台湾专利TW201314388A 彩色樹脂組合物與形成多色彩色濾光片的方法

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专利摘要:
茲提供一種形成多色彩色濾光片的方法。首先，在基材上形成第一圖案化顏色層。其次，又在具有第一圖案化顏色層之基材上分別形成第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層。然後，烘烤第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層，使得第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層同時分別成為彩色濾光片的第一畫素顏色層、第二畫素顏色層與第三畫素顏色層。
公开号:TW201314388A
申请号:TW100134416
申请日:2011-09-23
公开日:2013-04-01
发明作者:Feng-Chin Tang；Wen-Jen Hsieh；Ying-Hung Chuang
申请人:Chunghwa Picture Tubes Ltd；
IPC主号:G03F7-00

专利说明:
彩色樹脂組合物與形成多色彩色濾光片的方法
本發明係大致上關於一種彩色樹脂組合物，與使用彩色樹脂組合物以形成多色彩色濾光片的方法。特定言之，本發明係大致上關於使用特別調配之彩色樹脂組合物，僅使用單次烘烤就同時形成不同顏色之多個彩色濾光片的方法。
彩色濾光片(color filter)是彩色顯示器中關鍵的零件之一，而彩色濾光片也佔彩色顯示器生產成本中一個相當高的比重。彩色濾光片的功能，使得從背光源發射的光線，可利用彩色濾光片的處理，表現出彩色的畫面。
彩色濾光片目前之製作過程是，在基板上使用曝光顯影的方式，分別將紅、綠、藍三原色之有機材料，製作在每一個畫素之內。但是在每次曝光顯影之後，通常都還需要對於有機材料進行清洗刷理的步驟。由於三原色之有機材料在曝光顯影之後，其機械強度仍然不足以承受清洗刷理的損傷而會剝落或是缺損，所以在曝光顯影之後、清洗刷理之前，還需要安排一個烘烤有機材料的熱固化步驟，以確保清洗刷理的過程不會傷害完成曝光顯影的圖案化有機材料，也就是此階段的成品－彩色濾光片。
雖然烘烤有機材料的步驟，可以強化有機材料的機械強度，以確保清洗刷理的過程不會傷害完成曝光顯影的彩色濾光片，但是又會附帶地造成一些問題。例如，第一次完成的有機材料比起第三次完成的有機材料，會多經過兩次烘烤步驟。多餘的兩次烘烤步驟不但完全沒有必要，又會浪費能源、增加熱預算(thermal budget)，而且每次烘烤步驟都會再次改變有機材料的物化性質。
因此，仍然需要一種製造多色彩色濾光片的新穎方法，來改善目前生產方法的缺點。
有鑑於此，本發明於是提出一種製造多色彩色濾光片的新穎方法。本發明製造多色彩色濾光片的新穎方法，不但可以省略不必要的烘烤步驟，而且使用本發明新穎方法所製造的多色彩色濾光片，與使用傳統製程所得到的多色彩色濾光片並無實質上的差異。另外，曝光顯影之後尋常必要的清洗刷理過程，也不會傷害本發明具有新穎配方的彩色濾光片而不會造成剝落或是缺損。所以本發明確實可以改善目前生產方法的缺點。
本發明在第一方面提出一種形成多色彩色濾光片的方法。首先，提供一基材。其次，在基材上形成第一圖案化顏色層，此第一圖案化顏色層具有第一顏色。然後，在具有第一圖案化顏色層之基材上又形成第二圖案化顏色層，此第二圖案化顏色層具有第二顏色。接著，在同時具有第一圖案化顏色層與第二圖案化顏色層之基材上，再形成第三圖案化顏色層。此第三圖案化顏色層具有第三顏色，而且第一顏色、第二顏色與第三顏色彼此各不相同，而且配置的位置亦不相同。繼續，同時烘烤第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層，使得第一圖案化顏色層成為彩色濾光片的第一畫素顏色層、第二圖案化顏色層成為彩色濾光片的第二畫素顏色層、而第三圖案化顏色層則成為彩色濾光片的第三畫素顏色層。
在本發明一實施例中，使用網印法與噴塗法其中之至少一者，來形成第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第一圖案化顏色層的步驟包含先在基材上形成第一顏色光阻層，然後曝光並顯影第一顏色光阻層以形成第一圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第一圖案化顏色層後更包含沖洗第一圖案化顏色層，但實質上不損傷第一圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第一圖案化顏色層後更包含刷理第一圖案化顏色層，但實質上不損傷第一圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第二圖案化顏色層的步驟包含先在在基材上形成第二顏色光阻層，然後曝光並顯影第二顏色光阻層以形成第二圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第二圖案化顏色層後更包含沖洗第二圖案化顏色層，但實質上不損傷第二圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第二圖案化顏色層後更包含刷理第二圖案化顏色層，但實質上不損傷第二圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第三圖案化顏色層包含先在基材上形成第三顏色光阻層，然後曝光並顯影第三顏色光阻層以形成第三圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第三圖案化顏色層後更包含沖洗第三圖案化顏色層，但實質上不損傷第三圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，形成第三圖案化顏色層後更包含刷理第三圖案化顏色層，但實質上不損傷第三圖案化顏色層。
在本發明另一實施例中，在200℃-240℃溫度下烘烤第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層20-40分鐘。
在本發明另一實施例中，第一顏色、第二顏色與第三顏色分別不重複地選自紅色、綠色與藍色。
在本發明另一實施例中，第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層分別獨立包含：一疏水性樹脂，具有15%-25%之總重量比；一丙烯酸化合物反應型單體，具有10%-20%之總重量比；一光起始劑，具有0.5%-3%之總重量比；以及一溶劑，具有55%-75%之總重量比。
在本發明另一實施例中，第一圖案化顏色層、第二圖案化顏色層與第三圖案化顏色層之至少一者更包含：一添加劑，具有最多達3%之總重量比。
本發明在另一方面又提出一種彩色樹脂組合物，其具有較高之機械強度與優良之疏水性，可以承受必要之清洗刷理過程而不會剝落或是缺損。本發明的彩色樹脂組合物包含：一疏水性樹脂，具有15%-25%之總重量比；一丙烯酸化合物反應型單體，具有10%-20%之總重量比；一光起始劑，具有0.5%-3%之總重量比；以及一溶劑，具有55%-75%之總重量比。
在本發明一實施例中，疏水性樹脂可以是如第12圖繪示之化合物。
在本發明另一實施例中，丙烯酸化合物反應型單體包含
其中a可以為6、b為0。
在本發明另一實施例中，彩色樹脂組合物更包含：一添加劑，具有最多達3%之總重量比。
在本發明另一實施例中，添加劑包含一硫醇化合物。
在本發明另一實施例中，彩色樹脂組合物具有紅色、綠色與藍色其中一種顏色。
本發明所提供製造多色彩色濾光片的新穎方法，可以省略不必要的烘烤步驟而節省熱預算，同時使用本發明新穎方法所製造的多色彩色濾光片，與使用傳統製程所得到的多色彩色濾光片並無實質上的差異。另外，本發明的彩色濾光片具有新穎配方，可以承受曝光顯影之後清洗刷理過程而不會剝落或是缺損。
本發明第一方面先提供一種堅固的彩色樹脂組合物。本發明堅固的彩色樹脂組合物，具有較高之機械強度與優良之疏水性，能夠承受清潔液與毛刷的接觸與摩擦而不會剝落或是缺損。本發明的彩色樹脂組合物，包含疏水性樹脂、丙烯酸化合物反應型單體、光起始劑與溶劑。疏水性樹脂，通常佔15%-25%之總重量比，較佳佔17%之總重量，可以是一種有機疏水性分子。適當之疏水性樹脂可以是如第12圖繪示之化合物。
丙烯酸化合物反應型單體，通常佔10%-20%之總重量，較佳佔16%之總重量，通常是一種具有活性雙鍵而可以聚合之丙烯酸化合物。適當之丙烯酸化合物反應型單體可以是：
其中a可以為6、b為0。
光起始劑，通常佔0.5%-3%之總重量，較佳佔2.2%之總重量，用來誘發光聚合反應。較佳之光起始劑具有高敏感度。例如，對於365nm波長的吸收率特別高。適當之光起始劑可以是如第13A-13C圖繪示之化合物。
溶劑通常佔組合物整體較大之之總重量比，例如溶劑可以佔55%-75%之總重量，較佳佔62.8%之總重量。溶劑是一種用來均勻溶解以上成分的惰性液體，例如溶劑可以是聚醚。適當之聚醚可以是丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸-3甲氧基丁酯或是環己酮。
視情況需要，本發明之彩色樹脂組合物還可以包含最多達3%之總重量比之添加劑，以改良或是調整本發明彩色樹脂組合物之性質。例如，添加劑可以包含以下結構式(1)所示之硫醇化合物，以增進光聚合反應。
Z可以為NH或是S
彩色樹脂組合物，可以具有紅色、綠色與藍色其中任何一種顏色。本發明之彩色樹脂組合物可以加強光阻感光交聯性，與光阻疏水性，以防止經過顯影製程發生潛在漏光或是剝離(peeling)的問題。所以當本發明之圖案化顏色層在進行沖洗或是刷理的步驟，便具有足夠之機械強度與疏水性承受清潔液與毛刷的傷害，所以本發明之圖案化顏色層(即光阻層)在進行沖洗或是刷理的步驟後，實質上不會剝落或是缺損。
本發明第二方面又提供一種形成多色彩色濾光片的方法。第1-11圖繪示本發明形成多色彩色濾光片方法的一較佳實施方式。首先，請參考第2圖，提供一基材101，並在基材101上形成有第一圖案化顏色層110。基材101通常包含一透明絕緣材料，例如玻璃或是塑膠。視情況需要，基材101還可以包含其他元件，例如黑色矩陣(black matrix,BM)。
第一圖案化顏色層110可以是一種具有顏色之光阻材料，而使用曝光配合顯影之方式得到預定之圖案。例如，請參考第1圖，先全面性地在基材101上形成第一顏色光阻層111。然後，請參考第2圖，經過曝光與顯影之步驟後，第一顏色光阻層便因為被圖案化而形成第一圖案化顏色層110。第一圖案化顏色層110可以具有第一顏色，例如紅、綠、藍其中一種顏色。
視情況需要，請參考第3A或3B圖，還可以利用一沖洗裝置141或刷理裝置145，對於經過曝光與顯影之第一圖案化顏色層110使用沖洗裝置141進行沖洗(washing)，或是使用刷理裝置145進行刷理(brushing)的步驟。由於在沖洗或是刷理的步驟時，清潔液142與毛刷143的刷毛144會實際接觸並摩擦第一圖案化顏色層110，所以第一圖案化顏色層110需要能承受清潔液與毛刷的接觸與摩擦，而不會剝落或是缺損。
再來，請參考第5圖，繼續在具第一圖案化顏色層110之基材101上，形成第二圖案化顏色層120，其中第二圖案化顏色層120具有不同於第一顏色之第二顏色。
第二圖案化顏色層120亦可以是一種具有顏色之光阻材料，例如紅、綠、藍其中一種顏色，使用曝光配合顯影之方式得到預定之圖案。例如，請參考第4圖，先全面性地在基材101上形成第二顏色光阻層121，其覆蓋先前所形成之第一圖案化顏色層110。然後，請參考第5圖，經過曝光與顯影之步驟後，第二顏色光阻層121便因為被圖案化而形成第二圖案化顏色層120。較佳者，第二圖案化顏色層120與第一圖案化顏色層110配置的位置不同，但不以此為限。
視情況需要，請參考第6A或6B圖，還可以對於經過曝光與顯影之第二圖案化顏色層120使用沖洗裝置141進行沖洗或是使用刷理裝置145進行刷理的步驟。由於在沖洗或是刷理的步驟時，清潔液142與毛刷143的刷毛144會實際接觸並摩擦第一圖案化顏色層110與第二圖案化顏色層120，所以當本發明之第一顏色光阻層111與第二顏色光阻層121包含本發明之彩色樹脂組合物時，第一圖案化顏色層110與第二圖案化顏色層120即能承受清潔液與毛刷的接觸與摩擦而不會剝落或是缺損。
之後，請參考第8圖，繼續在具第一圖案化顏色層110與第二圖案化顏色層120之基材101上，形成第三圖案化顏色層130。第三圖案化顏色層130會具有不同於第一顏色與第二顏色之第三顏色。較佳者，第三圖案化顏色層130配置的位置既不同於第二圖案化顏色層120，也不同於第一圖案化顏色層110，但不以此為限。
第三圖案化顏色層130亦可以是一種具有顏色之光阻材料，例如紅、綠、藍其中一種顏色，使用曝光配合顯影之方式得到預定之圖案。例如，請參考第7圖，先全面性地在基材101上形成第三顏色光阻層131，其覆蓋先前所形成之第一圖案化顏色層110與第二圖案化顏色層120。然後，請參考第8圖，經過曝光與顯影之步驟後，第三顏色光阻層131便因為被圖案化而形成第三圖案化顏色層130。較佳者，第三圖案化顏色層130、第二圖案化顏色層120與第一圖案化顏色層110配置的位置彼此不同，但不以此為限。
視情況需要，請參考第9A或9B圖，還可以對於經過曝光與顯影之第三圖案化顏色層130使用沖洗裝置141進行沖洗或是使用刷理裝置145進行刷理的步驟。由於在沖洗或是刷理的步驟時，清潔液142與毛刷143的刷毛144會實際接觸並摩擦第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130，所以當本發明之第一顏色光阻層111、第二顏色光阻層121與第三顏色光阻層131包含本發明之彩色樹脂組合物時，第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130即能承受清潔液與毛刷的接觸與摩擦，而不會剝落或是缺損。
如果不使用曝光與顯影之步驟來形成圖案化顏色層時，請參考第10圖，則可以使用網印法及/或與噴塗法，來形成第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130。
接下來，請參考第11圖，就可以進行一烘烤步驟，將第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130一起轉變成所需彩色濾光片的第一畫素顏色層112、第二畫素顏色層122、與第三畫素顏色層132。本發明方法的特徵之一即在於，只使用單次的烘烤步驟，便同時可以將第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130一起轉變成所需彩色濾光片的第一畫素顏色層112、第二畫素顏色層122、與第三畫素顏色層132。換句話說，第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130都只接受過單次的烘烤步驟。
例如，可以在200℃-240℃溫度下，一起烘烤第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130約20-40分鐘，而同時得到熱固化(cured)之彩色濾光片的第一畫素顏色層112、第二畫素顏色層122、與第三畫素顏色層132。較佳者，烘烤前之第一圖案化顏色層110、第二圖案化顏色層120與第三圖案化顏色層130，與烘烤後之彩色濾光片的第一畫素顏色層112、第二畫素顏色層122、與第三畫素顏色層132，均彼此獨立不互相接觸或是重疊。本發明所提供製造多色彩色濾光片的新穎方法，可以省略不必要的烘烤步驟而節省熱預算。同時，使用本發明新穎方法所製造的多色彩色濾光片，與使用傳統製程所得到的多色彩色濾光片在品質或是色度上並無實質上的差異。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
101．．．基材
110．．．第一圖案化顏色層
111．．．第一顏色光阻層
112．．．第一畫素顏色層
120．．．第二圖案化顏色層
121．．．第二顏色光阻層
122．．．第二畫素顏色層
130．．．第三圖案化顏色層
131．．．第三顏色光阻層
132．．．第三畫素顏色層
141．．．沖洗裝置
142．．．清潔液
143．．．毛刷
144．．．刷毛
145．．．刷理裝置
第1-11圖繪示本發明形成多色彩色濾光片方法的一較佳實施方式。
第12圖例示適當之疏水性樹脂。
第13A-13C圖例示適當之光起始劑。
101．．．基材
112．．．第一畫素顏色層
122．．．第二畫素顏色層
132．．．第三畫素顏色層

权利要求:
Claims (22)
[1] 一種形成多色彩色濾光片的方法，包含：提供一基材；在該基材上形成一第一圖案化顏色層，其中該第一圖案化顏色層具有一第一顏色；在具有該第一圖案化顏色層之該基材上形成一第二圖案化顏色層，其中該第二圖案化顏色層具有一第二顏色；在同時具有該第一圖案化顏色層與該第二圖案化顏色層之該基材上，形成一第三圖案化顏色層，其中該第三圖案化顏色層具有一第三顏色，且該第一顏色、該第二顏色與該第三顏色各不相同；以及烘烤該第一圖案化顏色層、該第二圖案化顏色層與該第三圖案化顏色層，使得該第一圖案化顏色層成為該多色彩色濾光片的一第一畫素顏色層、該第二圖案化顏色層成為該多色彩色濾光片的一第二畫素顏色層、與該第三圖案化顏色層成為該多色彩色濾光片的一第三畫素顏色層。
[2] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中使用一網印法與一噴塗法之至少一者，形成該第一圖案化顏色層、該第二圖案化顏色層與該第三圖案化顏色層。
[3] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第一圖案化顏色層包含：在該基材上形成一第一顏色光阻層；以及曝光並顯影該第一顏色光阻層以形成該第一圖案化顏色層。
[4] 如請求項3形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第一圖案化顏色層後更包含：沖洗該第一圖案化顏色層而實質上不損傷該第一圖案化顏色層。
[5] 如請求項3形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第一圖案化顏色層後更包含：刷理該第一圖案化顏色層而實質上不損傷該第一圖案化顏色層。
[6] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第二圖案化顏色層包含：在該基材上形成一第二顏色光阻層；以及曝光並顯影該第二顏色光阻層以形成該第二圖案化顏色層。
[7] 如請求項6形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第二圖案化顏色層後更包含：沖洗該第二圖案化顏色層而實質上不損傷該第二圖案化顏色層。
[8] 如請求項6形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第二圖案化顏色層後更包含：刷理該第二圖案化顏色層而實質上不損傷該第二圖案化顏色層。
[9] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第三圖案化顏色層包含：在該基材上形成一第三顏色光阻層；以及曝光並顯影該第三顏色光阻層以形成該第三圖案化顏色層。
[10] 如請求項9形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第三圖案化顏色層後更包含：沖洗該第三圖案化顏色層而實質上不損傷該第三圖案化顏色層。
[11] 如請求項9形成多色彩色濾光片的方法，其中形成該第三圖案化顏色層後更包含：刷理該第三圖案化顏色層而實質上不損傷該第三圖案化顏色層。
[12] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中在200℃-240℃溫度下烘烤該第一圖案化顏色層、該第二圖案化顏色層與該第三圖案化顏色層20-40分鐘。
[13] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中該第一顏色、該第二顏色與該第三顏色選自由紅色、綠色與藍色所組成之群組。
[14] 如請求項1形成多色彩色濾光片的方法，其中該第一圖案化顏色層、該第二圖案化顏色層與該第三圖案化顏色層分別獨立包含：一疏水性樹脂，具有15%-25%之總重量比；一丙烯酸化合物反應型單體，具有10%-20%之總重量比；一光起始劑，具有0.5%-3%之總重量比；以及一溶劑，具有55%-75%之總重量比。
[15] 如請求項14形成多色彩色濾光片的方法，其中該第一圖案化顏色層、該第二圖案化顏色層與該第三圖案化顏色層之至少一者更包含：一添加劑，具有最多達3%之總重量比。
[16] 一種彩色樹脂組合物，包含：一疏水性樹脂，具有15%-25%之總重量比；一丙烯酸化合物反應型單體，具有10%-20%之總重量比；一光起始劑，具有0.5%-3%之總重量比；以及一溶劑，具有55%-75%之總重量比。
[17] 如請求項16之彩色樹脂組合物，其中之該疏水性樹脂選自下列化合物：
[18] 如請求項16之彩色樹脂組合物，其中該丙烯酸化合物反應型單體包含：，其中a為6、b為0。
[19] 如請求項16之彩色樹脂組合物，更包含：一添加劑，具有最多達3%之總重量比。
[20] 如請求項19之彩色樹脂組合物，其中之該添加劑包含一硫醇化合物。
[21] 如請求項16之彩色樹脂組合物，其具有紅色、綠色與藍色其中一種顏色。
[22] 如請求項16之彩色樹脂組合物，其中該溶劑包含丙二醇甲醚醋酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸-3甲氧基丁酯與環己酮其中之至少一種。

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同族专利:

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法律状态:
2017-08-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

TW100134416A|TWI507829B|2011-09-23|2011-09-23|彩色樹脂組合物與形成多色彩色濾光片的方法|TW100134416A| TWI507829B|2011-09-23|2011-09-23|彩色樹脂組合物與形成多色彩色濾光片的方法|

US13/407,733| US20130078556A1|2011-09-23|2012-02-28|Color resin composition and method for forming multicolor color filters|

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