專利名稱：液晶顯示器用彩色濾光片的紅色光阻組合物及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器用彩色濾光片的顏料光阻組合物，特別涉及液晶顯示器用彩色濾光片的紅色光阻組合物。
背景技術(shù)：
隨著彩色液晶顯示裝置的迅速普及，對顯示器色彩顯示的要求不斷提高。一般彩色液晶顯示裝置包括彩色濾光片基板和薄膜晶體管(TFT)基板對置而設(shè)置1-10μm的間隙部分，在該間隙部分填充液晶材料，用環(huán)氧樹脂等密封材料將其周邊密封的結(jié)構(gòu)。
彩色濾光片的結(jié)構(gòu)如下在透明玻璃基板上依次形成1)為了防止光泄漏的黑矩陣；2)實(shí)現(xiàn)彩色顯示的紅綠藍(lán)三原色；3)保護(hù)膜(此工藝可選擇)，其作用是保護(hù)像素部并使濾光片平滑的作用。
在彩色濾光片基板和薄膜晶體管基板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有取向膜，在對置的間隙內(nèi)部分散著隔離物。然后，通過控制液晶層的光透過率及彩色濾光片的各像素，最終獲得彩色顯示。
傳統(tǒng)的彩色濾光片用的顏料光阻所含的丙烯酸酯光固化體系，由于其自由基聚合機(jī)理受氧阻聚作用明顯，在聚合過程中往往要求氮?dú)獾榷栊员Ｗo(hù)氛圍，或設(shè)置氧氣隔斷膜，使工藝過程復(fù)雜，增加額外的成本與要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種光敏度高，聚合速度快，抗氧阻聚性好的紅色光阻組合物。本發(fā)明通過對傳統(tǒng)丙烯酸酯光固化體系的改進(jìn)，采用自由基聚合、陽離子聚合共存的復(fù)合聚合機(jī)制，使光阻組合物的光敏性增強(qiáng)，聚合速度加快，抗氧阻聚能力提高，得到在曝光過程中不需要特殊處理措施的彩色光阻組合物，從而消除氧氣對聚合過程的阻礙作用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種紅色光阻組合物，包括以下組分組分 重量百分比紅顏料 5％～5 5％光活性聚合物 10％～40％光活性單體 5％～55％溶劑 5％～55％光引發(fā)劑 0.5％～15％分散劑 0.5％～15％添加劑 0％～5％所述光活性聚合物為產(chǎn)生自由基聚合和陽離子聚合的復(fù)合物。
在上述紅色光阻組合物中，其各組分的優(yōu)選重量百分比為所述紅顏料的重量百分比為15％～35％；所述光活性聚合物的重量百分比為15％～25％；所述光活性單體的重量百分比為20％～35％；所述溶劑的重量百分比為10％～25％；所述光引發(fā)劑的重量百分比為2％～8％；所述分散劑的重量百分比為2％～10％。
所述紅顏料為紅色顏料、黃色顏料或橙色顏料其中之一或兩種以上組合。
所述產(chǎn)生自由基聚合和陽離子聚合的復(fù)合物包含多硫醇-多烯烴低聚物。
所述多硫醇-多烯烴低聚物中多硫醇為丙三硫醇、三巰基甲基丙烷、三丙二醇二-(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四-(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三-(3-巰基丙酸酯)和丙三醇三-(3-巰基丙酸酯)其中之一或兩種以上組合；多硫醇-多烯烴低聚物中多烯烴低聚物為異氰脲酸三烯丙基酯、三羥甲基丙烷三烯丙基醚和C1～C4烷基降冰片烯甲酸酯其中之一或兩種以上組合。
所述光活性單體為含有乙烯基醚類化合物。
所述光引發(fā)劑為苯乙酮系、?；⒀趸?、芳香酮類、芳香硫鎓鹽、碘鎓鹽和茂鐵鹽其中之一或兩種以上組合。
本發(fā)明還提供了一種彩色濾光片，其中包含上述紅色光阻組合物。
本發(fā)明還提供一種液晶顯示器，其中包含上述彩色濾光片。
如上所述紅色光阻組合物的應(yīng)用，其中將紅色光阻組合物混合均勻通過旋轉(zhuǎn)涂布、印刷或噴墨的方法涂敷在潔凈的基板上；然后將涂好的基板在70～100℃干燥5～10分鐘；再用紫外光曝光，照度為100～250mJ/cm2，曝光后的涂層在顯像液中浸泡1～3分鐘，顯像液是氫氧化鈉或碳酸鈉溶液；最后在200～250℃烘爐中烘烤60～80分鐘，即可得到所要像素圖形。
本發(fā)明通過對傳統(tǒng)丙烯酸酯光固化體系的改進(jìn)，采用多硫醇-多烯烴低聚物及其與其它成分的組合物，使其自由基聚合和陽離子聚合共存，充分提高了該紅色光阻組合物的抗氧固化能力，同時(shí)減小了由于顏料對紫外光的吸收作用而對光敏度的影響。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心內(nèi)容是分別采用了兩種聚合機(jī)制和兩種光引發(fā)機(jī)制。以下進(jìn)行詳細(xì)的說明。
本發(fā)明所使用的紅顏料，是一種紅色顏料或者多種紅色顏料的混合物，或是紅色顏料與其他顏料的組合物，或是其它顏料的組合物，如黃色顏料、橙色顏料。該紅顏料占該紅色光阻組合物的質(zhì)量的5～55％，優(yōu)選為15～35％。
可以列舉的紅色顏料以苝系、喹吖啶酮以及吡咯并吡咯類為主如P.R.122，P.R.123，P.R.177，P.R.179，P.R.190，P.R.202，P.R.210，P.R.224，P.R.254，P.R.255，P.R.264，P.R.270，P.R.272，P.R.122。
黃色顏料如偶氮型、偶氮縮合型以及雜環(huán)類P.Y.1，P.Y.12，P.Y.3，P.Y.13，P.Y.83，P.Y.93，P.Y.94，P.Y.95，P.Y.109，P.Y.126，P.Y.127，P.Y.138，P.Y.139，P.Y.139，P.Y.147，P.Y.150，P.Y.174，P.Y.180。
橙色顏料如偶氮類、吡唑酮類、聯(lián)苯胺類顏料P.O.5，P.O.13，P.O.16，P.O.34，P.O.36，P.O.48，P.O.49，P.O.71，P.O.73。
本發(fā)明所使用的光活性聚合物是可發(fā)生自由基聚合和陽離子聚合的復(fù)合物，具體可以為多硫醇-多烯烴低聚物與聚氨酯丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂與苯乙烯的共聚物、雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯、或聚硅氧烷樹脂的組合物。該光活性聚合物含量為該紅色光阻組合物的質(zhì)量的10～40％，含量低于10％可能出現(xiàn)固化不完全，交聯(lián)后膜層致密性差；高于40％可能導(dǎo)致光阻組合物的粘度過大，不適于后續(xù)的旋轉(zhuǎn)涂布工序，并有可能影響光阻組合物的解析性能。含量優(yōu)選為15～25％。
其中多硫醇為鏈狀烷基多硫醇、多元醇的巰基酸酯，其他多元巰基化合物，優(yōu)選丙三硫醇、三巰基甲基丙烷、三丙二醇二-(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四-(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三-(3-巰基丙酸酯)和丙三醇三-(3-巰基丙酸酯)其中之一或兩種以上組合。
其中多烯烴低聚物為含有至少兩個(gè)以上碳碳雙鍵的大分子烯烴或聚烯烴(結(jié)構(gòu)(1))，或是含有烯丙基醚、酯結(jié)構(gòu)的低聚物，或多烯烴的丙烯酸酯。具體舉例有聚丁二烯、降冰片烯甲酸酯的烷烴衍生物(結(jié)構(gòu)(2))、天然橡膠、異氰脲酸三烯丙基酯、三羥甲基丙烷三烯丙基醚、乙氧基化三羥甲基丙烷三烯丙基醚、丙氧基化三羥甲基丙烷三烯丙基醚、丙烯酸酯化的聚丁二烯等。優(yōu)選為異氰脲酸三烯丙基酯、三羥甲基丙烷三烯丙基醚、R為C1～C4的烷基降冰片烯甲酸酯。這些低聚物，可以單獨(dú)使用，也可以2種以上混合使用。
其中聚硅氧烷樹脂(結(jié)構(gòu)(3))具有碳碳雙鍵的聚硅氧烷，可以和多巰基交聯(lián)，形成交聯(lián)固化膜，從而提高固化體系的光響應(yīng)速率與抗氧阻聚能力，改善光固化體系對玻璃基板的附著性。
R為烷基 R1、R2、R3為烷基、苯基，或烷氧基本發(fā)明所使用的光活性聚合物，還可包括聚氨酯丙烯酸酯，該聚氨酯可以是聚酯多元醇與異氰酸酯聚合物，或是聚醚與異氰酸酯聚合物，或是聚硅氧烷與異氰酸酯聚合物。
本發(fā)明所使用的光活性聚合物，還可包括(甲基)丙烯酸樹脂、或甲基丙烯酸樹脂與苯乙烯的共聚物、或雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯。
本發(fā)明所使用的光活性單體為含有乙烯基醚類化合物，如含有CH2＝CH-O-結(jié)構(gòu)的單體或(甲基)丙烯酸酯類單體。該光活性單體含量為該紅色光阻組合物的質(zhì)量的5～55％，優(yōu)選為20～35％。
其中含有CH2＝CH-O-結(jié)構(gòu)的單體稀釋性優(yōu)良，能有效調(diào)節(jié)固化體系的粘度，并能參與陽離子聚合反應(yīng)，有效改善光固化體系的抗氧阻聚性能，從而賦予光固化體系較高的光敏度。舉例有羥丁基乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、1，4-環(huán)己基二甲醇二乙烯基醚、丁基乙烯基醚。
本發(fā)明所使用的光活性單體，還可以是(甲基)丙烯酸酯類單體。其中(甲基)內(nèi)烯酸酯類單體又分單官能團(tuán)、雙官能團(tuán)、多官能團(tuán)和含甲氧端基(甲基)丙烯酸酯類單體。
單官能團(tuán)(甲基)丙烯酸酯類單體有丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸-β-羥乙酯、甲基丙烯酸-β-羥乙酯、異冰片基丙烯酸酯、β-羥乙基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、月桂基甲基丙烯酸酯、異葵基丙烯酸酯、十三烷基丙烯酸酯、十八烷基丙烯酸酯、二十二烷基丙烯酸酯、硬脂酸甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、異辛基丙烯酸酯、四氫化糠基甲基丙烯酸酯。
雙官能團(tuán)(甲基)丙烯酸酯類單體有1，6-己二醇雙(甲基)丙烯酸酯、二縮丙二醇雙丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、二縮乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、三縮乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、四乙氧基改性雙酚A雙丙烯酸酯、八乙氧基改性雙酚A雙丙烯酸酯、聚乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二丙氧基雙丙烯酸酯。
多官能團(tuán)(甲基)丙烯酸酯類單體有三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三-(2-羥乙基)異氰酸酯三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二縮季戊四醇五丙烯酸酯、二縮季戊四醇六丙烯酸酯、二縮三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
含甲氧端基(甲基)丙烯酸酯類單體有甲氧基聚乙二醇(350)單甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(350)單丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(550)單甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(550)單丙烯酸酯。
上述光活性單體可以單獨(dú)使用，也可以2種以上混合使用。優(yōu)選為羥丁基乙烯基醚，或羥丁基乙烯基醚和季戊四醇四丙烯酸酯組合物，或羥丁基乙烯基醚、季戊四醇四丙烯酸酯和甲氧基聚乙二醇(550)單甲基丙烯酸酯組合物其中之一或兩種以上組合。
本發(fā)明所使用的溶劑含量為該紅色光阻組合物的質(zhì)量的5～55％，優(yōu)選為10～25％。有機(jī)顏料分散在不同性能類型的高分子化合物連接料中，在溶劑的存在下將顯示特定的著色性能、光澤度、流動(dòng)性以及絮凝特性，這些特性不僅與顏料的分子結(jié)構(gòu)、粒子狀態(tài)有關(guān)，亦與溶劑有關(guān)。篩選溶劑時(shí)應(yīng)根據(jù)顏料本身的特點(diǎn)選擇極性適宜的溶劑。
能選用的溶劑有酸性溶劑如甲酸、乙酸、氯仿等；堿性溶劑如酮、酯、醚、某些芳香烴等；中性溶劑如脂肪烴、環(huán)烷烴類化合物以及某些芳香烴等。具體舉例有脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基異丁基酮、單甲基醚乙二醇酯、γ-丁內(nèi)酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、環(huán)己烷、二甲苯、異丙醇。其中優(yōu)選為丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、環(huán)己烷、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯和γ-丁內(nèi)酯其中之一或者兩種以上組合。
本發(fā)明所用的光引發(fā)劑可選用自由基型光引發(fā)劑或陽離子型光引發(fā)劑或二者結(jié)合。光引發(fā)劑含量為該紅色光阻組合物質(zhì)量的0.5％-15％，優(yōu)選為2％-8％。
自由基型光引發(fā)劑如苯乙酮系引發(fā)劑、酰基膦氧化物，含硫苯乙酮系光引發(fā)劑分子中含嗎啉三級(jí)氨基和硫醚基，與硫雜蒽酮復(fù)合使用具有協(xié)同引發(fā)效果；提氫型引發(fā)劑——如芳香酮類，舉例有二苯甲酮及其衍生物，鄰苯甲酰苯甲酸甲酯、硫雜蒽酮等；陽離子型光引發(fā)劑如芳香硫鎓鹽和碘鎓鹽、茂鐵鹽類，如三苯基硫鎓鹽、二芳基碘鎓鹽、η6-異丙苯茂鐵氧化鹽、η6-芘茂鐵氧化鹽等。
上述光引發(fā)劑可以單獨(dú)使用，也可以2種以上混合使用。優(yōu)選為酰基膦氧化物、雙十二烷基苯碘鎓鹽、苯偶姻醚、1-羥基環(huán)己基苯乙酮、丙烯酸酯化二苯甲酮、4-二甲胺基苯甲酸乙酯、安息香二甲醚、硫帶苯基—對氧氮環(huán)丙酮和雙甲基氨—對氧氮環(huán)丁酮其中之一或者兩種以上組合。
本發(fā)明所用的分散劑含量為紅色光阻組合物質(zhì)量的0.5～15％，優(yōu)選為2～10％。分散劑在顏料光阻中起到潤濕、分散、抗絮凝及穩(wěn)定分散體系、降低黏度等作用?？紤]到對成膜時(shí)間、膜牢度、光澤度等影響。本發(fā)明所選用的分散劑為酰胺類聚合物或改性聚亞胺酯聚合物，或含有親顏料基團(tuán)的高分子嵌段共聚物，或聚醚改性的二甲基聚硅氧烷共聚物，或有機(jī)硅表面活性劑，或改性聚氨酯，或改性聚丙烯酸酯中選取其一或兩種以上組合。商品名為TA-100、DISPER BYK160、161、163、166、170、300、335、331、2150系列；EFKA46、47、452系列，EFKA Polymer400、403、64系列。
本發(fā)明所用的添加劑是為了獲得更優(yōu)的性能，其含量占該紅色光阻組合物質(zhì)量的0-5％?？梢愿鶕?jù)需要使用，如活化劑、附著促進(jìn)劑、防氧化劑、紫外線吸收劑、防絮凝劑等。如為了增進(jìn)紫外光固化的效果，可根據(jù)需要添加少量的活化劑，有色體系中常用對二烷氨基苯甲酸酯，如對二甲氨基苯甲酸乙酯和對二甲氨基苯甲酸異辛酯，它們與BP(二苯甲酮)或ITX(2-異丙基硫雜蒽酮)配合，不但可以大大提高固化速率，還能有效地清除O2，從而減少克服O2的阻聚作用；為減少存放時(shí)發(fā)生聚合，提高樹脂的存儲(chǔ)穩(wěn)定性，可選用穩(wěn)定劑，如對苯二酚，甲氧基對甲苯酚，對苯醌，對叔丁基鄰苯二酚，2，5-二叔丁基氫醌，2，5-對二甲基對苯醌中的一種或者兩種以上組合。
將上述各組成成分配制均勻即得本發(fā)明的紅色光阻組合物，例如可將顏料組合物先分散在加有分散劑的溶劑中形成顏料分散液，將光活性聚合物、光活性單體、光引發(fā)劑、分散劑、及其他助劑溶解、混合均勻，再將兩組混合物混合。
根據(jù)以上具體實(shí)施方式
，列舉以下實(shí)施例，對實(shí)施方式加以說明，但不構(gòu)成對實(shí)施的限制。
實(shí)施例1


所得紅色光阻組合物的保存穩(wěn)定性良好，顯像性良好，耐熱性良好。
實(shí)施例2

所得紅色光阻組合物的保存穩(wěn)定性良好，顯像性良好，耐熱性好。
實(shí)施例3


所得紅色光阻組合物的保存穩(wěn)定性良好，顯像性良好，耐熱性好。
實(shí)施例4

所得紅色光阻組合物的保存穩(wěn)定性良好，顯像性良好，耐熱性良好。
本發(fā)明中所述紅色光阻組合物的應(yīng)用，具體實(shí)施方式
如下，實(shí)施例1將上述的紅色光阻組合物通過轉(zhuǎn)速在400rpm～2000rpm的旋轉(zhuǎn)涂布方式涂敷在潔凈的基板上，基板可以是玻璃、高分子材料、陶瓷、金屬等；然后將涂好的基板在70～100℃干燥5～10分鐘；再用紫外光曝光，照度為100～250mJ/cm2，曝光后的涂層在顯像液中浸泡1～3分鐘，顯像液是氫氧化鈉或碳酸鈉溶液；最后在200～250℃烘爐中烘烤60～80分鐘，即可得到所要像素圖形。
將綠色光阻、藍(lán)色光阻重復(fù)上述過程，再采用常規(guī)方法即可得到所述的彩色濾光片。
利用上述彩色濾光片采用常規(guī)的制作方法，即可得到所述的液晶顯示器。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紅色光阻組合物，其特征是包括以下組分組分重量百分比紅顏料 5％～55％光活性聚合物10％～40％光活性單體 5％～55％溶劑5％～55％光引發(fā)劑0.5％～15％分散劑 0.5％～15％添加劑 0％～5％所述光活性聚合物為產(chǎn)生自由基聚合和陽離子聚合的復(fù)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述紅色光阻組合物，其中所述紅顏料的重量百分比為15％～35％；所述光活性聚合物的重量百分比為15％～25％；所述光活性單體的重量百分比為20％～35％；所述溶劑的重量百分比為10％～25％；所述光引發(fā)劑的重量百分比為2％～8％；所述分散劑的重量百分比為2％～10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述紅色光阻組合物，其中所述產(chǎn)生自由基聚合和陽離子聚合的復(fù)合物包含多硫醇-多烯烴低聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述紅色光阻組合物，其中所述紅顏料為紅色顏料、黃色顏料或橙色顏料其中之一或兩種以上組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述紅色光阻組合物，其中所述多硫醇-多烯烴低聚物中多硫醇為丙三硫醇、三巰基甲基丙烷、三丙二醇二-(3-巰基丙酸酯)、季戊四醇四-(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三-(3-巰基丙酸酯)和丙三醇三-(3-巰基丙酸酯)其中之一或兩種以上組合；所述多硫醇-多烯烴低聚物中多烯烴低聚物為異氰脲酸三烯丙基酯、三羥甲基丙烷三烯丙基醚和C1～C4烷基降冰片烯甲酸酯其中之一或兩種以上組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述紅色光阻組合物，其中所述光活性單體為含有乙烯基醚類化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述紅色光阻組合物，其中所述光引發(fā)劑為苯乙酮系、?；⒀趸?、芳香酮類、芳香硫鎓鹽、碘鎓鹽和茂鐵鹽其中之一或兩種以上組合。
8.一種彩色濾光片，其中包含權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述紅色光阻組合物。
9.一種液晶顯示器，其中包含權(quán)利要求8所述彩色濾光片。
10.一種權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述紅色光阻組合物的應(yīng)用，其中將紅色光阻組合物混合均勻通過旋轉(zhuǎn)涂布、印刷或噴墨的方法涂敷在潔凈的基板上；然后將涂好的基板在70～100℃干燥5～10分鐘；再用紫外光曝光，照度為100～250mJ/cm2，曝光后的涂層在顯像液中浸泡1～3分鐘，顯像液是氫氧化鈉或碳酸鈉溶液；最后在200～250℃烘爐中烘烤60～80分鐘，即可得到所要像素圖形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅色光阻組合物，該紅色光阻組合物包括以下組分紅顏料、光活性聚合物、光活性單體、溶劑、光引發(fā)劑、分散劑和添加劑。其中光活性聚合物作為該紅色光阻組合物內(nèi)感光體系包括多硫醇－多烯烴低聚物成分，從而具有自由基聚合和陽離子聚合兩種機(jī)制，使得光阻組合物在曝光時(shí)聚合速度快、抗氧阻聚性能好，并具有良好的圖形重現(xiàn)性、解析能力和高透過率。該紅色光阻組合物的應(yīng)用為將該紅色光阻組合物經(jīng)旋轉(zhuǎn)涂布在清潔的基板上，經(jīng)干燥、紫外曝光、顯影和烘烤工藝后，形成具有高色純度的紅色濾光片，再通過常規(guī)制作方法，得到彩色濾光片和液晶顯示器。
文檔編號(hào)G03F7/028GK1971420SQ20061014413
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者楊久霞, 李宏彥, 呂艷英 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司