TWI468877B

TWI468877B - 顯影液

Info

Publication number: TWI468877B
Application number: TW98110503A
Authority: TW
Inventors: Der Pin Jang; Hsing Chia Wang
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2015-01-11
Also published as: TW201035700A

Description

顯影液

本發明是有關於一種顯影液，且特別是有關於一種具有較佳顯影能力的顯影液。

隨著彩色液晶顯示器(liquid crystal display)等辦公器材的市場需求日漸擴大，在彩色濾光片(color filter)的製作技術上亦趨多樣化。如染色法、印刷法、電鍍法以及分散法等的彩色濾光片的製作技術皆被陸續開發，而其中又以染色法為主流。

一般來說，染色法是先將具有感光性的水溶性光阻劑圖案化，然後經過染色、固定及防污處理等程序後即可得到紅、藍以及綠的畫素。對於光阻劑的圖案化步驟來說，通常須經過預烘、曝光、顯影以及後烘等步驟，而圖案的形成是否能達到預期的完整性，除了光阻劑本身的材料特性之外，還需要搭配適當的顯影液。

在目前的技術中，於製作彩色濾光片的過程中所使用的顯影液為氫氧化鉀水溶液、碳酸鈉水溶液或碳酸鈉和碳酸氫鈉混合水溶液等。由於鹼性水溶液吸收大氣中的二氧化碳氣體後容易劣化，所以由碳酸鈉和碳酸氫鈉混合所形成的緩衝水溶液已成為目前的主流。

為了因應顯示器色彩飽和度的要求不斷提昇，感光性光阻劑組成中的分散顏料的比例也隨之提高。然而，由於分散顏料在顯影過程不易除去，因此造成顯影液不能完全除去不需要的塗膜。意即，在非畫素圖案區域中會產生殘留粒子、未溶解物或表面污染等，甚至產生無法形成畫素圖案的問題。此外，由於顯影液無法順利溶解塗膜，因此造成塗膜產生片狀或較大顆粒形式的剝落，導致了濾心阻塞且縮短了濾心的使用壽命。

有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種顯影液，其具有較佳的顯影能力，且可以節省生產成本及運送成本。

本發明提出一種顯影液，其包括鹼金屬碳酸鹽、鹼金屬碳酸氫鹽、水以及由式(1)表示的第一界面活性劑，

其中，n為4至12的整數；m為1至4的整數。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之第一界面活性劑的使用量相對於100重量份的水例如介於0.1重量份至20重量份之間。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之鹼金屬碳酸鹽的使用量相對於100重量份的水例如介於0.1重量份至10重量份之間。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之鹼金屬碳酸氫鹽的使用量相對於100重量份的水例如介於0.1重量份至10重量份之間。

依照本發明實施例所述之顯影液，更可以包括由式(2)表示的第二界面活性劑，

其中，R₁ 、R₂ 與R₃ 分別為氫原子、甲基、乙基或特丁基；M為鈉離子或鉀離子。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之第二界面活性劑的使用量相對於100重量份的水例如介於0.1重量份至10重量份之間。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之鹼金屬碳酸鹽例如為碳酸鈉或碳酸鉀。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之鹼金屬碳酸氫鹽例如為碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之顯影液例如應用於感光性樹脂組成物(photosensitive resin composition)。

依照本發明實施例所述之顯影液，上述之感光性樹脂組成物例如為彩色濾光片中的顏料分散型彩色光阻劑(pigment dispersed color resists，PDCR)。

由於本發明的顯影液中含有由式(1)表示的非離子性界面活性劑與由式(2)表示的離子性界面活性劑，因此可以具有良好的顯影效果以形成具有明顯直線且無側蝕(undercut)的圖案，且可以製備出高濃度的顯影液，以節省生產成本及運送成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明的顯影液包含了鹼金屬碳酸鹽、鹼金屬碳酸氫鹽、水以及由式(1)表示的第一界面活性劑，

其中，n為4至12的整數；m為1至4的整數。上述由式(1)表示的第一界面活性劑為非離子性界面活性劑。由於本發明的顯影液含有由式(1)表示的第一界面活性劑，因此可以具有較佳的顯影能力而形成具有明顯直線且無側蝕(undercut)的圖案。重要的是，當n小於4時，由於界面活性劑的親水性不足，因此無法顯現界面活性劑的特性；當n大於12時，則會導致顯影液的顯影速度過慢而殘留不需要的光阻塗膜。因此，在本發明中，n為4至12的整數。

此外，當顯影液的pH值小於9時，在顯影過程中容易產生殘膜，且當顯影過程超過12時會造成曝光固化區域的光阻膜缺落或整片剝落。因此，由鹼金屬碳酸鹽和鹼金屬碳酸氫鹽所構成的顯影液的pH值以9至12為佳，且9.5至10.5為最佳。鹼金屬碳酸鹽例如為碳酸鈉或碳酸鉀。鹼金屬碳酸氫鹽例如為碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。

另外，對於習知的顯影液來說，當顯影液製備完成後，一般會先將顯影液稀釋為10倍以進行顯影製程。為了節省生產成本及運送成本，本發明的顯影液還可以包含由式(2)表示的第二界面活性劑，

其中，R₁ 、R₂ 與R₃ 分別為氫原子、甲基、乙基或特丁基；M為鈉離子或鉀離子。上述由式(2)表示的第二界面活性劑為離子性界面活性劑。詳細地說，由於本發明使用由式(2)表示的第二界面活性劑，因此可以將顯影液中的鹼金屬碳酸鹽和鹼金屬碳酸氫鹽的溶解度大幅度地提昇，以製備出高濃度的顯影液。如此一來，當高濃度的顯影液製備完成之後，可以將本發明的顯影液稀釋至50倍，以達到節省生產成本及運送成本的目的。此外，R₁ 、R₂ 和R₃ 為氫原子或甲基時為佳，且氫原子為最佳。

特別一提的是，當本發明的顯影液同時含有由式(1)表示的第一界面活性劑與由式(2)表示的第二界面活性劑時(即顯影液同時含有非離子性界面活性劑與離子性界面活性劑)，不僅可以具有較佳的顯影能力，且可以製備出高濃度的顯影液。此時，相對於100重量份的水來說，第一界面活性劑的使用量例如介於0.1重量份至20重量份之間；鹼金屬碳酸鹽的使用量例如介於0.1重量份至10重量份之間；鹼金屬碳酸氫鹽的使用量例如介於0.1重量份至10重量份之間；第二界面活性劑的使用量例如介於0.1重量份至10重量份之間。

再者，本發明的顯影液可以應用於液晶顯示器中製造彩色濾光片的顏料分散型彩色光阻劑。當然，本發明的顯影液也可以應用於液晶顯示器中的黑矩陣(black matrix)製程或其他顯影製程。換句話說，在液晶顯示器的製程中，只要是感光性樹脂組成物皆可使用本發明的顯影液來進行顯影。

對於上述的顏料分散型彩色光阻劑來說，其中的顏料可為熟知的各種無機顏料或有機顏料。無機顏料例如為有機金屬氧化物或如金屬錯鹽等的金屬化合物。依色彩係數(color index，C.I.)舉例如下：

C.I.黃色顏料83、110、138、139、150、155；

C.I.橙色顏料24、71；

C.I.紫色顏料192338；

C.I.紅色顏料48：2、48：3、48：4、104、122、177、190、202、206、207、209、216、224、254；

C.I.藍色顏料15：3、15：4、15：6、22、60；

C.I.綠色顏料7、36；

C.I.棕色顏料23、25；

C.I.黑色顏料1、7；

上述的顏料可單獨使用或兩種以上混合使用，並且可視需要與分散劑混合使用。

以下將以實驗例來對本發明的顯影液作說明。

實驗例

首先，在10cm×10cm的四方形鹼玻璃基板的表面上形成防止鈉離子溶出的SiO₂ 。然後，在鹼玻璃基板上形成70μm×70μm的圖案化遮光層。接著，將顏料分散光阻劑以旋轉塗佈的方式形成2.0μm的塗膜，並將所得的塗膜在90℃下預先烘烤3分鐘以及風乾6分鐘，以得到乾燥塗膜。而後，將此塗膜平行置於光罩下2μm處，用高壓水銀燈透過光罩以100mj/cm² 的紫外線曝曬。繼之，將所得的塗膜基板，依表一至表三中所示的顯影液進行顯影。

顯影液的使用方法

首先，將顯影液以水稀釋為10倍重量份至50倍重量份。然後，將稀釋後的顯影液填充至小型顯影機顯影液儲槽，並加壓噴灑至上述所得的塗膜基板而顯影，或者可以利用手動方式，緩緩搖動塗膜基板並浸漬於顯影液中而顯影。

在本實驗例中，將顯影液以水稀釋至30倍重量份，並以小型顯影機加壓噴灑顯影。當顯影後若可得到無明顯殘留、缺落的圖案，則將此顯影液評估為良好。

表一為實驗例1至實驗例4，其使用紅色光阻劑(捷時雅株式會社製)。表二為實驗例5至實驗例8其使用高對比綠色光阻劑(捷時雅株式會社製)。表二為實驗例9至實驗例12其使用高對比藍色光阻劑(東洋油墨株式會社製)。

由上述實驗結果可知，使用同時含有鹼金屬碳酸鹽、鹼金屬碳酸氫鹽、非離子界面活性劑(由式(1)表示)與離子界面活性劑(由式(2)表示)的顯影液可以得到良好的顯影效果，且可以形成具有明顯直線且無側蝕(undercut)的圖案。

綜上所述，由於本發明的顯影液中含有由式(1)表示的界面活性劑，因此可以具有良好的顯影效果，以在顯影製程中得到具有明顯直線且無側蝕(undercut)的圖案。

此外，由於本發明於顯影液中加入由式(2)表示的界面活性劑，因此可以製備出高濃度的顯影液，使得在顯影製程中可將顯影液作高倍數的稀釋，以達到節省生產成本及運送成本的目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種顯影液，包括：一鹼金屬碳酸鹽；一鹼金屬碳酸氫鹽；一水；一第一界面活性劑，由式(1)表示；以及一第二界面活性劑，由式(2)表示其中，n為4至12的整數；m為1至4的整數；R₁ 、R₂ 與R₃ 分別為氫原子、甲基、乙基或特丁基；M為鈉離子或鉀離子，且其中相對於100重量份的水，該鹼金屬碳酸鹽的使用量介於4至5重量份之間，該鹼金屬碳酸氫鹽的使用量介於1至2重量份之間，該第一界面活性劑的使用量介於10至11重量份之間，該第二界面活性劑的使用量介於4至5重量份之間。
如申請專利範圍第1項所述之顯影液，其中該鹼金屬碳酸鹽包括碳酸鈉或碳酸鉀。
如申請專利範圍第1項所述之顯影液，其中該鹼金屬碳酸氫鹽包括碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
如申請專利範圍第1項所述之顯影液，其中該顯影液應用於一感光性樹脂組成物。
如申請專利範圍第4項所述之顯影液，其中該感光性樹脂組成物包括彩色濾光片中的顏料分散型彩色光阻劑。