彩色滤光片用的感光性树脂组合物及其应用的制作方法

文档序号:13147066阅读:166来源:国知局
技术领域本发明是有关一种液晶显示器的彩色滤光片用感光性树脂组合物及其所形成的彩色滤光片,特别是提供一种具有较低的热溶剂膜厚变化率且较低的表面粗糙度的彩色滤光片用感光性树脂组合物。

背景技术:
目前,彩色滤光片已被广泛地应用在彩色液晶显示器、彩色传真机、彩色摄影机等应用领域。随着彩色液晶显示器等影像器材的市场需求日渐扩大,在彩色滤光片的制作技术上亦趋向多样化。彩色滤光片通常可藉由染色法、印刷法、电着法或颜料分散法等方法,将红、绿、蓝等像素形成在透明玻璃基板上制得。一般而言,为提高彩色滤光片的对比度,像素着色层间可配置遮光层(或称黑色矩阵)。上述颜料分散法的制程是先将颜料分散在光硬化性树脂中而形成着色感光性树脂组合物,最后将该树脂组合物形成像素着色层。进一步而言,颜料分散法的制程,通常是先在玻璃基板等透明支持体上,以铬、氧化铬等金属或感光性树脂遮光膜形成遮光层(blackmatrix)。然后,将分散有红色颜料的感光性树脂(彩色光阻剂)藉由旋转涂布方式将该感光性树脂涂布在透明支持体上,藉由掩模进行曝光,并于曝光后进行显影处理即可得红色像素。接着,以同样的操作方式,即重复利用涂布、曝光、显影的方式即可在支持体上分别制得红、绿、蓝等三色像素。近年来,彩色液晶含的颜料比例也越来越高,碱可溶性树脂与感光性单体的相对使用显示器的用途不再局限在个人计算机上,还广泛应用于彩色电视及各种监视屏幕上(尤其是大尺寸的彩色液晶屏幕),所以对于液晶显示器色彩饱和度的要求越来越高。因此,感光性树脂组合物所量变少,造成曝光后的交联程度下降,导致表面粗糙度偏高等问题发生。日本特开第2004-138950号公报所揭示的内容中,其使用特定的碱可溶性树脂,可以形成表面粗糙度较低的像素着色层,图案形状及亮度表现优异的彩色滤光片,然而此方法易导致该感光性树脂组合物的热溶剂膜厚变化率偏高。有鉴于此,目前亟需发展一种同时具有较低的热溶剂膜厚变化率且较低的表面粗糙度的彩色滤光片用的感光性树脂组合物,以克服习知彩色滤光片的上述问题。

技术实现要素:
因此,本发明的一个方面在于提供一种彩色滤光片用的感光性树脂组合物,此彩色滤光片用的感光性树脂组合物具有较低的热溶剂膜厚变化率及较低的表面粗糙度。本发明的另一方面在于提供一种彩色滤光片的制造方法,其是利用上述的感光性树脂组合物形成像素层。本发明的又一方面在于提供一种彩色滤光片,其是藉由前述的方法制得。本发明的再一方面在于提供一种液晶显示器,其包含前述的彩色滤光片。根据本发明的上述方面,提出一种彩色滤光片用的感光性树脂组合物。此感光性树脂组合物包含染料(A)、有机颜料(B)、碱可溶性树脂(C)、具有乙烯性不饱和基的化合物(D)、光起始剂(E)及有机溶剂(F),以下析述之。染料(A)本发明的染料(A)包含具有如下式(I)所示的结构的化合物(A-1):于式(I)中,A1、A2、A3及A4分别独立代表氢原子、经取代或未经取代且碳数为1至8的烷基、经取代或未经取代且碳数为3至8的环烷基、经取代或未经取代的苯基。A5及A6分别独立代表氢原子、碳数为1至8的烷基或氯原子。A7代表具有聚合性不饱和基的基团。a代表1至5的整数。前述碳数为1至8的烷基的具体例可包含但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、异丁基、戊基、叔戊基、己基、庚基、辛基、异辛基、叔辛基或2-乙基己基等。较佳地,前述烷基的碳数可为1至6,且更佳为1至4。前述碳数为3至8的环烷基的具体例可包含但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基等。较佳地,前述环烷基的碳数可为5至7,且更佳为6(亦即环己基)。前述碳数为1至8的烷基、碳数为3至8的环烷基及苯基可选择性地具有取代基,且该取代基较佳可为卤素原子、-Aa、-OH、-OAa、-SO3H、-SO3M、-CO2H、-CO2Aa、-SO3Aa、-SO2NHAb、-SO2NAbAc或-SO3-。Aa可代表碳数为1至10的饱和烃基。其中,该饱和烃基中所具有的氢原子可以被卤素原子取代,且该饱和烃基中所具有的亚甲基可以被氧原子、羰基或-NAa-取代。Aa可为直链饱和烃基、支链饱和烃基或环状饱和烃基,且Aa可具有桥联结构(bridgedstructure)。该Aa的具体例可包含但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、异丁基、戊基、叔戊基、己基、庚基、辛基、异辛基、叔辛基、壬基、癸基、2-乙基己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、三环癸基或环辛基。当该饱和烃基所具有的亚甲基经氧原子取代时,该饱和烃基的具体例可包含但不限于甲氧基丙基、乙氧基丙基、2-乙基己氧基丙基或甲氧基己基等。前述取代基-CO2Aa的具体例可包含但不限于甲氧羰基(methyloxycarbonyl)、乙氧羰基(ethyloxycarbonyl)、丙氧羰基(propyloxycarbonyl)、异丙氧羰基(isopropyloxycarbonyl)、丁氧羰基(butyloxycarbonyl)、环己氧羰基(cyclohexyloxycarbonyl)或甲氧基丙氧羰基(methoxypropyloxycarbonyl)等。前述取代基-SO3Aa的具体例可包含但不限于甲磺酰基(methanesulfonylgroup)、乙磺酰基(ethanesulfonylgroup)、己磺酰基(hexanesulfonylgroup)或癸磺酰基(decanesulfonylgroup)等。Ab和Ac分别独立地代表碳数为1至10的直链烷基、碳数为4至10的支链烷基、碳数为3至30的环烷基、-G,或者Ab和Ac可相互键结而形成碳数为2至10的杂环基。其中,该直链烷基、支链烷基和环烷基所具有的氢原子可以被羟基、卤素原子、-G、-CH=CH2或-CH=CHAa所取代,该直链烷基、支链烷基和环烷基中所具有的亚甲基可以被氧原子、羰基或-NAa-取代,且该杂环基所具有的氢原子可以被-Aa、-OH或-G所取代。较佳地,前述Ab和Ac的环烷基的碳数可为3至8。前述Ab和Ac相互键结所形成的碳数为2至10的杂环基的具体例可包含但不限于吡咯(pyrrole)、吡啶(pyridine)、吲哚(indole)、异吲哚(isoindole)、喹啉(quinoline)、异喹啉(isoquinoline)、咔唑(carbazole)、啡啶(phenanthridine)、吖啶(acridine)或啡噻嗪(phenothiazine)等。M代表钠原子或钾原子。G代表碳数为6至10的芳香族烃基或碳数为5至10的芳香族杂环基。其中,该芳香族烃基及该芳香族杂环基所具有的氢原子可以被-OH、-Aa、-OAa、-NO2、-CH=CH2、-CH=CHAa或卤素原子取代。前述G的芳香族烃基的具体例可包含但不限于苯基、萘基、薁基(azulenyl)等,且前述G的芳香族杂环基的具体例可包含但不限于呋喃基(furylgroup)、噻吩基(thienylgroup)、吡啶基(pyridylgroup)、吡咯基(pyrrolylgroup)、恶唑基(oxazolylgroup)、异恶唑基(isothiazolylgroup)、噻唑基(thiazolylgroup)、异噻唑基(isothiazolylgroup)、咪唑基(imidazolylgroup)、吡唑基(pyrazolylgroup)或嘧啶基(pyrimidylgroup)等。前述A5及A6的碳数为1至8的烷基的具体例是相同于A1、A2、A3及A4的碳数为1至8的烷基的具体例,在此不另行赘述。A7可为丙烯酰基或甲基丙烯酰基。a较佳可代表1或2,且更佳可为1。当a大于1时,多个A7可为相同或不同。较佳地,具有如式(I)所示的结构的化合物(A-1)可包含具有如式(I-1)所示的结构的化合物。更佳地,-COOA8可键结于苯环上邻位的位置:于式(I-1)中,A1、A2、A3及A4分别独立代表氢原子、经取代或未经取代且碳数为1至8的烷基、经取代或未经取代且碳数为3至8的环烷基、经取代或未经取代的苯基。A5及A6分别独立代表氢原子、碳数为1至8的烷基或氯原子。A8代表具有聚合性不饱和基的基团。基于交联反应的反应性,前述A7及A8较佳可为丙烯酰基或甲基丙烯酰基。该A8的具体例较佳可为具有如下式(I-1-1)或式(I-1-2)所示的结构的基团:于式(I-1-1)或式(I-1-2)中,A9代表氢原子或甲基。A10及A11分别独立地代表经取代或未经取代且碳数为1至12的烷二基。A12代表-CO-或-(CO)O-。A13代表二价脂环烃基。b代表0至12的整数,且d及e分别独立地代表0至6的整数。较佳地,A9及A10可为甲基。b较佳可为0至3的整数,且d及e较佳可分别独立地代表0至3的整数。前述碳数为1至12的烷二基的具体例可包含但不限于亚甲基、乙撑基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,2-二基、丁烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,2-二基、戊烷-1,3-二基、戊烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、辛烷-1,8-二基或癸烷-1,10-二基。较佳地,前述A10及A11的烷二基的碳数可为2至8,且更佳为2至6。该烷二基的取代基可包含羟基、卤素原子、(甲基)丙烯酰氧基或苯氧基等,且较佳可为羟基。该二价脂环烃基较佳可为碳数为3至20的脂环烃基,且更佳可为碳数为3至12的脂环烃基。此外,该脂环烃基可为2环至4环的交联环状烃基。A8可为丙烯酰基或甲基丙烯酰基。A8较佳可为(甲基)丙烯酰氧基烷基。其中,该(甲基)丙烯酰氧基烷基的总碳数较佳可为4至16,且更佳可为4至10。该具有如式(I)所示的结构的化合物(A-1)可藉由具有羟基及聚合性不饱和基的化合物与具有如式(I-2)所示的结构的化合物反应而得,其中该聚合性不饱和基可为丙烯酰基或甲基丙烯酰基,该反应是一酯化反应,且该酯化反应是本发明所属技术领域具有通常知识者所熟知,在此不另赘述。前述具有羟基及聚合性不饱和基的化合物,只要在该化合物中分别具有至少一个羟基及至少一个(甲基)丙烯酰基即可,其中羟基及(甲基)丙烯酰基的键结数及键结位置没有特别的限制。其次,羟基可为醇性羟基、酚性羟基中的任一种。此外,该具有羟基及聚合性不饱和基的化合物可选择性地具有羟基及(甲基)丙烯酰基以外的其他取代基,且此取代基的种类、键结位置与键结数没有特别的限制。较佳地,该具有羟基及(甲基)丙烯酰基的化合物的具体例可为具有如下式(I-3)或式(I-4)所示的结构的化合物:于式(I-3)及式(I-4)中,A9、A10、A11、A12、A13、b、d及e的定义如前所述,在此不另赘述。较佳地,该具有羟基及(甲基)丙烯酰基的化合物包含至少一具有如下式(I-3-1)、式(I-3-2)、式(I-4-1)或式(I-4-2)所示的结构:于式(I-3-1)中,A9的定义如前所述,在此不另赘述。g及h分别独立地代表1至12的整数。于式(I-3-2)中,A9、g及h的定义如前所述,在此不另赘述。于式(I-4-1)中,A9的定义如前所述,在此不另赘述。i及j分别独立地代表0至2的整数。r代表1至6的整数。当i、j及r的至少一者大于或等于1时,-CH(OH)-基团、-CH(CH3)-基团及-CH2-基团可按照任意的顺序键结。于式(I-4-2)中,A9的定义如前所述,在此不另赘述。W代表具有如下式(I-4-2-1)至式(I-4-2-4)所示的结构的基团。r1分别独立地代表0至6的整数:该具有如式(I-3-1)所示的结构的化合物的具体例可包含(甲基)丙烯酸2-(6-羟基己酰氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-(6-羟基己酰氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸4-(6-羟基己酰氧基)丁酯、(甲基)丙烯酸5-(6-羟基己酰氧基)戊酯或(甲基)丙烯酸6-(6-羟基己酰氧基)己酯等的(甲基)丙烯酸(6-羟基己酰氧基)烷基酯类,且该(甲基)丙烯酸(6-羟基己酰氧基)烷基酯类可为市售的商品,例如:大赛璐(DAICEL)化学工业(股)制造的产品,且其型号为PLACCELFM1D或PLACCELFM2D等。该具有如式(I-3-2)所示的结构的化合物的具体例可包含(甲基)丙烯酸2-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸4-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)丁酯、(甲基)丙烯酸5-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)戊酯或(甲基)丙烯酸6-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)己酯等的(甲基)丙烯酸(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)烷基酯类,且该(甲基)丙烯酸(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)烷基酯类可为市售的商品,例如:大赛璐(DAICEL)化学工业(股)制造的产品,且其型号为HEMAC1等。该具有如式(I-4-1)所示的结构的化合物的具体例可包含(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸1-甲基-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸1-甘油酯[1-glycerol(meth)acrylate]、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸5-羟基戊酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸7-羟基庚酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸9-羟基壬酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸11-羟基十一烷酯或(甲基)丙烯酸12-羟基十二烷酯等。该具有如式(I-4-2)所示的结构的化合物的具体例可包含(甲基)丙烯酸4-羟基环己酯、(甲基)丙烯酸(4-羟甲基环己基)甲酯、(甲基)丙烯酸2-[4-(2-羟乙基)环己基]乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基双环[2.2.1]庚-5-烯-2-基酯、(甲基)丙烯酸(3-羟甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2-基)甲酯、(甲基)丙烯酸2-[3-(2-羟乙基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2-基]乙酯、(甲基)丙烯酸8-羟基双环[2.2.1]庚-5-烯-2-基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基八氢-4,7-亚甲基茚-5-基酯[(meth)acrylicacid2-hydroxyoctahydro-4,7-methanoindene-5-ylester]、(甲基)丙烯酸(2-羟甲基八氢-4,7-亚甲基茚-5-基)甲酯、(甲基)丙烯酸2-[2-(2-羟乙基)八氢-4,7-亚甲基茚-5-基]乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基金刚烷-1-基酯、(甲基)丙烯酸(3-羟甲基金刚烷-1-基)甲酯或(甲基)丙烯酸2-[3-(2-羟乙基)金刚烷-1-基]乙酯等。较佳地,基于反应性的观点,于式(I-3-1)中,g代表2或3,且h为1;于式(I-3-2)中,g代表2或3,且h为1;于式(I-4-1)中,i及j为0,且r代表2至6的整数,或者i为1,j为0,且r代表1至5的整数;于式(I-4-2)中,r1分别独立地代表1或2,且A14代表具有如式(I-4-2-1)或式(I-4-2-4)所示的结构的化合物。该具有羟基及(甲基)丙烯酰基的化合物较佳可包含但不限于(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸1-甘油酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸2-(6-羟基己酰氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基羰基氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸(4-羟甲基环己基)甲酯或(甲基)丙烯酸(3-羟甲基金刚烷-1-基)甲酯等。除具有如式(I-3-1)、式(I-3-2)、式(I-4-1)及式(I-4-2)所示的结构的化合物外,该具有羟基及(甲基)丙烯酰基的化合物的具体例可包含但不限于4-羟基苯基(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯[pentaerythritoltri(meth)acrylate]、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二甲基丙烯酸甘油酯,或者具有如下式(I-5)或式(I-6)所示的结构的化合物:该具有羟基及(甲基)丙烯酰基的化合物可单独一种或者混合多种使用。前述具有如式(I-2)所示的结构的化合物如下所示:于式(I-2)中,A1、A2、A3及A4分别独立代表氢原子、经取代或未经取代且碳数为1至8的烷基、经取代或未经取代且碳数为3至8的环烷基、经取代或未经取代的苯基。A5及A6分别独立代表氢原子、碳数为1至8的烷基或氯原子。Z-代表阴离子。较佳地,式(I-2)中的-COOH可键结于苯环的邻位。Z-的具体例可包含但不限于卤素离子、硼阴离子、磷酸阴离子、羧酸阴离子、硫酸阴离子、有机磺酸阴离子、氮阴离子或甲基化物阴离子(methideanion)等。该卤素离子的具体例可包含氟离子、氯离子、溴离子或碘离子等。该硼阴离子的具体例可包含BF4-等无机硼阴离子,或者(CF3)4B-、(CF3)3BF-、(CF3)2BF2-、(CF3)BF3-、(C2F5)4B-、(C2F5)3BF-、(C2F5)BF3-、(C2F5)2BF2-、(CF3)(C2F5)2BF-、(C6F5)4B-、[(CF3)2C6H3]4B-、(CF3C6H4)4B-、(C6F5)2BF2-、(C6F5)BF3-、(C6H3F2)4B-、B(CN)4-、B(CN)F3-、B(CN)2F2-、B(CN)3F-、(CF3)3B(CN)-、(CF3)2B(CN)2-、(C2F5)3B(CN)-、(C2F5)2B(CN)2-、(n-C3F7)3B(CN)-、(n-C4F9)3B(CN)-、(n-C4F9)2B(CN)2-、(n-C6F13)3B(CN)-、(CHF2)3B(CN)-、(CHF2)2B(CN)2-、(CH2CF3)3B(CN)-、(CH2CF3)2B(CN)2-、(CH2C2F5)3B(CN)-、(CH2C2F5)2B(CN)2-、(CH2CH2C3F7)2B(CN)2-、(n-C3F7CH2)2B(CN)2-、(C6H5)3B(CN)-、四苯基硼酸盐、四(单氟苯基)硼酸盐、四(二氟苯基)硼酸盐、四(三氟苯基)硼酸盐、四(四氟苯基)硼酸盐、四(五氟苯基)硼酸盐、四(四氟甲基苯基)硼酸盐、四(甲苯基)硼酸盐、四(二甲苯基)硼酸盐、(三苯基,五氟苯基)硼酸盐、[参(五氟苯基),苯基]硼酸盐或十三氢化-7,8-二羰基十一硼酸盐(tridecahydride-7,8-dicarbaundecaborate)等的有机硼阴离子。除此的外,该硼阴离子亦可为日本特开第1998-195119号公报、日本特开第2010-094807号公报、日本特开第2006-243594号公报、日本特开第2002-341533号公报或日本特开第1996-015521号公报等所载的硼阴离子。该磷酸阴离子的具体例可包含HPO42-、PO43-或PF6-等的无机磷酸阴离子,或者(C2F5)2PF4-、(C2F5)3PF3-、[(CF3)2CF]2PF4-、[(CF3)2CF]3PF3、(n-C3F7)2PF4-、(n-C3F7)3PF3-、(n-C4F9)3PF3-、(C2F5)(CF3)2PF3-、[(CF3)2CFCF2]2PF4-、[(CF3)2CFCF2]3PF3-、(n-C4F9)2PF4-、(n-C4F9)3PF3-、(C2F4H)(CF3)2PF3-、(C2F3H2)3PF3-、(C2F5)(CF3)2PF3-、辛基磷酸阴离子、十二烷基磷酸阴离子、十八烷基磷酸阴离子、苯基磷酸阴离子或壬基苯基磷酸阴离子等的有机磷酸阴离子。该羧酸阴离子的具体例可包含CH3COO-、C2H5COO-或C6H5COO-等。此外,该羧酸阴离子亦可为日本特开第2009-265641号公报或日本特开第2008-096680号公报所载的羧酸阴离子。该硫酸阴离子的具体例可包含硫酸阴离子或亚硫酸阴离子。该有机磺酸阴离子的具体例可包含甲磺酸(methanesulfonicacid)、乙磺酸(ethanesulfonicacid)、三氟甲磺酸或九氟丁磺酸等的烷基磺酸阴离子,或者苯磺酸、苯二磺酸根离子、对甲苯磺酸、对三氟甲基磺酸、五氟苯磺酸、萘磺酸或萘二磺酸根离子等的芳基磺酸阴离子。此外,该有机磺酸阴离子亦可为2-(甲基)丙烯酰氧基-1,1,2,2-四氟乙磺酸、2-(4-乙烯基苯氧基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸,在国际公表第2011/037195号册子、日本专利第3736221号说明书或日本特开第2011-070172号公报中所载的有机磺酸阴离子。该氮阴离子的具体例可包含[(CN)2N]-、[(FSO2)2N]-、[(FSO2)N(CF3SO2)]-、[(CF3SO2)2N]-、[(FSO2)N(CF3CF2SO2)]-、[(FSO2)N{(CF3)2CFSO2
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