CN106200270A - 彩色滤光片用感光性树脂组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种彩色滤光片用感光性树脂组合物及其应用。所述感光性树脂组合物包含:有机颜料(A);染料(B);碱可溶性树脂(C);含乙烯性不饱和基的化合物(D);光起始剂(E);有机溶剂(F);及含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G);其具有良好耐显影性、热溶剂膜厚变化率及表面粗糙度佳的优点。本发明亦提供一种彩色滤光片的制造方法、一种彩色滤光片及一种液晶显示装置。
Description
技术领域
本发明有关于一种液晶显示器的彩色滤光片用感光性树脂组合物及其所形成的彩色滤光片。特别是提供一种耐显影性、热溶剂膜厚变化率及表面粗糙度佳的彩色滤光片用感光性树脂组合物。
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、彩色摄影机等应用领域。随着彩色液晶显示器等影像器材的市场需求日渐扩大,在彩色滤光片的制作技术上亦趋向多样化。
彩色滤光片通常可通过染色法、印刷法、电着法或颜料分散法等方法,将红、绿、蓝等像素形成在透明玻璃基板上制得。一般而言,为提高彩色滤光片的对比度,像素着色层间可配置遮光层(或称黑色矩阵)。
上述颜料分散法的工艺是先将颜料分散在光硬化性树脂中而形成着色感光性树脂组合物,最后将树脂组合物形成像素着色层。进一步而言,颜料分散法的工艺,通常是先在玻璃基板等透明支持体上,以铬、氧化铬等金属或感光性树脂遮光膜形成遮光层(black matrix)。然后,将分散有红色颜料的感光性树脂(彩色光阻剂)通过旋转涂布方式涂布在透明支持体上,通过光罩进行曝光,并于曝光后进行显影处理即可得红色像素。接着,以同样的操作方式,即重复利用涂布、曝光、显影的方式即可在支持体上分别制得红、绿、蓝等三色像素。
近年来,彩色液晶显示器的用途不再局限在个人计算机上,还广泛应用于彩色电视及各种监视屏幕上(尤其是大尺寸的彩色液晶屏幕),所以对于液晶显示器色彩饱和度的要求越来越高。因此,感光性树脂组合物所含的颜料比例也越来越高,碱可溶性树脂与感光性单体的相对使用量变少,造成曝光后的交联程度下降,导致耐显影性、表面粗糙度不佳等问题发生。
日本特开第2004-138950号公报所揭示的内容中,其使用特定的碱可溶性树脂,可以形成表面粗糙度佳的像素着色层,图案形状、耐显影性及亮度表现优异的彩色滤光片,然而此方法易导致感光性树脂组合物的热溶剂膜厚变化率不佳。
有鉴于此,目前亟需发展一种同时具有良好耐显影性、热溶剂膜厚变化率及表面粗糙度佳的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,以克服现有彩色滤光片的上述问题。
发明内容
本发明利用提供特殊碱可溶性树脂及含硅原子的氧杂环丁烷化合物成分,而得到耐显影性、热溶剂膜厚变化率及表面粗糙度佳的彩色滤光片用感光性树脂组合物。
因此,本发明提供一种彩色滤光片用感光性树脂组合物,其包含:
有机颜料(A);
染料(B);
碱可溶性树脂(C);
含乙烯性不饱和基的化合物(D);
光起始剂(E);
有机溶剂(F);及
含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G);
其中:
碱可溶性树脂(C)包含第一碱可溶性树脂(C-1),第一碱可溶性树脂(C-1)包含具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物,且聚硅氧烷聚合物是聚合用硅烷单体经聚合而成,且聚合用硅烷单体包含至少具有式(I)结构的硅烷单体:
Si(R45)t(OR46)4-t 式(I)
t为1至3的整数,且当t表示2或3时,多个R45各自为相同或不同;且当4-t表示2或3时,多个R46各自为相同或不同;
至少一个R45表示经酸酐基取代的C1至C10的烷基、经环氧基取代的C1至C10的烷基或经环氧基取代的烷氧基,且其余R45表示氢、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基或C6至C15的芳香基;及R46表示氢、C1至C6的烷基、C1至C6的酰基或C6至C15的芳香基;
第一碱可溶性树脂(C-1)的重均分子量介于6000至18000;及
含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的重均分子量介于200至4000。本发明亦提供一种彩色滤光片的制造方法,其包括使用前述的彩色滤光片用感光性树脂组合物形成像素层。
本发明又提供一种彩色滤光片,其是由前述的方法所制得。
本发明再提供一种液晶显示装置,其特征在于包含前述的彩色滤光片。
具体实施方式
本发明提供一种彩色滤光片用感光性树脂组合物,其包含:
有机颜料(A);
染料(B);
碱可溶性树脂(C);
含乙烯性不饱和基的化合物(D);
光起始剂(E);
有机溶剂(F);及
含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G);
其中:
碱可溶性树脂(C)包含第一碱可溶性树脂(C-1),第一碱可溶性树脂(C-1)包含具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物,且聚硅氧烷聚合物是聚合用硅烷单体经聚合而成,且聚合用硅烷单体包含至少具有式(I)结构的硅烷单体:
Si(R45)t(OR46)4-t 式(I)
t为1至3的整数,且当t表示2或3时,多个R45各自为相同或不同;且当4-t表示2或3时,多个R46各自为相同或不同;
至少一个R45表示经酸酐基取代的C1至C10的烷基、经环氧基取代的C1至C10的烷基或经环氧基取代的烷氧基,且其余R45表示氢、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基或C6至C15的芳香基;及R46表示氢、C1至C6的烷基、C1至C6的酰基或C6至C15的芳香基;
第一碱可溶性树脂(C-1)的重均分子量介于6000至18000;及
含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的重均分子量介于200至4000。
根据本发明的有机颜料(A)包含蓝色颜料。
于本发明的具体例中,基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,有机颜料(A)的使用量范围为50重量份至500重量份;较佳为60重量份至400重量份;更佳为70重量份至300重量份。
较佳地,有机颜料(A)包含以铜酞菁结构为主的蓝色有机颜料(A-1)。以铜酞菁结构为主的蓝色颜料(A-1)可单独或混合使用,且以铜酞菁结构为主的蓝色颜料(A-1)包含但不限于C.I.颜料蓝15:1(C.I.PB15:1)、C.I.颜料蓝15:2(C.I.PB15:2)、C.I.颜料蓝15:3(C.I.PB15:3)、C.I.颜料蓝15:4(C.I.PB15:4)、C.I.颜料蓝15:5(C.I.PB15:5)、或C.I.颜料蓝15:6(C.I.PB15:6)。
较佳地,有机颜料(A)进一步包含紫色有机颜料(A-2)。紫色颜料(A-2)可单独或混合使用,且紫色颜料(A-2)包含但不限于C.I.颜料紫14(C.I.PV14)、C.I.颜料紫19(C.I.PV19)、C.I.颜料紫23(C.I.PV23)、C.I.颜料紫29(C.I.PV29)、C.I.颜料紫32(C.I.PV32)、C.I.颜料紫33(C.I.PV33)、C.I.颜料紫36(C.I.PV36)、C.I.颜料紫37(C.I.PV37)、C.I.颜料紫38(C.I.PV38)、C.I.颜料紫40(C.I.PV40)、或C.I.颜料紫50(C.I.PV50)。
有机颜料(A)可包含(A-1)以外的蓝色颜料(A-3)。
(A-1)以外的蓝色颜料(A-3)包含但不限于C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝21、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝61、C.I.颜料蓝64,或它们的组合。(A-1)以外的蓝色颜料(A-3)可单独或混合使用。
于本发明的另一具体例中,为调整色度,有机颜料(A)可包含以卤化酞菁结构为主的绿色颜料。
较佳地,以卤化酞菁结构为主的绿色颜料包含但不限于C.I.颜料绿07、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿37、C.I.颜料绿42、或C.I.颜料绿58。更佳地,以卤化酞菁结构为主的绿色颜料组分为C.I.颜料绿07、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿37、C.I.颜料绿42、C.I.颜料绿58、或它们的组合。以卤化酞菁结构为主的绿色颜料可单独或混合使用。
根据本发明的染料(B)有助于提升彩色滤光片用感光性树脂组合物的亮度,同时可辅助调整彩色滤光片用感光性树脂组合物的色度。
较佳地,染料(B)包含具有式(III)结构的红色染料:
于式(III)中,
R1至R4各自独立表示氢,-R6,C6至C10的芳香烃基,或经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-SO3-、-SO3H、-SO3M、-COOH、-COOR6、-SO3R6、-SO2NHR8或-SO2NR8R9取代的C6至C10的芳香烃基;
R5表示-SO3 -、-SO3H、-SO3M、-COOH、-COOR6、-SO3R6、-SO2NHR8或-SO2NR8R9;
m表示0至5的整数;当m表示2至5时,多个R5为相同或不同;
X表示卤素原子;
a表示0或1;
R6表示C1至C10的烷基或经卤素原子取代的C1至C10的烷基,其中C1至C10的烷基或经卤素原子取代的C1至C10的烷基中的-CH2-未经置换或经置换为-O-、羰基或-NR7-;
R7表示C1至C10的烷基或经卤素原子取代的C1至C10的烷基;
R8及R9各自独立表示C1至C10的直链烷基、C1至C10的支链烷基、C3至C30的环烷基、或-Q;其中,C1至C10的直链烷基、C1至C10的支链烷基或C3至C30的环烷基中的氢原子未经取代或经取代基所取代,所述取代基选自由羟基、卤素原子、-Q、-CH=CH2及-CH=CH-R6所组成的群;C1至C10的直链烷基、C1至C10的支链烷基或C3至C30的环烷基中的-CH2-未经置换或经置换为-O-、羰基或-NR7-;或
R8和R9结合形成C1至C10的杂环基,其中C1至C10的杂环基中的氢原子未经取代或经R6、-OH、或-Q所取代;
Q表示C6至C10的芳香烃基、C5至C10的杂芳香基、经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-NO2、-CH=CH2或-CH=CH-R6取代的C6至C10的芳香烃基、或经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-NO2、-CH=CH2及-CH=CH-R6取代的C5至C10的杂芳香基;及
M表示钾或钠。
较佳地,R6包含但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、新戊基(neopentyl)、环戊基、己基、环己基、庚基、环庚烷、辛基、环辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、三环[5.3.0.03,10]癸基[tricycle(5.3.0.03,10)decanyl]、甲氧基丙基、己氧基丙基、2-乙基己氧基丙基、甲氧基己基、或环氧基丙基。
较佳地,C6至C10的芳香烃基包含但不限于苯基或萘基等。
较佳地,-SO3R6包含但不限于甲基磺酰基(methanesulfonyl)、乙基磺酰基(ethanesulfonyl)、己基磺酰基(hexanesulfonyl)、或癸基磺酰基(decanesulfonyl)。
较佳地,-COOR6包含但不限于甲氧基羰基(methyloxycarbonyl)、乙氧基羰基(ethyloxycarbonyl)、丙氧基羰基、异丙氧基羰基、丁氧基羰基、异丁氧基羰基、戊氧基羰基、异戊氧基羰基、新戊氧基羰基、环戊氧基羰基、己氧基羰基、环己氧基羰基、庚氧基羰基、环庚氧基羰基、辛氧基羰基、环辛氧基羰基、2-乙基己氧基羰基、壬氧基羰基、癸氧基羰基、三环[5.3.0.03,10]癸基羰基、甲氧基丙氧基羰基、己氧基丙氧基羰基、2-乙基己氧基丙氧基羰基、或甲氧基己氧基羰基。
较佳地,-SO2NHR8包含但不限于胺磺酰基(sulfamoyl)、甲基胺磺酰基、乙基胺磺酰基、丙基胺磺酰基、异丙基胺磺酰基、丁基胺磺酰基、异丁基胺磺酰基、戊基胺磺酰基、异戊基胺磺酰基、新戊基胺磺酰基、环戊基胺磺酰基、己基胺磺酰基、环己基胺磺酰基、庚基胺磺酰基、环庚烷胺磺酰基、辛基胺磺酰基、环辛基胺磺酰基、2-乙基己基胺磺酰基、壬基胺磺酰基、癸基胺磺酰基、三环[5.3.0.03,10]癸基胺磺酰基、甲氧基丙基胺磺酰基、己氧基丙基胺磺酰基、2-乙基己氧基丙基胺磺酰基、甲氧基己基胺磺酰基、环氧基丙基胺磺酰基、1,5-二甲基己基胺磺酰基、丙氧基丙基胺磺酰基、异丙氧基丙基胺磺酰基、3-苯基-1-甲基丙基胺磺酰基、
(Ra表示C1至C3的烷基、C1至C3的烷氧基、经卤素原子取代的C1至C3的烷基或经卤素原子取代的C1至C3的烷氧基)、
(Rb表示C1至C3的烷基、C1至C3的烷氧基、经卤素原子取代的C1至C3的烷基或经卤素原子取代的C1至C3的烷氧基)、
较佳地,-SO2NR8R9包含但不限于
(Rb表示C1至C3的烷基、C1至C3的烷氧基、经卤素原子取代的C1至C3的烷基或经卤素原子取代的C1至C3的烷氧基)、
较佳地,染料(B)包括具有式(III-1)结构的红色染料:
于式(III-1)中,
R11至R14各自独立表示氢、-R6、C6至C10的芳香烃基、或经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-SO3-、-SO3H、-SO3Na、-COOH、-COOR6、-SO3R6、-SO2NHR8或-SO2NR8R9取代的C6至C10的芳香烃基;
R15表示氢、-SO3-、-SO3H、-SO2NHR8或-SO2NR8R9;
R16表示-SO3-、-SO3H、-SO2NHR8或-SO2NR8R9;
X1表示卤素原子;
a1表示0或1。
较佳地,染料(B)包括具有式(III-2)结构的红色染料:
于式(III-2)中,
R21至R24各自独立表示氢、-R26、C6至C10的芳香烃基、或经卤素原子、-R26、-OH、-OR26、-SO3-、-SO3H、-SO3Na、-COOH、-COOR26、-SO3R26、或-SO2NHR28取代的C6至C10的芳香烃基;
R25表示-SO3-、-SO3Na、-COOH、-COOR26、-SO3H、或-SO2NHR28;
m1表示0至5的整数;当m1表示2至5时,多个R25为相同或不同;
X2表示卤素原子;
a2表示0或1;
R26表示C1至C10的烷基、或经卤素原子或-OR27取代的C1至C10的烷基;
R27表示C1至C10的烷基;及
R28表示氢、-R26、-COOR26、C6至C10的芳香烃基、或经-R26或-OR26取代的C6至C10的芳香烃基。
较佳地,染料(B)包括具有式(III-3)结构的红色染料:
于式(III-3)中,
R31及R32各自独立表示苯基、或经卤素原子、-R26、-OR26、-COOR26、-SO3R26、或-SO2NHR28取代的苯基;
R33表示-SO3-、或-SO2NHR28;
R34表示氢、-SO3-、或-SO2NHR28;
X3表示卤素原子;
a3表示0或1;
R26表示C1至C10的烷基、或经卤素原子或-OR27取代的C1至C10的烷基;
R27表示C1至C10的烷基;及
R28表示氢、-R26、-COOR26、C6至C10的芳香烃基、或经-R26或-OR26取代的C6至C10的芳香烃基。
较佳地,染料(B)包括具有式(III-4)结构的红色染料:
于式(III-4)中,
R41及R42各自独立表示苯基、或经-R26或-SO2NHR28取代的苯基;
R43表示-SO3-、或-SO2NHR28;
X4表示卤素原子;
a4表示0或1;
R26表示C1至C10的烷基、或经卤素原子或-OR27取代的C1至C10的烷基;
R27表示C1至C10的烷基;及
R28表示氢、-R26、-COOR26、C6至C10的芳香烃基、或经-R26或-OR26取代的C6至C10的芳香烃基。
于本发明的具体例中,染料(B)包含但不限于如下式(1)至式(31)中的一种或多种:
Rc及Rd各自独立表示氢、-SO3-、-COOH或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基;
X表示卤素原子;
a表示0或1。
Re表示氢、-SO3-、-COOH或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基;
X表示卤素原子;
a表示0或1。
Re表示氢、-SO3-、-COOH或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基;
X表示卤素原子;
a表示0或1。
Rf、Rg及Rh各自独立表示-SO3-、-SO3Na或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Rf、Rg及Rh各自独立表示-SO3-、-SO3Na或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Ri、Rj及Rk各自独立表示氢、-SO3-、-SO3H或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Ri、Rj及Rk各自独立表示氢、-SO3-、-SO3H或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Rl、Rm及Rn各自独立表示-SO3-、-SO3Na或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Rl、Rm及Rn各自独立表示-SO3-、-SO3Na或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Rp、Rq及Rr各自独立表示氢、-SO3-、-SO3H或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
Rp、Rq及Rr各自独立表示氢、-SO3-、-SO3H或-SO2NHR81;
R81表示2-乙基己基。
本发明染料(B)的较佳具体例为式(1)(Rc与Rd为-SO3-,a为0)[C.I.酸性红色染料52]、式(22)[C.I.酸性红色染料289]、式(28)、式(31)、或它们的组合。
染料(B)可包含具有式(III)结构的红色染料以外的其他染料,较佳地,其他染料的具体例为C.I.溶剂蓝35、C.I.溶剂蓝37、C.I.溶剂蓝59、C.I.溶剂蓝67等蓝色染料;C.I.酸性红92、C.I.酸性红97、C.I.酸性红114、C.I.酸性红138、C.I.酸性红151等酸性红色染料;C.I.酸性蓝80、C.I.酸性蓝83、C.I.酸性蓝90等酸性蓝色染料。
于本发明的具体例中,基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,染料(B)的使用量范围为10重量份至100重量份;较佳为12重量份至80重量份;更佳为15重量份至60重量份。当未使用染料(B)时,则表面粗糙度不佳。
根据本发明的碱可溶性树脂(C)包含第一碱可溶性树脂(C-1),第一碱可溶性树脂(C-1)包含具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物。
具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物可选择使用硅烷单体(silane monomer)、聚硅氧烷预聚物(siloxane prepolymer)或者硅烷单体与聚硅氧烷预聚物的组合进行聚合(即水解(hydrolysis)及部分缩合(partially condensation))来形成。
本发明的具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物的聚合用硅烷单体包含至少具有式(I)结构的硅烷单体:
Si(R45)t(OR46)4-t 式(I)
t为1至3的整数,且当t表示2或3时,多个R45各自为相同或不同;且当4-t表示2或3时,多个R46各自为相同或不同;
至少一个R45表示经酸酐基取代的C1至C10的烷基、经环氧基取代的C1至C10的烷基或经环氧基取代的烷氧基,且其余R45表示氢、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基或C6至C15的芳香基;及
R46表示氢、C1至C6的烷基、C1至C6的酰基或C6至C15的芳香基。
经酸酐基取代且C1至C10烷基的具体例,如:乙基丁二酸酐、丙基丁二酸酐或丙基戊二酸酐等。
经环氧基取代且C1至C10烷基的具体例,如:环氧丙烷基戊基(oxetanylpentyl)或2-(3,4-环氧环己基)乙基[2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl]等。
经环氧基取代的氧烷基的具体例,如:环氧丙氧基丙基(glycidoxypropyl)或2-环氧丙烷基丁氧基(2-oxetanylbutoxy)等。
于R46中,前述的烷基可包含但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基等。酰基可包含但不限于乙酰基。芳香基则可包含但不限于苯基。
式(I)所示的硅烷单体可包含但不限于3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane;TMS-GAA)、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷(3-glycidoxypropyltriethoxysilane;TES-GAA)、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷[2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl trimethoxy silane]、2-环氧丙烷基丁氧基丙基三苯氧基硅烷(2-oxetanylbutoxypropyltriphenoxysilane)、3-(三苯氧基硅基)丙基丁二酸酐、3-(三甲氧基硅基)丙基戊二酸酐(TMSG)、3-(三乙氧基硅基)丙基戊二酸酐、3-(三苯氧基硅基)丙基戊二酸酐、二异丙氧基-二(2-环氧丙烷基丁氧基丙基)硅烷[diisopropoxy-di(2-oxetanylbutoxypropyl)silane;DIDOS]、二(3-环氧丙烷基戊基)二甲氧基硅烷[di(3-oxetanylpentyl)dimethoxy silane]、(二正丁氧基硅基)二(丙基丁二酸酐)、(二甲氧基硅基)二(乙基丁二酸酐)、3-环氧丙氧基丙基二甲基甲氧基硅烷(3-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane)、3-环氧丙氧基丙基二甲基乙氧基硅烷(3-glycidoxypropyldimethylethoxysilane)、二(2-环氧丙烷基丁氧基戊基)-2-环氧丙烷基戊基乙氧基硅烷[di(2-oxetanylbutoxypentyl)-2-oxetanylpentylethoxy silane]、三(2-环氧丙烷基戊基)甲氧基硅烷[tri(2-oxetanylpentyl)methoxy silane]、(苯氧基硅基)三(丙基丁二酸酐)、(甲基甲氧基硅基)二(乙基丁二酸酐);东亚合成株式会社制造,型号为TMSOX-D的2-环氧丙烷基丁氧基丙基三甲氧基硅烷(2-oxetanylbutoxypropyltrimethoxysilane),型号为TESOX-D的2-环氧丙烷基丁氧基丙基三乙氧基硅烷(2-oxetanylbutoxypropyltriethoxysilane),型号为TMSOX的3-乙基-3-{[3-(三甲氧基硅基)丙氧基]甲基}环氧丙烷;信越化学株式会社制造,型号为X-12-967的3-(三甲氧基硅基)丙基丁二酸酐;WACKER公司所制造,型号为GF-20的3-(三乙氧基硅基)丙基丁二酸酐等。上述式(I)所示的硅烷单体可单独一种使用或混合多种使用。
于本发明的另一较佳具体例中,本发明的具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物的聚合用硅烷单体还包含下列式(I-1)所示的硅烷单体:
Si(R47)u(OR48)4-u 式(I-1)
其中:
R47表示选自由氢原子、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基及C6至C15的芳基所组成的群,其中C1至C10的烷基不含有羧酸酐取代基;
R48独立选自由氢原子、C1至C6的烷基、C1至C6的酰基及C6至C15的芳基所组成的群;及
u表示1至3的整数;当u代表2或3时,多的R47可相同亦可不同;当(4-u)代表2、3或4时,多的R48可相同或相异。
于R47中,烷基可包含但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、正癸基、三氟甲基、3,3,3-三氟丙基、3-胺丙基、3-巯丙基或3-异氰酸丙基等。烯基可包含但不限于乙烯基、3-丙烯酰氧基丙基或3-甲基丙烯酰氧基丙基等。芳香基可包含但不限于苯基、甲苯基、对-羟基苯基、1-(对-羟基苯基)乙基、2-(对-羟基苯基)乙基、4-羟基-5-(对-羟基苯基羰氧基)戊基或萘基等。
于R48中,烷基可包含但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等。酰基可包含但不限于乙酰基。芳香基可包含但不限于苯基。
式(I-1)所示的硅烷单体可包含但不限于四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷、四苯氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三正丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三正丁氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、对-羟基苯基三甲氧基硅烷、1-(对-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(对-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、4-羟基-5-(对-羟基苯基羰氧基)戊基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲氧基硅烷、三氟甲基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3-胺丙基三甲氧基硅烷、3-胺丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、二正丁基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三正丁基乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等。前述式(I-1)所示的硅烷单体可单独一种使用或混合多种使用。
较佳地,本发明的具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物的聚合用聚硅氧烷预聚物包含如下式(I-2)所示的聚硅氧烷:
其中:
R49、R50、R51及R52可为相同或不同,且分别选自由氢原子、C1至C10的烷基、C2至C6的烯基及C6至C15的芳基所组成的群;其中烷基、烯基或芳基较佳含有取代基;其中每个R49可为相同或不同,且每个R50可为相同或不同;前述的烷基可包含但不限于甲基、乙基或正丙基等。烯基可包含但不限于乙烯基、丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基等。芳香基可包含但不限于苯基、甲苯基或萘基等;
s为介于1至1000间的整数;较佳地,s为介于3至300间的整数;更佳地,s为介于5至200间的整数。
R53及R54分别选自由氢原子、C1至C6的烷基、C1至C6的酰基及C6至C15的芳基所组成的群;其中烷基、酰基或芳基较佳含有取代基。较佳地,烷基例如但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等;酰基例如但不限于乙酰基;芳基例如但不限于苯基。
式(I-2)所示的聚硅氧烷可包含但不限于1,1,3,3-四甲基-1,3-二甲氧基二硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙氧基二硅氧烷、1,1,3,3-四乙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷或Gelest公司制造的硅烷醇末端聚硅氧烷,其型号分别为DM-S12(分子量为400至700)、DMS-S15(分子量为1500至2000)、DMS-S21(分子量为4200)、DMS-S27(分子量为18000)、DMS-S31(分子量为26000)、DMS-S32(分子量为36000)、DMS-S33(分子量为43500)、DMS-S35(分子量为49000)、DMS-S38(分子量为58000)、DMS-S42(分子量为77000)或PDS-9931(分子量为1000至1400)等。式(I-2)所示的聚硅氧烷可单独一种使用或混合多种使用。
较佳地,本发明的具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物可由所述的硅烷单体及/或聚硅氧烷预聚物经由共聚合来制备,或组合二氧化硅(silicon dioxide)粒子经由共聚合反应来制备。
二氧化硅粒子的平均粒径并无特别的限制,其平均粒径范围为2nm至250nm。较佳地,其平均粒径范围为5nm至200nm。更佳地,其平均粒径范围为10nm至100nm。
二氧化硅粒子可包含但不限于触媒化成株式会社制造,型号为OSCAR 1132(粒径为12nm,且分散剂为甲醇)、OSCAR 1332(粒径为12nm,且分散剂为正丙醇)、OSCAR 105(粒径为60nm,且分散剂为γ-丁内酯)或OSCAR 106(粒径为120nm,且分散剂为二丙酮醇)等商品;扶桑化学株式会社制造,型号为Quartron PL-1-IPA(粒径为13nm,且分散剂为异丙酮)、Quartron PL-1-TOL(粒径为13nm,且分散剂为甲苯)、Quartron PL-2L-PGME(粒径为18nm,且分散剂为丙二醇单甲醚)或Quartron PL-2L-MEK(粒径为18nm,且分散剂为甲乙酮)等的商品;日产化学株式会社制造,型号为IPA-ST(粒径为12nm,且分散剂为异丙醇)、EG-ST(粒径为12nm,且分散剂为乙二醇)、IPA-ST-L(粒径为45nm,且分散剂为异丙醇)或IPA-ST-ZL(粒径为100nm,且分散剂为异丙醇)等商品。二氧化硅粒子可单独一种使用或混合多种使用。
前述的部分缩合反应可使用一般的方法,例如:在硅烷单体及/或聚硅氧烷预聚物中添加溶剂及水,且可选择性地添加催化剂。接着,于50℃至150℃下加热搅拌0.5小时至120小时。搅拌时,反应可通过蒸馏去除副产物(醇类或水等)。
基于硅烷单体及/或聚硅氧烷预聚物的总使用量为100克,溶剂的使用量为15克至1200克。较佳地,溶剂的使用量为20克至1100克。更佳地,溶剂的使用量为30克至1000克。
基于硅烷单体及/或聚硅氧烷预聚物中所含的可水解基团为1摩尔,水解所使用的水的使用量为0.5摩尔至2摩尔。
上述的催化剂没有特别的限制。较佳地,催化剂可选自于酸催化剂或碱催化剂。酸催化剂可包含但不限于盐酸、硝酸、硫酸、氟酸、草酸、磷酸、醋酸、三氟醋酸、蚁酸、多元羧酸或其酐类,或者离子交换树脂等。碱催化剂可包含但不限于二乙胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、具有胺基的烷氧基硅烷或离子交换树脂等。
基于硅烷单体及/或聚硅氧烷预聚物的总量为100克,催化剂的使用量范围为0.005克至15克。较佳地,催化剂的使用量范围为0.01克至12克。更佳地,催化剂的使用量范围为0.05克至10克。
基于安定性的观点,经缩合反应后所制得具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物以不含副产物(如醇类或水)及催化剂为佳,因此所制得具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物可选择性地进行纯化。纯化方法并无特别限制,较佳可使用疏水性溶剂稀释具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物,接着以蒸发器浓缩经水洗涤数回的有机层,以除去醇类或水。另外,可使用离子交换树脂除去催化剂。
本发明的第一碱可溶性树脂(C-1)可通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的重均分子量为6000以上、18000以下;较佳为6500以上、15000以下;更佳为7000以上、12000以下。当使用的第一碱可溶性树脂(C-1)的重均分子量介于6000以上、18000以下时,则热溶剂膜厚变化率较佳。
基于碱可溶性树脂(C)的使用量总和为100重量份,第一碱可溶性树脂(C-1)的使用量范围为3重量份至100重量份;较佳为5重量份至80重量份;更佳为10重量份至60重量份。当未使用第一碱可溶性树脂(C-1)时,则热溶剂膜厚变化率不佳。
根据本发明的碱可溶性树脂(C)较佳包含第二碱可溶性树脂(C-2)。根据本发明的第二碱可溶性树脂(C-2)是由一混合物进行聚合反应所制得,而该混合物含有具有至少二个环氧基的环氧化合物(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(ii)。除此之外,上述混合物更可选择性地包含羧酸酐化合物(iii)及/或含环氧基的化合物(iv)。
具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)可具有如下式(II-1)或下式(II-2)所示的结构。在此处,“环氧化合物(i)可具有如下式(II-1)或下式(II-2)所示的结构”的叙述亦涵盖了具有如下式(II-1)所示的结构的化合物及具有如下式(II-2)所示的结构的化合物同时存在而作为环氧化合物(i)的情形。具体而言,前述具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)例如是具有如下式(II-1)所示的结构:
式(II-1)中,R61、R62、R63与R64分别为相同或不同,且表示氢原子、卤素原子、C1至C5的烷基、C1至C5的烷氧基、C6至C12的芳基或C6至C12的芳烷基。
前述式(II-1)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)可包括由双酚芴型化合物(bisphenol fluorene)与卤化环氧丙烷(epihalohydrin)反应而得的含环氧基的双酚芴型化合物,但并不限于此。
作为上述双酚芴型化合物的具体例,可列举为: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]等化合物。
上述卤化环氧丙烷(epihalohydrin)可包括但不限于3-氯-1,2-环氧丙烷(epichlorohydrin)或3-溴-1,2-环氧丙烷(epibromohydrin)等。
上述由双酚芴型化合物与卤化环氧丙烷反应所得的含环氧基的双酚芴型化合物包含但不限于:(1)新日铁化学(Nippon Steel Chemical Co.,Ltd)所制造的商品:例如ESF-300等;(2)大阪瓦斯(Osaka Gas Co.,Ltd)所制造的商品:例如PG-100、EG-210等;(3)短信科技(S.M.S Technology Co.,Ltd)所制造的商品:例如SMS-F9PhPG、SMS-F9CrG、SMS-F914PG等。
其次,上述具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)亦可具有如下式(II-2)所示的结构:
式(II-2)中,R65至R78分别为相同或不同,且表示氢原子、卤素原子、C1至C8的烷基或C6至C15的芳香基,且n表示0至10的整数。
前述式(II-2)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)例如是通过在碱金属氢氧化物存在下,使具有下式式(II-2-1)结构的化合物与卤化环氧丙烷进行反应而得:
在上式(II-2-1)中,R65至R78以及n的定义分别与式(II-2)中的R65至R78以及n的定义相同,在此不另赘述。
再者,前述式(II-2)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)例如是在酸催化剂存在下,使用具有下式(II-2-2)结构的化合物与酚(phenol)类进行缩合反应后,形成具有式(II-2-1)结构的化合物。接着,通过加入过量的卤化环氧丙烷进行脱卤化氢反应(dehydrohalogenation),而获得如式(II-2)所示的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i):
在上式(II-2-2)中,R79与R80分别为相同或不同的氢原子、卤素原子、C1至C8的烷基或C6至C15的芳香基;X1及X2分别为相同或不同的卤素原子、C1至C6的烷基或C1至C6的烷氧基。较佳地,上述卤素原子可例如氯或溴,上述烷基可例如甲基、乙基或叔丁基,上述烷氧基可例如甲氧基或乙氧基。
作为上述酚类的具体例,可列举如:酚(phenol)、甲酚(cresol)、乙酚(ethylphenol)、n-丙酚(n-propylphenol)、异丁酚(isobutylphenol)、t-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)或环己基甲酚(cyclohexylcresol)等。上述酚类一般可单独或混合多种使用。
基于上述具有式(II-2-2)结构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,其中以2摩尔至15摩尔较佳。
作为上述酸催化剂的具体例,可列举为:盐酸、硫酸、对甲苯磺酸(p-toluenesulfonicacid)、草酸(oxalic acid)、三氟化硼(boron trifluoride)、无水氯化铝(aluminium chlorideanhydrous)、氯化锌(zinc chloride)等,其中以对甲苯磺酸、硫酸或盐酸较佳。上述酸催化剂可单独或混合多种使用。
另外,上述酸催化剂的使用量虽无特别的限制,但基于上述具有式(II-2-2)结构的化合物的使用量为100重量百分比(wt%),酸催化剂的使用量较佳为0.1wt%至30wt%。
上述缩合反应可在无溶剂或是在有机溶剂存在下进行。其次,上述有机溶剂的具体例可列举为:甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)或甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone)等。上述有机溶剂可单独或混合多种使用。
基于具有式(II-2-2)结构的化合物及酚类的使用量总和为100wt%,上述有机溶剂的使用量为50wt%至300wt%,其中以100wt%至250wt%较佳。另外,上述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。
在完成上述缩合反应后,可进行中和处理或水洗处理。上述中和处理是将反应后的溶液的pH值调整为pH 3至pH 7,其中以pH 5至pH 7较佳。上述水洗处理可使用中和剂来进行,此中和剂为碱性物质,且其具体例可列举为:氢氧化钠(sodium hydroxide)、氢氧化钾(potassium hydroxide)等碱金属氢氧化物;氢氧化钙(calcium hydroxide)、氢氧化镁(magnesium hydroxide)等碱土类金属氢氧化物;二亚乙基三胺(diethylene triamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、苯胺(aniline)、苯二胺(phenylene diamine)等有机胺;以及氨(ammonia)、磷酸二氢钠(sodium dihydrogen phosphate)等。上述水洗处理可采用现有方法进行,例如,在反应后的溶液中,加入含中和剂的水溶液,反复进行萃取即可。经中和处理或水洗处理后,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,即可获得具有式(II-2-2)结构的化合物。
作为上述卤化环氧丙烷的具体例,可例举为:3-氯-1,2-环氧丙烷(3-chloro-1,2-epoxypropane)、3-溴-1,2-环氧丙烷(3-bromo-1,2-epoxypropane)或上述任意组合。在进行上述脱卤化氢反应之前,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。上述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。
于本发明的具体例中,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。在此具体例中,将上述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。
上述脱卤化氢反应进行前,亦可添加氯化四甲铵(tetramethyl ammonium chloride)、溴化四甲铵(tetramethyl ammonium bromide)、三甲基苄基氯化铵(trimethyl benzylammonium chloride)等的季铵盐作为催化剂,并在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,于20℃至120℃的温度下,使其反应1小时至10小时,以进行脱卤化氢反应。
基于上述具有式(II-2-1)结构的化合物中的羟基总当量为1当量,上述卤化环氧丙烷的使用量可为1当量至20当量,其中以2当量至10当量较佳。基于上述具有式(II-2-1)结构的化合物中的羟基总当量为1当量,上述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,其中以0.9当量至11当量较佳。
此外,为了使上述脱卤化氢反应顺利进行,除了可添加甲醇、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,基于上述卤化环氧丙烷的总量为100wt%,醇类的使用量可为2wt%至20wt%,较佳为4wt%至15wt%。在使用非质子性的极性溶媒的例子中,基于卤化环氧丙烷的总量为100wt%,非质子性的极性溶媒的使用量可为5wt%至100wt%,其中,以10wt%至90wt%较佳。
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除去卤化环氧丙烷、醇类及非质子性的极性溶媒等。上述加热减压例如是于温度为110℃至250℃,且压力为1.3kPa(10mmHg)以下的环境下进行。
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,再次进行脱卤化氢反应。在脱卤化氢反应中,基于上述具有式(II-2-1)结构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,其中,以0.05摩尔至0.2摩尔较佳。另外,上述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,通过过滤及水洗等步骤去除盐类。此外,亦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,而可获得如式(II-2)所示的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)。上述式(II-2)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)可包含但不限于如商品名为NC-3000、NC-3000H、NC-3000S及NC-3000P等日本化药(NipponKayaku Co.Ltd.)所制造的商品。
前述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(ii)例如是选自于由以下(1)至(3)所组成的群组:(1)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;(2)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;(3)由含羟基的(甲基)丙烯酸酯与羧酸酐化合物(iii)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下述第二碱可溶性树脂(C-2)的混合物所含的羧酸酐化合物(iii)相同,故于此不再赘述。
上述第二碱可溶性树脂(C-2)的混合物更可选择性地包含羧酸酐化合物(iii)及/或含环氧基的化合物(iv)。上述羧酸酐化合物(iii)可选自由以下(1)至(2)所组成的群组:(1)丁二酸酐(butanedioic anhydride)、顺丁烯二酸酐(maleic anhydride)、衣康酸酐(Itaconicanhydride)、邻苯二甲酸酐(phthalic anhydride)、四氢邻苯二甲酸酐(tetrahydrophthalicanhydride)、六氢邻苯二甲酸酐(hexahydrophthalic anhydride)、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐(methyl endo-methylenetetrahydro phthalic anhydride)、氯茵酸酐(chlorendic anhydride)、戊二酸酐或偏三苯甲酸酐(1,3-dioxoisobenzofuran-5-carboxylic anhydride)等二元羧酸酐化合物;以及(2)二苯甲酮四甲酸二酐(benzophenone tetracarboxylic dianhydride,简称BTDA)、双苯四甲酸二酐或双苯醚四甲酸二酐等四元羧酸酐化合物。
上述含环氧基的化合物(iv)例如是选自甲基丙烯酸环氧丙酯、3,4-环氧基环己基甲基丙烯酸酯、含不饱和基的缩水甘油醚化合物、含环氧基的不饱和化合物或上述的任意组合所组成的群组。前述含不饱和基的缩水甘油醚化合物包含但不限于商品名DenacolEX-111、EX-121Denacol、Denacol EX-141、Denacol EX-145、Denacol EX-146、DenacolEX-171、Denacol EX-192等的化合物(以上为长濑化成工业株式会社的商品)。
前述第二碱可溶性树脂(C-2)可由式(II-1)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)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(ii)进行聚合反应,形成含羟基的反应产物,接着,再添加羧酸酐化合物(iii)进行反应所制得。基于上述含羟基的反应产物的羟基总当量为1当量,羧酸酐化合物(iii)所含有的酸酐基的当量较佳为0.4当量至1当量,更佳为0.75当量至1当量。当使用多个羧酸酐化合物(iii)时,可于反应中依序添加或同时添加。当使用二元羧酸酐化合物及四元羧酸酐化合物作为羧酸酐化合物(iii)时,二元羧酸酐化合物及四元羧酸酐化合物的摩尔比例较佳为1/99至90/10,更佳为5/95至80/20。另外,上述反应的操作温度范围例如是在50℃至130℃的范围。
前述第二碱可溶性树脂(C-2)可由式(II-2)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)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(ii)进行反应,形成含羟基的反应产物,接着,再通过添加羧酸酐化合物(iii)及/或含环氧基的化合物(iv)进行聚合反应所制得。基于式(II-2)的具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)上的环氧基总当量为1当量,上述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(ii)的酸价当量较佳为0.8当量至1.5当量,更佳为0.9当量至1.1当量。基于上述含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(iii)的使用量较佳为10摩尔%至100摩尔%,更佳为20摩尔%至100摩尔%,特佳为30摩尔%至100摩尔%。
在制备上述第二碱可溶性树脂(C-2)时,为了加速反应,通常会于反应溶液中添加碱性化合物作为反应催化剂。上述反应催化剂可单独或混合使用,且上述反应催化剂包含但不限于:三苯基膦(triphenyl 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(benzyltriethylammonium chloride)等。基于上述具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)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(ii)的使用量总和为100重量份,反应催化剂的使用量较佳为0.01重量份至10重量份,更佳为0.3重量份至5重量份。
此外,为了控制聚合度,通常还会于反应溶液中添加聚合抑制剂(polymerizationinhibitor)。上述聚合抑制剂可包含但不限于: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)或吩噻嗪(phenothiazine)等。一般而言,上述聚合抑制剂可单独或混合多种使用。基于上述具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)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(ii)的使用量总和为100重量份,聚合抑制剂的使用量较佳为0.01重量份至10重量份,更佳为0.1重量份至5重量份。
在制备第二碱可溶性树脂(C-2)时,必要时可使用聚合反应溶剂。作为上述聚合反应溶剂的具体例,可例如:乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、2-丁醇、己醇或乙二醇等醇类化合物;甲乙酮或环己酮等酮类化合物;甲苯或二甲苯等芳香族烃类化合物;赛珞素(cellosolve)或丁基赛珞素(butyl cellosolve)等赛珞素类化合物;卡必妥(carbitol)或丁基卡必妥(butyl carbitol)等卡必妥类化合物;丙二醇单甲醚(propylene glycol monomethylether)等丙二醇烷基醚类化合物;二丙二醇单甲醚[di(propylene glycol)methyl ether]等多丙二醇烷基醚[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 ether acetate)或丙二醇甲醚醋酸酯(propyleneglycol methyl ether acetate)等醋酸酯类化合物;乳酸乙酯(ethyl lactate)或乳酸丁酯(butyllactate)等乳酸烷酯(alkyl lactate)类化合物;或二烷基二醇醚类。上述聚合反应溶剂一般可单独或混合多种使用。另外,上述第二碱可溶性树脂(C-2)的酸价较佳为50mgKOH/g至200mgKOH/g,更佳为60mgKOH/g至150mgKOH/g。
当未使用第二碱可溶性树脂(C-2)时,则会有耐显影性不佳的问题。
另外,上述第二碱可溶性树脂(C-2)通过胶体渗透层析仪(Gel PermeationChromatography,GPC)测定的聚苯乙烯换算的数均分子量较佳为800至8000,更佳为1,000至6000。
基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,第二碱可溶性树脂(C-2)的使用量范围为0重量份至97重量份;较佳为20重量份至95重量份;更佳为40重量份至90重量份。使用第二碱可溶性树脂(C-2),可进一步改善耐显影性。
本发明的碱可溶性树脂(C)可选择性包括其他碱可溶性树脂(C-3)。其他碱可溶性树脂(C-3)可包括但不限于含羧酸基或羟基的树脂。具体而言,其他碱可溶性树脂(C-3)的实例可包括:第一碱可溶性树脂(C-1)及第二碱可溶性树脂(C-2)以外的丙烯酸类树脂、脲烷(urethane)类树脂及酚醛清漆型(novolac)树脂等。
根据本发明的感光性树脂组合物,其包含含乙烯性不饱和基的化合物(D)。
根据本发明的含乙烯性不饱和基的化合物(D)可选自具有1个乙烯性不饱和基的化合物或具有2个以上(含2个)乙烯性不饱和基的化合物。
前述的具有1个乙烯性不饱和基的化合物可包含但不限于(甲基)丙烯酰胺((meth)acrylamide)、(甲基)丙烯酰吗啉、(甲基)丙烯酸-7-胺基-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、乙基二乙二醇(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)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、(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[tetrahydrofurfuryl(meth)acrylate]、(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、2-羟基-(甲基)丙烯酸乙酯、2-羟基-(甲基)丙烯酸丙酯、乙烯基己内酰胺、氮-乙烯基吡咯烷酮、(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)丙烯酸乙二酯、聚单(甲基)丙烯酸丙二酯、(甲基)丙烯酸冰片酯等。前述的具有1个乙烯性不饱和基的化合物(D-1)一般可单独一种或混合多种使用。
前述的具有2个以上(含2个)乙烯性不饱和基的化合物包含但不限于乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰酸二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰酸三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改质(改性)的三(2-羟基乙基)异氰酸三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、环氧乙烷(简称EO)改质的三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、环氧丙烷(简称PO)改质的三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙酯、三丙二醇二(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、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、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、己内酯改质的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改质的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸二三羟甲基丙酯[di(trimethylolpropane)tetra(meth)acrylate]、经环氧乙烷改质的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、经环氧丙烷改质的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、经环氧乙烷改质的氢化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、经环氧丙烷改质的氢化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、经环氧丙烷改质的甘油三(甲基)丙烯酸酯、经环氧乙烷改质的双酚F二(甲基)丙烯酸酯、酚醛清漆聚缩水甘油醚(甲基)丙烯酸酯等。前述的具有2个以上(含2个)乙烯性不饱和基的化合物(D)一般可单独一种或混合多种使用。
作为上述的含乙烯性不饱和基的化合物(D)的具体例,可为:三丙烯酸三羟甲基丙酯、经环氧乙烷改质的三丙烯酸三羟甲基丙酯、经环氧丙烷改质的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、己内酯改质的二季戊四醇六丙烯酸酯、四丙烯酸二三羟甲基丙酯、经环氧丙烷改质的甘油三丙烯酸酯或上述的任意组合。
基于前述的碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,含乙烯性不饱和基的化合物(D)的使用量较佳为30重量份至300重量份,更佳为40重量份至250重量份,尤佳为50重量份至200重量份。
根据本发明的光起始剂(E)并无特别限制,其可包含但不限于:O-酰基肟类化合物、三氮杂苯类化合物、苯乙烷酮类化合物、二咪唑类化合物、二苯甲酮类化合物、α-二酮类化合物、酮醇类化合物、酮醇醚类化合物、酰膦氧化物类化合物、醌类化合物、含卤素类化合物、过氧化物等。
上述O-酰基肟类化合物的具体例为:1-[4-(苯基硫代)苯基]-庚烷-1,2-二酮2-(O-苯酰基肟)、1-[4-(苯基硫代)苯基]-辛烷-1,2-二酮2-(O-苯酰基肟)、1-[4-(苯酰基)苯基]-庚烷-1,2-二酮2-(O-苯酰基肟)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-乙烷酮1-(O-乙酰基肟)、1-[9-乙基-6-(3-甲基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-乙烷酮1-(O-乙酰基肟)、1-[9-乙基-6-苯酰基-9H-咔唑-3-取代基]-乙烷酮1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基甲氧基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基甲氧基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基甲氧基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基甲氧基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧杂戊环基)苯酰基}-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧杂戊环基)甲氧基苯酰基}-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)等。
上述O-酰基肟类化合物较佳为1-[4-(苯基硫代)苯基]-辛烷-1,2-二酮2-(O-苯酰基肟)(例如汽巴精化有限公司(Ciba Specialty Chemicals)所制造的OXE 01)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-乙烷酮1-(O-乙酰基肟)(例如汽巴精化有限公司所制造的OXE 02)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃甲氧基苯酰基)-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)、乙烷酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧杂戊环基)甲氧基苯酰基}-9H-咔唑-3-取代基]-1-(O-乙酰基肟)等。上述O-酰基肟类化合物可单独或混合多种使用,视实际需要而定。
上述三氮杂苯类化合物可包括但不限于乙烯基-卤代甲基-s-三氮杂苯化合物、2-(萘并-1-取代基)-4,6-双-卤代甲基-s-三氮杂苯化合物及4-(对-胺基苯基)-2,6-二-卤代甲基-s-三氮杂苯化合物等。
上述乙烯基-卤代甲基-s-三氮杂苯化合物的具体例为:2,4-双(三氯甲基)-6-对-甲氧基苯乙烯基-s-三氮杂苯、2,4-双(三氯甲基)-3-(1-对-二甲基胺基苯基-1,3-丁二烯基)-s-三氮杂苯、2-三氯甲基-3-胺基-6-对-甲氧基苯乙烯基-s-三氮杂苯等。
上述2-(萘并-1-取代基)-4,6-双-卤代甲基-s-三氮杂苯化合物的具体例为:2-(萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(4-甲氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(4-乙氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(4-丁氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-[4-(2-甲氧基乙基)-萘并-1-取代基]-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-[4-(2-乙氧基乙基)-萘并-1-取代基]-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-[4-(2-丁氧基乙基)-萘并-1-取代基]-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(2-甲氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(6-甲氧基-5-甲基-萘并-2-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(6-甲氧基-萘并-2-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(5-甲氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(4,7-二甲氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(6-乙氧基-萘并-2-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯、2-(4,5-二甲氧基-萘并-1-取代基)-4,6-双-三氯甲基-s-三氮杂苯等。
上述4-(对-胺基苯基)-2,6-二-卤代甲基-s-三氮杂苯化合物的具体例为:4-[对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-甲基-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-甲基-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[对-N,N-二(苯基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(对-N-氯乙基羰基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[对-N-(对-甲氧基苯基)羰基胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-溴-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-氯-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-氟-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-溴-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-氯-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-氟-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-溴-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-氯-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[邻-氟-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-溴-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-氯-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-[间-氟-对-N,N-二(氯乙基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(间-溴-对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(间-氯-对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(间-氟-对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(邻-溴-对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(邻-氯-对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(邻-氟-对-N-乙氧基羰基甲基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(间-溴-对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(间-氯-对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(间-氟-对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(邻-溴-对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(邻-氯-对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、4-(邻-氟-对-N-氯乙基胺基苯基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、2,4-双(三氯甲基)-6-[3-溴-4-[N,N-双(乙氧基羰基甲基)胺基]苯基]-1,3,5-三氮杂苯等。
上述三氮杂苯类化合物较佳为4-[间-溴-对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)胺基苯基]-2,6-二(三氯甲基)-s-三氮杂苯、2,4-双(三氯甲基)-6-对-甲氧基苯乙烯基-s-三氮杂苯等。上述三氮杂苯化合物可单独或混合多种使用,视实际需要而定。
上述苯乙烷酮类化合物的具体例为:对二甲胺苯乙烷酮、α,α'-二甲氧基氧化偶氮苯乙烷酮、2,2'-二甲基-2-苯基苯乙烷酮、对-甲氧基苯乙烷酮、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代-1-丙酮(商品名IRGACURE 907;汽巴精化有限公司制)、2-苄基-2-N,N-二甲胺-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮等。上述苯乙烷酮类化合物以2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗福啉代-1-丙酮、2-苄基-2-N,N-二甲胺-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮等较佳。上述苯乙烷酮类化合物可单独或混合多种使用,视实际需要而定。
上述二咪唑类化合物的具体例为:2,2'-双(邻-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、2,2'-双(邻-氟苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、2,2'-双(邻-甲基苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、2,2'-双(邻-甲氧基苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、2,2'-双(邻-乙基苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、2,2'-双(对-甲氧基苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、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'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑、2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑等。上述二咪唑类化合物以2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑较佳。上述二咪唑类化合物可单独或混合多种使用,视实际需要而定。
上述二苯甲酮类化合物的具体例为:噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、噻吨酮-4-砜、二苯甲酮、4,4'-双(二甲胺)二苯甲酮、4,4'-双(二乙胺)二苯甲酮等。上述二苯甲酮类化合物以4,4'-双(二乙胺)二苯甲酮较佳。上述二苯甲酮类化合物可单独或混合多种使用,视实际需要而定。
上述α-二酮类化合物的具体例为:苯偶酰、乙酰基等。上述酮醇类化合物可列举为:二苯乙醇酮。上述酮醇醚类化合物可列举为:二苯乙醇酮甲醚、二苯乙醇酮乙醚、二苯乙醇酮异丙醚等。上述酰膦氧化物类化合物可列举为:2,4,6-三甲基苯酰二苯基膦氧化物、双-(2,6-二甲氧基苯酰)-2,4,4-三甲基苯基膦氧化物等。上述醌类化合物可列举为:蒽醌、1,4-萘醌等。上述含卤素类化合物可列举为:苯酰甲基氯、三溴甲基苯砜、三(三氯甲基)-s-三氮杂苯等。上述过氧化物可列举为:二-叔丁基过氧化物等。上述α-二酮类化合物、酮醇类化合物、酮醇醚类化合物、酰膦氧化物类化合物、醌类化合物、含卤素类化合物、过氧化物等可单独或混合多种使用,视实际需要而定。
根据本发明的光起始剂(E)的使用量可依需要调配,基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,光起始剂(E)的使用量较佳为10重量份至150重量份,更佳为15重量份至120重量份,尤佳为20重量份至100重量份。
根据本发明的有机溶剂(F)较佳为可溶解有机颜料(A)、染料(B)、碱可溶性树脂(C)、含乙烯性不饱和基的化合物(D)、光起始剂(E)及含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G),且不与上述成分相互反应,并具有适当挥发性者。
上述有机溶剂(F)的具体例为:乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丙醚、二乙二醇单正丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单正丙醚、二丙二醇单正丁醚、三丙二醇单甲醚或三丙二醇单乙醚等烷基二醇单烷醚类化合物;乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯或丙二醇甲醚醋酸酯或丙二醇乙醚醋酸酯等烷基二醇单烷醚醋酸酯类化合物;二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚或四氢呋喃等其他醚类化合物;甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮或二丙酮醇等酮类化合物;乳酸甲酯或乳酸乙酯等乳酸烷酯类化合物;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、乙氧基醋酸乙酯、羟基醋酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲基-3-甲氧基丁基醋酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸正戊酯、醋酸异戊酯、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、乙酰醋酸甲酯、乙酰醋酸乙酯或2-氧基丁酸乙酯等其他酯类化合物;甲苯或二甲苯等芳香族烃类化合物;N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺等羧酸胺类化合物;或上述任意组合。上述有机溶剂(F)一般可单独或混合多种使用。
基于上述碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,有机溶剂(F)的使用量较佳为500重量份至5000重量份,更佳为800重量份至4500重量份,尤佳为1000重量份至4000重量份。
根据本发明的含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)包括第一含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1)或第二含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2)或上述两者的组合。
第一含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1)为由式(IV)表示的化合物或其缩合物,
Si(Y1)a(OY2)4-a 式(IV)
式(IV)中,Y1及Y2各自独立表示C1至C8的烷基、C6至C10的环烷基、C6至C10的芳基、C2至C7的烷基羰基或具有氧杂环丁基的有机基,其中Y1及Y2中的至少一者为具有氧杂环丁基的有机基;a表示选自0至3的整数;
第二含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2)是由式(V)表示的化合物经加热缩合反应,再与由式(VI)表示的含羟基的氧杂环丁烷化合物进行酯交换反应而得;
Si(Y3)b(OY4)4-b 式(V)
式(V)中,Y3各自独立表示C1至C8的烷基、C6至C10的环烷基或C6至C10的芳基;Y4各自独立表示C1至C8的烷基、C6至C10的环烷基、C6至C10的芳基或C2至C5的烷基羰基;b表示选自0至2的整数;
式(VI)中,Y5至Y10各自独立表示氢原子、氟原子、C1至C4的烷基、具有羟基的烷基或苯基,其中,Y5至Y10中的至少一者为具有羟基的烷基。
由式(IV)表示的化合物的具体例包括3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基三乙酰氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基甲基二乙酰氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基二甲基甲氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基二甲基乙氧基硅烷、3-[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]丙基二甲基乙酰氧基硅烷、(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基三甲氧基硅烷、(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基三乙氧基硅烷、双[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]二甲氧基硅烷、双[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]二乙氧基硅烷、三[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]甲氧基硅烷、三[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]乙氧基硅烷,或上述化合物的组合。基于水解的观点,由式(IV)表示的化合物较佳为具有甲氧基。
由式(V)表示的化合物的具体例包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷,或上述化合物的组合。基于酯交换反应的立体障碍(steric hindrance)较小的观点,由式(V)表示的化合物较佳为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷,或上述化合物的组合。
基于合成容易的观点,由式(VI)表示的含羟基的氧杂环丁烷化合物的具体例较佳为包括(3-甲基氧杂环丁烷-3-基)甲醇、(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲醇、2-羟基甲基氧杂环丁烷,或上述化合物的组合。
由式(IV)表示的化合物的市售商品,例如TMSOX或TESOX(以上,由东亚合成公司制造)。由式(IV)表示的化合物的缩合物的市售商品,例如OX-SQ(Mw=2500)、OX-SQ-H或OX-SQ-SI20(由东亚合成公司制造)。第二含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2)的市售商品,例如OXT-191(由东亚合成公司制造,Mw=1589)。上述市售商品可单独使用或组合多种来使用。
本发明的硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)可通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的重均分子量为200以上、4000以下;较佳为250以上、3500以下;更佳为300以上、3000以下。当使用的硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的重均分子量介于200以上、4000以下时,则热溶剂膜厚变化率较佳。
基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的使用量可为10重量份至100重量份,较佳为15重量份至80重量份,且更佳为20重量份至60重量份。当未使用含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G),则热溶剂膜厚变化率不佳。
于本发明的较佳具体例中,彩色滤光片用感光性树脂组合物还包括添加剂(H),例如:填充剂、碱可溶性树脂(C)以外的高分子化合物、密着促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防凝聚剂等,以提供由感光性树脂组合物制得的滤光片片段的物性及化性需求。
添加剂(H)可单独或混合使用,且添加剂(H)包含但不限于玻璃、铝等填充剂;聚乙烯醇、聚乙二醇单烷基醚、聚氟丙烯酸烷酯等碱可溶性树脂(C)以外的高分子化合物;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、氮-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、氮-(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等密着促进剂;2,2-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二-叔丁基苯酚等抗氧化剂;2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯基迭氮、烷氧基苯酮等紫外线吸收剂;及聚丙烯酸钠等防凝聚剂。
本发明亦提供一种彩色滤光片的制造方法,其包括使用前述的彩色滤光片用感光性树脂组合物形成像素层。
本发明又提供一种彩色滤光片,其是由前述的方法所制得。
较佳地,彩色滤光片包含有像素层,且像素层是使用前述彩色滤光片用感光性树脂组合物所形成。
本发明的彩色滤光片的形成方法,主要是通过回转涂布、流延涂布、喷墨涂布(ink-jet)或辊式涂布等涂布方式,将混合成溶液状态的前述彩色滤光片用感光性组合物涂布在基板上。涂布后,先以减压干燥的方式,去除大部分的溶剂,再以预烤(pre-bake)方式将溶剂去除而形成预烤涂膜。其中,减压干燥及预烤的条件,依各成分的种类、配合比率而异,通常,减压干燥是在0至200mmHg的压力下进行1秒钟至60秒钟,而预烤是在70至110℃温度下进行1分钟至15分钟。预烤后,预烤涂膜于所指定的光罩(mask)下曝光,于23±2℃温度下浸渍于显影液15秒至5分钟进行显影,除去不要的部分而形成图案。曝光使用的光线,以g线、h线、i线等的紫外线为佳,而紫外线装置可为(超)高压水银灯或金属卤素灯。
前述基板的具体例如:用于液晶显示装置等的无碱玻璃、钠钙玻璃、硬质玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃及于这些玻璃上附着透明导电膜者;或用于固体摄影装置等光电变换装置基板(如:硅基板)等等。这些基板一般先形成隔离各像素着色层的黑色矩阵(black matrix)。
再者,显影液的具体例如: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,1,8-二氮杂二环-(5,4,0)-7-十一烯等碱性化合物所构成的碱性水溶液,其浓度一般为0.001至10重量%,较佳为0.005至5重量%,更佳为0.01至1重量%。
使用前述碱性水溶液所构成的显影液时,一般于显影后再以水洗净,其次以压缩空气或压缩氮气将图案风干。
风干后的具有光硬化涂膜层的基板,利用热板或烘箱等加热装置,在温度100至280℃下加热1至15分钟,将涂膜中的挥发性成分去除,并且使涂膜中未反应的乙烯性不饱和双键进行热硬化反应。使用各色(主要包括红、绿、蓝三色)的感光性树脂组合物在预定的像素上以同样的步骤重复操作三次,即可得到红、绿、蓝三色的光硬化像素着色层。
其次,在像素着色层上,以220℃至250℃温度于真空下形成ITO(氧化铟锡)蒸镀膜,必要时,对ITO蒸镀膜施行蚀刻及布线之后,再涂布液晶配向膜用聚酰亚胺,进而烧成,即可作为液晶显示器用的彩色滤光片。
本发明又一目的在于提供一种液晶显示元件,液晶显示元件包含前述彩色滤光片。
本发明的液晶显示元件,主要是通过上述彩色滤光片形成方法所形成的彩色滤光片基板,以及设置有薄膜晶体管(TFT,Thin Film Transistor)的驱动基板所构成,其中,在2片基板间介入间隙(晶胞间隔,cell gap)作对向配置,2片基板的周围部位用封止剂贴合,在基板表面以及封止剂所区分出的间隙内充填注入液晶,封住注入孔而构成液晶晶胞(cell)。然后,在液晶晶胞的外表面,亦即构成液晶晶胞的各个基板的其他侧面上,贴合偏光板而制得液晶显示元件。
现以下列实例予以详细说明本发明,但并不意味本发明仅局限于这些实例所揭示的内容。
合成例
合成例:第一碱可溶性树脂(C-1)的制备
合成例C-1-1:第一碱可溶性树脂(C-1-1)的制造方法
在容积500毫升的三颈烧瓶中,加入0.7摩尔的二甲基二甲氧基硅烷(以下简称DMDMS)、0.23摩尔的苯基三甲氧基硅烷(以下简称PTMS)、0.05摩尔的3-(三乙氧基硅基)丙基丁二酸酐(以下简称GF-20)、0.02摩尔的3-(三甲氧基硅基)丙基戊二酸酐(以下简称TMSG)及200克的丙二醇单乙醚(以下简称为PGEE),并于室温下一边搅拌一边于30分钟内添加草酸水溶液(0.4克的草酸溶解于75克的水中)。接着,将烧瓶浸渍于30℃的油浴中,搅拌30分钟后,将上述的反应溶液加热至105℃,持续搅拌以进行聚缩合反应。反应6小时后,利用蒸馏方式去除溶液中的溶剂,即可得到第一碱可溶性树脂(C-1-1),通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的重均分子量为6050。
合成例C-1-2至C-1-6:
合成例C-1-2至C-1-6是使用与合成例C-1-1的第一碱可溶性树脂(C-1-1)的制作方法相同的制备方法,不同之处在于合成例C-1-2至C-1-6是改变聚硅氧烷聚合物中原料的种类与使用量及聚合条件,其配方及聚合条件分别如表1所示,此处不另赘述。
表1:
简称 | 化合物名称 | 分子量 |
MTMS | 甲基三甲氧基硅烷 | 136 |
DMDMS | 二甲基二甲氧基硅烷 | 120 |
PTMS | 苯基三甲氧基硅烷 | 198 |
PTES | 苯基三乙氧基硅烷 | 240 |
GF-20 | 3-(三乙氧基硅基)丙基丁二酸酐 | 304 |
TMSG | 3-(三甲氧基硅基)丙基戊二酸酐 | 276 |
TMS-GAA | 3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷 | 236 |
TMSOX-D | 2-环氧丙烷基丁氧基丙基三甲氧基硅烷 | 334 |
PGEE | 丙二醇单乙醚 | 104 |
DAA | 4-羟基-4-甲基-2-戊酮 | 116 |
合成例:第二碱可溶性树脂(C-2)的制备
合成例C-2-1:第二碱可溶性树脂(C-2-1)的制造方法
将100重量份的芴环氧化合物(型号ESF-300,新日铁化学制;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及130重量份的丙二醇甲醚醋酸酯连续添加至500mL的四口烧瓶中,且入料速度控制在25重量份/分钟,将温度维持在100℃至110℃的范围内,反应15小时后,即可获得固体成分浓度为50wt%的淡黄色透明混合液。
接着,将100重量份的上述混合液溶于25重量份的乙二醇乙醚醋酸酯中,同时添加6重量份的四氢邻苯二甲酸酐及13重量份的二苯甲酮四甲酸二酐,并加热至110℃至115℃,反应2小时后,即可获得酸价为98.0mgKOH/G,通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的数均分子量为1623的第二碱可溶性树脂(C-2-1)。
合成例C-2-2:第二碱可溶性树脂(C-2-2)的制造方法
将100重量份的芴环氧化合物(型号ESF-300,新日铁化学制;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及130重量份的丙二醇甲醚醋酸酯连续添加至500mL的四口烧瓶中,且入料速度控制在25重量份/分钟,将温度维持在100℃至110℃的范围内,反应15小时后,即可获得固体成分浓度为50wt%的淡黄色透明混合液。
接着,将100重量份的上述混合液溶于25重量份的乙二醇乙醚醋酸酯中,同时添加13重量份的二苯甲酮四甲酸二酐,在90℃至95℃下反应2小时,接着,添加6重量份的四氢邻苯二甲酸酐,并于90℃至95℃下反应4小时,即可获得酸价为99.0mgKOH/g,通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的数均分子量为2162的第二碱可溶性树脂(C-2-2)。
合成例C-2-3:第二碱可溶性树脂(C-2-3)的制造方法
将400重量份的环氧化合物(型号NC-3000,日本化药(株)制;环氧当量288)、102重量份的丙烯酸、0.3重量份的甲氧基酚(methoxyphenol)、5重量份的三苯基膦及264重量份的丙二醇甲醚醋酸酯置于反应瓶中,将温度维持在95℃,反应9小时后,即可获得酸价为2.2mgKOH/g的中间产物。接着,加入151重量份的四氢邻苯二甲酸酐(tetrahydrophthalic anhydride),在95℃下反应4小时,即可获得酸价为102mgKOH/g,通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的数均分子量为2589的第二碱可溶性树脂(C-2-3)。
合成例C-2-4:第二碱可溶性树脂(C-2-4)的制造方法
将100重量份的芴环氧化合物(型号ESF-300,新日铁化学制;环氧当量231)、96重量份的2-甲基丙烯酰氧乙基丁二酸、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及130重量份的丙二醇甲醚醋酸酯连续添加至500mL的四口烧瓶中,且入料速度控制在25重量份/分钟,将温度维持在100℃至110℃的范围内,反应18小时后,即可获得固体成分浓度为50wt%的淡黄色透明混合液。
接着,将100重量份的上述混合液溶于25重量份的乙二醇乙醚醋酸酯中,同时添加6重量份的四氢邻苯二甲酸酐及13重量份的二苯甲酮四甲酸二酐,并加热至110℃至115℃,反应2小时后,即可获得酸价为90.0mgKOH/g,通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的数均分子量为3101的第二碱可溶性树脂(C-2-4)。
合成例:含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的制备
合成例G-1-1:含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1-1)的制造方法
在80克的二丙酮醇(Diacetone alcohol,DAA)中,加入27.84克(100毫摩尔)的TMSOX(由东亚合成公司制造)及0.54克(30.0毫摩尔)的水,并于室温下搅拌一阵子之后,在60℃下搅拌2小时。之后,升温至160℃,一边使二丙酮醇与甲醇共沸,一边反应6小时。即可获得以二丙酮醇稀释的固体含量浓度为20重量%、以下述式(a)表示的含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1-1),通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的重均分子量为808。。
合成例G-2-1:含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2-1)的制造方法
在400克的二丙酮醇中,加入89.41克(0.1摩尔)的Methyl silicate 53A(由式(b)表示的化合物,其中m为7或8,由Colcoat公司制造)及209.9克(1.8摩尔)的(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲醇,并于室温下搅拌一阵子之后,在60℃下搅拌2小时。之后,升温至160℃,一边使二丙酮醇与甲醇共沸,一边反应6小时。即可获得以二丙酮醇稀释的固体含量浓度为20重量%、以下述式(c)表示的含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2-1)。在式(c)中,m为8,通过凝胶渗透层析仪(GPC)测定且聚苯乙烯换算的重均分子量为2406。
实施例1
使用前述合成例所得的第一碱可溶性树脂(C-1-1)100重量份、表2所示的有机颜料(A-1-1)50重量份、染料(B-1)10重量份、二季戊四醇六丙烯酸酯(东亚合成制造)(以下简称D-1)30重量份、2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代-1-丙酮(以下简称E-1)5重量份、2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑(以下简称E-2)3重量份、4,4'-双(二乙胺)二苯甲酮(以下简称E-3)2重量份、含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1-1)10重量份、3-硫醇基丙基三甲氧基硅烷(以下简称H-1)0.1重量份,加入有机溶剂3-乙氧基丙酸乙酯(以下简称F-1)500重量份后,以摇动式搅拌器,加以溶解混合,即可调制而得彩色滤光片用感光性树脂组合物,彩色滤光片用感光性树脂组合物以下述的各测定评价方式进行评价,所得结果如表2所示。
实施例2至10及对比例1至10:
实施例2至10及对比例1至10是使用与实施例1彩色滤光片用感光性树脂组合物制作方法相同的操作方法,不同之处在于实施例2至10及对比例1至10是改变彩色滤光片用感光性树脂组合物中原料的种类及使用量,其配方及下列的评价结果如表2及表3所示。
表2:感光性树脂组合物的实施例
表3:感光性树脂组合物的对比例
表2及表3中:
简称 | 中文名称 |
A-1-1 | C.I颜料蓝15:6 |
A-1-2 | C.I颜料蓝15:4 |
A-1-3 | C.I颜料蓝15:1 |
A-2-1 | C.I颜料紫19 |
A-2-2 | C.I颜料紫23 |
B-1 | 式(1) |
B-2 | 式(22) |
B-3 | 式(28) |
B-4 | 式(31) |
D-1 | 二季戊四醇六丙烯酸酯(东亚合成制造) |
D-2 | 三丙烯酸三羟甲基丙酯 |
D-3 | TO-1382(日本东亚合成株式会社制造) |
E-1 | 2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉代-1-丙酮 |
E-2 | 2,2'-双(2,4-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基二咪唑 |
E-3 | 4,4'-双(二乙胺)二苯甲酮 |
E-4 | 1-[4-(苯基硫代)苯基]-辛烷-1,2-二酮2-(O-苯酰基肟) |
F-1 | 3-乙氧基丙酸乙酯 |
F-2 | 丙二醇甲醚醋酸酯 |
G-1-1 | 合成例G-1-1的化合物(Mw=808) |
G-1-2 | OX-SQ(由东亚合成公司制造,Mw=2500) |
G-2-1 | 合成例G-2-1的化合物(Mw=2406) |
G-2-2 | OXT-191(东亚合成公司制造,Mw=1589) |
H-1 | 3-硫醇基丙基三甲氧基硅烷 |
H-2 | 2,2-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚) |
H-3 | 3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷 |
H-4 | (3-甲基氧杂环丁烷-3-基)甲醇 |
评价方式:
(a)耐显影性:
将溶液态的彩色滤光片用感光性树脂组合物以旋转涂布的方式涂布在尺寸为100mm×100mm的玻璃基板上,并于约100mmHg的压力下进行减压干燥约30秒钟。然后,于温度80℃下预烤2分钟,藉以形成膜厚2.5μm的预烤涂膜。接着,以色度计(大冢电子公司制造,型号为MCPD)测定其色度(L*,a*,b*)。
之后,以紫外光曝光机(Canon制造,型号为PLA-501F)照射上述的预烤涂膜,其中紫外光曝光机的光强度设定为100mJ/cm2。然后,将预烤涂膜浸渍于23℃的显影液1分钟。以纯水洗净后,再次测定其色度,利用下式(VII)计算色度变化(ΔEab*),并根据下述基准进行评价,其中,所得到的色度变化(ΔEab*)越小,表示耐显影性越好:
ΔEab*=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2 式(VII)
◎:ΔEab*<2。
○:2≦ΔEab*<4。
△:4≦ΔEab*<6。
╳:6≦ΔEab*。
(b)表面粗糙度
将上述评价方式(a)的膜厚为2.5微米的预烤涂膜,以紫外光(曝光机CanonPLA-501F)100mJ/cm2的光量照射预烤涂膜后,再浸渍于23℃的显影液1分钟,以纯水洗净,再以235℃烘烤30分钟,即可在玻璃基板上形成膜厚2.0μm的像素着色层,使用AFM(Dimension3100、Veeco Instruments社制)测定表面粗糙度。测定面积为10μm2;
下述为表面粗糙度的评价基准:
◎:表面粗糙度<6nm;
○:6nm≦表面粗糙度<8nm;
△:8nm≦表面粗糙度<10nm;
╳:10nm≦表面粗糙度。
(c)热溶剂膜厚变化率:
将上述评价方式(a)的膜厚为2.5微米的预烤涂膜,以60mJ/cm2能量的紫外光分别照射预烤涂膜,然后将预烤涂膜浸渍于23℃的显影液1分钟。以清水清洗后,接着进行后烤,后烤温度为230℃,将后烤完的薄膜浸泡于60℃的丙二醇甲醚醋酸酯溶剂中6分钟,依如下公式计算膜厚变化率:
膜厚变化率=[|(浸泡后膜厚-浸泡前膜厚)|/浸泡前膜厚]×100%
较佳的膜厚的变化率范围为小于1%为佳;
◎:膜厚变化率<1%;
○:1%≦膜厚变化率<3%;
△:3%≦膜厚变化率<5%;
╳:5%≦膜厚变化率。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效,而非限制本发明。本领域技术人员对上述实施例所做的修改及变化仍不违背本发明的精神。
Claims (11)
1.一种彩色滤光片用感光性树脂组合物,其包含:
有机颜料(A);
染料(B);
碱可溶性树脂(C);
含乙烯性不饱和基的化合物(D);
光起始剂(E);
有机溶剂(F);及
含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G);
其中:
碱可溶性树脂(C)包含第一碱可溶性树脂(C-1),第一碱可溶性树脂(C-1)包含具有酸酐基或环氧基的聚硅氧烷聚合物,且聚硅氧烷聚合物是聚合用硅烷单体经聚合而成,且聚合用硅烷单体包含至少具有式(I)结构的硅烷单体:
Si(R45)t(OR46)4-t 式(I)
t为1至3的整数,且当t表示2或3时,多个R45各自为相同或不同;且当4-t表示2或3时,多个R46各自为相同或不同;
至少一个R45表示经酸酐基取代的C1至C10的烷基、经环氧基取代的C1至C10的烷基或经环氧基取代的烷氧基,且其余R45表示氢、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基或C6至C15的芳香基;及R46表示氢、C1至C6的烷基、C1至C6的酰基或C6至C15的芳香基;
第一碱可溶性树脂(C-1)的重均分子量介于6000至18000;及
含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的重均分子量介于200至4000。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,染料(B)包含具有式(III)结构的红色染料:
于式(III)中,
R1至R4各自独立表示氢,-R6,C6至C10的芳香烃基,或经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-SO3-、-SO3H、-SO3M、-COOH、-COOR6、-SO3R6、-SO2NHR8或-SO2NR8R9取代的C6至C10的芳香烃基;
R5表示-SO3-、-SO3H、-SO3M、-COOH、-COOR6、-SO3R6、-SO2NHR8或-SO2NR8R9;
m表示0至5的整数;当m表示2至5时,多个R5为相同或不同;
X表示卤素原子;
a表示0或1;
R6表示C1至C10的烷基或经卤素原子取代的C1至C10的烷基,其中C1至C10的烷基或经卤素原子取代的C1至C10的烷基中的-CH2-未经置换或经置换为-O-、羰基或-NR7-;
R7表示C1至C10的烷基或经卤素原子取代的C1至C10的烷基;
R8及R9各自独立表示C1至C10的直链烷基、C1至C10的支链烷基、C3至C30的环烷基、或-Q;其中,C1至C10的直链烷基、C1至C10的支链烷基或C3至C30的环烷基中的氢原子未经取代或经取代基所取代,所述取代基选自由羟基、卤素原子、-Q、-CH=CH2及-CH=CH-R6所组成的群;C1至C10的直链烷基、C1至C10的支链烷基或C3至C30的环烷基中的-CH2-未经置换或经置换为-O-、羰基或-NR7-;或
R8和R9结合形成C1至C10的杂环基,其中C1至C10的杂环基中的氢原子未经取代或经R6、-OH、或-Q所取代;
Q表示C6至C10的芳香烃基、C5至C10的杂芳香基、经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-NO2、-CH=CH2或-CH=CH-R6取代的C6至C10的芳香烃基、或经卤素原子、-R6、-OH、-OR6、-NO2、-CH=CH2及-CH=CH-R6取代的C5至C10的杂芳香基;及
M表示钾或钠。
3.根据权利要求1所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,第一碱可溶性树脂(C-1)的使用量范围为3重量份至100重量份。
4.根据权利要求1所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,碱可溶性树脂(C)进一步包含第二碱可溶性树脂(C-2),第二碱可溶性树脂(C-2)是由混合物进行聚合反应所制得,而所述混合物含有具有至少二个环氧基的环氧化合物(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(ii)。
5.根据权利要求4所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,具有至少二个环氧基的环氧化合物(i)具有如下式(II-1)或下式(II-2)所示的结构:
式(II-1)中,R61、R62、R63与R64分别为相同或不同,且表示氢原子、卤素原子、C1至C5的烷基、C1至C5的烷氧基、C6至C12的芳基或C6至C12的芳烷基;
式(II-2)中,R65至R78分别为相同或不同,且表示氢原子、卤素原子、C1至C8的烷基或C6至C15的芳香基,且n表示0至10的整数。
6.根据权利要求4所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,第二碱可溶性树脂(C-2)的使用量范围为0重量份至97重量份。
7.根据权利要求1所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)包括第一含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1)或第二含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2)或上述两者的组合,
第一含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-1)为由式(IV)表示的化合物或其缩合物,
Si(Y1)a(OY2)4-a 式(IV)
式(IV)中,Y1及Y2各自独立表示C1至C8的烷基、C6至C10的环烷基、C6至C10的芳基、C2至C7的烷基羰基或具有氧杂环丁基的有机基,其中Y1及Y2中的至少一者为具有氧杂环丁基的有机基;a表示选自0至3的整数;
第二含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G-2)是由式(V)表示的化合物经加热缩合反应,再与由式(VI)表示的含羟基的氧杂环丁烷化合物进行酯交换反应而得;
Si(Y3)b(OY4)4-b 式(V)
式(V)中,Y3各自独立表示C1至C8的烷基、C6至C10的环烷基或C6至C10的芳基;
Y4各自独立表示C1至C8的烷基、C6至C10的环烷基、C6至C10的芳基或C2至C5的烷基羰基;b表示选自0至2的整数;
式(VI)中,Y5至Y10各自独立表示氢原子、氟原子、C1至C4的烷基、具有羟基的烷基或苯基,其中,Y5至Y10中的至少一者为具有羟基的烷基。
8.根据权利要求1所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物,其中,基于碱可溶性树脂(C)的使用量为100重量份,有机颜料(A)的使用量范围为50重量份至500重量份;染料(B)的使用量范围为10重量份至100重量份;含乙烯性不饱和基的化合物(D)的使用量范围为30重量份至300重量份;光起始剂(E)的使用量范围为10重量份至150重量份;有机溶剂(F)的使用量范围为介于500重量份至5000重量份;含硅原子的氧杂环丁烷化合物(G)的使用量范围为介于10重量份至100重量份。
9.一种彩色滤光片的制造方法,其包括使用根据权利要求1至8中任一项所述的彩色滤光片用感光性树脂组合物形成像素层。
10.一种彩色滤光片,其是由根据权利要求9所述的方法所制得。
11.一种液晶显示装置,其特征在于包含根据权利要求10所述的彩色滤光片。
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