專利名稱：一種平板顯示用顯影液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平板顯示領(lǐng)域，涉及一種平板顯示用顯影液。
背景技術(shù)：
在平板顯示領(lǐng)域中，包括等離子體顯示(PDP)、液晶顯示(LCD)及有機(jī)電 致發(fā)光(OLED)等制備工藝過程中，為獲得所需要的各種精細(xì)圖像，需要利用光阻劑 (PhotoResistor)涂布在基板上形成薄膜之后以光罩遮擋并進(jìn)行曝光，再以堿性顯影液顯 像，除去未曝光的部分，以此獲得所需要的圖像。常用的光阻劑為堿可溶性樹脂，如酚醛樹脂、亞克力樹脂及聚對羥基苯乙烯等，通 常利用紫外光進(jìn)行照射后改變高分子樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其在堿類物質(zhì)中的溶解度，從而能 夠溶解于堿性顯影液中。堿性顯影液中所使用的堿性化合物包括無機(jī)堿和有機(jī)堿兩大類， 典型的有機(jī)堿包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、磷酸鈉、磷酸二氫鈉、醋酸鈉等；典型的有 機(jī)堿包括四甲基氫氧化銨、四乙基 氫氧化銨、四丙基氫氧化銨或烷基醇胺等堿性化合物。在 美國專利US7150960、日本專利特開平10-10749、特開平4-51020、中國專利CN1392973A、 CN1238768C、CN101290480A等中都有對這些顯影液及其組成的披露。目前這些發(fā)明所涉及的堿性化合物都是一些傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的堿性化合物，隨著曝光技 術(shù)及刻蝕精度的不斷發(fā)展，對新型顯影液的要求也越來越高。因?yàn)樵陲@影的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng) 光阻劑在涂膜、預(yù)烘和曝光后，其涂膜未曝光的部分含有酸性官能團(tuán)，這些酸性官能團(tuán)在堿 性顯影液中，與堿反應(yīng)形成能夠溶解在水中的水溶性有機(jī)聚合物鹽。當(dāng)所溶解的這些有機(jī) 聚合物鹽在顯影過程中不斷積累時(shí)，隨著濃度的不斷增加，顯影的速度開始不斷降低，并且 顯影槽中的不溶性有機(jī)物開始出現(xiàn)，最后形成不溶水的膜渣。膜渣的存在會造成顯影后難 以得到非常精確的光阻劑圖像。而平板顯示的像素點(diǎn)的尺寸通常很小，尺寸在幾百微米，空 間精度一般要求低于十微米。如果不能得到高精度的光阻圖像，將直接影響平板顯示圖像 的顯示品質(zhì)，降低面板生產(chǎn)線的良率。為了改善上述不良現(xiàn)象，目前人們采用了多種方法進(jìn) 行改善。如美國專利US7150960和中國專利CN02156178. 8中有在堿性溶液中加入非離子 表面活性劑的方法，中國專利CN1392973A中有堿性溶液加入陽離子表面活性劑的辦法，日 本專利特開平10-10749中有在堿性溶液中加入陰離子表面活性劑的辦法。這些方法的出 現(xiàn)，在很大程度上解決了顯影過程中殘?jiān)默F(xiàn)象，具有改善顯示圖像品質(zhì)的功效。但由于表 面活性劑在堿溶液尤其是無機(jī)堿溶液中的溶解度存在一定限制，因此人們目前廣泛采用的 是有機(jī)堿溶液，典型的有機(jī)堿包括四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨或烷 基醇胺等堿性化合物。為了進(jìn)一步改善表面活性劑在這些有機(jī)堿溶液中的溶解性，提高顯 影效率，增強(qiáng)顯影精度，對新型顯影液組成物也提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種平板顯示用顯影液。本發(fā)明提供的平板顯示用顯影液，由非離子表面活性劑、堿性化合物和去離子水組成，所述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的至少兩種；
(式I )所述式I結(jié)構(gòu)通式中，R可為各種飽和的、不飽和的、直鏈的或支鏈的基團(tuán)，如烷 基、烯烴基或炔烴基，所述烷基、烯烴基和炔烴基的碳原子總數(shù)m為8-20的整數(shù)，優(yōu)選8-16 的整數(shù)。所述平板顯示用顯影液為下述平板顯示用顯影液a-c中的任意一種所述顯影液a是由所述非離子表面活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水組 成，所述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意兩種；所述顯影液b是由所述非離子表面活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水組 成，所述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意三種；所述顯影液c是由所述非離子表面活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水組 成，所述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意四種。所述顯影液中，所述式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物為烷基糖苷化合物，其英文名稱為 Alkyl Polyglycoside，簡稱為APG，是由可再生資源天然脂肪醇和葡萄糖合成的，其表面張 力低、無濁點(diǎn)、濕潤力強(qiáng)、去污力強(qiáng)、配伍性強(qiáng)、無毒、無害、生物降解迅速徹底，是國際公認(rèn) 的首選“綠色”功能性表面活性劑。所述式I所示非離子表面活性劑優(yōu)選為式II -式VI所示化合物中的至少兩種組 成的混合物，優(yōu)選為任意兩種、任意三種或任意四種組成的混合物，所述式II -式VI所示化 合物對應(yīng)的型號分別為0800、1000、1200、1400和1600，其中0800即表示R的碳原子數(shù)m為 8的直鏈烷基基團(tuán)；1000即表示R的碳原子數(shù)m為10的直鏈烷基基團(tuán)；1200即表示R的碳 原子數(shù)m為12的直鏈烷基基團(tuán)；1400即表示R的碳原子數(shù)m為14的直鏈烷基基團(tuán)；1600 即表示R的碳原子數(shù)m為16的直鏈烷基基團(tuán)。
所述堿性化合物選自有機(jī)堿性化合物和無機(jī)堿性化合物中的至少一種，優(yōu)選無機(jī) 堿性化合物；所述有機(jī)堿性化合物選自單甲胺、二甲胺、三甲胺、2-羥基-氫氧三甲胺、氫氧 四甲胺、三乙胺、單異丙胺、二異丙胺和氨基乙醇中的至少一種；所述無機(jī)堿性化合物選自 氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸鋰、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、硅酸鋰、硅酸 鈉、硅酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、硼酸鋰和硼酸鉀中的至少一種，優(yōu)選碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀中的至少一種。由于顯影液是以溶劑來做分散媒，而常見的溶劑有有機(jī)溶劑和水兩種，其中有機(jī)溶劑常見的有氯仿之類的鹵素溶劑，其在環(huán)保、衛(wèi)生、安全等方面均有缺失，而逐漸淘汰； 以水為分散媒的顯影液具有低毒性、無可燃性、廢液處理簡便且成本低廉的特點(diǎn)。但在平板 顯示領(lǐng)域中，必須使用去離子水作為顯影液中的溶劑，且所述去離子水中，總金屬離子濃度 不大于5000納克/L，優(yōu)選不大于500納克/L，更優(yōu)選不大于50納克/L。所述堿性化合物占所述顯影液總重的百分比為1 15%，所述式I所示非離子表 面活性劑的總和占所述顯影液總重的百分比為1 15%，余量為水；其中，所述堿性化合物 占所述顯影液總重的百分比為1 15%，具體可為1-12%、1-10%、1-8%、1-5%、2-15%、 2-12 2-10 2-8 3-15 3-12 3-10 3-8 4-15 5-15 5-10 5-8 6-15 %、7-15%、6-12%、7-12 %、8-15%、8-12%、10-15% 或 12-15%，優(yōu)選為 1 10%， 更優(yōu)選為4 8% ；所述式I所示非離子表面活性劑的總和占所述顯影液總重的百分比為 1 15%，具體可為 2. 5-13%,2. 5-10%,4-13%,5-13%,6-13%,7-13%,8-13%,9-13%, 10-13 %A-10 %>5-10 %、6_10 %、7_10 %、8_13 %、9_13 %、6_9 %、7_9 %,5. 5-13
2. 5-10%,2. 5-9%或 4-9%，優(yōu)選為 1 10%，更優(yōu)選為 5-9%。本發(fā)明提供的制備上述顯影液的方法，包括如下步驟將所述非離子表面活性劑、 所述堿性化合物和所述去離子水在20 30°C混勻，得到本發(fā)明提供的顯影液；其中，所述 非離子表面活性劑選自所述式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的至少兩種。另外，本發(fā)明提供的顯影液在感光性樹脂的顯影方法中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。此處所述感光性樹脂必須對前述堿性化合物具有可溶性，為熱塑性酚醛樹脂、丙 烯酸樹脂、順丁烯二酐的樹脂聚合物、順丁烯二酐半酯(所述半酯為二酐中只有一個(gè)羧基 發(fā)生酯化反應(yīng)的樹脂)聚合物或聚羥基苯乙烯，優(yōu)選丙烯酸樹脂，更優(yōu)選下述共聚物共 聚物f中的任意一種所述共聚物a為甲基丙烯酸甲酯與羥基苯、苯乙烯和甲基丙烯酸共聚而得的共聚 物，所述共聚物b為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯和丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物c 為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯和甲基丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物d為甲基丙烯酸 甲酯與甲基丙烯酸苯甲酯和甲基丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物e為甲基丙烯酸苯 甲酯與甲基丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物f為甲基丙烯酸與甲基丙烯酸苯甲酯和 2_羥乙基丙烯酸甲酯共聚而得的共聚物；所述共聚物共聚物f的重均分子量為5000 200000，優(yōu)選 8000 60000。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)顯影液在使用時(shí)不能同時(shí)兼顧顯影性、消泡性、分散穩(wěn)定性 及操作溫度范圍窄的缺點(diǎn)，提供了一種無需添加消泡劑即可同時(shí)提高顯影性、消泡性、分散 穩(wěn)定性、操作溫度范圍寬的平板顯示用顯影液。該顯影液具有顯影性能好、無殘?jiān)?、操作?度范圍寬、環(huán)境污染少等特點(diǎn)，在感光性樹脂的顯影制備工藝中，具有廣泛應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。下 述實(shí)施例中如無特別說明，所用方法均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用式II -式VI所示化合物，即型號分別為0800、1000、1200、1400和1600的APG化合物，其物化性能如表1所示。表1中所述含量為質(zhì)量百分含量，所述濃 度為質(zhì)量百分濃度。表1、型號分別為0800、1000、1200、1400和1600的APG化合物的物化性能 上述APG可通過現(xiàn)有技術(shù)合成，也可以商購得到，例如可購自石家莊金莫爾化學(xué) 品有限公司。按照下述方法對本發(fā)明提供的顯影液的顯影效果、顯影殘?jiān)?、顯影效率和操作溫 度范圍進(jìn)行評價(jià)一、顯影效果以玻璃基片為例，按照常規(guī)方法對玻璃基片依次進(jìn)行如下處理，即可在玻璃基片 上獲得所需圖像，具體步驟可為1)清洗、烘干；2)用Freehand軟件設(shè)計(jì)圖形，微通道圖形 寬度設(shè)計(jì)為80um，激光高分辨打印掩模備用；3)將該玻璃基片置于KW-4A型均膠機(jī)中，以 3500r/min的勻膠速度均勻涂一層厚度為2. 3um的光刻膠；4)將涂好膠的玻璃片烘干冷卻 至室溫待用。將掩模置于光刻膠保護(hù)的玻璃片上，用500W的紫外光源曝光25sec，投入本發(fā) 明提供的顯影液中顯影至曝光部分光膠完全脫落，蒸餾水沖洗，吹干后，獲得所需圖像。處理完畢后用50倍顯微鏡觀察基板上的圖形邊緣經(jīng)過顯影后是否平整〇表示為圖形邊緣干凈，平整無毛邊；X 表示為圖形邊緣不干凈，不平整且有毛邊。二、顯影殘?jiān)?50倍顯微鏡觀察上述基板顯影完后的圖形部位是否有殘?jiān)柋硎緸闊o殘?jiān)?，?殘?jiān)可伲琗 殘?jiān)慷?。三、顯影效率按照顯影效果中所述方法進(jìn)行顯影，以紫外曝光后投入到顯影液里開始計(jì)時(shí)，至 顯影完畢取出終止計(jì)時(shí)，所得時(shí)間即為顯影時(shí)間，按照下述標(biāo)準(zhǔn)對顯影時(shí)間及顯影效率進(jìn) 行評價(jià)〇30分鐘以下，顯影效率高；Δ 30 90分鐘，顯影效率一般；
X :90分鐘以上，顯影效率差。四、操作溫度范圍將待評價(jià)顯影液50ml倒入IOOml燒杯中，插入溫度計(jì)。再將該燒杯至于盛水的容 器中，使該容器的水面高于顯影液水面，然后緩慢加熱。待顯影液變渾濁時(shí)讀取該溫度，再 將燒杯緩慢冷卻，待顯影液澄清時(shí)再讀取溫度，以前述渾濁溫度和此澄清溫度取平均后，根 據(jù)下列溫度做如下評價(jià)基準(zhǔn)
〇50°C以上，溫度范圍寬；Δ :35 50°C，溫度范圍適中；X :35°C以下，溫度范圍窄。實(shí)施例1、制備顯影液Sl將由2. 5重量份APG0800和2. 5重量份APG1200組成的非離子表面活性劑與7. 0 重量份的Na2CO3加入到88. 0重量份水中，在常溫下攪拌均勻，即得到本發(fā)明所述顯影液Si。 其中，所用水為去離子水，所述去離子水中的總金屬離子濃度為35納克/L。實(shí)施例2-18、制備顯影液S2-S18按照與實(shí)施例1完全相同的方法進(jìn)行制備，僅將非離子表面活性劑、堿性化合物 的種類及重量份數(shù)按照表1所述進(jìn)行替換，并根據(jù)所用非離子表面活性劑和堿性化合物的 重量份數(shù)以及每個(gè)實(shí)施例中所述非離子表面活性劑、堿性化合物和水的總重量份數(shù)為100 份，確定每個(gè)實(shí)施例中所用去離子水的重量份數(shù)，分別得到表1所述顯影液S2-S18。對比例1-5、制備對照顯影液D1-D5按照與實(shí)施例1完全相同的方法進(jìn)行制備，僅將非離子表面活性劑、堿性化合物 的種類及重量份數(shù)按照表1所述進(jìn)行替換，分別得到表1所述對照顯影液D1-D5。表1為顯影液S1-S18和D1-D5的組分名稱及用量列表，其中，所述表面活性劑用 量和堿性化合物用量均為重量份數(shù)。表1、顯影液S1-S18和D1-D5的組分名稱及用量列表 按照前述方法對上述顯影液S1-S18和D1-D5進(jìn)行評價(jià)，所得結(jié)果列于表2中。表2、各實(shí)施例及比較例顯影液S1-S18和D1-D5的評價(jià)列表 由表2的結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的顯影液無需加入消泡劑即可獲得非常好的 顯影性，并且圖像無殘?jiān)疑鲜龈黜?xiàng)性能均優(yōu)于對比例中相應(yīng)各項(xiàng)性能。
權(quán)利要求
一種顯影液，由非離子表面活性劑、堿性化合物和去離子水組成，所述非離子表面活性劑選自式Ⅰ結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的至少兩種；所述式Ⅰ結(jié)構(gòu)通式中，R為烷基、烯烴基或炔烴基，m為所述烷基、烯烴基或炔烴基的碳原子總數(shù)，所述m為8-20的整數(shù)。FSA00000143066100011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯影液，其特征在于所述顯影液為下述顯影液a-c中的任 意一種所述顯影液a是由所述非離子表面活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水組成，所 述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意兩種；所述顯影液b是由所述非離子表面活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水組成，所 述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意三種；所述顯影液c是由所述非離子表面活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水組成，所 述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意四種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯影液，其特征在于所述式I結(jié)構(gòu)通式中，所述m為 8-16的整數(shù)；所述式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物為式II _式VI所示化合物中的任意一種， 所述堿性化合物選自有機(jī)堿性化合物和無機(jī)堿性化合物中的至少一種，優(yōu)選無機(jī)堿性 化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯影液，其特征在于所述有機(jī)堿性化合物選自單甲胺、二甲 胺、三甲胺、2-羥基-氫氧三甲胺、氫氧四甲胺、三乙胺、單異丙胺、二異丙胺和氨基乙醇中 的至少一種；所述無機(jī)堿性化合物選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸鋰、磷酸氫鈉、磷酸二氫 鈉、磷酸二氫鉀、硅酸鋰、硅酸鈉、硅酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、硼酸鋰和硼酸鉀中的至 少一種，優(yōu)選碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的顯影液，其特征在于所述去離子水中，總金屬離子濃 度不大于5000納克/L，優(yōu)選不大于500納克/L，更優(yōu)選不大于50納克/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的顯影液，其特征在于所述堿性化合物占所述顯影 液總重的百分比為1 15%，所述非離子表面活性劑占所述顯影液總重的百分比為1 15%，余量為水；其中，所述堿性化合物占所述顯影液總重的百分比優(yōu)選為1 10%，更優(yōu)選為4 8% ； 所述非離子表面活性劑占所述顯影液總重的百分比優(yōu)選為1 10%，更優(yōu)選為5-9%。
7.一種制備權(quán)利要求2-6任一所述顯影液的方法，包括如下步驟將所述非離子表面 活性劑、所述堿性化合物和所述去離子水在20 30°C混勻，得到所述顯影液；其中，所述非離子表面活性劑選自式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的至少兩種； 所述式I結(jié)構(gòu)通式中，R為烷基、烯烴基或炔烴基，m為所述烷基、烯烴基或炔烴基的碳 原子總數(shù)，所述m為8-20的整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述式I結(jié)構(gòu)通式中，m為8-16的整數(shù)； 所述非離子表面活性劑為所述式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意兩種、所述式I結(jié)構(gòu)通式 所示化合物中的任意三種或所述式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的任意兩種四種； 所述式I結(jié)構(gòu)通式所示化合物為式II -式VI所示化合物中的任意一種， 所述堿性化合物選自有機(jī)堿性化合物和無機(jī)堿性化合物中的至少一種，優(yōu)選無機(jī)堿性 化合物；所述有機(jī)堿性化合物選自單甲胺、二甲胺、三甲胺、2-羥基-氫氧三甲胺、氫氧四甲 胺、三乙胺、單異丙胺、二異丙胺和氨基乙醇中的至少一種；所述無機(jī)堿性化合物選自氫氧 化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸鋰、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、硅酸鋰、硅酸鈉、硅 酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、硼酸鋰和硼酸鉀中的至少一種，優(yōu)選碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳 酸氫鉀中的至少一種；所述去離子水中，總金屬離子濃度不大于5000納克/L，優(yōu)選不大于500納克/L，更優(yōu) 選不大于50納克/L ；所述堿性化合物占所述顯影液總重的百分比為1 15%，所述非離子表面活性劑占所 述顯影液總重的百分比為1 15%，余量為水；其中，所述堿性化合物占所述顯影液總重的百分比優(yōu)選為1 10%，更優(yōu)選為4 8% ； 所述非離子表面活性劑占所述顯影液總重的百分比優(yōu)選為1 10%，更優(yōu)選為5-9%。
9.權(quán)利要求1-6任一所述顯影液在感光性樹脂的顯影方法中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述感光性樹脂為熱塑性酚醛樹脂、丙 烯酸樹脂、順丁烯二酐的樹脂聚合物、順丁烯二酐半酯的樹脂聚合物或聚羥基苯乙烯，優(yōu)選 丙烯酸樹脂，更優(yōu)選下述共聚物a-共聚物f中的任意一種所述共聚物a為甲基丙烯酸甲酯與羥基苯、苯乙烯和甲基丙烯酸共聚而得的共聚物， 所述共聚物b為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯和丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物c為甲 基丙烯酸甲酯與苯乙烯和甲基丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物d為甲基丙烯酸甲酯 與甲基丙烯酸苯甲酯和甲基丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物e為甲基丙烯酸苯甲酯 與甲基丙烯酸共聚而得的共聚物，所述共聚物f為甲基丙烯酸與甲基丙烯酸苯甲酯和2-羥 乙基丙烯酸甲酯共聚而得的共聚物；所述共聚物a-共聚物f的重均分子量均為5000 200000，優(yōu)選為 8000 60000。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平板顯示用顯影液。該顯影液，由非離子表面活性劑、堿性化合物和去離子水組成，所述非離子表面活性劑選自式Ⅰ結(jié)構(gòu)通式所示化合物中的至少兩種。所述堿性化合物優(yōu)選碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀中的至少一種，占顯影液總重量的1～15％，優(yōu)選1～10％，更優(yōu)選4～8％。非離子表面活性劑占顯影液總重量的1～15％，優(yōu)選1～10％，更優(yōu)選5～9％。余量為去離子水。本發(fā)明提供的顯影液，碳酸鈉與非離子表面活性劑形成的水溶液具有良好的互溶性，具有顯影性能好、無殘?jiān)?、操作溫度范圍寬、環(huán)境污染少等特點(diǎn)，在感光性樹脂的顯影制備工藝中，具有廣泛應(yīng)用。
文檔編號G03F7/32GK101872136SQ20101018812
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者馮衛(wèi)文 申請人:合肥茂豐電子科技有限公司