一种高透光敏树脂及使用其的彩色光敏树脂组合物制造技术

本发明专利技术提供一种梳状光敏树脂，其特征在于，构成主链的重复单元包含长侧链部、短侧链部和α位被C1～C4的烷基取代的丙烯酸甲酯链段，所述长侧链部源自对位被R1取代的苯乙烯，所述R1为包含聚(4

【技术实现步骤摘要】
一种高透光敏树脂及使用其的彩色光敏树脂组合物


[0001]本专利技术涉及液晶显示领域，具体地，涉及一种含有高透光敏树脂的彩色光敏树脂组合物。

技术介绍

[0002]光刻胶又称光致抗蚀剂，是由感光树脂、光引发剂和溶剂等组成的光敏树脂组合物。其在紫外光光束照射下，能够发生交联固化或者降解反应(称为光刻)。向光刻胶中加入着色剂(红色、绿色和蓝色)就制成了彩色光刻胶(或称彩色感光/光敏性树脂组合物)。将彩色光刻胶涂于玻璃基板上成膜经紫外光光刻，形成彩色图案就制成了彩色滤光片。用于彩色液晶显示装置或拍摄元件等的彩色滤光片通常使用颜料分散法制造：在形成有黑色矩阵图案的玻璃基板上均匀涂布红色、蓝色或绿色的单色光刻胶，然后加热干燥成膜(称为前烘)，将所形成的涂膜经紫外曝光、显影、加热固化(称为后烘)，便得到单一颜色的彩色滤光片。根据需要按不同颜色重复进行上述操作，便可形成含有三色像素的彩色滤光片，应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)领域。
[0003]光敏树脂(或者称为预聚物(Prepolymer)、低聚物(oligomer)或齐聚物)是光敏树脂组合物中的重要组成组分。它是一种分子量相对较低的感光性树脂，具有可以进行光固化反应的基团，也是光敏树脂组合物能够在紫外光照射下固化后维持稳定的重要材料。尽管光敏树脂的种类有很多，但受制于彩色滤光片的生产和应用工艺要求，必须具有较快的光固化速率，具有一定的硬度，柔韧性，热稳定性，附着力，较快的显影速度，良好的分辨率，适宜的固化收缩率，还要有一定的耐黄变性能和耐化学品性能，除此以外，无毒或者较低的刺激性也是必要的性能。但如此多的性能要求难免具有相互矛盾的地方，现有的光敏树脂材料在兼顾若干种性能的同时，往往对其中某些性能采取让步。

技术实现思路

[0004]专利技术要解决的问题
[0005]鉴于当前的光敏树脂性能不足的现状，开发一种能够同时具备多种优良性能的光敏树脂，并围绕这种光敏树脂设计出彩色光敏树脂组合物，是目前亟待解决的现实问题。
[0006]具体而言，本专利技术的目的在于提供一种彩色光敏树脂组合物，该组合物含有梳状光敏树脂，其特点是在溶剂中的溶解性和在彩色光敏树脂组合物中的相容性高，光聚合反应速率快，交联密度高，同时在可见光范围内具有较高的透过率，而且在碱性显影液中的溶解性和分辨率也高。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种彩色光敏树脂组合物，其包含上述梳状光敏树脂。
[0008]本专利技术的又一个目的在于提供一种彩色滤光片及其制备方法，上述彩色滤光片通过将上述彩色光敏树脂组合物固化而形成。
[0009]解决问题的方案
[0010]专利技术人潜心研究，结果发现：通过在聚甲基丙烯酸甲酯为主体的主链中引入对位被特定的硅烷基取代的苯乙烯作为长侧链部、引入酯部分包含(甲基)丙烯酸酯基团的顺丁烯二酸(酯)作为短侧链部而得到的梳状光敏树脂能够解决上述问题，其在溶剂中的溶解性和在彩色光敏树脂组合物中的相容性高、光聚合反应速率快、在可见光范围内的透过率高、在碱性显影液中的溶解性也高。此外，包含上述梳状光敏树脂的彩色光敏树脂组合物在具有上述优点的同时，其交联密度也高。而使用了上述彩色光敏树脂组合物的彩色滤光片同样在具有上述优点的同时，能够得到高分辨率。
[0011]具体而言，本专利技术的一个方面涉及一种梳状光敏树脂，其特征在于，构成主链的重复单元包含长侧链部、短侧链部和α位被C1～C4的烷基取代的丙烯酸甲酯链段，上述长侧链部源自对位被R1取代的苯乙烯，上述R1为包含聚(4-甲基-1-戊烯)基团的硅烷基，上述聚(4-甲基-1-戊烯)基团的含量占梳状光敏树脂的比例以重量比计为2％以上且20％以下，上述短侧链部包含羧基，且在整个梳状光敏树脂当中，短侧链部所包含的羧基中的氢部分被R2取代，R2包含(甲基)丙烯酸酯基团，上述梳状光敏树脂的分子量Mw为1000～30000，优选为3000～20000。专利技术人通过对树脂结构的巧妙设计，使各基团之间协同作用、优势互补，从而实现了本专利技术的目的。具体而言，本专利技术的梳状光敏树脂主链以聚甲基丙烯酸甲酯为主体，有利于提高树脂在溶剂中的溶解性和彩色光敏树脂组合物中的相容性；短侧链含有光敏性的丙烯酸酯基团，有利于提高光聚合反应速率，提高交联密度；长侧链含有聚4-甲基-1-戊烯，有利于提高树脂在可见光范围内的透过率；光敏树脂分子侧基还保留一定的羧基，能够提高该光敏树脂在碱性显影液中的溶解性，提高分辨率。
[0012]需要说明的是，在本说明书中，Ca～Cb的表达方式代表该基团具有的碳原子数为a～b，除非特殊说明，一般而言该碳原子数不包括取代基的碳原子数。本专利技术中，对于化学元素的表述包含化学性质相同的同位素的概念，例如“氢”的表述，也包括化学性质相同的“氘”、“氚”的概念。
[0013]在本说明书中，C1～C4烷基，可举出例如：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。
[0014]在本说明书中，所谓“链段”是指单体在发生聚合形成树脂之后，留在树脂中的部分，例如，“丙烯酸甲酯链段”是指丙烯酸甲酯作为单体发生聚合后，在树脂中留下的部分，其与丙烯酸甲酯相比，由于发生了聚合，双键已经打开而不存在，原双键连接的两个碳变为由单键相连，同时分别与树脂的其他部分相连。
[0015]此处，“主链以聚甲基丙烯酸甲酯为主体”是指例如，在一个重复单元中源于聚甲基丙烯酸甲酯的残基个数占所有残基总数的50％以上，例如，也可以为70％以上。
[0016]短侧链部所包含的羧基中的氢被R2取代的比例可以根据实际要求来控制，如果要求双键含量高，就提高取代比例，如果要求羧基多(酸值高)，就降低取代比例。理论上该比例可以为0～100％，但实际上不可能达到100％这个点。另外，如果酯化反应转化率0％，会使光敏树脂失去光敏性能，因此下限也不能是0％。除了调节羧基量以外，也可以向原料中添加羧基量高的其它树脂来调配光敏树脂组合物的显影快慢，反之亦然。羧基含量与树脂的透过率不相关。
[0017]分子量为1000～30000是光敏树脂常见的量，分子量太小，跟单体区别不大；分子量太大，则光敏树脂溶解性差。
[0018]甲基丙烯酸甲酯用量主要用于调节分子量和聚4-甲基-1-戊烯含量，与树脂的透过率不相关。
[0019]本专利技术的梳状光敏树脂优选上述短侧链部源自顺丁烯二酸酐衍生物，
[0020]上述顺丁烯二酸衍生物包括顺丁烯二酸、顺丁烯二酸单酯、顺丁烯二酸二酯。
[0021]通过将羧基的来源限定为顺丁烯二酸酐衍生物，在降低成本的同时可以简化合成步骤。
[0022]本专利技术的梳状光敏树脂优选上述R2还包含羟基，更优选上述R2选自以下两种结构之一：
[0023][0024]上述结构中，波浪线表示R2与羧基的氧键合的位置。
[0025]通过将使R2包含羟基，能够进一步提高树脂在亲水性溶剂中的溶解性，同时与显影液亲和，有利于未曝光的光敏树脂组合物溶解在显影液中。通过将R2进一步限定为上述两种结构之一，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梳状光敏树脂，其特征在于，构成主链的重复单元包含长侧链部、短侧链部和α位被C1～C4的烷基取代的丙烯酸甲酯链段，所述长侧链部源自对位被R1取代的苯乙烯，所述R1为包含聚(4-甲基-1-戊烯)基团的硅烷基，所述聚(4-甲基-1-戊烯)基团的含量占所述梳状光敏树脂的比例以重量比计为2％以上且20％以下，所述短侧链部包含羧基，且在整个梳状光敏树脂当中，短侧链部所包含的羧基中的氢部分被R2取代，所述R2包含(甲基)丙烯酸酯基团，所述梳状光敏树脂的分子量Mw为1000～30000。2.根据权利要求1所述的梳状光敏树脂，其中，所述短侧链部源自顺丁烯二酸酐衍生物，所述顺丁烯二酸衍生物包括顺丁烯二酸、顺丁烯二酸单酯、顺丁烯二酸二酯。3.根据权利要求1所述的梳状光敏树脂，其中，所述R2还包含羟基。4.根据权利要求1所述的梳状光敏树脂，其中，所述R2选自以下两种结构之一：上述结构中，波浪线表示R2与羧基的氧键合的位置。5.根据权利要求1所述的梳状光敏树脂，其中，所述R1用以下结构式表示：上述结构中，波浪线表示R1与苯乙烯基团的苯环键合的位置，R1的分子量为100～2000。6.根据权利要求1所述的梳状光敏树脂，其用以下结构式表示：上述结构中，m为1～183，n为1～297，p为1～48，所述R1用以下结构式表示：
上述结构中，波浪线表示R1与苯乙烯基团的苯环键合的位置，所述R2选自以下两种结构之一：上述结构中，波浪线表示R2与羧基的氧键合的位置，所述R3为C1～C4的烷基。7.一种彩色光敏树脂组合物，其特征在于，包含权利要求1～6中任一项所述的梳状光敏树脂、光引发剂、助引发剂、着色剂、多官能单体、溶剂以及任选的添加剂。8.根据权利要求7所述的彩色光敏树脂组合物，其中，所述光引发剂选自裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂中至少一种，所述助引发剂选自脂肪族叔胺、乙醇胺类叔胺、叔胺性苯甲酸酯和活性胺中的至少一种，所述着色剂选自颜料和染料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑伟，刘永祥，侯少堃，朱海龙，
申请(专利权)人：北京鼎材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：