TWI614575B - 感光性樹脂組合物 - Google Patents

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Abstract

一種感光性樹脂組合物。感光性樹脂組合物包括一著色劑、一樹脂材料以及一單體。著色劑和單體混合於樹脂材料中。樹脂材料包括一第一樹脂和一第二樹脂，第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，且第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%。樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%。

Description

感光性樹脂組合物
本揭露內容是有關於一種感光性樹脂組合物，特別是一種用於彩色濾光層的感光性樹脂組合物。
彩色液晶顯示裝置採用彩色濾光層以呈現彩色的顯示畫面，而彩色濾光層的光學特性對於彩色液晶顯示裝置的光學顯示效果具有關鍵的影響。
彩色濾光層包括不同顏色的光阻層，例如包括紅色光阻層、綠色光阻層和藍色光阻層，在製程時通常需要分別製作不同顏色的光阻層。
本揭露內容係有關於一種感光性樹脂組合物。實施例之感光性樹脂組合物中，樹脂材料之第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%，且樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%，因而可以提高感光性樹脂組合物的塗佈均勻性，提高以其塗佈而製成的光阻彩色層的膜厚均勻性，進而提供較佳的光學特性。
根據本揭露內容之一實施例，係提出一種感光性樹 脂組合物。感光性樹脂組合物包括一著色劑、一樹脂材料以及一單體。著色劑和單體混合於樹脂材料中。樹脂材料包括一第一樹脂和一第二樹脂，第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，且第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%。樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧彩色濾光層
100‧‧‧玻璃基板
100B、100G、100R‧‧‧光阻彩色層
110‧‧‧擋牆
120‧‧‧塗層
130‧‧‧區域
2B-2B’、3B-B’、4B-4B’‧‧‧剖面線
BM‧‧‧黑色矩陣
S1、S2‧‧‧曲線
第1圖繪示一種彩色濾光層之剖面示意圖。
第2A圖~第4B圖繪示根據本揭露內容之實施例和比較例的感光性樹脂組合物所製作之塗層的測試方法。
第5圖繪示根據本揭露內容之實施例和比較例之感光性樹脂組合物所製作之塗層的膜厚示意圖。
本揭露內容之實施例之感光性樹脂組合物中，樹脂材料之第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%，且樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%，因而可以提高感光性樹脂組合物的塗佈均勻性，提高以其塗佈而製成的光阻彩色層的膜厚均勻性，進而提供 較佳的光學特性。實施例所提出的組成為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些組成加以修飾或變化。
根據本揭露內容之實施例，係提供一種感光性樹脂組合物。感光性樹脂組合物包括一著色劑、一樹脂材料以及一單體。著色劑和單體混合於樹脂材料中。樹脂材料包括一第一樹脂和一第二樹脂，第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，且第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%。樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%。
根據本揭露內容之實施例，感光性樹脂組合物例如可以是彩色濾光層的彩色光阻層，一些實施例中，感光性樹脂組合物例如可以是藍色感光性樹脂組合物、紅色感光性樹脂組合物或綠色感光性樹脂組合物。
第1圖繪示一種彩色濾光層之剖面示意圖。如第1圖所示，舉例而言，彩色濾光層10的製作方式是在玻璃基板100上以塗佈、曝光、顯影及烘烤之製程分別製作出三個光阻彩色層100R、100G和100B，光阻彩色層100R、100G和100B之間以黑色矩陣BM隔開。詳細來說，製作完兩個光阻彩色層100R和100G之後，以習知的感光性樹脂塗佈第三個光阻彩色層100B的材料於兩個光阻彩色層100R和100G之間的玻璃基板100上時，很容易因為兩個光阻彩色層100R和100G以及玻璃基板100之間的高度差，而造成塗佈的第三個光阻彩色層100B的上表面不平整，使得製作完成的第三個光阻彩色層100B的上表面具有如第1圖 所示之類似於碗狀(bowl-shaped)的內凹形狀。
然而，根據本揭露內容之實施例，由於樹脂材料之第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%，且樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%，因而可以提高感光性樹脂組合物的塗佈均勻性，不易因為塗佈表面的不均勻而影響塗佈完成之光阻彩色層之上表面的平整性，而可以提高光阻彩色層的膜厚均勻性。換言之，採用本揭露內容之實施例的感光性樹脂組合物所製作的光阻彩色層可具有較均勻的膜厚、較平整的上表面，因而可以呈現較均勻的光學色，並且具有較佳的光學特性。
根據一些實施例，著色劑可包括一顏料，例如C.I.顏料藍15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64、80等藍色顏料。或者，著色劑可包括例如C.I.顏料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等紫色顏料。
顏料可單獨使用或以其中兩種或多於兩種之組合使用以增加色純度。
根據一些實施例，著色劑可包括一染料。在本發明中，於著色劑為染料之情況下，可獲得具有染料均勻溶解於組成物中之狀態的著色組成物。染料不受特定限制且可使用迄今用於彩色濾光片之已知染料。
對於染料之化學結構，可使用例如吡唑偶氮(pyrazoleazo)系列染料、苯胺基偶氮(anilinoazo)系列染料、三苯 甲烷系列染料、蒽醌(anthraquinone)系列染料、蒽吡啶酮(anthrapyridone)系列染料、苯亞甲基(benzylidene)系列染料、氧喏(oxonol)系列染料、吡唑并***(pyrazolotriazol)系列染料、吡啶酮偶氮(pyridoneazo)系列染料、花青(cyanine)系列染料、啡噻嗪(phenothiazine)系列染料、吡咯并吡唑甲亞胺(pyrrolopyrazoleazomethine)系列染料、二苯并哌喃(xanthene)系列染料、酞菁(phthalocyanine)系列染料、苯并哌喃(benzopyran)系列染料、靛藍(indigo)或吡咯亞甲基(pyrromethene)系列染料。亦可使用這些染料之多聚體。
此外，作為著色劑，在一些情況下宜使用酸性染料及/或其衍生物。此外，亦可有效使用直接染料、鹼性染料、媒染染料、酸性媒染染料、偶氮染料、分散性染料、油溶性染料、食用染料及/或其衍生物。
酸性染料之特定實例闡述於下文中，但本發明並不受限於此。舉例而言，列舉酸性茜素紫(Acid Alizarin Violet)N；酸性黑(Acid Black)1、酸性黑2、酸性黑24以及酸性黑48；酸性藍(Acid Blue)1、酸性藍7、酸性藍9、酸性藍15、酸性藍18、酸性藍23、酸性藍25、酸性藍27、酸性藍29、酸性藍40、酸性藍41、酸性藍42、酸性藍43、酸性藍44、酸性藍45、酸性藍62、酸性藍70、酸性藍74、酸性藍80、酸性藍83、酸性藍86、酸性藍87、酸性藍90、酸性藍92、酸性藍103、酸性藍112、酸性藍113、酸性藍120、酸性藍129、酸性藍138、酸性藍147、酸性藍158、酸性藍171、酸性藍182、酸性藍192、酸性藍243以及酸性藍324：1；酸性鉻紫(Acid Chrome Violet)K；酸性品紅(Acid Fuchsin)；酸性綠(Acid Green)1、酸性綠3、酸性綠5、酸性綠9、酸性綠16、酸性綠25、酸性綠27以及酸性綠50；酸性橙(Acid Orange)6、酸性橙7、酸性橙8、酸性橙10、酸性橙12、酸性橙50、酸性橙51、酸性橙52、酸性橙56、酸性橙63、酸性橙74以及酸性橙95；酸性紅(Acid Red)1、酸性紅4、酸性紅8、酸性紅14、酸性紅17、酸性紅18、酸性紅26、酸性紅27、酸性紅29、酸性紅31、酸性紅34、酸性紅35、酸性紅37、酸性紅42、酸性紅44、酸性紅50、酸性紅51、酸性紅52、酸性紅57、酸性紅66、酸性紅73、酸性紅80、酸性紅87、酸性紅88、酸性紅91、酸性紅92、酸性紅94、酸性紅97、酸性紅103、酸性紅111、酸性紅114、酸性紅129、酸性紅133、酸性紅134、酸性紅138、酸性紅143、酸性紅145、酸性紅150、酸性紅151、酸性紅158、酸性紅176、酸性紅183、酸性紅198、酸性紅211、酸性紅215、酸性紅216、酸性紅217、酸性紅249、酸性紅252、酸性紅257、酸性紅260、酸性紅266以及酸性紅274；酸性紫(Acid Violet)6B、酸性紫7、酸性紫9、酸性紫17以及酸性紫19；酸性黃(Acid Yellow)1、酸性黃3、酸性黃7、酸性黃9、酸性黃11、酸性黃17、酸性黃23、酸性黃25、酸性黃29、酸性黃34、酸性黃36、酸性黃42、酸性黃54、酸性黃72、酸性黃73、酸性黃76、酸性黃79、酸性黃98、酸性黃99、酸性黃111、酸性黃112、酸性黃114、酸性黃116、酸性黃184以及酸性黃243；食用黃3(Food Yellow)；以及這些染料之衍生物。
此外，偶氮系列酸性染料、二苯并哌喃系列酸性染料以及酞菁系列酸性染料亦較佳且亦較佳使用例如C.I.溶劑藍 (C.I.Solvent Blue)44以及38；C.I.溶劑橙(C.I.Solvent Orange)45；若丹明(Rhodamine)B以及若丹明110之酸性染料以及這些染料之衍生物。
其中，著色劑較佳為由三烯丙基甲烷(triallylmethane)系列、蒽醌系列、甲亞胺(azomethine)系列、苯亞甲基系列、氧喏系列、花青系列、啡噻嗪系列、吡咯并吡唑甲亞胺系列、二苯并哌喃系列、酞菁系列、苯并哌喃系列、靛藍系列、吡唑偶氮系列、苯胺基偶氮系列、吡唑并***偶氮系列、吡啶酮偶氮系列、蒽吡啶酮系列以及吡咯亞甲基系列選出之著色劑。
實施例中，第一樹脂的平均分子量例如是20000~40000。
實施例中，第二樹脂的平均分子量例如是小於20000。舉例而言，一些實施例中，第二樹脂的平均分子量例如是6000~小於20000。
一些實施例中，第一樹脂例如是丙烯酸系樹脂。一些實施例中，第一樹脂例如是具有反應性官能基之感光性樹脂，反應性官能基係指可以與其他單體進行聚合反應的官能基，例如是具有不飽和雙鍵(unsaturated double bond)的官能基或環氧基(epoxy group)。
實施例中，第一樹脂可包括選自於由三環癸基丙烯酸甲酯(tricyclodecyl methacrylate，TCDMA)、甲基丙烯酸環氧丙酯(glycidyl methacrylate，GMA)、甲基丙烯酸(methacrylate acid，MAA)、甲基丙烯酸苯基酯(benzyl methyacrylate，BzMA)構成之群組之至少其中之一種或二種之聚合單元。
實施例中，第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例例如是大於15wt%至小於或等於70wt%。
實施例中，第一樹脂相對於該樹脂材料的重量比例例如是大於27wt%至小於或等於70wt%。
實施例中，第二樹脂可包括選自於由三環癸基丙烯酸甲酯(tricyclodecyl methacrylate，TCDMA)、甲基丙烯酸環氧丙酯(glycidyl methacrylate，GMA)、丙烯酸(acrylic acid，Aa)、2-乙基己酸(2-Ethylhexyl Acrylate，2EHA)構成之群組之至少其中之一種或二種之聚合單元。
實施例中，單體係為具有不飽和雙鍵(unsaturated double bond)並且可以進行聚合交聯反應的任何適合單體，例如可以是三官能至六官能單體。
實施例中，單體可包括一個以上丙烯酸基之多官能基單體。
實施例中，樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例例如是50~55wt%。
以下係就實施例作進一步說明。以下係列出實施例和比較例之組成及其塗層之測試方法和測試結果，以說明應用本揭露內容所製得之感光性樹脂組合物的特性。然而以下之實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本揭露內容實施之限制。
首先，第2A圖~第4B圖繪示根據本揭露內容之實施例和比較例的感光性樹脂組合物所製作之塗層的測試方法。
請參照第2A~2B圖，其中第2A圖係為上視圖，第2B圖係為根據第2A圖之剖面線2B-2B’的剖面圖。如第2A~2B 圖所示，提供一玻璃基板100。
接著，請參照第3A~3B圖，其中第3A圖係為上視圖，第3B圖係為根據第3A圖之剖面線3B-3B’的剖面圖。如第3A~3B圖所示，形成複數個擋牆110於玻璃基板100上。此處所形成的擋牆110例如可具有大約3毫米(mm)的高度，用以模擬先形成兩種彩色光阻層的情況。
接著，請參照第4A~4B圖，其中第4A圖係為上視圖，第4B圖係為根據第4A圖之剖面線4B-4B’的剖面圖。如第4A~4B圖所示，塗佈實施例之感光性樹脂組合物或比較例之感光性樹脂組合物於玻璃基板100和擋牆110上，以形成塗層120於玻璃基板100和擋牆110上。
請參照第5圖，第5圖繪示根據本揭露內容之實施例和比較例之感光性樹脂組合物所製作之塗層的膜厚示意圖。詳細來說，第5圖可以視作第4B圖中之區域130的放大圖，其中第5圖的X軸表示沿著第4A圖之剖面線4B-4B’的方向橫跨兩個擋牆110的長度，Y軸表示以擋牆110的頂表面作為0埃(Å)之塗層120的高度。
如第5圖所示，曲線S1為比較例之塗層的剖面輪廓(cross-sectional profile)，而曲線S2為實施例之塗層的剖面輪廓。比較例之塗層所採用的感光性樹脂組合物之組成為：如本文後段之表1~2所列示之比較列1所示，而實施例之塗層採用的感光性樹脂組合物之組成為：如本文後段之表1~2所列示之實施列2所示。
如第5圖所示，形成於擋牆110上方的比較例(曲線 S1)之塗層部分具有倒V形狀的上表面(X軸之長度為大約100~150微米和大約230~270微米的區域)，而形成於擋牆110上方的實施例(曲線S2)之塗層部分則具有較為平坦的上表面。並且，如第5圖所示，形成於兩個擋牆110之間的比較例(曲線S1)之塗層部分具有碗狀的內凹形狀之表面(X軸之長度為大約160~220微米的區域)，而形成於兩個擋牆110之間的實施例(曲線S2)之塗層部分則具有較為平坦的表面。換言之，實施例之感光性樹脂組合物製作的塗層具有較平坦的表面以及較均勻的膜厚，因而以此塗層製作的光阻彩色層可以具有較佳的光學特性。
以下更進一步列出數個相關實驗內容及其測試結果，以說明應用本揭露內容所製得之感光性樹脂組合物的特性。以下各個實施例及比較例之組成及測試結果如表1~2所述，其中各個成分所選用的種類說明如下。
(1)藍色顏料：B15：6，Nippon Pigment公司產品。
(2)紫色顏料：V23，C&A Industries公司產品。
(3)第一樹脂：三環癸基丙烯酸甲酯(TCDMA)和甲基丙烯酸環氧丙酯(GMA)之混合樹脂，日本昭和公司產品。
(4)第二樹脂：材料可選自前述發明說明書揭露之材料，日本昭和公司產品。
(5)單體：材料可選自前述發明說明書揭露之材料，新中村公司產品。
Figure TWI614575BD00001
Figure TWI614575BD00002
Figure TWI614575BD00003
如表2所示，其中符號「◎」表示優良，也就是膜厚的掃描外型呈現倒ㄇ型狀，符號「○」表示良好，也就是膜厚的掃描外型呈現倒梯型狀(也就是頂邊長度大於底邊長度的梯型形狀)，符號「△」表示尚可，也就是膜厚的掃描外型呈現U型 狀，而符號「×」表示不佳，也就是膜厚的掃描外型呈現V型狀。
如表2所示，可看出當樹脂材料相對於樹脂材料和單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%、且具有平均分子量大於或等於20000之第一樹脂相對於樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於或等於100wt%的條件被滿足時，感光性樹脂組合物具有良好的塗佈特性，可以形成具有均勻膜厚以及平坦上表面的塗層，應用於光阻彩色層可以具有良好的光學特性。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S1、S2‧‧‧曲線

Claims (9)

  1. 一種感光性樹脂組合物，包括：一著色劑；一樹脂材料，該著色劑混合於該樹脂材料中，其中該樹脂材料包括一第一樹脂和一第二樹脂，該第一樹脂是具有不飽和雙鍵(unsaturated double bond)的官能基或環氧基(epoxy group)之感光性樹脂，該第二樹脂包括選自於由三環癸基丙烯酸甲酯(tricyclodecyl methacrylate，TCDMA)、甲基丙烯酸環氧丙酯(glycidyl methacrylate，GMA)、丙烯酸(acrylic acid，Aa)、2-乙基己酸(2-Ethylhexyl Acrylate，2EHA)構成之群組之至少其中之一種或二種之聚合單元，該第一樹脂的平均分子量係為大於或等於20000，且該第一樹脂相對於該樹脂材料的重量比例係為大於0wt%至小於100wt%；以及一單體，混合於該樹脂材料中，該單體係為具有不飽和雙鍵(unsaturated double bond)的三官能至六官能單體，其中該樹脂材料相對於該樹脂材料和該單體之總和的重量比例係為大於或等於50wt%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該著色劑包括：至少一顏料或一染料，混合於該樹脂材料中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該第一樹脂的平均分子量係為20000~40000，及/或該第 二樹脂的平均分子量係為小於20000。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之感光性樹脂組合物，其中該第二樹脂的平均分子量係為6000~小於20000。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該第一樹脂係為丙烯酸系樹脂。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該第一樹脂包括選自於由三環癸基丙烯酸甲酯(tricyclodecyl methacrylate，TCDMA)、甲基丙烯酸環氧丙酯(glycidyl methacrylate，GMA)、甲基丙烯酸(methacrylate acid，MAA)、甲基丙烯酸苯基酯(benzyl methyacrylate，BzMA)構成之群組之至少其中之一種或二種之聚合單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該第一樹脂相對於該樹脂材料的重量比例係為大於15wt%至小於或等於70wt%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該單體包括一個以上丙烯酸基之多官能基單體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之感光性樹脂組合物，其中該樹脂材料相對於該樹脂材料和該單體之總和的重量比 例係為50~55wt%。
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