KR20090071568A

KR20090071568A - 고평탄화막 형성용 수지 조성물

Info

Publication number: KR20090071568A
Application number: KR1020097006061A
Authority: KR
Inventors: 타다시 하타나카
Original assignee: 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-07-01
Also published as: KR101411294B1; JPWO2008029706A1; TWI431061B; JP5488779B2; TW200833765A; WO2008029706A1

Abstract

높은 투명성 및 높은 평탄화성을 갖고, 액정 표시 소자, 유기 EL 표시 소자 등에 사용되는 전극이나 컬러 필터의 보호막 및 평탄화막에 적합한 평탄화막 형성용 수지 조성물 및 경화된 평탄화막을 제공한다.

(A)성분: 수평균 분자량이 2,000 내지 25,000인 아크릴 중합체, (B)성분: 1분자 중에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물 (C)성분: 열에 의해 산을 발생하는 화합물, (D)성분: 열가교성 화합물로, 단 상기 (C)성분에 의해 발생한 산을 촉매로 가교하는 것을 제외한 화합물, (E)용제를 함유하는 평탄화막 형성용 수지 조성물 및 이 조성물을 이용하여 얻어지는 경화막.

고투명성, 고평탄화성, 평탄화막, 아크릴중합체, 불포화 결합, 열가교성 화합물.

Description

고평탄화막 형성용 수지 조성물{Resin Composition for Forming Highly Flattening Films}

본 발명은, 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물 및 여기에서 얻어지는 평탄화막에 관한 것이다. 보다 상세히는, 단차 부위를 피복했을 때의 평탄성이 높은 평탄화막 형성용 수지 조성물 및 이 경화한 평탄화막, 및 이 경화막을 이용한 각종 재료에 관한 것이다. 이 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은 특히 액정 디스플레이나 EL디스플레이에 있어서 층간 절연막, 컬러 필터 등의 오버 코트제에 적합하다.

일반적으로, 액정 표시 소자, 유기 EL(electroluminescent) 소자, 고체 촬상 소자 등의 광디바이스에서는, 소자 표면이 제조 공정 중에 용제나 열에 노출되는 것을 방지하기 위해 보호막이 설치된다. 이와 같은 보호막은 보호하는 기판과의 밀착성이 높고 내용제성이 높을 뿐만 아니라, 투명성, 내열성 등의 성능도 요구된다.

한편, 이와 같은 보호막을 컬러 액정 표시 장치나 고체 촬상 소자에 이용되는 컬러 필터의 보호막으로 사용되는 경우에는, 일반적으로 하지 기판인 컬러 필터나 블랙매트리스 수지를 평탄화할 것, 즉 평탄화막으로서의 성능이 요구된다. 특히 STN방식이나 TFT방식의 컬러 액정 표시 소자를 제조할 때에는, 컬러 필터 기판과 그 대향 기판의 접합을 매우 높은 정밀도가 되도록 엄밀하게 행할 필요가 있고, 기판 간의 셀갭을 균일하게 하는 것이 필요 불가결하다. 나아가, 컬러 필터를 투과하는 빛의 투과율을 고수준으로 유지하기 위해, 보호용막인 평탄화막에는 높은 투명성도 필요하게 된다.

또한, 액정 표시 소자나 유기 EL 소자의 전극 보호막으로 사용할 경우에는, 근래, 전극의 단차가 커졌다는 점에서, 조금이라도 높은 평탄화성을 갖는 재료가 요구되고 있다.

일반적으로 이와 같은 용도에서는 투명성이 높은 아크릴 수지가 이용된다. 이와 같은 아크릴 수지는 열경화 또는 광경화함으로써 내열성이나 내용제성을 부여하는 성질을 갖고 있다.

일반적인 열경화 방법으로는 히드록시기를 갖는 아크릴 수지에 메틸올계의 가교제와 산촉매를 첨가하는 방법, 및 카르복실기를 함유하는 아크릴 수지에 에폭시계의 가교제를 첨가하는 방법이 잘 알려져 있다. 또한, 에폭시기와 카르복실기를 아크릴 수지 중에 도입함으로써 열경화시키는 방법(특허문헌1 참조) 및 나아가 열래디컬 개시제와 1분자 중에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 이용하는 방법(특허문헌2 참조)도 제안되어 있다.

또한, 일반적인 광경화 방법으로는 아크릴 수지에 1분자 중에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물과 광래디컬 개시제를 첨가하는 방법, 히드록시기를 갖는 아크릴 수지에 메티롤계의 가교제와 광산 발생제를 첨가하는 방법이 알려져 있다.

그러나, 종래의 열경화성 또는 광경화성의 아크릴 수지로 형성된 경화막의 평탄화율은 충분히 높다고는 할 수 없었다.

특허문헌1: 일본 특개 2000-103937

특허문헌2: 일본 특개 2000-119472

본 발명은, 이상과 같은 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 액정 표시 소자 및 유기 EL 표시 소자 등에 사용되는 전극이나 컬러 필터의 평탄화막에 적합하고, 내용제성이 높을 뿐만 아니라, 우수한 투명성 및 높은 평탄화성을 달성하는 수지 조성물을 제공하는 데 있다.

즉, 제1 관점으로, 하기 (A)성분, (B)성분, (C)성분, (D)성분 및 (E)용제를 함유하는 평탄화막 형성용 수지 조성물.

(A)성분: (D)성분과의 사이에서 가교 반응을 이룰 수 있기 위한 관능기를 갖고, 또한 수평균 분자량이 2,000 내지 25,000인 아크릴 중합체,

(B)성분: 1분자 중에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물,

(C)성분: 열에 의해 산을 발생하는 화합물,

(D)성분: 열가교성 화합물(단, 상기 (C)성분에 의해 발생한 산을 촉매로 하여 가교하는 것을 제외.)

(E)용제.

제2 관점으로, (A)성분이 식(1)의 구조를 갖는 아크릴 중합체인, 제1 관점에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물.

(식중, R¹은 탄소수가 1 내지 12인 유기기를 나타낸다.)

제3 관점으로, (B)성분이 불포화 이중 결합으로 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물인 제1 관점 또는 제2 관점에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물.

제4 관점으로, (C)성분이 술폰산에스테르류인, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 한 항에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물.

제5 관점으로, (D)성분이 1분자 중 2개 이상의 블록이소시아네이트기를 갖는 열가교성 화합물인, 제1 관점 내지 제4 관점 중 어느 한 항에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물.

제6 관점으로, (A)성분 100질량부에 기초하여, 3 내지 60질량부의 (B)성분, 0.1 내지 10질량부의 (C)성분 및 1 내지 50질량부의 (D)성분을 함유하는, 제1 관점 내지 제5 관점 중 어느 한 항에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물.

제7 관점으로, 제1 관점 내지 제6 관점 중 어느 한 항에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물로 형성되는 평탄화막.

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, (A)성분의 아크 릴 중합체, (B)성분의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물, (C)성분의 열에 의해 산을 발생하는 화합물, (D)성분의 열가교성 화합물 및 (E)용제를 함유하고, 각각 필요에 따라 (F)성분의 계면 활성제를 함유하는 조성물이다.

한편, 본 발명에서 [평탄화막]에는 소자 표면을 보호하는 보호막 등도 포함된다.

이하, 각 성분을 상세히 설명한다.

<(A)성분>

본 발명의 (A)성분은, (D)성분과의 사이에서 가교 반응을 할 수 있기 위한 관능기를 갖고, 또한 수평균 분자량이 2,000 내지 25,000인 아크릴 중합체이다. 본 명세서에서 [아크릴 중합체]란, 아크릴기를 갖는 모노머의 단독 중합체 및 공중합체, 및 아크릴기를 갖는 모노머와 그 외의 모노머의 공중합체를 가리킨다.

(A)성분의 아크릴 중합체의 구조 중에 포함되는 (D)성분의 열가교성 화합물과의 사이에서 열가교 반응을 이룰 수 있기 위한 관능기란, 카르복실기, 히드록시기, 활성 수소를 갖는 아미노기에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

한편, 활성 수소를 갖는 아미노기란, 반응 활성이 높고 프로톤을 방출할 수 있는 1급 또는 2급의 아미노기를 의미한다. 따라서, 아미드기는, 활성 수소를 갖지 않으므로 활성 수소를 갖는 아미노기에 해당하지 않는다.

그 중에서도, 카르복실기 및 히드록시기에서 선택되는 적어도 1종인 것이 본 발명의 효과를 얻기 쉬우므로 바람직하다.

또한, 본 발명의 효과를 충분히 발현시키기 위해서는, (A)성분의 아크릴 중 합체의 유리 전이 온도가 50℃이상인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도(Tg)가 50℃ 이하인 경우, 프리베이크 후의 도막에 택이 발생하는 경우가 있다.

상술한 높은 유리 전이 온도를 갖는 아크릴 중합체로, 특히 하기 식(1)로 나타내는 구조를 갖는 아크릴 중합체가 바람직하다.

(식중, R¹은 탄소수가 1 내지 12인 유기기를 나타낸다)

R¹의 구체적인 예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 페닐기, 벤질기, 디메틸페닐기, 디에틸페닐기, 히드록시페닐기, 카르복시페닐기, 나프틸기, 톨일기 등을 들 수 있다.

따라서, (A)성분의 아크릴 중합체는, (D)성분의 열가교성 화합물과의 사이에서 열가교 반응을 이룰 수 있기 위한 관능기를 갖는 모노머로, 상기 식(1)로 나타내는 말레이미드류를 포함하는 모노머를 이용하여 얻어진 중합체인 것이, 높은 투명성과 높은 Tg를 실현하는 점에서 특히 바람직하다.

(A)성분의 아크릴 중합체는, 이러한 구조를 갖는 아크릴 중합체이면 되고, 아크릴 중합체를 구성하는 고분자의 기타 골격 및 측쇄 종류 등에 대해 특별히 한정되지 않는다.

그러나, (A)성분의 아크릴 중합체는, 수평균 분자량이 2,000 내지 25,000의 범위 내에 있는 것이다. 수평균 분자량이 25,000을 넘어 과대해지면, 단차의 평탄화성이 저하되는 한편, 수평균 분자량이 2,000 미만으로 과소해지면, 열가교시에 경화 부족이 되어 용제 내성이 저하되는 경우가 있다.

또한, 본 발명에서는, 복수종의 모노머를 중합하여 얻어지는 공중합체(이하, 특정 공중합체라 한다)로 이루어진 아크릴 중합체를 (A)성분으로 이용할 수도 있다. 이 경우, (A)성분의 아크릴 중합체는 복수종의 특정 공중합체의 혼합물이어도 좋다.

즉, 상기 특정 공중합체는, 상기 열가교 반응을 위한 관능기를 갖는 모노머의 군에서 적의 선택되는 적어도 1종 이상의 모노머를 공중합한 아크릴 중합체이고, 바람직하게는 상기 열가교 반응을 위한 관능기를 갖는 모노머의 군에서 적의 선택되는 적어도 1종 이상의 모노머와, 상기 식(1)로 나타내는 말레이미드류를 포함하는 모노머를 필수 구성 단위로 하여 형성된 공중합체이다. 그리고, 수평균 분자량이 2,000 내지 25,000인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는, 이와 같은 특정 공중합체를 (A)성분으로 이용하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 가교 반응을 위한 관능기를 갖는 모노머의 구체적인 예를 들지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

카르복실기를 갖는 모노머로는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 모노-(2-(아크릴로일옥시)에틸)푸탈레이트, 모노-(2-(메타크릴로일옥시)에틸)푸탈 레이트, N-(카르복시페닐)말레이미드, N-(카르복시페닐)메타크릴아미드, N-(카르복시페닐)아크릴아미드 등을 들 수 있다.

페놀성히드록시기를 갖는 모노머로는, 예를 들어 히드록시스틸렌, N-(히드록시페닐)아크릴아미드, N-(히드록시페닐)메타크릴아미드, N-(히드록시페닐)말레이미드 등을 들 수 있다.

페놀성히드록시기 이외의 히드록시기를 갖는 모노머로는, 예를 들어 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 5-아크릴로일옥시-6-히드록시노르보르넨-2-카르복실릭-6-락톤, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 5-메타크릴로일옥시-6-히드록시노르보르넨-2-카르복실릭-6-락톤 등을 들 수 있다.

나아가, 활성 수소를 갖는 아미노기를 갖는 모노머로는, 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노메틸메타크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 특정 공중합체는, 열가교 반응을 위한 관능기를 갖는 모노머 이외의 모노머(이하, 기타 모노머라 한다)를 구성 단위로 하여 형성된 공중합체이어도 좋다.

기타 모노머는, 구체적으로는 카르복실기, 히드록시기, 활성 수소를 갖는 아미노기 중 적어도 1종을 갖는 모노머와 공중합하는 것이 가능한 것이면 되고, (A)성분의 특성을 저해하지 않는 한, 특별히 한정되지 않는다.

기타 모노머의 구체적인 예로는, 말레이미드류를 포함하는 모노머, 아크릴산에스테르 화합물, 메타크릴산에스테르 화합물, 아크릴로니트릴, 말레인산 무수물, 스틸렌 화합물 및 비닐 화합물 등을 들 수 있다.

말레이미드류를 포함하는 모노머로는, 예를 들어 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-페닐말레이미드, 및 N-시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다.

아크릴산에스테르 화합물로는, 예를 들어 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 나프틸아크릴레이트, 안트릴아크릴레이트, 안트릴메틸아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 테트라히드로프루프릴아크릴레이트, 3-메톡시부틸아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸아크릴레이트, 2-프로필-2-아다만틸아크릴레이트, 8-메틸-8-트리시클로데실아크릴레이트 및 8-에틸-8-트리시클로데실아크릴레이트 등을 들 수 있다.

메타크릴산에스테르 화합물로는, 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 나프틸메타크릴레이트, 안트릴메타크릴레이트, 안트릴메틸메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 2-에톡시에틸메타크릴레이트, 테트라히드로프루프릴메타크릴레이트, 3-메톡시부틸메타크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸메타크릴레이트, γ-부틸로락톤메타크릴레이트, 2-프로필-2-아다만틸메타크릴레이트, 8-메틸-8-트리시클로 데실메타크릴레이트 및 8-에틸-8-트리시클로데실메타크릴레이트 등을 들 수 있다.

비닐화합물로는, 예를 들어 메틸비닐에테르, 벤질비닐에테르, 비닐나프탈렌, 비닐안트라센, 비닐카르바졸, 2-히드록시에틸비닐에테르, 페닐비닐에테르 및 프로필비닐에테르 등을 들 수 있다.

스틸렌 화합물로는, 예를 들어 스틸렌, 메틸스틸렌, 클로로스틸렌, 브로모스틸렌 등을 들 수 있다.

본 발명에 이용되는 특정 공중합체로는, 말레이미드류를 포함하는 모노머를 이용하여 얻어진 중합체인 것이, 높은 투명성과 높은 Tg를 실현한다는 점에서 특히 바람직하다.

본 발명에 이용되는 (A)성분인 아크릴 중합체를 얻는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 이로 인해 본 발명에 이용되는 특정 공중합체를 얻는 방법도 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 상기 1종 이상의 모노머를 필요에 따라 중합 개시제 등을 용제 중에서, 50 내지 110℃의 온도 하에서 중합 반응시킴으로써 얻어진다. 이 때, 이용되는 용제는 특정 공중합체를 구성하는 모노머 및 특정 공중합체를 용해하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 구체예로는 후술하는 (E)용제에 기재하는 용제를 들 수 있다.

이와 같이 얻어지는 특정 공중합체는 통상, 이 특정 공중합체가 용제에 용해된 용액 상태이다.

또한, 상기와 같이 하여 얻어진 특정 공중합체의 용액을 디에틸에테르나 물 등의 교반 하에 투입하여 재침전시키고, 생성된 침전물을 여과, 세정한 후, 상압 또는 감압 하에서, 상온 또는 가열 건조함으로써, 특정 공중합체의 분체로 할 수 있다. 이와 같은 조작에 의해, 특정 공중합체와 공존하는 중합 개시제나 미반응 모노머를 제거할 수 있고, 그 결과 정제한 특정 공중합체의 분체를 얻을 수 있다. 한번의 조작으로 충분히 정제할 수 없는 경우는, 얻어진 분체를 용제에 재용해하여 상기 조작을 반복하여 행하면 된다.

본 발명에서는, 특정 공중합체의 분체를 그대로 이용하여도 좋고, 또는 그 분체를 예를 들어 후술하는 (E)용제에 재용해하여 용액 상태로 이용하여도 좋다.

<(B)성분>

본 발명의 (B)성분은, 1분자에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물이다. 본 명세서에서 [1분자에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물]이란, 바람직하게는 1분자에 2개 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물을 말하고, 보다 바람직하게는, 말단에 2개 이상의 비닐기, 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기를 갖는 화합물을 가리킨다.

본 발명에서는, 1분자에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 다관능 아크릴레이트 화합물이 바람직하다.

이 (B)성분인 1분자에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물은, 본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물 용액에서, 각 성분과의 상용성이 양호하면 특별히 한정되지 않는다.

이와 같은 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 구체예로는, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사메타크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아 크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타메타크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라메타크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨디아크릴레이트, 펜타에리스리톨디메타크릴레이트, 테트라메티롤프로판테트라아크릴레이트, 테트라메티롤프로판테트라메타크릴레이트, 테트라메티롤메탄테트라아크릴레이트, 테트라메티롤메탄테트라메타크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리메타크릴레이트, 1,3,5-트리아크릴로일헥사히드로-S-트리아진, 1,3,5-트리메타크릴로일헥사히드로-S-트리아진, 트리스(히드록시에틸아크릴로일)이소시아누레이트, 트리스(히드록시에틸메타크릴로일)이소시아누레이트, 트리아크릴로일포르말, 트리메타크릴로일포르말, 1,6-헥산디올아크릴레이트, 1,6-헥산디올메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 에탄디올디아크릴레이트, 에탄디올디메타크릴레이트, 2-히드록시프로판디올디아크릴레이트, 2-히드록시프로판디올디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 이소프로필렌글리콜디아크릴레이트, 이소프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, N,N'-비스(아크릴로일)시스테인, N,N'-비스(메타크릴로일)시스테인, 티오디클리콜디아크릴레이트, 티오디글리콜디메타크릴레이트, 비스페놀A디아크릴레이트, 비스페놀A디메타크릴레이트, 비스페놀F디아크릴레이트, 비스페놀F디메타크릴레이트, 비스페놀S디아크릴레이트, 비스페놀S디메타크릴레이트, 비스페녹시에탄올플루오렌디아크릴레이트, 비스페녹시에탄올플루오렌디메타크릴레이트, 디알릴에테르비스페놀A, o-디알릴비스페놀A, 말레인산디알릴, 트리알릴트리멜리테이트 등을 들 수 있다.

상기 다관능 아크릴레이트 화합물은, 시판품으로 용이하게 입수 가능하고, 그 구체예로는, 예를 들어 KYARAD T-1420, 동DPHA, 동DPHA-2C, 동D-310, 동D-330, 동DPCA-20, 동DPCA-30, 동DPCA-60, 동DPCA-120, 동DN-0075, 동DN-2475, 동R-526, 동NPGDA, 동PEG400DA, 동MANDA, 동R-167, 동HX-220, 동HX620, 동R-551, 동R-712, 동R-604, 동R-684, 동GPO-303, 동TMPTA, 동THE-330, 동TPA-320, 동TPA-330, 동PET-30, 동RP-1040(이상, 니혼카야쿠(주) 제), 알로닉스M-210, 동M-240, 동M-6200, 동M-309, 동M-400, 동M-402, 동M-405, 동M-450, 동M-7100, 동M-8030, 동M-8060, 동M-1310, 동M-1600, 동M-1960, 동M-8100, 동M-8530, 동M-8560, 동M-9050(이상, 토아고세이(주) 제), 비스코트295, 동300, 동360, 동GPT, 동3PA, 동400, 동260, 동312, 동335HP(이상, 오오사카유키카가꾸코교(주) 제) 등을 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 (B)성분인 1분자에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 사용 비율은, (A)성분의 아크릴 중합체 100질량부에 대해 3 내지 60질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 50질량부이고, 특히 바람직하게는 10 내지 40질량부이다. 이 비율은 너무 적은 경우에는 평탄성이 저하되고, 너무 많은 경우에는 경화된 평탄화막의 용제 내성이 저하되거나 프리베이크 후의 도막에 택이 발생할 수 있다.

<(C)성분>

(C)성분은, 열에 의해 산을 발생하는 화합물이다. 이는 포스트베이크 시에 분해되어 산(술폰산류, 카르본산류 등)을 발생하는 물질로, 이러한 성질을 갖는 것 이면 그 종류 및 구조 등은 특별히 한정되지 않는다.

(C)성분의 열에 의해 산을 발생하는 화합물로는, 예를 들어 술폰산에스테르 화합물, 술폰아미드 화합물, 오늄염 화합물, 술폰이미드 화합물, 디술폰계 화합물, 술폰산 유도체 화합물, 니트로벤질 화합물, 벤조인토실레이트 화합물, 철아렌 착체, 할로겐함유 트리아진 화합물, 아세트페논 유도체 화합물 및 시아노기 함유 옥심술포네이트 화합물 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 특별히 한정되지 않고 본 발명에서 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에서, (C)성분의 열에 의해 산을 발생하는 화합물은, 1종 단독으로 이용되어도 좋으며, 또한 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.

본 발명에서 (C)성분은, 이유는 명확하지 않으나, 피막 및 경화막의 평탄화성을 향상하는데 기여하는 것으로 보인다. 이 의미에서 술폰산에스테르류가 바람직하다.

열에 의해 산을 발생하는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들은 일예이고 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.

비스(토실옥시)에탄, 비스(토실옥시)프로판, 비스(토실옥시)부탄, p-니트로벤질토실레이트, o-니트로벤질토실레이트, 1,2,3-페닐렌트리스(메틸술포네이트), p-톨루엔술폰산피리디늄염, p-톨루엔술폰산몰포늄염, p-톨루엔술폰산에틸에스테르, p-톨루엔술폰산프로필에스테르, p-톨루엔술폰산부틸에스테르, p-톨루엔술폰산이소부틸에스테르, p-톨루엔술폰산메틸에스테르, p-톨루엔술폰산페네틸에스테르, 시아노메틸p-톨루엔술포네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸p-톨루엔술포네이트, 2-히드록 시부틸p-토실레이트, N-에틸-4-톨루엔술폰아미드,

디페닐요오드늄클로라이드, 디페닐요오드늄트리플루오로메탄술포네이트, 디 페닐요오드늄메실레이트, 디페닐요오드늄토실레이트, 디페닐요오드늄브로마이드, 디페닐요오드늄테트라플루오로보레이트, 디페닐요오드늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오드늄헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오드늄헥사플루오로포스페이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오드늄메실레이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오드늄토실레이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오드늄트리플루오로메탄술포네이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오드늄테트라플루오로보레이트, 비스(p-tert-부틸페닐)요오드늄클로라이드, 비스(p-클로로페닐)요오드늄클로라이드, 비스(p-클로로페닐)요오드늄테트라플루오로보레이트, 트리페닐술포늄클로라이드, 트리페닐술포늄브로마이드, 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 트리(p-메톡시페닐)술포늄테트라플루오로보레이트, 트리(p-메톡시페닐)술포늄헥사플루오로포스포네이트, 트리(p-에톡시페닐)술포늄테트라플루오로보레이트, 트리페닐포스포늄클로라이드, 트리페닐포스포늄브로마이드, 트리(p-메톡시페닐)포스포늄테트라플루오로보레이트, 트리(p-메톡시페닐)포스포늄헥사플루오로포스포네이트, 트리(p-에톡시페닐)포스포늄테트라플루오로보레이트,

열에 의해 산을 발생하는 화합물은 단독으로 이용할 수도, 2종류 이상 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 그 도입량은, (A)성분의 100질량부에 대해 0.1 내지 10질량부, 바람직하게는 0.5 내지 7질량부의 범위에서 선택된다. 이 양이 0.1 질량부 미만인 경우에는 고평탄화성을 얻을 수 없고, 이 양이 10 질량부 이상인 경우에는 평탄화막 형성용 수지 조성물의 보존 안정성이 떨어진다.

<(D)성분>

(D)성분은, 열가교성 화합물로, 단 상기 (C)성분에 의해 발생한 산을 촉매로 하여 가교하는 것은 제외된다.

만일 (C)성분에 의해 발생한 산을 촉매로 하여 가교하는 화합물이면, 가교가 저온에서, 예를 들어 프리베이크 시에 신속히 진행되므로 높은 평탄화성을 갖는 피막을 얻을 수 없다. 따라서 (D)성분을 (C)성분의 산발생 온도 보다도 높은 온도에서 가교가 개시되는 것으로 하고, (D)성분이 가교하는 온도 미만에서는 (C)성분에 의해 발생한 산에 영향을 받지 않도록 함으로써, 본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, 포스트베이크 시에 (C)성분에서 발생한 산과 (D)성분이 가교를 개시하고, 막경화가 서서히 진행됨에 따라 평탄화성이 높아진다.

이와 같은 조건을 만족하는 화합물로, 1분자 중에 2개 이상의 블록이소시아네이트기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 이는, (A)성분의 아크릴 중합체로 이루어진 막에 대해, 예를 들어 관용의 포스트베이크 온도에서 열경화할 수 있는 블록이소시아네이트기를 1분자중 2개 이상 갖는 화합물이면 되고, 그 종류 및 구조에 대해 특별히 한정되는 것은 아니다.

이 (D)성분의 화합물은, 이소시아네이트기(-NCO)가 적당한 보호기에 의해 블록된 블록이소시아네이트기를 1분자중 2개 이상 갖고, 그리고 열경화 시의 고온에 노출되면, 보호기(블록 부분)가 열분리하여 떨어지고, 발생한 이소시아네이트기를 매개로 (A)성분의 아크릴 중합체 중의 열경화를 위한 관능기(카르복실기, 히드록시기 및 활성 수소를 갖는 아미노기) 상호 간에서 가교 반응이 진행되는 것으로, 예를 들어, 식(71)

(식중, R²는 블록부의 유기기를 나타낸다.)로 나타내는 기를 1분자중 2개 이상(이 기는 동일한 것이어도, 각각 다른 것이어도 좋다)을 갖는 화합물을 들 수 있다.

1분자중 2개 이상의 블록이소시아네이트기를 갖는 (D)성분의 화합물은, 예를 들어 1분자중 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물에 대해 적당한 블록제를 작용시킴으로써 얻을 수 있다.

1분자중 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물로는, 예를 들어 이소호론디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실이소시아네이트), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 등, 또는 이들의 이량체, 삼량체, 또는 이들과 디올류, 트리올류, 디아민류, 트리아민류와의 반응물을 들 수 있다.

블록제로는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 2-에톡시헥산올, 2-N,N-디메틸아미노에탄올, 2-에톡시에탄올, 시클로헥산올 등의 알콜류, 페놀, o-니트로페놀, p-클로로페놀, o-, m- 또는 p-크레졸 등의 페놀류, ε-카플로락탐 등의 락탐류, 아세톤옥심, 메틸에틸케톤옥심, 메틸이소부틸케톤옥심, 시클로헥사논옥심, 아세트페논옥심, 벤조페논옥심 등의 옥심류, 피라졸, 3,5-디메틸피라 졸, 3-메틸피라졸, 등의 피라졸류, 도데칸티올, 벤젠티올 등의 티올류를 들 수 있다.

(D)성분의 화합물은, 포스트베이크 온도와 같은 보다 고온에서는, 블록 부분의 열해리가 생겨 이소시아네이트기를 매개로 가교 반응을 진행하는 것이나, 프리베이크 온도와 같은 보다 저온에서는, 이소시아네이트기에 의한 가교가 진행되지 않도록 하기 위해, 블록 부분의 열해리 온도가 프리베이크 온도 보다도 상당히 높은 것, 예를 들어 150℃ 내지 230℃인 것이 (D)성분의 화합물로 특히 바람직하다.

이러한 (D)성분의 화합물로는 예를 들어 다음과 같은 구체예를 들 수 있다.

식중, 이소시아네이트 화합물이 이소호론디이소시아네이트에서 유도되는 것인 (D)성분의 화합물이, 내열성, 도막성의 점에서 보다 바람직하고, 이와 같은 화 합물로는 이하의 것을 들 수 있다.

하기 식 중의 R은 유기기를 나타낸다.

본 발명에서, (D)성분의 화합물은 1종 단독으로 이용하여도 좋고, 또한 2종 이상을 조합하여 이용하여도 좋다.

또한, (D)성분의 화합물은, (A)성분의 아크릴 중합체 100질량부에 대해 1 내지 50질량부, 바람직하게는 5 내지 40질량부의 비율로 사용된다. (D)성분의 화합물의 사용량이 상기 범위의 하한 미만의 과소량이면, 열경화가 불충분해져 만족스럽게 경화된 평탄화막을 얻을 수 없고, 한편, (D)성분의 화합물의 사용량이 상기 범위의 상한을 넘는 과다량이면, 현상(現像)이 불충분해져 현상 잔사가 생기게 된다.

<(E)용제>

본 발명에 이용하는 (E)용제는, (A)성분 내지 (D)성분을 용해하고, 또한 필요에 따라 첨가되는 후술하는 (F)성분 등을 용해하는 것으로, 이러한 용해능을 갖는 용제라면 그 종류 및 구조 등은 특별히 한정되지 않는다.

이러한 용제(E)로는, 예를 들어 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔부아세테이트, 에틸셀로솔부아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-헵타논, γ-부틸로락톤, 2-히드록시프로피온산에틸, 2-히드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 히드록시초산에틸, 2-히드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 피루빈산메틸, 피루빈산에틸, 초산에틸, 초산부틸, 젖산에틸, 젖산 부틸, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 및 N-메틸피롤리돈 등을 들 수 있다.

이들 용제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.

이들 (E)용제 중, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 2-헵타논, 프로필렌글리콜프로필에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 젖산에틸, 젖산부틸 등이 도막성이 양호하고 안전성이 높다는 관점에서 바람직하다. 이들 용제는, 일반적으로 포토레지스트 재료를 위한 용제로 이용되고 있다.

<(F)성분>

(F)성분은, 계면활성제이다. 본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물에서는 그 도포성을 향상시킬 목적으로 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에서 추가로 계면 활성제를 함유할 수 있다.

(F)성분의 계면 활성제로는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 등을 들 수 있다. 이들 종의 계면 활성제로는, 예를 들어 스미토모 쓰리엠(주) 제, 다이닛폰잉키카가꾸코교(주) 제 또는 아사히가라스(주) 제 등의 시판품을 이용할 수 있다. 이들 시판품은, 용이하게 입수할 수 있으므로 적합하다. 그 구체적인 예로는, 에프톱EF301, EF303, EF352((주)젬코 제), 메가팍F171, F173, F-475, F-482, R-08, R-30, BL-20(다이닛폰잉키카가꾸코교(주) 제), 플로라드FC430, FC431(스미토모 쓰리엠(주) 제), 아사히가드AG710, 사프론S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106(아사히가라 스(주) 제) 등의 불소계 계면활성제를 들 수 있다.

(F)성분의 계면 활성제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.

계면 활성제가 사용되는 경우, 그 함유량은 평탄화막 형성용 수지 조성물 100질량% 중에 통상 0.2질량% 이하이고, 바람직하게는 0.1질량% 이하이다. (F)성분의 계면 활성제의 사용량이 0.2질량%를 넘는 양으로 설정되어도 상기 도포성의 개량 효과는 둔해져 비경제적이 된다.

<기타 첨가제>

나아가, 본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에서, 필요에 따라 레올로지 조정제, 실란커플링제 등의 접착 보조제, 안료, 염료, 보존 안정제, 소포제, 또는 다가페놀, 다가카르본산 등의 용해 촉진제 등을 함유할 수 있다.

<평탄화막 형성용 수지 조성물>

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, (A)성분의 아크릴 중합체, (B)성분의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물, (C)성분의 열에 의해 산을 발생하는 화합물, (D)성분의 열가교성 화합물 및 (F)용제를 함유하고, 각각 필요에 따라, (F)성분의 계면 활성제 및 기타 첨가제 중 1종 이상을 추가로 함유할 수 있는 조성물이다.

그 중에서도, 본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물의 바람직한 예는 아래와 같다.

[1]: (A)성분 100질량부에 기초하여, 3 내지 60질량부의 (B)성분, 0.1 내지 10질량부의 (C)성분 및 1 내지 50질량부의 (D)성분을 함유하는 평탄화막 형성용 수지 조성물.

[2]: 상기 [1]의 조성물에서, 추가로 (F)성분을 0.2질량% 이하 함유하는 평탄화막 형성용 수지 조성물.

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물에서 고형분의 비율은, 각 성분이 균일하게 용해되어 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 1 내지 80질량%이고, 또한 예를 들어 5 내지 60질량%이고, 또는 10 내지 50질량%이다. 여기서 고형분이란, 평탄화막 형성용 수지 조성물의 전 성분에서 (E)용제를 제외한 것을 말한다.

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물의 조제 방법은, 특별히 한정되지 않으나 그 조제법으로는, 예를 들어, (A)성분을 (E)용제에 용해하고, 이 용액에 (B)성분, (C)성분, (D)성분 및 (F)성분을 소정 비율로 혼합하여, 균일한 용액으로 하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물의 조제에 있어서서는, (E)용제 중에서 중합 반응에 의해 얻어지는 특정 공중합체 용액을 그대로 사용할 수 있고, 이 경우, 이 (A)성분의 용액에 상기와 마찬가지로 (B)성분, (C)성분, (D)성분 등을 넣어 균일한 용액으로 할 때에 농도 조정을 목적으로 추가로 (E)용제를 투입하여도 좋다. 이 때, 특정 공중합체의 형성 과정에서 이용되는 (E)용제와, 평탄화막 형성용 수지 조성물의 조제 시에 농도 조정을 위해 이용되는 (E)용제는 동일하여도 서로 달라도 좋다.

이렇게 조제된 평탄화막 형성용 수지 조성물의 용액은, 공경이 0.2㎛ 정도의 필터 등을 이용하여 여과한 후 사용하는 것이 바람직하다.

<도막 및 평탄화막>

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물을 반도체 기판(예를 들어, 실리콘/이산화 실리콘 피복 기판, 실리콘나이트라이드 기판, 금속 예를 들어 알루미늄, 몰리브덴, 크롬 등이 피복된 기판, 유리 기판, 석영 기판, ITO 기판 등)의 위에, 회전 도포, 흐름 도포, 롤 도포, 슬릿 도포, 슬릿에 이은 회전 도포, 잉크젯 도포 등에 의해 도포하고, 그 후 핫플레이트 또는 오븐 등에서 예비 건조함으로써, 도막을 형성할 수 있다. 그 후, 이 도막을 가열 처리함으로써 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지막이 형성된다.

이 가열 처리 조건으로는, 예를 들어 온도 70℃ 내지 160℃, 시간 0.3 내지 60분간 범위 중에서 적의 선택된 가열 온도 및 가열 시간이 채용된다. 가열 온도 및 가열 시간은 바람직하게는 80℃ 내지 140℃, 0.5 내지 10분간이다.

또한, 상기 평탄화막 형성용 수지 조성물로 형성되는 평탄화막 형성용 수지막의 막 두께는, 예를 들어 0.1 내지 30㎛이고, 또한 예를 들어 0.2 내지 10㎛이고, 나아가 예를 들어 0.2 내지 5㎛이고, 사용하는 기판의 단차나 광학적, 전기적 성질을 고려하여 적의 선택할 수 있다.

포스트베이크로는, 일반적으로 온도 140℃ 내지 250℃ 범위 중에서 선택된 가열 온도에서, 핫플레이트 상의 경우에는 5 내지 30분간, 오븐 중의 경우에는 30 내지 90분간 처리하는 방법이 채용된다.

이상과 같이 본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물에 의해 충분히 기판의 단차를 평탄화 할 수 있고, 고투명성을 갖는 경화된 평탄화막을 형성할 수 있다.

추가로, 본 발명의 평탄화막 형성용 수지 조성물에서 얻어지는 경화막은, 내용제성, 예를 들어 N-메틸피롤리돈과 같은 유기 용제에 대한 내성도 우수하다.

이로 인해, 예를 들어 본 발명에 의한 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, 박막 트랜지스터(TFT)형 액정 표시 소자, 유기 EL 소자 등의 각종 디스플레이에서의 보호막, 평탄화막, 절연막 등의 경화막을 형성하는 재료로 적합하고, 특히, TFT형 액정 소자의 층간 절연막, 컬러 필터의 보호막, 유기 EL 소자의 절연막 등을 형성하는 재료로서도 적합하다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예에 이용되는 약기호]

이하의 실시예에서 이용하는 약기호의 의미는 다음과 같다.

MAA: 메타크릴산

MMA: 메틸메타크릴레이트

HEMA: 2-히드록시에틸메타크릴레이트

HPMA: 2-히드록시프로필메타크릴레이트

CHMI: N-시클로헥실말레이미드

BzMA: 벤질메타크릴레이트

GBLMA: γ-부틸로락톤메타크릴레이트

AIBN: 아조비스이소부틸로니트릴

PGMEA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

DPHA: 니혼카야쿠(주) 제 KAYARAD DPHA(상품명)[디펜타에리스리톨펜타/헥사아크릴레이트]

PTA: 펜타에리스리톨트리아크릴레이트

PVE1: 1,4-시클로헥산디메탄올디비닐에테르

PAG1: 씨바 스페셜티 케미컬즈(주) 제 CGI1397(상품명)[(식5)로 나타내는 화합물]

BP: 벤조페논

IRG: 씨바 스페셜티 케미컬즈(주) 제 Irgacure369(상품명)[2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온]

PTSE: p-톨루엔술폰산에틸에스테르

BISTP: 비스(토실옥시)프로판

PTSAM: N-에틸-4-톨루엔술폰아미드

NCO1: 데구사AG제 VESTAGON(등록상표)B1065(상품명)[식S-4로 나타내는 화합물]

NCO2: 데구사AG제 VESTANAT(등록상표)B1358(상품명)[식S-11로 나타내는 화합 물]

CYM: 미쯔이 사이테크 제 CYMEL(등록상표)303(상품명)[하기 식 T-1로 나타내는 화합물]

R30: 다이닛폰잉키카가꾸코교(주) 제 메가팍 R-30(상품명)[불소계 계면활성제]

[수평균 분자량 및 중량평균 분자량의 측정]

이하의 합성예에 따라 얻어지는 특정 공중합체 및 특정 가교체의 수평균 분자량 및 중량평균 분자량은, 닛폰분코(주) 제 GPC장치(Shodex(등록상표)컬럼KF803L 및 KF804L)를 이용하고, 용출 용매 테트라히드로푸란을 유량 1ml/분에서 컬럼 중에(컬럼 온도 40℃) 흘려 용리시키는 조건에서 측정하였다. 한편, 하기 수평균 분자량(이하, Mn이라 한다.) 및 중량평균 분자량(이하, Mw라 한다.)은 폴리스티렌 환산치로 나타낸다.

[특정 공중합체의 제조]

<합성예1>

특정 공중합체를 구성하는 모노머 성분으로, MAA 15.5g, CHMI 35.3g, HEMA 25.5g, MMA 23.7g을 사용하고, 래디컬 중합 개시제로 AIBN 5g을 사용하고, 이들을 용제 PGMEA 200g 중에서 온도 60℃~100℃에서 중합 반응시킴으로써, Mn 4,100, Mw 7,600인 (A)성분(특정 공중합체)의 용액(특정 공중합체 농도: 27.5질량%)을 얻었다(P1).

<합성예2>

특정 공중합체를 구성하는 모노머 성분으로, CHMI 40.0g, HEMA 60.0g을 사용하고, 래디컬 중합 개시제로 AIBN 5g을 사용하고, 이들을 용제 PGMEA 200g 중에서 온도 60℃~100℃에서 중합 반응시킴으로써, Mn 6,200, Mw 10,200인 (A)성분(특정 공중합체)의 용액(특정 공중합체 농도: 37.5질량%)을 얻었다(P2).

<합성예3>

특정 공중합체를 구성하는 모노머 성분으로, BzMA 34.0g, HPMA 33.0g, GBLMA 33.0g을 사용하고, 래디컬 중합 개시제로 AIBN 3g을 사용하고, 이들을 용제 PGMEA 200g 중에서 온도 60℃~100℃에서 중합 반응시킴으로써, Mn 14,200, Mw 28,000인 (A)성분(특정 공중합체)의 용액(특정 공중합체 농도: 37.5질량%)을 얻었다(P3).

<합성예4>

공중합체를 구성하는 모노머 성분으로, MMA 100.0g을 사용하고, 래디컬 중합 개시제로 AIBN 5g을 사용하고, 이들을 용제 PGMEA 200g 중에서 온도 60℃~100℃에서 중합 반응시킴으로써, Mn 4,500, Mw 8,000인 공중합체의 용액(공중합체 농도: 37.5질량%)을 얻었다(P4).

<합성예5>

공중합체를 구성하는 모노머 성분으로, CHMI 40.0g, MMA 60.0g을 사용하고, 래디컬 중합 개시제로 AIBN 5g을 사용하고, 이들을 용제 PGMEA 200g 중에서 온도 60℃~100℃에서 중합 반응시킴으로써, Mn 5,100, Mw 9,500인 공중합체의 용액(공중합체 농도: 37.5질량%)을 얻었다(P5).

<실시예1 내지 7 및 비교예1 내지 8>

다음 표1에 나타내는 조성에 따라 (A)성분의 용액에, (B)성분, (C)성분, (D)성분, (E)용제, 나아가 (F)성분을 소정 비율로 혼합하고, 실온에서 3시간 교반하여 균일한 용액으로 함으로써, 각 실시예 및 각 비교예의 평탄화막 형성용 수지 조성물을 조제하였다.

한편, 비교예7 및 8에서는, (A)성분의 용액 대신 공중합체 용액(P4, P5)을 이용하였다.

	(A)성분의 용액(g)	(B)성분 (g)	(C)성분 (g)	(D)성분 (g)	(E)용제 (g)	(F)성분 (g)
실시예1	P1 15	DPHA 1.23	PAG1 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
실시예2	P1 15	DPHA 1.23	PAG1 0.06	NCO1 0.41	PGMEA 2.68	R30 0.0027
실시예3	P2 15	DPHA 1.23	PAG1 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
실시예4	P1 15	DPHA 1.23	PTSE 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
실시예5	P1 15	DPHA 1.23	BISTP 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
실시예6	P1 15	DPHA 1.23	PTSAM 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
실시예7	P2 15	PTA 1.23	PTSE 0.12	NCO2 0.82	PGMEA 2.86	R30 0.0028
비교예1	P1 15	DPHA 1.23	-	NCO1 0.41	PGMEA 2.56	R30 0.0026
비교예2	P1 15	-	PAG1 0.12	NCO1 0.41	-	R30 0.0020
비교예3	P1 15	DPHA 1.23	BP 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
비교예4	P1 15	DPHA 1.23	IRG 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 1.95	R30 0.0028
비교예5	P1 15	PVE1 0.82	PAG1 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0027
비교예6	P3 15	DPHA 1.23	PAG1 0.12	CYM 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
비교예7	P4 15	DPHA 1.23	PAG1 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028
비교예8	P5 15	DPHA 1.23	PAG1 0.12	NCO1 0.41	PGMEA 2.86	R30 0.0028

얻어진 실시예1 내지 실시예7 및 비교예1 내지 비교예8의 각 조성물에 대해, 각각 도막의 형성과 그 성상, 평탄화도, 투명성 및 용제 내성 평가를 하였다.

[도막 형성과 그 성상의 평가]

평탄화막 형성용 수지 조성물을 스핀 코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하여 막 두께 2.5㎛의 도막을 형성하였다. 도막이 형성되지 않은 경우나 택이 발생한 경우를 ×, 정상적인 도막이 형성된 경우를 ○으로 하였다.

[평탄화도의 평가]

평탄화막 형성용 수지 조성물을 높이 0.5㎛, 라인폭 50㎛, 라인간 스페이스 120㎛의 단차 기판 상에 스핀 코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하고, 막 두께 2.5㎛의 도막을 형성하였다. 막 두께는 FILMETRICS제 F20을 이용하여 측정하였다. 이 도막을 온도 230℃에서 30분간 가열함으로써 포스트베이크를 행하고, 막 두께 2.1㎛의 경화막을 형성하였다. 단차 기판 라인 상의 도막과 스페이스 상의 도막의 막 두께차를 측정하였다. 평탄화율=100×{1-(도막의 막 두께 차)/0.5}의 식에 의해 평탄화율을 구하였다.

[투과성의 평가]

평탄화막 형성용 조성물을 석영 기판 상에 스핀 코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하고, 막 두께 2.5㎛의 도막을 형성하였다. 이 도막을 온도 230℃에서 30분간 핫플레이트 상에서 포스트베이크를 행하여 경화막을 형성하였다. 이 경화막을 자외선 가시분광 광도계((주)시마즈세사쿠쇼 제 SHIMADSU UV-2550형번)를 이용하여 400nm 파장의 투과율을 측정하였다.

[용제 내성의 평가]

평탄화막 형성용 조성물을 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하고, 막 두께 2.5㎛의 도막을 형성하였다. 이 도막을 온도 230℃에서 30분간 핫플레이트 상에서 포스트베이크를 행하여, 막 두께 2.1㎛의 경화막을 형성하였다. 이 경화막을 40℃로 가열한 N-메틸피롤리돈 중에 10분간 침지한 후, 아세톤으로 표면의 N-메틸피롤리돈을 씻기고, 나아가 100℃에서 30초간 건조하였다. 막 두께의 변화가 관측되지 않은 것을 ○, 막 두께가 감소한 것을 ×로 하였다.

[평가 결과]

이상의 평가를 행한 결과를 다음 표2에 나타낸다.

	도막의 형성과 그 성상	평탄화율(%)	투과율(%)	용제 내성
실시예1	○	71	95	○
실시예2	○	68	96	○
실시예3	○	70	97	○
실시예4	○	64	95	○
실시예5	○	67	95	○
실시예6	○	64	95	○
실시예7	○	75	99	○
비교예1	○	56	98	○
비교예2	○	49	92	○
비교예3	○	55	95	○
비교예4	○	58	93	○
비교예5	○	46	93	○
비교예6	○	46	97	○
비교예7	×	-	-	×
비교예8	○	75	97	×

실시예1 내지 7은, 얻어진 도막이 양호하고 60% 이상의 높은 평탄화성과 90% 이상의 높은 투과율, 그리고 우수한 용제 내성을 나타냈다.

한편, 비교예1 내지 6은, 90% 이상의 높은 투과율이었지만 평탄화성은 60%이하로 낮았다.

비교예7은 프리베이크 도막에 택이 발생하고, 용제 내성도 없다는 점에서 그 후의 평가는 행하지 않았다.

비교예8은 얻어진 도막은 양호하고 높은 평탄화율, 투과율을 얻었으나, 용제 내성이 부족하였다.

본 발명에 의한 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, 박막 트랜지스터(TFT)형 액정 표시 소자, 유기 EL 소자 등의 각종 디스플레이에서 보호막, 평탄화막, 절연막 등의 경화막을 형성하는 재료로 적합하고, 특히 TFT형 액정 소자의 층간 절연막, 컬러 필터의 보호막, 유기 EL 소자의 절연막 등을 형성하는 재료로서도 적합하다.

본 발명의 평탄화가 우수한 평탄화막 형성용 수지 조성물은, 액정 표시 소자, 유기 EL 표시 소자 등에 사용되는 전극이나 컬러 필터의 평탄화막을 내용제성이 높을 뿐만 아니라 높은 투명성, 높은 평탄화성을 유지한 채 형성 할 수 있다.

Claims

하기 (A)성분, (B)성분, (C)성분, (D)성분 및 (E)용제를 함유하는 평탄화막 형성용 수지 조성물.

(A)성분: (D)성분과의 사이에서 가교 반응을 이룰 수 있기 위한 관능기를 갖고, 또한 수평균 분자량이 2,000 내지 25,000인 아크릴 중합체,

(B)성분: 1분자 중에 2개 이상의 불포화 이중 결합을 갖는 화합물,

(C)성분: 열에 의해 산을 발생하는 화합물,

(D)성분: 열가교성 화합물(단, 상기 (C)성분에 의해 발생한 산을 촉매로 하여 가교하는 것을 제외.)

(E)용제.
제1항에 있어서,

(A)성분이 식(1)의 구조를 갖는 아크릴 중합체인, 평탄화막 형성용 수지 조성물.

[화학식 1]

(식중, R¹은 탄소수가 1 내지 12인 유기기를 나타낸다.)
제1항 또는 제2항에 있어서,

(B)성분이 불포화 이중 결합으로 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물인 평탄화막 형성용 수지 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

(C)성분이 술폰산에스테르류인, 평탄화막 형성용 수지 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

(D)성분이 1분자 중 2개 이상의 블록이소시아네이트기를 갖는 열가교성 화합물인, 평탄화막 형성용 수지 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

(A)성분 100질량부에 기초하여, 3 내지 60질량부의 (B)성분, 0.1 내지 10질량부의 (C)성분 및 1 내지 50질량부의 (D)성분을 함유하는, 평탄화막 형성용 수지 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 평탄화막 형성용 수지 조성물에서 형성되는 평탄화막.