KR20160061060A

KR20160061060A - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터

Info

Publication number: KR20160061060A
Application number: KR1020140163491A
Authority: KR
Inventors: 조상원; 정지영
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-05-31

Abstract

(A) 바인더 수지; (B) 착색제; (C) 하기 화학식 1로 표시되는 광중합성 단량체; (D) 광중합 개시제; (E) 에폭시 수지; (F) 경화촉진제; 및 (G) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물 및 컬러필터가 제공된다.
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, 각 치환기는 명세서에 정의된 바와 같다.)

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터 {PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND COLOR FILTER USING THE SAME}

본 기재는 감광성 수지 조성물, 상기 감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터에 관한 것이다.

액정 디스플레이 장치는 차광층, 컬러필터 및 ITO 화소전극이 형성된 하부 기판; 액정층, 박막트랜지스터, 축전캐패시터층으로 구성된 능동회로부; 및 ITO 화소전극이 형성된 상부 기판을 포함하여 구성된다. 　

상기 컬러필터는 일련의 공정, 예컨대 감광성 수지 조성물의 도포, 프리 베이킹, 노광, 현상 및 포스트 베이킹 공정을 거쳐 제조되는데, 상기 포스트 베이킹 공정은 230℃ 이상의 고온에서 진행된다. 그리고, 상기 고온에서 진행되는 포스트 베이킹 공정에 의해 컬러필터의 색 특성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 저온 경화형 감광성 수지 조성물에 대한 요구가 증가되고 있는 실정이다. 나아가 최근 들어 저온 경화가 필요한 OLED 공정에 부합하는 재료에 대한 요구도 증가되고 있다.

그러나, 종래 감광성 수지 조성물을 이용하여 저온 경화 시, 색변이 발생하고, 내열성이 저하되는 등 아직까지 상기 요구에 부응하는 저온 경화형 감광성 수지 조성물을 제공하지 못하고 있어, 이에 대한 연구가 계속되고 있다.

일 구현예는 내화학성 및 내열성이 우수한 감광성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

다른 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공하기 위한 것이다.

일 구현예는 (A) 바인더 수지; (B) 착색제; (C) 하기 화학식 1로 표시되는 광중합성 단량체; (D) 광중합 개시제; (E) 에폭시 수지; (F) 경화촉진제; 및 (G) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,

R¹ 및 R²는 서로 융합되어 고리를 이룰 수 있고,

L¹ 내지 L⁸은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.

상기 광중합성 단량체는 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시될 수 있다.

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서,

R³ 및 R⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기이고,

A는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기이고,

L¹ 내지 L⁸은 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬렌기이다.

상기 경화촉진제는 이미다졸계 경화촉진제일 수 있다.

상기 이미다졸계 경화촉진제는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

R⁵ 내지 R⁸은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이다.

상기 경화촉진제는 2-메틸 이미다졸, 2-에틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 경화촉진제는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.

상기 감광성 수지 조성물은 열경화 개시제를 더 포함할 수 있다.

상기 열경화 개시제는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

R⁹ 및 R¹⁰은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이다.

상기 열경화 개시제는 70℃ 내지 150℃에서 반감기가 1시간 내지 2시간일 수 있다.

상기 바인더 수지는 아크릴계 수지, 카도계 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 감광성 수지 조성물은, 상기 감광성 수지 조성물 전체 중량을 기준으로, 상기 (A) 바인더 수지 1 중량% 내지 30 중량%; 상기 (B) 착색제 1 중량% 내지 30 중량%; 상기 (C) 광중합성 단량체 1 중량% 내지 20 중량%; 상기 (D) 광중합 개시제 0.05 중량% 내지 5 중량%; 상기 (E) 에폭시 수지 1 중량% 내지 10 중량%; 상기 (F) 경화촉진제 0.01 중량% 내지 1 중량%; 및 상기 (G) 용매 잔부량을 포함할 수 있다.

상기 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.

다른 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.

기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

내화학성 및 내열성이 우수한 감광성 수지 조성물이 제공됨에 따라, 컬러필터 등에 유용하게 적용될 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, "알킬기"란 C1 내지 C20 알킬기를 의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C20 알케닐기를　의미하고, "사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 사이클로알케닐기를　의미하고, "헤테로사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기를 의미하고,　"아릴기"란 C6 내지 C20 아릴기를 의미하고, "아릴알킬기"란 C6 내지 C20 아릴알킬기를 의미하며, "알킬렌기"란 C1 내지 C20 알킬렌기를　의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C20 아릴렌기를 의미하고,　"알킬아릴렌기"란 C6 내지 C20 알킬아릴렌기를 의미하고, "헤테로아릴렌기"란 C3 내지 C20 헤테로아릴렌기를 의미하고, "알콕실렌기"란 C1 내지 C20 알콕실렌기를 의미한다.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아민기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C20 아릴기, C3 내지 C20 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알케닐기, C3 내지 C20 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C20 헤테로아릴기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로"란, 화학식 내에 N, O, S 및 P 중 적어도 하나의 헤테로 원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트"와 "메타크릴레이트" 둘 다 가능함을 의미하며, "(메타)아크릴산"은 "아크릴산"과 "메타크릴산" 둘 다 가능함을 의미한다.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다.

본 명세서 내 화학식에서 별도의 정의가 없는 한, 화학결합이 그려져야 하는 위치에 화학결합이 그려져있지 않은 경우는 상기 위치에 수소 원자가 결합되어 있음을 의미한다.

본 명세서에서 카도계 수지란, 하기 화학식 4-1 내지 4-11로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 관능기가 수지 내 주골격(backbone)에 포함되는 수지를 의미한다.

또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "*"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.

일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 (A) 바인더 수지; (B) 착색제; (C) 하기 화학식 1로 표시되는 광중합성 단량체; (D) 광중합 개시제; (E) 에폭시 수지; (F) 경화촉진제; 및 (G) 용매를 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R¹ 및 R²는 서로 융합되어 고리를 이룰 수 있고,

일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 광중합성 단량체 및 에폭시 수지를 포함하여, 저온 경화 공정으로도 우수한 내열성 및 내화학성을 확보할 수 있다.

나아사, 상기 경화촉진제는 감광성 수지 조성물의 열경화 반응을 촉진함으로써, 현상 공정 중 발생할 수 있는 패턴 침해를 막아 고해상도 미세패턴의 구현이 가능하다. 또한, 포스트베이킹 공정에서 발생할 수 있는 패턴의 흘러내림이 방지되어 테이퍼 각도를 비교적 높게 유지할 수 있고, 패턴 내부 응집력이 향상되어 패턴의 밀착력도 증가시킬 수 있다.

이하에서 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.

(C) 광중합성 단량체

상기 광중합성 단량체는, 예컨대 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시될 수 있다.

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서,

L¹ 내지 L⁸은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다. 예컨대 상기 L¹ 내지 L⁸은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 치환 또는 비치환된 에틸렌기, 치환 또는 비치환된 프로필렌기, 치환 또는 비치환된 부틸렌기, 치환 또는 비치환된 펜틸렌기 또는 치환 또는 비치환된 헥실렌기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광중합성 단량체는 이염기산(diacid)으로부터 유도된 관능기를 말단에 포함하여, 상기 관능기를 포함하지 않는 광중합성 단량체보다 현상성이 우수하고, 에폭시 수지의 경화에 효과적이다.

상기 이염기산은, 예컨대 모노프탈레이트, 모노석시네이트, 옥살산, 말론산, 나프탈렌디카르복실산, 퀴놀린산 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 광중합성 단량체는 에틸렌성 불포화 이중결합을 가짐으로써,　패턴 형성 공정에서 노광시 충분한 중합을 일으켜 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수한 패턴을 형성할 수 있다.

상기 광중합성 단량체는 보다 우수한 현상성을 부여하기 위하여 산무수물로 처리하여 사용할 수도 있다.

상기 광중합성 단량체는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 20 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 광중합성 단량체가 상기 범위 내로 포함될 경우,　패턴 형성 공정에서 노광 시 경화가 충분히 일어나 신뢰성이 우수하며, 패턴의 내열성, 내광성, 내화학성, 해상도 및 밀착성 또한 우수하다.

(F) 경화촉진제

상기 경화촉진제는 광중합성 단량체 및 에폭시 수지 간의 경화 반응, 예컨대 열경화 반응을 촉진할 수 있다.

상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 10 중량부, 예컨대 1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 경화촉진제가 에폭시 수지 100 중량부에 대해 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 경화속도가 느려져 패턴의 해상도가 불량해지고, 테이퍼 각도를 높게 형성시킬 수 없으며, 경화촉진제가 에폭시 수지 100 중량부에 대해 10 중량부 초과로 포함되는 경우 경화속도가 필요 이상으로 빨라져 포스트베이킹 공정 시 과도한 melting 특성 저하로 인해 직진성이 악화될 뿐만 아니라, 밀착력 등도 저하되게 된다.

상기 경화촉진제는 이미다졸계 경화촉진제일 수 있고, 상기 이미다졸계 경화촉진제는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

예컨대, 상기 경화촉진제는 2-메틸 이미다졸, 2-에틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 경화촉진제는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.01 중량% 내지 1 중량%, 예컨대 0.01 중량% 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 경화촉진제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 광중합성 단량체 및 에폭시 수지 간의 저온 경화 반응을 촉진시킬 수 있다.

(E)　에폭시 수지

일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함함으로써, 저온에서의 포스트 베이킹 공정이 가능해지고, 컬러필터의 내열성 및 내화학성을 크게 향상시킬 수 있다.

상기 에폭시 수지의 예로는, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 에폭시 수지는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 에폭시 수지가 상기 범위 내로 포함될 경우, 저온에서도 내열성 및 내화학성이 우수한 감광성 수지 조성물의 제조가 가능하다.

(H)　 열경화 개시제

일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 열경화 개시제를 더 포함할 수 있다.

상기 열경화 개시제는 전술한 광중합성 단량체가 프리 베이킹 공정 단계에서 안정성을 유지하도록 하여, 저온 경화를 돕는 역할을 할 수 있다.

상기 열경화 개시제는 과산화물계 화합물로, 예컨대, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 메틸이소부틸케톤 퍼옥사이드, 사이클로헥사논 퍼옥사이드, 메틸사이클로헥사논 퍼옥사이드, 아세틸아세톤 퍼옥사이드 등의 케톤 퍼옥사이드류; 이소부티릴 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, o-메틸벤조일 퍼옥사이드, 비스-3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드 등의 디아실 퍼옥사이드류; 2,4,4,-트리메틸펜틸-2-하이드로 퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠하이드로 퍼옥사이드, 쿠멘하이드로 퍼옥사이드, t-부틸하이드로 퍼옥사이드 등의 하이드로 퍼옥사이드류; 디쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 1,3-비스(t-부틸옥시이소프로필)벤젠, t-부틸퍼옥시발레르산 n-부틸에스테르 등의 디알킬 퍼옥사이드류; 2,4,4-트리메틸펜틸 퍼옥시페녹시아세테이트, α-쿠밀 퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, 디-t-부틸 퍼옥시트리메틸아디페이트 등의 알킬 퍼에스테르류; 디-3-메톡시부틸 퍼옥시디카보네이트, 디-2-에틸헥실 퍼옥시디카보네이트, 비스-4-t-부틸사이클로헥실 퍼옥시디카보네이트, 디이소프로필 퍼옥시디카보네이트, 아세틸사이클로헥실술포닐 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시아릴카보네이트 등의 퍼카보네이트류 등의 과산화물계 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 상기 열경화 개시제는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

상기 열경화 개시제는 70℃ 내지 150℃에서 반감기가 1시간 내지 2시간, 예컨대 100℃ 내지 150℃에서 반감기가 1시간 내지 2시간일 수 있다.

상기 열경화 개시제는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.01 중량% 내지 1 중량%, 예컨대 0.01 중량% 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 열경화 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 저온에서도 내열성 및 내화학성이 우수한 감광성 수지 조성물의 제조가 가능하다.

(A) 바인더 수지

상기 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 아크릴계 바인더 수지는 제1 에틸렌성 불포화 단량체 및 이와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체로, 하나 이상의 아크릴계 반복단위를 포함하는 수지일 수 있다.

상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 하나 이상의 카르복시기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체이며, 이의 구체적인 예로는　아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산,　또는 이들의 조합을 들 수 있다.

상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 상기 아크릴계 바인더 수지 총량에 대하여 5 중량% 내지 50 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.

상기 제2 에틸렌성 불포화 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르복시산 비닐 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물; (메타)아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; (메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물; 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 아크릴계 바인더 수지의 구체적인 예로는 폴리벤질메타크릴레이트, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 배합하여 사용할 수도 있다. 　

상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량은 5,000 g/mol 내지 15,000g/mol 일 수 있다.　상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내일 경우, 기판과의 밀착성이 우수하고 물리적, 화학적 물성이 좋으며, 점도가 적절하다.

상기 아크릴계 바인더 수지의산가는 80 mgKOH/g 내지 130 mgKOH/g 일 수 있다. 상기 아크릴계 바인더 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우 픽셀 패턴의 해상도가 우수하다.

상기 카도계 바인더 수지는 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.

[화학식 4]

상기 화학식 4에서,

R¹¹ 및 R¹²은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 (메타)아크릴로일옥시 알킬기이고,

R¹³　및 R¹⁴는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,

Z¹은 단일결합, O, CO, SO₂, CR¹⁷R¹⁸, SiR¹⁹R²⁰(여기서, R¹⁷ 내지 R²⁰은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임) 또는 하기 화학식 4-1 내지 4-11로 표시되는 연결기 중 어느 하나이고,

[화학식 4-1]

[화학식 4-2]

[화학식 4-3]

[화학식 4-4]

[화학식 4-5]

(상기 화학식 4-5에서,

R^a는 수소 원자, 에틸기, C₂H₄Cl, C₂H₄OH, CH₂CH=CH₂ 또는 페닐기이다.)

[화학식 4-6]

[화학식 4-7]

[화학식 4-8]

[화학식 4-9]

[화학식 4-10]

[화학식 4-11]

Z²는 산무수물 잔기 또는 산이무수물 잔기이고,

m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,

m은 1 내지 30의 정수이다.

상기 카도계 바인더 수지의 중량평균 분자량은 500 g/mol 내지 50,000 g/mol, 예컨대 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 상기 카도계 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내일 경우 차광층 제조 시 잔사 없이 패턴 형성이 잘되며, 현상시 막두께의 손실이 없고, 양호한 패턴을 얻을 수 있다.

상기 카도계 바인더 수지는 양 말단 중 적어도 하나에 하기 화학식 5로 표시되는 관능기를 포함할 수 있다.

[화학식 5]

상기 화학식 5에서,

Z³은 하기 화학식 5-1 내지 5-7로 표시될 수 있다.

[화학식 5-1]

(상기 화학식 5-1에서, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 에스테르기 또는 에테르기이다.)

[화학식 5-2]

[화학식 5-3]

[화학식 5-4]

[화학식 5-5]

(상기 화학식 5-5에서, R^d는 O, S, NH, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, C1 내지 C20 알킬아민기 또는 C2 내지 C20 알케닐아민기이다.)

[화학식 5-6]

[화학식 5-7]

상기 카도계 바인더 수지는 예컨대, 9,9-비스(4-옥시라닐메톡시페닐)플루오렌 등의 플루오렌 함유 화합물; 벤젠테트라카르복실산 디무수물, 나프탈렌테트라카르복실산 디무수물, 비페닐테트라카르복실산 디무수물, 벤조페논테트라카르복실산 디무수물, 피로멜리틱 디무수물, 사이클로부탄테트라카르복실산 디무수물, 페릴렌테트라카르복실산 디무수물, 테트라히드로푸란테트라카르복실산 디무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물 등의 무수물 화합물; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 글리콜 화합물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 사이클로헥산올, 벤질알코올 등의 알코올 화합물; 프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 용매류 화합물; 트리페닐포스핀 등의 인 화합물; 및 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 벤질디에틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드 등의 아민 또는 암모늄염 화합물 중에서 둘 이상을 혼합하여 제조할 수 있다.

상기 바인더 수지가 카도계 바인더 수지일 경우, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물의 현상성이 우수하고, 광경화 시 감도가 좋아 미세 패턴 형성성이 우수하다.

상기 바인더 수지는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 　바인더 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 우수한 감도, 현상성, 해상도 및 패턴의 직진성을 얻을 수 있다.

(B)　착색제

상기 착색제는 안료, 염료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 상기 안료는 유기 안료, 무기 안료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 안료는 흑색 안료를 포함할 수 있으며, 상기 흑색 안료로는 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, 티타늄 블랙, 시아닌 블랙, 카본 블랙 또는 이들의 조합 등을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 흑색 안료로는 카본 블랙을 사용할 수 있다.

상기 안료가 흑색 안료, 예컨대 카본 블랙을 포함하는 경우, 차광성, 표면평활성, 분산안정성, 바인더 수지와의 상용성 등이 우수하다. 한편, 상기 흑색 안료를 사용할 경우, 안트라퀴논계 안료, 퍼릴렌계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 아조계 안료 등의 색 보정제와 함께 사용할 수도 있다.

상기 안료는 상기 흑색 안료, 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.

상기 흑색 안료의 예로는 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, 티타늄 블랙, 시아닌 블랙, 카본 블랙 또는 이들의 조합 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 흑색 안료를 사용할 경우, 안트라퀴논계 안료, 퍼릴렌계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 아조계 안료 등의 색 보정제와 함께 사용할 수도 있다.

상기 적색 안료의 예로는　C.I. 적색 안료 254, C.I. 적색 안료 255, C.I. 적색 안료 264, C.I. 적색 안료 270, C.I. 적색 안료 272, C.I. 적색 안료 177, C.I. 적색 안료 89 등을 들 수 있다.　상기 녹색 안료의 예로는 C.I. 녹색 안료 36, C.I. 녹색 안료 7 등과 같은 할로겐이 치환된 구리 프탈로시아닌 안료를 들 수 있다.　상기 청색 안료의 예로는 C.I. 청색 안료 15:6, C.I. 청색 안료 15, C.I. 청색 안료 15:1, C.I. 청색 안료 15:2, C.I. 청색 안료 15:3, C.I. 청색 안료 15:4, C.I. 청색 안료 15:5, C.I. 청색 안료 16 등과 같은 구리프탈로시아닌 안료를 들 수 있다.　상기 황색 안료의 예로는 C.I. 황색 안료 139 등과 같은 이소인돌린계 안료, C.I. 황색 안료 138 등과 같은 퀴노프탈론계 안료, C.I. 황색 안료 150 등과 같은 니켈 컴플렉스 안료 등을 들 수 있다. 상기 안료는 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 이들의 예에 한정되는 것은 아니다.

상기 감광성 수지 조성물에 안료를 분산시키기 위해 분산제를 함께 사용할 수 있다. 구체적으로는, 안료를 분산제로 미리 표면처리하여 사용하거나, 감광성 수지 조성물 제조시 안료와 함께 분산제를 첨가하여 사용할 수 있다. 즉, 상기 안료는 안료분산액의 형태로 감광성 수지 조성물에 포함될 수 있다. 상기 안료분산액은 안료 고형분, 분산제 및 용제 등을 포함할 수 있으며, 상기 안료 고형분은 안료분산액 총량에 대해 8 중량% 내지 15 중량%, 예컨대 8 중량% 내지 12 중량%로 포함될 수 있다.

상기 분산제로는 비이온성 분산제, 음이온성 분산제, 양이온성 분산제 등을 사용할 수 있다.　상기 분산제의 구체적인 예로는, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알코올 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 알코올알킬렌 옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산 염, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 염, 알킬아미드 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬 아민 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 분산제의 시판되는 제품을 예로 들면, 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, DISPERBYK-2001 등; EFKA 케미칼社의 EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-100, EFKA-400, EFKA-450 등; Zeneka社의 Solsperse 5000, Solsperse 12000, Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 17000, Solsperse 20000, Solsperse 24000GR, Solsperse 27000, Solsperse 28000 등; 또는 Ajinomoto社의 PB711, PB821 등이 있다.

상기 분산제는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 　분산제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 감광성 수지 조성물의 분산성이 우수함에 따라 차광층 제조시 안정성, 현상성 및 패턴성이 우수하다.

상기 안료는 수용성 무기염 및 습윤제를 이용하여 전처리하여 사용할 수도 있다.　안료를 전처리하여 사용할 경우 안료의 평균 입경을 미세화할 수 있다.

상기 전처리는 안료를 수용성 무기염 및 습윤제와 함께 니딩(kneading)하는 단계, 그리고 상기 니딩 단계에서 얻어진 안료를 여과 및 수세하는 단계를 거쳐 수행될 수 있다.

니딩은 40℃ 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있고, 여과 및 수세는 물 등을 사용하여 무기염을 수세한 후 여과하여 수행될 수 있다.

상기 수용성 무기염의 예로는 염화나트륨, 염화칼륨 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　상기 습윤제는 상기 안료 및 상기 수용성 무기염이 균일하게 섞여 안료가 용이하게 분쇄될 수 있는 매개체 역할을 하며, 그 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등과 같은 알킬렌 글리콜 모노알킬에테르; 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 알코올 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

니딩 단계를 거친 안료는 30 nm 내지 100 nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 　안료의 평균 입경이 상기 범위 내인 경우, 내열성 및 내광성이 우수하면서도 미세한 패턴을 효과적으로 형성할 수 있다.

상기 착색제는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 5 중량% 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 　착색제가 상기 범위 내로 포함될 경우,　색 재현율이 우수하며, 해상도, 패턴의 직진성이 우수하다.

(D) 광중합 개시제

상기 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 개시제로서, 예를 들어 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물 등을 사용할 수 있다.

상기 아세토페논계의 화합물의 예로는, 2,2'-디에톡시 아세토페논, 2,2'-디부톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로 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 등을 들 수 있다.

상기 벤조페논계 화합물의 예로는, 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 티오크산톤계 화합물의 예로는, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 등을 들 수 있다.

상기 벤조인계 화합물의 예로는, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.

상기 트리아진계 화합물의 예로는, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-s-트리아진 등을 들 수 있다.

상기 옥심계 화합물의 예로는 O-아실옥심계 화합물, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(O-아세틸옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄온, O-에톡시카르보닐-α-옥시아미노-1-페닐프로판-1-온 등을 사용할 수 있다. 　상기 O-아실옥심계 화합물의 구체적인 예로는, 1,2-옥탄디온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1-온옥심-O-아세테이트 및 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트　등을 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제는 상기 화합물 이외에도 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 술포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 이미다졸계 화합물, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제는 빛을 흡수하여 들뜬 상태가 된 후 그 에너지를 전달함으로써 화학반응을 일으키는 광 증감제와 함께 사용될 수도 있다.

상기 광 증감제의 예로는, 테트라에틸렌글리콜 비스-3-머캡토 프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트, 디펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%, 예컨대 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 패턴 형성 공정에서 노광 시 경화가 충분히 일어나 우수한 신뢰성을 얻을 수 있으며, 패턴의 내열성, 내광성, 내화학성, 해상도 및 밀착성이 우수하며, 미반응 개시제로 인한 투과율의 저하를 막을 수 있다.

(E) 용매

상기 용매는 상기 바인더 수지, 상기 착색제, 상기 광중합성 단량체, 상기 광중합 개시제, 상기 에폭시 수지 및 상기 경화촉진제와의 상용성을 가지되, 반응하지 않는 물질들이 사용될 수 있다.

상기 용매의 예로는, 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; 피루빈산 에틸 등의 케톤산 에스테르류 등이 있으며, 또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐라드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세틸아세톤, 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 용매를 들 수 있다.

이들 중 좋게는 상용성 및 반응성을 고려하여, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에틸렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 2-히드록시 프로피온산 에틸 등의 에스테르류; 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류가 사용될 수 있다.

상기 용매는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 잔부량, 예컨대 40 중량% 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 용매가 상기 범위 내로 포함될 경우 감광성 수지 조성물이 적절한 점도를 가짐에 따라 차광층 제조시 공정성이 우수하다.

(G) 기타 첨가제

일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.

예컨대, 감광성 수지 조성물은 기판과의 밀착성 등을 개선하기 위해 비닐기, 카르복실기, 메타크릴옥시기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 실란계 커플링제를 더 포함할 수 있다.

상기 실란계 커플링제의 예로는, 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴 옥시프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 실란계 커플링제는 상기 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 　실란계 커플링제가 상기 범위 내로 포함될 경우 밀착성, 저장성 등이 우수하다.

또한 상기 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 코팅성 향상 및 결점 생성 방지 효과를 위해 계면 활성제, 예컨대 불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있다.

상기 불소계 계면활성제로는, BM Chemie社의 BM-1000^®, BM-1100^®등; 다이 닛폰 잉키 가가꾸 고교(주)社의 메카 팩 F 142D^®, 동 F 172^®, 동 F 173^®, 동 F 183^®등; 스미토모 스리엠(주)社의 프로라드 FC-135^®, 동 FC-170C^®, 동 FC-430^®, 동 FC-431^®등; 아사히 그라스(주)社의 사프론 S-112^®, 동 S-113^®, 동 S-131^®, 동 S-141^®, 동 S-145^®등; 도레이 실리콘(주)社의 SH-28PA^®, 동-190^®, 동-193^®, SZ-6032^®, SF-8428^®등의 명칭으로 시판되고 있는 불소계 계면활성제를 사용할 수 있다.

상기 계면활성제는 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 5 중량부로 사용될 수 있다.　 계면활성제가 상기 범위 내로 포함될 경우 코팅 균일성이 확보되고, 얼룩이 발생하지 않으며, 유리 기판에 대한 습윤성(wetting)이 우수하다.

또한 상기 감광성 수지 조성물은 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 산화방지제, 안정제 등의 기타 첨가제가 일정량 첨가될 수도 있다.

다른 구현예는 전술한 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다. 　상기 컬러필터의 제조 방법은 다음과 같다.

(1) 도포 및 도막 형성 단계

전술한 감광성 수지 조성물을 소정의 전처리를 한 기판 상에 스핀 또는 슬릿 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 어플리케이터법 등의 방법을 사용하여 원하는 두께, 예를 들어 1.2 ㎛ 내지 3.5 ㎛의 두께로 도포한 후, 70℃ 내지 90℃의 온도에서 1분 내지 10분 동안 가열하여 용매를 제거함으로써 도막을 형성한다.

(2) 노광 단계

상기 얻어진 도막에 필요한 패턴 형성을 위해 소정 형태의 마스크를 개재한 뒤, 200 nm 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, 예를 들어 고압 수은등을 사용할 경우 500 mJ/cm² 이하(365 nm 센서에 의함)이다.

(3) 현상 단계

상기 노광 단계에 이어, 알칼리성 수용액을 현상액으로 이용하여 불필요한 부분을 용해, 제거함으로써 노광 부분만을 잔존시켜 화상 패턴을 형성시킨다. 　

(4) 후처리 단계

상기 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.

전술한 감광성 수지 조성물을 이용함으로써, 저온 공정에서도 우수한 내열성 및 내화학성을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다.　　다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

( 실시예 )

(감광성 수지 조성물 제조)

실시예 1 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 5

하기 언급된 구성성분들을 이용하여 하기 표 1 및 표 2에 나타낸 조성으로 각 실시예 1 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

구체적으로, 용매에 광중합 개시제, 에폭시 수지, 경화촉진제 및/또는 열경화 개시제를 녹인 후 약 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서, 바인더 수지, 착색제(안료분산액) 및 광중합성 단량체를 첨가하고 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 여기에 첨가제를 투입한 후, 1시간 동안 상온에서 교반하고, 상기 생성물을 3회 여과하여 불순물을 제거함으로써, 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

(A) 바인더 수지

(A-1) 카도계 수지(NSCC社, V259ME)

(A-2) 아크릴계 수지(SMS社, CRB-400H)

(B) 착색제

(B-1) B15:6 안료분산액(Sanyo colors社, SFB GC1679)

(B-2) B15:6/Violet 안료분산액(Sanyo colors社, SFB GC1207)

(C) 광중합성 단량체

(C-1) 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(일본화약社, DPHA)

(C-2) 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 모노프탈레이트(kyoeisha社, DPE6A-MP)

(C-3) 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 모노석시네이트(kyoeisha社, DPE6A-MS)

(D) 광중합 개시제

(D-1) IRGACURE OXE01(BASF社)

(D-2) IRGACURE OXE02(BASFf社)

(E) 에폭시 수지

(E-1) EHPE3150(Daicel社)

(E-2) EOCN-1020-65(일본화약社)

(F) 경화촉진제

이미다졸계 경화촉진제(2-메틸 이미다졸) (Shikoku社, Curezol 2MZ)

(G) 용매

프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (PGMEA)

(H) 열경화 개시제

(H-1) Peroyl L(NOF社)

(H-2) Perhexa C(NOF社)

(I) 기타 첨가제

불소계 계면활성제 (DIC社, F-554)

(단위: 중량%)

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
(A) 바인더 수지	(A-1)	-	5.6	2.8	-	5.6	2.8	-	-
(A) 바인더 수지	(A-2)	9.8	-	4.9	9.8	-	4.9	9.8	9.8
(B) 착색제	(B-1)	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0
(B) 착색제	(B-2)	10.3	10.3	10.3	10.3	10.3	10.3	10.3	10.3
(C) 광중합성 단량체	(C-1)	-	-	-	-	-	-	-	-
	(C-2)	6.1	-	3.0	6.1	-	3.0	6.1	6.1
	(C-3)	-	6.1	3.1	-	6.1	3.1	-	-
(D) 광중합 개시제	(D-1)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
(D) 광중합 개시제	(D-2)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
(E) 에폭시 수지	(E-1)	3.1	3.1	1.6	3.1	3.1	1.6	3.1	3.1
(E) 에폭시 수지	(E-2)	-	-	1.5	-	-	1.5	-	-
(F) 경화촉진제		0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.15	0.27
(G) 용매		58.00	62.20	60.10	57.80	62.00	59.90	57.95	57.83
(H) 열경화 개시제	(H-1)	-	-	-	0.2	-	0.1	-	-
(H) 열경화 개시제	(H-2)	-	-	-	-	0.2	0.1	-	-
(I) 기타 첨가제		0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
합계		100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0

(단위: 중량%)

		비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
(A) 바인더 수지	(A-1)	-	5.6	-	5.6	-
(A) 바인더 수지	(A-2)	19.7	-	9.8	-	9.8
(B) 착색제	(B-1)	12.0	12.0	12.0	12.0	12.0
(B) 착색제	(B-2)	10.3	10.3	10.3	10.3	10.3
(C) 광중합성 단량체	(C-1)	6.1	6.1	6.1	6.1	-
	(C-2)	-	-	-	-	6.1
	(C-3)	-	-	-	-	-
(D) 광중합 개시제	(D-1)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
(D) 광중합 개시제	(D-2)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
(E) 에폭시 수지	(E-1)	-	3.1	3.1	-	3.1
(E) 에폭시 수지	(E-2)	-	-	-	3.1	-
(F) 경화촉진제		-	-	0.1	0.1	0.34
(G) 용매		51.30	62.30	58.00	62.20	57.76
(H) 열경화 개시제	(H-1)	-	-	-	-	-
(H) 열경화 개시제	(H-2)	-	-	-	-	-
(I) 기타 첨가제		0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
합계		100.0	100.0	100.0	100.0	100.0

평가 1: 내화학성 평가

실시예 1 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 5에서 제조된 감광성 수지 조성물을 유리 기판 위에 스핀 코팅기(Mikasa社, Opticoat MS-A150)를 사용하여 각각 3 ㎛ 두께로 코팅한 후, 열판(hot-plate)을 이용하여 80℃에서 120초 동안 소프트-베이킹(soft-baking)을 하고, 노광기(Ushio社, ghi broadband)를 이용하여 60mJ의 출력(power)으로 노광하였다. 이어서 현상기(SVS社, SSP-200)를 사용하여 0.2 중량%의 수산화 칼륨(KOH) 수용액으로 현상하였다. 이 후, convection oven에서 각각 100℃, 150℃ 및 230℃로 20분 동안 하드-베이킹(Hard-baking)을 진행하여, 패터닝된 도막을 얻을 수 있었다.

상기 도막을 80℃의 NMP 용매에 5분 간 침지하여, 내화학성을 평가해, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

상기 내화학성은 NMP 용매에 침지하기 전과 후의 도막의 색 변화(ΔE*)로 평가하였으며, 상기 색 변화(ΔE*)는 분광광도계(Otsuka Electronics社, MCPD3000)를 사용하여 측정하였다.

	색 변화(ΔE*)
경화온도 (℃)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
100	3.2	3.3	3.0	1.2	1.3	1.2	1.1	3.5	28.8	26.0	17.5	17.2	16.4
150	1.5	1.5	2.5	0.5	0.6	0.5	0.7	2.9	16.7	10.5	6.9	9.4	8.2
230	0.1	0.2	0.2	0.1	0.2	0.2	0.2	0.4	0.3	0.3	3.4	3.2	2.0

평가 2: 내열성 평가

실시예 1 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 5에서 제조된 감광성 수지 조성물을 유리 기판 위에 스핀 코팅기(Mikasa社, Opticoat MS-A150)를 사용하여 각각 3 ㎛ 두께로 코팅한 후, 열판(hot-plate)을 이용하여 80℃에서 120초 동안 소프트-베이킹(soft-baking)을 하고, 노광기(Ushio社, ghi broadband)를 이용하여 60mJ의 출력(power)으로 노광하였다. 이어서 현상기(SVS社, SSP-200)를 사용하여 0.2 중량%의 수산화 칼륨(KOH) 수용액으로 현상하였다. 이 후, convection oven에서 각각 100℃, 150℃ 및 230℃로 30분 동안 하드-베이킹(Hard-baking)을 진행하여, 하드-베이킹 전과 후의 패터닝된 도막의 색 변화(ΔE*)를 측정해, 내열성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

상기 색 변화(ΔE*)는 분광광도계(Otsuka Electronics社, MCPD3000)를 사용하여 측정하였다.

	색 변화(ΔE*)
경화온도 (℃)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
100	0.5	0.5	0.4	0.2	0.2	0.2	0.3	0.7	1.0	1.0	0.5	0.5	1.1
150	1.8	1.8	2.0	1.0	1.0	1.3	1.2	1.6	2.8	3.1	1.8	1.8	3.0
230	3.0	3.0	3.1	1.8	2.0	2.0	2.5	2.8	3.9	3.6	3.0	3.0	3.0

상기 표 3 및 표 4에서 보는 바와 같이, 일 구현예에 따른 실시예 1 내지 실시예 8의 감광성 수지 조성물로 형성된 도막은 비교예 1 내지 비교예 5의 감광성 수지 조성물로 형성된 도막보다 저온 경화 온도에서도 NMP 용매 처리 후 색 변화가 적으면서도 내열성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 즉, 일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 저온 경화에 대한 내화학성 및 내열성이 우수하다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　　그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

(A) 바인더 수지;
(B) 착색제;
(C) 하기 화학식 1로 표시되는 광중합성 단량체;
(D) 광중합 개시제;
(E) 에폭시 수지;
(F) 경화촉진제; 및
(G) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R¹ 및 R²는 서로 융합되어 고리를 이룰 수 있고,
L¹ 내지 L⁸은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
제1항에 있어서,
상기 광중합성 단량체는 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되는 감광성 수지 조성물.
[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서,
R³ 및 R⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기이고,
A는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기이고,
L¹ 내지 L⁸은 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
제1항에 있어서,
상기 경화촉진제는 이미다졸계 경화촉진제인 감광성 수지 조성물.
제3항에 있어서,
상기 이미다졸계 경화촉진제는 하기 화학식 2로 표시되는 감광성 수지 조성물:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,
R⁵ 내지 R⁸은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이다.
제3항에 있어서,
상기 경화촉진제는 2-메틸 이미다졸, 2-에틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 경화촉진제는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 10 중량부로 포함되는 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은 열경화 개시제를 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 열경화 개시제는 하기 화학식 3으로 표시되는 감광성 수지 조성물.
[화학식 3]

상기 화학식 3에서,
R⁹ 및 R¹⁰은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이다.
제7항에 있어서,
상기 열경화 개시제는 70℃ 내지 150℃에서 반감기가 1시간 내지 2시간인 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 바인더 수지는 아크릴계 수지, 카도계 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은, 상기 감광성 수지 조성물 전체 중량을 기준으로,
상기 (A) 바인더 수지 1 중량% 내지 30 중량%;
상기 (B) 착색제 1 중량% 내지 30 중량%;
상기 (C) 광중합성 단량체 1 중량% 내지 20 중량%;
상기 (D) 광중합 개시제 0.05 중량% 내지 5 중량%;
상기 (E) 에폭시 수지 1 중량% 내지 10 중량%;
상기 (F) 경화촉진제 0.01 중량% 내지 1 중량%; 및
상기 (G) 용매 잔부량
을 포함하는 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 또는 이들의 조합을 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터.