KR101583538B1

KR101583538B1 - 다관능 티올 화합물을 함유한 블랙 레지스트용 감광성 수지조성물, 그것을 이용한 컬러필터용 블랙 매트릭스, 및 컬러필터

Info

Publication number: KR101583538B1
Application number: KR1020080097253A
Authority: KR
Inventors: 레이코 마루야마; 켄료 사사키; 코이치 후지시로
Original assignee: 신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2016-01-08
Also published as: JP5529370B2; KR20090034774A; TWI501026B; JP2009086563A; TW200923580A

Abstract

(과제) 고차광 영역에 있어서도 고감도, 양호한 패턴 밀착성, 또한 보존안정성이 넓은 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을 제공한다.

(해결수단) (A) 알칼리 가용성 수지, (B) 적어도 1개 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 광중합성 모노머, (C) 광중합 개시제, (D) 하기 일반식(Ⅰ)로 나타내어지는 다관능 티올 화합물

(식 중, R¹은 3가의 지방족 포화 탄화수소기, R²는 탄소 이외의 원자를 함유해도 좋은 n가의 지방족기, R⁰은 H가 아닌 알킬기, n은 2∼4를 나타낸다.), 및 (E) 흑색 유기안료, 혼색 유기안료 및 흑색 무기안료로부터 선택되는 1종 이상의 착색재를 필수 성분으로서 함유하고, (A)성분과 (B)성분의 중량비율(A/B)이 60/40∼90/10이고,(A)성분과 (B)성분의 합계 100중량부에 대해서 (C)성분을 5∼50중량부 함유하는 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물이다.

감광성 수지 조성물, 블랙 매트릭스, 컬러필터

Description

다관능 티올 화합물을 함유한 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물, 그것을 이용한 컬러필터용 블랙 매트릭스, 및 컬러필터{MULTIFUNCTIONAL THIOL COMPOUND-CONTAINING PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION FOR BLACK RESIST, BLACK MATRIX FOR COLOR FILTER USING THE SAME, AND COLOR FILTER}

본 발명은 동일 분자 내에 복수개의 메르캅토기를 갖는 다관능 티올 화합물을 함유한 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물이고, 고감도이고 또한 알칼리 현상시의 미세 패턴의 선폭 유지성이 우수한 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

최근 수년, 감광성 조성물은 컬러 액정표시장치(액정 텔레비젼, 액정 모니터, 컬러 액정 휴대전화 등)의 모든 분야에서 이용되고 있다. 컬러 액정표시장치는 광의 투과량 또는 반사량을 제어하는 액정부와 컬러필터를 구성요소로 한다. 이 컬러필터의 제조방법은 통상, 유리, 플라스틱 시트 등의 투명기판의 표면에 흑색의 매트릭스를 형성하고, 계속해서 적, 녹, 청의 다른 색상을 순차 스트라이프상 또는 모자이크상 등의 색 패턴으로 형성하는 방법이 이용되고 있다. 패턴 사이즈는 컬러필터의 용도나 각각의 색에 따라 다르지만, 적, 녹, 청의 화소는 200∼300㎛로부터 100㎛로, 또한 블랙 매트릭스는 20㎛로부터 10㎛로 세선화가 도모되고, 이것에 따라서 감광성 수지 조성물에는 높은 치수 정밀도가 요구되고 있다.

패턴 형성에는 광반응성 수지와 광중합 개시제의 반응에 의한 광경화 작용이 이용되고 있고, 수은등의 선 스펙트럼의 하나인 i선(365㎚)이 안료 분산계 네거티브형 컬러 레지스트를 경화시키기 위한 노광파장으로서 주로 사용되고 있다. 적, 녹, 청 및 흑의 감광성 수지 조성물은 착색재 자체가 자외선을 흡수하고, 또한 최근에는 감광성 수지 조성물 중의 착색재의 함유 비율이 많아졌기 때문에 노광부에서는 막두께 방향에 대한 가교밀도의 차가 발생하여, 도막 표면에서 충분히 광경화하여도 기저면에서는 광경화하기 어렵기 때문에, 현상 마진, 세선 밀착성, 패턴의 에지 형상이 양호한 컬러필터를 얻는 것이 곤란해지고 있다. 또한, 미노광부에 있어서도 현상액에 난용인 안료 등의 착색재가 현상 잔사로서 기판 상에 퇴적되어 버리기 때문에, 다른 색상을 순차 형성할 때 백라이트광의 투과율의 저하를 초래하고, 컬러필터 명도의 저하를 발생시켜 버린다. 또한, 도막과 기판 사이의 밀착성이 저하되기 때문에 현상 마진이나 세선 밀착성의 저하를 초래하여 버릴 우려가 있다. 그리고, 이들 문제는 특히 감광성 수지 조성물의 분광 특성 상, 블랙 매트릭스를 형성하는 차광 감광성 수지 조성물에 있어서 현저하다.

또한, 근래 컬러필터의 제조라인은 생산성 효율을 높여서 비용 삭감을 하기 위해서 머더 유리기판이 해마다 대형화되는 경향이 있고, 1평방m를 초과하는 머더 유리기판에서의 제조도 행해지고 있다. 또한, 택트타임을 저감시켜 생산성 효율을 높이기 위해서 노광 공정에 있어서는 노광시간을 짧게, 즉 저노광량으로 광경화하 는 컬러필터용 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다. 이와 같이, 착색재의 함유 비율이 많고 광경화가 곤란한 컬러필터용 감광성 수지 조성물을 저노광량으로 패턴 치수 안정성, 패턴 밀착성, 패턴의 에지 형상의 샤프성이 양호한 패턴을 넓은 현상 마진으로 얻는 것이 요구되고 있고, 이를 위해서는 감광성 수지 조성물의 고감도화가 불가결하다.

이러한 상황 하에 컬러필터용 감광성 수지 조성물에 대해서는 보다 낮은 에너지로 경화하는 것, 보다 빠르게 경화하는 것, 보다 선명한 패턴을 형성할 수 있는 것이 요구되고 있다. 그러나, 컬러필터용 감광성 수지 조성물에 사용되는 안료의 종류에 따라서는 광중합 개시에 충분한 에너지가 얻어지지 않는다. 특히, 블랙 매트릭스에서는 광학농도가 높은 수지 블랙 매트릭스가 요구되고 있고, 감광성 수지 조성물 중에 있어서의 카본블랙 등의 착색재의 함량이 높아져 충분한 감도가 얻어지지 않는다는 문제가 발생하고 있다. 이들 문제에 대해서 보다 큰 에너지의 조사나 과잉량의 광중합 개시제의 첨가, 산소 차단막의 설치로 회피하는 등 여러가지 고안이 이루어져 있지만, 에너지 절약이나 생산비용의 저감을 위해서도 타당하다고는 말할 수 없고, 보다 감광성이 우수한 조성물이 요구되고 있다.

지금까지, 감광성 조성물의 감도를 개량하기 위해서, 동일 분자 내에 복수개의 메르캅토기를 갖는 다관능 티올 화합물을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 그러나, 지금까지 제안된 다관능 티올 화합물을 사용한 것은 보존안정성이 떨어진다는 결점이 있었다. 예를 들면, 블랙 매트릭스 형성에 적합한 컬러필터용 광중합성 조성물에 있어서 다관능 티올 화합물을 사용하는 것에 관하여, 특허문헌 1에는 다관 능 티올을 함유하는 광중합성 조성물이 개시되어 있지만, 다관능 티올을 사용한 고차광하(CB 농도 52% 이상)에서는 이러한 다관능 티올에 의해 고감도화를 달성하고자 하면 보존안정성이 희생으로 된다는 문제가 있고, 또한 증감제 미사용에서의 고감도화는 미달성이다. 따라서, 고차광하, 고감도에서 현상성이 우수하고, 또한 보존안정성이 우수한 컬러필터용 블랙 매트릭스 레지스트 및 그것을 사용하는 감광성 조성물의 개발이 요구되고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2004-325733호 공보

따라서, 본 발명의 목적은 고차광 영역에 있어서도 고감도, 양호한 패턴 밀착성, 또한 보존안정성이 넓은 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 이 컬러필터용 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성한 컬러필터용 블랙 매트릭스 및 컬러필터를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 검토를 행한 결과, 광중합 개시제에 병용하여 특정의 티올 화합물을 배합한 감광성 수지 조성물에 의하면, 상기 문제점이 해결되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

즉 본 발명은, 하기 (A)∼(E) 성분,

(A) 알칼리 가용성 수지,

(B) 적어도 1개 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 광중합성 모노머,

(C) 광중합 개시제,

(D) 하기 일반식(Ⅰ)로 나타내어지는 다관능 티올 화합물

(식 중, R¹은 3가의 지방족 포화 탄화수소기, R²는 탄소 이외의 원자를 함유해도 좋은 n가의 지방족기, R⁰은 H가 아닌 알킬기, n은 2∼4를 나타낸다.), 및

(E) 흑색 유기안료, 혼색 유기안료 및 흑색 무기안료로부터 선택되는 1종 이상의 착색재를 필수 성분으로서 함유하는 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물로서,

(A)성분과 (B)성분의 중량비율(A/B)이 60/40∼90/10이고, (A)성분과 (B)성분의 합계 100중량부에 대해서 (C)성분을 5∼50중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물이다.

또한 본 발명은, 상기 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을 투명기판 상에 도포하고 건조한 후, (a) 자외선 노광장치에 의한 노광, (b) 알칼리 수용액에 의한 현상 및 (c) 열소성의 각 공정을 거쳐서 얻어진 것을 특징으로 하는 컬러필터용 블랙 매트릭스이다.

또한 본 발명은, 상기 블랙 매트릭스를 갖는 컬러필터이다.

이하, 본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물(이하, 단지 「감광성 수지 조성물」 또는 「조성물」이라 하는 경우도 있음)에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 조성물은 상기 (A)∼(E)성분을 필수성분으로서 함유한다.

(A)성분의 알칼리 가용성 수지의 바람직한 예로서는, 알칼리 현상이 가능하고, 또한 도막 형성능을 갖는 고분자 화합물이면 특별히 제한은 없고, 구체적인 예로서는 다음과 같은 화합물을 들 수 있다. 1) 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌 등의 폴리올레핀계 폴리머, 2) 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 등의 디엔계 폴리머, 3) 폴리아세틸렌계 폴리머, 폴리페닐렌계 폴리머 등의 공역 폴리엔 구조를 갖는 폴리머, 4) 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리아세트산 비닐, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 에스테르, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴 리비닐페놀 등의 비닐 폴리머, 5) 폴리페닐렌에테르, 폴리옥시란, 폴리옥세탄, 폴리테트라히드로푸란, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아세탈 등의 폴리에테르, 6) 노볼락 수지, 레졸 수지 등의 페놀 수지, 7) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페놀프탈레인테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등의 폴리에스테르, 8) 나일론6, 나일론66, 수용성 나일론, 폴리페닐렌아미드 등의 폴리아미드, 9) 젤라틴, 카제인 등의 폴리펩티드, 10) 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 아크릴레이트 및 산무수물에 의한 변성 수지 등의 에폭시 수지 및 그 변성물 외에, 11) 폴리우레탄, 폴리이미드, 멜라민 수지, 요소 수지, 폴리이미다졸, 폴리옥사졸, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리술피드, 폴리술폰, 셀룰로오스류 등을 예시할 수 있다.

이들 수지 중에서는 수지 측쇄 또는 주쇄에 카르복실기 또는 페놀성 수산기 등을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 카르복실기를 갖는 수지, 예를 들면 아크릴산 (공)중합체, 스티렌 무수말레산 수지, 노볼락 에폭시 아크릴레이트의 산무수물 변성 수지 등은 고알칼리 현상성이므로 바람직하다. 또한, 아크릴 수지는 현상성이 우수하므로 바람직하고, 그 공중합체는 다양한 모노머를 선택하여 중합이 가능하기 때문에 성능 및 제조 제어의 관점에서 보다 바람직하다.

보다 구체적으로는 카르복실기를 함유하는 아크릴 수지로서, (메타)아크릴산, (무수)말레산, 크로톤산, 이타콘산, 푸말산 등의 카르복실기를 갖는 모노머와, 스티렌, α-메틸스티렌, (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 에틸, (메타)아크릴산 프로필, (메타)아크릴산 이소프로필, (메타)아크릴산 부틸, 아세트산 비닐, 아 크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르, 에틸아크릴산 글리시딜, 크로톤산 글리시딜에테르, (메타)아크릴산 클로라이드, 벤질(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸, (메타)아크릴레이트, N-메티롤아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N-메타크릴로일모르폴린, N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴아미드 등의 코모노머를 공중합시킨 폴리머가 예시된다. 그 중에서도 바람직한 것은, 구성 모노머로서 적어도 (메타)아크릴산 또는 (메타)아크릴산 알킬에테르를 함유하는 아크릴 수지이고, 더욱 바람직하게는 (메타)아크릴산 및 스티렌을 함유하는 아크릴 수지이다.

또한, 이들 카르복실기를 갖는 아크릴 수지에는 수지 측쇄에 에틸렌성 이중결합을 부가시키는 것도 가능하다. 수지 측쇄에 이중결합을 부여함으로써 광경화성이 높아지기 때문에 해상성, 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있어서 바람직하다.

이들 카르복실기를 갖는 아크릴 수지의 GPC로 측정한 중량평균 분자량의 바람직한 범위는 1000∼100,000이고, 이것을 초과하면 해상성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 카르복실기의 바람직한 함유량의 범위는 산가로 5∼200이다. 산가가 5 이하이면 알칼리 현상성에 불용으로 되고, 또한, 200을 초과하면 감도가 저하되는 경우가 있다.

상기 (A)성분의 알칼리 가용성 수지 중에서도 플루오렌 골격을 갖는 에폭시 아크릴레이트의 산무수물 중축합물의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용액이 특히 바람직하게 사용된다.

(B)성분의 적어도 1개 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 광중합성 모노머 로서는, 광중합 개시제가 발생하는 라디칼의 작용에 의해 라디칼 중합하는 모노머 및 광중합 개시제로부터 발생되는 산의 작용으로 부가축합하는 모노머 등 공지의 어느 것이나 사용할 수 있다. 전자의 대표적 예로서는, 에틸렌성 이중결합을 갖는 모노머가 예시되고, 보다 구체적으로는 이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 세틸아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 3-메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸릴아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸하이드로겐프탈레이트, 2-아크릴로일옥시프로필하이드로겐프탈레이트, 2-아크릴로일옥시프로필테트라히드로하이드로겐프탈레이트, 모르폴리노에틸메타크릴레이트, 트리플루오로에틸아크릴레이트, 트리플루오로에틸메타크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 헥사플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로도데실아크릴레이트, 트리메틸실록시에틸메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 프로필렌글리콜디아크릴레이트, 글리세린메타크릴레이트아크릴레이트, 비스페놀A 에틸렌옥사이드 부가물 디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리메티롤프로판 에틸렌옥사이드 부가물 트리아크릴레이트, 글리세린프로필렌옥사이드 부가물 트리아크릴레이트, 트리스아크릴로일옥시에틸포스페이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 노볼락 에폭시의 아크릴산 변성물, 노볼락 에폭시의 아크릴산 및 산무수물의 변성물, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, 아크릴화 이소시아누레이트, 디펜타에리스리톨모노히드록시펜타아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들 혼합물은 그 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

이들 모노머 중에서는 아크릴 모노머, 특히 3개 이상의 이중결합을 갖는 아크릴 모노머에 있어서, 광감도가 높아지기 때문에 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 폴리(메타)아크릴레이트가 특히 바람직하다. 이들 모노머는 단독 또는 복수개 조합하여 사용된다.

본 발명의 감광성 수지 조성물에서는, (A)성분과 (B)성분의 합계 100중량부에 대하여 (B)성분이 10∼40중량부의 범위로 사용된다. (B)성분이 10중량부 미만인 경우에는 본 발명의 감광성 수지 조성물 중에 차지하는 광반응성 관능기의 비율이 적고, 광감도 부족으로 되기 때문에, 형성되는 패턴이 목표로 하는 선폭보다 좁아지거나, 패턴의 결락이 쉬워진다. 한편, 40중량부를 초과하는 경우에는, 반대로 광감도가 지나치게 강하여 패턴 선폭이 패턴 마스크에 대하여 굵어진 상태로 되고, 마스크에 대해서 충실한 선폭을 재현할 수 없다. 또한, 현상성이 악화되기 때문에 패턴 에지가 불균일해져 샤프하게 되지 않는다는 문제가 발생할 우려가 있다.

(C)성분의 광중합 개시제로서는 적어도 1종류의 광중합 개시제를 사용하지만, 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 부가중합 가능한 화합물의 중합을 개시시킬 수 있는 화합물이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 아세토페논계 화합물, 트라아진계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 이미다졸계 화합물, 아실옥심계 화합물 등이 예시된다.

이 중, 아세토페논계 화합물로서는, 예를 들면 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

트리아진계 화합물로서는, 예를 들면 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-메틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시부틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(3,4,5-트리메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메틸티오스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(피프로닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

벤조인계 화합물로서는, 예를 들면 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에 테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.

티옥산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

이미다졸계 화합물로서는, 예를 들면 2-(o-클로로페닐)-4,5-페닐이미다졸 2량체, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디(m-메톡시페닐)이미다졸 2량체, 2-(o-플루오로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체, 2-(o-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체, 2,4,5-트라아릴이미다졸 2량체 등을 들 수 있다.

아실옥심계 화합물로서는, 예를 들면 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-비시클로헵틸-1-온옥심-O-아세테이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-아다만틸메탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-아다만틸메탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-테트라히드로푸라닐메탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-테트라히드로푸라닐메탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-티오페닐메탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-티오페닐메탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]- 모르포닐메탄-1-온옥심-O-벤조에이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-모로포닐메탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-에탄-1-온옥심-O-비시클로헵탄카르복시레이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-에탄-1-온옥심-O-트리시클로데칸카르복시레이트, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9.H.-카르바졸-3-일]-에탄-1-온옥심-O-아다만탄카르복시레이트, 1,2-옥탄디엔,1-[4-(페닐티오)-2-(O-벤조일옥심)](치바 스페셜티 케미컬즈사제 제품명 일가큐어 OXE01), 에타논,1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-,1-(O-아세틸옥심)(치바 스페셜티 케미컬즈사제 제품명 일가큐어 OXE02) 등을 들 수 있다.

(C)성분의 광중합 개시제로서는 또한 활성 라디칼 발생제나 산발생제도 사용할 수 있다. 활성 라디칼 발생제로서, 예를 들면 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄파퀴논, 페닐글리옥살산 메틸, 티타노센 화합물 등을 사용할 수도 있다. 산 발생제로는, 예를 들면 4-히드록시페닐디메틸술포늄 p-톨루엔술포네이트, 4-히드록시페닐디메틸술포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸술포늄 p-톨루엔술포네이트, 4-아세톡시페닐·메틸·벤질술포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술포늄 p-톨루엔술포네이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오드늄 p-톨루엔술포네이트, 디페닐요오드늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염류나, 니트로벤질토실레이트류, 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다. 또한, 활성 라디칼 발생 제로서는 상기한 화합물 중에는 활성 라디칼과 동시에 산을 발생하는 화합물도 있고, 예를 들면 트리아진계 화합물은 산 발생제로서도 사용된다.

(C)성분의 광중합 개시제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 상용할 수 있다. 또한, 그 자체로는 광중합 개시제나 후술하는 증감제로서 사용되지 않지만, 상기 (C)성분의 광중합 개시제와 조합하여 사용함으로써 광중합 개시제나 증감제의 능력을 증대시킬 수 있는 화합물을 별도 첨가하는 것도 가능하다. 이러한 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논과 조합하여 사용하면 효과가 있는 아민계 화합물을 들 수 있다.

이 아민계 화합물로서는, 예를 들면 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산 메틸, 4-디메틸아미노벤조산 에틸, 4-디메틸아미노벤조산 이소아밀, 벤조산 2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 (C)성분의 광중합 개시제 중에서도 트리클로로메틸기가 도입되어 있는 트리아진계 광중합 개시제, 아실옥심계 광중합 개시제가 특히 바람직하게 사용된다.

(C)성분의 광중합 개시제의 사용량은 수지 성분인 (A) 및 (B)의 각 성분의 합계 100중량부를 기준으로 하여 5∼50중량부이고, 바람직하게는 20∼45중량부이다. (C)성분의 배합 비율이 5중량부 미만인 경우에는 광중합의 속도가 느려져서 감도가 저하되고, 한편, 50중량부를 초과하는 경우에는 감도가 지나치게 강하여 패턴 선폭이 패턴 마스크에 대해서 굵어진 상태로 되어 마스크에 대하여 충실한 선폭을 재현할 수 없다. 또한, 패턴 에지가 불균일해져 샤프하게 되지 않는다는 문제가 발생할 우려가 있다.

(C)성분의 광중합 개시제와는 별도로 증감제를 배합하는 것도 가능하다. 증감제로서는 통상의 광중합 개시제에 사용되는 일반적인 증감제를 사용할 수 있지만, 보다 감도를 높이기 위해서, 바람직하게는 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 및 케토쿠마린계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용된다.

구체적으로는, 벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물, 티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 2,4-디이소프로필티옥산톤, 2-클로로티톡산톤 등의 티옥산톤계 화합물, 3-아세틸쿠마린, 3-아세틸-7-디에틸아미노쿠마린, 3-벤조일쿠마린, 3-벤조일-7-디에틸아미노쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시쿠마린, 3,3'-카르보닐비스쿠마린, 3,3'-카르보닐비스(7-메톡시쿠마린), 3,3'-카르보닐비스(5,7-디메톡시쿠마린) 등의 케토쿠마린계 화합물을 사용할 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.

광중합 개시제에 대한 상기 증감제의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 광중합 개시제와 증감제의 총량 중 5∼40질량%, 보다 바람직하게는 10∼30질량%이다. 이들 증감제의 배합 비율이 지나치게 적으면 감도가 저하되고, 지나치게 많으면 레지스트 저부까지의 광투과를 저해하므로 레지스트 단면의 형상이 역 마름모 형상으로 되어 해상 절밀도가 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명의 (D)성분인 다관능 티올 화합물은 동일 분자 내에 2개 이상의 메르캅토(SH)기를 갖는 것이고, 하기 일반식(Ⅰ)로 나타낼 수 있다.

(식 중, R¹은 3가의 지방족 포화 탄화수소기, R²는 탄소 이외의 원자를 함유해도 좋은 n가의 지방족기, R⁰은 H가 아닌 알킬기, n은 2∼4를 나타낸다.)

상기 일반식(Ⅰ)로 나타내어지는 다관능 티올 화합물을 구체적으로 예시하면, 하기의 구조식을 갖는 1,4-비스(3-메르캅토부티릴옥시)부탄[식(Ⅱ)], 1,3,5-트리스(3-메르캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아지안-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온[식(Ⅲ)], 및 펜타에리스리톨테트라키스(3-메르캅토부티레이트)[식(Ⅳ)] 등을 들 수 있다. 이들의 다관능 티올은 1종 또는 복수 조합하여 사용하는 것이 가능하다.

감광성 수지 조성물 중의 다관능 티올의 배합량에 대해서는, 용제를 제외한 전체 고형분에 대하여 0.3∼0.8중량%, 보다 바람직하게는 0.8∼6.4중량%의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 배합 비율이 상기 범위로부터 벗어나면 감광성 수지 조성물의 안정성, 악취, 감도, 해상성, 현상성, 밀착성 등이 악화되게 된다. 저첨가량에서는 감도, 밀착성이 저하되고, 고첨가량에서는 티올 화합물에 대하여 개시제의 비율이 적어지고, 광중합의 속도가 느려져서 감도가 저하되며, 굳어지기 어려우며, 또한 레지스트 용해성도 저하된다.

이러한 악화 요인에 대해서 확실한 것은 불분명하지만, 다관능 티올이 라디칼 또는 이온적으로 탄소-탄소 2중 결합에 anti-Markownikoff 첨가하는, 즉 모노머적 거동도 취할 수 있는 화합물인 것과 관련되는 것이라 생각된다. 즉, 모노머로서의 기능은 상술한 (B)성분의 바람직한 아크릴 모노머보다 낮기 때문에 통상 모노머와 같은 첨가량으로 되면 아크릴 모노머의 기능을 저해하게 되기 때문에, 상술한 바와 같이 개시제적으로 소량 첨가함으로써 고기능을 발휘한다고 생각된다.

(E)성분의 착색재는 차광성 안료인 흑색 유기안료, 혼색 유기안료 또는 흑색 무기안료로부터 선택되는 적어도 1종이다. 흑색 유기안료로서는 예를 들면 페릴렌 블랙, 시아닌 블랙, 아닐린블랙 등을 들 수 있다. 혼색 유기안료로서는 적, 청, 녹, 자, 황색, 시아닌, 마젠타 등으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 안료를 혼합하여 의사 흑색화된 것이 예시된다. 흑색 무기안료로서는 카본블랙, 산화크롬, 산화철, 티탄블랙을 들 수 있다. 착색재는 2종 이상을 적절히 선택하여 사용하는 것도 가능하지만, 특히 카본블랙이 차광성, 표면평활성, 분산안정성, 수지와의 상용성이 양호한 점에서 바람직하다.

또한, (E)성분의 착색재는 소망에 의해 분산제와 함께 사용할 수 있다. 이러한 분산제로서는 예를 들면, 양이온계, 음이온계, 양성, 실리콘계, 불소계 등의 계면활성제를 들 수 있다. 이 계면활성제의 구체예로서는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류 등을 들 수 있다.

또한, (E)성분의 착색재의 첨가량은 감광성 수지 조성물의 용제를 제외한 고 형분 농도의 50%∼60%로 되도록 배합하는 것이 좋다. 이 농도가 낮으면 차광성이 충분하지 않게 되고, 바람직한 콘트라스트를 얻기 위해서는 막두께를 두껍게 하지 않으면 안되기 때문에, 블랙 매트릭스의 면 평활성을 얻기 어렵다. 반대로 첨가량이 지나치게 많으면 (E)성분을 함유하는 블랙 매트릭스용 감광성 수지 조성물의 분산 안정성이 저하되고, 또한 본래의 바인더로 되는 감광성 수지의 함유량도 감소하기 때문에 양호한 현상특성이 얻어지지 않게 된다는 바람직하지 못한 문제가 발생할 우려가 있다.

(E)성분의 배합 비율에 대해서는, 본 발명의 조성물 중의 (A)∼(E)성분으로 이루어지는 용제를 제외한 고형분에 대하여 중량분률로 40∼70중량%, 바람직하게는 50∼60중량%인 것이 좋다. 40중량%보다 적으면 차광성이 충분하지 않게 된다. 70중량%를 초과하면 본래의 바인더로 되는 감광성 수지의 함유량이 감소하기 때문에 현성 특성을 손상시킴과 아울러 막 형성능이 손상된다는 바람직하지 못한 문제가 발생한다.

본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물에 있어서는, 상기 (A)∼(E)성분 외에 용제를 사용하는 것이 바람직하다. 용제로서는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 알코올류, α- 또는 β-테르피네올 등의 테르펜류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤류, 톨루엔, 크실렌, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 셀로솔브, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 카르비톨, 메틸카르비톨, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 글리콜에테르류, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 카르비톨아세테이트, 에틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 아세트산 에스테르류 등을 들 수 있다. 이들을 이용하여 용해, 혼합시킴으로써 균일한 용액상의 조성물로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물에는 필요에 따라서 경화촉진제, 열중합금지제, 가소제, 충전재, 용제, 레벨링제, 소포제 등을 배합할 수 있다. 열중합금지제로서는 하이드로퀴논, 하이드로퀴논모노메틸에테르, 피로가롤, tert-부틸카테콜, 페노티아진 등을 들 수 있다. 가소제로서는 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 트리크레실 등을 수 있다. 충전재로서는 유리섬유, 실리카, 마이카, 알루미나 등을 들 수 있다. 소포제나 레벨링제로서는 예를 들면 규소계, 불소계, 아크릴계의 화합물을 들 수 있다.

본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물은 상기 (A)∼(E)성분 또는 이들과 용제를 주성분으로서 함유한다. 용제를 제외한 고형분(고형분에는 경화 후에 고형분으로 되는 모노머를 포함한다) 중에, (A)∼(E)성분이 합계로 80중량%, 바람직하게는 90중량% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 용제의 양은 목표로 하는 점도에 따라서 변화하지만, 감광성 수지 조성물 중에 70∼90중량%의 범위로 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물은 블랙 매트릭스 형성용의 수지 조성물로서 우수하다. 또한, 본 발명의 블랙 매트릭스는 본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을 이용하여, 예를 들면 포토리소그래피법에 의해 형성된다. 그 제조공정으로서는 먼저, 감광성 수지 조성물을 용액으로 하여 기판 표면에 도포하고, 이어서 용매를 건조시킨(프리베이킹) 후, 이와 같이 하여 얻어진 피막 상에 포토마스크를 대고 자외선을 조사하여 노광부를 경화시키고, 또한 알칼리 수용액을 이용하여 미노광부를 용출시키는 현상을 행하여 패턴을 형성하고, 또한 후건조로서 포스트베이킹(열소성)을 행하는 방법이 예시된다.

본 발명의 조성물의 용액을 도포하는 기판으로서는, 유리, 투명필름(예를 들면 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰 등) 상에 ITO, 금 등의 투명전극이 증착 또는 패터닝된 것 등이 이용된다.

이 조성물의 용액을 기판에 도포하는 방법으로서는, 공지의 용액침지법, 스프레이법 외에, 롤러 코터기, 랜드 코터기나 스피너기를 이용하는 방법 등의 어느 방법이나 채용할 수 있다. 이들 방법에 의해서, 원하는 두께로 도포한 후, 용제를 제거함(프리베이킹)으로써 피막이 형성된다. 프리베이킹은 오븐, 핫플레이트 등에 의해 첨가함으로써 행할 수 있고, 프리베이킹에 있어서의 가열온도 및 가열시간은 사용하는 용제에 따라서 적절히 선택되며, 예를 들면 80∼120℃의 온도에서 1∼10분간 행하도록 하면 된다.

프리베이킹 후에 행해지는 노광은 노광기에 의해서 행해지고, 포토마스크를 통해서 노광함으로써 패턴에 대응한 부분의 레지스트만을 감광시킨다. 노광기 및 그 노광 조사 조건은 적절히 선택되고, 예를 들면 초고압 수은등, 고압 수은램프, 메탈할라이드 램프, 원자외선등 등의 광원을 이용하여 노광을 행하고, 또한 단파장(313㎚, 334㎚ 이하)을 차단하여 도막 중의 블랙 레지스트용 수지 조성물을 광경화시킨다.

노광 후의 알칼리 현상은 노광되지 않은 부분의 레지스트를 제거할 목적으로 행해지고, 이 현상에 의해서 원하는 패턴이 형성된다. 이 알칼리 현상에 적합한 현상액으로서는 예를 들면 알칼리 금속이나 알칼리 토류금속의 탄산염 수용액, 알칼리 금속의 수산화물 수용액 등을 들 수 있지만, 특히 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 리튬 등의 탄산염을 0.05∼3중량% 함유하는 약알칼리성 수용액을 이용하여 20∼30℃의 온도에서 형성하는 것이 좋고, 시판의 현상기나 초음파 세정기 등을 이용하여 미세한 화상을 정밀하게 형성할 수 있다.

이와 같이 하여 현상한 후, 180∼250℃의 온도, 및 20∼60분의 조건으로 열처리(포스트베이킹)가 행해진다. 이 포스트베이킹은 패터닝된 블랙 매트릭스와 기판의 밀착성을 높이기 위한 등의 목적으로 행해진다. 이것은 프리베이킹과 마찬가지로 오븐, 핫플레이트 등에 의해 가열함으로써 행해진다. 본 발명의 패터닝된 블랙 매트릭스는 이상의 포토리소그래피법에 의한 각 공정을 거쳐서 형성된다.

본 발명의 조성물은 상술한 바와 같이, 노광, 알칼리 현상 등의 조작에 의해서 미세한 패턴을 형성하는데 적합하지만, 종래의 스크린 인쇄에 의해 패턴을 형성하여도 마찬가지의 차광성, 밀착성, 전기절연성, 내열성, 내약품성이 우수한 블랙 매트릭스를 얻을 수 있다.

본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물은 코팅재로서 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 액정의 표시장치 또는 촬영소자에 사용되는 컬러필터용 잉크, 및 이것에 의해 형성되는 차광막은 컬러필터, 액정 프로젝션용 블랙 매트릭스 등으로서 유용하다.

본 발명의 컬러필터는 상기 블랙 매트릭스를 설치한 기판에, 각 색의 잉크를 각 색마다 소정의 패턴으로 도포, 현상, 경화하고, 또한 보호막을 형성하는 것 등의 공지의 방법으로 얻을 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명의 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물은, 예를 들면 착색재의 함유 비율이 많고 광경화가 곤란한 차광 감광성 수지 조성물이어도 현상 잔사가 없고, 또한 패턴 치수안정성, 패턴 밀착성, 패턴의 에지 형상의 샤프성이 양호한 패턴을 넓은 현상마진으로 얻을 수 있고, 양호한 차광막을 부여한다.

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 여기에서 실시예, 비교예의 블랙 매트릭스의 제조에서 사용한 우너료 및 약호는 이하와 같다.

(A) : 플루오렌 골격을 갖는 에폭시 아크릴레이트의 산무수물 중축합물의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용액(수지 고형분 농도=56.1중량%, 신닛테츠 카가쿠(주) 제, 상품명 V259ME)

(B) : 트리메티롤프로판트리아크릴레이트(사토마 재팬(주) 제, 상품명 SR351S)

(C)-1 : 에타논,1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-,1-(O-아세틸옥심)(치바 스페셜티 케미컬즈사 제, 제품명 일가큐어 OXE02)

(C)-2 : 4-(4'-에틸비페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진(레스베 케미컬사 제, 상품명 STR-2BP)

(D)-1 : 1,4-비스(3-메르캅토부티릴옥시)부탄(상품명: 카렌즈 MT BD1(이하, BD1이라 약기 : 소화덴코(주)제))

(D)-2 : 1,3,5-트리스(3-메르캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아지안-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(상품명 : 카렌즈 MT NR1(이하, NR1이라 약기 : 소화덴코(주)제))

(D)-3 : 펜타에리스리톨테트라키스(3-메르캅토부티레이트)(상품명 : 카렌즈 MT PE1(이하, PE1이라 약기 : 소화덴코(주)제))

(D)-4 : 펜타에리스리톨테트라키스티오프로피오네이트(상품명 : PETP(요도 카가쿠(주)제))

(E) : 카본블랙 농도 20중량%, 고분자 분산제 농도 4.0중량%의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 분산액(고형분 24.0%)

(F)-1 : 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

(F)-2 : 시클로헥사논

(실시예)

상기 배합 성분을 표 1에 기재된 비율로 배합하고, 실시예 1∼10 및 비교예 1∼6(레지스트)을 조제했다. 표 1에 있어서, (A)성분의 ( ) 내의 숫자는 고형분량을, (E)성분의 ( ) 내의 숫자는 안료(착색재)가 차지하는 고형분량을 나타낸다.

표 1에 기재한 각 성분을 균일하게 혼합하여 얻은 실시예 1∼10 및 비교예 1∼6에 따른 각 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을, 스핀코터를 이용하여 125㎜×125㎜의 유리 기판(코닝 1737) 상에 포스트베이킹한 후의 막두께가 1.1㎛로 되도록 도포하고, 80℃에서 2분간 프리베이킹했다. 그 후, 노광 갭을 80㎛로 조정하고, 건조 도막 상에 라인/스페이스=10㎛/10㎛, 및 20㎛/20㎛의 네거티브형 포토마스크를 피복하고, i선 조도 30㎽/㎠의 초고압 수은램프로 80mj/㎠의 자외선을 조사하여 감광 부분의 광경화 반응을 행하였다.

다음에, 이 노광완료의 도포판(유리기판에 감광성 수지 조성물을 도포하여 감광 부분을 광경화시킨 것)을 23℃, 0.04% 수산화 칼륨 수용액 중에 1kgf/㎠의 샤워 현상압으로 패턴이 나타나기 시작하는 현상시간(브레이크 타임=BT)으로부터 ±30초의 현상 후, 5kgf/㎠의 스프레이 수세를 행하고, 도막의 미노광부를 제거한 유리기판 상에 화소 패턴을 형성했다. 그 후, 열풍건조기를 이용하여 230℃, 30분간 열포스트베이킹한 후의 각각의 마스크폭에 대한 선폭 및 포화 노광량을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 실시예 1∼10 및 비교예 1∼6에 따른 각 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을, 실온(22℃∼24℃)에서 2주간, 및 1개월간 보존한 것을 라인/스페이스=20㎛/20㎛의 네거티브형 포토마스크를 이용하여 마찬가지로 해서 노광, 현상하고, 선폭·선폭감률 및 표면의 외관을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 및 비교예에서 얻어진 블랙 매트릭스의 평가항목과 방법은 이하와 같고, 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

선폭 : 패턴이 나타나기 시작하는 현상시간(브레이크 타임)으로부터 +30초 더 현상한 후, 측장 현미경((주)니콘성 상품명 XD-20)을 이용하여 측정했다.

OD : 두께 1㎛로 환산했을 때의 광학농도

표면의 외관 : 현상, 소성 후의 도막의 표면조도(Ra)의 값이 150Å 미만을 ○<양호>, 150Å 이상을 ×<불량>으로 평가했다.

1급 티올 화합물을 첨가한 비교예 5, 6과 2급 티올 화합물을 첨가한 실시예 1∼10을 비교한 경우, 1급 티올 화합물을 첨가한 것은 경시 기간 2주간으로 브레이크 타임으로부터 +30초에서 20㎛ 패턴으로 대폭적인 선 좁힘을 나타내고, 1개월에서 20㎛의 패턴이 남지 않았다. 그러나, 2급 티올 화합물을 첨가한 것은 경시기간 2주간, 1개월에서도 양호한 선폭을 남기는 것이 가능하다. 또한, 개시제에 대해서 티올 화합물을 과잉으로 첨가한 비교예 3에 있어서는 경시안정성이 불량이며, 또한 과잉으로 첨가한 비교예 4에서는 패턴 형성 자체가 곤란하게 된다.

또한, 표 2 및 표 3의 결과로부터 명백한 바와 같이, 티올 화합물 미첨가인 비교예 1, 2와 비교하여 실시예 1∼10의 결과에 의하면, 다관능 티올 화합물을 첨가함으로써 대폭적인 선폭 향상을 나타내는 것이 명백해졌다.

Claims

하기 (A)∼(E) 성분,

(A) 플루오렌 골격을 갖는 에폭시 아크릴레이트의 산무수물 중축합물로 이루어진 알칼리 가용성 수지,

(B) 1개 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 광중합성 모노머,

(C) 아실옥심계 화합물인 광중합 개시제,

(D) 하기 화학식(Ⅲ)으로 나타내어지는 다관능 티올 화합물

, 및

(E) 흑색 유기안료, 혼색 유기안료 및 흑색 무기안료로부터 선택되는 1종 이상의 착색재를 필수 성분으로서 함유하는 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물로서:

(A)성분과 (B)성분의 중량비율(A/B)이 60/40∼90/10이고, (A)성분과 (B)성분의 합계 100중량부에 대해서 (C)성분을 5∼50중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물.
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제 1 항에 있어서, 상기 착색재의 함유농도가 상기 (A) 내지 (E)성분으로 이루어지는 용제를 제외한 고형분에 대하여 40∼70중량%인 것을 특징으로 하는 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물.
제 1 항에 기재된 블랙 레지스트용 감광성 수지 조성물을 투명기판 상에 도포하고 건조한 후, (a) 자외선 노광장치에 의한 노광, (b) 알칼리 수용액에 의한 현상 및 (c) 열소성의 각 공정을 거쳐서 얻어진 것을 특징으로 하는 컬러필터용 블랙 매트릭스.
제 5 항에 기재된 블랙 매트릭스를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터.