[发明专利]具有金纳米粒子的彩色光刻胶及其所形成的彩色滤光片

说明书

技术领域

本发明涉及一种彩色光刻胶，特别是涉及一种具有纳米粒子的彩色光刻 胶。

背景技术

彩色滤光片(color filter)具有多方面应用，例如应用在影像传感器方面的 电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)、线型传感器(Line Sensor)、液 晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或有机电致发光显示器(Organic Light Emitting Display，OLED)。随着对这些产品的需求增加，对彩色滤光片的需 求也随之增加。

为了使彩色显示器例如薄膜晶体管液晶显示器能达到最佳的视觉效果， 彩色滤光片起到了极其重要的作用。决定彩色滤光片中色彩视觉效果的关键 在于红、绿、蓝三色光滤光片的色纯度，色纯度越高，可以展现的颜色就越 多。

目前制造彩色滤光片的业者大多采用颜料分散法(Pigment Dispersion Method)来制造彩色滤光片，此方法所形成的彩色滤光片具有较好的耐旋光 性及耐热性。然而，形成在玻璃基板上的彩色滤光层的色纯度由光刻胶颜料 所决定。一般而言，提高颜料的添加比例可以提高光刻胶的色纯度，但是， 颜料的过量添加不但无法提升色纯度，反而会出现颜料沉淀的问题，颜料的 沉淀更会降低光刻胶的透光度。颜料沉淀的问题在颗粒较大的颜料中会更为 严重。因此，业界在不断寻求能使彩色光刻胶具有较好的色纯度且不会出现 添加物沉淀的现象。

发明内容

科学家发现古代的工艺品上会呈现出不同的色泽，经研究发现这是位于 工艺品表面或掺入玻璃中的纳米金属颗粒例如金、银所造成的。金属纳米粒 子能够产生绚丽的色彩的原因是由于一种称为“表面等离子体共振”的物理 现象。这是因为金属表面的自由电子会随电磁场振荡而运动以反抗外在电磁 场的穿透，当金属纳米粒子大小远小于光波波长时，在特定的频率下会引发 整体金属纳米粒子内自由电子的集体运动，造成极强的远场散射和极强的近 场电场放大。

金纳米粒子在尺寸为约3纳米至约30纳米时可容许红色系光穿过，在 尺寸为约300纳米至约500纳米时则可容许蓝色系光穿过。金纳米粒子若混 合在光刻胶材料中，应可取代已知的所使用的颜料，从而能形成红光光刻胶 及蓝光光刻胶。但是，光刻胶的材料基本上属于有机材料，一般为高分子树 脂，属于无机材料的金纳米粒子虽可引入到光刻胶中，但无法均匀混合，因 此，并不能取代已知的颜料以形成红光光刻胶及蓝光光刻胶。

因此本发明的目的就是在于提供一种具有纳米粒子的彩色光刻胶，用以 提供红光光刻胶及蓝光光刻胶，以解决现今颜料在高分子树脂中分布不均和 产生聚集及沉淀的问题。

本发明中提供一种金纳米粒子的制造方法，该方法包括：提供金盐；将 该金盐溶解在烷基膦溶剂中，从而形成溶液；将第一有机表面活性剂添加到 该溶液之中；以及将还原剂添加到该溶液之中，在惰性气体中将该金盐还原 成为金纳米粒子。本发明所提供的方法在以还原剂将金离子还原成金原子 时，存在于溶液中的表面活性剂中杂原子基团的电子云会在金纳米粒子的表 面发生作用，从而通过改变所使用的表面活性剂能得到尺寸大小不同的金纳 米粒子(簇)。金纳米粒子之所以可分散在有机溶剂之中，这是由于与金纳米 粒子表面结合的有机表面活性剂，表面活性剂的疏水端能和有机溶剂溶合。 还原剂与金离子的当量比至少为1∶1。

接着，可将含有金纳米粒子的有机溶液与丙烯酸酯树脂单体混合，附着 在金纳米粒子表面的表面活性剂的疏水端还可与丙烯酸酯树脂单体溶合，从 而能将金纳米粒子与丙烯酸酯树脂单体均匀混合。在移除有机溶剂后接着进 行光聚合反应而形成具有金纳米粒子的红色系或蓝色系丙烯酸酯光刻胶材 料。接着，可将光刻胶进行光聚合反应以形成彩色滤光片。当然，整个聚合 反应还需在彩色光刻胶中使用光聚合引发剂。

因此，本发明所提供的具有金纳米粒子的红色系或蓝色系丙烯酸酯光刻 胶材料中至少包括丙烯酸酯树脂单体、金纳米粒子、表面活性剂以及光聚合 引发剂。金纳米粒子通过表面活性剂得以分散在丙烯酸酯树脂单体中，从而 使丙烯酸酯光刻胶材料能使红色系光或蓝色系光通过，进而可使用该红色或 蓝色光刻胶制造红色滤光片或蓝色滤光片。

红色光刻胶中金纳米粒子的颗粒尺寸约为3纳米至50纳米。在还原反 应中所使用的表面活性剂包括12到20个碳的直链烷基胺和6到12个碳原 子的氧化三直链烷基膦。