CN100337160C - 感光性组合物以及滤色器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有感光性树脂和着色材料的感光性组合物，其中所述感光性树脂含有：至少一种第1聚合性单体(a1)和与该第1聚合性单体不同的至少一种第2聚合性单体(a2)的共聚物(A)、以及与该共聚物(A)反应的、并具有能与羟基反应的官能团和烯属不饱和双键的化合物(B)，其中第1聚合性单体(a1)具有2—6个羟基。本发明还提供一种具有使用上述感光性组合物形成的滤波器节的滤色器。

Description

感光性组合物以及滤色器
技术领域
本发明涉及感光性组合物，特别是涉及在用于液晶显示装置和固体摄像元件的滤色器中，在制造红、绿、蓝、黄、橙色、青色、品红色等各色滤波器节以及黑色矩阵(black matrix)等的过程中有用的高感度的感光性组合物。另外，本发明还涉及使用该感光性组合物形成的滤色器。
背景技术
滤色器包括在玻璃等透明底板表面上相互平行或者相交地设置的2种或更多种不同色彩的微细的条纹状的滤波器节，或者包括以固定的长宽排列的方式设置的微细的滤波器节。滤波器节微小至宽度为数微米至数百微米，而且，对于每种色彩，以预定的排列方式整齐地设置滤波器节(filter segment)。
一般来说，在彩色液晶显示装置中，在滤色器上，通过蒸镀或者溅射形成用于驱动液晶的透明电极，并且，在电极上形成用于使液晶沿一定方向取向的取向膜。为了充分地获得这些透明电极以及定向膜的性能，上述形成过程需要在200℃或以上、优选在230℃或以上的高温下进行。
因此，现在，作为滤色器的制造方法，把耐光性、耐热性优异的颜料作为着色材料的所谓颜料分散法的方法已经成为主流。
当利用颜料分散法时，可以通过如下步骤制造滤色器：把颜料分散在感光性透明树脂溶液中而制得感光性着色组合物(颜料光阻)，再把该组合物涂敷在玻璃等透明底板上，通过干燥除去溶剂后，进行一种过滤器颜色的图案曝光，接着，通过显影工序除去未曝光的部分，从而形成第1种颜色的图案，根据需要进行加热等处理后，依次对全部的过滤器颜色重复同样的操作。
在使用了含有颜料的感光性着色组合物的滤波器节的形成中，高感光性、显影液对于非图像部位的良好溶解性、以及图像部位的高耐化学药品性是重要的特性。近年，对于色密度更高的滤色器和光密度(OD值)更高的黑色矩阵的要求有所提高，在感光性着色组合物中，着色材料浓度具有提高的倾向。但是，如果提高着色材料的浓度，由于着色材料本身对光吸收的增加，会对曝光部位不能获得充分地固化等其它特性产生影响。象这样，提高着色材料浓度与保持以感光性为代表的感光性组合物的各种特性存在着折衷的关系。
为了提高感光性和对显影液的溶解性，在特开2002-14468号公报中公开了使用特定的粘合剂树脂的光聚合性组合物。该组合物是高灵敏性的，且对于显影液的溶解性优异。然而，粘合剂树脂是通过如下过程而制得，即，使具有烯属不饱和双键的环氧化合物与具有羧基的聚合物进行加成，通过该加成反应而生成羟基，进一步使具有烯属不饱和双键的异氰酸酯化合物与该羟基发生加成反应而制得的。
另外，需要对感光性透明树脂进行如下设计，调整构成单体的种类和比例，满足稳定性、溶解性以及耐化学药品性等诸多特性。因此，能够引入烯属不饱和双键的单体的比例存在上限，对于兼具感光性和其它特性来说，能以多少低的单体比例引入大量的烯属不饱和双键是很重要的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种兼具高感度和保持优异的分散稳定性、溶解性、耐化学药品性等物理性质的感光性组合物。
根据本发明的第1个方面，是提供一种含有感光性树脂和着色材料的感光性组合物，所述感光性树脂含有：至少一种第1聚合性单体(a1)和与该第1聚合性单体(a1)不同的至少一种第2聚合性单体(a2)的共聚物(A)、以及与该共聚物(A)反应的、并具有能与羟基反应的官能团和烯属不饱和双键的化合物(B)，其中所述第1聚合性单体(a1)具有2-6个羟基。
另外，根据本发明的第2个方面，是提供一种滤色器，该滤波器节具有使用本发明的感光性组合物形成的滤波器节。
具体实施方式
首先，对本发明的感光性组合物进行说明。
本发明的感光性组合物含有感光性树脂以及着色材料，所述感光性树脂含有：至少一种第1聚合性单体(a1)和与该第1聚合性单体不同的至少一种第2聚合性单体(a2)的共聚物(A)、以及与该共聚物(A)反应的、并具有能与羟基反应的官能团和烯属不饱和双键的化合物(B)，其中所述第1聚合性单体(a1)具有2-6个羟基。本发明的感光性组合物适合于制造滤色器。
构成共聚物(A)的第1聚合性单体(a1)可以选自于具有2-6个羟基和烯属不饱和双键的化合物。这样的化合物，例如，可以用通式(1)表示：
Figure C20041004719200061
(式中，R1以及R4各自独立地表示氢原子、碳原子数为1-5的未取代或者取代的烷基，R2表示碳原子数为1-4的亚烷基，R3表示碳原子数为1-4的亚烷基或者单键，n表示2～6的整数。)
作为用上述通式(1)表示的单体，可以列举出具有烯属不饱和双键的多元醇的单酯等，其中，优选甘油单(甲基)丙烯酸酯。
构成共聚物(A)的第2聚合性单体(a2)是可以与第1聚合性单体(a1)共聚合的聚合性单体，并与第1聚合性单体不同，一般不具有醇式羟基。作为这样的第2聚合性单体(a2)，例如，可以列举出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、2-羟基乙基(甲基)丙酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯等(甲基)丙烯酸酯类；N-乙烯基吡咯烷酮；苯乙烯以及α-甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物；(甲基)丙烯酰胺、羟甲基(甲基)丙烯酰胺、烷氧基羟甲基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮(甲基)丙烯酰胺等丙烯酰胺类；(甲基)丙烯腈、乙烯、丙烯、丁烯、氯乙烯、乙酸乙烯等其它乙烯基化合物以及聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体、聚苯乙烯大分子单体等大分子单体类等。这些单体可以单独地使用1种，或者，还可以混合使用2种或更多种。作为第2单体，优选(甲基)丙烯酸。
共聚物(A)中的第1聚合性单体(a1)和第2聚合性单体(a2)的比例优选为5-95重量％∶95-5重量％，更优选为30-70重量％∶70-30重量％。当第1聚合性单体(a1)的比例不足5重量％时，可以引入的烯属不饱和双键的数量少，感光性树脂的双键的当量值增大，从而不能获得足够的感度。如果第1聚合性单体(a1)的比例超过95重量％时，就可以引入较多的烯属不饱和双键，但是，由于第2聚合性单体(a2)的比例降低，因此，难以保持分散稳定性、溶解性、耐化学药品性等物理性质。
共聚物(A)的合成，是在引发剂的存在下，在惰性气流中，一般在50-150℃下进行2-10个小时。另外，共聚物(A)的合成可以根据需要在溶剂的存在下进行。
作为在共聚物(A)的合成中使用的引发剂，可以列举出过氧化苯甲酰、氢过氧化枯烯、叔丁基过氧化氢、过氧化碳酸二异丙酯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯等有机过氧化物、2，2‘-偶氮二异丁腈等偶氮化合物等。相对于第1以及第2聚合性单体的总量100重量份，引发剂的用量优选在1-20重量份的范围内。
作为可以在共聚物(A)的合成中可以使用的溶剂，可以使用水；水溶性有机溶剂；乙二醇一乙醚醋酸酯、丙二醇一甲醚醋酸酯等醋酸酯；环己酮、甲基异丁基甲酮等酮类；二甲苯、乙苯等。作为水溶性有机溶剂，可以列举出乙醇、异丙醇、正丙醇等醇类溶剂和乙二醇或者二甘醇的单或二烷基醚等。
感光性树脂可以通过使具有能够与羟基反应的官能团以及烯属不饱和双键的化合物(B)与利用上述反应得到的共聚物(A)进行反应而制得。作为能够与羟基反应的官能团，可以列举出异氰酸酯基、羧酸基等。不言而喻，当官能团是异氰酸酯基时，通过反应，以尿烷键结合共聚物(A)和化合物(B)，当官能团是羧酸基时，通过反应，以酯键结合共聚物(A)和化合物(B)。作为官能团，从反应性的观点看来，特别优选异氰酸酯基。换句话说，借助由共聚物(A)的羟基和化合物(B)的官能团的反应产生的键来结合共聚物(A)和化合物(B)。
作为具有异氰酸酯基和烯属不饱和双键的化合物，具体地可以列举出2-丙烯酰基异氰酸乙酯、2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯等。另外，作为具有羧酸基和烯属不饱和双键的化合物，具体地可以列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。
共聚物(A)和化合物(B)反应，可以通过在少量催化剂的存在下，向共聚物(A)的溶液中滴加化合物(B)而进行。作为催化剂，可以列举月桂酸二丁基锡等，另外，根据需要，还可以使用对甲氧基苯酚、氢醌、萘胺、叔丁基儿茶酚、2，3-二叔丁基对甲酚等阻聚剂。利用该反应，通过羟基向共聚物(A)引入由化合物(B)产生的烯属不饱和双键。
借助羟基向共聚物(A)引入的烯属不饱和双键的量，通过所得感光性树脂的“双键当量”来表示。所谓双键当量，是由下式定义，并成为衡量分子中所含双键的数量的标准，如果是相同分子量的感光性树脂，双键当量的数值越小，双键的引入量越多。
双键当量＝[重复结构单元的分子量]/[重复结构单元中的双键的数量]
本发明中的感光性树脂的双键当量优选为200-2000，更优选为300-900。当感光性树脂的双键当量不足200时，具有引入的烯属不饱和双键的羟基的第1聚合性单体(a1)的比例升高，虽然可保持各种特性，但不能使足够量的第2聚合性单体(a2)共聚合。当双键当量超过2000时，由于烯属不饱和双键的数较少，因此，不能获得足够的感度。
另外，从着色材料的分散性良好的观点看来，感光性树脂的重均分子量(Mw)优选为2000-200000，更优选为5000-50000。
本发明涉及的感光性组合物含有上述感光性树脂和着色材料。作为着色材料，可以单独使用有机或无机颜料，或混合使用2种或更多种有机或无机颜料。
颜料为显色性能高且耐热性高的颜料，特别优选耐热分解性高的颜料，一般使用有机颜料。以着色材料的重量为基准，本发明的感光性树脂可以使用40-250％的量。
下面，以色指数编号来表示可以在本发明的感光性组合物中使用的有机颜料的具体例子。
在用于形成红色滤波器节的红色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272等红色颜料。在红色组合物中，可以并用黄色颜料、橙色颜料。
在用于形成黄色滤波器节的黄色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等黄色颜料。
在用于形成橙色滤波器节的橙色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Orange 36、43、51、55、59、61、71、73等橙色颜料。
在用于形成绿色滤波器节的绿色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Green 7、10、36、37等绿色颜料。在绿色组合物中，可以并用黄色颜料。
在用于形成蓝色滤波器节的蓝色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等蓝色颜料。在蓝色组合物中，可以并用C.I.Pigment Voilet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等紫色颜料。
在用于形成青色滤波器节的青色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Blue 15:1、15:2、15:4、15:3、15:6、16、81等蓝色颜料。
在用于形成品红色滤波器节的品红色着色组合物中，例如，可以使用C.I.Pigment Voilet 1、9、C.I.Pigment Red 144、146、177、169、81等紫色颜料以及红色颜料。在品红色组合物中，可以并用黄色颜料。
此外，作为用于黑色矩阵的黑色着色材料，可以列举出碳黑、钛黑、苯胺黑、蒽醌类黑色颜料、二萘嵌苯类黑色颜料，具体可以列举出C.I.Pigment Black 6、7、12、20、31、32等，其中，优选碳黑。还可以利用树脂等对碳黑进行表面处理。
作为其它无机颜料，可以列举出氧化钛、硫酸钡、锌白、硫酸铅、铬黄、锌黄、氧化铁红(红色氧化铁(III))、镉红、永久蓝、普鲁士蓝、氧化铬绿、钴绿、棕土、合成铁黑等。为了获得饱和度和亮度的平衡性，同时获得良好的涂敷性、感度、显影性等，无机颜料可以与有机颜料组合使用。
为了进行调色，可以在不降低耐热性的范围内，使本发明的感光性组合物含有染料。
为了控制对显影液的溶解性和耐化学药品性，可以使本发明的感光性组合物含有非感光性透明树脂、其前体或者它们的混合物。非感光性透明树脂不具有烯属不饱和双键、在可见光范围的400-700nm的全波长范围内、透光率优选为80％或以上，更优选为95％或以上的透明树脂。在这样的非感光性透明树脂中，含有热塑性树脂以及热固性树脂，在其前体中，含有通过放射线照射发生固化、并生成上述非感光性透明树脂的单体以及低聚物，这些物质可以单独使用，或混合使用2种或更多种。
作为非感光热塑性树脂，例如，可以列举出丁缩醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯类树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯类树脂、醇酸树脂、苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、橡胶类树脂、环化橡胶类树脂、纤维素类、聚丁二烯、聚酰亚胺树脂等。另外，作为热固性树脂，例如，可以列举出环氧树脂、苯代三聚氰二胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、蜜胺树脂、尿素树脂、酚醛树脂等。
作为非感光性透明树脂前体的单体以及低聚物，可以列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、2-羟基(甲基)丙烯酸乙酯、2-羟基(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸β-羧酸乙酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二环氧丙基醚二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二环氧丙基醚二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、酯丙烯酸酯、羟甲基化蜜胺的(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等各种丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯、羟乙基乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈等。
以着色材料的重量为基准，非感光性透明树脂、其前体或它们的混合物的用量为5-250％。
本发明的感光性组合物可以通过如下过程制备，使用三辊式辊磨机(roll mill)、双辊式辊磨机、砂磨机、捏合机、超微磨碎机(attritor)、涂料调节器等各种分散方法，把单独或者2种或更多种的颜料细微地分散在感光性树脂中。
把颜料作为着色材料分散于感光性树脂时，可以适当地使用树脂型颜料分散剂、颜料衍生物、表面活性剂等分散助剂。由于分散助剂对颜料的分散性优异，防止分散后的颜料的重新聚集的效果很突出，因此，当利用使用分散助剂把颜料分散于感光性树脂中而形成感光性组合物时，可以获得透明性优异的滤色器。
树脂型颜料分散剂含有具有吸附到颜料上的性质的颜料亲和性部位和与颜料载体具有相溶性的部位，通过吸附到颜料上而起到使颜料稳定地分散到感光性树脂中的作用。作为树脂型颜料分散剂，具体地可以使用聚氨酯、聚丙烯酸酯等聚羧酸酯、不饱和聚酰胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)胺盐、聚羧酸铵盐、聚羧酸烷基胺盐、聚硅氧烷、长链聚氨基酰胺磷酸盐、含有羟基的聚羧酸酯以及它们的改性物、通过聚(低级亚烷基亚胺)和具有游离羧基的聚酯的反应而形成的酰胺及其盐等。另外，还可以使用(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等水溶性树脂和水溶性高分子化合物、聚酯类、改性聚丙烯酸酯、环氧乙烷/环氧丙烷加成物等。这些化合物可以单独使用，或2种或更多种混合使用。
作为分散助剂的染料衍生物是向有机染料引入取代基的化合物。有机染料中还包括通常不称为染料的萘类、蒽醌类等淡黄色芳香族多环化合物。作为染料衍生物，可以使用在特开昭63-305173号公报、特公昭57-15620号公报、特公昭59-40172号公报、特公昭63-17102号公报、特公平5-9469号公报等中记载的化合物，这些化合物可以单独使用，或混合使用2种或更多种。
作为分散剂的表面活性剂，可以列举出月桂基硫酸钠、聚环氧乙烷烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱金属盐、硬脂酸钠、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺等阴离子表面活性剂；聚环氧乙烷油醚、聚环氧乙烷月桂基醚、聚环氧乙烷壬基苯基醚、聚环氧乙烷脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单月桂酸酯等非离子性表面活性剂；烷基季铵盐以及它们的环氧乙烷加成物等阳离子表面活性剂；烷基二甲基氨基乙酸三甲铵乙内酯等烷基三甲铵乙内酯、烷基咪唑等两性表面活性剂，这些化合物可以单独使用，或两种或以上混合使用。
以颜料的重量为基准，可以使用0.1％-30％的颜料分散助剂。
为了使着色材料充分地分散于感光性树脂中，并把感光性组合物涂敷于玻璃底板等透明底板上，使干燥膜厚为0.2-5μm，从而容易地形成滤波器节，可以使本发明的感光性组合物含有溶剂。作为溶剂，可以列举出环己酮、乙基纤溶剂醋酸酯、丁基纤溶剂醋酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基纤溶剂、甲基-正戊酮、丙二醇单甲基醚甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁酮、石油类溶剂等，这些溶剂可以单独使用，也可以混合使用。
以着色材料的重量为基准，可以使用800-3000％的溶剂。
另外，为了使组合物的粘度随时间的推移而保持稳定，可以使本发明的感光性组合物含有贮存稳定剂。作为贮存稳定剂，例如，可以列举出苄基甲基氯、二乙基羟基胺等氯化季铵、乳酸、草酸等有机酸及其甲基醚、叔丁基焦儿茶酚、四乙基膦、四苯基膦等有机膦、亚磷酸盐等。以着色材料的重量为基准，可以使用0.1％-10％的贮存稳定剂。
当通过紫外线照射该组合物而使其固化时，可以向本发明的感光性组合物添加光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂，可以使用4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁烷-1-酮等苯乙酮类光聚合引发剂、安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、苄基二甲基缩酮等安息香类光聚合引发剂、二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫化物等二苯甲酮类光聚合引发剂、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2，4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类光聚合引发剂、2，4，6-三氯-S-三嗪、2-苯基-4，6-二(三氯甲基)-S-三嗪、2-(对-甲氧基苯基)-4，6-二(三氯甲基)-S-三嗪、2-(对-甲基偶酰基)-4，6-二(三氯甲基)-S-三嗪、2-胡椒基-4，6-二(三氯甲基)-S-三嗪、2，4-二(三氯甲基)-6-苯乙烯基-S-三嗪、2-(萘-1-基)-4，6-二(三氯甲基)-S-三嗪、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4，6-二(三氯甲基)-S-三嗪、2，4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2，4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等三嗪类光聚合引发剂、硼酸酯类光聚合引发剂、咔唑类光聚合引发剂、咪唑类光聚合引发剂等。
以着色材料的重量为基准，可以使用50％-200％的光聚合引发剂。
上述光聚合引发剂可以单独使用，或者可以混合使用2种或更多种，作为增感剂，还可以并用α-酸基酯、酰基氧化膦、甲基苯基乙醛酸酯、二苯乙二酮、9，10-菲醌、樟脑醌、乙基醌蒽、4，4’-二乙基间苯二甲酰基苯、3，3’，4，4’-四(叔丁基-过氧羰基)二苯甲酮、4，4’-二乙基氨基二苯甲酮等化合物。以光聚合引发剂的重量为基准，可以使用0.1％-30％的增感剂。
本发明的感光性组合物能够以溶剂显影型或者碱显影型着色光阻材料的方式进行制备。这种光阻材料是按照如下所述形成的：在含有上述感光性树脂、作为上述非感光性树脂前体的单体以及上述光聚合引发剂的感光性组合物中，使以颜料为代表的着色材料和根据需要而追加的上述物质进行分散而形成的材料。
在含有溶剂的感光性组合物中，优选以0.5-10重量％比例含有颜料。而且，在最终的滤波器节中，可以优选含有10-60重量％的颜料，还可以更优选含有20-50重量％的颜料。剩下的部分实质上由通过感光性树脂、单体等提供的树脂粘合剂组成。
优选使用离心分离、烧结过滤器、薄膜过滤器等工具，除去本发明的感光性组合物中5μm或以上的粗大颗粒、其中优选1μm或以上的粗大颗粒、更优选0.5μm或以上的粗大颗粒以及混入的灰尘。
下面，对本发明的滤色器进行说明。
本发明的滤色器具有使用本发明的感光性组合物而形成的滤波器节。滤色器包括下列两种，具备至少一个红色滤波器节、至少一个绿色滤波器节以及至少一个蓝色滤波器节的加法混色(additive mixture)和具备至少一个品红色滤波器节、至少一个青色滤波器节以及至少一个黄色滤波器节的减法混色(subtractive mixture)型。对于分别在形成红色滤波器节的红色着色感光性组合物、形成绿色滤波器节的绿色着色感光性组合物以及形成蓝色着色绿色部分的蓝色感光性组合物中使用的颜料，在上文中已经描述。同样地，对于分别在形成品红色滤波器节的品红色着色感光性组合物、形成青色滤波器节的青色着色感光性组合物以及形成黄色着色滤波器节的黄色感光性组合物中使用的颜料，在上文中也已经描述。
本发明的滤色器是通过如下过程制造的，利用光蚀刻法(photolithography)，并使用本发明的感光性组合物，在透明底板上形成各种颜色的滤波器节。
作为透明底板，可以使用玻璃板、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂板。
利用光蚀刻法形成各种颜色的滤波器节可以通过下列方法进行。即，通过喷涂和旋转涂敷、狭缝涂敷、辊涂等涂敷方法，把作为上述溶剂显影型或者碱显影型着色光阻材料而制备的感光性组合物涂敷在透明底板上，并使干燥膜厚为0.2-5μm。通过具有以与该膜接触或者非接触的状态而设置的规定图案的掩模，对根据需要而干燥的膜进行紫外线曝光。之后，把底板浸渍于溶剂或者碱显影液或者通过喷涂而用显影液进行喷雾，并除去未固化部分、形成所期望的图案后，对于其它颜色，重复相同的操作，从而可以制造滤色器。此外，为了促进着色光阻材料的聚合，根据需要还可以进行加热。通过光蚀刻法，可以制造比印刷法精度更高的滤色器。
在显影的时候，使用碳酸钠、氢氧化钠等水溶液作为碱显影液，另外，还可以使用二甲基苄基胺、三乙醇胺等有机碱。在显影液中，还可以添加消泡剂和表面活性剂。而且，为了提高紫外线曝光感度，还可以进行如下操作：涂敷上述着色光阻材料并干燥后，涂敷水溶性或者碱性可溶性树脂，例如聚乙烯醇和水溶性丙烯酸酯树脂等，并进行干燥，从而形成防止由氧引起的聚合阻碍的涂膜，然后，再进行紫外线曝光。
除了利用光蚀刻法之外，还可以利用电沉积法、转印法等制造本发明的滤色器。电沉积法是下列所述的制造滤色器的方法：利用在透明底板上形成的透明导电膜，并通过胶体微粒的电泳，在透明导电膜上电沉积形成各种颜色的滤波器节。
另外，转印法是事先在可分离的转印底板的表面上形成滤色层，然后，再把该滤色层转印至所期望的透明底板的方法。
下面，根据实施例，对本发明进行描述，但是，本发明并不限于这些实施例，而且，实施例以及比较例中的“份”表示“重量份”。
合成例1：本发明的感光性树脂的合成1
向反应容器内加入560份的环己酮，一边向反应容器通入氮气，一边加热至80℃，在相同温度下，在1小时内滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物而进行聚合反应。
甲基丙烯酸           34.0份
甲基丙烯酸甲酯       23.0份
甲基丙烯酸正丁酯     45.0份
甘油单甲基丙烯酸酯   47.0份
2，2’-偶氮二异丁腈  4.0份
滴加完毕后，在80℃下，进一步反应3小时后，添加55份的环己酮中含有1.0份偶氮二异丁腈的溶液，在80℃下，继续反应1小时，制得共聚物溶液。
接着，在70℃下、3小时内，向338份的所得共聚物溶液中滴入下列化合物的混合物。
2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯   32.0份
月桂酸二丁基锡             0.4份
环己酮                     120.0份
把所得反应混合物冷却至室温后，抽样约2g的树脂溶液，在180℃下，加热20分钟，进行干燥，测定不挥发的成分，根据该测定结果，向残留的树脂溶液中添加环己酮而使不挥发成分的含量为20重量％，从而制备感光性树脂溶液。所得感光性树脂的重均分子量为20000，双键当量为470。
合成例2：本发明的感光性树脂的合成2
向反应容器加入570份的环己酮，一边向反应容器内通入氮气，一边加热至80℃，在相同温度下，在1小时内，滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
甲基丙烯酸           23.0份
甲基丙烯酸甲酯       23.0份
甲基丙烯酸苄基酯     57.0份
甘油单甲基丙烯酸酯   48.0份
2，2’-偶氮二异丁腈  3.0份
滴加完毕后，在80℃下，进一步反应3个小时后，添加50份的环己酮中含有1.0份偶氮二异丁腈的溶液，在80℃下，继续反应1小时，制得共聚物溶液。
接着，在70℃下、3小时内，向336份的所得共聚物溶液中滴加下述化合物的混合物。
2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯    33.0份
月桂酸二丁基锡              0.4份
环己酮                      130.0份
把所得反应混合物冷却至室温后，抽样约2g的树脂溶液，在180℃下，加热20分钟，进行干燥，测定不挥发的成分，根据该测定结果，向残留的树脂溶液中添加环己酮而使不挥发成分的含量为20重量％，从而制备感光性树脂溶液。所得感光性树脂的重均分子量为30000，双键当量为460。
合成例3：本发明的感光性树脂的合成3
向反应容器加入520份的环己酮，一边向反应容器内通入氮气，一边加热至80℃，在相同温度下，在1小时内，滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
甲基丙烯酸            7.0份
甲基丙烯酸甲酯        7.0份
2-羟基甲基丙烯酸乙酯  63.0份
甘油单甲基丙烯酸酯    66.0份
2，2’-偶氮二异丁腈   4.0份
滴加完毕后，在80℃下，进一步反应3个小时后，添加将1.0份偶氮二异丁腈溶解于70份的环己酮而制得的溶液，在80℃下，继续反应1小时，制得共聚物溶液。
接着，在70℃下，在3小时内，向220份的所得共聚物溶液中滴加下述化合物的混合物。
2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯     56.0份
月桂酸二丁基锡               0.4份
环己酮                       220.0份
把所得反应混合物冷却至室温后，抽样约2g的树脂溶液，在180℃下，加热20分钟，进行干燥，测定不挥发的成分，根据该测定结果，向残留的树脂溶液中添加环己酮而使不挥发成分含量为20重量％，从而制备感光性树脂溶液。所得感光性树脂的重均分子量为20000，双键当量为270。
合成例4：本发明的感光性树脂的合成4
向反应容器加入480份的环己酮，一边向反应容器内通入氮气，一边加热至80℃，在相同温度下，在1小时内，滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
甲基丙烯酸           32.0份
甲基丙烯酸甲酯       24.0份
甲基丙烯酸正丁酯     16.0份
甲基丙烯酸苄基酯     48.0份
甘油单甲基丙烯酸酯   15.0份
2，2’-偶氮二异丁腈  4.0份
滴加完毕后，在80℃下，进一步反应3个小时后，添加将1.0份偶氮二异丁腈溶解于80份环己酮而制得的溶液，在80℃下，继续反应1小时，制得共聚物溶液。
接着，在70℃下、3小时内，向445份的所得共聚物溶液中滴加下述化合物的混合物。
2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯     14.0份
月桂酸二丁基锡               0.4份
环己酮                       55.0份
把所得反应混合物冷却至室温后，抽样约2g的树脂溶液，在180℃下，加热20分钟，进行干燥，测定不挥发的成分，根据该测定结果，向残留的树脂溶液中添加环己酮而使不挥发成分含量为20重量％，从而制备感光性树脂溶液。所得感光性树脂的重均分子量为20000，双键当量为1000。
合成例5：比较感光性树脂的合成1
向反应容器加入560份的环己酮，一边向反应容器内通入氮气，一边加热至80℃，在相同温度下，在1小时内，滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
甲基丙烯酸              22.0份
甲基丙烯酸正丁酯        22.0份
2-羟基甲基丙烯酸乙酯    104.0份
2，2’-偶氮二异丁腈     4.0份
滴加完毕后，在80℃下，进一步反应3个小时后，添加将1.0份偶氮二异丁腈溶解于50份环己酮而得到的溶液，在80℃下，继续反应1小时，制得共聚物溶液。
接着，在70℃下，在3小时内，向338份的所得共聚物溶液中滴加下述化合物的混合物。
2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯      33.0份
月桂酸二丁基锡                0.4份
环己酮                        130.0份
把所得反应混合物冷却至室温后，抽样约2g的树脂溶液，在180℃下，加热20分钟，进行干燥，测定不挥发的成分，根据该测定结果，向残留的树脂溶液中添加环己酮而使不挥发成分的含量为20重量％，从而制备感光性树脂溶液。所得感光性树脂的重均分子量约为20000，双键当量为470。
合成例6：比较感光性树脂的合成2
向反应容器加入570份的环己酮，一边向反应容器内通入氮气，一边加热至80℃，在相同温度下，在1小时内，滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物，进行聚合反应。
甲基丙烯酸               7.0份
甲基丙烯酸正丁酯         11.0份
甲基丙烯酸苄基酯         32.0份
2-羟基甲基丙烯酸乙酯     101.0份
2，2’-偶氮二异丁腈      3.0份
滴加完毕后，在80℃下，进一步反应3个小时后，添加将1.0份偶氮二异丁腈溶解于50份环己酮而得到的溶液，在80℃下，继续反应1小时，制得共聚物溶液。
接着，在70℃下、3小时内，向337份的所得共聚物溶液中滴加下述化合物的混合物。
2-甲基丙烯酰基异氰酸乙酯     33.0份
月桂酸二丁基锡               0.4份
环己酮                       130.0份
把所得反应混合物冷却至室温后，抽样约2g的树脂溶液，在180℃下，加热20分钟，进行干燥，测定不挥发的成分，根据该测定结果，向残留的树脂溶液中添加环己酮而使不挥发成分含量为20重量％，从而制备感光性树脂溶液。所得感光性树脂的重均分子量约为30000，双键当量为460。
实施例1
对下述组成的混合物进行均匀地搅拌、混合后，采用直径1mm的玻璃珠，利用砂磨机使混合物分散5个小时，然后使用5μm的过滤器进行过滤，从而制得颜料分散体(pigment dispersion)。
二酮吡咯并吡咯类颜料(C.I.Pigment Red 254)         8.33份
(チバガイギ-社制造的“イルガフオ-レツドB-CF”)
蒽醌类颜料(C.I.Pigment Red 177)                   1.33份
(チバガイギ-社制造的“クロモフタ-ルレツドA2B”)
蒽醌类颜料(C.I.Pigment Yellow 199)                0.34份
(チバガイギ-社制造的“クロモフタ-ルエロ-GT-AD”)
磷酸酯类颜料分散剂                                1.00份
(ビツクケミ-社制造的“BYK111”)
合成例1制备的感光性树脂溶液                       40.00份
环己酮                                            48.00份
接着，均匀地搅拌混合下述组成的混合物后，利用1μm的过滤器进行过滤，制得红色光阻(red color resist)材料。
上述颜料分散体                                    45.0份
合成例1制备的感光性树脂溶液                       15.0份
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯                            5.6份
(新中村化学社制造的“NK酯ATMPT”)
光聚合引发剂(チバガイギ-社制造的“イルガキユア-907”)
                                                  2.0份
增感剂(保土ケ谷化学社制造的“EAB-F”)             0.2份
环己酮                                            32.2份
实施例2
除了使用合成例2制备的感光性树脂溶液替代合成例1制备的感光性树脂溶液之外，与实施例1同样地制作红色光阻材料。
实施例3
除了使用合成例3制备的感光性树脂溶液以替代合成例1制备的感光性树脂溶液之外，与实施例1同样地制作红色光阻材料。
实施例4
除了使用合成例4制备的感光性树脂溶液以替代合成例1制备的感光性树脂溶液之外，与实施例1同样地制作红色光阻材料。
比较例1
除了使用合成例5制备的感光性树脂溶液以替代合成例1制备的感光性树脂溶液之外，与实施例1同样地制作红色光阻材料。
比较例2
除了使用合成例6制备的感光性树脂溶液以替代合成例1制备的感光性树脂溶液之外，与实施例1同样地制作红色光阻材料。
通过下述的方法，对实施例以及比较例制得的光阻材料进行耐溶剂性以及感度的评价。
<耐溶剂性实验>
在100mm×100mm、1.1mm厚的玻璃底板上，使用旋转涂敷器涂敷光阻材料，制得涂布底板。接着，在70℃下干燥20分钟后，使用超高压水银灯，并通过能够进行直径40μm的针孔状图案曝光的掩模，以150mJ的累积发光能量进行紫外线曝光。曝光后，在碱显影液中显影90秒钟，在底板上形成条纹状的各种颜色的滤波器节。在230℃下对显影的底板加热60分钟。使用的碱显影液由1.5重量％碳酸钠、0.5重量％碳酸氢钠、8.0重量％的阴离子表面活性剂(花王社制造的“ペリレツクスNBL”)以及90重量％的水组成。
把底板的一部分在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中浸渍30分钟后，利用使用C光源的显微分光光度计(奥林巴斯光学社制造的“OSP-SP100”)测定浸渍部分和未浸渍部分的色度，计算出色差(ΔE)。另外，利用光学显微镜观察图案表面的状态。把确认为没有变化的情况评价为○，把产生微小皲裂的情况评价为△，把产生严重皲裂的情况评价为×。结果示于表1中。
表1
  实施例   比较例
  1   2   3   4   1   2
  感光性树脂的重均分子量   20000   30000   20000   20000   20000   30000
  感光性树脂的双键当量   470   460   270   1000   470   460
  ΔE   1.5   1.0   2.0   1.0   5.0   3.0
  外观   ○   ○   ○   ○   ×   △
<感度的评价>
使用光阻材料，在透明玻璃底板上形成厚度为1.0μm的涂膜。在70℃下，进行20分钟的预烘干后，通过能够曝光50μm的细丝图案的掩模、进行紫外线曝光。以10mJ/cm2-200mJ/cm2之间的8个等级的曝光量进行曝光。曝光后，在碱显影液中显影90秒钟，从而形成条纹形状的滤波器节。对所得滤波器节的膜厚计算以未曝光和未显影部分作为100时的各个曝光量水平的曝光和显影后的残膜率。从所得到的残膜率曲线上，把残膜率达到饱和的曝光量作为饱和曝光量，把该残膜率作为饱和残膜率。所得的饱和曝光量和残膜率示于表2。
表2
  实施例   比较例
  1   2   3   4   1   2
  饱和残膜率(％)   90   90   90   90   70   80
  饱和曝光量(mJ/cm2)   80   80   50   100   100   100
如表1、表2所示，当使用比较例1制得的红色光阻材料形成红色滤波器节时，由NMP浸渍引起的ΔE大，而且，饱和曝光量高，饱和残膜率低，即，感度低。此外，当使用比较例2制得的红色光阻材料形成红色滤波器节时，由NMP浸渍引起的ΔE小，但是饱和曝光量仍然高，感度低。
与此相对，使用实施例1-4制得的红色光阻材料而形成的红色滤波器节的ΔE小，利用显微镜观察的结果也良好。另外，该红色滤波器节显示出低饱和曝光量、高饱和残膜率，感度也高。
如上所述，由于本发明的感光性着色组合物含有感光性树脂，该感光性树脂是按照如下过程形成的：通过与羟基的反应，向含有具有2-6个羟基的聚合单体作为结构单元的共聚物中有效地引入烯属不饱和键而形成，因此，本发明的感光性着色组合物具有下列优点：高感度，并具有优异的分散稳定性以及耐化学药品性等。而且，由于本发明的感光性着色组合物与现有的组合物相比，耐溶剂性更高，并且感度更高，因此，只要利用较低的发光量就能充分地固化，生产率也优异。因此，通过利用本发明的感光性着色组合物而形成滤波器节，可以稳定地制造高质量的透射型和反射型彩色液晶显示装置和固体摄像元件的色分解用滤色器。

Claims (8)

1.一种含有感光性树脂和着色材料的感光性组合物，其中，所述感光性树脂含有共聚物(A)和化合物(B)，所述共聚物(A)是5～95重量％的具有2～6个羟基的至少一种第1聚合性单体(a1)和95～5重量％的与该第1聚合性单体(a1)不同且不具有醇式羟基的至少一种第2聚合性单体(a2)的共聚物；所述化合物(B)是与该共聚物(A)反应并通过尿烷键进行结合的具有异氰酸酯基和烯属不饱和双键的化合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述第1聚合性单体(a1)由通式(1)表示：
Figure C2004100471920002C1
式中，R1以及R4各自独立地表示氢原子、碳原子数为1～5的未取代或取代的烷基，R2表示碳原子数为1～4的亚烷基，R3表示碳原子数为1～4的亚烷基或者单键，n表示2～6的整数。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述第2聚合性单体(a2)选自于丙烯酸酯、苯乙烯化合物、丙烯酰胺、乙烯基化合物以及聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体、聚苯乙烯大分子单体。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述感光性树脂具有2000～200000的重均分子量。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述感光性树脂是以基于所述着色材料的重量的40～250％的量存在。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，进一步含有非感光性透明树脂、其前体、或它们的混合物。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，以所述着色材料的重量为基准，存在有5～250％的所述非感光性透明树脂、其前体、或它们的混合物。
8.一种滤色器，其具有使用根据权利要求1所述的感光性组合物而形成的滤波器节。
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