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分散剂组合物、着色组合物和彩色滤光片

文献发布时间:2023-06-19 09:47:53



技术领域

本发明涉及一种含有聚合物的分散剂组合物。

背景技术

以往,在液晶显示器等中使用的彩色滤光片的制备中,向基板赋予着色材料的方法已知有染色法、印刷法、喷墨法、电沉积法、颜料分散法等。其中,从分光特性、耐久性、图案形状和精度的观点出发,颜料分散法成为主流。在该颜料分散法中,在基板上形成由混合有颜料、分散剂、分散介质(溶剂)、粘合剂树脂等的着色组合物形成的涂布膜,介由期望图案形状的光掩膜照射放射线进行固化,进行碱显影。

近年来,为了得到彩色滤光片良好的色重现性和高对比度,对着色组合物中的颜料的高浓度化进行了探讨。对颜料进行高浓度化的情况下,由于分散剂的比例相对减少,因此要求分散剂具有高分散性(例如参考专利文献1的第0004段)。此外,碱显影中,具有碱可溶性的粘合剂树脂起到很大的作用。但对颜料进行了高浓度化的颜料分散组合物的情况下,作为显影成分的粘合剂树脂的比例减少,碱显影性下降。因此,也对分散剂要求原本对粘合剂树脂要求的碱显影性。作为这样的分散剂,专利文献2中记载了将A-B嵌段共聚物用作颜料分散,其中,所述A-B嵌段共聚物由在侧链具有聚内酯链的A嵌段和在侧链具有叔胺基的B嵌段构成(参考专利文献2的第0023~0045段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2009-265515号公报

专利文献2:日本特开2013-119568号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了提高树脂型分散剂中着色材料的分散性,提议在侧链导入叔胺基(参考专利文献2)。但认为具有叔胺基的树脂型分散剂由于该叔胺基的缘故,随时间的推移产生甲醛。因此,如果在着色组合物中使用这样的树脂型分散剂,则着色组合物中变得包含甲醛。近年来,由于环境标准变得越来越严格,因此如果使用以往的树脂型分散剂,则着色组合物中的甲醛量将不符合环境标准。

本发明鉴于上述情形而作,其目的在于,提供一种随时间的推移甲醛产生量少的分散剂组合物。

解决问题的方案

能够解决上述问题的本发明的分散剂组合物的特征在于,其含有具有通式(1)所示的结构单元的聚合物。

[通式(1)中,R

认为如果将具有氨基的聚合物用作分散剂,则由于该氨基的缘故,随时间的推移产生甲醛。本发明中令人惊奇的是,通过将具有氨基的结构单元设为不具有氨基的通式(1)所示的结构单元,则可在不降低着色材料的分散性能的情况下,抑制随时间的推移产生甲醛,降低分散剂组合物中的甲醛。

本发明还包括一种着色组合物,所述着色组合物的特征在于,其含有上述分散剂组合物、着色材料、粘合剂树脂和分散介质。此外,本发明还包括一种彩色滤光片,所述彩色滤光片的特征在于,其具备使用上述着色组合物形成的着色层。

发明效果

根据本发明,可获得随时间的推移甲醛产生量少的分散剂组合物。

具体实施方式

下面,对实施了本发明的优选方式的一个例子进行说明。但下面的实施方式仅为示例。本发明不受下述实施方式的任何限定。

本发明中,“(甲基)丙烯酸基”是指“丙烯酸基和甲基丙烯酸基中的至少一个”。“(甲基)丙烯酸基单体”是指分子中具有“(甲基)丙烯酰基”的单体。“(甲基)丙烯酰”是指“丙烯酰和甲基丙烯酰中的至少一个”。“乙烯基单体”是指分子中具有可进行自由基聚合的碳-碳双键的单体。“来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元”是指(甲基)丙烯酸基单体的可进行自由基聚合的碳-碳双键发生聚合形成了碳-碳单键的结构单元。“来自乙烯基单体的结构单元”是指乙烯基单体的可进行自由基聚合的碳-碳双键发生聚合形成了碳-碳单键的结构单元。

<分散剂组合物>

本发明的分散剂组合物的特征在于,其含有具有通式(1)所示的结构单元的聚合物作为分散剂成分。

认为如果将具有氨基的聚合物用作分散剂,则由于该氨基的缘故,随时间的推移产生甲醛。本发明中令人惊奇的是,通过将具有氨基的结构单元设为不具有氨基的通式(1)所示的结构单元,则可在不降低着色材料的分散性能的情况下,抑制随时间的推移产生甲醛,降低分散剂组合物中的甲醛。

具有通式(1)所示的结构单元的聚合物,可列举(甲基)丙烯酸系聚合物。

从降低随时间的推移产生的甲醛量的观点出发,具有通式(1)所示的结构单元的聚合物优选不具有氨基。即,优选构成聚合物的乙烯基单体中不含具有氨基的乙烯基单体。聚合物中的来自具有氨基的乙烯基单体的结构单元(包括氨基被季铵化的结构单元)的含有率优选2质量%以下,更优选1质量%以下,进一步优选0.1质量%以下,最优选0质量%。此外,所述聚合物的胺值优选小于10mgKOH/g,更优选小于5mgKOH/g,进一步优选小于3mgKOH/g,最优选0mgKOH/g。

具有通式(1)所示的结构单元的聚合物的分子量通过凝胶渗透色谱法测定。所述聚合物的重均分子量(Mw)优选3,000以上,更优选4,000以上,进一步优选5,000以上,特别优选6,000以上,优选40,000以下,更优选30,000以下,进一步优选25,000以下,特别优选20,000以下。重均分子量如果在上述范围内,则用作分散剂时的分散性能更加良好。

(嵌段共聚物)

从分散性的观点出发,所述聚合物优选具有A嵌段和B嵌段的嵌段共聚物,其中,所述A嵌段具有来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元,所述B嵌段具有通式(1)所示的结构单元。对所述嵌段共聚物的各种构成成分等说明如下。

(A嵌段)

A嵌段是包含来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元的聚合物嵌段。A嵌段中的来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元可仅为一种,也可具有两种以上。通过具有来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元,可保持与分散介质(溶剂)、配入着色组合物的粘合剂树脂的高亲和性。

所述A嵌段100质量%中,所述来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元的含有率优选80质量%以上,更优选90质量%以上,进一步优选95质量%以上,特别优选100质量%。

所述(甲基)丙烯酸基单体,可列举具有链状烷基(直链烷基或支链烷基)的(甲基)丙烯酸酯、具有环状烷基的(甲基)丙烯酸酯、具有多环结构的(甲基)丙烯酸酯、具有芳香基的(甲基)丙烯酸酯、具有聚亚烷基二醇结构单元的(甲基)丙烯酸酯、具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、具有内酯改性羟基的(甲基)丙烯酸酯、具有烷氧基的(甲基)丙烯酸酯、具有含氧杂环基的(甲基)丙烯酸酯、具有酸性基的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸等,可使用其中的一种或组合两种以上使用。

所述具有直链烷基的(甲基)丙烯酸酯,优选直链烷基的碳原子数为1~20的具有直链烷基的(甲基)丙烯酸酯,更优选直链烷基的碳原子数为1~10的具有直链烷基的(甲基)丙烯酸酯。所述具有直链烷基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸正硬质酯等。

所述具有支链烷基的(甲基)丙烯酸酯,优选支链烷基的碳原子数为3~20的具有支链烷基的(甲基)丙烯酸酯,优选支链烷基的碳原子数为3~10的具有支链烷基的(甲基)丙烯酸酯。所述具有支链烷基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异癸酯等。

所述具有环状烷基的(甲基)丙烯酸酯,优选环状烷基的碳原子数为6~12的具有环状烷基的(甲基)丙烯酸酯。环状烷基,可列举具有单环结构的环状烷基(例如环烷基)。具有单环结构的环状烷基的(甲基)丙烯酸酯的具体例子,可列举(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲基环己酯、(甲基)丙烯酸环十二烷基酯等。

所述具有多环结构的(甲基)丙烯酸酯,优选多环结构的碳原子数为6~12的具有多环结构的(甲基)丙烯酸酯。多环结构,可列举具有桥环结构的环状烷基(例如金刚烷基、降冰片基、异冰片基)。具有多环结构的(甲基)丙烯酸酯的具体例子,可列举(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸双环戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯等。

所述具有芳香基的(甲基)丙烯酸酯,优选芳香基的碳原子数为6~12的具有芳香基的(甲基)丙烯酸酯。芳香基,可列举芳基等,也可如烷基芳基、芳烷基、芳氧基烷基等那样具有链状部分。具有芳香基的(甲基)丙烯酸酯的具体例子,可列举(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等。

所述具有聚亚烷基二醇结构单元的(甲基)丙烯酸酯,可列举聚乙二醇(聚合度=2~10)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(聚合度=2~10)乙基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(聚合度=2~10)丙基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(聚合度=2~10)苯基醚(甲基)丙烯酸酯等具有聚乙二醇结构单元的(甲基)丙烯酸酯;聚丙二醇(聚合度=2~10)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度=2~10)乙基醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度=2~10)丙基醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度=2~10)苯基醚(甲基)丙烯酸酯等具有聚丙二醇结构单元的(甲基)丙烯酸酯。

所述具有羟基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟己酯、(甲基)丙烯酸8-羟辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟月桂酯等。其中,更优选具有碳原子数为1~5的羟烷基的(甲基)丙烯酸酯。

所述具有内酯改性羟基的(甲基)丙烯酸酯,可列举在上述具有羟基的(甲基)丙烯酸酯上加成内酯得到的物质,优选加成己内酯得到的物质。己内酯的加成量优选1摩尔~10摩尔,更优选1摩尔~5摩尔。所述具有内酯改性羟基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的1摩尔己内酯加成物、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的2摩尔己内酯加成物、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的3摩尔己内酯加成物、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的4摩尔己内酯加成物、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的5摩尔己内酯加成物、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的10摩尔己内酯加成物等。

所述具有烷氧基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯等。

所述具有含氧杂环基的(甲基)丙烯酸酯,优选具有四元环~六元环的含氧杂环基的(甲基)丙烯酸酯。具有含氧杂环基的(甲基)丙烯酸酯的具体例子,可列举(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环-4-基)甲酯、环状三羟甲基丙烷缩甲醛(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-[(2-四氢吡喃基)氧基)]乙酯、1,3-二噁烷-(甲基)丙烯酸酯等。

所述酸性基,可列举羧基(-COOH)、磺酸基(-SO

所述具有羧基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸羧乙酯;(甲基)丙烯酸羧戊酯;琥珀酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、马来酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、邻苯二甲酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯等使马来酸酐、琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐等酸酐与具有羟基的(甲基)丙烯酸酯进行反应得到的单体等。所述具有磺酸基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸磺酸乙酯等。所述具有磷酸基的(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸2-(磷酰氧基)乙酯等。

所述A嵌段还可具有来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元以外的其他结构单元。可包含在A嵌段中的其他结构单元,只要是由可与(甲基)丙烯酸基单体和形成后述B嵌段的乙烯基单体这二者共聚的乙烯基单体形成的,就没有特别限制。可形成A嵌段其他结构单元的乙烯基单体可单独使用,也可两种以上合用。

可形成A嵌段其他结构单元的乙烯基单体的具体例子,可列举α-烯烃、芳香族乙烯基单体、含杂环的乙烯基单体、羧酸乙烯酯、二烯类等。这些乙烯基单体还可具有羟基、环氧基。

α-烯烃,可列举1-己烯、1-辛烯、1-癸烯等。

芳香族乙烯基单体,可列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、2-羟甲基苯乙烯、1-乙烯基萘等。

含杂环的乙烯基单体,可列举2-乙烯基噻吩、N-甲基-2-乙烯基吡咯、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。

羧酸乙烯酯,可列举乙酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等。

二烯类,可列举丁二烯、异戊二烯、4-甲基-1,4-己二烯、7-甲基-1,6-辛二烯等。

A嵌段优选含有通式(10)所示的结构单元,即来自具有所述内酯改性羟基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元。通式(10)所示的结构单元由于在侧链具有酯键部分和末端羟基,因此与分散介质、粘合剂树脂具有高亲和性,提高了嵌段共聚物的碱显影性。

[通式(10)中,n1表示1~10的整数,R

所述式(10)的n1优选1~7的整数,更优选1~5的整数。

所述R

所述R

所述A嵌段含有通式(10)所示的结构单元时,A嵌段100质量%中,该结构单元的含有率优选10质量%以上,更优选20质量%以上,进一步优选30质量%以上,特别优选60质量%以上,优选95质量%以下,更优选90质量%以下,进一步优选85质量%以下。通过将来自具有内酯改性羟基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元的含有率设定在上述范围内,可提高嵌段共聚物的碱显影性。

A嵌段优选具有来自具有酸性基的乙烯基单体(优选具有酸性基的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸)的结构单元。通过具有来自具有酸性基的乙烯基单体的结构单元,在碱显影液中的溶解性提高,可提高碱显影性。

含有来自具有酸性基的乙烯基单体的结构单元时,A嵌段100质量%中,该结构单元的含有率优选2质量%以上,优选20质量%以下。来自具有酸性基的乙烯基单体的结构单元的含有率如果在2质量%以上,则在碱显影中,用碱中和时的溶解速度快,如果在20质量%以下,则亲水性不会过高,可抑制形成的像素变得杂乱。

所述A嵌段中,后述的通式(1)所示的结构单元的含有率小于5质量%,优选3质量%以下,更优选1质量%以下,进一步优选0.1质量%以下,最优选不含通式(1)所示的结构单元。A嵌段中的通式(1)所示的结构单元的总含有率越低,着色材料的分散性能越提高。

A嵌段中含有两种以上的结构单元时,A嵌段中含有的各种结构单元在A嵌段中可以以无规共聚、嵌段共聚等任意方式含有,从均匀性的观点出发,优选以无规共聚的方式含有。例如,A嵌段可以由如下共聚物形成:所述共聚物具有由a1嵌段构成的结构单元和由a2嵌段构成的结构单元。

(B嵌段)

B嵌段是包含下述通式(1)所示的结构单元的聚合物嵌段。

(通式(1)所示的结构单元)

通式(1)所示的结构单元可仅为一种,也可具有两种以上。通过具有通式(1)所示的结构单元,与着色材料的吸附性高,可抑制随时间的推移产生甲醛。

[通式(1)中,R

所述R

所述R

所述R

所述R

所述R

所述R

所述R

所述R

所述R

[通式(1-1)、(1-2)、(1-3)中,R

形成通式(1)所示的结构单元的乙烯基单体的具体例子,可列举N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二异丙基(甲基)丙烯酰胺等二烷基(甲基)丙烯酰胺;N-(甲基)丙烯酰吗啉等环状酰胺;N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-乙氧基甲基丙烯酰胺等烷氧基烷基丙烯酰胺等。其中,优选N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-(甲基)丙烯酰吗啉。

B嵌段可仅为通式(1)所示的结构单元,也可包含其他结构单元。从保持与着色材料的亲和性的观点出发,B嵌段100质量%中,B嵌段中的通式(1)所示的结构单元的含有率优选80质量%以上,更优选90质量%以上,进一步优选95质量%以上。此外,优选B嵌段实质上不包含来自具有酸性基的乙烯基单体的结构单元。也就是说,B嵌段100质量%中,来自具有酸性基的乙烯基单体的结构单元的含有率优选5质量%以下,更优选2质量%以下。

可形成B嵌段的其他结构单元的乙烯基单体的具体例子,可列举与作为可形成A嵌段的其他结构单元的乙烯基单体的具体例子例示的单体相同的单体。

B嵌段中含有两种以上的结构单元时,B嵌段中含有的各种结构单元在B嵌段中可以以无规共聚、嵌段共聚等任何方式含有,从均匀性的观点出发,优选以无规共聚的方式含有。例如B嵌段可由如下共聚物形成,所述共聚物具有由b1嵌段构成的结构单元和由b2嵌段构成的结构单元。

(嵌段共聚物)

所述嵌段共聚物的结构优选线状嵌段共聚物。此外,线状嵌段共聚物可为任何结构(排列),但从线状嵌段共聚物物性或组合物物性的观点出发,当将A嵌段表示为A,B嵌段表示为B时,优选具有选自(A-B)

在嵌段共聚物整体100质量%中,A嵌段的含有率优选35质量%以上,更优选40质量%以上,进一步优选45质量%以上,优选85质量%以下,更优选80质量%以下,进一步优选75质量%以下。在嵌段共聚物整体100质量%中,B嵌段的含有率优选15质量%以上,更优选20质量%以上,进一步优选25质量%以上,优选65质量%以下,更优选60质量%以下,进一步优选55质量%以下。通过将A嵌段和B嵌段的含有率调节在上述范围内,用作分散剂时的分散性能更进一步提高。

嵌段共聚物中的A嵌段与B嵌段的质量比(A嵌段/B嵌段)优选50/50以上,更优选55/45以上,进一步优选60/40以上,优选95/5以下,更优选90/10以下,进一步优选80/20以下。A嵌段与B嵌段的质量比如果在上述范围内,则用作分散剂时的分散性能更进一步提高。

所述嵌段共聚物含有具有酸性基的结构单元时,所述嵌段共聚物中的来自具有酸性基的乙烯基单体的结构单元的含有率优选1质量%以上,优选10质量%以下。

所述嵌段共聚物中的所述通式(1)所示的结构单元的含有率优选5质量%以上,更优选10质量%以上,进一步优选20质量%以上,优选50质量%以下,更优选45质量%以下,进一步优选40质量%以下。

所述嵌段共聚物的分子量通过凝胶渗透色谱(以下称作“GPC”)法进行测定。所述嵌段共聚物的重均分子量(Mw)优选3,000以上,更优选4,000以上,进一步优选5,000以上,特别优选6,000以上,优选40,000以下,更优选30,000以下,进一步优选25,000以下,特别优选20,000以下。重均分子量如果在上述范围内,则用作分散剂时的分散性能更加良好。

所述嵌段共聚物的分子量分布(PDI)优选2.5以下,更优选2.0以下,进一步优选1.6以下。予以说明,本发明中,分子量分布(PDI)是指由(嵌段共聚物的重均分子量(Mw))/(嵌段共聚物的数均分子量(Mn))求得的值。PDI越小,分子量分布的幅度越窄,成为分子量整齐的共聚物,该值为1.0时,分子量分布的幅度最窄。即,PDI的下限值为1.0。嵌段共聚物的分子量分布(PDI)如果超过2.5,则变得包含分子量小的共聚物或分子量大的共聚物。

从降低随时间的推移产生的甲醛量的观点出发,所述嵌段共聚物优选不具有氨基。即,优选构成嵌段共聚物的乙烯基单体中不含具有氨基的乙烯基单体。嵌段共聚物中的来自具有氨基的乙烯基单体的结构单元(包括氨基被季铵化的结构单元)的含有率优选2质量%以下,更优选1质量%以下,进一步优选0.1质量%以下,最优选0质量%。此外,所述嵌段共聚物的胺值优选小于10mgKOH/g,更优选小于5mgKOH/g,进一步优选小于3mgKOH/g,最优选0mgKOH/g。

所述嵌段共聚物包含具有酸性基的结构单元时,嵌段共聚物的酸值优选5mgKOH/g以上,优选50mgKOH/g以下。通过将酸值设定在该范围,可在不损害嵌段共聚物与着色材料的亲和性的情况下,适当地与粘合剂树脂(碱可溶性树脂)作用。

(嵌段共聚物的制备方法)

所述嵌段共聚物的制备方法,可列举如下方法:通过乙烯基单体的聚合反应,先制备A嵌段,再在A嵌段上聚合B嵌段的单体的方法;先制备B嵌段,再在B嵌段上聚合A嵌段的单体的方法;分别制备A嵌段和B嵌段后,再将A嵌段和B嵌段进行偶联的方法。

虽然对聚合方法没有特别限制,但优选活性自由基聚合法。即,所述嵌段共聚物优选是由活性自由基聚合法聚合而成的聚合物。现有的自由基聚合法不仅在引发反应、生长反应,而且在终止反应、链转移反应也引起生长末端的失活,有易于形成各种分子量、组成不均匀的聚合物混合物的倾向。与此相对,活性自由基聚合法在保持现有的自由基聚合法的简便性和通用性的同时,不易发生终止反应和链转移,可在生长末端不失活的情况下进行生长,因此从精密控制分子量分布、容易制备组成均匀的聚合物方面而言是优选的。

活性自由基聚合法中,根据使聚合生长末端稳定化的方法的不同,有如下方法:使用过渡金属催化剂的方法(ATRP法);使用硫系的可逆链转移剂的方法(RAFT法);使用有机碲化合物的方法(TERP法)等。由于ATRP法使用胺系配位化合物,因此存在不保护具有酸性基的乙烯基单体的酸性基就不能使用的情况。RAFT法在使用多种单体时,存在难以形成低分子量分布并且有硫臭味和着色等问题的情况。这些方法中,从可以使用的单体的多样性、在高分子区域的分子量控制、组成均匀或者着色的观点出发,优选使用TERP法。

TERP法是指将有机碲化合物用作链转移剂使自由基聚合性化合物(乙烯基单体)聚合的方法,例如国际公开第2004/14848号、国际公开第2004/14962号、国际公开第2004/072126号和国际公开第2004/096870号中记载的方法。

TERP法的具体聚合法,可列举下述(a)~(d)。

(a)使用通式(3)所示的有机碲化合物,对乙烯基单体进行聚合。

(b)使用通式(3)所示的有机碲化合物与偶氮系聚合引发剂的混合物,对乙烯基单体进行聚合。

(c)使用通式(3)所示的有机碲化合物与通式(4)所示的有机二碲化合物的混合物,对乙烯基单体进行聚合。

(d)使用通式(3)所示的有机碲化合物、偶氮系聚合引发剂及通式(4)所示的有机二碲化合物的混合物,对乙烯基单体进行聚合。

R

[通式(3)中,R

通式(4)中,R

R

碳原子数1~8的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基等直链或支链烷基、以及环己基等环状烷基等。优选碳原子数1~4的直链或支链烷基,进一步优选甲基或乙基。

芳基,可列举苯基、萘基等。

芳香杂环基,可列举吡啶基、呋喃基、噻吩基等。

R

碳原子数1~8的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基等直链或支链烷基、以及环己基等环状烷基等。优选碳原子数1~4的直链或支链烷基,进一步优选甲基或乙基。

R

碳原子数1~8的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基等直链或支链烷基、以及环己基等环状烷基等。优选碳原子数1~4的直链或支链烷基,进一步优选甲基或乙基。

芳基,可列举苯基、萘基等。优选苯基。

取代芳基,可列举具有取代基的苯基、具有取代基的萘基等。所述具有取代基的芳基的取代基,例如可列举卤素原子、羟基、烷氧基、氨基、硝基、氰基、-COR

芳香杂环基,可列举吡啶基、呋喃基、噻吩基等。

烷氧基优选碳原子数1~8的烷基键合在氧原子上的基团,例如可列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。

酰基,可列举乙酰基、丙酰基、苯甲酰基等。

酰胺基,可列举-CONR

氧羰基优选-COOR

烯丙基,可列举-CR

炔丙基,可列举-CR

通式(3)所示的有机碲化合物,具体可列举(甲基碲甲基)苯、(甲基碲甲基)萘、乙基-2-甲基-2-甲基碲基-丙酸酯、乙基-2-甲基-2-正丁基碲基-丙酸酯、(2-三甲基硅烷氧基乙基)-2-甲基-2-甲基碲基-丙酸酯、(2-羟乙基)-2-甲基-2-甲基碲基-丙酸酯或(3-三甲基硅烷基炔丙基)-2-甲基-2-甲基碲基-丙酸酯等、国际公开第2004/14848号、国际公开第2004/14962号、国际公开第2004/072126号和国际公开第2004/096870号中记载的全部有机碲化合物。

通式(4)所示的有机二碲化合物,具体可列举二甲基二碲、二乙基二碲、二正丙基二碲、二异丙基二碲、二环丙基二碲、二正丁基二碲、二仲丁基二碲、二叔丁基二碲、二环丁基二碲、二苯基二碲、双(对甲氧苯基)二碲、双(对氨基苯基)二碲、双(对硝基苯基)二碲、双(对氰基苯基)二碲、双(对磺酰基苯基)二碲、二萘基二碲或二吡啶基二碲等。

偶氮系聚合引发剂只要是通常的自由基聚合中使用的偶氮系聚合引发剂,就可以没有特别限制地进行使用。例如可列举2,2’-偶氮双(异丁腈)(AIBN)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)(AMBN)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(ADVN)、1,1’-偶氮双(1-环己甲腈)(ACHN)、2,2’-偶氮双异丁酸二甲酯(MAIB)、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)(ACVA)、1,1’-偶氮双(1-乙酰氧基-1-苯乙烷)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁酰胺)、2,2’-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(V-70)、2,2’-偶氮双(2-甲基脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、2,2’-偶氮双(2,4,4-三甲基戊烷)、2-氰基-2-丙基偶氮甲酰胺、2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)或2,2’-偶氮双(N-环己基-2-甲基丙酰胺)等。

聚合工序中,在用惰性气体置换后的容器内,根据乙烯基单体的种类,以促进反应、控制分子量和分子量分布等为目的,在乙烯基单体和通式(3)的有机碲化合物中进一步混合偶氮系聚合引发剂和/或通式(4)的有机二碲化合物。此时,惰性气体,可列举氮气、氩气、氦气等。优选氩气、氮气。

所述(a)、(b)、(c)和(d)中乙烯基单体的用量根据目标共聚物的物性适当调节即可。优选相对于通式(3)的有机碲化合物1摩尔,将乙烯基单体设为5摩尔~10000摩尔。

所述(b)的合用通式(3)的有机碲化合物与偶氮系聚合引发剂时,优选相对于通式(3)的有机碲化合物1摩尔,将偶氮系聚合引发剂设为0.01摩尔~10摩尔。

所述(c)的合用通式(3)的有机碲化合物与通式(4)的有机二碲化合物时,优选相对于通式(3)的有机碲化合物1摩尔,将通式(4)的有机二碲化合物设为0.01摩尔~100摩尔。

所述(d)的合用通式(3)的有机碲化合物、通式(4)的有机二碲化合物及偶氮系聚合引发剂时,优选相对于通式(3)的有机碲化合物1摩尔,将通式(4)的有机二碲化合物设为0.01摩尔~100摩尔,优选相对于通式(3)的有机碲化合物1摩尔,将偶氮系聚合引发剂设为0.01摩尔~10摩尔。

聚合反应可以在无溶剂下进行,但也可以使用自由基聚合中通常使用的非质子性溶剂或质子性溶剂并搅拌所述混合物来进行。可以使用的非质子性溶剂,例如可列举苯甲醚、苯、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮、2-丁酮(甲基乙基酮)、二噁烷、丙二醇单甲醚乙酸酯、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃(THF)、乙酸乙酯或三氟甲基苯等。此外,质子性溶剂,例如可列举水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、1-甲氧基-2-丙醇、六氟异丙醇或二丙酮醇等。

溶剂的用量可适当调节,例如相对于乙烯基单体1g,优选0.01ml以上,更优选0.05ml以上,进一步优选0.1ml以上,优选50ml以下,更优选10ml以下,进一步优选1ml以下。

反应温度、反应时间可根据得到的共聚物的分子量或分子量分布进行适当调节,但通常在0℃~150℃下搅拌1分钟~100小时。TERP法即使在低聚合温度和短聚合时间下仍可获得高产率和精密的分子量分布。此时,压力通常在常压进行,但也可以进行加压或减压。

聚合反应结束后,可以通过通常的分离纯化手段,从得到的反应混合物中除去使用的溶剂、残留的乙烯基单体等,来分离目标共聚物。

通过聚合反应得到的共聚物的生长末端是来自碲化合物的-TeR

除去碲原子的方法,可使用如下方法:使用三丁基锡烷或硫醇化合物等的自由基还原方法;用活性炭、硅胶、活性氧化铝、活性白土、分子筛和高分子吸附剂等吸附的方法;用离子交换树脂等吸附金属的方法;通过添加过氧化氢水或过氧化苯甲酰等过氧化物或者通过在体系中吹入空气或氧气来使共聚物末端的碲原子氧化分解并组合水洗或适宜的溶剂来除去残留碲化合物的液-液萃取法或固-液萃取法;仅对特定分子量以下的物质进行提取除去的超滤等溶液状态下的纯化方法。此外,这些方法也可组合使用。

予以说明,通过聚合反应得到的共聚物的另一端(与生长末端相反侧的末端)是来自碲化合物的-CR

(聚合产物)

所述分散剂组合物可使用含有所述嵌段共聚物的聚合产物作为分散剂成分。所述聚合产物是指为了获得所述嵌段共聚物而进行聚合操作时得到的产物。所述聚合产物中包含期望的嵌段共聚物和合成该嵌段共聚物时作为副产物产生的聚合物杂质。

所述聚合物杂质是合成期望的嵌段共聚物时不可避免地作为副产物产生的其他聚合物。例如合成A-B双嵌段共聚物时作为副产物产生的聚合物杂质,可列举与A嵌段具有相同组成的无规聚合物、与B嵌段具有相同组成的无规聚合物。予以说明,聚合物杂质是合成期望的嵌段共聚物时作为副产物产生的聚合物,不包括另外添加的聚合物。

所述聚合产物中的所述嵌段共聚物的含有率在聚合产物100质量%中优选50质量%以上。聚合产物中的嵌段共聚物的含有率如果在50质量%以上,则将聚合产物用作分散剂时,分散性能提高。

(分散介质)

所述分散剂组合物可含有分散介质。所述分散介质,只要可分散或溶解嵌段共聚物且与这些成分不发生反应并且具有适度挥发性,就可适当选择使用。例如可使用以往公知的有机溶剂,例如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、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丁基醚、丙二醇叔丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单正丁基醚、甲氧基甲基戊醇、甲氧基丙醇、丙二醇单乙基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇单乙基醚、三丙二醇甲基醚等二醇单烷基醚类;乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、二丙二醇二甲基醚等二醇二烷基醚类;乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单正丁基醚乙酸酯、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、丙二醇单丁基醚乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、甲氧基戊基乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单正丁基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、三乙二醇单甲基醚乙酸酯、三乙二醇单乙基醚乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯等二醇烷基醚乙酸酯类;乙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等二醇二乙酸酯类;环己醇乙酸酯等烷基乙酸酯类;戊醚、丙醚、二乙醚、二丙醚、二异丙醚、丁醚、二戊醚、乙基异丁基醚、二己醚等醚类;丙酮、甲基乙基酮、甲基戊基酮、甲基异丙基酮、甲基异戊基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙基戊基酮、甲基丁基酮、甲基己基酮、甲基壬基酮、甲氧基甲基戊酮等酮类;乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、甘油、苄醇等一元或多元醇类;正戊烷、正辛烷、二异丁烯、正己烷、己烯、异戊二烯、二戊烯、十二烷等脂肪烃类;环己烷、甲基环己烷、甲基环己烯、双环己烷等脂环烃类;苯、甲苯、二甲苯、枯烯等芳香烃类;甲酸戊酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、异丁酸甲酯、乙二醇乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、丁酸异丁酯、异丁酸甲酯、辛酸乙酯、硬脂酸丁酯、苯甲酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、γ-丁内酯等链状或环状酯类;3-甲氧基丙酸、3-乙氧基丙酸等烷氧基羧酸类;氯化丁烷、氯化戊烷等卤代烃类;甲氧基甲基戊酮等醚酮类;乙腈、苄腈等腈类等。

所述分散剂组合物中的分散介质的含量没有特别限定,可适当调节。分散剂组合物中的分散介质的含量的上限值通常为99质量%。此外,考虑到适合于后述制备着色组合物的粘度,分散剂组合物中的分散介质的含量的下限值通常为10质量%,优选30质量%。

<着色组合物>

本发明的着色组合物含有上述分散剂组合物、着色材料、粘合剂树脂和分散介质。

(着色材料)

所述着色材料的种类可根据其用途适当选择,例如可列举颜料、染料。从耐光性和耐热性的观点出发,所述着色组合物优选包含颜料作为着色材料。颜料可列举有机颜料和无机颜料中的任一种,但特别优选以有机化合物为主要成分的有机颜料。颜料例如可列举红色颜料、黄色颜料、橙色颜料、蓝色颜料、绿色颜料、紫色颜料等各种颜色的颜料。颜料的结构可列举单偶氮系颜料、重氮系颜料、稠合重氮系颜料等偶氮系颜料、二酮吡咯并吡咯系颜料、酞菁系颜料、异吲哚啉酮系颜料、异吲哚啉系颜料、喹吖啶酮系颜料、靛蓝系颜料、硫靛蓝系颜料、喹酞酮系颜料、二噁嗪系颜料、蒽醌系颜料、苝系颜料、芘酮系颜料等多环系颜料等。着色组合物中所含的颜料可仅为一种,也可为多种。

颜料的具体例子,可列举C.I.颜料红(C.I.Pigment Red)7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、122、123、146、149、166、168、177、178、179、187、200、202、208、210、215、224、254、255、264、269等红色颜料;C.I.颜料黄(C.I.Pigment Yellow)1、3、5、6、14、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、93、97、98、104、108、110、138、139、147、150、151、154、155、166、167、168、170、180、185、188、193、194、213等黄色颜料;C.I.颜料橙(C.I.Pigment Orange)36、38、43等橙色颜料;C.I.颜料蓝(C.I.Pigment Blue)15、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60等蓝色颜料;C.I.颜料绿(C.I.Pigment Green)7、36、58、59、62、63、铝酞菁、多卤化铝酞菁、氢氧化铝酞菁、二苯氧基氧膦基氧基铝酞菁、二苯基氧膦基氧基铝酞菁、多卤化二苯氧基氧膦基氧基铝酞菁、多卤化二苯基氧膦基氧基铝酞菁等绿色颜料;C.I.颜料紫(C.I.Pigment Violet)23、32、50等紫色颜料等。颜料,优选其中的C.I.颜料红254、C.I.颜料红255、C.I.颜料红264、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿59等。

使用本发明的着色组合物来形成彩色滤光片的黑色矩阵等遮光材料时,可以使用黑色的颜料。黑色的颜料可单独使用,也可与上述红色颜料、上述绿色颜料、上述蓝色颜料等混合使用。黑色颜料,可列举碳黑、乙炔黑、灯黑、骨黑、石墨、铁黑、钛金黑等。其中,从遮光率、图像特性的观点出发,优选碳黑、钛金黑。

所述着色材料的平均粒径可根据其用途适当选择,没有特别限制。从高透明性和高对比度的观点出发,所述着色组合物优选含有平均粒径为10nm~150nm的着色材料。

所述着色材料也可含有色素衍生物作为分散助剂。为了与分散剂组合物中包含的聚合物中的酰胺基进行离子键合与其吸附,所述色素衍生物优选含有具有酸性基的酸性色素衍生物。该色素衍生物是在色素骨架中导入了酸性官能团的物质。色素骨架,优选与构成着色组合物的着色材料相同或类似的骨架、与作为该颜料原料的化合物相同或类似的骨架。色素骨架的具体例子,可列举偶氮系色素骨架、酞菁系色素骨架、蒽醌系色素骨架、三嗪系色素骨架、吖啶系色素骨架、苝系色素骨架等。在色素骨架中导入的酸性基,优选羧基、磷酸基、磺酸基。予以说明,从合成的方便程度和酸性度的强度来看,优选磺酸基。此外,酸性基可以直接键合在色素骨架上,但也可以经由烷基或芳基等烃基、酯、醚、磺酰胺、氨酯键键合在色素骨架上。色素衍生物的用量没有特别限制,例如优选相对于着色材料100质量份为4质量份~17质量份。

从辉度的观点出发,在着色组合物的固体成分总量中,着色组合物中的着色材料的含量的上限值通常为80质量%,优选75质量%,更优选60质量%。此外,在着色组合物的固体成分总量中,着色组合物中的着色材料的含量的下限值通常为10质量%,优选20质量%,更优选30质量%。在此,固体成分是指后述分散介质以外的成分。

相对于着色材料100质量份,着色组合物中分散剂成分(嵌段共聚物和聚合产物)相对于着色材料的含量优选5质量份~200质量份,更优选10质量份~100质量份,进一步优选10质量份~80质量份。

(粘合剂树脂)

所述着色组合物包含粘合剂树脂(该粘合剂树脂不包括上述具有通式(1)所示的结构单元的聚合物)。由此,可提高着色组合物的碱显影性和对基板的粘结性。对这样的粘合剂树脂没有特别限定,但优选具有羧基、酚羟基等酸性基的树脂。

所述粘合剂树脂优选包含来自含羧基的乙烯基单体的结构单元和来自(甲基)丙烯酸酯的结构单元的无规共聚物。所述含羧基的乙烯基单体优选(甲基)丙烯酸。所述(甲基)丙烯酸酯,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。

所述粘合剂树脂中,来自含羧基的乙烯基单体的结构单元和来自(甲基)丙烯酸酯的结构单元的总含有率优选50质量%以上,更优选60质量%以上,进一步优选70质量%以上。此外,所述粘合剂树脂中,来自含羧基的乙烯基单体的结构单元的含有率优选5质量%以上,更优选10质量%以上,进一步优选20质量%以上,优选90质量%以下,更优选70质量%以下。

其中,优选含羧基的乙烯基单体与(甲基)丙烯酸酯的无规共聚物。这样的共聚物的具体例子,可列举(甲基)丙烯酸与(甲基)丙烯酸丁酯的无规共聚物、(甲基)丙烯酸与(甲基)丙烯酸苄酯的无规共聚物、(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸丁酯及(甲基)丙烯酸苄酯的无规共聚物等。从粘合剂树脂与着色材料亲和性的观点出发,粘合剂树脂特别优选(甲基)丙烯酸与(甲基)丙烯酸苄酯的无规共聚物。

含羧基的乙烯基单体与(甲基)丙烯酸酯的共聚物中,(甲基)丙烯酸在总单体成分中的含量通常为5质量%~90质量%,优选10质量%~70质量%,更优选20质量%~70质量%。

所述粘合剂树脂也可为在侧链具有可进行自由基聚合的碳-碳双键的树脂。通过在侧链具有双键,本发明的着色组合物的光固化性提高,因此可进一步提高分辨率、密合性。在侧链导入可进行自由基聚合的碳-碳双键的方法,例如可列举使(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、邻(或者间或对)乙烯基苄基缩水甘油醚等化合物与所述粘合剂树脂的酸性基进行反应的方法。

粘合剂树脂的Mw优选3,000~100,000,更优选5,000~50,000,进一步优选5,000~20,000。粘合剂树脂的Mw如果在3,000以上,则由着色组合物形成的着色层的耐热性、膜强度等良好,Mw如果在100,000以下,则该涂布膜的碱显影性更好。

粘合剂树脂的酸值优选20mgKOH/g~170mgKOH/g,更优选50mgKOH/g~150mgKOH/g,进一步优选90mgKOH/g~150mgKOH/g。粘合剂树脂的酸值如果在20mgKOH/g以上,则以着色组合物为着色层时的碱显影性更好,如果在170mgKOH/g以下,则耐热性良好。

着色组合物中包含的粘合剂树脂可仅为一种,也可为多种。着色组合物中,相对于着色材料100质量份,粘合剂树脂的含量优选3质量份~200质量份,更优选10质量份~100质量份,进一步优选20质量份~80质量份。

(交联剂)

所述着色组合物可根据需要包含交联剂。交联剂是指具有两个以上可聚合的基团的化合物。可聚合的基团,例如可列举烯键式不饱和基、环氧乙烷基、氧杂环丁烷基、N-烷氧基甲胺基等。所述交联剂优选具有两个以上(甲基)丙烯酰基的化合物或具有两个以上N-烷氧基甲胺基的化合物。所述交联剂可单独或两种以上混合使用。

所述具有两个以上(甲基)丙烯酰基的化合物的具体例子,可列举脂肪族多羟基化合物与(甲基)丙烯酸反应得到的多官能(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、环氧烷改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、具有羟基的(甲基)丙烯酸酯与多官能异氰酸酯反应得到的多官能聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、具有羟基的(甲基)丙烯酸酯与酸酐反应得到的具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯等。

所述脂肪族多羟基化合物,例如可列举乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等二元脂肪族多羟基化合物;甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等三元以上的脂肪族多羟基化合物。所述具有羟基的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯等。所述多官能异氰酸酯,例如可列举甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。所述酸酐,例如可列举琥珀酸酐、马来酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐等二元酸的酸酐;苯均四酸酐、联苯四羧酸二酐、苯甲酮四羧酸二酐等四元酸二酐。

所述着色组合物中,相对于着色材料100质量份,交联剂的含量优选10质量份~1,000质量份,特别优选20质量份~500质量份。交联剂的含量如果过少,则可能得不到充分的固化性。而交联剂的量如果过多,则本发明的着色组合物有碱显影性下降,未曝光部分的基板上或遮光层上容易发生基底脏污、膜残留等倾向。

(光聚合引发剂)

所述着色组合物可根据需要包含光聚合引发剂。由此可向着色组合物赋予辐射敏感性。所述光聚合引发剂是一种可通过可见光、紫外线、远红外线、电子射线、X射线等放射线的曝光产生引发交联剂聚合的活性物质的化合物。

所述光聚合引发剂,例如可列举噻吨酮系化合物、苯乙酮系化合物、双咪唑系化合物、三嗪系化合物、O-酰基肟系化合物、鎓盐系化合物、安息香系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、重氮系化合物、酰亚胺磺酸盐系化合物、氨基酮系化合物等。光聚合引发剂可单独或两种以上混合使用。

本发明的着色组合物中,相对于交联剂100质量份,光聚合引发剂的含量优选0.01质量份~120质量份,特别优选1质量份~100质量份。该情形下,光聚合引发剂的含量如果过少,可能曝光固化不充分,而含量如果过多,可能形成的着色层显影时容易从基板脱落。

(分散介质)

所述着色组合物含有分散介质。所述分散介质,只要可分散或溶解构成着色组合物的其他成分且与这些成分不发生反应并且具有适度挥发性,就可适当选择使用。例如可使用以往公知的有机溶剂,例如可列举上述可用于分散剂组合物中的有机溶剂(分散介质)。从颜料等的分散性、分散剂的溶解性、颜料分散组合物的涂布性等观点出发,有机溶剂优选二醇烷基醚乙酸酯类、一元或多元醇类。颜料分散组合物中包含的溶剂可仅为一种,也可为多种。

以光刻法形成彩色滤光片的像素时,上述分散介质的沸点(压力1013.25hPa条件下。下面关于沸点皆为该条件下)优选100℃~200℃。上述分散介质中,从涂布性、表面张力等的平衡性好且着色组合物中的构成成分的溶解度比较高的方面来看,优选二醇烷基醚乙酸酯类。此外,也优选使用沸点为150℃以上的分散介质。通过使用沸点高的分散介质,可抑制由着色组合物急速干燥导致的着色组合物相互关系的破坏。予以说明,沸点为150℃以上的分散介质也可为二醇烷基醚乙酸酯类。分散介质整体100质量%中,沸点为150℃以上的分散介质的含有比例优选3~50质量%。

对着色组合物中的分散介质的含量没有特别限制,可适当调节。着色组合物中的分散介质含量的上限值通常为99质量%。此外,考虑到适于涂布着色组合物的粘度,着色组合物中的分散介质含量的下限值通常为70质量%,优选80质量%。上述分散介质可用作用于从着色组合物中溶解、去除形成的析出物的溶剂。

(其他添加剂)

在不损害本发明优选物性的范围内,除了上述添加剂以外,所述着色组合物中还可配入其他添加剂。其他添加剂,可列举敏化色素、热聚合抑制剂、非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、增塑剂、有机羧酸化合物、有机羧酸酐、pH调节剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、防腐剂、防霉剂、表面活性剂、抗凝集剂、密合性改良剂、显影改良剂、保存稳定剂等。

敏化色素,可列举4,4’-二甲基氨基二苯甲酮、4,4’-二乙基氨基二苯甲酮、2-氨基二苯甲酮、4-氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,4-二氨基二苯甲酮、2-(对二甲基氨基苯基)苯并噁唑、2-(对二乙基氨基苯基)苯并噁唑、2-(对二甲基氨基苯基)苯并[4,5]苯并噁唑、2-(对二甲基氨基苯基)苯并[6,7]苯并噁唑、2,5-双(对二乙基氨基苯基)1,3,4-噁唑、2-(对二甲基氨基苯基)苯并噻唑、2-(对二乙基氨基苯基)苯并噻唑、2-(对二甲基氨基苯基)苯并咪唑、2-(对二乙基氨基苯基)苯并咪唑、2,5-双(对二乙基氨基苯基)1,3,4-噻二唑、(对二甲基氨基苯基)吡啶、(对二乙基氨基苯基)吡啶、(对二甲基氨基苯基)喹啉、(对二乙基氨基苯基)喹啉、(对二甲基氨基苯基)嘧啶、(对二乙基氨基苯基)嘧啶等。

热聚合抑制剂,可列举氢醌、对甲氧基苯酚、邻苯三酚、儿茶酚、2,6-叔丁基-对甲酚、β-萘酚等。

非离子型表面活性剂,可列举氟系表面活性剂、硅氧烷型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂等。

阴离子型表面活性剂,可列举烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、烷基萘磺酸盐类、聚氧乙烯烷基醚磺酸盐类、烷基硫酸盐类、烷基硫酸酯盐类、高级醇硫酸酯盐类、脂肪醇硫酸酯盐类、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐类、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐类、烷基磷酸酯盐类、聚氧乙烯烷基醚磷酸盐类、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸盐类、特殊高分子型表面活性剂等。

阳离子型表面活性剂,可列举季铵盐类、咪唑啉衍生物类、烷基胺盐类等。

两性表面活性剂,可列举甜菜碱型化合物类、咪唑鎓盐类、咪唑啉类、氨基酸类等。

增塑剂,可列举邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸双十二烷基酯、三乙二醇二辛酸酯、邻苯二甲酸二甲基二醇酯、磷酸三甲苯酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、三乙酸甘油酯等。

有机羧酸化合物,可列举单羧酸、苯基上直接键合有羧基的羧酸、自苯基介由碳键键合有羧基的羧酸类等。

有机羧酸酐,可列举乙酸酐、三氯乙酸酐、三氟乙酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、1,2-环己烯二羧酸酐、正十八烷基琥珀酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、苯均四酸酐、萘二甲酸酐等。

<着色组合物的制备方法>

上述着色组合物可通过混合着色材料、分散剂组合物、粘合剂树脂、分散介质以及根据需要添加的交联剂、光聚合引发剂、其他添加剂来配制。混合例如可使用油漆搅拌器、珠磨机、球磨机、溶解器、捏合机等混合分散机。着色组合物优选在混合后过滤。由于所述着色组合物具有碱显影性,因此可适宜地用于彩色滤光片。

此外,也可使用以本发明的分散剂组合物预先进行了表面处理的着色材料。表面处理方法可使用如下方法:使用亨舍尔混合机、球磨、雾化胶体磨、班伯里混合机等边搅拌着色材料边添加混合分散剂的干式法;和溶剂中处理后除去溶剂的湿式法。这样通过用本发明的分散剂组合物进行表面处理,可提高着色材料的分散性,防止聚集。

<彩色滤光片>

本发明的彩色滤光片具备使用上述着色组合物形成的着色层。

制备彩色滤光片的方法,例如可列举如下方法。首先,在聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂等热塑性树脂片;环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂等热固性树脂片;各种玻璃等透明基板上,具备使红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三原色的光通过的色像素,优选具备由上述着色组合物形成的黑色矩阵。作为制备彩色滤光片的方法,涂布黑色的着色组合物后,进行软烤(pre-bake)使溶剂(分散介质)蒸发,形成涂膜。接着,介由光掩膜对该涂膜曝光后,使用碱显影液(含有有机溶剂或表面活性剂及碱性化合物的水溶液等)显影,溶解去除涂膜未曝光的部分,形成黑色的图案(黑色矩阵)。然后,根据需要硬烤(post-bake)后,对红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)依次重复同样的操作,由此得到基板上配置有红色、绿色和蓝色三原色像素阵列的彩色滤光片。但本发明中形成各色像素的顺序并不限定于上述顺序。

在基板上涂布着色组合物时,可采用喷涂法、辊涂法、旋涂法、狭缝模涂布法、棒涂法等适当的涂布方法,但特别优选采用旋涂法、狭缝模涂布法。

根据需要在这样得到的像素图案上形成保护膜后,通过溅射形成透明导电膜(氧化铟锡(ITO)等)。形成透明导电膜后,还可进一步形成隔板,制成彩色滤光片。

本发明的彩色滤光片的尺寸精度等高,可适宜地用于彩色液晶显示元件、彩色摄像管元件、色彩传感器、有机EL显示元件、电子纸等。

此外,由于所述着色组合物的粘度低,着色材料的分散性优异,因此可适宜地用作支撑在夹持液晶层的薄膜晶体管(TFT)基板和彩色滤光片基板上的着色柱隔板。例如可列举日本特开2015-191234号公报中记载的高光学密度(Optical Depth:OD)的组合物。

实施例

下面基于具体实施例,进一步详细说明本发明。本发明不受下述实施例的任何限制,在不改变其宗旨的范围内可适当改变进行实施。予以说明,嵌段共聚物和粘合剂树脂的聚合率、重均分子量(Mw)、分子量分布(PDI)和胺值、分散剂组合物的甲醛量以及着色组合物的分散性(粘度),根据下述方法进行评价。

予以说明,简略语的含义如下。

BA:丙烯酸丁酯

BMA:甲基丙烯酸丁酯

PCL5:甲基丙烯酸2-羟乙酯的5摩尔己内酯加成物(大赛璐化学株式会社制,PLACCEL(注册商标)FM5)

PCL FA5:丙烯酸2-羟乙酯的5摩尔己内酯加成物(大赛璐化学株式会社制,PLACCEL(注册商标)FA5)

DMAEMA:甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯

DMAAm:二甲基丙烯酰胺

DBDT:二丁基二碲

AIBN:2,2’-偶氮双(异丁腈)

PMA:丙二醇单甲基醚乙酸酯

(聚合率)使用核磁共振(NMR)测定装置(Bruker BioSpin公司制,型号:AVANCE500(频率500MHz))测定

(重均分子量(Mw)和分子量分布(PDI))使用高效液相色谱仪(东曹株式会社制,型号HLC-8320),通过凝胶渗透色谱法(GPC)求得。色谱柱使用一根SHODEX KF-603(Φ6.0mm×150mm)(SHODEX株式会社制),流动相使用10毫摩尔/L溴化锂/10毫摩尔/L乙酸/N-甲基-2-吡咯烷酮,检测器使用差示折射仪。测定条件设为:柱温40℃、样品浓度20mg/mL、样品注入量10μL、流速0.2mL/分钟。使用聚苯乙烯(分子量427,000、190,000、96,400、37,400、10,200、2,630、906)作为标准物质,制作标准曲线(校准曲线),测定重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)。从该测定值计算分子量分布(PDI=Mw/Mn)。

(胺值)胺值表示与每克固体成分的碱性成分当量的氢氧化钾(KOH)的质量。将测定样品溶解在四氢呋喃中,使用电位差滴定装置(商品名:GT-06,三菱化学株式会社制),用0.1摩尔/L盐酸/2-丙醇溶液中和滴定得到的溶液。将滴定pH曲线的拐点作为滴定终点,根据下式计算胺值(B)。

B=56.11×Vs×0.1×f/w

B:胺值(mgKOH/g)

Vs:滴定所需的0.1摩尔/L盐酸/2-丙醇溶液的用量(mL)

f:0.1摩尔/L盐酸(2-丙醇性)的滴定度

w:测定样品的质量(g)(固体成分换算值)

(粘度)使用E型粘度计(商品名:TVE-22L,东机产业株式会社制),使用锥形转子(1°34’×R24),在25℃下以转子转速60rpm测定粘度。对配制后在25℃下保存2小时的着色组合物进行粘度测定。

(甲醛量)将0.5g分散剂组合物注入到填充有含浸了DNPH(2,4-二硝基苯肼)的硅胶的筒(Waters公司制,Sep Pak(注册商标)DNPH-Silica Plus Cartridge(商品编号:WAT037500)),室温静置2小时。

用4mL乙腈洗脱,定容到5mL。使用液相色谱仪(岛津制作所制,商品名:LC-10AD、色谱柱:ProC18 RS(4.6×250mm,5μm(株式会社YMC制))、流动相:乙腈/超纯水=65:35溶液、柱温:40℃、流速:1.0mL/分、检测波长:360nm),使用两种醛-DNPH混合标准液(0.1μg醛/μL乙腈,和光纯药株式会社制)作为标准物,进行测定。从测定结果算出甲醛量。

<嵌段共聚物的制备>

(嵌段共聚物No.1)

在具备氩气导管和搅拌机的烧瓶中加入PCL FA5(135.0g)、BA(20.5g)、AIBN(0.82g)、PMA(103.6g),氩气置换后,加入BTEE(7.49g),60℃下反应21小时。聚合率为97.6%。

在得到的溶液中加入预先进行了氩气置换的DMAAm(51.1g)、PMA(34.1g)的混合溶液、AIBN(0.41g),60℃下反应13小时。聚合率为100%。

反应结束后,将反应液注入到搅拌中的正庚烷中。将析出的聚合物进行抽滤、干燥,得到嵌段共聚物No.1。得到的嵌段共聚物No.1的Mw为14,614,PDI为1.42,胺值为0mgKOH/g。此外,表2中给出了嵌段共聚物No.1的组成。予以说明,共聚物中的各结构单元的含有率是基于聚合反应中使用的单体的加入比率和聚合率计算的。

(嵌段共聚物No.2)

在具备氩气导管和搅拌机的烧瓶中加入PCL5(275.8g)、BMA(45.3g)、AIBN(1.64g)、PMA(90.3g),氩气置换后,加入BTEE(14.99g)、DBDT(18.47g),60℃下反应10小时。聚合率为99.6%。

在得到的溶液中加入预先进行了氩气置换的DMAEMA(162.6g)、PMA(40.6g)的混合溶液,60℃下反应11小时。聚合率为98.1%。

反应结束后,将反应液注入到搅拌中的正庚烷中。将析出的聚合物进行抽滤、干燥,得到嵌段共聚物No.2。得到的嵌段共聚物No.2的Mw为14,797,PDI为1.44,胺值为118mgKOH/g。此外,表2中给出了嵌段共聚物No.2的组成。予以说明,共聚物中的各结构单元的含有率是基于聚合反应中使用的单体的加入比率和聚合率计算的。

表1

<分散剂组合物>

将各嵌段共聚物0.325g溶解在PMA 0.675g中,配制分散剂组合物。对该分散剂组合物进行甲醛量测定,如表2所示。

表2

分散剂组合物No.2的作为分散剂的嵌段共聚物的B嵌段不具有通式(1)的结构单元而是具有来自甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的结构单元。该分散剂组合物No.2的甲醛量高达1.7ppm。与此相对,分散剂组合物No.1的作为分散剂的嵌段共聚物的B嵌段具有通式(1)的结构单元。该分散剂组合物No.1的甲醛量为0.1ppm,非常低。

<碱可溶性树脂(粘合剂树脂)的合成>

在具备氩气导管和搅拌机的烧瓶中加入甲基丙烯酸(MAA)(40.0g)、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)(160.0g)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(PMA)(580.0g),氩气置换后,加入2,2’-偶氮双(异丁腈)(AIBN)(4.0g)、正十二烷基硫醇(6.0g)、PMA(20.0g)并升温至90℃。在将该溶液保持在90℃的同时,花费1.5小时向该溶液中滴加MAA(80.0g)、BzMA(320.0g)、AIBN(8.0g)、正十二烷基硫醇(12.0g)、PMA(50.0g)。滴加结束60分后,将温度升高至110℃,加入AIBN(0.8g)、PMA(10.0g)反应1小时,再加入AIBN(0.8g)、PMA(10.0g)反应1小时,再加入AIBN(0.8g)、PMA(10.0g)反应1小时。

将得到的反应溶液冷却至室温,加入PMA(240.0g),得到非挥发成分39.5%的碱可溶性树脂的溶液。碱可溶性树脂的重均分子量(Mw)为9,150,分子量分布(PDI)为1.92,酸值为128mgKOH/g。

<着色组合物的配制>

着色组合物No.1-1、1-2

按颜料8质量份、嵌段共聚物No.1 6质量份、碱可溶性树脂6质量份、PMA80质量份的配制组成进行配制,加入0.3mm氧化锆珠555质量份,用珠磨机(商品名:DISPERMAT CA,VMA-GETZMANN GmbH公司制)混合3小时使其充分分散。分散结束后,滤掉珠子,得到着色组合物。颜料使用了C.I.颜料红254(商品名:BKCF,Ciba Specialty化学公司制)或C.I.颜料绿58(商品名:FASTOGEN(注册商标)GREEN A310,DIC株式会社制),配制着色组合物No.1-1(红色组合物)和着色组合物No.1-2(绿色组合物)。评价得到的红色组合物和绿色组合物的分散性,发现每个组合物的粘度都在30mPa·s以下。

着色组合物No.2-1、2-2

除了改变嵌段共聚物以外,与着色组合物No.1-1、1-2的配制法同样地配制着色组合物No.2-1(红色组合物)和着色组合物No.2-2(绿色组合物)。评价得到的红色组合物和绿色组合物的分散性,发现每个组合物的粘度都在30mPa·s以下。

着色组合物No.1-1、1-2的粘度均在30mPa·s以下,与着色组合物No.2-1、2-2同样,其颜料的分散性良好。因此,可以理解B嵌段具有通式(1)的结构单元的嵌段共聚物虽然不具有氨基或季铵化铵盐基,但仍可以用作分散剂。因此,可知如果使用B嵌段具有通式(1)的结构单元的嵌段共聚物,可得到能够降低甲醛量且颜料分散性也优异的着色组合物。

本发明中包含下述实施方式。

(实施方式1)一种分散剂组合物,其特征在于,其含有具有通式(1)所示的结构单元的聚合物。

[通式(1)中,R

(实施方式2)根据方式1所述的分散剂组合物,其中,所述聚合物的胺值小于10mgKOH/g。

(实施方式3)根据方式1或2所述的分散剂组合物,其中,所述聚合物是具有A嵌段和B嵌段的嵌段共聚物,所述A嵌段具有来自(甲基)丙烯酸基单体的结构单元,所述B嵌段具有所述通式(1)所示的结构单元。

(实施方式4)根据方式3所述的分散剂组合物,其中,所述A嵌段具有通式(10)所示的结构单元。

[通式(10)中,n1表示1~10的整数,R

(实施方式5)根据方式3或4所述的分散剂组合物,其中,所述嵌段共聚物中的A嵌段与B嵌段的质量比(A嵌段/B嵌段)为50/50以上。

(实施方式6)根据方式3~5中任意一项所述的分散剂组合物,其中,所述嵌段共聚物的分子量分布(PDI)为2.5以下。

(实施方式7)根据方式3~6中任意一项所述的分散剂组合物,其中,所述嵌段共聚物是由活性自由基聚合法聚合而成的聚合物。

(实施方式8)一种着色组合物,其特征在于,其含有方式1~7中任意一项所述的分散剂组合物、着色材料、粘合剂树脂和分散介质。

(实施方式9)根据方式8所述的着色组合物,其用于彩色滤光片。

(实施方式10)一种彩色滤光片,其特征在于,其具备使用方式9所述的着色组合物形成的着色层。

相关技术
  • (甲基)丙烯酸系聚合物、(甲基)丙烯酸系嵌段共聚物、颜料分散体、感光性着色组合物、彩色滤光片、油墨组合物、复合嵌段共聚物、颜料分散剂和涂布剂
  • 着色组合物、及使用该着色组合物的固化膜、彩色滤光片、图案形成方法、彩色滤光片的制造方法、固体成像元件及图像显示装置
技术分类

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