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一種含芴類光引發劑的感光性樹脂組合物及其應用的製作方法

2023-09-19 15:54:55

本發明屬於有機化學領域,具體涉及一種含芴類光引發劑的感光性樹脂組合物及其在製備彩色濾光片膜(rgb)、黑色矩陣(bm)、光刻膠、光間隔物(photo-spacer)、肋柵(rib)、溼膜及幹膜等中的應用。



背景技術:

在液晶顯示器等顯示裝置中,液晶層通常設於兩塊基板之間,每塊基板上配置相對向的電極,且在其中一塊基板的內側,在液晶層對面,配製有由紅色(r)、綠色(g)、藍色(b)及黑色等各像素形成的濾色層。其中,通常以設置矩陣的形式區分r、g、b各色的色重。

目前,生產濾色器的方法主要有染色法、印刷法、顏料分散法和陽極法,其中顏料分散法使用最為廣泛。顏料分散法是在透明基片上塗布含有著色材料的感光性樹脂組合物,然後進行圖像曝光、顯影和視情況需要的後固化,通過重複這些過程形成濾色器圖像。該方法得到的濾色器像素的定位精度和膜厚度精度高,具有優異的耐久性(如耐光性和耐熱性等),而且針孔缺陷少。

在濾色器製造中,bm通常以格子狀、條形狀或馬賽克狀配製在紅、綠、藍圖案之間,用以防止薄膜電晶體因漏光而出現故障或通過阻止各種顏色間的混色來提高對比度,而這就要求bm應具有較高的遮光性。因此,如何使用分散有遮光顏料或染料的感光性樹脂低成本地形成高效bm成為了研究的一個熱點。一般來說,需要通過增加膜厚度或提高遮光顏料或染料的含量來改善bm的遮光性,但在整個光波長區域都需要遮光性的情況下,這些措施易導致組合物的感光特性出現顯著障礙,主要表現為:在曝光部分與未曝光部分以及曝光底部出現交聯密度差;不溶於顯影液的顏料使顯影性降低,進而導致圖案的直線性降低,或圖案發生剝離,產生殘渣;等等。

目前常用為含有有咔唑或二苯硫醚為主體結構的肟酯類光引發劑的感光性組合物,但這類光引發劑成本較高,在一定程度上限制了其應用,因此,價格合適的光引發劑需要被開發。

發明概述

鑑於上述情況,本發明的目的在於提供一種新的感光性樹脂組合物,它具有成本相對較低的優點,並且具有良好的曝光靈敏度(即,高感光度)和顯影性,在體系含有高含量遮光劑或曝光劑量很低的情況下,固化後圖案完整且顯影清晰,解析度高,與基板密合性優異。

為了實現上述目的,採用如下技術方案。

一種感光性樹脂組合物,其特徵在於,包含下列組分:

(a)自由基聚合性化合物;

(b)光引發劑,該光引發劑選自式(i)或式(ii)所示的芴類化合物為主體結構化合物或其衍生化合物中的至少一種:

其中,

a代表氫、滷素、硝基、c1-c10的直鏈或支鏈烷基、c3-c10的烷基環烷基、c4-c10的烷基環烷基或環烷基烷基,a中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代;

x代表連接符或羰基;

r1代表氫、滷素、c1-c20的直鏈或支鏈烷基、c4-c20的環烷基烷基或c2-c20的鏈烯基,r1中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代,r1之間能夠成環;

r2和r3相互獨立地表示c1-c20的直鏈或支鏈烷基、c3-c20的環烷基、c4-c20的環烷基烷基或c4-c20的烷基環烷基,r2和r3中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代;

r4和r5相互獨立地表示c1-c20的直鏈或支鏈烷基、c3-c20的環烷基、c4-c20的環烷基烷基或c4-c20的烷基環烷基,r4和r5中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代,且r4和r5彼此相連以形成環;

r6表示羥基、n-嗎啉基或n-二烷基光活性基團;

(c)任選地(optionally),著色劑。

(d)任選地(optionally),鹼溶性樹脂

本發明的聚合性組合物可以與鹼可溶性樹脂混合併用,鹼溶性樹脂(d)只要是起到粘合劑的作用,在形成圖像圖案時對於顯影處理工序中使用的顯影液優選可溶性鹼性顯影液,優選作為含羧基共聚物的鹼可溶性樹脂、特別優選具有1個以上羧基的烯屬不飽和單體和其他可共聚的烯屬不飽和單體的共聚物。

本發明的另一個目的在於提供上述感光性樹脂組合物在製備彩色濾光片膜、黑色矩陣、光間隔物、肋柵和幹膜用光刻膠中的應用。

本發明所述的感光性樹脂組合物中各組分組配合理,組合物具有非常高的感光度,在很低的曝光劑量下就可以很好的交聯固化,且固化效果極佳。由該組合物製成的膜邊緣平整無缺陷,沒有浮渣,圖案完整清晰,且硬度高。製成的濾光片光學透明度高,不漏光,在很低的曝光劑量下完成製作,並且精度好、平坦、耐久。

發明詳述

本發明的上述感光性樹脂組合物具有高感光度和良好的顯影性,解析度高且與基板密合性優異,非常適合用以製備高遮光性的黑色矩陣、高精細且高品質的濾色器和液晶顯示裝置,並且也能夠在光間隔物和肋柵等方面得到應用。

本發明的感光性樹脂組合物包含組分(a)、(b)以及任選的組分(c)、(d),以下將對各組分進行更加詳細的說明。

本發明的感光性樹脂組合物中,組分(a)為具有可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的化合物或/和環氧化合物。所謂具有可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的化合物只要是在分子中具有至少一個以上可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的化合物,上述化合物可以具有單體、低聚物、聚合物等化學形態。

作為這種具有可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的化合物的例子可舉出丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸等不飽和羧酸及其鹽、酯、氨基甲酸酯、醯胺和酸酐,丙烯腈,苯乙烯,乙烯基醚,還有各種不飽和聚酯、不飽和聚醚、不飽和聚醯胺、不飽和聚氨酯等自由基聚合性化合物,本發明並不限於此。

進一步的,本發明所述的丙烯酸類化合物可列舉如下化合物:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸二環戊烯基氧乙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸-2-羥基-3-氯丙酯、丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸-2-羥基-3-烯丙氧基丙酯、2-丙烯醯氧基乙基-2-羥基丙基鄰苯二甲酸酯、丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯、1,3-丁二醇甲基醚丙烯酸酯、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸-β-羧基乙酯、琥珀酸單丙烯醯氧基乙酯、ω-羧基聚己內酯單丙烯酸酯、三甲基甲矽烷氧基乙基丙烯酸酯、二苯基-2-丙烯醯氧基乙基磷酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、雙酚a二丙烯酸酯、eo改性雙酚a二丙烯酸酯、po改性雙酚a二丙烯酸酯、氫化雙酚a二丙烯酸酯、eo改性氫化雙酚a二丙烯酸酯、po改性氫化雙酚a二丙烯酸酯、雙酚f二丙烯酸酯、eo改性雙酚f二丙烯酸酯、po改性雙酚f二丙烯酸酯、eo改性四溴雙酚a二丙烯酸酯、三環癸烷二羥甲基二丙烯酸酯、甘油po改性三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯單丙酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯等。

進一步的,本發明所述的甲基丙烯酸類化合物可列舉如下化合物:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸-2-己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸十八烷酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸二環戊烯酯、甲基丙烯酸二環戊烯基氧乙酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基-3-氯丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯、甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸-2,2,3,3-四氟丙酯、甲基丙烯酸-1h-六氟異丙酯、甲基丙烯酸-2-甲氧基乙酯、1,3-丁二醇甲基醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸丁氧基乙酯、甲氧基三乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇#400甲基丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇甲基丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-乙基己基卡必醇酯、甲基丙烯酸四氫糠酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯單丙酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯等。

進一步的,本發明所述的還可列舉烯丙基縮水甘油醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、異氰尿酸三烯丙酯、丙烯醯胺、n-羥甲基丙烯醯胺、二丙酮丙烯醯胺、n,n-二甲基丙烯醯胺、n,n-二乙基丙烯醯胺、n-異丙基丙烯醯胺、丙烯醯基嗎啉、苯乙烯、對羥基苯乙烯、對氯苯乙烯、對溴苯乙烯、對甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、單氯醋酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、己二酸二乙烯酯等。

本發明的自由基聚合性化合物(a)可以僅使用一種,為了提高期望的特性也可以按任意比率混合兩種或兩種以上而使用。

組分(a)在感光性樹脂組合物中的用量可以是0.1-100質量份,優選為30-80質量份,更優選為40-70質量份。

本發明使用的組分(b)光引發劑選自式(i)或式(ii)所示芴類化合物和以式(i)或式(ii)所示化合物為主體結構的衍生化合物中的至少一種。該光引發劑可以僅由式(i)或式(ii)所示芴類化合物或以其為主體結構的衍生化合物構成,也可以是兩類化合物的組合。

進一步的,本發明所述的式(i)所示的化合物中:

其中,

a代表氫、滷素、硝基、c1-c10的直鏈或支鏈烷基、c3-c10的烷基環烷基、c4-c10的烷基環烷基或環烷基烷基,a中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代;

x代表連接符或羰基;

r1代表氫、滷素、c1-c20的直鏈或支鏈烷基、c4-c20的環烷基烷基或c2-c20的鏈烯基,r1中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代,r1之間能夠成環;

r2和r3相互獨立地表示c1-c20的直鏈或支鏈烷基、c3-c20的環烷基、c4-c20的環烷基烷基或c4-c20的烷基環烷基,r2和r3中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代;

r4和r5相互獨立地表示c1-c20的直鏈或支鏈烷基、c3-c20的環烷基、c4-c20的環烷基烷基或c4-c20的烷基環烷基,r4和r5中的-ch2-能夠被o、n、s或c(=o)所取代,且r4和r5彼此相連以形成環;

r6表示羥基、n-嗎啉基或n-二烷基光活性基團;

作為優選方案,式(i)或式(ii)所示芴類化合物包括下列結構所示的化合物:

上述以式(i)或式(ii)所示化合物為主體結構的衍生化合物是指在保持式(i)或式(ii)化合物主體結構不變的前提下,通過其支鏈取代或彼此連接而得到的衍生物。在本發明中作為光引發劑使用時,所述以式(i)或式(ii)所示化合物為主體結構的衍生化合物是如下式(iii)、(iv)、(v)、(vi)、(viii)所示的化合物:

其中,m表示r1、r2、r3、r4、r5二聚化而形成的連接基團,m為空、c1-c24的直鏈或支鏈亞烷基、c6-c36的亞芳基或亞雜芳基,m中的-ch2-任選地被硫、氧、nh或羰基所取代,氫原子任選地被oh或no2所取代。

示例性地,上述衍生化合物可以是下列結構的化合物:

化合物31

化合物32

化合物33

化合物34

化合物35

組分(b)在感光性樹脂組合物中的用量優選為1-5質量份。

本發明的感光性樹脂組合物可進一步含有組分(c)著色劑。非限制性地,通過含有著色劑,本發明的組合物可用於形成液晶顯示器的濾色器;並且在以遮光劑作為著色劑時,組合物可用於形成顯示裝置的濾色器中的黑底顯像管。

本發明對於組分(c)著色劑的種類沒有特別限定,可以是顏色指數(colorindex)(c.i.;thesocietyofdyersandcolourists社發行)中被分類成顏料(pigment)的那些化合物,優選具有下述c.i.序號的著色劑,如:

c.i.顏料黃1(以下由於「c.i.顏料黃」是相同的所以僅記載序號)、3、11、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、55、60、61、65、71、73、74、81、83、86、93、95、97、98、99、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、166、167、168、175、180、185;

c.i.顏料橙1(以下由於「c.i.顏料橙」是相同的所以僅記載序號)、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、55、59、61、63、64、71、73;

c.i.顏料紫1(以下由於「c.i.顏料紫」是相同的所以僅記載序號)、19、23、29、30、32、36、37、38、39、40、50;

c.i.顏料紅1(以下由於「c.i.顏料紅」是相同的所以僅記載序號)、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、155、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、192、193、194、202、206、207、208、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、243、245、254、255、264、265;

c.i.顏料藍1(以下由於「c.i.顏料藍」是同樣的所以僅記載序號)、2、15、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66;

c.i.顏料綠7、c.i.顏料綠36、c.i.顏料綠37;

c.i.顏料棕23、c.i.顏料棕25、c.i.顏料棕26、c.i.顏料棕28;

c.i.顏料黑1、c.i.顏料黑7。

在選用遮光劑作為著色劑時,優選使用黑色顏料作為遮光劑。作為黑色顏料,可列舉:炭黑,鈦黑(titaniumblack),銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣、銀等的金屬氧化物、複合氧化物、金屬硫化物、金屬硫酸鹽或金屬碳酸鹽等。這些黑色顏料中,優選使用具有高遮光性的炭黑,可以是槽法炭黑、爐法炭黑、熱裂炭黑、燈煙炭黑等常見炭黑,優選使用遮光性優異的槽法炭黑;還可使用樹脂塗覆炭黑。此外,為了調整炭黑的色調,可適宜添加上面列出的有機顏料作為輔助顏料。實踐表明,即使本發明的感光性樹脂組合物中使用遮光性高的黑色顏料,也能夠表現出非常好的顯影性和圖案完整性。

組分(c)在感光性樹脂組合物中的用量為0-50質量份,優選為5-40質量份。

本發明的聚合性組合物可以與鹼可溶性樹脂混合併用,鹼溶性樹脂(d)只要是起到粘合劑的作用,在形成圖像圖案時對於顯影處理工序中使用的顯影液優選可溶性鹼性顯影液,優選作為含羧基共聚物的鹼可溶性樹脂、特別優選具有1個以上羧基的烯屬不飽和單體(以下簡稱「含羧基不飽和單體」(p))和其他可共聚的烯屬不飽和單體(以下簡稱「共聚性不飽和單體」(q))的共聚物(以下簡稱「含羧基共聚物」(r))。

作為含羧基不飽和單體可列舉如下化合物:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、桂皮酸等不飽和單羧酸類;馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、衣康酸酐、檸康酸、檸康酸酐、中康酸等不飽和二羧酸或其酸酐類;三元以上的不飽和多元羧酸或其酸酐類;琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)、琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)、鄰苯二甲酸單(2-丙烯醯氧基乙基)、鄰苯二甲酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)等二元以上的多元羧酸的單[(甲基)丙烯醯氧基烷基]酯類;ω-羧基聚己內酯單丙烯酸酯、ω-羧基聚己內酯單甲基丙烯酸酯等在兩末端具有羧基和羥基的聚合物的單(甲基)丙烯酸酯類等。

另外,作為共聚性不飽和單體可舉出例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、鄰乙烯基甲苯、間乙烯基甲苯、對乙烯基甲苯、對氯苯乙烯、鄰甲氧基苯乙烯、間甲氧基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、鄰乙烯基苄基甲醚、間乙烯基苄基甲醚、對乙烯基苄基甲醚、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚等芳香族乙烯基化合物,茚、1-甲基茚等茚類丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等不飽和羧酸縮水甘油酯類,醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等羧酸乙烯酯類,乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、烯丙基縮水甘油醚等不飽和醚類,丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、氰化乙烯叉等氰化乙烯基化合物,丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、α-氯丙烯醯胺、n-2-羥乙基丙烯醯胺、n-2-羥乙基甲基丙烯醯胺等不飽和醯胺類,馬來醯亞胺、n-苯基馬來醯亞胺、n-環己基馬來醯亞胺等不飽和醯亞胺類,1,3-丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等脂肪族共軛二烯類,聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸正丁酯、聚甲基丙烯酸正丁酯、聚矽氧烷等聚合物分子鏈的末端具有單丙烯醯基或單甲基丙烯醯基的大分子單體類等。這些共聚性不飽和單體可以單獨使用或者混合2種以上而使用。

本發明中優選的含羧基共聚物(以下稱為「含羧基共聚物(r)」)是將(p)和(q)聚合而得;所述(p)是以丙烯酸和/或甲基丙烯酸作為必要成分,根據情況進一步含有選自琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)、琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)、ω-羧基聚己內酯單丙烯酸酯和ω-羧基聚己內酯單甲基丙烯酸酯中的至少1種化合物的含羧基不飽和單體成分;所述(q)是選自苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、甘油單丙烯酸酯、甘油單甲基丙烯酸酯、n-苯基馬來醯亞胺、聚苯乙烯大分子單體和聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體中的至少1種。

作為含羧基共聚物(r)的具體例可舉出(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/聚苯乙烯大分子單體共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/聚苯乙烯大分子單體共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚苯乙烯大分子單體共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體共聚物、甲基丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/n-苯基馬來醯亞胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/n-苯基馬來醯亞胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸單[2-(甲基)丙烯醯氧基乙基]/苯乙烯/(甲基)丙烯酸烯丙酯/n-苯基馬來醯亞胺共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/甘油單(甲基)丙烯酸酯/n-苯基馬來醯亞胺共聚物、(甲基)丙烯酸/ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/甘油單(甲基)丙烯酸酯/n-苯基馬來醯亞胺共聚物等含羧基共聚物分子中存在的取代基還可以由其他材料進行修飾。

本發明中,鹼可溶性樹脂(d)可以單獨使用或者混合2種以上而使用。

組分(d)在感光性樹脂組合物中的用量為0-80質量份,優選為20-60質量份。

根據產物應用需要,該組合物中還可根據需要添加一種或多種大分子或高分子化合物來提高組合物在使用過程中的應用性能,這種大分子或高分子化合物可以是多元醇或聚酯多元醇,也可選擇性的加入不含有反應官能團的聚合物,這些聚合物通常是含有酚羥基、羥基等酸性官能團的樹脂,也可和其他光引發劑搭配使用。

另外在本發明的感光性樹脂組合物中還可選擇性地加入本領域中常用的其它助劑,包括但不限于敏化劑、分散劑、表面活性劑、溶劑等。

本發明的聚合性組合物在聚合反應時通過賦予紫外線、可見光線、近紅外線等、電子束等產生的能量而聚合,可以得到作為目標的聚合物。作為賦予能量的光源,優選具有在250nm至450nm的波長區域中發光的主波長的光源。作為具有在250nm至450nm的波長區域中發光的主波長的光源的例子,可以舉出超高壓汞燈、高壓汞燈、中壓汞燈、汞氙燈、金屬滷化物燈、大功率金屬滷化物燈、氙燈、脈衝發光氙燈、氘燈、led燈、螢光燈、nd-yag3倍波雷射、he-cd雷射、氮雷射、xe-cl準分子雷射、xe-f準分子雷射、半導體激發固體雷射等各種光源。

將各組分按量稱取後混合均勻,即可獲得本發明的感光性樹脂組合物,這對於本領域技術人員來說屬於公知的常規性技術。

本發明的目的還在於提供上述感光性樹脂組合物在製備彩色濾光片膜、黑色矩陣、光間隔物、肋柵和幹膜用光刻膠中的應用。

利用感光性樹脂組合物通過光固化和光刻工藝製備rgb、bm、光間隔物等的技術已經為本領域的技術人員所熟知。通常包括以下步驟:

i)將感光性樹脂組合物溶解在合適的有機溶劑中,混合均勻,獲得液狀組合物;

ii)利用塗布機,例如旋轉塗布機、繞線棒塗布機、軸塗布機或噴塗布機等,將液狀組合物均勻塗布在基板上;

iii)進行前烘烤乾燥,除去溶劑;

iv)將掩膜板附在樣品上進行曝光,隨後顯影除去未曝光區域;

v)進行後烘烤,得到具有所希望形狀的光致抗蝕劑幹膜。

含有黑色顏料的光致抗蝕劑膜就是黑色矩陣bm,含有紅、綠、藍色顏料的光致抗蝕劑膜就是對應的r、g、b光阻。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明作進一步詳細說明,但不應將其理解為對本發明保護範圍的限制。

製備實施例

按照表1所列配方,配製實施例1-8和比較例1-4的感光性樹脂組合物。其中,比較例1-4中的光引發劑a1-a4的結構如下所示:

表1

註:以上均為質量份

將依照表1所示配方配製好的感光性樹脂組合物溶解在100質量份的溶劑丙二醇單甲醚醋酸酯(pgmea)中,混合均勻,形成液態組合物;

利用旋轉塗布機將液態組合物塗覆在玻璃基板上,然後在100℃下乾燥5min除去溶劑,形成膜厚為10μm的塗膜;為獲得上述厚度的塗膜,塗覆過程可以是一次完成也可以分多次進行;

將帶有塗膜的基板冷卻至室溫,附上掩膜板,採用led光源(依瓦塔leduv固化照射裝置,最大照射強度400mw/cm2),通過掩膜板的縫隙在370-420nm波長的紫外線照射下對塗膜進行曝光;

在25℃溫度下,使用1%的naoh水溶液顯影,再用超純水洗滌,風乾;

最後,在240℃的烘箱中後烘烤30min,得到掩膜板轉移的圖案。

性能評價

1、曝光靈敏度評價

將在曝光步驟中光輻照區域顯影后殘膜率在90%或以上的最小曝光量評價為曝光需求量,曝光需求量越小表示靈敏度越高。

2、顯影性和圖案完整性評價

用掃描電子顯微鏡(sem)觀察基板上圖案,以評價顯影性和圖案完整性。

顯影性根據以下標準評價:

○:在未曝光部分未觀察到殘留物;

◎:在未曝光部分觀察到少量殘留物,但殘留量可以接受;

●:在未曝光部分觀察到明顯殘留物。

圖案完整性根據以下標準評價:

△:沒有觀察到圖案缺陷;

□:觀察到小部分圖案有些許缺陷;

▲:明顯觀察到許多圖案缺陷。

3、硬度評價

參照gb/t6739-1996《塗膜硬度鉛筆測定法》進行評價。使用塗膜鉛筆劃痕硬度儀,觀察漆膜劃痕痕跡,以未見劃痕的鉛筆為塗膜的鉛筆硬度。

4、附著力評價

參照gb9286-88《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》,通過劃格實驗方法評價塗膜附著力好壞。根據破壞程度分為0-5級(共6個等級),其中最好為0級,膜面沒有任一個小格脫落;5級為極差,膜面產生了嚴重的剝落。

評價結果如表2中所示。

表2

從表2的結果可以看出,實施例1-8的組合物所製得的濾光片光阻具有很好的顯影性和圖案完整性,附著力及硬度方面也非常優異,而比較例1-4在這些方面明顯存在不足。需要特別注意的是,實施例1-8的曝光劑量均不高於70mj/cm2,遠遠低於比較實施例1-4,表現出了極其優異的感光靈敏度。

綜上所述,本發明的感光性樹脂組合物表現出了非常優異的應用性能,具有廣闊的應用前景。

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