CN102540718A - 用于滤色片的光敏树脂组合物以及利用其的滤色片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于滤色片的光敏树脂组合物以及利用其的滤色片。该用于滤色片的光敏树脂组合物包括：(a)包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物；(b)丙烯酸基光聚合单体；(c)光聚合引发剂；(d)颜料；以及(e)溶剂：在化学式1中，每个取代基与在详细描述中限定的相同。由于该光敏树脂组合物具有优异的耐热性和耐化学性，因此当在tft阵列基板上形成滤色片时其可以被有效地采用以确保高的孔径比。[化学式1]

Description

用于滤色片的光敏树脂组合物以及利用其的滤色片

技术领域

本申请公开内容涉及一种用于滤色片的光敏树脂组合物以及使用其的滤色片。

背景技术

通常，滤色片被用于液晶显示器(LCD)、用于照相机的滤光片等。滤色片通过在电荷耦合器件或透明基板上涂覆用三种或更多种颜色着色的精细区域来制造。着色的薄膜通常可以通过染色、印刷(印花)、电泳沉积(EPD)、颜料分散等来制造。

通过在基板上用诸如如明胶等的天然光敏树脂、胺改性的聚乙烯醇、胺改性的丙烯酸基树脂等的染色剂形成图像，然后用直接染料对该图像染色，染色能形成着色的膜。然而，该染色过程可能会变得更复杂和延迟，这是由于当需要改变颜色以在同一基板上形成多色薄膜时，该染色过程应当包括防染印刷。另外，通常使用的染料和树脂自身通常具有良好的色彩明亮性和分散性，但具有不好的作为非常重要特性的耐光性、耐水性、和耐热性。例如，偶氮和叠氮化合物被用作染料，但是与颜料类型相比它们具有劣化的耐热性和耐久性的问题。

通过对由于将颜料分散到热固化或光固化树脂中制备的油墨进行印刷并且利用热或光将其固化，印刷能形成着色薄膜。该方法与其它方法相比可以降低材料成本，但在形成精细和精确图像方面以及在获得均匀的薄膜层方面具有困难。韩国专利特许公开号1995-7003746公开了一种以喷墨方法制备滤色片的方法。然而，该方法也具有与染色相同的劣化的耐久性和耐热性的问题，这是由于该方法也使用从喷嘴分散的用于滤色片的染料型光敏树脂组合物，以完成精细和精确的彩色印刷。

另外，韩国专利特许公开号1993-7000858和1996-0029904公开了使用电沉积法的电泳沉积(EPD)。由于包括颜料，所以该电泳沉积(EPD)可以形成具有优异的耐热性和耐光性的精确的彩色膜。然而，当将来对于更精致的像素来说需要更精细的电极图案时，可能难以将该方法应用于需要高精致化(完善度)的滤色片，这是因为彩色薄膜的两端由于电阻可能会被玷污或变厚。

通过重复一系列过程，例如在包括黑底的透明基板上对包括着色剂的光聚合物组合物进行涂覆、曝光、显影、和固化，颜料分散法能形成着色的膜。该颜料分散法可以改善作为滤色片的非常重要特性的耐热性和耐久性，并且可以均匀地保持膜的厚度。作为实例，韩国专利特许公开号1992-7002502和1995-7000359、韩国专利公开号1994-0005617、以及韩国专利特许公开号1995-0011163公开了一种使用颜料分散法来制备用于滤色片的光敏树脂组合物的方法。

当按照颜料分散法来制备用于滤色片的光敏树脂组合物时，该光敏树脂组合物通常包括粘合剂树脂、光聚合单体、光聚合引发剂、环氧树脂、溶剂、以及其它添加剂。例如，该粘合剂树脂包括在日本专利特许公开号平7-140654和10-254133中的含羧基的丙烯酸基共聚物(A)。

滤色片在制造工艺过程中通过许多化学处理来制备。因此，需要彩色光敏树脂具有显影裕度和耐化学性，使得其可以实现滤色片的产量改善以便保持在上述条件下形成的图案。

尤其是，传统的彩色液晶显示器(LCD)通常通过下述来制造：制备与其上设置有TFT的操作基板不同的用于显示彩色图像的滤色片基板，然后将它们粘结在一起。然而，由于在粘结过程中它们具有低的排列精度，因此要求它们具有带有较大宽度的遮光层。因此，很难增加其孔径比(有源发光区与总像素区的比率)。另外，由于近来液晶显示器(LCD)的玻璃基板和LCD屏幕正逐渐变大，所以在真空下在液晶的喷射过程中，需要花费更长的时间用于使液晶组合物在基板的正面侧上方曝光。因此，已经提出一种方法以急剧降低用于对密封材料进行印刷和滴落用于保护涂层的液晶所需的时间，但其具有急剧降低排列精度的排列问题。

另一方面，已经提出了一种在TFT彩色液晶显示器(LCD)的操作TFT阵列基板上形成滤色片的方法。由于滤色片基板不是必需的，因此该方法具有这样的优点，即，在通过溅射制造透明基板以后，通过粘结两个基板而简化排列和增加孔径比。

然而，当在TFT阵列基板上形成滤色片时，通过使用普通的正性光敏树脂组合物以光刻法在滤色片上形成像素电极。因此，该光敏树脂膜必需在形成电极之后被去除。换句话说，通过在滤色片的彩色像素上形成透明电极层、在其上涂覆正性抗蚀剂、并且对其图案化、将其暴露于光、然后对其进行显影来形成像素电极。然后，用抗蚀剥离液(resist stripper)剥离并去除像素电极上残留的光敏树脂膜。因此，需要光敏树脂组合物对抗蚀剥离液的耐受性。然而，传统的光敏树脂组合物具有较弱的耐剥离液性。

根据传统技术，像素电极通过在滤色片上形成具有耐剥离液性的像素保护层来制造。另外，通过在低温下在没有涂覆像素保护层的情况下使用剥离液并剥离正性抗蚀剂较长的时间，可以制造像素电极。

然而，由于这些传统技术需要更多的工序和更长的时间，因此它们具有劣化产率和生产效率的问题。为了解决这些问题，已经提出了另一种方法，该方法包括使用与COA法中形成彩色层的固化层的剥离液溶液相比具有小于5％的膨胀率的辐射敏感组合物。而且，通过使用以热聚合交联剂的多官能脂环族环氧化合物和作为光热聚合引发剂的二苯甲酮基过氧化物，滤色片可以具有改善的热聚合交联效应。根据该方法，可以在低温下和短时间内使滤色片固化，并且由此可以具有优异的耐久性和紧密接触性能。然而，随着与传统技术相比具有更高图像质量的较大屏幕的需求日益增加，需要具有更高孔径比和更高性能的滤色片。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种具有优异的耐热性和耐化学性的用于滤色片的光敏树脂组合物。

本发明的另一个方面提供了一种利用用于滤色片的光敏树脂组合物制造的滤色片。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于滤色片的光敏树脂组合物，该光敏树脂组合物包括：(A)包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物；(B)丙烯酸基光聚合单体(acryl-based photopolymerizable monomer)；(C)光聚合引发剂；(D)颜料；以及(E)溶剂。

[化学式1]

在化学式1中，

R₁和R₂各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，并且

Y选自由以下化学式2至4表示的结构：

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式2至4中，

R₃至R₆各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

X₁至X₅各自独立地是H、卤素、羟基基团、取代或未取代的氨基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、烯丙基基团、以及C6至C30芳基基团。

用于滤色片的光敏树脂组合物可以包括：1至60wt％的包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物(A)；0.5至20wt％的丙烯酸基光聚合单体(B)；0.1至10wt％的光聚合引发剂(C)；0.1至40wt％的颜料(D)；以及余量的溶剂(E)。

由以下化学式1表示的结构单元可以以基于共聚物(A)的总重量为0.05至50wt％，并且更特别地0.1至30wt％的量被包括。

包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物(A)可以具有3,000到500,000g/mol的重均分子量(Mw)。

包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物可以具有20至200mgKOH/g的酸值。

包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物(A)可以进一步包括由以下化学式5至9表示的结构单元中的至少一种：

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

在化学式5至9中，

R₇、R₈、R₁₀、R₁₂、R₁₄和R₁₆是相同或不同的，并且是氢或C1至C10烷基基团；

R₉是氢、卤素、羟基基团、羧基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、或COR′COOH(其中，R′是取代或未取代的C1至C20亚烷基基团、或取代或未取代的C1至C20亚烷氧基基团)；

R₁₁是羧基基团或CONHR”(其中，R”是取代或未取代的C1至C20烷基基团、或取代或未取代的C6至C30芳基基团)，R₁₃是羧基基团，R₁₁和R₁₃可选地彼此稠合以形成环；

R₁₅是取代或未取代的C6至C30芳基基团；

R₁₇是取代或未取代的C1至C20烷基基团、或取代或未取代的C6至C30芳基基团；以及

m是从1到5范围的整数。

当由化学式5至9表示的结构单元的摩尔比分别为n¹、n²、n³、n⁴和n⁵时，5≤n¹≤50，1≤n²≤20，5≤n³≤20，10≤n⁴≤100以及10≤n⁵≤100。

光敏树脂组合物可以进一步包括选自分散剂；丙二酸；3-氨基-1，2-丙二醇；包含乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基的硅烷基偶联剂；流平剂(匀染剂)；氟基表面活性剂；自由基聚合引发剂；以及它们的混合物中的添加剂。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用用于滤色片的光敏树脂组合物制造的滤色片。

在下文中，将对本发明的实施方式进行详细描述。

由于光敏树脂组合物具有优异的耐热性和耐化学性，因此当在TFT阵列基板上形成滤色片时其可以被有效地采用以确保高的孔径比。

具体实施方式

在下文中，将详细地描述本发明的示例性实施方式。然而，这些实施方式仅是示例性的而不限制本发明。

如在本文中所使用的，当没有另外提供具体定义时，术语“烷基基团”可以指C1至C20烷基基团，术语“芳基基团”可以指C6至C30芳基基团，术语“芳烷基基团”可以指C7至C30芳烷基基团，术语“亚烷基基团”可以指C1至C20亚烷基基团，以及术语“亚烷氧基基团”可以指C1至C20亚烷氧基基团。

如在本文中所使用的，当没有另外提供具体定义时，术语“取代的”可以指代替官能团中的至少一个氢用选自以下的取代基取代：卤素(F、Cl、Br或I)、羟基基团、氰基基团、亚氨基基团(＝NH、＝NR，R是C1至C10烷基基团)、氨基基团(-NH₂、-NH(R_a)、-N(R_b)(R_c)，R_a至R_c各自独立地是C1至C10烷基基团)、脒基基团、肼或腙基团、羧基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C3至C30杂芳基基团、以及取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团。

如在本文中所使用的，当没有另外提供具体定义时，术语“杂”可以指官能团中包含选自N、O、S和P中的至少一个杂原子。

根据本发明一个实施方式的用于滤色片的光敏树脂组合物包括：(A)包含由以下化学式1表示的结构单元的共聚物；(B)丙烯酸基光聚合单体；(C)光聚合引发剂；(D)颜料；以及(E)溶剂：

[化学式1]

在化学式1中，

R₁和R₂各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

Y选自由以下化学式2至4表示的结构，

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式2至4中，

R₃至R₆各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

X₁至X₅各自独立地是H、卤素、羟基基团、取代或未取代的氨基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、烯丙基基团、以及C6至C30芳基基团。

根据一个实施方式的用于滤色片的光敏树脂组合物可以进一步包括其它添加剂(F)。

由于光敏树脂组合物具有优异的耐热性和耐化学性，因此当在TFT阵列基板上形成滤色片时其可以被有效地采用以确保高的孔径比。

在下文中，详细地说明根据本发明一个实施方式的用于滤色片的光敏树脂组合物的每一种成分。

(A)包含由化学式1表示的结构单元的共聚物

该共聚物通过下述来获得：使包含至少一个羧基基团的第一烯键式不饱和单体和可与该第一烯键式不饱和单体共聚合的第二烯键式不饱和单体共聚合，以及使所得物与具有双键、羧基基团或酯基团的化合物反应。

第一烯键式不饱和单体可以包括(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、马来酸酐、或它们的组合。

基于第一烯键式不饱和单体和第二烯键式不饱和单体的总和，第一烯键式不饱和单体可以以1至50wt％，特别是3至40wt％，并且更特别是5至30wt％的量被包括。当丙烯酸基粘合剂树脂包括在该范围内时，可以获得期望的可显影性(可展性，developability)、耐热性、以及耐化学性。

第二烯键式不饱和单体包括但不限于芳香族乙烯基化合物例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基苄基甲醚等；不饱和羧酸酯化合物例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯等；不饱和羧酸氨基烷基酯化合物例如(甲基)丙烯酸-2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯等；羧酸乙烯基酯化合物例如醋酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等；不饱和羧酸缩水甘油酯化合物例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等；乙烯基氰化合物例如(甲基)丙烯腈等；以及不饱和酰胺化合物例如(甲基)丙烯酰胺等。这些化合物可以分别单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。

含有双键、羧基基团或酯基团的化合物可以包括肉桂醇、三丙烯酸季戊四醇酯、或丙烯酸-2-羟基乙酯。基于100重量份的由第一单体和第二单体的共聚合产生的共聚物，含有双键、羧基基团或酯基团的化合物可以以0.05至50重量份的量被包括。在上述范围内，可以提供加工所需要的可显影性，并且可以改善图案结构和耐热性、耐化学性等。

按照该制造方法制备的共聚物(A)包括由以下化学式1表示的结构单元：

[化学式1]

在化学式1中，

R₁和R₂各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

Y选自由以下化学式2至4表示的结构，

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式2至4中，

R₃至R₆各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

X₁至X₅各自独立地是H、卤素、羟基基团、取代或未取代的氨基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、烯丙基基团、以及C6至C30芳基基团。

共聚物(A)由于由化学式1表示的结构单元包括双键、羧基基团或酯基团而具有改善的可显影性，并且由于结构单元包括双键还具有改善的敏感性(灵敏度)。

基于共聚物(A)的总重量，由以下化学式1表示的结构单元可以以0.05至50wt％，并且更特别地0.1到30wt％的量被包括。当由以下化学式1表示的结构单元包括在该范围内时，有利于获得适于加工的可显影性、耐热性、和耐化学性。

就实现精细图案和获得优异的耐热性和耐化学性(其对于通过COA工艺制造的滤色片来说是重要的因素)来说，共聚物(A)可以进一步包括由以下化学式5至9表示的结构单元。

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

在化学式5至9中，

R₇、R₈、R₁₀、R₁₂、R₁₄和R₁₆是相同或不同的，并且是氢或C1至C10烷基基团，

R₉是氢、卤素、羟基基团、羧基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、或COR′COOH(其中，R′是取代或未取代的C1至C20亚烷基基团、或取代或未取代的C1至C20亚烷氧基基团)，

R₁₁是羧基基团或CONHR”(其中，R”是取代或未取代的C1至C20烷基基团、或取代或未取代的C6至C30芳基基团)，R₁₃是羧基基团，或者R₁₁和R₁₃可选地彼此稠合以形成环，

R₁₅是取代或未取代的C6至C30芳基基团，

R₁₇是取代或未取代的C1至C20烷基基团、或取代或未取代的C6至C30芳基基团，以及

m是从1到5范围的整数。

当共聚物(A)包括化学式5至9的所有结构单元时，每个结构单元的摩尔数为n¹、n²、n³、n⁴和n⁵，n¹、n²、n³、n⁴和n⁵在以下范围内：5≤n¹≤50、1≤n²≤20、5≤n³≤20、10≤n⁴≤100以及10≤n⁵≤100。当由化学式5至9表示的结构单元包括在上述范围内时，可以确保适当的可显影性和耐热性、耐化学性。

提供由化学式5至9表示的结构单元的单体具有与包括在将在后面描述的光聚合单体中的光学反应官能团类似的结构。将由在后面描述的光聚合引发剂引发的自由基加入到提供由化学式5至9表示的结构单元的单体中，并且可以通过光聚合反应来产生共聚物(A)中的交联键。

通过提供由化学式5至9表示的结构单元的单体而形成的光学交联的程度(交联的程度)可以基于将在下面描述的丙烯酸基光聚合单体与光聚合引发剂的组成比来确定，因此，交联的程度可以基于丙烯酸基光聚合单体与光聚合引发剂的组成比来调整。

共聚物(A)可以具有3,000至500,000g/mol，并且特别是5,000至50,000g/mol的重均分子量。当共聚物的重均分子量在该范围内时，可以改善光敏树脂组合物的可显影性。

共聚物(A)可以具有20至200mg/g，并且特别是50至200mgKOH/g的酸值。当共聚物的酸值在以上范围内时，可以改善光敏树脂组合物的可显影性。

基于光敏树脂组合物的总重量，共聚物(A)可以以1至60wt％，特别是5至50wt％的量被包括。当共聚物(A)在以上范围内时，用于碱性显影溶液的可显影性可以是优异的，由于良好的交联，表面粗糙度降低，并且由于良好的耐化学性可以使图案不会被剥离。

(B)丙烯酸基光聚合单体

在一个实施方式中的丙烯酸基光聚合单体(B)包括二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、二丙烯酸二季戊四醇酯、三丙烯酸二季戊四醇酯、五丙烯酸二季戊四醇酯、六丙烯酸季戊四醇酯、双酚A二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯(酚醛环氧树脂丙烯酸酯，novolacepoxy acrylate)、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、二甲基丙烯酸三甘醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸-1，6-己二醇酯等。

基于用于滤色片的光敏树脂组合物的总重量，丙烯酸基光聚合单体可以以0.5至20wt％的量被包括。在上述范围内，该组合物可以形成具有清晰的边缘和与碱性显影溶液具有优异的显影的图案。

(C)光聚合引发剂

本发明一个实施方式中的光聚合引发剂(C)可以包括三嗪基化合物、苯乙酮基化合物、二苯甲酮基化合物、噻吨酮基化合物、苯偶姻基化合物、肟基化合物等。

三嗪基化合物可以包括2，4，6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4，6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3′，4′-二甲氧基苯乙烯基)-4，6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4′-甲氧基萘基)-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-(对甲苯基)-4，6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-联苯基-4，6-二(三氯甲基)-s-三嗪、二(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘并-1-基)-4，6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘并-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。

苯乙酮基化合物可以包括2，2′-二乙氧基苯乙酮、2，2′-二丁氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮(2-hydroxy-2-methyl propinophenone)、对叔丁基三氯苯乙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、2，2′-二氯-4-苯氧基苯乙酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉代丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮等。

二苯甲酮基化合物可以包括二苯甲酮、苯甲酸苯甲酰酯、苯甲酸苯甲酰甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4，4′-二(二甲基氨基)二苯甲酮、4，4′-二氯二苯甲酮、3，3′-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮等。

噻吨酮基化合物可以包括噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2，4-二乙基噻吨酮、2，4-二异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮等。

苯偶姻基化合物可以包括苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚(安息香异丁醚)、苄基二甲基缩酮等。

肟基化合物可以包括2-(邻苯甲酰肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1，2-辛二酮和1-(邻乙酰基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9H-咔唑-3-基]乙酮等。

光聚合引发剂可以包括除了上述光聚合引发剂(C)之外的咔唑基化合物、二酮基化合物、硼酸锍基化合物、重氮基化合物、联咪唑基化合物等。

基于光敏树脂组合物的总重量，光聚合引发剂(C)可以以0.1至10wt％的量被包括。当其包括在该范围内时，在图案形成工艺过程中当暴露于光时，可以引起充分的光聚合。另外，在光聚合以后留下的未反应的引发剂可以不劣化透光率。

(D)颜料

对于颜料(D)，可以使用具有诸如红色、绿色、蓝色、黄色或紫色的颜色的颜料。该颜料可以包括基于蒽醌的颜料、缩合多环颜料如二萘嵌苯基颜料等、酞菁颜料、偶氮基颜料等。可以单独使用或以两种或更多种的组合来使用它们。两种或更多种颜料的组合优选用于调节最大吸收波长、交叉点、串扰等。

颜料(D)可以被制备成颜料分散体并被包括在用于滤色片的光敏树脂组合物中。

另外，可以使用分散剂，使得颜料(D)组分可以被均匀分散。该分散剂可以包括非离子、阴离子、或阳离子分散剂，例如聚亚烷基二醇及其酯类、聚氧化烯、多元醇酯氧化烯添加剂、醇氧化烯加成产物、磺酸酯类、磺酸盐类、羧酸酯类、羧酸盐类、烷基酰胺氧化烯添加剂、烷基胺等。这些分散剂可以单独或以两种或更多种的组合使用。

另外，含羧基的丙烯酸基树脂以及分散剂可以加入到颜料中，以便改善颜料分散体的稳定性和像素的图案。

颜料(D)具有在10至80nm范围内的一次粒径。在另一个实施方式中，颜料(D)具有在10至70nm范围内的一次粒径。当颜料(D)具有在上述范围内的一次粒径时，其在颜料分散体中具有优异的稳定性，并且可以不劣化像素的分辨率。

基于光敏树脂组合物的总量，颜料(D)可以以0.1至40wt％的量被包括。当在该范围内使用颜料时，可以改善着色效果和可显影性。

(E)溶剂

溶剂(E)可以包括乙二醇乙酸酯、乙基溶纤剂、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、聚乙二醇等。该溶剂还可以包括乙二醇化合物如乙二醇、二乙二醇等；二醇醚化合物如乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚等；二醇醚乙酸酯化合物如乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯等；丙二醇类如丙二醇等；丙二醇醚化合物如丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二丙二醇二乙醚等；丙二醇醚乙酸酯化合物如丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚乙酸酯等；酰胺化合物如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等；酮化合物如甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、环己酮等；石油化合物如甲苯、二甲苯、溶剂石脑油等；酯化合物如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯等。这些溶剂可以单独或以两种或更多种的组合来使用。

基于光敏树脂组合物的总重量，溶剂(E)以余量、或以20至90wt％的量被包括。当溶剂包括在该范围内时，光敏树脂组合物可以具有优异的涂覆性能。另外，当其被涂覆至1μm厚或更厚时可以保持平整度。

(F)其它添加剂

除了如上面提及的(A)至(E)组分外，用于滤色片的光敏树脂组合物还可以进一步包括分散剂以便使颜料(D)均匀地分散在溶剂(E)中。

光敏树脂组合物可以包括其它添加剂如丙二酸；3-氨基-1，2-丙二醇；含有乙烯基基团或(甲基)丙烯酰氧基基团的硅烷基偶联剂；流平剂；氟基表面活性剂；自由基聚合引发剂等，以便防止在涂覆过程中的污点或斑点以及由于非显影引起的残留物的产生并且控制均匀染色。取决于期望的性能，这些添加剂可以以调整的量被包括。

根据一个实施方式的用于滤色片的光敏树脂组合物通过旋涂、狭缝涂布等的方法在其上具有

至厚的SiN_x(保护层)的裸玻璃基板上被涂覆至3.1到3.4μm厚。在涂覆后，通过光辐射以形成滤色片所需要的图案。当用碱性显影溶液处理涂覆层以溶解未辐射的部分时，形成了用于滤色片的图案。根据R、G、B的色彩数重复该过程多次，以获得具有期望图案的滤色片。在该过程中，可以通过光化射线加热或固化所显影的图像图案以改善抗裂性、耐溶剂性等。

通常，由于负性光敏树脂不易于通过有机溶剂剥离，因此其残留物可能会污染底层。另外，与正性光敏树脂相比，其具有较弱的与底层的紧密接触特性(粘附性)，增加了其底切(undercut)。根据本发明的实施方式，用于滤色片的光敏树脂组合物可以改善这样的负性光敏树脂的耐剥离液性，可以抑制底层的污染，并且可以改善与底层的紧密接触特性。

以下实施例更详细地说明本发明。然而，应当理解，本发明不受限于这些实施例。

合成实施例1至6

基于所用单体的总重量的8wt％的2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)作为引发剂置于带有冷却器和搅拌器的烧瓶中，并且将下列表1中给出的单体以给出的重量比加入到其中。然后，基于100重量份的引发剂和单体的总重，将200重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)作为溶剂置于烧瓶中。在氮气气氛下，缓慢搅拌该混合溶液。通过将所得的反应溶液加热至达到80℃然后对其进行搅拌8小时来制备包含脂族烃的共聚物。通过上述方法制备的共聚物(A)溶液中的固体含量为30wt％，并且通过利用凝胶渗透色谱法(GPC)测得的聚苯乙烯换算的重均分子量在13,000至15,000的范围内。

表1

合成实施例7至9：含有化学式1的结构单元的共聚物的制备

将按照合成实施例1至3合成的100wt％的共聚物置于带有冷却器和搅拌器的烧瓶中，并且将7wt％的肉桂醇(由Aldrich公司生产)置于该烧瓶中，然后在氮气气氛下缓慢搅拌。

通过将所得的反应溶液加热至达到50℃并对其进行搅拌12小时来制备分别含有以下化学式10至12的结构单元的共聚物。

测量所制备的共聚物的重均分子量、酸值、以及由化学式1表示的重复单元的含量，并且测量结果在下列表2中列出。

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

在化学式10至12中，a到i通过单体的量来确定。

合成实施例10至12：含有化学式1的结构单元的共聚物的制备

分别含有由以下化学式13至15表示的结构单元的共聚物按照与合成实施例7至9相同的方法制备，不同之处在于，使用11wt％的三丙烯酸季戊四醇酯(由Adrich公司生产)代替肉桂醇。测量所制备的共聚物的重均分子量、酸值以及由化学式1表示的重复单元的含量，并且测量结果在下面的表2中列出。

[化学式13]

[化学式14]

[化学式15]

在化学式13至15中，a′到i′是基于所用单体的含量而确定的值。

表2

实施例1至6：用于滤色片的光敏树脂组合物的制备

利用在下面的表3中描述的组分来制备光敏树脂组合物。首先，将光聚合引发剂溶解到溶剂中，并在室温下搅拌2小时。随后，加入聚合的丙烯酸基共聚物(A)和由合成实施例7至12获得的丙烯酸基光聚合单体并在室温下搅拌2小时。根据该公开内容的一个实施方式的用于滤色片的光敏树脂组合物通过将颜料分散溶液置于混合溶液中并在室温下搅拌该混合溶液1小时来制备。将制备的组合物过滤三次以除去杂质。

表3

组合物	含量[g]
		(A)丙烯酸类共聚物(在合成实施例7至12中聚合的共聚物)	6.0
(B)丙烯酸基光聚合单体
		六丙烯酸二季戊四醇酯(DPHA)	4.1
(C)光聚合引发剂
		IGACURE OXE02(Ciba Specialty Chemicals)	0.2
(D)颜料分散体	46.8
		TDB-1(DNS，蓝色颜料)	9.2
RL-01(Clariant，紫色颜料)	0.8
		BYK 6919(BYK，分散剂)	2.4
(A)的丙烯酸类共聚物	5.4
		PGMEA(溶剂)	30.0
(E)溶剂
		PGMEA	24.0
乙氧基丙酸乙酯	11.4
		(F)添加剂
F-475(DIC，氟基表面活性剂)	0.1

比较例1至3：用于滤色片的光敏树脂组合物的制备

用于滤色片的光敏树脂组合物按照与实施例1至6相同的方法来制备，不同之处在于，使用在合成实施例4至6中合成的共聚物作为丙烯酸类共聚物(A)。

实验实施例

对剥离液耐受性的评价

关于按照实施例1至6和比较例1至3制备的每一种光敏树脂组合物，评价了对剥离液的耐受性。

通过使用旋转式涂覆机(由KDNS公司生产，K-Spin8)将按照实施例1至6和比较例1至3制备的光敏树脂组合物施加在裸透明圆形玻璃基板上以及施加在涂覆有厚度为的氮化硅(SiN_x)的玻璃基板上。

通过用加热板在80℃下进行软烘烤150秒，用输出(功率)为60mJ的曝光器(由Nikon公司生产，I10C)进行曝光处理，利用显影剂在25℃的显影温度下显影60秒，进行清洗处理60秒，以及进行旋转式干燥处理25秒，来实施显影工艺。

这里，使用1wt％的氢氧化钾水溶液作为显影液。随后，在烘箱中在230℃下进行硬烘烤30分钟，并且在70℃的剥离液(由J.T.Baker公司生产，PRS-2000)中进行浸入处理10分钟。然后，用去离子水(DIW)进行清洗处理并进行干燥。

通过使用颜色分析器(其是一种分光光度计，Otsuka Electronics公司，MCPD3000)来测量上面制备的光敏树脂组合物的膜的颜色变化，并且通过使用光学显微镜来观察剥离状态。结果列在下面的表4中。

<颜色变化>

-当用剥离液处理后的颜色变化较弱时：极好

-当用剥离液处理后的颜色变化中等时：不充分

-当用剥离液处理后的颜色变化较强时：有缺陷的

<剥离状态>

-当光敏树脂组合物的膜没有剥离时：极好

-当光敏树脂组合物的膜部分剥离时：不充分

-当大部分光敏树脂组合物的膜剥离时：有缺陷的

耐热性

通过使用按照实施例1至6以及比较例1至3制备的光敏树脂组合物来评价剥离液的耐热性。

通过使用旋转式涂覆机(由KDNS公司生产，K-Spin8)将按照实施例1至9以及比较例1至9制备的光敏树脂组合物施加在裸透明圆形玻璃基板上以及施加在涂覆有厚度为

的氮化硅(SiN_x)的玻璃基板上以具有3μm的厚度。

通过用加热板在80℃下进行软烘烤处理150秒，用输出(功率)为60mJ的曝光器(由Nikon公司生产，I10C)进行曝光处理，利用显影剂在25℃的显影温度下进行显影处理60秒，进行清洗处理60秒，以及进行旋转式干燥处理25秒，来实施显影工艺。这里，使用1wt％的氢氧化钾水溶液作为显影液。随后，在烘箱中在230℃下进行硬烘烤处理30分钟并测量颜色，然后，在烘箱中在230℃下再进行烘烤处理2小时并利用分光光度计(由Otsuka Electronics生产，MCPD3000)测量颜色变化。测量结果列在下面的表4中。

<耐热性>

-当在230℃的烘箱中热处理2小时后的颜色变化较弱时：极好

-当在230℃的烘箱中热处理2小时后的颜色变化中等时：不充分

-当在230℃的烘箱中热处理2小时后的颜色变化较强时：有缺陷的

表4

在表4中，◎代表极好，△代表不充分，×代表有缺陷的。

如表4所示，由按照本申请公开内容的实施例1至6制备的光敏树脂组合物形成的膜在用剥离液处理后具有很少的颜色变化、很少的膜剥离、以及极好的耐热性。由该结果可以看出：按照本申请公开内容的一个实施方式制备的光敏树脂组合物具有极好的对剥离液的耐受性和耐热性。

虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式的内容对本发明进行了描述，但应当理解，本发明并不限于所公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种更改和等同安排。上面提及的实施方式是示例性的并且不以任何方式进行限制。

Claims (9)

1.一种用于滤色片的光敏树脂组合物，包括：

(A)包含由化学式1表示的结构单元的共聚物；

(B)丙烯酸基光聚合单体；

(C)光聚合引发剂；

(D)颜料；以及

(E)溶剂：

[化学式1]

其中，在化学式1中，

R₁和R₂各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

Y选自由以下化学式2至4表示的结构，

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

其中，在化学式2至4中，

R₃至R₆各自独立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基团，以及

X₁至X₅各自独立地是H、卤素、羟基基团、取代或未取代的氨基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、烯丙基基团、以及C6至C30芳基基团。

2.根据权利要求1所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，所述用于滤色片的光敏树脂组合物包括：

1至60wt％的包含由以下化学式1表示的结构单元的所述共聚物(A)；

0.5至20wt％的所述丙烯酸基光聚合单体(B)；

0.1至10wt％的所述光聚合引发剂(C)；

0.1至40wt％的所述颜料(D)；以及

余量的所述溶剂(E)。

3.根据权利要求1所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，基于所述共聚物(A)的总重量，由以下化学式1表示的所述结构单元以0.05至50wt％的量被包括。

4.根据权利要求1所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，包含由以下化学式1表示的结构单元的所述共聚物(A)具有3,000至500,000g/mol的重均分子量(Mw)。

5.根据权利要求1所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，包含由以下化学式1表示的结构单元的所述共聚物(A)具有20至200mgKOH/g的酸值。

6.根据权利要求1所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，包含由以下化学式1表示的结构单元的所述共聚物(A)进一步包括由以下化学式5至9表示的结构单元中的至少一种：

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

其中，在化学式5至9中，

R₇、R₈、R₁₀、R₁₂、R₁₄和R₁₆是相同或不同的，并且是氢或C1至C10烷基基团；

R₉是氢、卤素、羟基基团、羧基基团、取代或未取代的C1至C20烷基基团、或COR’COOH(其中，R’是取代或未取代的C1至C20亚烷基基团、或取代或未取代的C1至C20亚烷氧基基团)；

R₁₁是羧基基团或CONHR”(其中，R”是取代或未取代的C1至C20烷基基团、或取代或未取代的C6至C30芳基基团)，R₁₃是羧基基团，或R₁₁和R₁₃可选地彼此稠合以形成环；

R₁₅是取代或未取代的C6至C30芳基基团；

R₁₇是取代或未取代的C1至C20烷基基团、或取代或未取代的C6至C30芳基基团；以及

m是从1到5范围的整数。

7.根据权利要求6所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，当由化学式5至9表示的所述结构单元的摩尔比分别为n¹、n²、n³、n⁴和n⁵时，5≤n¹≤50、1≤n²≤20、5≤n³≤20、10≤n⁴≤100、和10≤n⁵≤100。

8.根据权利要求1所述的用于滤色片的光敏树脂组合物，其中，所述光敏树脂组合物进一步包括选自分散剂、丙二酸、3-氨基-1，2-丙二醇、含有乙烯基或(甲基)丙烯酰氧基的硅烷基偶联剂、流平剂、氟基表面活性剂、自由基聚合引发剂、以及它们的混合物中的添加剂。

9.一种利用根据权利要求1至8中任一项所述的用于滤色片的光敏树脂组合物制造的滤色片。