KR20170110855A - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170110855A
KR20170110855A KR1020160035153A KR20160035153A KR20170110855A KR 20170110855 A KR20170110855 A KR 20170110855A KR 1020160035153 A KR1020160035153 A KR 1020160035153A KR 20160035153 A KR20160035153 A KR 20160035153A KR 20170110855 A KR20170110855 A KR 20170110855A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
alkali
resin composition
colored photosensitive
acrylate
Prior art date
Application number
KR1020160035153A
Other languages
English (en)
Inventor
윤종원
유재범
이상범
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020160035153A priority Critical patent/KR20170110855A/ko
Publication of KR20170110855A publication Critical patent/KR20170110855A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0048—Photosensitive materials characterised by the solvents or agents facilitating spreading, e.g. tensio-active agents
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/105—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having substances, e.g. indicators, for forming visible images

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 반복단위 전체 몰%에 대하여 화학식 1로 표시되는 단위를 2 내지 100 몰%로 포함하고, 산가가 30 내지 150mgKOH/g인 알칼리 가용성 수지를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE PRODUCED USING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상소자, 액정표시장치(LCD) 등의 각종 표시장치에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 상기 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어진다.
상기 컬러필터 각각의 착색 패턴은 일반적으로 안료 또는 염료 등의 착색제, 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된다. 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용한 착색 패턴 가공은 통상적으로 리소그래피 공정으로 수행되고 있다.
한편, 최근 들어 디지털카메라와 같은 고체 촬상 소자를 포함하는 각종 표시장치용 컬러필터는 공정성 및 품질의 향상을 위해 우수한 현상성, 내용제성 및 수분흡착 특성을 가질 것이 요구되고 있다.
하지만, 종래의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 유기전계발광소자와 같은 표시장치용 컬러필터를 제조할 경우, 제조 과정에서 수분이 발생하고, 수분에 약한 유기전계발광소자와 같은 표시장치는 색 발현 성능이 저하되고 수명이 줄어드는 문제가 발생하고 있다.
대한민국 공개특허 제2004-0026095호는 염료 함유 경화성 조성물, 컬러필터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 바인더 및 유기용제 가용성 염료를 함유하여 이루어지는 컬러필터용 염료 함유 경화성 조성물로서, 상기 바인더가 일반식(I)으로 나타내어지는 구조 단위를 함유하고, 또한 유리전이온도가 0∼250℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 염료 함유 경화성 조성물에 관한 내용을 개시하고 있으나, 수분 흡착 특성이 불량하여 이를 표시장치용 컬러필터, 특히 유기전계발광소자용 컬러필터에 적용하기에는 휘도 특성과 신뢰성 측면에서 다소 어려운 실정이다.
대한민국 공개특허 제2004-0026095호 (2004.03.27.)
본 발명은 현상성, 내열성, 내용제성 또는 수분흡착 특성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 반복단위 전체 몰%에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 2 내지 100 몰%로 포함하고, 산가가 30 내지 150mgKOH/g인 알칼리 가용성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에서,
R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 현상성, 내용제성, 내열성 또는 수분흡착 특성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물의 제공이 가능하다.
또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상표시장치는 현상성, 내열성, 내용제성 또는 수분흡착 특성이 우수한 이점이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 한 양태는, 반복단위 전체 몰%에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 2 내지 100 몰%로 포함하고, 산가가 30 내지 150mgKOH/g인 알칼리 가용성 수지를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00002
화학식 1에서,
R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
알칼리 가용성 수지
본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지는 상기 알칼리 가용성 수지 전체 몰%에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 2 내지 100 몰%, 바람직하게는 10 내지 80 몰%로 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
화학식 1에서,
R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 20인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 스틸베닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 단위는 분자 내에서 이미드화 반응이 가능하기 때문에 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 조성물로 컬러필터를 제조할 경우 내용제성 및 내열성이 우수하고, 수분흡착률이 낮은 컬러 필터를 얻을 수 있는 이점이 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 단위와 하나 이상의 다른 단량체가 공중합된 형태일 수 있으며, 이때 다른 단량체는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 150mgKOH/g이다. 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위 내인 경우 패턴의 단락을 방지할 수 있으며, 공정적인 측면에서 이점이 있다. 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 30 mgKOH/g 미만인 경우 상기 착색 감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보하기 다소 어려울 수 있으며, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 150mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 다소 감소되어 패턴의 단락이 발생할 수 있고, 상용성 문제 및 저장안정성의 문제가 발생하여 점도가 상승함에 따라 공정적인 측면에서 다소 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 단위 및 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위를 포함하는 공중합체일 수 있다.
상기 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위로는 중합이 가능한 불포화 이중 결합을 갖는 화합물이라면 제한되지 않으며, 예컨대 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복실산의 치환된 알킬 에스테르 화합물; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헵틸(메타)아크릴레이트, 시클로옥틸(메타)아크릴레이트, 시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 시클로헥세닐(메타)아크릴레이트, 시클로헵테닐(메타)아크릴레이트, 시클로옥테닐(메타)아크릴레이트, 펜타디에닐(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 피나닐(메타)아크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 노르보르닐(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 지환식 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물; 올리고에틸렌글리콜모노알킬(메타)아크릴레이트 등의 글리콜류의 모노포화 카르복실산 에스테르 화합물; 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시(메타)아크릴레이트 등의 방향족환을 갖는 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물; 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔 등의 방향족 비닐화합물; 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르; (메타)아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드 등의 말레이미드 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 공중합체 전체 몰%에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 단위 5 내지 80 몰%; 상기 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위 20 내지 95몰%로 포함될 수 있다.
바람직하게는 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 화학식 1로 표시되는 단위와 하나 이상의 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위의 공중합체의 형태를 갖는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 단위는 전체 몰수에 대하여 20 내지 70 몰%, 상기 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위는 전체 몰수에 대하여 30 내지 80 몰%로 포함될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지가 상기와 같은 몰 분율을 갖는 경우 현상성, 가용성 또는 내열성의 균형이 양호하기 때문에 우수한 컬러 필터의 제조가 가능한 공중합체를 얻을 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 알칼리 가용성 수지의 제조방법은 다음과 같이 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 당업계에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다.
예컨대 산기(acid functional group)를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 단위의 공중합체를 제조하는 것으로서, 상기 제조 방법은 라디칼 중합, 양이온 중합, 음이온 중합, 축합 중합 등 당 기술분야에 알려져 있는 여러 가지 중합 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조될 수 있으나, 제조의 용이성이나 경제성 측면에서 라디칼 중합을 이용하는 것이 가장 바람직하다.
구체적으로, 모노머를 중합 용매와 혼합하고 적정 온도로 가열한 후, 질소 퍼징을 통해 산소를 제거함으로써 제조할 수 있다. 또한, 바람직하게는 필요에 따라 라디칼 중합 개시제와 사슬 이동제를 투입하고 중합 온도를 유지함으로써 제조할 수 있다. 상기 방법에서 상기 중합 온도와 중합 시간은 사용하는 중합 개시제의 온도에 따른 반감기를 고려하여 결정할 수 있다.
예컨대, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN)의 70℃에서의 반감기는 4.8 시간이므로, 이것을 이용할 때의 중합 시간은 6 시간 이상인 것이 바람직하다. 일반적으로, 중합 온도는 50℃ 내지 150℃ 사이인 것이 바람직하고, 중합 시간은 30 분 내지 48 시간인 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 라디칼 중합 개시제로는 당 기술 분야에 알려져 있는 것을 이용할 수 있으며, 구체적인 예로는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1'-비스-(비스-t-부틸퍼옥시)시클로헥산 등이 있으나, 역시 이에 한정되지 않는다.
상기 사슬 이동제는 상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량을 조절하기 위한 것으로, 구체적인 예로는 n-헥실메르캅탄, n-옥틸메르캅탄, n-도데실메르캅탄, t-도데실메르캅탄, 티오글리콜산, 3-메르캅토프로피온산, α-메틸스티렌다이머 등이 있으나, 이들에만 한정되지 않고 당 기술 분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 단위와 상기 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위 외에 다른 단량체를 추가로 더 포함할 수도 있다. 상기 공중합체 제조에 사용되는 다른 단량체는 예컨대, 공중합할 수 있는 방향족 및 지방족 비닐 단량체들로 스티렌, 클로로스티렌, ?-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(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, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메타)아크릴레이트 등이 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량은 3,000 내지 100,000, 바람직하게는 5,000 내지 50,000일 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위를 만족할 경우 현상시에 막 감소를 방지할 수 있고, 현상시에 비화소 부분의 누락성이 양호하게 되어 바람직한 이점이 있다. 상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량이 3,000 미만인 경우 밀착성이 다소 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 점도가 다소 상승하여 공정적인 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포[중량평균 분자량(Mw) / 수평균 분자량(Mn)]는 1.0 내지 6.0, 바람직하게는 1.3 내지 4.0일 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포가 상기 범위 내인 경우 현상성이 우수한 이점이 있다. 상기 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포가 상기 범위를 초과하는 경우 현상성이 다소 저하되어 전체적인 공정성이 저하될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 고형분에 대하여 10 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 70 중량부로 포함될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 현상액에서의 용해성이 충분하여 패턴 형성이 용이하고, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지는 이점이 있다. 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 비화소 부분의 누락성이 다소 불량해질 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우 점도가 상승하여 패턴 형성이 다소 어려워질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 착색제; 광중합성 화합물; 광중합 개시제; 용제; 및 첨가제로 이루어진 군 중 적어도 1 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 함량이란 상기 착색 감광성 수지 조성물로부터 용제를 제외한 나머지 성분의 총 함량을 의미한다.
착색제
본 발명에 따른 착색제는 안료를 포함할 수 있다. 상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 상기 안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌안료, 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, 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, 안티몬, 카본블랙 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다. 특히, 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 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
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 224, 242, 254, 255 및 264
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38
C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 21, 28, 60, 64 및 76
C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58
C.I 피그먼트 브라운 28
C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등
상기 안료들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:3, 피그먼트 블루 15:6 에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일 예로 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있어 바람직하다.
상기 안료 분산제는 예컨대 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 안료의 함량은 상기 안료 분산액 중의 전체 고형분에 대하여 중량분율로 20 내지 90중량%, 바람직하게는 30 내지 70중량%의 범위이다. 상기 안료의 함량이 상기의 기준으로 20 내지 90중량%의 범위이면 점도가 낮고 저장안정성이 우수하며 분산효율이 높아 명암비 상승에 효과적이기 때문에 바람직하다.
상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제를 함유하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 아크릴레이트계 분산제는 한국 공개특허 2004-0014311호에서 제시된 바와 같이 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 적용하는 것이 바람직한데, 상기 리빙 제어방법을 통해 제조된 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150 등을 들 수 있다.
상기 예시된 아크릴 분산제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제는 상기한 아크릴 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 폴리카르복실산 에스테르, 불포화 폴리아미드, 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.
상기한 수지형 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 ; Lubirzol사의 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. 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.
상기 분산제의 함량은 상기 안료의 고형분 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 50 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 상기 분산제의 함량이 상기 기준으로 포함될 경우 분산 후 겔화와 같은 현상을 방지할 수 있어 바람직하다. 상기 분산제의 함량이 5 중량부 미만인 경우 안료의 미립화가 다소 어려워질 수 있고, 또는 분산 후 겔화 현상이 발생할 수 있으며, 상기 분산제의 함량이 50 중량부를 초과하는 경우 점도가 다소 높아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 착색제는 염료를 더 포함할 수도 있다. 상기 염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기용제에 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 염료로서,
C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 염료;
C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 59, 67, 70 등의 청색 염료;
C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47, 49 등의 바이올렛 염료;
C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 23, 24, 38, 62, 63, 68, 82, 94, 98, 99, 162 등의 황색 염료;
C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 56 등의 오렌지색 염료;
C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료;를 들 수 있으며, 이 중에서도 C.I. 솔벤트 염료중 유기용매에 대한 용해성이 우수한 C.I. 솔벤트 레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146, 179; C.I. 솔벤트 블루 35, 36, 44, 45, 70; C.I. 솔벤트 바이올렛 13 이 바람직하고 이중 C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132 가 좀더 바람직하다.
또한, C.I. 애시드 염료로서,
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;
C.I.애시드 옐로우 1, 3, 7, 9, 11, 17, 23, 25, 29, 34, 36, 38, 40, 42, 54, 65, 72, 73, 76, 79, 98, 99, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 123, 128, 134, 135, 138, 139, 140, 144, 150, 155, 157, 160, 161, 163, 168, 169, 172, 177, 178, 179, 184, 190, 193, 196, 197, 199, 202, 203, 204, 205, 207, 212, 214, 220, 221, 228, 230, 232, 235, 238, 240, 242, 243, 251 등의 황색 염료;
C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173 등의 오렌지색 염료;
C.I.애시드 블루 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 96, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324:1, 335, 340 등의 청색 염료;
C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19, 66 등의 바이올렛색 염료;
C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106, 109등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
애시드 염료 중 유기용매에 대한 용해도가 우수한 C.I.애시드 레드 92; C.I.애시드 블루 80, 90; C.I.애시드 바이올렛 66이 바람직하다.
또한 C.I.다이렉트 염료로서,
C.I.다이렉트 레드 79, 82, 83, 84, 91, 92, 96, 97, 98, 99, 105, 106, 107, 172, 173, 176, 177, 179, 181, 182, 184, 204, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 222, 232, 233, 234, 241, 243, 246, 250 등의 적색 염료;
C.I.다이렉트 옐로우 2, 33, 34, 35, 38, 39, 43, 47, 50, 54, 58, 68, 69, 70, 71, 86, 93, 94, 95, 98, 102, 108, 109, 129, 136, 138, 141 등의 황색 염료;
C.I.다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106, 107 등의 오렌지색 염료;
C.I.다이렉트 블루 38, 44, 57, 70, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119, 137, 149, 150, 153, 155, 156, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 170, 171, 172, 173, 188, 189, 190, 192, 193, 194, 196, 198, 199, 200, 207, 209, 210, 212, 213, 214, 222, 228, 229, 237, 238, 242, 243, 244, 245, 247, 248, 250, 251, 252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275, 293 등의 청색 염료;
C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103, 104 등의 바이올렛색 염료;
C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79, 82 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
또한 C.I.모단토 염료로서,
C.I.모단토 옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62, 65 등의 황색 염료;
C.I.모단토 레드 1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 41, 43, 45, 46, 48, 53, 56, 63, 71, 74, 85, 86, 88, 90, 94, 95 등의 적색 염료;
C.I.모단토 오렌지 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47, 48 등의 오렌지색 염료;
C.I.모단토 블루 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 31, 32, 39, 40, 41, 43, 44, 48, 49, 53, 61, 74, 77, 83, 84 등의 청색 염료;
C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53, 58 등의 바이올렛색 염료;
C.I.모단토 그린 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43, 53 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
이들 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 착색제 중의 상기 염료의 함량은 상기 착색제 중의 고형분에 대하여 중량 분율로 0.5 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5 내지 60 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 1 내지 50 중량%로 포함되는 것이 특히 바람직하다. 상기 착색제 중 상기 염료의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하 문제를 방지할 수 있고, 감도가 우수하여 바람직한 이점이 있다.
상기 착색제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 60중량부, 바람직하게는 10 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 상기 착색제가 상기 범위 내로 포함되는 경우에는 박막을 형성하여도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상 시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사가 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다. 상기 착색제가 5 중량부 미만으로 포함될 경우 화소의 색 농도가 다소 충분하지 않을 수 있으며, 60 중량부를 초과하여 포함될 경우 잔사가 다소 발생할 수 있기 때문에 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
광중합성 화합물
상기 광중합성 화합물은 후술할 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 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, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타) 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(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, 디펜타에리스 리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴 레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타 에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합성 화합물은 상기 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 45 중량부, 바람직하게는 7 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우 화소부의 강도나 평활성이 양호하기 때문에 바람직하다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 미만인 경우 강도가 다소 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 점도가 다소 상승하여 공정적인 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
광중합 개시제
본 발명에 따른 광중합 개시제는 상기 광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 상기 광중합 개시제는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 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, o-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
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 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 옥심 화합물의 구체적인 예로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 Irgacure OXE 01, OXE 02가 대표적이다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.
상기 광중합 개시제는 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제가 포함되는 경우 감도가 더욱 높아져 생산성이 향상되는 이점이 있다.
상기 광중합 개시 보조제는 예컨대, 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
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 상기 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 상기 알칼리 가용성 수지와 상기 광중합성 화합물의 함량에 대하여 0.1 내지 40 중량부, 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 상기 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해지는 이점이 있다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제의 경우 상기 광중합 개시제 중 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 20 내지 100 중량%를 포함해야 한다. 전체 광중합 개시제 중 상기 광중합 개시 보조제의 비율이 10 중량% 미만일 경우 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하고 현상공정 중 패턴의 단락이 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제는 상기 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 상기 알칼리 가용성 수지와 상기 광중합성 화합물의 함량에 대해서 0.1 내지 40 중량부, 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제의 사용량이 상술한 범위 내에 있으면, 상기 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 우수해지며, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.
용제
본 발명에 따른 용제는 상기 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이라면, 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜 모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜 디알킬에테르류; 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 등의 프로필렌 글리콜 모노알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알콕시알킬아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 바람직하며, 좀더 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.
상기 예시한 용제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 100 중량부에 대하여 50 내지 90 중량부, 바람직하게는 55 내지 85 중량부로 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공할 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 첨가제는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예컨대 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노볼락형 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)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
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 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 보다 향상시키기 위해 사용할 수 있으며, 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등이 있다. 상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제의 구체적인 예로서는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
상기에서 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분에 대하여 중량 분율로 통상 0.01 내지 10중량부, 바람직하게는 0.05 내지 2중량부로 포함될 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
상기 첨가제는 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 당업자가 적절한 함량으로 추가하여 사용이 가능하다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 예컨대 하기와 같은 방법에 의해 제조할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
먼저, 착색제 중 안료를 용제와 혼합하여 상기 안료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제, 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부, 또는 염료를 상기 용제와 함께 혼합시켜, 용해 또는 분산시킬 수 있으며, 이렇게 하여 혼합된 분산액에 상기 알칼리 가용성 수지의 나머지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제와 필요에 따라 첨가제 및 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
<컬러필터 및 화상표시장치>
본 발명의 또 다른 양태는 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 양태는 전술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 화상 표시 장치는 상기 컬러필터를 구비한 것으로서, 구체적인 예를 들면, 액정 디스플레이, 유기전계발광소자, 플렉서블 디스플레이 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
안료 분산액 M의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 블루15:6 12.0 중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0 중량부, 용매로서 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 44 중량부 및 프로필렌글리콜 메틸에테르 40 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산액 M을 제조하였다.
합성예 : 알칼리 가용성 수지의 제조
< 합성예 1>
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 120 중량부, n-메틸피롤리돈 80 중량부, AIBN 2 중량부, n-메틸말레아믹산 10 중량부, 비닐 톨루엔 70 중량부, 벤질메타아크릴레이트 20 중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 8시간 반응하였다. 이후 반응액의 온도를 상온으로 내렸다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 57.1㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량평균 분자량 Mw는 약 11,350 이었다.
< 합성예 2>
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 120 중량부, n-메틸피롤리돈 80 중량부, AIBN 2 중량부, n-메틸말레아믹산 20 중량부, 비닐 톨루엔 70 중량부, 벤질메타아크릴레이트 10 중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 8시간 반응하였다. 이후 반응액의 온도를 상온으로 내렸다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 82.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량평균 분자량 Mw는 약 8,560 이었다.
< 합성예 3>
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 120 중량부, n-메틸피롤리돈 80 중량부, AIBN 2 중량부, n-부틸말레아믹산 20 중량부, 비닐 톨루엔 70 중량부, 벤질메타아크릴레이트 10 중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 8시간 반응하였다. 이후 반응액의 온도를 상온으로 내렸다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 75.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량평균 분자량 Mw는 약 9,470 이었다.
<비교 합성예 1>
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80 중량부, AIBN 2 중량부, 메타아크릴산 20 중량부, 비닐 톨루엔 70 중량부, 벤질메타아크릴레이트 10 중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 8시간 반응하였다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 81.6㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량평균 분자량 Mw는 약 16,110이었다.
<비교 합성예 2>
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 120 중량부, n-메틸피롤리돈 80부 중량부, AIBN 2 중량부, n-메틸말레아믹산 5 중량부, 비닐 톨루엔 70 중량부, 벤질메타아크릴레이트 25 중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 8시간 반응하였다. 이후 반응액의 온도를 상온으로 내렸다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 17.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량평균 분자량 Mw는 약 17,630 이었다.
<비교 합성예 3>
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 120 중량부, n-메틸피롤리돈 80 중량부, AIBN 2 중량부, n-메틸말레아믹산 60 중량부, 비닐 톨루엔 30 중량부, 벤질메타아크릴레이트 10 중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 8시간 반응하였다. 이후 반응액의 온도를 상온으로 내렸다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 175.3㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량평균 분자량 Mw는 약 9,030 이었다.
중량평균분자량 및 수평균분자량의 측정은 HLC-8120 GPC(도소㈜ 제조) 장치를 사용하였으며, 이때 칼럼은 TSK-GELG4000HXL와 TSK-GELG2000HXL을 직렬 접속하여 사용하였다. 칼럼 온도는 40℃, 이동상 용매는 테트라히드로퓨란, 유속은 1.0ml/분, 주입량은 50 ㎕, RI 검출기를 사용하였으며, 측정 시료 농도는 0.6 중량%(용매 : 테트라히드로퓨란), 교정용 표준 물질은 TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조) 였다.
감광성 수지 조성물의 제조 : 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3
< 실시예 1>
<안료분산 조성물 M> 20 중량부, C.I. 솔벤트 블루 44 (상품명 : VALIFAST BLUE 2620, 오리엔트가가쿠고교 가부시키가이샤 제품) 0.6 중량부, <합성예 1> 의 수지 15.5 중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 4 중량부, Irgacure OXE-01 (BASF사 제조) 1 중량부, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 48.9 중량부, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 10 중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
< 실시예 2>
실시예 1에서 사용된 수지를 합성예 2의 수지로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
< 실시예 3>
실시예 1에서 사용된 수지를 합성예 3의 수지로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
< 비교예 1>
실시예 1에서 사용된 수지를 비교 합성예 1의 수지로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
< 비교예 2>
실시예 1에서 사용된 수지를 비교 합성예 2의 수지로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
< 비교예 3>
실시예 1에서 사용된 수지를 비교 합성예 3의 수지로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
컬러필터의 제조
실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다. 구체적으로, 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 2인치×2인치의 유리 기판(코닝사 제조, 「EAGLE XG」) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1㎛ 내지 50㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 100㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광선은 g, h, i선을 모두 함유하는 30mW의 고압 수은등을 사용하여 100 mJ/cm2의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 그 후, 박막이 도포된 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어넣어 건조하고, 200℃ 가열 오븐에서 25분간 가열하여 컬러 필터를 제조하였다. 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.0㎛였다.
실험예 : 착색 감광성 조성물의 물성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 착색 감광성 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였다.
(1) 현상성 (잔사특성)
제조된 컬러필터를 현상 후 현상하고자 하는 부위에 씻겨나가지 않고 남아있는 잔존물의 유무와 잔존량을 관찰하였다. 잔존물이 없을 경우 "양호", 잔존물이 있는 경우 "불량"으로 평가하였다.
(2) 내열성
최종적으로 제조된 컬러필터의 230℃/2hr 전후의 색변화를 비교 평가하였다. 이때 사용되는 식은 L*, a*, b*로 정의되는 3차원 색도계에서의 색변화를 나타내는 수학식 1에 의해 계산되며, 색변화치가 작을수록 고신뢰성의 컬러필터의 제조가 가능함을 의미한다.
[수학식 1]
△Eab* =[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1 /2
내열성 평가 기준은 하기와 같다.
1.0 미만 : 우수
1.0 내지 3.0 : 양호
3.0 초과 : 불량
(3) 내용제성
실시예 및 비교예에 따라 제작된 컬러필터를 N-메틸피롤리돈 용제에 30분간 침지시켜, 평가 전후의 색변화를 비교 평가하였다. 이때 사용하게 되는 식은 L*, a*, b* 로 정의되는 3차원 색도계에서의 색변화를 나타내는 상기 수학식 1에 의해 계산되며, 색변화치가 작을수록 고신뢰성의 컬러필터 제조가 가능하다.
내용제성 평가 기준은 하기와 같다.
1.0 미만 : 우수
1.0 내지 3.0 : 양호
3.0 초과 : 불량
(4) 수분흡착률
실시예 및 비교예에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 1×1 패턴을 형성 후, ESCO사제 TDS1200를 사용하여 컬러필터 내의 H20를 검출하였다. 이때, 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3의 수분흡착률 값은 비교예 1을 표준(100)으로 하였을 경우의 상대값으로 나타내었으며, 결과는 표 1에 나타내었다.
조성물 현상성 내열성 내용제성 수분흡착률(%)
실시예 1 양호 0.8 : 우수 0.1 : 우수 76
실시예 2 양호 0.9 : 우수 0.2 : 우수 62
실시예 3 양호 0.4 : 우수 0.4 : 우수 71
비교예 1 불량 1.5 : 양호 1.1 : 양호 100
비교예 2 불량 1.8 : 양호 1.2 : 양호 98
비교예 3 양호 3.5 : 불량 4.7 : 불량 85
표 1에 나타난 바와 같이 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하면서, 특정 범위의 산가를 만족하는 알칼리 가용성 수지를 포함하는 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 수분 흡착률 특성이 우수하고, 현상성, 내화학성이 우수하며, 내열성과 같은 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있다. 그러므로, 다양한 화상 표시 장치, 특히 유기전계발광소자용 컬러 필터 포토레지스트, 수지 블랙 매트릭스용 포토레지스트, 또는 투명 감광재 등에 유용하게 사용이 가능하다.

Claims (9)

  1. 반복단위 전체 몰%에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 2 내지 100 몰%로 포함하고, 산가가 30 내지 150mgKOH/g인 알칼리 가용성 수지를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    화학식 1에서,
    R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 단위 및 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위를 포함하는 공중합체인 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공중합체 전체 몰%에 대하여,
    상기 화학식 1로 표시되는 단위 5 내지 80 몰%;
    상기 불포화 결합을 갖는 추가 단량체 유래의 단위 20 내지 95몰%로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량은 3,000 내지 100,000인 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포[중량평균 분자량(Mw) / 수평균 분자량(Mn)]는 1.0 내지 6.0인 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 고형분에 대하여 10 내지 80 중량부로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    착색제; 광중합성 화합물; 광중합 개시제; 용제; 및 첨가제로 이루어진 군 중 적어도 1 이상을 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터.
  9. 제8항의 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
KR1020160035153A 2016-03-24 2016-03-24 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치 KR20170110855A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160035153A KR20170110855A (ko) 2016-03-24 2016-03-24 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160035153A KR20170110855A (ko) 2016-03-24 2016-03-24 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170110855A true KR20170110855A (ko) 2017-10-12

Family

ID=60141259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160035153A KR20170110855A (ko) 2016-03-24 2016-03-24 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170110855A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101877992B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR102001710B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20150107491A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR101835171B1 (ko) 컬러필터용 착색감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20160109834A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20140104768A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20140100261A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
CN106019845B (zh) 着色感光树脂组合物、彩色滤光片和图像显示装置
KR20140008033A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR101992867B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR102100753B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR20150011496A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 표시 장치
KR20170111133A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치
KR20160115443A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
JP2014026278A (ja) 着色感光性樹脂組成物
KR20180101915A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치
KR20140089001A (ko) 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물
KR20180085927A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 표시장치
KR20170077362A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치
KR20170024422A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR20160112615A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR102450251B1 (ko) 유기발광다이오드용 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치
KR20140015677A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 컬러 필터
KR20170110855A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치
KR101961959B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물