CN111176082A - 一种用于显示面板领域的高浓度cf显影液组合物 - Google Patents

Abstract

本发明属于表面活性剂技术领域，具体涉及一种显示面板领域的化学品制剂，用于液晶显示的CF制程中负性光刻胶的显影。其包括5‑30%的非离子表面活性剂A，5‑15%的非离子表面活性剂B，5‑15%无机强碱，45‑85%高纯水。该高浓度CF显影液组合物的浓度是目前市场上通用产品浓度的2‑4倍。非离子表面活性剂A和B混合形成微乳液，共同维持体系的稳定。该显影液的使用条件是用水稀释100‑400倍后使用，具有低泡、显影图形清晰、无残留、无基底腐蚀、对显影后光刻胶残渣分散稳定，不堵塞滤芯等特点。

Description

一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物

技术领域

本发明属于表面活性剂技术领域，具体涉及一种显示面板领域的化学品制剂，用于液晶显示的CF制程中负性光刻胶的显影。

技术背景

液晶显示器(TFT-LCD)的制造有多个制程，包括阵列(Array)、彩色滤光片(CF)、成盒(Cell)和模组(Module)。每个制程又细分出多道不同的工序，其中CF又分为黑色矩阵(BM)、彩色层(R、G、B)、间隙柱体(PS)和保护层(OC)等。不同的工序经过玻璃基板的清洗、涂胶、软烘、曝光、显影、硬烘后，得到CF工段制品。其中显影工序需要用到专门的CF显影液，去除部分光刻胶，得到相应的图形。

CF制程的光刻胶主要为负性光刻胶，经曝光后，曝光区域的光刻胶发生反应，不溶于显影液中，而未曝光区域可以溶于光刻胶中，因此在显影工序后便得到所需的图形。彩色光刻胶的主要成分为丙烯酸类树脂、交联剂、光引发剂、颜料、分散剂和溶剂等。在显影过程中，光刻胶与显影液发生反应，显影后的图形应清晰，无光刻胶残留，无侧蚀，无基底腐蚀等。

目前市面上在用的CF显影液主要为碱性显影液，其主要成分包括碱性物质、表面活性剂和高纯水，其中显影液原液碱性物质的浓度大致在4.5％左右，该显影液的浓度相对较低，一般稀释100倍使用，原液运输成本高，而目前市面上在用的产品没有高浓度显影液。其中部分专利提到高浓度显影液，如专利申请公布号CN109062015A公布了一种高浓度显影液原液组合物，通过添加有机胺类、有机酸类和醇醚类溶解助剂的方式提高了显影液原液的浓度。专利申请公布号CN110471262A公布了一种显影液浓度为当前市场上2-5倍的显影液，该显影液采用非离子型gemini表面活性剂，同时添加有机羧酸类的增溶剂，使得浓度大大提高。通过添加助剂的方式，可以在一定程度上提高显影液浓度，但也带来很多不确定的影响因素，例如泡沫过大，显影速度下降，显影残留等问题。我们在显影液中通过两种非离子表面活性剂的复配，使显影液呈微乳液状，在原液状态下体系十分稳定，不易发生分层浑浊等现象，同时稀释100-400倍使用的情况下，显影液泡沫低，显影图形清晰，无残留，无基底腐蚀，无滤芯堵塞现象，在提高了显影液浓度的情况下，同时保证了显影液的性能没有发生改变，大大降低了显影液的运输成本。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供了一种高浓度CF显影液组合物，通过两种非离子表面活性剂的复配，提高了高浓度体系下显影液的稳定性，同时维持显影液的显影性能不发生改变。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案来实现。

一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，包括以下质量百分比的组分：5-30％的非离子表面活性剂A，5-15％的非离子表面活性剂B，5-15％无机强碱KOH，45-85％高纯水，总质量分数之和为100％。

所述的非离子表面活性剂A为AEO-7、AEO-9、JFC-1、JFC-m、JFC-e、peg-400、peg-800、nep-105、nep-108、吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温80、吐温85、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、聚醚L44、聚醚L61、聚醚L64、聚醚L81、聚醚F68、FMES、FMEE、曲拉通x-100其中的至少一种。

所述的非离子表面活性剂B如结构式1表示：

式1中，R₁、R₂均为碳原子数为6-10的烷基、R₃为H或CH₃，n为10-15。

所述的非离子表面活性剂B的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备带烷基的对枯基苯酚中间体：

在双口烧瓶中加入1mol的对枯基苯酚，2.2mol相应的长链烯烃化合物，以酸性白土和酸性阳离子树脂作为催化剂，得到带烷基的对枯基苯酚中间体，如式2所示。

其中，R₁、R₂均为碳原子数为6-10的烷基。

步骤二：制备非离子表面活性剂B：

在反应釜中加入1mol带烷基的对枯基苯酚中间体，氮气置换后加热至90℃，减压脱水1h后，加入1g的KOH催化剂，升温至100℃，减压至0.09MPa，加入10-15倍摩尔量的环氧乙烷或环氧丙烷，反应完全后得到非离子表面活性剂B。

所述该高浓度CF显影液组合物的制备，具体为：需要先添加无机强碱KOH，然后添加非离子表面活性剂A和B，在200rpm的搅拌速度下形成微乳液，维持组合物体系的稳定性。

本发明的显著优点在于：

通过两种非离子表面活性剂A和B的复配，在高浓度CF显影液中形成微乳液，维持CF显影液原液体系的稳定性，显影液在密封的条件下保持1年以上不发生分层和浑浊现象。该发明提高显影液的浓度，降低显影液的运输成本，同时保证显影液显影性能不发生改变。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为本发明的限定。

实施例和比较例：用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物。

根据下表1所示的组成和质量百分含量分别制备了实施例和比较例的高浓度CF显影液组合物，配制过程中需要先将KOH和水添加仅容器中，不断搅拌等待溶液温度降低至30℃后，再将非离子表面活性剂A和B添加至溶液中，添加过程需不断搅拌直至溶液由白色乳液变为澄清透明状液体，如搅拌0.5小时依旧呈乳白色浑浊状，则视为体系不稳定。

表1

实验例：显影液显影性能的测定实验

为了评价在上述实施例1-8和比较例1-4的高浓度CF显影液组合物的显影性能，通过下述试验进行了显影液显影性能测试。

1、制造试片

为了评价高浓度CF显影液组合物对光刻胶的显影性能，所用的试片是在5cm×5cm的玻璃基板上旋涂一层1.5μm的BM负性光刻胶膜，具体处理如下：先将玻璃基板用专用清洗剂清洗之后，超纯水洗涤，干燥。接着，在基板上通过旋涂机以300rpm转速旋涂上BM光刻胶，经过抽真空将大部分溶剂抽去后，在烤箱中以100℃的温度下固化150s，通过曝光机将一定线宽的掩模版图形转移至试片上，从而得到厚度为1.5μm的BM光刻胶试片，用于试验高浓度CF显影液组合物的显影性能。

2、显影测试

将高浓度CF显影液组合物用高纯水稀释100-400倍，调节温度至23℃，用恒定的压力将稀释后的显影液喷淋在BM光刻胶试片上，喷淋时间持续60s，然后用高纯水漂洗，氮气干燥，在显微镜下观察显影图形是否清晰，图形边缘有无毛边现象，是否存在光刻胶残留，对玻璃基底是否存在腐蚀。同时测量BM光刻胶试片上线条的线宽CD值，与掩模版的线宽CD值(线宽标准20±0.5um为合格)进行对比，观察是否存在显影不足或显影过度的情况。将显影后的显影液用0.5um的滤芯进行过滤，观察是否出现堵塞情况。结果示于表2中。

表2

从表1中可以看出，与实施例相比，对比例4仅单纯添加非离子表面活性剂B，不添加表面活性剂A，那么在高浓度显影液中，溶液体系无法维持稳定，溶液呈乳白色乳液状。从表2中可以看出，实施例1-8在显影测试后，试片的图形清晰完整，图形边缘无毛边现象，均无光刻胶的残留，对比例1-5中，对比例4由于原液不稳定呈乳白色状，无法进行显影测试对比，对比例1-3由于存在毛边和光刻胶残留的现象，试片的图形不清晰，对比例5采用阴离子表面活性剂AEP，显影液存在过显影的情况，毛边严重。实施例1-8的线宽CD值均在20um左右，均在合理范围内，对比例1-3的线宽CD值均大于20um，偏差都比较大，这是由于显影液显影不足导致的，同时由于图形的毛边也使得其CD值偏大，比较例5的CD值偏小，过显影情况严重，同时也可以看到由于显影过快，光刻胶出现小块片状光刻胶残渣，出现滤芯堵塞的现象。从实施例和对比例的结果来看，如果仅仅添加非离子表面活性剂A，显影液的性能无法得到满足，而单纯的非离子表面活性剂B无法维持体系的稳定性，通过非离子表面活性剂A和B的混合，在高浓度CF显影液中形成微乳液，维持了显影液稳定性，同时保证了显影液的性能。

综上，本发明的积极进步效果在于：通过两种非离子表面活性剂A和B的复配，在高浓度CF显影液中形成微乳液，维持CF显影液原液体系的稳定性，提高显影液的浓度，降低显影液的运输成本，同时保证显影液显影性能不发生改变。

上述实施例对本发明进行了详细描述，但其只是作为范例，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明说明书对本发明进行的等同任何修改和替代也都在本发明的范畴之中，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：5-30%的非离子表面活性剂A，5-15%的非离子表面活性剂B，5-15%无机强碱，45-85%高纯水，总质量分数之和为100%。

2.根据权利要求1所述的一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，其特征在于，所述的非离子表面活性剂A为AEO-7、AEO-9、JFC-1、JFC-m、JFC-e、peg-400、peg-800、nep-105、nep-108、吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温80、吐温85、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、聚醚L44、聚醚L61、聚醚L64、聚醚L81、聚醚F68、FMES、FMEE、曲拉通x-100其中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，其特征在于，所述的非离子表面活性剂B为如下结构式1：

式1：

；

其中，R₁、R₂均为碳原子数为6-10的烷基、R₃为H或CH₃，n为10-15。

4.根据权利要求1所述的一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，其特征在于，所述的高纯水为电阻率大于18MΩ·cm。

5.根据权利要求1所述的一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，其特征在于，所述的无机强碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂其中至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于显示面板领域的高浓度CF显影液组合物，其特征在于，所述高浓度CF显影液组合物的制备方法为：往高纯水中先添加无机强碱，然后添加非离子表面活性剂A和B，在200rpm的搅拌速度下形成微乳液，才能维持组合物体系的稳定性。