CN110850682A - 正型感光性树脂组合物、绝缘膜以及图像显示装置 - Google Patents

正型感光性树脂组合物、绝缘膜以及图像显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供正型感光性树脂组合物、绝缘膜以及图像显示装置。上述正型感光性树脂组合物包含粘合剂树脂、抗氧化剂、光产酸剂和溶剂，上述粘合剂树脂包含含有下述化学式1所表示的结构单元的第一树脂，化学式1中，R1、R2和R3为氢或甲基，R4为碳原子数1～5的亚烷基，R各自独立地为碳原子数1～4的烷基，a为20～40摩尔％，b为30～60摩尔％，c为5～40摩尔％。通过粘合剂树脂与抗氧化剂的相互作用，能够形成密合性和显影性提高了的绝缘膜。化学式1
Figure DDA0002159428690000011

Description

正型感光性树脂组合物、绝缘膜以及图像显示装置
技术领域
本发明涉及正型感光性树脂组合物以及由其制造的绝缘膜。更详细而言，涉及包含感光性树脂和光产酸剂的正型感光性树脂组合物以及由其制造的绝缘膜。
背景技术
例如，为了形成显示设备的光致抗蚀剂、绝缘膜、保护膜、黑矩阵、柱状间隔物等多种多样的光固化绝缘图案，会使用感光性树脂组合物。例如，硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘膜的介电常数高，因而对于低介电有机绝缘膜的需求增加，为了形成上述有机绝缘膜，可以使用上述感光性树脂组合物。
上述有机绝缘膜可以通过涂布上述感光性树脂组合物后，通过预热处理而进行固化，然后通过曝光及显影工序而形成为预定的图案。
上述感光性树脂组合物根据通过显影工序而被去除的部分分类为正型和负型。对于正型组合物而言，曝光的部分被显影液溶解，对于负型组合物而言，未曝光的部分发生溶解而可以形成图案。由此，要求优异的显影性。
此外，在上述有机绝缘膜的情况下，有必要以具有优异的绝缘性的同时具有密合性等机械特性的方式形成，并且有必要以具有对于上述曝光工序的优异的灵敏度的方式制造上述感光性树脂组合物。
例如，韩国公开专利第2013-0021324号中公开了一种正型抗蚀剂组合物，但未能提供用于提高上述机械特性和显影性的方案。
现有技术文献
专利文献
韩国公开专利第10-2013-0021324号
发明内容
所要解决的课题
本发明的一个课题在于，提供具有优异的化学、机械特性的感光性树脂组合物。
本发明的一个课题在于，提供由上述感光性树脂组合物形成而具有优异的可靠性的绝缘膜。
本发明的一个课题在于，提供包含由上述感光性树脂组合物形成的绝缘膜的图像显示装置。
解决课题的方法
1.一种正型感光性树脂组合物，其包含粘合剂树脂、抗氧化剂、光产酸剂和溶剂，上述粘合剂树脂包含含有下述化学式1所表示的结构单元的第一树脂，
[化学式1]
Figure BDA0002159428670000021
(化学式1中，R1、R2和R3为氢或甲基，R4为碳原子数1～5的亚烷基，R彼此独立地为碳原子数1～4的烷基，a为20～40摩尔％，b为30～60摩尔％，c为5～40摩尔％)。
2.如1所述的正型感光性树脂组合物，上述第一树脂进一步包含含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元。
3.如2所述的正型感光性树脂组合物，上述含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元来源于下述化学式2所表示的单体，
[化学式2]
Figure BDA0002159428670000031
(化学式2中，Ra为氢或甲基，Rb为直接结合或碳原子数1～6的亚烷基，Rc为碳原子数1～6的烷基)。
4.如1所述的正型感光性树脂组合物，上述粘合剂树脂进一步包含第二树脂和第三树脂中的至少一种，上述第二树脂含有被酸分解性基团保护的苯酚单元，上述第三树脂包含含有环氧基的丙烯酸系树脂。
5.如4所述的正型感光性树脂组合物，上述第二树脂包含下述化学式3所表示的结构单元，
[化学式3]
Figure BDA0002159428670000032
(化学式3中，R1和R2各自独立地为氢或甲基，R3表示上述酸分解性基团，为被碳原子数1～6的烷基取代或非取代的碳原子数1～10的烷基、四氢吡喃基、或者被碳原子数1～6的烷氧基或碳原子数4～8的环烷氧基取代或非取代的碳原子数1～10的烷基，p为40～80摩尔％，q为20～60摩尔％)。
6.如5所述的正型感光性树脂组合物，上述第二树脂包含下述化学式3-1所表示的结构单元，
[化学式3-1]
Figure BDA0002159428670000041
(化学式3-1中，R1和R2各自独立地为氢或甲基，R4和R5
Figure BDA0002159428670000044
各自独立地为碳原子数1～6的烷基，p为40～80摩尔％，q为20～60摩尔％)。
7.如4所述的正型感光性树脂组合物，上述第三树脂来源于下述化学式4和化学式5所表示的单体中的至少一种，
[化学式4]
Figure BDA0002159428670000042
[化学式5]
Figure BDA0002159428670000043
(化学式4和5中，Z1为氢或甲基，Z2为碳原子数1～6的亚烷基，Z3和Z4彼此独立地为氢或碳原子数1～6的烷基、或者彼此连接而形成碳原子数3～8的环，m为1～6的整数)。
8.如4所述的正型感光性树脂组合物，上述粘合剂树脂总计100重量份中包含上述第一树脂5～60重量份、上述第二树脂或上述第三树脂40～95重量份。
9.如4所述的正型感光性树脂组合物，上述粘合剂树脂总计100重量份中包含上述第一树脂5～60重量份、上述第二树脂30～70重量份以及上述第三树脂10～40重量份。
10.如1所述的正型感光性树脂组合物，上述抗氧化剂包含二官能环氧系化合物。
11.如1所述的正型感光性树脂组合物，上述抗氧化剂包含下述化学式6所表示的化合物，
[化学式6]
Figure BDA0002159428670000051
(化学式6中，R1为碳原子数1～6的亚烷基或碳原子数3～12的亚环烷基)。
12.如11所述的正型感光性树脂组合物，上述抗氧化剂包含下述化学式6-1所表示的化合物，
[化学式6-1]
Figure BDA0002159428670000052
13.一种绝缘膜，其由上述1～12中任一项所述的正型感光性树脂组合物形成。
14.如13所述的绝缘膜，其用作图像显示装置的层间绝缘膜或通孔绝缘膜。
15.如13所述的绝缘膜，其层叠于硅系基材上。
16.一种图像显示装置，其包含上述13所述的绝缘膜。
发明效果
例示性实施例的感光性树脂组合物通过包含含有硅氧烷基的第一树脂作为粘合剂树脂，从而能够提高所形成的图案的密合性且提高显影性。
此外，粘合剂树脂可以进一步包含含有羟基和保护基的第二树脂和/或含有环氧基的第三树脂。通过上述第二树脂和/或第三树脂，从而能够提高绝缘膜的固化特性、机械特性、曝光工序的灵敏度。
例示性实施例的感光性树脂组合物可以包含含有二官能环氧系化合物的抗氧化剂。由此，能够防止苯酚基因例如后烘(Post-Baking)等热处理发生氧化而防止黄变现象。因此，能够形成固化后也维持优异的透过度的绝缘膜。
附图说明
图1～图5为用于说明例示性实施例的绝缘膜形成方法的示意性截面图。
符号说明
100：基板 110：第一导电图案
120：预绝缘膜 123：曝光部
125：非曝光部 127：开口部
130：第二导电图案
具体实施方式
本发明的实施例提供包含粘合剂树脂、抗氧化剂、光产酸剂和溶剂，且具有高灵敏度、优异的密合性和显影性的正型感光性树脂组合物。此外，提供由上述正型感光性树脂组合物形成的绝缘膜以及包含上述绝缘膜的图像显示装置。
以下，对于本发明的实施例进行更详细说明。
<正型感光性树脂组合物>
本发明的实施例的正型感光性树脂组合物(以下，有时简称为感光性组合物)包含粘合剂树脂、抗氧化剂、光产酸剂和溶剂。
根据例示性实施例，上述感光性组合物可以作为溶解度因例如曝光工序产生的酸(acid)而产生差异的化学放大型抗蚀剂(Chemically Amplified Resist：CAR)组合物而提供。由此，与例如重氮醌(quinone diazide)之类的光活性化合物(Photo ActiveCompound:PAC)基础的组合物相比，能够以提高了的灵敏度和分辨率形成绝缘膜或绝缘图案。
粘合剂树脂
例示性实施例的感光性组合物可以包含粘合剂树脂作为基础成分。上述粘合剂树脂可以提供由上述感光性组合物形成的绝缘膜的基本骨架，且可以提供基于曝光工序的溶解度差异。
根据例示性实施例，上述粘合剂树脂可以包含含有硅氧烷基的第一树脂。
本发明的一实施例的第一树脂可以包含下述化学式1所表示的结构单元。
[化学式1]
Figure BDA0002159428670000071
(化学式1中，R1、R2和R3为氢或甲基，R4为碳原子数1～5的亚烷基，R各自独立地为碳原子数1～4的烷基，
a为20～40摩尔％，b为30～60摩尔％，c为5～40摩尔％)。
通过包含第一树脂，从而能够在维持优异的显影性的同时提高所形成的图案的密合性。第一树脂通过包含脂环族环氧基从而能够具有优异的固化性和机械物性，而且通过在侧链包含硅氧烷基从而能够提高与基材的密合性，优选地，在基材为无机系、例如硅系基材的情况下，能够显示出优异的密合性。
一部分实施例中，上述第一树脂也可以进一步包含含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元。该情况下，通过上述氧杂环丁烷基，利用交联反应，能够促进热固化工序。
上述含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元例如可以为来源于下述化学式2所表示的单体的结构单元。
[化学式2]
Figure BDA0002159428670000072
化学式2中，Ra可以为氢或甲基。Rb可以为碳原子数1～6的亚烷基，Rc可以为碳原子数1～6的烷基。
在第一树脂中可以包含10～40摩尔％的含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元。
上述第一树脂的重均分子量可以为2,000～30,000，优选可以为5,000～20,000，在上述范围内时，能够提高显影性和经时稳定性，且减少显影后膜残渣。
根据例示性实施例，上述粘合剂树脂也可以进一步包含第二树脂和/或第三树脂，上述第二树脂含有酚系(或酚醛清漆系)树脂，上述第三树脂包含含有环氧基的丙烯酸系树脂。
上述第二树脂包含多个羟基，上述羟基中至少一部分可以被酸分解性基团保护。例如，上述第二树脂所含的苯酚单元中，至少一部分苯酚单元所含的羟基可以被上述酸分解性基团保护。
例如，上述第二树脂可以包含下述化学式3所表示的结构单元(例如，重复单元)。
[化学式3]
Figure BDA0002159428670000081
化学式3中，R1和R2各自独立地可以表示氢或甲基。R3表示上述酸分解性基团，可以表示被碳原子数1～6的烷基取代或非取代的碳原子数1～10的烷基、四氢吡喃基、或者被碳原子数1～6的烷氧基或碳原子数4～8的环烷氧基取代或非取代的碳原子数1～10的烷基。
p和q各自可以表示苯酚单元与被酸分解性基团保护的苯酚单元的摩尔比。例如，p可以为约40～80摩尔％，q可以为约20～60摩尔％。p和q表示上述苯酚单元与被酸分解性基团保护的苯酚单元的相对摩尔比，并不排除其他单元的追加。
一部分实施例中，上述第二树脂可以包含下述化学式3-1所表示的结构。
[化学式3-1]
Figure BDA0002159428670000091
R1、R2、p和q与上述化学式1中的定义相同。R4和R5各自独立地可以表示碳原子数1～6的烷基。
例如，上述苯酚单元可以来源于作为第一单体的羟基苯乙烯。上述被酸分解性基团保护的苯酚单元可以来源于下述化学式3-2、一实施例的化学式3-3所表示的第二单体。
[化学式3-2]
Figure BDA0002159428670000092
[化学式3-3]
Figure BDA0002159428670000093
化学式3-2和3-3中，R3、R4和R5与上述化学式3和3-1中的定义相同。
上述第二树脂可以通过上述第一单体与上述第二单体的共聚反应来制造，并且可以调节上述第一单体和上述第二单体的摩尔数以对应期望的p和q所表示的摩尔比。
如上所述，上述第二树脂通过同时包含残留羟基的苯酚单元和羟基被酸分解性基团保护的苯酚单元，从而能够同时实现对于曝光工序的灵敏度以及与基材的密合性。
上述第二树脂除了上述单体以外还可以使能够形成粘合剂树脂的本技术领域中常用的其他单体共聚而制造。
一部分实施例中，上述第二树脂的重均分子量可以为5,000～35,000，优选可以为5,000～20,000。在上述范围内时，能够有效改善上述感光性组合物的留膜率，且减少膜残渣。
第三树脂通过包含含有环氧基的丙烯酸系树脂，能够在例如后烘(Post-Baking)等热处理工序中提高热固性，从而更加提高绝缘膜的耐热性、耐冲击性等机械特性。
一部分实施例中，上述第三树脂可以来源于下述化学式4所表示的单体。
[化学式4]
Figure BDA0002159428670000101
化学式4中，Z1可以为氢或甲基，Z2可以为碳原子数1～6的亚烷基。Z3和Z4彼此独立地可以为氢或碳原子数1～6的烷基，可以彼此连接而形成碳原子数3～8的环。m可以为1～6的整数。
上述化学式4所表示的单体的Z2可以通过相邻氧原子而形成醚键。由此，能够进行通过上述醚键的旋转，因而玻璃化转变温度减小而能够改善感光性组合物的流动性。
此外，在上述化学式4中，可以通过调整m而调节单体长度。通过调节上述单体长度，能够调节显影工序之后所生成的绝缘图案的侧壁斜率。例如，在减小上述侧壁斜率而形成透明电极之类的后续导电图案时，能够防止上述绝缘图案的损伤、导电图案脱落。
一部分实施例中，上述第三树脂也可以来源于下述化学式5所表示的单体。
[化学式5]
化学式5中，Z1、Z3、Z3和Z4与上述化学式4中的定义相同。
通过上述化学式5所表示的单体，能够更加提高上述第三树脂的透过率。
一部分实施例中，上述第三树脂可以使用化学式4的单体和化学式5的单体中的至少一种来制造。
上述第三树脂除了化学式4或化学式5所表示的单体以外还可以使能够形成丙烯酸系树脂的本技术领域中常用的其他单体共聚而制造。
例如，上述第三树脂可以使化学式4或化学式5所表示的单体与上述其他单体中的至少一种共聚而制造。化学式4或化学式5所表示的单体的摩尔比在总单体中可以为5～60摩尔％。该情况下，通过上述第三树脂，能够有效实现显影性、透明性、图案斜率等的改善。
上述第三树脂的重均分子量可以为5,000～40,000，优选可以为15,000～30,000。在上述范围时，能够进一步改善显影性且减少膜残渣。
一部分实施例中，第二树脂和第三树脂的上述其他单体彼此独立地可以包含含羧基乙烯性不饱和单体以提高显影性以及与基材的密合性。作为上述含羧基乙烯性不饱和单体的例子，可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单羧酸类；富马酸、中康酸、衣康酸等二羧酸类以及它们的酸酐等。
作为上述其他单体的追加的非限制性例子，可以举出苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基苯乙烯、对氯苯乙烯、邻甲氧基苯乙烯、间甲氧基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、邻乙烯基苄基甲基醚、间乙烯基苄基甲基醚、对乙烯基苄基甲基醚等芳香族乙烯基化合物；N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-邻羟基苯基马来酰亚胺、N-间羟基苯基马来酰亚胺、N-对羟基苯基马来酰亚胺、N-邻甲基苯基马来酰亚胺、N-间甲基苯基马来酰亚胺、N-对甲基苯基马来酰亚胺、N-邻甲氧基苯基马来酰亚胺、N-间甲氧基苯基马来酰亚胺、N-对甲氧基苯基马来酰亚胺等N-取代马来酰亚胺系化合物；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类；(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯、(甲基)丙烯酸2-二环戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯等脂环族(甲基)丙烯酸酯类；(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类；3-(甲基丙酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(甲基丙酰氧基甲基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙酰氧基甲基)-2-苯基氧杂环丁烷、2-(甲基丙酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-(甲基丙酰氧基甲基)-4-三氟甲基氧杂环丁烷等不饱和氧杂环丁烷化合物等。它们可以单独或两种以上混合使用。
一部分实施例中，上述粘合剂树脂可以包含上述的第一树脂与第二树脂或第三树脂的混合物。该情况下，相对于上述粘合剂树脂100重量份，可以包含上述第一树脂约5～60重量份、上述第二树脂或第三树脂约40～95重量份。
一部分实施例中，上述粘合剂树脂可以包含上述的第一树脂、第二树脂和第三树脂的混合物。该情况下，相对于上述粘合剂树脂100重量份，可以包含上述第一树脂约5～60重量份、上述第二树脂约30～70重量份以及上述第三树脂约10～40重量份。
例示性实施例中，上述感光性组合物总重量中，上述粘合剂树脂的含量可以为约5～50重量％，优选可以为约10～40重量％。在上述范围内时，能够同时提高对于曝光工序的灵敏度和对于显影工序的分辨率。
抗氧化剂
上述感光性组合物包含抗氧化剂，能够抑制由上述粘合剂树脂的氧化导致的变性、氧化。
上述抗氧化剂可以以单体形态包含，可以作为上述粘合剂树脂中所含的苯酚单元或羟基的保护剂而发挥作用。根据例示性实施例，上述抗氧化剂可以包含二官能环氧系化合物。例如，抗氧化剂可以具有末端通过连接基团而结合有环氧基的结构。
一部分实施例中，上述抗氧化剂可以包含下述化学式6所表示的化合物。
[化学式6]
化学式6中，R1可以表示碳原子数1～6的亚烷基或碳原子数3～12的亚环烷基。在R1为亚烷基的情况下，可以为线型或支链型，在为支链型的情况下，碳原子数可以为3～6。
一实施例中，上述抗氧化剂可以包含下述化学式6-1所表示的化合物。
[化学式6-1]
Figure BDA0002159428670000131
上述抗氧化剂能够防止在例如曝光和显影工序之后的后烘工序或之后的后续热处理工序中苯酚单元或酸分解性基团脱离所生成的苯酚单元发生氧化而变性为例如醌(quinone)。在上述粘合剂树脂发生变性而包含醌的情况下，可能引发绝缘膜的黄变(yellowish)现象而使绝缘膜的透过度下降。
例如，上述抗氧化剂通过环氧基在上述曝光和显影工序之后能够与上述苯酚单元所露出的羟基结合而抑制氧化变性为上述醌单元。因此，即使在上述后烘或后续热处理工序之后，也能够维持上述绝缘膜的期望的透明度、透过度。
上述抗氧化剂例如通过线型连接基团而在末端分别包含环氧基，因此能够无位阻地与相邻的粘合剂树脂的羟基容易相遇。上述线型连接基团的长度过度增加的情况下，可能会因分子折叠等而使与上述羟基的反应或相互作用的可能性减小。此外，在上述抗氧化剂的环氧官能度为3以上的情况下，随着分子结构大体积化(bulky)，反而可能使与上述粘合剂树脂的羟基的结合可能性降低。
上述抗氧化剂如上所述可以通过与粘合剂树脂中所含的羟基发生相互作用而提高组合物的密合性。此外，如化学式6所表示的那样，通过例如环氧乙烷(EO)基之类的醚键的可旋转结构，组合物的流动性提高，由此能够同时增强涂布性、平坦性之类的膜形成特性。
例示性实施例中，相对于上述粘合剂树脂100重量份，上述抗氧化剂的含量可以为约1～30重量份，优选可以为约1～10重量份。在上述范围内时，能够有效实现绝缘膜的上述的透过率和密合性提高。
光产酸剂
例示性实施例的感光性组合物可以为包含光产酸剂的CAR型组合物。
上述光产酸剂是因利用紫外线或放射线的曝光工序而产生酸(例如，质子(H+))的化合物，可以无特别限制地使用感光性组合物领域中公知的化合物。
例如，上述光产酸剂可以包含重氮盐系、
Figure BDA0002159428670000132
盐系、锍盐系、碘
Figure BDA0002159428670000133
盐系、酰亚胺磺酸盐系、肟磺酸盐系、重氮二砜系、二砜系、邻硝基苄基磺酸盐系、三嗪系化合物等。它们可以单独或两种以上混合使用。
相对于上述粘合剂树脂100重量份，上述光产酸剂的含量例如可以为约0.1～20重量份，优选可以为0.5～10重量份。在上述范围内时，能够以不阻碍通过上述粘合剂树脂和上述抗氧化剂的透过率以及机械特性的方式获得对于曝光工序的充分的灵敏度。
一部分实施例中，为了提高曝光工序的灵敏度，可以与上述光产酸剂一起使用敏化剂。例如，通过上述敏化剂，能够增大来自上述光产酸剂的酸生成。
例如，上述敏化剂可以包含多核芳香族类、呫吨类、呫吨酮类、花青类、氧杂菁类、噻嗪类、吖啶类、吖啶酮类、蒽醌类、方酸菁类、苯乙烯基类、基础苯乙烯基(base styryl)类、香豆素类、蒽类化合物等。它们可以单独或两种以上组合使用。
一实施例中，上述敏化剂可以包含下述化学式7所表示的化合物。
[化学式7]
Figure BDA0002159428670000141
化学式7中，L1和L2彼此独立地可以为碳原子数1～6的烷基。
例如，上述敏化剂可以包含下述化学式7-1～7-3所表示的化合物中的至少一种。
[化学式7-1]
[化学式7-2]
Figure BDA0002159428670000151
[化学式7-3]
Figure BDA0002159428670000152
例如，相对于上述粘合剂树脂100重量份，敏化剂的含量可以为约0.01～60重量份，优选可以为约0.5～10重量份。在上述范围内时，不会阻碍例如通过上述抗氧化剂的透过度提高效果，并且能够提高对于曝光工序的灵敏度。
溶剂
上述感光性组合物中，可以使用对于上述的粘合剂树脂、抗氧化剂之类的有机成分具有充分的溶解度的有机溶剂作为溶剂。
例如，可以使用醚类、乙酸酯类、酯类、酮类、酰胺类、内酯类溶剂，它们可以单独或两种以上组合使用。
作为醚类溶剂的例子，可以举出乙二醇单烷基醚、乙二醇二烷基醚、丙二醇单烷基醚、丙二醇二烷基醚、二乙二醇单烷基醚、二乙二醇二烷基醚、二丙二醇单烷基醚、二丙二醇二烷基醚等。
作为乙酸酯类溶剂的例子，可以举出乙二醇单烷基醚乙酸酯、丙二醇单烷基醚乙酸酯、二乙二醇单烷基醚乙酸酯、二丙二醇单烷基醚乙酸酯、丙二醇二烷基醚乙酸酯等。
作为酯类溶剂的例子，可以举出羟基乙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸乙酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丁酸酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯等。
作为酮类溶剂的例子，可以举出甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、环己酮等。
作为酰胺类溶剂的例子，可以举出N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。作为内酯类溶剂的例子，可以举出γ-丁内酯。
优选地，从涂布性和绝缘膜的厚度均匀性方面考虑，可以使用丙二醇甲基醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙基酯或它们的混合物。
上述溶剂的含量可以为除了上述的成分以及后述的添加剂以外的余量。例如，上述感光性组合物总重量中，上述溶剂的含量可以为约40～90重量％，优选可以为约50～80重量％。在上述范围内时，能够合适地维持固体成分的含量和粘度而提高组合物的涂布性。
添加剂
上述感光性组合物例如可以在不损害上述的粘合剂树脂、线型乙烯基醚化合物和光产酸剂的相互作用的范围内进一步包含添加剂。
上述添加剂可以包含碱性化合物、表面活性剂、偶联剂、热交联剂、光稳定剂、光固化促进剂、流平剂、消泡剂等，可以使用感光性组合物领域中使用的化合物。
例如，上述碱性化合物例如可以为了调节显影性而包含，可以包含脂肪族胺、芳香族胺、杂环式胺、氢氧化季铵、羧酸的季铵盐等。
上述表面活性剂能够改善基材与感光性组合物的密合性。
上述表面活性剂可以包含本技术领域广泛已知的氟系表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、有机硅系表面活性剂等。它们可以单独或两种以上组合使用。
上述偶联剂可以为了提高上述感光性组合物与包含无机物的基板的密合性、且调节绝缘图案的锥角而包含。
上述偶联剂例如可以包含硅烷偶联剂或硫醇系化合物，优选可以使用硅烷偶联剂。
作为上述硅烷偶联剂的例子，可以举出γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三烷氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷等。
热交联剂作为组合物，可以通过后烘之类的热处理工序，使绝缘膜的交联度进一步提高，从而提高硬度和耐热性。
上述热交联剂例如可以包含聚丙烯酸酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、有机酸、胺化合物、无水化合物等。
上述光稳定剂能够改善上述感光性组合物的耐光性。上述光稳定剂例如可以包含苯并三唑系、三嗪系、二苯甲酮系、受阻氨基醚(hindered aminoether)系、受阻胺系化合物等。
上述添加剂的含量可以考虑工序条件而进行适当变更，例如相对于粘合剂树脂100重量份，分别可以以0.01～10重量份包含，优选可以以0.1～5重量份的含量包含。
<绝缘膜和图像显示装置>
本发明的实施例提供由上述的感光性组合物形成的绝缘膜及其制造方法。
图1～图5是用于说明例示性的实施例的绝缘膜形成方法的示意性截面图。
参照图1，可以在基板100上形成第一导电图案110。
基板100例如可以为玻璃基板或包含聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的树脂基板。例如，基板100可以为图像显示装置的显示器面板基板。
第一导电图案110可以通过蒸镀金属或ITO之类的透明导电性氧化物而形成第一导电膜后对其进行蚀刻而形成。
一部分实施例中，在形成第一导电图案110之前，可以在基板100上表面上形成包含硅氧化物、硅氮化物、硅氧氮化物等的阻挡膜。
第一导电图案110例如可以作为图像显示装置中所包含的薄膜晶体管(TFT)的栅电极、源电极或漏电极等电极而提供。一部分实施例中，第一导电图案110也可以作为图像显示装置的扫描线、数据线、电源线等配线而提供。
参照图2，在基板100上可以形成覆盖第一导电图案110的预绝缘膜120。预绝缘膜120可以将上述的感光性组合物通过旋涂、狭缝式涂布、辊涂工序进行涂布后，实施干燥和/或软烘(Soft Baking)工序而形成。例如，上述软烘工序可以在约60～150℃温度范围实施。
如上所述，感光性组合物包含二官能环氧化合物作为抗氧化剂，因此组合物的流动性增强而能够更加提高膜平坦性、涂布性。此外，通过上述的第一树脂至第三树脂的组合，能够更加增强与基板100的密合性。
参照图3，通过曝光工序，可以将预绝缘膜120转变为包含曝光部123和非曝光部125的绝缘膜。
根据例示性的实施例，可以在预绝缘膜120上配置包含遮光部和透过部的掩模后，通过上述掩模来照射准分子激光、远紫外线、紫外线、可见光、电子射线、X射线或g-线(波长436nm)、i-线(波长365nm)、h-线(波长405nm)等光。
例如，上述掩模的透过部可以与第一导电图案110重合，通过上述透过部而受到光照射的预绝缘膜120部分可以转变为曝光部123。
根据例示性的实施例，通过上述曝光工序，由上述感光性组合物中所包含的光产酸剂产生酸而能够使粘合剂树脂(例如，第一树脂)中所包含的酸分解性基团脱离。由此，被上述酸分解性基团保护的苯酚单元的羟基露出而能够增大曝光部123对于显影液的溶解度。
一部分实施例中，为了防止上述曝光工序之后所产生的酸的扩散，也可以进一步实施曝光后烘烤(Post Exposure Baking：PEB)工序。
参照图4，可以通过实施显影工序而将曝光部123去除。由此，可以借助残留的非曝光部125来限定绝缘图案。上述显影工序可以使用例如四甲基氢氧化铵(TMAH)之类的碱显影液来实施。
在因上述显影工序而曝光部123被去除的空间，例如，可以形成使第一导电图案110至少部分露出的开口部127。
在例示性的实施例中，在上述显影工序之后，为了通过绝缘图案(例如，残留的非曝光部125)的进一步固化而提高机械特性，可以进一步实施后烘工序。上述后烘工序可以在约150～350℃温度实施。
在实施如上述后烘工序那样的高温热处理的情况下，上述粘合剂树脂所包含的苯酚单元可能发生氧化(例如，成为醌单元)而导致上述绝缘图案的黄变。
但是，根据例示性的实施例，可以利用上述二官能环氧系化合物来保护上述苯酚单元而抑制黄变，从而维持上述绝缘图案的透过率。
参照图5，可以在图4所示的开口部127中形成第二导电图案130。
例如，可以通过充分填满开口部127并且在非曝光部125上形成金属或包含透明导电性氧化物的第二导电膜后，将上述第二导电膜图案化而形成第二导电图案130。
在为了形成上述第二导电膜而实施高温蒸镀工序之类的热处理工序的情况下，也能够通过上述的二官能环氧系化合物的作用而抑制非曝光部125的黄变、脱落等。
第二导电图案130例如可以作为图像显示装置的像素电极而提供，也可以作为各种配线结构物而提供。例如，为了与第一导电图案110电连接，第二导电图案130可以作为包含贯通上述绝缘图案的通孔(via)结构的像素电极而提供。该情况下，第一导电图案110可以作为与上述像素电极连接的漏电极而提供。
本发明的实施例提供包含上述绝缘膜或绝缘图案的图像显示装置。上述绝缘膜可以作为上述图像显示装置的栅极绝缘膜、层间绝缘膜、通孔(via)绝缘膜等而提供。例如，图5所示的第二导电图案130作为像素电极而提供，并且在第二导电图案130上形成包含液晶层或有机发光层等的显示层，从而可以构成LCD装置或OLED装置等。
在上述显示层上可以配置与上述像素电极相对的对电极(例如，阴极)，在上述对电极上可以层叠包封层、硬涂层、视窗基板等之类的追加结构物。
如上所述，上述绝缘膜抑制热处理导致的黄变现象而具有优异的透明度，因此能够提高图像显示装置的图像品质。
以下，为了帮助本发明的理解，提供优选的实施例，但这些实施例仅例示本发明，并不限制随附的权利要求范围，对于本领域的技术人员显而易见的是，在本发明的范畴以及技术思想范围内，可以对实施例进行多种多样的变更及修改，当然这样的变更及修改也属于随附的权利要求范围。
实施例和比较例
制造具有下述表1中记载的组成和含量(重量份)的正型感光性树脂组合物。
[表1]
Figure BDA0002159428670000201
具体成分如下。粘合剂树脂(A)中所包含的各单元的数值表示摩尔％。
A1-1)(a)/(b)/(c)＝50/30/20
Figure BDA0002159428670000211
A1-2)(a)/(b)/(c)/(d)＝30/30/30/10
Figure BDA0002159428670000212
A2)(a)/(b)＝60/40
Figure BDA0002159428670000213
A3)(a)/(b)/(c)＝50/30/20
Figure BDA0002159428670000214
A4)(a)/(b)/(c)/(d)＝25/18/42/15
Figure BDA0002159428670000221
B)
Figure BDA0002159428670000222
C-1)
Figure BDA0002159428670000223
C-2)
Figure BDA0002159428670000224
D1)丙二醇甲基醚乙酸酯
D2)二乙二醇乙基醚
E)二环己基甲基胺
F)γ-环氧丙氧丙基三烷氧基硅烷
G)SH-8400(道康宁公司)
实验例
对于根据表1的实施例和比较例制造的感光性组合物，进行如下评价，并将其结果记载于下述表2中。
(1)灵敏度测定
在0.7mm厚度的玻璃基板(Corning 1737，康宁公司制造)上，利用旋涂机(Spinner)分别涂布实施例和比较例的感光性树脂组合物，且在100℃的加热板上加热125秒使溶剂挥发，形成厚度4.0μm的预绝缘层。
之后，为了获得直径10μm的接触孔图案，利用具备曝光部具有10μm的边的四边形图案开口部的掩模，以光刻机(Mask Aligner)(Karl suss，MA6)实施曝光。
将曝光后的基板以2.38％四甲基氢氧化铵水溶液作为显影液在23℃进行60～80秒旋覆浸没显影，在230℃的烘箱中加热30分钟，形成固化的绝缘图案。
然后，将基板进行垂直切割，测定各绝缘图案中形成10μm接触孔时所需的曝光量，评价灵敏度。
(2)显影性
对于上述(1)中得到的10μm接触孔显影部的残渣有无，根据显影时间，使用扫描电子显微镜进行确认。如果在短显影时间也观察不到残渣，则判断显影性优异。
◎:60秒显影后完全没有残渣
○:60秒显影后有残渣但在80秒显影后没有残渣
△:80秒显影后残渣微乎其微
X:80秒显影后残渣严重
(3)密合性
在蒸镀有硅氮化膜(SiNx)的玻璃基板上，利用旋涂机分别涂布实施例和比较例的感光性组合物，且在100℃的加热板上加热125秒使溶剂挥发，形成厚度4.0μm的感光性树脂组合物层。然后，使用包含5-20μm范围的孔图案的掩模，以光刻机(Mask Aligner)(Karlsuss，MA6)实施曝光。将曝光后的基板以2.38％四甲基氢氧化铵水溶液作为显影液在23℃实施40秒旋覆浸没显影，确认图案的剥离与否。评价基准如下。
◎：5-20μm孔图案均没有剥离
○：5μm孔图案部分剥离
△：10μm以下的孔图案发生剥离
X：15μm以下的孔图案发生剥离
[表2]
区分 灵敏度(mJ/cm<sup>2</sup>) 显影性 密合性
实施例1 26 ○ ◎
实施例2 25 ○ ◎
实施例3 24 ◎ ○
实施例4 24 ◎ ○
实施例5 24 ◎ ◎
实施例6 25 ◎ ◎
实施例7 25 ○ ○
比较例1 25 △ △
比较例2 24 △ X
参照上述表2，可以确认由实施例1～7的感光性树脂组合物形成的绝缘膜不仅灵敏度高，而且密合性优异。可以确认包含含有氧杂环丁烷基的树脂的组合物的密合性非常优异。
此外可知，因显影性优异而即使显影时间短，也不残留未显影部分(残渣)。但在不包含化学式1的结构的情况下，比较例1和2的组合物显示出不仅密合性显著降低而且显影性不佳而不易形成图案的结果。

Claims (16)

1.一种正型感光性树脂组合物，其包含粘合剂树脂、抗氧化剂、光产酸剂和溶剂，
所述粘合剂树脂包含含有下述化学式1所表示的结构单元的第一树脂，
化学式1
化学式1中，R1、R2和R3为氢或甲基，R4为碳原子数1～5的亚烷基，R彼此独立地为碳原子数1～4的烷基，
a为20～40摩尔％，b为30～60摩尔％，c为5～40摩尔％。
2.根据权利要求1所述的正型感光性树脂组合物，所述第一树脂进一步包含含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元。
3.根据权利要求2所述的正型感光性树脂组合物，所述含有氧杂环丁烷基的丙烯酸系结构单元来源于下述化学式2所表示的单体，
化学式2
化学式2中，Ra为氢或甲基，Rb为直接结合或碳原子数1～6的亚烷基，Rc为碳原子数1～6的烷基。
4.根据权利要求1所述的正型感光性树脂组合物，所述粘合剂树脂进一步包含第二树脂和第三树脂中的至少一种，所述第二树脂含有被酸分解性基团保护的苯酚单元，所述第三树脂包含含有环氧基的丙烯酸系树脂。
5.根据权利要求4所述的正型感光性树脂组合物，所述第二树脂包含下述化学式3所表示的结构单元，
化学式3
Figure FDA0002159428660000021
化学式3中，R1和R2各自独立地为氢或甲基，
R3表示所述酸分解性基团，为被碳原子数1～6的烷基取代或非取代的碳原子数1～10的烷基、四氢吡喃基、或者被碳原子数1～6的烷氧基或碳原子数4～8的环烷氧基取代或非取代的碳原子数1～10的烷基，
p为40～80摩尔％，q为20～60摩尔％。
6.根据权利要求5所述的正型感光性树脂组合物，所述第二树脂包含下述化学式3-1所表示的结构单元，
化学式3-1
Figure FDA0002159428660000022
化学式3-1中，R1和R2各自独立地为氢或甲基，
R4和R5各自独立地为碳原子数1～6的烷基，
p为40～80摩尔％，q为20～60摩尔％。
7.根据权利要求4所述的正型感光性树脂组合物，所述第三树脂来源于下述化学式4和化学式5所表示的单体中的至少一种，
化学式4
Figure FDA0002159428660000031
化学式5
Figure FDA0002159428660000032
化学式4和5中，Z1为氢或甲基，Z2为碳原子数1～6的亚烷基，Z3和Z4彼此独立地为氢或碳原子数1～6的烷基、或者彼此连接而形成碳原子数3～8的环，
m为1～6的整数。
8.根据权利要求4所述的正型感光性树脂组合物，所述粘合剂树脂总计100重量份中包含所述第一树脂5～60重量份、所述第二树脂或所述第三树脂40～95重量份。
9.根据权利要求4所述的正型感光性树脂组合物，所述粘合剂树脂总计100重量份中包含所述第一树脂5～60重量份、所述第二树脂30～70重量份以及所述第三树脂10～40重量份。
10.根据权利要求1所述的正型感光性树脂组合物，所述抗氧化剂包含二官能环氧系化合物。
11.根据权利要求1所述的正型感光性树脂组合物，所述抗氧化剂包含下述化学式6所表示的化合物，
化学式6
Figure FDA0002159428660000033
化学式6中，R1为碳原子数1～6的亚烷基或碳原子数3～12的亚环烷基。
12.根据权利要求11所述的正型感光性树脂组合物，所述抗氧化剂包含下述化学式6-1所表示的化合物，
化学式6-1
Figure FDA0002159428660000041
13.一种绝缘膜，其由权利要求1～12中任一项所述的正型感光性树脂组合物形成。
14.根据权利要求13所述的绝缘膜，其用作图像显示装置的层间绝缘膜或通孔绝缘膜。
15.根据权利要求13所述的绝缘膜，其层叠于硅系基材上。
16.一种图像显示装置，其包含权利要求13所述的绝缘膜。
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