包括光阻挡层的装置以及图案化所述光阻挡层的方法

包括光阻挡层的装置以及图案化所述光阻挡层的方法
【专利摘要】本发明提供一种包括光阻挡层的装置以及图案化所述光阻挡层的方法。所述装置包括：基板、在基板上的光阻挡层、覆盖在基板上的光阻挡层的钝化膜、在钝化膜上的薄膜晶体管、覆盖薄膜晶体管的另一钝化膜、在所述另一钝化膜上的彩色滤光片以及在所述另一钝化膜上且覆盖彩色滤光片的绝缘层，其中使用包括耐热聚合物、交联剂、黑色着色剂以及溶剂的组成物来图案化光阻挡层。所述包括光阻挡层的装置可实现均匀精细的图案。
【专利说明】
包括光阻挡层的装置以及图案化所述光阻挡层的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本发明主张于2015年3月6日向韩国智慧财产局提申的第10-2015-0031650号韩国 专利申请以及于2015年9月10日向韩国智慧财产局提申的第10-2015-0128444号韩国专利 申请的优先权和益处，其全部内容以引用方式结合于本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种包括光阻挡层的装置以及图案化所述光阻挡层的方法。
【背景技术】
[0004] 黑色光敏树脂组成物是用于制作用于彩色滤光片、液晶显示材料、有机发光组件 (EL)、显示面板材料等的显示设备的光阻挡层所必需的。例如，彩色滤光片（例如彩色液晶 显示器等)在彩色层(例如红色、绿色、蓝色等）中的边界上需要光阻挡层来增强显示对比度 或发色团（chromophore)效果。此光阻挡层主要可以由黑色光敏树脂组成物形成。做为黑色 颜料，碳黑为最广泛使用的，但也可使用RGB混合的黑色、茈类化合物、氧化钴、内酰胺类有 机黑等。
[0005] 另一方面，通过曝光与显影工艺来图案化例如显示设备的装置内的光阻挡层，但 存在问题为几乎没有均匀精细的图案与良好且低的耐热性。此外，此现有的光阻挡层是仅 由负型黑色光敏树脂组成物形成，且因此存在有应用于窄应用范围的问题。
[0006] 因此，已致力于发展新颖的图案化光阻挡层的方法以实现精细的图案，且已致力 于发展包括所述光阻挡层的装置。

【发明内容】

[0007] 本发明提供一种包括光阻挡层的装置以及图案化所述光阻挡层的方法。
[0008] -实施例提供包括能够实现精细图案的光阻挡层的装置。
[0009] 另一实施例提供图案化光阻挡层的方法。
[0010] -实施例提供包括下述的装置:基板、在基板上的光阻挡层、覆盖在基板上的光阻 挡层的钝化膜、在钝化膜上的薄膜晶体管、覆盖薄膜晶体管的另一钝化膜、在所述另一钝化 膜上的彩色滤光片以及在所述另一钝化膜上且覆盖彩色滤光片的绝缘层，其中使用包括耐 热聚合物、交联剂、黑色着色剂以及溶剂的组成物来图案化光阻挡层。
[0011] 耐热聚合物可以是聚苯并恶唑前驱物(polybenzoxazole precursor)、聚酰亚胺 前驱物(p〇Iyimide precursor)、酸醛清漆树脂、双酸A树脂、双酸F树脂、丙稀酸酯树脂、娃 氧烧类(siloxane-based)树脂或其组合。
[0012] 交联剂可包括至少一个由化学式1表示的官能团。
[0013][化学式1]
[0014]
[0015] 交联剂可还包括选自由化学式2至化学式4表示的官能团中的至少一种。[化学式 2]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021] 在化学式3和化学式4中，
[0022] R2和R3独立地是氢原子或经取代或未经取代的Cl至ClO烷基。
[0023] 组成物可还包含碱产生剂。
[0024] 碱产生剂可由化学式5表示。
[0025] [化学式5]
[0026]
[0027] 在化学式5中，
[0028] X 是-CH2-或-NH-，
[0029] W 是-0-或-S-，
[0030] η是0或1的整数，
[0031] R1是氢原子或经取代或未经取代的Cl至ClO烷基，且
[0032] L1为单键或经取代或未经取代的Cl至ClO亚烷基。
[0033] 碱产生剂可由化学式6至化学式9中的一个表示。
[0034][化学式6]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038][化学式8]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042] 江札子工V〇王,Ki子工Vy1T，
[0043] X 是-CH2-或-NH-，
[0044] R1是氢原子或经取代或未经取代的Cl至ClO烷基，且
[0045] L1为单键或经取代或未经取代的Cl至ClO亚烷基。
[0046] 碱产生剂可包括选自化学式10至化学式22中的至少一种。
[0047] [化学式10]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056]
[0057] [化学式15]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
[0069]
[0070]
[0071]
[0072]
[0073] 黑色着色剂可以是碳黑、苯胺黑（aniline black)、二萘嵌苯黑（perylene black)、RGB黑(RGB black)、氧化钴、氧化钛或其组合。
[0074] 基于100重量份的耐热聚合物，组成物可包括5重量份至40重量份的交联剂、10重 量份至200重量份的黑色着色剂、150重量份至4000重量份的溶剂。
[0075] 基于100重量份的耐热聚合物，可包括5重量份至40重量份的量的碱产生剂。
[0076] 组成物可还包括选自以下的添加剂:丙二酸、3-氨基-1，2-丙二醇、流平剂、氟类表 面活性剂、硅酮类表面活性剂、自由基聚合起始剂或其组合。
[0077] 另一实施例提供图案化光阻挡层的方法，其包括在基板上涂布包括耐热聚合物、 交联剂、黑色着色剂以及溶剂的组成物、在所述组成物上涂布光刻胶接着将其加热、曝光以 及显影所得物、在显影后蚀刻所得物、在蚀刻工艺后以剥除剂剥除所得物以及在剥除工艺 后加热所得物。
[0078] 在剥除工艺后的加热工艺中，可在200°C至600°C下进行加热。
[0079]将光刻胶涂布于组成物上以后的加热工艺中，可在70°C至160°C下进行加热。
[0080] 剥除剂可包括丙二醇单甲基酿（propylene glycol monomethyl ether;PGME)、丙 二醇单甲酿醋酸酯（propylene glycol monomethyl ether acetate ;PGMEA)、乳酸乙酯 (ethyl lactate ;EL)、γ -丁内酯（γ -butyro lac tone ;GBL)、氢氧化四甲基铵（tetramethyl ammonium hydroxide; TMAH)、氢氧化钾（KOH)、二甲基亚讽（dimethylsulfoxide ;DMS0)、丁 基二甘醇（131^71(1丨815^〇1;1306)、单乙醇胺（1]1〇11〇61:11&11〇1&111；[116;]\^^)、1^-甲基吡略啶酮（1^-methylpyrroIidone ;NMP)、羟基癸酸（hydroxy decanoic acid;HDA)、儿茶HKcatechol)或 其组合。
[0081] 蚀刻可以是湿式蚀刻。
[0082] 在显影后的蚀刻工艺之前，所述方法可还包括漂白工艺。
[0083] 在蚀刻工艺后的剥除工艺之前，所述方法可还包括漂白工艺。
[0084] 耐热聚合物可以是聚苯并恶唑前驱物、聚酰亚胺前驱物、酚醛清漆树脂、双酚A树 月旨、双酚F树脂、丙烯酸酯树脂、硅氧烷类树脂或其组合。
[0085] 交联剂可包括至少一个由化学式1表示的官能团。
[0086] 组成物可还包含碱产生剂。
[0087] 交联剂以及碱产生剂与上述相同。
[0088] 黑色着色剂可以是碳黑、苯胺黑、茈黑、RGB黑、氧化钴、氧化钛或其组合。
[0089]基于100重量份的耐热聚合物，组成物可包括5重量份至40重量份的交联剂、10重 量份至200重量份的黑色着色剂、150重量份至4000重量份的溶剂。
[0090]组成物可还包括选自以下的添加剂:丙二酸、3-氨基-1，2-丙二醇、流平剂、氟类表 面活性剂、硅酮类表面活性剂、自由基聚合起始剂或其组合。
[0091] 本发明的其它实施例包括于以下实施方式中。
[0092] 根据一实施例，装置具有与例如现有显示设备的装置的结构不同的结构，且包括 通过使用组成物形成的光阻挡层，其中所述组成物包括新颖的组成，且光阻挡层是通过新 颖的图案化工艺来图案化，其实现均匀精细的图案、展现耐热性且还可应用于负型与正型 组成物两种。
【附图说明】
[0093] 图1是示出根据本发明一实施例的图案化光阻挡层的方法的流程图。
[0094] 图2是示出现有显示设备结构的示意图。
[0095] 图3是示出根据本发明一实施例的装置结构的示意图。
【具体实施方式】
[0096] 下文中，将详细描述本发明的实施例。然而，这些实施例是示例性的，而本发明不 限于此。
[0097] 如在本文中使用的，当未另外提供具体定义时，术语"烷基"是指Cl至C20烷基，术 语"烯基"是指C2至C20烯基，术语"环烯基"是指C3至C20环烯基，术语"杂环烯基"是指C3至 C20杂环烯基，术语"芳基"是指C6至C20芳基，术语"芳烷基"是指C6至C20芳烷基，术语"亚烷 基"是指Cl至C20亚烷基，术语"亚芳基"是指C6至C20亚芳基，术语"亚烷基芳基"是指C6至 C20亚烷基芳基，术语"亚杂芳基"是指C3至C20亚杂芳基，以及术语"亚烷氧基"是指Cl至C20 亚烷氧基。
[0098] 如在本文中所使用的，当未另外提供具体定义时，术语"经取代的"是指用选自下 述的取代基取代，代替至少一个氢：卤素原子$工13^1)、羟基、(：1至020烷氧基、硝基、氰 基、胺基、亚胺基、迭氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、胺甲酰基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或 其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、Cl至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C20芳基、 C3至C20环烷基、C3至C20环烯基、C3至C20环炔基、C2至C20杂环烷基、C2至C20杂环烯基、C2 至C20杂环炔基、C3至C20杂芳基或其组合。
[0099] 如在本文中所使用的，当未另外提供具体定义时，术语"杂"是指在化学式中包含 选自N、0、S和P的至少一个杂原子。
[0100] 如在本文中所使用的，当未另外提供具体定义时，"(甲基)丙烯酸酯"是指"丙烯酸 酯"和"甲基丙烯酸酯"两种，而"(甲基)丙烯酸"是指"丙烯酸"和"甲基丙烯酸"。
[0101] 如在本文中所使用的，当未另外提供具体定义时，术语"组合"是指混合或共聚。
[0102] 如在本文中所使用的，当未另外提供具体定义时，表示相同或不同原子或者化 学式被连接的点。
[0103] 根据一实施例的装置包括:基板、在基板上的光阻挡层、覆盖在基板上的光阻挡层 的钝化膜、在钝化膜上的薄膜晶体管、覆在所述薄膜晶体管上的另一钝化膜、在所述另一钝 化膜上的彩色滤光片以及在所述另一钝化膜上且覆盖彩色滤光片的绝缘层，其中使用包括 耐热聚合物、交联剂、黑色着色剂以及溶剂的组成物来图案化光阻挡层。
[0104] -般而言，例如显示设备等的装置包括光阻挡层以防止光泄漏现象，且本文中，通 过曝光与显影工艺来图案化光阻挡层。然而，图案化的方法很少实现均匀精细的图案且带 来低耐热性与耐化性。此外，可通过仅使用负型组成物但几乎不通过使用正型组成物来形 成光阻挡层。
[0105] 然而，根据一实施例的装置包括通过新颖图案化工艺由新颖组成物形成的光阻挡 层，其能够实现精细的图案且因此可使用负型与正型组成物两种且具有绝佳的耐热性与耐 化性。
[0106] 所述装置可为显示设备（例如液晶显示器）、发光二极管、电浆显示器或有机发光 二极管(OLED)，但不限于此。
[0107] 图2是示出现有装置(例如显示设备等）的结构的示意图，且图3是示出根据一实施 例的装置(例如显示设备等)的结构的示意图。
[0108] 如图2与图3所示，现有的装置200大多包括在基板210顶部(或在基板210顶部上的 钝化膜230)上的薄膜晶体管240、覆盖薄膜晶体管240的钝化膜250、在钝化膜250顶部上的 绝缘层270、在绝缘层270顶部上的光阻挡层220与彩色滤光片260以及在光阻挡层220与彩 色滤光片260顶部上的上基板280,但根据一实施例的装置100包括在基板100上的光阻挡层 120以及覆盖所述光阻挡层120的钝化膜130。因此，所述装置100可通过基板110(例如较低 玻璃侧)实现RGB光，且通过基板110 (例如较低玻璃侧)发射光，且因此最小化连接薄膜晶体 管140与PCB的空间，因此，获得具有缩小的框架(bezel)或窄框架的面板。此外，根据一实施 例的装置100包括覆盖薄膜晶体管140的钝化膜150、在钝化膜150顶部上的彩色滤光片160、 覆盖彩色滤光片160的绝缘层170以及在绝缘层170顶部上的上基板180。
[0109] 另一方面，根据一实施例的装置可还包括ΙΤ0(未示出）。
[0110] 以下，可详细说明根据一实施例的用于图案化装置中的光阻挡层的组成物中的各 成分。
[0111] 用于图案化光阻挡层的组成物可包括耐热聚合物，且所述耐热聚合物可包括聚苯 并恶唑前驱物、聚酰亚胺前驱物、酚醛清漆树脂、双酚A树脂、双酚F树脂、丙烯酸酯树脂、硅 氧烷类树脂或其组合。举例来说，耐热聚合物可以是聚苯并恶唑前驱物、聚酰亚胺前驱物或 其组合。
[0112] 聚苯并恶唑前驱物可包括由化学式23表示的结构单元，且聚酰亚胺前驱物可包括 由化学式24表示的结构单元。
[0113] [化学式 23]
[0114]
[0115] 在化学式23中，
[0116] X1是经取代或未经取代的C6至C30芳香族有机基团，且
[0117] Y1为经取代或未经取代的C6至C30芳香族有机基团、经取代或未经取代的二价至 六价的Cl至C30脂肪族有机基团或经取代或未经取代的二价至六价的C3至C30脂环族有机 基团。
[0118] [化学式M]
[0119]
[0120] 在化学式24中，
[0121] X2是经取代或未经取代的C6至C30芳香族有机基团、经取代或未经取代的二价至 六价Cl至C30脂肪族有机基团或经取代或未经取代的二价至六价C3至C30脂环族有机基团， 且
[0122] Y2为经取代或未经取代的C6至C30芳香族有机基团、经取代或未经取代的四价至 六价的Cl至C30脂肪族有机基团或经取代或未经取代的四价至六价的C3至C30脂环族有机 基团。
[0123] 在化学式23中，X1是芳香族有机基团，其可以是衍生自芳香族二胺的残基。
[0124] 芳香族二胺的实例可以是选自以下中的至少一种:3，3'-二氨基-4，V -二羟基联 苯、4，4/ -二氛基_3，3'-二羟基联苯、双(3_氛基_4_轻苯基)丙烷、双(4_氛基_3_轻苯基)丙 烧、双(3_氛基_4_轻苯基)讽、双(4_氛基_3_轻苯基)讽、2,2_双(3_氛基_4_轻苯基)_1，I，1， 3，3，3_六氣丙烷、2，2_双(4_氛基_3_轻苯基)_1，I，1，3，3，3_六氣丙烷、2，2_双(3_氛基_4_ 羟基 _5_二氣甲基苯基)六氣丙烷、2，2-双(3-氨基_4_羟基_6_二氣甲基苯基)六氣丙烷、2， 2_双(3_氛基_4_羟基_2_二氣甲基苯基)六氣丙烷、2，2_双(4_氛基_3_羟基_5_二氣甲基苯 基)六氣丙烷、2，2-双(4-氨基_3_羟基_6_二氣甲基苯基)六氣丙烷、2，2-双(4-氨基_3_轻 基 _2_二氣甲基苯基)六氣丙烷、2，2_双(3_氛基_4_羟基_5_五氣乙基苯基)六氣丙烷、2_(3_ 氨基-4-羟基_5_二氣甲基苯基)_2_( 3-氨基_4_羟基_5_五氣乙基苯基)六氣丙烷、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）六氟丙烷和2-(3-氨基-4-羟 基_6_二氣甲基苯基)_2_( 3-羟基_4_氨基_5_二氣甲基苯基)六氣丙烷，但不限于此。
[0125] X1的实例可以是由化学式25和化学式26表示的官能团，但不限于此。
[0126] [化学式四]
[0130] 在化学式25和化学式26中，
[0127]
[0128]
[0129]
[0131] A1是单键、0、⑶、CR47R48、S02或S，R 47和R48独立地为氢原子或经取代或未经取代的 Cl至C30烷基，具体地为Cl至C30氟烷基，
[0132] R5q至R52各自独立地为氢原子、经取代或未经取代的Cl至C30烷基、经取代或未经 取代的Cl至C30羧基、羟基或硫醇基，且
[0133] nlO是0至2的整数，且nil和nl2各自独立地为0至3的整数。
[0134] 在化学式23中，Y1可以是芳香族有机基团、二价至六价脂肪族有机基团或二价至 六价脂环族有机基团，其可以是二羧酸的残基或二羧酸衍生物的残基。具体地，Y 1可以是芳 香族有机基团或二价至六价脂环族有机基团。
[0135] 二羧酸衍生物的具体实例可以是4，4 ^ -氧二苯酰氯（4,4^-oxydibenzoylch lor i de )、二苯氧基二幾基二氯（diphenyloxydi carbonyl di chi or ide)、双 (苯基羰基氯）砜（bis( phenyl carbonyl chloride )sulfone)、双（苯基羰基氯）醚（bis (phenyl carbonyl chloride) ether)、双(苯基幾基氣)苯酉同(bis (phenyl carbonyl chloride) phenone)、邻苯二甲酰氯（phthaloyldichloride)、对苯二甲酰氯 (ter ephthaloy I dichloride)、间苯二甲酰氯（isophthaloy ldich loride)、二幾基二氯 (dicarbonyldichloride)、二苯氧基二駿酸酯二苯并三挫 (dipheny loxydicarboxy Iatedibenzotriazole)或其组合，但不限于此。
[0136] Y1的实例可以是由化学式27至化学式29表示的官能团，但不限于此。
[0137] [化学式 27]
[0138]
[0139]
[0140]
[0141]
[0142]
[0143] 在化学式27至化学式29中，
[0144] R53至R56独立地为氢原子或经取代或未经取代的Cl至C30烷基，
[0145] nl3和nl4各自独立地为0至4的整数，nl5和nl6各自独立地为0至3的整数，且
[0146] A2为单键、0、CO、CR47R48、CO、C0NH、S或SO 2，其中R47和R48独立地为氢原子或经取代 或未经取代的Cl至C30烷基，具体地为Cl至C30氟烷基。
[0147]在化学式24中，X2可以是芳香族有机基团、二价至六价脂肪族有机基团或二价至 六价脂环族有机基团。具体地，X2可以是芳香族有机基团或二价至六价脂环族有机基团。 [0148]具体地，X 2可以是衍生自芳香族二胺、脂环族二胺或娃二胺（silicon diamine)的 残基。本文中，芳香族二胺、脂环族二胺与硅二胺可单独或以二种或多种的混合物使用。 [0149]芳香族二胺的实例可为(但不限于）3,47-二氨基二苯基醚、4,47-二氨基二苯基 謎、3,4/ -二氛基二苯基甲焼、4,4/ -二氛基二苯基甲焼、4,4/ -二氛基二苯基讽、4,4/ -二氛 基二苯基硫醚、联苯胺、间苯二胺、对苯二胺、1，5-萘二胺、2，6_萘二胺、双[4-(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、包括其芳香环经烷基或卤素取代的化合物或其组合，但 不限于此。
[0150]脂环族二胺的实例可以是1，2_环己基二胺、1，3_环己基二胺或其组合，但不限于 此。
[0151] 硅二胺的实例可以为双(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 丙基二甲基娃烷基）苯（I，4_bis( γ -aminopropyldimethylsilyl )benzene)、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 焼（I，3-bis(aminopropyl)tetramethyldisiloxane)或其组合，但不限于此D
[0152] 在化学式24中，Y2是芳香族有机基团、四价至六价脂肪族有机基团或四价至六价 脂环族有机基团。具体地，Y 2可以是芳香族有机基团或四价至六价脂环族有机基团。
[0153] Y2可以是衍生自芳香族酸二酐(aromatic acid dianhydride)或脂环族酸二酐的 残基。本文中，可单独或以二种或多种的混合物使用芳香族酸二酐和脂环族酸二酐。
[0154] 芳香族酸二酐的实例可以是苯均四酸二酐(pyromelIitic dianhydride);二苯甲 酮四駿酸二酐（benzophenone tetracarboxylic dianhydride)，例如二苯甲酮_3,3'，4， 4/ -四駿酸二酐（benzophenone-3,3'，4,4/ -tetracarboxylic dianhydride);氧双邻苯二 甲酸酐（oxydiphthalic dianhydride)，例如4,47 -氧双邻苯二甲酸酐^斗7-oxydiphthalic dianhydride);二邻苯二甲酸二酐，例如3,37，4,47 -二邻苯二甲酸二酐（3， 37，4，47 - biphthalic dianhydride);(六氟异丙稀）二酞酸酐 ((hexaf luoroisopropylidene)diphthalic dianhydride)，例如4，4/ -(六氣异丙稀）二酿 酸酐（4,4' - (hexaf luoroisopropyledene)diphthalic dianhydride);萘-1，4,5，8_四駿酸 二酐（naphthalene-1，4,5,8_tetracarboxylic dianhydride) ;3,4,9,10-二萘嵌苯四駿酸 二酐（3，4,9，l〇-perylenetetracarboxylic dianhydride)等，但不限于此D
[0155] 脂环族酸二酐的实例可以是1，2,3,4-环丁烷四羧酸二酐（1，2,3,4_ cyclobutanetetracarboxylic dianhydride)、1，2，3，4_环戊焼四駿酸二酐、5_(2，5_二氧 代四氢咲喃基）_3_甲基-环己焼-1，2_二羧酸酐（5-(2,5_(1;!_〇1(^6以&117(11'〇：[ >11^1)-3-methyl-cyclohexane-1，2_dicarboxylic anhydride)、4_(2,5_二氧代四氢咲喃_3_基）-四 氢萘-1，2_二駿酸酐（4_(2，5-dioxotetrahydrofuran_3-yl )_tetral in_l，2-dicarboxyl ic anhydride)、二环辛稀_2,3,5,6_四駿酸二酐（bicycIooctene-2,3,5,6_tetracarboxylie dianhydride)、二环辛稀-I，2,4,5_ 四駿酸二酐（bicyclooctene-1，2,4,5_ tetracarboxylic dianhydride)等，但不限于此D
[0156] 耐热聚合物可具有3000g/mol到300000g/mol的重量平均分子量(Mw)，且具体地为 5000g/mol到30000g/mol的重量平均分子量。当重量平均分子量(Mw)在所述范围内时，在以 碱性水溶液显影期间在非曝光区中可获得足够的残膜率(film residue ratio)，且可有效 率地执行图案化。
[0157] 用于图案化光阻挡层的组成物包括交联剂，且所述交联剂可以是乙烯醚交联剂。 举例来说，交联剂可包括一个或多个由化学式1表示的官能团。
[0158] [化学式1]
[0159]
[0160] 举例来说，除了化学式1表示的官能团以外，交联剂可还包括选自由化学式2至化 学式4表示的官能团中的至少一种。
[0161] [化学式2]
[0162]
[0163]
[0164]
[0165]
[0166]
[0167] 在化学式3和化学式4中，
[0168] R2和R3独立地是氢原子或经取代或未经取代的Cl至ClO烷基。
[0169] 举例来说，交联剂可由化学式A至化学式M中的一个表示。
[0170] [化学式A]
[0171]
[0172]
[0173]
[0174]
[0175]
[0176][化学式D]
[0177]
[0178]
[0179]
[0180]
[0181]
[0182]
[0183]
[0184]
[0185]
[0186]
[0187]
[0188]
[0189]
[0190]
[0191
[0192
[0193
[0194
[0195
[0196] 基于100重量份的耐热聚合物，可包括5重量份至40重量份的量的交联剂。本文中， 交联剂可牢固膜且因此带来针对溶剂与显影溶液的抗性，且改善固化后的锥角（tapered angle)或耐热性。
[0197] 用于图案化光阻挡层的组成物包括黑色着色剂，且所述黑色着色剂可包括碳黑、 苯胺黑、二萘嵌苯黑、RGB黑、氧化钴、氧化钛或其组合。举例来说，黑色着色剂可以是碳黑。
[0198] 可以与其一起使用分散剂以分散黑色着色剂。具体地，黑色着色剂可以在表面上 用分散剂进行预处理或与其一起加入以制备组成物。
[0199] 分散剂可以是非离子型分散剂、阴离子型分散剂、阳离子型分散剂等。分散剂的具 体实例可以是聚亚烷基二醇及其酯、聚氧亚烷基、多元醇酯亚烷基氧化物加成产物、醇亚烷 基氧化物加成产物、磺酸酯、磺酸盐、羧酸酯、羧酸盐、烷基酰胺亚烷基氧化物加成产物、烷 基胺等，并且这些可以单独地或做为两种或更多种的混合物使用。
[0200] 具体地，黑色着色剂可用作包括分散剂以及后述溶剂的分散溶液，且所述分散溶 液可包括固体黑色着色剂、分散剂以及溶剂。
[0201] 基于100重量份的耐热聚合物，可包括10重量份至200重量份的量的黑色着色剂， 例如20重量份至150重量份的黑色着色剂。当黑色着色剂包括在所述范围内时，可获得绝佳 的着色效果和显影表现。
[0202] 用于图案化光阻挡层的组成物可以还包括碱产生剂。由于还包括所述碱产生剂， 因此可促进膜中的蚀刻剂的吸收，且由于所述蚀刻剂而可调整图案化的时间。
[0203] 举例来说，碱产生剂可由化学式5表示。
[0204] [化学式δ]
[0205]
[0206] 在以上化学式5中，
[0207] X 为-CH2-或-NH-，
[0208] W 为-〇-或-S-，
[0209] η为0或1的整数，
[0210] R1为氢原子或经取代或未经取代的Cl至ClO烷基，且
[0211] L1为单键或经取代或未经取代的Cl至ClO亚烷基。
[0212] 举例来说，碱产生剂可由化学式6至化学式9中的一个表示。
[0213][化学式6]
[0214]
[0215]
[0216]
[0217]
[0218]
[0219]
[0220]
[0221] 在化学式6至化学式9中，
[0222] X 为-CH2-或-NH-，
[0223] R1为氢原子或经取代或未经取代的Cl至ClO烷基，且
[0224] L1为单键或经取代或未经取代的Cl至ClO亚烷基。
[0225] 举例来说，碱产生剂可包括选自化学式10至化学式22中的至少一种，但不限于此。
[0226] [化学式10]
[0243]
[0244]
[0245]
[0246]
[0247]
[0248]
[0249]
[0250]
[0251]
[0252] 基于100重量份的耐热聚合物，可使用5重量份至40重量份、例如7重量份至30重量 份的量的碱产生剂。当在所述范围内包括碱产生剂时，图案可快速形成至底部而不会掀离 (lifting)〇
[0253] 用于图案化光阻挡层的组成物可包括能够轻易地溶解各成分(例如耐热聚合物、 交联剂、黑色着色剂、碱产生剂等)的溶剂。
[0254] 溶剂可为(但不限于)有机溶剂，且具体地为N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁内酯、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丁醚、丙二醇单甲醚、二 丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、甲基-1，3-丁二醇醋 酸酯、1，3-丁二醇-3-单甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯（ethy Ipyruvate )、3-甲氧基丙酸甲 酯（methyl-3-methoxy propionate)或其组合。
[0255] 可以依据例如旋涂、狭缝模涂布等的形成感旋光性树脂膜的工艺来适当地选择溶 剂。
[0256] 基于100重量份的耐热聚合物，可以150重量份至4000重量份、例如200重量份至 3000重量份的量来使用溶剂。当在所述范围内使用溶剂时，膜可具有足够的厚度，且还具有 绝佳溶解度及涂布特性。
[0257] 用于图案化光阻挡层的组成物可以还包括其它添加剂。
[0258] 举例来说，用于图案化光阻挡层的组成物可包括的添加剂为:丙二酸、3-氨基-1， 2-丙二醇、包含乙烯基或（甲基)丙烯酰氧基的交联剂、流平剂、氟类表面活性剂、硅酮类表 面活性剂、表面活性剂、自由基聚合起始剂，以便防止涂布期间的污渍或斑点来调整流平， 或防止由于非显影的图案残留物。取决于所要的特性，可控制添加剂的用量。
[0259] 此外，用于图案化光阻挡层的组成物可还包括环氧化合物做为添加剂，以改善紧 密接触力(close-contacting force)等。环氧化合物可包含环氧酸醛丙稀羧酸酯树脂、邻 甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、四甲基联苯环氧树脂、双酚A环氧树脂、脂环族环氧树 脂或其组合。
[0260]当还包括环氧化合物时，可还包括例如过氧化物起始剂或偶氮二类（azobis-based)起始剂的自由基聚合起始剂。
[0261]基于100重量份的用于图案化光阻挡层的组成物，可使用0.01重量份至5重量份的 量的环氧化合物。当在所述范围内使用环氧化合物时，可经济地改善储存能力、紧密接触力 及其它性质。
[0262]用于图案化光阻挡层的组成物可还包括潜伏热酸产生剂（thermal latent acid generator)。潜伏热酸产生剂的实例可以是芳基磺酸，例如对甲苯磺酸或苯磺酸;全氟烷基 磺酸，例如三氟甲磺酸或三氟丁磺酸;烷基磺酸，例如甲磺酸、乙磺酸或丁磺酸；或其组合， 但不限于此。
[0263] 根据另一实施例，图案化光阻挡层的方法包括:在基板上涂布包括耐热聚合物、交 联剂、黑色着色剂以及溶剂的组成物、在所述组成物上涂布光刻胶接着将其加热、曝光以及 显影所得物、在显影后蚀刻所得物、在蚀刻工艺后以剥除剂剥除所得物以及在剥除工艺后 加热所得物。
[0264] 不像图案化光阻挡层的现有方法，根据实施例的图案化光阻挡层的方法可通过曝 光与显影工艺后的蚀刻与剥除工艺实现精细图案。
[0265] 在剥除工艺后的加热工艺中，可在200°C至600°C、例如220°C至450°C下进行加热。 现有地，在形成光阻挡层后可在120°C至240°C范围的温度下进行后烤工艺，但根据实施例， 后烤工艺可将温度维持在250°C至600°C、例如300°C至450°C的范围中，且因此在形成光阻 挡层后，在TFT工艺期间的高温下可减少逸气且改善耐热性。
[0266] 在将光刻胶涂布于组成物上以后的加热工艺中，可在70°C至160°C下进行加热，例 如在80°C至150°C下。
[0267] 举例来说，光刻胶可以是酚醛清漆类（novolac-based)或萘酚醌二迭氮类 (naphthoquinone diazide-based)。举例来说，光刻胶可以是化学增幅型光刻胶。
[0268] 举例来说，蚀刻可以是湿式蚀刻。本文中，蚀刻期间使用的蚀刻液可以是酸性的。
[0269] 举例来说，剥除剂可包括丙二醇单甲基醚(PGME)、丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)、 乳酸乙酯（EL)、γ-丁内酯（GBL)、氢氧化四甲基铵（TMAH)、氢氧化钾（KOH)、二甲基亚砜 (DMSO)、丁基二甘醇(BDG)、单乙醇胺(MEA)、Ν-甲基吡咯啶酮(NMP)、羟基癸酸(HDA)、儿茶酚 或其组合。
[0270] 在显影后的蚀刻工艺以前，所述方法可还包括漂白工艺。或者，在蚀刻工艺后的剥 除工艺之前，所述方法可还包括漂白工艺。本文中，漂白工艺可促进光刻胶的溶解或造成下 部膜中的光敏材料进行反应。
[0271 ]耐热聚合物可以是聚苯并恶唑前驱物、聚酰亚胺前驱物、酚醛清漆树脂、双酚A树 月旨、双酚F树脂、丙烯酸酯树脂、硅氧烷类树脂或其组合。耐热聚合物与上述相同。
[0272] 交联剂可包括至少一个由化学式1表示的官能团。交联剂与上述相同。
[0273] 组成物可还包括碱产生剂。所述碱产生剂与上述相同。
[0274] 黑色着色剂可以是碳黑、苯胺黑、二萘嵌苯黑、RGB黑、氧化钴、氧化钛或其组合。黑 色着色剂与上述相同。
[0275] 基于100重量份的耐热聚合物，组成物可包括5重量份至40重量份的交联剂、10重 量份至200重量份的黑色着色剂、150重量份至4000重量份的溶剂。
[0276] 组成物可还包括选自以下的添加剂:丙二酸、3-氨基-1，2-丙二醇、流平剂、氟类表 面活性剂、硅酮类表面活性剂、自由基聚合起始剂或其组合。
[0277] 在下文中，将参照实例更详细地说明本发明。然而，这些实例不以任何意义被解释 为限制本发明的范围。
[0278](实例）
[0279](耐热聚合物的制备）
[0280]在装配有搅拌器、温度控制器、氮气注射器以及冷凝器的四颈烧瓶中，将12.4克2， 2_双(3-氨基-4-羟苯基)-1，I，1，3，3，3_六氟丙烷溶解于125克的N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP) 中，同时将氮气通过其中。
[0281] 当固体完全溶解时，向其中添加4.2克做为催化剂的吡啶，且将温度维持在(TC至5 °(：的通过将9.4克4, 氧基二苯甲酰氯溶解于100克NMP中获得的溶液以逐滴方式添加到 四颈烧瓶中持续30分钟。当完成添加时，在(TC至5°C下反应混合物1小时，且接着通过将温 度升高将混合物在室温（15 °C至25 °C)下反应1小时。
[0282] 接着，向其中加入I. 1克的5-降冰片烯_2,3_二羧酸酐（5-norbornene_2,3-dicarboxyl anhydride)，并在70°C下搅拌所得混合物24小时，完成反应。将反应混合物加 入水/甲醇=10/1 (体积比）的混合溶液中以产生沉淀物，并过滤沉淀物，用水洗涤，然后在 真空中在80 °C下干燥24小时以上或24小时，获得聚苯并恶唑前驱物。
[0283] 用于图案化光阻挡层的组成物的制备
[0284] 实例 1
[0285] 将10克聚苯并恶唑前驱物加入10克的γ-丁内酯(GBL)、140克的丙二醇单甲基醚 (PGME)与40克的乳酸乙酯(EL)的混合物且在其上溶解，将8克碳黑以及2.5克由化学式B表 示的交联剂加入其中且在其中溶解，且通过〇.45μπι氟树脂过滤器来过滤溶液，获得用于图 案化光阻挡层的组成物。
[0286] [化学式Β]
[0287]
[0288] 实例2
[0289] 根据与实例1相同的方法制备用于图案化光阻挡层的组成物，差别在于，使用2.5 克的由化学式1 〇表示的碱产生剂以及碳黑与实例1中的交联剂。
[0290] 「/Α? + ιη?
[0291]
[0292] 实例3
[0293] 根据与实例1相同的方法制备用于图案化光阻挡层的组成物，差别在于，使用2.5 克的由化学式21表示的碱产生剂以及碳黑与实例1中的交联剂。
[0294] 「化学式 21 ?
[0295]
[0296] 比较买例1
[0297] 根据与实例1相同的方法制备用于图案化光阻挡层的组成物，差别在于，不使用实 例1中的交联剂。
[0298](评估）
[0299] 评估1:耐化性
[0300] 通过使用做为旋转涂布机的K-旋转器（由细美事公司（SEMES Co.)制），将根据实 例1至实例3以及比较实例1的用于图案化光阻挡层的各组成物涂布在8时晶片上，且在140 °C的热板上加热3分钟以形成1.5μπι厚的光阻挡层。通过将光阻挡层浸渍在PGMEA中1分钟来 检查光阻挡层的厚度变化，且结果提供在以下表1中。
[0301 ]耐化性评估的参考 [0302]无厚度变化：〇 [0303] 厚度变化：X
[0304] [表1]
[0305]
[0306]如表1中所示，与根据比较实例1的用于图案化光阻挡层的组成物相比，根据实例I 至实例3的用于图案化光阻挡层的组成物具有绝佳的耐化性，且因此提供能够实现精细图 案的光阻挡层。
[0307](评估）
[0308]评估2:光阻挡层中的图案的形成以及锥角
[0309]通过使用做为旋转涂布机的K-旋转器（由细美事公司（SEMES Co.)制），将根据实 例1至实例3以及比较实例1的用于图案化光阻挡层的各组成物涂布在8时晶片上，且接着在 140°C的热板上加热3分钟以形成1.5μπι厚的光阻挡层。接着，以i-线PR(HKT-501)来涂布光 阻挡层，在l〇〇°C的热板上加热光阻挡层1分钟，形成Ι.Ομπι厚的光刻胶层。然后，以ilOC(由 尼康公司（Nikon Co.)制)通过分裂能量来实现5μπι的精细图案。经图案化的晶片在30°C下 暴露且浸泡于Al蚀刻剂300秒(伴随漂白；lOOOmL/cm 2)。藉此，通过进行TMAH搅炼处理200秒 来制成最终经图案化的光阻挡层。在350°C下固化经图案化的（玻璃)基板1小时，通过使用 S-4300(由日立有限公司(Hitachi，Ltd.)制)来测量其锥角，且将结果提供于表2中。
[0310][表 2]
[0313] 如表2中所示，与根据比较实例1的用于图案化光阻挡层的组成物相比，根据实例1 至实例3的用于图案化光阻挡层的组成物形成具有合适锥角的图案。
[0314] 虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当 理解到，本发明并不限于所揭示的实施例，而是相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神 和范畴内的各种修改和等同安排。因此，上述实施例应该理解为是示例性的，但不以任何方 式限制本发明。
【主权项】
1. 一种包括光阻挡层的装置，包括： 基板； 光阻挡层，在所述基板上； 纯化膜，覆盖在所述基板上的所述光阻挡层； 薄膜晶体管，在所述纯化膜上； 另一纯化膜，覆盖所述薄膜晶体管； 彩色滤光片，在所述另一纯化膜上；W及 绝缘层，在所述另一纯化膜上且覆盖所述彩色滤光片； 其中使用组成物来图案化所述光阻挡层，所述组成物包括耐热聚合物、交联剂、黑色着 色剂W及溶剂。2. 根据权利要求1所述的包括光阻挡层的装置，其中所述耐热聚合物为聚苯并恶挫前 驱物、聚酷亚胺前驱物、酪醒清漆树脂、双酪A树脂、双酪F树脂、丙締酸醋树脂、硅氧烷类树 脂或其组合。3. 根据权利要求1所述的包括光阻挡层的装置，其中所述交联剂包括至少一个由化学 式1表示的官能团：4. 根据权利要求3所述的包括光阻挡层的装置，其中所述交联剂还包括选自由化学式2 至化学式4表示的官能团中的至少一种：其中在化学式3和化学式4中， R2和R3独立地为氨原子或经取代或未经取代的C1至CIO烷基。5. 根据权利要求1所述的包括光阻挡层的装置，其中所述组成物还包括碱产生剂。6. 根据权利要求5所述的包括光阻挡层的装置，其中所述碱产生剂由化学式5表示：其中在化学式5中， X为-C出-或-NH-， w 为-ο-或-s-， η为ο或1的整数， Ri为氨原子或经取代或未经取代的C1至CIO烷基，且 Li为单键或经取代或未经取代的C1至CIO亚烷基。7. 根据权利要求5所述的包括光阻挡层的装置，其中所述碱产生剂由化学式6至化学式 9中的一个表示：其中在化学式6至化学式9中， X为-C出-或-NH-， Ri为氨原子或经取代或未经取代的C1至CIO烷基，且 Li为单键或经取代或未经取代的C1至CIO亚烷基。8. 根据权利要求5所述的包括光阻挡层的装置，其中所述碱产生剂包括选自化学式10 至化学式21中的至少一种：9. 根据权利要求1所述的包括光阻挡层的装置，其中所述黑色着色剂为碳黑、苯胺黑、 二糞嵌苯黑、RGB黑、氧化钻、氧化铁或其组合。10. 根据权利要求1所述的包括光阻挡层的装置，其中基于100重量份的所述耐热聚合 物，所述组成物包括： 5重量份至40重量份的所述交联剂； 10重量份至200重量份的所述黑色着色剂； 150重量份至4000重量份的所述溶剂。11. 根据权利要求5所述的包括光阻挡层的装置，其中基于100重量份的所述耐热聚合 物，W5重量份至40重量份的量包括所述碱产生剂。12. 根据权利要求1所述的包括光阻挡层的装置，其中所述组成物还包括选自W下的添 加剂:丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、流平剂、氣类表面活性剂、娃酬类表面活性剂、自由基聚 合起始剂或其组合。13. -种图案化光阻挡层的方法，包括： 在基板上涂布组成物，其中所述组成物包括耐热聚合物、交联剂、黑色着色剂W及溶 剂； 在所述组成物上涂布光刻胶，接着将其加热； 曝光及显影所得物； 在显影后进行蚀刻工艺； 在所述蚀刻工艺后W剥除剂进行剥除工艺；W及 在所述剥除工艺后，进行加热工艺。14. 根据权利要求13所述的图案化光阻挡层的方法，其中在所述剥除工艺后的所述加 热工艺中，在200°C至600°C下进行加热。15. 根据权利要求13所述的图案化光阻挡层的方法，其中在将所述光刻胶涂布于所述 组成物上W后的所述加热工艺中，在70°C至160°C下进行加热。16. 根据权利要求13所述的图案化光阻挡层的方法，其中所述剥除剂包括丙二醇单甲 基酸、丙二醇单甲酸醋酸醋、乳酸乙醋、丫-下内醋、氨氧化四甲基锭、氨氧化钟、二甲基亚 讽、下基二甘醇、单乙醇胺、N-甲基化咯晚酬、径基癸酸、儿茶酪或其组合。17. 根据权利要求13所述的图案化光阻挡层的方法，其中在显影后的所述蚀刻工艺之 前或在所述蚀刻工艺后的所述剥除工艺之前，所述图案化光阻挡层的方法还包括漂白工 乙。18. 根据权利要求13所述的图案化光阻挡层的方法，其中所述交联剂包括至少一个由 化学式1表示的官能团：19. 根据权利要求13所述的图案化光阻挡层的方法，其中所述组成物还包括碱产生剂。
【文档编号】C08L63/00GK105938208SQ201511029859
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】金尙洙, 姜眞熙, 金澯佑, 白好贞, 李范珍, 赵成徐
【申请人】三星Sdi株式会社