TW201319741A - 著色硬化性組成物、彩色濾光片、其製造方法、顯示元件及固體攝影元件 - Google Patents
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Abstract
一種著色硬化性組成物,其可形成可維持良好的圖案形成性,在進行高溫處理等情況下亦可長時間維持優異色相的著色膜。著色硬化性組成物含有(A)染料;(B)黏合劑樹脂,包含選自通式(1)及通式(2)所表示結構單元中的至少一種結構單元(b-1)及具有酸性基的結構單元(b-2),酸值在150~300mgKOH/g範圍;及(C)有機溶劑;通式(1)中,R11為氫原子或甲基,R12及R13為氫原子或包含不飽和雙鍵作為部分結構的碳數3~20的羰基,不存在R12與R13兩者均為氫原子的情況,通式(2)中,R20為氫原子或甲基,R21~R25為氫原子、鹵素原子、氰基、烷基或芳基。□
Description
本發明是有關於一種著色硬化性組成物、使用該著色硬化性組成物而成的彩色濾光片及其製造方法、以及包含該彩色濾光片的顯示元件及固體攝影元件。
作為液晶顯示元件、有機電致發光(electroluminescence,EL)顯示元件等顯示元件,或固體攝影元件等中所使用的彩色濾光片的製作方法之一,顏料分散法得到廣泛的利用。作為顏料分散法,有使用將顏料分散於各種感光性組成物中所成的著色放射線敏感性組成物,利用光微影法製作彩色濾光片的方法。在該方法中,因著色放射線敏感性組成物含有顏料故而對於光或熱穩定,並且由於是利用光微影法進行圖案化(patterning),因此可充分地確保位置精度,被認為是適合於製作彩色顯示器用彩色濾光片等的方法。
製作彩色濾光片所使用的著色化合物不僅有顏料,染料等顏料以外的色素化合物亦受到廣泛的研究。其中,染料已知有吡咯亞甲基系染料(pyrromethene dye)、嘧啶偶氮系染料、吡唑偶氮系染料、氧雜蒽系染料等具有各種色素母體的化合物,且藉由將多種染料、例如吡咯亞甲基系染料與具有酞花青結構(phthalocyanine structure)的染料一起使用而獲得高色純度的技術已眾所周知(例如參照日本專利特開2008-292970號公報)。
一般認為,若著色化合物使用染料,則可藉由染料本身的色純度或其色相的鮮豔度,而提高進行圖像顯示時顯示圖像的色相或亮度,於此方面有用。然而,目前的現狀是,在使用染料的彩色濾光片中,染料作為著色劑與顏料相比通常保存穩定性低,於耐久性、後烘烤步驟等高溫處理中的色相穩定性方面仍有改善的餘地。
如上所述,使用染料作為著色劑製作彩色濾光片時,存在無法獲得充分的對比度或色相的耐久性、耐高溫處理性的問題。
本發明是鑒於上述情況而完成的發明,本發明的課題在於提供一種著色硬化性組成物,其可形成可維持良好的圖案形成性,且在進行高溫處理等的情況下亦可長時間維持優異的色相的著色膜。另外,本發明進一步的課題在於提供一種使用上述本發明的著色硬化性組成物的色相良好且耐久性優異,適用於顯示元件或固體攝影元件的彩色濾光片及其製造方法,以及顯示圖像的色調良好且顯示特性優異的顯示元件或分色性優異的固體攝影元件。
本發明的具體型態如下所述。
<1>一種著色硬化性組成物,其含有:(A)染料;(B)黏合劑樹脂,其包含選自下述通式(1)所表示的結構單元及下述通式(2)所表示的結構單元中的至少一種結構單元(b-1)、以及具有酸性基的結構單元(b-2),且酸值在150 mgKOH/g~300 mgKOH/g的範圍內;及(C)有機溶劑;
上述通式(1)中,R11表示氫原子或甲基,R12及R13分別獨立地表示氫原子或包含不飽和雙鍵作為部分結構的碳數3~20的羰基,不存在R12與R13兩者均為氫原子的情況;當R12及R13的至少任意一個表示包含不飽和雙鍵作為部分結構的碳數3~20的羰基時,亦可更包含羧基作為部分結構;
上述通式(2)中,R20表示氫原子或甲基,R21、R22、R23、R24及R25分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、氰基、烷基或芳基。
<2>如<1>所述之著色硬化性組成物,其中上述
(A)染料含有選自以下中的至少一種:下述通式(I)所表示的化合物經配位於金屬原子或金屬化合物的金屬錯合物染料(a-1)、及下述通式(II)所表示的染料(a-2);
通式(I)中,R1、R2、R3、R4、R5及R6分別獨立地表示氫原子或取代基,R7表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基;
上述通式(II)中,Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn、Ro及Rp分別獨立地表示氫原子或一價取代基,不存在Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn、Ro及Rp全部為氫原子或鹵素原子的情況。
<3>如<1>或<2>所述之著色硬化性組成物,其中相對於上述(A)染料1質量份,含有上述(B)黏合劑樹脂0.1質量份~20質量份。
<4>如<1>至<3>中任一項所述之著色硬化性組成物,其中上述(B)黏合劑樹脂中的選自下述通式(1)及下述通式(2)中的至少一種結構單元(b-1)、與具有酸性基的結構單元(b-2)的莫耳比為1:0.1~1:3。
<5>如<1>至<4>中任一項所述之著色硬化性組成物,其中上述(B)黏合劑樹脂更包含與上述結構單元(b-1)及具有酸性基的結構單元(b-2)結構不同的結構單元。
<6>如<2>至<5>中任一項所述之著色硬化性組成物,其中上述(a-1)金屬錯合物染料為下述通式(I-2)所表示的化合物:[化5]
上述通式(I-2)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R9、R10、R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子或一價取代基;R7及R14分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基;Ma表示金屬原子或金屬化合物。
<7>如<1>至<6>中任一項所述之著色硬化性組成物,其更包含與上述(B)黏合劑樹脂結構不同的聚合性化合物。
<8>一種彩色濾光片,其包含:支持體;及設於該支持體上,使用如<1>至<7>中任一項所述之著色硬化性組成物而形成的著色區域。
<9>一種彩色濾光片的製造方法,其包括如下步驟:將如<1>至<7>中任一項所述之著色硬化性組成物塗佈於支持體上,形成著色層;及將所形成的上述著色層曝光為圖案狀,並進行顯影而形成著色區域。
<10>一種顯示元件,其包含如<8>所述之彩色濾光片或藉由如<9>所述之方法所製造的彩色濾光片。
<11>一種固體攝影元件,其包含如<8>所述之彩色濾光片或藉由如<9>所述之方法所製造的彩色濾光片。
本發明的作用雖不明確,但考慮如下。
本發明的著色硬化性組成物中,由於含有高酸值且具有特定的酸性基與交聯性基的黏合劑樹脂,故而在黏合劑樹脂所具有的酸性基與金屬錯合物染料等染料間形成良好的相互作用,使染料的保存穩定性提高。藉由相互作用而均勻地固定於黏合劑中的染料在對著色硬化性組成物賦予能量而使組成物硬化的情況下,藉由黏合劑中的交聯性基的功能而穩定地包含於硬化膜中,例如即便在進行後烘烤步驟等高溫處理時,亦可有效地抑制因染料分解等而引起的色相變化或亮度下降。另外,認為由於該黏合劑樹脂的酸值高,故而未硬化區域的去除性亦優異,可表現出良好的圖案形成性。
根據本發明的一型態,可提供一種著色硬化性組成物,該著色硬化性組成物可形成可維持良好的圖案形成性,且在進行高溫處理等的情況下亦可長時間維持優異的色相的著色膜。
另外,根據本發明的另一型態,可提供一種使用上述本發明的著色硬化性組成物的色相良好且耐久性優異,適用於顯示元件或固體攝影元件的彩色濾光片及其製造方
法,以及顯示圖像的色調良好且顯示特性優異的顯示元件或分色性優異的固體攝影元件。
以下,對本發明的著色硬化性組成物詳細地進行說明,且對亦使用該著色硬化性組成物的彩色濾光片及其製造方法、以及液晶顯示元件加以詳述。
本發明的著色硬化性組成物含有:(A)染料;(B)黏合劑樹脂(以下,適當地稱為(B)特定黏合劑),其包含選自下述通式(1)所表示的結構單元及下述通式(2)所表示的結構單元中的至少一種具有交聯性基的結構單元(b-1)、以及具有酸性基的結構單元(b-2),且酸值在150 mgKOH/g~300 mgKOH/g的範圍內;及(C)有機溶劑。
本發明的著色硬化性組成物根據需要亦可更含有光聚合起始劑、與(B)成分結構不同的聚合性化合物等、以及各種添加劑。
以下,對構成本發明的著色硬化性組成物的各成分詳細地進行說明。再者,下述中有時將本發明的著色硬化性組成物簡稱為「本發明的著色組成物」或「著色組成物」。
此外,在本說明書中,使用「~」所表示的數值範圍是指將「~」前後所記載的數值作為下限值及上限值而包含在內的範圍。
在本說明書中,「烷基」是「直鏈、支鏈及環狀」的烷基的總稱。
另外,本說明書中的取代基(原子團)包括未被取代的基團及更具有取代基的基團。即,在本說明書中,所謂「烷基」,包括未被取代的烷基及被取代的烷基,其他取代基亦同樣。
以下,對構成本發明的著色硬化性組成物的各成分詳細地進行說明。
本發明的著色硬化性組成物含有至少一種染料。
本發明中的所謂「染料」,是指在選自伸烷基二醇醚系溶劑、酯系溶劑及酮系溶劑中的一種有機溶劑中溶解1質量%以上的著色劑,藉此,將本發明中的「染料」與作為有機溶劑不溶性著色劑的顏料相區別。本發明所使用的染料只要滿足上述物性,則並無特別限制,就與後述的(B)特定黏合劑的相互作用形成性的觀點而言,可較佳地使用金屬錯合物染料。
另外,本發明中的所謂金屬錯合物染料,是具有金屬作為中心元素的染料錯合化合物,是指在上述有機溶劑中溶解1質量%以上的染料錯合化合物,其特徵為分光特性及耐熱性優異。藉由含有如下所示的(A)染料、較佳為金屬錯合物染料與後述的(B)黏合劑樹脂,可獲得可形成色相及耐熱性優異的著色硬化膜的著色硬化性組成物。
本發明中的金屬錯合物色素可列舉染料化合物以金屬原子或金屬化合物為中心經配位的錯合物,具體而言,可列舉:二吡咯亞甲基金屬錯合化合物(dipyrromethene
metal complex compounds)、酞花青金屬錯合化合物(phthalocyanine metal complex compound)等。
作為本發明的著色感光性組成物可含有的較佳染料,就使用著色感光性組成物製作的彩色濾光片所發揮的亮度的觀點而言,可列舉下述通式(I)所表示的結構經配位於金屬原子或與金屬化合物的金屬錯合化合物(以下,適當地稱為「二吡咯亞甲基金屬錯合化合物」)。
通式(I)中,R1~R6分別獨立地表示氫原子或一價取代基,R7表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基。
以下,對通式(I)所表示的結構配位於金屬原子或金屬化合物而成的金屬錯合化合物(二吡咯亞甲基金屬錯合化合物)詳細地進行說明。
作為通式(I)中的一價取代基,表示鹵素原子(例如可列舉:氟原子、氯原子或溴原子)、烷基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的直鏈、支鏈或環狀的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、十二烷基、十六烷基、環丙基、環戊基、環己基、1-降冰片基或1-金剛烷基)、烯基(較佳為碳數2~48、更佳為碳數2~18的烯基,例如可列舉:乙烯基、烯丙基或3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為碳數6~48、更佳為碳數6~24的芳基,例如可列舉:苯基或萘基)、雜環基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~18的雜環基,例如可列舉:2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基或苯并***-1-基)、矽烷基(較佳為碳數3~38、更佳為碳數3~18的矽烷基,例如可列舉:三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、三丁基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基或第三己基二甲基矽烷基)、羥基、氰基、硝基、烷氧基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、1-丁氧基、2-丁氧基、異丙氧基、第三丁氧基、十二烷氧基或者環戊氧基或環己氧基等環烷氧基)、芳氧基(較佳為碳數6~48、更佳為碳數6~24的芳氧基,例如可列舉:苯氧基或1-萘氧基)、雜環氧基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~18的雜環氧基,例如可列舉:1-苯基四唑-5-氧基或2-四氫吡喃氧基)、矽烷氧基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~18的矽烷氧基,例
如可列舉:三甲基矽烷氧基、第三丁基二甲基矽烷氧基或二苯基甲基矽烷氧基)、醯氧基(較佳為碳數2~48、更佳為碳數2~24的醯氧基,例如可列舉:乙醯氧基、特戊醯氧基(pivaloyloxy group)、苯甲醯氧基或十二碳醯氧基)、烷氧基羰氧基(較佳為碳數2~48、更佳為碳數2~24的烷氧基羰氧基,例如可列舉:乙氧基羰氧基、第三丁氧基羰氧基、或者環己氧基羰氧基等環烷氧基羰氧基)、芳氧基羰氧基(較佳為碳數7~32、更佳為碳數7~24的芳氧基羰氧基,例如可列舉苯氧基羰氧基)、胺甲醯氧基(carbamoyloxy group)(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的胺甲醯氧基,例如可列舉:N,N-二甲基胺甲醯氧基、N-丁基胺甲醯氧基、N-苯基胺甲醯氧基或N-乙基-N-苯基胺甲醯氧基)、胺磺醯氧基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~24的胺磺醯氧基,例如可列舉:N,N-二乙基胺磺醯氧基或N-丙基胺磺醯氧基)、烷基磺醯氧基(較佳為碳數1~38、更佳為碳數1~24的烷基磺醯氧基,例如可列舉:甲基磺醯氧基、十六烷基磺醯氧基或環己基磺醯氧基)、芳基磺醯氧基(較佳為碳數6~32、更佳為碳數6~24的芳基磺醯氧基,例如可列舉:苯基磺醯氧基)、醯基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的醯基,例如可列舉:甲醯基、乙醯基、特戊醯基(pivaloyl group)、苯甲醯基、十四碳醯基或環己醯基)、烷氧基羰基(較佳為碳數2~48、更佳為碳數2~24的烷氧基羰基,例如可列舉:甲氧基羰基、乙氧基羰基、十八
烷氧基羰基、環己氧基羰基或2,6-二-第三丁基-4-甲基環己氧基羰基)、芳氧基羰基(較佳為碳數7~32、更佳為碳數7~24的芳氧基羰基,例如可列舉:苯氧基羰基)、胺甲醯基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的胺甲醯基,例如可列舉:胺甲醯基、N,N-二乙基胺甲醯基、N-乙基-N-辛基胺甲醯基、N,N-二丁基胺甲醯基、N-丙基胺甲醯基、N-苯基胺甲醯基、N-甲基-N-苯基胺甲醯基或N,N-二環己基胺甲醯基)、胺基(較佳為碳數小於等於32、更佳為碳數小於等於24的胺基,例如可列舉:胺基、甲基胺基、N,N-二丁基胺基、十四烷基胺基、2-乙基己基胺基或環己基胺基)、苯胺基(較佳為碳數6~32、更佳為6~24的苯胺基,例如可列舉:苯胺基或N-甲基苯胺基)、雜環胺基(較佳為碳數1~32、更佳為1~18的雜環胺基,例如可列舉:4-吡啶基胺基)、甲醯胺基(較佳為碳數2~48、更佳為2~24的甲醯胺基,例如可列舉:乙醯胺基、苯甲醯胺基、十四烷醯胺基、特戊醯基醯胺基或環己醯胺基)、脲基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~24的脲基,例如可列舉:脲基或N,N-二甲基脲基、N-苯基脲基)、醯亞胺基(較佳為碳數小於等於36、更佳為碳數小於等於24的醯亞胺基,例如可列舉:N-丁二醯亞胺基(N-succinimide group)或N-鄰苯二甲醯亞胺基)、烷氧基羰基胺基(較佳為碳數2~48、更佳為碳數2~24的烷氧基羰基胺基,例如可列舉:甲氧基羰基胺基、乙氧基羰基胺基、第三丁氧基羰基胺基、十八烷氧基羰基胺基或環己氧基羰基胺基)、
芳氧基羰基胺基(較佳為碳數7~32、更佳為碳數7~24的芳氧基羰基胺基,例如可列舉:苯氧基羰基胺基)、磺醯胺基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的磺醯胺基,例如可列舉:甲磺醯胺基、丁磺醯胺基、苯磺醯胺基、十六烷磺醯胺基或環己烷磺醯胺基)、胺磺醯基胺基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的胺磺醯基胺基,例如可列舉:N,N-二丙基胺磺醯基胺基、或N-乙基-N-十二烷基胺磺醯基胺基)、偶氮基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~24的偶氮基,例如可列舉:苯基偶氮基或3-吡唑基偶氮基)、烷硫基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的烷硫基,例如可列舉:甲硫基、乙硫基、辛硫基或環己硫基)、芳硫基(較佳為碳數6~48、更佳為碳數6~24的芳硫基,例如可列舉:苯硫基)、雜環硫基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~18的雜環硫基,例如可列舉:2-苯并噻唑硫基、2-吡啶硫基或1-苯基四唑基硫基)、烷基亞磺醯基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~24的烷基亞磺醯基,例如可列舉:十二烷基亞磺醯基)、芳基亞磺醯基(較佳為碳數6~32、更佳為碳數6~24的芳基亞磺醯基,例如可列舉:苯基亞磺醯基)、烷基磺醯基(較佳為碳數1~48、更佳為碳數1~24的烷基磺醯基,例如可列舉:甲基磺醯基、乙基磺醯基、丙基磺醯基、丁基磺醯基、異丙基磺醯基、2-乙基己基磺醯基、十六烷基磺醯基、辛基磺醯基或環己基磺醯基)、芳基磺醯基(較佳為碳數6~48、更佳為碳數
6~24的芳基磺醯基,例如可列舉:苯基磺醯基或1-萘基磺醯基)、胺磺醯基(較佳為碳數小於等於32、更佳為碳數小於等於24的胺磺醯基,例如可列舉:胺磺醯基、N,N-二丙基胺磺醯基、N-乙基-N-十二烷基胺磺醯基、N-乙基-N-苯基胺磺醯基或N-環己基胺磺醯基)、磺基、膦醯基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~24的膦醯基,例如可列舉:苯氧基膦醯基、辛氧基膦醯基或苯基膦醯基)、膦醯基胺基(較佳為碳數1~32、更佳為碳數1~24的膦醯基胺基,例如可列舉:二乙氧基膦醯基胺基或二辛氧基膦醯基胺基)。
當上述一價取代基為可進一步被取代的基團時,可被上述各基團的任一者進一步取代。此外,當具有兩個或兩個以上的進一步的取代基時,該些取代基可相同亦可不同。
在通式(I)中,R1與R2可相互鍵結而形成5員、6員或7員的環,R2與R3可相互鍵結而形成5員、6員或7員的環,R4與R5可相互鍵結而形成5員、6員或7員的環,R5與R6可相互鍵結而形成5員、6員或7員的環。此外,作為所形成的環,可為飽和環或不飽和環的任一者。作為該5員、6員或7員的飽和環或不飽和環,例如可列舉:吡咯環、呋喃環、噻吩環、吡唑環、咪唑環、***環、噁唑環、噻唑環、吡咯啶環、哌啶環、環戊烯環、環己烯環、苯環、吡啶環、吡嗪環、噠嗪環,較佳可列舉苯環、吡啶環。
此外,當所形成的5員、6員及7員的環為可進一步
被取代的基團時,可被作為上述通式(I)中的一價取代基而例示的基團中的任一者取代,在被兩個或兩個以上的取代基取代的情況下,該些取代基可相同亦可不同。
另外,在通式(I)中,R7表示鹵素原子、烷基、芳基或雜環基。R7所表示的鹵素原子、烷基、芳基或雜環基與作為通式(I)中的上述R1~R6的鹵素原子、烷基、芳基或雜環基同義,其較佳範圍亦與作為上述R1~R6的鹵素原子、烷基、芳基或雜環基的較佳範圍相同。
在通式(I)中,作為R1及R6,上述之中較佳為烷基胺基、芳基胺基、甲醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基或磺醯胺基,更佳為甲醯胺基、脲基、烷氧基羰基胺基或磺醯胺基,進而更佳為甲醯胺基、脲基、烷氧基羰基胺基或磺醯胺基,特佳為甲醯胺基或脲基。
在通式(I)中,作為R2及R5,上述之中較佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,更佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,進而更佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,特佳為烷氧基羰基、芳氧基羰基或胺甲醯基。
在通式(I)中,作為R3及R4,上述之中較佳為被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的雜環基,更佳為被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的芳基。
在通式(I)中,作為R3及R4表示烷基時的該烷基,較佳為碳數1~12的直鏈、支鏈或環狀的被取代或未被取代的烷基,更具體而言,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、環丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、環丁基、環戊基、環己基及苄基。該烷基更佳為碳數1~12的支鏈或環狀的被取代或未被取代的烷基,更具體而言,例如可列舉:異丙基、環丙基、異丁基、第三丁基、環丁基、環戊基、環己基,更佳為碳數1~12的二級或三級的被取代或未被取代的烷基,更具體而言,例如可列舉:異丙基、環丙基、異丁基、第三丁基、環丁基、環己基。
在通式(I)中,作為R3及R4表示芳基時的該芳基,較佳可列舉被取代或未被取代的苯基、被取代或未被取代的萘基,更佳為被取代或未被取代的苯基。
在通式(I)中,作為R3及R4表示雜環基時的該雜環基,較佳可列舉被取代或未被取代的2-噻吩基、被取代或未被取代的4-吡啶基、被取代或未被取代的3-吡啶基、被取代或未被取代的2-吡啶基、被取代或未被取代的2-呋喃基、被取代或未被取代的2-嘧啶基、被取代或未被取代的2-苯并噻唑基、被取代或未被取代的1-咪唑基、被取代或未被取代的1-吡唑基、被取代或未被取代的苯并***-1-基,更佳可列舉被取代或未被取代的2-噻吩基、被取代或未被取代的4-吡啶基、被取代或未被取代的2-呋喃基、被取代或未被取代的2-嘧啶基、被取代或未被取代的1-吡啶基。
其次,對形成二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的金屬原子或金屬化合物進行說明。
作為金屬或金屬化合物,只要為可形成錯合物的金屬原子或金屬化合物,則可為任一者,包括二價金屬原子、二價金屬氧化物、二價金屬氫氧化物或二價金屬氯化物。例如除Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、B等以外,亦包括AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金屬氯化物,TiO、VO等金屬氧化物,Si(OH)2等金屬氫氧化物。
該些之中,就錯合物的穩定性、分光特性、耐熱、耐光性、及製造適應性等觀點而言,較佳為Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、B或VO,更佳為Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、B或VO,最佳為Fe、Zn、Cu、Co、B或VO(V=O)。該些之中,特佳為Zn。
將通式(I)所表示的結構經配位於金屬原子或金屬化合物的二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的較佳型態示於以下。
即,二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的較佳型態可列舉下述型態:在通式(I)中,R1及R6分別獨立地以氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、矽烷基、羥基、氰基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、胺基、苯胺基、雜環
胺基、甲醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基或膦醯基胺基表示;R2及R5分別獨立地以氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、羥基、氰基、硝基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基或胺磺醯基表示;R3及R4分別獨立地以氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、矽烷基、羥基、氰基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、苯胺基、甲醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基或膦醯基胺基表示;R7以氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基表示;金屬原子或金屬化合物以Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO、B或VO表示。
將二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的更佳型態示於以下。
即,二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的更佳型態可列舉下述型態:在通式(I)中,R1及R6分別獨立地以氫原子、烷基、烯基、芳基、
雜環基、氰基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、胺基、雜環胺基、甲醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯胺基、偶氮基、烷基磺醯基、芳基磺醯基或膦醯基胺基表示;R2及R5分別獨立地以烷基、烯基、芳基、雜環基、氰基、硝基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、醯亞胺基、烷基磺醯基、芳基磺醯基或胺磺醯基表示;R3及R4分別獨立地以氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、氰基、醯基、烷氧基羰基、胺甲醯基、甲醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、磺醯胺基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基或胺磺醯基表示;R7以氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基表示;金屬原子或金屬化合物以Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co、B或VO表示。
作為通式(I)所表示的結構經配位於金屬原子或金屬化合物的二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的較佳型態,可列舉下述通式(I-1)、通式(I-2)及通式(I-3)所表示的錯合化合物。
[化7]
在通式(I-1)中,R1、R2、R3、R4、R5及R6分別獨立地表示氫原子或一價取代基。R7表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基。Ma表示金屬原子或金屬化合物,X1表示可與Ma鍵結的基團,X2表示為了中和Ma的電荷所需要的基團。此外,X1與X2亦可相互鍵結而與Ma一同形成5員、6員或7員的環。
通式(I-1)中的R1~R6分別與通式(I)中的R1~R6同義,較佳型態亦相同。
通式(I-1)中的Ma表示金屬原子或金屬化合物,且與上述「通式(I)所表示的化合物經配位於金屬原子或金屬化合物的錯合物」中的金屬原子或金屬化合物同義,其較佳範圍亦相同。
通式(I-1)中的R7與通式(I)中的R7同義,較佳型態亦相同。
通式(I-1)中的X1只要為可與Ma鍵結的基團,則
可為任一者,可列舉源自水、醇類(例如甲醇、乙醇、丙醇)等、進而「金屬螯合物」[1]坂口武一、上野景平著(1995年南江堂)、「金屬螯合物」[2](1996年)、「金屬螯合物」[3](1997年)等所記載的化合物的基團。其中,就製造方面而言,較佳為水、羧酸化合物、醇類、胺化合物、醯胺化合物,更佳為水、羧酸化合物、醯胺化合物。
通式(I-1)中的X2表示為了中和Ma的電荷所需要的基團,例如表示:鹵素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子)、羥基、源自脂肪族醯亞胺(例如可列舉:琥珀醯亞胺(succinimide)、順丁烯二醯亞胺(maleimide)、戊二醯亞胺(glutarimide)或二乙醯胺等,較佳可列舉:琥珀醯亞胺或順丁烯二醯亞胺)的一價基、源自芳香族醯亞胺基或雜環醯亞胺(例如可列舉:鄰苯二甲醯亞胺、萘二甲醯亞胺、4-溴鄰苯二甲醯亞胺、4-甲基鄰苯二甲醯亞胺、4-硝基鄰苯二甲醯亞胺、萘羧醯亞胺或四溴鄰苯二甲醯亞胺等,較佳可列舉:鄰苯二甲醯亞胺、4-溴鄰苯二甲醯亞胺或4-甲基鄰苯二甲醯亞胺)的一價基、源自芳香族羧酸(例如可列舉:苯甲酸、2-甲氧基苯甲酸、3-甲氧基苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸、4-氯苯甲酸、2-萘甲酸、水楊酸、3,4,5-三甲氧基苯甲酸、4-庚氧基苯甲酸或4-第三丁基苯甲酸等,較佳可列舉:苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸或水楊酸等)的一價基、源自脂肪族羧酸(例如可列舉:甲酸、乙酸(acetic acid)、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙酸(ethanoic acid)、丙酸、乳酸、三甲基乙酸、己酸、辛酸、2-乙基己酸、新癸酸、
月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、異硬脂酸、2-十六烷基十八烷酸、2-己基癸酸、環戊羧酸、環己羧酸、5-降冰片烯-2-羧酸或1-金剛烷羧酸等,較佳可列舉:乙酸、甲基丙烯酸、乳酸、三甲基乙酸、2-乙基己酸或硬脂酸等)的一價基、源自二硫代胺基甲酸(例如可列舉:二甲基二硫代胺基甲酸、二乙基二硫代胺基甲酸或二苄基二硫代胺基甲酸)的一價基、源自磺醯胺(例如可列舉:苯磺醯胺、4-氯苯磺醯胺、4-甲氧基苯磺醯胺、4-甲基苯磺醯胺、2-甲基苯磺醯胺或甲磺醯胺,較佳可列舉:苯磺醯胺或甲磺醯胺)的一價基、源自羥肟酸(例如可列舉:乙醯羥肟酸、辛醯氧肟酸或苯基羥肟酸)的一價基、源自含氮環化合物(可列舉:乙內醯脲、1-苄基-5-乙氧基乙內醯脲、1-烯丙基乙內醯脲、5,5-二苯基乙內醯脲、5,5-二甲基-2,4-噁唑啶二酮、巴比妥酸、咪唑、吡唑、4,5-二氰基咪唑、4,5-二甲基咪唑、苯并咪唑或1H-咪唑-4,5-二甲酸二乙酯等,較佳可列舉:1-苄基-5-乙氧基乙內醯脲、5,5-二甲基-2,4-噁唑啶二酮、4,5-二氰基咪唑或1H-咪唑-4,5-二甲酸二乙酯)的一價基。
其中,就製造方面而言,X2較佳為鹵素原子、脂肪族羧酸基、芳香族羧酸基、脂肪族醯亞胺基、芳香族醯亞胺基、磺酸基、含氮環化合物,更佳為羥基、脂肪族羧酸基、芳香族醯亞胺基、含氮環化合物。
通式(I-1)中的X1與X2亦可相互鍵結而與Ma一同形成5員、6員或7員的環。所形成的5員、6員及7員的
環可為飽和環亦可為不飽和環。另外,5員、6員及7員的環可僅由碳原子及氫原子構成,亦可為具有至少一個選自氮原子、氧原子及硫原子中的原子的雜環。
在通式(I-2)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R9、R10、R11、R12及R13分別獨立地表示氫原子或一價取代基。R7及R14分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基。Ma表示金屬原子或金屬化合物。
通式(I-2)中的R1~R6分別與通式(I)中的R1~R6同義,較佳型態亦相同。
通式(I-2)中的R8~R13所表示的一價取代基分別與通式(I)所表示的化合物的R1~R6所表示的一價取代基同義,其較佳型態亦相同。當通式(I-2)所表示的化合物
的R8~R13所表示的一價取代基為可進一步被取代的基團時,可被作為上述通式(I)中的一價取代基而例示的基團中的任一者取代,當被兩個或兩個以上的取代基取代時,該些取代基可相同亦可不同。
通式(I-2)中的R7與通式(I)中的R7同義,較佳型態亦相同。
通式(I-2)中的R14表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基,R14的較佳範圍與上述R7的較佳範圍相同。當R14為可進一步被取代的基團時,可被作為上述通式(I)中的一價取代基而例示的基團中的任一者取代,當被兩個或兩個以上的取代基取代時,該些取代基可相同亦可不同。
通式(I-2)中的Ma表示金屬或金屬化合物,與上述「通式(I)所表示的化合物配位於金屬原子或金屬化合物而成的錯合物」中的金屬原子或金屬化合物同義,且其較佳範圍亦相同。
通式(I-2)中的R8與R9可相互鍵結而形成5員、6員或7員的飽和環或不飽和環,R9與R10可相互鍵結而形成5員、6員或7員的飽和環或不飽和環,R11與R12可相互鍵結而形成5員、6員或7員的飽和環或不飽和環,R12與R13可相互鍵結而形成5員、6員或7員的飽和環或不飽和環。作為所形成的飽和環或不飽和環,與由R1與R2、R2與R3、R4與R5或R5與R6形成的飽和環或不飽和環同義,較佳的例子亦相同。
在通式(I-3)中,R2、R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或一價取代基,R7表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基。R8及R9分別獨立地表示烷基、烯基、芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、烷基胺基、芳基胺基或雜環胺基。Ma表示金屬原子或金屬化合物。X3及X4分別獨立地表示NRa(Ra表示氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、醯基、烷基磺醯基或芳基磺醯基)、氧原子或硫原子。Y1及Y2分別獨立地表示NRb(Rb表示氫原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、醯基、烷基磺醯基或芳基磺醯基)、氧原子、硫原子或碳原子。X5表示可與Ma鍵結的基團,a表示0、1或2。R8與Y1可相互鍵結而形成5員、6員或7員的環,R9與Y2可相互鍵結而形成5員、6員或7員的環。
通式(I-3)中的R2~R5及R7分別與通式(I)中的R2~R5及R7同義,較佳型態亦相同。
通式(I-3)中的Ma表示金屬或金屬化合物,與上述通式(I)所表示的化合物配位於金屬原子或金屬化合物而成的錯合物中的金屬原子或金屬化合物同義,且其較佳範圍亦相同。
通式(I-3)中,R8及R9分別獨立地表示烷基(較佳為碳數1~36、更佳為1~12的直鏈、支鏈或環狀的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、己基、2-乙基己基、十二烷基、環丙基、環戊基、環己基或1-金剛烷基)、烯基(較佳為碳數2~24、更佳為2~12的烯基,例如可列舉:乙烯基、烯丙基或3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為碳數6~36、更佳為6~18的芳基,例如可列舉:苯基或萘基)、雜環基(較佳為碳數1~24、更佳為1~12的雜環基,例如可列舉:2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基或苯并***-1-基)、烷氧基(較佳為碳數1~36、更佳為1~18的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十二烷氧基或環己氧基)、芳氧基(較佳為碳數6~24、更佳為6~18的芳氧基,例如可列舉:苯氧基或萘氧基)、烷基胺基(較佳為碳數1~36、更佳為1~18的烷基胺基,例如可列舉:甲胺基、乙胺基、丙胺基、丁胺基、己胺基、2-乙基己基胺基、異丙胺基、第三丁胺基、第三辛胺基、環己胺基、N,N-二乙胺基、N,N-二丙胺基、N,N-二丁胺基或N-甲基-N-乙胺基)、芳基胺基(較佳為碳數6~36、更佳
為6~18的芳基胺基,例如可列舉:苯基胺基、萘基胺基、N,N-二苯基胺基或N-乙基-N-苯基胺基)或雜環胺基(較佳為碳數1~24、更佳為1~12的雜環胺基,例如可列舉:2-胺基吡咯基、3-胺基吡唑基、2-胺基吡啶基或3-胺基吡啶基)。
通式(I-3)中,當R8及R9表示的烷基、烯基、芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、烷基胺基、芳基胺基或雜環胺基為可進一步被取代的基團時,可被由上述R8或R9表示的上述各基團中的任一者取代,當被兩個或兩個以上的取代基取代時,該些取代基可相同亦可不同。
通式(I-3)中,X3及X4分別獨立地表示NRa、氧原子或硫原子。Ra表示氫原子、烷基(較佳為碳數1~36、更佳為1~12的直鏈、支鏈或環狀的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、己基、2-乙基己基、十二烷基、環丙基、環戊基、環己基或1-金剛烷基)、烯基(較佳為碳數2~24、更佳為2~12的烯基,例如可列舉:乙烯基、烯丙基或3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為碳數6~36、更佳為6~18的芳基,例如可列舉:苯基或萘基)、雜環基(較佳為碳數1~24、更佳為1~12的雜環基,例如可列舉:2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯并噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基或苯并***-1-基)、醯基(較佳為碳數1~24、更佳為2~18的醯基,例如可列舉:乙醯基、特戊醯基、2-乙基己基、苯甲醯基或環己醯基)、烷基磺醯基(較佳為碳
數1~24、更佳為1~18的烷基磺醯基,例如可列舉:甲磺醯基、乙磺醯基、異丙基磺醯基或環己基磺醯基)、芳基磺醯基(較佳為碳數6~24、更佳為6~18的芳基磺醯基,例如可列舉:苯基磺醯基或萘基磺醯基)。另外,當Ra可被取代時,可進一步被上述各基團取代,當被多個取代基取代時,該些取代基可相同亦可不同。
X3及X4較佳為分別獨立地為氧原子或硫原子,X3及X4特佳為均為氧原子。
通式(I-3)中,Y1及Y2分別獨立地表示NRb、硫原子或碳原子,Rb分別與上述X3中的Ra同義。
Y1及Y2較佳為分別獨立地為NRb(Rb可列舉氫原子或碳數1~8的烷基),Y1及Y2特佳為均為NH。
通式(I-3)中,R8與Y1可相互鍵結而由R8、Y1、及與該些鄰接的碳原子一同形成5員環(例如環戊烷、吡咯啶、四氫呋喃、二氧戊環、四氫噻吩、吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯并呋喃或苯并噻吩)、6員環(例如環己烷、哌啶、哌嗪、嗎福啉、四氫吡喃、二噁烷、硫化環戊烷(pentamethylene sulfide)、二噻烷、苯、哌啶、哌嗪、噠嗪、喹啉或喹唑啉)或7員環(例如環庚烷或六亞甲基亞胺)。
通式(I-3)中,R9與Y2可相互鍵結而由R9、Y2、及與該些鄰接的碳原子一同形成5員、6員或7員的環。作為所形成的5員、6員及7員的環的例子,可列舉由上述R8與Y1及碳原子所形成的環中的1個鍵變為雙鍵所成的
環。
通式(I-3)中,當R8與Y1、或R9與Y2鍵結而形成的5員、6員及7員的環為可進一步被取代的環時,可被作為上述通式(I)中的一價取代基而例示的基團中的任一者所說明的基團取代,當被兩個或兩個以上的取代基取代時,該些取代基可相同亦可不同。
通式(I-3)中,X5表示可與Ma鍵結的基團,作為例子,可列舉與上述通式(I-1)中的X2相同的基團。a表示0、1或2。
將通式(I-3)所表示的化合物的較佳型態示於以下。
即,通式(I-3)所表示的化合物的較佳型態為如下型態:R2~R5、R7、及Ma分別與包含通式(I)所表示的結構與金屬原子或金屬化合物的錯合物(二吡咯亞甲基金屬錯合化合物)的較佳型態相同,X3及X4分別獨立地為NRa(Ra可列舉:氫原子、烷基、雜環基)或氧原子,Y1及Y2分別獨立地為NRb(Rb可列舉氫原子或烷基)、氮原子或碳原子,X5為經由氧原子或氮原子鍵結的基團,R8及R9分別獨立地表示烷基、芳基、雜環基、烷氧基或烷基胺基,或者R8與Y1相互鍵結而形成5員或6員環,R9與Y2相互鍵結而形成5員、6員環,a以0或1表示。
將通式(I-3)所表示的化合物的更佳型態示於以下。
即,通式(I-3)所表示的化合物更佳型態為如下型態:R2~R5、R7、Ma分別與包含通式(I)所表示的結構
與金屬原子或金屬化合物的錯合物(二吡咯亞甲基金屬錯合化合物)的較佳型態相同;X3及X4為氧原子;Y1為NH;Y2為氮原子;X5為氧原子或經由氮原子鍵結的基團;R8及R9分別獨立地表示烷基、芳基、雜環基、烷氧基或烷基胺基,或者R8與Y1相互鍵結而形成5員或6員環,R9與Y2相互鍵結而形成5員、6員環,a以0或1表示。
在通式(I)所表示的結構經配位於金屬原子或金屬化合物的二吡咯亞甲基金屬錯合化合物的較佳型態即上述通式(I-1)、通式(I-2)及通式(I-3)所表示的錯合化合物中,特佳的樣態是上述通式(I-3)所表示的錯合化合物。
以下,表示本發明所使用的上述通式(I)所表示的化合物配位於金屬原子或金屬化合物而成的金屬錯合化合物(二吡咯亞甲基金屬錯合化合物)的具體例。然而,本發明並不限定於該些具體例。
首先,示出例示化合物(1)~例示化合物(30)。
例示化合物(1)~(30)是下述通式(I-4)所表示的化合物中,通式(I-4)中的R101、R102、R103、X101及M1為如下所示的組合的化合物。
[化10]
作為通式(I-4)所表示的化合物,亦可列舉如下的例
示化合物(31)~例示化合物(45)等。
[化15]
[化16]
在該些通式(I)所表示的結構經配位於金屬原子或金屬化合物的金屬錯合化合物(二吡咯亞甲基金屬錯合化合物)的例示化合物中,例示化合物(40)~例示化合物(44)亦為通式(I-1)的例示化合物,例示化合物(45)亦為通式(I-2)的例示化合物,例示化合物(1)~例示化合物(39)亦為通式(I-3)的例示化合物。
作為二吡咯亞甲基金屬錯合化合物,除上述例示化合物以外,其例亦可列舉:日本專利特開2008-292970號公報所記載的例示化合物(Ia-3)~例示化合物(Ia-83)、例
示化合物(Ia-1)~例示化合物(IIa-20)、例示化合物(I-1)~例示化合物(I-36)、例示化合物(II-1)~例示化合物(II-11)、及例示化合物(III-1)~例示化合物(III-103)、日本專利第3324279號公報所記載的例示化合物(I-1)~例示化合物(I-35)、日本專利第3279035號公報所記載的例示化合物(I-1)~例示化合物(I-13)、日本專利特開平11-256057號公報所記載的例示化合物(2-1)~例示化合物(2-32)、例示化合物(3-1)~例示化合物(3-32)、例示化合物(4-1)~例示化合物(4-26)、及例示化合物(5-1)~例示化合物(5-26)、日本專利特開2005-77953號公報所記載的例示化合物(I-1)~例示化合物(I-6)、及例示化合物(VII-1)~例示化合物(VII-8)、日本專利特開平11-352686號公報所記載的例示化合物(1-1)~例示化合物(1-45)、日本專利特開2000-19729號公報所記載的例示化合物(1-1)~例示化合物(1-50)、及日本專利特開平11-352685號公報所記載的例示化合物(1-1)~例示化合物(1-45)等。
酞花青金屬錯合化合物較佳為下述通式(II)所表示的化合物。
[化17]
上述通式(II)中,Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn、Ro及Rp分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或一價取代基,Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn、Ro及Rp中的至少一個表示一價取代基。
上述通式(II)中,M表示金屬或金屬化合物。
作為上述金屬或金屬化合物,只要是可形成錯合物的金屬或金屬化合物,則可為任一者,包括二價金屬原子、二價金屬氧化物、二價金屬氫氧化物或二價金屬氯化物。
通式(II)中的M例如包括Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co及Fe等,以及AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等金屬氯化物,TiO、VO等金屬氧化物,Si(OH)2等金屬氫氧化物。
就提高色純度的觀點而言,本發明中的 金屬錯合物的最大吸收波長λmax較佳為580 nm~700 nm,更佳為600 nm~680 nm。此外,最大吸收波長是與本發明中的二吡咯亞甲基金屬錯合化合物同樣地進行測定。
通式(II)中,Ra~Rp表示一價取代基時的一價取代基與上述通式(I)中的R1~R6所表示的取代基的示例同義,其較佳型態亦相同。此外,所存在的16個取代基Ra~Rp不會全部為氫原子或鹵素原子,需要該些中的至少一個為氫原子及鹵素原子以外的上述一價取代基。
當通式(II)所表示的化合物的Ra~Rp所表示的一價取代基為可進一步被取代的基團時,可被上述R1~R6中所說明的取代基取代,當被兩個或兩個以上的取代基取代時,該些取代基可相同亦可不同。
以下,示出通式(II)中的Ra~Rp可採用的鹵素原子及一價取代基的例子(T-1~T141)。但是,本發明中並不限定於該些例子。
[化18]
[化19]
[化20]
以下,說明通式(II)所表示的酞花青染料的較佳範圍。
此處,上述Ra~Rp表示一價取代基時的一價取代基較佳可列舉:鹵素原子、烷基、烯基、芳基、雜環基、矽烷基、羥基、羧基、氰基、硝基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、矽烷氧基、醯氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺甲醯氧基、胺磺醯氧(sulfamoyloxy)基、烷基磺醯氧基、芳基磺醯氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、胺基、苯胺基、甲醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯胺基、胺磺醯基胺
基、偶氮基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、磺基、膦醯基或膦醯基胺基;更佳可列舉:烷基、烯基、芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺甲醯氧基、胺磺醯氧基、烷基磺醯氧基、芳基磺醯氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、甲醯胺基、脲基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯胺基、胺磺醯基胺基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、磺基、膦醯基或膦醯基胺基;特佳可列舉:雜環基、烷氧基、芳氧基、雜環氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、胺磺醯氧基、烷基磺醯氧基、芳基磺醯氧基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲醯基、甲醯胺基、脲基、磺醯胺基、胺磺醯基胺基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基或胺磺醯基。作為M,可列舉:Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、TiO、VO等;更佳可列舉:Cu、Zn、Co、TiO、VO、Mg;特佳可列舉:Cu、Zn、Co、TiO、VO。
以下,示出通式(II)所表示的酞花青染料的具體例。但是,本発並不限定於該些具體例。
[化21]
[化24]
上述通式(II)所表示的酞花青染料可參照日本專利特開2008-292970號公報中段落編號[0192]~[0199]的記載而合成。
本發明中的(A)染料除上述較佳的染料以外,例如亦可同時使用二苯並哌喃(xanthene)染料、蒽醌染料(anthraquinone dye)、卟啉染料(porphyrin dye)、花青染料(cyanine dye)及次甲基染料(methine dye)等。
本發明的著色硬化性組成物中可僅含有一種(A)染料,亦可根據目的將兩種或兩種以上組合而使用。通常為了實現所需的色相而同時使用兩種或兩種以上。另外,有時亦根據目的而進而將顏料一起使用。
本發明的著色硬化性組成物中的(A)染料的含量相對於組成物的固體成分較佳為1質量%~50質量%,更佳為5質量%~40質量%。若金屬錯合物色素的含量大於等於1質量%,則可獲得良好的分光特性及耐熱性,若小於等於50質量%,則於色相方面有利。
再者,此處所謂的「固體成分」,是指著色硬化性組成物中的除溶劑以外的全部成分的合計量。
以下,對本發明的重要構成成分(B)特定黏合劑進
行說明。(B)特定黏合劑必須於分子內包含特定結構的交聯性基與酸性基,且酸值在150 mgKOH/g~300 mgKOH/g的範圍內。
本發明的(B)特定黏合劑為包含選自下述通式(1)所表示的單體及下述通式(2)所表示的單體中的至少一種結構單元(b-1)的共聚物。此外,如下述結構所表明般,結構單元(b-1)是具有交聯性基的單體,(B)特定黏合劑的分子內具有源自該些結構單元(b-1)的交聯性基。
上述通式(1)中,R11表示氫原子或甲基,R12及R13分別獨立地表示氫原子或包含不飽和雙鍵作為部分結構的碳數3~20的羰基,不存在R12與R13兩者均為氫原子的情況。
此處,R11表示氫原子或甲基,較佳為甲基。
R12及R13分別獨立地表示氫原子或包含不飽和雙鍵作為部分結構的碳數3~20的羰基,R12及R13表示該羰基時,亦可含有羧基作為部分結構,較佳為表示碳數3~4的α,β不飽和羰基。
將通式(1)所表示的結構單元的具體例示於以下,但本發明並不限定於該些具體例。
[化32]
上述通式(2)中,R20表示氫原子或甲基,R21、R22、R23、R24及R25分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、氰基、烷基或芳基。
此處,R20表示氫原子或甲基,較佳為甲基。
作為R21~R25表示鹵素原子時的鹵素原子的具體例,例如可列舉:Cl、Br、I等。
作為R21~R25表示烷基時的烷基,可為直鏈、支鏈、及環狀的任一者,具體而言,例如可列舉:甲基、正丙基、異丙基及第三丁基等,較佳為碳數1~7的烷基。
作為R21~R25表示芳基時的芳基,具體而言,例如可列舉:苯基、呋喃基及萘基等。
R21、R22、R23、R24及R25分別較佳為氫原子,更佳為全部為氫原子。
結構單元(b-2)的具體例可列舉下述結構,但本發明並不限定於該些結構。
[化33]
本發明的(B)特定黏合劑為更包含源自具有酸性基的單體(b-2)的結構單元的共聚物。
本發明中使用的具有酸性基的單體中的酸性基可列舉:羧基、亞碸基等。
另外,此種具有酸性基的單體可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、磺酸、磷酸等,其中,較佳為丙烯酸、甲基丙烯酸。
(B)特定黏合劑中的源自選自通式(1)所表示的單體及通式(2)所表示的單體中的至少一種具有交聯性基的單體(b-1)的結構單元(結構單元:b-1)、與源自具有酸性基的單體(b-2)的結構單元(結構單元:b-2)的含有莫耳比較佳在1:0.3~1:2的範圍內,更佳為1:0.3~1:1的範圍內。
另外,(B)特定黏合劑亦可更包含與結構單元:(b-1)及結構單元:(b-2)結構不同的其他結構單元。
提供可用於(B)特定黏合劑的其他結構單元的單體例如可列舉:甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸異丁酯、苯乙烯等。
另外,(B)特定黏合劑包含其他結構單元時其他結構單元的含有率較佳為0 mol%~40 mol%,含有率更佳為小於等於30 mol%。
將可較佳地用於本發明的(B)特定黏合劑的具體例與構成黏合劑的單體、藉由GPC凝膠滲透層析法測定的重量平均分子量及酸值一同列舉如下,但本發明並不限定於此。
下述單體簡稱表示以下的化合物。
GMA-MAA:甲基丙烯酸縮水甘油酯/甲基丙烯酸
Allyl-MA:甲基丙烯酸烯丙酯
MAA:甲基丙烯酸
AA:丙烯酸
BzMA:甲基丙烯酸苄酯
CHMA:甲基丙烯酸環己酯
本發明所使用的(B)特定黏合劑可藉由常法合成。以下,示出例示化合物1及6的合成例。其他例示化合物亦可藉由類似的方法合成。
使甲基丙烯酸(55重量份)、甲基丙烯酸環己酯(61重量份)、1-甲氧基-2-丙醇(175重量份)、V-601(商品名:和光純藥公司製造,聚合起始劑(偶氮二異丁酸二甲酯
(Dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate)))6.8重量份)的混合溶液於氮氣氣流下、90℃下進行4小時聚合。之後,向反應混合溶液中添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(37重量份)、溴化四乙基銨(0.6重量份)、甲基乙基酮(40重量份),於100℃下反應4小時,藉此合成例示化合物1。
所獲得的聚合物的重量平均分子量(GPC、聚苯乙烯換算)為30,000。
使甲基丙烯酸烯丙酯(79重量份)、甲基丙烯酸(32重量份)、1-甲氧基-2-丙醇(140重量份)、V-65(商品名:和光純藥公司製造,聚合起始劑(2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基)戊腈):0.6重量份)的混合溶液於氮氣氣流下、70℃下進行8小時聚合。將反應溶液冷卻至室溫後,添加水(200重量份),進行再沈澱處理。將凝結的聚合物過濾、水洗後加以乾燥,藉此合成例示化合物6。
所獲得的聚合物的重量平均分子量(GPC法、聚苯乙烯換算)為33,000。
本發明的著色硬化性組成物中的(B)特定黏合劑的含量較佳為相對於上述(A)染料1質量份在0.1質量份~20質量份的範圍內。
本發明的著色硬化性組成物含有有機溶劑。
有機溶劑只要可滿足並存各成分的溶解性或製成著色硬化性組成物時的塗佈性,則基本上無特別限制,特佳
為考慮固體成分的溶解性、塗佈性、安全性而進行選擇。
作為有機溶劑,酯類例如可列舉:乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、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、氧基乙酸烷基酯類(例如可列舉:氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯等,更具體而言,可列舉: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、2-氧基丙酸烷基酯類、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-氧基-2-甲基丙酸乙酯、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。
另外,可用作有機溶劑的醚類例如可列舉:二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、乙酸甲基賽路蘇、乙酸乙基賽路蘇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇甲***、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二***、二丙二醇甲***、二丙二醇甲基正丙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等。
可用作有機溶劑的酮類例如可列舉:甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等。
可用作有機溶劑的芳香族烴類例如可較佳地列舉甲苯、二甲苯等。
就上述各成分的溶解性、及上述(A)染料或(B)特定黏合劑的溶解性、塗佈面狀態改善等觀點而言,較佳為將該些有機溶劑混合兩種或兩種以上。此時,特佳為包含選自下述中的兩種或兩種以上的混合溶液:3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙基賽路蘇、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、二乙二醇甲***、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二***、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯。
有機溶劑於著色硬化性組成物中的含量較佳為著色硬化性組成物中的總固體成分濃度成為10質量%~80質量%的量,更佳為成為15質量%~60質量%的量。
本發明的著色硬化性組成物中,除上述(A)染料、(B)特定黏合劑及(C)有機溶劑以外,亦可於不損及本發明的效果的範圍內根據目的而含有各種化合物。
本發明的著色硬化性組成物中,亦可含有與(B)特定黏合劑結構不同的至少一種聚合性化合物。藉由含有聚合性化合物,可提高著色硬化性組成物的硬化性。
聚合性化合物可列舉光聚合性化合物。光聚合性化合物較佳為於常壓下具有大於等於100℃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。該光聚合性化合物的例子可列舉: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(pentaerythritol)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)異氰尿酸酯、在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進行(甲基)丙烯酸酯化所得的化合物,日本專利特公昭48-41708號、日本專利特公昭50-6034號、日本專利特開昭51-37193號等各公報中記載的丙烯酸胺基甲酸酯(urethane acrylate)類,日本專利特開昭48-64183號、日本專利特公昭49-43191號、日本專利特公昭52-30490號等各公報中記載的聚酯丙烯酸酯類,環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物即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些的混合物。
另外,除上述光聚合性化合物以外,亦可含有熱聚合性化合物作為聚合性化合物。熱聚合性化合物的例子可列舉環氧系化合物、氧雜環丁烷系化合物、1,2-鹵醇化合物等,更具體而言,可列舉日本專利3599866號、日本專利4549651號、日本專利3850756號、日本專利4185245號等中記載的化合物。
進而,聚合性化合物可列舉具有聚合性基的鹼溶性樹脂。具有聚合性基的鹼溶性樹脂可列舉含有(甲基)丙烯醯基、縮水甘油基的鹼溶性樹脂等,具體而言,可列舉日本
專利特開2007-233184號公報、日本專利特開2005-326507號公報等中記載的樹脂。另外,亦可為側鏈具有聚合性基的鹼溶性樹脂,側鏈具有烯丙基、(甲基)丙烯酸基、烯丙氧基烷基等的聚合物等亦有用。該些具有聚合性基的聚合物的例子可較佳地列舉KS Resist-106(商品名,大阪有機化學工業股份有限公司製造)、Cyclomer P系列(商品名,Daicel Chemical Industries股份有限公司製造)等。
另外,進而可列舉日本接著協會誌Vol.20,No.7,P.300~P.308中作為光硬化性單體及低聚物而介紹的化合物。
使用聚合性化合物時,聚合性化合物於著色硬化性組成物中的含量相對於該著色硬化性組成物中的固體成分較佳為0.1質量%~90質量%,更佳為1.0質量%~80質量%,特佳為2.0質量%~70質量%。
本發明的著色硬化性組成物較佳為含有至少一種放射線敏感性的起始劑。光聚合起始劑是可於小於等於400 nm的紫外(UV)光下發生產生自由基、產生酸或產生鹼等化學反應的化合物,可使(B)特定黏合劑或根據需要使用的聚合性化合物藉由交聯、聚合等反應而不溶化,或者使塗膜中共存的聚合性單體或低聚物產生聚合、交聯劑的交聯等,藉此使塗膜相對於鹼顯影液不溶化。
光聚合起始劑只要可使上述聚合性化合物聚合則並無特別限制,較佳為根據特性、起始效率、吸收波長、獲取性、成本等觀點進行選擇。
光聚合起始劑例如可列舉:選自鹵甲基噁二唑化合物、鹵甲基均三嗪化合物中的至少一種活性鹵素化合物,3-芳基取代香豆素化合物、咯吩二聚物(dimer lophine)、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、以及肟系化合物等。
該些光聚合起始劑的具體例可列舉日本專利特開2008-292970號公報的段落編號[0261]~[0266]中所記載的例子。其中,就聚合反應迅速的觀點等而言,較佳為肟系化合物。
上述肟系化合物(以下,亦稱為肟系光聚合起始劑)並無特別限定,例如可列舉:日本專利特開2000-80068號公報、WO02/100903A1、日本專利特開2001-233842號公報等中記載的肟系化合物。
上述肟系化合物的具體例可列舉:2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-丁二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-戊二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-己二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-庚二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(甲基苯硫基)苯基]-1,2-丁二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(乙基苯硫基)苯基]-1,2-丁二酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(丁基苯硫基)苯基]-1,2-丁二酮、1-(O-乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮、1-(O-乙醯基肟)-1-[9-甲基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-
基]乙酮、1-(O-乙醯基肟)-1-[9--6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮、1-(O-乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-乙基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮、1-(O-乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-丁基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮等。但是,並不限定於該些具體例。
該些之中,就可藉由更少的曝光量形成圖案的觀點而言,特佳為2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、1-(O-乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮等肟-O-醯基系化合物,具體而言,例如可列舉:CGI-124、CGI-242、Irgacure OXE01(以上為商品名,Ciba Japan股份有限公司製造)等。
在本發明中,就感度、經時穩定性的觀點而言,肟系化合物更佳為下述通式(3)或通式(4)所表示的化合物。
上述通式(3)及通式(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。當n為2~5的整數時,多個X相互可相同亦可不同。
作為通式(3)及通式(4)中的R,就高感度化的觀點而言,較佳為醯基,具體而言,較佳為乙醯基、丙醯基、苯甲醯基或甲苯甲醯基。
作為通式(3)及通式(4)中的A,就提高感度,抑制由加熱經時引起的著色的觀點而言,較佳為未被取代的伸烷基、被烷基(例如甲基、乙基、第三丁基或十二烷基)取代的伸烷基、被烯基(例如乙烯基或烯丙基)取代的伸烷基、被芳基(例如苯基、對甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、萘基、蒽基、菲基或苯乙烯基)取代的伸烷基。
作為通式(3)及通式(4)中的Ar,就提高感度,抑制由加熱經時引起的著色的觀點而言,較佳為被取代或未被取代的苯基。當為被取代的苯基時,其取代基例如較佳為氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵基。
作為通式(3)及通式(4)中的X,就提高溶劑溶解性與長波長區域的吸收效率的觀點而言,較佳為可具有取代基的烷基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的芳氧基、可具有取代基的烷基硫氧基、可具有取代基的芳基硫氧基、可具有取代基的胺基。
另外,通式(3)及通式(4)中的n較佳為01~2的
整數。
以下,將通式(1)所表示的化合物的具體例示於以下,但本發明並不限定於該些具體例。
[化36]
本發明的著色硬化性組成物中,除上述光聚合起始劑
以外,亦可使用日本專利特開2004-295116號公報的段落[0079]中記載的其他公知的光聚合起始劑。
放射線敏感性化合物(特別是光聚合起始劑)可單獨含有一種或者組合含有兩種或兩種以上。
使用光聚合起始劑時,光聚合起始劑於著色硬化性組成物中的含量(為兩種或兩種以上時是指總含量)相對於聚合性化合物的總固體成分較佳為0.01質量%~50質量%,更佳為1質量%~30質量%,特佳為1質量%~20質量%。若該含量在上述範圍內,則聚合可良好地進行,且膜強度優異。
可將敏化劑或光穩定劑與上述光聚合起始劑一起使用。
具體例可列舉:安息香、安息香甲醚、9-茀酮(9-fluorenone)、2-氯-9-茀酮、2-甲基-9-茀酮、9-蒽酮、2-溴-9-蒽酮、2-乙基-9-蒽酮、9,10-蒽醌、2-乙基-9,10-蒽醌、2-第三丁基-9,10-蒽醌、2,6-二氯-9,10-蒽醌、氧雜蒽酮(xanthone)、2-甲基氧雜蒽酮(2-methylxanthone)、2-甲氧基氧雜蒽酮、2-乙氧基氧雜蒽酮、噻噸酮(thioxanthone)、2,4-二乙基噻噸酮、吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮、苄基、二亞苄基丙酮(dibenzalacetone)、對(二甲基胺基)苯基苯乙烯酮、對(二甲基胺基)苯基-對甲基苯乙烯酮、二苯甲酮、對(二甲基胺基)二苯甲酮(或米其勒酮)、對(二乙胺基)二苯甲酮、苯并蒽酮等或日本專利特公昭51-48516號公報記載的苯并噻唑系化合物等、或TINUVIN 1130、TINUVIN 400
等。
另外,較佳為除上述以外進而添加熱聚合防止劑,例如有用的是對苯二酚、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)、2-巰基苯并咪唑等。
本發明的著色硬化性組成物亦可含有與(B)特定黏合劑結構不同的不具有交聯性基的黏合劑(稱為其他黏合劑)。黏合劑可自具有鹼溶性的黏合劑中選擇。此時,只要具有鹼溶性則無特別限定,較佳為根據耐熱性、顯影性、獲取性等觀點進行選擇。
鹼溶性黏合劑較佳的是為線狀有機高分子聚合物,對有機溶劑為可溶性,且可藉由弱鹼性水溶液顯影的黏合劑。此種線狀有機高分子聚合物可列舉側鏈具有羧酸的聚合物,例如日本專利特開昭59-44615號、日本專利特公昭54-34327號、日本專利特公昭58-12577號、日本專利特公昭54-25957號、日本專利特開昭59-53836號、日本專利特開昭59-71048號等公報中記載的甲基丙烯酸系共聚物、丙烯酸系共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、順丁烯二酸共聚物、部分酯化順丁烯二酸共聚物等。鹼溶性黏合劑中,特別是側鏈具有羧酸的酸性纖維素衍生物有用。除此以外,在具有羥基的聚合物上加成酸酐所得的物質等或聚羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷樹脂、聚(甲基)丙
烯酸-2-羥基乙酯、聚乙烯基吡咯啶酮或聚環氧乙烷、聚乙烯醇等亦有用。
另外,可使具有親水性基的單體共聚合,作為例子,可列舉:(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸羥基烷基酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、二級及三級烷基丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸二烷基胺基烷基酯、(甲基)丙烯酸嗎啉酯、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺、乙烯基咪唑、乙烯基***、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸支鏈或直鏈丙基酯、(甲基)丙烯酸支鏈或直鏈丁基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基羥基丙酯等。
除此以外,作為具有親水性基的單體,包含四氫糠基、磷酸部位、磷酸酯部位、四級銨鹽部位、伸乙氧基鏈、伸丙氧基鏈、磺酸及其鹽的部位、嗎啉基乙基等的單體等亦有用。
另外,為了提高硬化被膜的強度,醇可溶性尼龍、或2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷與表氯醇(epichlorohydrin)的聚醚等亦有用。
就耐熱性的觀點而言,其他黏合劑較佳為聚羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷樹脂、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。另外,就控制顯影性的觀點而言,其他黏合劑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。上述丙烯酸系樹脂較佳為包含選自(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙
烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯醯胺等中的單體的共聚物等。
其他黏合劑較佳為質量平均分子量(藉由GPC法測定的聚苯乙烯換算值)為1000~2×105的聚合物,更佳為質量平均分子量為2000~1×105的聚合物,特佳為質量平均分子量為5000~5×104的聚合物。
使用其他黏合劑時,其他黏合劑於著色硬化性組成物中的含量相對於組成物的總固體成分較佳為10質量%~90質量%,更佳為20質量%~80質量%,特佳為30質量%~70質量%。
本發明的著色硬化性組成物中可根據需要調配各種添加物,例如填充劑、上述以外的高分子化合物、界面活性劑、密接促進劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑或抗凝結劑等。
上述各種添加劑可列舉日本專利特開2008-292970號公報的段落編號[0275]~[0276]中記載的添加劑。
除上述(A)染料以外,亦可於不損及本發明的效果的範圍內更含有顏料等作為著色成分。藉由組合含有各種顏料,可實現目標的色相及色純度。
本發明的著色硬化性組成物可較佳地用於液晶顯示元件(Liquid Crystal Display,LCD)或固體攝影元件(例如電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)、互補性金屬氧化半導體(Complementary Metal Oxide
Semiconductors,CMOS)等)中使用的彩色濾光片等的著色畫素形成用途,以及印刷油墨、噴墨油墨、及塗料等的製作用途。在本發明中,特別是可較佳地用於液晶顯示元件用的彩色濾光片的用途。
本發明的彩色濾光片包含著色硬化膜,該著色硬化膜是使用至少含有上述(A)染料、(B)特定黏合劑及(C)有機溶劑,且根據需要可含有其他成分的上述本發明的著色硬化性組成物而形成,本發明的彩色濾光片是藉由設置支持體、及設於該支持體上的使用上述本發明的著色硬化性組成物而形成的著色區域(著色硬化膜)而構成。
本發明的彩色濾光片由於與上述(A)染料一起含有上述(B)本發明中的特定黏合劑,故而(A)染料的穩定性提高,即便暴露於後烘烤步驟等的高溫環境下亦可抑制由(A)染料分解所致的變色或褪色,可長時間地維持優異的色相。因此,可長時間地顯示色調良好的圖像。
只要是可形成使用上述本發明的著色硬化性組成物且硬化而成的著色膜(著色圖案)的方法,則可藉由任一種方法形成本發明的彩色濾光片。
本發明的彩色濾光片可藉由設置如下步驟而構成的方法較佳地製作:將本發明的著色硬化性組成物塗佈於支持體上而形成著色層的步驟;及將所形成的上述著色層曝光為圖案狀,並進行顯影而形成著色區域的步驟。
具體而言,將本發明的著色硬化性組成物藉由旋轉塗
佈、流延塗佈、輥式塗佈等塗佈方法塗佈於支持體上,形成放射線敏感性組成物層後,經由例如遮罩圖案將該層曝光為規定的圖案狀,並利用顯影液進行顯影,藉此可形成構成彩色濾光片的著色圖案即所需的著色區域。根據所需的色數反覆進行該些操作,藉此可獲得包含所需數的色相的彩色濾光片。
曝光所使用的光源較佳為具有小於等於400 nm的波長的光源。光源的例子可列舉:氙氣燈、鹵素燈、鎢絲燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈等日本專利特開2008-292970號公報的段落編號[0278]中記載的光源。就成本與曝光能量的觀點而言,較佳為紫外線,更佳為i線。
對於藉由曝光、顯影而形成的圖案,可根據需要進而設置實施加熱及/或曝光而使上述圖案進一步硬化的硬化步驟。此時的光或放射線較佳為i線等放射線。
支持體例如可列舉:液晶顯示元件等所使用的鈉玻璃、Pyrex(註冊商標)玻璃、石英玻璃及在該些玻璃上附著透明導電膜而成的支持體;或攝影元件等所使用的光電轉換元件基板,例如矽基板等或互補性金屬氧化膜半導體(CMOS)等。該些支持體亦存在形成有將各畫素隔離的黑色條紋(black stripe)的情況。另外,就改善與根據需要而設置於支持體上的層之間的密接、防止物質擴散或使支持體表面平坦化的觀點而言,亦可在支持體上設置底塗層。
顯影所使用的顯影液只要包含可將欲將著色硬化性組成物顯影去除的區域(未硬化部)溶解,另一方面不會將除此以外的區域(硬化部)溶解的組成,則並無特別限制。具體而言,顯影液可使用各種有機溶劑的組合、或鹼性水溶液。上述有機溶劑可列舉製備組成物時所使用的上述溶劑。另外,上述鹼性水溶液可使用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%~1質量%的方式溶解所得的鹼性水溶液。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(choline)、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯等。
在使用鹼性水溶液的情況下,通常在顯影後用水洗淨。
本發明的彩色濾光片可用於有機EL顯示裝置、液晶表示素裝置或固體攝影元件,尤其適合於液晶顯示裝置的用途。用於液晶顯示裝置時,由於含有分光特性及耐熱性優異的(A)染料、較佳為金屬錯合物染料作為著色劑,故由熱處理等引起的色相的變化少,顯示圖像的色調良好且顯示特性優異。
本發明的彩色濾光片由於具有色相優異、且耐光性優異的著色畫素,故而尤其適合作為有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置等顯示裝置用的彩色濾光片。包含此種彩色濾
光片的顯示裝置的顯示圖像的色調良好,且可長時間地顯示顯示特性優異的高畫質圖像。
即,本發明的顯示裝置包含使用上述本發明的著色硬化性組成物而成的彩色濾光片、或藉由上述本發明的彩色濾光片的製造方法而獲得的彩色濾光片。
關於顯示裝置的定義或各顯示裝置的詳細內容,例如於「電子顯示器件(佐佐木昭夫著,工業調査會股份有限公司1990年發行)」、「顯示器件(伊吹順章著,產業圖書股份有限公司1989年發行)」等中有記載。另外,關於液晶顯示裝置,例如於「下一代液晶顯示器技術(內田龍男編輯,工業調査會股份有限公司1994年發行)」中有記載。可應用本發明的液晶顯示裝置並無特別限制,例如可應用於上述「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中。
其中,本發明的彩色濾光片對於彩色薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)方式的液晶顯示裝置尤其有效。關於彩色TFT方式的液晶顯示器,例如於「彩色TFT液晶顯示器(共立出版股份有限公司1996年發行)」中有記載。進而,本發明亦可應用於平面切換(In-plane Switching,IPS)等橫電場驅動方式、多區域垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)等畫素分割方式等視角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)、光學補償擴散
(Optically Compensated Splay,OCS)、邊緣電場切換(Fringe Field Switching,FFS)及反射光學補償彎曲(Reflective Optically Compensated Bend,R-OCB)等方式的液晶顯示裝置中。
另外,本發明的彩色濾光片亦可供於明亮且高精度的陣列上彩色濾光片(Color-filter On Array,COA)方式。COA方式的液晶顯示裝置中,對於彩色濾光片層的要求特性除了如上所述的通常的要求特性以外,有時亦需要對於層間絕緣膜的要求特性、即低介電常數及剝離液耐受性。本發明的彩色濾光片是使與上述(A)染料一起含有上述(B)特定黏合劑而成的硬化性組成物硬化而獲得的彩色濾光片,可認為(A)染料的熱穩定性、經時穩定性飛躍性地提高,且顯示特性下降的情況得以消除。藉此,色純度等良好、色調優異,故而可提供解析度高且長期耐久性優異的COA方式的液晶顯示裝置。此外,為了滿足要求特性,亦可在彩色濾光片層上設置樹脂被膜。
進而,在藉由COA方式所形成的著色層中,為了使配置於著色層上的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)電極與著色層下方的驅動用基板的端子導通,必須形成一邊的長度為1 μm~15 μm左右的矩形的通孔(through hole)或「」字形(U字形)的凹部等導通路,特佳為將導通路的尺寸(即一邊的長度)設為小於等於5 μm,並且藉由使用本發明,形成小於等於5 μm的導通路亦為可能。關於該些圖像顯示方式,例如記載於「EL、PDP、LCD顯示
技術與市場的最新動向-(Toray Research Center調査研究部門,2001年發行)」第43頁等中。
本發明的顯示裝置除本發明的彩色濾光片以外,亦包含電極基板、偏光膜、相位差膜、背光源(backlight)、間隔件(spacer)、視角保障膜等各種構件。本發明的彩色濾光片可應用於包含該些公知的構件的液晶顯示元件中。關於該些構件,例如記載於「'94液晶顯示器周邊材料、化學製品的市場(島健太郎,CMC股份有限公司,1994年發行)」、「2003液晶相關市場的現狀與將來展望(下卷)(表良吉,Fuji Chimera Research Institute股份有限公司,2003年發行)」中。
關於背光源,記載於SID meeting Digest 1380(2005)(A.Konno et.al)或「月刊顯示器,2005年12月號的第18頁~24頁(島康裕)、2005年12月號第25頁~30頁(八木隆明)」等中。
將本發明的彩色濾光片用於液晶顯示元件中,可在與先前公知的冷陰極管的三波長管組合時實現高對比度,進而藉由將紅、綠、藍的LED光源(RGB-LED)製成背光源,可提供亮度高、且色純度高、色再現性良好的液晶顯示裝置。
本發明的固體攝影元件包含上述本發明的彩色濾光片。
本發明的固體攝影元件的構成只要是包含本發明的
彩色濾光片,且可作為固體攝影元件而發揮作用的構成,則並無特別限定,例如可列舉如下所述的構成。
可列舉如下構成:在支持體上具有構成固體攝影元件(CCD影像感測器、CMOS影像感測器等)的受光區域的多個光二極體及包含多晶矽等的轉移電極,在上述光二極體及上述轉移電極上具有僅光二極體的受光部經開口的包含鎢等的遮光膜,在遮光膜上具有以覆蓋遮光膜整個面及光二極體受光部的方式形成的包含氮化矽等的器件保護膜,在上述器件保護膜上具有本發明的固體攝影元件用彩色濾光片。
進而,亦可為在上述器件保護層上且彩色濾光片下方(接近支持體一側)具有聚光機構(例如微透鏡等。以下相同)的構成,或在彩色濾光片上具有聚光機構的構成等。
以下,藉由實例更具體地說明本發明。但是,本發明只要不超出其主旨則並不限定於以下的實例。此外,只要無特別說明,則「份」為質量基準。
使甲基丙烯酸(55重量份)、甲基丙烯酸環己酯(61重量份)、1-甲氧基-2-丙醇(175重量份)、V-601(商品名:和光純藥公司製造)6.8重量份)的混合溶液於氮氣氣流下,於90℃下進行4小時聚合。進而,向反應混合溶液中添加甲基丙烯酸縮水甘油酯(37重量份)、溴化四乙基銨(tetraethylammonium bromide)(0.6重量份)、甲基乙基酮
(40重量份),並於100℃下反應4小時,藉此合成例示化合物1。
所獲得的聚合物的重量平均分子量(GPC法,聚苯乙烯換算)為30,000。
使甲基丙烯酸烯丙酯(79重量份)、甲基丙烯酸(32重量份)、1-甲氧基-2-丙醇(140重量份)、V-65(聚合起始劑,商品名:和光純藥公司製造):0.6重量份)的混合溶液於氮氣氣流下,於70℃下進行8小時聚合。將反應溶液冷卻至室溫後,添加水(200重量份),進行再沈澱處理。將凝結的聚合物過濾、水洗後進行乾燥,藉此合成例示化合物6。
所獲得的聚合物的重量平均分子量(GPC法,聚苯乙烯換算)為33,000。
將下述組成1記載的各成分混合、溶解,製備著色感光性組成物。
以如下方式製備藍色顏料分散液1。
使12.8份C.I.顏料藍15:6、7.2份分散劑(商品名:Solsperse 5500,日本Lubrizol公司製造)與80.0份丙二醇單甲醚乙酸酯混合,使用珠磨機使顏料充分分散,製備藍色顏料分散液。
將下述各成分混合、溶解而製備染料溶液1。
將下述各成分混合、溶解而製備染料溶液2。
以下,實例1的著色感光性組成物的製備中所使用的染料(A-1)是吡咯亞甲基金屬錯合物染料的例示化合物(11)。染料(B-1)是下述結構的蒽醌化合物(具有蒽-9,10-二酮骨架的化合物)。
其次,藉由旋塗法在玻璃(#1737,康寧(Corning)公司製造)上塗佈上述所製備的感光性著色硬化性組成物後,在100℃下加熱80秒而使揮發成分揮發,形成感光性著色膜。冷卻後,對該感光性著色膜照射i線(波長365 nm)進行硬化。i線的光源使用超高壓水銀燈,此時,將照射光量設為40 mJ/cm2。繼而,在25℃下,以0.05%KOH溶液進行40秒顯影處理後,藉由使用純水的沖洗處理沖走顯影液。
接著,對該著色膜在230℃下進行後烘烤處理60分鐘,獲得膜厚2 μm的著色膜。
使用大塚電子股份有限公司製造的顯微分光光度計MCPD-3000(商品名),測定上述所獲得的著色膜的透射光譜。由所獲得的透射光譜,求出CIE1931表色系中的色座標x值、y值、Y值。
關於分光特性,在(x,y)=(0.141,0.090)處的Y值為高值的情況下,可認為具有優異的分光特性。
對於上述所獲得的著色膜,使用顯微分光光度計MCPD-3000(商品名)在後烘烤步驟(在230℃下加熱60分鐘)前後測定色度。由y=0.090處的Y值差求出Y值下降量,並設為△Y值。將結果示於下述表1中。此外,
當△Y值為0.4時,判斷為具有優異的耐熱性。
將上述所獲得的後烘烤步驟後的著色膜在25℃下浸漬於N-甲基吡咯啶酮(N-Methylpyrrolidone,NMP)中,測定浸漬前後的色度,算出色變化的指標△E*ab。將結果示於下述表1中。此外,當△E*ab小於等於3時,判斷為色相變化少而具有優異的穩定性。
除將實例1中(B)特定黏合劑變更為表1所示的黏合劑以外,以與實例1相同的方式製備感光性著色硬化性組成物,形成著色膜,並進行評價。將評價結果示於下述表1中。
除於實例1中代替(B)特定黏合劑而使用表1所示的比較黏合劑(比較化合物1~3)以外,以與實例1相同的方式製備感光性著色硬化性組成物,形成著色膜,並進行評價。將評價結果示於下述表1中。
如上述表1所示,可知:利用使用了包含含有交聯性基的結構單元(b-1)、及源自(甲基)丙烯酸的結構單元(b-2),且酸值為150 mgKOH/g~300 mgKOH/g的(B)特定黏合劑樹脂製造的著色硬化性組成物而成的著色硬化膜可發揮本發明的效果,色相良好且在烘烤步驟中的亮度下降小,具有優異的耐熱性。
相對於此,使用雖含有源自本發明的單體的結構單元,但酸值在本發明的範圍之外的比較化合物1的比較例1,及使用僅包含結構單元(b-1)、結構單元(b-2)的單一者的比較化合物2、比較化合物3的比較例2、比較例3中,任一者均無法抑制後烘烤步驟中的亮度下降,顯示圖像的色調差,且顯示特性差。
日本專利申請案2011-218597號的全部揭示內容藉由參照而被併入至本說明書中。
本說明書中所記載的全部文獻、日本專利申請案及技術標準,與具體且分別記載藉由參照而併入各文獻、日本專利申請案及技術規格的情況相同程度地,藉由參照而併入至本說明書中。
Claims (14)
- 一種著色硬化性組成物,其含有:(A)染料;(B)黏合劑樹脂,其包含選自下述通式(1)所表示的結構單元及下述通式(2)所表示的結構單元中的至少一種結構單元(b-1)、以及具有酸性基的結構單元(b-2),且酸值在150 mgKOH/g~300 mgKOH/g的範圍;以及(C)有機溶劑;
- 如申請專利範圍第1項所述之著色硬化性組成物,其中上述(A)染料含有選自以下中的至少一種:下述通式(I)所表示的化合物經配位於金屬原子或金屬化合物的金屬錯合物染料(a-1)、以及下述通式(II)所表示的染料(a-2);
- 如申請專利範圍第1項所述之著色硬化性組成物,其中相對於上述(A)染料1質量份,含有上述(B)黏合劑樹脂0.1質量份~20質量份。
- 如申請專利範圍第1項所述之著色硬化性組成物,其中上述(B)黏合劑樹脂中的選自下述通式(1)及下述通式(2)中的至少一種結構單元(b-1)、與具有酸性基的結構單元(b-2)的莫耳比為1:0.1~1:3。
- 如申請專利範圍第1項所述之著色硬化性組成物,其中上述(B)黏合劑樹脂更包含與上述結構單元(b-1)及具有酸性基的結構單元(b-2)結構不同的結構單元。
- 如申請專利範圍第2項所述之著色硬化性組成物,其中上述(a-1)金屬錯合物染料為下述通式(I-2)所表示的化合物:
- 如申請專利範圍第2項所述之著色硬化性組成物,其中上述(a-1)金屬錯合物染料為下述通式(I-2)所 表示的化合物:
- 如申請專利範圍第1項所述之著色硬化性組成 物,其更包含與上述(B)黏合劑樹脂結構不同的聚合性化合物及光聚合起始劑。
- 一種彩色濾光片,其包含:支持體;以及設於該支持體上,使用如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之著色硬化性組成物而形成的著色區域。
- 一種彩色濾光片的製造方法,其包括:將如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之著色硬化性組成物塗佈於支持體上,形成著色層;以及將所形成的上述著色層曝光為圖案狀,並進行顯影而形成著色區域。
- 一種顯示元件,其包含如申請專利範圍第9項所述之彩色濾光片。
- 一種顯示元件,其包含藉由如申請專利範圍第10項所述之方法所製造的彩色濾光片。
- 一種固體攝影元件,其包含如申請專利範圍第9項所述之彩色濾光片。
- 一種固體攝影元件,其包含藉由如申請專利範圍第10項所述之方法所製造的彩色濾光片。
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