TWI424267B - 用於濾色片之光敏性樹脂組成物及用其製備之濾色片 - Google Patents

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Description

用於濾色片之光敏性樹脂組成物及用其製備之濾色片 相關申請案的交叉引述
本申請案主張各別於2008年10月24日與2008年12月3日向韓國智慧財產局提申之韓國專利申請案第10-2008-0104869號與第10-2008-0122097號的優先權，其等之整體被併入本文中以作為參考資料。
發明領域
本揭示有關一種用於濾色片之光敏性樹脂組成物及用其製備之濾色片。
 發明背景
濾色片係用於液晶顯示器(LCD)、照相機之光學濾鏡，以及類似物。濾色片可經由於電荷耦合裝置或透明基板上以三色或更多色著色塗覆一精細區而製造。
彩色薄膜係以染色、印刷、電泳沈積(EPD)、色素分散，以及類似物等方法製造。
染色法係藉由於基板上以染色劑染色影像，以及接而使用直接染料將該影像染色而形成彩色薄膜。可用於製造彩色薄膜之染色劑之實例包括天然光敏性樹脂(諸如明膠及類似物)、胺改質之聚乙烯醇、胺改質之丙烯醯基(acryl)為主的樹脂，以及類似物。然而，染色製程可能複雜且冗長，原因在於需改變色彩來於同一片基板上形成多彩薄膜時須包括防染印刷。
此外，多種常用之染料及樹脂可能具有良好色彩清晰度及分散性，但也可具有不良的色耐度、抗水性及抗熱性，此乃極為重要特性。
舉例而言，韓國專利早期公開案第1991-0004717號與第1994-0007778號包括偶氮及疊氮化合物作為染料，其相較於色素具有低劣的抗熱性及耐久性低劣。
印刷係藉由將色素分散於可熱固化樹脂或可光固化樹脂內且以熱或以光固化之，所製備之墨水來印刷而形成彩色薄膜。
此種方法比起其它方法可減少材料成本，但難以形成精細與精準的影像，且獲得均勻薄膜層。
韓國專利早期公開案第1995-7003746號揭示一種使用噴墨法製造濾色片之方法。然而，所得濾色片有使用染色技術製造濾色片之類似問題，例如：低劣的耐久性及抗熱性，原因在於此種噴墨印刷法也使用染料型彩色防染組成物且由噴嘴分散之來完成精細且精確的彩色印刷。
韓國專利早期公開案第1993-7000858號及第1996-29904號揭示電沈澱法之電泳沈積(EPD)。電泳沈積(EPD)由於使用色素故可形成具有優異抗熱性及色耐度之精準彩色薄膜。然而，當未來更精準的像素需要更精細的電極圖案時，可能難以使用此種方法來製造需要高度精準的濾色片，原因在於其可能產生由於電阻緣故於兩端被污染或增厚之彩色薄膜。
色素分散法係經由於包括光阻擋層(黑色矩陣)之透明基板上，重複一系列處理程序，例如：塗覆、曝光、顯影及固化包括著色劑之光聚合物組成物來形成彩色薄膜。
此方法可改良抗熱性與耐久性，此乃濾色片之極為重要的特性，且可提供均勻的薄膜厚度。
舉例而言，韓國專利早期公開案第1992-7002502號、第1994-0005617號、第1995-0011163號，及第1995-7000359號揭示色素分散法中製造防染層之方法。
於此色素分散法中，一種用於濾色片之光敏性樹脂組成物通常包括：一黏結劑樹脂、一光聚合化單體、一種光聚合化起始劑、一環氧樹脂、一溶劑，及其他添加劑。
舉例而言，黏結劑樹脂可包括含羧基之丙烯醯基(acryl)為主之共聚物，如日本專利早期公開案Pyung第7-140654號與第10-254133號。
然而，以上說明的參考文件尚未能提供一種令人滿意的光敏性樹脂組成物。
 發明概要
本發明的一態樣提供了一種濾色片光敏性樹脂組成物，其能夠提供高度精細方形圖案且於未曝光部分內不留下殘餘物。
本發明的另一態樣提供了使用該光敏性樹脂組成物所製備的濾色片。
依據本發明的一態樣，提供了一種濾色片光敏性樹脂組成物，其包括：(A)一種具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂，(B)一種丙烯醯基為主之光可聚合性單體，(C)一種光聚合化起始劑，以及(D)一溶劑，其中該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂或該丙烯醯基為主之光可聚合性單體的至少一者包括一藍色染料官能基。
依據本發明的另一態樣，提供了使用該光敏性樹脂組成物所製備的濾色片。
因本發明的濾色片光敏性樹脂組成物包括一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂或是一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體，與習用的染料型光敏性樹脂組成物相比，其可改良染料的抗熱性與色耐度，以及與習用的色素型光敏性樹脂組成物相比，亦可改良染料的均勻度。因而，其可形成高度精細方形圖案且於未曝光部分內不留下殘餘物。
圖式簡單說明
第1圖係顯示依據實施例1之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，第2圖係顯示依據比較實施例1之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，第3圖係顯示依據實施例6之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，第4圖係顯示依據比較實施例4之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片。
 較佳實施例之詳細說明
於下列本發明的詳細說明部分將更完整說明本發明之進一步細節如後，其中說明若干但非全部本發明之實施例。更確切地，本發明可以多種不同形式實施，且不應解譯為限制於本文中提出的實施例；而是提供此等實施例讓本揭示可滿足適用之法定要求。
一種依據本發明的具體例之濾色片光敏性樹脂組成物包括：(A)一種具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂，(B)一種丙烯醯基為主之光可聚合性單體，(C)一種光聚合化起始劑，以及(D)一溶劑，其中該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂與該丙烯醯基為主之光可聚合性單體的至少任一者包括一藍色染料官能基。
當使用於本文中，在無提供特定定義時，「烷基」一詞係指C1 -C15 烷基，「伸烷基」一詞係指C1 -C15 伸烷基，「烯基」一詞係指C2 -C16 烯基，「伸烯基」一詞係指C2 -C16 伸烯基，「炔基」一詞係指C2 -C16 炔基，「伸炔基」一詞係指C2 -C16 伸炔基，「芳基」一詞係指C6 -C18 芳基，「伸芳基」一詞係指C6 -C18 伸芳基，「芳基烷基」一詞係指C7 -C18 芳基烷基，「雜烷基」一詞係指C1 -C20 雜烷基，「雜環基」一詞係指C2 -C20 雜環基，「雜芳基烷基」一詞係指C3 -C20 雜芳基烷基，「環烷基」一詞係指C3 -C15 環烷基，「環烯基」一詞係指C3 -C15 環烯基，「環炔基」一詞係指C6 -C15 環炔基，「雜環烷基」一詞係指C3 -C20 雜環烷基，以及「烷氧基」一詞係指C1 -C20 烷氧基。
當使用於本文中，在無提供特定定義時，「經取代」一詞係指以選自以下所組成的群組之至少一取代基取代的一者：鹵素(F、Br、Cl，或I)、羥基、烷氧基、硝基、氰基、胺基、疊氮基、甲脒基、肼基、亞肼基、羰基、胺甲醯基、硫醇基、酯基、羧基或其鹽類、磺酸基或其鹽類、磷酸基或其鹽類、、C1 -C15 烷基、C2 -C16 烯基、C2 -C16 炔基、C6 -C18 芳基、C7 -C18 芳基烷基、C1 -C20 雜烷基、C2 -C20 雜環基、C3 -C20 雜芳基烷基、C3 -C15 環烷基、C3 -C15 環烯基、C6 -C15 環炔基，以及C3 -C20 雜環烷基。
在下文中將詳細說明包括於一種依據本發明的具體例之濾色片光敏性樹脂組成物之中的例示性組份。
(A)具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂
該具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(A)包括i)包括至少一羧基之第一乙烯屬不飽和單體以及ii)可與該第一乙烯屬不飽和單體共聚合的第二乙烯屬不飽和單體之一種共聚物。
該包括至少一羧基之第一乙烯屬不飽和單體i)包括，但不限於：丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、反丁烯二酸、琥珀酸，或其等之組合。
此外，該包括至少一羧基之第一乙烯屬不飽和單體i)，以該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂之總重量為基準，可以以5至40wt%或10至35wt%的量被包括。
當該包括至少一羧基之第一乙烯屬不飽和單體係在上述範圍內被包括的時候，其能促成獲得適當的顯影性。
該第二乙烯屬不飽和單體ii)包括，但不限於：烯基芳香族化合物、不飽和羧酸酯化合物、不飽和羧酸胺基烷基酯化合物、羧酸乙烯基酯化合物、不飽和羧酸縮水甘油酯化合物、乙烯基氰化化合物、不飽和醯胺化合物，或其等之組合。
更明確地，該第二乙烯屬不飽和單體ii)包括，但不限於：烯基芳香族化合物，例如：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基苄基甲基醚，以及類似物；不飽和羧酸酯化合物，例如：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丁酯、甲基丙烯酸2-羥基丁酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯，或丙烯酸苯酯；不飽和羧酸胺基烷基酯化合物，例如：丙烯酸2-胺基乙酯、甲基丙烯酸2-胺基乙酯、丙烯酸2-二甲基胺基乙酯，或甲基丙烯酸2-二甲基胺基乙酯；羧酸乙烯基酯化合物，例如：乙酸乙烯酯或苯甲酸乙烯酯；不飽和羧酸縮水甘油酯化合物，例如：丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯；乙烯基氰化化合物，例如：丙烯腈或甲基丙烯腈；以及不飽和醯胺化合物，例如：丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺。該具有至少一羧基的丙烯為主之黏結劑樹脂(A)包括以上說明的化合物中之至少一者作為第二單體。
該ii)第二乙烯屬不飽和單體可以以差額量或以1至60wt%的量被包括於該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂之中。
該具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(A)對於像素的解析度與色彩特質有最多的影響。尤其，像素的解析度大幅地取決於一黏結劑樹脂之酸價及分子量。
該具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂可進一步包括一藍色染料官能基。
換言之，其可以是一種與染料結合的樹脂。
該藍色染料官能基可以包括金屬酞花青為主的染料之結構。
該具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(A)進一步包括：iii)一第三乙烯屬不飽和單體，其包括藍色染料官能基且係藉由下列化學式1所表示。
於以上化學式1中，M為過渡元素，例如：銅或鋅，X1 至X4 獨立地為氫或藉由下列化學式2所表示的一基團，但有條件是，X1 至X4 的至少一者係藉由下列化學式2所表示的，R1 至R4 獨立地為氫或C1至C7烷基，以及m1 至m4 及n1 至n4 獨立地為範圍在0至4之間的整數，其中m1 +n1 、m2 +n2 、m3 +n3 ，以及m4 +n4 為4。
於以上化學式2中，X為經取代或未經取代的C2至C12烴基團，特別是經取代或未經取代的C2至C8烴基團。
該烴基團可以包括一飽和的C2至C12伸烷基、C2至C12伸烯基、C2至C12伸炔基，或是C6至C12伸芳基。
於本文中，標示為X的烴基團的至少一個氫原子能被以下所取代：鹵素原子(鹵素表示F、Br、Cl，或I)；羥基；硝基；氰基；胺基；疊氮基；醯胺基；肼基；腙基；羰基；經取代或未經取代的酯基；胺甲醯基；經取代或未經取代的C1 至C20 烷氧基；經取代或未經取代的羧基或其鹽類；經取代或未經取代的磺酸基或其鹽類；經取代或未經取代的磷酸基或其鹽類；經取代或未經取代的C1 至C15 烷基，例如：甲基、乙基、丙基、異丙基、異丁基，或類似物；經取代或未經取代的C2 至C16 烯基，例如：乙烯基、丙烯基、丁烯基，或類似物；經取代或未經取代的C2 至C16 炔基乙炔基及類似物；經取代或未經取代的C6 至C18 芳基，例如：苯基、萘基、四氫萘基、氫茚、聯苯基，或類似物；經取代或未經取代的C7 至C18 芳基烷基，例如：苯甲基、苯乙基，或類似物；經取代或未經取代的C1 至C20 雜烷基，其包括：氮、硫、氧或磷於烷基內；經取代或未經取代的C2 至C20 雜環基，其包括：選自氮、硫、氧或磷的1、2或3個雜原子，以及環系價的碳(cyclicvalence carbon)，例如：噻吩基、呋喃基、苯并噻吩基、吡啶基、吡基、嘧啶基，或像具有4至20個環原子的環狀基團之類似物；經取代或未經取代的C3 至C20 雜芳基烷基；經取代或未經取代的C3 至C15 環烷基；經取代或未經取代的C3 至C15 環烯基，例如，環戊二烯，或類似物；經取代或未經取代的C6 至C15 環炔基；以及經取代或未經取代的C3 至C20 雜環烷基，例如：氮丙啶基、吡咯啶基、哌啶基，或類似物。
於以上化學式2中，Z為NH或氧，以及Y為氫或C1至C7烷基，例如：氫或甲基基團。
該第三乙烯屬不飽和單體iii)可以以1至70wt%、10至60wt%，或是15至50wt%的量被包括於該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂的聚合物中。
當該第一乙烯屬不飽和單體係在該範圍內被包括的時候，該組成物可具有優異的色彩特性、顯影性、溶解度，以及類似物。
藉由共聚合該等單體i)或iii)所形成的該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂就形狀而言沒有限制，以及因此可以是一隨機共聚物、一交替共聚物，或一嵌段共聚物。
該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂具有範圍在10至150mg KOH/g或90至150mg KOH/g之間的酸價。
此外，該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂具有範圍在1000至200,000、5000至100,000，或8000至30,000之間的重量平均分子量(Mw)。
此外，以該光敏性樹脂組成物的總量為基準，其可以以1至70wt%或1.5至40wt%的量被包括。
當其係在上述範圍內被包括的時候，該組成物可具有優異的色彩特性、對於鹼性顯影溶液之優異的顯影性，以及優異的交聯。因此，其可能不會有劣化的緊密接觸性質，因一圖案不會被剝除或鬆開。
(B)丙烯醯基為主之光可聚合性單體
該丙烯醯基為主之光可聚合性單體可以是用於一種濾色片光敏性樹脂組成物之普遍使用的單體。
該丙烯醯基為主之光可聚合性單體的實例包括：二季戊四醇六丙烯酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、季戊四醇六丙烯酸酯、雙酚A二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、酚醛清漆環氧丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯，或類似物。
該丙烯醯基為主之光可聚合性單體可以以該等光敏性樹脂組成物的總重量為基準，以0.5至20wt%的量被包括。
當其係在上述範圍內被包括的時候，該組成物可形成具有清晰的邊緣與使用鹼性顯影溶液之優異的顯影性之圖案。
另一方面，該丙烯醯基為主之光可聚合性單體可包括一藍色染料官能基。
換言之，其可被製備成帶有該藍色染料官能基之整合體。
在本文中，該藍色染料官能基可為金屬酞花青為主的染料之結構。
該丙烯醯基為主之光可聚合性單體可以是藉由下列化學式1所表示的，
於以上化學式1中，M為過渡元素，例如：銅或鋅，X1 至X4 獨立地為氫或藉由下列化學式2所表示的一基團，但有條件是，X1 至X4 的至少一者係藉由下列化學式2所表示的。
R1 至R4 獨立地為氫或C1至C7烷基，以及m1 至m4 及n1 至n4 獨立地為範圍在0至4之間的整數，其中m1 +n1 、m2 +n2 、m3 +n3 ，以及m4 +n4 為4。
於以上化學式2中，X為經取代或未經取代的C2至C12烴基團，特別是經取代或未經取代的C2至C8烴基團。
該烴基團可以包括一飽和的C2至C12伸烷基、C2至C12伸烯基、C2至C12伸炔基，或是C6至C12伸芳基。
於本文中，烴基團中標示為X的至少一個氫原子能被以下所取代：鹵素原子(鹵素為F、Br、Cl，或I)；羥基；硝基；氰基；胺基；疊氮基；醯胺基；肼基；腙基；羰基；經取代或未經取代的酯基；胺甲醯基；經取代或未經取代的C1 至C20 烷氧基；經取代或未經取代的羧基或其鹽類；經取代或未經取代的磺酸基或其鹽類；經取代或未經取代的磷酸基或其鹽類；經取代或未經取代的C1 至C15 烷基，例如：甲基、乙基、丙基、異丙基、異丁基，或類似物；經取代或未經取代的C2 至C16 烯基，例如：乙烯基、丙烯基、丁烯基，或類似物；經取代或未經取代的C2 至C16 炔基，例如，乙炔基(ethinyl)或類似物；經取代或未經取代的C6 至C18 芳基，例如：苯基、萘基、四氫萘基、氫茚、環戊二烯、聯苯基，或類似物；經取代或未經取代的C7 至C18 芳基烷基，例如：苯甲基、苯乙基，或類似物；經取代或未經取代的C1 至C20 雜烷基，其包括：氮、硫、氧或磷於烷基內；經取代或未經取代的C2 至C20 雜環基，其包括：選自氮、硫、氧或磷的1、2或3個雜原子，以及環系價的碳，例如：噻吩基、呋喃基、苯并噻吩基、吡啶基、吡基、嘧啶基，或像具有4至20個環原子的環狀基團之類似物；經取代或未經取代的C3 至C20 雜芳基烷基；經取代或未經取代的C3 至C15 環烷基；經取代或未經取代的C3 至C15 環烯基，例如，環戊二烯，或類似物；經取代或未經取代的C6 至C15 環炔基；或是經取代或未經取代的C3 至C20 雜環烷基，例如：氮丙啶基、吡咯啶基、哌啶基，或類似物。
於以上化學式2中，Z為NH或氧，以及Y為氫或C1至C7烷基，例如：氫或甲基基團。
該包括藍色染料官能基且藉由以上化學式1所表示的丙烯醯基為主之光可聚合性單體可以以該光敏性樹脂組成物的總量為基準，以3至30wt%或5至20wt%的量被包括。
當其係在該範圍內被包括的時候，其可改良色彩純度，以及因而實現高品質的影像。其亦具有優異的圖案固化度且因此改良了與一基板的緊密接觸性質，形成具有適當尺寸的圖案。
此外，其可促成形成具有清晰的邊緣與使用鹼性顯影溶液之優異的顯影性之圖案。
(C)光聚合化起始劑
該光聚合化起始劑可包括普遍使用於光敏性樹脂組成物的一種光聚合化起始劑，例如：苯乙酮為主的化合物、二苯基酮為主的化合物、噻酮(thioxanthone)為主的化合物、安息香(benzoin)為主的化合物、三為主的化合物、肟為主的化合物，以及其等之組合。
苯乙酮為主的化合物可以包括2,2’-二乙氧基苯乙酮、2,2’-二丁氧基苯乙銅、2-羥基-2-甲基苯丙酮(methylfluorophenone)、對-第三-丁基三氯苯乙酮、對-第三-丁基二氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、2,2’-二氯-4-苯氧基苯乙酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-嗎福啉丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎福啉苯基)-丁-1-酮，或類似物。
二苯基酮為主的化合物、可以包括二苯基酮、苯甲醯基苯甲酸、甲基苯甲醯基苯甲酸、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯酸化二苯基酮、4,4’-雙(二甲基胺基)二苯基酮、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯基酮、4,4’-二氯二苯基酮、3,3’-二甲基-2-甲氧基二苯基酮，或類似物。
噻酮為主的化合物、可以包括噻酮、2-甲基噻酮、異丙基噻酮、2,4-二乙基噻酮、2,4-二異丙基噻酮、2-氯噻酮，或類似物。
安息香為主的化合物、可以包括安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚、安息香二甲基縮醛(benzyldimethylketal)，或類似物。
三為主的化合物、可以包括2,4,6-三氯-s-三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(3’,4’-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4’-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對-甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-聯苯基4,6-雙(三氯甲基)-s-三、雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三、2-(萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-三氯甲基(向日葵基)-6-三、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三、2-向日葵基-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三，或類似物。
肟為主的化合物可以包括2-(鄰-苄醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮]、1-(鄰-乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苄醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮，或類似物。
除了以上的光聚合化起始劑之外，該光聚合化起始劑可包括咔唑為主的化合物、二酮為主的化合物、硼酸鋶為主的化合物、重氮為主的、二咪唑為主的化合物，或類似物。
此等光聚合化起始劑可以以該光敏性樹脂組成物的總量為基準，以0.1至5wt%的量被包括。
當其係在該範圍內被包括的時候，其能在暴露至光線的時候於圖案形成製程期間引起充分的光聚合化作用。此外，在光聚合化作用後留下之未反應的起始劑不會使透射率惡化。
(D)溶劑
溶劑可以包括乙二醇化合物，例如：乙二醇、二乙二醇，以及類似物；二醇醚化合物，例如：乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚，以及類似物；二醇醚乙酸酯化合物，例如：乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯，以及類似物；丙二醇化合物，例如丙二醇及類似物；丙二醇醚化合物，例如：丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二丙二醇二乙醚，以及類似物；丙二醇醚乙酸酯化合物，例如：丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單乙醚乙酸酯，以及類似物；醯胺化合物，例如：N-甲基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺，以及類似物；酮化合物，例如：甲乙酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、環己酮，以及類似物；石油化合物，例如：甲苯、二甲苯、溶劑石油腦，以及類似物；或是酯化合物，例如：乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯，或類似物。此等溶劑可單獨使用或組合使用。
溶劑以該光敏性樹脂組成物的總量為基準，係以差額量或以20至90wt%的量被包括。
當其係在該範圍內被包括的時候，該光敏性樹脂組成物可具有優異的塗覆性質。此外，當其被塗覆成1μm厚或更厚的時候，其能維持平坦。
(E)其他添加劑
除了組分A至D外，該濾色片光敏性樹脂組成物可以包括其他添加劑，例如：丙二酸、3-胺基-1,2-丙二醇、偶合劑、均平劑、氟為主的界面活性劑、聚矽氧為主的界面活性劑，以及類似物，俾以防止塗覆期間之玷染或斑點與防止由於未顯影所產生的殘餘物以及控制均平。
氟為主的界面活性劑可以選自：Megaface F-142D、F-172、F-172D、F-177P、F-470、F-471、F-475、F-482，以及類似物，其等係由Dainippon Ink and Chemicals公司製造。
此外，聚矽氧為主的界面活性劑可以選自由Toshiba Silicones公司製造的TSF400、TSF401、TSF410、TSF4440，以及類似物。
依據本發明的另一具體例，提供了藉由使用該光敏性樹脂組成物所製造的濾色片。
該濾色片可以藉由以下的方法製造：以適當的塗覆方法(例如，旋轉塗覆、狹縫塗覆，以及類似物)將該光敏性樹脂組成物塗覆於用於一濾色片之晶圓上成為5000與8000厚；將該光敏性樹脂組成物層曝露至光線；以及用一鹼性顯影溶液處理該層以溶解未曝露部分；形成一濾色片的圖案。
於此文中，可使用356nm I-線光作為光源。
該濾色片能藉由重複多次此項程序(依據R、G、及B色彩數目而定)而具有所欲的圖案。
於本方法中，已顯影之影像圖案可藉加熱、照射光化射線或類似物來固化以改良耐裂性、溶劑耐性，以及類似物。
此外，該濾色片能具備非常精細方形的圖案。
因此，當其應用至影像感測器的時候，其能具備高解析度。
下列實例舉例說明本發明之進一步細節。但須了解本發明並未受此等實例所限。
一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體的製備 合成實施例1
將200g的氯磺酸放入有迴流冷卻器與攪拌器的500圓底燒瓶中，以及將20g的銅酞花青染料緩慢地加入至其中且於其中溶解。接而，將16g的亞硫醯氯緩慢地加入至其中。將該混合物加熱至120℃，以及攪拌歷時5小時。
將反應物冷卻至室溫且緩慢地加入至6000g的冰水，以及激烈地攪拌，製備一淤漿。將淤漿過濾並用蒸餾水清洗，獲得一擠壓的塊狀物。
將該擠壓的塊狀物用100的蒸餾水製成淤漿，以及將40.2g的6-胺基-1-已醇加入至其中。將該形成的混合物在室溫下反應歷時3小時並再次在60℃歷時3小時。
將其過濾並再次用蒸餾水清洗，以及接而於烘箱內乾燥，獲得一產物。
將取代6-胺基-1-已醇之銅酞花青放入包括100環己酮的圓底燒瓶中，以及令其溶解於其中。將9.6g的三乙胺、4.6g的N,N-二甲基胺基吡啶，以及29.2g的甲基丙烯酸酐加入至其中。令該形成的混合物在室溫下反應歷時16小時，以及接而加入過量的蒸餾水以產生沈澱。將沈澱予以過濾，用蒸餾水清洗，以及乾燥，製備26.1g的甲基丙烯醯基單體，其包括銅酞花青作為成對的一個(pendant)。此產物係藉由下列化學式1a所表示(其中：X為C6 H12 ，M為Cu，以及Y為CH3 )。
合成實施例2
一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體係依據合成實施例1相同的方法予以製備，除了用6-胺基-1-戊醇(6-amino-1-pentenol)取代合成實施例1的6-胺基-1-已醇之外。
合成實施例3
一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體係依據合成實施例1相同的方法予以製備，除了用6-胺基-1-丁醇取代合成實施例1的6-胺基-1-已醇之外。
合成實施例4
一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體係依據合成實施例1相同的方法予以製備，除了用6-胺基-1-丙醇取代合成實施例1的6-胺基-1-已醇以及用Zn酞花青取代銅酞花青之外。
合成實施例5
一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體係依據合成實施例1相同的方法予以製備，除了用6-胺基-1-十二醇取代合成實施例1的6-胺基-1-已醇以及用Zn酞花青取代銅酞花青之外。
一種濾色片光敏性樹脂組成物的製備
實施例1至5
24.19g的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(重量平均分子量13,000，酸價95mgKOH/g，以及以45.8wt%之固體)係藉由共聚合85/15的重量比之甲基丙烯酸苄酯與甲基甲基丙烯酸來製備。接而，將7.2g的各個依據合成實施例1至5之含藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體、0.64g的光聚合化起始劑(TPP，Ciba Specialty Chemicals公司)，以及51.56g的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、16.21g的環己酮、0.2g的偶合劑(S710，Chisso公司)，以及0.2g 的均平劑(F-477，DIC公司)加入至其中。用一磁性攪拌器攪拌該混合物歷時2小時，以及接而用20μm-深的濾器予以過濾，製備一光敏性樹脂組成物。
比較實施例1
一種光敏性樹脂組成物係依據實施例1相同的方法予以製備，除了用6.8g的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA，Miwon Commercial公司)與44.6g的藍色色素分散溶液(Dongyang Ink公司)取代實施例1的含藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體之外。
比較實施例2
一種光敏性樹脂組成物係依據實施例1相同的方法予以製備，除了用6.8g的季戊四醇四丙烯酸酯(PETA，Miwon Commercial公司)與44.6g的藍色色素分散溶液(Dongyang Ink公司)取代實施例1的含藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體之外。
比較實施例3
一種光敏性樹脂組成物係依據實施例1相同的方法予以製備，除了用6.8g的季戊四醇四丙烯酸酯(PETA，Miwon Commercial公司)與7.8g的溶劑藍45(Clariant公司)取代合成實施例1的含藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體之外。
實驗實施例1：SEM照片評估
使用旋塗機(K-Spin，KDNS公司)將依據實施例1至5與比較實施例1至3的光敏性樹脂組成物各別地塗覆於8吋晶圓之上，繼而於100℃下乾燥歷時180秒，使用配備具有各種尺寸圖案之標線的I-line步進機(NSR i10C，Nikon公司)以100ms至600ms曝露至光線，以及在室溫下用0.2% TMAH溶液予以顯影歷時120秒。
將經顯影的基板予以清潔並於200℃高溫板上乾燥歷時300秒以形成一圖案。
使用掃描電子顯微鏡(SEM)檢查使用實施例1及比較實施例1的光敏性樹脂組成物所形成的圖案。結果係提供於第1圖與第2圖之中。
第1圖係顯示使用依據實施例1之光敏性樹脂組成物所製備之像素的照片。第2圖係顯示依據比較實施例1之光敏性樹脂組成物所製備之像素的照片。
參照第1圖與第2圖，藉由使用實施例1的包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體予以製備的像素具有精細方形圖案。藉由比較實施例1之光敏性樹脂組成物所製備之像素具有變形的圖案。
實驗實施例2：性質測量
依據實施例1至5與比較實施例1至3的圖案係就外形、殘餘物、緊密接觸性質，以及解析度予以評估。結果係被提供於下列的表1之中。
解析度係用光學顯微鏡予以檢查。塗覆厚度係用ST4000-DLX(K-MAC公司)予以測量。
(1)外形評估
將藉由使用365nm光源所形成的像素圖案(1.3 x 1.3μm平方)切割，以及用SEM檢查橫截面。
矩形外形表示為○，稍呈圓形外形表示為△，以及完全的圓形表示為X。
(2)殘餘物
將藉由使用365nm光源所形成的像素圖案(1.3 x 1.3μm平方)予以切割，以及用SEM檢查橫截面。
曝光部分上沒有殘餘物表示為○，一點殘餘物表示為△，以及明顯的殘餘物表示為X。
(3)緊密接觸性質
緊密接觸性質係藉由測量一圖案不會自基板剝除的最小曝露時間(範圍：100ms-600ms)予以評估。
(4)解析度
測量最小可辨識的像素之尺寸。
參照表1，由實施例1至5的光敏性樹脂組成物所形成的像素具有比起由比較實施例1至3的光敏性樹脂組成物所形成的像素更精細的方形圖案。
原因在於一種包括金屬酞花青為主的染料之結構的丙烯醯基為主之光可聚合性單體增加了該光敏性組成物的均勻度與溶解度。
一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂的製備 合成實施例6
將50g環己酮放入有迴流冷卻器與攪拌器的250圓底燒瓶中，以及加熱至80℃同時攪拌。
當其仍在80℃攪拌之時，以逐滴的方式將22.5g的化學式1a單體、7.5g的甲基丙烯酸、20g的甲基丙烯酸苄酯，以及6.0g的二甲基-2,2'-偶氮雙(2-丙酸甲酯)的混合物加入至燒瓶歷時1至2小時。
接而，令該形成的混合物反應歷時4至6小時，以及將適當量的環己酮溶劑加入至其中，獲得具有43.5%的固體以及包括藍色染料官能基與羧基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂。
此聚合物係經由膠透層析術(在下文中稱為“GPC”)予以測量。其結果成為具有880的平均分子量(Mw)。
合成實施例7至15
各個丙烯醯基為主之黏結劑樹脂係藉由使用下列的表2中提供的單體、依據合成實施例6相同的方法予以製備。
實施例6至15
一種光敏性樹脂組成物係藉由下列方式製備：將5.3g的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA，Miwon Commercial公司)、0.4g的光聚合化起始劑(TPP，Ciba Specialty Chemicals公司)，以及18.9g的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)作為一溶劑，11.8g的環己酮、0.2g的矽烷偶合劑(S510，Chisso公司)，以及0.1g的均平劑(F-482，DIC公司)加入至依據合成實施例6至15的13.3g的包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂，用磁性攪拌器將該混合物攪拌歷時2小時，以及用20μm-深的濾器予以過濾。
比較實施例4
一種光敏性樹脂組成物係依據實施例6相同的方法予以製備，除了用3.9g的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(NPR 1780，Miwon Commercial公司)與6.7g的藍溶劑45(Clariant公司)取代13.3g的一種包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂之外。
比較實施例5
一種光敏性樹脂組成物係依據實施例6相同的方法予以製備，除了用4.3g的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(NPR 1520，Miwon Commercial公司)與21.5g的藍色色素分散溶液(TS-0020，Donyang Ink公司)取代包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂之外。
比較實施例6
一種光敏性樹脂組成物係依據實施例6相同的方法予以製備，除了用4.1g的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(NPR 1130，Miwon Commercial公司)與6.7g的溶劑藍45(Clariant公司)取代包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之黏結劑樹脂之外。
實驗實施例1：SEM照片評估
使用旋塗機(K-Spin，KDNS公司)將依據實施例6至15與比較實施例4至6的光敏性樹脂組成物各別地塗覆於8吋晶圓之上，於80℃下乾燥歷時180秒，使用配備具有各種尺寸圖案之標線的i-line步進機(NSR i10C，Nikon公司)曝露至光線歷時250ms，以及在室溫下用0.2% TMAH溶液予以顯影歷時120秒。
將經顯影的基板予以清潔並於200℃高溫板上乾燥歷時300秒，形成一圖案。
使用掃描電子顯微鏡(SEM)檢查使用實施例6及比較實施例4的光敏性樹脂組成物所形成的圖案。結果係提供於第3圖與第4圖之中。
第3圖係顯示依據實施例6之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，以及第4圖係顯示依據比較實施例4之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片。
參照第3圖與第4圖，藉由使用實施例6的包括藍色染料官能基之丙烯醯基為主之光可聚合性單體予以製備的像素具有優異的圖案外形。藉由比較實施例4之光敏性樹脂組成物所製備之像素具有變形的圖案外形。
實驗實施例2：性質測量
依據實施例6至15與比較實施例4至6的圖案係就外形、殘餘物、緊密接觸性質，以及解析度予以評估。結果係被提供於下列的表3之中。
解析度係用光學顯微鏡予以評估，以及塗覆厚度係用ST4000-DLX儀器(K-MAC公司)予以評估。
(1)外形評估
用SEM檢查藉由使用365nm光源所形成的像素圖案(1.3 x 1.3μm平方)之橫截面。
好的矩形外形標示為○，稍呈圓形外形標示為△，以及完全的圓形標示為x。
(2)殘餘物
藉由使用365nm光源用SEM檢查1.3 x 1.3μm像素圖案之橫截面。
曝光部分上沒有殘餘物標示為○，一點殘餘物標示為△，以及明顯的殘餘物標示為×。
(3)緊密接觸性質
緊密接觸性質係藉由測量一圖案不會自基板剝除的最小曝露時間(範圍：100ms-600ms)予以評估。
(4)解析度
測量最小但可辨識的像素之尺寸。
如表3所顯示的，藉由使用依據實施例6至15的光敏性樹脂組成物所形成的像素具有比起藉由使用比較實施例4至6的光敏性樹脂組成物所形成之像素更精細的方形圖案。
原因在於包括藍色染料官能基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂增加了溶解度。
雖然以目前被視為可行的例示性具體例描述本發明，但是應瞭解本發明非僅侷限於該揭示的具體例，反之，其擬包括屬於附隨的申請專利範圍之精神和範圍內的各種修飾和等效配置。
第1圖係顯示依據實施例1之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，
第2圖係顯示依據比較實施例1之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，
第3圖係顯示依據實施例6之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片，
第4圖係顯示依據比較實施例4之光敏性樹脂組成物所形成之像素的照片。

Claims (13)

  1. 一種濾色片光敏性樹脂組成物，其包含：(A)一具有至少一羧基的丙烯醯基(acryl)為主之黏結劑樹脂；(B)一丙烯醯基為主之光可聚合性單體；(C)一光聚合化起始劑；以及(D)一溶劑，其中該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂與該丙烯醯基為主之光可聚合性單體的至少一者包括以化學式1所表示之單體，該單體包括藍色染料官能基： 其中於以上化學式1中， M為過渡元素，X1 至X4 獨立地為氫或一藉由下列化學式2所表示的基團，但有條件是，X1 至X4 的至少一者係藉由下列化學式2所表示，R1 至R4 獨立地為氫或C1至C7烷基，以及m1 至m4 及n1 至n4 獨立地為範圍在0至4之間的整數，其中m1 +n1 、m2 +n2 、m3 +n3 ，以及m4 +n4 為4， 其中於以上化學式2中，X為經取代或未經取代的C2至C12烴基團，Z為NH或氧，以及Y為氫或C1至C7烷基，其中當該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂包含該藍色染料官能基時，該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂包含以下的共聚物：i)一包括至少一羧基之第一乙烯屬不飽和單體，ii)一第二乙烯屬不飽和單體，其可與該第一乙烯屬不飽和單體共聚合，以及iii)一以化學式1表示之第三乙烯屬不飽和單體，其包括藍色染料官能基。
  2. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其 中該丙烯醯基為主之黏結劑包含一藍色染料官能基，以及該光敏性樹脂組成物包含：1至70wt%的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(A)，其包括至少一羧基與該藍色染料官能基；0.5至20wt%的該丙烯醯基為主之光可聚合性單體(B)；0.1至5wt%的該光聚合化起始劑(C)；以及差額的該溶劑(D)。
  3. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中以該共聚物的總重為基準，該第三乙烯屬不飽和單體係以1至70wt%的量被包括。
  4. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該第一乙烯屬不飽和單體包含丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、反丁烯二酸、琥珀酸，或其等之組合。
  5. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中以該共聚物的總重為基準，該第一乙烯屬不飽和單體係以5至40wt%的量被包括。
  6. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該第二乙烯屬不飽和單體包含一烯基芳香族化合物、一不飽和羧酸酯化合物、一不飽和羧酸胺基烷基酯化合物、一羧酸乙烯基酯化合物、一不飽和羧酸縮水甘油酯化合物、一乙烯基氰化化合物、一不飽和醯胺化合物，或其等之組合。
  7. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂具有1000至200,000的重量平均分子量(Mw)。
  8. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂具有範圍在10至150mg KOH/g之間的酸價。
  9. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該丙烯醯基為主之光可聚合性單體包含藍色染料官能基，以及該光敏性樹脂組成物包含：1至70wt%的該具有至少一羧基的丙烯醯基為主之黏結劑樹脂(A)；3至30wt%的該包括該藍色染料官能基的丙烯醯基為主之光可聚合性單體(B)；0.1至5wt%的該光聚合化起始劑(C)；以及差額的該溶劑(D)。
  10. 如申請專利範圍第9項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該丙烯醯基為主之黏結劑樹脂包含以下的共聚物：i)一包括至少一羧基之第一乙烯屬不飽和單體，以及ii)一第二乙烯屬不飽和單體，其可與該第一乙烯屬不飽和單體共聚合。
  11. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該光聚合化起始劑包含三為主的化合物、苯乙酮為 主的化合物、二苯基酮為主的化合物、噻酮(thioxanthone)為主的化合物、安息香(benzoin)為主的化合物、肟為主的化合物，或其等之組合。
  12. 如申請專利範圍第1項之濾色片光敏性樹脂組成物，其中該光敏性樹脂組成物進一步包含丙二酸、3-胺基-1,2-丙二醇、矽烷偶合劑、均平劑、氟為主的界面活性劑、聚矽氧為主的界面活性劑，或其等之組合之至少一添加劑。
  13. 一種濾色片，其包含使用如申請專利範圍第1項之光敏性樹脂組成物所製備的一圖案。
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