KR20160038525A - 유기 절연막용 감광성 수지 조성물

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KR20160038525A

Publication number: KR20160038525A
Application number: KR1020140131707A
Authority: KR
Inventors: 하은성; 윤경근; 표얼; 공혜진
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-04-07

본 발명은 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 LCD Color Filter용 오버코트제 및 컬럼스페이스, TFT 유기 절연막, 정전용량방식 ITO보호막 및 절연막, 플렉서블 디스플레이(Flexible display), 유기발광소자(OLED), 전기연동형소자(EPD)등의 절연막으로 사용이 가능하고, 평탄도, 감도, 내열성 및 밀착성이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 잔막율을 유지하면서 고해상의 패턴 현상성을 개선하는 효과가 있다.

유기 절연막용 감광성 수지 조성물{Photosensitive resin composition for organic insulator}

본 발명은 유기 절연막에 적합한 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Dispaly)는 TFT-array가 형성된 유기기판과 컬러 필터가 형성된 유리기판이 일정한 간격을 유지할 수 있도록 합착한 후 두 장의 유리 기판 사이에 액정을 주입하여 패널을 형성한 후 전기적인 신호를 인가하여 디스플레이하는 것을 말한다. 그러나 LCD 패널은 능동적으로 발광을 하지 못하므로 별도의 빛을 낼 수 있는 광원이 필요하며 이것을 배면 광원이라고 한다. TFT-LCD 특성 중 저소비전력과 고휘도를 얻는 것은 중요하다. 저소비전력을 달성하는 방법으로는 구동회로기술, 배면 광원기술, 패널 기술로 구분할 수 있으며 패널 관련된 기술은 편광판의 투과효율향상, 컬러 필터의 투과율 향상, TFT-array의 개구율, 즉 빛이 통과하는 영역의 증가가 필요하다. 개구율은 전체 표면적에 대한 열려 있거나 투명한 부분의 비율을 말한다. 최근 TFT-LCD에 대한 결과는 광시야각과 화소 개구율의 개선에 그 초점이 맞혀져 있으며 이때 높은 개구율은 고휘도를 구현하여 배면 광원의 전력 소비를 줄여준다.

한편, 화소 전극과 데이터 라인을 절연시키기 위한 목적으로, 또 하부층의 평탄화를 위해서 층간 유기 절연막이 사용된다. 종래 유기 절연막은 PVA(대한민국 특허공개 제2002-008427호), 폴리이미드(대한민국 특허공개 제2003-0016981), Photoacryl(미국특허 제6,232,157호)등을 사용한 경우가 있으나 유전율이 높은 문제가 있었으며, 기존의 무기 절연막을 대체할 정도의 소자 특성을 나타내지 못하였다. 따라서 디스플레이 공정에서 저유전율 유기 절연막을 개발하기 위한 연구가 필요한 실정이다.

대한민국특허청 등록특허공보 제10-1316397호 (2013.10.10 공고)

본 발명은 평탄도, 감도, 내열성, 투명성, 밀착성, 고해상도 등이 우수할 뿐만 아니라, 경화밀도를 높여 현상공정 중 패턴의 유실 및 도막의 손실을 최소화하여 저노광 영역에서도 일정 수준 이상의 잔막을 형성하는 특성을 갖는 감광성 수지 조성물을 제공하고자 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, [A] 알칼리 가용성 수지, [B] 불포화성 에틸렌계 모노머, [C] 광중합개시제 및 [D] 용매를 포함하고, 상기 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머는 b-1) 하기 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머 및 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물을 제공한다.

<화학식 1>

(상기 화학식 1에서, R1은 탄소원자 수 1 내지 6인 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, R2는 하이드록시기 또는 카르복시산기이다.)

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 b-1) 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머는 중량평균분자량이 100 내지 2,000g/mol인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 b-1) 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머는 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머 중에 3 내지 50 중량%로 포함되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머는 트리스히드록시에틸이소시아뉴레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 중에서 선택되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머는 조성물 전체 함량에 대해 5 내지 60중량%로 포함되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 a-1) 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 화합물, a-2) 에폭시기 함유 불포화 화합물 및 a-3) 올레핀계 불포화 화합물의 공중합체인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 고형분 함량이 10 내지 70중량%인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 중량평균분자량 5,000 내지 40,000g/mol인 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 조성물 전체 함량에 대해 10 내지 80중량%로 포함되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 조성물을 이용하여 제조된 유기 절연막을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 유기 절연막을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 현상 공정중 패턴의 유실 및 과도한 도막 손실 없이 저유전율, 평탄도, 감도, 내열성, 투명성, 밀착성, 고해상도가 모두 우수하였으며, 따라서 소비전력을 낮출 수 있으므로 다양한 디스플레이 공정의 유기 절연막에 적합하다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 태양은 [A] 알칼리 가용성 수지, [B] 불포화성 에틸렌계 모노머, [C] 광중합개시제 및 [D] 용매를 포함하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물의 각 구성요소를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

[A] 알칼리 가용성 수지

본 발명에 사용되는 [A] 알칼리 가용성 수지는 a-1) 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 화합물, a-2) 에폭시기 함유 불포화 화합물 및 a-3) 올레핀계 불포화 화합물의 공중합체 수지일 수 있다.

상기 a-1) 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 화합물로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산 및 이들 디카르복실산의 무수물 중 단독 또는 조합해서 사용할 수 있다. 이 중, 아크릴산, 메타크릴산, 무수 말레산 등이 공중합 반응성, 내열성 및 입수가 용이한 점에서 바람직하게 사용된다. 상기 a-1) 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 화합물은 [A] 알칼리 가용성 수지 중에 1 내지 15중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 a-2) 에폭시기 함유 불포화 화합물로는 아크릴산글리시딜에스테르, 메타크릴산글리시딜에스테르, α-에틸아크릴산글리시딜에스테르, α-n-프로필아크릴산글리시딜에스테르, α-n-부틸아크릴산글리시딜에스테르, 아크릴산-3,4-에폭시부틸에스테르, 메타크릴산-3,4-에폭시부틸에스테르, 아크릴산-6,7-에폭시헵틸에스테르, 메타크릴산-6,7-에폭시헵틸에스테르, α-에틸아크릴산-6,7-에폭시헵틸에스테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등이 공중합 반응성 및 얻어지는 박막의 내열성, 경도를 높인다는 점에서 바람직하게 사용된다. 이러한 화합물은 단독으로 또는 조합해서 사용된다. 상기 a-2) 에폭시기 함유 불포화 화합물은 [A]알칼리 가용성 수지 중에 1 내지 15중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 a-3) 올레핀계 불포화 화합물로는 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, p-메톡시스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화비닐, 염화비닐리덴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 초산비닐, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 디사이클로펜틸아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 a-3) 올레핀계 불포화 화합물은 [A] 알칼리 가용성 수지 중에 1 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

이러한, [A] 알칼리 가용성 수지는 고형분 함량이 [A]성분에 대하여 10 내지 70중량%인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 50중량%를 함유할 수 있다. 고형분함량이 10중량% 미만인 경우는 공중합체 [A]의 보존안전성 및 a-1) ~ a-3)의 구성요소를 모두 포함하는 중합체를 제조시 중합조절이 잘 되지 않아 고체화되는 경향이 있고, 70중량%를 초과하는 경우에는 공중합체 [A]의 현상성, 내열성 및 표면경도 등이 저하되는 경향이 있다.

상기 공중합체 [A]의 합성에 사용된 용매로는 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 테트라하이드로퓨란, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류; 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 프로펠렌글리콜프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜부틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜알킬에테르아세테이트류 등이 바람직하다.

상기 공중합체 [A]의 합성에 사용된 중합개시제로는, 일반적으로 라디칼 중합 개시제로서 알려져 있는 것이면 제한없이 사용 가능하고, 예를 들면 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조화합물; 벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시피바레이트, 1,1'-비스-(t-부틸퍼옥시)시클로헥산 등의 유기과산화물; 및 과산화수소를 들 수 있다. 라디칼중합개시제로서 과산화물을 이용한 경우에는 과산화물을 환원제와 함께 이용하여 레독스 개시제로 사용해도 좋다. 상기 중합개시제는 [A] 알칼리 가용성 수지 중에 1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

전술된 [A] 알칼리 가용성 수지는 중량평균분자량 5,000 내지 40,000g/mol인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내에 있는 경우 우수한 코팅성 및 현상성을 가질 수 있다.

상기 공중합체 수지인 [A] 알칼리 가용성 수지는 조성물 중에 10 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하다. [A] 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우 내수성, 내열성, 현상성 및 코팅성 개선의 효과가 있다.

[B] 불포화성 에틸렌계 모노머

본 발명에 사용되는 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머는 b-1) 하기 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머 및 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머를 포함하는 것을 특징으로 한다.

<화학식 1>

상기 화학식 1에서, R1은 탄소원자 수 1 내지 6인 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, R2는 하이드록시기 또는 카르복시산기이다.

이를 구체적으로 설명하면, 기존의 다관능 불포화성 에틸렌계 모노머를 갖는 감광성 수지 조성물은 패턴 현상성을 향상시키기 위해 함량을 줄이면 잔막율이 떨어지는 문제점이 발생하였고, 잔막율을 높이기 위해 함량을 높이면 패턴현상성이 떨어지는 문제가 있었는데, 본 발명에서는 화학식 1의 불포화성 에틸렌계 모노머를 적용하여 우수한 잔막율은 유지하면서 고해상의 패턴 현상성을 개선하는 효과를 얻을 수 있었다.

상기 b-1) 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머는 중량평균분자량이 100 내지 2,000g/mol인 것이 바람직하다. 상기 중량평균분자량이 100g/mol 미만인 경우, 내열성, 잔막율이 저하되는 문제점이 있고, 2,000g/mol을 초과하는 경우에는 코팅성, 해상도가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 상기 b-1) 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머는 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머 중에 3 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 3중량% 미만일 경우 밀착력, 해상도가 떨어지고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 열성, 잔막율 등이 떨어지는 단점이 있다.

상기 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머는 아크릴 모노머로서, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트가 중합성이 양호하고, 노광시 노광수축율이 낮아 고온다습 조건에서도 밀착력이 개선된다는 관점에서 바람직하다.

상기 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머의 예로는 트리스히드록시에틸이소시아뉴레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머는 조성물 전체 함량에 대해 5 내지 60중량% 포함될 수 있으며, 상기 함량 범위 내에 있는 경우 현상내성 및 패턴성을 갖는 효과를 얻을 수 있다.

[C] 광중합개시제

본 발명에 있어서의 광중합개시제란, 노광에 의해 분해 또는 결합을 일으키며 라디칼, 음이온, 양이온 등의 상기 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머의 중합을 개시할 수 있는 활성종을 발생시키는 화합물을 의미한다.

이 같은 광중합개시제의 예로는 티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 티옥산톤-4-술폰산, 벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 아세토페논, p-디메틸아미노아세토페논, α_α'-디메톡시아세톡시벤조페논, 2,2'-디메톡시-2-페틸아세토페논, p-메톡시아세토페논, 2-메틸[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-1-프로파논, 2-벤질-2-디에틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤등의케톤류안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논등의퀴논류 1,3,5-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 1,3-비스(트리클로로메틸)-5-(2-클로로페닐)-s-트리아진, 1,3-비스(트리클로로페닐)-s-트리아진, 페나실클로라이드, 트리브로모메틸페닐술폰, 트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진 등의 할로겐화합물, 디-t-부틸퍼옥사이드 등의 과산화물, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 등의 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다. 이러한 광중합개시제는 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 감광성 수지 조성물은 전체 조성 중 0.5 내지 20중량%가 되도록 상기 광중합개시제를 포함한다. 그 함량이 0.5중량% 미만이면 보호막의 감도가 충분하지 않아 현상공정에서 보호막이 유실되기 쉽고, 현상공정에서 보호막이 유지된다고 하더라도 충분히 높은 가교밀도를 갖는 보호막을 얻기 어렵다. 광중합개시제의 함량이 20중량%를 초과하면 보호막의 내열성, 평탄화성 등이 저하되기 쉽다.

[D] 용매

본 발명에 사용되는 용매로는 공중합체 [A]의 제조시 혹은 조성물의 고형분 및 점도를 유지시킬 수 있는 용매로서 다음과 같은 물질들이 사용가능하다. 구체적으로는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 테트라하이드로퓨란, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류; 프로필렌글리콜메틸에테아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 프로펠렌글리콜프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜부틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜알킬에테르아세테이트류 등을 들 수 있다. 이러한 용매 가운데에서 용해성, 각 성분과의 반응성 및 도막형성의 편리성의 관점에서 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로펠렌글리콜메틸에테르아세테이트류메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타난등의케톤류아세트산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 2-히드록시프로피온산의에틸에스테르, 메틸에스테르; 2-히드록시-2-메틸프로피온산의에틸에스테르; 히드록시아세트산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 부틸에스테르; 젖산에틸, 젖산프로필, 젖산부틸; 메톡시아세트산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 프로폭시아세트산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 부톡시아세트산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 2-메톡시프로피온산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 2-에톡시프로피온산의 메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 2-부톡시프로피온산의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 3-메톡시프로판의메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 3-에톡시프로피온산의 메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르; 3-부톡시프로피온산의 메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 부틸에스테르 등의 에스테르류를들 수 있다.

또한 상기 용매와 함께 고비등점 용매를 병용한 것도 가능하다. 병용할 수 있는 고비등점 용매로서는, 예를 들면 N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드, 벤질에틸에테르 등을 들 수 있다.

상기 용매는 코팅시에 평탄성을 향상시킨다는 점에서 조성물 전체 함량에 대해 20 내지 80중량% 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 상기 언급한 성분 이외에 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 통상적으로 사용하는 첨가제를 포함할 수 있다.

상기 첨가제로는 도포성을 향상하기 위한 계면활성제를 들 수 있다. 계면활성제로는 불소 및 실리콘계 계면활성제를 들 수 있는데, 예를 들면 3M사의 FC-129, FC-170C, FC-430, DIC사의 F-172, F-173, F-183, F-470, F-475, 신에츠실리콘사의 KP322, KP323, KP340, KP341 등을 들 수 있다. 이러한 계면활성제는 [A] 알칼리 가용성수지 100 중량부에 대하여, 바람직한 것은 5 중량부이하, 보다 바람직한 것은 2 중량부 이하의 양으로 사용된다. 계면활성제의 양이 5중량부를 초과한 경우에는 도포시 거품이 발생하기 쉬워진다.

또한, 기체와의 밀착성을 향상시키기 위해 접착조제를 사용하는 것도 가능하다. 이와 같은 접착조제로는 관능성 실란커플링제가 바람직하게 사용되는데, 예를들면, 트리메톡시실릴안식향산, 메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 이러한 접착조제는 [A] 알칼리 가용성수지 100 중량부에 대하여, 바람직한 것은 20 중량부 이하, 보다 바람직한 것은10 중량부 이하의 양으로 사용된다. 접착조제의 양이 20 중량부를 초과한 경우에는 내열성이 저하되기 쉽다.

전술된 유기 절연막용 감광성 수지 조성물은 상온에서 3 내지 50cps인 점도를 가지는 것인데, 이는 스핀(Spin) 또는 스핀레스(Spinless) 코팅시 전체적으로 평탄한 도막 즉, 유기 절연막을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 유기 절연막은 전술한 유기 절연막용 감광성 수지 조성물을 투명기재의 일면 또는 양면에 도포시킨 다음 경화시켜 형성된다. 상기한 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 제조된 유기 절연막은 경도, 평탄도, 감도, 내열성, 투명성, 내수성 등이 우수할 뿐만 아니라, 고온고습(85℃, 85% RH, 500hrs) 신뢰성 평가시 밀착력 등을 해결하여 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 상기 투명기재로서는 투명성이 있는 기재이면 사용가능하고, 그 예로, 플라스틱필름, 유리, 투명전극, 실리콘나이트라이드계필름이면 어떤 필름이라도 사용가능하며, 상기 플라스틱필름은 예를 들면, 노르보르넨이나다환노르보르넨계 단량체와 같은 시클로올레핀을 포함하는 단량체의 단위를 갖는 시클로올레핀계유도체, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스부틸레이트, 이소부틸에스테르셀룰로오스, 프로피오닐셀룰로오스, 부티릴셀룰로오스 또는 아세틸프로피오닐셀룰로오스 등에서 선택되는 셀룰로오스, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 에폭시 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 미연신 1축 또는 2축 연신필름을 사용할 수 있다. 이 중에서 바람직하게는 투명성 및 내열성이 우수한 1축 또는 2축 연신폴리에스테르필름이나, 투명성 및 내열성이 우수하면서필름의대형화에대응할수있는시클로올레핀계유도체필름, 투명성 및 광학적으로 이방성이 없다는 점으로 트리아세틸셀룰로오스필름이 적합하게 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 태양은 상기 유기 절연막용 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 유기 절연막에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 태양은 상기 유기 절연막을 포함하는 디스플레이장치에 관한 것이다.

이하에서 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 하기 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐 본 발명이 이에 의하여 국한되는 것은 아니다.

<제조예 1> 알카리 가용성 수지 제조

냉각관과 교반기가 구비된 반응용기에 광중합개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 10중량부를 용매 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 200중량부에 녹였다. 계속해서 스티렌 65중량부, 메타크릴산 15중량부, 메타크릴산글리시딜 20중량부를 투입하고 질소치환한 후 부드럽게 교반을 시작하였다. 용액의 온도를 70℃로 상승시키고, 이 온도를 4시간 동안 유지하여 공중합체를 포함한 중합체용액을 얻었다. 얻어진 중합체용액의 고형분 농도는 35중량%이었다. 이를 알칼리 가용성 수지라 하였다.

<실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2>

감광성물질로서 알카리 가용성 수지와 용매로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 배합하고 여기에 불포화성 에틸렌계 모노머 B-1, B-2, B-3을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 함량을 변화시켜 가면서 배합하여 감광성수지를 제조하였다.

(단위 : 중량%)

1) 화학식1의 불포화성 에틸렌 모노머(R1은 페닐렌, R2는 -OH임.), PE3A-MP(공상사)

2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머(디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트호박산변성물), DPE6A-MS(공영사)

3) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머(디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트), DPHA(교에이사)

4) 옥심계 광중합개시제, OXE-01(바스프)

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 조성물에 대하여 다음과 같이 물성평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

(1) 평탄성

컬러레지스트가 패턴닝된 Glass에 제조된 각각의 감광성 수지 조성물을 스핀코팅하고 핫플레이트에서 100℃, 120초의 조건으로 예비건조를 행하여 막두께 3㎛의 포토레지스트막을 형성하였다. 이러한 막이 형성된 Glass를 노광한 후 2.38%TMAH 수용액에 60초간 현상하고 다시 220℃, 1시간 동안 강한 열처리를 실시하였다. 여기서 얻어진 건조 도막의 5point의 두께를 측정하여 평탄성을 측정하였다.

상기 평탄성을 측정하여 두께편차가 0.025㎛미만인 경우 ◎, 0.026㎛~0.05㎛인 경우를 ○, 0.06㎛~0.1㎛인 경우를 △, 0.1㎛초과인 경우를 X로 나타내었다.

(2) 감도

Glass에 제조된 각각의 감광성 수지 조성물을 스핀 800rpm으로 코팅하고 핫플레이트에서 100℃, 120초의 조건으로 예비건조를 행하고 노광량을 60, 70, 80, 90, 30, 60, 90mJ/㎠의 조건으로 각각 노광을 실시한 후 2.38%TMAH 수용액에 60초간 현상하고 다시 220℃, 1시간 동안 강한 열처리를 실시하였다. 이때 얻어진 도막의 두께를 측정하였다.

상기 두께를 측정하여 90mJ/㎠에서 얻어진 도막의 두께 대비 90% 이상을 얻은 것을 각 조성에서 감도로 선택하였다.

(3) 내열성

상기 감도측정에서 형성된 패턴막의 상, 하, 좌, 우의 폭을 측정하였다.

이때 각의 변화율이 미드베이크(100℃, 2분)전 기준, 0~10%인 경우를 ◎, 11~20%인 경우를 ○, 21~40%인 경우를 △, 40% 초과인 경우를 X로 나타내었다.

(4) 밀착성

Glass에 제조된 각각의 감광성 수지 조성물을 스핀 800rpm으로 코팅하고 핫플레이트에서 100℃, 120초의 조건으로 예비건조를 행하고 패턴사이즈별(4㎛ - 100㎛) 마스크를 사용하고 노광량을 50mJ/㎠으로 노광한 후 2.45%TMAH 수용액에 60초간 현상하고 다시 250℃, 1시간 동안 강한 열처리를 실시하였다. 이때 유실되지 않고 남아 있는 최소 패턴사이즈를 확인하였다.

상기 측정에서 유실되지 않고 남아있는 최소 패턴사이즈가 5㎛이하인 경우를 ◎, 6~10㎛인 경우를 ○, 11~15㎛인 경우를 △, 15㎛ 초과인 경우를 X로 나타내었다.

(5) 투과율

투과도는 분광광도계를 이용하여 400㎚에서의 투과율을 측정하였다.

(6) 패턴현상성

Glass에 제조된 각각의 감광성 수지 조성물을 스핀 800rpm으로 코팅하고 핫플레이트에서 100℃, 120초의 조건으로 예비건조를 행하고 패턴사이즈별(4㎛ - 100㎛) 마스크를 사용하고 노광량을 50mJ/㎠으로 노광한 후 2.45%TMAH 수용액에 60초간 현상하고 다시 250℃, 1시간 동안 강한 열처리를 실시하였다.

이때 깨끗하게 얻어진 도막의 최소 패턴사이즈를 측정하였다.

(7) 잔막율

Glass에 제조된 각각의 감광성 수지 조성물을 스핀코팅하고 핫플레이트에서 100℃, 120초의 조건으로 예비건조를 행하여 막 두께 3㎛의 포토레지스트막을 형성하였다, 이러한 막이 형성된 Glass를 노광한 후 2.45%TMAH 수용액에 60초간 현상하고 다시 250℃, 1시간 동안 강한 열처리를 실시하였다.

예비건조시의 막두께와 후경화를 통한 용매 제거 후의 형성된 막의 두께를 측정하여 비율측정을 통하여 잔막율을 측정하였다.

	조성물 점도 (cps)	평탄성	감도 (mj/cm²)	내열성	밀착성	패턴형상성 (㎛)	잔막율(%)	투과율(%)
실시예 1	8	○	37	◎	◎	4	88	98
실시예 2	8	○	40	◎	◎	4	86	98
실시예 3	8	○	40	◎	◎	6	88	98
비교예 1	8	○	40	△	△	8	84	98
비교예 2	8	○	43	◎	○	6	81	97

상기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따라 실시예 1 ~ 3에서 제조한 감광성 수지 조성물은 평탄도, 감도, 내열성, 투명성 등이 우수하였고, 특히 패턴현상성, 높은 잔막률을 보이면서 기판과의 밀착성이 우수한 결과를 얻었다. 비교예1에서 제조한 감광성 수지 조성물로 테스트한 결과를 실시예1 내지 실시예3의 결과와 비교해보면, [B] 불포화성 에틸렌계 모노머 B-1의 함량이 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머 B-3의 1배를 넘지 않는 것이 우수한 내열성, 밀착성 및 패턴형상성을 위해 바람직함을 알 수 있었다. 화학식 1의 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머 B-1이 사용되지 않은 비교예 2의 경우 밀착성도 다소 부족하고, 특히 잔막율이 크게 부족함을 확인할 수 있었다.

[A] 알카리 가용성 수지

[B] 불포화성 에틸렌계 모노머
B-1¹⁾

[B] 불포화성 에틸렌계 모노머
B-2²⁾

[B] 불포화성 에틸렌계 모노머
B-3³⁾

[C] 광중합개시제⁴⁾

[A] 알칼리 가용성 수지, [B] 불포화성 에틸렌계 모노머, [C] 광중합개시제 및 [D] 용매를 포함하고,
상기 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머는 b-1) 하기 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머 및 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
<화학식 1>

(상기 화학식 1에서, R1은 탄소원자 수 1 내지 6인 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, R2는 하이드록시기 또는 카르복시산기이다.)
제1항에 있어서, 상기 b-1) 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머는 중량평균분자량이 100 내지 2,000g/mol인 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 b-1) 화학식 1로 표시되는 불포화성 에틸렌 모노머는 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머 중에 3 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 b-2) 3관능 이상의 불포화기를 가지는 에틸렌 모노머는 트리스히드록시에틸이소시아뉴레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 [B] 불포화성 에틸렌계 모노머는 조성물 전체 함량에 대해 5 내지 60중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 a-1) 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 화합물, a-2) 에폭시기 함유 불포화 화합물 및 a-3) 올레핀계 불포화 화합물의 공중합체인 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 고형분 함량이 10 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 중량평균분자량 5,000 내지 40,000g/mol인 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 [A] 알칼리 가용성 수지는 조성물 전체 함량에 대해 10 내지 80중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 절연막용 감광성 수지 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 조성물을 이용하여 제조된 유기 절연막.
제10항의 유기 절연막을 포함하는 디스플레이 장치.