KR20190032944A - 아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물 - Google Patents

아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물 Download PDF

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KR20190032944A
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Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물에 대한 것이다.

Description

아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물 {Acrylate Compound and Photocurable Composition Comprising the Same}
본 발명은 신규한 아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 경화밀도를 가지는 신규한 아크릴레이트 화합물을 포함하여 고해상도이고 탄성 회복률이 높은 패턴을 형성할 수 있는 광경화성 수지 조성물에 관한 것이다.
광경화성 조성물로서는, 예를 들면 불포화 결합을 갖는 중합성 화합물에 광중합 개시제를 첨가한 것이 있다. 이러한 광경화성 조성물은 광을 조사함으로써 중합 경화되기 때문에 광경화성 잉크, 감광성 인쇄판, 컬러필터, 각종 포토레지스트 등에 사용되고 있다.
이러한 광경화성 조성물에 대한 자외선 조사 단계에서 라디칼 활성종을 발생시켜 에틸렌성 불포화기를 가지는 중합성 단량체의 광중합 반응을 이용하여 경화구조물을 얻어 내는 광경화성 화합물에 있어서 단위 중량 당 높은 반응기 농도 즉 이중결합 당량을 가지는 것이 필요하게 된다. 가교밀도라는 측면에서 반응기가 많을수록 더 많은 가교점을 형성하여 더 견고한 Network를 형성할 수 있기 때문에 신뢰성 면에서 더 우수한 성능을 발휘할 수 있게 된다. 광경화 반응을 통하여 얻어지는 패턴의 선폭에 대한 해상도라는 측면에서도 발생된 라디칼 활성종이 브라운운동을 통하여 확산되기 보다는 인접한 이중결합의 말단을 타고 Propagation과정을 통해 확산하게 되므로 실질적인 의미에서 경화되는 구간 내의 밀도를 높이는 대신에 라디칼 확산이 자유운동보다 억제되어 선폭의 확대를 억제하여 높은 해상도를 구현할 수 있게 된다.
한편, 대한민국 공개특허 제2009-0113780호에는 4관능 신규합성 아크릴레이트가 기재되어 있으나, 만족할 만한 경화밀도를 나타내지 않아 광경화성 조성물에 사용될 경우 패턴구현 능력과 내화학성 등의 물성이 떨어지는 문제가 있는바, 높은 경화밀도를 가지는 신규 다관능 화합물의 개발이 요청되고 있다.
대한민국 공개특허 제2009-0113780호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 우수한 현상 잔막률을 갖고, 내화학 밀착성이 우수한 패턴을 형성할 수 있도록, 높은 경화밀도를 갖는 신규한 아크릴레이트 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광경화성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 패턴을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 패턴을 포함하는 화상표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 아크릴레이트 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이다.
다른 한편으로, 본 발명은 (A) 알칼리 가용성 수지; (B) 상기 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체; (C) 광중합 개시제; 및 (D) 용매를 포함하는 광경화성 조성물을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 패턴을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 패턴을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 아크릴레이트 화합물은 높은 경화밀도를 가짐으로, 우수한 현상 잔막률을 갖고, 내화학 밀착성이 우수한 패턴을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2에, 합성예 3에서 제조된 본 발명의 다관능 아크릴레이트 (B-1)의 분광 자료를 나타내었다.
도 3에, 본 발명의 패턴 Bottom CD size 측정의 모식도를 나타내었다.
도 4에, 본 발명의 내화학 밀착성 평가 기준의 모식도를 나타내었다.
도 5에, 본 발명의 기계특성 평가의 모식도를 나타내었다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 신규한 아크릴레이트 화합물, 이를 포함하는 광경화성 조성물, 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 광경화성 패턴 및 상기 패턴을 포함하는 화상표시장치에 대한 것으로, 구체적으로는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 신규한 아크릴레이트 단량체가 경화밀도를 가짐으로, 광경화성 조성물에서 광중합성 단량체로써 사용될 경우 우수한 현상 잔막률을 갖고, 내화학 밀착성이 우수한 패턴을 형성할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이다.
본 발명의 광경화성 조성물은, 상기 신규한 아크릴레이트 화합물 이외에도 알칼리 가용성 수지, 광중합 개시제, 첨가제 및/또는 용매 등을 포함할 수 있으며, 이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광경화성 조성물을 각 성분 별로 상세히 설명한다.
알칼리 가용성 수지(A)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 알칼리 가용성 수지(A)는 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 부여하는 성분으로, 카르복실기를 갖는 불포화 단량체를 공중합하여 제조할 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 불포화 단량체의 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산; 및 상기 디카르복실산의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 아크릴산 및 메타아크릴산이 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지에 수산기를 부여하기 위해서는 카르복실기를 갖는 불포화 단량체와 수산기를 갖는 불포화 단량체를 공중합하여 알칼리 가용성 수지를 제조할 수 있으며, 카르복실기를 갖는 불포화 단량체의 공중합체에 글리시딜기를 갖는 화합물을 추가로 반응시켜 제조할 수도 있다. 또한 카르복실기를 갖는 불포화 단량체와 수산기를 갖는 불포화 단량체의 공중합체에 추가로 글리시딜기를 갖는 화합물을 반응시켜 제조할 수도 있다.
상기 글리시딜기를 갖는 화합물의 구체적인 예로는 부틸글리시딜에테르, 글리시딜프로필에테르, 글리시딜페닐에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 글리시딜부티레이트, 글리시딜메틸에테르, 에틸글리시딜에테르, 글리시딜이소프로필에테르, t-부틸글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르, 글리시딜4-t-부틸벤조에이트, 글리시딜스테아레이트, 아릴글리시딜에테르, 글리시딜(메타)아크릴레이트 등이 있고, 부틸글리시딜에테르, 아릴글리시딜에테르 및 글리시딜(메타)아크릴레이트가 바람직하며, 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 제조시 공중합 가능한 불포화 단량체는 하기에 예시되어지나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물; N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-o-히드록시페닐말레이미드, N-m-히드록시페닐말레이미드, N-p-히드록시페닐말레이미드, N-o-메틸페닐말레이미드, N-m-메틸페닐말레이미드, N-p-메틸페닐말레이미드, N-o-메톡시페닐말레이미드, N-m-메톡시페닐말레이미드, N-p-메톡시페닐말레이미드 등의 N-치환 말레이미드계 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트; 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸아크릴아마이드 등의 히드록시에틸(메타)아크릴레이트; 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트; 3-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-3-에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-트리플루오로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)-4-트리플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물; 노르보넨 등의 사이클로올레핀 화합물이 있다.
또한, 상기 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체로서 하기 화학식 A 및 B로 표시되는 단량체 중 하나 이상이 사용될 수 있다.
[화학식 A]
Figure pat00003
[화학식 B]
Figure pat00004
상기 식에서, R1은 수소, 또는 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 탄소수 1-20의 알킬기 또는 시클로알킬기이고; R2는 단일결합, 또는 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 탄소수 1-20의 알킬렌기 또는 시클로알킬렌기이며; R1 및 R2는 각각 독립적으로 히드록시기로 치환될 수 있다.
상기 화학식 2 및 3으로 표시되는 단량체의 대표적인 예로는 R1은 수소이고, R2가 단일결합인 화합물을 들 수 있다.
상기 예시된 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 알칼리 가용성 수지는 산가가 20 내지 200(KOH㎎/g)의 범위인 것이 바람직하다. 산가가 상기 범위에 있으면, 우수한 현상성 및 경시 안정성을 가질 수 있다.
또한, 상기 알칼리 가용성 수지의 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 3,000 내지 100,000이고, 바람직하게는 5,000 내지 50,000이다. 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량이 상기 범위에 있으면 현상시에 막 감소가 방지되어 패턴 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포[중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 1.5 내지 6.0인 것이 바람직하고, 1.8 내지 4.0인 것이 보다 바람직하다. 상기 분자량 분포가 상기 범위 내에 포함되어 있으면 현상성이 우수해지기 때문에 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 본 발명의 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 35 내지 55 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위 내로 포함되는 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 현상성이 우수해지며, 하부 기재에 대한 밀착성이 좋고 우수한 기계적 물성을 가지며 선폭이 좁은 광경화 패턴을 형성할 수 있다.
광중합성 단량체(B)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합성 단량체(B)는 후술하는 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 아크릴레이트 광중합성 단량체를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00005
상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이다.
바람직하게, 본 발명의 상기 신규한 아크릴레이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00006
본 발명의 신규한 아크릴레이트 화합물은 높은 이중결합 당량을 가지는 중합성 단량체 화합물이다. 자외선 조사 단계에서 라디칼 활성종을 발생시켜 에틸렌성 불포화기를 가지는 중합성 단량체의 광중합 반응을 이용하여 경화구조물을 얻어 내는 광경화성 화합물에 있어서 단위 중량 당 높은 반응기 농도 즉 이중결합 당량을 가지는 것이 필요하게 된다. 가교밀도라는 측면에서 반응기가 많을수록 더 많은 가교점을 형성하여 더 견고한 Network를 형성할 수 있기 때문에 신뢰성 면에서 더 우수한 성능을 발휘할 수 있게 된다. 광경화 반응을 통하여 얻어지는 패턴의 선폭에 대한 해상도라는 측면에서도 발생된 라디칼 활성종이 브라운운동을 통하여 확산되기 보다는 인접한 이중결합의 말단을 타고 Propagation과정을 통해 확산하게 되므로 실질적인 의미에서 경화되는 구간 내의 밀도를 높이는 대신에 라디칼 확산이 자유운동보다 억제되어 선폭의 확대를 억제하여 높은 해상도를 구현할 수 있게 된다.
본 발명의 신규한 아크릴레이트 화합물은, 손쉽게 얻을 수 있는 원재료를 이용하여 간단한 합성단계를 거쳐 고성능의 다관능 아크릴레이트 화합물을 얻을 수 있으며, 이를 적용한 광경화 조성에서 우수한 패턴구현 능력과 높은 수준의 내화학성과 기계특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합성 단량체(B)는 상기 아크릴레이트 광중합성 단량체 이외에도 당해 기술분야에 공지된 다른 광중합성 단량체를 추가로 포함할 수 있다.
추가로 사용 가능한 광중합성 단량체는 특별히 한정되지 않으며, 단관능 단량체, 2관능 단량체 및 그 밖의 다관능 단량체를 포함한다.
단관능 단량체의 구체예로는 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 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. 그 밖의 다관능 단량체의 구체예로서는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 아크릴레이트 광중합성 단량체는 광경화성 조성물 100 중량%에 대하여 5 내지 70 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 5 중량% 미만이면 광경화가 효과적으로 일어나지 않아 고밀도의 가교 밀도를 달성하기 어려울 수 있으며, 70 중량%를 초과하면 수계 알칼리 수용액에 의한 현상이 되지 않아 현상 잔사가 생길 수 있고, 원하는 모양의 패턴 형성이 어려울 수 있다.
광중합 개시제 (C)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합 개시제(C)는 상기 광중합성 단량체를 중합시킬 수 있는 것이라면, 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 예를 들면, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 티오크산톤계 화합물 및 옥심에스테르계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 사용할 수 있다.
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 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-옥탄디온,-1-(4-페닐치오)페닐,-2-(o-벤조일옥심), 에타논,-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일)카바졸-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(C)는 본 발명의 광경화성 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 광경화성 조성물은 광중합 개시 보조제를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제로는, 예를 들어 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 화합물은 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 광경화성 조성물의 총 100 중량%를 기준으로, 0.01 내지 10 중량 %의 범위에서 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(C)의 함량이 상기의 범위 내에 있으면, 광경화성 조성물이 고감도화되기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 본 발명의 광경화성 조성물의 총 100 중량%를 기준으로, 0.01 내지 10 중량 %의 범위에서 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제의 함량이 상기의 범위 내에 있으면, 광경화성 조성물의 감도가 더 높아지기 때문에 바람직하다.
용매(D)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 용매(D)는 당해 기술분야에서 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 용매(D)는 구체적으로 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜모노알킬에테르류; 프로필렌글리콜디알킬에테르류; 프로필렌글리콜알킬에테르프로피오네이트류; 부탄디올모노알킬에테르류; 부탄디올알킬에테르아세테이트류; 부탄디올모노알킬에테르프로피오네이트류; 디프로필렌글리콜디알킬에테르류; 방향족 탄화수소류; 케톤류; 알코올류; 에스테르류; 고리형 에테르류; 고리형 에스테르류 등을 들 수 있다. 상기 예시한 용매는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용매는 도포성 및 건조성 면에서 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 부탄디올알킬에테르아세테이트류, 부탄디올모노알킬에테르류, 에스테르류가 바람직하게 사용될 수 있으며, 예를 들면 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 메틸 에틸 디에틸렌 글리콜, 시클로헥사논, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시부탄올, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등이 사용될 수 있다.
상기 용매(D)는 본 발명의 광경화성 조성물 총 중량을 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함될 수 있으며, 일례로, 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 90 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량% 포함될 수 있다. 상기 용매가 상기 범위 내에 있으면, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공한다.
첨가제(E)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 첨가제(E)는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 레벨링제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 연쇄 이동제 등을 들 수 있다.
상기 충진제의 구체적인 예로는, 유리, 실리카, 알루미나 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는, 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 레벨링제로는, 시판되는 계면활성제를 사용할 수 있고, 예를 들어 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면활성제를 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제로는 실란계 화합물이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로서는 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, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 또는 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 4,4'-부틸리덴 비스[6-tert-부틸-3-메틸페놀], 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
상기 연쇄 이동제의 구체적인 예로는, 도데실메르캅탄, 2,4-디페닐-4-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다
본 발명의 일 실시형태는 상술한 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 패턴에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 패턴은 기판 상에 상술한 광경화성 조성물을 도포하고 노광 및 현상하여 형성된다.
먼저, 본 발명의 광경화성 조성물을 기판 상에 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, 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다.
도포 후 가열 건조(프리 베이크) 또는 감압 건조 후에 가열하여 용매 등의 휘발 성분을 휘발시킨다. 이때 가열 온도는 통상 70∼200℃, 바람직하게는 80∼130℃ 이다. 가열 건조 후의 도막 두께는 통상 1∼8㎛ 정도이다.
이렇게 하여 얻어진 도막에, 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다. 이때, 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 있다.
경화가 종료된 도막을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴을 얻을 수 있다.
상기 현상 방법은, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등의 어느 것이어도 된다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다.
상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면활성제를 함유하는 수용액이다.
상기 알칼리성 화합물은 무기 또는 유기 알칼리성 화합물의 어느 것이어도 된다. 상기 무기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다. 상기 유기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 테트라메틸암모늄히드록시드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다. 이들 무기 및 유기 알칼리성 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리성 화합물은 현상액 100중량%에 대하여 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.03 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 계면활성제는 비이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제 및 양이온계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 비이온계 계면활성제의 구체적 예로는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다. 상기 음이온계 계면활성제의 구체적 예로는, 라우릴알콜 황산 에스테르 나트륨이나 올레일알콜 황산 에스테르 나트륨 등의 고급 알콜 황산 에스테르염류, 라우릴 황산 나트륨이나 라우릴 황산 암모늄 등의 알킬 황산염류, 도데실벤젠술폰산 나트륨이나 도데실나프탈렌술폰산 나트륨 등의 알킬아릴 술폰산염류 등을 들 수 있다. 상기 양이온계 계면활성제의 구체적 예로는, 스테아릴아민염산염이나 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 상기 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 현상액 100중량%에 대하여 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 8 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
현상 후 수세하고, 필요에 따라 150∼230℃에서 10 내지 60분 동안 포스트 베이크를 실시할 수 있다.
본 발명의 광경화성 조성물을 사용하고, 이상과 같은 각 공정을 거쳐 기판 상 또는 컬러필터 기판 상에 패턴을 형성할 수 있다.
이렇게 해서 얻어지는 패턴은 액정표시장치 등의 화상표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 상술한 패턴을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
합성예 1: 알칼리 가용성 수지(A-1)의 합성
환류 냉각기, 적하 깔대기 및 교반기를 구비한 1L의 플라스크 내에 질소를 0.02L/분으로 흐르게 하여 질소 분위기로 하고, 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르 150g을 넣고 교반하면서 70℃까지 가열하였다. 이어서, 하기 화학식 3 및 화학식 4의 혼합물(몰비는 50:50) 132.2g(0.60mol), 글리시딜 메타크릴레이트 42.7g(0.30mol) 및 메타크릴산 8.6g(0.10mol)을 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르 150g에 용해하여 용액을 조제하였다.
[화학식 3]
Figure pat00007
[화학식 4]
Figure pat00008
제조된 용해액을, 적하 깔대기를 사용하여 플라스크 내에 적하한 후, 중합 개시제 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 27.9g(0.11mol)을 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르 200g에 용해한 용액을, 별도의 적하 깔대기를 사용하여 4 시간에 걸쳐 플라스크 내에 적하하였다. 중합 개시제의 용액의 적하가 종료된 후, 4 시간 동안 70℃로 유지하고, 그 후 실온까지 냉각시키고, 고형분 36.7 질량%, 산가 57㎎-KOH/g (고형분 환산)의 공중합체 (수지 A-1)의 용액을 얻었고 중량 평균 분자량 Mw는 8,400, 분자량 분포는 1.89 이었다.
이때, 상기 분산수지의 중량평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)의 측정은 HLC-8120GPC(도소㈜ 제조) 장치를 사용하였으며, 칼럼은 TSK-GELG4000HXL와 TSK-GELG2000HXL를 직렬 접속하여 사용하였고, 칼럼 온도는 40℃, 이동상 용매는 테트라히드로퓨란, 유속은 1.0㎖/분, 주입량은 50㎕, 검출기 RI를 사용하였으며, 측정 시료 농도는 0.6질량%(용매 = 테트라히드로퓨란), 교정용 표준 물질은 TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)을 사용하였다.
상기에서 얻어진 중량평균분자량 및 수평균분자량의 비를 분자량 분포 (Mw/Mn)로 하였다.
합성예 2: 알칼리 가용성 수지(A-2)의 합성
환류 냉각기, 적하 깔대기 및 교반기를 구비한 1L의 플라스크 내에 질소를 0.02L/분으로 흐르게 하여 질소 분위기로 하고, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 200g을 도입하여, 100℃로 승온 후 아크릴 산 46.8g(0.65mol), 스티렌 26.0g(0.25mol), 트리시클로데카닐 메타크릴레이트 22.3g(0.10mol)을 첨가한 후에 교반한다.
이어서 해당 반응용액에 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 27.9g(0.11mol)을 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 150g에 첨가한 용액을 적하 깔대기로부터 2시간에 걸쳐 플라스크에 적하하여 100℃에서 5시간 더 교반을 계속하였다.
상기 반응 혼합물에 추가로 글리시딜 메타크릴레이트 68.2g [0.48mol (본 반응에 사용한 아크릴산에 대하여 74mol%)]을 플라스크 내에 투입하여 110℃에서 6시간 반응을 계속하여, 고형분 산가가 63㎎-KOH/g인 불포화기 함유 수지 A-2를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 12,200이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다.
합성예 3: 본 발명의 다관능 아크릴레이트 (B- 1)의 제조
1L 둥근 바닥 플라스크에 적하 깔대기와 냉각관을 연결한 후에 질소 분위기로 치환하여 디메틸아세트아미드 200mL를 주입한 후에 메소-에리쓰리톨 (Sigma-Aldrich제) 20.0g (0.13mol)과 2,6-루티딘 (Sigma-Aldrich제) 86.2g (0.80mol)을 용해시킨 뒤에 -5℃로 냉각시켰다. 아크릴산 클로리드 (TCI제) 60.7g (0.67mol)을 디메틸아세트아미드 150mL에 용해시킨 용액을 적하 깔대기에 채우고 1시간에 걸쳐서 온도가 급격하게 상승하지 않도록 주의하면서 천천히 적하를 진행하고 적하가 완료된 후, 반응물의 온도를 천천히 100℃까지 올리고 추가로 6시간을 교반하였다.
반응이 종료된 후에 다시 반응물을 -5℃로 냉각시키고 1N 염산 수용액을 첨가한 후에 에틸 아세테이트를 이용하여 유기층을 추출하여 분리 깔대기로 분리한 후, 분리된 유기층을 다시 10% 탄산수소나트륨 수용액과 포화식염수로 순차적으로 세정한 후에 황산마그네슘을 이용하여 건조하였다. 이후, 건조된 용액은 여과 및 농축을 진행한 뒤에 컬럼 크로마토그래피를 이용한 정제를 통하여 목적 화학물 25.9g을 62% 수율로 얻을 수 있었다. Liquid Chromatography로 분석한 순도는 95%였다.
Figure pat00009
도 1 및 도 2에, 합성예 3에서 제조된 본 발명의 다관능 아크릴레이트 (B-1)의 분광 자료를 나타내었다.
참조예 : 다관능 아크릴레이트 (B-2 내지 B- 4)의 준비
B-2 내지 B-4의 다관능 아크릴레이트는 다음과 같이 구입하여 준비하였다.
B-2 : 4관능 아크릴레이트 화합물 (AD-TMP : 株新中村化工業 제조)
B-3 : 6관능 아크릴레이트 화합물 (A-9550 : 株新中村化工業 제조)
B-4 : 8관능 아크릴레이트 화합물 (Viscoat#802: 株大阪有機化工業 제조)
상기 제조예 및 참조예의 B-1 내지 B-4의 화합물의 구조식은 다음과 같다.
(표 1)
Figure pat00010
제조예 1: 광경화성 조성물의 제조
하기 표 2의 조성에 따라, 각각 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 광경화성 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 2의 단위는 중량% 이다.
(표 2)
Figure pat00011
A-1 : 합성예 1의 바인더 폴리머 화합물
A-2 : 합성예 2의 바인더 폴리머 화합물
B-1 : 합성예 3의 다관능 아크릴레이트 화합물 [화학식2]
B-2 : 4관능 아크릴레이트 화합물 (AD-TMP : (주)新中村化工業 제조)
B-3 : 6관능 아크릴레이트 화합물 (A-9550 : (주)新中村化工業 제조)
B-4 : 8관능 아크릴레이트 화합물 (Viscoat#802: (주)大阪有機化工業 제조)
C-1 : 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,5,4',5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸(B-CIM: (주)保土谷化工業 제조)
C-2 : Irgacure OXE01((주)保土谷化工業 제조)
C-3 : 4-(N,N-디메틸아미노)아세토페논 (TCI 제조)
D-1 : 메틸 에틸 디에틸렌 글리콜
D-2 : 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트
E : 4,4'-부틸리덴 비스[6-tert-부틸-3-메틸페놀](BBM-S: (주)住友精化 제조)
F : SH8400 Fluid (Dow-Corning-Toray제조)
제조예 2: 패턴의 제조
가로 세로 50mm X 50mm크기의 유리 기판에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광경화성 조성물을 각각 스핀 코팅한 다음 Hot plate를 이용하여 80℃에서 120 초간 가열하였다. 상기 프리베이크한 기판을 상온으로 냉각 후 석영 유리제 포토마스크와의 간격을 150㎛로 하여 노광기 (UX-1100SM; Ushio (주) 제조)를 사용하여 50mJ/㎠의 노광량(365㎚ 기준)으로 광을 조사하였다. 이때 포토마스크는 다음 패턴이 동일 평면 상에 형성된 포토마스크가 사용되었다. 직경이 10~30㎛ 인 사각형의 패턴을 가지며, 상호 간격이 100㎛이고, 노광된 도막은 2.38% 테트라암모늄 히드록시드 수용액에 상기 도막을 25℃에서 60초간 침지하여 현상하고 수세 및 건조 후, 클린 오븐을 이용하여 130℃에서 60분간 포스트베이크를 실시하였다. 얻어진 패턴 높이는 1.5㎛이었다.
실험예
이렇게 얻어진 패턴을 아래와 같이 물성 평가를 실시하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 패턴 Bottom CD size 측정
노광 시에 20㎛ 포토 마스크를 적용하여 실험 방법에 기재된 순서에 따라 얻어진 Hole패턴을 3차원 형상측정장치(SIS-2000 system; SNU Precision사 제조)로 관찰하여 Hole패턴의 바닥 면으로부터 전체 높이의 5%인 지점을 Bottom CD로 정의하고, 가로 방향과 세로 방향의 측정 값의 평균 값을 패턴의 선폭으로 정의하였다.
도 3에, 본 발명의 패턴 Bottom CD size 측정의 모식도를 나타내었다.
(2) 패턴의 CD-bias
상기에서 얻어진 Hole패턴의 Bottom선폭값과 마스크 사이즈와의 차이를 CD-bias로 아래와 같이 산출한다. CD-bias는 0에 근접할수록 양호하며, (-)는 Hole패턴의 Bottom CD값이 마스크보다 Hole size가 작고 (+)는 마스크보다 Hole size가 큰 것을 의미한다.
(3) 현상 잔막률 평가
실시예 및 비교예의 레지스트 조성물 용액을 가로 세로 50mm X 50mm크기의 유리 기판에 도포하여 각각 스핀 코팅한 다음 Hot plate를 이용하여 80℃에서 120 초간 프리베이크하였다. 상기 프리베이크한 기판을 상온으로 냉각 후. 노광기 (UX-1100SM; Ushio (주) 제조)를 사용하여 50mJ/㎠의 노광량(365㎚ 기준)으로 광을 조사하였다. 노광된 도막은 2.38% 테트라암모늄 히드록시드 수용액에 상기 도막을 25℃에서 60초간 침지하여 현상하고 수세 및 건조 후, 클린 오븐을 이용하여 130℃에서 60분간 포스트베이크를 실시하였다. 이 때, 노광 후의 막두께와 포스트베이크 공정 종료 후의 막두께를 측정하여 다음의 식을 이용하여 현상 잔막률을 측정하였다.
Figure pat00012
잔막률은 높을수록 성능이 우수한 것으로 판단한다.
(4) 내화학 밀착성 평가
가로 세로 50mm X 50mm크기의 유리 기판(이글 2000; 코닝사 제조)에 실시예 및 비교예에서 제조된 광경화성 조성물을 각각 스핀 코팅한 다음 Hot plate를 이용하여 80℃에서 125 초간 프리베이크하였다. 상기 프리베이크한 기판을 상온으로 냉각 후 노광기 (UX-1100SM; Ushio (주) 제조)를 사용하여 50mJ/㎠의 노광량(365㎚ 기준)으로 마스크 없이 전면에 광을 조사하였다. 노광된 도막은 2.38% 테트라암모늄 히드록시드 수용액에 상기 도막을 25℃에서 60초간 침지하여 현상하고 수세 및 건조 후, 클린 오븐을 이용하여 130℃에서 60분간 포스트베이크를 실시하였다.
이렇게 얻어진 막두께 1.5㎛의 도막을 HNO3와 HCl 수용액(70%질산 (80%) + 농염산 (20%))에 담그고 45분/3분간 처리한 후에 ASTM D-3359-08표준 시험 조건에 의거하여 커터로 Cutting한 표면을 Tape를 붙였다가 떼어내는 방법으로 내산성 확인하였다. 약액 처리 후의 Cutting/Tape시험에서 도막의 박리가 발생하는 정도를 표준 시험법 기준에 의거하여 0B~5B로 규정하여 5B가 가장 우수한 성능을 가지는 것으로 판단한다(5B 박리0%, 4B 박리5%미만, 3B 박리5~15%, 2B 박리15~35%, 1B 박리35~65%, 0B 65%이상)
도 4에, 본 발명의 내화학 밀착성 평가 기준의 모식도를 나타내었다.
(5) 기계특성 평가 (총 변위량과 탄성 회복률)
가로 세로 50mm X 50mm크기의 유리 기판(이글 2000; 코닝사 제조)에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광경화성 조성물을 각각 스핀 코팅한 다음 Hot plate를 이용하여 90℃에서 120 초간 프리베이크하였다. 상기 프리베이크한 기판을 상온으로 냉각 후 석영 유리제 포토마스크와의 간격을 150㎛로 하여 노광기 (UX-1100SM; Ushio (주) 제조)를 사용하여 60mJ/㎠의 노광량(365㎚ 기준)으로 광을 조사하였다. 이때 포토마스크는 직경이 10~15㎛ 인 사각형의 개구부 (패턴)를 가지며, 상호 간격이 100㎛이고, 광조사 후 비이온계 계면활성제 0.12%와 수산화칼륨 0.04%를 함유하는 수계 현상액에 상기 도막을 25℃ 에서 60초간 침지하여 현상하고, 수세 후 오븐 중에서, 235℃에서 15분간 포스트베이크를 실시하였다. 얻어진 패턴 높이는 3.0㎛이었다. 이렇게 얻어진 Dot패턴을 3차원 형상측정장치(SIS-2000 system; SNU Precision사 제조)을 이용하여 패턴의 바닥 면으로부터 전체 높이의 5%인 지점을 Bottom CD로 정의하여 형성된 패턴의 크기를 확인하였다.
도 5에, 본 발명의 기계특성 평가의 모식도를 나타내었다.
이 중에서 15㎛인 패턴을 선택한 후, 다이나믹 초미소 경도계 (HM-2000; Helmut Fischer GmbH+Co.KG)를 이용하여 그 총 변위량(㎛) 및 탄성 변위량(㎛)을 아래의 측정조건에 따라 측정하였으며, 측정된 수치들을 사용하여 아래와 같이 회복률(%)을 산출하였다.
회복률(%) = [탄성 변위량(㎛)]/[총 변위량(㎛)] × 100
측정 조건은 다음과 같다.
시험 모드 ; Load-Unload 시험
시험력 ; 50.0mN
부하 속도 ; 4.41mN/sec
유지 시간 ; 5sec
압자 ; 사각뿔대 압자 (직경 50㎛)
(표 3)
Figure pat00013
상기 표 3의 실험결과를 참고하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 경우 Lithographic Performance, 내화학 밀착성 및 Mechanical Property의 모든 측면에서 비교예의 패턴대비 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00014

    상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하기 화학식 2로 표시되는 아크릴레이트 화합물.
    [화학식 2]
    Figure pat00015

  3. (A) 알칼리 가용성 수지;
    (B) 청구항 1의 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체;
    (C) 광중합 개시제; 및
    (D) 용매를 포함하는 광경화성 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    (F) 첨가제를 더 포함하는 광경화성 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 첨가제는 충진제, 고분자 화합물, 경화제, 레벨링제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 및 연쇄 이동제 중 하나 이상인 광경화성 조성물.
  6. (A) 알칼리 가용성 수지 10 내지 60 중량%;
    (B) 청구항 1의 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체 5 내지 70 중량%;
    (C) 광중합 개시제 0.1 내지 10 중량%; 및
    (D) 조성물 총 중량을 100 중량%가 되도록 잔량의 용매를 포함하는 광경화성 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    (A) 알칼리 가용성 수지 30 내지 60 중량%;
    (B) 청구항 1의 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체 3 내지 35 중량%;
    (C) 광중합 개시제 0.1 내지 10 중량%;
    (E) 첨가제 0.01 내지 10 중량%; 및
    (D) 조성물 총 중량을 100 중량%가 되도록 잔량의 용매를 포함하는 광경화성 조성물.
  8. 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 광경화성 패턴.
  9. 청구항 8에 따른 패턴을 포함하는 화상표시장치.




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