著色組合物、著色固化膜及顯示元件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及著色組合物、著色固化膜及顯示元件，更具體而言，涉及一種著色組合 物，其用于形成在透射式或反射式的彩色液晶顯示元件、固體攝像元件、有機EL顯示元件、 電子紙等中使用的著色固化膜，涉及使用該著色組合物而形成的著色固化膜、以及具備該 著色固化膜的顯示元件。
【背景技術】
[0002] 已知在使用著色放射線敏化性組合物來制造濾色片時，在基板上涂布顏料分散型 的著色放射線敏化性組合物并干燥后，通過照射（以下稱為"曝光"）放射線使干燥涂膜成 為所期望的圖案形狀，進行顯影，而獲得各色像素的方法（例如參照專利文獻1~2)。另 外，也已知有利用將炭黑分散而成的光聚合性組合物來形成黑色矩陣的方法（例如參照專 利文獻3)。再者，也已知有使用顏料分散型的著色樹脂組合物并以噴墨方式獲得各色像素 的方法（例如參照專利文獻4)。
[0003] 近年來，強烈需要液晶顯示元件的高對比度化、固體攝像元件的高精細化，為了實 現這些，研究了應用染料作為著色劑。但是，一般而言，相較于使用顏料作為著色劑的情形， 在使用染料的情形下，大多在耐熱性或耐溶劑性等存在問題。
[0004] 在此種背景下，作為可形成耐熱性優異的像素的含染料著色組合物，例如在專利 文獻5中，提出了使用具有烷磺酰基酰亞胺陰離子的三芳基甲烷系染料。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1日本特開平2-144502號公報 [0008] 專利文獻2日本特開平3-53201號公報
[0009] 專利文獻3日本特開平6-35188號公報
[0010] 專利文獻4日本特開2000-310706號公報
[0011] 專利文獻5日本特開2012-83652號公報
【發明內容】
[0012] 但是，在專利文獻5所提出的染料中，已發現像素的耐熱性與耐溶劑性的均衡性 不良。
[0013] 因此，本發明的課題是提供適合于形成可兼顧耐熱性與耐溶劑性的著色固化膜的 著色組合物。再者，本發明的課題是提供一種使用該著色組合物而形成的著色固化膜及具 備該著色固化膜的顯示元件。
[0014] 本發明人等認真研究，結果發現通過使用具有特定結構的著色劑，可解決上述課 題。
[0015] S卩，本發明提供一種著色組合物，是包含（A)著色劑和（B)聚合性化合物的著色組 合物，所述著色劑含有具有下述式（1)所示的結構單元的化合物（以下，稱為"主著色劑")。
[0016]
[0017] [在式（1)中，
[0018] R1表示氫原子、甲基或三氟甲基，
[0019] R2和R3相互獨立地表示氫原子、鹵素基或者取代或未取代的烴基，其中，R2和R3中 至少一個為鹵素基或鹵素取代的烴基；
[0020] A表不2價基團；
[0021] G表示2價烴基或單鍵，其中2價烴基在C-C鍵間可具有選 自-0-基、-S-基、-C0-基、-NR7-基中的連結基團，R7表示氫原子或者取代或未取代的烴 基；
[0022] Zm+表示陽離子性發色團，
[0023] m表示1~3的自然數，
[0024] p表示1~8的自然數。]
[0025] 另外，本發明提供一種使用上述著色組合物所形成的著色固化膜及一種具備該著 色固化膜的顯示元件。在此，"著色固化膜"是指用于顯示元件或固體攝像元件的各色像素、 黑色矩陣、黑色間隔件等。
[0026] 若使用本發明的著色組合物，則可形成以高水平兼顧耐熱性與耐溶劑性的著色固 化膜。
[0027] 因此，本發明的著色組合物在彩色液晶顯示元件、有機EL顯示元件、電子紙等顯 示元件、CMOS影像傳感器等固體攝像元件的制作中可極適當地使用。
【具體實施方式】
[0028] 以下，對本發明進行詳細說明。
[0029] 著色組合物
[0030] 以下，對本發明的著色組合物的構成成分進行詳細說明。
[0031] -(A)著色劑-
[0032] 本發明的著色組合物含有主著色劑作為著色劑。主著色劑是具有下述式（1)所示 的結構單元的化合物，該化合物是在末端具有SO3基的陰離子部分與構成發色團的陽離子 部分形成鹽的化合物。
[0033]
[0034] [在式（1)中，
[0035] R1表示氫原子、甲基或三氟甲基，
[0036] R2和R3相互獨立地表示氫原子、鹵素基或者取代或未取代的烴基，其中，R 2和R3中 至少一個為鹵素基或鹵素取代的烴基；
[0037] A表不2價基團；
[0038] G表示2價烴基或單鍵，其中2價烴基在C-C鍵間可具有選 自-0-基、-S-基、-C0-基、-NR7-基中的連結基團，R7表示氫原子或者取代或未取代的烴 基；
[0039] Zm+表示陽離子性發色團，
[0040] m相互獨立地表示1~3的自然數，
[0041] p表示1~8的自然數。]
[0042] R1優選為氫原子或甲基，更優選為甲基。
[0043] 作為R2和R3中的鹵素基，例如可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子，其中優選為 氟原子。
[0044] 作為R2、R3及R7的烴基，可為直鏈、支鏈及環狀中任一種，也可具有橋連結構。具 體而言，可列舉脂肪族烴基、脂環式烴基、芳香族烴基。另外，該烴基可為飽和烴基也可為不 飽和烴基，可在分子內及末端的任一處具有不飽和鍵。
[0045] 作為脂肪族烴基，優選為烷基，烷基的碳原子數優選為1~20,更優選為1~12， 進一步優選為1~6。作為具體例，可列舉甲基、乙基、異丙基、丙基、丁基、2-丁基、叔丁基、 戊基、己基、庚基、辛基等。
[0046] 作為脂環式烴基，優選為環烷基，環烷基的碳原子數優選為3~20,更優選為3~ 12,進一步優選為3~6。作為具體例，可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛 基等。
[0047] 作為芳香族烴基，優選為芳基、芳烷基，芳基的碳原子數優選為6~20,更優選為 6~10,另外，芳烷基的碳原子數優選為7~20,更優選為7~16。在此，本說明書中"芳 基"是指單環~三環芳香族烴基，可列舉例如苯基、萘基、聯苯基、蒽基等。作為芳烷基的具 體例，可列舉芐基、苯乙基、α-甲基芐基、2_苯基丙烷_2_基等。
[0048] 作為烴基具有的取代基，可列舉鹵素基、羥基、碳原子數1~6的烷氧基等，在烴基 為脂環式烴基、芳香族烴基的情形下，也可具有碳原子數1~6的烷基作為取代基。作為鹵 素基、碳原子數1~6的烷基的具體例，可列舉與上述相同的基團。作為碳原子數1~6的 烷氧基的具體例，可列舉例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、戊氧基等。其中， 作為烴基的取代基，優選鹵素基，更優選為氟原子。
[0049] 其中，作為R2和R3,優選鹵素基或鹵素取代的烴基，更優選氟原子或氟原子取代的 烷基，進一步優選氟原子或全氟烷基。全氟烷基優選為碳原子數1~12,更優選為碳原子數 1~6。具體而言，可列舉三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、十一氟戊基、十三氟己 基、十五氟庚基、十七氟辛基、十九氟壬基、二十一烷（heneicosa)癸基、（1-三氟甲基）四 氟乙基、（1-三氟甲基）六氟丙基、1，1-雙（三氟甲基）-2, 2, 2-三氟乙基等。
[0050] 應予說明，R2和R3中至少一個是鹵素基或鹵素取代的烴基，優選R 2和R3均為鹵素 基，更優選均為氟原子。
[0051] 另外，作為R7,優選氫原子或碳原子數1~6的烷基，該烷基可被氟原子所取代。
[0052] 作為A的2價基團，優選含有雜原子的2價基團，可列舉例如-0-基、-(C0) 0-基、-0 (C0)-基、-C0-基、-C0NH-基或-S02-基。其中優選為-0-基、-(C0) 0-基、-C0NH-基。
[0053] 作為G的2價烴基，可列舉例如2價脂肪族烴基、2價脂環式烴基、2價芳香族烴基。 2價脂肪族烴基可為直鏈和支鏈的任一形態，另外，2價脂肪族烴基和2價脂環式烴基可為 飽和烴基也可為不飽和烴基。
[0054] 作為2價脂肪族烴基，可列舉例如鏈烷二基、烯烴二基，其碳原子數優選為1~ 20,更優選為2~12,進一步優選為2~6。作為具體例，可列舉亞甲基、乙燒-1，1-二基、 乙燒 _1，二基、丙烷_1，1-二基、丙烷_1，2_二基、丙烷_1，3_二基、丙烷_2, 2_二基、丁 燒-1，2_二基、丁燒_1，3_二基、丁燒_1，4_二基、戊燒_1，4_二基、戊燒_1，5_二基、己 燒 _1，5_二基、己燒_1，6_二基、2_甲基丙烷_1，2_二基、2, 2_二甲基丙烷_1，3_二基、乙 稀_1，1_二基、乙稀_1，2 -二基、丙稀-1，2-二基、丙稀-1，3-二基、丙稀 -2, 3-二基、I- 丁 稀 _1，2-二基、I- 丁稀-1，3-二基、I- 丁稀-1，4-二基、2-戊稀-1，5-二基、3 -己稀-1，6-二 基等。
[0055] 作為2價脂環式烴基，可列舉例如亞環烷基、亞環烯基，其碳原子數優選為3~ 20,更優選為3~12。作為具體例，可列舉亞環丙基、亞環丁基、亞環戊基、亞環丁烯基、亞 環戊烯基、亞環己烯基等單環式烴環基；1，4-亞降冰片基、2, 5-亞降冰片基等亞降冰片基； 1，5-亞金剛烷基、2, 6-亞金剛烷基等橋環式烴環基等。
[0056] 其中，作為G的2價烴基，優選為鏈烷二基。應予說明，G的2價烴基，在C-C鍵間 可具有選自-〇-基、-S-基、-C0-基、-NR 7-基中的連結基團，該連結基團的鍵合位置為任意。
[0057] m表示1~3的自然數，可按照后述陽離子性發色團的種類適宜選擇以使得與陰離 子部分成為電中性。
[0058] p表示1~8的自然數，優選為1~6的自然數，更優選為2~6的自然數。
[0059] 其后，就上述式（1)中的Zm+加以說明。
[0060] Zm+為陽離子性發色團。作為Zm+的陽離子性發色團，只要是能與上述陰離子部分 一起形成堿性著色劑的陽離子，則并無特別限定，不過優選為在可見光區域具有極大吸收 的陽離子，更優選為在360nm~830nm具有極大吸收的陽離子，進一步優選為在380nm~ 780nm具有極大吸收的陽離子。作為此種陽離子性發色團，可列舉例如三芳基甲烷系發色 團、次甲基系發色團、偶氮系發色團、二芳基甲烷系發色團、醌亞胺系發色團、蒽醌發色團、 酞菁系發色團、咕噸系發色團等。
[0061] 作為三芳基甲烷系發色團，優選下述式（3)所示的物質。應予說明，在下述式（3) 所示的陽離子中，雖存在各種共振結構，但在本說明書，對于這些共振結構，視為與下述式 (3)所示的陽離子同等的物質。
[0062]
[0063] [在式⑶中，
[0064] Ar表示取代或未取代的芳香族烴基；
[0065] R11~R 14相互獨立地表示氫原子、碳原子數1~8的烷基、碳原子數3~8的環烷 基、苯基或具有烯鍵式不飽和鍵的基團；
[0066] R15~R22表不氫原子、碳原子數1~8的烷基、-C00R'或鹵素基，其中R'表不氫 原子或碳原子數1~8的烷基，
[0067] Y表示氫原子或下述式（4)所示的基團。]
[0068]
[0069] [在式⑷中，R23和R24相互獨立地表示氫原子、碳原子數1~8的烷基、碳原子 數3~8的環烷基、苯基或具有烯鍵式不飽和鍵的基團。]
[0070] Ar的芳香族烴基，優選為碳原子數6~20,更優選為碳原子數6~10。作為具體 例，可列舉亞苯基、亞萘基、亞聯苯基、亞蒽基等。作為芳香族烴基的取代基，優選為碳原子 數1~6的烷基，作為其具體例，可列舉與上述相同的基團。其中，作為Ar的芳香族烴基， 優選為亞苯基、亞萘基、被碳原子數1~6的烷基取代的亞苯基、被碳原子數1~6的烷基 取代的亞萘基。
[0071 ] R11~R24 (包含R15~R22的-C00R'中的R'）中的碳原子數1~8的烷基可為直鏈 也可為支鏈，作為具體例，可列舉與上述相同的基團。其中優選為碳原子數1~6的烷基， 更優選為碳原子數1~4的烷基，特別優選甲基或乙基。
[0072] 作為R11~R 14的碳原子數3~8的環烷基的具體例，可列舉與上述相同的基團。 其中優選為碳原子數3~6的環烷基，特別優選為環己基。
[0073] 作為R11~R 14的具有烯鍵式不飽和鍵的基團，可列舉例如乙烯基、丙烯基、苯乙烯 基、（甲基）丙烯酰氧乙基、（甲基）丙烯酰氧丙基、（甲基）丙烯酰基酰胺乙基、（甲基） 丙烯酰基酰胺丙基等。
[0074] 作為R15~R 22的鹵素基的具體例，可列舉與上述相同的基團。其中，優選為氯原 子。
[0075] 在本發明中，上述式（3)所示的陽離子中，從耐熱性及耐溶劑性的觀點出發，特別 優選為下述式（5-1)或（5-2)所示的陽離子。
[0076]
[0077] [在式（5-1)、（5-2)中，
[0078] R25和R 26相互獨立地表示氫原子、鹵素基或碳原子數1~8的烷基；
[0079] R11~R14、R23和R24與上述式⑶及⑷的R 11~R14、R23和R24同義。]
[0080] 上述式（5-1)和（5-2)中，作為Rn、R12、R23和R24,優選為碳原子數1~6的烷基， 作為R13,優選為碳原子數1~6的烷基、碳原子數3~6的環烷基或苯基。另外，作為R14， 優選為氫原子或碳原子數1~6的烷基，作為R25和R26,優選為氫原子、鹵素基或碳原子數 1~6的烷基。
[0081] 作為上述式（3)所示的陽離子的代表例，可列舉例如下述式所示的陽離子。
[0082]
[0083]
[0084] 作為次甲基系發色團，優選為下述式（6-1)~（6-3)所示的基團，更優選為下述式 (6-1)所示的基團。
[0085]
[0086] [在式（6-1)~（6-3)中，