[发明专利]碱可溶性树脂及制备方法、感光树脂组合物和彩色滤光片

说明书

技术领域

本发明涉及一种侧链结构含有乙氧基和环烷基的碱可溶性树脂及其制备方法，还涉及包括该碱可溶性树脂的一种高感光度树脂组合物和其在彩色滤光片上的应用。

背景技术

彩色滤光片是液晶显示器能够实现彩色显示的关键器件，彩色光阻层是滤光片结构中最重要组成部分，它的性能直接影响到液晶显示器的显示效果。彩色滤光片的制备方法包括染色法、颜料分散法、印刷法、电沉积法、喷墨法等，其中，颜料分散法以性能稳定、可靠、工艺简单等优点而成为彩色滤光片大生产中的主流方法。颜料分散法用光阻剂经过涂布、前烘、曝光、显影、后烘等步骤后，即为制备的光阻层。其中，曝光是一个紫外光固化的过程，通常是用高压汞灯产生的紫外光透过掩模板，使受照射的光刻胶发生光化学反应，经显影后获得与掩模板相同的图案。只有在曝光量能够满足聚合引发的能量时，固化过程才能顺利进行。在整个曝光过程中为了使曝光完全得到平整的像素表面，所消耗的能量通常较大，因此，为节约能耗，绿色环保，在生产中迫切需要一种感光度较高的光阻剂，能够减少彩色光阻层在固化过程中的曝光量。

颜料分散法用光阻剂是一种感光树脂组合物，其主要成分有：碱可溶性树脂、颜料、分散树脂、多官能团不饱和单体、光引发剂和有机溶剂。碱可溶性树脂是感光树脂组合物中的重要组成部分，其结构和成分会影响彩色光阻剂的性能。

发明内容

针对曝光过程中所消耗的能量过大的现状，本发明的目的在于提供一种侧链结构含有乙氧基和环烷基的碱可溶性树脂及其制备方法，此外，通过使用该碱可溶性树脂，得到了如下性能的感光树脂组合物和彩色滤光片：具有较高的感光度，能在较低曝光量的条件下同时具有好的显影性。

本发明提供了一种碱可溶性树脂及其制备方法，所述碱可溶性树脂的侧链结构中含有长链多乙氧基，还含有空间位阻较大的环烷基。

在上述技术方案的基础上，制备所述碱可溶性树脂的聚合单体包括不饱和羧酸乙氧基酯类化合物和不饱和羧酸环烷基酯类化合物。所述聚合单体还包括不饱和羧酸类化合物、不饱和羧酸烷基酯类化合物和不饱和羧酸苯基酯类化合物。

进一步地，所述不饱和羧酸乙氧基酯类化合物包括2（2-乙氧基乙氧基）乙基甲基丙烯酸酯、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙基甲基丙烯酸酯或2-乙氧基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或两种以上，所述不饱和羧酸环烷基酯类化合物为甲基丙烯酸莰醇酯。

进一步地，所述碱可溶性树脂的重均分子量为7000-55000。

本发明提供的碱可溶性树脂的制备方法，包括以下步骤：（1）聚合引发阶段：将聚合单体在溶剂中溶解，加热体系至反应温度，在15分钟内滴加完引发剂；（2）聚合终止阶段：体系自升温过程中分三次加入分子量调节剂，升温结束后将体系温度保持在80°C，搅拌5小时。（3）处理阶段：将体系降至室温，过滤得到所述碱可溶性树脂。

在上述技术方案的基础上，所述聚合单体包括不饱和羧酸乙氧基酯类化合物和不饱和羧酸环烷基酯类化合物。所述聚合单体还包括不饱和羧酸类化合物、不饱和羧酸烷基酯类化合物和不饱和羧酸苯基酯类化合物。

进一步地，所述不饱和羧酸乙氧基酯类化合物包括2（2-乙氧基乙氧基）乙基甲基丙烯酸酯、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙基甲基丙烯酸酯或2-乙氧基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或两种以上，所述不饱和羧酸环烷基酯类化合物包括甲基丙烯酸莰醇酯。

进一步地，所述不饱和羧酸乙氧基酯类化合物占聚合单体总重量的百分比为1%-30%，优选为6%-20%，所述甲基丙烯酸莰醇酯的重量不超过所述不饱和羧酸乙氧基酯类化合物重量的1/4。

包含本发明碱可溶性树脂的感光树脂组合物具有较高的感光度，能够减少感光树脂膜层在固化过程中所需要的曝光量，同时，感光树脂膜层在后烘后体积收缩较小，显微镜下观察像素表面平整，边缘整齐。本发明提供的彩色滤光片，在紫外光固化阶段具有较低的曝光量，节约能耗，同时还具有好的显示性能。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供的感光树脂组合物中的碱可溶性树脂，其侧链结构中带有乙氧基和环烷基。本发明提供的碱可溶性树脂，其制备单体包括不饱和羧酸乙氧基酯类化合物、不饱和羧酸环烷基酯类化合物。所述碱可溶性树脂的制备单体还包括不饱和羧酸类化合物和不饱和羧酸的其他酯类化合物，如不饱和羧酸烷基酯类和不饱和羧酸苯基酯类化合物。

进一步地，所述不饱和羧酸乙氧基酯类化合物可由以下化学通式表示：

其中，0≤n≤2。