黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)一種黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組合物及其應(yīng)用，特別是提供一種耐 熱阻抗性佳的黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組合物及使用該組合物所形成的彩色濾光片及具 有該彩色濾光片的液晶顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著液晶顯示器的各種技術(shù)的蓬勃發(fā)展，且為了提高液晶顯示器的對(duì)比 度及顯示品質(zhì)，通常會(huì)設(shè)置黑色矩陣（blackmatrix)于液晶顯示器中的彩色濾光片的條紋 (stripe)及點(diǎn)（dot)間的間隙中。該黑色矩陣可防止像素間的漏光（lightleakage)所引 起的對(duì)比度（contrastratio)下降及色純度（colorpurity)下降等的缺陷。
[0003] -般而言，黑色矩陣可為具有鉻或氧化鉻等的蒸鍍膜。然而，以前述的蒸鍍膜制作 黑色矩陣時(shí)，其具有制程復(fù)雜且材料昂貴等的缺點(diǎn)。為了解決此問(wèn)題，黑色矩陣是藉由光刻 (photo lithographic)技術(shù)形成。
[0004] 日本專利特開(kāi)第2006-259716號(hào)公報(bào)揭示一種黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組合物。 該感光性樹(shù)脂組合物包含高使用量的黑色顏料、堿可溶性樹(shù)脂、光聚合起始劑、具有二官能 基的反應(yīng)性單體及有機(jī)溶劑。該具有二官能基的反應(yīng)性單體可改善化合物之間的反應(yīng)，而 可形成精細(xì)的圖案（finepattern)。因此，所制得的感光性樹(shù)脂組合物具有良好的遮光性 及感度。
[0005] 其次，日本專利特開(kāi)第2008-268854號(hào)公報(bào)揭示一種黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組 合物。該感光性樹(shù)脂組合物包含具有羧酸基及具有不飽和基的堿可溶性樹(shù)脂、具有乙烯性 不飽和基的光聚合單體、光聚合起始劑及高使用量的黑色顏料。上述具有羧酸基及具有不 飽和基的堿可溶性樹(shù)脂可改善感光性樹(shù)脂組合物的解析度。
[0006] 雖然提高黑色顏料的使用量可增加所制得的感光性樹(shù)脂組合物的遮光性，但感光 性樹(shù)脂組合物仍具有耐熱阻抗性不佳的缺陷，而降低所形成的黑色矩陣的效能。
[0007] 因此，如何改善感光性樹(shù)脂組合物的耐熱阻抗性不佳的缺陷，以達(dá)到目前業(yè)界的 要求，實(shí)為目前此領(lǐng)域技術(shù)人員亟欲解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組合物。此感光 性樹(shù)脂組合物可提升黑色矩陣的耐熱阻抗性。
[0009] 本發(fā)明的另一方面在于提供一種黑色矩陣，其是藉由前述的感光性樹(shù)脂組合物經(jīng) 預(yù)烤處理、曝光處理、顯影處理及后烤處理所形成。
[0010] 本發(fā)明的又一方面在于提供一種彩色濾光片，其包含前述的黑色矩陣。
[0011] 本發(fā)明的再一方面在于提供一種液晶顯示器，其包含前述的彩色濾光片。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的上述方面，提出一種黑色矩陣用的感光性樹(shù)脂組合物，此感光性樹(shù) 脂組合物包含堿可溶性樹(shù)脂（A)、具有乙烯性不飽和基的化合物（B)、光起始劑（C)、溶劑 (D)、黑色顏料（E)及熒光增白劑（F)，以下析述之。
[0013] 感光性樹(shù)脂組合物
[0014] 堿可溶性樹(shù)脂（A)
[0015] 本發(fā)明的堿可溶性樹(shù)脂（A)可包含具有不飽和基的樹(shù)脂（A-1)。其次，該堿可溶性 樹(shù)脂（A)可選擇性地包含其它堿可溶性樹(shù)脂（A-2)。
[0016] 具有不飽和基的樹(shù)脂（A-1)
[0017] 該具有不飽和基的樹(shù)脂（A-1)是由一混合物聚合形成。該混合物可包含具有至少 二個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧化合物（a-1-l)及具有至少一個(gè)羧酸基與至少一個(gè)乙烯性不飽和基的 化合物（a-1-2)。再者，該混合物可選擇性地包含羧酸酐化合物（a-1-3)及具有環(huán)氧基的化 合物（a-1-4)。
[0018] 具有至少二個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧化合物（a-1-l)
[0019] 該具有至少二個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧化合物（a-1-l)包含具有如下式（I)所示的結(jié)構(gòu)的 化合物、具有如下式（II)所示的結(jié)構(gòu)的化合物及上述化合物的組合：
[0020]
[0021] 于式⑴中，&至1?4分別獨(dú)立地代表氫原子、鹵素原子、碳數(shù)為1至5的烷基、碳 數(shù)為1至5的烷氧基、碳數(shù)為6至12的芳香基或碳數(shù)為6至12的芳烷基。
[0022] 該具有如式（I)所示的結(jié)構(gòu)的化合物可包含具有環(huán)氧基的雙酚莽型化合物，其中 該具有環(huán)氧基的雙酸莽型化合物可由雙酸莽型化合物（bisphenolfluorene)與鹵化環(huán)氧 丙烷（epihalohydrin)反應(yīng)而得。
[0023] 前述的雙酚莽型化合物的具體例可包含9, 9-雙（4-羥基苯基）莽 [9, 9_bis(4-hydroxyphenyl)fluorine]、9, 9-雙（4-羥基-3-甲基苯基）莽[9, 9_bis(4_h ydroxy-3-methylphenyl)fluorine]、9,9-雙（4_ 羥基-3-氯苯基）莽[9,9-bis(4-hydrox y-3-chlorophenyl)fluorine]、9,9-雙（4_ 羥基 _3_ 溴苯基）莽[9,9-bis(4-hydroxy-3-b romophenyl)fluorine]、9, 9-雙（4-羥基 _3_ 氣苯基）莽[9, 9_bis(4-hydroxy-3-fluoro phenyl)fluorine]、9,9-雙（4_ 羥基-3-甲氧基苯基）莽[9,9-bis(4-hydroxy-3-methox }^1161171);1^11101'；[116]、9,9-雙（4-羥基-3,5-二甲基苯基）莽[9,9-1318(4-117(11'(?7-3,5-(11 methylphenyl)fluorine]、9, 9_ 雙（4_ 羥基 _3, 5_ 二氯苯基）莽[9, 9_bis(4_hydroxy-3, 5 -dichlorophenyl)fluorine]、9, 9-雙（4-羥基-3, 5-二溴苯基）莽[9, 9_bis(4-hydroxy-3, 5-dibromophenyl)fluorine]、雙酸莽型化合物的類似化合物，或者上述化合物的任意組 合。
[0024] 前述鹵化環(huán)氧丙烷（epihalohydrin)的具體例可包含3-氯-1，2-環(huán)氧丙烷 (epichlorohydrin)、3_溴-1，2-環(huán)氧丙烷（epibromohydrin)、鹵化環(huán)氧丙烷的類似化合 物，或者上述化合物的任意組合。
[0025] 該具有環(huán)氧基的雙酚莽型化合物的具體例可包含（1)新日鐵化學(xué)制造的商品， 例如：型號(hào)為ESF-300的產(chǎn)品或類似產(chǎn)品；（2)大阪瓦斯制造的商品，例如：型號(hào)為PG-100 或EG-210的產(chǎn)品，或者類似產(chǎn)品；（3)S.M.STechnologyCo.制造的商品，例如：型號(hào)為 SMS-F9PhPG、SMS-F9CrG或SMS-F914PG的產(chǎn)品，或者類似產(chǎn)品。
[0026]
[0027] 于式（II)中，民至R18分別獨(dú)立地代表氫原子、鹵素原子、碳數(shù)為1至8的烷基或 碳數(shù)為6至15的芳香基；且n代表0至10的整數(shù)。
[0028] 具有如式（II)所示的結(jié)構(gòu)的化合物可在堿金屬氫氧化物的存在下，使具有如下 式（II-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物與鹵化環(huán)氧丙烷進(jìn)行反應(yīng)而得：
[0029]
[0030] 于式（II-1)中，1?5至R18及n的定義如前所述，在此不另贅述。
[0031] 具有如式（II)所示的結(jié)構(gòu)的化合物的合成方法是先在酸催化劑存在下，對(duì)具有 如下式（II-1-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物及酚（phenol)類化合物進(jìn)行縮合反應(yīng)，以形成具有 如式（I1-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物：
[0032]
[0033] 于式（II-1-1)中，心及R2。分別獨(dú)立地代表氫原子、鹵素原子、碳數(shù)為1至8的烷 基或碳數(shù)為6至15的芳香基；\及X2分別獨(dú)立地代表鹵素原子、碳數(shù)為1至6的烷基或碳 數(shù)為1至6的烷氧基。上述的烷基較佳為甲基、乙基或叔丁基，且烷氧基較佳為甲氧基或乙 氧基。
[0034] 前述酚類化合物的具體例可包含苯酚（phenol)、甲酚（cresol)、乙酚 (ethylphenol)、n_ 丙酸（n-propylphenol)、異丁酸（isobutylphenol)、t_ 丁酸 (t-butylphenol)、辛酸（octylphenol)、壬基苯酸（nonylphenol)、荏酸（xylenol)、 甲基丁 基苯酸（methylbutylphenol)、二叔 丁基酸（di-t-butylphenol)、乙稀苯酸 (vinylphenol)、丙稀苯酸（propenylphenol)、乙炔苯酸（ethinylphenol)、環(huán)戊苯酸 (cyclopentylphenol)、環(huán)己基酸（cyclohexylphenol)、環(huán)己基甲酸（cyclohexylcresol) 或酚類化合物的類似化合物。該酚類化合物可單獨(dú)一種或混合多種使用。
[0035] 基于前述具有如式（II-1-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物的使用量為1摩爾，該酚類化合 物的使用量為〇. 5摩爾至20摩爾，且較佳為2摩爾至15摩爾。
[0036] 上述酸催化劑的具體例可包含鹽酸、硫酸、對(duì)甲苯磺酸（p-toluenesulfonic acid)、草酉愛(ài)（oxalicacid)、三氣化硼(borontrifluoride)、無(wú)水氯化錯(cuò)(aluminium chlorideanhydrous)、氯化鋅（zincchloride)或酸催化劑的類似物。該酸催化劑可單獨(dú) 一種或混合多種使用。
[0037] 該酸催化劑較佳可為對(duì)甲苯磺酸、硫酸、鹽酸或上述化合物的任意組合。
[0038] 該酸催化劑的使用量并無(wú)特別的限制。基于前述具有如式（II-1-1)所示的結(jié)構(gòu) 的化合物的使用量為1〇〇重量百分比，該酸催化劑的使用量為〇. 1重量百分比至30重量百 分比。
[0039] 前述的縮合反應(yīng)可在無(wú)溶劑或有機(jī)溶劑的存在下進(jìn)行，其中該有機(jī)溶劑的具體例 可為甲苯（toluene)、二甲苯（xylene)、甲基異丁基酮（methylisobutylketone)或其類 似物。該有機(jī)溶劑可為單獨(dú)一種或混合多種使用。
[0040] 基于前述具有如式（II-1-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物及酚類化合物的總使用量為 100重量百分比，該有機(jī)溶劑的使用量為50重量百分比至300重量百分比，較佳為100重量 百分比至250重量百分比。
[0041] 該縮合反應(yīng)的反應(yīng)溫度可為40°C至180°C，且反應(yīng)時(shí)間可為1小時(shí)至8小時(shí)。
[0042] 在完成該縮合反應(yīng)后，可選擇性地進(jìn)行中和處理或水洗處理。
[0043] 上述的中和處理是將反應(yīng)后的溶液的pH值調(diào)整為3至7,較佳為5至7。
[0044] 上述的水洗處理可利用中和劑來(lái)進(jìn)行。該中和劑可為堿性物質(zhì)，且中和劑的具體 例可包含氨（ammonia)、磷酸二氫鈉（sodiumdihydrogenphosphate);氫氧化鈉（sodium hydroxide)或氫氧化鉀（potassiumhydroxide)等的堿金屬氫氧化物；氫氧化媽（calcium hydroxide)或氫氧化鎂（magnesiumhydroxide)等的堿土類金屬氫氧化物；二乙撐基三胺 (diethylenetriamine)、三乙撐基四胺（triethylenetetramine)、苯胺（aniline)或苯二 胺（phenylenediamine)等的有機(jī)胺或上述化合物的任意組合。該中和劑可單獨(dú)一種或混 合多種使用。
[0045] 該水洗處理可采用已知的方法進(jìn)行。例如：將含有中和劑的水溶液加至反應(yīng)后的 溶液中，并反復(fù)進(jìn)行萃取。經(jīng)中和處理或水洗處理后，溶液中未反應(yīng)的酚類化合物及溶劑可 藉由減壓加熱處理去除，并進(jìn)行濃縮，以獲得具有如式（II-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物。
[0046] 當(dāng)縮合反應(yīng)完成后，加入過(guò)量的鹵化環(huán)氧丙烷，以使鹵化環(huán)氧丙烷與具有如式 (II-1)所示的結(jié)構(gòu)的化合物進(jìn)行脫鹵化氫反應(yīng)（dehydrohalogenation)，而可制得具有如 式（II)所示的結(jié)構(gòu)