TW201903527A - 著色感光性樹脂組合物及由其製備之遮光間隔物 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種著色感光性樹脂組合物，其在形成固化膜時防止產生不均勻之褶皺，以由此防止在顯示器形成時其邊緣可能產生之斑點，且具有較短之顯影時間。因此，所述著色感光性樹脂組合物可有利地用作用於形成保護膜、層間絕緣膜、遮光間隔物如黑柱狀間隔物及其類似物之材料，以用於各種電子零件，包含液晶顯示器（LCD）面板及有機發光二極體（OLED）顯示面板。

Description

著色感光性樹脂組合物及由其製備之遮光間隔物
本發明係關於一種著色感光性樹脂組合物，其適合作為用於形成保護膜、層間絕緣膜、間隔物、遮光構件及其類似物之材料以用於液晶顯示器（LCD）面板、有機發光二極體（OLED）顯示面板及其類似物；且係關於一種由所述組合物製得之遮光隔間隔物。
近來，為了保持液晶顯示器（LCD）之液晶單元中的上透明基板及下透明基板之間的恆定距離，採用由感光性樹脂組合物製備之間隔物。在LCD中，所述LCD為由施加至注入至兩個透明基板之間的恆定間隙中之液晶材料之電壓所驅動的電光器件，維持兩個基板之間的間隙恆定係非常關鍵的。若存在一個區域，其中透明基板之間的間隙不恆定，則施加至其上之電壓以及穿透此區域之光之透射率可能變化，產生空間上非均一亮度之缺陷。根據最近對大型LCD面板之需求，在LCD中在兩個透明基板之間維持恆定間隙更為關鍵。
此類間隔物可藉由將感光性樹脂組合物塗佈至基板上，且將塗佈之基板曝露於紫外線等，且在其上置放遮罩，然後進行顯影來製備。近來，已經做出將遮光材料用於間隔物之努力；相應地，已經積極開發各種著色感光性樹脂組合物。
近年來，使用著色感光性樹脂組合物將柱狀間隔物與黑色矩陣整合為單個模組之黑柱狀間隔物（BCS）旨在簡化製程步驟。用於製造此類黑色柱狀間隔物之著色感光性樹脂組合物不僅要求易於形成步長差，而且要求同時滿足彈性回復率以耐受上板之壓力。此外，當在顯示面板中由著色感光性樹脂組合物形成邊框時，若固化膜在其表面上具有不均勻之褶皺，則可能產生以下嚴重缺點：由於在組裝期間上板與下板之間的間隙存在缺陷，因此注入之液晶之量可能不均一，或者由於電信號傳輸不良，因此可能在顯示屏上產生斑點。
同時，為了賦予黑色柱狀間隔物（BCS）高遮光性，必須增加添加至樹脂組合物中之顏料之含量。就此而言，韓國（Korean）專利第0814660號揭示了一種黑色感光性樹脂組合物，其包括具有良好之遮光性及低介電常數之黑色有機顏料。但是，若使用大量之黑色有機顏料，則由於耐化學性不足之有機顏料之量增加，因此顏料在間隔物內部溶離。另外，隨著用於形成間隔物之感光性樹脂組合物中顏料之量增加，黏合劑、光可聚合化合物及其類似物之量相對減少，此產生間隔物之彈性回復率下降之問題。
技術問題 因此，本發明之目標在於提供一種著色感光性樹脂組合物，其能夠形成固化膜，所述固化膜使其表面之不均勻褶皺之發生降至最低，且同時滿足步長差特徵、耐化學性、彈性回復率及遮光性，而不顯著增加用於形成間隔物之感光性樹脂組合物中之顏料的量；以及由此製得之遮光間隔物。問題之解決方案
為了實現上述目標，本發明提供一種著色感光性樹脂組合物，其包括： (A) 包括環氧基之共聚物； (B) 包括雙鍵之光可聚合化合物； (C) 光聚合引發劑；以及 (D) 著色劑，包括黑色無機著色劑， 其中以著色劑之固體含量之總重量計，著色劑包括50至100重量%之黑色無機著色劑，且 光可聚合化合物(B)中之雙鍵與共聚物(A)中之環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
此外，本發明提供一種由所述著色感光性樹脂組合物製得之遮光間隔物。本發明之有益效果
本發明之著色感光性樹脂組合物在形成固化膜時防止產生不均勻之褶皺，以由此防止在顯示器形成時其邊緣可能產生之斑點，並具有較短之顯影時間。因此，著色感光性樹脂組合物可有利地用作用於形成保護膜、層間絕緣膜、遮光間隔物如黑柱狀間隔物及其類似物之材料，以用於各種電子零件，包含液晶顯示器（LCD）面板及有機發光二極體（OLED）顯示面板。
此外，本發明之著色感光性樹脂組合物能夠形成固化膜，所述固化膜同時滿足步長差特徵、耐化學性、彈性回復率及遮光性，而不顯著增加顏料之量。
本發明之著色感光性樹脂組合物包括(A) 包括環氧基之共聚物；(B) 包括雙鍵之光可聚合化合物；(C) 光聚合引發劑；以及(D) 著色劑，包括黑色無機著色劑， 其中以著色劑之固體含量之總重量計，著色劑包括50至100重量%之黑色無機著色劑，且 光可聚合化合物(B)中之雙鍵與共聚物(A)中之環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
在本發明中，「(甲基)丙烯酸」意指「丙烯酸」及/或「甲基丙烯酸」且「(甲基)丙烯酸酯」意指「丙烯酸酯」及/或「甲基丙烯酸酯」。
在下文中，將詳細解釋著色感光性樹脂組合物之各組分。(A) 包括環氧基之共聚物
在本發明中使用之共聚物包括(a-1)結構單元，其衍生自烯屬不飽和羧酸、烯屬不飽和羧酸酐或其組合，(a-2)結構單元，其衍生自含有芳環之烯屬不飽和化合物，以及(a-3)結構單元，其衍生自含有環氧基之烯屬不飽和化合物，且可進一步包括(a-4)結構單元，其衍生自不同於結構單元(a-1)、(a-2)及(a-3)之烯屬不飽和化合物。
所述共聚物為用於實現顯影性之鹼溶性樹脂，且亦起到塗佈時形成膜之基底及用於形成最終圖案之結構之作用。 (a-1) 衍生自烯屬不飽和羧酸、烯屬不飽和羧酸酐或其組合之結構單元
結構單元(a-1)衍生自烯屬不飽和羧酸、烯屬不飽和羧酸酐或其組合。烯屬不飽和羧酸及烯屬不飽和羧酸酐為可聚合不飽和單體，其分子中含有至少一個羧基。其特定實例可包含：不飽和單羧酸，如(甲基)丙烯酸、丁烯酸、α-氯丙烯酸及肉桂酸；不飽和二羧酸及其酸酐，如順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、衣康酸、衣康酸酐、檸康酸、檸康酸酐及甲基反丁烯二酸；三價或更高價之不飽和聚羧酸及其酸酐；及二價或更高價之聚羧酸之單[(甲基)丙烯醯氧基烷基]酯，如單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]丁二酸酯、單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]鄰苯二甲酸酯及其類似物。衍生自上述示例性化合物之結構單元可單獨包括於共聚物中，或者可作為兩種或更多種之組合包括於共聚物中。
以構成共聚物之結構單元之總莫耳數計，結構單元(a-1)之量可為5至65莫耳%，或10至50莫耳%。在上述量範圍內，顯影性可為有利的。 (a-2) 衍生自含有芳環之烯屬不飽和化合物之結構單元
結構單元(a-2)衍生自含有芳環之烯屬不飽和化合物。含有芳環之烯屬不飽和化合物之特定實例可包含：(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸對壬基苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸對壬基苯氧基聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯；苯乙烯；含有烷基取代基之苯乙烯，如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、三乙基苯乙烯、丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、庚基苯乙烯以及辛基苯乙烯；含有鹵素之苯乙烯，如氟苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯以及碘苯乙烯；含有烷氧基取代基之苯乙烯，如甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯以及丙氧基苯乙烯；4-羥基苯乙烯、對羥基-α-甲基苯乙烯、乙醯基苯乙烯；以及乙烯基甲苯、二乙烯基苯、乙烯基苯酚、鄰乙烯基苯甲基甲基醚、間乙烯基苯甲基甲基醚、對乙烯基苯甲基甲基醚、鄰乙烯基苯甲基縮水甘油醚、間乙烯基苯甲基縮水甘油醚、對乙烯基苯甲基縮水甘油醚及其類似物。衍生自上述示例性化合物之結構單元可單獨包括於共聚物中，或者可作為兩種或更多種之組合包括於共聚物中。考慮到可聚合性，在上述化合物中較佳為衍生自苯乙烯類化合物之結構單元。
以構成共聚物之結構單元之總莫耳數計，結構單元(a-2)之量可為2至70莫耳%，或3至60莫耳%。在上述量範圍內，耐化學性可更有利。 (a-3) 衍生自含有環氧基之烯屬不飽和化合物之結構單元
結構單元(a-3)衍生自含有環氧基之烯屬不飽和化合物。含有環氧基之烯屬不飽和化合物之特定實例可包含：(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基丁酯、(甲基)丙烯酸4,5-環氧基戊酯、(甲基)丙烯酸5,6-環氧基己酯、(甲基)丙烯酸6,7-環氧基庚酯、(甲基)丙烯酸2,3-環氧基環戊酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己酯、α-乙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丁基丙烯酸縮水甘油酯、N -(4-(2,3-環氧丙氧基)-3,5-二甲苯甲基)丙烯醯胺、N -(4-(2,3-環氧丙氧基)-3,5-二甲基苯基丙基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸4-羥丁酯縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、2-甲基烯丙基縮水甘油醚及其類似物。衍生自上述示例性化合物之結構單元可單獨包括於共聚物中，或者可作為兩種或更多種之組合包括於共聚物中。考慮到共聚性及絕緣膜強度之提高，在上述中更佳為衍生自(甲基)丙烯酸縮水甘油酯及/或(甲基)丙烯酸4-羥丁酯縮水甘油醚之結構單元。
以構成共聚物之結構單元之總莫耳數計，結構單元(a-3)之量可為1至40莫耳%，或5至20莫耳%。在上述量範圍內，過程中之殘留物及預烘烤時之餘量可更有利。 (a-4) 衍生自不同於結構單元(a-1)、(a-2)及(a-3)之烯屬不飽和化合物之結構單元
除結構單元(a-1)、(a-2)及(a-3)外，用於本發明之共聚物可包括進一步衍生自不同於結構單元(a-1)、(a-2)及(a-3)之烯屬不飽和化合物之結構單元。
衍生自不同於結構單元(a-1)、(a-2)及(a-3)之烯屬不飽和化合物之結構單元的特定實例可包含不飽和羧酸酯，如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯、(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-氯丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、α-羥基甲基丙烯酸甲酯、α-羥基甲基丙烯酸乙酯、α-羥基甲基丙烯酸丙酯、α-羥基甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三丙二醇酯、聚(乙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟異丙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊醇基氧基乙酯以及(甲基)丙烯酸二環戊烯基氧基乙酯；含有N -乙烯基之三級胺，如N -乙烯基吡咯啶酮、N -乙烯基咔唑以及N -乙烯基嗎啉；不飽和醚，如乙烯基甲基醚及乙烯基乙基醚；不飽和醯亞胺，如N -苯基順丁烯二醯亞胺、N -(4-氯苯基)順丁烯二醯亞胺、N -(4-羥苯基)順丁烯二醯亞胺、N -環己基順丁烯二醯亞胺及其類似物。衍生自上述示例性化合物之結構單元可單獨包括於共聚物中，或者可作為兩種或更多種之組合包括於共聚物中。考慮到共聚性及絕緣膜強度之提高，上述中更佳為衍生自不飽和醯亞胺、特別地N -取代之順丁烯二醯亞胺之結構單元。
以構成共聚物之結構單元之總莫耳數計，結構單元（a-4）之量可為0至80莫耳%，或30至70莫耳%。在上述量範圍內，可保持著色感光性樹脂組合物之儲存穩定性，且可更有利地提高膜保持率。
具有結構單元(a-1)至(a-4)之共聚物之實例可包含：(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯之共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯/N -苯基順丁烯二醯亞胺之共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸甲酯/N -環己基順丁烯二醯亞胺之共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸正丁酯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯/N -苯基順丁烯二醯亞胺之共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸縮水甘油酯/N -苯基順丁烯二醯亞胺之共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸4-羥丁酯縮水甘油醚/N -苯基順丁烯二醯亞胺之共聚物及其類似物。一種、兩種或更多種共聚物可包括在著色感光性樹脂組合物中。
當以聚苯乙烯為參照藉由凝膠滲透層析法（溶離劑：四氫呋喃）測定時，共聚物之重量平均分子量(Mw)可在5,000至30,000 g/mol，或10,000至20,000 g/mol之範圍內。若共聚物之重量平均分子量在上述範圍內，則可有利地改善由較低圖案形成之步長差，且顯影時之圖案輪廓可為有利的。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，著色感光性樹脂組合物中之共聚物之量可為5至60重量%，或8至45重量%。在上述範圍內，顯影時之圖案輪廓可為有利的，且可改善由樹脂組合物形成之固化膜之顯影時間、表面特徵及其類似者。
共聚物可藉由將自由基聚合引發劑、溶劑及結構單元(a-1)至(a-4)饋入至反應器中，接著向其中饋入氮氣並緩慢攪拌用於聚合之混合物來製備。
自由基聚合引發劑可為偶氮化合物，如2,2'-偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)及2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈）；或過氧化苯甲醯、過氧化十二醯(lauryl peroxide)、過氧化新戊酸第三丁酯及1,1-雙(第三丁基過氧基)環己烷或其類似物，但不限於此。自由基聚合引發劑可單獨使用或以兩種或更多種之組合形式使用。
溶劑可為製備共聚物時常用之任何習知溶劑，且可包含例如丙二醇單甲醚乙酸酯（PGMEA）。(B) 包括雙鍵之光可聚合化合物
本發明中使用之光可聚合化合物為具有雙鍵且藉由聚合引發劑之作用可聚合之化合物。具體而言，光可聚合化合物可包括具有至少一個烯屬不飽和雙鍵之單官能或多官能酯化合物，且自耐化學性之觀點來看，可較佳包括具有至少兩個官能基之多官能化合物。
光可聚合化合物可選自由以下組成之群：乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(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、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯與琥珀酸之單酯、季戊四醇四(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、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯及琥珀酸之單酯、季戊四醇三丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯（季戊四醇三丙烯酸酯及六亞甲基二異氰酸酯之反應產物）、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、雙酚A環氧基丙烯酸酯及乙二醇單甲醚丙烯酸酯以及其混合物，但不限於此。
市售之光可聚合化合物之實例可包含：(i)單官能(甲基)丙烯酸酯，如東亞合成株式會社(Toagosei Co., Ltd.)製造之Aronix M-101、M-111及M-114，日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)製造之KAYARAD T4-110S及T4-120S，以及Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co., Ltd.製造之V-158及V-2311；(ii)雙官能(甲基)丙烯酸酯，如東亞合成株式會社製造之Aronix M-210、M-240及M-6200，日本化藥株式會社製造之KAYARAD HDDA、HX-220及R-604，以及Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co., Ltd.製造之V-260、V-312及V-335HP；以及(iii)三官能及更多官能之(甲基)丙烯酸酯，如東亞合成株式會社製造之Aronix M-309、M-400、M-403、M-405、M-450、M-7100、M-8030、M-8060及TO-1382，日本化藥株式會社製造之KAYARAD TMPTA、DPHA及DPHA-40H，以及Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co., Ltd.製造之V-295、V-300、V-360、V-GPT、V-3PA、V-400及V-802。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，光可聚合化合物之量可為5至50重量%，或10至40重量%。若光可聚合化合物之量在上述範圍內，則可容易地使圖案顯影，因為有可能防止顯影時間延長且由此影響製程及殘留物之問題，且有可能防止圖案解析度變差以及表面上產生皺紋之問題。
光可聚合化合物(B)中之雙鍵與共聚物(A)中之環氧基的莫耳比可滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
若用於顯示器邊框之固化膜在其表面上具有不均勻之褶皺，則可能產生以下缺點：由於在組裝期間上板與下板之間的間隙存在缺陷，因此注入之液晶之量可能不均一，或者由於電信號傳輸不良，因此可能在顯示屏上產生斑點。但是，若本發明之著色感光性樹脂組合物滿足上述關係所界定之莫耳比，則固化膜表面上之不均勻褶皺之產生降至最低，且有可能形成步長差及高解析度圖案。
若隨著雙鍵之莫耳數增加，莫耳比超過35，則在曝露於光期間強烈地發生塗佈膜表面之固化，而具有未反應之雙鍵之材料保留在其內部，此提高了此類未反應材料在隨後之熱固化過程中之流動性（亦即，移動性）。結果，表面附近之聚合物及圖案內部深處之聚合物在熱固化期間將具有不同之移動性，在固化膜表面上產生不均勻皺褶。另外，若莫耳比小於4，則由於環氧基之莫耳數相對地大於雙鍵之莫耳數，所以難以根據溫度之變化來控制交聯度，此使得過程期間根據溫度之變化之顯影餘量較差，且因此降低了解析度。
確切而言，光可聚合化合物(B)中之雙鍵與共聚物(A)中之環氧基的莫耳比可滿足以下關係： 11 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。(C) 光聚合引發劑
用於本發明之光聚合引發劑可為任何已知之聚合引發劑。
光聚合引發劑可選自由以下組成之群：苯乙酮類化合物、非咪唑類化合物、三嗪類化合物、鎓鹽類化合物、安息香類化合物、二苯甲酮類化合物、多核醌類化合物、噻噸酮類化合物、重氮類化合物、醯亞胺磺酸鹽類化合物、肟類化合物、咔唑類化合物、硼酸鋶類化合物、酮類化合物，以及其混合物。具體而言，光聚合引發劑可為選自由肟類化合物、三嗪類化合物及酮類化合物組成之群的至少一種。更具體而言，可使用肟類化合物、三嗪類化合物及酮類化合物之組合。
光聚合引發劑之特定實例可包含：2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、過氧化苯甲醯、過氧化十二醯、第三丁基過氧化新戊酸酯、1,1-雙(第三丁基過氧基)環己烷、對二甲基胺基苯乙酮、2-苄基-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、苄基二甲基縮酮、二苯甲酮、安息香丙基醚、二乙基噻噸酮、2,4-雙(三氯甲基)-6-對甲氧基苯基-均三嗪、2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、3-甲基-5-胺基-((均三嗪-2-基)胺基)-3-苯基香豆素、2-(鄰氯苯基)-4,5苯基咪唑基二聚體、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(鄰乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]-辛烷-1,2-二酮-2-(鄰苯甲醯基肟)、鄰苯甲醯基-4'-(巰基苯)苯甲醯基-己基-酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦醯基氧化物、六氟磷酸三烷基苯基鋶鹽、2-巰基苯并咪唑、2,2'-苯并噻唑基二硫化物、(E )-2-(4-苯乙烯基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-二甲胺基-2-(4-甲苄基)-1-(4-嗎啉-4-基苯基)-丁烷-1-酮以及其混合物，但不限於此。
僅供參考，市售之肟類光聚合引發劑之實例包含OXE-01（BASF）、OXE-02（BASF）、OXE-03（BASF）、N-1919（ADEKA）、NCI-930（ADEKA）及NCI-831（ADEKA）。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，光聚合引發劑可按0.1至15重量%，或0.1至10重量%之量使用。具體而言，以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，0.1至2重量%之肟類化合物、0.1至2重量%之三嗪類化合物及0.1至2重量%之酮類化合物可用作光聚合引發劑。更具體而言，以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，0.5至1.5重量%之肟類化合物、0.5至1.5重量%之三嗪類化合物及0.5至1.5重量%之酮類化合物可用作光聚合引發劑。若在上述量範圍內使用肟類化合物，則可在高靈敏度下改善顯影及塗佈特徵。另外，若在上述量範圍內使用三嗪類化合物，則可獲得在形成圖案時具有優異之耐化學性及錐角之塗佈膜。此外，若在上述量範圍內使用酮類化合物，則如此製備之著色感光性樹脂組合物可經由塗佈膜內部深處之固化而形成具有優異耐化學性之塗佈膜。(D) 著色劑
本發明之著色感光性樹脂組合物包括向其賦予遮光性之著色劑。著色劑可為兩種或更多種無機或有機著色劑之混合物。其較佳具有高顯色性及高耐熱性。
著色劑包括黑色無機著色劑。另外，著色劑可包含黑色有機著色劑。此外，著色劑可包括有色著色劑，例如不為黑色之藍色、紫色及其類似色。
可使用本領域中已知之任何黑色無機著色劑及黑色有機著色劑。舉例而言，可使用在《顏色索引（Color Index）》（由染色師與色彩師協會（The Society of Dyers and Colourists）出版）中分類為顏料之任何化合物及本領域中已知之任何染料。
黑色無機著色劑可包括選自由炭黑、鈦黑、銅鐵錳類氧化物及金屬氧化物組成之群的至少一種。具體而言，考慮到圖案特徵及耐化學性，較佳使用炭黑作為黑色無機著色劑。
銅鐵錳類氧化物包含例如Cu1.5 Mn1.5 O4 、CuFeMnO4 、MnO2 以及FeMn2 O4 及其類似物。
金屬氧化物可為如合成鐵黑之金屬氧化物，且其實例包含FeO、Fe2 O3 、Fe3 O4 及其類似物。
黑色有機著色劑之特定實例可包含苯胺黑、內醯胺黑、苝黑及其類似物。考慮到光學密度、介電性及其類似者，其中較佳為內醯胺黑（例如來自BASF之Black 582）。
以著色劑之固體含量之總重量計，著色劑包括50至100重量%之黑色無機著色劑。具體而言，以著色劑之固體含量之總重量計，著色劑可包括50至100重量%之黑色無機著色劑及0至50重量%之黑色有機著色劑。更具體而言，以著色劑之固體含量之總重量計，著色劑可包括80至100重量%之黑色無機著色劑及0至20重量%之黑色有機著色劑。若著色劑中黑色無機著色劑及/或黑色有機著色劑之量在上述範圍內，則獲得能夠在可見光及紅外光區域中防止光洩漏之高光學密度為更有利的。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，黑色著色劑之量可為10至60重量%、20至50重量%、20至45重量%、25至50重量%或30至50重量%。在上述範圍內，獲得能夠防止光洩漏之高光學密度為更有利的。
同時，本發明中使用之著色劑可按如與分散樹脂、溶劑或其類似物混合之漆漿形式添加至著色感光性樹脂組合物中。
分散樹脂用於將顏料均一地分散在溶劑中，且具體地可為選自由分散劑及分散黏合劑組成之群的至少一種。
分散劑之實例可包含用於著色劑之任何已知之分散劑。其特定實例包含：陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、非離子界面活性劑、兩性離子界面活性劑、矽類界面活性劑、氟類界面活性劑、聚酯類化合物、聚羧酸酯類化合物、不飽和聚醯胺類化合物、聚羧酸類化合物、聚羧酸烷基鹽化合物、聚丙烯酸化合物、聚乙烯亞胺類化合物、聚胺酯類化合物、聚胺酯、聚丙烯酸酯代表之聚羧酸酯、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸之胺鹽、聚羧酸之銨鹽、聚羧酸之烷基胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽、羥基經取代之聚羧酸之酯及其改性產物、由具有自由羧基之聚酯與聚(低碳伸烷基亞胺)或其鹽反應形成之醯胺、(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯醇、水溶性樹脂或水溶性聚合物化合物如聚乙烯吡咯啶酮、改性聚丙烯酸酯、環氧乙烷/環氧丙烷之加合物、磷酸酯及其類似物。市售之分散劑可包含來自BYK公司（BYK Co.）之Disperbyk-182、-183、-184、-185、-2000、-2150、-2155、-2163及-2164。此等化合物可單獨使用或者以兩種或更多種之組合形式使用。分散劑可具有胺基及/或酸基作為顏料親和性基團，且可視情況具有銨鹽型。
在製備著色感光性樹脂組合物時，分散劑可經由用分散劑對著色劑進行表面處理而提前添加至著色劑中，或者與著色劑一起添加。
分散劑之胺值可為10至200 mg KOH/g、40至200 mg KOH/g或50至150 mg KOH/g。若分散劑之胺值在上述範圍內，則著色劑之分散性及儲存穩定性優異，且由樹脂組合物形成之固化膜之表面粗糙度得到改善。
以著色分散液之總重量計，分散劑可按1至20重量%或2至15重量%之量使用。若分散劑之量在上述範圍內，則著色劑經有效地分散以改善分散穩定性，且由於在施用時保持適當之黏度而改善光學、物理及化學性質。因此，就分散穩定性及黏度之間的優異平衡而言，此為理想的。
此外，著色劑包括分散樹脂，且分散樹脂具有3 mg KOH/g或更小之胺值，且以組成單元之總莫耳數計，可包括50莫耳%或更少之順丁烯二醯亞胺單體。在此類情況下，分散樹脂可為分散黏合劑。
若分散黏合劑具有酸值，則其可包括具有羧基及不飽和鍵之單體。具有羧基及不飽和鍵之單體之特定實例包含：單羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸及丁烯酸；二羧酸如反丁烯二酸、中康酸及衣康酸，以及二羧酸之酸酐；兩末端具有羧基及羥基之聚合物之單(甲基)丙烯酸酯，例如ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯及其類似物。較佳為丙烯酸及甲基丙烯酸。
此外，分散黏合劑可包括具有羧基及不飽和鍵之單體以及具有可共聚不飽和鍵之單體。具有可共聚不飽和鍵之單體之實例可例如包含：芳香族乙烯基化合物，如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、對氯苯乙烯、鄰甲氧基苯乙烯、間甲氧基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、鄰乙烯基苄基甲基醚、間乙烯基苄基甲基醚、對乙烯基苄基甲基醚、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚及對乙烯基苄基縮水甘油醚；(甲基)丙烯酸烷基酯，如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯及(甲基)丙烯酸第三丁酯；脂環族(甲基)丙烯酸酯，如(甲基)丙烯酸環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基環己酯、三環[5.2.1.02,6 ]癸-8-基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-二環戊氧基乙酯及(甲基)丙烯酸異冰片酯；(甲基)丙烯酸芳基酯如(甲基)丙烯酸苯酯及(甲基)丙烯酸苄酯；(甲基)丙烯酸羥烷酯，如(甲基)丙烯酸2-羥乙酯及(甲基)丙烯酸2-羥丙酯；N -取代之順丁烯二醯亞胺化合物，如N -環己基順丁烯二醯亞胺、N -苄基順丁烯二醯亞胺、N -苯基順丁烯二醯亞胺、N -鄰羥基苯基順丁烯二醯亞胺、N -間羥基苯基順丁烯二醯亞胺、N -對羥基苯基順丁烯二醯亞胺、N -鄰甲基苯基順丁烯二醯亞胺、N -間甲基苯基順丁烯二醯亞胺、N -對甲基苯基順丁烯二醯亞胺、N -鄰甲氧基苯基順丁烯二醯亞胺、N -間甲氧基苯基順丁烯二醯亞胺及N -對甲氧基苯基順丁烯二醯亞胺；不飽和醯胺化合物，如(甲基)丙烯醯胺及N ,N -二甲基(甲基)丙烯醯胺；不飽和氧雜環丁烷化合物，如3-(甲基丙烯醯氧基甲基)氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-2-三氟甲基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-2-苯基氧雜環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)氧雜環丁烷、以及2-(甲基丙烯醯氧基甲基)-4-三氟甲基氧雜環丁烷，其可單獨使用或以兩種或更多種之組合形式使用。
以組成單元之總莫耳數計，分散黏合劑可包括50莫耳%或更少之順丁烯二醯亞胺單體。
分散黏合劑可具有30至200 mg KOH/g之酸值。具體而言，分散黏合劑可具有50至150 mg KOH/g之酸值。若分散黏合劑之酸值在上述範圍內，則包圍顏料之分散劑對胺值之影響降低，由此產生著色分散液之優異穩定性及均一粒度之效果。
此外，若分散黏合劑之胺值超過3 mg KOH/g，則包圍顏料之分散劑之穩定性可能受到不利影響，此可能反過來對整個樹脂組合物之儲存穩定性造成不利影響。因此，分散黏合劑之胺值較佳為3 mg KOH/g或更小。若分散黏合劑之胺值在上述範圍內，則未曝露部分可在顯影過程中容易地顯影，且可改善如殘留物產生等問題。
以著色分散液之總重量計，分散黏合劑可按1至20重量%或2至15重量%之量使用。若分散黏合劑在上述量範圍內使用，則樹脂組合物可保持適當之黏度水準，且就分散穩定性及顯影性而言其為較佳的。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量之總重量計，著色分散液可按10至80重量%或20至60重量%之量使用。(E) 衍生自環氧樹脂且具有雙鍵之化合物
本發明之著色感光性樹脂組合物可進一步包括衍生自環氧樹脂且具有雙鍵之化合物。衍來自環氧樹脂之化合物具有至少一個雙鍵，可具有卡哆（cardo）主鏈結構，可為酚醛清漆類樹脂，或者可為在其側鏈中含有雙鍵之丙烯酸樹脂。
當以聚苯乙烯為參照藉由凝膠滲透層析法測定時，衍生自環氧樹脂之化合物之重量平均分子量(Mw)可在3,000至18,000 g/mol或5,000至10,000 g/mol之範圍內。若衍生自環氧樹脂之化合物之重量平均分子量在上述範圍內，則顯影時之圖案輪廓可為有利的，且可有利地改善由較低圖案產生之步長差。
具體而言，環氧樹脂可為由下式1表示之具有卡哆主鏈結構之化合物。 [式1]在上述式1中，X各自獨立地為、、或；L1 各自獨立地為C1-10 伸烷基、C3-20 伸環烷基或C1-10 伸烷氧基；R1 至R7 各自獨立地為H、C1-10 烷基、C1-10 烷氧基、C2-10 烯基或C6-14 芳基；R8 為H、甲基、乙基、CH3 CHCl-、CH3 CHOH-、CH2 =CHCH2 -或苯基；且n為0至10之整數。
C1-10 伸烷基之特定實例可包含：亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸異丙基、伸丁基、伸異丁基、第二伸丁基、第三伸丁基、伸戊基、伸異戊基、第三伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸異辛基、第三伸辛基、2-乙基伸己基、伸壬基、伸異壬基、伸癸基、伸異癸基及其類似物。C3-20 伸環烷基之特定實例可包含：伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、十氫伸萘基、伸金剛烷基及其類似物。C1-10 伸烷基氧基之特定實例可包含：伸甲氧基、伸乙氧基、伸丙氧基、伸丁氧基、第二伸丁氧基、第三伸丁氧基、伸戊氧基、伸己氧基、伸庚氧基、伸辛氧基、2-乙基-伸己基氧基及其類似物。C1-10 烷基之特定實例可包含：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、第三戊基、己基、庚基、辛基、異辛基、第三辛基、2-乙基己基、壬基、異壬基、癸基、異癸基及其類似物。C1-10 烷氧基之特定實例可包含：甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基-己氧基及其類似物。C2-10 烯基之特定實例可包含乙烯基、烯丙基、丁烯基、丙烯基及其類似物。C6-14 芳基之特定實例可包含苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基及其類似物。
作為實例，具有卡哆主鏈結構之環氧樹脂可經由以下合成路線製備： [反應方案1]在上述反應方案1中，Hal為鹵素；且X、R1 、R2 及L1 與式1中定義的相同。
衍生自具有卡哆主鏈結構之環氧樹脂之化合物可藉由使具有卡哆主鏈結構之環氧樹脂與不飽和鹼性酸反應以產生環氧加合物，然後使如此獲得之環氧加合物與多元酸酐反應來獲得，或藉由進一步使如此獲得之產物與單官能或多官能環氧化合物反應來獲得。可使用本領域中已知之任何不飽和鹼性酸，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、肉桂酸、山梨酸及其類似物。可使用本領域中已知之任何多元酸酐，例如琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、1,2,4,5-環己烷四甲酸二酐、六氫鄰苯二甲酸酐及其類似物。可使用本領域中已知之任何單官能或多官能環氧化合物，例如甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基縮水甘油醚、乙基縮水甘油醚、丙基縮水甘油醚、異丙基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、異丁基縮水甘油醚、雙酚Z縮水甘油醚及其類似物。
作為實例，衍生自具有卡哆主鏈結構之環氧樹脂之化合物可經由以下合成路線製備： [反應方案2]
在上述反應方案2中，R9 各自獨立地為H、C1-10 烷基、C1-10 烷氧基、C2-10 烯基或C6-14 芳基；R10 及R11 各自獨立地為飽和或不飽和之C6 脂族環或芳環；n為1至10之整數；且X、R1 、R2 及L1 與式1中定義的相同。
當使用衍生自具有卡哆主鏈結構之環氧樹脂之化合物時，卡哆主鏈結構可改善固化材料對基板之黏附性、耐鹼性、可加工性及強度及其類似者。此外，一旦在顯影時移除未固化部分，具有高解析度之影像可按圖案形式形成。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，衍生自環氧樹脂之化合物之量可為0至40重量%，或0至30重量%。若在上述量範圍內使用衍生自環氧樹脂之化合物，則顯影時之圖案輪廓可為有利的，且可改善由樹脂組合物形成之固化膜之顯影時間及表面特徵。
在本發明之著色感光性樹脂組合物中，光可聚合化合物(B)及衍生自環氧樹脂之化合物(E)中之雙鍵與共聚物(A)中之環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
具體而言，在本發明之著色感光性樹脂組合物中，光可聚合化合物(B)及衍生自環氧樹脂之化合物(E)中之雙鍵與共聚物(A)中之環氧基的莫耳比滿足以下關係： 11 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。(F) 環氧化合物
本發明之著色感光性樹脂組合物可進一步包括環氧化合物以增加樹脂之內部密度，以由此改善由其製備之固化膜之耐化學性。
環氧化合物可為含有至少一個環氧基之不飽和單體，或其均聚低聚物或異聚低聚物。含有至少一個環氧基之不飽和單體之實例可包含：(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、4-羥丁基丙烯酸酯縮水甘油醚、(甲基)丙烯酸3,4-環氧丁酯、(甲基)丙烯酸4,5-環氧戊酯、(甲基)丙烯酸5,6-環氧己酯、(甲基)丙烯酸6,7-環氧庚酯、(甲基)丙烯酸2,3-環氧環戊酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧環己酯、α-乙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丁基丙烯酸縮水甘油酯、N -(4-(2,3-環氧丙氧基)-3,5-二甲基苄基)丙烯醯胺、N -(4-(2,3-環氧丙氧基)-3,5-二甲基苯基丙基)丙烯醯胺、烯丙基縮水甘油醚、2-甲基烯丙基縮水甘油醚、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚或其混合物。具體而言，可使用(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。
市售之含有至少一個環氧基之不飽和單體的均聚低聚物之實例可包含GHP03（甲基丙烯酸縮水甘油酯，韓國美源商事株式會社（Miwon Commercial Co., Ltd.））。
環氧化合物(F)可進一步包括以下結構單元。
特定實例可包含任何衍生自苯乙烯之結構單元；具有烷基取代基之苯乙烯，如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、三乙基苯乙烯、丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、庚基苯乙烯及辛基苯乙烯；具有鹵素之苯乙烯，如氟苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯及碘苯乙烯；具有烷氧基取代基之苯乙烯，如甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯及丙氧基苯乙烯；對羥基-α-甲基苯乙烯、乙醯苯乙烯；具有芳環之烯屬不飽和化合物，如二乙烯基苯、乙烯基苯酚、鄰乙烯基苄基甲基醚、間乙烯基苄基甲基醚及對乙烯基苄基甲基醚；不飽和羧酸酯，如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基-3-氯丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、α-羥基甲基丙烯酸甲酯、α-羥基甲基丙烯酸乙酯、α-羥基甲基丙烯酸丙酯、α-羥基甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三丙二醇酯、聚(乙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸對壬基苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸對壬基苯氧基聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟異丙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊氧基乙酯及(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯；具有N -乙烯基之三級胺，如N -N -乙烯基吡咯啶酮、N -乙烯基咔唑及N -乙烯基嗎啉；不飽和醚，如乙烯基甲基醚及乙烯基乙基醚；不飽和醯亞胺，如N -苯基順丁烯二醯亞胺、N -(4-氯苯基)順丁烯二醯亞胺、N -(4-羥基苯基)順丁烯二醯亞胺以及N -環己基順丁烯二醯亞胺。衍生自於上述示例性化合物之結構單元可單獨或以其兩種或更多種之組合含於環氧化合物(F)中。
環氧化合物(F)可具有100至30,000 g/mol之重量平均分子量。具體而言，環氧化合物(F)可具有100至15,000 g/mol之重量平均分子量。若環氧化合物之重量平均分子量為100 g/mol或更高，則薄膜之硬度會更優異。若環氧化合物之重量平均分子量為30,000 g/mol或更少，則薄膜之厚度變得均一且步長差較小，此更適於平面化。以聚苯乙烯為參照藉由凝膠滲透層析法（溶離劑：四氫呋喃）測定重量平均分子量。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，環氧化合物之量可為0至10重量%，或0至8重量%。若環氧化合物之量在上述量範圍內，則顯影時之圖案輪廓可為有利的，可改善如耐化學性及彈性回復力等性質，且有可能防止以下問題：在顯影過程中發生剝離或者組合物之儲存穩定性變差。
在本發明之著色感光性樹脂組合物中，光可聚合化合物(B)中之雙鍵與共聚物(A)及環氧化合物(F)中之環氧基的莫耳比可滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
另外，在本發明之著色感光性樹脂組合物中，光可聚合化合物(B)及衍生自環氧樹脂之化合物(E)中之雙鍵與共聚物(A)及環氧化合物(F)中之環氧基的莫耳比可滿足以上關係。
具體而言，在著色感光性樹脂組合物中，光可聚合化合物(B)中之雙鍵與共聚物(A)及環氧化合物(F)中之環氧基的莫耳比可滿足以下關係。另外，在本發明之著色感光性樹脂組合物中，光可聚合化合物(B)及衍生自環氧樹脂之化合物(E)中之雙鍵與共聚物(A)及環氧化合物(F)中之環氧基的莫耳比可滿足以上關係： 11 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。(G) 界面活性劑
本發明之著色感光性樹脂組合物可進一步包括界面活性劑，以改善可塗佈性且防止缺陷產生。
雖然界面活性劑之種類不受特定限制，但舉例而言，可使用具有環狀結構之氟類界面活性劑或矽類界面活性劑。
市售之矽類界面活性劑可包含來自道康寧東麗矽（Dow Corning Toray Silicon）之DC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA及SH8400，來自GE東芝矽酮（GE Toshiba Silicone）之TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460及TSF-4452，來自BYK之BYK-333、BYK-307、BYK-3560、BYK UV-3535、BYK-361N、BYK-354及BYK-399及其類似物。此界面活性劑可單獨使用或以兩種或更多種之組合形式使用。
市售之氟類界面活性劑可包含來自大日本油墨化學工業有限公司（Dainippon Ink Kagaku Kogyo Co. (DIC)）之Megaface F-470、F-471、F-475、F-482、F-489及F-563。
考慮到組合物之可塗佈性，此等界面活性劑中可較佳來自BYK之BYK-333及BYK-307以及來自DIC之F-563。
以著色感光性樹脂組合物之固體含量（亦即，不包含溶劑之重量）之總重量計，界面活性劑之量可為0.01至5重量%，或0.05至2重量%。若界面活性劑之量在上述範圍內，則可平滑地塗佈著色感光性樹脂組合物。(H) 溶劑
較佳地，可將本發明之著色感光性樹脂組合物製備成液體組合物，其中上文組分與溶劑混合。可使用本領域中已知且用於製備著色感光性樹脂組合物之任何溶劑，所述溶劑與所述著色感光性樹脂組合物之組分相容但不反應。
溶劑之實例可包含二醇醚，如乙二醇單乙醚；乙二醇烷基醚乙酸酯，如乙酸溶纖劑乙酯；酯，如2-羥基丙酸乙酯；二乙二醇，如二乙二醇單甲醚；丙二醇烷基醚乙酸酯，如丙二醇單甲醚乙酸酯及丙二醇丙醚乙酸酯；以及乙酸烷氧基烷基酯，如乙酸3-甲氧基丁酯。溶劑可單獨使用或以兩種或更多種之組合形式使用。
溶劑之量不受特別限制，但考慮到最終獲得之著色感光性樹脂組合物之可塗佈性及穩定性，以最終製備之著色感光性樹脂組合物之總重量計，可為50至90重量%，或70至85重量%。若溶劑之量在上述範圍內，則平滑地塗佈樹脂組合物，且在工作過程中可能發生之延遲餘量較小。
另外，本發明之著色感光性樹脂組合物可包括其他添加劑，如抗氧化劑、穩定劑，只要不對著色感光性樹脂組合物之物理特性造成不良影響即可。
包括上述組分之本發明之著色感光性樹脂組合物可藉由常用方法例如藉由以下方法來製備。
首先，著色劑預先與溶劑混合並使用珠磨機分散在其中，直到著色劑之平均粒徑達至期望水準為止。在此類情況下，可使用界面活性劑及/或分散劑。此外，可摻混一部分或全部共聚物。向如此獲得之分散液中添加剩餘之共聚物及界面活性劑、光可聚合之化合物及光聚合引發劑。若需要，將衍生自環氧樹脂之化合物、添加劑如環氧化合物或另一溶劑進一步摻混至一定濃度，接著充分攪拌其等以獲得期望之著色感光性樹脂組合物。
由著色感光性樹脂組合物形成之固化膜可具有1.0 /μm至3.0/ µm之光學密度。具體而言，由著色感光性樹脂組合物形成之固化膜可具有1.0/μm至2.5/μm或1.5/μm至2.0/μm之光學密度。若由著色感光性樹脂組合物形成之固化膜之每1 μm厚度的光學密度在上述範圍內，則其有效地防止顯示器之光洩漏。
由著色感光性樹脂組合物形成之固化膜可具有80%或更高之彈性回復率。
當將尺寸為3 cm × 3 cm × 3 um（寬×長×厚）之由著色感光性樹脂組合物形成之固化膜浸於有機溶劑中且在100℃下處理1小時時，有機溶劑在437 nm處可具有0.5或更小之吸光度。具體而言，當將尺寸為3 cm × 3 cm × 3 um（寬×長×厚）之由著色感光性樹脂組合物形成之固化膜浸於有機溶劑中且在100℃下處理1小時時，有機溶劑在437 nm處可具有0.0001至0.5或0.001至0.4或0.01至0.4或0.01至0.3之吸光度。
本發明亦提供了一種由著色感光性樹脂組合物製得之遮光間隔物。
具體而言，本發明提供一種由著色感光性樹脂組合物製得之黑柱狀間隔物（BCS），其中柱狀間隔物及黑色矩陣整合成一個模組。
遮光間隔物可經由塗層形成步驟、曝光步驟、顯影步驟及熱處理步驟來製備。
在塗層形成步驟中，將根據本發明之著色感光性樹脂組合物藉由旋塗法、狹縫塗佈法、輥塗法、絲網印刷法、塗佈器法或其類似法以期望厚度，例如1至25 μm，塗佈在經預處理之基板上，然後將其在70℃至100℃之溫度下預固化1至10分鐘，以藉由自其中移除溶劑而形成塗層。
為了在塗佈膜中形成圖案，將具有預定形狀之遮罩置於其上，然後用200至500 nm之活化射線照射。在此類情況下，為了製造整合型黑柱狀間隔物，可使用具有不同透射率之圖案之遮罩來同時製備柱狀間隔物及黑色矩陣。作為用於照射之光源，可使用低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氬氣雷射器或其類似物；若需要，亦可使用X射線、電子射線或其類似物。曝光率可根據組合物之組分之種類及組成比以及乾燥塗層厚度而變化。若使用高壓汞燈時，則曝光率可為500 mJ/cm2 或更小（在365 nm之波長下）。
在曝光步驟之後，可使用鹼性水溶液如碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨或其類似物作為顯影溶劑以溶解及移除不必要之部分，從而僅保留曝露部分以形成圖案。將藉由顯影獲得之影像圖案冷卻至室溫，且在180℃至250℃溫度下之熱空氣循環型乾燥爐中後烘烤10至60分鐘，由此獲得最終圖案。
如此製得之遮光間隔物因其優異之物理特性而可用於製造LCD、OLED顯示器及其類似物之電子零件。因此，本發明提供包括遮光間隔物之電子零件。
除了具備本發明之遮光間隔物以外，LCD、OLED顯示器及其類似物可包括本領域中熟習此項技術者已知之其他組件。亦即，可應用本發明之遮光間隔物之LCD、OLED顯示器及其類似物可落入本發明之範疇內。
在下文中，將參照以下實例更詳細地描述本發明。然而，闡述此等實例係為了說明本發明，且本發明之範疇不限於此。製備實例 1 ：共聚物之製備
向配有回流冷凝器及攪拌器之500 ml圓底燒瓶中饋入100 g由51莫耳%之N -苯基順丁烯二醯亞胺（PMI）、4莫耳%之苯乙烯（Sty）、10莫耳%之丙烯酸4-羥丁基縮水甘油醚（4-HBAGE）及35莫耳%之甲基丙烯酸（MAA）組成之混合物，以及作為溶劑之300 g丙二醇單甲醚乙酸酯（PGMEA）及作為自由基聚合引發劑之2 g之2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)。然後將所述混合物加熱至70℃並攪拌5小時以獲得固體含量為31重量%之共聚物溶液(A)。如此製備之共聚物具有100 mg KOH/g之酸值及當以聚苯乙烯為參照藉由凝膠滲透層析法量測時20,000 g/mol之重量平均分子量(Mw)。製備實例 2 ：衍生自環氧樹脂且具有卡哆主鏈結構之化合物之製備 步驟(1)：9,9-雙[4-(縮水甘油氧基)苯基]茀之製備
向3000 ml之三頸圓底燒瓶中饋入200 g之甲苯、125.4 g之4,4'-(9-亞茀基)二酚及78.6 g之表氯醇，並將混合物加熱至40℃，同時攪拌以溶解。在容器中混合0.1386 g之溴化第三丁基銨及50% NaOH水溶液（3當量），且將混合物緩慢添加至在燒瓶中攪拌之溶液中。
將如此獲得之反應混合物加熱至90℃並反應1小時以完全消耗4,4'-(9-亞茀基)二酚，此藉由HPLC或TLC得到證實。將反應混合物冷卻至30℃，且在攪拌下向其中添加400 ml之二氯甲烷及300 ml之1 N HCl。然後，分離有機層，用300 ml之蒸餾水洗滌兩次或三次，用硫酸鎂乾燥，且在減壓下蒸餾以移除二氯甲烷。所得物用二氯甲烷及甲醇之混合物重結晶，以由此獲得標題化合物，其為環氧樹脂化合物。 步驟(2)：(((9H-茀-9,9-二基)雙(4,1-伸苯基))雙(氧))雙(2-羥基丙烷-3,1-二基)二丙烯酸酯（CAS 編號143182-97-2）之製備
向1,000 ml三頸燒瓶中饋入115 g之步驟(1)中獲得之化合物、50 mg之四甲基氯化銨、50 mg之2,6-雙(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚及35 g之丙烯酸。將混合物加熱至90-100℃，同時以25 ml/min之流速吹入空氣，並將其進一步加熱至120℃以完全溶解。攪拌所得反應混合物約12小時，直到其酸值降至小於1.0 mg KOH/g為止，且然後冷卻至室溫。此後，在攪拌下將300 ml之二氯甲烷及300 ml之蒸餾水添加至反應混合物中。分離有機層，用300 ml之蒸餾水洗滌兩次或三次，用硫酸鎂乾燥，且在減壓下蒸餾以移除二氯甲烷，由此獲得標題化合物。 步驟(3)：衍生自環氧樹脂且具有卡哆主鏈結構之化合物之製備
向1,000 ml之三頸燒瓶中饋入於PGMEA中之在步驟(2)中獲得之化合物，並進一步向其中饋入1,2,4,5-苯四甲酸二酐（0.75當量）、1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐（0.5當量）及三苯基膦（0.01當量）。在攪拌下將反應混合物加熱至120-130℃持續2小時，然後冷卻至80-90℃，隨後攪拌並加熱6小時。在混合物冷卻至室溫後，獲得重量平均分子量(Mw)為6000 g/mol且酸值為107 mg KOH/g（以固體含量計）之聚合物(E)之溶液（固體含量為49重量%）。製備實例 3 ：著色分散液 -(1) 之製備
著色分散液(D-1)由Tokushiki Co., Ltd.供應，所述分散液如下製備。
使用油漆振動器在25℃下將22.5 g之重量平均分子量為12,000至20,000 g/mol且酸值為80至150 mg KOH/g之丙烯酸共聚物溶液（甲基丙烯酸苄酯、苯乙烯及甲基丙烯酸之共聚物）（Tokushiki Co., Ltd.）、8 g之胺值為100至140 mg KOH/g之丙烯酸聚合物分散劑（Tokushiki Co., Ltd.）、76.36g炭黑及作為溶劑之384 g之PGMEA分散6小時。此分散步驟用0.3 mm氧化鋯珠粒進行。在完成分散步驟後，經由過濾器將珠粒自分散液中移除，由此獲得固體含量為21.37重量%之著色分散液。製備實例 4 ：著色分散液 -(2) 之製備
著色分散液(D-2)由Tokushiki Co., Ltd.供應，除了使用黑色有機著色劑內醯胺黑（黑582，BASF）作為著色劑以外，以與製備實例3相同之方式製備所述分散液。製備實例 5 ：環氧化合物之製備
向燒瓶中饋入150 g之甲基丙烯酸縮水甘油酯、2 g之2,2'-偶氮雙異丁腈及450 g之PGMEA，並用氮氣吹掃燒瓶30分鐘。此後，在攪拌下將燒瓶浸於油浴中，且在將反應溫度保持在80℃的同時進行聚合5小時，從而得到固體含量為22重量%且重量平均分子量(Mw)為12,000 g/mol之環氧化合物溶液(F)。
使用上文製備實例中製備之化合物來製備如下文實例及比較實例中之感光性樹脂組合物。
使用以下額外組分。 光可聚合化合物(B)：六官能二季戊四醇六丙烯酸酯（DPHA；日本化藥（Nippon Kayaku）製造） 三嗪類光聚合引發劑(C-1)：(E )-2-(4-苯乙烯基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪（製造商：PHARMASYNTHESE，商品名：TRIAZINE-Y） 肟類光聚合引發劑(C-2)：ADEKA製造之N-1919 酮類光聚合引發劑(C-3)：2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮（製造商：Ciba，商品名：I-379） 界面活性劑(G)：由BYK製造之BYK-333 溶劑(H)：Chemtronics製造之丙二醇單甲醚乙酸酯（PGMEA）。實例 1 ：著色感光性樹脂組合物之製備
將100重量份作為共聚物(A)之在製備實例1中獲得之共聚物（固體含量）、163.2重量份光可聚合化合物(B)、7.1重量份三嗪類光聚合引發劑(C-1)、8.6重量份肟類光聚合引發劑(C-2)、8.9重量份酮類光聚合引發劑(C-3)、249.8重量份著色分散液(D-1)、175.4重量份聚合物(E)之溶液（固體含量）及0.7重量份界面活性劑(G)混合，然後向其中添加溶劑(H)，使得固體含量達至19重量%。使用振動器將所得物混合2小時，由此製備液相之著色感光性樹脂組合物。實例 2 至 10 及比較實例 1 至 5 ：著色感光性樹脂組合物之製備
除了如下表1及2所示改變樹脂組合物之組成及組分的量之外，以與實施例1相同之方式製備著色感光性樹脂組合物。 [表1] [表2] 測試實例 1 ：來自著色感光性樹脂組合物之固化膜之製備
將實例及比較實例中獲得之著色感光性樹脂組合物各自用旋塗器塗佈在玻璃基板上，且在95℃下預烘烤150秒以形成厚度為4.8 μm之塗佈膜。將圖案遮罩置放在如此形成之塗佈膜上，使得與基板的間隙保持在50 μm處，其中圖案遮罩由100%全色調（F/T）柱狀間隔物（CS）圖案及30%半色調（H/T）黑色矩陣（BM）圖案組成。此後，基於365 nm之波長，使用發射波長為200 nm至450 nm之光之對準器（型號：MA6）以照射率為66 mJ/cm2 之光對塗佈膜照射一定時間段。然後在23℃下用稀釋至0.04重量%濃度之氫氧化鉀水溶液顯影，直到完全洗掉未曝露部分。將如此形成之圖案在230℃之烘箱中後烘烤30分鐘以獲得厚度為3.0 μm（± 0.1 µm）之遮光間隔物（亦即，圖案化部分）及固化膜（亦即，非圖案化部分）。以下測試實例中獲得之結果總結在下表3中。 (1) 相對於預烘烤溫度之顯影時間變化之量測
在上述製備固化膜之過程中將預烘烤溫度改變為80℃或100℃，且在與上述相同之條件下進行評估。然後，量測在23℃下用稀釋至0.04重量%濃度之氫氧化鉀水溶液完全洗掉未曝露部分（直到在基板後面完全看見顯影裝置之階段O環部分）之時間。此外，轉換並記錄相對於預烘烤溫度變化之顯影時間之變化。 (2) 表面特徵之量測（接觸式厚度量測）
藉由使用作為α-step儀器（Alpha-step表面輪廓儀）之SCAN PLUS記錄設備探針尖端之垂直運動的振動值來量測如此製備之固化膜之表面的褶皺，且用光學顯微鏡（STM6，奧林巴斯（Olympus））拍攝固化膜之表面。 (3) 光學密度之量測
使用光學密度計（Xlite製造之361T）量測固化膜（亦即，非圖案化部分）在550 nm處之透射率，且基於1 μm之厚度測定光學密度。 (4) 彈性回復率之量測
根據上述用於製備固化膜之方法，製備當後烘烤時具有3.0 μm（±0.1 μm）之總厚度及30至35 μm的間隔物點圖案直徑之固化膜。使用彈性儀器（FISCHERSCOPE® HM2000LT，費希爾技術（Fisher Technology））根據以下量測條件量測壓縮位移及彈性回復率。
具體而言，使用四邊形形狀之50 μm × 50 μm平面維氏壓頭（Vickers indenter）作為用於壓製圖案之壓頭。藉由加載-卸載方法進行量測。在使用上述彈性儀器對點圖案施加1.96 mN之載荷之後，將其定義為用於量測機械特性-亦即壓縮位移及彈性回復率-之初始條件(H0)。然後，將施加至各圖案樣品上之載荷在厚度方向上以5兆牛頓/秒之速率增加至300 mN並保持5秒，並量測壓頭移動之距離(H1)。在完成保持5秒時，在厚度方向以5兆牛頓/秒之速率釋放載荷。當藉由壓頭施加至點上之力達至1.96 mN時，將力保持5秒。量測壓頭移動之距離(H2)。根據以下公式1計算彈性回復率。 [公式1] 彈性回復率(%) = [(H1-H2)/(H1-H0) × 100] (5) 耐化學性
根據如上所描述用於製備固化膜之方法製備尺寸為3 cm × 3 cm × 3 μm（寬×長×厚）之基板。將基板浸於18 g之N -甲基吡咯啶酮（NMP）溶液中，且在100℃下熟化1小時。接著，自NMP溶液中移出基板，且量測437 nm處之NMP溶液之吸光度。 (6) 步長差之量測
根據如上所描述用於製備固化膜之方法獲得間隔物部分(A)及黑色矩陣部分(B)（參見圖1）。使用步長差量測儀（SNU（SIS-2000）、SNU Precision）量測A及B之厚度。在此情況下，當厚度差（亦即，A-B）在1.0至2.0 μm之範圍內時，步長差特徵預計為優異的。
上述測試實例中獲得之結果總結在下表3中，且固化膜表面之照片示於圖2至5中。 [表3]
如表3及圖2至5中所示，落入本發明範疇內之實例之組合物不僅提供在表面上具有最小化不均勻褶皺之固化膜，其具有優異之彈性回復率及優異之耐化學性，而且亦能夠在短時間內顯影。相反，未落入本發明範疇內之比較實例之組合物顯示出至少一種不利之結果。
A‧‧‧柱狀間隔物部分之厚度
B‧‧‧黑色矩陣部分之厚度
C‧‧‧柱狀間隔物部分之臨界尺寸（CD）
圖1為遮光間隔物（或黑柱狀間隔物）之橫截面之一實施例的示意圖。 圖2至5分別為由實例6及7以及比較實例2及3之感光性樹脂組合物製備之固化膜的表面之照片。

Claims (14)

  1. 一種著色感光性樹脂組合物，包括： (A) 包括環氧基之共聚物； (B) 包括雙鍵之光可聚合化合物； (C) 光聚合引發劑；以及 (D) 著色劑，包括黑色無機著色劑， 其中以所述著色劑之固體含量之總重量計，所述著色劑包括50至100重量%之所述黑色無機著色劑，且 所述光可聚合化合物(B)中之所述雙鍵與所述共聚物(A)中之所述環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，其中所述黑色無機著色劑包括選自由炭黑、鈦黑、銅鐵錳類氧化物及金屬氧化物組成之群的至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，其中所述著色劑包括黑色無機著色劑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，其中所述著色劑包括分散樹脂，且所述分散樹脂具有3 mg KOH/g或更小之胺值，且以組成單元之總莫耳數計，包括50莫耳%或更少之順丁烯二醯亞胺單體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，其中由所述著色感光性樹脂組合物形成之固化膜具有1.0/μm至3.0/μm之光學密度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，進一步包括(E)衍生自環氧樹脂且具有雙鍵之化合物。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的著色感光性樹脂組合物，其中所述光可聚合化合物(B)及所述衍生自環氧樹脂之化合物(E)中之所述雙鍵與所述共聚物(A)中之所述環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，進一步包括(F)環氧化合物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的著色感光性樹脂組合物，其中所述光可聚合化合物(B)中之所述雙鍵與所述共聚物(A)及所述環氧化合物(F)中之所述環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的著色感光性樹脂組合物，進一步包括(F)環氧化合物。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的著色感光性樹脂組合物，其中所述光可聚合化合物(B)及所述衍生自環氧樹脂之化合物(E)中之所述雙鍵與所述共聚物(A)及所述環氧化合物(F)中之所述環氧基的莫耳比滿足以下關係： 4 ≤雙鍵莫耳數/環氧基莫耳數≤ 35。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，其中由所述著色感光性樹脂組合物形成之固化膜具有80%或更高之彈性回復率。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物，其中當將尺寸為3 cm × 3 cm × 3 μm（寬×長×厚）之由所述著色感光性樹脂組合物形成之固化膜浸於有機溶劑中且在100℃下處理1小時時，所述有機溶劑在437 nm處具有0.5或更低之吸光度。
  14. 一種遮光間隔物，由如申請專利範圍第1項所述的著色感光性樹脂組合物製備。
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