專利名稱：藍色光阻組合物及彩色濾光片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種平板顯示器用彩色濾光片的制備技術，尤其涉及一種藍色光阻組 合物及彩色濾光片。
背景技術：
隨著液晶顯示器(Liquid Crystal Display，簡稱LCD)、有機發光二極管顯示器 (Organic Light Emitting Diode，簡稱0LED)等平板顯示產品的迅速普及，對顯示器色彩 顯示的要求不斷提高。彩色濾光片是LCD面板、OLED等平板顯示產品實現彩色化顯示的關 鍵原材料。彩色濾光片是由紅、綠和藍三種顏色組成的濾色膜，三種顏色的光阻組合物有規 律地制作在一塊玻璃基板上，利用濾光的原理，產生紅、綠和藍三種顏色，三種顏色依不同 強度混合產生各式各樣的色彩。彩色濾光片的制備方法有很多種，如染色法(dyeing)、顏料分散法 (pigment-dispersed)、印刷法(printing)等。其中，采用顏料分散法來制備彩色濾光片的 方法是將帶有顏色的光阻組合物涂布在已經制備好黑色矩陣的透明玻璃基板上；經過曝 光、顯影等光刻工藝，便可制成彩色濾光片的單色光阻層；將該單色光阻層，經高溫烘干，來 堅固其膜層；再重復上述工藝，即可獲得紅、綠和藍三色圖案的光阻層；最后形成氧化銦錫 導電層，并獲得彩色濾光片。上述光阻組合物的主要成分包括堿可溶性樹脂、光活性化合物、光引發劑、顏料分 散液、有機溶劑以及其他添加劑。目前，上述光活性化合物一般多采用丙烯酸樹脂，如聚氨 酯丙烯酸樹脂、環氧丙烯酸樹脂或聚酯丙烯酸樹脂等。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題大多數光活性化合物在高溫烘干的過程中，由于高溫條件下聚合物的分子鏈容易 發生斷裂，因此會發生黃變；由于黃色和藍色是一對互補色，所以光活性化合物發生黃變后 對藍色光阻層影響很大，使其色差增大，耐高溫性不佳。

發明內容
本發明的目的是提供一種降低光活性化合物在高溫烘干中產生的黃變，減小藍色 光阻層色差的藍色光阻組合物及彩色濾光片。為了實現上述目的，本發明實施例提供一種藍色光阻組合物，包括堿可溶性樹脂、 光活性化合物、光引發劑、有機溶劑以及藍色顏料分散液，其中，基于100重量份的所述堿可溶性樹脂，含有100重量份的所述光活性化合物、10重 量份的所述光引發劑、200重量份的所述有機溶劑以及50重量份的所述藍色顏料分散液；所述光活性化合物由官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙 烯酸酯單體以及含有烯烴雙鍵的化合物組成。所述光活性化合物中，官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯單體的重量不低于80%。所述光活性化合物中，官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族 丙烯酸酯單體的重量在80% -90%范圍內。所述官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物的重均分子量為500-3000。所述官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯單體為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙 酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙 二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化二縮三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化二縮三丙二醇二甲基丙烯 酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季 戊四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羥 甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二 -三羥甲基丙烷四丙烯酸酯中的一種 或兩種以上。所述含有烯烴雙鍵的化合物為含有烯烴雙鍵的丙烯酸化合物。所述藍色光阻組合物還包含消泡劑、潤濕劑和流平劑中的一種或兩種以上添加 劑。所述藍色顏料分散液包含藍色顏料、分散劑和有機溶劑。所述光引發劑為自由基型光引發劑、陽離子型光引發劑或自由基型光引發劑和陽 離子型光引發劑的組合。本發明實施例還提供一種包括紅、綠和藍三色圖案的光阻層的彩色濾光片，其中 藍色圖案的光阻層包含上述藍色光阻組合物。本發明通過使光活性化合物包含官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物或 單體，從而降低了光活性化合物在高溫烘干中產生的黃變，減小了藍色光阻層的色差，同時 確保膜層表面的平整，經過光固化步驟后不會殘留藍色光阻組合物，最終滿足生產要求。
具體實施例方式本發明的藍色光阻組合物主要含有堿可溶性樹脂、光活性化合物、光引發劑、有機 溶劑以及藍色顏料分散液，其中，基于100重量份的堿可溶性樹脂，含有100重量份的光活 性化合物、10重量份的光引發劑、200重量份的有機溶劑以及50重量份的藍色顏料分散液； 并且，光活性化合物由官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯 單體以及含有烯烴雙鍵的化合物組成。上述重量份代表以重量計算的各個組份之間的相對比例關系，如添加IOOg堿可 溶性樹脂時，需要添加IOOg的光活性化合物、IOg的光引發劑、200g的有機溶劑和50g的藍 色顏料分散液。在上述光活性化合物中，官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪 族丙烯酸酯單體的重量不低于80 %，更佳為80-90 %范圍內。通過在藍色光阻組合物中加入官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或 脂肪族丙烯酸酯單體，可以提高藍色光阻層的耐黃變性，同時能確保膜層表面的平整，并且 經過光固化、堿洗等步驟后未曝光區域不會殘留藍色光阻組合物。本發明的堿可溶性樹脂的作用是為了在顯影時洗去未被曝光區域的藍色光阻組 合物。由于顯影時用堿性溶液，所以要求該樹脂具有一定的酸值，以便在顯影時與堿性顯影液發生反應，從而洗凈未曝光區。上述堿可溶性樹脂雖然沒有特別限制，但優選含羧基的乙烯性單體和其它可共聚 合的乙烯性不飽和單體的共聚物。其中，含羧基的乙烯性單體可以是甲基丙烯酸、丙烯酸、 α-氯丙烯酸、乙基丙烯酸、丁烯酸及肉桂酸等的不飽和一元羧酸類；馬來酸、馬來酸酐、富 馬酸、衣康酸、衣康酸酐、檸康酸及檸康酸酐等的不飽和二元羧酸(酐)類；3價以上的不飽 和多價羧酸(酐)類等。上述其它可共聚合的乙烯性不飽和單體可以是苯乙烯、乙烯基甲 苯、氯乙烯及甲氧基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸 乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸十二烷酯及甲基丙烯酸十四烷酯等不飽和 羧酸酯類；甲基丙烯酸氨乙酯、丙烯酸氨乙酯、甲基丙烯酸氨丙酯及丙烯酸氨丙酯等不飽和 羧酸氨烷酯類；甲基丙烯酸環氧丙酯、丙烯酸環氧丙酯等不飽和羧酸環氧丙酯類；以及乙 酸乙烯酯、丙酸乙烯酯及丁酸乙烯酯等羧酸乙烯酯類中的一種或兩種以上。上述官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物優選為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯 低聚物，同時其重均分子量優選為500-3000。上述官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯單體，可以是丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯 酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯、丙烯酸羥 戊酯、甲基丙烯酸羥戊酯、丙烯酸羥己酯、甲基丙烯酸羥己酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二 縮三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化二縮三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化二縮三丙二醇二甲 基丙烯酸酯、丙氧化二縮三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化二縮三丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧 化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化新戊二醇二甲基丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、丙 氧化新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、 季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸 酯、乙氧化或丙氧化三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二-三羥甲基 丙烷四丙烯酸酯等中的一種或兩種以上。本發明的光活性化合物中的含有烯烴雙鍵的化合物，優選為含有烯烴雙鍵的丙烯 酸化合物，更佳為官能團數大于4的含有烯烴雙鍵的丙烯酸化合物，例如，一縮二季戊四醇 五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸脂或二季戊四醇六甲基丙烯酸酯等。本發明的光引發劑作用在于，光照時能快速形成自由基或離子活性基，以便光活 性化合物間發生交聯反應。上述光引發劑可以是自由基型光引發劑、陽離子型光引發劑或 自由基型光引發劑和陽離子型光引發劑的組合，具體可以是苯甲酰、苯甲酰基甲醚、苯甲酰 基乙醚、苯甲酰基異丙醚和苯甲酰基異丁醚等苯酰系光聚合引發劑；2，4，6_三甲基苯甲酰 二苯膦氧化物、2，2’ - 二(ο-氯苯)_4，4’，5，5’ -四苯基_1，2’ -聯咪唑、2-乙基蒽醌、聯 苯酰、莰醌和苯基乙醛酸甲酯等活性基引發劑；4-羥基苯二甲基锍ρ-甲苯磺酸鹽、三苯锍 六氟銻酸鹽、二苯碘鐺六氟銻酸鹽和苯甲酰甲苯磺酸酯等酸發生劑化合物；2-羥基-2-甲 基-1-苯丙基-1-酮、1-羥基環已基苯乙酮、硫帶苯基-對氧氮環丙酮、二乙氧基乙酰苯酚 和2-羥基-2-甲基-1-[4-(甲基乙稀)苯基]丙基-1-酮等乙酰苯酚系化合物；以及2， 4- 二(三氯甲烷基)-6-(四-甲氧基苯)-1，3，5-三嗪、2，4- 二(三氯甲基)-6-胡椒基1， 3，5-三嗪和2，4-二(三氯甲烷)-6-[2-(5-甲基呋喃)-乙烯基]_1，3，5三嗪等三嗪系化 合物中的一種或兩種以上。但是，優選的是1-羥基環已基苯乙酮、硫帶苯基-對氧氮環丙 酮、2，4_ 二(三氯甲基)-6-胡椒基1，3，5_三嗪和2-苯基芐-2-二甲基胺-1-(4-嗎啉芐苯基)丁酮中的一種或兩種以上。本發明的有機溶劑可以是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲醚醋酸 酯、丙二醇乙醚醋酸酯、四氫呋喃、環已酮、乙基溶纖劑醋酸酯、丁基溶纖劑醋酸酯、1-甲氧 基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙苯、二甲苯、甲醇或異丙酮等中的一種或兩種以 上。本發明的藍色顏料分散液包含藍色顏料、分散劑和有機溶劑，其中藍色顏料為顯 色性能高且耐熱性高的顏料，特別優選耐熱性高的顏料，并且優選使用有機顏料，具體可以 是，C. I.顏料藍15、C. I.顏料藍15:1、C. I.顏料藍15:2、C. I.顏料藍15:3、C. I.顏料藍 15:4、C. I.顏料藍15:6、C. I.顏料藍16、C. I.顏料藍22、C. I.顏料藍60和C. I.顏料藍 64等中的一種或兩種以上。上述分散劑可以防止顏料分散后重新聚集的現象，提高最終制 成的彩色濾光片的透明性。分散劑具體可以是聚氨酯、聚丙烯酸酯、不飽和聚酰氨、聚羧酸 銨鹽、聚硅氧烷和月桂基硫酸鈉等中的一種或兩種以上。在制備藍色光阻組合物時，首先要 制備藍色顏料分散液，因此通過具有溶解作用的有機溶劑溶解藍色顏料，該有機溶劑可以 與藍色光阻組合物中選用的有機溶劑相同，但也可以選擇其它有機溶劑。本發明的藍色光阻組合物還可以包含消泡劑、潤濕劑和流平劑中的一種或兩種以 上添加劑。本發明的彩色濾光片，形成有紅、綠和藍三色圖案的光阻層，其中藍色圖案光阻層 包含上述藍色光阻組合物。上述藍色光阻層的形成方法是，通過旋轉涂敷方法，將上述藍色光阻組合物涂敷 在透明基板上；使藍色光阻組合物的膜層干燥；對干燥的膜進行紫外線曝光；將曝光后的 基板浸漬于顯影液，或者將顯影液噴灑，除去未固化的部分；在烘箱中烘烤，使膜層堅固，最 終形成藍色光阻層。對于其它顏色的光阻層，可以重復相同的操作，從而能制造出本發明的 彩色濾光片。下面，為了便于理解本發明，舉出優選的實施例，本發明的范圍并不僅限于以下實 施例。以下實施例和比較例中使用的成分如下，(A)堿可溶性樹脂甲基丙烯酸芐基丙烯酸酯共聚物；(B)官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物三官能團氨基甲酸乙酯丙烯酸 酯低聚物；(C)含有雙鍵的化合物二季戊四醇六丙烯酸酯；(D)光引發劑1-羥基環已基苯乙酮和硫帶苯基-對氧氮環丙酮；(E)有機溶劑二乙二醇二甲基醚；(F)藍色顏料分散液C. I.顏料藍15:6、月桂基硫酸鈉和二乙二醇二甲基醚。實施例一將堿可溶性樹脂(A) 100重量份、官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B) 80重量 份、含有雙鍵的丙烯酸樹脂(C) 20重量份、光引發劑(D) 10重量份、有機溶劑(E) 200重量 份、藍色顏料分散液(F) 50重量份，混合并充分溶解，得到藍色光阻組合物。實施例二將堿可溶性樹脂(A) 100重量份、官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B) 85重量份、含有雙鍵的丙烯酸樹脂(C) 15重量份、光引發劑(D) 10重量份、有機溶劑(E) 200重量 份、藍色顏料分散液(F) 50重量份，混合并充分溶解，得到藍色光阻組合物。實施例三將堿可溶性樹脂(A) 100重量份、官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B) 90重量 份、含有雙鍵的丙烯酸樹脂(C) 10重量份、光引發劑(D) 10重量份、有機溶劑(E) 200重量 份、藍色顏料分散液(F) 50重量份，混合并充分溶解，得到藍色光阻組合物。實施例四將堿可溶性樹脂(A) 100重量份、官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B) 95重量 份、含有雙鍵的丙烯酸樹脂(C) 5重量份、光引發劑(D) 10重量份、有機溶劑(E) 200重量份、 藍色顏料分散液(F) 50重量份，混合并充分溶解，得到藍色光阻組合物。比較例一同實施例一，不同之處在于，將官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯⑶的含量， 由80重量份減少為60重量份，將含有雙鍵的丙烯酸樹脂(C)的含量，由20重量份提高到 40重量份。比較例二同實施例一，不同之處在于，將官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)SO重量 份，用官能團數為6的脂肪族丙烯酸酯80重量份來代替。比較例三同實施例一，不同之處在于，將官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B) 80重量份 和含有雙鍵的丙烯酸樹脂(C) 20重量份，用官能團數為6的脂肪族丙烯酸酯100重量份來代替。比較例四同實施例一，不同之處在于，將官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯(B)SO重量 份，用官能團數不大于4的芳香族丙烯酸酯80重量份來代替。具體評價方式將上述藍色光阻組合物分別以旋涂的方式涂布在玻璃基板上，在90°C的烘箱中烘 烤3min，經曝光機紫外光200mJ/cm2的照射后，于室溫中顯影液中顯影lmin，經去離子水沖 凈后，吹干，在250°C烘箱中堅固膜層lh。(一 )耐高溫性將經過上述處理的藍色光阻層放入250°C烘箱中烘烤lh。其色差小于2為〇；色差在2-3之間為Δ ；色差大于3為X。〇好 Δ:良好 X 差( 二 )膜層表面顯微鏡下觀察藍色光阻層表面，判斷表面是否平滑，在未曝光區域是否存在藍色 光阻組合物。表面平滑，無殘留為〇；表面較平滑，少量殘留為Δ ；表面不平，有大量殘留為X。[表 1]耐高溫性膜層表面實施例一〇〇實施例二〇〇實施例三〇Δ實施例四〇Δ比較例一〇X比較例二XΔ比較例三X〇比較例四XΔ由上述表1所示，當光活性化合物中含有官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯，并 且其含量不低于光活性化合物重量的80%時，用藍色光阻組合物形成的藍色光阻層的耐高 溫性好，膜層表面無大量殘留，因此在藍色光阻層上不會出現黃變現象。與此相對，在比較 例一至比較例四中，由于所形成的藍色光阻層的耐高溫性差，因此會出現黃變現象，最終影 響彩色濾光片的光學特性。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和范圍。
權利要求
1.一種藍色光阻組合物，其特征在于包括堿可溶性樹脂、光活性化合物、光引發劑、 有機溶劑以及藍色顏料分散液，其中，基于100重量份的所述堿可溶性樹脂，含有100重量份的所述光活性化合物、10重量份 的所述光引發劑、200重量份的所述有機溶劑以及50重量份的所述藍色顏料分散液；所述光活性化合物由官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸 酯單體以及含有烯烴雙鍵的化合物組成。
2.根據權利要求1所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述光活性化合物中，官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯 酸酯單體的重量不低于80%。
3.根據權利要求2所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述光活性化合物中，官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯 酸酯單體的重量在80% -90%范圍內。
4.根據權利要求1所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物的重均分子量為500-3000。
5.根據權利要求1所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯單體為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、 丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二 醇二甲基丙烯酸酯、乙氧化二縮三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化二縮三丙二醇二甲基丙烯酸 酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊 四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化或丙氧化三羥甲 基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯中的一種或 兩種以上。
6.根據權利要求1或2所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述含有烯烴雙鍵的化合物為含有烯烴雙鍵的丙烯酸化合物。
7.根據權利要求1-5任一所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述藍色光阻組合物還包含消泡劑、潤濕劑和流平劑中的一種或兩種以上添加劑。
8.根據權利要求1-5任一所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述藍色顏料分散液包含藍色顏料、分散劑和有機溶劑。
9.根據權利要求1-5任一所述的藍色光阻組合物，其特征在于所述光引發劑為自由基型光引發劑、陽離子型光引發劑或自由基型光引發劑和陽離子 型光引發劑的組合。
10.一種包括紅、綠和藍三色圖案的光阻層的彩色濾光片，其特征在于藍色圖案的光 阻層包含權利要求1-9任一所述的藍色光阻組合物。
全文摘要
本發明涉及一種藍色光阻組合物及彩色濾光片，該藍色光阻組合物包括堿可溶性樹脂、光活性化合物、光引發劑、有機溶劑以及藍色顏料分散液，其中，基于100重量份的堿可溶性樹脂，含有100重量份的光活性化合物、10重量份的光引發劑、200重量份的有機溶劑以及50重量份的藍色顏料分散液；光活性化合物由官能團數不大于4的脂肪族丙烯酸酯低聚物和/或脂肪族丙烯酸酯單體以及含有烯烴雙鍵的化合物組成。上述彩色濾光片的藍色圖案光阻層包含上述藍色光阻組合物。通過本發明，能降低光活性化合物的黃變，減小藍色光阻層的色差，同時確保膜層表面的平整及無殘留，最終滿足生產要求。
文檔編號G03F7/027GK102135730SQ20101010035
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者何璇, 李琳, 楊久霞, 趙吉生 申請人:京東方科技集團股份有限公司