CN106019826A - 感光性树脂组合物、使用其的黑柱间隔件以及滤色器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种感光性树脂组合物，其包含(A)黑色着色剂，具有30或大于30的“紫外光(UV)波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的最小透射率”；(B)粘合剂树脂；(C)光聚合引发剂；(D)光可聚合单体；以及(E)溶剂。本发明的感光性树脂组合物能提供一种同时具有感光性质和挡光性质的黑柱间隔件以及一种包含所述黑柱间隔件的滤色器。

Description

感光性树脂组合物、使用其的黑柱间隔件以及滤色器
相关申请的交叉参考
本申请主张于2015年3月24日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2015-0040851号的优先权及权利，所述韩国专利申请全文并入本案供参考。
技术领域
本发明涉及一种感光性树脂组合物、一种使用其的黑柱间隔件、以及一种包含所述黑柱间隔件的滤色器(color filter)。
背景技术
显示装置(例如滤色器、液晶显示材料、有机发光二极管或显示面板材料)需要使用感光性树脂组合物。举例而言，滤色器(例如彩色液晶显示器等)在例如红、绿、蓝等有色层之间的边界处需要黑色基质(matrix)来增强显示对比度或生色效果(chromophoreeffects)。挡光层可主要由感光性树脂组合物形成。
最近，人们尝试使用黑色基质材料作为柱间隔件来支撑其间具有液晶层的两个TFT与C/F衬底，这个柱间隔件被称为黑色柱间隔件。
黑色柱间隔件有选择地使用能够增加光密度(optical density，OD)的颜料，以获得挡光特性，但是由于这也会使UV透射率变差，因此黑柱间隔件可能不利于光固化。具体而言，黑柱间隔件的最常用颜料碳黑具有优异的挡光特性，但是UV透射率为0，因此具有降低制程裕度(process margin)的缺点，这是因为发现在黑色中只发生表面固化，而无内部固化，随后就进行显影。
因此，已进行研究来开发一种能够克服这一缺点的黑柱间隔件用感光性树脂组合物。
发明内容
一个实施例提供一种感光性树脂组合物，所述感光性树脂组合物能够同时确保在可见光区域内的挡光性质与在紫外光(UV)区域内的透射率。
另一实施例提供一种使用所述感光性树脂组合物的黑柱间隔件。
再一实施例提供一种包含所述黑柱间隔件的滤色器。
一个实施例提供一种感光性树脂组合物，所述感光性树脂组合物包含(A)黑色着色剂，具有30或大于30的“紫外光(UV)波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的最小透射率”；(B)粘合剂树脂；(C)光聚合引发剂；(D)光可聚合单体；以及(E)溶剂。
所述紫外光(UV)波长范围可为300nm至400nm。
所述可见光波长范围可为500nm至600nm。
在所述紫外光(UV)波长范围内的最大透射率可大于3％或等于3％。
所述可见光波长范围内的最小透射率可小于0.1％或等于0.1％。
所述黑色颜料可为选自红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂及黄色着色剂中的二者或更多者的混合物。
所述红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂、紫色着色剂及黄色着色剂可独立为颜料或染料。
所述粘合剂树脂可为卡多(cardo)系粘合剂树脂、丙烯酸系粘合剂树脂或其组合。
所述感光性树脂组合物还可包含环氧系单体。
所述环氧系单体可由化学式3表示：
[化学式3]
其中，在化学式3中，
A和B分别独立为经取代或未经取代的C3至C10环烷烃，
L1和L2分别独立为单键、经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、或*-C(＝O)O-*。
以所述感光性树脂组合物的总量计，所述环氧系单体的含量可为0.1wt％至5wt％。
以所述感光性树脂组合物的总量计，所述感光性树脂组合物可包含5wt％至20wt％的所述黑色着色剂；5wt％至20wt％的所述粘合剂树脂；0.1wt％至5wt％的所述光聚合引发剂；1wt％至10wt％的所述光可聚合单体；以及余量的所述溶剂。
所述感光性树脂组合物还可包含添加剂丙二酸、3-氨基-1，2-丙二醇、硅烷系偶联剂、匀平剂、氟系表面活性剂、自由基聚合引发剂或其组合。
另一实施例提供一种黑柱间隔件，所述黑柱间隔件通过将所述感光性树脂组合物曝光并显影而制造。
再一实施例提供一种包含所述黑柱间隔件的滤色器。
本发明的其他实施例包含在下面的具体实施方式中。
因为具有在可见光区域具有挡光性质而在紫外光(UV)区域具有透光性的黑色着色剂，根据一个实施例的感光性树脂组合物提供一种同时具有感光性质和挡光性质的黑柱间隔件以及一种包含所述黑柱间隔件的滤色器。
附图说明
图1是示出实例1和比较例1中所用黑色着色剂的透射率与波长的关系的曲线图。
图2是示出实例1和比较例2中所用黑色着色剂的透射率与波长的关系的曲线图。
图3是使用比较例1的感光性树脂组合物制造的感光性树脂膜的图像照片CD，所示图像照片CD使用130sec、150sec和170sec 3-D分析仪(profiler)测量。
图4是使用实例1的感光性树脂组合物制造的感光性树脂膜的图像照片CD，所示图像照片CD使用140sec、160sec、180sec、200sec和220sec3-D分析仪测量。
具体实施方式
以下，对本发明的实施例进行详细说明。然而，这些实施例是示例性的，并且本发明并不仅限于此。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的“烷基”指C1至C20烷基，术语“烯基”指C2至C20烯基，术语“环烯基”指C3至C20环烯基，术语“杂环烯基”指C3至C20杂环烯基，术语“芳基”指C6至C20芳基，术语“芳烷基”指C6至C20芳烷基，术语“亚烷基”指C1至C20亚烷基，术语“亚芳基”指C6至C20亚芳基，术语“亚烷芳基”指C6至C20亚烷芳基，术语“亚杂芳基”指C3至C20亚杂芳基，以及术语“亚烷氧基”指C1至C20亚烷氧基。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的术语“经取代的”指用选自下列的取代基取代至少一个氢：卤素(F、Cl、Br或I)、羟基、C1至C20烷氧基、硝基、氰基、氨基(aminegroup)、亚氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨甲酰基、硫醇基(thiol group)、酯基、醚基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C20芳基、C3至C20环烷基、C3至C20环烯基、C3至C20环炔基、C2至C20杂环烷基、C2至C20杂环烯基、C2至C20杂环炔基、C3至C20杂芳基、或其组合。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的术语“杂”指在化学式中包含至少一个选自N、O、S和P的杂原子。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的术语“(甲基)丙烯酸酯”指“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”二者，并且“(甲基)丙烯酸”指“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”二者。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的术语“组合”指混合或共聚合。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的不饱和键包括位于其他原子之间的键，例如羰基键，或偶氮键，以及位于碳碳原子之间的多键。
本文中所用的卡多系树脂指在主链中包含至少一个选自化学式1-1至化学式1-11的功能基的树脂。
当未另外提供具体定义时，本文中所用的“*”表示连接相同或不同的原子或化学式的点。
根据一个实施例的感光性树脂组合物包含黑色着色剂；粘合剂树脂；光聚合引发剂；光可聚合单体；以及溶剂，其中黑色着色剂具有30或大于30的“紫外光(UV)波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的最小透射率。”(或者说，黑色着色剂可具有30或大于30的“紫外光(UV)波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的平均透射率。”)
用于传统黑色基质或黑柱间隔件的感光性树脂组合物包含具有高光密度的黑色颜料(例如碳黑)以实现优异的挡光性质。然而，例如碳黑等黑色颜料虽然挡光性质改善，但是在紫外光(UV)区域的透射率显著降低，因此制程裕度无法变大。
然而，根据一个实施例的感光性树脂组合物包含具有30或大于30的“紫外光(UV)波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的最小透射率”(或者说，“紫外光(UV)波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的平均透射率”)的黑色着色剂，由此提供一种同时具有感光性和挡光性质的黑柱间隔件。
以下具体描述每一组分。
(A)黑色着色剂
黑色着色剂是在紫外光(UV)区域中具有高透射率并且同时在可见光区域具有高挡光性质的染料、颜料、或其组合。
紫外光(UV)波长范围可为300nm至400nm，例如340nm至380nm。
可见光波长范围可为500nm至600nm，例如530nm至570nm。
紫外光(UV)波长范围内的最大透射率可大于3％或等于3％，例如大于5％或等于5％，例如大于3％或等于3％并且小于99％或等于99％，例如大于5％或等于5％并且小于99％或等于99％。
可见光波长范围内的最小透射率可小于3％，例如小于0.1％或等于0.1％，例如大于0％并且小于3％，例如大于0％并且小于0.1％或等于0.1％。
亦即，黑色着色剂的紫外光(UV)区域内的透射率可大于可见光区域内的透射率。
黑色着色剂可为由苯胺黑、苝黑、钛黑、碳黑等中的两种或更多种构成的混合着色剂，而非单种着色剂。例如，黑色着色剂可为选自红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂和黄色着色剂中的两种或更多种的混合物。如上所述，红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂、紫色着色剂和黄色着色剂可独立为颜料或染料。
红色着色剂可为色指数(color index)中的C.I.红颜料254、C.I.红颜料255、C.I.红颜料264、C.I.红颜料270、C.I.红颜料272、C.I.红颜料177、C.I.红颜料89等，且可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
绿色着色剂可为经卤素取代的酮酞菁颜料，例如色指数中的C.I.绿色颜料36、C.I.绿色颜料7等、G58、G59等，且可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
蓝色着色剂可为色指数中的C.I.蓝色颜料15：6、C.I.蓝色颜料15、C.I.蓝色颜料15：1、C.I.蓝色颜料15：2、C.I.蓝色颜料15：3、C.I.蓝色颜料15：4、C.I.蓝色颜料15：5、C.I蓝色颜料15：6、C.I.蓝色颜料16，且可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
紫色着色剂可为二噁嗪(dioxazine)紫、第一紫B(first violet B)、甲基青莲色淀(methyl violet lake)、阴丹士林亮紫(indanthrene brilliant violet)等，且可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
黄色着色剂可为色指数中的异吲哚啉酮系颜料，例如C.I.黄颜料139；喹酞酮系颜料，例如黄颜料138；镍络合物颜料，例如C.I.黄颜料150，且可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
着色剂可作为两种或更多种的混合物使用，但并不仅限于所述实例。
当着色剂为颜料时，分散剂可与颜料一起使用以分散颜料。具体而言，可用分散剂预处理颜料的表面，或将颜料与分散剂一起添加，以制备组合物。
分散剂可为非离子分散剂、阴离子分散剂、阳离子分散剂等。分散剂的具体实例可为聚亚烷基二醇(polyalkylene glycol)及其酯、聚氧化烯烃(polyoxyalkylene)、多元醇酯环氧烷加成产物、醇环氧烷加成产物、磺酸酯、磺酸盐、羧酸酯、羧酸盐、烷基酰胺环氧烷加成产物、烷基胺等，并且这些分散剂可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
分散剂的市售实例可包括毕克化学股份有限公司(BYK Co.，Ltd.)制造的迪斯帕毕克(DISPERBYK)-101、DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、DISPERBYK-160、DISPERBYK-161、DISPERBYK-162、DISPERBYK-163、DISPERBYK-164、DISPERBYK-165、DISPERBYK-166、DISPERBYK-170、DISPERBYK-171、DISPERBYK-182、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2001；埃夫卡化学公司(EFKA Chemicals Co.)制造的埃夫卡(EFKA)-47、EFKA-47EA、EFKA-48、EFKA-49、EFKA-100、EFKA-400、EFKA-450；捷利康(Zeneka)公司制造的索思帕(Solsperse)5000、Solsperse 12000、Solsperse 13240、Solsperse 13940、Solsperse 17000、Solsperse20000、Solsperse 24000GR、Solsperse 27000、Solsperse 28000等；或味之素公司(Ajinomoto Inc.)制造的PB711、PB821等。
以感光性树脂组合物的总量计，分散剂的含量可为0.1wt％至15wt％。当分散剂的含量在所述范围内时，组合物在制造黑柱间隔件期间因为分散性提高而具有优异的稳定性、可显影性及图案形成能力。
颜料可用水溶性无机盐和润湿剂预处理。当颜料经过预处理后，颜料的平均粒径可变得更细。
预处理可如下进行：用水溶性无机盐和润湿剂揉捏颜料，然后过滤并洗涤揉捏后的颜料。
揉捏可在40℃至100℃的温度下进行，且可通过在用水等冲洗掉无机盐后过滤颜料进行过滤和洗涤。
水溶性无机盐的实例可为氯化钠、氯化钾等，但并不仅限于此。润湿剂可使颜料与水溶性无机盐均匀地混合并均匀地粉碎。润湿剂的实例包括亚烷基二醇单烷基醚(alkylene glycol monoalkyl ether)，例如乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、二乙二醇单甲基醚等；以及醇，例如乙醇、异丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、甘油聚乙二醇等。这些润湿剂可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
揉捏后颜料的平均粒径可介于5nm至200nm之间，例如5nm至150nm。当颜料的平均粒径在所述范围内时，颜料分散的稳定性可提高，并且可不降低像素分辨率。
特定而言，颜料可以包含分散剂和溶剂(将稍后进行描述)的颜料分散液的形式使用，颜料分散液可包含固体颜料、分散剂和溶剂。
以感光性树脂组合物的总量计，黑色着色剂的含量可为5wt％至20wt％，例如7wt％至15wt％。当黑色着色剂的含量在所述范围内时，可改善着色效果和显影性能。
(B)粘合剂树脂
粘合剂树脂可包括卡多系粘合剂树脂、丙烯酸系粘合剂树脂或其组合。
当感光性树脂组合物中的粘合剂树脂为卡多系粘合剂树脂时，组合物在光固化期间具有优异的可显影性和敏感性，因此具有微细图案形成能力。当使用卡多系粘合剂树脂时，可以确保黑柱间隔件的可靠性。
卡多系粘合剂树脂可包含由化学式1表示的重复单元。
[化学式1]
在化学式1中，
R11和R12独立为氢或经取代或未经取代的(甲基)丙烯酰氧基烷基，
R13和R14独立为氢、卤素或经取代或未经取代的C1至C20烷基，以及
Z1为单键、O、CO、SO2、CR7R8、SiR9R10(其中，R7至R10独立为氢、或经取代或未经取代的C1至C20烷基)、或由化学式1-1至1-11中的一者表示的连接基团，
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
在化学式1-5中，
Ra为氢、乙基、C2H4Cl、C2H4OH、CH2CH＝CH2、或苯基。
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
[化学式1-9]
[化学式1-10]
[化学式1-11]
Z2为酸二酐残基，以及
m1和m2独立为0至4的整数。
卡多系粘合剂树脂的至少一个末端可包含由化学式2表示的功能基。
[化学式2]
在化学式2中，
Z3由化学式2-1至2-7表示。
[化学式2-1]
在化学式2-1中，Rb和Rc独立为氢、经取代或未经取代的C1至C20烷基、酯基、或醚基。
[化学式2-2]
[化学式2-3]
[化学式2-4]
[化学式2-5]
在化学式2-5中，Rd为O、S、NH、经取代或未经取代的C1至C20亚烷基、C1至C20烷基胺基、或C2至C20烯基胺基。
[化学式2-6]
[化学式2-7]
举例而言，卡多系树脂可通过混合下列中的至少两种制备：含芴化合物，例如9，9-双(4-环氧乙烷基甲氧基苯基)芴(9，9-bis(4-oxiranylmethoxyphenyl)fluorene)等；酸酐化合物，例如苯四甲酸二酐、萘四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、苯均四酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、苝四甲酸二酐、四氢呋喃四甲酸二酐、四氢苯酐(tetrahydrophthalic anhydride)等；二醇化合物，例如乙二醇、丙二醇、聚乙二醇等；醇化合物，例如甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、环己醇、苯甲醇等；溶剂系化合物，例如丙二醇乙酸甲基乙酯、N-甲基吡咯烷酮等；磷化合物，例如三苯基膦等；以及胺或铵盐化合物，例如四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、苄基二乙胺、三乙胺、三丁胺、苄基三乙基氯化铵等。
卡多系粘合剂树脂的重量平均分子量可为500g/mol至50,000g/mol，例如1,000g/mol至30,000g/mol。当卡多系粘合剂树脂的重量平均分子量在所述范围内时，在制造黑柱间隔件期间可很好地形成图案而无残留，并且在显影期间膜厚度不会减少。
以感光性树脂组合物的总量计，卡多系粘合剂树脂的含量可为1wt％至20wt％，例如1wt％至15wt％，例如1wt％至10wt％。当卡多系粘合剂树脂的含量在所述范围内时，可获得优异的敏感性、可显影性、分辨率以及图案线性度。
丙烯酸系粘合剂树脂是可以相互聚合的第一烯系不饱和单体与第二烯系不饱和的共聚物，并且是一种包含至少一个丙烯酸系重复单元的树脂。
第一烯系不饱和单体是包含至少一个羧基的烯系不饱和单体。所述单体的实例包括(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、或其组合。
以丙烯酸系粘合剂树脂的总量计，第一烯系不饱和单体的含量可为5wt％至50wt％，例如10wt％至40wt％。
第二烯系不饱和单体可为芳族乙烯基化合物，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-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(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，例如乙酸乙烯酯、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；丙烯腈化合物，例如(甲基)丙烯腈等；不饱和酰胺化合物，例如(甲基)丙烯酰胺等；等等。这些单体可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
丙烯酸系树脂的具体实例可为丙烯酸/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2-羟乙酯共聚物、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物等，但并不仅限于此。这些丙烯酸系树脂可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
以感光性树脂组合物的总量计，丙烯酸系粘合剂树脂的含量可为1wt％至20wt％，例如1wt％至15wt％，例如1wt％至10wt％。当丙烯酸系粘合剂树脂的含量在所述范围内时，可以实现优异的敏感性、可显影性、分辨率以及图案线性度。
当感光性树脂组合物中包含卡多系粘合剂树脂与丙烯酸系粘合剂树脂时，所用的卡多系树脂与丙烯酸系树脂的重量比可为99∶1至30∶70，例如95∶5至50∶50。当所含的卡多系粘合剂树脂与丙烯酸系粘合剂树脂的重量比在所述范围内时，可维持优异的可显影性和敏感性，并且可形成具有优异的锥度特性(taper characteristics)的挡光层图案，同时可防止底割(undercut)。
以感光性树脂组合物的总量计，粘合剂树脂的含量可为5wt％至20wt％，例如7wt％至15wt％。当粘合剂树脂的含量在所述范围内时，可获得优异的敏感性、耐热性、耐化学腐蚀性及可显影性。
(C)光聚合引发剂
光聚合引发剂可为例如苯乙酮系化合物、二苯甲酮系化合物、噻吨酮系化合物、安息香系化合物、三嗪系化合物、肟系化合物等。
苯乙酮系化合物的实例可为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、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-吗啉并丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉并苯基)-丁-1-酮等。
二苯甲酮系化合物的实例可为二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸、苯甲酰基苯甲酸甲酯(benzoylbenzoic acidmethyl)、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4，4′-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4，4′-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4，4′-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。
噻吨酮系化合物的实例可为噻吨酮、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。
安息香系化合物的实例可为安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香异丁醚、苄基二甲基缩酮(benzyldimethylketal)等。
三嗪系化合物的实例可为2，4，6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3′，4′-二甲氧基苯乙烯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4′-甲氧基萘基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(p-甲苯基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-联苯基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘并1-基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘并1-基)-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-s-三嗪、2-4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-s-三嗪等。
肟系化合物的实例可为O-酰基肟系化合物、2-(O-苯甲酰基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1，2-辛二酮、1-(O-乙酰基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮、O-乙氧基羰基-α-氧氨基-1-苯基丙-1-酮等。O-酰基肟系化合物的具体实例可为1，2-辛二酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、1-(4-苯硫基苯基)-丁烷-1，2-二酮2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯硫基苯基)-辛烷-1，2-二酮2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯硫基苯基)-辛-1-酮肟-O-乙酸酯、1-(4-苯硫基苯基)-丁-1-酮肟-O-乙酸酯或其组合。
除所述化合物外，光聚合引发剂还可包含咔唑系化合物、二酮系化合物、硼酸锍系化合物、重氮系化合物、咪唑系化合物、二咪唑系化合物等。
光聚合引发剂可与感光性剂一起使用，感光性剂通过吸收光、被激发并随后转移其能量而能够引起化学反应。
感光性剂的实例可为四乙二醇双-3-巯基丙酸酯、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、二季戊四醇四-3-巯基丙酸酯等。
以感光性树脂组合物的总量计，光聚合引发剂的含量可为0.1至5wt％，例如0.1至3wt％。当光聚合引发剂的含量在所述范围内时，由于在图案形成制程的曝光期间固化充分，所以可确保优异的可靠性，图案可具有优异的分辨率和紧密接触性质以及优异的耐热性、耐光性和耐化学腐蚀性，并且由于引发剂不参与反应，所以可防止透射率降低。
(D)光可聚合单体
光可聚合单体可为包含至少一个烯系不饱和双键的单功能或多功能(甲基)丙烯酸酯。
光可聚合单体具有烯系不饱和双键，因此可于图案形成制程的曝光期间引起充分的聚合并形成具有优异的耐热性、耐光性和耐化学腐蚀性的图案。
光可聚合单体可为例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(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、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧(甲基)丙烯酸酯、乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯、酚醛环氧(甲基)丙烯酸酯、或其组合。
光可聚合单体的市售实例如下。单功能(甲基)丙烯酸酯可包括亚罗尼斯斯(Aronix)(东亚合成化学股份有限公司(Toagosei ChemistryIndustryCo.，Ltd.))；卡亚拉得(KAYARAD)(日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.、Ltd.))；(大阪有机化学工业股份有限公司(OsakaOrganic Chemical Ind.，Ltd.))等。二功能(甲基)丙烯酸酯的实例可包括Aronix(东亚合成化学股份有限公司(Toagosei ChemistryIndustry Co.，Ltd.))、KAYARAD(日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.，Ltd.))、V-335(大阪有机化学工业股份有限公司(Osaka Organic Chemical Ind.，Ltd.))等。三功能(甲基)丙烯酸酯的实例可包括Aronix(东亚合成化学股份有限公司(Toagosei Chemistry Industry Co.，Ltd.))、KAYARAD(日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.，Ltd.))、 (大阪有机化学工业股份有限公司(Osaka Yuki Kayaku Kogyo Co.Ltd.))等。这些单体可单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
光可聚合单体可用酸酐进行处理以改善可显影性。
以感光性树脂组合物的总量计，光可聚合单体的含量可为1wt％至20wt％，例如1wt％至10wt％。当光可聚合单体的含量在所述范围内时，反应性不饱和化合物在图案形成制程制程中的曝光期间会充分固化并具有优异的可靠性，因此可形成具有优异的耐热性、耐光性和耐化学腐蚀性以及优异的分辨率和紧密接触性质的图案。
(E)溶剂
溶剂是一种与黑色着色剂、粘合剂树脂、光聚合引发剂和光可聚合单体相容但不与其反应的材料。
溶剂的实例可包括醇，例如甲醇、乙醇等；醚，例如二氯乙醚、正丁醚、二异戊醚、甲基苯醚、四氢呋喃等；二醇醚，例如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚等；乙酸溶纤剂，例如乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、乙酸二乙基溶纤剂等；卡必醇，例如甲基乙基卡必醇、二乙基卡必醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙醚、二乙二醇二乙醚等；丙二醇烷基醚乙酸酯，例如丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等；芳族烃，例如甲苯、二甲苯等；酮，例如甲基乙基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基-正丙酮、甲基-正丁酮、甲基-正戊酮、2-庚酮等；饱和的脂肪族单羧酸烷基酯，例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等；乳酸酯，例如乳酸甲酯、乳酸乙酯等；氧乙酸烷基酯，例如氧乙酸甲酯、氧乙酸乙酯、氧乙酸丁酯等；烷氧基乙酸烷基酯，例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等；3-氧丙酸烷基酯，例如3-氧丙酸甲酯、3-氧丙酸乙酯等；3-烷氧基丙酸烷基酯，例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯等；2-氧丙酸烷基酯，例如2-氧丙酸甲酯、2-氧丙酸乙酯、2-氧丙酸丙酯等；2-烷氧基丙酸烷基酯，例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸甲酯等；2-氧-2-甲基丙酸酯，例如2-氧-2-甲基丙酸甲酯、2-氧-2-甲基丙酸乙酯等；单氧单羧酸烷基酯2-烷氧基-2-甲基丙酸烷基酯，例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等；酯，例如丙酸2-羟乙酯、丙酸2-羟基-2-甲基乙酯、乙酸羟乙酯、丁酸2-羟基-3-甲基甲酯等；酮酸酯，例如丙酮酸乙酯等。另外，也可使用高沸点溶剂，例如N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、苄基乙基醚、二己基醚、乙酰丙酮、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄基醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸苯基溶纤剂等。
考虑到混溶性和反应性，可优选地使用二醇醚，例如乙二醇单乙醚等；乙二醇烷基醚乙酸酯，例如乙酸乙基溶纤剂等；酯，例如2-羟基丙酸乙酯等；卡必醇，例如二乙二醇单甲醚等；丙二醇烷基醚乙酸酯，例如丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯等。
以感光性树脂组合物的总量计，溶剂以余量使用，例如30wt％至90wt％，例如30wt％至80wt％。当溶剂的含量在所述范围内时，感光性树脂组合物可具有适宜的粘度，从而改善黑柱间隔件的涂覆特性。
(F)环氧系单体
感光性树脂组合物还可包含环氧系单体。
环氧系单体可为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸α-甲基缩水甘油酯、环脂肪族环氧树脂等，特定而言所述环脂肪族环氧树脂可由化学式3表示，但并不仅限于此。
[化学式3]
在化学式3中，
A和B分别独立为经取代或未经取代的C3至C10环烷烃，以及
L1和L2分别独立为单键、经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、或*-C(＝O)O-*。
举例而言，A和B可独立为经取代或未经取代的环己烷。
以感光性树脂组合物的总量计，环氧系单体的含量可为0.1wt％至5wt％，例如1wt％至3wt％。在这种情形中，在黑柱间隔件制造制程中，可另外进行热固化，并且由此可改善耐热性、耐化学腐蚀性等。
(G)其他添加剂
感光性树脂组合物还可包含添加剂丙二酸；3-氨基-1，2-丙二醇；硅烷系偶联剂；匀平剂；氟系表面活性剂；自由基聚合引发剂；或其组合。
硅烷系偶联剂可具有反应性取代基乙烯基、羧基、甲基丙烯酰氧基、异氰酸酯基(isocyanate group)、环氧基等，以改善与衬底的紧密接触性质。
硅烷系偶联剂的实例可包括三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。这些硅烷系偶联剂可单独使用或以两种或更多种的混合物使用。
以100重量份数感光性树脂组合物计，硅烷系偶联剂的含量可为0.01重量份数至10重量份数。当硅烷系偶联剂的含量在所述范围内时，可改善紧密接触性质、存储性质等。
感光性树脂组合物还可包含表面活性剂，例如氟系表面活性剂，以在需要时改善涂覆性质并预防缺陷。
氟系表面活性剂的实例可为市售的氟系表面活性剂，例如和(BM化学(BM Chemie Inc.)有限公司)；MEGAFACE FFFF和F(大日本油墨化学工业(Dainippon Ink Kagaku Kogyo Co.，Ltd.)股份有限公司)；弗洛拉德(FULORAD)FULORADFULORAD和FULORAD(住友(Sumitomo)3M股份有限公司)；沙福隆(SURFLON)SURFLONSURFLONSURFLON和SURFLON(旭硝子(Asahi Glass)股份有限公司)；以及和等(东丽硅胶(Toray Silicone)股份有限公司)。
以100重量份数感光性树脂组合物计，氟系表面活性剂的含量可为0.001重量份数至5重量份数。当表面活性剂的含量在所述范围内时，可确保在氧化铟锌(indium zincoxide，IZO)衬底或玻璃衬底上有优异的润湿性以及涂覆均匀度，可不产生污点(stain)。
此外，感光性树脂组合物可包含预定量的其他添加剂，例如抗氧化剂、稳定剂等，如果这些添加剂不使感光性树脂组合物的性质劣化的话。
另一实施例提供一种黑柱间隔件，所述黑柱间隔件通过将所述感光性树脂组合物曝光、显影以及固化而制造。
黑柱间隔件中的图案的锥度角可小于20°或等于20°，例如小于20°或等于20°且大于60°或等于60°。
制造黑柱间隔件的方法如下。
(1)涂覆和成膜
在经过预定的预处理的衬底上，例如玻璃衬底或IZO衬底上，使用旋转或狭缝涂覆法、辊涂法、丝网印刷法、涂抹器法等，将感光性树脂组合物涂覆至期望的厚度，通过真空乾燥(vacuum dry，VCD)制程在70℃至100℃下加热1分钟至10分钟，以移除溶剂，形成感光性树脂膜。
(2)曝光
通过下列步骤将感光性树脂膜图案化：放置掩模，所述掩模由用于实现黑色基质图案的半色调部分与用于实现柱间隔件图案的全色调部分组成，然后照射介于200nm至500nm之间的光化射线(actinic ray)。所述照射是使用例如具有低压、高压或超高压的汞灯、金属卤化物灯、氩气灯等光源进行。视情况而定，也可使用X射线、电子束等。
当使用高压汞灯时，曝光制程使用例如500mJ/cm2或更少(使用365nm传感器)的光剂量。然而，光剂量可根据各组分的种类、其组合比率以及干膜厚度而变化。
(3)显影
曝光制程后，使用碱水溶液通过溶解并移除曝光部分以外的不需要的部分来显影经曝光的膜，形成图案。
(4)后处理
可对显影后的图像图案进行后处理，以在耐热性、耐光性、紧密接触性质、抗裂性、耐化学腐蚀性、高强度、存储稳定性等方面实现优异的品质。
另一实施例提供一种包含所述黑柱间隔件的滤色器。
以下参照实例更详细地对本发明进行举例说明。然而这些实例绝不可理解为限制本发明的范围。
(实例)
(感光性树脂组合物的制备)
实例1
以表1中提供的组成将光聚合引发剂溶于溶剂中，将溶液在室温下搅拌2小时。随后，向其中添加粘合剂树脂和光可聚合单体(以及环氧系单体)，将混合物再次在室温下搅拌2小时。然后，向其中添加着色剂(混合黑色着色剂)，将混合物在室温下搅拌1小时，向其中添加硅烷系偶联剂，将所获得的混合物在室温下搅拌1小时。将所得的溶液过滤三次以移除杂质，制备根据实例1的感光性树脂组合物。
(表1)
(单位：g)
比较例1t
除以表2中提供的组成使用以下组分外，根据与实例1相同的方法制备根据比较例1的感光性树脂组合物。
(表2)
(单位：g)
比较例2
除以表3中提供的组成使用以下组分外，根据与实例1相同的方法制备根据比较例2的感光性树脂组合物。
(表3)
(单位：g)
评估1：透射率
使用旋涂机(Opticoat MS-A150，三笠股份有限公司(Mikasa Co.，Ltd.))在10cm*10cm玻璃上将根据实例1以及比较例1和比较例2的组合物分别涂覆至3.0μm厚，并在80℃的热板上软性烘烤(或预烘烤)150秒，然后测量其透射率，并将结果提供于表4中。
(表4)
评估2：光密度
使用旋涂机(Opticoat MS-A150，三笠股份有限公司(Mikasa Co.，Ltd.))在10cm*10cm IZO衬底上将根据实例1以及比较例1和比较例2的感光性树脂组合物分别涂覆至1.3μm厚，并在80℃的热板上软性烘烤(或预烘烤)150秒，并使用曝光器(HB-50110AA、优志旺公司(Ushio Inc.))和光掩模以50mJ曝光。随后，将所获得的有机涂层(SSP-200，SVS公司)分别在0.2wt％氢氧化钾(KOH)水溶液中显影150秒，并在230℃烘箱中硬性烘烤(或后烘烤)30分钟，获得各图案化玻璃样品。
然后，使用X-rite测量曝光后的感光性树脂组合物的光密度(550nm，3μm)，并将结果提供于表5中。
(表5)
实例1 比较例1 比较例2
光密度(OD) 2.1 2.1 2.1
参照表3，根据实例1以及比较例1和比较例2的感光性树脂组合物具有相同的光密度。
评估3：CD测量
用非接触型厚度仪(3-D分析仪)测量评估2中各图案化样品的柱间隔件图案之间的10μm图案化挡光层的阶跃厚度(step thickness)，并将结果提供于图3和图4中。
参照表5以及图3和图4，与比较例1和比较例2的感光性树脂组合物相比，实例1的感光性树脂组合物具有相同的光密度，但通过半色调制程的显影裕度优异。
虽然已结合目前被认为是实用的示例性实施例对本发明进行了描述，但是应理解，本发明并不仅限于所揭示的实施例，而是相反地，本发明意欲涵盖包含在随附权利要求书的精神和范围内的各种修改形式和等效布置。因此，上述实施例应理解为示例性的，而非以任何方式限制本发明。

Claims (15)

1.一种感光性树脂组合物，其特征在于，包含：
(A)黑色着色剂，具有30或大于30的紫外光波长范围内的最大透射率/可见光波长范围内的最小透射率；
(B)粘合剂树脂；
(C)光聚合引发剂；
(D)光可聚合单体；以及
(E)溶剂。
2.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述紫外光波长范围为300nm至400nm。
3.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述可见光波长范围为500nm至600nm。
4.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述紫外光波长范围内的最大透射率大于3％或等于3％。
5.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述可见光波长范围内的最小透射率小于0.1％或等于0.1％。
6.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述黑色着色剂为选自红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂及黄色着色剂中的两种或更多种的混合物。
7.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述红色着色剂、所述绿色着色剂、所述蓝色着色剂、所述紫色着色剂及所述黄色着色剂独立地为颜料或染料。
8.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述粘合剂树脂为卡多系粘合剂树脂、丙烯酸系粘合剂树脂或其组合。
9.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述感光性树脂组合物还包含环氧系单体。
10.根据权利要求9所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述环氧系单体由化学式3表示：
[化学式3]
其中，在化学式3中，
A和B独立为经取代或未经取代的C3至C10环烷烃，以及
L1和L2独立为单键、经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、或*-C(＝O)O-*。
11.根据权利要求9所述的感光性树脂组合物，其特征在于，以所述感光性树脂组合物的总量计，所述环氧系单体的含量为0.1wt％至5wt％。
12.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，以所述感光性树脂组合物的总量计，所述感光性树脂组合物包含：
5wt％至20wt％的所述黑色着色剂；
5wt％至20wt％的所述粘合剂树脂；
0.1wt％至5wt％的所述光聚合引发剂；
1wt％至10wt％的所述光可聚合单体；以及
余量的所述溶剂。
13.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物，其特征在于，所述感光性树脂组合物还包含添加剂丙二酸、3-氨基-1，2-丙二醇、硅烷系偶联剂、匀平剂、氟系表面活性剂、自由基聚合引发剂或其组合。
14.一种黑柱间隔件，其特征在于，使用根据权利要求1所述的感光性树脂组合物制造。
15.一种滤色器，其特征在于，包含根据权利要求14所述的黑柱间隔件。
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