KR20220055794A - 적외선 투과 감광성 수지 조성물 및 적외선 투과 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (A) 색재; (B) 알칼리 가용성 수지; (C) 광중합성 화합물; (D) 광중합 개시제; 및 (E)용제를 포함하며, 상기 색재는 흑색 안료, 프탈로시아닌계 안료 및 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)를 포함함으로써, 가시광선 영역에서 매우 낮은 투과율을 가지고, 특정 적외선 영역에서 높은 투과율을 나타내는 적외선 투과 필터를 형성하여, 광량이 부족한 곳에서도 우수한 화질의 이미지를 얻는 이미지 센서에 활용될 수 있도록 할 수 있는 적외선 투과 감광성 수지 조성물 및 적외선 투과 필터에 관한 것이다.

Description

적외선 투과 감광성 수지 조성물 및 적외선 투과 필터{INFRARED TRANSMISSION PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND INFRARED TRANSMISSION FILTER}

본 발명은 적외선 투과 감광성 수지 조성물 및 적외선 투과 필터에 관한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)와 같은 디스플레이 장치, 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor: CIS)와 같은 고체 촬상 소자에 있어, 화소별로 원하는 색상을 구현하기 위해 컬러 필터가 사용된다. 상기 컬러 필터는 색상별 화소에 대응되는 착색제를 포함하는 감광성 조성물을 도포 및 패터닝하여 형성될 수 있다.

적외선은 가시광에 비해 파장이 길어 가시광으로 촬영되기 어려운 시간, 장소에 영상을 얻기 위한 광원으로 활용될 수 있다. 적외선에 감응성을 갖는 고체 촬상 소자를 제조하기 위해서는 적외선에 투과성을 갖는 컬러 필터가 필요하다.

그러나, 통상의 컬러필터 어레이는 가시광 영역만을 투과하여 컬러화상을 얻을 수 있으며, 근래 컬러필터 어레이를 구성하는 단위 화소의 크기가 감소함에 따라 단위 면적당 받아들일 수 있는 빛의 양도 감소하여, 광량이 부족한 곳에서 우수한 화질의 사진을 얻기 힘든 단점이 존재한다.

이에 적외선 투과 화소를 기존 색화소(R, G, B 혹은 C, M, Y)에 추가하는 기술이 제시된 바 있다. 적외선 투과 화소를 추가하는 경우, 광량이 부족할 경우 적외선 이미지를 얻어 이를 기존 가시광 이미지와 합성함으로써 광량이 부족한 상황에서도 우수한 화질의 이미지를 얻을 수 있고 사물과의 거리 정보로 변환하여 3차원 이미지를 확보할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 가시광 영역의 파장을 보다 효과적으로 흡수하고, 적외선 영역의 파장에 대해 우수한 투과성을 나타내는 적외선 투과 감광성 수지 조성물에 대한 개발이 요구되고 있으며, 특히, 태양광의 노이즈가 가장 적은 940 nm 부근의 이용하기 위하여 800 nm 파장에서 투과율이 낮고, 900 nm 이상의 영역에서는 투과율이 높은 적외선 투과 감광성 수지 조성물이 요구된다.

아울러, 적외선 투과 화소를 다양한 형태로 적용하기 위하여 잔사가 남지 않아야 하고, 직진성을 비롯한 패턴 특성이 충분히 확보될 필요가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0064107호에는 근적외선 영역의 빛에 대한 투과율을 가지는 컬러 필터용 조성물에 대한 내용이 기재되어 있으나, 적외선 영역에서의 투과율을 충분히 확보하기 어렵고, 패턴 특성이 부족한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0064107호 (2015.06.10. 공개)

본 발명은 특정 적외선 영역에서 높은 투과율을 나타내는 적외선 투과 필터를 형성할 수 있는 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물로부터 형성된 적외선 투과 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 (A) 색재; (B) 알칼리 가용성 수지; (C) 광중합성 화합물; (D) 광중합 개시제; 및 (E) 용제를 포함하고,

상기 (A) 색재는 흑색 안료, 프탈로시아닌계 안료 및 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물로 형성된 착색 패턴을 포함하는, 적외선 투과 필터 및 촬상 소자를 제공한다.

본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 가시광 영역의 파장을 효과적으로 흡수하여 매우 낮은 투과율을 가지면서, 특정 적외선 영역의 파장에 대하여 우수한 투과율을 나타내는 적외선 투과 필터를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 직선성이 우수하고, 잔사가 발생하지 않는 패턴을 제조할 수 있다.

본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물로 제조된 적외선 투과 필터 또는 이를 포함하는 촬상 소자는 이미지 센서에 적용되는 경우, 얇은 막 두께에서도 가시광선 투과율이 낮아 컬러 화상 형성에는 영향을 미치지 않으면서, 적외선 투과율은 높아 약한 광량에서도 우수한 화질의 이미지를 생성할 수 있다.

본 발명은 (A) 색재; (B) 알칼리 가용성 수지; (C) 광중합성 화합물; (D) 광중합 개시제; 및 (E)용제를 포함하며, 상기 색재는 흑색 안료, 프탈로시아닌계 안료 및 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)를 포함함으로써, 가시광선 영역에서는 매우 낮은 투과율을 가지면서, 특정 적외선 영역에서는 높은 투과율을 나타내는 적외선 투과 필터를 형성하여, 광량이 부족한 곳에서도 우수한 화질의 이미지를 얻는 이미지 센서에 활용될 수 있도록 할 수 있는 적외선 투과 감광성 수지 조성물 및 적외선 투과 필터에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

<적외선 투과 감광성 수지 조성물>

본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 (A) 색재; (B) 알칼리 가용성 수지; (C) 광중합성 화합물; (D) 광중합 개시제; 및 (E) 용제를 포함한다.

(A) 색재

본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 (A) 색재로 (a1) 흑색 안료, (a2) 프탈로시아닌계 안료 및 (a3) 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)를 혼합하여 사용함으로써, 가시광 영역의 단파장대의 광을 충분히 흡수하면서, 특정 적외선 영역의 장파장대 광을 효과적으로 투과시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 색재로 흑색 안료, 프탈로시아닌계 안료 및 근적외선 염료를 혼합하여 사용함으로써, 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 막두께가 1 ㎛인 막을 형성했을 때, 상기 막의 두께 방향에서 400 내지 750 nm 파장대의 (광)투과율의 최대값은 약 20 % 이하이고, 800 내지 900 nm 미만의 파장대의 (광)투과율의 최대값은 약 40 % 이하이며, 900 nm 이상의 파장의 (광)투과율의 최소값은 약 90 % 이상일 수 있다.

통상적으로 태양광의 경우, 800내지 900 nm 범위의 파장대에서 노이즈가 심한 반면, 900 nm 이상, 특히 940 nm 부근의 파장대에서 노이즈가 가장 적다. 종래 적외선 투과 감광성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 착색 패턴 혹은 적외선 투과 필터의 경우 800 내지 900 nm 범위의 파장대에서 투과율이 80 % 이상 되어, 태양광 노이즈로 인하여 우수한 화질의 적외선 이미지를 얻기 힘들며, 센서 효율 역시 높지 않아 비용적, 공정 효율상의 한계가 존재하였다.

그러나, 본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 (A) 색재로 (a1) 흑색 안료, (a2) 프탈로시아닌계 안료 및 (a3) 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)를 혼합하여 사용함으로써, 태양광 노이즈가 심한 800 내지 900 nm 부근의 광 투과율을 40 % 이하로 낮추고, 태양광의 노이즈가 가장 적은 900 nm 이상, 특히 940 nm 부근의 파장대에서 투과율이 90% 이상 가지며 그 결과, 우수한 화질의 이미지를 얻을 수 있고, 착색 패턴 및 적외선 투과 필터를 이용한 이미지 센서의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

(a1) 흑색 안료

본 발명의 (A) 색재에 포함되는 (a1) 흑색 안료는 자외선 및 가시광 파장대의 광을 흡수하기 위하여 사용될 수 있다.

상기 흑색 안료는 흑색 무기 안료 또는 흑색 유기 안료 중에서 적절히 선택할 수 있다.

상기 흑색 무기 안료는 카본 블랙, 산화크롬, 산화철 및 티탄 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 상기 흑색 유기 안료는 락탐 블랙, 페릴렌 블랙, 시아닌 블랙 및 아닐린 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 유기 블랙을 사용할 수 있다.

또한, 목적에 따라 무기 흑색 안료와 유기 흑색 안료를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물에서, 상기 흑색 안료의 함량은 (A) 색재 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 흑색 안료의 함량이 상기 범위 내인 경우 자외선 및 가시광 영역의 단파장대의 광을 효과적으로 흡수하면서 적외선 영역의 장파장대 효과적으로 투과시킬 수 있다.

(a2) 프탈로시아닌계 안료

본 발명에 따른 프탈로시아닌계 안료는 약 500 내지 750 nm 영역의 파장대 광을 흡수하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 프탈로시아닌계 안료에 의해 상대적으로 넓은 영역의 파장대의 광이 흡수될 수 있다.

상기 프탈로시아닌계 안료는 중심 금속으로 Zn, Cu 및 Fe 중 어느 하나를 포함하는 것이 밀착성, 직진성 또는 잔사와 같은 패턴 특성 및 적외선 투과율면에서 바람직하다.

상기 프탈로시아닌계 안료로는 예를 들면 C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 16, 21, 28, 60, 64, 76등의 청색 안료 및 C.I. 피그먼트 그린 7, 36, 58, 59등의 녹색 안료를 들 수 있으며, 상기 프탈로시아닌계 안료 중 하나 이상의 안료를 포함하는 것이 적외선 투과율면에서 바람직하다.

본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물에서, 상기 프탈로시아닌계 안료의 함량은 (A) 색재 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 프탈로시아닌계 안료의 함량이 상기 범위 내인 경우 가시광선 영역의 광 흡수가 보다 효과적인 장점이 있다.

(a3) 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)

본 발명에 따른 근적외선 염료는 근적외광을 선택적으로 투과하는 염료로서, NIR(Near-Infrared) 염료(Dye)라고도 한다.

상기 근적외선 염료는 800 내지 900 nm 미만 파장대 영역의 광을 흡수하기 위해 사용될 수 있다.

상기 근적외선 염료로는 스쿠아릴륨(Squarylium)계 염료, 디이모늄(Diimonium)계 염료, 디티오렌계 금속 착제(Dithiolene metal complex) 염료, 시아닌(Cyanine)계 염료 및 프탈로시아닌계(Phthalocyanine) 염료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

스쿠아릴륨계 염료로서는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 상품명: B4342 (도쿄화성공업社 제조) 또는 상품명: B4649 (도쿄화성공업社 제조) 등을 사용할 수 있다.

디이모늄계 염료는, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 상품명: T3072 (도쿄화성공업社 제조) 등을 사용할 수 있다.

디티오렌계 금속 착제 염료로서는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 상품명: T3205 (도쿄화성공업社 제조) 등을 들 수 있다.

시아닌계 염료로서는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 상품명: C2886 (도쿄화성공업社 제조), 상품명: 543365 (Aldrich社 제조) 등을 사용할 수 있다.

프탈로시아닌계 염료로서는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 상품명: C3051 (도쿄화성공업社 제조) 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물에서, 상기 근적외선 염료의 함량은 (A) 색재 전체 100 중량%에 대하여 3 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 근적외선 염료의 함량이 상기 범위 내인 경우 900 nm 이하의 파장대 영역의 광을 효과적으로 차단할 수 있는 장점이 있다.

상기 (A) 색재는 본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 30 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 80 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내에서 우수한 적외선 투과율을 확보하면서 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물로부터 형성된 도막의 기계적 특성이 저하되지 않을 수 있다.

(a4) 추가 안료 또는 염료

본 발명에 따른 (A) 색재는 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 당 분야에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 염료 등을 더 포함할 수 있다.

유기 안료로는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수 있으며, 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 또는 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.

상기 무기 안료로서는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연 또는 안티몬 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.

상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수 (The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수 (C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다:

C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47, 58, 59 등의 녹색 안료;

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 등의 황색 안료;

C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38 등의 바이올렛색 안료;

C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 21, 28, 60, 64 및 76 등의 청색 안료; 또는

C.I 피그먼트 브라운 28 등의 갈색 안료.

상기 염료는 유기 용제에 대한 용해성을 가지거나 분산 가능한 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기 용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성 및 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 염료를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 염료로는 설폰산이나 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 이외에도 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성염료 및 이들의 유도체도 선택할 수 있다.

바람직하게 상기 염료는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료를 들 수 있다.

상기 염료의 구체적인 예로는,

C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35

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

C.I. 솔벤트 블루 18, 35, 36, 45, 58, 59, 59:1, 63, 68, 69, 78, 79, 83, 94, 97, 98, 100, 101, 102, 104, 105, 111, 112, 122, 128, 132, 136, 139

C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 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;를 들 수 있다.

상기 안료 및 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

(a5) 안료 분산제

상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 양이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 스테아릴아민염산염 및 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다.

상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에스테르나트륨 및 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨 및 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨 및 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.

상기 비이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.

그 외에 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류 및 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.

또한, 상기 안료분산제는 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제 (이하, 아크릴레이트계 분산제)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트계 분산제는 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070 또는 DISPER BYK-2150 등을 들 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 분산제는 각각 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 안료 분산제는 아크릴레이트계 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다. 상기 다른 수지 타입의 안료 분산제로는 공지된 수지 타입의 안료 분산제, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산에스테르, 불포화폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산의 (부분적)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기-함 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 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.

상기 다른 수지타입의 안료 분산제의 시판품으로는 양이온계 수지 분산제로서는, 예를 들면, BYK(빅) 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 ; Lubrizol사의 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.

상기 아크릴레이트계 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 아크릴레이트계 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 안료 분산제는 상기 색재 고형분 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부, 바람직하게는 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 안료 분산제의 함량이 상기 범위 내인 경우 균일한 입경의 분산된 안료를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 분산제의 함량이 50 중량부 초과이면 점도가 높아질 수 있으며, 1 중량부 미만이면 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.

(B) 알칼리 가용성 수지

알칼리 가용성 수지는 현상 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 부여하는 성분으로 알칼리 현상액에 용해 가능하다면 제한 없이 사용 가능하다. 상기 알칼리 가용성 수지는 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 갖기 위해, (b1) 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합하여 제조하는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 200 mgKOH/g인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 30 mgKOH/g 미만인 경우 감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보하기 어려우며, 200 mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 색재와의 상용성이 문제가 발생하여 감광성 수지 조성물 내의 색재가 석출되거나 감광성 수지 조성물의 저장안정성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.

상기 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량(예를 들면, 표준 물질로서 폴리스티렌을 사용하여 겔 침투 크로마토그래피(GPC)로 측정)은 약 3,000 내지 50,000, 바람직하게는 5,000 내지 30,000일 수 있다. 상기 분자량 범위 내에서 현상 공정에서의 막 손실이 억제되고 및 패턴 안정성이 향상될 수 있다.

(b1) 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체

카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류; 및 상기 디카르복실산의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있으며, 아크릴산 및 메타아크릴산이 바람직하다.

또한, 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 (b2)공중합 가능한 불포화 단량체를 상기 알칼리 가용성 수지를 제조할 수 있다.

(b2) 공중합 가능한 불포화 단량체

상기 공중합이 가능한 불포화 중합 단량체의 구체적인 예로는,

글리시딜기를 갖는 불포화 단량체인 글리시딜메타아크릴레이트;

2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등의 히드록시에틸(메타)아크릴레이트류 등의 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체;

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)아크릴레이트류; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류;

페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트류;

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; 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 공중합 가능한 불포화 단량체 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지의 함유량은 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물 총 100 중량% 중 약 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 약 5 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴 형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.

(C) 광중합성 화합물

상기 광중합성 화합물은 하기 (D) 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 다관능 단량체를 사용할 수 있다.

상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타) 아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타) 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르 또는 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올 프로판트리(메타) 아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리 (메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광중합성 화합물은 상기 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.5 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 화소부의 강도와 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.

(D) 광중합 개시제

본 발명에서의 상기 광중합 개시제는 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등의 방사선의 노광에 의해, 상기 광중합성 화합물의 중합을 개시할 수 있는 라디칼을 발생하는 화합물이다.

상기 광중합 개시제는, 대표적으로 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심에스테르계 화합물 및 티오크산톤계 화합물 등이 있다.

본 발명에 있어서, 광중합 개시제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며 옥심에스테르계 화합물을 1종 이상 사용하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 상기 광중합 개시제는 페닐라디칼이 발생되는 광중합 개시제 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 페닐라디칼이 발생되는 광중합 개시제의 경우 소량으로도 광경화를 효율적으로 시킬 수 있어, 패턴의 밀착성이 우수하여 현상공정에서 패턴의 단락이 없으며 선폭확대가 적어 미세패턴의 형성이 용이한 고해상도의 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 제공할 수 있다.

상기 페닐 라디칼이 발생되는 광중합 개시제는 트론니社의 PBG-305 및 BASF社의 OXE-01 중 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

종래에는 일반적으로 사용하는 광중합 개시제만을 포함함으로써, 패턴의 밀착성이 떨어지고, 미세패턴의 형성이 용이하지 않았다.

그러나, 본 발명에서는 상기 페닐 라디칼이 발생되는 광중합 개시제를 포함함으로써, 패턴의 밀착성을 향상시킬 뿐만 아니라, 미세패턴 형성이 용이하며, 고해상도의 적외선 투과 감광성 수지 조성물과 적외선 투과 필터 및 촬상 소자를 형성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 페닐라디칼을 발생하는 광중합 개시제 1종 이상은 상기 광중합 개시제 총 중량의 중량분율에 대하여 10 내지100중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 30 내지80중량%로 포함될 수 있다. 만약 10중량% 미만이면, 밀착성 및 해상도 저하 문제가 있으므로 상기 범위가 바람직하다.

상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 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 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.

상기 비이미다졸 화합물의 구체적인 예로는 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. 이들 중에서 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’-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.

상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-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 옥심에스테르계 화합물은 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 포함하며, 상용되는 제품으로 CGI-124(시바가이기사), CGI-224(시바가이기사), Irgacure OXE-01(BASF사), Irgacure OXE-02(BASF사), N-1919(아데카사), NCI-831(아데카사) 등을 들 수 있다.

상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.

또한, 상기 광중합 개시제는 본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제(d1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제(d1)를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제(d1)는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 아민 화합물로는 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 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 사용할 수 있다.

상기 카르복실산 화합물은 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 구체적으로 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 예로서는 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-머갑토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제는 적외선 투과 감광성 수지 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량% 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우 적외선 투과 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상술한 조건의 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.

또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시제와 동일한 함량 범위를 사용하는 것이 바람직하며, 상술한 함량으로 사용할 경우 적외선 투과 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 칼라필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공한다.

(E) 용제

상기 용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트가 바람직하나 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 용해시키는 것이라면 특별히 제한하지 않고 추가로 사용 가능하다.

상기 추가로 사용 가능한 용제는 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알코올류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다. 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜디프로필에테르 및 디프로필렌글리콜디부틸에테르 등의 에테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜 및 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 및 γ-부티로락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있다. 상기 용제는 예시한 용제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 상술한 조성물의 성분들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있으며,

상기 잔량은, 본 발명의 필수 성분 및 그 외 다른 성분들을 더 포함한 총 조성물의 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량을 의미한다. 예를 들면 상기 적외선 투과 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 스핀 코터, 슬릿 앤 스핀 코터, 슬릿 코터, 잉크젯 등을 이용한 도포 방법을 통해 용이하게 도막이 형성될 수 있다.

첨가제

본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물은 상기 성분 외에 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 당업자의 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 병용하는 것도 가능하다.

상기 충진제는 구체적으로, 유리, 실리카, 알루미나 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다른 고분자 화합물은 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적으로 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에폭시 화합물은 구체적으로, 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한　에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레이트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 옥세탄 화합물은 구체적으로, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산 디카르복실산비스옥세탄 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물은 구체적으로, 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 사용할 수 있다. 상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 시판되는 상기 에폭시 수지 경화제로서는 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제 및 경화 보조 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제는 구체적으로, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(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-머캅토 프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제는 적외선 투과 감광성 수지 조성물의 총 고형분에 대하여 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2 중량%로 포함될 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 응집 방지제는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

<적외선 투과 필터 및 촬상 소자>

상술한 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 이용해 착색 패턴을 형성할 수 있으며, 상기 착색 패턴은 후술하는 바와 같이 예를 들면 적외선 투과 필터로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 또한 상술한 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 사용한 적외선 투과 필터의 제조방법을 제공한다.

예를 들면, 지지체 상에 상술한 예시적인 실시예들에 따른 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 도포하고 건조시켜 예비 착색막을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들면 약 70 내지 130 ℃의 온도에서 프리 베이킹 공정이 수행되어 상기 예비 착색막이 형성될 수 있다.

상기 지지체는 고체　촬상　소자에 활용되는 광전 변환 소자 기판(예를 들면 CCD용, CMOS용 실리콘 기판)을 포함할 수 있다. 상기 지지체는 각 화소를 격리하기 위한 블랙 매트릭스 또는 블랙 스트라이프를 포함할 수도 있다.

상기 도포 공정은 예를 들면, 롤 코팅, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅 등과 같은 코팅 혹은 프린팅 공정을 포함할 수 있다.

이후, 상기 예비 착색막을 노광 및 현상하여 각 화소에 대응하는 착색 패턴이 형성될 수 있다.

상기 노광 공정은 상기 화소 영역을 선택적으로 노출시키는 마스크를 사용한 자외선 노광(예를 들면, g-라인, h-라인, i-라인, KrF 광원 사용)을 포함할 수 있다. 이후, 비노광 영역을 현상액을 사용하여 선택적으로 제거함으로써 상기 착색패턴을 형성할 수 있다.

상기 현상액은 예를 들면, 무기 또는 유기 알칼리성 화합물을 포함할 수 있다. 상기 무기 알칼리성 화합물의 예로서 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다. 상기 유기 알칼리성 화합물의 예로서 테트라메틸암모늄히드록시드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 현상 공정 이후, 예를 들면 150 내지 230 ℃에서 포스트 베이킹 공정을 수행할 수 있다.

상술한 공정에 의해 제조된 착색 패턴은 CIS와 같은 고체 촬상 소자의 적외선 투과 필터로 작용될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 적외선 투과 필터를 포함하는 촬상 소자가 제공된다. 상기 촬상 소자는 예를 들면 CIS 소자일 수 있다.

상기 촬상 소자는 반도체 소자 혹은 광전 변환 소자를 포함하는 지지 체 및 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 지지체 및 상기 마이크로 렌즈 사이에 상기 적외선 투과 필터가 배치될 수 있다.

본 발명의 적외선 투과 감광성 수지 조성물로 제조된 적외선 투과 필터는 가시광선 영역에서 낮은 투과율을 나타내며, 적외선 영역에서 높은 투과율을 나타낸다. 구체적으로 적외선 투과 화소의 막 두께가 1 ㎛인 경우, 400 내지 750 nm 범위의 파장대의 투과율의 최대값은 약 20 % 이하이고, 800 내지 900 nm 미만 범위의 파장대의 투과율의 최대값은 약 40 % 이하일 수 있으며, 900 nm 이상의 파장의 투과율의 최소값은 약 90 % 이상일 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

실시예 및 비교예

실시예

하기 표 1에 기재된 성분 및 함량(중량%)으로 실시예 및 비교예들의 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

단위: 중량%		실시예									비교예
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	1	2	3
색재(A)	(1-1)	35	35	35	35	47	47.5	20	35	35	50	-	49.5
	(1-2)	14.5	14.5	14.5	14.5	22.5	15	17.5	14.5	14.5	22.5	49.5	-
	(1-3)	23	-	-	-	-	-	-	-	-	-	23	23
	(1-4)	-	23	-	-	3	10	35	-	-	-	-	-
	(1-5)	-	-	23	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	(1-6)	-	-	-	23	-	-	-	-	-	-	-	-
	(1-7)	-	-	-	-	-	-	-	23	-	-	-	-
	(1-8)	-	-	-	-	-	-	-	-	23	-	-	-
알칼리 가용성 수지(B)	(2-1)	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7	10.7
광중합성 화합물 (C)	(3-1)	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
광중합개시제 (D)	(4-1)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
용제(E)	(5-1)	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8	14.8
첨가제 (F)	(6-1)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1

상기의 표 1에 기재된 구체적인 성분들은 하기와 같다.

(1-1) 흑색 안료 (Organic Black)

(1-2) 프탈로시아닌계 안료 (C.I. Pigment Blue 15:6)

(1-3) 근적외선 염료 1 (T3205, TCI社)

(1-4) 근적외선 염료 2 (C3051, TCI社)

(1-5) 근적외선 염료 3 (543365, Aldrich社)

(1-6) 근적외선 염료 4 (C2886, TCI社)

(1-7) 근적외선 염료 5 (B4342, TCI社)

(1-8) 근적외선 염료 6 (T3072, TCI社)

(2-1) CX-37-9-A70V (SHOWA DENKO K.K.社)

(3-1) 에톡시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (NK ESTER ATM-4E, SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO.,LTD.)

(4-1) Irgacure OXE-01 (한국바스프(주))

(5-1) PGMEA (Propylene glycol methyl ether acetate, KH NEOCHEM CO., LTD.)

(6-1) SH-8400 (한국다우코닝㈜)

실험예

1. 가시광 및 적외선 투과율

23 ℃의 청정실에서 4인치 크기의 Glass Wafer의 표면 상에, 상기 실시예 및 비교예에서 얻은 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법에 의해서 도포한 후, 100 ℃에서 90 초간 건조시켜 휘발 성분을 휘발시켜서 예비 착색층을 형성하였다. 23 ℃로 냉각시킨 후, 형성된 예비 착색층을 MA6를 이용하여 노광하였다. 노광된 도막이 형성된 웨이퍼를 0.2 중량％ 테트라메틸암모늄 히드록사이드(TMAH) 수용액으로 현상하고, 220 ℃에서 180 초 간 후 가열하여 도막을 형성하였다. 얻어진 도막의 두께는 모두 1.0 ㎛였다. 제조된 기판의 300 내지 1100 nm 파장대에서의 투과율을 UV-Visible Spectrophotometer/DU800 장비로 1 nm 간격으로 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

2. 패턴 형상 및 잔사

23 ℃의 청정실에서 6 인치 크기의 실리콘 웨이퍼의 표면 상에, 상기 실시예 및 비교예에서 얻은 적외선 투과 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법에 의해서 도포한 후, 100 ℃에서 90 초간 건조시켜 휘발 성분을 휘발시켜서 예비 착색층을 형성하였다. 상기 예비 착색층이 형성된 웨이퍼를 23 ℃로 냉각시킨 후, i-line stepper를 이용하여 노광하였다. 노광된 도막이 형성된 웨이퍼를 0.2 중량％ 테트라메틸암모늄 히드록사이드(TMAH) 수용액으로 현상하고, 220 ℃에서 180 초간 후 가열하여 화소(착색 패턴)를 형성하였다. 얻어진 화소의 두께는 모두 1.0 ㎛, 최소 라인폭(해상도)은 1.0 ㎛이었다. 형성된 화소를 CD-SEM을 사용하여 패턴의 크기를 측정하였으며, 패턴 특성(직선성 및 잔사)을 이래와 같이 평가하여, 표 2에 기재하였다.

<패턴 잔사 평가>

1: 심한불량, 2: 불량, 3: 보통, 4: 양호, 5: 매우양호

	투과율(%)			패턴특성
	475nm	800nm	900nm	직진성	잔사
실시예1	3.4	5.2	90.5	5	5
실시예2	3.0	9.1	90.1	5	4
실시예3	3.1	4.1	90.7	5	5
실시예4	3.2	8.1	91.6	4	5
실시예5	1.5	17.0	90.5	5	4
실시예6	1.8	11.0	90.5	5	5
실시예7	4.1	1.9.	90.5	4	4
실시예8	3.2	9.5	90.8	4	5
실시예9	3.1	5.1	90.1	4	3
비교예1	7.5	70	89.0	4	5
비교예2	70.2	15	90.1	5	4
비교예3	5.5	25	89.0	1	1

표 2를 참조하면, 흑색 안료, 프탈로시아닌계 안료 및 근적외선 염료를 모두 포함하는 실시예 1 내지 8의 경우 직진성 및 잔사의 패턴특성이 우수하고, 475 nm의 가시광 파장대의 투과율은 10 % 미만, 800 내지 900 nm의 파장대에서의 투과율 값은 20 % 미만인 것을 확인할 수 있다. 또한, 900 nm 이상의 적외선 파장대에서 투과율 최소값이 모두 90 %를 초과하여 고해상도 및 고효율의 적외선 투과 필터 및 찰상 소자를 형성하기에 적합한 것을 확인할 수 있다.

그러나, 근적외선 염료를 포함하지 않는 비교예 1의 경우, 800 내지 900 nm의 파장대의 투과율 값이 70 %로 매우 높은 것을 확인할 수 있고,

흑색 안료를 포함하지 않는 비교예 2의 경우, 475 nm 가시광 파장대의 투과율이 70 %로 매우 높은 것을 확인할 수 있으며,

프탈로시아닌계 안료를 포함하지 않는 비교예 3의 경우, 900 nm 이상의 적외선 파장대에서 투과율 최소값이 90 %를 넘지 못할 뿐 아니라, 직진성 및 잔사의 패턴 특성 역시 매우 불량한 것을 확인할 수 있다.

Claims (9)

1. (A) 색재;
   (B) 알칼리 가용성 수지;
   (C) 광중합성 화합물;
   (D) 광중합 개시제; 및 (E) 용제를 포함하고,
   상기 (A) 색재는 흑색 안료, 프탈로시아닌계 안료 및 근적외선 염료(Near-Infrared Dyes)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물.
   
2. 청구항 제1항에 있어서,
   상기 프탈로시아닌계 안료는 중심 금속으로 Zn, Cu 또는 Fe 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물.
   
3. 청구항 제1항에 있어서,
   상기 근적외선 염료는 스쿠아릴륨(Squarylium)계 염료, 디이모늄(Diimonium)계 염료, 디티오렌계 금속 착제(Dithiolene metal complex) 염료, 시아닌(Cyanine)계 염료 및 프탈로시아닌(Phthalocyanine)계 염료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물.
   
4. 청구항 제1항에 있어서,
   상기 (A) 색재 총 중량 중,
   상기 흑색 안료의 함량은 10 내지 80 중량%,
   상기 프탈로시아닌계 안료의 함량은 10 내지 60 중량%,
   상기 근적외선 염료의 함량은 3 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물.
   
5. 청구항 제1항에 있어서,
   막 두께의 1 ㎛인 막을 형성했을 때,
   400 내지 750 nm 범위의 파장대에서의 광 투과율의 최대값은 20 % 이하이고,
   800 내지 900 nm 미만의 파장대에서의 광 투과율의 최대값은 40 % 이하이며,
   900 nm 이상의 파장대에서의 광 투과율의 최소값은 90 % 이상인 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물.
   
6. 청구항 제1항에 있어서,
   적외선 투과 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여,
   (A) 색재 30 내지 90 중량%;
   (B) 알칼리 가용성 수지 1 내지 20 중량%;
   (C) 광중합성 화합물 0.5 내지 5 중량%;
   (D) 광중합 개시제 0.1 내지 5 중량%; 및 (E) 잔량의 용제를 포함하는, 적외선 투과 감광성 수지 조성물.
   
7. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 적외선 투과 감광성 수지 조성물로 형성된 착색 패턴을 포함하는, 적외선 투과 필터.
   
8. 청구항 제7항에 있어서,
   상기 착색 패턴의 막 두께가 1 ㎛일 때,
   광투과율이 400 내지 750 nm 범위의 파장에서 최대값이 20 % 이하이고,
   800 내지 900 nm 미만의 파장에서 최대값이 40 % 이하이며,
   900 nm 이상의 파장에서 최소값이 90 % 이상인 것을 특징으로 하는, 적외선 투과 필터.
   
9. 청구항 제8항의 적외선 투과 필터를 포함하는 촬상 소자.