TWI435917B - 顏料分散組成物、硬化性組成物、彩色濾光片及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種顏料分散組成物,其可用來構成影像材料,例如彩色濾光片或顏色樣張;或光可硬化材料,例如油墨或塗料;硬化性組成物,其適合形成彩色區,例如用於液晶顯示器元件(LCD)、固態影像擷取元件(CCD、CMOS等)所用的彩色濾光片;採用硬化性組成物之彩色濾光片;及其製法。
顏料已常用於廣泛之應用,因其具生動色調及高色澤強度。在此等顏料中,一般而言,實際上重要的顏料往往是微粒狀,於是防止顏料微粒團聚及使顆粒微粒化,才能獲得生動色調及高色澤強度。然而,顏料微粒化會造成表面積增加,於是微粒更易團聚,使得許多此種顏料分散液呈高黏度。為此理由,若以工業化規模製備此種顏料分散液會有問題,例如不易自分散機取出顏料分散液,不可能經管線輸送,或在儲存時顏料分散液膠凝而無法使用。
於是迄今已知添用各種分散劑而得具極佳流動性及分散性等之顏料分散液或着色光敏組成物。此等分散劑概略地分成聚合物分散劑及低分子量化合物分散劑。
聚合物分散劑之例子包含聚丙烯酸鹽、馬來酸鈉烯烴共聚物、具末端羧基之聚酯(參閱例如日本專利申請公告案(JP-B)第54-34009號)、由肆(2-羥基烷基)乙二胺為原料所製之具酸基及/或鹼基之聚酯(參閱例如日本專利申請公開
案(JP-A)第2-245231號)、巨大單體(具末端乙烯不飽和基之寡聚物)、具羥基之單體及由具羧基單體和四種非羧基單體所得之共聚物(參閱例如日本專利申請公開案JP-A第8-259876號)等。
已知之低分子量化合物分散劑有山梨醣脂肪酸酯、聚氧乙烯烷胺、烷二胺、烷醇胺衍生物等(參閱例如美國專利第3,536,510號),以及具顏料核之分散劑(參閱例如日本專利公告案JP-B第5-72943號及日本專利申請公開案JP-A第8-48890號)。
同時,具顏料之着色光敏組成物可做為固態影像擷取元件及液晶顯示器等所用之彩色濾光片原料;在利用光敏組成物製造彩色濾光片之場合下,顏料分散法廣泛使用,因為其品質及製程穩定性最佳。
其中,若以含顏料之彩色濾光片用為液晶顯示器之彩色濾光片,則所用着色劑(有機顏料等)之粒徑須較細,以改善對比(參閱例如日本專利申請公開案JP-A第2000-321763號)。此乃由於顏料使光散射及雙折射等而造成偏光軸旋轉。若顏料之微粒化做得不夠,則顏料所造成的光散射和吸收會引起透光率下降,於是顯示器之對比下降,且曝光影像時的硬化敏感性變差(參閱例如1990年第7屆彩色光學研討會:Ueki, Ozeki, Fukunaga及Yamanaka等氏,10.4-吋TFT-LCD用之512彩色顯示器之彩色濾光片)。為此理由,含分散顏料之彩色光敏組成物中之顏料必須呈微粒狀態地分散。
當顏料如前述微粒化時,顏料之表面積增加,而在使用微粒化顏料時會有加入之分散劑的量增加的趨勢,分散劑係用來在硬化組成物中分散顏料。此外,用於彩色濾光片之硬化性組成物中,固體中着色劑(有機顏料)含量須較高,以改善彩色純度。然而,若摻入硬化性組成物中之分散劑或着色劑濃度高,則在硬化性組成物中之之光聚合引發劑及可光聚合單體含量會相對地降低。於是為改善產率須採用低能量硬化,亦即縮短硬化性組成物之曝光時間,另方面,引起的困擾是不易獲得曝光部分之硬化度。
同樣的,固態影像擷取元件所需彩色濾光片所用之硬化性組成物期望是低能量硬化。就固態影像擷取元件所需彩色濾光片而言,為經由高光線收獲率及高影像彩色分離性以改善影像品質,著色圖案所需之薄膜厚度須不斷減少,導致組成物中顏料濃度須隨著薄膜厚度減少而提高。
此外,就含顏料之彩色濾光片而言,因顏料含有較粗顆粒,故容易產生顏色不均勻性。因此,當顏料微粒化以抑制顏色不均勻性時,在硬化性組成物中顏料分散劑用量則須提升。於是又造成不易硬化之困擾。
為解決所形成著色圖案之顏色不均勻性,有人建議以有機溶劑可溶染料為着色劑取代顏料之技術(參閱例如日本專利申請公開案JP-A第2003-029018號)。就此種基於染料之彩色濾光片而言,提高染料濃度會引發重大困擾,例如染料會抑制聚合反應,或如染料沈澱所顯示之持久穩定性變差。
如前述,就用於彩色濾光片之硬化性組成物而言,無論是液晶顯示器或固態影像擷取元件均然,用於使硬化性組成物硬化之光聚合引發劑及可光聚合單體的濃度受到限制,且着色劑濃度已提高。於是,會有低敏感度、硬化不足、和基板的接觸不良等困擾。
針對此等困擾,科學家建議使樹脂具有可聚合性,亦即主要是提供成膜性或顯影性能,而改善光敏性(參閱例如日本專利申請公開案JP-A第2000-321763號,JP-A第2003-029018號;彩色濾光片之最新技術趨勢,85~87頁,Johokiko公司出版;彩色濾光片之先進技術及化學,129~150頁,CMC出版社出版)。
然而,即使採用前述樹脂,亦無法獲得令人滿意的光敏性。事實上,例如硬化部分之薄膜收縮及因為細顏料顆粒由硬化部分擴散至顯影劑溶液中而降低彩色密度(去色)等問題仍未解決。
因為曝光敏感度不足,故在例如硬化性組成物所製薄膜和基板之界面附近等較深的部位會有硬化不足之問題,於是和基板的黏着力不夠,造成圖案形狀變成逆向變尖。此外,就具有許多著色圖案之彩色濾光片的應用而言,尚未解決之問題有第一色之圖案形成後,塗以會形成第二色圖案之塗布溶液時,第一色之顏料會擴散滲入第二色之塗布溶液中,造成彩色密度下降(去色)。
前述樹脂之困擾尚有合成途徑複雜及合成中易有些變動等等。
有鑑於此,本發明提供一種顏料分散組成物、硬化性組成物、彩色濾光片及其製法。
依據本發明之第一態樣,乃提供一種顏料分散組成物,其包含選自至少一種下列式(1)至(3)之結構單元的至少一種聚合化合物(A-1)、顏料(B)及溶劑(C):
在式(1)至(3)中,R1
, R2
, R3
, R4
, R5
, R6
, R7
, R8
, R9
, R10
, R11
, R12
, R13
, R14
, R15
, R16
, R17
, R18
, R19
及R20
各自獨立,係單價有機基;A1
, A2
及A3
各自獨立,係氧原子、硫原子或-N(R21
)-,其
中R21
係可被取代之烷基;G1
,G2
及G3
各自獨立,係兩價有機基;X及Z各自獨立,係氧原子、硫原子或-N(R22
)-,其中R22
係可被取代之烷基;Y係氧原子、硫原子、可被取代之伸苯基、或-N(R23
)-,其中R23
係可被取代之烷基。
依據本發明之第二態樣,乃提供一種硬化性組成物,其包含選自至少一種前列式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)、顏料(B)、溶劑(C)及光聚合引發劑(E)。
依據本發明之第三態樣,係提供一種彩色濾光片,其乃利用本發明第二態樣所提供硬化性組成物在載體上形成著色圖案。
依據本發明之第四態樣,係提供一種彩色濾光片之製法,包含在支撐體上塗布本發明第二態樣所提供之硬化性組成物而形成著色層,經圖案光罩曝光塗層,使曝光著色層顯影而形成著色圖案。
依據本發明之第五態樣,係提供一種顏料分散組成物,包含至少一種酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、及溶劑(C)。
依據本發明之第六態樣,係提供一種硬化性組成物,包含至少一種酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、溶劑(C)、及光聚合引發劑(E)。
依據本發明之第七態樣,係提供一種彩色濾光片之製法,包含在載體上塗布本發明第六態樣所提供之硬化性組成物而形成色圖案。
依據本發明之第八態樣,係提供一種彩色濾光片之製法,包含在支撐體上塗布本發明第六態樣所提供之硬化性組成物而形成著色層,經圖案光罩曝光塗層,使曝光著色層顯影而形成著色圖案。
以下詳細說明本發明之顏料分散組成物、硬化性組成物、彩色濾光片及其製法。
依據本發明之第一態樣所提供之顏料分散組成物,其至少包含至少一種選自至少一種下列式(1)至(3)之結構單元的至少一種聚合化合物(A-1)、顏料(B)及溶劑(C);必要時,可再用其他額外成分建構之。
本發明之第一態樣乃基於下列機構,其中假定採用特定分散樹脂為顏料之分散劑。雖然本發明之機構不需明確地解說,但可假設如下:亦即,於本發明之第一態樣中,在顏料分散時摻入具不飽和鍵之特定分散樹脂,於是顏料有效地分散於分散樹脂中,並因含顏料之分散樹脂經交聯反應而硬化,故可抑制顏料擴散進入顯影劑溶液或塗布溶液。若分散樹脂之不飽和當量小,當樹脂形成薄膜時,薄膜中雙鍵含量增加,而曝光敏感性大有改善。於是,若本發明之硬化性組成物在
支撐體上形成薄膜,即使在薄膜較深的部分(例如和基板交界之處),亦可獲得良好的硬化,故對基板之黏着性極佳,於是可防止圖案形成逆向變尖。此外,因顏料團聚受到抑制,顯影劑溶液滲入未硬化未曝光部分快速進行,導致未曝光部分之可移除性有改善;另方面,在硬化、曝光部分則有足夠的可硬化性,而能抑制顯影劑溶液等之影響。因此,就以本發明第一態樣之硬化性組成物形成圖案而言,可理解的是在曝光部分極佳之可硬化性,配合未曝光部分之極佳可移除性,則能獲得具有所欲截面形狀之優良圖案(尤其是若沿著塗層表面垂直方向截切,所得切面輪廓呈變尖或長方形)。
依據本發明第二態樣之顏料分散組成物,其包含至少一種至少一種酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、溶劑(C)及必要時組成物中可含其他成分。
本發明第二態樣乃基於在顏料分散時,組合使用具高酸值之樹脂及具低不飽和當量之樹脂係有利的,也就是容易合成的,而使本發明在製備硬化性組成物時,可同時提供許多功能,例如分散顏料之分散性、顯影性能、分散安定性及光敏性。雖然造成此等性能之原因並不清楚,但可做下列假設:於本發明之第二態樣,當可提供顯影性能或溶劑溶解性之具高酸值之樹脂(A)與可做為和高酸值樹脂有良好相容性之另一樹脂的具低不飽和雙鍵之樹脂組合使用時,以往
引起困擾之“當分散樹脂之酸基在許多顏料顆粒之間橋連時會促進顏料之團聚”的現象可在立體上予以抑制,而使顏料可有效地分散。當整個含顏料之系統以交聯反應硬化時,可抑制顏料擴散至顯影溶液或塗布溶液。因樹脂(B)不飽和當量小於600,為一種具不飽和雙鍵之樹脂,擁有高密度的不飽和鍵,當樹脂形成薄膜時,薄膜內的雙鍵量增加,故可大幅提升曝光敏感性。於是若本發明之硬化性組成物塗布於支撐體而形成薄膜時,例如在基材之界面附近的薄膜較深部分亦能充分硬化,對支撐體的黏着性變成極佳,於是可防止圖案形狀呈逆向變尖。此外,因為顏料之團聚被樹脂(B)抑制,顯影溶液很快滲入未硬化、未曝光部分,高酸值樹脂(A)具高酸值,可促進顯影劑溶液滲入,由於顯影劑溶液擴散滲入樹脂(B)及顏料(C),結果造成未曝光部分更容易移除。另方面,在硬化、曝光部分得到足夠的硬化性,抑制顯影劑溶液等的影響。因此,利用本發明第二態樣之硬化性組成物形成圖案時,由於在曝光部分有極佳硬化性,且在未曝光部分有極佳移除性,故可獲得具所欲截面形狀之優良圖案。利用本發明第二態樣之硬化性組成物在支撐體上形成薄膜時,例如在基板之界面附近的薄膜較深部分亦能充分硬化,對支撐體的黏着性變成極佳,於是可防止圖案形狀呈逆向變尖。
以下將詳述構成本發明第一態樣及第二態樣之顏料分散組成物之各別成分。
(A)聚合化合物(分散樹脂)
依據本發明第一態樣之顏料分散組成物包含選自至少一種式(1)至(3)之結構單元的至少一種聚合化合物(A-1)(以下亦稱之為“依據本發明第一態樣之分散樹脂”)。若聚合化合物含任一式(1)至(3)之結構單元所示的不飽和雙鍵,則不論顏料量多少均可抑制顏料的團聚,於是顏料分散後,可得良好分散性及持久的穩定性,並改善色澤強度。
依據本發明第二態樣之顏料分散組成物包含至少一種酸值低於100毫克KOH/g上,且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)(以下亦稱之為“依據本發明第二態樣之分散樹脂”)。若分散樹脂配用下述依據本發明之高酸值樹脂,其和高酸值樹脂之相容性大,於是改善高酸值樹脂之溶劑溶解度。而且,不論顏料量有多少,因為顏料的團聚受到抑制,顏料分散後得良好分散性,且有持久穩定性,此外,色澤強度也有改善。
此外,依據本發明第一態樣及依據本發明第二態樣之分散樹脂可統稱為“依據本發明之分散樹脂”。
依據本發明第二態樣的分散樹脂之酸值低於100毫克KOH/g,且不飽和當量小於600,其和前述依據本發明之高酸值分散樹脂(A)有所不同。不飽和當量乃指樹脂中每支不飽和鍵之分子量(計算值)。依據本發明,若分散樹脂之不飽和當量600或以上,則不飽和基所引起的光聚合性不足,於是不能獲得足夠的光敏性。再者,可聚合度下降亦會減損對支撐體之黏着性,因而不能獲得具有變尖或長方形之圖案。
就分散安定性、顯影性能及光敏性之平衡而論,依據本發明第一態樣的分散樹脂之酸值較佳為20至300,尤佳為40至200,而最好是60至150。
依據本發明第二態樣分散樹脂之酸值低於100毫克KOH/g。就分散安定性、顯影性能及光敏性之平衡而論,酸值較佳為10至100毫克KOH/g,尤為30至100毫克KOH/g,而最好是50至100毫克KOH/g。
依據本發明第二態樣分散樹脂之代表例,包含得自由具羧基之樹脂和具縮水甘油基之不飽和化合物(例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯或丙烯基縮水甘油醚),或和不飽和醇(例如丙烯醇、2-羥基丙烯酸酯或2-羥基甲基丙烯酸酯)反應所得之樹脂;由具羧基及羥基之樹脂和具自由異氰酸酯基之不飽和化合物或不飽和酸酐反應所得之樹脂;由環氧樹脂及不飽和羧酸之加成反應產物和多元酸酐反應所得之樹脂;由共軛二烯共聚物及不飽和二羧酸酐之加成反應產物和具羥基之可聚合單體反應所得的樹脂;具不飽和基之樹脂,該不飽和基係經由合成具特定官能基之樹脂而來,該具特定官能基之樹脂係藉由鹼處理來進行脫除反應而得具不飽和基,再以鹼處理該樹脂等。
其中尤佳的有由具羧基之樹脂和具縮水甘油基之不飽和化合物(例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯或丙烯縮水甘油醚)反應所得之樹脂;由具羥基之(甲基)丙烯酸酯和具自由異氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯(例如2-異氰酸(甲基)丙烯酸乙酯)經聚合反應所得之樹脂;具下列式(1)至(3)任一式所
示結構單元之樹脂;具不飽和基之樹脂,該不飽和基係經由合成具特定官能基之樹脂而來,該具特定官能基之樹脂係藉由鹼處理來進行脫除反應而得具不飽和基,再以鹼處理該樹脂等。
依據本發明第二態樣之分散樹脂較佳為具有至少一種下列式(1)至(3)任一式所示結構單元做為不飽和鍵部分之聚合化合物。
以下將說明具有下列式(1)至(3)任一式所示結構單元之聚合化合物。
在式(1)至(3)中,A1
, A2
及A3
各自獨立,係氧原子、
硫原子或-N(R21
)-,其中R21
係可被取代之烷基;G1
,G2
及G3
各自獨立,係兩價有機基;X及Z各自獨立,係氧原子、硫原子或-N(R22
)-,其中R22
係可被取代之烷基;Y係氧原子、硫原子、可被取代之伸苯基、或-N(R23
)-,其中R23
係可被取代之烷基。R1
至R20
各自獨立,係氫原子或單價有機基。
在前述式(1)中,R1
至R3
各自獨立,係氫原子或單價有機基,包含氫原子及可被取代之烷基等。其中R1
及R2
較佳係氫原子,而R3
較佳係氫原子或甲基。
R4
至R6
各自獨立,係氫原子或單價有機基。R4
包含氫原子及可被取代之烷基等,其中較佳為氫原子、甲基及乙基。R5
及R6
各自獨立,係氫原子、鹵原子、烷氧羰基、磺基、硝基、氰基、可被取代之烷基、可被取代之芳基、可被取代之烷氧基、可被取代之芳氧基、可被取代之烷磺醯基、及可被取代之芳磺醯基等。其中較佳為氫原子、鹵原子、烷氧羰基、可被取代之烷基及可被取代之芳基。
在此,可引入之取代基包含甲氧羰基、乙氧羰基、異丙氧羰基、甲基、乙基及苯基等。
A1
係氧原子、硫原子或-N(R21
)-;X係氧原子、硫原子、或-N(R22
)-。在此,R21
及R22
可包含被取代之烷基。
G1
係兩價有機基,但較佳為可被取代之伸烷基。尤佳為G1
包含可被取代之C1-20伸烷基、可被取代之C3-20環伸烷基、可被取代之C6-20芳基等。其中就例如強度之性能及顯影性能而言,較佳為可被取代之C1-10直鏈或分枝伸
烷基、可被取代之C3-10環伸烷基、可被取代之C6-12芳基。
在此,G1
之取代基較佳為包含非羥基之基,其中氫原子連在雜原子上,例如胺基、巰基或羧基者。
在前述式(2)中,R7
至R9
係氫原子或單價有機基,而R7
至R9
可包含氫原子及可被取代之烷基等。其中R7
至R9
較佳為氫原子或甲基。
R10
至R12
各自獨立,係氫原子或單價有機基,而此等有機基的具體實例包含氫原子、鹵原子、二烷胺基、烷氧羰基、磺基、硝基、氰基、可被取代之烷基、可被取代之芳基、可被取代之烷氧基、可被取代之烷磺醯基及可被取代之芳磺醯基等。其中較佳為氫原子、烷氧羰基、可被取代之烷基及可被取代之芳基。
在此,可引入之取代基包含式(1)中所示之基。
A2
係氧原子、硫原子或-N(R21
)-,其中R21
係氫原子或可被取代之烷基等。
G2
係兩價有機基,而較佳為可被取代之伸烷基。G2
較佳為可被取代之C1-20伸烷基、可被取代之C3-20環伸烷基、可被取代之C6-20芳基等;其中就例如強度之性能及顯影性能而言,較佳為可被取代之C1-10直鏈或分枝伸烷基、可被取代之C3-10環伸烷基、可被取代之C6-12芳基。
在此,G2
之取代基較佳為包含非羥基之基,其中氫原子連在雜原子上,例如不含胺基、巰基或羧基者。
Y係氧原子、硫原子、-N(R23
)-或可被取代之伸苯基。
在此,R23
可包含氫原子及被取代之烷基等。
在式(3)中,R13
至R15
各自獨立,係氫原子或單價有機基,而此等有機基可包含氫原子、可被取代之烷基等。其中R13
及R14
較佳為氫原子,而R15
較佳為氫原子或甲基。
R16
至R20
各自獨立,係氫原子或單價有機基,而R16
至R20
例如是氫原子、鹵原子、二烷胺基、烷氧羰基、磺基、硝基、氰基、可被取代之烷基、可被取代之芳基、可被取代之烷氧基、可被取代之芳氧基、可被取代之烷磺醯基及可被取代之芳磺醯基等。其中,較佳為氫原子、烷氧羰基、可被取代之烷基、可被取代之芳基可引入之取代基包含式(1)中所示之基。
A3
係氧原子、硫原子、或-N(R21
)-;而Z係氧原子、硫原子、或-N(R22
)-;在此,R21
及R22
係包含式(1)中所示之基。
G3
係兩價有機基,而較佳為可被取代之伸烷基。G3
較佳為可被取代之C1-20伸烷基、可被取代之C3-20環伸烷基、可被取代之C6-20芳基等;其中就例如強度之性能及顯影性能而言,較佳為可被取代之C1-10直鏈或分枝伸烷基、可被取代之C3-10環伸烷基、可被取代之C6-12芳基。
在此,G3
之取代基較佳為包含非羥基之基,其中氫原子連在雜原子上,例如不含胺基、巰基或羧基者。
就改善之可硬化性及抑制殘渣之觀點而言,較佳為一分子中,含有20莫耳%或以上且小於95莫耳%的式(1)至(3)結構單元之化合物。結構單元之含量尤佳為25莫耳%至90莫耳%,而最好是30莫耳%或以上且小於85莫耳%。
具有式(1)至(3)任一結構單元的聚合化合物之合成可依JP-A-2003-262958[0027]至[0057]節所述之合成方法進行之。其中較佳為該公告案合成方法(1),此法將於後述(1)中說明。
具有式(1)至(3)任一結構單元的聚合化合物之具體例包含下列聚合化合物1至17:
依據本發明第一態樣之分散樹脂較佳為不飽和當量小於600之聚合化合物。依據本發明第二態樣之分散樹脂的不飽和當量小於600。
在此,不飽和當量指樹脂中每支不飽和鍵的分子量。
若本發明分散樹脂之不飽和當量小於600,由於引入不飽和雙鍵,則擁有良好可光聚合性,可確保曝光敏感性,藉由抑制聚合性以保持對支撐體之黏着性,並可獲得變尖或長方形之形狀。
就獲得光聚合所需之光敏性、對支撐體之黏著性及具變尖或長方形圖案形成性之觀點而言,本發明第一態樣及第二態樣之”不飽和當量”較佳為580或以下,尤佳為550或以下,而最佳為500或以下。此外,不飽和當量之下限較佳為150。若不飽和當量抑制在150或以上,則在顏料分散時,可抑制黏度的上升,且可得在儲存時擁有較佳安定性之組成物。
此外,基於所用樹脂之分子量,可計算出不飽和當量。
依據本發明第一態樣之分散樹脂除有具至少一種式(1)至(3)所代表之結構單元之聚合化合物外,尚有由具羧基之樹脂和具縮水甘油基之不飽和化合物(例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯或丙烯縮水甘油醚),或和不飽和醇(例如丙烯醇,2-羥基丙烯酸酯或2-羥基甲基丙烯酸酯)反應所得之樹脂;由具羧基及羥基之樹脂和具自由異氰酸酯基之不飽和化合物或不飽和酸酐反應所得之樹脂;由環氧樹脂及不飽和羧酸之加成反應產物和多元酸酐反應所得之樹脂;由共
軛二烯共聚物及不飽和二羧酸酐之加成反應產物和具羥基之可聚合單體所得的樹脂;具不飽和基之樹脂,該不飽和基係經由合成具特定官能基之樹脂而來,該具特定官能基之樹脂係藉由鹼處理來進行脫除反應而得具不飽和基,再以鹼處理該樹脂等。
其中尤佳的有由具羧基之樹脂和具縮水甘油基之不飽和化合物(例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯或丙烯縮水甘油醚)反應所得之樹脂;由具羥基之(甲基)丙烯酸酯和具自由異氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯(例如2-異氰酸(甲基)丙烯酸乙酯)經聚合反應所得之樹脂;具不飽和基之樹脂,該不飽和基係經由合成具特定官能基之樹脂而來,該具特定官能基之樹脂係藉由鹼處理來進行脫除反應而得具不飽和基,再以鹼處理該樹脂等。
此外,較佳為由下列合成方法(1)或(2)所得的樹脂。
(1)利用鹼自下式(4)所示之化合物作為可共聚成分之聚合物萃取質子,並脫除L而所欲之含式(1)結構之聚合化合物之方法。
在式(4)中,L係陰離子脫除基,較佳為鹵原子、磺酸酯等。R3
至R6
, A1
, G1
及X如前面式(1)中所述,而任何無機化合物及有機化合物均可用作為引起脫除反應之鹼。在JP-A-2003-262958號[0028]至[0033]節中有詳細記載較佳實施例。
較佳之無機化合物鹼包含氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸
鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀及碳酸氫鉀等。而有機鹼化合物包含金屬烷氧化合物(例如甲醇鈉、乙醇鈉及第三丁醇鉀),有機胺化合物(例如三乙胺、吡啶及二異丙基乙胺),及其它類似物。
(2)獲得自由基反應性基之方法,係將具有以下式(5)所示之化合物為共聚成分之聚合物,包括以鹼處理來對特定官能基進行脫除反應,而移除X10
。
在式(5)中,A5
係氧原子、硫原子或-N(R54
)-;A6
係氧原子、硫原子或-NR58
-;R51
,R52
,R53
,R54
,R55
,R56
,R57
及R58
各自獨立,係氫原子或單價有機基;X10
係被脫除反應所移除之基;G5
係有機連接基;n為1至10之整數。此法之較佳實施例詳述於JP-A-2003-335814。
由合成法(2)所得樹脂較佳為包含JP-A-2003-335814所述之聚合化合物,具體而言,例如(i)聚乙烯系聚合化合物、(ii)聚胺基甲酸酯系聚合化合物、(iii)聚脲系聚合化合物、(iv)聚(胺基甲酸酯-脲)系聚合化合物、(v)聚酯系聚合化合物、(vi)聚醯胺系聚合化合物、(vii)縮醛改質之聚乙烯醇系聚合化合物及由其說明所製之具體化合物。
前面式(4)化合物例子有下列化合物(M-1)至(M-12)。然而,化合物範圍並不局限於此。
前面式(5)所代表之例子(i-1)至(i-52)如下所列:
就改善光敏性而言,依據本發明之分散樹脂必須具有可光聚合之不飽和鍵;就鹼可顯影性而言,分散樹脂較佳為具有COOH, SO3
H, PO3
H2
, OSO3
H或OPO2
H2
。
就分散穩定安性、塗布性及顯影性能之觀點而言,依據本發明第一態樣之分散樹脂的重量平均分子量較佳為1,000至100,000,尤佳為2,000至50,000,而最好是3,000至20,000。具體而言,具任一式(1)至(3)結構單元之本發明聚合化合物(A)之重量平均分子量(Mw)較佳為3,000至20,000。若本發明之分散樹脂的重量平均分子量為3,000或以上,則光阻(感光)圖案之動力強度及熱牢性,以及解析
度(長方形性)會變得很好。若重量平均分子量為20,000或以下,則解析度(正方形性)良好,且可避免顯影後在未曝光部分之殘渣。
再者,就分散穩定安性、塗布性及顯影性能之觀點而言,依據本發明第二態樣之分散樹脂的重量平均分子量較佳為1,000至300,000,尤佳為5,000至50,000,而最好是8,000至30,000。
此外,重量平均分子量是指做為分散樹脂的聚合化合物為一種單一結構,而且若聚合化合物例如含有聚合物和寡聚物之分子量分佈時,則以重量平均求其平均值。
就本發明之分散樹脂而言,可在分散時,將顏料與全部量之樹脂一起使用,或可在分散後再加入部分樹脂。基於100質量份之顏料,本發明之分散樹脂之用量較佳為至少20質量份或以上。
依據本發明顏料分散組成物中分散樹脂之含量,基於顏料之質量,較佳為1~200質量%,尤佳為5~100質量%,而最好是5~80質量%。若含量在前述範圍內,則顏料可更有效的分散,而脫色之防止、曝光敏感性、對支撐體之黏着性及圖案形成性(形成所欲的變尖或正方形截面之性質)均可有效地改善。
在本發明第二態樣中,「酸值低於100毫克KOH/g,且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)」對稍後敍述之「酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)」的比例A-2/D較佳為1/100至100/1,尤佳為1/50至50/1而最好是1/10至10/1。
若比例A-2/D在前述範圍,則能在立體上有效的抑制因酸基橋連複數之顏料顆粒而造成的顏料團聚,並能使顏料更有效地分散。
在本發明第二態樣中,對於酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)和酸值低於100毫克KOH/g,且不飽和當量小於600之樹脂(A-2)之組合,下面之組合實施例為適當的:[1](D)與(A-2)之組合,其中(D)為「一樹脂,具有酸值為120毫克KOH/g或以上至800毫克KOH/g或以下,重量平均分子量3,000至100,000,在其結構中含有碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵或醯胺鍵,個別或複數個組合地存在於樹脂的主鏈中,並具一或多個選自-COOH、-SO3
H、-OPO3
H2
之酸基」;及樹脂(A-2)為「一樹脂,具有不飽和當量為580或以下,酸值為30毫克KOH/g或以上,100毫克KOH/g或以下,重量平均分子量3,000至100,000,在其結構中含有碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵或醯胺鍵,個別或複數個組合地存在於樹脂的主鏈中」;[2](D)與(A-2)之組合,其中(D)為「一樹脂,具有酸值120毫克KOH/g或以上,800毫克KOH/g或以下,重量平均分子量5,000至50,000,在其結構中含有碳原子間之單鍵或胺基甲酸酯鍵,個別或複數個組合地存在於樹脂的主鏈中,並具-COOH為酸基,其乃由多種單體共聚而得,並含至少一種前面式(1)所示之結構單元」;及(A-2)為「一樹脂,具有不飽和當量為580或以下,酸值50毫克KOH/g或以上、100毫克KOH/g或以下,重量平均分子量5,000至50,000,在其結
構中在碳原子之間為單鍵或胺基甲酸酯鍵,個別或複數個組合地存在於樹脂的主鏈中,其乃由多種單體共聚而得,並含至少一種前面式(1)、(2)或(3)所示之結構單元」。
本發明之顏料分散組成物含至少一種顏料。若以顏料為着色劑,則較佳為着重例如熱牢固性或光牢固性之耐用性。
可含於顏料分散組成物中之顏料有各種習知之無機顏料或有機顏料,而較佳為具高透射率者。
無機顏料包含例如金屬氧化物及金屬錯合鹽之金屬化合物,其具體例子有鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅及銻等金屬之氧化物,以及此等金屬之複合氧化物。
有機顏料例如包含(C.I.:色料索引編號):C.I.黃色顏料11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199;C.I.橙色顏料36,38,43,71;C.I.紅色顏料81,105,122,149,150,155,171,175,176,177,209,220,224,242,254,255,264,270;C.I.紫色顏料19,23,32,39;C.I.藍色顏料1,2,15,15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;C.I.綠色顏料7,36,37;C.I.褐色顏料25,28;C.I.黑色顏料1,7;及碳黑等。
在本發明中,特佳為採用結構中具鹼性氮原子之顏料。在本發明之顏料分散組成物中,這些具鹼性氮原子之顏料呈良好分散性。其原因未能完全明瞭,但按照推測是聚合物成分和顏料之間的良好親和性對分散性有影響。
可用於本發明之較佳顏料例子如下,然本發明之範圍並不局限於此:C.I.黄色顏料11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;C.I.橙色顏料36,71;C.I.紅色顏料122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264,;C.I.紫色顏料19,23,32;C.I.藍色顏料15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;C.I.黑色顏料1.
此等有機顏料可單獨或做各種摻混使用,以改善顏色純度。例如若本發明之顏料分散組成物用於形成彩色濾光片之著色圖案,則較佳為採用顏料摻混,以加強著色圖案之顏色純度。
摻混顏料例如蒽醌系顏料、苝系顏料、二酮吡咯吡咯系顏料等單獨做為紅色顏料或摻混使用;以及可混用二重氮系黃色顏料、異吲哚啉系黃色顏料、醌酞酮系黃色顏料或苝系紅色顏料。例如,蒽醌系顏料包含C.I紅色顏料177,苝系顏料包含C.I紅色顏料155及C.I紅色顏料224,而二酮吡咯吡咯系顏料包含C.I紅色顏料254。就顏色再現性
而言,較佳為採用和C.I黃色顏料139之混合物。紅色顏料對黃色顏料之質量比較佳為100:5至100:50。若質量比小於100:5,則不易抑制400至500奈米之光線透射,且在某些場合無法提升顏色純度。此外,若質量比大於100:50,則主波長傾向短波長,在某些場合對NTSC目標色調偏離變大。尤其,最適重量比在100:10至100:30之範圍。在摻混紅色顏料之場合,可調整該比例,以配合色彩。
再者,綠色顏料可用鹵化酞青系顏料單獨或摻混二重氮系黃色顏料、醌酞酮系黃色顏料、甲亞胺系黃色顏料或異吲哚啉系黃色顏料。例如較佳為C.I.綠色顏料7, 36, 37和C.I.黃色顏料83,C.I.黃色顏料138, C.I.黃色顏料139, C.I.黃色顏料150, C.I.紅黃色顏料180或C.I.紅黃色顏料185之混合物。綠色顏料對黃色顏料之質量比較佳為100:5至100:150,特佳為100:30至100:120。
藍色顏料可用酞青系顏料單獨或摻混二 系紫色顏料。例如較佳為C.I.藍色顏料15:6和C.I.紫色顏料23之混合物。藍色顏料對紫色顏料之質量比較佳為100:0至100:30,尤佳為100:10或以下。
在採用本發明之顏料分散組成物以形成彩色濾光片的黑基體之場合下,做為顏料之碳黑、鈦黑、氧化鐵及二氧化鈦可單獨或摻混使用,而較佳為碳黑和鈦黑之混合物。碳黑對鈦黑之重量比較佳為100:0至100:60。
在採用顏料分散組成物以形成彩色濾光片之場合下,就顏色不均性或對比的觀點而言,顏料之主要粒徑較佳為100
奈米或以下;而就分散穩定的觀點而言,主要粒徑較佳為5奈米或以上。顏料之主要粒徑尤佳為5至75奈米,更佳為5至55奈米,而特佳為5至35奈米。
顏料之主要粒徑可例如用電子顯微鏡之已知方法測量。
其中顏料較佳為選自醌酞酮系、甲亞胺系、亞苄系、花青系、二酮吡咯吡咯系及酞花青系。
就獲得高彩色強度的觀點而言,例如在製造彩色濾光片之場合下,為確保高彩色強度及對比,在顏料分散組成物中顏料之含量,基於組成物中總固體量,較佳為30質量%或以上,尤佳為40至95質量%。
此外,在不削弱本發明之效果範圍內,本發明之顏料分散組成物可摻混染料。染料並無特定限制,可用於彩色濾光片之習知染料均可採用。例如,可用下列專利中所述者:日本專利申請公開案第64-90403號,日本專利申請公開案第64-91102號,日本專利申請公開案第1-94301號,日本專利申請公開案第6-11614號,日本專利第2592207號;美國專利第4,808,501號,美國專利第5,667,920號,美國專利第5,059,500號;日本專利申請公開案第5-333207號,日本專利申請公開案第6-35183號,日本專利申請公開案第6-51115號,日本專利申請公開案第6-1948281號,日本專利申請公開案第8-211599號,日本專利申請公開案第4-249549號,日本專利申請公開案第10-123316號,日本專利申請公開案第11-302283號,日本專利申請公開案第7-286107號,日本專利申請公開案第2001-4823號,日本專
利申請公開案第8-15522號,日本專利申請公開案第8-29771號,日本專利申請公開案第8-146215號,日本專利申請公開案第11-343437號,日本專利申請公開案第8-62416號,日本專利申請公開案第2002-14220號,日本專利申請公開案第2002-14221號,日本專利申請公開案第2002-14222號,日本專利申請公開案第2002-14223號,日本專利申請公開案第8-302224號,日本專利申請公開案第8-73758號,日本專利申請公開案第8-179120號及日本專利申請公開案第8-151531號。
可用之染料化學結構有吡咯偶氮系、苯胺偶氮系、三苯甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、苝系、氧雜菁系、吡唑***系、吡啶酮偶氮系、花青系、吩噻系、吡咯吡唑甲亞胺系、 系、酞青系、苯并吡喃系及靛藍系。
(C)溶劑
本發明之顏料分散組成物含有至少一種溶劑。採用溶劑時,可製備顏料充分分散之顏料分散組成物。
溶劑並無特定限制,只要溶劑可溶解組成物中每一成分,且滿足顏料分散組成物之應用性即可,並較佳為將安全性列入考量。
較佳溶劑之具體例包含酯類:例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、甲酸異戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯、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-氧基丙酸烷酯例如3-氧基丙酸甲酯及3-氧基丙酸乙酯(如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯);2-氧基丙酸烷酯例如2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯(如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-氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-氧基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸乙酯及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;乙醯基乙酸甲酯、乙醯基乙酸乙酯;2-側氧丁酸甲酯、2-側氧丁酸乙酯;醚類:例如二甘醇二甲醚、四氫呋喃、甘醇單甲醚、甘醇單***、乙基溶纖素乙酸酯、二甘醇單甲醚、二甘醇單***、二甘醇單丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯及丙二醇丙醚乙酸酯;酮類:例如甲乙酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮及芳烴類:例如甲苯及二甲苯。
其中尤佳之例子有3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙賽璐蘇、乳酸乙酯、二甘醇二甲醚、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、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)。
在顏料分散組成物中溶劑含量較佳為佔20至95質量%,而尤佳為25至90質量%。若溶劑含量在前述範圍
內,則顏料可均勻分散,且分散後,有較佳的較佳穩定性。
較佳為在採用本發明分散樹脂之顏料分散組成物中,顏料粒徑分佈(利用光散射粒徑分佈測法測量之)符合下列條件(1)及(2): (1)0.03微米<D90<0.07微米
(2)0.01微米<Fmax<0.03微米
在此,顏料粒徑分佈係以下法測量之。
具體而言,顏料粒徑分佈指下法測量之顆粒直徑:先以顏料分散組成物所用溶劑逐漸稀釋顏料分散組成物至顏料濃度為2%±0.1%,基於動態光散射法(頻率分析法)以粒徑分佈測量儀(例如日本Nikkiso公司之Microtrac Nanotrac UPA-EX150粒徑分析儀)測定此試樣之顆粒直徑。
D90之定義為累積至90質量%之顆粒直徑,亦即在顏料分散組成物中由小顆粒質量算起,而顆粒總質量為100%。Fmax之定義為在顏料分散組成物之粒徑分佈中最大量的顆粒之直徑(微米)。
依據本發明,較佳之粒徑分佈為D90滿足“0.03微米<D90<0.07微米”。若D90大於0.03微米,則能避免時間一久顆粒不穩定,例如產生粗顆粒或膠凝;以及顏料分散組成物在製造用於固態影像擷取元伴之彩色濾光片時,可避免影像表面粗糙;再者,可維持圖案的正方形構形。若D90小於0.07微米,則能避免影像表面粗糙。
其中,D90較佳之範圍在0.035微米<D90<0.065微米,
而最好的範圍在0.04微米<D90<0.06微米。
此外,在前述D90條件下,粒徑分佈中最大量的顆粒之直徑Fmax較佳為滿足0.01微米<Fmax<0.03微米。若Fmax大於0.01微米,則能避免顏料分散組成物時間一久影像表面粗糙,亦可抑制殘渣產生。若Fmax小於0.03微米,則可抑制影像表面粗糙及殘渣產生。
(D)酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂
依據本發明第二態樣之顏料分散組成物包含至少一種酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(以下可稱之為“依據本發明之高酸值樹脂”)。依據本發明之高酸值樹脂可提供顯影性能或溶劑溶解性。另方面,因本發明之高酸值樹脂容易”因分散樹脂之酸基橋連複數的顏料顆粒而促進顏料團聚”,故若配用能和高酸值樹脂相容、且具有不飽和雙鍵之依據本發明第二態樣之分散樹脂(A-2),則能立體上抑制顏料團聚,而顏料就可有效分散。
本發明高酸值樹脂乃具有酸基、且酸值100毫克KOH/g或以上之聚合化合物,其並無特別限制,只要不是前述依據本發明第二態樣之分散樹脂(A-2)即可。然而,樹脂之選擇端較佳為賴於顏料穩定性、製備硬化性組成物時的顯影性能,容易合成等。
就顏料穩定性及顯影性能之觀點而言,高酸值樹脂之酸值較佳為120毫克KOH/g或以上且800毫克氫氧化鉀/或以下,尤佳為140毫克KOH/g或以上且700毫克KOH/g或以下,更好是170毫克KOH/g或以上且600毫克KOH/g或以
下,而最好是200毫克KOH/g或以上且500毫克KOH/g或以下。
其中酸值乃利用氫氧化鉀滴定測量之。
本發明高酸值樹脂較佳為線性有機高分子量聚合物,其可溶於有機溶劑,且可用弱鹼水溶液顯影。此種線性有機高分子量聚合物包括在主鏈結構中單獨含或組合複數個碳原子間之單鍵、碳原子間之雙鍵、碳原子間之三鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵、醯胺鍵之具分子量的聚合物。其中較佳為高分子量聚合物之主鏈結構中單獨含或組合複數個碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵、醯胺鍵;更且,尤佳為聚合物之高分子量鏈結構中含碳原子間之單鍵。
本發明高酸值樹脂之合適酸基例子有-COOH基、-SO3
H基、-PO3
H2
基、-OPO3
H2
基、-OSO3
H基、-OPO2
H2
基等。其中特佳為樹脂側鏈中具一或多個-COOH基、-SO3
H基及-OPO3
H2
。
本發明高酸值樹脂含有具酸基之重複結構單元,更具體而言,高酸值樹脂具有下式(I)所示之重複結構單元:
在上式(I)中,R1
係氫原子、具1至6個碳原子之烴基、-COOH,-CN,-CF3
,-CH2
OH,-CH2
COOH,-CH2
COORa
或-COORb
;X1
係兩價有機基;而Y係-COOH、-SO3
H、-PO3
H2
、-OPO3
H2
、-OSO3
H或-OPO2
H2
基。
R1
所代表之具1至6個碳原子之烴基包含甲基、乙基、丙基、丁基、戊基及己基,而其中較佳為甲基和乙基。
R1
較佳為氫原子、甲基、-COOH,-CN,-CF3
,-CH2
OH或-CH2
COOH,而尤佳為氫原子或甲基。
X1
所代表之兩價有機基包含具1至100個碳原子之烴鏈,鏈中可單獨含或組合複數個選自氧原子、氮原子、硫原子、矽原子、具3至10個碳原子之烴環結構、雜環、胺鍵、硫醚鍵、胺基甲酸酯鍵、硫代胺基甲酸酯鍵、酯鍵、磺酸酯鍵、磷酸酯鍵、醯胺鍵、脲鍵及硫代脲鍵之原子、結構或鍵。
其中較佳為單獨含或組合複數個選自下列群組之局部結構的具1至50個碳原子之烴鏈:具5至6個碳原子之烴環、醚鍵、硫酮鍵、胺基甲酸酯鍵、硫代胺基甲酸酯鍵、酯鍵及醯胺鍵;尤佳為含至少二種選自下列群組之局部結構的具1至40個碳原子之烴鏈:具6個碳原子之烴環、醚鍵、硫醚鍵、胺基甲酸酯鍵、硫代胺基甲酸酯鍵、酯鍵及醯胺鍵。
在前面式(I)中,Y較佳為-COOH、-SO3
H或-OPO3
H2
,而尤佳為-COOH。
具酸基之重複結構單元(較佳為式(I)所示之重複結構單元)可併入高酸值樹脂中之一處,或兩處或以上。在本發明高酸值樹脂含酸基重複結構單元之場合下,酸基重複結構單元之全部含量大概取決於結構、分散組成物設計及由硬化性組成物所形成著色層設計等。然而就分散穩定性及顯影性能之觀點而言,酸基重複結構單元之全部含量範圍較佳為佔聚合物成分全部莫耳數的15至98莫耳%,尤佳為
20至95莫耳%,而最好是25至80莫耳%。
以下將說明用於合成具式(I)結構的酸基化合物之各種成分。
首先,將舉出合成具式(I)結構的酸基化合物之具酸基單體之例子。再者,在本說明書中,只提到具-COOH為酸基之單體。然而-COOH亦可改變成其他酸基,例如-SO3
H、-PO3
H2
、-OSO3
H或-OPO2
H2
.。其中較佳為-COOH、-SO3
H及-PO3
H2
,而最好是-COOH。
單體例如丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸及4-羧基苯乙烯等。亦可用側鏈有羧基之酸性纖維素。也可用環酐加入具不飽和雙鍵及羥基化合物所得之產物。此外,下列結構亦可:
具酸基單體亦可用市售產物,例如日本Kyoeisha化學公司之P-1A、P-1M、HOA-MS、HO-MS、HO-MP、HO-MPL。
HOA-HH、HO-HH;第一工業製藥公司之A229E; Daicel-Cyte公司之Ebecryl β-CEA;東亞合成公司之M-5600, M-5300; Shin-Nakamura化學公司之A-SA、SA、CB-1;及大阪有機化學公司之V#2000、V#2100, V#2150、V#2180等。
依據本發明高酸值樹脂可由具酸基單體單獨聚合而得,或由具酸基單體和其他單體共聚而得。就分散穩定性之觀點而言,較佳為具酸基單體和其他單體共聚。至於和具酸基單體共聚之單體,下列單體(1)至(12)為適當的:
(1)具羥基之單體,例如具脂族羥基之丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,如丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸3-羥丙酯、丙烯酸4-羥丁酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥丙酯、甲基丙烯酸3-羥丙酯及甲基丙烯酸4-羥丁酯;其環氧乙烷改質產物以及羥基苯乙烯。
(2)丙烯酸烷酯類,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸2-氯酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸3,4-環氧環己甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸2-苯乙烯酯、丙烯酸1-丙烯酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸2-烯丙氧基乙酯及丙烯酸炔丙酯。
(3)甲基丙烯酸烷酯類,例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基
丙烯酸2-氯乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸3,4-環氧環己甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸2-苯乙烯酯、甲基丙烯酸1-丙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸2-烯丙氧乙酯及甲基丙烯酸炔丙酯。
(4)丙烯醯胺及甲基丙烯醯胺類,例如丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-羥基甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-己基甲基丙烯醯胺、N-環己基丙烯醯胺、N-羥基乙基丙烯醯胺、N-苯基丙烯醯胺、N-硝基苯丙烯醯胺、N-乙基-N-苯基丙烯醯胺、乙烯基丙烯醯胺、乙烯基甲基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基甲基丙烯醯胺、烯丙基-丙烯醯胺及烯丙基-甲基丙烯醯胺。
(5)乙烯醚類,例如乙基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、羥基乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、辛基乙烯基醚及苯基乙烯基醚。
(6)乙烯基酯類,例如乙酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯及苯酸乙烯酯。
(7)苯乙烯類,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯及對乙醯氧基苯乙烯。
(8)乙烯酮類,例如甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丙基乙烯基酮及苯基乙烯基酮。
(9)烯烴類,例如乙烯、丙烯、異丁烯、丁二烯及異戊二烯。
(10)N-乙烯基吡咯啶酮、丙烯腈及甲基丙烯腈等。
(11)不飽和醯亞胺,例如馬來醯基亞胺、N-丙烯醯基
丙烯醯胺、N-乙醯基甲基丙烯醯胺、N-丙烯醯基甲基丙烯醯胺及N-(對氯苯醯基)甲基丙烯醯胺。
(12)具雜原子鍵結在α-位置之甲基丙烯酸系單體,例如日本專利申請公開案第2002-309057號及日本專利申請公開案第2002-311569號等所述之化合物。
就分散穩定性及顯影性能之觀點而言,依據本發明之高酸值樹脂較佳為依GPC法(膠體滲透層析法)測量之重量平均分子量為1,000至2×105
之聚合物(以聚苯乙烯為基準)。其中較佳為重量平均分子量為3,000至1×105
之聚合物,而尤佳為重量平均分子量為5,000至5×104
之聚合物。
在顏料分散組成物中,依據本發明高酸值樹脂之含量較佳為佔顏料質量之1至300質量%,尤佳為5至200質量%,而最好是10至100質量%。當含量在前述範圍內時,則能有效地在立體上抑制顏料團聚(本來因許多顏料顆粒之間的酸基橋連會促進團聚),而能使顏料分散更均勻。
依據本發明第一態樣之硬化性組成物包含選自式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)(依據本發明之顏料分散樹脂)、顏料(B)、溶劑(C)及光聚合引發劑(E),而較佳為硬化性組成物包含本發明之顏料分散組成物及光聚合引發劑(E)。尤佳為本發明之硬化性組成物尚包含光聚合引發劑(F),及必要時,其他成分。
依據本發明第一態樣之硬化性組成物,若採用本發明之分散樹脂,則顏料可有效地分散,如前面所預期,不論顏
料含量多少均有持久的穩定性。於是可抑制顏料擴散進入顯影劑溶液或塗布溶液,而防止脫色。此外,若本發明不飽和當量少,在硬化性組成物形成薄膜時,薄膜中雙鍵含量增加,可大幅改善曝光敏感性,同時顯影劑溶液在未硬化、未曝光部分之滲入變成良好,於是容易用顯影劑溶液去除之。因此,相信可獲得具所欲截面形狀(尤指變尖或長方形)之良好圖案,且和基板之接觸性變好。
在構成本發明第一態樣之硬化性組成物之成分中,細節如前述顏料分散組成物之場合所述之具任一選自式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)(依據本發明之顏料分散樹脂)、顏料(B)及溶劑(C)為尤佳之本發明實施例。
依據本發明第一態樣之硬化性組成物中具一種選自式(1)至(3)之任一結構單元的聚合化合物(A-1)(依據本發明之分散樹脂)之含量較佳為佔顏料質量之1至200質量%,尤佳為5至100質量%,而更佳為5至80質量%。若含量在前述範圍內,顏料可有效地分散,防止脫色,並有效地改善曝光敏感性、和基材之接觸性及圖案形成性(可獲得具所欲變尖或長方形之截面形狀)。
依據本發明第一態樣之硬化性組成物中之顏料較佳為佔組成物中全部固體質量之20%或以上,而尤佳為30至90質量%。若顏料含量在前述範圍內,則例如在製造彩色濾光片之場合下,能確保高彩色強度。
此外,在本發明第一態樣之硬化性組成物中之溶劑比率較佳為20至90質量%,而尤佳為25至85質量%。若溶
劑含量在前述範圍內,則有利於塗布性及持久安定性。
依據本發明第二態樣之硬化性組成物,其包含一種酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、溶劑(C)及光聚合引發劑(E)。此外,依據本發明第二態樣之硬化性組成物較佳為尚採用可光聚合引發化合物(F),及必要時組成物中可含其他成分。
依據本發明第二態樣之硬化性組成物,若本發明高酸值樹脂及本發明分散樹脂均有摻用,則如前面所預測,能在立體上抑制因許多顏料顆粒酸基橋連所引起的顏料團聚,於是顏料可有效地分散。此外,不論顏料含量多少,均可有良好持久安定性,可防止顏料擴散進入顯影劑溶液或塗布溶液於是防止脫色。依據本發明第二態樣之分散樹脂(A-2)具高不飽和鍵密度,若以樹脂形成薄膜,則薄膜內雙鍵量提高,可大幅提升曝光敏感性,可獲得具所欲截面形狀(尤指變尖或長方形)之良好圖案,且和基板之接觸性變好。再者,分散樹脂(A-2)可抑制顏料團聚,於是可迅速滲入未硬化、未曝光部分。又酸值樹脂(D)可促進顯影劑溶液之滲入,因而,促進樹脂(A-2)和顏料(B)之擴散,而提升未曝光部分之移除性,且提升曝光部分之硬化性,所以可抑制顯影劑溶液之影響。
在構成本發明第二態樣硬化性組成物之成分中,細節如前述顏料分散組成物之場合所述之酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小
於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)及溶劑(C)為尤佳之本發明實施例。
在本發明第二態樣硬化性組成物中,酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)含量較佳為佔顏料質量之1至500質量%,尤佳為5至300質量%,而更佳為10至200質量%。若含量在前述範圍內,則溶劑溶解性、顯影性能及圖案形成性(具所欲變尖或長方形之截面形狀)均能有效地改善。
在本發明第二態樣硬化性組成物中,酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)含量較佳為佔顏料質量之1至300質量%,尤佳為5至200質量%,而更佳為5至100質量%。若含量在前述範圍內,則主要能抑制因高酸值樹脂(A-2)酸基引起的顏料團聚,於是可有效地分散顏料。而且不飽和鍵密度高,能防止脫色,而且曝光敏感性、和基板之接觸性及圖案形成性(具所欲變尖或正方形之截面形狀)均能有效地改善。
在本發明第二態樣硬化性組成物中,顏料(B)含量較佳為佔組成物中固體全質量之20%或以上,尤佳為30至95質量%,更佳為35至90質量%,而最好是40至85質量%。若顏料含量在前述範圍內,則例如在製造彩色濾光片之場合下,能有效地確保高彩色強度。
在本發明第二態樣硬化性組成物中,溶劑(C)比率較佳為佔組成物重量之20%至90%,而更佳為25至85%。若溶劑含量在前述範圍內,則有利於塗布性及持久安定性。
以下將具體說明本發明硬化性組成物中,(A)至(D)以外
之成分:
(E)光聚合引發劑
本發明之硬化性組成物包含至少一種光聚合引發劑。光聚合引發劑乃經光線照射會分解的化合物,其可引發及促進依據本發明第一態樣之具選自式(1)至(3)之任一結構單元的聚合化合物(A-1)(依據本發明第一態樣之分散樹脂)及下述光聚合引發化合物(F)之的聚合反應;或使依據本發明第二態樣之酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2),及下述之光聚合引發化合物(F)進行聚合反應。光聚合引發劑較佳為在300至500奈米波長範圍有吸收性。
光聚合引發劑可單獨使用或兩種或以上混合使用。
光聚合引發劑之例子包含有機鹵化物、氧二唑化合物、羰基化合物、縮酮化合物、苯偶姻化合物、吖啶化合物、有機過氧化物、偶氮化合物、香豆素、疊氮化合物、金屬茂化合物、六芳基雙咪唑化合物、有機硼酸鹽化合物、雙碸化合物、肟化物、嗡鹽化合物、醯膦系化合物及烷胺化合物等。
以下將詳加說明此等化合物。
有機鹵化物之具體例子包含Wakabayashi等氏在”日本化學協會期刋”42期,2924頁(1969年);美國專利第3,905,815號,日本專利公告案第46-4605號,日本專利申請公開案第48-36281號,第55-32070號,第60-239736號,第61-169835號,第61-169837號,第62-58241號,第
62-212401號,第63-70243號及第63-298339號;以及M.P. Hutt氏”雜環化學期刋”1卷,3號(1969年)所述之化合物。值得一提的是被三鹵甲基取代之唑化合物及均-三化合物。
合適的均-三化合物包含至少一個單-、雙-或三-鹵取代之甲基接在均-三環上的均-三衍生物,而具體例子有:2,4,6-參(單氯甲基)均-三、2,4,6-參(雙氯甲基)均-三、2,4,6-參(三氯甲基)均-三、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-正丙基-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(α,α,β-三氯乙基)4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-苯-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(對-甲氧苯)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(3,4-環氧苯)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(對-氯苯)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-[1-(對甲氧基苯)-2,4-丁二烯]-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-苯乙烯-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(對甲氧基苯乙烯)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(對-異丙氧基苯乙烯)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(對-甲苯)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-(4-萘氧萘)-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-苯硫-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2-苄硫-4,6-雙(三氯甲基)均-三、2,4,6-參(雙溴甲基)-均-三、2,4,6-參(三溴甲基)-均-三、2-甲基-4,6-雙(三溴甲基)均-三及2-甲氧基-4,6-雙(三溴甲基)均-三等。
氧二唑化合物包含:2-三氯甲基-5-苯乙烯-1,3,4-氧二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯
乙烯)-1,3,4-氧二唑、2-三氯甲基-5-(萘-1-基)-1,3,4-氧二唑及2-三氯甲基-5-(4-苯乙烯)苯乙烯-1,3,4-氧二唑等。
羰基化合物例如包含:二苯酮衍生物:例如二苯酮、米其勒酮、2-甲基二苯酮、3-甲基二苯酮、4-甲基二苯酮、2-氯二苯酮、4-溴二苯酮及2-羧基二苯酮;苯乙酮衍生物:例如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-羥環己基苯基酮、α-羥基-2-甲苯丙酮、1-羥基-1-甲基乙基-(對異丙苯基)酮、1-羥基-1-(對十二烷苯基)酮、2-甲基-(4'-(甲硫基)苯基)-2-嗎啉-1-丙酮、1,1,1-三氯甲基-(對-丁苯基)酮;氧硫 衍生物,例如氧硫 、2-乙基氧硫 、2-異丙基氧硫 、2-氯氧硫 、2,4-二甲基氧硫 、2,4-二乙基氧硫 及2,4-二異丙基氧硫 ;及苯酸酯衍生物,例如對-二甲胺基苯酸乙酯及對-二乙胺基苯酸乙酯等。
縮酮化合物包含苄基甲基縮酮及苄基-β-甲氧基乙基乙基縮酮等。
苯偶姻化合物包含間-苯偶姻異丙醚、苯偶姻異丁醚、苯偶姻甲醚及甲基-鄰-苯醯苯酸酯等。
吖啶化合物包含9-苯吖啶及1,7-雙(9-吖啶)庚烷等。
有機過氧化物例如包含:三甲基環己酮化過氧化物、乙醯丙酮化過氧化物、1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)-環己烷、2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷、氫過氧化第三丁基、氫過氧化異丙苯、氫
過氧化二異丙苯、2,5-二甲己基-2,5-二氫過氧化物、氫過氧化1,1,3,3-四甲丁基、氫過氧化第三丁基異丙苯、過氧化二異丙苯基、2,5二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧基)己烷、過氧化2,5-烷醯基、過氧化二琥珀醯基、過氧化苯甲醯、過氧化2,4-二氯苯甲醯、過氧雙碳酸二異丙酯、過氧雙碳酸二-2-乙基己酯、過氧雙碳酸二-2-乙氧基乙酯、過氧雙碳酸二-2-甲氧異丙酯、過氧雙碳酸二(3-甲基-3-甲氧丁基)酯、過氧乙酸第三丁酯、過氧特戊酸第三丁酯、過氧新癸酸第三丁酯、過氧辛酸第三丁酯、過氧月桂酸第三丁酯、碳酸甲苯磺醯酯、3,3',4,4'-四(第三丁基過氧羰基)二苯酮、3,3',4,4'-四(第三己基過氧羰基)二苯酮、3,3',4,4'-四(對-異丙基異丙苯基過氧基羰基)二苯酮、羰基雙(第三丁基過氧基二氫二酞酸酯)及羰基雙(第三己基過氧基二氫二酞酸酯)等。
偶氮化合物例如包含日本專利申請公開案第8-108621號所述之偶氮化合物。
香豆素例如包含:3-甲基-5-胺基-((均-三-2-基)胺)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙胺基-((均-三-2-基)胺)-3-苯基香豆素及3-丁基-5-二甲胺基-((均-三-2-基)胺)-3-苯基香豆素等。
疊氮化合物包含美國專利第2,848,328號,第2,852,379號及第2,940,8537號所述之有機疊氮化合物、2,6-雙(4-疊氮亞苄基)-4-乙基環己酮(BAC-E)等。
金屬茂化合物包含日本專利申請公開案第59-152396
號,第61-151197號,第63-41484號,第2-249號,第2-4705號及第5-83588號所述之各種鈦茂化合物,例如二環戊二烯-鈦-聯苯、二環戊二烯-鈦-雙-2,6-二氟苯-1-基、二環戊二烯-鈦-雙-2,4,6-三氟苯-1-基、二環戊二烯-鈦-雙-2,3,5,6-四氟苯-1-基、二環戊二烯-鈦-雙-2,3,4,5,6-五氟苯-1-基、二甲基環戊二烯-鈦-雙-2,6-二氟苯-1-基、二甲基環戊二烯-鈦-雙-2,4,6-三氟苯-1-基、二甲基環戊二烯-鈦-雙-2,3,5,6-四氟苯-1-基、及二甲基環戊二烯-鈦-雙-2,3,4,5,6-五氟苯-1-基;以及日本專利申請公開案第1-304453號及第1-152109號所述之鐵芳烯錯合物等。
六芳基雙咪唑化合物包含例如日本專利公告案第6-29285號、美國專利第3,479,185號,第4,311,783號及第4,622,286號所述之各種化合物等,其具體例有2,2'-雙(鄰-氯苯)-4,4',5,5'-四苯聯咪唑、2,2'-雙(鄰-溴苯)-4,4',5,5'-四苯聯咪唑、2,2'-雙(鄰,對-二氯苯)-4,4',5,5'-四苯聯咪唑、2,2'-雙(鄰-氯苯)-4,4',5,5'-四(間-甲氧苯)聯咪唑、2,2'-雙(鄰,鄰'-二氯苯)-4,4',5,5'-四苯聯咪唑、2,2'-雙(鄰-硝基苯)-4,4',5,5'-四(間-甲氧苯)聯咪唑、2,2'-雙(鄰-甲苯)-4,4',5,5'-四(間-甲氧苯)聯咪唑及2,2'-雙(鄰-三氟苯)-4,4',5,5'-四(間-甲氧苯)聯咪唑等。
有機硼酸鹽化合物之具體例子包含日本專利申請公開案第62-143044號,第62-150242號,第9-188685號,第9-188686號,第9-188710號,第2000-131837號,第
2002-107916號,日本專利第2764769號,日本專利申請第2000-310808號,及Kunz, Martin氏,"Rad Tech‘98研討會,1998年4月19~22日,芝加哥’等所述之有機硼酸鹽等;日本專利申請公開案第6-157623號,第6-175564號及第6-175561號所述之有機硼-鋶錯合物或有機硼-氧鋶錯合物;日本專利申請公開案第6-175554號及第6-175553號所述之有機硼-碘嗡鹽錯合物;日本專利申請公開案第6-348011號,第7-128785號,第7-140589號,第7-306527號及第7-292014號所述之有機硼-過渡金屬配位錯合物等。
雙碸化合物包含日本專利申請公開案第61-166544號,第2002-328465號(日本專利申請案第2001-132318號)所述之化合物。
肟化物為分子內具有-C=N-O-鍵之任何化合物,其可無限制地應用。較佳為,肟化物乃式(I)或(II)所示之化合物:
在式(I)及(II)中,R1
係單價有機基,而較佳為結構中具羰基或磺基的有機基。就敏感性及穩定性之觀點而言,R1
較佳為下列式(III)或(IV)所示之單價有機基:
在式(III)及(IV)中,R4
係單價有機基,具體而言,較佳
為具1至20個碳原子之烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、雜環基或烷氧基。
此等基可再被取代,可引入之取代基包含鹵原子、羥基、烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、雜環基、氰基、烷氧基、芳氧基、硫代烷氧基、硫代芳氧基、羧基、烷氧羰基、磺基、磺醯基、脲基、硫代脲基、胺基、醯胺基、羰基、硝基及具此等基之取代基。
就持久穩定性、敏感性及產率而言,式(III)取代基最好是式中R4
係烷基或芳基者。
在式(I)及(II)中,R2
係氫原子或單價有機基。在R2
係單價有機基之場合下,有機基可包含具1至20個碳原子之烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、雜環基及烷氧基等。
此等基可再被取代,可引入之取代基包含鹵原子、羥基、烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、氰基芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、硫代烷氧基、硫代芳氧基、羧基、烷氧羰基、磺基、磺醯基、脲基、硫代脲基、胺基、醯胺基、羰基、硝基及具此等基之取代基。
R3
係單價有機基。單價有機基例如包含具1至20個碳原子之烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、雜環基及烷氧基等。
此等基可再被取代,可引入之取代基包含鹵原子、羥基、烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、氰基、雜環基、烷氧基、芳氧基、硫代烷氧基、硫代芳氧
基、羧基、烷氧羰基、磺基、磺醯基、脲基、硫代脲基、胺基、醯胺基、羰基、硝基及具此等基之取代基。
在前述諸基中,就敏感性之觀點而言,R3
較佳為芳基或雜環基。若R3
為芳基,則較佳為被具氮原子或硫原子之基取代。再者,若R3
為雜環基,則較佳為含有氮原子、氧原子或硫原子。
此外,肟化物包含美國化學協會期刋J.C.S. Perkin II(1979年)1653-1660頁,J.C.S. Perkin II(1979年)156-162頁,光聚合物科技期刋(1995年)202-232頁,日本專利申請公開案JP-A第2000-66385號所述之化合物;日本專利申請公開案第2000-80068號及日本專利申請公開案第2004-534797號所述之化合物等。
嗡鹽化合物之例子包含S.I. Schlesinger氏:照相科學工程期刋,18期,387頁(1974年);T.S. Bal等氏,聚合物期刋,21期,423頁(1980年)所述之重氮鹽;美國專利第4,069,055號及日本專利申請公開案第4-365049號等所述之銨鹽;美國專利第4,069,055號及第4,069,056號所述之鏻鹽;歐洲專利第104,143號、美國專利第339,049號、第410,201號、日本專利申請公開案第2-150848號及第2-296514號所述之碘嗡鹽等。
適用於本發明之碘嗡鹽係二芳基碘嗡鹽,且就穩定性之觀點而言,較佳為被兩個或以上例如烷基、烷氧基或芳氧基之供電子基所取代之二芳基碘嗡鹽。此外,鋶鹽之另一較佳形式係三芳鋶鹽式中之一取代基具香豆素或蔥醌結
構,且可吸收300奈米或更長之波長。
適用於本發明之鋶鹽包含歐洲專利第370,693號,第390,214號,第233,567號,第297,443號及第297,442號,美國專利第4,933,377號,第161,811號,第410,201號,第339,049號,第4,760,013號,第4,734,444號及第2,833,827號,德國專利第2,904,626號,第3,604,580號及第3,604,581號所述之鋶鹽。就穩定性之觀點而言,較佳為被吸電子基所取代之鋶鹽。吸電子基較佳為哈米特值(Hammett value)大於0者。較佳之吸電子基包含鹵原子及羧基等。
另一較佳之鋶鹽包含三芳鋶鹽式中之一取代基具香豆素或蔥醌結構,且可吸收300奈米或更長之波長之鋶鹽。另一較佳之鋶鹽包含具芳氧基或芳硫基為取代基之三芳鋶鹽,且可吸收300奈米或更長之波長之鋶鹽。
嗡鹽化合物例如J.V. Crivello等氏,巨分子期刋,10(6)期,1307頁(1977年);J.V. Crivello等氏,聚合物期刋,聚合物化學版17期,1047頁(1979年)所述之硒嗡鹽;C.S. Wen等氏,四面體研討會,輻射交聯ASIA, 478頁,東京,(1988年10月)所述之砷嗡鹽等亦可使用。
醯膦系化合物包含瑞士汽巴特用化學品公司所製之Irgacure 819, Darocure 4265及Darocure TPO等。
烷胺化合物例如包含具二烷胺苯基之化合物,或日本專利申請公開案第9-281698號[0047]節,第6-19240號及第6-19249號所述之化合物等。具體而言,具二烷胺基苯基之化合物有對-二甲胺基苯酸乙酯;或二烷胺基苯羰醛,如對
-二乙胺基苯羰醛及9-杜醯醛;而烷胺化合物包含三乙醇胺、二乙醇胺及三乙胺等。
就曝光敏感性之觀點而言,光聚合引發劑(E)較佳為選自三化合物、烷胺化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥酮化合物、α-胺酮化合物、醯膦系化合物、膦氧系化合物、金屬茂化合物、肟系化合物、聯咪唑系化合物、嗡鹽化合物、苯並噻唑系化合物、二苯酮系化合物、乙基苯酮系化合物及其衍生物、環戊二烯-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基二唑化合物以及3-芳基取代之香豆素化合物。
尤佳為三化合物、烷胺化合物、α-胺酮化合物、醯膦系化合物、膦氧系化合物、肟系化合物、聯咪唑系化合物、嗡鹽化合物、二苯酮系化合物、苯乙酮系化合物;更佳為有至少一化合物選自三化合物、烷胺化合物、肟系化合物及聯咪唑系化合物。尤其在製造固態影像擷取元件之場合下,就硬化性組成物之光敏性及製造穩定性之觀點而言,最好是用肟系光聚合引發劑。
在硬化性組成物中光聚合引發劑(E)之含量較佳為佔組成物中全部固體質量之0.1至50%,尤佳為0.5至30質量%,而特佳為1至20質量%。具體而言,若本發明之硬化性組成物用於形成彩色濾光片之著色圖案,就光敏性、和基板之接觸性及硬化度之觀點而言,則光聚合引發劑(E)之含量較佳為佔組成物中全部固體質量之1至40%,尤佳為2至30質量%,而特佳為3至20質量%。
本發明之硬化性組成物較佳為除有依據本發明第一態樣之具任一式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1),或依據本發明第二態樣之酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D),及酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)外,尚包含做為可光聚合化合物之具乙烯不飽和雙鍵之化合物。
可用於本發明的“具乙烯不飽和雙鍵之化合物”和依據本發明第一態樣之硬化性組成物(A-1)中的分散樹脂不同,亦不同於依據本發明第二態樣之硬化性組成物(A-2)中的高酸值樹脂(D),其為具至少一乙烯不飽和雙鍵之可加成聚合化合物。此化合物乃選自具至少一支,較佳為兩支或以上之末端乙烯不飽和雙鍵。此種化合物群為文獻上衆所周知,可無任何限制地用於本發明;其可呈單體、預聚物(二聚物、三聚物及寡聚物)之化學形式。單體及其共聚物包含不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸等)及其酯和醯胺。較佳為使用不飽和羧酸酯及脂族多羥醇化合物,不飽和羧酸之醯胺及脂族多價胺基化合物。此外,亦可用具例如羥基、胺基及巰基等親核取代基的不飽和羧酸之酯或醯胺之加成反應產物,和環氧化物之單官能基或多官能基異氰酸酯的加成反應產物,以及其和單官能基或多官能基羧酸之脫水縮合產物。亦較佳為具例如異氰酸酯基及環氧基之親電子取代基的不飽和羧酸之酯或醯胺和單官能基或多官能基醇、胺或硫醇之加成反應產物;具例如鹵原子及甲磺醯氧基之可脫除取代基
的不飽和羧酸之酯或醯胺,和單官能基或多官能基醇、胺或硫醇之取代反應產物。另一代替不飽和羧酸之化合物群組之實例是不飽和膦酸、苯乙烯或乙烯醚。
脂族多羥醇和不飽和羧酸反應所形成之單體酯具體例有丙烯酸酯類,例如雙丙烯酸乙二酯、雙丙烯酸三甘醇酯、雙丙烯酸1,3-丁二酯、雙丙烯酸四亞甲基酯、雙丙烯酸丙二酯、雙丙烯酸新戊二酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯、三羥基甲基丙烷三(丙烯醯氧丙基)醚、三丙烯酸三羥甲基乙酯、雙丙烯酸己二酯、雙丙烯酸1,4-環己二酯、雙丙烯酸四甘醇酯、雙丙烯酸季戊四酯、三丙烯酸季戊四酯、四丙烯酸季戊四酯、雙丙烯酸雙季戊四酯、六丙烯酸雙季戊四酯、三丙烯酸山梨糖醇酯、四丙烯酸山梨糖醇酯、五丙烯酸山梨糖醇酯、六丙烯酸山梨糖醇酯、異氰脲酸三(丙烯醯氧乙基)酯、聚酯丙烯酸酯寡聚物及異氰脲酸環氧乙烷改質之三丙烯酸酯。
尚有甲基丙烯酸酯類,例如雙甲基丙烯酸四亞甲基酯、雙甲基丙烯酸三甘醇酯、雙甲基丙烯酸新戊二酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯、三甲基丙烯酸三羥甲基乙酯、雙甲基丙烯酸乙二酯、雙甲基丙烯酸1,3-丁二酯、雙甲基丙烯酸己二酯、雙甲基丙烯酸季戊四酯、三甲基丙烯酸季戊四酯、四甲基丙烯酸季戊四酯、雙甲基丙烯酸雙季戊四酯、六甲基丙烯酸雙季戊四酯、三甲基丙烯酸山梨糖醇酯、雙[對-(3-甲基丙烯醯基-2-羥丙氧)苯]二甲基甲烷及雙[對-(甲基丙烯醯氧基乙氧)苯]二甲基甲烷。
伊康酸酯類,例如雙伊康酸乙二酯、雙伊康酸丙二酯、雙伊康酸1,3-丁二酯、雙伊康酸1,4-丁二酯、雙伊康酸四亞甲基酯、雙伊康酸季戊四酯及雙伊康酸山梨糖醇酯。
巴豆酸酯類,例如雙巴豆酸乙二酯、雙巴豆酸四亞甲基酯及雙巴豆酸季戊四酯。異巴豆酸酯類,例如雙異巴豆酸乙二酯、雙異巴豆酸季戊四酯及四異巴豆酸山梨糖醇酯。馬來酸酯類,例如雙馬來酸乙二酯、雙馬來酸三甘醇酯、雙馬來酸季戊四酯及四馬來酸山梨糖醇酯。
亦較佳之其他酯類,例如日本專利公告案第51-47334號及公開案第57-196231號所述之脂族醇系酯;日本專利公開案第59-5240號,第59-5241號,第2-226149號所述之具芳族架構的酯;以及日本專利公開案第1-165613號所述之具胺基的酯。此外,前述之酯單體可混合使用。
再者,做為脂族多羥胺化合物及不飽和羧酸之醯胺單體的具體例有亞甲基雙丙烯醯胺、亞甲基雙甲基丙烯醯胺、1,6-六亞甲基雙丙烯醯胺、1,6-六亞甲基雙甲基丙烯醯胺、雙伸乙基三胺三丙烯醯胺、伸二甲苯基雙丙烯醯胺及伸二甲苯基雙甲基丙烯醯胺。其他較佳之醯胺系單體包含日本專利公告案第54-21726號所述之具環伸己基結構的醯胺系單體。
又,可由異氰酸酯和羥基做加成反應所得胺基甲酸酯系加成聚合化合物,其具體例包含在一分子內具有兩個或以上可聚合乙烯基之乙烯基胺基甲酸酯化合物,其乃如下列式(A)所示含羥基之乙烯基單體加入一分子內具有兩個或
以上異氰酸酯基之多異氰酸酯化合物而得(參閱日本專利公告案第48-41708號)。
式(A):CH2
=C(R10
)COOCH2
CH(R11
)OH
在式(A)中,R10
及R11
係H或CH3
)。
又,較佳為日本專利申請公開案第51-37193號、公告案第2-32293號及第2-16765號所述之胺基甲酸酯丙烯酸酯;日本專利公告案第58-49860號、第56-17654號、第62-39417號及第62-39418號所述之具環氧乙烷系架構的胺基甲酸酯化合物。再者,利用分子內具胺基結構或硫化物結構的加成聚合化合物(記載於日本專利申請公開案第63-277653號、第63-260909號及第1-105238號),可得光敏速度極佳之可光聚合組成物。
其他的例子包含分別在日本專利申請公開案第48-64183號、公告案第49-43191號及公告案第52-30490號中所述之多官能基丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,例如聚酯丙烯酸酯以及環氧樹脂和(甲基)丙烯酸酯反應所得之環氧丙烯酸酯。又有例子包含日本專利公告案第46-43946號、第1-40337號及第1-40336號所述之特定不飽和化合物,及日本專利申請公開案第2-25493號所述之乙烯基膦酸系化合物。在某些場合下,較佳為採用日本專利申請公開案第61-22048號所述之含全氟烷基的結構。亦可用做為可光硬化單體及寡聚物之化合物,參閱日本黏着劑期刋,第20卷、第7期、300-308頁(1984年)。
有關此等加成聚合化合物,其應用細節,如結構、單獨或混合使用、以及添加量端賴於最終光敏材料的性能設計。例如,端賴於下列觀點說明其細節:就敏感性之觀點而言,較佳為每分子具較多的不飽和基者,在許多場合下,尤佳為具兩個或以上之官能基者。再者,為提升影像部分(亦即硬化膜)的強度,有利的是具三個或以上之官能基;而且,利用不同官能基數及不同的可聚合基(如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯系化合物及乙烯基醚系化合物)之配合,以調整光敏性及強度,亦很有效。就硬化敏感性之觀點而言,較佳為採用含兩個或以上(甲基)丙烯酸酯結構的化合物,尤佳為含三個或以上結構的化合物,而更佳為含四個或以上結構的化合物。且就硬化敏感性及未曝光部分的顯影性能之觀點而言,較佳為含環氧乙烷改質之化合物。就硬化敏感性及曝光部分的強度之觀點而言,較佳為含胺基甲酸酯鍵。
又,在可聚合層中,為和其他成分之相容性或分散性,選用加成聚合化合物為一項重要因素,例如在某些場合利用低純度化合物或兩種或以上之配合,可改善相容性。或為改善和基板之黏着性,可選用特定結構。
就前述之觀點而言,較佳為雙酚A二丙烯酸酯、環氧乙烷改質之雙酚A二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧丙基)醚、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、雙丙烯酸四甘酯、雙丙烯酸季戊四酯、三丙烯酸季戊四酯、四丙烯酸季戊四酯、四丙烯酸雙季戊四酯、五丙
烯酸雙季戊四酯、六丙烯酸雙季戊四酯、三丙烯酸山梨糖醇酯、四丙烯酸山梨糖醇酯、五丙烯酸山梨糖醇酯、六丙烯酸山梨糖醇酯、異氰酸三(丙烯醯氧乙酯)環氧乙烷改質之四丙烯酸新戊四醇酯及環氧乙烷改質之六丙烯酸雙新戊四醇酯。市售產物較佳為有三洋Kokusaku紙漿公司之胺基甲酸酯寡聚物UAS-10,UAB-140,日本Kayaku公司之DPHA-40H,Kyoeisha化學公司之UA-306H,UA-306T,UA-306I,AH-600,T-600,及AI-600以及SHIN-NAKAMURA化學公司之UA-7200。其中尤佳為環氧乙烷改質之雙酚A二丙烯酸酯、三丙烯酸季戊四酯、四丙烯酸季戊四酯、五丙烯酸雙季戊四酯、六丙烯酸雙季戊四酯、三(丙烯醯氧乙基)異氰脲酸酯、環氧乙烷改質之四丙烯酸季戊四酯及環氧乙烷改質之六丙烯酸雙季戊四酯。市售產物尤佳為有日本Kayaku公司之DPHA-40H、Kyoeisha化學公司之UA-306H,UA-306T,UA-306I,AH-600,T-600,及AI-600。
可光聚合化合物(F)之含量較佳為佔本發明硬化性組成物全部固體質量之1至90%,尤佳為5至80質量%,而更佳為10至70質量%。具體而言,若本發明硬化性組成物用來形成彩色濾光片之著色圖案時,就敏感性、和基板之接觸性及硬化度的改善之觀點而言,可光聚合化合物(F)含量較佳為佔本發明硬化性組成物全部固體質量之5至50%,尤佳為7至40質量%,而更佳為10至35質量%。
再者,在本發明第一態樣之硬化性組成物中,就敏感性
及持久安定性之觀點而言,若配用任一式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)(本發明第一態樣之分散樹脂)及非本發明第一態樣之分散樹脂的光可聚合化合物(F)時,則含量比[(A-1)/(F);質量比]較佳為10/1至1/100,尤佳為5/1至1/10,而更佳為3/1至1/5。
依據本發明第二態樣之硬化性組成物,配用酸值小於100毫克KOH/g,且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)(本發明第二態樣之分散樹脂)及可光聚合化合物(F)時,就光敏性及持久穩定性之觀點而言,其中含量比[(A-2)/(F);質量比]較佳為100/1至1/100,尤佳為50/1至1/10,而更佳為30/1至1/5。
以下將說明亦可用於本發明硬化性組成物之其他成分:
(G)敏化劑
本發明硬化性組成物亦可含敏化劑(G),以改善可光聚合引發劑(E)的釋放游離基效率,並將曝光波長移向較長之波長。可用於本發明之敏化劑較佳為利用電子轉移機構或能量轉移機構以敏化可光聚合引發劑(E)的敏化劑。
適用於本發明之敏化劑可含吸收波長為300奈米至450奈米之下列化合物群組。
較佳之敏化劑可含吸收波長為330奈米至450奈米之下列化合物群組。
例如多核芳族化合物(例如菲、蔥、芘、苝、三亞苯、9,10-二烷氧蔥)、 類(例如螢光生、曙紅、赤蘚紅、若丹明B、玖瑰班加)、氧硫 類(例如異丙基氧硫 、二
乙基氧硫 、氯氧硫 )、花青類(例如噻羰花青、羰花青)、部花青類(例如部花青、羰部花青)、酞花青、噻類(例如硫菫、亞甲藍、甲苯胺藍)、吖啶類(例如吖啶橙、氯黃素、吖黃素)、蔥醌類(例如蔥醌)、鯊角類(例如鯊角)、吖啶橙、香豆素類(例如7-二乙胺-4-甲基香豆素)、酮香豆素、吩噻、吩、苯乙烯苯、偶氮化合物、二苯甲烷、三苯甲烷、二苯乙烯苯、咔唑、吡咯紫質、螺化合物、喹吖啶酮、靛藍、苯乙烯、吡喃翁化合物、焦甲撐化合物、吡唑***化合物、苯并噻唑化合物、丙二醯脲衍生物、硫代丙二醯脲衍生物、乙醯苯、苯醯苯、氧硫 、芳族酮化合物(例如米其勒酮)及雜環化合物(例如N-芳唑烷酮),以及其他例子:包含歐洲專利第568,993號、美國專利第4,508,811號,第5,227,227號、日本專利申請公開案第2001-125255號,及第11-271969號所述之化合物。
尤佳之敏化劑包含下列式(i)至(iv)所示之化合物:
在式(i)中,A1
係硫原子或NR50
,R50
係烷基或芳基;L2
和相鄰的A1
及相鄰的碳原子一起形成非金屬原子之基本成色核實體;R51
及R52
各自獨立,係氫原子或單價非金屬實體;R51
及R52
可一起成為成色核;而W係氧原子或硫原子。
在式(ii)中,Ar1
及Ar2
各自獨立,係芳基,其可經由-L3
-連接,其中-L3
-係-O-或-S-;而W如式(i)中所定義。
在式(iii)中,A2
係硫原子NR59
; L4
和相鄰的A2
及相鄰的碳原子一起形成非金屬原子之基本成色核實體;R53
, R54
, R55
, R56
, R57
,及R58
係單價非金屬原子實體;而R59
係烷基或芳基。
在式(iv)中,A3
及A4
各自獨立,係-S-、-NR62
-或-NR63
-,其中R62
及R63
各自獨立,係被取代或未被取代烷基,或被取代或未被取代芳基;L5
及L6
各自獨立,可和相鄰的A3
、A4
及相鄰的碳原子一起形成非金屬原子之基本成色核實體;R60
及R61
各自獨立,係單價非金屬實體,或一起形成脂族或芳族環。
此外,可含於本發明硬化性組成物中之較佳敏化劑除有前述成分外,尚含至少一種選自下列式(IV)至(VI)之化合物:
在式(IV)或(V)中,R1
及R2
各自獨立,係單價取代基;R3
, R4
, R5
及R6
各自獨立,係含氫原子、單價取代基;n係0至5之整數;而n'係0至5之整數,但n及n'不同時為0。若n為2或以上,則諸R1
可為相同或不同。若n'為2或以上,則諸R2
可為相同或不同。
就敏感性及含顏料的着色性之觀點而言,化合物(IV)較佳為下列式(IV-1)所示之化合物:
在式(IV-1)中,R1
及R2
各自獨立,係單價取代基;n係0至5之整數;而n'係1至5之整數。若n為2或以上,則諸R1
可為相同或不同。若n'為2或以上,則諸R2
可為相同或不同。
在式(IV-1)中,R1
及R2
所代表之單價取代基係和在式(IV)中R1
及R2
所代表之單價取代基同樣之定義,而較佳之範圍亦相同。
化合物(IV)或(V)在波長365奈米之莫耳消光係數ε較佳為500莫耳-1
.升.厘米-1
或以上,尤佳為3,000莫耳-1
.升.厘米-1
或以上,而最好是20.000莫耳-1
.升.厘米-1
或以上。就光吸收效率之觀點而言,若在每一波長之莫耳消光係數ε在前述範圍內,則改善敏感性之效果高。
在此,莫耳消光係數ε係採用濃度0.01克/升之1-甲氧基-2-丙醇溶液,測量試樣在365奈米的透射光譜,並測得紫外線-可見光之吸收光譜。測量儀器為Varian公司之UV-Vis-MR光譜Cary5G-型光譜儀。
化合物(IV)或(V)之較佳例子如下,但在本發明硬化性組成物中敏化劑並不局限於此。
在本說明書中,在某些場合中只用簡單結構式表示化學式,特別是未畫出之元素或取代基實線代表烴基。在下列實例中,Me指甲基,Et指乙基,Bu指丁基,n-Bu指正丁基,而Ph指苯基。
在式(VI)中,A係任意具取代基之芳基或雜環基,X係氧原子、硫原子或-N(R3
)-,Y係氧原子、硫原子或-N(R3
)-,R1
, R2
,及R3
各自獨立,係氫原子或單價非金屬原子實體,而R1
, R2
,及R3
可一起形成脂族或芳族環。
在式(VI)中,R1
, R2
及R3
各自獨立,係氫原子、或單價非金屬原子基。若R1
, R2
及R3
各為單價非金屬原子基,則各較佳為被取代或未被取代之烷基、被取代或未被取代
之芳基、被取代或未被取代之烯基、被取代或未被取代之芳族雜環基、被取代或未被取代之烷氧基、被取代或未被取代之烷硫基、羥基或鹵原子。
就改善光聚合引發劑之分解效率的觀點而言,在式(VI)化合物中,Y較佳為氧原子或-N(R3
)-。其中R3
係氫原子或單價非金屬原子基。此外,Y最好是-N(R3
)-。
以下將列出式(VI)化合物之較佳具體例(VI1)至(VI124),然而本發明之範圍並不局限於此。我們並不明瞭雙鍵結合酸核和鹼核所形成之異構體,但是本發明並不局限於任一種異構體。
依據本發明之敏化性染料亦可做各種化學改質,以進一步改良硬化性組成物之性質。
例如,利用共價鍵、離子鍵或氫鍵,可使光敏性染料和加成聚合化合物結構(如丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基)偶合,於是可提升曝光薄膜之強度,或抑制薄膜曝光後,敏
化性染料產生非所欲的沈澱。
此外,當敏化性染料和能在光聚合引發劑中引誘游離基產生之部分結構(還原性可分解位置,例如鹵化烷基、嗡鹽、過氧化物或聯咪唑,或氧化性可***位置,例如硼酸酯、胺、三甲矽甲基、羧甲基、羰基或亞胺)偶合,於是敏感性可顯著提升,尤其是引發劑濃度低之場合更是如此。
若本發明硬化性組成物用於形成彩色濾光片之著色圖案時,更具體而言,不加光敏性染料而欲形成著色圖案時,在本發明硬化性組成物中顏料濃度很高,且欲形成之著色圖案(光敏層)透光率極低(例如光敏層在365奈米之透光率為10%或以下)之場合下,加入前述式(IV)至(VI)所示之化合物,可顯著發揮其效果。在式(IV)至(VI)中,最好是化合物(VI),更具體而言化合物(VI56)至(VI122)為最好。
敏化劑可單用一種,或組合兩種或以上使用。
就在較深部分之光線吸收效率及引發分解效率的觀點而言,以及在利用敏化劑形成彩色濾光片之著色圖案之場合下,在本發明硬化性組成物中敏化劑(G)含量較佳為佔硬化性組成物中全部固體質量之0.1至20%,而尤佳為0.5至15質量%。
為改善薄膜性質等,依據本發明第一態樣之硬化性組成物包含任一種式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)外,尚有黏合劑聚合物。又,依據本發明第二態樣之顏料分散組成物,包含酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、
酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)外,尚有黏合劑聚合物。
黏合劑聚合物較佳為線型有機聚合物。任何已知聚合物均可用為此種“線型有機聚合物”。再者,例如在採用本發明硬化性組成物經圖案曝光、使曝光部分硬化、接著用水或鹼顯影以去除未曝光部分而形成圖案之場合下,為能用水或弱鹼性水顯影,較佳為選用在水或弱鹼性水中會溶解或膨脹的線型有機聚合物。選用線型有機聚合物,不僅做為薄膜形成劑,亦須配合顯影劑之類型-水、弱鹼性水液或有機溶劑。例如採用水溶性有機聚合物時,可用水顯影。此種線型有機聚合物可包含在側鏈具羧基之有機聚合物,參閱日本專利申請公開案第59-44615號、公告案第54-34327號,第58-12577號及第54-25957號、日本專利申請公開案第54-92723號,第59-53836號及第59-71048號。亦即,線型有機聚合物包含得自具羧基單體之均聚合及共聚合所得之樹脂;具酸酐單體經均聚合及共聚合,並使該酸酐單元水解、半酯化或半醯胺化所得之所得之樹脂;以不飽和單羧酸及酸酐改質環氧樹脂所得之環氧丙烯酸酯等。具羧基單體包含丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、4-羧基苯乙烯等,而具酸酐之單體有馬來酐等。
同樣地,亦可用在側鏈具羧基之酸性纖維素衍生物。除此外,亦可用在具羥基之聚合物中加入環酸酐所得之產物。
如前述,若在側鏈具羧基之游離基聚合物是共聚物,則
亦可用非前述單體之單體為共聚化合物。其他的單體包含下列式(1)至(12)化合物:(1)具脂族羥基之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯類,例如丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸3-羥基丙酯、丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸3-羥基丙酯及甲基丙烯酸4-羥基丁酯;(2)丙烯酸烷酯類,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸3,4-環氧環己基甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸2-苯乙烯酯、丙烯酸1-烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸2-芳氧乙酯及丙烯酸乙炔酯;(3)甲基丙烯酸烷酯類,例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸3,4-環氧環己基甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸2-苯乙烯酯、甲基丙烯酸1-丙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸2-芳氧基乙酯及甲基丙烯酸乙炔酯;(4)丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺類,例如丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-己基
甲基丙烯醯胺、N-環己基丙烯醯胺、N-羥乙基丙烯醯胺、N-苯基丙烯醯胺、N-硝基苯丙烯醯胺、N-乙基-N-苯基丙烯醯胺、乙烯丙烯醯胺、乙烯甲基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基丙烯醯胺、N,N-二烯丙基甲基丙烯醯胺、烯丙基丙烯醯胺及烯丙基甲基丙烯醯胺;(5)乙烯醚類,例如乙基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、羥乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、辛基乙烯基醚及苯基乙烯基醚;(6)乙烯基酯類,例如醋酸乙烯酯、氯醋酸乙烯酯、丁酸乙烯酯及苯甲酸乙烯酯;(7)苯乙烯類,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯及對-乙醯氧苯乙烯;(8)乙烯酮類,例如甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丙基乙烯基酮及苯基乙烯基酮;(9)烯烴類,例如乙烯、丙烯、異丙烯、丁二烯及異戊間二烯;(10)N-乙烯基吡咯啶酮、丙烯腈及甲基丙烯腈等;(11)不飽和醯亞胺類,例如馬來醯亞胺、N-丙烯醯丙烯醯胺、N-乙醯甲基丙烯醯胺、N-丙醯甲基丙烯醯胺及N-(對-氯苯甲醯)甲基丙烯醯胺;(12)雜原子接在α-位置之甲基丙烯酸酯系單體類,例如日本專利申請案第2001-115595號及第2001-115598號所述之化合物等。
其中,日本專利申請公開案第2000-187322號及第
2002-62698號所述之具烯丙基或乙烯酯基及在側鏈具羧基的(甲基)丙烯酸系樹脂,及在側鏈具雙鍵之鹼可溶樹脂,或在日本專利申請公開案第2001-242612號所述之在側鏈具醯胺基之鹼可溶樹脂,薄膜强度、敏感性及顯影性能呈極佳之平衡,故頗適用。
此外,如日本專利公告案第7-12004號,第7-120041號,第7-120042號,第8-12424號,日本專利申請公開案第63-287944號,第63-287947號,第1-271741號,及日本專利申請案第10-116232號所述之含酸基之胺基甲酸酯系黏合劑聚合物等;或如日本專利申請公開案第2002-107918號所述之在側鏈具酸基及雙鍵之胺基甲酸酯系黏合劑聚合物的強度極佳,故就低曝光適用性而言是有利的。
如歐洲專利第993966號,第1204000號,日本專利申請公開案第2001-318463號等所述之縮醛改質之聚乙烯醇系聚合物之薄膜強度和顯影性能之平衡極佳,故適用。
除此之外,聚乙烯吡咯啶酮及聚氧化乙烯等亦可用為水溶性線型有機聚合物。就提升硬化層強度之觀點而言,亦可用醇溶性尼龍、2,2-雙-(4-羥基苯)丙烷之聚醚及表氯醇等。
黏合劑聚合物(H)之重量平均分子量較佳為5,000或以上,尤佳為10,000至300,000,而數量平均分子量較佳為1,000或以上,尤佳為2,000至250,000。多分散度(重量平均分子量/數量平均分子量之比值)較佳為1或以上,而尤佳為1.1至10。
此等樹脂可為無規聚合物、嵌段聚合物或接枝聚合物等。
黏合劑聚合物(H)可依已知方法合成之。用於合成之溶劑例如包含四氫呋喃、二氯乙烯、環己酮、甲基乙基酮、丙酮、甲醇、乙醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、乙酸2-甲氧乙酯、二甘醇二甲醚、1-甲氧基-2-丙醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、甲苯、乙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、二甲基亞碸、1-甲基-2-吡咯啶酮及水等。此等溶劑可單獨使用或兩種或以上混合使用。
可用於合成本發明所需黏合劑聚合物之游離基聚合引發劑可包含例如偶氮系引發劑和過氧化物引發劑之已知化合物。
在本發明第一態樣之硬化性組成物用來形成彩色濾光片中之著色圖案之場合下,在硬化性組成物中黏合劑聚合物(H)含量較佳為佔硬化性組成物全部固體質量之5至60%,尤佳為7至50質量%,而最好是10至40質量%。
就本發明第一態樣而言,若配用任一式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)(依據本發明第一態樣之分散樹脂)及非本發明第一態樣之分散樹脂(A-1)之黏合劑聚合物(H),則就持久穩定性及顯影性能之觀點而言,含量比[(A-1)/(H)質量比]較佳為100/1至1/10,尤佳為50/1至1/5,而最好是20/1至1/1。
就本發明第二態樣而言,若配用本發明高酸值樹脂
(D)、本發明第二態樣之分散樹脂(A-2)及非(D)和(A-2)之黏合劑聚合物,則就持久穩定性及顯影性能之觀點而言,含量比[(D)+(A-2))/(H)質量比]較佳為100/1至1/10,尤佳為50/1至1/5,而最好是20/1至1/1。
在本發明之硬化性組成物中,就進一步改善顏料(B)之分散性之觀點而言,較佳為除有前述成分外,尚加入分散劑。
可用於本發明之分散劑(顏料分散劑)含聚合物分散劑[例如聚醯胺胺及其鹽、聚羧酸及其鹽、高分子量不飽和酸酯、改質之聚胺基甲酸酯、改質之聚酯、改質之聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯系共聚物、萘磺酸-甲醛縮合物]、多氧化乙烯基烷基磷酸酯、多氧化乙烯基烷胺、烯醇胺及顏料衍生物。
聚合物分散劑視其結構尚可分類為直鏈聚合物、末端改質聚合物、接枝聚合物及嵌段聚合物。
聚合物分散劑被吸附在顏料表面,故可防止顏料再團聚。為此理由,較佳之結構例如包含末端改質聚合物、接枝聚合物及嵌段聚合物,因其對顏料表面有錨合位置。另方面,顏料衍生物經由顏料表面之改質,而有促進聚合物分散劑吸收之效果。
顏料分散劑例如包含BYK化學公司之Disperbyk-101(聚醯胺胺磷酸酯)、Disperbyk-107(羧酸酯)、Disperbyk-110(含酸基共聚物)、Disperbyk-130(聚醯胺)、Disperbyk-161、162、
163、164、165、166、170(高分子量共聚物);EFKA公司之BYK-P104,P105、BYK2001(高分子量不飽和聚羧酸)、EFKA4047、4050、4010、4165(聚胺基甲酸酯)、EFKA4330、4340(嵌段共聚物)、4400、4402(改質之聚丙烯酸酯)、5010(聚酯醯胺)、5765(高分子量聚羧酸鹽)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞花青衍生物)、6750(偶氮顏料衍生物);Ajinomoto精密技術公司之“Ajispur PB821,PB822”;Kyoeisha化學公司之Flowlen TG-710(胺基甲酸酯寡聚物);Kusumoto化學公司之Polyflow No.50E、No.300(丙烯酸酯系共聚物),Disperon KS-860,873SN,874,#2150(脂族多羧酸),#7004,DA-703-50,DA-705,DA-725(聚醚酯);花王公司之Demol RN,N(萘磺酸-甲醛聚縮合物),MS,C,SN-B(芳族磺酸-甲醛聚縮合物);The Lubrizol公司之Homogenol L-18(高分子量聚羧酸),Emulgen 920,930,935,985(聚氧乙烯基壬基苯基醚),Acetamine 86(硬脂醯胺乙酸酯),Solsperse 5000(酞花青衍生物),22000(偶氮顏料衍生物);Nikko化學公司之13240(聚酯胺),3000,17000,27000(在末端具官能基之聚合物),24000,28000,32000,38500(接枝聚合物),Nikkol T106(聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯),MYS-IEX(聚氧乙烯單硬脂酸酯)。
在本發明中,此等分散劑可單獨使用或兩種或以上混合使用,特佳為配用顏料衍生物及聚合物分散劑。
在本發明中分散劑(I)之含量較佳為佔顏料質量之1%至100%,尤佳為3質量%至100質量%,而更佳5質量%至80
質量%。
具體而言,若採用聚合物分散劑,則其用量較佳為佔顏料質量之5%至100%,而尤佳為10質量%至80質量%。此外,若採用顏料衍生物,則其用量較佳為佔顏料質量之1%至30%,尤佳為3質量%至20質量%,而特佳為5質量%至15質量%。
在本發明中,就硬化敏感性及着色濃度之觀點而言,若有用顏料和分散劑,則顏料和分散劑之全部含量較佳為佔硬化性組成物之全部固體質量之35%至90%,尤佳為45質量%至85質量%,而更佳為50質量%至80質量%。
(J)輔敏化劑
本發明之硬化性組成物較佳為包含輔敏化劑(J)。依據本發明,輔敏化劑之功能乃可進一步提升敏化劑(G)(敏化染料)或(E)光聚合引發劑對光化照射之敏感性,或抑制可聚合化合物因氧引起的聚合之壓制。
此種輔敏化劑例如包含胺,如M.R. Sander等氏,“聚合物協會期刋”10期,3173頁(1972年);日本專利公告案第44-20189號、申請公開案第51-82102號,第52-134692號,第59-138205號,第60-84305號,第62-18537號及第64-33104號,以及研究發表第33825號所述之化合物。其具體例包含三乙醇胺、對-二甲胺基苯甲酸乙酯、對-甲醯二甲基苯胺及對-硫代二甲基苯胺等。
輔敏化劑之其他例子包含硫醇及硫化物,例如日本專利申請公開案第53-702號、公告案第55-500806號及申請公
開案第5-142772號所述之硫醇化合物;日本專利申請公開案第56-75643號所述之二硫化物等。其具體例子有2-巰基苯并噻唑、2-巰基苯并咪唑、2-巰基-4(3H)-喹唑啉及β-巰基萘等。
其他的輔敏化劑例子包含胺基酸化合物(例如N-苯基甘胺酸等)、日本專利公告案第48-42965號所述之有機金屬化合物(例如乙酸三丁基錫等)、日本專利公告案第55-34414號所述之供氫劑、日本專利申請公開案第6-308727號所述之硫化物(例如三噻等)等。
就利用聚合物成長速率和鏈轉移的平衡以提升硬化速率之觀點而言,輔敏化劑(J)含量較佳為佔硬化性組成物全部固體質量之0.1至30%,尤佳為0.5至25質量%,而更佳為1.0至20質量%。
依據本發明,較佳為在硬化性組成物生產或儲存時加入少量熱聚合防止劑-聚合抑制劑(K),以便抑制下列在分子內具乙烯不飽和雙鍵的化合物產生非所欲的熱聚合反應:例如依據本發明第一態樣之具任一式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)或可聚合化合物(F);或依據本發明第二態樣之高酸值樹脂(D)、分散樹脂(A-2)或光聚合化合物(F)。
熱聚合防止劑例如包含氫醌、對-甲氧基酚、雙-第三丁基-對-甲酚、焦棓酚、第三丁基-兒茶酚、苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁酚)、N-亞硝基苯羥基胺鈰(I)鹽等。
聚合抑制劑(K)之用量較佳為佔硬化性組成物質量之約0.01至約5%。
此外,必要時可添加例如蘿酸或蘿酸醯胺之高級脂肪酸衍生物,以防止聚合反應受到氧的抑制作用,並可使在直到本發明硬化性組成物乾燥之過程中,僅局限於表面。高級脂肪酸衍生物之添加量較佳為佔硬化性組成物質量之約0.5至約10%。
此外,本發明硬化性組成物可含有填充料、助塑劑、非前述成分之聚合化合物、界面活性劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑及防絮凝劑等,以改善硬化層之性質。
更具體而言,值得一提的填充料例如玻璃及氧化鋁;助塑劑例如酞酸二辛酯、酞酸雙(十二烷基)酯、雙辛酸三甘醇酯、酞酸二甲基乙二醇酯、磷酸三甲苯酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯及三乙醯基甘油;聚合化合物例如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甘醇單烷基醚及聚丙烯酸氟烷基酯;非離子、陽離子及陰離子界面活性劑;抗氧化劑例如2,2-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基酚)及2,6-雙第三丁基酚;紫外線吸收劑例如2-(3-第三丁基-5-甲基-2-羥基苯)-5-氯苯并***及烷氧基二苯酮;以及抗絮凝劑例如聚丙烯酸鈉。
在塗布本發明硬化性組成物於例如支撐體之硬質材料表面的場合下,可添加能增強對硬質材料表面的接觸性之添加劑(以下稱之為”支撐體黏着劑”)。
已知材料可用作為支撐體黏着劑。具體而言,較佳為矽
烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑或鋁系偶合劑。
矽烷系偶合劑之例子包含:
γ-(2-胺乙基)胺丙基三甲氧基矽烷、γ-(2-胺乙基)胺丙基二甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、γ-胺丙基三乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷、γ-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苄胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷氫氯酸鹽、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、胺基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、六甲基雙矽胺烷、γ-苯胺丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、氯化十八烷基二甲基[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]銨、γ-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、三甲基氯矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧矽烷、雙丙烯基三甲氧矽烷、四乙氧矽烷、雙(三甲氧基矽烷基)己烷、苯基三甲氧矽烷、N-(3-丙烯醯氧基-2-羥基丙基)-3-胺丙基三乙氧基矽烷、N-(3-甲基丙烯醯氧基-2-羥基丙基)-3-胺丙基三乙氧基矽烷、(甲基丙烯醯氧基甲基)甲基二乙氧基矽烷及(丙烯醯氧基甲基)甲基二甲氧基矽烷
等。
其中,較佳為γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷及苯基三甲氧基矽烷,而最好是γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
鈦酸酯系偶合劑的例子包含鈦酸異丙基三異硬脂醯基酯、鈦酸異丙基十三烷基苯磺醯基酯、鈦酸異丙基參(焦磷酸二辛酯)酯、鈦酸四異丙基雙(亞磷酸二辛酯)酯、鈦酸四辛基雙(亞磷酸雙十三烷基酯)酯、鈦酸四(2,2-雙烯丙基氧基甲基)雙(亞磷酸雙十三烷基酯)酯、鈦酸雙(焦磷酸雙辛基酯)氧乙酸酯、鈦酸雙(焦磷酸雙辛基酯)伸乙基酯、鈦酸異丙基三辛醯基酯、鈦酸異丙基二甲基丙烯醯基異硬脂醯基酯、鈦酸異丙基異硬脂醯基二丙烯醯基酯、鈦酸三異丙基三(磷酸二辛基酯)酯、鈦酸異丙基三異丙苯基苯酯、鈦酸異丙基三(N-醯胺乙基-胺乙基)酯、鈦酸二異丙苯基苯氧乙酸酯及鈦酸二硬脂醯基伸乙基酯等。
鋁系偶合劑之例子包含二異丙酸乙醯基烷氧基鋁等。
就防止硬化性組成物由未硬化區留有任何殘渣的觀點而言,支撐體黏着劑較佳為佔本發明硬化性組成物中全部固體質量之0.1至30%,尤佳為0.5至20質量%,特佳為1至10質量%。
此外,在利用本發明硬化性組成物曝光圖案並使曝光部分硬化,以水或鹼移除未曝光部分而形成圖案之場合下,
可在本發明硬化性組成物中加入有機羧酸,較佳為分子量1000或以下的低分子量有機羧酸,以促進鹼-溶解性,並進一步改善顯影性能。
其具體例子包含脂族單羧酸,如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、特戊酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸及辛酸;脂族二羧酸,如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、甲基琥珀酸、四甲基琥珀酸及檸康酸;脂族三羧酸,如丙三酸、烏頭酸(亦即丙烯三酸)及樟腦三酸;芳族單羧酸,如苯酸、甲苯酸、異丙苯酸、苯連三酸及3,5-二甲基苯甲酸;芳族多羧酸,如酞酸、異酞酸、對酞酸、苯偏三酸、苯均三酸、苯偏四酸及苯均四酸;以及其他羧酸,如苯基乙酸、氫化阿托酸、氫化肉桂酸、扁桃酸、苯基琥珀酸、阿托酸、肉桂酸、肉桂酸甲酯、肉桂酸苄酯、亞肉桂醋酸、香豆酸及繖形酸。
依據本發明第一態樣之硬化性組成物的製法較佳為混合具任一式(1)至(3)之結構單元的聚合化合物(A-1)(本發明第一態樣之分散樹脂)、顏料(B)、光聚合引發劑(E)及必要時,其他成分例如分散劑(I),和溶劑(C),並利用各種混合器及分散設備進行混合及分散(混合及分散製程)。亦即,為製造本發明硬化性組成物,較佳為先製備顏料分散組成物(依據本發明第一態樣之顏料分散組成物),然後在混合及分散製程中,使顏料分散組成物和其餘成分混合。
依據本發明第二態樣硬化性組成物之製法較佳為包含
混合酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、光聚合引發劑(E)及必要時,其他成分例如分散劑(I),和溶劑(C);並利用各種混合器及分散設備進行混合及分散(混合及分散製程)。亦即,為製造本發明硬化性組成物,較佳為先製備顏料分散組成物(依據本發明第一態樣之顏料分散組成物),然後在混合及分散製程中,使顏料分散組成物和其餘成分混合。
此外,混合及分散製程較佳為在操作後,包含加做揉揑分散及細微分散,但揉揑分散操作可省略。
以下將說明本發明彩色濾光片及其製法。
本發明彩色濾光片之特徵係含有由本發明硬化性組成物於支撐體上形成著色圖案。
下面將詳細本發明彩色濾光片的製法(製造本發明彩色濾光片之方法):本發明彩色濾光片製法之特徵係使硬化性組成物塗布在支撐體上而形成著色層(以下稱此製程為“著色層形成製程”),藉由圖案光罩曝光著色層而形成影像(以下稱此製程為”曝光製程”),並在曝光後使著色層顯影(以下稱此製程為“顯影製程”)。
以下說明本發明彩色濾光片之製法。
在著色層形成製程中,將本發明硬化性組成物塗布在支
撐體上而形成著色層。
可用於本發明之支撐體包含鈉玻璃、派Pyrex®
玻璃、石英玻璃、及附有透明導電薄膜之產品,其係用於液晶顯示元件及光電轉換元件基板,例如矽基板等(其係用於影像擷取元件;互補金屬氧化物半導體(CMOS))。此等支撐體上可具有所形成之黑條紋,以便分離各別的像素(pixels影像點)。
此外,必要時,此等支撐體亦可再做底塗層,以改善和著色層的接觸性質,防止物質擴散,或使表面平且滑。
至於在支撐體提供本發明硬化性組成物之方法,可採用例如狹縫型模頭塗布、噴墨、旋轉塗布、流延、輥塗及網式塗布等各種方法。
就薄膜厚度均性及溶劑乾燥容易性的觀點而言,剛剛供應(例如塗布)硬化性組成物後之薄膜厚度較佳為0.1至10微米,尤佳為0.2至5微米,更佳為0.2至3微米。
利用塗布等方法在支撐體附着之著色層(硬化性組成物層)的乾燥可利用熱板或烘箱等,以50℃至140℃之溫度進行10至300秒。
在彩色濾光片用於LCD之場合下,就配合LCD變薄及獲得彩色密度的觀點而言,硬化性組成物乾燥後之薄膜厚度(以下略稱之“乾燥後薄膜厚度”)較佳為等於或大於0.1微米,且小於2.0微米;尤佳為等於或大於0.2微米,且等於或小於1.8微米;而特佳為等於或大於0.3微米,且等於或小於1.75微米。
在彩色濾光片用於儀表系統之場合下,就獲得彩色密度及減輕因光線由斜向過來不能到達光線接收器而造成光線在裝置角落和中央收集效率之明顯差異等麻煩觀點而言,乾燥後薄膜厚度”)較佳為等於或大於0.05微米,且等於或小於0.1微米;尤佳為等於或大於0.1微米,且等於或小於0.8微米;而特佳為等於或大於0.2微米,且等於或小於0.7微米。
在曝光製程中,使前述著色層形成製程所得著色層經具有預定圖案之光罩做影像曝光。
可用於曝光之光線尤其是例如g-射線或i-射線之紫外線較佳。輻射劑量較佳為5至1500亳焦耳/厘米2
,尤佳尤佳為10至1000亳焦耳/厘米2
,而最好是10至500亳焦耳/厘米2
。
若本發明彩色濾光片欲用於液晶顯示元件,則輻射劑量在前述範圍內,較佳為5至200亳焦耳/厘米2
,尤佳尤佳為10至150亳焦耳/厘米2
,而最好是10至100亳焦耳/厘米2
。再者,若本發明彩色濾光片欲用於固態影像擷取元件,則輻射劑量在前述範圍內,較佳為30至1500亳焦耳/厘米2
,尤佳尤佳為50至1000亳焦耳/厘米2
,而最好是80至500亳焦耳/厘米2
。
其次,當施行鹼性顯影處理(顯影製程)時,以顯影劑溶液洗提在前述曝光製程中未曝光部分,故只留下光硬化部
分。
顯影劑溶液較佳為不會引起基礎電路等產生任何傷害之鹼性有機顯影劑溶液。顯影劑溶液溫度通常為20℃至30℃,而顯影時間為20至90秒。
用於顯影劑溶液之鹼劑例如鹼性有機化合物,例如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、膽鹼、吡咯、哌啶及1,8-二吖雙環[5.4.0]-7-十一烯;無機化合物,例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉及碳酸氫鉀等。至於顯影劑溶液,較佳為用純水稀釋此等鹼劑所得之濃度為0.001質量%至10質量%,而尤佳為0.01質量%至1質量%的鹼性水溶液。而且,若採用由此種鹼性水溶液所形成之顯影劑溶液,則顯影後通常用純水清洗(沖洗)彩色濾光片。
接著,利用清洗移除過剩之顯影劑溶液,並乾燥彩色濾光片。
在進行前述著色層形成製程、曝光製程及顯影製程後,必要時,本發明之製法亦可包含利用加熱(後烘焙)及/或曝光使所形成之著色圖案硬化的硬化製程。
後烘焙係在顯影後做加熱處理以完成硬化,而通常熱硬化處理是在100℃至240℃進行。若支撐體為玻璃基板或矽基板,則在前述溫度範圍之溫度較佳為200℃至240℃。
後烘焙處理可利用例如加熱板、對流爐(熱空氣循環乾燥箱)或高頻加熱器之加熱裝置,以提供前述條件。
具有所欲色彩之彩色濾光片製法係重複前述著色層形
成製程、曝光製程及顯影製程(以及必要時,硬化製程),以便獲得數種所欲顏色(例如三種顏色或四種顏色)。
如前述,本發明硬化性組成物之應用說明主要在於彩色濾光片的像素,然而無疑地硬化性組成物亦可應用於彩色濾光片像素之間的黑色基質。黑色基質之製法和像素之製法相同,包含圖案曝光、鹼液顯影及其後之後烘焙處理以加速薄膜硬化,差異在於將例如碳黑或鈦黑之黑色顏料做為着色劑加入依據本發明之硬化性組成物中。
因本發明之彩色濾光片採用本發明硬化性組成物,所形成之著色圖案對基板具極佳接觸性質,並且由於欲移除之未硬化區容易用顯影劑溶液去除,故可在基板上形成高解析度著色圖案,其對基板具極佳接觸性質且具所欲的截面形狀。因此,本彩色濾光片適用於液晶顯示元件或例如CCD之固態影像擷取元件。尤其,本彩色濾光片適用於可包含一百萬像素以上之超高解析度以上CCD元件及CMOS。
本發明彩色濾光片適用為CCD中放在諸像素的受光器和收集光線之間的彩色濾光片。
玆以實施例進一步說明本發明,惟本發明並不局限於實施例,除非其超出本發明之範圍。若無另外註明,則“份數”及“%”均是以質量計之“份數”及“%”。
此外,重量平均分子量係以膠體滲透層析法(GPC)測定。GPC利用東曹公司之HLC-8120 GPC儀,SC-8020,以兩組TSK膠體-SuperHM-H(東曹公司製,6.0毫米內徑×15
厘米長)做為管柱,並以THF(四氫呋喃)為洗提劑。GPC操作條件包含試樣濃度0.5質量%,流速0.6毫升/分鐘,試樣注入量10微升,測量溫度40℃,並以RI(折射率)為偵測器。校正曲線之製備係利用東曹公司所製之”聚苯乙烯標準試樣TSK標準品”-"A-500"、"F-1"、"F-10"、"F-80"、"F-380"、"A-2500"、"F-4"、"F-40"、"F-128"及"F-700"。
首先更詳細說明依據本發明第一態樣之實施例。
-分散樹脂(I)-1之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中加入120克丙二醇單甲基醚,並在氮氣流下加熱至90℃。在其中,滴入74克甲基丙烯酸苄酯、84克甲基丙烯酸及9.7克V-601(和光純化學品工業公司)之120克丙二醇單甲基醚溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入8升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得150克聚合化合物。
利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定所得聚合化合物重量平均分子量為12,000。藉由滴定得知此聚合化合物之酸值為202毫克KOH/g(計算值:204毫克KOH/g)。由於測定值接近由甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸進料比計算而得之理論值,可知引入聚合物之甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸的組成比幾乎和進料比相同,故可確認聚合反應適當地進行。
在裝有40克前面所得聚合化合物之1000毫升三頸燒瓶
中加入110毫克對-甲氧基酚,又加入60克丙二醇單甲基醚以溶解混合物。在其中,又加入820毫克溴化四丁基銨,並加熱混合物至80℃。然後加入15克甲基丙烯酸縮水甘油酯,並攪拌混合物6小時。接著,以氣相層析法確認甲基丙烯酸縮水甘油酯的吸收峯已消失。將此反應溶液倒入7升水中以沈澱析出聚合化合物(分散樹脂(I)-1)。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗並乾燥,可得54克所欲的分散樹脂(I)-1。
利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定所得聚合化合物(分散樹脂(I)-1)重量平均分子量為18,100。藉由滴定得知此聚合化合物之酸值為97.6毫克KOH/g(計算值:98.8毫克KOH/g)。算術計算得知不飽和當量為425。
-分散樹脂(I)-2至(I)-10之合成-具下列表1所示性質之分散樹脂(I)-2至(I)-10的合成方法和前述分散樹脂(I)-1的合成方法相同,只是所用諸單體比率和引發劑用量有所調整。
-樹脂(II)-1-之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中加入100克1-甲基-2-吡咯啶酮,並在氮氣流下加熱至90℃。在其中,滴入100克下列化合物(i-1)、33克甲基丙烯酸苄酯、23克甲基丙烯酸及5.2克V-601(和光純化學品工業公司)之100克1-甲基-2-吡咯啶酮溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入7升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得131克聚合化合物。
利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定所得聚合化合物重量平均分子量為12,800。藉由滴定得知此聚合化合物之酸值為69.6毫克KOH/g(計算值:67.3毫克KOH/g)。於是,可確認聚合反應適當地進行。
在裝有131克前面所得聚合化合物之1000毫升三頸燒瓶中加入1.0克對-甲氧基酚,又加入580克1-甲基-2-吡咯啶酮以溶解混合物。以裝有冰水之冰浴冷卻混合物。在混合物溶液溫度降至5℃或以下之後,藉由滴液漏斗滴入150克1,8-二吖雙環并[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)歷1小時。滴入完成後,移除冰浴,並攪拌混合物8小時。藉由加入濃氫氯酸以調整反應溶液至pH 7,並加入7升水以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得113克所欲分散樹脂(II)-1。
以核磁共振(1
H-NMR)測量所得聚合化合物(分散樹脂(II)-1),可確認衍生自化合物(i-1)之側鏈100%轉換成乙烯甲基丙烯酸酯基。利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定所得聚合化合物重量平均分子量為10,600。藉由滴定得知此聚合化合物之酸值為84.7毫克KOH/g(計算值:84.2毫克KOH/g)。計算而得之不飽和當量為415。
-分散樹脂(II)-2至(II)-10之合成-
依分散樹脂(II)-1之合成方法可獲得具下列表2所示性質之分散樹脂(II)-2 to (II)-10,但須調整諸單體之比率及引發劑用量。
在下列實施例1至20中將說明用於形成液晶顯示器中彩色濾光片之含顏料的硬化性組成物之製法。
-A1.硬化性組成物之製法-
(A1-1)顏料分散樹脂之製法
使包含40份作為顏料之C.I.綠顏料36和C.I.黃顏料219依30/70(質量比)混合所得顏料(平均一次粒徑32奈米)、50份(以固體計算為約22.6份)BYK2001(BYK化學公司所製之Disperbyk,固體濃度45.1%)、5份前面合成之分散樹脂(I)-1[依據本發明之分散樹脂(A)]及110份作為溶劑之3-乙氧基丙酸乙酯的液體混合物以球磨機混合並分散15小時,而得顏料分散液(P1)。
<<顏料分散液粒徑分佈之測量>>
剛剛製妥之顏料分散液(P1)中顏料平均粒徑就依動態光線散射法測量,亦即P1未進一步稀釋就利用Nikkiso公司所製Microtrac Nanotrac UPA-EX150儀器測量得知為61奈米。
(A1-2)硬化性組成物(塗布溶液)之製法
具下列組成之硬化性組成物溶液係由前面所得顏料分散液(P1)攪拌並混合而得。
<組成>
-A2.彩色濾光片之製法-
(A2-1)硬化性組成物層之形成
使前面所製含顏料之硬化性組成物塗布(狹縫型塗布)作為光阻溶液依下列條件塗布於尺寸550毫米×650毫米的玻璃基板上,然後放置塗層10分鐘,真空乾燥並預烘烤(在100℃ 80秒)而形成硬化性組成物層。
*狹縫型塗布條件
(A2-2)曝光及顯影
其後,以2.5仟瓦超高壓汞燈經線幅20微米試驗光罩曝光此硬化性組成物層。曝光後,以有機顯影劑(商品名CD:富士軟片電子材料公司生產)之10%水溶液塗布此層之整個表面,並放置60秒做顯影處理。
(A2-3)熱處理
放置後,以淋浴方式注入純水清洗顯影溶液,並使已做過預烘焙及顯影處理之硬化性組成物層在220℃烘箱中加熱1小時(後烘焙)。如此,可得彩色濾光片,其係硬化性組成物層在玻璃基板上硬化所形成之著色圖案。
-A3.性能評估-
依下法評估前面所製硬化性組成物溶液(塗布溶液)之持久安定性、曝光敏感度、和基板之接觸性、顯影性能及硬化性組成物在玻璃基板上硬化所形成硬化性組成物層之圖案截面形狀。評估結果列於下面表3。
(A3-1)硬化性組成物)之持久安定性
前面所製硬化性組成物(塗布溶液)在室溫儲存1個月後,以E型黏度計(Tokyo Keiki公司出品)測量液體黏度並依下列標準評估。
-評估標準-
A:未測出黏度上升
B:黏度比儲存前上升5%或以上但小於10%
C:黏度比儲存前上升10%或以上
(A3-2)硬化性組成物層之曝光敏感度
塗布後硬化性組成物層以10至100毫焦耳/厘米2
範圍之不同曝光量曝光,求得後烘焙之後,圖案線幅變成20微米之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度之解讀是數值越小,則曝光敏感度越高。
(A3-3)顯影性能、圖案截面形狀及和基板之接觸性
後烘焙之後,基板表面及圖案截面形狀以光學顯微鏡及SEM(掃瞄式電子顯微鏡)照相檢視。分別依下法評估顯影性能、圖案截面形狀及和基板之接觸性。評估方法細節及評估標準如下。
<顯影性能>
按照前面(A2-2)曝光及顯影,觀察光線未照射區(未曝光部分)有否殘渣,並依下列標準評估顯影性能。
-評估標準-
A:在未曝光部分確認無殘渣
B:在未曝光部分確認有可忽視量的殘渣,其量不會引起任何實用上之困擾
C:在未曝光部分確認有明顯的殘渣
<圖案截面形狀>
觀察並評估所形成著色圖案截面形狀。圖案截面形狀最好是正向變尖,而次佳為長方形。反向變尖則不好。
<和基板之接觸性>
依下列評估標準,觀察是否產生圖案缺陷以評估和基板之接觸性。
-評估標準-
A:看不到圖案缺陷
B:圖案缺陷大多看不到,但在某些區域可看到缺陷。
C:看到明顯的圖案缺陷
以與實施例1相同之方式製備硬化性組成物,但實施例1所製硬化性組成物中的樹脂(I)-1如下列表3所示分別以樹脂(I)-2至(I)-8,以及樹脂(II)-1至(II)-8置換。以與實施例1相同之評估方法,評估所得彩色濾光片。評估結果列於下列表3。
以與實施例1相同之方式製備硬化性組成物,但實施例1所製硬化性組成物中的樹脂(I)-1如下列表3所示分別以樹脂(I)-9至(I)-10,以及樹脂(II)-9至(II)-10置換。以與實施例1相同之評估方法,評估所得彩色濾光片。評估結果列於下列表3。
由前面表3之結果發現各別實施例之硬化性組成物在其溶液狀態均具有極佳之持久安定性。此外,亦發現當藉由此等硬化性組成物在基板上形成著色圖案時,可獲得高曝光敏感度、極佳顯影性能、極佳之基板接觸性及圖案截
面形狀之彩色濾光片。尤其是當採用不飽和當量小於600之本發明分散樹脂時,性能均很好。
其次將在下列實施例21至40中說明含顏料之硬化性組成物的製備例,其可用於形成彩色濾光片,做為固態影像擷取元件。
-B1.光阻溶液之製法-
混合下列組成之成分,並溶解而得光阻溶液。
<光阻溶液之組成>
-B2.具底塗層之矽晶片的製法-
在200℃烘箱熱處理6-吋矽晶片30分鐘。然後,將前
述光阻溶液塗布於矽晶片而得厚度1.5微米之乾燥薄膜,在220℃烘箱加熱塗層1小時而形成底塗層。如此可得具底塗層之矽晶片基板。
-B3.顏料分散液之製法-
使混合95份作為顏料之C.I.藍色顏料15:6(平均一次粒徑32奈米)、35.5份(以固體計算約16份)作為分散劑之BYK2001(BYK化學公司之Disperbyk,固體濃度45.1%)、31份前面合成之分散樹脂(I)-1[(A)本發明分散樹脂]及830份作為溶劑之丙二醇單甲基醚乙酸酯所得混合物液體在球磨機中混合並分散,而得顏料分散液(P2)。
藉由動態光散射法測量剛剛所製顏料分散液(P2)中顏料之平均粒徑為200奈米。
-B4.硬化性組成物(塗布溶液)之製法-
具下列組成之硬化性組成物溶液係由前面所得顏料分散液(P2)經攪拌並混合而得。
<組成>
-B5.利用硬化性組成物製造彩色濾光片之方法及其評估-
(B5-1)圖案形成及光敏性評估
使前面所得硬化性組成物塗布在B2所得具底塗層之矽晶片的底塗層上而形成著色層(塗布薄膜)。藉由100℃熱板熱處理預烘焙塗布薄膜120秒,使此塗布薄膜的乾膜厚度為0.7微米。
接著,利用i-射線階式曝光裝置FPA-3000i5+(Canon公司出品),以波長365奈米的光線依50至1200毫焦耳/厘米2
範圍之曝光量,經具1.5微米2
島型圖案之光罩照射塗布薄膜。
其後,使具塗布薄膜經曝光成圖案之矽晶片基板放在旋轉淋浴處理機(Chemitronics公司出品之DW-30型)的水平旋轉盤上,並以CD-2000(富士軟片電子材料公司出品)在23℃做槳輪顯影60秒,而在矽晶片上形成著色圖案。
藉由真空吸附法將具著色圖案之矽晶片固定在水平旋轉盤上。利用旋轉裝置使矽晶片依50rpm之速度轉動,使純水經由矽晶片迴轉中心上方的噴嘴噴淋處理矽晶片,然後噴乾矽晶片。
其後,以測量長度之掃瞄式電子顯微鏡SEM“S-9260A”(日立高科技公司製造)測量著色圖案之尺寸。評估可得1.5微米圖案線幅之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度之解讀為數值越小表示有較高的敏感度。測量結果列於下面表4中。
(B5-2)性能評估
為評估敏感度以外之性質,仿照前面實施例1中A3.性能評估(A3-1至A3-3)之方式,評估前面所得硬化性組成物
溶液(塗布溶液)之持久安定性、曝光敏感度、和基板之接觸性、顯影性能及硬化性組成物在玻璃基板上硬化所形成硬化性組成物層之圖案截面形狀。評估結果列於下面表4。
此外,圖案截面形狀較佳為長方形,而逆向變尖則不宜。
仿照實施例21製備硬化性組成物,但分別用下列表4所示之樹脂(I)-2至(I)-8及樹脂(II)-2至(II)-8置換實施例21所製硬化性組成物中之樹脂(I)-1。亦製造彩色濾光片,並仿照實施例21作評估。評估結果列於下面表4中。
仿照實施例21製備硬化性組成物,但分別用下列表4所示之樹脂(I)-9至(I)-10及樹脂(II)-9至(II)-10置換實施例21所製硬化性組成物中之樹脂(I)-1。亦製造彩色濾光片,並仿照實施例21作評估。評估結果列於下面表4中。
由前面表4結果,可知各別實施例欲用於形成彩色濾光片做為固態影像擷取元件之含顏料硬化性組成物在其溶液狀態均具有極佳之持久安定性。此外,亦發現當藉由此等硬化性組成物在基板上形成著色圖案時,可獲得高曝光敏
感度、極佳顯影性能、極佳基板之接觸性及圖案截面形狀之彩色濾光片。尤其是當採用不飽和當量小於600之本發明分散樹脂時,性能均很好。
由此等結果可知諸實施例之硬化性組成物即使在製造固態影像擷取元件用之彩色濾光片場合下,亦能和液晶顯示元件用之彩色濾光片場合一樣,實現極佳之圖案形成性。
再者,在下面實施例41至79及比較例1至12將說明欲用於固態影像擷取元件用之彩色濾光片的含顏料的硬化性組成物之製備例。
-分散樹脂(I)-11之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中放入120克丙二醇單甲基醚,並在氮氣流下加熱至90℃。在此,滴入74克甲基丙烯酸苄酯、84克甲基丙烯酸及及5.2克V-601(和光純化學品工業公司)之120克丙二醇單甲基醚溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入8升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得150克聚合化合物。
利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定所得聚合化合物重量平均分子量為12,000。藉由滴定得知此聚合化合物之酸值為202毫克KOH/g(計算值:204毫克KOH/g)。由於測定值接近由甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸進料比計算而得之理論值,可知引入聚合物之甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸的組成比幾乎和進料比相同,故可確認
聚合反應適當地進行。
在裝有40克前面所得聚合化合物之1000毫升三頸燒瓶中加入110毫克對-甲氧基酚,又加入60克丙二醇單甲基醚溶解於其中。在此,又加入820毫克溴化四丁基銨,並加熱混合物至80℃。然後加入15克甲基丙烯酸縮水甘油酯,並攪拌混合物6小時。其後,以氣相層析法確認來自甲基丙烯酸縮水甘油酯之吸收峯已消失。將此反應溶液加入7升水中以沈澱析出聚合化合物(分散樹脂(I)-11)。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗並乾燥,可得54克所欲分散樹脂(I)-11。
利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定所得聚合化合物(分散樹脂(I)-11)重量平均分子量為10,200。計算得知不飽和當量為265。
-分散樹脂(I)-12至(I)-24之合成-
仿照分散樹脂(I)-11之合成法,但調整諸單體比率及引發劑用量,以合成具下列表5所示性質之分散樹脂(I)-12至(I)-24。
-樹脂(II)-11之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中放入100克1-甲基-2-吡咯烷酮,並在氮氣流下加熱至90℃。在此,滴入84克前述化合物(i-1)、33克甲基丙烯酸苄酯、23克甲基丙烯酸及及5.2克V-601(和光純化學品工業公司)之100克1-甲基-2-吡咯啶酮溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入7升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得131克聚合化合物。
在1000毫升三頸燒瓶中放入131克前面所得聚合化合物及1.0克對-甲氧基酚,又加入580克1-甲基-2-吡咯啶酮以溶解此混合物。以裝著冰水的冰浴冷卻混合物。待混合物溶液溫度達5℃或以下,藉由滴液漏斗滴入150克1,8-二吖雙環[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)歷1小時。滴入完畢後,移除冰浴,又攪拌混合物8小時。加入濃氫氯酸調整所得反應溶液至pH 7,然後倒入7升水中,沈澱析出聚合化合物(分散樹脂(II)-11)。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗並乾燥,可得113克所欲的分散樹脂(II)-11。
以1
H-NMR(核磁共振譜)測量所製聚合化合物(分散樹脂(II)-11),可確認100%衍生自化合物(i-1)之側鏈已轉變成乙烯-甲基丙烯酸酯基。此外,利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測定重量平均分子量為9,800。計算得知不飽和當量為255。
-分散樹脂(II)-12至(II)-24之合成-
仿照前面分散樹脂(II)-11之合成法合成具下列表5所示性質之分散樹脂(II)-12至(II)-24,但調整諸單體比率及引發劑用量。
仿照前面合成實施例3及4合成下列分散樹脂(III)及分散樹脂(IV)。
-製程1:顏料分散液之製備-
利用具有0.1毫米直徑的氧化鋯珠的球磨機,將包含下列成分之液體依球磨珠充填比率40%之條件分散1小時,而得顏料分散液(Q1)。
<組成>
<顏料分散液粒徑分佈之測量>
為抑制顏料振動聚集之目的,以用於顏料分散之溶劑及分散劑(PGMEA:環己酮:L147=20.9:6.96:1)將製程1 (Q1)所製得之顏料分散液逐漸稀釋至濃度為2%±0.1%。經稀釋後之顏料分散液以粒徑分佈測量儀[Nikkiso公司出品之Microtrac Nanotrac UPA-EX150顆粒分析儀],基於動態光線散射法(頻率分析法)測量粒徑分佈。測量結果知D90為0.035微米,而Fmax為0.019微米。
90%顆粒量(以全部顆粒量為100%)之顆粒直徑。Fmax之定義為在顏料分散組成物中粒徑分佈最多量的顆粒直徑(微米)。
-製程3:基礎溶液之製備-
混合並溶解下列組成之成分可得基礎溶液。
<基礎溶液組成>
-製程4:塗布基礎溶液完畢後矽晶片之製備-
在200℃烘箱中熱處理6吋矽晶片30分鐘。接著,在矽晶片塗布前述基礎溶液而得1.0微米厚度乾膜,並在220℃烘箱中加熱乾燥1小時而形成基礎層。如此,可得具基礎層之矽晶片。
-製程5:硬化性組成物(彩色光阻溶液)-
攪拌及混合前面所得顏料分散液(Q1),可得具下列組成之硬化性組成物。
<硬化性組成物之組成>
-製程6:以硬化性組成物製造彩色濾光片之方法-
使前面所得硬化性組成物塗布於製程4所得具基礎層之矽晶片的基礎層上,形成著色層(塗布薄膜)。100℃熱板熱處理塗布薄膜(預烘焙)120秒,使此塗布薄膜之乾膜厚度變成0.7微米。
其後,使波長365奈米光線藉由i-射線階式曝光裝置FPA-3000i5+(Canon公司出品),經具1.5-微米2
島型圖案之圖案光罩,以50至1,200毫焦耳/厘米2
範圍之不同曝光劑量照射塗布薄膜。
然後,使具塗布薄膜經曝光成圖案之矽晶片基板放在旋轉淋浴處理機(Chemitronics公司出品之DW-30型)的水平旋轉盤上,並以CD-2000(富士軟片電子材料公司出品)在23℃做槳輪顯影60秒,而在矽晶片上形成著色圖案。
藉由真空吸附法將具著色圖案之矽晶片固定在水平旋轉盤上。利用旋轉裝置使矽晶片依50rpm之速度轉動,使純水經由矽晶片迴轉中心上方的噴嘴噴淋處理矽晶片,然後噴乾矽晶片,得彩色濾光片。
-製程7:性能評估-
[表面粗糙度評估]
將製程1所得單色顏料分散液(Q1)塗布在玻璃基板上,並使此玻璃基板介入物鏡和光學顯微鏡反射鏡之間,用裝有1000倍放大倍率的數位相機的光學顯微鏡觀察光線投向物鏡的透射狀態。裝在光學顯微鏡的數位相機具有1.28百萬像素的CCD,且數位相機拍攝薄膜表面傳送來的影像。
將影像存檔為8位元映像格式的數位轉換數據(數位影像)。又,任意地選定20區的薄膜表面拍攝影像。將三原色RGB(紅綠藍)的亮度數位化後,儲存數位轉換之數據,將所拍攝每一影像分析成0至255的256色調之密度分佈。
其次,將所儲存數位影像區分成窗格形使每一窗格尺寸相當於實際基板上的2微米2
,並求得每窗格亮度之平均值。依據本實施例,因用128萬像素的數位相機拍攝1000倍光學放大倍率的影像,故實際基板上的2微米相當於影像的2毫米。於是,由於顯示器上之影像為452毫米×352毫米,故在單區內之全部隔間數為39,776。
對所有隔間測量任一隔間之平均亮度及其所有鄰接隔間之平均亮度。若前面所測量任一隔間之平均亮度及其所有鄰接隔間之平均亮度之差異在5或以上,表示此隔間為具顯著差異之隔間。計算在整個區域具顯著差異隔間之平均全數目及其佔每一區域全部隔間數目之比率。具顯著差異隔間佔全部隔間數目(39,776)之比率作為評估影像表面粗糙度(粗糙度)之指數,並按照下列評估標準評估。評估
結果列於下列表6及表7。
<評估標準>
[圖案形狀之評估]
藉由測量長度之SEM(日立公司出品之S-9260S)觀察以前面製程5所製硬化性組成物(含顏料分散液(Q1))於製程6製造而得之著色圖案。選定每邊1.5微米的方形畫素圖案做為觀察圖案形狀之標的。此時,採用下法作為圖案評估法,並按照下列評估標準評估圖案。評估結果列於下面表6及表7。
最差圖案形狀如第1(a)圖及第2(a)圖所示之圓形,而最佳圖案形狀如第1(b)圖及第2(b)圖所示之長方形;如第1(c)圖及第2(c)圖所示,若圖案之一邊訂為A,而對角線訂為B,則B/A(定義為長方形之比)在1B/A21/2
之範圍內變化。在此,若長方形之比B/A接近1,則圖案形狀接近
圓形;若長方形之比接近21/2
(=1.414…),圖案形狀接近矩形。
<評估標準>
[顯影殘渣之評估]
藉由測量長度之SEM(日立公司出品之掃瞄式電子顯微鏡S-9260S)觀察前面製程6所製著色圖案之週遭區及中間區,檢察顯影殘渣(例如附屬物或溶解殘留物)產生之情況。選定每邊1.5微米的方形畫素圖案做為觀察圖案形狀之標的。此時,採用下法作為圖案評估法,並按照下列評估標準評估圖案。評估結果列於下面表6及表7。
<評估標準>
[熱牢固性之評估]
在熱板上放置具基礎層(其上有著色圖案)的玻璃基板,並以玻璃基板接觸加熱板,在200℃加熱1小時。採用色度計MCPD-1000(Otsuka電子公司製)測量著色圖案之色調變化(亦即△Eab值)。△Eab值解讀為數值越小表示熱牢固性越好。評估結果列於下面表6及表7。
(實施例42至79及比較例1至12)
仿照實施例41製備顏料分散液(Q2)至(Q51),但依照下面表6及表7變化實施例41製程1中所用分散樹脂(I)-11[本發明之分散樹脂],並變化分散條件(分散時間、研磨珠量及研磨珠直徑),且測量粒徑分佈。又,由顏料分散液製備硬化性組成物及彩色濾光片。
按照實施例41製程7對所得到之各彩色濾光片做性能評估。
如表6及表7所示,採用本發明分散樹脂之諸實施例均可呈現極佳之”表面粗糙度”(其為彩色濾光片重要性能之一)、圖案形狀、殘渣及熱牢固性。
仿照實施例41製備顏料分散液(Q52)至(Q81),但依下面表8改變分散樹脂類型及粒徑分佈,並測量其粒徑分佈。亦製造硬化性組成物及彩色濾光片。並按照實施例41製程7做相同的性能評估。
此外,藉由分散條件(分散時間、研磨珠量及研磨珠直徑)改變以控制粒徑分佈。
如表8所示,採用本發明分散樹脂之諸實施例均可呈現極佳之”表面粗糙度”(其為彩色濾光片重要性能之一)、圖案形狀、殘渣及熱牢固性。
仿照實施例41製備顏料分散液(R1)至(R24),但依下面表9改變分散樹脂類型及粒徑分佈,並測量其粒徑分佈。亦製造硬化性組成物及彩色濾光片。並按照實施例41製程7做相同的性能評估。
此外,藉由分散條件(分散時間、研磨珠量及研磨珠直徑)改變以控制粒徑分佈。
-製程8:顏料分散液之製備-
藉由裝有直徑0.1毫米氧化鋯珠之球磨機在研磨珠充填比率40%之條件下,使含下諸成分之液體混合成顏料分散液。
<組成>
如表9所示,採用本發明分散樹脂之諸實施例均可呈現極佳之”表面粗糙度”(其為彩色濾光片重要性能之一)、圖案形狀、殘渣及熱牢固性。
其次,將更詳細說明依據本發明第二態樣之實施例。
-高酸值樹脂(I)-1之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中加入85克丙二醇單甲基醚,並在氮氣流下加熱至90℃。在此,滴入71克甲基丙烯酸苄酯、52克甲基丙烯酸及及7克V-601(和光純化學品工業公司)/85克丙二醇單甲基醚溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入5升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得110克具下列結構的樹脂[高酸值樹脂(I)-1]。
藉由滴定測定所得樹脂之酸值為271毫克KOH/g(計算值:275毫克KOH/g)。故可確認聚合反應適當地進行。利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測得重量平均分子量為15,300。
-高酸值樹脂(I)-2至(I)-10之合成-
仿照”高酸值樹脂(I)-1之合成法”合成具下列表10所示性質之高酸值樹脂(I)-2至(I)-10,但調整所用單體比率及引發劑之用量。
-具不飽和當量小於600之分散樹脂(II)-1之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中加入95克丙二醇單甲基醚,並在氮氣流下加熱至90℃。在此,滴入80克甲基丙烯酸苄酯、47克甲基丙烯酸及及7克V-601(和光純化學品工業公司)之95克丙二醇單甲基醚溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入5升水中以沈澱析出固態產物。過濾收集沈澱之固態產物,以水洗,並乾燥而得123克固態聚合化合物。
藉由滴定測定所得樹脂之酸值為240毫克KOH/g(計算值:241毫克KOH/g)。故可確認聚合反應適當地進行。利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測得重量平均分子量為15,800。
其次,在1000毫升三頸燒瓶中加入120克所得聚合化合物及1.0克對-甲氧基酚,並加入180克1-甲基-2-吡咯啶酮以溶解混合物。然後,加熱混合物至90℃,並滴入68克甲基丙烯酸縮水甘油酯。滴入完畢後,又攪拌混合物6小時。藉由高性能液相層析法確認甲基丙烯酸縮水甘油酯完全消失,然後將反應溶液倒入7升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗並乾燥,可得195克具下列結構的樹脂(分散樹脂(II)-1)。
利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測得重量平均分子量為19,200。藉由滴定測定所得聚合化合物之酸值為14.1毫克KOH/g(計算值:14.2毫克KOH/g)。經算術計算得知不飽和當量為306。
-分散樹脂(II)-2至(II)-4之合成-仿照分散樹脂(II)-1之合成法,合成具下列表11性質之分散樹脂(II)-2至(II)-4,但調整所用單體比率及引發劑用量。
-分散樹脂(II)-5之合成-
在1000毫升三頸燒瓶中加入100克1-甲基-2-吡咯啶酮,並在氮氣流下加熱至90℃。在此,滴入84克下列化合物(i-1)、33克甲基丙烯酸苄酯、23克甲基丙烯酸及5.2克V-601(和光純化學品工業公司)之100克1-甲基-2-吡咯啶酮溶液歷2小時。滴入完成後,又攪拌混合物2小時。然後,使反應溶液冷卻至室溫,並加入7升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗,並乾燥而得131克聚合化合物。
藉由滴定測定所得聚合化合物之酸值為69.6毫克KOH/g(計算值:67.3毫克KOH/g)。故可確認聚合反應適當
地進行。利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測得重量平均分子量為12,800。
接著,在1000毫升三頸燒瓶中加入131克前面所得聚合化合物及1.0克對-甲氧基酚,並加入580克1-甲基-2-吡咯啶酮溶解混合物。以裝有冰水之冰浴冷卻混合物。待此混合物溶液溫度達5℃或以下,利用滴液漏斗滴入150克1,8-二吖雙環[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU),歷1小時。滴入完畢後,移除冰浴,並攪拌混合物8小時。加入濃氫氯酸以調整所得反應溶液至pH 7,然後倒入7升水中以沈澱析出聚合化合物。過濾收集沈澱之聚合化合物,以水洗並乾燥,可得113克樹脂化合物(分散樹脂(II)-5)。
以核磁共振儀(1
H-NMR)測量所得樹脂化合物,可確認100%衍生自化合物(i-1)之側鏈已轉變成乙烯-甲基丙烯酸酯基。利用膠體滲透層析法(GPC)以聚苯乙烯為標準材料測得重量平均分子量為10,600。藉由滴定測定所得聚合化合物之酸值為84.7毫克KOH/g(計算值:84.2毫克KOH/g)。
經算術計算得知不飽和當量為415。
-分散樹脂(II)-6至(II)-10之合成-
依前述合成實施例8之合成法合成具下列表11所示性質之分散樹脂(II)-6至(II)-1,但調整所用單體比率及引發劑用量。
在下列實施例122至136及比較例25至29,將說明用於形成液晶顯示元件之彩色濾光片的含顏料硬化性組成物的製備例。
-A1.硬化性組成物之製備-
利用球磨機使包含50份作為顏料之C.I.綠色顏料36及C.I.黃色顏料150依40/60之混合物(平均原顆粒直徑32奈米)、60份(以固體計算約27.0份)BYK2001(BYK化學公司出品之Disperbyk:固體濃度45.1%)、8.0份前面合成之高酸值樹脂(I)-1[酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(A)]、8.5份前面合成之分散樹脂(II)-1[酸值100毫克KOH/g或以上且不飽和當量小於600之樹脂(B)]及103.5份作為溶劑之丙二醇單甲基醚之液體混合並分散15小時而得顏料分散液(P1)。
(A1-2)硬化性組成物(塗布溶液)之製備
由前面所得顏料分散液(P1)依下列組成攪拌混合諸成分可得硬化性組成物溶液。
<組成>
-A2.彩色濾光片之製造-
(A2-1)硬化性組成物層之形成
利用狹縫型模頭塗布機依下列條件將前面所製含顏料的硬化性組成物塗布(狹縫型塗布)在550毫米×650毫米的
玻璃基板上,然後放置塗布薄膜10分鐘,真空乾燥並預烘焙(100℃ 80秒)而形成硬化性組成物層。
*狹縫型塗布條件
(A2-2)曝光和顯影
其後,以2.5仟瓦超高壓汞燈經線幅20微米試驗光罩照射圖案於硬化性組成物層。曝光後,在硬化性組成物層之整個表面塗布有機顯影劑(商品名:CD,富士軟片電子材料公司出品)之10%水溶液,並靜置60秒進行顯影處理。
(A2-3)熱處理
靜置後,依淋浴方式噴純水以洗清顯影溶液,並將做過預烘焙及顯影處理之硬化性組成物層在220℃烘箱中加熱1小時(後烘焙)。於是,硬化性組成物層在玻璃基板上形成著色圖案而獲得彩色濾光片。
-A3.性能評估-
依下法評估前面所得顏料分散液之持久安定性及精細分散度、前面所得硬化性組成物溶液(塗布溶液)之持久安定性、曝光敏感性、和基板之接觸性、顯影性能及以硬化
性組成物在玻璃基板上所形成硬化性組成物層圖案之截面形狀。評估結果列於下面表12。
(A3-1)顏料分散液之持久安定性
在室溫儲存前面所製顏料分散液(P1)一星期後,以E型黏度計(東京Keiki公司製造)測量液體黏度並依下列標準評估。
-評估標準-
(A3-2)顏料分散液之精細分散度
對顏料分散液(P1)以動態光線散射法(不進一步稀釋顏料分散液(P1),利用Nikkiso公司所製Microtrac Nanotrac UPA-EX150)測量顏料平均顆粒尺寸。若顏料平均顆粒尺寸越小,則意指精細分散度越高。
-評估標準-
(A3-3)硬化性組成物之持久安定性
在室溫儲存前面所製硬化性組成物(塗布溶液)一個月後,以E型黏度計(東京Keiki公司製造)測量液體黏度並依下列標準評估。
-評估標準-
A黏度未顯現提升
B黏度比儲存前提升5%或以上且小於10%
C黏度比儲存前提升10%或以上
(A3-4)硬化性組成物層之曝光敏感度
塗布所得硬化性組成物層經10至100毫焦耳/厘米2
範圍內變化曝光量曝光,並以經後烘焙所得圖案線幅變成20微米之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度之解讀為數值越小,則敏感度越高。
(A3-5)顯影性能、圖案之截面形狀及對支撐體之黏着性
藉由光學顯微鏡相片及SEM相片檢視後烘焙所得基板表面及圖案截面形狀。分別依下法,評估顯影性能、圖案之截面形狀及對支撐體之黏着性。評估方法細節及評估標準如下。
<顯影性能>
就前面(A2-2)中之曝光及顯影而言,觀察未照射區(未曝光部分)有無殘渣,並依下列評估標準評估顯影性能。
-評估標準-
<圖案之截面形狀>
觀察並評估所形成著色圖案之截面形狀。圖案之截面形狀最好是正向變尖,而次佳為長方形。逆向變尖則不宜。
<對支撐體之黏着性>
藉由觀察是否產生圖案缺陷,依照下列評估標準做對支撐體之黏着性之評估。
-評估標準-
(實施例123至136)
仿照實施例122製備硬化性組成物,但依照下列表12置換製備實施例122硬化性組成物所用的高酸值樹脂(I)-1及分散樹脂(II)-1,並依照實施例122評估所得彩色濾光片評估結果列於下面表12。
(比較例25至29)
仿照實施例122製備硬化性組成物,但依照下列表12置換製備實施例122硬化性組成物所用的高酸值樹脂(I)-1及分散樹脂(II)-1,並依照實施例122評估所得彩色濾光片評估結果列於下面表12。
由表12結果可知含本發明高酸值樹脂及分散樹脂實施例之硬化性組成物在其溶液狀態具極佳之持久安定性。此外,當此硬化性組成物在支撐體上形成著色圖案時,可得具高曝光敏感度、極佳顯影性能、對支撐體之極佳黏着性及極佳圖案截面形狀的彩色濾光片,而均不用高酸值樹脂及分散樹脂之比較例則辦不到。
其次,將在下面實施例138至152及比較例30至34中說明含顏料的硬化性組成物之製法,其可用於製造作為固態影像擷取元件用之彩色濾光片。
(實施例137)
-B1.光阻溶液之製備-
混合並溶解組成如下之成分以製備光阻溶液。
<光阻溶液之組成>
-B2.具底塗層矽晶片的製造-
在200℃烘箱熱處理6吋矽晶片30分鐘。接著,在此矽晶片上塗布前述光阻溶液而得1.5微米厚度乾膜,並在220℃烘箱加熱此塗布薄膜1小時而形成底塗層。如此,獲得具底塗層之矽晶片。
-B3.顏料分散液之製備-
利用球磨機使包含50份作為顏料之C.I.綠色顏料36及C.I.黃色顏料150依40/60之混合物(平均一次粒徑32奈米)、30份(以固體計算約13.5份)BYK2001(BYK化學公司出品之Disperbyk:固體濃度45.1%)、8.0份前面合成之高酸值樹脂(I)-1[酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(A)]、8.5份前面合成之分散樹脂[酸值100毫克KOH/g或以上且不飽和當量小於600之樹脂(B)]及103.5份作為溶劑之丙二醇單甲基醚之液體混合並分散15小時而得顏料分散液(P2)。
-B4.硬化性組成物(塗布溶液)之製備-
利用前面所得顏料分散液(P2),攪拌及混合下列成分,可得下面硬化性組成物。
<組成>
-B5.利用硬化性組成物製造彩色濾光片及其評估-
(B5-1)圖案形成及敏感度評估
以前面所製硬化性組成物塗布前面B2所得具底塗層之矽晶片,而形成著色層(塗布薄膜)。用100℃熱板熱處理(預烘焙)塗布薄膜120秒,而使此塗布薄膜之乾膜厚度為0.7微米。
其後,利用i-射線階式曝光裝置FPA-3000i5+(Canon公司出品),經具1.5-微米2
島形圖案之圖案光罩,以50至1200毫焦耳/厘米2
範圍之不同曝光量,用365奈米波長光線照射塗布薄膜。
然後,將附有曝光過之塗布薄膜的矽晶片基板放在旋轉淋浴顯影機(Chemitronics公司製之DW-30型)的水平旋轉桌上,並以CD-2000(富士軟片電子材料公司製造)於23℃做漿式顯影歷60秒,而在矽晶片上形成著色圖案。
藉由真空吸附法將具著色圖案之矽晶片固定在水平旋轉盤上。利用旋轉裝置使矽晶片依50rpm之速度轉動,使純水經由矽晶片迴轉中心上方的噴嘴噴淋處理矽晶片,然後噴乾矽晶片。
其後,以測量長度之SEM“S-9260A”(日立高科技公司製造)測量著色圖案之尺寸。評估可得1.5微米圖案線幅之曝光量作為曝光敏感度。曝光敏感度之解讀是數值越小表示有較高的敏感度。測量結果列於下面表13中。
(B5-2)性能評估
(B5-2-1)
為評估敏感度以外之性質,仿照前面實施例122中A3.性能評估(A3-1至A3-3),評估前面所得顏料分散液之持久安定性及精細分散性;硬化性組成物溶液(塗布溶液)之持久安定性、對支撐體之黏着性、顯影性能及硬化性組成物在玻璃基板上硬化所形成硬化性組成物層之圖案截面形狀。評估結果列於下面表13。
此外,圖案截面形狀較佳為長方形,而逆向變尖則不宜。
(B5-2-2)彩色不均勻性之評估
依照下面方法解讀亮度分佈,並基於偏離平均值±5%以內之畫素佔畫素全數目之比率評估彩色不均勻性。評估標準如下。
首先,仿照前面B2方法所得具底塗層之玻璃基板的底塗層上塗布硬化性組成物而形成著色層(塗布薄膜)。用100℃熱板熱處理(預烘焙)塗布薄膜120秒,而使此塗布薄膜之乾膜厚度為0.7微米。由顯微鏡MX-50(Olympus公司製造)所攝取影像解讀此具塗布薄膜的玻璃基板之亮度分佈。
-評估標準-
仿照實施例137製備硬化性組成物,但依照下面表13所示置換用於製備實施例137硬化性組成物之高酸值樹脂(I)-1及分散樹脂(II)-1,並依照實施例137製造彩色濾光片並評估之。評估結果列於下面表13。
仿照實施例137製備硬化性組成物,但依照下面表13所示置換用於製備實施例137硬化性組成物之高酸值樹脂(I)-1及分散樹脂(II)-1,並依照實施例137製造彩色濾光片並評估之。評估結果列於下面表13。
由表13的結果可知含本發明高酸值樹脂及分散樹脂實施例之硬化性組成物可用於作為固態影像擷取元件之彩色濾光片,在其溶液狀態具極佳之持久安定性。此外,當此硬化性組成物在支撐體上形成著色圖案時,可得具高曝光敏感度、極佳顯影性能、對支撐體之極佳黏着性及極佳圖案截面形狀的彩色濾光片,而均不用高酸值樹脂及分散樹脂之比較例則辦不到。
由此等結果,可發現實施例之硬化性組成物,和在製造液晶顯示元件用之彩色濾光片場合一樣,在製造固態影像擷取元件用之彩色濾光片場合亦能實現極佳之圖案形成性。
以下將說明依據本發明第一態樣之實施例。然而,本發明並不局限於下列實施例。
<1>顏料分散組成物,包含具至少一種下列式(1)至(3)所示結構單元之至少一種聚合化合物(A-1)、顏料(B),及溶劑(C):
式中R1
, R2
, R3
, R4
, R5
, R6
, R7
, R8
, R9
, R10
, R11
, R12
, R13
, R14
, R15
, R16
, R17
, R18
, R19
及R20
各自獨立,係氫原子或單
價有機基;A1
,A2
及A3
各自獨立,係氧原子、硫原子或-N(R21
)-,其中R21
係可被取代之烷基;G1
,G2
及G3
各自獨立,係兩價有機基;X及Z各自獨立,係氧原子、硫原子或-N(R22
)-,其中R22
係可被取代之烷基;Y係氧原子、硫原子、可被取代之伸苯基,或-N(R23
)-,其中R23
係可被取代之烷基。
<2>如<1>中所述之顏料分散組成物,其中聚合化合物(A-1)之不飽和當量小於600。
<3>包含具至少一種前述式(1)至(3)所示結構單元之聚合化合物(A-1)、顏料(B)、溶劑(C)及光聚合引發劑(E)的硬化性組成物。
<4>如<3>中所述之硬化性組成物,其中聚合化合物(A-1)之不飽和當量小於600。
<5>如<3>或<4>中所述之硬化性組成物,其中尚包含可光聚合化合物(F)。
<6>包含由<3>至<5>任一硬化性組成物在支撐體所形成著色圖案之彩色濾光片。
<7>彩色濾光片之製法,包含在支撐體上塗布<3>至<5>任一硬化性組成物而形成著色圖案,經光罩曝光塗層,並在曝光後使著色層顯影而形成著色圖案。
以下將說明依據本發明第二態樣之實施例。然而,本發明並不局限於下列實施例。
<8>顏料分散組成物,其包含至少一種酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)及溶劑(C)。
<9>如<8>中所述之顏料分散組成物,其中分散樹脂(A2)包含至少一種前面式(1)至(3)所示之結構單元。
<10>如<8>或<9>中所述之顏料分散組成物,其中樹脂(D)之酸值為120毫克KOH/g至800毫克KOH/g,重量平均分子量為3,000至100,000,在樹脂主鏈含碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵或醯胺鍵單獨或其組合,並具選自-COOH基、-SO3
H基及-OPO3
H2
基之一或多種酸基;而分散樹脂(A-2)之不飽和當量580或以下、酸值30毫克KOH/g至100毫克KOH/g,且重量平均分子量為3,000至100,000,在樹脂主鏈含碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵或醯胺鍵單獨或其組合。
<11>硬化性組成物,包含酸值100毫克KOH/g或以上之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、溶劑(C)及光聚合引發劑(E)。
<12>如<11>中所述之硬化性組成物,其中分散樹脂(A2)包含至少一種前面式(1)至(3)所示之結構單元。
<13>如<11>或<12>中所述之硬化性組成物,其中尚包含可光聚合化合物(F)。
<14>如<11>至<13>中所述之硬化性組成物,其中樹脂(D)之酸值為120毫克KOH/g至800毫克KOH/g,重量平均
分子量為3,000至100,000,在樹脂主鏈含碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵或醯胺鍵單獨或其組合,並具選自-COOH基、-SO3
H基及-OPO3
H2
基之一或多種酸基;而分散樹脂(A-2)之不飽和當量580或以下、酸值30毫克KOH/g至100毫克KOH/g,且重量平均分子量為3,000至100,000,在樹脂主鏈含碳原子間之單鍵、胺基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵或醯胺鍵單獨或其組合。
<15>彩色濾光片,其具由<11>至<14>任一硬化性組成物在支撐體上所形成著色圖案。
<16>彩色濾光片之製法,包含在支撐體上塗布<11>至<14>任一硬化性組成物而形成著色圖案,經圖案光罩曝光塗層,並使曝光後著色層顯影而形成著色圖案。
依據本發明第一態樣及第二態樣,藉由抑制顏料團聚所得顏料分散組成物具極佳之顏料精細分散性、極佳之持久安定性及高色調强度。本發明之顏料分散組成物適用於各種應用,例如塗料、印刷油墨及彩色顯示面板。
依據本發明第一態樣及第二態樣所得彩色硬化性組成物具高敏感性、極佳之持久安定性、高色調强度、極佳和基板的接觸性;在硬化部分可抑制薄膜收縮及彩色密度之下降;具良好顯影性能(很少有顯影殘渣),並能形所具變尖形狀或長方形截面的著色圖案。本發明之彩色硬化性組成物適用於在基板上形成彩色影像(如顏色樣張),或用於製造彩色濾光片而形成固態影像擷取元件或液晶彩色顯示元件等。
此外,依據本發明第一態樣及第二態樣可提供對基板呈極佳接觸性,且著色圖案截面呈變尖形狀或長方形之彩色濾光片,以及製造具極佳彩色濾光片產率之彩色濾光片製造方法。
第1A圖乃顯示形狀最差的圖案。
第1B圖乃顯示形狀最佳的圖案。
第1C圖乃顯示具四個圓角的圖案形狀。
第2A圖乃顯示形狀最差的圖。
第2B圖乃顯示形狀最佳的圖。
第2C圖乃顯示具四個圓角的圖案形狀。
第3A圖乃顯示圖案周圍及諸圖案之間沒有產生殘渣。
第3B圖乃顯示圖案周圍及諸圖案之間殘渣量可以忽視。
第3C圖乃顯示圖案周圍及諸圖案之間有少量殘渣。
第3D圖乃顯示圖案周圍及諸圖案之間有產生殘渣。
第3E圖乃顯示圖案周圍及諸圖案之間有明顯量的殘渣。
Claims (11)
- 一種硬化性組成物,其中包含具至少一種選自下列式(1)至(3)所示結構單元之聚合化合物(A-1)、顏料(B)、溶劑(C)、作為光聚合引發劑(E)的肟化合物,及可光聚合化合物(F):
- 如申請專利範圍第1項之硬化性組成物,其中聚合化合物(A-1)之不飽和當量小於600。
- 一種彩色濾光片,其包含使用如申請專利範圍第1項之硬化性組成物而在支撐體上所形成之著色圖案。
- 一種製造彩色濾光片之方法,包含:在支撐體上塗布如申請專利範圍第1項之硬化性組成物以形成著色層;經圖案光罩曝光塗層;及曝光後使著色層顯影以形成著色圖案。
- 一種顏料分散組成物,其至少包含酸值140毫克KOH/g或以上及酸值700毫克KOH/g或以下之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)及溶劑(C),其中該樹脂(D)為線性聚合物,其包含在該樹脂(D)的主鏈上的碳原子間的單鍵,及在該樹脂(D)側鏈上的至少一酸基,該酸基選自於-COOH基、-SO3 H基及-OPO3 H2 基所組成之群、該顏料(B)的含量相對於該顏料分散組成物的總固體為40質量%至95質量%,該分散樹脂(A-2)具至少一種選自下列式(1)至(3)所示 之結構單元:
- 如申請專利範圍第5項之顏料分散組成物,其中該樹脂(D)之重量平均分子量為3,000至100,000,而該分散樹脂(A-2)之不飽和當量為580或以下、酸值為30毫克KOH/g至100毫克KOH/g,且重量平均分子量為3,000至100,000。
- 一種硬化性組成物,其至少包含酸值140毫克KOH/g或以上及酸值700毫克KOH/g或以下之樹脂(D)、酸值小於100毫克KOH/g且不飽和當量小於600之分散樹脂(A-2)、顏料(B)、溶劑(C)及光聚合引發劑(E),其中該樹脂(D)為線性聚合物,其包含在該樹脂(D)的主鏈上的碳原子間的單鍵,及在該樹脂(D)側鏈上的至少一酸基,該酸基選自於-COOH基、-SO3 H基及-OPO3 H2 基所組成之群、該顏料(B)的含量相對於該顏料分散組成物的總固體為40質量%至95質量%,該分散樹脂(A-2)具至少一種選自下列式(1)至(3)所示結構單元:
- 如申請專利範圍第7項之硬化性組成物,其中更包含可光聚合化合物(F)。
- 如申請專利範圍第7項之硬化性組成物,其中該樹脂(D)之重量平均分子量為3,000至100,000,而該分散樹脂(A-2)之不飽和當量為580或以下、酸值為30毫克KOH/g至100毫克KOH/g,且重量平均分子量為3,000至100,000。
- 一種彩色濾光片,其具有使用如申請專利範圍第7項之硬化性組成物而在支撐體上所形成之著色圖案。
- 一種製造彩色濾光片之方法,包含:在支撐體上塗布如申請專利範圍第7項之硬化性組成物以形成著色層;經圖案光罩曝光塗層;及曝光後使著色層顯影以形成著色圖案。
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