CN101355056A - 制造薄膜晶体管基板的方法和用在该基板中的感光组合物 - Google Patents

制造薄膜晶体管基板的方法和用在该基板中的感光组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制造薄膜晶体管基板的方法和用在该基板中的感光组合物。公开了一种制造具有高的感光度、耐热性、抗冲击性的薄膜晶体管基板的方法以及为其所用的感光组合物，该方法包括在绝缘基板上形成数据线路，通过涂布感光组合物而在数据线路上形成有机绝缘膜，该感光组合物包含三元共聚物，其中该三元共聚物得自以下单体：不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，不饱和的含有环氧基团的化合物、以及烯属化合物。

Description

制造薄膜晶体管基板的方法和用在该基板中的感光组合物
本申请要求2007年7月23日提交的韩国专利申请No.10-2007-0073496的优先权以及根据35 U.S.C.§119从其中产生的所有权益，其内容全部引入本文作为参考。
技术领域
公开了一种制造包含感光组合物的薄膜晶体管基板的方法。该感光组合物为有机膜的形式；该有机膜具有高的感光度、高的耐热性和良好的抗冲击性。
背景技术
液晶显示器(LCD)是使用最广泛的平板显示器之一。商购可得的LCD包括其上形成电极的两个基板以及置于所述基板之间的液晶层。当将电压施加到电极上时，液晶层的液晶分子基于所得电场改变它们的排列，从而影响光的偏振和控制透射光的量。
通过将单独的电压施加到各像素电极上而在LCD上显示图像。为了显示图像，在两个基板之一(具体为TFT基板)上提供像素电极和相关线路以及三端TFT(用于转换施加到各像素电极上的电压)。另外，有机绝缘膜可用于使像素电极和相关线路绝缘，由此降低可在其间产生的寄生电容。
然而，当将有机绝缘膜用在像素电极和多条线路之间时，用于形成有机绝缘膜的加工时间增加了TFT基板的加工时间，由此降低了生产效率。
因此，仍需要提供一种有机绝缘膜，其具有减少的加工时间而不降低该有机绝缘膜的性能。
发明内容
公开了一种制造薄膜晶体管(TFT)基板的方法，该薄膜晶体管基板包括具有高的感光度、高的耐热性和良好的抗冲击性的有机绝缘膜。还公开了一种用于制造该薄膜晶体管(TFT)基板的感光组合物。所公开的实施方式的附加特征将在下面的描述中阐明。
在实施方式中公开了一种制造薄膜晶体管基板的方法，该方法包括在绝缘基板上形成数据线路，通过涂布感光组合物而在该数据线路上形成有机绝缘膜；在该有机绝缘膜中图案化接触孔；以及在该有机绝缘膜中形成像素电极，该像素电极通过该接触孔与该数据线路电连接，其中该感光组合物包含三元共聚物，该三元共聚物得自不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物、以及不饱和的含有环氧基团的化合物、烯属化合物；以及约5-约100重量份的正型感光剂，基于100重量份的该三元共聚物；约5-约20重量份的增塑剂，基于100重量份的该三元共聚物；以及约50-约90重量份的溶剂，基于100重量份的该感光组合物。
在可选择的实施方式中，感光组合物包含三元共聚物，其中该三元共聚物得自不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物、和不饱和的含有环氧基团的化合物、以及烯属化合物；以及约5-约100重量份的正型感光剂，基于100重量份的该三元共聚物；约5-约20重量份的增塑剂，基于100重量份的该三元共聚物；以及约50-约90重量份的溶剂，基于100重量份的该整个组合物。
所公开的实施方式的其它详细方面包括在以下详细描述和附图中。
附图说明
在本申请的权利要求中特别指出和清楚地要求保护本发明的主题。结合附图考虑，从以下详细描述，所公开的实施方式的前述和其它目的、特征和优点将明晰，在附图中：
图1-6是顺次显示根据所公开实施方式制造薄膜晶体管(TFT)基板的方法的横截面图。
详细的描述参照附图通过实例说明优选的实施方式以及优点和特征。
具体实施方式
参照以下对示例性实施方式的详细描述和附图，所公开的方法的优点和特征可更易理解。然而，所公开的实施方式可以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文中所列举的实施方式。更确切地，提供这些实施方式，使得该公开内容彻底且完整，并将所公开的实施方式的思想全面地传达给本领域技术人员，且本发明将仅由所附权利要求限定。在整个说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。
除非上下文清楚地另作说明，本文中所使用的单数形式“一种(a)”、“一个(an)”和“该”也用于包括复数形式。术语“第一”、“第二”等的使用不暗含任何特定的顺序，但被包括以鉴别各个元件。应进一步理解，当术语“包含”或“包括”用在本说明书中时，其表示所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或成分的存在，但不排除存在或添加一种或多种其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、成分和/或其集合。
应理解，当一个元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、或“连接到”另一元件或层时，该元件或层可直接在所述另一元件或层上、或直接连接到所述另一元件或层，或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“布置于”、“形成于”、“直接在”另一元件“上”或“直接连接到”另一元件时，这些元件应理解为至少部分地互相接触，除非另有定义。
为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语，例如“在......之下”、“在......下面”、“下部”、“在......上方”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另外的一个或多个元件或特征的关系。应理解，除图中所示的方位以外，空间相对术语还意图包括在使用或工作中的器件的不同方位。
除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应理解，术语，例如在常用字典中定义的那些，应被理解为其含义与它们在相关领域背景和本公开内容中的含义一致，并且除非在本文中清楚地如此定义，否则所述术语将不以理想化或过度形式的意义进行解释。除非另外表明，本文中使用的术语“前面”、“后面”、“底部”和/或“顶部”仅是为了便于描述，而不限于任一位置或空间方位。
在下文中，将详细描述根据所公开的实施方式的感光组合物。
感光组合物的实施方式包含三元共聚物、正型感光剂、增塑剂和溶剂，其中该三元共聚物包含不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，不饱和的含有环氧基团的化合物，以及烯属化合物。
因而该三元共聚物是不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物的共聚物。
可用于制备该三元共聚物的示例性的羧酸及不饱和羧酸酐包括不饱和单羧酸，包括丙烯酸和甲基丙烯酸等；或不饱和二羧酸，包括马来酸、富马酸、柠康酸、methaconic acid、衣康酸等；或不饱和二羧酸酐等；或包含前述酸和/或酸酐中的至少一种的组合。
不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物的含量可为约5-约40重量份，具体为约10-约30重量份，更具体为约15-约25重量份，基于100重量份的不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、不饱和的含有环氧基团的化合物以及烯属化合物。当不饱和羧酸和/或酸酐的含量小于约5重量份时，感光组合物在碱性水溶液中的溶解度可太低。相反，当该含量大于约40重量份时，感光组合物在碱性水溶液中的溶解度可太高。
示例性的不饱和的含有环氧基团的化合物包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-β-甲基缩水甘油酯、丙烯酸-β-乙基缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯例如甲基丙烯酸-β-甲基缩水甘油酯和甲基丙烯酸-β-乙基缩水甘油酯、丙烯酸-3，4-环氧丁基酯、甲基丙烯酸-3，4-环氧丁基酯、丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、甲基丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、α-乙基丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、或对乙烯基苄基缩水甘油醚、甲基丙烯酸3，4-环氧环己基酯等、或包含前述含有环氧基团的化合物中的至少一种的组合。具体而言，考虑到共聚反应性和由感光组合物形成的图案的耐热性的所需改善，示例性的含有环氧基团的化合物包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-β-甲基缩水甘油酯、甲基丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、或对乙烯基苄基缩水甘油醚、甲基丙烯酸3，4-环氧环己基酯。
所包含的不饱和的含有环氧基团的化合物的量可为约10-约70重量份，具体为约20-约60重量份，更具体为约30-约50重量份，基于100重量份的前述三种单体。当不饱和的含有环氧基团的化合物的含量小于10重量份时，所形成的图案的耐热性可降低。当不饱和的含有环氧基团的化合物的含量大于70重量份时，该共聚物的存储稳定性可降低。
示例性的烯属化合物包括基于丙烯酸酯的化合物、基于二烯的脂肪族化合物、和芳香族化合物等、或包含前述烯属化合物中的至少一种的组合。
示例性的基于丙烯酸酯的化合物包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-甲基环己酯、丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸双环戊烷基酯、甲基丙烯酸双环戊烯基酯、甲基丙烯酸双环戊烷基酯、丙烯酸1-金刚烷基酯、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯、甲基丙烯酸双环戊烷氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-甲基环己酯、丙烯酸双环戊烷氧基乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯等、或包含前述基于丙烯酸酯的化合物中的至少一种的组合。
示例性的基于二烯的脂肪族化合物包括1，3-丁二烯、异戊二烯、或2，3-二甲基-1，3-丁二烯等、或包含前述基于二烯的脂肪族化合物中的至少一种的组合。
示例性的芳香族化合物包括苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯等、或包含前述芳香族化合物中的至少一种的组合。
考虑到共聚反应性和在碱性显影剂水溶液中的溶解度，示例性的烯属化合物为苯乙烯、甲基丙烯酸双环戊烷基酯和对甲氧基苯乙烯。
烯属化合物的含量可为约10-约70重量份，具体为约20-约50重量份，更具体为约30-约40重量份，基于100重量份的不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物。当烯属化合物含量小于约10重量份时，丙烯酸类共聚物的存储稳定性可降低。相反，当烯属化合物的含量大于约70重量份时，感光组合物在碱性显影剂水溶液中的溶解度可减小。
在形成该三元共聚物之前，基于100重量份的不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物，将约5-约40重量份的不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，约10-约70重量份的不饱和的含有环氧基团的化合物和约5-约70重量份的烯属化合物在溶剂中进行溶液聚合以形成共聚物混合物。
例如，可将式1的甲基丙烯酸(作为单体)、式2的甲基丙烯酸缩水甘油酯(作为单体)和式3的甲基丙烯酸苄酯(作为单体)以上述含量比例在溶剂的存在下共聚。
式1
Figure A20081013404300111
式2
Figure A20081013404300112
式3
用在该溶液聚合中的示例性的聚合溶剂包括甲醇、四氢呋喃、甲苯和二噁烷等、或包含前述溶剂中的至少一种的组合。
聚合引发剂例如自由基聚合引发剂可用在该共聚反应中。示例性的聚合引发剂为2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、2，2-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)、1，1-偶氮二(环己烷-1-腈)和二甲基2，2′-偶氮二异丁酸酯等、或包含前述聚合引发剂中的至少一种的组合。
接着，将通过以上聚合形成的共聚物混合物沉淀、过滤并真空干燥以除去未反应的单体。结果，形成基本上不含未反应的单体的丙烯酸类三元共聚物。
该三元共聚物为式4a的聚合物：
式4a
Figure A20081013404300121
其中R1-R6各自独立地为氢、羧酸基团、环氧酯基团、脂肪族酯基团或含有芳基的酯基团，其中R1-R6各自可相同或不同，且其中a、b和c可各自独立地为0，或者可各自独立地大于或等于1。
具体而言，在一个示例性实施方式中，R1为羧酸基团，R2为环氧酯基团，且R3为烷基芳基酯基团。在另一示例性实施方式中，R1-R6包括至少一个羧酸基团、一个环氧酯基团、以及一个脂肪族酯基团或一个含有芳基的酯基团。在示例性实施方式中，该丙烯酸类三元共聚物可具有式4b的结构。
式4b
该含有上述组成的丙烯酸类三元共聚物的按聚苯乙烯折合的重均分子量可为约5,000-约30,000道尔顿，具体为约5,000-约20,000道尔顿。当该三元共聚物的按聚苯乙烯折合的重均分子量小于约5,000道尔顿时，形成含有该丙烯酸类三元共聚物的有机绝缘膜的能力可降低，该能力通过残余膜形成率描述，该残余膜形成率是在显影工艺之后残留的有机绝缘膜的量，并且该有机绝缘膜的耐热性可降低。相反，当该三元共聚物的按聚苯乙烯折合的重均分子量大于约30,000道尔顿时，有机绝缘膜的感光度和该三元共聚物形成图案的能力可降低。
此外，该丙烯酸类共聚物避免泡沫(scum)的形成，该泡沫在该有机绝缘膜的制造过程中形成。
包含在公开的感光组合物中的光敏剂可为正型感光剂。示例性的正型感光剂为醌重氮(quinonediazide)化合物，具体为1，2-醌重氮化合物，例如1，2-醌重氮4-磺酸酯、1，2-醌重氮-5-磺酸酯、1，2-醌重氮-6-磺酸酯等、或包含前述醌重氮化合物中的至少一种的组合。
醌重氮化合物可通过将萘醌重氮磺酰卤化合物与酚化合物反应形成。用以制备醌重氮化合物的示例性的酚化合物包括2，3，4-三羟基二苯甲酮、2，4，6-三羟基二苯甲酮、2，2′-二羟基二苯甲酮、4，4′-二羟基二苯甲酮、2，3，4，3′-四羟基二苯甲酮、2，3，4，4′-四羟基二苯甲酮、2，3，4，2′-四羟基4′-甲基二苯甲酮、2，3，4，4′-四羟基3′-甲氧基二苯甲酮、2，3，4，2′-四羟基二苯甲酮、2，3，4，6′-四羟基二苯甲酮、2，4，6，3′-四羟基二苯甲酮、2，4，6，4′-四羟基二苯甲酮、2，4，6，5′-四羟基二苯甲酮、3，4，5，3′-四羟基二苯甲酮、3，4，5，4′-四羟基二苯甲酮、3，4，5，5′-四羟基二苯甲酮、二(2，4-二羟基苯基)甲烷、二(对羟基苯基)甲烷、三(对羟基苯基)甲烷、1，1，1-三(对羟基苯基)乙烷、二(2，3，4-三羟基苯基)甲烷、2，2-二(2，3，4-三羟基苯基)丙烷、1，1，3-三(2，5-二甲基-4-羟基苯基)-3-苯基丙烷、4，4′-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚、二(2，5-二甲基-4-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷等、或包含前述化合物中的至少一种的组合。
在下文中，将描述制造醌重氮化合物的方法。将萘醌重氮磺酰卤化合物例如式5的萘醌重氮磺酰氯与酚例如式6的2，3，4，4′-四羟基二苯甲酮在酯化反应中进行反应以提供式7的1，2-醌重氮化合物。
式5
Figure A20081013404300131
式6
Figure A20081013404300132
式7
Figure A20081013404300141
当酚化合物与萘醌重氮磺酰卤化合物反应以合成醌重氮化合物时，酯化的程度具体为约50％-约85％。当酯化的程度小于约50％时，残余膜率可降低。相反，当酯化程度大于约85％，存储稳定性可降低。
包含的醌重氮化合物的量为约5-约100重量份，具体为约10-约50重量份，更具体为约20-约40重量份，基于100重量份的丙烯酸类共聚物。当醌重氮化合物的含量小于约5重量份时，曝光部分与未曝光部分的溶解度差异可减小，这使得难以形成图案。相反，当该醌重氮化合物的含量大于约100重量份时，在短暂曝光后，一部分1，2-醌重氮化合物可保持未反应，并且这导致在碱性显影剂水溶液中的溶解度恶化，由此使得难以使该膜显影。
包含在公开的感光组合物的实施方式中的增塑剂可选自邻苯二甲酸酯、己二酸酯、磷酸酯、单异丁酸酯等、或包含前述增塑剂中的至少一种的组合。
具体而言，邻苯二甲酸酯可选自邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异壬酯等，己二酸酯可包括己二酸二辛酯等，磷酸酯可选自磷酸三甲苯酯等，且单异丁酸酯可包括2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯等。
增塑剂控制有机绝缘膜的交联密度并维持感光组合物的高感光度。具体而言，增塑剂防止感光组合物交联并增加感光组合物在显影剂中的溶解度。因此，即使将其中添加了增塑剂的感光组合物曝光在少量的光下，相对于没有添加增塑剂的感光组合物，具有增塑剂的感光组合物也可通过显影剂溶解，由此增加感光度。
包含的增塑剂的量可为约5-约20重量份，基于100重量份的三元共聚物。当该含量小于约5重量份时，难以控制感光组合物的交联密度。相反，当该含量大于约20重量份时，感光组合物的耐热性可降低。
用在实施方式中的溶剂可保持有机绝缘膜的均匀性、防止涂层坏点、且形成均匀的图案轮廓。包含在感光组合物的溶剂可选自醇，包括甲醇、乙醇、苄醇、或己醇；乙二醇烷基醚乙酸酯，包括乙二醇甲基醚乙酸酯、或乙二醇乙基醚乙酸酯；乙二醇烷基醚丙酸酯，包括乙二醇甲基醚丙酸酯、或乙二醇乙基醚丙酸酯；乙二醇单烷基醚，包括乙二醇甲基醚、或乙二醇乙基醚；二甘醇烷基醚，包括二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇二甲醚、或二甘醇甲基乙基醚；丙二醇烷基醚乙酸酯，包括丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、或丙二醇丙基醚乙酸酯；丙二醇烷基醚丙酸酯，包括丙二醇甲基醚丙酸酯、丙二醇乙基醚丙酸酯、或丙二醇丙基醚丙酸酯；丙二醇单烷基醚，包括丙二醇甲基醚、丙二醇乙基醚、丙二醇丙基醚、或丙二醇丁基醚；一缩二丙二醇烷基醚，包括一缩二丙二醇二甲醚、或一缩二丙二醇二乙基醚；丁二醇单烷基醚，包括丁二醇单甲醚、或丁二醇单乙醚；和一缩二丁二醇烷基醚，包括一缩二丁二醇二甲醚和一缩二丁二醇二乙基醚等；以及包含前述化合物中的至少一种的组合。
包含的溶剂的量可为约50-约90重量份，具体为约60-约85重量份，更具体为约65-约80重量份，基于100重量份的整个感光组合物。即，将溶剂添加到三元共聚物、感光剂和增塑剂的混合物中，使得感光组合物的固体含量为整个感光树脂组合物的约10-约50重量份，具体为约15-约40重量份，更具体为约20-约35重量份。当该感光组合物的固体含量小于约10重量份时，包含感光组合物的有机绝缘膜可太薄或具有差的涂层均匀性。相反，当感光组合物的固体含量大于约50重量份时，涂层厚度可太厚，或者涂布装置可具有提供均匀涂层的困难。
含有上述组成的感光组合物可进一步包含选自环氧化合物、粘合剂、丙烯酸类化合物、表面活性剂等、以及前述添加剂中的至少一种的组合的添加剂以适合各个情况。
环氧化合物提高使用感光组合物所形成的有机绝缘膜的耐热性和感光度。
示例性的环氧化合物包括双酚-A型环氧化合物、苯酚酚醛清漆型环氧化合物、甲酚-酚醛清漆型环氧化合物、环状脂肪族环氧化合物、缩水甘油基酯型环氧化合物、缩水甘油基胺型环氧化合物、杂环环氧化合物、甲基丙烯酸缩水甘油酯(共)聚合化合物等、以及前述化合物中的至少一种的组合。具体而言，可使用双酚-A型环氧化合物、甲酚-酚醛清漆型环氧化合物、或缩水甘油基酯型环氧化合物。
环氧化合物的含量可为约0.1-约30重量份，基于100重量份的三元共聚物。当环氧化合物含量小于约0.1或大于约30重量份时，三元共聚物与丙烯酸类共聚物之间的相容性可恶化并使得难以将感光组合物涂布在基板上。
另外，所公开的粘合剂可提高感光组合物与绝缘基板之间的粘附力。粘合剂的含量可为约0.1-约20重量份，基于100重量份的三元共聚物。
示例性的粘合剂包括具有反应性取代基的硅烷偶联剂，该反应性取代基例如羧基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基团、环氧基团等、或者前述取代基中的至少一种的组合。示例性的粘合剂包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。
另外，用作添加剂的丙烯酸类化合物可提高用所公开的感光组合物形成的有机绝缘膜图案的透射率、耐热性和感光度。
该丙烯酸类化合物可具有式8。
式8
Figure A20081013404300161
在式8中，R为氢原子、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、或C1-C5烷酰基团，其中1＜a＜6，且a+b＝6。
当该丙烯酸类化合物用作添加剂时，其含量可为约0.1-约30重量份，具体为约0.1-约15重量份，基于100重量份的该三元共聚物。当该丙烯酸类化合物的含量为约0.1-约15重量份时，使用该感光组合物形成的有机绝缘膜的耐热性和感光度可提高。
所公开的表面活性剂使得该感光组合物能够作为均匀的膜涂布并显影。
示例性的表面活性剂包括聚氧乙烯辛基苯基醚或聚氧乙烯壬基苯基醚；由DaiNippon Ink & Chemicals Inc.以商品名F171、F172和F173出售的表面活性剂、由Sumitomo Chemical Company以商品名FC430或FC431出售的表面活性剂、或由Shin-Etsu Chemical Co.以商品名KP341出售的表面活性剂等、或包含前述表面活性剂中的至少一种。
表面活性剂的含量可为约0.0001-约2重量份，基于100重量份的三元共聚物。当该含量为约0.0001-约2重量份时，感光组合物可作为均匀的膜涂布并显影。
包含所述添加剂的感光组合物的固体含量可优选为约10-约50重量份，基于100重量份的感光组合物。该固体可溶解在溶剂中并使用孔径为约0.1-约0.2微米的MILLIPORE过滤器过滤以制备感光组合物。
在下文中，将参照图1-6详细描述根据实施方式的薄膜晶体管基板。图1-6是显示根据所公开的实施方式制造TFT基板的方法的示例性的顺序横截面图。在该实施方式中，使用上述感光组合物。因此，在下面的解释中，简化了对感光组合物的描述。
参照图1，将用于栅极线路的金属层(未示出)层叠在绝缘基板10上。将金属层图案化以形成由栅极线22、栅电极26和存储电极27构成的栅极线路。栅极线22例如在横向方向上形成于绝缘基板10上。栅电极26与栅极线22电连接且从栅极线22突出。随后，通过例如等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或反应性溅射法将可由氮化硅(SiNx)制成的栅绝缘膜30沉积在绝缘基板10和栅极线路上。进一步，通过例如溅射法将有源层(未示出)、掺杂非晶硅层和用于数据线路的导电层(未示出)顺次沉积在栅绝缘膜30上。接着蚀刻这些层以除了欧姆接触层55和56以及有源层图案42和44外，还形成由数据线62、源电极65、漏电极66和漏电极扩张部分67构成的数据线路。
接着，参照图2，通过沉积无机材料，例如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)，在数据线路(62、65和66、及67)和栅绝缘膜30上形成钝化膜70。
接着，参照图3，将根据实施方式的感光组合物涂布在钝化膜70上。
为了制备感光组合物，如上所述，基于100重量份的不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物，将约5-约40重量份的不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，约10-约70重量份的不饱和的含有环氧基团的化合物以及约5-约70重量份的烯属化合物进行溶液聚合，并除去未反应的单体以形成三元共聚物。接着，将三元共聚物、约5-约100重量份的量的正型感光剂(基于100重量份的三元共聚物)和约5-约20重量份的量的增塑剂(基于100重量份的三元共聚物)溶解在约50-约90重量份的溶剂(基于100重量份的三元共聚物、感光剂增塑剂和溶剂组合物)中以形成感光组合物。
然后，经由喷涂法、辊涂法、旋涂法等将感光组合物涂布到基板表面上，并预烘烤以除去溶剂并形成感光组合物层75。在这种情况下，预烘烤在约80-约115℃，具体地约85-约110℃，更具体地约90-约115℃的温度下进行约1-约15分钟，具体地约2-约13分钟，更具体地约5-约10分钟。
接着，参照图4，通过使用掩模200用光(例如可见光、紫外光、远紫外光)或其它类型的电磁辐射(如电子束或X-射线)等照射在感光组合物层75上进行曝光。
掩模200包括在透明基板201上的由铬(Cr)形成的光遮挡图案202和形成于光遮挡图案202之间的孔203。由于包含在感光组合物中的光敏组合物是正型光敏剂，经由孔203用光照射的感光组合物的部分发生反应，因此其可在显影工艺中除去。在这种情况下，有机绝缘膜75对在照射中使用的光的感光度可为，例如，约200-约270毫焦耳/平方厘米(mJ/cm2)。如上所述，有机绝缘膜75可具有高的感光度，从而显影时间可缩短。
接着，使用显影剂将有机绝缘膜75显影以形成图案。示例性的显影剂包括碱性水溶液。碱性水溶液可由溶解在水中的碱性化合物形成。碱性化合物可为选自以下的至少一种：无机碱，包括氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠等；伯胺，包括乙胺和正丙胺等；仲胺，包括二乙胺和二正丙胺等；叔胺，包括三甲胺、甲基二乙基胺、二甲基乙基胺和三乙胺等；醇胺，包括二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺和三乙醇胺等；和季铵盐，包括氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵等；或包含前述碱性化合物中的至少一种的组合。在这种情况下，显影剂可含有约0.1-约10重量份的碱性化合物(每100重量份的显影剂)和约90-约99.9重量份的水(每100重量份的显影剂)。另外，可将可溶有机溶剂如甲醇或乙醇等以及表面活性剂添加到显影剂中。
接着，使用去离子水漂洗经显影的有机绝缘膜75约30-约90秒，具体地约40-约80秒，并干燥以形成用于形成接触孔(参见图5的77)的图案。然后使用光，具体地紫外光进一步照射经图案化的有机绝缘膜75。接着，使用加热装置如对流烘箱将经进一步照射的有机绝缘膜75在约150-约250℃，具体地约160-约240℃，更具体地约170-约230℃的温度下热处理并固化约30-约90分钟以提供包括接触孔的有机绝缘膜图案76，如图5所示。
通过上述方法形成的有机绝缘膜图案76包含感光组合物，并提供高的均匀性、分辨率、耐热性、透射率、抗冲击性和感光度。因此，曝光时间可减少，从而加工时间可减少以改善生产率。
接着，如图6所示，将透明导体如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)沉积并图案化以形成像素电极82，由此完成薄膜晶体管基板。
像素电极82通过接触孔77与漏电极扩张部分67电连接。
像素电极82和存储电极27形成存储电容。数据线路(62、65、66和67)和像素电极82可产生不期望的寄生电容。然而，该寄生电容可通过所公开的有机绝缘膜图案76减小。用于形成有机绝缘膜图案76的加工时间可通过使用所公开的感光组合物而减少。
在下文中，通过以下非限制性的实验实施例和对比实验实施例进一步说明感光组合物和通过使用该感光组合物的方法形成的薄膜晶体管基板的性能。
实验实施例
实验实施例1
(丙烯酸类三元共聚物的制备)
将包含25重量份甲基丙烯酸、30重量份甲基丙烯酸苄酯、25重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和20重量份的苯乙烯的单体混合物、和溶剂即400重量份的四氢呋喃(基于100重量份的单体混合物)、10重量份的2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)(基于100重量份的单体混合物)在装备有搅拌器和冷却管的烧瓶中混合，并该烧瓶用氮气冲洗，同时缓慢搅拌。然后将经搅拌的溶液加热至62℃的温度并保持在该温度下10小时以产生共聚物混合物。
为了从该共聚物混合物除去单体，向100重量份的该共聚物混合物添加1000重量份的正己烷以沉淀该共聚物。接着，使用筛网将该共聚物混合物过滤以除去其中一些未反应的单体仍溶解在其中的溶剂部分。接着，在30℃下进行真空干燥工艺以除去所有溶剂和任何在该过滤工艺后残留的未反应的单体，由此产生丙烯酸类三元共聚物。
当以使用凝胶渗透色谱(GPC)测量的按聚苯乙烯折合的重均分子量测定时，该丙烯酸类三元共聚物的重均分子量为10,000道尔顿。
(1，2-醌重氮化合物的制备)
将1摩尔的4，4’-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚和2摩尔的1，2-萘醌重氮-5-磺酸[酰氯]进行缩聚以产生4，4’-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚1，2-萘醌重氮-5-磺酸酯。
(感光组合物的制备)
将100重量份的该丙烯酸类三元共聚物和25重量份的4，4’-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚1，2-萘醌重氮-5-磺酸酯以及15重量份的邻苯二甲酸二辛酯增塑剂(基于100重量份的该三元共聚物)混合。将二甘醇二甲醚添加到该混合物中以将该混合物溶解，使得该混合物的固体含量变成所得溶液的20重量份。接着，使用孔径为0.2毫米的MILLIPORE
Figure A20081013404300201
过滤器将该溶液过滤以产生感光组合物.
实验实施例2
通过与实验实施例1相同的方法制备感光组合物，除了在制备该感光组合物时，使用己二酸二辛酯代替邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂。
实验实施例3
按照与实验实施例1相同的方法制备感光组合物，除了在制备该感光组合物时，使用磷酸三甲苯酯代替邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂。
实验实施例4
按照与实验实施例1相同的方法制备感光组合物，除了在制备该感光组合物时，使用2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯代替邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂。
对比实验实施例1
按照与实验实施例1相同的方法制备感光组合物，除了在制备该感光组合物时，不使用增塑剂。
对比实验实施例2
按照与实验实施例1相同的方法制备感光组合物，除了在制备该感光组合物时，用30重量份的邻苯二甲酸二辛酯代替15重量份的邻苯二甲酸二辛酯。
(制造包括有机绝缘膜图案的薄膜晶体管基板并评价其性能)
使用旋涂机将通过实验实施例1-4、对比实验实施例1和对比实验实施例2制备的感光组合物涂布到其上形成有数据线路的绝缘基板上。然后将各基板在热板上在90℃的温度下预烘烤2分钟，由此形成具有3.0微米厚度的有机绝缘膜。
显影后的均匀性
使用椭偏仪测量在显影后的有机绝缘膜的均匀性。结果报道于表1中。其中观测到的均匀性超过基于整个绝缘基板的95％的结果在表1中以“○”表示。其中观测到的均匀性为90-95％的结果在表1中以“△”表示，并且其中观测到的均匀性小于90％的结果在表1中以“×”表示。
感光度
将435纳米(nm)的强度为20毫瓦/平方厘米(mW/cm2)的紫外光照射到有机绝缘膜上。在这种情况下，通过用紫外光照射形成图案，使得掩模的孔与光遮挡图案在彼此的10微米之内。接着，在23℃下使用包含2.38重量份的氢氧化四甲铵的水溶液使该有机绝缘膜显影，并且使用去离子水漂洗1分钟。
接着，将435纳米(nm)的强度为20毫瓦/平方厘米(mW/cm2)的500毫焦耳/平方厘米(mJ/cm2)的紫外光照射在经显影的图案上，并在230℃下固化60分钟，由此产生有机绝缘膜图案。
分辨率
在感光度的测量过程中所形成的有机绝缘膜的最小尺寸报道在表1中。
耐热性
在上述感光度测量过程中，在有机绝缘膜图案的四个位置，具体地在顶部、底部、左侧和右侧部分测量有机绝缘膜图案的宽度。在表1中，其中在中烘烤(midbake)之前和之后的角度变化率为0-20％时表示为“○”，20-40％时表示为“△”，并且超过40％时表示为“×”。
透射率
使用光电分光光度计测量400纳米(nm)厚的图案层的透射率。
表1
  显影后的均匀性   感光度(mJ/cm2)   分辨率(μm) 耐热性   透射率(％)
 实验实施例1   ○   230   3   ○   90
 实验实施例2   ○   240   3   ○   90
 实验实施例3   ○   250   3   ○   90
 实验实施例4   ○   260   3   ○   90
 对比实验实施例1   ○   300   3   ○   90
 对比实验实施例2   ○   240   3   ×   90
均匀性：“○”＝超过95％
耐热性：“○”＝角度变化率为0-20％；“×”＝角度变化率超过40％
从表1可知，通过实验实施例1-4制备的感光组合物在显影后具有预料不到的良好均匀性、分辨率、耐热性和透射率。特别地，该感光组合物的感光度比对比实验实施例1好，由此使得能够减少加工时间。在对比实验实施例2的情况下，感光度良好，但耐性热差。因而使用所公开的感光组合物制备的有机绝缘膜提供在对比例中所没有观测到的感光度和耐热性，而没有均匀性、分辨率或透射性能的降低。
如上所述，所公开的有机绝缘膜可应用于在示例性实施方式中公开的薄膜晶体管基板的制造。
具体地，有机绝缘膜图案可使用所述感光组合物形成。该感光组合物具有良好的感光度，因而制造薄膜晶体管的加工时间可减少。
另外，薄膜晶体管基板可使用所公开的感光组合物制造。由于该有机绝缘膜可提供冲击强度，因此该有机绝缘膜可提高薄膜晶体管或薄膜晶体管基板的抗冲击性。
而且，使用所公开的感光组合物形成的薄膜晶体管基板的有机绝缘膜图案可具有良好的均匀性、分辨率、耐热性和透射率。
尽管为了说明的目的，已参照附图详细描述了示例性实施方式，但本领域技术人员应理解，在不背离本发明的范围的情况下，可进行各种变化且可用等价物替换其元件。另外，在不背离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情形或材料适应本发明的教导。因此，意图在于本发明不限于作为用于实施本发明的所预期的最好模式公开的具体实施方式，而是本发明应包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方式。因而，本领域普通技术人员应明白，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的范围(其中包括权利要求的等同物)的情况下，可对前述示例性实施方式进行各种修改。而且，术语第一、第二等的使用不表示任何的顺序或重要性，而是术语第一、第二等用于将一个元件与另外的元件区别开来。此外，术语一个(a)、一种(an)等的使用不表示对量的限制，而是表示至少一种所提及的物品的存在。
涉及相同组分或性质的所有范围的端点包括端点并且是独立地可结合的。

Claims (29)

1.一种制造薄膜晶体管基板的方法，该方法包括：
在绝缘基板上形成数据线路；
通过涂布感光组合物而在该数据线路上形成有机绝缘膜，其中该感光组合物包含三元共聚物、基于100重量份该三元共聚物的约5-约100重量份的正型感光剂、基于100重量份该三元共聚物的约5-约20重量份的增塑剂、以及基于100重量份该感光组合物的约50-约90重量份的溶剂，其中该三元共聚物得自不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，以及不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物；
在该有机绝缘膜中图案化接触孔；和
在该有机绝缘膜中形成像素电极，该像素电极通过该接触孔与该数据线路电连接。
2.权利要求1的方法，其中该三元共聚物通过以下形成：
将不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，不饱和的含有环氧基团的化合物以及烯属化合物共聚；和
除去未反应的单体.
3.权利要求2的方法，其中该不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物为约5-约40重量份，该不饱和的含有环氧基团的化合物为约10-约70重量份，并且该烯属化合物为约5-约70重量份，基于100重量份的该不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物。
4.权利要求1的方法，其中在该有机绝缘膜中图案化接触孔包括：
使用掩模将该有机绝缘膜曝光；和
使该有机绝缘膜在显影剂溶液中显影。
5.权利要求4的方法，其中该有机绝缘膜的感光度为约200-约270毫焦耳/平方厘米(mJ/cm2)。
6.权利要求4的方法，其中该显影剂溶液包含约0.1-约10重量份的碱性化合物和约90-约99.9重量份的水。
7.权利要求6的方法，其中该碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、和碳酸钠、乙胺、正丙胺、二乙胺、二正丙胺、三甲胺、甲基二乙基胺、二甲基乙基胺、三乙胺、醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、以及包含前述碱性化合物中的至少一种的组合。
8.一种感光组合物，其包含：
三元共聚物，其中该三元共聚物得自不饱和羧酸、不饱和羧酸酐、或其混合物，不饱和的含有环氧基团的化合物和烯属化合物；
约5-约100重量份的正型感光剂，基于100重量份的该三元共聚物；
约5-约20重量份的增塑剂，基于100重量份的该三元共聚物；和
约50-约90重量份的溶剂，基于100重量份的该感光组合物。
9.权利要求8的感光组合物，其中该三元共聚物的按聚苯乙烯折合的重均分子量为约5,000-约30,000道尔顿。
10.权利要求8的感光组合物，其中该不饱和羧酸、该不饱和羧酸酐、或其混合物包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、柠康酸、methaconic acid、衣康酸、以及不饱和二羧酸酐的化合物、或包含前述化合物中的至少一种的组合。
11.权利要求8的感光组合物，其中该不饱和的含有环氧基团的化合物选自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-β-甲基缩水甘油酯、甲基丙烯酸-β-甲基缩水甘油酯、丙烯酸-β-乙基缩水甘油酯、甲基丙烯酸-β-乙基缩水甘油酯、丙烯酸-3，4-环氧丁基酯、甲基丙烯酸-3，4-环氧丁基酯、丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、甲基丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、α-乙基丙烯酸-6，7-环氧庚基酯、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、以及甲基丙烯酸3，4-环氧环己基酯、或包含前述不饱和的含有环氧基团的化合物中的至少一种的组合。
12.权利要求8的感光组合物，其中该烯属化合物选自基于丙烯酸酯的化合物、基于二烯的脂肪族化合物、芳香族不饱和化合物、或包含前述化合物中的至少一种的组合。
13.权利要求12的感光组合物，其中该基于丙烯酸酯的化合物选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-甲基环己酯、丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸双环戊烷基酯、甲基丙烯酸双环戊烯基酯、甲基丙烯酸双环戊烷基酯、丙烯酸1-金刚烷基酯、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯、甲基丙烯酸双环戊烷氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-甲基环己酯、丙烯酸双环戊烷氧基乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、或包含前述丙烯酸酯化合物中的至少一种的组合。
14.权利要求12的感光树脂组合物，其中该基于二烯的脂肪族化合物选自1，3-丁二烯、异戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、以及包含前述基于二烯的脂肪族化合物中的至少一种的组合。
15.权利要求12的感光树脂组合物，其中该芳香族不饱和化合物选自苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯、以及包含前述芳香族不饱和化合物中的至少一种的组合。
16.权利要求8的感光组合物，其中该正型感光剂为醌重氮化合物。
17.权利要求16的感光组合物，其中该醌重氮化合物选自1，2-醌重氮4-磺酸酯、1，2-醌重氮5-磺酸酯、以及1，2-醌重氮6-磺酸酯、或包含前述醌重氮化合物中的至少一种的组合。
18.权利要求16的感光组合物，其中该醌重氮化合物通过将萘醌重氮磺酰卤化合物与酚化合物反应形成。
19.权利要求18的感光组合物，其中该酚化合物选自2，3，4-三羟基二苯甲酮、2，4，6-三羟基二苯甲酮、2，2′-二羟基二苯甲酮、4，4′-二羟基二苯甲酮、2，3，4，3′-四羟基二苯甲酮、2，3，4，4′-四羟基二苯甲酮、2，3，4，2′-四羟基4′-甲基二苯甲酮、2，3，4，4′-四羟基-3′-甲氧基二苯甲酮、2，3，4，2′-四羟基二苯甲酮、2，3，4，6′-四羟基二苯甲酮、2，4，6，3′-四羟基二苯甲酮、2，4，6，4′-四羟基二苯甲酮、2，4，6，5′-四羟基二苯甲酮、3，4，5，3′-四羟基二苯甲酮、3，4，5，4′-四羟基二苯甲酮、3，4，5，5′-四羟基二苯甲酮、二(2，4-二羟基苯基)甲烷、二(对羟基苯基)甲烷、三(对羟基苯基)甲烷、1，1，1-三(对羟基苯基)乙烷、二(2，3，4-三羟基苯基)甲烷、2，2-二(2，3，4-三羟基苯基)丙烷、1，1，3-三(2，5-二甲基-4-羟基苯基)-3-苯基丙烷、4，4′-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚、以及二(2，5-二甲基-4-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、或包含前述酚化合物中的至少一种的组合。
20.权利要求18的感光组合物，其中该萘醌重氮磺酰卤化合物与该酚化合物发生酯化反应，并且该酯化反应的酯化程度为50-85％。
21.权利要求8的感光组合物，其中该增塑剂选自基于邻苯二甲酸酯的增塑剂、基于己二酸酯的增塑剂、基于磷酸酯的增塑剂、基于单异丁酸酯的增塑剂、以及包含前述增塑剂中的至少一种的组合。
22.权利要求21的感光组合物，其中该基于邻苯二甲酸酯的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、以及包含前述邻苯二甲酸酯中的至少一种的组合。
23.权利要求21的感光组合物，其中该基于己二酸酯的增塑剂包括己二酸二辛酯。
24.权利要求21的感光组合物，其中该基于磷酸酯的增塑剂为磷酸三甲苯酯。
25.权利要求21的感光组合物，其中该基于单异丁酸酯的增塑剂包括2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯。
26.权利要求8的感光组合物，其包含的增塑剂的量为约15重量份，基于100重量份的该三元共聚物。
27.权利要求8的感光组合物，其中该溶剂选自醇、甲醇、乙醇、苄醇、己醇、乙二醇烷基醚乙酸酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、乙二醇乙基醚乙酸酯、乙二醇烷基醚丙酸酯、乙二醇甲基醚丙酸酯、乙二醇乙基醚丙酸酯、乙二醇单烷基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、二甘醇烷基醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇二甲醚、二甘醇甲基乙基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、丙二醇烷基醚丙酸酯、丙二醇甲基醚丙酸酯、丙二醇乙基醚丙酸酯，丙二醇丙基醚丙酸酯、丙二醇单烷基醚、丙二醇甲基醚、丙二醇乙基醚、丙二醇丙基醚，丙二醇丁基醚、一缩二丙二醇烷基醚、一缩二丙二醇二甲醚、一缩二丙二醇二乙基醚、丁二醇单烷基醚、丁二醇单甲醚、丁二醇单乙醚、一缩二丁二醇烷基醚、一缩二丁二醇二甲醚、一缩二丁二醇二乙基醚、以及包含前述溶剂中的至少一种的组合。
28.权利要求8的感光组合物，其进一步包含选自以下的添加剂：环氧化合物、粘合剂、丙烯酸类化合物、表面活性剂、以及包含前述添加剂中的至少一种的组合。
29.权利要求28的感光组合物，其中该添加剂包含约0.1-约30重量份的该环氧化合物、约0.1-约20重量份的该粘合剂、约0.1-约30重量份的该丙烯酸类化合物、以及约0.0001-约2重量份的该表面活性剂，基于100重量份的该三元共聚物。
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