TWI765958B

TWI765958B - 著色感光性樹脂組成物、包括使用著色感光性樹脂組成物製造之黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物的彩色濾光片、以及包括彩色濾光片的顯示裝置

Info

Publication number: TWI765958B
Application number: TW107102120A
Authority: TW
Inventors: 安基燻; 權玟廷; 權寧豎
Original assignee: 南韓商東友精細化工有限公司
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2022-06-01
Also published as: TW201932983A

Abstract

本發明係關於一種著色感光性樹脂組成物，該著色感光性樹脂組成物包括著色劑、黏合劑樹脂、光可聚合化合物、光起始劑、及溶劑，其中該著色劑包含有機黑色顏料(pigment)、紫色顏料及藍色顏料，該光可聚合化合物具有7至12個官能基；亦關於一種彩色濾光片，該彩色濾光片包括使用該著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物、或黑色柱間隔物；以及關於包含該彩色濾光片的顯示裝置。

Description

著色感光性樹脂組成物、包括使用著色感光性樹脂組成物製造之黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物的彩色濾光片、以及包括彩色濾光片的顯示裝置

本發明係關於一種著色感光性樹脂組成物、包含使用該著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物的彩色濾光片以及包含該彩色濾光片的顯示裝置。更明確地，本發明係關於一種著色感光性樹脂組成物，該著色感光性樹脂組成物包括著色劑、黏合劑樹脂、光可聚合化合物、光起始劑、及溶劑，其中該著色劑包含有機黑色顏料(pigment)、紫色顏料及藍色顏料，該光可聚合化合物具有7至12個官能基；亦關於一種彩色濾光片，該彩色濾光片包括使用該著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物、或黑色柱間隔物；以及關於包含該彩色濾光片的顯示裝置。

彩色濾光片可藉由被嵌入影像感測器如互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)、電荷耦合裝置 (charge-coupled device，CCD)等的彩色成像裝置中而用於實際獲得彩色影像。此外，彩色濾光片廣泛用於成像裝置、電漿顯示面板(plasma display panel，PDP)、液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、場發射顯示器(field emission display，FEL)、發光顯示器(light-emitting display，LED)等中，並且其應用範圍正在迅速擴大。特別是最近使用液晶顯示器之情形愈來愈多，因此彩色濾光片被認為是再現液晶顯示器顏色的最重要部件之一。

彩色濾光片以如下方式製造：將含有對應於紅色、綠色及藍色中之每一者的著色劑的著色感光性樹脂組成物經由旋塗均勻地塗覆在其上有圖案化之黑色矩陣的基板上，然後加熱乾燥(以下可稱為「預烘烤」)，從而形成塗膜，然後將其曝光並顯影，並且根據需要可進行另外的加熱硬化(以下可稱為「後烘烤」)，並且對於各個顏色重複該些步驟從而形成各個彩色畫素。近來，隨著顯示器尺寸迅速增大並且持續需要高對比度，使用染料(dye)或同時使用染料與顏料的製程被用於著色感光樹脂組成物的著色方法來代替常規的顏料分散製程。儘管當著色感光性樹脂組成物使用染料以用於製造彩色濾光片以及當著色感光性樹脂組成物同時使用染料與顏料以用於製造混合彩色濾光片時，可提供具有高透光率的彩色濾光片，但是根據所使用的不同類型的染料及光起始劑，感光度可能降低。因此，正在進行深入的研究，以藉由解決上述問題來防止彩色濾光片之感光度降低。

韓國專利第10-0529638號揭示了一種光可聚合樹脂組成物，該光可聚合樹脂組成物包含N-苯基甘胺酸及三嗪化合物作為起始劑，因此表現出優異的解析度、圖案黏附性、顯影邊限(margin)以及表面及內部硬度，但在形成彩色濾光片圖案期間感光度之改善不足。

[引用之文獻]

[專利文獻]

(專利文獻1)韓國專利第10-0529638號

因此，本發明旨在提供一種著色感光性樹脂組成物，該著色感光性樹脂組成物可促進圖案之形成，從而呈現高加工性，且具有優異的光密度及可靠性。

另外，本發明旨在提供一種包括使用該著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物的彩色濾光片以及包括該彩色濾光片的顯示裝置。

因此，本發明提供一種著色感光性樹脂組成物，該著色感光性樹脂組成物包含著色劑、黏合劑樹脂、光可聚合化合物、光起始劑、及溶劑，其中該著色劑包含有機黑色顏料、紫色顏料及藍色顏料，且該光可聚合化合物係具有7至12個官能基之化合物。

另外，本發明提供一種彩色濾光片，該彩色濾光片包括使用該著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物。

另外，本發明提供一種包括該彩色濾光片的顯示裝置。

根據本發明，著色感光性樹脂組成物可促進圖案之形成，從而呈現高加工性，且可呈現優異的光密度及可靠性。

而且，使用本發明之著色感光性樹脂組成物製造的彩色濾光片及顯示裝置可實現高度精確的顏色再現。

在下文中，將詳細描述本發明。

本發明係關於一種著色感光性樹脂組成物，該著色感光性樹脂組成物包含著色劑、黏合劑樹脂、光可聚合化合物、光起始劑、及溶劑，其中該著色劑包含有機黑色顏料、紫色顏料及藍色顏料，且該光可聚合化合物係具有7至12個官能基之化合物。

在本發明中，著色劑包括有機黑色顏料、紫色顏料及藍色顏料，且光可聚合化合物係包括具有7至12個官能基之化合物，因此本發明的著色感光性樹脂組成物可被良好地調整而回應光照射，因而可促進階差(level difference)及圖案的形成，從而呈現高加工性以及優異可靠性及光密度。

下面詳細說明根據本發明之著色感光性樹脂組成物之組分。

(A)著色劑

在本發明中，使用能夠阻擋可見光的著色劑，並且本發明之著色劑包括有機黑色顏料、紫色顏料及藍色顏料。

有機黑色顏料可包括選自內醯胺黑、苯胺黑及苝黑組成之群組的至少一者，並且更具體而言以100CF(巴斯夫公司(BASF)製)為例。當包含有機黑色顏料時，可改善光密度並且不影響紅外線範圍，並且可改善介電常數及透光率。

紫色顏料用於降低400奈米至600奈米波長範圍內的透光率，從而提高光密度(O.D.)。由於使用紫色顏料作為著色劑時，可減少所需的有機黑色顏料之量，所以可提高著色感光性樹脂組成物之可靠性。紫色顏料之種類並無特別限制，且較佳包括選自C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫29、C.I.顏料紫31及C.I.顏料紫37組成之群組的至少一者，最佳使用C.I.顏料紫29。

藍色顏料為不含中心金屬的化合物。中心金屬之存在可能會影響液晶之驅動，因此本發明使用不含中心金屬的化合物作為藍色顏料，從而能夠實現裝置的有效操作。在本發明中，藍色顏料之種類並無特別限制，只要其不含中心金屬即可，且較佳使用選自C.I.顏料藍16、C.I.顏料藍60、C.I.顏料藍63及C.I.顏料藍66中的至少一者，最佳使用C.I.顏料藍60。

在本發明中，以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，著色劑之含量為15重量%至50重量%，且較佳為25重量%至45重量%。當著色劑之量為15重量%至50重量%時，可獲得優異光密度，且圖案及階差的形成變得簡易，因此呈現高加工性。

更具體而言，著色劑包括以1：0.1至1.7：0.25至3.3的重量比且較佳以1：0.2至1.4：0.5至2.9的重量比混合的有機黑色顏料、紫色顏料及藍色顏料。

當以上述重量比例包含有機黑色顏料時，可獲得具有優異的光密度及可靠性的著色感光性樹脂組成物。此外，以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，有機黑色顏料之量為6重量%至20重量%，且較佳為8重量%至15重量%。

當以上述重量比例包含紫色顏料時，可獲得具有優異光密度及可靠性的著色感光性樹脂組成物。此外，以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，紫色顏料之量為2重量%至10重量%，且較佳為4重量%至10重量%。

當以上述重量比例包含藍色顏料時，可獲得具有優異的光密度的著色感光性樹脂組成物。此外，以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，藍色顏料之量為5重量%至20重量%，且較佳為10重量%至20重量%。

而且，本發明之著色感光性樹脂組成物之著色劑可更包含碳黑。當著色劑更包含碳黑的情況下，著色劑之有機黑色顏料、紫色顏料、藍色顏料及碳黑可係以1：0.1至1.7：0.25至3.3：0.15至1.7的重量比混合，且較佳以1：0.2至1.4：0.5至2.9：0.2至1的重量比混合。此處，以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，碳黑之含量為3重量%至10重量%，且較佳為4重量%至7重量%。

當在上述重量比範圍內包含碳黑時，可獲得具有優異的光密度的著色感光性樹脂組成物。

在本發明中，著色感光性樹脂組成物之固體含量表示溶劑以外的組分之總和。

另外，著色劑較佳以其中顏料粒子均勻分散的顏料分散溶液的形式使用。均勻分散顏料粒子的製程可包括例如使用顏料分散劑(a1)等的分散處理製程，並且根據此製程，可獲得其中顏料均勻分散於溶液中的顏料分散溶液。

(a1)顏料分散劑

添加顏料分散劑以防止顏料聚集並保持其穩定性，並且顏料分散劑之具體例子可包括陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、聚酯系表面活性劑及聚胺系表面活性劑等，該等表面活性劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

陽離子表面活性劑之具體例子可包括胺鹽，如硬脂胺鹽酸鹽及月桂基三甲基氯化銨以及四級銨鹽。

陰離子表面活性劑之具體例子可包括高級醇硫酸酯鹽，如月桂醇硫酸酯鈉及油醇硫酸酯鈉；烷基硫酸鹽，如月桂基硫酸鈉及月桂基硫酸銨；以及烷基芳基磺酸鹽，如十二烷基苯磺酸鈉及十二烷基萘磺酸鈉。

非離子表面活性劑之具體例子可包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯芳基醚、聚氧乙烯烷基芳基醚、其他聚氧乙烯衍生物、氧乙烯/氧丙烯嵌段共聚物、山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯及聚氧乙烯烷基胺。

其他的例子可包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚乙二醇二酯、山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸改質的聚酯、三級胺改質的聚胺甲酸酯及聚乙烯亞胺。

此外，顏料分散劑較佳包括包含甲基丙烯酸丁酯(BMA)或甲基丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯(DMAEMA)的丙烯酸酯系分散劑(以下稱為「丙烯酸酯系分散劑」)。丙烯酸酯系分散劑較佳包括經由活性控制(living control)製程製備的彼等，且其市售產品可包括DISPER BYK-2000、DISPER BYK-2001、DISPER BYK-2070及DISPER BYK-2150。該等丙烯酸酯系分散劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

除了丙烯酸酯系分散劑之外，顏料分散劑可包括另一種樹脂型顏料分散劑。另一種樹脂型顏料分散劑可包括已知的樹脂型顏料分散劑，特別是油性分散劑，例如聚羧酸酯(如聚胺甲酸酯或聚丙烯酸酯)、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸之(部分)胺鹽、聚羧酸之銨鹽、多元羧酸之烷基胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺磷酸酯、含羥基的多元羧酸酯及其改質產物、或其藉由具有游離羧基的聚酯與聚(低級伸烷基亞胺)的反應而形成的醯胺或鹽；水溶性樹脂或水溶性聚合物化合物如(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-馬來酸共聚物、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯啶酮等；聚酯；改質的聚丙烯酸酯；環氧乙烷/環氧丙烷之加成物；及磷酸酯。

其他樹脂型顏料分散劑之市售產品可包括陽離子樹脂分散劑，例如可從畢克化學公司(BYK Chemie)獲得的具有以下商標名稱的產品：DISPER BYK-160、DISPER BYK-161、DISPER BYK-162、DISPER BYK-163、DISPER BYK-164、DISPER BYK-166、DISPER BYK-171、DISPER BYK-182、及DISPER BYK-184；可從巴斯夫公司獲得的具有以下商標名稱的產品：EFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-4010、EFKA-4050、EFKA-4055、EFKA-4020、EFKA-4015、EFKA-4060、EFKA-4300、EFKA-4330、EFKA-4400、EFKA-4406、EFKA-4510、及EFKA-4800；可從路博潤公司(Lubrizol)獲得的具有以下商標名稱的產品：SOLSPERS-24000、SOLSPERS-32550及NBZ-4204/10；可從日本川研精細化工公司(Kawaken Fine Chemicals)獲得的具有以下商標名稱的產品：HINOACT T-6000、HINOACT T-7000及HINOACT T-8000；可從味之素公司(Ajinomoto)獲得的具有以下商標名稱的產品：AJISPUR PB-821、AJISPUR PB-822及AJISPUR PB-823；以及可從共榮社化學公司(Kyoeisha Chemical)獲得的具有以下商標名稱的產品：FLORENE DOPA-17HF、FLORENE DOPA-15BHF、FLORENE DOPA-33、FLORENE DOPA-44等。

除了丙烯酸酯系分散劑之外，該些其他樹脂型顏料分散劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用，並且可與丙烯酸酯系分散劑一起使用。

以1重量份的著色劑計，顏料分散劑之量為1重量份或以下但超過0重量份，且較佳為0.05重量份至0.5重量份。當顏料分散劑之量為1重量份或以下但超過0重量份時，可獲得均勻分散的顏料。

(B)黏合劑樹脂

黏合劑樹脂通常使得使用著色感光性樹脂組成物形成的著色感光性樹脂層之未曝光部分為鹼溶性的，並且係作為著色劑的黏合劑樹脂或作為其分散介質。

黏合劑樹脂並未特別限制，只要是在顯影過程可溶於鹼性顯影溶液的聚合物從而製造彩色濾光片的黏合劑樹脂均可使用，且在本發明中，較佳係使用具有環氧基的黏合劑樹脂。使用具有環氧基的黏合劑樹脂可改善著色感光性樹脂組成物的可靠性。

黏合劑樹脂可包括，例如，具有環氧基之單體及可與該具有環氧基之單體聚合的另外單體之共聚物。

具有環氧基之單體的具體例子可包括丙烯酸3,4-環氧基三環並[5.2.1.0,2,6]癸-9-基酯、丙烯酸3,4-環氧基三環並[5.2.1.0,2,6]癸-8-基酯。

可與該具有環氧基之單體聚合的另外單體之具體例子可包括不飽和羧酸胺烷基酯、不飽和羧酸縮水甘油酯、羧酸乙烯酯、不飽和醚、丙烯腈、不飽和醯胺、不飽和醯亞胺、脂肪族共軛二烯、在聚合物之分子鏈末端具有單丙烯醯基或單甲基丙烯醯基之巨單體(如聚矽氧烷)。這些單體可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

黏合劑樹脂之重均分子量落入3,000至20,000的範圍，且較佳為5,000至15,000。

而且，以固體含量計，黏合劑樹脂之酸值落入50mg KOH/g至200mg KOH/g的範圍內。在上述範圍內，可使得鹼性顯影時的顯影性高，可防止發生顯影殘留，並且可改善圖案黏附性。

以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，黏合劑樹脂之量為5重量%至85重量%，且較佳為5重量%至70重量%。當黏合劑樹脂之量落入上述範圍內時，容易形成圖案，並且可提高解析度及剩餘膜之比率，此係較佳的。

(C)光可聚合化合物

含有不飽和鍵並且可與光起始劑發生光反應從而形成著色感光性樹脂層的光可聚合化合物為可在如將在稍後描述的光起始劑(D)作用下聚合的化合物。

在本發明中，光可聚合化合物包括具有7至12個官能基之化合物，較佳具有8至10個官能基之化合物。此處，官能基可為(甲基)丙烯酸酯，其係通常用於此領域之技藝中。

具有7至12個官能基之光可聚合化合物的具體例子可包括六(甲基)丙烯酸三季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸四季戊四醇酯、聚丙烯酸聚季戊四醇酯、及丙烯酸胺甲酸酯，較佳為如下化學式1化合物或如下化學式2化合物，其中化學式1化合物為八官能基之光可聚合化合物，化學式2化合物為十官能基之光可聚合化合物。

以根據本發明之著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，光可聚合化合物之量為5重量%至50重量%，且較佳為7重量%至45重量%。當光可聚合化合物之量落入5重量%至50重量%的範圍內時，畫素部分之強度或平滑度可變好。

而且，在本發明中，黏合劑樹脂與光可聚合化合物係以1：1至5：1、且較佳1.2：1至3.7：1的重量比混合。當黏合劑樹脂與光可聚合化合物以1：1至5：1的重量比混合時，可提供特徵在於加工性改進且圖案形成容易度增加的著色感光性樹脂組成物。

(D)光起始劑

光起始劑可無限制地使用，只要它能夠聚合光可聚合化合物即可，並且考量到聚合特性、起始效率、吸收波長、商業可用性、價格等較佳為選自苯乙酮系化合物、苯偶姻系化合物、二苯甲酮系化合物、三嗪系化合物、二咪唑系化合物、肟系化合物及噻噸酮系化合物組成之群組的至少一種化合物。

苯乙酮系化合物之具體例子可包括二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、苄基二甲基縮酮、2-羥基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-甲基丙-1-酮、1-羥基環己基苯酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎福林基丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎福林基苯基)丁-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙-1-酮及2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基胺基)-1-(4-嗎福林基苯基)丁-1-酮。

苯偶姻系化合物之具體例子可包括苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚及苯偶姻異丁醚。

二苯甲酮系化合物之具體例子可包括二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基硫醚、3,3',4,4'-四(第三丁基過氧羰基)二苯甲酮及2,4,6-三甲基二苯甲酮。

三嗪系化合物之具體例子可包括2,4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(4-二乙胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-1,3,5-三嗪、及2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-1,3,5-三嗪。

二咪唑系化合物之具體例子可包括2,2'-雙(2-氯苯基) -4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(2,3-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四(烷氧基苯基)聯咪唑、2,2'-雙(2-二氯苯基)-4,4',5,5'-四(三烷氧基苯基)聯咪唑、2,2'-雙(2,6-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑、以及其4,4',5,5'位置上之苯基被烷氧羰基取代的咪唑化合物。

更佳地，其之例子可包括2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2'-雙(2,3-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、2,2-雙(2,6-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-聯咪唑等。

肟系化合物之具體例子可包括鄰乙氧基羰基-α-氧亞胺基-1-苯基丙-1-酮等，並且其市售產品包括巴斯夫公司製造的OXE01及OXE02。

噻噸酮系化合物之具體例子可包括2-異丙基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮等。

該些光起始劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

在本發明中，以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，光起始劑之量為0.1重量%至40重量%，且較佳為1重量%至30重量%。

當其量落入0.1重量%至40重量%的範圍內時，著色感光性樹脂組成物高度感光，因此使用著色感光性樹脂組成物形成的畫素部分之強度及表面平滑度可變佳。

另外，在本發明中，除了光起始劑之外，還可使用光起始劑助劑。

光起始劑助劑為用於促進光可聚合化合物聚合的化合物，光可聚合化合物之光聚合係由光起始劑引發。光起始劑助劑之例子可包括胺系化合物及烷氧基蒽系化合物。

胺系化合物之具體例子可包括三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三異丙醇胺、4-二甲基胺基苯甲酸甲酯、4-二甲基胺基苯甲酸乙酯、4-二甲基胺基苯甲酸異戊酯、苯甲酸2-二甲基胺基乙酯、4-二甲基胺基苯甲酸2-乙基己酯、N,N-二甲基對甲苯胺、4,4'-(二甲基胺基)二苯甲酮(即米其勒酮(Michler’s ketone))、4,4'-雙(二乙基胺基)二苯甲酮及4,4'-雙(乙基甲基胺基)二苯甲酮。其中，較佳使用4,4'-雙(二乙基胺基)二苯甲酮。

烷氧基蒽系化合物之具體例子可包括9,10-二甲氧基蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽及2-乙基-9,10-二乙氧基蒽。

另外，可使用可商購的光起始劑助劑，示例性市售光起始劑助劑為「EAB-F」(保土穀化學工業股份有限公司(Hodogaya Chemical Co.Ltd.)製)。

當以此方式使用光起始劑助劑時，對於1莫耳光起始劑來說，光起始劑助劑之量為10莫耳或更少，但超過0莫耳，且較佳為0.01莫耳至5莫耳。當光起始劑助劑之量為10莫耳或更少但超過0莫耳時，著色感光性樹脂組成物之感光度進一步提高，並且可提高使用著色感光性樹脂組成物形成的彩色濾光片之生產率。

(E)溶劑

作為溶劑，可使用通常用於著色感光性樹脂組成物領域的任何溶劑，只要它對於溶解著色感光性樹脂組成物之組分有效即可，而無特別限制，並且其之例子較佳包括醚、乙酸酯、芳族烴、酮、醇及酯。

醚之例子可包括乙二醇單烷基醚，例如乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚及乙二醇單丁醚；以及二乙二醇二烷基醚，例如二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚及二乙二醇二丁醚。

乙酸酯之例子可包括甲基溶纖劑乙酸酯(methylcellosolve acetate)、乙基溶纖劑乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、3-甲基-3-甲氧基-1-丁基乙酸酯、乙酸甲氧基戊酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、丙二醇甲醚乙酸酯、3-甲氧基-1-丁酸乙酯、1,2-丙二醇二乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二乙酸酯、丙二醇單乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、碳酸伸乙酯及碳酸伸丙酯。

芳族烴之例子可包括苯、甲苯、二甲苯及均三甲苯。

酮之例子可包括甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、甲基異丁基酮及環己酮。

醇之例子可包括乙醇、丙醇、丁醇、己醇、環己醇、乙二醇、甘油及4-羥基-4-甲基-2-戊酮。

酯之例子可包括3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯及γ-丁內酯。

該些溶劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

考量到塗佈及乾燥之容易性，溶劑較佳為沸點為100℃至200℃的有機溶劑，且其之例子可包括丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、環己酮、3-乙氧基丙酸乙酯及3-甲氧基丙酸甲酯。

以著色感光性樹脂組成物之總重量計，溶劑之量為60重量%至90重量%，且較佳為70重量%至85重量%。當溶劑之量落入60重量%至90重量%的範圍內時，可使用塗佈裝置例如輥塗機、旋塗機、狹縫旋塗機、狹縫旋轉塗佈機(或模塗機)或噴墨塗佈機施加組成物，由此可改善塗佈性。

(F)添加劑

除了上述組分之外，根據熟習此項技術者之需要，本發明之著色感光性樹脂組成物可在不妨礙本發明目的的範圍內包含添加劑。

具體而言，選自另外的聚合物化合物、熱起始劑、固化劑、表面活性劑、黏附促進劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑及內聚抑制劑組成的群組的至少一種添加劑可更包括在內。在本發明中，較佳包含熱起始劑作為添加劑。

另外的聚合物化合物之具體例子可包括可固化樹脂如環氧樹脂及馬來醯亞胺樹脂，以及熱塑性樹脂如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇單烷基醚、丙烯酸聚氟烷基酯、聚酯及聚胺甲酸酯。

熱起始劑之作用為藉由利用熱引起固化反應來使起始效率最大化。熱起始劑可為過氧化物系化合物。

具體而言，熱起始劑之種類並無特別限制，但可包括選自以下群組的至少一者：過氧化新癸酸四甲基丁酯(例如Perocta ND，恩歐富公司(NOF)製)、雙(4-丁基環己基)過氧化二碳酸酯(例如Peroyl TCP，恩歐富公司製)、二(2-乙基己基)過氧化碳酸酯、過氧化新癸酸丁酯(例如Perbutyl ND，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸二丙酯(例如Peroyl NPP，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸二異丙酯(例如Peroyl IPP，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸二乙氧基乙酯(例如Peroyl EEP，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸二乙氧基己酯(例如Peroyl OEP，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸己酯(例如Perhexyl ND，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸二甲氧基丁酯(例如Peroyl MBP，恩歐富公司製)、雙(3-甲氧基-3-甲氧基丁基)過氧化二碳酸酯(Peroyl SOP，恩歐富公司製)、過氧化二碳酸二丁酯、過氧化二碳酸二鯨蠟酯、過氧化二碳酸二肉豆蔻酯、過氧化新戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧新戊酸酯(例如Perhexyl PV，恩歐富公司製)、過氧化新戊酸丁酯(例如Perbutyl，恩歐富公司製)、過氧化三甲基己醯(trimethyl hexanoyl peroxide)(例如Peroyl 355，恩歐富公司製)、過氧化新癸酸二甲基羥丁酯(例如Luperox 610M75，阿托菲納公司(Atofina)製)、過氧化新癸酸戊酯(例如Luperox 546M75，阿托菲納公司製)、過氧化新癸酸丁酯(例Luperox 10M75，阿托菲納公司製)、過氧新庚酸第三丁酯、過氧新戊酸戊酯(例如Luperox 546M75，阿托菲納公司製)、過氧化新戊酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己酸第三戊酯、月桂基過氧化物(lauryl peroxide)、過氧化二月桂醯、過氧化二癸醯、過氧化苯甲醯、過氧化二苯甲醯、2,2-雙(第三丁基過氧)丁烷、1,1-雙(第三丁基過氧)環己烷、2,5-雙(第三丁基過氧)-2,5-二甲基己烷、2,5-雙(第三丁基過氧)-1-甲基乙基苯、1,1-雙(第三丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷、第三丁基過氧化氫、第三丁基過氧化物、過氧化苯甲酸第三丁酯、過氧化第三丁基異丙基碳酸酯(tert-butyl peroxy isopropyl carbonate)、異苯丙過氧化氫、雙異苯丙基過氧化物(dicumyl peroxide)、過氧化月桂醯(lauroyl peroxide)、2,4-戊二酮過氧化物、過乙酸第三丁酯、過乙酸及過硫酸鉀。

以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，熱起始劑之量為1重量%至10重量%，且較佳為1重量%至5重量%。在上述量範圍內，加工性及底切變得更佳。

固化劑用於實現芯固化及高機械強度，且其具體例子可包括環氧化合物、多官能異氰酸酯化合物、三聚氰胺化合物及氧雜環丁烷(oxetane)化合物。

固化劑中環氧化合物之具體例子可包括雙酚A環氧樹脂、氫化雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、氫化雙酚F環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、其他芳族環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、縮水甘油酯樹脂、縮水甘油胺樹脂、環氧樹脂之溴化物衍生物，並且除環氧樹脂及其溴化物衍生物之外還包含脂族、脂環族或芳族環氧化合物、丁二烯(共)聚合物環氧化物、異戊二烯(共)聚合物環氧化物、(甲基)丙烯酸甘油酯(共)聚合物、異氰脲酸三縮水甘油酯等。

固化劑中氧雜環丁烷化合物之具體例子可包括碳酸酯雙氧雜環丁烷、二甲苯雙氧雜環丁烷、己二酸雙氧雜環丁烷、對苯二甲酸雙氧雜環丁烷、環己烷二羧酸雙氧雜環丁烷等。

固化劑可與輔助固化化合物組合使用，使得環氧化合物之環氧基團或氧雜環丁烷化合物之氧雜環丁烷主鏈能夠進行開環聚合。輔助固化化合物之例子可包括多元羧酸、多元羧酸酐、酸產生劑等。多元羧酸酐可包括作為環氧樹脂固化劑市售的彼等。環氧樹脂固化劑之具體例子可包括市售產品，如Adeka Hardener EH-700(艾迪科工業公司(ADEKA Industry) 製)、Rikacid HH(新日本化學品公司(New Japan Chemicals)製)、MH-700(新日本化學品公司製)等。該些固化劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

為了進一步提高感光性樹脂組成物之成膜性，可使用表面活性劑，且表面活性劑較佳包括矽氧烷系表面活性劑或氟系表面活性劑。

矽氧烷系表面活性劑之市售產品可包括由道康寧東麗矽氧烷公司(Dow Corning Toray Silicones)製造的DC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA及SH-8400，以及由通用電氣東芝矽氧烷公司(GE Toshiba Silicones)製造的TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460及TSF-4452。氟系表面活性劑之市售產品可包括Megaface F554、F-470、F-471、F-475、F-482、F-489(大日本油墨化學工業公司(Dainippon Ink Chemical Industry)製)、BM-1000、BM-1100(博德穆勒化學公司(BM Chemie)製)、Flourad FC-135/FC-170C/FC-430(住友3M公司製)等。該些表面活性劑可單獨使用或以其二或更多者之組合使用。

助黏劑為用於增強可塗佈性及與基板的黏附性的添加劑，並且可包括具有選自羧基、甲基丙烯醯基、異氰酸酯基、環氧基及其混合物組成的群組的反應性取代基的矽烷偶聯劑。矽烷偶聯劑之具體例子可包括三甲氧矽烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧矽烷、乙烯基三乙醯氧矽烷、乙烯基三甲氧矽烷、γ-異氰酸酯丙基三乙氧矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧矽烷等。

抗氧化劑之具體例子可包括2,2'-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)及2,6-二第三丁基-4-甲基苯酚。

紫外線吸收劑之具體例子可包括2-(3-第三丁基-2-羥基-5-甲基苯基)-5-氯苯並三唑及烷氧基二苯甲酮。

內聚抑制劑之具體例子可包括聚丙烯酸鈉等。

以著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，添加劑之量為0.01重量%至10重量%，且較佳為0.05重量%至2重量%。

例如，將著色劑加入溶劑中，之後可加入其他組分及添加劑並攪拌。此處，著色劑可係以其中顏料預先溶解或分散在溶劑或黏合劑樹脂中的研磨基料的形式加入。當添加劑為溶液形式時，可將其與著色劑一起預先加入到溶劑中。

如此製備的著色感光性樹脂組成物較佳用於製造顯示裝置，較佳液晶顯示裝置之黑色矩陣，或用於維持其單元間隙的柱間隔物或黑色柱間隔物。

特別地，本發明之著色感光性樹脂組成物較佳用於製造黑色柱間隔物(為一體成型的黑色矩陣與間隔物(black matrix integrated spacer))，並且黑色柱間隔物係以其中黑色矩陣與柱間隔物不是單獨形成的形式提供，而是以其中黑色矩陣與柱間隔物以單一圖案一體形成的形式提供。

此外，本發明還致力於一種彩色濾光片，該彩色濾光片包括使用該著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物。

另外，本發明致力於一種包括該彩色濾光片的顯示裝置。

經由光刻術形成黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物的典型圖案化製程可包括： a)將著色感光性樹脂組成物塗覆在基板上；b)經由預烘烤來乾燥溶劑；c)藉由將光罩放置在所獲得的膜上並在其上照射活性光線來固化曝光部分；d)使用鹼性水溶液進行顯影過程以溶解未曝光部分；以及e)進行乾燥及後烘烤。

基板為玻璃基板或聚合物基板。玻璃基板較佳包括鈉鈣玻璃、含鋇或鍶的玻璃、鉛玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋇硼矽酸鹽玻璃或石英。而且，聚合物基板可包括聚碳酸酯、丙烯酸類、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚硫化物或聚碸。

為了獲得期望的塗層厚度，可進行使用塗佈裝置例如輥塗機、旋塗機、狹縫旋塗機、狹縫旋轉塗佈機(或模塗機)或噴墨塗佈機的濕塗佈過程。

預烘烤過程藉由使用烘箱、熱板等進行加熱來實施。此處，預烘烤時，加熱溫度及加熱時間可根據所使用的溶劑之類型適當地選擇，並且可為例如80℃至150℃的溫度及1分鐘至30分鐘的時間。

在預烘烤過程之後，使用曝光機器經由光罩執行曝光處理，由此僅對應於圖案的部分被感光。此處，照射的光之例子可包括可見光，紫外光、X射線及電磁射線。

在曝光過程之後，進行鹼性顯影以除去著色感光性樹脂組成物的未曝光部分，從而形成所需的圖案。適用於鹼性顯影的顯影液可包括例如鹼金屬或鹼土金屬碳酸鹽之水溶液。特別地，顯影過程使用含有1重量 %至3重量%碳酸鹽如碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸鋰等的鹼性水溶液在10℃至50℃、且較佳20℃至40℃之溫度下借助於顯影機或超音波清潔裝置進行。

後烘烤過程經由在80℃至220℃及10分鐘至120分鐘的條件下熱處理來進行，以增加圖案化膜與基板的黏附。與預烘烤過程一樣，後烘烤過程使用烘箱、熱板等進行。

黑色矩陣之膜厚度較佳為0.2微米至20微米，更佳為0.5微米至10微米，並且還更佳為0.8微米至5微米。

而且，柱間隔物及黑色柱間隔物之膜厚度較佳為0.1微米至8微米，更佳為0.1微米至6微米，並且還更佳為0.1微米至4微米。

使用本發明之著色感光性樹脂組成物製造的黑色矩陣、柱間隔物或黑色柱間隔物在諸如光密度、黏附性、電絕緣性及遮光性等性質上可為優異的，並且還可表現出高耐熱性及耐溶劑性，從而提高了液晶顯示裝置之可靠性。

經由以下實例可以獲得對本發明的更好的理解，給出該等實例是進行舉例說明，而不應被解釋為限制本發明之範圍。本發明之實例可在本發明之範圍內由熟習此項技術者適當地改變及修改。

製備例1：製備黏合劑樹脂

在裝備有攪拌器、溫度計、回流冷凝器、滴液漏斗及氮氣注入管的內部體積為1升的燒瓶中，添加277克丙烯酸甲氧丁酯並加熱至80℃，之後將301克之包含莫耳比50：50的丙烯酸3,4-環氧基三環並[5.2.1.0,2,6]癸-9-基酯及丙烯酸3,4-環氧基三環並[5.2.1.0,2,6]癸-8-基酯的混合物、49克甲基丙烯酸、及23克偶氮雙(二甲基戊腈)溶解於350克乙酸甲氧基丁酯中之溶液在歷時5小時的期間逐滴加入，接著反應3小時，因而製得黏合劑樹脂溶液。

實例1至11及比較例1至9：製備著色感光性樹脂組成物

將著色劑、黏合劑樹脂、分散劑及溶劑混合之混合物在室溫下使用油漆攪拌器進行分散，歷時8小時。分散係使用0.1毫米氧化鋯粒子進行。分散終止後，進行過濾，因而製得著色分散溶液。

著色分散溶液係與黏合劑樹脂、光可聚合化合物、光起始劑及溶劑混合，因而製得著色感光性樹脂組成物。各組分用量係如下表1所示。

OBP：有機黑色顏料(100CF，巴斯夫公司製)

V29：C.I.顏料紫29

B60：C.I.顏料藍60

CB：碳黑

Red：C.I.顏料紅264

黏合劑樹脂：製備例1之黏合劑樹脂

光可聚合化合物(使用(甲基)丙烯酸酯基為官能基)

M1：Viscoat#802-1(七官能基，大阪有機化學製)

M2：Viscoat#802(八官能基，大阪有機化學製)

M3：Viscoat#802-2(十官能基，大阪有機化學製)

M4：六丙烯酸二季戊四醇酯(六官能基，新中村公司(Shin Nakamura)製)

M5：樹突狀聚酯聚丙烯酸酯(十五官能基，大阪有機化學製)

光起始劑(PI)：1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-乙酮-1-(O-乙醯肟)(Irgacure OXE-02：汽巴公司(Ciba)製)

添加劑1：Solsperse 5000(路博潤公司(Lubrizol)製)

添加劑2：F554(DIC公司製)

溶劑：丙二醇單甲醚乙酸酯

測試例1. 量測著色感光性樹脂組成物之性質

1-1. 製造基板

用中性洗滌劑及水清洗5公分×5公分大小的玻璃基板(康寧公司(Corning)製)，然後乾燥。將實例1至實例11及比較例1至比較例9各自的著色感光性樹脂組成物經由旋塗塗佈在玻璃基板上，使最終膜厚度為3.0(±0.2)微米，在80℃至120℃下進行預烘烤，然後乾燥1分鐘至2分鐘以除去溶劑，因而形成預烘烤膜。

之後，在預烘烤膜上放上光罩，並經由如下處理形成圖案：以25毫焦/平方公分(mJ/cm²)至35毫焦/平方公分的曝光量進行曝光過程，及未曝光部分使用鹼水溶液加以移除。然後在200℃至250℃下進行10分鐘至30分鐘的後烘烤，由此製造著色基板。

1-2. 圖案特性

根據上述形成固化膜的過程，形成具有厚度3.0(±0.2)微米之預固化膜，其上放上光罩，與上述固化膜進行顯影所採用之相同條件下進行曝光及顯影。測量所形成固化膜之圖案線寬(圖案50微米)，並基於此圖案特性進行評估。評估標準如下，並且評估結果示於下表2。

<評估標準>

◎：±20或更小(優異)

○：大於±20至±25(良好)

△：大於±25至±30(一般)

X：大於±30(差)

1-3. 量測可靠性

以與在上述圖案特性量測中製造基板的方法相同的方式製造基板，不同處僅在於沒有使用光罩，則由此所製造之基板的正面塗覆有著色感光性樹脂組成物，但沒有任何圖案。

將基板切成3公分×3公分的尺寸，浸入NMP溶劑中，然後在100℃下加熱60分鐘。之後，分離並萃取NMP溶劑，並且使用紫外可見光分光光度計在300奈米至800奈米處測定表示NMP溶劑中之滲出程度的吸光度，從而評估耐溶劑性。

其評估標準如下，並且結果顯示於下表2中。

<評估標準>

◎：0.3或更小(優異)

○：大於0.3至0.5(良好)，

△：大於0.5至0.8(一般)，

X：大於0.8(差)

1-4. 量測光密度

使用光密度計(361T,X-lite)測量在550奈米下之透光率，及測定厚度1微米之光密度。評估標準如下，並且結果顯示於下表2中。

<評估標準>

◎：±1.3或更大(優異)

○：±1.0至小於±1.3(良好)

△：±0.5至小於±1.0(一般)

X：小於±0.5(差)

根據本發明之實例1至實例11之著色感光性樹脂組成物在圖案特性、可靠性及光密度方面皆優異。

比較例1至比較例5之著色感光性樹脂組成物缺少有機黑色顏料、紫色顏料及藍色顏料中的至少一者，其可靠性差。

比較例6及比較例7之著色感光性樹脂組成物缺乏有機黑色顏料、紫色顏料和藍色顏料中的至少一者並且含有其他著色顏料，其表現出之可靠性差及/或光密度差，而使用光可聚合化合物之官能基的個數在7至12之範圍外的比較例8及比較例9之著色感光性樹脂組成物表現出的圖案特性差，且可靠性差。因此，可確認根據本發明之優異功效只有在著色感光性組成物須包括本發明組成物之所有組分才可獲得。

Claims

一種著色感光性樹脂組成物，包含著色劑、黏合劑樹脂、光可聚合化合物、光起始劑、及溶劑，其中該著色劑包含有機黑色顏料(pigment)、藍色顏料及紫色顏料，其中該著色劑中之該有機黑色顏料、該紫色顏料及該藍色顏料係以1：0.1至1.7：0.25至3.3的重量比混合，以及該光可聚合化合物為具有7至12個官能基之聚丙烯酸聚季戊四醇酯化合物。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該有機黑色顏料包含選自內醯胺黑、苯胺黑及苝黑組成之群組的至少一者。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該紫色顏料包括選自C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫29、C.I.顏料紫31及C.I.顏料紫37組成之群組的至少一者。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該藍色顏料不包含中心金屬。
如請求項4所述之著色感光性樹脂組成物，其中該藍色顏料包含選自C.I.顏料藍16、C.I.顏料藍60、C.I.顏料藍63及C.I.顏料藍66組成之群組的至少一者。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該黏合劑樹脂包含環氧基。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該光可聚合化合物為具有8至10個官能基之化合物。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中以該著色感光性樹脂組成物之固體含量之總重量計，包含15重量%至50重量%的該著色劑、5重量%至60重量%的該黏合劑樹脂、5重量%至50重量%的該光可聚合化合物及0.1重量%至40重量%的該光起始劑，並且以該著色感光性樹脂組成物之總重量計，包含60至90重量%的該溶劑。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該黏合劑樹脂與該光可聚合化合物係以1：1至5：1的重量比混合。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，其中該著色劑更包含碳黑。
如請求項10所述之著色感光性樹脂組成物，其中該著色劑中之該有機黑色顏料、該紫色顏料、該藍色顏料及該碳黑係以1：0.1至1.7：0.25至3.3：0.15至1.7的重量比混合。
如請求項1所述之著色感光性樹脂組成物，更包含選自以下群組的至少一種添加劑：熱起始劑、固化劑、表面活性劑、增黏劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑及內聚抑制劑。
一種彩色濾光片，包括使用如請求項1至12中任一項所述之著色感光性樹脂組成物製造的柱間隔物、黑色矩陣或黑色柱間隔物。
一種如請求項13所述之彩色濾光片的用途，其中該彩色濾光片係用於顯示裝置。