JP5269323B2 - 有機絶縁膜用樹脂組成物及びその製造方法、前記樹脂組成物を含む表示板 - Google Patents
有機絶縁膜用樹脂組成物及びその製造方法、前記樹脂組成物を含む表示板 Download PDFInfo
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Description
絶縁膜は有機または無機物質で構成でき、このうちの有機絶縁膜は無機絶縁膜より透過率を高めることができて、表示装置で視野角を広くして輝度を向上できる。
本発明が目的とする技術的課題は、前記の問題を解決するため有機絶縁膜の耐熱性を強化することである。
これにより、有機絶縁膜の耐熱性を強化して、後続工程で絶縁膜が損傷されることを防止できる。よって、有機絶縁膜の透過率及び接着性を強化して絶縁膜で昇華された気体の噴出によって発生する残像のような表示特性不良が防止できる。
発明8は、発明7において、前記重合開始剤は、2,2´−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2´−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビス(4-メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)及びジメチル2,2´−アゾビスイソブチルレートより選択された少なくとも1種を含むことができる。
発明12は、発明11において、前記溶液を加温する段階は、4乃至48時間の間、100乃至500rpmの速度で行うことができる。
発明13は、発明10において、前記溶液を加温する段階後に、重合禁止剤0.001乃至1重量%を添加して前記重合を完了する段階をさらに含むことができる。固形分の総含量に対して0.001乃至1重量%程度添加する場合変色性、熱安定性及び保管安定性側面から好ましい。
発明15は、発明9において、前記共重合体樹脂を製造する段階後に、前記共重合体樹脂を溶剤に溶解する段階をさらに含むことができる。
発明16は、発明15において、前記溶剤はプロピオネート、メタノール、プロピレングリコールモノエチルアセテート、プロピレングリコールモノエチルプロピオネート、ブチルアセテート、乳酸エチル、カルビトール及びプロピレングリコールメチルエチルエーテルより選択された少なくとも1種を含むことができる。
発明19は、発明18において、前記絶縁膜上に前記ドレイン電極と連結されている画素電極をさらに含むことができる。
本発明の実施形態1による樹脂組成物はアクリル系共重合体樹脂を含む。
アクリル系共重合体樹脂は、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物、スチレン系化合物、エポキシ系化合物、イソボルニル系化合物、及びジシクロペンタジエン系化合物を重合して得ることができる。
不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物は、固形分の総含量に対して5乃至35重量%に含まれている場合、共重合反応性及びアルカリ水溶液に対する溶解性側面から好ましい。
他の成分であるエポキシ系化合物には、グリシジル(メタ)アクリレート、α-n-プロピルグリシジル(メタ)アクリレート、α-n-ブチルグリシジル(メタ)アクリレート、β-エチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7-エポキシヘプチル(メタ)アクリレート、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル及びp-ビニルベンジルグリシジルエーテルなどが含まれて、この中で選択された1種または2種以上を混合して使用できる。
他の成分であるイソボルニル系化合物には、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチール(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート及び2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどが含まれて、この中で選択された1種または2種以上を混合して使用できる。
他の成分であるジシクロペンタジエン系化合物には、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、トリス-2-アクリロオキシエチルイソシアヌレート、ペンタメチルピぺリジル(メタ)クリレート及びエチレンオキシドビスフェノールA(メタ)クリレートより選択された少なくとも1種または2種以上を混合して使用することができる。
前述した不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物、スチレン系化合物、エポキシ系化合物、イソボルニル系化合物、及びジシクロペンタジエン系化合物は重合開始剤によって重合を開始する。
前述した不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物、スチレン系化合物、エポキシ系化合物、イソボルニル系化合物、ジシクロペンタジエン系化合物及び重合開始剤は溶媒に溶解された溶液状態で製造する。
前記溶液は、所定温度で溶液重合してアクリル系共重合体溶液を得ることができる。
溶液重合は、開始剤であるアゾ系化合物の10時間半減期温度より高い温度で実施する場合、高い収率を得ることができて、好ましくは40乃至80℃、さらに好ましくは45乃至70℃で行うことができる。この時、溶液重合は4乃至48時間の間、好ましくは100乃至500rpm、さらに好ましくは150乃至400rpmの反応速度で行うことができる。
前記条件で溶液重合時、アクリル系共重合体溶液の重合転換率は45乃至80重量%程度でありうる。
精製は、アクリル系共重合体溶液中に未反応単量体、重合開始剤及び有機溶媒などを高真空下で揮発させる方法、有機酸貨物係ラジカル開始剤と反応させる方法または多量の不溶性溶媒中に共重合体溶液を滴下して抽出する方法などで行うことができる。このうちの多量の不溶性溶媒中に共重合体溶液を滴下して抽出する方法が好ましく、これは共重合体溶液をヘキサン、ヘプタン、メタノール、水などのような不溶性溶媒に滴下して重合体を抽出する段階、ろ過分別する段階及び必要に応じて溶剤に溶解する段階に行うことができる。このような精製によってアクリル系共重合体溶液中に残留する未反応単量体及び重合開始剤などを除去して収率を高めることができる。
以下、本発明の理解のために実験例及び実施形態を提示するが、これは本発明を例示するだけで、本発明の範囲を限定することはない。
[実験例]
[実験例1]
反応器と冷却器を有する1L(リットル)の容器にメタクリル酸35重量%、スチレン5重量%、グリシジルメタクリレート30重量%、イソボルニルメタクリレート1重量%、ジシクロペンテニルオキシアクリル酸エチル29重量%及び前記固形分100重量部に対して400重量部のテトラヒドロフラン(溶媒)を含んだ溶液を投入した。前記溶液を容器で400rpmの速度で十分に混合した後、ここに開始剤に2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を前記固形分総含量対比15重量%を添加した。
次に、重合禁止ゼロホスファート500ppmを添加して重合を完了した。
次に、前記共重合体溶液にヘキサン5、000重量部を滴下して抽出して、ろ過分離した次に、ここにプロピオネート100重量部を入れて30℃まで加熱してアクリル系共重合体樹脂を製造した。
[実験例2]
実験例1の組成物でイソボルニルメタクリレート5重量%及びジシクロペンテニールオキシエチルアクリレート25重量%含有したことを除くと、実験例1と同様な方法でアクリル系共重合体樹脂を製造して絶縁膜を得た。
[実験例3]
実験例1の組成物でイソボルニルメタクリレート15重量%及びジシクロペンテニールオキシエチルアクリレート15重量%含有したことを除くと、実験例1と同様な方法でアクリル系共重合体樹脂を製造して絶縁膜を得た。
[実験例4]
実験例1の組成物でイソボルニルメタクリレート20重量%及びジシクロペンテニールオキシエチルアクリレート10重量%含有したことを除くと、実験例1と同様な方法でアクリル系共重合体樹脂を製造して絶縁膜を得た。
[実験例5]
実験例1の組成物でイソボルニルメタクリレート25重量%及びジシクロペンテニールオキシエチルアクリレート5重量%含有したことを除くと、実験例1と同様な方法でアクリル系共重合体樹脂を製造して絶縁膜を得た。
[実験例6]
実験例1の組成物でイソボルニルメタクリレート30重量%を含んでジシクロペンテニールオキシエチルアクリレートを除いたことを除くと、実験例1と同様な方法でアクリル系共重合体樹脂を製造して絶縁膜を得た。
まず、実験例1乃至6で形成された各々の最終膜をカッタで剥がして30mgずつ試料を得た。得られた試料を、熱重量分析装置(TGA)を使用して220℃で60分間等温条件で重量減量を測定した。この時発生した重量減量が0.5重量%未満である場合○、0.5乃至1.5重量%である場合△、1.5重量%を超える場合×で各々示した。
残像は次のような方法で試験する。まず、実験例1、3及び5によって製造された絶縁膜を含む試験用表示板を用意する。試験用表示板には複数の画素がマトリックス模様に配置されている。まず、試験用表示板にホワイトまたはブラックが出ない中間階調のデータ電圧を印加して画面の輝度を測定する。次に、複数の画素のうちの横及び縦に交互に配置された一部画素にはブラックを表示して、残り画素にはホワイトを表示した後、10時間程度おく。次に、最初に印加した中間階調のデータ電圧を印加して画面の輝度を測定して残像程度を確認した。
[実施形態]
以下、添付図を参照して本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現できて、ここで説明する実施形態に限定されない。
まず、図1乃至図3を参照して本発明の実施形態1による薄膜トランジスタ表示板の構造について簡単に説明する。
図1は本発明の実施形態1による薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図2及び図3は図1の薄膜トランジスタ表示板をII-II線及びIII-III線に沿って切断した断面図である。
ゲート線121は、ゲート信号を伝達して、図1中、主に横方向に延在している。各ゲート線121は図1中、下に突出した複数のゲート電極124と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部129を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路(図示せず)は、基板110上に付着される可撓性印刷回路膜(図示せず)上に装着されたり、基板110上に直接装着されたり、基板110に集積できる。ゲート駆動回路が基板110上に集積されている場合ゲート線121が延長されて直接連結される。
ゲート線121及び維持電極線131の側面は、基板110の上面に対し傾いて、その傾斜角は約30゜乃至約80゜であるのが好ましい。このように側面が傾斜しているとその上部の膜を平坦化し易く、また上部の配線の断線を防止することができる。
ゲート絶縁膜140上には、水素化非晶質シリコン(hydrogenated amorphous silicon、非晶質シリコンはa-Si)または多結晶シリコンなどで形成された複数の線状半導体151が形成されている。線状半導体151は図1中、主に縦方向に延びていて、ゲート電極124に向かって伸びた複数の突出部154を含む。線状半導体151は、ゲート線121及び維持電極線131付近で幅が広くなりこれらを幅広く覆っている。
抵抗性接触部材161、165及びゲート絶縁膜140上には、複数のデータ線171と複数のドレイン電極175が形成されている。
データ線171はデータ信号を伝達して、図1中、主に縦方向に伸びてゲート線121と交差する。各データ線171はまた、維持電極線131と交差しており、隣接した維持電極133a、133b間に形成される。各データ線171はゲート電極124に向かって伸びた複数のソース電極(source electrode)173と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い終端部179を含む。
一つのゲート電極124、一つのソース電極173及び一つのドレイン電極175は、半導体151の突出部154と共に一つの薄膜トランジスタ(TFT)をなし、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極173とドレイン電極175の間の突出部154に形成される。
データ線171及びドレイン電極175も、その側面が基板110の上面に対し30゜乃至80゜程度の傾斜角に傾いたのが好ましい。
データ線171、ドレイン電極175及び露出された半導体154部分上には保護膜180が形成されている。
保護膜180にはデータ線171の端部179とドレイン電極175を各々露出する複数の接触孔182、185が形成されており、保護膜180とゲート絶縁膜140にはゲート線121の端部129を露出する複数の接触孔181、維持電極133b、固定端付近の維持電極線131一部を露出する複数の接触孔183a、183bが形成されている。
画素電極191は接触孔185を通してドレイン電極175と物理的・電気的に連結されており、ドレイン電極175からデータ電圧を印加される。
画素電極191は、維持電極133a、133bをはじめとする維持電極線131と重畳する。画素電極191及びこれと電気的に連結されたドレイン電極175が維持電極線131と重なって構成する蓄電器を維持蓄電器として、維持蓄電器は液晶蓄電器の電圧維持能力を強化する。
連結橋83はゲート線121を横切って、ゲート線121を間に置いて反対側に位置する接触孔183a、183bを通じて維持電極線131の露出された部分と維持電極133b)自由端の露出された端部に連結されている。維持電極133a、133bをはじめとする維持電極線131は、連結橋83と共にゲート線121やデータ線171または薄膜トランジスタの欠陥を修理するのに用いられる。
図4、図7、図10及び図13は、本発明の実施形態1による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順に示した配置図であり、図5及び図6は、図4の薄膜トランジスタ表示板をV−V線及びVI−VI線に沿って切断した断面図であり、図8及び図9は図7の薄膜トランジスタ表示板をVIII−VIII線及びIX−IX線に沿って切断した断面図であり、図11及び図12は図10の薄膜トランジスタ表示板をXI−XI線及びXII−XII線に沿って切断した断面図であり、図14及び図15は図13の薄膜トランジスタ表示板をXIV−XIV線及びXV-XV線に沿って切断した断面図である。
次に、図7乃至図9に示したように、ゲート電極124及び端部129を含むゲート線121及び維持電極133a、133b上にゲート絶縁膜140、真性非晶質シリコン(a-Si)層及び不純物がドーピングされた非晶質シリコン(n+a-Si)層を化学気相蒸着(PECVD)で連続蒸着した後、乾式エッチングして半導体層154及び不純物がドーピングされた半導体層164を形成する。
次に、図13乃至図15に示したように、ソース電極173及びドレイン電極175で覆われずに露出された不純物半導体層164を除去して複数の突出部163を含む複数の線状抵抗性接触層161と複数の島型抵抗性接触層165を完成する一方、その下の真性半導体154部分を露出させる。この場合、露出された真性半導体154部分の表面を安定化させるために酸素プラズマを実施する。
最後に、図1乃至図3に示したように、保護膜180上にITOなどの透明導電層を形成して写真エッチングして画素電極191、接触補助部材81、82及び連結橋83を形成する。
121 ゲート線
124 ゲート電極
129 ゲート線の端部
140 ゲート絶縁膜
154 半導体層
163、165 抵抗性接触層
164 不純物半導体層
171 データ線
81、82 接触補助部材
173 ソース電極
175 ドレイン電極
179 データ線の端部
180 保護膜
181、182、185 接触孔
191 画素電極
Claims (8)
- 不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物5乃至35重量%、
スチレン系化合物5乃至40重量%、
エポキシ系化合物5乃至40重量%、
イソボルニルメタアクリレート0.1乃至1重量%、そして
ジシクロペンタジエン系化合物20乃至40重量%を重合して製造され、
前記エポキシ系化合物は、グリシジル(メタ)アクリレート、α-n-プロピルグリシジル(メタ)アクリレート、α-n-ブチルグリシジル(メタ)アクリレート、β-エチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7-エポキシヘプチル(メタ)アクリレート、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル及びp-ビニルベンジルグリシジルエーテルより選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする有機絶縁膜用樹脂組成物。 - 前記不飽和カルボン酸はアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸及びメサコン酸または桂皮酸より選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機絶縁膜用樹脂組成物。
- 前記スチレン系化合物はスチレン、α-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン及びビニルトルエン(vinyl toluene)より選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機絶縁膜用樹脂組成物。
- 前記ジシクロペンタジエン系化合物は、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、トリス−2−アクリロオキシエチルイソシアヌレート、ペンタメチルピペリジル(メタ)クリレート及びエチレンオキシドビスフェノールA(メタ)クリレートより選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機絶縁膜用樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物は総固形分に対して0.01乃至15重量%の重合開始剤をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機絶縁膜用樹脂組成物。
- 前記重合開始剤は、2,2´-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2´-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2´-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2´-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2´-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2´-アゾビス(4-シアノ吉草酸)及びジメチル2,2´-アゾビスイソブチルレートより選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項5に記載の有機絶縁膜用樹脂組成物。
- 不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物5乃至40重量%、スチレン系化合物5乃至40重量%、エポキシ系化合物5乃至40重量%、イソボルメタアクリレート0.1乃至1重量%、ジシクロペンタジエン系化合物20乃至40重量%、そして重合開始剤0.01乃至15重量%を重合して共重合体溶液を製造する段階、そして
前記共重合体溶液を精製して共重合体樹脂を製造する段階を含み、
前記エポキシ系化合物は、グリシジル(メタ)アクリレート、α-n-プロピルグリシジル(メタ)アクリレート、α-n-ブチルグリシジル(メタ)アクリレート、β-エチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7-エポキシヘプチル(メタ)アクリレート、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル及びp-ビニルベンジルグリシジルエーテルより選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする有機絶縁膜用樹脂組成物の製造方法。 - 前記共重合体溶液を製造する段階は
前記不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物、前記スチレン系化合物、前記エポキシ系化合物、前記イソボルニル系化合物、前記ジシクロペンタジエン系化合物及び前記重合開始剤を含有した溶液を製造する段階、そして
前記溶液を加温する段階を含むことを特徴とする請求項7に記載の有機絶縁膜用樹脂組成物の製造方法。
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