TWI622626B - 著色組成物、噴墨用墨水、彩色濾鏡及其製造方法以及固態影像感測器與顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種著色組成物,其包含具有鹼溶性基團之染料多聚體作為染料,所述染料多聚體具有5,000至20,000之重量平均分子量(Mw)及1.00至2.50之分散度(重量平均分子量(Mw)/數目平均分子量(Mn))。
Description
本發明是關於著色組成物、噴墨用墨水、彩色濾鏡及其製造方法以及固態影像感測器與顯示裝置。
近年來,對於液晶顯示器(LCD),尤其是彩色液晶顯示器之需求已隨著個人電腦及大尺寸液晶TV的發展而提高。預期有機EL顯示器亦由於改良影像品質的需要而將變得普遍。由於數位相機及裝備相機之蜂巢式電話正在普及,所以對固態影像感測器(諸如CCD影像感測器)的需求亦顯著提高。
彩色濾鏡為此等顯示器或光學元件中使用的關鍵裝置,且希望在改良影像品質的同時,降低製造彩色濾鏡之成本。彩色濾鏡典型地包含紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)三種原色之著色圖案,且此等著色圖案將通過顯示裝置或影像感測器之光分成三種原色。
用於彩色濾鏡之染料一般需要滿足以下要求。
詳言之,染料需要:在色彩再現方面具有良好的光譜特性;不使固態影像感測器呈現光學無序(optical disorder),諸如光學密度不均勻(會造成光散射而降低液晶顯示器之對比度)或顏色不均勻/粗糙;對裝置使用所處之環境條件呈現穩固性(robustness),諸如良好的耐熱性、耐光性及耐濕性;具有允許薄膜成形之大莫耳吸光係數;及其類似特性。
在彩色濾鏡之製造中,已使用顏料分散法。由可固化著色組成物製造的彩色濾鏡(其中顏料藉由光微影或噴墨法分散於可固化組成物中,可固化著色組成物藉由顏料分散法製備)由於利用顏料而對光或熱具有穩定性。
在光微影製程中,藉由用旋塗機、滾塗機或其類似物將輻射敏感性組成物施加於載體上,乾燥塗膜且使乾塗膜經受圖案曝光及顯影來形成著色像素(colored pixels)。可根據彩色濾鏡中使用的顏色種數、藉由重複此等製程多次而獲得彩色濾鏡。由於在光微影中使用光來形成圖案(藉此,所得圖案具有優異的位置精確度),所以光微影已廣泛用作適於製造大尺寸高解析度彩色濾鏡之方法。近年來,光微影已尤其適宜用於製造需要進一步提高解析度之固態影像感測器。
如上所提及,近年來不斷地需要進一步提高固態影像感測器之彩色濾鏡的解析度。
然而,在習知顏料分散法中,因粗糙顏料粒子造成顏色不均勻或其類似原因而難以進一步改良解析度。因此,在需要精細圖案之領域中,諸如固態影像感測器,使用顏料分散法執行光微影變得困難。另一方面,在液晶顯示器之領域中,使用顏料分散法之光微影所製造的彩色濾鏡具有以下問題:諸如對比度因顏料粒子引起光散射而降低或混濁量增加,但此等彩色濾鏡呈現優異的耐光性及耐熱性。
除了光微影之外,已提出藉由噴墨排出彩色墨水來形成著色層(著色像素)之方法作為製造彩色濾鏡之方法(參見例如日本專利申請案早期公開(JP-A)第59-75205號及第2004-339332號)。
噴墨法為藉由自細孔噴嘴噴射墨水液滴而直接施加墨水於記錄介質上來記錄字符或影像之方法。連續移動噴墨頭之噴墨法之優點在於,可以高生產力及良好操作性製造大尺寸彩色濾鏡,而產生的噪聲低。在藉由噴墨法製造彩色濾鏡中,使用藉由顏料分散法所製備的噴墨用墨水。作為藉由顏料分散法製備的噴墨用墨水,已提出例如用於製造彩色濾鏡之噴墨用墨水,所述墨水包含黏合劑組分、顏料及溶劑,所述溶劑在室溫下具有180℃至260℃之沸點及0.5 mmHg或0.5 mmHg以下之蒸氣壓(參見例如JP-A第2002-201387號)。
當藉由顏料分散法製備的噴墨用墨水用於製造彩色濾鏡時,由於噴嘴因顏料凝聚而頻繁發生堵塞,所以需要改良排墨穩定性(discharge stability)。另外,藉由諸如擦拭或清洗之復原操作得到的墨水排放狀態之可復原性傾向於降低。此外,可能存在墨水排放偏離正確方向之情況,這是由於在執行擦拭期間,噴嘴表面被凝聚的顏料刮擦之故。
當使用染料代替顏料時,在用於固態影像感測器之彩色濾鏡的情況下可預期解析度因克服顏色不均勻/粗糙之問題而提高;且在用於液晶顯示器或有機EL顯示器之彩色濾鏡的情況下,可預期對比度或混濁度方面的光學性質改良。另外,在使用染料之噴墨方法中,噴墨穩定性一般良好,且墨水排放狀態可藉由執行擦拭或清洗而輕易復原,甚至當因墨水黏度增加造成噴嘴堵塞時也是如此。
在所述情況下,已考慮使用一種染料作為染料(參見例如JP-A第6-75375號)。然而,含有染料之可固化組成物最近出現以下問題。
(1)與顏料相比,染料一般呈現較差耐光性及耐熱性。詳言之,染料之光學性質可能因ITO(氧化銦錫)濺鍍期間的高溫而改變,氧化銦錫常用作液晶顯示器(LCD)或平板顯示器(FPD)之電極。
(2)因為染料傾向於抑制自由基聚合反應,所以難以藉由使用自由基聚合反應作為固化手段之系統設計可固化著色組成物。
(3)由於普通染料在鹼性水溶液或有機溶劑(在下文中亦簡稱為溶劑)中具有低溶解度,所以難以獲得具有所要光譜之可固化組成物。
(4)因為染料常與可固化著色組成物中的其他組分相互作用,所以難以調整固化部分或未固化部分之溶解度(顯影性(developability))。
(5)當染料具有低莫耳吸光係數(ε)時,必須添加大量染料且必須減少可固化著色組成物中其他組分之量,諸如可聚合化合物(單體)、黏合劑、光聚合引發劑或其類似物之量。因此,組成物之可固化性、固化後之耐熱性或固化或未固化部分之顯影性可能降低。
由於此等問題,所以難以使用染料形成用於彩色濾鏡之可呈現高解析度、優異薄膜成形能力及優異穩固性的著色圖案。
另外,因為固態影像感測器之彩色濾鏡必須成形為薄膜(例如達到1微米或小於1微米之厚度),所以必須在可固化組成物中添加大量染料,由此誇大如上所提及之問題。
就所述問題而言,已提出選擇引發劑類型或增加引發劑之量的多種方法(參見例如JP-A第2005-316012號)。
已提出一種製造彩色濾鏡之方法,其中在加熱載體的同時使形成於載體上之著色圖案曝光以引起聚合反應,同時提高曝光溫度以增加系統中之聚合比率(參見例如日本專利第3309514號)。
已提出一種製造彩色濾鏡之方法,其中彩色濾鏡在顯影與熱處理之間曝光,藉此抑制彩色濾鏡之變形(參見例如JP-A第2006-258916號)。
已研究使用二吡咯亞甲基染料的可固化著色組成物及染料化合物(鑒於其適用於彩色濾鏡之光譜性質)(參見例如JP-A第2008-292970號)。
為了克服彩色濾鏡在製造期間昇華之缺點,已提出一種彩色濾鏡,其包含分子中具有三苯甲烷染料的聚合物作為染料(參見例如日本專利第3736221號)。
除了上述問題之外,用於彩色濾鏡之含染料著色組成物具有染料所特有的以下問題。
(6)施加不同顏色期間的染料滲透
當由使用染料的著色組成物形成著色圖案時,染料易滲入先前已成形的不同顏色圖案(或層)中,由此引起顏色混合。
(7)鹼性顯影期間的染料溶離
在使用染料之著色組成物中,必須添加大量染料且因此,有利於光微影性質之組分的含量相對減少。因此,著色組成物之敏感度下降且圖案易在曝露於少量光之區域中脫落。另外,易發生有缺陷的圖案成形,諸如因鹼性顯影期間的染料溶離而不能獲得圖案之所要形狀或顏色密度。
(8)由於熱處理造成的熱擴散(顏色轉移(color transfer))
在使用染料的著色組成物中,當在膜成形之後執行熱處理時,在鄰近像素之間或在鄰近層之間易發生顏色轉移。顏色轉移可引起顏色混合。
除了上述問題之外,存在如下所述的另一問題。
(9)顯影之後的顯影殘餘物(Development residue)(殘留於載體或不同顏色之層上的顯影殘基)
顯影殘餘物可殘留於載體上或先前已成形的不同顏色之圖案(或層)上。在任一情況中,顯影殘餘物可引起顏色混合。
在問題(6)至(9)中,尤其問題(6)、(8)及(9)傾向於成為顏色混合之原因,其可顯著抑制敏感度之改良,敏感度之改良近年來為固態影像感測器所需要。
JP-A第2008-292970號揭露源自二吡咯亞甲基染料所特有的光吸收性質之光譜特性。然而,JP-A第2008-292970號未提及諸如以下問題:鹼性顯影期間染料之溶離、染料之滲透、因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)或殘留顯影殘餘物。
日本專利第3736221號揭露由包含三苯甲烷染料的聚合物之特性所產生的抑制昇華之作用。然而,日本專利第3736221號未提及諸如以下問題:鹼性顯影期間染料之溶離、染料之滲透、因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)或形成顯影殘餘物。
本發明已考慮到所述情況,且旨在實現以下目標。
確切而言,本發明旨在提供一種可形成著色膜之著色組成物,其中鹼性顯影期間的染料溶離得到抑制,染料滲透得到抑制,因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)得到抑制且顯影殘餘物形成得到抑制。
本發明亦旨在提供能夠形成著色像素之噴墨用墨水,所述著色像素呈現優異耐熱性及優異排墨穩定性。
此外,本發明旨在提供一種彩色濾鏡,其中染料之滲透得到抑制,因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)得到抑制,且因顯影殘基造成的顏色混合得到抑制,所述彩色濾鏡呈現優異耐熱性;製造彩色濾鏡之方法;具有彩色濾鏡之固態影像感測器;及顯示裝置。
本發明者已對二吡咯亞甲基染料化合物進行研究,且因此發現當染料製成具有至少一種特定分子量之多聚體時,諸如染料滲入不同顏色之層中、鹼性顯影期間染料之溶離、因熱處理造成的熱擴散(顏色轉移)及顯影之後殘留的顯影殘餘物問題可得到抑制。
此外,本發明者已發現當染料經調整以具有特定分子量分佈(分散度)時,除了特定分子量之外,諸如染料滲入不同顏色之層中、鹼性顯影期間染料之溶離、因熱處理造成的熱擴散(顏色轉移)及顯影之後殘留的顯影殘餘物問題可得到顯著抑制。
而且,本發明者已發現當其他類型之染料化合物之分子量及分散度經調整而在相同特定範圍內時,可實現相似作用。
雖然JP-A第2008-292970號揭露染料多聚體(在其分子中具有三苯甲烷染料之聚合物),但未提及本發明所提出之問題。因此,由JP-A第2008-292970號之教示不可能找到解決如上所提及之問題的方法。
以下為用於解決本發明所提出之問題的特定實施例。然而,本發明不限於此等特定實施例。
<1> 一種著色組成物,其包括具有鹼溶性基團(alkali-soluble group)之染料多聚體作為染料,所述染料多聚體之重量平均分子量(Mw)為5,000至20,000且分散度(重量平均分子量(Mw)/數目平均分子量(Mn))為1.00至2.50。
<2> 如<1>所述之著色組成物,更包括可聚合化合物、聚合引發劑及溶劑。
<3> 如<1>或<2>所述之著色組成物,其中所述染料多聚體具有0.5毫莫耳/公克至3.0毫莫耳/公克之酸值(acid value)。
<4> 如<1>至<3>中任一項所述之著色組成物,其中所述染料多聚體包括由以下式(A)、式(B)或式(C)表示之結構單元中之至少一者,或為由下式(D)表示之染料多聚體:
其中,在式(A)中,XA1表示藉由聚合形成的鍵聯基團(linking group);LA1表示單鍵或二價鍵聯基團;染料表示藉由自染料化合物移除數量為1個氫原子至(1+m)個氫原子的任一或多個氫原子獲得的染料殘基;XA2表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LA2表示單鍵或二價鍵聯基團;m表示0至3之整數;且染料與LA2可藉由共價鍵、離子鍵或配位鍵中之任一者彼此連接;
其中,在式(B)中,XB1表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LB1表示單鍵或二價鍵聯基團;A表示能夠藉由離子鍵或配位鍵鍵結至染料之基團;染料表示具有能夠藉由離子鍵或配位鍵鍵結至A之基團的染料化合物,或藉由自染料化合物移除數量為1個氫原子至m個氫原子之任一或多個氫原子獲得的染料殘基;XB2表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LB2表示單鍵或二價鍵聯基團;m表示0至3之整數;且染料與LB2可藉由共價鍵、離子鍵或配位鍵中之任一者彼此連接;
其中,在式(C)中,LC1表示單鍵或二價鍵聯基團;且染料表示藉由自染料化合物移除任何兩個氫原子獲得的染料殘基;
其中,在式(D)中,LD1表示m價鍵聯基團;m表示2至100之整數;且染料表示藉由自染料化合物移除任一個氫原子獲得的染料殘基。
<5> 一種自如<1>至<4>中任一項所述之著色組成物形成的彩色濾鏡。
<6> 一種包括如<1>至<4>中任一項所述之著色組成物的噴墨用墨水。
<7> 一種製造彩色濾鏡之方法,所述方法包括:將如<1>至<4>中任一項所述之著色組成物施加於載體上以形成著色層;經由光罩使著色層曝光;及使曝光之著色層顯影以形成著色圖案。
<8> 一種製造彩色濾鏡之方法,所述方法包括:提供具有由隔板所界定之凹陷部分的載體;及藉由噴墨將如<6>所述之噴墨用墨水液滴施加於凹陷部分上,藉此形成彩色濾鏡之著色像素。
<9> 一種包括如<5>所述之彩色濾鏡之固態影像感測器。
<10> 一種包括如<5>所述之彩色濾鏡之顯示裝置。
本發明之作用
根據本發明,可提供一種可形成著色膜之著色組成物,其中鹼性顯影期間的染料溶離得到抑制,染料滲透得到抑制,因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)得到抑制且顯影殘餘物形成得到抑制。
根據本發明,亦可提供能夠形成著色像素的噴墨用墨水,所述著色像素呈現優異耐熱性及優異排墨穩定性。
此外,根據本發明,可提供一種彩色濾鏡,其中染料之滲透得到抑制,因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)得到抑制,且因顯影殘餘物造成的顏色混合得到抑制,所述彩色濾鏡呈現優異耐熱性;製造彩色濾鏡之方法;具有彩色濾鏡之固態影像感測器;及顯示裝置。
在下文中,本發明之著色組成物、噴墨用墨水、彩色濾鏡及製造彩色濾鏡之方法以及固態影像感測器與顯示裝置的詳情將參考本發明之代表性例示性實施例來描述。然而,本發明不限於此等實施例。
<著色組成物>
本發明之著色組成物含有具有鹼溶性基團之染料多聚體作為染料,所述染料多聚體之重量平均分子量(Mw)為5,000至20,000且分散度(重量平均分子量(Mw)/數目平均分子量(Mn))為1.00至2.50(在下文中亦稱為“特定染料多聚體”)。
在下文中,分散度(重量平均分子量(Mw)/數目平均分子量(Mn))亦被稱為“分散度(Mw/Mn)”。
當具有上述構型之著色組成物用於形成著色膜時,鹼性顯影期間的染料溶解、染料之滲入、因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)及顯影殘餘物之形成可得到抑制。
此外,本發明之著色組成物能夠形成具有優異穩固性(耐熱性及耐光性)及優異儲存穩定性之著色膜。
鑒於此等原因,本發明之著色組成物適於藉由光微影法或噴墨法製造彩色濾鏡。
自有效發揮本發明之作用的觀點來看,著色組成物較佳為含有特定染料多聚體及輻射敏感性化合物之負型(負性作用)或正型(正性作用)著色感光性組成物。
自尤其有效發揮本發明之作用的觀點來看,著色組成物較佳為含有特定染料多聚體、聚合引發劑(其為輻射敏感性化合物)、可聚合單體及溶劑之負型著色感光性組成物(可固化著色組成物)。
本發明之著色組成物之另一形式可為例如含有特定染料多聚體、及溶劑與可聚合化合物中之至少一者的噴墨用墨水。
藉由使用噴墨用墨水,可形成具有優異耐熱性之著色像素,且可改良噴射穩定性。
在下文中,首先描述特定染料多聚體。
<特定染料多聚體>
本發明使用的特定染料多聚體為重量平均分子量(Mw)為5,000至20,000且分散度(Mw/Mn)為1.00至2.50且含有鹼溶性基團之染料多聚體。
藉由滿足上述關係,由本發明之著色組成物形成的著色膜可在抑制以下方面實現改良:鹼性顯影期間的染料溶離,染料滲入,因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移)及顯影殘餘物形成。
當著色組成物形成著色膜時,若重量平均分子量(Mw)小於5,000,則會抵制因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移),染料滲入,耐鹼溶性(resistance to alkali dissolution)及耐溶劑性。
若重量平均分子量高於20,000,則會尤其不利地影響顯影殘餘物之形成。
重量平均分子量必須為5,000至20,000,較佳為5,000至16,000,且更佳為6,000至12,000。
此外,當著色組成物形成著色膜時,若分散度(Mw/Mn)高於2.50,則其會不利地影響因熱處理造成的染料之熱擴散(顏色轉移),染料滲入,耐鹼溶性及耐溶劑性。
分散度(Mw/Mn)必須為1.00至2.50,較佳為1.00至2.20,且更佳為1.00至2.00。
重量平均分子量及分子量分佈用藉由凝膠滲透層析(gel permeation chromatography;GPC)法,用量測裝置(商標名:HLC-8220GPC,顯影溶劑:NMP,偵測:RI,基於聚苯乙烯轉化值,由Tosoh Corporation製造)量測的值表示。
在本發明中,用於將染料多聚體之重量平均分子量(MW)調整為5,000至20,000之範圍的手段之實例包含調整聚合引發劑之量或鏈轉移劑之量的手段或在染料多聚體合成期間調整反應溫度之手段。
詳言之,以可聚合染料單體及另一可聚合單體之總量計,聚合引發劑之量較佳為在2莫耳%至30莫耳%之範圍內,且更佳為在2莫耳%至20莫耳%之範圍內。
此外,以可聚合染料單體及另一可聚合單體之總量計,鏈轉移劑之量較佳為在1莫耳%至20莫耳%之範圍內,且更佳為在2莫耳%至15莫耳%之範圍內。
雖然反應溫度視欲用聚合引發劑之類型而變化,但反應溫度較佳為調整為某一溫度,在所述溫度下聚合引發劑具有範圍在15分鐘至120分鐘內之半衰期。舉例而言,當V601(商標名,由Wako Pure Chemical Industries有限公司製造)用作聚合引發劑時,反應溫度較佳為在60℃至90℃之範圍內,且更佳為在70℃至85℃之範圍內。
此外,在本發明中,用於將染料多聚體之分散度(Mw/Mn)調整為1.00至2.50之範圍的手段之實例可為藉由改變再沈澱溶劑之類型或量來調整分散度之手段。
詳言之,較佳為選擇欲使用之可聚合染料單體高度可溶的再沈澱溶劑。另外,更佳選擇對染料多聚體呈現低溶解度之溶劑。選擇合適的溶劑能夠降低可聚合染料單體之殘餘比率(residual ratio),且亦能夠選擇性排除在染料多聚體之分子量分佈中具有較低分子量的染料多聚體。因此,選擇如上所提及之合適溶劑在降低染料多聚體之分散度方面尤其有效。雖然視可聚合染料單體之類型而定,但較佳為使用低級醇(例如甲醇、乙醇及異丙醇)、乙腈及其類似物。兩種或兩種以上溶劑之組合亦較佳。
此外,再沈澱溶劑之量較佳為染料多聚體之聚合反應溶液(或當重複再沈澱時染料多聚體之溶液)之量(以質量計)的1至100倍,更佳2至50倍。
此外,染料多聚體之聚合反應溶液(或當重複再沈澱時染料多聚體溶液)更佳以0.1至1倍量(以質量計)的再沈澱溶劑稀釋。以此方式,可有效移除可聚合染料單體且降低分散度。
此外,重複再沈澱過程較佳亦為調整分散度之手段。在此情況下,可在相同條件或不同條件下重複再沈澱。
本說明書中之“染料多聚體”指的是具有染料架構之多聚體,其最大吸收波長在400奈米至780奈米之範圍內,且其不受特別限制,只要最大吸收波長在上述特定範圍內即可。
染料架構之實例較佳為包含單次甲基、二次甲基、三次甲基、花青、部花青、二氰基苯乙烯基、二苯基甲烷、三苯基甲烷、呫噸(xanthene)、芳酸菁(squarylium)、喹酞酮、單偶氮、雙偶氮(bisazo)、二偶氮(disazo)、三偶氮(trisazo)、喹酞酮、蒽醌、蒽吡啶酮、苝、二酮基吡咯並吡咯、異吲哚啉、酞菁、甲亞胺、二噁嗪及二吡咯亞甲基染料架構、及其金屬錯合物。
在本說明書中,最大吸收波長為使用紫外線-可見光(UV-Vis)分光光度計(商標名:UV3100,由ShimadzuCorporation製造)在乙酸乙酯溶液(濃度:1×10-6莫耳/公升,光徑長度:10毫米)中量測的吸收光譜值。
本發明之染料多聚體具有鹼溶性基團。
鹼溶性基團之實例包含羧基、膦酸基及磺酸基。其中羧基較佳。
自適用於光微影法(稍後描述)之觀點來看,特定染料多聚體之酸值較佳為0.5毫莫耳/公克至3.0毫莫耳/公克,更佳為0.6毫莫耳/公克至2.5毫莫耳/公克,且尤佳為0.7毫莫耳/公克至2.0毫莫耳/公克。
本發明之特定染料多聚體之實例包含二聚體、三聚體、寡聚物及聚合物。
本發明之特定染料多聚體可藉由例如以下方法(1)至方法(4)中任一者或其他方法合成。然而,本發明不限於此描述。
方法(1):藉由均聚反應合成可聚合染料單體之方法
此方法可為經由均聚反應合成具有鹼溶性基團之可聚合染料單體的方法;或可為經由聚合物反應將鹼溶性基團引入染料多聚體中來合成其之方法,所述染料多聚體已藉由可聚合染料單體(可具有或可不具有鹼溶性基團)之均聚反應合成。
方法(2):藉由至少一個可聚合染料單體與另一可聚合單體(共聚單體)共聚合來合成可聚合染料單體之方法
此方法可為使用可聚合染料單體及至少一種具有鹼溶性基團之單體的方法;或可為經由聚合物反應將鹼溶性基團引入染料多聚體中的方法,所述染料多聚體已藉由至少一種可聚合染料單體與至少一種其他可聚合單體(共聚單體)之共聚合反應合成。
方法(3):藉由聚合物反應將染料結構(染料殘基)引入聚合物化合物中來合成可聚合染料單體之方法
此方法可為經由聚合物反應將染料結構(染料殘基)引入具有鹼溶性基團之聚合物化合物中的方法,或為經由聚合物反應將染料結構(染料殘基)引入聚合物化合物(可具有或可不具有鹼溶性基團)中的方法。
方法(4):經由鍵聯鏈(linking chain)將兩種或兩種以上染料結構(染料殘基)彼此連接的方法
此方法可為經由具有鹼溶性基團之鍵聯鏈將兩種或兩種以上染料結構(染料殘基)彼此連接之方法;經由鍵聯鏈將兩種或兩種以上染料結構(染料殘基)與具有鹼溶性基團之結構單元彼此連接之方法;或可為經由鍵聯鏈將兩種或兩種以上染料結構(染料殘基)彼此連接且隨後將鹼溶性基團引入所得化合物中的方法。
本發明之特定染料多聚體較佳為寡聚物或聚合物,且更佳為藉由方法(1)或方法(2)獲得的寡聚物或聚合物。
當用於本發明中的染料多聚體經由共聚合反應(方法(2))合成時,共聚單體不受特別限制,只要其可與可聚合染料單體共聚合即可。
共聚單體之實例包含苯乙烯化合物、羧酸單體、其酯、醯胺、醯亞胺或酸酐、及乙烯基化合物。
苯乙烯化合物之實例包含苯乙烯、α-甲基苯乙烯、羥基苯乙烯、對氯甲基苯乙烯及間氯甲基苯乙烯。
α,β-不飽和羧酸之實例包含丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸(itaconic acid)、檸康酸(citraconic acid)、甲基反丁烯二酸及1-丁炔-2,3,4-三甲酸。
不飽和羧酸酯之實例包含α,β-不飽和羧酸之甲酯、乙酯、2-羥乙酯、丙酯、丁酯、辛酯、十二烷酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶酯及2-[3-(2-苯並***基)-4-羥基苯基]乙酯。
不飽和羧酸之醯胺之實例包含α,β-不飽和羧酸之甲基醯胺、二甲基醯胺、乙基醯胺、二乙基醯胺、丙基醯胺、二丙基醯胺、丁基醯胺、二丁基醯胺、己基醯胺、辛基醯胺及苯基醯胺。
不飽和羧酸之醯亞胺之實例包含順丁烯二醯亞胺、衣康酸醯亞胺、N-丁基順丁烯二醯亞胺、N-辛基順丁烯二醯亞胺及N-苯基順丁烯二醯亞胺。
乙烯基化合物之實例包含乙酸乙烯酯、N-乙烯基咔唑及N-乙烯基吡咯啶酮。
雖然可聚合染料單體相對於共聚單體之共聚比視可聚合染料單體之類型而變化,但共聚單體之量相對於100公克可聚合染料單體較佳為5公克至10,000公克,更佳為5公克至1,000公克,且尤佳為5公克至100公克。
本發明使用的“具有鹼溶性基團之染料多聚體”較佳為具有鹼溶性基團之染料多聚體,所述染料多聚體具有由以下式(A)、式(B)及式(C)表示的結構單元中之至少一者;或具有鹼溶性基團且由式(D)表示的染料多聚體。
(由式(A)表示之結構單元)
其中,在式(A)中,XA1表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LA1表示單鍵或二價鍵聯基團;染料表示藉由自染料化合物移除數量為1個氫原子至(1+m)個氫原子中的任一或多個氫原子獲得的染料殘基;XA2表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LA2表示單鍵或二價鍵聯基團;m表示0至3之整數;且染料與LA2可藉由共價鍵、離子鍵或配位鍵中之任一者彼此連接;在式(A)中,XA1與XA2各自獨立地表示藉由聚合形成的鍵聯基團,亦即形成對應於藉由聚合反應形成之主鏈之重複單元的一部分。由兩個符號*指示之部分為重複單元。
XA1及XA2之實例各自獨立地包含藉由經取代或未經取代之不飽和伸乙基之聚合反應形成的鍵聯基團及藉由環狀醚之開環聚合反應形成的鍵聯基團,且藉由不飽和伸乙基之聚合反應形成的鍵聯基團較佳。鍵聯基團之特定實例包含以下基團,但本發明之藉由聚合反應形成的鍵聯基團不限於此。
在(X-1)至(X-15)中,*表示欲連接至LA1或LA2之部分。
在式(A)中,LA1及LA2各自獨立地表示單鍵或二價鍵聯基團。LA1及LA2之實例各自獨立地包含具有1至30個碳原子之經取代或未經取代之直鏈、分支鏈或環狀伸烷基(例如亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基或伸丁基)、具有6至30個碳原子之經取代或未經取代之伸芳基(例如伸苯基或萘基)、經取代或未經取代之雜環鍵聯基團、-CH2=CH2-、-O-、-S-、-NR-、-C(=O)-、-SO-、-SO2-、由下式(2)表示之鍵聯基團、由下式(3)表示之鍵聯基團、由下式(4)表示之鍵聯基團、或由兩個或兩個以上此等基團連接而形成的鍵聯基團(例如-N(R)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R)-或-C(=O)O-)。R表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。
本發明之二價鍵聯基團不受特別限制,只要可發揮本發明之作用即可。
在式(2)至(4)中,R2表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。R3表示氫原子或取代基。k表示0至4之整數。在式(2)至式(4)中,*表示欲鍵結至式(1)中之-C(R1)=CH2基團的位點,且**表示欲鍵結至式(1)中之L2或染料(當n=0時)的位點。
在式(A)中,m表示0至3之整數。當m表示2或2以上時,兩個或兩個以上之XA2可彼此相同或不同。類似地,當m表示2或2以上時,兩個或兩個以上之LA2可彼此相同或不同。
m較佳為表示0至2之整數,更佳為0或1,且尤佳為0。
在式(A)中,染料表示藉由自染料化合物移除數量為1個氫原子至(1+m)個氫原子之任一或多個氫原子獲得的染料殘基。
染料較佳為表示藉由自任何染料化合物移除數量為1個氫原子至(1+m)個氫原子之一或多個氫原子所得的染料殘基,所述任何染料化合物是由下列所構成的族群中選出:單次甲基染料、二次甲基染料、三次甲基染料、花青染料、部花青染料、二氰基苯乙烯基染料、二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料、呫噸染料、芳酸菁染料、喹酞酮染料、單偶氮染料、雙偶氮染料、二偶氮染料、三偶氮染料、喹酞酮染料、蒽醌染料、蒽吡啶酮染料、苝染料、二酮基吡咯並吡咯染料、異吲哚啉染料、酞菁染料、甲亞胺染料、二噁嗪染料及二吡咯亞甲基染料。
在式(A)中,染料與LA2可藉由共價鍵、離子鍵或配位鍵中之任一者連接,但較佳為經由離子鍵或配位鍵連接。
(由式(B)表示之結構單元)
在式(B)中,XB1表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LB1表示單鍵載二價鍵聯基團;A表示能夠藉由離子鍵或配位鍵鍵結至染料之基團;染料表示具有能夠藉由離子鍵或配位鍵鍵結至A之基團的染料化合物,或藉由自染料化合物移除數量為1個氫原子至m個氫原子之任一或多個氫原子獲得的染料殘基;XB2表示藉由聚合形成的鍵聯基團;LB2表示單鍵或二價鍵聯基團;m表示0至3之整數;且染料與LB2可藉由共價鍵、離子鍵或配位鍵中之任一者彼此連接;式(B)中之XB1、LB1及m分別具有與式(A)中之XA1、LA1及m相同的定義,且較佳範圍亦相同。
式(B)中之XB2及LB2分別具有與式(A)中之XA2及LA2相同的定義,且較佳範圍亦相同。
式(B)中由A表示之基團可為任何基團,只要其可藉由離子鍵或配位鍵鍵結至染料即可,且能夠離子鍵結之基團可為陰離子基團或陽離子基團。陰離子基團較佳為具有12或小於12之pKa,更佳7或小於7之pKa,且更佳5或小於5之pKa的陰離子基團,諸如羧基、二氧磷基、磺酸基、醯基磺醯胺基或磺醯亞胺基。陰離子基團可藉由離子鍵或配位鍵鍵結染料中之Ma或雜環基,且更佳藉由離子鍵鍵結至Ma。陰離子基團之較佳特定實例在下文中給出,但本發明不限於此。在以下特定實例中,R表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。
式(B)中由A表示之陽離子基團較佳為經取代或未經取代之鎓陽離子(例如經取代或未經取代之銨基團、吡錠基團、咪唑鎓基團、鋶基團或鏻基團),尤佳為經取代之銨基團。
在式(B)中,m表示0至3之整數。當m表示2或2以上時,兩個或兩個以上之XB2可彼此相同或不同。類似地,當m表示2或2以上時,兩個或兩個以上之LB2可彼此相同或不同。
m較佳為表示0至2之整數,更佳為0或1,且尤佳為0。
式(B)中之染料表示染料化合物或藉由自染料化合物移除數量為1個氫原子至m個氫原子之任一或多個氫原子獲得的染料殘基。染料化合物之實例包含如有關式(A)中之染料的段落中所描述之染料化合物。
在式(B)中,染料與LB2可藉由共價鍵、離子鍵或配位鍵中之任一者(藉由離子鍵或配位鍵)彼此鍵結。
(由式(C)表示之結構單元)
其中,在式(C)中,LC1表示單鍵或二價鍵聯基團;且染料表示藉由自染料化合物移除任何兩個氫原子所得的染料殘基。
在式(C)中,染料表示二價染料殘基。
染料較佳為藉由自染料化合物移除兩個氫原子獲得的染料殘基,所述染料化合物是由下列所構成的族群中選出:單次甲基染料、二次甲基染料、三次甲基染料、花青染料、部花青染料、二氰基苯乙烯基染料、二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料、呫噸染料、芳酸菁染料、喹酞酮染料、單偶氮染料、雙偶氮染料、二偶氮染料、三偶氮染料、喹酞酮染料、蒽醌染料、蒽吡啶酮染料、苝染料、二酮基吡咯並吡咯染料、異吲哚啉染料、酞菁染料、甲亞胺染料、二噁嗪染料及二吡咯亞甲基染料。
式(C)中之LC1具有與式(A)中之LA1相同的定義,且較佳範圍亦相同。
(共聚合組分)
本發明之染料多聚體可僅由以式(A)、式(B)或式(C)表示之結構單元形成(在此情況下,由式(A)、式(B)或式(C)表示之結構單元中含有鹼溶性基團),或可由以式(A)、式(B)及式(C)表示之結構單元中之至少一者及另一結構單元形成(在此情況下,由式(A)、式(B)及式(C)表示之結構單元中之至少一者與另一結構單元之任一者或兩者含有鹼溶性基團)。
除由式(A)、式(B)或式(C)表示之結構單元以外的結構單元較佳為在其側鏈上具有鹼溶性基團(諸如羧基、膦酸基或磺酸基)之結構單元。
以下為除由式(A)、式(B)或式(C)表示之結構單元以外的結構單元之特定實例,但本發明不限於此。
(由式(D)表示之染料多聚體)
在式(D)中,LD1表示m價鍵聯基團;m表示2至100之整數;且染料表示藉由自染料化合物移除任一個氫原子獲得的染料殘基。
m較佳為表示2至80,更佳表示2至40,且尤佳表示2至10。
當m表示2時,由LD1表示之二價鍵聯基團之實例較佳為包含具有1至30個碳原子之經取代或未經取代之直鏈、分支鏈或環狀伸烷基(例如亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基或伸丁基)、具有6至30個碳原子之經取代或未經取代之伸芳基(例如伸苯基或萘基)、經取代或未經取代之雜環鍵聯基團、-CH2=CH2-、-O-、-S-、-NR-、-C(=O)-、-SO-、-SO2-、及由兩個及兩個以上此等基團連接而形成的鍵聯基團(例如-N(R)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R)-、-C(=O)O-或-N(R)C(=O)N(R)-)。R表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。
m價鍵聯基團之實例(其中m為3或大於3)包含具有經取代或未經取代之伸芳基之鍵聯基團(例如1,3,5-伸苯基、1,2,4-伸苯基或1,4,5,8-萘基)、雜環鍵聯基團(例如1,3,5-三嗪基)、伸烷基鍵聯基團或其類似基團作為中心母核且經以上提及之二價鍵聯基團取代而形成。
式(D)中之染料具有與式(A)中之染料相同的定義,但式(D)中之染料限於單價殘基。
(由式(1)表示之染料單體)
本發明之特定染料單體由下式(1)所表示之染料單體之聚合反應獲得。染料單體亦較佳為具有鹼溶性基團。
在式(1)中,R1表示氫原子、鹵素原子、烷基或芳基。L1表示-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-、-C(=O)O-、由下式(2)表示之基團、由下式(3)表示之基團或由下式(4)表示之基團。L2表示二價鍵聯基團。m及n各自獨立地表示0或1。染料表示染料殘基。R2表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。
式(1)中之染料具有與式(A)中之染料相同的定義,且較佳範圍亦相同。
在式(2)至式(4)中,R2表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。R3表示氫原子或取代基。k表示0至4之整數。在式(2)至式(4)中,*表示欲鍵結至式(1)中之-C(R1)=CH2基團的位點,且**表示欲鍵結至式(1)中之L2或染料(當n=0時)的位點。
亦即,由式(1)表示之染料單體為藉由將由-(L2)n-(L1)m-C(R1)=CH2表示之可聚合基團引入染料化合物中獲得的化合物。
此外,當m及n為0時,-C(R1)=CH2直接引入染料化合物中。
在式(1)中,R1表示氫原子、鹵素原子、烷基或芳基。當R1表示烷基或芳基時,R1可經取代或未經取代。
當R1表示烷基時,其較佳為經取代或未經取代之直鏈、分支鏈或環狀烷基,更佳具有1至36個碳原子,且甚至更佳具有1至6個碳原子。烷基之實例包含甲基、乙基、丙基、丁基、辛基、異丙基及環己基。
當R1表示芳基時,其較佳為經取代或未經取代之芳基,更佳具有6至18個碳原子,甚至更佳具有6至14個,且更佳具有6至12個碳原子。芳基之實例包含苯基及萘基。
當R1表示經取代烷基或經取代芳基時,取代基之實例包含鹵素原子(例如氟、氯、溴或碘)、烷基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳具有1至12個碳原子之烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、第三丁基、2-乙基己基、十二烷基、環丙基、環戊基、環己基或金剛烷基)、芳基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳具有6至12個碳原子之芳基,例如苯基或萘基)、雜環基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳具有1至12個碳原子之雜環基,例如2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯並噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基或苯並***-1-基)、矽烷基(較佳為具有3至24個碳原子,且更佳具有3至12個碳原子之矽烷基,例如三甲基矽烷基、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、磺酸基、膦酸基、羧基、烷氧基(較佳為具有1至24個碳原子,更佳具有1至12個碳原子,且更佳具有1至6個碳原子之烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、1-丁氧基、2-丁氧基、異丙氧基、第三丁氧基、十二烷基氧基或環烷氧基,例如環戊氧基或環己氧基)、芳氧基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳具有6至12個碳原子之芳氧基,例如苯氧基或1-萘氧基)、雜環氧基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳具有1至12個碳原子之雜環氧基,例如1-苯基四唑-5-氧基或2-四氫哌喃氧基)、矽烷氧基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳具有1至12個碳原子之矽烷氧基,例如三甲基矽烷氧基、第三丁基二甲基矽烷氧基或二苯基甲基矽烷氧基)、醯氧基(較佳為具有2至24個碳原子,且更佳具有2至12個碳原子之醯氧基,例如乙醯氧基、特戊醯氧基、苯甲醯氧基或十二醯氧基)、烷氧基羰氧基(較佳為具有2至24個碳原子,更佳具有2至12個碳原子,且更佳具有2至6個碳原子之烷氧基羰氧基,例如乙氧基羰氧基或第三丁氧基羰氧基)、環烷氧基羰氧基(例如環己氧基羰氧基)、芳氧基羰氧基(較佳為具有7至24個碳原子,且更佳具有7至12個碳原子之芳氧基羰氧基,例如苯氧基羰氧基)、胺甲醯基氧基(較佳為具有1至24個碳原子,更佳具有1至12個碳原子,且更佳具有1至6個碳原子之胺甲醯基氧基,例如N,N-二甲基胺甲醯基氧基、N-丁基胺甲醯基氧基、N-苯基胺甲醯基氧基或N-乙基-N-苯基胺甲醯基氧基)、胺磺醯基氧基(較佳為具有1至24個碳原子,更佳具有1至12個碳原子,且更佳具有1至6個碳原子之胺磺醯基氧基,例如N,N-二乙基胺磺醯基氧基或N-丙基胺磺醯基氧基)、烷基磺醯基氧基(較佳為具有1至24個碳原子,更佳具有1至12個碳原子,且更佳具有1至6個碳原子之烷基磺醯基氧基,例如甲基磺醯基氧基、十六烷基磺醯基氧基或環己基磺醯基氧基)、芳基磺醯基氧基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳具有6至12個碳原子之芳基磺醯基氧基,例如苯基磺醯基氧基)、醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳具有1至12個碳原子之醯基,例如甲醯基、乙醯基、特戊醯基、苯甲醯基、十四醯基或環己醯基),烷氧羰基(較佳為具有2至24個碳原子,更佳具有2至12個碳原子,且更佳為具有2至6個碳原子之烷氧羰基,例如甲氧羰基、乙氧羰基、十八烷氧羰基或環己氧羰基)、芳氧羰基(較佳為具有7至24個碳原子,且更佳為具有7至12個碳原子之芳氧羰基,例如苯氧羰基)、胺甲醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之胺甲醯基,例如胺甲醯基、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(較佳為具有24個或小於24個碳原子,且更佳為具有12個或小於12個碳原子之胺基,例如胺基、甲胺基、N,N-二丁基胺基、四癸基胺基、2-乙基己基胺基或環己基胺基)、苯胺基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳為具有6至12個碳原子之苯胺基,例如苯胺基或N-甲基苯胺基)、雜環胺基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之雜環胺基,例如4-吡啶基胺基)、羧醯胺基(carbonamido)(較佳為具有2至24個碳原子,且更佳為具有2至12個碳原子之羧醯胺基,例如乙醯胺基、苯甲醯胺基、十四醯胺基、特戊醯胺基或環己醯胺基)、脲基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之脲基,例如脲基、N,N-二甲基脲基或N-苯基脲基)、醯亞胺基(較佳為具有20個或小於20個碳原子,且更佳為具有12個或小於12個碳原子之醯亞胺基,例如N-丁二醯亞胺基或N-鄰苯二醯亞胺基)、烷氧羰基胺基(較佳為具有2至24個碳原子,且更佳為具有2至12個碳原子之烷氧羰基胺基,例如甲氧羰基胺基、乙氧羰基胺基、第三丁氧羰基胺基、十八烷氧羰基胺基或環己氧羰基胺基)、芳氧羰基胺基(較佳為具有7至24個碳原子,且更佳為具有7至12個碳原子之芳氧羰基胺基,例如苯氧羰基胺基)、磺醯胺基(較佳具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之磺醯胺基,例如甲烷磺醯胺基、丁烷磺醯胺基、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(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之胺磺醯基胺基,例如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(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之偶氮基,例如苯偶氮基或3-吡唑基偶氮基)、烷硫基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、辛硫基或環己硫基)、芳硫基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳具有6至12個碳原子之芳硫基,例如苯硫基)、雜環硫基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之雜環硫基,例如2-苯並噻唑基硫基、2-吡啶基硫基或1-苯基四唑基硫基)、烷基亞磺醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之烷基亞磺醯基,例如十二烷亞磺醯基),芳基亞磺醯基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳為具有6至12個碳原子之芳基亞磺醯基,例如苯亞磺醯基)、烷基磺醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之烷基磺醯基,例如甲磺醯基、乙磺醯基、丙磺醯基、丁磺醯基、異丙磺醯基、2-乙基己基磺醯基、十六磺醯基、辛磺醯基或環己基磺醯基)、芳基磺醯基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳為具有6至12個碳原子之芳基磺醯基,例如苯磺醯基或1-萘基磺醯基)、胺磺醯基(較佳為具有24個或小於24個碳原子,且更佳為具有16個或小於16個碳原子之胺磺醯基,例如胺磺醯基、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-苯胺磺醯基或N-環己基胺磺醯基)、磺酸基、膦醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之膦醯基,例如苯氧基膦醯基、辛氧基膦醯基或苯基膦醯基)及膦醯基胺基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之膦醯基胺基,例如二乙氧基膦醯基胺基或二辛氧基膦醯基胺基)。
在以上提及之取代基中,鹵素原子、烷基、芳基、羥基、磺酸基團、膦酸基團、羧酸基團、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰氧基、環烷基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺甲醯基氧基、胺磺醯基氧基、烷基磺醯基氧基、芳基磺醯基氧基、醯基、烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲醯基、羧醯胺基、醯亞胺基、磺醯胺基、胺磺醯基胺基及胺磺醯基較佳;烷基、芳基、羥基、磺酸基、膦酸基、羧酸基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺甲醯基氧基、胺磺醯基氧基、烷基磺醯基氧基、芳基磺醯基氧基、醯基、烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲醯基、羧醯胺基、磺醯胺基、胺磺醯基胺基及胺磺醯基更佳;羥基、磺酸基團、膦酸基團、羧酸基團、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺甲醯基氧基、胺磺醯基氧基、烷基磺醯基氧基、芳基磺醯基氧基、醯基、烷氧羰基及芳氧羰基更佳;且羥基、磺酸基團、羧酸基團、烷氧基、烷氧基羰氧基、胺甲醯基氧基、胺磺醯基氧基、烷基磺醯基氧基、醯基及烷氧羰基尤其較佳。
在以上提及之尤其較佳取代基中,磺酸基團、羧酸基團、烷氧基、烷氧基羰氧基、烷基磺醯基氧基及烷氧羰基更佳;磺酸基團、羧酸基團、烷氧基及烷氧羰基更佳;且磺酸基團、羧酸基團及烷氧基尤其較佳。
在式(1)中,R1較佳為表示氫原子、烷基或芳基,尤佳表示氫原子或烷基。
在式(1)中,當由R1表示之經取代烷基及經取代芳基之取代基為可進一步經取代之基團時,可經取代之基團可由一或多個如上所提及之可相同或不同之取代基取代。
在式(1)中,L1表示-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-、-C(=O)O-、由下式(2)表示之基團、由下式(3)表示之基團或由下式(4)表示之基團。在此等式中,R2表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。
在式(1)中,由R2表示之烷基、芳基及雜環基之實例包含如上所述之烷基、芳基及雜環基作為由R1表示之經取代烷基及經取代芳基之取代基,且其較佳實施例亦相同。
由R2表示之烷基、芳基及雜環基可經在上文關於由R1表示之取代基的段落中描述之取代基取代,且當此等基團經兩個或兩個以上取代基取代時,此等取代基可彼此相同或不同。
在下文中,將描述由下式(2)表示之基團、由下式(3)表示之基團及由下式(4)表示之基團,其各自由式(1)中之L1表示。
此處,R2表示氫原子、烷基、芳基或雜環基,R3表示氫原子或取代基,且k表示0至4之整數。*表示欲鍵結至式(1)中之-C(R1)=CH2的位點,且**表示欲鍵結至式(1)中之L2或染料(當n=0時)的位點。
R2具有與式(1)中之R2相同的定義,且較佳實施例亦相同。
R3表示氫原子或取代基。由R3表示之取代基之實例包含上文對於由R1表示之經取代烷基及經取代芳基所述之取代基,且較佳實施例亦相同。k表示0、1、2、3或4。當k表示2、3或4時,R3可彼此相同或不同。
當由R3表示之取代基為可進一步經取代之基團時,由R3表示之取代基可經一或多個如R1之取代基描述之取代基取代,且當由R3表示之取代基經兩個或兩個以上取代基取代時,此等取代基可彼此相同或不同。
由合成觀點來看,L1較佳為表示-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,更佳表示-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,且更佳表示-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-。
在下文中,將描述式(1)中之L2。
L2表示將L1或-C(R1)=CH2(當m=0時)與染料連接之二價鍵聯基團。
L2之實例較佳為包含伸烷基、伸芳烷基、伸芳基、-O-、-C(=O)-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-OSO2-、-OC(=O)N(R50)-、-N(R50)-、-N(R50)C(=O)-、-N(R50)C(=O)O-、-N(R50)C(=O)N(R51)-、-N(R50)SO2-、-N(R50)SO2N(R51)-、-S-、-S-S-、-SO-、-SO2-、-SO2N(R50)-及-SO2O-。兩個或兩個以上此等二價鍵聯基團可連接而形成二價鍵聯基團。
R50及R51各自獨立地表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。由R50及R51表示之烷基、芳基及雜環基包含如由R1表示之取代基描述的烷基、芳基及雜環基,且較佳實施例亦相同。R50及R51之烷基、芳基及雜環基可經R1取代基中所述之取代基取代,且當經兩個或兩個以上取代基取代時,彼等取代基可與所有其他取代基相同或不同。
當L2表示伸烷基、伸芳烷基或伸芳基時,此等基團經取代或未經取代。當此等基團經取代時,取代基可為如R1取代基中所述之取代基。當由L2表示之基團經兩個或兩個以上取代基取代時,此等取代基可彼此相同或不同。
當L2表示伸烷基、伸芳烷基或伸芳基時,具有1至12個碳原子之伸烷基、具有6至18個碳原子之伸芳烷基及具有6至18個碳原子之伸芳基較佳,具有1至8個碳原子之伸烷基、具有6至16個碳原子之伸芳烷基及具有6至12個碳原子之伸芳基更佳,且具有1至6個碳原子之伸烷基及具有6至12個碳原子之伸芳烷基尤佳。
L1與L2之組合較佳為以下實施例,其中L1表示-N(R2)C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,且L2表示具有1至12個碳原子之伸烷基、具有6至18個碳原子之伸芳烷基、具有6至18個碳原子之伸芳基、具有2至18個碳原子之烷基硫醚基、具有2至18個碳原子之烷基羧醯胺基或具有2至18個碳原子之烷基胺基羰基;更佳為以下實施例,其中L1表示-OC(=O)-、-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,且L2表示具有1至8個碳原子之伸烷基、具有6至16個碳原子之伸芳烷基、具有6至12個碳原子之伸芳基、具有2至12個碳原子之烷基硫醚基、具有2至12個碳原子之烷基羧醯胺基或具有2至12個碳原子之烷基胺基羰基;且更佳為以下實施例,其中L1表示-C(=O)N(R2)-或-C(=O)O-,且L2表示具有1至6個碳原子之伸烷基、具有6至12個碳原子之伸芳烷基、具有2至6個碳原子之烷基硫醚基、具有2至6個碳原子之烷基羧醯胺基或具有2至6個碳原子之烷基胺基羰基。
以下為式(1)中由-(L2)n-(L1)m-C(R1)=CH2表示之可聚合基團之實例。然而,本發明不限於此等實例。
(染料殘基)
如上所述,式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及式(1)中之染料較佳為表示藉由自染料化合物移除一或多個數量為1至(m+1)個氫原子獲得的染料殘基,所述染料化合物是由下列所構成的族群中選出:單次甲基染料、二次甲基染料、三次甲基染料、花青染料、部花青染料、二氰基苯乙烯基染料、二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料、呫噸染料、芳酸菁染料、喹酞酮染料、單偶氮染料、雙偶氮染料、二偶氮染料、三偶氮染料、喹酞酮染料、蒽醌染料、蒽吡啶酮染料、苝染料、二酮基吡咯並吡咯染料、異吲哚啉染料、酞菁染料、甲亞胺染料、二噁嗪染料及二吡咯亞甲基染料。
詳言之,二吡咯亞甲基染料之實例包含由下式(5)或下式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物。
然而,本發明不限於此。
二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物由式(5)表示
在式(5)中,R4至R9各自獨立地表示氫原子或取代基,且R10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表示能夠鍵結至Ma之基團,X2表示中和Ma之電荷的基團,且X1與X2可彼此鍵結以與Ma一起形成5、6或7員環。此外,由式(5)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物包含互變異構體。
由式(5)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物中移除一或兩個氫原子以形成染料殘基的位點不受特別限制。然而,由合成適合性之觀點來看,位點較佳為R4至R9中之一或兩者,更佳為R4、R6、R7及R9中之一或兩者,且更佳為R4及R9中之一或兩者。
當具有鹼溶性基團之染料單體或結構單元用於將鹼溶性基團引入本發明之特定染料多聚體中時,由式(5)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物中之R4至R10、X1及X2所表示之一或多個取代基可具有鹼溶性基團。在此等取代基中,R4至R9及X1中之任一者較佳,R4、R6、R7及R9中之任一者更佳,且R4及R9中之任一者更佳。
由式(5)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物可具有除鹼溶性基團以外之官能基,只要本發明之作用不削弱即可。
R4至R9之實例包含鹵素原子(例如氟、氯或溴)、烷基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基,例如甲基、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(較佳為具有2至48個碳原子,且更佳具有2至18個碳原子之烯基,例如乙烯基、芳基或3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為具有6至48個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之芳基,例如苯基或萘基)、雜環基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之雜環基,例如2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯並噻唑、基氧基,例如N,N-二甲基胺甲醯基氧基、N-丁基胺甲醯基氧基、N-苯基胺甲醯基氧基或N-乙基-N-苯基胺甲醯基氧基)、胺磺醯基氧基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之胺磺醯基氧基,例如N,N-二乙基胺磺醯基氧基或N-丙基胺磺醯基氧基)、烷基磺醯基氧基(較佳為具有1至38個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之烷基磺醯基氧基,例如甲基磺醯基氧基、十六烷基磺醯基氧基或環己基磺醯基氧基),芳基磺醯基氧基(較佳為具有6至32個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之芳基磺醯基氧基,例如苯基磺醯基氧基)、醯基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之醯基,例如甲醯基、乙醯基、特戊醯基、苯甲醯基、十四醯基或環己醯基)、烷氧羰基(較佳為具有2至48個碳原子,且更佳為具有2至24個碳原子之烷氧羰基,例如甲氧羰基、乙氧羰基、十八烷氧羰基、環己氧羰基或2,6-二-第三丁基-4-甲基環己氧羰基)、芳氧羰基(較佳為具有7至32個碳原子,且更佳為具有7至24個碳原子之芳氧羰基,例如苯氧羰基)、胺甲醯基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之胺甲醯基,例如胺甲醯基、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(較佳為具有32個或小於32個碳原子,且更佳為具有24個或小於24個碳原子之胺基,例如胺基、甲胺基、N,N-二丁基胺基、四癸基胺基、2-乙基己基胺基或環己基胺基)、苯胺基(較佳為具有6至32個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之苯胺基,例如苯胺基或N-甲基苯胺基)、雜環胺基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之雜環胺基,例如4-吡啶基胺基)、羧醯胺基(較佳為具有2至48個碳原子,且更佳為具有2至24個碳原子之羧醯胺基,例如乙醯胺基、苯甲醯胺基、十四醯胺基、特戊醯胺基或環己醯胺基)、脲基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之脲基,例如脲基、N,N-二甲基脲基或N-苯基脲基)、醯亞胺基(較佳為具有36個或小於36個碳原子,且更佳為具有24個或小於24個碳原子之醯亞胺基,例如N-丁二醯亞胺基或N-鄰苯二醯亞胺基)、烷氧羰基胺基(較佳為具有2至48個碳原子,且更佳為具有2至24個碳原子之烷氧羰基胺基,例如甲氧羰基胺基、乙氧羰基胺基、第三丁氧羰基胺基、十八烷氧羰基胺基或環己氧羰基胺基)、芳氧羰基胺基(較佳為具有7至32個碳原子,且更佳為具有7至24個碳原子之芳氧羰基胺基,例如苯氧羰基胺基)、磺醯胺基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之磺醯胺基,例如甲烷磺醯胺基、丁烷磺醯胺基、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(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之胺磺醯基胺基,例如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(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之偶氮基,例如苯偶氮基或3-吡唑基偶氮基)、烷硫基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、辛硫基或環己硫基)、芳硫基(較佳為具有6至48個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之芳硫基,例如苯硫基)、雜環硫基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之雜環硫基,例如2-苯並噻唑基硫基、2-吡啶基硫基或1-苯基四唑基硫基)、烷基亞磺醯基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之烷基亞磺醯基,例如十二烷亞磺醯基)、芳基亞磺醯基(較佳為具有6至32個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之芳基亞磺醯基,例如苯亞磺醯基)、烷基磺醯基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之烷基磺醯基,例如甲磺醯基、乙磺醯基、丙磺醯基、丁磺醯基、異丙磺醯基、2-乙基己基磺醯基、十六磺醯基、辛磺醯基或環己基磺醯基)、芳基磺醯基(較佳為具有6至48個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之芳基磺醯基,例如苯磺醯基或1-萘基磺醯基)、胺磺醯基(較佳為具有32個或小於32個碳原子,且更佳為具有24個或小於24個碳原子之胺磺醯基,例如胺磺醯基、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-苯胺磺醯基或N-環己基胺磺醯基)、磺酸基、膦醯基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之膦醯基,例如苯氧基膦醯基、辛氧基膦醯基或苯基膦醯基)及膦醯基胺基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之膦醯基胺基,例如二乙氧基膦醯基胺基或二辛氧基膦醯基胺基)。1-咪唑、1-吡唑或苯並***-1-基)、矽烷基(較佳為具有3至38個碳原子,且更佳為具有3至18個碳原子之矽烷基,例如三甲基矽烷基、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(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、1-丁氧基、2-丁氧基、異丙氧基、第三丁氧基、十二烷基氧基或環烷氧基,例如環戊氧基或環己氧基)、芳氧基(較佳為具有6至48個碳原子,且更佳為具有6至24個碳原子之芳氧基,例如苯氧基或1-萘氧基)、雜環氧基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之雜環氧基,例如1-苯基四唑-5-氧基或2-四氫哌喃氧基)、矽烷氧基(較佳為具有1至32個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之矽烷氧基,例如三甲基矽烷氧基、第三丁基二甲基矽烷氧基或二苯基甲基矽烷氧基)、醯氧基(較佳為具有2至48個碳原子,且更佳為具有2至24個碳原子之醯氧基,例如乙醯氧基、特戊醯氧基、苯甲醯氧基或十二醯氧基)、烷氧基羰氧基(較佳為具有2至48個碳原子,且更佳為具有2至24個碳原子之烷氧基羰氧基,例如乙氧基羰氧基、第三丁氧基羰氧基或環烷氧基羰氧基(例如環己氧基羰氧基))、芳氧基羰氧基(較佳為具有7至32個碳原子,且更佳為具有7至24個碳原子之芳氧基羰氧基,例如苯氧基羰氧基)、胺甲醯基氧基(較佳為具有1至48個碳原子,且更佳為具有1至24個碳原子之胺甲醯
在此等基團中,R4及R9較佳為表示烷基胺基、芳基胺基、羧醯胺基、脲基、醯亞胺基、烷氧羰基胺基或磺醯胺基,更佳為表示羧醯胺基、脲基、烷氧羰基胺基或磺醯胺基,更佳為表示羧醯胺基、脲基、烷氧羰基胺基或磺醯胺基,且尤佳為表示羧醯胺基或脲基。
在此等基團中,R5及R8較佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基、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,更佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,尤佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,且尤佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基或胺甲醯基。
在此等基團中,R6及R7較佳為表示經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之雜環基,且更佳為表示經取代或未經取代之烷基或經取代或未經取代之芳基。
當R6及R7表示烷基時,烷基之實例較佳為包含具有1至12個碳原子之經取代或未經取代之直鏈、分支鏈或環狀烷基,更特定言之,舉例而言,烷基可為甲基、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、環己基或苄基;更佳為包含具有1至12個碳原子之經取代或未經取代之分支鏈或環狀烷基,更特定而言,例如異丙基、環丙基、異丁基、第三丁基、環丁基、環戊基或環己基;甚至更佳為包含具有1至12個碳原子之經取代或未經取代之第二或第三烷基,更特定言之,例如異丙基、環丙基、異丁基、第三丁基、環丁基及環己基。
當R6及R7表示芳基時,芳基之實例較佳為包含經取代或未經取代之苯基及經取代或未經取代之萘基,且更佳為包含經取代或未經取代之苯基。
當R6及R7表示雜環基時,雜環基之實例較佳為包含經取代或未經取代之2-噻吩基、經取代或未經取代之4-吡啶基、經取代或未經取代之3-吡啶基、經取代或未經取代之2-吡啶基、經取代或未經取代之2-呋喃基、經取代或未經取代之2-嘧啶基、經取代或未經取代之2-苯並噻唑基、經取代或未經取代之1-咪唑基、經取代或未經取代之1-吡唑基及經取代或未經取代之苯並***-1-基;且更佳為包含經取代或未經取代之2-噻吩基、經取代或未經取代之4-吡啶基、經取代或未經取代之2-呋喃基、經取代或未經取代之2-嘧啶基及經取代或未經取代之1-吡啶基。
在式(5)中,Ma表示金屬原子或金屬化合物。金屬原子或金屬化合物可為任何金屬原子或金屬化合物,只要其可形成錯合物即可,且其實例包含二價金屬原子、二價金屬氧化物、二價金屬氫氧化物及二價金屬氯化物。
Ma之特定實例包含Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co及Fe;金屬氯化物,包含AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2及GeCl2;金屬氧化物,包含TiO及VO;及金屬氫氧化物,包含Si(OH)2。
其中,由錯合物之穩定性、光譜性質、耐熱性、耐光性、製造適合性及其類似性質之觀點來看,金屬原子或金屬化合物較佳為Fe、Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Mo、Mn、Cu、Ni、Co、TiO或VO,更佳為Zn、Mg、Si、Pt、Pd、Cu、Ni、Co或VO,尤佳為Zn、Cu、Co或VO,且最佳為Zn。
此外,在式(5)中,R10表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳基或雜環基,且較佳為表示氫原子。
式(5)中之X1可為任何基團,只要其能夠鍵結至Ma即可,且其特定實例包含水、醇類(例如甲醇、乙醇及丙醇)以及“Metal Chelates”[1]Takeichi Sakaguchi及Kyohei Ueno(1995 Nankodo),“Metal Chelates”[2](1996),“Metal Chelates”[3](1997)中所述之化合物及其類似物。其中,由製造適合性之觀點來看,水、羧酸化合物及醇類較佳,且水及羧酸化合物更佳。
在式(5)中,由X2表示的“中和Ma之電荷的基團”之實例較佳為包含鹵素原子、羥基、羧酸基團、膦酸基團及磺酸基團。由製造適合性之觀點來看,鹵素原子、羥基、羧酸基團及磺酸基團較佳,且羥基及羧酸基團更佳。
在式(5)中,X1與X2可彼此鍵結以與Ma一起形成5、6或7員環。5、6或7員環可為飽和或不飽和環。此外,5、6或7員環可由碳原子單獨形成,或可為具有至少一個選自氮原子、氧原子及/或硫原子之原子的雜環。
在由式(5)表示之化合物之一較佳實施例中,R4至R9各自獨立地為如上所述之R4至R9之較佳實施例,R10為如上所述之R10之較佳實施例,Ma表示Zn、Cu、Co或VO,X1表示水或羧酸化合物,X2表示羥基或羧酸基團,且X1與X2可彼此鍵結以形成5或6員環。
二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物由式(6)表示
在式(6)中,R11及R16各自獨立地表示烷基、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。R12至R15各自獨立地表示氫原子或取代基。R17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。X2及X3表示NR(R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)、氮原子、氧原子或硫原子。Y1及Y2表示NR(R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)、氮原子或碳原子。R11與Y1可彼此鍵結以形成5、6或7員環,且R16與Y2可彼此鍵結以形成5、6或7員環。X1表示能夠鍵結至Ma之基團,且a表示0、1或2。此外,由式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物包含互變異構體。
雖然由式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物中移除一或兩個氫原子以形成染料殘基的位點不受特別限制,但為一或兩個選自R11至R17、X1、及Y1至Y2之位點。
其中,由合成適合性之觀點來看,一或兩個選自R11至R16及X1之位點較佳,一或兩個選自R11、R13、R14及R16之位點更佳,且一或兩個選自R11及R16之位點尤佳。
當利用具有鹼溶性基團之染料單體或具有鹼溶性基團之結構單元將鹼溶性基團引入本發明之特定染料多聚體中時,一或多個選自由式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物之R11至R17、X1、及Y1至Y2之取代基可具有鹼溶性基團。在此等取代基中,R11至R16及X1中之任一者較佳,R11、R13、R14及R16中之任一者更佳,且R11及R16中之任一者尤佳。
由式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物亦可具有除鹼溶性基團以外之官能基,只要本發明之作用不削弱即可。
R12至R15具有與式(5)中之R5至R8相同的定義,且較佳實施例亦相同。R17具有與式(5)中之R10相同的定義,且較佳實施例亦相同。Ma具有與式(5)中之Ma相同的定義,且較佳範圍亦相同。
更特定言之,關於式(6)中之R12至R15,R12及R15較佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基、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,更佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲醯基、烷基磺醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,尤佳為表示烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲醯基、腈基、醯亞胺基或胺甲醯基磺醯基,且尤佳表示烷氧羰基、芳氧羰基或胺甲醯基。
R13及R14較佳為表示經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之雜環基,且更佳為表示經取代或未經取代之烷基或經取代或未經取代之芳基。可提及式(5)中之R6及R7之特定實例作為烷基、芳基及雜環基之更佳實例。
在式(6)中,R11及R16各自較佳為表示烷基(較佳為具有1至36個碳原子,更佳具有1至12個碳原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基,諸如甲基、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(較佳為具有2至24個碳原子,且更佳為具有2至12個碳原子之烯基,諸如乙烯基、芳基或3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為具有6至36個碳原子,且更佳為具有6至18個碳原子之芳基,諸如苯基或萘基)、雜環基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之雜環基,諸如2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、2-吡啶基、2-苯並噻唑、1-咪唑、1-吡唑或苯並***-1-基)、烷氧基(較佳為具有1至36個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之烷氧基,諸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、十二烷基氧基或環己氧基)、芳氧基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之芳氧基,諸如苯氧基或萘氧基)、烷基胺基(較佳為具有1至36個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之烷基胺基,諸如甲胺基、乙胺基、丙胺基、丁胺基、己胺基、2-乙基己胺基、異丙胺基、第三丁胺基、第三辛胺基、環己基胺基、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(較佳為具有6至36個碳原子,且更佳為具有6至18個碳原子之芳基胺基,諸如苯胺基、萘基胺基、N,N-二苯胺基或N-乙基-N-苯胺基)或雜環胺基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之雜環胺基,諸如2-胺基吡咯、3-胺基吡唑、2-胺基吡啶或3-胺基吡啶)。
在此等基團中,R11及R16各自較佳為表示烷基、烯基、芳基、雜環基、烷基胺基、芳基胺基或雜環胺基,更佳為表示烷基、烯基、芳基或雜環基,更佳為表示烷基、烯基或芳基,且尤佳為表示烷基。
在式(6)中,當由R11及R16表示之烷基、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經取代之基團時,其可經如對於式(1)之R1之取代基所述的取代基中之任一者取代,且當所述基團經兩個或兩個以上取代基取代時,此等取代基可彼此相同或不同。
在式(6)中,X2及X3各自表示NR、氮原子、氧原子或硫原子。R表示氫原子、烷基(較佳為具有1至36個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基,例如甲基、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(較佳為具有2至24個碳原子,且更佳為具有2至12個碳原子之烯基,例如乙烯基、芳基或3-丁烯-1-基)、芳基(較佳為具有6至36個碳原子,且更佳為具有6至18個碳原子之芳基,例如苯基或萘基)、雜環基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至12個碳原子之雜環基,例如2-噻吩基、4-吡啶基、2-呋喃基、2-嘧啶基、1-吡啶基、2-苯並噻唑基、1-咪唑基、1-吡唑基或苯並***-1-基)、醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有2至18個碳原子之醯基,例如乙醯基、特戊醯基、2-乙基己基苯甲醯基或環己醯基)、烷基磺醯基(較佳為具有1至24個碳原子,且更佳為具有1至18個碳原子之烷基磺醯基,例如甲磺醯基、乙磺醯基、異丙磺醯基或環己基磺醯基)或芳基磺醯基(較佳為具有6至24個碳原子,且更佳為具有6至18個碳原子之芳基磺醯基,例如苯磺醯基或萘基磺醯基)。
由R表示之烷基、烯基、芳基、雜環基、醯基、烷基磺醯基或芳基磺醯基可經如對於下式(1)之R1之取代基所述的取代基中之任一者取代,且當所述基團經多個取代基取代時,此等取代基可彼此相同或不同。
在式(6)中,Y1及Y2表示NR、氮原子或碳原子,且R具有與由X2及X3表示之NR的R相同之定義,且較佳實施例亦相同。
在式(6)中,R11及Y1可彼此鍵結以與碳原子一起形成5員環(例如環戊烷、吡咯啶、四氫呋喃、二氧雜環戊烷、四氫噻吩、吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯並呋喃或苯並噻吩)、6員環(例如環己烷、哌啶、哌嗪、嗎啉、四氫哌喃、二噁烷、硫化環戊烷(pentamethylenesulfide)、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)。
在式(6)中,R16及Y2可彼此鍵結以與碳原子一起形成5員環(例如環戊烷、吡咯啶、四氫呋喃、二氧雜環戊烷、四氫噻吩、吡咯、呋喃、噻吩、吲哚、苯並呋喃或苯並噻吩)、6員環(例如環己烷、哌啶、哌嗪、嗎啉、四氫哌喃、二噁烷、硫化環戊烷、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)。
在式(6)中,當由R11及Y1或R16及Y2形成之5、6或7員環可經取代時,其可經如對於式(1)之R1之取代基所述的取代基中之任一者取代,且當所述基團經兩個或兩個以上取代基取代時,此等取代基可彼此相同或不同。
在式(6)中,X1表示能夠鍵結至Ma之基團,且其特定實例包含式(5)中由X1表示之基團,且較佳實施例亦相同。a表示0、1或2。
在由式(6)表示之化合物之一較佳實施例中,R12至R15各自獨立地為式(5)中R5至R8之任一較佳實施例,R17為式(5)中R10之任一較佳實施例,Ma表示Zn、Cu、Co或VO,X2表示NR(R表示氫原子或烷基)、氮原子或氧原子,X3表示NR(R表示氫原子或烷基)或氧原子,Y1表示NR(R表示氫原子或烷基)、氮原子或碳原子,Y2表示氮原子或碳原子,R11及R16各自獨立地表示烷基、芳基、雜環基、烷氧基或烷基胺基,X1表示經由氧原子鍵結之基團,且a表示0或1。R11與Y1可彼此鍵結以形成5員或6員環,或R16與Y2可彼此鍵結以形成5或6員環。
在由式(6)表示之化合物之一更佳實施例中,R12至R15各自獨立地表示由式(5)表示之化合物中R5至R8之任一較佳實施例,R17表示式(5)中R10之任一較佳實施例,Ma表示Zn,X2及X3表示氧原子,Y1表示NH,Y2表示氮原子,R11及R16各自獨立地表示烷基、芳基、雜環基、烷氧基或烷基胺基,X1表示經由氧原子鍵結之基團,且a表示0或1。R11與Y1可彼此鍵結以形成5或6員環,或R16與Y2可彼此鍵結以形成5或6員環。
由膜厚度之觀點來看,由式(5)及式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物之莫耳吸收係數較佳為儘可能地高。由改良色純度之觀點來看,最大吸收波長(λmax)較佳為在520奈米至580奈米之範圍內,且更佳為在530奈米至570奈米之範圍內。最大吸收波長及莫耳吸收係數藉由分光光度計(商標名:UV-2400PC,由Shimadzu Corporation製造)來量測。
由溶解度之觀點來看,由式(5)及式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物之熔點較佳為不太高。
由式(5)及式(6)表示之二吡咯亞甲基金屬錯合物化合物可藉由美國專利第4,774,339號及第5,433,896號、日本專利申請案早期公開(JP-A)第2001-240761號及第2002-155052號、日本專利第3614586號;Aust. J. Chem,1965,11,1835-1845,J. H. Boger等人,Heteroatom Chemistry,第1卷,第5期,389(1990)中所述之方法及其類似方法來合成。詳言之,可應用JP-A第2008-292970號之段落[0131]至段落[0157]中所述之方法。
(特定染料多聚體之例示性化合物)
以下為本發明中使用的特定染料多聚體之例示性化合物。然而,本發明不限於此等例示性化合物。
在例示性化合物中,“wt%”指的是“質量%”。
(特定染料多聚體之合成實例)
在下文中,將闡明合成特定染料多聚體之一些例示性化合物的方法之實例。然而,本發明不限於此。
合成例示性化合物1-4
將5.0公克下列染料單體1、0.68公克甲基丙烯酸及240毫克鏈轉移劑正十二烷硫醇(n-dodecanethiol)溶於32毫升丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)中,接著在氮氣下,在85℃下攪拌,且向其中添加542毫克2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸二甲酯)。隨後,以2小時間隔時間進一步添加240毫克2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸二甲酯)兩次,且使溫度升至90℃,接著再攪拌2小時。反應完成之後,逐滴添加反應溶液至400毫升乙腈中。藉由過濾收集所得晶體以得到例示性化合物1-4(4.8公克)。
以下染料單體1可藉由例如JP-A第2008-292970號中所述之合成方法合成。
化合物之重量平均分子量可藉由調整鏈轉移劑之量及反應溫度來控制,且分散度可藉由改變再沈澱溶劑之類型及量來控制。
將20公克下列染料單體2、5.88公克甲基丙烯酸及520毫克鏈轉移劑硫羥蘋果酸溶於150毫升丙二醇單甲醚(PGMEA)中,接著在氮氣下,在85℃下攪拌,且向其中添加1.2公克2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸二甲酯)。隨後,以2小時間隔時間進一步添加1.2公克2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸二甲酯)兩次,且使溫度升至90℃,接著再攪拌2小時。反應完成之後,逐滴添加反應溶液至2,000毫升乙腈中。藉由過濾收集所得晶體以得到例示性化合物2-3(21.2公克)。由AcO之質子峰消失的1H NMR光譜可確認染料單體經由配位鍵鍵結至主鏈羧酸,如例示性化合物2-3中所示。
此外,以下染料單體2亦可例如根據JP-A第2008-292970號中所述之合成方法合成。化合物之重量平均分子量可藉由調整鏈轉移劑之量及反應溫度來控制,且分散度可藉由改變再沈澱溶劑之類型及量來控制。
將6.5公克以下染料單體4、3.5公克甲基丙烯酸及420毫克鏈轉移劑正十二烷硫醇溶於40毫升甲基賽路蘇(methyl cellosolve)中,接著在氮氣下,在85℃下攪拌,且向其中添加478毫克2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸二甲酯)。隨後,以2小時間隔時間進一步添加478毫克2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸二甲酯)兩次,且使溫度升至90℃,接著再攪拌2小時。反應完成之後,藉由蒸發移除溶劑且所得殘餘物懸浮於甲醇中。藉由過濾收集所得晶體以得到例示性化合物4-3(8.0公克)。
以下染料單體4可例如根據日本專利第3736221號中所述之合成方法來合成。化合物之重量平均分子量可藉由調整鏈轉移劑之量及反應溫度來控制,且分散度可藉由改變再沈澱溶劑之類型及量來控制。
在本發明之著色組成物中,特定染料多聚體可單獨或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。此外,特定染料及除特定染料以外之染料可在本發明之著色組成物中組合使用。除特定染料多聚體以外之染料之實例將在下文中描述。
特定染料多聚體之含量(當使用兩種或兩種以上染料多聚體時,為總含量)以本發明之著色組成物之總固體含量計較佳為在0.1質量%至70質量%之範圍內,更佳為在1質量%至65質量%之範圍內,且尤佳為在5質量%至60質量%之範圍內。
當使用特定染料多聚體及除特定染料多聚體以外之染料時,其總固體含量以著色組成物之總固體含量計較佳為在1質量%至70質量%之範圍內,更佳為在20質量%至65質量%之範圍內,且尤佳為在40質量%至60質量%之範圍內。由減小膜厚度之觀點來看,本發明之特定染料多聚體對於增加染料相對於著色組成物之總固體含量之量尤其有效。
為了進一步改良所得著色膜之光譜性質,其他著色劑(顏料或染料)亦可組合用於本發明之著色組成物中。
顏料之特定實例包含(但不限於)染料索引(Color Index)顏料紅9、19、38、43、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、192、215、216、208、217、220、223、224、226、227、228、240;顏料藍15、15:6、16、22、29、60、64;顏料綠7、36、58;顏料黃20、24、86、81、83、93、108、109、110、117、125、137、138、139、147、148、153、154、166、168、185;顏料橙36及顏料紫23。
染料之特定實例包含(但不限於)染料索引酸性紅52、87、92、122、486;溶劑紅8、24、83、109、125、132;分散紅60、72、88、206;鹼性紅12、27;酸性藍9、40、83、129、249;溶劑藍25、35、36、55、67、70;分散藍56、81、60、87、149、197、211、214;鹼性藍1、7、26、77;酸性綠18;溶劑綠3;鹼性綠1;酸性黃38、99;溶劑黃25、88、89、146;分散黃42、60、87、198及鹼性黃21。
此等染料或顏料可以其兩種或兩種以上之組合形式使用以獲得所要顏色。
<可聚合化合物>
本發明之著色組成物較佳為含有可聚合化合物。
可聚合化合物較佳為具有至少一個烯系不飽和雙鍵之可加成聚合化合物,且選自具有至少一個末端烯系不飽和鍵且較佳為具有兩個或兩個以上末端烯系不飽和鍵之化合物。
此等化合物在相關產業領域中已熟知,且可用於本發明中而不受特別限制。
此等可聚合化合物具有單體、預聚物(亦即二聚體、三聚體及寡聚物)、其混合物或其共聚物之化學形式。單體及其共聚物之實例包含不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、異丁烯酸或順丁烯二酸)、其酯及其醯胺,且較佳實例包含不飽和羧酸與脂族多元醇化合物形成之酯、及不飽和羧酸與脂族多價胺化合物形成之醯胺。此外,較佳為亦使用具有親核性取代基(諸如羥基、胺基或巰基)之不飽和羧酸酯或醯胺與單官能或多官能異氰酸酯或環氧基之加成物、及具有親核性取代基(諸如羥基、胺基或巰基)之不飽和羧酸酯或醯胺與單官能或多官能羧酸之脫水縮合物。此外,具有親電子取代基(諸如異氰酸酯基或環氧基)之不飽和羧酸酯或醯胺與單官能或多官能醇、胺或硫醇之加成物、及具有可分離取代基(諸如鹵素基團或甲苯磺醯氧基)之不飽和羧酸酯或醯胺與單官能或多官能醇、胺或硫醇之經取代反應產物亦較佳。另外,不飽和羧酸經不飽和膦酸、苯乙烯、乙烯醚或其類似物置換的化合物群亦可為另一實例。
脂族多元醇化合物與不飽和羧酸之酯的單體之特定實例包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及衣康酸酯。
丙烯酸酯之實例包含乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯基氧基丙基)醚、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、1,4-環己二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、異戊四醇二丙烯酸酯、異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、二異戊四醇二丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇四丙烯酸酯、山梨糖醇五丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯、三(丙烯醯基氧基乙基)異氰尿酸酯、聚酯丙烯酸酯寡聚物及異氰尿酸EO修飾之三丙烯酸酯。
甲基丙烯酸酯之實例包含丁二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、異戊四醇二甲基丙烯酸酯、異戊四醇三甲基丙烯酸酯、異戊四醇四甲基丙烯酸酯、二異戊四醇二甲基丙烯酸酯、二異戊四醇六甲基丙烯酸酯、山梨糖醇三甲基丙烯酸酯、山梨糖醇四甲基丙烯酸酯、雙[對(3-甲基丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]二甲基甲烷及雙[對(甲基丙烯醯氧基乙氧基)苯基]二甲基甲烷。
衣康酸酯之實例包含乙二醇二衣康酸酯、丙二醇二衣康酸酯、1,3-丁二醇二衣康酸酯、1,4-丁二醇二衣康酸酯、丁二醇二衣康酸酯、異戊四醇二衣康酸酯及山梨糖醇四衣康酸酯。巴豆酸酯之實例包含乙二醇二巴豆酸酯、丁二醇二巴豆酸酯、異戊四醇二巴豆酸酯及山梨糖醇四巴豆酸酯。異巴豆酸酯之實例包含乙二醇二異巴豆酸酯、異戊四醇二異巴豆酸酯及山梨糖醇四異巴豆酸酯。順丁烯二酸酯之實例包含乙二醇二順丁烯二酸酯、三乙二醇二順丁烯二酸酯、異戊四醇二順丁烯二酸酯及山梨糖醇四順丁烯二酸酯。
欲使用之其他酯之較佳實例包含日本經審查專利申請公開案(JP-B)第51-47334號及JP-A第57-196231號中所述之脂族醇酯;JP-A第59-5240號、第59-5241號及第2-226149號中所述之含有芳族主鏈之彼等酯及JP-A第1-165613號中所述之含有胺基之彼等酯。以上提及之酯單體可混合使用。
另外,亦可使用含有酸基團之單體,且其實例包含(甲基)丙烯酸、異戊四醇三丙烯酸酯丁二酸單酯、二異戊四醇五丙烯酸酯丁二酸單酯、異戊四醇三丙烯酸酯順丁烯二酸單酯、二異戊四醇五丙烯酸酯順丁烯二酸單酯、異戊四醇三丙烯酸酯鄰苯二甲酸單酯、二異戊四醇五丙烯酸酯鄰苯二甲酸單酯、異戊四醇三丙烯酸酯四氫酞酸單酯及二異戊四醇五丙烯酸酯四氫酞酸單酯。詳言之,由顯影性及敏感度之觀點來看,異戊四醇三丙烯酸酯丁二酸單酯較佳。
脂族多價胺化合物與不飽和羧酸形成的醯胺之單體之特定實例包含亞甲基雙丙烯醯胺、亞甲基雙甲基丙烯醯胺、1,6-六亞甲基雙丙烯醯胺、1,6-六亞甲基雙甲基丙烯醯胺、二伸乙基三胺參丙烯醯胺、二甲苯雙丙烯醯胺及二甲苯雙甲基丙烯醯胺。其他較佳醯胺單體之實例包含JP-B第54-21726號中所述的具有伸環己基結構之彼等單體。
換言之,藉由使用異氰酸酯與羥基之加成反應產生的胺基甲酸酯型可加成聚合化合物亦較佳,且其特定實例包含JP-B第48-41708號中所述的在一個分子中含有兩個或兩個以上可聚合乙烯基之胺基甲酸乙烯酯化合物,其藉由將由下式(A)表示之含有羥基之乙烯基單體加成至在一個分子中具有兩個或兩個以上異氰酸酯基團之聚異氰酸酯化合物中而獲得。
式CH2=C(R10)COOCH2CH(R11)OH
(R10及R11表示H或CH3)
諸如JP-A第51-37193號、JP-B第2-32293號及第2-16765號中所述之胺基甲酸酯丙烯酸酯;或JP-B第58-49860號、第56-17654號、第62-39417號及第62-39418號中所述的具有基於環氧乙烷架構之胺基甲酸酯化合物亦較佳。若使用如JP-A第63-277653號、第63-260909號及第1-105238號中所述的在分子中具有胺基結構或硫醚結構的可加成聚合化合物,則可獲得呈現優異感光速度之光可聚合組成物。
其他實例包含多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,諸如藉由環氧樹脂與(甲基)丙烯酸反應獲得的聚酯丙烯酸酯及環氧丙烯酸酯,諸如JP-A第48-64183號、JP-B第49-43191號及第52-30490號中所述之彼等物質;JP-B第46-43946號、第1-40337號及第1-40336號中所述之特定不飽和化合物;及JP-A第2-25493號中所述之基於乙烯基膦酸之化合物。在某些情況下,亦宜使用JP-A第61-22048號中所述的含有全氟烷基之結構。亦可使用Journal of the Adhesion Society of Japan,第20卷,第7期,第300-308頁(1984)中所述之化合物作為光可固化單體。
此等可聚合化合物之詳情,諸如結構、欲組合使用的化合物之數量、欲添加之量或其類似情況可根據著色組成物之設計性質來任意地確定。舉例而言,根據以下方面來選擇可聚合化合物。
由敏感度之觀點來看,每分子含有更多不飽和基團之結構更佳,且二官能或二官能以上之結構典型地較佳。此外,為了增加影像部分(亦即固化膜)之強度,三官能或三官能以上之化合物較佳,且藉由組合使用具有不同官能基數目或不同種類之可聚合基團的化合物(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯化合物及乙烯醚化合物)來控制敏感度及強度之方法亦有效。由固化敏感度之觀點來看,較佳為使用具有兩個或兩個以上(甲基)丙烯酸酯結構之化合物,更佳為使用具有三個或三個以上(甲基)丙烯酸酯結構之化合物,且最佳為使用具有四個或四個以上(甲基)丙烯酸酯結構之化合物。由未曝光部分之固化敏感度及顯影性之觀點來看,含有羧基或EO修飾結構之化合物較佳。由曝光部分之固化敏感度及強度之觀點來看,較佳為使用含有胺基甲酸酯鍵之化合物。
在與著色組成物中之其他組分(例如樹脂、光聚合引發劑及顏料)的相容性及分散度方面,可聚合化合物之選擇及使用亦為重要因素。舉例而言,相容性可藉由使用具有低純度之化合物或藉由組合使用兩種或兩種以上化合物而得以改良。為了改良對基板之黏著力,亦可選擇特定結構。
鑒於上述內容,較佳實例包含雙酚A二丙烯酸酯、雙酚A二丙烯酸酯EO修飾產物、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯基氧基丙基)醚、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、異戊四醇二丙烯酸酯、異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、二異戊四醇四丙烯酸酯、二異戊四醇五丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇四丙烯酸酯、山梨糖醇五丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯、三(丙烯醯基氧基乙基)異三聚氰酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯EO修飾產物、二異戊四醇六丙烯酸酯EO修飾產物及異戊四醇三丙烯酸酯丁二酸單酯。市售產物之較佳實例包含胺基甲酸酯寡聚物UAS-10及UAB-140(皆為商標名,由Nippon Paper Industries有限公司製造)、DPHA-40H(商標名,由Nippon Kayaku有限公司製造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600及AI-600(皆為商標名,由Kyoeisha Chemical有限公司製造)及UA-7200(商標名,由Shin-Nakamura Chemical有限公司製造)。
其中,雙酚A二丙烯酸酯EO修飾產物、異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、二異戊四醇五丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、三(丙烯醯基氧基乙基)異三聚氰酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯EO修飾產物、二異戊四醇六丙烯酸酯EO修飾產物及異戊四醇三丙烯酸酯丁二酸單酯更佳。作為市售產物,DPHA-40H(商標名,由Nippon Kayaku有限公司製造)及UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600及AI-600(皆為商標名,由Kyoeisha Chemical有限公司製造)更佳。
可聚合化合物之含量以本發明之著色組成物之固體含量計較佳為1質量%至90質量%,更佳為5質量%至80質量%,且更佳為10質量%至70質量%。
<聚合引發劑>
本發明之著色組成物可含有聚合引發劑。
著色組成物較佳為含有光聚合引發劑作為聚合引發劑,其為輻射敏感性化合物。
光聚合引發劑為遇光分解以引發及促進可聚合組分(諸如上述可聚合化合物)之聚合反應的化合物。詳言之,光聚合引發劑較佳為吸收波長在300奈米至500奈米之範圍內的光之化合物。
光聚合引發劑除了如上所述引發光聚合反應的性質外,亦可具有引發熱聚合反應的性質。
此外,光聚合引發劑可單獨或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。
本發明使用的光聚合引發劑之實例包含有機鹵化化合物、噁二唑化合物、羰基化合物、縮酮化合物、安息香化合物、吖啶化合物、有機過氧化物化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、六芳基聯咪唑化合物、有機硼酸酯化合物、二磺酸化合物、肟化合物、鎓鹽化合物、醯基膦(氧化物)化合物及烷基胺基化合物。
以下為各別化合物之詳情。
有機鹵化化合物之特定實例包含諸如Wakabayashi等人,“Bull Chem. Soc Japan” 42,2924(1969);美國專利第3,905,815號、JP-B第46-4605號、JP-A第48-36281號、第55-32070號、第60-239736號、第61-169835號、第61-169837號、第62-58241號、第62-212401號、第63-70243號或第63-298339號;M.P. Hutt“Journal of Heterocyclic Chemistry”1(第3期),(1970)中所述之彼等化合物或其類似物。詳言之,可提及經三鹵甲基取代之噁唑化合物及均三嗪化合物。
均三嗪化合物更佳為至少一個經單、二或三鹵素取代之甲基鍵結至均三嗪環之均三嗪衍生物。其特定實例包含2,4,6-參(單氯甲基)-均三嗪、2,4,6-參(二氯甲基)-均三嗪、2,4,6-參(三氯甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-正丙基-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(3,4-環氧苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(對氯苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-[1-(對甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-苯乙烯基-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(對甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(對異丙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-苯硫基-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2-苯甲硫基-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2,4,6-參(二溴甲基)-均三嗪、2,4,6-參(三溴甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-雙(三溴甲基)-均三嗪及2-甲氧基-4,6-雙(三溴甲基)-均三嗪。
噁二唑化合物之實例包含2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(萘-1-基)-1,3,4-噁二唑及2-三氯甲基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-1,3,4-噁二唑。
羰基化合物之實例包含二苯甲酮及二苯甲酮衍生物,諸如米歇勒氏酮(Michler's ketone)、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮或2-羧基二苯甲酮;苯乙酮衍生物,諸如2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、α-羥基-2-甲基苯基丙酮、1-羥基-1-甲基乙基-(對異丙基苯基)酮、1-羥基-1-(對十二烷基苯基)酮、2-甲基-(4'-(甲硫基)苯基)-2-(N-嗎啉基)-1-丙酮、1,1,1-三氯甲基-(對丁基苯基)酮或2-苄基-2-二甲胺基-4-(N-嗎啉基)苯丁酮;噻噸酮(thioxanthone)及噻噸酮衍生物,諸如2-乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮或2,4-二異丙基噻噸酮;及苯甲酸酯衍生物,諸如對二甲基胺基苯甲酸乙酯或對二乙基胺基苯甲酸乙酯。
縮酮化合物之實例包含苄基甲基縮酮及苄基-β-甲氧基乙基乙基縮醛。
安息香化合物之實例包含間安息香異丙醚、安息香異丁醚、安息香甲醚及甲基-鄰苯甲醯基苯甲酸酯。
吖啶化合物之實例包含9-苯基吖啶及1,7-雙(9-吖啶基)庚烷。
有機過氧化物化合物之實例包含三甲基環己酮過氧化物、乙醯基丙酮過氧化物、1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)環己烷、2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷、氫過氧化第三丁基、氫過氧化異丙苯、氫過氧化二異丙基苯、2,5-二氫過氧化-2,5-二甲基己烷、氫過氧化1,1,3,3-四甲基丁基、過氧化第三丁基異丙苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、過氧化2,5-氧烷醯(oxanoyl)、過氧化丁二酸、過氧化苯甲醯、過氧化2,4-二氯苯甲醯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二-2-乙基己酯、過氧化二碳酸二-2-乙氧基乙酯、過氧化碳酸二甲氧基異丙基酯、過氧化二碳酸二(3-甲基-3-甲氧基丁基酯)、過氧化乙酸第三丁基酯、過氧化特戊酸第三丁基酯、過氧化新癸酸第三丁基酯、過氧化辛酸第三丁基酯、過氧化月桂酸第三丁基酯、3,3',4,4'-四-(第三丁基過氧羰基)二苯甲酮、3,3',4,4'-四-(第三己基過氧羰基)二苯甲酮、3,3',4,4'-四-(對異丙基異丙苯基過氧羰基)二苯甲酮、羰基二(過氧化二氫二鄰苯二甲酸第三丁基酯)及羰基二(過氧化二氫二鄰苯二甲酸第三己基酯)。
偶氮化合物之實例包含諸如JP-A第8-108621號中所述之彼等偶氮化合物。
香豆素化合物之實例包含3-甲基-5-胺基-((均三嗪-2-基)胺基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙胺基-((均三嗪-2-基)胺基)-3-苯基香豆素及3-丁基-5-二甲胺基-((均三嗪-2-基)胺基)-3-苯基香豆素。
疊氮化合物之實例包含諸如美國專利第2,848,328號、第2,852,379號及第2,940,853號中所述的彼等有機疊氮化合物,及2,6-雙(4-疊氮亞苄基)-4-乙基環己酮(BAC-E)。
茂金屬化合物之實例包含多種二茂鈦化合物,諸如JP-A第59-152396號、第61-151197號、第63-41484號、第2-249號、第2-4705號及第5-83588號中所述之彼等物,例如二環戊二烯基-Ti-雙-苯基、二環戊二烯基-Ti-雙-2,6-二氟苯-1-基、二環戊二烯基-Ti-雙-2,4-二氟苯-1-基、二環戊二烯基-Ti-雙-2,4,6-三氟苯-1-基、二環戊二烯基-Ti-雙-2,3,5,6-四氟苯-1-基、二環戊二烯基-Ti-雙-2,3,4,5,6-五氟苯-1-基、二甲基環戊二烯基-Ti-雙-2,6-二氟苯-1-基、二甲基環戊二烯基-Ti-雙-2,4,6-三氟苯-1-基、二甲基環戊二烯基-Ti-雙-2,3,5,6-四氟苯-1-基、二甲基環戊二烯基-Ti-雙-2,3,4,5,6-五氟苯-1-基,及鐵芳烴錯合物,諸如JP-A第1-304453號及第1-152109號中所述之彼等物。
六芳基聯咪唑化合物之實例包含諸如JP-B第6-29285號、美國專利第3,479,185號、第4,311,783號及第4,622,286號中所述之彼等多種化合物。其特定實例包含2,2'-雙(鄰氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(鄰溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(鄰,對-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(鄰氯苯基)-4,4',5,5'-四(間甲氧基苯基)聯咪唑、2,2'-雙(鄰,鄰'-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(鄰硝基苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(鄰甲基苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑及2,2'-雙(鄰三氟苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑。
有機硼酸酯化合物之特定實例包含有機硼酸酯,諸如在例如JP-A第62-143044號、第62-150242號、第9-188685號、第9-188686號、第9-188710號、第2000-131837號、第2002-107916號及第2002-116539號、日本專利第2764769號及Kunz,Martin“Rad Tech '98. Proceeding April 19-22,1998,Chicago”中所述之彼等物;有機硼鋶錯合物或有機硼氧鋶錯合物,諸如JP-A第6-157623號、第6-175564號及第6-175561號中所述的彼等物;有機硼錪錯合物,諸如JP-A第6-175554號及第6-175553號中所述之彼等物;有機硼鏻錯合物,諸如JP-A第9-188710號中所述之彼等物;及有機硼過渡金屬配位錯合物,諸如JP-A第6-348011號、第7-128785號、第7-140589號、第7-306527號及第7-292014號中所述之彼等物。
二磺酸化合物之實例包含諸如JP-A第61-166544號及2002-328465中所述之彼等化合物。
肟化合物之實例包含諸如J.C.S. Perkin II(1979) 1653-1660;J.C.S. Perkin II(1979) 156-162;Journal of Photopolymer Science and Technology(1995) 202-232及JP-A第2000-66385號中所述之彼等化合物;及諸如JP-A第2000-80068號及PCT日本翻譯專利公開案第2004-534797號中所述之彼等化合物。
鎓鹽化合物之實例包含重氮鹽,諸如S.I. Schlesinger,Photogr. Sci. Eng.,18,387(1974)及T.S. Bal等人,Polymer,21,423(1980)中所述之彼等物;銨鹽及其類似物,諸如美國專利第4,069,055號、JP-A第4-365049號中所述之彼等物;鏻鹽,諸如美國專利第4,069,055號及第4,069,056號中所述之彼等物;及錪鹽,諸如EP-A第104,143號及JP-A第2-150848號及第2-296514號中所述之彼等物。
可用於本發明之錪鹽為二芳基錪鹽。由穩定性之觀點來看,二芳基錪鹽較佳為經兩個或兩個以上供電子基團(諸如烷基、烷氧基或芳氧基)取代。
本發明可使用的鋶鹽之實例包含諸如EP-A第370,693號、第390,214號、第233,567號、第297,443號及第297,442號、美國專利第4,933,377號、第4161,811號、第4,760,013號、第4,734,444號及第2,833,827號、及德國專利第2,904,626號、第3,604,580號及第3,604,581號中所述之彼等鋶鹽。由穩定性及敏感度之觀點來看,鋶鹽較佳為經吸電子基團(electron-withdrawing group)取代。吸電子基團較佳為具有高於0之哈米特值(Hammett value)。較佳吸電子基團之實例包含鹵素原子及羧酸基團。
另外,其他較佳鋶鹽之實例包含具有一擁有香豆素或蒽醌結構之取代基且吸收波長在300奈米或300奈米以上之光的三芳基鋶鹽。另一較佳鋶鹽為具有芳氧基或芳硫基作為取代基且吸收波長為300奈米或300奈米以上之光的三芳基鋶鹽。
鎓鹽化合物之實例亦包含諸如J.V. Crivello等人,Macromolecules,10(6),1307(1977)及J.V. Crivello等人,J. Polymer Sci. Polymer Chem.編,17,1047(1979)中所述之彼等硒鎓(selenonium)鹽,及諸如C.S. Wen等人,Teh,Proc. Conf. Rad. Curing ASIA,第478頁Tokyo,Oct(1988)中所述之彼等胂鎓(arsonium)鹽。
醯基膦(氧化物)化合物之實例包含IRGACURE 819、DAROCURE 4265及DAROCURE TPO(皆為商標名,由BASF製造)。
烷基胺基化合物之實例包含具有二烷基胺基苯基之化合物及烷基胺化合物,諸如JP-A第9-281698號、JP-A第6-19240號及第6-19249號之段落[0047]中所述的彼等物。具有二烷基胺基苯基之化合物之特定實例包含諸如對二甲基胺基苯甲酸乙酯之化合物,及諸如對二乙胺基苯甲醛或9-久咯雷啶基甲醛(9-julolidyl carbaldehyde)之二烷基胺基苯基甲醛,且烷基胺化合物之特定實例包含三乙醇胺、二乙醇胺及三乙胺。
上述引發劑可視情況用作光聚合引發劑。由曝光敏感度之觀點來看,有機鹵化化合物之三嗪化合物(均三嗪化合物)、縮酮化合物、安息香化合物、茂金屬化合物、六芳基聯咪唑化合物、肟化合物、醯基膦(氧化物)化合物或六烷基胺基化合物更佳;至少一種由下列所構成的族群中選出的化合物尤佳:三嗪化合物、肟化合物、六芳基聯咪唑化合物及烷基胺基化合物;且肟化合物最佳。
詳言之,當本發明之著色組成物用於形成固態影像感測器之彩色濾鏡之著色像素時,組成物中顏料之濃度就調配物而言提高,藉此,光聚合引發劑之量減少以降低敏感度。此外,當使用步進曝光機(stepper)進行曝光時,使用產生含有鹵素之化合物(諸如三嗪化合物)的引發劑會造成設備腐蝕。考慮到此等問題,肟化合物為滿足敏感度及其他效能的較佳光聚合引發劑。詳言之,吸收波長為365奈米之光的肟化合物最佳。
在本發明中,由敏感度、隨時間之穩定性及加熱後期間之染色的觀點來看,在肟化合物中,由下式(d)表示之化合物較佳。諸如IRGACURE OXE-01及OXE-02(商標名,由BASF Japan製造)之其他化合物亦較佳。
在式(d)中,R22及X22各自獨立地表示單價取代基,A22表示二價有機基團,Ar表示芳基,且n表示1至5之整數。
就提高敏感度而言,R22較佳為醯基。詳言之,乙醯基、丙醯基、苯甲醯基或甲苯基較佳。
由增強敏感度及抑制超時加熱造成之染色的觀點來看,A22較佳為未經取代之伸烷基、經烷基(例如甲基、乙基、第三丁基或十二烷基)取代之伸烷基、經烯基(例如乙烯基或烯丙基)取代之伸烷基、或經芳基(例如苯基、對甲苯基、二甲苯基、茴香基、萘基、蒽基、菲基或苯乙烯基)取代之伸烷基。
由敏感度及抑制超時加熱造成之染色的觀點來看,Ar較佳為經取代或未經取代之苯基。當Ar為經取代之苯基時,取代基較佳為鹵素基團,諸如氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
由改良溶劑溶解度及長波長範圍內之吸收效率的觀點來看,X22較佳為可具有取代基之烷基、可具有取代基之芳基、可具有取代基之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之烷氧基、可具有取代基之芳氧基、可具有取代基之烷基硫氧基、可具有取代基之芳基硫氧基或可具有取代基之胺基。
此外,式(d)中之n較佳為表示1至2之整數。
以下為適用於本發明之著色組成物的肟化合物之特定實例,但本發明不限於此。
以組成物之總固體含量計,光聚合引發劑在本發明之著色組成物中的含量較佳為在0.1質量%至50質量%之範圍內,更佳為在0.5質量%至30質量%之範圍內,且尤佳為在1質量%至20質量%之範圍內。當光聚合引發劑之含量在上述範圍內時,可實現良好的敏感度及圖案可成形性(pattern form ability)。
<二疊氮萘醌(naphthoquinonediazide)化合物>
當本發明之著色組成物為正型(正作用性)著色感光性組成物時,本發明之著色組成物中較佳為包含二疊氮萘醌化合物作為輻射敏感性化合物。
二疊氮萘醌化合物為具有至少一個鄰二疊氮醌基團之化合物,且其實例包含鄰二疊氮萘醌-5-磺酸酯、鄰二疊氮萘醌-5-磺酸醯胺、鄰二疊氮萘醌-4-磺酸酯及鄰二疊氮萘醌-4-磺酸醯胺。此等酯或醯胺化合物可藉由例如已知方法,使用JP-A第2-84650號及第3-49437號中所述之由式(I)表示的酚化合物來製備。
在本發明之著色組成物為正型著色感光性組成物之情況下,二疊氮萘醌化合物在著色組成物中之含量較佳為在2質量%至50質量%之範圍內,且更佳為在2質量%至30質量%之範圍內。
<鹼溶性樹脂>
本發明之著色組成物較佳為進一步含有鹼溶性樹脂。當著色組成物包含鹼溶性樹脂時,顯影性及圖案可成形性可得以改良。
鹼溶性樹脂為線性有機聚合物且可適當地選自在分子中(較佳為丙烯酸系共聚物或苯乙烯共聚物形成主鏈之分子)具有至少一個提高鹼性溶解度之基團(諸如羧基、膦酸酯基或磺酸酯基)的鹼溶性樹脂。其中,可溶於有機溶劑中且可由弱鹼性水溶液顯影之樹脂更佳。
舉例而言,已知自由基聚合方法可應用於製備鹼溶性樹脂。藉由自由基聚合方法製備鹼溶性樹脂之聚合反應條件(諸如溫度、壓力、自由基引發劑之類型或量,及溶劑之類型)易由熟習此項技術者確定,且此等條件可經由實驗確定。
用作鹼溶性樹脂之線性有機聚合物較佳為在其側鏈上具有羧酸之聚合物,且其實例包含甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、順丁烯二酸共聚物及部分酯化之順丁烯二酸共聚物;及在其側鏈上具有羧酸之酸性纖維素衍生物;及藉由將酸酐添加至含羥基聚合物中獲得的聚合物。詳言之,(甲基)丙烯酸與可與(甲基)丙烯酸共聚合之另一單體的共聚物適用作鹼溶性樹脂。可與(甲基)丙烯酸共聚合之所述單體之實例包含(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯及乙烯基化合物。(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳基酯之特定實例包含(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯及(甲基)丙烯酸環己酯。乙烯基化合物之實例包含苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯啶酮、甲基丙烯酸四氫糠酯、聚苯乙烯大分子單體及聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體。
鹼溶性樹脂較佳為藉由聚合單體組分獲得的聚合物(a),其中包含由下式(ED)表示之化合物(在下文中亦稱作"醚二聚體")作為基本單體組分。
在式(ED)中,R1及R2各自獨立地表示氫原子或可具有取代基之具有1至25個碳原子之烴基。
因為本發明之著色組成物含有聚合物(a),所以由組成物形成的固化塗膜之耐熱性及透明度可進一步得以改良。
在表示醚二聚體之式(ED)中,由R1及R2表示的可具有取代基之具有1至25個碳原子之烴基不受特別限制,且其實例包括直鏈或分支鏈烷基,諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、第三戊基、硬脂醯基、月桂基或2-乙基己基;芳基,諸如苯基;環脂族基,諸如環己基、第三丁基環己基、二環戊二烯基、三環癸基、異冰片基、金剛烷基或2-甲基-2-金剛烷基;經烷氧基取代之烷基,諸如1-甲氧基乙基或1-乙氧基乙基;及經芳基取代之烷基,諸如苄基。其中,取代基尤佳為不易由酸或熱分離之一級碳或二級碳之基團,由耐熱性之觀點來看,諸如甲基、乙基、環己基或苄基較佳。
醚二聚體之特定實例包括:二甲基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)雙-2-丙烯酸酯、二(第三戊基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(硬脂醯基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(月桂基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(2-乙基己基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(1-甲氧基乙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(1-乙氧基乙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二苯基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二環己基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基環己基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(二環戊二烯基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(三環癸基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異冰片基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二金剛烷基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(2-甲基-2-金剛烷基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯及其類似物。
其中,二甲基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二環己基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯及二苄基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯較佳。
此等醚二聚體可單獨或以其兩種或兩種以上組合形式使用。
衍生自由式(ED)表示之化合物的結構可藉由納入用於共聚合之其他單體而形成。
其中,(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物或(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其他單體之多組分共聚物尤佳。其他實例包括藉由包含甲基丙烯酸2-羥基乙酯形成之共聚物及JP-A第7-140654號中所述之共聚物,諸如(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物及甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物。
此外,具有可聚合基團之鹼溶性樹脂可用於改良本發明之著色組成物之交聯效率。
在其側鏈含有烯丙基、(甲基)丙烯酸基或芳氧基烷基之鹼溶性樹脂適用作具有可聚合基團之鹼溶性樹脂。具有可聚合基團之鹼溶性樹脂之較佳實例包含:由異氰酸酯基與OH基團預先反應,但留下一個異氰酸酯基未反應且使含有(甲基)丙烯醯基之化合物與含有羧基之丙烯酸系樹脂反應獲得的含有可聚合雙鍵之經胺基甲酸酯修飾之丙烯酸系樹脂;由含有羧基之丙烯酸系樹脂與分子中具有環氧基及可聚合雙鍵之化合物反應獲得的含有不飽和基團之丙烯酸系樹脂;由酸側位型環氧丙烯酸酯樹脂、含有OH基團之丙烯酸系樹脂及具有可聚合雙鍵之二元酸酐反應獲得的含有可聚合雙鍵之丙烯酸系樹脂;由含有OH基團之丙烯酸系樹脂、異氰酸酯及具有可聚合基團之化合物反應獲得的樹脂;及藉由鹼性處理在其側鏈上含有酯基團之樹脂獲得的樹脂,所述酯基團在α-或β-位置具有離去基(諸如鹵素原子或磺酸酯基),如JP-A第2002-229207號及第2003-335814號中所述。
鹼溶性樹脂之酸值較佳為在30毫克KOH/公克至200毫克KOH/公克之範圍內,更佳為在50毫克KOH/公克至150毫克KOH/公克之範圍內,且最佳為在70毫克KOH/公克至120毫克KOH/公克之範圍內。
鹼溶性樹脂之重量平均分子量(Mw)較佳為在2,000至50,000之範圍內,更佳為在5,000至30,000之範圍內,且最佳為在7,000至20,000之範圍內。
以組成物之總固體含量計,鹼溶性樹脂在著色組成物中的含量較佳為在1質量%至15質量%之範圍內,更佳為在2質量%至12質量%之範圍內,且尤佳為在3質量%至10質量%之範圍內。
(鹼溶性酚樹脂)
當本發明之著色組成物為正型著色感光性組成物時,鹼溶性酚樹脂可用作黏合劑。在本發明之著色感光性組成物為正型組成物之情況下,宜用鹼溶性酚樹脂。鹼溶性酚樹脂之實例包括清漆型酚醛樹脂及乙烯基聚合物。
清漆型酚醛樹脂之實例包括由酚與醛在酸催化劑存在下縮合獲得的產物。酚類之實例包括苯酚、甲苯酚、乙苯酚、丁苯酚、二甲苯酚、苯基苯酚、兒茶酚、間苯二酚、連苯三酚、萘酚及雙酚A。
醛類之實例包括甲醛、聚甲醛、乙醛、丙醛及苯甲醛。
酚類及醛類可單獨或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。
清漆型酚醛樹脂之特定實例包括間甲苯酚、對甲苯酚或其混合物與福馬林(formalin)之縮合物。
清漆型酚醛樹脂之分子量分佈可藉助於例如分餾來控制。此外,具有酚系羥基之低分子量組分(諸如雙酚C或雙酚A)可在清漆型酚醛樹脂中混合。
<交聯劑>
本發明之著色組成物可含有交聯劑。
交聯劑不受特別限制,只要所述膜藉由交聯反應固化即可。交聯劑之實例包括:(a)環氧樹脂;(b)三聚氰胺化合物、胍胺(guanamine)化合物、甘脲基化合物或脲化合物,其各自經至少一個選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基之基團取代;及(c)苯酚化合物、萘酚化合物或羥基蒽化合物,其各自經至少一個選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基之基團取代。其中,多官能環氧樹脂較佳為作為交聯劑。
(a)環氧樹脂不受特別限制,只要其可交聯且具有環氧基即可。其實例包括含有二價縮水甘油基之低分子量化合物,諸如雙酚A二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、己二醇二縮水甘油醚、二羥基聯苯二縮水甘油醚、二縮水甘油基鄰苯二甲酸酯及N,N-二縮水甘油基苯胺;含有三價縮水甘油基之低分子量化合物,其由三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、三羥甲基苯酚三縮水甘油醚及TrisP-PA三縮水甘油醚表示;含有四價縮水甘油基之低分子量化合物,其由異戊四醇四縮水甘油醚及四羥甲基雙酚A四縮水甘油醚表示;含有多價縮水甘油基之低分子量化合物,諸如二異戊四醇五縮水甘油醚及二異戊四醇六縮水甘油醚;及含有縮水甘油基之高分子量化合物,其由(甲基)丙烯酸聚縮水甘油酯及2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇之1,2-環氧基-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物表示。
交聯劑(b)中的取代基(選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基)數目在三聚氰胺化合物之情況下為2至6,且在甘脲化合物、胍胺化合物或脲化合物之情況下為2至4。取代基數目在三聚氰胺化合物之情況下較佳為5至6,且在甘脲化合物、胍胺化合物或脲化合物之情況下較佳為3至4。
在下文中,(b)三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物及脲化合物可統稱為關於(b)之化合物(含有羥甲基之化合物、含有烷氧基甲基之化合物或含有醯氧基甲基之化合物)。
關於(b)之含有羥甲基之化合物藉由將關於(b)之含有烷氧基甲基之化合物在諸如氫氯酸、硫酸、硝酸或甲磺酸之酸催化劑存在下在乙醇中加熱獲得。關於(b)之含有醯氧基甲基之化合物藉由將關於(b)之含有羥甲基之化合物與醯基氯化物在鹼性催化劑存在下在攪拌的同時混合而獲得。
具有上述取代基且關於(b)之化合物之特定實例將在下文中出示。
三聚氰胺化合物之實例包括六羥甲三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、六羥甲三聚氰胺中之1至5個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物或其混合物、六甲氧基乙基三聚氰胺、六醯氧基甲基三聚氰胺及六羥甲三聚氰胺中之1至5個羥甲基經醯氧基甲基化之化合物或其混合物。
胍胺化合物之實例包括四羥甲基胍胺、四甲氧基甲基胍胺、四羥甲基胍胺中之1至3個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物或其混合物、四甲氧基乙基胍胺、四醯氧基甲基胍胺及四羥甲基胍胺中之1至3個羥甲基經醯氧基甲基化之化合物或其混合物。
甘脲化合物之實例包括四羥甲基甘脲、四甲氧基甲基甘脲、四羥甲基甘脲中之1至3個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物或其混合物、及四羥甲基甘脲中之1至3個羥甲基經醯氧基甲基化之化合物或其混合物。
脲化合物之實例包括四羥甲基脲、四甲氧基甲基脲、四羥甲基脲中之1至3個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物或其混合物及四甲氧基乙基脲。
關於(b)之化合物可單獨或以其組合形式使用。
交聯劑(c)(亦即苯酚化合物、萘酚化合物或羥基蒽化合物,其經至少一個選自羥甲基、烷氧基甲基及醯氧基甲基之基團取代)不僅有利於抑制與面塗層光致抗蝕劑之互混,而且藉由熱交聯進一步提高膜強度,類似於如上所述之交聯劑(b)之情況。
在下文中,此等化合物可統稱為關於(c)之化合物(含有羥甲基之化合物、含有烷氧基甲基之化合物或含有醯氧基甲基之化合物)。
羥甲基、醯氧基甲基及烷氧基甲基在交聯劑(c)中之數目應為每分子至少兩個。由熱交聯性質及儲存穩定性之觀點來看,酚系化合物較佳,其中充當架構之酚系化合物之2位及4位皆經取代。此外,作為充當架構之萘酚化合物或羥基蒽化合物,其中OH基團之鄰位及對位皆經取代之化合物較佳。充當架構之酚化合物之3位或5位可經取代或未經取代。此外,在充當架構之萘酚化合物中,除OH基團之鄰位以外的位置可經取代或未經取代。
關於(c)之含有羥甲基之化合物由在酚系OH基團之鄰位或對位具有氫原子之化合物作為起始物質與福馬林在諸如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨或氫氧化四烷基銨之鹼性催化劑存在下反應而獲得。
關於(c)之含有烷氧基甲基之化合物藉由將關於(c)之含有羥甲基之化合物在諸如氫氯酸、硫酸、硝酸或甲磺酸之酸催化劑存在下在乙醇中加熱而獲得。
關於(c)之含有醯氧基甲基之化合物由關於(c)之含有羥甲基之化合物與醯基氯化物在鹼性催化劑存在下反應而獲得。
交聯劑(c)之架構化合物之實例包括苯酚化合物、萘酚化合物及羥基蒽化合物,其中酚系OH基團之鄰位或對位未經取代,諸如苯酚、甲苯酚之異構體、2,3-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、雙酚(諸如雙酚A)、4,4'-雙羥基聯苯、TRISP-PA(商標名,由Honshu Chemical Industry有限公司製造)、萘酚、二羥基萘及2,7-二羥基蒽。
交聯劑(c)之特定實例包括三羥甲基苯酚、三(甲氧基甲基)苯酚、三羥甲基苯酚中之1至2個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物、三羥甲基-3-甲苯酚、三(甲氧基甲基)-3-甲苯酚、三羥甲基-3-甲苯酚中之1至2個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物、諸如2,6-二羥甲基-4-甲苯酚之二羥甲基甲苯酚、四羥甲基雙酚A、四甲氧基甲基雙酚A、四羥甲基雙酚A中之1至3個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物、四羥甲基-4,4'-雙羥基聯苯、四甲氧基甲基-4,4'-雙羥基聯苯、TrisP-PA之六羥甲基化合物、TrisP-PA之六甲氧基甲基化合物、TrisP-PA之六羥甲基化合物中的1至5個羥甲基經甲氧基甲基化之化合物及雙羥基甲基萘二醇。
提及1,6-二羥基甲基-2,7-二羥基蒽作為羥基蒽化合物之一實例。
含有醯氧基甲基之化合物之實例包括上述含有羥甲基之化合物中之一部分或所有羥甲基經醯氧基甲基化之化合物。
在此等化合物中,較佳為三羥甲基苯酚、雙羥基甲基-對甲苯酚、四羥甲基雙酚A、TrisP-PA之六羥甲基化合物(由Honshu Chemical Industry有限公司製造),及上述化合物中的羥甲基經烷氧基甲基取代或經羥甲基與烷氧基甲基取代之酚化合物。
關於(c)之此等化合物可單獨或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。
當本發明之著色組成物含有交聯劑時,交聯劑之總含量以組成物之總固體含量(質量)計較佳為1質量%至70質量%,更佳為5質量%至50質量%,且尤佳為7質量%至30質量%。
當交聯劑之總含量在上述特定範圍內時,可保持未固化部分之足夠固化度及足夠溶解性,且可抑制固化部分中的固化度不足及未固化部分中的溶解性顯著降低。
<溶劑>
本發明之著色組成物可含有溶劑。
本發明之著色組成物之應用不受特別限制,而且,具體而言,本發明之著色組成物可用於例如藉由光微影法來製造彩色濾鏡或藉由噴墨法製造彩色濾鏡。
另外,鑒於所要應用或其類似情況,宜視情況使用溶劑或其他添加劑。
下文將說明本發明之著色組成物用於藉由光微影法製造彩色濾鏡之情況。
光微影法所用的本發明著色組成物(呈著色感光性組成物形式的著色組成物)較佳為包括溶劑。
溶劑之實例包括選自以下有機溶劑之液體,且溶劑可基於著色組成物中各別組分之溶解性及可塗性來選擇。欲使用之溶劑不受特別限制,只要其滿足所述性質即可,但較佳為在考慮安全性之後加以選擇。
溶劑之特定實例包括酯類,諸如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、氧乙酸甲酯、氧乙酸乙酯、氧乙酸丁酯、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、3-氧丙酸甲酯、3-氧丙酸乙酯、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、2-氧丙酸甲酯、2-氧丙酸乙酯、2-氧丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-氧基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-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-側氧基丁酸甲酯及2-側氧基丁酸乙酯;醚類,諸如二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、乙二醇甲醚乙酸酯(乙二醇單甲醚乙酸酯)、乙二醇***乙酸酯(乙二醇單***乙酸酯)、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單***乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇***乙酸酯及丙二醇丙醚乙酸酯;酮類,諸如甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮及3-庚酮;及芳烴,諸如甲苯及二甲苯。
其中,3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇***乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、二乙二醇單***乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇甲醚及丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)更佳。
雖然此等溶劑可單獨使用,但由紫外線吸附劑及鹼溶性樹脂之溶解性、塗佈表面之改良或其類似物之觀點來看,亦較佳為使用兩種或兩種以上溶劑之混合物。在此情況下,選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇***乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯的兩種或兩種以上之混合溶液尤佳。
溶劑在本發明之著色組成物中的含量較佳為在50質量%至90質量%之範圍內,更佳在60質量%至95質量%之範圍內,且最佳在70質量%至90質量%之範圍內。由抑制外來物質出現之觀點來看,溶劑之含量宜在上述特定範圍內。
此外,當著色組成物用於藉由噴墨法製造彩色濾鏡時,如下文中將描述,由可固化性之觀點來看,溶劑(D)之含量較佳為較低,且在某些實施例中可根本不使用溶劑(D)。
<界面活性劑>
由改良可塗性之觀點來看,可將多種界面活性劑添加至本發明之著色組成物中。諸如氟界面活性劑、非離子界面活性劑、陽離子的界面活性劑、陰離子界面活性劑及聚矽氧界面活性劑之各種界面活性劑亦可用作界面活性劑。
詳言之,當本發明之著色組成物含有氟界面活性劑時,以塗佈溶液形式製備之著色組成物的液體性質(尤其流動性)可得以進一步改良。因此,塗佈厚度之均勻性可得以進一步改良且液體之使用量可進一步減少。
換言之,當使用含有氟界面活性劑之著色組成物的塗佈溶液形成膜時,塗佈溶液對於欲塗佈表面之表面張力減小且對於欲塗佈表面之可濕性改良,藉此改良塗佈溶液之可塗性。因此,可適當地形成厚度不均勻性受抑制之膜,甚至當以少量液體形成厚度為幾微米之薄膜時也是如此。
氟界面活性劑中的氟含量較佳為在3質量%至40質量%之範圍內,更佳為在5質量%至30質量%之範圍內,且尤佳為在7質量%至25質量%之範圍內。氟含量在上述範圍內的氟界面活性劑可有效形成厚度不均勻性受抑制之塗膜及減少塗佈溶液之使用量,且亦在著色組成物中呈現良好溶解性。
氟界面活性劑之實例包括MEGAFAC F171、MEGAFAC F172、MEGAFAC F173、MEGAFAC F176、MEGAFAC F177、MEGAFAC F141、MEGAFAC F142、MEGAFAC F143、MEGAFAC F144、MEGAFAC R30、MEGAFAC F437、MEGAFAC F479、MEGAFAC F482、MEGAFAC F780、MEGAFAC F781(皆為商標名,由DIC Corporation製造)、FLUORADF C430、FLUORAD FC431、FLUORAD FC171(皆為商標名,由Sumitomo 3M Limited.製造)、SURFLON S-382、SURFLON SC-101、SURFLON SC-103、SURFLON SC-104、SURFLON SC-105、SURFLON SC-1068、SURFLON SC-381、SURFLON SC-383、SURFLON SC393、SURFLON KH-40(皆為商標名,由Asahi Glass有限公司製造)及CW-1(商標名,由AstraZeneca K.K.製造)。
非離子界面活性劑之特定實例包括甘油丙氧基化物(glycerol propoxylate)、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂醯醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、去水山梨糖醇脂肪酸酯(PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、TETRONIC 304、701、704、901、904、150R1,皆為商標名,由BASF Japan製造)。
陽離子界面活性劑之特定實例包括酞菁衍生物(商標名:EFKA-745,由Morishita &有限公司製造)、有機矽氧烷聚合物KP341(商標名,由Shin-Etsu Chemical有限公司製造)、(甲基)丙烯酸(共)聚合物POLYFLOW No.75、No.90及No.95(商標名,由Kyoeisha Chemical有限公司製造)及W001(商標名,購自Yusho有限公司)。
陰離子界面活性劑之特定實例包括W004、W005及W017(商標名,皆購自Yusho有限公司)。
聚矽氧界面活性劑之實例包括TORAY SILICONE DC3PA、TORAY SILICONE SH7PA、TORAY SILICONE DC11PA、TORAY SILICONE SH21PA、TORAY SILICONE SH28PA、TORAY SILICONE SH29PA、TORAY SILICONE SH30PA、TORAY SILICONE SH8400(皆為商標名,由Toray Silicone有限公司製造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-444(4)(5)(6)(7)6、TSF-4460、TSF-4452(皆為商標名,由Momentive Performance Materials Inc.製造)、KP341(商標名,由Shin-Etsu Silicone有限公司製造)及BYK323,BYK330(皆為商標名,由BYK Chemie製造)。
界面活性劑可單獨或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。
<聚合抑制劑>
關於本發明之著色組成物,需要添加少量聚合抑制劑以便在著色組成物之製造或儲存期間抑制可聚合化合物之不當熱聚合反應。
本發明可使用的聚合抑制劑之實例包括氫醌、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲苯酚、連苯三酚(pyrogallol)、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4'-硫雙(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)及N-亞硝基苯基羥胺鈰(I)鹽。
以組成物之總質量計,聚合抑制劑之添加量較佳為約0.01質量%至約5質量%。
<添加劑>
本發明之著色組成物在必要時可含有各種添加劑,例如填充劑、除上述化合物外的高分子量化合物、黏著促進劑、抗氧化劑、紫外線吸附劑及聚集抑制劑。此等添加劑之實例包含JP-A第2008-292970號之段落編號[0274]至[0276]中所述之添加劑。
<著色組成物之製備方法>
在本發明之著色組成物之製備中,以上提及之組成物組分可混合在一起,或可在各組分溶解於溶劑中之後依次混合。添加組分之順序或製備組成物之操作條件不受特別限制。舉例而言,所有組分可在單一步驟中溶於溶劑中來製備組成物,或各組分可作為兩種或兩種以上溶液來製備以便當使用組成物(塗佈)時混合此等溶液以製備所述組成物。
由此製備之組成物可在使用前用過濾器進行過濾,過濾器之孔徑較佳為0.01微米至3.0微米,且更佳為0.05微米至0.5微米。
本發明之著色組成物宜用於形成液晶顯示器(LCD)或固態影像感測器(例如CCD或CMOS)之彩色濾鏡或其類似物之著色像素。詳言之,著色組成物宜用於形成固態影像感測器(諸如CCD及CMOS)之彩色濾鏡。
當著色組成物用於藉由例如光微影法製造彩色濾鏡時,本發明之著色組成物尤其適用於形成固態影像感測器之彩色濾鏡,其中著色圖案成形為具有微小尺寸(minute size)之薄膜,且亦需要良好的矩形橫截面輪廓。
詳言之,當形成彩色濾鏡之像素圖案尺寸(當以垂直於基板之方向看時,像素圖案之側邊之長度)為2微米或小於2微米(例如在0.5微米至2.0微米之範圍內)時,各像素圖案之面積如此之小以致敏感度傾向於顯著降低,這尤其是由於因一種顏色滲入或轉移至另一種顏色或殘餘物形成所致的分色性質之下降。當像素圖案具有0.5微米至1.7微米(尤其0.5微米至1.2微米)範圍內之尺寸時,所述問題更為突出。
就此而言,當使用本發明之著色組成物時,可製備呈現良好圖案可成形性及顏色混合或顏色轉移(諸如滲入)受抑制且殘餘物形成受抑制的彩色濾鏡,甚至當著色像素之尺寸為2微米或小於2微米時也是如此。
一般而言,使用染料的著色組成物易引起顏色混合,這是由於在塗佈過程中染料容易滲入先前形成的不同顏色之圖案(或層)中的性質。此外,使用染料的著色組成物需要大量染料,藉此,有利於光微影性質的組分之相對含量減少。因此,形成的圖案可能存在缺陷,諸如圖案在因敏感度降低所致的曝光量不足之部分處的脫落,因鹼性顯影期間染料溶解而不能獲得所要形狀或所要顏色密度,及其類似情況。此外,當在形成膜之後進行熱處理時,使用染料的著色組成物易造成鄰近像素之間或鄰近層之間的顏色轉移(因熱處理造成的熱擴散)。
然而,藉由使用含有特定染料多聚體之本發明之著色組成物,可製造著色膜(彩色濾鏡),其中染料所特有之以下問題得到顯著抑制,諸如染料滲入先前施加之著色層中,鹼性顯影期間染料溶解及因熱處理造成的熱擴散(顏色轉移),同時維持與在使用染料情況下等效的透明度。
<彩色濾鏡及其製造方法>
本發明之彩色濾鏡藉由使用本發明之著色組成物形成。因此,本發明之彩色濾鏡可抑制因顏色滲入、顏色轉移及顯影殘餘物形成所致的顏色混合。此外,本發明之彩色濾鏡亦呈現優異耐熱性。
在下文中,將描述使用本發明之著色組成物藉由光微影法形成彩色濾鏡之方法。
可使用JP-A第2008-292970號之段落編號[0277]至[0284]中所述的方法作為使用本發明之著色組成物藉由光微影法形成圖案之方法。
詳言之,所述方法包括藉由施加著色組成物於載體上來形成著色層之步驟(“著色層形成步驟”),經由光罩使所形成著色層曝光之步驟(“曝光步驟”)及顯影曝光著色層以形成著色圖案之步驟(“顯影步驟”)。包括此等步驟之方法亦稱為製造本發明之彩色濾鏡的方法。
<著色層形成步驟>
在製造本發明之彩色濾鏡之方法中,首先藉由諸如旋塗、注塗或滾塗之塗佈方法將本發明之著色組成物施加於載體上,藉此形成塗層。視情況對塗層進行預烘烤,且隨後乾燥以形成著色層(著色層形成步驟)。
製造本發明之彩色濾鏡之方法中使用的載體之實例包括欲用於液晶顯示器裝置及其類似物之載體,例如鹼石灰玻璃、硼矽酸玻璃(PYREXTM(註冊商標)玻璃)、石英玻璃及藉由將透明導電膜沈積於此等玻璃載體上獲得的載體;欲用於影像感測器及其類似物之光電轉換裝置基板,例如矽基板;及輔助金屬氧化物半導體(CMOS)基板。此等基板可具有界定彼此各像素之黑條紋。為了改良對上層之黏附、抑制物質之擴散或使基板表面平坦化,底塗層可視情況形成於此等載體上。
當藉由旋塗將著色組成物施加於載體上時,可在滴加著色組成物之前將合適有機溶劑滴加於載體上且旋轉載體,以便改良著色組成物與載體之相容性,從而減少著色組成物之施加用量。
預烘烤之條件可包含使用熱板或烘箱將載體在70℃至130℃下加熱約0.5分鐘至15分鐘。
由著色組成物形成的著色層之厚度宜視用途來選擇。一般而言,著色層之厚度較佳為在0.2微米至5.0微米之範圍內,更佳為在0.3微米至2.5之範圍內,且最佳為在0.3微米至1.5微米之範圍內。本文提及的著色層之厚度為在執行預烘烤之後量測的膜厚度。
<曝光步驟>
接著,在本發明之彩色濾鏡之製造方法中,將載體上形成之著色層經由光罩曝露於光或照射(曝光步驟)。
用於曝露之光或照射較佳為g-線、h-線、i-線、KrF或ArF,且尤佳為i-線。當i-線用於曝光時,曝光劑量較佳為100毫焦耳/平方公分至10,000毫焦耳/平方公分。
其他可用照射源之實例包括超高壓、高壓、中壓或低壓水銀燈、化學燈、碳弧燈、氙氣燈、金屬鹵化物燈、可見光及紫外線雷射源、螢光燈、鎢絲燈及日光。
(使用雷射源之曝光步驟)
當雷射源用於曝光步驟時,紫外線雷射可用作光源。雷射為激射光波放大之縮寫。雷射之振盪器及放大器利用具有粒子數反轉之物質中存在的誘發放光之現象,且藉助於光波之放大及振盪產生具有甚至更高相干性及定向性之單色光。雷射之激發介質之實例包括晶體、玻璃、液體、染料及氣體,且在紫外線區域中具有振盪波長之已知雷射(諸如固體雷射、液體雷射、氣體雷射或半導體雷射)可用於此等介質中。由雷射輸出及振盪波長之觀點來看,其中固體雷射及氣體雷射較佳。
就可在使用雷射源之曝光步驟中使用的雷射之波長而言,具有較佳為300奈米至380奈米且更佳為300奈米至360奈米之波長的紫外線雷射較佳,這是因為此範圍內之波長對應於對抗蝕劑(著色組成物)敏感之波長。
詳言之,較佳為可使用Nd:YAG雷射(第三諧波:355奈米),其為具有極高輸出之相對較便宜之固體雷射;及準分子雷射(XeCl:308奈米,XeF:353奈米)。
對目標(著色層)之曝光劑量較佳為在1毫焦耳/平方公分至100毫焦耳/平方公分之範圍內,且更佳為在1毫焦耳/平方公分至50毫焦耳/平方公分之範圍內。由形成圖案之生產力之觀點來看,此曝光劑量範圍較佳。
可在使用雷射源之曝光步驟中使用的曝光設備不受特別限制,且其實例包括市售設備,諸如CALLISTO(商標名,由V Technology有限公司製造)、EGIS(商標名,由V Technology有限公司製造)及DF2200G(商標名,由Dainippon Screen Mfg.有限公司製造),且較佳亦可使用其他設備。
發光二極體(LED)及雷射二極體(LD)可用作有效照射源。詳言之,當必須使用紫外線照射源時,可使用紫外線LED及紫外線LD。舉例而言,Nichia公司將具有波長範圍在365奈米與420奈米之間的主發射光譜之紫外線LED推向市場。當想要甚至更短波長時,可使用美國專利第6,084,250號中所揭露之LED,其可發射中心在300奈米與370奈米之間的有效照射。其他紫外線LED亦可利用且可發射不同紫外線範圍之照射。本發明中的有效照射源較佳為UV-LED且尤佳為峰值波長為340奈米至370奈米之UV-LED。
由於紫外線雷射呈現良好的平行度,所以可在無光罩之情況下進行圖案曝光。然而,在圖案曝光期間使用光罩因圖案之線性度可得以進一步改良而較佳。
在後續顯影處理之前,可使用熱板或烘箱將曝光著色層在70℃至180℃下加熱0.5分鐘至15分鐘。
此外,可在允許氮氣在腔室中流動的同時進行曝光以抑制著色層中染料之氧化性褪色。
<顯影步驟>
隨後,使用顯影溶液將曝光著色層(顯影步驟)顯影。以此方式可形成負型或正型著色圖案(抗蝕劑圖案)。
顯影溶液可為各種有機溶劑或鹼性水溶液之組合,只要其溶解著色層中之未固化部分且不溶解固化部分即可。當顯影劑溶液為鹼性水溶液時,較佳為調整鹼性濃度以使得pH值為11至13,更佳為11.5至12.5。詳言之,氫氧化四乙銨之濃度已調整為0.001質量%至10質量%,較佳為0.01質量%至5質量%之鹼性水溶液可用作顯影溶液。
顯影時間較佳為在30秒至300秒,更佳為在30秒至120秒之範圍內。顯影溫度較佳為20℃至40℃,且更佳為23℃。
顯影可使用槳式系統、淋灑系統、噴灑系統或其類似物執行。
在用鹼性水溶液顯影之後較佳為用水進行洗滌。洗滌方法宜根據用途選擇,且一實例為沖洗處理,其藉由在10轉/分鐘至500轉/分鐘之旋轉速度下旋轉載體(諸如矽晶圓基板之)的同時,自位於載體之旋轉中心之上方的噴射嘴供應淋灑形式的純水。
之後,著色圖案可視情況進行後加熱及/或後曝光以加速著色圖案之固化(後固化步驟)。
<後固化步驟>
在本發明中,在藉由上述顯影形成圖案之步驟之後,較佳為進行後固化步驟用於進一步固化所得圖案。
可藉由加熱(後加熱)及/或曝光(後曝光,諸如紫外線照射)進行後固化,且所得圖案進一步經固化以在用於後續顏色之著色圖案的著色層形成期間抑制圖案溶解,或改良所得彩色濾鏡之像素之耐溶劑性。
後固化步驟較佳為進行紫外線照射之紫外線照射步驟。
-紫外線照射步驟-
在紫外線照射步驟中,藉由後曝光進行圖案固化。
詳言之,用例如紫外光(紫外光),以顯影前曝光處理之曝光劑量[毫焦耳/平方公分]的至少10倍照射劑量[毫焦耳/平方公分]照射已在圖案形成步驟中進行顯影處理之圖案。藉由在圖案形成步驟中的顯影處理與下文將描述之熱處理之間用紫外光照射顯影圖案一段預定時間,可有效地抑制後續加熱期間的顏色轉移。若此步驟中的照射劑量小於10倍,則著色像素之間或鄰近層之間的顏色轉移不能受到抑制。
紫外光之照射劑量較佳為圖案形成步驟中的曝光劑量之12倍至200倍,且更佳為15倍至100倍。
可用g-線、h-線、i-線、KrF、ArF、紫外光、電子束、X射線或其類似物,較佳為用g-線、h-線、i-線或紫外光且尤佳用紫外光進行後曝光。當用紫外光(UV固化)進行照射時,較佳為在20℃至50℃(較佳為在25℃至40℃)之低溫下進行。紫外光之波長較佳為包括200奈米至300奈米之波長範圍。高壓水銀燈、低壓水銀燈或其類似物可用作光源。照射時間在10秒至180秒之範圍內,較佳為在20秒至120秒之範圍內,且更佳在30秒至60秒之範圍內。
照射紫外光之光源可為例如超高壓水銀燈、高壓水銀燈、低壓水銀燈、遠紫外線燈或其類似物。其中,較佳為以下光源:照射的紫外光包括波長為275奈米或275奈米以下之光的紫外光,及可照射之光在275奈米或小於275奈米波長下的光之照射照度[毫瓦/平方公分]為所述光在所有紫外光之波長下的光之積分照射照度的5%或5%以上。藉由將紫外光中波長為275奈米或275奈米以下之光的照射照度調整為5%或5%以上,抑制著色像素之間或鄰近上層與下層之間的顏色轉移之作用及改良耐光性之作用可得以進一步改良。由此等觀點來看,較佳為藉由使用與圖案形成步驟中所進行之曝光所用的光源(亮線,諸如i-線)不同之光源進行紫外線照射之後曝光。詳言之,宜使用高壓水銀燈、低壓水銀燈或其類似物。出於相似原因,光在275奈米或小於275奈米波長下的照射照度[毫瓦/平方公分]較佳為光在所有紫外光波長下之積分照射照度的7%或7%以上。此外,希望光在275奈米或小於275奈米波長下的照射照度之上限為25%或25%以下。
“積分照射照度”指的是照射光中所包含的各別光波長之照度之總和(面積),其顯示為圖中所繪曲線之面積,圖中在各光譜波長(通過單位面積/單位時間之照射能量;[毫瓦/平方公分])下的照度表示縱軸且光之波長[奈米]表示橫軸。
後曝光中使用的紫外光之積分照射照度較佳為200毫瓦/平方公分或200毫瓦/平方公分以上。若積分照射照度為200毫瓦/平方公分或200毫瓦/平方公分以上,則抑制著色像素之間或鄰近上層與下層之間的顏色轉移及改良耐光性之作用可得以更有效地改良。積分照射照度較佳為250毫瓦/平方公分至2,000毫瓦/平方公分,更佳為300毫瓦/平方公分至1,000毫瓦/平方公分。
此外,較佳為用熱板或烘箱在100℃至300℃之溫度下且更佳為在150℃至250℃之溫度下進行後加熱。後加熱之時間較佳為在30秒至30,000秒之範圍內,且更佳為在60秒至1,000秒之範圍內。
在後固化步驟中,後曝光與後加熱可組合進行,且任一者可在另一者之前進行。然而,較佳為在後固化之前進行後曝光,這是因為可在後加熱步驟期間因底部熱下垂或卷邊所致的圖案形狀變形可藉由執行後曝光促進圖案固化加以抑制。
由此獲得之著色圖案構成彩色濾鏡之著色像素。
具有多個顏色之像素的彩色濾鏡可藉由執行一系列步驟形成,包括著色層形成步驟、曝光步驟及顯影步驟(及視情況選用之後固化步驟),次數對應於彩色濾鏡中所用顏色之數目。
本發明之著色組成物可容易用已知清潔液體移除,甚至若著色組成物附著於塗佈設備之噴射單元之噴嘴、塗佈設備之管道單元、塗佈設備之內部或其類似物也是如此。為了高效地移除著色組成物,宜使用本發明之著色組成物中所包含的上述溶劑。
此外,JP-A第7-128867號、第7-146562號、第8-278637號、第2000-273370號、第2006-85140號、第2006-291191號、第2007-2101號、第2007-2102號、第2007-281523號及其類似文獻中所述之清潔液體較佳為亦可用作清潔及移除本發明之著色組成物的清潔液體。
較佳為使用烷二醇單烷基醚羧酸酯或烷二醇單烷基醚作為清潔液體。
溶劑可單獨或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。
當兩種或兩種以上溶劑混合時,包含具有羥基之溶劑及不具有羥基之溶劑的混合溶劑較佳。具有羥基之溶劑與不具有羥基之溶劑的質量比較佳為1/99至99/1,更佳為10/90至90/10,且尤佳為20/80至80/20。混合溶劑尤佳為丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)與丙二醇單甲醚(PGME)之混合溶劑,其中混合比為60/40。
為了提高清潔液體對著色組成物之滲透性,清潔液體可含有上述界面活性劑作為可包含於著色組成物中的界面活性劑。
除了以上提及之方法之外,亦存在使用噴墨法之方法作為製造彩色濾鏡之方法。
藉由噴墨法製造彩色濾鏡之方法不受特別限制,但包括以下步驟:製備具有由隔板所界定之凹陷部分之基板及根據噴墨法將本發明之著色組成物之液滴(特定言之,稍後描述之本發明之噴墨用墨水)沈積於凹陷部分中,藉此形成彩色濾鏡之著色像素。舉例而言,可使用JP-A第2008-250188號之段落編號[0114]至[0128]中所述的方法。
本發明之彩色濾鏡可進一步包含氧化銦錫(ITO)層作為透明導電膜。形成ITO層之方法之實例包括連續式低溫濺鍍方法、連續式高溫濺鍍方法、分批式低溫濺鍍方法、分批式高溫濺鍍方法、真空沈積方法及電漿CVD方法。在本發明中,為了使彩色濾鏡之損壞減至最小,尤佳使用低溫濺鍍方法。
<噴墨用墨水>
本發明之噴墨用墨水含有本發明之著色組成物。
本發明之噴墨用墨水可用於形成呈現優異牢度(耐熱性及耐光性)、儲存穩定性及噴射穩定性之著色像素。
本發明之噴墨用墨水較佳為含有特定染料多聚體,及溶劑及可聚合化合物中之至少一者。
換言之,本發明之噴墨用墨水可含有或可不含有溶劑。不含溶劑之噴墨用墨水之一個實例為其中可聚合物化合物也用作溶劑之墨水。
<溶劑>
溶劑沒有特別限制,只要其滿足各別組分之溶解度或溶劑沸點之要求即可,但較佳為考慮下文描述之黏合劑之溶解度、可塗佈性及安全性來選擇溶劑。溶劑之特定實例包括JP-A第2009-13206號之第[0030]段至第[0040]段所述之溶劑。
此外,本發明之著色組成物中可包含之前述溶劑可用作溶劑。
溶劑之含量以噴墨用墨水之總質量計較佳為在30質量%至90質量%範圍內,且更佳為50質量%至90質量%。當溶劑含量為30質量%或30質量%以上時,可維持一個像素中之墨水沈積量,且墨水可有利地濕式擴散於像素中。當溶劑含量為90質量%或90質量%以下時,可維持墨水中除溶劑外之組分之量不低於指定含量,所述組分用於形成功能膜(例如像素)。因此,當形成彩色濾鏡時,形成各像素所必需之墨水量不應過大。舉例而言,當藉由噴墨法在隔板所界定之凹陷部分中沈積墨水時,可抑制墨水從凹陷部分流出或與形成相鄰像素之墨水混合。
自墨水自噴嘴之噴射性質及墨水對於載體之潤濕性的觀點出發,本發明之噴墨用墨水較佳為含有選自上述溶劑之高沸點溶劑。
溶劑沸點較佳為在130℃至280℃範圍內。
若溶劑沸點為130℃或130℃以上,則可進一步改良像素形狀之平面內均勻性。
若溶劑沸點為280℃或280℃以下,則可進一步改良藉由預烘烤移除溶劑之能力。
溶劑沸點意謂在1個大氣壓壓力下之沸點,且沸點之具體值展示於化學詞典(由Chapman & Hall發行)及其類似文獻中所述之物理特徵表中。此等溶劑可單獨使用或兩種或兩種以上組合使用。
<黏合劑>
為了調整墨水之黏度、硬度或其類似性質,黏合劑可視情況添加至本發明之噴墨用墨水中。黏合劑可為僅由自身無法聚合之樹脂形成的黏合樹脂,且簡單地藉由乾燥固化。然而,為了使墨水所形成之塗膜具有足夠強度、耐久度及黏著性,較佳為使用可在藉由噴墨方法於載體上形成像素圖案之後經由聚合反應固化的黏合劑。舉例而言,可使用可藉由聚合固化之黏合劑,例如在曝露於可見光、紫外光、電子束或其類似輻射時聚合及固化之可光固化黏合劑;及在加熱時聚合及固化之熱固性黏合劑。
此外,可用於本發明之著色組成物中之黏合劑可用作本發明之噴墨用墨水中之黏合樹脂。
<交聯劑>
本發明之噴墨用墨水可含有交聯劑。
作為交聯劑,宜使用“General Introduction to Epoxy Resins,Basic Edition I”(The Japan Society of Epoxy Resin Technology,2003年11月19日發佈)之第3章所述之固化劑及加速劑。舉例而言,多官能羧酸酐或多官能羧酸可用作交聯劑。
<界面活性劑>
本發明之噴墨用墨水可進一步含有界面活性劑。
界面活性劑之較佳實例包括揭露於JP-A第7-216276號之第[0021]段中之界面活性劑及揭露於JP-A第2003-337424及11-133600號中之界面活性劑。界面活性劑之含量以著色組成物之總質量計較佳為5質量%或5質量%以下。
此外,可用於本發明之著色組成物中之界面活性劑可用作本發明之噴墨用墨水中之界面活性劑。
<添加劑>
可視情況添加於本發明之噴墨用墨水中之添加劑包括JP-A第2000-310706號之第[0058]至[0071]段中所述之添加劑。
<製備噴墨用墨水之方法>
本發明之噴墨用墨水可藉由製備噴墨用墨水之已知方法來製備。
在製備可聚合化合物之溶液期間,當待使用之物質在溶劑中具有低溶解度時,諸如加熱或超音波處理之處理可在可聚合化合物不會引起聚合反應之範圍內進行。
本發明之噴墨用墨水之物理性質不受特別限制,只要此等性質在噴墨用墨水可自噴墨頭噴射之範圍內即可,但自實現穩定噴射的觀點出發,噴射期間之墨水黏度較佳為在2 mPa‧s至30 mPa‧s、更佳2 mPa‧s至20 mPa‧s之範圍內。此外,當使用設備噴射噴墨用墨水時,噴墨用墨水之溫度較佳為在20℃至80℃範圍內維持實質上恆定。當設備溫度較高時,降低墨水黏度,從而可噴射具有較高黏度之墨水。另一方面,由於噴墨頭內之高溫,墨水可發生變性及/或熱聚合反應,或墨水中之溶劑可在噴射墨水之噴嘴表面上蒸發而引起噴嘴堵塞。因此,設備溫度較佳為在20℃至80℃範圍內。
上述黏度為在維持噴墨用墨水之溫度為25℃的同時,用常用E型黏度計(例如RE-80L,商標名,由TOKI SANGYO有限公司製造)量測的值。
自改良對於非滲透性基板之潤濕性及改良噴射穩定性的觀點出發,本發明之噴墨用墨水在25℃下的表面張力(靜態表面張力)較佳為在20毫牛頓/米至40毫牛頓/米範圍內且更佳為20毫牛頓/米至35毫牛頓/米。當藉由設備噴射噴墨用墨水時,較佳為使噴墨用墨水之溫度在20℃至80℃範圍內維持實質上恆定,且噴射期間之表面張力較佳為在20 mN/m至40 mN/m範圍內。為了以某種程度的精確度維持噴墨用墨水之溫度,較佳為使用配備有墨水溫度偵測單元、墨水加熱或冷卻單元及控制單元(響應於經偵測之墨水溫度來控制加熱或冷卻)的設備。或者,亦較佳為提供根據墨水溫度控制施加於噴射噴墨用墨水之單元之能量且降低噴墨用墨水之物理性質改變所產生的影響的單元。
表面張力為根據Wilhermy方法,在25℃之液體溫度及60% RH下,用常用表面張力計(例如CBVB-A3,商標名,由Kyowa Interface Science有限公司製造)量測的值。
為了在噴墨用墨水沈積於載體上之後,在載體上濕式擴散的同時維持噴墨用墨水之有利形狀,較佳為將沈積於基板上之後的噴墨用墨水之液體性質維持在預定範圍內。為此,較佳為維持載體及/或載體鄰近區域之溫度在預定範圍內。或者,亦可藉由例如增加載體下的工作台的熱容量來有效地降低因溫度變化引起之影響。
當藉由噴墨法使用本發明之噴墨用墨水來製造彩色濾鏡時,墨水之儲存穩定性很優異且墨水之聚集或分解得到抑制。此外,當連續或間斷噴射墨水時,例如偏離墨水飛行方向或無法噴射墨水之噴射缺陷可得到抑制。此外,噴墨用墨水呈現良好的復原性質,在暫停一段時間後,及自無法進行噴射之狀態之復原性質。
藉由噴墨方法用本發明之噴墨用墨水製造彩色濾鏡的方法不受特別限制,且例如可使用JP-A第2008-250188號之第[0114]至[0128]段所述之方法。
<本發明之彩色濾鏡之用途>
本發明之彩色濾鏡可適用於(不特定限於)例如以下應用:便攜終端,例如液晶顯示器、有機EL顯示器、液晶投影儀、遊戲機及行動電話;顯示器,例如數位相機及導航儀,及尤其彩色顯示器。
此外,本發明之彩色濾鏡可較佳為用作數位相機、數位視訊相機、內視鏡及行動電話中所用之CCD影像感測器及CMOS影像感測器之固態影像感測器的彩色濾鏡。詳言之,彩色濾鏡適用於可含有超過一百萬個像素的高解析度CCD裝置或CMOS裝置。
<固態影像感測器>
本發明之固態影像感測器包括本發明之彩色濾鏡。
本發明之固態影像感測器特別適合用作數位相機、數位視訊相機、內視鏡及移動電話中所用之CCD影像感測器或CMOS影像感測器。其中,本發明之固態影像感測器尤其適合用作具有超過一百萬個像素之高解析度之CCD影像感測器或CMOS影像感測器。
固態影像感測器之組態不受特別限制,只要其包括本發明之彩色濾鏡且起固態影像感測器之作用即可,且其實例為包括載體、多個光電二極體(構成光接收區域且轉移在載體上形成之由多晶矽或其類似物製得之電極)、在其上形成之本發明之彩色濾鏡及在其上形成之微透鏡的組態。
此外,在具有本發明之彩色濾鏡之相機系統中,鑒於染料之變色性質,相機透鏡或紅外線截止膜(IR cut film)較佳為具有二向色塗佈玻璃蓋片、微透鏡或其類似物。此外,玻璃蓋片或微透鏡之材料較佳為具有吸收400 nm或400 nm以下之部分或全部紫外光之光學性質。此外,為了抑制因染料氧化而引起之變色,相機系統較佳為具有降低彩色濾鏡透氧性的結構。舉例而言,較佳為用氮氣密封相機系統之部分或整個主體。
<顯示裝置>
本發明之顯示裝置包括本發明之彩色濾鏡。
本發明之顯示裝置之實例尤其包括液晶顯示器(LCD)、有機EL顯示器、液晶投影儀、遊戲機之顯示裝置、便攜終端(例如行動電話)之顯示裝置、數位相機之顯示裝置及汽車導航儀之顯示裝置,且彩色顯示裝置尤其適合。
顯示裝置之定義及各顯示裝置之解釋描述於例如“Electronic Display Device(Akio Sasaki,Kogyo Chosakai Publishing有限公司,1990”、“Display Device(Sumiaki Ibuki,Sangyo Tosho Publishing有限公司,1989)”及其類似文獻中。
液晶顯示裝置描述於例如“Next Generation Liquid Crystal Display Techniques(Tatsuo Uchida,Kogyo Chosakai Publishing有限公司,1994)”中。可應用本發明之液晶顯示裝置不受特別限制,且本發明可應用於例如“Next Generation Liquid Crystal Display Techniques”中描述的各種液晶顯示裝置。
本發明之彩色濾鏡可尤其有效地用於彩色TFT液晶顯示裝置中。彩色TFT液晶顯示裝置描述於例如“Color TFT Liquid Crystal Display(Kyoritsu Shuppan有限公司,1996)”中。此外,本發明可應用於具有較寬視角之液晶顯示裝置,例如共平面切換(IPS)系統或多區域垂直排列(MVA)系統、或STN、TN、VA、OCS、FFS、R-OCB及其類似物。
本發明之彩色濾鏡亦可應用於具有高亮度及高清晰度之COA(彩色濾鏡陣列(Color-filter On Array))系統。在COA型液晶顯示裝置中,除上述常規需求外,彩色濾鏡層需要滿足層間介電膜所必需之性質,例如低介電常數及對移除液之抗性。認為彩色濾鏡對用作曝露光之紫外雷射的透射率可藉由選擇進行曝光之方法或選擇著色像素之顏色或膜厚度來增加。因此,著色像素之固化性得到改良,且可在沒有切削、剝落或不均勻的情況下形成著色像素,從而改良對TFT基板上直接或間接提供之著色層之移除液的抗性。出於此等原因,本發明之彩色濾鏡適用於COA型液晶顯示裝置。為了實現低介電常數,可在彩色濾鏡層上提供樹脂塗層。
在COA系統所形成之著色層中,為了將安置於著色層上之ITO電極與安置於著色層下方之驅動基板之末端電連接,需要形成導電路徑,例如具有約1微米至15微米邊長之矩形通孔或U形凹陷區域。導電路徑之尺寸(亦即側邊長度)較佳為5微米或5微米以下,且可根據本發明形成具有5微米或5微米以下尺寸之導電路徑。
此等影像顯示系統描述於例如“EL,PDP,LCD Display-Latest Trends of Technology and Markets (Research Study Division of Toray Research Center,Inc.,2001)”之第43頁及其類似文獻。
除本發明之彩色濾鏡外,本發明之液晶顯示裝置還包括各種類型的其他組件,例如電極基板、偏光膜、相位差膜、背光、間隔層及視角補償膜。本發明之彩色濾鏡可應用於包含此等已知組件的液晶顯示裝置。
此等組件之細節描述於例如“'94 Market of Liquid Crystal Display Related Materials And Chemicals(Kentaro Shima,CMC Publishing有限公司,1994)”及“2003 Current State And Perspective Of Liquid Crystal Related Market(第2卷,Ryokichi Omote,Fuji Chimera Research Institute,Inc.,2003)”。
背光描述於例如SID meeting Digest 1380(2005)(A. Konno等人)及Monthly Display,2005年12月,第18-24頁(Hiroyasu Shima)及第25-30頁(Takaaki Yagi)。
當本發明之彩色濾鏡用於液晶顯示裝置中時,與已知的三波長冷陰極管組合可獲得高對比度。然而,當與紅色、綠色及藍色LED光源組合用作背光時,可獲得呈現高亮度、高色純度及優異顏色再現性之液晶顯示裝置。
根據本發明之著色組成物、噴墨用墨水、彩色濾鏡及製備彩色濾鏡之方法、固態影像感測器及顯示裝置的細節已藉由說明各種實施例而描述如上。然而,本發明不限於此等實施例,且可在不偏離本發明主旨之情況下對其作各種修改及變動。
實例
下文將參考以下實例進一步詳細描述本發明。以下實例中提供之材料、試劑、比率、儀器、操作及其類似者可在不偏離本發明範疇之情況下經適當修改。因此,本發明決不受限於以下特定實例。在以下實例中,除非另外明確說明,否則“%”及“份”分別是指“質量%”及“質量份”。
[實例1]
(1)製備抗蝕劑溶液A(負型)
將以下組分混合並溶解以製備抗蝕劑溶液A。
- 丙二醇單甲醚乙酸酯:5.20份
- 環己酮:52.60份
- 黏合劑:30.50份
(甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸2-羥乙酯共聚物,莫耳比=60:20:20,平均分子量:30200(以聚苯乙烯計),41%環己酮溶液)
- 二異戊四醇六丙烯酸酯:10.20份
- 聚合抑制劑(對甲氧基苯酚):0.006份
- 含氟界面活性劑(商標名:F-475,由DIC Corporation製造):0.80份
- 光聚合引發劑:4-苯並氧雜環戊烷-2,6-雙(三氯甲基)-均三嗪(商標名:TAZ-107,由Midori Kagaku有限公司製造):0.58份。
(2)製備具有底塗層之玻璃基板
使用0.5% NaOH水溶液對玻璃基板(商標名:CORNING 1737)進行超音波洗滌,接著用水洗滌及脫水烘烤(200℃/20分鐘)。接下來,在玻璃基板上,用旋轉塗佈機將步驟(1)中獲得之抗蝕劑溶液A塗佈至2微米之乾燥後厚度,且藉由在220℃下加熱1小時來乾燥,從而製備具有底塗層之玻璃基板。
(3)製備著色組成物
將以下組分混合,分散並溶解以製備著色組成物。
- 環己酮:1.133份
- 甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物(20% CyH溶液)(莫耳比=70:30,重量平均分子量:30,000):1.009份
- 可聚合單體(商標名:KAYARAD DPHA,由Nippon Kayaku有限公司製造):3.84份
- 含氟界面活性劑(1% CyH溶液)(商標名:SOLSPERSE 20000,由AstraZeneca K.K.製造):0.125份
- 肟光聚合引發劑(以下結構):0.087份
- 染料多聚體(例示性化合物1-4,重量平均分子量(Mw):5200,分散度(Mw/Mn)1.66):0.183份
- 顏料藍15:6分散體:2.418份
(固體濃度:17.70%,顏料濃度:11.80%)
- 非離子性界面活性劑:甘油丙氧基化物(1% CyH溶液):0.048份
-製備C.I.顏料藍15:6分散體
藉由以下方法製備C.I.顏料藍15:6分散體。
混合11.8質量份之C.I.顏料藍15:6(平均粒徑:55奈米)、5.9質量份之顏料分散劑BY-161(商標名,由BYK製造)及82.3質量份之PGMEA,並用珠磨機(bead mill)(氧化鋯珠粒直徑:0.3毫米)將其分散3小時,從而製備顏料分散體。此後,用配備有降壓機構之高壓分散設備(NANO-3000-10,商標名,由Nippon BEE Chemical有限公司製造)以500公克/分鐘之流速在2,000千克/立方公分之壓力下對經混合溶液進行分散處理。此分散處理重複10次以獲得顏料分散體(C.I.顏料藍15:6分散體)。藉由動態光散射方法用量測設備(NANOTRAC UPA-EX150,商標名,由Nikkiso有限公司製造)量測所得顏料分散體之顏料之平均初始粒徑。顏料之平均初始粒徑為24奈米。
(4)曝露及顯影著色組成物(形成著色圖案)
用旋轉塗佈機將步驟(3)中獲得之著色組成物施加於步驟(2)中在玻璃基板上形成之底塗層上,直至乾燥後厚度為0.6微米,且將塗膜在100℃下預烘烤120秒。
隨後,使用曝光設備(UX3100-SR,商標名,由Ushio,Inc.製造),以200毫焦耳/平方公分之曝光劑量,經由具有2微米線寬之光罩使塗膜曝露於具有365奈米波長之光。在曝光後,用顯影劑溶液(CD-2000,商標名,由Fuji Film Electronics Materials有限公司製造)在25℃之條件下顯影塗膜40秒。接著,在用流動水沖洗30秒後,進行噴霧乾燥以獲得著色圖案。
此後,在200℃下加熱著色圖案300秒以使其固化(後烘烤)。
因此獲得具有著色圖案之玻璃基板(藍色單色彩色濾鏡)。
(5)評估
如下所述來評估耐鹼溶性、耐溶劑性、因熱擴散引起之顏色轉移、基板之顯影殘餘物之形成及顯影殘餘物或染料在其他顏色中之滲入(滲入不同顏色之著色圖案中)。評估結果顯示於表1至5中。
[抗鹼溶性]
分別量測在步驟(4)中預烘烤後之塗膜之光譜透射(光譜透射A)及在曝光部分經顯影後之塗膜之光譜透射(光譜透射B)。藉由光譜透射A與光譜透射B之間的差別來計算染料殘餘比(%),且將結果用作評估耐鹼溶性之指標。染料殘餘比愈接近100%,耐鹼溶性就愈好。
[耐溶劑性]
測量在步驟(4)中後烘烤後之著色圖案之光譜透射(光譜透射A)。將步驟(1)中獲得之抗蝕劑溶液A施加於著色圖案(彩色濾鏡)上直至厚度為1微米,接著經受預烘烤。用顯影劑溶液(CD-2000,商標名,由Fuji Film Electronics Materials有限公司製造)在23℃之條件下進行顯影120秒,且再次量測光譜透射(光譜透射B)。藉由光譜透射A與光譜透射B之間的差別來計算染料殘餘比(%),且將結果用作評估耐溶劑性之指標。染料殘餘比愈接近100%,耐溶劑性就愈好。
[因熱擴散引起之顏色轉移]
將用於形成底塗層之透明溶液(CT-2000 L,商標名,由Fuji Film Electronics Materials有限公司製造)施加於步驟(4)中製備之彩色濾鏡上直至乾燥膜厚度為1 μm,且乾燥以形成透明膜。此後,使透明膜在200℃下經受熱處理5分鐘。在加熱後,用顯微光譜學系統(LCF-1500 M,商標名,由Otsuka Electronics有限公司製造)量測緊鄰著色圖案形成之透明膜之吸光度。計算所得透明膜之吸光度值與加熱前量測之著色圖案之吸光度值的比率[%],其用作評估顏色轉移之指標。
-評估標準-
向鄰近像素之顏色轉移(%)
A:向鄰近像素之顏色轉移<1%
B:1%<向鄰近像素之顏色轉移10%
C:10%向鄰近像素之顏色轉移30%
D:向鄰近像素之顏色轉移>30%
[在基板上形成之顯影殘餘物]
用掃描電子顯微鏡(商標名:Hitachi超高解析度場發射掃描電子顯微鏡S-4800,x 20,000)檢查在步驟(4)中顯影後之著色圖案之未曝光部分。根據以下標準對結果進行感官評估。
A:著色圖案在顯影後無殘餘物
B:著色圖案在顯影後存在一些殘餘物
C:著色圖案不能顯影
[顯影殘餘物/染料在其他顏色中之滲入]
用旋轉塗佈機將以下著色組成物(G)施加於步驟(2)中在玻璃基板上形成之底塗層上,直至乾燥後厚度為0.6微米,且在100℃下預烘烤120秒。接著藉由使用曝光設備(UX3100-SR,商標名,由Ushio,Inc.製造),以200毫焦耳/平方公分之曝光劑量,在不用光罩之情況下使整個塗膜表面曝露於具有365奈米波長之光。在曝光後,用顯影劑溶液(CD-2000,商標名,由Fuji Film Electronics Materials有限公司製造)在25℃之條件下顯影塗膜40秒。接著,在用流動水沖洗30秒後,進行噴霧乾燥。此後,在200℃下進行後烘烤15分鐘,且量測塗膜之光譜透射(光譜透射A)。此外,用旋轉塗佈機將以上步驟(3)中製備之著色組成物塗佈於塗膜上直至乾燥後厚度為0.6微米,且在100℃下預烘烤120秒。用顯影劑溶液(CD-2000,商標名,由Fuji Film Electronics Materials有限公司製造)在25℃之條件下在不進行曝光之情況下顯影塗膜40秒。接著,在用流動水沖洗30秒後,進行噴霧乾燥且量測光譜透射(光譜透射B)。根據光譜透射A與光譜透射B之間的差別,計算透射率降低量之絕對值(T%降低量),且將其用作評估顯影劑殘餘物/染料在其他顏色中之滲入之指標。
-評估標準-
顯影殘餘物/染料在其他顏色中之滲入(T%降低)
A:T%降低量<1%
B:1%T%降低量5%
C:T%降低量5%
-著色組成物G-
將40份C.I.顏料綠36與C.I.顏料黃219之30/70[質量比]混合物、50份分散劑DISPERBYK-161(商標名:由BYK製造,30%溶液)及110份溶劑丙二醇單甲醚混合,且用珠磨機分散15小時以製備顏料分散體(P1)。
混合顏料分散體(P1)及以下組分且攪拌以製備著色組成物G。
<組成物>
- 染料(顏料分散體(P1)):350份
- 聚合引發劑(肟光聚合引發劑)(商標名:CGI-124,由BASF Japan製造):30份
- TO-1382:25份
(可聚合化合物,含羧基五官能丙烯酸酯,由Toagosei有限公司製造)
- 二異戊四醇六丙烯酸酯:30份
- 溶劑(PGMEA):200份
- 基板助黏劑(3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷):1份
[實例2至實例33及比較實例1至比較實例27]
除了將實例1之染料多聚體換成表1至表5中所述之染料多聚體,以與實例1相同之方式評估實例2至實例33及比較實例1至比較實例27。
藉由改變鏈轉移劑之量及引發劑之量來調節所述實例中例示性化合物及所述比較實例中例示性化合物之重量平均分子量(Mw)。在本發明中,藉助於聚合反應來調節重量平均分子量,聚合反應為使用鏈轉移劑調節重量平均分子量之相對容易方式。
特定而言,在氮氣氛圍下,以聚合引發劑/鏈轉移劑之固定比率(2/1,莫耳比),在聚合引發劑相對於可聚合染料單體(及共聚合組分單體)之總莫耳數之3莫耳%、6莫耳%及9莫耳%的3個點進行初步實驗之聚合反應。接著藉由GPC量測反應液體以獲得各指定重量平均分子量(Mw)。
基於此等3個點繪製校正曲線,且計算獲得所要重量平均分子量(Mw)所需之聚合引發劑及鏈轉移劑之量,藉此可合成具有所要重量平均分子量(Mw)之染料多聚體。當在此校正曲線範圍內無法獲得所要重量平均分子量(Mw)時,可藉由已知的分子量控制方法,例如藉由改變反應溫度、溶劑種類、聚合引發劑或鏈轉移劑、或反應濃度來調節重量平均分子量(Mw)。
特定而言,在實例1至實例33中,如上所述,計算聚合引發劑之量及鏈轉移劑之量,使得自校正曲線獲得之重量平均分子量(Mw)在5,000至20,000之範圍內,藉此藉由進行聚合反應將重量平均分子量(Mw)調節至5,000至20,000之範圍內(同樣適用於實例2-1、實例3-1及實例3-2)。
在比較實例1至比較實例27中,如上所述,計算聚合引發劑之量及鏈轉移劑之量,使得自校正曲線獲得之重量平均分子量(Mw)小於5,000,藉此藉由進行聚合反應將重量平均分子量(Mw)調節至小於5,000。或者,計算聚合引發劑之量及鏈轉移劑之量,使得自校正曲線獲得之重量平均分子量(Mw)超過20,000,藉此藉由進行聚合反應將重量平均分子量(Mw)調節至超過20,000。
在實例及比較實例中,藉由確定是否進行再沈澱、改變再沈澱溶劑之種類及量及改變進行再沈澱之次數來調節分散度(Mw/Mn)。
特定而言,在實例1至實例33中,藉由用PGMEA/甲醇(1/1,體積比)將聚合反應溶液稀釋至聚合反應液體3倍體積之量,並用量為溶液約20至100倍之乙腈(或乙腈/甲醇混合溶劑,體積比7/3)使此溶液進行再沈澱來調節分散度至所要分散度。
當未獲得所要分散度時,將自再沈澱獲得之染料多聚體溶解於THF(或環己酮、PGMEA)中,THF之量為染料多聚體重量之3至5倍,且用量為溶液約20至100倍之乙腈(或乙腈/甲醇混合溶劑,體積比7/3)使此溶液進行再沈澱。重複再沈澱,直至分散度(Mw/Mn)被調節至1.00至2.50(同樣適用於以下實例2-1、實例3-1及實例3-2)。在比較實例1至比較實例27中,藉由不進行再沈澱或藉由
表5中所示之例示性化合物A為日本專利第3736221號中所述之聚合物A(具有以下結構之染料單體、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸2-羥乙酯及甲基丙烯酸之共聚物)。
如表1至表5中所示,證明實例1至實例33(其中使用經控制可具有特定性質之本發明染料多聚體)與比較實例1至比較實例27相比呈現優越的耐鹼溶性及耐溶劑性。此外,所述實例在因熱擴散引起之顏色轉移、基板或其他顏色上形成殘餘物及染料滲入抑制方面呈現良好的結果,從而證明抑制顏色混合之顯著效應。
此外,出乎意料地發現塗佈溶液(著色組成物)(其中使用經控制可具有特定性質之本發明染料多聚體)呈現良好的塗佈適用性,其在塗佈表面上形成很少的裂縫或顏色不均勻。
在如上解釋之實例1至實例33中,在玻璃基板上形成藍色圖案(藍色彩色濾鏡)。然而,可藉由根據實例1至實例33之方法形成藍色濾鏡、用已知方法自綠色抗蝕劑形成綠色濾鏡及用已知方法自紅色抗蝕劑形成紅色濾鏡而分別在基板(矽晶圓基板,其上形成諸如CCD或CMOS之固態影像感測器)上形成三種顏色之彩色濾鏡。由此獲得的具有三種顏色之彩色濾鏡之固態影像感測器可抑制染料滲入、抑制因熱處理引起之染料熱擴散(顏色轉移)及抑制因顯影殘餘物引起之顏色混合。此外,固態影像感測器呈現優異的顏色再現性及敏感性。
[實例2-1]
(1)製備著色組成物(正型)
- 乳酸乙酯(EL):30份
- 樹脂P-1(參見下文):3.0份
- 二疊氮萘醌N-1(參見下文):1.8份
- 交聯劑(六甲氧基羥甲基化三聚氰胺):0.6份
- 光酸產生劑(TAZ-107,商標名,由Midori Kagaku有限公司製造):1.2份
- 含氟界面活性劑(F-475,商標名,由DIC Corporation製造):0.0005份
- 染料(例示性化合物1.4,平均分子量:5200,分散度:1.66):0.3份
將以上組分混合並溶解以獲得著色組成物(正型)。
樹脂P-1及二疊氮萘醌化合物N-1根據以下方法來合成。
(2)合成樹脂P-1
將70.0公克甲基丙烯酸苯甲酯、13.1公克甲基丙烯酸、17.0公克甲基丙烯酸2-羥乙酯及600公克2-甲氧基丙醇置於三頸燒瓶中,且將攪拌器、回流冷凝器及溫度計連接於所述燒瓶。在氮氣流下於65℃下,添加催化劑量之聚合引發劑(V-65,商標名,由Wako Pure Chemical Industries有限公司製造)並攪拌10小時。將所得樹脂溶液在劇烈攪拌下滴入20公升離子交換水中,從而獲得白色粉末。將白色粉末在40℃下真空乾燥24小時,從而獲得樹脂P-1。藉由GPC分別量測到重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)為28,000及11,000。
(3)合成二疊氮萘醌化合物N-1
將42.45公克TrisP-PA(由Honshu Chemical Industry有限公司製造)、61.80公克二疊氮鄰萘醌-5-磺醯氯及300毫升丙酮置於三頸燒瓶中,且在室溫下經1小時向其中滴入24.44公克三乙胺。滴完後,將反應溶液進一步攪拌2小時,且在攪拌下將所得反應溶液倒入大量水中。藉由抽氣過濾來收集在水中作為沈澱物形成之二疊氮萘醌磺酸鹽,且在40℃下真空乾燥24小時,從而獲得感光性化合物N-1。
根據實例1之方法來評估以上方法中所獲得之著色化合物(正型)。著色組成物在改良耐鹼溶性、耐溶劑性、抑制因熱擴散引起之顏色轉移、抑制基板或其他顏色上顯影殘餘物之形成及抑制染料滲入方面呈現良好結果。
[實例3-1及3-2]
(製備用於形成隔板之暗色組成物)
藉由以下方法來製備暗色組成物K1。
以表6中所示之量稱取K顏料分散體1(碳黑)及丙二醇單甲醚乙酸酯,且在24℃(±2℃)下攪拌,並在150轉/分鐘下攪拌10分鐘。在進一步攪拌混合物的同時,稱取甲基乙基酮(2-丁酮)、黏合劑2、氫醌單甲醚、DPHA溶液、2,4-雙(三氯甲基)-6-[4'-(N,N-雙乙氧基羰基甲基)胺基-3'-溴苯基]-均三嗪及界面活性劑1,並以此順序在25℃(±2℃)下添加,並在40℃(±2℃)在150轉/分鐘下攪拌混合物30分鐘。表6中所述之量是以質量計,且具體組成如下。
<K顏料分散體1>
- 碳黑(Nipex 35,商標名,由Evonik Degussa Japan有限公司製造):13.1%
- 分散劑(以下化合物B1):0.65%
- 聚合物(甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸之無規共聚物=72/28(莫耳比),分子量:37000):6.72%
- 丙二醇單甲醚乙酸酯:79.53%
<黏合劑2>
- 聚合物(甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸之無規共聚物=78/22(莫耳比),分子量:38000):27%
- 丙二醇單甲醚乙酸酯:73%
<DHPA溶液>
- 二異戊四醇六丙烯酸酯(含5000毫升聚合抑制劑MEHQ,KAYARAD DPHA,商標名,由Nippon Kayaku有限公司製造):76%
- 丙二醇單甲醚乙酸酯:24%
<界面活性劑1>
- 具有以下結構1之化合物:30%
- 甲基乙基酮:70%
結構1
(N=6,x=55,y=5,Mw=33940,Mw/Mn=2.55,PO:氧化丙烯,EO:氧化乙烯)
(形成隔板)
用UV洗滌機洗滌無鹼玻璃基板,接著用刷子及清潔劑洗滌,隨後用純水進行超音波洗滌。藉由在120℃下進行熱處理3分鐘來穩定基板表面之狀態。
在冷卻基板至23℃後,用具有槽形噴嘴之玻璃基板塗佈機(MH-1600,商標名,由FAS Asia製造)將暗色組成物K1施加於玻璃基板上。隨後,用VCD(vacuum drying machine,真空乾燥機,由Tokyo Ohka Kogyo有限公司製造)乾燥部分溶劑30秒以消除塗層之溶解性,且在120℃下預烘烤3分鐘以形成厚度為2.3微米之暗色組成物層K1。
在氮氣氛圍下,以300毫焦耳/平方公分之曝光量、20微米之隔板寬度及100微米之間隔寬度,用具有超高壓水銀燈之近接曝光機(由Hitachi High-Technologies公司製造)進行圖案曝光,同時以垂直方式置放基板及光罩(具有影像圖案之石英曝光光罩),其中光罩表面與暗色組成物層K1之間的間隔為200微米。
此後,用噴淋噴嘴噴灑純水以均勻潤濕暗色組成物層K1之表面,且在23℃及0.04兆帕之扁平噴嘴壓力下用KOH顯影劑(含非離子性界面活性劑,商標名:CDK-1,由FUJIFILM Electronic Materials有限公司製造,稀釋100倍)進行噴淋顯影80秒,從而獲得圖案化影像。隨後藉由在9.8兆帕之壓力下用超高壓噴嘴噴射超純水來移除殘餘物。此後,在大氣壓力及2500毫焦耳/平方公分之曝光量下,自形成暗色組成物層K1之基板一側進行後曝光。所得產物在烘箱中於240℃下加熱50分鐘,從而獲得厚度為2.0微米、光學密度為4.0及開口寬度為100微米之具有條紋圖案之隔板。
(用於賦予墨水排斥性之電漿處理)
在以下條件下,用陰極耦合平行板電漿處理設備對其上形成隔板之基板進行電漿處理以賦予墨水排斥性。
氣體:CF4
氣體流速:80標準立方公分/分鐘(sccm)
壓力:40帕
RF功率:50瓦
處理時間:30秒
(製備紫(V)墨水(violet ink))
混合表7中所示之組分並攪拌1小時。此後,在減壓下使用平均孔徑為0.25微米之微濾器過濾混合物,從而製備紫墨水(墨水V-1及墨水V-2)。
所用組分的細節如下。
- 染料:例示性化合物2-3(平均分子量:8,820,分散度:1.77,酸值:2.65毫莫耳/公克)
- DPCA-60(KAYARAD DPCA,商標名,由Nippon Kayaku有限公司製造,經已內酯改質之二異戊四醇六丙烯酸酯)
- KF-353(由Shin-Etsu Chemical有限公司製造,經聚醚改質之聚矽氧油)
(量測黏度及表面張力)
在以下條件下用E型黏度計(RE-80L,商標名,由Toki Sangyo有限公司製造)量測所獲得之墨水之黏度,同時維持墨水溫度為25℃。
量測條件
- 轉子:134° 34'×R24
- 量測時間:2分鐘
- 量測溫度:25℃
用表面張力計(CBVB-A3,商標名,由Kyowa Interface Science有限公司製造)量測墨水之表面張力。
(量測對比度之方法)
將置放擴散板(diffusion plate)之冷陰極管用作背光單元,且將單色基板置放於兩個起偏振片(PORAX-15N,商標名,由Luceo有限公司製造)之間。藉由將光通過平行安置之起偏振片時之光色度Y值除以光通過交叉安置之起偏振片時之光色度Y值來計算對比度。用彩色亮度計(BM-5A,商標名,由Topcon Corporation製造)量測色度。單色基板藉由以下方法來製備。
藉由噴墨法或旋轉塗佈法將用於形成彩色濾鏡之墨水(墨水V-1及墨水V-2)施加於玻璃基板上以形成固體膜,且以用於形成彩色濾鏡之類似方式在100℃下預烘烤所述固體膜2分鐘,並在220℃下後烘烤30分鐘,從而形成厚度為2微米之膜。
彩色亮度計之量測角設定為1°,且在一定視野(直徑:5毫米)下對樣品進行量測。當兩個起偏振片平行安置而不置放樣品時,背光之光量設定為400坎德拉/平方米。
在上述方法中獲得之單色基板(2種類型)中之每一者的對比度分別大於50,000。
(製備ITO層)
隨後,藉由在200℃之膜表面溫度下濺鍍ITO(氧化銦錫)15分鐘而在上述方法中獲得之單色基板上形成厚度為1500埃之ITO膜,從而獲得具有ITO膜之彩色濾鏡基板。
(在ITO濺鍍之前及之後光譜特徵的改變)
使用UV-Vis吸收光譜儀(V-570,商標名,由JASCO Corporation製造)獲得400至700奈米波長範圍內之光譜透射曲線。當濺鍍之前及之後最大峰值下的光譜透射量的改變很小時,表明實現了良好的耐熱性。ITO濺鍍之前及之後的基板顯示可忽略的光譜形狀改變,證明良好的耐熱性。
[比較實例3-1]
將17.5質量份C. I.顏料紫23(由Dainichiseika Color & Chemicals mfg有限公司製造)與2.5質量份顏料分散體(化合物B1)及80質量份溶劑(1,3-丁二醇二乙酸酯,下文稱為1,3-BGDA)及MMPGAC(乙二醇單甲醚乙酸酯)合併,且在預混後用電動磨(motor mill)(M-50,商標名,由Eiger Japan製造)(其利用直徑為0.65 mm之氧化鋯珠粒)在80%之填充率及9米/秒之圓周速度(peripheral speed)下分散混合物25小時,從而製備紫色顏料分散體。
(製備用於比較實例之墨水)
藉由使用上述方法中製備之顏料分散體來製備具有表8中所示之組成的顏料墨水。
在表8中,DPS 100是指KAYARAD DPS 100,商標名,由Nippon Kayaku有限公司製造;TMPTA是指KAYARAD TMPTA,商標名,由Nippon Kayaku有限公司製造;界面活性劑是指先前所述之界面活性劑1;且V-40是指偶氮雙(環己烷-1-甲腈),由Wako Pure Chemical Industries有限公司製造。
(製造供評估用之彩色濾鏡的方法)
用噴墨印表機(DMP-2831,商標名,由Fujifilm Dimatix公司製造)將上述方法中製備之墨水噴射入由基板上形成之隔板所界定之部分中(由突出部分圍繞之凹陷部分),隨後在烘箱中在100℃下加熱2分鐘。此後,將所得產物置於烘箱中並在220℃下靜置30分鐘,從而製備單色彩色濾鏡。
(評估墨水之儲存穩定性)
將上述方法中製備之各顏色之墨水儲存在50℃恆溫室中,且在30天後量測墨水黏度。基於製備不久後之墨水黏度與儲存30天後之墨水黏度之間的差異(%)來評估墨水之儲存穩定性,所述差異藉由{(儲存30天後之黏度-製備不久後之黏度)/製備不久後之黏度}×100來計算。評估標準如下。
A:製備之前及之後的墨水黏度的差異小於10%。
B:製備之前及之後的墨水黏度的差異為10%至小於20%。
C:製備之前及之後的墨水黏度的差異為20%至小於30%。
D:製備之前及之後的墨水黏度的差異為30%或30%以上。
(評估連續噴射穩定性)
藉由用噴墨印表機(DMP-2831,商標名,由Fujifilm Dimatix Inc.製造)在10千赫之噴射頻率下進行30分鐘連續噴射來評估上述方法中製備之墨水之噴射穩定性,所述印表機使用以10皮升(pL)之液滴量噴射墨水之墨盒(head cartridge)。評估標準如下。
A:可進行連續噴射而沒有問題。
B:觀察到輕度噴射障礙,但在噴射期間恢復正常狀態,此為幾乎可接受的。
C:觀察到噴射障礙且在噴射期間不恢復正常狀態。然而,藉由進行維護可恢復正常狀態。
D:觀察到噴射障礙且在噴射期間不恢復正常狀態。藉由進行維護不能恢復正常狀態。
噴墨印表機(DMP-2831)之維護藉由淨化(藉由加壓噴墨頭內之墨水而強制墨水自噴嘴噴射)、吸墨(藉由接觸清潔墊來吸收噴嘴表面之墨水)來進行。
(評估暫停後之噴射穩定性)
藉由用噴墨印表機(DMP-2831,商標名,由Fujifilm Dimatix Inc.製造)(所述印表機使用以10皮升之液滴量噴射墨水之墨盒)在10千赫之噴射頻率下進行5分鐘噴射;停止噴射以暫停24小時;及在相同條件下再次開始噴射來評估上述方法中製備之墨水之噴射穩定性。評估標準如下。
A:可在接受噴射指令後進行噴射而沒有問題。
B:在接受噴射指令後不久觀察到輕度噴射障礙,但在噴射期間恢復正常狀態,此為幾乎可接受的。
C:觀察到噴射障礙且在噴射期間不能恢復正常狀態。然而,藉由進行維護可恢復正常狀態。
D:觀察到噴射障礙且在噴射期間不能恢復正常狀態。藉由進行維護不能恢復正常狀態。
噴墨印表機(DMP-2831)之維護藉由淨化(藉由加壓噴墨頭內之墨水而強制墨水自噴嘴噴射)、吸墨(藉由接觸清潔墊來吸收噴嘴表面之墨水)來進行。
(評估耐熱性)
將上述方法中製備之各顏色之彩色濾鏡置於烘箱中,在230℃下加熱,且在靜置1小時後量測彩色濾鏡之色調。用UV-560(商標名,由JASCO Corporation製造)量測色調,且根據以下標準評估在評估之前及之後的ΔEa值。
A:ΔEa小於5。
B:ΔEa為5至小於15。
C:ΔEa為5或5以上。
(評估耐化學性)
將上述方法中製備之各顏色之彩色濾鏡浸沒於化學溶液(N-甲基吡咯啶酮、2-丙醇、5%硫酸水溶液、5%氫氧化鈉水溶液)中,且根據以下標準用UV-560(商標名,由JASCO公司製造)量測浸沒之前及之後的彩色濾鏡的色調。
A:ΔEa小於5。
B:ΔEa為5至小於15。
C:ΔEa為5或5以上。
噴墨用墨水及彩色濾鏡之評估標準顯示於表9中。
如表9中所示,本發明之噴墨用墨水呈現良好的儲存穩定性及噴射穩定性。此外,使用本發明之噴墨墨水製造之彩色濾鏡呈現與使用顏料形成之彩色濾鏡同樣良好的耐化學性及耐熱性。
另一方面,使用顏料墨水之比較實例呈現較差的儲存穩定性,此為實際應用所不可接受的。
本說明書中所提及之所有公開案、專利申請案及技術標準均併入本案供參考,其併入程度就如同將各個別公開案、專利申請案或技術標準特定地及個別地併入以供參考一般。
Claims (13)
- 一種著色組成物,其包括具有鹼溶性基團之染料多聚體作為著色劑,所述染料多聚體具有5,000至20,000之重量平均分子量(Mw)及1.00至2.50之分散度(重量平均分子量(Mw)/數目平均分子量(Mn)),所述染料多聚體為包括選自由下述式(A)表示之結構單元、下述式(B)表示之結構單元及下述式(C)表示之結構單元所構成的群組中的至少一個之染料多聚體,或為由下述式(D)表示之染料多聚體:
- 如申請專利範圍第1項所述之著色組成物,其中所述染料多聚體為包括選自由所述式(A)表示之結構單元及所述式(C)表示之結構單元所構成的群組中的至少一個之染料多聚體,或為由所述式(D)表示之染料多聚體。
- 如申請專利範圍第1項所述之著色組成物,更包括可聚合化合物、聚合引發劑及溶劑。
- 如申請專利範圍第3項所述之著色組成物,其中所述聚合引發劑為肟化合物。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之著色組成物,其中所述染料多聚體具有0.5毫莫耳/公克至3.0毫莫耳/公克之酸值。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之著 色組成物,其中所述染料化合物是選自由花青染料、呫噸染料、芳酸菁染料、喹酞酮染料及二吡咯亞甲基染料所構成的群組中的一個。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之著色組成物,其中所述鹼溶性基團為羧基。
- 一種彩色濾鏡,係由如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之著色組成物所形成。
- 一種噴墨用墨水,其包括如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之著色組成物。
- 一種製造彩色濾鏡之方法,所述方法包括:將如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之著色組成物施加於載體上以形成著色層;經由光罩將所述著色層曝光;及使曝光的所述著色層顯影以形成著色圖案。
- 一種製造彩色濾鏡之方法,所述方法包括:提供具有由隔板界定之凹陷部分的載體;及藉由噴墨將如申請專利範圍第9項所述之噴墨用墨水之液滴施加於所述凹陷部分上,藉此形成所述彩色濾鏡之著色像素。
- 一種固態影像感測器,其包括如申請專利範圍第8項所述之彩色濾鏡。
- 一種顯示裝置,其包括如申請專利範圍第8項所述之彩色濾鏡。
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