JP6644565B2 - Photosensitive resin composition, photocurable pattern formed therefrom, and image display device having the same - Google Patents
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Description
本発明は、感光性樹脂組成物、それから形成された光硬化パターン、及びそれを備えた画像表示装置に関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition, a photocurable pattern formed therefrom, and an image display device provided with the same.
ディスプレイ分野において、感光性樹脂組成物は、フォトレジスト、絶縁膜、保護膜、ブラックマトリックス、カラムスペーサなどの多様な光硬化パターンを形成するために使用される。具体的に、感光性樹脂組成物をフォトリソグラフィ工程によって選択的に露光及び現像し、所望の光硬化パターンを形成する。この過程で、工程上の収率を向上させ、適用対象の物性を向上させるために、高感度を有する感光性樹脂組成物が要求されている。 In the display field, a photosensitive resin composition is used to form various photo-curing patterns such as a photoresist, an insulating film, a protective film, a black matrix, and a column spacer. Specifically, the photosensitive resin composition is selectively exposed and developed by a photolithography process to form a desired photo-cured pattern. In this process, there is a demand for a photosensitive resin composition having high sensitivity in order to improve the yield in the process and improve the physical properties of the object to be applied.
フォトリソグラフィによるスペーサの形成方法は、基板の上に感光性樹脂組成物を塗布し、マスクを介して紫外線を照射した後、現像過程を通じてマスクに形成されたパターン通りに基板上の所望の位置にスペーサを形成する。 The method of forming a spacer by photolithography is to apply a photosensitive resin composition on a substrate, irradiate ultraviolet rays through a mask, and then to a desired position on the substrate according to a pattern formed on the mask through a development process. Form a spacer.
より具体的に、前記フォトリソグラフィ工程は、光開始剤で発生したラジカルを利用して、光重合性単量体または光重合反応が可能な不飽和基を含有する高分子とのラジカル重合反応に行われる。 More specifically, the photolithography process utilizes a radical generated by a photoinitiator to perform a radical polymerization reaction with a photopolymerizable monomer or a polymer having an unsaturated group capable of photopolymerization. Done.
一方、フォトリソグラフィ工程を行うことができる感光性樹脂組成物が塗布された塗膜には、大気中で拡散した酸素が存在し、酸素が発生したラジカルと反応する場合、ペルオキシラジカルとして安定化される問題があった。すなわち、ラジカルが不活性化状態になって、これ以上重合反応に参加しないようになるので、全体的な硬化組成物の架橋密度を顕著に低下させる。このような現像を酸素阻害と言い、これを改善するための多様な研究が進行されている。 On the other hand, in a coating film coated with a photosensitive resin composition capable of performing a photolithography process, oxygen diffused in the air is present, and when oxygen reacts with a generated radical, the oxygen is stabilized as a peroxy radical. Problem. That is, the radicals are in an inactivated state and do not participate in the polymerization reaction any more, so that the overall crosslinking density of the cured composition is significantly reduced. Such development is called oxygen inhibition, and various studies have been made to improve it.
酸素阻害を防止するために、安定化されたペルオキシラジカルを活性化させることができる添加剤を使用する多様な研究が進行されているが、このような添加剤を使用する場合、高感度化は具現できるが、パターンのサイズが過度に大きくなって、微細パターンの具現が難しい問題がある。 In order to prevent oxygen inhibition, various studies have been conducted using additives capable of activating stabilized peroxy radicals.However, when such additives are used, high sensitivity is not achieved. Although it can be realized, there is a problem that the size of the pattern becomes excessively large and it is difficult to realize a fine pattern.
本発明の目的は、高感度化及び高解像度を同時に具現できる感光性樹脂組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition capable of simultaneously realizing high sensitivity and high resolution.
本発明の他の目的は、微細パターンで具現可能であり、密着性、残膜率及び機械的特性に優れた光硬化パターンを提供することにある。 It is another object of the present invention to provide a photocurable pattern which can be embodied as a fine pattern and has excellent adhesion, a residual film ratio, and mechanical properties.
また、本発明のさらに他の目的は、前記光硬化パターンを具備する画像表示装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an image display device having the photocurable pattern.
1.下記数式1の値が20〜35を満足するチオール系化合物及び最大吸収波長(λmax)が335〜365nmである紫外線吸収剤を含む、感光性樹脂組成物。 1. A photosensitive resin composition comprising a thiol-based compound having a value of the following formula 1 satisfying 20 to 35 and an ultraviolet absorber having a maximum absorption wavelength (λ max ) of 335 to 365 nm.
(式中、Aは、分子内にSH基を1molに換算した場合、全体化合物の重量(g/mol)を示す値であり、Bは、分子内に存在するSH基の個数(整数)である。)
(In the formula, A is a value indicating the weight (g / mol) of the entire compound when the SH group is converted to 1 mol in the molecule, and B is the number (integer) of the SH groups present in the molecule. is there.)
2.前記項目1において、前記数式1の値は、20〜25である、感光性樹脂組成物。 2. In the item 1, the value of the formula 1 is from 20 to 25.
3.前記項目1において、前記チオール系化合物は、下記化学式1及び化学式2で表される化合物の中から選択された少なくとも1つである、感光性樹脂組成物。 3. In the item 1, the thiol-based compound is at least one selected from the compounds represented by the following chemical formulas 1 and 2.
(式中、 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及びR10は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5の直鎖または分岐鎖のアルキル基である。) (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9, and R 10 are each independently a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 5 carbon atoms. Or a branched-chain alkyl group.)
4.前記項目1において、前記紫外線吸収剤は、下記化学式3〜5で表される化合物の中から選択された少なくとも1つである、感光性樹脂組成物。 4. In the above item 1, the photosensitive resin composition, wherein the ultraviolet absorbent is at least one selected from compounds represented by the following chemical formulas 3 to 5.
(式中、 R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21及びR22は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、チオエーテル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数4〜12のビシクロアルキル基、炭素数6〜12のトリシクロアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、
前記アリール基は、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、チオエーテル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数4〜12のビシクロアルキル基及び炭素数6〜12のトリシクロアルキル基からなる群より選択される少なくとも1つの置換基で置換され得る。)
(Wherein, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 21 and R 22 each independently represent a halogen atom, a carbon number An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a thioether group, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a bicycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, a tricycloalkyl group having 6 to 12 carbon atoms, or An aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
The aryl group includes a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a thioether group, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a bicycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and a carbon atom. It can be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of tricycloalkyl groups of the formulas 6 to 12. )
5.前記項目1において、前記チオール系化合物100重量部に対して紫外線吸収剤は、30〜90重量部で含まれる、感光性樹脂組成物。 5. 2. The photosensitive resin composition according to item 1, wherein the ultraviolet absorber is contained in an amount of 30 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thiol compound.
6.前記項目1において、前記チオール系化合物は、組成物の固形分の全体100重量部に対して、0.01〜5重量部で含まれる、感光性樹脂組成物。 6. 2. The photosensitive resin composition according to item 1, wherein the thiol-based compound is contained in an amount of 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition.
7.前記項目1において、前記紫外線吸収剤は、組成物の固形分の全体100重量部に対して、0.001〜3重量部で含まれる、感光性樹脂組成物。 7. 2. The photosensitive resin composition according to item 1, wherein the ultraviolet absorber is contained in an amount of 0.001 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition.
8.前記項目1において、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤及び溶媒をさらに含む、感光性樹脂組成物。 8. 2. The photosensitive resin composition according to item 1, further comprising an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photopolymerization initiator, and a solvent.
9.前記項目8において、前記アルカリ可溶性樹脂は、下記化学式6で表される繰り返し単位を含む第1樹脂及び化学式7で表される繰り返し単位を含む第2樹脂のうち少なくとも1つを含む、感光性樹脂組成物: 9. In the above item 8, the alkali-soluble resin is a photosensitive resin comprising at least one of a first resin containing a repeating unit represented by the following chemical formula 6 and a second resin containing a repeating unit represented by the following chemical formula 7: Composition:
(式中、R1’は、水素原子またはメチル基であり、R2’は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、R3’は、水素原子またはメチル基である。) (In the formula, R 1 ′ is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 ′ is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 ′ is a hydrogen atom or a methyl group.)
10.前記項目1〜9のいずれかに記載の感光性樹脂組成物で製造された光硬化パターン。 10. A photocurable pattern produced with the photosensitive resin composition according to any one of the above items 1 to 9.
11.前記項目10において、前記光硬化パターンは、接着剤層、アレイ平坦化膜パターン、保護膜パターン、絶縁膜パターン、フォトレジストパターン、カラーフィルターパターン、ブラックマトリックスパターン及びカラムスペーサパターンからなる群より選択される、光硬化パターン。 11. In the item 10, the photocurable pattern is selected from the group consisting of an adhesive layer, an array flattening film pattern, a protective film pattern, an insulating film pattern, a photoresist pattern, a color filter pattern, a black matrix pattern, and a column spacer pattern. Light curing pattern.
12.前記項目11に記載の光硬化パターンを具備する画像表示装置。 12. Item 12. An image display device comprising the photocurable pattern according to item 11.
本発明の感光性樹脂組成物は、酸素阻害を緩和させて高感度化を具現できると同時に、パターンの線幅の拡大を抑制し、微細パターンによる高解像度を具現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION The photosensitive resin composition of this invention can implement | achieve high sensitivity by relaxing oxygen inhibition, and can suppress the expansion of the line width of a pattern, and can implement | achieve high resolution by a fine pattern.
本発明の感光性樹脂組成物は、現像密着性に優れ、残膜率及び機械的特性に非常に優れている。 The photosensitive resin composition of the present invention is excellent in developing adhesion, and very excellent in residual film ratio and mechanical properties.
本発明の感光性樹脂組成物で製造された光硬化パターンは、微細パターンで形成可能なので、製品への適用時に高解像度を具現できる。 Since the photo-cured pattern manufactured using the photosensitive resin composition of the present invention can be formed in a fine pattern, high resolution can be realized when applied to a product.
本発明は、感光性樹脂組成物に関し、より詳細には、分子内にチオール置換基に対する特定のパラメータ値を満足するチオール系化合物及び最大吸収波長(λmax)が335〜365nmである紫外線吸収剤を含むことによって、酸素阻害を緩和させて、効果的に高感度化を具現できると同時に、パターンの線幅の拡大をも抑制し、製品への適用時に高解像度を具現できる感光性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition, and more particularly, to a thiol-based compound satisfying a specific parameter value for a thiol substituent in a molecule, and an ultraviolet absorber having a maximum absorption wavelength (λ max ) of 335 to 365 nm. By reducing oxygen inhibition, a photosensitive resin composition capable of effectively realizing high sensitivity and suppressing an increase in pattern line width and realizing high resolution when applied to a product. About.
以下、本発明を詳しく説明する。
従来、フォトリソグラフィ工程時に、塗膜に存在する酸素による反応性の低下問題(酸素阻害)を抑制するために、多様な添加剤を使用した。しかし、このような添加剤は、硬化反応性は向上させることができたが、反応が起きる方向性を制御することができないため、パターンの形成時にパターンの高さだけでなく、幅(線幅)をも増加させて、微細パターンを具現できない問題があった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Conventionally, in a photolithography process, various additives have been used in order to suppress a problem of a decrease in reactivity (oxygen inhibition) due to oxygen present in a coating film. However, such additives could improve the curing reactivity, but could not control the direction in which the reaction occurred, so that not only the pattern height but also the width (line width ) Is also increased, and there is a problem that a fine pattern cannot be realized.
これより、本発明は、特定構造のチオール系化合物と特定の紫外線吸収剤を同時に使用することによって、酸素阻害を緩和させると同時に、硬化反応の方向性を制御し、高感度と高解像度を同時に具現できる。 Thus, the present invention simultaneously reduces the oxygen inhibition by simultaneously using a thiol-based compound having a specific structure and a specific ultraviolet absorber, controls the direction of the curing reaction, and simultaneously achieves high sensitivity and high resolution. Can be embodied.
〈感光性樹脂組成物〉
本発明の感光性樹脂組成物は、チオール置換基に対するパラメータを満足するチオール系化合物と、最大吸収波長(λmax)が335〜365nmである紫外線吸収剤とを含む。
<Photosensitive resin composition>
The photosensitive resin composition of the present invention contains a thiol-based compound satisfying a parameter for a thiol substituent, and an ultraviolet absorber having a maximum absorption wavelength (λ max ) of 335 to 365 nm.
チオール系化合物
本発明において使用されるチオール系化合物は、下記数式1の値が20〜35を満足する化合物である。
Thiol-based compound The thiol-based compound used in the present invention is a compound whose value of the following formula 1 satisfies 20 to 35.
(式中、Aは、分子内にSH基を1molに換算した場合、全体化合物の重量(g/mol)を示す値であり、Bは、分子内に存在するSH基の個数(整数)である。) (In the formula, A is a value indicating the weight (g / mol) of the entire compound when the SH group is converted to 1 mol in the molecule, and B is the number (integer) of the SH groups present in the molecule. is there.)
本発明によるチオール系化合物は、反応性に非常に優れたチオール基(−SH)を含み、前記チオール基は、安定したペルオキシラジカルと反応して重合開始反応が可能なアルキルラジカルを生成することによって、酸素阻害を効果的に制御させることができ、これによって、パターンの形成時に高感度化を具現できる。 The thiol-based compound according to the present invention contains a thiol group (-SH) which is very excellent in reactivity, and the thiol group reacts with a stable peroxy radical to form an alkyl radical capable of a polymerization initiation reaction. In addition, oxygen inhibition can be effectively controlled, thereby realizing high sensitivity at the time of pattern formation.
本発明において、前記数式1は、分子内に存在するチオール基(−SH)の単位重量当たり濃度に関するパラメータであって、単位重量に含まれる実際SH基の濃度を示すことを意味し、SH基が1molになるときの化合物の重量を求め、その値を分子内にSH基が置換された数字で割る方法を利用して算出され得る。数式1の値が20〜35を満足するチオール系化合物を使用する場合、硬化効率を顕著に向上させて、前述した効果を増大させることができる。 In the present invention, Equation 1 is a parameter related to the concentration per unit weight of the thiol group (-SH) present in the molecule, and indicates the actual concentration of the SH group contained in the unit weight. Is 1 mol, the weight of the compound is determined, and the value is divided by the number in which the SH group is substituted in the molecule. When a thiol compound satisfying the value of Formula 1 satisfies 20 to 35, the curing efficiency is remarkably improved, and the above-described effects can be increased.
一方、数式1の値が35超過であるチオール系化合物を使用する場合、光硬化反応の全体的な感度が不足で、残膜率が低下し、表面における酸素阻害緩和が鈍化し、パターンのTop面積減少によりT/B比が低くなって、パターン形状が丸く変わる問題が発生し得る。数式1の値が20未満の場合、感光性樹脂組成物として使用するに適していない。 On the other hand, when a thiol-based compound having the value of Formula 1 exceeding 35 is used, the overall sensitivity of the photocuring reaction is insufficient, the residual film ratio is reduced, the oxygen inhibition relaxation on the surface is slowed, and the top of the pattern is reduced. The T / B ratio becomes low due to the decrease in the area, and a problem that the pattern shape changes to a round shape may occur. If the value of Formula 1 is less than 20, it is not suitable for use as a photosensitive resin composition.
本発明においてチオール系化合物が数式1の値が20〜25の場合、T/B比の向上と密着性の増進においてさらに好ましい。 In the present invention, when the thiol-based compound has the value of Formula 1 in the range of 20 to 25, it is more preferable in improving the T / B ratio and the adhesion.
本発明によるチオール系化合物は、前述した範囲の数式1を満足するものであれば、特に限定されないが、例えば、下記化学式1または化学式2で表される化合物の中から選択された少なくとも1つの化合物であることができる。 The thiol-based compound according to the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above-described formula 1; for example, at least one compound selected from the compounds represented by the following formula 1 or 2 Can be
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9及びR10は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5の直鎖または分岐鎖のアルキル基である。) (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 5 carbon atoms. Or a branched-chain alkyl group.)
前記化学式1で表される化合物の数式1の値は、20〜24であり、化学式2で表される化合物の数式1の値は、30〜35である。前記化合物は、分子の末端にチオール基を含有する多官能化合物であって、反応時に立体障害が少なくて、硬化効率に優れていて、さらに好ましくは、6官能の化学式1の化合物が良い。 The value of Formula 1 for the compound represented by Formula 1 is 20 to 24, and the value of Formula 1 for the compound represented by Formula 2 is 30 to 35. The compound is a polyfunctional compound containing a thiol group at the terminal of the molecule, which has little steric hindrance during the reaction and is excellent in curing efficiency, and more preferably a compound of the formula 1 having six functions.
紫外線吸収剤
本発明において使用される紫外線吸収剤は、前述したチオール系化合物による線幅(幅)の増加を抑制し、微細パターンを具現する成分である。
Ultraviolet absorber The ultraviolet absorber used in the present invention is a component that suppresses an increase in line width (width) due to the thiol-based compound and realizes a fine pattern.
チオール系化合物のみを使用する場合、硬化反応の促進が等方向のみに発生し、パターンの高さと幅(線幅)がすべて増加し、本発明は、前記紫外線吸収剤を同時に使用することによって、パターンの高さ(垂直方向の感度)は、適正範囲に維持しつつ、塗膜の深部に到逹する光エネルギーを減少させて、パターンの基底部分の幅(線幅)の増加(水平方向の感度)を効果的に抑制させることができる。 When only a thiol-based compound is used, the acceleration of the curing reaction occurs only in the isotropic direction, and the height and width (line width) of the pattern are all increased. The height of the pattern (the sensitivity in the vertical direction) is maintained within an appropriate range, while reducing the light energy reaching the deep part of the coating film and increasing the width (line width) of the base portion of the pattern (in the horizontal direction). Sensitivity) can be effectively suppressed.
一方、前記紫外線吸収剤のみを使用する場合、微細パターンを具現することはできるが、硬化密度が低下し、パターンの密着性及び機械的特性が低下することがあり、本発明は、前記チオール系化合物と紫外線吸収剤を同時に使用することによって、パターンの密着性及び機械的特性をも顕著に向上させることができる。 On the other hand, when using only the ultraviolet absorber, a fine pattern can be realized, but the cured density is reduced, and the adhesion and mechanical properties of the pattern may be reduced. By simultaneously using the compound and the ultraviolet absorber, the adhesiveness and mechanical properties of the pattern can be significantly improved.
前記紫外線吸収剤は、最大吸収波長(λmax)が335〜365nmを示し、最大吸収波長が335nm未満の場合、パターンの線幅増加を制御することができず、365nm超過の場合、感度が顕著に低下し、光硬化反応が阻害され、過度な線幅の減少及び密着性が悪化するとの問題が発生し得る。また、最大吸収波長が355nm〜360nmの場合、前述した問題をさらに効果的に補完することができる。 The ultraviolet absorber has a maximum absorption wavelength (λ max ) of 335 to 365 nm. When the maximum absorption wavelength is less than 335 nm, the increase in pattern line width cannot be controlled. When the maximum absorption wavelength exceeds 365 nm, the sensitivity is remarkable. , The photocuring reaction is inhibited, and the problem of excessively reducing the line width and deteriorating the adhesion may occur. When the maximum absorption wavelength is from 355 nm to 360 nm, the above-described problem can be more effectively complemented.
前記紫外線吸収剤は、前述した最大吸収波長範囲を満足するものであれば、その種類は特に限定されないが、例えば、ヒドロキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物などが挙げられ、芳香族環のオルソ(ortho)位置にヒドロキシが含まれることが好ましい。 The type of the ultraviolet absorber is not particularly limited as long as it satisfies the above-described maximum absorption wavelength range. It is preferred that the ring contains hydroxy at the ortho position.
前記紫外線吸収剤の具体的な例としては、下記化学式3〜5で表される化合物であることができ、これらは、単独でまたは2種以上混合して使用されることができる。 Specific examples of the UV absorber may include compounds represented by the following Chemical Formulas 3 to 5, which may be used alone or in combination of two or more.
(式中、 R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21及びR22は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、チオエーテル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数4〜12のビシクロアルキル基、炭素数6〜12のトリシクロアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、
前記アリール基は、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、チオエーテル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数4〜12のビシクロアルキル基及び炭素数6〜12のトリシクロアルキル基からなる群より選択される少なくとも1つの置換基で置換され得る。)
(Wherein, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 21 and R 22 each independently represent a halogen atom, a carbon number An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a thioether group, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a bicycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, a tricycloalkyl group having 6 to 12 carbon atoms, or An aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
The aryl group includes a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a thioether group, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a bicycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and a carbon atom. It can be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of tricycloalkyl groups of the formulas 6 to 12. )
本発明において前記チオール系化合物と紫外線吸収剤の含量比は、特に限定されないが、チオール系化合物100重量部に対して、紫外線吸収剤が30〜90重量部で含まれることができ、好ましくは40〜80重量部であることが良い。前記範囲で含まれる場合、本発明の効果をさらに向上させることができ、パターンのT/B比を顕著に向上させることができる。 In the present invention, the content ratio of the thiol compound and the ultraviolet absorber is not particularly limited, but the ultraviolet absorber can be included in 30 to 90 parts by weight, preferably 40 to 100 parts by weight of the thiol compound. It is good to be 80 parts by weight. When included in the above range, the effects of the present invention can be further improved, and the T / B ratio of the pattern can be significantly improved.
T/B比というのは、パターンの上部の直径を下部の直径で割った値であって、T/B比の値が大きいほど好ましい。本発明において、パターンの上部は、パターンの全体高さに対して底面から全体高さの95%である地点の水平面として定義され、パターンの下部は、パターンの全体高さに対して底面から全体高さの5%である地点の水平面として定義される(図1参照)。 The T / B ratio is a value obtained by dividing the upper diameter of the pattern by the lower diameter, and the larger the T / B ratio, the more preferable. In the present invention, the upper part of the pattern is defined as a horizontal plane at a point that is 95% of the total height from the bottom with respect to the entire height of the pattern, and the lower part of the pattern is defined as a whole from the bottom with respect to the entire height of the pattern. It is defined as the horizontal plane at a point that is 5% of the height (see FIG. 1).
また、組成物内の前記チオール系化合物の含量は、特に限定されないが、組成物の固形分の全体100重量部に対して0.01〜5重量部で含まれることができ、前記範囲で含まれる場合、パターンの高感度化を具現でき、密着性及び機械的強度がさらに向上することができる。 The content of the thiol compound in the composition is not particularly limited, but may be 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition, and may be included in the above range. In this case, the sensitivity of the pattern can be increased, and the adhesion and the mechanical strength can be further improved.
前記紫外線吸収剤の含量も、特に限定されないが、組成物の固形分の全体100重量部に対して0.001〜3重量部で含まれることができ、前記範囲で含まれる場合、微細パターンを形成するのに適しており、パターンの残膜率を向上させることができる。 The content of the ultraviolet absorber is not particularly limited, but may be included in an amount of 0.001 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition. It is suitable for forming and can improve the residual film ratio of the pattern.
本発明による感光性樹脂組成物は、前述したチオール系化合物及び紫外線吸収剤以外に、アルカリ可溶性樹脂、光重合性化合物、光重合開始剤及び溶媒をさらに含むことができる。 The photosensitive resin composition according to the present invention may further include an alkali-soluble resin, a photopolymerizable compound, a photopolymerization initiator, and a solvent, in addition to the thiol-based compound and the ultraviolet absorber described above.
アルカリ可溶性樹脂
本発明において使用可能なアルカリ可溶性樹脂は、特に限定されないが、例えば、樹脂は、下記化学式6で表される繰り返し単位を含む第1樹脂及び化学式7で表される繰り返し単位を含む第2樹脂のうち少なくとも1つを含むことができる。
Alkali-soluble resin The alkali-soluble resin that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, the resin is a first resin containing a repeating unit represented by the following chemical formula 6 and a repeating resin represented by the following chemical formula 7 At least one of the second resins including the unit may be included.
(式中、R1’は、水素原子またはメチル基であり、R2’は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、R3’は、水素原子またはメチル基である。) (In the formula, R 1 ′ is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 ′ is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 ′ is a hydrogen atom or a methyl group.)
本発明によるバインダー樹脂は、前記第1樹脂及び第2樹脂以外にも、当該分野において公知された他の単量体で形成された繰り返し単位をさらに含むことができ、第1樹脂のみ、第2樹脂のみ、または第1樹脂と第2樹脂を同時に含むものであることができる。 The binder resin according to the present invention may further include, in addition to the first resin and the second resin, a repeating unit formed of another monomer known in the art. It may be a resin alone or a resin containing both the first resin and the second resin.
本発明による第1樹脂は、化学式6で表される繰り返し単位を含むものであれば、特に制限はなく、例えば下記化学式1−1で表される繰り返し単位を含むことができる。 The first resin according to the present invention is not particularly limited as long as it includes a repeating unit represented by Chemical Formula 6, and may include, for example, a repeating unit represented by Chemical Formula 1-1 below.
(式中、R4、R5、R6及びR7は、互いに独立に、水素またはメチル基であり、
R8は、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(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、(2−フェニル)フェノキシエトキシ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−(2−フェニル)フェノールプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−(3−フェニル)フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフリル(メタ)アクリレート、(メタ)スチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、N−ベンジルマレイミド、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メ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、メトキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(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)アクリレート及びテトラヒドロフリル(メタ)アクリレートからなる群より選択される単量体に由来する構造であり、
R9は、下記式(1)〜(7)からなる群より選択される単量体に由来する構造であり、
R11は、水素または炭素数1〜6のアルキル基であり、
a=20〜60mol%、b=5〜30mol%、c=10〜50mol%、d=5〜30mol%。)
(Wherein R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently hydrogen or a methyl group;
R 8 is benzyl (meth) acrylate, phenoxyethylene glycol (meth) acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, (2-phenyl) phenoxyethoxy (meth) acrylate, 2-hydroxy- (2-phenyl) phenolpropyl (meth) ) Acrylate, 2-hydroxy- (3-phenyl) phenoxypropyl (meth) acrylate, tetrahydrofuryl (meth) acrylate, (meth) styrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, N-benzylmaleimide, methyl (meth) acrylate, ethyl ( (Meth) acrylate, methoxyethylene glycol (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, meth A structure derived from a monomer selected from the group consisting of xetyleneethylene glycol (meth) acrylate, phenoxyethylene glycol (meth) acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate and tetrahydrofuryl (meth) acrylate,
R 9 is a structure derived from a monomer selected from the group consisting of the following formulas (1) to (7);
R 11 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
a = 20-60 mol%, b = 5-30 mol%, c = 10-50 mol%, d = 5-30 mol%. )
本発明において、「(メタ)アクリル−」は、「メタクリル−」、「アクリル−」またはこれら両方を指称する。 In the present invention, "(meth) acryl-" refers to "methacryl-", "acryl-", or both.
本発明による化学式1−1で表される繰り返し単位の好ましい例としては、下記化学式1−2の繰り返し単位が挙げられる。 Preferred examples of the repeating unit represented by the formula 1-1 according to the present invention include a repeating unit represented by the following formula 1-2.
(式中、R16、R17、R18及びR19は、互いに独立に、水素またはメチル基であり、a=20〜60mol%、b=5〜30mol%、c=10〜50mol%、d=5〜30mol%である。) (Wherein R 16 , R 17 , R 18 and R 19 are each independently hydrogen or a methyl group, a = 20 to 60 mol%, b = 5 to 30 mol%, c = 10 to 50 mol%, d = 5 to 30 mol%.)
最も優れたパターン形成性、現像性を示すという側面から、第1樹脂の重量平均分子量は、10,000〜30,000であることが好ましい。前記分子量の範囲で最も優れたパターン形成性、現像性を示すことができる。 The weight average molecular weight of the first resin is preferably from 10,000 to 30,000 from the viewpoint of exhibiting the best pattern formability and developability. The most excellent pattern formability and developability can be exhibited within the above-mentioned range of molecular weight.
本発明による第2樹脂は、下記化学式7で表される繰り返し単位を含むことによって、ポストベート段階でエポキシ官能基とカルボン酸の開環重合反応を通じて熱硬化反応が起きるので、本発明の感光性樹脂組成物で形成されたパターンは、第1樹脂のラジカル重合及び第2樹脂の熱硬化反応を通じてさらに堅く形成することができる。 Since the second resin according to the present invention includes a repeating unit represented by the following Formula 7, a thermosetting reaction occurs through a ring-opening polymerization reaction between an epoxy functional group and a carboxylic acid in a post-bate step. The pattern formed of the resin composition can be formed more rigidly through radical polymerization of the first resin and a thermosetting reaction of the second resin.
本発明による第2樹脂は、化学式7で表される繰り返し単位を含むものであれば、特に制限はなく、例えば下記化学式2−1で表される繰り返し単位を含むことができる。 The second resin according to the present invention is not particularly limited as long as it contains a repeating unit represented by Chemical Formula 7, and may include, for example, a repeating unit represented by Chemical Formula 2-1 below.
(式中、R12及びR13は、互いに独立に、水素またはメチル基であり、
R14は、下記式(8)の単量体に由来する構造であり、
e=40〜95mol%、f=5〜60mol%。)
(Wherein R 12 and R 13 are each independently a hydrogen or a methyl group;
R 14 is a structure derived from a monomer represented by the following formula (8):
e = 40-95 mol%, f = 5-60 mol%. )
また、本発明による化学式2−1の化合物の好ましい例としては、下記化学式2−2の化合物が挙げられる。 Preferred examples of the compound of Formula 2-1 according to the present invention include a compound of Formula 2-2 below.
(式中、R20及びR21は、互いに独立に、水素またはメチル基であり、e=50〜95mol%、f=5〜50mol%である。) (In the formula, R 20 and R 21 are each independently a hydrogen or a methyl group, and e = 50 to 95 mol% and f = 5 to 50 mol%.)
密着性をさらに改善するという側面から、第2樹脂の重量平均分子量は、2,000〜20,000であることが好ましい。 From the aspect of further improving the adhesion, the weight average molecular weight of the second resin is preferably from 2,000 to 20,000.
必要に応じて、本発明による第1樹脂及び第2樹脂は、互いに独立に、化学式1−1及び化学式2−1の繰り返し単位以外にも、当該分野で公知された他の単量体で形成された繰り返し単位をさらに含むことができ、化学式2−1及び化学式2−1の繰り返し単位だけで形成されてもよい。 If necessary, the first resin and the second resin according to the present invention are independently formed of other monomers known in the art, in addition to the repeating units of Formula 1-1 and Formula 2-1. And may be formed of only the repeating units of Formula 2-1 and Formula 2-1.
本発明によるアルカリ可溶性樹脂において、化学式6の繰り返し単位を含む第1樹脂と化学式7の繰り返し単位を含む第2樹脂を同時に使用する場合、混合重量比は、20:80〜80:20であることができ、好ましくは、30:70〜70:30であることができる。前記範囲で最も優れた密着性、現像性、T/B比を示すことができる。 When the first resin containing the repeating unit of Formula 6 and the second resin containing the repeating unit of Formula 7 are simultaneously used in the alkali-soluble resin according to the present invention, the mixing weight ratio is 20:80 to 80:20. And preferably 30:70 to 70:30. In the above range, the most excellent adhesion, developability and T / B ratio can be exhibited.
アルカリ可溶性樹脂は、酸価が20〜200(KOHmg/g)の範囲であることが好ましい。酸価が前記範囲にあれば、優れた現像性及び経時安定性を有することができる。 The alkali-soluble resin preferably has an acid value in the range of 20 to 200 (KOH mg / g). When the acid value is within the above range, excellent developability and stability over time can be obtained.
アルカリ可溶性樹脂の含量は、特に限定されないが、例えば、組成物の固形分の全体100重量部に対して、10〜80重量部で含まれることができ、好ましくは、20〜60重量部で含まれることができる。前記の範囲内で含まれる場合、現像液への溶解性が十分で、現像性に優れ、下部基材に対する密着性が良好で、優れた機械的物性を有する光硬化パターンを形成することができる。 Although the content of the alkali-soluble resin is not particularly limited, for example, it can be included in an amount of 10 to 80 parts by weight, preferably 20 to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition. Can be When contained in the above range, the solubility in a developer is sufficient, the developability is excellent, the adhesion to the lower substrate is good, and a photocurable pattern having excellent mechanical properties can be formed. .
光重合性化合物
本発明の感光性樹脂組成物に使用される光重合性化合物は、製造工程中に架橋密度を増加させ、光硬化パターンの機械的特性を強化させることができる。
Photopolymerizable compound The photopolymerizable compound used in the photosensitive resin composition of the present invention can increase the crosslink density during the production process and enhance the mechanical properties of the photocurable pattern.
本発明において使用可能な光重合性化合物としては、当該分野に使用されるものを特に制限なく使用することができ、例えば、単官能単量体、2官能単量体及びその他の多官能単量体であり、その種類は、特に限定されないが、下記化合物をその例として取ることができる。 As the photopolymerizable compound usable in the present invention, those used in the art can be used without any particular limitation. For example, monofunctional monomers, difunctional monomers and other polyfunctional monomers can be used. It is a body and its type is not particularly limited, but the following compounds can be taken as examples.
単官能単量体の具体例としては、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、N−ビニルピロリドンなどが挙げられる。2官能単量体の具体例としては、1、6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイルオキシエチル)エーテル、3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。その他の多官能単量体の具体例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシレイティドトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシレイティドトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エトキシレイティドジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロポキシレイティドジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのうち2官能以上の多官能単量体が好ましく使用される。 Specific examples of the monofunctional monomer include nonylphenyl carbitol acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-ethylhexyl carbitol acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, N-vinylpyrrolidone, and the like. Specific examples of the bifunctional monomer include 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, and bisphenol. Bis (acryloyloxyethyl) ether of A, 3-methylpentanediol di (meth) acrylate and the like can be mentioned. Specific examples of other polyfunctional monomers include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri ( (Meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, ethoxylated dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, propoxylated dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate Acrylate and the like. Of these, polyfunctional monomers having two or more functional groups are preferably used.
前記光重合性化合物の含量は、特に限定されないが、例えば、組成物固形分の全体100重量部に対して、30〜80重量部で含まれることができ、好ましくは40〜60重量部であることが良い。光重合性化合物が前記含量の範囲で含まれる場合、下部基材に対する密着性が良く、優れた耐久性を有することができ、組成物の現像性を向上させることができる。 The content of the photopolymerizable compound is not particularly limited. For example, the content of the photopolymerizable compound may be 30 to 80 parts by weight, preferably 40 to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition. Good. When the content of the photopolymerizable compound is within the above range, the adhesiveness to the lower base material is good, the durability can be excellent, and the developability of the composition can be improved.
光重合開始剤
本発明において使用可能な光重合開始剤は、光重合性化合物を重合させることができる化合物であれば、特に制限なく使用することができ、例えば、トリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物及びオキシム化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用し得る。前記光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物は、高感度であり、この組成物を使用して形成されるスペーサパターンの強度や表面平滑性が良好になる。
Photopolymerization initiator A photopolymerization initiator that can be used in the present invention can be used without any particular limitation as long as it is a compound that can polymerize a photopolymerizable compound, for example, a triazine-based compound, One or more compounds selected from the group consisting of acetophenone-based compounds, biimidazole-based compounds, and oxime compounds can be used. The photosensitive resin composition containing the photopolymerization initiator has high sensitivity, and the strength and surface smoothness of a spacer pattern formed using this composition are improved.
また、本発明の効果を損傷しない程度であれば、この分野で通常使用されているその他の光重合開始剤などを追加に併用してもよい。その他の光重合開始剤としては、例えばベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、アントラセン系化合物などが挙げられる。これらは、それぞれ単独でまたは2種以上組み合わせて使用し得る。 In addition, other photopolymerization initiators ordinarily used in this field may be additionally used as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other photopolymerization initiators include benzoin-based compounds, benzophenone-based compounds, thioxanthone-based compounds, and anthracene-based compounds. These can be used alone or in combination of two or more.
また、光重合開始剤で連鎖移動を起こすことができる基を有する光重合開始剤を使用してもよい。このような光重合開始剤としては、例えば日本国特許公表2002−544205号公報に記載されているものが挙げられる。 Further, a photopolymerization initiator having a group capable of causing a chain transfer with the photopolymerization initiator may be used. Examples of such a photopolymerization initiator include those described in Japanese Patent Publication No. 2002-544205.
また、本発明において、光重合開始剤には、光重合開始補助剤を組み合わせて使用してもよい。前記光重合開始剤に光重合開始補助剤を併用すれば、これらを含有する感光性樹脂組成物は、さらに高感度になって、スペーサの形成時に生産性の向上を図ることができるので好ましい。 Further, in the present invention, the photopolymerization initiator may be used in combination with a photopolymerization initiation auxiliary agent. It is preferable to use a photopolymerization initiation auxiliary agent in combination with the photopolymerization initiator, since the photosensitive resin composition containing these can further increase the sensitivity and improve the productivity when forming the spacer.
前記光重合開始補助剤としては、アミン化合物、カルボン酸化合物が好ましく使用される。
前記光開始剤の含量は、特に限定されないが、例えば、固形分を基準として感光性樹脂組成物の全体100重量部に対して、0.1〜10重量部で含まれることができ、好ましくは0.5〜7であることができる。前記範囲を満足する場合、感光性樹脂組成物が高感度化になって、この組成物を使用して形成したスペーサの強度や平滑性が良好になるので、好ましい。
As the photopolymerization initiation aid, amine compounds and carboxylic acid compounds are preferably used.
Although the content of the photoinitiator is not particularly limited, for example, it may be included in 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire photosensitive resin composition on a solid content basis, preferably 0.5 to 7. Satisfying the above range is preferable because the sensitivity of the photosensitive resin composition is increased, and the strength and smoothness of the spacer formed using this composition are improved.
溶媒
溶媒は、当該分野において通常的に使用するものであれば、特に制限なく使用し得る。
前記溶媒の具体的な例としては、エチレングリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;アルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート類;ブチルジオールモノアルキルエーテル類;ブタンジオールモノアルキルエーテルアセテート類;ブタンジオールモノアルキルエーテルプロピオネート類;ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類;芳香族炭化水素類;ケトン類;アルコール類;エステル類;環状エステル類などが挙げられる。ここで例示した溶媒は、それぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用し得る。
Solvent The solvent can be used without any particular limitation as long as it is commonly used in the art.
Specific examples of the solvent include ethylene glycol monoalkyl ethers; diethylene glycol dialkyl ethers; ethylene glycol alkyl ether acetates; alkylene glycol alkyl ether acetates; propylene glycol monoalkyl ethers; propylene glycol dialkyl ethers; Glycol alkyl ether propionates; butyl diol monoalkyl ethers; butane diol monoalkyl ether acetates; butane diol monoalkyl ether propionates; dipropylene glycol dialkyl ethers; aromatic hydrocarbons; ketones; And esters; cyclic esters and the like. The solvents exemplified here may be used alone or in combination of two or more.
前記溶媒は、塗布性及び乾燥性を考慮したとき、アルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、ブタンジオールアルキルエーテルアセテート類、ブタンジオールモノアルキルエーテル類、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類が好ましく使用されることができ、さらに好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、メトキシブチルアセテート、メトキシブタノール、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチルなどを使用し得る。 The above-mentioned solvent is preferably alkylene glycol alkyl ether acetates, ketones, butanediol alkyl ether acetates, butanediol monoalkyl ethers, ethyl 3-ethoxypropionate, or 3-methoxypropionic acid in consideration of coating properties and drying properties. Esters such as methyl can be preferably used, and more preferably, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, methoxybutyl acetate, methoxybutanol, ethyl 3-ethoxypropionate, and 3-methoxy Methyl propionate and the like may be used.
溶媒の含量は、それを含む感光性樹脂組成物に対して全体100重量部に対して、40〜90重量部、好ましくは50〜85重量部で含まれることができる。溶媒の含量が前記範囲にあれば、スピンコーター、スリット&スピンコーター、スリットコーター(ダイコーター、カーテンフローコーターとも呼ばれる場合がある)、インクジェットなどの塗布装置で塗布したとき、塗布性が良好になるので、好ましい。 The solvent may be included in an amount of 40 to 90 parts by weight, preferably 50 to 85 parts by weight, based on 100 parts by weight of the photosensitive resin composition containing the solvent. When the content of the solvent is in the above range, the applicability becomes good when applied with a coating apparatus such as a spin coater, a slit & spin coater, a slit coater (sometimes also referred to as a die coater or a curtain flow coater) or an ink jet. Therefore, it is preferable.
添加剤
本発明による感光性樹脂組成物は、必要に応じて充填剤、他の高分子化合物、硬化剤、レベリング剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、連鎖移動剤などの添加剤をさらに含むことができる。
Additives The photosensitive resin composition according to the present invention may contain, if necessary, a filler, another polymer compound, a curing agent, a leveling agent, an adhesion promoter, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and an agglomeration inhibitor. And an additive such as a chain transfer agent.
〈光硬化パターン及び画像表示装置〉
本発明は、前記感光性樹脂組成物で製造される光硬化パターンと、前記光硬化パターンとを含む画像表示装置を提供することを目的にする。
<Light curing pattern and image display device>
An object of the present invention is to provide an image display device including a photocurable pattern manufactured using the photosensitive resin composition and the photocurable pattern.
前記感光性樹脂組成物で製造された光硬化パターンは、CD−Bias制御が可能であり、T/B比の値、現像性、密着性及び機械的物性に優れている。これによって、画像表示装置において各種パターン、例えば接着剤層、アレイ平坦化膜、保護膜、絶縁膜パターンなどに用いられ、フォトレジスト、ブラックマトリックス、カラムスペーサパターンなどに用いられるが、これに制限されるものではなく、特に、スペーサパターンとして非常に適している。 The photo-cured pattern produced from the photosensitive resin composition can be controlled in CD-Bias, and is excellent in the value of T / B ratio, developability, adhesion, and mechanical properties. As a result, it is used for various patterns in an image display device, for example, an adhesive layer, an array flattening film, a protective film, an insulating film pattern, and is used for a photoresist, a black matrix, a column spacer pattern, and the like. In particular, it is very suitable as a spacer pattern.
このような光硬化パターンを具備するか、または製造過程中に前記パターンを使用する画像表示装置としては、液晶表示装置、OLED、フレキシブルディスプレイなどが挙げられるが、これに限定されるものではなく、適用が可能な当該分野に知られたすべての画像表示装置を例示することができる。 An image display device having such a photocurable pattern or using the pattern during a manufacturing process includes a liquid crystal display device, an OLED, a flexible display, and the like, but is not limited thereto. All applicable image display devices known in the art can be exemplified.
本発明による光硬化パターンの製造方法は、特に限定されず、当該分野において公知された方法によることができ、例えば、前述した本発明の感光性樹脂組成物を基材上に塗布し、(必要に応じて現像工程を進行した後)光硬化パターンを形成することによって製造することができる。 The method for producing the photocurable pattern according to the present invention is not particularly limited, and may be a method known in the art. For example, the photosensitive resin composition of the present invention described above may be applied on a substrate, and (After the development step is performed in accordance with the above), a photocurable pattern is formed.
以下、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示するが、これら実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、添付の特許請求範囲を制限するものではなく、本発明の範疇及び技術思想範囲内で実施例に対する多様な変更及び修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形及び修正が添付の特許請求範囲に属することも当然なことである。 Hereinafter, preferred examples will be presented to assist the understanding of the present invention. However, these examples are merely illustrative of the present invention, and do not limit the scope of the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications to the embodiments can be made within the scope of the technical idea, and such variations and modifications should also belong to the appended claims. .
製造例
製造例1.アルカリ可溶性樹脂(第1樹脂(A−1))の合成
還流冷却器、滴下漏斗及び撹拌器を具備した1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して、窒素雰囲気にし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200gを導入し、100℃に昇温後、ベンジルメタクリレート61.6g(0.35モル)、トリシクロ[5.2.1.02、6]デカニルメタクリレート22.0g(0.10モル)、メタクリル酸47.3g(0.55モル)を添加した後、撹拌する。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150gを含む混合物に2、2'−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)3.6gを添加した溶液を滴下ロートから2時間にわたってフラスコに滴下し、100℃で5時間さらに撹拌を継続した。
Production example Production example 1. Synthesis of Alkali-Soluble Resin (First Resin (A-1)) Nitrogen was fed at 0.02 L / min into a 1 L flask equipped with a reflux condenser, a dropping funnel and a stirrer to make a nitrogen atmosphere, and propylene glycol monomethyl was added. After introducing 200 g of ether acetate and heating to 100 ° C., 61.6 g (0.35 mol) of benzyl methacrylate and 22.0 g (0.10 mol) of tricyclo [5.2.02,6] decanyl methacrylate After adding 47.3 g (0.55 mol) of methacrylic acid, the mixture is stirred. Thereafter, a solution obtained by adding 3.6 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) to a mixture containing 150 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was dropped into the flask over 2 hours from a dropping funnel, and the mixture was heated at 100 ° C. for 5 hours. Stirring was continued for an additional hour.
引き続いて、フラスコ内の雰囲気を窒素から空気にし、グリシジルメタクリレート42.6g[0.30モル(本反応に使用したメタクリル酸に対して55モル%)]をフラスコ内に投入し、110℃で6時間反応を継続し、固形分の酸価が104mgKOH/gである不飽和基含有樹脂A−1を得た。GPCによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、30,400であり、分子量分布(Mw/Mn)は、2.4であった。 Subsequently, the atmosphere in the flask was changed from nitrogen to air, and 42.6 g of glycidyl methacrylate [0.30 mol (55 mol% based on methacrylic acid used in this reaction)] was charged into the flask. The reaction was continued for an hour to obtain an unsaturated group-containing resin A-1 having an acid value of solid of 104 mgKOH / g. The weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 30,400, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 2.4.
この際、前記分散樹脂の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の測定は、HLC−8120GPC(東ソー株式会社製造)装置を使用し、カラムは、TSK−GELG4000HXLとTSK−GELG2000HXLを直列接続して使用し、カラム温度は、40℃、移動相溶媒は、テトラヒドロフラン、流速は、1.0mL/分、注入量は、50μL、検出器RIを使用し、測定試料濃度は、0.6質量%(溶媒=テトラヒドロフラン)、校正用標準物質は、TSK STANDARD POLYSTYRENE F−40、F−4、F−1、A−2500、A−500(東ソー株式会社製造)を使用した。 At this time, the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the dispersion resin were measured using an HLC-8120GPC (manufactured by Tosoh Corporation), and TSK-GELG4000HXL and TSK-GELG2000HXL were used in columns. The column temperature was 40 ° C., the mobile phase solvent was tetrahydrofuran, the flow rate was 1.0 mL / min, the injection volume was 50 μL, the detector RI was used, and the measurement sample concentration was 0.6. Mass% (solvent = tetrahydrofuran), and TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500 (manufactured by Tosoh Corporation) were used as calibration standard substances.
製造例2.アルカリ可溶性樹脂(第2樹脂(A−2))の合成
還流冷却器、滴下漏斗及び撹拌器を具備した1Lのフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して、窒素雰囲気にし、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル150gを入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。引き続いて、下記化学式6−1及び化学式6−2の混合物(モル比は、50:50)210.2g(0.95mol)、及びメタクリル酸14.5g(0.17mol)をジエチレングリコールメチルエチルエーテル150gに溶解し、溶液を調剤した。
Production Example 2. Synthesis of Alkali-Soluble Resin (Second Resin (A-2)) Nitrogen was flowed into a 1 L flask equipped with a reflux condenser, a dropping funnel and a stirrer at a flow rate of 0.02 L / min. 150 g of ether was added and heated to 70 ° C. with stirring. Subsequently, 210.2 g (0.95 mol) of a mixture of the following chemical formulas 6-1 and 6-2 (molar ratio: 50:50) and 14.5 g (0.17 mol) of methacrylic acid were mixed with 150 g of diethylene glycol methyl ethyl ether. And the solution was dispensed.
製造された溶解液を滴下漏斗を使用してフラスコ内に滴下した後、重合開始剤2、2'−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)27.9g(0.11mol)をジエチレングリコールメチルエチルエーテル200gに溶解した溶液を、別途の滴下漏斗を使用して4時間にわたってフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終わった後、4時間70℃に維持し、その後、室温まで冷却させ、固形分41.6質量%、酸価65mg−KOH/g(固形分換算)の共重合体(樹脂A−2)の溶液を得た。
得られた樹脂A−2の重量平均分子量Mwは、8,300、分子量分布は、1.85であった。
After the prepared solution was dropped into the flask using a dropping funnel, 27.9 g (0.11 mol) of polymerization initiator 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was added to diethylene glycol methyl ethyl ether. The solution dissolved in 200 g was dropped into the flask over 4 hours using a separate dropping funnel. After completion of the dropwise addition of the polymerization initiator solution, the temperature was maintained at 70 ° C. for 4 hours, and then cooled to room temperature, and the solid weight was 41.6% by mass, and the acid value was 65 mg-KOH / g (solid content conversion). A solution of the union (resin A-2) was obtained.
The weight average molecular weight Mw of the obtained resin A-2 was 8,300, and the molecular weight distribution was 1.85.
製造例3.アルカリ可溶性樹脂(A−3)の合成
単量体としてメタクリル酸47.3g(0.55モル)、ベンゾイルメタクリレート61.7g(0.35モル)、トリシクロ[5.2.1.02、6]デカニルメタクリレート22.0g(0.10モル)を使用した点、開始剤の添加後、撹拌時間を7時間にした点及びグリシジルメタクリレートを添加しない点を除いて、製造例1と同一に行った。
反応終了後、固形分の酸価が134mgKOH/gである樹脂A−3を得た。GPCによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、22,700であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.5であった。
Production Example 3 As a synthetic monomer for the alkali-soluble resin (A-3), 47.3 g (0.55 mol) of methacrylic acid, 61.7 g (0.35 mol) of benzoyl methacrylate, and tricyclo [5.2.1.02, 6] Performed in the same manner as in Production Example 1 except that 22.0 g (0.10 mol) of decanyl methacrylate was used, the stirring time was 7 hours after the addition of the initiator, and no glycidyl methacrylate was added. .
After completion of the reaction, a resin A-3 having an acid value of 134 mgKOH / g of solid content was obtained. The weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 22,700, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 2.5.
実施例及び比較例
下記表1及び表2に記載された組成及び含量(重量部)を有する感光性樹脂組成物を製造した。
Examples and Comparative Examples Photosensitive resin compositions having the compositions and contents (parts by weight) shown in Tables 1 and 2 below were prepared.
A:アルカリバインダー樹脂
A−1:製造例1のアルカリバインダー樹脂
A−2:製造例2のアルカリバインダー樹脂
A−3:製造例3のアルカリバインダー樹脂
B:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD DPHA、日本化学株式会社)
C:光重合開始剤
C−1:ビイミダゾール系化合物([化学式a])
D−1:
D−2:
E−1:
4,4’−ブチリデンビス[6−tert−ブチル−3−メチルフェノール](BBM−S.住友精密化学)
G:溶媒
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(6:4の体積比)
A: Alkaline binder resin A-1: Alkaline binder resin of Production Example 1 A-2: Alkaline binder resin of Production Example 2 A-3: Alkaline binder resin of Production Example 3 B: Dipentaerythritol hexaacrylate (KAYARAD DPHA, Japan) Chemical Co., Ltd.)
C: Photopolymerization initiator C-1: Biimidazole compound ([chemical formula a])
D-2:
4,4'-butylidenebis [6-tert-butyl-3-methylphenol] (BBM-S. Sumitomo Fine Chemical)
G: Solvent propylene glycol monomethyl ether acetate: diethylene glycol methyl ethyl ether (6: 4 volume ratio)
試験方法
縦横2インチのガラス基板(イーグル2000;コーニング社製造)を中性洗剤、水及びアルコールで順次洗浄した後、乾燥した。このガラス基板上に前記実施例及び比較例で製造された感光性樹脂組成物をそれぞれスピンコーティングした後、ホットプレート(Hot plate)を利用して90℃で125秒間プリベークした。前記プリベークした基板を常温に冷却後、石英ガラス製フォトマスクとの間隔を150μmにして露光器(UX−1100SM;Ushio(株)製造)を使用して60mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光を照射した。この際、フォトマスクは、次のパターンが同一平面上に形成されたフォトマスクが使用された。
Test method A glass substrate (Eagle 2000; manufactured by Corning Incorporated) having a length and width of 2 inches was washed sequentially with a neutral detergent, water and alcohol, and then dried. The photosensitive resin compositions prepared in Examples and Comparative Examples were spin-coated on the glass substrate, respectively, and then pre-baked at 90 ° C. for 125 seconds using a hot plate. After cooling the prebaked substrate to room temperature, the distance between the prebaked substrate and the quartz glass photomask is set to 150 μm, and an exposure amount of 60 mJ / cm 2 (based on 365 nm) using an exposure device (UX-1100SM; manufactured by Ushio Corporation). Was irradiated with light. At this time, a photomask in which the following pattern was formed on the same plane was used.
14μm八角形パターンである八角形の開口部(Holeパターン)を有し、相互間隔が100μmであり、光照射後、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液に前記塗膜を25℃で60秒間浸漬して現像し、水洗後、オーブンの中で、100℃で1時間ポストベークを行った。このようにして得られたパターンを下記のように物性評価を実施し、その結果を下記表2に示した。 It has an octagonal opening (Hole pattern) which is a 14 μm octagonal pattern, the interval between them is 100 μm, and after light irradiation, contains 0.12% of nonionic surfactant and 0.04% of potassium hydroxide The coating film was immersed in an aqueous developer at 25 ° C. for 60 seconds for development, washed with water, and post-baked in an oven at 100 ° C. for 1 hour. The patterns thus obtained were evaluated for physical properties as follows, and the results are shown in Table 2 below.
(1)パターン上下の幅比の測定(T/B比)
得られたDotパターンを3次元形状測定装置(SIS−2000 system;SNUPrecision社製造)で観察し、パターンの床面から全体高さの5%である地点をBottom CD(a)、床面から全体高さの95%である地点をTop CD(b)と定義し、(b)の長さを(a)の長さで割った後、100を乗算した値(=b/a×100)をT/B比率と定義した。
(1) Measurement of the width ratio above and below the pattern (T / B ratio)
The obtained Dot pattern is observed with a three-dimensional shape measuring apparatus (SIS-2000 system; manufactured by SNUPrecision), and a point that is 5% of the total height from the floor of the pattern is a Bottom CD (a), and a point from the floor is the whole. A point at 95% of the height is defined as Top CD (b), and the value obtained by dividing the length of (b) by the length of (a) and multiplying by 100 (= b / a × 100) is obtained. It was defined as T / B ratio.
(2)パターンのCD−bias
前記で得られた膜厚に3.0μmでのパターンサイズを3次元形状測定装置(SIS−2000 system;SNU Precision社製造)を使用して測定し、マスクサイズとの差をCD−biasで下記のように算出する。CD−biasは、0に近接するほど良好であり、(+)は、パターンがマスクよりサイズが大きく、(−)は、マスクよりサイズが小さいことを意味する。
CD−bias=(形成されたパターンサイズ)−(形成時に使用したマスクサイズ)
(2) CD-bias of pattern
The pattern size at 3.0 μm was measured using the three-dimensional shape measuring device (SIS-2000 system; manufactured by SNU Precision Co.), and the difference from the mask size was determined by CD-bias as follows. It is calculated as follows. CD-bias is better the closer to 0, (+) means that the pattern is larger in size than the mask, and (-) means that the pattern is smaller in size than the mask.
CD-bias = (formed pattern size) − (mask size used during formation)
(3)密着性の測定
現像密着性は、25%透過率を有するハーフ−トーンマスク(Half−tone Mask)を適用したマスクを利用して生成されたパターンが基板に密着する程度を把握するものであって、直径(size)が5μmから20μmまで1μm間隔のDotパターンがそれぞれ1000個設けられたフォトマスクによって膜厚が3μmで形成されたパターンが欠落なしに100%残っている場合のパターンの実際サイズをSNU Precision社の3次元形状測定器SIS−2000を使用して線幅を測定した。パターン線幅の値は、パターンの床面から全体高さの5%である地点をBottom CDの値と定義した。欠落なしに残っている最小パターンサイズが小さいほど、現像密着性に優れている。
(3) Measurement of Adhesion Developing adhesion is a measure of the degree to which a pattern generated using a mask to which a half-tone mask (Half-tone Mask) having a transmittance of 25% is applied adheres to a substrate. In the case where 100% of the patterns formed with a thickness of 3 μm by using a photomask provided with 1000 Dot patterns each having an interval of 1 μm from 5 μm to 20 μm and having a thickness of 5 μm to 20 μm remain without missing, The actual size was measured for the line width using a three-dimensional shape measuring instrument SIS-2000 manufactured by SNU Precision. The value of the pattern line width was defined as the value of the Bottom CD at a point 5% of the total height from the floor of the pattern. The smaller the minimum pattern size remaining without missing, the better the development adhesion.
(4)残膜率の評価
実施例及び比較例の樹脂組成物を基板に塗布し、それぞれスピンコーティングした後、ホットプレート(Hot plate)を利用して90℃で125秒間プリベークした。前記プリベークした基板を常温に冷却後、露光器(UX−1100SM;Ushio(株)製造)を使用して60mJ/cm2の露光量(365nm基準)で塗膜の全面に光を照射した。
(4) Evaluation of Residual Film Ratio The resin compositions of Examples and Comparative Examples were applied to a substrate, spin-coated, and then pre-baked at 90 ° C. for 125 seconds using a hot plate. After cooling the prebaked substrate to room temperature, the entire surface of the coating film was irradiated with light at an exposure dose of 60 mJ / cm 2 (based on 365 nm) using an exposure device (UX-1100SM; manufactured by Ushio Corporation).
光照射後、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含有する水系現像液に前記塗膜を25℃で60秒間浸漬して現像し、水洗後、オーブンの中で、230℃で30分間ポストベークを実施した。 After light irradiation, the coating film is immersed in an aqueous developer containing 0.12% of a nonionic surfactant and 0.04% of potassium hydroxide at 25 ° C. for 60 seconds to develop the film, washed with water, and then washed in an oven. At 230 ° C. for 30 minutes.
この際、露光後の膜厚とポストベーク工程終了後の膜厚を測定し、下記の式を利用して現像残膜率を測定した。
(5)機械的物性(全体変位量及び回復率)の評価
前記で得られた実施例及び比較例の硬化膜においてBottom線幅が14μmであるパターンをダイナミック超微小硬度計(HM−2000;Helmut Fischer GmbH+Co.KG)を使用して全体変位量(μm)及び弾性変位量(μm)を下記の測定条件によって測定し、測定された数値を使用して下記のように回復率(%)を算出した。全体変位量が小さく、回復率が大きいほど、優れていると判断した。
(5) Evaluation of Mechanical Properties (Overall Displacement and Recovery Ratio) In the cured films of Examples and Comparative Examples obtained above, a pattern having a Bottom line width of 14 μm was obtained by using a dynamic ultra-micro hardness tester (HM-2000; The total displacement (μm) and the elastic displacement (μm) were measured using Helmut Fischer GmbH + Co.KG) under the following measurement conditions, and the recovery rate (%) was determined as follows using the measured values. Calculated. It was determined that the smaller the total displacement and the larger the recovery rate, the better.
回復率(%)=[弾性変位量(μm)]/[全体変位量(μm)]×100
測定条件は、次の通りである。
試験モード;Load−Unload試験
試験力;50.0mN
負荷速度;4.41mN/sec
維持時間;5sec
圧子;四角錐の棒圧子(直径50μm)
Recovery rate (%) = [elastic displacement (μm)] / [total displacement (μm)] × 100
The measurement conditions are as follows.
Test mode; Load-Unload test test force; 50.0 mN
Load speed: 4.41 mN / sec
Maintenance time: 5 sec
Indenter: square pyramid rod indenter (50 μm diameter)
前記表2を参照すれば、本発明による感光性樹脂組成物を使用した実施例の場合、全体的に小さいサイズのパターンを具現するとともに、CB−Biasの制御が可能であることを確認することができた。 Referring to Table 2, it was confirmed that, in the example using the photosensitive resin composition according to the present invention, a pattern having a small size was embodied as a whole, and CB-Bias could be controlled. Was completed.
また、本発明の実施例は、パターンのT/B比の値に優れ、基板に対する密着性が改善され、現像性が良好であることを確認することができた。 Further, it was confirmed that the examples of the present invention were excellent in the value of the T / B ratio of the pattern, the adhesion to the substrate was improved, and the developability was good.
これに対し、本発明によるチオール系添加剤及び紫外線吸収剤を使用しない比較例の場合、全体的にパターンのサイズが大きく、CD−biasの偏差が大きくて、高解像度の具現に不適であり、機械的物性の面においても実施例より顕著に低下することを確認することができる。 On the other hand, in the case of the comparative example using no thiol-based additive and ultraviolet absorber according to the present invention, the pattern size is large as a whole, and the deviation of CD-bias is large, which is not suitable for realizing high resolution. It can be confirmed that the mechanical properties are significantly lower than those of the examples.
Claims (10)
前記アルカリ可溶性樹脂は、下記化学式6で表される繰り返し単位を含む第1樹脂及び化学式7で表される繰り返し単位を含む第2樹脂のうち少なくとも1つを含む、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition, wherein the alkali-soluble resin includes at least one of a first resin including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 6 and a second resin including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 7 .
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