CN1900746A - 彩色光阻的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种彩色光阻的制造方法，该彩色光阻为纳米高分子复合材料，其制造方法包括如下步骤：在水溶液中加入金属盐，形成含有该金属离子的水溶液；在该金属离子的水溶液中加入含有硫离子的物质；在该金属离子的水溶液中加入可聚合型界面活性剂；上述步骤完成后，发生扩散反应，生成纳米粒子；利用聚合反应将界面活性剂单体聚合成高分子，并将纳米粒子包覆在其中，形成纳米高分子复合材料。采用上述制造方法所制作的彩色光阻可提升彩色滤光片的耐热性、光透过率及对比度。

Description

彩色光阻的制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种彩色光阻的制造方法，尤其涉及一种用于制作彩色滤光片的彩色光阻的制造方法。
【背景技术】
液晶显示器是一种被动式显示装置，为达到彩色显示的效果，需要为其提供一彩色滤光片，其作用是将通过的白光转化为红、绿、蓝三原色光束，并配合薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)层及其间的液晶等其它组件以达成显示不同色彩影像的效果。彩色滤光片一般置于上基板与氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)电极之间，主要包括一黑色矩阵及一着色层。
目前，制造彩色滤光片的制程基本采用颜料分散方法，将彩色光阻以旋转涂布的方式涂布在基板上，经由曝光显影的方式制成微影色块。该方法中所采用的彩色光阻多为有机物成分，主要成分有：高分子聚合物(Polymer)、界面活性剂(Surfactant)、颜料(Pigment)以及聚合物单体(Monomer)，其中颜料的耐热性不稳，造成彩色滤光片的颜色再现性较差，蓝色光阻尤甚，在加热过后，色差往往超过制程规格。
当物质以纳米级的大小存在时，不仅是体积的缩小，其导电性、磁性、电阻性、光学、物理及化学特性也会有很大的改变。当晶体的原子数目减少到一定程度时，即粒径小于激子波耳半径(ExcitonBohr Radius)，电子数目将随之减少而造成电子轨域能阶的不连续，使其能隙愈来愈大，而纳米晶体能隙随着晶体缩小而产生蓝位移(Blue-shift)的现象，就称做量子局限效应(Quantum Size ConfinementEffect)，对于能隙较大的半导体纳米粒子，其相对应的吸收及放射波长在可见光范围内，因此，可利用此特性来制作纳米级彩色光阻。
制作纳米材料的方法，大致可分为物理及化学方法，例如化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)、沉淀法(Precipitation)、溶胶-凝胶法(Sol-get)及逆微胞法(Reverse MicellarMethod)。依制造程序大约分为微小化法(Top Down)及成长法(Bottom up)两种方式。一般添加在光阻内的颜料大多使用微小化法的方式降低粒径大小，利用微小化法方式所得的粒径分布为聚集性分布(Poly-dispersion)，粒径大小一般为50nm-200nm。
另外，采用现有技术制造方法所制得的彩色光阻中颜料粒子的粒径较大，一般为50nm-200nm，光穿透时产生的散射现象会造成彩色滤光片的光穿透率及对比度下降。
【发明内容】
为克服现有技术制造方法制成的彩色光阻会降低彩色滤光片的光穿透率及对比度较低的缺陷，有必要提供一种可获得用于制作具有较高光透过率及对比度的彩色滤光片的彩色光阻的制造方法。
一种实施方式揭露的解决技术问题的技术方案是：一种彩色光阻为纳米高分子复合材料，该纳米高分子复合材料的制造方法包括如下步骤：
在水溶液中加入金属盐，形成含有该金属离子的水溶液；
在该金属离子的水溶液中加入含有硫离子的物质；
在该金属离子的水溶液中加入可聚合型界面活性剂；
上述步骤完成后，发生扩散反应，生成纳米粒子；
利用聚合反应将界面活性剂单体聚合成高分子，将纳米粒子包覆于其中，形成纳米高分子复合材料。
另外，该金属盐是是铝、钛、铬、镍、银、锌、钼、钽、钨、钯、铜、金、铂的一种或组合的金属盐。
该可聚合型界面活性剂是碳碳双键的界面活性剂，且其可为透明高分子基材。
通过控制加入的含水量改变纳米粒子的粒径大小，进而使得光阻材料显现不同的色彩。
相较于现有技术，上述彩色滤光阻的高分子复合材料的制造方法采用扩散反应生成纳米粒子，可避免纳米粒子因与外界接触而使得表面缺陷增加，而且纳米粒子不会产生聚集，因而根据上述制造方法所制得的纳米粒子的粒径更小。事实上，采用上述制造方法所制得的纳米粒子的粒径大小为1nm-100nm，其要小于根据现有技术的制造方法所制得的纳米粒子的粒径大小50nm-200nm。因而，与现有技术相比，采用上述制造方法所制得的彩色光阻可以避免光穿透时产生的过多的散射现象，从而可提升彩色滤光片的光穿透率及对比度。
【附图说明】
图1是本发明本一种彩色滤光片的结构示意图。
图2是本发明另一种彩色滤光片的核壳纳米粒子的结构示意图。
图3是本发明用于制作彩色滤光片的彩色光阻的制造方法的扩散反应的原理图。
图4是采用图3所示的制造方法所制作的纳米粒子的光学原理图。
【具体实施方式】
请参阅图1，是一种彩色滤光片的结构示意图。该彩色滤光片10主要包括复数画素，每一个画素包括红、绿、蓝三色的子画素101、103、105，黑色矩阵102设置在各子像素之间，用于遮挡通过各子像素间的光线，防止光线泄漏且阻止光阻材料混合，该红、绿、蓝三色的子画素101、103、105内具有粒径为1nm-100nm的纳米粒子104。
该纳米粒子104可为铝、钛、铬、镍、银、锌、钼、钽、钨、钯、铜、金、铂的一种或组合。通过适当选择该纳米粒子104的材质及半径，可控制该纳米粒子104的吸收光谱，使该各子画素分别透射红、绿、蓝三色光线。
如图2所示，另一种彩色滤光片的子画素中的纳米粒子为核壳纳米粒子20。核壳纳米粒子是利用能隙大小不同的2种半导体或半导体化合物相包覆所制作的纳米粒子。该核壳纳米粒子20以能隙为3.7电子伏特(eV)的硫化锌材料203包覆能隙为2.5电子伏特的硫化镉材料201，该硫化锌材料203会阻绝该硫化镉材料201表面的电洞与周围介质直接接触，具有表面去活化功用，可提升该硫化镉材料201的荧光效率，故该核壳纳米粒子20的荧光效率较单一成分的硫化锌或硫化镉纳米粒子大。
下面介绍纳米级光阻材料的制造方法。因为纳米粒子的体积过小，在单独应用上不易，所以将纳米粒子做为第二相添加物，并以一般复合材料的制程将其混合在金属、高分子或陶瓷材料的基材中，则形成所谓的纳米复合材料，并以此来提高其机械及其它物理性质。
一种彩色光阻包含纳米高分子复合材料，该纳米高分子复合材料的制造方法包括如下步骤：
在硝酸镉水溶液(Cd(NO3)2H2O)中通入硫化氢气体或硫化钠水溶液(Na2S9H2O)；
在上述水溶液中加入可聚合型界面活性剂，即具有碳碳双键的界面活性剂；
上述步骤完成后，发生临场反应，如图3所示，由可聚合型界面活性剂320包覆着镉离子311的逆微胞310与由可聚合型界面活性剂320包覆着硫离子331的逆微胞330相撞(Collision)，发生扩散反应，可获得由可聚合型界面活性剂320包覆着硫化镉纳米粒子341的逆微胞340；
利用光聚合或者热聚合反应将界面活性剂单体聚合成高分子，将纳米粒子包覆于其中，形成纳米高分子复合材料。
上述制造方法属于逆微胞法。其中，通过控制加入的含水量可改变生成纳米粒子的粒径大小。含水量愈大，则生成的纳米粒子的粒径亦愈大。藉由光激发或光吸收来配置材料颜色，可控制所生成的纳米高分子复合材料的颜色。另外，上述制造方法中采用的光聚合或热聚合反应，类似负型光阻，因此可导入至光微影制程中，采用显影剂将未反应部分去除。
由于上述制造方法采用扩散反应，可避免纳米粒子因与外界接触而使得表面缺陷增加，而且纳米粒子不会产生聚集，因而，与现有技术的制造方法相比，根据上述制造方法所制得的纳米粒子的粒径更小，其纳米粒子的粒径大小为1-100nm。
如图4所示，当纳米粒子430完全分散的复合材料460受光410照射后，经吸收能量会放射出荧光450，由于光子一般不会交互作用，且因为没有电容、电阻效应，所以不会产生热能。另外，选用透明的高分子基材，可以减小高分子基材对纳米粒子的光学性能影响。因此，与现有技术相比，采用上述制造方法制作的彩色光阻来制作彩色滤光片时，可获得更好的光学效果。

Claims (10)

1.一种彩色光阻为纳米高分子复合材料，该纳米高分子复合材料的制造方法包括如下步骤：
在水溶液中加入金属盐，形成含有该金属离子的水溶液；
在该金属离子的水溶液中加入含有硫离子的物质；
在该金属离子的水溶液中加入可聚合型界面活性剂；
上述步骤完成后，发生扩散反应，生成该纳米粒子；
利用聚合反应将界面活性剂单体聚合成高分子，将纳米粒子包覆于其中，形成纳米高分子复合材料。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该金属盐是铝、钛、铬、镍、银、锌、钼、钽、钨、钯、铜、金、铂的一种或组合的金属盐。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该纳米粒子的粒径大小为1nm-100nm。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该可聚合型界面活性剂是碳碳双键的界面活性剂。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：通过控制加入的含水量改变纳米粒子的粒径大小。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：通过控制纳米粒子的粒径大小，使得光阻材料显现不同的色彩。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：藉由光激发或光吸收来配置光阻材料的色彩。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该聚合反应为光聚合反应或热聚合反应。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于：聚合反应后，未反应部分可藉由显影剂去除。
10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该制作纳米材料的方法为逆微胞法。
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