TWI459133B - 著色層形成用感放射線性組成物、彩色濾光片及彩色液晶顯示元件 - Google Patents
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Description
本發明係關於著色層形成用感放射線性組成物、彩色濾光片和液晶顯示元件,更具體地說,關於透射型或反射型彩色液晶顯示裝置、彩色攝影管元件等中所用的彩色濾光片中適用的著色層形成用感放射線性組成物、具有使用該感放射線性組成物形成的著色層的彩色濾光片、以及具有該彩色濾光片的彩色液晶顯示元件。
作為使用著色感放射線性組成物形成彩色濾光片的方法,已知通過在基板上或預先形成了所需圖案狀遮光層的基板上,形成著色感放射線性組成物塗膜,借助具有所需圖案的光罩照射射線(以下稱為“曝光”),並顯影以溶解除去未曝光部分,然後進行後烘焙而獲得各色畫素的方法(參考例如專利文獻1、專利文獻2)。另外,還已知使用含有黑色材料的光聚合性組成物形成黑色矩陣的方法(參考例如專利文獻3)。
並且,近年來在彩色濾光片技術領域,減少曝光量以縮短生產節拍時間已成為主流,故而要求即使是低曝光量也具有足夠的耐顯影性、耐溶劑性等,即著色層形成用感放射線性組成物的高敏感化。特別是對於耐溶劑性,由於畫素圖案中產生裂縫或碎片、畫素圖案中著色成分的溶出的問題日益突顯,故而需要解決。這種問題產生的背景,被認為是為了應對近年來對彩色液晶顯示元件的高對比度化、高亮度化和高色純化的要求,對著色層形成用感放射線性組成物中所用的顏料大多進行了各種微細化處理或表面處理,以及著色層形成用感放射線性組成物中顏料所占的含量比率具有越來越高的趨勢。
另外,例如在專利文獻4~6中,為了提高使用感放射線性組成物形成的畫素圖案的耐溶劑性,提出了使其含有具有氧雜環丁烷骨架的黏合劑聚合物的方案。但是,這種感放射線性組成物中存在如果降低曝光量或使用特定的顏料,則不能獲得足夠的耐顯影性和耐溶劑性的問題。
專利文獻1:日本特開平2-144502號公報
專利文獻2:日本特開平3-53201號公報
專利文獻3:日本特開平6-35188號公報
專利文獻4:日本特開2002-296778號公報
專利文獻5:日本特開2007-316485號公報
專利文獻6:日本特開2007-316506號公報
本發明的課題是提供能夠形成即使是低曝光量也具有足夠的耐顯影性、並且耐溶劑性優良的畫素和黑色矩陣的著色層形成用感放射線性組成物。
本發明的另一課題是提供具有由上述彩色濾光片用感放射線性組成物形成的畫素的彩色濾光片,以及具有該彩色濾光片的彩色液晶顯示元件。
本發明者們進行專心研究的結果發現,通過使其含有具有氧雜環丁烷基和聚合性不飽和鍵的聚合物,可以解決上述課題,從而完成了本發明。
即,本發明第一係提供一種著色層形成用感放射線性組成物,其特徵在於含有(A)著色劑、(B)具有氧雜環丁烷基和聚合性不飽和鍵的聚合物、以及(C)光聚合引發劑。
本發明中所述的“放射線”,含義是指包含可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等的放射線。
本發明第二係提供具有用該著色層形成用感放射線性組成物形成的著色層而形成的彩色濾光片,以及具有該彩色濾光片的彩色液晶顯示元件。
本發明的感放射線性組成物,能夠形成即使是低曝光量也具有足夠的耐顯影性、並且耐溶劑性優良的畫素和黑色矩陣。其耐顯影性和耐溶劑性,與使用專利文獻4~6中所述的含有僅具有氧雜環丁烷基的共聚物的組成物或者不含具有氧雜環丁烷基的共聚物的組成物的情況相比顯著地更優異。
以下,對本發明進行詳細說明。
著色層形成用感放射線性組成物
本發明的著色層形成用感放射線性組成物(以下也簡稱為“感放射線性組成物”)中的“著色層”,是指由彩色濾光片中所用的畫素和/或黑色矩陣構成的層。
以下,對本發明著色層形成用感放射線性組成物的構成成分進行說明。
-(A)著色劑-
本發明中的(A)著色劑,對其色調沒有特別的限制,可以根據所得彩色濾光片的用途而適當地選定,顏料、染料或天然色素均可以。由於彩色濾光片要求具有耐熱性,因而作為本發明中的著色劑,較佳為有機顏料或無機顏料。
作為上述有機顏料,可以列舉例如顏料索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司發行)中分為顏料(Pigment)類的化合物,具體地說,可以列舉帶有下述顏料索引(C.I.)編號的化合物。
C.I.顏料黃12、C.I.顏料黃13、C.I.顏料黃14、C.I.顏料黃17、C.I.顏料黃20、C.I.顏料黃24、C.I.顏料黃31、C.I.顏料黃55、C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃93、C.I.顏料黃109、C.I.顏料黃110、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃153、C.I.顏料黃154、C.I.顏料黃155、C.I.顏料黃166、C.I.顏料黃168、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃211;C.I.顏料橙5、C.I.顏料橙13、C.I.顏料橙14、C.I.顏料橙24、C.I.顏料橙34、C.I.顏料橙36、C.I.顏料橙38、C.I.顏料橙40、C.I.顏料橙43、C.I.顏料橙46、C.I.顏料橙49、C.I.顏料橙61、C.I.顏料橙64、C.I.顏料橙68、C.I.顏料橙70、C.I.顏料橙71、C.I.顏料橙72、C.I.顏料橙73、C.I.顏料橙74;C.I.顏料紅1、C.I.顏料紅2、C.I.顏料紅5、C.I.顏料紅17、C.I.顏料紅31、C.I.顏料紅32、C.I..顏料紅41、C.I.顏料紅122、C.I.顏料紅123、C.I.顏料紅144、C.I.顏料紅149、C.I.顏料紅166、C.I.顏料紅168、C.I.顏料紅170、C.I.顏料紅171、C.I.顏料紅175、C.I.顏料紅176、C.I.顏料紅177、C.I.顏料紅178、C.I.顏料紅179、C.I.顏料紅180、C.I.顏料紅185、C.I.顏料紅187、C.I.顏料紅202、C.I.顏料紅206、C.I.顏料紅207、C.I.顏料紅209、C.I.顏料紅214、C.I.顏料紅220、C.I.顏料紅221、C.I.顏料紅224、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅243、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅255、C.I.顏料紅262、C.I.顏料紅264、C.I.顏料紅272;C.I.顏料紫1、C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫29、C.I.顏料紫32、C.I.顏料紫36、C.I.顏料紫38;C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍15:3、C.I.顏料藍15:4、C.I.顏料藍15:6、C.I.顏料藍60、C.I.顏料藍80;C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠58;C.I.顏料棕23、C.I.顏料棕25;C.I.顏料黑1、C.I.顏料黑7。
在本發明中,有機顏料可以使用再結晶法、再沉澱法、溶劑洗滌法、昇華法、真空加熱法或者它們的組合進行精製後再使用。
另外,作為上述無機顏料,可以列舉例如氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅華、硫酸鉛、黃色鉛、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、鐵藍、氧化鉻綠、鈷綠、赭土、鈦黑、合成鐵黑、碳黑等。
這些著色劑,根據需要,其顆粒表面還可以使用聚合物進行改性。作為改性顏料顆粒表面的聚合物,可以列舉例如日本特開平8-259876號公報中所述的聚合物,或者市售的各種顏料分散用聚合物或低聚物等。對於碳黑表面的聚合物被覆方法,在例如日本特開平9-71733號公報、日本特開平9-95625號公報、日本特開平9-124969號公報等中已經公開。
上述著色劑可以單獨或兩種以上混合使用。
當將本發明的感放射線性組成物用於形成畫素時,由於畫素要求高精細的發色,因而作為(A)著色劑,較佳為發色性高的著色劑,具體地說,較佳係使用有機顏料。
另外,當將本發明的感放射線性組成物用於形成黑色矩陣時,由於黑色矩陣要求具有遮光性,因而作為(A)著色劑,較佳係使用有機顏料或碳黑。
另外,本發明的感放射線性組成物,在提高使用感放射線性組成物形成的著色層的耐溶劑性方面特別有用,該感放射線性組成物含有選自於C.I.顏料紅254、C.I.顏料綠58和碳黑構成的群組中的至少一種作為(A)著色劑。
本發明的感放射線性組成物,即使著色劑的含量達到感放射線性組成物全部固體成分中的30重量%以上時,也具有優良的耐溶劑性。另外,在本發明中,著色劑含量的上限,從確保顯影性的角度出發,較佳為感放射線性組成物全部固體成分中的70重量%以下,特佳係60重量%以下。這裏,所謂固體成分,是指下述溶劑以外的成分。
本發明中的著色劑,根據需要,還可以與分散劑、分散助劑一起使用。
作為上述分散劑,可以使用例如陽離子類、陰離子類、非離子類或兩性等適當的分散劑,較佳為聚合物分散劑。具體地,可以列舉改性丙烯酸類共聚物、丙烯酸類共聚物、聚胺基甲酸酯、聚酯、高分子共聚物的烷基銨鹽或磷酸酯鹽、陽離子性梳型接枝聚合物等。這裏,所謂陽離子性梳型接枝聚合物,是指具有在1分子中具有多個鹼性基團(陽離子性官能團)的主鏈聚合物上,枝接連接2分子以上支鏈聚合物的結構的聚合物,可以列舉例如主鏈聚合物部分為聚乙烯亞胺、支鏈聚合物部分為ε-己內酯的開環聚合物而構成的聚合物。這些分散劑中,較佳為改性丙烯酸類共聚物、聚胺基甲酸酯、陽離子性梳型接枝聚合物。
這種分散劑可以商業購得,例如,作為改性丙烯酸類聚合物,可以列舉Disperbyk-2000、Disperbyk-2001(以上由BYK-Chemie(BYK)公司製),作為聚胺基甲酸酯,可以列舉Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-165、Disperbyk-167、Disperbyk-170、Disperbyk-182(以上由BYK-Chemie(BYK)公司製)、SOLSPERSE 76500(由LUBRIZOL(股)公司製),作為陽離子性梳型接枝聚合物,可以列舉SOLSPERSE 24000(由LUBRIZOL(股)公司製),AJISPER PB 821、AJISPER PB 822、AJISPER PB 880(由味之素FineTechno股份有限公司生產)等。
這些分散劑可以單獨或兩種以上混合使用。分散劑的含量,相對於100重量份(A)著色劑,通常為100重量份以下,較佳為0.5~100重量份,更佳為1~70重量份,特佳係10~50重量份。如果分散劑的含量過多,則存在損害顯影性等的危險性。
作為上述分散助劑,可以列舉例如藍色顏料衍生物、黃色顏料衍生物等,具體地,可以列舉例如銅酞菁衍生物等。
-(B)具有氧雜環丁烷基和聚合性不飽和鍵的聚合物-
本發明中的(B)具有氧雜環丁烷基和聚合性不飽和鍵的聚合物(以下也稱為“聚合物(B)”),是在曝光和後烘焙步驟時發生交聯反應而使塗膜硬化的成分。本發明的感放射線性組成物,通過含有聚合物(B),可以形成即使在低曝光量的情況下耐顯影性和耐溶劑性也優良的著色層。
聚合物(B)的使用凝膠滲透色譜(GPC,溶出溶劑:四氫呋喃)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(以下稱為“Mw”),較佳為3000~50000,更佳為5000~30000。
另外,聚合物(B)的Mw與使用凝膠滲透色譜法(GPC,溶出溶劑:四氫呋喃)測定的聚苯乙烯換算的數均分子量(以下稱為“Mn”)之比(Mw/Mn),較佳為1~5,更佳為1~4。如果Mw過小,則存在不能獲得所需效果的危險性,另一方面,若過大,則存在未曝光部分的基板上或遮光層上產生浮垢、殘膜等的危險性。
聚合物(B)中的氧雜環丁烷基,還可以具有取代基。作為該取代基,可以列舉例如氟、碳原子數為1~4的烷基、苯基、碳原子數為1~4的全氟烷基等。聚合物(B)較佳為具有下述式(1)表示的重複單元。
(式中,Z表示-O-、-CO-、-C(=O)O-(*)、-CONH-(*)(其中,“*”為與A連接的連接鍵)或者伸苯基,A表示具有氧雜環丁烷基的基團,R7
表示氫原子或甲基)。
另外,作為聚合物(B)中的聚合性不飽和鍵,可以列舉乙烯基、(甲基)丙烯醯基、烯丙基等,較佳為(甲基)丙烯醯基。另外,聚合物(B)較佳為其側鏈上具有聚合性不飽和鍵。
聚合物(B),從耐顯影性和耐溶劑性角度出發,較佳為具有0.1~5.0毫莫耳/g氧雜環丁烷基和0.1~5.0毫莫耳/g(甲基)丙烯醯基的聚合物,更佳為具有0.3~4.0毫莫耳/g氧雜環丁烷基和0.3~4.0毫莫耳/g(甲基)丙烯醯基的聚合物,特佳係具有0.3~2.5毫莫耳/g氧雜環丁烷基和0.5~4.0毫莫耳/g(甲基)丙烯醯基的聚合物。
聚合物(B),只要滿足上述條件,則對其沒有特別的限制,例如,可以為選自於
(B-1)使含有(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物和(b2)具有羥基的聚合性不飽和化合物而構成的單體的共聚物(以下也稱為“先質共聚物(1)”)與(b3)不飽和異氰酸酯化合物反應所得的聚合物(以下也稱為“聚合物(B-1)”)、
(B-2)使含有(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物和(b4)不飽和羧酸而構成的單體的共聚物(以下也稱為“先質共聚物(2)”)與(b5)具有環氧乙烷基的聚合性不飽和化合物反應所得的聚合物(以下也稱為“聚合物(B-2)”)、以及
(B-3)使含有(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物和(b5)具有環氧乙烷基的聚合性不飽和化合物而構成的單體的共聚物(以下也稱為“先質共聚物(3)”)與(b4)不飽和羧酸反應所得的聚合物(以下也稱為“聚合物(B-3)”)構成的群組中的至少一種。
以下,(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物、(b2)具有羥基的聚合性不飽和化合物、(b3)不飽和異氰酸酯化合物、(b4)不飽和羧酸和(b5)具有環氧乙烷基的聚合性不飽和化合物,分別也稱為“化合物(b1)”、“化合物(b2)”、“化合物(b3)”、“化合物(b4)”和“化合物(b5)”。另外,上述化合物(b1)~(b5)以外的聚合性不飽和化合物以下也稱為“化合物(b6)”。
作為上述化合物(b1),可以列舉例如3-(乙烯基氧基甲基)-2-甲基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基甲基)-3-甲基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基甲基)-2-乙基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基乙基)-2-甲基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基乙基)-3-甲基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、3-(乙烯基氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基甲基)-2-甲基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基甲基)-3-甲基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基甲基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基乙基)-2-甲基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基乙基)-3-甲基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(乙烯基氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷等(乙烯基氧基烷基)烷基氧雜環丁烷;3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]氧雜環丁烷等(甲基)丙烯醯氧基烷基氧雜環丁烷;3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-甲基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-甲基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-乙基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-乙基氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-甲基氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-甲基氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-乙基氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-乙基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-甲基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-甲基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4-甲基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-乙基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-乙基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4-乙基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-甲基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-甲基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-4-甲基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-乙基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-乙基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-4-乙基氧雜環丁烷等[(甲基)丙烯醯氧基烷基]烷基氧雜環丁烷;3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-三氟甲基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-五氟乙基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-氟氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2,2-二氟氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2,2,4-三氟氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2,2,4,4-四氟氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-三氟甲基氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-五氟乙基氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-氟氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2,2-二氟氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2,2,4-三氟氧雜環丁烷、3-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2,2,4,4-四氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-三氟甲基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-三氟甲基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4-三氟甲基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-五氟乙基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-五氟乙基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4-五氟乙基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2,3-二氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2,4-二氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3,3-二氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3,4-二氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4,4-二氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3,3,4-三氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3,4,4-三氟氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3,3,4,4-四氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-三氟甲基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-三氟甲基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-4-三氟甲基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-五氟乙基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-五氟乙基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-4-五氟乙基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2,3-二氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2,4-二氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3,3-二氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3,4-二氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-4,4-二氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3,3,4-三氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3,4,4-三氟氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3,3,4,4-四氟氧雜環丁烷等[(甲基)丙烯醯氧基烷基]氟氧雜環丁烷或者[(甲基)丙烯醯氧基烷基]氟代烷基氧雜環丁烷;2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-苯基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-苯基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4-苯基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-2-苯基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-3-苯基氧雜環丁烷、2-[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]-4-苯基氧雜環丁烷等[(甲基)丙烯醯氧基烷基]苯基氧雜環丁烷;4-[3-(3-乙基氧雜環丁烷-3-基甲氧基)丙氧基]苯乙烯、4-[4-(3-乙基氧雜環丁烷-3-基甲氧基)丁氧基]苯乙烯、4-[5-(3-乙基氧雜環丁烷-3-基甲氧基)戊氧基]苯乙烯、4-[6-(3-乙基氧雜環丁烷-3-基甲氧基)己氧基]苯乙烯、4-[7-(3-乙基氧雜環丁烷-3-基甲氧基)庚氧基]苯乙烯等具有氧雜環丁烷基的芳香族乙烯化合物等。
這些化合物(b1)中,從提高所得著色層的耐溶劑性方面考慮,較佳為3-(乙烯基氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-乙基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-三氟甲基氧雜環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-2-苯基氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]氧雜環丁烷、2-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-4-三氟甲基氧雜環丁烷。
化合物(b1)可以單獨或兩種以上混合使用。
另外,作為化合物(b2),可以列舉例如(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸5-羥基戊酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸7-羥基庚酯、(甲基)丙烯酸8-羥基辛酯、(甲基)丙烯酸9-羥基壬酯、(甲基)丙烯酸10-羥基癸酯、(甲基)丙烯酸11-羥基十一烷基酯、(甲基)丙烯酸12-羥基十二烷基酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯;(甲基)丙烯酸2-(6-羥基己醯氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-(6-羥基己醯氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸4-(6-羥基己醯氧基)丁酯、(甲基)丙烯酸5-(6-羥基己醯氧基)戊酯、(甲基)丙烯酸6-(6-羥基己醯氧基)己酯等(甲基)丙烯酸(6-羥基己醯氧基)烷基酯等。
作為甲基丙烯酸(6-羥基己醯氧基)烷基酯與甲基丙烯酸2-羥基乙酯的混合物的市售品,商品名可以列舉PLACCEL FM1D、FM2D(戴西爾化學工業(股)生產)等。
另外,還可以列舉(甲基)丙烯酸2-(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-乙基酯、(甲基)丙烯酸3-(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-丙基酯、(甲基)丙烯酸4-(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-丁基酯、(甲基)丙烯酸5-(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-戊基酯、(甲基)丙烯酸6-(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-己基酯等(甲基)丙烯酸(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-烷基酯等。
作為(甲基)丙烯酸(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-烷基酯與甲基丙烯酸2-羥基乙酯的混合物的市售品,商品名可以列舉HEMAC1(戴西爾化學工業(股)生產)等。
另外,還可以列舉(甲基)丙烯酸4-羥基-環己基酯、(甲基)丙烯酸4-羥甲基-環己基甲基酯、(甲基)丙烯酸4-羥乙基-環己基乙基酯、(甲基)丙烯酸3-羥基-二環[2.2.1]庚-5-烯-2-基酯、(甲基)丙烯酸3-羥甲基-二環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基酯、(甲基)丙烯酸3-羥乙基-二環[2.2.1]庚-5-烯-2-基乙基酯、(甲基)丙烯酸8-羥基-二環[2.2.1]庚-5-烯-2-基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-八氫-4,7-亞甲基-茚-5-基酯、(甲基)丙烯酸2-羥甲基-八氫-4,7-亞甲基-茚-5-基甲基酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙基-八氫-4,7-亞甲基-茚-5-基乙基酯、(甲基)丙烯酸3-羥基-金剛烷-1-基酯、(甲基)丙烯酸3-羥甲基-金剛烷-1-基甲基酯、(甲基)丙烯酸3-羥乙基-金剛烷-1-基乙基酯等具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸羥基烷基酯;(甲基)丙烯酸1,2-二羥基乙基酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羥基丙基酯、(甲基)丙烯酸1,3-二羥基丙基酯、(甲基)丙烯酸3,4-二羥基丁基酯、(甲基)丙烯酸3-[3-(2,3-二羥基丙氧基)-2-羥基丙氧基]-2-羥基丙基酯等(甲基)丙烯酸多羥基烷基酯等。
其中,作為供給上述先質共聚物(1)的合成的化合物(b2),從共聚反應性及與化合物(b3)的反應性的角度出發,較佳為(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2-(6-羥基己醯氧基)乙基酯、(甲基)丙烯酸2-(3-羥基-2,2-二甲基-丙氧羰氧基)-乙基酯、(甲基)丙烯酸4-羥甲基-環己基甲基酯、(甲基)丙烯酸3-羥甲基-金剛烷-1-基甲基酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羥基丙基酯等。
化合物(b2)可以單獨或兩種以上混合使用。
上述化合物(b3)是具有乙烯性不飽和鍵和異氰酸酯基的化合物,可以列舉例如(甲基)丙烯醯氧基異氰酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基苯基異氰酸酯、2-(p-乙烯基苯基)丙烷-2-基異氰酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基異氰酸酯、4-(甲基)丙烯醯氧基丁基異氰酸酯、6-(甲基)丙烯醯氧基己基異氰酸酯、8-(甲基)丙烯醯氧基辛基異氰酸酯、10-(甲基)丙烯醯氧基癸基異氰酸酯、1,1-[二(甲基)丙烯醯氧基甲基]乙基異氰酸酯、1,1,1-[三(甲基)丙烯醯氧基甲基]甲基異氰酸酯、(甲基)丙烯酸2-(2-異氰酸酯基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-[2-(2-異氰酸酯基乙氧基)乙氧基]乙基酯、(甲基)丙烯酸2-[2-[2-(2-異氰酸酯基乙氧基)乙氧基]乙氧基]乙基酯、(甲基)丙烯酸2-(2-異氰酸酯基丙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-[2-(2-異氰酸酯基丙氧基)丙氧基]乙基酯等。
這種化合物(b3)中,作為2-丙烯醯氧基乙基異氰酸酯的市售品,商品名可以列舉KARENS AOI(昭和電工(股)生產),作為2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯的市售品,商品名可以列舉KARENS MOI(昭和電工(股)生產),作為甲基丙烯酸2-(2-異氰酸酯基乙氧基)乙基酯的市售品,商品名可以列舉KARENS MOI-EG(昭和電工(股)生產),作為1,1-(二丙烯醯氧基甲基)乙基異氰酸酯的市售品,商品名可以列舉KARENS BEI(昭和電工(股)生產)。
這些化合物(b3)中,從與化合物(b2)的反應性的角度出發,較佳為2-(甲基)丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、4-(甲基)丙烯醯氧基丁基異氰酸酯、(甲基)丙烯酸2-(2-異氰酸酯基乙氧基)乙基酯、1,1-[二(甲基)丙烯醯氧基甲基]乙基異氰酸酯。
在聚合物(B-1)的合成中,化合物(b3)可以單獨或兩種以上混合使用。
另外,作為化合物(b4),可以列舉例如(甲基)丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、桂皮酸等不飽和單羧酸;馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、衣康酸酐、檸康酸、檸康酸酐、中康酸、中康酸酐等不飽和二酸酸或其酸酐;琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯、鄰苯二甲酸[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯等二元以上的多元羧酸的單[(甲基)丙烯醯氧基烷基]酯;ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等兩末端具有羧基和羥基的聚合物的單(甲基)丙烯酸酯等。
當將這些化合物(b4)用於先質共聚物(2)的合成時,從共聚反應性和容易獲得的角度出發,較佳為(甲基)丙烯酸、琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯、ω羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯。
另一方面,當將化合物(b4)用於與先質共聚物(3)反應合成聚合物(B-3)時,從與化合物(b5)的反應性、容易獲得性等方面考慮,較佳為(甲基)丙烯酸。
化合物(b4)可以單獨或兩種以上混合使用。
另外,作為化合物(b5),可以列舉例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基丁基酯、(甲基)丙烯酸6,7-環氧基庚基酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲基酯、(甲基)丙烯酸2-縮水甘油基氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸3-縮水甘油基氧基丙基酯、(甲基)丙烯酸4-縮水甘油基氧基丁基酯等具有環氧乙烷基的(甲基)丙烯酸酯;α-乙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丁基丙烯酸縮水甘油酯、α-乙基丙烯酸6,7-環氧基庚基酯等具有環氧乙烷基的α-烷基丙烯酸酯;1-乙烯基-2,3-環氧基環己烷、1-乙烯基-3,4-環氧基環己烷、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚等具有環氧乙烷基的乙烯基化合物等。
這些化合物(b5)中,在供給先質共聚物(3)的合成以及用於與先質共聚物(2)反應合成聚合物(B-2)的任一情況下,均較佳為具有環氧乙烷基的(甲基)丙烯酸酯,從提高所得著色層的耐顯影性和耐溶劑性的方面考慮,較佳為(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸4-縮水甘油基氧基丁基酯或(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲基酯。
化合物(b5)可以單獨或兩種以上組合使用。
另外,化合物(b6)是在先質共聚物(1)~(3)中能夠進行共聚的化合物(b1)~(b5)以外的聚合性不飽和化合物。作為其具體例子,可以列舉例如:馬來醯亞胺;N-苯基馬來醯亞胺、N-鄰羥基苯基馬來醯亞胺、N-間羥基苯基馬來醯亞胺、N-對羥基苯基馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-琥珀醯亞胺基-3-馬來醯亞胺基苯甲酸酯、N-琥珀醯亞胺基-4-馬來醯亞胺基丁酸酯、N-琥珀醯亞胺基-6-馬來醯亞胺基己酸酯、N-琥珀醯亞胺基-3-馬來醯亞胺基丙酸酯、N-(吖啶基)馬來醯亞胺等N位取代的馬來醯亞胺;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、鄰乙烯基甲苯、間乙烯基甲苯、對乙烯基甲苯、對氯苯乙烯、鄰甲氧基苯乙烯、間甲氧基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、鄰乙烯基苯酚、間乙烯基苯酚、對乙烯基苯酚、對羥基-α-甲基苯乙烯、鄰乙烯苄基甲基醚、間乙烯苄基甲基醚、對乙烯苄基甲基醚等芳香族乙烯基化合物;苊烯、5-氯苊烯、5-羥甲基苊烯、5-羥基苊烯等苊烯類;茚、1-甲基茚等茚類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(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)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸環己基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基環己基酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.02.6
]癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸異冰片基酯、(甲基)丙烯酸四氫糠基酯等(甲基)丙烯酸的脂環族酯;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸4-羥基苯酯等(甲基)丙烯酸芳基酯;(甲基)丙烯酸2-甲氧基酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙基酯、聚乙二醇(n=2~100)甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(n=2~100)甲醚(甲基)丙烯酸酯、對枯基苯酚的環氧乙烷改性的(甲基)丙烯酸酯等具有烯化氧結構的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸烯丙基酯;醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯等羧酸乙烯酯;乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚等不飽和醚;(甲基)丙烯腈、α-氯丙烯腈、偏二氰乙烯等氰化乙烯基化合物;(甲基)丙烯醯胺、α-氯丙烯醯胺、N-2-羥基乙基(甲基)丙烯醯胺等不飽和醯胺;1,3-丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等脂肪族共軛二烯;聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚矽氧烷等聚合物分子鏈末端具有單(甲基)丙烯醯基的大分子單體等。
化合物(b6)可以單獨或兩種以上混合使用。
另外,在先質共聚物(1)中共聚合化合物(b4)可以使其具有鹼可溶性,先質共聚物(2)、(3)中可以共聚合化合物(b2)。
在本發明中,作為化合物(b6),較佳為N-位取代的馬來醯亞胺、芳香族乙烯基化合物、苊烯類、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸的脂環族酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、具有烯化氧結構的(甲基)丙烯酸酯,特佳為N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對羥基-α-甲基苯乙烯、苊烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸4-羥基苯基酯、對枯基苯酚的環氧乙烷改性的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯。
先質共聚物(1)中化合物(b1)的共聚合比率,通常為10~90重量%,較佳為10~80重量%。先質共聚物(1)中化合物(b2)的共聚合比率,通常為5~90重量%,較佳為10~80重量%。
先質共聚物(2)中化合物(b1)的共聚合比率,通常為5~90重量%,較佳為10~80重量%。先質共聚物(2)中化合物(b4)的共聚合比率,通常為5~50重量%,較佳為10~40重量%。
先質共聚物(3)中化合物(b1)的共聚合比率,通常為5~90重量%,較佳為10~80重量%。先質共聚物(3)中化合物(b5)的共聚合比率,通常為5~90重量%,較佳為10~80重量%。
在合成先質共聚物(1)~(3)時通過將化合物(b1)~(b5)的共聚合比率設定在上述範圍內,可以以所需的轉化率合成非凝膠化的聚合物(B-1)~(B-3),並且可以改善含有所得聚合物(B-1)~(B-3)的感放射線性組成物的耐顯影性和耐溶劑性,因而是較佳的。
先質共聚物(1)~(3),可以通過例如將各聚合性不飽和化合物在適當的溶劑中,在2,2’-偶氮二異丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二-(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等自由基聚合引發劑的存在下進行聚合而製備。
先質共聚物(1)~(3),在如上所述將聚合性不飽和化合物進行自由基聚合後,可以通過使用兩種以上極性不同的有機溶劑進行再沉澱精製而製備。即,將聚合後的良溶劑中的溶液,根據需要通過過濾或離心分離等除去不溶的雜質後,投入到大量(通常為聚合物溶液體積的5~10倍的量)的沉澱劑(不良溶劑)中,使共聚物再沉澱而精製。此時,共聚物溶液中殘留的雜質中,可溶於沉澱劑的雜質殘留在液相而從精製的先質共聚物(1)~(3)中分離出來。
作為該再沉澱法中使用的良溶劑/沉澱劑的組合,可以列舉例如二甘醇單甲醚乙酸酯/正己烷、甲基乙基酮/正己烷、二甘醇單甲醚乙酸酯/正庚烷、甲基乙基酮/正庚烷等。
另外,先質共聚物(1)~(3),還可以通過將各聚合性不飽和化合物在2,2’-偶氮二異丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二-(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等自由基聚合引發劑以及吡唑-1-二硫代羧酸氰基(二甲基)甲基酯、吡唑-1-二硫代羧酸苄基酯、四乙基秋蘭姆二硫化物、二(吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、二(3-甲基-吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、二(4-甲基-吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、二(5-甲基-吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、二(3,4,5-三甲基-吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、二(吡咯-1-基硫代羰基)二硫化物、二硫代苯甲醯基二硫化物等起引發轉移終止劑作用的分子量調節劑的存在下,在惰性溶劑中,通常使反應溫度為0~150℃,較佳為50~120℃,進行活性自由基聚合而製備。
另外,先質共聚物(1)~(3),還可以通過將各聚合性不飽和化合物在上述自由基聚合引發劑和起鏈轉移劑作用的多元硫醇化合物的存在下,在適當的溶劑中進行自由基聚合而製備。這裏,所謂多元硫醇化合物,是指1分子中具有2個以上巰基的化合物,可以列舉例如三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、四甘醇二(3-巰基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(硫代甘醇酸酯)、1,4-二(3-巰基丁醯氧基)丁烷、季戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮等。
聚合物(B-1)的合成,即先質共聚物(1)所具有的羥基與化合物(b3)的反應,可以通過將含有先質共聚物(1)的溶劑,根據需要在催化劑和聚合阻止劑的存在下,加入化合物(b3)使其反應的方法進行。作為含有先質共聚物(1)的溶液,可以直接使用合成先質共聚物(1)時的聚合物溶液,或者也可以將先質共聚物(1)從聚合物溶液中分離出來後溶於另一溶劑中。
化合物(b3)的使用量,相對於先質共聚物(1)所具有的羥基的合計量,較佳為30~100莫耳%,更佳為50~100莫耳%。當化合物(b3)的使用量過少時,則不能獲得所需的效果,另一方面,若過多,則會出現反應溶液中殘留有未反應的化合物(b3),使所得聚合物溶液和感放射線性組成物的保存穩定性下降的危險。
作為上述催化劑,可以使用二月桂酸二正丁基錫(IV)等催化劑。另外,作為上述聚合阻止劑,可以列舉例如對甲氧基酚、對苯醌、吩噻等。較佳的反應條件為:溫度為20~100℃,反應時間為1~10小時。
聚合物(B-2)的合成,即先質共聚物(2)所具有的羧基與化合物(b5)的反應,除分別用先質共聚物(2)代替先質共聚物(1)、以及用化合物(b5)代替化合物(b3)以外,可以按照上述聚合物(B-1)的合成而進行。化合物(b5)的用量,相對於先質共聚物(2)所具有的羧基的合計量,較佳為30~100莫耳%,更佳為50~100莫耳%。作為催化劑,可以使用溴化四丁基銨、三乙胺。
在合成聚合物(B-2)時,通過調整化合物(b5)的用量使其殘留有未反應的羧基,可以使聚合物(B-2)具有鹼可溶性。
聚合物(B-3)的合成,即先質共聚物(3)所具有的環氧乙烷基與化合物(b4)的反應,除分別用先質共聚物(3)代替先質共聚物(1)、以及用化合物(b4)代替化合物(b3)以外,可以按照上述聚合物(B-1)的合成而進行。化合物(b4)的用量,相對於先質共聚物(3)所具有的環氧乙烷基的合計量,較佳為30~100莫耳%,更佳為50~100莫耳%。作為催化劑,可以使用與聚合物(B-2)的合成中所用的相同催化劑。
在本發明中,聚合物(B)可以單獨或兩種以上混合使用。
在本發明中,聚合物(B)的含量,相對於100重量份(A)著色劑,通常為5~800重量份,更佳為10~500重量份。如果聚合物(B)的含量過少,則存在不能獲得所需效果的可能,另一方面,若過多,則由於顏料濃度相對較小,故而存在薄膜難以達到目標色濃度的危險。
-(C)光聚合引發劑-
本發明中的(C)光聚合引發劑,是指通過使用含有可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等的放射線進行曝光,可產生能夠引發上述聚合物(B)和根據需要使用的(D)具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合的活性種的化合物。
作為這種光聚合引發劑,可以列舉例如噻噸酮類化合物、苯乙酮類化合物、二咪唑類化合物、三類化合物、O-醯基肟類化合物、鎓鹽類化合物、苯偶姻類化合物、二苯酮類化合物、α-二酮類化合物、多核醌類化合物、重氮類化合物、醯亞胺磺酸酯(imide sulfonate)類化合物等。
在本發明中,光聚合引發劑可以單獨或兩種以上混合使用。作為光聚合引發劑,較佳為含有選自於噻噸酮類化合物、苯乙酮類化合物、二咪唑類化合物、三類化合物、O-醯基肟類化合物構成的群組中的至少一種。
在本發明的較佳光聚合引發劑中,作為噻噸酮類化合物的具體例子,可以列舉噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、4-異丙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等。
另外,作為上述苯乙酮類化合物的具體例子,可以列舉2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)丁烷-1-酮、2-(4-甲基苯甲醯基)-2-(二甲胺基)-1-(4-啉基苯基)丁烷-1-酮等。
另外,作為上述二咪唑類化合物的具體例子,可以列舉2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-二咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-二咪唑、2,2’-二(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-二咪唑等。
另外,當使用二咪唑類化合物作為光聚合引發劑時,從能夠改善敏感度的角度考慮,較佳為與氫供體聯用。這裏所謂的“氫供體”,是指通過曝光能夠向二咪唑類化合物產生的自由基提供氫原子的化合物。作為氫供體,可以列舉例如2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并噁唑等硫醇類氫供體、4,4’-二(二甲基胺基)二苯酮、4,4’-二(二乙基胺基)二苯酮等胺類氫供體。在本發明中,氫供體可以單獨或兩種以上混合使用,從能夠進一步改善敏感度的角度考慮,較佳為將1種以上硫醇類氫供體與1種以上胺類氫供體組合使用。
另外,作為上述三類化合物的具體例子,可以列舉2,4,6-三(三氯甲基)-s-三、2-甲基-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-[2-(4-二乙胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三等具有鹵代甲基的三類化合物。
另外,作為O-醯基肟類化合物的具體例子,可以列舉1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(O-苯甲醯基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-哢唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氫呋喃基甲氧基苯甲醯基)-9H-哢唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊環基)甲氧基苯甲醯基}-9H-哢唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)等。
在本發明中,當使用苯乙酮類化合物等二咪唑類化合物以外的光聚合引發劑時,還可以聯用增敏劑。作為這種增敏劑,可以列舉例如4,4’-二(二甲基胺基)二苯酮、4,4’-二(二乙基胺基)二苯酮、4-二乙胺基苯乙酮、4-二甲基胺基苯丙酮、4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸2-乙基己基酯、2,5-二(4-二乙胺基苯亞甲基)環己酮、7-二乙胺基-3-(4-二乙胺基苯甲醯基)香豆素、4-(二乙胺基)查耳酮等。
在本發明中,光聚合引發劑的含量,相對於100質量份聚合物(B),較佳為0.01~120質量份,特佳係1~100質量份。若光聚合引發劑的含量過少,則存在曝光硬化不充分的危險性,另一方面,若過多,則存在所形成的著色層在顯影時容易從基板上脫落的傾向。
-(D)具有聚合性不飽和鍵的單體-
在本發明中,通過進一步使用(D)具有聚合性不飽和鍵的單體,可以提高感放射線性組成物的敏感度。作為具有聚合性不飽和鍵的單體,可以列舉具有兩個以上聚合性不飽和鍵的多官能性單體、和具有1個聚合性不飽和鍵的單官能性單體。
作為上述多官能性單體,可以列舉例如乙二醇、丙二醇等烷二醇的二(甲基)丙烯酸酯類;聚乙二醇、聚丙二醇等聚烷二醇的二(甲基)丙烯酸酯類;甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等三元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯類或其二羧酸改性物;聚酯、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、醇酸樹酯、聚矽氧樹脂、螺環樹脂等低聚(甲基)丙烯酸酯類;兩末端羥基聚-1,3-丁二烯、兩末端羥基聚異戊二烯、兩末端羥基聚己內酯等兩末端羥基聚合物的二(甲基)丙烯酸酯類;或三[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]磷酸酯或;異氰尿酸環氧乙烯改性三丙烯酸酯;具有胺基甲酸酯結構的聚(甲基)丙烯酸酯等。
這些多官能性單體可以單獨或兩種以上混合使用。
另外,作為上述單官能性單體,可以列舉例如琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯、鄰苯二甲酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯等二元以上的多元羧酸的單[(甲基)丙烯醯氧基烷基]酯;ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等兩末端具有羧基和羥基的聚合物的單(甲基)丙烯酸酯;N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基鄰苯二甲醯亞胺、N-乙烯基-2-呱啶酮、N-乙烯基-ε-己內醯胺、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基咪唑啉、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吲哚啉、N-乙烯基苯并咪唑、N-乙烯基哢唑、N-乙烯基呱啶、N-乙烯基呱、N-乙烯基啉、N-乙烯基吩噁等N-乙烯基含氮雜環化合物;N-(甲基)丙烯醯基啉,除此以外,作為市售品,可以列舉M-5400、M-5600(商品名,東亞合成(股)生產)等。
這些單官能性單體可以單獨或兩種以上混合使用。
在本發明中,作為具有聚合性不飽和鍵的單體,較佳為多官能性單體,特佳為三元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯類及其二羧酸改性物、以及具有胺基甲酸酯結構的聚(甲基)丙烯酸酯。作為三元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯類及其二羧酸改性物,較佳為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物、季戊四醇三甲基丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物、二季戊四醇五丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物,從著色層的強度高、著色層的表面平滑性優良、且未曝光部分基板上和遮光層上難以產生浮垢、殘膜等方面考慮,特佳為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物和二季戊四醇五丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物。
本發明中的具有聚合性不飽和鍵的單體的含量,相對於100重量份聚合物(B),較佳為1~500重量份,更佳為5~300重量份。通過使其以這種比率含有聚合性不飽和鍵的單體,可以獲得敏感度更高的感放射線性組成物。
-(E)鹼可溶性樹脂-
在本發明中,通過進一步使用(E)鹼可溶性樹脂((B)成分除外),可以提高所得感放射線性組成物的顯影性和保存穩定性。鹼可溶性樹脂,只要是對(A)著色劑起黏合劑作用,並且在顯影處理步驟中對所用的鹼性顯影液具有可溶性,則對其沒有特別的限制,通常為具有羧基、酚性羥基等酸性官能團的聚合物。其中,較佳為具有羧基的聚合物,作為其具體例子,可以列舉例如具有1個以上羧基的乙烯性不飽和單體(以下也稱為“含羧基不飽和單體”)與其他可共聚的乙烯性不飽和單體(以下稱為“不飽和單體(e)”)的共聚物(以下也稱為“聚合物(E1)”)。
作為含羧基不飽和單體的具體例子,可以列舉作為聚合物(B)中的化合物(b4)而例示的化合物。
在本發明中,作為含羧基不飽和單體,較佳為(甲基)丙烯酸、琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等,特佳為(甲基)丙烯酸。
這些含羧基不飽和單體可以單獨或兩種以上混合使用。
在聚合物(E1)中,含羧基不飽和單體的共聚合比率,較佳為5~50重量%,更佳為10~40重量%。若該共聚合比率過少,則存在所得感放射線性組成物對於鹼性顯影液的溶解性小的傾向,另一方面,若過多,則存在對於鹼性顯影液的溶解性過大,在用鹼性顯影液進行顯影時容易導致畫素從基板脫落和畫素表面產生膜龜裂的傾向。
另外,作為不飽和單體(e)的具體例子,可以列舉作為聚合物(B)中的化合物(b2)和化合物(b6)而例示的化合物。
在本發明中,作為不飽和單體(e),較佳為化合物(b2)、N-取代的馬來醯亞胺、芳香族乙烯基化合物、苊烯類、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸的脂環族酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、具有烯化氧結構的(甲基)丙烯酸酯、聚合物分子鏈末端具有單(甲基)丙烯醯基的大分子單體,特佳為N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對羥基-α-甲基苯乙烯、苊烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、甘油單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸4-羥基苯基酯、對枯基苯酚的環氧乙烷改性的(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯大分子單體、聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體。
這些不飽和單體(e)可以單獨或兩種以上混合使用。
在本發明中,還可以使用例如日本特開平5-19467號公報、日本特開平6-230212號公報等中公開的側鏈上具有(甲基)丙烯醯基等聚合性不飽和鍵的含羧基共聚物、具有下述式(I)表示的重複單元的聚合物(以下稱為“聚合物(E2)”)作為鹼可溶性樹脂。
(式中,R1
、R2
和R3
各自獨立地表示氫原子或碳原子數為1~10的烷基,X表示具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基的一價有機基團或者乙烯基或1-甲基乙烯基,Y表示二價的有機基團,i表示1~5的整數)。
在上述式(1)中,R1
較佳為氫原子或甲基,更佳為氫原子。R2
以及R3
較佳為氫原子。i較佳為1。
在上述式(1)中,作為X的具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基的一價有機基團,較佳為下述式(X-1)或下述式(X-2)表示的基團。作為上述式(I)中的X,較佳為乙烯基或1-甲基乙烯基。
(式中,R4
表示氫原子或甲基,j表示0~10的整數,“*”表示連接鍵)。
(式中,R5
表示氫原子或甲基,R6
表示單鍵、亞甲基、碳原子數為2~6的伸烷基、環己烷-1,2-二基或1,2-伸苯基,“*”表示連接鍵)。
作為上述式(I)中的Y,較佳為亞甲基、碳原子數為2~6的伸烷基或伸烯基(其中這些伸烷基和伸烯基中間還可以具有醚鍵)、環己烷二基、環己烯二基、或碳原子數為6~12的亞芳基(其中該亞芳基還可以具有羧基或酸酐基),更佳為亞甲基、伸乙基、1,3-伸丙基、1,2-亞乙烯基、1,2-亞丙烯基、1,3-亞丙烯基、2,3-亞丙烯基、環己烷-1,2-二基、4-環己烯-1,2-二基、1,2-伸苯基、聯苯-2,2’-二基或-CH2
-O-CH2
-表示的二價基團。
在聚合物(E2)中,上述式(I)表示的重複單元,相對於聚合物(E2)的全部重複單元,較佳為5~80重量%,更佳為10~60重量%。如果上述式(I)表示的重複單元過少,則存在所得感放射線性組成物對於鹼性顯影液的溶解性小的傾向,另一方面,若過多,則存在對於鹼性顯影液的溶解性過大,在用鹼性顯影液進行顯影時容易導致畫素從基板脫落和畫素表面產生膜龜裂的傾向。
在聚合物(E2)中,較佳為與上述式(I)表示的重複單元一起還具有來源於與對於聚合物(E1)所列舉的不飽和單體(e)相同的不飽和單體的重複單元。
本發明中的鹼可溶性樹脂的Mw,較佳為1000~45000,特佳係3000~30000。另外,本發明中的鹼可溶性樹脂的Mw與Mn之比(Mw/Mn)較佳為1~5,更佳為1~4。若Mw過小,則存在所得覆膜的殘膜率等下降,損害圖案形狀、耐熱性等,並且電學性能變差的危險性,另一方面,若過大,則存在解析度下降,損害圖案形狀,並且在使用狹縫噴嘴方式進行塗布時容易產生乾燥異物的危險性。
聚合物(E1)可以與上述先質共聚物(1)~(3)同樣地製備。
聚合物(E2)可以通過例如將對乙烯基苄基縮水甘油醚等乙烯基苄基(聚)縮水甘油醚類與上述不飽和單體,與上述先質共聚物(1)~(3)同樣地進行共聚,在所得共聚物中的縮水甘油基上,加成丙烯酸、甲基丙烯酸、ω-羧基-聚己內酯單丙烯酸酯、ω-羧基-聚己內酯單甲基丙烯酸酯、2-丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯、2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸酯等不飽和羧酸,然後加成琥珀酸酐、戊二酸酐、鄰苯二甲酸酐、4-環己烯-1,2-二羧酸酐等多元羧酸酐而製備。不飽和羧酸和多元羧酸酐的加成反應,可以按照已知的方法進行。
在本發明中,鹼可溶性樹脂可以單獨或兩種以上混合使用。
在本發明中,鹼可溶性樹脂的含量,相對於100重量份(A)著色劑,較佳為10~1000重量份,更佳為20~500重量份。通過使其以這種比率含有鹼可溶性樹脂,可以獲得顯影性和保存穩定性更優良的感放射線性組成物。
-添加劑-
本發明的感放射線性組成物,根據需要,還可以含有各種添加劑。
作為添加劑,可以列舉在後烘焙步驟時促進聚合物(B)所具有的環氧乙烷基開環硬化反應的熱酸發生劑。作為熱酸發生劑,可以列举例如鋶鹽類、苯并噻唑鎓鹽類、銨鹽類、鏻鹽類、磺酸酯化合物、磺基醯亞胺化合物、重氮甲烷化合物等。其中,較佳為鋶鹽類、苯并噻唑鎓、磺酸酯化合物、磺基醯亞胺化合物、重氮甲烷化合物。
作為較佳的熱酸發生劑,可以列舉4-乙醯氧基苯基二甲基鋶六氟砷酸鹽、苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、4-乙醯氧基苯基苄基甲基鋶六氟銻酸鹽、苄基-4-羥基苯基鋶六氟銻酸鹽、4-乙醯氧基苯基苄基鋶六氟銻酸鹽、3-苄基苯并噻唑鎓六氟銻酸鹽、N-(三氟甲磺醯氧基)二環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸醯亞胺等。
作為其他添加劑,可以列舉例如玻璃、礬土等填充劑;聚乙烯基醇、聚(氟代烷基丙烯酸酯)等高分子化合物;非離子類表面活性劑、陽離子類表面活性劑、陰離子類表面活性劑等表面活性劑;乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等黏合促進劑;2,2-硫基二(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,6-二第三丁基苯酚等抗氧化劑;2-(3-第三丁基-5-甲基-2-羥基苯基)-5-氯苯并噻唑、烷氧基二苯酮類等紫外線吸收劑;聚丙烯酸鈉等抗凝劑等。
-溶劑-
本發明的感放射線性組成物含有上述(A)~(C)成分以及任選添加的其他成分,通常要混合溶劑而調製成液體組成物。
作為上述溶劑,只要是能夠分散或溶解構成感放射線性組成物的(A)~(C)成分和其他成分,並且不與這些成分反應、具有適當的揮發性的溶劑,即可適當地選擇使用。
作為這種溶劑,可以列舉例如甲醇、乙醇、苄基醇等醇類;乙二醇單甲醚、乙二醇單***、乙二醇單正丙醚、乙二醇單正丁醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單***、二甘醇單正丙醚、二甘醇單正丁醚、三甘醇單甲醚、三甘醇單***、丙二醇單甲醚、丙二醇單***、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單***、二丙二醇單正丙醚、二丙二醇單正丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單***等(聚)烷二醇單烷基醚類;乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單***乙酸酯、乙二醇單正丙醚乙酸酯、乙二醇單正丁醚乙酸酯、二甘醇單甲醚乙酸酯、二甘醇單***乙酸酯、二甘醇單正丙醚乙酸酯、二甘醇單正丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯等(聚)烷二醇單烷基醚乙酸酯類;二甘醇二甲醚、二甘醇甲基乙基醚、二甘醇二***、四氫呋喃等其他醚類;甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮、二丙酮醇(4-羥基-4-甲基戊-2-酮)、4-羥基-4-甲基己-2-酮等酮類;丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等二乙酸酯類;乳酸甲酯、乳酸乙酯等乳酸烷基酯類;乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸正戊基酯、乙酸異戊基酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙酸正丁酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、羥基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等其他酯類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等醯胺類。
這些溶劑中,從溶解性、顏料分散性、塗布性等角度出發,較佳為苄基醇、乙二醇單正丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單***、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單正丁醚乙酸酯、二甘醇單正丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯、二甘醇二甲醚、二甘醇甲基乙基醚、環己酮、2-庚酮、3-庚酮、丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸正戊酯、乙酸異戊酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、丙酮酸乙酯等。
上述溶劑可以單獨或兩種以上混合使用。
另外,還可以與上述溶劑一起聯用苄基乙基醚、二正己基醚、丙酮基丙酮、異佛爾酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、馬來酸二乙酯、γ-丁內酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙二醇單苯基醚乙酸酯等高沸點溶劑。
上述高沸點溶劑可以單獨或兩種以上混合使用。
彩色濾光片
本發明的彩色濾光片具有由本發明感放射線性組成物形成的著色層。
以下,對本發明彩色濾光片的形成方法進行說明。
首先,在基板表面上,根據需要,形成劃分出要形成畫素部分的遮光層(黑色矩陣),再在該基板上,塗布分散了例如紅色顏料的感放射線性組成物的液體組成物後,進行預烘焙使溶劑蒸發,形成塗膜。接著,通過光罩對該塗膜進行曝光後,用鹼性顯影液進行顯影,以溶解除去塗膜的未曝光部分,然後進行後烘焙,形成紅色畫素圖案按預定佈局設置的畫素陣列。
然後,使用分散了綠色或藍色顏料的各感放射線性組成物的液體組成物,與上述同樣地進行各液體組成物的塗布、預烘焙、曝光、顯影和後烘焙,在同一基板上依次形成綠色畫素陣列和藍色畫素陣列,製得在基板上設置了紅色、綠色和藍色三原色的畫素陣列的彩色濾光片。不過,在本發明中,各色畫素的形成順序,並不局限於上述順序。
另外,黑色矩陣,可以使用本發明的感放射線性組成物,與上述畫素形成時同樣地形成。
作為形成畫素和/或黑色矩陣時所用的基板,可以列舉例如玻璃、矽、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺等。
另外,這些基板,根據需要,還可以預先進行矽烷耦合劑等化學試劑處理、等離子處理、離子鍍、濺射、氣相反應法、真空蒸鍍等適當的前處理。
作為形成本發明感放射線性組成物塗膜的方法,可以使用例如(1)塗布法、(2)乾膜法。
當使用(1)塗布法時,通過將本發明的感放射線性組成物較佳為以組成物溶液塗布於基板上後,對塗布面進行預烘焙而形成塗膜。
作為組成物溶液的塗布方法,可以使用例如噴塗法、輥塗法、旋轉塗布法(旋塗法)、縫模塗布法、棒塗法、噴墨塗布法等適當的塗布方法,特佳為旋塗法、縫模塗布法。
預烘焙的條件,根據各成分的種類、配合比率等而不同,較佳為在70~120℃下進行1~15分鐘。
另外,在形成本發明感放射線性組成物的塗膜時,當使用(2)乾膜法時,該乾膜是在基膜、較佳為可塑性基膜上層壓由本發明感放射線性組成物構成的感放射線性層而形成的(以下,稱為“感放射線性乾膜”)。
上述感放射線性乾膜可以通過在基膜上較佳為以溶液狀組成物的狀態塗布本發明的感放射線性組成物後除去溶劑,從而層壓感放射線性層而形成。作為感放射線性乾膜的基膜,可以使用例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等合成樹脂膜。基膜的厚度為15~125μm的範圍較合適。所得感放射線性層的厚度較佳為1~30μm左右。溶劑的除去,可較佳為在80~150℃下加熱1~10分鐘而進行。
另外,感放射線性乾膜在未使用時,其感放射線性層上還可以進一步層壓覆膜而進行保存。該覆膜需要具有適度的脫模性,以使其在未使用時不會脫落,而在使用時可以容易地被剝離。作為滿足這種條件的覆膜,可以使用例如在PET膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜等合成樹脂膜的表面上塗布或燒結聚矽氧烷類脫模劑的薄膜。覆膜的厚度通常為25μm左右即足夠。
當本發明感放射線性組成物以溶液狀態使用時,其固體含量濃度(從組成物除去溶劑後的重量相對於全部組成物重量的比率),較佳為5~80重量%。更佳為固體含量濃度根據覆膜的形成方法而不同。當覆膜的形成使用塗布法時,固體含量濃度較佳為5~50重量%,當覆膜的形成使用乾膜法時,固體含量濃度較佳為50~70重量%。
塗布厚度,作為乾燥後的厚度,通常為0.1~10μm,較佳為0.2~8.0μm,特佳為0.2~6.0μm。
作為形成畫素和/或黑色矩陣時使用的放射線,可以使用例如可見光、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等,而較佳為波長為190~450nm範圍的放射線。放射線的曝光量,較佳為10~10000J/m2
。以前的感放射線性組成物,如日本特開2002-296778號公報、日本特開2007-316485號公報、日本特開2007-316506號公報的實施例中所公開的那樣,形成具有足夠耐溶劑性的圖案,需要1500~2000J/m2
的曝光量。而若使用本發明的感放射線性組成物,即使通過500J/m2
以下的曝光量,也能形成具有優良的耐顯影性和耐溶劑性的微細圖案。
另外,作為上述鹼性顯影液,較佳為例如碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨、膽鹼、1,8-二氮雜二環[5.4.0]-7-十一碳烯、1,5-二氮雜二環[4.3.0]-5-壬烯等的水溶液。
上述鹼性顯影液中還可以添加例如適量的甲醇、乙醇等水溶性有機溶劑和表面活性劑等。另外,鹼顯影後,通常進行水洗。
作為顯影處理法,可以使用冲洗顯影法、喷洗顯影法、浸泡(浸漬)顯影法、塗漿式(盛液)顯影法等。顯影條件較佳為常溫下顯影5~300秒。
如此製得的本發明彩色濾光片,對於高精細的彩色液晶顯示元件、彩色攝影管元件、色彩感測器等來說很有價值。
彩色液晶顯示元件
本發明的彩色液晶顯示元件具有本發明的彩色濾光片。
本發明的彩色液晶顯示元件可以採取適當的構造。例如,可以採取在設置了薄膜電晶體(TFT)的驅動用基板以外的基板上形成彩色濾光片,使驅動用基板與形成了彩色濾光片的基板通過液晶層相對向的構造,並且也可以採取使在設置了薄膜電晶體(TFT)的驅動用基板的表面上形成了彩色濾光片的基板與形成了ITO(摻錫氧化銦)電極的基板,通過液晶層相對向的構造。後者構造可以使開口率顯著地提高,具有能夠製得光亮、高精細的液晶顯示元件的優點。
以下,列舉實施例對本發明的實施方式進行更具體的說明。但是,本發明並不局限於下述實施例。
(顏料分散液的調製)
調製例1
使用作為(A)著色劑的15重量份C.I.顏料紅254(汽巴特殊化學品公司製,商品名BK-CF)、作為分散劑的4重量份Disperbyk-2000(換算為固體含量)、作為溶劑的丙二醇單甲醚乙酸酯/丙二醇單***=80/20(重量比)的混合物,使其固體含量濃度為19%,用球磨機處理,調製出顏料分散液(A-1)。
調製例2
使用作為(A)著色劑的20重量份碳黑、作為分散劑的4重量份Disperbyk-167(換算為固體含量)、作為溶劑的3-甲氧基丁基乙酸酯,使其固體含量濃度為24%,用球磨機處理,調製出顏料分散液(A-2)。
調製例3
使用作為(A)著色劑的15重量份C.I.顏料綠58(大日本油墨化學工業股份有限公司生產)/C.I.顏料黃150=60/40(重量比)的混合物、作為分散劑的4重量份Disperbyk-2001(換算為固體含量)、作為溶劑的丙二醇單甲醚乙酸酯/1,3-丁二醇二乙酸酯=50/50(重量比)的混合物,使其固體含量濃度為19%,使用球磨機處理,用球磨機混合‧分散12小時,調製出顏料分散液(A-3)。
調製例4
使用作為(A)著色劑的15重量份C.I.顏料綠36/C.I.顏料黃150=60/40(重量比)的混合物、作為分散劑的4.0重量份Disperbyk-2001(換算為固體含量)、作為溶劑的丙二醇單甲醚乙酸酯/1,3-丁二醇二乙酸酯=50/50(重量比)的混合物,使其固體含量濃度為19%,使用球磨機處理,用球磨機混合‧分散12小時,調製出顏料分散液(A-4)。
(先質共聚物和聚合物(B)的合成)
先質共聚物的合成
合成例1
在裝有冷凝管和攪拌器的燒瓶中,將70.0g 3-丙烯醯氧基甲基-3-乙基氧雜環丁烷、15.0g丙烯酸和15.0gω-羧基聚己內酯單丙烯酸酯溶於300g丙二醇單甲醚乙酸酯中,再加入3.0g 2,2’-偶氮二異丁腈和5.0g α-甲基苯乙烯二聚物,然後用氮氣吹洗15分鐘。用氮氣吹洗後,一邊攪拌反應液和進行氮氣鼓泡,一邊在80℃下加熱,進行5小時聚合,得到含有25重量%先質共聚物[b-1]的溶液。該先質共聚物[b-1]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為10000。
合成例2~9
除了作為聚合性不飽和化合物的化合物(b1)、化合物(b2)、化合物(b4)和化合物(b6)、聚合引發劑、鏈轉移劑以及分子量調節劑的種類和用量如表1中所示以外,與上述合成例1同樣地進行,分別得到含25重量%先質共聚物[b-2]~[b-9]的溶液。
各合成例中製得的先質共聚物的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)如表1中所示。
聚合物(B)的合成
合成例10
將上述合成例1中製得的含有先質共聚物[b-1]的溶液200g、作為化合物(b5)的甲基丙烯酸縮水甘油酯25.6g、作為聚合阻止劑的4-甲氧基苯酚0.2g和作為催化劑的溴化四丁基銨2.5g加入到燒瓶中,在110℃的溫度下使其反應9小時。對該反應液,每次用75g離子交換水,進行四次水洗,再進行減壓濃縮,得到含有33重量%聚合物[B-1]的溶液。聚合物[B-1]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為11500,氧雜環丁烷基的含量為2.8毫莫耳/g,聚合性不飽和鍵的含量為1.8毫莫耳/g。
合成例11~14
除了所用的先質共聚物的種類、化合物(b5)、催化劑和聚合阻止劑的種類及用量如表2所示以外,與上述合成例10同樣地進行,得到分別含有33重量%聚合物[B-2]~[B-5]的溶液。
各合成例中製得的聚合物(B)的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)、氧雜環丁烷基的含量和聚合性不飽和鍵的含量如表2所示。
合成例15
將上述合成例6中製得的含有先質共聚物[b-6]的溶液200g、作為化合物(b3)的2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯47.6g、作為聚合阻止劑的4-甲氧基苯酚0.2g加入到燒瓶中,在110℃的溫度下使其反應9小時。對該反應液,每次用75g離子交換水,進行2次水洗,再進行減壓濃縮,得到含有33重量%聚合物[B-6]的溶液。聚合物[B-6]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為13600,氧雜環丁烷基的含量為1.6毫莫耳/g,聚合性不飽和鍵的含量為3.1毫莫耳/g。
合成例16~18
除了所用的先質共聚物的種類、化合物(b3)和聚合阻止劑的種類及用量如表2所示以外,與上述合成例15同樣地進行,得到分別含有33重量%聚合物[B-7]~[B-9]的溶液。
各合成例中製得的聚合物(B)的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)、氧雜環丁烷基的含量和聚合性不飽和鍵的含量如表2所示。
合成例19
在裝有冷凝管和攪拌器的燒瓶中,將55.0g 3-甲基丙烯醯氧基甲基-3-乙基氧雜環丁烷、15.0g甲基丙烯酸和30.0g甲基丙烯酸烯丙基酯溶於200g丙二醇單甲醚乙酸酯中,再加入3.0g 2,2’-偶氮二異丁腈和4.0g 2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈),然後用氮氣吹洗15分鐘。用氮氣吹洗後,一邊攪拌反應液和進行氮氣鼓泡,一邊在80℃下加熱,保持該溫度進行5小時聚合,得到含有33重量%聚合物[B-10]的溶液。該聚合物[B-10]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為11000,氧雜環丁烷基的含量為2.8毫莫耳/g,聚合性不飽和鍵的含量為2.2毫莫耳/g。
((E)鹼可溶性樹脂的合成)
合成例20
在裝有冷凝管和攪拌器的燒瓶中,將20.0g甲基丙烯酸、15.0g甲基丙烯酸2-羥基乙基酯、15.0g N-苯基馬來醯亞胺、12.0g苯乙烯、10.0g甲基丙烯酸苄基酯和28.0g甲基丙烯酸2-乙基己基酯溶於200g丙二醇單甲醚乙酸酯中,再加入3.0g 2,2’-偶氮二異丁腈和5.0g α-甲基苯乙烯二聚物,然後用氮氣吹洗15分鐘。用氮氣吹洗後,一邊攪拌反應液和進行氮氣鼓泡,一邊在80℃下加熱,保持該溫度進行5小時聚合,得到含有33重量%鹼可溶性樹脂[E-1]的溶液。該鹼可溶性樹脂[E-1]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為11000。
合成例21
在裝有冷凝管和攪拌器的燒瓶中,將20.0g甲基丙烯酸、25.0g N-苯基馬來醯亞胺、15.0g苯乙烯、5.0g甲基丙烯酸苄基酯、15.0g甲基丙烯酸2-羥基乙基酯和20.0g甲基丙烯酸烯丙基酯溶於200g丙二醇單甲醚乙酸酯中,再加入7.0g 2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)和7.0g α-甲基苯乙烯二聚物,然後用氮氣吹洗15分鐘。用氮氣吹洗後,一邊攪拌反應液和進行氮氣鼓泡,-邊在80℃下加熱,保持該溫度進行5小時聚合,得到含有33重量%鹼可溶性樹脂[E-2]的溶液。該鹼可溶性樹脂[E-2]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為10000。
合成例22
在裝有冷凝管和攪拌器的燒瓶中,將15.0g甲基丙烯酸、30.0g苊烯、35.0g甲基丙烯酸苄基酯和20.0g甘油單甲基丙烯酸酯溶於200g丙二醇單甲醚乙酸酯中,再加入4.0g 2,2’-偶氮二異丁腈和6.0g α-甲基苯乙烯二聚物,然後用氮氣吹洗15分鐘。用氮氣吹洗後,一邊攪拌反應液和進行氮氣鼓泡,一邊在80℃下加熱,保持該溫度進行5小時聚合,得到含有33重量%鹼可溶性樹脂[E-3]的溶液。該鹼可溶性樹脂[E-3]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為13000。
合成例23
在裝有冷凝管和攪拌器的燒瓶中,將44.0g對乙烯基苄基縮水甘油基醚、40.0g N-苯基馬來醯亞胺、16.0g甲基丙烯酸苄基酯溶於300g丙二醇單甲醚乙酸酯中,再加入8.0g 2,2’-偶氮二異丁腈和8.0g α-甲基苯乙烯二聚物,然後用氮氣吹洗15分鐘。用氮氣吹洗後,一邊攪拌反應液和進行氮氣鼓泡,一邊在80℃下加熱進行5小時聚合。
然後,向反應溶液中加入17.0g甲基丙烯酸、0.5g對甲氧基苯酚和4.4g溴化四丁基銨,在120℃的溫度下使其反應9小時。再添加18.5g琥珀酸酐,在100℃的溫度下使其反應6小時後,在液體溫度保持於85℃不變的情況下用水洗滌兩次,再進行減壓濃縮,得到含有33重量%鹼可溶性樹脂[E-4]的溶液。該鹼可溶性樹脂[E-4]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為7800。
比較合成例
合成例24
將上述合成例20中製得的含有可溶性樹脂[E-1]的溶液200g、作為化合物(b5)的甲基丙烯酸縮水甘油酯12.8g、作為聚合阻止劑的4-甲氧基苯酚0.2g和作為催化劑的溴化四丁基銨2.0g加入到燒瓶中,在110℃的溫度下使其反應9小時。對該反應液,每次用75g離子交換水,進行4次水洗,再進行減壓濃縮,得到含有33重量%聚合物[R-1]的溶液。聚合物[R-1]的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為12500。
感放射線性組成物的調製
將作為(A)著色劑的顏料分散液(A-1)100.0重量份、作為聚合物(B)的含聚合物[B-1]的溶液(固體含量濃度為33%)40.0重量份、作為(C)光聚合引發劑的汽巴特殊化學品公司製的IRGACURE 907(2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮)4.3重量份、作為(D)具有聚合性不飽和鍵的單體的東亞合成股份有限公司生產的M-402(二季戊四醇六丙烯酸酯)5.4重量份和東亞合成股份有限公司生產的TO-1382(二季戊四醇五丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物、二季戊四醇六丙烯酸酯以及二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物)3.6重量份、作為(E)鹼可溶性樹脂的鹼可溶性樹脂[E-1]10.0重量份和鹼可溶性樹脂[E-4]4.0重量份、作為溶劑的3-乙氧基丙酸乙酯81.0重量份進行混合,調製出著色層形成用組成物。
對所得感放射線性組成物,按照下述順序進行評價。評價結果列於表3。
圖案的形成
使用旋塗機將所得感放射線性組成物塗布於在表面上形成了防止鈉離子溶出的SiO2
膜的鈉鈣玻璃基板上後,在90℃的加熱板上預烘焙2分鐘,形成膜厚為1.7μm的塗膜。
然後,將基板冷卻至室溫後,使用高壓汞燈,借助具有寬度在5~50μm範圍內的尺寸不同的多個狹縫光罩,對塗膜以40mW/cm2
的光照度進行含365nm、405nm和436nm各波長的紫外線曝光。此時的曝光量為500J/m2
。然後,將基板用23℃的0.04重量%的氫氧化鉀水溶液進行1分鐘沖洗顯影後,用超純水洗滌並晾乾。然後,在220℃的潔淨烘箱中進行30分鐘後烘焙,在基板上形成布有紅色條紋狀畫素圖案的畫素陣列。
殘渣的評價
觀察上述圖案的形成中製得的基板,對未曝光部分是否殘留有殘渣,按照以下三個等級進行評價。
○:沒有鑑定到殘渣
△:鑑定到少量殘渣
×:鑑定到大量殘渣
耐顯影性的評價
在上述圖案的形成中,當寬度為50μm的畫素圖案的顯影前後的厚度比(顯影後的膜厚/顯影前的膜厚)為95%以上時,評價為○,當顯影前後的膜厚比不到95%,或者部分點狀圖案鑑定到缺陷時,評價為△,當顯影後圖案全部從基板上脫落時,評價為×。
電壓保持率的評價
將所製得的感放射線性組成物,用旋塗機塗布在表面上形成了防止鈉離子溶出的SiO2
膜、並且以規定形狀蒸鍍了ITO(銦-氧化錫合金)電極的鈉鈣玻璃基板上後,在90℃的潔淨烘箱中進行10分鐘預烘焙,形成膜厚為1.8μm的塗膜。
然後,使用高壓汞燈,不使用光罩,對塗膜以500J/m2
的曝光量進行含365nm、405nm和436nm各波長的放射線的曝光。然後,將基板在由23℃的0.04重量%的氫氧化鉀水溶液組成的顯影液中浸漬1分鐘進行顯影後,用超純水洗滌並晾乾,再在230℃下進行30分鐘後烘焙使塗膜固化,在基板上形成紅色畫素。
然後,將液晶胞置入60℃的恆溫層中,使用東陽Technica製造的液晶電壓保持率測定***VHR-1A型(商品名)測定液晶胞的電壓保持率。此時施加的電壓為5.0V的方形波,測定頻率為60Hz。這裏電壓保持率是指(16.7毫秒後的液晶胞電位差/0毫秒時施加的電壓)的值。評價結果列於表3。
耐溶劑性評價
將上述圖案的形成中製得的基板在60℃的N-甲基吡咯烷酮中浸漬30分鐘,其結果當浸漬前後的厚度比(浸漬後的膜厚/浸漬前的膜厚)為95%以上100%以下,並且浸漬後的N-甲基吡咯烷酮完全沒有著色時,評價為○,當浸漬前後膜厚比不足95%,或者浸漬後N-甲基吡咯烷酮有一些著色時,評價為△,當浸漬後觀察到產生裂縫或從基板脫落的畫素圖案時,評價為×。
在實施例1中,除了如表3中所示替換各成分的種類和含量(重量份)以外,與實施例1同樣地操作,調製感放射線性組成物。
然後,使用所製得的感放射線性組成物,與實施例1同樣地進行各種評價。結果列於表3。
在表3中,各成分如下。
C-1:2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮(商品名IRGACURE 907,汽巴特殊化學品公司製);C-2:乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9.H.-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(商品名IRGACURE OX02,汽巴特殊化學品公司製);D-1:二季戊四醇六丙烯酸酯(商品名M-402,東亞合成股份有限公司生產);D-2:二季戊四醇五丙烯酸酯與琥珀酸的單酯化物、二季戊四醇六丙烯酸酯以及二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物(商品名TO-1382,東亞合成股份有限公司生產);D-3:季戊四醇四丙烯酸酯(商品名M-450,東亞合成公司製);EEP:3-乙氧基丙酸乙酯;MBA:3-甲氧基丁基乙酸酯。
由表3可知,含有成分(B)[具有氧雜環丁烷基和聚合性不飽和鍵的聚合物]的本發明感放射線性組成物,即使在低曝光下也具有足夠的耐顯影性,並且耐溶劑性也優良。相比之下,含有僅具有氧雜環丁烷基、聚合性不飽和鍵中任意其中之一的共聚物的感放射線性組成物,或者不含有具有氧雜環丁烷基的共聚物的感放射線性組成物,耐顯影性和耐溶劑性不夠好。而且可知更佳係配合鹼可溶性樹脂,並且,成分(B)所具有的聚合性不飽和鍵,與烯丙基相比,更佳係(甲基)丙烯醯基。此外,還可知使用本發明感放射線性組成物形成的彩色濾光片,電壓保持率也很高。
Claims (8)
- 一種著色層形成用感放射線性組成物,其特徵在於含有(A)著色劑、(B)具有氧雜環丁烷基和側鏈上之聚合性不飽和鍵的聚合物、以及(C)光聚合引發劑。
- 如申請專利範圍第1項之著色層形成用感放射線性組成物,其中(B)具有氧雜環丁烷基和側鏈上之聚合性不飽和鍵的聚合物為具有氧雜環丁烷基和(甲基)丙烯醯基的聚合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之著色層形成用感放射線性組成物,其中(B)具有氧雜環丁烷基和側鏈上之聚合性不飽和鍵的聚合物為選自於(B-1)使含有(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物和(b2)具有羥基的聚合性不飽和化合物而構成的單體的共聚物與(b3)不飽和異氰酸酯化合物反應所得的聚合物、(B-2)使含有(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物和(b4)不飽和羧酸而構成的單體的共聚物與(b5)具有環氧乙烷基的聚合性不飽和化合物反應所得的聚合物、以及(B-3)使含有(b1)具有氧雜環丁烷基的聚合性不飽和化合物和(b5)具有環氧乙烷基的聚合性不飽和化合物而構成的單體的共聚物與(b4)不飽和羧酸反應所得的聚合物構成的群組中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1或2項之著色層形成用感放射線性組成物,其中更含有(D)具有聚合性不飽和鍵的單體。
- 如申請專利範圍第1或2項之著色層形成用感放射線性組成物,其中更含有(E)鹼可溶性樹脂(但是上述(B)成分除外)。
- 如申請專利範圍第1或2項之著色層形成用感放射線性組成物,其中作為(A)著色劑,含有選自於C.I.顏料紅254、C.I.顏料綠58和碳黑構成的群組中的至少一種。
- 一種彩色濾光片,其係具備使用如申請專利範圍第1至6項中任一項之著色層形成用感放射線性組成物形成的著色層。
- 一種彩色液晶顯示元件,其係具備如申請專利範圍第7項之彩色濾光片。
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