CN101086619B - 彩色光敏树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

一种包含(A)着色剂、(B)粘合剂树脂、(C)可光聚合化合物、(D)光聚合引发剂和(E)溶剂的彩色光敏树脂组合物,其中着色剂(A)的含量为基于彩色光敏树脂组合物固体含量的35-60重量%,可光聚合化合物(C)是包含双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯的混合物,而且该混合物具有45-80mgKOH/g的酸值。

Description

彩色光敏树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种彩色光敏树脂组合物。
背景技术
为了形成液晶显示器(LCD)的滤色片,已经使用了仅包含双季戊四醇六丙烯酸酯(下文中,有时缩写为DPHA)作为光聚合化合物的颜料光刻胶(见专利文件1)。但是,当使用DPHA时,显影中用碱性显影剂除去的颜料光刻胶有时保留在底板上。
因此,已经建议用具有酸基且具有25mgKOH/mg酸值的可光聚合化合物替代DPHA(见专利文件2)。
[专利文件1]JP-A No.8-271723,第7页,表1,
[专利文件2]JP-A No.10-332929,第2页,左栏第30行到右栏第22行,
[专利文件3]JP-A No.2005-148717,第3页第33行到第4页第10行。
发明内容
但是,存在的问题在于即使用酸值为25mgKOH/mg的含羧基的多官能可光聚合化合物(TO1382;由Toagosei Co.Ltd.,制造,见专利文件3)替代DPHA,在以35%或更高的高浓度使用颜料的情况下残余物仍然保留在基板上。
本发明的目的是提供一种彩色光敏树脂组合物,该组合物即使在高浓度包含颜料情况下显影后很少产生残余物。
为寻找能够解决上述问题的彩色光敏树脂组合物,本发明人进行了广泛试验,发现了包含某种化合物的彩色光敏树脂组合物能够解决上述问题。
换句话说,本发明提供下述[1]-[5]项。
[1].一种包含(A)着色剂、(B)粘合剂树脂、(C)可光聚合化合物、(D)光聚合引发剂和(E)溶剂的彩色树脂组合物,其中着色剂(A)的含量为基于彩色光敏树脂组合物固体含量的35-60重量%,可光聚合化合物(C)是包含双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯(a succinate ofdipentaerythritol pentaacrylate)的混合物,而且该混合物具有45-80mgKOH/g的酸值。
[2].根据第[1]项所述的彩色光敏树脂组合物,其中双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯的比例为(10-70)∶(0.1-50)∶(29.9-90),所述比例为基于这三种化合物总摩尔数的摩尔比。
[3].一种利用根据第[1]或[2]项所述的彩色光敏树脂组合物形成的图案。
[4].包含第[3]项所述图案的滤色片。
[5].安装有第[4]项所述滤色片的图像传感器。
具体实施方式
本发明彩色光敏树脂组合物包含(A)着色剂。关于上述着色剂(A),可以提及至少一种选自颜料和染料的试剂。
关于颜料,可以提及例如,依照颜色索引(由The Society of Dyersand Colourists出版)归类为颜料的化合物。具体提及的是,例如,黄色颜料如C.I.颜料黄1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214等;橙色颜料如C.I.颜料橙13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73等;红色颜料如C.I.颜料红9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265等;蓝色颜料如C.I.颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、60等;紫色颜料如C.I.颜料紫1、19、23、29、32、36、38等;绿色颜料如C.I.颜料绿7、36等;棕色颜料如C.I.颜料棕23、25等;黑色颜料如C.I.颜料黑1、7等。
其中,至少一种选自C.I.颜料黄138、139、150,C.I.颜料红177、209、254,C.I.颜料紫23,C.I.颜料蓝15:3、15:6和C.I.颜料绿7、36的颜料特别优选包含在内。
关于染料,可以提及,例如酸性染料和其磺酰胺衍生物以及油溶性染料。
优选提及的燃料是C.I.酸性蓝83、C.I.酸性蓝90、C.I.酸性绿9、C.I.酸性绿16、C.I.溶剂黄28、C.I.溶剂黄162、C.I.溶剂橙56和C.I.溶剂蓝67。
式(IV)化合物也可以用作所述染料,
D[(-SO2N(R8)(R9)p)    (IV)
在式(IV)中,D代表吡啶酮、呫吨、三苯基甲烷、偶氮、蒽醌、吡唑啉酮、次甲基、花青、酞菁等。
P代表整数1-4。
R8和R9彼此独立地代表氢原子,具有1-20个碳原子的脂族烃,其中的一个或多个亚甲基可以被氧原子取代(其中,氧原子不是相互相邻的),具有3-10个碳原子的脂环烃,包含具有1-4个碳原子的烷基部分的烷基环己基,具有3-15个碳原子的脂族烷氧基烷基,具有4-10个碳原子的烷氧基羰基烷基,具有4-10个碳原子的酰氧基烷基或包含具有6-10个碳原子的芳基部分和具有1-5个碳原子的烷基部分的芳烷基。R8和R9不同时代表氢原子,而且当p为2-4时,多个R8和R9可以相同或相互不同。
上述具有1-20个碳原子而且其中的一个或多个亚甲基可以被氧原子取代(其中,氧原子不是相互相邻的)的脂族烃的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十一烷基、1-甲基丁基、1,1,3,3-四甲基丁基、1,5-二甲基己基、1,6-二甲基庚基、2-乙基己基、1,1,5,5-四甲基己基、甲氧基甲基、甲氧基乙基、甲氧基正丙基、甲氧基异丙基、甲氧基正丁基、甲氧基仲丁基、甲氧基叔丁基等。
上述具有3-10个碳原子的脂环烃实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、异冰片基、环戊二烯基等。
上述包含具有1-4个碳原子的烷基部分的烷基环己基的实例包括2-甲基环己基、2-乙基环己基等。
上述具有3-15个碳原子的脂族烷氧基烷基的实例包括乙氧基丙基、异丙氧基丙基、辛氧基丙基、3-乙氧基-正丙基、3-(2-乙基己氧基)丙基等。
上述具有4-10个碳原子的烷氧基羰基烷基的实例包括丙氧基羰基丙基、乙氧基羰基丁基等。
上述具有4-10个碳原子的酰氧基烷基的实例包括丙酰氧基乙基、丁酰氧基丁基(butylyloxybutyl)等。
上述含具有6-10个碳原子的芳基部分和具有1-5个碳原子的烷基部分的芳烷基的实例包括苄基、乙氧苯基、1-甲基-3-苯基丙基等。
在式(IV)染料中,下述化合物为优选实例。
Figure G200710109918X20070626D000041
这些染料可以单独使用或以两种或更多种混合物的形式使用。
根据必要性,上述颜料和染料可接受松香处理、利用包含引入的酸性基团或碱性基团的衍生物的表面处理、在染料表面通过聚合物等的接枝处理、精细颗粒处理如硫酸精细颗粒方法、使用有机溶剂、水等的洗涤处理以除去杂质、通过离子交换方法除去离子杂质的处理等。
着色剂(A)可以,如果必要的话,允许包含分散剂和/或部分或所有粘合剂树脂(B)并且接受分散处理,以获得颜料和染料在溶液中均匀分散的分散液。
上述分散剂的实例包括阳离子、阴离子、非离子、两性、聚酯和多胺表面活性剂等。它们可以单独或两种或更多种组合使用。
表面活性剂的具体实例包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚乙二醇二酯、山梨糖醇脂肪酯、脂肪酸改性聚酯、叔胺改性聚氨酯、聚乙二胺等,还有商品名为:KP(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd制造)、POLYFLOW(由Kyoeisha Chemical Co.,Ltd制造)、BFTOP(由Tohchem Products Co.,Ltd.制造)、MEGAFACS(由Dainippon Inkand Chemicals Incorporated制造)、FLORAD(由Sumitomo 3M Ltd.制造)、ASAHIGUARD、SURFLON(这两种由Ashahi Glass Co.,Ltd.制造)、SOLSPERSE(由Zeneka Co.,Ltd.制造)、EFKA(由EFKACHEMICALS Co.,Ltd.制造)、PB821(由Ajinomoto Co.,Inc.制造)等。
当使用分散剂时,其使用量优选为基于着色剂重量的0.1-100重量%,更优选5-50重量%。分散剂的使用量优选在上述范围内,因为这样存在着获得均匀分散液的趋势。
用于本发明彩色光敏树脂组合物的着色剂(A)的含量优选为基于所述彩色光敏树脂组合物固含量的35-60重量%,更优选36-58重量%,进一步优选37-56重量%。其中,固含量在本说明书中指除溶剂之外的组分总量。
着色剂(A)的含量优选在上述范围内,因而这样在制作滤色片时色彩浓度是充分的,而且,所述组合物可以等于或大于必要量的量包含粘合剂树脂,从而形成具有充分机械强度的图案。
本发明彩色光敏树脂组合物包含(B)粘合剂树脂。
粘合剂树脂(B)包含优选由(甲基)丙烯酸衍生的组成单元。
这里,(甲基)丙烯酸代表至少一种选自丙烯酸和甲基丙烯酸的化合物。
上述由(甲基)丙烯酸衍生的组成单元的含量优选为基于构成粘合剂树脂(B)的所有组成单元总摩尔量的16摩尔%-40摩尔%,更优选18摩尔%-38摩尔%。由(甲基)丙烯酸衍生的组成单元的含量优选在上述范围内,因为这样存在着显影中非成像部分溶解性优异而且显影后非成像部分几乎无残余物保留的趋势。
除由(甲基)丙烯酸衍生的组成单元之外,衍生组成单元的其它单体实例包括芳族乙烯基化合物、不饱和的羧酸酯、不饱和的羧酸氨基烷基酯、不饱和的羧酸缩水甘油酯、羧酸乙烯基酯、不饱和醚、乙烯基氰化物、不饱和酰胺、不饱和亚胺、脂族共轭二烯烃、在聚合物分子链端具有单丙烯酰基或单甲基丙烯酰基的大分子单体等。
芳族乙烯基化合物的实例包括苯乙烯、a-甲基苯乙烯、邻-乙烯基甲苯、间-乙烯基甲苯、对-乙烯基甲苯、对-氯苯乙烯、邻-甲氧基苯乙烯、间-甲氧基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯、邻-乙烯基苄基甲基醚、间-乙烯基苄基甲基醚、对-乙烯基苄基甲基醚、邻-乙烯基苄基缩水甘油醚、间-乙烯基苄基缩水甘油醚、对-乙烯基苄基缩水甘油醚、茚等,而且优选提及的是苯乙烯和对-乙烯基甲苯。
不饱和羧酸酯的实例包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-3-羟丙酯、甲基丙烯酸-3-羟丙酯、丙烯酸-2-羟丁酯、甲基丙烯酸-2-羟丁酯、丙烯酸-3-羟丁酯、甲基丙烯酸-3-羟丁酯、丙烯酸-4-羟丁酯、甲基丙烯酸-4-羟丁酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸-2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基丙二醇丙烯酸酯、甲氧基丙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇甲基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片烯酯、甲基丙烯酸异冰片烯酯、丙烯酸二环戊二烯酯、甲基丙烯酸二环戊二烯酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙基酯、甲基丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙基酯、甘油一丙烯酸酯、甘油一甲基丙烯酸酯等,而且优选提及的是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片烯酯、甲基丙烯酸异冰片烯酯、丙烯酸二环戊二烯酯和甲基丙烯酸二环戊二烯酯。
不饱和羧酸氨基烷基酯的实例包括丙烯酸-2-氨基乙基酯、甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯、丙烯酸-2-二甲氨基乙基酯、甲基丙烯酸-2-二甲氨基乙基酯、丙烯酸-2-氨基丙基酯、甲基丙烯酸-2-氨基丙基酯、丙烯酸-2-二甲氨基丙基酯、甲基丙烯酸-2-二甲氨基丙基酯、丙烯酸-3-氨基丙基酯、甲基丙烯酸-3-氨基丙基酯、丙烯酸-3-二甲氨基丙基酯、甲基丙烯酸-3-二甲氨基丙基酯等,而且优选提及的是丙烯酸-2-氨基乙基酯和甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯。
不饱和羧酸缩水甘油酯的实例包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等,而且优选提及的是甲基丙烯酸缩水甘油酯。
羧酸乙烯酯的实例包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等,优选提及的是丙酸乙烯酯。
不饱和醚的实例包括乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、烯丙基缩水甘油醚等,优选提及的是烯丙基缩水甘油醚。
乙烯基氰化物的实例包括丙烯腈、甲基丙烯腈、a-氯丙烯腈、亚乙烯基二氰等,优选提及的是亚乙烯基二氰。
不饱和酰胺的实例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、a-氯丙烯酰胺、N-2-羟乙基丙烯酰胺、N-2-羟乙基甲基丙烯酰胺等,优选提及的是N-2-羟乙基丙烯酰胺和N-2-羟乙基甲基丙烯酰胺。
不饱和亚胺的实例包括马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等,优选提及的是N-苯基马来酰亚胺。
脂族共轭二烯烃的实例包括1,3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等,优选提及的是异戊二烯。
在聚合物分子链端具有单丙烯酰基或单甲基丙烯酰基的大分子单体的实例包括聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸正丁酯、聚甲基丙烯酸正丁酯、聚硅氧烷等,优选提及的是聚苯乙烯。
关于上述组成单元,可以提及的是例如式(V)单元和式(VI)单元。
Figure G200710109918X20070626D000081
[在式(V)和(VI)中,R10和R11彼此独立地代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基]。
R10和R11的实例包括氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、2-乙基丙基、正己基、1-甲基戊基、2--甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、3-乙基丁基等,优选提及的是氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基。
关于上述粘合剂树脂(B),具体可以提及的是甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异冰片烯酯共聚物、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、甲基丙烯酸/式(V)组成组分(在式(V)中,R10代表甲基、R11代表氢原子)/甲基丙烯酸苄酯共聚物、式(V)组成组分(在式(V)中,R10代表甲基、R11代表氢原子)/甲基丙烯酸苄酯共聚物、甲基丙烯酸/式(VI)组成组分(在式(VI)中,R10代表甲基、R11代表氢原子)/苯乙烯/甲基丙烯酸三环癸酯共聚物等。
用于本发明的粘合剂树脂(B)具有的酸值优选为40-135,更优选为45-120,进一步优选为50-115。酸值优选在上述范围内,因为这样存在着显影剂中的溶解度提高导致非曝光部分容易溶解而且敏感性提高的趋势,从而使曝光部分的图案在显影中保留以提高膜的保持率。
这里,酸值以中和1g酸性聚合物必需的氢氧化钾量为标准的值,通常可通过用氢氧化钾水溶液滴定获得。
粘合剂树脂(B)的含量优选为基于彩色光敏树脂组合物固体含量的12-30重量%,更优选16-24重量%,进一步优选18-22重量%。
粘合剂树脂(B)的含量优选在上述范围内,因为这样存在着可以形成图案而且分辨率和膜保持率得到提高的趋势。
作为含式(V)组成组分的粘合剂树脂的甲基丙烯酸/式(V)组成组分(在式(V)中,R10代表甲基、R11代表氢原子)/甲基丙烯酸苄酯共聚物可通过,例如,聚合甲基丙烯酸和甲基丙烯酸苄酯获得双组分聚合物,然后使获得的双组分聚合物与式(V-1)(在式(V-1)中,R11代表氢原子)化合物反应获得。
Figure G200710109918X20070626D000091
甲基丙烯酸/式(VI)组成组分(在式(VI)中,R10代表甲基、R11代表氢原子)/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸三环癸酯共聚物可通过,例如甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸和具有三环癸烷骨架的一甲基丙烯酸酯共聚物反应获得。
以聚苯乙烯刻度标准为基础,粘合剂树脂(B)的重均分子量优选为5,000-100,000,更优选6,000-90,000,进一步优选7,000-80,000。分子量优选在上述范围内,因为这样存在着涂膜硬度得到改善、膜保持率高、非曝光部分在显影剂中的溶解度优异而且分辨率得到改善的趋势。
本发明彩色光敏树脂组合物包含(C)可光聚合化合物。
可光聚合化合物(C)是能够与通过用光辐射由光聚合引发剂(D)产生的活性基团团、酸等聚合的化合物和,例如具有可聚合的碳-碳不饱和键的化合物。
上述可光聚合化合物(C)是包含双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯的混合物,而且如果必要的话该混合物具有45-80mg KOH/g的酸值。
通过包含上述可光聚合化合物(C),本发明彩色光敏树脂组合物可以形成在显影后产生很少残余物的图案,即使以高浓度包含颜料。
这里,术语“以高浓度包含的颜料”指包含在彩色光敏树脂组合物的非挥发组分中的颜料浓度为35重量%或更高。
关于可光聚合化合物(C),可一起使用其它的可光聚合化合物。所述的其它可光聚合化合物优选是三或多官能可光聚合化合物。
三或多官能可光聚合化合物的实例包括季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、双季戊四醇五甲基丙烯酸酯、双季戊四醇六甲基丙烯酸酯等。
上述可光聚合化合物(C)的含量优选为基于彩色光敏树脂组合物固体含量的5-50重量%,更优选10-45重量%,进一步优选15-40重量%。
可光聚合化合物(C)的含量优选在上述范围内,因为这样存在着充分发生硬化、显影前后膜厚度比提高和在图案上松散地形成侧壁腐蚀(undercut)以改善紧密粘合(close adherence)的趋势。
(双季戊四醇六丙烯酸酯)∶(双季戊四醇五丙烯酸酯)∶(双季戊四醇五甲基丙烯酸酯的琥珀酸酯)的比例优选为基于这三种化合物总摩尔量的(10-70)∶(0.1-50)∶(29.9-90),更优选(14-60)∶(1-40)∶(39-85),进一步优选(17-50)∶(3-30)∶(47-80)。上述三种化合物的比例优选在上述范围内,因为这样膜保持率高而且非曝光部分在显影中的溶解度优异。
包含双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯的混合物具有的酸值为45-80mgKOH/g,优选45-75mgKOH/g,更优选45-70mgKOH/g,进一步优选50-70mgKOH/g。
上述混合物的酸值优选在上述范围内,因为这样非曝光部分在显影剂中的溶解性优异而且图案形成中残余物少。所述酸值可通过与上述相同的方法测定。
本发明彩色光敏树脂组合物包含光聚合引发剂(D)。
所述光聚合引发剂(D)显示出通过用紫外光如g线、i线、h线等辐射产生自由基的功能。
上述光聚合引发剂(D)的实例包括三嗪化合物,乙酰苯化合物、双咪唑化合物、活性基团引发剂、酸引发剂等。
上述三嗪化合物的实例包括2,4-二(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基呋喃-2-基)-乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-[2-(呋喃-2-基)-乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-[2-(4-二乙氨基-2-甲基苯基)-乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-[2-(3,4-二甲氧基苯基)-乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪等。
上述乙酰苯化合物的实例包括二乙氧基乙酰苯、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫代苯基)丙-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、苄基二甲基缩酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮、2-(4-甲基苄基)-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙-1-酮和它们的低聚物等,优选提及的是2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫代苯基)丙-1-酮等。
上述双咪唑化合物的实例包括2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-羰基乙氧基苯基)双咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-溴苯基)双咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(2,4-二氯苯基)双咪唑、2,2’-二(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(间-甲氧基苯基)双咪唑、2,2’-二(2,6-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑、2,2’-二(2-硝基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑、2,2’-二(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑等。
所述活性基团引发剂通过用光辐射产生活性基团。
上述活性基团引发剂的实例包括苯偶姻化合物、二苯(甲)酮化合物、噻吨酮化合物、三嗪化合物、肟化合物等。
上述苯偶姻化合物的实例包括苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚等。
上述二苯(甲)酮化合物的实例包括二苯(甲)酮、邻-苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯(甲)酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫化物、3,3’,4.4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯(甲)酮、2,4,6-三甲基二苯(甲)酮等。
上述噻吨酮化合物的实例包括2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。
关于三嗪化合物,可以提及的是前面描述的化合物。
上述肟化合物的实例包括O-乙酰肟化合物。
其中的具体实例包括1-(4-苯基硫烷基-苯基)-丁-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯基硫烷基-苯基)-辛-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯基硫烷基-苯基)-辛-1-酮肟-O-乙酸酯、1-(4-苯基硫烷基-苯基)-丁-1-酮肟-O-乙酸酯等。
除上述化合物之外,活性基团产生剂的实例包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、10-丁基-2-氯吖啶酮、2-乙基蒽醌、苯偶酰、9,10-菲醌、樟脑醌、苯基乙醛酸甲酯、茂钛化合物等。
上述酸产生剂包括鎓盐,例如对甲苯磺酸-4-羟苯基二甲基硫鎓、六氟锑酸-4-羟苯基二甲基硫鎓、对甲苯磺酸-4-乙酰氧基苯基二甲基硫鎓、六氟锑酸-4-乙酰氧基甲基苯基硫鎓、对甲苯磺酸三苯基硫鎓、六氟锑酸三苯基硫鎓、对甲苯磺酸二苯基碘鎓、六氟锑酸二苯基碘鎓等,以及甲苯磺酸硝基苄基酯、甲苯磺酸苯偶姻酯等。
在上述化合物中,关于上述活性基团产生剂还有同时产生酸和活性基团的化合物,而且,例如,三嗪光聚合引发剂也可用作酸发生剂。
光聚合引发剂(D)的含量优选为基于粘合剂树脂(B)和可光聚合化合物(C)总量的0.1-20重量%,更优选1-15重量%。光聚合引发剂的含量优选在上述范围内,因为这样存在着敏感性提高、曝光时间缩短的趋势,从而改善了生成率,同时借助过高的敏感性,线和立体图案(space pattern)最小分辨率线宽下的线宽不会变得过宽。
本发明彩色光敏树脂组合物可进一步包含(G)光聚合引发助剂。光聚合引发助剂(G)是一种通常与光聚合引发剂(D)组合使用的化合物,并且用于促进已经用光聚合引发剂引发聚合的可光聚合化合物的聚合。
光聚合引发助剂(G)的实例包括胺化合物、烷氧基蒽化合物、噻吨酮化合物等。
上述胺化合物的实例包括三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、4-二甲氨基苯甲酸甲酯、4-二甲氨基苯甲酸乙酯、4-二甲氨基苯甲酸异戊酯、苯甲酸2-二甲氨基乙酯、4-二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯、N,N-二甲基对甲苯胺、4,4’-二(二甲氨基)二苯(甲)酮、4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、4,4’-二(乙基甲基氨基)二苯(甲)酮等,优选提及的是4,4’-二(二乙基氨基)二苯(甲)酮。
上述烷氧基蒽化合物的实例包括9,10-二甲氧基蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、2-乙基-9,10-二乙氧基蒽等。
上述噻吨酮化合物的实例包括2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。
光聚合引发助剂(G)可以单独使用或两种或多种组合使用。
关于光聚合引发助剂(G),还可以使用商业可得的化合物;关于商业可得的光聚合引发助剂(G),可以提及的是,例如EAB-F(由HodogayaChemical Co.,Ltd.制造)等。
本发明彩色光敏树脂组合物中的光聚合引发剂(D)/光聚合引发助剂(G)组合的实例包括二乙氧基乙酰苯/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫苯基)丙-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、苄基二甲基缩酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)丙基]丙-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、1-羟基环己基苯基酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮的低聚物、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-(4-甲基苄基)-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮等,优选提及的是2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫苯基)丙-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮、2,4-二(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮和2-(4-甲基苄基)-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮/4,4’-二(二乙氨基)二苯(甲)酮。
当使用这些光聚合引发助剂(G)时,其使用量优选为每摩尔光聚合引发剂(D)0.01-10摩尔,更优选0.01-5摩尔。
本发明彩色光敏树脂组合物中包含的溶剂(E)的实例包括醚、芳族烃、酮、醇、酯、酰胺等。
上述醚的实例包括四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二噁烷、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丙醚、乙二醇一丁醚、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、二乙二醇一丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇一甲醚乙酸酯、丙二醇一乙醚乙酸酯、丙二醇一丙醚乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸甲氧基戊酯、苯甲醚、苯乙醚、甲基苯甲醚等。
上述芳族烃的实例包括苯、甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯等。
上述酮的实例包括丙酮、2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、4-甲基-2-戊酮、环戊酮、环己酮等。
上述醇的实例包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、甘油等。
上述酯的实例包括乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟乳酸甲酯、羟乙酸乙酯、羟乙酸丁酯、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-羟丙酸甲酯、3-羟丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羟丙酸甲酯、2-羟丙酸乙酯、2-羟丙酸丙酯、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-2-甲基丙酸甲酯、2-氧-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、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、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-羟丁酸甲酯、2-羟丁酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、γ-丁内酯等。
上述酰胺的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。
溶剂的实例包括N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜等。
上述溶剂可以单独使用或者两种或多种组合使用。
在上述溶剂中,优选使用含丙二醇一甲醚乙酸酯的溶剂。当使用含丙二醇一甲醚乙酸酯的溶剂(E)时,丙二醇一甲醚乙酸酯的含量优选为基于溶剂总量的50-97重量%,更优选60-95重量%。
溶剂(E)的含量优选为基于彩色光敏树脂组合物重量的70-90重量%,更优选75-88重量%。溶剂(E)的含量优选在上述范围内,因为这样应用中的共平面均匀性优异,而且在形成滤色片时色彩浓度充分且显示性能优异。
本发明彩色光敏树脂组合物可进一步包含表面活性剂。
可作为表面活性剂提及的是硅酮基表面活性剂、氟基表面活性剂和含氟原子的硅酮基表面活性剂。
关于上述硅酮基表面活性剂,可提及的是具有硅氧烷键的表面活性剂等。
其中的具体实例包括Toray Silicone DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH21PA、SH28PA、29SHPA、SH30PA、聚醚改性的硅油SH8400(这些由Toray Silicone Co.,Ltd.制造)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(这些由Shin-Etsu Silicone Co.,Ltd.制造)、TSF400、TSF401、TSF410、YSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF4446、TSF4452、TSF4460(这些由GE Toshiba  Silicone Co.,Ltd.制造)等。
关于上述氟基表面活性剂,可以提及的是具有氟碳链的表面活性剂等。
其中的具体实例包括Florad FC430、FC431(这些由Sumitomo 3MLtd.制造),Megafack F142D、F171、F172、F173、F177、F183、F470、F475、R30(这些由Dainippon Ink and Chemicals,Incorporated制造),Eftop EF301、EF303、EF351、EF352(这些由Shinakita Kasei Co.,Ltd.制造),Surfron S381、S382、SC101、SC105(这些由Asahi Glass Co.,Ltd.制造),E5844(由Daikin fine Chemical Laboratory制造),BM-1000、BM-1100(这些由BM Chemie制造)等。
关于上述具有氟原子的硅酮基表面活性剂,可以提及的是具有硅氧烷键和氟碳链的表面活性剂等。具体提及的是Megafack R08、BL20、F475、F477、F443(这些由Dainippon Ink and Chemicals,Incorporated制造)等。
这些表面活性剂可以单独使用或两种或多种组合使用。
本发明彩色光敏树脂组合物可包含分子量小于等于1000的有机酸。
包含分子量小于等于1000的有机酸是优选的,因为这样存在着图案形成中残余物进一步减少的趋势。
可具体作为上述有机酸提及的是丙二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、柠檬醛、衣康酸、中康酸、富马酸、邻苯二甲酸、丙烯酸和甲基丙烯酸,优选提及的是丙二酸、草酸、富马酸和邻苯二甲酸。
本发明彩色光敏树脂组合物可进一步包含添加剂如填料、除粘合剂树脂之外的聚合物化合物、密切粘合促进剂、抗氧化剂、紫外光吸收剂、抗凝剂、有机胺化合物、硬化剂等。
上述填料的实例包括玻璃、氧化铝等细颗粒。
除粘合剂树脂之外的聚合物化合物的实例包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇一烷基醚、聚丙烯酸氟代烷基酯等。
上述密切粘合促进剂的实例包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨丙基甲基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油基羟甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油基羟丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。
上述抗氧化剂的实例包括4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等。
上述紫外吸收剂的实例包括苯并三唑如2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲苯基)-5-氯苯并三唑等;二苯(甲)酮如2-羟基-4-辛基氧二苯(甲)酮等;苯甲酸酯如2,4-二叔丁基苯基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯等,三嗪如2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-3-基)-5-己基氧苯酚等。
上述抗凝剂的实例包括聚丙烯酸钠等。
有机胺化合物除了能够提供在显影中不在非曝光区域基板上产生残余物的像素之外,还显示出与基板优异的密切粘合。
上述有机胺化合物的实例包括一烷基胺如正丙基胺、异丙基胺正丁基胺、异丁基胺、仲丁基胺、叔丁基胺、正戊基胺、正己基胺、正庚基胺、正辛基胺、正壬基胺、正癸基胺、正十一烷基胺、正十二烷基胺等;一环烷基胺如环己胺、2-甲基环己胺、3-甲基环己胺、4-甲基环己胺等;二烷基胺如甲乙胺、二乙胺、甲基-正丙基胺、乙基-正丙基胺、二正丙基胺、二异丙基胺、二正丁基胺、二异丁基胺、二仲丁基胺、二叔丁基胺、二正戊基胺、二正己基胺等;一烷基一环烷基胺如甲基环己基胺、乙基环己基胺等;二环烷基胺如二环己基胺等;三烷基胺如二甲基乙基胺、甲基二乙基胺、三乙胺、二甲基正丙基胺、二乙基正丙基胺、甲基-二-正丙基胺、乙基-二-正丙基胺、三正丙基胺、三异丙基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、三仲丁基胺、三叔丁基胺、三正戊基胺、三正己基胺等;二烷基一环烷基胺如二甲基环己基胺、二乙基环己基胺等;一烷基二环烷基胺如甲基二环己基胺、乙基二环己基胺、三环己基胺等;一链烷醇胺如2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、4-氨基-1-丁醇、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇等;单环烷醇胺如4-氨基-1-环己醇等;二链烷醇胺如二乙醇胺、二正丙醇胺、二异丙醇胺、二正丁醇胺、二异丁醇胺、二正戊醇胺、二正己醇胺等;二环烷醇胺如二(4-环己醇)胺等;三链烷醇胺如三乙醇胺、三正丙醇胺、三异丙醇胺、三正丁醇胺、三异丁醇胺、三正戊醇胺、三正己醇胺等;三环烷醇胺如三(4-环己醇)胺等;氨基链烷二醇如3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、4-氨基-1,2-丁二醇、4-氨基-1,3-丁二醇、3-二甲氨基-1,2-丙二醇、3-二乙氨基-1,2-丙二醇、2-二甲氨基-1,3-丙二醇、2-二乙氨基-1,3-丙二醇等;氨基环烷二醇如4-氨基-1,2-环己二醇、4-氨基1,3-环己二醇等;含氨基的环烷酮甲醇如1-氨基环戊酮甲醇、4-氨基环戊酮甲醇等;含氨基环烷甲醇如1-氨基环己酮甲醇、4-氨基环己酮甲醇、4-二甲氨基环戊烷甲醇、4-二乙氨基环戊烷甲醇、4-二甲氨基环己烷甲醇、4-二乙氨基环己烷甲醇等;氨基羧酸如β-丙氨酸、2-氨基丁酸、3-氨基丁酸、4-氨基丁酸、2-氨基异丁酸、3-氨基异丁酸、2-氨基戊酸、5-氨基戊酸、6-氨基己酸、1-氨基环丙烷羧酸、1-氨基环己烷羧酸、4-氨基环己烷羧酸等;芳族胺如苯胺、邻-甲基苯胺、间-甲基苯胺、对-甲基苯胺、对-乙基苯胺、对-正丙基苯胺、对-异丙基苯胺、对-正丁基苯胺、对-叔丁基苯胺、1-萘胺、2-萘胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、对-甲基-N,N-二甲基苯胺等;氨基苄基醇如邻-氨基苄基醇、间-氨基苄基醇、对氨基苄基醇、对-二甲基氨基苄基醇、对-二乙基氨基苄基醇等;氨基酚如邻-氨基苯酚、间-氨基苯酚、对-氨基苯酚、对-二甲基氨基苯酚、对-二乙基氨基苯酚等;氨基苯甲酸如间-氨基苯甲酸、对-氨基苯甲酸、对-二甲基氨基苯甲酸、对-二乙基氨基苯甲酸等。
上述硬化剂的实例包括能够通过加热与粘合剂树脂的羧基反应以交联粘合剂树脂的化合物,能够单独聚合使彩色图案硬化的化合物等。
关于上述化合物,可以提及的是例如、环氧化合物、氧杂环丁烷化合物等,其中优选使用氧杂环丁烷化合物。
这里,环氧化合物的实例包括环氧树脂如双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、氢化双酚F环氧树脂、酚醛类型的环氧树脂、其它芳族环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环环氧树脂、缩水甘油酯树脂、缩水甘油胺树脂、环氧化的油等;这些环氧树脂的溴化衍生物;除环氧树脂之外的脂族、脂环族和芳族环氧化合物及其溴化衍生物;丁二烯(共)聚合物的环氧化化合物、异戊二烯(共)聚合物的环氧化化合物;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、异氰脲酸三缩水甘油酯的(共)聚合物等。
上述氧杂环丁烷化合物的实例包括二氧杂环丁烷碳酸酯(carbonate bisoxetane)、亚二甲苯基二氧杂环丁烷(xylylenebisoxetane)、二氧杂环丁烷己二酸酯(adipate bisoxetane)、二氧杂环丁烷对苯二甲酸酯(terephthalate bisoxetane)、二氧杂环丁烷环己烷二羧酸酯(bisoxetane cyclohexanedicarboxylate)等。
当包含环氧化合物、氧杂环丁烷化合物等作为硬化剂时,本发明彩色光敏树脂组合物可包含能够使环氧化合物的环氧基团、氧杂环丁烷化合物的氧杂环丁烷骨架进行开环聚合的化合物。
这种化合物的实例包括多元羧酸、多元羧酸酐、酸产生剂等。
上述多元羧酸的实例包括芳族多元羧酸如邻苯二甲酸、3,4-二甲基苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,2,4,5-苯四酸、苯偏三酸、1,4,5,8-萘四酸、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸等;脂族多元羧酸如琥珀酸、戊二酸、己二酸、1,2,3,4-丁四酸、马来酸、富马酸、衣康酸等;脂环族多元羧酸如六氢邻苯二甲酸、3,4-二甲基四氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、1,2,4-环戊三酸、1,2,4-环己三酸、环戊四酸、1,2,4,5-环己四酸等。
上述多元羧酸酐的实例包括芳族多元羧酸酐如邻苯二甲酸酐、1,2,4,5-苯四酸酐、苯偏三酸酐等;脂族多元羧酸酐如衣康酸酐、琥珀酸酐、柠檬酸酐、十二烷基琥珀酸酐、丙三羧酸酐、马来酸酐、1,2,3,4-丁四酸二酐等;脂环族多元羧酸酐如六氢邻苯二甲酸酐、3,4-二甲基四氢邻苯二甲酸酐、1,2,4-环戊三酸酐、1,2,4-环己三酸酐、环戊四酸二酐、1,2,4,5-环己四酸二酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、4-降冰片烯-1,2-二羧酸酐等;含酯基的羧酸酐如乙二醇二苯偏三酸酐、丙三醇三苯偏三酸酐等。
关于上述羧酸酐,可以使用作为环氧树脂硬化剂商品销售的那些。
上述环氧树脂硬化剂的实例包括Adeka Hardener EH-700(由Asahi Denka Kogyo Co.,Ltd.制造),Rikacid HH,MH-700(这些由Mew Japan Chemical Co.,Lts.制造)等。
上述硬化剂可以单独使用或两种或多种组合使用。
关于制备本发明彩色光敏树脂组合物的方法,可以提及的是,例如,下述方法:通过使分散剂一起存在将着色剂如颜料等分散在溶剂(E)中以制备着色剂的分散液,进一步,将粘合剂树脂(B)、可光聚合化合物(C)和,如果必要的话,其它添加剂溶于溶剂以制备一种与上述着色剂(A)的分散液混合的溶液,另外,如果必要的话,加入溶剂;以及其它方法。
本发明彩色光敏树脂组合物通常保存在密闭容器中进行流通和储存。
下面,描述利用本发明彩色光敏树脂组合物制备图像传感器滤色片的一般方法。
按顺序进行下述过程:将本发明彩色光敏树脂组合物涂覆在基板并且干燥该组合物的过程,利用i线步进器(stepper)等使获得的干燥涂膜进行图案曝光的过程,在曝光后进行碱性显影的过程和随后的热处理过程;对每种颜色(3色或4色)按顺序重复上述过程以形成像素,这样可获得滤色片。
更具体地,利用旋转涂布器等将本发明彩色光敏树脂组合物涂覆在合适的基板上以使干燥后的厚度通常为0.1-5μm,优选0.2-2μm,并且在100℃的烘箱中保持3分钟以获得平坦涂膜。
对于基板没有特殊限制,可以提及的是电子元件基板如玻璃板、塑料板、铝板、用于成像元素装置的硅晶片等,还有,透明树脂板,树脂膜、阴极射线管显示面板、影像管的接受表面、具有在其上形成的固体成像元素装置如CCD、BBD、CID、BASIS等的晶片,使用薄膜半导体的密切结合型图像传感器,液晶显示面板、彩色电子摄影光敏体,EC(electrochromy)显示器的基板等。
优选在基板上实施高度密切粘合处理以改善与滤色片层的粘合。具体地,先在基板上薄薄地涂覆硅烷偶联剂等,然后形成彩色光敏树脂组合物图案,或者,可以预先将硅烷偶联剂混入彩色光敏树脂组合物中。
当基板存在不均匀性时,可以在涂覆本发明彩色光敏树脂组合物之前在基板上提供解决不均匀性并且赋予表面光滑性的平整薄膜。
例如,图像传感器如CCD等由根据接收到的光线量产生电子的光-电子转化元件(光电二极管)和在硅基板上输出所产生的电子的读出门元件(readout gate part)组成,但是,当光碰到读出门元件时,产生噪音而且不能输出正确数据,因而,在读出门元件上形成遮蔽膜层,某些情况下从无遮蔽膜层光电二极管元件产生不均匀性。当彩色光刻胶涂覆在如此不均匀基板直接形成滤色片时,光程长提高,因而图案变暗而且聚光变差。为了改善该问题,优选在CCD和滤色片之间形成透明平整薄膜以掩盖不均匀性。
关于这种平整薄膜的材料,可以提及的是与本发明相同的光敏树脂组合物、丙烯酸和环氧热固性树脂和光固化树脂等。
涂覆光敏树脂组合物后,为了通过除去溶剂获得干燥的涂膜。通常在减压下干燥或进行预烘烤。
关于在减压下的干燥方法,存在着,例如涂覆的材料在0.1-100托压力下保持在50-120℃下的方法。
关于预烘烤方法,存在着,例如,用高温空气热干燥的方法等,利用热板加热(80-140℃,50-200秒)干燥的方法等。
对显影后形成的图案进行后烘烤以导致充分硬化并且增强机械强度以提供持久的薄膜。
例如,在三色滤光器生产中,首先形成图案,然后用另外颜色的彩色光敏树脂组合物进行两次涂覆、曝光和显影。实施后烘烤以便,在该操作中,不出现与涂覆彩色光敏树脂组合物的颜色混合,而且不出现因曝光和显影产生的图案短缺。
这种后烘烤使用与预先烘烤类似的方法,但是,与预先烘烤相比,后烘烤在更高的温度下进行更长的时间。例如。后烘烤在100-250℃下进行1-60分钟。
对于用于显影本发明彩色树脂组合物的显影剂没有特殊限制,而且可以使用传统公知的显影剂。其中,优选季铵盐如四甲基氢氧化铵(TMAH)等的有机碱性水溶液。
依照本发明,可以形成即使在颜料以高浓度包含的情况下产生很少残余物的滤色片图案。
实施例
本发明将通过下述实施例进一步详细说明,但是,无须赘言,本发明不限于这些实施例。
<合成树脂(B1)>
向装配有搅拌器、温度计、回流冷凝管、滴液漏斗和气体引入管的1升烧瓶中引入333g丙二醇一甲醚乙酸酯。然后,通过气体引入管将氮气引入烧瓶,用氮气吹扫烧瓶内的气氛。之后将烧瓶内的液体加热到100℃,然后利用滴液漏斗在2小时内将包含22.0g(0.10mol)甲基丙烯酸二环戊酯(FA-513M;由Hitach chem.ical Co.,Ltd.制造)、70.5g(0.40mol)甲基丙烯酸苄酯、43.0g(0.5mol)甲基丙烯酸、3.6g偶氮二异丁腈和164g丙二醇一甲醚乙酸酯的混合物滴入烧瓶,滴加完成后,在100℃下再搅拌5小时。
搅拌结束后,通过气体引入管将空气引入烧瓶,用空气吹扫烧瓶内的气氛,然后,将35.5g[0.25mol(基于本发明所用甲基丙烯酸摩尔量的50mol%)]甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.9g三(二甲氨基乙基)苯酚和0.145g氢醌装入烧瓶内,并且在110℃下连续进行反应6小时以获得含树脂B1的溶液(固体含量:38.5重量%,酸值:80mgKOH/g)。
其中,酸值是作为中和1g具有酸基如羧酸等的聚合物必需的氢氧化钾的量(mg)测量的值,而且通常通过用已知浓度的氢氧化钾水溶液滴定获得。
获得的树脂B1具有的重均分子量基于聚苯乙烯校准标准为9,000。
对上述粘合剂树脂基于聚苯乙烯校准标准的重均分子量的测量在下述条件下利用GPC方法进行。
仪器:HLC-8120GPC(由Tosoh Corporation制造),
柱:TSK-GELG2000HXL,
柱温度:40℃,
溶剂:四氢呋喃(THF),
流速:1.0mL/min,
悬浮液固含量:0.001-0.01重量%
注射量:50μL
探测器:RI,
校准的标准物质:TSK标准聚苯乙烯F-40、F-4、F-1、A-2500、A-500(这些由Tosoh Corporation制造)。
用于该实施例的组分描述如下,而且下文中有时使用缩写形式。
(A-1)着色剂:C.I.颜料红254,
(A-2)着色剂:C.I.颜料黄139,
(A-3)着色剂:C.I.颜料绿36,
(A-4)着色剂:C.I.颜料绿7,
(A-5)着色剂:C.I.颜料蓝15:6
(B-1)树脂B1(固含量:38.5重量%)
(B-2)甲基丙烯酸和甲基丙烯酸苄酯的共聚物[甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元的摩尔比为15∶85,酸值为51,基于聚苯乙烯校准标准的重均分子量(Mw)为30,000,固含量:35.0重量%]。
(B-3)甲基丙烯酸和甲基丙烯酸苄酯的共聚物[甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元的摩尔比为20∶80,酸值为70,基于聚苯乙烯校准标准的重均分子量(Mw)为30,000,固含量:35.0重量%]。
(B-4)甲基丙烯酸和甲基丙烯酸苄酯的共聚物[甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元的摩尔比为25∶75,酸值为91,基于聚苯乙烯校准标准的重均分子量(Mw)为30,000,固含量:35.0重量%]。
(C-1)可光聚合化合物:DPHA(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)(酸值:0;目录值(catalogue value))
双季戊四醇六丙烯酸酯与双季戊四醇五丙烯酸酯的混合物。
(C-2)可光聚合化合物:TO-2349(由Toagosei Co.,Ltd.制造)(酸值:68;目录值)
双季戊四醇六丙烯酸酯与双季戊四醇五丙烯酸酯以及双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸衍生物的混合物。
(C-3)可光聚合化合物:TO-1382(由Toagosei Co.,Ltd.制造)(酸值:29)
双季戊四醇六丙烯酸酯与双季戊四醇五丙烯酸酯以及双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸衍生物的混合物。
(C-4)可光聚合化合物:2,2,2-三丙烯酰氧基甲基乙基琥珀酸(由Shin-nakamura Chemical Co.,Ltd.制造)(酸值:99.2;目录值)。
(D-1)光聚合引发剂:2,4-二(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪。
(D-2)光聚合引发剂:2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮。
(G-1)光聚合引发助剂;4,4-二(二乙氨基)二苯甲酮。
(E-1)溶剂:丙二醇一甲醚乙酸酯
(E-2)溶剂:3-乙氧基丙酸乙酯
(F-1)Megafack F475(由Dainippon Ink and ChemicalsIncorporated制造),(0108)
实施例1
[制备彩色光敏树脂组合物1]
(A-1):6.043重量份
(A-2):1.607重量份
酯分散剂:1.369重量份
(B-1):1.991重量份
(B-2):6.576重量份
(C-2):4.602重量份
(D-1):0.307重量份
(E-1):69.201重量份
(E-2):8.300重量份
(F-1):0.004重量份
将上述组分混合以获得彩色光敏树脂组合物1。彩色光敏树脂组合物1中的固体组分含量为基于彩色光敏树脂组合物1重量的17.00重量%。着色剂在彩色光敏树脂组合物1中的含量为基于固体组分重量的45.00重量%。
[图案形成1]
下一步,将SUMIRESIST PR-1300Y-PG(由Sumitomo ChemicalCo.,Ltd.制造)旋涂在玻璃(#1737;Corning)上并且在100℃下加热1分钟以除去挥发性组分,形成厚度0.5μm的树脂层。然后,在230℃下加热该玻璃15分钟以硬化树脂层,形成具有平坦涂层的支撑体。在该支撑体上,利用旋涂方法涂覆上述获得的彩色光敏树脂组合物(红),然后在100℃下加热3分钟以汽化挥发性组分,形成彩色光敏树脂组合物薄膜。冷却后,该彩色光敏树脂组合物用i线(波长:365nm)经过光掩膜辐射曝光。使用超高压汞灯作为i线光源,并且在辐射前使该光线成为平行光。辐射光数量为150mJ/cm2
使用具有以线宽3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm和100μm的线形式的彩色象素的光掩膜。然后,将曝光后的玻璃基板(具有在其表面形成的彩色光敏树脂组合物薄膜)浸入23℃的显影剂(CIS DEVELOPER;由ENF Technology Co.,Ltd)80秒以进行显影,并且用纯水洗涤以获得具有图案化线和立体图案的玻璃基板。
[评估1]
在溶解上述所获得基板的涂膜层后,透射比(平均在400nm-780nm之间)为99.9%。当透射比为99.5%或更高时,残余量被判定为实际无问题。
[图案形成2]
将SUMIRESIST PR-1300Y-PG(由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造)旋涂在硅晶片上,并且在100℃下加热1分钟以除去挥发性组分,形成厚度0.5μm的树脂层。然后,在230℃下加热该硅晶片15分钟以硬化树脂层,形成具有平坦涂层的支撑体。在该支撑体上,利用旋涂方法涂覆上述获得的彩色光敏树脂组合物1,然后在100℃下加热1分钟以除去挥发性组分,形成彩色光敏树脂组合物薄膜。然后,利用曝光机(Niko NSR 19C,由Nikon Corporation制造)在30个点用i线通过掩模图案(以检查形式形成2μm的直角象素)辐射所获得的彩色光敏树脂组合物,辐射间隙为10兆秒,逐渐由20兆秒变化到310兆秒;然后将曝光后的支撑体各自浸入23℃的显影剂(CIS DEVELOPER;由ENF Technology Co.,Ltd)60秒以进行显影。显影后,支撑体用水洗涤、干燥以在支撑体上获得具有以检查图案形式形成的线宽2.0μm、厚度0.7μm象素的滤色片。
[评估2]
用扫描电子显微镜(S-4500,由Hitachi,Ltd.制造)观察象素截面,发现在显影且溶解部分无残余物粘附而且图案上无侧壁腐蚀。无侧壁腐蚀意味着优异的密切粘合。
实施例2
[制备彩色光敏树脂组合物2]
(A-3):6.136重量份
(A-2):1.456重量份
(A-4):2.808重量份
酯分散剂:1.341重量份
(B-1):2.704重量份
(B-3):7.554重量份
(C-2):3.685重量份
(D-1):0.884重量份
(E-1):65.427重量份
(E-2):8.000重量份
(F-1):0.005重量份
将上述组分混合以获得彩色光敏树脂组合物2。彩色光敏树脂组合物2中的固体组分含量为基于彩色光敏树脂组合物2重量的20.00重量%。着色剂在彩色光敏树脂组合物2中的含量为基于固体组分重量的52.00重量%。
[评估1]
在溶解所获得基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物2,测量结果为100%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物2,发现在显影且溶解部分无残余物粘附而且图案上无侧壁腐蚀。无侧壁腐蚀意味着优异的密切粘合。
实施例3
[制备彩色光敏树脂组合物3]
(A-5):5.616重量份
(A-6):1.404重量份
酯分散剂:1.404重量份
(B-1):1.817重量份
(B-4):8.853重量份
(C-2):3.798重量份
(D-1):0.304重量份
(D-2):1.519重量份
(G-1):0.152重量份
(E-1):66.928重量份
(E-2):8.200重量份
(F-1):0.005重量份
将上述组分混合以获得彩色光敏树脂组合物3。彩色光敏树脂组合物3中的固体组分含量为基于彩色光敏树脂组合物3重量的18.00重量%。着色剂在彩色光敏树脂组合物3中的含量为基于固体组分重量的39.00重量%。
[评估1]
在溶解所获得基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物3,测量结果为100%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物3,发现在显影且溶解部分无残余物粘附而且图案上无侧壁腐蚀。无侧壁腐蚀意味着优异的密切粘合。
对比例1
[制备彩色光敏树脂组合物4]
按照与实施例1相同的方式获得彩色光敏树脂组合物4,但是实施例1中(C-2)更换为(C-1)。
[评估1]
在溶解基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物4,测量结果为92.4%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物4,结果发现尽管图案的密切粘合优异但是显影且溶解部分存在残余物粘附。
对比例2
[制备彩色光敏树脂组合物5]
按照与实施例2相同的方式获得彩色光敏树脂组合物5,但是实施例2中(C-2)更换为(C-1)。
[评估1]
在溶解基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物5,测量结果为94.4%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物5,结果发现尽管图案的密切粘合优异但是显影且溶解部分存在残余物粘附。
对比例3
[制备彩色光敏树脂组合物6]
按照与实施例2相同的方式获得彩色光敏树脂组合物6,但是实施例3中(C-2)更换为(C-1)。
[评估1]
在溶解基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物6,测量结果为93.4%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物6,结果发现尽管图案的密切粘合优异但是显影且溶解部分存在残余物粘附。
对比例4
[制备彩色光敏树脂组合物7]
按照与实施例1相同的方式获得彩色光敏树脂组合物7,但是实施例1中(C-2)更换为(C-3)。
[评估1]
在溶解基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物7,测量结果为93.4%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物7,结果发现尽管图案的密切粘合优异但是显影且溶解部分存在残余物粘附。
对比例5
[制备彩色光敏树脂组合物8]
按照与实施例1相同的方式获得彩色光敏树脂组合物8,但是实施例1中(C-2)更换为(C-4)。
[评估1]
在溶解基板的涂膜层后测量透射比,测量方式与实施例1相同,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物8,测量结果为95.4%。
[评估2]
按照与实施例1相同的方式观察象素截面,但是实施例1的彩色光敏树脂组合物1更换为彩色光敏树脂组合物8,结果发现部分图案存在侧壁腐蚀,而且在显影且溶解部分存在残余物粘附。
工业适用性
由本发明彩色光敏树脂组合物形成的滤色片适合用作图像传感器和液晶显示器。

Claims (3)

1.一种包含(A)着色剂、(B)粘合剂树脂、(C)可光聚合化合物、(D)光聚合引发剂和(E)溶剂的彩色光敏树脂组合物,
其中着色剂(A)的含量为35-60重量%,粘合剂树脂(B)的含量为12-30重量%,可光聚合化合物(C)的含量为5-50重量%,所述比例基于彩色光敏树脂组合物固体含量,
粘合剂树脂(B)包含由(甲基)丙烯酸衍生的组成单元,其酸值为40-135,重均分子量为5,000-100,000,酸值是以中和1g酸性聚合物必需的氢氧化钾量为标准的值,
可光聚合化合物(C)是包含双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯的混合物,而且该混合物具有45-80mgKOH/g的酸值,其中双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯和双季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯的比例为(10-70)∶(0.1-50)∶(29.9-90),所述比例为基于这三种化合物总摩尔数的摩尔比。
2.包含权利要求1所述彩色光敏树脂组合物的滤色片。
3.安装有如权利要求2所述滤色片的图像传感器。
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