KR20120014728A

KR20120014728A - 착색감광성수지조성물, 이를 이용한 착색패턴 및 컬러필터

Info

Publication number: KR20120014728A
Application number: KR1020100076876A
Authority: KR
Inventors: 온정훈; 이상행; 유경욱
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2012-02-20

Abstract

본 발명은 (A)착색제; (B)바인더 수지; (C)광중합성 화합물; (D)광중합 개시제; (E)용매; 및 (F)하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색감광성수지조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법 및 이를 이용한 컬러필터에 관한 것이다:
[화학식 1]

(상기 식에서, n은 1 내지 5 중에서 선택되는 정수이다.)

Description

착색감광성수지조성물, 이를 이용한 착색패턴 및 컬러필터 {COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLORED PATTERN AND COLOR FILTER USING THE SAME}

본 발명은 촬상소자 및 평판표시소자 등에 사용되는 컬러필터를 구성하는 착색감광성수지조성물, 이를 이용한 착색패턴 및 컬러필터에 관한 것이다.

컬러필터는 촬상소자, 액정표시장치(LCD) 등의 각종 표시장치에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 상기 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어진다.

상기 컬러필터 각각의 착색 패턴은 일반적으로 안료 또는 염료 등의 착색제, 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 착색감광성수지조성물을 이용하여 형성된다. 상기 착색감광성수지조성물을 이용한 착색 패턴 가공은 통상적으로 리소그래피 공정으로 수행된다.

한편, 최근 들어 디지털카메라와 같은 고체 촬상 소자를 포함하는 각종 표시 장치는 고화소화 및 화질의 개선을 위해 화소 사이즈를 기존 4~5㎛에서 2㎛이하로 작게 할 것이 요구되고 있고, 막 두께를 보다 얇게 하는 것이 요구되고 있다. 이에 따라 착색 패턴 역시 초미세화되고, 정사각형을 가질 것이 요구되고 있다. 이러한 조건을 만족시키기 위해서는, 착색제의 농도를 종래의 착색감광성수지조성물보다 높게 유지하여야 하는데, 이와 같이 착색제의 농도가 증가하게 되면, 착색감광성수지조성물을 이용하여 촬상소자용 패턴을 형성하였을 경우에는 비노광부에 잔사가 발생하고 패턴의 접착력 부족으로 인한 패턴의 누락 및 결손의 문제가 있다. 이를 막기 위해 공정상의 처리로 잔사를 해결하기도 하나, 공정시간이 길어지고, 공정 수의 증가에 따른 처리 비용의 증대가 이루어지므로 바람직하지 않다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 현상시 비노광부의 기판상에 잔사가 발생하지 않는 우수한 현상성을 갖는 착색감광성수지조성물을 제공하는 것이고,

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 그러한 착색감광성수지조성물을 이용하여 형성된 우수한 접착력을 갖는, 초미세화된 고해상도의 착색패턴을 제공하는 것이며,

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 그러한 착색패턴을 구비하는 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 구비하는 표시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적의 달성을 위하여 본 발명은,

(A)착색제;

(B)바인더 수지;

(C)광중합성 화합물;

(D)광중합 개시제;

(E)용매; 및

(F)하기 화학식 1로 표시되는 화합물

을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색감광성수지조성물을 제공한다:

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, n은 1 내지 5 중에서 선택되는 정수이다.)

또한, 본 발명은 기판 상에 상기 착색감광성수지조성물을 이용하여 착색감광성수지층을 형성하고, 상기 착색감광성수지조성물 층을 선택적으로 노광하고, 상기 선택적으로 노광된 착색감광성수지조성물 층을 현상하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 착색패턴을 제공한다.

또한, 본 발명은 기판 상에 상기 착색패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치를 제공한다.

본 발명의 착색감광성수지조성물은 착색패턴을 형성할 때에 현상시 비노광부의 기판 상에 현상 잔사가 발생하지 않는다. 또한 본 발명의 착색감광성수지조성물을 사용하면, 우수한 접착력을 갖는 초미세화된 고해상도의 착색패턴을 얻을 수 있다. 이러한 착색패턴을 구비하는 컬러필터는 각종 표시장치에 유용하게 적용될 수 있다.

도 1는 컬러필터 및 촬상소자의 제조공정 중, 공정이 적색-녹색-청색의 순서일 경우 기판 상에 착색감광성수지조성물(적색)로 도포된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 기판에 포토마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 통과시켜 노광 부위의 착색감광성수지조성물을 반응시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 기판의 미노광 부분을 현상액을 이용하여 제거하고 노광 부분이 남아 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 기판이 착색감광성수지조성물(녹색)로 도포된 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 기판에 포토마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 통과시켜 노광 부분에 착색감광성수지조성물을 반응시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 6는 도 5의 기판의 미노광 부분을 현상액을 이용하여 제거하고 노광 부분이 남아 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 7는 도 6의 기판이 착색감광성수지조성물(청색)로 도포된 것을 나타낸 도면이다.
도 8는 도 7의 기판에 포토마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 통과시켜 노광 부분에 착색감광성수지조성물을 반응시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 기판의 미노광 부분을 현상액으로 이용하여 제거하고 노광 부분이 남아 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 10는 모자이크 매트릭스형 컬러 필터를 나타낸 도면이다.
도 11은 스트라이프(stripe) 매트릭스형 컬러 필터를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

Ⅰ. 착색감광성수지조성물

(A) 착색제

(A)착색제는, 목적으로 하는 색상 발현을 위하여 적색/녹색/청색 등으로 발현이 가능한 성분으로, 통상적으로 사용하는 유기안료 및 무기안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있고, 밀베이스의 형태로 존재할 수 있다. 상기 유기안료는 합성 색소 또는 천연 색소일 수 있다. 상기 유기 안료는 필요한 경우, 로진 처리, 산성 기 또는 염기성 기가 도입되어 있는 안료 유도체를 사용하는 표면 처리, 중합체 화합물 등을 사용하는 안료의 표면에 대한 그라프트 처리, 황산 미세 입자화 방법 등에 의한 미세 입자화 처리, 또는 불순물을 제거하기 위해 유기 용매 또는 물 등에 의한 세정 처리를 실시할 수 있다. 상기 무기 안료는 금속 산화물, 금속 착염, 황산바륨(체질 안료)의 무기염 등일 수 있다. 이때, 상기 밀베이스의 주목적인 색을 띠는 층은 기존의 밀베이스에서 사용되는 안료와 동일하다.

또한, 상기 안료의 구체적인 예로는 색지수(Color Index, 출판사: The Society of Dyers and Colourists)에서 안료로서 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니며, 원하는 색도에 맞도록 이들 중에서 선택된 2종 이상을 바인더 수지, 분산제 등을 이용하여 공분산하여 사용할 수 있다.

우선, 옐로우 안료의 구체적인 예로는 C.I. 피그먼트 옐로우 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180 및 185 등을 들 수 있고; 오렌지 안료의 구체적인 예로는 C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71 등을 들 수 있으며; 레드 안료의 구체적인 예로는 C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 224, 242, 254, 255 및 264 등을 들 수 있고; 바이올렛 안료의 구체적인 예로는 C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38 등을 들 수 있으며; 블루 안료의 구체적인 예로는 C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 21, 28, 60, 64 및 76 등을 들 수 있고; 그린 안료의 구체적인 예로는 C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47, 58 등을 들 수 있으며; 브라운 안료의 구체적인 예로는 C.I 피그먼트 브라운 28 등을 들 수 있고; 블랙 안료의 구체적인 예로는 C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등을 들 수 있다.

상기 (A)착색제는 착색감광성수지조성물 중의 고형분 총 중량에 대해서 5 내지 80중량% 포함되고, 10 내지 60중량%로 포함되는 것이 바람직하다 (본원에서 ‘착색감광성수지조성물 중의 고형분’이란, 착색감광성수지조성물의 구성성분 중 (E)용매를 제외한 나머지 성분의 고형분; 또는 (E)용매를 포함하는 휘발성분을 휘발시킨 후에 남은 고형분을 지칭하는 것이다). 상기 (A)착색제의 함유량이 상기의 기준으로 5중량% 미만이면 컬러필터로서의 색분리 성능이 저하되는 문제가 발생하고, 80중량%를 초과하면 리소그래피 성능이 저하되어 잔사가 남거나 미현상 등의 문제가 발생한다.

(B)바인더 수지

(B)바인더 수지는 통상적으로 착색감광성수지조성물을 이용하여 형성된 착색감광성수지층에 적용되어 알칼리 현상성을 나타낸다.

상기 (B)바인더 수지는 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술 분야에서 사용되는 다양한 수지 중에서 선택될 수 있으나, 산성기, 특히 (a)카르복실기를 갖는 단량체 단위를 포함하는 중합체가 바람직하다.

상기 (a)단량체를 포함하는 중합체로는, 특히, 상기 (a)단량체, 및 (b)상기 (a)단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로부터 얻어진 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 (a)단량체는, 예를 들면, 불포화 모노카르복실산 및 불포화 디카르복실산과 같이 분자 내에 하나 이상의 카르복실기를 가진 불포화 카르복실산일 수 있다. 상기 (a)단량체의 구체적인 예로는, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산 및 푸마르산을 들 수 있다. 상기 (a)단량체는 각각 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

상기 (b)다른 단량체는 중합 가능한 탄소-탄소 불포화 결합을 가진 화합물이다. 상기 (b)다른 단량체의 구체적인 예로는, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔을 포함하는 방향족 비닐화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트를 포함하는 불포화 카르복실레이트; 아미노에틸아크릴레이트를 포함하는 불포화 아미노알킬카르복실레이트; 글리시딜(메타)아크릴레이트를 포함하는 불포화 글리시딜카르복실레이트; 비닐아세테이트 및 비닐프로피오네이트를 포함하는 비닐카르복실레이트; (메타)아크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴을 포함하는 비닐시아나이드 화합물을 들 수 있다. 상기 (b)다른 단량체들도 각각 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

상기 공중합체의 바람직한 예로는, 벤질메타크릴레이트/메타크릴산 코폴리머, 벤질메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌 코폴리머, 메틸메타크릴레이트/메타크릴산 코폴리머, 메틸메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌 코폴리머 등을 들 수 있다.

상기 공중합체로 된 바인더 수지에서 카르복실기를 갖는 단량체 단위의 함유량은 중량분율로 5중량% 내지 50중량%인 것이 바람직하고, 10중량% 내지 40중량%인 것이 보다 바람직하다. 상기 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량이 상기 범위내이면 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 현상시 착색 패턴이 정확하게 형성되기 때문에 바람직하다.

또한 상기 바인더 수지는 산가가 20 내지 200(mgKOH/g)의 범위인 것이 바람직하다. 산가가 상기 범위에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어 비노광부가 쉽게 용해되게 된다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.

상기 바인더 수지는 표준 물질로서 폴리스티렌을 사용하여 겔 침투 크로마토그래피(GPC)로 측정한 중량 평균 분자량(MW)이 5000 내지 400000, 또는 10000 내지 300000인 것이 바람직하다. 분자량이 상기 범위에 있으면, 착색 패턴의 표면 경도가 향상되고, 비노광부의 용해성이 탁월해지고 해상도가 향상되므로 바람직하다.

상기 바인더 수지는 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량 분율로 5중량% 내지 85중량%, 바람직하게는 10중량% 내지 70중량% 함유되는 것이 좋다. 바인더 수지가 상기 기준으로 상기 함량 범위 내에 있을 경우 패턴의 형성이 가능하고, 해상도 및 잔막률이 향상된다.

(C)광중합성 화합물

(C)광중합성 화합물은 노광에 의해 단독 또는 후술하는 (D)광중합 개시제로부터 발생하는 활성 라디칼, 산 등의 작용으로 중합할 수 있는 화합물이다. 상기 (C)광중합성 화합물의 예로 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.

상기 단관능 단량체의 구체예로는 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 상기 2관능 단량체의 구체예로는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기　그 밖의 다관능 단량체의 구체예로서는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용되고, 5관능 이상의 다관능 단량체가 특히 바람직하다.

상기 (C)광중합성 화합물은 착색감광성수지조성물 중의 고형분 총 중량에 대해서 0.1 내지 70중량%, 바람직하게는 10 내지 60중량%의 범위에서 사용된다. 상기 (C)광중합성 화합물이 상기의 기준으로 0.1 내지 70중량%의 범위이면 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

(D)광중합 개시제

(D)광중합 개시제는 광 조사에 의해 활성 라디칼을 발생시키는 활성 라디칼 발생제 또는 산을 발생시키는 산 발생제 등을 예로 들 수 있다.

상기 활성 라디칼 발생제의 예로는 아세토페논계 광중합 개시제, 벤조인계 광중합 개시제, 벤조페논계 광중합 개시제, 티오크산톤계 광중합 개시제, 트리아진계 광중합 개시제 등을 들 수 있다.

상기 아세토페논계 광중합 개시제의 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-[2-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 및 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

상기 벤조인계 광중합 개시제의 예로는 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르 등을 들 수 있다. 상기 벤조페논계 광중합 개시제의 예로는 벤조페논, 메틸 o-벤조일 벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐 설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다. 상기 티오크산톤계 광중합 개시제의 예로는 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.

상기 트리아진계 광중합 개시제의 예로는 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-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-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.

또한, 상기 활성 라디칼 발생제로서는, 예를 들면 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-바이이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 메틸 페닐글리옥실레이트, 티타노센 화합물 등을 사용할 수도 있다.

또한, 상기 활성 라디칼 발생제는 상업적으로 이용 가능한 것들도 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 광중합 개시제로서는, 예를 들면 「이가큐어(Irgacure) 184」(상품명, 종류: 아세토페논계 광중합 개시제, 제조사: 시바 스페셜티 케미컬즈) 등을 들 수 있다.

상기 산 발생제의 예로는 오늄염, 예컨대 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐ㆍ메틸ㆍ벤질설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트 등, 니트로벤질 토실레이트, 벤조인 토실레이트 등을 들 수 있다.

상기 언급한 화합물 중에는 활성 라디칼 발생제로서 활성 라디칼과 함께 동시에 산을 발생시키는 화합물도 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 트리아진계 광중합 개시제는 산 발생제로서 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시제는 각각 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.

상기 (D)광중합 개시제는 본 발명의 착색감광성수지조성물 중의 고형분 총 중량에 대해서 0.01중량% 내지 50중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.1중량% 내지 40중량%로 포함된다. 상술한 범위를 만족하면, 패턴 뜯김 현상이 발생하지 않고, 우수한 패턴을 형성할 수 있으며, 공정 중 잔사 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

상기 (D)광중합 개시제는 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제는 상기 (D)광중합 개시제에 의해 개시되는 상기 (C)광중합성 화합물의 중합을 증진시키기 위해 상기 (D)광중합 개시제와 함께 사용되는 화합물이다. 상기 광중합 개시 보조제로서는, 예를 들면 아민계 광중합 개시 보조제, 알콕시안트라센계 광중합 개시 보조제 등을 들 수 있다.

상기 아민계 광중합 개시 보조제의 예로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 메틸 4-디메틸아미노벤조에이트, 에틸 4-디메틸아미노벤조에이트, 이소아밀 4-디메틸아미노벤조에이트, 2-디메틸아미노에틸벤조에이트, 2-에틸헥실 4-디메틸아미노벤조에이트, N,N-디메틸 p-톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(일반명: 마이클러스(Michler's) 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 알콕시안트라센계 광중합 개시 보조제의 예로는 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제로서는 상업적으로 이용 가능한 것들도 사용할 수 있다. 이러한 상업적으로 이용 가능한 광중합 개시 보조제로서는, 예를 들면「EAB-F」(상품명: 호도가야 케미칼 컴파니 리미티드 제품) 등을 들 수 있다.

그러한 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제는 상기 (D)광중합 개시제 1몰 당 0.01몰 내지 10몰로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.1몰 내지 5몰 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제가 0.01몰 미만으로 포함된다면, 상기 광중합 개시 보조제로 인한 효과를 구현할 수 없고, 10몰 초과하여 포함된다면, 제조비용이 상승하는 문제점이 발생할 수 있다.

(E)용매

본 발명의 착색감광성수지조성물에 포함되는 (E)용매는, 본 발명의 착색감광성수지조성물이 적당한 점성을 갖고, 나머지 성분들을 용이하게 용해시킬 수 있으면 특별히 제한되지 않으며, 착색감광성수지조성물의 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용매를 사용할 수 있다.

상기 (E)용매는 통상의 착색감광성수지조성물에 사용되는 것과 동일한 용매를 사용할 수 있다. 상기 (E)용매의 구체예로서는 에틸렌글리콜모노알킬 에테르 화합물, 예컨대 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등; 디에틸렌글리콜디알킬에테르 화합물, 예컨대 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등; 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트 화합물, 예컨대 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등; 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트 화합물, 예컨대 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등; 방향족 탄화수소 화합물, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등; 케톤 화합물, 예컨대 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온 등; 알코올 화합물, 예컨대 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등; 에스테르 화합물, 예컨대 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트 등; 고리형 에스테르 화합물, 예컨대 γ-부티로락톤 등을 들 수 있다. 상기 (E)용매 중, 도포성, 건조성 면에서 바람직하게는 상기 용매 중에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용매를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 상기 (E)용매는 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 착색감광성수지조성물 중의 (E)용매의 함유량은 그것을 포함하는 착색감광성수지조성물 총중량에 대하여 통상 50 내지 90중량%, 바람직하게는 60 내지 85중량%이다. 상기 (E)용매의 함유량이 상기의 기준으로 50 내지 90중량%의 범위이면 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

(F)화학식 1로 표시되는 화합물

본 발명의 착색감광성수지조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, n은 1 내지 5 중에서 선택되는 정수이다.

상기 (F)화학식 1로 표시되는 화합물은 본 발명에서 안료 중 금속양이온과의 상호작용에 의하여 안료입자의 현상성을 증대시키는 역할을 한다.

상기 화학식 1 중에서 a가 0이거나 5를 초과하는 경우에는 안료 중 금속양이온과의 상호작용이 저하되어 안료의 현상성 증대가 저하되는 문제가 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 일례를 예시하면 하기 화학식2 내지 화학식 4, 즉 12-크라운-4-에테르, 15-크라운-5-에테르 및 18-크라운-6-에테르로서 나타낼 수 있다:

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 (F)화학식 1의 화합물은 본 발명의 착색감광성수지조성물의 고형분 총 중량에 대해 0.1중량% 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 (F)화학식 1로 표시되는 화합물이 0.1중량% 내지 10중량%로 포함되면, 착색패턴 형성시에 비노광부에 잔사가 없는 우수한 착색패턴을 형성 할 수 있다.

(G)첨가제

본 발명의 착색감광성수지조성물은 (G)첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 그 예로는 충전제, 상기 (B)바인더 수지를 제외한 다른 중합체, 계면활성제, 밀착성 증진제, 항산화제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 유기산, 유기 아미노 화합물, 및 경화제 등을 들 수 있다.

상기 충전제의 구체적인 예는 유리, 실리카, 알루미나 등이 예시된다.

상기 다른 중합체의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.

상기 계면활성제의 예로는 폴리에스테르계 중합체 분산제, 아크릴계 중합체 분산제, 폴리우레탄계 중합체 분산제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용한다. 상기 계면활성제는 착색제 1중량부를 기준으로 0.01중량부 이상으로 포함되고, 바람직하게는 0.05중량부 이상으로 포함된다.

상기 밀착성 증진제의 예로는 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-머캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

상기 항산화제의 예로는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸페놀 등을 들 수 있다.

상기 자외선 흡수제의 예로는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 응집 방지제의 예로는 나트륨 폴리아크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 유기산의 예로는 지방족 모노카르복실산, 예컨대 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 피발산, 카프론산, 디에틸아세트산, 에난트산(enanthic acid), 카프릴산 등; 지방족 디카르복실산, 예컨대 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산(azelaic acid), 세바크산, 브라실산, 메틸말론산, 에틸말론산, 디메틸말론산, 메틸숙신산, 테트라메틸숙신산, 시클로헥산디카르복실산, 이타콘산, 시트라콘산, 말레산, 푸말산, 메자콘산 등; 지방족 트리카르복실산, 예컨대 트리카르복실산, 아코니트산, 캄포론산 등; 방향족 모노카르복실산, 예컨대 벤조산, 톨루산, 쿠멘산, 헤멜리트산, 메시틸렌산 등; 방향족 디카르복실산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등; 방향족 폴리카르복실산, 예컨대 트리멜리트산, 트리메스산, 멜로판산, 피로멜리트산 등; 그리고 다른 산을 들 수 있다.

상기 유기 아미노 화합물의 예로는 모노(시클로)알킬아민, 예컨대 n-프로필아민, i-프로필아민, n-부틸아민, i-부틸아민, s-부틸아민, t-부틸 아민, n-펜틸아민, n-헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, n-노닐아민, n-데실아민, n-운데실아민, n-도데실아민, 시클로헥실아민, 2-메틸시클로헥실아민, 3-메틸시클로헥실아민, 4-메틸시클로헥실아민 등; 디(시클로)알킬아민, 예컨대 메틸에틸아민, 디에틸아민, 메틸 n-프로필아민, 에틸 n-프로필아민, 디 n-프로필아민, 디 i-프로필아민, 디 n-부틸아민, 디 i-부틸아민, 디 s-부틸아민, 디 t-부틸아민, 디 n-펜틸아민, 디 n-헥실아민, 메틸시클로헥실아민, 에틸시클로헥실아민, 디시클로헥실아민 등; 트리(시클로)알킬아민, 예컨대 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 트리에틸아민, 디메틸 n-프로필아민, 디에틸 n-프로필아민, 메틸 디 n-프로필아민, 에틸 디 n-프로필아민, 트리 n-프로필아민, 트리 i-프로필아민, 트리 n-부틸아민, 트리 i-부틸아민, 트리 s-부틸아민, 트리 t-부틸아민, 트리 n-펜틸아민, 트리 n-헥실아민, 디메틸시클로헥실아민, 디에틸시클로헥실아민, 메틸디시클로헥실아민, 에틸디시클로헥실아민, 트리시클로헥실아민 등; 모노(시클로)알칸올아민, 예컨대 2-아미노에탄올, 3-아미노-1-프로판올, 1-아미노-2-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 5-아미노-1-펜탄올, 6-아미노-1-헥산올, 4-아미노-1-시클로헥산올 등; 디(시클로)알칸올아민, 예컨대 디에탄올아민, 디 n-프로판올아민, 디 i-프로판올아민, 디 n-부탄올아민, 디 i-부탄올아민, 디 n-펜탄올아민, 디 n-헥산올아민, 디(4-시클로헥산올)아민 등; 트리(시클로)알칸올아민, 예컨대 트리에탄올아민, 트리 n-프로판올아민, 트리 i-프로판올아민, 트리 n-부탄올아민, 트리 i-부탄올아민, 트리 n-펜탄올아민, 트리 n-헥산올아민, 트리(4-시클로헥산올)아민 등; 아미노(시클로)알칸디올, 예컨대 3-아미노-1,2-프로판디올, 2-아미노-1,3-프로판디올, 4-아미노-1,2-부탄디올, 4-아미노-1,3-부탄디올, 4-아미노-1,2-시클로헥산디올, 4-아미노-1,3-시클로헥산디올, 3-디메틸아미노-1,2-프로판디올, 3-디에틸아미노-1,2-프로판디올, 2-디메틸아미노-1,3-프로판디올, 2-디에틸아미노-1,3-프로판디올 등; 아미노기 함유 시클로알칸메탄올, 예컨대 1-아미노시클로펜탄온메탄올, 4-아미노시클로펜탄온메탄올, 1-아미노시클로헥산온메탄올, 4-아미노시클로헥산온메탄올, 4-디메틸아미노시클로펜탄메탄올, 4-디에틸아미노시클로펜탄메탄올, 4-디메틸아미노시클로헥산메탄올, 4-디에틸아미노시클로헥산메탄올 등; 아미노카르복실산, 예컨대 β-알라닌, 2-아미노부티르산, 3-아미노부티르산, 4-아미노부티르산, 2-아미노이소부티르산, 3-아미노이소부티르산, 2-아미노발레르산, 5-아미노발레르산, 6-아미노카프론산, 1-아미노시클로프로판카르복실산, 1-아미노시클로헥산카르복실산, 4-아미노시클로헥산카르복실산 등; 방향족 아민, 예컨대 아닐린, o-메틸아닐린, m-메틸아닐린, p-메틸아닐린, p-에틸아닐린, p-n-프로필아닐린, p-i-프로필아닐린, p-n-부틸아닐린, p-t-부틸아닐린, 1-나프틸아민, 2-나프틸아민, N,N-디메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린, p-메틸-N,N-디메틸아닐린 등; 아미노벤질 알콜, 예컨대 o-아미노벤질 알콜, m-아미노벤질 알콜, p-아미노벤질 알콜, p-디메틸아미노벤질 알콜, p-디에틸아미노벤질 알콜 등; 아미노페놀, 예컨대 o-아미노페놀, m-아미노페놀, p-아미노페놀, p-디메틸아미노페놀, p-디에틸아미노페놀 등; 아미노벤조산, 예컨대 m-아미노벤조산, p-아미노벤조산, p-디메틸아미노벤조산, p-디에틸아미노벤조산 등; 그리고 다른 산을 들 수 있다.

상기 경화제는 패턴형성을 위한 공정에 있어서 현상 후 후굽기처리에 의해 바인더 수지와의 가교결합으로 인해 착색패턴을 경화시켜 그것의 기계적 강도를 향상시키는데 사용된다. 상기 경화제는 포스트베이킹에 의해 바인더 수지 내의 카르복실기와 반응하여 바인더 수지를 가교 결합시킬 수 있는 화합물이고, 그의 예로는 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물을 들 수 있다.

상기 에폭시 화합물의 예로는 에폭시 수지인 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 베스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노볼락계 에폭시 수지, 다른 방향족계 예폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 복소환족계 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 에폭시화 오일 등을 들 수 있다. 또한, 상기 에폭시 수지의 브롬화 유도체; 에폭시 수지 및 이것의 브롬화 유도체를 제외한 다른 지방족계, 지환족계 또는 방향족계 에폭시 화합물; 부타디엔의 (공)중합체의 에폭시화 물질, 이소프렌의 (공)중합체의 에폭시화 물질, 글리시딜 (메타)아크릴레이트의 (공)중합체, 트리글리시딜 이소시아누레이트 등을 들 수 있다.

상기 옥세탄 화합물의 예로는 카르보네이트 비스옥세탄, 크실렌 비스옥세탄, 아디페이트 비스옥세탄, 테레프탈레이트 비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산 비스옥세탄 등을 들 수 있다.

본 발명의 착색감광성수지조성물은 에폭시 화합물 내의 에폭시기 및 옥세탄 화합물 내의 옥세탄 골격의 개환 중합을 일으킬 수 있는 화합물을 경화제와 함게 함유할 수 있다. 이러한 화합물로서는, 예를 들면 다가 카르복실산, 다가 카르복실산 무수물, 산 발생제 등을 들 수 있다.

상기 다가 카르복실산의 예로는 방향족계 다가 카르복실산인 프탈산, 3,4-디메틸프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 피로멜리트산, 트리메틸리트산, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 등을 들 수 있다. 상기 지방족계 다가 카르복실산인 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 말레산, 푸말산, 이타콘산 등; 지환족계 다가 카르복실산, 예컨대 헥사히드로프탈산, 3,4-디메틸테트라히드로프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 헥사히드로테레프탈산, 1,2,4-시클로펜탄트리카르복실산, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산, 시클로펜탄테트라카르복실산, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복실산 등을 들 수 있고, 다른 산을 들 수 있다.

상기 다가 카르복실산 무수물의 예로는 방향족계 다가 카르복실산 무수물인 프탈산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물 등; 지방족계 다가 카르복실산 무수물, 예컨대 이타콘산 무수물, 숙신산 무수물, 시트라콘산 무수물, 도데세닐숙신산 무수물, 트리카르발릴산 무수물, 말레산 무수물, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있고, 지환족계 다가 카르복실산 무수물인 헥사히드로프탈산 무수물, 3,4-디메틸테트라히드로프탈산 무수물, 1,2,4-시클로펜탄트리카르복실산 무수물, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산 무수물, 시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,4,5-시클로헥산 테트라카르복실산 이무수물, 힘산 무수물(hymic anhydride), 나드산 무수물 등; 에스테르기 함유 카르복실산 무수물, 예컨대 에틸렌 글리콜 비스트리멜리트산, 글리세린 트리스트리멜리트산 무수물 등을 들 수 있고, 다른 산을 들 수 있다.

상기 에폭시 수지 경화제로서 상업적으로 이용 가능한 것들을 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 에폭시 수지 경화제는, 예를 들면 '아데카 경화제 EH-700(Adeka Hardener EH-700)'(상품명, 아사히 덴카 고교 가부시키가이샤 제품), '라카시드(Rickacid) HH'(상품명, 뉴 저팬 케미칼 컴파니 리미티드 제품), 'MH-700'(상품명, 뉴 저팬 케미칼 리미티드 제품) 등을 들 수 있다.

상기 경화제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

상기 성분들을 혼합 및 분산법은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 정도의 것으로 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로 각 성분을 용매에 분산시킬 때 사용하는 분산기로는 특별한 제한은 없고 니더(kneader), 롤밀(roll mill), 아트라이터(attritor), 수퍼밀(super mill), 디졸버(dissolver), 호모믹서(homogenizer), 샌드밀(sand mill)등과 같은 공지의 분산기를 사용할 수 있다.

본 발명의 착색감광성수지조성물은 (F)화학식 1로 표시되는 화합물인 다산소함유화합물, 특히 크라운 에테르를 포함함으로써 안료의 분산성이 뛰어나지므로 고농도의 착색제를 함유하고도 착색패턴의 형성시 비노광부에서의 현상 잔사의 발생이 억제된다. 본 발명의 착색감광성수지조성물은 착색패턴의 형성시 고감도로 우수한 현상성을 나타내며, 우수접착력, 고감도화를 가지고, 초미세화된 착색패턴을 얻을 수 있다.

이 때문에 상기 착색감광성수지조성물을 기판 상에 도포하고, 노광, 경화해서 얻어진 착색패턴은 균일하고, 패턴 형성성이 양호하므로, 초미세화된 착색패턴을 갖는 컬러필터의 화소를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 착색감광성수지조성물을 이용함으로써 초미세화된 착색패턴을 형성할 때 표면불량이 발생하지 않는 고품질의 컬러필터를 제공할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터는 고체촬상소자를 포함한 각종 표시장치에 유용하게 적용될 수 있다.

Ⅱ. 착색감광성수지조성물을 이용한 착색패턴 형성방법

도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 착색감광성수지조성물을 이용하여 착색패턴 형성방법의 일례를 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 유리 또는 실리콘 웨이퍼로 이루어진 기판(2)을 제공하고, 상기 기판(2) 상에 본 발명의 착색감광성수지조성물을 이용하여 제 1 착색감광성수지층(1)을 형성한다. 상기 기판(2)이 실리콘 웨이퍼인 경우, 전하결합소자(CCD) 및 상보성 금속 산화막 반도체 이미지 센서(CIS) 등을 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 상에 형성할 수 있다. 상기 제 1 착색감광성수지층(1)은 예를 들면 용매(E)에 의해 희석된 착색감광성수지조성물을 스핀, 슬릿후 스핀, 슬릿, 잉크젯 방식 등의 코팅법에 의해 기판 상에 도포하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 용매(E) 등과 같은 휘발성 성분들을 휘발시키기 위하여 소프트 베이크(soft-bake)를 수행할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 제 1 착색감광성수지층(1)을 포토마스크(3)를 이용하여 자외선, 예컨대 i라인(파장: 436 nm), KrF-Eximer(파장: 248 nm) 등의 광선(4)에 선택적으로 노출시킨다.

여기서, 상기 포토마스크(3)는 광선(4)을 차폐하는 차광층(32)과 광선(4)을 투과하는 투광부(33)를 포함하는 유리판(31)을 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 투광부(33)의 패턴에 따라, 상기 착색감광성수지층(1)을 노광할 수 있다. 상기 광의 조사량은 사용된 (B)바인더 수지의 유형 및 함유량, (A)착색제의 컬러 및 함유량, (C)광중합성 화합물의 유형 및 함유량, (D)광중합 개시제의 유형 및 함유량 등에 따라 적절히 선택한다. 상기 착색감광성수지층을 노광한 후, 노광 후 베이크(post exposure bake: PEB)를 수행할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 노광된 제 1 착색감광성수지층(1)을 현상하여 제 1 착색패턴(5)을 형성한다. 상기 현상은 침지법으로 수행될 수 있으며, 상기 침지법에 사용되는 현상제로서는 예를 들면 알칼리 화합물, 예컨대 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 수산화테트라메틸암모늄 등의 수용액을 들 수 있다. 이때, 상기 현상에 의해 형성된 제 1 착색패턴(5)은 상기 제 1 착색감광성수지층(1)의 노광 영역(12)이다. 또한, 현상 후에는 기판을 세정하고, 건조시킬 수 있다. 이어서, 건조 후에는 하드 베이크(hard bake)를 실시할 수도 있다. 상기 하드 베이크에 의해, 상기 제 1 착색패턴(5)이 경화되고, 기계적 강도가 향상된다. 상기 하드 베이크를 수행할 때의 온도는 보통 180℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 내지 250℃이다.

도 4를 참조하면, 상기 제 1 착색패턴(5)이 형성된 기판(2) 상에 본 발명의 착색감광성수지조성물을 이용한 제 2 착색감광성수지층(1')을 형성한다.

도 5를 참조하면, 도 2의 설명과 동일하게 상기 제 2 착색감광성수지층(1')을 선택적으로 노광한다.

도 6을 참조하면, 상기 선택적으로 노광된 제 2 착색감광성수지층(1')을 현상하여, 제 2 착색패턴(5')를 형성한다. 현상공정에서 사용되는 현상제는 도 1c에 대한 설명에서 상술하였으므로 생략한다. 여기서, 상기 제 2 착색패턴(5')는 상기 제 1 착색패턴(5)과 서로 다른 색을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 착색패턴(5, 5')이 형성된 기판 상에 제 3 착색감광성수지층(1")을 형성한다. 상기 제 3 착색감광성수지층(1")의 형성방법은 상기 제 1 및 제 2 착색감광성수지층(1, 1')의 형성방법과 동일하다.

도 8을 참조하면, 상기 제 3 착색감광성수지층(1")를 선택적으로 노광한다. 상기 노광방법은 상술하였으므로 생략한다.

도 9를 참조하면, 상기 노광된 제 3 착색감광성수지층(1")을 현상하여 제 3 착색패턴(5")을 형성한다. 이 때, 상기 제 3 착색패턴(5")는 상기 제 1 및 제 2 착색패턴(5, 5')와 서로 상이한 색을 나타낸다.

도 10 및 도 11은 도 1 내지 도 9에서 도시된 방법으로 제조된 색화소를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 모자이크형 컬러필터를 포함하는 색화소를 나타내고, 도 11을 참조하면, 스트라이프 매트릭스형 컬러필터를 포함하는 색화소를 나타낸다.

Ⅲ. 컬러필터

본 발명에 따른 컬러필터는 본 발명의 착색감광성수지조성물을 소정의 패턴으로 형성 후 노광, 현상하여 형성되는 착색패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

착색감광성수지조성물의 착색패턴 형성방법은 전술한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다. 전술한 바와 같이 착색감광성수지조성물 용액을 도포하고, 프리베이킹하여 얻어지는 건조 도막에의 패턴화 노광을 실시한 후 현상하는 것을 포함하는 공정을 거쳐 착색감광성수지조성물의 구성성분인 착색제의 색에 상당하는 화소 또는 블랙 매트릭스가 얻어진다. 또한 이러한 공정을 컬러필터에 필요로 하는 색의 수만큼 반복함으로써 컬러필터를 얻을 수 있다. 컬러필터의 구성 및 제조방법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 물론 아니다.

실시예 1 내지 실시예 9 및 비교예 1: 착색감광성수지조성물의 제조

<실시예 1>

감광성수지 조성물은 용매를 제외한 성분의 전체 고형분 함량 100중량%를 기준으로, 하기 표 1에 기재된 성분인, 착색제 35.0중량%와 폴리에스테르 분산제 12.59중량%로 구성된 밀베이스를 수득한 후, 23℃에서 교반하면서 상기 밀베이스에 바인더 수지 19.55중량%, 광중합성 화합물 29.33중량%, 광중합 개시제 3.40중량%, 밀착성 증진제 0.03중량% 및 18-크라운-6-에테르 0.1중량%를 첨가하여 고형분을 제조하였다. 이후, 감광성수지 조성물 총 중량에 대하여 상기 제조한 고형분 34 중량%에 용매 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 66중량%를 첨가/혼합하여 본 발명의 착색감광성수지조성물(실시예 1)을 제조하였다 (여기서, 용매를 제외한 모든 구성요소는 고형분이다).

구성성분	성분명	함량 (중량%)
(A)착색제	C.I.피그먼트 그린 7 / C.I.피그먼트 그린 58 /C.I.피그먼트 옐로 139 /C.I.피그먼트 옐로 150 = 50/23/24/3(혼합비)	35중량%
(B)바인더 수지	메타크릴산/벤질메타크릴레이트 코폴리머 (중량평균분자량 22,000, 산가 80mgKOH/g)	19.55중량%
(C)광중합성 화합물	디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (니폰 가야쿠사제, "KAYARAD DPHA")	29.33중량%
(D)광중합 개시제	Irgacure 184(CIBA-Specialty Chemicals사 제품)	3.4중량%
(F)화합물	18-crown-6-ether(Aldrich사 제품)	0.1중량%
(G)첨가제	폴리에스테르계 분산제 2-(3,4에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란	12.59중량% 0.03중량%
(A)+(B)+(C)+(D)+(F)+(G) 성분의 고형분 총중량		총 100중량%

<실시예 2>

바인더 수지를 19.37중량% 사용하고, 광중합성 화합물을 29.11중량%, 및 18-크라운-6-에테르를 0.5중량% 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 착색감광성수지조성물(실시예 2)을 제조하였다.

<실시예 3>

바인더 수지를 19.21중량% 사용하고, 광중합성 화합물을 28.77중량%, 및 18-크라운-6-에테르를 1중량% 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 착색감광성수지조성물(실시예 3)을 제조하였다.

<실시예 4 내지 6>

첨가제인 크라운 에테르로서 15-크라운-5-에테르를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 내지 3과 각각 동일하게 하여 착색감광성수지조성물(실시예 4 내지 6)을 제조하였다.

<실시예 7 내지 9>

첨가제인 크라운 에테르로서 12-크라운-4-에테르를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 내지 3과 각각 동일하게 하여 착색감광성수지조성물(실시예 7 내지 9)을 제조하였다.

<비교예 1>

바인더 수지를 19.6중량%로, 광중합성 화합물을 29.38중량%로 사용하였으며, 첨가제로서 크라운에테르를 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 착색감광성수지조성물(비교예 1)을 제조하였다.

시험예: 착색감광성수지조성물의 성능 평가

23℃의 청정실에서 6인치 크기의 Si-웨이퍼 표면 상에, 실시예 1 내지 실시예 9 및 비교예 1의 착색감광성수지조성물을 스핀 코팅법에 의해서 도포하였다. 그 후, 90℃에서 90초간 건조시켜 휘발 성분을 휘발시켜서 착색감광성수지조성물 층을 형성하였다. 상기 착색감광성수지조성물 층을 23℃로 냉각시킨 후, KrF 스캐너 노광기(파장: 248nm)를 이용하여 노광하였다. 포토마스크로는, 도트(dot)의 형태로 색화소를 형성하기 위한 포토마스크(마스크사이즈: 1.5㎛)를 사용하였다. 이어서, 상기 선택적으로 노광된 착색감광성수지조성물 층을 현상액(수산화테트라메틸암모늄 0.2중량부를 포함하는 수용액)에 침지하고 23℃에서 60초간 퍼들 현상(puddle developing)하였다. 그 후 순수(純水)로 세정한 후, 220℃에서 180초간 포스트베이킹(post-baking)하여 착색패턴을 형성하였다. 이렇게 얻어진 착색 패턴을 SEM(Scanning Electron Microscopy)를 통해 1.5㎛ 사이즈의 도트 패턴 모양과 잔사발생여부를 하기의 기준에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[기판상 현상잔사 평가 기준]

5 : 도트패턴 모양 양호/잔사 발생 없이 매우 우수함.

4 : 도트패턴 모양 양호/잔사 소수 발생하나 대체적으로 양호함.

3 : 도트패턴 모양 일부 불량/일부 잔사 존재

2 : 도트패턴 모양 일부 불량/다수의 잔사 존재

1 : 도트패턴 모양 다수 불량/다수의 잔사 존재

	도트패턴 모양 및 기판상 현상잔사 평가
실시예 1	4
실시예 2	5
실시예 3	5
실시예 4	4
실시예 5	5
실시예 6	5
실시예 7	4
실시예 8	5
실시예 9	5
비교예 1	3

1: 제 1 착색감광성수지층 1': 제 2 착색감광성수지층
1": 제 3 착색감광성수지층 2: 기판
3: 포토마스크 31: 유리판
32: 차광층 33: 투광부
4: 광선 5: 제 1 착색패턴
5': 제 2 착색패턴 5": 제 3 착색패턴
5R: 적색 화소 5G: 녹색 화소
5B: 청색 화소 6: 컬러필터

Claims

(A)착색제;
(B)바인더 수지;
(C)광중합성 화합물;
(D)광중합 개시제;
(E)용매; 및
(F)하기 화학식 1로 표시되는 화합물
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, n은 1 내지 5 중에서 선택되는 정수이다.
청구항 1에 있어서,
상기 착색감광성수지조성물 내에서 용매를 제외한 나머지 성분의 고형분 총중량에 있어서,
(A)착색제 5 내지 80중량%;
(B)바인더 수지 5 내지 85중량%;
(C)광중합성 화합물 0.1 내지 70중량%;
(D)광중합 개시제 0.01 내지 50중량%; 및
(F)상기 화학식 1로 표시되는 화합물 0.1 내지 10중량%
로 포함되는 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물:
청구항 1에 있어서,
상기 착색감광성수지조성물의 총중량을 기준으로,
상기 용매가 50 내지 90중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]
청구항 1에 있어서,
상기 (A)착색제는 무기안료 및 유기안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 (B)바인더 수지는 카르복실기를 갖는 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 (D)광중합 개시제가 아세토페논계 광중합 개시제, 벤조인계 광중합 개시제, 벤조페논계 광중합 개시제, 티오크산톤계 광중합 개시제 및 트리아진계 광중합 개시제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 (E)용매가 에틸렌글리콜모노알킬에테르 화합물, 디에틸렌글리콜디알킬에테르 화합물, 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트 화합물, 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트 화합물, 방향족 탄화수소 화합물, 케톤 화합물, 알코올 화합물, 에스테르 화합물 및 고리형 에스테르 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 착색감광성수지조성물이 (G)첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
청구항 9에 있어서,
상기 (G)첨가제가 충전제, 상기 (B)바인더 수지를 제외한 다른 중합체, 계면활성제, 밀착성 증진제, 항산화제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 유기산, 유기 아미노 화합물 및 경화제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 착색감광성수지조성물.
기판 상에 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항 기재의 착색감광성수지조성물을 이용하여 착색감광성수지층을 형성하고,
상기 착색감광성수지층을 선택적으로 노광하고,
상기 선택적으로 노광된 착색감광성수지층을 현상하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 착색패턴.
기판 상에 청구항 11에 기재된 착색패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
청구항 12에 기재된 컬러필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.