KR101682017B1 - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 차광층 - Google Patents

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Abstract

(A) 바인더 수지; (B) 안료 및 실리카 나노입자를 포함하는 착색제; (C) 광중합성 모노머; (D) 광중합 개시제; 및 (E) 용매를 포함하며, 상기 실리카 나노입자는 상기 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 10.0 중량%로 포함되는 흑색 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 차광층, 및 컬러필터가 제공된다.

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 차광층 {PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND LIGHT BLOCKING LAYER USING THE SAME}
본 기재는 감광성 수지 조성물, 상기 감광성 수지 조성물을 이용한 차광층 및 컬러필터에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치는 차광층, 컬러필터, 및 ITO　화소전극이 형성된 하부 기판; 액정층, 박막트랜지스터, 축전캐패시터층으로 구성된 능동회로부; 및 ITO　화소전극이 형성된 상부 기판을 포함하여 구성된다. 　
상기 차광층은　박막트랜지스터를 투과한 빛에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위해, 기판의 투명화소전극 이외로 투과되어 제어되지 않은 광을 차단하는 역할을 하며, 적색, 녹색, 청색의 착색층은 백색광 중 특정 파장의 빛을 투과시켜 색을 표현할 수 있도록 하는 것이 주요 역할이다.
상기 차광층 제조시 안료분산법이 주로 이용되는데, 상기 안료분산법은 투명한 기질 위에 착색제를 함유하는 광중합성 조성물을 코팅하고, 형성하고자 하는 형태의 패턴을 노광한 후 비노광부위를 용제로 제거하여 열경화시키는 일련의 단계를 반복함으로써 제조하는 방법이다. 　
그러나 안료분산법에 사용되는 감광성 폴리이미드나 페놀계 수지의 경우 내열성은 높지만 감도가 낮으며, 종래의 안료만으로는 컬러필터 패턴의 직진성 및 테이퍼 특성을 개선시키는데 한계가 있다. 　또한 아지드 화합물을 감광제로 하는 종래의 시스템은 감도가 낮고 내열성이 떨어지거나 노출시에 산소의 영향을 받는 문제가 있다.
특히, 테이퍼 특성을 개선시키기 위해 감광성 수지 조성물 내 안료의 함량을 늘리거나, 분자량이 큰 바인더 수지 또는 분산제 등을 사용하여 유리전이온도(Tg)를 높이려는 등의 시도가 있었으나, 이 경우 해상도가 떨어지거나 현상마진이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 테이퍼 특성을 개선시키면서도 패턴의 직진성, 해상도 등이 우수한 감광성 수지 조성물을 제조하려는 노력이 계속되고 있다.
일 구현예는 해상도, 직진성 및 테이퍼 특성이 우수한 감광성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
다른 일 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 차광층을 제공하기 위한 것이다.
또 다른 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 (A) 바인더 수지; (B) 안료 및 실리카 나노입자를 포함하는 착색제; (C) 광중합성 모노머; (D) 광중합 개시제; 및 (E) 용매를 포함하며, 상기 실리카 나노입자는 상기 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 10.0 중량%로 포함되는 흑색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
상기 실리카 나노입자는 상기 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 4.9 중량%로 포함될 수 있다.
상기 실리카 나노입자는 10 nm 내지 50 nm의 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 실리카 나노입자는 10 nm 내지 20 nm의 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 착색제에 포함되는 안료는 흑색 안료일 수 있다.
상기 흑색 안료는 카본블랙일 수 있다.
상기 바인더 수지는 카도계 수지일 수 있다.
상기 흑색 감광성 수지 조성물은 (A) 상기 바인더 수지 1 내지 30 중량%; (B) 실리카 나노입자 및 안료를 포함하는 착색제 1 내지 30 중량%; (C) 광중합성 모노머 1 내지 20 중량%; (D) 광중합 개시제 0.05 내지 5 중량%; 및 (E) 용매 잔부량을 포함할 수 있다.
상기 흑색 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제;　또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 흑색 감광성 수지 조성물은 35° 내지 70°의 테이퍼 각도를 가질 수 있다.
다른 일 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 차광층을 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
해상도, 직진성 및 테이퍼 특성이 우수한 흑색 감광성 수지 조성물이 제공됨에 따라, 차광층 등에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 실시예 1, 3, 및 5의 흑색 감광성 수지 조성물을 경화시켜 얻은 패턴을 찍은 scanning electron microscopy(SEM) 사진이다.
도 2는 비교예 1 및 2의 흑색 감광성 수지 조성물을 경화시켜 얻은 패턴을 찍은 scanning electron microscopy(SEM) 사진이다.
도 3은 실시예 1, 3, 및 5의 흑색 감광성 수지 조성물을 경화시켜 얻은 패턴 내 최소 CD(critical dimension)를 나타내는 선폭의 광학현미경 사진이다.
도 4는 비교예 1 내지 4의 흑색 감광성 수지 조성물을 경화시켜 얻은 패턴 내 최소 CD(critical dimension)를 나타내는 선폭의 광학현미경 사진이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 　다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.　
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, “알킬기”란 C1 내지 C20 알킬기를 의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C20 알케닐기를　의미하고, "사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 사이클로알케닐기를　의미하고, "헤테로사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기를 의미하고,　"아릴기"란 C6 내지 C20 아릴기를 의미하고, "아릴알킬기"란 C6 내지 C20 아릴알킬기를 의미하며, "알킬렌기"란 C1 내지 C20 알킬렌기를　의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C20 아릴렌기를 의미하고,　"알킬아릴렌기"란 C6 내지 C20 알킬아릴렌기를 의미하고, "헤테로아릴렌기"란 C3 내지 C20 헤테로아릴렌기를 의미하고, "알콕실렌기"란 C1 내지 C20 알콕실렌기를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20의 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아민기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20의 알킬기, C2 내지 C20의 알케닐기, C2 내지 C20의 알키닐기, C6 내지 C20의 아릴기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알케닐기, C3 내지 C20의 사이클로알키닐기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C20 헤테로아릴기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로"란, 화학식 내에 N, O, S 및 P 중 적어도 하나의 헤테로 원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트"와 "메타크릴레이트" 둘 다 가능함을 의미하며, "(메타)아크릴산"은 "아크릴산"과 "메타크릴산" 둘 다 가능함을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다.
본 명세서 내 화학식에서 별도의 정의가 없는 한, 화학결합이 그려져야 하는 위치에 화학결합이 그려져있지 않은 경우는 상기 위치에 수소 원자가 결합되어 있음을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 불포화 결합은 탄소-탄소 원자 간의 다중결합 뿐만 아니라, 카보닐 결합, 아조 결합 등과 같이 다른 원자를 포함하는 것도 포함한다.
본 명세서에서 카도계 수지란, 하기 화학식 1-1 내지 1-11로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 수지 내 주골격(backbone)에 포함되는 수지를 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "*"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
일 구현예에 따른 흑색 감광성 수지 조성물은 (A) 바인더 수지; (B) 실리카 나노입자 및 안료를 포함하는 착색제; (C) 광중합성 모노머; (D) 광중합 개시제; 및 (E) 용매를 포함하며, 상기 실리카 나노입자는 상기 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 10.0 중량%로 포함된다.
착색제 내에 실리카 나노입자가 상기 범위로 포함되는 경우, 상기 감광성 수지 조성물을 기판에 도포, 건조한 후, 노광 및 현상, 열처리의 각 공정을 거쳐 얻어지는 패턴의 직진성 및 현상성이 우수해지며, 테이퍼 특성 또한 개선될 수 있다.
이하에서 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
(B)　착색제
상기 착색제는 안료와 함께 실리카 나노입자를 포함하며, 실리카 나노입자는 상기 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 10.0 중량%로 포함된다. 예컨대, 실리카 나노입자는 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 4.9 중량%로 포함될 수 있다.
상기 실리카 나노입자를 포함하는 착색제는 실리카 나노입자가 안료에 분산된 형태일 수 있다. 안료 내에 실리카 나노입자가 분산됨으로써, 실리카 나노입자의 함량에 따라 테이퍼 각도를 용이하게 조절할 수 있으며, 이를 이용하여 35° 이상의 테이퍼 각도를 가지고, 해상도가 우수한 차광층의 제조가 가능하다.
전술한대로, 실리카 나노입자가 상기 범위로 포함되는 경우 35° 내지 70°, 예컨대 35° 내지 50°의 테이퍼 각도를 가지며, 패턴의 직진성 및 현상성이 개선된다. 반면, 실리카 나노입자가 안료 100 중량%에 대해 10 중량% 초과하여 포함되는 경우의 흑색 감광성 수지 조성물은 포스트베이크 이후 형성된 감광성 수지막에서 주름이 현저하게 발생하게 되어 표면거칠기가 증가하고, 이로 인해 테이퍼 각도의 조절이 어려워진다. 또한, 실리카 나노입자가 안료 100 중량%에 대해 1.0 중량% 미만으로 포함되는 경우의 흑색 감광성 수지 조성물은 포스트베이트 시 melting 특성이 급격히 저하되어 패턴 형성이 어렵고, 패턴이 형성되더라도 패턴의 직진성이 불량해질 뿐만 아니라, 표면 특성도 저하된다.
상기 실리카 나노입자는 10 nm 내지 50 nm, 예컨대 10 nm 내지 20 nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 실리카 나노입자의 평균 입경이 10 nm 미만일 경우 조성물 내 실리카 나노입자의 분산성이 떨어지고, 실리카 나노입자의 평균 입경이 50 nm 초과일 경우 감광성 수지막의 표면거칠기가 커져 테이퍼 특성이 불량해진다.
상기 착색제에 포함되는 안료는 흑색 안료일 수 있다. 예컨대, 상기 흑색 안료는 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, 티타늄 블랙, 시아닌 블랙, 카본 블랙 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 흑색 안료는 카본 블랙일 수 있다. 상기 안료가 흑색 안료, 예컨대 카본 블랙을 포함하는 경우, 차광성, 표면평활성, 분산안정성, 바인더 수지와의 사용성 등이 우수하다. 한편, 상기 흑색 안료를 사용할 경우, 안트라퀴논계 안료, 퍼릴렌계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 아조계 안료 등의 색 보정제와 함께 사용할 수도 있다.
상기 안료는 상기 흑색 안료 외에 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료 또는 이들의 조합인 안료일 수 있다.
상기 적색 안료의 예로는　C.I. 적색 안료 254, C.I. 적색 안료 255, C.I. 적색 안료 264, C.I. 적색 안료 270, C.I. 적색 안료 272, C.I. 적색 안료 177, C.I. 적색 안료 89 등을 들 수 있다. 　상기 녹색 안료의 예로는 C.I. 녹색 안료 36, C.I. 녹색 안료 7 등과 같은 할로겐이 치환된 구리 프탈로시아닌 안료를 들 수 있다. 　상기 청색 안료의 예로는 C.I. 청색 안료 15:6, C.I. 청색 안료 15, C.I. 청색 안료 15:1, C.I. 청색 안료 15:2, C.I. 청색 안료 15:3, C.I. 청색 안료 15:4, C.I. 청색 안료 15:5, C.I. 청색 안료 16 등과 같은 구리프탈로시아닌 안료를 들 수 있다. 　상기 황색 안료의 예로는 C.I. 황색 안료 139 등과 같은 이소인돌린계 안료, C.I. 황색 안료 138 등과 같은 퀴노프탈론계 안료, C.I. 황색 안료 150 등과 같은 니켈 컴플렉스 안료 등을 들 수 있다. 　 상기 안료는 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 이들의 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 흑색 감광성 수지 조성물에 상기 안료를 분산시키기 위해 분산제를 함께 사용할 수 있다. 구체적으로는, 안료를 분산제로 미리 표면처리하여 사용하거나, 흑색 감광성 수지 조성물 제조시 안료와 함께 분산제를 첨가하여 사용할 수 있다.
상기 분산제로는 비이온성 분산제, 음이온성 분산제, 양이온성 분산제 등을 사용할 수 있다. 　상기 분산제의 구체적인 예로는, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알코올 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 알코올알킬렌 옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산 염, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 염, 알킬아미드 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬 아민 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 분산제의 시판되는 제품을 예로 들면, BYK社의 DISPERBYK-101, DISPERBYK-130, DISPERBYK-140, DISPERBYK-160, DISPERBYK-161, DISPERBYK-162, DISPERBYK-163, DISPERBYK-164, DISPERBYK-165, DISPERBYK-166, DISPERBYK-170, DISPERBYK-171, DISPERBYK-182, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-2001 등; EFKA 케미칼社의 EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-100, EFKA-400, EFKA-450 등; Zeneka社의 Solsperse 5000, Solsperse 12000, Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 17000, Solsperse 20000, Solsperse 24000GR, Solsperse 27000, Solsperse 28000 등; 또는 Ajinomoto社의 PB711, PB821 등이 있다.
상기　분산제는 흑색 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 　분산제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 흑색 감광성 수지 조성물의 분산성이 우수함에 따라 차광층 제조시 안정성, 현상성 및 패턴성이 우수하다.
상기 안료는 수용성 무기염 및 습윤제를 이용하여 전처리하여 사용할 수도 있다.　안료를 전처리하여 사용할 경우 안료의 평균 입경을 미세화할 수 있다.
상기 전처리는 안료를 수용성 무기염 및 습윤제와 함께 니딩(kneading)하는 단계, 그리고 상기 니딩 단계에서 얻어진 안료를 여과 및 수세하는 단계를 거쳐 수행될 수 있다.
니딩은 40℃ 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있고, 여과 및 수세는 물 등을 사용하여 무기염을 수세한 후 여과하여 수행될 수 있다.
상기 수용성 무기염의 예로는 염화나트륨, 염화칼륨 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 　상기 습윤제는 상기 안료 및 상기 수용성 무기염이 균일하게 섞여 안료가 용이하게 분쇄될 수 있는 매개체 역할을 하며, 그 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등과 같은 알킬렌 글리콜 모노알킬에테르; 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 알코올 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
니딩 단계를 거친 안료는 30 nm 내지 100 nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 　안료의 평균 입경이 상기 범위 내인 경우, 내열성 및 내광성이 우수하면서도 미세한 패턴을 효과적으로 형성할 수 있다.
상기 착색제는 흑색 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 내지 30 중량%, 예컨대 2 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 　착색제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 색 재현율이 우수하며, 해상도, 패턴의 직진성이 우수하다.
(A) 바인더 수지
상기 바인더 수지는 카도계 수지일 수 있다. 상기 바인더 수지가 카도계 수지일 경우, 이를 포함하는 흑색 감광성 수지 조성물의 현상성이 우수하고, 광경화 시 감도가 좋아 미세 패턴 형성성이 우수하다.
상기 바인더 수지는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013108452615-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 　및 R2은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 (메타)아크릴로일록시 알킬기이고,
R3　및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
Z1은 단일결합, O, CO, SO2, CR7R8, SiR9R10(여기서, R7　내지 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임), 또는 하기 화학식 1-1 내지 1-11로 표시되는 연결기 중 어느 하나이고,
[화학식 1-1]
Figure 112013108452615-pat00002
[화학식 1-2]
Figure 112013108452615-pat00003
[화학식 1-3]
Figure 112013108452615-pat00004
[화학식 1-4]
Figure 112013108452615-pat00005
[화학식 1-5]
Figure 112013108452615-pat00006
(상기 화학식 1-5에서,
Ra는 수소 원자, 에틸기, C2H4Cl, C2H4OH, CH2CH=CH2, 또는 페닐기이다.)
[화학식 1-6]
Figure 112013108452615-pat00007
[화학식 1-7]
Figure 112013108452615-pat00008
[화학식 1-8]
Figure 112013108452615-pat00009
[화학식 1-9]
Figure 112013108452615-pat00010
[화학식 1-10]
Figure 112013108452615-pat00011
[화학식 1-11]
Figure 112013108452615-pat00012
Z2는 산무수물 잔기 또는 산이무수물 잔기이고,
m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
n은 1 내지 30의 정수이다.
상기 바인더 수지의 중량평균 분자량은 500 내지 50,000 g/mol, 예컨대 1,000 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 상기 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내일 경우 차광층 제조 시 잔사 없이 패턴 형성이 잘되며, 현상시 막두께의 손실이 없고, 양호한 패턴을 얻을 수 있다.
상기 바인더 수지는 양 말단 중 적어도 하나에 하기 화학식 2로 표시되는 관능기를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112013108452615-pat00013
상기 화학식 2에서,
Z3은 하기 화학식 2-1 내지 2-7로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure 112013108452615-pat00014
(상기 화학식 2-1에서, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 에스테르기 또는 에테르기이다.)
[화학식 2-2]
Figure 112013108452615-pat00015
[화학식 2-3]
Figure 112013108452615-pat00016
[화학식 2-4]
Figure 112013108452615-pat00017
[화학식 2-5]
Figure 112013108452615-pat00018
(상기 화학식 2-5에서, Rd는 O, S, NH, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, C1 내지 C20 알킬아민기, 또는 C2 내지 C20 알릴아민기이다.)
[화학식 2-6]
Figure 112013108452615-pat00019
[화학식 2-7]
Figure 112013108452615-pat00020
상기 바인더 수지는 예컨대, 9,9-비스(4-옥시라닐메톡시페닐)플루오렌 등의 플루오렌 함유 화합물; 벤젠테트라카르복실산 디무수물, 나프탈렌테트라카르복실산 디무수물, 비페닐테트라카르복실산 디무수물, 벤조페논테트라카르복실산 디무수물, 피로멜리틱 디무수물, 사이클로부탄테트라카르복실산 디무수물, 페릴렌테트라카르복실산 디무수물, 테트라히드로푸란테트라카르복실산 디무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물 등의 무수물 화합물; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 글리콜 화합물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 사이클로헥산올, 벤질알코올 등의 알코올 화합물; 프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 용매류 화합물; 트리페닐포스핀 등의 인 화합물; 및 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 벤질디에틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드 등의 아민 또는 암모늄염 화합물 중에서 둘 이상을 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 바인더 수지는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 내지 30 중량%, 예컨대 3 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 　상기 바인더 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 우수한 감도, 현상성, 해상도, 및 패턴의 직진성을 얻을 수 있다.
(C) 광중합성 모노머
일 구현예에 따른 흑색 감광성 수지 조성물은 광중합성 모노머를 더 포함할 수 있다.
상기 광중합성 모노머는 흑색 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 모노머 또는 올리고머로서, 적어도 1개의 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 (메타)아크릴산의 일관능 또는 다관능 에스테르가 사용될 수 있다.
상기 광중합성 모노머는 상기 에틸렌성 불포화 이중결합을 가짐으로써,　패턴 형성 공정에서 노광시 충분한 중합을 일으켜 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수한 패턴을 형성할 수 있다.
상기 광중합성 모노머는 예컨대, 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트,　비스페놀A 에폭시(메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(메타)아크릴로일옥시에틸 포스페이트, 노볼락에폭시 (메타)아크릴레이트,　또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 광중합성 모노머의 시판되는 제품을 예로 들면 다음과 같다. 　상기 (메타)아크릴산의 일관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-101®, 동 M-111®, 동 M-114® 등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD TC-110S®, 동 TC-120S® 등; 오사카 유끼 가가꾸 고교(주)社의 V-158®, V-2311® 등을 들 수 있다. 　상기 (메타)아크릴산의 이관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-210®, 동 M-240®, 동 M-6200® 등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD HDDA®, 동 HX-220®, 동 R-604® 등; 오사카 유끼 가가꾸 고교(주)社의 V-260®, V-312®, V-335 HP® 등을 들 수 있다. 　상기 (메타)아크릴산의 삼관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-309®, 동 M-400®, 동 M-405®, 동 M-450®, 동 M-7100®, 동 M-8030®, 동 M-8060® 등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD TMPTA®, 동 DPCA-20®, 동-30®, 동-60®, 동-120® 등; 오사카 유끼 가야꾸 고교(주)社의 V-295®, 동-300®, 동-360®, 동-GPT®, 동-3PA®, 동-400® 등을 들 수 있다. 　상기 제품을 단독 사용 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다.
상기 광중합성 모노머는 보다 우수한 현상성을 부여하기 위하여 산무수물로 처리하여 사용할 수도 있다.
상기 광중합성 모노머는 흑색 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 내지 20 중량%, 예컨대 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 　상기 광중합성 모노머가 상기 범위 내로 포함될 경우,　패턴 형성 공정에서 노광시 경화가 충분히 일어나 신뢰성이 우수하며, 패턴의 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수하며, 해상도 및 밀착성 또한 우수하다.
(D) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 흑색 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 개시제로서, 예를 들어 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계의 화합물의 예로는, 2,2'-디에톡시 아세토페논, 2,2'-디부톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로 아세토페논, p-t-부틸디클로로 아세토페논, 4-클로로 아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시 아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물의 예로는, 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물의 예로는, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물의 예로는, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 화합물의 예로는, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐 4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-s-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 옥심계 화합물의 예로는 O-아실옥심계 화합물, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(O-아세틸옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄온, O-에톡시카르보닐-α-옥시아미노-1-페닐프로판-1-온 등을 사용할 수 있다. 　상기 O-아실옥심계 화합물의 구체적인 예로는, 1,2-옥탄디온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1-온옥심-O-아세테이트 및 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트　등을 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 상기 화합물 이외에도 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 술포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 이미다졸계 화합물, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 빛을 흡수하여 들뜬 상태가 된 후 그 에너지를 전달함으로써 화학반응을 일으키는 광 증감제와 함께 사용될 수도 있다.
상기 광 증감제의 예로는, 테트라에틸렌글리콜 비스-3-머캡토 프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트, 디펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 흑색 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.05 내지 5 중량%, 예컨대 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 　상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 패턴 형성 공정에서 노광시 경화가 충분히 일어나 우수한 신뢰성을 얻을 수 있으며, 패턴의 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수하고, 해상도 및 밀착성 또한 우수하며, 미반응 개시제로 인한 투과율의 저하를 막을 수 있다.
(E) 용매
상기 용매는 상기 바인더 수지, 상기 안료, 상기 광중합성 모노머, 및 상기 광중합 개시제와의 상용성을 가지되 반응하지 않는 물질들이 사용될 수 있다.
상기 용매의 예로는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 디클로로에틸 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브 아세테이트류; 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화 수소류; 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-n-아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류; 초산 에틸, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸 등의 포화 지방족 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 젖산 메틸, 젖산 에틸 등의 젖산 에스테르류; 옥시 초산 메틸, 옥시 초산 에틸, 옥시 초산 부틸 등의 옥시 초산 알킬 에스테르류; 메톡시 초산 메틸, 메톡시 초산 에틸, 메톡시 초산 부틸, 에톡시 초산 메틸, 에톡시 초산 에틸 등의 알콕시 초산 알킬 에스테르류; 3-옥시 프로피온산 메틸, 3-옥시 프로피온산 에틸 등의 3-옥시 프로피온산 알킬에스테르류; 3-메톡시 프로피온산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 메틸 등의 3-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시 프로피온산 메틸, 2-옥시 프로피온산 에틸, 2-옥시 프로피온산 프로필 등의 2-옥시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-메톡시 프로피온산 메틸, 2-메톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 메틸 등의 2-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에스테르류, 2-메톡시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-알콕시-2-메틸 프로피온산 알킬류의 모노옥시 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 2-히드록시 프로피온산 에틸, 2-히드록시-2-메틸 프로피온산 에틸, 히드록시 초산 에틸, 2-히드록시-3-메틸 부탄산 메틸 등의 에스테르류; 피루빈산 에틸 등의 케톤산 에스테르류 등이 있으며, 또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐라드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세트닐아세톤, 이소포론, 카프론산, 카프릴산, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올, 초산 벤질, 안식향산 에틸, 옥살산 디에틸, 말레인산 디에틸, γ-부티로락톤, 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 페닐 셀로솔브 아세테이트 등의 고비점 용매를 들 수 있다.
이들 중 좋게는 상용성 및 반응성을 고려하여, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에틸렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 2-히드록시 프로피온산 에틸 등의 에스테르류; 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류가 사용될 수 있다.
상기 용매는 흑색 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 잔부량, 예컨대 40 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매가 상기 범위 내로 포함될 경우 흑색 감광성 수지 조성물이 적절한 점도를 가짐에 따라 차광층 제조시 공정성이 우수하다.
(F) 기타 첨가제
상기 흑색 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제;　또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 흑색 감광성 수지 조성물은 기판과의 밀착성 등을 개선하기 위해 비닐기, 카르복실기, 메타크릴옥시기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 실란계 커플링제를 더 포함할 수 있다.
상기 실란계 커플링제의 예로는, 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴 옥시프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소 시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 실란계 커플링제는 상기 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 　상기 실란계 커플링제가 상기 범위 내로 포함될 경우 밀착성, 저장성 등이 우수하다.
또한 상기 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 코팅성 향상 및 결점 생성 방지 효과를 위해 계면 활성제, 예컨대 불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 불소계 계면활성제로는, BM Chemie사의 BM-1000®, BM-1100® 등; 다이 닛폰 잉키 가가꾸 고교(주)사의 메카 팩 F 142D®, 동 F 172®, 동 F 173®, 동 F 183® 등; 스미토모 스리엠(주)사의 프로라드 FC-135®, 동 FC-170C®, 동 FC-430®, 동 FC-431® 등; 아사히 그라스(주)사의 사프론 S-112®, 동 S-113®, 동 S-131®, 동 S-141®, 동 S-145® 등; 도레이 실리콘(주)사의 SH-28PA®, 동-190®, 동-193®, SZ-6032®, SF-8428® 등의 명칭으로 시판되고 있는 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다.
상기 계면 활성제는 흑색 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여　0.001 내지 5 중량부로 사용될 수 있다.　 상기 계면 활성제가 상기 범위 내로 포함될 경우 코팅 균일성이 확보되고, 얼룩이 발생하지 않으며, 유리 기판에 대한 습윤성(wetting)이 우수하다.
또한, 상기 흑색 감광성 수지 조성물은 기판과의 밀착성 등을 개선하기 위해 에폭시 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 화합물의 예로는, 페놀 노볼락 에폭시 화합물, 테트라메틸 비페닐 에폭시 화합물, 비스페놀 A형 에폭시 화합물, 지환족 에폭시 화합물 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 에폭시 화합물은 상기 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부, 예컨대 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 화합물이 상기 범위 내로 포함될 경우 밀착성, 저장성 등이 우수하다.
또한 상기 흑색 감광성 수지 조성물은 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 산화방지제, 안정제 등의 기타 첨가제가 일정량 첨가될 수도 있다.　　
다른 일 구현예는 전술한 흑색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 차광층을 제공한다. 　상기 차광층의 제조 방법은 다음과 같다.
(1) 도포 및 도막 형성 단계
전술한 흑색 감광성 수지 조성물을 소정의 전처리를 한 기판 상에 스핀 또는 슬릿 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 어플리케이터법 등의 방법을 사용하여 원하는 두께, 예를 들어 1.2 ㎛ 내지 2.0 ㎛의 두께로 도포한 후, 70℃ 내지 90℃의 온도에서 1분 내지 10분 동안 가열하여 용제를 제거함으로써 도막을 형성한다. 　
(2) 노광 단계
상기 얻어진 도막에 필요한 패턴 형성을 위해 소정 형태의 마스크를 개재한 뒤, 200 nm 내지 500 nm의 활성선을 조사한다. 　조사에 사용되는 광원으로는 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 금속 할로겐화물 램프, 아르곤 가스 레이저 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 X선, 전자선 등도 이용할 수 있다. 　
노광량은 상기 흑색 감광성 수지 조성물 각 성분의 종류, 배합량 및 건조 막 두께에 따라 다르지만, 예를 들어 고압 수은등을 사용할 경우 500 mJ/cm2 이하(365 nm 센서에 의함)이다.
(3) 현상 단계
상기 노광 단계에 이어, 알칼리성 수용액을 현상액으로 이용하여 불필요한 부분을 용해, 제거함으로써 노광 부분만을 잔존시켜 화상 패턴을 형성시킨다. 　
(4) 후처리 단계
상기 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 내열성, 내광성, 밀착성, 내크랙성, 내화학성, 고강도, 저장 안정성 등의 면에서 우수한 패턴을 얻기 위해, 다시 가열하거나 활성선 조사 등을 행하여 경화시킬 수 있다.
전술한 흑색 감광성 수지 조성물을 이용함으로써, 차광층에 요구되는 우수한 테이프 특성 및 해상도를 얻을 수 있다.
또 다른 일 구현예는 전술한 흑색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다.　　다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
(흑색 감광성 수지 조성물 제조)
실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 비교예 4
하기 언급된 구성성분들을 이용하여 하기 표 1에 나타낸 조성으로 각 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 용매에 광중합 개시제를 녹인 후 약 30분 동안 상온에서 교반한 다음, 여기에 바인더 수지와 광중합성 모노머를 첨가하여 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서, 얻어진 상기 교반액에 실란계 커플링제를 넣고 약 10분 동안 교반한 후에, 안료 및 실리카 나노입자를 각각 투입하고 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서 상기 생성물을 3회 여과하여 불순물을 제거함으로써, 흑색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
(A) 바인더 수지
(A-1) 카도계 수지(신일철 화학社, V259ME)
(A-2) 아크릴계 수지(일본촉매社, BX04)
(B) 안료
카본블랙 포함 밀베이스(SAKATA INX CORP, CI-M-400)
(B') 실리카 나노입자
실리카 포함 밀베이스(SAKATA INX CORP, CI-M-001)
(C) 광중합성 모노머
디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(일본화약社)
(D) 광중합 개시제
(D-1) IRGACURE OXE02(BASF社)
(D-2) IRG369(BASFf社)
(E) 용매
(E-1) 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 (PGMEA)
(E-2) 디에틸렌 글리콜 메틸에틸 에테르 (EDM)
(F) 첨가제
γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란(Chisso社, S-510)
(단위: 중량%)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
(A) 바인더 수지 (A-1) 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 2.8 2.8 -
(A-2) - - - - - - - - 3.6
(B) 안료 17 17 17 17 17 17 17 19 17
(B') 실리카 나노입자 0.2 0.6 0.8 1.0 1.6 0.1 2.0 - -
(C) 광중합성 모노머 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
(D) 광중합 개시제 (D-1) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
(D-2) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(E) 용매 (E-1) 43 42.6 42.4 42.2 41.6 43.1 42 42 43.2
(E-2) 34 34 34 34 34 34 34 34 34
(F) 첨가제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
평가 1: 테이퍼 특성 평가
실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 4에서 제조된 흑색 감광성 수지 조성물을 10cm * 10cm의 글라스 위에 스핀 코팅기(Mikasa社, Opticoat MS-A150)를 사용하여 1.3 ㎛ 두께로 코팅한 후, 열판(hot-plate)을 이용하여 80℃에서 150초 동안 소프트-베이킹(soft-baking)을 하고, 노광기(Ushio社, HB-50110AA)와 포토 마스크를 사용하여 50mJ로 노광하였다. 이어서 현상기(SVS社, SSP-200)를 사용하여 0.2 중량%의 수산화 칼륨(KOH) 수용액으로 현상하고, 오븐에서 230℃로 30분 동안 하드-베이킹(Hard-baking)을 진행하여, 패터닝된 유리 시편을 얻을 수 있었다. 얻어진 유리 시편의 패턴들을, scanning electron microscopy(SEM)로 테이퍼 각도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 2, 도 1 및 도 2에 나타내었다.
평가 2: 해상도 평가
광학 현미경으로 상기 평가 1의 패터닝된 각각의 유리 시편 패턴 중 CD(Critical dimension)를 확인하여 가장 선폭이 미세하게 구현된 샘플을 확인하여, 그 결과를 하기 표 2, 도 3 및 도 4에 나타내었다.
평가 3: 직진성 평가
광학 현미경으로 상기 평가 1의 패터닝된 각각의 유리 시편 패턴 중 20 ㎛ 수준의 선폭을 나타내는 패턴을 확인하여, 그 결과를 하기 표 2, 도 3 및 도 4에 나타내었다. 직진성 평가는 패턴 가장자리의 매끄러운 정도를 육안으로 관찰하여, 관찰자가 직접 '매우 양호', '양호', 또는 '부족'으로 평가하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
테이퍼(°) 35 38 42 45 50 28 60 35 35
해상도(㎛) 6 5 5 5 5 6 6 10 16
직진성 매우
양호		 매우
양호		 매우
양호		 매우
양호		 양호 양호 부족 부족 부족
상기 표 2 및 도 1 내지 도 4를 통하여, 실시예 1 내지 5의 흑색 감광성 수지 조성물이 비교예 1 내지 4의 흑색 감광성 수지 조성물과 비교하여, 우수한 테이퍼 특성과 함께 우수한 해상도를 가지며, 패턴의 직진성 또한 우수한 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 표 2, 및 도 1 내지 도 4를 보면, 실리카 나노입자가 안료 대비 1.0 내지 10.0 중량%로 포함되는 실시예 1 내지 5의 경우, 실리카 나노입자가 1.0 중량% 미만으로 포함되는 비교예 1보다 테이퍼 특성이 우수하며, 실리카 나노입자가 10.0 중량% 초과로 포함되는 비교예 2보다 패턴의 직진성이 우수하다. 또한, 실리카 나노입자를 포함하지 않고 안료의 함량만 증가시킨 비교예 3보다 해상도 및 패턴의 직진성이 우수한 것을 확인할 수 있고, 실리카 나노입자를 포함하지 않은 안료, 및 카도계가 아닌 아크릴계 바인더 수지를 사용한 비교예 4보다 해상도 및 패턴의 직진성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　　그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. (A) 바인더 수지;
    (B) 안료 및 실리카 나노입자를 포함하는 착색제;
    (C) 광중합성 모노머;
    (D) 광중합 개시제; 및
    (E) 용매
    를 포함하며,
    상기 실리카 나노입자는 상기 안료 100 중량%에 대해 1.0 내지 4.9 중량%로 포함되고,
    35° 내지 42°의 테이퍼 각도를 가지는 흑색 감광성 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자는 10 nm 내지 50 nm의 입경을 가지는 흑색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자는 10 nm 내지 20 nm의 입경을 가지는 흑색 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 착색제에 포함되는 안료는 흑색 안료인 흑색 감광성 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흑색 안료는 카본블랙인 흑색 감광성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 카도계 수지인 흑색 감광성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흑색 감광성 수지 조성물은, 조성물의 전체 중량을 기준으로,
    (A) 상기 바인더 수지 1 내지 30 중량%;
    (B) 안료 및 실리카 나노입자를 포함하는 착색제 1 내지 30 중량%;
    (C) 광중합성 모노머 1 내지 20 중량%;
    (D) 광중합 개시제 0.05 내지 5 중량%; 및
    (E) 용매 잔부량
    을 포함하는 흑색 감광성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 흑색 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제;　또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 흑색 감광성 수지 조성물.
  10. 삭제
  11. 제1항 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 차광층.
  12. 제11항의 차광층을 포함하는 컬러필터.
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