KR20020047714A - 오버코트용 레지스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오버코트용 레지스트 조성물에 관한 것으로, 일반식 1과 일반식 2의 서로 다른 구조를 가지고 있는 2종의 바인더 수지, 다기능 모노머, 광개시제, 실리콘계 첨가제 및 유기용제 등을 주성분으로 하여 총 수지고형분의 0.1 내지 3중량%에 해당하는 공지된 광증감제, 열중합 금지제, 레벨링제 및 소포제 등의 성분을 혼합한 조성물을 첨가하여 제조되는 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄화율 및 패턴안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 의한, 오버코트용 레지스트 조성물은 일반식 1과 일반식 2의 2종의 바인더 수지의 구조나 다기능 모노머의 조성비를 변화시켜 오버코트에서 요구되는 물성을 조절하는 것이 가능하고 또한, 본 발명에서 제조된 오버코트용 레지스트 조성물은 자외선에 의해 경화하고 알칼리 현상액으로 현상하여 패턴 형성이 가능하며, 우수한 내열성과 투명성, 잔막율, 평탄화율 및 패턴안정성을 용이하게 실현하여 TFT-LCD의 칼라필터의 오버코트에 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

오버코트용 레지스트 조성물{Resist Composition For Over-Coat}
본 발명은 오버코트용 레지스트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반식 1과 일반식 2의 2종의 바인더 수지, 다기능 모노머, 광개시제, 실리콘계 첨가제 및 유기용제 등을 주성분으로 하여 총 수지고형분의 0.1 내지 3중량%에 해당하는 공지된 광증감제, 열중합 금지제, 레벨링제 및 소포제 등의 성분을 혼합한 조성물을 첨가하여 제조되는 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄화율 및 패턴안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물에 관한 것이다.
TFT-LCD는 가장 성장 속도가 빠른 평판표시소자의 하나로 앞으로 표시소자 시장을 주도해 나가리라고 생각된다. 이러한 TFT-LCD의 대면적화를 위해서는 현재 사용되고 있는 유리의 대형화가 수반되며 이에 따른 칼라필터 층의 평탄화가 해결되어야만 한다. 따라서 TFT-LCD의 대면적화를 이루기 위해서는 칼라필터층의 평탄화를 위한 오버코트 재료의 개발이 필수적이다.
현재 오버코트 재료는 TFT-LCD용 컬러필터 레지스트를 그대로 사용하고 있으며 그 칼라필터 레지스트에는 주로 아크릴계 수지를 기본으로 사용하고 있어 뛰어난 코팅성을 갖는 반면, 경화 후 부피 수축이 발생하여 칼라필터층 위에 오버코트 할 경우 경화 도막의 두께 차이가 크게 되며, 이에 따라 평탄화 또한 감소하는 문제가 발생할 뿐만 아니라 방향족 치환기를 포함하지 않은 아크릴계 바인더의 경우에는 경화 후 오버코트의 유리전이온도가 낮아져서 여러 가지 기계적 물성이 저하되는 문제가 있었다. 또한 방향족 치환기를 포함하고 있는 아크릴계 수지의 경우 광경화 후 시간이 지남에 따라 레지스트 막이 유색화(有色化)됨에 따라 오버코트의 투명도가 떨어지게 됨으로서 최종적으로 TFT-LCD의 성능을 저하시키는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 지속적인 노력의 일환으로 본 발명의 출원인이 대한민국특허출원 제2000-38041호에서는 방향족기 대신에 벌키(bulky)한 지환족 구조를 갖는 하기의 일반식 1로 표시되는 아크릴계의 바인더 수지를 사용하여 유리전이온도의 향상, 내열성 및 투명성을 크게 개선 시켰다. 그러나 일반식 1의 바인더수지를 단독으로 사용할 경우 바인더수지의 이중결합이 다기능 모노머와의 상용성을 증가시키며 광중합에도 참여하여 패턴의 강도는 증가하나, 유리와의 부착성이떨어지고 패턴이 깨지기쉬워(brittle) 횡압력이 약하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방향족기 대신에 벌키(bulky)한 지환족 구조를 갖는 일반식 1로 표시되는 아크릴계의 바인더 수지와 측쇄에 방향족 구조를 갖는 일반식 2로 표시되는 아크릴계 바인더 수지를 혼합 사용하여 수지의 유리전이 온도를 높이고 막 전체에 균일한 경화를 얻어 패턴 안정성을 향상시키고 높은 해상도를 유지할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
결국 본 발명은 일반식 1과 일반식 2의 2종의 바인더 수지와 다기능 모노머, 광개시제, 실리콘계 첨가제 및 유기용제 등을 주성분으로 하여 총 수지고형분의 0.1 내지 3중량%에 해당하는 공지된 광증감제, 열중합 금지제, 레벨링제 및 소포제 등의 성분을 혼합한 조성물을 첨가하여 제조되는 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄율 및 패턴안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄화율 및 패턴안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물에 사용할 수 있는 바인더 수지의 구조 및 이의 조성비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄화율 및 패턴안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물에 사용할 수 있는 다기능 모노머 및이의 조성비를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄화율 및 패턴 안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물에 사용할 수 있는 광 개시제 및 이의 조성비를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고내열성, 고투명성, 고잔막율, 고평탄화율 및 패턴 안정성을 갖는 오버코트용 레지스트 조성물에 사용할 수 있는 에폭시기를 포함하는 실리콘계 화합물을 제공하는 것이다
또한, 본 발명은 바인더 수지와 상용성이 우수한 유기용제를 제공하는데 그 목적이 있다.
제1도는 오버코트를 사용한 TFT-LCD용 칼라필터 모식도
제2도는 자외선 경화 후 오버코트 레지스트의 열중량분해도
제3도는 자외선 경화 후 오버코트 레지스트의 투명도
제4도는 오버코트용 레지스트 조성물의 패턴 사진
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
1: 칼라필터 2: 블랙매트릭스
3: TFT-LCD의 칼라필터의 오버코트용 레지스트 조성물의 사용처
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 오버코트용 레지스트 조성물은 하기의 일반식 1과 일반식 2로 표시되는 2종의 바인더 수지에 총수지 고형분의 50 내지 500중량%에 해당하는 다기능 모노머를 첨가하고, 총 수지 고형분의 0.1 내지 50중량%의 광개시제; 총 수지 고형분의 0.1내지 10중량%의 에폭시기를 포함하는 실리콘계 화합물; 총 수지 고형분의 0.1 내지 3중량%에 해당하는 공지된 광증감제, 열중합금지제, 소포제 및 레벨링제 등의 성분을 혼합한 조성물; 및 용매를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용할 수 있는 바인더 수지중 하나의 수지는 다음 일반식 1의 구조로 카르복시산이 포함된 모노머와 이중결합을 가지고 있는 모노머의 조합으로되어 있는 공중합체를 사용하는 특징이 있다.
[일반식 1]
여기서, X는 수소원자 또는 메틸기이고, Y1은 2개 내지 16개의 탄소원자를 갖는 알킬기 또는 하이드록시알킬기를 나타내며, Y2는 다음의 화학식(Ⅰ) 내지 화학식(XX)을 나타낸다.
화학식(Ⅰ) 내지 화학식(XX) 중에서, R1은, 수소 또는 메틸기이고, R2는 1 내지 10의 탄소원자를 보유한 알킬렌 그룹이고, R3는 1 내지 10의 탄소원자를 보유한 탄화수소의 잔류 그룹이고, R4는 수소 또는 메틸기이고, R5는 1 내지 10의 탄소원자를 보유한 알킬렌 그룹이며, 그리고 k는 0 또는 1 내지 10의 정수이다.
상기 일반식 1로 표시되는 바인더 수지인 공중합체의 평균분자량은 2,000 내지 50,000이고, 분산도는 1.0 내지 5.0이며, 산도는 30 내지 400 KOHmg/g사이로 조절되어야 하며, 바람직하게는 바인더 수지인 공중합체의 평균분자량은 5,000 내지40,000으로, 분산도는 1.6 내지 3.0으로, 산도는 50 내지150 KOHmg/g사이로 조절한다.
또한 상기 일반식 1에서 Y1에는 2개 내지 16개의 탄소원자를 갖는 알킬기 또는 하이드록시알킬기에서 선택된 1종을 사용하는 것이 접착력의 향상에 도움을 주며, Y2에는 벌키(bulky)한 지환족 구조를 첨가하여 오버코트 재료를 기판 위에 코팅하고 용매를 휘발한 후 남아있는 코팅막의 잔막율을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에서 사용되는 또 다른 수지는 하기 일반식 2의 구조로 벤질기 또는/및 페닐기가 포함된 모노머, 카르복시산을 가지고 있는 모노머 및 이중결합을 가지고 있는 모노머의 조합으로 되어 있는 공중합체를 사용하는 특징이 있다.
[일반식 2]
일반식 2에서 치환기 A는 벤질메타아크릴레이트(Benzyl Methacrylate), 스틸렌(Styrene), 알파-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 이소보닐아크릴레이트(isobonyl acrylate), 이소보닐메타아크릴레이트(Isobonyl methacrylate) 중에서 선택된 1종이고, B는 메타아크릴산(Methacrylic Acid)이고, C는 글리시딜 메타아크릴레이트(Glycidyl Methacrylate), 하이드록시에틸 메타아크릴레이트(Hydroxyethyl Methacrylate), 디메틸아미노 메타아크릴레이트(Dimethylamino Methacrylate), 아크릴 아미드(Acryl amide) 중에서 선택된 1종이다. 상기한 일반식 2는 각 치환기 A, B 및 C의 구조에 따라 화학식 (2-Ⅰ) 내지 화학식(2-xx)로 나타낸다.
상기 일반식 2로 표시되는 바인더수지인 공중합체의 평균분자량은 2,000 내지 100,000이고, 분산도는 1.0 내지 5.0이며, 산도는 30 내지 400 KOHmg/g사이로 조절되어야 하며, 바람직하게는 바인더 수지인 공중합체의 평균분자량은 5,000 내지 60,000으로, 분산도는 1.6 내지 3.0으로, 산도는 50 내지150 KOHmg/g사이로 조절하여 합성한다. 상기 기술한 일반식 1과 일반식 2의 2개의 바인더를 사용하여 제조된 레지스트 조성물을 유리판에 회전 도포한 후 마스크를 이용하여 자외선을 조사하고 알칼리 현상액으로 현상하면 원하는 패턴을 갖는 박막을 제조할 수 있으며, 현상 후 잔사 등의 결함이 보이지 않는다. 또한 상기 일반식 2에서 A는 벤질기 및/또는 페닐기 에서 선택된 1종을 사용하는 것이 접착력의 향상에 도움을 주며 레지스트 재료를 기판 위에 코팅하고 현상한 후에도 우수한 해상도 및 패턴 안정성을 유지할 수 있다.
일반적으로 바인더 수지는 라디칼 반응으로 제조되는데 방향족기가 포함된 모노머, 카르복시산이 포함된 모노머 및 이중결합을 가지고 있는 모노머의 조합으로 되어 있는 공중합체이다. 상기 일반식 1의 바인더 수지를 단독으로 사용할 때는 바인더의 이중 결합이 다기능 모노머와의 상용성을 증가시키며 광중합에도 참여하여 패턴의 강도는 증가하나 유리와의 부착성이 떨어지고 패턴이 깨지기쉬워(brittle) 횡압력에 약한 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 보완하기 위해 일반식 1과 일반식 2로 표시되는 바인더 수지를 혼합사용하면 일반식 1과 일반식 2가 갖는 장단점이 서로 보완되어 패턴의 강도가 증가하고 유리 표면과의 부착성이 개선되며 다기능 모노머와의 상용성이 증가하며 백화현상(whitening) 또한 사라지게 된다.
다기능 모노머는 공지된 감광성 조성물에 사용하는 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 중합성 화합물로 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드기의 수가 2 내지 14인 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드기의 수가 2 내지 14인 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 다가 알콜과 α,β-불포화 카르복시산를 에스테르화하여 얻어지는 화합물; 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르아크릴산 부가물, 비스페놀 A 디글리시딜에테르아크릴산 부가물 등의 글리시딜기 함유 화합물에 (메타)아크릴산을 부가하여 얻어지는 화합물; β-히드록시에틸(메타)아크릴레이트의 프탈산디에스테르, β-히드록시에틸(메타)아크릴레이트의 톨루엔 디이소시아네이트부가물 등의 수산기 및 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물과 다가 카르복시산과의 에스테르 화합물 또는 폴리이소시아네이트와의 부가물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산알킬에스테르 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것이 효과적이다.
상기의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 중합성 화합물인 다기능 모노머와 바인더 수지의 조성을 적절히 조절함으로써 고내열성, 고투명성, 고평탄화율 및 패턴안정성을 유지할 수 있는 오버코트용 레지스트 조성물을 제조하는 것이 가능하다.
또한, 광개시제로는 통상적으로 아세토페논계나 벤조페논계를 사용하는데 광개시제 자체가 색을 가지면 투명성을 저하시키는 작용을 하므로 노광 시 사용하는 파장대에서 적절한 감도를 갖고 광개시제 자체에 색을 갖지 않는 것을 사용함으로써 고투명성을 실현할 수 있다. 일반적으로 아크릴계 다기능 모노머를 사용하는 가교 반응의 광개시제는 사용하는 자외선의 파장에 맞추어서 사용되는데 가장 널리 사용되는 자외선 파장인 수은 램프는 310∼420nm 영역의 파장을 가지므로 이 파장 영역에서 라디칼을 발생하는 광개시제를 사용한다.
상기와 같은 광개시제로는 Irgacure 369, Irgacure 907, EPD/BMS 혼합계 등의 벤조페논계와 트리아진계를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 벤조페논, 페닐비페닐케톤, 1-히드록시-1-벤조일시클로헥산, 벤질, 벤질디메틸케탈, 1-벤질-1-디메틸아미노-1-(4-모폴리노-벤조일)프로판, 2-모폴릴-2-(4-메틸머캅토)벤조일프로판, 치오잔톤(thioxanthone), 1-클로로-4-프록시치오잔톤, 이소프로필치오잔톤, 디에틸치오잔톤, 에틸안트라퀴논, 4-벤조일-4-메틸디페닐설파이드, 벤조인부틸에테르, 2-히드록시-2-벤조일프로판, 2-히드록시-2-(4-이소프로필)벤조일프로판, 4-부틸벤조일트리클로로메탄, 4-페녹시벤조일디클로로메탄, 벤조일포름산메틸, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 9-n-부틸-3,6-비스(2-모폴리노-이소부틸로일)카바졸, 2-메틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-나프틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진 등이 있다.
투명성을 높이며 dose량을 최소화하기 위해서 벤조페논계나 트리아진계의 광개시제를 단독 또는 혼합하여 사용하며 총수지 고형분에 대하여 0.1 내지 50중량%를 사용하는 것이 보다 효과적이다.
에폭시기를 갖는 실리콘계 첨가물은 접착력을 향상시키고 경화 후 내열 특성을 향상시키는 효과가 있으며 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시(에톡시)실레인 (3-글리시드옥시프로필)메틸디메톡시(에톡시)실레인, (3-글리시드옥시프로필) 디메틸메톡시(에톡시)실레인, 3,4-에폭시부틸트리메톡시(에톡시)실레인, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시(에톡시)실레인 등을 사용하는 것이 바람직하다.
바인더 수지에 사용되는 유기 용제는 바인더 수지, 다기능 모노머 및 기타 화합물을 첨가·혼합하여 용해하는데 사용할 뿐 만 아니라 우수한 코팅성과 투명한 박막을 얻기 위해 사용하는 것으로 바인더 수지, 다기능 모노머 및 기타 화합물과의 상용성이 우수한 유기 용제를 사용하는 것이 효과적이다. 상기와 같은 목적으로 사용되는 용제로는 에틸아세테이트, 뷰틸아세테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트(EEP), 에틸락테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸(또는 에틸)아세테이트, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디메틸포룸아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), γ-부틸로락톤, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디글림, 테트라하이드로퓨란(THF), 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, 메틸(또는 에틸)셀로솔브, 디에틸렌글리콜메틸(또는 에틸) 에테르,디프로필렌글리콜메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 헵탄, 옥탄 중에서 선택된 한 개 또는 두 개 이상을 혼합한 용매를 사용한다.
또한, 상기의 오버코트용 레지스트 조성물은 코팅성과 고형분 함량을 조절하기 위하여 점도를 2 내지 20 cps로 조절하는 것이 효과적이며, 바람직하게는 5 내지 15 cps가 되도록 조절하는 것이 코팅 후 박막의 핀홀(pin-hole)이 없고 박막의 두께를 조절하는데 보다 유리하다.
본 발명의 오버코트용 레지스트 조성물에는 필요에 따라 계면활성제, 보존안정제, 증감제, 스트리에이션 방지제, 가소제 등의 상용성이 있는 첨가제를 함유할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명의 대표적인 오버코트용 레지스트 조성물의 실시예: 자외선 차단막과 교반기가 설치되어 있는 반응혼합조에 일반식 1과 일반식 2로 표시된 바인더 수지 용액과 다기능 모노머인 디펜타에리트리톨 헥사/펜타-아크릴레이트를 첨가하고, 광개시제인 Irgacure 369, (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시(에톡시)실레인, 총 수지 고형분의 0.1 내지 3중량%에 해당하는 공지된 광증감제, 열중합금지제, 소포제, 레벨링제 등의 성분을 갖는 조성물을 순차적으로 첨가하고 상온에서 교반한 후 용매를 가하여 레지스트 조성물의 점도를 5 내지 15 cps로 조절한다.
실시예 중 바인더 수지는 일반식 1과 화학식(Ⅰ) 내지 화학식(XX)을 사용한 예를 화학식(1-Ⅰ) 내지 화학식(1-XX)로 표시하였고, 일반식 2와 각 치환기 A, B 및 C의 구조에 따라 화학식(2-Ⅰ) 내지 화학식(2-XX)로 나타내었다.
본 발명의 대표적인 오버코트용 레지스트 조성물의 비교예: 다음의 일반식 3을 사용한 것 이외에는 실시예와 동일한 조성 및 방법으로 오버코트용 레지스트 조성물을 제조하였다.
[일반식 3]
여기서, p는 0 < p/p+q ≤ 1 이고, q는 0 < q/p+q ≤ 1이며, r은 (1-p-q)이다.
(1kg 기준)
용매의 첨가량 중에서 balance는 1kg에서 바인더수지, 다기능모노머, 실란계에폭시화합물, 광개시제 및 첨가제를 합한 part를 제외한 나머지 part를 첨가하는 것을 의미한다.
이상의 실시예 및 비교예에 있어서 레지스트 조성물의 평가는 실리콘 웨이퍼또는 유리판 등의 기판 위에서 실시하였으며, 레지스트 조성물의 열적특성조사, UV투과율, 잔막율, 패턴 형성 등의 성능평가를 실시하였으며, 그 결과는 다음의 표1에 나타내었다.
(1) 열적특성조사
오버코트용 레지스트 조성물의 열적 성질을 평가하기 위해 본 발명에서는 열중량분석기(Thermogravimetric analysis: TGA)를 이용하여 열분해 온도를 측정하였으며, 초기무게의 5%가 감소되는 온도를 초기분해 온도로 하여 비교하였다.
(2) UV투과율
레지스트 조성물을 기판 위에 스핀 코터를 이용하여 500rpm의 속도로 20초간 도포한 후, 60℃에서 30초간 프리베이크(prebake)하고, 350nm에서 20초간 경화한 후, 110℃에서 60초간 포스트베이크(postbake)를 실시하여 레지스트 막을 형성하고, UV를 투과하여 투과율을 측정하였다.
(3) 잔막율
오버코트용 레지스트 조성물을 기판 위에 스핀 코팅한 후의 두께와 용매를 제거한 후 형성된 막의 두께 비율(%)을 나타낸다.
(4) 패턴 형성
레지스트 패턴을 형성한 실리콘 웨이퍼를 라인 패턴의 수직방향에서부터 절단하고, 패턴의 단면 방향에서 전자현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다. 패턴 사이드 벽(side wall)이 기판에 대하여 80도 이상의 각도로 세워져 있고, 막이 감소되지 않은 것을 '양호'로 하고, 막의 감소가 인정된 것을 '막감(膜減)'으로 판정하였다.
(5) 접착력
레지스트 패턴을 형성한 실리콘 웨이퍼의 라인 패턴을 100등분하고 테이프를 이용하여 수직방향으로 박리(peeling off) 시켜, 패턴이 박리되지 않은 것을 '우수'로 패턴의 박리가 인정되는 것을 '불량'으로 판정하였다.
상기 표1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일반식 1과 일반식 2의 2종의 바인더수지를 혼합하여 사용한 오버코트용 레지스트 조성물은 내열성, 투명성, 잔막율, 평탄성이 우수할 뿐만 아니라, 패턴의 강도가 증가하고 유리 표면과의 부착성이 개선되었으며, 패턴안정성 또한 매우 양호한 것으로 판명되었다.
도1은 일반식 1과 일반식 2로 표시되는 2종의 바인더 수지를 혼합사용한 오버코트용 레지스트 조성물을 TFT-LCD에서 칼라필터의 오버코트로 사용한 모식도를 보인 것이다. 도2는 실시예 1에 의한 레지스트 조성물의 자외선 경화 후 오버코트 레지스트의 열중량 분해도로 255℃까지 안정한 열적 특성을 나타내고, 도3은 실시예 1에 의한 레지스트 조성물의 자외선 경화 후 오버코트 레지스트로서 Irgacure369의 광개시제를 사용하였을 경우 400nm에서 95%이상의 투과율을 유지하는 것으로 나타났다. 그리고 도4는 실시예1에 의한 레지스트 조성물의 패턴형성 사진으로 우수한 패턴 형성성을 나타냈다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 일반식1과 일반식2의 2종의 바인더 수지를 혼합사용한 오버코트용 레지스트 조성물은 2종의 바인더 수지의 구조나 다기능 모노머의 조성비를 변화시켜 오버코트에서 요구되는 물성을 조절하는 것이 가능하고 또한, 본 발명에서 제조된 오버코트용 레지스트 조성물을 자외선에 의해 경화하고 알칼리 현상액으로 현상하여 패턴 형성이 가능하고, 패턴의 강도가 증가하고 유리 표면과의 부착성이 개선되었으며, 우수한 내열성, 투명성, 잔막율,평탄성 및 패턴안정성을 용이하게 실현하여 TFT-LCD의 칼라필터의 오버코트에 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 하기 일반식 1과 일반식 2로 표시되는 2종의 바인더 수지에 총수지 고형분의 50 내지 500중량%에 해당하는 다기능 모노머를 첨가하고; 총 수지 고형분의 0.1 내지 50중량%의 광개시제; 총 수지 고형분의 0.1 내지 10중량%의 에폭시기를 포함하는 실리콘계 화합물; 총 수지 고형분의 0.1 내지 3중량%에 해당하는 공지된 광증감제, 열중합금지제, 소포제, 레벨링제 등의 성분을 혼합한 조성물; 및 용매를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
    [일반식 1]
    여기서, X는 수소원자 또는 메틸기이고, Y1은 2개 내지 16개의 탄소원자를 갖는 알킬기 또는 하이드록시알킬기를 나타내며, Y2는 다음의 화학식(Ⅰ) 내지 화학식(XX)을 나타낸다.
    화학식(Ⅰ) 내지 화학식(XX) 중에서, R1은, 수소 또는 메틸기이고, R2는 1 내지 10의 탄소원자를 보유한 알킬렌 그룹이고, R3는 1 내지 10의 탄소원자를 보유한 탄화수소의 잔류 그룹이고, R4는 수소 또는 메틸기이고, R5는 1 내지 10의 탄소원자를 보유한 알킬렌 그룹이며, 그리고 k는 0 또는 1 내지 10의 정수이다.
    [일반식 2]
    일반식 2에서 치환기 A는 벤질메타아크릴레이트(Benzyl Methacrylate), 스틸렌(Styrene), 알파-메틸 스틸렌(α-methyl styrene), 이소보닐아크릴레이트(Isobonyl acrylate), 이소보닐메타아크릴레이트(Isobonyl methacrylate) 중에서 선택된 1종이고, B는 메타아크릴산(Methacrylic Acid)이고, C는 글리시딜 메타아크릴레이트(Glycidyl Methacrylate), 하이드록시에틸 메타아크릴레이트(Hydroxyethyl Methacrylate), 디메틸아미노 메타아크릴레이트(Dimethylamino Methacrylate), 아크릴 아미드(Acryl amide) 중에서 선택된 1종이다.
  2. 제1항에 있어서,
    일반식1로 표시되는 바인더 수지인 공중합체의 평균분자량은 5,000 내지 40,000이고, 분산도는 1.6 내지 3.0이며, 산도는 50 내지 150 KOHmg/g인 것을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    일반식2로 표시되는 바인더 수지인 공중합체의 평균분자량은 5,000 내지 60,000이고, 분산도는 1.6 내지 3.0이며, 산도는 50 내지 150 KOHmg/g인 것을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    에틸렌성 불포화 결합을 갖는 중합성 화합물인 다기능 모노머는 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드기의 수가 2 내지 14인 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드기의 수가 2 내지 14인 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 다가 알콜과 α,β-불포화 카르복시산를 에스테르화하여 얻어지는 화합물; 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르아크릴산 부가물, 비스페놀 A 디글리시딜에테르아크릴산 부가물 등의 글리시딜기 함유 화합물에 (메타)아크릴산을 부가하여 얻어지는 화합물; β-히드록시에틸(메타)아크릴레이트의 프탈산디에스테르, β-히드록시에틸(메타)아크릴레이트의 톨루엔 디이소시아네이트부가물 등의 수산기 및 에틸렌성 불포화 결합을 가지는 화합물과 다가 카르복시산과의 에스테르 화합물 또는 폴리이소시아네이트와의 부가물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산알킬에스테르 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    광개시제는 벤조페논계 또는 트리아진계의 광개시제 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    에폭시기를 갖는 실리콘계 첨가물은 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시(에톡시)실레인 (3-글리시드옥시프로필)메틸디메톡시(에톡시)실레인, (3-글리시드옥시프로필) 디메틸메톡시(에톡시)실레인, 3, 4-에폭시부틸트리메톡시(에톡시)실레인, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시(에톡시)실레인 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    용제로는 에틸아세테이트, 뷰틸아세테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트(EEP),에틸락테이트,프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸(또는 에틸)아세테이트, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디메틸포룸아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸피롤리디논(NMP), g-부틸로락톤, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디글림, 테트라하이드로퓨란(THF), 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, 메틸(또는 에틸)셀로솔브, 디에틸렌글리콜메틸(또는 에틸) 에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 헵탄, 옥탄 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    혼합된 조성물의 점도가 5 내지 15 cps 범위인 것을 특징으로 하는 오버코트용 레지스트 조성물.
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WO2004107053A1 (en) * 2003-06-02 2004-12-09 Adms Technology Co., Ltd. Positive photoresist composition for spinless (slit) coating

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