聚合性化合物及光起始劑,將所形成之著色樹脂組合物塗佈於玻璃基板並進行乾燥後,使用光罩進行曝光,進行顯影而形成著色圖案,進行加熱而固定圖案,從而形成著色層。對各色反覆進行該等步驟而形成彩色濾光片。
近年來,於彩色濾光片之高亮度化等要求高漲之情況下,與先前相比彩色濾光片之著色層中之色材濃度變高,而光聚合所需之成分相對變少,難以圖案化。進而,為了提昇彩色濾光片之生產性,要求減少圖案化所需之累計曝光量,如何確保圖案化所需之硬化性成為大問題。
為了確保著色層之圖案化所需之硬化性,於彩色濾光片用著色樹脂組合物中,使用Irgacure 907等分子量相對較小之光起始劑作為高感度光起始劑,但昇華物會導致光罩或加熱爐之污染等。
因此,於專利文獻1中,作為穩定性優異,昇華性較低,高效率地吸收365nm等近紫外光而活化之高感度光聚合起始劑,揭示了一種特定肟酯化合物。
又,作為高感度光起始劑,例如,於專利文獻2中,作為反應性較高,容易合成,且容易操作之光起始劑,揭示了一種特定鄰醯基肟化合物。
進而,於專利文獻3中,作為高感度光起始劑,揭示了一種特定肟酯化合物。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:國際公開2015/152153號公報
專利文獻2:日本專利特開2000-80068號公報
專利文獻3:日本專利特開2006-516246號公報
先前,彩色濾光片形成於玻璃基板上,但近年來,要求於元件基板上直接形成彩色濾光片。
有機發光元件等元件之耐熱性較低,因此於元件基板上直接形成彩色濾光片之製造步驟中之加熱處理較佳為於90℃以下進行。於通常之彩色濾光片製造步驟中,於玻璃基板上進行230℃左右之加熱處理而使著色層硬化,相對於此,於90℃以下之加熱處理中,難以藉由熱而使著色層硬化。因此,為了使著色層具有後續步驟所需之耐溶劑性,必須藉由曝光使著色層充分硬化。為了促進藉由曝光進行之著色層之硬化,考慮使用高感度起始劑。然而,高感度起始劑有線寬偏移量亦變大之趨勢,於製作細線圖案之情形時,有大於假定之圖案尺寸之問題。進而,即便使著色層含有高感度起始劑,藉由曝光進行硬化,但藉由90℃以下之加熱處理亦不一定獲得所需之耐溶劑性。
本發明係鑒於上述情況而完成者,其目的在於提供一種能夠形成抑制線寬偏移量,且低溫加熱處理下耐溶劑性亦良好之著色層的感光性著色樹脂組合物。又,本發明之目的在於提供一種使用該感光性著色樹脂組合物所形成之彩色濾光片及顯示裝置。
本發明之感光性著色樹脂組合物含有色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及溶劑,且上述分散劑含有(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑,上述光起始劑含有下述通式(A)所表示之化合物。
Figure 110108132-A0305-12-0004-1
(式中,R1及R2分別獨立地表示R11、OR11、COR11、SR11、CONR12R13或CN,R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12及R13所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R21、R22及R23分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R21、R22及R23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、 CN、鹵素原子或羧基,R11、R12、R13、R21、R22及R23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR24-、-NR24CO-、-NR24COO-、-OCONR24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-,R24表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R3表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R3與R7、及R3與R8分別可一起形成環,R3所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R4、R5、R6及R7分別獨立地表示R11、OR11、SR11、COR14、CONR15R16、NR12COR11、OCOR11、COOR14、SCOR11、OCSR11、COSR14、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,R4與R5、R5與R6、及R6與R7分別可一起形成環,R14、R15及R16表示氫原子或碳原子數1~20之烷基,R14、R15及R16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R8表示R11、 OR11、SR11、COR11、CONR12R13、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、OCSR11、COSR11、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,k表示0或1)
本發明之彩色濾光片係至少具備基板及設置於該基板上之著色層者,且該著色層之至少一者為上述本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化物。
本發明之顯示裝置具有上述本發明之彩色濾光片。
根據本發明,可提供一種能夠形成抑制線寬偏移量,且低溫加熱處理下耐溶劑性亦良好之著色層的感光性著色樹脂組合物。又,根據本發明,可提供一種使用該感光性著色樹脂組合物所形成之彩色濾光片及顯示裝置。
1:基板
2:遮光部
3:著色層
5:微孔
10:彩色濾光片
11:接枝共聚物
12:主鏈部分
20:對向基板
21:通式(I)所表示之結構單元
22:通式(II)所表示之結構單元
23:選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種
24:聚合物鏈
25:通式(III)所表示之結構單元(包含具有特定重複數之聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈之結構單元)
26:具有特定重複數之聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈
30:液晶層
40:液晶顯示裝置
50:有機保護層
60:無機氧化膜
71:透明陽極
72:電洞注入層
73:電洞傳輸層
74:發光層
75:電子注入層
76:陰極
80:有機發光體
100:有機發光顯示裝置
θ1:傾斜角
θ2:傾斜角
圖1係表示本發明之彩色濾光片之一例之概略圖。
圖2係表示本發明之液晶顯示裝置之一例之概略圖。
圖3係表示本發明之有機發光顯示裝置之一例之概略圖。
圖4係模式性地表示本發明所使用之接枝共聚物之結構之一例之一部分的圖。
圖5係說明細線圖案之著色層之剖面形狀之傾斜角(θ1)的概略圖。
圖6係說明著色層中之微孔之剖面形狀之傾斜角(θ2)的概略圖。
以下,對本發明之感光性著色樹脂組合物、硬化物、彩色 濾光片及顯示裝置依序詳細地進行說明。
再者,於本發明中,光包含可見及非可見區域之波長之電磁波,進而包含放射線,放射線例如包含微波、電子束。具體而言,係指波長5μm以下之電磁波及電子束。
於本發明中,(甲基)丙烯醯基表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及甲基丙烯酸,(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
又,於本說明書中,表示數值範圍之「~」係以包含其前後所記載之數值作為下限值及上限值之含義使用。
I.感光性著色樹脂組合物
本發明之感光性著色樹脂組合物含有色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及溶劑,且上述分散劑含有(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑,上述光起始劑含有下述通式(A)所表示之化合物。
Figure 110108132-A0305-12-0007-2
(式中,R1及R2分別獨立地表示R11、OR11、COR11、SR11、CONR12R13或CN, R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12及R13所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R21、R22及R23分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R21、R22及R23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子或羧基,R11、R12、R13、R21、R22及R23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR24-、-NR24CO-、-NR24COO-、-OCONR24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-,R24表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R3表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R3與R7及R3與R8可分別一起形成環, R3所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R4、R5、R6及R7分別獨立地表示R11、OR11、SR11、COR14、CONR15R16、NR12COR11、OCOR11、COOR14、SCOR11、OCSR11、COSR14、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,R4與R5、R5與R6及R6與R7可分別一起形成環,R14、R15及R16表示氫原子或碳原子數1~20之烷基,R14、R15及R16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R8表示R11、OR11、SR11、COR11、CONR12R13、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、OCSR11、COSR11、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,k表示0或1)
本發明之感光性著色樹脂組合物使用上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑作為分散劑,且含有上述通式(A)所表示之化合物作為光起始劑,因此能夠形成抑制線寬偏移量,且即便於曝光後進行了低溫加熱處理之情形時耐溶劑性亦良好的著色層。作為發揮此種效果之作用,雖不明確,但推定如下。
認為,為了形成即便於低溫加熱處理下耐溶劑性亦良好之著色層,必須使著色層之硬化狀態於著色層中均一,但起始劑與其他成分之相溶性會影響硬化狀態。於感光性樹脂著色組合物中,通常包含分散劑,以使色材均勻分散。即便使用本發明所使用之起始劑,亦有時會根據所使用之分散劑不同,而線寬偏移變大,或藉由低溫加熱處理無法獲得具 有充分耐溶劑性之著色層。認為,若起始劑與其他成分之相溶性較低,則起始劑容易偏集存在於著色層表面,於著色層表面進一步進行硬化而導致線寬偏移變大。
相對於此,於本發明之感光性樹脂組合物中,使用上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑作為分散劑,且含有上述通式(A)所表示之化合物作為光起始劑,因此起始劑與其他成分之相溶性良好,起始劑容易均勻存在於著色層中。因此,推定,抑制僅於表面進行硬化而導致線寬偏移變大,由於著色層均勻硬化而使未反應成分減少,著色層之內部應力亦變小,因此浸漬於溶劑時之著色層之變化變小。藉由組合上述分散劑與光起始劑,即便低溫加熱處理亦可獲得充分之耐溶劑性,據此推定,主要原因在於光起始劑與光聚合性化合物及分散劑、分散劑與光聚合性化合物之相溶性較高。
進而推定,於上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑為溶劑親和性部分枝之接枝共聚物或具有酸值之共聚物的情形時,其與起始劑及其他成分之相溶性進一步提昇,能夠將起始劑均勻且穩定地保持於膜中,且耐溶劑性亦提昇。
本發明之感光性著色樹脂組合物至少含有色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及溶劑,可於不損害本發明之效果之範圍內,進而含有其他成分。
以下,對於此種本發明之感光性著色樹脂組合物之各成分,自作為本發明之特徵性組合之分散劑與光起始劑開始依序詳細地進行說明。
<分散劑>
於本發明中,使用(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑作為分散劑。
(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑係指為共聚物且至少包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之分散劑。
(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑較佳為含有作為色材吸附部位發揮作用之結構單元及作為溶劑親和性部位發揮作用之結構單元的共聚物,較佳為作為溶劑親和性部位發揮作用之結構單元中至少包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元。
作為色材吸附部位發揮作用之結構單元可例舉能夠與源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元共聚之源自乙烯性不飽和單體之結構單元。作為色材吸附部位,可為源自含酸性基乙烯性不飽和單體之結構單元,亦可為源自含鹼性基乙烯性不飽和單體之結構單元。
作為源自含鹼性基乙烯性不飽和單體之結構單元,基於使分散性優異之觀點,較佳為下述通式(I)所表示之結構單元。
Figure 110108132-A0305-12-0011-3
(通式(I)中,R41表示氫原子或甲基,A1表示二價連結基,R42及R43分別獨立地表示氫原子或可包含雜原子之烴基,R42及R43可彼此鍵結而形成環結構)
於通式(I)中,A1為二價連結基。作為二價連結基,例如可例舉:直鏈、支鏈或環狀之伸烷基、具有羥基之直鏈、支鏈或環狀之伸烷基、伸芳基、-CONH-基、-COO-基、-NHCOO-基、醚基(-O-基)、硫醚基(-S-基)及其等之組合等。再者,於本發明中,二價連結基之鍵結方向任 意。即,於二價連結基包含-CONH-之情形時,可-CO位於主鏈之碳原子側且-NH位於側鏈之氮原子側,反之,亦可-NH位於主鏈之碳原子側且-CO位於側鏈之氮原子側。
其中,就分散性之方面而言,通式(I)中之A1較佳為包含-CONH-基或-COO-基之二價連結基,更佳為包含-CONH-基或-COO-基及碳原子數1~10之伸烷基之二價連結基。
R42及R43中之可包含雜原子之烴基中之烴基例如可例舉:烷基、芳烷基、芳基等。
作為烷基,例如可例舉:甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、第三丁基、2-乙基己基、環戊基、環己基等,烷基之碳原子數較佳為1~18,其中,更佳為甲基或乙基。
作為芳烷基,例如可例舉:苄基、苯乙基、萘基甲基、聯苯基甲基等。芳烷基之碳原子數較佳為7~20,進而較佳為7~14。
又,作為芳基,可例舉:苯基、聯苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基等。芳基之碳原子數較佳為6~24,進而較佳為6~12。再者,上述較佳之碳原子數不包括取代基之碳原子數。
包含雜原子之烴基具有上述烴基中之碳原子被取代為雜原子之結構,或具有上述烴基中之氫原子被取代為包含雜原子之取代基之結構。作為烴基可包含之雜原子,例如可例舉:氧原子、氮原子、硫原子、矽原子等。
又,烴基中之氫原子可被取代為氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子。
R42與R43彼此鍵結而形成環結構係指R42與R43經由氮原子 形成環結構。R42與R43所形成之環結構中可包含雜原子。環結構並無特別限定,例如可例舉:吡咯啶環、哌啶環、嗎啉環等。
於本發明中,較佳為R42及R43分別獨立地為氫原子、碳原子數1~5之烷基、苯基,或R42與R43鍵結而形成吡咯啶環、哌啶環、嗎啉環。
作為衍生上述通式(I)所表示之結構單元之單體,可例舉:(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基丙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基丙酯等含烷基取代胺基之(甲基)丙烯酸酯等;二甲基胺基乙基(甲基)丙烯醯胺、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺等含烷基取代胺基之(甲基)丙烯醯胺等。其中,基於提昇分散性及分散穩定性之觀點,較佳地使用(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙酯、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺。
於聚合物中,通式(I)所表示之結構單元可包含1種,亦可包含2種以上。
又,關於作為色材吸附部位發揮作用之結構單元,可上述通式(I)所表示之結構單元所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽(以下,有時將此種共聚物稱為鹽型共聚物)。
作為上述有機酸化合物,較佳為下述通式(1)所表示之化合物及下述通式(3)所表示之化合物,作為上述鹵代烴,較佳為下述通式(2)所表示之化合物。即,作為選自由上述有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種,較佳地使用選自由下述通式(1)~(3)所組成之群中之1種以上之化合物。
Figure 110108132-A0305-12-0014-4
(於通式(1)中,Ra表示碳數1~20之直鏈、支鏈或環狀烷基、乙烯基、可具有取代基之苯基或苄基或者-O-Re,Re表示碳數1~20之直鏈、支鏈或環狀烷基、乙烯基、可具有取代基之苯基或苄基、或者經由碳數1~4之伸烷基之(甲基)丙烯醯基。於通式(2)中,Rb、Rb'及Rb"分別獨立地表示氫原子、酸性基或其酯基、可具有取代基之碳數1~20之直鏈、支鏈或環狀烷基、可具有取代基之乙烯基、可具有取代基之苯基或苄基或者-O-Rf,Rf表示可具有取代基之碳數1~20之直鏈、支鏈或環狀烷基、可具有取代基之乙烯基、可具有取代基之苯基或苄基、或者經由碳數1~4之伸烷基之(甲基)丙烯醯基,X表示氯原子、溴原子或碘原子。於通式(3)中,Rc及Rd分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~20之直鏈、支鏈或環狀烷基、乙烯基、可具有取代基之苯基或苄基或者-O-Re,Re表示碳數1~20之直鏈、支鏈或環狀烷基、乙烯基、可具有取代基之苯基或苄基、或者經由碳數1~4之伸烷基之(甲基)丙烯醯基。其中,Rc及Rd之至少一者包含碳原子)
關於上述通式(1)~(3)之各符號,可與國際公開第2016/104493號之記載相同。
基於使色材之分散性及分散穩定性優異之觀點,上述有機酸化合物較佳為苯基膦酸或苯基次膦酸等酸性有機磷化合物。作為此種分散劑所使用之有機酸化合物之具體例,例如適宜列舉日本專利特開2012-236882號 公報等所記載之有機酸化合物。
又,作為上述鹵代烴,基於使色材之分散性及分散穩定性優異之觀點,較佳為烯丙基溴、苄基氯等烯丙基鹵及鹵代芳烷基之至少1種。
關於鹽型共聚物中選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種之含量,基於與通式(I)所表示之結構單元所具有之末端氮部位形成鹽之觀點,相對於通式(I)所表示之結構單元所具有之末端氮部位,選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種之合計較佳為0.01莫耳以上,更佳為0.05莫耳以上,進而較佳為0.1莫耳以上,尤佳為0.2莫耳以上。若為上述下限值以上,則容易獲得藉由形成鹽而提昇色材分散性之效果。同樣地,較佳為1莫耳以下,更佳為0.8莫耳以下,進而較佳為0.7莫耳以下,尤佳為0.6莫耳以下。若為上述上限值以下,則可使顯影密接性或溶劑再溶解性優異。
再者,選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種可單獨使用1種,亦可組合2種以上。於組合2種以上之情形時,較佳為其合計含量處於上述範圍內。
作為鹽型共聚物之製備方法,可例舉如下方法等,即,於溶解或分散有形成鹽之前之共聚物的溶劑中,添加選自由上述有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種,進行攪拌,進而視需要加熱。
再者,共聚物之該通式(I)所表示之結構單元所具有之末端氮部位與選自由上述有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽的情況及其比率例如可藉由NMR(nuclear magnetic resonance,核磁共振)等公知之方法確認。
就分散性及分散穩定性之方面而言,具有上述通式(I)所表 示之結構單元之共聚物更佳為接枝共聚物及嵌段共聚物之至少1種,上述接枝共聚物具有上述通式(I)所表示之結構單元,且接枝聚合物鏈具有源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元,上述嵌段共聚物具有包含上述通式(I)所表示之結構單元之A嵌段、及包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之B嵌段。
以下,對上述接枝共聚物及上述嵌段共聚物依序進行說明。
作為具有上述通式(I)所表示之結構單元且接枝聚合物鏈具有源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元的接枝共聚物,可例舉如下接枝共聚物以及鹽型接枝共聚物之至少1種,上述接枝共聚物具有上述通式(I)所表示之結構單元及下述通式(II)所表示之結構單元,上述鹽型接枝共聚物係該接枝共聚物之該通式(I)所表示之結構單元所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽而成。
Figure 110108132-A0305-12-0016-5
(通式(II)中,R41'表示氫原子或甲基,A2表示直接鍵結或二價連結基,Polymer表示聚合物鏈,該聚合物鏈之結構單元中包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元)
於上述通式(II)中,A2為直接鍵結或二價連結基。作為A2中之二價連結基,並無特別限制,只要可將源自乙烯性不飽和雙鍵之碳原子與聚合物鏈連結即可。作為A2中之二價連結基,例如可例舉與上述A1中之二價連結基相同者。
其中,就分散性之方面而言,通式(II)中之A2較佳為包含-CONH-基或-COO-基之二價連結基,更佳為包含-CONH-基或-COO-基及碳原子數1~10之伸烷基之二價連結基。
於上述通式(II)中,Polymer表示聚合物鏈,該聚合物鏈之結構單元中包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元。藉由接枝共聚物包含具有特定聚合物鏈之上述通式(II)所表示之結構單元,溶劑親和性良好,色材之分散性及分散穩定性良好,且與下述光起始劑之相溶性亦良好。
作為該聚合物鏈之結構單元,可例舉下述通式(IV)所表示之結構單元。
Figure 110108132-A0305-12-0017-6
(通式(IV)中,R44"為氫原子或甲基,A4為二價連結基,R50為氫原子或可包含雜原子之烴基)
作為二價連結基A4,例如可例舉與上述A1中之二價連結基相同者。於本發明中,作為源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元,至少包含通式(IV)中之A4為包含-COO-基之二價連結基的通式(IV)所表示之結構單元。就於用於彩色濾光片用途之有機溶劑中之溶解性之方面而言,通式(IV)中之A4可含有包含-CONH-基之二價連結基。
R50中之可包含雜原子之烴基中之烴基例如可例舉:烷基、烯基、芳基、及芳烷基或烷基取代芳基等其等之組合。作為R50中之可包含雜原子之烴基中之烴基,例如可例舉:碳數1~18之烷基、碳數2 ~18之烯基、芳基、及芳烷基或烷基取代芳基等其等之組合。
上述碳數1~18之烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一種,例如可例舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正壬基、正月桂基、正硬脂基、環戊基、環己基、
Figure 110108132-A0305-12-0018-29
基、異
Figure 110108132-A0305-12-0018-30
基、二環戊基、金剛烷基、低級烷基取代金剛烷基等。烷基之碳數較佳為1~12,進而較佳為1~6。
上述碳數2~18之烯基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一種。作為此種烯基,例如可例舉:乙烯基、烯丙基、丙烯基等。烯基之雙鍵之位置並無限定,就所獲得之聚合物之反應性之方面而言,較佳為烯基之末端具有雙鍵。烯基之碳數較佳為2~12,進而較佳為2~8。
作為芳基,可例舉:苯基、聯苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基等。芳基之碳數較佳為6~24,進而較佳為6~12。
又,作為芳烷基,可例舉:苄基、苯乙基、萘基甲基、聯苯基甲基等,還可進而具有取代基。芳烷基之碳數較佳為7~20,進而較佳為7~14。
又,於上述芳基或芳烷基等芳香環上,還可鍵結作為取代基之碳數1~30之直鏈狀、支鏈狀烷基。
作為R50中之烴基,其中,就分散穩定性之方面而言,較佳為選自由碳數1~18之烷基、烷基可被取代之碳數6~12之芳基、及烷基可被取代之碳數7~14之芳烷基所組成之群中之1種以上,更佳為選自由甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正壬基、正月桂基、正硬脂基、烷基可被取代之苯基及苄基所組成之群中之1種以上。
作為烴基可包含之雜原子,例如可例舉:氧原子、氮原子、硫原子、矽原子等。作為可包含雜原子之烴基,例如可例舉烴基之碳 鏈中包含如下連結基之結構:-CO-、-COO-、-OCO-、-O-、-S-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-OCO-NH-、-NH-COO-、-NH-CO-NH-、-NH-O-、-O-NH-等。
又,該烴基可於不妨礙上述接枝共聚物之分散性能等之範圍內具有取代基,作為取代基,例如可例舉:鹵素原子、羥基、羧基、烷氧基、硝基、氰基、環氧基、異氰酸基、硫醇基等。
又,關於R50中之可包含雜原子之烴基,可為於烴基中經由包含雜原子之連結基於末端加成有烯基等聚合性基之結構。例如,通式(IV)所表示之結構單元可為使源自(甲基)丙烯酸之結構單元與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯反應而成之結構。即,通式(IV)中之-A4-R50之結構可為-COO-CH2CH(OH)CH2-OCO-CR=CH2所表示之結構(此處,R為氫原子或甲基)。又,通式(IV)所表示之結構單元可為使源自(甲基)丙烯酸羥基烷基酯之結構單元與(甲基)丙烯酸2-異氰酸基烷基酯反應而成之結構。即,通式(IV)中之R50可為-R'-OCONH-R"-OCO-CR=CH2所表示之結構(此處,R'及R"分別獨立地為伸烷基,R為氫原子或甲基)。
作為衍生通式(IV)所表示之結構單元之單體,例如較佳為具有源自如下化合物之結構單元之單體:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸異
Figure 110108132-A0305-12-0019-31
基酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸、丁二酸2-甲基丙烯醯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙 烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、環氧乙烷鏈之重複單元數未達19之甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯等。然而,並不限定於該等。
於本發明中,作為上述R50,其中,較佳為使用與下述有機溶劑之溶解性優異者,只要根據色材分散液所使用之有機溶劑適當選擇即可。具體而言,例如,於上述有機溶劑使用一般用作色材分散液之有機溶劑之醚醇乙酸酯系、醚系、酯系、醇系等有機溶劑之情形時,上述R50較佳為甲基、乙基、異丁基、正丁基、2-乙基己基、苄基、環己基、二環戊基、羥基乙基、苯氧基乙基、金剛烷基、甲氧基聚乙二醇基、甲氧基聚丙二醇基、聚乙二醇基等。
基於縮短感光性樹脂組合物之顯影時間,且使感光性著色樹脂組合物之硬化物之耐溶劑性更良好之觀點,上述接枝共聚物較佳為上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中包含選自由下述通式(III)所表示之結構單元及下述通式(III')所表示之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元。
下述通式(III)所表示之結構單元及下述通式(III')所表示之結構單元包含於上述通式(IV)所表示之結構單元。
Figure 110108132-A0305-12-0020-7
Figure 110108132-A0305-12-0021-8
(通式(III)中,R44為氫原子或甲基,A3為二價連結基,R45為伸乙基或伸丙基,R46為氫原子或烴基,m表示3以上80以下之數。
通式(III')中,R44'為氫原子或甲基,A3'為二價連結基,R47係碳數為1~10之伸烷基,R48係碳數為3~7之伸烷基,R49為氫原子或烴基,n表示1以上40以下之數)
作為二價連結基A3,例如可例舉與上述A1中之二價連結基相同者。其中,就於用於彩色濾光片用途之有機溶劑中之溶解性之方面而言,通式(III)中之A3較佳為包含-CONH-基或-COO-基之二價連結基,更佳為-CONH-基或-COO-基,進而更佳為-COO-基。
上述m表示環氧乙烷鏈或環氧丙烷鏈之重複單元數,表示3以上之數,其中,基於抑制產生水斑之觀點,較佳為19以上,更佳為21以上。再者,水斑係指鹼性顯影後用純水沖洗後,產生滲水之痕跡這一現象。此種水斑於後烘烤後消失,故對於製品而言不存在問題,但於顯影後圖案化方面之外觀檢查中,被檢測為不均異常,產生無法區分正常品與異常品之問題。因此,若於外觀檢查中降低檢查裝置之檢查感度,則結果導致最終彩色濾光片製品之良率降低,而成為問題。作為感光性樹脂組合物之硬化膜產生水斑之原因,可例舉朝硬化膜內之吸水。硬化膜中之鹼可溶性樹脂具有羧基等酸性基,因此容易吸水。又,認為,藉由該酸性基於顯影時與鹼性顯影液中典型地包含之鹼金屬形成金屬鹽,而吸水性進一步提高。聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈中所包含之氧原子藉由與鹼金屬等金屬 錯合而可捕捉。推測,隨著聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈之重複單元數變大,錯合常數增加,金屬分子之捕捉能力增加,因此可抑制形成鹼可溶性樹脂之鹼金屬鹽,抑制朝硬化膜內之吸水。又,推測,藉由聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈中所包含之氧原子利用氫鍵與感光性樹脂組合物中所包含之鹼可溶性樹脂之羧基等酸性基相互作用,可抑制形成酸性基之鹼金屬鹽,抑制朝硬化膜內之吸水。
於上述m為19以上之情形時,如圖4所示,上述接枝共聚物11可含有具有通式(I)所表示之結構單元21及通式(II)所表示之結構單元22之主鏈部分12,且上述通式(I)所表示之結構單元21所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種23形成鹽,上述通式(II)所表示之結構單元22係於聚合物鏈24中含有包含具有特定重複數之聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈26的通式(III)所表示之結構單元25。於本發明所使用之特定接枝共聚物中,如此接枝之聚合物鏈24之結構單元中含有包含具有特定重複數之聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈之結構單元25,接枝之聚合物鏈24本身具有分枝結構。推定,結果,分散劑之金屬捕捉部之比表面積變大,與此相互作用,聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈中所包含之氧原子所引起之金屬捕捉作用明顯,可提昇吸水抑制效果,抑制因吸水而產生水斑。推測,藉由該等朝硬化膜內之吸水抑制作用,可抑制因吸水而產生水斑。
另一方面,m之上限值為80以下,就於用於彩色濾光片用途之有機溶劑中之溶解性之方面而言,較佳為50以下。
作為R46中之烴基,可與上述R50中之烴基相同。
作為R46中之烴基,其中,就分散穩定性或相溶性之方面而言,較佳 為選自由碳數1~18之烷基、烷基可被取代之碳數6~12之芳基、及烷基可被取代之碳數7~14之芳烷基所組成之群中之1種以上,更佳為選自由甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正壬基、正月桂基、正硬脂基、烷基可被取代之苯基及苄基所組成之群中之1種以上。
又,於上述通式(III')中,作為二價連結基A3',例如可例舉與上述A1中之二價連結基相同者。其中,就於用於彩色濾光片用途之有機溶劑中之溶解性之方面而言,通式(III')中之A3'較佳為包含-CONH-基或-COO-基之二價連結基,更佳為-CONH-基或-COO-基,進而更佳為-COO-基。
於上述通式(III')中,R47係碳數為1~10之伸烷基,其中,就溶劑再溶解性之方面而言,較佳為碳數為2~8之伸烷基。
R48係碳數為3~7之伸烷基,其中,就基材密接性之方面而言,較佳為碳數為3~5之伸烷基,進而較佳為碳數為5之伸烷基。
R49為氫原子或烴基,關於上述R49中之烴基,可與上述R46中之烴基相同。
上述通式(III')中之上述n表示酯鏈之重複單元數,表示1以上之數,其中,基於縮短顯影時間,且同時滿足優異之耐溶劑性之觀點,較佳為2以上,進而較佳為3以上。
另一方面,n之上限值為40以下,就於用於彩色濾光片用途之有機溶劑中之溶解性之方面而言,較佳為20以下。
於上述聚合物鏈中,選自由上述通式(III)所表示之結構單元及上述通式(III')所表示之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元可單獨使用1種,亦可混合2種以上。
基於使由氧原子所引起之溶劑親和性部之作用更明顯,縮短感光性樹脂組合物之顯影時間,且提昇耐溶劑性之觀點,較佳為上述聚合物鏈中包含上述通式(III)所表示之結構單元。
其中,基於提昇水斑抑制效果,提昇耐溶劑性,且提昇顯影殘渣抑制效果之觀點,於上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中,更佳為組合含有選自由m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種、及選自由m為3以上10以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種,進而更佳為組合含有選自由m為19以上50以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種、及選自由m為3以上8以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種。
於上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中含有選自由m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種的情形時,於將上述聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,就水斑抑制效果之方面而言,m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元的合計比率較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上,進而更佳為4質量%以上,另一方面,就溶劑再溶解性及水斑抑制效果之方面而言,較佳為75質量%以下,更佳為65質量%以下,進而更佳為50質量%以下。
於上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中組合含有選自由m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種、及選自由m為3以上10以下之上述通式(III)所表示之結構單元所組成之群中之至少1種的情形時,於將上述聚合物鏈之所 有結構單元設為100質量%時,m為3以上10以下之上述通式(III)所表示之結構單元的合計比率較佳為20質量%以上。另一方面,就溶劑再溶解性之方面而言,於將該聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,上述聚合物鏈中m為3以上10以下之上述通式(III)所表示之結構單元的合計比率較佳為80質量%以下,更佳為60質量%以下。
又,關於上述聚合物鏈中m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元與m為3以上10以下之上述通式(III)所表示之結構單元的混合比率,基於提昇顯影殘渣抑制效果之觀點,於將m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元與m為3以上10以下之上述通式(III)所表示之結構單元的合計設為100質量份時,m為19以上80以下之上述通式(III)所表示之結構單元的合計較佳為3質量份以上,更佳為6質量份以上,且較佳為80質量份以下,更佳為60質量份以下。
就分散穩定性、高對比度化、縮短顯影時間及同時滿足優異之耐溶劑性之方面而言,於將上述聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,選自由上述通式(III)所表示之結構單元及上述通式(III')所表示之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元的合計比率較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上,進而更佳為4質量%以上。就溶劑再溶解性之方面而言,於將上述聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,選自由上述通式(III)所表示之結構單元及上述通式(III')所表示之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元的合計比率較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而更佳為60質量%以下。
於上述聚合物鏈中,包含上述通式(III)所表示之結構單元及上述通式(III')所表示之結構單元的上述通式(IV)所表示之結構單元可單 獨使用1種,亦可混合2種以上。
就色材之分散性及分散穩定性之方面而言,於將該聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,上述通式(IV)所表示之結構單元之合計比率較佳為70質量%以上,更佳為90質量%以上。另一方面,就分散穩定性、及同時滿足優異之耐溶劑性之方面而言,於將該聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,上述聚合物鏈中上述通式(IV)所表示之結構單元之合計比率可為100質量%。
其中,就分散穩定性及耐溶劑性、與起始劑之相溶性之方面而言,於將該聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之合計比率較佳為60質量%以上,更佳為80質量%以上。另一方面,就分散穩定性、及同時滿足優異之耐溶劑性之方面而言,於將該聚合物鏈之所有結構單元設為100質量%時,上述聚合物鏈中源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之合計比率可為100質量%。
於上述接枝共聚物之上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中,除包含上述通式(III)所表示之結構單元及上述通式(III')所表示之結構單元的上述通式(IV)所表示之結構單元以外,亦可包含其他結構單元。
作為其他結構單元,可例舉源自能夠與衍生上述通式(IV)所表示之結構單元之單體共聚之具有不飽和雙鍵之單體的結構單元。
作為衍生其他結構單元之單體,例如可例舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯類;苯基乙烯醚等乙烯醚類等。
於上述接枝共聚物之上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈中,就本發明之效果之方面而言,於將該聚合物鏈之所有結構單 元設為100質量%時,其他結構單元之合計比率較佳為30質量%以下,更佳為10質量%以下。
就色材之分散性及分散穩定性之方面而言,Polymer中之聚合物鏈之質量平均分子量Mw較佳為2000以上,更佳為3000以上,進而更佳為4000以上,且更佳為15000以下,進而更佳為12000以下。
藉由處於上述範圍內,可保持分散劑之充分之立體排斥效應,並且分散劑之溶劑親和性部之比表面積變大,而可抑制溶劑滲入至塗膜或到達至色材,並且於包含聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈之情形時,由氧原子所引起之相互作用明顯,可使縮短顯影時間,提昇耐溶劑性之作用良好,進而使水斑產生抑制及顯影殘渣產生抑制效果良好。
又,關於Polymer中之聚合物鏈,作為標準,較佳為23℃下於組合使用之有機溶劑中之溶解度為20(g/100g溶劑)以上。
該聚合物鏈之溶解性可以製備接枝共聚物時供導入聚合物鏈之原料具有上述溶解度之情況作為標準。例如,於使用聚合物鏈及其末端包含具有乙烯性不飽和雙鍵之基之聚合性低聚物(巨單體)以便對接枝共聚物導入聚合物鏈的情形時,只要該聚合性低聚物具有上述溶解度即可。又,於由包含具有乙烯性不飽和雙鍵之基之單體形成共聚物後,使用包含能夠與共聚物中所包含之反應性基反應之反應性基之聚合物鏈,導入聚合物鏈之情形時,只要包含該反應性基之聚合物鏈具有上述溶解度即可。
於上述接枝共聚物中,上述通式(I)所表示之結構單元較佳為以3~60質量%之比率包含,更佳為6~45質量%,進而較佳為9~30質量%。若接枝共聚物中之通式(I)所表示之結構單元處於上述範圍內,則接枝共聚物中之與色材之親和性部之比率適當,且可抑制其於有機溶劑中之 溶解性降低,故其對色材之吸附性良好,可獲得優異之分散性及分散穩定性。
另一方面,於上述接枝共聚物中,上述通式(II)所表示之結構單元較佳為以40~97質量%之比率包含,更佳為55~94質量%,進而較佳為70~91質量%。若接枝共聚物中之通式(II)所表示之結構單元處於上述範圍內,則接枝共聚物中之溶劑親和性部之比率適當,可保持分散劑之充分之立體排斥效應,並且分散劑之溶劑親和性部之比表面積變大,而可抑制溶劑滲入至塗膜或到達至色材,並且於包含聚環氧乙烷鏈或聚環氧丙烷鏈之情形時,由氧原子所引起之相互作用明顯,可使縮短顯影時間,提昇耐溶劑性之作用良好,進而使水斑產生抑制及顯影殘渣產生抑制效果良好。
本發明所使用之上述接枝共聚物可於不損害本發明之效果之範圍內,具有上述通式(I)所表示之結構單元及上述通式(II)所表示之結構單元,此外進而具有其他結構單元。關於其他結構單元,可適當選擇能夠與衍生上述通式(I)所表示之結構單元之含乙烯性不飽和雙鍵之單體等共聚的含乙烯性不飽和雙鍵之單體,進行共聚,導入其他結構單元。
作為與上述通式(I)所表示之結構單元共聚之其他結構單元,例如可例舉上述通式(IV)所表示之結構單元等。
再者,上述結構單元之含有比率係根據製造時合成接枝共聚物時衍生上述通式(I)所表示之結構單元、上述通式(II)所表示之結構單元及上述通式(IV)所表示之結構單元等之單體之添加量算出。
又,就分散性及分散穩定性之方面而言,上述接枝共聚物之質量平均分子量Mw較佳為4000以上,更佳為6000以上,進而更佳為8000以上。另一方面,就溶劑再溶解性之方面而言,較佳為50000以下, 更佳為30000以下。
再者,於本發明中,質量平均分子量Mw係藉由GPC(gel permeation chromatography,凝膠滲透層析法)測得之值。測定係於如下條件下進行,即,使用東曹製造之HLC-8120GPC,將溶出溶劑設為添加了0.01莫耳/升之溴化鋰之N-甲基吡咯啶酮,將校正曲線用聚苯乙烯標準設為Mw 377400、210500、96000、50400、20650、10850、5460、2930、1300、580(以上為Polymer Laboratories製造之Easi PS-2系列)及Mw 1090000(東曹製造),將測定管柱設為TSK-GEL ALPHA-M×2根(東曹製造)。
(接枝共聚物之製造方法)
於本發明中,作為上述接枝共聚物之製造方法,並無特別限定,只要為可製造具有上述通式(I)所表示之結構單元及上述通式(II)所表示之結構單元之接枝共聚物的方法即可。於製造具有上述通式(I)所表示之結構單元及上述通式(II)所表示之結構單元之接枝共聚物的情形時,例如可例舉如下方法:含有下述通式(Ia)所表示之單體、及上述聚合物鏈及其末端包含具有乙烯性不飽和雙鍵之基之聚合性低聚物(巨單體)作為共聚成分進行共聚,製造接枝共聚物。
亦可視需要進而使用其他單體,使用公知之聚合方法製造接枝共聚物。
Figure 110108132-A0305-12-0029-9
(通式(Ia)中,R41、A1、R42及R43與通式(I)中之該等相同)
又,於製造具有上述通式(I)所表示之結構單元及上述通式(II)所表示之結構單元之接枝共聚物的情形時,可使上述通式(Ia)所表示之單體與其他包含具有乙烯性不飽和雙鍵之基之單體加成聚合而形成共聚物,然後使用包含能夠與共聚物中所包含之反應性基反應之反應性基之聚合物鏈,導入聚合物鏈。具體而言,例如,可於合成具有烷氧基、羥基、羧基、胺基、環氧基、異氰酸基、氫鍵形成基等取代基之共聚物後,與包含與該取代基反應之官能基之聚合物鏈反應,導入聚合物鏈。
例如,可使側鏈具有縮水甘油基之共聚物與末端具有羧基之聚合物鏈反應,或者使側鏈具有異氰酸基之共聚物與末端具有羥基之聚合物鏈反應,導入聚合物鏈。
再者,於上述聚合中,可使用一般用於聚合之添加劑,例如聚合起始劑、分散穩定劑、鏈轉移劑等。
其次,對具有包含上述通式(I)所表示之結構單元之A嵌段、及包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之B嵌段的嵌段共聚物進行說明。
於本發明中,嵌段共聚物之各嵌段之配置並無特別限定,例如,可為AB嵌段共聚物、ABA嵌段共聚物、BAB嵌段共聚物等。其中,基於使分散性優異之觀點,較佳為AB嵌段共聚物或ABA嵌段共聚物。
A嵌段係作為色材吸附部位發揮作用之嵌段,至少包含上述通式(I)所表示之結構單元。A嵌段可為該嵌段共聚物之該通式(I)所表示之結構單元所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽而成的鹽型嵌段共聚物。
A嵌段可於達成本發明之目的之範圍內,具有除通式(I)所表示之結構單元以外之結構單元,能夠與通式(I)所表示之結構單元共聚之結構單元均可含有。具體而言,例如,可例舉上述通式(IV)所表示之結構單元等。
於形成鹽之前之嵌段共聚物中之A嵌段中,相對於A嵌段之所有結構單元之合計質量,通式(I)所表示之結構單元之含有比率較佳為50~100質量%,更佳為80~100質量%,最佳為100質量%。其原因在於,通式(I)所表示之結構單元之比率越高,對色材之吸附力越提昇,嵌段共聚物之分散性及分散穩定性越良好。再者,上述結構單元之含有比率係根據合成具有通式(I)所表示之結構單元之A嵌段時的添加質量算出。
又,於形成鹽之前之嵌段共聚物中,基於使分散性及分散穩定性良好之觀點,相對於嵌段共聚物之所有結構單元之合計質量,通式(I)所表示之結構單元的含有比率較佳為5~60質量%,更佳為10~50質量%。再者,上述嵌段共聚物中之各結構單元之含有比率係根據合成形成鹽之前之嵌段共聚物時的添加質量算出。
再者,通式(I)所表示之結構單元只要與色材具有親和性即可,可包含1種,亦可包含2種以上。
B嵌段係作為溶劑親和性部位發揮作用之嵌段,至少包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元。
關於源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元,可與上述相同。
作為B嵌段,較佳為自能夠與衍生通式(I)所表示之結構單元之單體共聚之具有不飽和雙鍵之單體中,以具有溶劑親和性之方式,根據溶劑適當選擇使用。作為標準,較佳為相對於組合使用之溶劑,以共聚物於23℃下 之溶解度為20(g/100g溶劑)以上之方式導入B嵌段。構成B嵌段部之結構單元可包含1種,亦可包含2種以上。
作為B嵌段中所包含之結構單元,例如可例舉上述通式(IV)所表示之結構單元等。
於用作本發明之分散劑之嵌段共聚物中,作為上述通式(I)所表示之結構單元之單元數m與構成溶劑親和性嵌段部之其他結構單元之單元數n的比率m/n,較佳為處於0.01以上1以下之範圍內,就色材之分散性、分散穩定性之方面而言,更佳為處於0.05以上0.7以下之範圍內。
基於藉由與本發明所使用之特定起始劑組合而提昇耐溶劑性,且抑制產生顯影殘渣之觀點,較佳為於用作本發明之分散劑之嵌段共聚物中含有如下嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種,上述嵌段共聚物含有包含上述通式(I)所表示之結構單元之A嵌段、及包含源自含羧基單體之結構單元及源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之B嵌段,上述鹽型嵌段共聚物係該嵌段共聚物之上述通式(I)所表示之結構單元所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽而成,上述嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種之酸值為1~18mgKOH/g,玻璃轉移溫度為30℃以上。
該情形時之B嵌段包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元作為必需成分,可與國際公開第2016/104493號之B嵌段相同。
作為上述含羧基單體,可使用能夠與具有通式(I)所表示之結構單元之單體共聚且含有不飽和雙鍵及羧基的單體。作為此種單體,例如可例舉:(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸單烷基酯、反丁烯二酸、伊康酸、丁烯酸、肉桂酸、丙烯酸二聚物等。又,亦 可利用(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等具有羥基之單體與順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、環己烷二羧酸酐之類之環狀酐的加成反應物;ω-羧基-聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等。又,作為羧基之前驅物,可使用順丁烯二酸酐、伊康酸酐、檸康酸酐等含酸酐基單體。其中,就共聚性、成本、溶解性、玻璃轉移溫度等方面而言,尤佳為(甲基)丙烯酸。
於形成鹽之前之嵌段共聚物中,源自含羧基單體之結構單元之含有比率並無特別限定,只要以嵌段共聚物之酸值處於上述特定酸值之範圍內的方式適當設定即可,相對於嵌段共聚物之所有結構單元之合計質量,較佳為0.05質量%以上4.5質量%以下,更佳為0.07質量%以上3.7質量%以下。
藉由源自含羧基單體之結構單元之含有比率為上述下限值以上,可表現顯影殘渣抑制效果,藉由為上述上限值以下,可防止顯影密接性變差或溶劑再溶解性變差。
再者,源自含羧基單體之結構單元只要為上述特定酸值即可,可包含1種,亦可包含2種以上。
又,基於提昇顯影密接性之觀點,較佳為嵌段共聚物之B嵌段中包含源自含羥基單體之結構單元。於B嵌段中包含源自含羥基單體之結構單元之情形時,進而顯影速度亦提昇。再者,此處之羥基係指鍵結於脂肪族烴之醇性羥基。
作為源自含羥基單體之結構單元,可使用能夠與衍生通式(I)所表示之結構單元之單體共聚且含有不飽和雙鍵及羥基的單體。作為此種單體,例如可例舉:(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、單(甲基)丙烯 酸甘油酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯之ε-己內酯1莫耳加成物、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯等。
基於提昇顯影密接性之觀點,其中,較佳為選自由甲基丙烯酸2-羥基乙酯及(甲基)丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯所組成之群中之1種以上。
於形成鹽之前之嵌段共聚物中,相對於嵌段共聚物之所有結構單元之合計質量,源自含羥基單體之結構單元之含有比率較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上,進而更佳為3質量%以上,尤佳為4質量%以上。若為上述下限值以上,則可使顯影密接性較佳。同樣地,較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下,進而更佳為50質量%以下,尤佳為40質量%以下。若為上述上限值以下,則可提高其他有用單體之導入比率,故而較佳。再者,上述結構單元之含有比率係根據合成形成鹽之前之嵌段共聚物時的添加質量算出。
關於上述嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種之酸值,就顯影殘渣抑制效果之方面而言,作為下限,較佳為1mgKOH/g以上,更佳為2mgKOH/g以上。又,關於上述嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種之酸值,基於可防止顯影密接性變差或溶劑再溶解性變差之觀點,作為上限,較佳為18mgKOH/g以下,更佳為16mgKOH/g以下,進而更佳為14mgKOH/g以下。
上述嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種之酸值可藉由國際公開第2016/104493號所記載之方法求出。
就顯影密接性之方面而言,上述嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種之玻璃轉移溫度較佳為30℃以上,其中,較佳為32℃以上,更佳為35℃以上。另一方面,就容易準確稱量等使用時之操作性之觀 方面而言,較佳為200℃以下。
上述嵌段共聚物以及鹽型嵌段共聚物之至少1種之玻璃轉移溫度係藉由依據JIS K7121,利用示差掃描熱量測定(DSC)進行測定而求出。於觀察到2個以上之表示玻璃轉移溫度之波峰之情形時,將峰面積即自所獲得之圖之基準線突出之部分之面積最大的波峰設為玻璃轉移溫度之代表值。
上述嵌段共聚物之質量平均分子量Mw並無特別限定,基於使色材分散性及分散穩定性良好之觀點,較佳為1000以上20000以下,更佳為2000以上15000以下,進而更佳為3000以上12000以下。
此處,質量平均分子量(Mw)可以與上述相同之方式測定。
又,就分散穩定性及耐溶劑性、與起始劑之相溶性之方面而言,於將嵌段共聚物中之B嵌段中之所有結構單元設為100質量%時,源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之合計比率較佳為60質量%以上,更佳為80質量%以上,進而較佳為90質量%以上。另一方面,就分散穩定性、及同時滿足優異之耐溶劑性之方面而言,於將該B嵌段中之所有結構單元設為100質量%時,源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之合計比率可為100質量%。於B嵌段中包含源自上述含羧基單體之結構單元之情形時,於將B嵌段中不同於源自上述含羧基單體之結構單元之所有結構單元設為100質量%時,源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之合計比率可為100質量%。
又,於形成鹽之前之嵌段共聚物中,基於提昇色材分散性之觀點,相對於嵌段共聚物之所有結構單元之合計質量,上述通式(IV)所表示之結構單元之含有比率較佳為40~95質量%,更佳為50~90質量%。再者,上述結構單元之含有比率係根據合成形成鹽之前之嵌段共聚物時的添加質量算出。
基於使分散性良好,形成塗膜時不析出異物,提昇亮度及對比度之觀點,包含上述通式(I)所表示之結構單元之(甲基)丙烯酸酯系共聚物較佳為胺值為40mgKOH/g以上120mgKOH/g以下之共聚物。
藉由胺值處於上述範圍內,黏度之經時穩定性或耐熱性優異,並且鹼性顯影性或溶劑再溶解性亦優異。於本發明中,包含上述通式(I)所表示之結構單元之(甲基)丙烯酸酯系共聚物之胺值較佳為80mgKOH/g以上,更佳為90mgKOH/g以上。另一方面,就溶劑再溶解性之方面而言,包含上述通式(I)所表示之結構單元之(甲基)丙烯酸酯系共聚物之胺值較佳為110mgKOH/g以下,更佳為105mgKOH/g以下。
胺值係指與中和試樣1g中所包含之胺成分所需之過氯酸當量之氫氧化鉀之mg數,可藉由JIS-K7237所定義之方法測定。於藉由該方法測定之情形時,即便為與分散劑中之有機酸化合物形成鹽之胺基,通常,該有機酸化合物亦會解離,因此可測定用作分散劑之嵌段共聚物本身之胺值。
分散劑中之共聚物中之各結構單元之含有比率(莫耳%)可根據製造時原料之添加量求出,又,可使用NMR等分析裝置測定。又,分散劑之結構可使用NMR、各種質量分析等測定。又,可視需要藉由熱分解等使分散劑分解,對於所獲得之分解物,使用高效液相層析法、氣相層析質譜儀、NMR、元素分析、XPS/ESCA(X-ray photoelectron spectroscopy/Electron Spectroscopy for Chemical Analysis,X射線光電子光譜/化學分析電子光譜)及TOF-SIMS(time of flight secondary ion mass spectrometry,飛行時間二次離子質譜儀)等求出。
於本發明中,作為分散劑,使用至少1種上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑,其含量係根據所使用之色材之種類,進而根據下述感 光性著色樹脂組合物中之固形物成分濃度等適當選定。
關於分散劑之含量,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,較佳為以2質量%~30質量%調配,尤佳為以3質量%~25質量%之比率調配。若為上述下限值以上,則色材之分散性及分散穩定性優異,感光性著色樹脂組合物之保存穩定性更優異。又,若為上述上限值以下,則顯影性良好。尤其是,於形成色材濃度較高之著色層之情形時,關於分散劑之含量,較佳為相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,以2質量%~25質量%、更佳為3質量%~20質量%之比率調配。
再者,於本發明中,固形物成分係除下述溶劑以外之所有成分,亦包含溶解於溶劑中之單體等。
<光起始劑>
本發明之感光性著色樹脂組合物中之光起始劑含有下述通式(A)所表示之化合物。認為,由於含有作為下述通式(A)所表示之化合物之光起始劑,故而藉由其與上述特定分散劑組合,起始劑容易均勻存在於著色層中,抑制僅於表面進行硬化而導致線寬偏移變大,著色層均勻硬化而塗膜之硬化性提昇,從而感光性著色樹脂組合物之硬化物之耐溶劑性良好。
(下述通式(A)所表示之化合物)
本發明所使用之下述通式(A)所表示之肟酯化合物中存在由肟之雙鍵所引起之幾何異構物,但並不對該等加以區分。即,於本說明書中,下述通式(A)所表示之化合物、以及下述該化合物之較佳形態即下述通式(B)所表示之化合物及其例示化合物表示兩者之混合物或任一者,並不限定於表示異構物之結構。
[化9]
Figure 110108132-A0305-12-0038-10
(式中,R1及R2分別獨立地表示R11、OR11、COR11、SR11、CONR12R13或CN,R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12及R13所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R21、R22及R23分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R21、R22及R23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子或羧基,R11、R12、R13、R21、R22及R23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR24-、-NR24CO-、-NR24COO-、-OCONR24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-, R24表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R3表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R3與R7及R3與R8可分別一起形成環,R3所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R4、R5、R6及R7分別獨立地表示R11、OR11、SR11、COR14、CONR15R16、NR12COR11、OCOR11、COOR14、SCOR11、OCSR11、COSR14、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,R4與R5、R5與R6及R6與R7可分別一起形成環,R14、R15及R16表示氫原子或碳原子數1~20之烷基,R14、R15及R16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R8表示R11、OR11、SR11、COR11、CONR12R13、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、OCSR11、COSR11、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,k表示0或1)
作為上述通式(A)中之R3、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R21、R22、R23及R24所表示之碳原子數1~20之烷基,例如可例舉: 甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、第三戊基、己基、庚基、辛基、異辛基、2-乙基己基、第三辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、環戊基、環戊基甲基、環戊基乙基、環己基、環己基甲基、環己基乙基等。
作為上述通式(A)中之R3、R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之碳原子數6~30之芳基,例如可例舉:苯基、甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、萘基、蒽基、菲基、經上述烷基取代1個以上之苯基、聯苯基、萘基、蒽基等。
作為上述通式(A)中之R3、R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之碳原子數7~30之芳烷基,例如可例舉:苄基、α-甲基苄基、α,α-二甲基苄基、苯基乙基等。
作為上述通式(A)中之R3、R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之碳原子數2~20之雜環基,例如可例舉:吡啶基、嘧啶基、呋喃基、噻吩基、四氫呋喃基、二氧戊環基、苯并
Figure 110108132-A0305-12-0040-32
唑-2-基、四氫吡喃基、吡咯啶基、咪唑啶基、吡唑啶基、噻唑啶基、異噻唑啶基、
Figure 110108132-A0305-12-0040-33
唑烷基、異
Figure 110108132-A0305-12-0040-34
唑烷基、哌啶基、哌嗪基、嗎啉基等5~7員雜環。
作為上述通式(A)中之R4與R5、R5與R6、R6與R7、R3與R7及R3與R8可一起形成之環,例如,較佳者可例舉:環戊烷環、環己烷環、環戊烯環、苯環、哌啶環、嗎啉環、內酯環、內醯胺環等5~7員環。
又,作為上述通式(A)中之R4、R5、R6、R7及R8所表示之鹵素原子、以及上述通式(A)中之可取代R3、R11、R12、R13、R21、R22及R23之鹵素原子,可例舉:氟、氯、溴、碘。
上述通式(A)中之R11、R12、R13、R21、R22及R23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR24-、-NR24CO-、-NR24COO-、-OCONR24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-,,此時包含之二價基可為1種或2種以上之基,於可連續包含之基之情形時,可連續包含2個以上。
又,上述通式(A)中之R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之基之烷基(伸烷基)部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基。
於上述通式(A)所表示之化合物中,為R3可縮合之芳香族環者或下述通式(B)所表示之化合物由於感度較高,容易製造,故而較佳。
Figure 110108132-A0305-12-0041-11
(式中,R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8及k與上述通式(A)中之該等相同,R31、R32、R33、R34及R35分別獨立地表示R11、OR11、SR11、COR11、CONR15R16、NR12COR11、OCOR11、COOR14、SCOR11、OCSR11、COSR14、CSOR11、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R31與R32、R32與R33、R33與R34及R34與R35可分別一起形成環)
作為R31與R32、R32與R33、R33與R34及R34與R35一起形成之環之例,可例舉與上文中作為R4與R5、R5與R6、R6與R7、R3與R7及R3與R8可一起形成之環之例所例舉者相同之環。
於上述通式(A)及(B)中,R1為碳原子數1~12之烷基或碳原子數7~15之芳烷基且R11為碳原子數6~12之芳基、碳原子數1~8之烷基者由於溶劑溶解性較高,故而較佳,R2為甲基、乙基或苯基者由於反應性較高,故而較佳,R4~R7為氫原子或氰基、尤其是氫原子者容易合成,故而較佳,R8為氫原子者容易合成,故而較佳,於k為1之情形時感度較高,故而較佳;於上述通式(B)中,R31~R35中之至少一者為硝基、CN、鹵素原子、COR11且R11為碳原子數6~12之芳基、碳原子數1~8之烷基者由於感度較高,故而較佳,更佳為R31~R35中之至少一者為硝基、CN或鹵素原子者,尤佳為R33為硝基、CN或鹵素原子者。
作為上述通式(A)所表示之化合物之較佳之具體例,例如可例舉以下之化合物。又,可例舉國際公開2015/152153號公報所記載之化合物No.1~No.212。
Figure 110108132-A0305-12-0042-12
Figure 110108132-A0305-12-0043-13
上述通式(A)所表示之化合物例如可藉由如下方式合成,即,參照國際公開2015/152153號公報,根據所使用之材料,適當選擇溶劑、反應溫度、反應時間、精製方法等。又,亦可適當獲取使用市售品。
(其他光起始劑)
本發明之感光性著色樹脂組合物中之光起始劑含有上述通式(A)所表示之肟酯系光起始劑,基於將感度調整為更良好之觀點,可進而含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之光起始劑。再者,於本發明之感光性著色樹脂組合物所使用之其他光起始劑中,除光聚合起始劑以外,亦包含鏈轉移劑。
其中,基於於著色層圖案化時,同時於著色層形成所需之微孔時,抑制微孔內之顯影殘渣,使微孔之剖面形狀良好之觀點,本發明之感光性著色樹脂組合物中之光起始劑較佳為除上述通式(A)所表示之化合物以外,進而含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0043-35
系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種。即,於使用更高感度之光起始劑以形成著色層之情形時,產生自由基後,自由 基轉移至未曝光部,難以保持位於曝光部分之內部之未曝光部之形狀,且於尺寸精度不變差之情況下形成未曝光部周邊部。不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0044-36
系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種具有自塗膜之中間使深部硬化之性質,從而容易抑制僅於塗膜表面硬化。
因此,若除上述通式(A)所表示之化合物以外,進而組合含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0044-37
系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種,則可維持良好之感度,且自塗膜之表面至深部平衡性較佳地硬化,可控制微孔之剖面形狀,微孔之剖面形狀之傾斜角(θ2)(參照圖6)未達90°,從而良好。
又,若除上述通式(A)所表示之化合物以外,進而組合含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0044-38
系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種,則可將未曝光部之感度控制為良好,微孔內之顯影殘渣抑制效果變高。
於使用不同於上述通式(A)所表示之化合物之肟酯系光起始劑作為其他光起始劑之情形時,上述微孔之剖面形狀良好,具有抑制顯影殘渣之效果,進而,形成細線圖案時,容易使剖面形狀良好,就該方面而言較佳。
作為不同於上述通式(A)所表示之化合物之肟酯系光起始劑,例如可自1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(鄰苯甲醯基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6- (2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)、日本專利特開2000-80068號公報、日本專利特開2001-233842號公報、日本專利特表2010-527339號公報、日本專利特表2010-527338號公報、日本專利特開2013-041153號公報等所記載之肟酯系光起始劑中適當選擇。
作為該不同於上述通式(A)所表示之化合物之肟酯系光起始劑,基於提昇感度之觀點,較佳為具有咔唑骨架、二苯基硫醚骨架或茀骨架者。具有咔唑骨架或二苯基硫醚骨架之肟酯系光起始劑藉由與上述通式(A)所表示之化合物組合,容易提昇感度,就著色層之剖面形狀之方面而言亦較佳。
作為具有咔唑骨架之肟酯系光起始劑,例如可例舉:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(例如Irgacure OXE02,BASF公司製造)、甲酮,[8-[[(乙醯氧基)亞胺基][2-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯基]甲基]-11-(2-乙基己基)-11H-苯并[a]咔唑-5-基]-,(2,4,6-三甲基苯基)(例如Irgacure OXE-03,BASF製造)、乙酮,1-[9-乙基-6-(1,3-二氧雜環戊烷,4-(2-甲氧基苯氧基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)、甲酮,(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)[4-(2-甲氧基-1-甲基乙氧基-2-甲基苯基]-,鄰乙醯基肟、1-丙酮,3-環戊基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)(例如TR-PBG-304,常州強力電子新材料公司製造)、1-丙酮,3-環戊基-1-[2-(2-嘧啶硫基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)、乙酮,2-環己基-1-[2-(2-嘧啶氧基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)、乙酮,2-環己基-1-[2-(2-嘧啶硫基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)、1-辛酮,1-[4-[3-[1-[(乙醯氧基)亞胺基]乙基]-6-[4-[(4,6-二甲基-2-嘧啶基)硫基]-2-甲基苯甲醯基]-9H-咔唑-9-基]苯基]-,1-(鄰乙醯基肟)(例如EXTA- 9,UNION Chemical製造)、作為市售品之ADEKA OPT-N-1919(ADEKA公司製造)、Adeka Arkles NCI-831(ADEKA公司製造)等。
作為具有咔唑骨架之肟酯系光起始劑,可單獨使用或組合使用2種以上,其中,基於使感度較高之觀點,較佳為使用1-丙酮,3-環戊基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(鄰乙醯基肟)(例如TR-PBG-304,常州強力電子新材料公司製造)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(例如Irgacure OXE02,BASF公司製造)或甲酮,(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)[4-(2-甲氧基-1-甲基乙氧基-2-甲基苯基]-,鄰乙醯基肟。
作為具有二苯基硫醚骨架之肟酯系光起始劑,例如可例舉:下述化學式(C-1)所表示之肟酯化合物、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(鄰苯甲醯基肟](例如Irgacure OXE01,BASF公司製造)、1,2-丙二酮,3-環戊基-1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(鄰苯甲醯基肟](例如TR-PBG-305,常州強力電子新材料公司製造)、1,2-丙二酮,3-環戊基-1-[4-[(2-羥基乙氧基)苯硫基]苯基]-,2-(鄰乙醯基肟]、1-戊酮,1-[4-[4-(2-苯并呋喃基羰基)苯硫基]苯基]-4-甲基,1-(鄰乙醯基肟)、作為市售品之TR-PBG-3057(常州強力電子新材料公司製造)、Adeka Arkles NCI-930(ADEKA公司製造)、Irgacure OXE04(BASF公司製造)等。
Figure 110108132-A0305-12-0046-14
作為具有茀骨架之肟酯系光起始劑,可例舉國際公開2018/062105號公報所記載之通式(1)所表示之肟酯化合物(下述通式(D)所表示之肟酯化合物)。下述通式(D)所表示之肟酯化合物可與國際公開2018/062105號公報所記載之通式(1)所表示之肟酯化合物相同。
Figure 110108132-A0305-12-0047-15
(於通式(D)中,Ra及Rb分別獨立地為氫原子或烷基,Rc係可包含選自硫醚鍵(-S-)、醚鍵(-O-)及羰基鍵(-CO-)之至少1種二價連結基之烴基,Z為氫原子或-(C=O)Rd,Rd係可包含選自氧原子及硫原子之至少1種之烴基、或不包含氮原子,包含選自氧原子及硫原子之至少1種之雜環基,Re為碳數1~10之烴基)
作為具有茀骨架之肟酯系光起始劑,更適宜者可例舉下述化合物(D-1)所表示之化合物。又,作為市售品,例如可例舉TR-PBG-365(常州強力電子新材料公司製造)。
Figure 110108132-A0305-12-0047-16
作為α-胺基酮系光起始劑,例如可例舉:2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮(例如Irgacure 907,BASF公司製造)、2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-(4-嗎啉基苯基)-1-丁酮(例如Irgacure 369,BASF公司製造)、2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379EG,BASF公司製造)等。
作為α-胺基酮系光起始劑,可單獨使用或組合使用2種以上,其中,基於抑制微孔內之顯影殘渣,使微孔之剖面形狀良好之觀點,更佳為2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮及2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-(4-嗎啉基苯基)-1-丁酮。
作為聯咪唑系光起始劑,例如可例舉:2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2-溴苯基)-4,4',5,5'-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2-溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4-二溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4,6-三溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑等。
作為聯咪唑系光起始劑,可單獨使用或組合使用2種以上,其中,基於抑制微孔內之顯影殘渣,使微孔之剖面形狀良好之觀點,較佳為使用2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑。
作為9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0048-39
系光起始劑,例如可例舉:2,4-異丙基9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0048-40
、2,4-二乙基9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0048-41
、1-氯-4-丙氧基9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0048-42
、2,4-二氯9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0048-43
等。
作為9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0048-44
系光起始劑,可單獨使用或組合使用2種以上,其 中,基於抑制微孔內之顯影殘渣,使微孔之剖面形狀良好之觀點,較佳為使用2,4-異丙基9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0049-45
、2,4-二乙基9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0049-46
醯基氧化膦系光起始劑具有由熱所引起之黃變較少之性質,故適於提昇亮度,但一般感度較低,有時無法獲得充分之硬化性。然而,若與上述通式(A)所表示之化合物組合,則提昇整體塗膜硬化性,抑制微孔內之顯影殘渣,使微孔之剖面形狀良好,就該方面而言較佳。
作為醯基氧化膦系光起始劑,例如可例舉:苯甲醯基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、2,3,5,6-四甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、3,4-二甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基-苯基乙氧基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦、雙(2,6-二甲基苯甲醯基)-乙基氧化膦等。
作為醯基氧化膦系光起始劑,可單獨使用或組合使用2種以上,其中,基於提昇塗膜硬化性之觀點,較佳為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦。
巰基系鏈轉移劑具有自反應較慢之自由基接收自由基,加快反應之性質,提昇整體塗膜硬化性,抑制微孔內之顯影殘渣,使微孔之剖面形狀良好,就該方面而言較佳。
作為巰基系鏈轉移劑,例如可例舉:2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并
Figure 110108132-A0305-12-0049-47
唑、2-巰基苯并咪唑、2-巰基-5-甲氧基苯并噻唑、2-巰基-5-甲氧基苯并咪唑、3-巰基丙酸、3-巰基丙酸甲酯、3-巰基丙酸乙酯、3-巰基丙酸辛酯、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三
Figure 110108132-A0305-12-0049-48
-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四 (3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯)及四乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)等。
作為巰基系鏈轉移劑,可單獨使用或組合使用2種以上,其中,基於提昇反應速度之觀點,較佳為2-巰基苯并噻唑。
本發明之感光性著色樹脂組合物中所使用之光起始劑之合計含量並無特別限制,只要不損害本發明之效果即可,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,較佳為0.1質量%以上12.0質量%以下,進而較佳為1.0質量%以上8.0質量%以下之範圍。若該含量為上述下限值以上,則充分進行光硬化,抑制曝光部分於顯影時溶出,耐溶劑性良好,另一方面,若為上述上限值以下,則可抑制線寬偏移,可抑制由所獲得之著色層黃變引起亮度降低。
再者,固形物成分係除溶劑以外之所有成分,亦包含液狀多官能單體等。
又,相對於鹼可溶性樹脂、多官能單體及起始劑之合計,本發明之感光性著色樹脂組合物中所使用之光起始劑之合計含量較佳為1質量%以上20質量%以下,進而較佳為2質量%以上15質量%以下之範圍。若該含量為上述下限值以上,則充分進行光硬化,抑制曝光部分於顯影時溶出,耐溶劑性良好,另一方面,若為上述上限值以下,則可抑制線寬偏移,可抑制由所獲得之著色層黃變引起亮度降低。
於上述光起始劑含有上述通式(A)所表示之化合物及上述其他光起始劑之情形時,就抑制線寬偏移,提昇耐溶劑性,抑制微孔內之顯影殘渣,微孔之剖面形狀之方面而言,相對於光起始劑之總量,上述通式(A)所表示之化合物之含量較佳為10質量%以上98質量%以下,更佳為20 質量%以上95質量%以下,進而較佳為30質量%以上95質量%以下,就抑制線寬偏移,提昇耐溶劑性,抑制微孔內之顯影殘渣,微孔之剖面形狀之方面而言,進而更佳為50質量%以上90質量%以下,尤佳為60質量%以上90質量%以下。
<色材>
於本發明中,色材並無特別限定,只要於形成彩色濾光片之著色層時可呈現所需顏色即可,各種有機顏料、無機顏料、可分散之染料、染料之成鹽化合物等可單獨使用,或混合使用2種以上。其中,有機顏料之顯色性較高,耐熱性亦較高,故較佳地使用。作為有機顏料,例如可例舉染料索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司發行)中被分類為顏料(Pigment)之化合物,具體而言,可例舉如下所述之標註有染料索引(C.I.)編號之顏料。
C.I.顏料黃1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、55、60、61、65、71、73、74、81、83、93、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、155、156、166、168、175、185及C.I.顏料黃150之顏料衍生物;C.I.顏料橙1、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、61、63、64、71、73;C.I.顏料紫1、19、23、29、32、36、38;C.I.顏料紅1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53: 1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、193、194、202、206、207、208、209、215、216、220、224、226、242、243、245、254、255、264、265、269、272、291;C.I.顏料藍15、15:3、15:4、15:6、60;C.I.顏料綠7、36、58、59、62、63;C.I.顏料棕23、25;C.I.顏料黑1、7。
又,作為上述無機顏料之具體例,可例舉:氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅白、硫酸鉛、黃丹、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、鐵藍、氧化鉻綠、鈷綠、棕土、鈦黑、合成鐵黑、碳黑等。
例如,於在彩色濾光片之基板上,將本發明之色材分散液製成下述感光性著色樹脂組合物而形成遮光層之圖案之情形時,於墨水中調配遮光性較高之黑色顏料。作為遮光性較高之黑色顏料,例如可使用碳黑或四氧化三鐵等無機顏料;或者花青黑等有機顏料。
作為上述可分散之染料,可例舉藉由對染料賦予各種取代基,或與溶解度較低之溶劑組合使用而能夠分散之染料。
作為染料之成鹽化合物,係指染料與相對離子形成鹽之化合物,例如可例舉:鹼性染料與酸之成鹽化合物、酸性染料與鹼之成鹽化合物,亦包含使用公知之色澱化(成鹽化)方法,使可溶於溶劑之染料不溶於溶劑而成之色澱顏料。
於本發明中,藉由組合使用包含選自染料及染料之成鹽化合物之至少一種之色材與上述本發明之分散劑,可提昇該色材之分散性及分散穩定性。
作為上述染料,可自先前公知之染料中適當選擇。作為此種染料,例如可例舉:偶氮染料、金屬錯鹽偶氮染料、蒽醌染料、三苯基甲烷染料、
Figure 110108132-A0305-12-0053-49
染料、花青染料、萘醌染料、醌亞胺染料、次甲基染料、酞菁染料等。
再者,作為標準,若相對於10g之溶劑(或混合溶劑),染料之溶解量為10mg以下,則可判定該染料能夠分散於該溶劑(或混合溶劑)中。
其中,於色材含有選自由吡咯并吡咯二酮顏料、喹酞酮顏料、酞菁銅顏料、酞菁鋅顏料、喹酞酮染料、香豆素染料、花青染料及該等染料之成鹽化合物所組成之群中之至少1種的情形時,藉由使用上述分散劑而抑制色材之昇華或析出之效果較高,能夠形成高亮度之著色層,就該方面而言較佳。又,作為上述色材,其中,較佳為含有選自由吡咯并吡咯二酮顏料、喹酞酮顏料、酞菁銅顏料、酞菁鋅顏料、喹酞酮染料所組成之群中之至少1種。
作為吡咯并吡咯二酮顏料,例如可例舉:C.I.顏料紅254、255、264、272、291及下述通式(i)所表示之吡咯并吡咯二酮顏料,其中,較佳為選自C.I.顏料紅254、272、291及下述通式(i)中R21及R22分別為4-溴苯基之吡咯并吡咯二酮顏料之至少1種。
[化15]
Figure 110108132-A0305-12-0054-17
(通式(i)中,R51及R52分別獨立地為4-氯苯基或4-溴苯基)
作為喹酞酮顏料,例如可例舉C.I.顏料黃138等。
作為酞菁銅顏料,例如可例舉:C.I.顏料藍15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、C.I.顏料綠7、36等,其中,較佳為C.I.顏料藍15:6。
作為酞菁鋅顏料,例如可例舉C.I.顏料綠58、59等。
作為喹酞酮染料,例如可例舉:C.I.分散黃54、64、67、134、149、160、C.I.溶劑黃114、157等,其中,較佳為C.I.分散黃54。
作為本發明所使用之色材之平均一次粒徑,並無特別限定,只要於製成彩色濾光片之著色層之情形時可呈現所需顏色即可,根據所使用之色材之種類亦不同,較佳為處於10~100nm之範圍內,更佳為15~60nm。藉由使色材之平均一次粒徑處於上述範圍內,可使具備使用本發明之感光性著色樹脂組合物所製造之彩色濾光片之顯示裝置成為高對比度且高品質者。
又,感光性著色樹脂組合物中之色材之平均分散粒徑根據所使用之色材之種類亦不同,較佳為處於10~100nm之範圍內,更佳為處於15~60nm之範圍內。
感光性著色樹脂組合物中之色材之平均分散粒徑係至少含有溶劑之分散介質中分散之色材粒子之分散粒徑,藉由雷射光散射粒度分佈計進行 測定。於藉由雷射光散射粒度分佈計測定粒徑時,可藉由感光性著色樹脂組合物所使用之溶劑,將感光性著色樹脂組合物適當稀釋(例如1000倍等)至藉由雷射光散射粒度分佈計能夠測定之濃度,使用雷射光散射粒度分佈計(例如日機裝公司製造之Nanotrac粒度分佈測定裝置UPA-EX150),藉由動態光散射法於23℃下進行測定。此處之平均分佈粒徑為體積平均粒徑。
本發明所使用之色材可藉由再結晶法、溶劑鹽磨法等公知之方法製造。又,亦可對市售之色材進行微細化處理而使用。
於本發明之感光性著色樹脂組合物中,色材之含量並無特別限定。關於色材之含量,就分散性及分散穩定性之方面而言,較佳為相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,以3質量%~65質量%、更佳為4質量%~60質量%之比率調配。若為上述下限值以上,則以特定膜厚(通常為1.0μm~5.0μm)塗佈感光性著色樹脂組合物時之著色層具有充分之色濃度。又,若為上述上限值以下,則可獲得保存穩定性優異,並且具有充分之硬度或與基板之密接性之著色層。尤其是,於形成色材濃度較高之著色層之情形時,關於色材之合計含量,較佳為相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,以15質量%~65質量%、更佳為25質量%~60質量%之比率調配。
<鹼可溶性樹脂>
本發明中之鹼可溶性樹脂具有酸性基,可自作為黏合劑樹脂發揮作用且可溶於形成圖案時使用之鹼性顯影液者中適當選擇使用。
於本發明中,鹼可溶性樹脂可以酸值為40mgKOH/g以上作為標準。
作為鹼可溶性樹脂,可適當選擇使用先前公知之鹼可溶性樹脂,例如,可適當選擇使用國際公開2016/104493號公報所記載之鹼可 溶性樹脂。
本發明中之較佳之鹼可溶性樹脂係具有酸性基、通常為羧基之樹脂,具體而言,可例舉:具有羧基之丙烯酸系共聚物及具有羧基之苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系樹脂;具有羧基之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂等,適宜使用具有羧基之丙烯酸系共聚物及具有羧基之苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系樹脂。該等中之尤佳者係側鏈具有羧基,且進而側鏈具有乙烯性不飽和基等光聚合性官能基者。其原因在於,藉由含有光聚合性官能基,所形成之硬化膜之膜強度提昇。又,該等丙烯酸系共聚物及苯乙烯-丙烯酸系共聚物等丙烯酸系樹脂、以及環氧丙烯酸酯樹脂可混合使用2種以上。
感光性著色樹脂組合物中所使用之鹼可溶性樹脂可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上,作為其含量,並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,鹼可溶性樹脂較佳為5質量%~60質量%,進而較佳為10質量%~40質量%之範圍。若鹼可溶性樹脂之含量為上述下限值以上,則可獲得充分之鹼性顯影性,又,若鹼可溶性樹脂之含量為上述上限值以下,則可抑制顯影時膜粗糙或圖案缺損。
<光聚合性化合物>
感光性著色樹脂組合物中所使用之光聚合性化合物並無特別限定,只要藉由上述光起始劑能夠聚合即可,通常,適宜使用具有2個以上之乙烯性不飽和雙鍵之化合物,尤佳為具有2個以上之丙烯醯基或甲基丙烯醯基之多官能(甲基)丙烯酸酯。
作為此種多官能(甲基)丙烯酸酯,只要自先前公知者中適當選擇使用即可。作為具體例,例如可例舉日本專利特開2013-029832號公報所記載 者等。
該等多官能(甲基)丙烯酸酯可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。又,於對本發明之感光性著色樹脂組合物要求優異之光硬化性(高感度)之情形時,多官能(甲基)丙烯酸酯較佳為具有3個(三官能)以上之能夠聚合之雙鍵者,較佳為三價以上之多元醇之聚(甲基)丙烯酸酯類或該等之二羧酸改性物,具體而言,較佳為三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯之丁二酸改性物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯之丁二酸改性物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
感光性著色樹脂組合物中所使用之上述光聚合性化合物之含量並無特別限制,相對於感光性著色樹脂組合物之固形物成分總量,光聚合性化合物較佳為5質量%~60質量%,進而較佳為10質量%~40質量%之範圍。若光聚合性化合物之含量為上述下限值以上,則充分進行光硬化,可抑制曝光部分於顯影時溶出,可抑制線寬偏移,耐溶劑性良好,又,若光聚合性化合物之含量為上述上限值以下,則鹼性顯影性充分。
關於感光性著色樹脂組合物中所使用之上述光聚合性化合物之含量與上述光起始劑的含有比率,基於抑制線寬偏移,使耐溶劑性良好,進而,提昇顯影殘渣抑制效果、微孔之剖面形狀之觀點,相對於上述光聚合性化合物100質量份,上述光起始劑之合計含有比率較佳為5質量份以上,進而較佳為10質量份以上,且較佳為40質量份以下,進而較佳為30質量份以下。
<溶劑>
作為本發明所使用之溶劑,並無特別限定,只要為不與感光性著色樹脂組合物中之各成分反應,能夠使該等溶解或分散的有機溶劑即可。溶劑可單獨使用或組合使用2種以上。
作為溶劑之具體例,例如可例舉:甲醇、乙醇、N-丙醇、異丙醇、甲氧基醇、乙氧基醇等醇系溶劑;甲氧基乙氧基乙醇、乙氧基乙氧基乙醇等卡必醇系溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、甲氧基丙酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、羥基丙酸甲酯、羥基丙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、丁酸異丁酯、丁酸正丁酯、乳酸乙酯、乙酸環己酯等酯系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、2-庚酮等酮系溶劑;乙酸甲氧基乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸乙氧基乙酯等二醇醚乙酸酯系溶劑;乙酸甲氧基乙氧基乙酯、乙酸乙氧基乙氧基乙酯、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)等卡必醇乙酸酯系溶劑;丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯等二乙酸酯類;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇二甲醚等二醇醚系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等非質子性醯胺溶劑;γ-丁內酯等內酯系溶劑;四氫呋喃等環狀醚系溶劑;苯、甲苯、二甲苯、萘等不飽和烴系溶劑;N-庚烷、N-己烷、N-辛烷等飽和烴系溶劑;甲苯、二甲苯等芳香族烴類等有機溶劑。於該等溶劑中,就其他成分之溶解性之方面而言,適宜使用二醇醚乙酸酯系溶劑、卡必醇乙酸酯系溶劑、二醇醚系溶劑、酯系溶劑。其中,作為本發明所使用之溶劑,就其他成分之溶解性及塗佈適應性之方面而言,較佳為選自由丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、乙酸3-甲氧基 -3-甲基-1-丁酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯及乙酸3-甲氧基丁酯所組成之群中之1種以上。
於本發明之感光性著色樹脂組合物中,溶劑之含量只要於可高精度地形成著色層之範圍內適當設定即可。相對於包含該溶劑之感光性著色樹脂組合物之總量,通常,較佳為55質量%~95質量%之範圍,其中,更佳為65質量%~88質量%之範圍。藉由上述溶劑之含量處於上述範圍內,可使塗佈性優異。
<其他成分>
於本發明之感光性著色樹脂組合物中,可視需要包含各種添加劑。作為添加劑,例如可例舉:抗氧化劑、聚合終止劑、鏈轉移劑、調平劑、塑化劑、界面活性劑、消泡劑、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑、密接促進劑等。
作為界面活性劑及塑化劑之具體例,例如可例舉日本專利特開2013-029832號公報所記載者。
基於抑制線寬偏移量之觀點,本發明之感光性著色樹脂組合物較佳為進而包含抗氧化劑。本發明之感光性著色樹脂組合物藉由與上述通式(A)所表示之化合物組合包含抗氧化劑,形成硬化膜時不會損害硬化性,可控制過度之自由基鏈反應,因此於形成細線圖案時,直線性進一步提昇,或按照遮罩線寬之設計形成細線圖案之能力提昇。又,可提昇耐熱性,可抑制曝光及後烘烤後亮度降低,因此可提昇亮度。
作為本發明所使用之抗氧化劑,並無特別限定,只要自先前公知者中適當選擇即可。作為抗氧化劑之具體例,例如可例舉:受阻酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、肼系抗氧化劑等,就 按照遮罩線寬之設計形成細線圖案之能力提昇之方面及耐熱性之方面而言,較佳為使用受阻酚系抗氧化劑。亦可為國際公開第2014/021023號所記載之潛在性抗氧化劑。
作為受阻酚系抗氧化劑,例如可例舉:季戊四醇四[3-(3,5二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 1010,BASF公司製造)、異氰尿酸1,3,5-三(3,5二-第三丁基-4-羥基苄基)酯(商品名:IRGANOX 3114,BASF製造)、2,4,6-三(4-羥基-3,5二-第三丁基苄基)均三甲苯(商品名:IRGANOX 1330,BASF製造)、2,2'-亞甲基雙(6-第三丁基-4-甲基苯酚)(商品名:Sumilizer MDP-S,住友化學製造)、6,6'-硫代雙(2-第三丁基-4-甲基苯酚)(商品名:IRGANOX 1081,BASF製造)、3,5二-第三丁基-4-羥基苄基膦酸二乙酯(商品名:Irgamod 195,BASF製造)等。其中,就耐熱性及耐光性之方面而言,較佳為季戊四醇四[3-(3,5二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 1010,BASF公司製造)。
關於抗氧化劑之調配量,相對於著色樹脂組合物中之所有固形物成分100質量份,抗氧化劑較佳為0.1質量份~10.0質量份,更佳為0.5質量份~5.0質量份。若為上述下限值以上,則按照遮罩線寬之設計形成細線圖案之能力提昇,且耐熱性優異。另一方面,若為上述上限值以下,則可使本發明之著色樹脂組合物為高感度之感光性樹脂組合物。
又,關於抗氧化劑之調配量,相對於包含上述通式(A)所表示之化合物之上述肟酯系光起始劑之合計量100質量份,抗氧化劑較佳為1質量份~250質量份,更佳為3質量份~80質量份,進而更佳為5質量份~45質量份。若處於上述範圍內,則上述組合之效果優異。
又,作為矽烷偶合劑,例如可例舉:KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-903、KBE-903、KBM573、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-303、KBM-802、KBM-803、KBE-9007、X-12-967C(信越矽膠公司製造)等。其中,就SiN基板之密接性之方面而言,較佳為具有甲基丙烯醯基、丙烯醯基之KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103。
關於矽烷偶合劑之含量,相對於感光性著色樹脂組合物中之所有固形物成分100質量份,矽烷偶合劑較佳為0.05質量份以上10.0質量份以下,更佳為0.1質量份以上5.0質量份以下。若為上述下限值以上且上述上限值以下,則基板密接性優異。
<感光性著色樹脂組合物之製造方法>
基於提昇對比度之觀點,本發明之感光性著色樹脂組合物之製造方法較佳為如下方法,即,含有色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑、溶劑及視需要使用之各種添加成分,且色材藉由分散劑可均勻分散於溶劑,本發明之感光性著色樹脂組合物可藉由使用公知之混合方法進行混合而製備。
作為該樹脂組合物之製備方法,例如可例舉如下方法等:(1)首先,於溶劑中添加色材及分散劑而製備色材分散液,於該分散液中混合鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及視需要使用之各種添加成分;(2)於溶劑中同時投入色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及視需要使用之各種添加成分並進行混合;(3)於溶劑中添加分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及視需要使用之各種添加成分,進行混合後,加入色材並使之分散;(4)於溶劑中添加色材、分散 劑及鹼可溶性樹脂而製備色材分散液,於該分散液中進而添加鹼可溶性樹脂、溶劑、光聚合性化合物、光起始劑及視需要使用之各種添加成分,進行混合。
於該等方法中,基於有效地防止色材凝聚,能夠均勻分散之觀點,較佳為上述(1)及(4)之方法。
製備色材分散液之方法可自先前公知之分散方法中適當選擇使用。例如可例舉如下方法等:(1)預先於溶劑中混合分散劑,進行攪拌,製備分散劑溶液,繼而視需要混合有機酸化合物而使分散劑所具有之胺基與有機酸化合物形成鹽,將其與色材及視需要使用之其他成分混合,使用公知之攪拌機或分散機使之分散;(2)於溶劑中混合分散劑,進行攪拌,製備分散劑溶液,繼而,混合色材及視需要使用之有機酸化合物,進而混合視需要使用之其他成分,使用公知之攪拌機或分散機使之分散;(3)於溶劑中混合分散劑,進行攪拌,製備分散劑溶液,繼而,混合色材及視需要使用之其他成分,使用公知之攪拌機或分散機制成分散液後,視需要添加有機酸化合物。
作為用以進行分散處理之分散機,可例舉:雙輥研磨機、三輥研磨機等輥磨機;球磨機、振動球磨機等球磨機;塗料調節器、連續盤型珠磨機、連續環型珠磨機等珠磨機。關於珠磨機之較佳之分散條件,所使用之珠粒之直徑較佳為0.03mm~2.00mm,更佳為0.10mm~1.0mm。
<用途>
本發明之感光性著色樹脂組合物抑制線寬偏移量,且低溫加熱處理下耐溶劑性亦良好,因此適宜用於彩色濾光片用途,其中,尤其適宜用於 在形成有有機EL元件等耐熱性較低之元件之基板上直接形成彩色濾光片的用途等。
III.彩色濾光片
本發明之彩色濾光片係至少具備基板及設置於該基板上之著色層者,且該著色層之至少一者為上述本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化物。
參照圖對此種本發明之彩色濾光片進行說明。圖1係表示本發明之彩色濾光片之一例之概略剖視圖。根據圖1,本發明之彩色濾光片10具有基板1、遮光部2及著色層3。
<著色層>
本發明之彩色濾光片所使用之著色層之至少一者為上述本發明之感光性著色樹脂組合物之硬化物。
著色層通常形成於下述基板上之遮光部之開口部,通常由3色以上之著色圖案構成。
又,作為該著色層之排列,並無特別限定,例如可採用條紋型、馬賽克型、三角型、4像素配置型等一般之排列。又,著色層之寬度、面積等可任意設定。
該著色層之厚度係藉由調整塗佈方法、感光性著色樹脂組合物之固形物成分濃度或黏度等而適當控制,通常,較佳為1~5μm之範圍。
該著色層例如可藉由下述方法形成。
首先,使用噴霧塗佈法、浸漬塗佈法、棒式塗佈法、輥式塗佈法、旋轉塗佈法、模嘴塗佈法等塗佈方法,將上述本發明之感光性著色樹脂組合物塗佈於下述基板上,形成濕塗膜。其中,可較佳地使用旋轉塗佈法、 模嘴塗佈法。
繼而,使用加熱板或烘箱等使該濕塗膜乾燥,然後介隔特定圖案之遮罩對其進行曝光,使鹼可溶性樹脂及多官能單體等進行光聚合反應而製成硬化塗膜。作為用於曝光之光源,例如可例舉:低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等之紫外線、電子束等。曝光量係根據所使用之光源或塗膜之厚度等來適當調整。
又,於曝光後,亦可進行加熱處理,以促進聚合反應。加熱條件係根據所使用之感光性著色樹脂組合物中之各成分之調配比率或塗膜之厚度等來適當選擇。
其次,使用顯影液進行顯影處理,將未曝光部分溶解、去除,藉此以所需圖案形成塗膜。作為顯影液,通常使用使鹼溶解於水或水溶性溶劑中而成之溶液。於該鹼性溶液中,亦可添加適量之界面活性劑等。又,顯影方法可採用一般之方法。
於顯影處理後,通常洗淨顯影液,使感光性著色樹脂組合物之硬化塗膜乾燥,而形成著色層。再者,於顯影處理後,亦可進行加熱處理,以使塗膜充分硬化。關於加熱條件,並無特別限定,根據塗膜之用途來適當選擇。
<遮光部>
本發明之彩色濾光片中之遮光部圖案狀地形成於下述基板上,可與一般之彩色濾光片中用作遮光部者相同。
作為該遮光部之圖案形狀,並無特別限定,例如可例舉:條紋狀、矩陣狀等形狀。遮光部可為藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等形成之鉻等金屬薄膜。或者,遮光部亦可為樹脂黏合劑中含有碳微粒子、金屬氧化物、無機 顏料、有機顏料等遮光性粒子之樹脂層。於含有遮光性粒子之樹脂層之情形時,有如下方法:使用感光性抗蝕劑,藉由顯影而圖案化之方法;使用含有遮光性粒子之噴墨墨水而圖案化之方法;將感光性抗蝕劑進行熱轉印之方法等。
作為遮光部之膜厚,於金屬薄膜之情形時,設定為0.2~0.4μm左右,於使黑色顏料分散或溶解於黏合劑樹脂中而成者之情形時,設定為0.5~2μm左右。
<基板>
作為基板,可使用下述透明基板;矽基板;及於透明基板或矽基板上形成有鋁、銀、銀/銅/鈀合金薄膜等者。於該等基板上,可形成其他彩色濾光片層、樹脂層、TFT(thin-film transistor,薄膜電晶體)等電晶體、電路等。
作為本發明之彩色濾光片中之透明基板,並無特別限定,只要為對於可見光而言透明之基材即可,可使用一般之彩色濾光片所使用之透明基板。具體而言,可例舉:石英玻璃、無鹼玻璃、合成石英板等不具有可撓性之透明剛性材料;或透明樹脂膜、光學用樹脂板、可撓性玻璃等具有可撓性之透明可撓性材料。
該透明基板之厚度並無特別限定,根據本發明之彩色濾光片之用途,例如可使用100μm~1mm左右之透明基板。
再者,本發明之彩色濾光片除上述基板、遮光部及著色層以外,例如亦可形成有外覆層或透明電極層,進而形成有配向膜或柱狀間隔件等。
IV.顯示裝置
本發明之顯示裝置之特徵在於具有上述本發明之彩色濾光片。於本 發明中,顯示裝置之構成並無特別限定,可自先前公知之顯示裝置中適當選擇,例如可例舉液晶顯示裝置或有機發光顯示裝置等。
[液晶顯示裝置]
作為本發明之液晶顯示裝置,例如可例舉如下液晶顯示裝置,其具有:上述本發明之彩色濾光片、對向基板、及形成於上述彩色濾光片與上述對向基板之間之液晶層。
參照圖對此種本發明之液晶顯示裝置進行說明。圖2係表示本發明之液晶顯示裝置之一例之概略圖。如圖2所例示,本發明之液晶顯示裝置40具有:彩色濾光片10、具有TFT陣列基板等之對向基板20、及形成於上述彩色濾光片10與上述對向基板20之間之液晶層30。
再者,本發明之液晶顯示裝置並不限定於該圖2所示之構成,可採用對於一般使用彩色濾光片之液晶顯示裝置而言公知之構成。
作為本發明之液晶顯示裝置之驅動方式,並無特別限定,可採用一般用於液晶顯示裝置之驅動方式。作為此種驅動方式,例如可例舉:TN(Twisted Nematic,扭轉向列)方式、IPS(in-plane switching,橫向電場效應)方式、OCB(optically compensated bend,光學補償彎曲)方式及MVA(Multi-Domain Vertical Alignment,多域垂直配向)方式等。於本發明中,該等任一方式均可適宜使用。
又,作為對向基板,可根據本發明之液晶顯示裝置之驅動方式等適當選擇使用。
進而,作為構成液晶層之液晶,可根據本發明之液晶顯示裝置之驅動方式等,使用介電各向異性不同之各種液晶及該等之混合物。
作為液晶層之形成方法,可使用一般用作液晶單元之製作 方法的方法,例如可例舉真空注入方式或液晶滴加方式等。可藉由上述方法形成液晶層後,將液晶單元徐冷至常溫,藉此使封入之液晶配向。
[有機發光顯示裝置]
作為本發明之有機發光顯示裝置,例如可例舉具有上述本發明之彩色濾光片及有機發光體之有機發光顯示裝置。
參照圖對此種本發明之有機發光顯示裝置進行說明。圖3係表示本發明之有機發光顯示裝置之一例之概略圖。如圖3所例示,本發明之有機發光顯示裝置100具有彩色濾光片10及有機發光體80。於彩色濾光片10與有機發光體80之間,可具有有機保護層50或無機氧化膜60。
作為有機發光體80之積層方法,例如可例舉如下方法:於彩色濾光片上表面依序形成透明陽極71、電洞注入層72、電洞傳輸層73、發光層74、電子注入層75及陰極76之方法;或將形成於其他基板上之有機發光體80貼合於無機氧化膜60上之方法等。有機發光體80中之透明陽極71、電洞注入層72、電洞傳輸層73、發光層74、電子注入層75及陰極76、其他構成可適當使用公知者。以此種方式製作之有機發光顯示裝置100例如可應用於被動驅動方式之有機EL顯示器,亦可應用於主動驅動方式之有機EL顯示器。
再者,本發明之有機發光顯示裝置並不限定於該圖3所示之構成,可採用對於一般使用彩色濾光片之有機發光顯示裝置而言公知之構成。
[實施例]
以下,示出實施例對本發明具體地進行說明。本發明並不受該等記載限制。
形成鹽之前之共聚物之質量平均分子量(Mw)係根據上述本發明之說 明書所記載之測定方法,藉由GPC(凝膠滲透層析法),以標準聚苯乙烯換算值求出。
(合成例1:嵌段共聚物1之合成)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之500mL圓底四口可分離式燒瓶中加入THF 250質量份、氯化鋰0.75質量份,充分進行氮氣置換。將反應燒瓶冷卻至-60℃後,使用注射器注入丁基鋰6.1質量份(15質量%己烷溶液)、二異丙基胺1.4質量份、異丁酸甲酯1.2質量份。使用添加用漏斗,歷時60分鐘滴加作為B嵌段用單體之甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)9質量份、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)13.4質量份、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)7.5質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)47.5質量份。30分鐘後,歷時20分鐘滴加作為A嵌段用單體之甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DMMA)22.6質量份。反應30分鐘後,加入甲醇1.5質量份終止反應。於己烷中再沈澱,藉由過濾、真空乾燥而進行精製,獲得包含上述通式(I)所表示之結構單元之嵌段共聚物1。(胺值95mgKOH/g,酸值0mgKOH/g)重量平均分子量Mw為7600。
(合成例2:嵌段共聚物2之合成)
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之500mL圓底四口可分離式燒瓶中加入THF 250質量份、氯化鋰0.6質量份,充分進行氮氣置換。將反應燒瓶冷卻至-60℃後,使用注射器注入丁基鋰4.9質量份(15質量%己烷溶液)、二異丙基胺1.1質量份、異丁酸甲酯1.0質量份。使用添加用漏斗,歷時60分鐘滴加作為B嵌段用單體之甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(EEMA)2.2質量份、甲基丙烯酸2-(三甲基矽烷氧基)乙酯(TMSMA)29.1質量份、甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)12.8質量 份、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)13.7質量份、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)9.5質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)17.5質量份。30分鐘後,歷時20分鐘滴加作為A嵌段用單體之甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DMMA)26.7質量份。反應30分鐘後,加入甲醇1.5質量份終止反應。使所獲得之前驅物嵌段共聚物THF溶液於己烷中再沈澱,藉由過濾、真空乾燥而進行精製,藉由PGMEA進行稀釋而製成固形物成分30質量%溶液。加入水32.5質量份,升溫至100℃,反應7小時,將源自EEMA之結構單元進行脫保護而獲得源自甲基丙烯酸(MAA)之結構單元,將源自TMSMA之結構單元進行脫保護而獲得源自甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)之結構單元。使所獲得之嵌段共聚物PGMEA溶液於己烷中再沈澱,藉由過濾、真空乾燥而進行精製,獲得包含上述通式(I)所表示之結構單元之嵌段共聚物2(胺值95mgKOH/g,酸值8mgKOH/g,Tg 38℃)。重量平均分子量Mw為7730。
(合成例3:鹽型嵌段共聚物3之合成)
以與合成例1相同之方式合成嵌段共聚物1。
使所獲得之嵌段共聚物1 50質量份溶解於PGMEA 102質量份中。向其中加入苄基氯3.2質量份,於90℃下反應12小時,獲得鹽型嵌段共聚物3之PGMEA溶液(固形物成分35%)。
(合成例4:鹽型嵌段共聚物4之合成)
以與合成例2相同之方式合成嵌段共聚物2。
使所獲得之嵌段共聚物2 50質量份溶解於PGMEA 102質量份中。向其中加入苄基氯3.2質量份,於90℃下反應12小時,獲得鹽型嵌段共聚物4之PGMEA溶液(固形物成分35%)。
(合成例5:接枝共聚物5之合成)
(1)巨單體A之製造
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)70.0質量份,一面於氮氣流下攪拌,一面加溫至溫度90℃。歷時1.5小時滴加會衍生通式(III)所表示之結構單元之具有PEG鏈之單體(Evonik製造,商品名:VISIOMER MPEG 1005 MA W,通式(III)中之R44為CH3,A3為COO,R45為伸乙基,R46為CH3,m=22)2.0質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)98.0質量份、巰基乙醇4.0質量份、PGMEA 30質量份、α,α'-偶氮二異丁腈(AIBN)1.0質量份之混合溶液,進一步反應3小時。其次,停止氮氣流,將該反應溶液冷卻至80℃,加入Karenz MOI(昭和電工股份有限公司製造)8.74質量份、二月桂酸二辛基錫0.125g、對甲氧基苯酚0.125質量份及PGMEA 30質量份,攪拌3小時,藉此獲得巨單體A之50%溶液。對於所獲得之巨單體A,藉由GPC(凝膠滲透層析法),於添加了0.01莫耳/L溴化鋰之N-甲基吡咯啶酮/聚苯乙烯標準之條件下進行確認,結果重量平均分子量(Mw)為4000,分子量分佈(Mw/Mn)為1.6。
(2)接枝共聚物5之合成
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加PGMEA 63.1質量份,一面於氮氣流下攪拌,一面加溫至溫度85℃。歷時1.5小時滴加上述巨單體A溶液141質量份(有效固形物成分70.5質量份)、甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯(DMMA)29.5質量份、正十二烷基硫醇1.24質量份、PGMEA 49.4質量份、AIBN 1.0質量份之混合溶液,加熱攪拌3小時後,歷時10分鐘滴加AIBN 0.10質量份、PGMEA 6.0質量份之混合液,進而於同一溫度下熟成1小時,藉此獲得接 枝共聚物A之35.0質量%溶液。對所獲得之接枝共聚物5進行GPC測定,結果重量平均分子量(Mw)為10500。再者,胺值為105mgKOH/g。
(合成例6:接枝共聚物6之合成)
(1)巨單體B之製造
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)70.0質量份,一面於氮氣流下攪拌,一面加溫至溫度90℃。歷時1.5小時滴加衍生通式(III)所表示之結構單元之具有PEG鏈之單體(Evonik製造,商品名:VISIOMER MPEG 1005 MA W,通式(III)中之R44為CH3,A3為COO,R45為伸乙基,R46為CH3,m=22)6.0質量份、三乙二醇單乙醚甲基丙烯酸酯(東京化成工業製造,m=3)69.0質量份、甲基丙烯酸甲酯(MMA)25.0質量份、巰基乙醇4.0質量份、PGMEA30質量份、α,α'-偶氮二異丁腈(AIBN)1.0質量份之混合溶液,進一步反應3小時。其次,停止氮氣流,將該反應溶液冷卻至80℃,加入Karenz MOI(昭和電工股份有限公司製造)8.74質量份、二月桂酸二辛基錫0.125g、對甲氧基苯酚0.125質量份及PGMEA 30質量份,攪拌3小時,藉此獲得巨單體B之50%溶液。對於所獲得之巨單體B,藉由GPC(凝膠滲透層析法),於添加了0.01莫耳/L溴化鋰之N-甲基吡咯啶酮/聚苯乙烯標準之條件下進行確認,結果重量平均分子量(Mw)為5800,分子量分佈(Mw/Mn)為1.6。
(2)接枝共聚物6之合成
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加PGMEA 63.1質量份,一面於氮氣流下攪拌,一面加溫至溫度85℃。歷時1.5小時滴加上述巨單體B溶液141質量份(有效固形 物成分70.5質量份)、甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯(DMMA)29.5質量份、正十二烷基硫醇1.24質量份、PGMEA 49.4質量份、AIBN1.0質量份之混合溶液,加熱攪拌3小時後,歷時10分鐘滴加AIBN 0.10質量份、PGMEA 6.0質量份之混合液,進而於同一溫度下熟成1小時,藉此獲得接枝共聚物6之35.0質量%溶液。對所獲得之接枝共聚物6進行GPC測定,結果重量平均分子量(Mw)為10000。再者,胺值為105mgKOH/g。
(合成例7:接枝共聚物7之合成)
(1)巨單體C之製造
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加PGMEA 30.0質量份,一面於氮氣流下攪拌,一面加溫至溫度90℃。歷時1.5小時滴加MMA 25.0質量份、己內酯改性甲基丙烯酸羥基乙酯(商品名:PLACCEL FM5,Daicel股份有限公司製造,己內酯鏈重複數n=5)(PCL-FM5)75.0質量份、巰基丙酸7.0質量份、AIBN 1.0質量份之混合溶液,進一步反應3小時。冷卻後,藉由四氫呋喃(THF)200質量份稀釋該反應溶液,於己烷3000質量份中再沈澱,藉此獲得白色粉末106.0質量份。其次,於該白色粉末50.0質量份中加入PGMEA 50.0質量份、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)3.7質量份、N,N-二甲基十二烷基胺0.15質量份及對甲氧基苯酚0.1質量份,一面通入空氣,一面於110℃下攪拌24小時。冷卻後,使該反應溶液於己烷3000質量份中再沈澱,藉此獲得巨單體C 52.0質量份。
所獲得之巨單體C之重量平均分子量(Mw)為6300,分子量分佈(Mw/Mn)為1.6。
(2)接枝共聚物7之合成
於具備冷卻管、添加用漏斗、氮氣用進氣口、機械攪拌機、數位溫度計之反應器中添加PGMEA 63.1質量份,一面於氮氣流下攪拌,一面加溫至溫度85℃。歷時1.5小時滴加使上述巨單體C溶解於PGMEA中而成之溶液141質量份(有效固形物成分70.5質量份)、甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯(DMMA)29.5質量份、正十二烷基硫醇1.24質量份、PGMEA 49.4質量份、AIBN 1.0質量份之混合溶液,加熱攪拌3小時後,歷時10分鐘滴加AIBN 0.10質量份、PGMEA 6.0質量份之混合液,進而於同一溫度下熟成1小時,藉此獲得接枝共聚物7之35.0質量%溶液。對所獲得之接枝共聚物7進行GPC測定,結果重量平均分子量(Mw)為13000。再者,胺值為105mgKOH/g。
(合成例8:鹽型接枝共聚物8之合成)
以與合成例5相同之方式合成接枝共聚物5。
使所獲得之接枝共聚物5 50質量份溶解於PGMEA 102質量份中。向其中加入苄基氯3.2質量份,於90℃下反應12小時,獲得鹽型嵌段共聚物8之PGMEA溶液(固形物成分35%)。
(合成例9:鹽型接枝共聚物9之合成)
以與合成例6相同之方式合成接枝共聚物6。
使所獲得之接枝共聚物6 50質量份溶解於PGMEA 102質量份中。向其中加入苄基氯3.2質量份,於90℃下反應12小時,獲得鹽型嵌段共聚物9之PGMEA溶液(固形物成分35%)。
(合成例10:鹽型接枝共聚物10之合成)
以與合成例7相同之方式合成接枝共聚物7。
使所獲得之接枝共聚物7 50質量份溶解於PGMEA 102質量份中。向 其中加入苄基氯3.2質量份,於90℃下反應12小時,獲得鹽型嵌段共聚物10之PGMEA溶液(固形物成分35%)。
(製備例1:鹼可溶性樹脂A之製備)
於聚合槽中添加PGMEA 300質量份,於氮氣氛圍下升溫至100℃後,歷時1.5小時連續滴加甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯(PhEMA)90質量份、MMA 54質量份、甲基丙烯酸(MAA)36質量份及PERBUTYL O(日油股份有限公司製造)6質量份、鏈轉移劑(正十二烷基硫醇)2質量份。其後,保持100℃繼續反應,於上述主鏈形成用混合物滴加結束後2小時後,添加作為聚合抑制劑之對甲氧基苯酚0.1質量份而終止聚合。
其次,一面吹入空氣,一面添加作為含環氧基化合物之甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)20質量份,升溫至110℃後,添加三乙基胺0.8質量份,於110℃下加成反應15小時,獲得鹼可溶性樹脂A溶液(重量平均分子量(Mw)8500,酸值75mgKOH/g,固形物成分40質量%)。
再者,關於上述重量平均分子量之測定方法,以聚苯乙烯作為標準物質,以THF作為溶離液,藉由Shodex GPC系統-21H(Shodex GPC System-21H)測定重量平均分子量。又,關於酸值之測定方法,基於JIS K 0070進行測定。
(製造例1:色材分散液R(1)之製造)
於225mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 64.9質量份、製備例1之鹼可溶性樹脂A溶液(固形物成分40質量%)13.5質量份、合成例1之嵌段共聚物1之PGMEA溶液(固形物成分35質量%)9.2質量份並進行攪拌。向其中加入苯基膦酸(商品名:PPA,日產化學公司製造)0.39質量份,於室溫下攪拌30分鐘。
向其中加入C.I.顏料紅177(PR177)9.6質量份、C.I.顏料紅254(PR254)2.4質量份、粒徑為2.0mm之氧化鋯珠100質量份,藉由塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)振盪1小時而進行預壓碎,繼而變更為粒徑為0.1mm之氧化鋯珠200份,藉由塗料振盪機進行4小時分散而進行正式壓碎,獲得色材分散液R(1)。再者,嵌段共聚物1藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型嵌段共聚物1。
(製造例2:色材分散液R(2)之製造)
將製造例1之色材分散液R(1)之製造中之合成例1之嵌段共聚物1變更為合成例2之嵌段共聚物2,除此以外,以與製造例1之色材分散液R(1)相同之方式獲得色材分散液R(2)。再者,於色材分散液R(2)中,嵌段共聚物2藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型嵌段共聚物2。
(製造例3:色材分散液R(3)之製造)
將製造例1之色材分散液R(1)之製造中之合成例1之嵌段共聚物1變更為合成例5之接枝共聚物5,除此以外,以與製造例1之色材分散液R(1)相同之方式獲得色材分散液R(3)。再者,於色材分散液R(3)中,接枝共聚物5藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型接枝共聚物5。
(製造例4:色材分散液R(4)之製造)
將製造例1之色材分散液R(1)之製造中之合成例1之嵌段共聚物1變更為合成例6之接枝共聚物6,除此以外,以與製造例1之色材分散液R(1)相同之方式獲得色材分散液R(4)。再者,於色材分散液R(4)中,接枝共聚物6藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型接枝共聚物6。
(製造例5:色材分散液R(5)之製造)
將製造例1之色材分散液R(1)之製造中之合成例1之嵌段共聚物1變更 為合成例7之接枝共聚物7,除此以外,以與製造例1之色材分散液R(1)相同之方式獲得色材分散液R(5)。再者,於色材分散液R(5)中,接枝共聚物7藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型接枝共聚物7。
(實施例1:感光性著色樹脂組合物R-1之製造)
加入製造例1中所獲得之色材分散液R(1)35.7質量份、製備例1中所獲得之鹼可溶性樹脂A溶液(固形物成分40質量%)3.52質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成股份有限公司製造)5.64質量份、上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物0.45質量份(相對於鹼可溶性樹脂、多官能單體及起始劑之合計為6質量%)、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC股份有限公司製造)0.03質量份、PGMEA 54.66質量份,獲得感光性著色樹脂組合物R-1。
(實施例2~8:感光性著色樹脂組合物R-2~R-8之製造)
如表1所示,變更實施例1中之起始劑之種類及量,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物R-2~R-8。
(實施例9~12:感光性著色樹脂組合物R-9~R-12之製造)
如表1所示,將實施例1中之色材分散液R(1)變更為色材分散液R(2)、R(3)、R(4)或R(5),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物R-9~R-12。
(實施例13:感光性著色樹脂組合物R-13之製造)
加入製造例1中所獲得之色材分散液R(1)35.7質量份、製備例1中所獲得之鹼可溶性樹脂A溶液3.49質量份、多官能單體(商品名ARONIX M-305,東亞合成股份有限公司製造)5.58質量份、化學式(A-1)所表示之肟酯化合物0.45質量份、氟系界面活性劑(商品名MEGAFAC R-08MH,DIC 股份有限公司製造)0.03質量份、抗氧化劑Irganox 1010 0.07質量份(相對於鹼可溶性樹脂、多官能單體及起始劑之合計為1.0質量%)、PGMEA 54.68質量份,獲得感光性著色樹脂組合物R-13。
(製造例6:色材分散液G(1)之製造)
使用C.I.顏料綠58(PG58)8.4質量份及C.I.顏料黃138(PY138)3.6質量份代替製造例1之色材分散液R(1)之製造中之C.I.顏料紅177(PR177)9.6質量份及C.I.顏料紅254(PR254)2.4質量份,除此以外,以與製造例1之色材分散液R(1)相同之方式獲得色材分散液G(1)。再者,於色材分散液G(1)中,嵌段共聚物1藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型嵌段共聚物1。
(製造例7~10:色材分散液G(2)~G(5)之製造)
將製造例6之色材分散液G(1)之製造中之合成例1之嵌段共聚物1分別變更為合成例2之嵌段共聚物2、合成例5之接枝共聚物5、合成例6之接枝共聚物6或合成例7之接枝共聚物7,除此以外,以與製造例6之色材分散液G(1)相同之方式獲得色材分散液G(2)、G(3)、G(4)或G(5)。
再者,於色材分散液G(2)~G(5)中,嵌段共聚物2、接枝共聚物5、6及7分別藉由苯基膦酸形成鹽,成為鹽型嵌段共聚物2、鹽型接枝共聚物5、6及7。
(實施例14:感光性著色樹脂組合物G-1之製造)
將實施例1中之製造例1中所獲得之色材分散液R(1)變更為製造例6中所獲得之色材分散液G(1),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物G-1。
(實施例15~21:感光性著色樹脂組合物G-2~G-8之製造)
如表2所示,變更實施例14中之起始劑之種類及量,除此以外,以與 感光性著色樹脂組合物G-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物G-2~G-8。
(實施例22~25:感光性著色樹脂組合物G-9~G-12之製造)
如表2所示,將實施例14中之色材分散液G(1)變更為色材分散液G(2)、G(3)、G(4)或G(5),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物G-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物G-9~G-12。
(實施例26:感光性著色樹脂組合物G-13之製造)
將實施例13中之製造例1中所獲得之色材分散液R(1)變更為製造例6中所獲得之色材分散液G(1),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物G-13。
(製造例11:色材分散液B(1)之製造)
於225mL蛋黃醬瓶中加入PGMEA 64.9質量份、製備例1之鹼可溶性樹脂A溶液(固形物成分40質量%)13.5質量份、合成例3之鹽型嵌段共聚物3之PGMEA溶液(固形物成分35質量%)9.2質量份並進行攪拌。
向其中加入C.I.顏料藍15:6(PB15:6)9.6質量份、C.I.顏料紫23(PV23)2.4質量份、粒徑為2.0mm之氧化鋯珠100質量份,藉由塗料振盪機(淺田鐵工公司製造)振盪1小時而進行預壓碎,繼而變更為粒徑為0.1mm之氧化鋯珠200份,藉由塗料振盪機進行4小時分散而進行正式壓碎,獲得色材分散液B(1)。
(製造例12~15:色材分散液B(2)~B(5)之製造)
將製造例11之色材分散液B(1)之製造中之合成例3之鹽型嵌段共聚物3之PGMEA溶液分別變更為合成例4之鹽型嵌段共聚物4之PGMEA溶液、 合成例8之鹽型接枝共聚物8之PGMEA溶液、合成例9之鹽型接枝共聚物9之PGMEA溶液或合成例10之鹽型接枝共聚物10之PGMEA溶液,除此以外,以與製造例11之色材分散液B(1)相同之方式獲得色材分散液B(2)、B(3)、B(4)或B(5)。
(實施例27:感光性著色樹脂組合物B-1之製造)
將實施例1中之製造例1中所獲得之色材分散液R(1)變更為製造例11中所獲得之色材分散液B(1),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物B-1。
(實施例28~34:感光性著色樹脂組合物B-2~B-8之製造)
如表3所示,變更實施例27中之起始劑之種類及量,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物B-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物B-2~B-8。
(實施例35~38:感光性著色樹脂組合物B-9~B-12之製造)
如表3所示,將實施例27中之色材分散液B(1)變更為色材分散液B(2)、B(3)、B(4)或B(5),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物B-1相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物B-9~B-12。
(實施例39:感光性著色樹脂組合物B-13之製造)
將實施例1中之製造例1中所獲得之色材分散液R(1)變更為製造例11中所獲得之色材分散液B(1),除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物B-13。
(實施例40~52:感光性著色樹脂組合物R-14~R-26之製造)
如表4所示,分別將實施例1~13中之上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物變更為上述化學式(A-2)所表示之肟酯化合物,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1~R-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物R-14~R-26。
(實施例53~65:感光性著色樹脂組合物G-14~G-26之製造)
如表5所示,分別將實施例14~26中之上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物變更為上述化學式(A-2)所表示之肟酯化合物,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物G-1~G-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物G-14~G-26。
(實施例66~78:感光性著色樹脂組合物B-14~B-26之製造)
如表6所示,分別將實施例27~39中之上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物變更為上述化學式(A-2)所表示之肟酯化合物,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物B-1~B-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物B-14~B-26。
(實施例79~84:感光性著色樹脂組合物R-27~R-32之製造)
如表7所示,分別將實施例1及9~13中之上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物變更為上述化學式(A-3)所表示之肟酯化合物,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1及R-9~R-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物R-27~R-32。
(實施例85~90:感光性著色樹脂組合物R-33~R-38之製 造)
如表7所示,分別將實施例1及9~13中之上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物變更為上述化學式(A-4)所表示之肟酯化合物,除此以外,以與感光性著色樹脂組合物R-1及R-9~R-13相同之方式獲得感光性著色樹脂組合物R-33~R-38。
(比較例1~3:感光性著色樹脂組合物CR-1、CG-1及CB-1之製造)
如表7所示,將實施例1、實施例14或實施例27中之上述化學式(A-1)所表示之肟酯化合物變更為具有咔唑骨架之肟酯系光起始劑、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(商品名Irgacure OXE02,BASF公司製造),除此以外,以與實施例1、實施例14或實施例27相同之方式製造感光性著色樹脂組合物CR-1、CG-1及CB-1。
(比較製造例1及2:色材分散液CR(1)及CR(2)之製造)
如表7所示,將製造例1之色材分散液R(1)之製造中之合成例1之嵌段共聚物1分別變更為Ajisper PB821(PB821,Ajinomoto Fine-Techno股份有限公司製造,聚酯系分散劑,固形物成分30質量%)或Disperbyk-161(BYK-161,BYK-Chemie製造,胺基甲酸酯系分散劑,固形物成分30質量%),以固形物成分之質量份與嵌段共聚物1相同之方式分別使用,不添加苯基膦酸,調整PGMEA量以使分散液之固形物成分與製造例1相同,除此以外,以與製造例1之色材分散液R(1)相同之方式獲得色材分散液CR(1)及CR(2)。
(比較製造例3及4:色材分散液CG(1)及CG(2)之製造)
如表7所示,將製造例6之色材分散液G(1)之製造中之合成例1之嵌段 共聚物1分別變更為Ajisper PB821(PB821,Ajinomoto Fine-Techno股份有限公司製造,聚酯系分散劑,固形物成分30質量%)或Disperbyk-161(BYK-161,BYK-Chemie製造,胺基甲酸酯系分散劑,固形物成分30質量%),以固形物成分之質量份與嵌段共聚物1相同之方式分別使用,不添加苯基膦酸,調整PGMEA量以使分散液之固形物成分與製造例6相同,除此以外,以與製造例6之色材分散液G(1)相同之方式獲得色材分散液CG(1)及CG(2)。
(比較製造例5及6:色材分散液CB(1)及CB(2)之製造)
如表7所示,將製造例11之色材分散液B(1)之製造中之合成例3之鹽型嵌段共聚物3之PGMEA溶液(固形物成分35質量%)分別變更為Ajisper PB821(PB821,Ajinomoto Fine-Techno股份有限公司製造,聚酯系分散劑,固形物成分30質量%)或Disperbyk-161(BYK-161,BYK-Chemie製造,胺基甲酸酯系分散劑,固形物成分30質量%),以固形物成分之質量份與嵌段共聚物1相同之方式分別使用,調整PGMEA量以使分散液之固形物成分與製造例11相同,除此以外,以與製造例11之色材分散液B(1)相同之方式獲得色材分散液CB(1)及CB(2)。
(比較例4~5:感光性著色樹脂組合物CR-2,CR-3之製造)
如表7所示,將實施例1中之色材分散液R(1)分別變更為色材分散液CR(1)或CR(2),除此以外,以與實施例1相同之方式製造感光性著色樹脂組合物CR-2或CR-3。
(比較例6~7:感光性著色樹脂組合物CG-2,CG-3之製造)
如表7所示,將實施例14中之色材分散液G(1)分別變更為色材分散液CG(1)或CG(2),除此以外,以與實施例14相同之方式製造感光性著色樹 脂組合物CG-2或CG-3。
(比較例8~9:感光性著色樹脂組合物CB-2、CB-3之製造)
如表7所示,將實施例27中之色材分散液B(1)分別變更為色材分散液CB(1)或CB(2),除此以外,以與實施例27相同之方式製造感光性著色樹脂組合物CB-2或CB-3。
[評價方法]
使用旋轉塗佈機,以硬化塗膜之厚度成為3.0μm之方式將各實施例及各比較例中所獲得之感光性著色樹脂組合物塗佈於玻璃基板(NH TECHNO GLASS股份有限公司製造,「NA35」)上之後,使用加熱板,於80℃下乾燥3分鐘,於玻璃基板上形成塗膜。使用超高壓水銀燈,介隔在開口尺寸90μm×300μm之獨立細線內之中央配置有20μm×20μm之鉻遮罩之圖案光罩(鉻遮罩),以40mJ/cm2之紫外線對該塗膜進行曝光,藉此於玻璃基板上形成曝光後塗膜。繼而,以0.05wt%氫氧化鉀水溶液作為顯影液進行旋轉顯影,與顯影液接觸60秒後用純水進行洗淨,藉此進行顯影處理,獲得具有微孔之獨立細線圖案狀塗膜。其後,於90℃之無塵烘箱中後烘烤25分鐘,藉此形成具有微孔之獨立細線圖案狀著色層。對所獲得之著色層進行下述評價。
<線寬偏移量評價>
藉由光學顯微鏡,對相當於曝光時使用之鉻遮罩之開口寬度90μm的部分之著色層之細線圖案之寬度測定5處,根據線寬之平均值與目標線寬之差,評價線寬偏移量。
(線寬偏移量評價基準)
A:相對於目標線寬,差為1.5μm以內
B:相對於目標線寬,差超過1.5μm且為3.0μm以內
C:相對於目標線寬,差超過3.0μm且為4.0μm以內
D:相對於目標線寬,差超過4.0μm
若評價結果為B,則線寬偏移量良好,若評價結果為A,則線寬偏移量優異。
<耐溶劑性(耐PGME)評價>
測定所獲得之著色層之膜厚後,浸漬於丙二醇單甲醚(PGME)中10分鐘,然後風乾,再次測定膜厚。再者,於膜厚測定中,使用觸針式階梯膜厚計「P-15Tencor」(Instruments製造)。算出溶劑浸漬後膜厚/溶劑浸漬前膜厚×100作為殘膜率。
(耐溶劑性評價基準)
A:溶劑浸漬後之殘膜率為98%以上
B:溶劑浸漬後之殘膜率為96%以上且未達98%
C:溶劑浸漬後之殘膜率為94%以上且未達96%
D:溶劑浸漬後之殘膜率未達94%
若評價結果為B,則耐溶劑性良好,若評價結果為A,則耐溶劑性優異。
<細線圖案狀著色層之剖面形狀評價>
藉由掃描式電子顯微鏡(島津製作所股份有限公司製造,super scan model 220,倍率10000倍)觀察所獲得之獨立細線圖案狀著色層之厚度方向剖面形狀,以下述評價基準,對著色層之剖面形狀之傾斜角(θ1)(參照圖5)進行評價。
(圖案狀著色層之剖面形狀之評價基準)
A:傾斜角(θ1)為15度以上且未達70度
B:傾斜角(θ1)為70度以上且未達90度
C:傾斜角(θ1)為90度以上且未達100度
D:傾斜角(θ1)為100度以上
若評價結果為B,則著色層之剖面形狀良好,若評價結果為A,則著色層之剖面形狀優異。
<微孔之剖面形狀>
藉由掃描式電子顯微鏡(島津製作所股份有限公司製造,super scan model 220,倍率10000倍)觀察上述微孔之著色層之厚度方向剖面形狀,以下述評價基準,對微孔之剖面形狀之傾斜角(θ2)(參照圖6)進行評價。
(微孔之剖面形狀之評價基準)
A:傾斜角(θ2)為15度以上且未達70度
B:傾斜角(θ2)為70度以上且未達90度
C:傾斜角(θ2)為90度以上且未達100度
D:傾斜角(θ2)為100度以上
若評價結果為B,則微孔之剖面形狀良好,若評價結果為A,則微孔之剖面形狀優異。
<微孔內之殘渣>
藉由掃描式電子顯微鏡(島津製作所股份有限公司製造,super scan model 220,倍率5000倍)觀察上述微孔,以下述評價基準,對微孔內之殘渣進行評價。
(微孔內之殘渣之評價基準)
A:完全未觀察到殘渣。
B:僅於孔內之端部觀察到少許殘渣。
C:於孔內整體觀察到少許殘渣
D:於孔內整體觀察到較多殘渣
若評價結果為B,則微孔內之殘渣良好,若評價結果為A,則微孔內之殘渣優異。
<顯影殘渣抑制評價>
使用旋轉塗佈機,將實施例及比較例中所獲得之感光性著色樹脂組合物以後烘烤後形成厚度2.0μm之著色層之膜厚分別塗佈於玻璃基板(NH TECHNO GLASS股份有限公司製造,「NA35」)上,之後使用加熱板,於80℃下乾燥3分鐘,於玻璃基板上形成著色層。對於形成有上述著色層之玻璃板,使用0.05質量%氫氧化鉀水溶液作為鹼性顯影液進行60秒噴淋顯影後,用純水洗淨,藉此進行顯影處理。以目視觀察顯影後之上述著色層之形成部後,用包含乙醇之拭鏡布(東麗公司製造,商品名Toraysee MK Clean Cloth)充分擦拭,以目視觀察該拭鏡布之著色程度。
(顯影殘渣抑制評價基準)
A:以目視未確認到顯影殘渣,拭鏡布完全未著色
B:以目視未確認到顯影殘渣,確認到拭鏡布稍微著色
C:以目視確認到少許顯影殘渣,確認到拭鏡布著色
D:以目視確認到顯影殘渣,確認到拭鏡布著色
若評價結果為B,則顯影殘渣抑制效果良好,若評價結果為A,則顯影殘渣抑制效果優異。
<水斑抑制評價>
使用旋轉塗佈機,將實施例及比較例中所獲得之感光性著色樹脂組合物 以後烘烤後形成厚度2.0μm之著色層之膜厚分別塗佈於玻璃基板(NH TECHNO GLASS股份有限公司製造,「NA35」,厚度0.7mm,100mm×100mm)上,之後使用加熱板,於60℃下乾燥3分鐘,使用超高壓水銀燈,不介隔光罩對整面照射30mJ/cm2之紫外線,藉此於玻璃基板上形成著色層。繼而,以0.05wt%鉀(KOH)作為顯影液進行60秒噴淋顯影後,用純水洗淨,藉此進行顯影處理,使洗淨後之基板旋轉10秒,離心去除水後,即刻以如下方式測定純水之接觸角而評價水斑。
關於純水之接觸角之測定,於上述剛離心去除水後之著色層表面滴加純水1.0μL之液滴,按照θ/2法測量液滴附著10秒後之靜態接觸角。使用協和界面科學公司製造之接觸角計DM 500作為測定裝置來進行測定。
(水斑抑制評價基準)
A:接觸角為70度以上
B:接觸角為50度以上且未達70度
C:接觸角為30度以上且未達50度
D:接觸角未達30度
若水斑抑制評價基準為A或B,則就實用性而言可使用,若評價結果為A,則效果更優異。
再者,於表1~表7中,上述通式(A)所表示之化合物及不同於上述通式(A)所表示之化合物之其他起始劑分別如下所述。
<上述通式(A)所表示之化合物>
‧A-1:上述化學式(A-1)所表示之化合物
‧A-2:上述化學式(A-2)所表示之化合物
‧A-3:上述化學式(A-3)所表示之化合物
‧A-4:上述化學式(A-4)所表示之化合物
<其他起始劑>
‧起始劑1:具有咔唑骨架之肟酯系光起始劑,商品名Adeka Arkles NCI-831,ADEKA公司製造
‧起始劑2:α-胺基酮系光起始劑,2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-(4-嗎啉基苯基)-1-丁酮(商品名Irgacure 369,BASF公司製造)
‧起始劑3:α-胺基酮系光起始劑,2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮(商品名Irgacure 907,BASF公司製造)
‧起始劑4:巰基系鏈轉移劑,2-巰基苯并噻唑(東京化成工業公司製造)
‧起始劑5:聯咪唑系光起始劑,2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑(黑金化成公司製造)
‧起始劑6:9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0088-50
系光起始劑,2,4-二乙基9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0088-51
(商品名DOUBLECURE DETX,Double BondChemical製造)
‧起始劑7:醯基膦系光起始劑,苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(商品名Irgacure 819,BASF公司製造)
Figure 110108132-A0305-12-0089-18
Figure 110108132-A0305-12-0090-19
Figure 110108132-A0305-12-0091-20
Figure 110108132-A0305-12-0092-21
Figure 110108132-A0305-12-0093-22
Figure 110108132-A0305-12-0094-23
Figure 110108132-A0305-12-0095-24
[結果彙總]
於不使用本發明所特定之通式(A)所表示之化合物作為光起始劑的比較例1~3之比較感光性著色樹脂組合物中,線寬偏移量較大,藉由低溫加熱處理獲得之耐溶劑性較差。
於即便使用本發明所特定之通式(A)所表示之化合物作為光起始劑,但使用聚酯系分散劑或胺基甲酸酯系分散劑作為分散劑的比較例4~9之比較感光性著色樹脂組合物中,線寬偏移量變大,藉由低溫加熱處理獲得之耐溶劑性較差。
顯示,相對於此,於至少使用通式(A)所表示之化合物作為光起始劑,且組合(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑作為分散劑的實施例1~90之感光性著色樹脂組合物中,能夠形成抑制線寬偏移量,且低溫加熱處理下耐溶劑性亦良好之著色層。
實施例中顯示,若光起始劑進而含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
Figure 110108132-A0305-12-0096-52
系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種,則微孔之剖面形狀良好,微孔內之殘渣得到抑制。
又,顯示,若使用酸值為1~18mgKOH/g且玻璃轉移溫度為30℃以上之(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑作為分散劑,則藉由與上述通式(A)所表示之化合物組合而提昇耐溶劑性,且抑制產生顯影殘渣。
又,顯示,若使用為接枝共聚物且接枝聚合物鏈之結構單元中包含選自由通式(III)所表示之結構單元及下述通式(III')所表示之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元的(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑作為分散 劑,則藉由與上述通式(A)所表示之化合物組合而提昇耐溶劑性。亦顯示,若其中接枝聚合物鏈之結構單元中包含上述通式(III)所表示之結構單元(其中,m表示19以上80以下之數),則水斑產生抑制效果提昇。
亦顯示,若進而添加抗氧化劑,則線寬偏移量良好。

Claims (12)

  1. 一種感光性著色樹脂組合物,其含有色材、分散劑、鹼可溶性樹脂、光聚合性化合物、光起始劑及溶劑,且上述分散劑含有(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑,上述光起始劑含有下述通式(A)所表示之化合物;
    Figure 110108132-A0305-13-0001-25
    (式中,R1及R2分別獨立地表示R11、OR11、COR11、SR11、CONR12R13或CN,R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12及R13所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R21、R22及R23分別獨立地表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環 基,R21、R22及R23所表示之基之氫原子可進而被取代為羥基、硝基、CN、鹵素原子或羧基,R11、R12、R13、R21、R22及R23所表示之基之伸烷基部分可於氧原子不相鄰之條件下包含1~5個-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NR24-、-NR24CO-、-NR24COO-、-OCONR24-、-SCO-、-COS-、-OCS-或-CSO-,R24表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R11、R12、R13、R21、R22、R23及R24所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R3表示氫原子、碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數2~20之雜環基,R3所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,又,R3與R7、及R3與R8分別可一起形成環,R3所表示之基之氫原子可進而被取代為R21、OR21、COR21、SR21、NR22R23、CONR22R23、-NR22-OR23、-NCOR22-OCOR23、NR22COR21、OCOR21、COOR21、SCOR21、OCSR21、COSR21、CSOR21、羥基、硝基、CN或鹵素原子,R4、R5、R6及R7分別獨立地表示R11、OR11、SR11、COR14、CONR15R16、NR12COR11、OCOR11、COOR14、SCOR11、OCSR11、COSR14、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,R4與R5、R5與R6、及R6與R7分別可一起形成環, R14、R15及R16表示氫原子或碳原子數1~20之烷基,R14、R15及R16所表示之基之烷基部分可具有分支側鏈,亦可為環狀烷基,R8表示R11、OR11、SR11、COR11、CONR12R13、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、OCSR11、COSR11、CSOR11、羥基、CN或鹵素原子,k表示0或1)。
  2. 如請求項1之感光性著色樹脂組合物,其中上述光起始劑進而含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
    Figure 110108132-A0305-13-0003-53
    系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種。
  3. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑含有接枝共聚物及鹽型接枝共聚物之至少1種,上述接枝共聚物具有下述通式(I)所表示之結構單元及下述通式(II)所表示之結構單元,上述鹽型接枝共聚物係該接枝共聚物之該通式(I)所表示之結構單元所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽而成,下述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中包含選自由下述通式(III)所表示之結構單元及下述通式(III')所表示之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元;[化2]
    Figure 110108132-A0305-13-0004-26
    (通式(I)中,R41表示氫原子或甲基,A1表示二價連結基,R42及R43分別獨立地表示氫原子或可包含雜原子之烴基,R42及R43可彼此鍵結而形成環結構;通式(II)中,R41'表示氫原子或甲基,A2表示直接鍵結或二價連結基,Polymer表示聚合物鏈,該聚合物鏈之結構單元中包含源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元)
    Figure 110108132-A0305-13-0004-27
    (通式(III)中,R44為氫原子或甲基,A3為二價連結基,R45為伸乙基 或伸丙基,R46為氫原子或烴基,m表示3以上80以下之數;通式(III')中,R44'為氫原子或甲基,A3'為二價連結基,R47係碳數為1~10之伸烷基,R48係碳數為3~7之伸烷基,R49為氫原子或烴基,n表示1以上40以下之數)。
  4. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑含有嵌段共聚物及鹽型嵌段共聚物之至少1種,上述嵌段共聚物含有包含下述通式(I)所表示之結構單元之A嵌段、及包含源自含羧基單體之結構單元及源自(甲基)丙烯酸酯之結構單元之B嵌段;上述鹽型嵌段共聚物係該嵌段共聚物之下述通式(I)所表示之結構單元所具有之至少一部分氮部位與選自由有機酸化合物及鹵代烴所組成之群中之至少1種形成鹽而成;上述嵌段共聚物及鹽型嵌段共聚物之至少1種之酸值為1~18mgKOH/g,玻璃轉移溫度為30℃以上;
    Figure 110108132-A0305-13-0005-28
    (通式(I)中,R41表示氫原子或甲基,A1表示二價連結基,R42及R43分別獨立地表示氫原子或可包含雜原子之烴基,R42及R43可彼此鍵結而形成環結構)。
  5. 如請求項3之感光性著色樹脂組合物,其中於上述(甲基)丙烯酸酯共 聚物系分散劑中,上述接枝共聚物之上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中包含上述通式(III)所表示之結構單元。
  6. 如請求項3之感光性著色樹脂組合物,其中於上述(甲基)丙烯酸酯共聚物系分散劑中,上述接枝共聚物之上述通式(II)所表示之結構單元中之聚合物鏈之結構單元中包含上述通式(III)所表示之結構單元(其中,m表示19以上80以下之數)。
  7. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其進而含有抗氧化劑。
  8. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其中上述光起始劑進而含有不同於上述通式(A)所表示之化合物之選自由肟酯系光起始劑、α-胺基酮系光起始劑、聯咪唑系光起始劑、9-氧硫
    Figure 110108132-A0305-13-0006-54
    系光起始劑、醯基氧化膦系光起始劑及巰基系鏈轉移劑所組成之群中之至少1種,且相對於光起始劑之總量,上述通式(A)所表示之化合物之含量為50質量%以上90質量%以下。
  9. 如請求項1或2之感光性著色樹脂組合物,其用於在元件基板上直接形成彩色濾光片之用途。
  10. 一種硬化物,其係如請求項1至9中任一項之感光性著色樹脂組合物之硬化物。
  11. 一種彩色濾光片,其係至少具備基板及設置於該基板上之著色層者,且該著色層之至少一者為如請求項10之感光性著色樹脂組合物之硬化物。
  12. 一種顯示裝置,其具有上述如請求項11之彩色濾光片。
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