以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、2つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1で表される化合物を提供する。
本発明は、前記化学式1で表される化合物を含むことにより、有機溶媒に優れた溶解度を有する。具体的には、前記化学式1は、キサンテン(Xanthene)構造の窒素に置換されるアリール基が硫黄(S)を含む置換基で置換され、窒素原子を含む二無水物基のような体積の大きい置換基を含むことにより、有機溶媒への溶解度を増加させることができる。
また、前記化学式1がキサンテン構造の窒素に置換されるアリール基が硫黄(S)を含む置換基で置換される場合、硫黄(S)を含まない置換基で置換される場合より蛍光強度が減少して、追加的な染料を添加しなくても優れた明暗比を得ることができる。
これによる溶解度の増加により、色材間の凝集が行われるのを防止することができ、色材の分散に必要な材料の量を低減することにより、経済性を高めることができる。
また、明暗比(CR、Contrast Ratio)の向上が可能で、優れた耐熱性を有することができる。分子の発光(蛍光または燐光)を減少させるためには、分子内の平面性を減少させたり、発光を吸収する分子を導入する方法がある。発光を吸収する分子を導入する場合、所望の発光する分子の光の吸収と外部の光をすべて吸収するため、選択的に発光波長の光のみを吸収することが困難である。そのため、分子内の平面性を減少させるために、立体障害の大きい置換基(bulky group)を導入する。
基底状態(ground state)で光を吸収して励起状態(excited state)になった分子が、振動モード(vibration mode)または回転モード(rotation mode)によりエネルギーを移動させると、非放射輻射(non−radiative decay)が起こりうる。すなわち、発光を減少させることができる。
平面性が大きいほど、非放射輻射が困難で発光の強度が増加し、大きい置換基を導入して平面積を低減するほど、非放射輻射による発光の強度を低減することができる。非放射輻射のために、長さが長いアルキルグループ(alkyl group)、分枝状アルキル(branched alkyl group)、アルコキシ(alkoxy group)、アミン(amine group)を導入することができる。しかし、アルキル(alkyl)の場合、耐熱性が不足するという欠点がある。
そして、アルコキシ(alkoxy)とアミン(amine group)の場合、電子供与基(electron donating group)として作用して、光を吸収する分子の吸収波長を変化させることができる。
これに対し、硫黄(S)を含む分子を導入する場合、光を吸収する分子に電子供与基(electron donating group)の役割などが減少し、耐熱性を維持させることができる。
炭素、窒素、酸素に比べて原子サイズが大きい硫黄原子(sulfur atom)を導入する場合、励起された分子のエネルギーが多様なエネルギー準位を有する硫黄原子(sulfur atom)に移動し、硫黄原子の多様なエネルギー準位を移動しながら、すなわち、振動モード(vibration mode)、回転モード(rotation mode)によって移動しながら、非放射輻射(non−radiative decay)が起こりうる。このような特性によって、硫黄原子(sulfur atom)を導入する場合、分子内の発光の強度を減少させることができる。
発光を有する分子を液晶ディスプレイ(LCD)に適用する場合、明暗比(CR、Contrast Ratio)の減少を起こして品質低下の問題になりうる。したがって、発光を減少させる方法について多様なアプローチをしている。
現在、明暗比(CR、Contrast Ratio)の減少を抑制するために、発光を吸収する分子を投入している。しかし、色純度の低下および色材使用量の増加が発生している。
前記化学式1で表される化合物の置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。
本明細書において、
および
は、他の置換基または結合部に結合する部位を意味する。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;−OH;カルボニル基;エステル基;−COOH;イミド基;アミド基;陰イオン性基;アルコキシ基;アルキル基;シクロアルキル基;アルケニル基;シクロアルケニル基;アリールアルキル基;ホスフィン基;スルホネート基;アミン基;アリール基;ヘテロアリール基;シリル基;ホウ素基;アクリロイル基;アクリレート基;エーテル基;N、O、S、またはP原子のうちの1個以上を含むヘテロ環基および陰イオン性基を含む群より選択された1個以上の置換基で置換されているか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。
本明細書において、「隣接した」基は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環におけるオルト(ortho)位に置換された2個の置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された2個の置換基は、互いに「隣接した」基と解釈される。
本明細書において、隣接した基は結合して「環」を形成してもよいということにおいて、前記環とは、芳香族または脂肪族環を意味する。具体的には、前記環は、芳香族環であってもよいし、アリール基またはヘテロアリール基であってもよい。前記アリール基およびヘテロアリール基は、後述する説明が適用可能である。
本明細書において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素がある。
本明細書において、前記カルボニル基は、−CORで表されてもよく、前記Rは、水素;重水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であってもよい。前記カルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30のものが好ましい。具体的には、下記構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、前記エステル基は、−COORで表されてもよく、前記Rは、水素;重水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であってもよい。前記エステル基は、エステル基の酸素が炭素数1〜25の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜30のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30のものが好ましい。具体的には、下記構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が水素、炭素数1〜30の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜30のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、ホスフィン基は、アルキルホスフィン基またはアリールホスフィン基を意味し、前記アルキルホスフィン基は、アルキル基で置換されたホスフィン基を意味する。前記アルキルホスフィン基の炭素数は特に限定されないが、1〜20のものが好ましい。前記アルキルホスフィン基の例としては、ジメチルホスフィン基、ジエチルホスフィン基、ジ−n−プロピルホスフィン基、ジイソプロピルホスフィン基、ジ−n−ブチルホスフィン基、ジ−sec−ブチルホスフィン基、ジ−tert−ブチルホスフィン基、ジイソブチルホスフィン基、tert−ブチルイソプロピルホスフィン基、ジ−n−ヘキシルホスフィン基、ジ−n−オクチルホスフィン基、ジ−n−メチルホスフィン基などがあるが、これらに限定されない。前記アリールホスフィン基は、アリール基で置換されたホスフィン基を意味する。前記アリールホスフィン基の炭素数は特に限定されないが、6〜30のものが好ましい。前記アリールホスフィン基の例としては、ジフェニルホスフィン基、ジベンジルホスフィン基、メチルフェニルホスフィン基、ベンジルヘキシルホスフィン基、ビストリメチルシリルホスフィン基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、陰イオン性基は、化学式1の構造と化学的な結合を有し、前記化学的な結合は、イオン結合を意味することができる。前記陰イオン性基は特に限定されず、例えば、米国特許第7,939,644号、日本国特開第2006−003080号、日本国特開第2006−001917号、日本国特開第2005−159926号、日本国特開第2007−7028897号、日本国特開第2005−071680号、韓国出願公開第2007−7000693号、日本国特開第2005−111696号、日本国特開第2008−249663号、日本国特開第2014−199436号に記載されている陰イオンが適用可能である。
前記陰イオン性基の具体例としては、トリフルオルメタンスルホン酸陰イオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミド陰イオン、ビストリフルオルメタンスルホンイミド陰イオン、ビスパーフルオルエチルスルホンイミド陰イオン、テトラフェニルボレート陰イオン、テトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリストリフルオロメタンスルホニルメチド、SO3 −、CO2 −、SO2N−SO2CF3、SO2N−SO2CF2CF3、ハロゲン基、例えば、フッ素基、ヨウ素基、塩素基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、陰イオン性基は、それ自体で陰イオンを有することができ、または他の陽イオンとともに錯化合物形態で存在してもよい。したがって、置換された陰イオン性基の個数によって、本発明の化合物分子全体電荷の合計が変化しうる。例えば、前記化学式1がアンモニウム構造を含めば、前記アンモニウム構造の1つに陽イオンを有するため、分子全体電荷の合計は、置換された陰イオン性基の個数から1を引いた値だけの陰イオンから0までの値を有することができる。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1〜30であってもよいし、具体的には1〜20であってもよく、さらに具体的には1〜10であってもよい。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1〜60のものが好ましい。一実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は1〜30である。もう一つの実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は1〜20である。もう一つの実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は1〜10である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基などがあるが、これらに限定されない。本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数3〜30のものが好ましく、特に、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましいが、これらに限定されない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数3〜60のものが好ましく、一実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3〜30である。もう一つの実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3〜20である。もう一つの実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3〜6である。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、2〜60のものが好ましい。一実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は2〜30である。もう一つの実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は2〜20である。もう一つの実施態様によれば、前記アルキル基の炭素数は2〜10である。アルケニル基の具体例としては、スチルベニル基(stylbenyl)、スチレニル基(styrenyl)などのアリール基が置換されたアルケニル基が好ましいが、これらに限定されない。
本明細書において、シクロアルケニル基は特に限定されないが、炭素数3〜60のものが好ましく、一実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3〜30である。もう一つの実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3〜20である。もう一つの実施態様によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3〜6である。シクロアルケニル基の例としては、シクロペンテニレン基、シクロヘキセニレン基が好ましいが、これらに限定されない。
本明細書において、アリール基は特に限定されないが、炭素数6〜60のものが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施態様によれば、前記アリール基の炭素数は6〜30である。一実施態様によれば、前記アリール基の炭素数は6〜20である。前記アリール基が、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、インデニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、ペリレニル基、トリフェニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は置換されていてもよく、置換基2個が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
などのスピロフルオレニル基、
(9,9−ジメチルフルオレニル基)、および
(9,9−ジフェニルフルオレニル基)などの置換されたフルオレニル基になってもよい。ただし、これに限定されるものではない。
本明細書において、前記アリールアルキル基は、具体的には、アリール部分は炭素数6〜30であり、アルキル部分は炭素数1〜30であってもよい。具体例としては、ベンジル基、p−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、p−エチルベンジル基、m−エチルベンジル基、3,5−ジメチルベンジル基、α−メチルベンジル基、α,α−ジメチルベンジル基、α,α−メチルフェニルベンジル基、1−ナフチルベンジル基、2−ナフチルベンジル基、p−フルオルベンジル基、3,5−ジフルオルベンジル基、α,α−ジトリフルオロメチルベンジル基、p−メトキシベンジル基、m−メトキシベンジル基、α−フェノキシベンジル基、α−ベンジルオキシベンジル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルイソプロピル基、ピロリルメチル基、ピロリルエチル基、アミノベンジル基、ニトロベンジル基、シアノベンジル基、1−ヒドロキシ−2−フェニルイソプロピル基、1−クロロ−2−フェニルイソプロピル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記ヘテロ環基は、異種原子としてO、N、またはSを含むヘテロ環基であって、炭素数は特に限定されないが、炭素数2〜30、具体的には、炭素数2〜20である。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、トリアジン基、アクリジル基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラン基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロアリール基は、芳香族であることを除けば、前述したヘテロ環基に関する説明が適用可能である。
本明細書において、シリル基は、−SiZ1Z2Z3の化学式で表されてもよく、前記Z1、Z2およびZ3は、それぞれ水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であってもよい。前記シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基(TMS)、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、アルキルスルホキシ基としては、メチルスルホキシ基、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。前記アルキルスルホキシ基中のアルキル基は、前述したアルキル基に関する説明が適用可能である。
本明細書において、ホウ素基は、−BW4W5の化学式で表されてもよく、前記W4およびW5は、それぞれ水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であってもよい。前記ホウ素基は、具体的には、トリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、t−ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、アクリロイル基は、光重合性不飽和基を意味し、例えば、(メタ)アクリロイル基が挙げられるが、これに限定されるものではない。
本明細書において、アクリレート基は、光重合性不飽和基を意味し、例えば、(メタ)アクリレート基が挙げられるが、これに限定されるものではない。
本明細書において、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよびメタアクリロイルからなる群より選択される少なくとも1種を示す。「(メタ)アクリレート」の表記も、同様の意味を有する。
本明細書において、エーテル基は、−CORで表されてもよい。前記Rは、置換もしくは非置換のアルキル基である。前記アルキル基は、前述したアルキル基の説明が適用可能である。
本明細書において、スルホネート基は、アルキルスルホネート基またはアリールスルホネート基であってもよい。前記「アルキル」は、前述したアルキル基に関する説明が適用可能であり、前記「アリール」は、前述したアリール基に関する説明が適用可能である。
本明細書において、アミン基は、−NH2;アルキルアミン基;N−アルキルアリールアミン基;アリールアミン基;N−アリールヘテロアリールアミン基;N−アルキルヘテロアリールアミン基およびヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、1〜30のものが好ましい。アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、9−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、N−フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、N−フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、N−フェニルビフェニルアミン基;N−フェニルナフチルアミン基;N−ビフェニルナフチルアミン基;N−ナフチルフルオレニルアミン基;N−フェニルフェナントレニルアミン基;N−ビフェニルフェナントレニルアミン基;N−フェニルフルオレニルアミン基;N−フェニルターフェニルアミン基;N−フェナントレニルフルオレニルアミン基;N−ビフェニルフルオレニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、窒素原子を含む二無水物基の炭素数は特に限定されないが、4〜30、具体的には4〜20、さらに具体的には4〜15であってもよい。
本明細書において、アルキレン基は、アルカン(alkane)に結合位置が2つあるものを意味する。前記アルキレン基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルキレン基の炭素数は特に限定されないが、例えば、炭素数1〜30、具体的には1〜20、さらに具体的には1〜10である。
本明細書において、ヘテロアルキレン基は、異種原子としてO、N、またはSを含むアルカン(alkane)に結合位置が2つあるものを意味する。前記ヘテロアルキレン基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。ヘテロアルキレン基の炭素数は特に限定されないが、例えば、炭素数2〜30、具体的には炭素数2〜20、さらに具体的には炭素数2〜10である。
本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が2つあるもの、すなわち2価の基を意味する。これらは、それぞれ2価の基であることを除けば、前述したアリール基の説明が適用可能である。
本明細書において、ヘテロアリーレン基は、ヘテロアリール基に結合位置が2つあるもの、すなわち2価の基を意味する。これらは、それぞれ2価の基であることを除けば、前述したヘテロアリール基の説明が適用可能である。
本明細書の一実施態様において、前記L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のL1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜30の置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のL1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜20の置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のL1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜10の置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のL1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のメチレン基;置換もしくは非置換のエチレン基;置換もしくは非置換のプロピレン基;または置換もしくは非置換のブチレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のL1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチレン基;エチレン基;プロピレン基;またはブチレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR1およびR2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数4〜30の窒素原子を含む二無水物基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR1およびR2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数4〜20の窒素原子を含む二無水物基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR1およびR2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数4〜15の窒素原子を含む二無水物基である。
本明細書の一実施態様において、前記窒素原子を含む二無水物基は、下記置換基のうちのいずれか1つで表されてもよい。
前記置換基において、
は、前記化学式1に連結される部位を示し、
X1、X2およびY1〜Y3は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトロ基;−OH;−SO
3H;−COOH;ホスフィン基;陰イオン性基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であるか、隣接する基は、結合して置換もしくは非置換の環を形成する。
本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、互いに結合して置換もしくは非置換のベンゼン環;または置換もしくは非置換のナフタレン環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、互いに結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環;または−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のナフタレン環を形成してもよく、前記MおよびYは、前記化学式1で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、互いに結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環;または−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のナフタレン環を形成してもよく、前記Mは、水素;Na;K;Rb;Cs;Fr;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記Yは、置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、互いに結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環;または−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のナフタレン環を形成してもよく、前記Mは、水素;Na;K;Rb;Cs;Fr;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記Yは、置換もしくは非置換のn−ヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、互いに結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環;または−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のナフタレン環を形成してもよく、前記Mは、水素;Na;K;Rb;Cs;Fr;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記Yは、エチル基で置換されたn−ヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Y1とY2;およびY2とY3は、結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、前記Y1とY2;およびY2とY3は、結合して置換もしくは非置換のベンゼン環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、前記Y1とY2;およびY2とY3は、結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環を形成してもよく、前記MおよびYは、前記化学式1で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記Y1とY2;およびY2とY3は、結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環を形成してもよく、前記Mは、Na+;K+;Rb+;Cs+;Fr+;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記Yは、置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Y1とY2;およびY2とY3は、結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環を形成してもよく、前記Mは、Na+;K+;Rb+;Cs+;Fr+;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記Yは、置換もしくは非置換のn−ヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Y1とY2;およびY2とY3は、結合して−SO3M;または−SO2NHYで置換もしくは非置換のベンゼン環を形成してもよく、前記Mは、Na+;K+;Rb+;Cs+;Fr+;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記Yは、エチル基で置換されたn−ヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記窒素原子を含む二無水物基は、下記置換基のうちのいずれか1つで表されてもよい。
前記置換基において、
は、前記化学式1に連結される部位を示し、X3〜X5およびY4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトロ基;−OH;−SO
3H;;−SO
3M;−SO
2NHY;−COOH;ホスフィン基;陰イオン性基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であり、前記MおよびYは、前記化学式1で定義した通りであり、x3は、0〜4の整数、x4、x5およびy4は、0〜6の整数である。
前記置換基において、
は、前記化学式1に連結される部位を示し、X3〜X5およびY4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO
3M;または−SO
2NHYであり、前記MおよびYは、前記化学式1で定義した通りであり、x3は、0〜4の整数、x4、x5およびy4は、0〜6の整数である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR3およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;または炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR3およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基;または炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR3およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基;または炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR3およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のメチル基;または置換もしくは非置換のフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR3およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基;ハロゲン基で置換されたメチル基;またはフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR3およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基;トリフルオルメチル基(−CF3);またはフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトロ基;ヒドロキシ基;−COR;−COOR;イミド基;アミド基;陰イオン性基;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルコキシ基;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数3〜30の置換もしくは非置換のシクロアルキル基;炭素数2〜30の置換もしくは非置換のアルケニル基;炭素数3〜30の置換もしくは非置換のシクロアルケニル基;置換もしくは非置換のスルホネート基;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアミン基;炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリール基;および炭素数2〜30の置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択され、
前記Rは、水素;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数3〜30の置換もしくは非置換のシクロアルキル基;または炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−OH;−SO3H;−SO3M;−SO2NM1M2;−SO2NHY;−COOH;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシクロアルケニル基;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択され、前記Mは、Na+;K+;Rb+;Cs+;Fr+;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記M1、M2およびYは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択される。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;または置換もしくは非置換のアルキル基であり、前記Yは、置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;または炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基であり、前記Yは、炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;または炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基であり、前記Yは、炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;または炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基であり、前記Yは、炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;または置換もしくは非置換のメチル基であり、前記Yは、炭素数1〜10の炭素で置換もしくは非置換のヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;またはハロゲン基で置換もしくは非置換のメチル基であり、前記Yは、エチル基で置換もしくは非置換のヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5〜R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO2NHY;またはトリフルオルメチル基(−CF3)であり、前記Yは、エチル基で置換されたヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR5は、水素;またはトリフルオルメチル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR6は、水素;−SO2NHY;またはトリフルオルメチル基であり、前記Yは、エチル基で置換されたヘキシル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR7は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR8は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR9は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR10は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR11は、水素である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1のR12は、水素である。
また、本明細書の一実施態様において、R13〜R17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−OH;−SO3 −;−SO3H;−SO3M;−SO2NM1M2;−SO2NHY;−COOH;陰イオン性基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、前記Mは、Na+;K+;Rb+;Cs+;Fr+;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記M1、M2およびYは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択され、前記R13〜R17のうちの少なくとも1つは、陰イオン性基である。
本明細書の一実施態様において、R13〜R17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO3 −;−SO3M;または−SO2NHYであり、前記MおよびYは、先に定義した通りであり、前記R13〜R17のうちの少なくとも1つは、陰イオン性基である。
本明細書の一実施態様において、R13〜R17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;−SO3 −;−SO3M;または−SO2NHYであり、前記MおよびYは、先に定義した通りであり、前記R13〜R17のうちの少なくとも1つは、−SO3 −である。
本明細書の一実施態様において、R13は、−SO3 −である。
本明細書の一実施態様において、R14は、水素である。
本明細書の一実施態様において、R15は、水素;−SO3M;または−SO2NHYであり、前記MおよびYは、先に定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、R16は、水素である。
本明細書の一実施態様において、R17は、水素である。
本明細書の一実施態様において、Xは、陰イオン性基である。
本明細書の一実施態様において、Xは、タングステン、モリブデン、ケイ素、およびリンからなる群より選択される少なくとも1個の元素と酸素を含有する化合物の陰イオン;トリフルオルメタンスルホン酸陰イオン;ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミド陰イオン;ビストリフルオルメタンスルホンイミド陰イオン;ビスパーフルオルエチルスルホンイミド陰イオン;テトラフェニルボレート陰イオン;テトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート;テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;トリストリフルオロメタンスルホニルメチド;およびハロゲン基からなる群より選択される化合物である。
本明細書の一実施態様において、Xは、SO3 −であってもよい。
また、本明細書の一実施態様において、r5およびr6は、0〜4の整数であり、r5が2以上の場合、R5は、互いに同一または異なり、r6が2以上の場合、R6は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、r5およびr6は、0〜3の整数であり、r5が2以上の場合、R5は、互いに同一または異なり、r6が2以上の場合、R6は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、r5およびr6は、0〜2の整数であり、r5が2の場合、R5は、互いに同一または異なり、r6が2の場合、R6は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、r5およびr6は、0または1である。
本明細書の一実施態様において、r5およびr6は、0である。
本明細書の一実施態様において、r5およびr6は、1である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1は、下記構造で表されてもよいし、下記構造は、前記化学式1の異性体を示すものであり、前記化学式1が代表構造を示す。異性体とは、分子式は同一であるが、互いに異なる物理/化学的性質を有する分子を意味する。
前記構造において、L1、L2、R1〜R17、X、a、r5およびr6は、前記化学式1で定義した通りである。
前記異性体に関する説明は、本明細書に記載のキサンテン系染料構造のすべてに適用可能である。
本明細書の一実施態様において、前記−SO3Mは、−SO3 −とMがイオン結合または塩結合したものを意味することができる。
本明細書の一実施態様において、前記Mは、Na+;K+;Rb+;Cs+;Fr+;およびアンモニウム構造を含む化合物からなる群より選択され、前記アンモニウム構造を含む化合物は、下記化学式Aで表されるか、下記化学式Bで表される単位を含むことができる。
前記化学式Aにおいて、
Ra〜Rdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のアリールアルキル基;−L1−NHCO−R;または−L2−OCO−Rであるか、Ra〜Rdのうちの2個が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、前記Rは、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のアリールアルキル基であり、前記L1およびL2は、置換もしくは非置換のアルキレン基であり、
前記化学式Bにおいて、
Rb〜Rdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のアリールアルキル基であるか、Rb〜Rdのうちの2個が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、Zは、置換もしくは非置換のアルキレン基;置換もしくは非置換のアリーレン基;−L3−NHCO−;または−L4−OCO−であり、前記L3およびL4は、置換もしくは非置換のアルキレン基であり、Re〜Rgは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;または置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、Ra〜Rdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルケニル基;炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリール基;炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリールアルキル基;−L1−NHCO−R;または−L2−OCO−Rであるか、Ra〜Rdのうちの2個が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、前記Rは、水素;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリール基;または炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリールアルキル基であり、前記L1およびL2は、炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキレン基であり、
前記化学式Bにおいて、Rb〜Rdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルケニル基;炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリール基;または炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリールアルキル基であるか、Rb〜Rdのうちの2個が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、Zは、炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキレン基;炭素数6〜30の置換もしくは非置換のアリーレン基;−L3−NHCO−;または−L4−OCO−であり、前記L3およびL4は、炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキレン基であり、Re〜Rgは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;または炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、Ra〜Rdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルケニル基;炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基;炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリールアルキル基;−L1−NHCO−R;または−L2−OCO−Rであるか、Ra〜Rdのうちの2個が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、前記Rは、水素;炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基;または炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリールアルキル基であり、前記L1およびL2は、炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキレン基であり、
前記化学式Bにおいて、Rb〜Rdは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルケニル基;炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基;または炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリールアルキル基であるか、Rb〜Rdのうちの2個が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、Zは、炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキレン基;炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリーレン基;−L3−NHCO−;または−L4−OCO−であり、前記L3およびL4は、炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキレン基であり、Re〜Rgは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;または炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記単位とは、単量体が重合体に含まれる繰り返し構造を意味し、前記単位は、重合体内の主鎖に含まれて重合体を構成することができる。
本明細書の一実施態様において、前記化学式Bで表される単位を含む化合物は、高分子であってもよい。
前記化学式Bで表される単位を含む化合物が高分子の場合、前記化学式Bで表される単位を1〜500個の範囲内で含むことができる。
本明細書の一実施態様において、前記化学式Bで表される単位を含む化合物の重量平均分子量は、1000〜10000であってもよく、好ましくは3,000〜8,000であり、さらに好ましくは5,000〜7,000である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Bで表される単位を含む化合物の末端は、水素;ハロゲン基;または置換もしくは非置換のアルキル基であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1は、下記化学式2で表されてもよい。
前記化学式2において、
L1、L2、R1〜R17、X、a、r5およびr6は、前記化学式1で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1は、下記化学式3で表されてもよい。
前記化学式3において、
L1、L2、R1〜R17、X、a、r5およびr6は、前記化学式1で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1は、下記化学式4で表されてもよい。
前記化学式4において、
L1、L2、R1〜R17、X、a、r5およびr6は、前記化学式1で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1の窒素原子を含む二無水物基は、下記置換基のうちのいずれか1つで表される化合物であってもよい。
前記置換基において、
は、前記化学式1に連結される部位を示し、
X1、X2、Y1〜Y3は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトロ基;−OH;−SO
3H;;−COOH;ホスフィン基;陰イオン性基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であるか、隣接する基は、結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1で表される化合物は、下記化学式のうちのいずれか1つで表されてもよい。
前記化学式において、MおよびYは、前記化学式1で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記化学式の環のうち置換位置が指定されていない置換基は、環に含まれる炭素のどの部分でも置換されてよいことを意味する。
は、−CF3で置換されたベンゼン環において、−SCH3で置換された炭素を除いた残りの炭素のうちのいずれか1つに置換されてよいことを意味し、具体的には、下記の4つの構造で表されてもよい。
他の例示として、
において、
は、−SO
2NHYで置換されたナフタレン環において、ナフタレンに含まれる炭素のうちのいずれか1つに置換されてよいことを意味し、具体的には、下記の6つの構造で表されてもよい。
前記6つの構造において、Yは、先に定義した通りである。
また、本明細書の一実施態様によれば、前記化合物を含む色材組成物を提供することができる。
前記色材組成物は、前記化学式1の化合物のほか、染料および顔料のうちの少なくとも1種をさらに含んでもよい。例えば、前記色材組成物は、前記化学式1の化合物のみを含んでもよいが、前記化学式1の化合物と1種以上の染料とを含むか、前記化学式1の化合物と1種以上の顔料とを含むか、前記化学式1の化合物、1種以上の染料、および1種以上の顔料を含んでもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記色材組成物を含む感光性樹脂組成物を提供することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光性樹脂組成物は、前記化学式1で表される化合物;バインダー樹脂;多官能性モノマー;光開始剤;および溶媒をさらに含んでもよい。
前記バインダー樹脂は、感光性樹脂組成物で製造された膜の強度、現像性などの物性を示すことができれば、特に限定しない。
前記バインダー樹脂は、機械的強度を付与する多官能性モノマーとアルカリ溶解性を付与するモノマーとの共重合樹脂を用いることができ、当技術分野で一般的に使用するバインダーをさらに含んでもよい。
前記膜の機械的強度を付与する多官能性モノマーは、不飽和カルボン酸エステル類;芳香族ビニル類;不飽和エーテル類;不飽和イミド類;および酸無水物のうちのいずれか1つ以上であってもよい。
前記不飽和カルボン酸エステル類の具体例としては、ベンジル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アシルオクチルオキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、メチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、エチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、プロピルα−ヒドロキシメチルアクリレート、およびブチルα−ヒドロキシメチルアクリレートからなるグループより選択されてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記芳香族ビニル類の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、(o,m,p)−ビニルトルエン、(o,m,p)−メトキシスチレン、および(o,m,p)−クロロスチレンからなるグループより選択されてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記不飽和エーテル類の具体例としては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、およびアリルグリシジルエーテルからなるグループより選択されてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記不飽和イミド類の具体例としては、N−フェニルマレイミド、N−(4−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、およびN−シクロヘキシルマレイミドからなるグループより選択されてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記酸無水物としては、無水マレイン酸、無水メチルマレイン酸、テトラヒドロフタル酸無水物などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記アルカリ溶解性を付与するモノマーは、酸基を含めば特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、モノメチルマレイン酸、5−ノルボルネン−2−カルボン酸、モノ−2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチルフタレート、モノ−2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチルスクシネート、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートからなる群より選択される1種以上を使用することが好ましいが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記バインダー樹脂の酸価は、50〜130KOHmg/gであり、重量平均分子量は、1,000〜50,000である。
前記多官能性モノマーは、光によってフォトレジスト像を形成する役割を果たすモノマーであって、具体的には、プロピレングリコールメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールアクリレートテトラエチレングリコールメタクリレート、ビスフェノキシエチルアルコールジアクリレート、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレートトリメタクリレート、トリメチルプロパントリメタクリレート、ジフェニルペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、およびジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートからなるグループの中より選択される1種または2種以上の混合物であってもよい。
前記光開始剤は、光によってラジカルを発生させて架橋を促す開始剤であれば、特に限定されないが、例えば、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、およびオキシム系化合物からなる群より選択される1種以上であってもよい。
前記アセトフェノン系化合物は、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−メチル−(4−メチルチオ)フェニル−2−モルホリノ−1−プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−(4−ブロモ−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、または2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オンなどがあり、これらに限定されない。
前記ビイミダゾール系化合物としては、2,2−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニルビイミダゾール、2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラキス(3,4,5−トリメトキシフェニル)−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニルビイミダゾール、2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,4,5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾールなどがあり、これらに限定されない。
前記トリアジン系化合物は、3−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフロロイソプロピル−3−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオネート、エチル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、2−エポキシエチル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、シクロヘキシル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、ベンジル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、3−{クロロ−4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオン酸、3−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオンアミド、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジンなどがあり、これらに限定されない。
前記オキシム系化合物は、1,2−オクタジオン、−1−(4−フェニルチオ)フェニル、−2−(o−ベンゾイルオキシム)(チバガイギー社、CGI124)、エタノン、−1−(9−エチル)−6−(2−メチルベンゾイル−3−イル)−、1−(O−アセチルオキシム)(CGI242)、N−1919(アデカ社)などがあり、これらに限定されない。
前記溶媒は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエテン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール、t−ブタノール、2−エトキシプロパノール、2−メトキシプロパノール、3−メトキシブタノール、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチル3−エトキシプロピオネート、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびジプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群より選択される1種以上であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様において、前記感光性樹脂組成物の総重量を基準として、前記化学式1で表される化合物の含有量は5重量%〜60重量%であり、前記バインダー樹脂の含有量は1重量%〜60重量%であり、前記光開始剤の含有量は0.1重量%〜20重量%であり、前記多官能性モノマーの含有量は0.1重量%〜50重量%であり、前記溶媒の含有量は10重量%〜80重量%である。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、前記化学式1で表される化合物の含有量は5重量%〜60重量%であり、前記バインダー樹脂の含有量は1重量%〜60重量%であり、前記光開始剤の含有量は0.1重量%〜20重量%であり、前記多官能性モノマーの含有量は0.1重量%〜50重量%である。
具体的には、前記感光性樹脂組成物は、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、前記化学式1で表される化合物の含有量は5重量%〜50重量%であり、前記バインダー樹脂の含有量は1重量%〜50重量%であり、前記光開始剤の含有量は0.1重量%〜10重量%であり、前記多官能性モノマーの含有量は0.1重量%〜45重量%である。
前記固形分の総重量とは、樹脂組成物から溶媒を除いた成分の総重量の和を意味する。固形分および各成分の固形分を基準とする重量%の基準は、液体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィーなどの当業界で使用される一般的な分析手段で測定することができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光性樹脂組成物は、添加剤をさらに含んでもよい。
本明細書の一実施態様において、前記感光性樹脂組成物の総重量を基準として、添加剤を0.1重量%〜20重量%さらに含んでもよい。
本明細書の他の実施態様によれば、前記添加剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.1重量%〜20重量%である。
具体的には、前記添加剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.1重量%〜10重量%である。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光性樹脂組成物は、光架橋増感剤、硬化促進剤、酸化防止剤、密着促進剤、界面活性剤、熱重合防止剤、紫外線吸収剤、分散剤、およびレベリング剤からなる群より選択される1または2以上の添加剤を追加的に含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記添加剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.1重量%〜20重量%である。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光性樹脂組成物は、光架橋増感剤、硬化促進剤、密着促進剤、界面活性剤、熱重合防止剤、紫外線吸収剤、分散剤、およびレベリング剤からなる群より選択される1または2以上の添加剤を追加的に含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記添加剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.1重量%〜20重量%である。
前記光架橋増感剤は、ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルアミノベンゾフェノン、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、3,3,4,4−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物;9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノンなどのフルオレノン系化合物;チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロピルオキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン系化合物;キサントン、2−メチルキサントンなどのキサントン系化合物;アントラキノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、t−ブチルアントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノンなどのアントラキノン系化合物;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス(9−アクリジニルペンタン)、1,3−ビス(9−アクリジニル)プロパンなどのアクリジン系化合物;ベンジル、1,7,7−トリメチル−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−ジオン、9,10−フェナントレンキノンなどのジカルボニル化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド系化合物;メチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエートなどのベンゾエート系化合物;2,5−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロペンタノン、2,6−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)−4−メチル−シクロペンタノンなどのアミノシナジスト;3,3−カルボニルビニル−7−(ジエチルアミノ)クマリン、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)クマリン、3−ベンゾイル−7−(ジエチルアミノ)クマリン、3−ベンゾイル−7−メトキシ−クマリン、10,10−カルボニルビス[1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,11H−C1]−ベンゾピラノ[6,7,8−ij]−キノリジン−11−オンなどのクマリン系化合物;4−ジエチルアミノカルコン、4−アジドベンザルアセトフェノンなどのカルコン化合物;2−ベンゾイルメチレン、3−メチル−b−ナフトチアゾリン;からなる群より選択される1種以上を使用することができる。
前記硬化促進剤としては、硬化および機械的強度を高めるのに使用され、具体的には、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプト−4,6−ジメチルアミノピリジン、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトール−トリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトール−トリス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパン−トリス(2−メルカプトアセテート)、およびトリメチロールプロパン−トリス(3−メルカプトプロピオネート)からなる群より選択される1種以上を使用することができる。
本明細書で使用される密着促進剤としては、メタアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタアクリロイルオキシプロピルジメトキシシラン、メタアクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタアクリロイルオキシプロピルジメトキシシランなどのメタアクリロイルシランカップリング剤のうちの1種以上を選択して使用することができ、アルキルトリメトキシシランとして、オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシランなどから1種以上を選択して使用することができる。
前記界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤であり、具体的には、シリコーン系界面活性剤は、BYK−Chemie社のBYK−077、BYK−085、BYK−300、BYK−301、BYK−302、BYK−306、BYK−307、BYK−310、BYK−320、BYK−322、BYK−323、BYK−325、BYK−330、BYK−331、BYK−333、BYK−335、BYK−341v344、BYK−345v346、BYK−348、BYK−354、BYK−355、BYK−356、BYK−358、BYK−361、BYK−370、BYK−371、BYK−375、BYK−380、BYK−390などを使用することができ、フッ素系界面活性剤としては、DIC(DaiNippon Ink&Chemicals)社のF−114、F−177、F−410、F−411、F−450、F−493、F−494、F−443、F−444、F−445、F−446、F−470、F−471、F−472SF、F−474、F−475、F−477、F−478、F−479、F−480SF、F−482、F−483、F−484、F−486、F−487、F−172D、MCF−350SF、TF−1025SF、TF−1117SF、TF−1026SF、TF−1128、TF−1127、TF−1129、TF−1126、TF−1130、TF−1116SF、TF−1131、TF1132、TF1027SF、TF−1441、TF−1442などを使用することができるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系(Hindered phenol)酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、チオ系酸化防止剤、およびホスフィン系酸化防止剤からなる群より選択される1種以上であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
前記酸化防止剤の具体例としては、リン酸、トリメチルホスフェート、またはトリエチルホスフェートのようなリン酸系熱安定剤;2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、オクタデシル−3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、テトラビス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスファイトジエチルエステル、2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−g,t−ブチルフェノール4,4'−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、またはビス[3,3−ビス−(4'−ヒドロキシ−3'−タート−ブチルフェニル)ブタン酸]グリコールエステル(Bis[3,3−bis−(4'−hydroxy−3'−tert−butylphenyl)butanoicacid]glycol ester)のようなヒンダードフェノール(Hindered phenol)系1次酸化防止剤;フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、N,N'−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、またはN,N'−ジ−β−ナフチル−p−フェニレンジアミンのようなアミン系2次酸化防止剤;ジラウリルジスルフィド、ジラウリルチオプロピオネート、ジステアリルチオプロピオネート、メルカプトベンゾチアゾール、またはテトラメチルチウラムジスルフィドテトラビス[メチレン−3−(ラウリルチオ)プロピオネート]メタンなどのThio系2次酸化防止剤;またはトリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリイソデシルホスファイト、ビス(2,4−ジブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(Bis(2,4−ditbutylphenyl)Pentaerythritol Diphosphite、または(1,1'−ビフェニル)−4,4'−ジイルビスホスホノ酸テトラキス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)フェニル]エステル((1,1'−Biphenyl)−4,4'−Diylbisphosphonous acid tetrakis[2,4−bis(1,1−dimethylethyl)phenyl]ester)のようなホスファイト系2次酸化防止剤が挙げられる。
前記紫外線吸収剤としては、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−ベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノンなどを使用することができるが、これらに限定されず、当業界で一般的に用いられるものがすべて使用可能である。
前記熱重合防止剤としては、例えば、p−アニソール、ヒドロキノン、ピロカテコール(pyrocatechol)、t−ブチルカテコール(t−butyl catechol)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミンアンモニウム塩、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、ベンゾキノン、4,4−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトイミダゾール、およびフェノチアジン(phenothiazine)からなる群より選択された1種以上を含むことができるが、これらにのみ限定されるものではなく、当技術分野で一般的に知られているものを含むことができる。
前記分散剤は、予め顔料を表面処理する形態で顔料に内部添加させる方法、または顔料に外部添加させる方法で使用することができる。前記分散剤としては、化合物型、非イオン性、陰イオン性、または陽イオン性分散剤を使用することができ、フッ素系、エステル系、陽イオン系、陰イオン系、非イオン系、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、それぞれまたは2種以上を組み合わせて使用可能である。
具体的には、前記分散剤は、ポリアルキレングリコールおよびそのエステル、ポリオキシアルキレン多価アルコール、エステルアルキレンオキシド付加物、アルコールアルキレンオキシド付加物、スルホン酸エステル、スルホン酸塩、カルボン酸エステル、カルボン酸塩、アルキルアミドアルキレンオキシド付加物、およびアルキルアミンからなるグループより選択された1種以上があるが、これに限定されるものではない。
前記レベリング剤としては、ポリマー性であるか、非ポリマー性であってもよい。ポリマー性のレベリング剤の具体例としては、ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、アミンとエポキシドとの反応生成物が例に挙げられ、非ポリマー性のレベリング剤の具体例としては、非−ポリマー硫黄−含有および非−ポリマー窒素−含有化合物を含むが、これに限定されず、当業界で一般的に用いられるものがすべて使用可能である。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光性樹脂組成物を用いて製造された感光材を提供する。
より詳細には、本明細書の感光性樹脂組成物を基材上に適切な方法で塗布し、硬化して、薄膜またはパターン形態の感光材を形成する。
前記塗布方法としては特に制限されないが、スプレー法、ロールコーティング法、スピンコーティング法などを使用することができ、一般的に、スピンコーティング法を広く使用する。また、塗布膜を形成した後、場合によって、減圧下で残留溶媒を一部除去することができる。
本明細書に係る感光性樹脂組成物を硬化させるための光源としては、例えば、波長が250nm〜450nmの光を発散する水銀蒸気アーク(arc)、炭素アーク、Xeアークなどがあるが、必ずしもこれらに限らない。
本明細書に係る感光性樹脂組成物は、薄膜トランジスタ液晶表示装置(TFT LCD)カラーフィルタ製造用顔料分散型感光材、薄膜トランジスタ液晶表示装置(TFT LCD)、または有機発光ダイオードのブラックマトリックス形成用感光材、オーバーコート層形成用感光材、カラムスペーサ感光材、光硬化型塗料、光硬化性インク、光硬化性接着剤、印刷版、印刷配線盤用感光材、プラズマディスプレイパネル(PDP)用感光材などに使用することができ、その用途に制限を特に設けない。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光材を含むカラーフィルタを提供する。
前記カラーフィルタは、前記化学式1で表される化合物を含む感光性樹脂組成物を用いて製造される。前記感光性樹脂組成物を基板上に塗布してコーティング膜を形成し、前記コーティング膜を露光、現像および硬化をすることにより、カラーフィルタを形成することができる。
本明細書の一実施態様に係る感光性樹脂組成物は、耐熱性に優れて、熱処理による色の変化が少なくて、カラーフィルタの製造時、硬化過程によっても色再現率が高く、輝度および明暗比が高いカラーフィルタを提供することができる。
前記基板は、ガラス板、シリコンウエハ、およびポリエーテルスルホン(Polyethersulfone、PES)、ポリカーボネート(Polycarbonate、PC)などのプラスチック基材の板などであってもよいし、その種類が特に制限されるわけではない。
具体的には、本明細書の一実施態様に係る感光性樹脂組成物をガラス(5×5cm2)上にスピンコーティング(spincoating)し、100℃で100秒間前熱処理(prebake)を施してフィルムを形成することができる。フィルムが形成された基板とフォトマスク(photo mask)との間の間隔を250umとし、露光器を用いて基板の全面に40mJ/cm2の露光量を照射する。この後、露光した基板を現像液(水酸化カリウム(KOH)、0.05%)に60秒間現像し、230℃で20分間後熱処理(postbake)して基板を作製することができる。
前記耐熱性評価は、後述する方法によって測定される。前記一実施態様により作製された基板を、分光器を用いて380nm〜780nmの範囲の可視光領域の透過率スペクトルを得る。また、前熱処理(prebake)基板を追加的に230℃で20分間後熱処理(postbake)をして、同一の装備と測定範囲で透過率スペクトルを得る。
前記分光器は、MCPD−大塚社製のものであってもよいが、これに限定されるものではない。
前記得られた透過率スペクトルとC光源バックライトを用いて、得られた値E(L*、a*、b*)を用いて色変化(以下、ΔEab)を計算する。ΔEab値が小さいというのは、色耐熱性に優れていることをいう。ΔEab<3の値を有すると、カラーフィルタ用色素として使用が可能であり、耐熱性に優れた色材といえる。具体的には、ΔEabを計算する式は、下記の通りである。
[計算式1]
ΔEab(L*、a*、b*)={(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2
前記明暗比は、後述する方法によって測定される。前記基板の作製方法により作製された基板を、明暗比測定器を用いて、2枚の偏光板の間に作製された基板を入れて、2枚の偏光板が水平の時の輝度と、2枚の偏光板が直交する時の輝度を測定して、下記計算式2で明暗比を計算する。
[計算式2]
明暗比=2枚の偏光板が水平の時の輝度/2枚の偏光板が垂直の時の輝度
前記明暗比測定器は、CT−1、ZOENTECH社製のものであってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書の一実施態様に係るカラーフィルタの蛍光強度は、前記基板をSinco社のFS−2蛍光測定装備を用いて、常温(25℃)で、excitation wavelengthを545nm、emission wavelength560nm〜720nmとして蛍光強度を測定することができる。
前記カラーフィルタは、赤色パターン、緑色パターン、青色パターン、ブラックマトリックスを含むことができる。
もう一つの実施態様によれば、前記カラーフィルタは、オーバーコート層をさらに含んでもよい。
カラーフィルタのカラーピクセルの間には、コントラストを向上させる目的でブラックマトリックスと呼ばれる格子状の黒色パターンを配置することができる。ブラックマトリックスの材料としてクロムを使用することができる。この場合、クロムをガラス基板全体に蒸着させ、エッチング処理によってパターンを形成する方式を利用することができる。しかし、工程上の高費用、クロムの高反射率、クロム廃液による環境汚染を考慮して、微細加工が可能な顔料分散法によるレジンブラックマトリックスを使用することができる。
前記ブラックマトリックスは、色材としてブラック顔料またはブラック染料を使用することができる。例えば、カーボンブラックを単独で使用するか、カーボンブラックと着色顔料とを混合して使用することができ、この時、遮光性が不足する着色顔料を混合するため、相対的に色材の量が増加しても膜の強度または基板に対する密着性が低下しないという利点がある。
本明細書に係るカラーフィルタを含むディスプレイ装置を提供する。
前記ディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel、PDP)、発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)、有機発光素子(Organic Light Emitting Diode、OLED)、液晶表示装置(Liquid Crystal Display、LCD)、薄膜トランジスタ液晶表示装置(Thin FIlm Transistor−Liquid Crystal Display、LCD−TFT)、および陰極線管(Cathode Ray Tube、CRT)のうちのいずれか1つであってもよい。
<実施例>
<化合物の合成実施例>
合成例1:化合物1の合成
中間体1の合成
250mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、A−1 5g(12.34mmol)、B−1 10.31g(74.03mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)80gを入れて、撹拌させた。150℃に昇温して4時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、1M塩酸(HCl)800mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、得られた析出物を減圧下で濾過および水洗し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、中間体1 7g(11.46mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=611[M+H]、Exact Mass:610
化合物1の合成
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、中間体1 1.5g(2.46mmol)、C−1 2.958g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)に30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、化合物1、1.3g(1.358mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=957 [M+H]、Exact Mass:956
合成例2:化合物2の合成
中間体2の合成
250mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、A−1 5g(12.34mmol)、B−2 14.90g(74.03mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)80gを入れて、撹拌させた。150℃に昇温して4時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、1M塩酸(HCl)800mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、析出物を減圧下で濾過および水洗し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、中間体2、7.2g(9.80mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=735 [M+H]、Exact Mass:734
化合物2の合成
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、中間体2 1.808g(2.46mmol)、C−1 2.958g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、得られた析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、化合物2、1g(0.925mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=1081[M+H]、Exact Mass:1081
合成例3:化合物3の合成
中間体3の合成
250mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、A−1 5g(12.34mmol)、B−3 10.31g(74.03mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)80gを入れて、撹拌させた。150℃に昇温して4時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、1M塩酸(HCl)800mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、析出物を減圧下で濾過および水洗し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、中間体3、6.8g(11.130mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=611 [M+H]、Exact Mass:610
化合物3の合成
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、中間体3 1.502g(2.46mmol)、C−1 2.958g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、化合物3、1.4g(1.463mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=957[M+H]、Exact Mass:956
合成例4:化合物4の合成
中間体4の合成
250mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、A−1 5g(12.34mmol)、B−4 10.31g(74.03mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)80gを入れて、撹拌させた。150℃に昇温して4時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、1M塩酸(HCl)800mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、析出物を減圧下で濾過および水洗し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、中間体4 6.5g(10.64mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=611 [M+H]、Exact Mass:610
化合物4の合成
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、中間体4 1.502g(2.46mmol)、C−1 2.958g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、化合物4、1.7g(1.776mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=957[M+H]、Exact Mass:956
合成例5:化合物5の合成
中間体5の合成
250mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、A−1 5g(12.34mmol)、B−5 14.30g(74.03mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)80gを入れて、撹拌させた。150℃に昇温して4時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、1M塩酸(HCl)800mlに入れて、30分間撹拌させた。
この後、析出物を減圧下で濾過および水洗し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、中間体5、7.2g(10.02mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=719 [M+H]、Exact Mass:718
化合物5の合成
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、中間体5 1.768g(2.46mmol)、C−1 2.958g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、化合物5、2.1g(1.972mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=1065[M+H]、Exact Mass:1064
合成例6:化合物6の合成
中間体6の合成
250mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、A−1 5g(12.34mmol)、B−6 15.33g(74.03mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)80gを入れて、撹拌させた。150℃に昇温して4時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、1M塩酸(HCl)800mlに入れて、30分間撹拌させた。
析出物を減圧下で濾過および水洗し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、中間体6、7.4g(9.91mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=747 [M+H]、Exact Mass:746
化合物6の合成
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、中間体6 1.837g(2.46mmol)、C−1 2.958g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、化合物6、2.5g(2.287mmol)を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=1093[M+H]、Exact Mass:1092
合成例7:化合物7の合成
前記化合物1の製造においてC−1をC−2に変更し、それ以外は同様の方法により化合物7を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=985[M+H]、Exact Mass:984
合成例8:化合物8の合成
前記化合物2の製造においてC−1をC−2に変更し、それ以外は同様の方法により化合物8を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=1109[M+H]、Exact Mass:1108
合成例9:化合物9の合成
前記化合物3の製造においてC−1をC−2に変更し、それ以外は同様の方法により化合物9を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=985[M+H]、Exact Mass:984
合成例10:化合物10の合成
前記化合物4の製造においてC−1をC−2に変更し、それ以外は同様の方法により化合物10を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=985[M+H]、Exact Mass:984
合成例11:化合物11の合成
前記化合物5の製造においてC−1をC−2に変更し、それ以外は同様の方法により化合物11を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=1093[M+H]、Exact Mass:1092
合成例12:化合物12の合成
前記化合物6の製造においてC−1をC−2に変更し、それ以外は同様の方法により化合物12を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=1121[M+H]、Exact Mass:1120
合成例13〜18:化合物13〜18の合成
化合物1〜6の製造においてC−1をC−3に変更し、それ以外は同様の方法により下記のような化合物13〜18を得た。
化合物13:イオン化モードAPCI+:m/z=1085[M+H]、Exact Mass:1084
化合物14:イオン化モードAPCI+:m/z=1209[M+H]、Exact Mass:1208
化合物15:イオン化モードAPCI+:m/z=1085[M+H]、Exact Mass:1084
化合物16:イオン化モードAPCI+:m/z=1085[M+H]、Exact Mass:1084
化合物17:イオン化モードAPCI+:m/z=1193[M+H]、Exact Mass:1192
化合物18:イオン化モードAPCI+:m/z=1221[M+H]、Exact Mass:1220
比較化合物1
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、S1 1.414g(2.46mmol)、bromopropane1.21g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、比較化合物1を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=659[M+H]、Exact Mass:658
比較化合物2
100mlの2−neck丸底フラスコ(RBF、Round Bottom Flask)に、S2 1.4234g(2.46mmol)、C−2 3.094g(9.82mmol)、炭酸カリウム(K2CO3)1.358g(9.82mmol)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP、N−Methyl−2−pyrrolidone)30g入れて、撹拌させた。100℃に昇温して6時間撹拌させ、反応溶液を常温に冷やした後、蒸留水(DI−Water)500mlに入れて、30分間撹拌させた。
析出物を減圧下で濾過および水洗し、カラムクロマトグラフィーにより分離し、60℃の真空オーブンで12時間乾燥させて、比較化合物2を得た。
イオン化モードAPCI+:m/z=953[M+H]、Exact Mass:952
比較化合物3
合成例1において中間体1の合成と同様の方法で、A−1とB−1の代わりにS3とS4を用いて比較化合物3を合成した。
比較化合物4
10℃、98%硫酸50gに、比較化合物1 3g(4.553mmol)を入れて、溶解させた。この後、N−hydroxymethylphthalimide0.807g(4.553mmol)を入れて、45℃に昇温して2時間撹拌した。反応溶液を水500gに添加して結晶を析出させ、析出物を減圧下で濾過させて、比較化合物4を得た。
実施例1
化合物1を5.554g、バインダー樹脂としてベンジルメタクリレートとメタクリル酸との共重合体(モル比70:30、酸価は113KOHmg/g、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量20,000g/mol、分子量分布(PDI)2.0g、固形分(S.C)25%、溶媒ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含む)10.376g、光開始剤としてはI−369(BASF社)2.018g、多官能性モノマーのDPHA(日本化薬)12.443g、溶媒PGMEA(ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)68.593g、および添加剤の界面活性剤としてDIC社のF−475、1.016gを混合して、感光性樹脂組成物1を製造した。
実施例2〜18
実施例1において化合物1を化合物2〜18に変更し、それ以外は同一の組成で感光性樹脂組成物2〜18をそれぞれ製造した。
比較例1
比較化合物1を5.554g、バインダー樹脂としてベンジルメタクリレートとメタクリル酸との共重合体(モル比70:30、酸価は113KOHmg/g、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)で測定した重量平均分子量20,000g/mol、分子量分布(PDI)2.0g、固形分(S.C)25%、溶媒ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含む)10.376g、光開始剤としてはI−369(BASF社)2.018g、多官能性モノマーとしてDPHA(日本化薬)12.443g、溶媒PGMEA(ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)68.593g、および添加剤の界面活性剤としてDIC社のF−475、1.016gを混合して、比較例1の感光性樹脂組成物を製造した。
比較例2〜4
前記比較例1において比較化合物1を比較化合物2〜4にそれぞれ変更し、それ以外は同一の組成で比較例2〜4の感光性樹脂組成物を製造した。
<実験例>
基板の作製
前記実施例1〜18、比較例1〜4による感光性樹脂組成物を基板の作製にそれぞれ使用した。具体的には、前記実施例1〜18、比較例1〜4による感光性樹脂組成物をガラス(5×5cm2)上にスピンコーティング(spin coating)し、100℃で100秒間前熱処理(prebake)を施してフィルムを形成させた。
フィルムを形成させた基板とフォトマスク(photo mask)との間の間隔を250umとし、露光器を用いて基板の全面に40mJ/cm2の露光量を照射した。この後、露光した基板を現像液(水酸化カリウム(KOH)、0.05%)に60秒間現像し、230℃で20分間後熱処理(postbake)して基板を作製した。
耐熱性評価
前記基板の作製方法により作製された基板を、分光器(MCPD−大塚社)を用いて380nm〜780nmの範囲の可視光領域の透過率スペクトルを得た。また、前熱処理(prebake)基板を追加的に230℃で20分間後熱処理(postbake)をして、同一の装備と測定範囲で透過率スペクトルを得た。
得られた透過率スペクトルとC光源バックライトを用いて、得られた値E(L*、a*、b*)を用いて色変化(以下、ΔEab)を計算し、下記表1に示した。
ΔEab値が小さいというのは、色耐熱性に優れていることをいう。
ΔEab<3の値を有すると、カラーフィルタ用色素として使用が可能であり、耐熱性に優れた色材といえる。具体的には、ΔEabを計算する式は、下記の通りである。
[計算式1]
ΔEab(L*、a*、b*)={(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2
前記表1を参照すれば、本発明の実施例1〜18の感光性樹脂組成物を用いて形成したカラーパターン基板は、後熱処理と後熱処理後の透過率スペクトルの差(ΔEab)が3未満であって、色安定性が高く非常に少なくて、耐熱性に優れていることを確認することができた。
明暗比の測定
前記基板の作製方法により作製された基板を、明暗比測定器(CT−1、ZOENTECH社)を用いて、2枚の偏光板の間に作製された基板を入れて、2枚の偏光板が水平の時の輝度と、2枚の偏光板が直交する時の輝度を測定して、下記計算式2で明暗比を計算した。
[計算式2]
明暗比=2枚の偏光板が水平の時の輝度/2枚の偏光板が垂直の時の輝度
前記計算式2によって計算された明暗比を、下記計算式3で明暗比改善率を計算して、下記表2に記載した。
[計算式3]
明暗比改善率=(実施例の明暗比−比較例1、2または4の明暗比)/比較例1、2または4の明暗比*100)
前記表2を参照すれば、前記比較例1に比べて、前記実施例1〜18の明暗比が220.47%〜532.38%改善されたことを確認することができた。また、前記比較例2に比べて、前記実施例1〜18の明暗比が136.48%〜329.57%改善されたことを確認することができた。さらに、前記比較例4に比べて、前記実施例1〜18の明暗比が197.83%〜510.43%改善されたことを確認することができた。
蛍光強度の測定
前記基板の作製方法により作製された基板を、Sinco社のFS−2蛍光測定装備を用いて、常温(25℃)で、excitation wavelengthを545nm、emission wavelength560nm〜720nmとして蛍光強度を測定して、図1に示した。
図1によれば、本明細書の一実施態様に係る実施例6、7および12の蛍光強度は、比較例1および2より低くて、追加的な染料を添加しなくても優れた明暗比が得られることを確認することができた。
透過度評価
前記基板の作製方法により作製された基板を、分光器(MCPD−大塚社)を用いて、230℃で20分間後熱処理(postbake)した基板に対して、380nm〜780nmの範囲の可視光領域の透過率スペクトルを得た。
特に、青色カラーフィルタの場合、視感x、視感y、視感zにおいて380nm〜480nmにおける最大透過度が高い場合、より優れた輝度を示すことができる。
図2は、視感x、視感y、視感zを示す。
前記表3を参照すれば、前記比較例3に比べて、前記実施例1および7、13の380nm〜480nmにおける最大透過度が高いことが分かる。
図3によれば、本明細書の一実施態様に係る実施例1、7および13の380nm〜480nmにおける透過度が、比較例3より大きくて、青色カラーフィルタにおいてより優れた輝度を示すことを確認することができた。