TWI422631B - 黑色樹脂組成物、黑色矩陣及遮光層 - Google Patents

Description

黑色樹脂組成物、黑色矩陣及遮光層

本發明係關於一種樹脂組成物，尤係關於一種黑色樹脂組成物。

液晶顯示裝置中，係於透明基板上形成有黑色矩陣以作為遮光層/膜。作為遮光層，該黑色矩陣之材料中必需含有遮光性材料(染料或顏料)以達到遮光效果。第432245號台灣專利係揭示含有染料及顏料之黑色矩陣塗料(black matrix coating)。黑色矩陣中使用的黑色顏料，可為無機顏料或有機顏料。以往係常使用含有鉻黑(鉻及/或氧化鉻)之無機膜來製作遮光層，然該含有鉻黑之遮光層/膜的製作成本高，且亦有環境汙染之問題。因此，遂進一步研發出以石墨、鐵黑、鈦黑、碳黑等無機粒子作為遮光材料的樹脂組成物，用以製備液晶顯示裝置所使用之遮光層/膜。

惟，相對於以往所使用之無機膜，使用樹脂組成物所形成之遮光層/膜，其每單位膜厚的光學濃度(OD值)較低(遮光率較差)，因此，為提高液晶顯示裝置之對比度並維持其高畫質，需增加膜厚以達到高光學濃度的要求。然而，為了符合薄膜化、高性能化之發展趨勢，提高光學濃度以在降低膜厚的同時維持良好的遮光性，遂成為主要之研發課題。增加樹脂中遮光材料的含量，是提高光學濃度之一可行方式，惟，遮光材料含量之增加將會使得樹脂成分的含量降低，因而影響其感光性，其將對樹脂的圖案化造成不利的影響。第2006-163233號日本專利係揭示含有機矽化合物或有機氟化合物的組成物，但是經過曝光、顯影以圖案化該組成物而形成黑色矩陣時，在黑色矩陣開口之基板表面上，會產生有機矽化合物或有機氟化合物殘留的情況。第2004-93656號日本專利係揭示使用含有石墨之樹脂以形成遮光層/膜(黑色矩陣)，其膜厚小於0.9 μm，且具有4.4/μm之光學濃度。然，以石墨作為樹脂中的黑色顏料，其反射率會增加，因而有令顯示裝置之對比度降低之虞。

無機黑色顏料中，碳黑及鈦黑之著色力較佳。而從提高光學濃度及電阻值的觀點來看，鈦黑為更加之選擇。第2004-004651號日本專利及第2000-143985號日本專利揭示使用含有氧氮化鈦之樹脂以形成遮光層/膜，其具有3.0以上之光學濃度。第200834231號台灣專利揭示以鈦黑作為黑色顏料之黑色樹脂組成物，然其所形成之黑色矩陣，並未具有令人滿意之電阻值。第9-166869號日本專利則揭示以碳黑作為黑色顏料之黑色矩陣，以達到優異之遮光性。然而，以碳黑作為黑色顏料時，在提高光學濃度的同時會有降低黑色矩陣之電阻值的問題(導電性增加將造成對裝置的干擾)。再者，於液晶顯示裝置的製程中，於製程溫度高達250℃的狀況下，將會進一步降低該黑色矩陣的電阻值。此外，該矩陣材料之顯像能力差，且也易於基板上出現殘留的狀況。因此，為符合產業的需求，仍亟需能滿足提高光學濃度及維持高溫表面電阻的需求、顯像能力佳、不會在基板上發生殘留情況，且具有良好耐濕性及抗蝕刻性以具備優異附著力的黑色樹脂組成物。

本發明提供一種黑色樹脂組成物，以符合產業利用的需求，該黑色樹脂組成物包括：鹼可溶性樹脂，係由苯乙烯、甲基丙烯酸三環癸基酯、不飽和羧酸、丙烯酸異莰酯及N-苯基馬來醯亞胺等單體聚合而成的共聚物，其中，該鹼可溶性樹脂的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為3至20重量%(wt%)；黑色顏料，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為20至60 wt%；光聚合起始劑，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.3至5 wt%；多官能基之化合物，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為1至5 wt%；以及，餘量的溶劑。

根據本發明一具體實施例，該不飽和羧酸係甲基丙烯酸。

根據本發明一具體實施例，該黑色顏料係碳黑。

根據本發明一具體實施例，該鹼可溶性樹脂的重量平均分子量為4000至8000。

根據本發明一具體實施例，黑色樹脂組成物可視需要地包括黏著促進劑及/或添加劑。

本發明復提供一種黑色矩陣，其係由本發明之黑色樹脂組成物所形成。

本發明亦提供一種遮光層，其係由本發明之黑色樹脂組成物所形成。

本發明提供之黑色樹脂組成物所形成之黑色矩陣，能在提高光學濃度之同時，亦展現優異的高溫表面電阻值。此外，本發明提供之黑色樹脂組成物，其顯像能力佳，在圖案化以形成黑色矩陣時，可達到基材上無殘留及高附著力(具良好的耐濕性及抗蝕刻)的要求，極符合產業之需求。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。本發明也可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。

本文所使用之術語「重量平均分子量」，係利用凝膠滲透層析(GPC)，溶劑：四氫呋喃(THF)，所測定之換算成聚苯乙烯之重量平均分子量(Mw)的值。

本文所使用之術語「丙烯酸系」包含丙烯酸系及甲基丙烯酸系。本文所使用之術語「(甲基)丙烯酸…..」表示包含或不包含括弧內的文字。例如，「(甲基)丙烯酸」包含丙烯酸及甲基丙烯酸，以此類推。

本發明提供一種黑色樹脂組成物，以符合產業利用的需求，該黑色樹脂組成物包括：鹼可溶性樹脂，係由苯乙烯、甲基丙烯酸三環癸基酯、不飽和羧酸、丙烯酸異莰酯及N-苯基馬來醯亞胺等單體聚合而成的共聚物，其中，該鹼可溶性樹脂的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為3至20 wt%；黑色顏料，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為20至60 wt%；光聚合起始劑，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.3至5 wt%；多官能基之化合物，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為1至5 wt%；以及，餘量的溶劑。

根據本發明之黑色樹脂組成物，鹼可溶性樹脂的重量平均分子量為4000至8000。

根據本發明一具體實施例，鹼可溶性樹脂的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為3至15 wt%。於一具體實施例中，鹼可溶性樹脂的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為3至8 wt%

本發明之黑色樹脂組成物的鹼可溶性樹脂是由苯乙烯、甲基丙烯酸三環癸基酯、不飽和羧酸、丙烯酸異莰酯及N-苯基馬來醯亞胺等單體聚合而成的共聚物。根據本發明一具體實施例，形成共聚物時，苯乙烯單體的用量，以所有單體的總量為基準計，為5至20 wt%。根據本發明一具體實施例，甲基丙烯酸三環癸基酯單體的用量，以所有單體的總量為基準計，為15至45 wt%。根據本發明一具體實施例，丙烯酸異莰酯單體的用量，以所有單體的總量為基準計，為10至25 wt%。根據本發明一具體實施例，N-苯基馬來醯亞胺單體的用量，以所有單體的總量為基準計，為15至25 wt%。

用於本發明黑色樹脂組成物之鹼可溶性樹脂的不飽和羧酸單體的實例包括，但不限於：(甲基)丙烯酸、丁烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、甲基順丁烯二酸、甲基反丁烯二酸、伊康酸、己二烯酸及其組合等。其中，以(甲基)丙烯酸為佳，更佳為甲基丙烯酸。根據本發明一具體實施例，鹼可溶性樹脂係含有至少一種不飽和羧酸。在此等具體實施例的部分態樣中，鹼可溶性樹脂至少含有甲基丙烯酸。

製備本發明之黑色樹脂組成物的鹼可溶性樹脂時，不飽和羧酸單體的用量，以所有單體的總量為基準計，為10至25 wt%。

用於本發明之黑色樹脂組成物的鹼可溶性樹脂中，至少由苯乙烯、甲基丙烯酸三環癸基酯、不飽和羧酸、丙烯酸異莰酯及N-苯基馬來醯亞胺等單體聚合而成的共聚物，可藉由各種方法製備，製備方法包括，但不限於本文實施例所敘述的方法。

該共聚物的製備可利用聚合反應來進行，聚合反應通常於聚合起始劑的存在下進行。聚合起始劑並無特別限制，可使用此技術領域中一般所使用之聚合起始劑。可使用一種或一種以上的聚合起始劑。聚合起始劑的用量並無特別限制。當使用二種或更多種的聚合起始劑之混合物時，混合比例並無特別限定。聚合的溫度通常為65至85℃，以70至80℃為佳。

利用聚合反應製備鹼可溶性樹脂時可視需要添加鏈轉移劑。鏈轉移劑並無特別限制，可使用此技術領域中一般所使用之鏈轉移劑，例如2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、1-二硫代苯甲酸苯乙基酯(1-phenylethyl dithiobenzoate)及二硫代苯甲酸異丙苯基酯(cumyl dithiobenzoate)。可使用一種或一種以上的鏈轉移劑。鏈轉移劑的用量並無特別限制。當使用二種或更多種的鏈轉移劑之混合物時，混合比例並無特別限定。

聚合反應通常於溶劑的存在下進行，較佳為使用足以溶解鹼可溶性樹脂中各成分、聚合起始劑等及所製得之樹脂的溶劑。溶劑並無特別限制，可使用此技術領域中一般所使用之溶劑。可使用一種或一種以上的溶劑。溶劑的量並無特別限制。當使用二種或更多種的溶劑之混合物時，混合比例並無特別限定。

根據本發明一具體實施例，係將製備完成之鹼可溶性樹脂，與黑色顏料、光聚合起始劑、多官能基之化合物及溶劑組合，以獲得黑色樹脂組成物。

用於本發明之黑色樹脂組成物的黑色顏料(Pigment)可為無機顏料、有機顏料(例如，偶氮系顏料、C.I.顏料黑色1、C.I.顏料黑色7等等)及其組合，較佳為無機顏料。無機黑色顏料的實例包括，但不限於石墨、二氧化錳、合成鐵黑、碳黑、銅鐵錳系氧化物、銅鉻錳系氧化物、鈦黑、鈦碳及其類似物。可使用一種或一種以上的黑色顏料。當使用二種或更多種黑色顏料之混合物時，混合比例並無特別限定。根據本發明一具體實施例，黑色顏料較佳為碳黑、鈦黑及其組合。根據本發明一具體實施例，本發明之黑色樹脂組成物係使用碳黑作為黑色顏料。碳黑可視需要地與其他黑色顏料組合使用。本發明之黑色樹脂組成物使用之碳黑較佳具有電絕緣性質，可使用市售之碳黑作為黑色顏料。

根據本發明一具體實施例，黑色顏料的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為20至60 wt%。其中，使用碳黑作為黑色顏料時，為了達到適當的光學濃度並同時維持適當的電阻值，黑色顏料的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，較佳為25至55 wt%。於一具體實施例中，黑色顏料的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為35至55 wt%。

用於本發明之黑色樹脂組成物的光聚合起始劑並無特別限制，可使用吸收光能量後能引發自由基聚合反應的光聚合起始劑。

光聚合起始劑的實例包括，但不限於：苯偶姻及其烷醚，例如，苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚、苯偶姻苯基醚(benzoin phenyl ether)、乙醯苯偶姻；苯乙酮，例如，苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮；胺基苯乙酮，例如，2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁-1-酮；蒽醌，例如，2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-第三丁基蒽醌、1-氯蒽醌、2-戊基蒽醌(2-amylanthraquinone)；噻噸酮(thioxanthone)及氧葱酮(xanthone)，例如，2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮；縮酮，例如，苯乙酮二甲基縮酮、苯甲基二甲基酮；二苯酮，例如，二苯酮、4,4'-雙(N,N'-二-甲基-胺基)二苯酮(4,4'-bis(N,N'-di-methyl-amino)benzophenone)、4,4'-雙(N,N'-二-乙基-胺基)二苯酮；吖啶衍生物(acridine derivative)；啡啉衍生物(phenazine derivative)；三苯基膦；膦氧化物，例如，(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-戊基膦氧化物((2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-pentyl phosphine oxide)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基膦氧化物(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenyl phosphine oxide)、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基膦氧化物(2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl phosphine oxide)、乙基-2,4,6-三甲基苯甲醯基-苯基膦氧化物(ethyl-2,4,6-trimethylbenzoyl-phenyl phosphinate)；1-苯基-1,2-丙二酮-2-O-苯甲醯基肟(1-phenyl-1,2-propanedione 2-O-benzoyl oxime)；1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮1-(O-乙酰肟)(1-[9-Ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]ethanone 1-(O-acetyloxime))；4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-丙基)-酮(4-(2-hydroxyethoxy)Phenyl-(2-propyl)ketone)；1-胺基苯基酮(1-aminophenyl ketone)及1-羥基苯基酮(1-hydroxy phenyl ketone)，例如，1-羥基環己基苯基酮、2-羥基異丙基苯基酮、苯基1-羥基異丙基酮(phenyl 1-hydroxyisopropyl ketone)、4-異丙基苯基1-羥基異丙基酮(4-isopropylphenyl 1-hydroxyisopropyl ketone)；2,2’-偶氮雙異丁腈；各種過氧化物(peroxide)；硫醇化合物；及其組合。

根據本發明一具體實施例，光聚合起始劑的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.3至3 wt%。

用於本發明之黑色樹脂組成物的多官能基之化合物，係於吸收光能量後能與鹼可溶性樹脂進行聚合/交聯。用於本發明之多官能基之化合物並無特別限制，只要能於吸收光能量後與鹼可溶性樹脂進行聚合。根據本發明一具體實施例，多官能基之化合物係選自具乙烯性不飽和鍵之多官能基單體及/或寡聚體。

該多官能基之化合物，可使用市售之多官能基化合物，例如，但不限於Nikalac MX-302(由Sanwa Chemical Co.,Ltd.製造)；Aronix M-400、M-402、M-403、M-404、M-408、M-450、M-305、M-309、M-310、M-313、M-315、M-320、M-325、M-326、M-327、M-350、M-360、M-208、M-210、M-215、M-220、M-225、M-233、M-240、M-245、M-260、M-270、M-1100、M-1200、M-1210、M-1310、M-1600、M-221、M-203、TO-924、TO-1270、TO-1231、TO-595、TO-756、TO-1343、TO-1382、TO-902、TO-904、TO-905、TO-1330(由Toagosei Co.,Ltd.製造)；Kayarad D-310、D-330、DPHA、DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120、DN-0075、DN-2475、SR-295、SR-355、SR-399E、SR-494、SR-9041、SR-368、R-415、SR-444、SR-454、SR-492、SR-499、SR-502、SR-9020、SR-9035、SR-111、SR-212、SR-213、SR-230、SR-259、SR-268、SR-272、SR-344、SR-349、SR-368、SR-601、SR-602、SR-610、SR-9003、PET-30、T-1420、GPO-303、TC-120S、HDDA、NPGDA、TPGDA、PEG400DA、MANDA、HX-220、HX-620、R-551、R-712、R-167、R-526、R-551、R-712、R-604、R-684、TMPTA、THE-330、TPA-320、TPA-330、KS-HDDA、KS-TPGDA、KS-TMPTA(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)；Light Acrylate PE-4A、DPE-6A、DTMP-4A(由Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.製造)等，及其組合。

根據本發明一具體實施例，該多官能基之化合物的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為2至4 wt%。

根據本發明一具體實施例，黑色樹脂組成物，係包括：鹼可溶性樹脂、黑色顏料、光聚合起始劑、多官能基之化合物，以及，餘量的溶劑。

用於本發明之黑色樹脂組成物的溶劑並無特別限制，可使用此技術領域中一般所使用之溶劑。溶劑的實例包括，但不限於：酮類如環己酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、乙基異丁基酮等；酯類如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、甲酸戊酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羥基乙酸甲酯、羥基乙酸乙酯、羥基乙酸丁酯、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、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基丙酸丙酯、3-羥基丙酸甲基酯、3-羥基丙酸乙基酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、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、3-乙氧乙基丙酸酯等；醚類如乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇單甲基乙基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯等。可使用一種或一種以上的溶劑。當使用二種或更多種的溶劑之混合物時，混合比例並無特別限定。

溶劑的用量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為30至70 wt%。於一具體實施例中，溶劑的用量，以黑色樹脂組成物的總重為基準計，為30至50 wt%。

根據本發明一具體實施例，黑色樹脂組成物可視需要的包括黏著促進劑(adhesion promoter)。黑色樹脂組成物所使用之黏著促進劑並無特別限定，可使用矽烷(silane)類黏著促進劑，例如，但不限於：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷等。可使用一種或一種以上的黏著促進劑。當使用二種或更多種的溶劑之混合物時，其混合比例並無特別限定。

黏著促進劑的用量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.1至3 wt%。於一具體實施例中，黏著促進劑的用量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.1至1 wt%。

根據本發明一具體實施例，黑色樹脂組成物可視需要的包括添加劑。添加劑的實例包括，但不限於：改質劑(modifier)、韌化劑(toughener)、安定劑(stabilizer)、消泡劑、分散劑(dispersant)、流平劑(leveling agent)、增厚劑(thickening agent)、增強劑(reinforcing agent)、偶合劑(coupling agent)、增撓劑(flexibility-imparting agent)、抗氧化劑、顏料、染料、抗沉降劑等，及其組合。添加劑的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，通常不超過10 wt%。

根據本發明一具體實施例，黑色樹脂組成物可用於製作顯示裝置中之彩色濾光片的遮光層/膜。在此等具體實施例的部分態樣中，黑色樹脂組成物可用於製作顯示裝置中各畫素間的隔離壁。在此等具體實施例的部分態樣中，施用於基材之黑色樹脂組成物經圖案化而形成黑色矩陣後，可進一步於其上形成保護膜、透明電極、定向膜等元件。

本發明提供之黑色樹脂組成物所形成之黑色矩陣，可於提高光學濃度之同時，展現優異的高溫(250℃)表面電阻值。因此，本發明提供之黑色樹脂組成物所形成之黑色矩陣，可在高亮度背光下，具有充分遮光性且具高表面電阻，符合產業利用的需求。此外，本發明提供之黑色樹脂組成物，其顯像能力佳，在圖案化以形成黑色矩陣時，可達到基材上無殘留及高附著力(具良好的耐濕性及抗蝕刻)的要求。

本發明提供之黑色樹脂組成物可用以形成黑色矩陣以製作具有優異特性(具有充分遮光性及高表面電阻)之遮光層/膜。本發明提供之黑色樹脂組成物具有良好之顯像能力及高附著力，同時亦提供良好之遮光性及高電阻，極符合顯示裝置之產業需求。

本發明將藉由實施例更具體地說明，但該等實施例並非用於限制本發明之範疇。除非特別指明，於下列實施例與比較實施例中用於表示任何成份的含量以及任何物質的量的“%”及“重量份”係以重量為基準。

實施例

鹼可溶性樹脂的製備

合成例1：

樹脂1的合成

在裝有冷凝管、攪拌機的燒瓶中，投入15克之2,2’-偶氮雙異丁腈(聚合起始劑)，4克之2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(鏈轉移劑)及310克之二乙二醇單甲基乙基醚(Methyl Ethyl Di Glycol)(溶劑)，接著添加11克之苯乙烯、44克之甲基丙烯酸三環癸基酯(Tricyclodecanyl methacrylate)、21克之甲基丙烯酸、27克之丙烯酸異莰酯(Isobornyl acrylate)及24克之N-苯基馬來醯亞胺(N-Phenylmaleimide)，於室溫攪拌30分鐘使其溶解，用氮氣置換後，使溫度維持在75℃，攪拌6小時，以獲得樹脂1，分子量為4700，固含量為31.3%。

合成例2至10：

樹脂2至樹脂10的合成

以合成例1之相同方式，在裝有冷凝管、攪拌機的燒瓶中，投入15克之2,2’-偶氮雙異丁腈，4克之2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯及310克之二乙二醇單甲基乙基醚，接著根據下表1所示成分及用量進行添加，以分別製備樹脂2至樹脂10。於室溫攪拌30分鐘使其溶解，用氮氣置換後，使溫度維持在75℃，攪拌6小時，以分別獲得樹脂2至樹脂10。各分子量及固含量如表1所示。

成分1：苯乙烯

成分2：甲基丙烯酸三環癸基酯

成分3：甲基丙烯酸

成分4：丙烯酸異莰酯

成分5：N-苯基馬來醯亞胺

成分6：甲基丙烯酸苄酯

成分7：甲基丙烯酸羥乙酯

成分8：3,4-環氧環己基甲基甲基丙烯酸酯

成分9：甲基丙烯酸四氫呋喃甲酯

黑色樹脂組成物的製備

實施例1

均勻混合由合成例1所得到之樹脂1(4.23克)之溶液13.50克、碳黑顏料47.00克、IRGACUREI-242(光聚合起始劑)(由巴斯夫(BASF)公司製造)0.47克、四乙基米氏酮(光聚合起始劑)0.17克、Aronix M 400(多官能基之化合物)3.06克、A-174(黏著促進劑)(由通用電器(GE)公司製造)0.57克及丙二醇單甲基醚乙酸酯(溶劑)35.23克，配置成100克的黑色樹脂組成物，然後以10 μm(微米)的過濾器過濾此溶液，以獲得黑色樹脂組成物。

實施例2至3

分別以樹脂2及樹脂3取代實施例1中的樹脂1，根據實施例1的步驟，分別製備黑色樹脂組成物。

比較例1至7

分別以樹脂4、樹脂5、樹脂6、樹脂7、樹脂8、樹脂9及樹脂10取代實施例1中的樹脂1，根據實施例1的步驟，分別製備黑色樹脂組成物。

測試

分別測定上述實施例及比較例所獲得之黑色樹脂組成物的光學濃度及表面電阻，並進行顯像能力(pattern formation)、殘留狀況、耐濕性、耐蝕刻性等之測試。

分別將上述實施例及比較例所獲得之黑色樹脂組成物，以旋轉塗佈的方式均勻塗佈在鍍有ITO(銦錫氧化物)的導電玻璃基材(商品名：1737，康寧(Corning)公司製)上。以100℃乾燥5分鐘。透過具有圖案之光罩，以超高壓水銀灯(曝光能量：200 mJ(毫焦耳)/cm² (平方公分))對樹脂組成物進行曝光。接著，以0.5質量%之碳酸鈉水溶液進行顯影，然後於250℃進行30分鐘的熱硬化，以形成具有圖案且膜厚為1.0 μm之黑色矩陣。依照下述的方法，對黑色樹脂組成物形成於基材上的黑色矩陣進行測試，以評估黑色樹脂組成物的特性。結果示於下表2。

(1)　光學濃度：

使用密度量測儀(Densitometer，愛色麗(X-Rite)公司製，商品名「361T」)，測定如上述所形成之黑色矩陣的光學濃度。

下表2所示為膜厚1μm所測之光學濃度。由表2可知，使用本發明實施例之黑色樹脂組成物所形成之遮光層/膜，具有優異之光學濃度表現。

(2)　表面電阻：

以前述方法製備黑色矩陣，但曝光時不使用光罩。且250℃的熱硬化之後，接著，使用絶緣電阻測定器(商品名：R8340A，愛德萬(Advantest)公司製)，施加電壓500V，以測定所形成之黑色矩陣的表面電阻值(Ω/cm² )。

如下表2所示，使用本發明實施例之黑色樹脂組成物所形成之黑色矩陣，具有優異之高溫表面電阻值。

(3)　顯像能力：

以500X光學顯微鏡來觀察所形成之黑色矩陣。

(a)膜面：觀察顯影後黑色矩陣之膜面是否有異常或粗糙。

(b)直線性：觀察顯影後黑色矩陣之圖案是否有過度顯影(over development)或膨脹(swelling)的問題。

如下表2所示，以下列方式表示觀察結果：○：膜面無粗糙/圖案邊緣直線性佳、×：膜面粗糙/圖案邊緣出現過度顯影或膨脹、P：無法成膜。本發明實施例之黑色樹脂組成物，具有良好的顯像能力。

(4)　殘留狀況：

以500X光學顯微鏡來觀察基材上是否有光阻殘留。以下列方式表示觀察結果：○：無殘留、△：輕微殘留，但可接受、×：嚴重殘留。

如下表2所示，本發明實施例之黑色樹脂組成物，於曝光、顯影後，在圖案以外的地方不會於基板上發生殘留狀況。

(5)　耐濕性：

(a)　水浴：於80℃，以去離子水浸泡60分鐘，接著以百格刮刀及3M膠帶測試光阻對基材之附著力(ASTM D3359測試法)。

(b)　P.C.T(pressure cook test，壓力釜測試)：樣品於120℃施加2大氣壓24小時後，接著以百格刮刀及3M膠帶測試光阻對基材之附著力(ASTM D3359測試法)。

如下表2所示，本發明實施例之黑色樹脂組成物對基材表現優異的附著力，顯示其具有良好的耐濕性，因而具有良好的附著力。

(6)　耐蝕刻性：

將樣品浸泡在氯化鐵之酸蝕刻液中(HCl：215ml，37wt%；H₂ O：69.2ml；FeCl₃ :16.8ml，15 wt%)，在40℃下維持3分鐘。接著以百格刮刀及3M膠帶測試光阻對基材之附著力(ASTM D3359測試法)。如下表2所示，本發明實施例之黑色樹脂組成物對蝕刻液具有良好的抗性，並在蝕刻後對基材表現優異的附著力。

本發明提供之黑色樹脂組成物所形成之黑色矩陣，不但具有大於3.5之光學濃度，且亦展現優異的高溫(250℃)表面電阻值。因此，本發明提供之黑色樹脂組成物所形成之黑色矩陣，可在高亮度背光下，具有充分遮光性且具高表面電阻，符合產業利用的需求。此外，本發明提供之黑色樹脂組成物，其顯像能力佳，在圖案化以形成黑色矩陣時，可達到基材上無殘留及高附著力(具良好的耐濕性及抗蝕刻)的要求。

本發明提供之黑色樹脂組成物可用以形成黑色矩陣以製作具有優異特性之遮光層/膜。本發明提供之黑色樹脂組成物具有良好之顯像能力及高附著力，同時亦提供良好之遮光性及高電阻，極符合顯示裝置之產業需求。

上述實施例僅例示性說明本發明之組成物與製備方法，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所載。

Claims (12)

1. 一種黑色樹脂組成物，包括：鹼可溶性樹脂，係由苯乙烯、甲基丙烯酸三環癸基酯、不飽和羧酸、丙烯酸異莰酯及N-苯基馬來醯亞胺之單體聚合而成的共聚物，其中，該鹼可溶性樹脂的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為3至20 wt%；黑色顏料，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為20至60 wt%；光聚合起始劑，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.3至5 wt%；多官能基之化合物，其含量以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為1至5 wt%；以及，餘量的溶劑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該鹼可溶性樹脂中之不飽和羧酸單體係甲基丙烯酸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該黑色顏料係碳黑。
4. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該鹼可溶性樹脂的重量平均分子量為4000至8000。
5. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該鹼可溶性樹脂的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為3至15 wt%。
6. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該黑色顏料的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為25至55 wt%。
7. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該多官能基之化合物的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為2至4 wt%。
8. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該多官能基之化合物係具乙烯性不飽和鍵之多官能基化合物。
9. 如申請專利範圍第8項所述之黑色樹脂組成物，其中，該多官能基之化合物係能與該鹼可溶性樹脂進行聚合。
10. 如申請專利範圍第1項所述之黑色樹脂組成物，其中，該光聚合起始劑的含量，以該黑色樹脂組成物的總重為基準計，為0.3至3 wt%。
11. 一種黑色矩陣，其係由如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之黑色樹脂組成物所形成。
12. 一種遮光層，其係由如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之黑色樹脂組成物所形成。