WO2012099366A2 - 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재 - Google Patents

감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재 Download PDF

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WO2012099366A2
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photosensitive resin
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photosensitive
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김성현
최동창
최경수
차근영
이상철
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주식회사 엘지화학
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    • G03F7/032—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders

Definitions

  • the present invention relates to a photosensitive resin composition and a photosensitive material comprising the same.
  • a black matrix between color pixels of a color filter for the purpose of improving contrast.
  • a method of forming a pattern by depositing and etching chromium (Cr) on the entire glass substrate is used as a pigment, but a high cost is required in the process, and a high reflectance problem of chromium and environmental pollution due to chromium waste solution A problem occurred.
  • a black filter having improved sensitivity by introducing a color filter composition to which a newly developed binder is applied for improving the sensitivity, a black matrix resin composition having improved sensitivity using a high sensitivity photopolymerization initiator, a photopolymerization initiator and an organic phosphate compound to the composition. It is various, such as a resin composition.
  • the present invention is a.
  • alkali-soluble binder resins Including alkali-soluble binder resins, polyfunctional monomers, photoinitiators and solvents,
  • the multifunctional monomer may include a first monomer represented by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2; And it provides a photosensitive resin composition comprising a second monomer represented by the formula (5) or (6).
  • At least one of R1 to R4 and at least one of R6 to R11 are represented by the following formula (3), and the rest are each independently represented by hydrogen, a halogen group, or the formula (4),
  • R12 is an alkylene oxide group or 6-hexanoate group
  • n 1 to 18
  • At least two of R13 to R16 and at least two of R17 to R22 are represented by Formula 4, and the others are each independently hydrogen or a halogen group.
  • the present invention provides a photosensitive material, characterized in that formed using the photosensitive resin composition.
  • It provides a method for producing a photosensitive material comprising a.
  • the photosensitive resin composition according to the exemplary embodiment of the present invention may include two polyfunctional monomers having different side chain structures including unsaturated double bonds with different composition ratios. Accordingly, the present invention is excellent in processability and can improve the adhesion to the lower substrate after the hard baking process, and can reduce the defects caused by bursting during sealing of the LCD substrate and the substrate separation failure due to the impact of the finished LCD product. There is this.
  • Example 1 is a micrograph of a black matrix film of Example 1 of the present invention.
  • Example 2 is a micrograph of the black matrix film of Example 2 of the present invention.
  • Example 3 is a micrograph of a black matrix film of Example 3 of the present invention.
  • Example 4 is a micrograph of a black matrix film of Example 4 of the present invention.
  • Example 5 is a micrograph of a black matrix film of Example 5 of the present invention.
  • Example 6 is a micrograph of a black matrix film of Example 6 of the present invention.
  • the process characteristics of the black mattress are continuously deteriorated to reduce the process margin, and many defects occur at each process step, thereby lowering the production yield.
  • the black matrix coating film formed as the amount of binder resins, polyfunctional monomers, photopolymerization initiators and other additives which gives adhesion to the substrate after hard bake is relatively reduced. Since the adhesion between the substrate and the substrate is reduced, the black matrix coating film and the substrate are separated in the liquid crystal injection process after the substrate is bonded, so that a defect of the seal burst occurs frequently.
  • binder resins and silane coupling agents As a method for solving the above problems, various binder resins and silane coupling agents have been developed and applied, but the binder resin has a disadvantage in that it is not easy to change due to a large influence on the process characteristics and the physical properties of the formed black matrix pattern.
  • the silane coupling agent has a problem that the effect of improving the substrate adhesion is not great.
  • the present invention is to provide a photosensitive resin composition having a good substrate adhesion and at the same time excellent in process margins and a photosensitive material comprising the same in order to solve the above problems due to the increase in the content of the colorant.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention includes an alkali-soluble binder resin, a polyfunctional monomer, a photoinitiator, and a solvent, wherein the polyfunctional monomer is represented by the first monomer represented by Formula 1 or Formula 2 and the Formula 5 or Formula 6 It is characterized by including a second monomer to be.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may include two kinds of polyfunctional monomers having different side chain structures including unsaturated double bonds with different composition ratios. Accordingly, the present invention is excellent in processability and can improve the adhesion to the lower substrate after the hard baking process, and can reduce the defects caused by bursting during sealing of the LCD substrate and the substrate separation failure due to the impact of the finished LCD product. There is this.
  • halogen group examples include fluorine, chlorine, bromine and iodine, but are not limited thereto.
  • alkylene oxide group may include a methylene oxide group, an ethylene oxide group, and the like, but are not limited thereto.
  • the content of the first monomer may be 30 to 70% by weight based on the total weight of the multifunctional monomer. If the content of the first monomer is less than 30% by weight based on the total weight of the multifunctional monomer, the fairness is excellent, but there may be a problem that the improvement of adhesion to the substrate after the hard bake is not large, and exceeds 70% by weight Although the adhesiveness with the substrate after the hard bake is excellent, there is a problem that the upper part of the pattern may be etched since the pattern dropout and the number of unsaturated double bonds per unit mass are reduced in the development process to obtain a sufficient crosslink density of the film.
  • the first monomer may be one or more of KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, KAYARAD DPCA-120, KAYARAD DPEA-12, etc., manufactured by Nippon Kayaku, but is not limited thereto.
  • the second monomer may be one or more of pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and the like.
  • pentaerythritol tetra (meth) acrylate pentaerythritol tri (meth) acrylate
  • dipentaerythritol penta (meth) acrylate dipentaerythritol hexa (meth) acrylate
  • the present invention is not limited thereto.
  • the content of the second monomer may be 30 to 70% by weight based on the total weight of the multifunctional monomer.
  • the content of the multifunctional monomer may be 1 to 10% by weight based on the total weight of the photosensitive resin composition.
  • the said alkali-soluble binder resin can use the copolymer resin of the monomer which gives mechanical strength, and the monomer which gives alkali solubility.
  • Monomers that may contribute to the mechanical strength of the membrane include benzyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, isobutyl (Meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, ethylhexyl-meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, Tetrahydroperpril (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-chloropropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (Meth) acrylate, acyloctyloxy-2-hydroxypropyl (meth)
  • One or more aromatics selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, (o, m, p) -vinyl toluene, (o, m, p) -methoxy styrene, and (o, m, p) -chloro styrene Vinyls;
  • At least one unsaturated ether selected from the group consisting of vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, and allyl glycidyl ether;
  • At least one unsaturated imide selected from the group consisting of N-phenyl maleimide, N- (4-chlorophenyl) maleimide, N- (4-hydroxyphenyl) maleimide, and N-cyclohexyl maleimide;
  • maleic anhydrides such as maleic anhydride and methyl maleic anhydride may be used, but is not limited thereto.
  • a binder resin represented by the following Chemical Formula 7 may be used.
  • Rx is a structure in which a 5-membered ring carboxylic anhydride or diisocyanate is added to form an ester bond, Ry is selected from hydrogen, acryloyl, and methacryloyl, and n is 3 To 8;
  • Examples of specific compounds of the carboxylic anhydride constituting the above Rx include succinic anhydride, methyl succinic anhydride, 2,2-dimethylsuccinic anhydride, isobutenyl succinic anhydride, 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride, hexahydro- 4-methylphthalic anhydride, itaconic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, metel-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, 1,2,3 , 4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, 2,3, -dimethylmaleic anhydride, 1-cyclopentene-1,2-dicarboxylic dianhydride, 3,4,5,6 Tetrahydrophthalic anhydride, phthalic anhydride, bisphthalic anhydride, 4-methylphthalic an
  • diisocyanate constituting the above Rx examples include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, 2,3-butylene diisocyanate, 1 , 3-butylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethyl hexamethylene diisocyanate, w, w'-diisocyanate-1,3-dimethylbenzene, w, w'-diisocyanate-1, 4-dimethylbenzene, w, w'-diisocyanate-1,3-diethylbenzene, 1,4-tetramethyl xylene diisocyanate, 1,3-tetramethyl xylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3- Cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclocyan
  • the weight average molecular weight of the alkali-soluble binder resin may be 1,000 to 50,000 g / mol, may be 2,000 to 10,000 g / mol.
  • the acid value of the alkali-soluble binder resin may be 30 to 150 KOH mg / mg.
  • the content of the alkali-soluble binder resin may be 1 to 10% by weight based on the total weight of the photosensitive resin composition, but is not limited thereto.
  • the photoinitiator is a material that generates radicals by light to trigger crosslinking, and is selected from the group consisting of acetophenone compounds, biimidazole compounds, triazine compounds, and oxime compounds. One or more selected compounds may be mixed and used.
  • acetophenone compounds include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4 -(2-hydroxyethoxy) -phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, benzoinmethyl ether, benzoinethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzo Inbutyl ether, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-methyl- (4-methylthio) phenyl-2-morpholino-1-propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethyl Amino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 2- (4-bromo-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one And 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl
  • Biimidazole type compounds include 2,2-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenyl biimidazole, 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4, 4 ', 5,5'-tetrakis (3,4,5-trimethoxyphenyl) -1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,3-dichlorophenyl) -4,4 Group consisting of ', 5,5'-tetraphenyl biimidazole, and 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4,5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole Is selected from
  • triazine compounds include 3- ⁇ 4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio ⁇ propionic acid, 1,1,1,3,3,3- Hexafluoroisopropyl-3- ⁇ 4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio ⁇ propionate, ethyl-2- ⁇ 4- [2,4 -Bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio ⁇ acetate, 2-epoxyethyl-2- ⁇ 4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazine-6 -Yl] phenylthio ⁇ acetate, cyclohexyl-2- ⁇ 4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio ⁇ acetate, cycl
  • oxime compounds examples include 1,2-octadione-1- (4-phenylthio) phenyl-2- (o-benzoyloxime) (Ciba-Geigy Co., CGI 124), and ethanone-1- (9-ethyl) -6- (2-methylbenzoyl-3-yl) -1- (o-acetyloxime) (CGI 242) and the like.
  • the photoinitiator may be used in an amount of 1 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of the alkali-soluble binder resin having an unsaturated double bond and the polyfunctional monomer having an unsaturated double bond.
  • it can be used as 1-30 weight part of acetophenone type compounds, 1-30 weight part of biimidazole type compounds, 1-30 weight part of triazine compounds, or 1-30 weight part of oxime type compounds.
  • the photosensitive resin composition is added as an auxiliary component of the photoinitiator 0.01 to 10 parts by weight of the photocrosslinking sensitizer to promote the generation of radicals relative to 100 parts by weight of the photoinitiator, and / or 0.01 to 10 parts by weight of the curing accelerator to promote curing It can be included as.
  • the photocrosslinking sensitizer is benzophenone, 4,4-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, 2,4,6-trimethylaminobenzophenone, methyl-o-benzoyl Benzophenone compounds such as benzoate, 3,3-dimethyl-4-methoxybenzophenone, 3,3,4,4-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone; Fluorenone compounds such as 9-florenone, 2-chloro-9-prorenone, and 2-methyl-9-florenone; Thioxanthones such as thioxanthone, 2,4-diethyl thioxanthone, 2-chloro thioxanthone, 1-chloro-4-propyloxy thioxanthone, isopropyl thioxanthone and diisopropyl thioxanthone compound; Xanthone compounds such as
  • the content of the photoinitiator may be 0.5 to 5% by weight based on the total weight of the photosensitive resin composition, but is not limited thereto.
  • the solvent one of a first solvent having a boiling point of 140 to 159 ° C., a second solvent having a boiling point of 160 to 179 ° C., and a third solvent having a boiling point of 180 to 280 ° C. or 2 More than one species can be used interchangeably.
  • the average boiling point of the total solvent may be 140 to 170 °C. If the average boiling point of the total solvent is less than 140 °C may cause staining due to rapid volatilization of the VCD process, if the average boiling point of the total solvent exceeds 170 °C may cause a problem that the solvent is not removed well by the VCD process. .
  • methyl-3-methoxy propionate 144 ° C.
  • ethylene glycol methyl ether 125 ° C.
  • ethylene glycol ethyl ether 135 ° C.
  • ethylene glycol diethyl ether 121 ° C.
  • dibutyl Ether 140 ° C.
  • ethylpyruvate 144 ° C.
  • propylene glycol methyl ether 121 ° C.
  • propylene glycol methyl ether acetate 146 ° C.
  • n-butyl acetate 125 ° C.
  • isobutyl acetate 116 ° C.
  • amyl Acetate 149 ° C
  • isoamyl acetate 143 ° C
  • butyl propionate 146 ° C
  • isoamylpropionate 156 ° C
  • ethylbutyrate 120 ° C
  • propyl butyrate 143 ° C
  • 2-methoxy ethyl ether (162 degreeC), 3-methoxybutyl acetate (170 degreeC), 2-ethoxyethyl ether (185 degreeC), 2-butoxyethanol (171 degreeC), 3-ethoxy-propanol (161 ° C), diethylene glycol dodecyl ether (169 ° C), dipropylene glycol methyl ether (188 ° C), 2,6-dimethyl-4-heptanone (169 ° C), 2-octa Paddy (173 deg. C), 3-octanone (168 deg. C), 3-nonanone (188 deg. C), 5-nonanone (187 deg.
  • diethylene glycol monoethyl ether (202 degreeC), butyrolactone (204 degreeC), hexyl butyrate (205 degreeC), diethylene glycol methyl ether acetate (209 degreeC), diethylene glycol butyl methyl Ether (212 ° C.), tripropyl glycol dimethyl ether (215 ° C.), triethylene glycol dimethyl ether (216 ° C.), diethylene glycol ethyl ether acetate (217 ° C.), diethylene glycol butyl ether acetate (245 ° C.), 3- Epoxy-1,2-propanediol (222 ° C), ethyl-4-acetylbutyrate (222 ° C), diethylene glycol monobutyl ether (231 ° C), tripropylglycolmethyl ether (242 ° C), diethylene glycol (245 ° C), 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate (245 ° C).
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may further include a colorant according to the use.
  • one or more pigments, dyes or mixtures thereof may be used.
  • a colored dispersion liquid containing a black pigment can be used.
  • the carbon black which can be used includes Sisto 5HIISAF-HS, Sisto KH, Sisto 3HHAF-HS, Sisto NH, Sisto 3M, Sisto 300HAF-LS, Sisto 116HMMAF-HS, Sisto of East Sea Carbon 116MAF, cysto FMFEF-HS, cysto SOFEF, cysto VGPF, cysto SVHSRF-HS, and cysto SSRF; Mitsubishi Chemical Corporation Diagram Black II, Diagram Black N339, Diagram Black SH, Diagram Black H, Diagram LH, Diagram HA, Diagram SF, Diagram N550M, Diagram M, Diagram E, Diagram G, Diagram R, Diagram N760M, Diagram LR, # 2700, # 2600, # 2400, # 2350, # 2300, # 2200, # 1000, # 980, # 900, MCF88, # 52,
  • Color pigments that can be mixed with the carbon black can be used as carmine 6B (CI12490), phthalocyanine green (CI 74260), phthalocyanine blue (CI 74160), Mitsubishi carbon black MA100, perylene black (BASF K0084. K0086), cyanine black , Linol Yellow (CI21090), Linol Yellow GRO (CI 21090), Benzidine Yellow 4T-564D, Mitsubishi Carbon Black MA-40, Victoria Pure Blue (CI42595), CI PIGMENT RED97, 122, 149, 168, 177, 180, 192, 215, C.I. PIGMENT GREEN 7, 36, C.I. PIGMENT 15: 1, 15: 4, 15: 6, 22, 60, 64, C.I. PIGMENT 83, 139 C.I. PIGMENT VIOLET 23, etc.
  • a white pigment, a fluorescent pigment, etc. can also be used.
  • the content of the colorant may be 5 to 20% by weight based on the total weight of the photosensitive resin composition.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may further use at least one additive selected from the group consisting of dispersants, adhesion promoters, antioxidants, ultraviolet absorbers, thermal polymerization inhibitors, and leveling agents.
  • the adhesion promoter is vinyl trimethoxysilane, vinyl triethoxysilane, vinyl tris (2-methoxyethoxy) -silane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- ( 2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyltrimethoxy silane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- ( 3,4-ethoxy cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-chloropropyl methyldimethoxysilane, 3-chloropropyl trimethoxy silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-mercaptopropyl
  • trimethoxysilane One or more selected from the group consisting of trim
  • the antioxidant may be 2,2-thiobis (4-methyl-6-t-butylphenol), or 2,6-g, t-butylphenol, and the ultraviolet absorber is 2- (3-t -Butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) -5-chloro-benzotriazole or alkoxy benzophenone can be used.
  • the thermal polymerization inhibitor is hydroquinone, p-methoxyphenol, di-t-butyl-p-cresol, pyrogarol, t-butylcatechol, benzoquinone, 4,4-thiobis (3-methyl-6-t -Butylphenol), 2,2-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), 2-mercaptoimidazole, etc. can be used.
  • the photosensitive resin composition may further include at least one secondary additive selected from the group consisting of carbon black dispersions, resin binders having functionalities, polyfunctional monomers, radiation-sensitive compounds, and other additives. have.
  • the present invention provides a photosensitive material, characterized in that formed using the photosensitive resin composition.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention is preferably used for pigment dispersion type photosensitive material for manufacturing TFT LCD color filter, photosensitive material for forming black matrix of TFT LCD or organic light emitting diode, photosensitive material for forming overcoat layer, column spacer photosensitive material, It can also be used in photocurable paints, photocurable inks, photocurable adhesives, printing plates, photosensitive materials for printed wiring boards, other transparent photosensitive materials, PDP production, and the like, and the use thereof is not particularly limited. In particular, it is preferable that the photosensitive resin composition which concerns on this invention is used for the photosensitive material for color filters, or the photosensitive material for black matrices.
  • the method of manufacturing a photosensitive material according to the present invention includes the steps of 1) applying the photosensitive resin composition on a substrate, and 2) exposing and developing the applied photosensitive resin composition.
  • step 1) is a step of applying the photosensitive resin composition, for example, can be applied to a substrate using a method known in the art. More specifically, the method of applying the photosensitive resin composition may use a spray method, a roll coating method, a spin coating method, a bar coating method, a slit coating method, or the like. However, the present invention is not limited thereto.
  • the substrate may be a metal, paper, glass, plastic, silicon, polycarbonate, polyester, aromatic polyamide, polyamideimide, polyimide and the like, these substrates are chemically selected by a silane coupling agent according to the purpose Appropriate pretreatment such as treatment, plasma treatment, ion plating, sputtering, vapor phase reaction, and vacuum deposition can be performed.
  • the substrate may optionally have a driving thin film transistor mounted thereon and a nitrided silicon film may be sputtered thereon.
  • step 2) is a step of exposing and developing the applied photosensitive resin composition.
  • the prebaked coating film may be irradiated with ultraviolet rays through a predetermined pattern mask and developed using an alkaline aqueous solution to remove unnecessary portions to form a pattern.
  • a dipping method, a shower method, or the like may be applied without limitation.
  • Developing time is about 30 to 180 second normally.
  • Inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, sodium methsilicate, ammonia, as aqueous alkali solution
  • Primary amines such as ethylamine and N-propylamine
  • Secondary amines such as diethylamine and di-n-propylamine
  • Tertiary amines such as trimenylamine, methyldiethylamine and dimethylethylamine
  • Tertiary alcohol amines such as dimethylethanolamine, methyldiethanolamine and triethanolamine
  • Pyrrole piperidine, n-methylpiperidine, n-methylpyrrolidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0]
  • Cyclic tertiary amines such as -5-nonene
  • Aromatic tertiary amines such as pyridine, corridin, lutidine,
  • the pattern can be formed by performing running water washing for about 30 to 90 seconds and drying with air or nitrogen.
  • This pattern can be obtained through a post-bake using a heating device such as a hot plate, oven (oven) to obtain a finished photosensitive material pattern.
  • a heating device such as a hot plate, oven (oven) to obtain a finished photosensitive material pattern.
  • the conditions of post-baking are heated at 150-250 degreeC for about 10 to 90 minutes.
  • Examples of light sources for curing the photosensitive resin composition of the present invention include, but are not limited to, mercury vapor arcs, carbon arcs, Xe arcs, and the like, which emit light having a wavelength of 250 to 450 nm.
  • the photosensitive material according to the present invention has excellent surface defect free characteristics, developability, light shielding properties, and insulation properties, and has excellent adhesiveness with a substrate, and thus has excellent impact resistance after substrate bonding process, liquid crystal injection process, and panel production.
  • the present invention provides a black matrix film having excellent substrate adhesion by optimizing the structure and use ratio of the multifunctional monomers in developing a high light-shielding black composition to be applicable to each process condition tuned to the extreme in order to maximize production in the industry. You can get it.
  • leveling agent 300 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 550 parts by weight of 3-methoxybutyl acetate, and 130 parts by weight of dipropylene glycol monomethyl ether, and then the mixture was mixed for 5 hours.
  • Black matrix photosensitive water by stirring Paper composition was prepared.
  • the photosensitive resin composition solution prepared as described above was spin-coated on glass, dried under reduced pressure (VCD) to 65 Pa, and then subjected to heat transfer at about 100 ° C. for 2 minutes to form a coating film having a thickness of about 1.22 ⁇ m. After cooling at room temperature, the substrates were then post-baked for 100 minutes in a convection oven at 230 ° C. after full exposure for substrate adhesion measurements.
  • a photomask was used to expose the developability and pattern morphology under a high pressure mercury lamp at an energy of 30 mJ / cm 2.
  • the exposed substrate was developed by spraying in a 0.04% KOH aqueous solution at a temperature of 25 ° C., washed with pure water, dried, and post-baked in a convection oven at 230 ° C. for 20 minutes.
  • the film obtained as described above had a film thickness of 1.1 ⁇ m, no pattern dropout, and high optical density of 5.0 or more.
  • the substrate adhesion, pattern shape, and surface properties were excellent.
  • leveling agent 300 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 550 parts by weight of 3-methoxybutyl acetate, and 130 parts by weight of dipropylene glycol monomethyl ether, and then the mixture was mixed for 5 hours.
  • Black matrix photosensitive water by stirring Paper composition was prepared.
  • the coating film was formed through the same process as in Example 1, the film thickness was 1.1 ⁇ m, and there was no dropout of the pattern.
  • the substrate adhesion, pattern shape, and surface properties were excellent.
  • leveling agent 300 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 550 parts by weight of 3-methoxybutyl acetate, and 130 parts by weight of dipropylene glycol monomethyl ether, and then the mixture was mixed for 5 hours.
  • Black matrix photosensitive water by stirring Paper composition was prepared.
  • the coating film was formed through the same process as in Example 1, the film thickness was 1.1 ⁇ m, and there was no dropout of the pattern.
  • the substrate adhesion, pattern shape, and surface properties were excellent.
  • leveling agent 300 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 550 parts by weight of 3-methoxybutyl acetate, and 130 parts by weight of dipropylene glycol monomethyl ether, and then the mixture was mixed for 5 hours.
  • Black matrix photosensitive water by stirring Paper composition was prepared.
  • the coating film was formed through the same process as in Example 1, the film thickness was 1.1 ⁇ m, and there was no dropout of the pattern.
  • the substrate adhesion, pattern shape, and surface properties were excellent.
  • leveling agent 300 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 550 parts by weight of 3-methoxybutyl acetate, and 130 parts by weight of dipropylene glycol monomethyl ether, and then the mixture was mixed for 5 hours.
  • Black matrix photosensitive water by stirring Paper composition was prepared.
  • the coating film was formed through the same process as in Example 1, the film thickness was 1.1 ⁇ m, and there was no dropout of the pattern.
  • the substrate adhesion, pattern shape, and surface properties were excellent.
  • leveling agent 300 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 550 parts by weight of 3-methoxybutyl acetate, and 130 parts by weight of dipropylene glycol monomethyl ether, and then the mixture was mixed for 5 hours.
  • Black matrix photosensitive water by stirring Paper composition was prepared.
  • the coating film was formed through the same process as in Example 1, the film thickness was 1.1 ⁇ m, and there was no dropout of the pattern.
  • the substrate adhesion, pattern shape, and surface properties were excellent.
  • a black matrix photosensitive resin composition was manufactured in the same composition as in Example 1, except that 40 parts by weight of dipentaerythritol hexamethacrylate alone was used as the polyfunctional monomer.
  • the coating film was formed through the same process as in Example 1, the film thickness was 1.1 ⁇ m, but the pattern was dropped and the linear surface characteristics were excellent, but as shown in the results of Table 1, the substrate adhesion was low.
  • a black matrix photosensitive resin composition was manufactured in the same composition as in Example 1, except that 40 parts by weight of KAYARAD DPCA-60 alone from Japan Chemical Co., Ltd. was used as the polyfunctional monomer.
  • the substrate adhesion was excellent as shown in the results of Table 1 and FIG. 7, but the surface of the pattern was etched in the developer due to lack of exposure sensitivity, resulting in a film thickness. Decreased, and the surface properties were poor.
  • a black matrix photosensitive resin composition was manufactured in the same composition as in Example 1, except that 20 parts by weight of KAYARAD DPCA-20 manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd. and 20 parts by weight of dipentaerythritol hexamethacrylate were used as the polyfunctional monomer.
  • the black matrix substrates obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were screen-printed with a glass bonding sealant, and then the bare glass was bonded to the black matrix substrate and thermally cured in a 160 ° C convection oven for 2 hours. It was.
  • the test specimen thus obtained was subjected to a push test at a speed of 5 mm / min, and the force at the point where the black matrix substrate was separated was measured. The above experiment was repeated nine times each to obtain an average value.
  • the film surface loss by the developing solution was confirmed by measuring the film thickness before and after image development, and by the thickness ratio of the preserve
  • the photosensitive resin composition for black matrices when the content of the first monomer is less than 30% by weight based on the total weight of the polyfunctional monomer, sufficient substrate adhesion is difficult to be obtained, and when the content of the first monomer exceeds 70% by weight, the surface of the pattern It is unfavorable because it may be etched into this developer and the film thickness may decrease and surface properties may deteriorate.

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Abstract

본 발명은 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 불포화 이중결합을 포함하는 측쇄의 구조가 서로 다른 2종의 다관능성 모노머를 조성비를 달리하여 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 공정성이 우수하고 하드 베이킹 공정 후 하부 기판과의 밀착성을 향상시켜, LCD 기판의 봉합시 터짐에 의한 불량과 LCD 완제품의 충격에 의한 기판 분리 불량을 감소시킬 수 있는 특징이 있다.

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재
본 출원은 2011년 1월 18일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2011-0005084호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재에 관한 것이다.
칼라 필터의 칼라 픽셀 사이에는 콘트라스트를 향상시킬 목적으로 블랙 매트릭스라고 불리는 격자상의 흑색 패턴을 배치하는 것이 일반적이다. 종래의 블랙 매트릭스에서는 안료로서 크롬(Cr)을 유리 기판 전체에 증착 및 에칭시켜 패턴을 형성하는 방식을 이용하였으나, 공정상 고비용이 요구되고, 크롬의 고반사율 문제, 크롬 폐액에 의한 환경오염 등의 문제가 발생하였다.
이와 같은 이유로 미세가공이 가능한 안료 분산법에 의한 블랙 매트릭스의 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 카본블랙 이외의 착색 안료로 흑색 조성물을 제조하는 연구도 진행되고 있다. 그러나, 카본블랙 이외의 착색 안료는 차광성이 약하기 때문에 그 배합량을 극히 많은 양으로 늘려야 하고, 그 결과 조성물의 점도가 증가하여 취급이 곤란해지거나, 형성된 피막의 강도 또는 기판에 대한 밀착성이 현저하게 저하되는 문제가 있었다.
현재, 업계의 지속적인 성능 향상에 대한 요청에 따라 감광성 수지 조성물에 대한 많은 연구들이 진행되고 있다. 예를 들어, 감도 향상을 위해 새롭게 개발된 바인더를 적용한 칼라 필터 조성물, 고감도 광중합 개시제를 사용하여 감도를 향상시킨 블랙 매트릭스 수지 조성물, 광중합 개시제 및 유기 인산 화합물을 조성물에 도입함으로서 감도를 향상시킨 블랙 매트릭스 수지 조성물 등 다양하다.
당 기술분야에서는 패턴 밀착성이 우수할 뿐만 아니라 공정 특성이 우수한 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은
알칼리 가용성 바인더 수지, 다관능성 모노머, 광개시제 및 용매를 포함하고,
상기 다관능성 모노머는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 제1 모노머; 및 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 제2 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000001
[화학식 2]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000002
상기 화학식 1 및 2에서,
R1 내지 R4 중 적어도 하나와 R6 내지 R11 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되고, 나머지는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐기, 또는 하기 화학식 4로 표시되고,
[화학식 3]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000003
상기 화학식 3에서,
R12는 알킬렌옥사이드기 또는 6-헥사노에이트기이고,
m은 1 내지 18의 정수이며,
[화학식 4]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000004
[화학식 5]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000005
[화학식 6]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000006
상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
R13 내지 R16 중 적어도 두 개와 R17 내지 R22 중 적어도 두 개는 상기 화학식 4로 표시되고, 나머지는 각각 독립적으로, 수소 또는 할로겐기이다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 감광재를 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 상기 감광성 수지 조성물을 기판 상에 도포하는 단계, 및
2) 상기 도포된 감광성 수지 조성물을 노광 및 현상하는 단계
를 포함하는 감광재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시상태에 따른 감광성 수지 조성물은 불포화 이중결합을 포함하는 측쇄의 구조가 서로 다른 2종의 다관능성 모노머를 조성비를 달리하여 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 공정성이 우수하고 하드 베이킹 공정 후 하부 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있고, LCD 기판의 봉합시 터짐에 의한 불량과 LCD 완제품의 충격에 의한 기판 분리 불량을 감소시킬 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 6의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 비교예 2의 블랙 매트릭스 필름의 현미경 사진이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
최근 들어 평판 디스플레이 분야에서 LCD가 차지하는 비중은 급격하게 확대되고 있다. 기존의 중소형 모바일 디스플레이나 모니터가 주력이었던 LCD 분야는 이젠 그 영역이 주로 대형 모니터나 TV로 옮겨 가고 있다. 화면이 대면적화 되면서 공정시간 단축을 위해 고감도에 대한 요청이 대두되고 있다. 또한, 화면의 크기가 커지면서 밝기가 문제가 되기 때문에 좀 더 밝은 백라이트를 채용하고 있다. 백라이트가 밝아지면서 블랙 매트릭스 역시 기존과는 다른 좀 더 높은 차광 특성이 요구되고 있다.
따라서, 차광 특성 향상을 위해서 조성물에 사용되는 카본블랙의 함량이 지속적으로 높아짐에 따라 블랙 매트리스의 공정 특성은 지속적으로 악화되어 공정 마진을 떨어뜨리고, 각 공정 단계에서 많은 불량이 발생하여 생산 수율을 저하시키는 문제가 발생하고 있다. 카본 함유량이 많은 고차광성으로 인해 고감도를 실현하기 어렵고, 또한 하드 베이크 이후 기판과의 접착력을 부여하는 바인더 수지, 다관능성 모노머, 광중합 개시제 및 기타 첨가제들의 양이 상대적으로 감소함에 따라, 형성된 블랙 매트릭스 도막과 기판과의 접착력이 감소하여, 기판 합착 후 액정 주입 공정에서 블랙 매트릭스 도막과 기판이 분리되어 봉합 터짐의 불량의 발생이 빈번하다.
상기의 문제들을 해결하기 위한 방법으로, 다양한 바인더 수지 및 실란 커플링제가 개발되어 적용되고 있으나, 바인더 수지는 공정 특성과 형성된 블랙 매트릭스 패턴의 물성에 큰 영향을 주어 변경이 용이하지 않다는 단점이 있고, 실란 커플링제는 기판 밀착력 개선의 효과가 크지 않다는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 착색제의 함량 증가에 따른 상기 문제점을 해결하기 위하여, 우수한 기판 밀착성을 가지며 동시에 공정 마진이 뛰어난 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 감광재를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 바인더 수지, 다관능성 모노머, 광개시제 및 용매를 포함하고, 상기 다관능성 모노머는 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 제1 모노머 및 상기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 제2 모노머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 불포화 이중결합을 포함하는 측쇄의 구조가 서로 다른 2종의 다관능성 모노머를 조성비를 달리하여 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 공정성이 우수하고 하드 베이킹 공정 후 하부 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있고, LCD 기판의 봉합시 터짐에 의한 불량과 LCD 완제품의 충격에 의한 기판 분리 불량을 감소시킬 수 있는 특징이 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 화학식 1 내지 6의 치환기를 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
상기 할로겐기로는 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알킬렌옥사이드기의 구체적인 예로는 메틸렌옥사이드기, 에틸렌옥사이드기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 제1 모노머의 함량은 다관능성 모노머 총중량을 기준으로 30 ~ 70 중량% 일 수 있다. 상기 제1 모노머의 함량이 다관능성 모노머 총중량을 기준으로 30 중량% 미만인 경우에는 공정성은 우수하나, 하드 베이크 후 기판과의 밀착성의 향상이 크지 않은 문제점이 있을 수 있고, 70 중량%를 초과하는 경우에는 하드 베이크 후 기판과의 밀착성은 우수하나, 현상 공정시 패턴 탈락 및 단위질량 당 불포화 이중결합의 개수가 감소하여 막의 충분한 가교 밀도를 얻을 수 없어서 패턴의 상부가 식각되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1 모노머는 Nippon Kayaku 사의 KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, KAYARAD DPCA-120, KAYARAD DPEA-12 등을 1종 이상 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 모노머는 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등을 1종 이상 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 모노머의 함량은 다관능성 모노머 총중량을 기준으로 30 ~ 70 중량% 일 수 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 다관능성 모노머의 함량은 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로 1 ~ 10 중량% 일 수 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 알칼리 가용성 바인더 수지는 기계적 강도를 부여하는 모노머와 알칼리 용해성을 부여하는 모노머의 공중합 수지를 이용할 수 있다.
상기 막의 기계적 강도에 기여할 수 있는 모노머로는 벤질(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 에틸헥실-메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 아실옥틸옥시-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 글리세롤(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐메타아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸아크릴레이트, 이소보닐메타아크릴레이트, 아다멘틸메타아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 및 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 불포화 카르복시산 에스테르류;
스티렌, α-메틸스티렌, (o,m,p)-비닐 톨루엔, (o,m,p)-메톡시 스티렌, 및(o,m,p)-클로로 스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 방향족 비닐류;
비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 및 알릴 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 불포화 에테르류;
N-페닐 말레이미드, N-(4-클로로페닐) 말레이미드, N-(4-히드록시페닐) 말레이미드, 및 N-시클로헥실 말레이미드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 불포화 이미드류; 및
무수 말레인산, 무수 메틸 말레인산과 같은 무수 말레산류으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종, 바람직하게는 2종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 알칼리 용해성을 부여하는 모노머로는 (메타)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 모노메틸 말레인산, 5-노보넨-2-카복실산, 모노-2-((메타)아크릴로일옥시)에틸 프탈레이트, 모노-2-((메타)아크릴로일옥시)에틸 숙시네이트, 및 ω-카르복시 폴리카프로락톤 모노(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 모노머들 이외에도 하기 화학식 7로 표시되는 바인더 수지를 사용할 수도 있다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000007
상기 화학식 7에서, Rx은 5원 고리의 카르복실산 무수물 또는 디이소시아네이트가 부가반응하여 에스테르 결합을 형성하는 구조이며, Ry는 수소, 아크릴로일, 및 메타아크릴로일에서 선택된 것이며, n은 3 내지 8 이다.
상기 Rx를 구성하는 카르복실산 무수물의 구체 화합물의 예로는, 숙신산 무수물, 메틸숙신산 무수물, 2,2-디메틸숙신산 무수물, 이소부테닐숙신산 무수물, 1,2-시클로헥산디카르본산 무수물, 헥사히드로-4-메틸프탈산 무수물, 이타콘산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 5-노보넨-2,3-디카르본산 무수물, 메텔-5-노보넨-2,3-디카르본산 무수물, 1,2,3,4-시클로 부탄테트라카르본산 디무수물, 말레인산 무수물, 시트라콘산 무수물, 2,3,-디메틸말레인산 무수물, 1-시클로펜텐-1,2-디카르본산 이무수물, 3,4,5,6-테트라히드로프탈산 무수물, 프탈산 무수물, 비스프탈산 무수물, 4-메틸프탈산 무수물, 3,6-디클로로프탈산 무수물, 3-히드로프탈산 무수물, 1,2,4-벤젠트리카르복산 무수물, 4-니트로프탈산 무수물, 및 디에틸렌글리콜-1,2-비스트리멜릭산 무수물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이나, 이들에만 한정하는 것은 아니다.
상기 Rx를 구성하는 디이소시아네이트의 구체적인 예를 들면, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 펜타메틸렌디이소시아네이트, 1,2-프로필렌디이소시아네이트, 2,3-부틸렌디이소시아네이트, 1,3-부틸렌디이소시아네이트, 도데카메틸렌디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트, w,w'-디이소시아네이트-1,3-디메틸벤젠, w,w'-디이소시아네이트-1,4-디메틸벤젠, w,w'-디이소시아네이트-1,3-디에틸벤젠, 1,4-테트라 메틸 크실렌 디이소시아네이트, 1,3-테트라메틸 크실렌 디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,3-시클로펜탄디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 메틸-2,4-시클로헥산디이소시아네이트, 메틸-2,6-시클로헥산 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌 비스이소시아네이트 메틸시클로헥산, 2,5-이소시아네이트메틸 비시클로[2,2,2]헵탄, 및 2,6-이소시아네이트메틸 비시클로[2,2,1]헵탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것이나, 이에 한정되지 않는다.
상기 알칼리 가용성 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 1,000 ~ 50,000 g/mol 일 수 있고, 2,000 ~ 10,000 g/mol 일 수 있다. 또한, 상기 알칼리 가용성 바인더 수지의 산가는 30 내지 150 KOH mg/mg 일 수 있다.
상기 알칼리 가용성 바인더 수지의 함량은 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로 1 ~ 10 중량% 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 광개시제는 빛에 의해 라디칼을 발생시켜 가교를 촉발하는 재료로서, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 및 옥심계 화합물로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물로는 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조인메틸 에테르, 벤조인에틸 에테르, 벤조인이소부틸 에테르, 벤조인부틸 에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오)페닐-2-몰폴리노-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(4-브로모-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온 및 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰폴리노프로판-1-온으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이고,
비이미다졸계 화합물로는 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 및 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4,5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이고,
트리아진계 화합물로는 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 1,1,1,3,3,3-헥사플로로이소프로필-3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오네이트, 에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 2-에폭시에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 시클로헥실-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 벤질-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 3-{클로로-4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피온아미드, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐)-1,3,-부타디에닐-s-트리아진, 및 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이며,
옥심계 화합물로는 1,2-옥타디온-1-(4-페닐치오)페닐-2-(o-벤조일옥심)(시바가이기사, CGI 124), 및 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(o-아세틸옥심)(CGI 242) 등이 있다.
상기 광개시제는 불포화 이중결합을 갖는 알칼리 가용성 바인더 수지와 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 모노머의 합 100 중량부에 대하여 1 ~ 300 중량부로 사용할 수 있다. 특히, 아세토페논계 화합물 1 ~ 30 중량부, 비이미다졸계 화합물 1 ~ 30 중량부, 트리아진계 화합물 1 ~ 30 중량부, 또는 옥심계 화합물 1 ~ 30 중량부로 사용할 수 있다.
또한, 상기 감광성 수지 조성물은 광개시제의 보조성분으로 상기 광개시제 100 중량부에 대하여 라디칼의 발생을 촉진시키는 광가교증감제 0.01 내지 10 중량부, 및/또는 경화를 촉진시키는 경화촉진제 0.01 내지 10 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 광가교증감제는 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3,4,4-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 9-플로레논, 2-크로로-9-프로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10-안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐펜탄), 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 등의 벤조페논계 화합물; 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)-4-메틸-시클로펜타논 등의 아미노 시너지스트; 3,3-카보닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-C1]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌, 또는 3-메틸-b-나프토티아졸린 등을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제로는 2-머캅토벤조이미다졸, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조옥사졸, 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토-4,6-디메틸아미노피리딘, 펜타에리스리톨-테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨-트리스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨-테트라키스(2-머캅토아세테이트), 펜타에리스리톨-트리스(2-머캅토아세테이트), 트리메틸올프로판-트리스(2-머캅토아세테이트), 및 트리메틸올프로판-트리스(3-머캅토프로피오네이트)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 광개시제의 함량은 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로 0.5 ~ 5 중량% 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 용매로는 끓는점이 140 내지 159℃ 범위를 갖는 제1 용매, 끓는점이 160 내지 179℃ 범위를 갖는 제2 용매, 및 끓는점이 180 내지 280℃ 범위를 갖는 제3 용매 중 1종을 이용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다. 상기 전체 용매의 평균 끓는점은 140 내지 170℃ 일 수 있다. 상기 전체 용매의 평균 끓는점이 140℃ 미만인 경우 VCD 공정 중 급격한 휘발로 얼룩이 발생할 수 있고, 전체 용매의 평균 끓는점이 170℃를 초과하는 경우 VCD 공정에 의해 용매 제거가 잘 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.
제1 용매 성분으로는 메틸-3-메톡시 프로피오네이트(144℃), 에틸렌글리콜 메틸에테르(125℃), 에틸렌글리콜 에틸에테르(135℃), 에틸렌글리콜 디에틸에테르(121℃), 디부틸에테르(140℃), 에틸피루베이트(144℃) 프로필렌글리콜 메틸에테르(121℃), 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(146℃), n-부틸아세테이트(125℃), 이소부틸아세테이트(116℃), 아밀아세테이트(149℃), 이소아밀아세테이트(143℃), 부틸프로피오네이트(146℃), 이소아밀프로피오네이트(156℃), 에틸부티레이트(120℃), 프로필 부티레이트(143℃), 메틸-3-메톡시이소부티레이트(148℃), 메틸글리콜레이트(150℃), 메틸 락테이트(145℃), 에틸 락테이트(154℃), 메틸-2-히드록시이소부틸레이트(137℃), 에틸에톡시아세테이트(156℃), 2-메톡시에틸아세테이트(145℃), 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트(145℃), 2-에톡시에틸아세테이트(156℃), 디부틸에테르(140℃), 시클로펜타논(131℃), 시클로헥사논(155℃), 2-헥사논(127℃), 3-헥사논(123℃), 5-메틸-2-헥사논(145℃), 2-헵타논(150℃), 3-헵타논(148℃), 4-헵타논(145℃), 2-메틸-3-헵타논(159℃), 1-메톡시-2-프로판올(118℃), 에틸-2-히드록시-프로피오네이트(154℃), 및 에틸-3-메톡시프로피오네이트(158℃)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 용매로는, 2-메톡시 에틸에테르(162℃), 3-메톡시부틸아세테이트(170℃), 2-에톡시에틸 에테르(185℃), 2-부톡시에탄올(171℃), 3-에톡시-프로판올(161℃), 디에틸렌글리콜도데실에테르(169℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르(188℃), 2,6-디메틸-4-헵타논(169℃), 2-옥타논(173℃), 3-옥타논(168℃), 3-노나논(188℃), 5-노나논(187℃), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(166℃), 2-메틸시클로헥사논(163℃), 3-메틸시클로헥사논(170℃), 4-메틸시클로헥사논(170℃), 2,6-디메틸시클로헥사논(175℃), 2,2,6-트리메틸시클로헥사논(179℃), 시클로햅타논(179℃), 헥실아세테이트(169℃), 아밀부티레이트(185℃), 이소프로필 락테이트(167℃), 부틸락테이트(186℃), 에틸-3-히드록시부티레이트(170℃), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(170℃), 에틸-3-히드록시 부티레이트(180℃), 프로필-2-히드록시-프로피오네이트(169℃), 프로필렌글리콜디아세테이트(186℃), 프로필렌글리콜부틸에테르(170℃), 프로필렌글리콜 메틸에테르 프로피오네이트(160℃), 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르(162℃), 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 아세테이트(165℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르(188℃), 디프로필렌글리콜디메틸에테르(171℃), 에틸렌글리콜부틸에테르(171℃), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(176℃), 디에틸렌글리콜메틸이소프로필에테르(179℃), 디에틸렌글리콜디에틸에테르(189℃), 부틸부티레이트(165℃), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(170℃), 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(194℃), 4-에틸시클로헥사논(193℃), 및 2-부톡시에틸아세테이트(192℃)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 용매로는, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(202℃), 부티롤락톤(204℃), 헥실부틸레이트(205℃), 디에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트(209℃), 디에틸렌글리콜부틸 메틸 에테르(212℃), 트리프로필글리콜디메틸 에테르(215℃), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(216℃), 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트(217℃), 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트(245℃), 3-에폭시-1,2-프로판디올(222℃), 에틸-4-아세틸부티레이트(222℃), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(231℃), 트리프로필글리콜메틸 에테르(242℃), 디에틸렌글리콜(245℃), 2-(2-부톡시에톡시)에틸아세테이트(245℃), 카테콜(245℃), 트리에틸렌글리콜 메틸에테르(249℃), 디에틸렌글리콜디부틸에테르(256℃), 트리에틸렌글리콜 에틸에테르(256℃), 디에틸렌글리콜모노헥틸에테르(260℃), 트리에틸렌글리콜 부틸 메틸 에테르(261℃), 트리에틸렌글리콜브틸에테르(271℃), 트리프로필글리콜(273℃), 및 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르(276℃)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 용도에 따라 착색제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 착색제로는 1종 이상의 안료, 염료 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로 예시하면, 흑색 안료를 포함하는 착색 분산액을 이용할 수 있다. 사용 가능한 카본블랙으로는 동해카본(주)의 시스토 5HIISAF-HS, 시스토 KH, 시스토 3HHAF-HS, 시스토 NH, 시스토 3M, 시스토 300HAF-LS, 시스토 116HMMAF-HS, 시스토 116MAF, 시스토 FMFEF-HS, 시스토 SOFEF, 시스토 VGPF, 시스토 SVHSRF-HS, 및 시스토 SSRF; 미쯔비시화학(주)의 다이어그램 블랙 Ⅱ, 다이어그램 블랙 N339, 다이어그램 블랙 SH, 다이어그램 블랙 H, 다이어그램 LH, 다이어그램 HA, 다이어그램 SF, 다이어그램 N550M, 다이어그램 M, 다이어그램 E, 다이어그램 G, 다이어그램 R, 다이어그램 N760M, 다이어그램 LR, #2700, #2600, #2400, #2350, #2300, #2200, #1000, #980, #900, MCF88, #52, #50, #47, #45, #45L, #25, #CF9, #95, #3030, #3050, MA7, MA77, MA8, MA11, OIL7B, OIL9B, OIL11B, OIL30B, 및 OIL31B; 대구사(주)의 PRINTEX-U, PRINTEX-V, PRINTEX-140U, PRINTEX-140V, PRINTEX-95, PRINTEX-85, PRINTEX-75, PRINTEX-55, PRINTEX-45, PRINTEX-300, PRINTEX-35, PRINTEX-25, PRINTEX-200, PRINTEX-40, PRINTEX-30, PRINTEX-3, PRINTEX-A, SPECIAL BLACK-550, SPECIAL BLACK-350, SPECIAL BLACK-250, SPECIAL BLACK-100, 및 LAMP BLACK-101; 콜롬비아 카본(주)의RAVEN-1100ULTRA, RAVEN-1080ULTRA, RAVEN-1060ULTRA, RAVEN-1040, RAVEN-1035, RAVEN-1020, RAVEN-1000, RAVEN-890H, RAVEN-890, RAVEN-880ULTRA, RAVEN-860ULTRA, RAVEN-850, RAVEN-820, RAVEN-790ULTRA, RAVEN-780ULTRA, RAVEN-760ULTRA, RAVEN-520, RAVEN-500, RAVEN-460, RAVEN-450, RAVEN-430ULTRA, RAVEN-420, RAVEN-410, RAVEN-2500ULTRA, RAVEN-2000, RAVEN-1500, RAVEN-1255, RAVEN-1250, RAVEN-1200, RAVEN-1190ULTRA, 및 RAVEN-1170 등을 사용할 수 있다.
상기 카본블랙과 혼합하여 사용가능한 착색 안료로는 카민 6B(C.I.12490), 프탈로시아닌 그린(C.I. 74260), 프탈로시아닌 블루(C.I. 74160), 미쓰비시 카본 블랙 MA100, 페릴렌 블랙(BASF K0084. K0086), 시아닌 블랙, 리놀옐로우(C.I.21090), 리놀 옐로우GRO(C.I. 21090), 벤지딘 옐로우4T-564D, 미쓰비시 카본 블랙 MA-40, 빅토리아 퓨어 블루(C.I.42595), C.I. PIGMENT RED97, 122, 149, 168, 177, 180, 192, 215, C.I. PIGMENT GREEN 7, 36, C.I. PIGMENT 15:1, 15:4, 15:6, 22, 60, 64, C.I. PIGMENT 83, 139 C.I. PIGMENT VIOLET 23 등이 있으며, 이 밖에 백색 안료, 형광 안료 등을 사용할 수도 있다.
상기 착색제의 함량은 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로 5 ~ 20 중량% 일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 분산제, 밀착촉진제, 산화방지제, 자외선흡수제, 열중합방지제, 및 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 사용할 수 있다.
상기 밀착촉진제는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 및 3-머캅토프로필트리메톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
상기 산화방지제는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2,6-g,t-부틸페놀 등을 사용할 수 있고, 상기 자외선 흡수제는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 또는 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있다.
상기 열중합방지제는 히드로퀴논, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로가롤, t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2-머캅토이미다졸 등을 사용할 수 있다.
그 밖에, 상기 감광성 수지 조성물은 카본블랙 분산물, 기능성을 가지는 수지 바인더, 다관능성 모노머, 감방사선성 화합물, 및 그 밖의 첨가제로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 2차 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 감광재를 제공한다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 TFT LCD 컬러필터 제조용 안료분산형 감광재, TFT LCD 또는 유기 발광 다이오드의 블랙 매트릭스 형성용 감광재, 오버코트층 형성용 감광재, 컬럼 스페이서 감광재에 사용되는 것이 바람직하나, 광경화형 도료, 광경화성 잉크, 광경화성 접착제, 인쇄판, 인쇄배선반용 감광재, 기타 투명 감광재, PDP 제조 등에도 사용할 수 있으며, 그 용도에 제한을 특별히 두지는 않는다. 특히, 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 컬러필터용 감광재 또는 블랙 매트릭스용 감광재에 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 감광재의 제조방법은 1) 상기 감광성 수지 조성물을 기판 상에 도포하는 단계, 및 2) 상기 도포된 감광성 수지 조성물을 노광 및 현상하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 감광재의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계는 감광성 수지 조성물을 도포하는 단계로서, 예컨대 기판 상에 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 도포할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 감광성 수지 조성물을 도포하는 방법은 스프레이(spray)법, 롤(roll) 코팅법, 회전(spin) 코팅법, 바(bar) 코팅법, 슬릿(slit) 코팅법 등을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이 때, 상기 기판은 금속, 종이, 유리, 플라스틱, 실리콘, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 등을 사용할 수 있으며, 이들 기판은 목적에 따라 실란 커플링제에 의한 약품 처리, 플라즈마 처리, 이온 플레이팅, 스퍼터링, 기상반응법, 진공 증착 등의 적절한 전처리를 실시할 수 있다. 또한, 상기 기판은 선택적으로 구동용 박막 트랜지스터가 올려져 있을 수 있으며, 질화된 규소막이 스퍼터링되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 감광재의 제조방법에 있어서, 상기 2) 단계는 도포된 감광성 수지 조성물을 노광 및 현상하는 단계이다.
보다 구체적으로 설명하면, 프리베이크된 도포막을 소정의 패턴 마스크를 통해 자외선을 조사하고 알카리 수용액에 의해 현상하여 불필요한 부분을 제거하여 패턴을 형성할 수 있다. 이 때, 현상방법으로는 디핑(dipping)법, 샤워(shower)법 등을 제한 없이 적용할 수 있다. 현상시간은 통상 30 ~ 180초 정도이다. 상기 현상액으로는 알칼리 수용액으로서 수산화나트륨, 수산화칼륨, 규산나트륨, 메트규산나트륨, 암모니아 등의 무기 알칼리류; 에틸아민, N-프로필아민 등의 1급 아민류; 디에틸아민, 디-n-프로필아민 등의 2급 아민류; 트리메닐아민, 메틸디에틸아민, 디메틸에틸아민 등의 3급 아민류; 디메틸에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 3급 알코올 아민류; 피롤, 피페리딘, n-메틸피페리딘, n-메틸피롤리딘, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]-5-노넨 등의 환상 3급 아민류; 피리딘, 코리진, 루티딘, 퀴롤린 등의 방향족 3급 아민류; 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드 등의 4급 암모늄염의 수용액 등을 사용할 수 있다.
현상 후 유수세정을 약 30 ~ 90초간 수행하고 공기 또는 질소로 건조시킴으로써 패턴을 형성할 수 있다. 이 패턴을 핫플레이트(hot plate), 오븐(oven) 등의 가열장치를 이용하여 포스트베이크(post-bake)을 통해 완성된 감광재 패턴을 얻을 수 있다. 이 때 포스트베이크의 조건은 150 ~ 250℃에서 10 ~ 90분 정도 가열하는 것이 바람직하다.
본 발명의 감광성 수지 조성물을 경화시키기 위한 광원으로는, 예컨대 파장이 250 ~ 450nm의 광을 발산하는 수은 증기 아크(arc), 탄소 아크, Xe 아크 등이 있으나, 반드시 이에 국한되지는 않는다.
본 발명에 따른 감광재는 표면 결점 프리 특성, 현상성, 차광성, 절연성이 우수하고, 기판과의 밀착성이 우수하여 기판 합착 공정, 액정 주입 공정, 패널 제조 후 내충격성이 우수한 장점이 있다.
특히, 본 발명은 업계의 생산 극대화를 실현하기 위해 극한치로 튜닝된 각 공정 조건에 적용가능하도록 고차광성 블랙 조성물을 개발함에 있어서 다관능성 모노머들의 구조와 사용 비율을 최적화 시킴으로서 기판 밀착성이 우수한 블랙 매트릭스 막을 얻을 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며 이들만으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 하기 실시예의 구성성분의 함량은 조성물 총중량 2,000 중량부를 기준으로 한 것이다.
<실시예>
<실시예 1>
카본 분산액(카본 함량 20%) 900 중량부, 알칼리 가용성 수지 바인더(아크릴산이 부가된 비스페놀 플로오렌 에폭시 아크릴레이트/1,3-시클로헥실디이소시아네이트-몰비(65/35, Mw = 5,000, 산가 80 KOH ㎎/g) 53 중량부, 다관능성 모노머로는 일본화약사의 KAYARAD DPEA-12를 20 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 20 중량부, 광개시제로 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(O-아세틸옥심) 20 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 5 중량부, 옥타데실트리메톡시 실란 1 중량부 및 레벨링제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 300 중량부, 3-메톡시부틸아세테이트 550 중량부, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 130 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조한 감광성 수지 조성물 용액을 유리에 스핀 코팅하고, 65Pa까지 감압건조(VCD)를 진행한 후 약 100℃로 2분 동안 전열 처리하여 약 1.22㎛ 두께의 도막을 형성하였다. 그 다음, 실온에서 냉각한 후, 기판 밀착력 측정을 위해 전면 노광 후 230℃의 컨벡션 오븐에서 100분간 포스트베이크(post-bake)하였다. 또한, 현상성 및 패턴 형태를 보기 위해 포토마스크를 이용하여 고압수은 램프 하에서 30 mJ/㎠의 에너지로 노광시켰다. 상기 노광된 기판을 25℃의 온도에서 0.04%의 KOH 수용액에서 스프레이 방식으로 현상한 후, 순수로 세정하고 건조시켜 230℃의 컨벡션 오븐에서 20분간 포스트베이크(post-bake)하였다.
상기와 같이 수득한 필름은 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락이 전혀 없고, 광학 밀도가 5.0 이상의 높은 차광 특성을 나타내었다. 또한, 하기 표 1과 도 1의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력, 패턴 형태, 표면 특성이 우수하였다.
<실시예 2>
카본 분산액(카본 함량 20%) 900 중량부, 알칼리 가용성 수지 바인더(아크릴산이 부가된 비스페놀 플로오렌 에폭시 아크릴레이트/1,3-시클로헥실디이소시아네이트-몰비(65/35, Mw = 5,000, 산가 80 KOH ㎎/g) 53 중량부, 다관능성 모노머로는 일본화약사의 KAYARAD DPCA-60을 20 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 20 중량부, 광개시제로 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(O-아세틸옥심) 20 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 5 중량부, 옥타데실트리메톡시 실란 1 중량부 및 레벨링제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 300 중량부, 3-메톡시부틸아세테이트 550 중량부, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 130 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락이 전혀 없고, 광학 밀도가 5.0 이상의 높은 차광 특성을 나타내었다. 또한, 하기 표 1과 도 2의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력, 패턴 형태, 표면 특성이 우수하였다.
<실시예 3>
카본 분산액(카본 함량 20%) 900 중량부, 알칼리 가용성 수지 바인더(아크릴산이 부가된 비스페놀 플로오렌 에폭시 아크릴레이트/1,3-시클로헥실디이소시아네이트-몰비(65/35, Mw = 5,000, 산가 80 KOH ㎎/g) 53 중량부, 다관능성 모노머로는 일본화약사의 KAYARAD DPCA-60을 16 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 24 중량부, 광개시제로 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(O-아세틸옥심) 20 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 5 중량부, 옥타데실트리메톡시 실란 1 중량부 및 레벨링제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 300 중량부, 3-메톡시부틸아세테이트 550 중량부, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 130 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락이 전혀 없고, 광학 밀도가 5.0 이상의 높은 차광 특성을 나타내었다. 또한, 하기 표 1과 도 3의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력, 패턴 형태, 표면 특성이 우수하였다.
<실시예 4>
카본 분산액(카본 함량 20%) 900 중량부, 알칼리 가용성 수지 바인더(아크릴산이 부가된 비스페놀 플로오렌 에폭시 아크릴레이트/1,3-시클로헥실디이소시아네이트-몰비(65/35, Mw = 5,000, 산가 80 KOH ㎎/g) 53 중량부, 다관능성 모노머로는 일본화약사의 KAYARAD DPCA-60을 24 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 16 중량부, 광개시제로 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(O-아세틸옥심) 20 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 5 중량부, 옥타데실트리메톡시 실란 1 중량부 및 레벨링제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 300 중량부, 3-메톡시부틸아세테이트 550 중량부, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 130 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락이 전혀 없고, 광학 밀도가 5.0 이상의 높은 차광 특성을 나타내었다. 또한, 하기 표 1과 도 4의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력, 패턴 형태, 표면 특성이 우수하였다.
<실시예 5>
카본 분산액(카본 함량 20%) 900 중량부, 알칼리 가용성 수지 바인더(아크릴산이 부가된 비스페놀 플로오렌 에폭시 아크릴레이트/1,3-시클로헥실디이소시아네이트-몰비(65/35, Mw = 5,000, 산가 80 KOH ㎎/g) 53 중량부, 다관능성 모노머로는 일본화약사의 KAYARAD DPCA-60을 12 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 28 중량부, 광개시제로 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(O-아세틸옥심) 20 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 5 중량부, 옥타데실트리메톡시 실란 1 중량부 및 레벨링제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 300 중량부, 3-메톡시부틸아세테이트 550 중량부, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 130 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락이 전혀 없고, 광학 밀도가 5.0 이상의 높은 차광 특성을 나타내었다. 또한, 하기 표 1과 도 5의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력, 패턴 형태, 표면 특성이 우수하였다.
<실시예 6>
카본 분산액(카본 함량 20%) 900 중량부, 알칼리 가용성 수지 바인더(아크릴산이 부가된 비스페놀 플로오렌 에폭시 아크릴레이트/1,3-시클로헥실디이소시아네이트-몰비(65/35, Mw = 5,000, 산가 80 KOH ㎎/g) 53 중량부, 다관능성 모노머로는 일본화약사의 KAYARAD DPCA-60을 28 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 12 중량부, 광개시제로 에타논-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(O-아세틸옥심) 20 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 5 중량부, 옥타데실트리메톡시 실란 1 중량부 및 레벨링제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 300 중량부, 3-메톡시부틸아세테이트 550 중량부, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 130 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락이 전혀 없고, 광학 밀도가 5.0 이상의 높은 차광 특성을 나타내었다. 또한, 하기 표 1과 도 6의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력, 패턴 형태, 표면 특성이 우수하였다.
<비교예 1>
다관능성 모노머로 디펜타에리스리톨 헥사메타아크릴레이트 단독으로 40 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 막 두께가 1.1㎛로 패턴의 탈락 및 직진성 표면 특성은 우수하였으나, 하기 표 1의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력이 낮았다.
<비교예 2>
다관능성 모노머로 일본화약사의 KAYARAD DPCA-60 단독으로 40 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 하기 표 1과 도 7의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이 기판 밀착력은 우수하였으나, 노광 감도의 부족으로 패턴의 표면이 현상액에 식각되어 막 두께가 감소하고, 표면 특성이 좋지 않았다.
<비교예 3>
다관능성 모노머로 일본화약사의 KAYARAD DPCA-20을 20 중량부, 디펜타에리스리톨 헥사메타크릴레이트 20 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1과 같은 공정을 거쳐 도막을 형성하였을 때, 하기 표 1의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기판 밀착력이 낮았다.
<실험예> 기판 밀착성 평가 실험
상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3에서 얻어진 블랙 매트릭스 기판을 글래스 합착용 실런트를 스크린 인쇄한 뒤, 베어(bare) 유리를 블랙 매트릭스 기판에 합착하여 160℃ 컨벡션 오븐에서 2시간 동안 열경화하였다. 상기와 같이 얻어진 시편을 5 mm/min의 속도로 푸쉬 테스트(push test)를 실시하여, 블랙 매트릭스 기판이 분리되는 지점의 힘을 측정하였다. 상기와 같은 실험을 각 9회씩 반복하여 평균값을 취하였다.
또한, 현상액에 의한 막표면 유실은 현상 전과 현상 후의 막두께를 측정하여 보존된 막의 두께 비율로 확인하였다.
[표 1]
Figure PCTKR2012000364-appb-I000008
본 발명에 따른 블랙 매트릭스용 감광성 수지 조성물에 있어서, 제1 모노머의 함량이 다관능성 모노머 총중량을 기준으로 30 중량% 미만인 경우에는 충분한 기판 밀착성을 얻기 어렵고, 70 중량%를 초과하는 경우에는 패턴의 표면이 현상액에 식각되어 막두께가 감소할 수 있고 표면 특성이 나빠질 수 있어 바람직하지 않다.
따라서, 상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따른 다관능성 모노머들의 배합 비율을 통해 블랙 레지스트 조성물을 제조할 경우, 기존 조성물에 비해 기판과의 밀착성이 향상되며, 우수한 공정성과 패턴성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 알칼리 가용성 바인더 수지, 다관능성 모노머, 광개시제 및 용매를 포함하고,
    상기 다관능성 모노머는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 제1 모노머; 및 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 제2 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012000364-appb-I000009
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012000364-appb-I000010
    상기 화학식 1 및 2에서,
    R1 내지 R4 중 적어도 하나와 R6 내지 R11 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되고, 나머지는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐기, 또는 하기 화학식 4로 표시되고,
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2012000364-appb-I000011
    상기 화학식 3에서,
    R12는 알킬렌옥사이드기 또는 6-헥사노에이트기이고,
    m은 1 이상 18 이하이며,
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2012000364-appb-I000012
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2012000364-appb-I000013
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2012000364-appb-I000014
    상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
    R13 내지 R16 중 적어도 두 개와 R17 내지 R22 중 적어도 두 개는 상기 화학식 4로 표시되고, 나머지는 각각 독립적으로, 수소 또는 할로겐기이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 모노머의 함량은 다관능성 모노머 총중량을 기준으로 30 ~ 70 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 모노머는 Nippon Kayaku사의 KAYARAD DPCA-20, KAYARAD DPCA-30, KAYARAD DPCA-60, KAYARAD DPCA-120 및 KAYARAD DPEA-12으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 모노머는 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 다관능성 모노머의 함량은 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로 1 ~ 10 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 용매는 끓는점이 140 내지 159℃ 범위를 갖는 제1 용매, 끓는점이 160 내지 179℃ 범위를 갖는 제2 용매. 및 끓는점이 180 내지 280℃ 범위를 갖는 제3 용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로, 상기 알칼리 가용성 바인더 수지의 함량은 1 ~ 10 중량%, 상기 광개시제의 함량은 0.5 ~ 5 중량%, 및 상기 용매의 함량은 65 ~ 90 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물은 착색제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물 총중량을 기준으로, 상기 착색제의 함량은 5 ~ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물은 분산제, 밀착촉진제, 산화방지제, 자외선흡수제, 열중합방지제, 및 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 감광재.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 감광재는 컬러필터 제조용 안료분산형 감광재, 블랙 매트릭스 형성용 감광재, 오버코트층 형성용 감광재, 컬럼 스페이서 감광재 및 인쇄배선반용 감광재로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 감광재.
  13. 1) 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물을 기판상에 도포하는 단계, 및
    2) 상기 도포된 감광성 수지 조성물을 노광 및 현상하는 단계
    를 포함하는 감광재의 제조방법.
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