KR101130651B1

KR101130651B1 - 디스플레이의 컬러 필터용 피라졸 함유 안료 유도체

Info

Publication number: KR101130651B1
Application number: KR1020090130564A
Authority: KR
Inventors: 박순현; 김고현
Original assignee: (주)경인양행
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2012-04-02
Also published as: KR20110073817A; WO2011078502A2; WO2011078502A3

Abstract

본 발명은 컬러 필터용 안료 조성물로서, 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 안료 조성물을 제공한다.

(1)

상기 식에서, Q는 안료 부위(pigment moiety)이고, n은 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 4의 정수이며, R₁ 내지 R₃은 서로 독립적으로 수소, C₁-C₆ 알킬, C₁-C₆ 아릴, 또는 OH이다.

이러한 안료 조성물은 개선된 색 특성을 나타내며, 우수한 안정성과 분산성을 나타낸다.

Description

디스플레이의 컬러 필터용 피라졸 함유 안료 유도체 {Pigment Derivatives Containing Pyrazole for Color Filter of Display}

본 발명은 액정 디스플레이의 컬러 필터용 안료에 관한 것으로, 피라졸 함유 안료 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하며, 개선된 색 특성을 나타내고, 우수한 안정성 및 분산성의 특성을 나타내는 안료 조성물에 관한 것이다.

안료 조성물은 잉크, 도료 등에 사용되어 왔으나, 최근 IT 기술의 발달에 따라, 컬러 필터 등으로 많이 사용되고 있다. 이러한 컬러 필터는 주로 액정 디스플레이, 스크린, 색 분해 기기 및 센서 등에 사용되는데 LCD 모니터 또는 TV가 잘 알려져 있는 예이다.

이러한 컬러 필터를 제조하는 방법에는 여러 가지 방법이 있는데, 이 방법들은 색을 가하는 방법뿐만 아니라 원색인 적색, 녹색 및 청색, 또는 흑색으로부터 화소 패턴을 생성시키는 점에서도 차이가 있다. 예를 들어, 가용성 염료 또는 안료에 의한 기저층 (예, 젤라틴)의 착색법 ("염료 방법", "염료 분산 방법"), 안료 페이스트, 제제 또는 잉크의 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 또는 잉크젯 인쇄법, 염료 또는 안료를 기재로 하는 포토레지스트의 전착법에 의해, 또한 특히 폴리이미드 수 지 ("비감광성 폴리이미드 방법") 또는 포토레지스트 ("감광성 아크릴산 방법") 중에 분산되어 있는 안료를 사용하는 안료 분산 방법에 의해 색을 가할 수 있다. 언급한 방법들과 관련하여, 인쇄에 의해 화소 패턴을 직접 생성하는 방법과 간접적인 포토리소그래프 생성법이 모두 중요한데, 특히 상기한 안료 분산 방법에 있어서는 포토리소그래프 생성법이 중요하다. "비감광성 폴리이미드 방법" 형태의 안료 분산 방법 기술은 일본 특허출원 공개 제1998-22392호 등에 개시되어 있다.

안료 분산 방법과 관련하여, 안료를 사용하는 것은 염료계 코팅 시스템에 비해 광, 수분 및 열에 대한 컬러 필터의 내성이 개선된다는 이점이 있다. 그러나, 안료계 코팅의 투명도 및 색순도는 코팅 방법에 상관없이 만족스럽지 못한 상태에 있고, 특히 원하는 색 궤적 수치를 매치시키기 위해 혼합된 각종 안료를 포토레지스트에 혼입하면 원치않는 명도 및 투명도 손실이 수반되기 때문에, 결과적으로 LCD 등의 에너지 요건이 증가된다.

이러한 컬러 필터 업계에서 사용되는 개별 안료들이 일본 특허출원 공개 제1998-22392호 (Toray), 동 제1998-19183호 (Hitachi; Specific Pigment Colour Index Pigment Blue 15:6) 및 동 제1998-19184호 (Hitachi) 등에 개시되어 있다.

그 중, 입실론 구리프탈로시아닌 (Colour Index Pigment Blue 15:6)을 개선하기 위하여, 유럽 특허출원 공개 제1489143호는 아미노메틸치환프탈로시아닌, 프탈이미도메틸 프탈로시아닌 및 술포화프탈로시아닌의 암모늄염 중에서 적어도 1종 이상의 화합물과 구리프탈로시아닌의 조성물에 대해서 기재하였다. 그러나, 베타폼 (Colour Index Pigment Blue 15:4)은 녹색성이 강하므로 컬러 필터에 적합하지 못하다.

또한, 일본 특허출원 공개 제1998-152141호는 입실론 구리프탈로시아닌, 프탈이미도메틸구리프탈로시아닌 및 술폰화구리프탈로시아닌 또는 그것의 알칼리금속염을 포함하는 조성물에 대해 개시하고 있다. 그러나, 목적이 열경화수지에 사용하는 안료이기 때문에, 투과성과 콘트라스트를 요구하는 컬러 필터 용도에는 적합하지 않다.

유럽 특허출원 공개 제1130065호는 입실론 구리프탈로시아닌과 아조 또는 다른 폴리고리안료들을 포함하는 조성물에 대해 개시하고 있다. 상기 출원에 따르면, 프탈이미도메틸 및/또는 술폰화기 또는 그것의 염을 가지는 많은 다른 프탈로시아닌들의 프탈로시아닌 유도체가 사용될 수도 있다고 설명되어 있다. 그러나, 높은 저장 안정성과 콘트라스트를 요구하는 컬러 필터 용도에는 적합하지 않다.

일본 특허출원 공개 제2000-258620호는 에시드페이시팅 방법으로 얻은 순수한 알파 구리프탈로시아닌을 결정 안정제로서 프탈로시아닌 유도체와 같이 솔트니딩하는 프로세스를 개시하고 있다. 그러나, 고순도의 입실론 프탈로시아닌을 얻을 수 없으므로, 블루컬러 필터로서 적합하지 않다.

일본 특허출원 공개 제2005-234009호는 구리프탈로시아닌 술폰아마이드로 안정화 한 입실론 구리프탈로시아닌을 프탈메틸이미도메틸 구리프탈로시아닌과 함께 솔트니딩 한 후에 세정을 통해 유기 용제와 무기 솔트를 제거하고, 이후에 필요에 따라 술폰화구리프탈로시아닌 또는 그것의 염으로 표면처리를 하는 기술에 대해 개시하고 있다. 그러나, 낮은 입실론 순도로 인하여 컬러 필터에 적합하지 못하다.

유럽 특허출원 공개 제0485337(1990)호는 피라졸 유도체와 합성방법에 대해 제시하고 있지만, 컬러 필터에 대한 용도를 제공하고 있지는 못하다.

PCT 국제 특허출원 공개 제WO2008/095801호는 아미노메틸 프탈로시아닌과 암모늄 술폰화 프탈로시아닌을 포함하는 프탈로시아닌 조성물에 대해서 개시하고 있지만, 높은 저장 안정성과 콘트라스트를 요구하는 컬러 필터 용도에는 적합하지 않다.

상기와 같은 개선 노력에도 불구하고, 차세대 디스플레이 등을 위하여 계속적으로 더 나은 색 특성인 콘트라스트 비와 밝기, 분산성, 및 저장 안정성을 가지는 컬러 필터가 요구되고 있기 때문에, 이와 같은 요구를 만족시킬 수 있는 컬러 필터용 안료의 개발이 절실히 요구되고 있는 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이 피라졸 함유 안료 유도체를 포함하는 컬러 필터용 안료 조성물을 개발하기에 이르렀고, 이러한 안료 조성물을 컬러 필터에 사용하는 경우에는 기존 대비 개선된 색 특성뿐만 아니라, 더 나은 안정성을 가지며, 용이하게 분산될 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컬러 필터용 안료 조성물은 전체 중량을 기준으로 50 내지 99%의 유기 안료, 및 1 내지 50 중량%의 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것으로 구성되어 있다:

(1)

상기 식에서, Q는 안료 부위(pigment moiety)이고, A는 Q와 피라졸을 상호 연결할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 '-CH₂-' 또는 '-CH₂-CH₂-'를 사용할 수 있다. M은 상기 위치에 결합 가능한 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 수소 또는 금속을 사용할 수 있고, 상기 금속은 더욱 바람직하게 알칼리 금속 또는 알칼리토금속일 수 있다. n은 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 4의 정수이며, R₁ 내지 R₃은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 서로 독립적으로 수소, C₁-C₆ 알킬, C₁-C₆ 아릴 또는 OH인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물을 포함함으로써, 이후 실험 내용에도 입증되는 바와 같이, 콘트라스트 비 및 밝기 등의 색 특성이 향상되고 저장 안정성이 우수한 컬러 필터용 안료 조성물을 제공한다.

본 발명의 안료 조성물에서, 상기 유기 안료로는, 예를 들어, 모노아조, 디 아조, 레이크아조, 베타나트톨, 나트톨 AS, 벤즈이미다졸론, 디아조 축합물, 아조 금속 착물, 이소인돌린 및 이소인돌리논계 화합물, 또는 프탈로시아닌, 퀴나트리든, 페릴렌, 레리논, 티오인디고, 안트라퀴논, 디옥사진, 퀴노프탈론 및 디케토피롤로피롤계 화합물 등과 같은 폴리고리형 안료 등을 들 수 있다. 또한, 술포- 또는 카르복실-함유 염료의 Ca, Mg 및 Al 레이크 등과 같은 레이크 염료도 사용 가능하다.

상기 유기 안료의 구체적인 예로는 하기 색 지수의 안료들을 들 수 있다:

색 지수 안료 옐로우 12, 13, 14,17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 185 등;

색 지수 안료 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, 72, 73 등;

색 지수 안료 레드 9, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 180, 192, 215, 216, 224, 254, 255, 272 등;

색 지수 안료 그린 7, 10, 36, 37, 45, 58 등;

색 지수 안료 블루 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 60 등; 또는

색 지수 안료 바이올렛 19, 23 등.

본 발명에 특히 바람직하게 사용될 수 있는 유기 안료는 프탈로시아닌과 다이옥사진이다.

이러한 유기 안료의 함량은 앞서 정의한 바와 같이 전체 중량을 기준으로 50 내지 99 중량%이며, 바람직하게는 50 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 60 내지 90 중량%일 수 있다.

본 발명의 안료 조성물에서 또 다른 성분인 상기 화학식 1의 화합물과 관련하여, 화학식 1과 유사한 구조의 피라졸 함유 안료 유도체가 유럽 특허출원 공개 제0485337(1990)호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 출원의 유도체는 피라졸 고리의 질소 원자를 경유하여 안료 부위에 결합된 구조를 가지므로 상기 화학식 1의 화합물과 차이가 있을 뿐만 아니라, 그러한 화합물의 컬러 필터로의 사용 가능성에 대해 전혀 교시 내지 암시하고 있지 못한다.

따라서, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 피라졸 고리의 탄소 원자를 경유하여 안료 부위에 결합되어 있으므로, 상기 출원의 개시된 물질과 상이하다. 또한, 이후 실험 내용에서 설명하는 바와 같이, 컬러 필터용 안료 조성물을 구성할 때 색 특성 및 저장 안정성 등에서도 더 뛰어난 물성을 발휘한다.

상기 화학식 1에서, 안료 부위(Q)는 바람직하게는 프탈로시아닌, 다이옥사진, 디케토피롤로피롤, 또는 PY150일 수 있다.

또한, R₁ 내지 R₃은 바람직하게는 서로 독립적으로 C₁-C₆ 알킬일 수 있고, 더욱 바람직하게는 C₁-C₄ 알킬일 수 있다.

화학식 1의 화합물의 함량은 앞서 정의한 바와 같이 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%이며, 바람직하게는 1 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 30 중량%일 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물의 제조방법은 이후 설명하는 제조예 등을 참조할 수 있다.

경우에 따라서는, 본 발명의 안료 조성물에는 1종 이상의 암모늄 술포네이토 안료 및/또는 1종 이상의 아미노알킬치환 안료가 추가로 포함될 수도 있다.

상기 암모늄 술포네이토 안료가 포함되는 경우, 그것의 함량은 전체 조성물의 함량을 기준으로 0 초과 내지 10 중량%인 것이 바람직하고, 상기 아미노알킬치환 안료가 포함되는 경우, 그것의 함량은 전체 조성물의 함량을 기준으로 5 내지 15 중량%인 것이 바람직하다.

상기 아미노알킬치환 안료의 구체적인 예로는 디메틸아미노메틸프탈로시아닌, 메틸아미노메틸프탈로시아닌, 디메틸아미노메틸다이옥사진 등을 들 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명의 안료 조성물에는 하기 화학식 2의 화합물이 추가로 포함될 수 있다.

(2)

상기 식에서, Q'는 임의의 안료, 바람직하게는 PY150, 다이옥사진, 프탈로시아닌 또는 디케토피롤로피롤계 염료 부위이고, n'는 0 내지 2의 정수이며, m'는 1 내지 4의 정수이고, B는 카본아마이드, 술폰아마이드, 또는 프탈이미드 그룹이다.

상기 화학식 2의 화합물을 추가함으로써 안료 조성물의 점도, 즉 저장 안정성이 개선된다. 또한, 다른 첨가제의 첨가에 따라, 관능기(functional group)의 미세한 색상 조절이 가능하여 다양한 색상을 표현할 수 있게 된다.

상기 화학식 2의 화합물은 안료 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 안료 조성물에 상기와 같은 임의의 안료들이 추가로 포함되는 경우, 유기 안료와 화학식 1의 화합물의 함량은 조성물 전체의 양을 기준으로 1 내지 99 중량%로 유지되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 함량은 5 내지 80 중량%이다.

본 발명에 따른 안료 조성물은 컬러 필터에 적합한 색 특성, 안정성 및 분산성을 나타낼 수 있도록, 투과 전자 현미경에서 1차 입자의 크기가 60 nm 미만인 것이 바람직하고, 특히, 1차 입자의 크기가 40 nm 미만인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 안료 조성물을 사용하여 컬러 필터를 제조하는 경우에는, 1종 이상의 유기 용매, 바인더 및/또는 분산제가 추가로 포함될 수 있다.

상기 유기 용매로는, 예를 들어, 케톤, 알킬렌 글리콜 에테르, 알콜 및 방향족 화합물이다. 케톤의 군에는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논 등이 있고, 알킬렌 글리콜 에테르의 군에는 메틸셀로솔베 (에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르), 부틸셀로솔베 (에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 메틸셀로솔베 아세테이트, 에틸셀로솔베 아세테이트, 부틸셀로솔베 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트 등이 있고; 알콜의 군에는 메틸 알콜, 에틸 알콜, 이소프로필 알콜, n-부틸 알콜, 3-메틸-3-메톡시부탄올 등이 있고; 방향족 용매의 군에는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸 N-히드록시메틸피롤리돈-2 아세테이트 등이 사용될 수 있다. 추가의 다른 용매로는 1,2-프로판디올 디아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 테트라히드로푸란 등이 있다. 이 용매들은 단독으로, 또는 서로의 혼합물로 사용할 수 있다.

상기 바인더는 결착력을 나타낼 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않으며, 특히 공지되어 있는 필름-형성 수지가 유용하다.

예를 들어, 셀룰로오스 수지, 특히 카르복시메틸히드록시에틸 셀룰로오스 및 히드록시에틸 셀룰로오스, 아크릴산 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아미드, 폴리아미드-이민, 폴리이미드 수지가 유용하다.

유용한 바인더에는 광중합성 불포화 결합을 갖는 수지가 포함되며, 예를 들어 아크릴산 수지 군 중의 바인더일 수 있다. 특히, 중합성 단량체의 단독중합체 및 공중합체, 예를 들어 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 스티렌 및 스티렌 유도체, (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레 무수물, 모노알킬 말레에이트(특히, 탄소수 1 내지 12의 알킬)과 같은 카르복실-함유 중합성 단량체, 및 (메트)아크릴산, 스티렌 및 스티렌 유도체 (예를 들어, α-메틸스티렌, m- 또는 p-메톡시스티렌, p-히드록시스티렌)과 같은 중합성 단량체들 간의 공중합체가 유용하다.

그 예로는, 옥시란 고리와 에틸렌계 불포화 화합물을 각각 함유하는 화합물 (예를 들어, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 아크릴로일 글리시딜 에테르 및 모노알킬글리시딜 이타코네이트 등)과 카르복실-함유 중합 화합물의 반응 생성물, 또한 히드록실기와 에틸렌계 불포화 화합물 (불포화 알콜)을 각각 함유하는 화합물 (예를 들어, 알릴 알콜, 2-부텐-4-올, 올레일 알콜, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드 등)과 카르복실-함유 중합 화합물의 반응 생성물이 있으며, 이러한 바인더는 이소시아네이트기가 없는 불포화 화합물을 함유할 수도 있다.

언급한 바인더의 불포화도의 당량 (불포화 화합물 당 바인더의 분자량)은 적당한 광중합성 뿐만 아니라 필름 경도를 제공하기 위해 일반적으로 200 내지 3,000, 특히 230 내지 1,000의 범위일 수 있다. 필름 노광 후 충분한 알칼리 현상성을 제공하기 위해 산가는 일반적으로 20 내지 300, 특히 40 내지 200일 수 있다.

사용되는 바인더의 평균 분자량은 1,500 내지 200,000, 특히 10,000 내지 50,000 g/몰이 바람직하다.

상기 분산제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, cationic, anionic, amphoteric, zwitterionic 또는 neutral nonionic 분산제등이 잘 알려져 있다. anionic 분산제의 바람직한 예로는 알킬벤젠-설포네이트, 알킬나프탈렌-설포네이트, 알킬설포숙시네이트, 또는 나프탈렌 폼알데하이드 술폰네이트 등을 들 수 있고, cationic 분산제의 바람직한 예로는 벤질트리부틸암모늄클로라이드염 등을 들 수 있으며, amphoteric 또는 nonionic 분산제는 폴리옥시에틸렌, 알킬 또는 아미도프로필 등을 포함하는 것이 바람직하다.

이들 유기 용매, 바인더, 분산제 등은 컬러 필터용 안료 조성물로서 당업계에 공지되어 있는 함량 범위에서 첨가될 수 있다.

본 발명은 또한 하기와 같은 구성을 가진 포토레지스트를 제공한다:

(1) 본 발명의 안료 조성물;

(2) 1종 이상의 광경화성 단량체;

(3) 1종 이상의 광개시제;

(4) 유기용제;

(5) 바인더;

(6) 선택적으로 분산제; 및

(7) 선택적으로 추가 첨가제.

상기 유기용제, 바인더, 선택적인 분산제 등은 앞서 설명한 유기 용매, 바인더, 분산제 등일 수 있다.

상기 광경화성 단량체는 분자내에 하나 이상의 반응성 이중 결합 및 추가 반응성기를 함유하고 있다.

이와 관련하여 유용한 광경화성 단량체는 특히 반응성 용매 또는 반응성 희석제, 예를 들어, 모노-, 디-, 트리- 및 다관능성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 비닐 에테르, 글리시딜 에테르 등이다. 추가 반응성기에는 알릴, 히드록실, 포스페이트, 우레탄, 2차 아민, N-알콕시메틸기 등이 포함된다.

이런 종류의 단량체들은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌 [Roempp, Lexikon, Lacke und Druckfarben, Dr. Ulrich Zorll, Thieme Verlag Stuttgart-New York, 1998, p. 491/492]에 언급되어 있다. 상기 문헌은 참조로서 본 발명에 합체된다. 단량체의 선택은 특히 사용되는 조사의 종류 및 강도, 광개시제에 의한 목적 반응 및 필름 특성에 좌우된다. 이들 광경화성 단량체는 단독으로 또는 단량체의 조합으로 사용하는 것도 가능하다.

상기 광개시제는, 가시광선 또는 자외선의 흡수 결과, 예를 들어 상기 단량체 및/또는 바인더의 중합 반응을 유도할 수 있는 반응 중간체를 형성하는 화합물이다. 광개시제 또한 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어, 문헌 [Roempp Lexikon, Lacke und Druckfarben, Dr. Ulrich Zorll, Thieme Verlag Stuttgart-New York, 1998, p. 445/446]으로부터 알 수 있다. 상기 문헌은 참조로서 본 발명에 합체된다.

상기 선택적으로 추가되는 첨가제는 각각의 목적에 부합하는 것이라면 제한없이 사용될 수 있을 것이다. 바람직한 예로, 표면질감을 증가시키기 위해서, 지 방산, 지방 아민, 알코올류, bean oil, 왁스, 로진, 레진류, 벤조트리아졸 유도체 등이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 지방산으로는 stearic acid 또는 behenic acid 등이 사용될 수 있고, 지방 아민으로는 stearilamine 등이 사용될 수 있다.

포토레지스트에서 각 성분들의 함량비는 당업계에 공지되어 있는 함량비가 그대로 적용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 안료 또는 고형 안료 제제를 기재로 하는 착색된 화소 패턴을 생성하는 기술은 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 상기한 포토리소그래피법 뿐만 아니라, 오프셋 인쇄, 화학적 분쇄 또는 잉크젯 인쇄와 같은 기타 방법들도 적합하다. 적합한 바인더 및 용매 또는 안료 전사 매질, 및 또한 다른 첨가제의 선택은 특정하는 방법에 따라야 한다. 열적 잉크젯 인쇄 뿐만 아니라 기계적 및 압기계적 잉크젯 인쇄를 비롯한 잉크젯 방법은, 안료 및 임의로 바인더에 대해 순수한 유기 비히클 매질 뿐만 아니라 수성 유기 비히클 매질을 이용하며, 수성 유기 비히클 매질이 실질적으로 바람직하다.

본 발명은 또한 하기 단계의 제조과정을 거치는 컬러 필터의 제조 방법을 제공한다:

(a) 본 발명에 따른 안료 조성물을 바인더 및 분산제의 존재 하에 유기 용매 중에서 분쇄하는 단계;

(b) 상기 단계(a)에서 얻어진 분쇄물을 광경화성 단량체, 광반응 개시제, 및 바인더 및 용매의 존재 하에 처리하여 포토레지스트를 형성하는 단계;

(c) 상기 포토레지스트를 롤러, 분무, 스핀, 딥 또는 에어 나이프 코팅법에 의해 기판에 도포하는 단계; 및

(d) 상기 기판 상에 포토마스크에 의해 조사한 후 경화 및 현상하여 착색된 컬러 필터를 형성하는 단계.

상기 (c) 단계의 기판은 유리기판인 것이 더욱 바람직하다.

상기 제조 과정을 이용하는 경우 더욱 용이하게 착색된 컬러 필터를 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 안료 조성물을 포함하는 컬러 필터를 제공하며, 상기 컬러 필터 1종 이상을 포함하고 있는 디스플레이를 또한 제공한다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

[제조예 1]

90 중량부의 구리프탈로시아닌크루드와 10 중량부의 프탈이미도알킬 구리프탈로시아닌을 98% 황산에 넣은 후, 40℃에서 2 시간 동안 교반한 후에 물에 넣어서 석출시키고, 중성이 되도록 수세, 건조 및 분쇄하여, 10 중량%의 프탈이미도알킬구리프탈로시아닌을 포함하는 알파 형태의 구리프탈로시아닌을 얻었다.

[제조예 2]

95 중량부의 구리프탈로시아닌크루드와 5 중량부의 3,5-디메틸 피라졸 메틸 구리프탈로시아닌 화합물을 98% 황산에 넣은 후, 40℃에서 2 시간 동안 교반한 후에, 물에 넣어서 석출시키고, 중성이 되도록 수세, 건조 및 분쇄하여 5 중량%의 3,5-디메틸 피라졸 메틸 구리프탈로시아닌를 포함하는 알파형태의 구리프탈로시아닌을 얻었다.

[제조예 3]

구리프탈로시아닌크루드를 98% 황산에 넣은 후, 40℃에서 2 시간 동안 교반한 후에 물에 넣어서 석출시키고, 중성이 되도록 수세, 건조 및 분쇄하여 알파형태의 구리프탈로시아닌을 얻었다.

[실시예 1]

80 중량부의 제조예 1의 물질, 20 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 700 중량부의 분쇄소금, 및 80 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9 시간 동안 니딩한 후, 5 중량부의 3,5-디메틸 피라졸 메틸 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으로 2 시간 니딩한 후에, 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 산정제, 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다. 수세와 건조 중에 이물질이 남지 않도록 주의를 해야 한다.

[실시예 2]

80 중량부의 제조예 1의 물질, 20 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 700 중량부의 분쇄소금, 및 80 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9 시간 동안 니딩한 후, 물에 넣어 슬러리를 만들고, 여기에 5 중량부의 3,5-디메틸 피라졸 메틸 구리프탈로시아닌을 투입한 후, 이것을 산/알칼리정제, 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다. 수세와 건조 중에 이물질이 남지 않도록 주의를 해야 한다.

[실시예 3]

90 중량부의 제조예 2의 물질, 10 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 1000 중량부의 분쇄소금, 및 100 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9 시간 동안 니딩한 후, 10 중량부의 3,5-디메틸 피라졸 메틸 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으로 2시간 니딩한 후에 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 산/알칼리정제, 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다. 수세와 건조 중에 이물질이 남지 않도록 주의를 해야 한다.

[실시예 4]

70 중량부의 제조예 3의 물질, 25 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 5 중량부의 프탈이미도알킬 구리프탈로시아닌, 950 중량부의 분쇄소금, 및 100 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9 시간 동안 니딩한 후, 10 중량부의 3,5-디메틸 피라졸 메틸 구리프탈로시아닌과 5 중량부의 암모늄 술포네이토 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으로 2 시간 니딩한 후에 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다. 전자투과현미경에서 40 nm 이하의 일차 입자 크기와 아주 좁은 일차입자크기 분포를 보였다. 수세와 건조 중에 이물질이 남지 않도록 주의를 해야 한다.

[실시예 5]

70 중량부의 제조예 3의 물질, 25 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 5 중량부의 프탈이미도알킬 구리프탈로시아닌, 750 중량부의 분쇄소금, 및 100 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9 시간 동안 니딩한 후, 7.5중량부의 카본아마이드 구리프탈로시아닌과 5 중량부의 암모늄 술포네이토 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으로 2 시간 니딩한 후에 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 산/알칼리정제, 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다.

[실시예 6]

70 중량부의 제조예 3의 물질, 25 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 5 중량부의 프탈이미도알킬 구리프탈로시아닌, 500 중량부의 분쇄소금, 및 100 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9시간동안 니딩을 한 후, 5 중량부의 술폰아마이드 구리프탈로시아닌과 10 중량부의 암모늄 술 포네이토 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으로 2 시간 니딩한 후에 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다.

[실시예 7]

70 중량부의 제조예 3의 물질, 25 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 5 중량부의 프탈이미도알킬 구리프탈로시아닌, 350 중량부의 분쇄소금, 및 100 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9시간동안 니딩을 한 후, 5 중량부의 카본아마이드 디옥사진과 5 중량부의 암모늄 술포네이토 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으로 2 시간 니딩한 후에 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다.

[비교예 1]

92 중량부의 Heliogen@ Blue D6700T (입실론 구리 프탈로시아닌, BASF), 8 중량부의 프탈이미도메틸 구리 프탈로시아닌, 100 중량부의 디에틸렌글리콜, 및 700 중량부의 분쇄소금을 니더에 넣은 후에 90℃에서 15 시간 동안 니딩을 한 후에, 니딩한 물질을 70℃의 1% HCl수용액에서 2 시간 동안 교반한 후, 수세, 건조 그리고 건조를 통하여 안료를 얻었다.

[비교예 2]

8 중량부의 프탈이미도메틸 구리 프탈로시아닌을 포함하는 알파 구리 프탈로 시아닌의 80 중량부, 18.4 중량부의 D6700T (BASF), 1.6 중량부의 프탈이미도메틸 구리 프탈로시아닌, 100 중량부의 디에틸렌글리콜, 및 500 중량부의 분쇄소금을 니더에 넣은 후에 120℃에서 12 시간 니딩한 후에 다시 90℃에서 8 시간 동안 니딩한 후에, 5 중량부의 라우릴암모늄모노술포 구리 프탈로시아닌을 넣고 70℃에서 2 시간 추가적으로 니딩을 한 후, 니딩한 물질을 70℃의 1% HCl수용액에서 2 시간 동안 교반한 후, 수세, 건조 그리고 건조를 통하여 안료를 얻었다.

[비교예 3]

20 중량부의 알파 프탈로시아닌 안료, 1.3 중량부의 니트로프탈이미도메틸 구리 프탈로시아닌, 30 중량부의 폴리에틸렌글리콜, 및 150 중량부의 소금을 니더에 넣은 후에 100℃에서 20 시간 밀링한 후, 이것을 1500 중량부의 0.1% 염산수용액을 80℃로 가열하고 3 시간 동안 교반한 후, 수세, 건조 그리고 건조를 통하여 안료를 얻었다.

[비교예 4]

70 중량부의 제조예 3의 물질, 25 중량부의 입실론 구리프탈로시아닌 (Lionol Blue E, Toyo), 5 중량부의 프탈이미도알킬 구리프탈로시아닌, 950 중량부의 분쇄소금, 및 100 중량부의 글리콜을 니더에 넣은 후에 100℃에서 9 시간 동안 니딩한 후, 10 중량부의 하기 구조식을 가지는 유럽특허출원공개 제0485337호의 물질, 5 중량부의 암모늄 술포네이토 구리프탈로시아닌을 니더에 투입한 후 추가적으 로 2 시간 니딩한 후에 물에 넣어 슬러리를 만들고, 이것을 수세, 건조와 분쇄과정을 통하여 안료를 얻었다.

[실험예]

다음의 물질을 분산기에

100 g 안료 (상기에서 준비한 안료를 아래 표로 정리)

1000 g PGMEA

5 g Solsperse@ 5000 (Lubrizol)

5 g Solsperse@ 12000 (Lubrizol)

20 g Ajisper@ PB821(Ajinomoto Fine Techno Co., Inc.)

5 g 바인더; Polybenxylmethacrylate-co-methacrylic acid(25wt% in 1-methoxy-2-propyl-acetate), weight ratio of benzylmethacrylate : methacrylic acid = 80 : 20

400 g 지르코니아 비드 (직경 0.5mm)

투입한 후, 5 시간 동안 운전하여 분산액을 만들었다. 만든 분산액은 Brookfield 점도계로 점도를 측정하였다 (LVDV-IIITM, Brookfield Engineering). 색특성을 측정하기 위하여 상기에서 준비된 분산액을 스핀코팅의 속도에 따라 조절된 필름막 두께에 따라 코팅을 하고, 이것은 60도에서 30 분 동안 건조하였다. 이렇게 코팅된 필름의 광특성을 측정하기 위하여 spectrophotometer (Shimadzu)와 contrast meter (CT-1, Tsubosaka Electric Co., Ltd.)가 사용되었다. 결과는 하기 표 1에 개시되어 있다.

[표 1]

상기 표 1에서, 상기 x는 칼라 포인트로 y가 0.085으로 일정할 경우 수치가 클수록 deep color를 나타낸다. 따라서, 수치가 상대적으로 큰 안료는 같은 색을 표현하기 위해 더 적은 안료를 사용할 수 있어서 도막 두께가 얇으므로 밝기가 좋아지는 장점이 있다. 특히, 파란색 안료에서는 x 수치가 0.001 차이도 임계적 의의를 가질 수 있는 차이로 당업계에 인식되고 있다.

상기 Y는 밝기(brightness)를 나타내는 것으로 수치가 클수록 밝기가 우수한 것을 나타내고, 상기 CR은 콘트라스트 비율을 나타내는 것으로 클수록 좋다.

상기 점도는 저장 안정성을 나타내는 자료로서 초기(initial) 수치와 45℃에서 1주 후의 수치 변화가 적을수록 우수한 저장 안정성을 나타낸다.

따라서, 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 안료 조성물은 비교예 및 시판 중인 제품보다 우수한 광특성 및 점도 특성을 나타낸다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안료 조성물은 개선된 색 특성을 가질 뿐만 아니라, 안정성 및 분산성이 뛰어난 특성을 얻을 수 있어서, 디스플레이용 컬러 필터 등에 사용될 수 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims

액정 디스플레이의 컬러 필터용 안료로서, 화학식 1의 화합물을 포함하는 안료 조성물:

(1)

상기 식에서,

Q는 임의의 안료, n=0~2, m=1~4, R₁ 내지 R₃는 각각 독립적으로 수소, C₁-C₆ 알킬, C₁-C₆ 아릴 또는 OH기이다.
제 1 항에 있어서, 화학식 2의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 안료 조성물:

(2)

상기 식에서,

Q'는 임의의 안료이고, n'=0~2, m'=1~4이며, B는 카본아마이드, 술폰아마이드, 또는 프탈이미드 형태의 그룹이다.
제 2 항에 있어서, 상기 Q'는 PY150, 다이옥사진, 프탈로시아닌 또는 디케토피롤로피롤계인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 A는 '-CH₂-' 또는 '-CH₂-CH₂-'인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 M은 수소, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 R₁ 내지 R₃는 각각 독립적으로 C₁-C₄ 알킬인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1에서 안료(Q)는 프탈로시아닌, 다이옥사진, 디케토피롤로피롤, 또는 PY150인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 2 항에 있어서, 상기 안료 조성물은 하기와 같은 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 안료 조성물:

1) 안료;

2) 화학식 1 및 화학식 2의 화합물로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 화합물;

3) 1종 이상의 암모늄 술포네이토 안료; 및

4) 1종 이상의 아미노알킬치환 안료.
제 8 항에 있어서, 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 화합물은 1 내지 40 중량%의 함량으로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 9 항에 있어서, 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 화합물은 3 내지 30 중량%의 함량으로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 8 항에 있어서, 상기 1종 이상의 암모늄 술포네이토 안료는 0 초과 내지 10 중량%의 함량으로, 상기 1종 이상의 아미노알킬치환 안료는 5 내지 15 중량%의 함량으로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 안료 조성물은 투과 전자현미경에서 1차 입자 크기가 0 초과 내지 60 nm 미만인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 12 항에 있어서, 상기 안료 조성물의 1차 입자 크기는 0 초과 내지 40 nm 미만인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항의 안료 조성물이 다른 안료와 모든 안료의 총량을 기준으로 1 내지 99 중량%의 함량으로 혼합된 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 14 항에 있어서, 상기 함량은 5 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 안료 조성물.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 안료 조성물을 1종 이상의 유기 용매, 바인더 및 분산제와 혼합한 것을 특징으로 하는 분산 조성물.
하기의 물질들을 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트:

1) 1종 이상의 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 안료 조성물;

2) 1종 이상의 광경화성 단량체;

3) 1종 이상의 광개시제;

4) 임의의 유기용제;

5) 임의의 분산제;

6) 임의의 바인더; 및

7) 임의의 추가 첨가제.
하기 단계의 제조과정을 거치는 액정 디스플레이용 컬러 필터의 제조 방법:

a) 1종 이상의 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 안료 조성물을 임의의 바인더 및 분산제의 존재 하에 유기 용매 중에 분쇄;

b) 광경화성 단량체, 광반응 개시제, 바인더 및 용매의 존재 하에 처리하여 포토레지스트 형성;

c) 기판에 롤러, 분무, 스핀, 딥 또는 에어 나이프 코팅법에 의해 도포;

d) 포토마스크에 의해 조사한 후 경화 및 현상하여 용이하게 조제되는 착색된 컬러 필터 형성.
제 18 항에 있어서, 상기 단계 c)의 기판은 유리판인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 컬러 필터의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 안료 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
제 20 항의 컬러 필터 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플 레이.