KR20150055417A - 착색 감광성 수지 조성물 - Google Patents

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KR20150055417A
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유정호
김형주
최한영
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 화학식의 반복 단위를 갖는 카도계 바인더 수지(A)를 포함함으로써, 기판에 대한 접착력 및 경화 후 내구성이 우수하며, 현상성이 우수하고, 고해상도 구현을 위한 미세 패턴 형성이 가능한, 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물{Colored Photosensitive Resin Composition}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
디스플레이의 화질은 컬러 필터에 의해 좌우된다. 컬러 필터의 컬러 픽셀 사이에는 블랙매트릭스라고 불리는 격자 상의 흑색패턴이 배치되는 되며, 넓은 스크린 면적과 높은 콘트라스트를 실현하기 위하여, 컬러 필터의 블랙매트릭스는 충분한 광차광성을 가지고 고해상도로 패터닝 될 것이 요구된다.
종래의 블랙매트릭스는 크롬을 사용하였는데, 이 공정은 크롬을 유리기판 전체에 증착시키고 에칭 처리에 의해 패턴을 형성하는 방식으로 공정상 고비용이 요구되고, 크롬의 고반사율, 크롬 폐액에 의한 환경오염 등의 문제점이 있었다. 이와 같은 이유로 미세가공이 가능한 안료 분산법에 의한 레진 블랙매트릭스의 연구가 활발히 이루어지고 있다.
또한, 카본 블랙 이외의 착색 안료로 흑색 조성물을 제조하는 연구도 진행되고 있으나, 카본 블랙 이외의 착색 안료는 차광성이 약하기 때문에 그 배합량을 극히 많이 해야 하고, 그 결과 조성물의 점도가 증가하여 취급이 곤란해지거나 형성된 피막의 강도 또는 기판에 대한 밀착성이 현저히 저하된다는 문제점이 있다. 현재, 업계의 지속적인 성능 향상에 대한 요청에 따라 다양한 연구들이 진행되고 있다.
또한, 디스플레이의 슬림화와 보다 넓은 화면의 요구에 따라, 모듈의 상, 하판 합착 부분에 있어서도 최소한의 면적을 사용함으로써 1인치라도 화면을 크게 가져가기 위한 기술이 적용되고 있다. 특히 모바일 시장이 점차적으로 커지고 모바일의 특성을 극대화하기 위해 모듈 자체의 슬림화 외에도 장비는 소량화하면서 디스플레이는 최대한으로 가져가기 위한 방안들이 강구되고 있다.
그 방안 중의 하나로, 기존의 합착 방법이 아닌 새로운 형태의 합착 방법을 사용하게 되었다. 기존의 합착 방법에 있어서는 글래스와 블랙매트릭스의 테두리를 동시에 이용하여 합착하는 방법을 진행하였으나, 실제 보여지는 영역보다 더 큰 글래스를 이용하여 합착함으로써 판넬에서의 디스플레이 효율성이 떨어졌다. 반면 새로운 합착 방법에서는 디스플레이의 효율성을 높이기 위해 합착시 글래스를 이용하지 않고 블랙매트릭스 부분에서만 합착을 진행함으로써 판넬에서 디스플레이의 효율성을 극대화할 수 있게 되었으며, 이 방법에서는 카도계 바인더를 필수적으로 사용하여 공정특성을 확보할 수 있었다.
그러나, 기존 방법에서는 글래스와 블랙매트릭스를 동시에 이용하여 합착을 진행했기 때문에 합착시 가해지는 압력 및 신뢰성 공정 중 실란트의 접착력에 큰 문제가 없었으나, 카도계 바인더를 사용하여 블랙매트릭스 부분에서만 합착을 진행한 경우에는 합착시 가해지는 압력과 신뢰성 공정 중 블랙매트릭스의 기판 접착력이 문제가 되어 실터짐 및 도막 파괴 등이 발생하였으며, 고OD(Optical Density, 광학밀도) 특성과 기판 접착력의 두 조건을 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제1068622 호에는 기판접착력이 향상된 고차광성 블랙매트릭스 조성물이 개시되어 있어 고OD(Optical Density, 광학밀도) 특성과 기판 접착력의 문제는 해결하였으나, 상기 조성물로는 고해상도를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
한국등록특허 제 1068622 호
본 발명은 고해상도의 패턴 형성이 가능하고, 기판에 대한 접착성이 우수하고 경화 후 내구성이 뛰어난 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 광경화 패턴을 구비한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 하기 화학식 1 및 화학식 2 중 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 카도계 바인더 수지(A)를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
(식 중에서, X 및 X'은 각각 독립적으로 단일 결합, -CO-, -SO2-, -C(CF3)2-, -Si(CH3)2-, -CH2-, -C(CH3)2-, -O-,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
이고,
Y는 산무수물잔기이고, Z는 산2무수물잔기이고,
R'은 수소 원자, 에틸기, 페닐기, -C2H4Cl, -C2H4OH, -CH2CH=CH2이고,
R1, R1' , R2, R2' , R3, R3' , R4, R4' , R5, R5' , R6 및 R6' 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고,
R7, R7' , R8 및 R8' 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이며, 상기 알킬렌기는 에스테르 결합, 탄소수 6 내지 14의 싸이클로알킬렌기 및 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기 중 적어도 하나로 중단될 수 있고,
R9, R9' , R10, R10' , R11, R11' , R12, R12'은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,
m 및 n 은 각각 0 ≤ m ≤ 30, 0 ≤ n ≤ 30을 만족하는 정수임).
2. 위 1에 있어서, 광중합성 화합물(B), 광중합 개시제(C), 착색제(D) 및 용매(E)를 더 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
3. 위 2에 있어서, 상기 광중합 개시제(B)는 옥심에스테르계 화합물을 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
4. 위 2에 있어서, 카도계 바인더 수지(A) 1 내지 40중량%, 광중합성 화합물(B) 1 내지 20중량%, 광중합 개시제(C) 0.1 내지 10중량%, 착색제(D) 5 내지 20중량% 및 용매(E) 20 내지 85중량%로 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
5. 비스페놀 에폭시 화합물을 아크릴레이트 화합물과 반응시켜 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 합성하는 단계; 및 상기 합성된 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 산무수물, 산2무수물 또는 이들의 혼합물과 반응시키는 단계;를 포함하여 제조되는 바인더 수지를 함유하고, 상기 아크릴레이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는, 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법:
[화학식 3]
Figure pat00015
(식 중에서, R13, R14 및 R15는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기이고,
R16은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이며, 상기 알킬렌기는 에스테르 결합, 탄소수 6 내지 14의 싸이클로알킬렌기 및 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기 중 적어도 하나로 중단될 수 있음).
6. 위 5에 있어서, 상기 비스페놀 에폭시 화합물은 비스페놀 화합물을 에폭시 화합물과 반응시켜 합성되는, 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법.
7. 위 6에 있어서, 상기 비스페놀 화합물은 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)케톤, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)설폰, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)설폰, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)설폰, 비스(4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시페닐)디메틸실란, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐) 디메틸실란, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)디메틸실란, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)메탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-클로로페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)에테르, 비스(4-히드록시-3,5-디클로페닐)에테르, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-브로모페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-플루오로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메톡시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)플루오렌, 4,4'-비페놀 및 3,3'-비페놀로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법.
8. 위 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 광경화 패턴.
9. 위 8에 있어서, 컬러필터, 블랙 매트릭스 및 컬럼 스페이서로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 광경화 패턴.
10. 위 8의 광경화 패턴을 포함하는 화상 표시 장치.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 기판에 대한 접착력이 우수하고, 경화 후 내구성이 뛰어나다.
또한, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 현상성이 우수하며, 고해상도 구현을 위한 미세 패턴 형성이 가능하다.
본 발명은 특정 반복 단위를 갖는 카도계 바인더 수지(a1)를 포함함으로써, 현상성이 우수하며 고해상도를 위한 미세 패턴이 가능하고, 기판에 대한 접착성 및 경화 후 내구성이 뛰어난 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<카도계 바인더 수지(A)>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 특정 화학식의 반복 단위를 갖는 카도계 바인더 수지(A)를 포함한다.
본 발명에 따른 카도계 바인더 수지(A)는 하기 화학식 1 및 화학식 2 중 적어도 하나의 반복 단위를 포함함으로써, 기판과의 접착력을 향상시키고, 현상 밀착력이 우수하여 고해상도를 위한 미세 패턴을 구현할 수 있게 한다.
[화학식 1]
Figure pat00016
[화학식 2]
Figure pat00017
식 중에서, X 및 X'은 각각 독립적으로 단일 결합, -CO-, -SO2-, -C(CF3)2-, -Si(CH3)2-, -CH2-, -C(CH3)2-, -O-,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
이고,
Y는 산무수물잔기이고,
Z는 산2무수물잔기이고,
R'은 수소 원자, 에틸기, 페닐기, -C2H4Cl, -C2H4OH, -CH2CH=CH2이고,
R1, R1' , R2, R2' , R3, R3' , R4, R4' , R5, R5' , R6 및 R6' 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고,
R7, R7' , R8 및 R8' 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이며, 상기 알킬렌기는 에스테르 결합, 탄소수 6 내지 14의 싸이클로알킬렌기 및 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기 중 적어도 하나로 중단될 수 있고, 바람직하게는, 에틸렌기,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
인 것이 좋다.
R9, R9', R10, R10', R11, R11', R12, R12'은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,
m 및 n 은 각각 0 ≤ m ≤ 30, 0 ≤ n ≤ 30을 만족하는 정수이다.
본 발명의 카도계 바인더 수지(A)가 상기 화학식 1 및 화학식 2의 반복 단위를 모두 포함하는 경우 몰비는 특별히 한정되지 않으나, m/n은 예를 들면, 1/99 내지 90/10일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5/95 내지 80/20인 것이 좋다.
m/n이 상기 범위를 만족하는 경우, 바인더 수지의 카르복시기 함량이 적절하게 유지되어 내알칼리성이 우수하게 유지될 수 있으며, 노광부에 현상용액이 용출되지 않고, 우수한 알칼리 현상성을 나타내어 미세패턴을 형성할 수 있게 한다.
상기 화학식 1의 Y는 산무수물의 잔기로서, 본 발명의 카도계 바인더 수지(A)의 합성 중간체인 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 산무수물 화합물과 반응시켜 얻어질 수 있다. 잔기 Y를 도입할 수 있는 산무수물 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 무수말레인산, 무수숙신산, 무수이타콘산, 무수프탈산, 무수테트라히드로프탈산, 무수헥사히드로프탈산, 무수메틸렌도 메틸렌테트라히드로프탈산, 무수클로로렌드산, 무수메틸테트라히드로프탈산 등을 들 수 있다.
상기 화학식 2의 Z는 산2무수물의 잔기로서, 본 발명의 카도계 바인더 수지(A)의 합성 중간체인 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 산2무수물 화합물과 반응시켜 얻어질 수 있다. 잔기 Z를 도입할 수 있는 산2무수물 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 무수피로멜리트산, 벤조페논테트라카르복시산2무수물, 바이페닐테트라카르복시산2무수물, 바이테닐에테르테트라카르복시산2무수물 등의 방향족다가카르복시시산무수물을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, '단일 결합'은 다른 작용기 없이 직접 연결된 구조를 의미하며, 예를 들면 상기 화학식 1에 있어서, X 및 X'없이, 옥시페닐기가 직접 연결된 것을 의미한다.
또한, 본 발명에 있어서, '산2무수물'은 분자 내에 산무수물기를 2개 포함하는 화합물을 의미한다.
본 발명의 카도계 바인더 수지(A)는 하기와 같은 방법을 통해 제조될 수 있다.
먼저, 비스페놀 화합물과 에폭시 화합물을 반응시켜 비스페놀 에폭시 화합물을 합성한 후, 합성된 비스페놀 에폭시 화합물을 아크릴레이트 화합물과 반응시켜 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 합성하는 단계로 수행될 수 있다.
이후, 상기의 단계를 거쳐 합성된 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 산무수물, 산2무수물 또는 이들의 혼합물과 반응시켜 본 발명의 카도계 바인더 수지(A)를 합성할 수 있다.
상기 비스페놀 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)케톤, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)설폰, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)설폰, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)설폰, 비스(4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시페닐)디메틸실란, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐) 디메틸실란, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)디메틸실란, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)메탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-클로로페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)에테르, 비스(4-히드록시-3,5-디클로페닐)에테르, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-브로모페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-플루오로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메톡시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)플루오렌, 4,4'-비페놀, 3,3'-비페놀을 등을 들 수 있다.
상기 아크릴레이트 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00034
식 중에서, R13, R14, R15는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기이고,
R16은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이며, 상기 알킬렌기는 에스테르 결합, 탄소수 6 내지 14의 싸이클로알킬렌기 및 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기 중 적어도 하나로 중단될 수 있다.
상기 산무수물 및 산2무수물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 전술한 Y 및 Z를 도입하기 위해 사용한 화합물과 동일한 화합물을 사용할 수 있다.
상기 카도계 바인더 수지(A)의 산가는 20 내지 200mgKOH/g일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 150mgKOH/g인 것이 좋다. 20 내지 200mgKOH/g의 산가를 가지는 경우, 충분한 현상 속도를 확보할 수 있어, 고해상도의 블랙매트릭스를 구현할 수 있게 한다.
상기 카도계 바인더 수지(A)의 중량평균 분자량은 2,000 내지 100,000일 수 있으며, 바람직하게는 3,000 내지 40,000인 것이 좋다. 2,000 내지 100,000 중량평균 분자량을 가지는 경우, 밀착성 및 현상성이 향상될 수 있다.
상기 카도계 바인더 수지(A)의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 착색 감광성 수지 조성물 100중량부에 대하여 1 내지 40중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 20중량부인 것이 좋다. 바인더 수지의 함량이 상기 범위내인 경우 현상액에서의 용해성이 충분하여 패턴 형성이 용이하다.
<광중합성 화합물(B)>
본 발명에 따른 광중합성 화합물(B)은 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 단량체를 사용하는 것이 좋다.
상기 단관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 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 다관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 광중합성 화합물(B)은 전술한 아크릴레이트 화합물 외에도, 에폭시 화합물을 더 포함할 수 있으며, 상기 에폭시 화합물은 분자내에 에폭시기를 갖는 화합물이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 비스페놀A형 에폭시수지, 비스페놀F형 에폭시수지, 비스페놀S형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 비스페놀 플루오렌형 에폭시수지 및 지방족 고리 에폭시수지와 같은 에폭시수지; 또는 페닐글리시딜에테르, p-부틸페놀글리시딜에테르, 트리글리시딜이소시아누레이트, 디글리시딜이소시아누레이트, 아릴글리시딜에테르 및 글리시딜메타크릴레이트와 같은 에폭시기를 적어도 하나 갖고 있는 화합물을 들 수 있다.
상기 광중합성 화합물(B)의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 착색 감광성 수지 조성물 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15중량부인 것이 좋다. 상기 광중합성 화합물의 함량이 5 중량부 미만인 경우 광감도가 저하될 수 있으며, 15중량부를 초과하는 경우 감광성 수지층의 점착성이 과잉되어 필름의 강도가 충분치 않고 현상이 패턴이 손실될 수 있다.
<광중합 개시제(C)>
본 발명에 따른 광중합 개시제(C)는 상기 광중합성 화합물(B)를 중합시킬 수 있는 것이라면, 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들면, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 옥심에스테르계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 사용항 수 있으며, 바람직하게는 옥심에스테르계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 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 벤조페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 벤조페논, o-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 트리아진계 화합물의 구체적인 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 비이미다졸계 화합물의 구체적인 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'-비스(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 있으며, 바람직하게는 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’-비이미다졸 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 옥심에스테르계 화합물의 구체적인 예를 들면, o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온, 1,2-옥타디온,-1-(4-페닐치오)페닐,-2-(o-벤조일옥심), 에타논,-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-,1-(o-아세틸옥심) 등을 들 수 있으며, 시판품으로 CGI-124(시바가이기사), CGI-224(시바가이기사), Irgacure OXE-01(BASF사), Irgacure OXE-02(BASF사), N-1919(아데카사), NCI-831(아데카사) 등이 있다.
또한, 상기 광중합 개시제(D)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제로는, 아민 화합물, 카르복실산 화합물 및 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 들 수 있다.
상기 아민 화합물의 구체적인 예를 들면, 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 등을 들 수 있으며, 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 카르복실산 화합물의 구체적인 예를 들면, 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 예를 들면. 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등을 들 수 있다.
상기 티올기를 가지는 유기 황화합물의 구체적인 예를 들면, 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-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리스리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제(C)는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부의 함량으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 것이 좋다. 함량이 0.1중량부 미만인 경우, 감도가 저하되어 현상공정 중 패턴의 단락이 발생할 수 있으며, 10중량부를 초과하는 경우, 주름이 발생할 수 있다.
한편, 상기 광중합 개시제(C)는 보조성분으로 라디칼의 발생을 촉진시키는 광가교증감제 0.01 내지 10 중량부 또는 경화를 촉진시키는 경화촉진제 0.01 내지 10 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광가교증감제는 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3,4,4-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 9-플로레논, 2-크로로-9-프로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10- 안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐펜탄), 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 등의 벤조에이트계 화합물; 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)-4-메틸-시클로펜타논 등의 아미노 시너지스트; 3,3-카본닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-C1]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌, 3-메틸-b-나프토티아졸린;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제로는 2-머캅토벤조이미다졸, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조옥사졸, 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토-4,6-디메틸아미노피리딘, 펜타에리스리톨-테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨-트리스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨-테트라키스(2-머캅토아세테이트), 펜타에리스리톨-트리스(2-머캅토아세테이트), 트리메틸올프로판-트리스(2-머캅토아세테이트), 및 트리메틸올프로판-트리스(3-머캅토프로피오네이트)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다.
<착색제(D)>
본 발명에 사용되는 착색제(D)는 안료(d1) 및 염료(d2)를 포함할 수 있다.
안료( d1 )
상기 안료(d1)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.
상기 안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 포함하며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌 안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페리렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론(anthanthrone) 안료, 인단트론(indanthrone) 안료, 프라반트론 안료, 피란트론(pyranthrone) 안료, 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다. 상기 무기 안료는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물, 카본블랙 등을 들 수 있다.
특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료는 색지수(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 사용할 수 있고, 보다 구체적인 예로는 하기와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.
C.I. 피그먼트 옐로우 13, 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;
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65 및 71;
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 208, 215, 216, 224, 242, 254, 255 및 264;
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38;
C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 21, 28, 60, 64 및 76;
C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58;
C.I 피그먼트 브라운 28;
C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등.
상기 예시된 안료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36 및 C.I. 피그먼트 그린 58에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 카본 블랙, 유기블랙안료, 티타늄 블랙 및 적색, 청색, 녹색을 혼합한 흑색 안료도 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 흑색 안료는 카본 블랙과 2가지 이상의 착색 안료를 혼합하여 밀링한 착색 분산액을 제조하여 사용할 수 있다. 사용 가능한 카본블랙으로는 미쿠니색소사의 CHBK-17; 동해카본(주)의 시스토 5HIISAF-HS, 시스토 KH, 시스토 3HHAF-HS, 시스토 NH, 시스토 3M, 시스토 300HAF-LS, 시스토 116HMMAF-HS, 시스토 116MAF, 시스토 FMFEF-HS, 시스토 SOFEF, 시스토 VGPF, 시스토 SVHSRF-HS, 및 시스토 SSRF; 미쯔비시화학(주)의 다이어그램 블랙 Ⅱ, 다이어그램 블랙 N339, 다이어그램 블랙 SH, 다이어그램 블랙 H, 다이어그램 LH, 다이어그램 HA, 다이어그램 SF, 다이어그램 N550M, 다이어그램 M, 다이어그램 E, 다이어그램 G, 다이어그램 R, 다이어그램 N760M, 다이어그램 LR, #2700, #2600, #2400, #2350, #2300, #2200, #1000, #980, #900, MCF88, #52, #50, #47, #45, #45L, #25, #CF9, #95, #3030, #3050, MA7, MA77, MA8, MA11, OIL7B, OIL9B, OIL11B, OIL30B, 및 OIL31B; 대구사(주)의 PRINTEX-U, PRINTEX-V, PRINTEX-140U, PRINTEX-140V, PRINTEX-95, PRINTEX-85, PRINTEX-75, PRINTEX-55, PRINTEX-45, PRINTEX-300, PRINTEX-35, PRINTEX-25, PRINTEX-200, PRINTEX-40, PRINTEX-30, PRINTEX-3, PRINTEX-A, SPECIAL BLACK-550, SPECIAL BLACK-350, SPECIAL BLACK-250, SPECIAL BLACK-100, 및 LAMP BLACK-101; 콜롬비아 카본(주)의 RAVEN-1100ULTRA, RAVEN-1080ULTRA, RAVEN-1060ULTRA, RAVEN-1040, RAVEN-1035, RAVEN-1020, RAVEN-1000, RAVEN-890H, RAVEN-890, RAVEN-880ULTRA, RAVEN-860ULTRA, RAVEN-850, RAVEN-820, RAVEN-790ULTRA, RAVEN-780ULTRA, RAVEN-760ULTRA, RAVEN-520, RAVEN-500, RAVEN-460, RAVEN-450, RAVEN-430ULTRA, RAVEN-420, RAVEN-410, RAVEN-2500ULTRA, RAVEN-2000, RAVEN-1500, RAVEN-1255, RAVEN-1250, RAVEN-1200, RAVEN-1190ULTRA, 및 RAVEN-1170 등을 들 수 있다.
상기 카본블랙과 혼합하여 사용 가능한 착색 안료로는 카민 6B(C.I.12490), 프탈로시아닌 그린(C.I. 74260), 프탈로시아닌 블루(C.I. 74160), 미쓰비시 카본 블랙 MA100, 페릴렌 블랙(BASF K0084. K0086), 시아닌 블랙, 리놀옐로우(C.I.21090), 리놀 옐로우GRO(C.I. 21090), 벤지딘 옐로우4T-564D, 미쓰비시 카본 블랙 MA-40, 빅토리아 퓨어 블루(C.I.42595), C.I. PIGMENT RED97, 122, 149, 168, 177, 180, 192, 215, C.I. PIGMENT GREEN 7, 36, C.I. PIGMENT 15:1, 15:4, 15:6, 22, 60, 64, C.I. PIGMENT 83, 139 C.I. PIGMENT VIOLET 23 등이 있으며, 이 밖에 백색 안료, 형광 안료 등을 사용할 수도 있다.
상기 카본 블랙은 차광성이 있는 안료이면 특별히 한정되지 않으며, 공지된 카본 블랙을 사용할 수 있다. 상기 흑색 안료인 카본 블랙으로는 구체적으로 채널 블랙(channel black), 퍼니스 블랙(furnace black), 서멀 블랙(thermal black), 램프 블랙(lamp black) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 흑색 안료인 카본 블랙은 수지가 피복된 카본 블랙을 이용할 수도 있다. 상기 수지가 피복된 카본 블랙은 수지가 피복되어 있지 않은 카본 블랙에 비해 도전성이 낮기 때문에 블랙 매트릭스 또는 블랙 컬럼스페이서 형성시에 우수한 전기 절연성을 부여 할 수 있다.
상기 안료(d1)는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액으로 사용할 수 있다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일 예로 안료 분산제(d3)를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
안료 분산제( d3 )
상기 안료 분산제(d3)는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서, 당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, ‘아크릴 분산제’라고도 함)를 사용할 수 있다. 상기 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150, DISPER BYK LPN-6919 등을 들 수 있다. 상기 예시된 아크릴 분산제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제(d3)는 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다.
상기 다른 수지 타입의 안료 분산제(d3)로는, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산 에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산의 (부분적)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기-함유 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 유리 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염과 같은 유질의 분산제; (메트)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트 에스테르 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다.
상기한 수지 타입의 안료 분산제(d3)의 시판품으로는 양이온계 수지 분산제로서는, 예를 들면 BYK-케미사의 상품명: DISPER BYK-160, DISPER BYK-161, DISPER BYK-162, DISPER BYK-163, DISPER BYK-164, DISPER BYK-166, DISPER BYK-171, DISPER BYK-182, DISPER BYK-184; BASF사의 상품명: EFKA-44, EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-4010, EFKA-4050, EFKA-4055, EFKA-4020, EFKA-4015, EFKA-4060, EFKA-4300, EFKA-4330, EFKA-4400, EFKA-4406, EFKA-4510, EFKA-4800; Lubirzol사의 상품명: SOLSPERS-24000, SOLSPERS-32550, NBZ-4204/10; 카와켄 파인 케미컬사의 상품명: 히노액트(HINOACT) T-6000, 히노액트 T-7000, 히노액트 T-8000; 아지노모토사의 상품명: 아지스퍼(AJISPUR) PB-821, 아지스퍼 PB-822, 아지스퍼 PB-823; 쿄에이샤 화학사의 상품명: 플로렌(FLORENE) DOPA-17HF, 플로렌 DOPA-15BHF, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44 등을 들 수 있다.
상기의 분산제 외에 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등이 분산제로서 사용될 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제의 구체적인 예로서는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 솔비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등이 있으며, 이외에, 상품명으로 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 메가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜ 제조), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜ 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조) 등을 들 수 있다.
염료( d2 )
상기 염료(d2)는 유기 용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 유기 용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성, 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 염료를 사용하는 것이 좋다.
상기 염료(d2)의 예를 들면, 설폰산이나 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택된 것을 들 수 있으며, 이외에도 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성 염료 및 이들의 유도체도 사용할 수 있다.
상기 염료(d2)의 바람직한 예로, 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 염료를 들 수 있다.
상기 염료(d2)의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,
C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 16, 21, 23, 24, 38, 56, 62, 63, 68, 79, 82, 93, 94, 98, 99, 151, 162, 163 등의 황색 염료;
C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 염료;
C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 41, 45, 56, 62 등의 오렌지색 염료;
C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 45, 59, 67, 70 등의 청색 염료;
C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47, 49 등의 바이올렛색 염료;
C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
상기 예시된 C.I. 솔벤트 염료 중 유기 용제에 대한 용해성이 우수한 C.I. 솔벤트 옐로우 14, 16, 21, 56, 151, 79, 93; C.I. 솔벤트 레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146, 179; C.I. 솔벤트 오렌지 41, 45, 62; C.I. 솔벤트 블루 35, 36, 44, 45, 70; C.I. 솔벤트 바이올렛 13이 바람직하고, C.I. 솔벤트 옐로우 21, 79; C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132; C.I. 솔벤트 오렌지 45, 62가 보다 바람직하다.
또한, C.I. 애시드 염료로서,
C.I. 애시드 옐로우 1, 3, 7, 9, 11, 17, 23, 25, 29, 34, 36, 38, 40, 42, 54, 65, 72, 73, 76, 79, 98, 99, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 123, 128, 134, 135, 138, 139, 140, 144, 150, 155, 157, 160, 161, 163, 168, 169, 172, 177, 178, 179, 184, 190, 193, 196, 197, 199, 202, 203, 204, 205, 207, 212, 214, 220, 221, 228, 230, 232, 235, 238, 240, 242, 243, 251 등의 황색 염료;
C.I. 애시드 레드 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 66, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 182, 183, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227, 228, 249, 252, 257, 258, 260, 261, 266, 268, 270, 274, 277, 280, 281, 195, 308, 312, 315, 316, 339, 341, 345, 346, 349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422, 426 등의 적색 염료;
C.I. 애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173 등의 오렌지색 염료;
C.I. 애시드 블루 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 96, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324:1, 335, 340 등의 청색 염료;
C.I. 애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19, 66 등의 바이올렛색 염료;
C.I. 애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106, 109 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
상기 예시된 애시드 염료 중 유기 용제에 대한 용해도가 우수한 C.I. 애시드 옐로우 42; C.I.애시드 레드 92; C.I. 애시드 블루 80, 90; C.I. 애시드 바이올렛 66; C.I. 애시드 그린 27이 바람직하다.
또한 C.I. 다이렉트 염료로서,
C.I. 다이렉트 옐로우 2, 33, 34, 35, 38, 39, 43, 47, 50, 54, 58, 68, 69, 70, 71, 86, 93, 94, 95, 98, 102, 108, 109, 129, 136, 138, 141 등의 황색 염료;
C.I. 다이렉트 레드 79, 82, 83, 84, 91, 92, 96, 97, 98, 99, 105, 106, 107, 172, 173, 176, 177, 179, 181, 182, 184, 204, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 222, 232, 233, 234, 241, 243, 246, 250 등의 적색 염료;
C.I. 다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106, 107 등의 오렌지색 염료;
C.I. 다이렉트 블루 38, 44, 57, 70, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119, 137, 149, 150, 153, 155, 156, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 170, 171, 172, 173, 188, 189, 190, 192, 193, 194, 196, 198, 199, 200, 207, 209, 210, 212, 213, 214, 222, 228, 229, 237, 238, 242, 243, 244, 245, 247, 248, 250, 251, 252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275, 293 등의 청색 염료;
C.I. 다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103, 104 등의 바이올렛색 염료;
C.I. 다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79, 82 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
또한, C.I. 모단토 염료로서,
C.I. 모단토 옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62, 65 등의 황색 염료;
C.I. 모단토 레드1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 41, 43, 45, 46, 48, 53, 56, 63, 71, 74, 85, 86, 88, 90, 94, 95 등의 적색 염료;
C.I. 모단토 오렌지 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47, 48 등의 오렌지색 염료;
C.I. 모단토 블루 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 31, 32, 39, 40, 41, 43, 44, 48, 49, 53, 61, 74, 77, 83, 84 등의 청색 염료;
C.I. 모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53, 58 등의 바이올렛색 염료;
C.I. 모단토 그린 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43, 53 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
상기 예시된 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 착색제(D)는 착색 감광성 수지 조성물 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 10중량부인 것이 좋다.
<용매(E)>
본 발명에 따른 용매(E)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 다른 성분들을 용해시키기 위해 사용되는 것으로서, 통상적으로 사용되는 착색 감광성 수지 조성물에 사용되는 용매라면 특별히 제한하지 않고 사용될 수 있으며, 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알코올류, 에스테르류, 아미드류 등이 바람직하다.
상기 용매(E)의 구체적인 예를 들면, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류;
프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르류;
디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류;
메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류;
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 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-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기 용매(E)는 도포성 및 건조성 면에서 비점이 100 내지 200℃인 유기 용매가 바람직하며, 예를 들면 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 들 수 있다. 상기 예시한 용매(E)는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용매(E)의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 착색 감광성 수지 조성물 100중량부 대하여 20 내지 85중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 70중량부인 것이 좋다. 상기 범위내로 포함되는 경우 도포성이 양호해질 수 있다.
또한, 본 발명의 감광성 수지 조성물은 밀착촉진제, 계면활성제, 분산제, 산화방지제, 자외선흡수제, 열중합방지제, 및 레벨링제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 밀착촉진제로는 메타아크릴로일옥시 프로필트리메톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필 디메톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필트리에톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필디메톡시실란 등의 메타아크릴로일 실란 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 사용할 수 있고, 알킬 트리메톡시 실란으로서 옥틸트리메톡시 실란, 도데실트리메톡시 실란, 옥타데실트리메톡시 실란으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 사용할 수 있다.
상기 계면 활성제로는 MCF 350SF, F-475, F-488, F-552(이하 DIC 사)등을 사용할 수 있으나 이들에만 한정하는 것은 아니며, 경우에 따라 좀 더 그 범위가 확대될 수 있다.
상기 분산제 및 레벨링제로는 당업계에서 일반적으로 쓰이는 것들이 모두 사용될 수 있다.
상기 산화방지제로는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-g,t-부틸페놀 등을 사용할 수 있고, 상기 자외선 흡수제로는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있다. 상기 열중합방지제로는 히드로퀴논, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로가롤, t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2-머캅토이미다졸 등을 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 감광성 수지 조성물은 카본블랙 분산물, 기능성을 가지는 수지바인더, 모노머, 감방사선성 화합물, 및 그 밖의 첨가제 중에서 선택되는 1 종 이상의 2차 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 착색 감광성 수지 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물의 제조 방법은 먼저, 카도계 바인더 수지(A)를 전술한 방법으로 합성하고,
합성된 카도계 바인더 수지(A)를 용매(E)로 희석하고, 광중합성 화합물(B), 광중합 개시제(C), 착색제(D) 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조할 수있다.
상기 혼합비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 카도계 바인더 수지(A) 1 내지 40중량%, 광중합성 화합물(B) 1 내지 20중량%, 광중합 개시제(C) 0.1 내지 10중량%, 착색제(D) 5 내지 20중량% 및 용매(E) 20 내지 85중량%일 수 있다.
<광경화 패턴>
본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 광경화 패턴과 상기 광경화 패턴을 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 광경화 패턴으로는 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 것이라면 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 컬러필터, 블랙 매트릭스 및 컬럼 스페이서 등이 있다.
이러한 광경화 패턴을 구비할 수 있는 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치, OLED, 플렉서블 디스플레이 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 적용이 가능한 당분야에 알려진 모든 화상 표시 장치를 예시할 수 있다.
광경화 패턴은 전술한 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 기재 상에 도포하고, 광경화 및 현상하여 패턴을 형성함으로써 제조할 수 있다.
먼저, 착색 감광성 수지 조성물을 기판에 도포한 후 가열 건조함으로써 용매 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다.
도포 방법으로는, 예를 들어 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤드 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다. 도포 후 가열건조 (프리베이크), 또는 감압 건조 후에 가열하여 용매 등의 휘발 성분을 휘발시킨다. 여기에서, 가열 온도는 통상 70 내지 200℃, 바람직하게는 80 내지 130℃ 이다. 가열건조 후의 도막 두께는 통상 1 내지 8㎛ 정도이다. 이렇게 하여 얻어진 도막에, 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다. 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록, 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.
상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 경화가 종료된 도막을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴 형상을 형성할 수 있다.
상기 현상 방법은, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등 어느 것을 사용하여도 무방하다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다. 상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이다. 상기 알칼리성 화합물은, 무기 및 유기 알칼리성 화합물의 어느 것이어도 된다. 무기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 인산수소 2나트륨, 인산2수소나트륨, 인산수소 2암모늄, 인산2수소암모늄, 인산 2수소칼륨, 규산 나트륨, 규산 칼륨, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 수소나트륨, 탄산 수소 칼륨, 붕산 나트륨, 붕산 칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다. 또한, 유기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 테트라메틸암모늄히드록사이드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록사이드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다.
이들 무기 및 유기 알칼리성 화합물은, 각각 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 알칼리 현상액 중의 알칼리성 화합물의 농도는, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%이고, 보다 바람직하게는 0.03 내지 5 중량%이다.
상기 알칼리 현상액 중의 계면 활성제는 비이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제 또는 양이온계 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 비이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.
상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에스테르나트륨이나 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨이나 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨이나 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.
상기 양이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 스테아릴아민염산염이나 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 현상액 중의 계면 활성제의 농도는, 통상 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 8 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%이다. 현상 후, 수세하고, 또한 필요에 따라 150 내지 230℃ 에서 10 내지 60 분의 포스트베이크를 실시할 수도 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
합성예 1 : 카도계 바인더 수지(A-1)의 합성 - 실시예 1
(1) 반응기에 비스페놀 에폭시 화합물인 9,9'-비스(4-글리실록시페닐)플루오렌(Hear chem社) 138g, 2-Carboxyethyl acrylate 54g, 벤질트리에틸암모늄클로라이드(대정화금社) 1.4g, 트리페닐포스핀(Aldrich社) 1g, 프로필글리콜메틸에틸아세테이트(Daicel Chemical社) 128g, 및 하이드로퀴논 0.5g을 넣고 120℃로 승온 후 12시간 유지하여, 하기 [화학식4]로 표시되는 화합물을 합성하였다.
(2) 반응기에 상기 [화학식4]로 표시되는 화합물 60g, 비페닐테트라카르복실산 디무수물(Mitsubishi Gas社) 11g, 테트라히드로프탈 무수물(Aldrich社) 3g, 프로필글리콜메틸에틸아세테이트(Daicel Chemical社) 20g, 및 N,N'-테트라메틸암모늄 클로라이트 0.1g을 넣고 120℃로 승온 후 2시간 유지하여, 하기 [화학식5]로 표시되는 화합물을 합성하였다. 　얻어진 [화학식5]로 표시되는 화합물의 중량평균 분자량은 5,400 g/mol 이었다.
[화학식 4]
Figure pat00035
[화학식 5]
Figure pat00036
합성예 2 : 카도계 바인더 수지(A-2)의 합성 - 실시예 2
(1) 반응기에 비스페놀 에폭시 화합물인 9,9'-비스(4-글리실록시페닐)플루오렌(Hear chem社) 138g, mono-2-acryloyloxyethyl succinate 54g, 벤질트리에틸암모늄클로라이드(대정화금社) 1.4g, 트리페닐포스핀(Aldrich社) 1g, 프로필글리콜메틸에틸아세테이트(Daicel Chemical社) 128g, 및 하이드로퀴논 0.5g을 넣고 120℃로 승온 후 12시간 유지하여, 하기 [화학식 6]로 표시되는 화합물을 합성하였다.
(2) 반응기에 상기 [화학식 6]로 표시되는 화합물 60g, 비페닐테트라카르복실산 디무수물(Mitsubishi Gas社) 11g, 테트라히드로프탈 무수물(Aldrich社) 3g, 프로필글리콜메틸에틸아세테이트(Daicel Chemical社) 20g, 및 N,N'-테트라메틸암모늄 클로라이트 0.1g을 넣고 120℃로 승온 후 2시간 유지하여, 하기 [화학식 7]로 표시되는 화합물을 합성하였다. 　얻어진 [화학식 7]로 표시되는 화합물의 중량평균 분자량은 5,400 g/mol 이었다.
[화학식 6]
Figure pat00037
[화학식 7]
Figure pat00038
합성예 3 : 카도계 바인더 수지(A-3)의 합성 - 비교예 1
(1) 반응기에 비스페놀 에폭시 화합물인 9,9'-비스(4-글리실록시페닐)플루오렌(Hear chem社) 138g, acrylic acid 54g, 벤질트리에틸암모늄클로라이드(대정화금社) 1.4g, 트리페닐포스핀(Aldrich社) 1g, 프로필글리콜메틸에틸아세테이트(Daicel Chemical社) 128g, 및 하이드로퀴논 0.5g을 넣고 120℃로 승온 후 12시간 유지하여, 하기 [화학식 12]로 표시되는 화합물을 합성하였다.
(2) 반응기에 상기 [화학식 8]로 표시되는 화합물 60g, 비페닐테트라카르복실산 디무수물(Mitsubishi Gas社) 11g, 테트라히드로프탈 무수물(Aldrich社) 3g, 프로필글리콜메틸에틸아세테이트(Daicel Chemical社) 20g, 및 N,N'-테트라메틸암모늄 클로라이트 0.1g을 넣고 120℃로 승온 후 2시간 유지하여, 하기 [화학식 9]로 표시되는 화합물을 합성하였다. 　얻어진 [화학식 9]로 표시되는 화합물의 중량평균 분자량은 5,400 g/mol 이었다.
[화학식 8]
Figure pat00039
[화학식 9]
Figure pat00040

실시예 및 비교예
하기 표 1의 성분 및 함량을 사용하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
구분
(중량부)		 바인더 수지 광중합성
화합물(B)		 광중합
개시제(C)		 착색제
(D)		 용매
(E)		 밀착
촉진제(F)
A-1 A-2 A-3 A-4
실시예 1 15 - - - 10 0.3 8 67 0.1
실시예 2 - 15 - - 10 0.3 8 67 0.1
실시예 3 25 - - - 5 0.3 8 62 0.1
실시예 4 42 - - - 2 0.3 8 48 0.1
비교예 1 - - 15 - 10 0.3 8 67 0.1
비교예 2 - - 25 - 5 0.3 8 62 0.1
비교예 3 - - - 15 10 0.3 8 67 0.1
바인더 수지
A-1: 제조예 1의 카도계 바인더 수지(본 발명의 카도계 바인더 수지)
A-2: 제조예 2의 카도계 바인더 수지(본 발명의 카도계 바인더 수지)
A-3: 제조예 3의 카도계 바인더 수지
A-4: 아크릴계 바인더 수지
(벤질메타아크릴레이트/N-페닐말레이미드/스티렌/메타아크릴산/라우릴메타아크릴레이트)
(몰비 52/9/11/18/10, Mw=15,000, 산가 78㎎KOH /g)
광중합성 화합물(B): 디펜타에리스리톨트리아크릴레이트
광중합 개시제(C): OXE-02(시바사)
착색제(D): CHBK-17(미쿠니색소사)
용매(E): 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
밀착촉진제(F): 3-메타아크릴로일옥시 프로필트리메톡시 실란(신에츠사)
시험방법
(1) 현상성 평가
탈지 세척한 두께 1mm의 유리기판상에 1∼2μm의 두께로 실시예 및 비교예의 감광성 수지 조성물을 도포하고, 핫 플레이트(Hot plate) 상에서 1분 동안 80℃로 건조시켜 도막을 수득하였다. 계속해서 도막 위에 포토마스크를 대고 365nm의 파장을 가진 고압수은램프를 사용하여 노광한 후 1% KOH계 수용액을 사용하여 30℃, 상압 하에서 100초 동안 현상을 행하였다. 현상 후 열풍순환식 건조로 안에서 40분 동안 220℃로 건조시켜 패턴을 수득하여 패턴성을 광학현미경으로 평가하였다.
- 평가 기준 -
○ : 패턴 및 비노광 유리기판상에 잔막이 없을 경우
× : 패턴 및 비노광 유리기판상에 잔막이 있을 경우
(2) 도막 경도 평가
노광 현상 후, 200℃에서 30분간 가열한 도막의 경도를 평가하였다.
JIS-K5400의 시험법에 준하여, 연필 경도시험기를 사용하여 하중 1㎏을 건 경우, 도막에 상처가 나지 않는 최대 고경도로 표시하였다.
사용한 연필은 "미쓰 비시 하이유니"였다.
(2) 접착력 평가
상기 실시예와 비교예에 따른 감광성 수지 조성물을 사용하여 도막을 형성할 때, 노광 공정까지 진행한 도막에 대해 현상을 하지 않고 230℃의 컨벡션 오븐에서 100분간 포스트베이크(post-bake)한 후 PCT(Pressure-cookertest)를 3cylc 실시 후, Cross-cut 테스트로 글라스와 코팅편의 박리여부를 판단하였다.
(PCT 공정조건: 2기압, 습도 120% 4hr/1cycle)
(3) 최소 패턴 평가(현상 밀착성 평가)
두께 1mm의 유리기판상에 1μm의 두께로 실시에 및 비교예에 따른 감광성 수지 조성물을 도포하고, 핫플레이트(Hot plate) 상에서 1분동안 100℃로 건조시켜 도막을 수득하였다. 계속해서 도막위에 마스크의 패턴 두께가 1 내지 20μm까지 1μm단위로 새겨진 포토마스크를 대고 365nm의 파장을 가진 고압수은램프를 사용하여 노광한 후, 1% KOH계 수용액을 사용하여 30℃, 상압 하에서 일정시간 동안 현상을 행한 후, 현상마진을 측정하기 위해 잔존되어 있는 패턴의 크기를 관찰하였다.
구분 현상성 도막경도 접착력 최소패턴
실시예 1 ○ 4H 미박리 4
실시예 2 ○ 5H 미박리 4
실시예 3 ○ 3H 미박리 5
실시예 4 ○ 3H 미박리 6
비교예 1 ○ 3H 박리 8
비교예 2 ○ 3H 박리 8
비교예 3 X 4H 미박리 4
표2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 현상성 및 기판에 대한 접착력 및 경화 후 내구성이 우수하고, 패턴의 유실 없이 형성 가능한 최소 패턴의 크기가 현저히 작아 고해상도의 컬러 필터를 구현할 수 있음을 확일할 수 있었다.
다만, 본 발명의 카도계 수지를 약간 과량 포함하는 실시예 4의 경우, 최소패턴 크기가 약간 큰 것을 확인할 수 있었다.
본 발명과 반복 구조가 상이한 카도계 수지를 사용한 비교예 1 및 2의 경우, 현상성은 실시예와 비슷한 정도의 물성을 나타내었으나, 기판에 대한 접착력이 저하되고, 패턴의 유실 없이 구현 가능한 최소패턴의 크기가 매우 큰 것을 확인할 수 있었다.
아크릴레이트계 바인더 수지만을 사용한 비교예 3의 경우, 기판에 대한 접착력은 비교적 우수하였으나, 알칼리 현상액에 대한 현상성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1 및 화학식 2 중 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 카도계 바인더 수지(A)를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00041

    [화학식 2]
    Figure pat00042

    (식 중에서, X 및 X'은 각각 독립적으로 단일 결합, -CO-, -SO2-, -C(CF3)2-, -Si(CH3)2-, -CH2-, -C(CH3)2-, -O-,
    Figure pat00043
    ,
    Figure pat00044
    ,
    Figure pat00045
    ,
    Figure pat00046
    ,
    Figure pat00047
    ,
    Figure pat00048
    ,
    Figure pat00049
    ,
    Figure pat00050
    ,
    Figure pat00051
    ,
    Figure pat00052
    ,
    Figure pat00053
    ,
    Figure pat00054
    이고,
    Y는 산무수물잔기이고,
    Z는 산2무수물잔기이고,
    R'은 수소 원자, 에틸기, 페닐기, -C2H4Cl, -C2H4OH, -CH2CH=CH2이고,
    R1, R1' , R2, R2' , R3, R3' , R4, R4' , R5, R5' , R6 및 R6' 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고,
    R7, R7' , R8 및 R8' 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이며, 상기 알킬렌기는 에스테르 결합, 탄소수 6 내지 14의 싸이클로알킬렌기 및 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기 중 적어도 하나로 중단될 수 있고,
    R9, R9' , R10, R10' , R11, R11' , R12, R12'은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,
    m 및 n 은 각각 0 ≤ m ≤ 30, 0 ≤ n ≤ 30을 만족하는 정수임).
  2. 청구항 1에 있어서, 광중합성 화합물(B), 광중합 개시제(C), 착색제(D) 및 용매(E)를 더 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 광중합 개시제(B)는 옥심에스테르계 화합물을 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서, 카도계 바인더 수지(A) 1 내지 40중량%, 광중합성 화합물(B) 1 내지 20중량%, 광중합 개시제(C) 0.1 내지 10중량%, 착색제(D) 5 내지 20중량% 및 용매(E) 20 내지 85중량%로 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 비스페놀 에폭시 화합물을 아크릴레이트 화합물과 반응시켜 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 합성하는 단계; 및
    상기 합성된 비스페놀 에폭시아크릴레이트 화합물을 산무수물, 산2무수물 또는 이들의 혼합물과 반응시키는 단계;
    를 포함하여 제조되는 바인더 수지를 함유하고,
    상기 아크릴레이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는, 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법:
    [화학식 3]
    Figure pat00055

    (식 중에서, R13, R14, R15는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기이고,
    R16은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이며, 상기 알킬렌기는 에스테르 결합, 탄소수 6 내지 14의 싸이클로알킬렌기 및 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기 중 적어도 하나로 중단될 수 있음).
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 비스페놀 에폭시 화합물은 비스페놀 화합물을 에폭시 화합물과 반응시켜 합성되는, 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 비스페놀 화합물은 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)케톤, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)설폰, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)설폰, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)설폰, 비스(4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)헥사플루오로프로판, 비스(4-히드록시페닐)디메틸실란, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐) 디메틸실란, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)디메틸실란, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)메탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-클로로페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)에테르, 비스(4-히드록시-3,5-디클로페닐)에테르, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-브로모페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-플루오로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메톡시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)플루오렌, 4,4'-비페놀 및 3,3'-비페놀로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 광경화 패턴.
  9. 청구항 8에 있어서, 컬러필터, 블랙 매트릭스 및 컬럼 스페이서로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 광경화 패턴.
  10. 청구항 8의 광경화 패턴을 포함하는 화상 표시 장치.
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