TW201632989A - 包括光阻擋層的裝置以及圖案化該光阻擋層的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一裝置包括：基板、在基板上的光阻擋層、覆蓋在基板上的光阻擋層的鈍化膜、在鈍化膜上的薄膜電晶體、覆蓋薄膜電晶體的另一鈍化膜、在另一鈍化膜上的彩色濾光片以及在所述另一鈍化膜上且覆蓋彩色濾光片的絕緣層，其中使用包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑的組成物來圖案化光阻擋層。亦提供圖案化光阻擋層的方法。

Description

包括光阻擋層的裝置以及圖案化該光阻擋層的方法
本申請案主張於2015年3月6日向韓國智慧財產局提申的第10-2015-0031650號韓國專利申請案以及於2015年9月10日向韓國智慧財產局提申的第10-2015-0128444號韓國專利申請案的優先權和益處，其全部內容以引用方式結合於本文。
本揭露是有關於一種包括光阻擋層的裝置以及圖案化所述光阻擋層的方法。
黑色光敏樹脂組成物是用於製作用於彩色濾光片、液晶顯示材料、有機發光元件（EL）、顯示面板材料等的顯示裝置的光阻擋層所必需的。例如，彩色濾光片（例如彩色液晶顯示器等）在彩色層（例如紅色、綠色、藍色等）中的邊界上需要光阻擋層來增強顯示對比度或發色團（chromophore）效果。此光阻擋層主要可以由黑色光敏樹脂組成物形成。做為黑色顏料，碳黑為最廣泛使用的，但亦可使用RGB混合的黑色、苝類化合物、氧化鈷、內醯胺類有機黑等。
另一方面，藉由曝光與顯影製程來圖案化例如顯示裝置的裝置內的光阻擋層，但存在問題為幾乎沒有均勻精細的圖案與良好且低的耐熱性。此外，此習知的光阻擋層是僅由負型黑色光敏樹脂組成物形成，且因此存在有應用於窄應用範圍的問題。
因此，已致力於發展新穎的圖案化光阻擋層的方法以實現精細的圖案，且已致力於發展包括所述光阻擋層的裝置。
一實施例提供包括能夠實現精細圖案的光阻擋層的裝置。
另一實施例提供圖案化光阻擋層的方法。
一實施例提供包括下述的裝置：基板、在基板上的光阻擋層、覆蓋在基板上的光阻擋層的鈍化膜、在鈍化膜上的薄膜電晶體、覆蓋薄膜電晶體的另一鈍化膜、在所述另一鈍化膜上的彩色濾光片以及在所述另一鈍化膜上且覆蓋彩色濾光片的絕緣層，其中使用包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑的組成物來圖案化光阻擋層。
耐熱聚合物可以是聚苯並噁唑前驅物（polybenzoxazole precursor）、聚醯亞胺前驅物（polyimide precursor）、酚醛清漆樹脂、雙酚A樹脂、雙酚F樹脂、丙烯酸酯樹脂、矽氧烷類（siloxane-based）樹脂或其組合。
交聯劑可包括至少一個由化學式1表示的官能團。 [化學式 1]
交聯劑可更包括選自由化學式2至化學式4表示的官能團中的至少一者。 [化學式 2][化學式 3][化學式 4]
在化學式3和化學式4中， R2 和R3 獨立地是氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基。
組成物可更包含鹼產生劑。
鹼產生劑可由化學式5表示。 [化學式 5]
在化學式5中， X是-CH2 -或-NH-， W是-O-或-S-， n是0或1的整數， R1 是氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基，且 L1 為單鍵或經取代或未經取代的C1至C10伸烷基。
鹼產生劑可由化學式6至化學式9中的一者表示。 [化學式 6][化學式 7][化學式 8][化學式 9]
在化學式6至化學式9中， X是-CH2 -或-NH-， R1 是氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基，且 L1 為單鍵或經取代或未經取代的C1至C10伸烷基。
鹼產生劑可包括選自化學式10至化學式22中的至少一者。 [化學式 10][化學式 11][化學式 12][化學式 13][化學式 14][化學式 15][化學式 16][化學式 17][化學式 18][化學式 19][化學式 20][化學式 21][化學式 22]
黑色著色劑可以是碳黑、苯胺黑（aniline black）、二萘嵌苯黑（perylene black）、RGB黑（RGB black）、氧化鈷、氧化鈦或其組合。
基於100重量份的耐熱聚合物，組成物可包括5重量份至40重量份的交聯劑、10重量份至20重量份的黑色著色劑、150重量份至4000重量份的溶劑。
基於100重量份的耐熱聚合物，可包括5重量份至40重量份的量的鹼產生劑。
組成物可更包括選自以下的添加劑：丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、流平劑、氟類表面活性劑、矽酮類表面活性劑、自由基聚合起始劑或其組合。
另一實施例提供圖案化光阻擋層的方法，其包括在基板上塗佈包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑的組成物、在所述組成物上塗佈光阻接著將其加熱、曝光以及顯影所得物、在顯影後蝕刻所得物、在蝕刻製程後以剝除劑剝除所得物以及在剝除製程後加熱所得物。
在剝除製程後的加熱製程中，可在200℃至600℃下進行加熱。
將光阻塗佈於組成物上以後的加熱製程中，可在70℃至160℃下進行加熱。
剝除劑可包括丙二醇單甲基醚（propylene glycol monomethyl ether；PGME）、丙二醇單甲醚醋酸酯（propylene glycol monomethyl ether acetate；PGMEA）、乳酸乙酯（ethyl lactate；EL）、γ-丁內酯（γ-butyrolactone；GBL）、氫氧化四甲基銨（tetramethyl ammonium hydroxide；TMAH）、氫氧化鉀（KOH）、二甲基亞碸（dimethylsulfoxide；DMSO）、丁基二甘醇（butyldiglycol；BDG）、單乙醇胺（monoethanolamine；MEA）、N-甲基吡咯啶酮（N-methylpyrrolidone；NMP）、羥基癸酸（hydroxy decanoic acid；HDA）、兒茶酚（catechol）或其組合。
蝕刻可以是濕式蝕刻。
在顯影後的蝕刻製程之前，所述方法可更包括漂白製程。
在蝕刻製程後的剝除製程之前，所述方法可更包括漂白製程。
耐熱聚合物可以是聚苯並噁唑前驅物、聚醯亞胺前驅物、酚醛清漆樹脂、雙酚A樹脂、雙酚F樹脂、丙烯酸酯樹脂、矽氧烷類樹脂或其組合。
交聯劑可包括至少一個由化學式1表示的官能團。
組成物可更包含鹼產生劑。
交聯劑以及鹼產生劑與上述相同。
黑色著色劑可以是碳黑、苯胺黑、苝黑、RGB黑、氧化鈷、氧化鈦或其組合。
基於100重量份的耐熱聚合物，組成物可包括5重量份至40重量份的交聯劑、10重量份至20重量份的黑色著色劑、150重量份至4000重量份的溶劑。
組成物可更包括選自以下的添加劑：丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、流平劑、氟類表面活性劑、矽酮類表面活性劑、自由基聚合起始劑或其組合。
本發明的其它實施例包括於以下實施方式中。
根據一實施例，裝置具有與例如習知顯示裝置的裝置的結構不同的結構，且包括藉由使用組成物形成的光阻擋層，其中所述組成物包括新穎的組成，且光阻擋層是藉由新穎的圖案化製程來圖案化，其實現均勻精細的圖案、展現耐熱性且還可應用於負型與正型組成物兩者。
下文中，將詳細描述本發明的實施例。然而，這些實施例是示例性的，而本揭露不限於此。
如在本文中使用的，當未另外提供具體定義時，術語“烷基”是指C1至C20烷基，術語“烯基”是指C2至C20烯基，術語“環烯基”是指C3至C20環烯基，術語“雜環烯基”是指C3至C20雜環烯基，術語“芳基”是指C6至C20芳基，術語“芳烷基”是指C6至C20芳烷基，術語“伸烷基”是指C1至C20伸烷基，術語“伸芳基”是指C6至C20伸芳基，術語“伸烷基芳基”是指C6至C20伸烷基芳基，術語“伸雜芳基”是指C3至C20伸雜芳基，以及術語“伸烷氧基”是指C1至C20伸烷氧基。
如在本文中所使用的，當未另外提供具體定義時，術語“經取代的”是指用選自下述的取代基取代，代替至少一個氫：鹵素原子（F、Cl、Br、I）、羥基、C1至C20烷氧基、硝基、氰基、胺基、亞胺基、疊氮基、脒基、肼基、亞肼基、羰基、胺甲醯基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸或其鹽、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C20芳基、C3至C20環烷基、C3至C20環烯基、C3至C20環炔基、C2至C20雜環烷基、C2至C20雜環烯基、C2至C20雜環炔基、C3至C20雜芳基或其組合。
如在本文中所使用的，當未另外提供具體定義時，術語“雜”是指在化學式中包含選自N、O、S和P的至少一個雜原子。
如在本文中所使用的，當未另外提供具體定義時，“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”兩者，而“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”。
如在本文中所使用的，當未另外提供具體定義時，術語“組合”是指混合或共聚。
如在本文中所使用的，當未另外提供具體定義時，“*”表示相同或不同原子或者化學式被連接的點。
根據一實施例的裝置包括：基板、在基板上的光阻擋層、覆蓋在基板上的光阻擋層的鈍化膜、在鈍化膜上的薄膜電晶體、覆蓋薄膜電晶體的另一鈍化膜、在所述另一鈍化膜上的彩色濾光片以及在所述另一鈍化膜上且覆蓋彩色濾光片的絕緣層，其中使用包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑的組成物來圖案化光阻擋層。
一般而言，例如顯示裝置等的裝置包括光阻擋層以防止光洩漏現象，且本文中，藉由曝光與顯影製程來圖案化光阻擋層。然而，圖案化的方法很少實現均勻精細的圖案且帶來低耐熱性與耐化性。此外，可藉由僅使用負型組成物但幾乎不藉由使用正型組成物來形成光阻擋層。
然而，根據一實施例的裝置包括通過新穎圖案化製程由新穎組成物形成的光阻擋層，其能夠實現精細的圖案且因此可使用負型與正型組成物兩者且具有絕佳的耐熱性與耐化性。
所述裝置可為顯示裝置（例如液晶顯示器）、發光二極體、電漿顯示器或有機發光二極體（OLED），但不限於此。
圖2是繪示習知裝置（例如顯示裝置等）的結構的示意圖，且圖3是繪示根據一實施例的裝置（例如顯示裝置等）的結構的示意圖。
如圖2與圖3所示，習知的裝置200大多包括在基板210頂部上的薄膜電晶體240（或在基板210頂部上的鈍化膜230）、覆蓋薄膜電晶體240的鈍化膜250、在鈍化膜250頂部上的絕緣層270、在絕緣層270頂部上的光阻擋層220與彩色濾光片260以及在光阻擋層220與彩色濾光片260頂部上的上基板280，但根據一實施例的裝置100包括在基板100上的光阻擋層120以及覆蓋所述光阻擋層120的鈍化膜130。因此，所述裝置100可通過基板110（例如較低玻璃側）實現RGB光，且通過基板110（例如較低玻璃側）發射光，且因此最小化連接薄膜電晶體140與PCB的空間，因此，獲得具有縮小的框架（bezel）或窄框架的面板。此外，根據一實施例的裝置100包括覆蓋薄膜電晶體140的鈍化膜150、在鈍化膜150頂部上的彩色濾光片160、覆蓋彩色濾光片160的絕緣層170以及在絕緣層170頂部上的上基板180。
另一方面，根據一實施例的裝置可更包括ITO（未繪示）。
以下，可詳細說明根據一實施例的用於圖案化裝置中的光阻擋層的組成物中的各成分。
用於圖案化光阻擋層的組成物可包括耐熱聚合物，且所述耐熱聚合物可包括聚苯並噁唑前驅物、聚醯亞胺前驅物、酚醛清漆樹脂、雙酚A樹脂、雙酚F樹脂、丙烯酸酯樹脂、矽氧烷類樹脂或其組合。舉例來說，耐熱聚合物可以是聚苯並噁唑前驅物、聚醯亞胺前驅物或其組合。
聚苯並噁唑前驅物可包括由化學式23表示的結構單元，且聚醯亞胺前驅物可包括由化學式24表示的結構單元。 [化學式 23]
在化學式23中， X1 是經取代或未經取代的C6至C30芳香族有機基團，且 Y1 為經取代或未經取代的C6至C30芳香族有機基團、經取代或未經取代的二價至六價的C1至C30脂肪族有機基團或經取代或未經取代的二價至六價的C3至C30脂環族有機基團。 [化學式 24]
在化學式24中， X2 是經取代或未經取代的C6至C30芳香族有機基團、經取代或未經取代的二價至六價C1至C30脂肪族有機基團或經取代或未經取代的二價至六價C3至C30脂環族有機基團，且 Y2 為經取代或未經取代的C6至C30芳香族有機基團、經取代或未經取代的四價至六價的C1至C30脂肪族有機基團或經取代或未經取代的四價至六價的C3至C30脂環族有機基團。
在化學式23中，X1 是芳香族有機基團，其可以是衍生自芳香族二胺的殘基。
芳香族二胺的實例可以是選自以下中的至少一者：3,3'-二氨基-4,4'-二羥基聯苯、4,4'-二氨基-3,3'-二羥基聯苯、雙(3-氨基-4-羥苯基)丙烷、雙(4-氨基-3-羥苯基)丙烷、雙(3-氨基-4-羥苯基)碸、雙(4-氨基-3-羥苯基)碸、2,2-雙(3-氨基-4-羥苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-雙(4-氨基-3-羥苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-雙(3-氨基-4-羥基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-氨基-4-羥基-6-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-氨基-4-羥基-2-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-氨基-3-羥基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-氨基-3-羥基-6-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-氨基-3-羥基-2-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-氨基-4-羥基-5-五氟乙基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羥基-5-三氟甲基苯基)-2-(3-氨基-4-羥基-5-五氟乙基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羥基-5-三氟甲基苯基)-2-(3-羥基-4-氨基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羥基-5-三氟甲基苯基)-2-(3-羥基-4-氨基-6-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羥基-5-三氟甲基苯基)-2-(3-羥基-4-氨基-2-三氟甲基苯基)六氟丙烷、2-(3-氨基-4-羥基-2-三氟甲基苯基)-2-(3-羥基-4-氨基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷和2-(3-氨基-4-羥基-6-三氟甲基苯基)-2-(3-羥基-4-氨基-5-三氟甲基苯基)六氟丙烷，但不限於此。
X1 的實例可以是由化學式25和化學式26表示的官能團，但不限於此。 [化學式 25][化學式 26]
在化學式25和化學式26中， A1 是單鍵、O、CO、CR47 R48 、SO2 或S，R47 和R48 獨立地為氫原子或經取代或未經取代的C1至C30烷基，具體地為C1至C30氟烷基， R50 至R52 各自獨立地為氫原子、經取代或未經取代的C1至C30烷基、經取代或未經取代的C1至C30羧基、羥基或硫醇基，且 n10是0至2的整數，且n11和n12各自獨立地為0至3的整數。
在化學式23中，Y1 可以是芳香族有機基團、二價至六價脂肪族有機基團或二價至六價脂環族有機基團，其可以是二羧酸的殘基或二羧酸衍生物的殘基。具體地，Y1 可以是芳香族有機基團或二價至六價脂環族有機基團。
二羧酸衍生物的具體實例可以是4,4'-氧二苯醯氯（4,4'-oxydibenzoylchloride）、二苯氧基二羰基二氯（diphenyloxydicarbonyldichloride）、雙（苯基羰基氯）碸（bis(phenylcarbonylchloride)sulfone）、雙（苯基羰基氯）醚（bis(phenylcarbonylchloride)ether）、雙（苯基羰基氯）苯酮（bis(phenylcarbonylchloride)phenone）、鄰苯二甲醯氯（phthaloyldichloride）、對苯二甲醯氯（terephthaloyldichloride）、間苯二甲醯氯（isophthaloyldichloride）、二羰基二氯（dicarbonyldichloride）、二苯氧基二羧酸酯二苯並***（diphenyloxydicarboxylatedibenzotriazole）或其組合，但不限於此。
Y1 的實例可以是由化學式27至化學式29表示的官能團，但不限於此。 [化學式 27][化學式 28][化學式 29]
在化學式27至化學式29中， R53 至R56 獨立地為氫原子或經取代或未經取代的C1至C30烷基， n13和n14各自獨立地為0至4的整數，n15和n16各自獨立地為0至3的整數，且 A2 為單鍵、O、CO、CR47 R48 、CO、CONH、S或SO2 ，其中R47 和R48 獨立地為氫原子或經取代或未經取代的C1至C30烷基，具體地為C1至C30氟烷基。
在化學式24中，X2 可以是芳香族有機基團、二價至六價脂肪族有機基團或二價至六價脂環族有機基團。具體地，X2 可以是芳香族有機基團或二價至六價脂環族有機基團。
具體地，X2 可以是衍生自芳香族二胺、脂環族二胺或矽二胺（silicon diamine）的殘基。本文中，芳香族二胺、脂環族二胺與矽二胺可單獨或以二種或多種的混合物使用。
芳香族二胺的實例可為（但不限於）3,4'-二氨基二苯基醚、4,4'-二氨基二苯基醚、3,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基碸、4,4'-二氨基二苯基硫醚、聯苯胺、間苯二胺、對苯二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]碸、雙(3-氨基苯氧基苯基)碸、雙(4-氨基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、包括其芳香環經烷基或鹵素取代的化合物或其組合，但不限於此。
脂環族二胺的實例可以是1,2-環己基二胺、1,3-環己基二胺或其組合，但不限於此。
矽二胺的實例可以為雙(4-氨基苯基)二甲基矽烷、雙(4-氨基苯基)四甲基矽氧烷、雙(對氨基苯基)四甲基二矽氧烷、雙(γ-氨基丙基)四甲基二矽氧烷、1,4-雙(γ-氨基丙基二甲基矽烷基)苯（1,4-bis(γ-aminopropyldimethylsilyl)benzene）、雙(4-氨基丁基)四甲基二矽氧烷、雙(γ-氨基丙基)四苯基二矽氧烷、1,3-雙(氨基丙基)四甲基二矽氧烷（1,3-bis(aminopropyl)tetramethyldisiloxane）或其組合，但不限於此。
在化學式24中，Y2 是芳香族有機基團、四價至六價脂肪族有機基團或四價至六價脂環族有機基團。具體地，Y2 可以是芳香族有機基團或四價至六價脂環族有機基團。
Y2 可以是衍生自芳香族酸二酐（aromatic acid dianhydride）或脂環族酸二酐的殘基。本文中，可單獨或以二種或多種的混合物使用芳香族酸二酐和脂環族酸二酐。
芳香族酸二酐的實例可以是苯均四酸二酐（pyromellitic dianhydride）；二苯甲酮四羧酸二酐（benzophenone tetracarboxylic dianhydride），例如二苯甲酮-3,3',4,4'-四羧酸二酐（benzophenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride）；氧雙鄰苯二甲酸酐（oxydiphthalic dianhydride），例如4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐（4,4'-oxydiphthalic dianhydride）；二鄰苯二甲酸二酐，例如3,3',4,4'-二鄰苯二甲酸二酐（3,3',4,4'-biphthalic dianhydride）；（六氟異丙烯）二酞酸酐（(hexafluoroisopropylidene)diphthalic dianhydride），例如4,4'-（六氟異丙烯）二酞酸酐（4,4'-(hexafluoroisopropyledene)diphthalic dianhydride）；萘-1,4,5,8-四羧酸二酐（naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride）；3,4,9,10-二萘嵌苯四羧酸二酐（3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride）等，但不限於此。
脂環族酸二酐的實例可以是1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐（1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride）、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃基)-3-甲基-環己烷-1,2-二羧酸酐（5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride）、4-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-四氫萘-1,2-二羧酸酐（4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-tetralin-1,2-dicarboxylic anhydride）、二環辛烯-2,3,5,6-四羧酸二酐（bicyclooctene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride）、二環辛烯-1,2,4,5-四羧酸二酐（bicyclooctene-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride）等，但不限於此。
耐熱聚合物可具有3000 g/mol到300000 g/mol的重量平均分子量（Mw），且具體地為5000 g/mol到30000 g/mol的重量平均分子量。當重量平均分子量（Mw）在所述範圍內時，在以鹼性水溶液顯影期間在非曝光區中可獲得足夠的殘膜率（film residue ratio），且可有效率地執行圖案化。
用於圖案化光阻擋層的組成物包括交聯劑，且所述交聯劑可以是乙烯醚交聯劑。舉例來說，交聯劑可包括一個或多個由化學式1表示的官能團。 [化學式 1]
舉例來說，除了化學式1表示的官能團以外，交聯劑可更包括選自由化學式2至化學式4表示的官能團中的至少一者。 [化學式 2][化學式 3][化學式 4]
在化學式3和化學式4中， R2 和R3 獨立地是氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基。
舉例來說，交聯劑可由化學式A至化學式M中的一者表示。 [化學式A][化學式B][化學式C][化學式D][化學式E][化學式F][化學式G][化學式H][化學式I][化學式J][化學式K][化學式L][化學式M]
基於100重量份的耐熱聚合物，可包括5重量份至40重量份的量的交聯劑。本文中，交聯劑可牢固膜且因此帶來針對溶劑與顯影溶液的抗性，且改善固化後的錐角（tapered angle）或耐熱性。
用於圖案化光阻擋層的組成物包括黑色著色劑，且所述黑色著色劑可包括碳黑、苯胺黑、二萘嵌苯黑、RGB黑、氧化鈷、氧化鈦或其組合。舉例來說，黑色著色劑可以是碳黑。
可以與其一起使用分散劑以分散黑色著色劑。具體地，黑色著色劑可以在表面上用分散劑進行預處理或與其一起加入以製備組成物。
分散劑可以是非離子型分散劑、陰離子型分散劑、陽離子型分散劑等。分散劑的具體實例可以是聚伸烷基二醇及其酯、聚氧伸烷基、多元醇酯伸烷基氧化物加成產物、醇伸烷基氧化物加成產物、磺酸酯、磺酸鹽、羧酸酯、羧酸鹽、烷基醯胺伸烷基氧化物加成產物、烷基胺等，並且這些可以單獨地或做為兩種或更多種的混合物使用。
具體地，黑色著色劑可用作包括分散劑以及後述溶劑的分散溶液，且所述分散溶液可包括固體黑色著色劑、分散劑以及溶劑。
基於100重量份的耐熱聚合物，可包括10重量份至20重量份的量的黑色著色劑，例如20重量份至150重量份的黑色著色劑。當黑色著色劑包括在所述範圍內時，可獲得絕佳的著色效果和顯影表現。
用於圖案化光阻擋層的組成物可以更包括鹼產生劑。由於更包括所述鹼產生劑，因此可促進膜中的蝕刻劑的吸收，且由於所述蝕刻劑而可調整圖案化的時間。
舉例來說，鹼產生劑可由化學式5表示。 [化學式 5]
在以上化學式5中， X為-CH2 -或-NH-， W為-O-或-S-， n為0或1的整數， R1 為氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基，且 L1 為單鍵或經取代或未經取代的C1至C10伸烷基。
舉例來說，鹼產生劑可由化學式6至化學式9中的一者表示。 [化學式 6][化學式 7][化學式 8][化學式 9]
在化學式6至化學式9中， X為-CH2 -或-NH-， R1 為氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基，且 L1 為單鍵或經取代或未經取代的C1至C10伸烷基。
舉例來說，鹼產生劑可包括選自化學式10至化學式22中的至少一者，但不限於此。 [化學式 10][化學式 11][化學式 12][化學式 13][化學式 14][化學式 15][化學式 16][化學式 17][化學式 18][化學式 19][化學式 20][化學式 21][化學式 22]
基於100重量份的耐熱聚合物，可使用5重量份至40重量份、例如7重量份至30重量份的量的鹼產生劑。當在所述範圍內包括鹼產生劑時，圖案可快速形成至底部而不會掀離（lifting）。
用於圖案化光阻擋層的組成物可包括能夠輕易地溶解各成分（例如耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑、鹼產生劑等）的溶劑。
溶劑可為（但不限於）有機溶劑，且具體地為N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、N,N-二甲基乙醯胺、二甲亞碸、二甘醇二甲醚、二甘醇二***、二甘醇二丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚醋酸酯、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-單甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯（ethylpyruvate）、3-甲氧基丙酸甲酯（methyl-3-methoxy propionate）或其組合。
可以依據例如旋塗、狹縫模塗佈等的形成感光性樹脂膜的製程來適當地選擇溶劑。
基於100重量份的耐熱聚合物，可以150重量份至4000重量份、例如200重量份至3000重量份的量來使用溶劑。當在所述範圍內使用溶劑時，膜可具有足夠的厚度，且還具有絕佳溶解度及塗佈特性。
用於圖案化光阻擋層的組成物可以更包括其它添加劑。
舉例來說，用於圖案化光阻擋層的組成物可包括的添加劑為：丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、包含乙烯基或(甲基)丙烯醯氧基的交聯劑、流平劑、氟類表面活性劑、矽酮類表面活性劑、表面活性劑、自由基聚合起始劑，以便防止塗佈期間的污漬或斑點來調整流平，或防止由於非顯影的圖案殘留物。取決於所要的特性，可控制添加劑的用量。
此外，用於圖案化光阻擋層的組成物可更包括環氧化合物做為添加劑，以改善緊密接觸力（close-contacting force）等。環氧化合物可包含環氧酚醛丙烯羧酸酯樹脂、鄰甲酚醛環氧樹脂、苯酚酚醛環氧樹脂、四甲基聯苯環氧樹脂、雙酚A環氧樹脂、脂環族環氧樹脂或其組合。
當更包括環氧化合物時，可更包括例如過氧化物起始劑或偶氮二類（azobis-based）起始劑的自由基聚合起始劑。
基於100重量份的用於圖案化光阻擋層的組成物，可使用0.01重量份至5重量份的量的環氧化合物。當在所述範圍內使用環氧化合物時，可經濟地改善儲存能力、緊密接觸力及其它性質。
用於圖案化光阻擋層的組成物可更包括潛伏熱酸產生劑（thermal latent acid generator）。潛伏熱酸產生劑的實例可以是芳基磺酸，例如對甲苯磺酸或苯磺酸；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；或其組合，但不限於此。
根據另一實施例，圖案化光阻擋層的方法包括：在基板上塗佈包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑的組成物、在所述組成物上塗佈光阻接著將其加熱、曝光以及顯影所得物、在顯影後蝕刻所得物、在蝕刻製程後以剝除劑剝除所得物以及在剝除製程後加熱所得物。
不像圖案化光阻擋層的習知方法，根據實施例的圖案化光阻擋層的方法可藉由曝光與顯影製程後的蝕刻與剝除製程實現精細圖案。
在剝除製程後的加熱製程中，可在200℃至600℃、例如220℃至450℃下進行加熱。習知地，在形成光阻擋層後可在120℃至240℃範圍的溫度下進行後烤製程，但根據實施例，後烤製程可將溫度維持在250℃至600℃、例如300℃至450℃的範圍中，且因此在形成光阻擋層後，在TFT製程期間的高溫下可減少逸氣且改善耐熱性。
在將光阻塗佈於組成物上以後的加熱製程中，可在70℃至160℃下進行加熱，例如在80℃至150℃下。
舉例來說，光阻可以是酚醛清漆類（novolac-based）或萘酚醌二疊氮類（naphthoquinone diazide-based）。舉例來說，光阻可以是化學增幅型光阻。
舉例來說，蝕刻可以是濕式蝕刻。本文中，蝕刻期間使用的蝕刻液可以是酸性的。
舉例來說，剝除劑可包括丙二醇單甲基醚（PGME）、丙二醇單甲醚醋酸酯（PGMEA）、乳酸乙酯（EL）、γ-丁內酯（GBL）、氫氧化四甲基銨（TMAH）、氫氧化鉀（KOH）、二甲基亞碸（DMSO）、丁基二甘醇（BDG）、單乙醇胺（MEA）、N-甲基吡咯啶酮（NMP）、羥基癸酸（HDA）、兒茶酚或其組合。
在顯影後的蝕刻製程以前，所述方法可更包括漂白製程。或者，在蝕刻製程後的剝除製程之前，所述方法可更包括漂白製程。本文中，漂白製程可促進光阻的溶解或造成下部膜中的光敏材料進行反應。
耐熱聚合物可以是聚苯並噁唑前驅物、聚醯亞胺前驅物、酚醛清漆樹脂、雙酚A樹脂、雙酚F樹脂、丙烯酸酯樹脂、矽氧烷類樹脂或其組合。耐熱聚合物與上述相同。
交聯劑可包括至少一個由化學式1表示的官能團。交聯劑與上述相同。
組成物可更包括鹼產生劑。所述鹼產生劑與上述相同。
黑色著色劑可以是碳黑、苯胺黑、二萘嵌苯黑、RGB黑、氧化鈷、氧化鈦或其組合。黑色著色劑與上述相同。
基於100重量份的耐熱聚合物，組成物可包括5重量份至40重量份的交聯劑、10重量份至20重量份的黑色著色劑、150重量份至4000重量份的溶劑。
組成物可更包括選自以下的添加劑：丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、流平劑、氟類表面活性劑、矽氧烷類樹脂、自由基聚合起始劑或其組合。
在下文中，將參照實例更詳細地說明本發明。然而，這些實例不以任何意義被解釋為限制本發明的範圍。（實例） （耐熱聚合物的製備）
在裝配有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器的四頸燒瓶中，將12.4克2,2-雙(3-氨基-4-羥苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷溶解於125克的N-甲基-2-吡咯啶酮（NMP）中，同時將氮氣通過其中。
當固體完全溶解時，向其中添加4.2克做為催化劑的吡啶，且將溫度維持在0℃至5℃的藉由將9.4克4,4'-氧基二苯甲醯氯溶解於100克NMP中獲得的溶液以逐滴方式添加到四頸燒瓶中持續30分鐘。當完成添加時，在0℃至5℃下反應混合物1小時，且接著藉由將溫度升高將混合物在室溫（15°C至25°C）下反應1小時。
接著，向其中加入1.1克的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐（5-norbornene-2,3-dicarboxyl anhydride），並在70℃下攪拌所得混合物24小時，完成反應。將反應混合物加入水/甲醇=10/1（體積比）的混合溶液中以產生沉澱物，並過濾沉澱物，用水洗滌，然後在真空中在80°C下乾燥24小時以上或24小時，獲得聚苯並噁唑前驅物。用於圖案化光阻擋層的組成物的製備 實例 1
將10克聚苯並噁唑前驅物加入10克的γ-丁內酯（GBL）、140克的丙二醇單甲基醚（PGME）與40克的乳酸乙酯（EL）的混合物且在其上溶解，將8克碳黑以及2.5克由化學式B表示的交聯劑加入其中且在其中溶解，且藉由0.45 μm氟樹脂過濾器來過濾溶液，獲得用於圖案化光阻擋層的組成物。 [化學式B] 實例 2
根據與實例1相同的方法製備用於圖案化光阻擋層的組成物，差別在於，使用2.5克的由化學式10表示的鹼產生劑以及碳黑與實例1中的交聯劑。 [化學式 10] 實例 3
根據與實例1相同的方法製備用於圖案化光阻擋層的組成物，差別在於，使用2.5克的由化學式21表示的鹼產生劑以及碳黑與實例1中的交聯劑。 [化學式 21] 比較實例 1
根據與實例1相同的方法製備用於圖案化光阻擋層的組成物，差別在於，不使用實例1中的交聯劑。（評估） 評估 1 ：耐化性
藉由使用做為旋轉塗佈機的K-旋轉器（由細美事公司（SEMES Co.）製），將根據實例1至實例3以及比較實例1的用於圖案化光阻擋層的各組成物塗佈在8吋晶圓上，且在140°C的熱板上加熱3分鐘以形成1.5 μm厚的光阻擋層。藉由將光阻擋層浸漬在PGMEA中1分鐘來檢查光阻擋層的厚度變化，且結果提供在以下表1中。
耐化性評估的參考 無厚度變化：○ 厚度變化：× [表1]
如表1中所示，與根據比較實例1的用於圖案化光阻擋層的組成物相比，根據實例1至實例3的用於圖案化光阻擋層的組成物具有絕佳的耐化性，且因此提供能夠實現精細圖案的光阻擋層。（評估） 評估 2 ： 光阻擋層中的圖案的形成以及錐角
藉由使用做為旋轉塗佈機的K-旋轉器（由細美事公司（SEMES Co.）製），將根據實例1至實例3以及比較實例1的用於圖案化光阻擋層的各組成物塗佈在8吋晶圓上，且接著在160°C的熱板上加熱3分鐘以形成1.5 μm厚的光阻擋層。接著，以i-線PR（HKT-501）來塗佈光阻擋層，在100°C的熱板上加熱光阻擋層1分鐘，形成1.0 μm厚的光阻層。然後，以i10C（由尼康公司（Nikon Co.）製）藉由***能量來實現5 μm的精細圖案。經圖案化的晶圓在30°C下暴露且浸泡於Al蝕刻劑300秒（伴隨漂白；1000 mL/cm2 ）。在350°C下固化經圖案化的（玻璃）基板1小時，藉由使用S-4300（由日立有限公司（Hitachi, Ltd.）製）來測量其錐角，且將結果提供於表2中。 [表2]
如表2中所示，與根據比較實例1的用於圖案化光阻擋層的組成物相比，根據實例1至實例3的用於圖案化光阻擋層的組成物形成具有合適錐角的圖案。
雖然已經結合目前被認為是實用的示例性實施例對本發明進行了描述，但是應當理解到，本發明並不限於所揭露的實施例，而是相反，旨在涵蓋包括在所附申請專利範圍的精神和範疇內的各種修改和等同安排。因此，上述實施例應該理解為是示例性的，但不以任何方式限制本發明。
100、200‧‧‧裝置
110、180、210、280‧‧‧基板
120、220‧‧‧光阻擋層
130、150、230、250‧‧‧鈍化膜
140、240‧‧‧薄膜電晶體
160、260‧‧‧彩色濾光片
170、270‧‧‧絕緣層
圖1是繪示根據本發明一實施例的圖案化光阻擋層的方法的流程圖。 圖2是繪示習知顯示裝置結構的示意圖。 圖3是繪示根據本發明一實施例的裝置結構的示意圖。

Claims (19)

  1. 一種包括光阻擋層的裝置，包括： 基板； 光阻擋層，在所述基板上； 鈍化膜，覆蓋在所述基板上的所述光阻擋層； 薄膜電晶體，在所述鈍化膜上； 另一鈍化膜，覆蓋所述薄膜電晶體； 彩色濾光片，在所述另一鈍化膜上；以及 絕緣層，在所述另一鈍化膜上且覆蓋所述彩色濾光片； 其中使用組成物來圖案化所述光阻擋層，所述組成物包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述耐熱聚合物為聚苯並噁唑前驅物、聚醯亞胺前驅物、酚醛清漆樹脂、雙酚A樹脂、雙酚F樹脂、丙烯酸酯樹脂、矽氧烷類樹脂或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述交聯劑包括至少一個由化學式1表示的官能團： [化學式 1]。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述交聯劑更包括選自由化學式2至化學式4表示的官能團中的至少一者： [化學式 2][化學式 3][化學式 4]其中在化學式3和化學式4中， R2 和R3 獨立地為氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述組成物更包括鹼產生劑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述鹼產生劑由化學式5表示： [化學式 5]其中在化學式5中， X為-CH2 -或-NH-， W為-O-或-S-， n為0或1的整數， R1 為氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基，且 L1 為單鍵或經取代或未經取代的C1至C10伸烷基。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述鹼產生劑由化學式6至化學式9中的一者表示： [化學式 6][化學式 7][化學式 8][化學式 9]其中在化學式6至化學式9中， X為-CH2 -或-NH-， R1 為氫原子或經取代或未經取代的C1至C10烷基，且 L1 為單鍵或經取代或未經取代的C1至C10伸烷基。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述鹼產生劑包括選自化學式10至化學式22中的至少一者： [化學式 10][化學式 11][化學式 12][化學式 13][化學式 14][化學式 15][化學式 16][化學式 17][化學式 18][化學式 19][化學式 20][化學式 21][化學式 22]。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述黑色著色劑為碳黑、苯胺黑、二萘嵌苯黑、RGB黑、氧化鈷、氧化鈦或其組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的包括光阻擋層的裝置，其中基於100重量份的所述耐熱聚合物，所述組成物包括： 5重量份至40重量份的所述交聯劑； 10重量份至20重量份的所述黑色著色劑； 150重量份至4000重量份的所述溶劑。
  11. 如申請專利範圍第5項所述的包括光阻擋層的裝置，其中基於100重量份的所述耐熱聚合物，以5重量份至40重量份的量包括所述鹼產生劑。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的包括光阻擋層的裝置，其中所述組成物更包括選自以下的添加劑：丙二酸、3-氨基-1,2-丙二醇、流平劑、氟類表面活性劑、矽氧烷類樹脂、自由基聚合起始劑或其組合。
  13. 一種圖案化光阻擋層的方法，包括： 在基板上塗佈組成物，其中所述組成物包括耐熱聚合物、交聯劑、黑色著色劑以及溶劑； 在所述組成物上塗佈光阻，接著將其加熱； 曝光及顯影所得物； 在顯影後進行蝕刻製程； 在所述蝕刻製程後以剝除劑進行剝除製程；以及 在所述剝除製程後，進行加熱製程。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的圖案化光阻擋層的方法，其中在所述剝除製程後的所述加熱製程中，在200℃至600℃下進行加熱。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的圖案化光阻擋層的方法，其中在將所述光阻塗佈於所述組成物上以後的所述加熱製程中，在70℃至160℃下進行加熱。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的圖案化光阻擋層的方法，其中所述剝除劑包括丙二醇單甲基醚（PGME）、丙二醇單甲醚醋酸酯（PGMEA）、乳酸乙酯（EL）、γ-丁內酯（GBL）、氫氧化四甲基銨（TMAH）、氫氧化鉀（KOH）、二甲基亞碸（DMSO）、丁基二甘醇（BDG）、單乙醇胺（MEA）、N-甲基吡咯啶酮（NMP）、羥基癸酸（HDA）、兒茶酚或其組合。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的圖案化光阻擋層的方法，其中在顯影後的所述蝕刻製程之前或在所述蝕刻製程後的所述剝除製程之前，所述圖案化光阻擋層的方法更包括漂白製程。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的圖案化光阻擋層的方法，其中所述交聯劑包括至少一個由化學式1表示的官能團： [化學式 1]。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的圖案化光阻擋層的方法，其中所述組成物更包括鹼產生劑。
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