CN103529647A

CN103529647A - 光刻胶组合物、彩膜基板和显示装置

Info

Publication number: CN103529647A
Application number: CN201310507565.4A
Authority: CN
Inventors: 李琳
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN103529647B

Abstract

本发明公开了一种光刻胶组合物、彩膜基板和显示装置。本发明的光刻胶组合物包括如下所示的螺环结构的螺环单体中的至少一种；

其中，R，R1，R2，R3，R4彼此独立地为氢、烷基或者-（CH₂）_n-OH，n为大于等于1小于等于20的整数。本发明的光刻胶组合物，在曝光交联后，体积收缩率低，形成的膜表面平整性好，膜存率提高。

Description

光刻胶组合物、彩膜基板和显示装置

技术领域

本发明涉及高分子材料以及其应用领域，具体涉及一种光刻胶组合物及彩膜基板。

背景技术

彩膜基板是液晶显示器实现彩色显示的关键部件。彩膜基板包括彩色层，彩色层的制作方法有颜料分散法、染色法、印刷法、微胞电解法、电沉积法、喷墨法等。目前，颜料分散法是制作彩色层的主流方法，在一些低世代线上仍然采用这种工艺。颜料分散法制备彩色层就是将光刻胶涂布到玻璃基板上，通过前烘、曝光、显影、后烘等工艺，依次进行红、绿、蓝像素的制取。随着液晶显示器的不断发展，高画质、高分辨率已经成为消费者的首选。对彩膜基板的要求也是越来越高。

光刻胶组合物是制作彩膜基板中的彩色层的原料。光刻胶组合物主要由颜料、分散剂、碱可溶树脂、光固化树脂、光引发剂、溶剂及添加剂组成。这种光刻胶组合物在固化时由自由基引发聚合，易产生固化收缩而造成固化后的图形的附着性不好、表面平整性差。目前，通常通过加入环氧丙烯酸酯来解决该问题。尽管加入环氧丙烯酸酯能在一定程度上改善体积收缩问题，但是固化后的图形的脆性升高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种光刻胶组合物。

该光刻胶组合物体系含有多环化合物，其可以改善光刻胶在固化时产生的体积收缩问题，同时生成的链状高聚物对体系能起到增柔的作用，在一定程度上改善了环氧丙烯酸酯柔性不足、脆性高的问题。

本发明所提供的光刻胶组合物，包括碱可溶树脂、光固化树脂、光引发剂、颜料及溶剂，还包括如下所示的螺环结构的螺环单体中的至少一种：

其中，R，R1，R2，R3，R4彼此独立地为氢、烷基或者-（CH₂）_n-OH，n为大于等于1小于等于20的整数。

本发明所提供的光刻胶组合物还包括分散剂和添加剂。

以所述光刻胶组合物的固形份总重量为100%计，所述碱可溶性树脂固形份占9～30%，所述光固化树脂占11～28%，所述光引发剂占1～16%，所述颜料占9～30%，所述螺环单体占1%～12%，所述分散剂占8%～32%，所述添加剂占1%～5%。

所述碱溶性树脂为甲基丙烯酸类碱可溶性树脂。

所述光固化树脂为如下至少一种：二季戊四醇五丙烯酸酯（DPHA）、双季戊四醇六丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、脂肪族的聚氨酯丙烯酸酯。

所述光引发剂为二咪唑系化合物、安息香系化合物、多核醌系化合物、二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物、三嗪系化合物、重氮系化合物、蒽酮系化合物、咕吨酮系化合物、肟酯类化合物、碘鎓盐、硫鎓盐中的至少一种。

所述溶剂为脂肪醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二乙醚乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸－3－乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、异丙醇中的至少一种。

所述溶剂优选为丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、γ-丁内酯中的至少一种。

所述添加剂为润湿流平剂、消泡剂、紫外吸收剂、固着促进剂中的至少一种。

本发明的另一个目的是提供一种彩膜基板。

本发明所提供的彩膜基板，其彩色层由所述的光刻胶组合物制成。

本发明的再一个目的是提供一种显示装置。

本发明所提供的显示装置，其包括所述的彩膜基板。

本发明的光刻胶组合物在曝光交联后，体积收缩率低，对玻璃基板附着性能优良，成膜表面平整度好。由本发明的光刻胶组合物制备的显示装置画质和分辨率高。

附图说明

图1表示实施例1制备的光刻胶组合物1后烘后的喷金扫描电镜照片。

图2表示实施例2制备的光刻胶组合物2后烘后的喷金扫描电镜照片。

图3表示实施例3制备的光刻胶组合物3后烘后的喷金扫描电镜照片。

图4表示实施例4制备的光刻胶组合物4后烘后的喷金扫描电镜照片。

图5表示实施例5制备的光刻胶组合物5后烘后的喷金扫描电镜照片。

图6表示对比例制备的光刻胶组合物6后烘后的喷金扫描电镜照片。

具体实施方式

本发明的光刻胶组合物，包括如下所示的螺环结构的螺环单体中的至少一种：

其中，R，R1，R2，R3，R4彼此独立地为氢、烷基或者-（CH₂）_n-OH，n为大于等于1小于等于20的整数；烷基优选为甲基、乙基或丙基。

本发明的光刻胶组合物还可以包括碱可溶树脂、光固化树脂、光引发剂、颜料、分散剂、溶剂、添加剂。

以所述光刻胶组合物的固形份总重量为100%计，碱可溶性树脂固形份占9～30%，光固化树脂占11～28%，光引发剂占1～16%，颜料占9～30%，螺环单体占1%～12%，分散剂占8%～32%，添加剂占1%～5%。

上述光刻胶组合物的固形份总重量是指，碱可溶性树脂固含量的重量、光固化树脂的重量、光引发剂的重量、颜料的重量、螺环单体的重量、分散剂的重量以及添加剂的重量的总和。

溶剂的重量没有特别限制，可以根据实际需要选择。

颜料可以为有机颜料或无机颜料，有机颜料具体例如包括带有下述颜料索引标号的物质。红色颜料以苝系、喹吖啶酮、吡咯并吡咯类为主，如P.R.224、P.R.254、P.R.255、P.R.264、P.R.122、P.R.123、P.R.177、P.R.179、P.R.190、P.R.202、P.R.210、P.R.270、P.R.272、P.R.122等。蓝色颜料如P.B.1、P.B.2、P.B.15、P.B.15:3、P.B.15:4、P.B.15:6、P.B.16、P.B.22、P.B.60、P.B.66等。紫色颜料如P.V.32、P.V.36、P.V.38、P.V.39、P.V.23、P.V.9、P.V.1等。黄色颜料为偶氮类以及杂环类，如P.Y.1、P.Y.12、P.Y.3、P.Y.13、P.Y.83、P.Y.93、P.Y.94、P.Y.95、P.Y.109、P.Y.126、P.Y.127、P.Y.138、P.Y.139、P.Y.147、P.Y.150、P.Y.174等。

分散剂可以为颜料润湿分散剂，如BYK、Solsperse、EFKA、味之素等公知的颜料润湿分散剂。

碱可溶树脂可以为在碱中溶解的聚合物，如不饱和酸酐或不饱和羧酸与苯乙烯的共聚物及其衍生化合物等，例如甲基丙烯酸类碱可溶性树脂。

光固化树脂可以为单官能团单体、多官能团单体或者含有两个或两个以上可聚合不饱和官能团的低聚物，例如为如下至少一种：不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯等，以及单官能团单体、多官能团单体，例如二季戊四醇五丙烯酸酯（DPHA）、双季戊四醇六丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、脂肪族的聚氨酯丙烯酸酯。

光引发剂可以为二咪唑系化合物、安息香系化合物、多核醌系化合物、二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物、三嗪系化合物、重氮系化合物、咕吨酮系化合物、蒽酮系化合物、肟酯类化合物、碘鎓盐、硫鎓盐中的至少一种。

溶剂为脂肪醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二乙醚乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸－3－乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、异丙醇中的至少一种。

优选地，溶剂为丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、γ-丁内酯中的至少一种。

添加剂为润湿流平剂、消泡剂、紫外吸收剂、固着促进剂中的至少一种。

本发明的光刻胶组合物可以用于制备彩膜基板。该彩膜基板的彩色层由本发明的光刻胶组合物制成。制备的彩膜基板可以用于制备显示装置。

下面结合具体实施例进一步描述本发明。

实施例1：

取90重量份的P.B.15:6、10重量份的P.V.23和80重量份的分散剂BYK2001加入到600重量份的丙二醇甲醚醋酸酯中，通过预分散及砂磨制得颜料分散液。

在上述颜料分散液中加入290重量份的SB404(Sartomer)（固含量35%）、63重量份的DPHA、15重量份的1,5,7,11-四氧杂螺环（5,5）十一烷、40重量份的光引发剂2,4-二甲基硫杂蒽酮，再加入5重量份的添加剂BYK333后搅拌均匀形成光刻胶组合物1。

实施例2：

取90重量份的P.R.254、60重量份分散剂Solsperse32500，加入到450重量份的3-乙氧基丙酸乙酯中，通过预分散及砂磨制得颜料分散液。

在上述颜料分散液中加入54重量份的SB400（Sartomer）（固含量60%），80重量份的TMPTA及40重量份的1,5,7,11-四氧杂螺环（5,5）十一烷，40重量份的光引发剂2,4-二甲基硫杂蒽酮，再加入15重量份的添加剂BYK378后搅拌均匀形成光刻胶组合物2。

实施例3：

取100重量份的P.R.254、100重量份分散剂Solsperse32500，加入到470重量份的丙二醇单甲醚中，通过预分散及砂磨制得颜料分散液。

在上述颜料分散液中加入200重量份的ACAZ250（Daicel-Cytec）（固含量35%），85重量份的脂肪族的聚氨酯丙烯酸酯EB1290及5重量份的2,8-二羟甲基-1,5,7,11四氧杂螺环（5,5）十一烷，50重量份的光引发剂三芳基硫鎓六氟锑酸盐，再加入5重量份的添加剂TEGO450后搅拌均匀形成光刻胶组合物3。

实施例4：

取34重量份的P.B.15:6和30重量份的分散剂BYK2001加入到600重量份的丙二醇甲醚醋酸酯中，通过预分散及砂磨制得颜料分散液。

在上述颜料分散液中加入290重量份的SB404(Sartomer)（固含量35%）、100重量份的DPHA、30重量份的3,9-二羟乙基-3’,9’-二甲基1,5,7,11-四氧杂螺环（5,5）十一烷、55重量份的光引发剂2,4-二甲基硫杂蒽酮，再加入13重量份的添加剂BYK333后搅拌均匀形成光刻胶组合物4。

实施例5：

取160重量份的P.R.254和104重量份的分散剂BYK2001加入到600重量份的丙二醇甲醚醋酸酯中，通过预分散及砂磨制得颜料分散液。

在上述颜料分散液中加入190重量份的SB404(Sartomer)（固含量35%）、40重量份的DPHA、4重量份的2-羟甲基-1,4,6,9-四氧杂螺环（4,4）壬烷、4重量份的光引发剂2,4-二甲基硫杂蒽酮，再加入15重量份的添加剂BYK333后搅拌均匀形成光刻胶组合物5。

对比例：

取90重量份的P.R.254、60重量份分散剂Solsperse76500，加入到450重量份的3-乙氧基丙酸乙酯中，通过预分散及砂磨制得颜料分散液。

在上述颜料分散液中加入120重量份的SB400（sartomer）（固含量60%），50重量份的TMPTA，40重量份的引发剂2,4-二甲基硫杂蒽酮，再加入5重量份的添加剂BYK378后搅拌均匀形成光刻胶组合物6。

应用例：

将实施例1-5制备的光刻胶组合物、对比例1制备的光刻胶组合物6经过匀胶机旋涂在玻璃基板上，形成一定厚度的光刻胶组合物膜层，在100℃下进行3min预烘烤，用照度为15mJ/cm²的紫外光曝光8-10s，再用0.05%的氢氧化钾溶液显影处理40s，形成图案。

用台阶测厚仪测试膜层的厚度，然后在230℃经过40min后烘烤，再次用台阶测厚仪测试膜层的厚度，并计算膜存率。

实施例1-5的光刻胶组合物的膜存率分别为84.53%、84.22%、83.62%、85.42%、84.95%。对比例1的光刻胶组合物的膜存率为75.32%。

由上述结果可知，实施例1-5制备的光刻胶组合物的膜存率均大于80%，均比对比例的光刻胶组合物的膜存率高。

膜存率低说明体积收缩严重，膜存率高说明聚合时候体积收缩小。

将经过后烘的膜进行喷金，然后在扫描电镜下进行观察。

电镜观察结果如图1-6所示，可见实施例1-5制备的光刻胶组合物的膜面平整光滑；对比例1的光刻胶组合物的膜面粗糙。膜表面的平滑程度与柔性相关，柔性好的螺环单体可以使得聚合后表面平整。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种光刻胶组合物，包括碱可溶树脂、光固化树脂、光引发剂、颜料和溶剂，其特征在于，还包括如下所示的具有螺环结构的螺环单体中的至少一种：

2.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，还包括分散剂和添加剂。

3.根据权利要求2所述的光刻胶组合物，其特征在于，以所述光刻胶组合物的固形份总重量为100%计，所述碱可溶性树脂固形份占9～30%，所述光固化树脂占11～28%，所述光引发剂占1～16%，所述颜料占9～30%，所述螺环单体占1%～12%，所述分散剂占8%～32%，所述添加剂占1%～5%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述碱溶性树脂为甲基丙烯酸类碱可溶性树脂。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述光固化树脂为二季戊四醇五丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、脂肪族的聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述光引发剂为二咪唑系化合物、安息香系化合物、多核醌系化合物、二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物、三嗪系化合物、重氮系化合物、蒽酮系化合物、咕吨酮系化合物、肟酯类化合物、碘鎓盐、硫鎓盐中的至少一种。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶剂为脂肪醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二乙醚乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、γ-丁内酯、丙酸－3－乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环己烷、二甲苯、异丙醇中的至少一种。

8.根据权利要求2-3中任一项所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述添加剂为润湿流平剂、消泡剂、紫外吸收剂、固着促进剂中的至少一种。

9.一种彩膜基板，其特征在于，其彩色层由权利要求1-8所述的光刻胶组合物制成。

10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求9所述的彩膜基板。