KR20110062157A - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층 - Google Patents

감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층 Download PDF

Info

Publication number
KR20110062157A
KR20110062157A KR1020090118749A KR20090118749A KR20110062157A KR 20110062157 A KR20110062157 A KR 20110062157A KR 1020090118749 A KR1020090118749 A KR 1020090118749A KR 20090118749 A KR20090118749 A KR 20090118749A KR 20110062157 A KR20110062157 A KR 20110062157A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pigment
photosensitive resin
resin composition
carbon atoms
weight
Prior art date
Application number
KR1020090118749A
Other languages
English (en)
Inventor
최정식
최현무
조혜경
김동범
이선율
조명호
전영상
한규석
이춘우
이천석
Original Assignee
제일모직주식회사
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 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR1020090118749A priority Critical patent/KR20110062157A/ko
Publication of KR20110062157A publication Critical patent/KR20110062157A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0047—Photosensitive materials characterised by additives for obtaining a metallic or ceramic pattern, e.g. by firing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

(A) 카도계 바인더 수지 0.5 내지 20 중량%; (B) 반응성 불포화 화합물 0.5 내지 20 중량%; (C) 광중합 개시제 0.05 내지 10 중량%; (D) 안료 1 내지 20 중량%; 및 (E) 용제 잔부량을 포함하고, 메탈 함량이 1,500 ppm 이하인 감광성 수지 조성물이 제공된다.
메탈 함량, 구리, 아연, 몰리브덴, 카도계 바인더 수지, 감광성 수지 조성물, 유전율, 잔상

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층{PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND BLACK MATRIX MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 기재는 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층에 관한 것이다.
본원 발명에 기재된 감광성 수지 조성물은 컬러 필터, 액정 표시 재료, 유기 발광 소자(EL), 디스플레이 패널 재료 등의 표시 소자의 제조에 필수적인 재료이다. 예를 들어, 컬러 액정 디스플레이 등의 컬러 필터에는 표시 콘트라스트나 발색 효과를 높이기 위하여, 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 등의 착색층 간의 경계 부분에 블랙매트릭스가 필요하고, 이 블랙 매트릭스는 주로 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 것이다.
상기 재료와 관련된 기존 특허들이 많이 알려져 있는데, 일본공개특허 제2002-047423호에서는 높은 흑색도와 절연성을 갖는 블랙 매트릭스를 구현하기 위하여 흑색 안료로 코발트 산화물을 적용하였다. 또한, 일본공개특허 제2007-071994호에서는 페릴렌계 화합물을 사용한 블랙 매트릭스 재료를 이용하였다. 또한, 일본특허 제2552391호에서는 적색, 청색, 녹색, 시안, 마젠다, 옐로, 핑크 등의 유기 안료를 혼용 사용해서 흑색도를 구현하였으나 가시광선의 차광이 충분하지 않아, 안료 분산형 감광성 조성물 내의 안료 총량의 함유율을 높일 필요가 있었다. 그러나 안료 분산형 감광성 수지에 대한 안료의 비율이 상대적으로 증가하기 때문에, 감도 및 현상성이 현저히 악화되어, 블랙 매트릭스 패턴 형상이 만족스러운 것을 얻을 수 없고, 콘트라스트를 향상시킬 수 없었다.
최근에는 블랙 매트릭스 재료가 액정층을 사이에 존재하는 두 개의 (TFT와 C/F)기판 사이를 지지하는 포토 스페이서 (또는 컬럼 스페이서)로 사용하고자 하는 노력들도 이루어지고 있다. 특히 이 경우, 포토 스페이서에는 높은 절연성 및 메탈 함량의 최소화가 요구된다. 그렇지 않으면 LCD 구조상 스페이서와 대면하고 있는 액정으로 이물, 특히 메탈이 유입되어 잔상을 유발한 가능성이 매우 높아 신뢰성을 크게 저하시키기 때문이다. 만약 이와 같은 재료의 개발이 가능하다면, 한 종류의 감광성 수지 조성물로 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 모두 형성하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 포토 공정 중에 패턴 간 단차를 줄 수 있는 공정을 도입한다면 한 번의 포토 공정으로 두 가지 즉, 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 동시에 형성하는 것이 가능하여 포토 공정 수를 단축시킬 수 있는 획기적인 계기가 될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은 절연성이 높고 잔상이 개선된 막을 형성할 수 있는 감광성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 차광층을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (A) 카도계 바인더 수지 0.5 내지 20 중량%; (B) 반응성 불포화 화합물 0.5 내지 20 중량%; (C) 광중합 개시제 0.05 내지 10 중량%; (D) 안료 1 내지 20 중량%; 및 (E) 용제 잔부량을 포함하고, 메탈 함량이 1,500 ppm 이하인 감광성 수지 조성물을 제공한다.
상기 (D) 안료는 프탈로시아닌(phthalocyanine)계 안료를 포함하는 것일 수 있다.
상기 (D) 안료는 무기 안료를 더 포함하는 것일 수도 있다.
상기 메탈은 구리(Cu), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 조합으로 된 것일 수 있다.
상기 (A) 카도계 바인더 수지는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 단량체의 공중합체인 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009074558710-PAT00001
[화학식 2]
Figure 112009074558710-PAT00002
(상기 화학식 2에서,
R1은 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이고,
X는 할로겐원자이다.)
[화학식 3]
Figure 112009074558710-PAT00003
(상기 화학식 3에서,
R2는 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이다.)
여기서 상기 카도계 바인더 수지는, 상기 화학식 1 : 화학식 2 : 화학식 3이 1 : 2 내지 4 : 2 내지 8의 몰비로 공중합된 것일 수 있다.
상기 카도계 바인더 수지의 중량평균분자량은 1,000 내지 20,000 g/mol일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 일 측면에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 차광층을 제공한다.
상기 차광층은 5.5 이하의 유전율을 가지는 도막을 포함할 수 있다.
기타 본 발명의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
절연성이 우수하고 잔상이 개선된 차광층을 형성하여, 컬러필터의 콘트라스트나 발색 효과를 높이기 위한 차광층으로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 포토 스페이서로 이용할 수도 있어 유용성이 매우 높은 장점을 가진다. 또한, 카도계 바인더 수지를 포함함으로써, 내열성 및 내화학성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 "치환된"이란 수소 원자가 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 측면에 따른 감광성 수지 조성물은, (A) 카도계 바인더 수지 0.5 내지 20 중량%; (B) 반응성 불포화 화합물 0.5 내지 20 중량%; (C) 광중합 개시제 0.05 내지 10 중량%; (D) 안료 1 내지 20 중량%; 및 (E) 용제 잔부량을 포함하고, 메탈 함량이 1,500 ppm 이하인 것이다.
여기서 상기 메탈은 구리(Cu), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 조합으로 된 것일 수 있다.
또한, 상기 감광성 수지 조성물은 (F) 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 일 측면에 따른 감광성 수지 조성물에 포함되는 각각의 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.
(A) 카도계 바인더 수지
상기 카도계 바인더 수지는 내열성 및 내화학성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 단량체를 공중합한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112009074558710-PAT00004
[화학식 2]
Figure 112009074558710-PAT00005
(상기 화학식 2에서,
R1은 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이고, 특히, 알릴렌기, 페닐렌기 또는 벤질렌기일 수 있다.
X는 할로겐원자이다.)
[화학식 3]
Figure 112009074558710-PAT00006
(상기 화학식 3에서,
R2는 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이고, 특히, 알릴렌기, 페닐렌기 또는 벤질렌기일 수 있다.)
상기 카도계 바인더 수지는 상기 화학식 1 : 화학식 2 : 화학식 3이 1 : 2 내지 4 : 2 내지 8의 몰비로 공중합된 것을 사용할 수 있고, 상기 카도계 바인더 수지의 배합 비율이 상기의 범위일 때, 현상성이 우수하다.
상기 카도계 바인더 수지는 1,000 내지 20,000 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있고, 상기 카도계 바인더 수지의 분자량이 상기의 범위일 때, 패턴 형태가 우수하고, 현상 후에도 잔사가 남지 않는다.
상기 카도계 바인더 수지는 알칼리 수용액에 대한 용해도를 높이기 위하여 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 단량체를 공중합한 이후에 하기 화학식 4로 표시될 수 있는 산무수물로 처리한다.
[화학식 4]
Figure 112009074558710-PAT00007
(상기 화학식 4에서,
R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이다.)
상기 카도계 바인더 수지는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.5 내지 20 중량%로 포함되고, 카도계 바인더 수지가 상기 범위로 포함되는 경우에 패턴 형태가 우수하고, 조성물의 점도가 적당히 유지되어 공정성이 좋으며, 현상성이 우수하여 잔사가 생기지 않고, 높은 광학밀도를 유지할 수 있다.
(B) 반응성 불포화 화합물
상기 반응성 불포화 화합물은 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 모노머 또는 올리고머로서, 적어도 1개의 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 아크릴산 또는 메타크릴산의 일관능 또는 다관능 에스테르가 바람직하다. 구체적인 예로는, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 비스페놀A 에폭시아크 릴레이트, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스아크릴로일옥시에틸 포스페이트 등을 들 수 있다.
시판되는 제품으로 상기 일관능 (메타)아크릴산 에스테르의 예를 들면, 아로닉스 M-101®, 동 M-111®, 동 M-114®(도아 고세이 가가꾸 고교(주) 제품), KAYARAD TC-110S®, 동 TC-120S®(니혼 가야꾸(주) 제품), V-158®, V-2311®(오사카 유끼 가가꾸 고교(주) 제품) 등이 있고, 이관능 (메타)아크릴산 에스테르의 예를 들면, 아로닉스 M-210®, 동 M-240®, 동 M-6200®(도아 고세이 가가꾸 고교(주) 제품), KAYARAD HDDA®, 동 HX-220®, 동 R-604®(니혼 가야꾸(주) 제품), V-260®, V-312®, V-335 HP®(오사카 유끼 가가꾸 고교(주) 제품) 등이 있으며, 삼관능 이상의 (메타)아크릴산 에스테르의 예를 들면, 아로닉스 M-309®, 동 M-400®, 동 M-405®, 동 M-450®, 동 M-7100®, 동 M-8030®, 동 M-8060®(도아 고세이 가가꾸 고교(주) 제품), KAYARAD TMPTA®, 동 DPCA-20®, 동-30®, 동-60®, 동-120®(니혼 가야꾸(주) 제품), V-295®, 동-300®, 동-360®, 동-GPT®, 동-3PA®, 동-400®(오사카 유끼 가야꾸 고교(주) 제품) 등을 들 수 있다. 상기 반응성 불포화 화합물들은 단독 또는 2종 이상을 함께 사용할 수 있다.
상기 반응성 불포화 화합물은 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.5 내지 20 중량%, 또는 1 내지 15 중량%로 포함된다. 반응성 불포화 화합물이 상기 범위로 포함되는 경우에는 산소 존재 하에서 감도가 우수하고, 패턴 형상이 좋으며, 공중합체와의 상용성이 개선되며 매끄러운 도막 표면을 얻을 수 있다.
(C) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 광중합 개시제로서, 예를 들어 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물로부터 1종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광중합 개시제로 사용되는 트리아진계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로 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-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 메틸)-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.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2,2'-디에톡시 아세토페논, 2,2'-디부톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로 로 아세토페논, p-t-부틸디클로로 아세토페논, 4-클로로 아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시 아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등이 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시 벤조페논, 4,4'-디클로로 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노) 벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노) 벤조페논 등이 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-메틸 티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등이 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 벤질디메틸케탈 등이 있다.
상기 광중합 개시제로는 상기 열거한 화합물 이외에도, 카바졸계 화합물, 디케톤계 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 광중합 개시제는 빛을 흡수하여 들뜬 상태가 된 후, 에너지를 전달함으로써 화학반응을 일으키는 광 증감제와 병용하여 사용될 수도 있다.
상기 광중합 개시제는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.05 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%로 사용될 수 있다. 광중합 개시제의 함량이 상기의 범위일 때, 라디칼의 감도가 좋고, 용액의 색 농도가 적절히 유지되며, 저온 보관 시 석출 현상을 막을 수 있고, 미반응 개시제로 인한 투과율을 저하를 막을 수 있다.
(D) 안료
상기 안료는 프탈로시아닌계 안료를 포함할 수 있고, 상기 프탈로시아닌계 안료로는 블루 안료, 그린 안료, 시아닌 안료 등이 있다. 상기 프탈로시아닌계 안료는 절연성이 높고 메탈 함량이 적어, 이를 포함하는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성하는 차광층의 절연성을 극대화하고, 잔상을 개선시킬 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물의 발색을 위해서는 블랙 유기 안료 또는 흑색화된 유기 안료를 사용하거나, 이와 함께 1종 이상의 블랙 무기 안료를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 유기 안료를 주로 사용하는 것은 카본 블랙 등의 무기 안료의 함량이 지나치게 많아져 야기될 수 있는 멜트 플로우(melt flow) 현상으로 인하여 패턴 프로파일이 형성되지 않는 문제를 방지할 수 있다.
상기 블랙 유기 안료의 예를 들면, 바스프社의 K0084, K0086 등의 페릴렌 블랙; 시아닌 블랙(cyanine black), 아닐린 블랙(aniline black) 등이 있고, 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 블랙 1, 7 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 절연성을 갖는 흑색 유기 안료를 통하여 절연성 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
상기 흑색화된 유·무기 안료란 레드(red) 안료, 오렌지(orange) 안료, 블루(red) 안료, 그린(green) 안료, 바이올렛(violet) 안료, 옐로우(yellow) 안료, 시아닌(cyanine) 안료, 마젠타(magenta) 안료 등으로부터 선택되는 2 종류 이상의 유기 안료를 혼합하여 흑색화한 것을 말한다. 이러한 혼색에 이용하는 각각의 유기 안료는 절연성을 띄어 절연성 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
상기 레드 안료로는 페릴렌(perylene)계 안료, 안트라퀴논(anthraquinone)계 안료, 디안토라퀴논계 안료, 아조(azo)계 안료, 디아조(diazo)계 안료, 퀴나크리돈(quinacridone)계 안료, 안트라센(anthracene)계 안료 등을 들 수 있고, 구체적으로는 페릴렌, 퀴나크리돈, 나프톨(naphthol) AS, 바스프社의 시코민(sicomin), Sudan I, II, III, R, 디안트라퀴논(Dianthraquinone), 벤조피란(benzopyrane)계 안료 등을 들 수 있고, 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 레드 177, 202, 206, 207, 208, 209, 215, 216, 220, 224, 226, 242, 243, 245, 254, 255, 264, 265 등을 들 수 있다.
상기 오렌지 안료로는 불용성 아조(azo)계 안료, 페리논(perinone)계 안료 등을 들 수 있고, 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 오렌지 5, 13, 16, 21, 34, 36, 43, 51, 55, 59, 60, 61, 64, 68, 71, 73 등을 들 수 있다.
상기 블루 안료로는 금속 프탈로시아닌(phthalocyanine)계 안료, 비금속 프탈로시아닌계 안료, 인단트론계 안료, 인도 페놀계 안료 등을 들 수 있다. 구체적으로는 동 프탈로시아닌, 클로로(chloro) 동 프탈로시아닌, 클로로 알루미늄 프탈로시아닌, 티타닐 프탈로시아닌, 바나진산 프탈로시아닌, 마그네슘 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 철 프탈로시아닌, 코발트 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 금속 착체 등을 들 수 있고, 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 블루 15, 16, 15:3, 15:4, 15:6, 60 등을 들 수 있다.
상기 그린 안료로는 할로겐화 프탈로시아닌계 안료 등을 들 수 있다. 구체적으로는 폴리클로로 동 프탈로시아닌, 폴리클로로 브로모 프탈로시아닌 등을 들 수 있다. 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 그린 7, 36 등을 들 수 있다.
상기 바이올렛 안료로는 디옥사진 바이올렛, 퍼스트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛레이크, 인단트렌 브릴리언트 바이올렛 등을 들 수 있다. 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 29, 32, 36, 38 등을 들 수 있다.
상기 옐로우 안료로는 테트라 클로로 이소인돌리논(tetra chloro isoindolinone)계 안료, 한자(Hansa)계 안료, 벤지딘(benzidine)계 안료, 아조(azo)계 안료 등을 들 수 있다. 구체적으로는 한자 옐로우(hansa yellow)(10G, 5G, 3G, G, GR, A, RN, R), 벤지딘 옐로우(benzidine yellow)(G, GR), 크롬 옐로우(chrome yellow), 퍼머넌트 옐로우(permanent yellow)(FGL, H10G, HR), 안트라센 등을 들 수 있다. 구체적인 컬러 인덱스 명칭으로는 C.I. 피그먼트 옐로우 83, 128, 138, 139, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 166, 168, 175, 185 등을 들 수 있다.
상기 시아닌 안료로는 무금속 프탈로시아닌, 메로시아닌(merocyanine) 등을 들 수 있다.
상기 마젠타 안료로는 디메틸 퀴나크리돈(dimethyl quinacridone), 티오 인디고(thio indigo) 등을 들 수 있다.
상기 블랙 무기 안료로는 카본 블랙, 산화크롬, 산화철, 티탄블랙(titan black), 티탄 카본 등이 있다.
상기 안료는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 내지 20 중량%, 또는 5 내지 15 중량%로 포함된다. 안료의 함량이 상기 범위일 때, 광학밀도가 높고, 현상성 등과 같은 공정성이 좋으며, 포토 스페이서의 압축 변위, 탄성 회복률, 파괴 강도 등이 적합하다.
또한, 상기 안료는 분산제 및 용제 등을 포함하는 안료 분산액으로 제조된 후, 상기 감광성 수지 조성물에 투입될 수 있고, 안료와 분산제를 함께 감광성 수지 조성물 제조 시 첨가하여 사용할 수도 있다.
(E) 용제
상기 용제는 상기 카도계 바인더 수지인 공중합체 및 다른 구성 성분 물질들과 상용성을 갖되, 반응하지 않는 것들이 바람직하게 이용된다.
이러한 용제로서 예를 들면, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 디클로로에틸 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브 아세테이트류; 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화 수소류; 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-n-아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류; 초산 에틸, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸 등의 포화 지방족 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 젖산 메틸, 젖산 에틸 등의 젖산 에스테르류; 옥시 초산 메틸, 옥시 초산 에틸, 옥시 초산 부틸 등의 옥시 초산 알킬 에스테르류; 메톡시 초산 메틸, 메톡시 초산 에틸, 메톡시 초산 부틸, 에톡시 초산 메틸, 에톡시 초산 에틸 등의 알콕시 초산 알킬 에스테르류; 3-옥시 프로피온산 메틸, 3-옥시 프로피온산 에틸 등의 3-옥시 프로피온산 알킬에스테르류; 3-메톡시 프로피온산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 메틸 등의 3-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시 프로피온산 메틸, 2-옥시 프로피온산 에틸, 2-옥시 프로피온산 프로필 등의 2-옥시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-메톡시 프로피온산 메틸, 2-메톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 메틸 등의 2-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에스테르류, 2-메톡시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-알콕시-2-메틸 프로피온산 알킬류의 모노옥시 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 2-히드록시 프로피온산 에틸, 2-히드록시-2-메틸 프로피온산 에틸, 히드록시 초산 에틸, 2-히드록시-3-메틸 부탄산 메틸 등의 에스테르류; 피루빈 산 에틸 등의 케톤산 에스테르류 등의 화합물이 있으며, 또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐라드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세트닐아세톤, 이소포론, 카프론산, 카프릴산, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올, 초산 벤질, 안식향산 에틸, 옥살산 디에틸, 말레인산 디에틸, γ-부티로락톤, 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 페닐 셀로솔브 아세테이트 등의 고비점 용제를 들 수 있다.
이들 용제 중에서 상용성 및 반응성 등을 고려한다면, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 등의 글리콜 에테르류; 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에틸렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 2-히드록시 프로피온산 에틸 등의 에스테르류; 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 디에틸렌 글리콜류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류를 사용할 수 있다.
상기 용제는 감광성 수지 조성물에 대하여 잔부량으로 포함되며, 70 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 용제의 함량이 상기 범위로 포함될 경우 적절한 점도를 가짐에 따라 공정성이 우수하다.
(F) 기타 첨가제
상기 감광성 수지 조성물은 기판과의 접착성을 향상시키기 위하여 카르복실기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군 에서 선택되는 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는, 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴 옥시프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제의 함량은 상기 카도계 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0 내지 20 중량부를 사용할 수 있다.
또한, 상기 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 코팅성 향상 및 결점 생성 방지 효과를 위하여 계면 활성제를 포함할 수도 있으며, 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 등을 사용할 수 있다.
특히 상기 계면 활성제의 구체적인 예로는, BM Chemie社의 BM-1000®, BM-1100®; 다이닛폰 잉키가가꾸고교(주)의 메카 팩 F 142D®, 동 F 172®, 동 F 173®, 동 F 183®; 스미토모 스리엠(주)의 프로라드 FC-135®, 동 FC-170C®, 동 FC-430®, 동 FC-431®; 아사히 그라스(주)의 사프론 S-112®, 동 S-113®, 동 S-131®, 동 S-141®, 동 S-145®; 도레이 실리콘(주)의 SH-28PA®, 동-190®, 동-193®, SZ-6032®, SF-8428® 등의 명칭으로 시판되고 있는 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다.
상기 계면 활성제의 함량은 카도계 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.001 내지 5 중량부를 사용할 수 있고, 계면 활성제가 상기의 범위로 포함될 때, 코팅 균일성이 확보되고, 얼룩이 발생하지 않으며, 유리 기판에 대한 웨팅(wetting)성이 좋다.
상기 감광성 수지 조성물은 안료 성분이 용제 중에 균일하게 분산되도록 분산제를 더욱 포함할 수 있다.
상기 분산제로는 비이온성, 음이온성, 양이온성 및 이들의 조합이 사용 가능하고, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알콜 에스테르 알킬렌옥사이드 부가물, 알콜알킬렌옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드 알킬렌옥사이드 부가물, 알킬아민 등이 사용될 수 있다.
상기 분산제의 구체적인 예로는, BYK社의 DISPERBYK-101, DISPERBYK-130, DISPERBYK-140, DISPERBYK-160, DISPERBYK-161, DISPERBYK-162, DISPERBYK-163, DISPERBYK-164, DISPERBYK-165, DISPERBYK-166, DISPERBYK-170, DISPERBYK-171, DISPERBYK-182, DISPERBYK-2000 및 DISPERBYK-2001; EFKA 케미칼社의 EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-100, EFKA-400 및 EFKA-450; Zeneka社의 Solsperse 5000, Solsperse 12000, Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 17000, Solsperse 20000, Solsperse 24000GR, Solsperse 27000 및 Solsperse 28000; 및 Ajinomoto사의 PB711 및 PB821이 있다.
상기 분산제는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있고, 분산제가 상기의 범위로 포함될 때, 분산성이 좋고, 안정하며, 현상성이 우수하여 패턴 형상이 좋다.
상기 감광성 수지 조성물에는 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 산화방지제, 안정제 등의 기타의 첨가제가 일정량 첨가될 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차광층은, 상기 본 발명의 일 측면에 따르면 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 것이다.
상기 차광층의 제조 방법은 다음과 같다.
(1) 도포 및 도막 형성 단계
상기 감광성 수지 조성물을 소정의 전처리를 한 기판상에 스핀 또는 슬릿 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 어플리케이터법 등의 방법을 사용하여 원하는 두께, 예를 들어 2 내지 2.5 ㎛의 두께로 도포한 후, 70 내지 90 ℃의 온도에서 1 내지 10 분 동안 가열하여 용제를 제거함으로써 도막을 형성한다.
상기 형성된 도막은 5.5 이하의 유전율을 가지는 것이며, 유전율이 낮을수록 좋다. 상기 도막의 유전율이 5.5를 초과하는 경우, 포토 스페이서를 구현할 때 비정상적인 액정의 구동을 유발할 수 있으며, 또한, 박막트랜지스터(TFT)와 같은 인근 회로의 정상적인 구동을 간섭할 우려가 있다.
또한, 상기 도막은 3 ㎛의 두께에서 4.0 이상의 광학 밀도를 가지는 것이며, 광학밀도가 클수록 좋다. 상기 도막의 광학 밀도가 3 ㎛의 두께에서 4.0 이상일 때, 하부의 빛이 새어 나올 우려가 없다.
(2) 노광 단계
상기 얻어진 도막에 필요한 패턴 형성을 위해 소정 형태의 마스크를 개재한 뒤, 200 내지 500 nm의 활성선을 조사한다. 조사에 사용되는 광원으로는 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 금속 할로겐화물 램프, 아르곤 가스 레이저 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 X선, 전자선 등도 이용할 수 있다.
노광량은 상기 감광성 수지 조성물 각 성분의 종류, 배합량 및 건조 막 두께에 따라 다르지만, 고압 수은등을 사용하는 경우에는 500 mJ/㎠(365 nm 센서에 의함) 이하이다.
(3) 현상 단계
상기 현상 방법으로는 상기 노광 단계에 이어 알칼리성 수용액을 현상액으로 이용하여 불필요한 부분을 용해, 제거함으로써 노광 부분만을 잔존시켜 패턴을 형성시킨다.
(4) 후처리 단계
상기 공정에서 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 내열성, 내광성, 밀착성, 내크랙성, 내화학성, 고강도, 저장 안정성 등의 면에서 우수한 패턴을 얻기 위해, 다시 가열하거나 활성선 조사 등을 행하여 경화시킬 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 일 측면 및 다른 측면을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
하기 표 1과 같은 조성을 가지는 감광성 수지 조성물을 하기와 같은 방법으로 제조하였다.
[표 1]
성분 함량
[중량%]
(A) 카도계
바인더 수지		 하기 (A-1), (A-2), (A-3)의 공중합체
(A-1)　9,9'-비스(4-히드록시페닐)플루오렌
(A-2) 에피클로로히드린
(A-3) 아크릴산
((A-1):(A-2):(A-3)=1:2:2의 몰비, Mw: 5,000)		 9.5
(B) 반응성
불포화 화합물		 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 3.3
(C) 광개시제 IGR 369 (시바-가이기社) 0.5
(D) 용제 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 77.0
(E) 안료 (흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트))
[레드 179] : [블루 60] : [바이올렛 23]
= 60 : 30 : 10 (중량비)		 4.7
(흑색 무기 안료)
카본 블랙		 1.7
(F) 기타 첨가제 S-510(Chisso社)
(γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란)		 3.3
감광성 수지 조성물 100
(1) 용제에 광개시제를 투입하여 완전히 용해될 때까지 30 분 이상 충분히 교반하여 광개시제 용액을 제조하였다.
(2) 상기 광개시제 용액에 카도계 바인더 수지와 반응성 불포화 화합물을 차례로 투입한 후, 1 시간 이상 교반하였다.
(3) 여기에 안료 및 기타 첨가제를 투입하고 2시간 이상 충분히 교반하여 실시예 1의 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
<메탈 함량 측정>
상기와 같은 방법으로 제조된 실시예 1의 감광성 수지 조성물을 ICP- OES(Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer)를 이용하여 하기와 같은 방법으로 분석하였다.
(1) 150 ml의 비이커에 상기 실시예 1의 감광성 수지 조성물 0.5 g을 0.1 mg 수준까지 측량하였다.
(2) 상기 비이커를 핫플레이트에 올린 후 96 %의 진한 황산 5 ml를 주입하고, 유기물이 탄화되도록 200 내지 250 ℃에서 15 분 이상 충분히 가열한 후 실온에 이르도록 방치하였다.
(3) 과산화수소를 1 ml씩 주입하여 탄화된 시료를 산화시켜 유기물을 분해하였다. 시료의 형태가 없어진 때까지 과산화수소를 주입하였다.
(4) 부피분률 50 %의 질산 용액 10 ml를 주입 후 핫플레이트에 올려 150 ℃에서 30 분간 가열한 후 실온에 이르도록 방치하였다.
(5) 100 ml의 플라스크에 채운 후 검량선 그래프와 dilution factor를 고려하여 농도를 계산하였다.
상기와 같은 방법으로 측정한 상기 실시예 1의 감광성 수지 조성물의 구리(Cu) 함량은 216 ppm이었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 안료 중 60 : 30 : 10 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 179] : [블루 60] : [바이올렛 23] 4.7 중량% 대신에,
60 : 30 : 10 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 177] : [블루 80] : [바이올렛 23] 4.7 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조한 후 메탈 함량을 측정한 결과, 구리 함량은 1,276 ppm이었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 안료 중 60 : 30 : 10 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 179] : [블루 60] : [바이올렛 23] 4.7 중량% 및 흑색 무기 안료인 카본 블랙 1.7 중량% 대신에,
60 : 30 : 10 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 179] : [블루 60] : [바이올렛 23] 6.3 중량% 및 흑색 무기 안료인 0.1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조한 후 메탈 함량을 측정한 결과, 구리 함량은 155 ppm이었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 안료 중 60 : 30 : 10 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 179] : [블루 60] : [바이올렛 23] 4.7 중량% 대신에,
40 : 44 : 16 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 179] : [블루 15:6] : [바이올렛 23] 4.7 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조한 후 메탈 함량을 측정한 결과, 구리 함량은 1,950 ppm이었다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 안료 중 60 : 30 : 10 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [레드 179] : [블루 60] : [바이올렛 23] 4.7 중량% 대신에,
30 : 54 : 16 중량비의 흑색화된 유기 안료(C.I. 피그먼트) [오렌지 43] : [블루 15:6] : [바이올렛 23] 4.7 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조한 후 메탈 함량을 측정한 결과, 구리 함량은 2,140 ppm이었다.
[물성 평가 1: 유전율]
도 1 및 도 2는 각각 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물로부터 제조된 유전율 측정용 도막의 단면도 및 평면도이다. 상기 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, ITO(Indium Tin Oxide) 글라스(1) 위에 각각 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물(2)을 도포하고 90 ℃의 핫플레이트(hot plate) 위에서 2.5 분간 건조시켜, 최종 두께가 1.5 내지 2.0 ㎛가 되도록 도막을 형성하였다. 형성된 도막의 일부를 제거하여 ITO면의 일부를 노출시켰다. 상기 도막 및 노출된 ITO 위에 지름 300 ㎛의 금(Au) 전극(3)을 증착하여 샘플을 제조하였다.
HP 4294A Precision Impedance Analyzer를 이용하여 전기용량(capacitance) 값을 측정하고, 이 측정값과 하기 수학식 1을 이용하여 유전율을 구한다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[수학식 1]
Figure 112009074558710-PAT00008
(상기 수학식 1에서,
C는 전기용량, ε0은 진공 상에서의 유전상수, ε은 도막의 비유전율,
A는 전극 면적, d는 도막의 두께를 나타낸다.)
<평가기준>
○ : 유전율이 5.5 이하
× : 유전율이 5.5 초과
[물성 평가 2: 압축 변위 및 탄성 회복률]
유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물을 도포한 후, 90 ℃로 2.5 분 동안 건조하여 도막을 형성하였다. 이렇게 얻어진 도막에 패턴 마스크를 이용하고, 365 ㎚의 파장의 빛을 100 mJ/㎠ 조사하였다. 이어서 수산화칼륨이 1 중량%가 희석된 수용액으로 23 ℃에서 1 분간 현상한 뒤, 순수로 1 분간 세정하였다. 이러한 조작에 의하여 불필요한 부분을 제거하고 스페이서 패턴을 형성하였다. 상기 형성된 스페이서 패턴을 220 ℃의 오븐에서 30 분간 가열하여 경화시켜 최종적으로 컬럼 스페이서 패턴을 얻었다.
상기 감광성 수지 조성물로부터 형성된 패턴의 두께(T)가 3.5(±0.2) ㎛이고 패턴의 폭(W)이 35(±1) ㎛인 스페이서를 만들어, 이것의 기계적 물성 즉, 압축 변위와 탄성 회복률을 측정하기 위한 기본 모형을 정하였다. 압축 변위 및 파괴 강도의 측정 기기는 미소경도기(독일의 피셔社 H-100)를 사용하였으며, 측정 조건은 다음과 같다.
패턴을 누르는 압자로는 직경 50 ㎛ 평면 압자를 사용하였으며, 측정 원리는 하중 부가-제거(Load-unload) 방법으로 진행하였다. 시험 하중 부여 기준치는 5 gf이고 부하 속도는 0.45 gf/sec, 보전 시간(holding time)은 3 초로 일정하게 진행하였다.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물로부터 제조된 컬럼 스페이서의 압축변위와 탄성 회복률을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물로부터 제조된 컬럼 스페이서의 시험 하중(test force) 및 압흔 깊이(indentaion depth)의 관계를 도시한 그래프이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 감광성 수지 조성물로 형성되는 컬럼 스페이서의 압축 변위와 탄성 회복률을 설명하기로 한다. 도 3을 참조하면, 패턴 공정에 의해 형성된 스페이서(20)는 일정한 두께(T)를 가지고 있다(S0). 상기 스페이서에 예컨대 어레이 기판과 같은 다른 기판을 합착하면, 상기 스페이서의 두께는 압착에 의하여 감소한다(상태 S1). 이때 압축 변위는 도 4의 그래프에 나타낸 바와 같이 일정 힘을 주었을 때 패턴이 들어간 길이(D1)를 의미한다. 또한, 상기 압착 력(F)을 제거하면, 상기 스페이서의 두께는 복원력에 의해 증가한다(S2). 이때 스페이서의 두께와 압착하지 않은 스페이서의 최초 두께와의 차이는 D2로 표시되어 있다.
탄성 회복률은 다음과 같은 개념으로 나타낼 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이 일정 힘을 주었을 때 들어간 길이(D1)에 대해 회복된 거리(D1-D2)의 비율을 의미한다. 이상을 정리하면 다음과 같다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
압축 변위 = D1(㎛)
탄성 회복률 = {(D1-D2)X100}/D1
<평가 기준>
○ : 압축 변위 0.4 ㎛ 이상, 회복률 70 % 이상
× : 압축 변위 0.4 ㎛ 미만, 회복률 70 % 미만
[물성 평가 3: 잔상]
ITO가 4분할 패턴닝 되어있는 기판 위에 폴리이미드를 도포한 기판 2장씩을 준비한다.
한쪽 기판에 각각 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물을 도포한 후, 90 ℃로 2.5 분 동안 건조하여 도막을 형성하였다. 이렇게 얻어진 도막에 패턴 마스크를 이용하고, 365 ㎚의 파장의 빛을 100 mJ/㎠ 조사하였다. 이 어서 수산화칼륨이 1 중량%가 희석된 수용액으로 23 ℃에서 1 분간 현상한 뒤, 순수로 1 분간 세정하였다. 이러한 조작에 의하여 불필요한 부분을 제거하고 스페이서 패턴을 형성하였다. 상기 형성된 스페이서 패턴을 220 ℃의 오븐에서 30 분간 가열하여 경화시켜 최종적으로 컬럼 스페이서 패턴을 얻었다.
각 기판의 가장자리에 실란트를 도포하여 각각 2장의 기판을 합착시켰다. 합착 후, 액정 주입구를 통해 액정을 주입한 다음, 주입구를 실란트를 이용하여 봉하여 잔상 평가용 시편을 제조하였다.
상기와 같은 방법으로 제조된 잔상 평가용 시편의 1, 2, 3, 4 (왼쪽 상단, 오른쪽 상단, 오른쪽 하단, 왼쪽 하단)셀 중에서 1 및 3번 셀에는 화이트 구동이, 2 및 4번 셀에는 블랙 구동이 되게끔 168 시간 동안 1 V 및 7 V로 번갈아 가며 전압을 가한 후, 1 V의 전압 하에서 1 시간 동안 에이징(aging)을 시켰다. 그 후 4 개의 셀에 공통적으로 2 V의 전압을 가한 후, 전압을 점점 상승시켜 양쪽 셀(1 및 3번 셀 vs. 2 및 4번 셀)의 변화를 눈으로 관찰하였다. 이때 4 개의 셀에 차이가 없어질 때의 전압을 확인하여, 하기와 같은 기준으로 평가한 후, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<평가 기준>
○ : 3.5 V 이하
× : 3.5 V 초과
[표 2]
실시예 구리 함량
[ppm]		 유전율 압축 변위 탄성 회복률 잔상
실시예 1 216 ○ ○ ○ ○
실시예 2 1,276 ○ ○ ○ ○
실시예 3 155 ○ ○ ○ ○
비교예 1 1,950 ○ ○ ○ ×
비교예 2 2,140 ○ ○ ○ ×
상기 표 2에서는 보는 바와 같이, 구리의 함량이 1,500 ppm 이하인 실시예 1 내지 3의 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 차광막은 비교예 1 및 2에 비하여 잔상 특성이 우수하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 3의 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 차광막은 유전율, 압축 변위 및 탄성 회복률이 종래의 차광막(비교예 1 및 2의 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 차광막)에 비교하여 동등 수준으로 우수한 결과를 나타내고 있어, 차광층으로 이용하기 위한 유전율, 압축 변위 및 탄성 회복율 값을 만족하였다.
도 1 및 도 2는 각각 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물로부터 제조된 유전율 측정용 도막의 단면도 및 평면도이다.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물로부터 제조된 컬럼 스페이서의 압축변위와 탄성 회복률을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 감광성 수지 조성물로부터 제조된 컬럼 스페이서의 시험 하중(test force) 및 압흔 깊이(indentaion depth)의 관계를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: ITO 글라스
2: 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 도막
3: 금(Au) 전극
20, 30, 40: 컬럼 스페이서

Claims (9)

  1. (A) 카도계 바인더 수지 0.5 내지 20 중량%;
    (B) 반응성 불포화 화합물 0.5 내지 20 중량%;
    (C) 광중합 개시제 0.05 내지 10 중량%;
    (D) 안료 1 내지 20 중량%; 및
    (E) 용제 잔부량을 포함하고,
    메탈 함량이 1,500 ppm 이하인
    감광성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (D) 안료는 프탈로시아닌(phthalocyanine)계 안료를 포함하는 것인 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (D) 안료는 무기 안료를 더 포함하는 것인 흑색 안료인 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메탈은 구리(Cu), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 조합으로 된 것인 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 카도계 바인더 수지는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 단량체의 공중합체인 것인 감광성 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112009074558710-PAT00009
    [화학식 2]
    Figure 112009074558710-PAT00010
    (상기 화학식 2에서,
    R1은 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또 는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이고,
    X는 할로겐원자이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112009074558710-PAT00011
    (상기 화학식 3에서,
    R2는 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴알킬렌기 및 탄소수 1 내지 8의 알콕실렌기로 이루어진 군에서 선택되는 기이다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카도계 바인더 수지는,
    상기 화학식 1 : 화학식 2 : 화학식 3이 1 : 2 내지 4 : 2 내지 8의 몰비로 공중합된 것인 감광성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 카도계 바인더 수지의 중량평균분자량은 1,000 내지 20,000 g/mol인 감광성 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 차광층.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차광층은 5.5 이하의 유전율을 가지는 도막을 포함하는 것인 차광층.
KR1020090118749A 2009-12-02 2009-12-02 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층 KR20110062157A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090118749A KR20110062157A (ko) 2009-12-02 2009-12-02 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090118749A KR20110062157A (ko) 2009-12-02 2009-12-02 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110062157A true KR20110062157A (ko) 2011-06-10

Family

ID=44396386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090118749A KR20110062157A (ko) 2009-12-02 2009-12-02 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110062157A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9599898B2 (en) 2013-09-02 2017-03-21 Cheil Industries Inc. Black photosensitive resin composition and light-blocking layer using the same
KR20200102420A (ko) 2017-12-22 2020-08-31 가부시키가이샤산와카가쿠켄큐쇼 면역크로마토그래피 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9599898B2 (en) 2013-09-02 2017-03-21 Cheil Industries Inc. Black photosensitive resin composition and light-blocking layer using the same
KR20200102420A (ko) 2017-12-22 2020-08-31 가부시키가이샤산와카가쿠켄큐쇼 면역크로마토그래피 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100937201B1 (ko) 흑색 감광성 수지 조성물
TWI431036B (zh) 光敏性樹脂組成物及使用該組成物之遮光層
KR20100066197A (ko) 흑색 감광성 수지 조성물, 및 이를 이용한 차광층 및 칼럼 스페이서
TWI598687B (zh) 感光性樹脂組成物、使用其的黑柱間隔件以及彩色濾光片
TWI521306B (zh) 光敏性樹脂組成物及使用該光敏性樹脂組成物之遮光層
KR20220010122A (ko) 흑색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광성 수지막 및 표시장치
KR101266295B1 (ko) 흑색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층
TWI592747B (zh) 黑色光敏樹脂組合物和使用其之擋光層
TW201423275A (zh) 用於彩色濾光片的光敏樹脂組合物及使用其的彩色濾光片
KR20120089914A (ko) 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 차광층
TWI414539B (zh) 光敏性樹脂組成物及使用該組成物的光阻隔層
CN108003593B (zh) 感光性树脂组合物、黑色感光性树脂层以及彩色滤光片
KR20110062157A (ko) 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 차광층
KR20120105573A (ko) 흑색 감광성 수지 조성물, 및 이를 이용한 차광층 및 칼럼 스페이서
TWI459138B (zh) 黑色光敏性樹脂組成物及使用該組成物之遮光層
KR102077126B1 (ko) 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 차광층
KR101333699B1 (ko) 흑색 감광성 수지 조성물
JP7461491B2 (ja) 感光性樹脂組成物、これを用いて製造された感光性樹脂膜およびディスプレイ装置
KR102586092B1 (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광성 수지막 및 디스플레이 장치
US20240065027A1 (en) Method for preparing pixel define layer
KR102036684B1 (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 감광성 수지막 및 컬러필터
US20240085788A1 (en) Method for preparing pixel define layer
US20240107801A1 (en) Method for preparing pixel define layer
TW201732432A (zh) 感光樹脂組成物、使用其的黑色柱狀間隙物及彩色濾光片
KR102036683B1 (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 흑색 감광성 수지막 및 컬러필터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment