JP2018018080A - 感光性樹脂組成物及びそれを含むカラーフィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】感光性樹脂組成物及びそれを含むカラーフィルタを提供する。【解決手段】化学式1で表される化合物と、化学式2で表される化合物と、を含む感光性樹脂組成物及びそれを含むカラーフィルタ。[化学式1][化学式2][(RSiO1.5)n]【選択図】図1

Description

本明細書は、感光性樹脂組成物及びそれを含むカラーフィルタに関する。
近年、カラーフィルタにおいて、高輝度、高コントラスト比を特徴とする性能が求められている。また、表示素子の開発における主な目的の1つは、色純度の向上による表示素子性能の差別化、及び製造工程上の生産性の向上にある。
従来にカラーフィルタの色材として用いられている顔料タイプは、粒子分散状態でカラーフォトレジストに存在するため、顔料粒子のサイズと分布の調節によって輝度及びコントラスト比を調節することが困難であった。顔料粒子の場合、カラーフィルタ内で凝集されて溶解及び分散性に劣り、凝集(aggregation)されている大きい粒子に起因する光の多重散乱(multiple scattering)が起こる。このような偏光された光の散乱は、コントラスト比を低下させる主な要因として指摘されている。顔料の超微粒化及び分散安定化によって輝度及びコントラスト比を向上させるための努力が行われつつあるが、高色純度の表示装置用色座標を実現するための色材の選定において、自由度が制限されている。また、既に開発されている色材料、特に、顔料を用いた顔料分散法は、それを用いたカラーフィルタの色純度、輝度及びコントラスト比の向上において限界に至っている。そこで、色純度を高め、色再現、輝度及びコントラスト比を向上させることのできる色材、またはそれを含む感光性樹脂組成物の開発が求められている。
特開平9−87534号公報
本発明は、感光性樹脂組成物、それを用いて製造されたカラーフィルタに関する。
本発明の一実施態様は、下記化学式1で表される化合物と、下記化学式2で表される化合物と、を含む感光性樹脂組成物を提供する。
[化学式1]
[化学式2]
[(RSiO1.5
化学式1において、
及びLは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直接結合;または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン原子;ニトロ基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルコキシ基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択され、
〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン原子;置換もしくは非置換の炭素数1〜6の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜6のアルコキシ基;スルホン酸基;スルホン酸エステル基;スルホン酸塩基;−SONHR基;及び−SONRからなる群から選択され、
〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直鎖もしくは分枝鎖の炭素数1〜10のアルキル基であり、
〜Xは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;アニオン性基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択され、
前記X〜Xの少なくとも1つはアニオン性基であり、
AA及びRBBは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルコキシ基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基;ハロゲン原子;ニトロ基;フェノキシ基;カルボキシ基;カルボン酸エステル基;カルボン酸塩基;アルコキシカルボニル基;ヒドロキシ基;スルホン酸基;スルホン酸エステル基;スルホン酸塩基;−SONHR´;及び−SONR´´R´´´からなる群から選択され、
a及びbは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して0〜4の整数であり、
a及びbが2以上である場合、括弧内の構造は互いに同一でも異なっていてもよく、
R´、R´´及びR´´´は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、炭素数1〜30のアルキル基であり、
化学式2において、
nは4以上の偶数であり、
Rは−(Ln1−Rで表され、
複数のRは、互いに同一でも異なっていてもよく、
は、直接結合;−O−;−S−;または炭素数1〜30のアルキレン基であり、
n1は1〜5の整数であり、
n1が2以上である場合、L1は互いに同一でも異なっていてもよく、
は、水素;重水素;−OH;エポキシド基;−SH;−NH2;
;−N=C=O;−C=C−;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数6〜30のアリール基;または炭素数1〜30のヘテロ環基である。
また、本発明の一実施態様は、前記感光性樹脂組成物を用いて製造された感光材及びそれを含むカラーフィルタを提供する。
本発明の一実施態様による感光性樹脂組成物は、カラーフィルタ用パターンを形成する場合に、パターン内に孔(hole)を実現するにあたって、感度を低下させるとともに、輝度を高めることができる。
また、本発明の一実施態様による感光性樹脂組成物は、低い感度でもパターンと基板との密着力に優れる。
本発明の一実施態様による感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタパターンと比較例の微細パターンの密着力を測定した結果を示したものである。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする場合、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くことを意味するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1で表される化合物と、前記化学式2で表される化合物と、を含む感光性樹脂組成物を提供する。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン原子;アルキル基;アルケニル基;アルコキシ基;シクロアルキル基;アリールアルケニル基;アリール基;アリールオキシ基;アラルキル基;アラルケニル基;アルキルアミン基;アラルキルアミン基;アリールアミン基;ヘテロアリール基;カルバゾール基;アクリロイル基;アクリレート基;エーテル基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;シアノ基;N、O、SまたはP原子のうち1つ以上を含むヘテロアリール基及びアニオン性基を含む群から選択される1つ以上の置換基で置換されているか、もしくは如何なる置換基も有しないことを意味する。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、特に限定されないが、炭素数が1〜30であってもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基及びヘプチル基などが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、特に限定されないが、炭素数が2〜25であってもよい。具体例としては、スチルベニル(stylbenyl)基、スチレニル(styrenyl)基などのアリール基が置換されたアルケニル基が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、特に限定されないが、炭素数が1〜30であってもよい。
本明細書において、シクロアルキル基は、特に限定されないが、炭素数が3〜20であってもよく、特に、シクロペンチル基、シクロヘキシル基であってもよい。
本明細書において、ハロゲン原子の例としては、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素が挙げられる。
本明細書において、アリール基は、単環式アリール基もしくは多環式アリール基であってもよい。
前記アリール基が単環式アリール基である場合、特に限定されないが、炭素数が6〜40であってもよい。具体的に、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基またはテルフェニル基などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
前記アリール基が多環式アリール基である場合、特に限定されないが、炭素数が10〜40であってもよい。具体的に、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基またはフルオレニル基などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
前記フルオレニル基が置換される場合、
などのスピロフルオレニル基、
(9,9−ジメチルフルオレニル基)、及び
(9,9−ジフェニルフルオレニル基)などの置換されたフルオレニル基となることができる。但し、これに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロ環基は、異種原子としてN、O、P、S、Si及びSeのうち1つ以上を含むヘテロ環基であって、炭素数は特に限定されない。一実施態様によれば、前記ヘテロ環基の炭素数は1〜30である。ヘテロ環基の例としては、ピリジル基、ピロール基、ピリミジル基、ピリダジニル基、フラニル基、チオフェニル基、イミダゾール基、ピラゾール基、オキサゾール基、イソオキサゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、トリアゾール基、オキサジアゾール基、チアジアゾール基、ジチアゾール基、テトラゾール基、ピラニル基、チオピラニル基、ピラジニル基、オキサジニル基、チアジニル基、ジオキシニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノリル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、アクリジル基、キサンテニル基、フェナントリジニル基、ジアザナフタレニル基、トリアザインデニル基、インドール基、インドリニル基、インドリジニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾキサゾール基、ベンズイミダゾール基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾール基、ベンゾカルバゾール基、ジベンゾカルバゾール基、インドロカルバゾール基、インデノカルバゾール基、フェナジニル基、イミダゾピリジン基、フェノキサジニル基、フェナントリジン基、フェナントロリン(phenanthroline)基、フェノチアジン(phenothiazine)基、イミダゾフェナントリジン基、ベンゾイミダゾキナゾリン基、またはベンゾイミダゾフェナントリジン基などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様において、前記ヘテロ環基は、環を成す元素の数が3〜60である。また一実施態様において、前記ヘテロ環基は、環を成す元素の数が3〜40である。さらに一実施態様において、前記ヘテロ環基は、環を成す元素の数が3〜20である。
本明細書において、前記ヘテロアリール基は、異種原子としてO、N、SまたはPを含む芳香族のヘテロ環基であって、特に限定されないが、炭素数が1〜30であってもよい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、トリアジン基、アクリジル基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基及びジベンゾフラン基などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。本明細書において、ヘテロアリール基は、芳香族であることを除き、上述のヘテロ環基についての説明が適用され得る。
本明細書において、アルキレン基は、アルカン(alkane)に2つの結合位置があるものを意味する。前記アルキレン基は、直鎖、分枝鎖、または環鎖であってもよい。アルキレン基の炭素数は特に限定されないが、2〜25であってもよい。
本明細書において、アリーレン基は、2価基であることを除き、前記アリール基についての説明が適用され得る。
本明細書において、ヘテロアリーレン基は、2価基であることを除き、前記ヘテロアリール基についての説明が適用され得る。
本明細書において、隣接する基が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成するということは、置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環;置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環;置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環;置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環;またはこれらの縮合環を形成することを意味する。
本明細書において、脂肪族炭化水素環とは、芳香族ではない環であって、炭素と水素原子のみからなる環を意味する。
具体的に、脂肪族炭化水素環の例としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロブテン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、1,4−シクロヘキサジエン、シクロヘプタン、シクロヘプテン、シクロオクタン、シクロオクテンなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、芳香族炭化水素環とは、炭素と水素原子のみからなる芳香族の環を意味する。本明細書において、芳香族炭化水素環の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ペリレン、フルオランテン、トリフェニレン、フェナレン、ピレン、テトラセン、クリセン、ペンタセン、フルオレン、インデン、アセナフチレン、ベンゾフルオレン、スピロフルオレンなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、脂肪族ヘテロ環とは、ヘテロ原子のうち1つ以上を含む脂肪族環を意味する。具体的に、脂肪族ヘテロ環の例としては、オキシラン(oxirane)、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン(1,4−dioxane)、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン(morpholine)、オキセパン、アゾカン、チオカンなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、芳香族ヘテロ環とは、ヘテロ原子のうち1つ以上を含む芳香族環を意味する。具体的に、芳香族ヘテロ環の例としては、ピリジン、ピロール、ピリミジン、ピリダジン、フラン、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ジチアゾール、テトラゾール、ピラン、チオピラン、ジアジン、オキサジン、チアジン、ダイオキシン、トリアジン、テトラジン、イソキノリン、キノリン、キノール、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、アクリジン、フェナントリジン、ジアザナフタレン、トリアザインデン、インドール、インドリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、カルバゾール、ベンゾカルバゾール、ジベンゾカルバゾール、フェナジン、イミダゾピリジン、フェノキサジン、フェナントリジン、インドロカルバゾール、インデノカルバゾールなどが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、前記脂肪族炭化水素環、芳香族炭化水素環、脂肪族ヘテロ環及び芳香族ヘテロ環は、単環であっても多環であってもよい。
本明細書の一実施態様において、L及びLは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直接結合;または炭素数1〜10のアルキレン基である。
一実施態様において、L及びLはそれぞれプロピレン基である。
本明細書の一実施態様において、R〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン原子;ニトロ基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルコキシ基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択される。
一実施態様において、R〜Rは水素である。
本明細書の一実施態様によれば、R〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換の炭素数1〜6の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、−SONHR基;及び−SONRからなる群から選択され、
〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直鎖もしくは分枝鎖の炭素数1〜10のアルキル基である。
本明細書の一実施態様によれば、R〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換の炭素数1〜6の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基及びスルホン酸塩基からなる群から選択される。
本明細書の一実施態様において、X〜Xは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;アニオン性基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択され、前記X〜Xの少なくとも1つはアニオン性基である。
本明細書の一実施態様において、前記アニオン性基は、−OH、−SO 、−SOH、−SO 、−COH、−O 、−CO、−SO及び−SONRからなる群から選択される少なくとも1つであり、Zは、N(R 、NaまたはKを示し、R〜Rは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つである。
本明細書のまた一実施態様によれば、前記アニオン性基は、−SO または−SO Naであってもよい。
前記アニオン性基は、それ自体でアニオンを有することができ、または他のカチオンとともに錯化合物の形態で存在することができる。したがって、置換されたアニオン性基の個数によって、化学式1の化合物の分子の全電荷の和が変わり得る。本発明の化合物のアミン基1つにカチオンを有しているため、分子の全電荷の和は、置換されたアニオン性基の個数から1を引いた値だけのアニオンから0までの値を有することができる。
本明細書の一実施態様において、R´、R´´及びR´´´は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、炭素数1〜30のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、Lは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直接結合;−O−;−S−;または炭素数1〜30のアルキレン基である。
一実施態様において、Lは−O−である。
一実施態様において、Lは、メチレン基;エチレン基;またはプロピレン基である。
本明細書の一実施態様において、Rは、水素;重水素;−OH;エポキシド基;−SH;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数6〜30のアリール基;または炭素数1〜30のヘテロ環基である。
一実施態様において、Rは−SHである。
一実施態様において、Rはエポキシド基である。
一実施態様において、Rはフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Rは、下記化学式2−a〜2−eの何れか1つで表されることができる。
[化学式2−a]
[化学式2−b]
[化学式2−c]
[化学式2−d]
[化学式2−e]
一実施態様において、前記Rは、前記化学式2−b及び化学式2−cの何れか1つで表されることができる。
本明細書の一実施態様において、前記化学式2で表される化合物は、荒川化学工業株式会社のSQ506であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記化学式2で表される化合物は、信越化学工業株式会社のKBM−503であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記感光性樹脂組成物は、バインダー樹脂と、多官能性モノマーと、光開始剤と、溶媒と、をさらに含んでもよい。
前記バインダー樹脂は、樹脂組成物で製造された膜の強度、現像性などの物性を示すことができれば、 特に限定されない。
前記バインダー樹脂としては、機械的強度を付与する多官能性モノマーと、アルカリ溶解性を付与するモノマーとの共重合樹脂が使用可能であり、当技術分野において一般に用いられるバインダーをさらに含んでもよい。
一実施態様において、前記バインダー樹脂としてはアクリル系バインダー樹脂が挙げられる。
前記膜の機械的強度を付与する多官能性モノマーとしては、不飽和カルボン酸エステル類;芳香族ビニル類;不飽和エーテル類;不飽和イミド類;及び酸無水物を含む群から選択される何れか1つ以上が挙げられる。
前記不飽和カルボン酸エステル類の具体例としては、ベンジル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アシルオクチルオキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、メチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、エチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、プロピルα−ヒドロキシメチルアクリレート及びブチルα−ヒドロキシメチルアクリレートからなる群から選択されるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記芳香族ビニル類のモノマーの具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、(o,m,p)−ビニルトルエン、(o,m,p)−メトキシスチレン、及び(o,m,p)−クロロスチレンからなる群から選択されるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記不飽和エーテル類の具体例としては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、及びアリルグリシジルエーテルからなる群から選択されるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記不飽和イミド類の具体例としては、N−フェニルマレイミド、N−(4−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、及びN−シクロヘキシルマレイミドからなる群から選択されるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記酸無水物としては、無水マレイン酸、無水メチルマレイン酸、テトラヒドロフタル酸無水物などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記アルカリ溶解性を付与するモノマーとしては、酸基を含むものであれば特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、モノメチルマレイン酸、5−ノルボルネン−2−カルボン酸、モノ−2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチルフタレート、モノ−2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチルスクシネート、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートからなる群から選択される1種以上を使用することが好ましいが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記バインダー樹脂の酸価は50〜130KOH mg/gであり、重量平均分子量は1,000〜50,000である。
前記多官能性モノマーは、光によってフォトレジスト像を形成する役割を担うモノマーであって、具体的には、プロピレングリコールメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールアクリレートテトラエチレングリコールメタクリレート、ビスフェノキシエチルアルコールジアクリレート、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレートトリメタクリレート、トリメチルプロパントリメタクリレート、ジフェニルペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートからなる群から選択される1種または2種以上の混合物であってもよい。
前記光開始剤は、光によってラジカルを発生させ、架橋を触媒する開始剤であれば特に限定されず、例えば、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、及びオキシム系化合物からなる群から選択される1種以上であってもよい。
前記アセトフェノン系化合物としては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−メチル−(4−メチルチオ)フェニル−2−モルホリノ−1−プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−(4−ブロモ−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、または2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オンなどが挙げられるが、これに限定されない。
前記ビイミダゾール系化合物としては、2,2−ビス(2−クロロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビイミダゾール、2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラキス(3,4,5−トリメトキシフェニル)−1,2´−ビイミダゾール、2,2´−ビス(2,3−ジクロロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビイミダゾール、2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,4,5,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾールなどが挙げられるが、これに限定されない。
前記トリアジン系化合物としては、3−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル−3−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオネート、エチル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、2−エポキシエチル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、シクロヘキシル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、ベンジル−2−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}アセテート、3−{クロロ−4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオン酸、3−{4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオンアミド、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(1−p−ジメチルアミノフェニル)−1,3,−ブタジエニル−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−4−アミノ−6−p−メトキシスチリル−s−トリアジンなどが挙げられるが、これに限定されない。
前記オキシム系化合物としては、1,2−オクタジオン、−1−(4−フェニルチオ)フェニル、−2−(o−ベンゾイルオキシム)(チバガイギー社製、CGI124)、エタノン、−1−(9−エチル)−6−(2−メチルベンゾイル−3−イル)−、1−(o−アセチルオキシム)(CGI242)、N−1919(アデカ社製)などが挙げられるが、これに限定されない。
前記溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエテン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール、t−ブタノール、2−エトキシプロパノール、2−メトキシプロパノール、3−メトキシブタノール、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチル3−エトキシプロピオネート、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群から選択される1種以上が挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様において、前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、前記化学式1で表される化合物の含量は0.1重量部〜50重量部であり、前記化学式2で表される化合物の含量は0.01重量部〜10重量部であり、前記バインダー樹脂の含量は1重量部〜60重量部であり、前記光開始剤の含量は0.1重量部〜20重量部であり、前記多官能性モノマーの含量は0.1重量部〜50重量部である。
前記固形分の総重量とは、樹脂組成物から溶媒を除いた成分の総重量の和を意味する。固形分及び各成分の固形分を基準とした重量部の基準は、液体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィーなどの当業界において用いられる一般的な分析手段によって測定することができる。
本明細書の一実施態様において、前記感光性樹脂組成物は、染料及び顔料の少なくとも1つをさらに含んでもよい。
染料と顔料は、何れも所望の範囲の波長を吸収して色を呈するようにする役割を担うものであって、溶媒に対する溶解度によって染料と顔料に区分され得る。染料は、溶媒に対する溶解度が大きく、溶解しやすいものを、顔料は、溶解度が相対的に低く、溶解しにくいものを指す。
また、前記染料は、アントラキノン系染料、テトラアザポルフィリン系染料及びトリアリールメタン系染料を含む群から選択される少なくとも1つであってもよい。
また、前記アントラキノン系染料は、下記化学式3で表されることができる。
[化学式3]
前記化学式3において、R11及びR12は、それぞれ独立して、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、フェニルアミノ基及びジフェニルアミノ基からなる群から選択される少なくとも1つである。
また、本明細書の一実施態様によれば、前記アントラキノン系染料は、下記化合物から選択される何れか1つであってもよい。
また、本明細書の一実施態様によれば、前記テトラアザポルフィリン系染料は、下記化合物から選択されてもよい。
また、本明細書の一実施態様によれば、前記トリアリールメタン系染料は、下記化合物から選択される何れか1つであってもよい。
また、本明細書の一実施態様において、前記顔料は青色顔料である。
前記青色顔料は、青色有機顔料として、例えば、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー60などを含んでもよい。
一実施態様において、前記顔料は、銅フタロシアニン系顔料を含んでもよい。
また、前記青色染料は、青色染料として、例えば、メチル系染料、アントラキノン系染料、アゾ系染料、トリアリールメタン系染料、フタロシアニン系染料などを含んでもよい。
また、前記青色顔料は、青色レーキ顔料として、例えば、上記のような青色顔料をレーキ化剤によってレーキ化したものなどを含んでもよい。レーキ化剤としては、特に限定されないが、例えば、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物などが使用できる。
具体的な青色レーキ顔料の例として、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー1:2、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー3、C.I.ピグメントブルー8、C.I.ピグメントブルー9、C.I.ピグメントブルー10、C.I.ピグメントブルー12、C.I.ピグメントブルー14、C.I.ピグメントブルー17:1、C.I.ピグメントブルー18、C.I.ピグメントブルー19、C.I.ピグメントブルー24、C.I.ピグメントブルー24:1、C.I.ピグメントブルー53、C.I.ピグメントブルー56、C.I.ピグメントブルー56:1、C.I.ピグメントブルー61、C.I.ピグメントブルー61:1、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー63、C.I.ピグメントブルー78などが挙げられる。
本明細書の一実施態様において、前記感光性樹脂組成物は分散剤をさらに含み、前記分散剤は、下記化学式11で表される繰り返し単位、または化学式12で表される繰り返し単位を含む重合体を含んでもよい。
[化学式11]
[化学式12]
化学式11及び化学式12において、
301及びR401は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;または炭素数1〜10のアルキル基であり、
302、R303、R402及びR403は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;炭素数1〜30のアルキル基;炭素数6〜30のアリール基;または炭素数1〜30のヘテロアリール基であるか、
302とR303またはR402とR403が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、
Ar及びArは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直接結合;炭素数1〜10のアルキレン基;−[CH(R311)−CH(R312)−O]−CH(R313)−CH(R314)−または−[(CHy1−O]−(CHy2−で表される2価の連結基であり、
311〜R314は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;または炭素数1〜10のアルキル基であり、
xは1〜18の整数であって、xが2以上である場合、括弧内の構造は互いに同一でも異なっていてもよく、
y1及びy2は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して1〜5の整数であり、
zは1〜18の整数であって、zが2以上である場合、括弧内の構造は互いに同一でも異なっていてもよく、
Qは、直接結合;炭素数1〜10のアルキレン基;炭素数6〜30のアリーレン基;−CONH−;−COO−;及び炭素数1〜10のエーテル基からなる群から選択される何れか1つまたは2つ以上が連結された連結基である。
一実施態様において、前記分散剤は、前記樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.5〜50重量部で含まれてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記樹脂組成物は酸化防止剤をさらに含んでもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記酸化防止剤の含量は、前記樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.1重量部〜20重量部である。
本明細書の一実施態様によれば、前記樹脂組成物は、光架橋増感剤、硬化促進剤、密着促進剤、界面活性剤、熱重合防止剤、紫外線吸収剤、分散剤及びレベリング剤からなる群から選択される1つまたは2つ以上の添加剤をさらに含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記添加剤の含量は、前記樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、0.1重量部〜20重量部である。
前記光架橋増感剤としては、ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルアミノベンゾフェノン、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、3,3,4,4−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物;9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノンなどのフルオレノン系化合物;チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロピルオキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン系化合物;キサントン、2−メチルキサントンなどのキサントン系化合物;アントラキノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、t−ブチルアントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノンなどのアントラキノン系化合物;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス(9−アクリジニルペンタン)、1,3−ビス(9−アクリジニル)プロパンなどのアクリジン系化合物;ベンジル、1,7,7−トリメチル−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−ジオン、9,10−フェナントレンキノンなどのジカルボニル化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド系化合物;メチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエートなどのベンゾエート系化合物;2,5−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロペンタノン、2,6−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)−4−メチル−シクロペンタノンなどのアミノシナジスト;3,3−カルボニルビニル−7−(ジエチルアミノ)クマリン、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)クマリン、3−ベンゾイル−7−(ジエチルアミノ)クマリン、3−ベンゾイル−7−メトキシ−クマリン、10,10−カルボニルビス[1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H、5H、11H−C1]−ベンゾピラノ[6,7,8−ij]−キノリジン−11−オンなどのクマリン系化合物;4−ジエチルアミノカルコン、4−アジドベンザルアセトフェノンなどのカルコン化合物;2−ベンゾイルメチレン、3−メチル− β−ナフトチアゾリン;からなる群から選択される1種以上が使用できる。
前記硬化促進剤は、硬化及び機械的強度を高めるために用いられるものであって、具体的に、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾキサゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプト−4,6−ジメチルアミノピリジン、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトール−トリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトール−トリス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパン−トリス(2−メルカプトアセテート)、及びトリメチロールプロパン−トリス(3−メルカプトプロピオネート)からなる群から選択される1種以上が使用できる。
本明細書で用いられる密着促進剤としては、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルジメトキシシランなどのメタクリロイルシランカップリング剤のうち1種以上を選択して使用でき、アルキルトリメトキシシランとして、オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシランなどから1種以上を選択して使用できる。
前記界面活性剤は、シリコン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤であり、具体的に、シリコン系界面活性剤としては、BYK−Chemie社のBYK−077、BYK−085、BYK−300、BYK−301、BYK−302、BYK−306、BYK−307、BYK−310、BYK−320、BYK−322、BYK−323、BYK−325、BYK−330、BYK−331、BYK−333、BYK−335、BYK−341v344、BYK−345v346、BYK−348、BYK−354、BYK−355、BYK−356、BYK−358、BYK−361、BYK−370、BYK−371、BYK−375、BYK−380、BYK−390などが使用でき、フッ素系界面活性剤としては、DIC(DaiNippon Ink&Chemicals)社のF−114、F−177、F−410、F−411、F−450、F−493、F−494、F−443、F−444、F−445、F−446、F−470、F−471、F−472SF、F−474、F−475、F−477、F−478、F−479、F−480SF、F−482、F−483、F−484、F−486、F−487、F−172D、MCF−350SF、TF−1025SF、TF−1117SF、TF−1026SF、TF−1128、TF−1127、TF−1129、TF−1126、TF−1130、TF−1116SF、TF−1131、TF1132、TF1027SF、TF−1441、TF−1442などが使用できるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール(Hindered phenol)系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、チオ系酸化防止剤及びホスフィン系酸化防止剤からなる群から選択される1種以上が挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記酸化防止剤の具体例としては、リン酸、トリメチルホスフェートまたはトリエチルホスフェートなどのリン酸系熱安定剤;2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、オクタデシル−3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、テトラビス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスファイトジエチルエステル、2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール4,4´−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4´−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)またはビス[3,3−ビス−(4´−ヒドロキシ−3´−tert−ブチルフェニル)ブタン酸]グリコールエステル(Bis[3,3−bis−(4´−hydroxy−3´−tert−butylphenyl)butanoicacid]glycol ester)などのヒンダードフェノール(Hindered phenol)系の1次酸化防止剤;フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、N,N´−ジフェニル−p−フェニレンジアミンまたはN,N´−ジ−β−ナフチル−p−フェニレンジアミンなどのアミン系の2次酸化防止剤;ジラウリルジスルフィド、ジラウリルチオプロピオネート、ジステアリルチオプロピオネート、メルカプトベンゾチアゾールまたはテトラメチルチウラムジスルフィドテトラビス[メチレン−3−(ラウリルチオ)プロピオネート]メタンなどのチオ系の2次酸化防止剤;またはトリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリイソデシルホスファイト、ビス(2,4−ジブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(Bis(2,4−ditbutylphenyl)Pentaerythritol Diphosphite)または(1,1´−ビフェニル)−4,4´−ジイルビス亜ホスホン酸テトラキス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)フェニル]エステル((1,1´−Biphenyl)−4,4´−Diylbisphosphonous acid tetrakis[2,4−bis(1,1−dimethylethyl)phenyl]ester)などのホスファイト系の2次酸化防止剤が挙げられる。
前記紫外線吸収剤としては、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−ベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノンなどが使用できるが、これに限定されず、当業界において一般に用いられるものであれば何れも使用可能である。
前記熱重合防止剤としては、例えば、p−アニソール、ヒドロキノン、ピロカテコール(pyrocatechol)、t−ブチルカテコール(t−butyl catechol)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミンアンモニウム塩、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、ベンゾキノン、4,4−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトイミダゾール及びフェノチアジン(phenothiazine)からなる群から選択される1種以上を含むことができるが、これらにのみ限定されるものではなく、当技術分野において一般に知られているものなどを含んでもよい。
前記分散剤は、予め顔料を表面処理する形態で顔料に内部添加させる方法、または顔料に外部添加させる方法により用いることができる。前記分散剤としては、化合物型、ノ二オン性、アニオン性、またはカチオン性分散剤が使用可能であり、フッ素系、エステル系、カチオン系、アニオン系、ノ二オン系、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、それぞれ用いてもよく、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
具体的に、前記分散剤としては、ポリアルキレングリコール及びそのエステル、ポリオキシアルキレン多価アルコール、エステルアルキレンオキシド付加物、アルコールアルキレンオキシド付加物、スルホン酸エステル、スルホン酸塩、カルボン酸エステル、カルボン酸塩、アルキルアミドアルキレンオキシド付加物及びアルキルアミンからなる群から選択される1種以上が挙げられるが、これに限定されるものではない。
前記レベリング剤は、ポリマー性であってもよく、非ポリマー性であってもよい。ポリマー性のレベリング剤の具体例としては、ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、アミンとエポキシドの反応生成物が挙げられ、非ポリマー性のレベリング剤の具体例としては、非ポリマー硫黄含有及び非ポリマー窒素含有化合物を含むが、これに限定されず、当業界において一般に用いられるものであれば何れも使用可能である。
本明細書の一実施態様は、下記化学式15で表される化合物と、下記化学式2で表される化合物と、染料と、分散剤と、を含み、前記染料がトリアリールメタン系染料である、感光性樹脂組成物を提供する。
[化学式15]
[化学式2]
[(RSiO1.5
化学式15において、前記R〜R、R〜R、RAA、RBB及びX〜Xの定義及び化学式2の定義は、上記で言及したとおりである。
本明細書の一実施態様は、前記樹脂組成物を用いて製造された感光材を提供する。
より詳細には、本発明の一実施態様による樹脂組成物が基材上に適切な方法により塗布された薄膜またはパターン形態の感光材を提供する。
前記塗布方法としては、特に制限されないが、スプレー法、ロールコーティング法、スピンコーティング法などを用いることができ、通常、スピンコーティング法が広く用いられている。また、塗膜を形成した後、場合によっては減圧下で残留溶媒を一部除去してもよい。
本明細書による樹脂組成物を硬化させるための光源としては、例えば、波長が250nm〜450nmの光を発する水銀蒸気アーク(arc)、炭素アーク、Xeアークなどが挙げられるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
本明細書による樹脂組成物は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(TFT LCD)カラーフィルタ製造用の顔料分散型感光材、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(TFT LCD)または有機発光ダイオードのブラックマトリクス形成用感光材、オーバーコート層形成用感光材、カラムスペーサ感光材、光硬化性塗料、光硬化性インク、光硬化性接着剤、印刷板、印刷配線板用感光材、プラズマディスプレイパネル(PDP)用感光材などに用いることができ、その用途が特に制限されない。
本明細書の一実施態様によれば、前記感光材を含むカラーフィルタを提供する。
前記カラーフィルタは上述の感光性樹脂組成物を含む。前記感光性樹脂組成物を基板上に塗布してコーティング膜を形成し、前記コーティング膜を露光、現像及び硬化することでカラーフィルタを形成することができる。
本明細書の一実施態様による樹脂組成物は、パターン内に孔(hole)を実現するにあたって、感度を低下させるとともに、高い輝度が実現可能なカラーフィルタを提供することができる。
前記基板は、ガラス板、シリコンウエハ及びポリエーテルスルホン(Polyethersulfone、PES)、ポリカーボネート(Polycarbonate、PC)などのプラスチック基材の板などであってもよく、その種類が特に制限されるものではない。
前記カラーフィルタは、赤色パターン、緑色パターン、青色パターン、ブラックマトリクスを含んでもよい。
また、一実施態様によれば、前記カラーフィルタはオーバーコート層をさらに含んでもよい。
カラーフィルタのカラーピクセルの間には、コントラストを向上させる目的で、ブラックマトリクスと呼ばれる格子状の黒色パターンを配置することができる。ブラックマトリクスの材料としては、クロムを用いることができる。この場合、クロムをガラス基板の全体に蒸着させ、エッチング処理によりパターンを形成する方式を用いることができる。しかし、工程上の高コスト、クロムの高反射率、クロム廃液による環境汚染を考慮して、微細加工が可能な顔料分散法によるレジンブラックマトリクスを用いることができる。
本明細書の一実施態様によるブラックマトリクスは、色材として、ブラック顔料またはブラック染料を用いることができる。例えば、カーボンブラックを単独で用いてもよく、カーボンブラックと着色顔料を混合して用いてもよい。この際、遮光性に欠けている着色顔料を混合するため、相対的に色材の量が増加しても、膜の強度や基板に対する密着性が低下することがないという利点がある。
本明細書によるカラーフィルタを含むディスプレイ装置を提供する。
前記ディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel、PDP)、発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)、有機発光素子(Organic Light Emitting Diode、OLED)、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display、LCD)、薄膜トランジスタ−液晶ディスプレイ(Thin Film Transistor−Liquid Crystal Display、LCD−TFT)及び陰極線管(Cathode Ray Tube、CRT)の何れか1つであってもよい。
以下、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書による実施例は、様々な他の形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下で記載する実施例に限定されると解釈してはならない。本明細書の実施例は、当業界において平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。
化合物の合成
本明細書の一実施態様による感光性樹脂組成物を製造するために、下記のような反応式1により化合物1を生成した。
[反応式1]
5gのA−1(8.710mmol)、8.233gのB−1(34.838mmol)、4.815gのKCO(34.5838mmol)をNMP100mlに入れ、95℃で12時間撹拌した。その後、減圧下で溶媒を除去し、析出物に水200mlを入れて1時間撹拌した。また、析出物を減圧下で濾過し、80℃で12時間乾燥させた。その後、乾燥した析出物をカラムクロマトグラフィーにより分離させた。(El uent−MC:MeOH)
その結果、6gの化合物1(3.322mmol)が得られ、収率は72%であった。
その結果は下記のとおりである。
イオン化モード=:APCI+:m/z=949[M+H]+,Exact Mass:948
前記化合物1のH−NMRの測定結果は次のとおりである。
H NMR(500MHz,DMSO,ppm):8.03(m,11H),7.69〜7.18(m,10H),6.99〜6.95(t,1H),6.80〜6.01(dd,1H),5.93〜5.85(dd,1H),4.06〜3.79(m,4H),3.72〜3.60(m,4H),2.17〜1.70(m,16H)
[反応式2]
前記反応式2のように、1.43gのC−1(2.732mmol)、2.99gのB−1(9.490mmol)、1.31gのKCO(9.490mmol)をNMP20mlに入れ、95℃で12時間撹拌した。その後、減圧下で溶媒を除去し、析出物に水200mlを入れて1時間撹拌した。また、析出物を減圧下で濾過し、80℃で12時間乾燥させた。その後、乾燥した析出物をカラムクロマトグラフィーにより分離させた。(El uent−MC:MeOH)
その結果、1.622gの化合物2(1.912mmol)が得られ、収率は70%であった。
イオン化モード=:APCI+:m/z=977[M+H]+,Exact Mass:976
[反応式3]
前記反応式3のように、1.608gのD−1(2.732mmol)、2.99gのB−1(9.490mmol)、1.31gのKCO(9.490mmol)をNMP20mlに入れ、95℃で12時間撹拌した。その後、減圧下で溶媒を除去し、析出物に水200mlを入れて1時間撹拌した。また、析出物を減圧下で濾過し、80℃で12時間乾燥させた。その後、乾燥した析出物をカラムクロマトグラフィーにより分離させた。(El uent−MC:MeOH)
その結果、1.526gの化合物3(1.622mmol)が得られ、収率は59%であった。
イオン化モード=:APCI+:m/z=963[M+H]+,Exact Mass:962
[反応式4]
前記反応式4のように、289.5gのAcid Red(7.388mmol)、8.1gのB−1(25.8mmol)、4.09gのKCO(29.554mmol)をNMP100mlに入れ、95℃で12時間撹拌した。その後、減圧下で溶媒を除去し、析出物にBrine100を添加して1時間撹拌した。そして、析出物を減圧下で濾過し、80℃で12時間乾燥させた。
その結果、化合物4を主生成物とする色材7.3g(6.945mmol)が得られ、収率は94%であった。
実験例
下記表1のような比率で実施例1〜4及び比較例1〜4を製作した。各構成の投与単位はグラム(g)である。
基板の製作
製造された化合物を、SiNxが蒸着されたガラス(5cm×5cm)上にスピンコーティング(spincoating)し、110℃で70秒間プリベーク(prebake)を行ってフィルムを形成した。フィルムを形成した基板とフォトマスク(photo mask)との間の間隔を300μmとし、露光器を用いて基板の全面に30mJ/cm2の露光量を照射した。
その後、露光された基板を現像液(KOH、0.04%)で55秒間現像し、230℃で20分間ポストベーク(post bake)して基板を製作した。
孔のサイズ測定
上記のような条件で製作された基板を顕微分光光度計(オリンパス光学工業(株)製、OSPSP200)で1000倍の比率で孔の内側長さを測定した。
密着力の測定
上記のような条件で製作された基板を顕微分光光度計(オリンパス光学工業(株)製、OSPSP200で測定した。
前記表1に示されたように、前記化学式1で表される化合物と、前記化学式2で表される化合物とを両方とも含む実施例1〜4の感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルタを製造した場合、微細パターン密着力に優れていることがが分かる。
前記微細パターン密着力を測定した結果を図1に示した。

Claims (18)

  1. 下記化学式1で表される化合物と、下記化学式2で表される化合物と、
    を含む感光性樹脂組成物。
    [化学式1]
    [化学式2]
    [(RSiO1.5
    (化学式1において、
    及びLは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直接結合;または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
    〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン原子;ニトロ基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルコキシ基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択され、
    〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン原子;置換もしくは非置換の炭素数1〜6の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜6のアルコキシ基;スルホン酸基;スルホン酸エステル基;スルホン酸塩基;−SONHR基;及び−SONRからなる群から選択され、
    〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直鎖もしくは分枝鎖の炭素数1〜10のアルキル基であり、
    〜Xは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;アニオン性基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択され、
    前記X〜Xの少なくとも1つはアニオン性基であり、
    AA及びRBBは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルコキシ基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基;ハロゲン原子;ニトロ基;フェノキシ基;カルボキシ基;カルボン酸エステル基;カルボン酸塩基;アルコキシカルボニル基;ヒドロキシ基;スルホン酸基;スルホン酸エステル基;スルホン酸塩基;−SONHR´;及び−SONR´´R´´´からなる群から選択され、
    a及びbは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して0〜4の整数であり、
    a及びbが2以上である場合、括弧内の構造は互いに同一でも異なっていてもよく、
    R´、R´´及びR´´´は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、炭素数1〜30のアルキル基であり、
    化学式2において、
    nは4以上の偶数であり、
    Rは、−(Ln1−Rで表され、
    複数のRは、互いに同一でも異なっていてもよく、
    は、直接結合;−O−;−S−;または炭素数1〜30のアルキレン基であり、
    n1は1〜5の整数であり、
    n1が2以上である場合、L1は互いに同一でも異なっていてもよく、
    は、水素;重水素;−OH;エポキシド基;−SH;−NH
    ;−N=C=O;−C=C−;炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルキル基;炭素数6〜30のアリール基;または炭素数1〜30のヘテロ環基である。)
  2. 前記アニオン性基は、−OH、−SO 、−SOH、−SO 、−COH、−O 、−CO、−SO及び−SONRからなる群から選択される少なくとも1つであり、
    は、N(R 、NaまたはKを示し、
    〜Rは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;及び置換もしくは非置換の炭素数1〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つである、
    請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. 前記Rが、下記化学式2−a〜2−eの何れか1つで表されるものである、
    請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。
    [化学式2−a]
    [化学式2−b]
    [化学式2−c]
    [化学式2−d]
    [化学式2−e]
  4. バインダー樹脂と、多官能性モノマーと、光開始剤と、溶媒と、をさらに含む、
    請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  5. 前記感光性樹脂組成物中の固形分の総重量を基準として、
    前記化学式1で表される化合物の含量は0.1重量部〜50重量部であり、
    前記化学式2で表される化合物の含量は0.01重量部〜10重量部であり、
    前記バインダー樹脂の含量は1重量部〜60重量部であり、
    前記光開始剤の含量は0.1重量部〜20重量部であり、
    前記多官能性モノマーの含量は0.1重量部〜50重量部である、
    請求項4に記載の感光性樹脂組成物。
  6. 染料及び顔料の少なくとも1つをさらに含む、
    請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  7. 前記染料が、アントラキノン系染料、テトラアザポルフィリン系染料及びトリアリールメタン系染料を含む群から選択される少なくとも1つである、
    請求項6に記載の感光性樹脂組成物。
  8. 前記アントラキノン系染料が、下記化学式3で表されるものである、
    請求項7に記載の感光性樹脂組成物。
    [化学式3]
    (前記化学式3において、
    11及びR12は、それぞれ独立して、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、フェニルアミノ基及びジフェニルアミノ基からなる群から選択される少なくとも1つである。)
  9. 前記アントラキノン系染料が、下記化合物から選択される何れか1つである、
    請求項7に記載の感光性樹脂組成物。
  10. 前記テトラアザポルフィリン系染料が、下記化合物から選択される何れか1つである、
    請求項7に記載の感光性樹脂組成物。
  11. 前記トリアリールメタン系染料が、下記化合物から選択される何れか1つである、
    請求項7に記載の感光性樹脂組成物。
  12. 分散剤をさらに含み、前記分散剤が、下記化学式11で表される繰り返し単位、または化学式12で表される繰り返し単位を含む重合体を含むものである、
    請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
    [化学式11]
    [化学式12]
    (化学式11及び化学式12において、
    301及びR401は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;または炭素数1〜10のアルキル基であり、
    302、R303、R402及びR403は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;炭素数1〜30のアルキル基;炭素数6〜30のアリール基;または炭素数1〜30のヘテロアリール基であるか、
    302とR303またはR402とR403が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成し、
    Ar及びArは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、直接結合;炭素数1〜10のアルキレン基;−[CH(R311)−CH(R312)−O]−CH(R313)−CH(R314)−または−[(CH−O]z−(CH−で表される2価の連結基であり、
    311〜R314は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素;または炭素数1〜10のアルキル基であり、
    xは1〜18の整数であって、xが2以上である場合、括弧内の構造は互いに同一でも異なっていてもよく、
    yは1〜5の整数であり、
    zは1〜18の整数であって、zが2以上である場合、括弧内の構造は互いに同一でも異なっていてもよく、
    Qは、直接結合;炭素数1〜10のアルキレン基;炭素数6〜30のアリーレン基;−CONH−;−COO−;及び炭素数1〜10のエーテル基からなる群から選択される何れか1つまたは2つ以上が連結された連結基である。)
  13. 下記化学式15で表される化合物と、下記化学式2で表される化合物と、染料と、分散剤と、を含み、前記染料がトリアリールメタン系染料である、
    感光性樹脂組成物。
    [化学式15]
    [化学式2]
    [(RSiO1.5
    (化学式15において、前記R〜R、R〜R、RAA、RBB及びX〜Xの定義及び化学式2の定義は、請求項1での定義のとおりである。)
  14. 前記トリアリールメタン系染料が、下記化合物から選択される何れか1つである、
    請求項13に記載の感光性樹脂組成物。
  15. 前記分散剤が、下記化学式11で表される繰り返し単位、または化学式12で表される繰り返し単位を含む重合体を含むものである、
    請求項13または14に記載の感光性樹脂組成物。
    [化学式11]
    [化学式12]
    (化学式11及び化学式12において、
    前記R301、R302、R303、R401、Ar、Ar、R311〜R314、x、y、z及びQの定義は、請求項12での定義のとおりである。)
  16. 請求項1〜15の何れか一項に記載の感光性樹脂組成物を用いて製造された感光材。
  17. 請求項16に記載の感光材を含むカラーフィルタ。
  18. 請求項17に記載のカラーフィルタを含むディスプレイ装置。
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