彩色滤光片用彩色光阻剂制造技术

本发明专利技术公开了一种彩色滤光片用彩色光阻剂，包括：颜料、含至少２个不饱和键的多官能团单体、光引发剂、溶剂和碱溶性树脂，还包括：碱溶性单体；碱溶性单体中含有大量羧基，可以增加感光性树脂的碱可溶性，大幅改善基板上未曝光的部分及遮光层上的残渣情形，并提升显影速度；而且该化合物含数量较多的乙烯性不饱和基，因此，曝光时的感光性能较好，可提升彩色光阻剂的着色能力，同时改善膜的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种彩色光阻剂组合物。
技术介绍
彩色滤光片是液晶显示能够彩色化的关键零组件，也是液晶面板中成本最 大的关键零组件。如在15in面板的材料成本中，彩色滤光片约占24%。因此， 彩色滤光片的技术及质量对液晶显示器的显示性能有至关重要的影响。彩色滤光片由玻璃基板(glass substrate)、黑色矩阵(black matrix)、彩色 层(colorlayer)、保护层(over coat)以及ITO导电膜所组成。其结构图如图1所 示。在彩色滤光片中玻璃基板和光阻剂占了材料成本的大部分。目前，生产玻 璃基板的厂商以美国的康宁公司为主，光阻剂原料技术大多掌握在日本厂商手 中，如富士写真、JSR、 TORAY、东洋油墨等。彩色滤光片的关键技术就在 于对红、绿、蓝三基色的颜料光阻的研制和涂布工艺的研发。颜料光阻的调制 一直是我国LCD产业中的瓶颈，影响了我国LCD产业链的完善。为尽快发 展我国LCD产业，降低LCD的制造成本，必须掌握具有自主知识产权的彩 色滤光片用颜料光阻剂及彩色滤光片的制备工艺。彩色滤光片的制备方法有很多种，如染色法、颜料分散法、印刷法、电 沉积法、喷墨法等等，其中颜料分散法是制备中小尺寸屏最常采用的方法。它 具有工艺简单，耐光性、耐热性、耐化学性好以及性能稳定等优点。颜料分散 法是将颜料分散在树脂中，再将已具有颜色的光阻剂涂布在已经制备好黑色矩 阵的透明玻璃基板上，经过曝光、显影等光刻工艺后便可制成彩色滤光片的彩 色层，即红、绿、蓝三色光阻。其具体制备流程如图2所示。光阻剂是一种感光材料，它有正负型之分。正型光阻剂是在光照后分子键 会断裂，因此暴露在光线照射的部分会溶于显影液中，未曝光的部分留下，一 般应用在TFT Array制程中；负型光阻剂是在光照后分子之间发生交联反应而紧密的结合在一起，未曝光部分的分子之间没有交联作用，容易在显影时会 被显影液洗去。彩色滤光片用光阻剂属于负型光阻剂。颜料分散法的光阻剂主要包括；树脂、光引发剂、颜料、溶剂以及其他添 加剂。树脂可分为丙烯酸树脂以及环氧树脂等，不同的树脂在光阻剂中有不同 的作用。树脂的主要作用是在光固化时分子之间发生交联反应，提髙光阻剂对 玻璃基板的附着并提供机械强度。光引发剂的作用是在光照或加热时使光阻剂 能快速形成自由基或离子活性基，为分子间发生交联反应提供条件。颜料是光 阻剂内的着色剂，它使光阻剂实现彩色化。光阻剂要求颜料粒子呈微细、均匀、 稳定的状态分布。颜料粒子的大小、粒径分布、粒子形状、比表面积、表面的 极性、粒子的聚集状态、以及化学特性对光阻剂的最终应用性能都有影响，如 色饱和度、色纯度、透光率、耐久性和耐热性等。有机溶剂可以调整彩色光阻 的黏度，便于彩色光阻旋转涂布。其他添加剂，如消泡剂，润湿剂等使彩色光 阻达到理想牛顿流体。然而由于树脂本身的粒径大小决定了在交联之后形成的膜对颜料粒子的 包裹性能差，因此本领域技术人员使用至少2个不饱和官能团的多官能团单 体，改单体交联后形成的膜的网状体系对颜料粒子的包裹性能得到改善。但是，近年来，由于对彩色滤光片的色密度和光密度值要求进一步提髙， 因此在彩色光阻剂中，着色材料浓度具有提髙的倾向。随着着色颜料用量的增 加，会使彩色光阻剂中其它功能组分的用量相对减少，因而带来膜性能的下降， 如感光性能，显影性能，膜的机械强度等，同时，由于颜料本身对紫外光有吸 收，若使用常规感光单体(含至少2个不饱和官能团的多官能性单体)，会使 曝光区的固化性能明显下降，无法满足生产要求。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种彩色光阻剂，提高彩色光阻剂的感光度，保证彩色 光阻剂在高颜料浓度使用条件下的曝光显影性能，减少显影后未曝光区残留， 改善膜的性能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种应用于彩色光阻剂的碱溶性单体，所述碱溶性单体选自<table>table see original document page 6</column></row><table>——-H2C——C-■H C一C-COOH或 COOH中的一种(2)冷却后加入可与羧基反应的乙烯基单体，以三乙胺为催化剂，于90 110'C下反应8 12小时，乙烯基单体与聚合物A中的部分羧基缩合反应，得 到碱溶性单体；所述乙烯基单体的化学结构式如下，6R5_C—R3-01_9=CH2 R5—C— OH O R4 或 OH0 R4 ;其中&选自氢或C1 C20饱和烷基中的一种；R2和R3各自选自Cl C8的饱和亚烷基中的一种；R4选自氢或C1 C4的饱和烷基中的一种；R5 和R6各自选自氢或甲基中的一种；4《x《40; m+n=x,其中m:n=l :9 9:1。优选的技术方案中，其中Ri表示选自氢或C1 C4饱和烷基中的一种。优选的技术方案中，5《x《20; m+n=x，其中m: n=l: 3 3:1 。上述技术方案中，碱溶性单体中包含有羧酸基团的重复单元提供显影性 能，包含不饱和双键的重复单元提供感光性能；当m:n=l:3~3:l时，可以保 证最终形成的彩色光阻剂既有良好的显影效果，又有良好的感光度。上述技术方案中，m和11的比值可以根据投料比、催化剂、反应温度等因 素调整，属于本领域技术人员公知的技术。上述碱溶性单体中含有大量羧基，应用在彩色滤光片用彩色光阻剂中，可 以增加碱可溶性，大幅改善基板上未曝光的部分及遮光层(blackmatrix)上的残 渣情形，并提升显影速度；而且该化合物含数量较多的乙烯性不饱和基(不饱 和双键)，因此，曝光时的感光性能较好，可提升感光性树脂组成物的着色能 力，减少颜料的使用量。上述碱溶性单体重均分子量优选为1000 300000,特别优选为2000 10000,所述重均分子量是以聚苯乙烯为依据，由凝胶渗透色谱法(GPC:四氢 呋喃作为洗脱剂)测得的。一种彩色光阻剂，包括碱溶性树脂颜料多官能团单体光引发剂 溶剂所述彩色光阻剂还包括 上述碱溶性单体4 8重量％ , 3 9重量％ ， 1 6重量％， 0.1 2重量％ ， 65 85重量％ ,0.3 3重量％所述碱溶性树脂为本领域常用的可溶于碱性水溶液中的树脂，例如含羧基 的共聚物、酚醛树脂或含有其他酸性基团的聚合物，属于本领域技术人员公知 的技术;本专利技术的实施例中选用的碱溶性树脂为含有羧基的共聚物，所述碱溶性树 脂的制备方法包括以下步骤在氮气气氛中，以环己酮为溶剂，以不饱和羧酸和芳香族烯烃、不饱和酯 中的一种或一种以上为单体，以偶氮二异丁腈为引发剂，于80 100'C下反应 6~8小时，共聚得到碱溶性树脂；所述不饱和羧酸可选自不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸、不饱和二元酸酐中的一种或一种以上的混合物所述不饱和一元羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、a-氯丙烯酸、乙基丙烯酸或肉桂酸中的一种或一种以上的混合物；所述不饱和二元羧酸选自马来酸、富马酸、衣康酸或柠康酸中的一种或一种以上的混合物；所述不饱和二元酸酐选自马来酸軒、衣康酸酐或柠康酸 酐中的一种或一种以上的混合物所述芳香族烯烃选自苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯乙烯或甲 氧基苯乙烯中的一种；所述不饱和酯选自不饱和羧酸酯、不饱和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱溶性单体，其特征在于：所述碱溶性单体选自：　＊＊＊中的一种；　其中Ｒ↓［１］选自：氢或Ｃ１～Ｃ２０饱和烷基中的一种；Ｒ↓［２］和Ｒ↓［３］各自选自：Ｃ１～Ｃ８的饱和亚烷基中的一种；Ｒ↓［４］选自：氢或Ｃ１～Ｃ４的饱和烷基中 的一种；Ｒ↓［５］和Ｒ↓［６］各自选自：氢或甲基中的一种；４≤ｍ＋ｎ≤４０，其中ｍ∶ｎ＝１∶９～９∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，
申请(专利权)人：苏州苏大欧罗新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]