黑色感光性樹脂組合物及用其制造的黑色矩陣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及黑色感光性樹脂組合物、W及由其制造的黑色矩陣W及彩色濾光片， 本發(fā)明尤其設(shè)及能夠形成具有改進直線度的圖案的黑色感光性樹脂組合物、W及由其制造 的黑色矩陣W及彩色濾光片。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于液晶顯示器的彩色濾光片中，黑色矩陣具有遮擋透明小電極外發(fā)出且不受 控制的光的功能，從而提高光對比度。所述黑色矩陣可用銘或樹脂為原料制得。使用銘時， 薄膜遮光性能和圖案直線度是極好的，但是，由于環(huán)境問題、高反射率、高額的加工成本等， 故優(yōu)選使用樹脂型黑色矩陣。
[0003] 但是，對于用于制造樹脂型黑色矩陣的感光性樹脂組合物，由于顯著地抑制感光 性能的黑色顏料，故光交聯(lián)不能有效地發(fā)生。另外，存在諸如被稱為"底切（undercut)"的 由顯影劑造成的過侵蝕、顯影穩(wěn)定性不足W及光敏度降低等問題。第1995-7002313號韓 國專利申請公開了為了提高靈敏度，在用于黑色矩陣的感光性樹脂組合物中使用硝面水 (caldo)樹脂。但是，所述硝面水樹脂具有龐大的分子結(jié)構(gòu)使得粘合性降低。具體而言，對 于黑色矩陣，為了獲得所需的光學(xué)密度，黑色顏料的含量增大，因此顯著地降低了粘合性。 因此，第2000-0055255號韓國公開專利公開了包括不同單體經(jīng)共聚得到的硝面水樹脂和 硅烷偶聯(lián)劑。但是，上述發(fā)明設(shè)及儲存穩(wěn)定性差、在后烘烤期間，通過熱流形成微細圖案時， 引起產(chǎn)生取決于位置的光學(xué)密度的差異的問題。
[0004] 同時，由于圖案被更精細地形成，故圖案的形狀、特別是圖案的直線度變得更加重 要。在該方面，如果為了降低取決于位置的光學(xué)密度的差異而減小用作感光性樹脂組合物 的樹脂的熱流動性，則該會導(dǎo)致降低圖案的直線度的問題。
[0005] 能夠同時地提高圖案的直線度并且降低所形成的圖案的光學(xué)密度的差異的技術(shù) 還沒有被公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供黑色感光性樹脂組合物，所述黑色感光性樹脂組合物在降低 取決于位置的光學(xué)密度的差異的同時具有優(yōu)異的圖案直線度。
[0007] 同時，本發(fā)明的另一個目的是提供能夠形成微細圖案的并且具有優(yōu)異的儲存穩(wěn)定 性和靈敏度的黑色感光性樹脂組合物。
[0008] 本發(fā)明的上述目的將通過W下特征來實現(xiàn)：
[000引 （1) 一種黑色感光性樹脂組合物，其包括：(A)著色劑，做堿可溶性樹脂，似光 聚合性化合物，值）光聚合引發(fā)劑，和巧）溶劑，
[0010] 其中，所述著色劑（A)包括具有原生粒子直徑為20nm至60nm的炭黑，并且當0D 值為1. 5時，所述炭黑的i-光束透光率為0. 3或更大，W及
[0011] 所述堿可溶性樹脂炬）是由包含如下式1表示的單體的單體經(jīng)聚合得到：
[00。][式U
[0013]
[0014](其中，n為2至4的整數(shù)）。
[0015] (2)根據(jù)上述（1)所述的組合物，其中，所述炭黑的原生粒子直徑范圍從30皿至 45nm。
[0016] (3)根據(jù)上述（1)所述的組合物，其中，W全部單體按100重量份計，所述由式1表 示的單體的用量為10重量份至40重量份。
[0017] (4)根據(jù)上述（1)所述的組合物，其中，所述堿可溶性樹脂做是由還包含如下式 2表示的單體的單體經(jīng)聚合得到；
[001引[式引
[0019]
[0020] (其中，m為0至2的整數(shù)）。
[002。 妨根據(jù)上述（4)所述的組合物，其中，W全部單體按100重量份計，所述由式2表 示的單體的用量為10重量份至40重量份。
[002引 做用根據(jù)上述（1)至妨中任一項所述的黑色感光性樹脂組合物制得的黑色矩 陣。
[002引 （7)包含根據(jù)上述做所述的黑色矩陣的彩色濾光片。
[0024]做包含根據(jù)上述（7)所述的彩色濾光片的圖像顯示裝置。
[00巧]本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物包括含有特定單體的聚合樹脂，W便具有低 的熱流動性的同時實現(xiàn)非常優(yōu)異的形成微細圖案的性能，從而降低取決于位置的光學(xué)密度 的差異。因此，可W制備能夠均勻遮擋強背光的黑色矩陣。
[0026] 此外，本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物包括特種炭黑，W解決可能由低的熱 流動性引起的降低圖案直線度的問題，從而，在降低取決于位置的光學(xué)密度的差異的同時 確保優(yōu)異的圖案直線度。
[0027] 此外，本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物具有優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性，因此在儲存 期間并不設(shè)及物理性質(zhì)的變化，反而顯示出優(yōu)異的靈敏度。
【具體實施方式】
[0028] 本發(fā)明公開了黑色感光性樹脂組合物，其包括；(A)著色劑，炬）堿可溶性樹脂， (C)光聚合性化合物，值）光聚合引發(fā)劑，和巧）溶劑，其中，所述著色劑（A)包括具有原生 粒子直徑為20皿至60皿的炭黑，并且當OD值為1. 5時，所述炭黑的i-光束透光率為0. 3 或更大，所述堿可溶性樹脂炬）是由包含如式1表示的單體的單體經(jīng)聚合得到，從而降低了 取決于位置的光學(xué)密度的差異，并實現(xiàn)優(yōu)異的圖案直線度。
[0029] 在下文中，本發(fā)明將會更加詳細地描述。
[0030] <黑傳威化忡樹胎紀合物〉
[0031] 本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物可W包括；(A)著色劑，做堿可溶性樹脂， (C)光聚合性化合物，值）光聚合引發(fā)劑，和巧）溶劑。當然，還可W包括相關(guān)領(lǐng)域中常用的 任何附加的組分，例如添加劑，而對其沒有特別的限制。
[0032]< (A)著傳劑〉
[0033] 本發(fā)明所述的著色劑可W包括作為基本組成部分的炭黑，其中，所述炭黑具有原 生粒子直徑為20皿至60皿，并且當光密度（0D)值（光學(xué)濃度）為1.5時，所述炭黑的i光 透光率為0. 3或更大。當使用上述的炭黑時，均勻的0D值和優(yōu)異的靈敏度可W被同時實現(xiàn)。 具體而言，通過提高所述樹脂的熱流動性，圖案的直線度可W被顯著地提高，該在下文中將 會更加具體地描述。
[0034] 通常，向所述的黑色感光性樹脂組合物福射的紫外線可W包括，例如，諸如g-光 束（436nm)、h-光束（405nm)、i-光束（365nm)、j-光束（330nm)、k-光束（310nm)等不同 發(fā)射光的結(jié)合（就從曝光裝置發(fā)射出的光的不同波長而言），同時與光聚合引發(fā)劑的聚合 引發(fā)效率相關(guān)聯(lián)。換句話說，所述黑色感光性樹脂組合物的靈敏度與不同發(fā)射光線（g-光 束、h-光束、i-光束、j-光束和k-光束）相對于所述的黑色感光性樹脂組合物的透光率顯 著相關(guān)。
[00巧]但是，通常使用的黑色矩陣的0D值范圍在2至5。因此，為了精確地測量透光率， 在可見光波長（400nm至780nm)范圍內(nèi)的0D值被設(shè)置為1.5,當紫外線透光率被使用時，可 W得到更加精確的透光率數(shù)值。
[0036] 因此，為了在上述波長實現(xiàn)足夠的靈敏度，當所述黑色感光性樹脂組合物的0D值 被控制在1. 5時，所述黑色感光性樹脂組合物可W具有的i-光束透光率為0. 3或更大，優(yōu) 選地為0. 4或更大，更加優(yōu)選地為0. 5或更大。如果上述i-光束透光率小于上述數(shù)值，貝U 所述靈敏度會降低。另外，j-光束也于所述光聚合引發(fā)劑的聚合反應(yīng)的引發(fā)相關(guān)，它的透 光率可W為0. 15或更大，優(yōu)選地為0. 3或更大。同樣地，k-光束也與所述光聚合引發(fā)劑的 光聚合反應(yīng)的引發(fā)相關(guān)，它的透光率可W為0. 05或更大，優(yōu)選地為0. 1或更大。
[0037] 對于本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物，所述著色劑（A)(也就是，炭黑）可W 具有的原生粒子直徑的范圍為20nm至60nm，W便具有理想的紫外線透光率。另外，所述炭 黑的原生粒子直徑的下限值可W為30皿或者更大，所述炭黑的原生粒子直徑的上限值可 W為45皿或更小。
[0038] 對于本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物，如果所述炭黑的原生粒子直徑小于 20nm，則福射的紫外線具有低的透光率并且不能提供足夠的靈敏度。另外，難于在所述的黑 色感光性樹脂組合物中均勻地分散所述炭黑，因此不能獲得均勻的0D值。另一方面，當所 述炭黑的原生粒子直徑為20nm或更大時，可W獲得足夠的紫外線透光率，從而提供所需的 靈敏度，并且同時提高可分散性。結(jié)果可W獲得能夠提供均勻的0D值的黑色感光性樹脂組 合物。另外，使用具有原生粒子直徑為30nm或更大的炭黑可W實現(xiàn)更高的紫外線透光率， 因此增強感光性，進一步提高可分散性。因此，可W獲得能夠提供更均勻的OD值的黑色感 光性樹脂組合物。
[0039] 此外，對于本發(fā)明所述的黑色感光性樹脂組合物，當所述炭黑的原生粒子直徑超 過60nm，盡管實現(xiàn)了足夠的紫外線透光率，然而所述炭黑沉積在所述黑色感光性樹脂組合 物中，該導(dǎo)致炭黑難于在黑色感光性樹脂組合物中均勻地分散。另外，由于粗趟度增大，故 使用上述的黑色感光性樹脂組合物也難于形成具有良好形態(tài)的黑色矩陣。另一方面，當所 述炭黑具有60nm或更小的原生粒子直徑時，可W實現(xiàn)足夠的紫外線透光率，因此獲得所需 的靈敏度，進一步提高可分散性。此外，當所述炭黑具有45nm或更小的原生粒子直徑時，可 W實現(xiàn)足夠的紫外線透光率，因此可W獲得所需的靈敏度，進一步提高可分散性，從而可易 于在制造工藝中處理。
[0040] 一般地，為了在應(yīng)用所述黑色感光性樹脂組合物所形成的黑色矩陣中保持強反差 圖像，需要具有W0D值表示為1. 5或更大的遮光率，優(yōu)選地為3. 0或更大，更加優(yōu)選地為 4.0或更大。
[0041]同時，在所述黑色光感性樹脂組合物固化和顯影后，圖案的界面通常是不均勻的， 所述圖案具有如下所述的結(jié)構(gòu)：所述圖案的底部（在與基板接觸的一側(cè)）比圖案的頂部被 蝕刻的更多，也就是，呈倒錐形的結(jié)構(gòu)。圖案上部的界面由于在隨后的后烘烤操作中所述樹 脂的熱流動性可W變得均勻，于是，所述錐形物可W具有向前的錐形結(jié)構(gòu)，從而確保圖案的 直線度。
[0042] 因此，當被用于光感性樹脂組合物的堿可溶性樹脂具有低的熱流動性時，該會引 起降低圖案直線度的問題。本發(fā)明下文所述的堿可溶性樹脂也顯示出低的熱流動性，當它 被單獨使用時，所述圖案的直線度會降低。
[0043] 然而，當使用根據(jù)本發(fā)明的具有特定范圍的原生粒子直徑的炭黑時，可W提高熱 流動性，從而增強所述圖案的直線度。當所述原生粒子直徑超出上述范圍時，改進圖案直線 度的效果不能被實現(xiàn)。
[0044] 本發(fā)明所述的著色劑除了上文所述的炭黑，在不偏離本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，可W 進一步包括用于相關(guān)領(lǐng)域的典型的顏料和燃料。
[0045] (al)顏料
[0046] 附加地用在本發(fā)明中的顏料可W包括有機顏料和無機顏料。
[0047] 該種有機顏料可W包括各種用于印刷油墨、噴墨用油墨等顏料，例如，獻菁氯化侶 (水溶性偶氮顏料、不溶性偶氮顏料）、獻菁顏料、嗟町晚酬顏料、異嘲噪咐酬顏料、異嘲噪 咐顏料、巧顏料、Perynone顏料、二惡嗦顏料、慈釀顏料、二慈釀基顏料、慈喀晚顏料、慈嵌慈 釀顏料、黃慈酬顏料、皮慈酬顏料或二酬基化咯并化咯顏料等。
[0048] 所述的無機顏料沒有特別的限制，可W包括諸如金屬氧化物或金屬配合物的金屬 化合物，更具體而言，包括選自鐵、鉆、侶、簡、鉛、銅、鐵、儀、銘、鋒、鋪、炭黑等中的至少一種 金屬的氧化物。
[0049] 具體而言，所述的有機顏料和無機顏料可W包括，例如，依據(jù)色指數(shù)（染色家和配 色師協(xié)會出版）被劃入顏料的化合物。更具體而言，具有下述色指數(shù)（C.I.)號碼的顏料可 W被舉例示出，但對其沒有特別的限制。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的被用于顏料分散組合物的顏料可W包括被用于相關(guān)領(lǐng)域的典型的 有機顏料或無機顏料，所述顏料可w被單獨使用或?qū)⑵渲械膬煞N或多種組合使用。
[0051] 如果有必要的話，上述顏料可W經(jīng)過樹脂處理、利用具有引入的酸性基團或堿性 基團的顏料衍生物的表面處理、利用聚合物的顏料表面的移植處理、利用硫酸原子化的微 顆?；饔谩⑹褂糜袡C溶劑或水的洗漆處理W便移除雜質(zhì)、除去由離子交換產(chǎn)生的離子雜 質(zhì)等。
[0052] 上述顏料的具體例子可W包括；C.I.顏料黃20, 24, 31，53,83,86,93,94,109， 110,117,125,129,137,138,139,147,148,153,154,166,173,180 和 185 ;
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