本发明涉及一种光敏树脂组合物及其固化膜。更具体地,本发明涉及一种即使在低温固化条件下也具有优异反应性的光敏树脂组合物以及由其获得的固化膜。
背景技术:
1、在显示领域中,光敏树脂组合物用于形成各种可光固化图案,如光致抗蚀剂、绝缘膜、保护膜、黑矩阵和柱状间隔物。具体地,通过光刻工艺将光敏树脂组合物选择性地曝光和显影,以形成希望的光固化图案。为了提高该工艺中的产率并提高在以上工艺中所施加的目标的物理特性,需要具有高灵敏度的光敏树脂组合物。
2、用光敏树脂组合物形成图案是通过光刻法,即通过光反应引起的聚合物的极性变化和交联反应进行的。特别地,利用曝光后对溶剂如碱水溶液的溶解度的变化。
3、根据光敏化部分的溶解度,用光敏树脂组合物形成图案被分为正型和负型。在正型光致抗蚀剂中,曝光部分被显影剂溶解以形成图案。在负型光致抗蚀剂中,曝光部分未被显影剂溶解,而未曝光部分被溶解以形成图案。正型和负型在粘合剂树脂、交联剂等方面彼此不同。
4、近年来,随着柔性触摸屏的使用爆炸性地增长,用于触摸屏的各种柔性基板的开发正在进行中。由于用于该应用的材料也限于柔性聚合物材料,因此制造工艺也需要在较温和的条件下进行。
5、因此,对于光敏树脂组合物的固化条件,需要在低温下固化,而不是常规的在高温下固化。在低温下的固化工艺涉及光敏树脂组合物的反应性降低以及所形成的图案的耐久性差的问题。
6、[现有技术文献]
7、(专利文献1)韩国公开专利公布号2007-0079608
技术实现思路
1、技术问题
2、本发明的目的是提供一种即使在低温的固化条件下也具有优异反应性的光敏树脂组合物和一种用于液晶显示装置、有机el显示装置等中的固化膜。
3、具体地,本发明的目的是提供一种即使在约60℃至90℃的低温下也能够形成约20μm或更小的精细图案的光敏树脂组合物以及一种由其制备并具有优异的透明度和耐化学性的固化膜。
4、问题的解决方案
5、为了实现以上目的,本发明提供了一种可低温固化光敏树脂组合物,其包含(a)共聚物;(b)可光聚合化合物;(c)光聚合引发剂;(d)固化剂;和(e)溶剂,其中该固化剂包含由下式1表示的化合物:
6、[式1]
7、
8、在式1中,x是具有4至8个碳原子的取代或未取代的芳族或脂族环。
9、此外,本发明提供了一种由可低温固化光敏树脂组合物形成的固化膜。
10、本发明的有益效果
11、由于本发明的可低温固化光敏树脂组合物包含具有式1的酸二酐,因此在低温固化条件下反应性增强,从而即使在约60℃至90℃的低温下也可以形成约20μm或更小的精细图案,并且由其制备的固化膜具有优异的硬度、透明度、和耐化学性。
12、因此,根据本发明的可低温固化光敏树脂组合物可用于制备用于液晶显示装置、有机el显示装置等中的固化膜或有机绝缘膜。
13、实施本发明的最佳方式
14、在下文中,将更详细地描述本发明。
15、本发明不受限于下面描述的那些。相反,只要不改变本发明的主旨,可以将其修改为各种形式。
16、贯穿本说明书,除非另外明确说明,否则当零件被称为“包括”一种要素时,应当理解,可以包括其他要素,而不是排除其他要素。另外,除非另外明确说明,否则本文所用的与组分的量、反应条件等有关的所有数字和表述应理解为由术语“约”修饰。
17、如本文所用,术语“(甲基)丙烯酰基”是指“丙烯酰基”和/或“甲基丙烯酰基”,并且术语“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”和/或“甲基丙烯酸酯”。
18、如下所述的各组分的重均分子量是指通过凝胶渗透色谱法(gpc,洗脱液:四氢呋喃)参照聚苯乙烯标准品测量的重均分子量。典型地,它不附有单位,但是可以理解为具有克/摩尔或da的单位。
19、本发明的可低温固化光敏树脂组合物包含(a)共聚物;(b)可光聚合化合物;(c)光聚合引发剂;(d)固化剂;和(e)溶剂。
20、此外,本发明的可低温固化光敏树脂组合物可以进一步包含选自由以下项组成的组中的至少一种添加剂:环氧化合物、衍生自环氧树脂的化合物、交联剂、热酸产生剂、抗氧化剂、表面活性剂、表面流平剂、光酸产生剂、氧清除剂、uv阻断剂、粘附助剂和光稳定剂。
21、在下文中,将详细解释本发明的光敏树脂组合物的各组分。
22、(a)共聚物
23、根据本发明的光敏树脂组合物包含共聚物(a)。
24、共聚物是在显影步骤中实现可显影性的碱溶性树脂,并且还起到涂覆时用于形成膜的基底和用于形成最终图案的结构的作用。
25、共聚物(a)可以包含选自由以下项组成的组的至少一种:(a1)衍生自含有酸基团的不饱和单体的结构单元;(a2)衍生自含有环氧基的不饱和单体的结构单元;和(a3)不同于(a1)和(a2)的衍生自不饱和单体的结构单元。
26、(a1)衍生自含有酸基团的不饱和单体的结构单元
27、结构单元(a1)可以衍生自含有酸基团的不饱和单体。具体地,结构单元(a1)可以衍生自烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和羧酸酐、或其组合。
28、烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和羧酸酐或其组合是在分子中含有至少一个羧基的可聚合不饱和化合物。它可以是选自以下项中的至少一种:不饱和单羧酸,如(甲基)丙烯酸、巴豆酸、α-氯代丙烯酸和肉桂酸;不饱和二羧酸及其酸酐,如马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐和中康酸;具有三价或更高价的不饱和多羧酸及其酸酐;以及二价或更高价的多羧酸的单[(甲基)丙烯酰氧基烷基]酯,如单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]琥珀酸酯、单[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]邻苯二甲酸酯等。但它并不限于此。在它们之中特别是从可显影性的观点来看,它可以优选是(甲基)丙烯酸。
29、基于构成共聚物(a)的结构单元的总摩尔数,结构单元(a1)的含量可以是5摩尔%至50摩尔%、10摩尔%至40摩尔%、或15摩尔%至35摩尔%。在以上范围内,有可能实现膜的图案形成,同时维持有利的可显影性。
30、(a2)衍生自含有环氧基的不饱和化合物的结构单元
31、结构单元(a2)可以衍生自含有环氧基的不饱和化合物。
32、衍生自含有环氧基的不饱和化合物的结构单元(a2)可以包括脂环族环氧基、非脂环族环氧基或两者。
33、具体地,结构单元(a2)可以包含(a2-1)由下式a1表示的衍生自含有脂环族环氧基的不饱和单体的结构单元;以及(a2-2)由下式a2表示的衍生自含有非脂环族环氧基的不饱和单体的结构单元。
34、[式a1]
35、
36、[式a2]
37、
38、在式a1和a2中,ra各自独立地是氢或c1-4烷基,并且rb各自独立地是c1-6亚烷基。
39、具体地,在式a1和a2中,ra各自独立地是氢或甲基,并且rb各自独立地是c1-4亚烷基。
40、更具体地,含有脂环族环氧基的不饱和单体可以是丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯或甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯。此外,含有非脂环族环氧基的不饱和单体可以是丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油醚。
41、结构单元(a2)可以包含结构单元(a2-1)和(a2-2)中的一个或两个。
42、例如,结构单元(a2-1)与(a2-2)的摩尔比是50至99:50至1、50至90:50至10、50至85:50至15、50至80:50至20、或50至75:50至25。在以上范围内,可以进一步增强室温下随时间的稳定性、耐热性、耐化学性和图案形成。
43、基于共聚物(a)的结构单元的总摩尔数,结构单元(a2)的含量可以是5摩尔%至50摩尔%、10摩尔%至50摩尔%、10摩尔%至45摩尔%、10摩尔%至40摩尔%、10摩尔%至30摩尔%、10摩尔%至20摩尔%、15摩尔%至50摩尔%、15摩尔%至45摩尔%、15摩尔%至40摩尔%、15摩尔%至30摩尔%、或15摩尔%至20摩尔%。在以上范围内,可以进一步增强组合物的储存稳定性和膜保留率。
44、(a3)衍生自不同于(a1)和(a2)的不饱和化合物的结构单元
45、本发明中的结构单元(a3)可以衍生自不同于结构单元(a1)和(a2)的不饱和化合物。
46、具体地,结构单元(a3)可以是选自由以下项组成的组中的至少一种:具有芳族环的烯键式不饱和化合物,如(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、对壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、对壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、三乙基苯乙烯、丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、庚基苯乙烯、辛基苯乙烯、氟苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、碘苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、丙氧基苯乙烯、对羟基-α-甲基苯乙烯、乙酰基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯、乙烯基苯酚、邻乙烯基苄基甲醚、间乙烯基苄基甲醚和对乙烯基苄基甲醚;不饱和羧酸酯,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-氯丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、α-羟甲基丙烯酸甲酯、α-羟甲基丙烯酸乙酯、α-羟甲基丙烯酸丙酯、α-羟甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯、以及(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯;含有n-乙烯基的n-乙烯基叔胺,如n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基咔唑、以及n-乙烯基吗啉;不饱和醚,如乙烯基甲醚和乙烯基乙醚;以及不饱和酰亚胺,如n-苯基马来酰亚胺、n-(4-氯苯基)马来酰亚胺、n-(4-羟基苯基)马来酰亚胺和n-环己基马来酰亚胺。
47、基于共聚物(a)的结构单元的总摩尔数,结构单元(a3)的总含量可以是范围为5摩尔%至70摩尔%、5摩尔%至65摩尔%、10摩尔%至70摩尔%、10摩尔%至65摩尔%、10摩尔%至60摩尔%、20摩尔%至65摩尔%、20摩尔%至55摩尔%、30摩尔%至65摩尔%、30摩尔%至60摩尔%、30摩尔%至55摩尔%、40摩尔%至65摩尔%、40摩尔%至60摩尔%、40摩尔%至55摩尔%、或40摩尔%至50摩尔%。在以上范围内,可以控制共聚物(a)的反应性并且增加其溶解度,以便显著增强光敏树脂组合物的可涂覆性。
48、共聚物(a)可以通过以下方式来制备:将提供各个结构单元的化合物中的每种混配,并向其中添加分子量控制剂、聚合引发剂、溶剂等,然后向其中装入氮气并缓慢搅拌混合物以进行聚合。
49、分子量控制剂可以是硫醇化合物,如丁基硫醇、辛基硫醇、月桂基硫醇等,或α-甲基苯乙烯二聚体,但它不特别限于此。聚合引发剂可以是偶氮化合物,如2,2'-偶氮双异丁腈、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)和2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈);或过氧化苯甲酰;过氧化月桂酰;过氧化新戊酸叔丁酯;或1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷,但它不限于此。聚合引发剂可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。此外,溶剂可以是在丙烯酸共聚物的制备中通常使用的任何溶剂。它可以优选是3-甲氧基丙酸甲酯或丙二醇单甲醚乙酸酯(pgmea)。
50、可以通过在聚合反应期间保持反应时间更长同时维持反应条件更温和来减少未反应单体的残留含量。反应条件和反应时间不受特别限制。例如,可以将反应温度调节至低于常规温度的温度,例如,从室温至60℃或从室温至65℃。然后,维持反应时间直到进行充分反应。
51、共聚物(a)的重均分子量可以是4,000至20,000,具体地,5,000至15,000。在以上分子量范围内,图案轮廓可以是更有利的。
52、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),共聚物(a)的含量可以是10重量%至80重量%,具体地,10重量%至60重量%、10重量%至50重量%、20重量%至50重量%、10重量%至30重量%、或30重量%至60重量%。在以上含量范围内,在显影时的图案轮廓可以是有利的,并且可以增强如膜保留率和耐化学性的此类特性。
53、(b)可光聚合化合物
54、用于本发明的可光聚合化合物(单体)是在光聚合引发剂作用下可聚合的化合物。具体地,该可光聚合化合物可以是具有双键的单官能或多官能化合物。具体地,它可以是具有至少一个烯键式不饱和双键的单官能或多官能酯化合物。从耐化学性的观点来看,它可以是具有至少两个官能团的多官能化合物。
55、可聚合化合物可以是选自由以下项组成的组中的至少一种:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯和琥珀酸的单酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯和琥珀酸的单酯、己内酯改性的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯-二异氰酸六亚甲基酯(季戊四醇三丙烯酸酯和二异氰酸六亚甲基酯的反应产物)、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、双酚a环氧丙烯酸酯、和乙二醇单甲醚丙烯酸酯,但它不限于此。
56、此外,该化合物可以包括通过以下方式获得的多官能尿烷丙烯酸酯化合物:使具有直链亚烷基和具有两个或更多个异氰酸酯基的脂环族结构的化合物与分子中具有一个或多个羟基和三个、四个、或五个丙烯酰氧基和/或甲基丙烯酰氧基的化合物反应。
57、可商购的可光聚合化合物的实例可以包括单官能(甲基)丙烯酸酯,如由东亚合成株式会社(toagosei co.,ltd.)制造的aronix m-101、m-111和m-114,由日本化药株式会社(nippon kayaku co.,ltd.)制造的kayarad t4-110s和t4-120s,以及由大阪由岐化药工业株式会社(osaka yuki kagaku kogyo co.,ltd.)制造的v-158和v-2311;双官能(甲基)丙烯酸酯,如由东亚合成株式会社制造的aronix m-210、m-240和m-6200,和由日本化药株式会社制造的kayarad hdda、hx-220和r-604,以及由大阪由岐化药工业株式会社制造的v-260、v-312和v-335hp;以及三官能和更高官能的(甲基)丙烯酸酯,如由东亚合成株式会社制造的aronix m-309、m-400、m-403、m-405、m-450、m-7100、m-8030、m-8060和to-1382,由日本化药株式会社制造的kayarad tmpta、dpha、dpha-40h、dpca-20、dpca-30、dpca-60和dpc1-120,以及由大阪由岐化药工业株式会社制造的v-295、v-300、v-360、v-gpt、v-3pa、v-400和v-802。
58、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),可光聚合化合物(b)的含量可以是10重量%至80重量%,具体地,20重量%至80重量%、30重量%至70重量%、10重量%至60重量%、或10重量%至50重量%。在以上含量范围内,显影时的图案轮廓是有利的,图案的尺寸是可容易调节的,并且可以提高如膜保留率的特性。
59、(c)光聚合引发剂
60、光聚合引发剂用于引发可以通过可见光、紫外辐射、深紫外线辐射等固化的单体的聚合。
61、该光聚合引发剂可以选自由以下项组成的组:基于苯乙酮的化合物、基于联咪唑的化合物、基于三嗪的化合物、基于鎓盐的化合物、基于苯偶姻的化合物、基于二苯甲酮的化合物、基于多核醌的化合物、基于噻吨酮的化合物、基于重氮的化合物、基于酰亚胺磺酸酯的化合物、基于肟的化合物、基于咔唑的化合物、基于硼酸锍的化合物、基于酮的化合物、及其混合物。具体地,该光聚合引发剂可以是选自由以下项组成的组中的至少一种:基于肟的化合物、基于三嗪的化合物、或基于酮的化合物。更特别地,光聚合引发剂可以是基于肟的化合物和基于三嗪的化合物的组合,或基于肟的化合物、基于三嗪的化合物和基于酮的化合物的组合。
62、光聚合引发剂的特别实例可以包括2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧新戊酸叔丁酯、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、对二甲基氨基苯乙酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、苄基二甲基缩酮、二苯甲酮、苯偶姻丙基醚、二乙基噻吨酮、2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯基-s-三嗪、2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、3-甲基-5-氨基-((s-三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(邻乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯基硫基)苯基]-辛烷-1,2-二酮-2-(邻苯甲酰肟)、邻苯甲酰基-4'-(苯巯基)苯甲酰基-己基酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦酰基氧化物、六氟磷酸-三烷基苯基锍盐、2-巯基苯并咪唑、2,2'-苯并噻唑基二硫化物、(e)-2-(4-苯乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基苯基)-丁烷-1-酮、及其混合物,但不限于此。
63、作为参考,可商购的基于肟的光聚合引发剂的实例包括spi-03(三养公司(samyang))、oxe-01(巴斯夫公司(basf))、oxe-02(巴斯夫公司)、oxe-03(巴斯夫公司)、n-1919(日本旭电化工公司(adeka))、nci-930(日本旭电化工公司)和nci-831(日本旭电化工公司)。此外,可商购的基于三嗪的光聚合引发剂的实例包括三嗪-y(强力公司(tronly))和三嗪-y(医药合成公司(pharmasynthese))。
64、光聚合引发剂可以以基于100重量份的共聚物(a)(基于固体含量)10至30重量份、10至25重量份、10至20重量份、或10至18重量份的量使用。
65、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),光聚合引发剂(c)的含量可以是0.1至5重量%,具体地,0.1至3重量%。在以上含量范围内,可以实现高的敏感性和优异的显影性以及涂层膜特征。
66、(d)固化剂
67、根据本发明的光敏树脂组合物包含固化剂(d)。
68、在实施例中,固化剂(d)包含酸二酐,具体地,由下式1表示的化合物。
69、[式1]
70、
71、在式1中,x是具有4至8个碳原子的取代或未取代的芳族或脂族环。
72、如式1所示,x是两侧连接有酸酐环的四价环基团。x可以是,例如,单个环或在其主链中不含杂原子的碳环。x可以具体地是苯环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环或环辛烷环。
73、x可以具有一个或多个另外的取代基或没有单独的取代基。例如,x可以是未取代的或被选自由卤素、羟基、具有1至6个碳原子的烷基和具有1至6个碳原子的烷氧基组成的组中的一个或多个取代的环。
74、具有式1的化合物可以通过uv照射或热反应来提高光固化转化率,并且其可以通过经由热反应降低反应能量来提高环氧转化率。具体地,在具有式1的化合物与环氧树脂之间的反应中,环氧环在活性供氢基团如羟基的存在下开环,并且在进行交联反应的同时发生酯化。该反应增加了分子量,这可能增加机械特性,从而产生优异的耐化学性和耐水性。
75、由于本发明的光敏树脂组合物包含具有式1的化合物,因此其具有增强的交联能力,使得其可以在低温下或在短时间内固化,并且可以形成精细图案。因此,它可用于光敏材料。
76、作为具体实例,由式1表示的化合物可以包括选自由以下项组成的组中的至少一种:均苯四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、和1,2,3,4-环己烷四羧酸二酐。即,由式1表示的化合物可以包含选自由式1-a至1-d组成的组中的一种或多种。
77、[式1-a]
78、
79、[式1-b]
80、
81、[式1-c]
82、
83、[式1-d]
84、
85、基于本发明的光敏树脂组合物的固体重量,由式1表示的化合物(一种或多种具有式1-a至1-d的化合物)的含量可以是1重量%或更多、2重量%或更多、3重量%或更多、或5重量%或更多,并且可以是40重量%或更少、30重量%或更少、20重量%或更少、或10重量%或更少。作为实例,基于光敏树脂组合物的固体重量,由式1表示的化合物的含量可以是1重量%至30重量%,更具体地,1重量%至10重量%。在以上含量范围内,在显影时的图案轮廓可以是有利的,并且可以进一步增强如在低温下固化时的膜硬度和耐化学性的此类特性。
86、在另一个实施例中,固化剂(d)可以进一步包含硫醇化合物。
87、硫醇化合物可以通过uv照射或热反应来提高光固化转化率,并且其可以通过经由热反应降低反应能量来提高环氧转化率。硫醇化合物防止自由基被氧消灭。它还通过经由与可光聚合化合物(b)的交联作用提高交联度来使结构更致密,从而即使在低温下也提高固化度。
88、硫醇化合物可以是脂族硫醇化合物或芳族硫醇化合物,并且可以是在分子中具有两个或更多个巯基的化合物。
89、脂族硫醇化合物的实例可以包括甲烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇、1,2-丙烷二硫醇、1,3-丙烷二硫醇、1,4-丁烷二硫醇、1,5-戊烷二硫醇、1,6-己烷二硫醇、1,2-环己烷二硫醇、3,4-二甲氧基丁烷-1,2-二硫醇、2-甲基环己烷-2,3-二硫醇、1,2-二巯基丙基甲基醚、2,3-二巯基丙基甲基醚、双(2-巯基乙基)醚、四(巯基甲基)甲烷、双(巯基甲基)硫化物、双(巯基甲基)二硫化物、双(巯基乙基)硫化物、双(巯基乙基)二硫化物、双(巯基甲硫基)甲烷、双(2-巯基乙硫基)甲烷、1,2-双(2-巯基甲硫基)乙烷、1,2-双(2-巯基乙硫基)乙烷、1,3-双(巯基甲硫基)丙烷、1,3-双(2-巯基乙硫基)丙烷、1,2,3-三(巯基甲硫基)丙烷、1,2,3-三(2-巯基乙硫基)丙烷、1,2,3-三(3-巯基丙硫基)丙烷、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、5,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,8-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、1,1,3,3-四(巯基甲硫基)丙烷、4,6-双(巯基甲硫基)-1,3-二噻烷、2-(2,2-双(巯基甲硫基)乙基)-1,3-二硫杂乙烷、四(巯基甲硫基甲基)甲烷、四(2-巯基乙硫基甲基)甲烷、双(2,3-二巯基丙基)硫化物、2,5-双巯基甲基-1,4-二噻烷、乙二醇双(2-巯基乙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、二乙二醇双(2-巯基乙酸酯)、二乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、2,3-二巯基-1-丙醇(3-巯基丙酸酯)、3-巯基-1,2-丙烷二醇双(2-巯基乙酸酯)、3-巯基-1,2-丙烷二醇二(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、二(三羟甲基丙烷)四(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、二(三羟甲基丙烷)四(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、二季戊四醇六(2-巯基乙酸酯)、季戊四醇二(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸盐)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丁酸盐)、二季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、甘油二(2-巯基乙酸酯)、甘油三(2-巯基乙酸酯)、甘油二(3-巯基丙酸酯)、甘油三(3-巯基丙酸酯)、1,4-环己烷二醇双(2-巯基乙酸酯)、1,4-环己烷二醇双(3-巯基丙酸酯)、羟基甲基硫化物双(2-巯基乙酸酯)、羟基甲基硫化物双(3-巯基丙酸酯)、羟基乙基硫化物(2-巯基乙酸酯)、羟基乙基硫化物(3-巯基丙酸酯)、羟基甲基二硫化物(2-巯基乙酸酯)、羟基甲基二硫化物(3-巯基丙酸酯)、硫代乙醇酸双(2-巯基乙基酯)、硫代二丙酸双(2-巯基乙基酯)、n,n',n"-三(β-巯基丙基羰基氧基乙基)异氰尿酸酯、甘脲衍生物和二巯基丁二酸。
90、芳族硫醇化合物的实例可以包括1,2-二巯基苯、1,3-二巯基苯、1,4-二巯基苯、1,2-双(巯基甲基)苯、1,4-双(巯基甲基)苯、1,2-双(巯基乙基)苯、1,4-双(巯基乙基)苯、1,2,3-三巯基苯、1,2,4-三巯基苯、1,3,5-三巯基苯、1,2,3-三(巯基甲基)苯、1,2,4-三(巯基甲基)苯、1,3,5-三(巯基甲基)苯、1,2,3-三(巯基乙基)苯、1,3,5-三(巯基乙基)苯、1,2,4-三(巯基乙基)苯、2,5-甲苯二硫醇、3,4-甲苯二醇、1,4-萘二醇、1,5-萘二醇、2,6-萘二醇、2,7-萘二醇、1,2,3,4-四巯基苯、1,2,3,5-四巯基苯、1,2,4,5-四巯基苯、1,2,3,4-四(巯基甲基)苯、1,2,3,5-四(巯基甲基)苯、1,2,4,5-四(巯基甲基)苯、1,2,3,4-四(巯基乙基)苯、1,2,3,5-四(巯基乙基)苯、1,2,4,5-四(巯基乙基)苯、2,2'-二巯基联苯、和4,4'-二巯基联苯。
91、作为具体实例,硫醇化合物可以包括选自由以下项组成的组中的至少一种:季戊四醇四(3-巯基丁酸盐)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丁酸盐)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六丙烯酸酯连接的超支化丙烯酸酯、甘脲衍生物、和二巯基丁二酸。
92、基于本发明的光敏树脂组合物的固体重量,硫醇化合物的含量可以是3重量%或更多、5重量%或更多、10重量%或更多、或15重量%或更多,并且可以是50重量%或更少、40重量%或更少、30重量%或更少、或20重量%或更少。作为实例,基于光敏树脂组合物的固体重量,硫醇化合物的含量可以是10重量%至40重量%,更具体地,10重量%至30重量%。在以上含量范围内,在显影时的图案轮廓可以是有利的,并且可以进一步增强如在低温下固化时的耐化学性的此类特性。
93、作为具体实例,可低温固化光敏树脂组合物可以包含基于其固体重量1重量%至30重量%的由式1表示的化合物和5重量%至40重量%的硫醇化合物。
94、此外,由式1表示的化合物与硫醇化合物的重量比可以是2:1至1:20、2:1至1:10、1:1至1:10,1:1至1:4、或1:4至1:10。
95、作为实例,由式1表示的化合物与硫醇化合物的重量比可以是1:1至1:10。
96、作为实例,在式1中,x是具有6个碳原子的芳族环,并且由式1表示的化合物与硫醇化合物的重量比可以是1:1至1:4。作为另一个实例,在式1中,x是具有3至8个碳原子的脂族环,并且由式1表示的化合物与硫醇化合物的重量比可以是1:4至1:10。
97、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),固化剂(d)的含量可以是1重量%或更多、2重量%或更多、3重量%或更多、5重量%或更多、或10重量%或更多,并且可以是50重量%或更少、40重量%或更少、30重量%或更少、或20重量%或更少。作为实例,固化剂(d)以基于可低温固化光敏树脂组合物的固体重量2重量%至70重量%的量使用。
98、(e)溶剂
99、本发明的光敏树脂组合物可以优选地制备为液体组合物(其中以上组分与溶剂混合)。本领域中已知的任何溶剂(与光敏树脂组合物中的组分相容但不反应)可以用作制备光敏树脂组合物的溶剂。
100、溶剂的实例可以包括烷基吡咯烷酮,如1-甲基-2-吡咯烷酮;内酯,如γ丁内酯;乙二醇醚,如乙二醇单乙醚;乙二醇烷基醚乙酸酯,如乙基溶纤剂乙酸酯;酯,如2-羟基丙酸乙酯;乙二醇,如二乙二醇单甲醚和三乙二醇二甲醚;丙二醇烷基醚乙酸酯,如丙二醇单甲醚乙酸酯和丙二醇丙醚乙酸酯;和乙酸烷氧基烷基酯,如乙酸3-甲氧基丁酯。溶剂可以单独使用或以两种或更多种的组合使用。
101、作为具体实例,溶剂可以包括选自由丙二醇烷基醚乙酸酯、烷基吡咯烷酮、内酯、乙二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、酯、乙二醇和烷氧基烷基乙酸酯组成的组中的至少一种。
102、作为更具体的实例,溶剂可以包括选自由烷基吡咯烷酮、内酯、乙二醇醚和乙二醇组成的组中的至少一种。
103、优选地,本发明的组合物可以包含两种或更多种溶剂,以更好地溶解用作固化剂的酸二酐。
104、作为实例,溶剂包括第一溶剂和第二溶剂,第一溶剂包含丙二醇烷基醚乙酸酯,第二溶剂包含烷基吡咯烷酮,并且第一溶剂与第二溶剂的重量比可以是50:50至95:5。
105、从最终制备的光敏树脂组合物的可涂覆性和稳定性的观点看,溶剂(e)的量不是特别受限制,但是其可以是基于光敏树脂组合物的总重量10至90重量%、或20至85重量%。
106、在第一溶剂与第二溶剂的重量比以及溶剂的含量的范围内,有利于树脂组合物的涂覆,并且可以更加抑制在加工过程中可能发生的延迟裕度。
107、(f)环氧化合物
108、本发明的光敏树脂组合物可以包含环氧化合物。
109、环氧化合物可以增加树脂的内部密度,以便从而改善由其形成的固化膜的耐化学性。
110、环氧化合物可以是含有至少一个环氧基的不饱和单体,或者是其均-低聚物或杂-低聚物。含有至少一个环氧基的不饱和单体的实例可以包括(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、4-羟丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸4,5-环氧戊酯、(甲基)丙烯酸5,6-环氧己酯、(甲基)丙烯酸6,7-环氧庚酯、(甲基)丙烯酸2,3-环氧环戊酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己酯、丙烯酸α-乙基缩水甘油酯、丙烯酸α-正丙基缩水甘油酯、丙烯酸α-正丁基缩水甘油酯、n-(4-(2,3-环氧丙氧基)-3,5-二甲基苄基)丙烯酰胺、n-(4-(2,3-环氧丙氧基)-3,5-二甲基苯基丙基)丙烯酰胺、烯丙基缩水甘油醚、2-甲基烯丙基缩水甘油醚、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、或其混合物。优选地,可以使用(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
111、环氧化合物可以通过本领域已知的任何方法合成。
112、环氧化合物可以进一步包含另外的结构单元。具体实例可以包括任何衍生自以下项的结构单元:苯乙烯;具有烷基取代基的苯乙烯,如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、三乙基苯乙烯、丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、庚基苯乙烯和辛基苯乙烯;具有卤素的苯乙烯,如氟苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯和碘苯乙烯;具有烷氧基取代基的苯乙烯,如甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯和丙氧基苯乙烯;对羟基-α-甲基苯乙烯,乙酰基苯乙烯;具有芳族环的烯键式不饱和化合物,如二乙烯基苯、乙烯基苯酚、邻乙烯基苄基甲醚、间乙烯基苄基甲醚和对乙烯基苄基甲醚;不饱和羧酸酯,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-氯丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、α-羟甲基丙烯酸甲酯、α-羟甲基丙烯酸乙酯、α-羟甲基丙烯酸丙酯、α-羟甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、对壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、对壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯和(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙酯;具有n-乙烯基的叔胺,如n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基咔唑和n-乙烯基吗啉;不饱和醚,如乙烯基甲醚和乙烯基乙醚;不饱和酰亚胺,如n-苯基马来酰亚胺、n-(4-氯苯基)马来酰亚胺、n-(4-羟基苯基)马来酰亚胺和n-环己基马来酰亚胺。衍生自以上示例的化合物的结构单元可单独或以其两种或更多种的组合包含在环氧化合物中。
113、环氧化合物的重均分子量可以在100至30,000、优选1,000至15,000的范围内。如果环氧化合物的重均分子量为100或更大,则薄膜的硬度可以更优异。如果环氧化合物的重均分子量为30,000或更小,则薄膜的厚度变得均匀,具有更小的步差(step difference),这更适合于平面化。重均分子量通过凝胶渗透色谱法(gpc,洗脱液:四氢呋喃)使用聚苯乙烯标准品来测量。
114、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),环氧化合物的含量可以是10重量%至60重量%,具体地,10重量%至50重量%。在以上含量范围内,在显影时的图案轮廓可以是有利的,并且可以进一步增强如膜硬度和耐化学性的此类特性。
115、(g)衍生自环氧树脂的化合物
116、作为另一个实例,本发明的光敏树脂组合物可以包含衍生自环氧树脂的化合物。环氧树脂可以具有基于轴节、基于呫吨、基于酚醛清漆、基于联苯或基于双酚的骨架。
117、具体地,环氧树脂可以是具有如由下式2表示的轴节骨架结构的化合物。
118、[式2]
119、
120、在上式中,x各自独立地是l1各自独立地是c1-10亚烷基、c3-20亚环烷基、或c1-10亚烷基氧基;r1至r7各自独立地是h、c1-10烷基、c1-10烷氧基、c2-10烯基、或c6-14芳基;r8是h、甲基、乙基、ch3chcl-、ch3choh-、ch2=chch2-、或苯基;并且n是0至10的整数。
121、c1-10亚烷基的具体实例可以包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚仲丁基、亚叔丁基、亚戊基、亚异戊基、亚叔戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚异辛基、亚叔辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚异壬基、亚癸基、亚异癸基等。c3-20亚环烷基的具体实例可以包括亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环庚基、亚十氢萘基(decalinylene)、亚金刚烷基等。c1-10亚烷基氧基的具体实例可以包括亚甲基氧基、亚乙基氧基、亚丙基氧基、亚丁基氧基、亚仲丁基氧基、亚叔丁基氧基、亚戊基氧基、亚己基氧基、亚庚基氧基、亚辛基氧基、2-乙基-亚己基氧基等。c1-10烷基的具体实例可以包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、叔戊基、己基、庚基、辛基、异辛基、叔辛基、2-乙基己基、壬基、异壬基、癸基、异癸基等。c1-10烷氧基的具体实例可以包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基等。c2-10烯基的具体实例可以包括乙烯基、烯丙基、丁烯基、丙烯基等。c6-14芳基的具体实例可以包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等。
122、作为具体实例,具有基于轴节的骨架结构的环氧树脂可以通过以下合成路线来制备:
123、[反应方案1]
124、
125、在以上反应方案中,hal是卤素;并且x、r1、r2和l1与以上式2中所定义的相同。
126、衍生自具有轴节骨架结构的环氧树脂的化合物可以通过以下方式获得:使具有轴节骨架结构的环氧树脂与不饱和一元酸反应以产生环氧加合物并且然后使如此获得的环氧加合物与多元酸酐反应,或使如此获得的产物与单官能或多官能环氧化合物进一步反应。可以使用本领域已知的任何不饱和一元酸,如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、肉桂酸、山梨酸等。可以使用本领域已知的任何多元酸酐,如琥珀酸酐、马来酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、六氢邻苯二甲酸酐等。可以使用本领域已知的任何单官能或多官能环氧化合物,如甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基缩水甘油醚、乙基缩水甘油醚、丙基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、异丁基缩水甘油醚、双酚z缩水甘油醚等。
127、此外,可以通过以下合成路线来制备衍生自具有轴节骨架结构的环氧树脂的化合物:
128、[反应方案2]
129、
130、在以上反应方案中,r9各自独立地是h、c1-10烷基、c1-10烷氧基、c2-10烯基、或c6-14芳基;r10和r11各自独立地是饱和或不饱和的c6脂族或芳族环;n是1至10的整数;并且x、r1、r2和l1与式2中所定义的相同。
131、如上所述的衍生自环氧树脂的化合物可以改善固化材料对基板的粘附性、耐碱性、加工性、强度等。另外,一旦在显影时去除未固化的部分,就可以在图案中形成高分辨率的图像。
132、当通过凝胶渗透色谱法(参照聚苯乙烯)确定时,衍生自环氧树脂的化合物的重均分子量(mw)可以在1,000至30,000或3,000至7,000的范围内。在以上分子量范围内,可能有利于在固化膜的制备期间减少孔的分辨率变化并减轻底切。
133、衍生自环氧树脂的化合物的重均分子量(mw)可以是3,000至10,000或3,000至7,000。在以上分子量范围内,图案轮廓可以是更有利的。
134、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),衍生自环氧树脂的化合物的含量可以是5重量%至50重量%,具体地,5重量%至30重量%。在以上含量范围内,在显影时的图案轮廓可以是有利的,并且可以进一步增强如膜保留率、膜硬度和耐化学性的此类特性。
135、(h)光酸产生剂
136、本发明的可低温固化光敏树脂组合物可以进一步包含光酸产生剂(pag)。合适的光酸产生剂可以产生酸,这导致在曝光后烘烤(peb)期间存在于光致抗蚀剂组合物的聚合物上的酸不稳定基团裂解。合适的光酸产生剂化合物是离子或非离子的。合适的光酸产生剂可以包括,例如鎓盐,如三苯基锍三氟甲烷磺酸盐、(对叔丁氧基苯基)二苯基锍三氟甲烷磺酸盐、三(对叔丁氧基苯基)锍三氟甲烷磺酸盐、三苯基锍对甲苯磺酸盐;二叔丁基苯基碘鎓全氟丁烷磺酸盐和二叔丁基苯基碘鎓樟脑磺酸盐。
137、非离子磺酸盐和磺酰基化合物,如硝基苄基衍生物,如2-硝基苄基-对甲苯磺酸盐、2,6-二硝基苄基-对甲苯磺酸盐、和2,4-二硝基苄基-对甲苯磺酸盐;磺酸酯,如1,2,3-三(甲磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(三氟甲磺酰基氧基)苯、和1,2,3-三(对甲苯磺酰基氧基)苯;重氮甲烷衍生物,如双(苯磺酰基)重氮甲烷和双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷;乙二肟衍生物,如双-o-(对甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟和双-o-(正丁磺酰基)-α-二甲基乙二肟;n-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物,如n-羟基萘二甲酰亚胺三氟甲磺酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺甲烷磺酸酯和n-羟基琥珀酰亚胺三氟甲烷磺酸酯;以及含卤素的三嗪化合物,如2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪和2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪已知起光酸产生剂的作用。
138、作为具体实例,光酸产生剂可以包括选自由以下项组成的组中的至少一种:n-羟基萘二甲酰亚胺三氟甲磺酸盐、三苯基锍三氟甲烷磺酸盐、(对叔丁氧基苯基)二苯基锍三氟甲烷磺酸盐、三(对叔丁氧基苯基)锍三氟甲烷磺酸盐、三苯基锍对甲苯磺酸盐、二叔丁基苯基碘鎓全氟丁烷磺酸盐、二叔丁基苯基碘鎓樟脑磺酸盐、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基))-1,3,5-三嗪、2-硝基苄基-对甲苯磺酸盐、2,6-二硝基苄基-对甲苯磺酸盐、2,4-二硝基苄基-对甲苯磺酸盐、1,2,3-三(甲磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(三氟甲磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(对甲苯磺酰基氧基)苯、双(苯磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双-o-(对甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双-o-(正丁磺酰基)-α-二甲基乙二肟、n-羟基琥珀酰亚胺甲烷磺酸酯、n-羟基琥珀酰亚胺三氟甲烷磺酸酯、和2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪。
139、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),光酸产生剂(h)的含量可以是1至20重量%,具体地,1至10重量%。在以上含量范围内,可以通过深度固化获得具有更好耐化学性的涂覆膜。
140、(i)表面活性剂
141、本发明的光敏树脂组合物可以进一步包含表面活性剂以便增强可涂覆性并且以防止产生缺陷。
142、虽然表面活性剂的种类不受特别限制,但是可以使用例如基于氟的表面活性剂或基于硅酮的表面活性剂。
143、可商购的基于硅酮的表面活性剂可以包括来自道康宁东丽有机硅公司(dowcorning toray silicon)的dc3pa、dc7pa、sh11pa、sh21pa和sh8400,来自通用电气东芝有机硅公司(ge toshiba silicone)的tsf-4440、tsf-4300、tsf-4445、tsf-4446、tsf-4460和tsf-4452,来自毕克公司(byk)的byk-333、byk-307、byk-3560、byk uv-3535、byk-361n、byk-354和byk-399等。它们可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
144、可商购的基于氟的表面活性剂可以包括来自大日本油墨化学工业株式会社(dainippon ink kagaku kogyo co.)(dic)的megaface f-470、f-471、f-475、f-482、f-489和f-563以及来自千叶公司(chiba)的f-563。
145、从组合物的可涂覆性的观点看,在这些表面活性剂中优选的可以是来自毕克公司的byk-333和byk-307以及来自千叶公司的f-563。
146、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),表面活性剂的含量可以是0.01至5重量%,具体地,0.1至3重量%。在以上含量范围内,组合物的涂覆可以更顺利地进行。
147、(j)粘附助剂
148、此外,本发明的光敏树脂组合物可以进一步包含粘附助剂以增强与基板的粘附性。
149、粘附助剂可以具有选自以下项组成的组中的至少一个反应性基团:羧基、(甲基)丙烯酰基、异氰酸酯基、氨基、巯基、乙烯基和环氧基。
150、粘附助剂的种类不受特别限制。其可以是选自由以下项组成的组的至少一种:三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、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-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、n-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]苯胺、及其混合物。
151、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),粘附助剂的含量可以是0.01至5重量%,具体地,0.1至3重量%。在以上含量范围内,与下部基板的粘附性可以是更有利的。
152、光敏树脂组合物可以进一步包含热酸产生剂、交联剂、抗氧化剂、表面流平剂、氧清除剂、uv阻断剂、光稳定剂等作为其他添加剂。
153、例如,热酸发生剂是指在特定温度下产生酸的化合物。这样的化合物由产酸部分和封闭酸特性的封闭酸(blocked acid)构成。当热酸产生剂达到特定温度时,产酸部分可以与封闭酸分离以产生酸。热酸产生剂可以包含胺、季铵、金属、共价键等作为封闭酸,并且可以具体地包括胺或季铵。此外,产酸部分可以包括磺酸盐、磷酸盐、羧酸盐、锑酸盐等。
154、基于光敏树脂组合物的固体重量(不包含余量的溶剂),其他添加剂的含量可以是0.01至5重量%,具体地,0.1至3重量%。
155、组合物的特征和用途
156、本发明提供一种由可低温固化光敏树脂组合物形成的固化膜(绝缘膜)。
157、本发明的光敏树脂组合物可以在低温下固化。例如,光敏树脂组合物的固化温度可以是120℃或更低、100℃或更低,90℃或更低、或80℃或更低。作为实例,可低温固化光敏树脂组合物的固化温度可以是50℃至100℃。作为另一个实例,可低温固化光敏树脂组合物的固化温度可以是50℃至80℃。作为另一个实例,可低温固化光敏树脂组合物的固化温度可以是60℃至80℃。
158、固化膜可以通过这样的方法来制备,在该方法中,通过旋涂法将光敏树脂组合物涂覆到例如硅基板上,对其进行预烘烤以去除溶剂。然后通过具有希望图案的光掩膜将其曝光并且使用显影剂(例如氢氧化四甲铵(tmah)溶液)使其经受显影,以在涂层上形成图案。之后,如果需要,对图案化涂覆层进行后烘烤,以制备希望的固化膜。
159、具体地,在光敏树脂组合物的预烘烤期间的加热温度可以是50℃至100℃,具体地,60℃至80℃。此外,在光敏树脂组合物的预烘烤期间的加热时间可以是30秒至300秒,具体地,60秒至180秒,更具体地,90秒至150秒。
160、此外,在光敏树脂组合物的后烘烤期间的加热温度可以是60℃至120℃,具体地,70℃至120℃,更具体地,80℃至90℃。此外,在光敏树脂组合物的后烘烤期间的加热时间可以是10分钟至120分钟,具体地,20分钟至90分钟,更具体地,40分钟至60分钟。
161、可以在200nm至450nm的波段中基于365nm的波长以10mj/cm2至100mj/cm2的曝光剂量进行曝光。根据本发明的方法,从所述方法的观点来看,有可能容易地形成所希望的图案。
162、将光敏树脂组合物涂覆到基板上可以通过旋涂法、狭缝涂覆法、辊涂法、丝网印刷法、敷抹器法等以所希望的厚度(例如1μm至10μm,具体地,1μm至5μm)进行。此外,可以使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、氩气激光器等作为用于曝光(照射)的光源。如果需要,还可以使用x射线、电子射线等。
163、本发明的光敏树脂组合物即使在低温下也能形成精细图案,并且由其制备的固化膜具有优异的硬度、透明度和耐化学性。
164、基于2.0μm厚度的固化膜对于波长为400nm的光可以具有90%或更高、具体地95%或更高的透射率。
165、此外,当在500g的负载下以70mm/s的速度测量时,基于2.0μm厚度的固化膜可以具有hb或更高的铅笔硬度。
166、此外,基于2.0μm的初始厚度的固化膜在50℃的汽提剂中浸泡2分钟后,相对于初始厚度可以具有10%或更小的厚度变化。汽提剂可以是含有2-(2-氨基乙氧基)乙醇、n-甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二(丙二醇)甲醚作为主要组分的混合溶液。
167、因此,当使固化膜经受热处理或者将其浸入溶剂、酸、碱等中或使其与溶剂、酸、碱等接触时,该固化膜具有优异的透光率,无表面粗糙度。因此,固化膜可以有效地用作用于液晶显示器或有机el显示器的tft基板的平坦化膜;有机el显示器的分区;半导体装置的层间固化膜;光波导的芯或包覆材料,等等。
1.一种可低温固化光敏树脂组合物,其包含:
2.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述由式1表示的化合物包含选自由式1-a至1-d组成的组中的一种或多种:
3.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述固化剂(d)以基于所述可低温固化光敏树脂组合物的固体重量2重量%至70重量%的量使用。
4.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述固化剂(d)进一步包含硫醇化合物。
5.如权利要求4所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述硫醇化合物包括选自由以下项组成的组中的至少一种:季戊四醇四(3-巯基丁酸盐)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇三(3-巯基丁酸盐)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六丙烯酸酯连接的超支化丙烯酸酯、甘脲衍生物、和二巯基丁二酸。
6.如权利要求4所述的可低温固化光敏树脂组合物,基于所述可低温固化光敏树脂组合物的固体重量,所述可低温固化光敏树脂组合物包含1重量%至30重量%的所述由式1表示的化合物;和5重量%至40重量%的所述硫醇化合物。
7.如权利要求6所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述由式1表示的化合物与所述硫醇化合物的重量比是1:1至1:10。
8.如权利要求6所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,在式1中,x是具有6个碳原子的芳族环,并且所述由式1表示的化合物与所述硫醇化合物的重量比是1:1至1:4。
9.如权利要求6所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,在式1中,x是具有3至8个碳原子的脂族环,并且所述由式1表示的化合物与所述硫醇化合物的重量比是1:4至1:10。
10.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述共聚物(a)包含选自由以下项组成的组的至少一种:(a1)衍生自含有酸基团的不饱和单体的结构单元;(a2)衍生自含有环氧基的不饱和单体的结构单元;和(a3)不同于(a1)和(a2)的衍生自不饱和单体的结构单元。
11.如权利要求10所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述衍生自含有环氧基的不饱和化合物的结构单元(a2)包括脂环族环氧基、非脂环族环氧基或两者。
12.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述溶剂包括选自由烷基吡咯烷酮、内酯、乙二醇醚和乙二醇组成的组中的至少一种。
13.如权利要求12所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述溶剂包括第一溶剂和第二溶剂,所述第一溶剂包含丙二醇烷基醚乙酸酯,所述第二溶剂包含烷基吡咯烷酮,并且所述第一溶剂与所述第二溶剂的重量比是50:50至95:5。
14.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述可低温固化光敏树脂组合物进一步包含选自由以下项组成的组中的至少一种添加剂:环氧化合物、衍生自环氧树脂的化合物、交联剂、热酸产生剂、抗氧化剂、表面活性剂、表面流平剂、光酸产生剂、氧清除剂、uv阻断剂、粘附助剂和光稳定剂。
15.如权利要求14所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述可低温固化光敏树脂组合物进一步包含光酸产生剂(pag),并且
16.如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物,其中,所述可低温固化光敏树脂组合物的固化温度是50℃至100℃。
17.一种固化膜,其是由如权利要求1所述的可低温固化光敏树脂组合物制备的。