化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物及绝缘膜的制作方法

本发明属于光刻胶，涉及化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物及绝缘膜。

背景技术：

1、随着彩色液晶显示器向大面积化、高透射化、超薄化、轻量化、低价格化发展，大大促进了光刻胶研究开发和利用，特别是为了实现触摸屏显示器大面积化和高分辨率，其将微米级或纳米级所形成的电极图案用一种具有平坦化、高透射的绝缘材料使之相互绝缘。

2、绝缘膜应用在薄膜晶体管(tft-lcd)型液晶显示组件或有机发光二极管(oled)型显示组件中，通常包括层间绝缘膜或平坦化绝缘膜，这种绝缘膜是一种有机绝缘膜。有机绝缘膜通过光和电子束进行化学反应，使之在特定显影液中溶解速率发生变化，将细微的电极图案解析出来。

3、有机绝缘膜按照光化学反应机理，分为正型和负型。正型有机绝缘膜，通过曝光使之高分子极性变化，在特定显影液中溶解能够将图案解析出来。负型有机绝缘膜，通过曝光使之高分子不饱和键发生交联反应，使之在特定显影液中不溶解能够将图案解析出来。负型有机膜在现有生产工序中容易堵漏、分辨率低、在显影液中容易溶胀，产生异物，从而影响产品良率等缺点。与此不同，正型有机绝缘膜具有如下优点：在显影液中不易溶胀，分辨率高，附着性好，储存稳定性好，良率高。

4、然而，随着市场主流触摸屏面板大型化，由a-si向p-si技术趋势发展，对绝缘膜要求不断提高。目前所用的感光性化学增幅型绝缘膜树脂组成物无法实现满足其使用要求，主要表现在如下方面：仍然存在显影液渗透溶胀，容易产生浮渣；刻蚀过程残渣较多，不易清除；分辨率提高，绝缘膜附着性差，良率低；酸扩散无法控制，形成的边线粗糙度差；有小分子化合物析出，影响产品良率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物及绝缘膜。本发明制备的绝缘膜，添加了特定结构的粘合剂树脂，其含有的双硫醚、环氧、硅氧烷等结构可提高产品的透过率、附着力和硬度。

2、基于上述目的，一方面，本发明涉及一种化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，包含粘合剂树脂、添加剂、光产酸剂、溶剂、助剂，所述粘合剂树脂包含a-1树脂、a-2树脂、a-3树脂；

3、所述a-1树脂包含由下述式(1)表示的单体而进行聚合；

4、所述a-2树脂包含由下述式(2)表示的重复单元；

5、所述a-3树脂包含由下述式(3)表示的单体而进行聚合；

6、所述式(1)、式(2)、式(3)的具体化学结构式如下：

7、

8、所述式(1)中r选自乙烯基、乙烯丙基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、苯乙烯基，l为c1-c4直链烷基、c1-c4支链烷基、芳基、n杂烷基基团、s杂烷基基团，m为甲氧基硅烷、乙氧基硅烷、异丙氧基硅烷、丁基硅烷；

9、所述式(2)中r1、r2、r3选自h、c1-c4烷基，r4为乙烯基、异丙烯基、烯丙基、甲基丙烯酸酯基、乙基丙烯酸酯基；

10、所述式(3)中r1、r2选自h、c1-c4烷基，环a表示c3-c6环烷烃或o、s、n杂环。

11、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，所述粘合剂树脂还包括以下树脂：丙烯酸类、丙烯酸(烷基)酯类、丙烯酸环氧酯类、苯乙烯类。

12、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，聚合得到a-1树脂的式(1)化合物表示的单体包括a-1-1～a-1-24所示的化学结构：

13、

14、

15、上述单体聚合得到的a-1树脂的mw＝4000～30000，优选8000～12000，a-1树脂添加量为粘合剂树脂总量的0wt％～60wt％，优选10wt％～20wt％。

16、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，聚合得到a-2树脂的式(2)化合物表示的单体包括a-2-1～a-2-16所示的化学结构：

17、

18、

19、上述单体聚合得到的a-2树脂的mw＝4000～30000，优选8000～14000，a-2树脂添加量占粘合剂树脂总量0wt％～60wt％，优选30wt％～60wt％。

20、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，聚合得到a-3树脂的式(3)化合物表示的单体包括a-3-1～a-3-8所示的化学结构：

21、

22、

23、上述单体聚合得到的a-3树脂的mw＝4000～30000，优选8000～14000，a-3树脂添加量占粘合剂树脂总量0wt％～60wt％，优选10wt％～20wt％。

24、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，以质量百分比计，所述粘合剂树脂占树脂组合物的20wt％-60wt％。

25、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，所述添加剂为聚羟基苯乙烯衍生物，其化学结构式如b-1所示：

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27、添加剂的分子量小于3000时，显影性增强，所形成的图案分辨率高；添加剂的分子量大于3000时，显影能力变差，所形成的图案分辨率低。本发明采用的添加剂的分子量小于3000，优选地，添加剂的b-1结构中r1、r2、r3均为h，mw＝2560。

28、添加剂以粘合剂树脂100重量份作为对比，其添加量低于1重量份，图案解析度差，在高膜厚下，分辨率5.0μm，耐溶剂性欠佳；其添加量高于40重量份，碱溶性增强，图案解析度好，但膜留率较低，不易形成高膜厚图案，酸扩散无法控制。

29、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，以质量百分比计，所述添加剂占所述粘合剂树脂的1wt％-40wt％。

30、进一步地，本发明提供的化学增幅型正型感光性平坦化膜树脂组合物，光产酸剂为碘鎓盐、硫盐、磺酰亚胺盐、重氮盐、铵盐、三嗪化合物、吡啶盐，磺酸化合物，磺酸化合物例如烷基磺酸盐/酯和芳基磺酸盐/酯。

31、优选地，光产酸剂为三芳基硫盐、二芳基碘鎓盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、二叔丁基三氟甲磺酸盐中的至少一种。

32、本发明中组合物还包括增感剂，增感剂是促进光产酸剂分解而提高灵敏度的成分。例如蒽醌类、苄基缩酮、二苯甲酮、芳族a-氨基酮、衍生自芳族酮肟酯及咔唑型肟酯。

33、以粘合剂树脂为100重量份计，光产酸剂为3～8重量份，增感剂为1～2重量份。

34、溶剂为丙二醇甲醚，3-甲氧基丙酸甲酯/乙酯，3-已氧基丙酸甲酯/乙酯，丁基醋酸酯、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚。

35、以粘合剂树脂为100重量份计，溶剂为70～90重量份，更优选地为80～90重量份。

36、另一方面，本发明保护一种绝缘膜，采用上述树脂组合物制备得到，绝缘膜添加了特定结构的粘合剂树脂和具有季戊四醇环己二酸改性聚羟基苯乙烯低聚物，提高了绝缘膜附着力和硬度，改善了边线粗糙度。

37、本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：

38、(1)本发明制备的粘合剂树脂由a-1树脂、a-2树脂、a-3树脂聚合得到，a-1树脂中含有双硫醚、环氧、硅氧烷基团，可有效提高绝缘膜与基板的附着力、固化速度、硬度和透过率。a-2树脂中含有酚羟基或部分羧基被酸分解基团保护，在曝光时，光产酸剂分解产生少量酸，催化a-2树脂中部分被保护的羧基，使之脱保护，产生大量的酸，有效的溶解在显影液中。在高膜厚下所形成的图案分辨率高，无残渣产生。a-3树脂中环氧基的(甲基)丙烯酸树脂，能够进行热固化，从而能够提高膜的耐刻蚀性，解析得到得高分辨图案具有耐久性和热稳定性，降低小分子量的析出。

39、(2)本发明在绝缘膜组合物中加入添加剂为季戊四醇环己二酸酯改性的聚羟基苯乙烯低聚物，空间位阻较大，能够抑制小分子的析出，防止碱液溶胀、产生浮渣。同时季戊四醇结构，光学性能好，提高绝缘膜的附着力。羧基连接的环己烷基团能够提高显影性，而且与环氧树脂反应活性高，提高绝缘膜的耐热性和耐溶剂性，降低粘合剂树脂的杂环化合物的添加量，提高树脂的相容性。