CN109062015A - 一种高浓度显影液原液组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高浓度显影液原液组合物，所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂1‑45％、溶解助剂0.1‑50％、无机碱0.1‑25％、高纯水30‑99.9％，组份含量百分数之和为100％。有益效果在于：该高浓度显影液原液组合物中含有特殊结构的表面活性剂，具有无残渣，显影图形精度高等特点，其综合性能达到甚至超过现有的显影液产品。

Description

一种高浓度显影液原液组合物
技术领域
本发明涉及光刻胶显影液领域，特别是涉及一种高浓度显影液原液组合物。
背景技术
液晶显示器由于具有体积小、重量轻、低辐射、低耗电量、全彩化等优点，已经广泛应用到各种显示终端，在当前和未来相当长一段时间内将一直是显示领域的主流产品，彩色滤光片作为液晶显示器彩色化的关键组件，其性能直接影响显示器的对比度、亮度、视角乃至画面质量。
彩色滤光片基本结构是由玻璃基板、黑色矩阵、彩色层、保护层、ITO导电膜组成，彩色滤光片的制作就是在玻璃基板上，将红、绿、蓝三原色有机材料，制作在每一个像素内，彩色滤光片生产史上曾出现印刷法、染色法、颜料分散法、电著法、干膜法等，但目前主流方法为颜料分散法，其中颜料分散型彩色光刻胶为形成彩色层的原材料，颜料分散法的彩色层制备工艺是先将颜料分散型光刻胶涂布于已形成的黑色矩阵的玻璃基板上，经软烤、曝光对准、显影、硬烘烤，重复此流程三次即形成红、绿、蓝之三色图形。
专利US2006/0166147A1中涉及了一种高浓度的彩色滤光片显影液，该显影液含有碱性成分，特殊结构的非离子表活，有机酸酸或羧酸盐和水，但是该显影液存在显影不完全，显影液有残渣等问题，专利CN105093862A中涉及了一种表面活性剂以及可用于彩色滤光片负型光刻胶的显影液，所述的显影液含有一种嵌段式聚醚非离子表活，为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物，该显影液还包含有强碱和纯净水，这种显影液在显影过程中特别是溅射式显影工艺中，会产生严重的气泡等问题，造成显影效果降低的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高浓度显影液原液组合物，其含有特殊结构的非离子表面活性剂，该表面活性剂具有优异的润湿清洗效果，能够有效减少显影后残渣、表面污染等瑕疵，得到高精度的显影图形，其还含有的特有的溶解助剂，在制备更高浓度的显影液原液过程中，保持显影液原液均一稳定，不出分层现象，同时该溶解助剂还能增强显影效果。
为了实现上述目的，提供一种高浓度显影液原液组合物，所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂1-45％、溶解助剂0.1-50％、无机碱0.1-25％、高纯水30-99.9％，组份含量百分数之和为100％。
所述高浓度显影液原液组合物所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂3％、溶解助剂12％、无机碱4％、高纯水81％。
所述高浓度显影液原液组合物所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂15％、溶解助剂6％、无机碱10％、高纯水69％。
所述特殊结构的表面活性剂为具有下述结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂，
式(Ⅰ)中m为0-4，n为3-30，m、n均为整数，R为氢或甲基，该表面活性剂结构中可以同时含有氢和甲基。
所述溶解助剂为有机胺、有机酸、多元醇或醇醚类溶剂；其中，有机胺为乙醇胺、异丙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺的一种或几种；有机酸为乙酸、丙酸、己酸、辛酸、水杨酸、抗坏血酸、亚氨基二乙酸、乙二胺四乙酸的一种或几种；多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇的一种或几种；醇醚类溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的一种或几种。添加所述溶解助剂可以增强表面活性剂在溶液中的溶解度，制备均一稳定的高浓度显影液原液。
所述无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、硅酸钠中的一种或几种。
所述高纯水为电阻值大于18MΩ/cm的去离子水。
本发明的高浓度显影液原液组合物只需将上述组成依次加入搅拌溶解即可，在溶解过程中要控制强碱放热的现象，整个溶解过程温度控制在30度以下，溶解完全后用0.1μm的滤芯过滤即可。
本发明的高浓度显影液原液组合物需稀释后使用，稀释倍数为5-600倍，稀释后溶液的pH控制在9-14之间，本发明的高浓度显影液原液组合物在使用过程中没有特殊限制，可以采用浸泡式或喷淋式。
有益效果在于：该高浓度显影液原液组合物中含有特殊结构的表面活性剂，具有无残渣，显影图形精度高等特点，其综合性能达到甚至超过现有的显影液产品。
具体实施方式
一种高浓度显影液原液组合物，所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂1-45％、溶解助剂0.1-50％、无机碱0.1-25％、高纯水30-99.9％，组份含量百分数之和为100％。
所述高浓度显影液原液组合物所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂3％、溶解助剂12％、无机碱4％、高纯水81％。
所述高浓度显影液原液组合物所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂15％、溶解助剂6％、无机碱10％、高纯水69％。
所述特殊结构的表面活性剂为具有下述结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂，
式(Ⅰ)中m为0-4，n为3-30，m、n均为整数，R为氢或甲基，该表面活性剂结构中可以同时含有氢和甲基。
所述溶解助剂为有机胺、有机酸、多元醇或醇醚类溶剂；其中，有机胺为乙醇胺、异丙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺的一种或几种；有机酸为乙酸、丙酸、己酸、辛酸、水杨酸、抗坏血酸、亚氨基二乙酸、乙二胺四乙酸的一种或几种；多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇的一种或几种；醇醚类溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的一种或几种。添加所述溶解助剂可以增强表面活性剂在溶液中的溶解度，制备均一稳定的高浓度显影液原液。
所述无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、硅酸钠中的一种或几种。
所述高纯水为电阻值大于18MΩ/cm的去离子水。
本发明高浓度显影液原液组合物中的各组分的种类和配比的具体组合方式可以有多种，下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述，且通过与对比例的比较说明本发明的优点。
本发明的高浓度显影液原液组合物实施例1中，采用具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂的质量百分比为3％；溶剂助剂为丙二醇，其质量百分比为12％；无机碱为氢氧化钾，其质量百分比为4％；高纯水质量百分比为81％，其中，m为3，n为25，R为氢。
本发明的高浓度显影液原液组合物实施例2中，采用具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂的质量百分比为15％；溶剂助剂为己酸，其质量百分比为6％；无机碱为氢氧化钾，其质量百分比为10％；高纯水质量百分比为69％，其中，m为2，n为18，R为氢和甲基。
本发明的高浓度显影液原液组合物实施例3中，采用具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂的质量百分比为8％；溶剂助剂为二乙二醇丁醚，其质量百分比为2％；无机碱为氢氧化钾，其质量百分比为2％；高纯水质量百分比为88％，其中，m为2，n为12，R为氢。
本发明的高浓度显影液原液组合物实施例4中，采用具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂的质量百分比为5％；溶剂助剂为异丙醇胺，其质量百分比为22％；无机碱为碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸钠质量百分比为5％，碳酸氢钠质量百分比为1％；高纯水质量百分比为67％，其中，m为1，n为20，R为氢。
本发明的高浓度显影液原液组合物实施例5中，采用具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂的质量百分比为25％；溶剂助剂为亚氨基二乙酸，其质量百分比为1％；无机碱为碳酸钠，其质量百分比为15％；高纯水质量百分比为59％，其中，m为3，n为15，R为甲基。
下面通过试验对比具体说明本发明的高浓度显影液原液组合物的优势，试验采用如下组分的高浓度显影液原液组合物作为对比例：
对比例1，将15％质量百分比的具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂、10％质量百分比的氢氧化钾、75％质量百分比的高纯水依次加入搅拌溶解，整个溶解过程温度控制在30度以下，溶解完全后用0.1μm的滤芯过滤制成高浓度显影液原液组合物，其中，m为2，n为18，R为氢和甲基。
对比例2，将3％质量百分比的具有结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂、10％质量百分比的氢氧化钾、87％质量百分比的高纯水依次加入搅拌溶解，整个溶解过程温度控制在30度以下，溶解完全后用0.1μm的滤芯过滤制成高浓度显影液原液组合物，其中，m为2，n为18，R为氢和甲基。
对比例3，将10％质量百分比的氢氧化钾、90％质量百分比的高纯水依次加入搅拌溶解，整个溶解过程温度控制在30度以下，溶解完全后用0.1μm的滤芯过滤制成高浓度显影液原液组合物。
为了进一步考察本发明的高浓度显影液原液组合物的显影效果，采用了如下技术手段：在10cm×10cm玻璃基板上，旋涂上一定厚度的负型彩色光刻胶，在烘箱内120℃进行80s预烘烤，然后利用图案掩膜进行曝光，曝光完成后，分别利用稀释一定倍数的上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、对比例1、对比例2、对比例3的高浓度显影液原液组合物进行显影，显影处理后，利用高纯水进行水洗，然后氮气干燥，在220℃烘箱内进行硬烘烤，利用光学显微镜和电子显微镜进行观察，确认显影效果。上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和对比例1、对比例2、对比例3的高浓度显影液原液组合物性质以及稀释后显影效果如1表所示：
表1
从表1可以看出，本发明的高浓度显影液原液组合物如实施例1-5所示，在5-35℃范围内均可得到溶解均一的溶液，稀释后显影效果表明都可以得到无残渣，图形清晰的显影结果，与实施例2相比，对比例1由于不含有溶解助剂，不能得到均一溶解的溶液，同时显影后存在残渣和图案有瑕疵不清晰的现象，对比例2由于表面活性剂含量较低，可以得到溶解均一的溶液，但稀释同样倍数之后，无法得到无残渣，高精密的清晰图形，对比例3只含有氢氧化钾，同样得不到无残渣和高精密的清晰图形。
综上所述，本发明的进步意义在于提供了一种高浓度显影液原液组合物，该高浓度显影液原液组合物含有特殊结构的表面活性剂、溶解助剂、无机碱和高纯水，适用于TFT-LCD制程彩色滤光片工艺中彩色光刻胶的显影，操作窗口大，显影后无残渣，图形清晰，可得到高精密的图案，其显影效果达到甚至超过当前进口彩色滤光片显影液。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂1-45％、溶解助剂0.1-50％、无机碱0.1-25％、高纯水30-99.9％，组份含量百分数之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂3％、溶解助剂12％、无机碱4％、高纯水81％。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所采用的各组分及其质量百分比为：特殊结构的表面活性剂15％、溶解助剂6％、无机碱10％、高纯水69％。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所述特殊结构的表面活性剂为具有下述结构式(Ⅰ)所示的非离子表面活性剂，
式(Ⅰ)中m为0-4，n为3-30，m、n均为整数，R为氢或甲基，该表面活性剂结构中可以同时含有氢和甲基。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所述溶解助剂为有机胺、有机酸、多元醇或醇醚类溶剂；其中，有机胺为乙醇胺、异丙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺的一种或几种；有机酸为乙酸、丙酸、己酸、辛酸、水杨酸、抗坏血酸、亚氨基二乙酸、乙二胺四乙酸的一种或几种；多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇的一种或几种；醇醚类溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的一种或几种。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所述无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、硅酸钠中的一种或几种。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种高浓度显影液原液组合物，其特征在于，所述高纯水为电阻值大于18MΩ/cm的去离子水。
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