TWI418932B - 彩色感光組成物、彩色濾光器以及製造彩色濾光器的方法 - Google Patents

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Description

彩色感光組成物、彩色濾光器以及製造彩色濾光器的方法
本發明關於一種彩色感光組成物、一種包括所述彩色感光組成物之彩色濾光器(color filter),以及一種製造所述彩色濾光器的方法,其中所述彩色感光組成物適於在用於液晶顯示裝置(liquid crystal display device)以及固態影像讀取裝置(solid-state image pickup device)(諸如CCD以及CMOS)之彩色濾光器中形成彩色影像。
已知染色法、印刷法、電鍍法以及顏料分散法均為製備用於液晶顯示裝置以及固態影像讀取裝置之彩色濾光器的方法。
其中,顏料分散法為藉由用彩色感光組成物進行光微影(photolithography)來製備彩色濾光器的方法,其中將顏料分散於各種感光性組成物中,且因為使用顏料,所以此方法在關於光以及熱之穩定性方面為有利的。此外,亦因為使用光微影法進行圖案化,所以所述方法具有高定位精度,且迄今為止已廣泛用作製造大螢幕以及高清晰度彩色顯示器之彩色濾光器的較佳方法。
當藉由顏料分散法來製備彩色濾光器時,使用旋塗機(spin coater)或滾塗機(roll coater)將感光性組成物塗覆至玻璃基板上且將其乾燥以形成塗膜(coated film),且隨後使所述塗膜的圖案逐次曝光且顯影以形成彩色畫素。關於各個顏色重複此等步驟以獲得彩色濾光器。作為此顏料 分散法,已描述使用含有鹼溶性樹脂以及光可聚合單體與光聚合引發劑(photopolymerization initiator)之負型感光性組成物的方法(例如參見日本專利申請案早期公開(JP-A)第2-199403號)。
近年來,用於固態影像讀取裝置之彩色濾光器需要具有較高清晰度以及較小厚度。舉例而言,作為在保持光譜特徵之情況下形成薄膜之技術,揭露一種增加彩色感光組成物中著色劑相對於總固體含量之含量以藉由使用樹脂來改良圖案形成性質之技術(例如參見日本專利申請案早期公開(JP-A)第2006-276878號以及日本專利第3823579號)。
已鑒於前述情形作出本發明且其提供一種彩色感光組成物、一種彩色濾光器以及一種製造彩色濾光器的方法。
本發明之一態樣提供一種彩色感光組成物,其包含:著色劑,其含量相對於總固體含量為50重量%至80重量%;肟基引發劑,其含量相對於總固體含量為5重量%至20重量%;以及樹脂,其含有至少一個含有不飽和雙鍵的由下式(1)至(3)中任一者所表示之第一結構單元所構成的族群中選出之第一結構單元,以及至少一個含有酸基的由下式(4)所表示之第二結構單元所構成的族群中選出之第二結構單元,其中第一結構單元與第二結構單元之比率大於等於1.5(莫耳比);
其中A1、A2以及A3各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R21)-,其中R21表示可具有取代基之烷基;G1、G2以及G3各自獨立地表示二價有機基團;X以及Z各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R22)-,其中R22表示可具有取代基之烷基;Y表示氧原子、硫原子、可具有取代基之伸苯基或-N(R23)-,其中R23表示可具有取代基之烷基;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19以及R20各自獨立地表示單價取代基;RA表示氫原子或具有1至6個碳原子之烷基,且RB表示二價鍵聯基團。
當試圖在保持如日本專利申請案早期公開(JP-A)第2006-276878號以及日本專利第3823579號中所述之調配物的情況下進一步增加著色劑含量時,產生之問題在於敏感性大幅降低且圖案在低曝光區域中脫落。當增加聚合引發劑之添加量以解決此等問題時,特定而言,當形成圖案大小為1.5微米或更小之拜耳圖案(bayer pattern)時,產生出現大量殘餘物之問題。此外,當著色劑與具有低含量之交聯基團的樹脂組合使用時,特定而言,當著色劑為染料時,存在之問題在於圖案形狀在後烘烤步驟之製程中塌陷,且出現正常楔形圖案,因此不可獲得矩形圖案形狀。
已鑒於前述作出本發明,且本發明之目的在於提供一種彩色感光組成物,當用增加含量之著色劑形成圖案(例如,具有小尺寸(例如1.5微米或更小)之圖案,特定言之具有小尺寸之拜耳圖案)時,其能夠防止在顯影期間出現圖案脫落以及出現殘餘物(特定言之,即使在低曝光量下進行曝光),且防止在後烘烤期間圖案塌陷,且能夠提供矩形圖案,且本發明之目的亦在於提供一種具有優良色調(color hue)以及高清晰度之彩色濾光器,以及一種製造彩色濾光器之方法,且本發明之主題在於達成此目的。
下文中,將描述達到上述目的之具體方式。
<彩色感光組成物>
本發明之彩色感光組成物至少包含(A)至少一種著色劑、(B)至少一種樹脂以及(C)至少一種肟基引發劑 (oxime-based initiators),其中著色劑之含量相對於總固體含量為50重量%至80重量%,且肟基引發劑之含量相對於總固體含量為5重量%至20重量%,且彩色感光組成物較佳地含有可聚合化合物,且需要時可進一步含有其他組份。
下文中,將詳細描述構成本發明之彩色感光組成物(下文中,在一些情況下有時稱作“本發明之組成物”)之各構成組份。
(A)著色劑
在本發明中,通常已知之用於彩色濾光器之顏料以及染料可不加具體限制地用作著色劑。
彩色感光組成物中著色劑之含量相對於總固體含量為50重量%至80重量%。此外,鑒於因著色劑造成之吸光度以及膜固化性質,所述含量較佳為52重量%至75重量%,且尤其較佳為55重量%至70重量%。
當彩色感光組成物中著色劑之含量在此量中較高時,特定言之,圖案與基板之黏著力降低,且在顯影期間殘餘物易於變質。因此,在著色劑含量為50重量%至80重量%之情況下,藉由使用(B)樹脂以及(C)肟基引發劑(其將稍後描述),可獲得橫截面表面中之矩形圖案(詳言之,當在與層表面垂直之方向中用平面切割層形狀中所形成之圖案時,切割表面之輪廓具有矩形圖案)。此外,由於組成物是藉由增加組成物中所包含之著色劑的含量以形成具有高吸光度之組成物來製備,因此舉例而言,當製造彩色濾 光器時,可增強彩色濾光器之色密度(color density)以及色純度(color purity)。
(顏料)
本發明之彩色感光組成物中可包含之顏料的實例可包括各種已知之無機顏料以及有機顏料。顏料較佳具有高透射率。具有高透射率之顏料是指當用於紅色濾光器時在600奈米至700奈米之波長區域中具有小吸光度之顏料,當用於綠色濾光器時在525奈米至575奈米之波長區域中具有小吸光度之顏料,或當用於藍色濾光器時在425奈米至475奈米之波長區域中具有小吸光度之顏料。
無機顏料之實例包括諸如金屬氧化物以及金屬複鹽(metal complex salt)之金屬化合物,且其特定實例包括鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅以及銻之金屬氧化物,以及其組成物氧化物。
有機顏料之實例包括:C.I.顏料黃11、24、31、53、83、93、99、108、109、110、138、139、147、150、151、154、155、167、180、185以及199;C.I.顏料橙36、38、43以及71;C.I.顏料紅81、105、122、149、150、155、171、175、176、177、209、220、224、242、254、255、264以及270;C.I.顏料紫19、23、32以及39;C.I.顏料藍1、2、15、15:1、15:3、15:6、16、22、60以及66;C.I.顏料綠7、36以及37;C.I.顏料棕25以及28;C.I.顏料黑1以及7;以及碳黑。
在本發明中,在結構式中含有鹼性N原子之顏料為尤 其較佳的。所述含有鹼性N原子之顏料在本發明之彩色感光組成物中顯示良好分散性。原因並不明顯,但可能是由於可聚合組份與顏料之間的高親和性。
用於本發明中之顏料之較佳實例包括(但不限於)以下:
C.I.顏料黃11、24、108、109、110、138、139、150、151、154、167、180以及185;C.I.顏料橙36以及71;C.I.顏料紅122、150、171、175、177、209、224、242、254、255以及264;C.I.顏料紫19、23以及32;C.I.顏料藍15:1、15:3、15:6、16、22、60以及66;以及C.I.顏料黑1。
此等有機顏料可單獨或以其中兩種或兩種以上顏料之組合形式使用。當組合使用其中兩種或兩種以上顏料時,可改良顏料之色純度。舉例而言,在將本發明之彩色感光組成物用於在彩色濾光器中形成彩色圖案之情況下,較佳組合使用兩種或兩種以上顏料。此進一步改良彩色濾光器之彩色圖案之色純度。
下文列出顏料以及顏料組合之特定實例。
紅色顏料之實例包括蒽醌顏料、苝顏料以及二酮基吡咯並吡咯顏料,其可單獨使用,或至少一種紅色顏料可與至少一種由雙偶氮黃色顏料、異吲哚啉黃色顏料、喹酞酮(quinophthalone)黃色顏料以及苝紅色顏料所構成的族群中選出之顏料組合。
蒽醌顏料之實例包括:C.I.顏料紅177;苝顏料之實 例包括C.I.顏料紅155以及C.I.顏料紅224;且二酮基吡咯並吡咯顏料之實例包括C.I.顏料紅254。
在本發明中,自顏色再現性之觀點看,C.I.顏料黃139與蒽醌顏料、苝顏料或二酮基吡咯並吡咯顏料之組合為較佳的。
組合中紅色顏料與黃色顏料之重量比較佳為100/50至100/5。當重量比為100/5或更小時,在400奈米至500奈米範圍內之透光度可受到抑制,藉此促進色純度之進一步改良。另外,當重量比為100/50或更大時,可防止主要波長向較短波長側偏移,且與預期NTSC色調的偏差量進一步減小。重量比尤其較佳為100/30至100/10。在組合使用兩種或兩種以上紅色顏料之情況下,可根據預期色度來調節其間的含量比。
綠色顏料之實例包括鹵化酞菁顏料,其可單獨或與雙偶氮黃色顏料、喹酞酮黃色顏料、亞胺偶極體(azomethine)黃色顏料或異吲哚啉黃色顏料組合使用。組合之較佳實例包括C.I.顏料綠7、36或37與C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃180或C.I.顏料黃185之組合。組合中綠色顏料與黃色顏料之重量比較佳為100/150至100/5,且尤其較佳為100/120至100/30。
藍色顏料之實例包括酞菁顏料,其可單獨或與二噁嗪紫色顏料組合使用。舉例而言,C.I.顏料藍15:6與C.I.顏料紫23之組合為較佳的。
組合中藍色顏料與紫色顏料之重量比較佳為100/30至100/1,且更佳為100/10至100/1。
在將本發明之彩色感光組成物用於形成彩色濾光器之黑色基質的情況下,其中使用之顏料之實例包括碳、鈦碳、氧化鐵或氧化鈦,其可單獨或組合使用。其中,碳與鈦碳之組合為較佳的。組合中碳與鈦碳之重量比較佳為100/60至100/1。
在將本發明之彩色感光組成物用於彩色濾光器之情況下,自顏色不均勻性以及對比度之觀點看,作為著色劑之顏料的主要粒子直徑較佳為100奈米或更小,且自分散穩定性之觀點看,其較佳為5奈米或更大。顏料之主要粒子直徑更佳為5奈米至75奈米,甚至更佳為5奈米至55奈米,且尤其較佳為5奈米至35奈米。可藉由諸如電子顯微術之已知方法來量測顏料之主要粒子直徑。
詳言之,顏料較佳選自蒽醌顏料、亞胺偶極體顏料、亞苄基顏料、花青顏料、二酮基吡咯並吡咯顏料以及酞菁顏料。
(染料)
自形成具有較高清晰度之圖案的觀點看,本發明中之著色劑較佳為染料。詳言之,自形成精細矩形圖案之觀點看,較佳地著色劑為可溶於有機溶劑中之染料,且更佳地所有著色劑均為可溶於有機溶劑中之染料。
染料之實例包括已知染料,例如,JP-A第64-90403號、第64-91102號、第1-94301號以及第6-11614號、日 本專利第2592207號、美國專利第4,808,501號、第5,667,920號以及第5,059,500號以及JP-A第6-35183號中所揭露之染料。染料之化學結構之實例包括三苯基甲烷、蒽醌、亞苄基、氧喏(oxonol)、花青、啡噻嗪、吡咯並吡唑亞胺偶極體、二苯並哌喃、酞菁、苯並哌喃以及靛顏料。尤其較佳者為吡唑偶氮、苯胺基偶氮、吡唑並***偶氮、吡啶酮偶氮以及蒽吡啶酮染料。
其他有用之實例包括直接染料、鹼性染料、媒染染料、酸性染料、偶氮染料、分散染料、油溶性染料、食用染料以及/或其衍生物。
(酸性染料)
在上述染料中,下文進一步描述酸性染料。本發明中之酸性染料並未受到特定限制,只要酸性染料為在染料分子內具有諸如磺基、羧基或酚羥基之酸性基團的染料即可。在考慮到所有所需功能(諸如在有機溶劑或顯影溶液中之溶解度、與鹼性化合物之成鹽性質、吸光度、與本發明組成物中之其他組份的相互作用、耐光度(light fastness)以及耐熱性)的情況下,選擇酸性染料。
酸性染料之特定實例包括(但不限於):酸性茜素(Alizarin)紫N;酸性黑1、2、24以及48;酸性藍1、7、9、15、18、23、25、27、29、40、42、45、51、62、70、74、80、83、86、87、90、92、96、103、112、113、120、129、138、147、150、158、171、182、192、210、242、243、256、259、267、278、280、285、290、296、315、 324:1、335以及340;酸性鉻紫K;酸性品紅;酸性綠1、3、5、9、16、25、27、50、58、63、65、80、104、105、106以及109;酸性橙6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、107、108、169以及173;酸性紅1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、182、183、198、206、211、215、216、217、227、228、249、252、257、258、260、261、266、268、270、274、277、280、281、195、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、394、401、412、417、418、422以及426;酸性紫6B、7、9、17以及19;酸性黃1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、38、40、42、54、65、72、73、76、79、98、99、111、112、113、114、116、119、123、128、134、135、138、139、140、144、150、155、157、160、161、163、168、169、172、177、178、179、184、190、193、196、197、199、202、203、204、205、207、212、214、220、221、228、230、232、235、238、240、242、243以及251;直接黃2、33、34、35、38、39、43、47、50、54、58、68、69、70、71、86、93、94、95、98、102、108、109、129、136、138以及141;直接橙34、39、41、46、 50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106以及107;直接紅79、82、83、84、91、92、96、97、98、99、105、106、107、172、173、176、177、179、181、182、184、204、207、211、213、218、220、221、222、232、233、234、241、243、246以及250:直接紫47、52、54、59、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103以及104;直接藍57、77、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、166、167、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、196、198、199、200、207、209、210、212、213、214、222、228、229、237、238、242、243、244、245、247、248、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275以及293;直接綠25、27、31、32、34、37、63、65、66、67、68、69、72、77、79以及82;媒染黃5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、50、61、62以及65;媒染橙3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47以及48;媒染紅1、2、3、4、9、11、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、30、32、33、36、37、38、39、41、43、45、46、48、53、56、63、71、74、85、86、88、90、94以及95;媒染紫2、4、5、7、14、22、24、30、31、 32、37、40、41、44、45、47、48、53以及58;媒染藍2、3、7、8、9、12、13、15、16、19、20、21、22、23、24、26、30、31、32、39、40、41、43、44、48、49、53、61、74、77、83以及84;媒染綠1、3、4、5、10、15、19、26、29、33、34、35、41、43以及53;食用黃3;以及此等染料之衍生物。
在此等酸性染料中,較佳染料為酸性黑24;酸性藍23、25、29、62、80、86、87、92、138、158、182、243以及324:1;酸性橙8、51、56、74以及63;酸性紅1、4、8、34、37、42、52、57、80、97、114、143、145、151、183、217以及249;酸性紫7;酸性黃17、25、29、34、42、72、76、99、111、112、114、116、134、155、169、172、184、220、228、230、232以及243;酸性綠25;以及此等染料之衍生物。
酸性染料之衍生物可為具有磺基或羧基之酸性染料的無機鹽、其與含氮化合物形成之鹽以及/或醯胺化合物,且並未受到特定限制,只要其可溶於本發明之組成物中即可。在考慮到所有所需功能(諸如在有機溶劑或顯影溶液中之溶解度、吸光度、與本發明組成物中之其他組份的相互作用、耐光度以及耐熱性)的情況下,選擇酸性染料衍生物。
下文進一步描述酸性染料與含氮化合物形成之鹽以及醯胺化合物。
當酸性染料與含氮化合物形成鹽或醯胺化合物時,酸 性染料具有改良之溶解度(賦予在有機溶劑中之溶解度)以及改良之耐熱性與耐光度。
在考慮到鹽或醯胺化合物在有機溶劑或顯影溶液中之溶解度、染料之成鹽性質、吸光度以及色值、與本發明組成物中之其他組份的相互作用以及耐熱性與耐光度的情況下,選擇與酸性染料形成鹽之含氮化合物以及與酸性染料形成醯胺鍵之含氮化合物作為著色劑。
自吸光度以及色差(chromatic valence)之觀點看,含氮化合物較佳具有較小分子量,且所述分子量較佳為300或更小,更佳為280或更小,且尤其較佳為250或更小。
下文描述鹽中含氮化合物與酸性染料之莫耳比(下文稱作“n”)。“n”為測定酸性染料分子與作為抗衡離子之含氮化合物之莫耳比的值,且所述值可根據酸性染料與含氮化合物之間的成鹽條件自由選擇。特定言之,根據酸性染料中酸性官能基之數目,在0<n5範圍內之值通常用於實際情況下,且所述值是在考慮到所有所需功能(諸如在有機溶劑或顯影溶液中之溶解度、成鹽性質、吸光度、與本發明組成物中之其他組份的相互作用、耐光度以及耐熱性)的情況下進行選擇。自吸光度之觀點看,值“n”較佳在0<n4.5範圍內,更佳在0<n4範圍內,且尤其較佳在0<n3.5範圍內。
自減少顯影殘餘物之觀點而言,本發明之感光性組成物尤其較佳由作為著色劑之具有兩個或兩個以上氫鍵供體之染料組成。染料之特定實例包括JP-A第2006-243040號 中所述之染料。自耐光度以及耐熱性之觀點看,本發明之彩色感光組成物尤其較佳地含有作為著色劑之至少一種可溶於有機溶劑中之酞菁染料。在本發明中,可不加特定限制地有利使用可溶於有機溶劑中之酞菁染料。
可溶於有機溶劑中之酞菁染料之實例包括JP-A第5-333207號、第6-51115號以及第6-194828號中所述之染料。可溶於有機溶劑之酞菁染料之尤其較佳實例包括由下文所述之式(I)所表示的染料化合物。
(由式(I)所表示之染料化合物)
下文說明由式(I)所表示之染料化合物。由下式(I)所表示之染料化合物為可溶於有機溶劑之酞菁染料,其具有有利的莫耳消光係數(molar extinction coefficient)ε以及有利的色值,且同時滿足對高耐光度與高耐熱性之要求。
在式(I)中,Rc1表示鹵素原子、脂族基團、芳基、 雜環基、氰基、羧基、胺甲醯基、脂族氧羰基、芳氧羰基、醯基、羥基、脂族氧基、芳氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、雜環氧基、脂族氧羰基氧基、N-烷基醯胺基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、脂族氧羰基胺基、芳氧羰基胺基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族硫基、芳硫基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、磺基、醯亞胺基或雜環硫基。Zc1表示具有形成六員環所必需之非金屬原子與碳原子之基團,其中四個Zc1可彼此相同或不同。M表示兩個氫原子、二價金屬原子、二價金屬氧化物、二價金屬氫氧化物或二價金屬氯化物。cm表示0、1或2,且cn表示0或1至5之整數,其中四個cn可彼此相同或不同。至少一個cn表示1至5之整數,且分子中之多個Rc1可彼此相同或不同。cr1、cr2、cr3以及cr4各自表示0或1,且滿足cr1+cr2+cr3+cr41。
在式(I)中,“脂族基團”為脂族部分為直鏈、支鏈或環狀的基團,其中所述基團可為飽和或不飽和的。其實例包括烷基、烯基、環烷基以及環烯基,其每一者可未經取代或經取代基取代。“芳基”可為單環或稠環,且可未經取代或經取代基取代。“雜環基”為雜環部分在環中具有雜原子(例如,氮原子、硫原子或氧原子)之基團,其中所述基團可為飽和或不飽和環,可為單環或稠環,且可未經取代或經取代基取代。
在式(I)中,“取代基”是指能夠進行取代之基團,且其實例包括脂族基團、芳基、雜環基、醯基、醯亞胺基、 偶氮基、醯氧基、醯胺基、脂族氧基、芳氧基、雜環氧基、脂族氧羰基、芳氧羰基、雜環氧羰基、胺甲醯基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、雜環磺醯基、脂族磺醯氧基、芳基磺醯氧基、雜環磺醯氧基、胺磺醯基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、雜環磺醯胺基、胺基、脂族胺基、芳基胺基、雜環胺基、脂族氧羰基胺基、芳氧羰基胺基、雜環氧羰基胺基、脂族亞磺醯基、芳基亞磺醯基、脂族硫基、芳硫基、雜環硫基、羥基、氰基、磺基、羧基、脂族氧基胺基、芳氧基胺基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、鹵素原子、胺磺醯基胺甲醯基、胺甲醯基胺磺醯基、二脂族氧基膦醯基、二芳氧基膦醯基。
在式(I)中,Rc1表示鹵素原子、脂族基團、芳基、雜環基、氰基、羧基、胺甲醯基、脂族氧羰基、芳氧羰基、醯基、羥基、脂族氧基、芳氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、雜環氧基、脂族氧羰基氧基、N-烷基醯胺基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、脂族氧羰基胺基、芳氧羰基胺基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族硫基、芳硫基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、磺基、醯亞胺基或雜環硫基。
由Rc1表示之鹵素原子之實例包括氟原子、氯原子、溴原子以及其類似原子。
由Rc1表示之脂族基團可未經取代或經取代基取代,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。作為由Rc1表示之脂族基團,總共具有1至15個碳原子之脂族基團為較佳的。其實例包括甲基、乙基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、 異丙烯基、2-乙基己基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之芳基,總共具有6至16個碳原子之芳基為較佳的,且總共具有6至12個碳原子之芳基為更佳的。其實例包括苯基、4-硝基苯基、2-硝基苯基、2-氯苯基、2,4-二氯苯基、2,4-二甲基苯基、2-甲基苯基、4-甲氧基苯基、2-甲氧基苯基、2-甲氧羰基-4-硝基苯基以及其類似基團。
由Rc1表示之雜環基可為飽和或不飽和的。作為由Rc1表示之雜環基,總共具有1至15個碳原子之雜環基為較佳的,且總共具有3至10個碳原子之雜環基為更佳的。其實例包括3-吡啶基、2-吡啶基、2-嘧啶基、2-吡嗪基、1-哌啶基以及其類似基團。此等基團可進一步具有取代基。
由Rc1表示之胺甲醯基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之胺甲醯基,總共具有1至16個碳原子之胺甲醯基為較佳的,且總共具有1至12個碳原子之胺甲醯基為更佳的。其實例包括胺甲醯基、二甲基胺甲醯基、二甲氧基乙基胺甲醯基以及其類似基團。
由Rc1表示之脂族氧羰基可未經取代或經取代基取代,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。作為由Rc1表示之脂族氧羰基,總共具有2至16個碳原子之脂族氧羰基為較佳的,且總共具有2至10個碳原子之脂族氧羰基為更佳的。其實例包括甲氧羰基、丁氧羰基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳氧羰基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之芳氧羰基,總共具有7至17個碳原子之 芳氧羰基為較佳的,且總共具有7至15個碳原子之芳氧羰基為更佳的。其實例包括苯氧羰基以及其類似基團。
由Rc1表示之醯基可為脂族羰基或芳基羰基。在醯基表示脂族羰基之情況下,所述基團可進一步具有取代基。在醯基表示芳基羰基之情況下,所述基團可進一步具有取代基,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。醯基較佳為總共具有2至15個碳原子之醯基,且更佳為總共具有2至10個碳原子之醯基。其實例包括乙醯基、三甲基乙醯基、苯甲醯基以及其類似基團。此等基團可進一步具有取代基。
由Rc1表示之脂族氧基可未經取代或經取代基取代,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。脂族氧基較佳為總共具有1至12個碳原子之脂族氧基,且更佳為總共具有1至10個碳原子之脂族氧基。其實例包括甲氧基、乙氧基乙氧基、苯氧基乙氧基、硫代苯氧基乙氧基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳氧基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之芳氧基,總共具有6至18個碳原子之芳氧基為較佳的,且總共具有6至14個碳原子之芳氧基為更佳的。其實例包括苯氧基、4-甲基苯氧基以及其類似基團。
由Rc1表示之醯氧基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之醯氧基,總共具有2至14個碳原子之醯氧基為較佳的,且總共具有2至10個碳原子之醯氧基為更佳的。其實例包括乙醯氧基、甲氧基乙醯氧基、苯甲醯氧基以及其類似基團。
由Rc1表示之胺甲醯氧基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之胺甲醯氧基,總共具有1至16個碳原子之胺甲醯氧基為較佳的,且總共具有1至12個碳原子之胺甲醯氧基為更佳的。其實例包括二甲基胺甲醯氧基、二異丙基胺甲醯氧基以及其類似基團。
由Rc1表示之雜環氧基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之雜環氧基,總共具有1至15個碳原子之雜環氧基為較佳的,且總共具有3至10個碳原子之雜環氧基為更佳的。其實例包括3-呋喃基氧基、3-吡啶基氧基、N-甲基-2-哌啶基氧基以及其類似基團。
由Rc1表示之脂族氧羰基氧基可未經取代或經取代基取代,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。作為脂族氧羰基氧基,總共具有2至16個碳原子之脂族氧羰基氧基為較佳的,且總共具有2至10個碳原子之脂族氧羰基氧基為更佳的。其實例包括甲氧羰基氧基、第三丁氧羰基氧基以及其類似基團。
由Rc1表示之N-烷基醯胺基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之N-烷基醯胺基,總共具有3至15個碳原子之N-烷基醯胺基為較佳的,且總共具有3至12個碳原子之N-烷基醯胺基為更佳的。其實例包括N-甲基乙醯胺基、N-乙氧基乙基苯甲醯胺基、N-甲基甲氧基乙醯胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之胺甲醯胺基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之胺甲醯胺基,總共具有1至16個碳 原子之胺甲醯胺基為較佳的,且總共具有1至12個碳原子之胺甲醯胺基為更佳的。其實例包括N,N-二甲基胺甲醯胺基、N-甲基-N-甲氧基乙基胺甲醯胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之胺磺醯胺基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之胺磺醯胺基,總共具有0至16個碳原子之胺磺醯胺基為較佳的,且總共具有0至12個碳原子之胺磺醯胺基為更佳的。其實例包括N,N-二甲基胺磺醯胺基、N,N-二乙基胺磺醯胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之脂族氧羰基胺基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之脂族氧羰基胺基,總共具有2至15個碳原子之脂族氧羰基胺基為較佳的,且總共具有2至10個碳原子之脂族氧羰基胺基為更佳的。其實例包括甲氧羰基胺基、甲氧基乙氧羰基胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳氧羰基胺基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之芳氧羰基胺基,總共具有7至17個碳原子之芳氧羰基胺基為較佳的,且總共具有7至15個碳原子之芳氧羰基胺基為更佳的。其實例包括苯氧羰基胺基、4-甲氧基苯氧羰基胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之脂族磺醯胺基可未經取代或經取代基取代,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。作為脂族磺醯胺基,總共具有1至12個碳原子之脂族磺醯胺基為較佳的,且總共具有1至8個碳原子之脂族磺醯胺基為更佳的。其實例包括甲烷磺醯胺基、丁烷磺醯胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳基磺醯胺基可未經取代或經取代基取 代。作為由Rc1表示之芳基磺醯胺基,總共具有6至15個碳原子之芳基磺醯胺基為較佳的,且總共具有6至12個碳原子之芳基磺醯胺基為更佳的。其實例包括苯磺醯胺基、4-甲苯磺醯胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之脂族硫基可未經取代或經取代基取代,可為飽和或不飽和的,且可為環狀的。作為脂族硫基,總共具有1至16個碳原子之脂族硫基為較佳的,且總共具有1至10個碳原子之脂族硫基為更佳的。其實例包括甲硫基、乙硫基、乙氧基乙硫基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳硫基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之芳硫基,總共具有6至22個碳原子之芳硫基為較佳的,且總共具有6至14個碳原子之芳硫基為更佳的。其實例包括苯硫基、2-第三丁基苯硫基以及其類似基團。
由Rc1表示之脂族磺醯基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之脂族磺醯基,總共具有1至15個碳原子之脂族磺醯基為較佳的,且總共具有1至8個碳原子之脂族磺醯基為更佳的。其實例包括甲烷磺醯基、丁烷磺醯基、甲氧基乙烷磺醯基以及其類似基團。
由Rc1表示之芳基磺醯基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之芳基磺醯基,總共具有6至16個碳原子之芳基磺醯基為較佳的,且總共具有6至12個碳原子之芳基磺醯基為更佳的。其實例包括苯磺醯基、4-第三丁基苯磺醯基、4-甲苯磺醯基、2-甲苯磺醯基以及其類似基 團。
由Rc1表示之胺磺醯基可未經取代或經取代基取代。作為由Rc1表示之胺磺醯基,總共具有0至16個碳原子之胺磺醯基為較佳的,且總共具有0至12個碳原子之胺磺醯基為更佳的。其實例包括胺磺醯基、二甲基胺磺醯基以及其類似基團。
由Rc1表示之醯亞胺基可進一步與環稠合。作為由Rc1表示之醯亞胺基,總共具有3至22個碳原子之醯亞胺基為較佳的,且總共具有3至15個碳原子之醯亞胺基為更佳的。其實例包括琥珀醯亞胺基、鄰苯二醯亞胺基以及其類似基團。
由Rc1表示之雜環硫基可未經取代或經取代基取代,且為5至7員環。總共具有1至20個碳原子之雜環硫基為較佳的,且總共具有1至12個碳原子之雜環硫基為更佳的。其實例包括3-呋喃基硫基、3-吡啶基硫基以及其類似基團。
在上述式(I)中,Zc1表示具有形成六員環所必需之非金屬原子與碳原子之基團,其中四個Zc1可彼此相同或不同。待形成之六員環可為芳環或雜環,其中所述環可經稠合,其中所述稠環可進一步具有取代基。六員環之實例包括苯環、吡啶環、環己烯環、萘環以及其類似六員環。六員環為苯環之實施例為較佳的。
在上述式(I)中,M表示兩個氫原子、二價金屬原子、二價金屬氧化物、二價金屬氫氧化物或二價金屬氯化物。 作為M,舉例而言,描述VO、TiO、Zn、Mg、Si、Sn、Rh、Pt、Pd、Mo、Mn、Pb、Cu、Ni、Co、Fe、AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2、Si(OH)2、H2以及其類似物。M為VO、Zn、Mn、Cu、Ni或Co之實施例為較佳的。
在上述式(I)中,cm表示0、1或2(較佳為0),且cn表示0或1至5之整數(較佳為0或1)。分子中之四個cn可彼此相同或不同,其中一個cn表示1至5之整數。當分子中存在多個Rc1時,多個Rc1可彼此相同或不同。
cr1、cr2、cr3以及cr4各自表示0或1,且滿足cr1+cr2+cr3+cr41。其中,cr1、cr2、cr3與cr4之和為3或4之實施例為較佳的。
在由上述式(I)表示之染料化合物中,由下式(I-1)表示之染料為較佳的。
在式(I-1)中,Rc2表示取代基,且適當地取代基能夠進行取代。其實例包括上述部分“取代基”中所述之基團。取代基較佳為脂族基團、芳基、雜環基、N-烷基醯胺基、脂族氧基、芳氧基、雜環氧基、脂族氧羰基、芳氧羰基、雜環氧羰基、胺甲醯基、脂族磺醯基、胺磺醯基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族胺基、芳基胺基、脂族氧羰基胺基、芳氧羰基胺基、脂族硫基、芳硫基、羥基、氰基、磺基、羧基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基或鹵素原子,且更佳為脂族基團、N-烷基醯胺基、脂族氧基、脂族氧羰基、脂族磺醯基、脂族硫基、芳硫基、磺基、羧基或鹵素原子。
在式(I-1)中,cp表示0至4之整數,且較佳為0或1。cp+cr1、cp+cr2、cp+cr3以及cp+cr4均表示0至4之整數。當分子中存在多個Rc2時,多個Rc2可彼此相同或不同。
式(I-1)中之Rc1、M、cm、cn、cr1、cr2、cr3以及cr4各自具有與上述式(I)中相同之含義,且其較佳例示性實施例亦為類似的。
在由上述式(I-1)表示之染料化合物中,由下式(I-2)表示之染料為更佳的。
在式(I-2)中,Rc1、Rc2、M、cm以及cn各自具有與上述式(I)以及式(I-1)中相同之含義,且其較佳例示性實施例亦為類似的。式(I-2)中之cq表示0或1。酞菁骨架具有四個苯環在四氮雜卟啉骨架之外部稠合之結構,且各苯環具有四個可取代位點(碳原子)。在式(I-2)中,氫原子與各苯環之兩個位點(β位點)組合,其中所述兩個位點位於遠離四氮雜卟啉骨架處。
在式(I-2)中,自更有效地顯示本發明作用之觀點看,其中Rc1為鹵素原子、脂族基團、氰基、胺甲醯基、脂族氧羰基、芳氧羰基、羥基、脂族氧基、胺甲醯氧基、雜環氧基、脂族氧羰基氧基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、脂族氧羰基胺基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族硫基、芳硫基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、醯亞胺基 或磺基之實施例為較佳的,其中Rc1為脂族基團、胺甲醯基、脂族氧羰基、芳氧羰基、脂族氧基、脂族氧羰基氧基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、脂族氧羰基胺基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、醯亞胺基或磺基之實施例為更佳的,且其中Rc1為胺甲醯基、脂族氧羰基、脂族氧基、脂族氧羰基氧基、胺甲醯胺基、脂族氧羰基胺基、芳基磺醯基、醯亞胺基或脂族磺醯基之實施例為最佳的。
類似地,自更有效地發揮本發明作用之觀點看,Rc2較佳為脂族基團、N-烷基醯胺基、脂族氧基、脂族氧羰基、脂族磺醯基、脂族硫基、芳硫基、磺基、羧基或鹵素原子,且更佳為脂族基團或鹵素原子。類似地,自更有效地顯示本發明作用之觀點看,cq較佳為0。類似地,自更有效地顯示本發明作用之觀點看,M較佳為VO、Mn、Co、Ni、Cu、Zn或Mg,更佳為VO、Co、Cu或Zn,且最佳為Cu。cm較佳為0。此外,cn較佳為1或2,且更佳為1。
自甚至更有效地顯示本發明作用之觀點看,在上述式(I-2)中,其中Rc1為鹵素原子、脂族基團、氰基、胺甲醯基、脂族氧羰基、芳氧羰基、羥基、脂族氧基、胺甲醯氧基、雜環氧基、脂族氧羰基氧基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、脂族氧羰基胺基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族硫基、芳硫基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、醯亞胺基或磺基;M為VO、Co、Cu或Zn;cq為0;cm為0;且cn為1之實施例為較佳的。此外,在上述式(I-2) 中,其中Rc1為脂族基團、胺甲醯基、脂族氧羰基、芳氧羰基、脂族氧基、脂族氧羰基氧基、胺甲醯胺基、胺磺醯胺基、脂族氧羰基胺基、脂族磺醯胺基、芳基磺醯胺基、脂族磺醯基、芳基磺醯基、胺磺醯基、醯亞胺基或磺基;M為VO、Co、Cu或Zn;cq為0;cm為0;且cn為1之實施例為更佳的。
詳言之,類似地自本發明作用之觀點看,在上述式(I-2)中,其中Rc1為胺甲醯基、脂族氧羰基、脂族氧基、胺甲醯胺基、脂族氧羰基胺基、脂族磺醯基、芳基磺醯基或醯亞胺基;Rc2為氫原子;M為Cu;cq為0;cm為0;且cn為1之實施例為最佳的。
下文展示由上述式(I)、式(I-1)或式(I-2)表示之染料的特定實例(例示性化合物C-1至C-59)。然而,本發明並不侷限於此。
在本發明之彩色感光組成物中,自可形成矩形形狀的精細圖案之觀點看,較佳地所有著色劑均為可溶於有機溶劑之染料。此外,彩色感光組成物較佳含有可溶於有機溶 劑之酞菁染料,且更佳含有由上述式(I)、式(I-1)或式(I-2)表示之酞菁染料。
(B)樹脂
本發明之彩色感光組成物包括至少一種樹脂,所述樹脂包含至少一個含有不飽和雙鍵的由下式(1)至(3)中任一者所表示之第一結構單元所構成的族群中選出之第一結構單元,以及至少一個含有酸基的由下式(4)所表示之第二結構單元所構成的族群中選出之第二結構單元,其中第一結構單元與第二結構單元之比率大於等於1.5(莫耳比)(下文中,可稱作“本發明之樹脂”)。
在本發明中,藉由使用樹脂以及肟基引發劑(其將稍後描述),當藉由使用含有相對大量著色劑之組成物來形成具有小尺寸(例如,5微米或更小)之圖案(特定言之,拜耳圖案)時,即使在曝光時曝光量降低,仍防止在顯影期間出現圖案脫落,且防止出現殘餘物,且防止在後烘烤期間圖案之進一步塌陷,因此可形成矩形圖案。詳言之,在彩色感光組成物中著色劑之含量為50重量%至80重量%之情況下,此為有效的。
因為本發明之樹脂具有由下式(1)至(3)中任一者所表示之第一結構單元,且具有所述第一結構單元之至少一者,所以所述樹脂有效防止在低曝光量下在曝光期間出現圖案脫落,且有效防止在後烘烤期間出現圖案塌陷。
在式(1)至式(3)中,A1、A2以及A3各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R21)-,其中R21表示可具有取代基之烷基。G1、G2以及G3各自獨立地表示二價有機基團。X以及Z各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R22)-,其中R22表示可具有取代基之烷基。Y表示氧原子、硫原子、可具有取代基之伸苯基,或-N(R23)-,其中R23表示可具有取代基之烷基。R1至R20各自獨立地表示單價取代基。
在式(1)中,R1至R3各自獨立地表示單價取代基,且其實例包括氫原子、可進一步具有取代基之烷基以及其類似基團。其中,R1以及R2各自較佳為氫原子;且R3較佳為氫原子或甲基。
R4至R6各自獨立地表示單價取代基。R4表示(例如)氫原子、可進一步具有取代基之烷基或其類似基團。其中, 氫原子、甲基以及乙基為較佳的。R5以及R6各自獨立地表示(例如)氫原子、鹵素原子、烷氧羰基、磺基、硝基、氰基、可進一步具有取代基之烷基、可進一步具有取代基之芳基、可進一步具有取代基之烷氧基、可進一步具有取代基之芳氧基、可進一步具有取代基之烷基磺醯基或可進一步具有取代基之芳基磺醯基。其中,氫原子、烷氧羰基、可進一步具有取代基之烷基以及可進一步具有取代基之芳基為較佳的。
本文中,可引入之取代基之實例包括甲氧羰基、乙氧羰基、異丙氧基羰基、甲基、乙基、苯基以及其類似基團。
A1表示氧原子、硫原子或-N(R21)-,且X表示氧原子、硫原子或-N(R22)-,其中R21以及R22各自表示可具有取代基之烷基。
G1表示二價有機基團,且較佳為可具有取代基之伸烷基,且更佳為具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之伸烷基、具有3至20個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基或具有6至20個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團。其中,自諸如強度、顯影效能以及其類似性質之效能的觀點看,具有1至10個碳原子之直鏈或支鏈經取代或未經取代之伸烷基、具有3至10個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基、具有6至12個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團為較佳的。
G1中取代基之較佳實例包括羥基,以及不包括具有與除羥基中之氫原子以外的氫原子鍵結之雜原子的取代基之 取代基(例如,胺基、硫醇基、羧基或其類似基團)。
在由上述式(1)表示之構成單元中,A1為氧原子、硫原子或-N(R21)-;X為氧原子、硫原子或-N(R22)-;G1為可具有取代基之伸烷基;R1以及R2各自為氫原子;R3為氫原子或甲基;R4為氫原子或烷基;R5以及R6各自獨立地為氫原子、烷氧羰基、烷基或芳基;且R21以及R22各自為烷基之情況為較佳的。
在上述式(2)中,R7至R9各自獨立地表示單價取代基;且其實例包括氫原子以及可進一步具有取代基之烷基。其中,R7以及R8各自較佳為氫原子;且R9較佳為氫原子或甲基。
R10至R12各自獨立地表示單價取代基。取代基之特定實例包括氫原子、鹵素原子、二烷基胺基、烷氧羰基、磺基、硝基、氰基、可進一步具有取代基之烷基、可進一步具有取代基之芳基、可進一步具有取代基之烷氧基、可進一步具有取代基之芳氧基、可進一步具有取代基之烷基磺醯基、可進一步具有取代基之芳基磺醯基以及其類似基團。其中,氫原子、烷氧羰基、可進一步具有取代基之烷基以及可進一步具有取代基之芳基為較佳的。
可引入之取代基之實例包括關於式(1)所述之取代基。
A2表示氧原子、硫原子或-N(R21)-,其中R21表示(例如)氫原子、可具有取代基之烷基或其類似基團。
G2表示二價有機基團,且較佳為可具有取代基之伸烷基。其較佳實例包括具有1至20個碳原子之經取代或未經 取代之伸烷基、具有3至20個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基、具有6至20個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團以及其類似基團。其中,自諸如強度、顯影效能以及其類似性質之效能的觀點看,具有1至10個碳原子之直鏈或支鏈經取代或未經取代之伸烷基、具有3至10個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基以及具有6至12個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團為較佳的。
G2中取代基之較佳實例包括羥基,以及不包括具有與除羥基中之氫原子以外的氫原子鍵結之雜原子的取代基之取代基(例如,胺基、硫醇基、羧基或其類似基團)。
當G2具有擁有與除羥基中之氫原子以外的氫原子鍵結之雜原子之取代基時,藉由組合使用鎓鹽化合物作為下文所述之引發劑可使儲存穩定性惡化。
Y表示氧原子、硫原子、-N(R23)-或可具有取代基之伸苯基。本文中,R23表示(例如)氫原子、可具有取代基之烷基或其類似基團。
在由上述式(2)表示之構成單元中,R10為氫原子或烷基;R11以及R12各自獨立地為氫原子、烷氧羰基、烷基或芳基;R7以及R8各自為氫原子;R9為氫原子或甲基;A2為氧原子、硫原子或-N(R21)-;G2為具有1至10個碳原子之直鏈或支鏈經取代或未經取代之伸烷基、具有3至10個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基或具有6至12個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團;Y為氧原子、硫原子、-N(R23)-或可具有取代基之伸苯基;且R21以及 R23各自為氫原子或可具有取代基之烷基之情況為較佳的。
在上述式(3)中,R13至R15各自獨立地表示單價取代基,且其實例包括氫原子、可進一步具有取代基之烷基以及其類似基團。其中,R13以及R14各自較佳為氫原子;且R15較佳為氫原子或甲基。
R16至R20各自獨立地表示單價取代基。R16至R20各自表示(例如)氫原子、鹵素原子、二烷基胺基、烷氧羰基、磺基、硝基、氰基、可進一步具有取代基之烷基、可進一步具有取代基之芳基、可進一步具有取代基之烷氧基、可進一步具有取代基之芳氧基、可進一步具有取代基之烷基磺醯基、可進一步具有取代基之芳基磺醯基或其類似基團。其中,氫原子、烷氧羰基、可進一步具有取代基之烷基以及可進一步具有取代基之芳基為較佳的。可引入之取代基之實例包括關於式(1)所列之取代基。
A3表示氧原子、硫原子或-N(R21)-;且Z表示氧原子、硫原子或-N(R22)-。R21以及R22之實例包括關於式(1)所列者。
G3表示二價有機基團,且較佳為可具有取代基之伸烷基。其較佳實例包括具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之伸烷基、具有3至20個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基、具有6至20個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團以及其類似基團。其中,自諸如強度、顯影效能以及其類似性質之效能的觀點看,具有1至10個碳原子之直鏈或支鏈經取代或未經取代之伸烷基、具有3至10個碳 原子之經取代或未經取代之伸環烷基以及具有6至12個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團為較佳的。
G3中取代基之較佳實例包括羥基,以及不包括具有與除羥基中之氫原子以外的氫原子鍵結之雜原子的取代基之取代基(例如,胺基、硫醇基、羧基或其類似基團)。
在由上述式(3)表示之構成單元中,較佳地,R13以及R14各自為氫原子;R15為氫原子或甲基;R16至R20各自為氫原子、烷氧羰基、可具有取代基之烷基或可具有取代基之芳基;A3為氧原子、硫原子或-N(R21)-;Z為氧原子、硫原子或-N(R22)-;R21以及R22各自為烷基;且G3為具有1至10個碳原子之直鏈或支鏈經取代或未經取代之伸烷基、具有3至10個碳原子之經取代或未經取代之伸環烷基或具有6至12個碳原子之經取代或未經取代之芳族基團。
本發明之樹脂具有以下構成:其中含有比例為由上述式(4)表示之第二結構單元之1.5倍或更大的由上述式(1)至式(3)中任一者表示之第一結構單元,以抑制在後烘烤中因於熱下陷而造成之圖案塌陷。鑒於固化性質,較佳含有比例為由上述式(4)表示之第二結構單元之2倍或更大的由上述(1)至(3)中任一者表示之第一結構單元,且最佳為3倍或更大之比例。
此外,鑒於增強固化性質以及減少顯影殘餘物,本發明之樹脂為在分子中含有較佳在35莫耳%至95莫耳%範圍內、更佳在37莫耳%至90莫耳%範圍內且甚至更佳在40莫耳%至或85莫耳%範圍內的至少一種選自由(1)至 (3)中任一者表示之第一結構單元之第一結構單元的化合物。詳言之,鑒於固化性質,在分子中含有在40莫耳%至85莫耳%範圍內的由上述式(1)表示之結構單元的樹脂為最佳的。
可根據JP-A第2003-262958號之第[0027]-[0057]段中所述之合成方法來進行可形成“含有不飽和雙鍵的由式(1)至式(3)中任一者表示之第一結構單元”之聚合物化合物的合成。其中,較佳根據所述公開案中之合成方法(1)進行合成。
“具有不飽和雙鍵之聚合物化合物”較佳為藉由下文所述之合成方法(1)或(2)獲得之樹脂。
(1)使使用作為共聚組份之由下式(5)表示之化合物合成的聚合物與鹼反應以吸引質子從而釋放L,且獲得具有由式(1)表示之結構的預期聚合物化合物。
在式(5)中,L表示陰離子型離去基,且較佳為(例如)鹵素原子、烷基或芳基磺醯氧基。R3至R6、A1、G1以及X各自具有與式(1)中相同之含義。
用於引起消除反應之鹼可為無機化合物或有機化合物。方法之細節以及較佳例示性實施例描述於JP-A第 2003-262958號第[0028]段至第[0033]段中。
無機化合物鹼之較佳實例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀以及碳酸氫鉀,且有機化合物鹼之實例包括諸如甲醇鈉、乙醇鈉以及第三丁醇鉀之金屬醇鹽,以及諸如三乙胺、吡啶以及二異丙基乙胺之有機胺化合物。
(2)使使用作為共聚組份之由下式(6)表示之化合物合成的聚合物經受鹼處理以引起與其特定官能基之消除反應,藉以釋放X1以形成自由基反應性基團。
在式(6)中,A4表示氧原子、硫原子或-N(R27)-;A5表示氧原子、硫原子或-NR28-;R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30以及R31各自獨立地表示氫或單價有機基團;X1表示由消除反應移除之基團;且G4表示有機鍵聯基團。n表示1至10之整數。
在式(6)中,A4較佳為氧原子,且A5亦較佳為氧原子。R24較佳為甲基;R25、R26、R29以及R30各自較佳為氫原子;且R31較佳為甲基或氫原子。另外,X1較佳為溴原子,且G4較佳為伸乙基。
方法之細節以及較佳例示性實施例描述於JP-A第 2003-335814號中。
藉由合成方法(2)獲得之樹脂之實例包括JP-A第2003-335814號中所述之聚合物化合物,且其特定較佳實例包括(i)聚乙烯基聚合物化合物、(ii)聚胺基甲酸酯聚合物化合物、(iii)聚脲聚合物化合物、(iv)聚(胺基甲酸酯-脲)聚合物化合物、(V)聚酯聚合物化合物、(vi)聚醯胺聚合物化合物、(vii)經縮醛改質之聚乙烯醇聚合物化合物,以及根據此等描述獲得之特定化合物。
由上述式(5)表示之化合物之特定實例包括下文所列之化合物(M-1)至(M-12),但本發明並不侷限於此。
由上述式(6)表示之化合物之實例包括下文所列之化合物(i-1)至(i-52),但本發明並不侷限於此。
因為本發明之樹脂進一步具有含有酸基的由下式(4)表示之第二結構單元,且具有所述第二結構單元之至少一者,所以所述樹脂有效防止在形成具有精細尺寸之圖案時出現殘餘物且有效提供矩形圖案。
在式(4)中,RA表示氫原子或具有1至6個碳原子之烷基,且RB表示二價鍵聯基團。
RA較佳為氫原子或甲基。
適當地,RB為二價鍵聯基團,且RB為(例如)可經取代之具有1至12個碳原子之伸烷基、-U-RC-V-(其中U 以及V各自獨立地表示單鍵或具有1至3個碳原子之伸烷基,RC表示可經取代之環己基環、苯環或萘環)或-RD-X-RE-(RD以及RE各自獨立地表示可經取代之具有1至10個碳原子之伸烷基,或可經取代之苯環或萘環,且X表示酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵、醚鍵、硫醚鍵、碳酸酯鍵、脲鍵或醯亞胺鍵),且其中,RB較佳為具有1至6個碳原子之二價鍵聯基團。
此外,在上述式(4)中,較佳地RA表示甲基且RB表示可經取代之具有1至12個碳原子之伸烷基、-U-RC-V-(其中U以及V各自獨立地表示單鍵或具有1至3個碳原子之伸烷基,RC表示可經取代之環己基環)或-RD-X-RE-(RD以及RE各自獨立地表示可經取代之具有1至10個碳原子之伸烷基,且X表示酯鍵),且更佳地RA表示甲基且RB表示具有1至6個碳原子之二價鍵聯基團。此外,較佳地RA表示甲基且RB表示可經取代之具有1-6個碳原子之伸烷基或-RD-X-RE-(其中RD以及RE各自獨立地表示可經取代之具有1至6個碳原子之伸烷基,且X表示酯鍵)。
此外,本發明中之樹脂較佳具有5毫克KOH/公克至70毫克KOH/公克、更佳地20毫克KOH/公克至60毫克KOH/公克且更佳地30毫克KOH/公克至50毫克KOH/公克之酸值。當酸值超過70毫克KOH/公克時,在顯影期間易於發生圖案脫落,且當酸值小於5毫克KOH/公克時,鹼性可顯影性極度惡化。
在本發明中,例如,可自樹脂分子中酸基之平均含量 來計算酸值。可藉由改變構成樹脂之含有酸基之單體單元的含量來獲得具有所需酸值之樹脂。
本發明中之樹脂的特定化合物包括(例如)下表中所示之下列聚合物化合物1-21。
鑒於防止在顯影期間出現圖案脫落以及可顯影性,本發明中樹脂之重量平均分子量(Mw)較佳為30,000至300,000,更佳為35,000至250,000,更佳為40,000至200,000,且尤其較佳為45,000至100,000。
在本文中,可例如藉由凝膠滲透層析(gel permeation chromatography;GPC)來量測樹脂之重量平均分子量。
在GPC中,藉由以下方法來進行量測。亦即,藉由使 用HLC-8020GPC(由Tosoh Corporation製造),從而使用三個TSK凝膠管柱Super Multipore HZ-H(4.6毫米ID×15公分;由Tosoh Corporation製造)作為管柱,且使用THF(四氫呋喃)作為溶離液。此外,在樣品濃度為0.35毫升/分鐘、流動速率為0.35毫升/分鐘、樣品注射量為10微升、量測溫度為40℃之條件下,使用IR偵測器進行量測。可由“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”以及“正丙苯”之八個“參考樣品TSK標準物,聚苯乙烯”樣品來製備校準曲線。
在本發明中,鑒於抑制圖案脫落與減少顯影殘餘物之相容性,彩色感光組成物中樹脂(B)之含量相對於組成物之總固體含量較佳為0.1重量%至7.0重量%,更佳為0.3重量%至6.0重量%,且更佳為1.0重量%至5.0重量%。詳言之,當彩色感光組成物中著色劑之含量為50重量%至80重量%時,此為有效的。
(C)肟基引發劑
本發明之彩色感光組成物含有作為光聚合引發劑之至少一種肟基引發劑。
肟基引發劑之含量相對於固體含量為5.0重量%至20.0重量%。當引發劑之含量小於5.0重量%時,在以低曝光量曝光之區域中易於出現圖案脫落,且當其含量超過20.0重量%時,聚合速率變大,但分子量變小,從而導致層強度削弱。肟基引發劑之含量較佳為7.5重量%至17.0重量%,且尤其較佳為10.0重量%至15.0重量%。
可藉由自已知引發劑適當選擇來使用肟基引發劑。作為市售化合物,特定實例包括2-(鄰苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮以及1-(鄰乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮(兩者均由Ciba Specialty Chemicals製造)。
詳言之,鑒於在較低曝光量下獲得具有良好形狀(尤其矩形形狀)之圖案,1-(鄰乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮為較佳的。
其他肟基引發劑包括(例如)如JP-A第2000-80068號、第2001-233842號以及其類似公開案中所述之肟基引發劑。
其他已知之光聚合引發劑可與本發明組成物中之上述光聚合引發劑組合使用。
特定言之,引發劑之實例包括如美國專利第2,367,660號中所揭露之鄰聚酮基醛糖化合物、如美國專利第2,367,661號以及第2,367,670號中所揭露之α-羰基化合物、如美國專利第2,448,828號中所揭露之醇酮醚(acyloin ether)、如美國專利第2,722,512號中所揭露之經α-烴取代的芳族醇酮化合物、如美國專利第3,046,127號以及第2,951,758號中所揭露之多核醌化合物、如美國專利第3,549,367號中所揭露之三烯丙基咪唑二聚體/對胺基苯基酮的組合或如日本專利申請公開案(JP-B)第51-48516號中所揭露之基於苯並噻唑之化合物/基於三鹵基甲基-s-三嗪之化合物。
此等光聚合引發劑可進一步與增感劑以及光穩定劑組合使用。
其特定實例包括安息香、安息香甲醚、9-茀酮、2-氯-9-茀酮、2-甲基-9-茀酮、9-蒽酮、2-溴-9-蒽酮、2-乙基-9-蒽酮、9,10-蒽醌、2-乙基-9,10-蒽醌、2-第三丁基-9,10-蒽醌、2,6-二氯-9,10-蒽醌、氧雜蒽酮、2-甲基氧雜蒽酮、2-甲氧基氧雜蒽酮、噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮、二苯基乙二酮、二苯亞甲基丙酮、對(二甲基胺基)苯基苯乙烯基酮、對(二甲基胺基)苯基-對甲基苯乙烯基酮、二苯甲酮、對(二甲基胺基)二苯甲酮(或米其勒酮(Michler's ketone))、對(二乙基胺基)二苯甲酮、苯並蒽酮以及JP-B第51-48516號中所述之苯並噻唑化合物、Tinuvin 1130以及Tinuvin 400。
除上述物質外,較佳地亦將熱聚合抑制劑添加至本發明之組成物中。例如,氫醌、對甲氧基酚、二第三丁基-對甲酚、連苯三酚、第三丁基兒茶酚、苯醌、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基酚)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基酚)、2-巰基苯並咪唑以及其類似物適用作熱聚合抑制劑。
在本發明中,鑒於防止在顯影期間出現圖案脫落、出現殘餘物以及在烘焙期間出現熱下陷,以及鑒於甚至在較低曝光量下獲得具有良好形狀(特定言之,矩形形狀)之圖案,以下組合為較佳的:(1)含有由上式(1)表示之第一結構單元與由上式(4)表示之第二結構單元之樹脂(本發明之樹脂)與肟基引發 劑的組合,其中由式(1)表示之結構單元之含量為由式(4)表示之結構單元之含量的1.5倍或1.5倍以上;(2)含有由上式(1)表示之第一結構單元與由上式(4)表示之第二結構單元之樹脂(本發明之樹脂)與2-(鄰苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮以及/或1-(鄰乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮的組合,其中由式(1)表示之結構單元之含量為由式(4)表示之結構單元之含量的1.5倍或1.5倍以上;(3)含有由上式(1)表示之第一結構單元與由式(4)表示之第二結構單元之樹脂(本發明之樹脂)與1-(鄰乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮的組合,其中由式(1)表示之結構單元之含量為由式(4)表示之結構單元之含量的2.0倍或2.0倍以上;(4)樹脂(本發明之樹脂)與肟基引發劑的組合,所述樹脂之含量相對於組成物之總固體含量為0.1重量%至7.0重量%(較佳為1.0重量%至5.0重量%),所述肟基引發劑的含量相對於組成物之總固體含量為5重量%至20重量%(較佳為10.0重量%至15.0重量%);(5)在上述(4)中進一步含有著色劑之組合,所述著色劑之含量相對於組成物之總固體含量為50重量%至80重量%;以及(6)在上述(4)中本發明之樹脂之重量平均分子量為30,000至300,000的組合。
(D)可聚合化合物
可使用至少一種可聚合化合物來形成本發明之彩色感光組成物。藉由進一步使用可聚合化合物以及上述組份,本發明之組成物可形成負型組成物。
作為可聚合化合物,在常壓下具有100℃或更高之沸點且具有至少一個可加成聚合之乙烯系不飽和基團之單體化合物為較佳的。
單體化合物之實例包括單官能丙烯酸酯以及單官能甲基丙烯酸酯,諸如聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯以及(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯;經由將環氧乙烷或環氧丙烷加成至多官能醇(諸如三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、甘油或三羥甲基乙烷)而獲得之(甲基)丙烯酸酯;JP-B第48-41708號與第50-6034號以及JP-A第51-37193號中所述之丙烯酸胺基甲酸酯;JP-A第48-64183號以及JP-B第49-43191號與第52-30490號中所述之丙烯酸聚酯;多官能丙烯酸酯以及多官能甲基丙烯酸酯,諸如藉由環氧樹脂與(甲基)丙烯酸以及其混合物之間的反應而獲得的環氧丙烯酸酯。其他實例包括Journal of the Adhesion Society of Japan,第20卷,第7期,第300頁至 第308頁中所述之光可固化單體以及寡聚物。
除上述化合物外,由下式(III-1)或(III-2)表示之含有羧基之自由基可聚合單體亦為較佳的。在式(III-1)以及式(III-2)中,在T或G為氧基伸烷基之情況下,碳原子側之末端與R、X或W組合。
R:,
X:,
T:-CH2-,-OCH2-,-OCH2CH2-,-OCH2CH2CH2-,-OCH2CH2CH2CH2-
Z:-O-,
G:-CH2-,-OCH2-,-OCH2CH2-,-OCH2CH2CH2-,-OCH2CH2CH2CH2-
在式(III-1)中,n為0至14,且m為1至8。在式(III-2)中,W具有與式(III-1)中之R或X相同的含義,其中六個W中之三者或三者以上均為R。p為0至14,且q為1至8。一個分子中之多個R、X、T以及G可彼此相同或不同。
由式(III-1)以及式(III-2)表示之自由基可聚合單體之特定實例包括下文所示各式所表示之單體。
彩色感光組成物中可聚合化合物之含量相對於組成物之總固體含量較佳為10重量%至45重量%,更佳為12重量%至40重量%,且尤其較佳為15重量%至35重量%。當含量在所述範圍內時,曝光區域中之充分固化以及未曝光區域之溶解性均得以保持,且可充分保持曝光區域之固化,且可防止未曝光區域之溶解性的極度減小。
(E)溶劑
本發明之彩色感光組成物較佳含有溶劑。溶劑並未受 到特別限制,只要滿足組成物之溶解性以及組成物之塗佈性質即可,且溶劑較佳是在考慮到(尤其)染料以及黏合劑之溶解性、塗佈性質以及安全性之情況下進行選擇。
用於製備本發明組成物之溶劑的較佳實例包括:酯,諸如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯、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、3-羥基丙酸甲酯、3-羥基丙酸乙酯、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、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基丙酸丙酯、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、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧丁酸甲酯以及2-氧丁酸乙酯;醚,諸如二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、乙二醇乙酸甲醚(乙二醇單甲醚乙酸酯)、乙二醇乙酸***(乙二醇單甲醚乙酸酯)、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單***乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇***乙酸酯以及丙二醇丙醚乙酸酯;酮, 諸如甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮以及3-庚酮;以及芳族烴,諸如甲苯以及二甲苯。
其中,3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇乙酸***、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯(二乙二醇單***乙酸酯)、丁基卡必醇乙酸酯(二乙二醇單丁醚乙酸酯)、丙二醇甲醚以及丙二醇甲醚乙酸酯為更佳的。
(F)各種添加劑
必要時,本發明之組成物可含有各種添加劑,諸如填料、除上述聚合物化合物以外之聚合物化合物、界面活性劑、黏著促進劑、抗氧化劑、紫外吸收劑以及凝集抑制劑。
添加劑之特定實例包括:填料,諸如玻璃或氧化鋁;除黏合劑樹脂以外之聚合物化合物,諸如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇單烷基醚或聚丙烯酸氟烷酯;非離子型、陽離子型或陰離子型界面活性劑;黏著促進劑,諸如乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)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-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油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-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或3-巰基丙基三甲氧基矽烷;抗氧化劑,諸如2,2-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基酚)以及2,6-二-第三丁基酚;紫外吸 收劑,諸如2-(3-第三丁基-5-甲基-2-羥基苯基)-5-氯苯並***以及烷氧基二苯甲酮;以及凝集抑制劑,諸如聚丙烯酸鈉。
為促進未曝光區域之鹼性溶解性,藉此改良本發明組成物之可顯影性,本發明之組成物可含有有機羧酸,較佳為分子量低達1000或更小之有機羧酸。其特定實例包括:脂族單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸以及辛酸;脂族二羧酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、巴拉西酸(brasylic acid)、甲基丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、甲基丁二酸、四甲基丁二酸以及甲基順丁烯二酸;脂族三羧酸,諸如丙三羧酸、烏頭酸以及降樟腦三酸(camphoronic acid);芳族單羧酸,諸如苯甲酸、甲基苯甲酸、小茴香酸(cumic acid)、2,3-二甲基苯甲酸(hemellitic acid)以及3,5-二甲基苯甲酸(mesitylenic acid);芳族聚羧酸,諸如鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、偏苯三甲酸(trimellitic acid)、均苯三甲酸(trimesic acid)、苯偏四甲酸(mellophanic acid.)以及均苯四甲酸(pyromellitic acid);以及其他羧酸,諸如苯基乙酸、氫阿托酸(hydratropic acid)、氫肉桂酸(hydrocinnamic acid)、扁桃酸、苯基丁二酸、阿托酸(atropic acid)、肉桂酸、亞肉桂基乙酸、香豆酸以及傘形酸(umbellic acid)。
<彩色濾光器以及其製造方法之方法>
藉由使用本發明之彩色感光組成物來製造本發明之彩色濾光器。本發明之彩色濾光器之製造方法並未受到特定限制,只要彩色濾光器是使用本發明之彩色感光組成物來製造即可。舉例而言,藉助於旋塗、擠壓塗佈、滾塗或其類似方法將本發明之彩色感光組成物塗佈於基板上以形成彩色感光組成物層,且使所形成之彩色感光組成物層經受透過遮罩進行曝光,且使其經受用顯影劑顯影,以使得彩色圖案可最適宜地形成於基板上。
此外,當製造本發明之彩色濾光器時,亦即在本發明之彩色濾光器的製造方法中,所述方法必要時可包括藉由加熱以及/或曝光來固化所形成之圖案之步驟。
當使彩色感光組成物層經受曝光時,包括諸如g線、h線或i線之紫外線之輻射線較佳用於曝光。
支撐物之實例包括用於液晶顯示裝置中之蘇打玻璃(soda glass)、諸如PYREX(注冊商標)之硼矽酸鹽玻璃、石英玻璃以及具有透明導電膜之此等玻璃;以及用於影像讀取元件中之光電轉換裝置基板,諸如矽基板以及互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor;CMOS)。此等支撐物可具有用於隔離個別畫素之黑色條紋。
必要時,此等支撐物上可具有底塗層以改良與上層之黏著性、防止物質擴散或使基板表面平坦化。
只要顯影劑可溶解本發明之組成物,且同時顯影劑不溶解光固化區域(在負型情況下為曝光區域),則可使用任 何顯影劑作為在曝光後所用之顯影劑。特定言之,各種有機溶劑之組合或鹼性水溶液可用作顯影劑。
有機溶劑之實例包括用於製備本發明組成物之上述有機溶劑。
鹼性水溶液可為(例如)含有0.001質量%至10質量%、較佳0.01質量%至1質量%之鹼性化合物之鹼性水溶液,所述鹼性化合物諸如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、膽鹼、吡咯、哌啶或1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯。
在使用由此鹼性水溶液組成之顯影溶液之情況下,在顯影後洗去顯影溶液。
本發明之彩色濾光器可用於液晶顯示裝置以及固態影像讀取裝置(諸如CCD)中,且尤其適用於具有1,000,000個以上畫素之高解析度CCD以及CMOS裝置。例如,本發明之彩色濾光器可用作CCD之彩色濾光器,其中將所述彩色濾光器安置於用於形成CCD之畫素的光接收部分與用於聚光之微透鏡之間。
實例
下文關於以下實例進一步詳細描述本發明,但在不悖離本發明範疇之情況下,本發明並不侷限於以下實例。除非另外說明,否則“份數”是以質量計。
(實例1)
1)製備抗蝕液體
使以下組成物混合且溶解以製備抗蝕劑溶液。
2)製備具有底塗層之矽晶圓
使6吋矽晶圓在烘箱中在200℃下經受熱處理,歷時30分鐘。隨後,將上述抗蝕液體塗佈於矽晶圓上以形成乾燥層厚度為1微米之層,且將所述層在熱板上在200℃下加熱且乾燥5分鐘以形成底塗層,藉此獲得具有底塗層之矽晶圓。
3)製備彩色感光組成物(本發明之組成物)
使以下組成物A-1之化合物混合且溶解以製備彩色感光性樹脂組成物A-1。
(組成物A-1)
4)彩色感光組成物之塗佈、曝光以及顯影
將上述3)中製備之彩色感光性樹脂組成物A-1塗佈於藉由上述2)獲得的具有底塗層之矽晶圓的底塗層上,以形成光可固化塗佈層。藉由使用熱板在100℃下使所述塗佈層經受熱處理(預烘焙)歷時120秒,以形成乾燥層厚度為0.6微米之塗佈層。隨後,藉由使用i線步進曝光設備FPA-3000i5+(由Canon Inc.製造),藉由每次改變100毫焦耳/平方公分而以在100毫焦耳/平方公分至2,500毫焦耳/平方公分範圍內之曝光量,經由具有1.2平方微米圖案之拜耳圖案遮罩,用波長為365奈米之光照射塗佈層。隨後,將已形成經照射塗佈層之矽晶圓置於旋轉簇射顯影設 備(型號DW-30,由Chemitronics Co.,Ltd.製造)之水平可旋轉台上,且使用CD-2000(由Fujifilm Electronics Materials Co.,Ltd.製造)在23℃下使其經受攪拌槳顯影歷時60秒以在矽晶圓上形成彩色圖案。
用真空夾盤法將已形成彩色圖案之矽晶圓固定於水平可旋轉台上,藉由旋轉設備在旋轉速度為50轉/分鐘(rpm)之速度下旋轉,且藉由自旋轉台之旋轉中心上部以簇射形式供應自噴嘴噴射之純水而使其經受沖洗處理。隨後,對晶圓進行噴霧乾燥以獲得彩色濾光器。
(評估)
在上文中,進行以下評估。評估結果展示於下表1中。
-1.顯影後圖案之黏附性
用光學顯微鏡以500放大率觀測且證實上文中所獲得之彩色濾光器,且測定將整個圖案黏附且保留於晶圓上所需之最小曝光量(毫焦耳/平方公分),使其作為評估圖案黏附性之指數。顯示隨著最小曝光量之數目變小,可在低曝光量下達成較佳黏附性。
-2.未曝光區域之可顯影性
使用掃描型電子顯微鏡(SEM)以10,000放大率觀測顯影後之圖案,且根據以下標準來評估未曝光區域之可顯影性。
<評估標準>
A:未曝光區域經完全移除;B:在實際上可接受之範圍內,儘管保留少量殘餘物; C:保留殘餘物;以及D:保留大量殘餘物,且殘餘物超過可接受之範圍。
-3.在後烘烤後圖案的形成矩形形狀之性質
如上所述,在藉由在+300毫焦耳/平方公分之最小曝光量下曝光而獲得之圖案在30℃下以10,0000毫焦耳/平方公分之曝光量經後曝光後,使圖案在熱板上在230℃下經受烘焙處理歷時5分鐘。使用掃描型電子顯微鏡(SEM)來觀測烘焙處理後圖案之橫截面輪廓,且藉由檢視由以下等式獲得之指數(作為指示)而根據以下標準進行評估。在本文中,橫截面輪廓為當在層形狀中形成之圖案由垂直於層表面之平面切割時切割表面的形狀。
圖案的形成矩形形狀之性質之指數(S)=在與基板之界面處圖案之橫截面的線寬/在不與基板接觸之面上圖案之橫截面的線寬
<評估標準>
S>1.20:切割表面處之圖案輪廓為正楔形圖案。
0.95S1.20:切割表面處之圖案輪廓為矩形形狀且為有利的。
S<0.95:切割表面處之圖案輪廓為倒楔形圖案。
(實例2-13以及比較性實例1-4)
除實例1中之彩色感光組成物A-1變為彩色感光組成物A-2至A-17,其中彩色感光組成物A-1中之著色劑以及根據本發明之樹脂分別變為表1中所示各物以外,以類似於實例1之方式製備彩色濾光器,且評估顯影後圖案之黏 附性、未曝光區域之可顯影性以及圖案的形成矩形形狀之性質。評估結果展示於下表1中。
註釋:*1;由式(1)-(3)表示之第一結構單元與由式(4)表示之第二結構單元的比率。
(實例14-16以及比較性實例5-12)
除在實例1中之彩色感光組成物A-1中,彩色感光組成物A-1之著色劑、本發明樹脂以及引發劑分別變為如表2A以及2B中所示之彩色感光組成物A-18-A-28中的各物以外,以類似於實例1之方式製備彩色濾光器,且評估顯影後圖案之黏附性、未曝光區域之可顯影性以及圖案的矩形形狀性質。評估結果展示於下表2中。
-彩色感光組成物A-18-
使以下組成物A-18之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-18。
(組成物A-18)
-彩色感光性樹脂組成物A-19-
使以下組成物A-19之化合物混合且溶解以製備彩色感光性樹脂組成物A-19。
(組成物A-19)
界面活性劑(由Dainippon Ink & Chemicals Inc.製造;F-781) 0.02份
-彩色感光組成物A-20-
使以下組成物A-20之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-20。
(組成物A-20)
-彩色感光組成物A-21-
使以下組成物A-21之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-21。
(組成物A-21)
-彩色感光組成物A-22-
使以下組成物A-22之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-22。
(組成物A-22)
-彩色感光組成物A-23-
使以下組成物A-23之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-23。
(組成物A-23)
-彩色感光組成物A-24-
使以下組成物A-24之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-24。
(組成物A-24)
-彩色感光組成物A-25-
使以下組成物A-25之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-25。
(組成物A-25)
-彩色感光組成物A-26-
使以下組成物A-26之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-26。
(組成物A-26)
-彩色感光組成物A-27-
使以下組成物A-27之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-27。
(組成物A-27)
F-781) 0.02份
-彩色感光組成物A-28-
使以下組成物A-28之化合物混合且溶解以製備彩色感光組成物A-28。
(組成物A-28)
如表1以及表2中所示,在實例中,即使在低曝光量之情況下亦獲得具有良好黏附性之彩色濾光器,且殘餘物得以抑制,且在後烘烤後保持良好矩形圖案。相反,在比較性實例中,在低曝光量下未獲得具有良好黏附性之彩色濾光器,且難以形成良好矩形圖案。此外,在比較性實例5中,獲得良好黏附性以及良好圖案,但著色劑之量較小。
根據本發明,提供一種彩色感光組成物,當用增加含量之著色劑形成圖案(例如,具有小尺寸(例如1.5微米或更小)之圖案,特定言之具有小尺寸之拜耳圖案)時,其能夠防止在顯影期間出現圖案脫落以及出現殘餘物(特定言之,即使在低曝光量下進行曝光),且防止在後烘烤期間圖案塌陷,且能夠提供矩形圖案,且亦提供一種具有優良色調以及高清晰度之彩色濾光器,以及一種製造彩色濾光器之方法。
本發明包括以下實施例。
<1>.一種彩色感光組成物,其包含:著色劑,其含量相對於所述組成物之總固體含量為50重量%至80重量%;肟基引發劑,其含量相對於所述組成物之總固體含量為5重量%至20重量%;以及樹脂,其含有至少一個含有不飽和雙鍵的由下式(1)至(3)中任一者所表示之第一結構單元,以及至少一個含有酸基的由下式(4)所表示之第二結構單元,其中所述第一結構單元與所述第二結構單元之比率大於等於1.5(莫耳比);
其中A1、A2以及A3各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R21)-,其中R21表示經取代或未經取代之烷基;G1、G2以及G3各自獨立地表示二價有機基團;X以及Z各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R22)-,其中R22表示經取代或未經取代之烷基;Y表示氧原子、硫原子、經取代或未經取代之伸苯基或-N(R23)-,其中R23表示經取代或未經取代之烷基;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、 R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19以及R20各自獨立地表示單價取代基;RA表示氫原子或具有1至6個碳原子之烷基;且RB表示二價鍵聯基團。
<2>.根據第<1>項之彩色感光組成物,其中所述樹脂之重量平均分子量為30,000至300,000。
<3>.根據第<1>至<2>項中任一項之彩色感光組成物,其中所有著色劑均為可溶於有機溶劑之染料。
<4>.根據第<1>至<3>項中任一項之彩色感光組成物,其中所述彩色感光組成物進一步包含可聚合化合物,且構成負型組成物。
<5>.根據第<1>至<4>項中任一項之彩色感光組成物,其中所述樹脂之酸值為5毫克KOH/公克至70毫克KOH/公克。
<6>.一種製造彩色濾光器之方法,其包含:藉由將根據第<1>至<5>項中任一項之彩色感光組成物塗佈於基板上來形成彩色感光組成物層;透過遮罩使所述彩色感光組成物層曝光且使所述彩色感光組成物顯影以在基板上形成圖案。
<7>.一種彩色濾光器,其是藉由使用根據第<1>至<5>項中任一項之彩色感光組成物而形成。
本說明書中所提及之所有公開案、專利申請案以及技術標準均併入本案供參考,其程度就如同特定且個別地將此各個公開案、專利申請案或技術標準併入本案供參考一般。
熟習此項技術者將顯而易見,可對本發明之較佳實施例之上述細節作出多種改變。因此,應由以下申請專利範圍來判定本發明之範疇。

Claims (11)

  1. 一種彩色感光組成物,其包含:著色劑,其含量相對於所述組成物之總固體含量為50重量%至80重量%;肟基引發劑,其含量相對於所述組成物之總固體含量為5重量%至20重量%;以及樹脂,其含有至少一個含有不飽和雙鍵的由下式(1)至(3)中任一者所表示之第一結構單元,以及至少一個含有酸基的由下式(4)所表示之第二結構單元,其中所述第一結構單元與所述第二結構單元之比率大於等於1.5莫耳比; 其中A1、A2以及A3各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R21)-,其中R21表示經取代或未經取代之烷基;G1、G2以及G3各自獨立地表示二價有機基團;X以及Z各自獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R22)-,其中R22表示經取代或未經取代之烷基;Y表示氧原子、硫原子、經取代或未經取代之伸苯基或-N(R23)-,其中R23表示經取代或未經取代之烷基;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19以及R20各自獨立地表示單價取代基;RA表示氫原子或具有1至6個碳原子之烷基;且RB表示二價鍵聯基團。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色感光組成物,其中所述樹脂之重量平均分子量為30,000至300,000。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之彩色感光組成物,其中所有所述著色劑均為可溶於有機溶劑之染料。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之彩色感光組成物,其中所有所述著色劑均為可溶於有機溶劑之染料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之彩色感光組成物,其中所述彩色感光組成物更包含可聚合化合物,且所述彩色感光組成物構成負型組成物。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之彩色感光組成物,其中所述彩色感光組成物更包含可聚合化合物,且所述彩色感光組成物構成負型組成物。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之彩色感光組成物,其中所述彩色感光組成物更包含可聚合化合物,且所述彩色感光組成物構成負型組成物。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之彩色感光組成物,其中所述樹脂之酸值為5毫克KOH/公克至70毫克KOH/公克。
  9. 一種製造彩色濾光器之方法,其包含:藉由將如申請專利範圍第1項所述之彩色感光組成物塗佈於基板上來形成彩色感光組成物層;透過遮罩使所述彩色感光組成物層曝光且使所述彩色感光組成物層顯影以在所述基板上形成圖案。
  10. 一種彩色濾光器,其是藉由使用如申請專利範圍第1項所述之彩色感光組成物而形成。
  11. 一種彩色濾光器,其是藉由使用如申請專利範圍第9項所述之製造彩色濾光器之方法而形成。
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