聚倍半硅氧烷共聚物及其制造方法、聚倍半硅氧烷共聚物薄膜和有机发光二极管显示装置 【技术领域】
本发明涉及一种聚倍半硅氧烷共聚物、一种该共聚物的制造方法、一种使用该共聚物的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜和一种使用该共聚物的有机发光二极管(OLED)显示装置，更具体地讲，本发明涉及这样一种聚倍半硅氧烷共聚物、一种该共聚物的制造方法、一种使用该共聚物的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜和一种使用该共聚物的OLED显示装置，所述聚倍半硅氧烷共聚物具有良好的机械强度和平坦化性能，并能够制造允许通过直接照射光而不使用光致抗蚀剂执行正型图案化的薄膜。
背景技术
通常，已经将由丙烯酸材料形成的平坦化层设置在薄膜晶体管(TFT)的源电极和漏电极上，以在制造OLED显示装置的过程中保护源电极和漏电极。然而，因为由丙烯酸材料形成的平坦化层的硬度差，所以它不能完全保护电极。因此，将另外的无机硅氮化物层沉积在电极和由丙烯酸材料形成的平坦化层之间，这使得工艺更加复杂和昂贵。
为了应对上述问题，已经尝试取代有机丙烯酸层使用具有良好强度和温度特性的由硅形成的有机-无机复合层(例如，玻璃上硅(SOG))。然而，根据相关技术的SOG不允许通过直接的光来执行光图案化工艺。因此，为了利用光刻工艺来形成图案，涂覆另外的光致抗蚀剂(PR)，然后使其经过曝光和显影，以形成PR图案，并使用PR图案作为掩模对SOG进行干蚀刻或湿蚀刻，由此形成图案。
然而，如上所述使用PR形成图案的方法是通过包括PR涂覆工艺、曝光工艺、显影工艺、剥离工艺等的复杂工艺而实现的，这使得工艺复杂，并降低了生产率。
【发明内容】
本发明提供了这样一种聚倍半硅氧烷共聚物、一种该共聚物的制造方法、一种使用该共聚物的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜和一种使用该共聚物的OLED显示装置，所述聚倍半硅氧烷共聚物具有良好的机械强度和平坦化性能，并能够制造允许通过直接照射光而不使用光致抗蚀剂实现正型图案化的薄膜。
根据本发明的一个实施例，一种聚倍半硅氧烷共聚物通过以下物质的共聚来生成：一种单体，其选自由用化学式1表示的烷氧苯基三烷氧基硅烷、用化学式2表示的烷氧苯基烷基三烷氧基硅烷、用化学式3表示的烷氧羰基苯基三烷氧基硅烷和用化学式4表示的烷氧羰基苯基烷基三烷氧基硅烷组成的组；用化学式5表示的在其两端具有反应位的α，ω-双三烷氧基甲硅烷基化合物单体。
化学式1
R和R1中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式2
R、R2和R3中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式3
R和R4中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式4
R、R5和R6中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式5
Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中的每个是从由羟基基团、取代的或未取代的C1至C30烷基基团及取代的或未取代的C1至C30烷氧基基团组成的组中选择的一个，A1是取代的或未取代的C1至C30亚烷基基团。
根据本发明的另一实施例，一种制造聚倍半硅氧烷共聚物的方法包括以下步骤：在混合有有机溶剂和水的溶剂中，利用酸催化剂或碱催化剂使一种单体与用化学式5表示的在其两端具有反应位的α，ω-双三烷氧基甲硅烷基化合物单体共聚，所述一种单体选自于由用化学式1表示的烷氧苯基三烷氧基硅烷、用化学式2表示的烷氧苯基烷基三烷氧基硅烷、用化学式3表示的烷氧羰基苯基三烷氧基硅烷和用化学式4表示的烷氧羰基苯基烷基三烷氧基硅烷组成的组。
化学式1
R和R1中的每个是取代地或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式2
R、R2和R3中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式3
R和R4中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式4
R、R5和R6中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式5
Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中的每个是从由羟基基团、取代的或未取代的C1至C30烷基基团及取代的或未取代的C1至C30烷氧基基团组成的组中选择的一个，A1是取代的或未取代的C1至C30亚烷基基团。
根据本发明的再一实施例，一种聚倍半硅氧烷共聚物薄膜，使用聚倍半硅氧烷共聚物和光生酸剂来制造。
根据本发明的又一实施例，一种有机发光二极管显示装置包括：基底；TFT，设置在基底上，并包括半导体层、栅电极、栅极绝缘层、源电极和漏电极；平坦化层，设置在TFT上，并包括聚倍半硅氧烷共聚物薄膜；有机发光二极管，设置在平坦化层上，并包括电连接到源电极或漏电极的第一电极、具有发射层的有机层和第二电极。
本发明的附加方面和/或优点将在下面的描述中部分地提到，并且部分地通过描述将是明显的，或者可以通过本发明的实践获知。
【附图说明】
通过结合附图对实施例的以下描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得清楚和更容易理解，在附图中：
图1A至图1C是包括根据本发明第二实施例的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜的OLED显示装置的制造过程的剖视图。
图2A和图2B是根据实验示例2的合成示例8和11的薄膜的原子力显微镜(AFM)图像。
图3是根据实验示例4的合成示例15的薄膜的AFM图像。
图4A至图4C是根据实验示例4的正型图案化的薄膜的照片。
图5是根据实验示例5的薄膜的AFM图像。
图6A和图6B是根据实验示例5的正型图案化的薄膜的照片。
【具体实施方式】
现在，将详细描述本发明的当前实施例，在附图中示出了本发明的当前实施例的示例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图来描述实施例，从而解释本发明。
第一实施例：聚倍半硅氧烷共聚物的制造
1、聚倍半硅氧烷二元共聚物的制造
将从由用化学式1表示的烷氧苯基三烷氧基硅烷、用化学式2表示的烷氧苯基烷基三烷氧基硅烷、用化学式3表示的烷氧羰基苯基三烷氧基硅烷和用化学式4表示的烷氧羰基苯基烷基三烷氧基硅烷组成的组中选择的一种单体与用化学式5表示的在其两端具有反应位的α，ω-双三烷氧基甲硅烷基单体加入到具有回流装置的反应容器中。化学式1至4的单体中的一种与化学式5的单体的摩尔比可以是50％至小于100％∶大于0至小于等于50％。
化学式1
R和R1中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式2
R、R2和R3中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式3
R和R4中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式4
R、R5和R6中的每个是取代的或未取代的C1至C30烷基基团。
化学式5
Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中的每个是从由羟基基团、取代的或未取代的C1至C30烷基基团及取代的或未取代的C1至C30烷氧基基团组成的组中选择的一个，A1是取代的或未取代的C1至C30亚烷基基团。
与化学式1至4的单体相比，化学式5的单体具有许多能够起反应的官能团，因此在共聚反应时具有高的交联密度。因此，当使用化学式5执行共聚时，聚合物的分子量在使用酸或碱催化剂的溶胶-凝胶聚合时能够快速增加，与当化学式1至4的一种单体均聚时频繁发生的分子内缩合反应相比，分子间缩合速度能够增大。因此，当在形成聚倍半硅氧烷共聚物时使用化学式5的单体时，能够尽可能多地减少具有低分子量的环形倍半硅氧烷的形成，并且能够将形成的聚倍半硅氧烷共聚物改变成具有非晶结构。因此，使用聚倍半硅氧烷共聚物制造的层能够具有高的密度和机械强度。
然后，将有机溶剂加入到反应容器中。有机溶剂的加入方式可以是使得包括化学式1至4的一种单体和化学式5的单体在内的总单体的浓度为25％(重量)至35％(重量)。有机溶剂可以选自于由甲基异丁基酮、丙酮、氯仿、四氢呋喃(THF)、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯(PM醋酸酯)和醇组成的组。
然后，将水和催化剂加入到反应容器中。按照每1摩尔的化学式1至4的一种单体和化学式5的单体的总量，可以以1至10摩尔比加入水。
催化剂可以是酸催化剂或碱催化剂。酸催化剂可以是盐酸(HCl)或硫酸(H2SO4)，碱催化剂可以是氢氧化钾(KOH)或四丁基氢氧化铵([CH3(CH2)3]4NOH)。按照每1摩尔的化学式1至4的一种单体和化学式5的单体的总量，可以以0.01至0.1摩尔比加入催化剂。催化剂优选是碱催化剂，因为与酸催化剂相比，共聚物的重均分子量(MW)能够随反应时间而大量增加，并且使用该共聚物制造的层具有良好的热稳定性和机械强度。另外，使用碱催化剂制造的聚倍半硅氧烷共聚物可以很好地溶于有机溶剂，而不溶于水。
然后，可以使混合有上述材料的反应容器在80℃下经历反应达6小时至24小时。
当形成本发明的聚倍半硅氧烷共聚物时，可以调整单体的比例、反应温度、反应时间和催化剂的量，以调整Si-OH端基的量和分子量。根据Si-OH端基的量来调整分子量，具体地讲，MW优选为900至30000。此时，Si-OH端基的量优选为0至50％。当MW为900至30000且Si-OH端基的量为0至50％时，在用光照射使用聚倍半硅氧烷共聚物形成的薄膜以执行正型图案化时，聚倍半硅氧烷共聚物很好地溶于显影液。
2、聚倍半硅氧烷三元共聚物的制造
可以进一步包括用通式1(R1O)3-Si-C6H4-(C(R2)2)n-OH或通式2(R1O)3-Si-C6H4-(C(R2)2)n-COOH表示的具有极性官能团的单体，以改善使用第一实施例的第1部分(聚倍半硅氧烷二元共聚物的制造)的聚倍半硅氧烷二元共聚物制造的层的粘附性。此时，通式1和2的R1和R2均为氢或烷基基团，n为0至10。相对于化学式1至4的一种单体和化学式5的单体的总量，可以将具有极性官能团的通式1或通式2的单体添加至0至50％(重量)的重量比。
除非另外提及，否则在下文中参照上面描述的实施例。
然后，如在以上描述的实施例中，将有机溶剂加入到包括化学式1至4中的一种单体、化学式5的单体及通式1或2的单体的反应容器中。有机溶剂的加入方式可以是使得化学式1至4中的一种单体、化学式5的单体和通式1或2的单体的总浓度为25％(重量)至35％(重量)。
然后，将水和催化剂加入到反应容器中。按照每1摩尔的化学式1至4的一种单体、化学式5的单体和通式1或2的单体的总量，可以以1至10摩尔比加入水，按照每1摩尔的总单体，可以以0.01至0.1摩尔比加入催化剂。
然后，可以使混合有水和催化剂的反应容器在室温至80℃下经历反应达6小时至24小时。
当形成本发明的聚倍半硅氧烷共聚物时，可以调整单体的比例、反应温度、反应时间和催化剂的量，以调整Si-OH端基的量和分子量。根据Si-OH端基的量来调整分子量，具体地讲，MW优选为900至30000。此时，Si-OH端基的量优选为0至50％。当MW为900至30000且Si-OH端基的量为0至50％时，在用光照射使用聚倍半硅氧烷共聚物形成的薄膜以执行正型图案化时，聚倍半硅氧烷共聚物很好地溶于显影液。
第二实施例：聚倍半硅氧烷共聚物薄膜的制造
可以通过将根据第一实施例制造的聚倍半硅氧烷二元共聚物或三元共聚物与光生酸剂和有机溶剂混合，并在基底上涂覆该混合物来制造根据本发明的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜。
光生酸剂可以是由Ciba公司制造的Ciba IRGACURE 1XX系列、芳基双三氯甲基三嗪或全氟正丁烷磺酰基萘酰亚胺(en-perfluorobutane sulfonylnaphthalenin imide)。相对于光生酸剂和根据第一实施例制造的聚倍半硅氧烷二元共聚物或三元共聚物的总重量，可以混合1％(重量)至30％(重量)的光生酸剂。优选地，在同时阻挡可见光的状态下混合光生酸剂。
有机溶剂可以是从由甲基异丁基酮、丙酮、氯仿、THF、甲苯、PM醋酸酯和醇组成的组中选择的一种。相对于光生酸剂和通过第一实施例制造的聚倍半硅氧烷二元共聚物或三元共聚物的总重量，可以混合10％(重量)至30％(重量)的有机溶剂。可以在室温下将光生酸剂与聚倍半硅氧烷二元共聚物或三元共聚物溶于有机溶剂中。
然后，将通过混合根据第一实施例制造的聚倍半硅氧烷二元共聚物或三元共聚物、光生酸剂和有机溶剂制造的溶液旋涂在基底上，并在100℃至130℃下烘焙1分钟至3分钟，由此制造本发明的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜。
使用原子力显微镜(AFM)测量本发明的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜，其具有1nm或更小的粗糙度值，并能够确保95％或更高的平整度。另外，利用纳米压痕仪测量薄膜的硬度，其具有1GPa或更高的良好的硬度，并对外部冲击导致的划伤具有强的耐抗性。
第三实施例：聚倍半硅氧烷共聚物薄膜的图案化
通过将光照射到根据第二实施例制造的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜上来执行曝光工艺。曝光工艺可以将中心波长为240nm至450nm的紫外(UV)光照射1分钟至5分钟。然后，可以在100℃至130℃下将聚倍半硅氧烷共聚物薄膜烘焙1分钟至3分钟。
然后，通过显影液使薄膜显影。显影液可以是四甲基氢氧化铵(TMAH)。
当光照射在薄膜上时，包含在薄膜中的光生酸剂导致产生酸，该产生的酸使共聚物的苯基衍生物的烷氧羰基基团或烷氧基基团变为羧酸基团或羟基基团，因而关于显影液的溶解特性从不溶性变为可溶性。因此，当使已经用光照射过的薄膜显影时，已经经过光照射的部分被去除，从而能够正型图案化。然后，可以将薄膜在DI水中冲洗并在220℃至240℃下固化30分钟至60分钟。
第四实施例：包括聚倍半硅氧烷共聚物薄膜的OLED显示装置的制造
图1A至图1C是包括根据本发明第二实施例的聚倍半硅氧烷共聚物薄膜的OLED显示装置的制造过程的剖视图。
参照图1A，将缓冲层110形成在诸如绝缘玻璃或塑料之类的透明基底100上。缓冲层110的作用是通过防止湿气或杂质从基底100向外扩散或在晶化时调整传热速率而有助于在后续工艺中形成的多晶硅层的晶化，缓冲层110可以由硅氧化物层、硅氮化物层或它们的多层形成。
然后，利用诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压CVD(LPCVD)之类的沉积法在缓冲层110上形成非晶硅层，使非晶硅层晶化和图案化，从而形成半导体层120。此时，使非晶硅层结晶的方法可以利用从由固相晶化(SPC)、依序性横向固化(SLS)、受激准分子激光退火(ELA)、金属诱导晶化(MIC)、金属诱导横向晶化(MILC)和超级颗粒硅(SGS)组成的组中选择的一种。
然后，在基底100的整个表面上形成栅极绝缘层130。栅极绝缘层130可以由硅氧化物层、硅氮化物层或它们的双层形成。
然后，将栅电极140形成在与半导体层120的沟道区对应的区域上。栅电极140可以由诸如铝(Al)或铝-钕(Al-Nd)的Al合金之类的单层形成或者可以由Al合金堆叠在铬(Cr)或钼(Mo)合金上的多层形成。
然后，将层间绝缘层150形成在基底100的包括栅电极140的整个表面上。
然后，蚀刻层间绝缘层150和栅极绝缘层130的预定区域，以形成接触孔，将源电极161和漏电极162形成为通过接触孔电连接到半导体层120的源极区和漏极区。
参照图1B，然后在基底100的整个表面上形成平坦化层170。在本实施例中，通过以下步骤形成平坦化层170：如在第二实施例中的描述，将光生酸剂和有机溶剂与根据第一实施例制造的聚倍半硅氧烷二元共聚物或三元共聚物混合；并在基底100上执行旋涂。
然后，在平坦化层170内形成通孔，以使源电极或漏电极的一部分暴露。通常，通过在平坦化层170上形成PR图案并通过利用该PR图案的光刻工艺来形成通孔。然而，根据本实施例，没有形成PR图案，而是如在上面第三实施例中所述通过将光直接照射在由利用本发明的聚倍半硅氧烷共聚物的薄膜形成的平坦化层170并使平坦化层显影来形成通孔。详细地讲，在将掩模175设置在平坦化层170上以使光直接照射在将形成通孔的位置之后，平坦化层170用光进行照射，由显影液显影，并在DI水中冲洗。
参照图1C，当使平坦化层170显影时，平坦化层170的被光照射的部分被去除，从而在平坦化层170内形成通孔180。因此，根据本发明，通孔可以简单地通过曝光工艺和显影工艺形成，而没有使用相关技术的用于图案化的PR，从而能够简化工艺。
另外，利用本发明的聚倍半硅氧烷共聚物的薄膜允许执行正型图案化，因而平坦化层170中形成通孔180的部分能够具有正锥(forward-tapered)形状。当平坦化层170在形成通孔180的部分中具有倒锥形状时，在后续工艺中形成第一电极时，在通孔180中的第一电极上会发生短路。然而，利用本发明的聚倍半硅氧烷共聚物的薄膜允许执行正型图案化，因而能够将平坦化层170形成为在形成通孔180的部分中具有正锥形状。因此，该薄膜能够防止在第一电极上发生短路，并适合用作平坦化层。另外，能够通过正型图案化形成通孔180，因此与负型图案化相比，由于曝光面积减小，所以能够缩短工艺时间，并能够降低失效率。
另外，如在第二实施例中所述，利用聚倍半硅氧烷共聚物的薄膜具有1nm或更小的粗糙度，并能够确保1GPa或更高的良好硬度。因此，当平坦化层170由利用聚倍半硅氧烷共聚物的薄膜形成时，能够有效地保护平坦化层下方的源电极161和漏电极162，并且还能够满足平坦化特性。
然后，在平坦化层170上形成连接到源电极161和漏电极162中的一个电极的第一电极190。第一电极190设置在通孔180内，因而与源电极161和漏电极162中的一个接触，并被通孔180暴露，并且延伸到平坦化层170上。第一电极190可以是阳极，并可以由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成。
然后，在第一电极190上形成像素限定层200，在像素限定层200中形成有使第一电极190的预定区域暴露的开口。像素限定层200可以由有机层或无机层形成。
然后，在通过开口暴露的第一电极190上形成有机层210。有机层210包括发射层，有机层210还可以包括从由空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层和电子阻挡层组成的组中选择的至少一个。
然后，在基底100的整个表面上形成第二电极220。第二电极220可以是阴极，并可以由具有低逸出功的Mg、Ag、Al、Ca或它们的合金形成。
在本实施例中，已经利用由本发明的聚倍半硅氧烷共聚物形成的薄膜描述了OLED显示装置的平坦化层，然而，平坦化层不限于此，也可以形成利用该薄膜的OLED显示装置中包括的其它层。
现在将描述实验示例来帮助理解本发明。然而，下面的实验示例仅仅是举例说明性的，并不限制本发明的范围。
实验示例1
向具有回流装置的反应容器中吹氮气，以形成1atm的压强气氛。将单体叔丁氧苯基三甲氧基硅烷(tBPTMS)(在化学式1中，R是甲基基团，R1是叔丁基基团)和单体(双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷：BTESE)(在化学式5中，Z1至Z6均为乙氧基基团，A1是1，2-亚乙基)分别以100％∶0％、95％∶5％和90％∶10％的摩尔比加入到反应容器中。然后，将作为溶剂的四氢呋喃加入到容器，使得这两种单体的浓度为30％(重量)。然后，以这两种单体与盐酸溶液中的盐酸的摩尔比为1∶0.03，添加作为酸催化剂的盐酸溶液，并以这两种单体与水和盐酸溶液中的水的摩尔比为1∶5，添加水，然后使其在60℃下经历反应分别达6小时和15小时。在反应之后去除所有溶剂，从而获得固态聚倍半硅氧烷二元共聚物。测量二元共聚物的各个MW，在表1中示出了结果。
表1
tBPTMS (mol％) BTESE (mol％) 反应时间 (小时) Mw 合成示例1 100 0 6 898 合成示例2 95 5 6 1006 合成示例3 95 5 15 1053 合成示例4 90 10 6 1079 合成示例5 90 10 15 1161
参照表1，可以看出：化学式1的单体tBPTMS与化学式5的单体BTESE的共聚相对于化学式1的单体tBPTMS的均聚具有增加的MW，并且，当BTESE摩尔比增大时，MW也有少量增加。然而，还可以看出：在酸催化剂的存在下，MW依赖于反应时间的变化不大。
实验示例2
向具有回流装置的反应容器中吹氮气，以形成1atm的压强气氛。将tBPTMS(在化学式1中，R是甲基基团，R1是叔丁基基团)和BTESE(在化学式5中，Z1至Z6均为乙氧基基团，A1是1，2-亚乙基)分别以100％∶0％、95％∶5％和90％∶10％的摩尔比加入到反应容器。然后，将作为溶剂的THF加入到容器，使得这两种单体的浓度为30％(重量)。然后，以这两种单体与氢氧化钾溶液中的氢氧化钾的摩尔比为1∶0.03，添加作为碱催化剂的氢氧化钾溶液，并以这两种单体与水和氢氧化钾溶液中的水的摩尔比为1∶5，添加水，然后使其在60℃下经历反应分别达4小时、6小时、10小时和24小时。在反应之后去除所有溶剂，从而获得固态聚倍半硅氧烷二元共聚物。测量二元共聚物的各个MW，在表2中示出了结果。
表2
tBPTMS (mol％) BTESE (mol％) 反应时间(h) Mw 合成示例6 100 0 24 1750 合成示例7 95 5 4 3800 合成示例8 95 5 6 4000 合成示例9 95 5 10 4830 合成示例10 90 10 4 8880 合成示例11 90 10 6 12900 合成示例12 90 10 10 17200
参照表2，可以看出：化学式1的单体tBPTMS与化学式5的单体BTESE的共聚相对于化学式1的单体tBPTMS的均聚具有增加的MW，并且，当BTESE摩尔比增大时，与酸催化剂相比，在碱催化剂的存在下，MW还增加了更多的量。然而，还可以看出：与酸催化剂相比，MW随反应时间的增长而增大得更多。另外，当tBPTMS和BTESE在碱催化剂的存在下发生共聚时，可以看出，与tBPTMS的均聚相比，在10小时的反应时间下，MW增大了5倍至10倍，由此显著缩短了反应时间。
参照表1和表2，可以看出：当制造根据本发明的聚倍半硅氧烷共聚物时，优选地使用碱催化剂而不是酸催化剂。
实验示例3
相对于共聚物和光生酸剂的总重量，将6％(重量)的光生酸剂(例如，由Ciba公司制造的Ciba IRGACURE 1XX系列)加入到根据实验示例2的合成示例8和11制造的二元共聚物中的每个中，并且，相对于共聚物和光生酸剂的总重量，将20％(重量)的作为有机溶剂的PM醋酸酯注入到反应容器中，然后进行反应。在反应之后，在基底上旋涂该溶液，以使该溶液具有750nm的厚度，然后在120℃下烘焙2分钟。利用AFM测量每个薄膜的粗糙度。
图2A和图2B是各个薄膜的AFM图像。图2A示出了根据实验示例2的合成示例8制造的薄膜，它的测量粗糙度为0.875nm，图2B示出了根据实验示例2的合成示例11制造的薄膜，它的测量粗糙度为0.489nm。所述薄膜的粗糙度均为1nm或更小，这意味着表面特性良好，并能够确保平整度为95％或更高。这基本上达到与丙烯酸树脂等的平坦度相同的程度。另外，根据上述结果，可以看出，当MW增大时，粗糙度减小。
实验示例4
向具有回流装置的反应容器中吹氮气，以形成1atm的压强气氛。将叔丁氧基苯乙基三乙氧基硅烷(tBPETES)(在化学式2中，R是乙基基团，R2是1，2-亚乙基，R3是叔丁基基团)、BTESE(在化学式5中，Z1至Z6均为乙氧基基团，A1是1，2-亚乙基)和单体三乙氧基甲硅烷基苯酚分别以50％∶25％∶25％、60％∶20％∶20％、65％∶25％∶10％和40％∶30％∶30％的摩尔比加入到反应容器中。然后，将作为溶剂的THF加入到容器，使得这三种单体的浓度为25％(重量)。然后，以这三种单体与四丁基氢氧化铵的摩尔比为1∶0.1，添加作为碱催化剂的四丁基氢氧化铵，并以这三种单体与水的摩尔比为1∶4，添加水，然后使其在60℃下经历反应达10小时。在反应之后去除所有溶剂，从而获得固态聚倍半硅氧烷三元共聚物。测量每个三元共聚物的MW和数均分子量(Mn)，在表3中示出了结果。
表3
tBPETES (mol％) BTESE (mol％) 三乙氧基甲硅烷基苯酚 (mol％) Mn Mw 合成示例13 65 25 10 6000 10000 合成示例14 50 25 25 7000 11000 合成示例15 60 20 20 4000 7000
相对于三元共聚物和光生酸剂的总重量，将6％(重量)的光生酸剂(例如，由Ciba公司制造的Ciba IRGACURE 1XX系列)加入到每个固态三元共聚物中，并且，相对于三元共聚物和光生酸剂的总重量，将25％(重量)的作为有机溶剂的PM醋酸酯注入到反应容器中，然后进行反应。在反应之后，以3000rpm在基底上旋涂该溶液达30秒，以使该溶液具有750nm的厚度，然后在100℃下烘焙1分钟。利用AFM测量根据合成示例15的薄膜的粗糙度。
图3示出了根据合成示例15的薄膜的AFM图像。参照图3，测量的根据合成示例15的薄膜的粗糙度为0.06651nm，这意味着表面特性非常好。另外，与实验示例2相比，可以看出：由于加入了通式1的单体，所以改善了薄膜的粗糙度。
将中心波长为365nm且各边为5μm、各边为10μm、各边为20μm和各边为50μm的方形的UV照射到各个薄膜上，使薄膜曝光并在110℃下烘焙2分钟。然后，通过以下步骤使薄膜显影：将薄膜在2.38％(重量)的TMAH水溶液中浸渍20秒；在DI水中冲洗20秒；在230℃下固化60分钟。
图4A至图4C是正型图案化的薄膜的照片。参照图4A至图4C，可以看出：在薄膜中去除了被激光照射的区域，因而薄膜是正型图案化的，分别具有图4A中的各边为5μm的方形、图4B中的各边为10μm的方形、图4C中的各边为20μm的方形和各边为50μm的方形。
当在实验示例4中tBPETES∶BTESE∶三乙氧基甲硅烷基苯酚的摩尔比为40％∶30％∶30％时，使用纳米压痕仪测量的薄膜的硬度为2.396GPa，薄膜的弹性模量为58.239GPa。考虑到承受化学机械抛光(CMP)工艺所需的硬度通常为大约1GPa，可以看出，与相关技术相比，薄膜的硬度显著增大为大约2.4倍。
实验示例5
向具有回流装置的反应容器中吹氮气，以形成1atm的压强气氛。分别将单体叔丁氧羰基(在化学式2中，R是乙基基团，R2是亚甲基基团，R3是叔丁氧羰基基团)、单体BTESE(在化学式5中，Z1至Z6均为乙氧基基团，A1是1，2-亚乙基)和用于提高粘附特性的单体三乙氧基甲硅烷基苯酚(在通式1(R1O)3-Si-C6H4-(C(R2)2)n-OH中，R1是乙基基团，n为零)以40％∶30％∶30％的摩尔比加入到反应容器中。然后，将作为溶剂的THF加入到容器中，使得这三种单体的浓度为25％(重量)。然后，以这三种单体与四丁基氢氧化铵的摩尔比为1∶0.1，添加作为碱催化剂的四丁基氢氧化铵，并以这三种单体与水的摩尔比为1∶4，添加水，然后使其在60℃下经历反应达10小时。在反应之后去除所有溶剂，从而获得固态聚倍半硅氧烷三元共聚物。测量的三元共聚物的Mn和MW分别为8400和12000。相对于三元共聚物和光生酸剂的总重量，将6％(重量)的光生酸剂(例如，由Ciba公司制造的Ciba IRGACURE 1XX系列)加入到每个固态三元共聚物中，并且，相对于三元共聚物和光生酸剂的总重量，将25％(重量)的作为有机溶剂的PM醋酸酯注入到反应容器中，然后进行反应。在反应之后，以3000rpm在基底上旋涂该溶液达30秒，以使该溶液具有750nm的厚度，然后在100℃下烘焙1分钟。
图5示出了根据实验示例5的薄膜的AFM图像。参照图5，可以看出：测得根据实验示例5的薄膜的硬度具有良好的表面特性。另外，使用纳米压痕仪测量的根据实验示例5的薄膜的硬度为1.335GPa，其弹性模量为53.963GPa。考虑到承受CMP工艺所需的硬度通常为大约1GPa，可以看出：与相关技术相比，根据实验示例5的薄膜的硬度显著地增大。
将中心波长为365nm且具有方形或直线形的UV照射到薄膜上，使薄膜曝光并在110℃下烘焙2分钟。然后，通过以下步骤使薄膜显影：将薄膜在2.38％(重量)的TMAH水溶液中浸渍20秒；在DI水中冲洗20秒；在230℃下固化60分钟。
图6A和图6B是如上所述的正型图案化的薄膜的照片。参照图6A，可以看出：薄膜被正型图案化成具有方形。另外，参照图6B，可以看出：被直线形状的激光照射的部分被去除，未被激光照射的细实线保留，并被正型图案化。
根据本发明，利用聚倍半硅氧烷共聚物制造的薄膜能够具有良好的机械强度和平坦化性能，并允许通过直接照射光来执行正型图案化，而不使用PR。另外，当使用该薄膜形成OLED显示装置的平坦化层时，能够有效地保护平坦化层下方的源电极161和漏电极162，并且当在平坦化层内形成通孔时，能够简化工艺。
虽然已经示出并描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该明白，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在实施例中做出改变，本发明的范围由权利要求书及其等价物限定。