正性光敏树脂组合物的制作方法与工艺

文档序号:12970283阅读:283来源:国知局
本发明公开了正性光敏树脂组合物、使用其制备的光敏树脂膜、以及包括光敏树脂膜的显示器件。

背景技术:
用于半导体器件的常规的表面保护层和层间绝缘层包括具有优异的耐热性、电特性、机械性能等的聚酰亚胺树脂。近来,聚酰亚胺树脂已被用作易于涂覆的光敏聚酰亚胺前体组合物。将光敏聚酰亚胺前体组合物涂覆在半导体器件上,通过紫外(UV)线图案化,显影并且热酰亚胺化,易于提供表面保护层、层间绝缘层等。因此,与常规的非光敏聚酰亚胺前体组合物相比,聚酰亚胺树脂可以显著地缩短加工时间。光敏聚酰亚胺前体组合物能够用作其中通过显影而使曝光的部分溶解的正型,并且能够用作其中固化并保持曝光的部分的负型。正型可以通过无毒的碱性水溶液显影,因而优选使用正型。正性光敏聚酰亚胺前体组合物包含聚酰胺酸的聚酰亚胺前体、重氮萘醌的光敏材料等。然而,正性光敏聚酰亚胺前体组合物具有的问题在于:由于聚酰胺酸的碳酸在碱中的过高的溶解度,使得不能获得期望的图案。为了解决这个问题,已经提出了包含通过利用具有至少一个羟基的醇化合物对聚酰胺酸进行酯化而引入酚羟酸(phenolichydroxylacid)来代替碳酸的材料(日本专利公开号10-307393),但是所述材料具有不能充分显影的问题,从而使得层损失或树脂从基板脱层。近来,通过将聚苯并噁唑前体与重氮萘醌化合物混合制备的材料(日本专利公开号1994-060140)已经引起了注意,但是当实际使用聚苯并噁唑前体组合物时,由于未曝光部分的大量的层损失,使得具有显影之后难以获得期望的图案的问题。然而,当增加聚苯并噁唑前体的分子量以改善这个问题时,降低了未曝光部分的层损失,但是在曝光部分中产生了显影残留物(渣滓),从而可能劣化分辨率并且延长曝光部分上的显影时间。为了解决这个问题,已经报道了,通过向聚苯并噁唑前体组合物中添加特定的苯酚化合物可以抑制层损失(日本专利公开号9-302221和日本专利公开号2000-292913)。然而,由于未曝光部分的层损失的抑制效果不充分,因此与防止产生显影残留物(渣滓)一起,需要对提高层损失的抑制效果进行研究。此外,在高温下的热固化过程中,由于用于控制溶解度的苯酚导致分解或发生副反应,从而极大地损害所得固化层的机械性能的问题,使得还需要对替换苯酚作为溶解控制剂进行研究。包括聚苯并噁唑前体的正性光敏树脂组合物可以应用于显示器件领域中的有机绝缘体或阻隔壁(阻挡肋)材料。液晶显示器件,显示器件的一种,具有轻且薄、成本低、以小的电力消耗运行、与集成电路具有优异的连接等的很多优点,从而已被广泛用于膝上计算机、监视器以及TV图像。这种液晶显示器件包括具有黑色矩阵、彩色滤光片、以及ITO像素电极的下基板,以及具有由液晶层、薄膜晶体管、电容器层和ITO像素电极组成的有源电路部分的上基板。彩色滤光片通过顺序将具有预定图案的黑色矩阵层层压在透明基板上制造,以阻挡像素边界和由多种颜色(通常,红(R)、绿(G)和蓝(B)的三原色)组成的像素部分之间的光。此外,在当今时代积极开发的有机发光二极管(OLED)被排列为具有矩阵格式的像素。排列这些像素以发出相同颜色从而制造单色显示器,或者作为红(R)、绿(G)和蓝(B)的三原色以显示各种颜色。另一方面,近来已进行许多尝试以开发具有高对比率和高亮度的显示器件。尝试之一是在彩色图案之间形成黑色过滤层,但具有难以实现高孔径率并带来低耐热性和绝缘性能的问题。随后,另一个尝试通过使非发光区成黑色来确保高孔径率并且同时改善对比率和可见度,但由于着色剂大量溶解而具有劣化绝缘层的固有性能的问题。此外,用于黑色涂料、着色剂的无机颜料如炭黑等,一般具有优异的光屏蔽性能,但具有劣化耐绝缘性能的问题,这不适用于有机发光二极管的绝缘层。另一方面,有机颜料相对由实现黑色的颜料混合物组成,因此具有比无机颜料更好的耐绝缘性能,但需要在光敏树脂组合物中比无机颜料包括更多以实现同等的光屏蔽性能并且更可能地劣化图案显影性并产生残留物。因此,需要开发不具有上述问题的新型光敏树脂组合物。

技术实现要素:
【技术问题】本发明的一个实施方式提供了具有优异的绝缘性能和光屏蔽性能的正性光敏树脂组合物。【技术方案】根据本发明的一个实施方式,提供了用于彩色滤光片的光敏树脂组合物,所述光敏树脂组合物包含:(A)选自聚苯并恶唑前体、聚酰亚胺前体、以及它们的组合的碱溶性树脂;(B)光敏重氮醌化合物;(C)苯酚化合物;(D)有机染料;以及(E)溶剂,其中,有机染料(D)包含至少一种具有590nm至700nm吸收波长的红染料、至少一种具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料、以及至少一种具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料。聚苯并噁唑前体可以包括由以下化学式1表示的重复单元、或由以下化学式1和化学式2表示的重复单元,并且在其至少一个末端可以包括热可聚合的官能团。[化学式1][化学式2]在化学式1和化学式2中,X1是芳族有机基团或四价至六价脂族有机基团,Y1和Y2相同或不同,并且独立地是芳族有机基团或二价至六价脂族有机基团,并且X2是芳族有机基团、二价至六价脂族有机基团、二价至六价脂环族有机基团、或由以下化学式3表示的有机基团,[化学式3]其中,在化学式3中,R23至R26相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的烷氧基、或羟基,R27和R28相同或不同,并且独立地是取代或未取代的亚烷基、或者取代或未取代的亚芳基,并且k是范围从1至50的整数。聚酰亚胺前体可以包括由以下化学式50以及以下化学式51表示的重复单元。[化学式50][化学式51]在化学式50和化学式51中,X3是芳族有机基团或二价至六价脂环族有机基团,Y3和Y4相同或不同,并且独立地是芳族有机基团或四价至六价脂环族有机基团,X4是芳族有机基团、二价至六价脂环族有机基团、或由以上化学式3表示的官能团,以及R100至R103相同或不同,并且独立地是氢、或者取代或未取代的C1至C20烷基。具有590nm至700nm的吸收波长的红染料可以包括选自夹氧杂蒽类化合物、偶氮类化合物、蒽醌类化合物、氰基类化合物(cyan-basedcompound)、以及它们的组合的化合物。具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料可以包括选自甲烷类化合物、偶氮类化合物、或它们的组合的化合物。具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料可以包括选自三苯甲烷(TPM)类化合物、三芳基甲烷(TAM)类化合物、夹氧杂蒽类化合物、以及它们的组合的化合物。具有590nm至700nm的吸收波长的红染料可以是由以下化学式4表示的化合物。[化学式4]在化学式4中,R29和R30相同或不同,并且独立地是氢、取代或未取代的胺基、或者取代或未取代的C1至C10烷基。具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料可以是由以下化学式5表示的化合物。[化学式5]在化学式5中,R43是取代或未取代的C1至C20烷基、C2至C20烷基氨基烷基磺酰基、或其中至少一个-CH2-由-SO2-、-O-、或-NR-(其中,R是氢或C1至C6烷基)取代的C1至C20烷基;R44是取代或未取代的C6至C30亚芳基、或取代或未取代的C2至C30杂亚芳基;R45和R47至R50独立地选自氢、取代或未取代的C1至C20烷基、其中至少一个-CH2-由-SO2-、-O-、或-NR-(其中,R是氢或C1至C10烷基)取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C20环烷基、取代或未取代的C2至C20烯基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂环基、磺酰基烷基(-SO2R',其中,R'是氢或C1至C10烷基)、磺酰基芳基(-SO2R”,其中,R”是C6至C16芳基)、酰基、羧基、砜基、以及氨基甲酰基,并且R46选自氢、卤素、以及氰基(cyanogroup)。具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料可以是由以下化学式6表示的化合物。[化学式6]在化学式6中,X-是CF3COO-、CF3SO3-、C4F9SO3-、(CF3SO2)3C-或(CF3SO2)2N-,例如CF3SO3-。正性光敏树脂组合物可以进一步包含硅烷化合物。基于100重量份的碱溶性树脂(A),正性光敏树脂组合物可以包含5至100重量份的光敏重氮醌化合物(B)、1至30重量份的苯酚化合物(C)、1至50重量份的有机染料(D)、以及100至400重量份的溶剂(E)。根据本发明的另一个实施方式,提供了使用正性光敏树脂组合物制造的光敏树脂膜。根据本发明的进一步的实施方式,提供了包含光敏树脂膜的显示器件。【有益效果】正性光敏树脂组合物具有优异的光屏蔽性能,通过根据使用无机颜料和有机颜料防止劣化绝缘性能、图案可显影性、以及残留物除去率而没有劣化绝缘层的固有性质。具体实施方式在下文中,将详细描述本发明的示例性实施方式。然而,这些实施方式仅是示例性的,并且本发明不限于此。如在本文中使用的,当没有另外提供具体定义时,术语“烷基”是指C1至C30烷基,术语“环烷基”是指C3至C30环烷基,术语“杂环烷基”是指C2至C30杂环烷基,术语“芳基”是指C6至C30芳基,术语“杂芳基”是指C3至C30杂芳基,术语“芳烷基”是指C7至C30芳烷基,术语“亚烷基”是指C1至C20亚烷基,术语“亚烷氧基”是指C1至C20亚烷氧基,术语“亚芳基”是指C6至C30亚芳基,术语“杂亚芳基”是指C2至C30杂亚芳基,以及术语“烷氧基”是指C1至C30烷氧基。如在本文中使用的,当没有另外提供具体定义时,术语“取代的”是指用选自卤素(F、Cl、Br或I)、羟基、硝基、氰基、亚氨基(=NH、=NR,R是C1至C10烷基)、氨基(-NH2、-NH(R')、-N(R")(R"'),R'至R"'各自独立地是C1至C10烷基)、脒基、肼基、腙基、羧基、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C3至C30杂芳基以及取代或未取代的C2至C30杂环烷基中的至少一个取代基取代,代替官能团的至少一个氢。如在本文中使用的,当没有另外提供定义时,术语“杂”可以指在环中包括选自N、O、S和P的1个至3个杂原子和其余的碳的一种。此外,“*”是指相同或不同原子之间、或化学式之间的连接部分。根据一个实施方式,正性光敏树脂组合物包含:(A)选自聚苯并恶唑前体、聚酰亚胺前体、以及它们的组合的碱溶性树脂;(B)光敏重氮醌化合物;(C)苯酚化合物;(D)有机染料;以及(E)溶剂,其中,有机染料(D)包含至少一种具有590nm至700nm吸收波长的红染料、至少一种具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料、以及至少一种具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料。由于有机染料以颗粒存在于有机溶剂中,使得有机染料(D)具有优异的绝缘性和溶解性。因此,包含有机染料的正性光敏树脂组合物具有优异的光屏蔽效应、图案形成特性、以及残留物除去率。(A)碱溶性树脂碱溶性树脂可以选自聚苯并噁唑前体、聚酰亚胺前体、以及它们的组合。聚苯并噁唑前体可以包括由以下化学式1表示的重复单元、或由以下化学式1和化学式2表示的重复单元,并且在其至少一个末端可以包括热可聚合的官能团。[化学式1][化学式2]在化学式1和化学式2中,X1是芳族有机基团或四价至六价脂族有机基团,Y1和Y2相同或不同,并且独立地是芳族有机基团或二价至六价脂族有机基团,X2是芳族有机基团、二价至六价脂族有机基团、二价至六价脂环族有机基团、或由以下化学式3表示的有机基团。[化学式3]在化学式3中,R23至R26相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的烷氧基、或羟基,R27和R28相同或不同,并且独立地是取代或未取代的亚烷基、或者取代或未取代的亚芳基,k是范围从1至50的整数。聚苯并噁唑前体不限于具体形式,可以是无规共聚物、嵌段共聚物或交替共聚物。当聚苯并噁唑前体包括由化学式1和2表示的重复单元时,由化学式1表示的重复单元可以以大于或等于60mol%且小于100mol%的量被包括。X1可以是衍生自以下的残基:3,3'-二氨基-4,4'-二羟基联苯、4,4'-二氨基-3,3'-二羟基联苯、双(3-氨基-4-羟苯基)丙烷、双(4-氨基-3-羟苯基)丙烷、双(3-氨基-4-羟苯基)砜、双(4-氨基-3-羟苯基)砜、2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双(4-氨基-3-羟苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2'-双(3-氨基-4-羟基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2'-双(3-氨基-4-羟基-6-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2′-双(3-氨基-4-羟基-2-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2'-双(4-氨基-3-羟基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2'-双(4-氨基-3-羟基-6-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2'-双(4-氨基-3-羟基-2-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2'-双(3-氨基-4-羟基-5-五氟乙基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羟基-5-三氟甲基苯基)-2'-(3-氨基-4-羟基-5-五氟乙基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羟基-5-三氟甲基苯基)-2'-(3-羟基-4-氨基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羟基-5-三氟甲基苯基)-2'-(3-羟基-4-氨基-6-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羟基-5-三氟甲基苯基)-2'-(3-羟基-4-氨基-2-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羟基-2-三氟甲基苯基)-2'-(3-羟基-4-氨基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羟基-6-三氟甲基苯基)-2'-(3-羟基-4-氨基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,6-双[[[5-[1-(氨基-4-羟苯基)-2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)乙基]-2-羟苯基]氨基]甲基]-4-甲基苯酚以及它们的组合,但不限于此。X1可以包括由以下化学式7和化学式8表示的官能团。[化学式7][化学式8]在化学式7和8中,A1选自O、CO、CR8R9、SO2、S、以及单键,R8和R9相同或不同,并且独立地选自氢和取代或未取代的烷基,并且优选地,R8和R9是氟代烷基,R5至R7相同或不同,并且独立地选自氢、取代或未取代的烷基、羟基、羧酸基和巯基,n1是1至2的整数,以及n2和n3相同或不同,并且独立地是1至3的整数。X2可以是衍生自芳族二胺、脂环族二胺、或硅二胺的残基。芳族二胺的实例可以包括3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯硫醚、联苯胺、间苯二胺、对苯二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、双(4-氨基苯氧基苯基)砜、双(3-氨基苯氧基苯基)砜、双(4-氨基苯氧基)联苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、或它们的组合,但不限于此。可以单独地或以它们的混合物使用芳族二胺。硅二胺的实例可以包括双(4-氨基苯基)二甲基硅烷、双(4-氨基苯基)四甲基硅氧烷、双(对氨基苯基)四甲基二硅氧烷、双(γ-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、1,4-双(γ-氨基丙基二甲基甲硅烷基)苯、双(4-氨基丁基)四甲基二硅氧烷、双(γ-氨基丙基)四苯基二硅氧烷、1,3-双(氨基丙基)四甲基二硅氧烷,但不限于此。脂环族二胺的实例可以包括环己二胺、亚甲基双环己胺等,但不限于此。脂环族二胺可以单独或以其混合物使用,并且芳族二胺、硅二胺、或脂环族二胺可以以适当的比例混合。Y1和Y2可以是衍生自二羧酸的残基或衍生自二羧酸衍生物的残基。二羧酸的实例包括Y(COOH)2(其中,Y与Y1和Y2相同)。二羧酸衍生物的实例包括羰基卤化物衍生物或通过使Y(COOH)2与1-羟基-1,2,3-苯并三唑反应获得的活性酯衍生物的活性化合物。二羧酸衍生物的具体实例包括选自4,4'-氧基二苯甲酰氯、二苯氧基二甲酰氯、双(苯甲酰氯)砜、双(苯甲酰氯)醚、双(苯甲酰氯)苯基酮、邻苯二甲酸甲酰二氯、对苯二甲酸二氯、间苯二甲酸甲酰二氯、甲酰二氯、二苯氧基二羧酸酯苯并三唑及其组合的化合物。Y1和Y2可以是由以下化学式9至化学式11表示的官能团。[化学式9][化学式10][化学式11]在化学式9至化学式11中,R10至R13相同或不同,并且独立地选自氢、或取代或未取代的烷基,n6、n8和n9相同或不同,并且独立地是1至4的整数,n7是1至3的整数,A2是O、CR14R15、CO、CONH、S或SO2,其中,R14和R15相同或不同,并且独立地是氢、取代或未取代的烷基,或氟代烷基。聚苯并噁唑前体可以包括衍生自位于聚苯并噁唑前体的支链的至少一个末端的活性封端单体的热可聚合官能团。活性封端单体可以包括含双键的单胺或含双键的单酐、或它们的组合。含双键的单胺的实例可以包括甲苯胺、二甲基苯胺、乙基苯胺、氨基苯酚、氨基苄醇、氨基茚满、氨基苯乙酮、或它们的组合,但不限于此。含双键的单酐的实例可以包括由以下化学式12表示的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、由以下化学式13表示的3,6-环氧-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、或由以下化学式14表示的异丁烯基琥珀酸酐、马来酸酐、乌头酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、顺式-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、衣康酸酐(IA)、柠康酸酐(CA)、2,3-二甲基马来酸酐(DMMA)、或它们的组合,但不限于此。[化学式12][化学式13][化学式14]以下化学式15至化学式19是位于聚苯并噁唑前体的末端的热可聚合官能团的实例,并且热可聚合官能团在聚苯并噁唑前体制备过程的热处理过程中可以交联。[化学式15]在化学式15中,R16是H、CH2COOH、或CH2CHCHCH3。[化学式16]在化学式16中,R17和R18相同或不同,并且独立地选自H或CH3。[化学式17][化学式18]在化学式18中,R19是H或CH3,并且R20是CH2或氧。[化学式19]在化学式19中,R21和R22相同或不同,并且独立地是H、CH3、或OCOCH3。聚苯并噁唑前体具有范围从3,000至300,000的重均分子量(Mw)。当聚苯并噁唑具有此范围内的重均分子量时,可以提供足够的物理性能和对于有机溶剂的优异的溶解性。聚酰亚胺前体可以进一步包含由以下化学式50和化学式51表示的重复单元。由以下化学式50表示的重复单元能够在高温下快速使树脂固化,并且由以下化学式51表示的重复单元当在高温下固化时改善热性能。[化学式50][化学式51]在化学式50至化学式51中,X3是芳族有机基团或二价至六价脂环族有机基团,Y3和Y4相同或不同,并且独立地是芳族有机基团或四价至六价脂环族有机基团,X4是芳族有机基团、二价至六价脂环族有机基团、或由以上化学式3表示的官能团,R100至R103相同或不同,并且独立地是氢或取代或未取代的C1至C20烷基。在正性光敏树脂组合物中,基于总和,由以上化学式50表示的重复单元和由以上化学式51表示的重复单元的100mol%,由以上化学式50表示的重复单元和由以上化学式51表示的重复单元可分别以5mol%至50mol%和50mol%至95mol%的量被包含。聚酰亚胺前体可以具有3,000至300,000的重均分子量(Mw)。(B)光敏重氮醌化合物光敏重氮醌化合物可以是包含1,2-苯醌二叠氮化物或1,2-萘醌二叠氮化物结构的化合物。光敏重氮醌化合物可以包括由以下化学式22至24表示的化合物,但不限于此。[化学式20]在化学式20中,R31至R33相同或不同,并且独立地是氢、或取代或未取代的烷基,并且优选CH3,D1至D3相同或不同,并且独立地是OQ,其中,Q是氢、或以下化学式21a或化学式21b,条件是Q不同时为氢,以及n31至n33相同或不同,并且独立地是范围从1至3的整数。[化学式21a][化学式21b][化学式22]在化学式22中,R34是氢、或者取代或未取代的烷基,D4至D6是OQ,其中,Q与化学式20中所定义的相同,以及n34至n36相同或不同,并且独立地是范围从1至3的整数。[化学式23]在化学式23中,A3是CO或CRR′,其中,R和R'相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷基,D7至D10相同或不同,并且独立地是氢、取代或未取代的烷基、OQ、或NHQ,其中,Q与化学式20中所定义的相同,n37、n38、n39和n40相同或不同,并且独立地是范围从1至4的整数,n37+n38和n39+n40各自独立地是小于或等于5的整数,条件是D7至D8中的至少一个是OQ,并且一个芳环包含1至3个OQ,而其他的芳环包含1至4个OQ。[化学式24]在化学式24中,R35至R42相同或不同,并且独立地是氢、或者取代或未取代的烷基,n41和n42相同或不同,并且独立地是1至5的整数,并且优选2至4,Q与化学式20中所定义的相同。基于100重量份的聚苯并噁唑前体,可以以5至100重量份的量包含光敏重氮醌化合物。当光敏重氮醌化合物的量在此范围内时,很好地形成了图案而没有来自曝光的残留物,并且可以防止显影过程中的膜厚度损失,并由此提供了良好的图案。(C)苯酚化合物使用碱水溶液,苯酚化合物增加了曝光部分在显影过程中的溶解速率和敏感度,并且起到形成高分辨率图案的作用。这种苯酚化合物包括2,6-二甲氧基甲基-4-叔丁基苯酚、2,6-二甲氧基甲基-对甲酚、2,6-二乙酰氧基甲基-对甲酚等,但不限于此。苯酚化合物可以是由以下化学式25至化学式30表示的化合物,但不限于此。[化学式25]在化学式25中,R91至R93相同或不同,并且独立地是氢、或者取代或未取代的烷基,R94至R98相同或不同,并且独立地是H、OH、或者取代或未取代的烷基,并且烷基可以是CH3,以及n91是1至5的整数。[化学式26]在化学式26中,R99至R104相同或不同,并且独立地是H、OH、或者取代或未取代的烷基,A4是CR'R”或单键,其中,R'和R”相同或不同,并且独立地是氢、或取代或未取代的烷基,并且优选地,烷基可以是CH3,以及n92+n93+n94和n95+n96+n97相同或不同,并且独立地为小于或等于5。[化学式27]在化学式27中,R105至R107相同或不同,并且独立地是氢、或者取代或未取代的烷基,n98、n99和n102相同或不同,并且独立地是1至5的整数,以及n100和n101相同或不同,并且独立地是0至4的整数。[化学式28]在化学式28中,R108至R113相同或不同,并且独立地是H、OH、或者取代或未取代的烷基,n103至n106相同或不同,并且独立地是范围从1至4的整数,以及n103+n105和n104+n106独立地是小于或等于5的整数。[化学式29]在化学式29中,R114是取代或未取代的烷基、优选CH3,R115至R117相同或不同,并且独立地是氢、或者取代或未取代的烷基,n107、n109和n111相同或不同,并且独立地是1至5的整数,n108、n110和n112相同或不同,并且独立地是0至4的整数,以及n107+n108、n109+n110和n111+n112独立地是小于或等于5的整数。[化学式30]在化学式30中,R118、R119和R120相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷基,并且优选CH3,R121至R124相同或不同,并且独立地是氢、或者取代或未取代的烷基,n113、n115和n118相同或不同,并且独立地是1至5的整数,n114、n116和n117相同或不同,并且独立地是0至4的整数,n113+n114、n115+n116和n117+n118独立地是小于或等于5的整数。基于100重量份的聚苯并噁唑前体,可以以约1至约30重量份的量包括苯酚化合物。当苯酚化合物包含在此范围内时,可以改善显影过程中的敏感度,并且可以适当地增加非曝光部分的可溶性以提供良好的图案。此外,在冷冻过程中不会产生沉淀,因此可以实现优异的储存稳定性。(D)有机染料有机染料(D)包含至少一种具有590nm至700nm的吸收波长的红染料、至少一种具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料、以及至少一种具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料。由于三种或更多种具有以上吸收波长的有机染料,使得有机染料可以实现具有光屏蔽性能的黑色。在一个实施方式中,具有590nm至700nm的吸收波长的红染料可以是具有610nm至700nm的吸收波长的红染料。具体地,红染料可以选自夹氧杂蒽类化合物、偶氮类化合物、蒽醌类化合物、氰基类化合物、以及它们的组合。具有590nm至700nm的吸收波长的红染料可以是以颜色指数列出的染料。在一个实施方式中,具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料可以包括选自甲烷类化合物、偶氮类化合物、或它们的组合的化合物。具有570nm至590nm的吸收波长的黄染料可以是以颜色指数列出的染料。在一个实施方式中,具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料可以选自三苯甲烷(TPM)类化合物、三芳基甲烷(TAM)类化合物、夹氧杂蒽类化合物、以及它们的组合。具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料可以是以颜色指数列出的染料。正性光敏树脂组合物可以包含三种或更多种具有以上吸收波长的有机染料,例如红染料、黄染料、和蓝染料的组合,或红染料、蓝染料、和绿染料的组合。因此,由于正性光敏树脂组合物包含三种或更多种彼此不同的有机染料,使得有机染料可以以少于有机颜料的量实现优异的光屏蔽性能。此外,正性光敏树脂组合物具有良好的绝缘性能,从而可以适当地用于要求高绝缘性能的半导体器件如用于发光元件等的绝缘层。因此,包含有机染料的正性光敏树脂组合物可以同时解决无机颜料的绝缘性能以及有机颜料的图案可显影性和残留物除去率劣化的问题。与有机颜料相比,有机染料以颗粒相而不是分散相存在于溶剂中,从而不会损害膜的表面形态。在一个实施方式中,具有590nm至700nm的吸收波长的红染料可以是由以下化学式4表示的化合物。[化学式4]在化学式4中,R29和R30相同或不同,并且独立地是氢、取代或未取代的胺基、或者取代或未取代的C1至C10烷基,例如甲基、丙基、或-NEt2。以上化学式4可以由以下化学式4a表示。[化学式4a]在一个实施方式中,具有550nm至590nm的吸收波长的黄染料可以是由以下化学式5表示的化合物。[化学式5]在化学式5中,R43是取代或未取代的C1至C20烷基、C2至C20烷基氨基烷基磺酰基、或其中至少一个-CH2-由-SO2-、-O-、或-NR-(其中,R是氢或C1至C6烷基)取代的C1至C20烷基;R44是取代或未取代的C6至C30亚芳基、或取代或未取代的C2至C30杂亚芳基;R45和R47至R50独立地选自氢、取代或未取代的C1至C20烷基、其中至少一个-CH2-由-SO2-、-O-、或-NR-(其中,R是氢或C1至C10烷基)取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C20环烷基、取代或未取代的C2至C20烯基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C2至C30杂环基、磺酰基烷基(-SO2R',其中,R'是氢或C1至C10烷基)、磺酰基芳基(-SO2R”,其中,R”是C6至C16芳基)、酰基、羧基、砜基、以及氨基甲酰基,并且R46选自氢、卤素、以及氰基。以上化学式5可以由以下化学式5a表示。[化学式5a]在一个实施方式中,具有450nm至500nm的吸收波长的蓝染料可以是由以下化学式6表示的化合物。[化学式6]在化学式6中,X-是CF3COO-、CF3SO3-、C4F9SO3-、(CF3SO2)3C-或(CF3SO2)2N-,例如CF3SO3-。基于100重量份的碱溶性树脂,可以以1至50重量份、并且优选10至20重量份的量包含有机染料。当在以上数值范围内使用有机染料时,光敏树脂组合物可以防止膜的残留率、敏感度等劣化,从而改善膜的亮度。对于溶剂,有机染料可以具有1wt%至10wt%的溶解度。在以上数值范围内,可以防止染料在光敏树脂组合物中沉淀。对于选自以下的溶剂,有机染料可以具有1wt%至10wt%的溶解度:N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、甲基-1,3-丁二醇乙酸酯、1,3-丁二醇-3-单甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、环己酮等。在这种情况下,可以防止有机染料的沉淀,并且可以获得良好的图案成形特性。光敏树脂组合物可以包含连同有机染料一起的一种或多种高度耐用染料。高度耐用的染料可以是具有小颗粒尺寸并且以颗粒相而不是分散相存在的染料,从而不会损害膜的表面形态。高度耐用的染料可以是选自酸性染料、碱性染料、酸性媒介染料、硫化染料、还原染料、不溶性偶氮染料、分散性染料、活性染料、氧化染料、醇溶染料、偶氮染料、蒽醌染料、靛类染料、碳正离子染料、酞菁染料、硝基染料、喹啉染料、花青染料、以及聚氧杂蒽染料中的一种或多种。基于100重量份的碱溶性树脂,可以以1至50重量份的量包含这种高度耐用的染料。(E)溶剂溶剂可以是有机溶剂,例如N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、甲基-1,3-丁二醇乙酸酯、1,3-丁二醇-3-单甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯等,但不限于此。可以单独地或以混合物使用溶剂。基于100重量份的碱溶性树脂,可以以100至400重量份的量包含溶剂。当以上述量包含溶剂时,可以涂覆足够厚度的膜,并且可以改善溶解性和涂覆性能。(F)硅烷化合物光敏树脂组合物可以进一步包含连同(A)至(D)一起的硅烷化合物,以改善与基板的粘附性。硅烷化合物可以由以下化学式31表示。[化学式31]在化学式31中,R61是乙烯基、取代或未取代的烷基、或取代或未取代的芳基,并且优选3-(甲基丙烯酰氧基)丙基、对苯乙烯基或3-(苯氨基)丙基。R62至R64相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烷基、或卤素,其中,R62至R64中的至少一个是烷氧基或卤素,并且烷氧基可以优选是C1至C8烷氧基,烷基可以是C1至C20烷基。硅烷化合物可以包括由以下化学式32或化学式33表示的化合物;含芳基的硅烷化合物如三甲氧基[3-(苯氨基)丙基]硅烷等;含不饱和碳-碳的硅烷化合物如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷;或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等。在一个实施方式中,可以优选乙烯基三甲氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷。[化学式32]在化学式32中,R65是NH2或CH3CONH,R66至R68相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷氧基,并且优选的烷氧基可以是OCH3或OCH2CH3,以及n61是1至5的整数。[化学式33]在化学式33中,R69至R72相同或不同,并且独立地是取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的烷氧基,并且优选CH3或OCH3,R73和R74相同或不同,并且独立地是取代或未取代的氨基,并且具体地是NH2或CH3CONH,以及n62和n63相同或不同,并且独立地是1至5的整数。基于100重量份的碱溶性树脂,可以以0.1至30重量份的量使用硅烷化合物。当硅烷化合物包含在此范围内时,膜具有对上层和下层的优异的粘附并且在显影后无残留物,并且改善了机械性能如光学性能(透射率)和拉伸强度、伸长率、杨氏模量等。(F)其他添加剂除上述(A)至(E)组分外,正性光敏树脂组合物还可以进一步包含其他添加剂(G)。其他添加剂包括潜热生酸剂。潜热生酸剂包括芳基磺酸,如对甲苯磺酸、苯磺酸等;全氟烷基磺酸,如三氟甲磺酸、三氟丁磺酸等;烷基磺酸,如甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸等;或它们的组合,但不限于此。潜热生酸剂是用于聚苯并噁唑前体(即含酚羟基的聚酰胺)的脱水反应和环化反应的催化剂,因此即使降低固化温度,环化反应也可以顺利进行。此外,正性光敏树脂组合物可以进一步包含添加剂如合适的表面活性剂或匀染剂以防止膜的污染或改善显影。可以进一步使用黑色有机颜料和黑色无机颜料以改善光屏蔽性能。黑色有机颜料可以包括二萘嵌苯黑(由BASF制备的K0084、K0086)、花青黑等。可以单独地或以它们的混合物使用黑色有机颜料。无机颜料可以包括炭黑(由Degussa制备的PRINTEX-U)、氧化铬、氧化铁、泰坦黑等。根据一个实施方式,使用正性光敏树脂组合物形成图案的方法包括:将正性光敏树脂组合物涂覆在支撑基板上;干燥涂覆的正性光敏树脂组合物以提供正性光敏聚苯并噁唑前体层;曝光聚苯并噁唑前体层;用碱水溶液显影曝光的聚苯并噁唑前体层以提供光敏树脂膜;以及烘烤光敏树脂膜。包括涂覆、曝光以及显影工艺而提供图案的方法是本领域中众所周知的,因此将在本说明书中省略其详细描述。根据本发明的另一个实施方式,提供了使用正性光敏树脂组合物制造的光敏树脂膜。光敏树脂膜可以应用于绝缘层、缓冲层、或保护层。根据本发明的进一步的另一个实施方式,提供了包括光敏树脂膜的显示器件。显示器件可以是有机发光二级管(OLED)或液晶显示器(LCD)。【实施例】以下实施例将更详细地说明本发明。然而,应当理解,本发明并不限于这些实施例。合成实施例1:合成聚苯并噁唑前体(PBO-A)在安装有搅拌器、温度控制装置、氮气注射器、以及冷凝器的四颈烧瓶内,将41.1g的2,6-双[[[5-[1-(氨基-4-羟苯基)-2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)乙基]-2-羟苯基]氨基]甲基]-4-甲基苯酚溶解在280g的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,同时向其中通入氮气。当固体完全溶解时,向溶液中加入9.9g的吡啶。将混合物保持在0℃到5℃的温度范围内,并以滴加方式在30分钟内向其中缓慢加入通过将13.3g的4,4'-氧基二苯甲酰氯溶解在142g的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中而制备的溶液。所得的混合物在0℃至5℃下反应1小时,然后将其温度由0℃至5℃升温至室温,然后搅拌1小时,完成反应。此处,将1.6g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐加入到反应物中。在70℃下搅拌混合物24小时,完成反应。向由水/甲醇以10/1的体积比混合而制备的溶液中加入反应混合物以产生沉淀。过滤沉淀,用水充分冲洗,并在80℃在真空下干燥24小时,制备具有9,500的重均分子量的聚苯并噁唑前体(PBO-A)。<实施例1>根据合成实施例1,将100重量份的聚苯并噁唑前体(PBO-A)加入到350重量份的γ-丁内酯(GBL)中,并向其中加入10重量份的具有以下化学式34的结构的光敏重氮醌、0.2重量份的由以下化学式35表示的三甲氧基[3-(苯基氨基)丙基]硅烷,以及7.5重量份的由以下化学式36表示的苯酚化合物并在其中溶解,获得树脂混合物。然后,将5重量份的由以下化学式4a表示的夹氧杂蒽类红染料(溶剂红49,Chemblink)、3重量份的由以下化学式5a表示的三苯甲烷(TPM)类蓝染料(SB11001,CheilIndustriesInc.)、以及2重量份的由以下化学式6a表示的二氨基吡啶偶氮类黄染料(CF黄100108,Kyung-In合成公司)溶解在环己酮中。将溶液加入至树脂混合物。在室温下,搅拌得到的混合物并稳定3小时,然后,用0.45μm的氟树脂过滤以制备正性光敏树脂组合物。[化学式34]在化学式34中,Q1、Q2和Q3中的两个是并且剩余基团是氢。[化学式35][化学式36][化学式4a][化学式5a][化学式6a]<实施例2至4>除了使用在上述1中描述的组分之外,根据与实施例1相同的方法分别制备各正性光敏树脂组合物。<比较例1>除了使用由以上化学式4a表示的夹氧杂蒽类红染料(溶剂红49,Chemblink)、由以上化学式5a表示的三苯甲烷(TPM)类蓝染料(SB11001,CheilIndustriesInc.)、以及由以上化学式6a表示的二氨基吡啶偶氮类黄染料(CF黄100108,Kyung-In合成公司)之外,根据与实施例1相同的方法制备正性光敏树脂组合物。<比较例2>通过使用10重量份的黑色有机颜料K00847(BASF)代替由以上化学式4a表示的夹氧杂蒽类红染料(溶剂红49,Chemblink)、由以上化学式5a表示的三苯甲烷(TPM)类蓝染料(SB11001,CheilIndustriesInc.)、以及由以上化学式6a表示的二氨基吡啶偶氮类黄染料(CF黄100108,Kyung-In合成公司),根据与实施例1相同的方法制备正性光敏树脂组合物。<比较例3>通过使用10重量份的无机颜料PRINTEX-U(由Degussa制备)代替由以上化学式4a表示的夹氧杂蒽类红染料(溶剂红49,Chemblink)、由以上化学式5a表示的三苯甲烷(TPM)类蓝染料(SB11001,CheilIndustriesInc.)、以及由以上化学式6a表示的二氨基吡啶偶氮类黄染料(CF黄100108,Kyung-In合成公司),根据与实施例1相同的方法制备正性光敏树脂组合物。(表1)<性能测量>(1)形成膜和图案使用旋涂机,将根据实施例1至实施例4和比较例1至比较例3的正性光敏树脂组合物涂覆在ITO玻璃上并在热板上以130℃/2分钟加热,形成光敏聚酰亚胺前体膜。使用具有不同大小图案的掩膜和I-线步进机(I-linestepper)(NSRi10C,NikonCo.),将聚酰亚胺前体膜暴露于光,通过两个坑在室温下在2.38%的氢氧化四甲铵水溶液中浸没40秒以溶解并去除曝光部分,并用纯水冲洗30秒。然后,在小于或等于1000ppm的氧浓度下以250℃/60分钟使用电烘箱固化图案。(2)膜残留率以23℃/60秒将预烘烤的膜在2.38%的氢氧化四甲铵(TMAH)水溶液中显影,然后,用纯水冲洗60秒并干燥,并测量根据以下公式1计算的相关厚度变化。[公式1]膜残留率=(显影后的厚度/显影前的初始厚度)*100○:膜残留率大于或等于95%△:膜残留率范围为80%至95%X:膜残留率小于或等于80%(3)敏感度通过测量当10μmL/S图案在曝光和显影后具有1:1线宽时作为最佳曝光时间的曝光时间来评估聚酰亚胺前体膜的敏感度。在本文中,在最佳曝光时间的最小图案尺寸视为分辨率参考。○:优异的敏感度(小于或等于50mJ/cm2)△:平均敏感度(50至200mJ/cm2)X:低敏感度(大于或等于200mJ/cm2)(4)残留物评估使用光学显微镜并参照以下参考来确定使用光敏树脂组合物形成的图案的相关残留水平。○:很多残留物△:中等残留物X:无残留物(5)亮度评估使用Minolta亮度计(显示器色彩分析仪CA-210),测量使用光敏树脂组合物制造的模块的相关亮度(白色亮度)。在向模块供电以稳定10分钟后测量亮度。在8位数字系统中,当R/G/B值均为0时,显示为黑色,而R/G/B值都为255时,显示为白色。通过将信号提供给三原色之一,当R/G/B值为(255,0,0)时,显示为纯红色;当R/G/B值为(0,255,0)时,显示为绿色;而当R/G/B值为(0,0,255)时,显示为蓝色。因此,当测量并合计每个R、G和B亮度时,总和理论上应该等于白色亮度。然而,取决于每种显示器的特性,根据W=(R+G+B)/3可能不能获得白色亮度。原因是每个R、G和B通道不具有完全独立的特性,但在特定颜色中漏光。为了评估防止漏光的有效性,绿色像素设计成具有漏光,并且使用Minolta亮度计测量其白色亮度。○:优异的亮度(白色亮度大于250)△:平均亮度(245至250)X:低亮度(小于245)(6)介电常数光敏树脂组合物涂覆在ITO玻璃上并在热板上以130℃/2分钟处理以提供2.0至2.5μm厚的膜。接下来,将具有300μm直径的金属电极(Au)沉积在膜上,制备样品。使用HP4294A精密阻抗分析仪测量样品的电容,并将测量用于根据以下公式2计算介电常数。[公式2]C=ε0*ε*A/d在公式中,C表示电容,ε0表示真空下的介电常数,ε表示非介电常数,A表示电极面积,以及d表示膜的厚度。○:介电常数小于或等于5.5X:介电常数大于5.5在以下表2中提供了根据实施例1至实施例4和比较例1至比较例3的膜的性能。(表2)根据比较例1的不包含染料或颜料的光敏树脂膜不具有光屏蔽效应,并且与根据实施例的残留率和敏感度相比,根据比较例2的包含黑色有机颜料的光敏树脂膜具有较差的残留率和敏感度。此外,根据比较例3的包含炭黑(PRINTEX-U)、黑色无机颜料的光敏树脂膜尤其具有高介电常数,从而具有较低的绝缘性能。此外,根据比较例3的光敏树脂膜具有差的膜残留率、灵敏度和残留物。相反地,根据实施例1至实施例4的光敏树脂膜具有低介电常数以及优异的光屏蔽性能。原因是根据本发明的包含有机染料的光敏树脂组合物均具有改善的绝缘性能和光屏蔽性能。尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式对本发明进行了描述,但是应当理解,本发明并不限于所公开的实施方式,而是相反,旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种改变和等同设置。因此,应当将上述实施方式理解为是示例性的而不以任何方式限制本发明。
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