專利名稱：光阻組合物及其制備方法和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光阻組合物及其制備方法以及一種顯
示裝置。
背景技術(shù)：
隨著彩色液晶顯示裝置的迅速普及，人們對顯示裝置的色彩顯示要求不斷提高。一般彩色液晶顯示裝置包括對盒的彩膜基板和陣列基板，彩膜基板和陣列基板之間設(shè)置I 10 μ m的間隙部分，在該間隙部分填充液晶材料，周邊采用環(huán)氧樹脂等封框膠密封。其中，彩膜基板的制備如下:在透明玻璃基板上依次形成黑矩陣、彩色濾光層和保護膜。所述黑矩陣用于防止光泄露；所述彩色濾光層包括紅綠藍三原色，可以實現(xiàn)彩色顯示，彩色濾光層的主要組成為光阻組合物；所述保護膜(可以選擇形成)，用于保護像素部并使彩膜基板平滑。
傳統(tǒng)的彩色濾光層中的光阻組合物采用丙烯酸酯光固化體系，由于丙烯酸酯聚合為自由基聚合機理，氧氣可以使自由基淬滅，即受氧阻聚作用明顯，因此，在聚合過程中往往要求采用氮氣等惰性氣體的保護氛圍，或者需要設(shè)置氧氣隔斷膜，進而使聚合過程復(fù)雜，增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光阻組合物及其制備方法和一種顯示裝置，用以避免自由基的受氧阻聚作用，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。本發(fā)明光阻組合物，包括:80 120重量份的堿溶性樹脂；20 500重量份的含有乙烯基不飽和鍵的化合物，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)；0.01 100重量份的光引發(fā)劑；20 500重量份的顏料；800 1200重量份的有機溶劑。優(yōu)選的,所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物的重量份范圍為50 300重量份；所述光引發(fā)劑的重量份范圍為I 80重量份；所述顏料的重量份范圍為50 400重量份。優(yōu)選的，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物為乙烯基醚化合物。較佳的，所述乙烯基醚化合物包括單官能團乙烯基醚化合物、雙官能團乙烯基醚化合物和三官能團乙烯基醚化合物中的一種或多種。較佳的，所述雙官能團乙烯基醚化合物在所述乙烯基醚化合物中的質(zhì)量分數(shù)不小于 10% O較佳的，所述雙官能團乙烯基醚化合物在所述乙烯基醚化合物中的質(zhì)量分數(shù)不小于 50%。
較佳的，所述單官能團乙烯基醚化合物包括4-羥丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚；所述雙官能團乙烯基醚化合物包括2，4-( 二 _(4’ -乙烯氧基丁基)氨基甲酸酯)_甲苯、二乙二醇二乙烯基醚；所述三官能團乙烯基醚化合物包括三乙烯氧基氨基甲酸酯-HDI三聚體、三乙烯氧基氨基甲酸酯鄰甲基苯基-HDI三聚體、三乙烯氧基氨基甲酸酯苯基-HDI三聚體，其中，HDI為六亞甲基二異氰酸酯。優(yōu)選的，所述堿溶性樹脂為甲基丙烯酸和甲基丙烯酸芐基酯的共聚物；所述光引發(fā)劑為4，4’ - 二苯基碘鎗六氟銻酸鹽、混合型三芳基六氟銻酸锍鎗鹽、環(huán)戊二烯基異丙苯鐵六氟磷酸鹽或1-(4-(苯硫基)苯基)_1，2-辛烷二酮-2-(O-苯甲酰肟)中的任意一種；所述顏料為顏料G36、顏料B15:6或顏料CI254中的任意一種；所述有機溶劑為丙乙醇甲醚醋酸酯。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述光阻組合物中，含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)，通過光引發(fā)劑引發(fā)其發(fā)生陽離子聚合反應(yīng)，陽離子聚合反應(yīng)對氧氣不敏感，抗氧阻聚性能好，陽離子聚合反應(yīng)完成后的固化收率也較低，并且乙烯基醚化合物的聚合速度相對其他能發(fā)生陽離子聚合反應(yīng)的化合物的聚合速度更快，因此更利于縮短反應(yīng)時間；上述光阻組合物采用堿溶性樹脂，相對于水溶性樹脂來說，與基板的附著更牢固，可以提高光阻組合物固化后與基板的附著力；本發(fā)明光阻組合物的顏料選自常用的用于彩色濾光層三原色的紅顏料、綠顏料或藍顏料，也可以選自常用的四原色的紅顏料、綠顏料、藍顏料或黃顏料。本發(fā)明還涉及上述光阻組合物的制備方法，包括:
按各重量份取堿溶性樹脂、含有乙烯基不飽和鍵的化合物、光引發(fā)劑、顏料以及有機溶劑，溶解混合。本發(fā)明還涉及一種顯示裝置，包括彩色濾光層，所述彩色濾光層包括上述任意一種光阻組合物。在本發(fā)明光阻組合物中，由于含有乙烯基不飽和鍵的化合物的聚合反應(yīng)為陽離子聚合反應(yīng)，陽離子聚合反應(yīng)對氧氣不敏感，具有優(yōu)良的抗氧阻聚性，不會產(chǎn)生受氧阻聚作用，因此，在聚合過程中不需要提供惰性氣體保護氛圍，也不需要設(shè)置對氧阻隔的設(shè)備，進而降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本。此外，采用光引發(fā)劑引發(fā)含有乙烯基不飽和鍵的化合物發(fā)生陽離子聚合反應(yīng)，聚合速度快，由該光阻組合物制造彩色濾光層時，利于縮短彩色濾光層的制造時間；現(xiàn)有的丙烯酸酯類光固化體系發(fā)生自由基聚合時固化收縮率大，影響成像精度和與基板的附著力，而采用含有乙烯基不飽和鍵的化合物發(fā)生陽離子聚合時固化收縮率低，提聞了成像精度和與基板的附著力。
具體實施例方式為了避免自由基的受氧阻聚作用，降低光阻組合物的生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供了一種光阻組合物及其制備方法以及一種顯示裝置。在該技術(shù)方案中，由于含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)，而陽離子聚合反應(yīng)不需對氧氣進行隔離，因此，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中丙烯酸酯光固化體系的自由基的受氧阻聚作用，降低光阻組合物的生產(chǎn)成本。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
本發(fā)明實施例的光阻組合物，包括:80 120重量份的堿溶性樹脂；20 500重量份的含有乙烯基不飽和鍵的化合物，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)；0.01 100重量份的光引發(fā)劑；20 500重量份的顏料；800 1200重量份的有機溶劑。在本發(fā)明實施例中，采用含有乙烯基不飽和鍵的化合物代替現(xiàn)有技術(shù)中丙烯酸酯類化合物，該含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)，不會產(chǎn)生受氧阻聚的現(xiàn)象，因此，在聚合反應(yīng)時不需要提供惰性氣體氛圍，也不需要設(shè)置氧氣隔斷設(shè)備，進而降低了生產(chǎn)成本。此外，采用光引發(fā)劑引發(fā)含有乙烯基不飽和鍵的化合物發(fā)生陽離子聚合反應(yīng)，聚合速度快，由該光阻組合物制造彩色濾光層時，利于縮短彩色濾光層的制造時間；現(xiàn)有的丙烯酸酯類光固化體系發(fā)生自由基聚合時固化收縮率大，影響成像精度和與基板的附著力，而采用含有乙烯基不飽和鍵的化合物發(fā)生陽離子聚合時固化收縮率低，提高了成像精度和與基板的附著力。優(yōu)選的,所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物的重量份的范圍為50 300重量份；所述光引發(fā)劑的重量份的范圍為I 80重量份；所述顏料的重量份的范圍為50 400重量份。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā) 明中光阻組合物的主要組分:含有乙烯基不飽和鍵的化合物優(yōu)選為20 500重量份，更優(yōu)選為50 300重量份，當該總使用量小于20重量份時，像素的強度下降，表面平滑性下降，相反，當超過500重量份時，堿顯影性下降，容易在未曝光部的基板上或遮光層上出現(xiàn)表面污染、膜殘留等；光引發(fā)劑優(yōu)選為0.01 100重量份，更優(yōu)選為I 80重量份，當光引發(fā)劑的使用量小于0.01重量份時，曝光產(chǎn)生的固化不夠，會難以得到像素圖案根據(jù)特定取向進行配置的著色層，相反，當超過100重量份時，形成的像素傾向于在顯影時容易從基板脫落；顏料可以為有機顏料，也可以為無機顏料，考慮對彩色濾光層要求高純度、高透過性的發(fā)色并且要求較高的耐熱性，特別優(yōu)選有機顏料，顏料的使用量為20 500重量份，優(yōu)選50 400重量份。優(yōu)選的，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物為乙烯基醚化合物。較佳的，所述乙烯基醚化合物包括單官能團乙烯基醚化合物、雙官能團乙烯基醚化合物和三官能團乙烯基醚化合物中的一種或多種。較佳的，所述雙官能團乙烯基醚化合物在所述乙烯基醚化合物中的質(zhì)量分數(shù)不小于 10% O較佳的，所述雙官能團乙烯基醚化合物在所述乙烯基醚化合物中的質(zhì)量分數(shù)不小于 50%。較佳的，所述單官能團乙烯基醚化合物包括4-羥丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚，以及與上述化合物性質(zhì)相近的具有一個乙烯基醚官能團的化合物；所述雙官能團乙烯基醚化合物包括2，4-(二_(4’_乙烯氧基丁基)氨基甲酸酯)_甲苯、二乙二醇二乙烯基醚，以及與上述化合物性質(zhì)相近的具有兩個乙烯基醚官能團的化合物；所述三官能團乙烯基醚化合物包括三乙烯氧基氨基甲酸酯-HDI三聚體、三乙烯氧基氨基甲酸酯鄰甲基苯基-HDI三聚體、三乙烯氧基氨基甲酸酯苯基-HDI三聚體，以及與上述化合物性質(zhì)相近的具有三個乙烯基醚官能團的化合物，其中，HDI為六亞甲基二異氰酸酯。在本發(fā)明技術(shù)方案中，該含有乙烯基不飽和鍵的化合物為可進行陽離子聚合的乙烯基醚化合物，包括單官能團乙烯基醚化合物，雙官能團乙烯基醚化合物及多官能團乙烯基醚化合物的一種或多種。雙官能團乙烯基醚化合物的質(zhì)量在單官能團乙烯基醚化合物，雙官能團乙烯基醚化合物及多官能團乙烯基醚化合物的總質(zhì)量中的質(zhì)量分數(shù)不小于10%，優(yōu)選質(zhì)量分數(shù)不小于50%。當雙官能團乙烯基醚化合物的質(zhì)量分數(shù)小于10%時，像素的強度下降，表面平滑性可能也會下降。優(yōu)選的，所述堿溶性樹脂為甲基丙烯酸和甲基丙烯酸芐基酯的共聚物；所述光引發(fā)劑為4，4’ - 二苯基碘鎗六氟銻酸鹽、混合型三芳基六氟銻酸锍鎗鹽、環(huán)戊二烯基異丙苯鐵六氟磷酸鹽或1-(4-(苯硫基)苯基)_1，2-辛烷二酮-2-(O-苯甲酰肟)中的任意一種，以及其它常用的陽離子光引發(fā)劑；所述顏料為顏料G36、顏料B15:6或顏料CI254中的任意一種，以及其它常用的顏料；所述有機溶劑為丙乙醇甲醚醋酸酯。

本發(fā)明技術(shù)方案中，光阻組合物的其它組分還包括流平劑、硅烷偶聯(lián)劑等。本發(fā)明還涉及上述光阻組合物的制備方法，包括:按各重量份取堿溶性樹脂、含有乙烯基不飽和鍵的化合物、光引發(fā)劑、顏料以及有機溶劑，溶解混合。本發(fā)明還涉及一種顯示裝置，包括彩色濾光層，所述彩色濾光層包括上述任意一種光阻組合物。以下列舉實施例具體說明本發(fā)明光阻組合物及其制備方法。但本發(fā)明并不限于下述實施例。應(yīng)予以說明的是，只要沒有特別指明，光阻組合物中的各組分都以重量份表示。本發(fā)明實施例1 12的光阻組合物的實驗方法:按表I中的各重量份取堿溶性樹脂、含有乙烯基不飽和鍵的化合物、光引發(fā)劑、顏料以及有機溶劑，溶解混合，具體為采用搖動式攪拌器，將上述物質(zhì)進行溶解混合，得到彩色濾光層用的光阻組合物。本發(fā)明比較例I 4的光阻組合物的實驗方法:按表2中的各重量份取堿溶性樹脂、可聚合單體、光引發(fā)劑、顏料以及有機溶劑，溶解混合，具體為采用搖動式攪拌器，將上述物質(zhì)進行溶解混合，得到彩色濾光層用的光阻組合物。如表I所示，本發(fā)明實施例1 12的光阻組合物各組分如下:堿溶性樹脂:選用甲基丙烯酸和甲基丙烯酸芐基酯的共聚物a-Ι(甲基丙烯酸和甲基丙烯酸芐基酯的比以物質(zhì)的量比(摩爾比)表示為27:73，酸值為105，聚苯乙烯換算重均分子量為30，000) 80 120重量份。關(guān)于上述的堿溶性樹脂的重均分子量的測定，利用凝膠滲透色譜(GPC)法按以下條件進行:裝置:HLC-818-GPC[T0S0H制];柱:TSK-GELG2000HXL；柱溫度:40°C;溶劑:四氫呋喃(THF);
聚苯乙烯標準品:聚苯乙烯(TOSOH株式會社制品、Mw:9100)；流速:1.0ml/min ;注入量:50 μ I ；檢測器:示差折光檢測器(RI)。含有乙烯基不飽和鍵的化合物:20 500重量份；其中，雙官能團乙烯基醚化合物在單官能團乙烯基醚化合物、雙官能團乙烯基醚化合物和三官能團乙烯基醚化合物中質(zhì)量分數(shù)不小于10%;三官能團乙烯基醚化合物，優(yōu)選是三異氰酸酯化合物與分子內(nèi)具有羥基的乙烯基醚化合物中的一種以摩爾比為1:3反應(yīng)的產(chǎn)物，該反應(yīng)可參照《聚氨酯樹脂及其應(yīng)用》(化學(xué)工業(yè)出版社)Ρ16-22所公開的合成方法。光引發(fā)劑:0.0l 100重量份。顏料:20 500重量份。有機溶劑:800 1200重量份，選用丙二醇甲醚醋酸酯。采用固化收縮率、附著性、感度和抗氧阻聚性對上述實施例1 12及對比例I 4制備的每一種光阻組合物進行評價，具體評價方式如下:
一、固化收縮率測量固化收縮采用激光位移傳感器(型號LK-10，日本KEYENC公司)測得，采樣頻率可達1000 μ S，再現(xiàn)性可達0.02 μ m,量程為2mm。將待測光阻組合物采用滾涂的方法涂于載玻片上，控制涂膜厚度在80 μ m到130 μ m之間，涂膜厚度可由激光位移傳感器精確測出。激光位移傳感器以固定角度發(fā)射一束激光到液體樣品表面，產(chǎn)生的鏡面反射光被CCD(電感耦合器件)接收，由于樣品膜在紫外光下會產(chǎn)生固化收縮，因此樣品膜的厚度會發(fā)生變化，導(dǎo)致鏡面反射光在CCD上聚焦的位置隨之發(fā)生變化，由此儀器可以檢測到膜厚的變化。進一步通過實時的固化樣品厚度變化帶入以下公式計算得到固化收縮率。固化收縮率(％)= (1-Ht/HQ)*100%，其中，Ht是t時刻樣品的厚度，單位為mm ；H0是樣品初始厚度，單位為mm。固化光源的紫外光采用高壓汞燈(Rolence-lOOUV，臺灣)，固化收縮導(dǎo)致膜厚變化的全過程由激光位移傳感器記錄。評價時，固化收縮率采用的t時刻為樣品厚度基本不變的t時刻。根據(jù)收縮變化比例以如下之基準進行評價:O:固化收縮率5%以下Δ:固化收縮率5 10%X:固化收縮率10%以上二、附著性將待測光阻組合物以旋轉(zhuǎn)涂布的方式，涂布在100mm*100mm的玻璃基板上，先放入IOO0C的烘箱中烘2min，使溶劑充分揮發(fā)，形成一膜厚為2.5 μ m的預(yù)烤涂膜。使用實驗室常用的掩膜，用20W高壓水銀燈以800mJ/cm2的光量照射預(yù)烤涂膜后，再浸潰于23°C的顯影液中2min進行顯影，再用純水洗凈，對顯像后的像素圖案進行顯微鏡觀察，觀察圖案相對于基板的剝離情況或圖案邊緣部分是否有帶鋸齒狀刻紋。根據(jù)如下之基準進行評價:O:未觀察到圖案相對于基板剝離，并且未觀察到圖案邊緣部分帶鋸齒狀刻紋Δ:觀察到圖案相對于基板剝離，或觀察到圖案邊緣部分帶鋸齒狀刻紋
X:觀察到圖案相對于基板剝離，并且觀察到圖案邊緣部分帶鋸齒狀刻紋三、感度將待測光阻組合物以旋轉(zhuǎn)涂布的方式，涂布在100mm*100mm的玻璃基板上，先放入IOO0C的烘箱中烘2min，使溶劑充分揮發(fā)，形成一膜厚為2.5 μ m的預(yù)烤涂膜。以光學(xué)濃度等級差表(transparent step wedge, Stouffer公司制，型號T2115,光學(xué)濃度等級差分為21等)貼緊上述的預(yù)烤涂膜，用20W高壓水銀燈以800mJ/cm2的光量照射后，再浸潰于23°C的顯影液2min中進行顯影，再用純水洗凈，觀察顯影情況，以等級數(shù)作為判斷感度的依據(jù)。在此評價方法中，等級數(shù)越多表示感度越高。根據(jù)如下之基準進行評價:O:等級數(shù)9 21Δ:等級數(shù)7 8X:等級數(shù)I 6四、抗氧阻聚性將待測光阻組合物以旋轉(zhuǎn)涂布的方式，涂布在100mm*100mm的玻璃基板上，先放入IOO0C的烘箱中烘2min，使溶劑充分揮發(fā)，形成一膜厚為2.5 μ m的預(yù)烤涂膜。使用實驗室常用的掩膜，用20W高壓水銀燈以800mJ/cm2的光量照射預(yù)烤涂膜后，再浸潰于23°C的顯影液2min進行顯影，再用純水洗凈。使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察像素表面是否平坦、小孔是否存在。
·
根據(jù)如下之基準進行評價:O:表面平坦、很少有小孔Δ:表面較平坦、有少量小孔X:表面粗糙、小孔較多表I實施例1 12的光阻組合物各組分的重量份及評價結(jié)果表
權(quán)利要求
1.一種光阻組合物，其特征在于，包括: 80 120重量份的堿溶性樹脂； 20 500重量份的含有乙烯基不飽和鍵的化合物，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)； 0.01 100重量份的光引發(fā)劑； 20 500重量份的顏料； 800 1200重量份的有機溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的光阻組合物，其特征在于，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物的重量份范圍為50 300重量份；所述光引發(fā)劑的重量份范圍為I 80重量份；所述顏料的重量份范圍為50 400重量份。
3.如權(quán)利要求1所述的光阻組合物，其特征在于，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物包括乙烯基醚化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的光阻組合物，其特征在于，所述乙烯基醚化合物包括單官能團乙烯基醚化合物、雙官能團乙烯基醚化合物和三官能團乙烯基醚化合物中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的光阻組合物，其特征在于，所述雙官能團乙烯基醚化合物在所述乙烯基醚化合物中的質(zhì)量分數(shù)不小于10%。
6.如權(quán)利要求5所述的光阻組合物，其特征在于，所述雙官能團乙烯基醚化合物在所述乙烯基醚化合物中的質(zhì)量分數(shù)不小于50%。
7.如權(quán)利要求4所述的光阻組合物，其特征在于，所述單官能團乙烯基醚化合物包括4-羥丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚；所述雙官能團乙烯基醚化合物包括2，4-( 二 _(4’ -乙烯氧基丁基)氨基甲酸酯)_甲苯、二乙二醇二乙烯基醚；所述三官能團乙烯基醚化合物包括三乙烯氧基氨基甲酸酯-HDI三聚體、三乙烯氧基氨基甲酸酯鄰甲基苯基-HDI三聚體、三乙烯氧基氨基甲酸酯苯基-HDI三聚體。
8.如權(quán)利要求1所述的光阻組合物，其特征在于，所述堿溶性樹脂為甲基丙烯酸和甲基丙烯酸芐基酯的共聚物；所述光引發(fā)劑為4，4’ - 二苯基碘鎗六氟銻酸鹽、混合型三芳基六氟銻酸锍鎗鹽、環(huán)戊二烯基異丙苯鐵六氟磷酸鹽或1-(4-(苯硫基)苯基)_1，2-辛烷二酮-2-(0-苯甲酰肟)中的任意一種；所述顏料為顏料G36、顏料B15:6或顏料CI254中的任意一種；所述有機溶劑為丙乙醇甲醚醋酸酯。
9.一種制備如權(quán)利要求1 8任一項所述的光阻組合物的方法，其特征在于，包括: 按各重量份取堿溶性樹脂、含有乙烯基不飽和鍵的化合物、光引發(fā)劑、顏料以及有機溶齊U，溶解混合。
10.一種顯示裝置，包括彩色濾光層，其特征在于，所述彩色濾光層包括如權(quán)利要求1 8中任一項所述的光阻組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光阻組合物及其制備方法以及一種顯示裝置。所述光阻組合物包括80～120重量份的堿溶性樹脂；20～500重量份的含有乙烯基不飽和鍵的化合物，所述含有乙烯基不飽和鍵的化合物可進行陽離子聚合反應(yīng)；0.01～100重量份的光引發(fā)劑；20～500重量份的顏料；800～1200重量份的有機溶劑。本發(fā)明的光阻組合物在進行紫外光照射進行聚合反應(yīng)時，不會產(chǎn)生受氧阻聚作用，因此不需要配備氧阻斷設(shè)備，有利于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
文檔編號G03F7/027GK103235484SQ201310148069
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者辛陽陽, 倫建超, 李琳 申請人:京東方科技集團股份有限公司