KR100417605B1 - 칼라필터보호막형성용재료및칼라필터보호막 - Google Patents

칼라필터보호막형성용재료및칼라필터보호막 Download PDF

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신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 (A)하기 일반식(1)
Figure pct00006
(단, 식중 R1및 R2는 수소 원자 또는 탄소수 1∼5의 알킬기를 나타내며, n은 0∼20의 수를 나타낸다)로 표시되는 에폭시 수지, 또는 필요에 따라서 이 A성분에 (B)상기 에폭시 수지(A)이외의 에폭시 수지로서 2관능 이상의 에폭시 수지나 (C)산성 경화제를 배합한 칼라 필터 보호막 형성용 재료이며, 내열성, 투명성, 경도, 밀착성, 내약품성(내산성, 내알칼리성, 내용제성), 내수성 등의 특성, 특히 평탄성이 우수한 칼라 필터 보호막이나 이와 같은 보호막을 구비한 칼라 필터를 제공한다.

Description

칼라 필터 보호막 형성용 재료 및 칼라 필터 보호막
종래 칼라 액정 디스플레이의 화질을 향상시키기 위하여, 칼라 필터의 단차를 평탄하게 하며, 또한 칼라 필터 제작후의 공정에서 고온하에서의 가열 처리나 약품 처리에 대하여 칼라 필터를 보호할 목적으로 그 표면 상에 보호막을 형성하는 것이 행해지고 있다.
그런데, 이와 같은 칼라 필터 보호막에 요구되는 성능으로서는, 내열성, 내약품성 외에도, 칼라 필터의 유리 기판 등과의 밀착성, 평탄성, 고경도(高硬度) 등을 들 수 있다. 이 중, 내열성에 대해서는, 보호막에 ITO(인듐주석옥사이드) 등의 투명 전극을 스퍼터링 방법에 의하여 제작할 때에, 보호막이 200℃이상, 또한 ITO위에 액정 배향막을 소성할 경우에는 250℃, 게다가 강유전 액정에 대응하는 경우에는 270℃의 가열이 필요해지며, 이 온도 조건하에서 안정될 것이 요구된다.
그리고, 이와 같은 보호막을 형성하기 위한 수지로서는, 현재 아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리이미드 수지(일본국 특허공개 평1-156371호 공보), 에폭시 수지(일본국 특허공개 평4-170421호 공보) 등이 제안되어 있다.
그러나, 종래의 이들 보호막용 수지는, 그 어느 것도 보호막으로서 요구되는 조건을 전부 완전히 만족하는데에는 이르러 있지 않으며, 예를 들면 아크릴 수지에서는 내열성이 낮고 경도도 작아서 불충분하며, 또한 미반응의 광 및 열중합 개시제가 진공도가 높은 ITO스퍼터링 공정에서 증산물(蒸散物)이 되며, 이 증산물이 보호막의 표면을 오염시키고, ITO의 밀착성 등의 제반 특성을 저하시키는 요인이 되고 있다.
또한, 멜라민 수지에 관해서는, 삼차원의 그물코 구조를 가지므로 내열성이 양호하며, 또 ITO스퍼터링시에 주름이나 크랙이 생기기 어렵다고 하는 이점은 있으나, 유리 기판이나 칼라 필터와의 습윤성이 나쁘고 도포성이 떨어지며, 그 결과 형성된 보호막의 평탄성이 손상된다고 하는 문제가 있다.
게다가, 폴리이미드 수지에 있어서도, 내열성은 우수하지만 투명성이 떨어져서 화질의 저하를 피할 수 없다고 일컬어지고 있다.
한편, 에폭시 수지는 유리 기판과의 밀착성이 양호하며 투명성이나 내약품성이 우수한 보호막을 제공하지만, 도포시에 구멍이 생기기 쉬워서 도포성이 떨어지며, 결과적으로 평탄성과 내열성의 밸런스를 취하기 어렵다고 하는 문제가 있다. 따라서, 이 근본적인 도포성의 악화를 고분자 양체(量體)를 베이스 수지로 함으로써 해결하는 것이 제안되어 있으나, 경화하여 보호막이 형성된 후에 있어서 칼라 필터의 화소 사이에서의 평탄성이 떨어지며, 칼라 필터 보호막으로서의 평탄성은 충분히 해결할 수 없다.
또한, 발광 소자나 수광 소자와 같은 광-전기 반환 소자 등과 같이 투명성을 필요로 하는 소자나 전자 부품의 봉지 수지로서, 투명성, 내열성, 기계적 강도가 우수한 에폭시 수지 조성물(일본국 특허공고 평7-91365호 공보)이나, 경화 피막이 높은 열변형 온도를 가지며 내열성, 내습성, 경도, 내도금성, 내약품성, 전기 절연성 등이 우수한 솔더-레지스트 잉크 조성물(일본국 특허공개 평4-345673호 공보)도 제안되어 있다. 그러나, 이들 수지 조성물에 대해서도, 전자에는 코팅제로서 평탄화 능력이 부족하다는 문제가 있으며, 후자에는 고온 처리시에 변색되기 쉽다라는 문제가 있어서, 모두 칼라 필터 보호막의 용도에 요구되는 조건을 전부 만족하는데에는 이르러 있지 않다.
또 내열성이 우수한 아크릴레이트 수지 조성물도 제공되어 있으나(일본국 특허공개 평4-363311호 공보), 이것은 열중합 개시제나 광중합 개시제를 첨가하기 때문에, 미반응의 중합 개시제가 진공도가 높은 ITO스퍼터링 공정에서 증산물이 된다고 하는 문제가 있다.
또한, 일본국 특허공개 평6-192394호 공보에는, 저수축성 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있으나, 이것은 접착제로서의 용도를 목적으로 한 것이다.
본 발명은 액정 표시 소자의 칼라 필터 보호막을 형성하는데 적합한 칼라 필터 보호막 형성용 재료 및 이것을 사용하여 형성한 칼라 필터 보호막에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 칼라 필터 보호막을 구비한 칼라 필터의 단면 설명도이다.
본 발명은, 이러한 관점을 감안하여 창안된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 평탄성이 우수한 칼라 필터 보호막 형성용 재료인 에폭시 수지 조성물을 제공하는데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 이와 같은 평탄성이 우수한 칼라 필터 보호막형성용 재료인 에폭시 수지 조성물을 사용하여, 내열성, 투명성, 경도, 밀착성, 내약품성(내산성, 내알칼리성, 내용제성), 내수성 등에 있어서도 우수하며, 고품질의 액정 표시 소자를 형성시켜 줄 수가 있는 칼라 필터 보호막을 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 (A)하기 일반식(1)
Figure pct00001
(단, 식중 R1및 R2는 수소 원자 또는 탄소수 1∼5의 알킬기를 나타내며, n은 0∼20의 수를 나타낸다)로 표시되는 에폭시 수지를 함유하는 칼라 필터 보호막 형성용 재료이다.
또, 본 발명은 (A)상기 일반식(1)의 에폭시 수지와, (C)산성 경화제를 함유하는 칼라 필터 보호막 형성용 재료이다.
또한, 본 발명은 (A)상기 일반식(1)의 에폭시 수지와, (B)상기 에폭시 수지(A) 이외의 에폭시 수지로서 2관능 이상의 에폭시 수지와, (C)산성 경화제를 함유하는 칼라 필터 보호막 형성용 재료이다.
또한, 본 발명은 이와 같은 칼라 필터 보호막 형성용 재료를 도포, 경화시켜서 형성한 칼라 필터 보호막, 혹은 이와 같은 칼라 필터 보호막을 구비한 칼라 필터이다.
본 발명에 있어서, A성분인 상기 일반식(1) 중에 존재하는 2가 알콜 성분(디올 성분)은, 일반적으로 하기 일반식(2)
Figure pct00002
(단, 식중 R1및 R2는 일반식(1)의 경우와 동일하다)로 표시되는 디올류로부터 유래하는 것이다.
이와 같은 디올 성분은 원료로 사용되는 디올류에 의한 것이며, 이 디올류의 구체적인 예로서는, 예를 들면 9, 9-비스(4-히드록시 페닐)플루오렌, 9, 9-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)플루오렌, 9, 9-비스(3-에틸-4-히드록시페닐)플루오렌 등을 들 수 있다.
또 A성분의 일반식(1)의 에폭시 수지를 제조하는 방법은, 일반적인 에폭시 수지의 합성법과 동일하며, 예를 들면 상기 일반식(2)의 디올류를 적당량의 에피클로로히드린과 함께 가열 용해하여 중합시킨다.
A성분의 일반식(1)에 있어서, 평균 반복 수 n은 0∼20, 바람직하게는 0∼2의 범위내이며, n이 20을 넘으면 수지의 용융 점도 및 용액으로 하였을 때의 점도가매우 높아져서 취급하기 어렵게 된다.
본 발명에서 사용하는 A성분의 일반식(1)의 에폭시 수지의 구체적인 예로서는, 예를 들면 R1, R2=H이고 에폭시 당량 256인 카르도 에폭시 수지(신닛테쓰 가가꾸 가부시끼가이샤 제품 상품명:ESF-300)를 예시할 수가 있다.
본 발명의 칼라 필터 보호막 형성용 재료는 상기 일반식(1)의 에폭시 수지(A성분)를 함유하는 에폭시 수지 조성물이지만, 이 조성물 중의 다른 필수 성분은 에폭시 수지 경화제이며, 이 경화제로서는 공지의 것을 사용할 수가 있으며, 그 사용량도 공지의 범위이면 된다. 또, 이 에폭시 수지 외에 다른 에폭시 수지 및 특정의 산성 경화제를 함유시킴으로써, 보다 좋은 칼라 필터 보호막 형성용 재료로 할 수가 있다. 즉, 일반식(1)의 에폭시 수지(A성분)에, 이 A성분의 에폭시 수지 이외의 다른 에폭시 수지(B성분)나 산성 경화제(C성분)를 배합하는 것이며, 이들 B성분 및 C성분으로서는 다음과 같은 것을 들 수 있다.
본 발명의 B성분인 에폭시 수지로서는, A성분의 에폭시 수지 이외의 다른 에폭시 수지로서 2관능 이상의 에폭시 수지이면 특히 한정되지 않지만, A성분의 에폭시 수지의 특징인 내열성을 유지한다고 하는 관점에서, 바람직하게는 방향족 에폭시 수지 혹은 지환식(脂環式) 에폭시 수지이며, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼랙형 에폭시 수지, 크레졸 노볼랙형 에폭시 수지, 3, 4-에폭시 시클로 헥실 메틸-3,4-에폭시 시클로 헥실 카르복실레이트 등을 들 수 있으며, 또한 폴리카르본산 글리시딜 에스테르 수지, 폴리올 폴리글리시딜 에스테르, 지방족 에폭시 수지 등도 혼합할 수가 있다. 이들에는, 글리시딜에테르화시에 올리고머 단위의 것이 혼입되게 되지만, 본 재료의 성능에는 문제가 없다.
또, 이 B성분의 에폭시 수지로서는, 평탄성을 개선한다고 하는 관점에서, 바람직하게는 적어도 칼라 필터 상에 도포한 후 경화 온도 이하에서 용융하거나, 혹은 상온에서 액체형상인 것이 좋다. 이와 같은 B성분의 에폭시 수지로서는, 구체적으로는 액상의 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 3, 4-에폭시시클로헥실메틸-3, 4-에폭시시클로헥실카르복실레이트 등을 예시할 수가 있다.
이 B성분인 2관능 이상의 에폭시 수지를 배합할 경우, 그 사용량은 A성분의 에폭시 수지 100중량부에 대하여 400중량부 이하이다. 400중량부를 넘으면 A성분의 에폭시 수지 본래의 특성이 저하되며, 결과적으로 내열성, 내수성, 평탄성이 손상되는 원인이 된다.
이어서, C성분인 에폭시 수지의 산성 경화제로서는, 구체적으로는 다가 카르본산 및 그 산무수물(酸無水物)로 이루어지는 다가 카르본산류나, 페놀성 수산기를 갖는 다가 페놀류를 예시할 수가 있다.
본 발명에 있어서, C성분으로서 사용할 수가 있는 다가 카르본산류로서는, 예를 들면 다가카르본산으로서, 이타콘산, 호박산, 프탈산, 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산, 메틸엔드메틸렌테트라히드로프탈산, 클로렌드산, 트리멜리트산 등을 들 수 있으며, 또 다가 카르본산 무수물로서, 무수호박산, 무수이타콘산, 무수프탈산, 무수테트라히드로프탈산, 무수헥사히드로프탈산, 무수메틸엔드메틸렌테트라히드로프탈산, 무수클로렌드산, 메틸테트라히드로무수프탈산 등이나, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 벤조페논테트라카르본산이무수물, 비페닐테트라카르본산이무수물, 비페닐에테르테트라카르본산이무수물 등의 방향족 다가 카르본산 무수물을 들 수 있다.
또한, C성분으로서 사용할 수가 있는 다가 페놀류로서는, 예를 들면 페놀노볼랙 수지, 크레졸 노볼랙 수지 및 그 외 각종의 방향족 비스페놀 화합물 등을 들 수가 있다.
상기 산성 경화제로서 사용하는 다가 카르본산류나 다가 페놀류에 대해서는, 그 1종만을 단독으로 사용할 수 있으며 그 밖에 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
또한, 에폭시 수지의 경화제로서는, 예를 들면 디시안디아미드, 이미다졸 화합물, 트리아딘화합물, 우레아화합물, 방향족 아민 화합물 등의 아민계 화합물도 존재하지만, 본 발명에 있어서는 가열(가온)시에 있어서의 변색의 문제나 내습성 악화의 문제가 발생하는 경우가 있기 때문에, 산성 경화제를 사용하는 것이 유리하다.
상기 C성분인 산성 경화제의 혼합 비율은, 바람직하게는 (A)+(B):(C)=100중량부:1∼100중량부의 범위이며, 더욱 바람직하게는 (A)+(B):(C)=100중량부:5∼80중량부의 범위이다. C성분인 산성 경화제의 양이 1중량부가 되지 않으면 경화 부족이 되며 내약품성이나 경도가 떨어지고, 또한 100중량부를 넘으면 내수성이나 내알칼리성이 저하하는 원인이 된다.
상기 A성분, B성분 및 C성분의 조합은, 조성물 조제시에 서로의 상용성이 방해받지 않는 한 어떠한 조합이어도 유효하며, 용도에 따라서 적절히 선택된다.
또한, 본 발명의 재료인 에폭시 수지 조성물을 코팅제로서 사용할 경우, 점도 조정 등을 위하여 용제로 희석하여 사용할 수가 있다. 이 목적으로 사용되는 용제로서는, 이들 A성분, B성분 및 C성분을 용해하며 또한 이들 성분과 반응하지 않는 것이면 특히 제한은 없으며, 여러 가지 용제를 사용할 수가 있다. 예를 들면, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 셀로솔브아세테이트 등의 셀로솔브류, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류, γ-부틸로락톤 등의 락톤류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 에폭시 수지 조성물에는, 필요에 따라서 경화촉진제나, 신뢰성이나 내습성 향상을 위한 충전재, 도포시의 평탄성을 높이기 위한 레벨링제, 도포시나 진동시에 발생이 예상되는 기포를 없애기 위한 소포제, 밀착성 향상을 위한 실란 카플링제 등의 첨가제를 배합할 수가 있다.
경화촉진제로서는, 아민화합물류, 이미다졸화합물, 1, 8-디아자-비시클로(5, 4, 0)운데센-7 및 그의 염, 삼불화 붕소 아민 착체, 열에 의하여 루이스산을 발생하는 유기 술포늄염, 카르본산류, 페놀류, 제4급암모늄염류 또는 메틸롤기 함유 화합물류 등을 들 수 있으며, 이들을 소량 병용하여 코팅막을 가열함으로써, 얻어지는 경화물의 내열성, 내용제성, 내산성, 밀착성, 전기 특성 및 경도 등의 제반 특성을 향상시킬 수가 있다.
또한, 충전재로서는, 유리 섬유, 실리카, 마이카, 알루미나 등을 들 수 있으며, 또한 소포제나 레벨링제로서는, 예를 들면 실리콘계, 불소계, 아크릴계의 화합물을 들 수 있으며, 이들은 그 목적에 맞추어 적절히 첨가할 수가 있다.
또한, 실란 카플링제의 혼합은, 밀착성을 향상시키는데 매우 유효하며, 특히 관능성 실란 카플링제가 바람직하다. 이 관능성 실란 카플링제로서는, 비닐기, 메타크리로일기, 수산기, 아미노기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 칼라 필터 보호막 형성용 재료는, 상기 A성분, B성분 및 C성분을 그 사용 목적, 용도, 칼라 필터의 제조 프로세스 조건(도포법이나 온도 등) 등을 감안하여 상기 배합 비율의 범위내에서 배합하고, 다시 필요에 따라서 용제로 희석하고, 경화 촉진제, 충전재, 레벨링제, 소포제, 실란 카플링제 등을 첨가하여 보호막 형성용 재료로서 조제된다.
이와 같이 하여 조제된 본 발명의 칼라 필터 보호막 형성용 재료는, 칼라 필터의 표면에 도포하고, 이것을 가열 경화시킴으로써 칼라 필터 보호막을 형성할 수가 있다.
본 발명의 재료를 칼라 필터의 표면에 도포하는 방법으로서는, 용액 침지법이나 스프레이법 이외에, 롤러 코팅기나 랜드 코팅기 혹은 스피너기를 이용하는 방법 등의 어느 방법이라도 채용할 수가 있다.
도포되는 칼라 필터는 유리나 투명 필름(예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰 등)으로 이루어지는 기판상에 착색경화막을 적층하여 이루어지는 칼라 필터, 및 유리나 투명 필름으로 이루어지는 기판상에ITO, 금속 등의 투명 전극이 증착되며 패터닝된 칼라 필터 등을 이용할 수가 있다. 또, 착색막의 형성 방법으로서, 전착법(電着法), 염색법, 안료 분산법, 인쇄법 등의 어떠한 공지의 방법에 의하여 형성된 칼라 필터이더라도 사용할 수가 있다.
이어서, 본 발명의 칼라 필터 보호막 형성 재료를 사용하여, 본 발명의 칼라 필터 보호막을 구비한 칼라 필터를 제조하는 전형적인 방법에 대하여 설명하겠다.
먼저, 칼라 필터의 피형성 매체가 되는 수지 블랙 혹은 크롬 증착막을 사용하여 격자 형상의 블랙 매트릭스를 형성한 유리 기판상에, 적색, 청색, 녹색 중의 어느 한 잉크를 스피너, 롤 코팅기 등을 이용하여 전면 도포하고, 예비 경화(pre-cure)를 하여 용매를 증발시킨다. 이어서, 소망의 패턴을 형성한 포토마스크를 통하여 초고압 수은등(水銀燈)을 이용하여 밀착노광을 행하고, 미노광부를 1% 탄산나트륨 수용액 등의 알칼리 현상액으로 현상하고, 다시 물로 세정한다. 그리고, 적당한 온도, 예를 들면 200℃에서 후기 경화(post-cure)하여 피막을 완전히 건조하여 제 1 칼라 필터의 화소를 형성한다. 이어서, 나머지 2색 중의 어느 한 색의 안료를 갖는 잉크를 사용하여 상기와 동일한 공정에 따라서, 제 1 칼라 필터의 화소에 인접하여 제 2 칼라 필터의 화소를 형성한다. 또, 나머지 한 색의 안료를 갖는 잉크를 사용하여 상기와 동일하게 하여 제 3 칼라 필터의 화소를 형성함으로써, 3원색으로 이루어지는 칼라 필터의 화소를 얻는다.
이와 같이 하여 형성한 칼라 필터의 표면에, 본 발명의 칼라 필터 보호막 형성 재료를 임의의 방법, 예를 들면 스핀 코팅, 딥 코팅, 바 코팅 등의 도포 방법으로 코팅한다.
이 칼라 필터 보호막 형성 재료를 코팅한 후, 용제 증발 건조 공정이 필요하다면, 예비 베이킹 처리를 행한다. 이 때의 열처리 조건은, 통상 80∼150℃에서 1∼30분이다. 그리고, 에폭시 수지를 경화시키는 후기 베이킹 처리는 통상 100∼250℃에서 10∼120분의 조건으로 열처리함으로써 행해지며, 피막을 완전히 건조시키고 경화시켜서 칼라 필터의 표면에 목적하는 내열성, 투명성, 밀착성, 표면 경도, 평탄성, 내수성 및 내약품성 등이 우수한 칼라 필터 보호막을 형성하고, 본 발명의 칼라 필터 보호막을 구비한 칼라 필터를 얻는다.
또한, 이 표면 상에 ITO 등의 투명 전극을 증착하고, 필요에 따라서 이 전극을 에칭하여 패턴을 형성하고, 다시 배향막을 형성하여 칼라 필터로서 액정 디스플레이 패널에 사용된다.
본 발명의 칼라 필터 보호막 형성용 재료는, 코팅재로서 바람직하게 사용할 수 있으며, 특히 액정 표시 장치 혹은 촬영 소자에 사용되는 칼라 필터 보호막 재료로서 유용하며, 또 이것을 사용하여 형성되는 칼라 필터 보호막으로서 유용하며, 게다가 이와 같은 칼라 필터 보호막을 구비한 칼라 필터의 조제에 유용하다.
이하, 실시예 및 비교예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠다.
실시예 1∼6 및 비교예 1∼2
A성분, B성분 및 C성분과, 또한 필요에 따라서 첨가제와 유기 용제를 혼합하고, 각각 표 1에 나타낸 조성(중량부)의 칼라 필터 보호막 형성용 에폭시 수지 조성물을 조제하였다.
이어서, 이 칼라 필터 보호막 형성용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 탈지 세정한 유리 기판상에 스핀 코팅기를 이용하여 도포하고, 오븐에서 80℃에서 5분간 건조한 후, 열풍 건조기를 이용하여 200℃에서 60분간 가열 건조하고, 경화처리를 행하였다. 경화후의 최종 막 두께는 약 2μm이었다.
얻어진 각 실시예 및 비교예의 경화막에 대하여, 기판과의 밀착성, 내열투명성(耐熱透明性), 경도 및 평탄성을 평가하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 이들의 물성에 대해서는 이하의 방법 및 조건으로 측정하였다.
(1)기판과의 밀착성
①가열경화후
②내열 시험후(250℃／3시간)
③내습 시험후(120℃, RH90%／36시간)
④약품 침지 후의 밀착성
내산성 :(a)5%HCl, 24시간
내알칼리성:(b)5%NaOH, 24시간 침지
(c)4%KOH, 50℃-10분
(d)1%NaOH, 80℃-5분
내용제성 :(e)NMP, 40℃-10분
(f)NMP, 80℃-5분
(NMP:N-메틸피롤리돈)
100개의 바둑판 눈을 만들기 위해 크로스 컷을 넣고, 이어서 셀로테이프를 이용하여 필링(peeling) 시험을 행하고, 바둑판 눈의 박리 상태를 시각에 의하여 평가하였다. 평가의 랭크는 이하와 같다.
○: 전혀 박리가 보이지 않는 것
×: 박리가 조금이라도 보이는 것
(2)내열투명성(광선투과율의 측정)
200℃에서 60분간 가열 경화시킨 막을 250℃에서 3시간 오븐에 넣고, 얻어진 코팅막의 상태를 평가하였다. 코팅막을 도포한 것과 동일한 유리판을 레퍼런스로 하여, 내열성 시험후에 있어서의 400∼800nm의 파장에 있어서의 흡수 스펙트럼을 측정하였다.
평가의 랭크는 이하과 같다.
○: 코팅막의 외관에 이상이 없으며, 전체 영역에서 90% 이상.
×: 코팅막의 외관에 크랙, 박리, 착색 등이 있으며, 90% 미만
(3)코팅막의 경도
200℃에서 60분간 가열한 코팅막의 경도를 JIS-K5400의 시험법에 준하여 측정하였다. 측정은, 연필 경도 시험기를 이용하여 하중 1kg을 가하였을 때에, 코팅막에 흠집이 나지 않는 가장 경도가 높은 값으로 표시하였다. 사용한 연필은 「미쯔비시하이유니」이다.
(4)평탄성 테스트
도 1에 나타낸 바와 같이, 투명 기판으로서 중성 세제, 물, 이소프로필알콜 및 플론(flon)으로 세정한 유리 기판(1)을 사용하고, 이 유리 기판(1)상에 크롬 증착막을 입혀서 격자 형상의 블랙 매트릭스(막 두께 0.1μm 이하)(2a)를 형성하고, 이어서 그 소정의 위치(틈새)상에 적색, 녹색 및 청색의 3종류의 잉크를 사용하여 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)의 각 화소(2b)를 형성하고, 칼라 필터 패턴을 제작하였다. 이 때의 예비 베이킹은 80℃에서 5분간 행하고, 현상은 0.4중량%탄산나트륨수용액을 사용하여 행하였다. 또한, 도포 순서는 적색(R)-녹색(G)-청색(B)의 순으로 각각 소정의 위치에 화소(2b)를 형성하였다. 이 때의 각 화소(2b)의 막 두께는 모두 약 1.5μm이며, 이 각 화소(2b)의 막 두께(1.5μm)가 거의 도포전 단차(D) 그대로 측정되었다.
이어서, 이와 같이 하여 형성된 칼라 필터 패턴상에, 각 실시예 및 비교예의 칼라 필터 보호막 형성 재료를 도포하고, 가열 경화시켜서 두께 2μm의 칼라 필터 보호막(2c)을 형성하고, 이 칼라 필터 보호막(2c)의 표면에 잔류하는 단차(d)를 측정하였다.
또한, 형성된 칼라 필터 보호막(2c)상에 스퍼터링 방법에 의하여 ITO 투명 전극층(2d)을 형성시키고, 이 ITO 투명 전극층(2d)상에 배향막(2e)을 형성하여 칼라 필터(2)로 하였다.
이 칼라 필터(2)에 있어서, 보호막(2c)을 형성하는 칼라 필터 보호막 형성 재료를 도포하기 전의 도포면(블랙 매트릭스(2a)와 화소(2b)의 상면)에 있어서의단차(도포전 단차(D))와, 이 도포전 단차(D)에 따라서 보호막(2c)의 표면에 잔류하는 단차(도포후 단차(d))를 측정하고, 이들 도포전 단차(D)에 대한 도포후 단차(d)의 값에 따라서 평탄성의 평가를 행하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예
조성(중량부) 1 2 3 4
A성분:ESF-300*1) 90 34 25 25
B성분:셀록사이드 2021P*3) 5 61 75 75
B성분:에피코트 1009*4) 5 5 - -
C성분:무수트리메리트산 40 40 40 100
사이라에스 510S*5) 1 1 1 1
플로라드 FC-430*6) 0.2 0.2 0.2 0.2
디그라임*7) 300 300 300 430
물성 밀착성 ①가열 경화후 ○ ○ ○ ○
②내열 시험후 ○ ○ ○ ○
③내습 시험후 ○ ○ ○ ○
④약품 침지후 (a) ○ ○ ○ ○
(b) ○ ○ ○ ○
(c) ○ ○ ○ ○
(d) ○ ○ ○ ○
(e) ○ ○ ○ ○
(f) ○ ○ ○ ○
내열투명성 ○ ○ ○ ○
경도 5H 4H 4H 5H
도포전 단차 D(μm) 1.5 1.5 1.5 1.5
도포후 단차 d(μm) 0.05 0.03 0.07 0.08
(주)*1): 일반식(1)의 에폭시 수지(R1, R2=H, 신닛테쓰 가가꾸 가부시끼가이샤 제품)*2): 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량 190, 유카 셀 에폭시 가부시끼가이샤 제품*3): 지환형 에폭시 수지(에폭시 당량 134, 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제품)*4): 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량 2660, 유카 셀 에폭시 가부시끼가이샤 제품)*5): 실란 카플링제*6): 레벨링제*7): 디에틸렌글리콜디메틸에테르*8): 페놀 노볼랙 수지(수산기 당량 104, 아라카와 가가꾸 가부시끼가이샤 제품)
실시예 비교예
조성(중량부) 5 6 1 2
A성분:ESF-300*1) 90 34 - -
B성분:에피코트 828*2) - - 34 50
B성분:셀록사이드 2021P*3) 5 61 61 -
B성분:에피코트 1009*4) - - 5 50
C성분:무수메틸엔드메틸렌테트라히드로프탈산 40 - - -
C성분:다마놀 752*8) - 30 - -
사이라에스 510S*5) 1 1 1 1
플로라드 FC-430*6) 0.2 0.2 0.2 0.2
디그라임*7) 300 300 300 300
물성 밀착성 ①가열 경화후 ○ ○ ○ ○
②내열 시험후 ○ ○ × ×
③내습 시험후 ○ ○ × ○
④약품 침지후 (a) ○ ○ ○ ○
(b) ○ ○ × ○
(c) ○ ○ ○ ○
(d) ○ ○ × ○
(e) ○ ○ ○ ○
(f) ○ ○ ○ ×
내열투명성 ○ ○ × ×
경도 4H 4H 4H 4H
도포전 단차D (μm) 1.5 1.5 1.5 1.5
도포후 단차d (μm) 0.07 0.09 0.20 0.30
(주)*1): 일반식(1)의 에폭시 수지(R1, R2=H, 신닛테쓰 가가꾸 가부시끼가이샤 제품)*2): 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량 190, 유카 셀 에폭시 가부시끼가이샤 제품*3): 지환형 에폭시 수지(에폭시 당량 134, 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제품)*4): 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량 2660, 유카 셀 에폭시 가부시끼가이샤 제품)*5): 실란 카플링제*6): 레벨링제*7): 디에틸렌글리콜디메틸에테르*8): 페놀 노볼랙 수지(수산기 당량 104, 아라카와 가가꾸 가부시끼가이샤 제품)
표 1에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1∼6에 관한 에폭시 수지 조성물을 이용하여 형성한 칼라 필터 보호막은, 밀착성, 내열성, 평탄성이 우수하다는 것이 확인되었다.
또, 비교예 1의 에폭시 수지 조성물은, A성분인 일반식(1)의 에폭시 수지 대신에 비스페놀 A 형 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 조성이며, 또한 비교예 2의 에폭시 수지 조성물은, B성분 대신에 지환 에스테르형의 에폭시 수지를 사용한 것이지만, 어느 것이나 실시예의 경우에 비하여 밀착성, 내열성 및 평탄성이 뒤떨어져 있다.
본 발명의 칼라 필터 보호막 형성용 재료는 도포성이 우수하며, 또한 이것을 사용하여 형성한 칼라 필터 보호막은 내열성, 밀착성, 표면 경도, 내수성, 평탄성 등이 우수하다.
따라서, 본 발명의 칼라 필터 보호막 형성용 재료 및 칼라 필터 보호막은, 고품질 및 고신뢰성의 칼라 필터를 제공할 수가 있으며, 액정 칼라 디스플레이, 액정 칼라 텔레비젼, 칼라 팩시밀리 및 칼라 이미지 센서 등의 제작에 매우 유용하다.

Claims (6)

  1. 칼라 필터 보호막 형성용 재료를 도포하고 경화시켜서 형성한 칼라 필터 보호막으로서,
    상기 칼라 필터 보호막 형성용 재료는 수지 성분으로서의 에폭시 수지와 에폭시 수지 경화제로 이루어지고,
    상기 에폭시 수지의 적어도 일부가 (A)하기 일반식(1)
    Figure pct00003
    (단, 식중 R1및 R2는 수소 원자 또는 탄소수 1∼5의 알킬기를 나타내며, n은 0∼20의 수를 나타낸다)로 표시되는 에폭시 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 보호막.
  2. 칼라 필터 보호막 형성용 재료를 도포하고 경화시켜서 형성한 칼라 필터 보호막으로서,
    상기 칼라 필터 보호막 형성용 재료는 수지 성분으로서의 에폭시 수지와 에폭시 수지 경화제로 이루어지고,
    상기 에폭시 수지의 적어도 일부가 (A)하기 일반식(1)
    Figure pct00004
    (단, 식중 R1및 R2는 수소 원자 또는 탄소수 1∼5의 알킬기를 나타내며, n은 0∼20의 수를 나타낸다)로 표시되는 에폭시 수지이며, 또한 상기 에폭시 수지 경화제가 (C)산성 경화제인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 보호막.
  3. 제 2 항에 있어서, 산성 경화제가, 다가 카르본산, 다가 카르본산무수물 및 다가페놀류에서 선택된 적어도 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 보호막.
  4. 칼라 필터 보호막 형성용 재료를 도포하고 경화시켜서 형성한 칼라 필터 보호막으로서,
    상기 칼라 필터 보호막 형성용 재료는 수지 성분으로서의 에폭시 수지와 에폭시 수지 경화제로 이루어지고,
    상기 에폭시 수지의 일부가 (A)하기 일반식(1)
    Figure pct00005
    (단, 식중 R1및 R2는 수소 원자 또는 탄소수 1∼5의 알킬기를 나타내며, n은 0∼20의 수를 나타낸다)로 표시되는 에폭시 수지와, (B)상기 에폭시 수지(A)이외의 에폭시 수지가 2관능 이상의 에폭시 수지이며, 상기 에폭시 수지 경화제가 (C)산성 경화제이며, 또한 중량비 (B) / (A)가 4.0이하이며, 중량비 (C) / {(A)+(B)}가 0.01∼1인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 보호막.
  5. 제 4 항에 있어서, 산성 경화제가, 다가 카르본산, 다가 카르본산무수물 및다가페놀류에서 선택된 적어도 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 보호막.
  6. 제 1 내지 5 항 중 어느 하나에 기재된 칼라 필터 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터.
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