CN101071269A - 喷墨方式彩色滤光片用黑矩阵挡墙的感光材料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷墨方式彩色滤光片用黑矩阵挡墙的感光材料，其组成包括：0.1至40wt％的色料，1至95wt％的溶剂，0.01至15wt％的起始剂，0.1至30wt％的高分子寡聚物或其改性物，30wt％及30wt％以下的高分子聚合物，以及10wt％及10wt％以下的添加剂。本发明还涉及一种使用上述感光材料制造黑矩阵挡墙的方法。使用该感光材料制造的黑矩阵挡墙与彩色墨水的间所形成的接触角大于传统材料所作的黑矩阵挡墙，能够防止彩色墨水与黑矩阵挡墙接触时，产生吸附或润湿的情形，避免不同彩色墨水的间发生混墨的情形，以利制程的顺利进行。

Description

喷墨方式彩色滤光片用黑矩阵挡墙的感光材料及制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种喷墨方式彩色滤光片用黑矩阵(Black Matrix，简称BM)挡墙的感光材料及制造方法。
【背景技术】
由于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)为非主动发光的组件，必须透过内部的背光源提供光源，搭配驱动集成电路与液晶控制形成黑、白两色的灰阶显示，再透过彩色滤光片(Color Filter)的红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色层提供色相，形成彩色显示画面，因此彩色滤光片为液晶显示器彩色化的关键组件。目前，先前技术的彩色滤光片制备方法主要有：颜料分散方法(Pigment-dispersed Method)以及喷墨方法(Ink Jet Method)。颜料分散方法是将彩色光阻(Color Resist)以旋转涂布的方式涂布于基板上，经由曝光显影的方式制备成色块(Color Area)。彩色光阻是将彩色颜料均匀分散于其中的光阻，具有照光反应与热硬化的特性。RGB三色彩色光阻必需经过三道涂布、曝光、显影制程，最后形成彩色滤光片。颜料分散方法长期以来有着制程复杂以及设备成本高的缺点。
喷墨方法是使用一喷墨装置将R、G、B彩色墨水同时喷射于一基板上的BM内，彩色墨水固化后于该基板上形成着色的RGB颜色层图案。使用喷墨方法能够一次形成RGB颜色层，使得制备过程大为简化，成本大幅降低。故，喷墨方法具有制程简化、环保、节省原料的诸多优点。
在使用喷墨方法制作彩色滤光片的时候，为使RGB颜色层的彩色墨水不互相混色，一般在每一个画素(Sub-Pixel)间都设置有挡墙，也可直接设置BM挡墙。其中，挡墙是于BM材料上再增加至少一层高分子材料所形成；BM挡墙则为单层的BM材料形成，直接形成于基板上，较传统的BM高度有所增加，以作为隔离作用。
但是，彩色墨水与此传统BM挡墙材料的接触角θ很低，会造成彩色墨水在与BM挡墙接触时的吸附或润湿，并产生不同彩色墨水的间的混墨情形，进而影响制程的顺利进行。
【发明内容】
有鉴于此，提供一种用于制造与彩色墨水具有较大接触角的BM挡墙的感光材料及使用该感光材料制造BM挡墙的方法实为必要。
一种喷墨方式彩色滤光片用黑矩阵挡墙的感光材料，其组成包括：0.1至40wt％的色料，1至95wt％的溶剂，0.01至15wt％的起始剂，0.1至30wt％的高分子寡聚物或其改性物，30wt％及30wt％以下的高分子聚合物，以及10wt％及10wt％以下的添加剂。
一种用于喷墨法制造彩色滤光片的BM挡墙的制造方法，包括以下步骤：提供一透明基板；通过裂缝式、旋转式或裂缝旋转法涂布机将所述的感光材料涂布于该基板上表面；将具有预定黑矩阵挡墙图案的光罩设于该感光材料层与一曝光机光源间，并曝光该感光材料层，再进行显影。
相对于现有技术，使用该感光材料制造的黑矩阵挡墙与彩色墨水的间所形成的接触角大于传统材料所作的黑矩阵挡墙，能够防止彩色墨水与黑矩阵挡墙接触时，产生吸附或润湿的情形，避免不同彩色墨水的间发生混墨的情形，以利制程的顺利进行。
【具体实施方式】
本发明提供一种用于喷墨法制造彩色滤光片的BM挡墙的感光材料，其组成包括：0.1至40wt％的色料，1至95wt％的溶剂，0.01至15wt％的起始剂，0.1至30wt％的高分子寡聚物或其改性物，30wt％及30wt％以下的高分子聚合物(高分子树酯)以及10wt％及10wt％的添加剂。
优选的，该色料的最佳重量比范围为3至30wt％。
优选的，该溶剂的最佳重量比范围为25至85wt％。
优选的，该起始剂的最佳重量比范围为0.1至8wt％。
优选的，该高分子寡聚物或其改性物的最佳重量比范围为3至20wt％。
优选的，该高分子聚合物(高分子树酯)的最佳重量比范围为0.1至15wt％。
优选的，该添加剂的最佳重量比范围为0.01至5wt％。
其中，该色料包括染料、颜料或其它会呈色的物质。该色料优选碳黑材料。
其中，该溶剂为有机溶剂，该溶剂主要包括以下几大类：酯类、醚类、醇醚类、酮类、醇类、多元醇类衍生物及含氮系溶剂等。具体的，该溶剂可优先选用下列材料：甲氧基丁醇、异丙醇、丁醇、苯甲醇、丁基醚、乙二醇丙基醚、乙二醇丁基醚、乙二醇己基醚、乙二醇苯基醚、乙二醇丁基醚醋酸酯、二乙二醇甲基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇丁基醚、二乙二醇己基醚、三乙二醇甲基醚、三乙二醇乙基醚、三乙二醇丁基醚、丙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、三丙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯、二丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇丁基醚、二丙二醇丁基醚、三丙二醇丁基醚、丙二醇苯基醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯、安息香酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、丙酮、甲乙酮、甲戊酮、甲基异丁酮、二异丁酮、异佛尔酮、环己酮、2-呲咯啶酮、N-甲基-2呲咯啶酮等。
其中，该起始剂包括光起始剂，所述的光起始剂包括：二(二甲基胺基)二苯甲酮(4，4-Bis(Dimethylamino))、二(二乙基胺基)二苯甲酮(4，4′-Bis(Diethylamino)Benzophenone)、甲氧基苯-二(三氯甲基)-三氮杂苯(2-(4-Methoxyphenyl)-4，6-Bis(Trichloromethyl)-1，3，5-Triazine)、三(三氯甲基)三氮杂苯(Tris(Trichloromethyl)-1，3，5-Triazine)等。
目前，该光起始剂的主要商品包括下列种类：IRGACURE819、IRGACURE369、IRGACURE2959、IRGACURE379、IRGACURE184、IRGACURE784、IRGACURE250、IRGACURE907、IRGACURE651、IRGACUREOXE01、IRGACUREOXE02、IRGACURE500、IRGACURE1800、IRGACURE1000、IRGACURE1700、DAROCUREBP、DAROCURE1173CGI242、DAROCURE1173CGI-552、ChivacureTPO、ChivacureTPO-L、Chivacure200、KAYACURE DETX-S、KAYACURE CTX、KAYACURE BMS、KAYACURE BP-100、Chivacure107、Chivacure184、Chivacure284、IRGACUREOXE02、KAYACURE DETX-S、KAYACURE CTX、KAYACUREBMS或KAYACURE BP-100等。
其中，该高分子寡聚物包括有机不饱和环氧丙烯酸酯寡聚物及其衍生物、有机不饱和氨基甲基酸酯寡聚物及其衍生物或有机不饱和聚酯寡聚物及其衍生物等。
该高分子寡聚物包括但不限于下列材料：有机不饱和烃或胺改质环氧丙烯酸酯寡聚物(Epoxy Acrylate Oligomers)、胺改质聚酯丙烯酸酯寡聚物(Amine Modified Polyester Acrylates)、聚丁二烯丙烯酸酯寡聚物(Polybutadiene Acrylate Oligomers)、丙烯酸酯寡聚物(AcrylicOligomer)、二丙烯酸酯寡聚物(Diacrylate Oligomer)、三丙烯酸酯寡聚物(Triacrylate Oligomer)、金属基丙烯酸酯寡聚物(Metallic AcrylateOligomer)、氨基甲酸酯寡聚物(Urethane Oligomer)等。
其中，该改性物为上述高分子寡聚物改质成具有如下一种或多种官能团或官能基的高分子寡聚物。该官能基或官能团包括：羟基(-OH)、氢氰酸基(-HCN)、氨基(-NH)、异氰酸基(-NCO)、羧基(-COOH)、硫氢基(-SH)、环氧基、苯环(Aromatic Ring)、醯胺基(Amide)、脂类(Ester)、氨脂(Urethane)、硅氧烷(Siloxane)、硫化物(Sulfide)、乙烯基(Vinyl)、酸酐(Anhydride)、尿素树脂(Urea)、碳酸(Carbonate)、磷酸脂(Phosphate Ester)、砜(Sulfone)等。当然，该高分子寡聚物本身已有上述一种或多种官能团或官能基结构，也可进行增加官能团或官能基的改质。
其中，该高分子聚合物具一种或多种有机单体以单一或共聚合的方式合成，该单体包括但不限于下列材料：丙烯酸(Acroleic Acid)、甲基丙烯酸(Methacrylate)、丙烯酸酯(Acrylic Ester)、甲基丙烯酸酯(MethacrylateEster)，或前述单体的改质衍生物单体。
其中，该添加剂主要用于改变感光材料的性质，以配合整个生产条件，并得到良好的产品特性及规格。所述的添加剂包括界面活性剂、抑泡剂、消泡剂、乳化剂、分散剂或兼具上述两种或两种以上特性的添加剂。
该界面活性剂可改变该感光材料的表面张力及成膜特性。该界面活性剂可选择包括含非离子型界面活性剂或含阴离子型界面活性剂，优选为含硅氧烷类界面活性剂、氟系界面活性剂或环氧烷类界面活性剂。
该分散剂主要用于增加色料分散稳定性，其可优选用下列材料：丙烯酸或丙烯酸改质系有机化合物或高分子、氨酯或氨酯系改质系有机化合物或高分子。
该抑泡剂或消泡剂主要用于抑并消除光阻墨水中产生气泡，其可优选用下列材料：含硅氧烷类化合物。
该感光材料也可进一步包括至少一种高分子单体，其重量比范围为30wt％及30wt％以下，最佳重量比范围为3至20wt％。
本发明还提供一种用于喷墨法制造彩色滤光片的BM挡墙的制造方法，包括以下步骤：
第一步：提供一透明基板，该基板可以为玻璃基板。
第二步：通过裂缝式(Slit)、旋转式(Spin)或裂缝旋转法(Slit and Spin)涂布机将本发明的感光材料涂布于该基板上表面。
第三步：将具有预定BM挡墙图案的光罩设于该感光材料层与一曝光机光源间，并曝光该感光材料层，再进行显影。
该制程可以在第二步涂布制程后进一步包括一干燥制程，通过干燥制程将该光阻中的溶剂挥发。
该制程还可在第三步显影制程后进一步包括一加热制程，将该若干挡墙进行进一步固化。
通过上述步骤即可以得到喷墨法使用的BM挡墙。
相对于现有技术，使用该感光材料制作的彩色滤光片，其BM挡墙与彩色墨水的间所形成的接触角大于传统材料所作的BM，能够防止彩色墨水与BM挡墙接触时，产生吸附或润湿的情形，避免不同彩色墨水的间发生混墨的情形，以利制程的顺利进行。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (36)

1.一种用于喷墨法制造彩色滤光片的黑矩阵挡墙的感光材料，其特征在于包括：
0.1至40wt％的色料；
1至95wt％的溶剂；
0.01至15wt％的起始剂；
0.1至30wt％的高分子寡聚物或其改性物；
30wt％及30wt％以下的高分子聚合物；以及
10wt％及10wt％以下的添加剂。
2.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该色料的最佳重量比范围为3至30wt％。
3.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该溶剂的最佳重量比范围为25至85wt％。
4.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该起始剂的最佳重量比范围为0.1至8wt％。
5.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子寡聚物或其改性物的最佳重量比范围为3至20wt％。
6.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子聚合物的最佳重量比范围为0.1至15wt％。
7.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该添加剂的最佳重量比范围为0.01至5wt％。
8.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该色料包括染料或颜料。
9.如权利要求8所述的感光材料，其特征在于：该色料为碳黑材料。
10.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该溶剂为有机溶剂。
11.如权利要求10所述的感光材料，其特征在于：该有机溶剂包括酯类、醚类、醇醚类、酮类、醇类、多元醇类衍生物或含氮系溶剂。
12.如权利要求10所述的感光材料，其特征在于：该有机溶剂包括甲氧基丁醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、丁基醚、乙二醇丙基醚、乙二醇丁基醚、乙二醇己基醚、乙二醇苯基醚、乙二醇丁基醚醋酸酯、二乙二醇甲基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇丁基醚、二乙二醇己基醚、三乙二醇甲基醚、三乙二醇乙基醚、三乙二醇丁基醚、丙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、三丙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯、二丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇丁基醚、二丙二醇丁基醚、三丙二醇丁基醚、丙二醇苯基醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯、安息香酸乙酯、乙氧基丙酸乙酯、丙酮、甲乙酮、甲戊酮、甲基异丁酮、二异丁酮、异佛尔酮、环己酮、2-呲咯啶酮或N-甲基-2呲咯啶酮。
13.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该起始剂包括光起始剂。
14.如权利要求13所述的感光材料，其特征在于：该光起始剂包括二(二甲基胺基)二苯甲酮、二(二乙基胺基)二苯甲酮、甲氧基苯-二(三氯甲基)-三氮杂苯或三(三氯甲基)三氮杂苯。
15.如权利要求13所述的感光材料，其特征在于：该光起始剂包括IRGACURE819、IRGACURE369、IRGACURE2959、IRGACURE379、IRGACURE184、IRGACURE784、IRGACURE250、IRGACURE907、IRGACURE651、IRGACUREOXE01、IRGACUREOXE02、IRGACURE500、IRGACURE1800、IRGACURE1000、IRGACURE1700、DAROCUREBP、DAROCURE1173、CGI242、DAROCURE1173 CGI-552、KAYACURE DETX-S、KAYACURE CTX、KAYACURE BMS、KAYACURE BP-100、ChivacureTPO、ChivacureTPO-L、Chivacure200、Chivacure107、Chivacure184、Chivacure284、IRGACUREOXE02、KAYACURE DETX-S、KAYACURE CTX、KAYACURE BMS或KAYACURE BP-100。
16.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子寡聚物包括有机不饱和环氧丙烯酸酯寡聚物或其衍生物。
17.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子寡聚物包括有机不饱和氨基甲基酸酯寡聚物或其衍生物。
18.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子寡聚物包括有机不饱和聚酯寡聚物或其衍生物。
19.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子寡聚物包括有机不饱和烃或胺改质环氧丙烯酸酯寡聚物、胺改质聚酯丙烯酸酯寡聚物、聚丁二烯丙烯酸酯寡聚物、丙烯酸酯寡聚物、二丙烯酸酯寡聚物、三丙烯酸酯寡聚物、金属基丙烯酸酯寡聚物或氨基甲酸酯寡聚物。
20.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该改性物为经改性处理具有一种或多种官能基或官能团的高分子寡聚物，该官能基或官能团包括羟基、氢氰酸基、氨基、异氰酸基、羧基、异氢基、环氧基、乙烯基、苯环、醯胺基、脂类、氨脂、硅氧烷、硫化物、酸酐、尿素树脂、碳酸、磷酸脂或砜。
21.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该高分子聚合物由至少一种有机单体合成。
22.如权利要求21所述的感光材料，其特征在于：该有机单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，或前述单体的改质衍生物单体。
23.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括界面活性剂。
24.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括抑泡剂或消泡剂。
25.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括乳化剂或分散剂。
26.如权利要求23所述的感光材料，其特征在于：该界面活性剂包括含非离子型界面活性剂。
27.如权利要求23所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括含阴离子型界面活性剂。
28.如权利要求23所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括含硅氧烷类界面活性剂。
29.如权利要求23所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括含氟系界面活性剂。
30.如权利要求23所述的感光材料，其特征在于：该添加剂包括含环氧烷类界面活性剂。
31.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该感光材料进一步包括至少一种高分子单体。
32.如权利要求1所述的感光材料，其特征在于：该感光材料进一步包括30wt％及30wt％以下的高分子单体。
33.如权利要求32所述的感光材料，其特征在于：该高分子单体的最佳重量比范围为3至20wt％。
34.一种用于喷墨法制造彩色滤光片的黑矩阵挡墙的制造方法，包括以下步骤：
提供一透明基板；
通过裂缝式、旋转式或裂缝旋转法涂布机将如权利要求1至33任一项所述的感光材料涂布于该基板上表面；
将具有预定黑矩阵挡墙图案的光罩设于该感光材料层与一曝光机光源间，并曝光该感光材料层，再进行显影。
35.如权利要求34所述的黑矩阵挡墙的制造方法，其特征在于：在涂步制程后进一步包括一干燥制程，通过干燥制程将该光阻中的溶剂挥发。
36.如权利要求34所述的黑矩阵挡墙的制造方法，其特征在于：在显影制程后进一步包括一加热制程，将该若干挡墙进行进一步固化。
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