선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 LCD 컬러 필터 블랙매트릭스용 바인더 고분자로 사용될 수 있는 풀루오렌계 단량체를 합성하고, 이를 3종의 방향족계 산 2 무수물과 각각 중합하여 신규 광중합형 폴리에스터를 합성하였다. iH-NMR, FT-IR, GPC를 이용하여 화학구조 및 분자량을 확인하였다.
제안 방법
- 이후 헥산을 이용하여 침전시켜 엷은 노란색 분말 형태의 생성물을 얻는다. 1H-NMR를 이용하여 생성물의 화학구조를 확인하고 GPC를 이용하여 생성물의 분자량을 확인하였다 산 2 무수물을 4, 4」(hexa- fluoro-isopropylidene) diphthalic anhydride와 4, 4, - (4, 4, - isopropylbiphenoxy) biphthalic anhydride로 각각 교체하여 반복 실험하였다.
- 반응 종료 후 혼합물을 수세하여 염을 제거하고 4-methyl-2-pentanone#^- 회수 농축한 후, 과량의 헥산을 이용하여 침전시킨다. 1H-NMR를 이용하여 생성물의 화학구조를 확인하였다. 흰색 분말 형태의 생성물 25.
- 4, 4Z— (9-Fluorenyildene) —diphenol(25 g, 0.071 mol) epichlorohydrin (79 g, 0.854 moD 을 250 mL round-bottomed flask 에 넣은 후, tetramethylammonium chloride (0.75 g, 원부워료 대비 3 wt%) 와 dimethyl sulfoxide (25 g, 100 wt% based on diphenol)를 투입한다. Magnetic stirring bar를 이용하여 교반 하면서 반응기 온도를 100 ℃까지 승온시킨다.
- !H- NMR 스펙트럼을 통해 확인하였다(Figure 1). 에폭시의 특성 피크 (Figure 1(a)) 와 아크릴레이트의 특성 피크(Figure 1(b)) 관찰을 통해서 풀루오렌형 에폭시 및 아크릴 레진 합성이 각각 이루어졌음을 확인했다.
- 이후 100 ℃에서 6시간 교반한다. TLC 를 이용하여 에폭시기의 폐환 여부를 확인한다. 반응 종료 후 혼합물을 수세하여 염을 제거하고 4-methyl-2-pentanone#^- 회수 농축한 후, 과량의 헥산을 이용하여 침전시킨다.
- 이후 100 ℃ 반응온도에서 6시간 교반한다. TLC(thin layer chromatography) # 이용하여 4, 4f- (9—fluorenyildene) -diphenol 의 소진과 에폭시기의 도입을 확인한다. 반웅 확인 후 감압하여 여분의 epichlorohydrin과 dimethylsulfoxide를 제거한다.
- Magnetic stirring bar를 이용하여 교반하면서 5시간 동안 110 ℃에서 반응시킨다. TLC를 이용하여 윈부 원료의 소진을 확인한다. 반응 종료 후 수세하여 여분의 acryhc acid를 제거하고 건조 후 소량의 methylene chloride에 용해하고 헥산에 침전시킨다.
- iH-NMR, FT-IR, GPC를 이용하여 화학구조 및 분자량을 확인하였다. 기존의 상용화된 플루오렌계 바인더 고분자와 유사하게, 본 연구에서 얻어진 3종의 폴리에스터 모두로부터 패턴 형성 가능성을 확인했으며, 해상도는 20~30 um로 블랙매트릭스가 요구하는 10-20 um에 근접하였다.
- 기기. ’H-NMR(50dMHz) 은 Varian Unity Inova Spec- trometer를 사용하였고, 내부 기준물질로는 tetramethylsilane (TMS) 를 첨가하여 DMSO-d6 상에서 측정하였다. FT-IR 분석은 Unicam Mattson 5000 FT-IR Spectrometer (Model : GL- 5020) 를 사용하였다.
- 비스페놀 플루오렌형 에폭시 아크릴레이트의 합성. 광감성 및 광경화성을 부여하기 위해 비스페놀 풀루오렌형 에폭시에 아크릴산을 반응시켜 아크릴기를 양 말단에 도입하였다(Scheme 2).
- 이어서 조성물 층에 네거티브 마스크를 밀착시키고 i-line(365 nm) 자외선을 선택적으로 조사했다. 노광량은 100, 200, 400, 600, 1000 mJ의 5 단계로 실시했다. 그 뒤 0.
- 기존의 상용화된 플루오렌계 바인더 고분자와 유사하게, 본 연구에서 얻어진 3종의 폴리에스터 모두로부터 패턴 형성 가능성을 확인했으며, 해상도는 20~30 um로 블랙매트릭스가 요구하는 10-20 um에 근접하였다. 리소그래피 공정특성 평가 결과 합성된 바인더 고분자의 분자량 및 산가가 공정 마진에 영향을 미침을 관찰하였다.
- 본 연구에서는 블랙 매트릭스를 형성하는 바인더 고분자를 합성하고 그 재료를 이용호}여 포토레지스트 용액을 조제한 후 리소그래피 공정을 통해 매트릭스 패턴을 형성하고 그 특성을 평가하였다. 바인더 고분자는 기본 층을 형성하는 역할을 하고, 아크릴 및 에폭시 또는 이 둘의 공중합체가 주로 사용된다.
- 블랙매트릭스 및 리소그래피 공정특성 평가. 블랙매트릭스가 설계된 개구 영역만 빛을 투과하고 픽셀 사이의 빛을 흡수 제거하기 위해선 optical density가 중요하다.
- 비스페놀 플루오렌형 에폭시 아크릴레이트와 산 2 무수물의 중합반응의 종결 시점은 FT-IR 스펙트럼을 통해 확인하였으며, 최종 폴리에스터 생성물에서는 산 무수물 특성 피크(1770과 1850 cm-1) 가 사라짐을 관찰했다(Figure 2).
- 1 N NaOH 수용액를 제조하여 첨가하면서 적정한다. 소비된 0.1 N NaOH 수용액의 양을 측정하여 산가를 계산하였다. 측정식은 다음과 같다.
- 제조된 광중합형 흑색 조성물을 두께 1 mm의 세정된 유리 기판 상에 스핀 코터 (TR25000 : 도쿄화공업주식회사^ 를 이용하여 막 두께가 2 呻가 되도록 도포하고, 90 ℃에서 2분간 건조하고 광중합형 흑색 조성물 층을 형성했다. 이어서 조성물 층에 네거티브 마스크를 밀착시키고 i-line(365 nm) 자외선을 선택적으로 조사했다. 노광량은 100, 200, 400, 600, 1000 mJ의 5 단계로 실시했다.
- 비스페놀 플루오렌형 에폭시의 합성. 플루오렌형 다이페놀에 에피클로로하이드린을 이용하여 에폭시 화 반응을 수행하였다{Scheme 1).
- 중합. 합성된 에폭시 아크릴레이트와 다양한 산 2 무수물을 중합하였다. 두 개의 아크릴레이트기와 두 개의 카복실산이 교대로 함유된 구조를 갖는 폴리에스터 중합물을 얻었다(Scheme 3).
대상 데이터
- ’H-NMR(50dMHz) 은 Varian Unity Inova Spec- trometer를 사용하였고, 내부 기준물질로는 tetramethylsilane (TMS) 를 첨가하여 DMSO-d6 상에서 측정하였다. FT-IR 분석은 Unicam Mattson 5000 FT-IR Spectrometer (Model : GL- 5020) 를 사용하였다. Gel permeation chromatography (GPC)는 기준 보정 물질로 폴리스티렌을 사용하였다.
- 이후 6시간 교반 한다. FT-IR을 이용하여 anhydride기의 소진을 확인한 후 Aldrich에서 구입한 tetrahydrophthalic anhydride (3.2 g, 0.021 mol)를 투입한다. 130 ℃에서 4시간 교반 후 FT-IR을 이용하여 anhydride기의 소진을 확인한다.
- 75 g, 3 wt%) 를 투입하고 반응기 온도를 130 ℃까지 올린다. TCI에서 구입한 4, 4, -oxydi- phthalic anhydride(6.1 g, 0.021 mol)를 투입한다. 이후 6시간 교반 한다.
- 합성된 에폭시 아크릴레이트와 다양한 산 2 무수물을 중합하였다. 두 개의 아크릴레이트기와 두 개의 카복실산이 교대로 함유된 구조를 갖는 폴리에스터 중합물을 얻었다(Scheme 3).
- 비스페놀 플루오렌형 에폭시 (25.5 g, 0.055 mol) 와 Junsei에서 구입한 acrylic acid (8.712 g, 0.121 mol) 를 250 mL round- bottomed flask에 넣고 propylene glycol monomethyl ether acetate (25.5 g, 100 wt%) 를 투입하여 용해시킨다 이후 tetramethyl ammonium chloride (0.255 g, 1 wt%) 와 중합금지제인 2, 6-di- tert - butyl - 4 - methyl phenol (0.0255 g, 0.001 wt%) 을 투입한다. Magnetic stirring bar를 이용하여 교반하면서 5시간 동안 110 ℃에서 반응시킨다.
- 형성 가능성을 평가했다. 사용된 산 2 무수물들은 각각 4, 4, - oxy diphthalic anhydride(약칭 '. OP A), 4, 4'-(hexafluoro- isopropylidene) diphthalic anhydride (약칭 : HFDA), 4, 4'- (4, 4, -isopropylbiphenoxy) biphthalic anhydride(약칭 : IBPA) 3종이며, 그 구조는 Table 1에 표기되어 있다.
- 1H-NMR를 이용하여 생성물의 화학구조를 확인하였다. 생성물은 엷은 노란색 분말 형태이고 25 g를 얻어 수율은 84.1%이다.
- 시야 본 실험에 사용된 모든 시약은 Aldrich와 TCI 등에서 구입하여 특별한 정제 없이 사용하였다. 에폭시 아크릴레이트와 공중합 되는 각각의 산 2무수물은 Table 1에 나타냈다.
- 중합된 폴리에스터의 분자량 측정을 위해 GPC를 이용하였다. 각 중합물의 명칭은 사용된 산 2 무수물의 약칭에 따라 표시했다 (Figure 3).
- 블랙매트릭스용 포토레지스트 용액 조제. 합성된 광중합형 폴리에스터 (55% 고형분) 150 g과, 가교제 펜타 에리스리톨 테트라 아크릴 레이트(pentaerythritol tetra acrylate) 30 g과, 광중합 개시제로 ethanone, 1~ [9—ethyl-6— (2-methyl benzoyl) —9H— carbazol- 3-yl] (Ciba Geigy사 제품) 5 g , 2—mercapto benzo imidazole 5 g과, 흑색 안료로서 안료 분산액 (Markos사 제품 5333, 카본블랙 농도 20%) 500g과 용제로서 PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate) 300 g을 교반기로 2시간 혼합하고, membrane filter (5 gm) 로 여과하여, 흑색 안료를 분산시킨 광중합형 흑색 조성물을 제조하였다.
성능/효과
- 함량에 의해 주로 결정되었다. GPC를 이용한 분석 결과 (Figure 3) 에 따르면 미반응 단량체의 함량이 가장 작은 0DA가 가장 높은 산가를 보였고, HFDA, IBPA 순으로 감소했다 (Table 2).
- HFDA를 사용하여 중합시킨 바인더 고분자의 피크 분자량(Mn) 은 5500, 3763, 2288, 1351, 780이다 IBA IBA와 중합된 바인더 고분자의 분자량은 4503, 3163, 2418, 1545, 750이고, ODA와 중합된 바인더 고분자의 분자량은 3423, 2118, 1253, 810이다. HFDA의 trifluoro-methyl 기가 전자 받게 작용을 하여 에폭시 아크릴레이트 의 수산기가 무수물기를 공격하는 반응이 촉진되어 분자량이 가장 높게 나온 것으로 추정된다.
- iH-NMR, FT-IR, GPC를 이용하여 화학구조 및 분자량을 확인하였다. 기존의 상용화된 플루오렌계 바인더 고분자와 유사하게, 본 연구에서 얻어진 3종의 폴리에스터 모두로부터 패턴 형성 가능성을 확인했으며, 해상도는 20~30 um로 블랙매트릭스가 요구하는 10-20 um에 근접하였다. 리소그래피 공정특성 평가 결과 합성된 바인더 고분자의 분자량 및 산가가 공정 마진에 영향을 미침을 관찰하였다.
- 본 연구에서의 폴리에스터 중합물의 산가는 분자량보다 미반응 단량체의 함량에 의해 주로 결정되었다. GPC를 이용한 분석 결과 (Figure 3) 에 따르면 미반응 단량체의 함량이 가장 작은 0DA가 가장 높은 산가를 보였고, HFDA, IBPA 순으로 감소했다 (Table 2).
- HFDA의 trifluoro-methyl 기가 전자 받게 작용을 하여 에폭시 아크릴레이트 의 수산기가 무수물기를 공격하는 반응이 촉진되어 분자량이 가장 높게 나온 것으로 추정된다. 수평균 분자량 800~700대의 분자량을 보이는 단량체의 함량은 IBPA가 가장 크고 HFDA, 0DA 순서로 관찰되었다.
- 전체 현상 시간은 바인더 고분자의 분자량이 큰 순서대로 증가했다(ODACIBPAVHFDA). 현상시작 후 패턴의 윤곽이 드러나기까지의 시간인 BP (brake point)는 미반응 단량체의 함량이 상대적으로 많고 산가가 가장 높은 ODA가 가장 빨랐다(57초).
- 리소그래피 공정의 효율 및 우수한 패턴 특성을 위해 일반적으로 바인더 고분자의 점도(또는 분자량)는 적절히 조절되어야 한다. 점도가 너무 높으면 코팅 특성이 나쁘고, 점도가 너무 낮으면 현상공정 시 현상액에 의한 잔막 손실이 커 패턴 특성이 좋지 않다 본 연구에서 합성된 폴리에스터 및 상용화된 바인더 수지의 GPC 패턴은 1000~5000대에서 거의 동일한 양상(넓은 PDI와 다수의 피크분자량)을 보이고 있다.
- 전체 현상 시간은 바인더 고분자의 분자량이 큰 순서대로 증가했다(ODACIBPAVHFDA). 현상시작 후 패턴의 윤곽이 드러나기까지의 시간인 BP (brake point)는 미반응 단량체의 함량이 상대적으로 많고 산가가 가장 높은 ODA가 가장 빨랐다(57초). 패턴의 선 폭을 나타내는 CD (critical dimension)는 분자량이 가장 큰 HFDA이 제일 높게 관찰되었다(Figure 4).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.