KR102022521B1 - 유기절연막 조성물 및 유기절연막의 제조방법, 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막 조성물은 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 저온 공정이 가능한 유기절연막 조성물 및 유기절연막의 제조방법, 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에, 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode Device) 등과 같은 여러 가지의 평면형 디스플레이가 실용화되고 있다.
이들 중, 유기전계발광소자는 유기물을 포함하는 발광층에서 자발광하는 소자로, 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고, 자체 발광이므로 시야각에 문제가 없어서, 차세대 평판표시장치로 주목받고 있다. 유기전계발광소자는 기판 상에 제1 전극, 제2 전극 및 이들 사이에 개재된 발광층으로 이루어진다. 따라서, 전자 주입 전극인 제2 전극과 정공 주입 전극인 제1 전극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 발광한다.
최근 유기전계발광소자는 기판 상에 박막 트랜지스터를 포함하는 액티브 매트릭스 구조로 개발되고 있다. 액티브 매트릭스 구조는 제1 전극의 하부에 박막 트랜지스터가 형성되어 제1 전극에 구동 신호를 전달하는 것으로, 제1 전극과 박막 트랜지스터 사이에 박막 트랜지스터를 보호하면서 평탄화하는 유기절연막이 형성된다. 유기절연막 특히, 네가티브(negative)형 유기절연막의 경우, 코팅(coating), 예비건조(pre-bake), 노광(exposure), 현상(develop), 후경화(post cure)의 5단계 공정을 거쳐 형성된다.
그러나, 종래 네가티브형 유기절연막의 재료는 노광 공정에서 광 중합이 진행되지만, 가교(cross linking)과 같은 네트워크를 형성하기 위해서는 후경화 공정에서 230℃ 이상의 고온에서 수행되야 한다. 따라서, 고온의 후경화시 컬러필터나 발광층 등의 열에 약한 유기물들이 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은 저온 공정이 가능한 유기절연막을 형성하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기절연막 조성물, 유기절연막의 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막 조성물은 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기의 말단에 메틸기(methyl), 에틸기(ethyl), 페닐기(phenyl) 및 시클로헥실기(cyclohexyl)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 광개시제는 비이미다졸계 화합물, 아세토페논계 화합물, O-아실옥심계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물 및 쿠마린계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로한다.
상기 유기절연막 조성물은 첨가제를 더 포함하며, 상기 첨가제는 경화촉진제, 가소제, 접착증진제, 충전제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막의 제조방법은 기판 상에 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부, 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함하는 유기절연막 조성물을 도포하는 단계, 상기 유기절연막 조성물에 UV 경화를 수행하여 유기절연막을 형성하는 단계 및 상기 유기절연막을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 UV 경화는 50 내지 100mJ/㎠의 UV 조사량으로 경화하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기절연막은 네가티브(Negative)형 감광성 유기절연막인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 박막 트랜지스터를 포함하는 기판, 상기 기판 상에 위치하며, 상기 박막 트랜지스터를 덮는 유기절연막 및 상기 유기절연막 상에 형성된 화소 전극을 포함하며, 상기 유기절연막은 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부, 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판과 상기 유기절연막 사이에 위치하는 컬러필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막 조성물은 저온 경화가 가능하면서 신뢰성이 우수한 유기절연막을 제조할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 유기절연막을 포함하는 표시장치는 유기절연막의 저온 열처리 공정에 의해 소자가 손상되는 않는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 유기전계발광표시장치를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 유기전계발광표시장치의 서브픽셀을 나타낸 회로도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 서브픽셀을 나타낸 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 유기전계발광표시장치의 서브픽셀을 나타낸 회로도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 서브픽셀을 나타낸 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 유기전계발광표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 유기전계발광표시장치의 서브픽셀을 나타낸 회로도이다. 하기에서는 본 발명의 표시장치의 예로 유기전계발광표시장치를 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 액정표시장치, 전계방출표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널 등의 평면형 표시장치에 모두 적용가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 유기전계발광표시장치(100)는 기판(110) 상에 복수의 서브픽셀(SP)이 형성되어 화상을 표시하는 표시부(DA)가 위치하고, 표시부(DA) 내에 위치한 복수의 서브픽셀(SP)에 구동 신호를 인가하는 구동부(30)가 위치한다. 본 발명의 유기전계발광표시장치(100)는 복수의 서브픽셀(SP)로 구성되어 있으나, 설명의 편의를 위하여 하기에서는 하나의 서브픽셀(SP)에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 서브픽셀(SP)은 스캔라인(Sn)으로부터 스캔 신호에 의하여 데이터 신호를 전달하는 스위칭 박막 트랜지스터(T1), 데이터 신호를 저장하는 커패시터(Cst), 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 신호와 전원전압(VDD)의 차이에 해당하는 구동 전류를 생성하는 구동 박막 트랜지스터(T2) 및 구동전류에 해당하는 빛을 발광하는 유기발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 2개의 박막 트랜지스터와 1개의 커패시터를 구비하는 2Tr1C 구조를 예로 설명하였으나 이에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 서브픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치(100)는 기판(110) 상에 게이트 전극(115)이 위치한다. 게이트 전극(115)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(115) 상에 게이트 전극(115)을 절연시키는 게이트 절연막(120)이 위치한다. 게이트 절연막(120)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(115)과 대응되는 게이트 절연막(120) 상에 반도체층(125)이 위치한다. 반도체층(125)은 비정질 실리콘을 사용할 수 있으며, 비정질 실리콘을 결정화한 다결정 실리콘을 사용할 수도 있다. 이와는 달리, 반도체층(125)은 아연 산화물(ZnO), 인듐 아연 산화물(InZnO), 인듐 갈륨 아연 산화물(InGaZnO) 또는 아연 주석 산화물(ZnSnO) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 반도체층(125)은 멜로시아닌, 프탈로시아닌, 펜타센, 티오펜폴리머 등의 저분자계 또는 고분자계 유기물로 이루어질 수도 있다.
반도체층(125) 상에 반도체층(125)과 전기적으로 연결되는 소오스 전극(130a) 및 드레인 전극(130b)이 위치한다. 소오스 전극(130a) 및 드레인 전극(130b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 소오스 전극(130a) 및 드레인 전극(130b)은 2중층으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게 상기 2중층은 몰리브덴(Mo)/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd), 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)일 수 있다. 그리고, 소오스 전극(130a) 및 드레인 전극(130b)은 다중층으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게 상기 다중층은 몰리브덴(Mo)/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)/몰리브덴(Mo) 또는 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층일 수 있다.
그리고, 게이트 전극(115), 반도체층(125), 소오스 전극(130a) 및 드레인 전극(130b)을 포함하는 박막 트랜지스터(T) 상에 패시베이션층(133)이 위치한다. 패시베이션층(133)은 하부 박막 트랜지스터를 보호하는 역할을 하는 것으로 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진다.
상기 패시베이션층(133) 상에 컬러필터층(135)이 위치한다. 컬러필터층(135)은 패시베이션층(133) 상에 후술하는 화소 전극(150)과 대응하도록 형성되어, 추후 발광층(160)에서 발광된 흰색 광이 화소 전극(150)을 투과하여 컬러필터(135)를 투과할 수 있다. 컬러필터층(135)은 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나의 색을 나타낼 수 있으며, 본 실시예에서는 적색 컬러필터층인 것으로 도시하였다.
상기 컬러필터층(135)을 포함하는 패시베이션층(133) 상에 오버코트층(140)이 위치한다. 오버코트층(140)은 하부 구조의 단차를 완화시키면서 하부 구조를 보호하는 평탄화막일 수 있다. 오버코트층(140)은 네가티브형 감광성 유기절연막으로 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다. 오버코트층(140)에는 소오스 전극(130a) 또는 드레인 전극(130b)의 일부를 노출시키는 비어홀(145)이 위치한다.
오버코트층(140) 상에 상기 소오스 전극(130a) 또는 드레인 전극(130b)과 전기적으로 연결된 화소 전극(150)이 위치한다. 화소 전극(150)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 그래핀(graphene)과 같은 광이 투과할 수 있는 투명도전막으로 이루어질 수 있다.
화소 전극(150) 상에 화소 전극(150)을 노출시키는 개구부(156)를 포함하는 뱅크층(155)이 위치한다. 뱅크층(155)은 하부 구조의 단차를 완화시키며 발광영역을 정의하는 화소정의막일 수 있다. 뱅크층(155)은 전술한 오버코트층(140)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
화소 전극(150) 상에 발광층(160)이 위치한다. 발광층(160)은 흰색을 발광하는 유기물로 이루어져 흰색을 발광할 수 있다. 발광층(160)은 모든 서브픽셀에 전술한 화소 전극(150) 상에 형성된다. 따라서, 발광층(160)에서 발광된 흰색 광은 전술한 컬러필터를 통과하여 적색, 녹색 및 청색으로 구현될 수 있다.
또한, 발광층(160)과 화소 전극(150) 사이에는 발광층(160)으로의 전자의 이동이 용이하도록 전자주입층(electron injection layer; EIL) 및 전자수송층(electron transportation layer; ETL) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 발광층(160)과 대향 전극(170) 사이에는 발광층(160)으로의 정공의 이동이 용이하도록 정공주입층(hole injection layer; HIL) 및 정공수송층(hole transportation layer; HTL) 중 하나 이상을 더 포함할 수도 있다.
발광층(160)을 포함하는 기판(110) 상에 대향 전극(170)이 위치한다. 대향 전극(170)은 일함수가 낮은 금속들로 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 대향 전극(170)은 발광층(160)으로부터 방출되는 광을 반사할 수 있도록 500 내지 2000Å의 두께로 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치(100)는 발광층(160)에서 발광하는 광이 하부의 화소 전극(150)이 위치한 기판(110)으로 방출되는 배면발광 구조일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 게이트 전극이 반도체층 하부에 위치하는 바텀(Bottom) 게이트형 박막 트랜지스터의 구조를 예로 설명하였지만, 반도체층 상부에 게이트 전극이 위치하는 탑(Top) 게이트형 박막 트랜지스터의 구조로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명에서 전술한 오버코트층 및 뱅크층은 네가티브형 감광성 유기절연막 조성물로 제조된다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막 조성물에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막 조성물은 유기전계발광표시장치의 오버코트층 및 뱅크층에 사용되는 것으로, 바인더, 광개시제, 가교모노머 및 용매를 포함한다.
상기 바인더는 아크릴계 수지들로 예를 들어 아크릴 단량체 또는 이들의 공중합체를 사용할 수 있다. 아크릴계 수지들의 예로는 2-부톡시에틸아크릴레이트, 2-부톡시에틸메타아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 2-에톡시에틸메타아크릴레이트, 2-에틸-2-아다만틸아크릴레이트, 2-에틸-2-아다만틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸메타아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜)에틸에테르아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜)에틸에테르메타아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜)메틸에테르메타아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에틸렌글리콜메틸에테르아크릴레이트, 에틸렌글리콜페닐에테르아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸아다멘틸아크릴레이트, 네오펜틸글리콜벤조네이트아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 아다만틸메타아크릴레이트, 알릴메타아크릴레이트, 벤질메타아크릴레이트, 시클로헥실메타아크릴레이트, 디시클로펜타닐메타아크릴레이트, 에폭시시클로헥실메틸메타아크릴레이트, 에틸렌글리콜페닐에테르메타아크릴레이트, 하이드록시부틸메타아크릴레이트, 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 이소보닐메타아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 메틸아다멘틸메타아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 메틸글리시딜메타아크릴레이트; 이소부틸아크릴레이트, 터트-부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 2-하이드록시아크릴레이트, 트리메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트; 3-플루오로에틸아크릴레이트, 4-플루오로프로필아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트; 트리에틸실록실에틸아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 단독 또는 이종 이상 혼합하여 이루어진다. 상기 바인더는 전체 유기절연막 조성물 100 중량부에 대해 10 내지 40 중량부로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에서는 아크릴 바인더에 메타아크릴옥시에틸 카바메이트(methacryloxyethyl carbamate) 작용기가 결합된다. 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기는 광염기 발생제의 역할을 하는 것으로, 하기 화학구조식과 같이 바인더의 말단에 결합된다.
상기 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기의 R1에는 메틸기(methyl), 에틸기(ethyl), 페닐기(phenyl) 및 시클로헥실기(cyclohexyl)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 결합될 수 있다.
상기 가교모노머는 바인더와 가교되는 것으로, 하기 화학구조식과 같이 4개 이상의 이중결합을 포함한다. 하기 가교모노머에서 R2에는 메틸기(methyl), 에틸기(ethyl), 페닐기(phenyl) 및 시클로헥실기(cyclohexyl)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 결합될 수 있다.
가교모노머는 예를 들어, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타아크릴레이트, 펜타에리스톨테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트 유도체, 트리메틸프로판트리아크릴레이트 및 이들의 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 단독 또는 이종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 가교모노머는 전체 유기절연막 조성물 100 중량부에 대해 5 내지 10 중량부로 포함된다.
상기 광개시제는 UV 노광시 라디칼 중합을 일으키게 하는 역할을 하는 것으로, 비이미다졸계 화합물, 아세토페논계 화합물, O-아실옥심계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물 및 쿠마린계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 보다 자세하게는, 폴리[폴리옥시에틸렌 4,4'-아조비스-(4-시아노펜타노에이트), 2,2-아조비스이소부티로니트릴, 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2-아조비스(4-메톡시 2,4-디메틸발레로니트릴), 1,1-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴), 디메틸 2,2-아조비스이소부틸레이트; 벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1-비스-(t-부틸포옥시)시클로헥산 또는 과산화수소나 과산화물을 포함한 산화 환원형 개시제 등을 사용할 수 있다. 또한, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로리오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 4-클로로아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토 페논계 화합물; 벤조페논, p-(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등의 티오크산톤계 화합물; 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조 인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 화합물; 2,4,6,-트리클로로 s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리 클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2,4-비스트리클로로메틸-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2-p-메톡시스티릴-4,6-비스트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴 s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물, 2-도데실티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 2-4-디에틸티오크산톤, 2,2-비스-2-클로로페닐-4,5,4,5-테트라페닐-2-1, 2-비이미다졸 등의 화합물을 단독 또는 이종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 광개시제는 전체 유기절연막 조성물 100 중량부에 대해 0.1 내지 5 중량부로 포함된다.
상기 용매는 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 테트라하이드로퓨란, 디메틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜에틸메틸아세테이트, 클로로포름, 메틸에테르아세테이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 및 부틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 용매는 전체 유기절연막 조성물 100 중량부에 대해 20 내지 80 중량부로 포함된다.
한편, 유기절연막 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 경화촉진제, 가소제, 접착촉진제, 충전제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 유기절연막 조성물은 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함한다.
이하, 전술한 유기절연막 조성물을 이용하여 유기절연막을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기절연막의 제조방법을 공정별로 나타낸 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 기판(200) 상에 전술한 유기절연막 조성물(210)을 코팅한다. 유기절연막 조성물(210)은 슬릿 코팅, 디스펜싱, 스크린 프린팅, 잉크젯 프링팅, 롤 프린팅, 임프린팅 및 스핀 코팅으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 코팅할 수 있으나, 본 발명에서는 슬릿 코팅으로 코팅하는 것을 도시하였다.
이어, 도 4b를 참조하면, 상기 유기절연막 조성물(210)이 코팅된 기판(200)을 핫 플레이트(230)로 열처리하여 예비건조(pre-bake)하여 용매를 휘발시킨다. 예비건조는 100℃이하에서 수초 내지 수분 동안 수행된다. 예비건조된 유기절연막 조성물(210)은 유기절연막(220)으로 형성된다. 그리고 도 4c를 참조하면, 유기절연막(220) 상에 차단부(310)와 개구부(320)가 구비된 마스크(mask)를 정렬하고 UV를 조사하여 노광한다. UV는 50 내지 100mJ/㎠의 조사량으로 조사한다.
마스크(mask)의 개구부(320)를 통해 UV가 조사된 유기절연막의 조사영역(220a)은 유기절연막 조성물의 광염기 발생제와 광개시제에 의한 가교반응으로 1차 경화된다.
보다 자세하게, 하기 반응식을 참조하면, 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더와 가교모노머에 UV가 노광되면, 광염기 발생제에 의해 광분해되는 아이소시아네이트(isocyanate)와 아민(amine)의 결합에 의한 가교 반응이 일어난다.
그리고, 하기 반응식과 같이, 광개시제에 의한 라디칼(radical) 중합 반응을 통한 광 경화 반응이 일어나 최종적으로 광염기 발생제와 광개시제에 의한 두 개의 가교 반응이 일어나게 된다.
한편, 마스크(mask)의 차단부(310)에 의해 UV가 조사되지 않은 유기절연막의 비조사영역(220b)은 어떠한 반응도 일어나지 않는다.
이어, 도 4d를 참조하면, 전술한 UV 노광이 끝난 후, 현상액을 사용하여 현상함으로써, 개구영역(op)이 형성된 유기절연막(220)을 형성한다. 여기서, 앞서 UV가 조사된 유기절연막의 조사영역(220a)은 현상액에 의해 용해되지 않고 남아있고, UV가 조사되지 않은 유기절연막의 비조사영역(220b)은 현상액에 의해 용해되어 개구영역(op)으로 형성된다. 따라서, 기판(200) 상에 유기절연막(220)이 제조된다.
상기와 같이, 본 발명의 유기절연막 조성물을 이용한 유기절연막의 제조방법은 UV 경화 공정을 통해 유기절연막을 열 처리 공정 없이 경화시킴으로써, 공정을 간소화하고 소자가 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 유기절연막에 관하여 하기 실험예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
메타아크릴옥시에틸 카바메이트가 말단에 결합된 아크릴 바인더 30 중량부, 히드록시 벤조페논 광개시제 5 중량부, 1,4-부탄디올디아크릴레이트 가교모노머 10 중량부, 첨가제 3 중량부, 용매 52 중량부를 혼합하여 유기절연막 조성물을 제조하였다. 기판 상에 유기절연막 조성물을 코팅하고 핫플레이트로 90℃의 온도로 120초 동안 예비건조하고, 80mJ/㎠의 조사량으로 UV를 조사하였다. 그 후 TMAH 2.35% 현상액에 기판을 80초 정도 담궈 현상하고 세정하여 유기절연막을 제조하였다.
비교예
아크릴 바인더 30 중량부, 벤조페논 광개시제 5 중량부, 1,4-부탄디올디아크릴레이트 가교모노머 5 중량부, 첨가제 3 중량부, 용매 57 중량부를 혼합하여 유기절연막 조성물을 제조하였다. 그리고, 전술한 실시예와 동일한 공정으로 유기절연막을 제조하되, 마지막에 230℃의 온도로 30분 동안 열 처리하여 경화시키는 공정을 추가하였다.
상기 실시예와 비교예에 따라 제조된 유기절연막들의 내화학성, 내열성 및 아웃개싱 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 여기서, 내화학성은 스트리퍼(stripper)에 60℃의 온도에서 400초간 디핑(dipping)한 후 막 두께 변화량을 관찰하였고, 내열성은 열중량분석(TGA) 시 5% 중량이 감소됐을 때의 온도를 확인하였고, 아웃개싱은 230℃에서 30분간 가열한 후 발생하는 흄(fume)량을 확인하였다.
내화학성 (막 두께 loss 량) |
내열성 (TGA 측성시 5wt% loss시 온도) |
아웃개싱 (비교예 대비 흄 발생 성분 정량 비) |
|
비교예 | 1.5 | 258℃ | 1.0 |
실시예 | 2.1 | 255 | 1.2 |
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 유기절연막의 내화학성, 내열성 및 아웃개싱 특성은 비교예에 따라 제조된 유기절연막과 유사한 수준을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
즉, 비교예에 따른 유기절연막은 UV 경화 공정과 열 경화 공정의 두 가지의 경화 공정으로 수행되나, 본 발명의 실시예에 따른 유기절연막은 열 경화 공정 없이 UV 경화 공정만으로도 비교예의 유기절연막과 동등 수준의 특성을 나타내는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 기판 210 : 유기절연막 조성물
Claims (10)
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 광개시제는 비이미다졸계 화합물, 아세토페논계 화합물, O-아실옥심계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물 및 쿠마린계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기절연막 조성물.
- 제1 항에 있어서,
상기 유기절연막 조성물은 첨가제를 더 포함하며, 상기 첨가제는 경화촉진제, 가소제, 접착증진제, 충전제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기절연막 조성물.
- 기판 상에, 하기 화학식으로 표시되는 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부, 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함하는 유기절연막 조성물을 도포하는 단계;
상기 유기절연막 조성물에 UV 경화를 수행하여 유기절연막을 형성하는 단계; 및
상기 유기절연막을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기절연막의 제조방법.
[화학식]
상기 화학식에서, R1은 메틸기(methyl), 에틸기(ethyl), 페닐기(phenyl) 및 시클로헥실기(cyclohexyl)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다.
- 제5 항에 있어서,
상기 UV 경화는 50 내지 100mJ/㎠의 UV 조사량으로 경화하는 것을 특징으로 하는 유기절연막의 제조방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 유기절연막은 네가티브(Negative)형 감광성 유기절연막인 것을 특징으로 하는 유기절연막의 제조방법.
- 기판 상에 위치하는 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에서, 상기 게이트 전극과 중첩되는 반도체층;
상기 반도체층 상에서, 상기 반도체층의 일측 및 타측에 각각 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극;
상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮는 패시베이션층;
상기 패시베이션층 상에 위치하는 컬러필터층;
상기 패시베이션층과 상기 컬러필터층 상에 위치하며, 상기 패시베이션층과 상기 컬러필터층을 덮는 유기절연막;
상기 유기절연막 상에서 상기 컬러필터층에 대응하도록 형성되며, 상기 패시베이션층과 상기 유기절연막을 관통하는 비어홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되는 화소 전극;
상기 화소 전극 상에 배치되며, 상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 포함하는 뱅크층;
상기 화소 전극 상에 배치되는 발광층; 및
상기 발광층 상에서 상기 화소 전극과 대향하여 배치되는 대향 전극을 포함하며,
상기 유기절연막은 메타아크릴옥시에틸 카바메이트 작용기가 결합된 바인더 10 내지 40 중량부, 광개시제 0.1 내지 5 중량부, 가교모노머 5 내지 10 중량부, 및 용매 20 내지 80 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
- 삭제
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