CN109100916A - 一种高性能彩色感光性树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能彩色感光性树脂组合物，包括以下质量百分百的组分：10~30%的固体混合物和70~90%的溶剂，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的25~40%，引发剂占固体混合物质量的1~15%，其余为树脂和单体，树脂与单体的质量比为4~6:5。同时，本发明还公开了上述高性能彩色感光性树脂组合物的制备方法。本发明在光阻制造过程中直接反应得到一种高性能彩色光刻胶的方法，不仅省掉很多复杂反应过程，节约时间及成本，还具有高耐热、耐化性、耐显影以及粘附性强等优异性能。

Description

一种高性能彩色感光性树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于光敏性材料化工技术领域，具体涉及一种高性能彩色感光性树脂组合物及其制备方法。
背景技术
随着液晶显示器技术的提升及应用的扩展，感光元件的彩色化也正被积极的开发，特别是彩色光刻胶越来越受到研究者关注。树脂作为光刻胶的基本骨架，是其中占比最大的组份，决定曝光后光阻的主要性能。以往，用于组成彩色光刻胶的树脂一般是聚乙烯醇及环化橡胶等，存在耐热性、耐化性差等缺陷。
近年来，为使光阻耐热性提高，通常会用含两个以上环氧基的多官能团环氧化合物或者芴树脂类作为固化性成分。然而，这种多官能团环氧化合物反应性较高，保存寿命短，且涂布到玻璃等基板上容易增粘，经过曝光、显影后，加热固化。此外，利用其多官能团虽然可以交联得到硬度等性能优异的固化膜，但是很容易交联过度是固化膜收缩，甚至生成裂纹。后来相继出现了分子量较大、结构复杂的芴树脂，因其分子式中具有特殊的联苯结构，因而具有较高的热稳定性和光化学稳定性，但是芴树脂单独在光阻中使用时，由于其分子结构空间位阻大，且具有典型的刚性链，分子链间缺少滑动，表面能较高，流动性差，使得固化后的光阻液与基板表面粘附性差，影响光阻性能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高性能彩色感光性树脂组合物。
本发明的另一目的在于提供上述树脂组合物的制备方法。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：一种高性能彩色感光性树脂组合物，包括以下质量百分百的组分：10~30%的固体混合物和70~90%的溶剂，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的25~40%，引发剂占固体混合物质量的1~15%，其余为树脂和单体，树脂与单体的质量比为4~6:5。
其中，所述树脂为芴基树脂或杂氧环丁烷。
其中，所述单体为季戊四醇五与六丙烯酸酯的混合物，其质量比为2~3:5。
其中，所述溶剂为醚类溶剂。
其中，所述引发剂为偶氮类引发剂。
制备高性能彩色感光性树脂组合物的方法，包括以下步骤：
（1）按配方量取各组分混合，并加入固体混合物500~5000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；
（2）将步骤（1）所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；
（3）将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。
其中，亲脂性的含氟表面活性剂是作为光阻添加剂加入的，主要作用是使光阻具有很好的流动性，不至于在成膜过程中破膜或残膜从而影响光阻性能。
其中，所述低压环境为不大于66pa，通过两次抽压来完成，第一次抽压不大于5秒，第二次抽压不大于20秒。
其中，所述氢氧化钾水溶液的质量浓度为0.04%，温度为23℃。
其中，所述喷射氢氧化钠的喷嘴直径为1mm。
有益效果：本发明与传统技术相比，本发明在光阻制造过程中直接反应得到一种高性能彩色光刻胶的方法，不仅省掉很多复杂反应过程，节约时间及成本，还具有高耐热、耐化性、耐显影以及粘附性强等优异性能。
具体实施方式
实施例1：
取质量百分百10%的固体混合物和90%的溶剂混合，并加入固体混合物500ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。其中，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的25%，引发为剂偶氮类引发剂、占固体混合物质量的15%，树脂为芴基树脂、占固体混合物质量的30%和单体占固体混合物质量的30%。
实施例2：
取质量百分百20%的固体混合物和80%的溶剂混合，并加入固体混合物5000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。其中，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的25%，引发剂为剂偶氮类引发剂、占固体混合物质量的1%，树脂为杂氧环丁烷、占固体混合物质量的32.8%和单体占固体混合物质量的41.2%。
实施例3：
取质量百分百30%的固体混合物和70%的溶剂混合，并加入固体混合物1000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。其中，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的30%，引发剂为剂偶氮类引发剂、占固体混合物质量的10%，树脂为杂氧环丁烷与芴基树脂的混合物、占固体混合物质量的32.7%和单体占固体混合物质量的27.3%。
实施例4：
取质量百分百10%的固体混合物和90%的溶剂混合，并加入固体混合物2000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。其中，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的40%，引发剂为剂偶氮类引发剂、占固体混合物质量的1%，树脂为芴基树脂、占固体混合物质量的29.5%和单体占固体混合物质量的29.5%。
实施例5：
取质量百分百20%的固体混合物和80%的溶剂混合，并加入固体混合物3000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。其中，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的40%，引发剂为剂偶氮类引发剂、占固体混合物质量的15%，树脂为杂氧环丁烷、占固体混合物质量的20%和单体占固体混合物质量的25%。
实施例6：
取质量百分百30%的固体混合物和70%的溶剂混合，并加入固体混合物4000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。其中，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的35%，引发剂为剂偶氮类引发剂、占固体混合物质量的10%，树脂为杂氧环丁烷与芴基树脂混合物、占固体混合物质量的30%和单体占固体混合物质量的25%。

Claims (9)

1.一种高性能彩色感光性树脂组合物，其特征在于，包括以下质量百分百的组分：10~30%的固体混合物和70~90%的溶剂，所述固体混合物包括颜料、单体、树脂和引发剂，所述颜料占固体混合物质量的25~40%，引发剂占固体混合物质量的1~15%，其余为树脂和单体，树脂与单体的质量比为4~6:5。
2.根据权利要求1所述的高性能彩色感光性树脂组合物，其特征在于，所述树脂为芴基树脂或杂氧环丁烷。
3.根据权利要求1所述的高性能彩色感光性树脂组合物，其特征在于，所述单体为季戊四醇五与六丙烯酸酯的混合物，其质量比为2~3:5。
4.根据权利要求1所述的高性能彩色感光性树脂组合物，其特征在于，所述溶剂为醚类溶剂。
5.根据权利要求1所述的高性能彩色感光性树脂组合物，其特征在于，所述引发剂为偶氮类引发剂。
6.制备权利要求1所述的高性能彩色感光性树脂组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配方量取各组分混合，并加入固体混合物500~5000ppm的亲脂性的含氟表面活性剂，采用旋涂机将液态混合物涂敷在玻璃基板上，通过VCD在低压环境下，将溶剂抽走；
（2）将步骤（1）所得混合物在80~100℃的基板上进行1~2分钟预烘焙，形成预烘焙后膜厚为1~4μm的涂膜；
（3）将基板冷却至室温后，采用高压汞灯，借助光掩模，对涂膜进行曝光，然后对这些基板以1kgf/cm2的显影压力喷射30~60秒氢氧化钾水溶液组成的显影液进行冲洗显影后，再在230℃下进行30分钟后烘焙，在基板上形成图案。
7.根据权利要求6所述的制备高性能彩色感光性树脂组合物的方法，其特征在于，所述低压环境为不大于66pa，通过两次抽压来完成，第一次抽压不大于5秒，第二次抽压不大于20秒。
8.根据权利要求6所述的制备高性能彩色感光性树脂组合物的方法，其特征在于，所述氢氧化钾水溶液的质量浓度为0.04%，温度为23℃。
9.根据权利要求6所述的制备高性能彩色感光性树脂组合物的方法，其特征在于，所述喷射的喷嘴直径为1mm。
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