TWI530758B - 用於濾色器之光敏性樹脂組成物及使用該組成物之濾色器 - Google Patents

用於濾色器之光敏性樹脂組成物及使用該組成物之濾色器 Download PDF

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Description

用於濾色器之光敏性樹脂組成物及使用該組成物之濾色器 發明領域
本發明有關一種用於濾色器的光敏性樹脂組成物以及使用該組成物的濾色器。
 發明背景
通常，濾色器被使用於液晶顯示器(LCD)、照相機的濾光器等。濾色器藉由塗覆一精細區域來製造，該區域係在一電荷耦合裝置或一透明基板上以三種或更多種顏色著色。該著色的薄膜通常可以藉由染色法、印刷法、電泳沉積法(EPD)、顏料分散法等來製造。
該染色形成一有色膜，其係藉由在基板上以一染色劑，諸如如明膠等的天然光敏性樹脂、胺基改性的聚乙烯醇、胺基改性的以丙烯醯基為主之樹脂等，然後以直接染料將該圖像染色。。然而，該染色過程可能會變得更複雜和延遲，因為每當需要改變顏色以在同一基板上形成多色薄膜時，該染色過程應包括防印刷。另外，一常用的染料和一樹脂本身通常具有良好的色彩明亮度和色散度，但不具耐光性、耐水性和耐熱性，該等性質為非常重要的特性。例如，偶氮和疊氮化合物被用作染料，但是與顏料類型相比它們具有劣化的耐熱性和耐久性的問題。
該印刷法藉由印刷一印墨以形成一有色膜，該印墨係藉由將一顏料分散到一熱固性或光固性樹脂中且利用熱或光將其固化來製備。與其它方法相比該方法可能降低材料成本，但在形成精細和精確圖像以及在獲得均勻的薄膜層有困難。韓國專利早期公開號1995-7003746揭露了一種以噴墨方法製備濾色器的方法。然而，該方法也具有與染色法相同的劣化的耐久性和耐熱性的問題，因為該方法也使用從噴嘴分散的一用於濾色器的染料型光敏性樹脂組成物，以完成精細和精確的彩色印刷。
另外，韓國專利早期公開號1993-7000858和1996-0029904揭露了使用電沉澱法的電泳沉積(EPD)。因為包括顏料，該電泳沉積(EPD)可以形成一具有優異的耐熱性和耐光性的精確的彩色膜。然而，當未來對於更精緻的像素需要更精細的電極圖案時，可能難以將該方法應用於需要高精緻度(完善度)的濾色器，因為有色薄膜的兩端可能會被變髒或變厚，其係由於電阻。
通過重複一系列過程，例如在包括黑底的透明基板上對包括著色劑的光聚合物組成物進行塗覆、曝光、顯影、和固化，顏料分散法能形成著色的膜。該顏料分散法可以改善作為濾色器的非常重要特性的耐熱性和耐久性，並且可以均勻地保持膜的厚度。作為實例，韓國專利特許公開號1992-7002502和1995-7000359、韓國專利公開號1994-0005617、以及韓國專利特許公開號1995-0011163公開了一種使用顏料分散法來製備用於濾色器的光敏性樹脂組成物的方法。
當依顏料分散法來製備用於濾色器的光敏性樹脂組成物時，該組成物通常包括黏合劑樹脂、光聚合性單體、光聚合引發劑、環氧樹脂、溶劑、以及其它添加劑。例如，該黏合劑樹脂包括在日本專利早期公開號平7-140654和10-254133中的含羧基的以丙烯醯基為主之共聚物(A)。
該濾色器在製造過程中經過許多化學處理來製備。因此，彩色光敏性樹脂必須具有一顯影範圍和耐化學性，使得其可以達成濾色器的產量改善以保持在上述條件下形成的圖案。
尤其是傳統的彩色液晶顯示器(LCD)通常藉由下述來製造：製備與其上設置有TFT的操作基板不同的用於顯示彩色圖像的濾色器基板，然後將它們連接在一起。然而，由於在連接過程中它們具有低的排列準確度，它們必須具有寬度大的遮光層。因此，很難增加其之開口率(aperture ratio)(可透光面積與總像素面積的比率)。此外，由於近來液晶顯示器(LCD)的玻璃基板和液晶顯示器(LCD)之LCD螢幕近來逐漸變大，真空下在液晶注射過程中，使液晶組成物在基板的前方曝光需要較長的時間。因此，已經提出一種方法以明顯降低印刷一密封材料和滴液一用於整體塗覆的液晶所需的時間，但其具有使排列精確度嚴重惡化的排列問題。
另一方面，已經提出了一種在TFT彩色液晶顯示器(LCD)的操作TFT陣列基板上形成濾色器的方法。由於濾色器基板是非必要的，該方法具有簡單排列的優點，以及在經由濺射方法製造一透明基板後，藉由連接兩個基板而具有增加的開口率。
然而，當在TFT陣列基板上形成濾色器時，藉由使用普通的正型光敏性樹脂組成物以光刻法在濾色器上形成。因此，該光敏性樹脂膜必需在形成電極之後被去除。換句話說，一像素電極被形成，其係藉由在濾色器的彩色像素上形成透明電極層、在其上塗覆正型光阻劑且對其圖案化、將其暴露於光及對其進行顯影。然後，用光阻剝離劑(resist stripper)剝離並去除像素電極上殘留的光敏性樹脂膜。因此，光敏性樹脂組成物需要對光阻剝離劑的耐受性。然而，傳統的光敏性樹脂組成物具有微弱的耐剝離劑性。
根據傳統技術，一像素電極係藉由在濾色器上形成一具有耐剝離劑的像素保護層來製造。此外，一像素電極可藉由在沒有塗覆一像素保護層下，長時間於低溫下使用剝離劑並剝離正型光阻劑來製造。
然而，由於這些傳統技術具有劣化產率和生產效率的問題，因此它們需要較多的步驟和較長的時間。為了解決這些問題，已經提出了另一種方法，該方法包括使用一輻射敏感組成物，該組成物與COA法中形成彩色層的固化層的剝離劑溶液相比具有小於5%的膨脹率。此外，一濾色器可以具有改善的熱聚合交聯作用，其係藉由使用一熱聚合交聯劑中的多官能脂環族環氧化合物和作為光熱聚合引發劑的二苯甲酮基過氧化物。根據該方法，一濾色器可以在低溫下和短時間內固化，並且可以因此具有優異的耐久性和緊密接觸性能。然而，當一較傳統技術具較高圖像品質的較大螢幕的需求日益增加，需要具較高開口率和較高性能的濾色器。
 發明概要
本發明一方面提供了一種具有優異的耐熱性和耐化學性的用於濾色器的光敏性樹脂組成物。
本發明的另一個方面提供了一種利用用於濾色器的光敏性樹脂組成物製造的濾色器。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於濾色器的光敏性樹脂組成物，該光敏性樹脂組成物包括：(A)包含由以下化學式1表示的結構單元的共聚物；(B)以丙烯醯基為主之光聚合單體；(C)光聚合引發劑；(D)顏料；以及(E)溶劑。
[化學式1]
在化學式1中，R1和R2各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，並且Y選自由以下化學式2至4表示的結構：
[化學式2]
[化學式3]
[化學式4]
在化學式2至4中，R3至R6各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及X1至X5各自獨立地是H、鹵素、羥基基團、取代或未取代的胺基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、烯丙基基團、以及C6至C30芳基基團。
該用於濾色器的光敏性樹脂組成物可能包括：1至60 wt%共聚物(A)，其包含由以下化學式1表示的結構單元的；0.5至20 wt%的以丙烯醯基為主之光聚合單體(B)；0.1至10 wt%的光聚合引發劑(C)；0.1至40 wt%的顏料(D)；以及平衡量的溶劑(E)。
由以下化學式1表示的該結構單元可能以基於共聚物(A)的總重量之0.05至50 wt%的量被包括，尤特別地為0.1至30 wt%的量。
包含由以下化學式1表示的結構單元的共聚物(A)可能具有3,000到500,000 g/mol的重量平均分子量(Mw)。
包含由以下化學式1表示的結構單元的共聚物可能具有20至200 mgKOH/g的酸值。
包含由以下化學式1表示的結構單元的共聚物(A)可能進一步包括由以下化學式5至9表示的結構單元中的至少一種：
[化學式5]
[化學式6]
[化學式7]
[化學式8]
[化學式9]
在化學式5至9中，R7、R8、R10、R12、R14和R16是相同或不同的，並且是氫或C1至C10烷基基團；R9是氫、鹵素、羥基基團、羧基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、或COR'COOH(其中，R'是取代或未取代的C1至C20伸烷基基團、或取代或未取代的C1至C20伸烷氧基基團)；R11是羧基基團或CONHR"(其中，R"是取代或未取代的C1至C20烷基基團、或取代或未取代的C6至C30芳基基團)，R13是羧基基團，R11和R13可選地彼此稠合以形成環；R15是取代或未取代的C6至C30芳基基團；R17是取代或未取代的C1至C20烷基基團、或取代或未取代的C6至C30芳基基團；以及m是從1到5範圍的整數。
當由化學式5至9表示的結構單元的莫耳數分別為n1、n2、n3、n4和n5時，5n1 50，1n2 20，5n3 20，10n4 100以及10n5 100。
該光敏性樹脂組成物可能進一步包括一添加劑，其係選自分散劑；丙二酸；3-胺基-1,2-丙二醇；包含乙烯基或(甲基)丙烯醯氧基的矽烷基耦合劑；流平劑；氟基表面活性劑；自由基聚合引發劑；以及其等的混合物。
根據本發明的另一方面，提供了一種利用用於濾色器的光敏性樹脂組成物製造的濾色片。
在下文中，將對本發明的實施方式進行詳細描述。
由於光敏性樹脂組成物具有優異的耐熱性和耐化學性，因此當在TFT陣列基板上形成濾色器時其可以被有效地應用以確保高的開口率。
具體實施方式
在下文中，將詳細地描述本發明的例示性實施方式。 然而，這些實施方式僅是例示性的而不限制本發明。
如在本文中所使用的，當沒有另外提供具體定義時，術語“烷基基團”可能指C1至C20烷基基團，術語“芳基基團”可能指C6至C30芳基基團，術語“芳烷基基團”可能指C7至C30芳烷基基團，術語“伸烷基基團”可能指C1至C20伸烷基基團，以及術語“伸烷氧基基團”可能指C1至C20伸烷氧基基團。
如在本文中所使用的，當沒有另外提供具體定義時，術語“取代的”可能指代替官能基團中的至少一個氫用選自以下的取代基取代：鹵素(F、Cl、Br或I)、羥基基團、氰基基團、亞胺基基團(=NH、=NR，R是C1至C10烷基基團)、胺基基團(-NH2、-NH(Ra)、-N(Rb)(Rc)，Ra至Rc各自獨立地是C1至C10烷基基團)、甲脒基基團、肼或腙基團、羧基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、取代或未取代的C6至C30芳基基團、取代或未取代的C3至C30環烷基基團、取代或未取代的C3至C30雜芳基基團、以及取代或未取代的C2至C30雜環烷基基團。
如在本文中所使用的，當沒有另外提供具體定義時，術語“雜”可能指官能基團中包含選自N、O、S和P中的至少一個雜原子。
根據本發明一個具體實施例之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其包括：(A)一共聚物，其包含由以下化學式1表示的結構單元；(B)以丙烯醯基為主之可光聚合單體；(C)光聚合引發劑；(D)顏料；以及(E)溶劑：
[化學式1]
在化學式1中，R1和R2各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及Y選自由以下化學式2至4表示的結構，
[化學式2]
[化學式3]
[化學式4]
在化學式2至4中，R3至R6各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及X1至X5各自獨立地是H、鹵素、羥基基團、取代或未取代的胺基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、烯丙基基團、以及C6至C30芳基基團。
根據一個具體實施例之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其可能進一步包括其它添加劑(F)。
由於光敏性樹脂組成物具有優異的耐熱性和耐化學性，因此當在TFT陣列基板上形成濾色器時其可以被有效地應用以確保高的開口率。
在下文中，詳細地說明根據本發明一個具體實施例之用於濾色器的光敏性樹脂組成物的每一種組分。
(A)包含由化學式1表示的結構單元的共聚物
該共聚物藉以下方式獲得：使一包含至少一個羧基基團的第一烯鍵不飽和單體和一可與該第一烯鍵不飽和單體共聚合的第二烯鍵不飽和單體共聚合，且使該產物與具有雙鍵、羧基基團或酯基團的化合物反應。
第一烯鍵不飽和單體可能包括(甲基)丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸、馬來酸酐或其等的組合。
基於第一烯鍵不飽和單體和第二烯鍵不飽和單體的總和，第一烯鍵不飽和單體可能以1至50 wt%的量被包括，特別是3至40 wt%的量，並且更特別是5至30 wt%的量。當以丙烯醯基為主之黏合劑樹脂被包括在該範圍內時，可能獲得期望的可顯影性(developability)、耐熱性、以及耐化學性。
第二烯鍵不飽和單體包括但不限於以下之化合物：芳香乙烯基化合物，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基苄基甲醚等；不飽和羧酸酯化合物，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苯酯等；不飽和羧酸胺基烷基酯化合物，例如(甲基)丙烯酸-2-胺基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-二甲基胺基乙酯等；羧酸乙烯基酯化合物，例如醋酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等；不飽和羧酸縮水甘油酯化合物，例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等；乙烯基氰化合物，例如(甲基)丙烯腈等；以及不飽和醯胺化合物，例如(甲基)丙烯醯胺等。這些化合物可以分別單獨使用或作為兩種或更多種的混合物使用。
含有雙鍵、羧基基團或酯基團的化合物可能包括肉桂醇、三丙烯酸季戊四醇酯或丙烯酸-2-羥基乙酯。基於100重量份的由第一單體和第二單體的共聚合產生的共聚物，含有雙鍵、羧基基團或酯基團的化合物可能以0.05至50重量份的量被包括。在上述範圍內，可以提供加工所欲的可顯影性，並且可以改善圖案成形和耐熱性、耐化學性等。
按照該製造方法製備的共聚物(A)包括由以下化學式1表示的結構單元：
[化學式1]
在化學式1中，R1和R2各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及Y選自由以下化學式2至4表示的結構，
[化學式2]
[化學式3]
[化學式4]
在化學式2至4中，R3至R6各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及X1至X5各自獨立地是H、鹵素、羥基基團、取代或未取代的胺基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、烯丙基基團、以及C6至C30芳基基團。
共聚物(A)因包括雙鍵、羧基基團或酯基團之由化學式1表示的結構單元而具有改善的可顯影性，並且因包括雙鍵之結構單元還具有改善的敏感性。
基於共聚物(A)的總重量，由以下化學式1表示的結構單元可能以0.05至50 wt%的量被包括，並且更特別地0.1到30 wt%的量。當由以下化學式1表示的結構單元被包括在該範圍內時，此有利於獲得適於加工的可顯影性、耐熱性、和耐化學性。
在實現精細圖案和獲得優異的耐熱性和耐化學性方面(其對於經由COA步驟製造的濾色器是重要的因素)，共聚物(A)可能進一步包括由以下化學式5至9表示的結構單元。
[化學式5]
[化學式6]
[化學式7]
[化學式8]
在化學式5至9中，R7、R8、R10、R12、R14和R16是相同或不同的，並且是氫或C1至C10烷基基團，R9是氫、鹵素、羥基基團、羧基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、或COR'COOH(其中，R'是取代或未取代的C1至C20伸烷基基團、或取代或未取代的C1至C20伸烷氧基基團)，R11是羧基基團或CONHR"(其中，R"是取代或未取代的C1至C20烷基基團、或取代或未取代的C6至C30芳基基團)，R13是羧基基團，或者R11和R13可選地彼此稠合以形成環，R15是取代或未取代的C6至C30芳基基團，R17是取代或未取代的C1至C20烷基基團、或取代或未取代的C6至C30芳基基團，以及m是從1到5範圍的整數。
當共聚物(A)包括化學式5至9的所有結構單元時，每個結構單元的莫耳數為n1、n2、n3、n4和n5，且n1、n2、n3、n4和n5在以下範圍內：5n1 50、1n2 20、5n3 20、10n4 100以及10n5 100。當由化學式5至9表示的結構單元被包括在 上述範圍內時，可能確保適當的可顯影性和耐熱性、耐化學性。
提供由化學式5至9表示的結構單元的單體具有與包括在將在之後描述的光聚合性單體中的光學反應官能基團類似的結構。將在之後描述的光聚合引發劑所引發的自由基被加入到提供由化學式5至9表示的結構單元的單體中，並且藉由光聚合反應來產生共聚物(A)中的交聯鍵。
藉由提供由化學式5至9表示的結構單元的單體而形成的光學交聯，其之程度(交聯的程度)可能基於將在以下描述的以丙烯醯基為主之可光聚合單體對光聚合引發劑的組成比來決定，因此，交聯的程度可能基於以丙烯醯基為主之可光聚合單體對光聚合引發劑的組成比來調整。
共聚物(A)可能具有一重量平均分子量，其是3,000至500,000g/mol，並且特別是5,000至50,000g/mol。當共聚物的重量平均分子量在該範圍內時，可以改善光敏性樹脂組成物的可顯影性。
共聚物(A)可能具有一酸值，其是20至200mg/g，並且特別是50至200mgKOH/g。當該共聚物的酸值在以上範圍內時，可以改善光敏性樹脂組成物的可顯影性。
基於光敏性樹脂組成物的總重量，共聚物(A)可能以1至60wt%的量被包括，特別是5至50wt%的量。當共聚物(A)在以上範圍內時，鹼性顯影溶液的可顯影性可能是優異的，由於良好的交聯使表面粗糙度降低，並且由於良好的耐化學性可能使圖案不會被剝離。
(B)以丙烯醯基為主之可光聚合單體
在一個具體實施例中的以丙烯醯基為主之光聚合性單體(B)包括二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸-1,4-丁二醇酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、二丙烯酸二季戊四醇酯、三丙烯酸二季戊四醇酯、五丙烯酸二季戊四醇酯、六丙烯酸季戊四醇酯、雙酚A二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、酚醛環氧丙烯酸酯(novolacepoxy acrylate)、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、二甲基丙烯酸三甘醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸-1,4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸-1,6-己二醇酯等。
基於用於濾色器的光敏性樹脂組成物的總重量，以丙烯醯基為主之可光聚合單體可能以0.5至20 wt%的量被包括。在上述範圍內，該組成物以鹼性顯影溶液可能形成具有清晰邊緣和具有優異顯影的圖案。
(C)光聚合引發劑
本發明一個具體實施例中的光聚合引發劑(C)可能包括三嗪基化合物、苯乙酮基化合物、二苯甲酮基化合物、噻噸酮基化合物、苯偶姻基化合物、肟基化合物等。
三嗪基化合物可以包括2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3',4'-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4'-甲氧基萘基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對甲苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-聯苯基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、二(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘並-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘並-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-三氯甲基(胡椒基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4'-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等。
苯乙酮基化合物可能包括2,2'-二乙氧基苯乙酮、2,2'-二丁氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮(2-hydroxy-2-methyl propinophenone)、對叔丁基三氯苯乙酮、對叔丁基二氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、2,2'-二氯-4-苯氧基苯乙酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-嗎啉代丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁-1-酮等。
二苯甲酮基化合物可能包括二苯甲酮、苯甲酸苯甲醯酯、苯甲酸苯甲醯甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4,4'-二(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3'-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮等。
噻噸酮基化合物可能包括噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮等。
苯偶姻基化合物可能包括苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻***、苯偶姻異丙醚、苯偶姻異丁醚(安息香異丁醚)、苄基二甲基縮酮等。
肟基化合物可能包括2-(鄰苯甲醯肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮和1-(鄰乙醯基肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯)-9H-哢唑-3-基]乙酮等。
該光聚合引發劑除了上述光聚合引發劑(C)之外，可能包括哢唑基化合物、二酮基化合物、硼酸鋶基化合物、重氮基化合物、聯咪唑基化合物等。
基於光敏性樹脂組成物的總重量，該光聚合引發劑(C)可能以0.1至10 wt%的量被包括。當其被包括在該範圍內時，在圖案形成步驟中當暴露於光時，可以引起充分的光聚合反應。此外，在光聚合反應以後剩下的未反應的引發劑可能不會劣化透光率。
(D)顏料
對於顏料(D)，可以使用具有諸如紅色、綠色、藍色、黃色或紫色的顏色的顏料。該顏料可能包括以蒽醌為主的顏料、縮合多環顏料(如二萘嵌苯基顏料等)、酞菁顏料、偶氮基顏料等。可以單獨使用或以兩種或更多種的組合來使用它們。兩種或更多種顏料的組合對於調節最大吸收波長、交叉點、串擾等是較佳的。
顏料(D)可以被製備成顏料分散體並被包括在用於濾色器的光敏性樹脂組成物中。
另外，可能使用分散劑以使得顏料(D)組分可均勻分散。該分散劑可能包括：一非離子、陰離子或陽離子分散劑，例如聚伸烷基二醇及其酯類、聚氧化烯、多元醇酯氧化烯添加劑、醇氧化烯加成產物、磺酸酯類、磺酸鹽類、羧酸酯類、羧酸鹽類；一烷基醯胺氧化烯添加劑；一烷基胺等。這些分散劑可能單獨使用或以兩種或更多種的組合使用。
此外，含羧基的以丙烯醯基為主之樹脂以及分散劑可能加入到顏料中，以便改善顏料分散體的穩定性和像素圖案。
顏料(D)具有在10至80 nm範圍內的原始粒徑。在另一個具體實施例中，顏料(D)具有在10至70 nm範圍內的原始粒徑。當顏料(D)具有在上述範圍內的原始粒徑時，其在顏料分散體中具有優異的穩定性，並且可能不劣化像素的解析度。
基於光敏性樹脂組成物的總量，顏料(D)可能以0.1至40 wt%的量被包括。當在該範圍內使用顏料時，可能改善著色效果和可顯影性。
(E)溶劑
溶劑(E)可能包括乙二醇乙酸酯、乙基溶纖劑、乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、聚乙二醇等。該溶劑還可能包括：乙二醇化合物，如乙二醇、二乙二醇等；二醇醚化合物，如乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、乙二醇二***、二乙二醇二甲醚等；二醇醚乙酸酯化合物，如乙二醇單***乙酸酯、二乙二醇單***乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯等；丙二醇類，如丙二醇等；丙二醇醚化合物，如丙二醇單甲醚、丙二醇單***、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二***、二丙二醇二***等；丙二醇醚乙酸酯化合物，如丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單***乙酸酯等；醯胺化合物，如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等；酮化合物，如甲乙酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、環己酮等；石油化合物，如甲苯、二甲苯、溶劑石腦油等；酯化合物，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯等。這些溶劑可能單獨使用或以兩種或更多種的組合來使用。
基於光敏性樹脂組成物的總重量，溶劑(E)以平衡量或以20至90 wt%的量被包括。當溶劑被包括在該範圍內時，光敏性樹脂組成物可能具有優異的塗覆性能。此外，當其被塗覆至1 μm厚或更厚時，其可以保持平整度。
(F)其它添加劑
除了如以上提及的(A)至(E)之組分外，用於濾色器的光敏性樹脂組成物還可以進一步包括分散劑以便使顏料(D)均勻地分散在溶劑(E)中。
光敏性樹脂組成物可能包括其它添加劑，如：丙二酸，3-胺基-1,2-丙二醇，含有乙烯基基團或(甲基)丙烯醯氧基基團的矽烷基耦合劑，流平劑，氟基表面活性劑，自由基聚合引發劑等，以便防止在塗覆過程中的污點或斑點以及因未顯影而有殘留物產生，並且控制流平。取決於期望的性能，這些添加劑可能以一經調整的量被包括。
根據一個具體實施例之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其藉由旋塗、狹縫塗布等的方法在具有500至1500厚的SiNx(保護層)的裸玻璃基板上塗覆至3.1到3.4 μm厚。在塗覆後，藉光輻射形成濾色器所需要的圖案。當以鹼性顯影溶液處理塗覆層以溶解未輻射的部分時，形成了於濾色器的圖案。根據R、G、B的色彩數重複該過程多次，以獲得具有期望圖案的濾色器。在該過程中，可以藉光化射線加熱或固化所顯影的圖像圖案以改善抗裂性、耐溶劑性等。
通常，由於負型光敏性樹脂不易於藉有機溶劑剝離，其殘留物可能會污染下層。另外，與正性光敏性樹脂相比，其具有較弱的對下層的緊密接觸性(黏附性)，該特性增加了其之底切(undercut)。根據本發明的具體實施例，用於濾色器的光敏性樹脂組成物可能改善這樣的負型光敏性樹脂的耐剝離劑性，可以抑制下層的污染，並且可以改善與下層的緊密接觸性。
以下實施例更詳細地說明本發明。然而，應當理解，本發明不受限於這些實施例。
合成實施例1至6
基於所用單體的總重量，將8 wt%的2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)作為引發劑置於帶有冷卻器和攪拌器的燒瓶中，並且將下表1中所示的單體以所示的重量比加入到燒瓶中。然後，基於100重量份的引發劑和單體的總量，將200重量份的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)作為溶劑置於燒瓶中。在氮氣氣氛下，緩慢攪拌該混合溶液。藉由將所得的反應溶液加熱至達到80℃然後將其攪拌8小時來製備包含脂族烴的共聚物。經由上述方法製備的共聚物(A)溶液中的固體含量為30 wt%，並且藉利用凝膠滲透色譜法(GPC)測得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量在13,000至15,000的範圍內。
合成實施例7至9：含有化學式1的結構單元的共聚物的製備
將按照合成實施例1至3合成的100wt%的共聚物置於帶有冷卻器和攪拌器的燒瓶中，並且將7wt%的肉桂醇(由Aldrich公司生產)置於該燒瓶中，然後在氮氣氣氛下緩慢攪拌。
藉由將所得的反應溶液加熱至達到50℃並將其攪拌12小時來製備分別含有以下化學式10至12的結構單元的共聚物。
測量所製備的共聚物的重量平均分子量、酸值以及由化學式1表示的重複單元的含量，並且測量結果列於下表2中。
在化學式10至12中，a到i藉單體的量來確定。
合成實施例10至12：含有化學式1的結構單元的共聚物的製備
分別含有由以下化學式13至15表示的結構單元的共聚物按照與合成實施例7至9相同的方法製備，不同之處在 於，使用11wt%的三丙烯酸季戊四醇酯(由Adrich公司生產)代替肉桂醇。測量所製備的共聚物的重量平均分子量、酸值以及由化學式1表示的重複單元的含量，並且在下表2中顯示測量結果。
在化學式13至15中，a'到i'是基於所用單體的含量而決定的值。
實施例1至6：用於濾色器的光敏性樹脂組成物的製備
利用在下表3中描述的組分來製備光敏性樹脂組成物。首先，將光聚合引發劑溶解到溶劑中，並在室溫下攪拌2小時。隨後，加入聚合的以丙烯醯基為主之共聚物(A)和由合成實施例7至12獲得的以丙烯醯基為主之可光聚合單體，並在室溫下攪拌2小時。根據本說明書的一個具體實施例之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其係藉由將顏料分散溶液置於混合溶液中並在室溫下攪拌該混合溶液1小時來製備。將製備的組成物過濾三次以除去雜質。
比較例1至3：用於濾色器的光敏性樹脂組成物的製備
用於濾色器的光敏性樹脂組成物按照與實施例1至6相同的方法來製備，不同之處在於，使用在合成實施例4至6中合成的共聚物係用作為丙烯酸類共聚物(A)。
實驗實施例
對剝離液耐受性的評價
依實施例1至6和比較例1至3製備的每一種光敏性樹脂組成物，其對剝離液的耐受性被評價。
使用旋轉式塗覆機(由KDNS公司生產，K-Spin8)將按照實施例1至6和比較例1至3製備的光敏性樹脂組成物施加在一裸透明圓形玻璃基板上以及在一塗覆有厚度為500的氮化矽(SiNx)的玻璃基板上。
藉由以加熱板在80℃下進行軟烘烤150秒，以輸出(功率)為60 mJ的曝光器(由Nikon公司生產，I10C)進行曝光步驟，利用顯影劑在25℃的顯影溫度下顯影60秒，進行清洗步驟60秒，以及進行旋轉式乾燥步驟25秒，來進行顯影步驟。
於此，使用1wt%的氫氧化鉀水溶液作為顯影液。隨後，在烘箱中在230℃下進行硬烘烤30分鐘，並且在70℃的剝離液(由J.T.Baker公司生產，PRS-2000)中進行浸入步驟10分鐘。然後，用去離子水(DIW)進行清洗步驟並進行乾燥。
使用顏色分析器(其是一種分光光度計，Otsuka Electronics公司，MCPD3000)來測量以上製備的光敏性樹脂組成物的膜的顏色變化，並且使用光學顯微鏡來觀察剝離狀態。結果示於下表4中。
<顏色變化>
-　當以剝離液處理後的顏色變化較弱時：極佳
-　當以剝離液處理後的顏色變化中等時：不充分
-　當以剝離液處理後的顏色變化較強時：有瑕疵
<剝離狀態>
-　當光敏性樹脂組成物的膜沒有剝離時：極佳
-　當光敏性樹脂組成物的膜部分剝離時：不充分
-　當大部分光敏性樹脂組成物的膜剝離時：有瑕疵
耐熱性
藉由使用按照實施例1至6以及比較例1至3製備的光敏性樹脂組成物來評價剝離液的耐熱性。
使用旋轉式塗覆機(由KDNS公司生產，K-Spin8)將按照實施例1至9以及比較例1至9製備的光敏性樹脂組成物施加在一裸透明圓形玻璃基板上以及在一塗覆有厚度為500 的氮化矽(SiNx)的玻璃基板上，使其具有3 μm的厚度。
藉由以加熱板在80℃下進行軟烘烤步驟150秒，以輸出(功率)為60 mJ的曝光器(由Nikon公司生產，I10C)進行曝光步驟，利用顯影劑在25℃的顯影溫度下進行顯影步驟60秒，進行清洗步驟60秒，以及進行旋轉式乾燥步驟25秒，來進行顯影步驟。這裡，使用1wt%的氫氧化鉀水溶液作為顯影液。隨後，在烘箱中在230℃下進行硬烘烤步驟30分鐘並測量顏色，然後，在烘箱中在230℃下再進行烘烤步驟2小時並利用分光光度計(由Otsuka Electronics生產，MCPD3000)測量顏色變化。測量結果示於下表4中。
<耐熱性>
-　當在230℃的烘箱中熱處理2小時後的顏色變化較弱時：極佳
-　當在230℃的烘箱中熱處理2小時後的顏色變化中等時：不充分
-　當在230℃的烘箱中熱處理2小時後的顏色變化較強時：有瑕疵
在表4中，◎代表極佳，△代表不充分，×代表有瑕疵。
如表4所示，按照本申請公開內容的實施例1至6製備的光敏性樹脂組成物形成的膜，其具有在以剝離液處理後很少的顏色變化、很少的膜剝離以及極佳的耐熱性。由該結果可以看出：按照本說明書的一個具體實施例來製備的光敏性樹脂組成物，其具有極佳的對剝離液和熱的耐受性。
雖然已經結合目前被認為是可實施的例示性具體實施例來描述本發明，但應當理解，本發明不限於所揭露的具體實施例，相反的，本發明旨在包括被包含於所附申請專利範圍的精神和範圍內的各種變化和同等的調配。以上提及的具體實施例是例示性的，但不以任何方式限制。

Claims (8)

  1. 一種用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其包括：(A)包含由化學式1表示的結構單元的共聚物；(B)以丙烯醯基為主之可光聚合單體；(C)光聚合引發劑；(D)顏料；以及(E)溶劑： 其中，在化學式1中，R1和R2各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及Y選自由以下化學式2至4表示的結構， 其中，在化學式2至4中，R3至R6各自獨立地是H、或取代或未取代的C1至C20烷基基團，以及X1至X5各自獨立地是H、鹵素、羥基基團、取代或未取代的胺基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、烯丙基基團、以及C6至C30芳基基團，其中，包含由化學式1表示之結構單元的該共聚物(A)進一步包括由以下化學式5至7及9表示的結構單元中的至少一種： 其中，在化學式5至9中，R7、R8、R10、R12和R16是相同或不同的，且是氫或C1至C10烷基基團；R9是氫、鹵素、羥基基團、羧基基團、取代或未取代的C1至C20烷基基團、或COR’COOH(其中，R’是取代或未取代的C1至C20伸烷基基團、或取代或未取代的C1至C20伸烷氧基基團)；R11是羧基基團或CONHR”(其中，R”是取代或未取代的C1至C20烷基基團、或取代或未取代的C6至C30芳基基團)，R13是羧基基團，或R11和R13可選地彼此稠合以形成環；R17是取代或未取代的C1至C20烷基基團、或取代或未取代的C6至C30芳基基團；以及m是從1到5範圍的整數。
  2. 根據申請專利範圍第1項之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其中，所述用於濾色器的光敏性樹脂組成物包括：1至60wt%之該共聚物(A)，其包含由化學式1表示的結構單元；0.5至20wt%之該以丙烯醯為主之光聚合性單體(B)；0.1至10wt%之該光聚合引發劑(C)；0.1至40wt%之該顏料(D)；以及平衡量的之該溶劑(E)。
  3. 根據申請專利範圍第1項之用於濾色器的光敏性樹脂組 成物，其中，基於該共聚物(A)的總重量，該組成物包括0.05至50wt%的量之由化學式1表示的該結構單元。
  4. 根據申請專利範圍第1項之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其中，包含由化學式1表示的結構單元的該共聚物(A)具有3,000至500,000g/mol的重量平均分子量(Mw)。
  5. 根據申請專利範圍第1項之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其中，包含由化學式1表示的結構單元的該共聚物(A)具有20至200mgKOH/g的酸值。
  6. 根據申請專利範圍第1項之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其中，當由化學式5、6、7、9表示的該結構單元的莫耳數分別為n1、n2、n3和n5時，5n1 50、1n2 20、5n3 20和10n5 100。
  7. 根據申請專利範圍第1項之用於濾色器的光敏性樹脂組成物，其中，該光敏性樹脂組成物進一步包括一添加劑，其係選自分散劑、丙二酸、3-胺基-1,2-丙二醇、含有乙烯基或(甲基)丙烯醯氧基的矽烷基耦合劑、流平劑、氟基表面活性劑、自由基聚合引發劑、以及其等的混合物。
  8. 一種濾色器，其係利用根據申請專利範圍第1至7項中任一項之用於濾色器的光敏性樹脂組成物所製造。
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