KR20110019979A - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110019979A
KR20110019979A KR1020090077623A KR20090077623A KR20110019979A KR 20110019979 A KR20110019979 A KR 20110019979A KR 1020090077623 A KR1020090077623 A KR 1020090077623A KR 20090077623 A KR20090077623 A KR 20090077623A KR 20110019979 A KR20110019979 A KR 20110019979A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin composition
photosensitive resin
fluorine
meth
colored photosensitive
Prior art date
Application number
KR1020090077623A
Other languages
English (en)
Inventor
정보람
홍승모
송병훈
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020090077623A priority Critical patent/KR20110019979A/ko
Priority to TW099127238A priority patent/TWI418933B/zh
Priority to JP2010182392A priority patent/JP4998906B2/ja
Priority to CN2010102620689A priority patent/CN101995771B/zh
Publication of KR20110019979A publication Critical patent/KR20110019979A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B11/00Diaryl- or thriarylmethane dyes
    • C09B11/04Diaryl- or thriarylmethane dyes derived from triarylmethanes, i.e. central C-atom is substituted by amino, cyano, alkyl
    • C09B11/10Amino derivatives of triarylmethanes
    • C09B11/24Phthaleins containing amino groups ; Phthalanes; Fluoranes; Phthalides; Rhodamine dyes; Phthaleins having heterocyclic aryl rings; Lactone or lactame forms of triarylmethane dyes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/23Photochromic filters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/029Inorganic compounds; Onium compounds; Organic compounds having hetero atoms other than oxygen, nitrogen or sulfur
    • G03F7/0295Photolytic halogen compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/031Organic compounds not covered by group G03F7/029
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/032Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders
    • G03F7/033Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders the binders being polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. vinyl polymers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치에 관한 것으로, 상기 착색 감광성 수지 조성물은(A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제, (E)용제 및 하기 화학식 1로 표시되는 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하여 이루어진다. 그에 따라 상기 착색 감광성 수지 조성물은 컬러필터 제조시 현상공정 후에도 높은 접촉각과 낮은 표면에너지를 유지하여 얼룩 발생이 없는 공정성이 우수한 특성을 나타내어 컬러필터 및 액정표시장치에 유용하게 적용될 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112009051263707-PAT00001
(상기 화학식 1에서 R1은 독립적으로 에틸렌, (이소)프로필렌, 부틸렌, (폴리)에틸렌 글리콜 또는 (폴리)프로필렌 글리콜이고, R2는 수소 또는 메틸이며, Rf는 불소계 폴리올로 하기 화학식 2로 표현된다.)
<화학식 2>
Figure 112009051263707-PAT00002
(상기 화학식 2에서 R3는 메틸렌 또는 (폴리)에틸렌 글리콜 구조로 서로 대 칭이며, R4는 탄소 또는 CF2O-(CF2CF2O)a-(CF2O)b-OCF2이고, a과 b는 각각 0 또는 1이상의 정수로서 a+b는 1 내지 20의 정수이며, R5는 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 CH2-O-CH2-C P F2 P +1 이고, P는 1 내지 10의 정수이며, n은 1 내지 20의 정수이다.)
착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터, 액정표시장치

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE PREPARED BY USING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치에 관한 것이다.
컬러필터(color filter)는 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor, CMOS), 전하결합소자(charge coupled device, CCD) 등과 같은 이미지 센서의 컬러 촬영 장치 내에 내장되어 실제로 컬러 화상을 얻는데 이용될 수 있으며, 이 밖에도 촬영소자, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정표시장치(LCD), 전계방출 디스플레이(FEL), 발광 디스플레이(LED) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용범위가 급속히 확대되고 있다. 특히, 최근에는 LCD의 용도가 더욱 확대되고 있으며, 이에 따라 LCD의 색조를 재현하는데 있어서 컬러필터는 가장 중요한 부품 중의 하나로 인식되고 있다.
이러한 컬러필터는 착색제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 원하는 착색 패턴을 형성하는 방법으로 제조된다. 구체적으로, 기판 상에 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 코팅층을 형성하고, 형성된 코팅층에 패턴을 형성하고 노광 및 현상하고, 가열하여 열경화시키는 일련의 과정을 반복함으로써 제조된다.
최근에는 LCD 제조공정의 생산성 및 수율 향상을 위하여 컬러필터의 제조시 노광량이 낮은 조건에서 화소를 형성하여 컬러필터를 제조하고 있으며, 이에 따라 노광량이 낮은 조건에서도 고감도의 특성을 나타내는 착색 감광성 수지 조성물을 사용하게 되었다. 그러나, 종래 사용된 착색 감광성 수지 조성물은 고감도 특성을 갖는 것으로 알려졌음에도 불구하고, 노광량이 낮은 조건에서 화소를 형성하는 경우 현상 얼룩과 같은 표면 불량이 발생하는 단점을 가지고 있다.
따라서, 공정성이 우수하여 노광량이 낮은 화소 형성 조건에서도 컬러필터의 제조에 적용시 표면 불량을 방지하고, LCD 제조공정의 생산성 및 수율을 향상시키기 위한 착색 감광성 수지 조성물에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 노광량이 낮은 화소 형성 조건 하에서도 고감도 특성을 나타내어 얼룩과 같은 표면불량이 발생하지 않는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화소부에 현상 얼룩과 같은 표면 불량이 발생하지 않는 컬러필터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제, (E)용제 및 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure 112009051263707-PAT00003
(상기 화학식 1에서 R1은 독립적으로 에틸렌, (이소)프로필렌, 부틸렌, (폴리)에틸렌 글리콜 또는 (폴리)프로필렌 글리콜이고, R2는 수소 또는 메틸이며, Rf는 불소계 폴리올로 하기 화학식 2로 표현된다.)
Figure 112009051263707-PAT00004
(상기 화학식 2에서 R3는 메틸렌 또는 (폴리)에틸렌 글리콜 구조로 서로 대칭이며, R4는 탄소 또는 CF2O-(CF2CF2O)a-(CF2O)b-OCF2이고, a과 b는 각각 0 또는 1이상의 정수로서 a+b는 1 내지 20의 정수이며, R5는 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 CH2-O-CH2-C P F2 P +1 이고, P는 1 내지 10의 정수이며, n은 1 내지 20의 정수이다.)
상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 (메타)아크릴 이소시아네이트와 불소계 폴리올의 반응으로 얻어진 화합물인 것이 바람직하다.
이때, 상기 (메타)아크릴이소시아네이트는 (메타)아크릴아민을 포스겐화 반응시켜 제조되거나, 하이드록시 관능기를 가진 (메타)아크릴레이트와 과량의 디이소시아네이트를 반응시켜 제조된 것이 바람직하다. 아울러 상기 불소계 폴리올은 분자 구조내에 불소의 함량이 10 내지 90중량%이고, 적어도 하나의 에테르 결합을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 함량에 대하여 질량 분율로 0.001 내지 14질량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 상부에 상기 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성되는 착색층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 컬러필터가 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 노광량이 낮은 화소 형성 조건 하에서도 고감도 특성을 나타낸다. 그에 따라 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 컬러필터의 제조에 적용할 경우 공정성이 우수하여 화소부에 현상 얼룩과 같은 표면 불량이 발생하지 않는 컬러필터를 제조할 수 있으며, 노광량을 적게 사용함으로써 공정상의 생산성과 수율을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 특성으로 인하여 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 각종 고품질의 컬러필터의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제, (E)용제 및 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하여 이루어진다. 상기 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제, 안료 분산제 또는 기타 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
(A)착색제
상기 (A)착색제는 색조가 한정되어 있지 않으며, 컬러필터의 용도에 따라 색조를 선택할 수 있다. 구체적으로 상기 (A)착색제는 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 안료로는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(pigment)로 분류되어 있는 화합물인 유기 안료, 또는 금속 산화물, 금속 착염, 황산바륨의 무기염인 무기 안료를 사용할 수 있으며, 내열성 및 발색성이 우수하다는 점에서 유기 안료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 컬러 인덱스에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물의 구체적인 예로는,
C.I. 피그먼트 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 128, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180, 185, 194, 214 등의 황색 안료;
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, 73 등의 오렌지색 안료;
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 209, 215, 216, 224, 242, 254, 255, 264, 265 등의 적색 안료;
C.I. 피그먼트 블루 15, 15:3, 15:4, 15:6, 21, 28, 64, 60, 76 등의 청색 안료;
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37, 38 등의 바이올렛색 안료;
C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47, 58 등의 녹색 안료;
C.I. 피그먼트 브라운 23, 25, 28 등의 브라운색 안료;
또는 C.I. 피그먼트 블랙 1, C.I. 피그먼트 블랙 7 등의 흑색 안료 등을 들 수 있다.
바람직하게 상기 (A)착색제는 상기 예시된 화합물 중에서 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트옐로우 150, C.I. 피그먼트옐로우 185, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36 및 C.I. 피그먼트 그린 58로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 좋다.
상기 유기 안료 및 무기 안료는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 구체적인 예로, 적색 화소를 형성하기 위해서는 C.I. 피그먼트 레드 254 및 C.I. 피그먼트 레드 177 의 조합, 녹색 화소를 형성하기 위해서는 C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 옐로우 150 또는 C.I. 피그먼트 옐로우 138의 조합, 청색 화소를 형성하기 위해서는 C.I. 피그먼트 블루 15:6 및 C.I. 피그먼트 바이올렛 23의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (A)착색제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 함량에 대하여 질량 분율로 5 내지 60질량%, 바람직하게는 10 내지 50질량%로 포함될 수 있다. 상기 (A)착색제가 상기 기준으로 5 내지 60질량% 포함되는 경우에는 박막을 형성하여도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않 기 때문에 잔사가 발생하기 어려움으로 바람직하다.
여기서, 착색 감광성 수지 조성물 중의 총 고형분 함량이란 착색 감광성 수지 조성물로부터 용제를 제외한 나머지 성분의 총 함량을 의미한다.
상기 (A)착색제로서 안료를 사용하는 경우에는, 그 입경이 균일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 하는 방법으로서는, 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리를 행하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료 분산제로서는, 예를 들면 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계 등의 계면 활성제 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 계면활성제의 상품명으로는 메가팩(다이닛본 잉크 가가꾸 고교(주) 제조), BYK, Disperbyk(빅케미 재팬(주) 제조), 솔스파스(제네카(주) 제조) 등을 들 수 있다.
상기 안료 분산제는 (A)착색제 1질량부에 대하여 통상 1질량부 이하로 사용되며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5질량부로 사용되는 것이 좋다. 안료 분산제가 상기와 같은 함량으로 사용되는 경우에는 균일한 입경의 분산된 안료를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
(B)알칼리 가용성 수지
상기 (B)알칼리 가용성 수지는 본 발명의 용제에 용해될 수 있고, 상기 (A) 착색제에 대한 결착 수지의 기능을 하며 알칼리성 현상액에 용해 가능한 수지라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 (B)알칼리 가용성 수지는 카르복실산기와 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b1) 및 상기 (b1)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b2)의 공중합체(B-1) 또는 상기 공중합체(B-1)에 추가로 불포화 결합과 에폭시기를 갖는 화합물(b3)을 더 반응시켜서 얻어진 광중합성 불포화 결합을 함유하는 중합체(B-2)를 사용할 수 있다.
상기 카르복실산기와 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b1)의 구체적인 예로는 (메타)아크릴산, 크로톤산 등의 불포화 모노카르복실산류가 바람직하며 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산, 이타콘산 등의 불포화 디카르복실산류 및 이들 불포화 디카르복실산의 무수물 등이 있다. 상기 (b1)으로 예시한 중합단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, α-(히드록시메틸)아크릴산 등의 동일 분자 중에 히드록시기 및 카르복실기를 함유하는 단량체를 병용할 수도 있다.
상기 (b1)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b2)의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트류; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류; 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트류; 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메타)아크릴레이트류; N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-페닐말레이미드, N-o-히드록시페닐말레이미드, N-m-히드록시페닐말레이미드, N-p-히드록시페닐말레이미드, N-o-메틸페닐말레이미드, N-m-메틸페닐말레이미드, N-p-메틸페닐말레이미드, N-o-메톡시페닐말레이미드, N-m-메톡시페닐말레이미드, N-p-메톡시페닐말레이미드 등의 N-치환 말레이미드계 화합물; (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물; 3-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-3-에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-트리플루오로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)-4-트리플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물 등이 있다. 상기 (b2)로 예시한 중합 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 불포화 결합과 에폭시기를 갖는 화합물(b3)의 구체적인 예로는 글리시 딜(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시부틸(메타)아크릴레이트, 2,3-에폭시시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실(메타)아크릴레이트, 6,7-에폭시헵틸(메타)아크릴레이트), 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트, 3.4-에폭시트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-9-일(메타)아크릴레이트 등이 있다. 상기 (b3)로 예시한 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 (B)알칼리 가용성 수지가 전술한 바와 같이 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1)이거나, 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1)에 (b3)를 반응시켜서 얻어진 광중합성 불포화 결합을 함유하는 중합체(B-2)인 경우, 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체에서 상기 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 성분의 비율은 상기의 공중합체를 구성하는 구성 성분의 합계 몰수에 대하여 몰 분율로 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이때, 상기 공중합체는 상기 (b1) 및 (b2) 이외에 다른 단량체가 더 포함되어 공중합될 수도 있다.
상기 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 성분의 비율은 상기의 공중합체를 구성하는 구성 성분의 합계 몰수에 대하여 몰분율로
(b1)으로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 95몰%,
(b2)로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 70몰%이고,
특히, 상기의 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 성분의 비율은 상기 공중합체를 구성하는 구성 성분의 합계 몰수에 대하여 몰 분율로
(b1)으로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 70몰%,
(b2)로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 50몰%인 것이 더욱 바람직하다.
상기한 바와 같이 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 성분의 비율이 상기 범위에 있으면 현상성, 가용성 및 기판과의 밀착성이 우수하므로 바람직한 공중합체를 얻을 수 있다.
상기 (b3)는 상기 (b1)으로부터 유도되는 구성 단위의 총 몰수에 대하여 2 내지 80몰%로 반응시키는 것이 바람직하며, 특히 2 내지 50몰%가 바람직하다. 상기 (b3)화합물이 상기 범위내에 있으면 가교 밀도가 증가하여 감도 및 현상성이 우수하기 때문에 바람직하다.
상기 (B)알칼리 가용성 수지가 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체 또는 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체에 상기 (b3)를 더 반응시켜 얻어지는 공중합체인 경우의 제조 방법의 일례는 하기와 같다.
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 상기 (b1) 및 (b2)의 합계량에 대하여 질량 기준으로 0.5 내지 20배의 용매를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 치환한다. 그 후, 용매를 40 내지 140℃로 승온시킨 후, 상기 (b1) 및 (b2)의 소정량, 상기 (b1) 및 (b2)의 합계량에 대하여 질량 기준으로 0.5 내지 20배의 용매 및 아조비스이소부티로니트릴이나 벤조일퍼옥시드 등의 중합 개시제를 상기 (b1) 및 (b2)의 합계 몰수에 대하여 0.1 내지 10몰% 첨가한 용액(실온 또는 가열하에 교반 용해)을 적하로트로부터 0.1 내지 8시간에 걸쳐 상기의 플라스크에 적하하고, 40 내지 140℃에서 1 내지 10시간 더 교반한다.
상기의 공정에서 분자량을 제어하기 위해 α-메틸스티렌 다이머 또는 머캅토 화합물을 연쇄 이동제로서 사용할 수도 있다. α-메틸스티렌 다이머 또는 머캅토 화합물의 사용량은 상기 (b1) 및 (b2)의 합계량에 대하여 질량 기준으로 0.005 내지 5질량%이다. 또한, 상기의 중합 조건은 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 상기 (b1) 및 (b2)화합물을 공중합하여 얻어지는 공중합체를 제조한다.
이어서, 플라스크내 분위기를 질소에서 공기로 치환하고, 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체 중의 (b1)으로부터 유도되는 구성 단위에 대하여 몰분율로 2 내지 80몰%의 (b3), 카르복실기와 에폭시기의 반응 촉매로서, 예를 들면 트리스디메틸아미노메틸페놀을 (b1) 내지 (b3)의 합계량에 대하여 질량 기준으로 0.01 내지 5질량% 및 중합 금지제로서, 예를 들면 하이드로퀴논을 (b1) 내지 (b3)의 합계량에 대하여 질량 기준으로 0.001 내지 5질량%를 플라스크 내에 넣고 60 내지 130℃에서 1 내지 10시간 반응시킨다.
이때, 전술한 공중합 조건과 마찬가지로 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.
이로써, (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1), 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1)에 (b3)를 반응시켜서 얻어진 광중합성 불포화 결합을 함유하는 중합체(B-2)인 (B)알칼리 가용성 수지를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 (B)알칼리 가용성 수지는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이 3,000 내지 100,000의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5,000 내지 50,000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. (B)상기 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량이 3,000 내지 100,000의 범위에 있으면 현상시에 막 감소가 방지되어 패턴 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
상기 (B)알칼리 가용성 수지의 산가는 50 내지 150(KOH ㎎/g)이고, 바람직하게는 60 내지 140이며, 보다 바람직하게는 80 내지 135이고, 가장 바람직하게는 80 내지 130이다. 상기 (B)알칼리 가용성 수지의 산가가 50 내지 150인 경우에는 현상액에 대한 용해성이 향상되고, 잔막률이 향상되기 때문에 바람직하다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.
상기 (B)알칼리 가용성 수지의 함유량은 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 질량 분율로 5 내지 85질량%, 바람직하게는 10 내지 70질량%의 범위이다. 상기 (B)알칼리 가용성 수지의 함유량이 상기의 기준으로 5 내지 85질량%이면 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
(C)광중합성 화합물
상기 (C)광중합성 화합물은 광의 조사에 의해 (D)광중합 개시제로부터 발생하는 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합될 수 있는 화합물이면 특별하게 한정되는 것은 아니며, 단관능 광중합성 화합물, 2관능 광중합성 화합물과 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물 등을 들 수 있다.
상기 단관능 광중합성 화합물의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-101(도아고세이), KAYARAD TC-110S(닛본가야꾸), 비스코트 158(오사카 유키 가가쿠 고교) 등을 들 수 있다.
상기 2관능 광중합성 화합물의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 헥산디올이디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 에톡시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 프로필록시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-210, M-1100, 1200(도아고세이), KAYARAD HDDA(닛본가야꾸), 비스코트 260(오사카 유키 가가쿠 고교), AH-600, AT-600, UA-306H(교에이샤 가가꾸사) 등을 들 수 있다.
상기 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물의 구체적인 예로는, 트리메틸올 프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 글리세릴프로필록시레이트트리(메타)아크릴레이트, 이소시아누레이트트리(메타)아릴레이트, 디메틸올프로판테트라(메틸)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 에톡시레이트디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 에톡시레이트트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로필록시레이트디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로필록시레이트트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 시판품으로는 KAYARAD TMPTA, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸) 등이 있다.
(C)광중합성 화합물은 상기 예시한 화합물들 중에서 2관능 이상의 광중합성 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 (C)광중합성 화합물은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 함량에 대하여 질량 분율로 5 내지 50질량%로 포함되는 것이 바람직하고, 특히 7 내지 45질량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. (C)광중합성 화합물이 상기 기준으로 5 내지 50질량% 포함되는 경우에는 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
(D)광중합 개시제
상기 (D)광중합 개시제는 상기 (B)알칼리 가용성 수지 및 (C)광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 트리아진계 화합물은, 예를 들면 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은, 예를 들면, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물은, 예를 들면 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비 스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심 화합물은, 예를 들면 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온과 하기의 화학식 3 내지 5로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.
Figure 112009051263707-PAT00005
Figure 112009051263707-PAT00006
Figure 112009051263707-PAT00007
상술한 광중합 개시제 이외에 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도이면 이 분야에서 통상 사용되고 있는 그 밖의 광중합 개시제 등을 추가로 병용할 수도 있다. 그 밖의 광중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물은, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물은, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물은, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 안트라센계 화합물은, 예를 들면 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10- 디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.
그 밖의 광중합 개시제로는, 예를 들면 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산 메틸, 티타노센 화합물 등을 들 수 있다.
상기 (D)광중합 개시제는 광중합 개시 보조제(D-1)을 조합하여 사용할 수도 있다. (D)광중합 개시제에 광중합 개시 보조제(D-1)을 병용하면, 이들을 함유하는 착색 감광성 수지 조성물은 더욱 고감도가 되어 생산성을 향상시켜 주므로 바람직하다.
상기 광중합 개시 보조제(D-1)는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아민 화합물의 구체적인 예로서는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭 : 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 상기 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.
상기 카르복실산 화합물의 구체적인 예로서는 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아 세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.
상기 티올기를 가지는 유기 황화합물의 구체적인 예로서는 2-머캅토벤조티아졸, 1,4-비스(3-머캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-머캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 트리메틸올프로판트리스(3-머갑토프로피오네이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리스리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등이 있다.
상기 (D)광중합 개시제의 사용량은 고형분을 기준으로 (B)알칼리 가용성 수지 및 (C)광중합성 화합물의 합계량 100질량부에 대하여 0.1 내지 40질량부, 바람직하게는 1 내지 30질량부이다. 광중합 개시제(D)의 사용량이 상기의 기준으로 상기의 범위에 있으면 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하며 이 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도나, 이 화소부의 표면에서의 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
상기 광중합 개시 보조제(D-1)의 사용량은 고형분을 기준으로 (B)알칼리 가용성 수지 및 (C)광중합성 화합물의 합계량 100질량부에 대하여 0.1 내지 50질량부, 바람직하게는 1 내지 40질량부이다. 상기 광중합 개시 보조제(D-1)의 사용량 이 상기의 범위에 있으면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
(E)용제
상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 분산 또는 용해시키는데 효과적인 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.
상기 (E)용제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트 및 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류, γ-부 티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기의 (E)용제 중, 도포성, 건조성면에서 바람직하게는 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 사용할 수 있다.
상기 예시한 (E)용제들은 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중의 (E)용제의 함유량은 그것을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 전체량에 대하여 질량 분율로, 60 내지 90질량%, 바람직하게는 70 내지 85 질량%이다. (E)용제의 함유량이 상기의 기준으로 60 내지 90질량%의 범위이면 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지기 때문에 바람직하다.
(F)불소계 반응성 첨가제
상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 광을 조사함으로써 (D)광중합 개시제로부터 발생하는 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합될 수 있는 화합물로서, 전술한 (B)알칼리 가용성 수지 또는 (C)광중합성 화합물과의 반응성이 우수하여, 현상 후에도 높은 접촉각과 낮은 표면에너지를 유지하여 얼룩 발생이 없어 착색 감광성 수지 조성물의 감도와 공정성을 향상 시킨다.
본 발명에 따른 (F)불소계 반응성 첨가제는 하기 화학식 1로 표현된다.
<화학식 1>
Figure 112009051263707-PAT00008
(상기 화학식 1에서 R1은 독립적으로 에틸렌, (이소)프로필렌, 부틸렌, (폴리)에틸렌 글리콜 또는 (폴리)프로필렌 글리콜이고, R2는 수소 또는 메틸이며, Rf는 불소계 폴리올로 하기 화학식 2로 표현된다.)
<화학식 2>
Figure 112009051263707-PAT00009
(상기 화학식 2에서 R3는 메틸렌 또는 (폴리)에틸렌 글리콜 구조로 서로 대칭이며, R4는 탄소 또는 CF2O-(CF2CF2O)a-(CF2O)b-OCF2이고, a과 b는 각각 0 또는 1이상의 정수로서 a+b는 1 내지 20의 정수이며, R5는 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 CH2-O-CH2-C P F2 P +1 이고, P는 1 내지 10의 정수이며, n은 1 내지 20의 정수이다.)상기 화학식 1로 표현되는 (F)불소계 반응성 첨가제는 불소계 폴리올과 (메타)아크릴이소시아네이트를 반응시키면 얻을 수 있다.
상기 불소계 폴리올은 분자 구조내에 불소와 적어도 하나의 에테르 결합을 포함하고 있으며, 상기 불소는 폴리올 주쇄에 포함되거나 곁가지에 포함될 수 있다. 또한 상기 불소계 폴리올은 분자 구조내에 불소의 함량이 10 내지 90중량% 함유되어 있으며, 바람직하게는 40 내지 70중량% 함유되어 있는 것이 바람직하다. 분자 구조내 불소의 함량이 10중량% 미만일 경우 표면 에너지 상승이 어렵고, 90중량%를 초과할 경우 조성물과의 상용성이 떨어져 표면에 분화구 현상, 핀홀 뭉침 현상이 발생하고, 표면 부상력이 떨어져 밀착력 저하의 결과를 가져 올 수 있다.
상기 (메타)아크릴이소시아네이트는 상용화 되어 있는 제품을 사용 하여도 되고, 하이드록시를 함유한 (메타)아크릴 단량체와 디이소시아네이트를 반응하여 제조하여도 된다. 이때 상기 디이소시아네이트의 몰비를 과량으로 하여 이소시아네이트를 말단에 남기면 (메타)아크릴이소시아네이트가 된다. 상기 하이드록시를 함유한 (메타)아크릴단량체로는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드부과 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 부과 하이드록시(메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 상기 디이소시아네이트로는 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 4,4-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 4,4-메틸렌디이소시아네이트 등의 시판되고 있는 디이소시아네이트를 사용하면 된다. 또한 상기 반응에서 촉매를 사용 할 수 있다. 촉매로는 우레탄 반응에 일반적으로 공지되어 있는 촉매로써 3차 아민계, 주석계 등을 선택적으로 사용 하면 된다.
상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 함량에 대하여 질량 분율로 0.001 내지 14질량%로 포함되는 것이 바람직하며, 특히 0.05 내지 10질량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 (F)불소계 반응성 첨가제의 함량이 상기의 기준으로 0.001 내지 14질량%인 경우에는 노광량이 낮은 화소 형성 조건 하에서도 현상 얼룩과 같은 표면 불량을 발생시키지 않는 착색 감광성 수지 조성물의 제조가 가능하다.
(G)첨가제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에는 필요에 따라 성능의 향상을 위하여 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 증진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 병행 하는 것도 가능하다. 상기한 첨가제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물의 물성을 해치지 않으면서 첨가제의 목적을 달성할 수 있는 정도의 범위 내에서 제한 없이 첨가할 수 있다. 바람직하게는 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 함량에 대해서 질량 분율로 0.01 내지 10질량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5질량%이다.
상기 충진제의 구체적인 예로서는 유리, 실리카, 알루미나 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로서는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수 지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 상기 경화제의 구체적인 예로서는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다. 상기 에폭시 화합물의 구체적인 예로서는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한 에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다. 상기 옥세탄 화합물의 구체적인 예로서는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물로서는, 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 들 수 있다. 상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제로서는, 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화 제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 보다 향상시키기 위해 사용할 수 있으며 통상적으로 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 불소원자를 포함하는 실리콘계 계면활성제가 있다.
상기 실리콘계 계면활성제의 시판품으로는 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있으며, 상기 불소계 계면활성제의 시판품으로는 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등을 들 수 있다. 불소원자를 포함하는 실리콘계 계면활성제의 시판품으로는 실록산결합 및 플루오로카본쇄를 가지는 계면활성제를 들 수 있다. 구체적으로는 대일본잉크화학 공업 주식회사의 메가팍R08, 메가팍BL20, 메가팍F275, 메가팍F475, 메가팍F477, 메가팍F443 등을 들 수 있다.
상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 증진제의 구체적인 예로서는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅 토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 밀착 증진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로서는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로서는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로서는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은, 예를 들면 이하와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명이 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법을 한정하는 것은 아니다.
(A)착색제를 미리 용제와 혼합하여 (A)착색제의 평균 입경이 0.2 ㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용되고, 또한 (B)알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액(이하 "밀 베이스"라고 하는 경우도 있음)에 (B)알칼리 가용성 수지의 나머지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제 및 (F)불소계 반응성 첨가제와, 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하면 목적하는 착색 감광성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 컬러필터의 제조에 적용되는 바, 이하 본 발명의 컬러필터와 이의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상에 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 포함하여 이루어진다.
기판은 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다.
상기 기판은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등의 플라스틱 기재의 판 등일 수 있다. 즉, 기판은 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx), 유리판 소재의 기판이거나 또는 플라스틱 기재의 고분자 기판일 수 있다.
상기 착색층은 (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제, (E)용제 및 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하여 이루어진 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 층으로서, 기판상에 상기 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성된 층일 수 있다.
상기와 같은 기판 및 착색층을 포함하는 컬러필터는, 각 착색패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러필터의 착색층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
컬러필터를 제조하는 과정에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 먼저 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 기판상에 도포하여 도 1a에 나타낸 바와 같이 기판(10)의 상부에 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 착색층(11)을 형성시킨다. 이를 위해서는, 예를 들면 용제에 의해 희석된 착색 감광성 수지 조성물을 스핀, 슬릿후스핀, 슬릿, 롤, 스프레이, 잉크젯 방식 등의 코팅법에 의해 기판 상부에 도포한 후, (E)용제 등과 같은 휘발성 성분들을 휘발시킨다. 이를 통하여, 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 착색층(11)이 형성되는데, 형성된 착색층은 착색 감광성 수지 조성물의 고형 성분들로 이루어져 있으며 휘발성 성분들을 거의 함유하지 않게 된다. 착색층의 두께는 착색 감광성 수지 조성물의 점도, 고형분의 농도, 도포 속도 등과 같은 도포 조건에 의하여 결정되며, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우에는 두께가 0.5 내지 5㎛인 착색층(11)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 1b에 나타낸 바와 같이 형성된 착색층(11)을 광에 노출시킨다. 노광은, 예를 들면 상기 착색층(11)을 포토마스크(20)를 통해 소정의 패턴으로 광조사시킴으로서 이루어질 수 있다. 광으로는, 자외선의 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 보통 사용한다. 상기 포토마스크(20)는 유리판의 표면 상에 소정의 패턴으로 광선(30)을 차폐시키는 차광층과 광을 투과시키는 투광부를 포함한다. 상기 투광부의 패턴에 대응되게 상기 착색층(11)이 노광된다. 광선(30)의 조사량은 사용된 착색 감광성 수지 조성물에 따라 적절히 선택된다. 상기 광선(30)이 조사된 부분은 착색 감광성 수지 조성물의 광경화가 급속하게 진행됨에 따라 광선(30)이 조사되지 않은 부분에 비하여 용해도가 훨씬 작아져서 양자의 용해도 차이가 극대화된다.
노광 후에는 도 1c에 나타낸 바와 같이 현상이 이루어진다. 현상을 위해서는, 예를 들면 노광 후의 착색 감광성 수지 조성물 층을 현상액에 침지시킨다. 현상액으로서는 알칼리 화합물, 구체적으로 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 수산화테트라메틸암모늄 등의 수용액을 사용한다. 현상을 통하여, 착색 감광성 수지 조성물로부터 형성된 층의 광선에 의해 조사되지 않은 광선 미조사 영역은 제거된다. 이와 반대로, 광선에 의해 조사되는 광선 조사 영역은 잔류하여 착색 패턴(11R)을 구성한다.
현상이 완료된 후에는, 상기 현상된 층을 보통 물로 세정하고, 건조시켜 소정의 착색 패턴을 얻는다. 또한, 건조 후에는 가열 처리를 실시할 수도 있다. 가열 처리에 의해 형성된 착색 패턴이 열경화되고, 이로 인해 기계적 강도가 향상된다. 이와 같이 착색 패턴의 기계적 강도가 가열 처리에 의해 향상될 수 있기 때문에, 경화제를 함유하는 착색 감광성 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 가열 온도는 보통 180℃ 이상, 바람직하게는 200 내지 250℃이다.
본 발명의 액정표시장치는, 기판, 및 착색층을 포함하여 이루어진 본 발명의 컬러필터를 구비한다.
상기 컬러필터는 전술한 바와 같이 기판 및 상기 기판 상부에 형성된 착색층을 포함하여 이루어지며, 상기 착색층은 상기 기판의 상부에 (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제, (E)용제 및 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하여 이루어진 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고, 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성된다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 상기 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 알려진 구성을 포함한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. 이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이며, 첨가량은 전체 착색 감광성 수지 조성물에 대한 비율이다.
합성예 1 <불소계 반응성 첨가제 합성>
불소계 폴리올 PolyFoxTM PF-656(옴노바사) 83.8질량부, 아크릴이소시아네이 트 AOI(쇼와덴코사) 15질량부, 촉매로 디부틸틴라울라이트 0.8질량부, 안정제로 메톡시하이드로퀴논 0.4질량부, 희석제로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100질량부를 3구 500mL 반응기에 투입하고 콘텐서 기계식 교반기 온도계, 가열 멘틀이 구성된 반응 장치에서 교반하였다. 초기 60℃까지 자가 발열진행 되고 서서히 온도가 떨어지면, 온도를 70℃로 유지하면서 5시간 반응시키고 FT-IR을 측정하여 이소시아네이트의 특성 피크인 2260cm-1가 완전히 소멸 되면 반응을 종결 하였다. 전체 반응식은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112009051263707-PAT00010
합성예 2 <불소계 반응성 첨가제 합성>
불소계 폴리올 Fluorolink E10-H(솔베이사) 83.8질량부, 아크릴이소시아네이트 AOI(쇼와 덴코사) 15질량부, 촉매로 디부틸틴라울라이트 0.8질량부, 안정제로 메톡시하이드로퀴논 0.4질량부, 희석제로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100질량부를 3구 500mL 반응기에 투입하고 콘텐서 기계식 교반기 온도계, 가열 멘틀이 구성된 반응 장치에서 교반하였다. 초기 60℃까지 자가 발열진행 되고 서서히 온도가 떨어지면, 온도를 70℃로 유지하면서 5시간 반응시키고 FT-IR을 측정하여 이소시아네이트의 특성 피크인 2260cm-1가 완전히 소멸 되면 반응을 종결 하였다. 전체 반응식은 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같다.
Figure 112009051263707-PAT00011
합성예 3<불소계 반응성 첨가제 합성>
2-하이드록시에틸아크릴레이트 10.6질량부 이소포론디이소시아네이트 20.6질량부 디부틸틴디라우릴레이트 0.1질량부 메톡시하이드로퀴논 0.1질량부를 3구 500mL 반응기에 투입하고 콘텐서 기계식 교반기 온도계, 가열 멘틀이 구성된 반응 장치에서 교반하였다. 상온에서 자가 발열 하면 온도가 80℃까지 발열 하였으며, 냉각하여 반응 온도 70℃에서 3시간 반응 진행 하였다. 이때 습식분석을 통한 NCO%는 12.4% 이었다.
반응기 온도를 상온으로 냉각하고, 불소계 폴리올 Fluorolink E10-H (솔베이사) 68.9질량부, 디부틸틴라울라이트 0.1질량부, 안정제로 메톡시하이드로퀴논 0.1질량부, 희석제로 프로필렌 글리콜모노메틸에테르아세테이트 100질량부를 투입하고 온도를 70℃ 로 유지하면서 5시간 반응시키고 FT-IR을 측정하여 이소시아네이트의 특성 피크인 2260cm-1가 완전히 소멸 되면 반응을 종결 하였다. 전체 반응식은 하기 반응식 3에 나타낸 바와 같다.
Figure 112009051263707-PAT00012
실시예 1 <착색 감광성 수지 조성물 제조>
(A)착색제인 C.I. 피그먼트 레드 254 5.25부, (B)알칼리 가용성 수지로 메타아크릴산과 벤질메타아크릴레이트와의 공중합체(메타아크릴산 단위와 벤질메타아크릴레이트 단위의 몰비는 27:73, 산가는 83, 중량평균분자량은 18,000) 2.938부, (C)광중합성 화합물로 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 2.938부, (D)광중합 개시제로 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온 0.353부, 광중합 개시 보조제로 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 0.176부, (F)불소계 반응성 첨가제로 합성예 1에서 합성한 불소계 반응성 첨가제 0.012부, (E)용제로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 85부, (G)첨가제로 안료분산제 Disperbyk-2001(BYK사) 2.625부, 열가교제로 에폭시 수지(SUMI-EPOXY ESCN-195XL) 0.588부, 밀착 증진제로 메타크릴록시프로필트리메톡시실란 0.12부를 혼합하고 분산시켜 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2 <착색 감광성 수지 조성물 제조>
상기 실시예 1에서 (F)불소계 반응성 첨가제를 <합성예 2> 에서 합성한 불소 계 반응성 첨가제 0.012부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3 <착색 감광성 수지 조성물 제조>
상기 실시예 1에서 (F)불소계 반응성 첨가제를 <합성예 3> 에서 합성한 불소계 반응성 첨가제 0.012부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1 <착색 감광성 수지 조성물 제조>
상기 실시예 1에서 (F)불소계 반응성 첨가제를 비반응성 불소계 첨가제인 PolyFox TM PF-656(옴노바사) 0.012부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2 <착색 감광성 수지 조성물 제조>
상기 실시예 1에서 (F)불소계 반응성 첨가제를 비반응성 불소계 첨가제인 Fluorolink E10-H (솔베이사) 0.012부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3 <착색 감광성 수지 조성물 제조>
상기 실시예 1에서 (F)불소계 반응성 첨가제를 첨가하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
<착색층의 형성 및 현상얼룩의 평가>
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조 성물을 유리 기판 상부에 스핀 코팅법으로 도포한 후, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분 동안 유지하여 착색층 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 착색층 박막 상부에 투과율 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 100㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 g, h, i선을 모두 함유하는 1㎾의 고압 수은등을 사용하여 100mJ/㎠ 노광량으로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 자외선이 조사된 착색층 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 침지시켜 현상하였다. 현상된 착색층 박막이 형성되어 있는 유리 기판을 증류수를 사용하여 세척한 후, 질소 가스 분위기 하에서 건조 하였으며 초순수에 대한 접촉각을 측정하여 현상얼룩을 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
현상얼룩의 평가는 노광량이 100, 60 및 40mJ/㎠인 조건에서 각각 측정하였으며 평가기준은 하기와 같다.
- 초순수에 대한 접촉각이 60˚ 이상이며 육안으로 확인시 기판상 얼룩이 없음 : ○
- 초순수에 대한 접촉각이 50˚ 미만, 40˚ 이상이거나 육안으로 확인시 기판상 현상 얼룩이 약하게 발생하는 경우 : △
- 초순수에 대한 접촉각이 40˚ 미만이거나 육안으로 확인시 기판상 현상 얼룩이 심하게 발생하는 경우 : X
노광량
(mJ/㎠)
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
100
60 ×
40 × × ×
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하는 실시예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터는 노광량이 40mJ/㎠와 같이 낮은 현상 조건 하에서도 현상 얼룩이 발생하지 않았다.
반면, 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터는 노광량이 높은 현상 조건 하에서는 현상 얼룩이 발생하지 않았으나, 노광량이 낮아 질수록 현상 얼룩이 발생하였다.
따라서, 본 발명의 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 적용하여 현상 후에 발생 가능한 현상얼룩 또는 물얼룩 등의 표면 불량을 해결하여 공정상의 생산성 및 수율을 향상시키고, 현상얼룩 및 패턴상 오류가 없는 고품질의 컬러필터 패턴을 형성할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하는 공정도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 기판 11: 착색층 11R: 착색층
20: 포토마스크 30: 광

Claims (8)

  1. (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제, (E)용제 및 (F)불소계 반응성 첨가제를 포함하여 이루어진 착색 감광성 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 하기 화학식 1로 표시
    되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112009051263707-PAT00013
    (상기 화학식 1에서 R1은 독립적으로 에틸렌, (이소)프로필렌, 부틸렌, (폴리)에틸렌 글리콜, (폴리)프로필렌 글리콜, 이며, R2는 수소 또는 메틸이며, Rf는 불소계 폴리올로 하기 화학식 2로 표현된다.)
    <화학식 2>
    Figure 112009051263707-PAT00014
    (상기 화학식 2에서 R3는 메틸렌 또는 (폴리)에틸렌 글리콜 구조로 서로 대 칭이며, R4는 탄소 또는 CF2O-(CF2CF2O)a-(CF2O)b-OCF2이고, a과 b는 각각 0 또는 1이상의 정수로서 a+b는 1 내지 20의 정수이며, R5는 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 CH2-O-CH2-C P F2 P +1 이고, P는 1 내지 10의 정수이며, n은 1 내지 20의 정수이다.)
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 (메타)아크릴 이소시아네이트와 불소계 폴리올의 반응으로 얻어진 화합물인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 (메타)아크릴이소시아네이트는 (메타)아크릴아민을 포스겐화 반응시켜 제조되거나, 하이드록시 관능기를 가진 (메타)아크릴레이트와 과량의 디이소시아네이트를 반응시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 불소계 폴리올은 분자 구조내에 불소의 함량이 10 내지 90중량%이고, 적어도 하나의 에테르 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 착 색 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 (F)불소계 반응성 첨가제는 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 함량에 대하여 질량 분율로 0.001 내지 14질량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 기판 상부에 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상하여 형성되는 착색층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  8. 청구항 7의 컬러필터가 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020090077623A 2009-08-21 2009-08-21 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치 KR20110019979A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090077623A KR20110019979A (ko) 2009-08-21 2009-08-21 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치
TW099127238A TWI418933B (zh) 2009-08-21 2010-08-16 著色感光性樹脂組合物、利用其所製造之彩色濾光片及液晶顯示裝置
JP2010182392A JP4998906B2 (ja) 2009-08-21 2010-08-17 着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたカラーフィルタ及び液晶表示装置
CN2010102620689A CN101995771B (zh) 2009-08-21 2010-08-23 一种着色感光性树脂组合物及利用其制造的彩色滤光片及液晶显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090077623A KR20110019979A (ko) 2009-08-21 2009-08-21 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110019979A true KR20110019979A (ko) 2011-03-02

Family

ID=43786081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090077623A KR20110019979A (ko) 2009-08-21 2009-08-21 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 액정표시장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4998906B2 (ko)
KR (1) KR20110019979A (ko)
CN (1) CN101995771B (ko)
TW (1) TWI418933B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5608413B2 (ja) * 2010-04-30 2014-10-15 太陽ホールディングス株式会社 硬化性樹脂組成物
TWI422631B (zh) * 2011-06-30 2014-01-11 Everlight Chem Ind Corp 黑色樹脂組成物、黑色矩陣及遮光層
JP5857578B2 (ja) * 2011-09-22 2016-02-10 Jsr株式会社 カラーフィルタ、液晶表示素子およびカラーフィルタの製造方法
JP2013205820A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Fujifilm Corp 着色硬化性組成物、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、液晶表示装置、有機el表示装置、及び固体撮像素子
KR101992867B1 (ko) * 2013-03-29 2019-06-25 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물
KR102093759B1 (ko) * 2013-07-19 2020-03-26 동우 화인켐 주식회사 투명화소 형성용 감광성 수지조성물
KR20150029921A (ko) * 2013-09-11 2015-03-19 동우 화인켐 주식회사 디스플레이 장치의 전면 차광층 형성용 착색 감광성 수지 조성물
WO2015060458A1 (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 日産化学工業株式会社 ヒドロキシ基を有するパーフルオロポリエーテルを含む重合性組成物
CN104497627B (zh) * 2015-01-02 2016-06-29 温州泓呈祥科技有限公司 一种银掺杂改性染料的制备方法
KR102332177B1 (ko) * 2015-04-07 2021-11-29 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 내찰상성 코팅용 경화성 조성물
WO2016163478A1 (ja) * 2015-04-07 2016-10-13 日産化学工業株式会社 防眩性コーティング用硬化性組成物
JP6808976B2 (ja) * 2016-05-26 2021-01-06 凸版印刷株式会社 カラーフィルタ、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6306563B1 (en) * 1999-06-21 2001-10-23 Corning Inc. Optical devices made from radiation curable fluorinated compositions
US7078445B2 (en) * 2001-02-01 2006-07-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Photosensitive acrylate composition and waveguide device
JP5177933B2 (ja) * 2003-08-12 2013-04-10 東洋インキScホールディングス株式会社 隔壁用組成物、それを用いた画素形成用基板および画素の形成方法
US8044235B2 (en) * 2005-03-15 2011-10-25 Showa Denko K.K. (Meth) acryloyl group-containing aromatic isocyanate compound and production process thereof
JP5217112B2 (ja) * 2005-05-24 2013-06-19 Jsr株式会社 硬化性組成物、硬化膜、反射防止膜積層体及び硬化膜の製造方法
JP2007086165A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Fujifilm Corp 感光性組成物、これを用いた平版印刷版原版及び画像記録方法
KR20080073302A (ko) * 2005-11-28 2008-08-08 아사히 가라스 가부시키가이샤 격벽, 컬러 필터, 유기 el의 제조 방법
KR101400824B1 (ko) * 2006-09-25 2014-05-29 후지필름 가부시키가이샤 레지스트 조성물, 이 레지스트 조성물에 사용되는 수지, 이수지의 합성에 사용되는 화합물, 및 상기 레지스트조성물을 사용한 패턴형성방법
JP5124325B2 (ja) * 2007-03-28 2013-01-23 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物およびパターン形成方法
JP4982288B2 (ja) * 2007-04-13 2012-07-25 富士フイルム株式会社 パターン形成方法
JP2008298859A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Asahi Glass Co Ltd 感光性組成物、それを用いた隔壁、隔壁の製造方法、カラーフィルタの製造方法、有機el表示素子の製造方法および有機tftアレイの製造方法
JP4684264B2 (ja) * 2007-07-23 2011-05-18 岡本化学工業株式会社 感光性組成物およびそれを用いた平版印刷版用原版
US8088550B2 (en) * 2007-07-30 2012-01-03 Fujifilm Corporation Positive resist composition and pattern forming method
WO2009041400A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Fujifilm Corporation ネガ型レジスト組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法
KR20090068490A (ko) * 2007-12-24 2009-06-29 동우 화인켐 주식회사 미세패턴 형성용 몰드 조성물 및 이를 이용한 고분자 몰드
JP5224130B2 (ja) * 2008-03-10 2013-07-03 ナガセケムテックス株式会社 撥液性樹脂組成物
JP5531495B2 (ja) * 2009-08-07 2014-06-25 Dic株式会社 カラーレジスト組成物、カラーフィルター及び液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201122723A (en) 2011-07-01
JP2011053674A (ja) 2011-03-17
CN101995771B (zh) 2013-04-17
CN101995771A (zh) 2011-03-30
JP4998906B2 (ja) 2012-08-15
TWI418933B (zh) 2013-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4998906B2 (ja) 着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたカラーフィルタ及び液晶表示装置
KR20120021752A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20100029479A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR100994605B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20120021006A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20150011496A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 표시 장치
KR101420868B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR100946085B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한액정표시장치
KR20100128707A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20160103278A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR101592849B1 (ko) 네가티브형 감광성 수지 조성물
KR20120057677A (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 액정 표시 소자용 스페이서 및 이를 포함하는 액정 표시 소자
KR20130060772A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이로 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치
KR20150109939A (ko) 감광성 수지 조성물
KR20150010445A (ko) 투명화소 형성용 감광성 수지조성물
KR102078594B1 (ko) 착색감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
JP6571315B2 (ja) 透明画素形成用感光性樹脂組成物
KR20130048072A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR100973644B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한액정표시장치
KR101840061B1 (ko) 알칼리 가용성 고분자 화합물 및 이의 제조방법
KR20110030083A (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 액정 표시 소자용 스페이서 및 이를 포함하는 액정 표시 소자
KR101403242B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20080100720A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한액정표시장치
KR102069877B1 (ko) 스페이서 형성용 감광성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 스페이서
KR102028477B1 (ko) 투명화소 형성용 감광성 수지조성물

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination