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TWI428691B - 硬化組成物、彩色濾光片及其製法 - Google Patents

硬化組成物、彩色濾光片及其製法 Download PDF

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TWI428691B
TWI428691B TW096133170A TW96133170A TWI428691B TW I428691 B TWI428691 B TW I428691B TW 096133170 A TW096133170 A TW 096133170A TW 96133170 A TW96133170 A TW 96133170A TW I428691 B TWI428691 B TW I428691B
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Taeko Aizawa
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Fujifilm Corp
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Description

硬化組成物、彩色濾光片及其製法
本發明關於一種有利地用於形成用於液晶顯示器元件(LCD)與固態影像攝影元件(如CCD與CMOS)之彩色濾光片的硬化性組成物,一種彩色濾光片,及一種用於製造彩色濾光片之方法。
此外本發明關於一種硬化性組成物,其可用於:三維感光蝕刻加工及全像攝影術;影像形成材料,如彩色濾光片、光阻、平版印刷板材料、與色稿;及光硬化性材料,如墨水、塗料與黏著劑、塗覆劑、及牙科材料。本發明亦關於一種使用此硬化性組成物之彩色濾光片,及其製法。
彩色濾光片為液晶顯示器與固態影像攝影元件之重要組件。
由於液晶顯示器相較於CRT為輕巧且提供相等或更佳性能之顯示裝置,其取代CRT作為電視螢幕、個人電腦螢幕、或其他顯示裝置。近年來,液晶顯示器之發展趨勢由螢幕相當小之習知監視器應用朝向需要大型螢幕及高影像品質之TV應用。
在彩色濾光片對液晶顯示器(LCD)之應用中,基板大小因大型TV製造而擴大,及在使用大基板時需要以低能量硬化而改良生產力。此外相較於過去之監視器應用,TV應用之液晶顯示器需要更高之影像品質。即需要對比及顏色純度之改良。為了改良對比,關於用於製造彩色濾光片之硬化性組成物,其需要使用更小之著色劑(有機顏料等)粒度(例如參見日本專利申請案公開(JP-A)第2006-30541號)。其伴隨用於分散顏料之分散劑的加入量增加之趨勢。此外為了改良顏色純度,其需要提高硬化性組成物之固體含量內的著色劑(有機顏料)含量。因此其有硬化性組成物之固體含量內的光聚合引發劑與光聚合性單體含量降低之趨勢。
另一方面,在彩色濾光片對固態影像攝影元件之應用中亦期望以低能量硬化。此外薄膜圖案越來越薄,其伴隨此組成物中之顏料濃度提高。此外在顏料為主之彩色濾光片中,其有顏料分散劑在組成物中之比例隨顏料越來越細小而增加之趨勢。由於這些因素,在液晶顯示器應用及固態影像攝影元件應用中,因為限制光聚合引發劑與光聚合性單體(其為將硬化性組成物硬化之必要成分)之含量且著色劑之濃度增加,其造成敏感度低之問題而無法得到充分之硬化。其表示基板黏附性不足,而且形成所需圖案有顯著之困難。至於此問題之對策,現提議引入矽烷偶合劑以改良基板黏附性之技術(例如參見JP-A第2006-30541及JP-A第H11-38226號專利)、及使用具有特定官能基之光聚合引發劑的技術(例如參見JP-A第2005-99488號專利),然而實務上需要進一步之改良。
此外由於含多官能基丙烯酸化合物之硬化性組成物可以光化能量射線(如紫外線)照射而在非常短之時間內硬化,及生產力優良,其已習知上廣泛地用於三維感光蝕刻加工及全像攝影術,或者作為彩色濾光片、光阻、及平版印刷板材料與色稿之影像形成材料、墨水、塗料、黏著劑、塗覆劑、與牙科材料。
此多官能基丙烯酸化合物之實例包括多官能基丙烯酸酯,如聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、二異戊四醇五丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、己二醇丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯);將環氧乙烷或環氧丙烷加入多官能基醇(如甘油與三羥甲基乙烷)繼而丙烯酸化而得之化合物;含胺基甲酸酯基丙烯酸酯(例如參見JP-A第5-170705號、JP-A第11-193325號、JP-A第2000-239332號、及JP-A第2005-104842號專利)、聚酯丙烯酸酯(例如參見JP-A第S48-64183號專利、日本專利申請案公告(JP-B)第S49-43191號及JP-B第S52-30490號專利)、多官能基丙烯酸酯(如環氧基丙烯酸酯,其為環氧樹脂與丙烯酸之反應產物)、及其混合物。
近年來,上述應用中此硬化性組成物之需求進一步增強,而且需要以更低能量硬化之組成物、更快速硬化之組成物、及形成更精密影像之組成物。其中由於彩色濾光片、墨水與塗料用硬化性組成物含吸收光化能量射線(如紫外線)之著色物質,其有表面硬化時內部未充分硬化之問題。
在固態影像攝影元件(CCD、CMOS等)用彩色濾光片之應用中,由於需要更高解析度圖案,而且要求1.2微米或更小之薄膜厚度,其必須將大量著色物質加入硬化性組成物,而且有多官能基丙烯酸酯之比例降低的趨勢。此外在液晶顯示器用彩色濾光片之應用中,基板大小由於製造大型TV而增加,及需要低能量硬化以改良使用大基板之生產力。此外為了改良對比而使顏料更精密,其有組成物中顏料分散劑之比例增加,及多官能基丙烯酸酯之比例降低的趨勢。因此固態影像攝影元件應用及LCD應用均有敏感度低及無法得到充分硬化之問題。其表示基板黏附性不足,而且即使是在經曝光部分仍發生褪色,及形成所需圖案有顯著之困難。
本發明已關於以上情況而完成,及提供一種硬化性組成物、一種彩色濾光片及其製法。
本發明之第一態樣提供一種硬化性組成物,其包括:具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵之化合物(A);光聚合引發劑(B);著色劑(C);鹼溶性樹脂(D);及分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)。
本發明之第二態樣提供一種硬化性組成物,其包括由下式(I)表示之化合物及光聚合引發劑。
[其中在式(I)中,R1 表示n價有機基,R2 表示氫原子或具1至4個碳原子之烷基,R3 與R5 各獨立地表示氫原子或甲基,X表示-O-、-NH-、-NR4 -、或-S-,R4 表示氫原子或單價有機基,及n表示1至12之整數。]
(第一態樣)
以下詳細解釋本發明之第一態樣相關之硬化性組成物、使用此硬化性組成物之彩色濾光片及其製法。
[硬化性組成物]
本發明之硬化性組成物為一種輻射敏感性組成物,其特別適合用於光硬化,含具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵之化合物(A)(聚合性化合物);光聚合引發劑(B);著色劑(C);鹼溶性樹脂(D);及分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E),而且如過需要則含溶劑與其他成分。
以下依序解釋本發明之硬化性組成物所含之各成分。首先解釋分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)[以下適當地稱為(E)成分],其為本發明之重要組成成分。
<(E)分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物>
至於(E)分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物,其可使用任何化合物,只要選自分子中具有胺基甲酸酯鍵之化合物、具有醯胺鍵之化合物、及具有脲鍵之化合物。由圖案形成性質之觀點,其較佳為分子中具有胺基甲酸酯鍵作為部分結構之化合物。(E)成分較佳為一種其 結構具有含氮原子雜環之化合物,進一步較佳為異三聚氰酸酯。
此外在考量(E)成分對本發明硬化性組成物之物理性質的影響時,例如由顯影力之觀點,分子中除了上述結構較佳為具有環氧烷基,及至於環氧烷基,其較佳為環氧乙烷基與環氧丙烷基,而且特佳為環氧乙烷基。
此外由改良組成物之硬化力的觀點,其較佳為分子中具有乙烯性不飽和雙鍵基。
在本發明中適當地作為(E)成分之具有乙烯性不飽和鍵基之胺基甲酸酯化合物與異三聚氰酸化合物的實例較佳為包括具有異氰酸鍵之化合物與醇化合物的反應產物,其由下式(I’)表示。
在式(I’)中,R1 與R2 各獨立地表示氫原子或烷基,及至於此烷基,其較佳為碳數為1至5之烷基。R1 與R2 各進一步較佳為氫原子或甲基。
R3 表示氫原子、烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、由下式(II’)表示之官能基、或由下式(III’)表示之官能基。其中較佳為氫原子、碳數為1至5之烷基、碳數為1至5之烷氧基、或由式(III’)表示之官能基,而且進一步較佳為甲基或由式(III’)表示之官能基。
在式(II’)中,n表示1至10,較佳為1至5之整數。在式(II’)及式(III’)中,R4 表示氫原子或烷基,及至於烷基,其較佳為碳數為1至5之烷基。在式(III’)中,存在於分子中之多個R4 可為相同或不同。進一步較佳為R4 包括氫原子與甲基。
由式(I’)表示之醇化合物的實例不限於但包括化合物(MA-1)至(MA-4)、(MA-11)與(MA-12)、及化合物(MA-5)至(MA-10),其例示於下。
[醇:例示化合物(MA-1)至(MA-12)]
至於(E)成分,其較佳為選自例示化合物之醇與選自以下異氰酸酯為主化合物(MU-1)至(MU-27)之化合物的反應產物。
具有異氰酸鍵之化合物與醇化合物之反應係例如在以下條件下實行。
其調整異氰酸化合物與醇化合物之裝載量,使得異氰酸化合物之異氰酸基莫耳數與醇化合物之羥基莫耳數相等。
反應觸媒並未特別地限制,但是較佳為使用(甲基)丙烯酸有機錫,如參(2-乙基己酸)鉍、二月桂酸二丁錫、乙酸二丁錫、二氯化二丁錫、與辛酸錫,(甲基)丙烯酸有機鋅,如辛酸鋅與萘甲酸鋅,三級胺,如三伸乙二胺與三乙胺,及具有甲脒骨架之(甲基)丙烯酸鹽,如1,8-二氮雙環[5.4.0]-7-十一烯,而且觸媒可以相對100重量份之硫醇或異氰酸酯為0.0001至10重量份之範圍加入。
在此使用以表示丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯之一或兩者時,其示為「(甲基)丙烯酸酯」。
至於反應條件,其通常應用-50℃至100℃之溫度範圍。在-50℃或更低,反應進行極緩慢,而且在100℃或更高,不僅副產物增加且產率降低,其亦可能發生膠化而不佳。如果必要,則反應係以溶劑稀釋而實行。至於使用之溶劑,其可使用與異氰酸酯反應(如醇、羧酸與胺)以外之溶劑。由反應速率及溶解度之觀點,其較佳為使用極性溶劑,如乙腈、N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲基亞碸、(DMSO)、與N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP),氯為主溶劑,如氯仿,及芳族溶劑,如甲苯與二甲苯。此外為了防止殘餘水與異氰酸酯間之反應,其適當地使用脫水溶劑。
在反應結束後,將此反應溶液在低壓下濃縮,繼而以矽膠管柱純化(洗提液:乙酸乙酯/正己烷=1:1)。反應溶液亦可藉層析、再結晶或再沉澱純化。
以下顯示可製造具有乙烯性不飽和鍵基之胺基甲酸酯化合物或異三聚氰酸化合物之異氰酸酯MU的指定化合物,其為本發明之較佳(E)成分。
[三聚氰酸酯:例示化合物(MU-1)至(MU-27)]
具有乙烯性不飽和鍵基之脲化合物的實例,其為本發明(E)成分之另一個較佳實例,包括胺化合物與具有胺基甲酸酯鍵之化合物的反應產物。
具有異氰酸鍵之化合物與胺化合物間之反應係例如在以下條件下實行。
(裝載量)
調整裝載量使得異氰酸化合物之異氰酸基莫耳數與脲化合物之脲基莫耳數相等。反應觸媒並未特別地限制,但是較佳為使用(甲基)丙烯酸有機錫,如參(2-乙基己酸)鉍、二月桂酸二丁錫、乙酸二丁錫、二氯化二丁錫、與辛酸錫,(甲基)丙烯酸有機鋅,如辛酸鋅與萘甲酸鋅,三級胺,如三伸乙二胺與三乙胺,及具有甲脒骨架之(甲基)丙烯酸酯,如1,8-二氮雙環[5.4.0]-7-十一烯,而且觸媒係以相對100重量份之硫醇或異氰酸酯為0.0001至10重量份之範圍加入。
(觸媒、溶劑、反應溫度)
其通常應用-20℃至80℃之溫度範圍。溫度範圍較佳為-10℃至50℃,進一步較佳為-5℃至30℃。至於溶劑,其可使用與異氰酸酯反應(如醇、羧酸與胺)以外之溶劑。由反應速率及溶解度之觀點,其較佳為使用極性溶劑,如乙腈、N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲基亞碸、(DMSO)、與N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP),氯為主溶劑,如氯仿,及芳族溶劑,如甲苯與二甲苯。此外為了防止殘餘水與異氰酸酯間之反應,其適當地使用脫水劑。
在反應結束後,將此反應溶液在低壓下濃縮,繼而以矽膠管柱純化(洗提液:乙酸乙酯/正己烷=1:1)。反應溶液亦可藉層析、再結晶或再沉澱純化。
胺化合物及具有胺基甲酸酯鍵之化合物(其為此脲化合物之原料)的實例包括胺化合物(A-1)至(A-15)、及含胺基甲酸酯鍵作為部分結構之化合物(MU-28)至(MU-30)。
H2 N-(CH2 )m -NH-(CH2 )n -CH3 (A-3)
H2 N-(CH2 )m -NH-(CH2 )n -NH2 (A-4)
其中l,m與n各獨立地為0至20之整數.
具有乙烯性不飽和鍵基之醯胺化合物(其為本發明(E)成分之其他較佳實例)的實例包括胺化合物與含鹵素化合物之反應成分。
至於反應方法,其裝載兩種化合物使得胺基之莫耳數與酸鹵基之莫耳數相等,而且加入觸媒量至酸鹵等量之鹼。鹼性物質之實例包括三乙胺與吡啶。溶劑之實例包括THF、乙腈與二甲基乙醯胺。反應溫度較佳為-30℃至100℃,進一步較佳為-20℃至80℃,而且更佳為-20℃至50℃之範圍。在反應結束後,將此反應溶液在低壓下濃縮,繼而以矽膠管柱純化(洗提液:乙酸乙酯/正己烷=1:1)。反應溶液亦可藉層析、再結晶或再沉澱純化。
此具有乙烯性不飽和鍵基之醯胺化合物的實例包括用於脲化合物合成之胺化合物(A-1)至(A-15)與含鹵素化合物的反應產物。以下顯示用於此合成之含鹵素化合物[例示化合物(C-1)至(C-3)]。
如此得到之(E)成分係含較佳為本發明硬化性組成物 之全部固體含量的0.3至5.0質量%,進一步較佳為0.5至2.0質量%之範圍。
此外(E)成分係含相對100質量份之後述乙烯性不飽和雙鍵化合物(A)較佳為2質量份或更多且小於25質量份,進一步較佳為5質量份或更多且小於10質量份。
<(A)含乙烯性不飽和雙鍵之化合物>
本發明之硬化性組成物含(A)含乙烯性不飽和雙鍵之化合物。
可用於本發明之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物為一種具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵之加成聚合化合物,而且選自具有至少一個,較佳為二或更多個終端乙烯性不飽和雙鍵之化合物。此化合物基在此技藝廣為熟知,而且在本發明中可使用而無任何限制。其具有如單體、預聚物(即二聚物、三聚物與寡聚物)、及其混合物與其共聚物之化學形式。單體與其共聚物之實例包括不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)及其酯與醯胺。其較佳為使用不飽和羧酸與脂族多羥基醇化合物之酯、及不飽和羧酸之醯胺與脂族多價胺基化合物。此外亦適當地使用具有親核性取代基(如羥基、胺基與巰基)之不飽和羧酸酯或醯胺與環氧化物之單官能基或多官能基異氰酸酯的加成反應產物、及具單官能基或多官能基羧酸之脫水縮合反應產物。此外亦較佳為具有親電子取代基(如異氰酸基與環氧基)之不飽和羧酸酯或醯胺與單官能基或多官能基醇、胺或硫醇的加成反應產物、及具有可脫去取代基(如鹵素與甲苯磺醯氧基)之不飽和羧酸酯或醯胺與單官能基或多官能基醇、胺或硫醇的取代反應產物。至於其他實例,其可使用經不飽和膦酸、苯乙烯或乙烯醚取代之化合物基代替不飽和羧酸。
至於脂族多羥基醇化合物與不飽和羧酸之酯的單體之指定實例,其有丙烯酸酯,如乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、伸丁二醇二丙烯酸酯、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、山梨醇三丙烯酸酯、山梨醇四丙烯酸酯、山梨醇五丙烯酸酯、山梨醇六丙烯酸酯、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯)、聚酯丙烯酸酯寡聚物、與異三聚氰酸經EO改質三丙烯酸酯。
其有甲基丙烯酸酯,如伸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、山梨醇三甲基丙烯酸酯、山梨醇四甲基丙烯酸酯、雙[對-(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]二甲基甲烷、與雙[對(甲基丙烯醯氧基乙氧基)苯基]二甲基甲烷。
其有伊康酸酯,如乙二醇二伊康酸酯、丙二醇二伊康酸酯、1,3-丁二醇二伊康酸酯、1,4-丁二醇二伊康酸酯、伸丁二醇二伊康酸酯、異戊四醇二伊康酸酯、與山梨醇四伊康酸酯。其有巴豆酸酯,如乙二醇二巴豆酸酯、伸丁二醇二巴豆酸酯與異戊四醇二巴豆酸酯。其有異巴豆酸酯,如乙二醇二異巴豆酸酯、異戊四醇二異巴豆酸酯與山梨醇二巴豆酸酯。其有順丁烯二酸酯,如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、與山梨醇四順丁烯二酸酯。
至於其他酯之實例,亦較佳為使用例如JP-B第51-47334號及JP-A第57-196231號專利所述之脂族醇為主酯、JP-A第59-5240號、JP-A第59-5241號及JP-A第2-226149號專利所述具有芳族骨架之酯、及JP-A第1-165613號專利所述含胺基之酯。此外上述酯單體亦可如混合物而使用。
此外至於脂族多羥基胺化合物與不飽和羧酸之醯胺的單體之指定實例,其有亞甲基雙丙烯醯胺、亞甲基雙甲基丙烯醯胺、1,6-伸己基雙丙烯醯胺、1,6-伸己基雙甲基丙烯醯胺、二伸乙三胺參丙烯醯胺、二甲苯雙丙烯醯胺、與二甲苯雙甲基丙烯醯胺。其他較佳醯胺為主單體之實例包括JP-B第54-21726號專利所述具有環伸己基結構之單體。
此外亦較佳為使用異氰酸酯與羥基間加成反應製造之胺基甲酸酯為主加成聚合化合物,而且此化合物之指定實例包括分子中含二或更多個聚合性乙烯基之乙烯基胺基甲酸酯化合物,其中將由下式(V)表示之含羥基乙烯基單體加入JP-B第48-41708號專利所述分子中具有二或更多個異氰酸基之多異氰酸酯化合物。
CH2 =C(R4 )COOCH2 CH(R5 )OH (V)(其中R4 與R5 表示H或CH3 )
此外亦較佳為JP-A第51-37193號、JP-B第2-32293號及JP-B第2-16765號專利所述之胺基甲酸酯丙烯酸酯,及JP-B第58-49860號、JP-B第56-17654號、JP-B第62-39417號、及JP-B第62-39418號專利所述之具有環氧乙烷為主骨架之胺基甲酸酯化合物。此外使用JP-A第63-277653號、JP-A第63-260909號及JP-A第1-105238號專利所述,分子中具有胺基結構或硫化物結構之加成聚合化合物,可得到感光速度非常優良之光聚合性組成物。
其他實例包括JP-A第48-64183號、JP-B第49-43191號及JP-B第52-30490號專利之各公報所述之多官能基丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯,如聚酯丙烯酸酯,及環氧樹脂與(甲基)丙烯酸酯之反應得到之環氧基丙烯酸酯。此外實例包括JP-B第46-43946號、JP-B第1-40337號及JP-B第1-40336號專利所述之指定不飽和化合物,及JP-A第2-25493號專利所述之乙烯基膦酸為主化合物。在某些情形,其較佳為使用JP-A第61-22048號專利所述之含全氟烷基結構。此外亦可使用Journal of the Adhesion Society of Japan,第20卷,第7期,第300-308頁(1984)所述引入作為光硬化性單體與寡聚物之化合物。
關於這些加成聚合化合物,使用細節(如其結構,不論其係單獨或組合使用)及加入量可依最終敏感性材料之性能設計而任意地設定。例如由以下觀點選擇細節。
對於敏感度,其較佳為一種每個分子具有較高不飽和基含量之結構,而且在許多情形,較佳為二或更多個官能基。此外為了增加影像部分之強度,即硬化膜,三或更多個官能基為有利的,而且進一步一種組合使用不同官能基數量不同可聚合基(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯為主化合物、乙烯醚為主化合物)調節敏感度與強度之方法亦有效。由硬化敏感度之觀點,其較佳為使用一種含2或更多個(甲基)丙烯酸酯結構之化合物,更佳為使用一種含3或更多個結構之化合物,而且最佳為使用一種含4或更多個結構之化合物。由硬化敏感度及未曝光部分之顯影力的觀點,其較佳為含經EO改質化合物。由硬化敏感度及未曝光部分之強度的觀點,其較佳為含胺基甲酸酯鍵。
此外對於與可聚合層中其他成分(例如黏合劑聚合物、引發劑、著色劑(顏料、染料等))之相容性及分散力,選擇及使用加成聚合化合物之方法為重要因素,而且例如相容性在某些情形因使用一種低純度化合物,或組合使用二或更多種而改良。或者為了改良基板或面塗層黏附性之目的,其可選擇指定結構。
由以上觀點,較佳實例包括聯酚A二丙烯酸酯、經EO改質聯酚A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、山梨醇三丙烯酸酯、山梨醇四丙烯酸酯、山梨醇五丙烯酸酯、山梨醇六丙烯酸酯、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯)、經EO改質異戊四醇四丙烯酸酯、與經EO改質二異戊四醇六丙烯酸酯。至於市售產物,其較佳為胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(Sanyo Kokusaku Pulp製造)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、與AI-600(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造)。
其中更佳為經EO改質聯酚A二丙烯酸酯、異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、二異戊四醇五丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯)、經EO改質異戊四醇四丙烯酸酯、與經EO改質二異戊四醇六丙烯酸酯。至於市售產物,其更佳為DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、與AI-600(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造)。
(A)具有乙烯雙鍵之化合物的含量按本發明硬化性組成物之固體含量計較佳為1至90質量%,更佳為5至80質量%,進一步較佳為10至70質量%。
特別是在將本發明之硬化性組成物用於形成彩色濾光片之著色圖案時,含量較佳為上述含量範圍之5至50質量%,更佳為7至40質量%,進一步較佳為10至35質量%。
<(B)光聚合引發劑>
本發明之硬化性組成物含(B)光聚合引發劑。
本發明之光聚合引發劑為一種因光降解,而且引發及促進(A)含乙烯雙鍵之化合物聚合,而且較佳為在波長300至500奈米之區域具有吸收之化合物。光聚合引發劑可單獨使用,或者組合使用二或更多種。
光聚合引發劑之實例包括有機鹵化化合物、氧二唑化合物、羰基化合物、縮醛化合物、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、薰草素化合物、疊氮化合物、金屬芳香類化合物、六芳基二咪唑化合物、有機硼酸化合物、二磺酸化合物、肟酯化合物、鎓鹽化合物、與(氧化)醯基膦化合物。在本發明中較佳為2,2’-雙(O-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑,而且採用組合此聚合引發劑與敏化染料及巰基化合物而得之光聚合引發系統可得更高之敏感度。
引發劑、敏化染料及巰基化合物之組合比例係使得2,2’-雙(O-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑之量相對敏化染料較佳為1至5當量,進一步較佳為1至2當量。
此外巰基化合物之量相對2,2’-雙(O-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑較佳為0.5至10當量,進一步較佳為1至3當量。
(B)光聚合引發劑在本發明硬化性組成物中之較佳含量按固體含量濃度計較佳為3至20質量%,進一步較佳為5至10質量%之範圍。
至於用於本發明光聚合引發系統之敏化染料,其較佳為米其勒酮,較佳為敘述於JP-A第2006-171689號專利段號[0022]至[0042]之染料,而且特佳為以下化合物B。
至於用於本發明光聚合引發系統之巰基化合物,除了亦用於後述實例之巰基苯并噻唑,其較佳為具有以下結構之化合物。
以下化合物中之SH基為單官能基,非限制性。即使多官能基仍可施加本發明之效果。
<(D)著色劑>
本發明之硬化性組成物可如所需使用著色劑(D)。使用著色劑可形成由硬化性組成物組成之經著色硬化材料,及其可應用於影像形成材料與彩色濾光片之著色圖案形成。
如所需加入本發明硬化性組成物之著色劑並未特別地限制,然而習知上已知之各種染料及顏料可單獨或者混合二或更多種使用。由耐久性(如耐熱性與耐光性)之觀點,著色劑較佳為顏料。
至於可用於本發明硬化性組成物之顏料,其可使用習知上已知之各種無機顏料或有機顏料。不論是無機顏料或有機顏料,考量其較佳為具有高穿透率之顏料,其較佳為使用儘可能細之顏料。在亦考量處理性質時,顏料之平均粒徑較佳為0.01微米至0.1微米,更佳為0.01微米至0.05微米。上述無機顏料之實例包括金屬化合物,如金屬氧化物與金屬錯合物,特別是鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅、與銻之金屬氧化物,及這些金屬之複合氧化物。
有機顏料之實例包括:C.I.顏料黃11、24、31、53、83、93、99、108、109、110、138、139、147、150、151、154、155、167、180、185、199;C.I.顏料橙36、38、43、71;C.I.顏料紅81、105、122、149、150、155、171、175、176、177、209、220、224、242、254、255、264、270;C.I.顏料紫19、23、32、39;C.I.顏料藍1、2、15、15:1、15:3、15:6、16、22、60、66;C.I.顏料綠7、36、37;C.I.顏料棕25、28;C.I.顏料黑1、7;碳黑。
本發明可特佳地使用其結構中具有鹼性N原子之顏料。這些具有鹼性N原子之顏料在本發明之組成物中呈現有利之分散性。雖然成因尚未充分地闡釋,其推論感光性組成物成分與顏料間之有利親和力對其有影響。
至於可較佳地用於本發明之顏料,其可例示以下,然而本發明不受其限制。
C.I.顏料黃11、24、108、109、110、138、139、150、151、154、167、180、185;C.I.顏料橙36、71;C.I.顏料紅122、150、171、175、177、209、224、242、254、255、264;C.I.顏料紫19、23、32;C.I.顏料藍15:1、15:3、15:6、16、22、6O、66;C.I.顏料黑1。
這些有機顏料可單獨使用,或者藉由將其不同地組合以增強顏色純度。以下顯示組合之實例。例如蒽醌為主顏料、苝為主顏料或二酮吡咯基吡咯為主顏料單獨作為紅色顏料,或者可使用其至少一種與重氮為主黃色顏料、異吲哚啉為主黃色顏料、喹酞酮為主黃色顏料、或苝為主紅色顏料之混合物。例如蒽醌顏料包括C.I.顏料紅177,苝為主顏料包括C.I.顏料紅155與C.I.顏料紅224,及二酮吡咯基吡咯為主顏料包括C.I.顏料紅254。由顏色再現力之觀點,其較佳為具C.I.顏料黃139之混合物。紅色顏料與黃色顏料間之質量比例較佳為100:5至100:50。在比例為100:4或更小時,其難以抑制400奈米至500奈米之透光率,而且在某些情形無法增強顏色純度。此外在比例為100:51或更大時,主波長朝向短波長,而且在某些情形對NTSC目標色調之偏差變大。特別地,質量比例最適為100:10至100:30之範圍。在組合紅色顏料之情形,此比例可順應色度而調整。
此外至於綠色顏料,鹵化酞青為主顏料可單獨使用,或者可使用其與雙偶氮為主黃色顏料、喹酞酮為主黃色顏料、偶氮次甲基為主黃色顏料、或異吲哚啉為主黃色顏料之混合物。至於此實例,其較佳為C.I.顏料綠7、36、37與C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃180、或C.I.顏料黃185之混合物。綠色顏料與黃色顏料之質量比例較佳為100:5至100:150。質量比例特佳為100:30至100:120之範圍。
至於藍色顏料,酞青為主顏料可單獨使用,或者可使用其與二噁為主紫色顏料之混合物。其較佳為例如C.I.顏料藍15:6與C.I.顏料紫23之混合物。藍色顏料與黃色顏料之質量比例較佳為100:0至100:30,更佳為100:10或更小。
此外至於黑矩陣用顏料,其單獨使用碳、碳化鈦、氧化鐵、與氧化鈦,或使用其混合物。其較佳為碳與碳化鈦之組合。碳與鈦之質量比例較佳為100:0至100:60之範圍。
在將本發明之組成物用於彩色濾光片時,由顏色不均勻性及對比之觀點,顏料之一級粒徑較佳為10至100奈米,更佳為10至70奈米,進一步較佳為10至50奈米,最佳為10至40奈米。
此外在將本發明之組成物用於彩色濾光片時,由顏色不均勻性及對比之觀點,其較佳為使用均勻地溶於組成物之染料。
可作為含於本發明硬化性組成物之著色劑的染料並未特別地限制,然而其可使用習知上已知用於彩色濾光片之染料。例如其可使用JP-A第64-90403號、JP-A第64-91102號、JP-A第1-94301號、JP-A第6-11614號、日本專利第2592207號、美國專利第4,808,501號、美國專利第5,667,920號、美國專利第5,059,500號、JP-A第5-333207號、JP-A第6-35183號、JP-A第6-51115號、JP-A第6-194828號、JP-A第8-211599號、JP-A第4-249549號、JP-A第10-123316號、JP-A第11-302283號、JP-A第7-286107號、JP-A第2001-4823號、JP-A第8-15522號、JP-A第8-29771號、JP-A第8-146215號、JP-A第11-343437號、JP-A第8-62416號、JP-A第2002-14220號、JP-A第2002-14221號、JP-A第2002-14222號、JP-A第2002-14223號、JP-A第8-302224號、JP-A第8-73758號、JP-A第8-179120號、及JP-A第8-151531號專利揭示之著色物質。
至於化學結構,其可使用吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、三苯基甲烷系列、蒽醌系列、蒽吡啶酮系列、亞苄基系列、氧雜菁(oxonol)系列、吡唑基三唑系列、吡啶酮偶氮系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、系列、酞青系列、苯并哌喃系列、與靛系列。
此外在硬化性組成物之圖案曝光及曝光部分硬化後,其以水或鹼顯影去除未曝光部分而形成圖案,例如在形成光阻或彩色濾光片之著色圖案時,由顯影造成在光未照射部分處完全地去除黏合劑與染料之觀點,在某些情形可適當地使用酸染料及/或其衍生物。
此外亦可有用地使用直接染料、鹼性染料、媒染劑染料、酸性媒染劑染料、偶氮染料、分散染料、油溶性染料、食品染料及/或其衍生物。
酸性染料並未特別地限制,只要其具有酸性基,如磺酸與羧酸,但是係考量所有必要性能而選擇,如在有機溶劑與顯影劑中溶解度、與鹼性化合物之鹽形成力、吸收度、與組成物中其他成分之交互作用、耐光性、及耐熱性。
以下為酸性染料之實例,然而本發明不受其限制。實例包括:酸茜素紫N;酸黑1、2、24、48;酸藍1、7、9、15、18、23、25、27、29、40、42、45、51、62、70、74、80、83、86、87、90、92、96、103、112、113、120、129、138、147、150、158、171、182、192、210、242、243、256、259、267、278、280、285、290、296、315、324:1、335、340;酸鉻紫K;酸品紅;酸綠1、3、5、9、16、25、27、50、58、63、65、80、104、105、106、109;酸橙6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、l07、108、169、173;酸紅1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、182、183、198、206、211、215、216、217、227、228、249、252、257、258、260、261、266、268、270、274、277、280、281、195、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、394、401、412、417、418、422、426;酸紫6B、7、9、17、19;酸黃1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、38、40、42、54、65、72、73、76、79、98、99、111、112、113、114、116、119、123、128、134、135、138、139、140、144、150、155、157、160、161、163、168、169、172、177、178、179、184、190、193、196、197、199、202、203、204、205、207、212、214、220、221、228、230、232、235、238、240、242、243、251;直接黃2、33、34、35、38、39、43、47、50、54、58、68、69、70、71、86、93、94、95、98、102、108、109、129、136、138、141;直接橙34、39、41、46、50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106、107;直接紅79、82、83、84、91、92、96、97、98、99、105、106、107、172、173、176、177、179、181、182、184、204、207、211、213、218、220、221、222、232、233、234、241、243、246、250;直接紫47、52、54、59、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103、104;直接藍57、77、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、166、167、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、196、198、199、200、207、209、210、212、213、214、222、228、229、237、238、242、243、244、245、247、248、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275、293;直接綠25、27、31、32、34、37、63、65、66、67、68、69、72、77、79、82;媒染劑黃5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、50、61、62、65;媒染劑橙3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47、48;媒染劑紅1、2、3、4、9、11、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、30、32、33、36、37、38、39、41、43、45、46、48、53、56、63、71、74、85、86、88、90、94、95;媒染劑紫2、4、5、7、14、22、24、30、31、32、37、40、41、44、45、47、48、53、58;媒染劑藍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;媒染劑綠1、3、4、5、10、15、19、26、29、33、34、35、41、43、53;食品黃3;及這些染料之衍生物。
以上酸染料中較佳為如酸黑24;酸藍23、25、29、62、80、86、87、92、138、158、182、243、324:1;酸橙8、51、56、74、63;酸紅1、4、8、34、37、42、52、57、80、97、114、143、145、151、183、217、249;酸紫7;酸黃17、25、29、34、42、72、76、99、111、112、114、116、134、155、169、172、184、220、228、230、232、243;酸綠25之染料,及這些染料之衍生物。
除了以上染料,亦較佳為偶氮系列、系列與酞青系列之酸染料,而且亦較佳為使用如C.I.溶劑藍44、38;C.I.溶劑橙45;玫瑰紅B與玫瑰紅110之酸染料,及這些染料之衍生物。
其中著色劑(D)較佳為選自三烯丙基甲烷系列、蒽醌系列、偶氮次甲基系列、亞苄基系列、氧雜菁(oxonol)系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、 系列、酞青系列、苯并哌喃系列、靛系列、吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑基三唑偶氮系列、吡啶酮偶氮系列、與蒽吡啶酮系列之著色劑。
在將著色劑用於本發明硬化性組成物時之含量按硬化性組成物之全部固體含量計較佳為5至80質量%,更佳為10至70質量%,進一步較佳為20至70質量%。
特別是在將本發明之硬化性組成物用於形成彩色濾光片之著色圖案時,著色劑之含量較佳為上述含量範圍之20質量%或更高,進一步較佳為30質量%或更高。
<(D)鹼溶性樹脂>
在本發明之硬化性組成物中,作為黏合劑聚合物之鹼溶性樹脂係用於改良塗膜性質之目的。其較佳為使用線形有機聚合物作為鹼溶性樹脂。至於此「線形有機聚合物」,其可任意地使用已知線形有機聚合物。為了可水顯影或弱鹼水顯影,其較佳為選擇在水或弱鹼水中可溶解或可膨脹之線形有機聚合物。線形有機聚合物係依用途而選擇性地不僅作為薄膜形成劑,亦作為水、弱鹼水或有機溶劑顯影劑。例如在使用水溶性有機聚合物時,水顯影為可行的。此線形有機聚合物之實例包括側鏈具有羧酸基之自由基聚合物,例如JP-A第59-44615號、JP-B第54-34327號、JP-B第58-12577號、JP-B第54-25957號、JP-A第54-92723號、JP-A第59-53836號、及JP-A第59-71048號專利所述者,即藉由同元或共聚合具有羧基之單體而得之樹脂,藉由同元或共聚合具有酸酐之單體,而且將酸酐單元水解、半酯化或半醯胺化而得之樹脂,及藉由以不飽和單羧酸與酸酐改質環氧樹脂而得之丙烯酸環氧酯。具有羧基之單體的實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、與4-羧基苯乙烯,而且具有酸酐之單體的實例包括順丁烯二酸酐。
類似地,其有側鏈具有羧酸基之酸性纖維素衍生物。此外可使用其中將環形酸酐加入具有羥基之聚合物的樹脂。
在使用鹼溶性樹脂作為共聚物時,至於共聚合之化合物亦可使用上述單體以外之單體。其他單體之實例包括以下(1)至(12)化合物。
(1)具有脂族羥基之丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯,如丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、丙烯酸-4-羥基丁酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-3-羥基丙酯、與甲基丙烯酸-4-羥基丁酯。
(2)丙烯酸烷酯,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸-2-氯乙酯、丙烯酸環氧丙酯、丙烯酸-3,4-環氧基環己基甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸-2-苯基乙烯酯、丙烯酸-1-丙烯酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸-2-烯丙氧基乙酯、與丙烯酸炔丙酯。
(3)甲基丙烯酸烷酯,如甲基丙烯酸甲酯、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-2-乙基己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸-2-氯乙酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基環己基甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸-2-苯基乙烯酯、甲基丙烯酸-1-丙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸-2-烯丙氧基乙酯、與甲基丙烯酸炔丙酯。
(4)丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺,如丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-己基甲基丙烯醯胺、N-環己基丙烯醯胺、N-羥基乙基丙烯醯胺、N-苯基丙烯醯胺、N-硝基苯基丙烯醯胺、N-乙基-N-苯基丙烯醯胺、乙烯基丙烯醯胺、乙烯基甲基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基甲基丙烯醯胺、烯丙基丙烯醯胺、與烯丙基甲基丙烯醯胺。
(5)乙烯基醚,如乙基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、羥乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、與苯基乙烯基醚。
(6)乙烯酯,如乙酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、與苯甲酸乙烯酯。
(7)苯乙烯,如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、與對乙醯氧基苯乙烯。
(8)乙烯基酮,如甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丙基乙烯基酮、與苯基乙烯基酮。
(9)烯烴,如乙烯、丙烯、異丁烯、丁二烯、與異戊二烯。
(10)N-乙烯基吡咯啶酮、丙烯腈與甲基丙烯腈。
(11)不飽和醯亞胺,如順丁烯二醯亞胺、N-丙烯醯基丙烯醯胺、N-乙醯基甲基丙烯醯胺、N-丙醯基甲基丙烯醯胺、N-(對氯苯甲醯基)甲基丙烯醯胺。
(12)其中雜原子鍵結α-位置之甲基丙烯酸為主單體,例如日本專利申請案第2001-115595號及日本專利申請案第2001-115598號所述之化合物。
其中側鏈具有烯丙基或乙烯酯基與羧基之(甲基)丙烯酸樹脂、JP-A第2000-187322號及JP-A第2002-62698號專利所述側鏈具有雙鍵之鹼溶性樹脂、及JP-A第2001-242612號專利所述側鏈具有醯胺基之鹼溶性樹脂的薄膜強度、敏感度與顯影力間平衡優良而較佳。
此外JP-B第7-12004號、JP-B第7-120041號、JP-B第7-120042號、JP-B第8-12424號、JP-A第63-287944號、JP-A第63-287947號、JP-A第1-271741號專利、及日本專利申請案第10-116232號所述具有酸基之胺基甲酸酯為主黏合劑聚合物、及JP-A第2002-107918號專利所述側鏈具有酸基與雙鍵之胺基甲酸酯為主黏合劑聚合物的強度優良,因此有利於印刷耐久力且為低曝光適用性。
歐洲專利第993966號、歐洲專利第1204000號及JP-A第2001-318463號專利所述具有酸基之經縮醛修改聚乙烯醇為主黏合劑聚合物的薄膜強度與顯影力間平衡優良而適當。
此外至於水溶性線形有機聚合物,其可使用聚乙烯基吡咯啶酮與聚環氧乙烷。此外為了增強硬化膜之強度,亦可使用醇溶性耐綸、及2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷與表氯醇之多醚。
可用於本發明之鹼溶性樹脂的重量平均分子量較佳為5,000或更大,進一步較佳為10,000至300,000之範圍。數量平均分子量較佳為1,000或更大,進一步較佳為2,000至250,000之範圍。多分散性(重量平均分子量/數量平均分子量)較佳為1或更大,進一步較佳為1.1至10之範圍。
這些聚合物可為任何無規聚合物、嵌段聚合物與接枝聚合物。
鹼溶性樹脂之加入量按本發明硬化性組成物之全部固體含量計較佳為5至20質量%,更佳為5至12質量%之範圍。
<(F)烷氧基矽烷化合物>
本發明之硬化性組成物含上述(A)至(E)成分作為重要成分,此外由基板黏附性改良之觀點,其較佳為組合使用烷氧基矽烷化合物,即矽烷偶合劑。
矽烷偶合劑中,可化學地結合無機材料之可水解基較佳為烷氧基矽烷基,及可結合有機樹脂之基較佳為(甲基)丙烯醯基、苯基、巰基、或環氧基矽烷。其中更佳為(甲基)丙烯醯基丙基三甲氧基矽烷。
在使用矽烷偶合劑時,加入量按本發明硬化性組成物之全部固體含量計較佳為0.2至3.0質量%,更佳為0.5至1.0質量%之範圍。
以下解釋其他較佳添加劑。
<共敏化劑>較佳為本發明之硬化性組成物如果需要則含共敏化劑。在本發明中,共敏化劑具有進一步改良敏化染料或引發劑對活性輻射之敏感度,及抑制聚合性化合物與氧聚合的作用。
此共敏化劑之實例包括胺,例如M.R.Sander等人之“Journal of Polymer Society”,第10卷,第3173頁(1972)、JP-B第44-20189號、JP-A第51-82102號、JP-A第52-134692號、JP-A第59-138205號、JP-A第60-84305號、JP-A第62-18537號、JP-A第64-33104號、及Research Disclosure No.33825所述之化合物,特別是三乙醇胺、對二甲胺基苯甲酸乙酯、對甲醯基二甲基苯胺、與對甲基硫二甲基苯胺。
共敏化劑之其他實例包括硫醇與硫化物,例如JP-A第53-702號、JP-B第55-500806號及JP-A第5-142772號專利所述之硫醇化合物、及JP-A第56-75643號專利所述之二硫化物化合物,特別是2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并噁唑、2-巰基苯并咪唑、2-巰基-4(3H)-喹唑啉、與β-巰基萘。
此外共敏化劑之其他實例包括胺基酸化合物(例如N-苯基甘胺酸等)、JP-B第48-42965號專利所述之有機金屬化合物(例如乙酸三丁錫等)、JP-B第55-34414號專利所述之氫予體化合物、及JP-A第6-308727號專利所述之硫化合物(例如三噻唍等)。
由因聚合生長速率與鏈轉移間平衡造成改良硬化速率之觀點,這些共敏化劑之含量相對硬化性組成物之全部固體含量的質量較佳為0.1至30質量%之範圍,更佳為1至25質量%之範圍,進一步較佳為0.5至20質量%之範圍。
<聚合抑制劑>
為了在硬化性組成物之製備期間或在儲存期間抑制具有聚合性乙烯性不飽和雙鍵之化合物的不必要熱聚合,其希望加入少量之聚合抑制劑。
可用於本發明之熱聚合抑制劑的實例包括氫醌、對甲氧基酚、二第三丁基對甲酚、五倍子酚、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4’-硫雙(3-甲基-6-第三丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(2-甲基-6-第三丁基酚)、與N-亞硝基苯基羥基胺鈰鹽。
熱聚合抑制劑之加入量相為全部組成物之質量較佳為約0.01質量%至約5質量%。如果需要,為了防止因氧抑制聚合,其可加入高脂肪酸衍生物,如蘿酸與蘿酸醯胺,而在塗覆後之乾燥程序期間不均勻地分布在感光層表面上。高脂肪酸衍生物之加入量較佳為全部組成物之約0.5質量%至約10質量%。
<其他添加劑>
此外本發明為了改良硬化膜之物理性質,其可加入已知添加劑,如無機填料、塑性劑與脂肪敏化劑,其可改良感光層表面上之墨水黏附性質。
塑性劑之實例包括酞酸二辛酯、酞酸二-十二碳酯、三乙二醇二辛酸酯、二甲二醇酞酸酯、三甲苯磷酸酯、己二酸二辛酯、二丁基癸二酯、與三乙醯基甘油,而且在使用 黏合劑時,塑性劑可加入相對具有乙烯性不飽和雙鍵之化合物與黏合劑的全部質量為10質量%。
本發明之硬化性組成物係以高敏感度硬化,而且具有有利之儲存安定力。此外組成物對塗佈硬化性組成物之硬材料(如基板)的表面呈現高黏附性。因此本發明之硬化性組成物可較佳地用於三維光成形與全像攝影、影像形成材料(如彩色濾光片、墨水、塗料、黏著劑、與塗覆劑)之領域。
[彩色濾光片及其製法]
以下解釋本發明之彩色濾光片及其製法。
本發明之彩色濾光片特徵為其使用本發明之硬化性組成物在撐體上具有著色圖案。
以下參考其製法(用於製造本發明彩色濾光片之方法)詳述本發明之彩色濾光片。
此方法包括塗覆本發明之硬化性組成物形成硬化性組成物層之步驟(以下適當地簡稱為「硬化性組成物層形成步驟」)、使硬化性組成物層經光罩曝光之步驟(以下適當地簡稱為「曝光步驟」)、及在曝光後將硬化組成物顯影形成著色圖案之步驟(以下適當地簡稱為「顯影步驟」)。
以下解釋本發明方法之各步驟。
<硬化性組成物層形成步驟>
在硬化性組成物層形成步驟中,其將本發明之硬化性組成物塗覆在撐體上形成硬化性組成物層。
可用於本步驟之撐體的實例包括鈉玻璃、Pyrex(註冊 商標)玻璃、石英玻璃、及用於液晶顯示器元件、用於影像攝影元件之光電轉換元件基板(例如矽基板與互補金屬氧化物薄膜半導體(CMOS))且附有透明感應膜之玻璃。在某些情形,其在這些基板上形成用於隔離各像素之黑條。
如果必要,則在撐體上可設定底塗層以改良對上層之黏附性,防止物質擴散,及使基板表面平坦。
至於將本發明之硬化性組成物塗覆在撐體上之方法,其可應用各種塗覆方法,如縫塗、噴墨法、旋塗、流延塗覆、輥塗、及網版印刷法。
硬化性組成物之塗膜的厚度較佳為0.1至10微米,更佳為0.2至5微米,進一步較佳為0.2至3微米。
塗覆在基板上之光硬化性組成物層的乾燥(前烘烤)可以溫度為50℃至140℃之加熱板或烤箱實行10至300秒。
<曝光步驟>
在曝光步驟中,在硬化性組成物層形成步驟中形成之硬化性組成物層係經具有預定光罩圖案之光罩曝光。
在本步驟之曝光中,塗覆之圖案曝光可藉由使組成物經預定光罩圖案曝光而僅硬化經光照射塗膜部分,及以顯影劑顯影形成由各色(三色或四色)之像素組成之圖案狀薄膜而實行。至於曝光使用之輻射,其較佳為使用紫外線,如g-線與i-線。照射量較佳為5至1500毫焦耳/平方公分,更佳為10至1000毫焦耳/平方公分,最佳為10至500毫焦耳/平方公分。
在本發明之彩色濾光片係用於液晶顯示器元件時,此量較佳為以上範圍之5至200毫焦耳/平方公分,更佳為10至150毫焦耳/平方公分,最佳為10至100毫焦耳/平方公分。在本發明之彩色濾光片係用於固態影像攝影元件時,此量較佳為以上範圍之30至1500毫焦耳/平方公分,更佳為50至1000毫焦耳/平方公分,最佳為80至500毫焦耳/平方公分。
<顯影步驟>
然後藉由實行鹼顯影處理,將未曝光經光照射之部分溶離至鹼水溶液中,僅留下光硬化部分。至於顯影劑,其希望為不造成底塗層上電路損壞之有機鹼顯影劑。顯影溫度通常為20℃至30℃,及顯影時間為20至90秒。
用於顯影劑之鹼劑的實例包括有機鹼化合物,如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、膽鹼、吡咯、哌啶、與1,8-二氮二環-[5.4.0]-7-十一烯。其較佳為使用以純水將這些鹼劑稀釋至0.001至10質量%,較佳為0.01至1質量%之濃度而得之鹼水溶液作為顯影劑。在使用由此鹼水溶液組成之顯影劑時,其通常在顯影後以純水清洗(沖洗)薄膜。
然後清除額外顯影劑,及實行乾燥,繼而熱處理(後烘烤)。如此對各色循序重覆以上步驟,因而可製造硬化膜。因而得到彩色濾光片。
後烘烤為顯影後完成硬化之熱處理,而且其通常在100℃至240℃之溫度實行熱硬化處理。在基板為玻璃基板或矽 基板時,其較佳為以上溫度範圍之200℃至240℃。
此後烘烤處理可使用加熱手段,如加熱板、對流烤箱(熱空氣循環乾燥器)、及高頻加熱機,連續地或以分批方式實行,使得顯影後之塗膜處於以上條件下。
在本發明之方法中,在實行上述硬化性組成物層形成步驟、曝光步驟及顯影步驟後,如果需要則可包括藉加熱及/或曝光而硬化所形成著色圖案之硬化步驟。
藉由按所需色調之數量重複以上解釋之硬化性組成物層形成步驟、曝光步驟及顯影步驟(又如果需要則硬化步驟),其製造由所需色調組成之彩色濾光片。
雖然至於本發明硬化性組成物之用途已主要敘述為彩色濾光片之像素的用途,此組成物當然亦可應用於提供於彩色濾光片之像素間的黑矩陣。黑矩陣可藉由依照如用於製造像素之方法的相同方式,除了使用對其加入具黑色著色劑(如碳黑與鈦黑)之組成物,實行圖案曝光,鹼顯影,然後後烘烤以促進薄膜硬化而形成。
由於本發明之彩色濾光片使用本發明之硬化性組成物,所形成著色圖案對撐體基板呈現高黏附性,而且硬化組成物之顯影抗性優良,因此曝光敏感度優良,而且曝光部分與基板之黏附性有利,及可形成高解析度圖案而得所需之橫切面形狀。因此彩色濾光片可適當地用於液晶顯示器元件與固態影像攝影元件,如CCD,而且特別是適合具有超過一百萬像素之高解析度的CCD元件、及CMOS。本發明之彩色濾光片可作為例如配置於組成CCD之各像素的光 接收部分與用於收集光之微透鏡間的彩色濾光片。
(第二態樣)
以下解釋本發明之第二態樣。
本發明之第二態樣相關之硬化性組成物含由式(I)表示之化合物(以下稱為「依照本發明之指定化合物」或在某些情形僅為「指定化合物」)與光聚合引發劑,如果需要,及其他成分,如敏化劑、著色劑、塗料溶劑、與鹼溶性樹脂。
以下將由式(I)表示之化合物稱為「依照本發明之指定化合物」或在某些情形僅為「指定化合物」。在某些情形將含著色劑之硬化性組成物稱為「著色硬化性組成物」。
首先詳細解釋依照本發明之指定化合物。
<由式(I)表示之化合物>
本發明之硬化性組成物含由下式(I)表示之化合物。
在式(I)中,R1 表示n價有機基,及R2 表示氫原子或碳數為1至4之烷基。R3 與R5 各獨立地表示氫原子或甲基。X表示-O-、-NH-、-NR4 -、或-S-,及R4 表示氫原子或單價有機基。n表示1至12之整數。X較佳為-O-,而且式(I)係由式(II)表示。
在式(II)中,R1 表示n價有機基,及R2 表示氫原子或碳數為1至4之烷基。R3 與R5 各獨立地表示氫原子或甲基,及n表示1至12之整數。
式(I)及(II)中R2 之實例包括氫原子、甲基、乙基、丙基、與丁基,較佳為氫原子、甲基與乙基,更佳為甲基。R3 與R5 較佳為氫原子,而且n較佳為2至9之整數。
由式(I)表示之化合物係藉分子中具有至少一個羥基、一級胺基、二級胺基、及硫醇基之化合物、與分子中具有兩個丙烯酸酯之單異氰酸酯間的胺基甲酸酯化反應、脲化反應或硫胺基甲酸酯化反應而得
式(I)及(II)中之R1 表示分子中具有至少一個羥基、一級胺基、二級胺基、或硫醇基之化合物的具有脂族殘基、芳族殘基、或雜環殘基之脂族殘基、或分子中具有雜原子、芳環或雜環之脂族殘基。
「脂族殘基」表示在合成依照本發明之指定化合物時使用分子中具有至少一個羥基、一級胺基、二級胺基、或硫醇基之脂族化合物作為原料時,藉由自原料化合物之結構去除「在胺基甲酸酯鍵形成反應與異氰酸化合物反應之羥基、一級胺基、二級胺基、或硫醇基」而得之脂族基,而且可為未取代或可具有取代基(在具有二或更多個取代基時,取代基可為相同或不同)。
「取代基」可為可取代基,而且例如表示脂族基、芳族基、雜環基、鹵素原子、羥基、硫醇基、氰基、硝基、(甲基)丙烯酸基、羧基、胺基、脂族胺基、芳族胺基、雜環胺基、脂族氧基、芳族氧基、雜環氧基、脂族硫基、芳族硫基、雜環硫基、脂族磺醯胺基、芳族磺醯胺基、雜環磺醯胺基、醯基、醯氧基、醯基胺基、脂族氧基羰基、芳族氧基羰基、雜環氧基羰基、脂族氧基羰基胺基、芳族氧基羰基胺基、雜環氧基羰基胺基、脂族硫羰基胺基、芳族硫羰基胺基、雜環硫羰基胺基、脂族胺基羰基胺基、芳族胺基羰基胺基、雜環胺基羰基胺基、胺甲醯基、胺甲醯氧基、胺甲醯基胺基、脂族磺醯基、芳族磺醯基、雜環磺醯基、脂族氧基胺基、芳族氧基胺基、雜環氧基胺基、矽烷基、脂族氧基矽烷基、矽烷氧基、脂族氧基羰氧基、芳族氧基羰氧基、雜環氧基羰氧基、胺磺醯氧基、脂族磺醯氧基、芳族磺醯氧基、苯胺基、脂族偶氮基、芳族偶氮基、雜環偶氮基、脂族亞磺醯基、芳族亞磺醯基、雜環亞磺醯基、脂族磺醯氧基、芳族磺醯氧基、雜環磺醯氧基、胺磺醯基、硫醯基、膦醯基、膦酸基、或膦醯基胺基。
其中較佳取代基之實例包括脂族基、芳族基、雜環基、鹵素原子、羥基、硫醇基、氰基、硝基、(甲基)丙烯醯基、羧基、胺基、脂族胺基、芳族胺基、雜環胺基、脂族氧基、芳族氧基、雜環氧基、脂族硫基、芳族硫基、脂族磺醯胺基、芳族磺醯胺基、醯基、脂族氧基羰基、脂族氧基羰基胺基、芳族氧基羰基胺基、脂族硫羰基胺基、芳族硫羰基胺基、脂族胺基羰基胺基、芳族胺基羰基胺基、胺甲醯基、脂族磺醯基、芳族磺醯基、矽烷基、脂族氧基矽烷基、矽烷氧基、脂族羰氧基、芳族羰氧基、雜環羰氧基、脂族氧基羰氧基、脂族磺醯氧基、胺磺醯基、硫醯基、膦醯基、與膦基。
特別地,由敏感度與溶解度之觀點,更佳取代基之實例包括脂族基、芳族基、雜環基、鹵素原子、羥基、硫醇基、(甲基)丙烯醯基、羧基、胺基、脂族胺基、芳族胺基、脂族氧基、芳族氧基、雜環氧基、脂族硫基、脂族磺醯胺基、脂族氧基羰基、脂族氧基羧基胺基、矽烷基、脂族氧基矽烷基、脂族羰氧基、脂族氧基羰氧基、脂族磺醯氧基、硫醯基、與膦基。
「脂族基」表示烷基、烯基或炔基。脂族基可具有分枝,或者可形成環。脂族基可為未取代,或者可具有取代基。在脂族基具有取代基時,其可具有以上「取代基」之解釋中例示之取代基,而且在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同。在脂族基為烷基時,其可為直鏈,可為分枝,或者可形成環,其中較佳為碳數為1至21,更佳為碳數為1至16,特佳為碳數為1至12。
碳數為1至21之烷基的較佳實例包括甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一碳基、正十二碳基、正十三碳基、正十四碳基、正十五碳基、正十六碳基、正十七碳基、正十八碳基、正十九碳基、正二十碳基、異丙基、第二丁基、異丁基、第三丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、異戊基、新戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、第三戊基、1,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、2-乙基-2-甲基丙基、直鏈或分枝庚基、1-甲基庚基、2-乙基己基、1,5-二甲基己基、第三辛基、分枝壬基、分枝癸基、分枝十一碳基、分枝十二碳基、分枝十三碳基、分枝十四碳基、分枝十五碳基、分枝十六碳基、分枝十七碳基、分枝十八碳基、直鏈或分枝十九碳基、直鏈或分枝二十碳基、環丙基、環丙基甲基、環丁基、環丁基甲基、環戊基、環己基、環己基甲基、環庚基、環辛基、環己基丙基、環十二碳基、降莰基、莰基、順桃金孃(cis-myrtanyl)基、異松蒎基、降金剛烷基、金剛烷基、金剛烷基甲基、1-(1-金剛烷基)乙基、3,5-二甲基金剛烷基、啶基、環戊基乙基、與雙環辛基。
以上之基中更佳為甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一碳基、正十二碳基、正十三碳基、正十四碳基、異丙基、第二丁基、異丁基、第三丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、異戊基、新戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、第三戊基、1,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基,2-乙基丁基、2-乙基-2-甲基丙基、直鏈或分枝庚基、1-甲基庚基、2-乙基己基、1,5-二甲基己基、第三辛基、分枝壬基、分枝癸基、分枝十一碳基、分枝十二碳基、分枝十三碳基、分枝十四碳基、環丙基、環丙基甲基、環丁基、環丁基甲基、環戊基、環己基、環己基甲基、環庚基、環辛基、環己基丙基、環十二碳基、降莰基、莰基、順桃金孃基、異松蒎基、降金剛烷基、金剛烷基、金剛烷基甲基、1-(1-金剛烷基)乙基、3,5-二甲基金剛烷基、啶基、環戊基乙基、或雙環辛基。
此外特佳為甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、異丙基、第二丁基、異丁基、第三丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、異戊基、新戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、第三戊基、1,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基,2-乙基丁基、2-乙基-2-甲基丙基、直鏈或分枝庚基、1-甲基庚基、2-乙基己基、1,5-二甲基己基、第三辛基、分枝壬基、分枝癸基、環丙基、環丙基甲基、環丁基、環丁基甲基、環戊基、環己基、環己基甲基、環庚基、環辛基、環己基丙基、環十二碳基、降莰基、莰基、降金剛烷基、金剛烷基、金剛烷基甲基、1-(1-金剛烷基)乙基、3,5-二甲基金剛烷基、環戊基乙基、或雙環辛基。
特別地,以上例示之烷基中亦較佳為經氟取代之烷基。至於經氟取代烷基,其較佳為三氟甲基、三氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、十三氟己基、十五氟庚基、十七氟辛基、十三氟辛基、十九氟壬基、十七氟癸基、或全氟癸基。其中更佳為三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、十三氟己基、與十五氟庚基,又特佳為三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、或十三氟己基。
在脂族基為烯基時,其可為未取代,或者可具有取代基,而且較佳為碳數為2至21之烯基。更佳為碳數為2至16之烯基,而且進一步較佳為碳數為2至10之烯基。碳數為2至21之烯基的較佳實例包括乙烯基、異丙烯基、2-丙烯基、2-甲基丙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丁烯基、1,1-二甲基-3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-乙基-1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、2,6-二甲基-5-庚烯基、9-癸烯基、1-環戊烯基、2-環戊烯基甲基、環己烯基、1-甲基-2-環己烯基、1,4-二氫-2-甲基苯基、辛烯基、欖香基、油基、香萘基、法尼基、與2-(1-環己烯基)乙基。
其中更佳為乙烯基、異丙烯基、2-丙烯基、2-甲基丙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丁烯基、1,1-二甲基-3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-乙基-1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、1-環戊烯基、2-環戊烯基甲基、環己烯基、1-甲基-2-環己烯基、或1,4-二氫-2-甲基苯基,又特佳為乙烯基、異丙烯基、2-丙烯基、2-甲基丙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丁烯基、1,1-二甲基-3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-乙基-1-戊烯基、1-己烯基、1-環戊烯基、2-環戊烯基甲基、環己烯基、1-甲基-2-環己烯基、或1,4-二氫-2-甲基苯基。
「芳族基」表示芳基。芳基可為未取代,或者可具有取代基,而且較佳為碳數為6至21之芳基。其中較佳為碳數為6至15之芳基,而且更佳為碳數為6至10之芳基。
碳數為6至21之芳基的較佳實例包括苯基、萘基、聯苯烯基、乙烷合萘基、茀基、蒽基、蒽醌基、與芘基。其中更佳為苯基、萘基、聯苯烯基、乙烷合萘基、茀基、或蒽基,又特佳為苯基、萘基、聯苯烯基、或茀基。
芳基較佳為苯基或萘基,特佳為苯基。
「雜環」在其環中具有雜原子(例如氮原子、硫原子、氧原子),可為飽和環或不飽和環,可為單環或融合環,而且可為未取代,或者可具有取代基。雜環之碳數較佳為1至32,更佳為2至16。實例包括異三聚氰酸(isocyanul)環、環氧環、氧環丁烷環、呋喃環、四氫呋喃環、哌喃環、四氫哌喃環、二噁烷環、三環、四氫噻吩環、噻吩環、二噻環、三噻環、吡咯啶環、哌啶環、哌環、三環、三氮環壬烷環、嗎啉環、硫嗎啉環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、三唑環、四唑環、噁唑環、異噁唑環、噻唑環、噻二唑環、吲哚環、咔唑環、苯并呋喃環、吡啶環、喹啉環、嘧啶環、嗒環、吡環、啡啉環、喹唑啉環、吖啶環、尿嘧啶環、與內酯環。
其中較佳為異三聚氰酸環、環氧環、呋喃環、四氫呋喃環、哌喃環、四氫哌喃環、四氫噻吩環、噻吩環、吡咯啶環、哌啶環、哌環、嗎啉環、硫嗎啉環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、三唑環、噁唑環、噻唑環、噻二唑環、吲哚環、咔唑環、苯并呋喃環、吡啶環、喹啉環、嘧啶環、嗒環、吡環、尿嘧啶環、或內酯環,而且特佳為異三聚氰酸環、環氧環、四氫呋喃環、四氫哌喃環、四氫噻吩環、吡咯啶環、哌啶環、嗎啉環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、三唑環、噁唑環、噻唑環、吡啶環、嘧啶環、嗒環、吡環、或內酯環。
「芳族殘基」表示在合成指定化合物時使用分子中具有至少一個羥基之芳族化合物作為原料時,藉由自原料化合物之結構去除「在胺基甲酸酯鍵形成反應與異氰酸化合物反應之羥基」而得之芳族基,而且可為未取代或可具有取代基(在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同)。
「雜環殘基」表示在合成指定化合物時使用分子中具有至少一個羥基之雜環化合物作為原料時,藉由自原料化合物之結構去除「在胺基甲酸酯鍵形成反應與異氰酸化合物反應之羥基」而得之雜環基,而且可為未取代或可具有取代基(在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同)。
「分子中具有雜原子、芳環或雜環之脂族殘基」表示在合成依照本發明之指定化合物時使用分子結構中具有至少一個羥基且進一步具有雜原子、芳環或雜環之脂族化合物作為原料時,藉由自原料化合物之結構去除「在胺基甲酸酯鍵形成反應與異氰酸化合物反應之羥基」而得之殘基,而且可為未取代或可具有取代基(在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同)。至於雜原子,其較佳為氧原子、硫原子或氮原子,更佳為氧原子或氮原子。
在式(I)中,在X為-NR4 -時,R4 表示氫原子、或碳數為1至50之烴殘基,其結構可具有選自醚鍵、胺鍵、硫醚鍵、碳數為3至10之烴環結構、芳環、雜環、胺基甲酸酯鍵、硫胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醯胺鍵、脲鍵、與硫脲鍵的部分結構,而且可為飽和或不飽和。烴殘基可進一步具有取代基。在烴殘基具有取代基時,取代基具有如式(I)及(II)中R1 所解釋之「取代基」的相同意義,而且其較佳實例相同。
由式(I)表示之化合物中,特別是作為其中X為-O-之化合物的原料之「分子中具有至少一個羥基之化合物」並未特別地限制,然而實例包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、癸醇、十二碳醇、新戊醇、乙二醇、丙二醇、新戊二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、環戊二醇、環己二醇、4,4-異亞丙基二環己醇、1,3,5-環己三醇、環辛二醇、降莰二醇、十氫萘二醇、肌醇、2-(羥基甲基)-1,3-丙二醇、蘇糖醇、甘油、赤藻糖醇、側金盞醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇、艾杜糖醇、dalcitol、核糖、木糖、半乳糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、異戊四醇、二異戊四醇、三異戊四醇、1,3,5-參(2-羥基乙基)三聚氰酸、氫醌、兒茶酚、間苯二酚、氟葡萄糖醇、二羥基萘、雙(4-羥基苯基)甲烷、聯酚A、1,4-苯二甲醇、二羥基二苯基酮、呋喃二甲醇、羥基吲哚、碳酸(羥基甲基)伸乙酯、二羥基吡啶、二羥基吡、三聚氰酸、二羥基嘧啶、2-(甲硫基)乙醇、2-羥乙基乙基硫醚、3-(甲硫基)-1-丙醇、4-(甲硫基)-1-丁醇、3-(甲硫基)-1-己醇、2,2’-硫二乙醇、二硫化2-羥基乙基、3,6-二噻-1,8-辛二醇、3,3’-硫二丙醇、3-甲硫基-1,2-丙二醇、3-乙硫基-1,2-丙二醇、D-葡萄糖、二乙基縮硫醇、1-硫-β-D-葡萄糖、鈉鹽去水物、反-1,2-二噻唍-4,5-二醇、1,5-二噻環辛烷-3-醇、1,4-二噻螺(4.5)癸烷-8-醇、1,4-二噻唍-2,5-二醇、三乙醇胺、2-胺基-2-甲基-1,3-丙二醇、貳均參-N,N,N’,N’-肆(2-羥基丙基)乙二胺、1,3-雙[參(羥基甲基)甲胺基]丙烷、(R)-(+)-3-四氫吡咯、1-[2-(2-羥基乙氧基)乙基]哌、4-(2-羥基乙基)嗎啉、與JP-A第2005-326556號專利所述之各種二醇,而且其可為未取代,或者可具有取代基。在具有二或更多種取代基時,其可為相同或不同。
由式(I)表示之化合物中,特別是作為其中X為-NH-之化合物的原料之「分子中具有至少一個一級胺基之化合物」並未特別地限制,然而實例包括碳數1至32之正烷胺、1,3-二甲基丁胺、甲胺、甲胺鹽酸鹽、甲胺-13 C鹽酸鹽、甲肼、乙胺、乙胺鹽酸鹽、丙胺、丙胺鹽酸鹽、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、1-十四胺、十五胺、1-十六胺、十八胺、異丙胺、第二丁胺、(S)-(+)-第二丁胺、(R)-(-)-第二丁胺、異丁胺、第三丁胺、第三丁肼鹽酸鹽、1-甲基丁胺、1-乙基丙胺、(S)-(-)-2-甲基丁胺、2-甲基丁胺、異戊胺、1,2-二甲基丙胺、第三戊胺、1,3-二甲基丁胺、3,3-二甲基丁胺、2-胺基庚胺、3-胺基庚胺、1-甲基庚胺、2-乙基己胺、1,5-二甲基己胺、第三辛胺、乙二胺、乙二胺二鹽酸鹽、1,3-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷二鹽酸鹽、1,2-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、1,2-二胺基-2-甲基丙烷、DYTEK EP二胺、1,5-二胺基戊烷、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、伸己二胺、DYTEK A胺、1,7-二胺基庚烷、1,8-二胺基辛烷、C,C,C-三甲基-1,6-己二胺、1,9-二胺基壬烷、1,10-二胺基癸烷、1,12-二胺基十二烷、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N-(2-胺基乙基)-1,3-丙二胺、3,3’-二胺基-N-甲基二丙胺、N-(3-胺基丙基)-1,3-丙二胺、鯨胺、4-(胺基甲基)-1,8-辛二胺、參(2-胺基乙基)胺、(胺基甲基)環丙烷、環丁胺、環戊胺、5-胺基-2,2,4-三甲基-1-環戊烷甲胺、環己胺、4,4’-亞甲基雙(環己胺)、4,4’-亞甲基雙(2-甲基環己胺)、1,2-二胺基環己烷、反-1,4-二胺基環己烷、環己烷甲胺、1,3-環己烷雙(甲胺)、環辛胺、EXO-2-胺基降莰、1-金剛烷胺、2,2’-(伸乙二氧基)雙(乙胺)、4,7,10-三噁-1,13-十三烷二胺、四氫糠胺、乙醇胺、3-胺基-1-丙醇、4-胺基-1-丁醇、1,4-雙(3-胺基丙基)哌、4-(2-胺基乙基)嗎啉、苯胺、3-胺基噻吩、4,4’-乙二苯胺、3,3’-亞甲二苯胺、4,4’-亞甲二苯胺、4,4’-氧基二苯胺、4-胺基酚、4,4’-硫二苯胺、聯鄰甲苯胺、5,5’-(六氟異亞丙基)二聯鄰甲苯胺、3,5-雙(三氟甲基)苯胺、4,4’-亞甲雙(2,6-二乙基苯胺)、4,4’-二胺基八氟聯苯、1,3-苯二胺、1,4-苯二胺、副玫瑰色素鹼、2,3-二胺基萘、聯萘-2,2’-二胺、中-1,3-雙(4-甲氧基苯基)乙二胺、2-[2-(胺基甲基)苯硫基]苄醇、間苯二甲二胺、與對苯二甲二胺,而且其可為未取代,或者可具有取代基。在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同。
由式(I)表示之化合物中,特別是作為其中X為-NR4 -之化合物的原料之「分子中具有至少一個二級胺基之化合物」並未特別地限制,然而實例包括二甲胺、1,1-二甲肼、N-乙基甲胺、二乙胺、N-甲基丙胺、N-甲基異丙胺、N-乙基異丙胺、二丙胺、二異丙胺、N-甲基丁胺、N-乙基丁胺、N-甲基第三丁胺、N-第三丁基異丙胺、二丁胺、二第二丁胺、二異丁胺、第三戊基第三丁胺、二戊胺、N-甲基己胺、二己胺、第三戊基第三辛胺、二辛胺、雙(2-乙基己基)胺、二癸胺、N-甲基十八胺、N-甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、N-丙基乙二胺、N-異丙基乙二胺、N,N’-二甲基乙二胺、N,N’-二乙基乙二胺、N,N’-二異丙基乙二胺、N,N,N’-三甲基乙二胺、N,N-二甲基-N’-乙基乙二胺、N,N-二乙基N’-甲基乙二胺、N,N,N’-三乙基乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N-甲基-1,3-丙二胺、N-丙基-1,3-丙二胺、N-異丙基-1,3-丙二胺、N,N’-二乙基-1,3-丙二胺、N,N’-二異丙基-1,3-丙二胺、N,N,N’-三甲基-1,3-丙二胺、N,N’-二甲基-1,6-己二胺、N-甲基環己胺、N-乙基環己胺、N-異丙基環己胺、N-第三丁基環己胺、二環己胺、(1S,2S)-N,N’-雙(3,3-二甲基丁基)-1,2-環己二胺、二烯丙胺、N-烯丙基環戊胺、烯丙基環己胺、雙(2-甲氧基乙基)胺、二苯基胺、N-苯基苄胺、與1,2-二苯胺基乙烷,而且其可為未取代,或者可具有取代基。在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同。
由式(I)表示之化合物中,特別是作為其中X為-S-之化合物的原料之「分子中具有至少一個硫醇基之化合物」並未特別地限制,然而實例包括甲硫醇、乙硫醇、1-丙硫醇、1-丁硫醇、1-戊硫醇、1-己硫醇、庚硫醇、1-辛硫醇、壬硫醇、1-癸硫醇、1-十二碳硫醇、十六碳硫醇、十八碳硫醇、2-甲基-1-丙硫醇、2-甲基-1-丁硫醇、3-甲基-1-丁硫醇、2-丙硫醇、1-甲基-1-丙硫醇、2-甲基-2-丙硫醇、2-甲基-2-丁硫醇、芳基硫醇、環戊硫醇、環己硫醇、1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、2,3-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,9-壬二硫醇、2,2,2-三氟乙硫醇、3-氯-1-丙硫醇、2-巰基乙醇、1-巰基-2-丙醇、3-巰基-1-丙醇、3-巰基-2-丁醇、3-巰基-1,2-丙二醇、2,3-二巰基-1-丙醇、二硫蘇糖醇、二硫赤藻糖醇、1,4-二硫-L-蘇糖醇、2-巰基乙醚、2-巰乙硫醚、糠硫醇、噻吩、甲苯硫酚、乙基噻吩、苄硫醇、1,2,3-丙三硫醇、1,1-環己二硫醇、1,2-環己二硫醇、雙環[2.2.1]七外順-2,3-二硫醇、1,1-雙(巰基甲基)環己烷、乙二醇雙(2-巰基乙酸酯)、二乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)、雙(2-巰基乙基)醚、乙二醇雙(2-巰基乙酸酯)、乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷雙(2-巰基乙酸酯)、三羥甲基丙烷雙(3-巰基丙酸酯)、異戊四醇肆(2-巰基乙酸酯)、異戊四醇肆(3-巰基丙酸酯)、1,2-二巰基苯、1,3-二巰基苯、1,4-二巰基苯、1,2-雙(巰基甲基)苯、1,3-雙(巰基甲基)苯、1,4-雙(巰基甲基)苯、1,2-雙(2-巰基乙基)苯、1,3-雙(2-巰基乙基)苯、1,4-雙(2-巰基乙基)苯、1,2-雙(2-巰基伸乙氧基)苯、1,3-雙(2-巰基伸乙氧基)苯、1,4-雙(2-巰基伸乙氧基)苯、1,2,3-三巰基苯、1,2,4-三巰基苯、1,3,5-三巰基苯、1,2,3-參(巰基甲基)苯、1,2,4-參(巰基甲基)苯、1,3,5-參(巰基甲基)苯、1,2,3-參(2-巰基乙基)苯、1,2,4-參(2-巰基乙基)苯、1,3,5-參(2-巰基乙基)苯、1,2,3-參(2-巰基伸乙氧基)苯、1,2,4-參(2-巰基伸乙氧基)苯、1,3,5-參(2-巰基伸乙氧基)苯、1,2,3,4-肆巰基苯、1,2,3,5-肆巰基苯、1,2,4,5-肆巰基苯、1,2,3,4-肆(巰基甲基)苯、1,2,3,5-肆(巰基甲基)苯、1,2,4,5-肆(巰基甲基)苯、1,2,3,4-肆(2-巰基乙基)苯、1,2,3,5-肆(2-巰基乙基)苯、1,2,4,5-肆(2-巰基乙基)苯、1,2,3,4-肆(2-巰基伸乙氧基)苯、1,2,3,5-肆(2-巰基伸乙氧基)苯、1,2,4,5-肆(2-巰基伸乙氧基)苯、2,2’-二巰基聯苯、4,4’-硫雙苯硫醇、4,4’-二巰基聯苯、4,4’-二巰基聯苄、2,5-甲苯二硫醇、3,4-甲苯二硫醇、1,4-萘二硫醇、1,5-萘二硫醇、2,6-萘二硫醇、2,7-萘二硫醇、2,4-二甲基苯-1,3-二硫醇、4,5-二甲基苯-1,3-二硫醇、9,10-蒽二甲硫醇、2-雙(2-巰基乙硫基)苯、1,3-雙(2-巰基乙硫基)苯、1,4-雙(2-巰基乙硫基)苯、1,2-雙(2-巰基乙硫基甲基)苯、1,3-雙(2-巰基乙硫基甲基)苯、1,4-雙(2-巰基乙硫基甲基)苯、1,2,3-參(2-巰基乙硫基)苯、1,2,4-參(2-巰基乙硫基)苯、1,3,5-參(2-巰基乙硫基)苯、1,2,3,4-肆(2-巰基乙硫基)苯、1,2,3,5-肆(2-巰基乙硫基)苯、1,2,4,5-肆(2-巰基乙硫基)苯、雙(2-巰基乙基)硫醚、雙(2-巰基乙硫基)甲烷、1,2-雙(2-巰基乙硫基)乙烷、1,3-雙(2-巰基乙硫基)丙烷、1,2,3-參(2-巰基乙硫基)丙烷、肆(2-巰基乙硫基甲基)甲烷、1,2-雙(2-巰基乙硫基)丙硫醇、2,5-二巰基-1,4-二噻啶、二硫化雙(2-巰基乙基)、3,4-噻吩二硫醇、1,2-雙(2-巰基乙基)硫-3-巰基丙烷、與硫化雙(2-巰基乙硫基-3-巰基丙烷),而且其可為未取代,或者可具有取代基。在具有二或更多個取代基時,其可為相同或不同。
此外至於具有兩個丙烯酸酯之單異氰酸化合物,其特別地使用異氰酸1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯。
以下顯示由式(I)表示之多官能基丙烯酸化合物的實例(I-1)至(I-62),然而本發明不受其限制。
以下解釋用於製備由式(I)表示之化合物的方法。
在由式(I)表示之化合物中,特別是為了得到其中X為-O-之化合物,其使分子中具有兩個丙烯酸酯之單異氰酸酯的異氰酸基相對分子中具有至少一個羥基之化合物的羥基之莫耳比例為0.7至1.5,較佳為0.8至1.3,更佳為0.9至1.2,最佳為0.95至1.1。在此比例小於0.7時,具有未反應羥基之產物的比例增加,而且純化可能變困難。另一方面,在此比例大於1.5時,其有亦在反應結束後進行不佳副反應之可能而導致膠化。
此外在由式(I)表示之化合物中,特別是為了得到其中X為-NH-之化合物,其使分子中具有兩個丙烯酸酯之單異氰酸酯的異氰酸基相對分子中具有至少一個一級胺基之化合物的一級胺基之莫耳比例為0.7至1.5,較佳為0.8至1.3,更佳為0.9至1.2,最佳為0.95至1.1。在此比例小於0.7時,具有未反應一級胺基之產物的比例增加,而且純化可能變困難。另一方面,在此比例大於1.5時,其有亦在反應結束後進行不佳副反應之可能而導致膠化。
類似地,在由式(I)表示之化合物中,特別是為了得到其中X為-NR4 -之化合物,其使分子中具有兩個丙烯酸酯之單異氰酸酯的異氰酸基相對分子中具有至少一個二級胺基之化合物的二級胺基之莫耳比例為0.7至1.5,較佳為0.8至1.3,更佳為0.9至1.2,最佳為0.95至1.1。在此比例小於0.7時,具有未反應二級胺基之產物的比例增加,而且純化可能變困難。另一方面,在此比例大於1.5時,其有亦在反應結束後進行不佳副反應之可能而導致膠化。
此外在由式(I)表示之化合物中,特別是為了得到其中X為-S-之化合物,其使分子中具有兩個丙烯酸酯之單異氰酸酯的異氰酸基相對分子中具有至少一個硫醇基之化合物的硫醇基之莫耳比例為0.7至1.5,較佳為0.8至1.3,更佳為0.9至1.2,最佳為0.95至1.1。在此比例小於0.7時,具有未反應硫醇基之產物的比例增加,而且純化可能變困難。另一方面,在此比例大於1.5時,其有亦在反應結束後進行不佳副反應之可能而導致膠化。
用於胺基甲酸酯化反應、醯胺化反應或硫胺基甲酸酯化反應之觸媒並未特別地限制,但是較佳為使用參(2-乙基己酸)鉍、(甲基)丙烯酸有機錫(如二月桂酸二丁錫、乙酸二丁錫、二氯化二丁錫、辛酸錫)、及(甲基)丙烯酸有機鋅(如辛酸鋅、萘甲酸鋅)、三級胺(如三伸乙二胺與三乙胺)、或具有甲脒骨架之(甲基)丙烯酸鹽(如1,8-二氮雙環[5.4.0]-7-十一烯),而且觸媒係以相對100質量份之硫醇或異氰酸酯為0.0001至10質量份之範圍加入。
在以上反應中,其通常應用-50℃至100℃之溫度範圍。在-50℃或更低,反應進行極緩慢,而且在100℃或更高,副產物增加且有不僅產率降低,亦造成膠化之可能而不佳。如果必要,則反應係以溶劑稀釋而實行。至於溶劑,其可使用與異氰酸酯反應(如醇、羧酸與胺)以外之溶劑。由反應速率及溶解度之觀點,其較佳為使用極性溶劑,如乙腈、N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲基亞碸、(DMSO)、與N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP),氯為主溶劑,如氯仿,及芳族溶劑,如甲苯與二甲苯。為了防止殘餘水與異氰酸酯間之反應,其適當地使用脫水溶劑。
此外為了在胺基甲酸酯化反應期間防止不佳之副反應(丙烯酸酯聚合反應),其較佳為加入聚合抑制劑。至於聚合抑制劑,其使用醌(如氫醌與苯醌)、酚(如對甲氧基酚)、或N-亞硝基苯基羥基胺。
在本發明之硬化性組成物中,由式(I)表示之化合物可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。
由敏感度與顯影力之觀點,本發明硬化性組成物中指定化合物之含量相對組成物之全部固體含量較佳為0.01至90質量%,更佳為0.1至70質量%,特佳為0.05至50質量%。
較佳為本發明之硬化性組成物含一種指定化合物以外之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物(以下在某些情形僅稱為「含乙烯性不飽和雙鍵之化合物」)。
可用於本發明之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物不為指 定化合物,而且選自具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵、及具有至少一個,較佳為二或更多個終端乙烯性不飽和雙鍵之加成聚合化合物。此化合物基之指定實例包括本發明之第一態樣所述之化合物。此外由選擇這些加成聚合化合物之觀點,較佳化合物類似。
指定化合物以外之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物的含量較佳為本發明硬化性組成物之固體含量的1質量%至90質量%,更佳為5質量%至80質量%,進一步較佳為10質量%至70質量%。
特別是在將本發明之硬化性組成物用於彩色濾光片之著色圖案形成時,指定化合物以外之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物的含量較佳為以上範圍之5質量%至50質量%,更佳為7質量%至40質量%,進一步較佳為10質量%至35質量%。
此外至於指定化合物與指定化合物以外之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物的含量比例(質量比例),由未曝光部分之敏感度與去除力(顯影力)的觀點,(指定化合物)/(指定化合物以外之含乙烯性不飽和雙鍵之化合物)較佳為0.001至100,更佳為0.005至50,進一步較佳為0.01至10。
<光聚合引發劑>
除了指定化合物,本發明之硬化性組成物含光聚合引發劑。可用於本發明硬化性組成物之光聚合引發劑為一種可引起對光(輻射,如UV、深UV、可見光、紅外光、與電子束)產生自由基之化學反應的化合物,而且用於藉此化合物製造之自由基(引發物種)對後述共存於由硬化性組成物組成之硬化性組成物層中結合劑作用,而因如酸性基之交聯、聚合與降解的反應使黏合劑不溶解,或藉由引起及進行如聚合性單體與後述共存於硬化性組成物層中寡聚物之聚合、及交聯劑交聯的反應,使硬化性組成物層不被鹼顯影劑溶解之目的。
除了光聚合引發劑,可因輻射等引起如酸產生與鹼產生之化學反應的輻射敏感性化合物包括光產酸劑與光產鹼劑,而且本發明適合使用光聚合引發劑引起及促進多官能基丙烯酸化合物之聚合反應。
光聚合引發劑並未特別地限制,只要其在本發明中可藉引發劑產生之引發物種聚合多官能基丙烯酸化合物與聚合性單體,但是較佳為由性質、引發效率、吸收波長、可得性、及成本之觀點選擇。光聚合引發劑可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。
光聚合引發劑之實例包括至少一種選自鹵甲基噁二唑化合物與鹵甲基-s-三化合物之活性鹵素化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、與α-胺基酮化合物、及醯基膦化合物、氧化膦為主化合物、金屬芳香類化合物、3-芳基經取代薰草素化合物、三烯丙基咪唑化合物、鎓鹽為主化合物、苯并噻唑為主化合物、二苯基酮化合物、苯之酮化合物與其衍生物、環戊二烯-苯-鐵錯合物與其鹽、及肟為主化合物。
活性鹵素化合物(如鹵甲基噁二唑化合物)之實例包括JP-B第57-6096專利所述之2-鹵甲基-5-乙烯基-1,3,4-噁二唑化合物、2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(對氰基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、與2-三氯甲基-5-(對甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑。
光聚合引發劑之實例包括JP-B第59-1281號專利所述之乙烯基-鹵甲基-s-三化合物、JP-A第53-133428號專利所述之2-(萘酚-1-基)-4,6-雙鹵甲基-s-三化合物與4-(對胺基苯基)-2,6-二鹵甲基-s-三化合物。
其他實例包括2,4-雙(三氯甲基)-6-對甲氧基苯乙烯基-s-三、2,6-雙(三氯甲基)-4-(3,4-亞甲二氧基苯基)-1,3,5-三、2,6-雙(三氯甲基)-4-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-(1-對二甲胺基苯基-1,3-丁二烯基)-s-三、2-三氯甲基-4-胺基-6-對甲氧基苯乙烯基-s-三、2-(萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2,4-三氯甲基(1,3-戊二烯基)-6-三、2-(4-甲氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(4-乙氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(4-丁氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-[4-(2-甲氧基乙基)-萘酚-1-基]-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-[4-(2-乙氧基乙基)-萘酚-1-基]-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-[4-(2-丁氧基乙基)-萘酚-1-基]-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(2-甲氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(6-甲氧基-5-甲基萘酚-2-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(6-甲氧基萘酚-2-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(5-甲氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(4,7-二甲氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(6-乙氧基萘酚-2-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、2-(4,5-二甲氧基萘酚-1-基)-4,6-雙三氯甲基-s-三、4-[對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰甲基-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰甲基-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[對-N,N-二(苯基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(對-N-氯乙基羰基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[對-N-(對甲氧基苯基)羰基胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間溴-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間氯-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間氟-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰溴-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰氯-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰氟-對-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰溴-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰氯-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[鄰氟-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間溴-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間氯-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-[間氟-對-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(間溴-對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(間氯-對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(間氟-對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(鄰溴-對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(鄰氯-對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(鄰氟-對-N-乙氧基羰基甲胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(間溴-對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(間氯-對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(間氟-對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(鄰溴-對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、4-(鄰氯-對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三、及4-(鄰氟-對-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三
有利地使用之其他實例包括Midori Chemical Co.製造之TAZ系列化合物,如TAZ-107、TAZ-110、TAZ-104、TAZ-109、TAZ-140、TAZ-204、TAZ-113、與TAZ-123;Panchim Co.製造之T系列化合物,如T-OMS、T-BMP、T-R、與T-B;Ciba Specialty Chemicals製造之IRGACURE系列化合物,如IRGACURE 369、IRGACURE 784、IRGACURE 651、IRGACURE 184、IRGACURE 500、IRGACURE 1000、IRGACURE 149、IRGACURE 819、與IRGACURE 261;Ciba Specialty Chemicals製造之DAROCURE系列化合物,如DAROCURE 1173;4,4’-雙(二乙胺基)二苯基酮、2-(O-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、2-苄基-2-二甲胺基-4-嗎啉基丁基苯基酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-(鄰氯苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、2-(鄰氟苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、2-(鄰甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、2-(對甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、2-(對二甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、2-(2,4-二甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、2-(對甲基巰基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚物、與安息香異丙醚。
上述光聚合引發劑以外之已知光聚合引發劑可一起用於本發明之硬化性組成物。
其指定實例包括美國專利第2,367,660號揭示之蠶豆醛聚酮醛糖基化合物、美國專利第2,367,661及2,367,670號揭示之α-羰基化合物、美國專利第2,448,828號揭示之丙烯醛醚化合物、美國專利第2,722,512號揭示之經α-烴取代芳族丙烯醛醚化合物、美國專利第3,046,127及2,951,758號揭示之多核醌化合物、美國專利第3,549,367號揭示之三烯丙基咪唑二聚物與對胺基苯基酮的組合、JP-B第51-48516號專利揭示之苯并噻唑化合物/三鹵甲基-s-三化合物。
光聚合引發劑在硬化性組成物中之含量相對本發明之多官能基丙烯酸化合物與聚合性單體的全部固體含量較佳為0.01至50質量%,更佳為1至40質量%,特佳為1至30質量%。在含量小於0.01質量%時,其難以進行聚合,而且在含量超過50質量%時,聚合速率變大,然而分子量減小且在某些情形塗層強度降低。
<敏化劑>為了改良自由基產生效率、及使感光波長較長之目的,在本發明之硬化性組成物中,敏化劑及光安定劑可組合光聚合引發劑使用。至於可用於本發明之敏化劑,其較佳為藉電子轉移機構或能量轉移機構敏化光聚合引發劑之試劑。
敏化劑及光安定劑的指定實例包括安息香、安息香甲醚、9-茀酮、2-氯-9-茀酮、2-甲基-9-茀酮、9-蒽酮、2-溴-9-蒽酮、2-乙基-9-蒽酮、9,10-蒽醌、2-乙基-9,10-蒽醌、2-第三丁基-9,10-蒽醌、2,6-二氯-9,10-蒽醌、酮、2-甲基酮、2-甲氧基酮、2-甲氧基酮、9-氧硫、2,4-二乙基-9-氧硫、吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮、苄基、二亞苄丙酮、對-(二甲胺基)苯基苯乙烯基酮、對-(二甲胺基)苯基-對甲基苯乙烯基酮、二苯基酮、對(二甲胺基)二苯基酮(或米其勒酮)、對(二乙胺基)二苯基酮、JP-B第51-48516號專利所述之苯并蒽酮與苯并噻唑化合物、及Tinuvin 1130與400。
此外亦例示屬於下列化合物且吸收波長在300奈米至450奈米波長區域之敏化劑。
較佳敏化劑之實例包括屬於以下化合物且吸收波長在330奈米至450奈米區域之敏化劑。
實例包括多核芳族化合物(例如菲、蒽、芘、苝、三苯烯、9,10-二烷氧基蒽)、(例如螢光黃、曙紅、赤藻辛、玫瑰紅B、孟加拉紅)、9-氧硫(異丙基硫、二乙基硫、氯硫)、花青(例如噻羰花青、噁羰花青)、品花青(例如品花青、羰品花青)、酞青、噻(例如噻嚀、甲基藍、甲苯胺藍)、吖啶(例如吖啶橙、氯黃素、吖啶黃素)、蒽醌(例如蒽醌)、角鯊油(squalium)(例如角鯊油)、吖啶橙、薰草素(例如7-二乙胺基-4-甲基薰草素)、酮薰草素、啡噻、啡、苯乙烯基苯、偶氮化合物、二苯基甲烷、三苯基甲烷、二苯乙烯基苯、咔唑、卟啉、螺化合物、喹吖啶、靛、苯乙烯基、比林(pyrylium)化合物、焦亞甲(pyromethene)化合物、吡唑基三唑化合物、苯并噻唑化合物、巴比妥酸衍生物、硫巴比妥酸衍生物、苯乙酮、二苯基酮、9-氧硫、芳族酮化合物(如米其勒酮)、及雜環化合物(如N-芳氧噁唑啶二酮),而且其他實例包括歐洲專利第568,993號、美國專利第4,508,811號、美國專利第5,227,227號、JP-A第2001-125255號、及JP-A第11-271969號專利所述之化合物。
更佳敏化劑之實例包括由下式(i)至(iv)表示之化合物。
在式(i)中,A1 表示硫原子或NR50 ,R50 表示烷基或芳基,L2 與相鄰A1 及相鄰碳原子一起表示形成著色物質之鹼性核的非金屬原子個體,R51 與R52 各獨立地表示氫原子或單價非金屬原子個體,R51 與R52 可一起形成著色物質之酸性核,及W表示氧原子或硫原子。
在式(ii)中,Ar1 與Ar2 各獨立地表示芳基,而且經-L3 -鍵連接,其中L3 表示-O-或-S-。W係如式(i)所定義。
在式(iii)中,A2 表示硫原子或NR59 ,L4 與相鄰A2 及碳原子一起表示形成著色物質之鹼性核的非金屬原子個體,R53 、R54 、R55 、R56 、R57 、與R58 各獨立地表示單價非金屬原子個體,及R59 表示烷基或芳基。
在式(iv)中,A3 與A4 各獨立地表示-S-或-NR62 -或-NR63 -,R63 與R64 各獨立地表示經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基,L5 及L6 各獨立地與相鄰A3 及A4 及相鄰碳原子一起表示形成著色物質之鹼性核的非金屬原子個體,及R60 與R61 各獨立地為單價非金屬原子個體,或者可一起形成脂環或芳環。
此外除了(e)敏化染料,可含於本發明硬化性組成物之較佳敏化染料物質的實例包括至少一種選自由下式(VI)至(VIII)表示之化合物。其可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。
在式(VI)或式(VII)中,R1 與R2 各獨立地表示單價取代基,R3 、R4 、R5 、與R6 各獨立地表示氫原子或單價取代基,n表示0至5之整數,及n’表示0至5之整數,其條件為n與n’不同時表示0。在n為2或更大時,多個R1 可為相同或不同。在n’為2或更大時,多個R2 可為相同或不同。
由敏感度及在含顏料時之著色性質的觀點,由式(VI)表示之化合物較佳為由下式(VI-1)表示之化合物。
在式(VI-1)中,R1 與R2 各獨立地表示單價取代基,n表示0至5之整數,及n’表示1至5之整數。在n為2或更大時,多個R1 可為相同或不同。在n’為2或更大時,多個R2 可為相同或不同。
在式(VI-1)中,由R1 與R2 表示之單價取代基具有如式(VI)中R1 與R2 表示之單價取代基的相同意義,且較佳範圍近似。
由式(VI)或式(VII)表示之化合物具有在波長365奈米較佳為500莫耳-1 .L.公分-1 或更大之莫耳消光係數ε,在波長365奈米更佳為3000莫耳-1 .L.公分-1 或更大之ε,在波長365奈米最佳為20000莫耳-1 .L.公分-1 或更大之ε。在各波長之莫耳消光係數ε為以上範圍時,改良敏感度之效果高,其由光吸收效率之觀點較佳。
在此莫耳消光係數ε係使用濃度為0.01克/公升之著色物質溶液於1-甲氧基-2-丙醇溶液作為樣品,測量樣品在365奈米之穿透光譜,及由樣品之UV-可見光吸收光譜得到吸收度而得。至於測量裝置,其使用Varian製造之UV-Vis-MR Spectrophotometer Cary5G型光譜光度計。
以下顯示由式(VI)或式(VII)表示之化合物的較佳實例,然而用於本發明硬化性組成物之敏化劑不受其限制。
在本說明書中,化學式在某些情形係藉簡化結構式敘述,特別是未明確地顯示原子或取代基之實線表示烴基。在以下實例中,Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,n-Bu表示正丁基,及Ph表示苯基。
在式(VIII)中,A表示視情況地具有取代基之芳環或雜環,X表示氧原子、硫原子或-N(R3 )-,及Y表示氧原子、硫原子或-N(R3 )-。R1 、R2 與R3 各獨立地表示氫原子或單價非金屬原子個體,及A、R1 、R2 、與R3 可一起形成脂環或芳環。
在式(VIII)中,在R1 、R2 與R3 表示單價非金屬原子時,其較佳為經取代或未取代烷基、經取代或未取代芳基、經取代或未取代烯基、或經取代或未取代芳族雜環殘基、經取代或未取代烷氧基、經取代或未取代烷硫基、羥基或鹵素原子。
由改良光聚合引發劑之降解效率的觀點,在由式(VIII)表示之化合物中,Y較佳為氧原子或-N(R3 )-。R3 各獨立地表示氫原子或單價非金屬原子個體。此外Y最佳為-N(R3 )-。
以下顯示由式(VIII)表示之化合物的較佳實例(VIII-1)至(VIII-124),然而用於本發明硬化性組成物之敏化劑不受其限制。此外因連接酸性核與鹼性核之雙鍵造成之異構物不明確,而且本發明不限於任何異構物。
為了修改硬化性組成物之性質,依照本發明由式(VI)表示之化合物可進一步化學地各種修改。
例如藉由以如共價鍵、離子鍵與氫鍵之方法摻合敏化染料與加成聚合化合物結構(例如丙烯醯基或甲基丙烯醯基),其可增加經曝光薄膜之強度,而且可抑制曝光後敏化染料自薄膜之不必要沉澱。
此外藉由結合敏化染料與具有在上述光聚合引發劑中產生自由基能力之部分結構(例如可還原性降解位置,如鹵化烷基、鎓鹽、過氧化物、與二咪唑,或可氧化分離位置,如硼酸基、胺、三甲基矽烷基甲基、羧基甲基、羰基、與亞胺),其特別地可明顯地增強低濃度狀態引發系統之敏感度。
在本發明之硬化性組成物中,由式(VI)至(VIII)表示之化合物可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。
在顏料於硬化性組成物中之濃度非常高時,加入由式(VI)至(VIII)表示之化合物明顯地發揮效用,而且所形成著色圖案(感光層)之透光率變成極低,具體來說,當感光層形成時未加入敏化染料,在365奈米的透光率變成10%或更低。特別地,式(VI)至(VIII)中較佳為由式(VIII)表示之化合物,具體來說,最佳為(VIII 56)至(VIII 122)之化合物。
敏化劑可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。由深入部分之吸光效率、及引發降解效率的觀點,敏化劑在本發明硬化性組成物中之含量相對本發明硬化性組成物之全部固體含量較佳為0.1質量%至20質量%,更佳為0.5質量%至15質量%。
<共敏化劑>
亦較佳為本發明之硬化性組成物含共敏化劑。在本發明中,共敏化劑具有進一步改良敏化染料與引發劑對活性輻射之敏感度,或抑制由於氧造成之聚合性化合物聚合的作用。
此共敏化劑之實例及其他實例包括本發明第一態樣所述之化合物。
由因聚合生長速率與鏈轉移間平衡造成改良硬化速率之觀點,這些共敏化劑之含量相對硬化性組成物之全部固體含量的質量較佳為0.1質量%至30質量%之範圍,更佳為0.5質量%至25質量%之範圍,進一步較佳為1.0至20質量%之範圍。
此外除了上述敏化劑與共敏化劑,其較佳為進一步加入熱聚合防止劑。例如氫醌、對甲氧基酚、二第三丁基-對甲酚、五倍子酚、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4’-硫雙(3-甲基-6-第三丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基酚)、與N-亞硝基苯基羥基胺鈰鹽。
<著色劑>在本發明之硬化性組成物含著色劑時,著色劑可為染料或顏料,而且較佳為選自三烯丙基甲烷系列、蒽醌系列、偶氮次甲基系列、亞苄基系列、氧雜菁系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、系列、酞青系列、苯并哌喃系列、靛系列、吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑基三唑偶氮系列、吡啶酮偶氮系列、與蒽吡啶酮系列之著色物質,而且較佳為由下式(III)至(V)表示之化合物。
在式(III)中,A表示芳基或5-至6-員芳族雜環重氮化合物成分之殘基A-NH2 。B1 與B2 各獨立地表示-CR3 =、-CR4 =或氮原子,其條件為B1 與B2 不同時表示氮原子。R5 與R6 各獨立地表示氫原子或取代基。G、R3 與R4 各獨立地表示氫原子或取代基。R3 與R4 及/或R5 與R6 可彼此鍵結形成5-員或6-員環。
在式(IV)中,Ra1 、Ra3 與Ra4 各獨立地表示氫原子、碳數為1至21之烷基、碳數為2至21之烯基、碳數為6至21之芳基、或碳數為7至21之炔基。或者Ra3 與Ra4 可與其結合之氮原子一起形成雜環。Ra2 表示碳數為1至10之烷基、甲氧基甲基或三氟甲基。
在式(V)中,Rb1 表示氫原子或取代基,Rb2 至Rb5 各獨立地表示氫原子或取代基,Rb6 與Rb7 各獨立地表示烷基、烯基或芳基,及Za與Zb各獨立地表示-N=或-C(Rb8 )=。Rb8 表示氫原子、烷基、芳基、或雜環基。Rb2 與Rb3 、Rb3 與Rb6 、Rb4 與Rb5 、Rb5 與Rb7 、及/或Rb6 與Rb7 可一起各獨立地表示5-員、6-員或7-員環。
由式(III)表示之著色劑的實例包括JP-A第2005-99677號、JP-A第2005-250224號、JP-A第2006-39301號、JP-A第2006-58701號、JP-A第2006-91190號、JP-A第2006-243040號、及JP-A第2006-243173號專利所述之著色劑(著色物質、染料),由式(IV)表示之著色劑的實例包括JP-A第2006-124634號專利所述之著色劑(著色物質、染料),及由式(V)表示之著色劑的實例包括JP-A第2006-58700號及JP-A第2006-72135號專利所述之著色劑(著色物質、染料),然而用於本發明硬化性組成物之著色劑不受其限制。
-染料-在本發明之硬化性組成物含染料作為著色劑時,其可使用已知染料。其可使用例如JP-A第64-90403號、JP-A第64-91102號、JP-A第1-94301號、JP-A第6-11614號、日本專利第2592207號、美國專利第4,808,501號、美國專利第5,667,920號、美國專利第5,059,500號、JP-A第5-333207號、JP-A第6-35183號、JP-A第6-51115號、JP-A第6-194828號所述之著色劑。
至於化學結構,其較佳為上述三烯丙基甲烷系列、蒽醌系列、偶氮次甲基系列、亞苄基系列、氧雜菁系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、系列、酞青系列、苯并哌喃系列、靛系列、吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑基三唑偶氮系列、吡啶酮偶氮系列、與蒽吡啶配系列染料,而且更佳為三苯基甲烷系列、蒽醌系列、酞青系列、亞苄基系列、氧雜菁系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、系列、酞青系列、苯并哌喃系列、與靛系列染料,而且特佳為吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑基三唑偶氮系列、酞青系列、吡啶酮偶氮系列、與蒽吡啶酮系列染料。至於染料分類,亦可有用地使用酸染料、直接染料、鹼性染料、酸媒染劑染料、偶氮染料、分散染料、油溶性染料、食品染料、及/或其衍生物。這些染料可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。
-顏料-在本發明之硬化性組成物含顏料時,其可使用習知上已知之各種無機顏料或有機顏料。不論顏料為無機顏料或有機顏料,考量高穿透率較佳,其較佳為使用儘可能細之顏料。此外在亦考量處理性質時,顏料之平均粒徑較佳為0.01微米至0.1微米,更佳為0.01微米至0.05微米。
無機顏料之實例包括金屬化合物,如金屬氧化物與金屬錯合物鹽,特別是如鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅、與銻之金屬的氧化物,此外及這些金屬之複合氧化物。
至於有機顏料,例如其可使用以下顏料,然而本發明不受其限制。
C.I.顏料黃11、24、31、53、83、93、99、108、109、110、138、139、147、150、151、154、155、167、180、185、199;C.I.顏料橙36、38、43、71;C.I.顏料紅81、105、122、149、150、155、171、175、176、177、209、220、224、242、254、255、264、270;C.I.顏料紫19、23、32、39;C.I.顏料藍1、2、15、15:1、15:3、15:6、16、22、60、66;C.I.顏料綠7、36、37;C.I.顏料棕25、28;C.I.顏料黑1、7;碳黑。
在本發明中,特別地,其可較佳地使用其結構中具有鹼性N原子之顏料。這些具有鹼性N原子之顏料在本發明之組成物中呈現有利之分散性。雖然其成因尚未充分地闡釋,其推論感光性組成物成分與顏料間之有利親和力對其有影響。
可較佳地用於本發明之顏料的實例包括以下成分,然而本發明不受其限制。
C.I.顏料黃11、24、108、109、110、138、139、150、151、154、167、180、185、C.I.顏料橙36、71、C.I.顏料紅122、150、171、175、177、209、224、242、254、255、264、C.I.顏料紫19、23、32、C.I.顏料藍15:1、15:3、15:6、16、22、60、66、C.I.顏料黑1。
這些有機顏料可單獨使用,或者藉由將其不同地組合以增強顏色純度。以下顯示組合之實例。例如蒽醌為主顏料、苝為主顏料或二酮吡咯基吡咯為主顏料單獨作為紅色顏料,或者可使用其至少一種與雙偶氮為主黃色顏料、異吲哚啉為主黃色顏料、喹酞酮為主黃色顏料、或苝為主紅色顏料之混合物。例如蒽醌顏料包括C.I.顏料紅177,苝為主顏料之實例包括C.I.顏料紅155或C.I.顏料紅224,及二酮吡咯基吡咯為主顏料之實例包括C.I.顏料紅254,而且由顏色再現力之觀點,其較佳為具C.I.顏料黃139之混合物。紅色顏料與黃色顏料之質量比例較佳為100:5至100:50。在比例為100:4或更小時,其難以抑制400奈米至500奈米之透光率,而且在某些情形無法增強顏色純度。此外在比例為100:51或更大時,主波長移向較短波長,而且在某些情形對NTSC目標色調之偏差變大。特別地,質量比例最適為100:10至100:30之範圍。在組合紅色顏料之情形,此比例可順應色度而調整。
此外至於綠色顏料,鹵化酞青為主顏料可單獨使用,或者可使用其與雙偶氮為主黃色顏料、喹酞酮為主黃色顏料、偶氮次甲基為主黃色顏料、或異吲哚啉為主黃色顏料之混合物。至於此實例,其較佳為C.I.顏料綠7、36、37與C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃180、或C.I.顏料黃185之混合物。綠色顏料與黃色顏料之質量比例較佳為100:5至100:150。在比例小於100:5時,其難以抑制400奈米至450奈米之透光率,而且在某些情形無法增強顏色純度。另一方面在質量比例超過100:150時,主波長移向較長波長,而且在某些情形對NTSC目標色調之偏差變大。質量比例特佳為100:30至100:120之範圍。
至於藍色顏料,酞青為主顏料可單獨使用,或者可使用其與二噁為主紫色顏料之混合物。其較佳為例如C.I.顏料藍15:6與C.I.顏料紫23之混合物。藍色顏料與黃色顏料之質量比例較佳為100:0至100:30,更佳為100:10或更小。
此外至於黑矩陣用顏料,其使用碳、鈦碳、氧化鐵、或氧化鈦單獨或其混合物,而且較佳為碳與鈦碳之組合。碳與鈦之質量比例較佳為100:0至100:60之範圍。在質量比例為100:61或更大時,在某些情形分散液安定性降低。
此外可使用JP-A第2003-315998號及JP-A第2005-331610號專利所述之顏料。這些顏料可單獨使用,或者可組合使用二或更多種。或者其可與染料一起使用。
在用於彩色濾光片時,由顏色不均勻及對比之觀點,顏料之一級粒徑為80奈米或更小,或由分散液安定性之觀點為5奈米或更大。一級粒徑較佳為5至75奈米,更佳為5至55奈米,而且特佳為5至35奈米。
顏料之一級粒徑可藉已知方法測量,如電子顯微鏡。
至於化學結構,其較佳為選自上述三烯丙基甲烷系列、蒽醌系列、偶氮次甲基系列、亞苄基系列、氧雜菁系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、系列、酞青系列、苯并哌喃系列、靛系列、吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑基三唑偶氮系列、吡啶酮偶氮系列、與蒽吡啶配系列染料之顏料,而且更佳為選自蒽醌系列、偶氮次甲基系列、亞苄基系列、花青系列、二酮吡咯基吡唑系列、與酞青系列之顏料。
在將本發明之硬化性組成物用於形成彩色濾光片之著色圖案時,顏料之含量係使得於硬化性組成物之固體含量的質量比例較佳為20質量%或更大及85質量%或更小,更佳為30質量%或更大及80質量%或更小,特佳為50質量%或更大及75質量%或更小。
<分散劑>在本發明之硬化性組成物含顏料時,為了改良顏料之分散性的目的,其可加入習知上已知之顏料分散劑與界面活性劑。
可用於本發明之分散劑(顏料分散劑)的實例包括聚合分散劑[例如聚醯胺基胺與其鹽、聚羧酸與其鹽、高分子量不飽和酸酯、經改質聚胺基甲酸酯、經改質聚酯、經改質聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸為主共聚物、萘磺酸福馬林縮合物]、聚氧伸乙基烷基磷酸酯、聚氧伸乙基烷基胺、烷醇胺、與顏料衍生物。
聚合物分散劑可依其結構進一步分類為直鏈聚合物、終端經改質聚合物、接枝聚合物、與嵌段聚合物。
聚合物分散劑係吸附於顏料之表面上,而且作用以防止再凝集。因此較佳結構之實例包括具有顏料表面用固定位置之終端經改質聚合物、接枝聚合物與嵌段聚合物。另一方面,顏料衍生物具有藉由改質顏料表面而促進聚合物分散劑吸收之效果。
至於這些分散劑,其使用許多種化合物,而且實例包括酞青衍生物(市售產品,EFKA製造之EFKA-745)、Solsperse 5000(Zeneca製造);陽離子界面活性劑,如有機矽氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、(甲基)丙烯酸為主(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造)、與W001(Yusho Co.,Ltd.製造);非離子界面活性劑,如聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、與山梨醇酐脂肪酸酯;陰離子界面活性劑,如W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.製造);聚合物分散劑,如EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA Polymer 100、EFKA Polymer 400、EFKA Polymer 401、EFKA Polymer 450(均由Morishita & Co.,Ltd.製造)、Disperse Aid 6、Disperse Aid 8、Disperse Aid 15、Disperse Aid 9100(San Nopco Restricted製造);各種Solsperse分散劑,如Solsperse 3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000(Zeneca製造);ADEKA Pluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(Asahi Denka Kogyo K.K.製造)、及Isonet S-20(Sanyo Chemical Industries,Ltd.製造)。
實例亦包括BYK Chemie製造之「Disperbyk-101(聚醯胺基胺磷酸酯)、107(羧酸酯)、110(含酸基之共聚物)、130(聚醯胺)、161、162、163、164、165、166、170(高分子量共聚物)」、「BYK-P104、P105(高分子量不飽和聚羧酸)」、EFKA製造之「EFKA4047、4050、4010、4165(聚胺基甲酸酯為主)、EFKA4330、4340(嵌段共聚物)、4400、4402(經改質聚丙烯酸酯)、5010(聚酯醯胺)、5765(高分子量聚羧酸鹽)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞青衍生物)、6750(偶氮顏料衍生物)」、Ajinomoto Fine Techno Co.,Inc.製造之「Ajispur PB821、PB822」、Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造之「Flowlen TG-710(胺基甲酸酯寡聚物)」、「Polyflow No.50E、No.300(丙烯酸為主共聚物)」、Kusumoto Chemicals Ltd.製造之「Disperon KS-860、873SN、874、#2150(脂族多價羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725」、Kao Corporation製造之「Demol RN、N(萘磺酸福馬林聚縮合物)、MS、C、SN-B(芳族磺酸福馬林聚縮合物)」、「Homogenol L-18(高分子聚羧酸)」、「Emulgen 920、930、935、985(聚氧伸乙基壬基苯基醚)」、「Acetamine 86(硬脂胺乙酸酯)、13240(聚酯胺)、3000、17000、27000(終端部分具有官能位置之聚合物)、24000、28000、32000、38500(接枝聚合物)」、Nikko Chemicals Co.,Ltd.製造之「Nikkol T106(聚氧伸乙基山梨醇酐單油酸酯)、MYS-IEX(聚氧伸乙基單硬脂酸酯)」。
這些分散劑可單獨使用,或者二或更多種可組合用於本發明,特別地,其較佳為組合使用顏料衍生物與聚合物分散劑。
本發明之分散劑含量相對顏料較佳為1質量%至100質量%,更佳為3質量%至100質量%,進一步較佳為5質量%至80質量%。
具體而言,當使用聚合物分散劑時,其使用量相對顏料較佳為5質量%至100質量%之範圍,更佳為10質量%至80質量%之範圍。此外在使用顏料衍生物時,其使用量相對顏料較佳為1質量%至30質量%之範圍,更佳為3質量%至20質量%之範圍,特佳為5質量%至15質量%之範圍。
在本發明中,在使用顏料與分散劑時,由硬化敏感度及顏色濃度之觀點,顏料與分散劑之全部含量相對組成硬化性組成物之全部固體含量較佳為35質量%或更大及90質量%或更小,更佳為45質量%或更大及85質量%或更小,進一步較佳為50質量%或更大及80質量%或更小。
<黏合劑>
為了改良薄膜性質之目的,本發明之硬化性組成物可含黏合劑。雖然本發明之硬化性組成物未必需要含交聯劑,在組成物如所需含其時,其較佳為組成物含至少一種黏合劑。
用於本發明之黏合劑並未特別地限制,只要其為鹼溶性聚合物化合物,而且較佳為由耐熱性、顯影力及可得性之觀點選擇。
至於鹼溶性黏合劑,其較佳為線形有機聚合物,可溶於有機溶劑,而且可以弱鹼水溶液顯影之黏合劑。此線形有機聚合物之實例包括在其側鏈具有羧酸之聚合物,例如甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、伊康酸共聚物、巴豆酸共聚物、順丁烯二酸共聚物、與部分酯化順丁烯二酸共聚物,如JP-A第59-44615、59-53836與59-71048號專利、及JP-B第54-34327、58-12577與54-25957號專利之說明書所述。在側鏈具有羧酸之酸性纖維素衍生物特別有用。其他可用黏合劑包括對具有羥基之聚合物加入酸酐而製備之聚合物、聚羥苯乙烯樹脂、聚矽氧烷樹脂、聚((甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯)、聚乙烯基吡咯啶酮、聚環氧乙烷、與聚乙烯醇。
黏合劑可藉具有親水基之單體的共聚合製備。此單體之實例包括(甲基)丙烯酸烷氧基烷酯、(甲基)丙烯酸羥基烷酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、二級與三級烷基丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸二烷基胺基烷酯、嗎啉(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺、乙烯基咪唑、乙烯基三唑、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、分枝或線形(甲基)丙烯酸丙酯、分枝或線形(甲基)丙烯酸丁酯、與(甲基)丙烯酸苯氧基羥基丙酯。
其他可用具有親水基之單體包括具有四氫糠基、磷酸基、磷酸酯、四級銨鹽、伸乙氧基鏈、伸丙氧基鏈、磺酸與其鹽、嗎啉乙基等之單體。
黏合劑可在其側鏈具有可聚合基以改良交聯效率。在其側鏈含烯丙基、(甲基)丙烯酸基、烯丙氧基烷基等之聚合物為有用的。具有此可聚合基之聚合物的實例包括KS光阻106(商標名,Osaka Organic Chemical Industries,Ltd.製造)及Cyclomer-P系列(商品名,Daicel Chemical Industries,Ltd.製造)。
醇溶性耐綸及2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷與表氯醇之多醚亦可使用以增強硬化塗膜之強度。
由耐熱性之觀點,這些黏合劑中較佳為聚羥基苯乙烯樹脂、聚矽氧烷樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯醯胺樹脂、及丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂,而且由控制顯影力之觀點,其較佳為丙烯酸樹脂、丙烯醯胺樹脂、及丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂。較佳之丙烯酸樹脂包括選自包括(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸酸羥基乙酯、(甲基)丙烯醯胺之單體共聚物。KS光阻106(商品名,Osaka Organic Chemical Industries,Ltd.製造)及Cyclomer-P系列(商品名,Daicel Chemical Industries Co.製造)有利地作為市售產品。
此外可用於本發明之黏合劑的其他實例包括鹼溶性酚樹脂。在將本發明之著色硬化性組成物調配成正型組成物時可適當地使用鹼溶性酚樹脂。
鹼溶性酚樹脂之實例包括酚醛樹脂與乙烯基聚合物。
酚醛樹脂之實例包括藉由在酸觸媒存在下縮合酚與醛而得之酚醛樹脂。用於合成酚醛樹脂之酚的實例包括酚、甲酚、乙酚、丁酚、二甲酚、苯基酚、兒茶酚、間苯二酚、五倍子酚、萘酚、與聯酚A。
醛之實例包括甲醛、聚甲酚、乙酚、丙酚、與苯甲酚。
酚與醛可單獨或組合二或更多種而使用。
酚醛樹脂之實例包括間甲酚、對甲酚、或其混合物與福馬林之縮合產物。
其可使用分子量分布已使用如分餾之手段調節之酚醛樹脂,及酚醛樹脂可混合具有酚系羥基之低分子成分(如聯酚C與聯酚A)而使用。
至於黏合劑,其較佳為質量平均分子量藉GPC(凝膠穿透層析術)法按聚苯乙烯換算為1000至2×105 之聚合物,進一步較佳為分子量為2000至1×105 之聚合物,而且特佳為分子量為5000至5×104 之聚合物。
黏合劑在本發明之著色硬化性組成物的使用量相對組成物中全部固體含量較佳為0至90質量%,進一步較佳為0至60質量%,特佳為0至30質量%。
<交聯劑>在本發明中,藉由使用由式(I)表示之多官能基丙烯酸化合物,硬化膜之反應較習知更快地進行,而且得到具有有利硬化力之薄膜。藉由對組成物供應交聯劑可得到進一步高度硬化膜。
雖然可用於本發明之交聯劑並未特別地限制,只要其可藉交聯反應將薄膜硬化,交聯劑之實例包括(a)環氧樹脂,(b)經至少一種選自羥甲基、烷氧基甲基與醯氧基甲基之取代基取代的三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲(glycoluryl)化合物、或脲化合物,及(c)經至少一種選自羥甲基、烷氧基甲基與醯氧基甲基之取代基取代的酚化合物、萘酚化合物或羥基蒽化合物。其中特佳為多官能基環氧樹脂。
[(a)環氧樹脂]雖然任何樹脂均可作為成分(a)之環氧樹脂,只要其含環氧基且可形成交聯,這些化合物之實例包括聯酚A-環氧丙醚;乙二醇二環氧丙醚;丁二醇二環氧丙醚;己二醇二環氧丙醚;二羥基苯基二環氧丙醚;酞酸二環氧丙酯;二價含環氧丙基低分子量化合物,如N,N-二環氧丙基苯胺;三價含環氧丙基低分子量化合物,其由三羥甲基丙烷三環氧丙醚、三羥甲基酚三環氧丙醚與TrisP-PA三環氧丙醚表示;四價含環氧丙基低分子量化合物,其由異戊四醇四環氧丙醚與四羥甲基聯酚-A-四環氧丙醚表示;多價含環氧丙基低分子量化合物,如二異戊四醇五環氧丙醚與二異戊四醇六環氧丙醚;含環氧丙基聚合物化合物,其由聚(甲基)丙烯酸環氧丙酯、2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇之1,2-環氧基-4-(2-環氧乙基)環己烷加成物表示。[(b)經至少一種選自羥甲基、烷氧基甲基與醯氧基甲基之取代基取代的三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物、或脲化合物(交聯劑(b))]在三聚氰胺化合物之情形,交聯劑(b)成分所含羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之取代數量為2至6,在甘脲化合物、胍胺化合物或脲化合物之情形為2至4,而且在三聚氰胺化合物之情形較佳為5至6,及在甘脲化合物、胍胺化合物或脲化合物之情形為3至4。
以下在某些情形將上述(b)三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物、與脲化合物概括地稱為依照(b)之化合物(含羥甲基化合物、含烷氧基甲基化合物或含醯氧基甲基化合物)。
依照(b)之含羥甲基化合物係藉由在醇中將依照(b)之含烷氧基甲基化合物在酸觸媒(如氫氯酸、硫酸、硝酸、與甲磺酸)存在下加熱而得。依照(b)之含醯氧基甲基化合物係藉由在鹼性觸媒存在下攪拌混合依照(b)之含羥甲基化合物與醯基氯而得。
具有以上取代基之化合物(b)的指定實例包括以下。
三聚氰胺化合物之實例包括六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、其中將六羥甲基三聚氰胺之1至5個羥甲基加以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、及其中將六羥甲基三聚氰胺之1至5個羥甲基加以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、其中將四羥甲基胍胺之1至3個羥甲基加以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、及其中將四羥甲基胍胺之1至3個羥甲基加以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、其中將四羥甲基甘脲之1至3個羥甲基甲氧基甲基化之化合物或其混合物、及其中將四羥甲基甘脲之1至3個羥甲基加以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、其中將四羥甲基脲之1至3個羥甲基甲氧基甲基化之化合物、或其混合物、及四甲氧基乙基脲。以上化合物可單獨或如其組合而使用。
成分(b)可單獨或如其組合而使用。
[(c)經至少一種選自羥甲基、烷氧基甲基與醯氧基甲基之取代基取代的酚化合物、萘酚化合物或羥基蒽化合物]交聯劑(c):經至少一種選自羥甲基、醯氧基甲基與烷氧基甲基之基取代之酚化合物、萘酚化合物或羥基蒽化合物,如交聯劑(b)之情形,藉熱交聯抑制與面漆光阻互混,同時進一步增強薄膜之強度。
以下將這些化合物概括地稱為依照(c)之化合物(含羥甲基化合物、含烷氧基甲基化合物或含醯氧基甲基化合物)。
交聯劑(c)所含羥甲基、醯氧基甲基或烷氧基甲基之數量最少須為每個分子2個,而且由熱交聯性質及儲存安定性之觀點,其較佳為一種其中作為骨架之酚化合物的所有2-位置及4-位置均經取代之化合物。此外關於作為骨架之萘酚化合物或羥基蒽化合物,其較佳為一種其中OH基之所有鄰位置與對位置均經取代之化合物。作為骨架之酚化合物的3-位置或5-位置可為未取代,或者可具有取代基。亦在作為骨架之萘酚化合物中,OH基之鄰位置以外之位置可為未取代,或者可具有取代基。
依照(c)之含羥甲基化合物係藉由使用一種其中酚系OH基之鄰位置或對位置(2-位置或4-位置)為氫之化合物作為原料,及在鹼性觸媒(如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、與氫氧化四烷銨)存在下反應此化合物與福馬林而得。此外依照(c)之含烷氧基甲基化合物係藉由在醇中將含羥甲基化合物在酸觸媒(如氫氯酸、硫酸、硝酸、與甲磺酸)存在下加熱而得。依照(c)之含醯氧基甲基化合物係藉由在鹼性觸媒存在下反應上述含羥甲基化合物與醯氯而得。
成分(c)中架構化合物之實例包括在酚系OH基之鄰或對位置處未取代之酚化合物、萘酚化合物;羥基蒽化合物,如酚與甲酚之異構物;2,3-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、與3,5-二甲苯酚;聯酚,如聯酚A;4,4’-雙羥基聯苯;Tris P-PA(Honshu Chemical Industry Co.製造);萘酚;二羥基萘;與2,7-二羥基蒽。
成分(c)之指定實例包括三羥甲基酚、三(甲氧基甲基)酚、其中將與三羥甲基酚之1至2個羥甲基加以甲氧基甲基化之化合物、三羥甲基-3-甲酚、三(甲氧基甲基)-3-甲酚、其中將三羥甲基-3-甲酚之1至2個羥甲基加以甲氧基甲基化之化合物、二甲基甲酚(如2,6-二羥甲基-4-甲酚)、四羥甲基聯酚A、四甲氧基甲基聯酚A、其中將四羥甲基聯酚A之1至3個羥甲基加以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、Tris P-PA之六羥甲基衍生物、Tris P-PA之六甲氧基甲基衍生物、其中將Tris-P之六羥甲基衍生物的1至5個羥甲基加以甲氧基甲基化之化合物、及雙羥基甲基萘二酚。
羥基蒽化合物之實例包括1,6-二羥基甲基-2,7-二羥基蒽。含醯氧基甲基化合物之實例包括其中將以上含羥甲基化合物之部分或全部羥甲基加以醯氧基甲基化之化合物。
這些化合物中之較佳化合物為三羥甲基酚、雙羥基甲基對甲酚、四羥甲基聯酚A、TrisP-PA(Honshu Chemical Industry Co.製造)之六羥甲基衍生物、或藉由以烷氧基甲基或羥甲基與烷氧基甲基取代以上六羥甲基衍生物之羥甲基而製備之酚化合物。包括成分(c)之化合物可單獨或如其組合而使用。
雖然交聯化合物未必含於本發明之著色硬化性組成物,全部含量相對組成物之固體含量(若有)較佳為1至70 質量%,更佳為5至50質量%,而且特佳為7至30質量%,雖然成分(a)至(c)之全部含量依所使用材料而不同。
<聚合性單體>
本發明之硬化性組成物因使用由式(I)表示之多官能基丙烯酸化合物而較習知更快速地進行硬化膜之反應,而且得到具有有利硬化力之薄膜。藉由對組成物供應其他聚合性單體可得到進一步高度硬化膜。
以下解釋由式(I)表示之多官能基丙烯酸化合物以外之聚合性單體。
至於由式(I)表示之多官能基丙烯酸化合物以外之聚合性單體,其較佳為一種在常壓下沸點為100℃或更高之具乙烯性不飽和基之化合物,其具有至少一個可加成聚合乙烯基,而且實例包括單官能基丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯,如聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯與(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、異三聚氰酸三(丙烯醯氧基乙酯)、將環氧乙烷或環氧丙烷加入多官能基醇(如甘油與三羥甲基乙烷)且將其(甲基)丙烯醯化而得之單體、如JP-B第48-41708號、JP-B第50-6034號及JP-A第51-37193號專利所述之胺基甲酸酯丙烯酸酯、如JP-A第48-64183號、JP-B第49-43191號及JP-B第52-30490號專利所述之聚酯丙烯酸酯、及多官能基丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯(如丙烯酸環氧酯,其為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸之反應產物)、及其混合物。
其他實例包括Journal of the Japanese Adhesive Association,第20卷,第7期,第300至308頁介紹作為光硬化性單體與寡聚物者。
聚合性單體之含量相對固體含量較佳為0.1至90質量%,更佳為1.0至80質量%,而且特佳為2.0至70質量%。
-溶劑-製備本發明之硬化性組成物通常可含溶劑。雖然溶劑並未特別地限制,只要溶劑滿足組成物各成分之溶解度及硬化性組成物之塗覆力,其較佳為考量安全性而選擇。
較佳溶劑之指定實例包括酯,如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、與丁酸乙酯、烷酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、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-氧基丙酸烷酯,如3-氧基丙酸甲酯與3-氧基丙酸乙酯;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、與3-乙氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯、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、與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-氧丁酸甲酯、與2-氧丁酸乙酯;醚,如二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、甲基賽珞蘇乙酸酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、二乙二醇一丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、與丙二醇丙醚乙酸酯;酮,如甲乙酮、環己酮、2-庚酮、與3-庚酮;及芳族烴,如甲苯與二甲苯。
其中更佳實例為3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、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、乙卡必醇乙酸酯、丁卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、與丙二醇甲醚乙酸酯。
-各種添加劑-各種添加劑,例如填料、上述以外之聚合物化合物、界面活性劑、黏附加速劑、抗氧化劑、UV吸收劑、與凝集抑制劑,可含於本發明之著色硬化性組成物。
添加劑之指定實例包括填料,如玻璃與鋁氧;黏合劑樹脂以外之聚合物化合物,如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇一烷醚、與聚丙烯酸氟烷酯;陽離子與陰離子界面活性劑;黏附加速劑,如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-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、與3-巰基丙基三甲氧基矽烷;抗氧化劑,如2,2-硫雙(4-甲基-6-第三丁基酚)與2,6-二第三丁基酚;UV吸收劑,如2-(3-第三丁基-5-甲基-2-羥基苯基)-5-氯苯并三唑與烷氧基二苯基酮;及凝集抑制劑,如聚丙烯酸鈉。
為了加速未照射部分(非影像部分)之鹼溶解度以改良本發明硬化性組成物之顯影力,其可加入有機羧酸,較佳為分子量不大於1000之低分子量羧酸。
其指定實例包括脂族單羧酸,如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸、與辛酸;脂族二羧酸,如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二酸、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、與檸康酸;脂族三羧酸,如1,2,3-丙三甲酸、烏頭酸與降莰三酸;芳族單羧酸,如苯甲酸、甲苯甲酸、茴香甲酸、2,3-二甲苯甲酸、與3,5-二甲苯甲酸;芳族多元羧酸,如酞酸、異酞酸、對酞酸、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1,2,3,5-苯四甲酸、與1,2,4,5-苯四甲酸;苯基乙酸、氫阿托酸、氫琥珀酸、苯乙醇酸、苯基琥珀酸、阿托酸、桂皮酸、桂皮酸甲酯、桂皮酸苄酯、亞桂皮酸、闊馬酸、2,4-二羥桂皮酸、及其他羧酸。
在本發明之硬化性組成物含顏料時,其較佳為硬化性組成物係經將由式(I)表示之多官能基丙烯酸酯、顏料、輻射敏感性化合物、如果必要及鹼溶性樹脂與其他添加劑混合溶劑,及使用各種混合器與分散機混合且分散之混合及分散步驟而製備。其較佳為混合及分散步驟包括捏合分散處理,繼而為細微分散處理,然而可省略捏合分散。
至於用於製造本發明組成物之較佳方法,其較佳為一種捏合分散處理著色劑與樹脂成分,使得捏合分散處理後之黏度變成10,000 mPa.s或更高,希望為100,000 mPa.s或更高之相當高黏度,然後加入溶劑,細微分散處理之使得細微分散處理後之黏度變成1,000 mPa.s或更低,希望為100 mPa.s或更低之相當低黏度,及進一步加入高沸點溶劑,繼而攪拌與混合之方法。
用於捏合分散處理之儀器為雙輥、三輥、球磨機、粒子(tron)磨粉機、分散機、捏合機、共捏合機、均化機、摻合機、及單軸或雙軸擠壓機,並在施加強剪切力時分散材料。然後加入溶劑,而且使用垂直或水平砂磨機、針式磨粉機、縫式磨粉機、或超音波分散機,以粒徑主要為0.1至1毫米之玻璃或鋯氧製球粒將其細微分散處理。或者可省略捏合分散處理。在此情形,其分散球粒與顏料及分散劑、或表面處理劑、及本發明之丙烯酸為主共聚物與溶劑。捏合及分散之細節亦敘述於T.C.Patton之“Paint Flow and Pigment Dispersion”,John Wiley and Sons於1964年出版,而且可使用此方法。
本發明之硬化性組成物因包括著色劑而可適當地用於形成著色像素,如用於液晶顯示器元件(LCD)及固態影像攝影元件(例如CCD、CMOS等)之彩色濾光片,或者可適當地用於製備印刷墨水、噴墨墨水與塗料之用途。
[彩色濾光片及其製法]本發明之彩色濾光片特徵為使用本發明之指定化合物。
此彩色濾光片可藉一種包括將至少一種本發明之著色硬化性組成物塗覆在撐體上以形成著色層之著色層形成步驟、及使著色層經光罩按圖案曝光且將其顯影形成著色圖案之顯影步驟的製法製造。
以下參考其製法詳述本發明之彩色濾光片。
製造本發明彩色濾光片之方法使用本發明之硬化性組成物。對於本發明之彩色濾光片,其將本發明之著色硬化性組成物藉如縫塗、噴墨法、旋塗、流延塗覆、輥塗、與網版印刷法之塗覆方法塗覆在撐體,而形成輻射敏感性著色硬化性組成物層(著色層)(著色層形成步驟),及使其經預定光罩圖案曝光,以顯影劑顯影,因而可形成著色圖案(光阻圖案)(顯影步驟)。然後如果必要則可進行藉加熱及/或曝光將所形成圖案硬化之硬化步驟。所得著色圖案組成彩色濾光片之像素。
由著色硬化性組成物形成之著色硬化性組成物層厚度係依目的而方便地選擇,而且厚度希望為儘可能小,只要維持所需之顏色濃度。上限較佳為2.0微米或更小,更佳為1.0微米或更小,特佳為0.7微米或更小。
為了作為LCD(液晶顯示器元件)用彩色濾光片,由LCD可變薄且維持顏色濃度之觀點,著色硬化性組成物層之厚度較佳為0.1微米或更大及小於2.0微米,更佳為0.2微米或更大及1.8微米或更小,特佳為0.3微米或更大及1.75微米或更小。
此外為了作為IS(影像感應器;影像攝影元件)用彩色濾光片,由維持顏色濃度、及降低歪斜方向之光不到達光接收部分且裝置末端與中央間之光收集差變明顯之缺點的觀點,厚度較佳為0.05微米或更大及小於1.0微米,更佳為0.1微米或更大及0.8微米或更小,特佳為0.2微米或更大及0.7微米或更小。
至於用於顯影步驟及硬化步驟之光或輻射,特別地,其較佳為使用紫外線,如g-線、h-線與i-線。
在製造具有多色調像素之彩色濾光片時,藉由順從所需顏色數量而重複顯影步驟(如果必要及硬化步驟),其可製造由所需色調數量組成之彩色濾光片。
至於用於製造本發明彩色濾光片之方法的顯影劑,其可使用任何顯影劑,只要其具有溶解本發明著色硬化性組成物之未硬化部分,另一方面不溶解經輻射照射部分(硬化部分)的組成物。特別地,其可使用各種有機溶劑之組 合、或鹼水溶液。
可用於顯影之有機溶劑的實例包括上述在製備本發明之組成物時使用之溶劑。
至於可用於顯影之鹼水溶液,例如其中將如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、膽鹼、吡咯、哌啶、與1,8-二氮二環-[5.4.0]-7-十一烯之鹼化合物溶解至0.001至10質量%,較佳為0.01至1質量%之濃度的鹼水溶液。在使用由此鹼水溶液組成之顯影劑時,其通常在顯影後以水清洗彩色濾光片。
用於本發明彩色濾光片之撐體的實例包括鈉玻璃、Pyrex(註冊商標)玻璃、及用於液晶顯示器元件之石英玻璃、用於影像攝影元件之光電轉換元件基板(例如矽基板與互補金屬氧化物薄膜半導體(CMOS))且附有透明感應膜之玻璃。在某些情形,在這些撐體形成用於隔離各像素之黑條。
或者如果必要,則在這些撐體上可提供底塗層以改良對上層之黏附性,防止物質擴散,或使撐體表面平坦。
本發明之彩色濾光片可用於液晶顯示器元件及固態影像攝影元件(如CCD),而且特別是適合具有超過一百萬像素之高解析度的CCD元件及CMOS元件。本發明之彩色濾光片可作為配置於組成CCD之各像素的光接收部分與用於收集光之微透鏡間的彩色濾光片。
以下列出關於第一態樣之本發明例示態樣。
<1>一種硬化性組成物,其包括:具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵之化合物(A);光聚合引發劑(B);著色劑(C);鹼溶性樹脂(D);及分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)。
<2><1>之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)的含量相對100質量份之乙烯性不飽和雙鍵化合物(A)為5質量份或更多且小於25質量份。
<3><1>或<2>之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)為一種具有異三聚氰酸骨架之化合物。
<4><1>至<3>任一之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)的分子量為100至5000。
<5><1>至<4>任一之硬化性組成物,其中光聚合引發劑(B)為雙咪唑化合物。
<6><1>至<5>任一之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)為具有異氰酸鍵之化合物與醇化合物的反應產物,其由式(I’)表示。
其中在式(I’)中,R1 與R2 各獨立地表示氫原子或烷基。R3 表示氫原子、烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、由下式(II’)表示之官能基、或由下式(III’)表示之官能基。
其中在式(II’)中,n表示1至10之整數。在式(II’)及式(III’)中,R4 表示氫原子或烷基,及在式(III’)中,存在於分子中之多個R4 可為彼此相同或不同。
<7><1>至<6>任一之硬化性組成物,其進一步含烷氧基矽烷(F)。
<8><1>至<7>任一之硬化性組成物,其除了光聚合引發劑(B),進一步包括至少一種巰基化合物、胺基苯化合物、烷氧基苯衍生物、烷硫基苯衍生物、9-氧硫衍生物、及/或薰草素衍生物之化合物。
<9>一種彩色濾光片,其特徵為其具有使用<1>至<8>任一之硬化性組成物的著色圖案。
<10>一種製造彩色濾光片之方法,其包括:將<1>至<8>任一之硬化性組成物塗覆在撐體上形成著色硬化性組成物層;使硬化性組成物層經光罩曝光;及在曝光後將硬化性組成物層顯影形成著色圖案。
本發明人發現含指定多官能基丙烯酸化合物之硬化性組成物具有有利之敏感度,而且亦在含著色劑之硬化系統中產生充分硬化力。以下列出關於第二態樣之本發明例示態樣。
<1>一種硬化性組成物,其包括由下式(I)表示之化合物及光聚合引發劑。
[在式(I)中,R1 表示n價有機基,R2 表示氫原子或具1至4個碳原子之烷基,R3 與R5 各獨立地表示氫原子或甲基,X表示-O-、-NH-、-NR4 -、或-S-,R4 表示氫原子或單價有機基,及n表示1至12之整數。]
<2>一種硬化性組成物,其含由下式(II)表示之化合物及光聚合引發劑。
[在式(II)中,R1 表示n價有機基,及R2 表示氫原子或具1至4個碳原子之烷基,R3 與R5 各獨立地表示氫原子或甲基,及n表示1至12之整數。]
<3><1>或<2>之硬化性組成物,其含式(I)或(II)中其中n為2至9之整數的化合物。
<4><1>至<3>任一之硬化性組成物,其中在式(I)或(II)中,n為2至12之整數,及n價R1 具有(甲基)丙烯酸基作為取代基。
<5><1>至<4>任一之硬化性組成物,其中在式(I)或(II)中,R1 為脂族殘基、芳族殘基、或結構中視情況地具有雜原子、芳環與雜環任一之雜環殘基。
<6><1>至<5>任一之硬化性組成物,其中由式(I)或(II)表示之化合物係藉分子中具有至少一個羥基之化合物與異氰酸1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯間之胺基甲酸酯化反應而得。
<7><1>至<6>任一之硬化性組成物,其中光聚合引發劑含至少一種選自三鹵甲基三為主化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦為主化合物、氧化膦為主化合物、金屬錯合物為主化合物、肟為主化合物、三烯丙基咪唑二聚物、鎓鹽為主化合物、苯并噻唑為主化合物、二苯基酮為主化合物、苯乙酮為主化合物與其衍生物、環戊二烯-苯-鐵錯合物與其鹽、鹵甲基噁二唑化合物、與3-芳基經取代薰草素化合物之化合物。
<8><1>至<6>任一之硬化性組成物,其中光聚合引發劑含至少一種選自三鹵甲基三為主化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦為主化合物、氧化膦為主化合物、肟為主化合物、三烯丙基咪唑二聚物、鎓鹽為主化合物、二苯基酮為主化合物、與苯乙酮為主化合物之化合物。
<9><1>至<8>任一之硬化性組成物,其進一步包括敏化劑。
<10><1>至<9>任一之硬化性組成物,其進一步包括著色劑。
<11><1>至<10>任一之硬化性組成物,其進一步包括鹼溶性樹脂。
<12><11>之硬化性組成物,其中鹼溶性樹脂為(甲基)丙烯酸為主樹脂。
<13><10>之硬化性組成物,其中著色劑為有機或無機顏料。
<14><13>之硬化性組成物,其中著色劑為一級粒徑為80奈米或更小之顏料。
<15><10>之硬化性組成物,其中著色劑為染料。
<16><10>或<13>至<15>任一之硬化性組成物,其中著色劑為選自三烯丙基甲烷系列、蒽醌系列、偶氮次甲基系列、亞苄基系列、氧雜菁系列、花青系列、酚噻系列、吡咯基吡唑偶氮次甲基系列、系列、酞青系列、苯并哌喃系列、靛系列、吡唑基偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑基三唑偶氮系列、吡啶酮偶氮系列、與蒽吡啶配系列之著色物質。
<17><10>或<13>至<16>任一之硬化性組成物,其中硬化性組成物含至少一種由式(III)至(V)表示之化合物作為著色劑。
[在式(III)中,A表示芳基或5-至6-員芳族雜環重氮化合物成分之殘基A-NH2 ,B1 與B2 各獨立地表示-CR3 =、-CR4 =或氮原子,其條件為B1 與B2 不同時表示氮原子,R5 與R6 各獨立地表示氫原子或取代基,G、R3 與R4 各獨立地表示氫原子或取代基,及R3 與R4 及/或R5 與R6 可彼此鍵結形成5-員或6-員環。]
[在式(IV)中,Ra1 、Ra3 與Ra4 各獨立地表示氫原子、碳數為1至21之烷基、碳數為2至21之烯基、碳數為6至21之芳基、或碳數為7至21之炔基,或者Ra3 與Ra4 可與其結合之氮原子一起形成雜環,及Ra2 表示碳數為1至10之烷基、甲氧基甲基或三氟甲基。]
[在式(V)中,Rb1 表示氫原子或取代基,Rb2 至Rb5 各獨立地表示氫原子或取代基,Rb6 與Rb7 各獨立地表示烷基、烯基或芳基,Za 與Zb 各獨立地表示-N=或-C(Rb3 )=,Rb8 表示氫原子、烷基、芳基、或雜環基,及Rb2 與Rb3 、Rb3 與Rb6 、Rb4 與Rb5 、Rb5 與Rb7 、及/或Rb6 與Rb7 可一起各獨立地表示5-員、6-員或7-員環。]
<18><10>或<13>至<17>任一之硬化性組成物,其中著色劑在硬化性組成物之固體含量的質量比例為20質量%或更大。
<19><10>或<13>至<17>任一之硬化性組成物,其中著色劑在硬化性組成物之固體含量的質量比例為30質量%或更大。
<20>一種彩色濾光片,其特徵為其具有在撐體上使用<1>至<19>任一之硬化性組成物的著色圖案。
<21><20>之彩色濾光片,其中彩色濾光片之薄膜厚度為2.0微米或更小。
<22><20>之彩色濾光片,其中彩色濾光片之薄膜厚度為1.0微米或更小。
<23><20>之彩色濾光片,其中彩色濾光片之薄膜厚度為0.7微米或更小。
<24>一種用於製造彩色濾光片之方法,此方法包括:將<1>至<19>任一之硬化性組成物塗覆在撐體上形成著色硬化性組成物層;使著色硬化性組成物層經光罩曝光;及在曝光後將著色硬化性組成物層顯影形成著色圖案。
如果必要,則此製法可包括藉加熱及/或曝光將圖案硬化之步驟,或者可將這些步驟重複數次。或者藉由改變著色物質可形成具有由多種顏色組成之著色圖案的彩色濾光片。
實例
以下進一步特別地解釋依照本發明之第一態樣,然而此態樣不限於以下實例。除非另有指定,”%”與「份」係按質量計。
[實例1]<1-1.顏料之捏合分散處理>首先以雙輥捏合分散處理以下各成分。
將所得捏合材料研磨,將分散劑(商品名:EFKA-46)相對於顏料為10%加入,加入丙二醇一甲醚乙酸酯使得顏料濃度變成15%,及將其以球磨機(Shinmaru Enterprises製造之Dyno磨粉機)分散而得顏料分散液R。
<1-2.著色硬化性組成物之製備>[著色硬化性組成物1]
[實例2至8]依照實例1之相同方式,除了將用於實例1之著色硬化性組成物的各化合物改成下表1所述者,得到實例2至8之硬化性組成物。
表1所述(E)成分之細節如下:
[合成例1]:M1之合成
M1為醇化合物(MA-2)、(MA-3)與異氰酸酯系列(MU-22)之反應產物。
在將MA-2(0.1莫耳)與MA-3(0.2莫耳)溶於100毫升之乙腈後,加入100毫克之參(2-乙基己酸)鉍(商品名:Neostan U-600(Nitto Chemical Industry Co.,Ltd.製造))而製備均勻溶液。將溶液加熱至60℃,及逐滴加入10毫升之MU-22(0.1莫耳)於乙腈之溶液。在加入後將混合物在55℃至65℃攪拌8小時。反應結束後將反應溶液冷卻至室溫,蒸餾溶劑,及將殘渣藉矽膠管柱層析術純化而得(M1),其為(E)分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物。
[合成例2]:M2之合成
M2為醇化合物(MA-8)與異氰酸為主化合物(MU-27)之縮合反應產物。
在將MA-8(0.2莫耳)溶於100毫升之乙腈後,將100毫克之參(2-乙基己酸)鉍(商品名:Neostan U-600(Nitto Chemical Industry Co.,Ltd.製造))加入均勻溶液。將溶液加熱至60℃,及逐滴加入10毫升之MU-27(0.1莫耳)於乙腈之溶液。在加入後將混合物在55℃至65℃攪拌8小時。反應結束後將反應溶液冷卻至室溫,蒸餾溶劑,及將殘渣藉矽膠管柱層析術純化而得(M2),其為(E)成分。
類似地反應以下化合物而得(M3)至(M6)。
M3:胺化合物(A-2)與異氰酸為主化合物(MU-27)之反應產物M4:胺化合物(A-2)與含鹵素化合物(C-2)之反應產物M5:醇化合物(MA-1)與異氰酸為主化合物(MU-21)之反應產物M6:醇化合物(MA-11)與異氰酸為主化合物(MU-23)之反應產物
[比較例1]<硬化性組成物之製備>
依照以上調配物如實例1製備比較例1之硬化性組成物。
[比較例2]<硬化性組成物之製備>
依照以上調配物如實例1製備比較例2之硬化性組成物。
[比較例3]<硬化性組成物之製備>
依照以上調配物如實例1製備比較例3之硬化性組成物。
[2.彩色濾光片之製備]<2-1.硬化性組成物層之形成>將上述所得各硬化性組成物調配成光阻溶液,將溶液在以下條件下縫塗在550毫米×650毫米玻璃基板上,將其維持在此狀態經10分鐘,而且接受真空乾燥及預烘烤(100℃,80秒)形成硬化性組成物塗膜(硬化性組成物層)。
(縫塗條件)塗覆頭端開口之間隙:50微米塗覆速率:100毫米/秒基板與塗覆頭間之餘隙:150微米塗覆厚度(乾燥厚度):2微米塗覆溫度:23℃
<2-2.曝光,顯影>然後使用2.5仟瓦超高壓汞燈,使用線寬為20微米之測試光罩使光硬化性塗膜按圖案形狀曝光,及在曝光後將塗膜之全部表面覆以有機顯影劑(商品名:CDK-1,Fuji Film Arch製造)之10%水溶液,繼而靜置90秒。
<2-3.熱處理>在靜置後以噴淋方式噴灑純水而清洗顯影劑,及將此已接受光硬化處理與顯影處理之塗膜在220℃烤箱中加熱1小時(後烘烤)。因而在玻璃基板上形成著色光阻膜(彩色濾光片)。
[3.彩色濾光片之評定]如下評定以上製備之著色硬化性組成物塗覆溶液的儲存安定性,及使用著色硬化性組成物形成於玻璃基板上之硬化性組成物塗膜(著色層)的曝光敏感度、基板黏附性、顯影力、與圖案橫切面形狀。結果示於表1。
<3-1.塗膜(著色層)之曝光敏感度>
在10至200毫焦耳/平方公分之範圍內改變曝光量而使彩色濾光片曝光,及評定後烘烤後之圖案線寬變成20微米之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度越小則敏感度越高。
<3-2.顯影力、圖案橫切面形狀、基板黏附性>
後烘烤後之基板表面及橫切面形狀係以光顯微鏡及SEM照相觀察之一般方法證實。
觀察在曝光步驟中未照射區域(未曝光部分)有無殘渣,及評定顯影力。
<3-2-1.顯影力>
A:證實在未曝光部分無殘渣。
B:在未曝光部分稍微證實殘渣,然而其為無實務問題之程度。
C:在未曝光部分明顯地證實殘渣。
觀察所形成圖案之橫切面形狀。在圖案橫切面形狀中,正錐形最佳,及長方形次佳。倒錐形不佳。
為了評定基板黏附性,觀察圖案缺陷是否產生。這些評定項目係基於以下標準而評定。
<3-2-2.基板黏附性>
A:未觀察到圖案缺陷。
B:觀察到極小之圖案缺陷,然而僅觀察到部分損壞。
C:明顯地觀察到圖案缺陷。
<3-2-3.圖案橫切面形狀>
A:30至70度範圍之錐形角度(正錐形)。
B:70至90度範圍之錐形角度(正錐形)。
C:90度之錐形角度(長方形)。
D:超過90度之錐形角度(倒錐形)。
由表2明顯可知,其中使用本發明之硬化性組成物形成著色圖案之彩色濾光片可以高敏感度形成圖案,顯影力與圖案形成性質優良,而且適合作為彩色濾光片。
以下藉實例進一步特別地解釋依照本發明之第二態樣。
[由本發明式(I)表示之多官能基丙烯酸化合物的合成例]以下顯示合成例示化合物(I-1)之具體方法。依照本發明之其他官能基丙烯酸可藉類似體系合成。合成多官能基丙烯酸之方法不限於以下方法。
[合成例3]:例示化合物(I-1)之合成對1.5克(0.0136莫耳)之氫醌加入20毫升之乙腈以溶解之,及加入60毫克(0.095莫耳)之參(2-乙基己酸)鉍(商品名:Neostan U-600(Nitto Chemical Industry Co.,Ltd.製造))而得均勻溶液。將溶液加熱至60℃,而且逐滴加入6.72克(0.028莫耳)之異氰酸1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯(商品名:Karenz BEI(Showa Denko K.K.製造))於乙腈的10毫升溶液。在加入結束後將混合物在55℃至65℃攪拌8小時。在反應結束後將反應溶液冷卻至室溫,加入30毫升之乙酸乙酯,加入50毫升之正己烷,及將沉澱之無色結晶濾除。對此無色結晶加入30毫升乙酸乙酯,而且進一步將加入50毫升之正己烷及濾除沉澱之無色結晶的步驟重複兩次,得到1.2克(0.0216莫耳(產率:48%))之化合物(I-1)。其使用(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)製造之氫醌。
關於以上得到之化合物(I-1),結構係藉NMR證實。1 H-NMR(400MHz,溶劑:重氯仿,標準品:四甲基矽烷)δ7.10(4H,s),6.48 ppm(4H,dd),6.17 ppm(2H,d),6.13 ppm(2H,d),5.91 ppm(4H,dd),5.45 ppm(2H,brs),4.44 ppm(4H,d),4.37 ppm(4H,d),1.50 ppm(6H,s)。
[合成例4]:例示化合物(I-3)之合成對2.61克(0.010莫耳)之1,3,5-參(2-羥基乙基)三聚氰酸加入30毫升之乙腈以溶解之,及加入130毫克(0.20毫莫耳)之參(2-乙基己酸)鉍(商品名:Neostan U-600(Nitto Chemical Industry Co.,Ltd.製造))而得均勻溶液。將溶液加熱至60℃,而且逐滴加入7.53克(0.032莫耳)之異氰酸-1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯(商品名:Karenz BEI(Showa Denko K.K.製造))於乙腈的10毫升溶液。在加入結束後將混合物在55℃至65℃攪拌6小時。在反應結束後將此反應溶液在低壓下濃縮,及藉矽膠管柱層析術(洗提液:乙酸乙酯/正己烷=1/1)純化而得7.83克(0.008莫耳(產率:80%))之化合物(I-3)。其使用Aldrich製造之1,3,5-參(2-羥基乙基)三聚氰酸。
關於以上得到之化合物(I-3),結構係藉NMR證實。1 H-NMR(400MHz,溶劑:重氯仿,標準品物質:四甲基矽烷)δ6.42 ppm(6H,dd),6.14 ppm(3H,d),6.12 ppm(3H,d),5.87 ppm(6H,dd),5.43 ppm(3H,brs),4.36 ppm(6H,d),4.29 ppm(6H,t),4.28 ppm(6H,d),4.16 ppm(6H,t),1.40 ppm(9H,s)。
[合成例5]:例示化合物(I-5)之合成對2.5克(0.0184莫耳)之異戊四醇加入30毫升之乙腈以溶解之,及加入125毫克(0.19毫莫耳)之參(2-乙基己酸)鉍(商品名:Neostan U-600(Nitto Chemical Industry Co.,Ltd.製造))而得均勻溶液。將溶液加熱至60℃,而且逐滴加入18.2克(0.077莫耳)之異氰酸1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯(商品名:Karenz BEI(Showa Denko K.K.製造))於乙腈的10毫升溶液。在加入結束後將混合物在55℃至65℃攪拌6小時。在反應結束後將此反應溶液在低壓下濃縮,及藉矽膠管柱層析術(洗提液:乙酸乙酯/正己烷=1/1)純化而得15.8克(0.0144莫耳(產率:78%))之化合物(I-5)。其使用Aldrich製造之異戊四醇。
關於以上得到之化合物(I-5),結構係藉NMR證實。1 H-NMR(400MHz,溶劑:重氯仿,標準品:四甲基矽烷)δ6.44 ppm(8H,dd),6.17 ppm(4H,d),6.13 ppm(4H,d),5.89 ppm(8H,dd),5.22 ppm(4H,brs),4.37 ppm(8H,d),4.30 ppm(8H,d),4.16 ppm(8H,s),1.42 ppm(12H,s)。
[合成例6]:例示化合物(I-6)之合成對1.0克(0.0039莫耳)之異戊四醇加入15毫升之乙腈以溶解之,及加入60毫克(0.094毫莫耳)之參(2-乙基己酸)鉍(商品名:Neostan U-600(Nitto Chemical Industry Co.,Ltd.製造))而得均勻溶液。將溶液加熱至60℃,而且逐滴加入5.38克(0.0248莫耳)之異氰酸-1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙酯(商品名:Karenz BEI(Showa Denko K.K.製造))於乙腈的5毫升溶液。在加入結束後將混合物在55℃至65℃攪拌6小時。在反應結束後將此反應溶液在低壓下濃縮,及藉矽膠管柱層析術(洗提液:乙酸乙酯/正己烷=1/1)純化而得4.0克(0.0023莫耳(產率:59%))之化合物(I-6)。其使用Aldrich製造之二異戊四醇。
關於以上得到之化合物(I-6),結構係藉NMR證實。1 H-NMR(400MHz,溶劑:重氯仿,標準品物質:四甲基矽烷)δ6.42 ppm(12H,dd),6.16 ppm(6H,d),6.12 ppm(6H,d),5.87 ppm(12H,dd),5.47 ppm(6H,brs),4.38 ppm(12H,d),4.32 ppm(12H,d),4.03 ppm(12H,s),3.31 ppm(4H,s),1.42 ppm(18H,s)。
(實例9)A1.硬化性組成物之製備在此解釋其中製備含著色劑(顏料)之硬化性組成物用於形成用於液晶顯示器元件之彩色濾光片的實例。
[A1-1.顏料分散液之製備]
以球磨機混合及分散40質量份作為顏料之C.I.顏料綠36與C.I.顏料黃150的100/60(質量比例)混合物(一級粒徑32奈米)、50質量份(按固體含量換算為約22.6質量份)作為分散劑之BYK2001(Disperbyk:Big Chemie(BYK)製造,固體含量濃度45.1質量%)、及110質量份作為溶劑之3-乙氧基丙酸乙酯的混合物經15小時而製備顏料分散液(P1)。
[A1-2.硬化性組成物(塗覆溶液)之製備]
使用經分散液處理顏料分散液P1,按以下組成比例攪拌及混合成分而製備硬化性組成物溶液。
[液體組成物之製備]
[A2.彩色濾光片之製備]A2-1.硬化性組成物層之形成將含以上顏料之硬化性組成物調配成光阻溶液,將溶液在以下條件下縫塗在550毫米×650毫米玻璃基板上,及將其維持在此狀態經10分鐘,而且接受真空乾燥及預烘烤(100℃,80秒)形成硬化性組成物塗膜(硬化性組成物層)。
[縫塗條件]塗覆頭端開口之間隙:50微米塗覆速率:100毫米/秒基板與塗覆頭間之餘隙:150微米塗覆厚度(乾燥厚度):1.7微米塗覆溫度:23℃A2-2.曝光,顯影
然後使用2.5仟瓦超高壓汞燈,使用線寬為20微米之測試光罩使著色硬化性組成物塗膜按圖案形狀曝光,及在曝光後將塗膜之全部表面覆以有機顯影劑(商品名:CD,Fuji Film Arch製造)之10%水溶液,繼而靜置60秒。
A2-3.熱處理在靜置後以噴淋方式噴灑純水而清洗顯影劑,及將此已接受光硬化處理與顯影處理之塗膜在220℃烤箱中加熱1小時(後烘烤)。因而在玻璃基板上形成著色硬化性組成物薄膜(彩色濾光片)。
[A3.性能評定]如下評定以上製備之著色硬化性組成物塗覆溶液的儲存安定性,及使用著色硬化性組成物形成於玻璃基板上之塗膜(著色硬化性組成物層)的曝光敏感度、基板黏附性、顯影力、與圖案橫切面形狀。結果示於表3。
A3-1.塗覆溶液之儲存安定性在將塗覆溶液於室溫儲存1個月後,測量溶液之黏度,及依照以下測定標準評定。
<測定標準>A:認定黏度未增加。
B:認定黏度增加5%或更多及小於10%。
C:認定黏度增加10%或更多。
A3-2.塗覆之著色硬化性組成物層的曝光敏感度在10至100毫焦耳/平方公分之範圍內改變曝光量而使彩色濾光片曝光,及評定後烘烤後之圖案線寬變成20微米之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度值越小則敏感度越高。
A3-3.顯影力、圖案橫切面形狀、基板黏附性後烘烤後之基板表面及橫切面形狀係以光顯微鏡及SEM照相觀察之一般方法證實。
觀察在曝光步驟中未照射區域(未曝光部分)有無殘渣,及評定顯影力。
<顯影力>
A:證實在未曝光部分無殘渣。
B:在未曝光部分稍微證實殘渣,然而其為無實務問題之程度。
C:在未曝光部分明顯地證實殘渣。
觀察所形成圖案之橫切面形狀。在圖案橫切面形狀中,正錐形最佳,及長方形次佳。倒錐形不佳。
為了評定基板黏附性,觀察是否產生圖案缺陷。這些評定項目係基於以下標準而評定。
<基板黏附性>
A:未觀察到圖案缺陷。
B:觀察到小量之圖案缺陷,然而觀察到部分損壞。
C:明顯地觀察到圖案缺陷。
(實例10至23)
依照如實例9之相同方式,除了在實例9之硬化性組成物中以如下表3所示之例示化合物取代例示化合物(I-6),而得到著色圖案,及如實例9而評定。結果示於表3。
(比較例4、5)
依照如實例9之相同方式,除了在實例9之硬化性組成物中以如下表3所示之化合物取代例示化合物(I-6),而得到著色圖案,及如實例9而評定。結果示於表3。
由表3之結果可知,相較於使用其他多官能基丙烯酸化合物之比較例,使用依照本發明之多官能基丙烯酸化合物的著色硬化性組成物在其溶液狀態之儲存安定性優良,而且在使用此著色硬化性組成物時,曝光安定性、顯影力、基板黏附性、及圖案橫切面形狀優良。
(實例24)
在此解釋其中製備含著色劑(顏料)之硬化性組成物用於形成用於固態影像攝影元件之彩色濾光片的實例。
[B1.光阻溶液之製備]
依照以下調配物混合成分,及溶解而製備光阻溶液。
<光阻溶液調配物>
[B2.具底塗層之矽基板的製備]
將6吋矽晶圓在200℃烤箱中熱處理30分鐘。然後將光阻溶液塗覆在此矽晶圓上,使得乾燥薄膜厚度為2微米,及將其在220℃烤箱中進一步加熱乾燥1小時形成底塗層,而得到具底塗層之矽晶圓基板。
[B3.顏料分散液之製備]
以球磨機混合及分散40質量份作為顏料之C.I.顏料綠36與C.I.顏料黃139的70/30(質量比例)混合物(一級粒徑32奈米)、50質量份(按固體含量換算為約22.6質量份)作為分散劑之BYK2001(Disperbyk:Big Chemie(BYK)製造,固體含量濃度45.1質量%)、及110質量份作為溶劑之丙二醇一甲醚的混合物經15小時而製備顏料分散液(P1)。
[B4.硬化性組成物(塗覆溶液)之製備]
使用經分散液處理顏料分散液P1,按以下組成比例攪拌及混合成分而製備硬化性組成物溶液。
[液體組成物之製備]
[B5.由著色感光性樹脂組成物生成之彩色濾光片的製造及評定]
將如上製備之B4.硬化性組成物(塗覆溶液)塗覆在B2所得具底塗層之矽晶圓的底塗層上形成塗膜(著色硬化性組成物層)。使用100℃加熱板將其熱處理120秒,使得此塗膜之乾燥薄膜厚度為0.7微米。
然後使用i-線步進器曝光裝置FPA-3000i5+(Canon Inc.製造),經圖案為1.2微米平方之島型圖案光罩在365奈米以50至1600毫焦耳/平方公分之各曝光量實行曝光。
然後將其上已形成塗膜之經照射矽晶圓基板置於旋轉噴淋顯影機(DW-30型,Chemitronics Co.,Ltd.製造)之水平轉動台上,及使用CD-2000(Fuji Film Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在23℃實行槳式顯影經60秒而在矽晶圓上形成著色圖案。
將其上已形成著色圖案之矽晶圓基板以真空夾方式固定在水平轉動台上,同時將矽晶圓基板以轉動裝置於50 r.p.m.之轉數轉動,經噴射噴嘴以噴淋方式自其轉動中心正上方供應純水而沖洗處理基板,繼而噴灑乾燥。然後使用長度測量SEM“S-9260A”(Hitachi High-Technologies Corporation製造)測量著色圖案之大小。評定圖案線寬為1.2微米之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度值越小則敏感度越高。測量評定之結果示於以下表4。
觀察在曝光步驟中未照射區域(未曝光部分)有無殘渣,及評定顯影力。
<顯影力>
A:在未曝光部分確認無殘渣。
B:在未曝光部分確認有少量殘渣,然而其為無實務問題之程度。
C:在未曝光部分確認有明顯地殘渣。
觀察所形成圖案之橫切面形狀。圖案橫切面形狀較佳為長方形,而倒錐形為不佳。
為了評定基板黏附性,觀察是否產生圖案缺陷。這些評定項目係基於以下標準而評定。
<基板黏附性>
A:未觀察到圖案缺陷。
B:觀察到小量之圖案缺陷,然而僅觀察到部分損壞。
C:明顯地觀察到圖案缺陷。
此外對於隨時間經過之溶液安定性(儲存安定性),在將塗覆溶液於室溫儲存1個月後,測量溶液之黏度,及依照以下測定標準評定。
<測定標準>
A:認定黏度未增加。
B:認定黏度增加5%或更多及小於10%。
C:認定黏度增加10%或更多。
(實例25至30)
依照如實例24之相同方式,除了在實例24之硬化性組成物中以如下表所示之例示化合物取代例示化合物(I-6),而得到著色圖案,及如實例24而評定。結果示於表4。
[比較例6]依照如實例24之相同方式,除了在實例24之硬化性組成物中以如下表4所示之化合物取代例示化合物(I-6),而得到著色圖案,及如實例24而評定。結果歸納於表4。
(實例31)
在此解釋其中製備含著色劑(染料)之硬化性組成物用於形成用於固態影像攝影元件之彩色濾光片的實例。
[C1.光阻溶液之製備及具底塗層之矽基板的製造]
依照如實例24[B1.光阻溶液之製備]、[B2.具底塗層之矽基板的製造]之相同方式,製造具底塗層之矽基板。
[C2.硬化性組成物(塗覆溶液)之製備]
混合依照以下調配物之化合物,並溶解以製備著色硬化性組成物。
[C3.由著色感光性樹脂組成物生成之彩色濾光片的製造及評定]
依照如[B5.由著色硬化性組成物生成之彩色濾光片的製造及評定]之相同方式,實行彩色濾光片之製造及評定。結果示於以上表4。
(實例32至38)依照如實例31之相同方式,除了在實例31之硬化性組成物中以如上表4所示之例示化合物取代例示化合物(I-6),而得到著色圖案,並如實例31而評定。結果示於以上表4。
[比較例7]依照如實例31之相同方式,除了在實例31之硬化性組成物中以如上表4所示之化合物取代例示化合物(I-6),而得到著色圖案,及如實例31而評定。結果示於以上表4。
由以上表4之結果可知,相較於使用其他官能基丙烯酸化合物之比較例,使用依照本發明之多官能基丙烯酸化合物的著色硬化性組成物在其溶液狀態之儲存安定性優良,此外在使用此著色硬化性組成物時,曝光安定性、顯影力、基板黏附性、及圖案橫切面形狀優良。
依照本發明之第一態樣可提供一種即使是在含高濃度著色劑時薄膜塗覆性質優良,以高敏感度硬化,呈現有利之圖案形成性質,顯影範圍寬,而且對基板之硬表面的黏附性優良之硬化性組成物。
此外依照本發明之第一態樣,使用本發明之硬化性組成物可提供一種解析度及撐體黏附性優良之具有著色圖案的彩色濾光片,及其製法,其可以高產率製造彩色濾光片。
依照本發明之第二態樣可提供一種以極高敏感度硬化,儲存安定性亦優良之硬化性組成物。此外依照本發明之第二態樣可提供一種具有所需橫切面形狀之著色圖案的彩色濾光片,其亦在含吸收活性能量射線之著色物質的硬化系統中呈現高敏感度,未曝光部分之顯影殘渣小,而且曝光部分之基板黏附性優良,及產率優良之彩色濾光片製法。
本說明書所述之所有公告、專利申請案及技術標準在此併入作為參考,如同特別地及個別地指示各個別刊物、專利申請案或技術標準併入作為參考之相同程度。

Claims (13)

  1. 一種硬化性組成物,其包括:具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵之化合物(A);光聚合引發劑(B);著色劑(C);鹼溶性樹脂(D);及分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E),其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)為至少由具有異氰酸酯鍵之化合物與下式(I’)表示之醇化合物反應的產物, 其中在式(I’)中,R1 與R2 各獨立地表示氫原子或烷基,及R3 表示氫原子、烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、由下式(II’)表示之官能基、或由下式(III’)表示之官能基: 其中在式(II’)中,n表示1至10之整數,而且在式(II’)及式(III’)中,R4 表示氫原子或烷基,在式(III’)中,存在於分子中之多個R4 可為彼此相同或不同。
  2. 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)的含量相 對100質量份之乙烯性不飽和雙鍵化合物(A)為5質量份或更多且小於25質量份。
  3. 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)為一種具有異三聚氰酸酯骨架之化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其中分子中具有胺基甲酸酯、醯胺或脲部分結構之化合物(E)的分子量為100至5000。
  5. 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其中光聚合引發劑(B)為雙咪唑化合物。
  6. 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其進一步包括烷氧基矽烷化合物(F)。
  7. 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其除了光聚合引發劑(B),進一步包括巰基化合物、胺基苯衍生物、烷氧基苯衍生物、烷硫基苯衍生物、9-氧硫衍生物、或薰草素衍生物之至少一種化合物。
  8. 一種彩色濾光片,其包括使用申請專利範圍第1項之硬化性組成物形成之著色圖案。
  9. 一種製造彩色濾光片之方法,此方法包括:將申請專利範圍第1項之硬化性組成物塗覆在撐體上形成著色硬化性組成物層;使硬化性組成物層經光罩曝光;及在曝光後將硬化性組成物層顯影形成著色圖案。
  10. 一種硬化性組成物,其包括由下式(I)表示之化合物及光 聚合引發劑: 其中在式(I)中,R1 表示n價有機基,R2 表示氫原子或具1至4個碳原子之烷基,R3 與R5 各獨立地表示氫原子或甲基,X表示-O-、-NH-、-NR4 -、或-S-,R4 表示氫原子或單價有機基,及n表示1至12之整數。
  11. 如申請專利範圍第10項之硬化性組成物,其進一步包括著色劑。
  12. 一種彩色濾光片,其包括使用申請專利範圍第11項之硬化性組成物形成之著色圖案。
  13. 一種用於製造彩色濾光片之方法,此方法包括:將申請專利範圍第11項之硬化性組成物塗覆在撐體上形成著色硬化性組成物層;使著色硬化性組成物層經光罩曝光;及在曝光後將著色硬化性組成物層顯影形成著色圖案。
TW096133170A 2006-09-25 2007-09-06 硬化組成物、彩色濾光片及其製法 TWI428691B (zh)

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