高折射率光刻胶组合物的制作方法

本发明涉及一种光刻胶树脂、一种包含该光刻胶树脂的负性光刻胶组合物以及使用该负性光刻胶组合物的方法。引言存在两种产生光学发光二极管(oled)显示器的方法。第一种方法是将相对低折射率(ri)的负性光刻胶组合物图案化以在二极管像素上产生透镜贴片，然后用相对高ri的平坦化聚合物填充透镜贴片周围。第二种可能的方法是将相对高ri的光刻胶组合物图案化以在rgb二极管像素上产生透镜贴片，然后用较低ri的平坦化聚合物填充透镜贴片周围。各公司正在寻求使用该第二种方法制备oled显示器的光刻胶组合物，但是第二种方法存在挑战。第二种方法的挑战是发现具有足以形成具有足以适用于产生透镜贴片的高ri的负性光刻胶组合物的高ri的光刻胶树脂。用于透镜材料的相对高ri的负性光刻胶组合物与相对低平坦化聚合物之间的ri差应为至少0.10。典型的平坦化聚合物具有1.45的ri(本文的ri值在632nm和21-23摄氏度下测量)，因此负性光刻胶组合物必须具有至少1.55的ri。合适的光刻胶树脂能够被配制成可以旋涂到基板上的可接受的负性光刻胶组合物，因此光刻胶树脂必须具有大于3,000道尔顿且100,000道尔顿或更小，优选在5,000道尔顿至20,000道尔顿范围内的重均分子量，以便其可以形成均匀涂层。光刻胶树脂还必须具有比光刻胶的烘烤温度高至少10摄氏度(℃)的玻璃化转变温度(tg)，使得光刻胶树脂将不发粘和缺乏期望的机械特性，这意味着光刻胶树脂的玻璃化转变温度应为100℃或更高。光刻胶树脂必须是可光致固化的，尤其是通过光掩模可光致固化成图案，并且还必须可溶于显影剂材料诸如四甲基氢氧化铵(tmah)溶液，以除去未固化材料而留下图案固化的材料。希望提供满足在根据第二种方法制造oled显示器时用作光刻胶的要求的光刻胶树脂。

背景技术：

技术实现思路

1、本发明提供了一种光刻胶树脂，其适用于制备满足在制造oled显示器时用作光刻胶的要求的负性光刻胶组合物，这些oled显示器的制造通过首先将负性光刻胶组合物图案化为rgb二极管像素上的透镜贴片，然后用较低ri的平坦化聚合物平坦化来实现；以及一种用于制造此类oled显示器的方法。

2、本发明是发现如何制备具有足够高的ri以便适合作为具有1.55或更高的ri的负性光刻胶组合物中的光刻胶树脂的光刻胶树脂的结果，其中光刻胶树脂具有在3,000道尔顿至50,000道尔顿范围内的重均分子量、至少100℃的tg并且展示了在tmah溶液中的溶解度。此外，光刻胶树脂(和负性光刻胶组合物)在含有相对于硅原子含量小于20.0摩尔百分比(摩尔％)的si-oz含量的同时实现这些特性，并且即使在1.0摩尔％或更小的si-oz含量的情况下也可以实现这些特性，其中“si-oz”是指结合至硅原子的羟基和烷氧基基团。其它光刻胶树脂含有较高量的si-oh，以实现在碱性显影剂溶液中的溶解度。本发明是发现需要哪种官能团组合来制备这种光刻胶树脂，特别是需要哪些浓度范围的各官能团来实现这些特性的结果。具体地，发现需要sih含量来实现碱性显影剂溶液溶解度。

3、另外，在组合物中可以避免小硅烷分子(重均分子量小于500道尔顿)和/或在有机聚合物主链上具有侧接甲硅烷基基团的有机树脂，以防止与此类分子相关的潜在释气问题污染光学透镜。小硅烷分子可以在烘烤期间或在固化期间暴露于光期间释气。类似地，具有侧接甲硅烷基基团的有机树脂可以在烘烤期间或在固化期间暴露于光期间发生甲硅烷基的裂解，并且裂解的基团可以释气。释气分子是不期望的，因为它们可污染该过程中的其它组分。幸运的是，本发明的树脂和组合物可以不含小硅烷分子和/或具有侧接甲硅烷基基团的有机树脂。

4、在第一方面，本发明是一种包含可光致固化树脂的组合物，其中可光致固化树脂具有在3,000-50,000道尔顿范围内的重均分子量、至少100摄氏度的玻璃化转变温度并且包含以下硅氧烷单元：50-80摩尔百分比的(hsio3/2)、10-30摩尔百分比的(r*sio3/2)、10-40摩尔百分比的(ar*sio3/2)和小于20.0摩尔百分比的si-oz含量，其中摩尔百分比值是相对于可光致固化树脂中硅原子的摩尔数而言的，r*是可光致固化基团，ar*在每次出现时选自卤素取代的芳基基团和聚芳基基团的组；z在每次出现时选自氢和烷基基团，并且下标x和y在每次出现时独立地为1或2。该组合物可以是负性光刻胶组合物，其包含10-50重量百分比的任一前述权利要求所述的光刻胶树脂、1-3重量百分比的一定浓度的光引发剂和49-89重量百分比的溶剂，其中重量百分比是相对于光刻胶组合物重量而言的。可光致固化树脂可以具有1.0摩尔百分比或更小的si-oz含量。

5、在第二方面，本发明是一种使用第一方面的负性光刻胶组合物形式制备光学发光二极管显示器的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供包括多个二极管的基板；(b)将负性光刻胶组合物涂布到包括多个二极管像素的基板上；(c)使驻留在二极管像素上的负性光刻胶组合物暴露于光，以使负性光刻胶组合物中的光刻胶树脂固化，以在二极管像素上形成透镜贴片；(d)用碱性水溶液冲洗掉未暴露/未固化的负性光刻胶组合物；(e)将平坦化聚合物施涂在基板和透镜贴片上；以及(f)使平坦化聚合物固化。

6、本发明的光刻胶树脂和负性光刻胶组合物可用于根据本发明的方法制备oled制品。

技术特征：

1.一种包含可光致固化树脂的组合物，其中所述可光致固化树脂具有在3,000-50,000道尔顿范围内的重均分子量、至少100摄氏度的玻璃化转变温度并且包含以下硅氧烷单元：50-80摩尔百分比的(hsio3/2)、10-30摩尔百分比的(r*sio3/2)、10-40摩尔百分比的(ar*sio3/2)和20.0摩尔百分比或更小的si-oz含量，其中摩尔百分比值是相对于所述可光致固化树脂中硅原子的摩尔数而言的，r*是可光致固化基团，ar*在每次出现时选自卤素取代的芳基基团和聚芳基基团的组；z在每次出现时选自氢和烷基基团，并且下标x和y在每次出现时独立地为1或2。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述树脂还包含，其中在每次出现时，所述可光致固化基团独立地选自由以下组成的组：含环氧基团、含丙烯酸酯基团、丙烯酰氧基基团、乙烯基醚基团和乙烯基基团。

3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述可光致固化基团在每次出现时独立地选自环氧环己基乙基基团、缩水甘油氧基丙基基团和甲基丙烯酰氧基丙基基团。

4.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述-ar*基团在每次出现时独立地选自由具有以下化学结构(i)-(iv)的那些组成的组：

5.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述组合物是负性光刻胶组合物，其包含10-50重量百分比的根据任一前述权利要求所述的光刻胶树脂、1-3重量百分比的一定浓度的光引发剂和49-89重量百分比的溶剂，其中重量百分比是相对于光刻胶组合物重量而言的。

6.一种使用根据权利要求5所述的负性光刻胶组合物制备光学发光二极管显示器的方法，所述方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(b)包括将根据权利要求5所述的负性光刻胶组合物旋涂到所述基板上。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中步骤(c)包括使所述负性光刻胶组合物通过掩模暴露于光以选择性地使所述负性光刻胶组合物的某些部分暴露于光，以引起暴露于所述光的所述负性光刻胶组合物中的所述光刻胶的固化。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述碱性水溶液包含四甲基氢氧化铵。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中所述平坦化聚合物是折射率比所固化的光刻胶树脂低至少0.1的可固化聚合物。

技术总结组合物包含可光致固化树脂，该可光致固化树脂具有3000‑50000道尔顿的重均分子量、至少100摄氏度的玻璃化转变温度并且含有以下硅氧烷单元：50‑80摩尔百分比的(HSiC>3/2)、10‑30摩尔百分比的(R*SiC>3/2)、10‑40摩尔百分比的(Ar*SiC>3/2)和20.0摩尔百分比或更小的Si‑OZ含量，其中摩尔百分比值是相对于可光致固化树脂中硅原子的摩尔数而言的，R*是可光致固化基团，Ar*在每次出现时选自卤素取代的芳基基团和聚芳基基团的组；Z在每次出现时选自氢和烷基基团，并且下标x和y在每次出现时独立地为1或2。技术研发人员：傅鹏飞,张元凡,J·埃尔,郑勉和受保护的技术使用者：美国陶氏有机硅公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29