TWI401535B - 彩色濾光片用負型光阻組成物及顏料分散液,使用其等之彩色濾光片及液晶顯示裝置,以及其等之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於顏料分散性、及鹼顯影性優異的彩色濾光片用負型光阻組成物。
近年,隨個人電腦的發達,特別係攜帶用個人電腦的發達,對液晶顯示器的需求正增加中。且,最近家庭用液晶電視的普及率亦正提高中,越益使液晶顯示器的市場呈現更加擴大的狀況。況且,近年普及的液晶顯示器有大畫面化的傾向,特別係關於家庭用液晶電視,此種傾向更為強烈。在此種狀況下,關於構成液晶顯示器的構件係期望依低成本且高生產性製造高品質物,特別係具有使液晶顯示器進行彩色顯示化之機能的彩色濾光片,因為習知屬高成本,因而對此種期盼將更為強烈。
其中,作為一般彩色濾光片的製造方法,採用有在圖案狀形成遮光部的基板上,形成由經分散著各色顏料的光硬化性光阻組成物所構成之塗膜,再隔著所需圖案形狀的光罩施行曝光、鹼顯影,而使各色著色層形成為圖案狀的方法。
此種彩色濾光片製造時所使用的光硬化性光阻組成物,通常係使用除含有上述各色顏料之外,尚含有為使顏料呈均勻分散而添加的顏料分散劑、鹼可溶性樹脂、多官能性單體、光起始劑、及溶劑。此種光硬化性光阻組成物中所使用的顏
料分散劑,若在形成彩色濾光片的著色層之際發生顏料分散性不足,著色層則有發生色不均等的可能性,因而使用具有優異分散性物。作為使用此種具有優異分散性之顏料分散劑的光硬化性光阻組成物,揭示有顏料分散劑係使用由於側鏈具有四級銨鹼的A嵌段與未具有四級銨鹼的B嵌段所構成的A-B嵌段共聚合體及/或B-A-B嵌段共聚合體的彩色濾光片用組成物(專利文獻1)。
再者,近年對液晶顯示裝置的高對比化之要求正提高中,為能達成此種要求,而要求顏料的細微化。因而,上述光硬化性光阻組成物中,顏料的表面積增加,而產生為使顏料均勻分散所需要的顏料分散劑之添加量增加的必要。
然而,如專利文獻1所揭示的含有四級銨鹼的習知型顏料分散劑,雖藉由增加添加量而可確保顏料的均勻分散性,但卻發生鹼顯影性降低、鹼顯影所需要的時間長時間化、在基板上殘留未曝光之光硬化性光阻組成物等問題,導致生產性及品質降低的問題發生。
[專利文獻1]日本專利特開2002-31713號公報
本發明係有鑑於上述問題而形成者,主要目的在於提供顏料分散性及鹼顯影性均優異的彩色濾光片用負型光阻組成物。
為解決上述問題,本發明所提供的彩色濾光片用負型光阻組成物,係包括有:(A)顏料分散劑、(B)顏料、(C)鹼可溶性樹脂、(D)多官能性單體、(E)光起始劑、及(F)溶劑的彩色濾光片用負型光阻組成物,其中,上述(A)顏料分散劑係具有下述一般式(I)所示構成單位(1)、以及下述一般式(II)所示構成單位(2),且為使上述構成單位(1)所具有的胺基、與下述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體。
R5"
係指碳數1~18的烷基、碳數2~18的烯基、苄基、苯基、聯苯基、-[CH(R9
)-CH(R10
)-O]a
-R11
或-[(CH2
)b
-O]c
-R11
所示之1價基。
R6
、R7
、R9
及R10
分別係指獨立的氫原子或甲基;R8
及R11
分別係指獨立的氫原子、或亦可具有取代基之碳數1~18的烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO、-CH2
CHO、-CO-CH=CH2
、-CO-C(CH3
)=CH2
或-CH2
COOR12
所示之1價基;R12
係指氫原子或碳數1~5的烷基。
x及a係指0~18的整數;y及b係指1~5的整數;z及c
係指0~18的整數;m及n分別係指1~200的整數。]
根據本發明,藉由上述顏料分散劑具有上述一般式(I)所示構成單位(1)、與上述一般式(II)所示構成單位(2),且使上述構成單位(1)所具有的胺基、與上述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體,則加強形成鹽形成部位的上述構成單位(1)對上述顏料之吸附性,構成單位(2)與上述溶劑間之相溶性優異,藉此可達到在上述溶劑中的上述顏料安定化,因而可使上述顏料的分散性與安定性優異。
再者,藉由具有上述一般式(III)所示之酸性有機磷化合物,由上述構成單位(1)中所含有的胺基與上述酸性有機磷化合物所形成的鹽形成部位,係對在鹼顯影時所使用的鹼水溶液具有高溶解性,因而可使鹼顯影性優異。所以,當使用本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物,進行彩色濾光片製造時,可縮短鹼顯影時間,可使生產性優異。此外,由於鹼顯影性優異,故可獲得在未曝光處的彩色濾光片用負型光阻組成物之殘渣較少之高品質彩色濾光片。
本發明中,上述酸性有機磷化合物中所含的R5
及R5’
,較佳係含有聚合性基,而上述聚合性基較佳為乙烯基、(甲基)丙烯醯基、或烯丙基。其理由係藉由上述酸性有機磷化合物含有聚合性基,則當使用本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物,在為形成著色層而施行曝光時,可使上述聚合性基彼此及/或上述聚合性基、與本發明彩色濾光片用負型光阻組
成物中所含鹼可溶性樹脂及多官能性單體等,輕易地進行聚合,在彩色濾光片的著色層中,上述顏料分散劑可安定地存在之緣故。所以,當使用此種彩色濾光片進行液晶顯示裝置製造之際,可防止上述顏料分散劑滲出於液晶層等之中。
再者,在使用於著色層形成之前,藉由使上述酸性有機磷化合物所含有的聚合性基彼此進行聚合,可使未曝光處的上述彩色濾光片用負型光阻組成物之鹼顯影性特別優異。
本發明中,上述(B)顏料的平均粒徑最好在10nm~100nm範圍內。其理由係藉由將上述顏料的粒徑設定在10nm~100nm範圍內,藉由採用使用了本發明彩色濾光片用負型光阻組成物形成的彩色濾光片,可生產出高對比且高品質的液晶顯示裝置。
本發明所提供的彩色濾光片,係具有使用了上述彩色濾光片用負型光阻組成物所形成的著色層。
根據本發明,藉由使用上述彩色濾光片用負型光阻組成物形成著色層,可使鹼顯影性優異,因而可形成生產性優異的彩色濾光片。此外,藉由使鹼顯影性優異,可形成未曝光處的彩色濾光片用負型光阻組成物殘渣較少之高品質彩色濾光片。
本發明所提供的液晶顯示裝置,係具有上述彩色濾光片。根據本發明,藉由使用上述彩色濾光片,可形成高品質且優異生產性的液晶顯示裝置。
本發明可達到提供顏料分散性及鹼顯影性均優異的彩色濾光片用負型光阻組成物之效果。
本發明係關於彩色濾光片用負型光阻組成物、使用其之彩色濾光片及液晶顯示裝置。以下,針對本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物、彩色濾光片、及液晶顯示裝置進行說明。
首先,針對本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物進行說明。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物(以下簡稱「負型光阻組成物」),係包含有:(A)顏料分散劑、(B)顏料、(C)鹼可溶性樹脂、(D)多官能性單體、(E)光起始劑、及(F)溶劑,而上述(A)顏料分散劑係具有下述性狀。
本發明的負型光阻組成物中,作為(A)成分使用的顏料分散劑,係具有下述一般式(I)所示構成單位(1)、與下述一般式(II)所示構成單位(2),且為上述構成單位(1)所具有的胺基、與下述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體(以下亦稱「鹽型嵌段共聚合體」)。
R5"
係指碳數1~18的烷基、碳數2~18的烯基、苄基、苯基、聯苯基、-[CH(R9
)-CH(R10
)-O]a
-R11
或-[(CH2
)b
-O]c
-R11
所示之1價基。
R6
、R7
、R9
及R10
分別係指獨立的氫原子或甲基;R8
及R11
分別係指獨立的氫原子、或亦可具有取代基之碳數1~18的烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO、-CH2
CHO、-CO-CH=CH2
、-CO-C(CH3
)=CH2
或-CH2
COOR12
所示之1價基;R12
係指氫原子或碳數1~5的烷基。
x及a係指0~18的整數;y及b係指1~5的整數;z及c係指0~18的整數;m及n分別係指1~200的整數。]
根據本發明,藉由上述顏料分散劑係具有上述一般式(I)所示構成單位(1)、與上述一般式(II)所示構成單位(2),且為上述構成單位(1)所具有的胺基、與上述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體,則可加強形成鹽形成部位的上述構成單位(1)對上述顏料之吸附性,構成單位(2)與上述溶劑間之相溶性優異,故可達到在上述溶劑中的上述顏料安定化,因而可使上述顏料的分散性與安定性優異。
再者,藉由具有上述一般式(III)所示之酸性有機磷化合
物,由上述構成單位(1)中所含有的胺基與上述酸性有機磷化合物所形成的鹽形成部位,係對在鹼顯影時所使用的鹼水溶液具有高溶解性,因而可使鹼顯影性優異。所以,當使用本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物,進行彩色濾光片製造時,可縮短鹼顯影時間,可使生產性優異。此外,由於鹼顯影性優異,故可獲得在未曝光處的彩色濾光片用負型光阻組成物殘渣較少之高品質彩色濾光片。
由該鹽型嵌段共聚合體構成的顏料分散劑中,嵌段共聚合體係具有上述一般式(I)所示構成單位(1)、與上述一般式(II)所示構成單位(2)。
上述一般式(I)中,R1
係指氫原子或甲基;R2
及R3
分別係指獨立的氫原子或碳數1~8的烷基。其中,碳數1~8的烷基係可為直鏈狀、分枝狀、環狀中任一者。此種烷基係可舉例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、各種戊基、各種己基、各種辛基、環戊基、環己基、環辛基等。該等之中最好為甲基及乙基。
本發明中,上述R2
及R3
相互可為相同、亦可為互異。
A係指碳數1~8的伸烷基、-[CH(R6
)-CH(R7
)-O]x
-CH(R6
)-CH(R7
)-或[(CH2
)y
-O]z
-(CH2
)y
-所示之2價基。其中,上述碳數1~8的伸烷基係可為直鏈狀、分枝狀中任一者,例如:亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙
基、各種伸丁基、各種伸戊基、各種伸己基、各種伸辛基等。
R6
及R7
分別係指獨立的氫原子或甲基。
x係指0~18的整數,較佳0~4的整數,更佳0~2的整數;y係指1~5的整數,較佳1~4的整數,更佳2或3為佳。z係指0~4的整數,較佳0~2的整數。本發明中,若x、y及z係在上述範圍內,則本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物可使顏料分散性優異。
該A較佳為碳數1~8的伸烷基,特佳亞甲基及伸乙基。若碳數在1~8範圍內,則可良好地保持顏料分散性。
上述一般式(II)中,R4
係指碳數1~18的烷基、苄基、苯基、聯苯基、-[CH(R6
)-CH(R7
)-O]x
-R8
或-[(CH2
)y
-O]z
-R8
。另外,當R4
具有芳香環的情況,在該芳香環上亦可具有適當的取代基,例如碳數1~4的直鏈狀、分枝狀烷基等。
上述碳數1~18的烷基可為直鏈狀、分枝狀、環狀中任一者,例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、各種戊基、各種己基、各種辛基、各種癸基、各種十二烷基、各種十四烷基、各種十六烷基、各種十八烷基、環戊基、環己基、環辛基、環十二烷基、基、異基、雙環戊基、金剛烷基、低級烷基取代金剛烷基等。
上述R6
及R7
係如同上述;R8
係氫原子、或亦可具有取代基之碳數1~18的烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO、
-CH2
CHO、-CO-CH=CH2
、-CO-C(CH3
)=CH2
或-CH2
COOR12
所示之1價基;R12
係指氫原子或碳數1~5的直鏈狀、分枝狀、或環狀烷基。
上述R8
係亦可具有取代基,而取代基可舉例如:碳數1~4的直鏈狀、分枝狀或環狀烷基、或F、Cl、Br等鹵原子等等。
上述R8
中的碳數1~18之烷基,係如同上述R4
所示。
該R4
中,x、y及z係如同上述A所說明。
本發明中,作為上述R4
,其中最好使用與後述溶劑的溶解性優異者,具體上,雖視構成上述嵌段共聚合體的構成單位等而有所差異,但當上述溶劑為四氫呋喃、甲苯等的情況,較佳係使用甲基、乙基、苄基等,當上述溶劑為戊烷、己烷等屬於低極性者的情況,則較佳係使用戊基、己基、庚基等。
其中,將上述R4
依如上述設定的理由,在於含有上述R4
的構成單位(2)對上述溶劑具有可溶性,且由上述構成單位(1)的胺基、與後述酸性有機磷化合物所形成的鹽形成部位,對顏料呈高吸附性,因而可使顏料的分散性及安定性特別優異。
再者,上述R4
係在不致妨礙上述嵌段共聚合體的分散性能等之範疇內,亦可利用烷氧基、羥基、羧基、胺基、環氧基、氫鍵形成基等之取代基進行取代。
本發明所使用的構成單位(1)之單位數m、及構成單位(2)之單位數n的比率m/n,較佳係設定在0.01~1範圍內,更
佳0.05~0.5範圍內。若比率m/n在上述範圍內,因為由上述構成單位(1)所具有之胺基所形成的鹽形成部位比例變得適當,因而對後述顏料的吸附性良好,上述構成單位(2)與上述溶劑間的溶解性不降低,且顏料的分散性及安定性亦不降低。
本發明所使用的嵌段共聚合體中,上述構成單位(1)的單位數m、及構成單位(2)的單位數n,分別可為1~200的整數,並無特別的限制,上述m較佳為1~20範圍內,更佳1~10範圍內。且,上述n較佳為20~100範圍內。
再者,上述嵌段共聚合體的重量平均分子量Mw,較佳係設定在500~20000範圍內,更佳1000~15000範圍內,特佳3000~12000範圍內。藉由設定在上述範圍內,可使顏料均勻分散。
另外,上述重量平均分子量Mw係利用GPC(凝膠滲透色層分析儀)所測得之數值。測定係使用Tosoh(股)製的HLC-8120GPC,洗提溶劑係使用經添加0.01莫耳/升溴化鋰的N-甲基吡咯啶酮,校正曲線用聚苯乙烯標樣係使用Mw377400、210500、96000、50400、206500、10850、5460、2930、1300、580(以上均為Polymer Laboratories公司製Easi PS-2系列)、及Mw1090000(Tosoh(股)製),測定管柱係使用TSK-GEL ALPHA-M×2支(Tosoh(股)製)實施。
本發明所使用之嵌段共聚合體的鍵結順序,係在具有上述
構成單位(1)及上述構成單位(2),且可使後述顏料安定地分散之前提下,其餘並無特別的限制,較佳係屬於上述構成單位(1)僅鍵結於上述嵌段共聚合體一端者。即,上述構成單位(1)、與上述構成單位(2)係可依構成單位(1)-構成單位(2)的順序鍵結,亦可依照構成單位(1)-構成單位(2)-構成單位(1)的順序鍵結,亦可依照構成單位(2)-構成單位(1)-構成單位(2)的順序鍵結,亦可為構成單位(1)-構成單位(2)重複鍵結,本發明中,較佳為依照構成單位(1)-構成單位(2)的順序鍵結。其理由在於對後述顏料的吸附性優異,且可有效抑制使用此種嵌段共聚合體的顏料分散劑彼此之凝聚情況。
可與具有前述一般式(I)所示構成單位(1)、與一般式(II)所示構成單位(2)的嵌段共聚合體之構成單位(1)所具有胺基,形成鹽的酸性有機磷化合物,係具有下述一般式(III)所示構造的化合物。
本發明中,藉由使用上述酸性有機磷化合物,可使該顏料分散劑對後述顏料之分散性與安定性均優異,且鹽形成部位對鹼顯影時所使用的鹼水溶液具有高溶解性,因而將可使鹼顯影性優異。
[化7]
本發明中,藉由使用上述酸性有機磷化合物,可使該顏料分散劑對後述顏料之分散性與安定性均優異,且鹽形成部位對鹼顯影時所使用的鹼水溶液具有高溶解性,因而可使鹼顯影性優異。
上述一般式(III)中,R5
及R5’
分別指獨立的氫原子、羥基、碳數1~18的烷基、碳數2~18的烯基、苄基、苯基、聯苯基、-[CH(R9
)-CH(R10
)-O]a
-R11
或-[(CH2
)b
-O]c
-R11
或-O-R5"
。另外,當R5
及R5’
具有芳香環的情況,該芳香環上亦可具有適當取代基,例如碳數1~4的直鏈狀、分枝狀烷基等。
上述碳數1~18的烷基係如上述R4
所示。
上述碳數1~18的烯基可為直鏈狀、分枝狀、環狀中任一者。此種烯基可舉例如:乙烯基、烯丙基、丙烯基、各種丁烯基、各種己烯基、各種辛烯基、各種癸烯基、各種十二碳烯基、各種十四碳烯基、各種十六碳烯基、各種十八碳烯基、環戊烯基、環己烯基、環辛烯基等。
上述R5"
係指碳數1~18的烷基、碳數2~18的烯基、苄基、苯基、聯苯基、-[CH(R9
)-CH(R10
)-O]a
-R11
或-[(CH2
)b
-O]c
-R11
所示之1價基。上述碳數1~18的烷基係如上述R4
所示,上
述碳數2~18的烯基係如上述R5
及R5’
所示。另外,當R5"
係具有芳香環的情況,該芳香環上亦可具有適當取代基,例如碳數1~4的直鏈狀、分枝狀烷基等。
上述R9
及R10
分別係指獨立的氫原子或甲基。R11
係指氫原子、或亦可具有取代基之碳數1~18的烷基、苄基、苯基、聯苯基、-CHO、-CH2
CHO、-CO-CH=CH2
、-CO-C(CH3
)=CH2
或-CH2
COOR12
所示之1價基;R12
係指氫原子或碳數1~5的直鏈狀、分枝狀、環狀烷基。
上述R11
所示之1價基中,亦可具有的取代基係可舉例如:碳數1~4的直鏈狀、分枝狀或環狀烷基、或F、Cl、Br等鹵原子等等。
上述R11
中,碳數1~18的烷基係如同上述R4
所示。R12
係指氫原子或碳數1~5的直鏈狀、分枝狀或環狀烷基。
該R5
、R5’
及R5"
中,a係0~18的整數、b係1~5的整數、c係0~18的整數。
上述一般式(III)所示之酸性有機磷化合物中,R5
、R5’
及R5"
較佳係甲基、異丙基、正丁基、2-乙基己基、乙烯基、烯丙基、或-(CH(R9
)-CH(R10
)-O)a
-R11
或-((CH2
)b
-O)c
-R11
,且R11
較佳為-CO-CH=CH2
或-CO-C(CH3
)=CH2
,其中較佳為具有聚合性基者,亦即,乙烯基、烯丙基或-(CH(R9
)-CH(R10
)-O)a
-R11
或-((CH2
)b
-O)c
-R11
,R11
較佳為-CO-CH=CH2
或-CO-C(CH3
)=CH2
,特佳係R5
、R5’
及R5"
為乙烯基、烯丙基、2-
甲基丙烯醯氧基乙基、2-丙烯醯氧基乙基等之(甲基)丙烯醯基。
由於酸性有機磷化合物的R5
、R5’
及R5"
係甲基、異丙基、正丁基、2-乙基己基、乙烯基、烯丙基、或-(CH(R9
)-CH(R10
)-O)a
-R11
或-((CH2
)b
-O)c
-R11
,且R11
係-CO-CH=CH2
或-CO-C(CH3
)=CH2
,故可使該酸性有機磷化合物之顏料分散性及鹼顯影性均優異。由於將R5
、R5’
及R5"
設為乙烯基、烯丙基、或-(CH(R9
)-CH(R10
)-O)a
-R11
或-((CH2
)b
-O)c
-R11
,且將R11
設為-CO-CH=CH2
或-CO-C(CH3
)=CH2
,故該酸性有機磷化合物含有聚合性基。因此,當使用本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物,在形成著色層之際所施行的曝光時,上述聚合性基彼此及/或上述聚合性基、與本發明彩色濾光片用負型光阻組成物中所含的鹼可溶性樹脂及多官能性單體等,可輕易地進行聚合,使在彩色濾光片的著色層中,上述顏料分散劑安定地存在。所以,當使用此種彩色濾光片施行液晶顯示裝置製造之際,可防止上述顏料分散劑滲出於液晶層等之中。
再者,由於該酸性有機磷化合物含有聚合性基,當使用於著色層形成之前,可使該酸性有機磷化合物所含有的聚合性基彼此進行聚合,結果可使顏料分散劑高分子量化,因此在形成著色層的顯影時,可使未曝光處的彩色濾光片用負型光阻組成物之鹼顯影性特別優異。
其中,關於藉由上述聚合性基間進行聚合,而可使鹼顯影性特別優異的理由,推測如下述。
即,所添加的顏料分散劑並非全部有助於後述顏料的分散性提升,該顏料分散劑的其中一部分係從上述顏料依游離狀態存在。且,因為該顏料分散劑一般有使鹼顯影性降低的情況,因而當游離狀態的顏料分散劑較多時,在形成著色層的顯影時,將阻礙鹼顯影。
另一方面,藉由上述聚合性基彼此在使用於著色層形成之前便進行聚合而高分子量化,在形成著色層的顯影時,可形成在彩色濾光片用負型光阻組成物中游離的顏料分散劑較少之狀態。因而,可減少因游離的顏料分散劑所造成之鹼顯影阻礙,可使未曝光處的彩色濾光片用負型光阻組成物之鹼顯影性特別優異。
本發明所使用之(A)顏料分散劑中,該酸性有機磷化合物的含有量係在能發揮良好顏料分散安定性之前提下,其餘並無特別的限制,一般係相對於上述構成單位(1)中所含之胺基,使用0.05莫耳當量~4.0莫耳當量左右,較佳0.1莫耳當量~2.0莫耳當量範圍內,更佳0.2莫耳當量~1.0莫耳當量範圍內。
本發明中,當作(A)成分之顏料分散劑所使用的鹽型嵌段共聚合體之製造方法,係只要能製造出含有上述構成單位(1)、與構成單位(2),且構成單位(1)所具有的胺基、與上
述一般式(III)所示酸性有機磷化合物可形成鹽的方法便可,其餘並無特別的限制。本發明中,係例如將上述構成單位(1)及構成單位(2)使用周知聚合手段進行聚合後,再溶解或分散於後述溶劑中,接著在該溶劑中添加上述酸性有機磷化合物,經攪拌予以製造。
上述聚合手段係只要能將上述構成單位(1)及構成單位(2)依所需單位比進行聚合,而形成所需分子量的手段便可,其餘並無特別的限制,可採用於含有乙烯基之化合物的聚合時一般所使用的方法,可使用例如陰離子聚合、活性自由基聚合等。本發明中,較佳係使用如「J.Am.Chem.Soc.」105、5706(1983)所揭示之基團轉移聚合(GTP)般進行活性聚合的方法。依照該方法,可輕易地將分子量、分子量分佈等設定在所需範圍內,因而可使該顏料分散劑的分散性、鹼顯影性等特性均勻。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,屬於(A)成分的顏料分散劑,係可將上述鹽型嵌段共聚合體單獨使用1種,亦可組合使用2種以上,且其含有量可依照所使用顏料的種類、該負型光阻組成物中的固形份濃度等而適當選擇,相對於後述(B)顏料100質量份,通常設定在5質量份~200質量份範圍內,較佳10質量份~100質量份範圍內,特佳20質量份~80質量份範圍內。若鹽型嵌段共聚合體的含有量在上述範圍內,則可使顏料均勻地分散,相對地可在不致降低
鹼可溶性樹脂、多官能性單體的調配比率之情況下,形成具有充分硬度的著色層。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(B)成分所使用的顏料,若在形成彩色濾光片的著色層之際,可發出所需發色,則其餘並無特別的限制,可將各種有機或無機著色劑單獨使用、或混合使用2種以上。
上述有機著色劑係可使用例如:染料、有機顏料、天然色素等。有機顏料的具體例可舉例如在顏料索引(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司出版)中,被分類為色素(Pigment)的化合物。
此種化合物係可舉例如:C.I.顏料黃1、C.I.顏料黃3、C.I.顏料黃12、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃180、C.I.顏料黃185等黃色系顏料;C.I.顏料紅1、C.I.顏料紅2、C.I.顏料紅3、C.I.顏料紅242、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅177等紅色系顏料;C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍15:3、C.I.顏料藍15:4、C.I.顏料藍15:6等藍色系顏料;C.I.顏料紫23等紫色系顏料;及顏料綠色36、C.I.顏料綠色58等綠色系顏料等等顏料索引(C.I.)號碼所編制的化合物。
再者,無機著色劑可使用例如無機顏料、體質顏料等,具
體例係有如:氧化鈦、二氧化矽、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅華、硫酸鉛、黃色鉛、鋅黃、氧化鐵紅(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、深藍、氧化鉻綠、鈷綠、琥珀、鈦黑、合成鐵黑、碳黑等。
本發明所使用之顏料的平均粒徑,係只要當作成彩色濾光片的著色層時,可發出所需發色便可,其餘並無特別的限制,依照所使用顏料的種類而有所差異,但較佳在10nm~100nm範圍內,更佳10nm~50nm範圍內。藉由將該顏料的平均粒徑設定在上述範圍內,可使使用本發明彩色濾光片用負型光阻組成物所製得的液晶顯示裝置成為高對比且高品質。此外,若屬於習知顏料分散劑,係隨顏料粒徑的微小化,而需要大量的顏料分散劑,恐有鹼顯影性降低、殘渣增加的問題發生之可能性,但是本發明彩色濾光片用負型光阻組成物所使用的顏料分散劑,因為鹼顯影性優異,因而發生此種問題之虞較低。所以,該顏料的平均粒徑在如上述範圍內,較習知越微小,則越能發揮本發明彩色濾光片用負型光阻組成物所具有的特徵。
另外,上述顏料的平均粒徑係依照從電子顯微鏡照片中,直接測量一次粒子之大小的方法便可求得。具體而言,測量各個一次粒子的短軸徑與長軸徑,並將平均值作為該粒子的粒徑。接著,針對100個以上的粒子,將各個粒子的體積(重
量)視為近似所求得粒徑的立方體而進行求取,並求取體積平均粒徑,將其作為平均粒徑。另外,電子顯微鏡使用穿透型(TEM)或掃描型(SEM)中任一種,均可獲得相同的結果。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(B)成分所使用的顏料含有量,係在當形成彩色濾光片的著色層時,能發出所需發色的前提下,其餘並無特別的限制,依照所使用顏料的種類亦有差異,相對彩色濾光片用負型光阻組成物中除該顏料以外的固形份,較佳係使用20質量%~100質量%範圍內,更佳30質量%~80質量%範圍內。藉由將該顏料的含有量設定在上述範圍內,可形成能發出所需發色之著色層的彩色濾光片用負型光阻組成物,且在上述彩色濾光片用負型光阻組成物中可均勻地分散。
另外,上述固形份係指除上述溶劑以外的其餘所有物,亦包括溶解於溶劑中的多官能性單體等。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(C)成分使用的鹼可溶性樹脂係可使用一般在負型光阻中所使用的化合物,在對鹼水溶液具有可溶性之前提下,其餘並無特別的限制,可例示由從(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)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)
丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、苯乙烯、γ-甲基苯乙烯、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等之中選擇1種以上,以及從(甲基)丙烯酸、丙烯酸的二聚物(例如東亞合成化學(股)製M-5600)、衣康酸、丁烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、醋酸乙烯酯、該等的無水物之中選擇1種以上所構成的共聚物。此外,尚可例示在上述共聚物中,經加成入含有環氧丙基或羥基之乙烯性不飽和化合物的聚合物等,惟並不僅侷限於該等。
該等之中,藉由在共聚物加成入含有環氧丙基或羥基之乙烯性不飽和化合物等,則具有乙烯性不飽和鍵的聚合物等在曝光時,可與後述多官能性單體進行聚合,由使著色層更安定的觀點而言,將屬特別佳。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(C)成分使用的鹼可溶性樹脂係可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上,而含有量係相對彩色濾光片用負型光阻組成物中所含的顏料100質量份,通常使用10質量份~1000質量份範圍內,較佳20質量份~500質量份範圍內。若鹼可溶性樹脂的含有量過少,有無法獲得充分鹼顯影性的情況,反之,當鹼可溶性樹脂的含有量過多,則顏料的比例相對性降低,導致有無法獲得充分著色濃度的情況發生。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(D)成分所使用的多官能性單體,係在能利用後述光起始劑而進行聚合之前提下,其餘並無特別的限制,通常使用具有2個以上乙烯性不飽和雙鍵的化合物,特別以具有2個以上丙烯醯基或甲基丙烯醯基的多官能(甲基)丙烯酸酯為佳。
此種多官能(甲基)丙烯酸酯可舉例如:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、長鏈脂肪族二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、羥基三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、硬脂酸改質季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四亞甲二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸雙環戊酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯二(甲基)丙烯酸酯、三甘油二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改質二(甲基)丙烯酸三羥甲基丙酯、二(甲基)丙烯酸烯丙基化環己酯、二(甲基)丙烯酸甲氧基化環己酯、丙烯酸化三聚異氰酸酯、雙(丙烯醯氧基新戊二醇)己二酸酯、雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、四溴雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、雙酚S二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、酞酸二(甲基)丙烯酸酯、磷酸二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸鋅等二官能(甲基)丙烯酸酯。
再者,三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯,係可舉例如:三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基乙酯、甘油三(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、烷基改質季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、琥珀酸酐改質季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、磷酸三(甲基)丙烯酸酯、參(丙烯醯氧基乙基)三聚異氰酸酯、參(甲基丙烯醯氧基乙基)三聚異氰酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、四丙烯酸二(三羥甲基)丙酯、烷基改質二季戊四醇四(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、烷基改質二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、琥珀酸酐改質二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、胺基甲酸乙酯三(甲基)丙烯酸酯、酯三(甲基)丙烯酸酯、胺基甲酸乙酯六(甲基)丙烯酸酯、酯六(甲基)丙烯酸酯等。
該等多官能(甲基)丙烯酸酯係可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。此外,當對本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物要求具有優異之光硬化性(高感度)的情況,多官能性單體較佳為具有3個(三官能)以上之可進行聚合之雙鍵的化合物,可適當使用例如二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(D)成分使用的上述多官能性單體含有量,並無特別的限制,相對(C)
成分的鹼可溶性樹脂100質量份,通常使用5質量份~500質量份左右,較佳20質量份~300質量份範圍內。若多官能性單體的含有量少於上述範圍,便無法充分地進行光硬化,而有曝光部分溶出的情況,反之,若多官能性單體的含有量多於上述範圍,恐有鹼顯影性降低的可能性。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(E)成分使用的光起始劑並無特別的限制,可從習知已知的各種光起始劑中適當地選擇使用。例如:二苯基酮、米蚩酮、4,4’-雙二乙基胺基二苯基酮、4-甲氧基-4’-二甲胺基二苯基酮、2-乙基蒽醌、菲等芳香族酮;苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻苯醚等苯偶姻醚類;甲基苯偶姻、乙基苯偶姻等苯偶姻;2-(o-氯苯基)-4,5-苯基咪唑二聚體、2-(o-氯苯基)-4,5-二(間甲氧基苯基)咪唑二聚體、2-(o-氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、2-(o-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體、2,4,5-三芳香基咪唑二聚體、2-(o-氯苯基)-4,5-二(間甲基苯基)咪唑二聚體、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮、2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-(對氰基苯乙烯基)-1,3,4-二唑、2-三氯甲基-5-(對甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-二唑等鹵甲基二唑化合物;2,4-雙(三氯甲基)-6-對甲氧基苯乙烯基-S-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-(1-對二甲胺基苯基-1,3-
丁二烯基)-S-三、2-三氯甲基-4-胺基-6-對甲氧基苯乙烯基-S-三、2-(萘-1-基)-4,6-雙-三氯甲基-S-三、2-(4-乙氧基-萘-1-基)-4,6-雙-三氯甲基-S-三、2-(4-丁氧基-萘-1-基)-4,6-雙-三氯甲基-S-三等鹵甲基-S-三系化合物;2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮、1,2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮-1,1-羥基-環己基-苯酮、苄基、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚、苄基甲基縮酮、二甲胺基苯甲酸酯、對二甲胺基苯甲酸異戊酯、4-二甲胺基苯甲酸-2-正丁氧基乙酯、2-氯9-氧硫、2,4-二乙基9-氧硫、2,4-二甲基9-氧硫、異丙基9-氧硫、乙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(o-乙醯肟)、4-苯甲醯基-甲基二苯基硫醚、1-羥基-環己基-苯酮、2-苄基-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-啉基)苯基]-1-丁酮、2-(二甲胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-啉基)苯基]-1-丁酮、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-(4-啉基)-1-丙酮等。該等光起始劑係可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(E)成分使用的光起始劑含有量,係相對(D)成分的多官能性單體
100質量份,通常使用0.01質量份~100質量份左右,較佳5質量份~60質量份範圍內。若該含有量少於上述範圍,則無法充分地進行聚合反應,因而著色層硬度有不足的情況,反之,若多於上述範圍,彩色濾光片用負型光阻組成物的固形份中之顏料等含有量相對地變少,而有無法獲得充分著色濃度的情況。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,作為(F)成分使用的溶劑,係在不與該光阻組成物中的各成分產生反應,且可將該等溶解或分散的有機溶劑之前提下,其餘並無特別的限制。具體可舉例如:甲醇、乙醇、N-丙醇、異丙醇等醇系;甲氧醇、乙氧醇、甲氧基乙氧基乙醇、乙氧基乙氧基乙醇等醚醇系;醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸-3-甲氧基丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯等酯系;丙酮、甲基異丁酮、環己酮等酮系;醋酸甲氧基乙酯、醋酸甲氧基丙酯、醋酸甲氧基丁酯、醋酸乙氧基乙酯、乙基賽珞蘇醋酸酯、醋酸甲氧基乙氧基乙酯、醋酸乙氧基乙氧基乙酯等醚醇醋酸酯系;二乙醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氫呋喃等醚系;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等非質子性醯胺系;γ-丁內酯等內酯系;苯、甲苯、二甲苯、萘等不飽和烴系;正庚烷、正己烷、正辛烷等飽和烴系等有機溶劑。
該等之中,適合使用例如:醋酸甲氧基乙酯、醋酸乙氧基乙酯、乙基賽珞蘇醋酸酯、醋酸甲氧基乙氧基乙酯、醋酸乙氧基乙氧基乙酯等醚醇醋酸酯系;乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚等醚系;醋酸-3-甲氧基丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯等酯系等。
其中,本發明所使用的溶劑,由顏料分散劑的溶解性、塗佈適性等觀點而言,較佳為例如:MBA(醋酸-3-甲氧基丁酯)、PGMEA(丙二醇單甲醚醋酸酯)、DMDG(二乙二醇二甲醚)、二乙二醇甲基乙醚、PGME(丙二醇單甲醚)、或該等的混合物。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,屬於(F)成分的溶劑含有量,係在可將該負型光阻組成物的各構成成分均勻地溶解或分散之前提下,其餘並無特別的限制。本發明中,該負型光阻組成物中除溶劑以外的其餘成分,較佳在5質量%~40質量%範圍內,更佳10質量%~30質量%範圍內。藉由設定在上述範圍內,可形成適於塗佈的黏度。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物中,在不損及本發明目的之範圍內,視需要尚可含有各種添加劑,例如:聚合終止劑、鏈轉移劑、均塗劑、可塑劑、界面活性劑、消泡劑、矽烷偶合劑、紫外線吸收劑、密接促進劑等。
該等之中,可使用的界面活性劑係可舉例如:聚氧乙烯月
桂醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯類、脂肪酸改質聚酯類、三級胺改質聚胺基甲酸酯類等。其他尚可使用氟系界面活性劑。
再者,可塑劑係可舉例如:酞酸二丁酯、酞酸二辛酯、三甲苯等。消泡劑、均塗劑係可舉例如矽系、氟系、丙烯酸系之化合物等。
本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物之調製方法,係在屬於能使前述(A)顏料分散劑、(B)顏料、(C)鹼可溶性樹脂、(D)多官能性單體、(E)光起始劑、以及視所需所使用的各種添加成分,均勻地溶解或分散於(F)溶劑中的方法便可,其餘並無特別的限制,可使用周知混合手段進行混合而調製。
該負型光阻組成物的調製方法,係有如:(1)在溶劑中,添加上述顏料分散劑及顏料,並使用分散機施行分散,而製得顏料分散液之後,再於其中添加鹼可溶性樹脂、多官能性單體、光起始劑、以及視所需所使用的各種添加成分,並進行混合的方法;(2)在溶劑中,同時投入上述顏料分散劑、顏料、鹼可溶性樹脂、多官能性單體、光起始劑、以及視需要所使用的各種添加成分,並進行混合的方法;以及(3)在溶劑中,添加上述顏料分散劑、鹼可溶性樹脂、多官能性單體、光起始劑、以及視需要所使用的各種添加成分,並進行
混合後,再於其中添加顏料並進行混合的方法等。
該等方法之中,上述(1)的方法係由有效防止顏料凝聚、且可均勻分散的觀點而言,屬較佳方法。此情況,顏料分散液中的溶劑含有量,係由該顏料的分散性、顏料分散的經時安定性、所獲得之彩色濾光片的色度等觀點而言,最好設定在60質量%~90質量%範圍內。
上述(1)的方法中,於顏料分散液的調製中,供施行顏料分散處理用的分散機,係可舉例如:雙輥機、三輥機等輥碎機;球磨機、振動球磨機等球磨機;塗料攪拌器;連續圓盤型珠磨機、連續環狀式珠磨機等珠磨機等等。珠磨機的較佳分散條件係所使用的球珠徑較佳為在0.03mm~2mm範圍內,更佳0.1mm~1mm範圍內。且,經分散後,最好利用5.0μm~0.2μm左右的薄膜過濾器施行過濾。藉此可獲得顏料分散性優異的顏料分散液。
再者,當本發明所使用顏料分散劑中所含之酸性有機磷化合物,係具有聚合性基的情況,亦可例如在溶劑中添加上述顏料分散劑與光起始劑後,或使上述顏料分散劑、顏料及光起始劑分散或溶解於溶劑中之後,施行光照射,而使上述顏料分散劑間進行聚合。藉由依此使顏料分散劑彼此聚合,可提高本發明彩色濾光片用負型光阻組成物中的顏料分散安定性。
其次,針對本發明的彩色濾光片進行說明。
本發明的彩色濾光片之特徵在於:具有使用前述本發明彩色濾光片用負型光阻組成物所形成的著色層。
關於此種本發明的彩色濾光片,參照圖式進行說明。圖1所示係本發明彩色濾光片一例的概略剖視圖。根據圖1,本發明的彩色濾光片10係具有:透明基板1、遮光部2、及著色層3。
本發明的彩色濾光片係藉由使用前述本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物而形成著色層,而具有優異的鹼顯影性,因而具有高生產性。此外,藉由形成優異的鹼顯影性,可成為未曝光處的彩色濾光片用負型光阻組成物殘渣較少之高品質物。
本發明的彩色濾光片所使用著色層,在屬於使用前述本發明彩色濾光片用負型光阻組成物所形成的前提下,其餘並無特別的限制,通常形成於在後述透明基板上所形成遮光部的開口部中,依照該彩色濾光片用負型光阻組成物所含的顏料種類,由3色以上的著色圖案予以構成。
再者,該著色層的排列並無特別的限制,可為例如帶狀式、馬賽克式、三角式、4像素配置型等一般的排列方式。此外,著色層的寬度、面積等可任意設定。
該著色層的厚度係依照塗佈方法、彩色濾光片用負型光阻
組成物的固形份濃度、黏度等的調整,而可適當地控制,通常較佳設定在1μm~5μm範圍內。
該著色層係可利用如下述方法形成。
首先,將前述本發明的彩色濾光片用負型光阻組成物。使用噴塗法、浸塗法、棒塗法、輥塗法、旋塗法等塗佈手段,在後述透明基板上施行塗佈,而形成濕式塗膜。
其次,使用加熱板、烤箱等,使該濕式塗膜乾燥後,再對其隔著既定圖案的遮罩施行曝光,使鹼可溶性樹脂及多官能性單體等進行光聚合反應,作成彩色濾光片用負型光阻組成物的塗膜。曝光中所使用的光源係可舉例如:低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵素燈等紫外線;或電子束等。曝光量係可依照所使用的光源、塗膜厚度等而適當調整。
再者,經曝光後為了促進聚合反應,亦可施行加熱處理。加熱條件係可依照所使用之彩色濾光片用負型光阻組成物中的各成分調配比例、塗膜厚度等而適當選擇。
其次,使用顯影液施行顯影處理,藉由將未曝光部分溶解、除去,依所需圖案形成塗膜。顯影液通常使用將鹼溶解於水或水溶性溶劑中的溶液。在該鹼溶液中亦可適量添加界面活性劑等。此外,顯影方法可採用一般的方法。
經顯影處理後,通常施行顯影液洗淨、負型光阻組成物硬化、塗膜乾燥,而形成著色層。另外,經顯影處理後,為了使塗膜充分地硬化,亦可施行加熱處理。加熱條件並無特別
的限制,可配合塗膜用途而適當選擇。
本發明彩色濾光片中的遮光部,係在後述透明基板上形成為圖案狀者,可如同在一般彩色濾光片上使用作為遮光部者。
該遮光部的圖案形狀並無特別的限制,可舉例如:帶狀、矩陣狀等形狀。該遮光部係有如:使黑色顏料分散或溶解於黏結樹脂中者;或鉻、氧化鉻等的金屬薄膜等。該金屬薄膜可為CrOx
膜(x係任意數)及Cr膜的雙層積層,且亦可為由經更加降低反射率之CrOx
膜(x係任意數)、CrNy
膜(y係任意數)、及Cr膜的3層積層。
當該遮光部屬於使黑色著色劑分散或溶解於黏結樹脂中的情況,該遮光部的形成方法若屬於可將遮光部進行圖案化的方法,其餘並無特別的限制,可舉例如使用了遮光部用感光性樹脂組成物的光學微影法、印刷法、噴墨法等。
上述情況下,當使用印刷法、噴墨法作為遮光部的形成方法時,黏結樹脂可舉例如:聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯基吡咯啶酮樹脂、羥乙基纖維素樹脂、羧甲基纖維素樹脂、聚氯乙烯樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、順丁烯二酸樹脂、聚醯胺樹脂等。
再者,上述情況下,當使用光學微影法作為遮光部的形成
方法時,黏結樹脂可使用例如:丙烯酸酯系、甲基丙烯酸酯系、聚桂皮酸乙烯酯系、或環化橡膠系等具有反應性乙烯基的感光性樹脂。此情況下,在含有黑色著色劑及感光性樹脂的遮光部用感光性樹脂組成物中,亦可添加光聚合起始劑,且視需要亦可添加增感劑、塗佈性改良劑、顯影改良劑、交聯劑、聚合終止劑、可塑劑、難燃劑等。本發明中,上述遮光部用感光性樹脂組成物係可使用具有作為顏料之碳黑、鈦黑等黑色顏料的上述彩色濾光片用負型光阻組成物。
另一方面,當遮光部係金屬薄膜的情況,該遮光部的形成方法若屬於可將遮光部圖案化的方法,其餘並無特別的限制,可舉例如:光學微影法、使用遮罩的蒸鍍法、印刷法等。
作為遮光部的膜厚,當金屬薄膜的情況係設定為0.2μm~0.4μm左右,當屬於使黑色著色劑分散或溶解於黏結樹脂中的情況則設定為0.5μm~2μm左右。
本發明彩色濾光片中的透明基板若為對可見光屬於透明基材,其餘並無特別的限制,可使用一般彩色濾光片所用的透明基板。具體可舉例如:石英玻璃、無鹼玻璃、合成石英板等不具可撓性的透明剛性材料、或透明樹脂薄膜、光學用樹脂板等具可撓性的透明可撓性材料。
該透明基板的厚度並無特別的限制,可配合本發明彩色濾光片的用途,而使用例如100μm~1mm左右者。
另外,本發明的彩色濾光片係除上述透明基板、遮光部及著色層之外,尚可形成例如保護層、透明電極層,甚至配向膜、柱狀間隙子等。
其次,針對本發明的液晶顯示裝置進行說明。
本發明的液晶顯示裝置之特徵在於具有前述本發明的彩色濾光片。
針對此種本發明的液晶顯示裝置,參照圖式進行說明。圖2所示係本發明液晶顯示裝置一例的概略圖。如圖2所例示,本發明的液晶顯示裝置40係具有:彩色濾光片10、具有TFT陣列基板等的對向基板20、以及形成於上述彩色濾光片10與上述對向基板20之間的液晶層30。
另外,本發明的液晶顯示裝置並不僅侷限於該圖2所示構造,可為一般使用彩色濾光片的液晶顯示裝置之周知構造。
本發明液晶顯示裝置的驅動方式並無特別的限制,可採用一般液晶顯示裝置所使用的驅動方式。此種驅動方式可舉例如:TN方式、IPS方式、OCB方式、及MVA方式等。本發明中,該等任何方式均可適當地使用。
再者,對向基板係可配合本發明液晶顯示裝置的驅動方式等而適當選擇使用。
再者,構成液晶層的液晶係可配合本發明液晶顯示裝置的驅動方式等,使用介電非等向性不同的各種液晶、及該等的
混合物。
液晶層的形成方法係可採用一般使用為液晶單元製作方法的方法,例如真空注入方式、液晶滴下方式等。
真空注入方式中,係例如預先使用彩色濾光片及對向基板製作液晶單元,藉由將液晶施行加溫而作成等向性液體,再利用毛細管效應而將液晶依等向性液體狀態注入於液晶單元中,再利用黏合劑施行封鎖,可形成液晶層。然後,藉由將液晶單元漸冷至常溫,可使所封入的液晶進行配向。
再者,液晶滴下方式中,係例如在彩色濾光片周緣施行密封劑塗佈,再將該彩色濾光片加熱至液晶呈等向性相的溫度,使用分配器等將液晶依等向性液體狀態滴下,再將彩色濾光片及對向基板在減壓下進行重疊,並利用密封劑施行黏合,可形成液晶層。然後,藉由將液晶單元漸冷至常溫,可使所封入的液晶進行配向。
其次,針對本發明利用實施例進行更詳細的說明,惟本發明並不受該等例子的任何限制。
在具備有:冷卻管、添加用漏斗、氮用進氣口、機械式攪拌機、及數位式溫度計的500ml圓底四口可分離式燒瓶中,利用添加用漏斗添加四氫呋喃(THF)250重量份、及起始劑的二甲基酮甲基三甲基矽烷基乙醛5.81重量份,並充分地
施行氮取代。使用注射器,注入觸媒的四丁基銨間氯苯甲酸酯之1M乙腈溶液0.5重量份,並使用添加用漏斗,將第1單體的甲基丙烯酸甲酯100重量份歷時60分鐘滴入。將反應燒瓶利用冰浴施行冷卻,溫度保持於未滿40℃。1小時後,將第2單體的甲基丙烯酸二甲胺基乙酯33.3重量份歷時20分鐘滴入。經1小時反應後,添加甲醇1重量份而停止反應。所獲得之嵌段共聚合體THF溶液係在己烷中進行再沉澱,並利用過濾、真空乾燥進行精製,獲得嵌段共聚合體A。將依此所獲得之嵌段共聚合體A利用GPC(凝膠滲透色層分析儀),依添加N-甲基吡咯啶酮、0.01M溴化鋰/聚苯乙烯標準的條件進行確認,結果甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)的構成比例MMA/DMAEMA係3/1,重量平均分子量Mw:4500、平均分子量Mn:5330、多分散度:1.18。
除了設為:二甲基酮甲基三甲基矽烷基乙醛2.32重量份、四丁基銨間氯苯甲酸酯的1M乙腈溶液0.2重量份、甲基丙烯酸甲酯120重量份、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯13.3重量份、甲醇0.5重量份之外,其餘均依照如同上述嵌段共聚合體A相同的方法獲得嵌段共聚合體B。將依此所獲得之嵌段共聚合體B,依照如同上述嵌段共聚合體A的相同方法進行確認,結果MMA及DMAEMA的構成比例MMA/DMAEMA係
9/1,重量平均分子量Mw:9940、平均分子量Mn:11800、多分散度:1.19。
在100ml圓底燒瓶中,於丙二醇單甲醚醋酸酯(PGMEA)24.68重量份中溶解嵌段共聚合體A(5.0重量份),再添加屬於鹽形成成分的甲基丙烯氧基乙基酸式磷酸酯(Phosmer M:Yuni-Chemical公司製)1.17重量份(係與嵌段共聚合體的DMAEMA單位為等莫耳量),在反應溫度25℃下施行6小時攪拌,獲得形成了固形份20質量%磷酸鹽的鹽型嵌段共聚合體溶液A。
同樣的,如下表1所示,變更嵌段共聚合體、鹽形成成分、反應溫度,而獲得:形成了固形份20質量%磷酸鹽的鹽型嵌段共聚合體溶液B~G、形成了四級銨鹽的鹽型嵌段共聚合體溶液H~K、未形成鹽的嵌段共聚合體溶液L。
另外,上述鹽形成成分係依與嵌段共聚合體的DMAEMA單位為等莫耳量之方式進行添加。
其次,將所調製之鹽型嵌段共聚合體溶液(嵌段共聚合體溶液A~L)12重量份、PGMEA(15重量份)、二酮吡咯并吡咯系顏料(a)(PR254:平均一次粒徑30nm)3重量份、及0.3mm
氧化鋯球珠60重量份,裝入美奶滋瓶(mayonnaise bottle)中,預粉碎係使用塗料攪拌器(淺田鐵工公司製)施行1小時振盪,接著將該分散液30重量份與粒徑0.1mm氧化鋯球珠60重量份裝入美奶滋瓶中,同樣的,正式粉碎係使用塗料攪拌器施行3小時分散,獲得顏料分散液A~L。
在依上述所獲得之顏料分散液A(46重量份)中,添加黏結成分31重量份[鹼可溶性樹脂係丙烯酸共聚合體(有效成分54%)9重量份;多官能單體係光或熱聚合性單體的二季戊四醇六丙烯酸酯5重量份;及光起始劑係2-甲基-1[4-(甲基硫基)苯基]-2-啉基丙烷-1-酮2重量份、與丙二醇單甲醚醋酸酯15重量份]、及溶劑的丙二醇單甲醚醋酸酯22重量份,並施行混合直到均勻為止,再利用篩孔尺寸0.2μm的加壓過濾裝置施行過濾,獲得彩色濾光片用負型光阻組成物A。
除取代顏料分散液A,改為使用顏料分散液B~L之外,其餘均如同實施例1般獲得彩色濾光片用負型光阻組成物B~L。
針對由實施例及比較例所獲得之彩色濾光片用負型光阻組成物,施行顏料分散安定性、鹼顯影性的評估。實施結果
係如下表2所示。
作為依照實施例及比較例所調製得之彩色濾光片用負型光阻組成物的顏料分散安定性評估,係將在上述彩色濾光片用負型光阻組成物之調製中所使用的顏料分散液,於40℃下靜置1週,並施行靜置前後的上述顏料分散液之粒徑測定。粒徑的測定係使用日機裝(股)製「Microtrac粒度分佈計」。
將依照各例所獲得之彩色濾光片用負型光阻組成物,在厚0.7mm的10mm×10mm玻璃基板(板保科技玻璃(股)公司製、「NA35」)上,使用旋塗機施行塗佈後,使用加熱板,在80℃下施行3分鐘乾燥,形成厚3.0μm的紅色著色層。對該著色層隔著光罩並使用超降壓水銀燈施行60mJ/cm2
紫外線照射。然後,將上述已形成著色層的玻璃板,使用作為鹼顯影液的0.05質量%氫氧化鉀水溶液施行淋灑顯影,而使上述著色層完全溶解,將形成上述著色層處的玻璃面出現為止之時間,視為顯影時間並測定。
表2中,由實施例1~7與比較例1~4的比對中得知,實施例1~7大幅縮短鹼顯影時間,可確認鹼顯影性優異。此外,在實施例1~7的彩色濾光片用負型光阻組成物之調製中所使用的顏料分散液,因為完全未發生顏料粒子增加的情形,因而可確認分散安定性優異。
再者,使用無鹽形成的嵌段共聚合體溶液L之比較例5,在上述顏料分散安定性評估中,經靜置1週後發生凝膠化。且,顏料分散液中的粒子粒徑較大,利用篩孔大小0.2μm
的加壓過濾裝置並無法施行過濾,無法調製成彩色濾光片用負型光阻組成物。
在50ml螺桿管中,將相對上述所獲得顏料分散液A(30重量份),添加作為起始劑的2,2’-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(V-70:和光純藥公司製)0.025重量份,一邊施加超音波處理,一邊在50℃下進行10小時反應,獲得屬於鹽形成成分的甲基丙烯氧基乙基酸式磷酸酯中,所含之雙鍵部位彼此進行聚合的複合化顏料分散液M。
其次,除取代顏料分散液A,改為使用複合化顏料分散液M之外,其餘均如同實施例1般獲得彩色濾光片用負型光阻組成物M。
針對依照實施例8所獲得之彩色濾光片用負型光阻組成物M,施行顏料分散安定性、鹼顯影性的評估。實施結果如上表2所示。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧遮光部
3‧‧‧著色層
10‧‧‧彩色濾光片
20‧‧‧對向基板
30‧‧‧液晶層
40‧‧‧液晶顯示裝置
圖1為本發明彩色濾光片一例的概略圖。
圖2為本發明液晶顯示裝置一例的概略圖。
Claims (11)
- 一種彩色濾光片用負型光阻組成物,係包括有:(A)顏料分散劑、(B)顏料、(C)鹼可溶性樹脂、(D)多官能性單體、(E)光起始劑、及(F)溶劑者,其特徵為,作為上述(A)顏料分散劑,係準備具有下述一般式(I)所示構成單位(1)以及下述一般式(II)所示構成單位(2),且為上述構成單位(1)所具有的胺基與下述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體;係於上述(F)溶劑中,添加上述(A)顏料分散劑與上述(B)顏料而得到顏料分散液後,於該顏料分散液中至少混合上述(C)鹼可溶性樹脂、上述(D)多官能性單體與上述(E)光起始劑而獲得;
- 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片用負型光阻組成物,其中,上述酸性有機磷化合物中的R5 及R5’ 係具有聚合性基。
- 如申請專利範圍第2項之彩色濾光片用負型光阻組成物,其中,上述聚合性基係乙烯基、(甲基)丙烯醯基、或烯丙基。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之彩色濾光片用負型光阻組成物,其中,上述(B)顏料的平均粒徑係10nm~100nm範圍內。
- 一種彩色濾光片,係具有使用申請專利範圍第1至4項中任一項之彩色濾光片用負型光阻組成物所形成的著色層。
- 一種液晶顯示裝置,係具有申請專利範圍第5項之彩色濾光片。
- 一種彩色濾光片用顏料分散液,係包括有(A)顏料分散劑、(B)顏料與(F)溶劑者,其特徵為,上述(A)顏料分散劑 係具有上述一般式(I)所示之構成單位(1)與上述一般式(II)所示構成單位(2),且為上述構成單位(1)所具有之胺基與上述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體。
- 如申請專利範圍第7項之彩色濾光片用顏料分散液,其中,上述酸性有機磷化合物中的R5 及R5’ 係具有聚合性基。
- 如申請專利範圍第7或8項之彩色濾光片用顏料分散液,其中,上述(B)顏料的平均粒徑係10nm~100nm範圍內。
- 一種彩色濾光片用顏料分散液之製造方法,係具有:準備具有上述一般式(I)所示之構成單位(1)與上述一般式(II)所示構成單位(2),且為上述構成單位(1)所具有之胺基與上述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體,作為(A)顏料分散劑的步驟;與混合上述準備之(A)顏料分散劑、(B)顏料與(F)溶劑,將顏料進行分散的步驟。
- 一種彩色濾光片用負型光阻組成物之製造方法,係具有:準備具有上述一般式(I)所示之構成單位(1)與上述一般式(II)所示構成單位(2),且為上述構成單位(1)所具有之胺基與上述一般式(III)所示酸性有機磷化合物形成鹽的嵌段共聚合體,作為(A)顏料分散劑的步驟;混合上述準備之(A)顏料分散劑、(B)顏料與(F)溶劑,對 顏料進行分散而製作顏料分散液的步驟;與將上述製作之顏料分散液、(C)鹼可溶性樹脂、(D)多官能性單體與(E)光起始劑混合的步驟。
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