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CN111324011B - 一种反应型碱溶性树脂、包含其的树脂组合物及用途 - Google Patents

一种反应型碱溶性树脂、包含其的树脂组合物及用途 Download PDF

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CN111324011B CN201811540386.XA CN201811540386A CN111324011B CN 111324011 B CN111324011 B CN 111324011B CN 201811540386 A CN201811540386 A CN 201811540386A CN 111324011 B CN111324011 B CN 111324011B
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Abstract

本发明提供了一种反应型碱溶性树脂、包含其的感光性树脂组合物及用途,所述反应型碱溶性树脂包括至少一个结构单元(A)、至少一个结构单元(B)和至少一个结构单元(C),所述感光性树脂组合物按重量份包括如下组分:所述反应型碱溶性树脂1~30重量份、不反应型碱溶性树脂1~30重量份、引发剂0.1~10重量份。所述感光性树脂组合物具有显影性佳、线宽优异、耐热性良好、分辨率高、开孔清晰且像素边缘整齐等特点。

Description

一种反应型碱溶性树脂、包含其的树脂组合物及用途
技术领域
本发明涉及光固化技术领域,尤其涉及一种反应型碱溶性树脂、包含其的感光性树脂组合物及用途。
背景技术
现有的液晶面板按结构主要可分为两种类型,即由薄膜晶体管阵列基板和彩色滤光片基板构成的传统液晶面板,以及采用彩色滤光片整合于薄膜晶体管阵列基板(ColorFilter On Array,COA)技术的液晶面板,相比于传统的液晶面板,采用COA技术的液晶面板因彩色滤光片整合于阵列基板上,所以不存在彩色滤光片单元与像素电极未严格对准的问题,可以提高液晶面板的开口率,增加液晶面板的亮度。
因COA技术的特殊性,所以要求彩色光阻需要在像素上留有过孔,将下方的电极暴露出来,再制作ITO薄膜,图案化后形成像素电极。而传统的彩色光阻应用于该技术时由于树脂内蕴含功能性基团较少,导致彩色光阻像素不耐显影,边缘整齐性、分辨率低等问题。
CN107870514A公开了供一种感光性树脂组合物,感光性树脂组合物的特征在于,含有:(A)含有羧基的感光性树脂;(B)肟酯类光聚合引发剂;(C)与铜形成络合物的化合物;(D)具有烯属不饱和基团的化合物;以及(E)环氧化合物,即使感光性树脂组合物的涂膜的厚度为10μm左右以下,该组合物在铜箔上的感光性也较为优异,并且能够获得针对铜箔的密合性优异的固化物,但是会存在得到的图案的像素边缘不整齐的问题。
CN102778813B公开了一种感光树脂组合物,其包括重量百分比的如下物质:5%~45%碱可溶性树脂、0.5%~18%含乙烯基不饱和双键的感光性单体、 4%~15%颜料、0.1%~3%光起始剂、40%~64.4%溶剂、0.1%~7%聚合型硅烷偶联剂以及0.1%~1%助剂。所述感光树脂组合物可以用于制作COA结构面板。采用所述感光树脂组合物作为彩色光阻剂,显影后可以得到平滑的边缘和较小的坡度角,提供了在彩色层上制作连续的ITO薄膜的条件,但是仍会存在开孔不清晰的问题。
CN104423169A公开了一种碱可溶性树脂、感光性树脂组合物、彩色滤光片及其制造方法、以及液晶显示装置。该感光性树脂组合物包括特定的碱可溶性树脂、含乙烯性不饱合基的化合物、光引发剂以及有机溶剂。该感光性树脂组合物由于含有特定的碱可溶性树脂,故兼具优异的显影性、高精细度的图案直线性及轮廓角,但是也会存在开孔不清晰的问题。
因此有必要设计一种树脂以保证由其构成的感光性树脂组合物能够应用于 COA型技术的液晶面板内,以获得显影性能优异,开孔清晰且像素边缘整齐的光固化性图案。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种反应型碱溶性树脂,所述反应型碱溶性树脂包括至少一个结构单元(A)、至少一个结构单元(B)和至少一个结构单元(C);
Figure BDA0001906691720000021
所述R1、R5和R7均各自独立地选自氢或甲基;
所述R6选自羟基、羧基、C1~C20烷氧基、C1~C20烷基、C6~C30芳基和 C3~C30环烷基中的任意一种;
所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为未取代的丙烯酸酯基,或者所述 -OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为取代的丙烯酸酯基,所述取代的基团选自C1~C20烷基、C1~C20烷氧基、氰基和C1~C20酯基中的任意一种;
所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为丙烯酸酯基;
所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为羟基;
所述反应型碱溶性树脂的重均分子量为5000~35000,例如5500、7000、9000、11000、15000、18000、20000、25000、28000、30000、34000等。
本发明提供的反应型碱溶性树脂含有一个或多个可反应型双键,使其在曝光下能够得到强度较高的固化产物,同时含有羟基和羧基,使其相较于更少的反应型基团的树脂,本发明的树脂能够在保证良好的碱溶性的前提下,提高开口部图像的边缘整齐性、开孔清晰性。
优选地,所述-OR2、-OR3和-OR4均各自独立地选自取代或未取代的丙烯酸酯基和羟基中的任意一种,且所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为丙烯酸酯基;所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为羟基。
当-OR2、-OR3和-OR4均选自取代或未取代的丙烯酸酯基或羟基时,所述反应型碱溶性树脂中端位具有双键和羟基,能够使得所述反应型碱溶性树脂在光照条件下双键聚合发生固化,而后续进行开口工艺时,端羟基和羧基能够被碱溶解,实现开口,赋予所述反应型碱溶性树脂更佳的固化性能和碱溶性,经曝光和显影后能够提高所述图案边缘的平整和清晰程度。
优选地,所述-OR2、-OR3和-OR4的至少两项为取代或未取代的丙烯酸酯基。
当-OR2、-OR3和-OR4的至少两项为取代或未取代的丙烯酸酯基时,本发明提供的反应型碱溶性树脂的光固化性能和碱溶性匹配良好,赋予所述树脂良好的固化性能,碱溶开口后,能够保证图案边缘平整,开口清晰,同时碱溶性良好,残膜少。
优选地,所述反应型碱溶性树脂的双键当量<1300g/mol,例如1250g/mol、 1200g/mol、1100g/mol、1000g/mol、800g/mol等,优选300~700g/mol。
所述反应型碱溶性树脂的双键当量反映了所述反应型碱性树脂的光固化的反应活性,双键当量过高造成显影困难,残膜率高,影响图案边缘清晰度;双键当量过低,造成光固化反应活性降低,影响图案边缘整齐度。
优选地,所述反应型碱溶性树脂重均分子量为10000~22000,例如11000、 15000、18000、20000等。
本发明的目的之二在于提供一种感光性树脂组合物,所述感光性树脂组合物按重量份包括如下组分:
目的之一所述的反应型碱溶性树脂 1~30重量份
不反应型碱溶性树脂 1~30重量份
引发剂 0.1~10重量份;
所述目的之一所述的反应型碱溶性树脂和不反应型碱溶性树脂的含量均以固含量计。
优选地,所述感光性树脂组合物按重量份包括如下组分:
目的之一所述的反应型碱溶性树脂 4~12重量份
不反应型碱溶性树脂 2.5~10.5重量份
引发剂 4~6重量份。
所述反应型碱溶性树脂的含量为4.2~11.7重量份,例如4.3重量份、4.8重量份、5.0重量份、5.5重量份、6.0重量份、6.5重量份、7.0重量份、7.5重量份、8.0重量份、8.5重量份、9.0重量份、9.5重量份、10.0重量份、10.5重量份、11重量份或11.5重量份等。
所述不反应型碱溶性树脂的含量为2.6~10.2重量份,例如2.8重量份、3.0 重量份、3.5重量份、4.0重量份、4.5重量份、5.0重量份、5.5重量份、6.0重量份、6.5重量份、7.0重量份、7.5重量份、8.0重量份、8.5重量份、9.0重量份、9.5重量份、10.0重量份或10.1重量份等。
所述引发剂的含量为4.2重量份、4.5重量份、4.8重量份、5.0重量份、5.2 重量份、5.5重量份或5.8重量份等。
关于配方中的引发剂含量,本领域技术人员可以根据反应型树脂和不反应型树脂的添加量调整引发剂的含量,以达到最佳的效果。
以固含量计是指各组分的重量份数均为固体含量,例如反应型碱溶性树脂的溶液的重量份为4.2~11.7重量份,指的是反应型碱溶性树脂的溶液中树脂本体的重量为4.2~11.7重量份,而非溶液的重量,同理,本文配方中所有的组分均按照重量份来计算,此处不一一赘述。
将含有反应型双键的碱溶性树脂的溶液与不反应型碱溶性树脂配合组成感光性树脂组合物,由于反应型碱溶性树脂具有双键,参与光聚合后其与单体进行交联从而保留下来,未进行光聚合的树脂则会随显影液冲走,提高了图像的分辨率;而与不反应型碱溶性树脂配合使用则更加方便调整组合物的显影性能,使所述感光性树脂组合物具有显影性佳、线宽优异、耐热性良好、分辨率高、开孔清晰且像素边缘整齐等特点。
优选地,所述反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂重量比为0.5~4.0,例如0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0等,优选0.5~1.5;
所述反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂重量比以固含量计。
当所述反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂固体分重量比为0.5~4.0 时,特别为0.5~1.5时,此时通过所述感光性树脂组合物的显影性能最佳,能够得到开孔最为清晰且像素边缘最为整齐的图像,当所述重量比过小时,像素边缘不整齐,当所述重量比过大时,像素分辨率不高,开孔有残膜。
优选地,所述感光性树脂组合物还包括多官能单体,所述多官能单体包括官能度≥2的单体中的任意一种或至少两种组合。
在所述感光树脂组合物中引入多官能单体,单体进行光聚合,并且其交联为体型结构形成光阻的骨架。
优选地,所述多官能单体包括3官能度单体、4官能度单体、5官能度单体、 6官能度单体中的任意一种或至少两种的组合。
选择以上官能度的单体组合,是由于光聚合阶段要求快速进行交联,只有体型交联才能够达到光阻产品要求,官能度过小,交联度不够,光阻硬度不够;官能度过大,则会过度交联,导致像素边缘整齐性差。
优选地,所述多官能单体包括二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化二季戊四醇六丙烯酸酯和丙氧基甘油三丙烯酸酯中的任意一种或至少两种组合。
优选地,以固含量计,所述感光性树脂组合物按重量份包括如下组分:
Figure BDA0001906691720000061
Figure BDA0001906691720000071
优选地,所述着色剂包括染料和/或颜料,优选颜料。
优选地,所述颜料包括有机颜料和/或无机颜料。
优选地,所述颜料包括C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿36、C.I.颜料黄138、C.I. 颜料黄154、C.I.颜料黄Y180、C.I.颜料红269、C.I.颜料红254、C.I.颜料红177、 C.I.颜料蓝15:6和C.I.颜料蓝15:3中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述引发剂包括苯乙酮、2-甲基蒽醌、二苯甲酮类、1-[4-(苯硫基) 苯基]-1,2-辛烷二酮2-(O-苯甲酰肟)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3- 基]乙酮1-(O-乙酰肟)、1-(4-苯基-硫代苯基)-丁烷-1,2-二酮2-肟-氧-苯甲酸酯、 1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛烷二酮2-(O-苯甲酰肟)、1-(4-苯基-硫代苯基)-辛烷-1- 酮肟-氧-醋酸酯和1-(4-苯基-硫代苯基)-丁烷-1-酮肟-氧-醋酸酯等中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述助剂包括表面活性剂和/或偶联剂。
优选地,所述表面活性剂包括含氟表面活性剂和/或有机硅表面活性剂。
所述表面活性剂可以从市面上购买得到,示例性的,如GE东芝有机硅有限公司的TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452等,可以选用一种或两种以上的表面活性剂,此处不做限定。
优选地,所述偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、 N-(2-氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、2-3,4-(环氧环己基) 乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述溶剂包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丙醚、二乙二醇单正丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单正丙醚、二丙二醇单正丁醚、三丙二醇单甲醚或三丙二醇单乙醚、乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇乙醚醋酸酯中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述反应型碱溶性树脂的溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯。
优选地,所述反应型碱溶性树脂的酸值为50~120KOH mg/g,例如50KOH mg/g、60KOH mg/g、70KOH mg/g、80KOH mg/g、90KOH mg/g、100KOH mg/g、 110KOH mg/g、115KOHmg/g等。
优选地,所述反应型碱溶性树脂的固含量为20~50%,例如22%、25%、30%、35%、40%、45%、48%等。
优选地,所述不反应型碱溶性树脂包括至少一个结构单元(D)和至少一个结构单元(E):
Figure BDA0001906691720000091
所述R8选自羟基、羧基、烷氧基、烷基、芳基、环烷基和酯基中的任意一种。
优选地,所述结构单元(D)选自如下结构中的任意一种:
Figure BDA0001906691720000092
优选地,所述不反应型碱溶性树脂重均分子量为5000~25000,例如5500、 7000、9000、11000、15000、18000、20000、24000等,优选7000~18000。
优选地,所述不反应型碱溶性树脂的溶剂包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丙醚、二乙二醇单正丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单正丙醚、二丙二醇单正丁醚、三丙二醇单甲醚或三丙二醇单乙醚、乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇乙醚醋酸酯中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述不反应型碱溶性树脂的酸值为50~120KOH mg/g,例如50 KOH mg/g、60KOH mg/g、70KOH mg/g、80KOH mg/g、90KOH mg/g、100KOH mg/g、110KOH mg/g、115KOHmg/g等。
优选地,所述不反应型碱溶性树脂的固含量为20~50%,例如22%、25%、 30%、35%、40%、45%、48%等。
本发明目的之三在于提供一种目的之二所述的感光性树脂组合物的用途,所述感光性树脂组合物用于彩色滤光片。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的反应型碱溶性树脂含有一个或多个可反应型双键,使其在曝光下能够选择性发生光固化,同时含有羟基和羧基,使其具有良好的碱溶性,因此得到的图像具有边缘整齐、开孔清晰等特点。
(2)本发明提供感光性树脂组合物中,将所述含有多个可反应型官能团反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂搭配使用,使其具有显影性佳、线宽优异、耐热性良好、分辨率高、开孔清晰且像素边缘整齐等特点。
附图说明
图1a、1b为实施例1的感光性树脂组合物的像素表面形貌。
图2a、2b为实施例2的感光性树脂组合物的像素表面形貌。
图3a、3b为实施例3的感光性树脂组合物的像素表面形貌。
图4a、4b为实施例4的感光性树脂组合物的像素表面形貌。
图5a、5b为实施例5的感光性树脂组合物的像素表面形貌。
图6a、6b为对比例1的感光性树脂组合物的像素表面形貌。
具体实施方式
为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
制备例1
合成反应型碱溶性树脂A1溶液:
(1)在具备回流冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的1L的烧瓶内,使氮气以0.02 L/min流动而形成氮气气氛,导入丙二醇单甲醚乙酸酯200g,升温至100℃后,添加甲基丙烯酸
Figure BDA0001906691720000111
3.01g(0.035mol)、苯乙烯
Figure BDA0001906691720000112
3.64g(0.035mol)、季戊四醇二丙烯酸酯(PET4A)
Figure BDA0001906691720000113
8.68g(0.035mol)后搅拌反应3小时,将温度降至室温,得到反应型碱溶性树脂A1溶液。
(2)去除部分溶剂后,得到固含量为38.1%的反应型碱溶性树脂A1溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为11500,酸值为102KOH mg/g,计算的双键当量为400g/mol。
制备例2
合成反应型碱溶性树脂A2溶液:
(1)与制备例1的区别在于将季戊四醇二丙烯酸酯
Figure BDA0001906691720000114
替换为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)
Figure BDA0001906691720000115
加入量为10.43g(0.035mol)。
(2)去除部分溶剂后,得到固含量为38.5%的反应型碱溶性树脂A2溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为15800,酸值102KOH mg/g,计算的双键当量为500g/mol。
制备例3
合成反应型碱溶性树脂溶A3液:
(1)与制备例1的区别在于将季戊四醇二丙烯酸酯
Figure BDA0001906691720000121
替换为季戊四醇四丙烯酸酯(PEDA)
Figure BDA0001906691720000122
加入量为12.32g(0.035mol)。
(2)去除部分溶剂后,得到固含量为38.7%的反应型碱溶性树脂A3溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为19800,酸值101KOH mg/g,计算的双键当量为600g/mol。
制备例4
与制备例2的区别在于,调整反应时间为1.5小时,获得重均分子量为5000,双键当量为1300g/mol,步骤(2)中去除部分溶剂后,得到固含量为37.8%的反应型碱溶性树脂A4溶液,酸值为101KOH mg/g。
制备例5
与制备例2的区别在于,调整反应时间为5小时,获得重均分子量为35000,双键当量为300g/mol,步骤(2)中去除部分溶剂后,得到固含量为39.6%的反应型碱溶性树脂A5溶液,酸值为102KOH mg/g。
制备例6
与制备例2的区别在于,步骤(2)中去除部分溶剂后,得到固含量为20%的反应型碱溶性树脂A6溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为 15800,酸值102KOH mg/g,计算的双键当量为500g/mol。
制备例7
与制备例2的区别在于,步骤(2)中去除部分溶剂后,得到固含量为50%的反应型碱溶性树脂A7溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为 15800,酸值102KOH mg/g,计算的双键当量为500g/mol。
制备例8
与制备例2的区别在于添加甲基丙烯酸
Figure BDA0001906691720000131
0.43g(0.005mol)、苯乙烯
Figure BDA0001906691720000132
6.76g(0.065mol)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)
Figure BDA0001906691720000133
10.43 g(0.035mol)后搅拌反应3小时。步骤(2)中去除部分溶剂后,得到固含量为38.5%的反应型碱溶性树脂A8溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为15300,酸值50KOH mg/g,计算的双键当量为500g/mol。
制备例9
与制备例2的区别在于添加甲基丙烯酸
Figure BDA0001906691720000134
3.44g(0.04mol)、苯乙烯
Figure BDA0001906691720000141
3.12g(0.03mol)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)
Figure BDA0001906691720000142
10.43g (0.035mol)后搅拌反应3小时。步骤(2)中去除部分溶剂后,得到固含量为 38.5%的反应型碱溶性树脂A9溶液,利用GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为15900,酸值120KOH mg/g,计算的双键当量为500g/mol。
表1-1、表1-2给出了感光性树脂组合物的配方。
表1-1实施例与对比例所提供的感光性树脂组合物的配方
Figure BDA0001906691720000143
表1-2实施例与对比例所提供的感光性树脂组合物的配方
Figure BDA0001906691720000151
表1-1、1-2中,反应型树脂A的加入量以反应型树脂A的溶液的质量计,不反应型树脂B的加入量以不反应型树脂B的溶液的质量计,着色剂C的加入量以着色剂C的溶液的质量计,而本发明提供的配方中各组分的加入量是以固含量计的,因此,当计算配方时,应当以溶液的质量乘以固含量,得到以固含量计的质量。例如,其中的反应型树脂A1的固含量为38.1%,反应型树脂 A1的溶液的加入量为18.9g,则以固含量计的反应型树脂A1的质量为18.9× 38.1%=7.2g,对此,本领域技术人员可以根据需要进行相应的调整。
表1-1、1-2中符号的解释:
斜杠代表未添加对应的物质
A1:反应型碱溶性树脂A1溶液
A2:反应型碱溶性树脂A2溶液
A3:反应型碱溶性树脂A3溶液
A4:反应型碱溶性树脂A4溶液
A5:反应型碱溶性树脂A5溶液
A6:反应型碱溶性树脂A6溶液
A7:反应型碱溶性树脂A7溶液
A8:反应型碱溶性树脂A8溶液
A9:反应型碱溶性树脂A9溶液
B:具有
Figure BDA0001906691720000161
结构的不反应型碱溶性树脂(购于日本昭和电工株式会社),固含量为37.7%,酸值为105KOH mg/g,重均分子量为17500。
C1:绿色颜料,C.I.颜料绿58,固含量为20.8%。
C2:黄色颜料,C.I.颜料黄138,固含量为18.5%。
D:1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛烷二酮2-(O-苯甲酰肟)(购于汽巴精化)
E1:双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)
E2:M520(购于东亚合成公司)
E3:丙氧基甘油三丙烯酸酯(GPTA)
F1:F-556(购于DIC株式会社)
F2:γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH-570(KH-570,购于百灵威)
G1:丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)
G2:丙二醇乙醚(PGME)
G3:3-甲氧基乙酸丁酯(MBA)
实施例和对比例中的感光性树脂组合物的使用方法:
在基板上分别旋涂上述实施例和比较例中的感光性树脂组合物,利用加热板在90℃前烘120秒。将上述前烘的基板冷却至常温后,使其与石英玻璃制光掩模的间距为180μm,使用曝光机(UX-1100SM;牛尾株式会社制造),以40 mJ/cm2的曝光量(365nm基准)进行曝光,使掩膜版图案在涂膜基板上形成光刻图案。
利用具有直径为16μm至40μm的大小的圆形的图案且相互间隔为100μm 的掩模,将大小互不相同的图案一并进行曝光照射,将上述涂膜在含有0.04%氢氧化钾的水系显影液中于25℃浸渍下显影60秒,水洗后在烘箱中于230℃下实施20分钟的后烘。
性能测试:
(1)耐热性评价
通过涂膜后的膜减率及色差验证感光性树脂组合物的耐热性。
膜减率=(第六次后烘后膜厚/初次后烘后膜厚)×100%,测试仪器为布鲁克台阶仪Dektak-XT。
色差为第六次后烘样品与初次后烘样片的色差值△Eab,测试仪器为美能达 CM-5。
(2)边线(CD)及孔径(Hole)大小评价
通过光学显微镜对同一区域像素进行观察,记录边线及孔径的测量值。
(3)显影性评价
显影时,测量非曝光部分完全溶解于显影液中所花费的时间。
(4)边线整齐度评价
通过Hitachi SU8010冷场发射扫描电子显微镜在5000倍下观察像素表面形貌。
○:图案边缘的直线性偏差小于0.5μm。
△:图案边缘的直线性偏差大于0.5μm且小于1μm。
×:图案边缘的直线性偏差大于1μm。
(5)膜残留评价
通过光学显微镜对同一区域的像素在1000倍下进行观察,考评残膜情况。
○:无残膜。
△:轻微残膜。
×:残膜严重。
(6)截面坡度
通过Hitachi SU8010冷场发射扫描电子显微镜在20000倍下进行观察。
性能测试结果如表2所示。
表2感光性树脂组合物的性能测试结果
Figure BDA0001906691720000191
Figure BDA0001906691720000201
由表2可知,对比实施例与对比例可知,实施例中的感光性树脂组合物的综合显影性能更佳,边缘整齐度高、开孔清晰,这是由于,本发明提供感光性树脂组合物中包含反应型碱溶性树脂,所述反应型碱溶性树脂含有一个或多个可反应型双键,使其在曝光下能够选择性发生光固化,同时含有羟基和羧基,使其具有良好的碱溶性,与不反应型碱溶性树脂搭配使用,使所述感光树脂组合物具有更佳的显影性能。
图1a、1b为实施例1的感光性树脂组合物的像素表面形貌,图2a、2b为实施例2的感光性树脂组合物的像素表面形貌,图3a、3b为实施例3的感光性树脂组合物的像素表面形貌,图4a、4b为实施例4的感光性树脂组合物的像素表面形貌,图5a、5b为实施例5的感光性树脂组合物的像素表面形貌,图6a、6b 为对比例1的感光性树脂组合物的像素表面形貌,对比上述附图可知,实施例中的感光树脂组合物得到的图像的边缘整齐、开孔清晰,而对比例的边缘粗糙且开孔的清晰度较差。

Claims (17)

1.一种反应型碱溶性树脂,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂由至少一个结构单元(A)、至少一个结构单元(B)和至少一个结构单元(C)组成;
Figure FDA0003936252730000011
所述R1、R5和R7各自独立地选自氢或甲基;
所述R6选自C6~C30芳基和C3~C30环烷基中的任意一种;
所述-OR2、-OR3和-OR4各自独立地选自羟基、烷氧基、酯基中的任意一种,所述酯基包括取代或未取代的丙烯酸酯基;
所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为未取代的丙烯酸酯基,或者所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为取代的丙烯酸酯基,所述取代的基团选自C1~C20烷基、C1~C20烷氧基、氰基和C1~C20酯基中的任意一种;
所述-OR2、-OR3和-OR4中至少有一个为羟基;
所述反应型碱溶性树脂的重均分子量为5000~35000。
2.根据权利要求1所述的反应型碱溶性树脂,其特征在于,所述-OR2、-OR3和-OR4的至少两个为取代或未取代的丙烯酸酯基。
3.根据权利要求1所述的反应型碱溶性树脂,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂的双键当量<1300g/mol。
4.根据权利要求3所述的反应型碱溶性树脂,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂的双键当量为300~700g/mol。
5.根据权利要求1所述的反应型碱溶性树脂,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂重均分子量为10000~22000。
6.一种感光性树脂组合物,其特征在于,所述感光性树脂组合物按重量份包括如下组分:
权利要求1~5中任一项所述的反应型碱溶性树脂 1~30重量份
不反应型碱溶性树脂 1~30重量份
引发剂 0.1~10重量份;
所述权利要求1~5中任一项所述的反应型碱溶性树脂和不反应型碱溶性树脂的含量均以固含量计。
7.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述感光性树脂组合物按重量份包括如下组分:
权利要求1~5中任一项所述的反应型碱溶性树脂 4~12重量份
不反应型碱溶性树脂 2.5~10.5重量份
引发剂 4~6重量份。
8.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂重量比为0.5~4.0,所述反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂重量比以固含量计。
9.根据权利要求8所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂与不反应型碱溶性树脂重量比为0.5~1.5。
10.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述感光性树脂组合物还包括多官能单体,所述多官能单体包括官能度≥2的单体中的任意一种或至少两种组合。
11.根据权利要求10所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述多官能单体包括3官能度单体、4官能度单体、5官能度单体、6官能度单体中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述反应型碱溶性树脂的溶液的酸值为50~120KOH mg/g;
所述反应型碱溶性树脂的固含量为20~50%;
所述不反应型碱溶性树脂的酸值为50~120KOH mg/g;
所述不反应型碱溶性树脂的固含量为20~50%。
13.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述不反应型碱溶性树脂包括至少一个结构单元(D)和至少一个结构单元(E):
Figure FDA0003936252730000031
所述R8选自羟基、羧基、烷氧基、烷基、芳基、环烷基和酯基中的任意一种。
14.根据权利要求13所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述结构单元(D)选自如下结构中的任意一种:
Figure FDA0003936252730000032
15.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述不反应型碱溶性树脂重均分子量为5000~25000。
16.根据权利要求15所述的感光性树脂组合物,其特征在于,所述不反应型碱溶性树脂重均分子量为7000~18000。
17.一种根据权利要求6~16中任一项所述的感光性树脂组合物的用途,其特征在于,所述感光性树脂组合物用于彩色滤光片。
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