TWI460542B - 用於彩色濾光片之光敏樹脂組成物以及使用該組成物之彩色濾光片 - Google Patents

用於彩色濾光片之光敏樹脂組成物以及使用該組成物之彩色濾光片 Download PDF

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TWI460542B
TWI460542B TW101103253A TW101103253A TWI460542B TW I460542 B TWI460542 B TW I460542B TW 101103253 A TW101103253 A TW 101103253A TW 101103253 A TW101103253 A TW 101103253A TW I460542 B TWI460542 B TW I460542B
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Description

用於彩色濾光片之光敏樹脂組成物以及使用該組成物之彩色濾光片 相關申請的引用
本申請要求韓國專利申請No.10-2011-0063964的優先權和權益，該申請於2011年6月29日提交至韓國智慧財產局，其全部內容通過引用併入本申請中。
發明領域
本申請的公開內容涉及一種用於彩色濾光片(濾色器、濾色片，color filter)的光敏樹脂組成物，以及使用該光敏樹脂組成物的彩色濾光片。
 發明背景
通常，彩色濾光片用於液晶顯示器(LCD)、照相機的濾光器等中。它是通過在電荷耦合器件或透明基底上塗覆一層有三種或更多種顏色的精細區域而製成的。這種彩色薄膜一般可通過染色、印刷、電泳沈積(EPD)、顏料分散等製成。
在製造過程中，彩色濾光片經過多種化學處理而製備。因此，為了保持在上述條件下形成的圖案，需要彩色光敏樹脂具有顯影邊緣(development margin)但也具有耐化學性，從而提高彩色濾光片的產率。
特別地，傳統的彩色液晶顯示器(LCD)通常是通過製備一種用於顯示彩色圖像的彩色濾光片基底(substrate)而製造(彩色濾光片基底不同於其上設置有TFT薄膜的操作基底 (operating substrate))，然後把彩色濾光片基底和操作基底黏結到一起。然而，由於在黏結過程中它們具有較低的安裝精度(arrangement accuracy)，因而它們需要較寬的遮蔽層(shading layer)。因此，很難提高其孔徑比(活性發光區域(active light-emitting area)占總像素區域的比值)。由於最近LCD的玻璃基底和LCD屏越來越大，因而在真空噴射液晶過程中，需要更長的時間將液晶組成物佈置在基底的前側上。於是，有人提出一種新方法，該方法可大幅減少印刷密封材料和滴落用於外覆層(over-coating)的液晶的時間，但卻存在著使安裝精度大幅降低的問題。
另一方面，有人提出另一種在TFT彩色液晶顯示器(LCD)的操作TFT陣列基底上形成彩色濾光片的方法。因為這種方法不需要彩色濾光片基底，而是通過濺鍍而製造透明基底並將兩個基底黏結在一起，所以具有簡化安裝和提高縱橫比的優勢。
然而，在TFT陣列基底上形成彩色濾光片時，通過採用普通的正型光阻，以光刻法在彩色濾光片上形成像素電極。因而，在形成電極後抗蝕層需要被除去。換句話說，通過在彩色濾光片的彩色像素上形成透明電極層，在其上塗覆正型抗蝕組成物，並使其圖案化，使其曝光且顯影，從而形成像素電極。然後，殘留在像素電極上的抗蝕層應通過抗蝕劑剝離液(resist stripper)剝離除去。因而，正型抗蝕組成物需要對抗蝕劑剝離液具有抗性(耐受性，resistance)。
按照傳統技術，像素電極通過在彩色濾光片上形成具有剝離液抗性的透明層(像素保護層)而製造。此外，像素電極的製造可以通過在低溫下對玻璃液處理更長的時間以減小剝離液對彩色濾光片的影響，從而不需要塗覆像素保護層。
然而，由於需要更多的工藝和更長的時間，這些傳統技術存在收率和生產效率降低的問題。為了解決這些問題，已經提出了另一種方法，包括在COA(陣列彩色濾光片)方法中應用對剝離液的膨脹率低於5%的輻射敏感性組成物來去除形成彩色層的固化層。此外，通過使用多官能脂環族環氧化合物作為熱聚合交聯劑且通過使用二苯甲酮基過氧化物作為熱聚合起始劑，彩色濾光片可具有改善的熱聚合交聯效果。按照這種方法，彩色濾光片可在低溫下短時間固化，因而可具有優異的耐久性和緊密接觸特性。然而，由於對相比於傳統技術具有更高圖像品質的更大螢幕的需求越來越大，需要具有更高孔徑比和更高性能的彩色濾光片。
 發明概要
本發明的一個實施方式提供一種用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，該彩色濾光片對基底具有緊密接觸特性。
本發明的另一個實施方式提供一種採用上述用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的彩色濾光片。
根據本發明的一個實施方式，提供了一種用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，包含(A)丙烯醯為主之黏結劑樹脂(acryl-based binder resin)，包含以下化學式1所示的結構單元；(B)丙烯醯為主之可光聚合單體(acryl-based photopolymerizable monomer)；(C)光聚合起始劑；(D)著色劑；和(E)溶劑。
在以上化學式中，R1 為氫、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，R2 和R3 各自獨立地是C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，以及R4 為C1-C20的伸烷基、C6-C20的伸芳基、C7-C20的伸烷基芳基、C3-C20的伸環烷基、或C5-C20的伸多環烷基。
基於構成丙烯醯為主之黏結劑樹脂的單體的總量，化學式1所示結構單元的含量為0.05-50wt%。
用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物可包含：1-50wt%的包含上述化學式1所示結構單元的丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)；0.5-20wt%的丙烯醯為主之可光聚合單體(B)；0.1-10wt%的光聚合起始劑(C)；0.1-40wt%的著色劑(D)；餘量的溶劑(E)。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的重均分子量(Mw)可為1000-100000。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的酸值可為20-200mgKOH/g。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)還可包含至少一種由化學式2-6所示的結構單元。
在上述化學式中，R5 為氫或甲基，以及k是1-5的整數。
在上述化學式中，R6 為氫或甲基，且 R7 為氫、羥基、羧基、鹵素、鹵代烷基(其中，烷基為取代或未取代的C1-C10的烷基)、取代或未取代的C1-C20的烷基、或-CO-R8 -COOH(其中，R8 是取代或未取代的C1-C10的伸烷基，或取代或未取代的C1-C10的伸烷氧基)。
在上述化學式中，R9 和R10 各自獨立地是氫或甲基，且R11 是羧基，R12 是羧基或-CONHR13 (其中，R13 是取代或未取代的C1-C10的烷基，或取代或未取代的C6-C20的芳基)，或R11 和R12 彼此稠合成環。
在上述化學式中，R14 為氫或甲基，且R15 為取代或未取代的C6-C30的芳基。
在上述化學式中，R16 為氫或甲基，且R17 為取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C30的芳基、以及取代或未取代的C7-C30的芳烷基。
當丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)包含化學式2-6所示的所有結構單元，且上述化學式2-6所示的結構單元的莫耳分別是m、n、o、p和q時，則1m80，1n80，1o80，1p80，且1q80。
上述化學式2-6所示的結構單元的含量可為基於丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)總量的0.1-80wt%。
光敏樹脂組成物還可包含添加劑，其選自分散劑、丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、含乙烯基或(甲基)丙烯醯氧基的矽烷基偶合劑、流平劑、氟基表面活性劑、自由基聚合起始劑，以及它們的混合物。
根據本發明的另一種實施方式，提供採用用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物製造的彩色濾光片。
下文將詳細描述本發明的實施方式。
由於根據本發明的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物具有優異的耐熱性和耐化學性，因而具有優異的孔和圖案化性能，由此，其可有利地應用於在TFT陣列基底上形成彩色濾光片，以實現高孔徑比和高對比。
圖式簡單說明
第1圖是示出通過使用根據實施例的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物所製備的每種薄膜在剝離液抗性評價之後的照片。
第2圖是示出通過使用根據比較例的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物所製備的每種薄膜在剝離液抗性評價之後的照片。
 較佳實施例之詳細說明
在下文中將詳細描述本發明的示例性實施方式。然而，這些實施方式僅僅是示例性的，並不限制本發明。
除非提供其他限定，否則這裡使用的術語“烷基”可指C1-C20的烷基，術語“芳基”可指C6-C30的芳基，術語“芳烷基”可指C7-C30的芳烷基，術語“伸烷基”可指C1-C20的伸烷基，而術語“伸烷氧基”可指C1-C20的伸烷氧基。
除非提供其他限定，否則這裡使用的術語“取代”可指官能團中的至少一個氫被選自以下的取代基所取代：鹵素(F、Cl、Br、或I)、羥基、硝基、氰基、亞胺基(=NH、=NR，R是C1-C10的烷基)、氨基(-NH2 、-NH(R’)、-N(R”)(R''')，R’、R”和R'''獨立地為C1-C10的烷基)、脒基、肼基、或腙基、羧基、取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C3-C30的環烷基、取代或未取代的C3-C30的雜芳基、取代或未取代的C2-C30的雜環烷基。
除非提供其他限定，否則這裡使用的術語“雜”可指被選自N、O、S和P中的至少一個原子所取代。
根據本發明的一個實施方式，用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物包含(A)丙烯醯為主之黏結劑樹脂，包含以下化學式1所示的結構單元；(B)丙烯醯為主之可光聚合單體；(C)光聚合起始劑；(D)著色劑；以及(E)溶劑。
在以上化學式中，R1 為氫、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，R2 和R3 各自獨立地是C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，且R4 為C1-C20的伸烷基、C6-C20的伸芳基、C7-C20的伸烷基芳基、C3-C20的伸環烷基、或C5-C20的伸多環烷基。
用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物還可包括其他添加劑(F)。
在下文中，將詳細說明用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的組分。
(A)丙烯醯為主之黏結劑樹脂
丙烯醯為主之黏結劑樹脂包含以下化學式1所示的結構單元。
化學式1所示的結構單元的含量，基於丙烯醯為主之黏結劑樹脂的總量，可為0.05-50wt%，且在一個實施方式中，為0.1-30wt%。當結構單元的含量在該範圍內時，丙烯醯為主之黏結劑樹脂與基底之間可具有優異的緊密接觸特性和顯影特性。
其中，在以上化學式中，R1 為氫、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，R2 和R3 各自獨立地是C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，且 R4 為C1-C20的伸烷基、C6-C20的伸芳基、C7-C20的伸烷基芳基、C3-C20的伸環烷基、或C5-C20的伸多環烷基。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂可為共聚物，其包含以上化學式1所示的結構單元，並且還包含衍生自含有至少一個羧基的烯類不飽和單體(ethylenic unsaturated monomer)、或能夠與其共聚的烯類不飽和單體的結構單元。
含羧基的烯類不飽和單體可包括，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸等，可採用其中的一種或多種，但不限於此。
能夠與含有至少一個羧基的烯類不飽和單體共聚的烯類不飽和單體可包括，例如：烯基芳香化合物(alkenyl aromatic compound)，如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基苄基甲醚等；不飽和碳酸酯化合物，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、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯等；不飽和碳酸氨基烷基酯化合物，如丙烯酸2-氨基乙酯、N-苯基馬來醯亞胺、乙二醇甲基丙烯酸酯(glycolmethacrylate)、聚戊內酯甲基丙烯酸酯(polyvalerolactone methacrylate)、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸2-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙酯等；碳酸乙烯酯化合物，如醋酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等；不飽和碳酸縮 水甘油酯化合物，如丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等；丙烯腈化合物，如丙烯腈、甲基丙烯腈等；丙烯醯胺，不飽和醯胺化合物如甲基丙烯醯胺，但不限於此。
此外，根據本發明的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物可包括多於一種的丙烯醯為主之共聚物，其包含至少一種選自以下化學式2-6的重複單元，以及以上化學式1的結構單元，以確保優異的耐熱性和耐化學性，且實現彩色濾光片的精細圖案。
在上述化學式中，R5 為氫或甲基，且k是1-5的整數。
在上述化學式中，R6 為氫或甲基，且R7 為氫、羥基、羧基、鹵素、鹵代烷基(其中，烷基為取代或未取代的C1-C10的烷基)、取代或未取代的C1-C20 的烷基、或-CO-R8 -COOH(其中，R8 是取代或未取代的C1-C10的伸烷基、或取代或未取代的C1-C10的伸烷氧基)。
在上述化學式中，R9 和R10 各自獨立地是氫或甲基，R11 是羧基，R12 是羧基或-CONHR13 (其中，R13 是取代或未取代的C1-C10的烷基、或取代或未取代的C6-C20的芳基)，或R11 和R12 彼此結合形成環，例如，R11 和R12 彼此結合形成環，如環酸酐或吡咯烷-2,5-二酮的環狀部分。
在上述化學式中，R14 為氫或甲基，且R15 為取代或未取代的C6-C30的芳基。
在上述化學式中， R16 為氫或甲基，且R17 為取代或未取代的C1-C20的烷基，取代或未取代的C6-C30的芳基，以及取代或未取代的C7-C30的芳烷基。
當丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)包含化學式2-6所示的所有結構單元，且上述化學式2-6所示的結構單元的莫耳分別是m、n、o、p、和q時，則1m80，1n80，1o80，1p80，且1q80。
選自以上化學式2-6的結構單元的含量，可為基於丙烯醯為主之黏結劑樹脂總量的0.1-80wt%。當選自以上化學式2-6的結構單元的含量在該範圍內時，丙烯醯為主之黏結劑樹脂可帶來優異的耐熱性和耐化學性，以及圖案穩定性，但卻不會劣化透光性。
包含至少一種選自化學式2-6所示的在側鏈端(支鏈)具有脂肪烴基的結構單元的丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)，其結構與丙烯醯為主之可光聚合單體所含的光反應官能團相似，而且可通過下文中描述的光聚合起始劑所引入的自由基，進行光聚合和交聯。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的交聯比取決於丙烯醯為主之可光聚合單體和下文中描述的光聚合起始劑的比例，因而丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的交聯比可通過控制丙烯醯為主之可光聚合單體和光聚合起始劑的比例來調節。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的重均分子量可為1,000-100,000，特別是5,000-50,000。丙烯醯為主之黏結劑 樹脂(A)的酸值可為20-200mgKOH/g，特別是50-180mgKOH/g。當丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的重均分子量和酸值在該範圍時，光敏樹脂組成物可具有優異的顯影性。
丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的用量可基於用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的總量為1-50wt%。當丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的含量在該範圍時，該組成物可在鹼溶液中具有優異的顯影性，而且由於良好的交聯可帶來較低的表面粗糙度，且因良好的耐化學性而沒有圖案剝離(pattern peeling)。
(B)丙烯醯為主之可光聚合單體
丙烯醯為主之可光聚合單體(B)可包括：乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、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、酚醛環氧丙烯酸酯(novolacepoxy acrylate)、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等，但不限於此。
丙烯醯為主之可光聚合單體(B)的用量可基於用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的總量為0.5-20wt%。當丙烯醯 為主之可光聚合單體的用量在該範圍時，圖案可具有整齊的邊緣，且在鹼性顯影液中具有良好的顯影性。
(C)光聚合起始劑
光聚合起始劑(C)可包括：三嗪基化合物、苯乙酮基化合物(乙醯苯基化合物，acetophenone-based compound)、二苯甲酮基化合物、噻噸酮基化合物、苯偶姻基化合物、肟基化合物等。
三嗪基化合物可包括：2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3’,4’-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4’-甲氧基萘基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對-甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對-甲苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-二苯基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘酚-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘酚-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-胡椒基-s-三嗪、2,4-二(三氯甲基)-6-(4’-甲氧基苯乙烯基)-s-三嗪等。
苯乙酮基化合物可包括：2,2’-二乙氧基苯乙酮、2,2’-二丁氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、對-叔丁基三氯苯乙酮、對-叔丁基二氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、2,2’-二氯-4-苯氧基苯乙酮、2-甲基-1-(4-(甲基硫代)苯基)-2-嗎啉基丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)-丁-1-酮等。
二苯甲酮基化合物可包括：二苯甲酮、苯甲醯苯甲酸、苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸酯化二苯甲酮(acrylated benzophenone)、4,4’-二(二甲 基氨基)二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮、3,3’-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮等。
噻噸酮基化合物可包括：噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮等。
苯偶姻基化合物可包括：苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚、苯偶姻異丁醚、苄基二甲基縮酮等。
作為光聚合起始劑，肟基化合物可包括：2-(鄰-苯甲醯基肟)-1-[4-(苯基硫代)苯基]-1,2-辛二酮、和1-(鄰-乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-哢唑基-3-基]乙酮。
光聚合起始劑還可包括哢唑基化合物、二酮基化合物、硼酸鋶基化合物(鋶硼酸鹽基化合物，sulfonium borate-based compound)、重氮基化合物、二咪唑基化合物等。
光聚合起始劑的含量可基於用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的總量為0.1-10wt%。當光聚合起始劑的含量在該範圍時，在圖案形成工藝中的曝光過程中，該樹脂組成物可得到充分的光聚合，且在光聚合之後，也不會因殘留的未反應起始劑而引起透光率(transmittance)下降。
(D)著色劑
著色劑(D)可選自顏料、染料及它們的組合。特別地，當顏料和染料一起使用時，可提高亮度和圖案形成能力。
顏料可包括：紅、綠、藍、黃和紫色。顏料可包括蒽醌基顏料、縮合多環顏料(condensed polycyclic pigment)如二萘嵌苯基顏料等、酞菁顏料、偶氮基顏料等。它們單獨 使用，或以兩種或更多種的組合使用。在一種實施方式中，為了調節最大吸收波長、交叉點(cross point)、串擾(色度亮度干擾，crosstalk)等，相比於單一顏料，更優選兩種或更多種顏料的組合。
在用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物中，可包含顏料作為顏料分散液。
此外，顏料可包含分散劑，以使顏料成分能夠均勻地分散。分散劑可包括所有非離子、陰離子或陽離子分散劑，例如，聚伸烷基二醇及其酯，聚氧化烯、多元醇酯氧化烯添加劑、醇氧化烯添加劑、磺酸酯、磺酸鹽、羧酸酯、羧酸鹽、烷基氨基氧化烯添加劑、烷基胺等。這些分散劑可以單獨使用，或以兩種或更多種的組合使用。
此外，含羧基丙烯醯為主之樹脂以及分散劑可加入到顏料中，以提高像素圖案化性能以及顏料分散液的穩定性。
顏料的初始粒徑為5-80nm。在另一實施方式中，其初始粒徑為10-70nm。當顏料的初始粒徑在以上範圍時，其在分散液中具有優異的穩定性，卻不會降低像素的解析度。
染料可包括：蒽醌基化合物、菁基化合物(花青基化合物，cyanine-based compound)、份菁基化合物(部花青基化合物，merocyanine-based compound)、氮雜卟啉基化合物、酞菁基化合物、吡咯並吡咯基化合物(pyrrolopyrrole-based compound)、重氮基化合物(diazo-based compound)、碳正離子基化合物(carbonium-based compound)、氮蒽(吖啶)基化合物、噻唑基化合物、奎尼丁基化合物(quinidine-based compound)、基於次甲基的化合物(methine-based compound)、喹啉基化合物等。
當著色劑包含顏料和染料的混合物時，基於著色劑的總重量，顏料和染料可以1：9至9：1的重量比混合。當著色劑以該範圍進行製備時，該組成物可產生高亮度和對比度，從而實現所需的彩色特性。
著色劑(D)的用量可基於用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的總量為0.1-40wt%。當著色劑(D)的含量在該範圍時，該組成物可具有適當的著色效果和顯影性。
(E)溶劑
溶劑(E)具有和丙烯醯為主之黏結劑樹脂及其他組分材料的相容性，但不與其反應。
溶劑(E)可包括，例如：醋酸乙二醇酯、乙基溶纖劑(ethyl cellosolve)、乙基乙氧基丙酸酯(ethyl ethoxy propionate)、乳酸乙酯、聚乙二醇等。溶劑可包括：乙二醇基化合物，如乙二醇、二乙二醇等；二醇醚基化合物，如乙二醇單甲基醚、二乙二醇單甲基醚、乙二醇二乙基醚、二乙二醇二甲基醚等；二醇醚醋酸酯基化合物，如乙二醇單乙基醚醋酸酯、二乙二醇單乙基醚醋酸酯、二乙二醇單丁基醚醋酸酯等；丙二醇類，如丙二醇等；丙二醇醚基化合物，如丙二醇單甲基醚，丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、丙二醇二甲基醚、二丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、二丙二醇二乙基醚等；丙二醇醚醋酸酯基化合物，如丙二醇單甲基醚醋酸酯、二丙二醇單乙基醚醋酸 酯等；醯胺基化合物，如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等。酮基化合物，如甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、環己酮等；石油基化合物，如甲苯、二甲苯、溶劑油(solvent naphtha)等；酯基化合物，如醋酸乙酯、醋酸丁酯、乳酸乙酯等。根據本發明，這些化合物可以單獨或以多於兩種的混合物用作溶劑。
溶劑(E)可以餘量使用，具體地，用量為20-90wt%。當溶劑的用量在該範圍時，光敏樹脂組成物可具有優異的塗層性能且在薄膜厚度為1微米或更厚時可保持平整度(flatness)。
(F)其他添加劑
如上文所述，根據本發明的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物可另外包括除(A)至(E)組分以外的分散劑，使得著色劑(D)如顏料可在溶劑(E)中均勻分散。
此外，為避免在塗覆時產生斑點或污垢，以及由於流平性質或未顯影引起的殘留，可加入其他添加劑，如丙二酸；3-氨基-1,2-丙二醇；具有乙烯基或(甲基)丙烯醯氧基的矽烷基偶合劑；流平劑；氟基表面活性劑；自由基聚合起始劑等。這些添加劑的用量可依據所需性能容易地控制。
矽烷基偶合劑可包括：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基矽烷)、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等。矽烷基 偶合劑的含量可基於樹脂組成物的總量為0.01-2wt%。當矽烷基偶合劑的含量在以上範圍時，可改善黏附性、儲存穩定性和塗覆性能。
氟基表面活性劑可包括具有氟碳鏈的表面活性劑。氟基表面活性劑可包括：FULORAD FC430和FULORAD FC431(SUMITOMO 3M CO.,LTD.)；MEGAFACE F142D、MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGAFACE F173、MEGAFACE F177、MEGAFACE F183、MEGAFACE F470、MEGAFACE F475和MEGAFACE R30(DAINIPPON INK KAGAKU KOGYO CO.,LTD.(DIC))；EFTOP EF301、EFTOP EF303、EFTOP EF351和EFTOP EF352(Shin Akita Kasei Kabushiki Kaisha)；SURFLON S381、SURFLON S382、SURFLON SC101和SURFLON SC105(ASAHI GLASS CO.,LTD.)；E5844(大金精密化學實驗室)；等等。
根據本發明另一實施方式的彩色濾光片可採用用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物製造。
在下文中，詳細描述採用用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物製造彩色濾光片的方法。
可採用適當方法，如旋轉塗布法、狹縫塗布法等，將用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，在裸玻璃基底上、以及在塗覆有500-1500埃厚的SiNx(保護層)的玻璃基底上，塗覆至3.1-3.4微米厚。經塗覆的基底進行光照以形成彩色濾光片所需的圖案。輻照之後，用鹼性顯影溶液處理塗層，以溶解未輻照部份且形成用於彩色濾光片的圖案。這些過 程重複的次數等同於形成具有所需圖案的彩色濾光片所必需的紅、綠、藍顏色的數目。此外，這一圖案可通過加熱或輻照活性射線(active ray)而固化，以進一步提高耐裂性(crack resistance)、耐溶劑性等。
通常，由於負型光敏樹脂不能容易地被有機溶劑剝離，因而其殘留物可能會污染較低層(lower layer)。此外，由於相比於正型光敏樹脂，負型光敏樹脂與較低層的黏附較弱，因而其可能會產生更大的底切(under-cut)。然而，根據本發明的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物可提高負型光敏樹脂對剝離液的抗性，因而可防止對較低層的污染，還可提高對較低層的黏附性。
在下文中，將闡述實施例和比較例，以更詳細地解釋本發明。然而，應瞭解的是，下列示例性實施方式並不限制本發明，而是解釋本發明。
合成實施例1-5：丙烯醯為主之黏結劑樹脂的合成
將佔單體總重量10wt%的2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(起始劑)，和以表1中各重量比的其他單體置於帶有冷卻器和攪拌器的燒瓶中，並基於100重量份的起始劑和單體的總和，向其中加入200重量份的丙二醇單甲基醚醋酸酯(PGMEA)(溶劑)。在氮氣氣氛下緩慢攪拌混合物。然後，將反應液加熱到75℃，攪拌8小時，聚合包含脂肪烴的丙烯醯為主之黏結劑樹脂。丙烯醯為主之黏結劑樹脂具有30wt%的固體濃度，其重均分子量如表1所示。重均分子量是採用GPC(凝膠滲透色譜)測量的、以聚苯乙烯折算的重均 分子量(weight average molecular weight reduced to polystyrene)。
用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物的製備 [實施例1-3 ]
如下採用以下組分製備光敏樹脂組成物。首先，將光聚合起始劑溶解於溶劑中。將溶液在室溫下攪拌2小時。接下來，將每一種按照合成實施例1-3聚合得到的丙烯醯為主之共聚物和丙烯醯為主之可光聚合單體加入到溶液中。該混合物在室溫下攪拌2小時。然後，將顏料分散液加入到經攪拌的混合物中。得到的混合物在室溫下攪拌1小時，從而製得根據本發明的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物。將該溶液過濾三次以除去雜質。
[比較例1-2 ]
除了採用按照合成實施例4-5合成的每種丙烯醯為主之共聚物以外，用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物按照與實施例1-3相同的方法製備。
抗剝離液性能的評價
根據實施例1-3和比較例1-2的光敏樹脂組成物用於評價對剝離液的抗性。
將根據實施例1-3和比較例1-2的光敏樹脂組成物，採用旋轉塗佈機(K-Spin8，KDNS Co.Ltd.)，分別在透明圓形玻璃基底(裸玻璃)上塗覆至3微米厚。將經塗覆的基底在80℃熱板上軟烘烤150秒，使用曝光器(I10C，Nikon Inc.)，以輸出(功率)為60mJ的光進行曝光，在25℃顯影60秒，然後， 清洗60秒並旋轉乾燥(spin-dry)25秒。在這裡，顯影是採用濃度為1wt%的氫氧化鉀水溶液來完成的。然後，顯影的基底在230℃烘箱中硬烘烤30分鐘，在70℃剝離液(PRS-2000，J.T.Baker)中浸泡40分鐘。
採用光學顯微鏡檢測光敏樹脂組成物條的剝離狀況。結果在第1和2圖中提供。
在第1圖中，(a)、(b)和(c)依次為實施例1、2和3的各個結果。
在第2圖中，(a)和(b)依次為比較例1和2的各個結果。
基於第1圖的結果，隨著具有化學式1結構的單甲基丙烯醯氧基甲基磷酸二乙酯的量的減少，本發明實施例1-3中的圖案發生分層。在第2圖中，比較例1的圖案大部份分層。然而，具有較低酸值的比較例2的圖案，相比於具有較高酸值、卻包含具有化學式1結構的單甲基丙烯醯氧基甲基磷酸二乙酯的實施例1-3的圖案，分層更嚴重。因此，根據本發明的光敏樹脂組成物在玻璃基底上表現為具有優異的緊密接觸特性。
儘管已經結合目前被認為是實踐上示例性的實施方式描述了本發明，但應理解的是，本發明並不局限於所披露的實施方式，而是相反，旨在覆蓋在包含在所附申請專利精神和範圍內的各種修改和等同安排。上述實施方式是示例性的，不應以任何方式限制本發明。
第1圖是示出通過使用根據實施例的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物所製備的每種薄膜在剝離液抗性評價之後的照片。
第2圖是示出通過使用根據比較例的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物所製備的每種薄膜在剝離液抗性評價之後的照片。

Claims (10)

  1. 一種用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，包含：(A)丙烯醯為主之黏結劑樹脂，包含以下化學式1所示的結構單元；(B)丙烯醯為主之可光聚合單體；(C)光聚合起始劑；(D)著色劑；以及(E)溶劑， 其中，在以上化學式中，R1 為氫、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，R2 和R3 各自獨立地是C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C7-C20的烷芳基、C3-C20的環烷基、或C5-C20的多環烷基，且 R4 為C1-C20的伸烷基、C6-C20的伸芳基、C7-C20的伸烷基芳基、C3-C20的伸環烷基、或C5-C20的伸多環烷基。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，基於構成所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂的單體的總量，化學式1所示的結構單元的含量為0.05-50wt%。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，所述用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物包含：1-50wt%的包含以上化學式1所示的結構單元的所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)；0.5-20wt%的所述丙烯醯為主之可光聚合單體(B)；0.1-10wt%的所述光聚合起始劑(C)；0.1-40wt%的所述著色劑(D)；以及餘量的所述溶劑(E)。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的重均分子量(Mw)為1,000至100,000。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的酸值為20至200mgKOH/g。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)還包含化學式2-6所示的結構單元中的至少一種： 其中，在上述化學式中，R5 為氫或甲基，且k是1-5的整數， 其中，在上述化學式中，R6 為氫或甲基，且R7 為氫、羥基、羧基、鹵素、鹵代烷基、取代或未取代的C1-C20的烷基、或-CO-R8 -COOH，其中，所述鹵代烷基中的烷基為取代或未取代的C1-C10的烷基，且其中，R8 是取代或未取代的C1-C10的伸烷基、或取代或未取代的C1-C10的伸烷氧基，[化學式4] 其中，在上述化學式中，R9 和R10 各自獨立地是氫或甲基，且R11 是羧基，R12 是羧基或-CONHR13 ，或R11 和R12 彼此結合形成環，其中，R13 是取代或未取代的C1-C10的烷基、或取代或未取代的C6-C20的芳基， 其中，在上述化學式中，R14 為氫或甲基，且R15 為取代或未取代的C6-C30的芳基， 其中，在上述化學式中，R16 為氫或甲基，且R17 為取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C30的芳基、以及取代或未取代的C7-C30的芳烷基。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，當所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)包含以下化學式2-6所示的所有結構單元，且上述化學式2-6所示的結構單元的莫耳分別是m、n、o、p和q時，則1m80，1n80，1o80，1p80，且1q80。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，基於所述丙烯醯為主之黏結劑樹脂(A)的總量，上述化學式2-6所示的結構單元的含量為0.1-80wt%。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物，其中，所述光敏樹脂組成物還包含添加劑，所述添加劑選自分散劑、丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、具有乙烯基或(甲基)丙烯醯氧基的矽烷基偶合劑、流平劑、氟基表面活性劑、自由基聚合起始劑、以及它們的混合物。
  10. 一種彩色濾光片，其係採用根據申請專利範圍第1至9項中任一項所述的用於彩色濾光片的光敏樹脂組成物而製造者。
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