CN102135730A - 蓝色光阻组合物及彩色滤光片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓝色光阻组合物及彩色滤光片，该蓝色光阻组合物包括碱可溶性树脂、光活性化合物、光引发剂、有机溶剂以及蓝色颜料分散液，其中，基于100重量份的碱可溶性树脂，含有100重量份的光活性化合物、10重量份的光引发剂、200重量份的有机溶剂以及50重量份的蓝色颜料分散液；光活性化合物由官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体以及含有烯烃双键的化合物组成。上述彩色滤光片的蓝色图案光阻层包含上述蓝色光阻组合物。通过本发明，能降低光活性化合物的黄变，减小蓝色光阻层的色差，同时确保膜层表面的平整及无残留，最终满足生产要求。

Description

蓝色光阻组合物及彩色滤光片

技术领域

本发明涉及一种平板显示器用彩色滤光片的制备技术，尤其涉及一种蓝色光阻组合物及彩色滤光片。

背景技术

随着液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)、有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)等平板显示产品的迅速普及，对显示器色彩显示的要求不断提高。彩色滤光片是LCD面板、OLED等平板显示产品实现彩色化显示的关键原材料。

彩色滤光片是由红、绿和蓝三种颜色组成的滤色膜，三种颜色的光阻组合物有规律地制作在一块玻璃基板上，利用滤光的原理，产生红、绿和蓝三种颜色，三种颜色依不同强度混合产生各式各样的色彩。

彩色滤光片的制备方法有很多种，如：染色法(dyeing)、颜料分散法(pigment-dispersed)、印刷法(printing)等。其中，采用颜料分散法来制备彩色滤光片的方法是：将带有颜色的光阻组合物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，便可制成彩色滤光片的单色光阻层；将该单色光阻层，经高温烘干，来坚固其膜层；再重复上述工艺，即可获得红、绿和蓝三色图案的光阻层；最后形成氧化铟锡导电层，并获得彩色滤光片。

上述光阻组合物的主要成分包括碱可溶性树脂、光活性化合物、光引发剂、颜料分散液、有机溶剂以及其他添加剂。目前，上述光活性化合物一般多采用丙烯酸树脂，如聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂或聚酯丙烯酸树脂等。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

大多数光活性化合物在高温烘干的过程中，由于高温条件下聚合物的分子链容易发生断裂，因此会发生黄变；由于黄色和蓝色是一对互补色，所以光活性化合物发生黄变后对蓝色光阻层影响很大，使其色差增大，耐高温性不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低光活性化合物在高温烘干中产生的黄变，减小蓝色光阻层色差的蓝色光阻组合物及彩色滤光片。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种蓝色光阻组合物，包括碱可溶性树脂、光活性化合物、光引发剂、有机溶剂以及蓝色颜料分散液，其中，

基于100重量份的所述碱可溶性树脂，含有100重量份的所述光活性化合物、10重量份的所述光引发剂、200重量份的所述有机溶剂以及50重量份的所述蓝色颜料分散液；

所述光活性化合物由官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体以及含有烯烃双键的化合物组成。

所述光活性化合物中，官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体的重量不低于80％。

所述光活性化合物中，官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体的重量在80％-90％范围内。

所述官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物的重均分子量为500-3000。

所述官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或两种以上。

所述含有烯烃双键的化合物为含有烯烃双键的丙烯酸化合物。

所述蓝色光阻组合物还包含消泡剂、润湿剂和流平剂中的一种或两种以上添加剂。

所述蓝色颜料分散液包含蓝色颜料、分散剂和有机溶剂。

所述光引发剂为自由基型光引发剂、阳离子型光引发剂或自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂的组合。

本发明实施例还提供一种包括红、绿和蓝三色图案的光阻层的彩色滤光片，其中蓝色图案的光阻层包含上述蓝色光阻组合物。

本发明通过使光活性化合物包含官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物或单体，从而降低了光活性化合物在高温烘干中产生的黄变，减小了蓝色光阻层的色差，同时确保膜层表面的平整，经过光固化步骤后不会残留蓝色光阻组合物，最终满足生产要求。

具体实施方式

本发明的蓝色光阻组合物主要含有碱可溶性树脂、光活性化合物、光引发剂、有机溶剂以及蓝色颜料分散液，其中，基于100重量份的碱可溶性树脂，含有100重量份的光活性化合物、10重量份的光引发剂、200重量份的有机溶剂以及50重量份的蓝色颜料分散液；并且，光活性化合物由官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体以及含有烯烃双键的化合物组成。

上述重量份代表以重量计算的各个组份之间的相对比例关系，如添加100g碱可溶性树脂时，需要添加100g的光活性化合物、10g的光引发剂、200g的有机溶剂和50g的蓝色颜料分散液。

在上述光活性化合物中，官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体的重量不低于80％，更佳为80-90％范围内。

通过在蓝色光阻组合物中加入官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体，可以提高蓝色光阻层的耐黄变性，同时能确保膜层表面的平整，并且经过光固化、碱洗等步骤后未曝光区域不会残留蓝色光阻组合物。

本发明的碱可溶性树脂的作用是为了在显影时洗去未被曝光区域的蓝色光阻组合物。由于显影时用碱性溶液，所以要求该树脂具有一定的酸值，以便在显影时与碱性显影液发生反应，从而洗净未曝光区。

上述碱可溶性树脂虽然没有特别限制，但优选含羧基的乙烯性单体和其它可共聚合的乙烯性不饱和单体的共聚物。其中，含羧基的乙烯性单体可以是：甲基丙烯酸、丙烯酸、α-氯丙烯酸、乙基丙烯酸、丁烯酸及肉桂酸等的不饱和一元羧酸类；马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸及柠康酸酐等的不饱和二元羧酸(酐)类；3价以上的不饱和多价羧酸(酐)类等。上述其它可共聚合的乙烯性不饱和单体可以是：苯乙烯、乙烯基甲苯、氯乙烯及甲氧基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸十二烷酯及甲基丙烯酸十四烷酯等不饱和羧酸酯类；甲基丙烯酸氨乙酯、丙烯酸氨乙酯、甲基丙烯酸氨丙酯及丙烯酸氨丙酯等不饱和羧酸氨烷酯类；甲基丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸环氧丙酯等不饱和羧酸环氧丙酯类；以及乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯及丁酸乙烯酯等羧酸乙烯酯类中的一种或两种以上。

上述官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物优选为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，同时其重均分子量优选为500-3000。

上述官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯单体，可以是丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟戊酯、甲基丙烯酸羟戊酯、丙烯酸羟己酯、甲基丙烯酸羟己酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、丙氧化二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化新戊二醇二甲基丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等中的一种或两种以上。

本发明的光活性化合物中的含有烯烃双键的化合物，优选为含有烯烃双键的丙烯酸化合物，更佳为官能团数大于4的含有烯烃双键的丙烯酸化合物，例如，一缩二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸脂或二季戊四醇六甲基丙烯酸酯等。

本发明的光引发剂作用在于，光照时能快速形成自由基或离子活性基，以便光活性化合物间发生交联反应。上述光引发剂可以是自由基型光引发剂、阳离子型光引发剂或自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂的组合，具体可以是苯甲酰、苯甲酰基甲醚、苯甲酰基乙醚、苯甲酰基异丙醚和苯甲酰基异丁醚等苯酰系光聚合引发剂；2，4，6-三甲基苯甲酰二苯膦氧化物、2，2’-二(o-氯苯)-4，4’，5，5’-四苯基-1，2’-联咪唑、2-乙基蒽醌、联苯酰、莰醌和苯基乙醛酸甲酯等活性基引发剂；4-羟基苯二甲基锍p-甲苯磺酸盐、三苯锍六氟锑酸盐、二苯碘鎓六氟锑酸盐和苯甲酰甲苯磺酸酯等酸发生剂化合物；2-羟基-2-甲基-1-苯丙基-1-酮、1-羟基环已基苯乙酮、硫带苯基-对氧氮环丙酮、二乙氧基乙酰苯酚和2-羟基-2-甲基-1-[4-(甲基乙稀)苯基]丙基-1-酮等乙酰苯酚系化合物；以及2，4-二(三氯甲烷基)-6-(四-甲氧基苯)-1，3，5-三嗪、2，4-二(三氯甲基)-6-胡椒基1，3，5-三嗪和2，4-二(三氯甲烷)-6-[2-(5-甲基呋喃)-乙烯基]-1，3，5三嗪等三嗪系化合物中的一种或两种以上。但是，优选的是1-羟基环已基苯乙酮、硫带苯基-对氧氮环丙酮、2，4-二(三氯甲基)-6-胡椒基1，3，5-三嗪和2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种或两种以上。

本发明的有机溶剂可以是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、四氢呋喃、环已酮、乙基溶纤剂醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙苯、二甲苯、甲醇或异丙酮等中的一种或两种以上。

本发明的蓝色颜料分散液包含蓝色颜料、分散剂和有机溶剂，其中蓝色颜料为显色性能高且耐热性高的颜料，特别优选耐热性高的颜料，并且优选使用有机颜料，具体可以是，C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60和C.I.颜料蓝64等中的一种或两种以上。上述分散剂可以防止颜料分散后重新聚集的现象，提高最终制成的彩色滤光片的透明性。分散剂具体可以是聚氨酯、聚丙烯酸酯、不饱和聚酰氨、聚羧酸铵盐、聚硅氧烷和月桂基硫酸钠等中的一种或两种以上。在制备蓝色光阻组合物时，首先要制备蓝色颜料分散液，因此通过具有溶解作用的有机溶剂溶解蓝色颜料，该有机溶剂可以与蓝色光阻组合物中选用的有机溶剂相同，但也可以选择其它有机溶剂。

本发明的蓝色光阻组合物还可以包含消泡剂、润湿剂和流平剂中的一种或两种以上添加剂。

本发明的彩色滤光片，形成有红、绿和蓝三色图案的光阻层，其中蓝色图案光阻层包含上述蓝色光阻组合物。

上述蓝色光阻层的形成方法是，通过旋转涂敷方法，将上述蓝色光阻组合物涂敷在透明基板上；使蓝色光阻组合物的膜层干燥；对干燥的膜进行紫外线曝光；将曝光后的基板浸渍于显影液，或者将显影液喷洒，除去未固化的部分；在烘箱中烘烤，使膜层坚固，最终形成蓝色光阻层。对于其它颜色的光阻层，可以重复相同的操作，从而能制造出本发明的彩色滤光片。

下面，为了便于理解本发明，举出优选的实施例，本发明的范围并不仅限于以下实施例。

以下实施例和比较例中使用的成分如下，

(A)碱可溶性树脂：甲基丙烯酸苄基丙烯酸酯共聚物；

(B)官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物：三官能团氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物；

(C)含有双键的化合物：二季戊四醇六丙烯酸酯；

(D)光引发剂：1-羟基环已基苯乙酮和硫带苯基-对氧氮环丙酮；

(E)有机溶剂：二乙二醇二甲基醚；

(F)蓝色颜料分散液：C.I.颜料蓝15:6、月桂基硫酸钠和二乙二醇二甲基醚。

实施例一

将碱可溶性树脂(A)100重量份、官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)80重量份、含有双键的丙烯酸树脂(C)20重量份、光引发剂(D)10重量份、有机溶剂(E)200重量份、蓝色颜料分散液(F)50重量份，混合并充分溶解，得到蓝色光阻组合物。

实施例二

将碱可溶性树脂(A)100重量份、官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)85重量份、含有双键的丙烯酸树脂(C)15重量份、光引发剂(D)10重量份、有机溶剂(E)200重量份、蓝色颜料分散液(F)50重量份，混合并充分溶解，得到蓝色光阻组合物。

实施例三

将碱可溶性树脂(A)100重量份、官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)90重量份、含有双键的丙烯酸树脂(C)10重量份、光引发剂(D)10重量份、有机溶剂(E)200重量份、蓝色颜料分散液(F)50重量份，混合并充分溶解，得到蓝色光阻组合物。

实施例四

将碱可溶性树脂(A)100重量份、官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)95重量份、含有双键的丙烯酸树脂(C)5重量份、光引发剂(D)10重量份、有机溶剂(E)200重量份、蓝色颜料分散液(F)50重量份，混合并充分溶解，得到蓝色光阻组合物。

比较例一

同实施例一，不同之处在于，将官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)的含量，由80重量份减少为60重量份，将含有双键的丙烯酸树脂(C)的含量，由20重量份提高到40重量份。

比较例二

同实施例一，不同之处在于，将官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)80重量份，用官能团数为6的脂肪族丙烯酸酯80重量份来代替。

比较例三

同实施例一，不同之处在于，将官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)80重量份和含有双键的丙烯酸树脂(C)20重量份，用官能团数为6的脂肪族丙烯酸酯100重量份来代替。

比较例四

同实施例一，不同之处在于，将官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)80重量份，用官能团数不大于4的芳香族丙烯酸酯80重量份来代替。

具体评价方式：

将上述蓝色光阻组合物分别以旋涂的方式涂布在玻璃基板上，在90℃的烘箱中烘烤3min，经曝光机紫外光200mJ/cm²的照射后，于室温中显影液中显影1min，经去离子水冲净后，吹干，在250℃烘箱中坚固膜层1h。

(一)耐高温性

将经过上述处理的蓝色光阻层放入250℃烘箱中烘烤1h。

其色差小于2为○；色差在2-3之间为△；色差大于3为×。

○：好  △：良好  ×：差

(二)膜层表面

显微镜下观察蓝色光阻层表面，判断表面是否平滑，在未曝光区域是否存在蓝色光阻组合物。

表面平滑，无残留为○；表面较平滑，少量残留为△；表面不平，有大量残留为×。

[表1]

	耐高温性	膜层表面
			实施例一	○	○
实施例二	○	○
			实施例三	○	△
实施例四	○	△
			比较例一	○	×
比较例二	×	△
			比较例三	×	○
比较例四	×	△

由上述表1所示，当光活性化合物中含有官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯，并且其含量不低于光活性化合物重量的80％时，用蓝色光阻组合物形成的蓝色光阻层的耐高温性好，膜层表面无大量残留，因此在蓝色光阻层上不会出现黄变现象。与此相对，在比较例一至比较例四中，由于所形成的蓝色光阻层的耐高温性差，因此会出现黄变现象，最终影响彩色滤光片的光学特性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种蓝色光阻组合物，其特征在于：包括碱可溶性树脂、光活性化合物、光引发剂、有机溶剂以及蓝色颜料分散液，其中，

基于100重量份的所述碱可溶性树脂，含有100重量份的所述光活性化合物、10重量份的所述光引发剂、200重量份的所述有机溶剂以及50重量份的所述蓝色颜料分散液；

所述光活性化合物由官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体以及含有烯烃双键的化合物组成。

2.根据权利要求1所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述光活性化合物中，官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体的重量不低于80％。

3.根据权利要求2所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述光活性化合物中，官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯单体的重量在80％-90％范围内。

4.根据权利要求1所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物的重均分子量为500-3000。

5.根据权利要求1所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述官能团数不大于4的脂肪族丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1或2所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述含有烯烃双键的化合物为含有烯烃双键的丙烯酸化合物。

7.根据权利要求1-5任一所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述蓝色光阻组合物还包含消泡剂、润湿剂和流平剂中的一种或两种以上添加剂。

8.根据权利要求1-5任一所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述蓝色颜料分散液包含蓝色颜料、分散剂和有机溶剂。

9.根据权利要求1-5任一所述的蓝色光阻组合物，其特征在于：

所述光引发剂为自由基型光引发剂、阳离子型光引发剂或自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂的组合。

10.一种包括红、绿和蓝三色图案的光阻层的彩色滤光片，其特征在于：蓝色图案的光阻层包含权利要求1-9任一所述的蓝色光阻组合物。