TWI627233B - 著色組成物、著色硬化膜及顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種著色組成物，其在將染料作為著色劑使用時，可形成可兼具良好的電壓保持率、高對比及高耐熱性之著色硬化膜。
本發明提供一種著色組成物，其係包含含有具有下述式(1)所示之結構的化合物的著色劑、(B)黏結劑樹脂及(C)聚合性化合物；
[在式(1)中，m表示0~5的整數，R1~R4相互獨立地表示氫原子、經取代或非經取代之烴基，R5相互獨立地表示一價基。但是，R1~R4中之1個以上為選自於下述要件(i)~(v)的基。
(i)為經取代或非經取代的不飽和脂肪族烴基、或是經取代或非經取代的不飽和脂環式烴基。但是，不飽和 脂肪族烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基。
(ii)為以不飽和脂肪族烴基取代的脂環式烴基、或是以不飽和脂肪族烴基或不飽和脂環式烴基取代的芳香族烴基。
(iii)為經取代或非經取代的雜環基、或是以雜環基取代的烴基。
(iv)為以選自於包含-CN、-NO2、-NH2、-SH及-CONH2的群組中之至少1種取代的烴基。
(v)為碳數11以上之經取代或非經取代的脂肪族烴基。]

Description

著色組成物、著色硬化膜及顯示元件
本發明係關於一種著色組成物、著色硬化膜及顯示元件，更詳細而言，係關於形成用於透射型或反射型的彩色液晶顯示元件、固態攝影元件、有機EL顯示元件、電子紙等之著色硬化膜所使用的著色組成物、使用該著色組成物所形成的著色硬化膜、以及具備該著色硬化膜的顯示元件。
已知有一種在使用著色感放射線性組成物製造彩色濾光片時，在基板上塗布顏料分散型的著色感放射線性組成物並進行乾燥之後，藉由照射放射線使乾燥塗膜成為所需的圖案形狀(以下稱為「曝光」)，並進行顯影，得到各色之畫素的方法(例如，參照專利文獻1~2)。又，也已知有一種利用使碳黑分散的光聚合性組成物形成黑色矩陣的方法(例如，參照專利文獻3。)。再者，也已知有一種使用顏料分散型的著色樹脂組成物，利用噴墨方式得到各色之畫素的方法(例如，參照專利文獻4。)。
近年來強烈需要液晶顯示元件之高對比化或固態攝影元件之高精細化，且為了實現該等，有人探討作為著色劑之染料的應用。例如，專利文獻5中，有人提出使用特定的二苯并哌喃系染料。
先前技術文獻 專利文獻
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2000-310706號公報
專利文獻5 日本特開2010-254964號公報
然而，使用專利文獻5所提出的染料時，有畫素之對比變低的問題。另一方面，使用染料時，係產生多種彩色濾光片之電壓保持率或耐熱性惡化的問題。因此，強烈需要開發一種適合製作可兼具良好的電壓保持率、高對比及高耐熱性之彩色濾光片之著色組成物。
因此，本發明的課題在於提供一種在使用染料作為著色劑時，可形成可兼具良好的電壓保持率、高對比及高耐熱性之著色硬化膜的著色組成物、以及提供一種可作為該著色組成物之著色劑應用的化合物。又，本發明的課題在於提供一種具備由上述著色組成物形成之著色硬化膜而成的彩色濾光片、以及一種具備該彩色濾光片的顯示元件。
有鑑於該實情，本案發明人等進行仔細研究時發現：藉由將具有特定結構的染料作為著色劑使用，可解決上述問題，進而完成本發明。
亦即，本發明係提供一種著色組成物，其係包含(A)含有具有下述式(1)所示之結構的化合物(以下也稱為「本著色劑」。)的著色劑、(B)黏結劑樹脂及(C)聚合性化合物；
[在式(1)中，m表示0~5的整數，m為2以上的整數時，複數個R5可相同亦可不同。
R1~R4相互獨立地表示氫原子、經取代或非經取代之烴基、或是經取代或非經取代之雜環基。但是，烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基。
R5相互獨立地表示一價基。
但是，R1~R4中之1個以上為選自於下述要件(i)~(v)的基。
(i)為經取代或非經取代的不飽和脂肪族烴基、或是經取代或非經取代的不飽和脂環式烴基。但是，不飽和脂肪族烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基。
(ii)為以不飽和脂肪族烴基取代的脂環式烴基、或是以不飽和脂肪族烴基或不飽和脂環式烴基取代的芳香族烴基。
(iii)為經取代或非經取代的雜環基、或是以雜環基取代的烴基。
(iv)為以選自於包含-CN、-NO2、-NH2、-SH及-CONH2的群組(以下也稱為「取代基群α」。)中之至少1種取代的烴基。
(v)為碳數11以上之經取代或非經取代的脂肪族烴基。]
又，本發明係提供一種使用上述著色組成物而形成的著色硬化膜、及具備該著色硬化膜的顯示元件。在此，「著色硬化膜」係指使用於顯示元件或固態攝影元件的各色畫素、黑色矩陣、黑色間隔件等。
再者，本發明係提供一種具有上述式(1)所示之結構的化合物。
使用本發明之著色組成物的話，可形成電壓保持率、對比及耐熱性均優異的著色硬化膜。
因此，本發明的著色組成物，極適合使用於彩色液晶顯示元件、有機EL顯示元件、電子紙等之顯示元件、CMOS圖像感測器等之固態攝影元件之製作。
以下對於本發明詳細地進行說明。
著色組成物
以下對於本發明之著色組成物的構成成分詳細地進行說明。
-(A)著色劑-
本發明的著色組成物含有本著色劑作為(A)著色劑。
作為R1~R4的烴基，可舉出脂肪族烴基、脂環式烴基、芳香族烴基。又，該等烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基。
脂肪族烴基可為飽和亦可為不飽和，具體而言，可舉出烷基、烯基、炔基。該等脂肪族烴基的碳數較佳為1~30，更佳為1~24，特佳為1~20。又，該等脂肪族烴基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。具體而言，作為烷基，例如，可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、1-甲基癸基、十二基、1-甲基十一基、1-乙基癸基、十三基、十四基、三級十二基、十五基、1-庚基辛基、十六基、十八基、二十一烷-1-基、二十二烷-1-基、二十三烷-1-基、二十四烷-1-基等。作為烯基，例如，可舉出乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-己烯基、2-乙基-2-丁烯基、2-辛烯基、(4-乙烯基)-5-己烯基、2-癸烯基等。又，作為炔基，例如，可舉出乙 炔基、1-丙炔基、1-丁炔基、1-戊炔基、3-戊炔基、1-己炔基、2-乙基-2-丁炔基、2-辛炔基、(4-乙炔基)-5-己炔基、2-癸炔基等。又，作為在脂肪族烴基的C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-之鍵聯基的基，例如，可舉出(甲基)丙烯酸乙酯基、(甲基)丙烯酸丙酯基、(甲基)丙烯醯胺乙基、(甲基)丙烯醯胺丙基等。
作為脂環式烴基，碳數3~30的脂環式烴基較為理想。脂環式烴基可為飽和也可為不飽和，具體而言，可舉出環烷基、環烯基、縮合多環烴基、交聯環烴基、螺烴基、環狀萜烯烴基等。更具體而言，可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、三級丁基環己基、環庚基、環辛基等之環烷基；1-環己烯基等之環烯基；三環癸基、十氫-2-萘基、金剛烷基等之縮合多環烴基；三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基、五環十五基、異莰基、二環戊烯基、三環戊烯基等之交聯環烴基；自螺[3,4]庚烷、螺[3,4]辛烷除去1個氫原子而成的1價基等之螺烴基；自對薄荷烷、側柏烷、長松針烷等除去1個氫原子而成的1價基等之環狀萜烯烴基等。在前述環烷基及環烯基中，碳數為3~12更為理想。
作為芳香族烴基，以碳數為6~20者為佳，6~10者為更佳。作為芳香族烴基，具體而言，可舉出芳基。在此，本發明書中「芳基」，係指單環~3環式芳香族烴基，具體而言，可舉出苯基、苯甲基、鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基、薁基、9-茀基等。
作為R1~R4的雜環基，只要為1價的雜環則沒有特別限定，但較佳為3員環至10員環的單環式或縮合二環式的雜環基，具體而言，可舉出環氧乙烷基、環氧丙烷基、吡咯啶基、咪唑啶基、吡唑啶基、啉基、硫代啉基(thiomorpholinyl)、哌啶基、N-六氫吡啶基、哌基、高哌基(homopiperazinyl)、1,3-二氧戊環-2-基等之脂環式雜環基、吡啶基、吡基、嘧啶基、嗒基、喹啉基、異喹啉基、呔基、啶基、喹啉基、咪唑基、吡唑基、***基、四唑基、噻唑基、苯并噻唑基、唑基、吲哚基、吲唑基、苯并咪唑基、鄰苯二甲醯亞胺、噻吩基、呋喃基、哌喃基、嘌呤基等之芳香族雜環基。
其中，作為R1~R4，較佳為烴基。作為該烴基，較佳為脂肪族烴基、芳香族烴基，更佳為R1~R4均為芳香族烴基之態樣、R1及R4為芳香族烴基且R2及R3為脂肪族烴基之態樣。
R5若為一價基的話則沒有特別限定，但較佳為包含雜原子的一價基，例如，可舉出-CO2 -、-CO2H、-CO2M、-CO2R6、-SO3 -、-SO3H、-SO3M、-SO3R7、-SO2NHR8、-SO2NR9R10、-SO2-O-N=CR11R12、-SO2NHNHR13、-SO2SR14、-SO2NHSO2R15。在此，R6~R11及R13~R15相互獨立地表示經取代或非經取代的烴基，R12表示氫原子、或經取代或非經取代的烴基，M表示鈉原子或鉀原子。
作為R6~R11及R13~R14的烴基，較佳為脂肪族烴基、芳香族烴基，更佳為碳數1~30的烷基、碳數6~30的芳基。該烷基的碳數較佳為1~24，更佳為1~18。該芳基的碳數較佳為6~20，更佳為6~10。
作為R12，較佳為脂肪族烴基，更佳為碳數1~24的烷基，特佳為碳數1~12的烷基特佳。
作為R15，較佳為脂肪族烴基、芳香族烴基，更佳為碳數1~20的烷基、碳數6~10的芳基。
作為該等烴基的具體例，可舉出與前述相同者。
R1~R4及R6~R15的烴基、及R1~R4的雜環基，在不超出本發明之主旨的範圍內，可進一步具有取代基。取代基的位置及數目為任意，具有2個以上的取代基時，該取代基可為相同亦可為不同。作為這樣的取代基，可舉出鹵原子、羥基、氰基、甲醯基、羧基、硝基、胺基、硫醇基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、N取代胺基、醯胺基、烷羰基、烷氧羰基、烷磺醯基、烷基胺磺醯基、三烷基矽基、脂肪族烴基、脂環式烴基、芳香族烴基、雜環基等。該等之取代基，亦可進一步具有取代基。
作為前述鹵原子，可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
作為烷氧基，可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、己氧基、2-乙基己氧基、辛氧基、十二烷氧基、三級十二烷氧基等之C1-12烷氧基。作為芳氧基，可舉出苯氧基、苯甲氧基等。
作為烷硫基，可舉出甲硫基、乙硫基、丙硫基、異丙硫基、丁硫基、異丁硫基、戊硫基、異戊硫基、新戊硫基、環戊硫基、己硫基、環己硫基、庚硫基、環庚硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、環辛硫基、壬硫基、癸硫基、三環癸硫基、甲氧基丙硫基、乙氧基丙硫基、己氧基丙硫基、2-乙基己氧基丙硫基、甲氧己硫基、十一烷硫基、十二烷硫基、十四烷硫基、三級十二烷硫基、十六烷硫基、十八烷硫基等之C1-20烷硫基。作為芳硫基，可舉出苯硫基等。
作為N取代胺基的取代基，可舉出C1-6烷基、C6-10芳基等，作為具體例，可舉出與前述相同者。
作為烷羰基，可舉出甲羰基、乙羰基、丙羰基、丁羰基等之C1-6烷羰基。
作為烷氧羰基，例如，可舉出甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、丁氧羰基、己氧羰基、環己氧羰基、2-乙基己氧羰基、十二烷羰基、十八烷羰基等之C1-20烷氧羰基。
作為烷磺醯基，例如，可舉出甲磺醯基、乙磺醯基、己磺醯基、癸磺醯基、十一烷磺醯基、十二烷磺醯基、十四烷磺醯基、三級十二烷磺醯基、十六烷磺醯基、十八烷磺醯基等之C1-20烷基磺醯基。
作為烷基胺磺醯基，可舉出甲基胺磺醯基、乙基胺磺醯基、二甲基胺磺醯基、丙基胺磺醯基、異丙基胺磺醯基、丁基胺磺醯基、己基胺磺醯基、辛基胺磺醯基、2-乙基己基胺磺醯基、十一烷基胺磺醯基、十二 烷基胺磺醯基、1-庚基辛基胺磺醯基等之C1-20烷基胺磺醯基。
作為三烷基矽基，可舉出三甲基矽基等之三C1-6烷矽基。
作為脂肪族烴基、芳香族烴基及雜環基的具體例，可舉出與前述相同者。
m為0~5的整數，但較佳為0~3，更佳為1或2。
又，式(1)的R1~R4中之1個以上需要為選自於下述要件(i)~(v)的基。
(i)為經取代或非經取代的不飽和脂肪族烴基、或是經取代或非經取代的不飽和脂環式烴基。但是，不飽和脂肪族烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基。
(ii)為以不飽和脂肪族烴基取代的脂環式烴基、或是以不飽和脂肪族烴基或不飽和脂環式烴基取代的芳香族烴基。
(iii)為經取代或非經取代的雜環基、或是以雜環基取代的烴基。
(iv)為以選自於取代基群α之至少1種取代的烴基。
(v)為碳數11以上之經取代或非經取代的脂肪族烴基。
作為要件(i)及(ii)的不飽和脂肪族烴基，可舉出與前述相同者，但其中較佳為烯基。其碳數較佳為2~20，更佳為2~10，特佳為2~6。
作為要件(i)及(ii)的不飽和脂環式烴基，可舉出與前述相同者，但其中較佳為環烯基。其碳數較佳為4~8，更佳為5或6。
作為要件(iii)的雜環基，可舉出與前述相同者，但脂環式雜環基較為理想。又，作為要件(iv)的烴基，較佳為飽和烴基，更佳為飽和脂肪族烴基。飽和脂肪族烴基的碳數較佳為1~20，更佳為1~10，特佳為2~6。
作為要件(iv)的取代基群α，更佳為-CN、-NO2。又，作為要件(iv)的烴基，較佳為脂肪族烴基、芳香族烴基。前述脂肪族烴基的碳數較佳為1~20，更佳為1~10，特佳為2~6。
要件(v)的碳數11以上之脂肪族烴基可為飽和亦可為不飽和。具體而言，可舉出與前述相同者中之碳數為11以上的飽和脂肪族烴基及不飽和脂肪族烴基。前述脂肪族烴基的碳數較佳為11~20，更佳為11~16。作為要件(v)的取代基，可舉出鹵原子、羥基、氰基、甲醯基、羧基、硝基、胺基、硫醇基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、N取代胺基、烷羰基、烷氧羰基、烷磺醯基、烷基胺磺醯基、三烷基矽基、脂環式烴基、芳香族烴基、雜環基等。作為該等取代基的具體例，可舉出與前述相同者。
前述要件(i)~(v)之中，R1~R4中之1個以上較佳為經取代或非經取代的不飽和脂肪族烴基、以不飽和脂肪族烴基取代的芳香族烴基、以雜環基取代的烴基、以選自於取代基群α中之至少1種取代的脂肪族烴基或 芳香族烴基、碳數11以上之經取代或非經取代的脂肪族烴基，更佳為經取代或非經取代的不飽和脂肪族烴基、以不飽和脂肪族烴基取代的芳香族烴基、以選自於取代基群α中之至少1種取代的脂肪族烴基或芳香族烴基。
作為式(1)所示的結構，例如，可舉出以下的結構。其中較佳為結構式(a1)、(a10)、(a16)、(a17)、(a19)、(a20)、(a22)、(a39)~(a45)。但Ra係表示2-乙基己基。
式(1)所示的結構為陽離子性時，具有式(1)所示的結構之化合物成為電中性，且具有陰離子。作為該陰離子，例如，可舉出鹵素離子、硼陰離子、磷酸陰離子、羧酸陰離子、硫酸陰離子、有機磺酸陰離子、氮陰離子、甲基金屬化合物陰離子等。更具體而言，例如，可舉出日本特表2007-503477號公報所記載的陰離子。
式(1)所示的結構為陰離子性時，具有式(1)所示的結構之化合物成為電中性，且具有陽離子。作為該陽離子，例如，可舉出金屬陽離子、鎓陽離子等。作為金屬陽離子，例如，可舉出鋰離子、鈉離子、鉀離子等之1價的金屬陽離子、鎂離子、鈣離子等之2價的金屬陽離子。作為鎓陽離子，可舉出銨陽離子、鋶陽離子等。作為前述銨陽離子，例如，可舉出四甲基銨、四乙基銨、單硬脂基三甲基銨、二硬脂基二甲基銨、三硬脂基單甲基銨、鯨蠟基三甲基銨、三辛基甲基銨、二辛基二甲基銨、單月桂基三甲基銨、二月桂基二甲基銨、三月桂基甲基銨、三戊基苯甲基銨、三己基苯甲基銨、三辛基苯甲基銨、三月桂基苯甲基銨、苯甲基二甲基硬脂基銨、苯甲基二甲基辛基銨、二烷基(烷基為C14~C18)二甲基銨等。作為前述鋶陽離子，例如，可舉出甲基三辛基鋶、辛基三丁基鋶、十二基三丁基鋶、十六基三丁基鋶、二己基二辛基鋶等之四烷基鋶、苯甲基三丁基鋶等之芳基三烷基鋶、二丁基二苯基鋶等之二烷基二芳基鋶、丁基三苯基鋶等之烷基三苯基鋶、苯甲基三苯基鋶等之四芳基鋶等。
本著色劑可利用適當的方法進行製造，例如，可舉出與日本特開2010-254964號公報的實施例、日本特開2013-011869號公報的實施例3同樣的方法。如前述進行而得到的本著色劑，對以環己酮等之酮為例的各種有機溶媒為可溶，而且具有優異的耐熱性。
在本發明中，本著色劑可單獨使用或混合2種以上而使用。
本發明的著色組成物包含本著色劑作為著色劑，同時可進一步包含其他著色劑。作為其他著色劑，並沒有特別限定，可因應用途適當選擇色彩或材質。
作為其他的著色劑，也可使用任何顏料、本著色劑以外的染料及天然色素，但在得到輝度及色純度高的畫素之意義中，較佳為有機顏料、有機染料，特佳為有機顏料。
作為有機顏料，例如，可舉出在色指數(C.I.；The Society of Dyers and Colourists公司發行)中分類為顏料的化合物，亦即，附有如下述的色指數(C.I.)號碼者。
C.I.顏料紅166、C.I.顏料紅177、C.I.顏料紅224、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅264；C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠58；C.I.顏料藍15：6、C.I.顏料藍16、C.I.顏料藍80；C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃129、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃179、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃185、C.I.顏料黃211、C.I.顏料黃215；C.I.顏料橘38；C.I.顏料紫23。
其他可舉出記載於日本特開2001-081348號公報、日本特開2010-026334號公報、日本特開2010-237384號公報、日本特開2010-237569號公報、日本特開 2011-006602號公報、日本特開2011-145346號公報等的色澱顏料。
又，作為前述染料，以三芳基甲烷系染料、蒽醌系染料、偶氮系染料等較為理想。更具體而言，可舉出記載於國際公開第10/123071號公報、日本特開2011-116803號公報、日本特開2011-117995號公報、日本特開2011-133844號公報、日本特開2011-174987號公報等的有機染料。
本發明的著色組成物以用於藍色畫素之形成較為理想。該情況中，以包含本著色劑作為(A)著色劑，同時包含選自於含有藍色顏料、藍色染料、紫色顏料及紫色染料之群組中的至少1種作為其他著色劑較為理想。該情況中，本著色劑之含有比例在全著色劑中宜為0.1~80質量%，較佳為1~80質量%，更佳為5~60質量%，特佳為10~40質量%。
在本發明中，也可將任意混合之其他的顏料，利用再結晶法、再沉澱法、溶劑清洗法、昇華法、真空加熱法或該等之組合進行精製而使用。又，該等顏料，根據所需，亦可將其粒子表面以樹脂進行改質而使用。作為將顏料之粒子表面予以改質的樹脂，例如，可舉出記載於日本特開2001-108817號公報的載體樹脂、或市售之各種的顏料分散用之樹脂。作為碳黑表面的樹脂被覆方法，例如，可採用記載於日本特開平9-71733號公報、日本特開平9-95625號公報、日本特開平9-124969號公報等的方法。又，有機顏料亦可利用所謂 的鹽磨，將一次粒子細微化而使用。作為鹽磨的方法，例如，可採用揭露於日本特開平08-179111號公報的方法。
又，在本發明中，含有任意混合之其他的著色劑，同時也可進一步含有周知的分散劑及分散助劑。作為周知的分散劑，例如，可舉出胺基甲酸酯系分散劑、聚乙烯亞胺系分散劑、聚氧乙烯烷酯系分散劑、聚氧乙烯烷基苯基醚系分散劑、聚乙二醇二酯系分散劑、山梨糖醇酐脂肪酸酯系分散劑、聚酯系分散劑、丙烯酸系分散劑等，而且作為分散助劑，可舉出顏料衍生物等。
如前述的分散劑，可以商業方式取得，例如，作為丙烯酸系分散劑，可舉出Disperbyk-2000、Disperbyk-2001、BYK-LPN6919、BYK-LPN21116、BYK-LPN21324(以上為BYK公司製)等；作為胺基甲酸酯系分散劑，可舉出Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-165、Disperbyk-167、Disperbyk-170、Disperbyk-182(以上、BYK公司製)、Solsperse 76500(Lubrizol(股)公司製)等；作為聚乙烯亞胺系分散劑，可舉出Solsperse 24000(Lubrizol(股)公司製)等；作為聚酯系分散劑，可舉出Ajisper PB821、Ajisper PB822、Ajisper PB880、Ajisper PB881(以上為Ajinomoto Fine-Techno(股)公司製)等。
又，作為前述顏料衍生物，具體而言，可舉出銅鈦花青、二酮吡咯并吡咯、喹酞酮的磺酸衍生物等。
在本發明中，其他的著色劑可單獨使用或混合2種以上而使用。
含有其他著色劑時，其他著色劑的含有比例，相對於著色劑之合計含量較佳為99.9質量%以下，更佳為99質量%以下，在更佳為95質量%以下，特佳為90質量%以下。下限值並沒有特別限定，只要為0.01質量%以上即可。
從形成耐熱性、及輝度高且色純度優異的畫素、或是遮光性優異的黑色矩陣、黑色間隔件的觀點來看，(A)著色劑之含有比例，通常在著色組成物之固體成分中為5~70質量%，較佳為5~60質量%，更佳為10~40質量%。在此之固體成分係為後述溶媒以外的成分。
-(B)黏結劑樹脂-
作為本發明的(B)黏結劑樹脂，並沒有特別限定，但以具有羧基、酚性羥基等之酸性官能基的樹脂較為理想。其中，以具有羧基的聚合物(以下也稱為「含有羧基的聚合物」。)較為理想，例如，可舉出具有1個以上之羧基的烯性不飽和單體(以下也稱為「不飽和單體(b1)」。)與其他可共聚合的烯性不飽和單體(以下也稱為「不飽和單體(b2)」。)之共聚合物。
作為前述不飽和單體(b1)，例如，可舉出(甲基)丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯]、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯、對乙烯苯甲酸等。
該等之不飽和單體(b1)可單獨使用或混合2種以上而使用。
又，作為前述不飽和單體(b2)，例如，可舉出如N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺之N-位取代馬來醯亞胺； 如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對羥基苯乙烯、對羥基-α-甲基苯乙烯、對乙烯基苯甲基環氧丙基醚、苊烯之芳香族乙烯化合物；如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、聚乙二醇(聚合度2~10)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度2~10)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(聚合度2~10)單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度2~10)單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸-8-酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、丙三醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基苯酯、對異丙苯酚之環氧乙烷變性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]氧環丁烷、3-[(甲基)丙烯醯氧基甲基]-3-乙基氧環丁烷之(甲基)丙烯酸酯；如環己基乙烯基醚、異莰基乙烯基醚、三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基乙烯基醚、五環十五基乙烯基醚、3-(乙烯氧基甲基)-3-乙基氧環丁烷之乙烯基醚； 如聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚矽氧烷之在聚合物分子鏈之末端具有單(甲基)丙烯醯基的巨單體等。
該等之不飽和單體(b2)可單獨使用或混合2種以上而使用。
在不飽和單體(b1)與不飽和單體(b2)的共聚合物中，該共聚合物中之不飽和單體(b1)的共聚合比例宜為5~50質量%，更佳為10~40質量%。藉由在如前述的範圍內共聚合不飽和單體(b1)，可得到鹼顯影性及保存安定性均優異的著色組成物。
作為不飽和單體(b1)與不飽和單體(b2)之共聚合物的具體例，例如，可舉出揭露於日本特開平7-140654號公報、日本特開平8-259876號公報、日本特開平10-31308號公報、日本特開平10-300922號公報、日本特開平11-174224號公報、日本特開平11-258415號公報、日本特開2000-56118號公報、日本特開2004-101728號公報等的共聚合物。
又，在本發明中，例如，如日本特開平5-19467號公報、日本特開平6-230212號公報、日本特開平7-207211號公報、日本特開平9-325494號公報、日本特開平11-140144號公報、日本特開2008-181095號公報等所揭露，也可將在側鏈具有(甲基)丙烯醯基等之聚合性不飽和鍵之含有羧基的聚合物作為黏結劑樹脂使用。
本發明的黏結劑樹脂之以膠體滲透層析(以下簡稱為GPC。)(溶出溶媒：四氫呋喃)測定的聚苯乙烯換 算之重量平均分子量(Mw)，通常為1,000~100,000，較佳為3,000~50,000。藉由成為如前述的態樣，可進一步提高被膜之殘膜率、圖案形狀、耐熱性、電特性、解析度，而且可以高水準抑制塗布時的乾燥異物之產生。
又，本發明的黏結劑樹脂之重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)宜為1.0~5.0，更佳為1.0~3.0。再者，在此指的Mn為以GPC(溶出溶媒：四氫呋喃)測定的聚苯乙烯換算之數量平均分子量。
本發明的黏結劑樹脂，可利用周知的方法進行製造，例如，也可利用揭露於日本特開2003-222717號公報、日本特開2006-259680號公報、國際公開第07/029871號公報等的方法，控制其結構或Mw、Mw/Mn。
在本發明中，黏結劑樹脂可單獨使用或混合2種以上而使用。
在本發明中，黏結劑樹脂的含量，相對於(A)著色劑100質量份通常為10~1,000質量份，較佳為20~500質量份，更佳為50~150質量份。藉由成為如前述的態樣，可進一步提高鹼顯影性、著色組成物之保存安定性、色度特性。
-(C)聚合性化合物-
在本發明中，聚合性化合物係指具有2個以上之可聚合的基之化合物。作為可聚合的基，例如，可舉出烯性不飽和基、環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、N-烷氧基甲基胺基等。在本發明中，作為聚合性化合物，以 具有2個以上之(甲基)丙烯醯基的化合物、或具有2個以上之N-烷氧基甲基胺基的化合物較為理想。
作為具有2個以上之(甲基)丙烯醯基的化合物之具體例，可舉出使脂肪族聚羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而得到的多官能(甲基)丙烯酸酯、經己內酯變性的多官能(甲基)丙烯酸酯、經環氧烷變性的多官能(甲基)丙烯酸酯、使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯反應而得到的多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與酸酐反應而得到之具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
在此，作為脂肪族聚羥基化合物，例如，可舉出如乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇之2價的脂肪族聚羥基化合物；如丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇之3價以上的脂肪族聚羥基化合物。作為前述具有羥基的(甲基)丙烯酸酯，例如，可舉出(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二甲基丙烯酸酯等。作為前述多官能異氰酸酯，例如，可舉出甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等。作為酸酐，例如，可舉出如琥珀酸酐、馬來酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐之二元酸的酐、苯均四酸酐、聯苯四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐之四元酸二酐。
又，作為經己內酯變性的多官能(甲基)丙烯酸酯，例如，可舉出記載於日本特開平11-44955號公報之段落[0015]~[0018]的化合物。作為前述經環氧烷變性的多官能(甲基)丙烯酸酯，可舉出利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的異三聚氰酸三(甲基)丙烯酸酯、利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、利用選自於環氧乙烷及環氧丙烷之至少1種進行變性的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
又，作為具有2個以上之N-烷氧基甲基胺基的化合物，例如，可舉出具有三聚氰胺結構、苯并胍胺結構、脲結構的化合物等。再者，三聚氰胺結構、苯并胍胺結構係指具有1個以上之三環或經苯基取代的三環作為基本骨架的化學結構，為也包含三聚氰胺、苯并胍胺或該等之縮合物的概念。作為具有2個以上之N-烷氧基甲基胺基的化合物之具體例，可舉出N,N,N',N',N”,N”-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N',N'-四(烷氧基甲基)苯并胍胺、N,N,N',N'-四(烷氧基甲基)乙炔脲等。
該等聚合性化合物之中，以使3價以上之脂肪族聚羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而得到的多官能(甲基)丙烯酸酯、經己內酯變性的多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯、N,N,N',N',N”,N”-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N',N'-四(烷氧基甲基)苯并胍胺較為理想。從著色層強度高、著色層之表面平滑性優異，且在未曝光部的基板上及遮光層上難以產生渣滓、膜殘留等之觀點來看，在使3價以上之脂肪族聚羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而得到的多官能(甲基)丙烯酸酯中，以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特為理想，在具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯中，以使季戊四醇三丙烯酸酯與琥珀酸酐反應而得到的化合物、使二季戊四醇五丙烯酸酯與琥珀酸酐反應而得到的化合物特為理想。
在本發明中，(C)聚合性化合物可單獨使用或混合2種以上而使用。
本發明的(C)聚合性化合物之含量，相對於(A)著色劑100質量份較佳為10~1,000質量份，更佳為20~700質量份，特佳為30~500質量份，最佳為50~150質量份。藉由成為如前述的態樣，可進一步提高硬化性、鹼顯影性，且可以高水準抑制在未曝光部的基板上或是遮光層上產生渣滓、膜殘留等。
-光聚合起始劑-
在本發明的著色組成物中可含有光聚合起始劑。根據前述，可對著色組成物賦予感放射線性。在本發明使用的光聚合起始劑，係為利用可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等之放射線的曝光，產生能引發前述聚合性化合物的聚合的活性物種之化合物。
作為如前述的光聚合起始劑，例如，可舉出噻吨酮系化合物、苯乙酮系化合物、聯咪唑系化合物、三系化合物、O-醯基肟系化合物、鎓鹽系化合物、苯偶姻系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、重氮系化合物、醯亞胺磺酸酯系化合物等。
在本發明中，光聚合起始劑可單獨使用或混合2種以上而使用。作為光聚合起始劑，以選自於噻吨酮系化合物、苯乙酮系化合物、聯咪唑系化合物、三系化合物、O-醯基肟系化合物的群組中之至少1種較為理想。
本發明之較理想的光聚合起始劑之中，作為噻吨酮系化合物的具體例，可舉出噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-異丙基噻吨酮、4-異丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二異丙基噻吨酮等。
又，作為前述苯乙酮系化合物的具體例，可舉出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-N-啉基丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-N-啉基苯基)丁-1-酮、2-(4- 甲基苯甲基)-2-(二甲胺基)-1-(4-N-啉基苯基)丁-1-酮等。
又，作為前述聯咪唑系化合物的具體例，可舉出2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、2,2'-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑等。
再者，使用聯咪唑系化合物作為光聚合起始劑時，從改良感度的觀點來看，以併用氫予體較為理想。在此所稱的「氫予體」意指可對於利用曝光而自聯咪唑系化合物產生的自由基供予氫原子的化合物。作為氫予體，例如，可舉出2-硫醇基苯并噻唑、2-硫醇基苯并唑等之硫醇系氫予體、4,4'-雙(二甲胺基)二苯甲酮、4,4'-雙(二乙胺基)二苯甲酮等之胺系氫予體。在本發明中，氫予體可單獨使用或混合2種以上而使用，但從進一步改良感度的觀點來看，以組合1種以上的硫醇系氫予體與1種以上的胺系氫予體而使用較為理想。
又，作為前述三系化合物的具體例，可舉出2,4,6-參(三氯甲基)-s-三、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-[2-(4-二乙胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯 甲基)-s-三、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三等之具有鹵甲基的三系化合物。
又，作為O-醯基肟系化合物的具體例，可舉出1,2-辛烷二酮,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-咔唑-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-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)、乙酮,1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊基)甲氧基苯甲醯基}-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)等。作為O-醯基肟系化合物的市售品，也可使用NCI-831、NCI-930(以上為股份有限公司ADEKA公司製)、DFI-020、DFI-091(以上為DAITO CHEMIX股份有限公司製)等。
在本發明中，使用苯乙酮系化合物等之聯咪唑系化合物以外的光聚合起始劑時，也可併用增感劑。作為如前述的增感劑，例如，可舉出4,4'-雙(二甲胺基)二苯甲酮、4,4'-雙(二乙胺基)二苯甲酮、4-二乙胺基苯乙酮、4-二甲胺基苯丙酮、4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸-2-乙基己酯、2,5-雙(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，光聚合起始劑的含量，相對於(C)聚合性化合物100質量份較佳為0.01~120質量份，更佳為1~100質量份，特佳為10~60質量份。藉由成為如前述的態樣，可進一步提高硬化性、被膜特性。
-溶媒-
本發明的著色組成物為含有前述(A)~(C)成分、及任意添加之其他的成分者，但通常係摻合溶媒作為液狀組成物進行製備。
作為前述溶媒，只要為將構成著色組成物的(A)~(C)成分或其他成分分散或溶解，且不與該等之成分反應，並具有適度的揮發性者，則可適當選擇而使用。
如前述的溶媒之中，例如，可舉出乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單正丁基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單正丙基醚、二乙二醇單正丁基醚、三乙二醇單甲基醚、三乙二醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單正丙基醚、丙二醇單正丁基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單正丙基醚、二丙二醇單正丁基醚、三丙二醇單甲基醚、三丙二醇單乙基醚等之(聚)烯烴基二醇單烷酯類；乳酸甲酯、乳酸乙酯等之乳酸烷酯類；甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、異丁醇、第三丁醇、辛醇、2-乙基己醇、環己醇等之(環)烷醇類；二丙酮醇等之酮醇類；乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、二丙二醇單甲基醚乙酸酯、乙酸-3-甲氧丁酯、乙酸-3- 甲基-3-甲氧丁酯等之(聚)烯烴基二醇單烷基醚乙酸酯類；二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚、四氫呋喃等之其他的醚類；甲乙酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等之酮類；丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等之二乙酸酯類；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、乙氧基乙酸乙酯、丙酸-3-甲基-3-甲氧基丁酯等之烷氧基羧酸酯類；乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸正戊酯、乙酸異戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、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-側氧丁酸乙酯等之其他的酯類；甲苯、二甲苯等之芳香族烴類；N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等之醯胺或內醯胺類等。
該等溶媒之中，從溶解性、顏料分散性、塗布性等之觀點來看，以(聚)烯烴基二醇單烷基醚類、乳酸烷酯類、(聚)烯烴基二醇單烷基醚乙酸酯類、其他的醚類、酮類、二乙酸酯類、烷氧基羧酸酯類、其他的酯類較為理想，特別是以丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、二乙二醇 二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、環己酮、2-庚酮、3-庚酮、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙酸-3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸正戊酯、乙酸異戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸乙酯等較為理想。
在本發明中，溶媒可單獨使用或混合2種以上而使用。混合而使用時，較佳為至少將(聚)烯烴基二醇單烷基醚類與(聚)烯烴基二醇單烷基醚乙酸酯類、(聚)烯烴基二醇單烷基醚乙酸酯類與烷氧基羧酸酯類混合而使用。
溶媒的含量並沒有特別限定，但以排除著色組成物之溶媒的各成分之合計濃度成為5~50質量%的量較為理想，成為10~40質量%的量更為理想。藉由成為如前述的態樣，可得到分散性、安定性良好的著色劑分散液、以及塗布性、安定性良好的著色組成物。
-添加劑-
本發明的著色組成物，視需要也可包含種種的添加劑。
作為添加劑，例如，可舉出玻璃、氧化鋁等之填充劑；聚乙烯醇、聚(氟烷基丙烯酸酯)類等之高分子化合物；氟系界面活性劑、矽系界面活性劑等之界面活性劑；乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲 氧基矽烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)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-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、3-硫醇基丙基三甲氧基矽烷等之密合促進劑；2,2-硫基雙(4-甲基-6-第三丁酚)、2,6-二-第三丁酚、季戊四醇肆[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、3,9-雙[2-[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)-丙醯氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧雜-螺[5.5]十一烷、硫基二乙烯基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯]等之抗氧化劑；聚丙烯酸鈉等之抗凝聚劑；丙二酸、己二酸、衣康酸、檸康酸、富馬酸、中康酸、2-胺基乙醇、3-胺基-1-丙醇、5-胺基-1-戊醇、3-胺基-1,2-丙二醇、2-胺基-1,3-丙二醇、4-胺基-1,2-丁二醇等之殘渣改善劑；琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯]、鄰苯二甲酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙酯]、ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等之顯影性改善劑等。再者，在本發明中，不一定需要包含苯并***、二苯甲酮、苯甲酸酯、氰基丙烯酸酯等之紫外線吸收劑。
本發明的著色組成物，可利用適當的方法進行製備，作為其製備方法，例如，可舉出揭露於日本特開2008-58642號公報、日本特開2010-132874號公報等的方法。作為著色劑，使用染料與顏料之雙方時，可採用如日本特開2010-132874號公報所揭露，藉由使染料溶液通過第1過濾器後，將通過第1過濾器的染料溶液 與另外製備的顏料分散液等混合，使得到的著色組成物通過第2過濾器而進行製備的方法。又，亦可採用藉由將染料與前述(B)~(C)成分以及視需要使用的其他成分溶解於溶媒，使得到的溶液通過第1過濾器後，將通過第1過濾器的溶液與另外製備的顏料分散液等混合，使得到的著色組成物通過第2過濾器而進行製備的方法。又，也可採用使染料溶液通過第1過濾器後，將通過第1過濾器的染料溶液與前述(B)~(C)成分以及視需要使用的其他成分混合與溶解，使得到的溶液通過第2過濾器，並且將通過第2過濾器的溶液與另外製備的顏料分散液混合，使得到的著色組成物通過第3過濾器而進行製備的方法。
著色硬化膜及其製造方法
本發明的著色硬化膜為使用本發明的著色組成物形成者，具體而言，意指用於彩色濾光片的各色畫素、黑色矩陣、黑色間隔件等。
以下對於用於彩色濾光片的著色硬化膜及其形成方法進行說明。
作為製造彩色濾光片的方法，第一可舉出以下的方法。首先，在基板的表面上視需要分隔形成畫素的部分而形成遮光層(黑色矩陣)。其次，在該基板上，例如，塗布紅色的本發明之感放射線性著色組成物的液狀組成物之後，進行預烤並使溶媒蒸發，形成塗膜。接著，對該塗膜隔著光罩進行曝光後，使用鹼顯影液進行顯影，溶解除去塗膜的未曝光部。之後，藉由進行後烘烤，形 成紅色之畫素圖案(著色硬化膜)以一定的排列配置的畫素陣列。
接著，使用綠色或藍色的各感放射線性著色組成物，與前述同樣地進行，並進行各感放射線性著色組成物之塗布、預烤、曝光、顯影及後烘烤，使綠色的畫素陣列及藍色的畫素陣列依序形成於同一基板上。根據前述，可得到藍色、綠色及紅色之三原色的畫素陣列配置於基板上的彩色濾光片。但是，在本發明中，形成各色畫素的順序並沒有限定於前述者。
又，黑色矩陣可藉由使利用濺鍍或蒸鍍成膜的鉻等之金屬薄膜，利用光微影法成為所需的圖案而形成，但也可使用分散有黑色顏料的感放射線性著色組成物，與前述畫素之形成的情況同樣地進行而形成。
作為在形成彩色濾光片之際使用的基板，例如，可舉出玻璃、矽、聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺等。
又，在該等之基板中，也可根據所需預先實施利用矽烷偶合劑等的藥品處理、電漿處理、離子鍍覆、濺鍍、氣相反應法、真空蒸鍍等之適當的前處理。
在將感放射線性著色組成物塗布於基板之際，可採用噴灑法、輥塗法、旋轉塗布法(旋塗法)、縫模塗布法(狹縫塗布法)、棒塗布法等之適當的塗布法，特別是以採用旋塗法、縫模塗布法較為理想。
預烤通常係組合減壓乾燥與加熱乾燥而進行。減壓乾燥，通常進行到達50~200Pa為止。又，加熱乾燥的條件，通常為在70~110℃下1~10分鐘左右。
塗布厚度，作為乾燥後的膜厚，通常為0.6~8μm，較佳為1.2~5μm。
作為在形成選自於畫素及黑色矩陣之至少1種時使用的放射線之光源，例如，可舉出氙氣燈、鹵素燈、鎢絲燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈等之燈具光源或氬離子雷射、YAG雷射、XeCl準分子雷射、氮雷射等之雷射光源等。作為曝光光源，也可使用紫外線LED。波長係以在190~450nm之範圍內的放射線較為理想。
放射線的曝光量，一般而言，以10~10,000J/m2較為理想。
又，作為前述鹼顯影液，例如，以碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、四甲基氫氧化銨、膽鹼、1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烷、1,5-二氮雜雙環-[4.3.0]-5-壬烯等之水溶液較為理想。
在鹼顯影液中，例如，亦可適量添加甲醇、乙醇等之水溶性有機溶劑或界面活性劑等。再者，鹼顯影後，通常進行水洗。
作為顯影處理法，可應用噴淋顯影法、噴灑顯影法、浸漬(dip)顯影法、浸置(盛裝)顯影法等。顯影條件係以在常溫下5~300秒鐘較為理想。
後烘烤的條件通常為在180~280℃下10~60分鐘左右。
如前述進行而形成的畫素之膜厚通常為0.5~5μm，較佳為1.0~3μm。
又，作為製造彩色濾光片的第二方法，係揭露於日本特開平7-318723號公報、日本特開2000-310706號公報等，且可採用利用噴墨方式得到各色畫素的方法。在該方法中，首先，在基板的表面上形成也兼具遮光機能的間隔壁。其次，在形成的間隔壁內，例如，利用噴墨裝置吐出藍色之本發明的熱硬化性著色組成物之液狀組成物後，進行預烤使溶媒蒸發。接著，視需要將該塗膜曝光後，藉由進行後烘烤使其硬化，形成藍色的畫素圖案。
其次，使用綠色或紅色的各熱硬化性著色組成物，與前述同樣地進行，使綠色的畫素圖案及紅色的畫素圖案依序形成於同一基板上。根據前述，可得到藍色、綠色及紅色之三原色的畫素圖案配置於基板上的彩色濾光片。但是，在本發明中，形成各色畫素的順序並沒有限定於前述者。
再者，間隔壁不僅有遮光機能，且也發揮用以在分隔內吐出的各色之熱硬化性著色組成物不會混色的機能，因此相較於前述第一方法所使用的黑色矩陣，膜厚較厚。因此，間隔壁通常使用黑色感放射線性組成物形成。
在形成彩色濾光片之際使用的基板或放射線之光源、或是預烤或後烘烤的方法或條件，係與前述第一方法為相同。如前述進行，利用噴墨方式形成的畫素之膜厚，與間隔壁的高度為同程度。
在如前述進行而得到的畫素圖案上，視需要形成保護膜後，利用濺鍍形成透明導電膜。形成透明導電膜後，也可進一步形成間隔件而製成彩色濾光片。間隔件，通常使用感放射線性組成物形成，且也可製成具有遮光性的間隔件(黑色間隔件)。該情況中使用分散有黑色著色劑的著色感放射線性組成物，但本發明的著色組成物也可適當使用於該黑色間隔件之形成。
本發明的著色組成物，在前述彩色濾光片所使用的各色畫素、黑色矩陣、黑色間隔件等之任一著色硬化膜之形成中也可適當使用。
包含如前述進行而形成的本發明之著色硬化膜的彩色濾光片，因為輝度及著色力極高，所以對彩色液晶顯示元件、彩色攝像管元件、彩色檢測器、有機EL顯示元件、電子紙等極為有用。再者，後述的顯示元件，只要具備使用本發明之著色組成物形成的著色硬化膜至少1個以上即可。
顯示元件
本發明的顯示元件為具備本發明之著色硬化膜者。作為顯示元件，可舉出彩色液晶顯示元件、有機EL顯示元件、電子紙等。
具備本發明之著色硬化膜的彩色液晶顯示元件，可為透射型亦可為反射型，且可採用適當的結構。例如，可採用：在與配置有薄膜電晶體(TFT)的驅動用基板為不同的基板上形成彩色濾光片，且驅動用基板與形成有彩色濾光片的基板隔著液晶層為相對向的結構；甚至也可 採用：在配置有薄膜電晶體(TFT)的驅動用基板之表面上形成有彩色濾光片的基板與形成有ITO(摻雜錫的氧化銦)電極或IZO(酸化銦與氧化鋅之混合物)電極的基板隔著液晶層為相對向的結構。後者的結構具有可顯著的提高開口率、且具有可得到明亮且高精細的液晶顯示元件之優點。再者，採用後者的結構時，黑色矩陣或黑色間隔件，亦可形成於形成有彩色濾光片的基板側、以及形成有ITO電極或IZO電極的基板側之任一側。
具備本發明之著色硬化膜的彩色液晶顯示元件，除冷陰極螢光管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp)以外，可具備將白色LED作為光源的背光單元。作為白色LED，例如，可舉出藉由組合紅色LED、綠色LED與藍色LED並混色而得到白色光的白色LED、藉由組合藍色LED、紅色LED與綠色螢光體並混色而得到白色光的白色LED、藉由組合藍色LED、紅色發光螢光體與綠色發光螢光體並混色而得到白色光的白色LED、藉由藍色LED與YAG系螢光體之混色而得到白色光的白色LED、藉由組合藍色LED、橘色發光螢光體與綠色發光螢光體並混色而得到白色光的白色LED、藉由組合紫外線LED、紅色發光螢光體、綠色發光螢光體與藍色發光螢光體並混色得到白色光的白色LED等。
在具備本發明之著色硬化膜的彩色液晶顯示元件中，可應用TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In-Planes Switching)型、VA(Vertical Alignment)型、OCB(Optically Compensated Birefringence)型等之適當的液晶模式。
又，具備本發明之著色硬化膜的有機EL顯示元件可取適當的結構，例如，可舉出揭露於日本特開平11-307242號公報的結構。
又，具備本發明之著色硬化膜的電子紙可取適當的結構，例如，可舉出揭露於日本特開2007-41169號公報的結構。
[實施例]
以下舉出實施例進一步具體地說明本發明的實施形態。但是，本發明並沒有限定於下述實施例。
<本著色劑之合成> 合成例1
將下述式(1)所示的化合物20質量份與N-十二基苯胺(東京化成工業股份有限公司製)200質量份於遮光條件下混合，將得到的溶液在110℃下攪拌6小時。將得到的反應液冷卻直到室溫後，添加至水800質量份及35%鹽酸50質量份的混合液中，在室溫下攪拌1小時。將析出的結晶吸引過濾，並將得到的殘渣乾燥，得到式(A-1)所示的化合物24質量份。根據MS光譜，確認得到的紅色固體為下述式(A-1)所示的化合物。將得到的化合物作為著色劑(A-1)。
比較合成例1
依據日本特開2010-254964號公報之合成例1的記載，進行下述式(a-1-1)~(a-1-5)所示的化合物之混合物的合成。將得到的化合物之混合物作為著色劑(a-1)。
比較合成例2
依據日本特開2012-181505號公報之合成例2的記載，進行下述式(a-2)所示的化合物之合成。將得到的化合物作為著色劑(a-2)。
<染料溶液之製備及評價> 製備例1
混合著色劑(A-1)5質量份與作為溶媒之環己酮95質量份，製備染料溶液(A-1)。
製備例2~7
在製備例1中，使用下述式(A-2)~(A-14)所示的著色劑代替著色劑(A-1)，除此以外係與製備例1同樣地進行，製備染料溶液(A-2)~(A-14)。
製備例15~16
在製備例1中，使用著色劑(a-1)~著色劑(a-2)代替著色劑(A-1)，除此以外係與製備例1同樣地進行，製備染料溶液(a-1)~染料溶液(a-2)。
<顏料分散液之製備> 製備例17
使用15質量份的作為著色劑之C.I.顏料藍15：6、作為分散劑之BYK-LPN21116(BYK公司製)12.5質量份(固體成分濃度40質量%)、作為溶媒之丙二醇單甲基醚乙酸酯72.5質量份，利用珠磨進行處理，製備顏料分散液(a-3)。
<(B)黏結劑樹脂之合成> 合成例2
在具備冷卻管與攪拌機的燒瓶，加入丙二醇單甲基醚乙酸酯100質量份並進行氮取代。在80℃下加熱，且在同溫度下花費1小時滴加丙二醇單甲基醚乙酸酯100質量份、甲基丙烯酸20質量份、苯乙烯10質量份、甲基丙烯酸苯甲酯5質量份、甲基丙烯酸-2-羥乙酯15質量份、甲基丙烯酸-2-乙基己酯23質量份、N-苯基馬來醯亞胺12質量份、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙酯)15質量份及2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)6質量份的混合溶液，保持該溫度聚合2小時。之後，使反應溶液的溫度升溫至100℃，並且藉由聚合1小時，得到黏結劑樹脂溶液(固體成分濃度33質量%)。得到的黏結劑樹脂，Mw為12,200，Mn為6,500。將該黏結劑樹脂作為「黏結劑樹脂(B1)」。
<著色組成物之製備及評價> 實施例1
混合顏料分散液(a-3)46.0質量份、染料溶液(A-1)24.3質量份、作為黏結劑樹脂之黏結劑樹脂(B1)溶液24.6質量份、作為交聯劑之東亞合成股份有限公司製M-402(二季戊四醇六丙烯酸酯與二季戊四醇五丙烯酸酯的混合物)7.1質量份、作為光聚合起始劑之2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-N-啉基苯基)丁-1-酮(Ciba Specialty Chemicals公司製、商品名IRGACURE369)2.1質量份、作為界面活性劑之MEGAFACE F-554(DIC股份有限公司製)0.05質量份、及作為溶媒之乳酸乙酯，製備固體成分濃度20質量%的著色組成物。
使用旋塗機將得到的著色組成物塗布於玻璃基板上後，以80℃的熱板進行10分鐘預烤，形成膜厚不同之3片的塗膜。
其次，將該基板冷卻至室溫後，使用高壓水銀燈，未隔著光罩，對塗膜使用包含365nm、405nm及436nm之各波長的放射線以2,000J/m2的曝光量進行曝光。如前述進行，在基板上形成藍色的評價用硬化膜。
對比評價
將形成有硬化膜的基板以2片偏向板夾持，自背面側以螢光燈(波長範圍380~780nm)照射，同時使前面側之偏向板旋轉，利用輝度計LS-100(Minolta(股)製)測定穿透的光強度之最大值與最小值。然後，對於各個的硬化膜，將最大值除以最小值的值作為對比比。根 據測定結果，求得在色度座標值y=0.080的對比比。將評價結果示於表1。再者，對比比的數值越大，意指越為良好。
耐熱性之評價
將形成有硬化膜的基板，使用彩色分析儀(大塚電子(股)製MCPD2000)，以C光源、2度視野測定CIE表色系的色度座標值(x,y)及刺激值(Y)。
其次，在230℃的潔淨烘箱內後烘烤1小時後，測定色度座標值(x,y)及刺激值(Y)，評價在追加烘烤前後之顏色變化，亦即△E* ab。其結果將△E* ab小於3.0的情況評價為「◎」，將3.0以上小於5.0的情況評價為「￮」，將5.0以上的情況評價為「×」。將評價結果示於表1。
電壓保持率之評價
在表面形成有防止鈉離子溶出的SiO2膜，並且在將ITO(銦-氧化錫合金)電極蒸鍍為所定形狀的鈉玻璃基板上，旋塗得到的著色組成物後，以100℃的熱板進行1分鐘預烤，形成膜厚2.0μm的塗膜。其次，未隔著光罩，對塗膜以700J/m2的曝光量進行曝光。之後，將該基板浸漬於23℃之包含0.04質量%的氫氧化鉀水溶液之顯影液1分鐘，進行顯影後，以超純水清洗且風乾，並且在230℃下進行後烘烤30分鐘，使塗膜硬化，形成永久硬化膜。接著，將形成有永久硬化膜的基板與僅將ITO電極蒸鍍為所定形狀的基板，以混合1.8mm之玻璃珠的密封劑貼合後，注入Merck製液晶(MLC6608)，製作液晶胞。其次，將液晶胞放入60℃的恆溫層，利用液 晶電壓保持率測定系統(VHR-1A型、TOYO Corporation)測定液晶胞的電壓保持率。此時的施加電壓為5.5V的方形波，測定頻率為60Hz。在此之電壓保持率為利用(16.7毫秒後之液晶胞電位差/緊接於施加後的電壓)求得的數值。液晶胞的電壓保持率為90%以下的話，液晶胞無法將16.7毫秒的時間、施加電壓保持為所定等級，意指無法充分地配向液晶，且有引起殘像等之「烙印」的可能。
實施例2~14及比較例1~2
在實施例1中，將顏料分散液及染料溶液的種類及量如表1所示進行變更，除此以外係與實施例1同樣地製備著色組成物。然後，對於得到的著色組成物，與實施例1同樣地進行，並進行評價。將評價結果示於表1。

Claims (6)

  1. 一種著色組成物，其係包含(A)含有具有下述式(1)所示之結構的化合物的著色劑、(B)黏結劑樹脂及(C)聚合性化合物；[在式(1)中，m表示0~5的整數，m為2以上的整數時，複數個R5可相同亦可不同；R1~R4相互獨立地表示氫原子、經取代或非經取代之烴基、或是經取代或非經取代之雜環基；但是，烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基；R5相互獨立地表示一價基；但是，R1~R4中之1個以上為選自於下述要件(i)及(ii)的基；(i)為經取代或非經取代的不飽和脂肪族烴基、或是經取代或非經取代的不飽和脂環式烴基；但是，不飽和脂肪族烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基；(ii)為以不飽和脂肪族烴基取代的脂環式烴基、或是以不飽和脂肪族烴基或不飽和脂環式烴基取代的芳香族烴基]。
  2. 如請求項1之著色組成物，其中R5為-CO2 -、-CO2H、-CO2M、-CO2R6、-SO3 -、-SO3H、-SO3M、-SO3R7、-SO2NHR8、-SO2NR9R10、-SO2-O-N=CR11R12、-SO2NHNHR13、-SO2SR14或-SO2NHSO2R15；R6~R11及R13~R15相互獨立地為經取代或非經取代的烴基；R12為氫原子、或經取代或非經取代的烴基；M為鈉原子或鉀原子。
  3. 如請求項1或2之著色組成物，其進一步含有選自包含藍色顏料、藍色染料、紫色顏料及紫色染料的群組中之至少1種作為著色劑。
  4. 一種著色硬化膜，其係使用如請求項1至3中任一項之著色組成物所形成。
  5. 一種顯示元件，其係具備如請求項4之著色硬化膜。
  6. 一種具有下述式(1)所示之結構的化合物；[在式(1)中，m表示0~5的整數，m為2以上的整數時，複數個R5可相同亦可不同；R1~R4相互獨立地表示氫原子、經取代或非經取代之烴基、或是經取代或非經取代之雜環基；但是，烴基亦可在C-C鍵之間具有選自於-CO-、-COO-及-CONH-中的鍵聯基；R5相互獨立地表示一價基；但是，R1~R4中之1個以上為選自於下述要件(i)~(ii)的基；(i)經取代或非經取代的不飽和脂環式烴基；(ii)為以不飽和脂肪族烴基取代的脂環式烴基、或是以不飽和脂肪族烴基或不飽和脂環式烴基取代的芳香族烴基]。
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