CN106918996A - 着色感光性树脂组合物、滤色器及包含该滤色器的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种着色感光性树脂组合物,其包含着色剂(A)、树脂(B)、聚合性化合物(C)及聚合引发剂(D),着色剂(A)包含C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59。
Description
技术领域
本发明涉及着色感光性树脂组合物、滤色器及包含该滤色器的显示装置。
背景技术
近年来,如Rec.ITU-RBT.2020所规定那样的色彩再现域广的显示装置的需要不断提高。而且,作为色彩再现域广的显示装置的材料,需要颜色更深的滤色器。
作为滤色器的深色化的方法,可列举提升滤色器中的着色剂浓度的方法、使用着色力高的着色剂的方法等。然而,在由着色剂浓度高的组合物制作滤色器的情况下,存在所得的图案的形状差等问题。另一方面,在由包含着色力高的着色剂的组合物制作滤色器的情况下,虽然能够制造深色的滤色器的图案,但是会使亮度下降。
此外,还可列举通过制成厚膜而得到深色的滤色器的方法。然而,若将厚膜的滤色器应用于液晶显示装置,则在邻接像素之间发生光的混色。
JP2011-242568A1公报中,作为可以实现薄膜且色纯度高的绿色滤色器的着色剂组合物,提出了包含C.I.颜料蓝16、C.I.颜料绿G58、C.I.颜料黄129和C.I.颜料黄150且在全部颜料中的C.I.颜料蓝16的含量为5~40质量%的绿色着色剂组合物。
发明内容
本发明提供以下所示的着色感光性树脂组合物、滤色器及显示装置。
[1]一种着色感光性树脂组合物,其包含着色剂(A)、树脂(B)、聚合性化合物(C)及聚合引发剂(D),
着色剂(A)包含C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59。
[2]根据[1]所述的着色感光性树脂组合物,其中,着色剂(A)还包含黄色颜料。
[3]根据[2]所述的着色感光性树脂组合物,其还包含C.I.颜料黄185及C.I.颜料黄150中的任一者或两者作为黄色颜料。
[4]根据[2]或[3]所述的着色感光性树脂组合物,其还包含C.I.颜料黄185作为黄色颜料。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的着色感光性树脂组合物,其中,聚合引发剂(D)包含肟系化合物。
[6]一种滤色器,其由[1]~[5]中任意一项所述的着色感光性树脂组合物形成。
[7]一种显示装置,其包含[6]所述的滤色器。
附图说明
图1为在实施例及比较例的色度评价中使用的光源的分光光谱。
具体实施方式
<着色感光性树脂组合物>
本发明的着色感光性树脂组合物包含着色剂(A)、树脂(B)、聚合性化合物(C)及聚合引发剂(D),着色剂(A)包含C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59。根据本发明的着色感光性树脂组合物,能够得到既为薄膜又使亮度良好且深色的滤色器。
由本发明的着色感光性树脂组合物得到的滤色器可以制成深色,因此可以显示符合Rec.ITU-RBT.2020的标准的色域。
需要说明的是,本说明书中,只要没有特别说明,作为各成分例示的化合物可以单独使用或组合使用多种。
〔1〕着色剂(A)
本发明的着色感光性树脂组合物中,着色剂(A)包含C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59。
着色剂(A)中的C.I.颜料蓝16与C.I.颜料绿59的含量比(C.I.颜料蓝16/C.I.颜料绿59)以重量基准计通常为0.1~60,优选为0.1~20,从兼顾良好的亮度和色度的观点出发,优选为0.1~10、更优选为0.4~6、进一步优选为0.45~3、特别优选为0.45~2。在着色剂(A)中,C.I.颜料绿59的含量优选为C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59的总量的10~70重量%,更优选为40~70重量%。
着色剂(A)中的C.I.颜料蓝16与C.I.颜料绿59的合计含量在着色剂(A)100重量%中通常为10重量%以上,从兼顾良好的亮度和色度的观点出发,优选为20重量%以上、更优选为30重量%以上、进一步优选为45重量%以上、特别优选为50重量%以上。在着色剂(A)100重量%中,上述合计含量可以为100重量%。
如后述那样,着色剂(A)可以包含除C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59以外的其他着色剂。此时,在着色剂(A)100重量%中,上述合计含量可以为90重量%以下,也可以为80重量%以下,还可以为70重量%以下。
在包含除C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59以外的其他着色剂的情况下,上述合计含量在着色剂(A)100重量%中可以为30重量%以上,也可以为35重量%以上。
着色剂(A)中的C.I.颜料蓝16的含量在着色剂(A)100重量%中通常为1~99重量%,从兼顾良好的亮度和色度的观点出发,优选为10~80重量%、更优选为25~40重量%。
着色剂(A)中的C.I.颜料绿59的含量在着色剂(A)100重量%中通常为1~99重量%,从兼顾良好的亮度和色度的观点出发,优选为2~60重量%、更优选为5~60重量%、进一步优选为15~50重量%。
着色剂(A)可以包含除C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59以外的其他着色剂。
其他着色剂可以为除颜料蓝16及C.I.颜料绿59以外的其他颜料,也可以为染料,还可以为它们的两者。
其他着色剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。作为其他颜料,可列举有机颜料、无机颜料,并且可列举色彩索引(The Society of Dyers and Colourists出版)中被分类为颜料的化合物。
作为上述染料,可以使用公知的染料,可列举溶剂染料、酸性染料、直接染料、媒染染料等。
作为染料,可列举在染料索引(The Society of Dyers and Colourists出版)中被分类为颜料以外的具有色相的染料的化合物、染色笔记(染色ノ一ト)(色染社)中记载的公知的染料。另外,根据化学结构,可列举偶氮染料、花青染料、三苯基甲烷染料、呫吨染料、酞菁染料、蒽醌染料、萘醌染料、醌亚胺染料、甲川染料、偶氮甲川染料、方酸菁染料、吖啶染料、苯乙烯染料、香豆素染料、喹啉染料、硝基染料等。其中,优选有机溶剂可溶性染料。
着色剂(A)可以包含除C.I.颜料蓝16以外的其他蓝色着色剂(蓝色颜料和/或蓝色染料)。作为其他蓝色颜料,可例示C.I.颜料蓝15、15∶3、15∶4、15∶6、60等。
作为蓝色染料,可列举:
C.I.溶剂蓝4、5、14、18、35、36、37、45、58、59、59∶1、63、67、68、69、70、78、79、83、90、94、97、98、100、101、102、104、105、111、112、122、128、132、136、139等C.I.溶剂蓝色染料;
C.I.酸性蓝1、3、5、7、9、11、13、15、17、18、22、23、24、25、26、27、29、34、38、40、41、42、43、45、48、51、54、59、60、62、70、72、74、75、78、80、82、83、86、87、88、90、90∶1、91、92、93、93∶1、96、99、100、102、103、104、108、109、110、112、113、117、119、120、123、126、127、129、130、131、138、140、142、143、147、150、151、154、158、161、166、167、168、170、171、175、182、183、184、187、192、199、203、204、205、210、213、229、234、236、242、243、256、259、267、269、278、280、285、290、296、315、324∶1、335、340等C.I.酸性蓝色染料;
C.I.直接蓝1、2、3、6、8、15、22、25、28、29、40、41、42、47、52、55、57、71、76、77、78、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、120、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、195、196、198、199、200、201、202、203、207、209、210、212、213、214、222、225、226、228、229、236、237、238、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275、293等C.I.直接蓝色染料;
C.I.分散蓝1、14、56、60等C.I.分散蓝色染料;
C.I.碱性蓝1、3、5、7、9、19、21、22、24、25、26、28、29、40、41、45、47、54、58、59、60、64、65、66、67、68、81、83、88、89等C.I.碱性蓝色染料;
C.I.媒介蓝1、2、3、7、8、9、12、13、15、16、19、20、21、22、23、24、26、30、31、32、39、40、41、43、44、48、49、53、61、74、77、83、84等C.I.媒介蓝色染料;等。
其中,从兼顾良好的亮度和色度的观点出发,蓝色着色剂中的C.I.颜料蓝16的含量越高越优选。具体而言,蓝色着色剂中的C.I.颜料蓝16的含量在蓝色着色剂100重量%中优选为50重量%以上、更优选为80重量%以上、进一步优选为90重量%以上、进一步优选为95重量%以上、最优选为100重量%。
着色剂(A)可以包含除C.I.颜料绿59以外的其他绿色着色剂(绿色颜料和/或绿色染料)。作为其他绿色颜料,可例示C.I.颜料绿7、36、58等。
其中,从兼顾良好的亮度和色度的观点出发,绿色着色剂中的C.I.颜料绿59的含量越高越优选。
具体而言,绿色着色剂中的C.I.颜料绿59的含量在绿色着色剂100重量%中优选为50重量%以上、更优选为80重量%以上、进一步优选为90重量%以上、特别优选为95重量%以上、最优选为100重量%。
作为除C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59以外的其他着色剂,可以包含除蓝色着色剂及绿色着色剂以外的其他着色剂(颜料和/或染料)。
该其他着色剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
作为除蓝色着色剂及绿色着色剂以外的其他着色剂,可列举:
C.I.颜料黄1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、185、194、214等黄色颜料;
C.I.颜料紫1、19、23、29、32、36、38等紫色颜料;等。
其中,除蓝色着色剂及绿色着色剂以外的其他着色剂优选为黄色颜料。作为黄色颜料,优选C.I.颜料黄129、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄185及C.I.颜料黄150。在黄色颜料中,通过相同滤色器的厚度及相同着色剂浓度下的对比,从通过与C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59的组合而得到更为良好亮度的方面出发,优选包含C.I.颜料黄139、185等具有异吲哚啉骨架的着色剂(异吲哚啉系黄色颜料),尤其是更优选包含C.I.颜料黄185。着色剂(A)可以包含2种以上黄色颜料。黄色颜料的组合并无特别限定,可列举C.I.颜料黄185及C.I.颜料黄150的组合等。
蓝色着色剂及绿色着色剂以外的其他着色剂(黄色颜料等)的含量相对于100重量份C.I.颜料绿59优选为1~1000重量份、更优选为50~800重量份、进一步优选为50~300重量份。
着色感光性树脂组合物中的着色剂(A)的合计含量在着色感光性树脂组合物的固体成分100重量%中,通常为20~50重量%,但是从得到深色的滤色器的观点出发,优选为30重量%以上,更优选为35重量%以上。
从抗蚀剂图案的形成容易性的观点出发,上述合计含量在着色感光性树脂组合物的固体成分100重量%中优选为45重量%以下。
根据本发明,通过使着色剂(A)的合计含量为适度的量,从而既能抑制图案形状变差等又能形成可以显示良好的亮度且深色的滤色器。
需要说明的是,在本说明书中“着色感光性树脂组合物的固体成分”是指在着色感光性树脂组合物所含的成分中除溶剂(E)以外的全部成分。固体成分的总量及相对于其的各成分的含量可通过液相色谱法、气相色谱法等公知的分析方法来测定。
着色感光性树脂组合物中的各种颜料优选为均匀分散在溶剂中的分散液的状态。另外,颜料优选为粒径均匀。上述分散液可以通过将颜料和溶剂混合而得到。也可以根据需要混合颜料分散剂。通过使其含有颜料分散剂、进行分散处理,由此能够得到颜料均匀分散于溶剂的状态的颜料分散液。
作为颜料分散剂,可以使用市售的表面活性剂,可列举硅酮系、氟系、酯系(包含聚酯系。)、阳离子系、阴离子系、非离子系、两性、聚酯系、聚胺系、丙烯酸系等的表面活性剂。表面活性剂的具体例可列举:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚乙二醇二酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪酸改性聚酯、叔胺改性聚氨酯、聚乙烯亚胺等;以及以商品名为KP(信越化学工业(株)制)、FLOREN(共荣社化学(株)制)、SOLSPERSE(ZENECA(株)制)、EFKA(BASFJAPAN(株)制)、AJISPER(注册商标)(Ajinomoto Fine-Techno(株)制)、Disperbyk(BYK-CHEMIE公司制)等。颜料分散剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
在使用颜料分散剂情况下,其使用量相对于颜料100重量份优选为100重量份以下,更优选为5重量份以上且50重量份以下。若颜料分散剂的使用量为上述的范围,则有容易得到均匀分散状态的颜料分散液的倾向。
作为构成颜料分散液的溶剂,并无特别限定,可列举:与着色感光性树脂组合物可含有的后述的溶剂(E)同样的溶剂。该溶剂优选丙二醇单甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙二醇单甲基醚、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇单甲基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基-1-丁醇、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、N,N-二甲基甲酰胺等,更优选丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚、二丙二醇甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基-1-丁醇、3-乙氧基丙酸乙酯等。
溶剂的使用量并无特别限定。颜料分散液中的固体成分的浓度优选为3~20重量%、更优选为5~18重量%。
着色感光性树脂组合物中的各种颜料,可根据需要实施松香处理、使用了引入有酸性基团或碱性基团的颜料衍生物、颜料分散剂等的表面处理、利用高分子化合物等的对颜料表面的接枝处理、利用硫酸微粒化法等的微粒化处理、或利用用于除去杂质的有机溶剂或水等的洗涤处理、利用离子交换法等除去离子性杂质的除去处理等。
〔2〕树脂(B)
本发明的着色感光性树脂组合物含有1种或2种以上的树脂(B)。树脂(B)优选为碱可溶性树脂。作为树脂(B),可列举以下的树脂[K1]~[K6]等。
树脂[K1]:选自不饱和羧酸及不饱和羧酸酐中的至少1种(a)〔以下有时称作“(a)”。〕与具有碳数2~4的环状醚结构及烯属不饱和键的单体(b)〔以下有时称作“(b)”。)的共聚物。
树脂[K2]:(a)、(b)及能够与(a)共聚的单体(c)(但是,与(a)及(b)不同。)〔以下有时称作“(c)”。)的共聚物。
树脂[K3]:(a)与(c)的共聚物。
树脂[K4]:使(a)与(c)的共聚物和(b)反应而得的树脂。
树脂[K5]:使(b)与(c)的共聚物和(a)反应而得的树脂。
树脂[K6]:使(b)与(c)的共聚物和(a)反应,再与羧酸酐反应而得的树脂。
作为(a),具体而言,可列举:
(甲基)丙烯酸、巴豆酸、邻乙烯基苯甲酸、间乙烯基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸等不饱和单羧酸;
马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸、3-乙烯基邻苯二甲酸、4-乙烯基邻苯二甲酸、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸、二甲基四氢邻苯二甲酸、1,4-环己烯二羧酸等不饱和二羧酸;
甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸、5-羧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯等含有羧基的双环不饱和化合物;
马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、3-乙烯基邻苯二甲酸酐、4-乙烯基邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、二甲基四氢邻苯二甲酸酐、5,6-二羧基双环[2.2.1]庚-2-烯酸酐(纳迪克酸酐(ハイミツク酸無水物))等不饱和二羧酸酐;
琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯、邻苯二甲酸单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]酯等2元以上多元羧酸的不饱和单[(甲基)丙烯酰氧基烷基]酯;
α-(羟基甲基)(甲基)丙烯酸、在同一分子中含有羟基及羧基的不饱和(甲基)丙烯酸酯等。
其中,从共聚反应性的观点、在碱水溶液中的溶解性的观点出发,(a)优选为(甲基)丙烯酸、马来酸酐等。
需要说明的是,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种。“(甲基)丙烯酰基”及“(甲基)丙烯酸酯”等表述也同样。
(b)是指具有碳数2~4的环状醚结构(例如选自环氧乙烷环、氧杂环丁烷环及四氢呋喃环(氧杂环戊烷环)中的至少1种)和烯属不饱和键的聚合性化合物。(b)优选为具有碳数2~4的环状醚结构和(甲基)丙烯酰氧基的单体。
作为(b),可列举:具有环氧乙基和烯属不饱和键的单体(b1)〔以下有时称作“(b1)”。〕、具有氧杂环丁基和烯属不饱和键的单体(b2)〔以下有时称作“(b2)”。〕、具有四氢呋喃基和烯属不饱和键的单体(b3)〔以下有时称作“(b3)”〕等。
作为(b1),可列举:具有将不饱和脂肪族烃环氧化的结构的单体(b1-1)〔以下有时称作“(b1-1)”。〕、具有将不饱和脂环式烃环氧化的结构的单体(b1-2)〔以下有时称作“(b1-2)”。〕。
作为(b1-1),可列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸β-乙基缩水甘油酯、缩水甘油基乙烯基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基间乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基对乙烯基苄基缩水甘油基醚、2,3-双(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,4-双(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,5-双(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,6-双(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,3,4-三(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,3,5-三(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,3,6-三(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、3,4,5-三(缩水甘油氧甲基)苯乙烯、2,4,6-三(缩水甘油氧甲基)苯乙烯等。
作为(b1-2),可列举乙烯基环己烯一氧化物、1,2-环氧4-乙烯基环己烷(例如CELLOXIDE 2000;大赛璐化学工业(株)制)、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯(例如,CYCLOMER A400;大赛璐化学工业(株)制)、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯(例如,CYCLOMER M100;大赛璐化学工业(株)制)、下式(I)所示的化合物、下式(II)所示的化合物等。
式(I)及式(II)中,Ra及Rb相互独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基,该烷基所包含的氢原子可以被羟基取代。X1及X2相互独立地表示单键、*-Rc-、*-Rc-O-、*-Rc-S-或*-Rc-NH-。Rc表示碳数1~6的烷二基。*表示与O的键合键。
作为碳数1~4的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等。
作为氢原子被羟基取代后的烷基,可列举羟基甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、3-羟基丙基、1-羟基-1-甲基乙基、2-羟基-1-甲基乙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、3-羟基丁基、4-羟基丁基等。
Ra及Rb优选为氢原子、甲基、羟基甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基,更优选为氢原子、甲基。
作为构成Rc的烷二基,可列举亚甲基、亚乙基、丙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等。
X1及X2优选为单键、亚甲基、亚乙基、*-CH2-O-(*表示与O的键合键)基、*-CH2CH2-O-基,更优选为单键、*-CH2CH2-O-基。
作为式(I)所示的化合物的具体例,可列举式(I-1)~式(I-15)所示的化合物。优选为式(I-1)、式(I-3)、式(I-5)、式(I-7)、式(I-9)、式(I-11)~式(I-15),更优选为式(I-1)、式(I-7)、式(I-9)、式(I-15)。
作为式(II)所示的化合物的具体例,可列举式(II-1)~式(II-15)所示的化合物。优选为式(II-1)、式(II-3)、式(II-5)、式(II-7)、式(II-9)、式(II-11)~式(II-15),更优选为式(II-1)、式(II-7)、式(II-9)、式(II-15)。
式(I)所示的化合物及式(II)所示的化合物可以分别单独使用。这些化合物也可以以任意的比率进行混合。在进行混合的情况下,该混合比率以式(I):式(II)〔摩尔比〕计优选为5∶95~95∶5,更优选为10∶90~90∶10,进一步优选为20∶80~80∶20。
具有氧杂环丁基和烯属不饱和键的单体(b2)优选为具有氧杂环丁基和(甲基)丙烯酰氧基的单体。作为(b2)的优选例,可列举3-甲基-3-(甲基)丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-(甲基)丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-甲基-3-(甲基)丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-(甲基)丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷。
具有四氢呋喃基和烯属不饱和键的单体(b3)优选为具有四氢呋喃基和(甲基)丙烯酰氧基的单体。
作为(b3)的优选例,可列举丙烯酸四氢糠酯(例如VISCOAT#150、大阪有机化学工业(株)制)、甲基丙烯酸四氢糠酯等。
作为(c)的具体例,可列举:
(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯〔在该技术领域中,作为惯用名而被称作“(甲基)丙烯酸二环戊基酯”。另外,有时也称作“(甲基)丙烯酸三环癸酯”。〕、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烯-8-基酯〔在该技术领域中,作为惯用名而被称作“二聚环戊二烯基(甲基)丙烯酸酯”。〕、(甲基)丙烯酸二环戊基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸炔丙基酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸酯;
(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯等含羟基的(甲基)丙烯酸酯;
马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等二羧酸二酯;
双环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-(2’-羟基乙基)双环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲氧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙氧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羟基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(羟基甲基)双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(2’-羟基乙基)双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二甲氧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二乙氧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基甲基-5-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-叔丁氧基羰基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-环己基氧基羰基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-苯氧基羰基双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-双(叔丁氧基羰基)双环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-双(环己基氧基羰基)双环[2.2.1]庚-2-烯等双环不饱和化合物;
N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸酯、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸酯、N-琥珀酰亚胺基-6-马来酰亚胺己酸酯、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)马来酰亚胺等二羰基酰亚胺衍生物;
苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等。
其中,从共聚反应性及耐热性的观点出发,(c)优选(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、苯乙烯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、双环[2.2.1]庚-2-烯等。另外,从使图案形成时的显影性优异的方面出发,(c)更优选(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯。
在树脂[K1]中,来自各成分的结构单元的比率在构成树脂[K1]的全部结构单元中优选处于以下的范围。
来自(a)的结构单元:2~50摩尔%(更优选10~45摩尔%);
来自(b)的结构单元、尤其是来自(b1)的结构单元:50~98摩尔%(更优选55~90摩尔%)。
若树脂[K1]的结构单元的比率为上述范围时,则有使保存稳定性、显影性、所得图案的耐溶剂性优异的倾向。
可以通过参考在文献“高分子合成的实验法”(大津隆行著发行所(株)化学同人第1版第1次印刷1972年3月1日发行)中记载的方法及在该文献中记载的引用文献来制造树脂[K1]。
具体而言,可列举:将规定量的(a)及(b)(特别是(b1))、聚合引发剂和溶剂等投入到反应容器中,在脱氧气氛下进行搅拌、加热、保温的方法。需要说明的是,此处使用的聚合引发剂及溶剂等没有特别限定,可以使用在该领域中通常使用的聚合引发剂及溶剂。作为聚合引发剂,可列举偶氮化合物(2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等)、有机过氧化物(过氧化苯甲酰等)。作为溶剂,只要是溶解各单体的溶剂即可,可以使用作为着色感光性树脂组合物的溶剂而后述的溶剂(E)等。
所得的共聚物可以直接使用反应后的溶液,也可以使用浓缩或稀释后的溶液,还可以使用通过再沉淀等方法以固体(粉体)的形式取出的物质。特别是,在该聚合时使用后述的溶剂(E)作为溶剂,由此可以将反应后的溶液直接使用,可以简化制造工序。
在树脂[K2]中,来自各成分的结构单元的比率在构成树脂[K2]的全部结构单元中优选处于以下的范围。
来自(a)的结构单元:4~45摩尔%(更优选10~30摩尔%);
来自(b)的结构单元、尤其是来自(b1)的结构单元:2~95摩尔%(更优选5~80摩尔%);
来自(c)的结构单元:1~65摩尔%(更优选5~60摩尔%)。
若树脂[K2]的结构单元的比率为上述范围,则有使保存稳定性、显影性、所得图案的耐溶剂性、耐热性及机械强度优异的倾向。
可以与作为树脂[K1]的制造方法而记载的方法同样地制造树脂[K2]。具体而言,可列举:将规定量的(a)、(b)(特别是(b1))及(c)、聚合引发剂和溶剂等投入到反应容器中,在脱氧气氛下进行搅拌、加热、保温的方法。所得的共聚物可以直接使用反应后的溶液,也可以使用浓缩或稀释后的溶液,还可以使用通过再沉淀等方法以固体(粉体)的形式取出的物质。
在树脂[K3]中,来自各成分的结构单元的比率在构成树脂[K3]的全部结构单元中优选处于以下的范围。
来自(a)的结构单元:2~55摩尔%(更优选10~50摩尔%);
来自(c)的结构单元:45~98摩尔%(更优选50~90摩尔%)。
可以与作为树脂[K1]的制造方法而记载的方法同样地制造树脂[K3]。
树脂[K4]可以通过以下方式来制造:得到(a)与(c)的共聚物,并使(b)所具有的碳数2~4的环状醚结构、特别是(b1)所具有的环氧乙烷环加成到(a)所具有的羧酸和/或羧酸酐上。具体而言,首先,与作为树脂[K1]的制造方法所记载的方法同样地制造(a)与(c)的共聚物。此时,来自各成分的结构单元的比率在构成(a)与(c)的共聚物的全部结构单元中优选为以下的范围。
来自(a)的结构单元:5~50摩尔%(更优选10~45摩尔%);
来自(c)的结构单元:50~95摩尔%(更优选55~90摩尔%)。
接着,使来自上述共聚物中的(a)的羧酸和/或羧酸酐的一部分与(b)所具有的碳数2~4的环状醚结构、特别是(b1)所具有的环氧乙烷环进行反应。具体而言,紧接着(a)与(c)的共聚物的制造,将烧瓶内气氛由氮气置换为空气,将(b)(特别是(b1))、羧酸或羧酸酐与环状醚结构的反应催化剂(三(二甲基氨基甲基)苯酚等)及阻聚剂(例如氢醌等)等加入到烧瓶内,在60~130℃反应1~10小时,由此可以制造树脂[K4]。
(b)的使用量、特别是(b1)的使用量相对于(a)100摩尔优选为5~80摩尔,更优选为10~75摩尔。通过设为该范围,从而有使保存稳定性、显影性、耐溶剂性、耐热性、机械强度及灵敏度的平衡变得良好的倾向。从使环状醚结构的反应性高、不易残留未反应的(b)的方面出发,作为在树脂[K4]中使用的(b),优选(b1),更优选(b1-1)。
上述反应催化剂的使用量相对于(a)、(b)(特别是(b1))及(c)的总量优选为0.001~5重量%。上述阻聚剂的使用量相对于(a)、(b)及(c)的总量优选为0.001~5重量%。
可以考虑制造设备、聚合所引起的发热量等来适当调节投料方法、反应温度及时间等反应条件。需要说明的是,与聚合条件同样,可以考虑制造设备、聚合所引起的发热量等来适当调节投料方法、反应温度。
对于树脂[K5]而言,作为第一阶段,与上述的树脂[K1]的制造方法同样地得到(b)(特别是(b1))与(c)的共聚物。与上述同样,所得的共聚物可以直接使用反应后的溶液,也可以使用浓缩或稀释后的溶液,还可以使用通过再沉淀等方法以固体(粉体)的形式取出的物质。
来源于(b)(特别是(b1))和(c)的结构单元的比率相对于构成上述共聚物的全部结构单元的合计摩尔数优选在以下的范围。
来自(b)的结构单元、尤其是来自(b1)的结构单元:5~95摩尔%(更优选10~90摩尔%);
来自(c)的结构单元:5~95摩尔%(更优选10~90摩尔%)。
此外,在与树脂[K4]的制造方法同样的条件下,通过使(b)(特别是(b1))与(c)的共聚物所具有的来源于(b)的环状醚结构、与(a)所具有的羧酸或羧酸酐发生反应,可制得树脂[K5]。与上述的共聚物反应的(a)的使用量相对于(b)(特别是(b1))100摩尔优选为5~80摩尔。从使环状醚结构的反应性高、不易残留未反应的(b)的方面出发,作为在树脂[K5]中使用的(b),优选(b1),更优选(b1-1)。
树脂[K6]是进一步使羧酸酐与树脂[K5]反应而得的树脂。
使羧酸酐和、由环状醚结构与羧酸或羧酸酐的反应而产生的羟基发生反应。
作为羧酸酐,可列举马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、3-乙烯基邻苯二甲酸酐、4-乙烯基邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、二甲基四氢邻苯二甲酸酐、5,6-二羧基双环[2.2.1]庚-2-烯酸酐(纳迪克酸酐(ハイミツク酸無水物))等。
在树脂[K1]~[K6]中,作为树脂(B)而优选的树脂为[K1]及[K2]。树脂(B)可以由1种树脂构成,也可以包含2种以上的树脂。
树脂(B)的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为3,000~100,000,更优选为5,000~50,000,进一步优选为5,000~30,000。若分子量为上述范围,则有未曝光部对显影液的溶解性高、所得的图案的残膜率、硬度也高的倾向。树脂(B)的分子量分布[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)]优选为1.1~6,更优选为1.2~4。
树脂(B)的溶液酸值优选为5~180mg-KOH/g、更优选为10~100mg-KOH/g、进一步优选为12~50mg-KOH/g。酸值是作为中和1g树脂所需的氢氧化钾的量(mg)所测定的值,可通过例如使用氢氧化钾水溶液进行滴定来求出。
树脂(B)的含量在着色感光性树脂组合物的固体成分100重量%中优选为5~50重量%、更优选为10~40重量%、进一步优选为15~30重量%。若树脂(B)的含量为上述范围,则有未曝光部对显影液的溶解性高的倾向。
〔3〕聚合性化合物(C)
聚合性化合物(C)只要是能够利用因光照射等而由聚合引发剂(D)产生的活性自由基等进行聚合的化合物,则并无特别限定,可列举具有聚合性的烯属不饱和键的化合物等。聚合性化合物(C)的重均分子量优选为3,000以下。
作为聚合性化合物(C),优选为具有3个以上烯属不饱和键的光聚合性化合物,可列举三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、三(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、乙二醇改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙二醇改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、丙二醇改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、丙二醇改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。其中,优选二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
本发明的着色感光性树脂组合物可以含有1种或2种以上的聚合性化合物(C)。聚合性化合物(C)的含量相对于着色感光性树脂组合物中的树脂(B)100重量份优选为20~150重量份、更优选为80~120重量份。
〔4〕聚合引发剂(D)
聚合引发剂(D)只要是通过光、热的作用产生活性自由基、酸等,能引发聚合的化合物就没有特别限定,可以使用公知的聚合引发剂。
作为聚合引发剂(D),可列举O-酰基肟(acyloxime)化合物等肟系化合物、苯烷基酮(Alkylphenone)化合物、联咪唑化合物、三嗪化合物、酰基氧化膦化合物等。聚合引发剂(D)可以考虑灵敏度、精密图案形状的形成等而并用2种以上。从在灵敏度及精密地制作具有所需线宽的图案形状上有利的观点出发,聚合引发剂(D)优选包含O-酰基肟化合物等肟系化合物。
O-酰基肟化合物为具有式(d)所示的结构的化合物。以下,*表示键合键。
O-酰基肟化合物优选为选自例如式(d1)所示的化合物(以下有时称作“化合物(d1)”。)、式(d2)所示的化合物(以下有时称作“化合物(d2)”。)及式(d3)所示的化合物(以下有时称作“化合物(d3)”。)中的至少1种。
式(d1)~(d3)中,
Rd1表示可以具有取代基的碳数6~18的芳香族烃基、可以具有取代基的碳数3~36的杂环基、可以具有取代基的碳数1~15的烷基、或组合了芳香族烃基和由该烷基衍生出的烷二基的可以具有取代基的基团,上述烷基中所含的亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-、-CO-、-S-、-SO2-或-NRd5-;
Rd2表示碳数6~18的芳香族烃基、碳数3~36的杂环基或碳数1~10的烷基;
Rd3表示可具有取代基的碳数6~18的芳香族烃基、或可具有取代基的碳数3~36的杂环基;
Rd4表示可以具有取代基的碳数6~18的芳香族烃基、或可以具有取代基的碳数1~15的脂肪族烃基,上述脂肪族烃基中所含的亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-、-CO-或-S-,上述脂肪族烃基中所含的次甲基(-CH<)可以置换为-PO3<,上述脂肪族烃基中所含的氢原子可以被OH基取代;
Rd5表示碳数1~10的烷基,该烷基所含的亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-或-CO-。
Rd1所示的芳香族烃基的碳数优选为6~15、更优选为6~12、进一步优选为6~10。作为该芳香族烃基,可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基等,但优选苯基、萘基,更优选苯基。
Rd1所示的芳香族烃基可以具有1个或2个以上的取代基。
取代基优选在芳香族烃基的α位、γ位进行取代,更优选在γ位进行取代。作为该取代基,可列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等碳数1~15的烷基;氟原子、氯原子、碘原子、溴原子等卤素原子;等。
作为上述取代基的烷基的碳数优选为1~10,更优选为1~7。作为该取代基的烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种,也可以为将链状的基团与环状的基团组合而成的基团。作为该取代基的烷基中所含的亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-或-S-。该烷基中所含的氢原子可以被氟原子、氯原子、碘原子、溴原子等卤素原子取代,优选被氟原子取代。
关于Rd1所示的芳香族烃基,就作为该取代基的烷基而言,可列举下述式所示的基团等。式中,*表示键合键。
关于Rd1所示的基团,作为可以具有取代基的芳香族烃基,可列举下述式所示的基团等。式中,*表示键合键。
关于Rd1所示的基团,作为可以具有取代基的芳香族烃基,优选下述式所示的基团。
(式中,Rd6表示可以被卤素原子取代的碳数1~10的烷基,Rd6中所含的氢原子可以被卤素原子取代。m2表示1~5的整数。)
作为Rd6所示的烷基,可列举与关于Rd1所示的芳香族烃基而作为取代基所例示的烷基同样的基团。Rd6的碳数优选为2~7,更优选为2~5。Rd6所示的烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种,优选为链状。
作为Rd6中的卤素原子,可列举氟原子、氯原子、碘原子、溴原子,特别优选氟。另外,优选Rd6中所含的氢原子中的2个以上且10个以下的氢原子被卤素原子取代,更优选3个以上且6个以下的氢原子被卤素原子取代。Rd6O-基的取代位置优选为邻位、对位,特别优选对位。另外,m2优选为1~2,特别优选为1。
Rd1所示的杂环基的碳数优选为3~20,更优选为3~10,进一步优选为3~5。作为该杂环基,可列举吡咯基、呋喃基、噻吩基、吲哚基、苯并呋喃基及咔唑基等。
Rd1所示的杂环基可以具有1个或2个以上的取代基。作为该取代基,可列举关于Rd1所示的芳香族烃基而作为取代基所例示的基团。
Rd1所示的烷基的碳数优选为1~12。作为Rd1所示的烷基,可列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基及十五烷基等。这些烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种,也可以为将链状的基团与环状的基团组合而成的基团。另外,在Rd1所示的烷基中,亚甲基(—CH2-)可以置换为-O-、-CO-、-S-、-SO2-或-NRd5-,氢原子可以被OH基或SH基取代。
Rd5表示碳数1~10的烯基,优选为碳数1~5的烷基,更优选为碳数1~3的烷基。该烷基可以为链状(直链状或支链状),也可以为环状,可以为直链状、支链状及环状中的任一种,也可以为将链状的基团与环状的基团组合而成的基团。另外,在Rd5的烷基中,亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-或-CO-。
关于Rd1,作为可以具有取代基的烷基,具体而言,可列举下述式所示的基团等。*表示键合键。
Rd1所示的、组合了芳香族烃基和由上述烷基衍生出的烷二基的基团的碳数优选为7~33、更优选为7~18、进一步优选为7~12。该组合后的基团可以具有1个或2个以上的取代基,作为该取代基,可列举与芳香族烃基、烷基可具有的取代基同样的基团。作为该Rd1所示的、组合了芳香族烃基和由上述烷基衍生出的烷二基的基团,可列举芳烷基,具体而言,可列举下述式所示的基团。式中,*表示键合键。
其中,作为Rd1,优选可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代基的烷基,更优选可以具有取代基的芳香族烃基。
Rd2所示的芳香族烃基的碳数优选为6~15、更优选为6~12、进一步优选为6~10。作为该芳香族烃基,可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基及三联苯基等。
Rd2所示的杂环基的碳数优选为3~20,更优选为3~10,进一步优选为3~5。作为该杂环基,可列举吡咯基、呋喃基、噻吩基、吲哚基、苯并呋喃基及咔唑基等。
Rd2所示的烷基的碳数优选为1~7、更优选为1~5、进一步优选为1~3。作为该烷基,可列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基及癸基等。该烷基可以为直链状、支链状及环状中的任一种,也可以为将链状的基团与环状的基团组合而成的基团。
作为Rd2,优选链状烷基、更优选为碳数1~5的链状烷基、进一步优选为碳数1~3的链状烷基、特别优选为甲基。
Rd3所示的芳香族烃基的碳数优选为6~15、更优选为6~12、进一步优选为6~10。作为该芳香族烃基,可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基及三联苯基等,更优选苯基、萘基。
Rd3所示的芳香族烃基可以具有1个或2个以上的取代基。取代基优选在芳香族烃基的α位、γ位进行取代。作为该取代基,优选碳数1~15的脂肪族烃基,具体而言,可列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基及癸基等碳数1~15的烷基;乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、壬烯基及癸烯基等碳数1~15的烯基;等。
关于Rd3,芳香族烃基可以具有的脂肪族烃基的碳数更优选为1~7,该脂肪族烃基可以为直链状、支链状及环状中的任一种,也可以为将链状的基团与环状的基团组合而成的基团。该脂肪族烃基中所含的亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-、-CO-或-S-,次甲基(-CH<)可以置换为-N<。
作为Rd3所示的芳香族烃基可以具有的脂肪族烃基,可列举下述式所示的基团等。式中,*表示键合键。
关于Rd3,作为可以具有取代基的芳香族烃基,可列举下述式所示的基团等。式中,*表示键合键。
Rd3所示的杂环基的碳数优选为3~20,更优选为3~10,进一步优选为3~5。作为该杂环基,可列举吡咯基、呋喃基、噻吩基、吲哚基、苯并呋喃基及咔唑基等。另外,Rd3所示的杂环基可以具有1个或2个以上的取代基,作为该取代基,可列举与Rd1中的芳香族烃基可以具有的取代基同样的基团。
Rd3优选为具有取代基的芳香族烃基,作为该取代基,优选碳数1~7(更优选碳数1~3)的链状烷基,取代基的个数优选为2个以上且5个以下。
Rd4所示的芳香族烃基的碳数优选为6~15、更优选为6~12、进一步优选为6~10。作为该芳香族烃基,可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基及三联苯基等,更优选苯基及萘基,进一步优选苯基。另外,Rd4所示的芳香族烃基可以具有1个或2个以上的取代基。作为该取代基,可列举与Rd1的芳香族烃基可以具有的取代基同样的基团。
Rd4所示的脂肪族烃基的碳数优选为1~13、更优选为2~10、进一步优选为4~9。作为Rd4所示的脂肪族烃基,可列举:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基及十五烷基等烷基;乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基及十五碳烯基等烯基;等。这些脂肪族烃基可以为链状(直链状或支链状),也可以为环状,还可以为将链状的基团与环状的基团组合而成的基团。另外,在Rd4的脂肪族烃基中,亚甲基(-CH2-)可以置换为-O-、-CO-或-S-,次甲基(-CH<)可以置换为-PO3<,上述脂肪族烃基中所含的氢原子可以被OH基取代。
关于Rd4,作为可以具有取代基的脂肪族烃基,可列举下述式所示的基团等。式中,*表示键合键。
Rd4优选为可以具有取代基的链状脂肪族烃基,更优选为不具有取代基的链状烷基,进一步优选为不具有取代基的支链状烷基。
作为化合物(d1),可列举式(d1)所示的化合物,具体而言,可列举具有在(d1-1)~(d1-67)的各栏中记载的取代基的组合的式(d1)的化合物。表1~7中,*表示键合键。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
其中,优选具有(d1-3)中记载的取代基的化合物~具有(d1-6)中记载的取代基的化合物、具有(d1-18)中记载的取代基的化合物~具有(d1-52)中记载的取代基的化合物、具有(d1-55)中记载的取代基的化合物、具有(d1-56)中记载的取代基的化合物、具有(d1-60)中记载的取代基的化合物、具有式(d1-61)中记载的取代基的化合物,
更优选具有(d1-3)中记载的取代基的化合物~具有(d1-6)中记载的取代基的化合物、具有(d1-18)中记载的取代基的化合物~具有(d1-41)中记载的取代基的化合物,
进一步优选为具有(d1-24)中记载的取代基的化合物、具有(d1-36)中记载的取代基的化合物~具有(d1-40)中记载的取代基的化合物,
特别优选为具有(d1-24)中记载的取代基的化合物。
化合物(d1)例如可以利用日本特表2014-500852号公报中记载的制造方法进行制造。
化合物(d2)优选为
Rd1为可以具有取代基的碳数1~15的烷基、
Rd2为碳数1~10的烷基、
Rd3为可以具有取代基的碳数6~18的芳香族烃基、
Rd4为可以具有取代基的碳数1~15的脂肪族烃基的化合物,
更优选为
Rd1表示甲基、乙基或丙基、
Rd2表示甲基、乙基或丙基、
Rd3表示被甲基取代后的苯基、
Rd4为甲基、乙基或丙基的化合物,
进一步优选为
Rd1及Rd2为甲基、Rd3为邻甲苯基及Rd4为乙基的化合物。
化合物(d3)优选为
Rd1为可以具有取代基的碳数1~15的烷基、
Rd2为碳数6~18的芳香族烃基的化合物,
更优选为
Rd1为己基及Rd2为苯基的化合物。
作为这样的O-酰基肟化合物,可列举N-苯甲酰氧基-1-(4-苯硫基苯基)丁烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯硫基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯硫基苯基)-3-环戊基丙烷-1-酮-2-亚胺、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙烷-1-亚胺、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(3,3-二甲基-2,4-二氧杂环戊基甲基氧基)苯甲酰基}-9H-咔唑-3-基]乙烷-1-亚胺、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-3-环戊基丙烷-1-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-3-环戊基丙烷-1-酮-2-亚胺等。也可以使用IrgacureOXE01、OXE02、OXE03(以上为BASF公司制)、N-1919(ADEKA公司制)等市售品。若为这些O-酰基肟化合物,则有得到光刻性能(リソ性能)优异的滤色器的倾向。
苯烷基酮化合物是具有式(d4)所示的结构或式(d5)所示的结构的化合物。这些结构中,苯环可以具有取代基。
作为具有式(d4)所示的结构的化合物,可列举2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-苄基丁烷-1-酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]丁烷-1-酮等。也可以使用Irgacure 369、907、379(以上为BASF公司制)等市售品。
作为具有式(d5)所示的结构的化合物,可列举2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-〔4-(2-羟基乙氧基)苯基〕丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-(4-异丙基苯基)丙烷-1-酮的低聚物、α,α-二乙氧基苯乙酮、苯偶酰二甲基缩酮等。
在灵敏度方面,作为苯烷基酮化合物,优选具有式(d4)所示的结构的化合物。
作为联咪唑化合物,可列举:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,3-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑(参照日本特开平6-75372号公报、日本特开平6-75373号公报等。)、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(烷氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(二烷氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(三烷氧基苯基)联咪唑(参照日本特公昭48-38403号公报、日本特开昭62-174204号公报等。)、4,4’,5,5’-位的苯基被烷氧羰基置换的咪唑化合物(参照日本特开平7-10913号公报等)等。其中,优选下述式所示的化合物或它们的混合物。
作为三嗪化合物,可列举2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪等。
作为酰基氧化膦化合物,可列举2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等。
此外,作为聚合引发剂(D),可列举:苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚等苯偶姻化合物;二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮等二苯甲酮化合物;9,10-菲醌、2-乙基蒽醌、樟脑醌等醌化合物;10-丁基-2-氯吖啶酮、联苯酰、苯乙醛酸甲酯、二茂钛化合物等。优选将它们与后述的聚合引发助剂(D1)(特别是胺类)组合使用。
相对于树脂(B)和聚合性化合物(C)的合计量100重量份,聚合引发剂(D)的含量优选为0.1~30重量份、更优选为5~25重量份、进一步优选10~20重量份。若聚合引发剂(D)的含量为上述范围内,则由于存在因高灵敏度化而缩短曝光时间的倾向,因此存在使滤色器的生产率提高的倾向。
〔5〕聚合引发助剂(D1)
聚合引发助剂(D1)是用于促进由聚合引发剂引发了聚合的聚合性化合物(C)的聚合的化合物或敏化剂。在包含聚合引发助剂(D1)的情况下,与聚合引发剂(D)组合使用。
作为聚合引发助剂(D1),可列举胺化合物、烷氧基蒽化合物、噻吨酮化合物及羧酸化合物等。其中,优选噻吨酮化合物。聚合引发助剂(D1)可以并用2种以上。
作为胺化合物,可列举三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、4-二甲基氨基苯甲酸甲酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯、苯甲酸2-二甲基氨基乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸2-乙基己酯、N,N-二甲基对甲苯胺、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮(通称米蚩酮)、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(乙基甲基氨基)二苯甲酮等,其中,优选4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮。可以使用EAB-F(保土谷化学工业(株)制)等市售品。
作为烷氧基蒽化合物,可列举9,10-二甲氧基蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、2-乙基-9,10-二乙氧基蒽、9,10-二丁氧基蒽、2-乙基-9,10-二丁氧基蒽等。
作为噻吨酮化合物,可列举2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。
作为羧酸化合物,可列举苯硫基乙酸、甲基苯硫基乙酸、乙基苯硫基乙酸、甲基乙基苯硫基乙酸、二甲基苯硫基乙酸、甲氧基苯硫基乙酸、二甲氧基苯硫基乙酸、氯苯硫基乙酸、二氯苯硫基乙酸、N-苯基甘氨酸、苯氧基乙酸、萘硫基乙酸、N-萘基甘氨酸、萘氧基乙酸等。
聚合引发助剂(D1)的含量相对于树脂(B)及聚合性化合物(C)的总量100重量份优选为0.1~30重量份、更优选为1~20重量份。若聚合引发助剂(D1)的含量为该范围内,则能够以更高的灵敏度形成着色图案,有使滤色器的生产率提高的倾向。
〔6〕硫醇化合物(T)
本发明的着色感光性树脂组合物可以含有1种或2种以上的硫醇化合物(T)。在聚合引发剂(D)为O-酰基肟化合物等肟系化合物、和/或联咪唑化合物时,特别优选使用硫醇化合物(T)。硫醇化合物(T)为在分子内具有至少1个巯基(-SH)的化合物。硫醇化合物(T)优选为在分子内具有1个巯基的化合物。
作为在分子内具有1个巯基的化合物,可列举2-巯基噁唑、2-巯基噻唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基烟酸、2-巯基吡啶、2-巯基吡啶-3-醇、2-巯基吡啶-N-氧化物、4-氨基-6-羟基-2-巯基嘧啶、4-氨基-6-羟基-2-巯基嘧啶、4-氨基-2-巯基嘧啶、6-氨基-5-亚硝基-2-硫脲嘧啶、4,5-二氨基-6-羟基-2-巯基嘧啶、4,6-二氨基-2-巯基嘧啶、2,4-二氨基-6-巯基嘧啶、4,6-二羟基-2-巯基嘧啶、4,6-二甲基-2-巯基嘧啶、4-羟基-2-巯基-6-甲基嘧啶、4-羟基-2-巯基-6-丙基嘧啶、2-巯基-4-甲基嘧啶、2-巯基嘧啶、2-硫脲嘧啶、3,4,5,6-四氢嘧啶-2-硫醇、4,5-二苯基咪唑-2-硫醇、2-巯基咪唑、2-巯基-1-甲基咪唑、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、2-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇、4-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇、3-巯基1H-1,2,4-三唑-3-硫醇、2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、(呋喃-2-基)甲烷硫醇、2-巯基-5-噻唑烷酮、2-巯基噻唑啉、2-巯基-4(3H)-喹唑酮、1-苯基-1H-四唑-5-硫醇、2-喹啉硫醇、2-巯基-5-甲基苯并咪唑、2-巯基-5-硝基苯并咪唑、6-氨基-2-巯基苯并噻唑、5-氯-2-巯基苯并噻唑、6-乙氧基-2-巯基苯并噻唑、6-硝基-2-巯基苯并噻唑、2-巯基萘并咪唑、2-巯基萘并噁唑、3-巯基-1,2,4-三唑、4-氨基-6-巯基吡唑并[2,4-d]吡啶、2-氨基-6-嘌呤硫醇、6-巯基嘌呤及4-巯基-1H-吡唑并[2,4-d]嘧啶等。
作为在分子内具有2个以上巯基的化合物,可列举己二硫醇、癸二硫醇、1,4-双(甲硫基)苯、丁二醇双(3-巯基丙酸酯)、丁二醇双(3-巯基乙酸酯)、乙二醇双(3-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基乙酸酯)、丁二醇双(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基乙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基乙酸酯)、三羟基乙基三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)及1,4-双(3-巯基丁基氧基)丁烷等。
硫醇化合物(T)的含量相对于聚合引发剂(D)100重量份优选为0.5~50重量份,更优选为5~45重量份,进一步优选为10~40重量份。若硫醇化合物(T)的含量为上述范围内,则有灵敏度变高、且显影性变良好的倾向。
〔7〕溶剂(E)
本发明的着色感光性树脂组合物优选包含1种或2种以上的溶剂(E)。作为溶剂(E),可列举酯溶剂(包含-COO-的溶剂)、除酯溶剂以外的醚溶剂(包含-O-的溶剂)、醚酯溶剂(包含-COO-和-O-的溶剂)、除酯溶剂以外的酮溶剂(包含-CO-的溶剂)、醇溶剂、芳香族烃溶剂、酰胺溶剂及二甲基亚砜等。
作为酯溶剂,可列举乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、2-羟基异丁酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸环己醇酯及γ-丁内酯等。
作为醚溶剂,可列举乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二噁烷、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、苯甲醚、苯乙醚及甲基苯甲醚等。
作为醚酯溶剂,可列举甲氧基乙酸甲酯、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-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-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-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丙基醚乙酸酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯及二丙二醇甲基醚乙酸酯等。
作为酮溶剂,可列举4-羟基-4-甲基-2-戊酮、丙酮、2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、4-甲基-2-戊酮、环戊酮、环己酮及异佛尔酮等。
作为醇溶剂,可列举甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、丙二醇及甘油等。
作为芳香族烃溶剂,可列举苯、甲苯、二甲苯及均三甲苯等。作为酰胺溶剂,可列举N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及N-甲基吡咯烷酮等。
从涂布性、干燥性的方面出发,溶剂(E)优选包含在1atm下的沸点为120℃以上且180℃以下的有机溶剂。溶剂(E)优选包含选自丙二醇单甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙二醇单甲基醚、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇单甲基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基-1-丁醇、4-羟基-4-甲基-2-戊酮及N,N-二甲基甲酰胺中的至少1种,更优选包含选自丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚、二丙二醇甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基-1-丁醇及3-乙氧基丙酸乙酯中的至少1种。
溶剂(E)的含量在着色感光性树脂组合物中优选为70~95重量%,更优选为75~92重量%。换言之,着色感光性树脂组合物的固体成分优选为5~30重量%,更优选为8~25重量%。若溶剂(E)的含量为上述范围内,则涂布时的平坦性变得良好,并且形成滤色器时色浓度不会不足,因此存在显示特性变得良好的倾向。
〔8〕流平剂(F)
本发明的着色感光性树脂组合物可以包含1种或2种以上的流平剂(F)。作为流平剂(F),可列举(不包含氟原子的)硅酮系表面活性剂、氟系表面活性剂及具有氟原子的硅酮系表面活性剂等。它们可以在侧链具有聚合性基团。
作为(不包含氟原子的)硅酮系表面活性剂,可列举在分子内具有硅氧烷键的表面活性剂等。具体而言,可列举:Toray Silicone DC3PA、Toray Silicone SH7PA、ToraySilicone DC 11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray SiliconeSH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(商品名:东丽-道康宁(株)制);KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工业(株)制);TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452及TSF4460(MomentivePerformance Materials Japan合同会社制)等。
作为氟系表面活性剂,可列举在分子内具有氟碳链的表面活性剂等。具体而言,可列举:Fluorad(注册商标)FC430、Fluorad FC431(住友3M(株)制);Megafac(注册商标)F142D、Megafac F171、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F177、Megafac F183、Megafac F554、Megafac R30、Megafac RS-718-K(DIC(株)制);FTOP(注册商标)EF301、FTOPEF303、FTOP EF351、FTOP EF352(三菱材料电子化成(株)制);Surflon(注册商标)S381、Surflon S382、Surflon SC101、Surflon SC105(旭硝子(株)制);以及E5844((株)DaikinFine Chemical研究所制)等。
作为具有氟原子的硅酮系表面活性剂,可列举在分子内具有硅氧烷键及氟碳链的表面活性剂等。具体而言,可列举Megafac(注册商标)R08、Megafac BL20、Megafac F475、Megafac F477及Megafac F443(DIC(株)制)等。
流平剂(F)的含量在着色感光性树脂组合物中通常为0.001重量%以上且0.2重量%以下,优选为0.002重量%以上且0.1重量%以下,更优选为0.005重量%以上且0.05重量%以下。需要说明的是,在该含量中不包括上述颜料分散剂的含量。
〔9〕抗氧化剂(G)
从提高着色剂(A)的耐热性及耐光性的观点出发,着色感光性树脂组合物优选含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,只要为工业上通常使用的抗氧化剂,则并无特别限定,可以使用酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂及硫系抗氧化剂等。抗氧化剂可以使用2种以上。
作为酚系抗氧化剂,可列举:Irganox 1010(Irganox1010:季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、BASF(株)制)、Irganox 1076(Irganox1076:十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、BASF(株)制)、Irganox 1330(Irganox1330:3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲苯-2,4,6-三基)三对甲酚、BASF(株)制)、Irganox3114(Irganox3114:1,3,5-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、BASF(株)制)、Irganox 3790(Irganox3790:1,3,5-三((4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、BASF(株)制)、Irganox1035(Irganox1035:硫代二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、BASF(株)制)、Irganox 1135(Irganox1135:苯丙烷酸、3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基、C7-C9侧链烷基酯、BASF(株)制)、Irganox 1520L(Irganox1520L:4,6-双(辛基硫代甲基)邻甲酚、BASF(株)制)、Irganox 3125(Irganox3125、BASF(株)制)、Irganox 565(Irganox565:2,4-双(正辛基硫基)-6-(4-羟基3’、5’-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、BASF(株)制)、ADK STAB AO-80(ADK STAB AO-80:3,9-双(2-(3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基)-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷、(株)ADEKA制)、Sumilizer(SumilizerBHT、住友化学(株)制)、Sumilizer GA-80(SumilizerGA-80、住友化学(株)制)、Sumilizer GS(SumilizerGS、住友化学(株)制)、Cyanox1790(Cyanox1790、(株)Cytec制)及维生素E(Eisai(株)制)等。
作为磷系抗氧化剂,可列举:Irgafos 168(Irgafos168:三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、BASF(株)制)、Irgafos 12(Irgafos12:三[2-[[2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d、f][1,3,2]二氧杂膦-6-基]氧基]乙基]胺、BASF(株)制)、Irgafos 38(Irgafos38:双(2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基)乙酯亚磷酸、BASF(株)制)、ADK STAB 329K((株)ADEKA制)、ADK STAB PEP36((株)ADEKA制)、ADK STAB PEP-8((株)ADEKA制)、SandstabP-EPQ(Clariant公司制)、Weston618(Weston618、GE公司制)、Weston619G(Weston619G、GE公司制)、Ultranox 626(Ultranox626、GE公司制)及Sumilizer GP(SumilizerGP:6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d,f][1.3.2]二噁磷杂庚(ジ才キサホスフエピン))(住友化学(株)制)等。
作为硫系抗氧化剂,可列举:硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸二硬脂酯等硫代二丙酸二烷酯化合物;以及四[亚甲基(3-十二烷基硫基)丙酸酯]甲烷等多元醇的β-烷基巯基丙酸酯化合物等。
〔10〕其他成分
在本发明的着色感光性树脂组合物中可以根据需要含有1种或2种以上的填充剂、除树脂(B)以外的高分子化合物、密合促进剂、紫外线吸收剂、抗凝聚剂、有机酸、有机胺化合物、固化剂等添加剂。
作为填充剂,可列举玻璃、二氧化硅、氧化铝等。
作为除树脂(B)以外的高分子化合物,可列举聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇单烷基醚及聚氯烷基丙烯酸酯等。
作为密合促进剂,可列举乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。
作为紫外线吸收剂,可列举:2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑等苯并三唑系化合物;2-羟基-4-辛基氧基二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;2,4-二-叔丁基苯基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯等苯甲酸酯系化合物;2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己基氧基苯酚等三嗪系化合物;等。
作为抗凝聚剂,可列举聚丙烯酸钠等。
有机酸被用于调整显影性等,具体而言,可列举:
甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、特戊酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸、辛酸等脂肪族单羧酸;
草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、巴西基酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、甲基琥珀酸、四甲基琥珀酸、环己烷二甲酸、衣康酸、柠康酸、马来酸、富马酸、中康酸等脂肪族二羧酸;
丙三羧酸、丙烯三羧酸、樟脑三酸等脂肪族三羧酸;
苯甲酸、甲基苯甲酸、枯酸、2,3-二甲基苯甲酸、均三甲苯酸等芳香族单羧酸;
邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等芳香族二羧酸;
偏苯三酸、均苯三酸、偏苯四酸、均苯四酸等芳香族多羧酸;等。
作为有机胺化合物,可列举:
正丙基胺、异丙基胺、正丁基胺、异丁基胺、仲丁基胺、叔丁基胺、正戊基胺、正己基胺、正庚基胺、正辛基胺、正壬基胺、正癸基胺、正十一烷基胺、正十二烷基胺等单烷基胺;
环己基胺、2-甲基环己基胺、3-甲基环己基胺、4-甲基环己基胺等单环烷基胺;
甲基乙基胺、二乙基胺、甲基正丙基胺、乙基正丙基胺、二正丙基胺、二异丙基胺、二正丁基胺、二异丁基胺、二仲丁基胺、二叔丁基胺、二正戊基胺、二正己基胺等二烷基胺;
甲基环己基胺、乙基环己基胺等单烷基单环烷基胺;
二环己基胺等二环烷基胺;
二甲基乙基胺、甲基二乙基胺、三乙基胺、二甲基正丙基胺、二乙基正丙基胺、甲基二正丙基胺、乙基二正丙基胺、三正丙基胺、三异丙基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、三仲丁基胺、三叔丁基胺、三正戊基胺、三正己基胺等三烷基胺;
二甲基环己基胺、二乙基环己基胺等二烷基单环烷基胺;
甲基二环己基胺、乙基二环己基胺、三环己基胺等单烷基二环烷基胺;
2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、4-氨基-1-丁醇、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇等单烷醇胺;
4-氨基-1-环己醇等单环烷醇胺;
二乙醇胺、二正丙醇胺、二异丙醇胺、二正丁醇胺、二异丁醇胺、二正戊醇胺、二正己醇胺等二烷醇胺;
二(4-环己醇)胺等二环烷醇胺;
三乙醇胺、三正丙醇胺、三异丙醇胺、三正丁醇胺、三异丁醇胺、三正戊醇胺、三正己醇胺等三烷醇胺;
三(4-环己醇)胺等三环烷醇胺;
3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、4-氨基-1,2-丁二醇、4-氨基-1,3-丁二醇、3-二甲基氨基-1,2-丙二醇、3-二乙基氨基-1,2-丙二醇、2-二甲基氨基-1,3-丙二醇、2-二乙基氨基-1,3-丙二醇等氨基烷二醇;
4-氨基-1,2-环己二醇、4-氨基-1,3-环己二醇等氨基环烷二醇;
1-氨基环戊酮甲醇、4-氨基环戊酮甲醇等含氨基环烷酮甲醇;
1-氨基环己酮甲醇、4-氨基环己酮甲醇、4-二甲基氨基环戊烷甲醇、4-二乙基氨基环戊烷甲醇、4-二甲基氨基环己烷甲醇、4-二乙基氨基环己烷甲醇等含氨基环烷甲醇;
β-丙氨酸、2-氨基丁酸、3-氨基丁酸、4-氨基丁酸、2-氨基异丁酸、3-氨基异丁酸、2-氨基戊酸、5-氨基戊酸、6-氨基己酸、1-氨基环丙烷羧酸、1-氨基环己烷羧酸、4-氨基环己烷羧酸等氨基羧酸;
苯胺、邻甲基苯胺、间甲基苯胺、对甲基苯胺、对乙基苯胺、对正丙基苯胺、对异丙基苯胺、对正丁基苯胺、对叔丁基苯胺、1-萘基胺、2-萘基胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、对甲基-N,N-二甲基苯胺等芳香族胺;
邻氨基苄醇、间氨基苄醇、对氨基苄醇、对二甲基氨基苄醇、对二乙基氨基苄醇等氨基苄醇;
邻氨基苯酚、间氨基苯酚、对氨基苯酚、对二甲基氨基苯酚、对二乙基氨基苯酚等氨基苯酚;
间氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、对二甲基氨基苯甲酸、对二乙基氨基苯甲酸等氨基苯甲酸;等。
作为固化剂,可列举:能够通过加热与树脂(B)中的羧基反应而将树脂(B)交联的化合物、能够单独聚合而使着色图案固化的化合物等。作为固化剂,可列举环氧化合物、氧杂环丁烷化合物等。
固化剂可以仅使用1种,也可以并用2种以上。
作为环氧化合物,可列举:双酚A系环氧树脂、氢化双酚A系环氧树脂、双酚F系环氧树脂、氢化双酚F系环氧树脂、酚醛型环氧树脂、其他芳香族系环氧树脂、脂环族系环氧树脂、杂环式环氧树脂、缩水甘油基酯系树脂、缩水甘油基胺系树脂、环氧化油等环氧树脂、这些环氧树脂的溴化衍生物、除环氧树脂及其溴化衍生物以外的脂肪族、脂环族或芳香族的环氧化合物、丁二烯的(共)聚合物的环氧化物、异戊二烯的(共)聚合物的环氧化物、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的(共)聚合物、三缩水甘油基异氰脲酸酯等。作为环氧树脂的市售品,可列举邻甲酚酚醛型环氧树脂、“Sumi Epoxy(注册商标)ESCN-195XL-80”(住友化学(株)制)等。
作为氧杂环丁烷化合物,可列举碳酸酯双氧杂环丁烷、亚二甲苯基双氧杂环丁烷、己二酸酯双氧杂环丁烷、对苯二甲酸酯双氧杂环丁烷、环己烷二羧酸双氧杂环丁烷等。
本发明的着色感光性树脂组合物在含有环氧化合物、氧杂环丁烷化合物等作为固化剂的情况下,可以包含能够使环氧化合物的环氧基、氧杂环丁烷化合物的氧杂环丁烷骨架开环聚合的化合物。作为该化合物,可列举多元羧酸、多元羧酸酐、产酸剂等。
作为多元羧酸,除作为上述的有机酸所例示的化合物外,还可列举:
3,4-二甲基邻苯二甲酸、均苯四酸、偏苯三酸、1,4,5,8-萘四甲酸、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸等芳香族多元羧酸;
1,2,3,4-丁烷四甲酸等脂肪族多元羧酸;
六氢邻苯二甲酸、3,4-二甲基四氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、1,2,4-环戊烷三甲酸、1,2,4-环己烷三甲酸、环戊烷四羧酸、1,2,4,5-环己烷四甲酸等脂环式多元羧酸;等。
作为多元羧酸酐,可列举:
邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、偏苯三酸酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐等芳香族多元羧酸酐;
衣康酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、丙三酸酐、马来酸酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等脂肪族多元羧酸酐;
六氢邻苯二甲酸酐、3,4-二甲基四氢邻苯二甲酸酐、1,2,4-环戊烷三甲酸酐、1,2,4-环己烷三甲酸酐、环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、纳迪克酸酐(ハイミツク酸無水物)、NA酸酐(無水ナジン酸)等脂环式多元羧酸酐;
乙二醇双偏苯三酸酐酯、甘油三偏苯三酸酐酯等含酯基羧酸酐;等。
作为羧酸酐,可以使用作为环氧树脂固化剂而市售的产品。作为环氧树脂固化剂,可列举商品名“Adeka Hardener(注册商标)EH-700”((株)ADEKA制)、商品名“Rikacid(注册商标)HH”(新日本理化(株)制)、商品名“MH-700”(新日本理化(株)制)等。
作为产酸剂,可列举:4-羟基苯基二甲基锍对甲苯磺酸盐、4-羟基苯基二甲基锍六氟锑酸盐、4-乙酰氧基苯基二甲基锍对甲苯磺酸盐、4-乙酰氧基苯基·甲基·苄基锍六氟锑酸盐、三苯基锍对甲苯磺酸盐、三苯基锍六氟锑酸盐、二苯基碘鎓对甲苯磺酸盐、二苯基碘鎓六氟锑酸盐等鎓盐、硝基苄基甲苯磺酸盐、苯偶姻甲苯磺酸酯等。
<着色感光性树脂组合物的制造方法>
本发明的着色感光性树脂组合物可以通过将着色剂(A)、树脂(B)、聚合性化合物(C)、聚合引发剂(D)以及根据需要添加的溶剂(E)、硫醇化合物(T)、流平剂(F)、聚合引发助剂(D1)、抗氧化剂(G)、其他成分混合来制备。
<滤色器及其制造方法、滤色器以及显示装置>
本发明的着色感光性树脂组合物作为滤色器、特别是绿色滤色器的材料有用。由本发明的着色感光性树脂组合物形成的滤色器也落入本申请发明的范畴。滤色器可以形成着色图案。
作为由本发明的着色感光性树脂组合物制造着色图案的方法,可列举光刻法、喷墨法、印刷法等。其中,优选光刻法。光蚀刻法为如下方法:将着色感光性树脂组合物涂布在基板上,并使其干燥,形成着色组合物层,隔着光掩模将该着色组合物层曝光,进行显影。在光刻法中,由能够通过在曝光时不使用光掩模和/或不进行显影、而形成上述着色组合物层的固化物即涂膜的本发明的着色感光性树脂组合物形成的着色图案、涂膜,为本发明的滤色器。
本发明的滤色器典型地被用作绿色像素。
作为基板,可使用:石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、在表面进行了二氧化硅涂敷而成的钠钙玻璃等的玻璃板;聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的树脂板;硅、在上述基板上形成铝、银、银/铜/钯合金薄膜等的基板。在这些基板上还可以形成其他的滤色器层、树脂层、晶体管、电路等。
利用光刻法的各色像素的形成,可以在公知或惯用的装置、条件下进行,例如可以按照以下方式来制作。首先,将着色感光性树脂组合物涂布在基板上,进行加热干燥(预烘焙)和/或减压干燥,由此除去溶剂等挥发成分而使其干燥,得到平滑的着色组合物层。作为涂布方法,可列举旋转涂布法、狭缝涂布法、狭缝和旋转涂布法等。
进行加热干燥时的温度优选为30~120℃,更优选为50~110℃。另外,作为加热时间,优选为10秒钟~5分钟,更优选为30秒钟~3分钟。在进行减压干燥时,优选在50~150Pa的压力下且20~25℃的温度范围内进行。着色组合物层的膜厚没有特别限定,只要根据目标滤色器的膜厚适当选择即可。根据本发明,可以形成即使为薄膜也能显示良好的亮度并且深色的滤色器。
接着,将着色组合物层隔着用于形成目标着色图案的光掩模进行曝光。该光掩模上的图案没有特别限定,可以使用对应于目标用途的图案。作为曝光中使用的光源,优选发出250~450nm的波长的光的光源。例如,可以使用截取该波长区域的过滤器截取低于350nm的光、或使用取出这些波长区域的带通滤波器选择性地取出436nm附近、408nm附近、365nm附近的光。
具体而言,作为光源,可列举汞灯、发光二极管、金属卤化物灯、卤素灯等。
在曝光中,为了能够对曝光面整体均匀地照射平行光线、或者进行光掩模与形成有着色组合物层的基板的准确对位,优选使用掩模对准器及步进器等曝光装置。
通过使曝光后的着色组合物层与显影液接触进行显影,从而在基板上形成着色图案。通过显影,可将着色组合物层的未曝光部溶解于显影液而除去。
作为显影液,优选例如氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵等碱性化合物的水溶液。这些碱性化合物的水溶液中的浓度优选为0.01~10重量%,更优选为0.03~5重量%。显影液还可以含有表面活性剂。
显影方法可以是桨板(paddle)法、浸渍法及喷雾法等中任一种。在显影时还可以将基板以任意的角度倾斜。优选显影后进行水洗。
此外,优选对所得的着色图案进行后烘焙。后烘焙温度优选为150~250℃,更优选为160~235℃。后烘焙时间优选为1~120分钟,更优选为10~60分钟。
从对邻接像素产生影响的方面出发,所得的涂膜的膜厚优选尽可能地薄。
尤其是在制成厚膜的情况下,在制作液晶面板时,有时光源的光会通过2色以上的像素而漏出来,在从斜向观察面板的情况下,有使色彩的鲜艳度丧失的风险。后烘焙后的涂膜优选为3μm以下、更优选为2.8μm以下。
涂膜的下限并无特别限定,通常为1μm以上,也可以为1.5μm以上。如上所述,根据本发明,可以形成即使为薄膜也能显示良好的亮度并且为深色的滤色器。
涂膜的亮度越高越优选,优选为38.5以上、更优选为39以上,上限并无特别限定,通常为70以下。
本发明的滤色器作为显示装置(液晶显示装置、有机EL装置、电子纸等)及固体摄像元件中使用的滤色器有用。
实施例
以下,示出实施例及比较例对本发明进行更具体地说明,但本发明并不受这些例子限定。例中,表示含量或使用量的%及份只要没有特别说明均为重量基准。
<合成例1:树脂(B)的制备>
向具有回流冷凝管、滴液漏斗及搅拌机的1L的烧瓶内适量流入氮气置换成氮气气氛后,加入丙二醇单甲基醚乙酸酯280重量份,边搅拌边加热到80℃。
接着,将混合丙烯酸38重量份、3,4-环氧三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基丙烯酸酯及3,4-环氧三环[5.2.1.02,6]-9-基丙烯酸酯的混合物289重量份、以及丙二醇单甲基醚乙酸酯125重量份混合而得的混合溶液用5小时滴加到上述丙二醇单甲基醚乙酸酯中。另一方面,将在丙二醇单甲基醚乙酸酯235重量份中溶解有2,2-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)33重量份的混合溶液用6小时滴加到上述丙二醇单甲基醚乙酸酯中。
滴加结束后,在该温度下保持4小时后,冷却至室温,得到B型粘度(23℃)为125mPas、固体成分为37.0重量%、溶液酸值为27mg-KOH/g的共聚物〔树脂溶液(B)〕。该共聚物的重均分子量Mw为9200、分散度(即,分子量分布)为2.08。
使用GPC法,在以下的条件下进行树脂溶液(B)中所含的树脂(共聚物)的聚苯乙烯换算重均分子量Mw及数均分子量Mn的测定。
<合成例2:颜料分散液(A1)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A1)。
C.I.颜料蓝16 12.0份
丙烯酸系颜料分散剂 5.4份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 82.6份
<合成例3:颜料分散液(A2)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A2)。
C.I.颜料绿59 14.0份
丙烯酸系颜料分散剂 1.9份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 84.1份
<合成例4:颜料分散液(A3)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A3)。
C.I.颜料绿58 14.0份
丙烯酸系颜料分散剂 1.9份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 84.1份
<合成例5:颜料分散液(A4)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A4)。
C.I.颜料黄185 12.0份
丙烯酸系颜料分散剂 6.0份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 82.0份
<合成例6:颜料分散液(A5)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A5)。
C.I.颜料黄150 12.0份
丙烯酸系颜料分散剂 3.6份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 84.4份
<合成例7:颜料分散液(A6)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A6)。
C.I.颜料黄129 13.0份
丙烯酸系颜料分散剂 5.2份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 81.8份
<合成例8:颜料分散液(A7)的制备>
将以下成分混合,使用珠磨机使颜料充分分散,从而得到颜料分散液(A7)。
C.I.颜料黄139 12.0份
丙烯酸系颜料分散剂 4.0份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 84.0份
<实施例1~8和比较例1~5>
(1)着色感光性树脂组合物的制备
将表8中记载的各成分混合,由此得到着色感光性树脂组合物。需要说明的是,在制备着色感光性树脂组合物时,按照使着色感光性树脂组合物的固体成分达到20重量%的方式混合丙二醇单甲基醚乙酸酯。表8中的各成分的配合量的单位为“重量份”。聚合性化合物(C)、聚合引发剂(D)及流平剂(F)使用以下物质。
聚合性化合物(C):二季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD DPHA;日本化药(株)制)、
聚合引发剂(D):下述式所示的化合物。
流平剂(F):聚醚改性硅油(Toray Silicone SH8400:东丽-道康宁(株)制)。
表8
(2)图案的制作
利用旋涂法在2英寸见方的玻璃基板(EAGLE XG;康宁公司制)上涂布着色感光性树脂组合物后,在100℃下预烘焙3分钟。冷却后,对涂布有该着色感光性树脂组合物的基板,使用曝光机(TME-150RSK;Topcon(株)制),在大气气氛下,以80mJ/cm2的曝光量(365nm基准)进行光照射。之后,在烘箱中以230℃后烘焙30分钟,得到图膜。
(3)膜厚测定
对所得的涂膜,使用膜厚测定装置(DEKTAK3;日本真空技术(株)制)测定了膜厚(μm)。结果如表9所示。
(4)色度评价
对所得的涂膜,使用测色机(OSP-SP-200;奥林巴斯(株)制)测定分光,使用具有图1所示的分光光谱的光源的特性函数,测定CIE的XYZ表色系的xy色度坐标(x、y)、亮度(Y)、及分光的峰顶(最大峰的极大波长(nm))。结果如表9所示。
表9
在实施例1~8及比较例1~5中,将色度坐标(x,y)统一为目标绿色色度坐标之一即(0.170,0.760)。需要说明的是,Rec.ITU-R BT.2020的绿色的色度坐标(x,y)为(0.170,0.797)。
在实施例1~8及比较例1~5中,还使膜厚为同等(2.7μm、比较例3为2.8μm)程度。
在实施例1~8中,与比较例1~5相比,能够实现亮度Y更高的滤色器。在比较例4中,为了实现色度坐标(0.170,0.760)而需要厚膜化,无法得到充分的亮度Y。
在比较例5中,虽然膜厚与实施例1~8相同且亮度Y本身较高,但是无法达成色度坐标(0.170,0.760)。
Claims (7)
1.一种着色感光性树脂组合物,其包含着色剂(A)、树脂(B)、聚合性化合物(C)及聚合引发剂(D),
着色剂(A)包含C.I.颜料蓝16及C.I.颜料绿59。
2.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,着色剂(A)还包含黄色颜料。
3.根据权利要求2所述的着色感光性树脂组合物,其还包含C.I.颜料黄185及C.I.颜料黄150中的任一者或两者作为黄色颜料。
4.根据权利要求2所述的着色感光性树脂组合物,其还包含C.I.颜料黄185作为黄色颜料。
5.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,聚合引发剂(D)包含肟系化合物。
6.一种滤色器,其由权利要求1~5中任意一项所述的着色感光性树脂组合物形成。
7.一种显示装置,其包含权利要求6所述的滤色器。
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