CN113474729A - 青色着色固化性组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种对制造灵敏度和颜色分辨率高的滤色器等有用的青色着色固化性组合物。一种青色着色固化性组合物,包含着色剂、树脂、聚合性化合物和聚合引发剂,着色剂包含式(1)表示的化合物和有机颜料。[式(1)中,G1表示碳原子数2~20的烷二基。该烷二基中所含的‑CH2‑可以被‑O‑取代。J1表示氢原子、‑NRaRb或‑NRaRb H+Q‑。Ra和Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~8的烷基。Q‑表示卤化物离子、BF4 ‑、PF6 ‑、ClO4 ‑、X‑CO2 ‑或X‑SO3 ‑。X表示1价有机基团。na表示1~4的整数。]
Description
技术领域
本发明涉及一种着色固化性组合物。详细而言,涉及一种青色着色固化性组合物。
背景技术
液晶显示装置、电致发光显示装置和等离子体显示器等显示装置、CCD或CMOS传感器等固体摄像元件中使用的滤色器由着色固化性树脂组合物制造。作为用于形成该滤色器的着色固化性树脂组合物,寻求一种青色着色固化性树脂组合物。在专利文献1中,作为形成滤色器的组合物,公开了着色剂含有酞菁系色素以及呫吨系色素的着色感光性组合物,但该着色感光性组合物为蓝色,得不到青色固化性树脂组合物。在专利文献2中,作为滤色器用青色着色固化性树脂组合物,公开了包含C.I.颜料绿58和蓝色颜料作为着色剂的青色热固化性树脂组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-28236号公报
专利文献2:日本特开2010-26107号公报
发明内容
但是,由专利文献2中公开的滤色器用青色着色固化性树脂组合物形成的滤色器无法充分满足灵敏度和颜色分辨率。
本发明的目的在于提供一种对制造灵敏度和颜色分辨率高的滤色器等有用的青色着色固化性组合物。
即,本发明的主旨如下。
[1]一种青色着色固化性组合物,包含着色剂、树脂、聚合性化合物和聚合引发剂,着色剂包含式(1)表示的化合物和有机颜料。
[式(1)中,G1表示碳原子数2~20的烷二基,该烷二基中所含的-CH2-可以被-O-取代。
J1表示氢原子、-NRaRb或-NRaRb H+Q-。
Ra和Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~8的烷基,式(1)具有多个Ra时,Ra可以相互相同,也可以不同,式(1)具有多个Rb时,Rb可以相互相同,也可以不同。
Q-表示卤化物离子、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、X-CO2 -或X-SO3 -。
X表示1价有机基团。
式(1)具有多个Q-时,Q-可以相互相同,也可以不同。
na表示1~4的整数]
[2]根据[1]所述的青色着色固化性组合物,其中,上述有机颜料为蓝色有机颜料。
[3]根据[1]或[2]所述的青色着色固化性组合物,其中,所述有机颜料为酞菁颜料。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的青色着色固化性组合物,其中,所述有机颜料为C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4和C.I.颜料蓝15:6中的至少1种。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的青色着色固化性组合物,其中,进一步包含溶剂。
[6]一种滤色器,由[1]~[5]中任一项所述的青色着色固化性组合物形成。
[7]一种固体摄像元件,包含[6]所述的滤色器。
根据本发明,提供一种对制造灵敏度和颜色分辨率高的滤色器等有用的青色着色固化性组合物。
具体实施方式
本发明的青色着色固化性组合物包含着色剂(以下,有时称为着色剂(A))、树脂(以下,有时称为树脂(B))、聚合性化合物(以下,有时称为聚合性化合物(C))和聚合引发剂(以下,有时称为聚合引发剂(D))。
着色剂(A)包含式(1)表示的化合物(以下,有时称为化合物(1))和有机颜料(以下,有时称为有机颜料(A1))。
着色剂(A)也可以包含除化合物(1)和有机颜料(A1)以外的着色剂(以下,有时称为着色剂(A2))。
本发明的青色着色固化性组合物优选进一步包含溶剂(以下,有时称为溶剂(E))。
本发明的青色着色固化性组合物也可以进一步包含聚合引发助剂(以下,有时称为聚合引发助剂(D1))。
本发明的青色着色固化性组合物也可以进一步包含流平剂(以下,有时称为流平剂(F))。
应予说明,本说明书中,作为各成分例示的化合物只要没有特别说明,就可以单独使用或者组合多种使用。
<着色剂(A)>
着色剂(A)包含化合物(1)和有机颜料(A1)。
<<化合物(1)>>
化合物(1)为下述式(1)表示的化合物。
[式(1)中,G1表示碳原子数2~20的烷二基,该烷二基中所含的-CH2-可以被-O-取代。
J1表示氢原子、-NRaRb或-NRaRb H+Q-。
Ra和Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~8的烷基,式(1)具有多个Ra时,Ra可以相互相同,也可以不同,式(1)具有多个Rb时,Rb可以相互相同,也可以不同。
Q-表示卤化物离子、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、X-CO2 -或X-SO3 -。
X表示1价有机基团。
式(1)具有多个Q-时,Q-可以相互相同,也可以不同。
na表示1~4的整数]
化合物(1)表示下述式(1-0)表示的化合物中所含的na个氢原子被-SO2-NH-G1-J1取代的化合物。na为2以上的整数时,多个-SO2-NH-G1-J1可以相互相同,也可以不同。
作为na,优选为2以上的整数,更优选为3以上的整数。
作为G1表示的碳原子数2~20的烷二基,可举出亚甲基、亚乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等直链状烷二基;1-甲基乙烷-1,2-二基、1-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、1-甲基丁烷-1,4-二基、2-乙基丁烷-1,4-二基、1,3-二甲基丁烷-1,4-二基、1,1,3,3-四甲基丁烷-1,4-二基、2-甲基戊烷-1,5-二基、4-甲基戊烷-1,5-二基、1,4-二甲基戊烷-1,5-二基、2-甲基己烷-1,6-二基、2-乙基己烷-1,6-二基、5-甲基己烷-1,6-二基、1,5-二甲基己烷-1,6-二基、2-乙基庚烷-1,7-二基、6-乙基庚烷-1,7-二基等支链状烷二基等。G1表示的烷二基的碳原子数优选为2~15,更优选为2~10,在直链状烷二基的情况下,进一步优选为2~5,在支链状烷二基的情况下,进一步优选为5~10。
作为G1表示的烷二基,在直链状烷二基的情况下,特别优选为丙烷-1,3-二基,在支链状烷二基的情况下,特别优选为5-甲基己烷-1,6-二基。
作为G1表示的碳原子数2~20的烷二基中所含的-CH2-被-O-取代的基团,可举出下述式(G-1)表示的基团和式(G-2)表示的基团。
[式(G-1)和式(G-2)中,G2~G5各自独立地表示碳原子数1~10的烷二基。
n1表示1~3的整数。
n2表示0~3的整数。
其中,式(G-1)表示的基团中所含的碳原子和氧原子的合计数为3~20,式(G-2)表示的基团中所含的碳原子和氧原子的合计数为2~20。
*表示与-NH-的键合位点,**表示与J1的键合位点]
作为G2~G5表示的碳原子数1~10的烷二基,可举出亚甲基、亚乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等直链状烷二基;1-甲基乙烷-1,2-二基、1,1-二甲基乙烷-1,2-二基、1-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、1-甲基丁烷-1,4-二基、2-乙基丁烷-1,4-二基、2-甲基戊烷-1,5-二基、4-甲基戊烷-1,5-二基、2-甲基己烷-1,6-二基、5-甲基己烷-1,6-二基、2-乙基庚烷-1,7-二基、6-乙基庚烷-1,7-二基等支链状烷二基等,优选为碳原子数1~8的烷二基,更优选为碳原子数1~5的烷二基。
在G1表示的碳原子数2~20的烷二基为支链状烷二基的情况下,优选为烷二基中所含的-CH2-被-O-取代的基团,更优选为式(G-1)表示的基团,进一步优选为式(G-1)表示的基团中的n1为1的基团。
作为Ra、Rb表示的碳原子数1~8的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基等。
作为Ra、Rb表示的碳原子数1~8的烷基,优选为碳原子数1~5的烷基,更优选为碳原子数1~3的烷基,进一步优选为甲基。
作为X表示的1价有机基团,可举出碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~20的环烷基、碳原子数6~20的芳基和将它们组合而成的基团等。
作为上述碳原子数1~20的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、癸基等,作为碳原子数3~20的环烷基,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环癸基等,作为碳原子数6~20的芳基,可举出苯基、萘基、蒽基等。
Q-表示的X-CO2 -为包含CO2 -基团的有机物阴离子,Q-表示的X-SO3 -为包含SO3 -基团的有机物阴离子,例如可举出下述式(Q-1)~式(Q-4)表示的阴离子。
[式(Q-1)~式(Q-4)中,Ry表示碳原子数1~20烷基。
m表示0~5的整数。]
作为Ry表示的碳原子数1~20烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、癸基、十二烷基等。
作为J1,在G1表示的烷二基为直链状烷二基的情况下,优选为-NRaRb,在G1表示的烷二基为支链状烷二基的情况下,优选为氢原子。
作为-SO2-NH-G1-J1,例如可举出下述式表示的基团。
[式中,*表示与式(1-0)表示的化合物的键合位点。]
在G1为式(G-1)表示的基团的情况下,作为-SO2-NH-G1-J1,例如可举出下述式表示的基团。
[式中,*表示与式(1-0)表示的化合物的键合位点。]
在G1为式(G-2)表示的基团的情况下,作为-SO2-NH-G1-J1,例如可举出下述式表示的基团。
[式中,*表示与式(1-0)表示的化合物的键合位点。]
在J1为-NRaRb的情况下,作为-SO2-NH-G1-J1,例如可举出下述式表示的基团。
[式中,*表示与式(1-0)表示的化合物的键合位点。]
在J1为-NRaRbH+Q-的情况下,作为-SO2-NH-G1-NRaRbH+,例如可举出下述式表示的基团。
[式中,*表示与式(1-0)表示的化合物的键合位点。]
作为化合物(1),例如可举出式(1-1)~式(1-92)表示的化合物。式(1-1)~式(1-92)表示的化合物中,在na为2以上的整数的情况下,多个-SO2-NH-G1-J1优选分别键合于不同的苯环。
作为式(1-11)表示的化合物的更具体的例子,例如可举出下述式(1-11-1)和式(1-11-2)表示的化合物,作为式(1-24)表示的化合物的更具体的例子,例如可举出下述式(1-24-1)和式(1-24-2)表示的化合物。
其中,作为化合物(1),
优选为式(1-1)~式(1-32)表示的化合物,
更优选为式(1-3)、式(1-7)、式(1-11)、式(1-15)、式(1-20)、式(1-24)、式(1-28)或式(1-32)表示的化合物,
进一步优选为式(1-11)、式(1-15)、式(1-20)或式(1-24)表示的化合物,
更进一步优选为式(1-11)或式(1-24)表示的化合物,
特别优选为式(1-11-1)、式(1-11-2)、式(1-24-1)或式(1-24-2)表示的化合物。
化合物(1)的制造方法没有特别限定,也可以参考日本特开2011-28236号公报中记载的合成例来制造。
相对于树脂(B)100质量份,化合物(1)的含量优选为1~150质量份,更优选为5~140质量份,进一步优选为10~120质量份,更进一步优选为15~100质量份。
从使青色着色固化性组合物的青色颜色特性良好的观点和实现高灵敏度、高颜色分辨率的观点考虑,着色剂(A)的总量中,化合物(1)的含有率优选为5质量%以上且小于100质量%,更优选为10~99质量%,进一步优选为20~97质量%,尤其优选为30~95质量%。着色剂(A)的总量中,化合物(1)的含有率更优选为90质量%以下,特别优选为85质量%以下。另外,着色剂(A)的总量中,化合物(1)的含有率更优选为50质量%以上,特别优选为60质量%以上。
<<有机颜料(A1)>>
作为有机颜料(A1),没有特别限定,可使用公知的有机颜料,例如可举出颜色索引(The Society of Dyers and Colourists出版)中被分类为颜料的有机颜料。
作为有机颜料(A1),例如可举出C.I.颜料黄1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214等黄色有机颜料;
C.I.颜料橙13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73等橙色有机颜料;
C.I.颜料红9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、202、209、215、216、224、242、254、255、264、265、269、291等红色有机颜料;
C.I.颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、16、60等蓝色有机颜料;
C.I.颜料紫1、19、23、29、32、36、38等紫色有机颜料;
C.I.颜料绿7、36、58、59、63等绿色有机颜料;
C.I.颜料棕23、25等棕色有机颜料;
C.I.颜料黑1、7等黑色有机颜料等。
作为有机颜料(A1),优选包含C.I.颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、16等蓝色有机颜料。
另外,作为有机颜料(A1),优选包含酞菁颜料,更优选包含铜酞菁颜料。
特别是从使青色着色固化性组合物的青色颜色特性良好的观点和实现高灵敏度、高颜色分辨率的观点考虑,作为有机颜料(A1),优选包含C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4和C.I.颜料蓝15:6中的至少1种。
作为有机颜料(A1),可以单独使用仅1种上述公知的有机颜料,也可以组合2种以上使用。有机颜料(A1)的总量中,蓝色有机颜料的含有率优选为70~100质量%,更优选为80质量%以上,进一步优选为85质量%以上,特别优选为90质量%以上。
有机颜料(A1)优选粒径均匀,通过含有颜料分散剂而进行分散处理,能够得到颜料在溶液中均匀地分散的状态的颜料分散液。
作为上述颜料分散剂,例如可举出表面活性剂,可以为阳离子系、阴离子系、非离子系、两性中的任一表面活性剂。具体而言,可举出聚酯系、多胺系、丙烯酸系等的分散剂等。该些分散剂可以单独使用或者组合2种以上使用。作为分散剂,以商品名可举出KP(信越化学工业株式会社制造)、Flowlen(共荣社化学株式会社制造)、Solsperse(注册商标)(Zeneca株式会社制造)、EFKA(注册商标)(BASF公司制造)、Ajisper(注册商标)(味之素精密科技株式会社制造)、Disperbyk(注册商标)(BYK-Chemie公司制造)等。作为分散剂,也可以使用后述的树脂(B)。
在使用颜料分散剂的情况下,其使用量相对于有机颜料(A1)100质量份,优选为1质量份~100质量份,更优选为5质量份~75质量份。如果颜料分散剂的使用量处于上述范围,则存在得到均匀的分散状态的颜料分散液的趋势。
在使用2种以上的有机颜料(A1)的情况下,可以将它们分别制成分散液并在使用时进行混合。
相对于树脂(B)100质量份,有机颜料(A1)的含量优选为0.05~100质量份,更优选为0.1~80质量份,进一步优选为1~70质量份,更进一步优选为2~60质量份。
从使青色着色固化性组合物的青色颜色特性良好的观点和实现高灵敏度、高颜色分辨率的观点考虑,着色剂(A)的总量中,有机颜料(A1)的含有率优选为1~95质量%,更优选为1~90质量%,进一步优选为3~80质量%,更进一步优选为5~70质量%。着色剂(A)的总量中,有机颜料(A1)的含有率更优选为50质量%以下,特别优选为40质量%以下。另外,着色剂(A)的总量中,有机颜料(A1)的含有率更优选为10质量%以上,特别优选为15质量%以上。
<<着色剂(A2)>>
本发明的青色着色固化性组合物中,也可以包含除化合物(1)和有机颜料(A1)以外的染料(以下,有时称为染料(A2-1)和/或颜料(以下,有时称为颜料(A2-2))作为着色剂(A2)。
染料(A2-1)只要不包含化合物(1)就没有特别限定,可以使用公知的染料,例如可举出溶剂染料、酸性染料、直接染料、媒染染料等。作为染料,例如可举出颜色索引(TheSociety of Dyers and Colourists出版)中被分类为除颜料以外的具有色调的化合物或染色笔记(色染公司)中记载的公知的染料。另外,根据化学结构,可举出偶氮染料、花青染料、三苯基甲烷染料、呫吨染料、酞菁染料(其中,不包括化合物(1))、蒽醌染料、萘醌染料、醌亚胺染料、次甲基染料、偶氮甲碱染料、方酸染料、吖啶染料、苯乙烯基染料、香豆素染料和硝基染料等。这些之中,优选为有机溶剂可溶性染料。其中,呫吨染料有可能无法实现青色颜色特性,因此优选不使用。
作为颜料(A2-2),例如可举出金属氧化物或金属络盐这样的金属化合物的无机颜料,具体而言,可举出铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑等金属的氧化物或复合金属氧化物。
从使青色着色固化性组合物的青色颜色特性良好的观点考虑,着色剂(A)的总量中,染料(A2-1)和/或颜料(A2-2)的含有率优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为10质量%以下,作为着色剂(A),特别优选为实质上不含有染料(A2-1)和/或颜料(A2-2)。
相对于青色着色固化性组合物的固体成分的总量,着色剂(A)的含有率优选为0.1~60质量%,更优选为0.5~55质量%,进一步优选为5~55质量%。如果着色剂(A)的含量处于上述范围,则制成滤色器时的色浓度充分,且能够使组合物中含有必要量的树脂(B),因此,能够形成机械强度充分的图案,因而优选。
这里,本说明书中的“固体成分的总量”是指从青色着色固化性组合物的总量中除去溶剂的含量而得的量。固体成分的总量和相对于该总量的各成分的含量例如可通过液相色谱或气相色谱等公知的分析方法来测定。
<树脂(B)>
作为树脂(B),没有特别限定,优选为碱可溶性树脂,更优选为具有来自选自不饱和羧酸和不饱和羧酸酐中的至少1种(a)(以下有时称为“(a)”)的结构单元的树脂。树脂(B)进一步优选具有选自如下结构单元中的至少1种结构单元:来自具有碳原子数2~4的环状醚结构和烯键式不饱和键的单体(b)(以下有时称为“(b)”)的结构单元、来自能够与(a)共聚的单体(c)(但是与(a)和(b)不同)(以下有时称为“(c)”)的结构单元以及在侧链具有烯键式不饱和键的结构单元。
作为(a),具体而言,例如可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯等,优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。
(b)优选为具有碳原子数2~4的环状醚结构(例如,选自氧杂环丙烷环、氧杂环丁烷环和四氢呋喃环中的至少1种)和(甲基)丙烯酰氧基的单体。
应予说明,本说明书中,“(甲基)丙烯酸”表示选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少1种。“(甲基)丙烯酰基”和“(甲基)丙烯酸酯”等表述也具有同样的含义。
作为(b),例如可举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基苄基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸3,4-环氧三环[5.2.1.02,6]癸酯、3-乙基-3-(甲基)丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、(甲基)丙烯酸四氢糠酯等,优选为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧三环[5.2.1.02,6]癸酯、3-乙基-3-(甲基)丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷。
作为(c),例如可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、苯乙烯、乙烯基甲苯等,优选为苯乙烯、乙烯基甲苯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺等。
具有在侧链具有烯键式不饱和键的结构单元的树脂可以通过对(a)与(c)的共聚物加成(b),或者对(b)与(c)的共聚物加成(a)来制造。该树脂也可以为对(b)与(c)的共聚物加成(a)后进一步使羧酸酐反应而得的树脂。
树脂(B)的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为3000~100000,更优选为5000~50000,进一步优选为5000~30000。
树脂(B)的分散度[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)]优选为1.1~6,更优选为1.2~4。
树脂(B)的酸值以固体成分换算计优选为50~170mg-KOH/g,更优选为60~150mg-KOH/g,进一步优选为70~135mg-KOH/g。这里,酸值是作为中和树脂(B)1g所需的氢氧化钾的量(mg)而测定的值,例如可以通过使用氢氧化钾水溶液进行滴定而求出。
相对于青色着色固化性组合物的固体成分的总量,树脂(B)的含有率优选为25~55质量%,更优选为30~50质量%,进一步优选为35~45质量%。
<聚合性化合物(C)>
聚合性化合物(C)为可以通过由聚合引发剂(D)产生的活性自由基和/或酸进行聚合的化合物,例如可举出聚合性的具有烯键式不饱和键的化合物等,优选为(甲基)丙烯酸酯化合物。
其中,聚合性化合物(C)优选为具有3个以上的烯键式不饱和键的聚合性化合物。作为这样的聚合性化合物,例如可举出三羟甲基丙烷三(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)丙烯酸酯等。
聚合性化合物(C)的重均分子量优选为150~2900,更优选为250~1500。
相对于青色着色固化性组合物的固体成分的总量,聚合性化合物(C)的含有率优选为5~45质量%,更优选为10~40质量%,进一步优选为15~35质量%。
<聚合引发剂(D)>
聚合引发剂(D)只要是可通过光或热的作用而产生活性自由基、酸等而引发聚合的化合物就没有特别限定,可以使用公知的聚合引发剂。作为产生活性自由基的聚合引发剂,例如可举出N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫烷基苯基)丁烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫烷基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫烷基苯基)-3-环戊基丙烷-1-酮-2-亚胺、N-乙酰氧基-1-(4-苯基硫烷基苯基)-3-环己基丙烷-1-酮-2-亚胺、2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲基硫烷基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-2-苄基丁烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑等。
相对于树脂(B)和聚合性化合物(C)的合计量100质量份,聚合引发剂(D)的含量优选为0.1~30质量份,更优选为1~20质量份。如果聚合引发剂(D)的含量处于上述范围内,则存在高灵敏度化而缩短曝光时间的趋势,因此滤色器的生产率提高。
<聚合引发助剂(D1)>
聚合引发助剂(D1)是为了促进通过聚合引发剂而被引发聚合的聚合性化合物的聚合而使用的化合物、或者敏化剂。在包含聚合引发助剂(D1)的情况下,通常可与聚合引发剂(D)组合使用。
作为聚合引发助剂(D1),可举出4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮(通称米蚩酮)、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮、9,10-二甲氧基蒽、2,4-二乙基噻吨酮、N-苯基甘氨酸等。
在使用该些聚合引发助剂(D1)的情况下,其含量相对于树脂(B)和聚合性化合物(C)的合计量100质量份,优选为0.1~30质量份,更优选为1~20质量份。如果聚合引发助剂(D1)的量处于该范围内,则能够进一步以高灵敏度形成着色图案,存在滤色器的生产率提高的趋势。
<溶剂(E)>
溶剂(E)没有特别限定,可以使用该领域中通常使用的溶剂。例如可举出酯溶剂(分子内包含-COO-而不含-O-的溶剂)、醚溶剂(分子内包含-O-而不含-COO-的溶剂)、醚酯溶剂(分子内包含-COO-和-O-的溶剂)、酮溶剂(分子内包含-CO-而不含-COO-的溶剂)、醇溶剂(分子内包含OH而不含-O-、-CO-和-COO-的溶剂)、芳香族烃溶剂、酰胺溶剂、二甲基亚砜等。
作为溶剂,可举出乳酸乙酯、乳酸丁酯、2-羟基异丁酸甲酯、乙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丙酮酸乙酯、乙酰乙酸甲酯、环己醇乙酸酯和γ-丁内酯等酯溶剂(分子内包含-COO-而不含-O-的溶剂);
乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、3-甲氧基-1-丁醇、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚等醚溶剂(分子内包含-O-而不含-COO-的溶剂);
3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单***乙酸酯、二乙二醇单***乙酸酯等醚酯溶剂(分子内包含-COO-和-O-的溶剂);
4-羟基-4-甲基-2-戊酮(以下,有时称为二丙酮醇)、庚酮、4-甲基-2-戊酮、环己酮等酮溶剂(分子内包含-CO-而不含-COO-的溶剂);
丁醇、环己醇、丙二醇等醇溶剂(分子内包含OH而不含-O-、-CO-和-COO-的溶剂);
N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等酰胺溶剂等。
作为溶剂,更优选为丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、乳酸乙酯、二丙酮醇、环己酮和3-乙氧基丙酸乙酯。
在包含溶剂(E)的情况下,相对于本发明的青色着色固化性组合物的总量,溶剂(E)的含有率优选为70~95质量%,更优选为75~92质量%。换言之,青色着色固化性组合物的固体成分的总量优选为5~30质量%,更优选为8~25质量%。如果溶剂(E)的含量处于上述范围内,则涂布时的平坦性变得良好,另外,在形成滤色器时色浓度不会不足,因此存在显示特性变得良好的趋势。
<流平剂(F)>
作为流平剂(F),可举出有机硅系表面活性剂、氟系表面活性剂和具有氟原子的有机硅系表面活性剂等。它们也可以在侧链具有聚合性基团。
作为有机硅系表面活性剂,可举出分子内具有硅氧烷键的表面活性剂等。具体而言,可举出Toray silicone DC3PA、Toray silicone SH7PA、Toray silicone DC11PA、Toray silicone SH21PA、Toray silicone SH28PA、Toray silicone SH29PA、Toraysilicone SH30PA、Toray silicone SH8400(商品名;Toray Dow Corning株式会社制造)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工业株式会社制造)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF4446、TSF4452和TSF4460(MomentivePerformance Materials Japan合同会社制造)等。
作为上述氟系表面活性剂,可举出分子内具有氟碳链的表面活性剂等。具体而言,可举出Fluorad(注册商标)FC430、Fluorad FC431(住友3M株式会社制造)、Megafac(注册商标)F142D、Megafac F171、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F177、Megafac F183、Megafac F554、Megafac R30、Megafac RS-718-K(DIC株式会社制造)、Eftop(注册商标)EF301、Eftop EF303、Eftop EF351、Eftop EF352(三菱材料电子化成株式会社制造)、Surflon(注册商标)S381、Surflon S382、Surflon SC101、Surflon SC105(旭硝子株式会社制造)和E5844((株)大金精细化学研究所制造)等。
作为上述具有氟原子的有机硅系表面活性剂,可举出分子内具有硅氧烷键和氟碳链的表面活性剂等。具体而言,可举出Megafac(注册商标)R08、Megafac BL20、MegafacF475、Megafac F477和Megafac F443(DIC株式会社制造)等。
在包含流平剂(F)的情况下,相对于青色着色固化性组合物的总量,流平剂(F)的含有率优选为0.001~0.2质量%,更优选为0.002~0.1质量%。应予说明,该含有率不包含颜料分散剂的含有率。如果流平剂(F)的含量处于上述范围内,则能够使滤色器的平坦性良好。
<其它成分>
本发明的青色着色固化性组合物也可以根据需要包含填充剂、其它高分子化合物、密合促进剂、抗氧化剂、光稳定剂、链转移剂等该技术领域中公知的添加剂。
<青色着色固化性组合物的制造方法>
本发明的青色着色固化性组合物可通过将着色剂(A)、树脂(B)、聚合性化合物(C)和聚合引发剂(D)以及根据需要使用的溶剂(E)、流平剂(F)和其它成分混合来制备。
有机颜料(A1)和根据需要所使用的作为颜料(A2-2)的颜料优选预先与溶剂(E)的一部分或全部混合,并使用珠磨机等分散至颜料的平均粒径为0.2μm以下程度。此时,也可以根据需要配合上述颜料分散剂、树脂(B)的一部分或全部。在以这样的方式得到的颜料分散液中以成为规定浓度的方式混合剩余的成分,从而能够制备青色着色固化性组合物。
<滤色器的制造方法>
作为由本发明的青色着色固化性组合物制造着色图案的方法,可举出光刻法、喷墨法、印刷法等。其中,优选为光刻法。光刻法是在基板上涂布上述青色着色固化性组合物,使其干燥而形成着色组合物层,介由光掩模将该着色组合物层进行曝光而显影的方法。光刻法中,通过在曝光时不使用光掩模和/或不进行显影,能够形成作为上述着色组合物层的固化物的着色涂膜。如此形成的着色图案或着色涂膜为本发明的滤色器。
作为基板,可使用石英玻璃、硼硅酸玻璃、铝硅酸盐玻璃、对表面进行了二氧化硅涂布的钠钙玻璃等玻璃板,聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂板,硅,在上述基板上形成有铝、银、银/铜/钯合金薄膜等的基板。也可以在这些基板上形成其它滤色器层、树脂层、晶体管、电路等。
利用光刻法的各颜色像素的形成可以在公知或惯用的装置、条件下进行。例如可以如下制作。
首先,将着色组合物涂布于基板上,通过进行加热干燥(预烘烤)和/或减压干燥将溶剂等挥发成分除去而使其干燥,从而得到平滑的着色组合物层。
作为涂布方法,可举出旋涂法、狭缝涂布法、狭缝和旋涂法等。
进行加热干燥时的温度优选为30~120℃,更优选为50~110℃。另外,作为加热时间,优选为10秒~5分钟,更优选为30秒~3分钟。
在进行减压干燥的情况下,优选在50~150Pa的压力下以20~25℃的温度范围进行。
着色组合物层的膜厚没有特别限定,只要根据目标滤色器的膜厚而适当地选择即可。
接着,介由用于形成目标着色图案的光掩模对着色组合物层进行曝光。该光掩模上的图案没有特别限定,可使用与目标用途相应的图案。
作为曝光中所使用的光源,优选为产生250~450nm的波长的光的光源。例如,对于小于350nm的光,可以使用截止该波长域的滤波器进行截止,对于436nm附近、408nm附近、365nm附近的光,可以使用提取这些波长域的带通滤波器进行选择性提取。具体而言,作为光源,可举出汞灯、发光二极管、金属卤化物灯、卤素灯等。
为了对曝光面整体均匀地照射平行光线、或者能够进行光掩模与形成有着色组合物层的基板的正确的位置对准,优选使用掩模对准器和步进器等曝光装置。
通过使曝光后的着色组合物层与显影液接触而进行显影,在基板上形成着色图案。通过显影,着色组合物层的未曝光部溶解于显影液中而被除去。作为显影液,例如优选氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵等碱性化合物的水溶液。这些碱性化合物在水溶液中的浓度优选为0.01~10质量%,更优选为0.03~5质量%。此外,显影液也可以包含表面活性剂。
显影方法可为覆液法(Paddle method)、浸渍法和喷雾法等中的任一种。此外,也可以在显影时将基板倾斜为任意的角度。
显影后,优选进行水洗。
此外,优选对得到的的着色图案进行后烘烤。后烘烤温度优选为150~250℃,更优选为160~235℃。后烘烤时间优选为1~120分钟,更优选为10~60分钟。
后烘烤后的滤色器的膜厚例如优选为3μm以下,更优选为2.5μm以下。滤色器的膜厚的下限没有特别限定,通常为0.3μm以上,也可以为0.5μm以上。
关于本发明的青色着色固化性组合物,使用该青色着色固化性组合物形成膜厚0.8μm的着色图案或着色涂膜时的透过率优选在波长520nm处为75%以上。如果透过率处于上述范围内,则作为青色的颜色特性良好。应予说明,作为波长520nm处的透过率,更优选为77%以上,进一步优选为80%以上,作为上限,没有特别限定,优选为95%以下。
另外,使用该青色着色固化性组合物形成膜厚0.8μm的着色图案或着色涂膜时的透过率优选在波长400nm处为50%以上。如果透过率处于上述范围内,则能够制成颜色灵敏度高的滤色器。应予说明,作为波长400nm处的透过率,更优选为53%以上,进一步优选为56%以上,作为上限,没有特别限定,优选为80%以下。
此外,使用该青色着色固化性组合物形成膜厚0.8μm的着色图案或着色涂膜时的透过率优选在波长580nm处小于30%,更优选小于25%。如果透过率处于上述范围内,则能够制成颜色分辨率高的滤色器。应予说明,作为波长580nm处的透过率,进一步优选为23%以下,更进一步优选为21%以下,作为下限,没有特别限定,优选为5%以上,更优选为10%以上。
应予说明,本发明中的青色滤色器与蓝色滤色器的区别在于:将极大吸收波长的吸光度设为1.0,将吸光度为0.5的吸收波长为540nm以上且小于585nm的滤色器设为青色,将吸光度为0.5的吸收波长为500nm以上且小于540nm的滤色器设为蓝色。
通过青色着色固化性组合物包含化合物(1)和有机颜料(A1)作为着色剂(A),能够实现上述透过率特性。
根据本发明的青色着色固化性组合物,能够制作灵敏度和颜色分辨率高的青色的滤色器。该滤色器作为显示装置(例如,液晶显示装置、有机EL装置、电子纸等)和固体摄像元件中使用的滤色器有用,特别是可以用于固体摄像元件用途。
本申请主张基于2019年2月28日提出申请的日本专利申请第2019-036723号的优先权的利益。在本申请中引用2019年2月28日提出申请的日本专利申请第2019-036723号的说明书的全部内容作为参考。
实施例
以下,举出实施例对本发明更详细地进行说明,但本发明当然不受下述实施例限制。例中,只要没有特别说明,则“份”是指“质量份”,“%”是指“质量%”。
以下的合成例中,化合物通过质量分析(LC;Agilent制造的1200型,MASS;Agilent制造的LC/MSD型)或元素分析(VARIO-EL;Elementar株式会社制造)进行鉴定。
[合成例1]
<式(1-24-1a)表示的化合物的合成>
在具备冷却管和搅拌装置的烧瓶中投入4-硝基邻苯二甲腈75份、N,N-二甲基乙酰胺375份,一边在搅拌下维持20℃以下一边缓缓地加入碳酸钠68.9份。进一步一边在搅拌下维持20℃以下一边滴加3-巯基丙酸甲酯68.9份。滴加结束后,在室温下搅拌3.5小时。将反应溶液过滤,将滤液注入到1当量盐酸2250份中。过滤分离出沉淀,利用离子交换水充分清洗,在50℃进行减压干燥,得到式(1-24-1a)表示的化合物104.4份。
<式(1-24-1b)表示的化合物的合成>
在具备冷却管和搅拌装置的烧瓶中投入化合物(1-24-1a)52.0份、N,N-二甲基甲酰胺104.0份,一边在搅拌下维持20℃以下一边滴加1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯(DBU)40.2份。滴加结束后,在室温下搅拌2.5小时。将反应溶液注入到水208.0份中,进一步加入浓盐酸直至pH成为2以下。过滤分离出沉淀,利用离子交换水充分清洗,在50℃进行减压干燥,得到化合物(1-24-1b)33.6份。
<式(1-24-1c)表示的化合物的合成>
在具备冷却管和搅拌装置的烧瓶中投入化合物(1-24-1b)33.0份、乙酸396份。一边在室温下搅拌一边加入钨酸钠4.2份。进一步一边在搅拌下维持30℃以下一边滴加30%过氧化氢水87.5份。滴加结束后,升温至50℃,搅拌2小时。将反应溶液冷却至室温,在将乙酸钾60.7份溶解于甲醇396份而得的溶液中注入反应溶液,搅拌1小时。过滤分离出沉淀,利用甲醇进行清洗,在50℃进行减压干燥,得到式(1-24-1c)表示的化合物35.0份。
<式(1-24-1d)表示的化合物的合成>
在具备冷却管和搅拌装置的烧瓶中投入化合物(1-24-1c)5.0份、氯化铜0.82份、钼酸铵0.40份、喹啉19.1份。在预先设定为100℃的油浴中设置烧瓶,一边搅拌一边升温至160℃。进一步持续搅拌3小时,冷却至100℃,加入甲醇66.5份。过滤分离出沉淀,利用甲醇进行清洗,在50℃进行减压干燥,得到式(1-24-1d)表示的化合物2.0份。
<式(1-24-1)表示的化合物的合成>
在具备冷却管和搅拌装置的烧瓶中投入无水N,N-二甲基乙酰胺57.6份、无水N,N-二甲基甲酰胺1.5份。冷却至0℃,滴加亚硫酰氯2.3份,在0℃持续搅拌1小时。进一步加入化合物(1-24-1d)1.8份,在室温下搅拌30分钟,在50℃搅拌1.5小时,在80℃搅拌4小时。冷却至0℃,滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺2.8份与三乙胺4.2份的混合溶液。在室温搅拌15分钟,在80℃搅拌4小时,加入甲醇506.9份。过滤分离出沉淀,利用甲醇充分清洗,在50℃进行减压干燥,得到式(1-24-1)表示的化合物1.6份。
[合成例2]
在具备回流冷却器、滴液漏斗和搅拌机的烧瓶内适量流通氮气而置换成氮气气氛,加入乳酸乙酯141份、丙二醇单甲醚乙酸酯178份,一边搅拌一边加热至85℃。接着,用5小时滴加丙烯酸38份、丙烯酸3,4-环氧三环[5.2.1.02,6]癸-8-基酯和丙烯酸3,4-环氧三环[5.2.1.02,6]癸-9-基酯的混合物(含有率为1:1)25份、环己基马来酰亚胺137份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯50份、丙二醇单甲醚乙酸酯338份的混合溶液。另一方面,用6小时滴加将2,2-偶氮双异丁腈5份溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯88份中而得的混合溶液。滴加结束后,在该温度下保持4小时后,冷却至室温,得到固体成分25.6%的共聚物(树脂(B-1))溶液。所生成的共聚物的重均分子量Mw为8000,分散度为2.1,固体成分换算的酸值为111mg-KOH/g。树脂(B-1)具有下述结构单元。
[分散液1的制作]
将12.1份的C.I.颜料蓝15:4、分散剂(BYK公司制造的BYKLPN-6919)3.6份、树脂(B-1)(固体成分换算)5.4份、丙二醇单甲醚乙酸酯78.9份混合,加入0.4μm的氧化锆珠300份,使用油漆调节器(Paint Conditioner)(LAU公司制造)振荡1小时。然后,通过过滤来除去氧化锆珠,得到分散液1。
[分散液2的制作]
将C.I.颜料蓝15:4变为C.I.颜料蓝15:6,除此以外,与分散液1的制作同样地得到分散液2。
[分散液3的制作]
将C.I.颜料蓝15:4变为C.I.颜料蓝15:3,除此以外,与分散液1的制作同样地得到分散液3。
[分散液4的制作]
将C.I.颜料蓝15:4变更为C.I.颜料蓝15,除此以外,与分散液1的制作同样地得到分散液4。
[分散液5的制作]
将C.I.颜料蓝15:4变更为C.I.颜料绿58,除此以外,与分散液1的制作同样地得到分散液5。
[实施例1~9、比较例1~2]
[着色固化性组合物的制备]
将表1所示的成分混合,得到各着色固化性组合物。
[表1]
表1中,各成分如下。
化合物(A-1):溶剂蓝67(BASF公司制造;式(1-11-2)表示的化合物)
化合物(A-2):式(1-24-1)表示的化合物
树脂(B):树脂(B-1)(固体成分换算)
聚合性化合物(C):二季戊四醇聚丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造的“A9550”固体成分换算)
聚合引发剂(D):N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫烷基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺(Irgacure(注册商标)OXE 01;BASF公司制造)
溶剂(E-1):乳酸乙酯
溶剂(E-2):二丙酮醇
溶剂(E-3):丙二醇单甲醚乙酸酯
[着色涂膜的制作]
在5cm见方的玻璃基板(Eagle2000;Corning公司制造)上,以后烘烤后的膜厚成为0.8μm的方式通过旋涂法涂布着色固化性组合物,然后,在100℃预烘烤3分钟,形成着色组合物层。放置冷却后,使用曝光机(TME-150RSK;Topcon株式会社制造),在大气气氛下以500mJ/cm2的曝光量(365nm基准)对着色组合物层进行光照射。然后,在烘箱中在230℃进行后烘烤20分钟,得到着色涂膜。
[透过率评价]
对于得到的玻璃基板上的着色涂膜,使用测色机(OSP-SP-200;Olympus株式会社制造)测定光谱,对波长400nm、波长520nm、波长580nm处的透过率进行比较。将结果示于表2。将波长520nm处的透过率为75%以上的情况设为青色颜色特性良好(○),将上述范围外的情况设为青色颜色特性不良(×)。另外,将波长400nm处的透过率为50%以上的情况设为颜色灵敏度良好(○),将上述范围外的情况设为颜色灵敏度不良(×)。而且,将波长580nm处的透过率小于25%的情况设为颜色分辨率良好(○),将25%以上且小于30%的情况设为颜色分辨率可(△),将30%以上的情况设为颜色分辨率不良(×)。应予说明,将各着色涂膜中的极大吸收波长的吸光度设为1.0,将吸光度为0.5的吸收波长(以下,称为吸收波长(H))示于表2。实施例1~9、比较例1、2中得到的着色涂膜全部的吸收波长(H)都在540nm以上且小于585nm的范围内。
[表2]
Claims (7)
1.一种青色着色固化性组合物,包含着色剂、树脂、聚合性化合物和聚合引发剂,着色剂包含式(1)表示的化合物和有机颜料,
式(1)中,G1表示碳原子数2~20的烷二基,该烷二基中所含的-CH2-可以被-O-取代,
J1表示氢原子、-NRaRb或-NRaRbH+Q-,
Ra和Rb各自独立地表示氢原子或碳原子数1~8的烷基,式(1)具有多个Ra时,Ra可以相互相同,也可以不同,式(1)具有多个Rb时,Rb可以相互相同,也可以不同,
Q-表示卤化物离子、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、X-CO2 -或X-SO3 -,
X表示1价有机基团,
式(1)具有多个Q-时,Q-可以相互相同,也可以不同,
na表示1~4的整数。
2.根据权利要求1所述的青色着色固化性组合物,其中,所述有机颜料为蓝色有机颜料。
3.根据权利要求1或2所述的青色着色固化性组合物,其中,所述有机颜料为酞菁颜料。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的青色着色固化性组合物,其中,所述有机颜料为C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4和C.I.颜料蓝15:6中的至少1种。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的青色着色固化性组合物,其中,进一步包含溶剂。
6.一种滤色器,由权利要求1~5中任一项所述的青色着色固化性组合物形成。
7.一种固体摄像元件,包含权利要求6所述的滤色器。
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