CN104698751A - 感光性树脂组合物、彩色滤光片及其制造方法、液晶显示装置 - Google Patents

感光性树脂组合物、彩色滤光片及其制造方法、液晶显示装置 Download PDF

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CN104698751A CN201410693872.0A CN201410693872A CN104698751A CN 104698751 A CN104698751 A CN 104698751A CN 201410693872 A CN201410693872 A CN 201410693872A CN 104698751 A CN104698751 A CN 104698751A
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Abstract

本发明提供一种感光性树脂组合物、彩色滤光片及其制造方法、以及液晶显示装置。所述感光性树脂组合物包括颜料、碱可溶性树脂、含乙烯性不饱合基的化合物、光引发剂以及有机溶剂。所述感光性树脂组合物具有高对比、后烤(post-bake)色差低以及高精细度图案直线性佳的优点。

Description

感光性树脂组合物、彩色滤光片及其制造方法、液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种彩色滤光片用的感光性树脂组合物及其所形成的彩色滤光片。特别是提供一种高对比、后烤(post-bake)色差低及高精细度的图案直线性佳的彩色滤光片用的感光性树脂组合物。
背景技术
目前,彩色滤光片已被广泛地应用在彩色液晶显示器、彩色传真机及彩色摄影机等应用领域中。而且,随着彩色液晶显示器等影像器材的市场需求日渐扩大,彩色滤光片的制作技术亦趋向多样化,以满足上述市场需求。
彩色滤光片通常可藉由染色法、印刷法、电着法、颜料分散法等方法,将红、绿、蓝等颜色的像素形成在透明玻璃基板上,以制得彩色滤光片。一般而言,为了进一步提高彩色滤光片的对比度,更可在像素形成的像素着色层之间配置遮光层(或称黑色矩阵)。
一般的彩色滤光片中,红色像素所使用的感光性树脂组合物是使用C.I.颜料红254(亦即,氯化二酮吡咯并吡咯颜料),其可提高亮度,但对比不佳。
日本特开第1999-231516号及国际公开第2009/144115号进一步研究揭示使用溴化二酮吡咯并吡咯颜料可同时改善亮度及对比,但其却有后烤色差大及高精细度的图案直线性不佳的缺点。
因此,如何同时改善后烤色差大及高精细度的图案直线性不佳的问题,以达到目前业界的要求,实为目前此领域技术人员亟欲解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种用于液晶显示装置的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其能够改善上述后烤色差大及高精细度的图案直线性不佳的问题。
本发明提供一种彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其包括颜料(A)、碱可溶性树脂(B)、含乙烯性不饱和基的化合物(C)、光引发剂(D)以及有机溶剂(E)。颜料(A)包括由式(1)表示的第一颜料(A-1):
碱可溶性树脂(B)包括由式(2)表示的第一碱可溶性树脂(B-1):
式(2)中,A表示伸苯基(亚苯基)或具有取代基的伸苯基(亚苯基),其中所述取代基为碳数为1至5的烷基、卤原子或苯基;B表示-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-亚芴基或单键;L表示四价羧酸残基;Y1表示碳数为1至20的三价有机基;R1、R2及R3各自独立表示氢原子、卤原子或一价有机基;R4表示氢原子或甲基;且m表示1至20的整数。
在本发明的一实施例中,上述的第一碱可溶性树脂(B-1)是由第一混合物反应而获得。第一混合物包括含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)、四羧酸或其酸二酐(b-2)以及由式(3)表示的二羧酸酐(b-3),
式(3)中,Y2表示碳数为1至20的三价有机基;且R5、R6及R7各自独立表示氢原子、卤原子或一价有机基。
在本发明的一实施例中,上述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与上述四羧酸或其酸二酐(b-2)的摩尔比值(b-2)/(b-1)为0.2至1.0。
在本发明的一实施例中,上述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与上述由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)的摩尔比值(b-3)/(b-1)为0.02至1.6。
在本发明的一实施例中,上述的碱可溶性树脂(B)更包括第一碱可溶性树脂(B-1)以外的第二碱可溶性树脂(B-2)。第二碱可溶性树脂(B-2)是由第二混合物反应而获得。第二混合物包括具有至少两个环氧基的环氧化合物以及具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物。
在本发明的一实施例中,上述的具有至少两个环氧基的环氧化合物包括由式(4)表示的化合物、由式(5)表示的化合物或上述两者的组合:
式(4)中,R8、R9、R10及R11各自独立表示氢原子、卤原子、碳数为1至5的烷基、碳数为1至5的烷氧基、碳数为6至12的芳基或碳数为6至12的芳烷基,
式(5)中,R12至R25各自独立表示氢原子、卤原子、碳数为1至8的烷基或碳数为6至15的芳香基,且n表示0至10的整数。
在本发明的一实施例中,第一碱可溶性树脂(B-1)与第二碱可溶性树脂(B-2)的重量比为10:90以上且小于100:0。
在本发明的一实施例中,基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,颜料(A)的使用量为60重量份至600重量份,第一颜料(A-1)的使用量为40重量份至400重量份,含乙烯性不饱和基的化合物(C)的使用量为40重量份至400重量份,光引发剂(D)的使用量为10重量份至100重量份,且有机溶剂(E)的使用量为500重量份至5000重量份。
在本发明的一实施例中,上述的颜料(A)更包括第一颜料(A-1)以外的第二颜料(A-2)。第二颜料(A-2)选自由二酮吡咯并吡咯系颜料、偶氮系颜料、蒽醌系颜料、苝系颜料、喹吖啶酮系颜料、苯并咪唑酮系颜料以及喹啉系颜料所组成的族群。
在本发明的一实施例中,基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第二颜料(A-2)的使用量为20重量份至200重量份。
在本发明的一实施例中,上述的含乙烯性不饱和基的化合物(C)包括第一化合物(C-1)。第一化合物(C-1)选自由式(6)表示的化合物、由式(7)表示的化合物以及由式(8)表示的化合物所组成的族群:
式(6)至式(8)中,R26各自独立表示-(CH2CH2O)-或-(CH2CH(CH3)O)-;R27各自独立表示丙烯酰基、甲基丙烯酰基或氢原子;R28各自独立表示氢原子、碳数为1至6的烷基或碳数为1至6的芳基;式(6)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为5或6;式(7)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为3或4;式(8)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为3;p各自独立表示0至6的整数,且各p的总和为3至24;q各自独立表示0至6的整数,且各q的总和为2至16;r各自独立表示0至10的整数,且各r的总和为3至30;且x表示0至3的整数。
在本发明的一实施例中,基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第一化合物(C-1)的使用量为5重量份至60重量份。
在本发明的一实施例中,上述的含乙烯性不饱和基的化合物(C)包括第二化合物(C-2)。第二化合物(C-2)为由式(9)表示的化合物:
式(9)中,R29及R30各自独立表示氢原子或甲基;y表示1至2的整数;s表示1至6的整数;t表示0至5的整数;且s与t的总和为2至6。
在本发明的一实施例中,基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第二化合物(C-2)的使用量为5重量份至60重量份。
本发明更提供一种彩色滤光片的制造方法,其包括使用由上述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物所形成的像素层。
本发明更提供一种彩色滤光片,其是藉由上述的制造方法而制得。
本发明更提供一种液晶显示装置,其包括上述的彩色滤光片。
基于上述,本发明的感光性树脂组合物用于形成彩色滤光片时,可以改善后烤色差大及高精细度的图案直线性不佳的问题,进而适用于彩色滤光片以及液晶显示装置。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1示出了根据本发明的评价方式中的对比度的检测装置来绘示的示意图。
图2示出了根据本发明的评价方式中的对比度的检测装置来绘示的示意图。
符号说明
100、200:检测装置
110:感光性树脂层
120、220:第一偏光板
130、230:第二偏光板
140:光源
150:亮度计
D1、D2、D3:偏光方向
具体实施方式
彩色滤光片用的感光性树脂组合物
本发明提供一种彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其包括颜料(A)、碱可溶性树脂(B)、含乙烯性不饱和基的化合物(C)、光引发剂(D)以及有机溶剂(E)。此外,若需要,彩色滤光片用的感光性树脂组合物可更包括添加剂(F)。
以下将详细说明用于本发明的彩色滤光片用的感光性树脂组合物(下文亦称为感光性树脂组合物)的各个成分。
在此说明的是,以下是以(甲基)丙烯酸表示丙烯酸和/或甲基丙烯酸,幷以(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯;同样地,以(甲基)丙烯酰基表示丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基。
颜料(A)
颜料(A)包括第一颜料(A-1)。此外,颜料(A)可选择性地包括第二颜料(A-2)。
第一颜料(A-1)
第一颜料(A-1)为一种红色颜料,并且第一颜料(A-1)为式(1)表示的化合物。
式(1)表示的第一颜料(A-1)为溴化二酮吡咯并吡咯颜料,其可藉由习知的专利文献(公开号:WO 2009/144115)所揭示的合成方法来制作。
上述的合成方法例如是以琥珀酸二酯作为原料来合成溴化二酮吡咯并吡咯颜料的合成方法。具体而言,将2摩尔的4-溴苯腈及1摩尔的琥珀酸二酯加至惰性有机溶剂(例如:叔戊醇(tert-amylalcohol))中。接着,于碱金属或碱金属醇盐的存在下及80℃至110℃的高温下进行缩合反应,以生成溴化二酮吡咯并吡咯化合物的碱金属盐。然后,使用水、醇类或酸等来质子化溴化二酮吡咯并吡咯化合物的碱金属盐,以获得溴化二酮吡咯并吡咯颜料。于质子化的阶段,一次粒径的尺寸可藉由质子化的温度、所使用的水、醇类与酸的比例及其添加量来控制。上述的合成方法仅为举例说明,且本发明的溴化二酮吡咯并吡咯颜料的合成方法不限于此。
基于后述的碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第一颜料(A-1)的使用量可为40重量份至400重量份,优选为50重量份至350重量份,且更优选为60重量份至300重量份。
值得注意的是,当感光性树脂组合物不含有第一颜料(A-1)时,其所制作的彩色滤光片具有对比不佳的问题。
第二颜料(A-2)
本发明的颜料(A)除可单独使用上述的第一颜料(A-1)之外,颜料(A)亦可选择性地混合使用两种或多种第二颜料(A-2)。第二颜料(A-2)通常是有机颜料或无机颜料,且优选使用具有高着色性且高耐热性的颜料。
第二颜料(A-2)的具体例包括第一颜料(A-1)以外的二酮吡咯并吡咯(Diketopyrrolopyrrole)颜料;偶氮(Azo)、双偶氮(Disazo)或多偶氮(Polyazo)等的偶氮颜料;铜酞菁(Copper phthalocyanine)、卤化铜酞菁(Halogenated copperphthalocyanine)或不含金属的酞菁等的酞菁(Phthalocyanine)颜料;氨基蒽醌(Aminoanthraquinone)、二氨基蒽醌(Diamino dianthraquinone)、蒽嘧啶(Anthrapyrimidine)、黄烷士酮(Flavanthrone)、蒽嵌蒽醌(Anthanthrone)、阴丹士林(Indanthrone)、皮蒽酮(Pyranthrone)或紫蒽酮(Violanthrone)等的蒽醌(Anthraquinone)颜料;喹吖啶酮(Quinacridone)颜料;二嗪(Dioxazine)颜料;紫环酮(Perynone)颜料;苝(Perylene)颜料;硫靛(thioindigo)颜料;异吲哚啉(Isoindoline)颜料;异吲哚啉酮(Isoindolinone)颜料;喹酞酮(Quinophthalone)类颜料;士林(Threne)颜料;喹啉(Quinoline)颜料;苯并咪唑酮(Benzimidazolone)颜料、金属错合物颜料或上述颜料的组合。
第二颜料(A-2)优选为与第一颜料(A-1)不同。又,第二颜料(A-2)优选为选自由二酮吡咯并吡咯系颜料、偶氮系颜料、蒽醌系颜料、苝系颜料、喹吖啶酮系颜料、苯并咪唑酮系颜料以及喹啉系颜料所组成的族群。藉由调整这些颜料(A)中的第一颜料(A-1)与第二颜料(A-2)的混合比例以及第二颜料(A-2)中各种颜料的混合比例可调整颜料(A)的颜色。
第二颜料(A-2)的红色颜料的具体例包括C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、41、47、48、48:1、48:2、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275或276等的红色颜料。
为了获得较佳的亮度,红色颜料优选为C.I.颜料红48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242或254,且更优选为C.I.颜料红177、209、224、242或254。
第二颜料(A-2)的黄色颜料的具体例包括C.I.颜料黄1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207或208等的黄色颜料。
为了获得较佳的亮度,黄色颜料优选为C.I.颜料黄83、117、129、138、139、150、154、155、180或185,且更优选为C.I.颜料黄83、138、139、150或180。
第二颜料(A-2)的橘色颜料的具体包括C.I.颜料橘1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78或79。
为了获得较佳的亮度,橘色颜料优选为C.I.颜料橘38或71。
第二颜料(A-2)的无机颜料的具体包括硫酸钡、氧化锌、硫酸铅、黄色铅、锌黄、氧化铁红(红色氧化铁(III))、镉红、群青、低铁氰化铁、氧化铬绿、钴绿、琥珀、钛黑、合成铁黑、二氧化钛或四氧化三铁等的金属氧化物粉末、金属硫化物粉末或金属粉末等。
为了取得明度与饱和度的平衡,并获得良好的涂布性、感度及显影性,无机颜料可混合使用有机颜料。
基于后述的碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第二颜料(A-2)的使用量可为20重量份至200重量份,优选为30重量份至180重量份,且更优选为40重量份至160重量份。
当感光性树脂组合物含有第二颜料(A-2)时,彩色滤光片的对比较佳。
本发明的感光性树脂组合物亦可于不使耐热性降低的条件下进一步使用染料调整色度。此为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知,此处不另赘述。
基于后述的碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,颜料(A)的使用量可为60重量份至600重量份,优选为80重量份至500重量份,且更优选为100重量份至400重量份。
碱可溶性树脂(B)
碱可溶性树脂(B)包括第一碱可溶性树脂(B-1)、第二碱可溶性树脂(B-2)或上述两者的组合。此外,碱可溶性树脂(B)可选择性地包括其他碱可溶性树脂(B-3)。
第一碱可溶性树脂(B-1)
第一碱可溶性树脂(B-1)为由式(2)表示的化合物:
式(2)中,A表示伸苯基(亚苯基)或具有取代基的伸苯基(亚苯基),其中所述取代基为碳数为1至5的烷基、卤原子或苯基;B表示-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-亚芴基或单键;L表示四价羧酸残基;Y1表示碳数为1至20的三价有机基;R1、R2及R3各自独立表示氢原子、卤原子或一价有机基;R4表示氢原子或甲基;且m表示1至20的整数。
第一碱可溶性树脂(B-1)是由第一混合物反应而获得。第一混合物包括含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)(以下亦简称为成分(b-1))、四羧酸或其酸二酐(b-2)(以下亦简称为成分(b-2))以及由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)(以下亦简称为成分(b-3)),
式(3)中,Y2表示碳数为1至20的三价有机基;且R5、R6及R7各自独立表示氢原子、卤原子或一价有机基。
含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)是由具有两个环氧基的双酚类化合物(b-1-i)以及具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物(b-1-ii)反应而制得。合成含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)的反应物亦可包含其他化合物。
具有两个环氧基的双酚类化合物(b-1-i)可例如在碱金属氢氧化物存在下,使双酚类化合物与卤化环氧丙烷进行脱卤化氢反应而得。
用来合成具有两个环氧基的双酚类化合物(b-1-i)的双酚类的具体例包括双(4-羟基苯基)酮、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)酮、双(4-羟基-3,5-二氯苯基)酮、双(4-羟基苯基)砜、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)砜、双(4-羟基-3,5-二氯苯基)砜、双(4-羟基苯基)六氟丙烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)六氟丙烷、双(4-羟基-3,5-二氯苯基)六氟丙烷、双(4-羟基苯基)二甲基硅烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)二甲基硅烷、双(4-羟基-3,5-二氯苯基)二甲基硅烷、双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基-3,5-二氯苯基)甲烷、双(4-羟基-3,5-二溴苯基)甲烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-氯苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)醚、双(4-羟基-3,5-二氯苯基)醚等;9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-二甲基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-氯苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-溴苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-氟苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴或上述化合物的组合。
用来合成具有两个环氧基的双酚类化合物(b-1-i)的卤化环氧丙烷的具体例包括3-氯-1,2-环氧丙烷、3-溴-1,2-环氧丙烷或上述化合物的组合。基于上述的双酚类化合物中的羟基总当量为1当量,上述的卤化环氧丙烷的使用量可为1当量至20当量,且优选为2当量至10当量。
碱金属氢氧化物的具体例包括氢氧化钠、氢氧化钾或上述化合物的组合。基于上述的双酚类化合物中的羟基总当量为1当量,上述的脱卤化氢反应中添加的碱金属氢氧化物的使用量可为0.8当量至15当量,且优选为0.9当量至11当量。
值得注意的是,在进行脱卤化氢反应之前,可预先添加或于反应过程中添加氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物。脱卤化氢反应的操作温度为20℃至120℃,其操作时间范围为1小时至10小时。
在一实施例中,上述脱卤化氢反应中所添加的碱金属氢氧化物亦可使用其水溶液。在此实施例中,将上述的碱金属氢氧化物水溶液连续添加至脱卤化氢反应系统内的同时,可于减压或常压下,连续蒸馏出水及卤化环氧丙烷,藉此分离并除去水,同时可将卤化环氧丙烷连续地回流至反应系统内。
上述的脱卤化氢反应进行前,亦可添加氯化四甲铵(tetramethylammonium chloride)、溴化四甲铵(tetramethyl ammonium bromide)、三甲基苄基氯化铵(trimethylbenzyl ammonium chloride)等的季铵盐作为触媒。接着,在50℃至150℃下,反应1小时至5小时,再加入碱金属氢氧化物或其水溶液。然后,于20℃至120℃的温度下,其使反应1小时至10小时,以进行脱卤化氢反应。
此外,为了使上述的脱卤化氢反应顺利进行,亦可添加甲醇、乙醇等醇类之外,亦可添加二甲砜(dimethyl sulfone)、二甲亚砜(dimethyl sulfoxide)等非质子性(aprotic)的极性溶媒等来进行反应。在使用醇类的情况下,基于上述的卤化环氧丙烷的总量为100重量%,醇类的使用量可为2重量%至20重量%,且优选为4重量%至15重量%。在使用非质子性的极性溶媒的实例中,基于卤化环氧丙烷的总量为100重量%,非质子性的极性溶媒的使用量可为5重量%至100重量%,优选为10重量%至90重量%。
在完成脱卤化氢反应后,可选择性地进行水洗处理。之后,利用加热减压的方式,例如于温度为110℃至250℃且压力为1.3kPa(10mmHg)以下,除去卤化环氧丙烷、醇类及非质子性的极性溶媒等。
为了避免形成的环氧树脂含有加水分解性卤素,可将脱卤化氢反应后的溶液加入苯、甲苯、甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone)等溶剂,并加入氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物水溶液,以再次进行脱卤化氢反应。在脱卤化氢反应中,基于上述的双酚类化合物中的羟基总当量为1当量,碱金属氢氧化物的使用量可为0.01摩尔至1摩尔,较佳为0.05摩尔至0.9摩尔。另外,上述的脱卤化氢反应的操作温度范围为50℃至120℃,且其操作时间范围为0.5小时至2小时。
在完成脱卤化氢反应后,藉由过滤及水洗等步骤去除盐类。此外,可利用加热减压的方式,将苯、甲苯、甲基异丁基酮等溶剂予以馏除,则可得到具有两个环氧基的双酚类化合物(b-1-i)。
具有两个环氧基的双酚类化合物(b-1-i)优选为由下述式(2-1)表示的具有两个环氧基的双酚类化合物,或由下述式(2-2)表示的具有两个环氧基的双酚类化合物为单体聚合而成的聚合物。
在式(2-1)及式(2-2)中,A1至A8各自独立表示氢原子、卤原子、碳数1至5的烷基或苯基。
B表示-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-亚芴基或单键。m1可表示1至10的整数,并且m1更优选为表示1至2的整数。
式(2-1)表示的具有两个环氧基的双酚类化合物特佳为下述式(2-3)表示的具有两个环氧基的双酚类化合物。
式(2-3)中,A1至A8各自独立表示氢原子、卤原子、碳数1至5的烷基或苯基。
由式(2-3)表示的具有两个环氧基的双酚类化合物例如是由双酚芴型化合物(bisphenol fluorene)与卤化环氧丙烷(epihalohydrin)反应而得的具有两个环氧基的双酚芴型化合物。
双酚芴型化合物的具体例包括9,9-双(4-羟基苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3-氯苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3-chlorophenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3-溴苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3-bromophenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3-氟苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3-fluorophenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)fluorene]、9,9-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)芴[9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl)fluorene]或上述化合物的组合。
卤化环氧丙烷的具体例包括3-氯-1,2-环氧丙烷(epichlorohydrin)、3-溴-1,2-环氧丙烷(epibromohydrin)或上述化合物的组合。
具有环氧基的双酚芴型化合物的具体例包括(1)新日铁化学制造的商品:例如ESF-300或其类似物;(2)大阪瓦斯制造的商品:例如PG-100、EG-210或其类似物;或(3)S.M.S Technology Co.制造的商品:例如SMS-F9PhPG、SMS-F9CrG、SMS-F914PG或其类似物。
具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物(b-1-ii)是选自由如下化合物所组成的族群中的至少一种化合物:丙烯酸、甲基丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧乙基丁二酸(2-methacryloyloxyethylbutanedioic acid)、2-甲基丙烯酰氧丁基丁二酸、2-甲基丙烯酰氧乙基己二酸、2-甲基丙烯酰氧丁基己二酸、2-甲基丙烯酰氧乙基六氢邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧乙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧丙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧丁基马来酸、2-甲基丙烯酰氧丙基丁二酸、2-甲基丙烯酰氧丙基己二酸、2-甲基丙烯酰氧丙基四氢邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧丙基邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧丁基邻苯二甲酸,或2-甲基丙烯酰氧丁基氢邻苯二甲酸;由含羟基的(甲基)丙烯酸酯与二元羧酸化合物反应而得的化合物,其中二元羧酸化合物包含但不限于己二酸、丁二酸、马来酸、邻苯二甲酸;由含羟基的(甲基)丙烯酸酯与羧酸酐化合物反应而得的半酯化合物,其中含羟基的(甲基)丙烯酸酯包含但不限于2-羟基乙基丙烯酸酯[(2-hydroxyethyl)acrylate]、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯[(2-hydroxyethyl)methacrylate]、2-羟基丙基丙烯酸酯[(2-hydroxypropyl)acrylate]、2-羟基丙基甲基丙烯酸酯[(2-hydroxypropyl)methacrylate],4-羟基丁基丙烯酸酯[(4-hydroxybutyl)acrylate]、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯[(4-hydroxybutyl)methacrylate],或季戊四醇三甲基丙烯酸酯等。另外,此处所述的羧酸酐化合物可与上述的成分(b-2)及下述的成分(b-4)为相同,故不另赘述。
四羧酸或其酸二酐(b-2)是选自由饱和直链烃四羧酸、脂环式四羧酸、芳香族四羧酸以及上述羧酸的酸二酐所组成的族群中的至少一种。
饱和直链烃四羧酸的具体例包括丁烷四羧酸、戊烷四羧酸、已烷四羧酸或上述化合物的组合。所述饱和直链烃四羧酸亦可具有取代基。
脂环式四羧酸的具体例包括环丁烷四羧酸、环戊烷四羧酸、环已烷四羧酸、降冰片烷四羧酸或上述化合物的组合。脂环式四羧酸亦可具有取代基。
芳香族四羧酸的具体例包括均苯四甲酸、二苯甲酮四羧酸、联苯四羧酸、联苯醚四羧酸、二苯基砜四羧酸、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸或上述化合物的组合。
四羧酸或其酸二酐(b-2)优选为联苯四羧酸、二苯甲酮四羧酸、联苯醚四羧酸或上述羧酸的酸二酐,且更优选为联苯四羧酸、联苯醚四羧酸或上述羧酸的酸二酐。
就将本发明的第一碱可溶性树脂(B-1)用作后述感光性树脂组合物的成分的情况下,当所述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与所述四羧酸或其酸二酐(b-2)的摩尔比值(b-2)/(b-1)为0.2至1.0时,感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)的具体例包括三甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐、三乙氧基硅烷基丙基丁二酸酐、甲基二甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐、甲基二乙氧基硅烷基丙基丁二酸酐、三甲氧基硅烷基丁基丁二酸酐、三乙氧基硅烷基丁基丁二酸酐、甲基二乙氧基硅烷基丁基丁二酸酐、对(三甲氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、对(三乙氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、对(甲基二甲氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、对(甲基二乙氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、间(三甲氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、间(三乙氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、间(甲基二乙氧基硅烷基)苯基丁二酸酐或上述化合物的组合。
由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)优选为三甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐、三乙氧基硅烷基丙基丁二酸酐、对(三甲氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、对(三乙氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、间(三甲氧基硅烷基)苯基丁二酸酐、间(三乙氧基硅烷基)苯基丁二酸酐或上述化合物的组合。
就将本发明的第一碱可溶性树脂(B-1)用作后述感光性组合物的成分的情况下,当所述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与所述由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)的摩尔比值(b-3)/(b-1)为0.02时至1.6时,感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
碱可溶性树脂的合成反应用混合物中,若不含有由式(3)表示的二羧酸酐(b-3),则将此碱可溶性树脂用作后述感光性组合物的成分时,所得到的后烤色差大且高精细度的图案直线性不佳。
除了上述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)、四羧酸或其酸二酐(b-2)和由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)以外,本发明所述的碱可溶性树脂中亦可包含成分(b-4)。
成分(b-4)包含二羧酸或其酸酐,但不包含由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)。二羧酸的具体例包括饱和直链烃二羧酸、饱和环状烃二羧酸、不饱和二羧酸或上述化合物的组合。
饱和直链烃二羧酸的具体例包括丁二酸、乙酰基丁二酸、己二酸、壬二酸、柠苹酸(Citramalic acid)、丙二酸、戊二酸、柠檬酸、酒石酸、氧代戊二酸、庚二酸、癸二酸、辛二酸、二甘醇酸(diglycolic acid)或上述化合物的组合。上述饱和直链烃二羧酸中的烃基亦可被取代。
饱和环状烃二羧酸的具体例包括六氢邻苯二甲酸、环丁烷二羧酸、环戊烷二羧酸、降冰片烷二羧酸、六氢偏苯三酸(hexahydrotrimellitic acid)或上述化合物的组合。上述饱和环状烃二羧酸亦可为饱和烃经取代的脂环式二羧酸。
不饱和二羧酸的具体例包括马来酸、衣康酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、甲基桥亚甲基四氢邻苯二甲酸(methyl endo-methylenetetrahydrophthalic acid)、氯茵酸(chlorendic acid)、偏苯三酸或上述化合物的组合。
这些二羧酸优选为包括丁二酸、衣康酸、四氢邻苯二甲酸、六氢偏苯三酸、邻苯二甲酸、偏苯三酸或上述二羧酸的组合,更优选为包括丁二酸、衣康酸、四氢邻苯二甲酸或上述二羧酸的组合。
作为(b-4)成分,优选为包括丁二酸酐、衣康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢偏苯三酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或上述二羧酸酐的组合,更优选为包括丁二酸酐、衣康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或上述二羧酸酐的组合。
第一碱可溶性树脂(B-1)的合成方法并无特别限制,只要将上述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)、四羧酸或其酸二酐(b-2)和由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)反应即可获得。举例而言,将作为含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)的双酚芴型环氧基(甲基)丙烯酸酯在丙二醇单甲醚醋酸酯等溶剂中加热,使其与四羧酸或其酸二酐(b-2)和由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)反应而可获得本案的第一碱可溶性树脂(B-1)。
此外,上述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)以及本发明的第一碱可溶性树脂(B-1)的合成中所使用的溶剂、触媒等的反应条件并无特别限定,但优选为使用不具有羟基且沸点比反应温度高的溶剂作为反应用溶剂。此溶剂优选的具体例包括乙酸2-乙氧乙酯(Ethyl cellosolve acetate)、乙酸2-丁氧乙酯(butyl cellosolve acetate)等2-乙氧乙醇(cellosolve)系溶剂;二甘醇二甲醚(diglyme)、乙基卡必醇乙酸酯(Ethylcarbitol acetate)、丁基卡必醇乙酸酯(Butylcarbitol acetate)、丙二醇单甲醚醋酸酯(Propylene glycolmonomethyl ether acetate)等高沸点的醚系或酯系的溶剂或;环己酮、二异丁基酮等的酮系溶剂或;2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、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(Ethyl 3-ethoxypropionate)、乙氧基乙酸乙酯等其他酯类溶剂等。上述的聚合反应用溶剂可单独使用或组合多种来使用。另外,触媒的具体例包括溴化四乙基铵(Tetraethylammonium bromide)、氯化苄基三乙基铵(Benzyltriethylammonium chloride)等铵盐、三苯基膦(triphenylphosphine)或三(2,6-二甲氧基苯基)膦(Tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine)等膦类等的触媒。上述的触媒可单独或混合使用。此外,为了控制聚合度,通常还会于反应溶液中添加缓聚剂(inhibitor)。上述的缓聚剂的具体例包括甲氧基酚(methoxyphenol)、甲基氢醌(methylhydroquinone)、氢醌(hydroquinone)、2,6-二叔丁基对甲酚(2,6-di-t-butyl-p-cresol)、吩噻嗪(phenothiazine)或其类似物。上述的缓聚剂一般可单独使用或组合多种来使用。
此外,对于含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与四羧酸或其酸二酐(b-2)、由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)和/或成分(b-4)反应的方法并无特别限定。具体而言,例如可采用如日本专利特开平9-325494号公报所述般,在反应温度为90℃至140℃下使二醇化合物与四羧酸二酐反应的公知的方法。较佳而言,以化合物的末端为羧酸基的方式,并以含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)、四羧酸或其酸二酐(b-2)、由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)、成分(b-4)的摩尔比为(b-1):(b-2):(b-3):(b-4)=(1):(0.2至1):(0.02至1.6):(0至0.3)的方式定量地使这些成分反应。此外,较佳而言,在反应温度为90℃至130℃下使这些成分均匀地溶解并使其进行反应,接着在反应温度为40℃至80℃下进行反应以及熟成(aging)。
将第一碱可溶性树脂(B-1)藉由凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的数量平均分子量优选为1,000以上且10,000以下。当第一碱可溶性树脂(B-1)的数量平均分子量低于1000时,有耐碱性劣化的可能性,使得碱显影后的图案易产生缺口且细线图案的再现性明显降低。当第一碱可溶性树脂(B-1)的数量平均分子量高于10,000时,则显影后容易发生显影性不佳的情况。
此外,当感光性组合物不含有第一碱可溶性树脂(B-1)时,后烤色差大且高精细度的图案直线性不佳。
第二碱可溶性树脂(B-2)
第二碱可溶性树脂(B-2)是由第二混合物反应而获得。第二混合物包括具有至少两个环氧基的环氧化合物以及具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物。此外,该第二混合物可更包括羧酸酐化合物、具有环氧基的化合物或上述两种化合物的组合。
具有至少两个环氧基的环氧化合物为由式(4)表示的化合物、由式(5)表示的化合物或上述两者的组合。
具体而言,由式(4)表示的化合物如下:
式(4)中,R8、R9、R10及R11各自独立表示氢原子、卤原子、碳数为1至5的烷基、碳数为1至5的烷氧基、碳数为6至12的芳基或碳数为6至12的芳烷基。
含有式(4)所表示的化合物可由双酚芴型化合物(bisphenol fluorene)与卤化环氧丙烷(epihalohydrin)进行反应而得。
双酚芴型化合物的具体例包括:9,9-双(4-羟基苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3-氯苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3-chlorophenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3-溴苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3-bromophenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3-氟苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3-fluorophenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)fluorene)、9,9-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)芴(9,9-bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl)fluorene)或其类似物,或上述化合物的组合。
卤化环氧丙烷(epihalohydrin)的具体例包括3-氯-1,2-环氧丙烷(epichlorohydrin)或3-溴-1,2-环氧丙烷(epibromohydrin)或其类似物,或上述化合物的组合。
另外,具体而言,由式(5)表示的化合物如下:
式(5)中,R12至R25各自独立表示氢原子、卤原子、碳数为1至8的烷基或碳数为6至15的芳香基,且n表示0至10的整数。
由式(5)表示的化合物可由在碱金属氢氧化物存在下,使由式(5-1)表示的化合物与卤化环氧丙烷进行反应而得。
式(5-1)中,R12至R25以及n的定义是分别与式(5)中的R12至R25以及n的定义相同,在此不另赘述。
由式(5-1)表示的化合物的合成方法如下:首先,在酸触媒存在下,使用由式(5-2)表示的化合物与酚(phenol)类进行缩合反应后,形成由式(5-1)表示的化合物。接着,加入过量的卤化环氧丙烷,以使卤化环氧丙烷与由式(5-1)表示的化合物进行脱卤化氢反应(dehydrohalogenation),而获得由式(5)表示的化合物。
式(5-2)中,R14至R17定义与式(5)中的R14至R17的定义相同,在此不另赘述。X1及X2各自独立表示卤原子、碳数为1至6的烷基或碳数为1至6的烷氧基。上述的卤原子优选为氯或溴。上述的烷基优选为甲基、乙基或叔丁基。上述的烷氧基优选为甲氧基或乙氧基。
酚类的具体例包括:酚(phenol)、甲酚(cresol)、乙酚(ethylphenol)、n-丙酚(n-propylphenol)、异丁酚(isobutylphenol)、叔丁酚(t-butylphenol)、辛酚(octylphenol)、壬基苯酚(nonylphenol)、茬酚(xylenol)、甲基丁基苯酚(methylbutylphenol)、二叔丁基酚(di-t-butylphenol)、乙烯苯酚(vinylphenol)、丙烯苯酚(propenylphenol)、乙炔苯酚(ethinylphenol)、环戊苯酚(cyclopentylphenol)、环己基酚(cyclohexylphenol)、环己基甲酚(cyclohexylcresol)或其类似物。上述的酚类可单独使用或组合多种来使用。
基于上述由式(5-2)表示的化合物的使用量为1摩尔,酚类的使用量为0.5摩尔至20摩尔,且较佳为2摩尔至15摩尔。
酸触媒的具体例包括:盐酸、硫酸、对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid)、草酸(oxalic acid)、三氟化硼(boron trifluoride)、无水氯化铝(aluminium chlorideanhydrous)、氯化锌(zinc chloride)或其类似物。酸触媒优选为对甲苯磺酸、硫酸、盐酸或上述化合物的组合。酸触媒可单独使用或组合多种来使用。
另外,上述的酸触媒的使用量虽无特别的限制。惟,基于上述由式(5-2)表示的化合物的使用量为100重量百分比(重量%),酸触媒的使用量优选为0.1重量%至30重量%。
上述的缩合反应可在无溶剂或是在有机溶剂的存在下进行。又,上述的有机溶剂的具体例包括:甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、甲基异丁基酮(methylisobutyl ketone)或其类似物。上述的有机溶剂可单独使用或组合多种来使用。
基于由式(5-2)表示的化合物及酚类的总重量为100重量%,上述的有机溶剂的使用量为50重量%至300重量%,优选为100重量%至250重量%。此外,上述的缩合反应的操作温度为40℃至180℃,且缩合反应的操作时间为1小时至8小时。
在完成上述的缩合反应后,可进行中和处理或水洗处理。上述的中和处理是将反应后的溶液的pH值调整为pH3至pH7,且优选为pH5至pH7。上述的水洗处理可使用中和剂来进行,其中此中和剂为碱性物质,且其具体包括:氢氧化钠(sodium hydroxide)、氢氧化钾(potassium hydroxide)或其类似物的碱金属氢氧化物;氢氧化钙(calcium hydroxide)、氢氧化镁(magnesiumhydroxide)或其类似物的碱土类金属氢氧化物;二伸乙三胺(diethylenetriamine)、三伸乙四胺(triethylenetetramine)、苯胺(aniline)、苯二胺(phenylenediamine)或其类似物的有机胺;氨(ammonia)、磷酸二氢钠(sodium dihydrogenphosphate)或上述化合物的组合。上述的中和剂可单独使用或组合多种来使用。上述的水洗处理可采用习知方法进行,例如在反应后的溶液中加入含中和剂的水溶液,并且反复进行萃取即可。经中和处理或水洗处理后,可经减压加热处理将未反应的酚类及溶剂予以馏除,并进行浓缩,如此一来,便可获得由式(5-1)表示的化合物。
卤化环氧丙烷的具体例包括:3-氯-1,2-环氧丙烷、3-溴-1,2-环氧丙烷或上述化合物的组合。在进行上述的脱卤化氢反应之前,可预先添加或于反应过程中添加氢氧化钠、氢氧化钾等的碱金属氢氧化物。上述的脱卤化氢反应的操作温度为20℃至120℃,其操作时间范围为1小时至10小时。
在一实施例中,上述脱卤化氢反应中所添加的碱金属氢氧化物亦可为其水溶液。在此实施例中,将上述的碱金属氢氧化物水溶液连续添加至脱卤化氢反应系统内的同时,可于减压或常压下,连续蒸馏出水及卤化环氧丙烷,藉此分离并除去水,并且可将卤化环氧丙烷连续地回流至反应系统内。
上述的脱卤化氢反应进行前,亦可添加氯化四甲铵(tetramethylammonium chloride)、溴化四甲铵(tetramethyl ammonium bromide)、三甲基苄基氯化铵(trimethyl benzyl ammonium chloride)或其类似物的季铵盐作为触媒,并且在50℃至150℃下,反应1小时至5小时后,加入碱金属氢氧化物或其水溶液。接着,于20℃至120℃的温度下,其使反应1小时至10小时,以进行脱卤化氢反应。
基于上述的由式(5-1)表示的化合物中的羟基总当量为1当量,上述的卤化环氧丙烷的使用量为1当量至20当量,且优选为2当量至10当量。基于上述的具有式(5-1)结构的化合物中的羟基总当量为1当量,上述的脱卤化氢反应中添加的碱金属氢氧化物的使用量为0.8当量至15当量,且优选为0.9当量至11当量。
此外,为了使上述的脱卤化氢反应顺利进行,亦可添加甲醇、乙醇或其类似物的醇类。除此之外,亦可添加二甲砜(dimethyl sulfone)、二甲亚砜(dimethyl sulfoxide)或其类似物的非质子性(aprotic)的极性溶媒来进行反应。在使用醇类的情况下,基于上述的卤化环氧丙烷的总量为100重量%,醇类的使用量为2重量%至20重量%,且优选为4重量%至15重量%。在使用非质子性的极性溶媒的情况下,基于卤化环氧丙烷的总量为100重量%,非质子性的极性溶媒的使用量为5重量%至100重量%,且优选为10重量%至90重量%。
在完成脱卤化氢反应后,可选择性地进行水洗处理。之后,利用加热减压的方式,例如于温度为110℃至250℃且压力为1.3kPa(10毫米汞柱(mmHg))以下,除去卤化环氧丙烷、醇类及非质子性的极性溶媒。
为了避免形成的环氧树脂含有加水分解性的卤素,可将脱卤化氢反应后的溶液加入甲苯、甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone)等溶剂以及氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物水溶液,并且再次进行脱卤化氢反应。在脱卤化氢反应中,基于上述的由式(5-1)表示的化合物中的羟基总当量为1当量,碱金属氢氧化物的使用量为0.01摩尔至0.3摩尔,且优选为0.05摩尔至0.2摩尔。另外,上述的脱卤化氢反应的操作温度范围为50℃至120℃,且其操作时间范围为0.5小时至2小时。
在完成脱卤化氢反应后,藉由过滤及水洗等步骤去除盐类。此外,可利用加热减压的方式,将甲苯、甲基异丁基酮等溶剂予以馏除,则可得到由式(5)表示的化合物。上述由式(5)表示的化合物的具体例包括商品名为NC-3000、NC-3000H、NC-3000S以及NC-3000P等由日本化药制造的商品。
第二混合物中的具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物的具体例与上述第一混合物中的具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物(b-1-ii)的具体例相同,故不另赘述。
第二混合物中的羧酸酐化合物包括四羧酸或其酸二酐和/或二羧酸或其酸酐,其中该四羧酸或其酸二酐的具体例与上述第一混合物中的成分(b-2)相同,二羧酸或其酸酐的具体例与上述第一混合物中的成分(b-4)相同,在此不另赘述。
第二混合物中的具有环氧基的化合物的具体例包括甲基丙烯酸环氧丙酯、3,4-环氧基环己基甲基丙烯酸酯、具有不饱和基的缩水甘油醚化合物、具有环氧基的不饱和化合物或上述化合物的组合。上述具有不饱和基的缩水甘油醚化合物的具体例包括商品名Denacol EX-111、EX-121Denacol、Denacol EX-141、Denacol EX-145、Denacol EX-146、Denacol EX-171或Denacol EX-192(以上为长濑化成工业股份有限公司的商品)。
上述第二碱可溶性树脂(B-2)可由第二混合物中的具有至少两个环氧基的环氧化合物与具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物进行聚合反应,形成具有羟基的反应产物。接着,再添加羧酸酐化合物进行反应所制造得。基于上述的具有羟基的反应产物的羟基总当量为1当量,羧酸酐化合物所含有的酸酐基的当量优选为0.4当量至1当量,且更优选为0.75当量至1当量。当使用多个羧酸酐化合物时,可于反应中依序添加或同时添加羧酸酐化合物。另外,上述反应的操作温度范围为50℃至130℃。
上述第二碱可溶性树脂(B-2)亦可由具有至少两个环氧基的环氧化合物与具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物进行反应,形成具有羟基的反应产物,接着,再添加羧酸酐化合物和/或具有环氧基的化合物进行聚合反应而制得。基于具有至少两个环氧基的环氧化合物上的环氧基总当量为1当量,上述的具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物的酸价当量优选为0.8当量至1.5当量,更优选为0.9当量至1.1当量。基于上述的具有羟基的反应产物的羟基总量为100摩尔百分比(摩尔%),羧酸酐化合物的使用量为10摩尔%至100摩尔%,优选为20摩尔%至100摩尔%,且更优选为30摩尔%至100摩尔%。
在制备上述的第一碱可溶性树脂(B-1)时,为加速反应,通常会于反应溶液中添加碱性化合物作为反应触媒。上述的反应触媒的具体例包括三苯基膦(triphenyl phosphine)、三(2,6-二甲氧基苯基)膦(Tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine)、三苯基锑(triphenyl stibine)、三乙胺(triethylamine)、三乙醇胺(triethanolamine)、氯化四甲基铵(tetramethylammonium chloride)、氯化苄基三乙基铵(benzyltriethylammoniumchloride)或上述反应触媒的组合。上述的反应触媒可单独或混合使用。
此外,为了控制聚合度,通常还会于反应溶液中添加缓聚剂(inhibitor)。上述的缓聚剂的具体例包括甲氧基酚(methoxyphenol)、甲基氢醌(methylhydroquinone)、氢醌(hydroquinone)、2,6-二叔丁基对甲酚(2,6-di-t-butyl-p-cresol)、吩噻嗪(phenothiazine)或其类似物。上述的缓聚剂一般可单独使用或组合多种来使用。
在制备上述第一碱可溶性树脂(B-1)时,必要时可使用聚合反应用溶剂。上述的聚合反应用溶剂的具体例包括:乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、2-丁醇、己醇、乙二醇或其类似物的醇类化合物;甲乙酮、环己酮或其类似物的酮类化合物;甲苯、二甲苯或其类似物的芳香族烃类化合物;赛珞素、丁基赛珞素(butyl cellosolve)或其类似物的赛珞素(cellosolve)类化合物;卡必妥、丁基卡必妥或其类似物的卡必妥类化合物;丙二醇单甲醚或其类似物的丙二醇烷基醚类化合物;二丙二醇单甲醚(di(propylene glycol)methyl ether)或其类似物的多丙二醇烷基醚(poly(propylene glycol)alkyl ether)类化合物;醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯(ethylene glycol monoethyl etheracetate)、丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol methyl ether acetate)、丙二醇单甲醚醋酸酯(propylene glycol methyl monoether acetate)或其类似物的醋酸酯类化合物;乳酸乙酯(ethyl lactate)、乳酸丁酯(butyl lactate)或其类似物的乳酸烷酯(alkyl lactate)类化合物;或二烷基二醇醚类;或2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、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(EEP)、乙氧基乙酸乙酯等其他酯类。上述的聚合反应用溶剂可单独使用或组合多种来使用。另外,上述第一碱可溶性树脂(B-1)的酸价为50mgKOH/g至200mgKOH/g,优选为60mgKOH/g至180mgKOH/g。
第二碱可溶性树脂(B-2)优选为新日铁化学制,品名为V259ME或V301ME等产品。
感光性树脂组合物藉由包括第二碱可溶性树脂(B-2),而使高精细度的图案准直性较佳。
此外,当碱可溶性树脂(B)同时含有第一碱可溶性树脂(B-1)与第二碱可溶性树脂(B-2)时,第一碱可溶性树脂(B-1)与第二碱可溶性树脂(B-2)的重量比为10:90以上且小于100:0。此时,由感光性树脂组合物所获得的高精细度的图案准直性更佳。
其他碱可溶性树脂(B-3)
碱可溶性树脂(B)更可选择性包括其他碱可溶性树脂(B-3)。其他碱可溶性树脂(B-3)为第一碱可溶性树脂(B-1)与第二碱可溶性树脂(B-2)以外的树脂,但不限于具有羧酸基或羟基的树脂。其他碱可溶性树脂(B-3)的具体例包括丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯(urethane)系树脂或酚醛清漆(novolac)树脂等树脂。
含乙烯性不饱和基的化合物(C)
含乙烯性不饱和基的化合物(C)包括第一化合物(C-1)、第二化合物(C-2)、叔化合物(C-3)或上述化合物的组合。
第一化合物(C-1)
第一化合物(C-1)选自由式(6)表示的化合物、由式(7)表示的化合物以及由式(8)表示的化合物所组成的族群:
式(6)至式(8)中,R26各自独立表示-(CH2CH2O)-或-(CH2CH(CH3)O)-;R27各自独立表示丙烯酰基、甲基丙烯酰基或氢原子;R28各自独立表示氢原子、碳数为1至6的烷基或碳数为1至6的芳基;式(6)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为5或6;式(7)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为3或4;式(8)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为3;p各自独立表示0至6的整数,且各p的总和为3至24;q各自独立表示0至6的整数,且各q的总和为2至16;r各自独立表示0至10的整数,且各r的总和为3至30;且x表示0至3的整数。
式(6)、式(7)或式(8)中,R26的-(CH2CH2O)-或-(CH2CH(CH3)O)-优选为以氧原子侧的末端键结至R27
式(6)中,六个R27优选为皆为丙烯酰基。
由式(6)表示的化合物或由式(7)表示的化合物可由下述步骤来合成:首先,季戊四醇或二季戊四醇藉由环氧乙烷(Ethylene oxide)或环氧丙烷(Propylene oxide)的开环加成反应而键结开环骨架的步骤。接着,使例如(甲基)丙烯酰氯与开环骨架的末端羟基反应而导入(甲基)丙烯酰基的步骤。
由式(6)表示的化合物及由式(7)表示的化合物更优选为季戊四醇衍生物、二季戊四醇衍生物或上述两者的组合。
由式(6)表示的化合物的具体例包括由式(6-1)至式(6-4)表示的化合物。在式(6-1)及式(6-4)中,各n的总和为6。式(6-2)及式(6-3)中各n的总和为12。由式(6)表示的化合物较佳为式(6-1)或式(6-2)。由式(6)表示的化合物例如是已商品化的产品(如由日本化药股份有限公司制造的KAYARAD DPEA-12)。
由式(7)表示的化合物的具体例包括由式(7-1)表示的化合物、由式(7-2)表示的化合物、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯(Ethoxylated Pentaerythritoltetraacrylate)或丙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯(Propoxylated Pentaerythritoltetraacrylate)。在式(7-1)中,各k的总和为4。式(7-2)中各k的总和为12。由式(7)表示的化合物例如是已商品化的产品(例如由长兴化学工业股份有限公司制造的EM2411、EM2421或由东洋化学股份有限公司制造的MiramerM4004。
由式(8)表示的化合物的具体例包括乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Ethoxylated Trimethylolpropane triacrylate)、乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(Ethoxylated Trimethylolpropane trimethacrylate)、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Propoxylated Trimethylolpropane Triacrylate)、丙氧基化甘油三丙烯酸酯(Propoxylated Glyceryl triacrylate)。由式(8)表示的化合物例如是已商品化的产品(例如KAYARAD GPO-303、KAYARAD THE-330、KAYARADTPA-320、KAYARAD TPA-330(由日本化药股份有限公司制造)、M-310、M-321、M-350、M-360、M-460(以上,由东亚合成股份有限公司制造)、SR415、SR454、SR492、SR499、CD501、SR502、SR9020、SR9021、SR9035(以上,由莎托玛股份有限公司制造)、EM2380、EM2381、EM2382、EM2383、EM2384、EM2385、EM2386、EM2387、EM3380(以上,由长兴化学工业股份有限公司制造)、Miramer M3130、Miramer M3160、Miramer M3190、MiramerM360(以上,由东洋化学股份有限公司制造)或上述化合物的组合。
基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第一化合物(C-1)的使用量可为5重量份至60重量份,优选为8重量份至50重量份,且更优选为10重量份至40重量份。
当含乙烯性不饱和基的化合物(C)中含有第一化合物(C-1)时,感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
第二化合物(C-2)
第二化合物(C-2)可为由式(9)表示的化合物
式(9)中,R29及R30各自独立表示氢原子或甲基;y表示1至2的整数;s表示1至6的整数;t表示0至5的整数;且s与t的总和为2至6。
第二化合物(C-2)是由经己内酯改质的多元醇与(甲基)丙烯酸反应而得的(甲基)丙烯酸酯系化合物。
上述经己内酯改质的多元醇是由己内酯与具有四个官能基以上的多元醇反应而制得。上述己内酯可为γ-己内酯、δ-己内酯、ε-己内酯或上述化合物的组合,且较佳为ε-己内酯。上述具有四个官能基以上的多元醇例如是季戊四醇、二三羟甲基丙烷、二季戊四醇或上述化合物的组合。基于具有四个官能基以上的多元醇的使用量为1摩尔,上述己内酯的使用量较佳为1摩尔至12摩尔。
第二化合物(C-2)的具体例包括季戊四醇己内酯改质的四(甲基)丙烯酸酯类化合物、二三羟甲基丙烷己内酯改质的四(甲基)丙烯酸酯类化合物、二季戊四醇己内酯改质的多(甲基)丙烯酸酯类化合物或上述化合物的组合。上述二季戊四醇己内酯改质的多(甲基)丙烯酸酯类化合物的具体例包括二季戊四醇己内酯改质的二(甲基)丙烯酸酯类化合物、二季戊四醇己内酯改质的三(甲基)丙烯酸酯类化合物、二季戊四醇己内酯改质的四(甲基)丙烯酸酯类化合物、二季戊四醇己内酯改质的五(甲基)丙烯酸酯类化合物、二季戊四醇己内酯改质的六(甲基)丙烯酸酯类化合物或上述化合物的组合。具体而言,第二化合物(C-2)例如是由日本化药股份有限公司制造的KAYARADDPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、DPCA-120。
基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,第二化合物(C-2)可为5重量份至60重量份,优选为8重量份至50重量份,且更优选为10重量份至40重量份。
当含乙烯性不饱和基的化合物(C)中含有第二化合物(C-2)时,感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
叔化合物(C-3)
叔化合物(C-3)具有由式(10)表示的官能基。
式(10)中,R31表示氢或甲基。
叔化合物(C-3)的具体例包括丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰吗啉、(甲基)丙烯酸-7-氨基-3,7-二甲基辛酯、异丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸异冰片基氧乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、乙基二甘醇(甲基)丙烯酸酯、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸二甲氨基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧乙酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、氮,氮-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸四氯苯酯、(甲基)丙烯酸-2-四氯苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸四溴苯酯、(甲基)丙烯酸-2-四溴苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-三氯苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸-2-三溴苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、乙烯基己内酰胺、氮-乙烯基皮酪烷酮、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸五氯苯酯、(甲基)丙烯酸五溴苯酯、聚单(甲基)丙烯酸乙二醇酯、聚单(甲基)丙烯酸丙二醇酯、(甲基)丙烯酸冰片酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、三甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸酯二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改质的三(2-羟乙基)异氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙烯酸三羟甲基丙酯(trimethylolpropanetriacrylate)、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸二三羟甲基丙酯、EO改质的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、PO改质的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、EO改质的氢化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、PO改质的氢化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、EO改质的双酚F二(甲基)丙烯酸酯、酚醛聚缩水甘油醚(甲基)丙烯酸酯或上述化合物的组合。
叔化合物(C-3)较佳为三丙烯酸三羟甲基丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、四丙烯酸二三羟甲基丙酯、由日本东亚合成株式会社制造的TO-1382或上述化合物的组合。
基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,含乙烯性不饱和基的化合物(C)的使用量可为40重量份至400重量份,优选为50重量份至350重量份,且更优选为60重量份至300重量份。
光引发剂(D)
光引发剂(D)例如是苯乙酮系化合物(acetophenone)、二咪唑系化合物(biimidazole)、酰肟系化合物(acyl oxime)或上述化合物的组合。
苯乙酮系化合物的具体例包括对二甲胺苯乙酮(p-dimethylamino-acetophenone)、α,α’-二甲氧基氧化偶氮苯乙酮(α,α’-dimethoxyazoxy-acetophenone)、2,2’-二甲基-2-苯基苯乙酮(2,2’-dimethyl-2-phenyl-acetophenone)、对甲氧基苯乙酮(p-methoxy-acetophenone)、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代-1-丙酮[2-methyl-1-(4-methylthio phenyl)-2-morpholino-1-propanone]、2-苄基-2-氮,氮-二甲胺-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮[2-benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone]或上述化合物的组合。
二咪唑系化合物的具体例包括2,2’-双(邻-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(o-chlorophenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(邻-氟苯基)-4,4,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(o-fluorophenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(邻-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(o-methylphenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(邻-甲氧基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(o-methoxyphenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(邻-乙基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(o-ethylphenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(对甲氧基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(p-methoxyphenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(2,2’,4,4’-四甲氧基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(2,2’,4,4’-tetramethoxyphenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(2-chlorophenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑[2,2’-bis(2,4-dichlorophenyl)-4,4’,5,5’-tetraphenyl-biimidazole]或上述化合物的组合。
酰肟系化合物的具体例包括乙烷酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9氢-咔唑-3-取代基]-,1-(氧-乙酰肟)(Ethanone,1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazole-3-yl]-,1-(O-acetyl oxime),如Ciba Specialty Chemicals制造的CGI-242,其结构由式(11)所示)、1-(4-(苯基硫代)苯基)-辛烷-1,2-二酮2-肟-氧-苯甲酸酯(1-(4-phenyl-thio-phenyl)-octane-1,2-dion-2-oxime-O-benzoate,如Ciba Specialty Chemicals制造的CGI-124,其结构由式(12)所示)、乙烷酮,1-[9-乙基-6-(2-氯-4-苯甲基-硫代-苯甲酰基)-9氢-咔唑-3-取代基]-,1-(氧-乙酰肟)(Ethanone,1-[9-ethyl-6-(2-cholro-4-benzyl-thio-benzoyl)-9H-carbazole-3-yl]-,1-(O-acetyl oxime),由旭电化公司制造,其结构由式(13)所示]或上述化合物的组合。
光引发剂(D)优选为2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代-1-丙酮、2-苄基-2-氮,氮-二甲胺-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2,2’-双(邻-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑、乙烷酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9氢-咔唑-3-取代基]-,1-(氧-乙酰肟)或上述化合物的组合。
光引发剂(D)视需要可进一步添加下列的化合物:噻吨酮(thioxanthone)、2,4-二乙基噻吨酮(2,4-diethyl-thioxanthanone)、噻吨酮-4-砜(thioxanthone-4-sulfone)、二苯甲酮(benzophenone)、4,4’-双(二甲胺)二苯甲酮[4,4’-bis(dimethylamino)benzophenone]、4,4’-双(二乙胺)二苯甲酮[4,4’-bis(diethylamino)benzophenone]等二苯甲酮(benzophenone)系化合物;苯偶酰(benzil)、乙酰基(acetyl)等α-二酮(α-diketone)类;二苯乙醇酮(benzoin)等的酮醇(acyloin)类;二苯乙醇酮甲醚(benzoin methylether)、二苯乙醇酮乙醚(benzoin ethylether)、二苯乙醇酮异丙醚(benzoin isopropyl ether)等酮醇醚(acyloin ether)类;2,4,6-三甲基苯酰二苯基膦氧化物(2,4,6-trimethyl-benzoyl-diphenyl-phosphineoxide)、双-(2,6-二甲氧基苯酰)-2,4,4-三甲基苯基膦氧化物[bis-(2,6-dimethoxy-benzoyl)-2,4,4-trimethyl-benzyl-phosphineoxide]等酰膦氧化物(acylphosphineoxide)类;蒽醌(anthraquinone)、1,4-萘醌(1,4-naphthoquinone)等醌(quinone)类;苯酰甲基氯(phenacyl chloride)、三溴甲基苯砜(tribromomethyl-phenylsulfone)、三(三氯甲基)-s-三嗪[tris(trichloromethyl)-s-triazine]等卤化物;二-叔丁基过氧化物(di-tertbutylperoxide)等过氧化物;或上述化合物的组合。添加于光引发剂(D)的化合物优选为二苯甲酮(benzophenone)系化合物,且更优选为4,4’-双(二乙胺)二苯甲酮。
基于所述碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,光引发剂(D)的使用量可为10重量份至100重量份,优选为12重量份至80重量份,且更优选为15重量份至60重量份。
有机溶剂(E)
有机溶剂(E)是指可以将颜料(A)、碱可溶性树脂(B)、含乙烯性不饱和基的化合物(C)以及光引发剂(D)溶解,但又不与上述成分反应的有机溶剂,并且优选为具有适当挥发性者。
所述有机溶剂(E)例如是(聚)亚烷基二醇单烷醚类、(聚)亚烷基二醇单烷醚乙酸酯类、其他醚类、酮类、乳酸烷酯类、其他酯类、芳香族碳氢化合物类、羧酸酰胺类或上述溶剂的组合。
(聚)亚烷基二醇单烷醚类的具体例包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二甘醇甲醚、二甘醇乙醚、二甘醇正丙醚、二甘醇正丁醚、三甘醇甲醚、三甘醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一缩二丙二醇甲醚、一缩二丙二醇乙醚、一缩二丙二醇正丙醚、一缩二丙二醇正丁醚、二缩三丙二醇甲醚、二缩三丙二醇乙醚或上述溶剂的组合。
(聚)亚烷基二醇单烷醚乙酸酯类的具体例包括乙二醇单甲醚乙酸酯(ethylene glycol monomethyl ether acetate)、乙二醇单乙醚乙酸酯(ethyleneglycol monoethyl ether acetate)、丙二醇单甲醚醋酸酯(propylene glycolmonomethyl ether acetate)、丙二醇单乙醚乙酸酯(propylene glycol monoethylether acetate)或上述溶剂的组合。
其他醚类的具体例包括二甘醇二甲醚、二甘醇甲乙醚、二甘醇二乙醚、四氢呋喃或上述溶剂的组合。
酮类的具体例包括甲乙烷酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮或上述溶剂的组合。
乳酸烷酯类的具体例包括2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯或上述溶剂的组合。
其他酯类的具体例包括2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、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(EEP)、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧基丁酸乙酯或上述溶剂的组合。
芳香族碳氢化合物类的具体例包括甲苯、二甲苯或上述溶剂的组合。
羧酸酰胺类的具体例包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或上述溶剂的组合。
有机溶剂(E)优选为丙二醇单甲醚醋酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯或上述溶剂的组合。上述有机溶剂(E)可单独使用或组合多种来使用。
基于所述碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,有机溶剂(E)的使用量可为500重量份至5000重量份,优选为800重量份至4500重量份,且更优选为1000重量份至4000重量份。
添加剂(F)
在不影响本发明功效的前提下,本发明的感光性树脂组合物更可选择性进一步添加添加剂(F)。添加剂(F)的具体例包括表面活性剂、填充剂、聚合物(指上述的碱可溶性树脂(B)以外的聚合物)、密着促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂或防凝集剂。
表面活性剂有助于提高感光性树脂组合物的涂布性。表面活性剂例如是聚环氧乙烷十二烷基醚、聚环氧乙烷硬脂酰醚、聚环氧乙烷油醚等聚环氧乙烷烷基醚类;聚环氧乙烷辛基苯醚、聚环氧乙烷壬基苯醚等聚环氧乙烷烷基苯醚类;聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等聚乙二醇二酯类;山梨糖醇酐脂肪酸酯类;脂肪酸改质的聚酯类;三级胺改质的聚胺基甲酸酯类;由信越化学工业制造的KP产品、由道康宁东丽股份有限公司(Dow CorningToray Co.,Ltd.)制造的SF-8427产品、由共荣社油脂化学工业制造的普利弗隆(Polyflow)产品、由得克姆股份有限公司制造(Tochem Products Co.,Ltd.)的爱夫多普(F-Top)产品、由大日本印墨化学工业制造的美卡夫克(Megafac)产品、由住友3M制造的弗洛多(Fluorade)产品、由旭硝子制造的阿萨卡多(AsahiGuard)产品或由旭硝子公司制造的萨弗隆(Surflon)产品。
填充剂的具体例包括玻璃、铝等。
聚合物的具体例包括聚乙烯醇、聚乙二醇单烷基醚、聚氟丙烯酸烷酯或上述聚合物的组合。
密着促进剂的具体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-甲氧乙氧基)硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙醇丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙醇丙基甲基二甲氧基硅烷、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-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、3-硫醇基丙基三甲氧基硅烷或上述化合物的组合。
抗氧化剂的具体例包括2,2-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二-叔丁基苯酚或上述化合物的组合。
紫外线吸收剂的具体例包括2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯基迭氮、烷氧基苯酮(alkoxy phenone)或上述化合物的组合。
防凝集剂的具体例包括聚丙烯酸钠(sodium polyacrylate)等。
基于碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,添加剂(F)的使用量为1重量份至10重量份,优选为1.5重量份至8重量份,且更优选为2重量份至6重量份。
彩色滤光片用的感光性树脂组合物的制备方法
可用来制备感光性树脂组合物的方法例如:将颜料(A)、碱可溶性树脂(B)、含乙烯性不饱和基的化合物(C)、光引发剂(D)以及有机溶剂(E)放置于搅拌器中搅拌,使其均匀混合成溶液状态,必要时亦可添加添加剂(F),予以均匀混合后,便可获得溶液状态的感光性树脂组合物。
又,感光性树脂组合物的制备方法没有特别的限制。感光性树脂组合物的制备方法例如是先将一部分的碱可溶性树脂(B)及含乙烯性不饱和基的化合物(C)分散于一部分的有机溶剂(E)中,以形成分散溶液;幷且接着混合其余的颜料(A)、碱可溶性树脂(B)、含乙烯性不饱和基的化合物(C)、光引发剂(D)以及有机溶剂(E)来制备。
或者,感光性树脂组合物也可以是由先将一部分的颜料(A)分散于由部分碱可溶性树脂(B)以及一部分的有机溶剂(E)所组成的混合物来形成颜料分散液后;并且颜料(A)、碱可溶性树脂(B)、含乙烯性不饱和基的化合物(C)、光引发剂(D)以及有机溶剂(E)来制备。又,上述颜料(A)的分散步骤可藉由例如珠磨机(beads mill)或辊磨机(roll mill)等混合器混合来进行。
像素层与彩色滤光片的制造方法
彩色滤光片是由彩色滤光片用的感光性组合物依序在上面已形成黑色矩阵的基板上施予预烤、曝光、显影及曝后烤处理而制得,其中黑色矩阵用以隔离各像素层(以下亦将像素层称为像素着色层)。以下详述彩色滤光片的制备方法。
首先,藉由旋转涂布或流延涂布或辊式涂布等涂布方式,在基板上均匀地涂布溶液状态的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,以形成涂膜。上述基板例如是用于液晶显示装置的无碱玻璃、钠钙玻璃、硬质玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃,以及附着有透明导电膜的此等玻璃等;用于光电变换装置(如固体摄影装置)的基板(如:硅基板);或事先形成有能隔离红、绿、蓝等像素着色层的遮光用黑色矩阵(black matrix)的基板。
形成涂膜之后,以减压干燥去除大部分溶剂,然后以预烤方式将残余的溶剂完全去除,以形成预烤涂膜。值得注意的是,减压干燥及预烤的条件,依各成分的种类、比率而改变。一般而言,减压干燥是在0mmHg至200mmHg的压力下进行1秒至60秒,幷且预烤乃在70℃至110℃温度下对涂膜进行1分钟至15分钟的加热处理。
接着,以具有特定图案的光罩对上述预烤涂膜进行曝光。在曝光过程中所使用的光线例如是g线、h线或i线等的紫外线为佳,而紫外线照射装置可为(超)高压水银灯及金属卤素灯。
然后,在23±2℃的温度下,将上述经曝光的预烤涂膜浸渍于显影液中,以去除预烤涂膜的不需要的部分,藉此可在基板上形成特定的图案。显影液的具体例包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硅酸钠、甲基硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、胆碱、吡咯、呱啶或1,8-二氮杂二环-(5,4,0)-7-十一烯等碱性化合物的碱性水溶液。显影液的浓度为0.001重量%至10重量%,优选为0.005重量%至5重量%,且更优选为0.01重量%至1重量%。
在预烤涂膜经显影之后,将具有特定的图案的基板以水洗净,再以压缩空气或压缩氮气将上述特定的图案风干。然后,以热板或烘箱等加热装置进行后烤处理(post-bake)。后烤温度通常为150至250℃,其中使用热板的加热时间为5分钟至60分钟,并且使用烘箱的加热时间为15分钟至150分钟。经过上述的处理步骤后,即可固定特定的图案,藉此形成像素着色层。重复上述步骤,依序在基板上成形红、绿、蓝等像素着色层。
最后,在温度为220℃至250℃的真空环境下,藉由溅镀在所述像素着色层的表面上形成ITO保护膜(蒸镀膜)。必要时,对该ITO保护膜施行蚀刻与布线,并且在ITO保护膜表面涂布液晶配向膜(液晶配向膜用聚酰亚胺),藉此形成具有像素层的彩色滤光片。
液晶显示装置的制造方法
首先,将藉由上述彩色滤光片的形成方法所形成的彩色滤光片以及设置有薄膜电晶体(thin film transistor;TFT)的基板作对向配置,并且在上述两者之间设置间隙(晶胞间隔,cell gap)。接着,以粘着剂贴合彩色滤光片与上述基板的周围部分并且留下注入孔。然后,在基板表面以及粘着剂所分隔出的间隙内由注入孔注入液晶,最后封住注入孔来形成液晶层。随后,藉由在彩色滤光片中接触液晶层的另一侧与基板中接触液晶层的另一侧提供偏光板来制作液晶显示器。上述所使用的液晶,亦即液晶化合物或液晶组合物,此处并未特别限定,惟可使用任何一种液晶化合物及液晶组合物。
此外,于制作彩色滤光片中所使用的液晶配向膜是用来限制液晶分子的配向,并且没有特别的限制,举凡无机物或有机物任一者均可,并且本发明并不限于此。
含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)的制备例
以下说明含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)的制备例1至制备例6:
制备例1
首先,将100重量份的芴环氧化合物(型号ESF-300,新日铁化学制造;环氧当量231)、30重量份的丙烯酸、0.3重量份的氯化苄基三乙基铵、0.1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚以及130重量份的丙二醇单甲醚醋酸酯以连续式添加方式加入至500毫升的四口烧瓶中。入料速度控制在25重量份/分钟,并且反应过程的温度维持在100℃至110℃,反应15小时后,即可获得固成分浓度为50重量%的淡黄色透明混合液。接着,使上述淡黄色透明混合液经受萃取、过滤及加热烘干的步骤,即可得固体成分含量为99.9重量%的制备例1的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-1)。
制备例2
首先,将100重量份的芴环氧化合物(型号PG-100,大阪瓦斯制造;环氧当量259)、35重量份的甲基丙烯酸、0.3重量份的氯化苄基三乙基铵、0.1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚以及135重量份的丙二醇单甲醚醋酸酯以连续添加方式加入至500毫升的四口烧瓶中。入料速度控制在25重量份/分钟,并且反应过程的温度维持在100℃至110℃下,反应15小时后,即可获得固体成分含量为50重量%的淡黄色透明混合液。使上述淡黄色透明混合液经受萃取、过滤及加热烘干的步骤,即可得固体成分含量为99.9重量%的制备例2的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-2)。
制备例3
将100重量份的芴环氧化合物(型号ESF-300,新日铁化学制造;环氧当量231)、100重量份的2-甲基丙烯酰乙氧基丁二酸酯、0.3重量份的氯化苄基三乙基铵、0.1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚以及200重量份的丙二醇单甲醚醋酸酯以连续添加方式加入至500毫升的四口烧瓶中。入料速度控制在25重量份/分钟,且反应过程的温度维持在100℃至110℃下,反应15小时后,即可获得固体成分含量为50重量%的淡黄色透明混合液。使上述淡黄色透明混合液经受萃取、过滤及加热烘干的步骤,可得固体成分含量为99.9重量%的制备例3的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-3)。
制备例4
首先,在装置有机械搅拌、温度计及回流冷凝管的1000毫升三口烧瓶中,加入0.3摩尔的双(4-羟基苯基)砜、9摩尔的3-氯-1,2-环氧丙烷以及0.003摩尔的氯化四甲铵。接着,一边搅拌一边加热至105℃,并在105℃下反应9小时。然后,减压蒸馏出未反应的3-氯-1,2-环氧丙烷。之后,将反应系统降至室温,幷在搅拌的情况下加入9摩尔苯和0.5摩尔氢氧化钠(溶于水中形成的30重量%水溶液)。然后,升温至60℃并维持3小时。接着,反复以水洗涤反应溶液,直至无氯离子为止(用硝酸银检验)。以减压蒸馏除去溶剂苯,然后在75℃下干燥24小时,以得到双(4-羟基苯基)砜的环氧化合物。
将100重量份的双(4-羟基苯基)砜的环氧化合物(环氧当量181)、30重量份的丙烯酸、0.3重量份的氯化苄基三乙基铵、0.1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚以及130重量份的丙二醇单甲醚醋酸酯以连续添加方式加入至500毫升的四口烧瓶中。入料速度控制在25重量份/分钟,且反应过程的温度维持在100℃至110℃,反应15小时后,即可获得固体成分含量为50重量%的淡黄色透明混合液。使上述淡黄色透明混合液经受萃取、过滤及加热烘干的步骤,即可得固体成分含量为99.9重量%的制备例4的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-4)。
制备例5
在装置有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的1000毫升三口烧瓶中加入0.3摩尔的双(4-羟基苯基)六氟丙烷、9摩尔的3-氯-1,2-环氧丙烷和0.003摩尔的氯化四甲铵。接着,一边搅拌一边加热至105℃,并在105℃下反应9小时。接着,减压蒸馏出未反应的3-氯-1,2-环氧丙烷。之后,将反应系统降至室温,幷在搅拌的情况下加入9摩尔苯和0.5摩尔氢氧化钠(溶于水中形成的30重量%水溶液)。然后,升温至60℃并维持3小时。接着,反复以水洗涤反应溶液,直至无氯离子为止(用硝酸银检验)。以减压蒸馏除去溶剂苯,然后在75℃下干燥24小时,以得到双(4-羟基苯基)六氟丙烷的环氧化合物。
将100重量份的双(4-羟基苯基)六氟丙烷的环氧化合物(环氧当量224)、35重量份的甲基丙烯酸、0.3重量份的氯化苄基三乙基铵、0.1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚以及135重量份的丙二醇单甲醚醋酸酯以连续添加方式加入至500毫升的四口烧瓶中。入料速度控制在25重量份/分钟,且反应过程的温度维持在100℃至110℃,反应15小时后,即可获得固体成分含量为50重量%的淡黄色透明混合液。使上述淡黄色透明混合液经受萃取、过滤及加热烘干的步骤,即可得固体成分含量为99.9重量%的制备例5的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-5)。
制备例6
在装置有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的1000毫升三口烧瓶中加入0.3摩尔的双(4-羟基苯基)二甲基硅烷、9摩尔的3-氯-1,2-环氧丙烷以及0.003摩尔的氯化四甲铵。接着,一边搅拌一边加热至105℃,并在105℃下反应9小时。接着,减压蒸馏出未反应的3-氯-1,2-环氧丙烷。之后,将反应系统降至室温,幷在搅拌的情况下加入9摩尔苯和0.5摩尔氢氧化钠(溶于水中形成的30重量%水溶液)。然后,升温至60℃并维持3小时。接着,反复以水洗涤反应溶液,直至无氯离子为止(用硝酸银检验)。以减压蒸馏除去溶剂苯,然后在75℃下干燥24小时,以得到双(4-羟基苯基)二甲基硅烷的环氧化合物。
将100重量份的双(4-羟基苯基)二甲基硅烷的环氧化合物(环氧当量278)、100重量份的2-甲基丙烯酰乙氧基丁二酸酯、0.3重量份的氯化苄基三乙基铵、0.1重量份的2,6-二叔丁基对甲酚以及200重量份的丙二醇单甲醚醋酸酯以连续添加方式加入至500毫升的四口烧瓶中。入料速度控制在25重量份/分钟,并且反应过程的温度维持在100℃至110℃下,反应15小时,即可获得固体成分含量为50重量%的淡黄色透明混合液。使上述淡黄色透明混合液经受萃取、过滤及加热烘干的步骤,即可得固体成分含量为99.9重量%的制备例6的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-6)。
第一碱可溶性树酯(B-1)的合成例
以下说明第一碱可溶性树酯(B-1)的合成例1至合成例10:
合成例1
将1.0摩尔的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)、1.9克的氯化苄基三乙基铵、0.6克的2,6-二叔丁基对甲酚溶于900克的乙二醇乙醚乙酸酯中,幷同时添加0.2摩尔的3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(b-2-1)及1.6摩尔的三甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐(b-3-1)(同时添加的方式;在此,「同时添加」是指于相同反应时间添加3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(b-2-1)与三甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐(b-3-1)),以形成反应溶液。接着,将上述反应溶液加热至110℃并且反应2小时,即可得酸价为100毫克KOH/克且数量平均分子量为1566的合成例1的第一碱可溶性树脂(以下称为第一碱可溶性树脂B-1-1)。
合成例2
将1.0摩尔的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1-2)、2.0克的三苯基膦、0.7克的甲氧基酚,溶于900克的乙二醇乙醚乙酸酯中。接着,添加0.3摩尔的3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(b-2-2),并在90℃下反应2小时。然后,添加1.4摩尔的三乙氧基硅烷基丙基丁二酸酐(b-3-2),并在90℃下反应4小时(分段添加方式;在此,“分段添加”是指于不同的反应时间分别添加3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(b-2-2)与三乙氧基硅烷基丙基丁二酸酐(b-3-2)),亦即先添加3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(b-2-2),之后再添加三乙氧基硅烷基丙基丁二酸酐(b-3-2)。如此可得一酸价为90毫克KOH/克且数量平均分子量为1981的合成例2的第一碱可溶性树脂(以下称为第一碱可溶性树脂B-1-2)。
合成例3至合成例10
合成例3至合成例10的第一碱可溶性树脂是以与合成例2相同的步骤来制备,并且其不同处在于:改变第一碱可溶性树脂的成分种类及其使用量、反应时间、反应温度以及反应物添加时间(如表1所示),其中表1中标号所对应的化合物如下所示。
表1
第二碱可溶性树酯(B-2)的合成例
以下说明第二碱可溶性树酯(B-2)的合成例11至合成例13:
合成例11
将1.0摩尔的含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)、1.9克的氯化苄基三乙基铵以及0.6克的2,6-二叔丁基对甲酚溶于700克的乙二醇乙醚乙酸酯中,幷同时添加0.3摩尔的3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(b-2-1)及1.4摩尔的丁二酸酐(b-4-1)。接着,加热至110℃并反应2小时,即可得酸价为130毫克KOH/克且数量平均分子量为1888的合成例11的第二碱可溶性树脂(以下称为第二碱可溶性树脂B-2-1)。
合成例12至合成例13
合成例12至合成例13的第二碱可溶性树脂是以与合成例17相同的步骤来制备,并且其不同处在于:改变第二碱可溶性树脂的成分种类及其使用量、反应时间、反应温度以及反应物添加时间(如表2所示)。
表2
合成例14
将198.53克的双酚芴型环氧树脂与丙烯酸的等当量反应物(新日铁化学公司制造、ASF-400溶液、固体成分浓度50重量%、固体成分换算的酸价为1.28毫克KOH/克、环氧当量为21300)的50重量%丙二醇单甲醚醋酸酯溶液、24.15克的二苯甲酮四羧酸二酐、8.13克的丁二酸酐、48.12克的丙二醇单甲醚醋酸酯以及0.45克的三苯基膦加入装置有回流冷凝管的500毫升的四口烧瓶中。接着,在120℃至125℃下加热搅拌1小时。然后,在75℃至80℃下加热搅拌6小时。之后,添加7.14克的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷,并在80℃下搅拌8小时而合成出第二碱可溶性树脂(B-2-4)。所得到的树脂溶液的固体成分为53.2重量%,酸价(固体成分换算)为110毫克KOH/克。利用GPC分析出的树脂溶液中的第二碱可溶性树脂(B-2-4)的面积%为91%,且数量平均分子量为6621。
感光性树脂的实施例
以下说明感光性树脂的实施例1至实施例10以及比较例1至比较例7:
实施例1
将40重量份的上述由式(1)表示的第一颜料(A-1)(以下简称为A-1)、100重量份的第一碱可溶性树脂(B-1-1)、40重量份的KAYARAD TPA-330(日本化药股份有限公司制造;以下简称为C-1-2)、5重量份的2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代-1-丙酮(以下简称为D-1)、10重量份的2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基二咪唑(以下简称为D-2)、5重量份的4,4'-双(二乙胺)二苯甲酮(以下简称为D-3)以及1重量份的聚丙烯酸钠(以下简称为F-1)加入500重量份的3-乙氧基丙酸乙酯(以下简称为E-1)中,并且以摇动式搅拌器(shaking type stirrer)搅拌均匀后,即可制得实施例1的感光性树脂组合物。将所制得的感光性树脂组合物以下列各评价方式进行评价,其结果如表3所示。
实施例2至实施例10
实施例2至实施例10的感光性树脂组合物是以与实施例1相同的步骤来制备,并且其不同处在于:改变感光性树脂组合物的成分种类及其使用量(如表3所示),其中表3中标号所对应的化合物如下所示。将所制得的感光性树脂组合物以下列各评价方式进行评价,其结果如表3所示。
比较例1至比较例7
比较例1至比较例7的感光性树脂组合物是以与实施例1相同的步骤来制备,并且其不同处在于:改变感光性树脂组合物的成分种类及其使用量(如表4所示),其中表4中标号所对应的化合物如下所示。将所制得的感光性树脂组合物以下列各评价方式进行评价,其结果如表4所示。
表3
表4
评价方式
对比度
将上述各实施例及比较例的感光性树脂组合物以旋转涂布的方式涂布在长宽均为100毫米的玻璃基板上。然后,于约100毫米汞柱(mmHg)的压力下进行减压干燥约30秒钟。接着,将上述的玻璃基板置于80℃下预烤3分钟,以形成膜厚为2.5微米的预烤涂膜。之后,使用曝光机(Canon制造,型号为PLA-501F)以300毫焦/平方公分(mJ/cm2)的紫外光照射上述的预烤涂膜。使用紫外光照射后,将预烤涂膜浸渍于23℃的显影液2分钟。之后,以纯水洗净上述预烤涂膜,并以200℃对预烤涂膜进行后烤80分钟,即可在玻璃基板上形成膜厚为2.0微米的感光性树脂层。
将上述膜厚约2.0微米的感光性树脂层,以图1及图2所绘示的检测装置来量测感光性树脂层的亮度值,并计算亮度的比值。
于图1的检测装置100中,上述制得的感光性树脂层110设置于第一偏光板120与第二偏光板130之间。从光源140所发射出来的光依序穿透过第一偏光板120、感光性树脂层110以及第二偏光板130。然后,利用亮度计(luminance meter)150(Topcon公司制造,型号为BM-5A)量测穿透过第二偏光板130的光的亮度值(luminance,cd/cm2)。值得注意的是,当将第一偏光板120的偏光方向与第二偏光板130的偏光方向投影于同一个平面上时,第一偏光板120的偏光方向平行于第二偏光板130的偏光方向(如偏光方向D1)。利用图1的检测装置100所测得的亮度值为A。
图2所绘示的检测装置200大致上与图1所绘示的检测装置100相同,不同的是当将第一偏光板220的偏光方向D2与第二偏光板230的偏光方向D3投影于同一个平面上时,第一偏光板220的偏光方向D2垂直于第二偏光板230的偏光方向D3。利用装置200所测得的亮度值为B。接着,以式(14)计算感光性树脂组合物的对比度,并依据以下基准进行评价。
◎:1500≦对比度
○:1200≦对比度<1500
△:900≦对比度<1200
╳:对比度<900
后烤色差
将感光性树脂组合物以旋转涂布的方式涂布在长宽均为100毫米的玻璃基板上。于约100毫米汞柱(mmHg)的压力下进行减压干燥约30秒钟。接着,将上述的玻璃基板置于80℃下预烤2分钟,以形成膜厚为2.5微米的预烤涂膜。
之后,使用曝光机(Canon制造,型号为PLA-501F)以100毫焦/平方公分(mJ/cm2)的紫外光照射上述的预烤涂膜。使用紫外光照射后,将预烤涂膜浸渍于23℃的显影液中。经过1分钟后,以纯水洗净。接着,以色度计(大冢电子公司制,型号MCPD)测定其色度(L*,a*,b*)。然后,以235℃后烤30分钟,即可在玻璃基板上形成膜厚为2.0微米的感光性树脂层。接着,再次测定其色度。以式(15)定义后烤前与后烤后的色度变化为后烤色差,并依据下列基准评价后烤色差ΔEab*。
ΔEab*=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2
式(15)
◎:后烤色差ΔEab*<2
○:2≦后烤色差ΔEab*<4
△:4≦后烤色差ΔEab*<6
╳:6≦后烤色差ΔEab*
高精细度的图案直线性
将上述各实施例及比较例的感光性树脂组合物以旋转涂布的方式涂布在长宽均为100毫米的玻璃基板上。然后,于约100毫米汞柱(mmHg)的压力下进行减压干燥约30秒钟。接着,将上述的玻璃基板置于80℃下预烤3分钟,以形成膜厚为2.5微米的预烤涂膜。接着,隔着具有25微米宽(间距(pitch)50微米)的条状图案的光罩,使用曝光机(Canon制造,型号为PLA-501F)以300毫焦/平方公分(mJ/cm2)的紫外光照射上述的预烤涂膜。使用紫外光照射后,将预烤涂膜浸渍于23℃的显影液2分钟。之后,以纯水洗净上述预烤涂膜,并以200℃对预烤涂膜进行后烤80分钟,即可在玻璃基板上形成膜厚为2.0微米的感光性树脂层。
利用光学显微镜对上述方法所形成的条状图案进行观察,并依据下列基准评价高精细度的图案直线性。
☆:90%以上的条状图案直线性良好
◎:80%以上,小于90%的条状图案直线性良好
○:70%以上,小于80%的条状图案直线性良好
△:60%以上,小于70%的条状图案直线性良好
╳:小于60%的条状图案直线性良好
评价结果
由表3以及表4得知,含有第一颜料(A-1)的感光性树脂组合物(实施例1至实施例10)与不含有第一颜料(A-1)的感光性树脂组合物(比较例1、比较例6以及比较例7)相比,含有第一颜料(A-1)的感光性树脂组合物对比度较佳。
此外,含有第二颜料(A-2)的感光性树脂组合物(实施例7至实施例10)与不含有第二颜料(A-2)的感光性树脂组合物(实施例1至实施例6、比较例2以及比较例3)相比,含有第二颜料(A-2)的感光性树脂组合物对比度较佳。
另外,含有第一碱可溶性树脂(B-1)的感光性树脂组合物(实施例1至实施例10)与仅含有第二碱可溶性树脂(B-2)的感光性树脂组合物(比较例2至比较例7)相比,含有第一碱可溶性树脂(B-1)的感光性树脂组合物后烤色差小并且高精细度的图案直线性均较佳。
再者,含有第二碱可溶性树脂(B-2)的感光性树脂组合物(实施例6至实施例8)与仅含有第一碱可溶性树脂(B-1)的感光性树脂组合物(实施例1至实施例5、实施例9、实施例10及比较例1)相比,含有第二碱可溶性树脂(B-2)的感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
又,含有第一化合物(C-1)的感光性树脂组合物(实施例1、实施例3以及实施例4)与不含有第一化合物(C-1)的感光性树脂组合物(实施例2、实施例5至实施例10、比较例3、比较例5、比较例6以及比较例7)相比,含有第一化合物(C-1)的感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
此外,含有第二化合物(C-2)的感光性树脂组合物(实施例2至实施例5)与不含有第二化合物(C-2)的感光性树脂组合物(实施例1、实施例6至实施例10、比较例2、比较例4、比较例6以及比较例7)相比,含有第二化合物(C-2)的感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
再者,碱可溶性树脂中的成分(b-1)与成分(b-2)的摩尔比值(b-2)/(b-1)落在0.2至1.0的感光性树脂组合物(实施例1至实施例8)与碱可溶性树脂中的成分(b-1)与成分(b-2)的摩尔比值(b-2)/(b-1)为0.15的感光性树脂组合物(实施例9)相比,实施例1至实施例8的感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
此外,碱可溶性树脂中的成分(b-1)与成分(b-3)的摩尔比值(b-3)/(b-1)落在0.02至1.6的感光性树脂组合物(实施例1至实施例8)与碱可溶性树脂中的成分(b-1)与成分(b-3)的摩尔比值(b-3)/(b-1)为0.01的感光性树脂组合物(实施例10)相比,实施例1至实施例8的感光性树脂组合物的高精细度的图案直线性较佳。
综上所述,本发明的感光性树脂组合物由于含有特定的颜料以及特定的碱可溶性树脂,故兼具对比度佳、后烤色差小以及高精细度的图案直线性佳的特点,因而适用于彩色滤光片以及液晶显示装置。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (17)

1.一种彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其包括:
颜料(A);
碱可溶性树脂(B);
含乙烯性不饱和基的化合物(C);
光引发剂(D);以及
有机溶剂(E),
其中所述颜料(A)包括由式(1)表示的第一颜料(A-1),
所述碱可溶性树脂(B)包括由式(2)表示的第一碱可溶性树脂(B-1);
式(2)中,A表示伸苯基或具有取代基的伸苯基,其中所述取代基为碳数为1至5的烷基、卤原子或苯基;B表示-CO-、-SO2-、-C(CF3)2-、-Si(CH3)2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、9,9-亚芴基或单键;L表示四价羧酸残基;Y1表示碳数为1至20的三价有机基;R1、R2及R3各自独立表示氢原子、卤原子或一价有机基;R4表示氢原子或甲基;且m表示1至20的整数。
2.权利要求1所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述第一碱可溶性树脂(B-1)是由第一混合物反应而获得,且所述第一混合物包括:
含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1);
四羧酸或其酸二酐(b-2);以及
由式(3)表示的二羧酸酐(b-3),
式(3)中,Y2表示碳数为1至20的三价有机基;且R5、R6及R7各自独立表示氢原子、卤原子或一价有机基。
3.权利要求2所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与所述四羧酸或其酸二酐(b-2)的摩尔比值(b-2)/(b-1)为0.2至1.0。
4.权利要求2所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述含有聚合性不饱和基的二醇化合物(b-1)与所述由式(3)表示的二羧酸酐(b-3)的摩尔比值(b-3)/(b-1)为0.02至1.6。
5.权利要求1所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述碱可溶性树脂(B)更包括所述第一碱可溶性树脂(B-1)以外的第二碱可溶性树脂(B-2),且所述第二碱可溶性树脂(B-2)是由第二混合物反应而获得,其中所述第二混合物包括:
具有至少两个环氧基的环氧化合物;以及
具有至少一个羧酸基及至少一个乙烯性不饱和基的化合物。
6.权利要求5所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述具有至少两个环氧基的环氧化合物包括由式(4)表示的化合物、由式(5)表示的化合物或上述两者的组合,
式(4)中,R8、R9、R10及R11各自独立表示氢原子、卤原子、碳数为1至5的烷基、碳数为1至5的烷氧基、碳数为6至12的芳基或碳数为6至12的芳烷基,
式(5)中,R12至R25各自独立表示氢原子、卤原子、碳数为1至8的烷基或碳数为6至15的芳香基,且n表示0至10的整数。
7.权利要求5所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中,所述第一碱可溶性树脂(B-1)与所述第二碱可溶性树脂(B-2)的重量比为10:90以上且小于100:0。
8.权利要求1所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中基于所述碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,所述颜料(A)的使用量为60重量份至600重量份,所述第一颜料(A-1)的使用量为40重量份至400重量份,所述含乙烯性不饱和基的化合物(C)的使用量为40重量份至400重量份,所述光引发剂(D)的使用量为10重量份至100重量份,且所述有机溶剂(E)的使用量为500重量份至5000重量份。
9.权利要求1所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述颜料(A)更包括所述第一颜料(A-1)以外的第二颜料(A-2),且所述第二颜料(A-2)选自由二酮吡咯并吡咯系颜料、偶氮系颜料、蒽醌系颜料、苝系颜料、喹吖啶酮系颜料、苯并咪唑酮系颜料以及喹啉系颜料所组成的族群。
10.权利要求9所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中基于所述碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,所述第二颜料(A-2)的使用量为20重量份至200重量份。
11.权利要求1所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述含乙烯性不饱和基的化合物(C)包括第一化合物(C-1),且所述第一化合物(C-1)选自由式(6)表示的化合物、由式(7)表示的化合物以及由式(8)表示的化合物所组成的族群,
式(6)至式(8)中,R26各自独立表示-(CH2CH2O)-或-(CH2CH(CH3)O)-;R27各自独立表示丙烯酰基、甲基丙烯酰基或氢原子;R28各自独立表示氢原子、碳数为1至6的烷基或碳数为1至6的芳基;式(6)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为5或6;式(7)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为3或4;式(8)中,丙烯酰基及甲基丙烯酰基的总数量为3;p各自独立表示0至6的整数,且各p的总和为3至24;q各自独立表示0至6的整数,且各q的总和为2至16;r各自独立表示0至10的整数,且各r的总和为3至30;且x表示0至3的整数。
12.权利要求11所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中基于所述碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,所述第一化合物(C-1)的使用量为5重量份至60重量份。
13.权利要求1所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中所述含乙烯性不饱和基的化合物(C)包括第二化合物(C-2),且所述第二化合物(C-2)为由式(9)表示的化合物,
式(9)中,R29及R30各自独立表示氢原子或甲基;y表示1至2的整数;s表示1至6的整数;t表示0至5的整数;且s与t的总和为2至6。
14.权利要求13所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,其特征在于,其中基于所述碱可溶性树脂(B)的使用量为100重量份,所述第二化合物(C-2)的使用量为5重量份至60重量份。
15.一种彩色滤光片的制造方法,其特征在于,其包括使用由权利要求1~14中任一项所述的彩色滤光片用的感光性树脂组合物所形成的像素层。
16.一种彩色滤光片,其特征在于,其是藉由权利要求15所述的制造方法而制得。
17.一种液晶显示装置,其特征在于,其包括权利要求16所述的彩色滤光片。
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