KR20060076412A - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 블랙매트릭스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치의 차광에 사용되는 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하기 [화학식 1] ~ [화학식 3]의 성분이 공중합된 카도계 바인더 수지 및 비닐기 또는 (메타)크릴록시기를 갖는 실란계 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성, 내화학성, 현상마진 및 밀착성이 우수한 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지조성물 및 그로부터 제조되는 블랙매트릭스에 관한 것이다.
[화학식 1]
(A)
Figure 112004062335096-PAT00001
[화학식 2]
(B)
Figure 112004062335096-PAT00002
[화학식 3]
(C)
CH2=CRCOOH
카도계, 디스플레이, 기판, 화소

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 블랙매트릭스{PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND BLACK MATRIX THEREOF}
본 발명은 액정 디스플레이 장치의 차광에 사용되는 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카도계 수지를 사용하며, 비닐기 또는 (메타)크릭록시기를 갖는 실란계 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성, 내화학성, 현상마진 및 밀착성이 우수한 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지조성물 및 그로부터 제조되는 블랙매트릭스에 관한 것이다.
사무자동화기기, 휴대용 소형 텔레비젼, 비디오카메라의 뷰파인더 등에 사용되는 전자 디스플레이 장치로서 종래에는 브라운관이 주로 사용되었으나, 최근에는 액정디스플레이 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 형광표시판(VFD) 등이 사용되고 있으며, 이들에 관련된 기술의 연구개발도 활발히 진행되고 있다.
상기 디스플레이 장치 중의 하나인 액정디스플레이 장치는 경량화, 박형화, 저가, 저소비전력 구동화 및 우수한 집적회로와의 접합성 등의 장점을 가지고 있어 랩톱 컴퓨터나 포켓컴퓨터의 표시판 및 차량적재용 칼라 TV 화상용으로 그 사용범 위가 확대되고 있다. 이와 같은 액정디스플레이 장치는 블랙매트릭스, 칼라필터 및 ITO 화소전극이 형성된 하부 기판과, 액정층, 박막트랜지스터, 축전캐패시터층으로 구성된 능동회로부와 ITO 화소전극이 형성된 상부의 기판을 포함하여 구성된다.
종래의 액정디스플레이 장치에서 사용되어 온 칼라필터는 플라스틱, 또는 유리로 된 기판 상부에 블랙매트릭스와 적, 녹, 청의 삼색의 착생층이 반복되며, 그 위에 칼라필터의 보호와 표면평활성을 유지하기 위해 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 등과 같은 재료의 두께 1 내지 3㎛의 오버코트층(OVERCOAT)과 이 오버코트층 상부에 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 ITO(Indium Thin Oxide) 투명전도막층이 형성되어 있다.
상기 블랙매트릭스는 기판의 투명화소전극 이외로 투과되어 제어되지 않는 광을 차단하여 콘트라스트를 향상시키는 역할을 하며, 적, 녹, 청의 착색층은 백색광 중 특정 파장의 빛을 투과시켜 색을 표현할 수 있도록 하며, 투명전도막층은 액정에 전계를 인가하기 위한 공통전극의 역할을 한다.
상기와 같은 칼라필터 기판에 있어서, 블랙매트릭스는 크롬으로 제조되거나 수지를 재료로 하여 제조될 수 있다. 그러나, 크롬을 사용할 경우, 차광성능, 내환경성, 내화학성이 우수하나 공정이 복잡하고 설비비가 높아 생산원가가 높고, 반사율이 높아 전반사를 위한 별도의 처리공정이 필요한 문제점이 있어 최근에는 수지를 사용한 블랙매트릭스가 활발하게 연구되고 있다.
일반적으로 칼라필터의 기판은 염색법, 인쇄법, 안료분산법, 전착법 등의 방법에 의해 제조될 수 있으며, 블랙매트릭스는 주로 안료분산법에 의해 제조되고 있 다.
안료분산법은 블랙매트릭스가 제공된 투명한 기질 위에 착색제를 함유하는 광중합성 조성물을 코팅하고, 형성하고자 하는 형태의 패턴을 노광한 후 비노광부위를 용제로 제거하여 열경화시키는 일련의 단계를 반복함으로써 칼라필터를 제조하는 방법이다. 이러한 안료분산법은 칼라필터의 가장 중요한 성질인 내열성 및 내구성을 향상시키며 필름의 두께를 균일하게 유지시킬 수 있다는 장점을 가지고 있어 블랙매트릭스의 제조에 많이 이용되고 있다. 예컨대, 일본특개소 63-309916호, 일본특개평1-152449호, 대한민국 특허공개 제 95-3135호 등에는 안료분산을 이용한 블랙매트릭스의 제조방법이 제안되어 있다.
안료분산법에 의해 제조되는 블랙매트릭스는 크게 지지체 역할 및 일정 두께의 유지를 가능하게 하는 고분자화합물, 즉 바인더수지와 노광시 광과 반응하여 포토레지스트상을 형성하는 광중합성 모노머의 2 가지 성분으로 구성되고, 상기한 성분 이외에 안료, 중합개시제, 에폭시수지, 용제와 기타 첨가제 등을 포함하는 감광성 수지 조성물에 의해 제조된다.
안료분산법에 사용되는 바인더수지로는 예컨대, 일본특개소 60-237403호에 개시된 폴리이미드수지, 일본특개평 1-200353호, 동 평4-7373호, 동 4-91173호 등에 기재된 아크릴계중합체와 아지드 화합물로 이루어진 감광성수지, 대한민국특허 공개 제 93-20127호, 대한민국특허 공개 제 95-3135호 등에 기재된 아크릴계중합체로 이루어진 감광성수지, 일본특개평1-152449호에 기재된 아크릴레이트 단량체, 유기중합체 결합제, 및 광중합개시제로 이루어진 라디칼 중합형의 감광성 수지, 일본 특개평 4-163552호와 대한민국특허 공보 제 92-5780호에 개시된 페놀수지, N-메틸올 구조를 갖는 가교제 및 광산발생제로 이루어진 감광성수지 등의 여러 가지가 제안되어 있다.
그러나, 안료분산법에 따른 바인더수지로서 감광성 폴리이미드나 페놀계의 수지를 사용하는 것은 내열성은 높지만 감도가 낮으며 유기용매로 현상하는 등의 결점이 있다. 또한 아지드 화합물을 감광제로 하는 종래의 시스템은 감도가 낮고 내열성이 떨어지거나 노출시에 산소의 영향을 받는 문제가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 산소차단막을 설치하거나 불활성 가스중에 노출시키는 방법이 이용될 수 있으나, 이러한 방법을 적용하는 경우에는 공정이 복잡해지고 장치가 비싸지는 등의 문제가 있다.
또한, 노출로 인해 생성된 산을 이용하여 화상을 형성하는 감광성수지는 고감도이며 노출될 때 산소의 영향을 받지 않는 이점이 있지만, 노출과 현상하는 과정에서 가열공정이 필요하며 가열시간이 패턴 형성에 대해 민감한 반응을 보이므로 공정관리가 곤란하다는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 일본특개평 7-64281호, 동7-64282호, 동8-278630호, 동6-1938호, 동5-339356호, 대한민국특허공개 95-702313호에는 카도계 바인더 수지를 이용한 컬러필터의 제조방법이 개시되어 있다.
일반적으로 카도계를 지닌 수지는 고감도이면서 산소의 영향을 받지 않고 내열성, 내수축성, 내화학성 등이 우수하다. 그러나, 이러한 감광성 수지 조성물은 벌키(bulky)한 분자구조로 인하여 접착성이 떨어지는 경향이 있다. 더욱이, 블랙매 트릭스의 경우에는 요구되는 광학적 밀도를 맞추기 위해 블랙 안료의 함량이 다른 착색 감광성수지 조성물에 비해 많이 들어가므로 접착성의 저하가 더욱 심하게 나타나는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 비닐기 또는 (메타)크릴록시기를 갖는 실란계 커플링제를 이용함으로써 광학적 밀도, 내열성, 내화학성, 현상마진 및 접착성이 우수한 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 전체 감광성 수지 조성물 100중량부에 대해, 하기 특별하게 공중합된 카도계 바인더 수지 1∼40 중량부; 아크릴계 광중합성 모노머 1∼20 중량부; 광중합개시제 0.1∼10 중량부; 에폭시화물 0∼10 중량부; 블랙안료 5∼20 중량부; 용매 20∼80 중량부; 및 비닐기 또는 (메타)크릴록시기를 가지는 실란계 커플링제 0.01∼1 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물에 의하여 달성된다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물에 의해 제조된 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조용 블랙매트릭스를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 조성물에는 조성물의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 분산제, 계면활성제, 안정제 등의 기타의 첨가제가 일정량 첨가될 수 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상 세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 블랙매트릭스의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명은 바인더 수지로 카도계 수지를 사용함으로서 내열성 및 내화학성이 우수한 효과를 가지며, 적어도 1개 이상의 비닐기 또는 (메타)크릴록시기를 가지는 실란계 커플링제를 사용함으로서 현상마진 및 유리기판과의 밀착성이 우수한 성질을 가지는 우수한 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지 조성물의 구성성분중 바인더 수지는 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표현되는 성분 (A):(B):(C)를 1몰 : 2∼4몰 : 2∼8몰의 비로 공중합한, 분자량이 1000∼20000인 카도계 바인더 수지이다. 이러한 바인더 수지의 바람직한 첨가비율은 전체 수지 조성물 100중량부 당 1-40중량부이다.
[화학식 1]
(A)
Figure 112004062335096-PAT00003
[화학식 2]
(B)
Figure 112004062335096-PAT00004
[화학식 3]
(C)
CH2=CRCOOH
여기서 R은 수소원자, 탄소수 1∼10의 알킬기, 알릴기, 페닐기, 벤질기 또는탄소수 1∼8의 에톡시기를 나타내며 X는 할로겐원자를 나타낸다. 이 수지를 알카리 용해성 수지로 만들기 위하여 산무수물로 처리한다. 본 발명에 쓰인 산무수물은 다음과 같은 구조를 가진다.
Figure 112004062335096-PAT00005
여기서 R1, R2은 수소원자, 탄소수 1∼10의 알킬기, 알릴기, 페닐기, 벤질기 또는 탄소수 1∼8 의 에톡시기를 나타낸다.
본 발명의 컬러필터용 감광성 수지조성물에는 유리기판과 감광성 수지 막 사이의 밀착성을 향상시키기 위해 (메타)크릴록시기를 가지는 실란계 커플링제가 첨가된다. 상기 비닐기를 함유하는 실란계 커플링제로는 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란, 비닐트리스(β-메톡시 에톡시) 실란 등을 사용할 수 있다.
또한, (메타)크릴록시를 함유하는 실란커플링제로는 3-메타크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란, 3-메타크릴록시 프로필 메틸 디에톡시 실란, 3-메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실란, 3-메타크릴록시 프로필 트리에톡시 실란, 3-아크릴록시 프로필 트리메톡시 실란, 3-아크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란 등을 사용할 수 있다.
상기 실란계 커플링제의 첨가비율은 전체 감광성 수지 조성물 100중량부에 대해 0.01∼2 중량부, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량부인 것이 좋다.
본 발명에 사용된 아크릴계 광중합성 단량체는 컬러필터용 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 단량체로서, 예를 들면 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 노볼락에폭시아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 등이 있다. 상기 아크릴계 광중합성 단량체의 사용량은 전체 조성물에 대하여 1∼20 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용 되는 광중합 개시제로서, 예를 들어 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조 인계 화합물, 트리아진계 화합물 등을 사용할 수 있다. 상기 광중합 개시제의 사용량은 전체 조성물에 대하여 0.1∼10 중량부인 것이 바람직하다.
광중합 개시제로 사용되는 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로리오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 벤조페논, 4-클로로아세토페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등이 있다.
벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸 아미노) 벤조페논 등이 있다.
티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등이 있다.
벤조 인계 화합물로는 벤조 인, 벤조 인 메틸 에테르, 벤조 인 에틸 에테르, 벤조 인 이소프로필 에테르, 벤조 인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등이 있다.
트리아진계 화합물로는 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리 클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 베틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등이 있다.
그 밖에 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계, 비이미다졸계 화합물 등도 사용가능하다.
본 발명에서 블랙안료로는 예컨대, 아닐린 블랙, 퍼릴렌 블랙, 티탄 블랙, 카본블랙 등이 사용될 수 있으며, 색보정제로 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 안료 등의 축합다환 안료, 프탈로시아닌 안료, 아조안료 등의 유기안료를 사용할 수 있다. 이러한 블랙안료는 전체 감광성 수지 조성물 100중량부에 대해 5-20중량부의 양으로 첨가된다.
본 발명에서 용제로는 에틸렌글리콜 아세테이트, 에틸셀로솔브, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 폴리에틸렌글리콜, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜메틸에테르 등이 사용될 수 있고, 이들 용제들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용제의 비율은 감광성 수지 조성물에 따라 상이하므로 구체적으로 규정할 수 없으나, 수지액이 기판에 도포될 수 있는 점도를 갖도록 용제의 비율을 선택하는 것이 바람직하고, 통상적으로는 전체 감광성 수지 조성물 100중량부당 20 내지 80 중량부이다.
또한 본 발명에서는 혼합물 속에 안료를 분산시키는데 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 미리 안료를 표면처리하는 형태로 안료에 내부 첨가시켜 사용하거나, 안료에 외부첨가하는 식으로 사용할 수 있다.
이러한 분산제로는 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제를 사용할 수 있는데, 구체적인 예로는 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌 다가알콜 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 알콜알킬렌옥사이드 부가물, 설폰산 에스테르, 설폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드알킬렌옥사이드 부가물, 알킬아민 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 첨가할 수 있으며, 둘 이상 조합하여 첨가할 수 있다. 분산제의 첨가량은 바람직하게는 안료 1 중량부에 대하여 0 내지 10중량부이다.
본 발명의 상기 조성물에는 조성물의 물성을 해하지 않는 범위내에서 계면활성제, 산화방지제, 안정제 등의 기타의 첨가제가 일정량 첨가될 수 있다.
본 발명의 감광성 수지 조성물은 빛의 조사에 의해 경화되고 알칼리성 수용액으로 현상가능한 알칼리 현상형이다. 감광성 수지조성물을 기판위에 라미네이션하시킨 다음 컬러필터에 필요한 패턴을 형성하도록 활성선을 조사하면 광에 의해 반응하게 되는데, 반응한 부위는 반응하지 않은 부위에 비해 용매에 대한 용해도가 급격히 떨어져 미반응 부위만 선택적으로 용해 가능하게 된다. 이와 같이 비노광부위를 제거하는 용액을 현상액이라 하는데, 이러한 현상액에는 유기 용제형과 알칼 리 현상형의 2가지 타입이 있다. 이들 가운데 유기 용제형은 대기오염을 유발하고 인체에 유해하므로 바람직하지 않고, 환경 면에서 알칼리 현상형이 더욱 바람직하다. 본 발명의 감광성수지 조성물은 알칼리 현상형 잉크로 사용된다.
본 발명의 상술한 조성물은 액정 디스플레이의 칼라필터용 블랙매트릭스의 제조에 이용될 수 있다. 본 발명의 감광성수지조성물을 이용하여 블랙매트릭스를 제조하는 경우에는 유리기판 위에 스핀 도포, 롤러 도포, 스프레이 도포 등의 적당한 방법을 사용하여 예를 들면, 0.5 내지 10 ㎛의 두께로 감광성 수지조성물을 도포한다.
이어서, 컬러필터에 필요한 패턴을 형성하도록 활성선을 조사한다. 조사에 사용되는 광원으로는 예를 들면, 190㎚ 내지 450㎚, 바람직하게, 200 ㎚ 내지 400㎚ 영역의 UV 조사를 사용하며 전자선 및 X선 조사도 적당하다. 조사후, 도포층을 현상액으로 처리하면 도포층의 미노광 부분이 용해되고 컬러필터에 필요한 패턴이 형성된다. 이러한 공정을 필요한 색의 수에 따라 반복함으로써 원하는 패턴을 갖는 칼라필터를 수득할 수 있다.
또한 상기 공정에서 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 다시 가열하거나 활성선 조사 등에 의해 경화시키면 내크랙성, 내용제성 등을 향상시킬 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하나, 이들은 단지 설명의 목적만을 위한 것으로, 어떠한 의미로든 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
[실시예]
본 발명의 실시예에서는 아래의 성분들을 이용하여 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
* 용제
프로필렌글리콜모노메틸에테르 50g
시클로헥사논 15g
* 광중합성 모노머
디펜타에리트리톨트리아크릴레이트 10g
* 광중합성 개시제
Igacure 369 (시바-가이기사) 0.55g
STR-A (레스페사) 1.3g
* 비인더 수지
카도계수지
[(A):(B):(C)=1몰:2몰:2몰] 15g
(A) 9,9'-비스(4-히드록시페닐)플루오렌
(B) 에피클로로히드린
(C) 아크릴산
분자량(Mw) = 4000
* 안 료
위국색소 CF-TCR 8g
* 실란계 커플링제
3-메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실란 0.15g
[실시예 1]
용제에 광중합개시제를 녹인 후 2시간 동안 상온에서 교반한다음, 광중합성 모노머, 바인더수지를 첨가하여 2시간 동안 상온에서 교반한다. 이어서 상기 반응물에 안료, 기타 첨가제 등을 넣고 1시간 동안 상온에서 교반한다. 3회에 걸친 여과에 의해 불순물을 제거하여 본 발명의 감광성 수지조성물을 제조하고 후술하는 물성 평가 방법에 따라 내열성, 내화학성, 현상마진 및 밀착성를 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
비닐기 실란계 커플링제를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 본 발명의 감광성 수지조성물을 제조하고 제반 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[비교예 1]
아크릴계 바인더(BzMA/MAc=7/3, Mw=15,000)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 감광성 수지조성물을 제조하고 제반 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다
[비교예 2]
커플링제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 감광성 수지조성물을 제조하고 제반 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[비교예 3]
티올계 커플링제(BX16-838A, 도레이사)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 감광성 수지조성물을 제조하고 제반 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[물성 측정 방법]
* 광학밀도 평가
두께 1 ㎜의 유리기판상에 1.2㎛의 두께로 감광성 수지조성물을 도포하고 열풍순환식 건조로안에서 80℃하에서 1분간 건조시켜 도막을 수득하였다. 이것을 상온까지 식힌 후에, 열풍순환식 건조로 안에서 230℃에서 30분 동안 건조시킨 뒤 도막의 광학밀도를 310TR 광밀도계(엑스라이트사)를 이용하여 측정하였다.
- 평가기준
○ : 광학밀도가 3.5 이상
△ : 광학밀도가 2.5-3.5
× : 광학밀도가 2.5 이하
* 내열성 평가
두께 1 ㎜의 유리기판상에 1-2㎛의 두께로 감광성수지조성물을 도포하고, 열풍순환식 건조로 안에서 80℃하에서 1분간 건조시킨 후, 365 ㎚의 파장을 초고압 수은 램프로 조사하고, 계속해서 열풍순환식 건조로 안에서 230℃에서 30분 동안 건조하여 도막을 수득하였다. 이 도막을 다시 열풍순환식 건조로 안에서 1분간 25℃로 가열한 후, 원샘플과의 광학밀도 차(ΔOD)를 측정하여 내열성을 평가하였다.
- 평가기준
○ : 광학밀도 차(ΔOD)가 0.5 이하
△ : 광학밀도 차(ΔOD)가 0.5∼1
× : 광학밀도 차(ΔOD)가 1 이상
* 내화학성 평가
두께 1㎜의 유리기판상에 1~2㎛의 두께로 감광성수지 조성물을 도포하고, 열풍순환식 건조로 안에서 80℃, 1분동안 건조시켜 도막을 수득하였다. 계속해서 365 ㎚의 파장을 가진 초고압 수은 램프로 조사하고, 1% KOH 수용액을 사용하여 30℃, 상압하에서 80초동안 현상을 행하고, 다시 열풍순환식 건조로 안에서 230℃, 30분동안 건조하여 패턴을 수득하였다. 이 패턴을 5% HC1, NaOH 수용액과 크실렌, NMP, IPA, 아세톤 용액에 30분간 침지한 후 원샘플과의 광학밀도 차를 측정하여 내화학 성을 평가하였다.
- 평가기준
○ : 광학밀도 차(ΔOD)가 0.5 이하
△ : 광학밀도 차(ΔOD)가 0.5∼1
× : 광학밀도 차(ΔOD)가 1 이상
* 현상마진 평가
두께 1mm의 크롬코팅유리기판상에 1~2μm의 두께로 감광성수지조성물을 도포하고, 핫플레이트(Hot plate) 상에서 일정시간(1분), 일정온도(60℃)로 건조시켜 도막을 수득하였다. 계속해서 도막위에 8, 10, 20, 30, 50㎛ 마스크 크기가 포함된 포토마스크를 대고 365nm의 파장을 가진 고압수은램프를 사용하여 노광한 후, 1% KOH계수용액을 사용하여 30℃, 상압하에서 일정시간동안 현상을 행한 후, 현상마진을 측정하기 위해 잔존되어 있는 패턴의 크기를 관찰하여 표2에 나타내었다.
* 접착성 평가
두께 1㎜의 유리기판상에 1-2㎛의 두께로 감광성수지조성물을 도포하고, 열풍순환식 건조로 안에서 1분간 80℃로 건조시켜 도막을 수득하였다. 365㎚의 파장을 가진 초고압 수은 램프로 300mj의 노광량을 조사하고, 계속해서 열풍순환식 건조로 안에서 230℃에서 30분 동안 가열한 후, 1㎜×1㎜의 100개의 바둑판을 새기고, 접촉테이프에 의한 박리실험후의 박리상태를 육안으로 판정하였다.
- 평가기준
○ : 100/100(박리된 블록수/총 블록수)- 전혀 박리되지 않았음
△ : 80/100∼99/100
× : 0/100∼79/100
위와 같은 평가방법에 따른 결과를 다음의 표에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112004062335096-PAT00006
[표 2]
Figure 112004062335096-PAT00007
실시예 1 및 실시예 2는 비교예와 비교해 볼 때 광학밀도, 내열성, 내화학성 및 접착성이 모두 우수하게 나타났다. 또한, 현상마진 측정 결과 실시예 1 및 실시예 2에서는 비교예에 대비하여 현상마진 및 유리기판과의 밀착성이 우수함을 알 수 있다.
상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 블랙매트릭스는 내열성 및 내화학성이 우수한 효과를 가지며, 적어도 1개 이상의 비닐기 또는 (메타)크릴록시기를 가지는 실란커플링제를 사용함으로서 현상마진 및 유리기판과의 밀착성이 우수한 성질을 가지는 우수한 블랙매트릭스 제조용 감광성 수지 조성물을 제공 할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (6)

  1. 전체 감광성 수지 조성물 100중량부에 대해, 하기 [화학식 1] ~ [화학식 3]의 성분이 공중합된 카도계 바인더 수지 1∼40 중량부; 아크릴계 광중합성 모노머 1∼20 중량부; 광중합개시제 0.1∼10 중량부; 에폭시화물 0∼10 중량부; 블랙안료 5∼20 중량부; 용매 20∼80 중량부; 및 비닐기 또는 (메타)크릴록시기를 가지는 실란계 커플링제 0.01∼1 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물
    [화학식 1]
    (A)
    Figure 112004062335096-PAT00008
    [화학식 2]
    (B)
    Figure 112004062335096-PAT00009
    [화학식 3]
    (C)
    CH2=CRCOOH
    (여기서 R은 수소원자, 탄소수 1∼10의 알킬기, 알릴기, 페닐기, 벤질기 또는탄소수 1∼8의 에톡시기를 나타내며, X는 할로겐원자를 나타낸다.)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 카도계 바인더 수지의 성분 (A):(B):(C)는 1몰 : 2~4몰 : 2~8몰의 비로 공중합된 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 카도계 바인더 수지의 분자량은 1,000 ~ 20,000인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 실란계 커플링제의 함량이 전체 감광성 수지 조성물 100중량부에 대해 0.05~0.5 중량부인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 비닐기를 가지는 실란계 커플링제는 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란 또는 비닐트리스(β-메톡시 에톡시) 실란이 사용되고, 상기 (메타)크릴록시기를 가지는 실란계 커플링제는 3-메타크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란, 3-메타크릴록시 프로필 메틸 디에톡시 실란, 3-메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실란, 3-메타크릴록시 프로필 트리에톡시 실란, 3-아크릴록시 프로필 트리메톡시 실란 또는 3-아크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란이 사용되는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 1의 조성물 의해 제조되어 디스플레이 장치용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 블랙매트릭스.
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