負型感光性樹脂組合物、分隔壁、黑色矩陣以及光學元件的製作方法
2023-06-29 15:14:01
負型感光性樹脂組合物、分隔壁、黑色矩陣以及光學元件的製作方法
【專利摘要】本發明提供負型感光性樹脂組合物、通過將該負型感光性樹脂組合物固化而得到的分隔壁和黑色矩陣以及具有該黑色矩陣的光學元件，所述負型感光性樹脂組合物含有黑色有機顏料，該負型感光性樹脂組合物可形成具有微細的圖案以及微小的接觸孔的分隔壁，所含有的有機顏料對鹼顯影液的分散性及其自身的貯存穩定性良好。一種負型感光性樹脂組合物，其特徵在於，其含有：主鏈包含芳香族環且分子中具有酸性基團和烯屬雙鍵的鹼可溶性樹脂、主鏈不包含芳香族環且分子中具有酸性基團的鹼可溶性樹脂、黑色有機顏料、以及光聚合引發劑，該組合物中的固體成分酸值為10～50mgKOH/g。
【專利說明】負型感光性樹脂組合物、分隔壁、黑色矩陣以及光學元件
【技術領域】
[0001]本發明涉及負型感光性樹脂組合物、使用了其的分隔壁和黑色矩陣、以及具有該黑色矩陣的光學元件。
【背景技術】
[0002]在作為液晶顯示裝置的液晶顯示器中，提出了將作為光學元件的濾色器形成於TFT (Thin Film Transistor:薄膜電晶體)陣列基板側的濾色器陣列(color filter onarray)的技術(例如參照專利文獻I)。
[0003]在濾色器陣列型的濾色器中，將像素間分隔開的黑色矩陣形成在陣列基板上，因此該類型的濾色器也被稱為黑色矩陣陣列型(black matrix on array,以下也稱為「BOA型」。)的濾色器。與濾色器和TFT陣列基板分別製造、校準需要精度的通常的濾色器相比，BOA型的濾色器能夠確保精度而無需校準。因此，能夠將分隔壁細線化並使開口率提高，可得到兼顧低功耗和高亮度的液晶顯示裝置。
[0004]對於BOA型的濾色器而言，與通常的在對向基板側製造的濾色器不同，為了將TFT等開關元件與像素電極連接，需要在分隔壁形成被稱為接觸孔(contact hole)的貫通孔。進而，為了增加像素形成部即顯示部的面積而尋求分隔壁的細線化，對形成於該分隔壁的接觸孔的尺寸也要求微小化。
[0005]另外，在BOA型的濾色器中，為了確保接觸孔以外的像素電極與布線、TFT等開關元件的絕緣性，對分隔壁要求高電阻且低介電常數。以往，分隔壁使用炭黑作為黑色著色齊U，但由於炭黑為低電阻且高介電常數而無法增加用量，難以兼顧充分的遮光性和電特性。另一方面，混合有紅、綠、藍等的黑色有機顏料、廣泛吸收可見光區域的單一黑色有機顏料的遮光性比炭黑差，但由於為高電阻和低介電常數，因此能夠增加其含量，可以兼顧遮光性和電特性。
[0006]另一方面,對於作為光學元件的有機EL(Electro_Luminescence,電致發光)元件而言，從提高對比度、防止反射的觀點出發，使用由將像素間分隔開的分隔壁形成的黑色矩陣。從電特性的觀點出發，有時對分隔壁要求高電阻且低介電常數。
[0007]專利文獻2中記載了一種含有遮光性分散顏料的黑色抗蝕劑用感光性樹脂組合物，其在用於BOA型濾色器等的、膜厚為1.5 μ m以上的分隔壁中圖案穩定性優異。
[0008]專利文獻3中記載了一種感光性樹脂組合物，其中，在含有有機顏料的用於形成像素等的感光性樹脂組合物中，為了提高有機顏料在該組合物中的分散性，使用了具有酸基或氨基的特定的顏料分散劑。
[0009]專利文獻4中記載了一種含有光聚合性化合物和黑色顏料的用於形成EL元件遮光膜的感光性樹脂組合物。
[0010]現有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開平9-105926號公報[0013]專利文獻2:日本特開2004-361736號公報
[0014]專利文獻3:日本特開2010-106237號公報
[0015]專利文獻4:日本特開2007-249045號公報
【發明內容】
[0016]發明要解決的問題
[0017]然而，根據本發明人等的見解，對於專利文獻2中記載的感光性樹脂組合物而言，在製造具有充分遮光性的分隔壁時，高靈敏度化與微細接觸孔的形成處於此消彼長的關係，這兩者難以兼顧。
[0018]進而，根據本發明人等的見解，對於專利文獻3中記載的感光性樹脂組合物，有機顏料在有機溶劑中的分散性不充分，包含有機溶劑的感光性樹脂組合物的貯存穩定性不充分。
[0019]另外，根據本發明人等的見解，專利文獻4中記載的感光性樹脂組合物中使用炭黑作為黑色顏料，在實施例中，由於使用主鏈不包含芳香族環的丙烯酸類共聚物作為鹼可溶性樹脂，因此分隔壁的線的解析度不充分。
[0020]進而，在使用作為黑色矩陣的通常形成方法的光刻法的情況下，若將大量包含黑色有機顏料的感光性樹脂組合物用鹼顯影液進行顯影，則由於黑色有機顏料在鹼顯影液中的分散性差而存在顏料凝集並沉降這一問題。通常，鹼顯影液會被再利用，若顏料在鹼顯影液中的分散性差，則容易引起凝集、容易產生過濾器堵塞。
[0021]本發明的目的在於，提供一種負型感光性樹脂組合物，其含有黑色有機顏料，該負型感光性樹脂組合物可形成具有微細的線圖案以及微小的接觸孔的分隔壁，所含有的黑色有機顏料對用於顯影的鹼顯影液的分散性良好，並且其自身的貯存穩定性良好。
[0022]另外，本發明的目的在於，提供通過將該負型感光性樹脂組合物固化而得到的可應用於BOA型的光學元件、有機EL元件的分隔壁和黑色矩陣，以及具有該黑色矩陣的光學元件。
[0023]用於解決問題的方案
[0024]本發明提供具有以下的[I]?[15]的技術方案的負型感光性樹脂組合物、分隔壁、黑色矩陣以及光學元件。
[0025][I] 一種負型感光性樹脂組合物，其特徵在於，其含有:主鏈包含芳香族環且分子中具有酸性基團和烯屬雙鍵的鹼可溶性樹脂(Al)、主鏈不包含芳香族環且分子中具有酸性基團的鹼可溶性樹脂(A2)、黑色有機顏料(B)、以及光聚合引發劑(C)，該組合物中的固體成分酸值為10?50mgK0H/g。
[0026][2]根據上述[I]所述的負型感光性樹脂組合物，其中，前述負型感光性樹脂組合物中的總固體成分中的鹼可溶性樹脂(Al)與鹼可溶性樹脂(A2)的合計含有比率為5?80
質量％。
[0027][3]根據上述[I]或[2]所述的負型感光性樹脂組合物，其中，前述負型感光性樹脂組合物中的總固體成分中的黑色有機顏料(B)的含有比率為20?65質量％。
[0028][4]根據上述[I]?[3]中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其中，前述鹼可溶性樹脂(Al)和鹼可溶性樹脂(A2)中的任一者的質均分子量為10000以上。[0029][5]根據上述[I]~[4]中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其中，前述光聚合引發劑(C)包含下式(I)所示的化合物。
[0030]
【權利要求】
1.一種負型感光性樹脂組合物，其特徵在於，其含有:主鏈包含芳香族環且分子中具有酸性基團和烯屬雙鍵的鹼可溶性樹脂(Al)、主鏈不包含芳香族環且分子中具有酸性基團的鹼可溶性樹脂(A2)、黑色有機顏料(B)、以及光聚合引發劑(C)，該組合物中的固體成分酸值為10~50mgK0H/g。
2.根據權利要求1所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述負型感光性樹脂組合物中的總固體成分中的鹼可溶性樹脂(Al)與鹼可溶性樹脂(A2)的合計含有比率為5~80質量％。
3.根據權利要求1或2所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述負型感光性樹脂組合物中的總固體成分中的黑色有機顏料(B)的含有比率為20~65質量％。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述鹼可溶性樹月旨(Al)和鹼可溶性樹脂(A2)中的任一者的質均分子量為10000以上。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述光聚合引發劑(C)包含下式⑴所示的化合物，
6.根據權利要求5所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述光聚合引發劑(C)的總量中的所述式(I)所示的化合物的含有比率為85~95質量％，所述負型感光性樹脂組合物的總固體成分量中的所述光聚合引發劑(C)的含有比率為3.5~7質量％。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其還包含交聯劑(D)，該交聯劑(D)為I分子中具有兩個以上烯屬雙鍵且不具有酸性基團的化合物。
8.根據權利要求1~7中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其還包含拒墨劑(E)。
9.根據權利要求8所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述拒墨劑(E)為在I分子中具有如下側鏈的拒墨劑(E):具有下式(3)所示基團或下式(4)所示基團的側鏈、以及具有烯屬雙鍵的側鏈， -CFXRf (3) 式(3)中，X表示氫原子、氟原子或三氟甲基，Rf表示可以具有醚性氧原子的、碳原子數I~20的氟烷基，或氟原子，
-(SiRiciRllO)n-SiR12R13R14 (4)式(4)中，R1(l、Rn、R12以及R13各自獨立地表示氫原子、烷基、環烷基或芳基，R14表示氫原子或碳原子數I~10的、可以包含醚性氧原子或氮原子的烷基，η表示I~200的整數。
10.根據權利要求8所述的負型感光性樹脂組合物，其中，所述拒墨劑(E)是在側鏈具有基團(3)且主鏈為有機聚矽氧烷鏈的化合物， -CFXRf (3) 式(I)中，X表示氫原子、氟原子或三氟甲基，Rf表示可以具有醚性氧原子的、碳原子數I~20的氟烷基，或氟原子。
11.根據權利要求1~10中任一項所述的負型感光性樹脂組合物，其還包含溶劑(F)。
12.—種分隔壁，其特 徵在於，所述分隔壁形成為將基板表面分隔成用於像素形成的多個分區，其由權利要求1~10中任一項所述的負型感光性樹脂組合物的固化膜形成。
13.—種黑色矩陣，其是權利要求12所述的分隔壁形成為將基板表面分隔成多個分區而成的。
14.根據權利要求13所述的黑色矩陣，其中，所述分隔壁具有在該分隔壁的膜厚方向上貫通的貫通孔，該貫通孔的水平方向的最大孔徑為20μπι以下，最小孔徑為Ιμπι以上。
15.一種光學元件，其特徵在於，其在基板表面具有多個像素和位於鄰接的像素之間的分隔壁，所述分隔壁由權利要求13或14所述的黑色矩陣形成。
【文檔編號】H01L21/027GK103946747SQ201280055560
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月9日 優先權日:2011年11月11日
【發明者】小尾正樹, 山田光太郎 申請人:旭硝子株式會社