CN110174819A - 光刻胶 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光刻胶，包括树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子，其中，所述光引发剂在光照下产生自由基，用于引发聚合物单体发生光交联固化反应形成高聚物，所述光反应粒子根据光的波长对光进行选择性吸收并释放出抗氧化剂，用于捕捉光引发剂在光照下产生的自由基，从而降低聚合物单体的反应程度，进而达到控制光刻胶膜层不同深度的反应程度的作用，在曝光制程中使整个光刻胶膜层的反应程度达到均匀一致，解决在光刻工艺中由于光刻胶表底层反应差异而形成的taper偏陡、膜面不平等问题。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光刻胶。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有市场上的液晶显示器大部分为背光型液晶显示装置，其包括液晶显示面板及背光模组(backlight module)。通常液晶显示面板由彩膜(Color Filter，CF)基板、TFT阵列基板、夹于彩膜基板与TFT阵列基板之间的液晶(Liquid Crystal，LC)及密封框胶(Sealant)组成。CF基板是LCD用来实现彩色显示的主要器件，其基本构成通常包括：玻璃基板、黑色矩阵(Black Matrix，BM)、彩色滤光层等等。
光刻技术是LCD行业的常见工艺制程，光刻胶则是光刻制程的必要材料，其在光束照射下，能够发生交联固化或者降解反应。由于光刻胶发生光交联固化反应后，具有不被蚀刻液侵蚀的特性，常将其用于显示面板的图案化蚀刻制程中，也可被作为直接材料保留在面板中，如CF基板侧的黑色矩阵、彩色滤光层RGB色阻、有机覆盖层(over coat，OC)及间隔物(photo spacer，PS)等，再如TFT阵列基板侧的有机绝缘平坦层(Polymer Film onArray，PFA)等。现有光刻胶体系中，光刻胶的组成通常包括至少一种树脂、单体、光引发剂、溶剂。以负型光刻胶为例，光刻胶形成图案的过程为：在曝光阶段利用紫外光照射光刻胶，使其中的光引发剂产生自由基，促进受光区域单体或树脂发生交联反应而在后续的显影过程后被保留，而未受到紫外光照射的区域则在后续的显影过程中被显影液溶解，从而形成所需光刻胶图案。在此图案化过程中，普通光刻胶通常由于其膜层厚度较厚，以及一些吸光粒子(如黑色矩阵光刻胶中的炭黑，彩色光阻中的彩色颜料)的存在，导致整个光刻胶膜层在曝光过程中在其厚度方向上所接收到的紫外光照程度不同，使得表层和底层的反应程度不一致。进而引发一系列的制程问题，如膜面不平，图案边缘坡度(taper)过陡等，而这些光刻胶图案化制程问题则会进一步导致LCD品质降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻胶，可解决光刻胶表层和底层反应程度不一致而引起的制程问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种光刻胶，包括树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子；
所述光引发剂在光照下产生自由基，用于引发聚合物单体发生光交联固化反应形成高聚物；
所述光反应粒子根据光的波长对光进行选择性吸收并释放出抗氧化剂，用于捕捉光引发剂在光照下产生的自由基，从而降低聚合物单体的反应程度。
所述光反应粒子通过对光进行选择性吸收并发生分解反应而生成抗氧化剂，从而释放出其所生成的抗氧化剂。
所述光反应粒子为核壳结构，包括外壳及由外壳包覆的内核，所述外壳为光反应聚合物，所述内核为抗氧化剂，所述光反应粒子的外壳对光进行选择性吸收并发生反应而裂解，从而释放出内核的抗氧化剂。
所述光反应粒子所吸收的光的波长为300-400nm。
所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂或胺类抗氧化剂。
所述光反应粒子的粒径为50-500nm。
所述树脂为碱溶性树脂、热固型树脂或光固型树脂；
所述聚合物单体为自由基型单体、阳离子型单体或两者的组合；
所述光引发剂为自由基型光引发剂、阳离子型光引发剂或两者的组合；
所述溶剂为有机溶剂或水性溶剂。
所述树脂为酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇肉桂酸酯及硅氧烷树脂中的一种或多种组合；
所述聚合物单体为丙烯酸酯类单体、乙烯基类单体、乙烯基醚类单体及环氧类单体中的一种或多种组合；
所述光引发剂为酮肟脂类光引发剂、a-胺基酮类光引发剂、苯乙酮系光引发剂及芳香酮类光引发剂中的一种或多种组合；
所述溶剂包括脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环已酮、二甲苯、甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯异丙醇及正丁醇中的一种或多种。
所述的光刻胶还包括添加剂及着色剂，所述添加剂为表面活性剂、硅烷偶联剂及消泡剂中的一种或多种组合，所述着色剂为颜料、染料或两者的组合。
所述树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子在所述光刻胶中的重量百分含量分别为5-15％、0.2-5％、5-8％、80-90％及0.1-5％。
本发明的有益效果：本发明的光刻胶包括树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子，其中，所述光引发剂在光照下产生自由基，用于引发聚合物单体发生光交联固化反应形成高聚物，所述光反应粒子根据光的波长对光进行选择性吸收并释放出抗氧化剂，用于捕捉光引发剂在光照下产生的自由基，从而降低聚合物单体的反应程度，进而达到控制光刻胶膜层不同深度的反应程度的作用，在曝光制程中使整个光刻胶膜层的反应程度达到均匀一致，解决在光刻工艺中由于光刻胶表底层反应差异而形成的taper偏陡、膜面不平等问题。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例进行详细描述。
本发明的光刻胶的第一实施例，包括树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子。
所述光引发剂在光照下产生自由基，用于引发聚合物单体发生光交联固化反应形成高聚物。
所述光反应粒子根据光的波长对光进行选择性吸收并释放出抗氧化剂，用于捕捉光引发剂在光照下产生的自由基，从而降低聚合物单体的反应程度。
需要说明的是：由于不同波段的光在光刻胶膜层中所能到达的深度不同，本发明通过在光刻胶中添加光反应粒子，可以在曝光制程中选择性的控制光刻胶膜层不同深度的反应程度，使整个光刻胶膜层反应程度达到均匀一致，进而有效解决光刻胶表底层反应不均的问题。
具体地，本实施例中，所述光反应粒子通过对光进行选择性吸收并发生分解反应而生成抗氧化剂，从而向所述光刻胶内释放出其所生成的抗氧化剂。
进一步地，本实施例中，所述光反应粒子在特定光照下所生成的抗氧化剂具有脱氢酚类结构，该脱氢酚结构具有较高的清除自由基的能力，可用于抑制光刻胶不同深度的反应程度。
具体地，所述光反应粒子所选择性吸收的光的波长为300-400nm，具体可为313nm、330nm、365nm、385nm等，此处不做进一步限定。所述光反应粒子若吸收较短波长的光，如313nm、330nm，则主要作用于光刻胶膜层表层；若吸收较长波长的光，如365nm、385nm等，则主要作用于光刻胶膜层底层。当然，所述光反应粒子所吸收光的波段可根据具体实施方式进行选择，此处不做进一步限定。
具体地，所述树脂为碱溶性树脂、热固型树脂或光固型树脂，用于维持光刻胶的化学和机械性能等，具体可为酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇肉桂酸酯及硅氧烷树脂中的一种或多种组合。
具体地，所述聚合物单体为含有可聚合官能团的小分子，用于提升交联度，改善膜层柔韧性和降低树脂粘度等，可为自由基型单体或阳离子型单体，或自由基和阳离子单体的组合，具体可为丙烯酸酯类单体、乙烯基类单体、乙烯基醚类单体及环氧类单体中的一种或多种组合。
具体地，所述光引发剂可以为自由基型光引发剂或阳离子型光引发剂，或自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂的组合，用于使相应的聚合物单体在紫外光的照射下可以发生自由基聚合或阳离子聚合反应，所述光引发剂具体可以为酮肟脂类光引发剂、a-胺基酮类光引发剂、苯乙酮系光引发剂、芳香酮类光引发剂以及大分子引发剂中的一种或多种组合。
具体地，所述溶剂可为有机溶剂或水性溶剂中的一种。所述溶剂可以包括脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环已酮、二甲苯、甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯异丙醇及正丁醇中的至少一种或多种。当然，也可为其他光刻胶用溶剂，此处不作进一步限定。
具体地，所述的光刻胶还可进一步包括添加剂，所述添加剂为表面活性剂、硅烷偶联剂及消泡剂中的一种或多种组合。
具体地，所述的光刻胶还可进一步包括着色剂，所述着色剂为颜料、染料或两者的组合。其中颜料可为红色颜料PR254、红色颜料PR177、绿色颜料PG58、绿色颜料PG59、蓝色颜料PB15：6、紫色颜料PV23、黄色颜料PY138、黑色颜料等其他颜料中的一种或多种，染料可为红色染料、蓝色染料或黄色染料等。
具体地，所述树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子在所述光刻胶中的重量百分含量分别为5-15％、0.2-5％、5-8％、80-90％及0.1-5％。
本发明的光刻胶的第一实施例，包含至少一种光反应粒子，该光反应粒子可选择性吸收不同波长的光并分解生成抗氧化剂，用于捕捉光引发剂受光照而产生的自由基，从而降低光刻胶内聚合物单体的反应程度，进而达到控制光刻胶膜层不同深度的反应程度的作用，在曝光制程中使整个光刻胶膜层的反应程度达到均匀一致，解决在光刻工艺中由于光刻胶表底层反应差异而形成的taper偏陡、膜面不平等问题
本发明的光刻胶的第二实施例，与上述第一实施例相比，其区别在于，所述光反应粒子为核壳结构，包括外壳及由外壳包覆的内核，所述外壳为光反应聚合物，所述内核为抗氧化剂，所述光反应粒子的外壳对光进行选择性吸收并发生反应而裂解，从而释放出内核的抗氧化剂。其中，所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂或胺类抗氧化剂。所述光反应粒子的粒径为50-500nm。进一步地，所述光反应粒子的外壳所吸收光的特定波段可为300-400nm，具体可为313nm、330nm、365nm、385nm等，此处不做进一步限定，即在特定紫外光照射下，所述光反应粒子的外壳发生裂解，释放出内核的抗氧化剂，从而控制光刻胶内部的反应。其他技术特征均与上述第一实施例相同，在此不再赘述。
本发明的第二实施例，包含至少一种光反应粒子，该光反应粒子为核壳结构，外壳为光反应聚合物，内核为抗氧化剂，所述光反应聚合物为可选择性吸收不同波长的光并裂解的聚合物，从而可释放外壳内的抗氧化剂，用于捕捉光引发剂受光照产生的自由基，通过所述光反应粒子的外壳选择性吸收不同波长的光并发生裂解，从而释放出内核的抗氧化剂来抑制光引发剂引发聚合物单体反应，进而控制光刻胶膜层不同深度的反应程度，使整体膜层反应均一化。
综上所述，本发明的光刻胶包括树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子，其中，所述光引发剂在光照下产生自由基，用于引发聚合物单体发生光交联固化反应形成高聚物，所述光反应粒子根据光的波长对光进行选择性吸收并释放出抗氧化剂，用于捕捉光引发剂在光照下产生的自由基，从而降低聚合物单体的反应程度，进而达到控制光刻胶膜层不同深度的反应程度的作用，在曝光制程中使整个光刻胶膜层的反应程度达到均匀一致，解决在光刻工艺中由于光刻胶表底层反应差异而形成的taper偏陡、膜面不平等问题。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种光刻胶，其特征在于，包括树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子；
所述光引发剂在光照下产生自由基，用于引发聚合物单体发生光交联固化反应形成高聚物；
所述光反应粒子根据光的波长对光进行选择性吸收并释放出抗氧化剂，用于捕捉光引发剂在光照下产生的自由基，从而降低聚合物单体的反应程度。
2.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述光反应粒子通过对光进行选择性吸收并发生分解反应而生成抗氧化剂，从而释放出其所生成的抗氧化剂。
3.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述光反应粒子为核壳结构，包括外壳及由外壳包覆的内核，所述外壳为光反应聚合物，所述内核为抗氧化剂，所述光反应粒子的外壳对光进行选择性吸收并发生反应而裂解，从而释放出内核的抗氧化剂。
4.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述光反应粒子所吸收的光的波长为300-400nm。
5.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂或胺类抗氧化剂。
6.如权利要求3所述的光刻胶，其特征在于，所述光反应粒子的粒径为50-500nm。
7.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述树脂为碱溶性树脂、热固型树脂或光固型树脂；
所述聚合物单体为自由基型单体、阳离子型单体或两者的组合；
所述光引发剂为自由基型光引发剂、阳离子型光引发剂或两者的组合；
所述溶剂为有机溶剂或水性溶剂。
8.如权利要求7所述的光刻胶，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇肉桂酸酯及硅氧烷树脂中的一种或多种组合；
所述聚合物单体为丙烯酸酯类单体、乙烯基类单体、乙烯基醚类单体及环氧类单体中的一种或多种组合；
所述光引发剂为酮肟脂类光引发剂、a-胺基酮类光引发剂、苯乙酮系光引发剂及芳香酮类光引发剂中的一种或多种组合；
所述溶剂包括脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、甲基异丁基酮、单甲基醚乙二醇酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚醋酸酯、环已酮、二甲苯、甲基吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯异丙醇及正丁醇中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，还包括添加剂及着色剂，所述添加剂为表面活性剂、硅烷偶联剂及消泡剂中的一种或多种组合，所述着色剂为颜料、染料或两者的组合。
10.如权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述树脂、光引发剂、聚合物单体、溶剂以及光反应粒子在所述光刻胶中的重量百分含量分别为5-15％、0.2-5％、5-8％、80-90％及0.1-5％。
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