JP2013533508A - ポジティブ型感光性樹脂組成物およびこれを含む有機発光素子ブラックバンク - Google Patents

ポジティブ型感光性樹脂組成物およびこれを含む有機発光素子ブラックバンク Download PDF

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Abstract

本発明はポジティブ型感光性樹脂組成物およびこれを含む有機発光素子ブラックバンクに関し、より具体的に、本発明による感光性樹脂組成物を含む有機発光素子ブラックバンクは追加的な工程なしにブラックマトリックスの機能を追加できるので、有機発光素子の製造工程を単純化でき、視認性をより画期的に改善することができる。

Description

本発明は、ポジティブ型感光性樹脂組成物およびこれを含む有機発光素子ブラックバンクに関し、より具体的には、安定的であり高い感度を実現できるポジティブ型感光性樹脂組成物およびこれを含む有機発光素子ブラックバンクに関する。本出願は、２０１０年７月１４日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１０−００６７９１９号および２０１０年７月１４日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１０−００６７８５２号の出願日の利益を主張するものであり、その内容全部は本明細書に含まれる。
有機発光素子内でバンクは有機発光物質が蒸着されて画素に作用する領域を除いた全ての領域にポリイミド絶縁層を形成して画素の形状を規定する役割を果たし、各画素が電気的に独立した駆動を可能にする。このとき、ポジティブ型感光性ポリイミド（ＰＳＰＩ；ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）が用いられている。
有機発光素子の駆動時、特に屋外で使用するモバイルからの光による散乱現象は視認性を低下させる。このような問題点を改善するために、図１のように別途のブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ；ＢＭ）を入れて、散乱光を吸収して視認性を改善しようとする試みが行われている。しかし、このため、別の層を塗布しパターニングする工程を追加しなければならないので、工程が複雑になり、費用、時間などが増えることになり、工程の効率性が低下する問題がある。
したがって、当該技術分野では有機発光素子の視認性を改善することができ、安定的に有機発光素子のバンクを製造できる感光性樹脂組成物に対する研究が必要である。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、有機発光素子の視認性を改善し、有機発光素子のバンクの役割だけでなく、ブラックマトリックスの役割を遂行できる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記感光性樹脂組成物を含む有機発光素子ブラックバンクを提供することを目的とする。
本発明は、
１）下記の化学式１で表示されるポリイミド系樹脂、
２）光活性化合物（ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＰＡＣ）または光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）、
３）顔料または染料、および
４）有機溶媒
を含むポジティブ型感光性樹脂組成物を提供する。
Figure 2013533508
 前記化学式１で、
Zは、それぞれ独立に、酸無水物またはその誘導体から誘導される４価の有機基であり、
Ｙ１およびＹ２は、それぞれ独立に、ジアミンまたはその誘導体から誘導される２価の有機基であり、
ａおよびｂは、それぞれ独立に、２〜５００である。
また、本発明は前記感光性樹脂組成物を含む有機発光素子ブラックバンクを提供する。
また、本発明は、
１）前記感光性樹脂組成物を基板上に塗布する段階、
２）前記塗布された感光性樹脂組成物を露光および現像してパターニングする段階、および
３）前記パターニングされた感光性樹脂組成物を硬化させる段階
を含む有機発光素子ブラックバンクの製造方法を提供する。
また、本発明は前記感光性樹脂組成物を含む有機発光素子を提供する。
本発明によるポジティブ型感光性樹脂組成物は高い感度を確保できる。また、本発明による感光性樹脂組成物を含む有機発光素子ブラックバンクは追加的な工程なしにブラックマトリックスの機能を追加できるので、有機発光素子の視認性をより画期的に改善することができる。
図１は、従来の有機発光素子の構造を示す図である。
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明によるポジティブ型（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）感光性樹脂組成物は、１）前記化学式１で表示されるポリイミド系樹脂、２）光活性化合物（ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＰＡＣ）または光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）、３）顔料または染料、および４）有機溶媒を含む。
本発明による感光性樹脂組成物において、１）のポリイミド系樹脂は可溶性ポリイミド系樹脂だけではなく、ポリイミド系の前駆体型であるポリアミック酸系、ポリアミック酸エステル系などを使用することができる。
より具体的には、１）のポリイミド系樹脂は下記の化学式１で表示される。
Figure 2013533508
 前記化学式１で、
Zは、それぞれ独立に、酸無水物またはその誘導体から誘導される４価の有機基であり、
Ｙ１およびＹ２は、それぞれ独立に、ジアミンまたはその誘導体から誘導される２価の有機基であり、
ａおよびｂは、それぞれ独立に、２〜５００である。
前記化学式１のＹ１およびＹ２は、それぞれ独立に、ジアミンまたはその誘導体から誘導される２価の有機基であって、Ｙ１は水酸基、フェノール性水酸基またはカルボキシル基を含む２価の有機基であるのが好ましく、Ｙ２は２価の脂肪族または芳香族有機基であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
より具体的に、前記化学式１のＹ１は下記の構造式からなる群から選択されるか、３、５−ジアミノ安息香酸から誘導される２価の有機基からなる群から選択されるのが好ましい。
Figure 2013533508
また、前記化学式１のＹ２は、通常のポリイミド系重合体の製造に使用されるジアミンから誘導される。このようなジアミンとしては、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２、４、６−トリメチル−１、３−フェニレンジアミン、２、３、５、６−テトラメチル−１、４−フェニレンジアミン、４、４’−ジアミノジフェニルエーテル、３、４’−ジアミノジフェニルエーテル、３、３’−ジアミノジフェニルエーテル、４、４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４、４’−ジアミノジフェニルメタン、３、４’−ジアミノジフェニルメタン、３、３’−ジアミノジフェニルメタン、４、４’−メチレン−ビス（２−メチルアニリン）、４、４’−メチレン−ビス（２、６−ジメチルアニリン）、４、４’−メチレン−ビス（２、６−ジエチルアニリン）、４、４’−メチレン−ビス（２−イソプロピル−６−メチルアニリン）、４、４’−メチレン−ビス（２、６−ジイソプロピルアニリン）、４、４’−ジアミノジフェニルスルホン、３、３’−ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、３、３’、５、５’−テトラメチルベンジジン、２、２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、１、４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１、３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１、３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]スルホン、ビス[４−（３−アミノフェノキシ）フェニル]スルホン、２、２−ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]プロパン、および２、２−ビス[４−（３−アミノフェノキシ）フェニル]プロパンからなる群から選択される１種以上の芳香族ジアミン；１、６−ヘキサンジアミン、１、４−シクロヘキサンジアミン、１、３−シクロヘキサンジアミン、１、４−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１、３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、４、４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、および４、４’−ジアミノ−３、３’−ジメチルジシクロヘキシルメタンからなる群から選択される１種以上の脂肪族ジアミンなどが挙げられ、前記芳香族および脂肪族ジアミンを混合して用いられるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式１のZは、それぞれ独立に、酸無水物またはその誘導体から誘導される４価の有機基であって、より具体的に、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体から誘導される４価の有機基であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
前記テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体としては、無水ピロメリット酸、３、３’、４、４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３、３’、４、４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３、３’、４、４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３、３’、４、４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２、２−ビス（３、４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロイソプロピリデン二無水物、３、３’、４、４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、４、４’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物、３、３’、４、４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１、２−ジメチル−１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１、２、３、４−テトラメチル−１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１、２、３、４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１、２、４、５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、３、４−ジカルボキシ−１、２、３、４−テトラヒドロ−１−ナフタレン琥珀酸二無水物、５−（２、５−ジオキソテトラヒドロフリル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１、２−ジカルボン酸二無水物、２、３、５−トリカルボキシ−２−シクロペンタン酢酸二無水物、ビシクロ[２．２．２]オクト−７−エン−２、３、５、６−テトラカルボン酸二無水物、２、３、４、５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物および３、５、６−トリカルボキシ−２−ノルボルナン酢酸二無水物からなる群から選択される１種以上の酸無水物およびその誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明による感光性樹脂組成物において、１）のポリイミド系樹脂は高いｉ−線透過度を示す特性がある。より具体的に、１）のポリイミド系樹脂のｉ−線透過度は７０％以上であることが好ましい。前記ｉ−線透過度が７０％未満の場合、ＰＡＣのｉ−線による酸発生率を阻害することができ、これによって解像度に否定的な影響を与え得るため、好ましくない。感光性樹脂の解像力は形成されたパターンの線幅ｗに対する厚さｄの比率である縦横比（ａｓｐｅｃｔ−ｒａｔｉｏ：ｄ／ｗ）で示されるが、縦横比５水準の高解像度を確保するためには少なくともｉ−線透過度が７０％以上であることが好ましい。
ｉ−線透過度の測定方法は、以下の通りである。ガラス基材に測定しようとするポリイミド溶液をスピンコーティングして５０〜１５０℃で１〜１５分程度予備焼成（ｐｒｅｂａｋｉｎｇ）し、溶媒を揮発させて予備焼成膜（ｐｒｅｂａｋｅｄ ｆｉｌｍ）を形成する。このとき、コーティングされる膜の厚さは１〜４μｍであることが好ましい。何もコーティングしないガラス基材をブランクにして、ＵＶスペクトルを利用して３６５ｎｍでの透過度を測定することができる。
また、１）のポリイミド系樹脂の重量平均分子量は１、０００〜１００、０００であることが好ましく、ガラス転移温度は１５０〜４００℃であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明による感光性樹脂組成物において、１）のポリイミド系樹脂の含有量は感光性樹脂組成物の総重量を基準として、１〜３０重量％であることが好ましい。
特に、本発明による感光性樹脂組成物は、１５０〜２５０℃で硬化が可能であるという特性を有する。
本発明による感光性樹脂組成物において、前記光活性化合物（Ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＰＡＣ）は、光を受けた時に反応性を有する化合物を意味する。本発明では、前記光活性化合物は、特に制限されるものではなく、当該技術分野で幅広く用いられている物質を使用することができる。より具体的には、前記光活性化合物としては、ジアゾナフトキノン（ｄｉａｚｏｎａｐｈｔｈｏｑｕｉｎｏｎｅ、ＤＮＱ）系の化合物が用いられ、下記の化学式２で表示される化合物からなる群から選択されるが、これに限定されるものではない。
Figure 2013533508
前記化学式２において、
ａは１〜２０であり、−ＯＤは、
Figure 2013533508
 または−ＯＨである。
本発明による感光性樹脂組成物において、前記光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）は、トリアリールスルホニウム塩（ｔｒｉａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ）、ジアリールヨードニウム塩（ｄｉａｒｙｌｉｏｄｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ）、スルホネート（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ）、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などを１種以上含むことができるが、これに限定されるものではない。
より具体的には、前記光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）は、トリアリールスルホニウムトリフレート、ジアリルイオドニウムトリフレート、トリアリールスルホニウムノナフレート、ジアリルイオドニウムノナフレート、コハクイミジルトリフレート、２、６−ジニトロベンジルスルホネートおよびこれらの混合物からなる群から選択される。
前記光活性化合物（ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＰＡＣ）または光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）の含有量は、組成物の総重量を基準として、０．５〜３０重量％であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明による感光性樹脂組成物において、前記顔料は、カーボンブラック単独で利用したり、カーボンブラックおよび着色顔料の２種類以上を混合して利用したりすることができるが、これに限定されるものではない。
前記カーボンブラックとしては、東海カーボン（株）のシスト５ＨＩＩＳＡＦ−ＨＳ、シストＫＨ、シスト３ＨＨＡＦ−ＨＳ、シストＮＨ、シスト３Ｍ、シスト３００ＨＡＦ−ＬＳ、シスト１１６ＨＭＭＡＦ−ＨＳ、シスト１１６ＭＡＦ、シストＦＭＦＥＦ−ＨＳ、シストＳＯＦＥＦ、シストＶＧＰＦ、シストＳＶＨＳＲＦ−ＨＳ、およびシストＳＳＲＦ；三菱化学（株）のダイヤグラムブラックＩＩ、ダイヤグラムブラックＮ３３９、ダイヤグラムブラックＳＨ、ダイヤグラムブラックＨ、ダイヤグラムＬＨ、ダイヤグラムＨＡ、ダイヤグラムＳＦ、ダイヤグラムＮ５５０Ｍ、ダイヤグラムＭ、ダイヤグラムＥ、ダイヤグラムＧ、ダイヤグラムＲ、ダイヤグラムＮ７６０Ｍ、ダイヤグラムＬＲ、#２７００、#２６００、#２４００、#２３５０、#２３００、#２２００、#１０００、#９８０、#９００、ＭＣＦ８８、#５２、#５０、#４７、#４５、#４５Ｌ、#２５、#ＣＦ９、#９５、#３０３０、#３０５０、ＭＡ７、ＭＡ７７、ＭＡ８、ＭＡ１１、ＯＩＬ７Ｂ、ＯＩＬ９Ｂ、ＯＩＬ１１Ｂ、ＯＩＬ３０Ｂ、およびＯＩＬ３１Ｂ；デグサ（株）のＰＲＩＮＴＥＸ−Ｕ、ＰＲＩＮＴＥＸ−Ｖ、ＰＲＩＮＴＥＸ−１４０Ｕ、ＰＲＩＮＴＥＸ−１４０Ｖ、ＰＲＩＮＴＥＸ−９５、ＰＲＩＮＴＥＸ−８５、ＰＲＩＮＴＥＸ−７５、ＰＲＩＮＴＥＸ−５５、ＰＲＩＮＴＥＸ−４５、ＰＲＩＮＴＥＸ−３００、ＰＲＩＮＴＥＸ−３５、ＰＲＩＮＴＥＸ−２５、ＰＲＩＮＴＥＸ−２００、ＰＲＩＮＴＥＸ−４０、ＰＲＩＮＴＥＸ−３０、ＰＲＩＮＴＥＸ−３、ＰＲＩＮＴＥＸ−Ａ、ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ−５５０、ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ−３５０、ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ−２５０、ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ−１００、およびＬＡＭＰ ＢＬＡＣＫ−１０１；コロンビアカーボン（株）のＲＡＶＥＮ−１１００ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−１０８０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−１０６０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−１０４０、ＲＡＶＥＮ−１０３５、ＲＡＶＥＮ−１０２０、ＲＡＶＥＮ−１０００、ＲＡＶＥＮ−８９０Ｈ、ＲＡＶＥＮ−８９０、ＲＡＶＥＮ−８８０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−８６０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−８５０、ＲＡＶＥＮ−８２０、ＲＡＶＥＮ−７９０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−７８０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−７６０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−５２０、ＲＡＶＥＮ−５００、ＲＡＶＥＮ−４６０、ＲＡＶＥＮ−４５０、ＲＡＶＥＮ−４３０ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−４２０、ＲＡＶＥＮ−４１０、ＲＡＶＥＮ−２５００ＵＬＴＲＡ、ＲＡＶＥＮ−２０００、ＲＡＶＥＮ−１５００、ＲＡＶＥＮ−１２５５、ＲＡＶＥＮ−１２５０、ＲＡＶＥＮ−１２００、ＲＡＶＥＮ−１１９０ＵＬＴＲＡ、およびＲＡＶＥＮ−１１７０などが用いられる。
前記カーボンブラックと混合して使用可能な着色顔料としては、カーミン６Ｂ（Ｃ．Ｉ．１２４９０）、フタロシアニングリーン（Ｃ．Ｉ．７４２６０）、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．７４１６０）、三菱カーボンブラックＭＡ１００、ペリレンブラック（ＢＡＳＦ Ｋ００８４．Ｋ００８６）、シアニンブラック、リノールイエロー（Ｃ．Ｉ．２１０９０）、リノールイエローＧＲＯ（Ｃ．Ｉ．２１０９０）、ベンジジンイエロー４Ｔ−５６４Ｄ、三菱カーボンブラックＭＡ−４０、ビクトリアピュアブルー（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ ＲＥＤ９７、１２２、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ ＧＲＥＥＮ７、３６、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ １５：１、１５：４、１５：６、２２、６０、６４、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ８３、１３９Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ ＶＩＯＬＥＴ２３などがあり、その他、白色顔料、蛍光顔料などを使用することもできる。
特に、本発明による感光性樹脂組成物は、染料を含むことがより好ましい。前記染料は、高い耐熱性とＵＶ透過度を有するので、感光性樹脂組成物の安定的で高い感度を実現することができる。より具体的に、前記染料は、高耐熱性を有するので高温焼成過程でも色の変化が少なく、ＵＶ領域で高透過度を持っているので高い感度を実現することができる。
また、前記染料は、組成物の調製のために、一般的な溶媒に可溶性の特徴を有していなければならない。このような染料は、直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散性染料および溶剤型染料からなる群より選択される１種以上を含むことができる。より具体的に、前記染料としては、アクリジン系染料（Ａｃｒｉｄｉｎｅ ｄｙｅｓ）、アントラキノン系染料（Ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ ｄｙｅｓ）、アリールメタン系染料（Ａｒｙｌｍｅｔｈａｎｅ ｄｙｅｓ）、ジアリールメタン系染料（Ｄｉａｒｙｌｍｅｔｈａｎｅ ｄｙｅｓ）、トリアリールメタン系染料（Ｔｒｉａｒｙｌｍｅｔｈａｎｅ ｄｙｅｓ）、アゾ系染料（Ａｚｏ ｄｙｅｓ）、ジアゾニウム系染料（Ｄｉａｚｏｎｉｕｍ ｄｙｅｓ）、ニトロ系染料（Ｎｉｔｒｏ ｄｙｅｓ）、ニトロソ系染料（Ｎｉｔｒｏｓｏ ｄｙｅｓ）、フタロシアニン系染料（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｄｙｅｓ）、キノン−イミン系染料（Ｑｕｉｎｏｎｅ−ｉｍｉｎｅ ｄｙｅｓ）、アジン系染料（Ａｚｉｎ ｄｙｅｓ）、ユーロジン系染料（Ｅｕｒｈｏｄｉｎ ｄｙｅｓ）、サフラニン系染料（Ｓａｆｒａｎｉｎ ｄｙｅｓ）、インダミン系染料（Ｉｎｄａｍｉｎｓ ｄｙｅｓ）、インドフェノール系染料（Ｉｎｄｏｐｈｅｎｏｌ ｄｙｅｓ）、オキサジン系染料（Ｏｘａｚｉｎ ｄｙｅｓ）、オキサゾン系染料（Ｏｘａｚｏｎｅ ｄｙｅｓ）、チアジン系染料（Ｔｈｉａｚｉｎ ｄｙｅｓ）、チアゾール系染料（Ｔｈｉａｚｏｌｅ ｄｙｅｓ）、キサンテン系染料（Ｘａｎｔｈｅｎｅ ｄｙｅｓ）、フルオレン系染料（Ｆｌｕｏｒｅｎｅ ｄｙｅｓ）、ピロニン系染料（Ｐｙｒｏｎｉｎ ｄｙｅｓ）、ローダミン系染料（Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ ｄｙｅｓ）などから選択された１種以上の染料を選択して使用することができる。
また、前記染料は、黒色染料単独で用いても、２種以上の互いに異なる色の染料を混合して黒色に製造して用いてもよい。
特に、本発明において、前記染料は、可溶性、耐熱性などの特性に優れた染料を使用することが好ましく、アントラキノン系染料、アゾ系染料、フタロシアニン系染料などを１種以上使用するのが好ましい。
本発明による感光性樹脂組成物において、３）の顔料または染料の含有量は感光性樹脂組成物の総重量を基準として、２〜３０重量％であることが好ましい。
本発明による感光性樹脂組成物において、４）の有機溶媒はＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、ｍ−クレゾール、γ−ブチロラクトン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、乳酸エチル、乳酸ブチル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、１、４−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン、１、２−ジクロロエタン、１、１、１−トリクロロエタン、１、１、２−トリクロロエタン、１、１、２−トリクロロエテン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール、ｔ−ブタノール、２−エトキシプロパノール、２−メトキシプロパノール、３−メトキシブタノール、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロペレングリコールエチルエーテルアセテート、３−メトキシブチルアセテート、エチル３−エトキシプロピオネート、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどを１種以上含むことができる。
４）の有機溶媒の含有量は、感光性樹脂組成物の総重量を基準として、５０〜９７重量％であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明による感光性樹脂組成物は、溶解速度調節剤、増感剤、接着力増強剤、界面活性剤などから選択される添加剤を１種以上さらに含むことができる。
前記接着力増強剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）−シラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３、４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メタアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、および３−メルカプトプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される１種以上を使用することができるが、これらに限定されるものではなく、当該技術分野において知られている接着力増強剤を使用することもできる。
前記添加剤の含有量は、感光性樹脂組成物の総重量を基準として、０．１〜１０重量％であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明による感光性樹脂組成物は、高い熱安定性と信頼性を確保できるだけでなく、高い感度を確保できる特徴がある。
特に、本発明による感光性樹脂組成物は、ポジティブ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）タイプにパターニングが可能な特徴がある。
また、本発明は、前記感光性樹脂組成物を含む有機発光素子ブラックバンクを提供する。
本発明による有機発光素子ブラックバンクは、追加的な工程なしにブラックマトリックスの機能を追加できるので、有機発光素子の視認性をより画期的に改善することができる。
前記有機発光素子ブラックバンクは、低いテーパーアングル（ｔａｐｅｒ ａｎｇｌｅ）を実現することができる。より具体的には、前記有機発光素子ブラックバンクのテーパーアングル（ｔａｐｅｒ ａｎｇｌｅ）は５０度以下であることができ、好ましくは３０度以下であることができるが、これに限定されるものではない。
また、本発明による有機発光素子ブラックバンクの製造方法は、１）前記感光性樹脂組成物を基板上に塗布する段階、２）前記塗布された感光性樹脂組成物を露光および現像してパターニングする段階、および３）パターニングされた感光性樹脂組成物を硬化させる段階を含む。
本発明による有機発光素子ブラックバンクの製造方法において、前記１）の段階は感光性樹脂組成物を塗布する段階であって、例えば、基板上に当該技術分野において知られた方法を利用して塗布することができる。より具体的に、前記感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、スプレー（ｓｐｒａｙ）法、ロール（ｒｏｌｌ）コーティング法、回転（ｓｐｉｎ）コーティング法、バー（ｂａｒ）コーティング法、スリット（ｓｌｉｔ）コーティング法、インクジェット（ｉｎｋ−ｊｅｔ）コーティング法などを利用することができるが、これに限定されるものではない。
このとき、前記基板としては、金属、紙、ガラス、プラスチック、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどが用いられ、これらの基板は、目的に応じて、シランカップリング剤による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着などの適切な前処理を実施することができる。また、前記基板は、選択的に駆動用薄膜トランジスタが載せられていてもよく、窒化シリコン膜がスパッタリングされていてもよい。
本発明による有機発光素子ブラックバンクの製造方法において、前記２）の段階は、塗布された感光性樹脂組成物を露光および現像する段階である。
より具体的に説明すれば、予備焼成された塗布膜に所定のパターンマスクを通して紫外線を照射し、アルカリ水溶液により現像して不要な部分を除去してパターンを形成することができる。このとき、現像方法としては、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）法、シャワー（ｓｈｏｗｅｒ）法などを制限なしに適用することができる。現像時間は、通常３０〜１８０秒程度である。前記現像液としては、アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ類；エチルアミン、Ｎ−プロピルアミンなどの１級アミン類；ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミンなどの２級アミン類；トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミンなどの３級アミン類；ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの３級アルコールアミン類；ピロール、ピペリジン、ｎ−メチルピペリジン、ｎ−メチルピロリジン、１、８−ジアザビシクロ[５．４．０]−７−ウンデセン、１、５−ジアザビシクロ[４．３．０]−５−ノネンなどの環状３級アミン類；ピリジン、コリジン、ルチジン、キロリンなどの芳香族３級アミン類；テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの４級アンモニウム塩の水溶液などを使用することができる。
現像後は、流水洗浄を約３０〜９０秒間行い、空気または窒素で乾燥させることによってパターンを形成することができる。このパターンをホットプレート（ｈｏｔ ｐｌａｔｅ）、オーブン（ｏｖｅｎ）等の加熱装置を用いてポストベーク（ｐｏｓｔ−ｂａｋｅ）することによって、完成した感光材パターンを得ることができる。このとき、ポストベークの条件は、１５０〜２５０℃で１０〜９０分程度加熱する条件が望ましい。
また、本発明は、前記感光性樹脂組成物を含む有機発光素子を提供する。
本発明による有機発光素子は、前記感光性樹脂組成物から製造されるバンクを含むこと以外には、当該技術分野において知られた材料および方法を用いて製造することができる。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を例に挙げて説明する。
本発明による実施例は、発明のさらに詳細な説明のためのものであって、後述する実施形態以外の様々な形態に変形でき、本発明の権利範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
合成例１：化学式１で表示されるポリイミドの製造
１００ｍＬの丸底フラスコに２、２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン１１．０ｇとγ−ブチロラクトン４０ｇとを順次投入し、ゆっくり攪拌して完全に溶解させた後、前記フラスコを水重湯して室温に維持しながら、ブタン−１、２、３、４−テトラカルボン酸二無水物５．９ｇをゆっくり添加した。前記混合溶液を１６時間室温で攪拌した後、７ｇのトルエンを入れ、ディーン−スターク蒸留装置（ｄｅａｎ−ｓｔａｒｋ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）を装着することにより水を除去できるようにした後、１４０℃で３時間還流させた。この溶液を室温に冷却し、メタノール：水=１：４混合液にゆっくり注いで固形化した後、４０℃の真空乾燥オーブンで１日間乾燥させて、１４ｇのポリイミド樹脂を得た。
ＩＲによりポリイミド生成ピークを確認し、ＧＰＣにより測定された前記ポリイミド樹脂の重量平均分子量は４０、０００であり、多分散指数（ｐｏｌｙ ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｉｎｄｅｘ、ＰＤＩ）は１．５であった。
実施例１：感光性樹脂組成物の製造（黒色染料組成物）
前記合成例１で合成した溶解性ポリイミド１．６ｇに、光活性化合物としてジアゾナフトキノンエステル化合物（ＴＰＰＡ ３２０：ＯＤ／（ＯＤ＋ＯＨ）=２／３の比率によりＯＨおよびＯＤのうち選択的に与えられる。）０．５ｇ、アゾ系黒色染料０．４ｇ、溶媒γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）７ｇを加えて室温で１時間攪拌した後、これを細孔の大きさ１μｍのフィルターでろ過して感光性樹脂組成物を製造した。
実施例２：感光性樹脂組成物の製造（黒色顔料組成物）
前記合成例１で合成した溶解性ポリイミド１．６ｇに、光活性化合物としてジアゾナフトキノンエステル化合物（ＴＰＰＡ ３２０：ＯＤ／（ＯＤ＋ＯＨ）=２／３の比率によりＯＨおよびＯＤのうち選択的に与えられる。）０．５ｇ、カーボンブラック顔料０．５ｇ、溶媒γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）７ｇを加えて室温で１時間攪拌した後、これを細孔の大きさ１μｍのフィルターでろ過して感光性樹脂組成物を製造した。
比較例１：感光性樹脂組成物の製造（ポリイミド組成物）
前記合成例１で合成した溶解性ポリイミド１．６ｇに、光活性化合物としてジアゾナフトキノンエステル化合物（ＴＰＰＡ ３２０：ＯＤ／（ＯＤ＋ＯＨ）=２／３の比率によりＯＨおよびＯＤのうち選択的に与えられる。）０．５ｇ、溶媒γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）５ｇを加えて室温で１時間攪拌した後、これを細孔の大きさ１μｍのフィルターでろ過して感光性樹脂組成物を製造した。
実験例
１）感光性の評価
４インチシリコンウエハーに、前記実施例１〜２および比較例１で製造された感光性樹脂組成物をスピンコーティングし、ホットプレート上で１２０℃にて２分間加熱して、１．３μｍ厚さの感光性フィルムを形成させた。フォトマスクに前記前熱処理が完了したシリコンウエハーを真空密着させた後、Ｇ−ｌｉｎｅステッパーＮｉｋｏｎ ＮＳＲ１５０５ Ｇ４によって２０ｍＪ／ｃｍ２から５ｍＪ／ｃｍ２の間隔で７００ｍＪ／ｃｍ２まで順に露光させた。２．３８ｗｔ％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液中で２３℃にて８０秒間現像した後、超純水で６０秒間洗浄および乾燥して非露光部が鮮明に残っているパターンを得た。このようにパターン化されたシリコンウエハーを、窒素雰囲気下、ホットプレート上で室温から始まって２５０℃になるまで約６０分間徐々に加熱し、次いで２５０℃で３０分間維持して熱処理した。
実施例１および２の組成物から完成したフィルムは、厚さが１．０μｍであり、パターンの最小線幅が５μｍであり、優れた解像度を示した。染料を用いた実施例１は、さらに良い感度とテーパ角（ｔａｐｅｒ ａｎｇｌｅ）を示すが、ＯＤ値が低いことを確認することができる。比較例１の組成物は、染料や顔料を入れない組成物で非常に高感度の物性を有することが分かる。前記結果を下記の表１に示す。
Figure 2013533508
上記のような結果から、本発明によるポジティブ型感光性樹脂組成物は高い感度を確保できることが分かる。また、本発明による感光性樹脂組成物を含む有機発光素子ブラックバンクは追加的な工程なしにブラックマトリックスの機能を追加できるので、有機発光素子の視認性をより画期的に改善することができる特徴がある。つまり、本発明では図１での有機絶縁層（バンク層）１３０がブラックマトリックス１２０の機能を兼ねられるので、別途のブラックマトリックス１２０を実現する工程を必要としない。
１０ カソード
２０ 発光層
３０ アノード
４０ パッシベーション層（平坦化層）
５０ ＳｉＯ２バリア（ｂａｒｒｉｅｒ）
６０ ポリシリコン
７０ ゲート（ｇａｔｅ）
８０ ＧＩ（ＳｉＯ２）
９０ ＩＬＤ（ＳｉＯ２）
１００ ソース／ドレイン
１１０ 無機オーバーコート層
１２０ ブラックマトリックス
１３０ 有機絶縁層（バンク層）

Claims (19)

  1. １）下記の化学式１：
    Figure 2013533508
     で表示されるポリイミド系樹脂、
    ２）光活性化合物（ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＰＡＣ）または光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）、
    ３）顔料または染料、および
    ４）有機溶媒
    を含むことを特徴とするポジティブ型感光性樹脂組成物
    （上記化学式１で、
    Zは、それぞれ独立に、酸無水物またはその誘導体から誘導される４価の有機基であり、
    Ｙ１およびＹ２は、それぞれ独立に、ジアミンまたはその誘導体から誘導される２価の有機基であり、
    ａおよびｂは、それぞれ独立に、２〜５００である）。
  2. 前記化学式１のＹ１は、水酸基、フェノール性水酸基またはカルボキシル基を含む２価の有機基であり、Ｙ２は、２価の脂肪族または芳香族有機基であることを特徴とする、請求項１に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  3. 前記化学式１のＹ１は、下記の構造式：
    Figure 2013533508
     を有する基、および３、５−ジアミノ安息香酸から誘導された２価の有機基からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  4. 前記化学式１のZは、それぞれ独立に、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体から誘導される４価の有機基であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  5. 前記１）ポリイミド系樹脂のｉ−線透過度は７０％以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  6. 前記１）ポリイミド系樹脂の重量平均分子量は１、０００〜１００、０００であり、ガラス転移温度は１５０〜４００℃であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  7. 前記光活性化合物はジアゾナフトキノン（ｄｉａｚｏｎａｐｈｔｈｏｑｕｉｎｏｎｅ、ＤＮＱ）系の化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  8. 前記光活性化合物は、下記の化学式２：
    Figure 2013533508
     で表示される化合物からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物
    （上記化学式２で、
    ａは１〜２０であり、
    −ＯＤは、
    Figure 2013533508
     または−ＯＨである）。
  9. 前記光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）は、トリアリールスルホニウム塩（ｔｒｉａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ）、ジアリールヨードニウム塩（ｄｉａｒｙｌｉｏｄｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ）、スルホネート（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ）、スルホニウム塩およびヨードニウム塩からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  10. 前記顔料は、カーボンブラック単独、または、カーボンブラックおよび着色顔料の２種類以上の混合物を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  11. 前記染料は、黒色染料単独、または２種以上の互いに異なる色の染料の混合物を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  12. 前記感光性樹脂組成物の総重量を基準として、１）のポリイミド系樹脂の含有量は１〜３０重量％であり、２）の光活性化合物（ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＰＡＣ）または光酸発生剤（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＰＡＧ）の含有量は０．５〜３０重量％であり、３）の顔料または染料の含有量は２〜３０重量％であり、かつ、４）の有機溶媒の含有量は５０〜９７重量％であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  13. 前記感光性樹脂組成物は、溶解速度調節剤、増感剤、接着力増強剤および界面活性剤からなる群から選択される添加剤を１種以上さらに含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  14. 前記添加剤の含有量は、感光性樹脂組成物の総重量を基準として０．１〜１０重量％であることを特徴とする、請求項１３に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  15. 前記感光性樹脂組成物は、有機発光素子ブラックバンク製造用であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物。
  16. １）請求項１〜１５のいずれか１項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する段階、
    ２）前記塗布された感光性樹脂組成物を露光および現像してパターニングする段階、および
    ３）パターニングされた感光性樹脂組成物を硬化させる段階
    を含むことを特徴とする、有機発光素子ブラックバンクの製造方法。
  17. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物を含むことを特徴とする、有機発光素子ブラックバンク。
  18. 前記有機発光素子ブラックバンクのテーパーアングル（ｔａｐｅｒ ａｎｇｌｅ）は、５０度以下であることを特徴とする、請求項１７に記載の有機発光素子ブラックバンク。
  19. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のポジティブ型感光性樹脂組成物を含むことを特徴とする、有機発光素子。
JP2013518286A 2010-07-14 2011-07-12 ポジティブ型感光性樹脂組成物およびこれを含む有機発光素子ブラックバンク Pending JP2013533508A (ja)

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