KR101857083B1 - 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 242 중 선택되는 1종 이상의 안료 및 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 또는 금속착체 구조의 아조계 염료 중 선택되는 1 종 이상의 염료를 포함하며, 상기 광중합 개시제는 화학식 2의 플루오렌기를 포함하는 옥심에스테르계 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(상기 화학식 1 및 화학식 2 내 치환기는 명세서 내 정의한 바와 같다.)

Description

착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치 {COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER, AND IMAGE DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상표시장치에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정 표시 장치나 촬상 소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 착색제를 함유하는 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열건조(이하, 예비 소성이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, 후소성이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다.
화상표시장치에 사용되는 컬러 필터의 고색재현이 요구되며, 이에 따라 컬러필터 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물의 착색 재료의 함량이 지속적으로 높아지고 있다. 또한, 시인성이 우수한 고품질의 컬러 필터를 제작하기 위해 명암비의 개선이 지속적으로 이루어지고 있다.
그러나 종래의 안료 분산계에서는 착색 감광성 수지 조성물 내의 안료 함량은 그 한계에 이르고 있으며 안료의 미립화를 통한 명암비의 개선 또한 한계에 다다르게 되었다.
따라서, 최근에는 착색제로 안료와 염료를 동시에 사용하는 방법이 검토되고 있다. 그러나, 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러 필터를 제조하는 경우, 감도가 부족하여 알칼리 현상액에 의한 현상 공정시 형성된 패턴이 박리되는 문제가 발생하고 있다. 또한 염료를 포함하는 착색 감광성 수지조성물로 컬러필터를 제조할 경우 하드베이크 공정에서 염료의 상용성이 부족하여 염료가 표면으로 석출되어 명암비를 떨어뜨리므로 충분한 양의 염료를 사용하는 것이 어렵다.
일본 공개특허 제2010-024296호는 경화 감도가 높고, 색재현성이 우수하며, 밀착성과 유연성이 우수한 잉크 조성물 및 상기 잉크 조성물을 이용한 잉크젯 기록 방법을 제공하고 있다. 그러나, 상기 종래기술은 옥심에스테르계 광중합 개시제만 개시하고 있을 뿐, 최소한의 염료로 고투과 및 고명암비를 얻을 수 없으며, 염료에 의한 감도 저하로 인해 현상공정에서 패턴이 박리되는 문제 등이 발생하는 문제점이 있다.
일본 공개특허 제2010-024296호(2010.02.04. 후지필름주식회사)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 특정 착색제 및 광중합 개시제를 포함함으로써 휘도 및 밀착성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하고,
상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 242 중 선택되는 1종 이상의 안료 포함하고, 하기 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 또는 금속착체 구조의 아조계 염료 중 선택되는 1 종 이상의 염료를 포함하며,
상기 광중합 개시제는 하기 화학식 2의 플루오렌기를 포함하는 옥심에스테르계 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112015128003914-pat00001
[화학식2]
Figure 112015128003914-pat00002
(상기 화학식 1 및 화학식 2 내 치환기는 명세서 내 정의한 바와 같다.)
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 특정 착색제 및 광중합 개시제를 포함함으로써 염료를 최소량으로 사용하면서도 고감도 및 고신뢰성을 얻을 수 있는 효과가 있다.
상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치는 감도가 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.
<감광성 수지 조성물>
본 발명의 감광성 수지 조성물은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 242 중 선택되는 1종 이상을 포함하고, 하기 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 또는 금속착체 구조의 아조계 염료 중 선택되는 1종 이상을 포함하는 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 하기 화학식 2의 플루오렌기를 포함하는 옥심에스테르계 광개시제를 포함하는 광중합 개시제 및 용제를 포함할 수 있다.
착색제
상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 242 중 선택되는 1종 이상을 포함하고, 하기 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 또는 금속착체 구조의 아조계 염료 중 선택되는 1 종 이상을 포함한다.
안료
본 발명에서 안료는 C.I. 피그먼트 레드 254(이하 R254), C.I. 피그먼트 레드 177(이하 R177) 및 C.I. 피그먼트 레드 242(이하 R242) 중 선택되는 1종을 포함한다.
R254는 투과도가 우수한 장점이 있으나 명암비가 높지 않고 몰 흡광율이 낮아 착색제의 함량을 올려야 하는 단점이 있다. 따라서, R254는 착색제 총 중량%에 대하여 30 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하다. R254가 상기 범위 미만으로 사용되면 휘도 상승폭이 높지 않고 상기 범위를 초과하여 사용하면 명암비가 낮으며 착색 감광성 수지 조성물 중의 착색제 비율이 올라가지 때문에 바람직하지 않다.
R177은 신뢰성이 우수하며 미립화가 용이하여 명암비를 올리기에 용이하나 투과도가 높지 않다. 따라서, R177은 착색제 총 중량%에 대하여 10 내지 50중량% 로 포함되는 것이 바람직하다. R177이 상기 범위 미만으로 포함되면 명암비 상승이 미미하고 착색제 중 염료 비율이 상승하게 되어 신뢰성이 나빠지며 상기 범위를 초과할 경우에는 투과도가 감소하게 된다.
R242는 상기 R254에 비해 명암비 및 신뢰성이 우수하나 몰흡광율이 낮기 때문에 착색제 총 중량%에 대하여 5 내지 20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. R242가 상기 범위 미만으로 사용되면 휘도 및 명암비 상승이 미미하고 상기 범위를 초과하면 착색 감광성 수지 조성물 중의 착색제 비율이 올라가기 때문에 바람직하지 않다.
상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일 예로 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기의 안료 분산제의 구체적인 예로는 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제로 바람직하게는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, 아크릴 분산제라고 함)를 함유하는 것이 좋다. 이때, 상기 아크릴 분산제는 한국 공개특허 제10-2004-0014311호에서 제시된 바와 같은 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 적용하는 것이 바람직한데, 상기 리빙 제어방법을 통해 제조된 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150 등을 들 수 있다.
상기 예시된 아크릴 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제는 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다. 상기 다른 수지 타입의 안료 분산제로는 공지된 수지 타입의 안료 분산제, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산 에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산의 (부분적)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기-함 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염과 같은 유질의 분산제; (메트)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트 에스테르 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다.
상기한 수지 타입의 안료 분산제의 시판품으로는, 예를 들면, BYK(빅) 케미사의 상품명: [0062] DISPER BYK-160, DISPER BYK-161, DISPER BYK-162,DISPER BYK-163, DISPER BYK-164, DISPER BYK-166, DISPER BYK-171, DISPER BYK-182, DISPER BYK-184; BASF사의 상품명: EFKA-44, EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48,EFKA-4010, EFKA-4050, EFKA-4055, EFKA-4020, EFKA-4015, EFKA-4060, EFKA-4300, EFKA-4330, EFKA-4400, EFKA-4406, EFKA-4510, EFKA-4800 ; Lubirzol사의 상품명: SOLSPERS-24000, SOLSPERS-32550, NBZ-4204 /10; 카와켄 파인 케미컬사의 상품명: 히노액트(HINOACT) T-6000, 히노액트 T-7000, 히노액트 T-8000; 아지노모토사의 상품명: 아지스퍼(AJISPUR) PB-821, 아지스퍼 PB-822, 아지스퍼 PB-823; 쿄에이샤 화학사의 상품명: 플로렌 (FLORENE) DOPA-17HF, 플로렌 DOPA-15BHF, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44 등을 들 수 있다. 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.
상기 안료 분산제의 함량은 사용되는 안료의 총 중량%에 대하여 5 내지 60중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 15 내지 50중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 안료 분산제의 함량이 상기 범위를 초과하면 점도가 높아질 수 있으며, 상기 범위 미만으로 포함될 경우에는 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.
염료
본 발명에서 염료는 하기 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 또는 금속착체 구조의 아조계 염료 중 선택되는 1 종 이상을 포함한다.
크산텐계 염료는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112015128003914-pat00003
(상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C5 알킬, 또는 트리알콕시실릴알킬기,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, COOH, COO-, SO3 -, SO3H, SO3Na, COOCH3 또는 COOCH2CH3 이다).
상기 화학식 1의 크산텐계 염료는 투과율 및 내열성이 우수하여 바람직하나 용제에 대한 용해도 및 상용성이 부족하여 충분한 양을 착색 감광성 수지 조성물 내에 사용하기가 어렵다. 따라서 상기 착색제 총 중량%에 대하여, 5 내지 15중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 크산텐계 염료가 상기 범위 미만으로 포함될 경우에는 투과도 상승폭이 미미하고 상기 범위를 초과할 경우에는 도막 내에 석출이 발생하기 쉬워 명암비가 떨어지며 착색 감광성 수지 조성물의 저장 안정성이 떨어질 수 있다.
상기 염료의 구체적인 예로는 Acid Red 52, Basic Red 1, Basic Violet 10, Basic Violet 11, Rhodamine B, Rhodamine 6G, Rhodamine 123, Sulforhodamine B 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 이들 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 금속착체 구조의 아조계 염료의 경우 일반 아조계 염료에 비해 내열성 및 용해도가 우수하여 명암비가 우수하며 착색 감광성 수지 조성물 내의 염료의 함량을 높일 수 있어 고휘도 달성이 가능하였다.
금속착제 구조의 아조계 염료는 상기 착색제 총 중량%에 대하여, 5 내지 15중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 금속착제 구조의 아조계 염료가 상기 범위 미만으로 포함될 경우에는 명암비 및 투과율 상승이 미미하며, 상기 범위를 초과하여 포함될 경우에는 전체 내열성 및 내용제성 등의 신뢰성 문제가 발생하기 쉽다.
상기 염료의 구체적인 예로는 C. I. Solvent Yellow 13, C. I. Solvent Yellow 19, C. I. Solvent Yellow 21, C. I. Solvent Yellow 25, C. I. Solvent Yellow 25:1, C. I. Solvent Yellow 81, C. I. Solvent Yellow 82, C. I. Solvent Yellow 88, C. I. Solvent Yellow 89, C. I. Solvent Yellow 90, C. I. Solvent Orange 5, C. I. Solvent Orange 20, C. I. Solvent Orange 40:1, C. I. Solvent Orange 41, C. I. Solvent Orange 45, C.I. Solvent Orange 54, C. I. Solvent Orange 56, C. I. Solvent Orange 58, C. I. Solvent Orange 62, C. I. Solvent Orange 81, C. I. Solvent Orange 99, C. I. Solvent Red 8, C. I. Solvent Red 83:1, C. I. Solvent Red 84:1, C. I. Solvent Red 90, C. I. Solvent Red 90:1, C. I. Solvent Red 91, C. I. Solvent Red 118, C. I. Solvent Red 119, C. I. Solvent Red 122, C. I. Solvent Red 127, C. I. Solvent Red 130, C. I. Solvent Red 132, C. I. Solvent Red 160, C. I. Solvent Red 234, C. I. Solvent Red 243, C.I. Solvent Violet 21:1, C.I. Solvent Violet 58, C.I. Solvent Blue 137 등이 있다.
상기 착색제의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%에 대하여 5 내지 60중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 10 내지 45중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 착색제가 상기 범위 이내일 경우에는 박막을 형성하여도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사가 발생하기 어려우므로 바람직하다.
본 발명에서 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%이란 착색 감광성 수지 조성물로부터 용제를 제외한 나머지 성분의 총 함량을 의미한다.
알칼리 가용성 수지
알칼리 가용성 수지는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 필수성분으로 하여 공중합하여 제조함으로써, 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 갖을 수 있다.
또한 상기 염료와의 상용성 및 착색감광성 수지 조성물의 저장 안정성을 확보하기 위해 알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 150mgKOH/g 인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 30mgKOH/g 미만인 경우 착색 감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보하기 어려우며 150mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 염료와의 상용성에 문제가 발생하여 착색 감광성 수지 조성물내의 염료가 석출되거나 착색 감광성 수지 조성물의 저장안정성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.
상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류; 및 이것들 디카르복실산의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있다. 이들 중 아크릴산, 메타아크릴산이 바람직하다.
알칼리 가용성 수지에 수산기를 부여하기 위해서는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합하여 제조 할 수 있으며, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체에 글리시딜기를 갖는 화합물을 추가로 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체에 추가로 글리시딜기를 갖는 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 구체적인 예로 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등의 히드록시에틸(메타)아크릴레이트류를 들 수 있다.
상기 글리시딜기를 갖는 화합물의 구체적인 예로 부틸글리시딜에테르, 글리시딜프로필에테르, 글리시딜페닐에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 글리시딜부티레이트, 글리시딜메틸에테르, 에틸글리시딜에테르, 글리시딜이소프로필에테르, t-부틸글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르, 글리시딜4-t-부틸벤조에이트, 글리시딜스테아레이트, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터 등이 있으며, 이 중 부틸글리시딜에테르, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터가 바람직하며 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 제조시 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체에 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체, 및 글리시딜기를 갖는 화합물 이외에 공중합 가능한 불포화 단량체를 추가하여 중합할 수 있다. 공중합 가능한 불포화 단량체들은 하기에 예시되어지나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물; N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-o-히드록시페닐말레이미드, N-m-히드록시페닐말레이미드, N-p-히드록시페닐말레이미드, N-o-메틸페닐말레이미드, N-m-메틸페닐말레이미드, N-p-메틸페닐말레이미드, N-o-메톡시페닐말레이미드, N-m-메톡시페닐말레이미드, N-p-메톡시페닐말레이미드 등의 N-치환 말레이미드계 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트류; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류; 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트류; 3-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-3-에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-트리플루오로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)-4-트리플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물 등이 있다.
상기 공중합 가능한 불포화 단량체로 예시한 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
알칼리 가용성 수지는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%에 대하여, 10 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 70중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기 범위 이내일 경우에는 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴 형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
광중합성 화합물
상기 광중합성 화합물은 하기 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 다관능 단량체를 사용할 수 있다.
상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타) 아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타) 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르 또는 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올 프로판트리(메타) 아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리 (메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스 리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴 레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타 에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합성 화합물의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%에 대하여 5 내지 45중량% 포함되는 것이 바람직하고, 7 내지 45중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우에는 화소부의 강도와 신뢰성이 향상될 수 있다.
광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 하기 화학식 2의 플루오렌기를 포함하는 옥심에스테르계 광개시제를 포함한다.
[화학식2]
Figure 112015128003914-pat00004
(상기 화학식 2에서,
R9는 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 또는 부틸기이고;
R10은 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기이고;
R11은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 또는 페닐기이고;
R12 내지 R18은 수소이다).
상기 화학식 2의 광중합 개시제는 염료에 의한 감도 및 투과율 저하를 방지하여 착색제로 염료를 포함하는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물이 효과적인 광중합 특성을 발현하도록 한다.
상기 화학식 2의 광중합 개시제의 예로는 SPI-02, SPI-03 등이 있다.
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서, 상기 이외의 광중합 개시제을 추가로 병용할 수도 있다. 대표적으로는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-[0107] 페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물의 구체적인 예로는 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’,5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’,5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오 크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.
또한, 상기 광중합 개시제는 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제는, 예를 들면 아민 화합물, 카르복실산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아민 화합물로는 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭: 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 사용할 수 있다.
상기 카르복실산 화합물은 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 상기 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 총 중량%에 대하여, 0.1 내지 40 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 1 내지 30 중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우에는 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 범위 내로 포함될 경우에는 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.
또한 상기 화학식 2의 광중합 개시제는 전체 광중합 개시제 총 중량%에 대하여 10 내지 100중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 20 내지 100중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 화학식 2의 광중합 개시제가 상기 범위 미만일 경우 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하고 현상공정 중 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제는 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 총 중량%에 대하여 0.1 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 30 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 광중합 개시 보조제가 상기 범위 내로 포함될 경우에는 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.
용제
본 발명의 용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면 가능한데 도포성 및 건조성 면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 바람직하다. 좀더 바람직하게는 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온의 혼합용제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혼합용제의 경우 착색 감광성 수지 조성물 중의 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온의 함량이 15 내지 45중량%이고, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트의 함량은 20 내지 70중량%인 것이 보다 바람직하다.
4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온의 함량이 상기 범위 내로 포함되면 착색 감광성 수지 조성물 중 염료의 석출에 의한 이물이 발생이나 명암비가 감소가 없고 착색 감광성 수지 조성물의 분산성이 적절하여 점도 안정성이 확보될 수 있다. 또한 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트가 상기 범위 내로 포함될 경우에는 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물의 점도 안정성이 확보될 수 있다.
본 발명의 용제로 상기 혼합용제와 함께 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 추가로 혼용하여 사용 가능하다. 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜 디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
본 발명의 용제는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량%에 대하여 60 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 70 내지 85 중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 용제가 상기 범위 내로 포함될 경우에는 롤코터, 스핀 코터, 슬릿앤드 스핀 코터, 슬릿코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해질 수 있다.
산화방지제
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 산화방지제는 페놀계 산화방지제 1종 이상과 인계 산화방지제 1종 이상을 포함할 수 있으며, 페놀계 산화방지제의 경우 150℃의 오븐에서 200시간 이상 열화 되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 페놀계 산화방지제는 힌더드 페놀계가 바람직하며, 구체적인 예는 옥타데실3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트(Octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate)(264시간), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠(1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene)(240시간), 펜다에리트리톨 테트라키스 (3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시하이드로신네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate))(960시간)일 수 있다.
또한, 상기 인계 산화방지제의 구체적인 예는 트리페닐 포스페이트(Triphenyl phosphate), 아이소데실 디페닐포스페이트(Isodecyl diphenyl phosphate), 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스페이트(Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphate), 3,9-비스(옥타테실옥시)-2,4,8,10-테트라옥사-3,9-디포스페스피로[5.5]언데케인(3,9-Bis(octadecyloxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecane), 2,2'-메틸렌비스 (4,6-디-터트-부틸-페닐)-2-에틸헥실 포스페이트(2,2'-methylenebis(4,6-di-tert-butyl-phenyl)-2-ethylhexyl phosphate);일 수 있다.
상기 산화방지제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%에 대하여 1 내지 100 중량%, 바람직하게는 2 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 산화방지제가 상기 범위 내로 포함될 경우에는 착색 감광성 수지 조성물이 감도저하 없이 투과율 향상을 기대할 수 있기 때문에 바람직하다. 만약, 산화방지제가 상기 범위 미만일 경우에는 투과율 향상을 기대하기 어려우며 상기 범위를 초과할 경우에는 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하여 고감도가 되지 못하고 현상공정 중 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.
첨가제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 성분 외에 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 당업자의 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 안료 분산제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제 병용하는 것도 가능하다.
상기 충진제는 구체적으로, 유리, 실리카, 알루미나 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다른 고분자 화합물은 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적으로 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에폭시 화합물은 구체적으로, 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한　에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레이트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 옥세탄 화합물은 구체적으로, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산 디카르복실산비스옥세탄 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물은 구체적으로, 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 사용할 수 있다. 상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 시판되는 상기 에폭시 수지 경화제로서는 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다.
상기에서 예시한 경화제 및 경화 보조 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
상기 안료 분산제는 시판되는 계면 활성제를 사용할 수 있고, 구체적으로 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계 및 양성 등의 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 사용할 수 있으며, 이외에 상품명으로 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사), 메가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(Lubrisol), EFKA(EFKA 케미칼스사), PB 821(아지노모또㈜), Disperbyk-series(BYK-chemi) 등을 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제는 구체적으로, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토 프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
이때, 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%에 대하여 0.01 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.05 내지 2 중량%로 포함되는것이 보다 바람직하다.
상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 응집 방지제는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
<컬러필터>
본 발명의 컬러필터는 화상표시장치에 적용되는 경우에, 표시장치 광원의 광에 의해 발광하므로, 보다 뛰어난 광 효율을 구현할 수 있다. 또한, 색상을 가진 광이 방출되는 것이므로 색 재현성이 보다 우수하고, 광루미네선스에 의해 전 방향으로 광이 방출되므로 시야각도 개선될 수 있다.
컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 패턴층을 포함한다.
기판은 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판은 유리, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 고분자 기판일 수 있으며, 상기 고분자 기판은 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등일 수 있다.
패턴층은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.
상기 착색 감광성 수지 조성물로 형성된 패턴층은 적 양자점 입자를 함유한 적색 패턴층, 녹 양자점 입자를 함유한 녹색 패턴층, 및 청 양자점 입자를 함유한 청색 패턴층을 구비할 수 있다. 광 조사시 적색 패턴층은 적색광을, 녹색 패턴층은 녹색광을, 청색 패턴층은 청색광을 방출한다.
그러한 경우에 화상표시장치에 적용시 광원의 방출광이 특별히 한정되지 않으나, 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 패턴층은 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 구비할 수도 있다. 그러한 경우에는 상기 패턴층은 양자점 입자를 함유하지 않는 투명 패턴층을 더 구비한다.
2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우에는 포함하지 않은 나머지 색상을 나타내는 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 적색 패턴층 및 녹색 패턴층을 포함하는 경우에는, 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 그러한 경우에 적 양자점 입자는 적색광을, 녹 양자점 입자는 녹색광을 방출하고, 투명 패턴층은 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다.
상기와 같은 기판 및 패턴층을 포함하는 컬러필터는, 각 패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러필터의 패턴층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
<화상표시장치>
또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 컬러필터는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
본 발명의 화상표시장치는 적 양자점 입자를 함유한 적색 패턴층, 녹 양자점 입자를 함유한 녹색 패턴층, 및 청 양자점 입자를 함유한 청색 패턴층을 포함하는 컬러필터를 구비할 수 있다. 그러한 경우에 화상표시장치에 적용시 광원의 방출광이 특별히 한정되지 않으나, 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 바람직하게는 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 화상표시장치는 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 포함하는 컬러필터를 구비할 수도 있다. 그러한 경우에는 상기 컬러필터는 양자점 입자를 함유하지 않는 투명 패턴층을 더 구비한다.
2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우에는 포함하지 않은 나머지 색상을 나타내는 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 적색 패턴층 및 녹색 패턴층을 포함하는 경우에는, 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 그러한 경우에 적 양자점 입자는 적색광을, 녹 양자점 입자는 녹색광을 방출하고, 투명 패턴층은 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다.
본 발명의 화상표시장치는 광 효율이 우수하여 높은 휘도를 나타내고, 색 재현성이 우수하며, 넓은 시야각을 갖을 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.
안료분산조성물 제조
안료분산조성물 M1
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 254 12.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 ([0154] BYK사 제조) 5.0중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13.0중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 70.0중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산조성물 M1을 제조하였다.
안료분산조성물 M2
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 177 12.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13.0중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 70.0중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산조성물 M2를 제조하였다.
안료분산조성물 M3
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 242 12.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13.0중량부, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 70.0중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산조성물 M3을 제조하였다.
합성예 1: 알칼리 가용성 수지의 합성
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80부, AIBN 2부, 아크릴산 13.0부, 벤질메타아크릴레이트 10부, 스티렌 57.0부, 메틸메타아크릴레이트 20부 n-도데실머캅토 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응하였다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 100.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량 평균 분자량 Mw는 약 15110이었다.
착색 감광성 수지 조성물의 제조
실시예 1
상기 안료분산 조성물 M1 29.74중량부, 안료분산 조성물 M2 5.66중량부, 애시드 레드 52 0.52중량부(Acid Red 52, TCI America사), 솔벤트 레드 122 0.41중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 9.32중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 9.32중량부, SPI-02(삼양사 제조) 0.93중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 31.34중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2
상기 안료분산 조성물 M1 29.74중량부, 안료분산 조성물 M2 5.66중량부, 애시드 레드 52 0.52중량부(Acid Red 52, TCI America사), 솔벤트 레드 122 0.41중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 9.32중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 9.32중량부, SPI-03(삼양사 제조) 0.93중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 31.34중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
상기 안료분산 조성물 M1 16.31중량부, 안료분산 조성물 M2 21.90중량부, 안료분산 조성물 M3 4.66중량부, 솔벤트 레드 122 0.45중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 8.42중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 8.42중량부, SPI-02(삼양사 제조) 0.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.27중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4
상기 안료분산 조성물 M1 16.31중량부, 안료분산 조성물 M2 21.90중량부, 안료분산 조성물 M3 4.66중량부, 솔벤트 레드 122 0.45중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 8.42중량부, KAYARAD DPHA(닛본가야꾸 제조) 8.42중량부, SPI-03(삼양사 제조) 0.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.27중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
상기 안료분산 조성물 M1 29.74중량부, 안료분산 조성물 M2 5.66중량부, 애시드 레드 52 0.52중량부(Acid Red 52, TCI America사), 솔벤트 레드 122 0.41중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 9.32중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 9.32중량부, NCI-831(Adeka사 제조) 0.93중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 31.34중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2
상기 안료분산 조성물 M1 29.74중량부, 안료분산 조성물 M2 5.66중량부, 애시드 레드 52 0.52중량부(Acid Red 52, TCI America사), 솔벤트 레드 122 0.41중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 9.32중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 9.32중량부, OXE-01(BASF사 제조) 0.93중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 31.34중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 3
상기 안료분산 조성물 M1 29.74중량부, 안료분산 조성물 M2 5.66중량부, 애시드 레드 52 0.52중량부(Acid Red 52, TCI America사), 솔벤트 레드 122 0.41중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 9.32중량부, KAYARAD DPHA(닛본가야꾸 제조) 9.32중량부, Irgacure -369(BASF사 제조) 0.93중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 31.34중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 4
상기 안료분산 조성물 M1 29.74중량부, 안료분산 조성물 M2 5.66중량부, 애시드 레드 52 0.52중량부(Acid Red 52, TCI America사), 솔벤트 레드 122 0.41중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 9.32중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 9.32중량부, Irgacure -907(BASF사 제조) 0.93중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 31.34중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 5
상기 안료분산 조성물 M1 16.31중량부, 안료분산 조성물 M2 21.90중량부, 안료분산 조성물 M3 4.66중량부, 솔벤트 레드 122 0.45중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 8.42중량부, KAYARAD DPHA(닛본가야꾸 제조) 8.42중량부, NCI-831(Adeka사 제조) 0.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.27중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 6
상기 안료분산 조성물 M1 16.31중량부, 안료분산 조성물 M2 21.90중량부, 안료분산 조성물 M3 4.66중량부, 솔벤트 레드 122 0.45중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 8.42중량부, KAYARAD DPHA(닛본가야꾸 제조) 8.42중량부, OXE-01(Adeka사 제조) 0.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.27중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 7
상기 안료분산 조성물 M1 16.31중량부, 안료분산 조성물 M2 21.90중량부, 안료분산 조성물 M3 4.66중량부, 솔벤트 레드 122 0.45중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 8.42중량부, KAYARAD DPHA(닛본가야꾸 제조) 8.42중량부, Irgacure-369 (BASF사 제조) 0.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.27중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 8
상기 안료분산 조성물 M1 16.31중량부, 안료분산 조성물 M2 21.90중량부, 안료분산 조성물 M3 4.66중량부, 솔벤트 레드 122 0.45중량부(C.I. Solvent Red 122, Basf사), 합성예 1의 수지 8.42중량부, KAYARAD DPHA(닛본가야꾸 제조) 8.42중량부, Irgacure-907(BASF사 제조) 0.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.27중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 8에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다.
구체적으로, 상기 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 2인치각의 유리 기판(코닝사 제조, 「EAGLE XG」) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서 상기 박막 위에 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 300 ㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1KW의 고압 수은등을 사용하여 60 mJ/㎠ 로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 상기 박막이 도포된 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 230℃의 가열 오븐에서 25분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.4 ㎛이었다.
1. 휘도 측정
상기 실험예 1과 시험 포토마스크를 사용하지 않은 것 이외는 동일하게 컬러필터를 제조하여 색도계(올림푸스사 제조, OSP-200) 를 이용하여 휘도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
2. 밀착성 평가
생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때 아래와 같은 패턴상에 뜯김 현상 정도로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
○: 패턴상 뜯김 없음
△: 패턴상 뜯김 1~3개
×: 패턴상 뜯김 4 이상
조성물 휘도 밀착성
실시예 1 16.53 ○
실시예 2 16.51 ○
실시예 3 16.42 ○
실시예 4 16.45 ○
비교예 1 16.05 ○
비교예 2 16.45 △
비교예 3 16.31 X
비교예 4 16.03 X
비교예 5 16.08 ○
비교예 6 16.23 △
비교예 7 16.11 X
비교예 8 15.97 △
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 특정 착색제 및 광중합 개시제를 포함한 실시예 1 내지 4는 높은 휘도와 패턴 뜯김 없이 밀착성이 우수한 공정특성을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하고,
    상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 242 중 선택되는 1종 이상의 안료 및 하기 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 또는 금속착체 구조의 아조계 염료 중 선택되는 1 종 이상의 염료를 포함하며,
    상기 광중합 개시제는 하기 화학식 2의 플루오렌기를 포함하는 옥심에스테르계 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112015128003914-pat00005

    (상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C5 알킬, 또는 트리알콕시실릴알킬기,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, COOH, COO-, SO3 -, SO3H, SO3Na, COOCH3 또는 COOCH2CH3 이다).
    [화학식 2]
    Figure 112015128003914-pat00006

    (상기 화학식 2에서,
    R9는 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 또는 부틸기이고;
    R10은 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기이고;
    R11은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 또는 페닐기이고;
    R12 내지 R18은 수소이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 착색제 총 중량%에 대하여, C.I. 피그먼트 레드 254 30 내지 80중량% 및 C.I. 피그먼트 레드 177 10 내지 50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 착색제 총 중량%에 대하여, C.I. 피그먼트 레드 242 5 내지 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 착색제 총 중량%에 대하여, 상기 화학식 1로 표현되는 크산텐계 염료 5 내지 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 착색제 총 중량%에 대하여, 금속착체 구조의 아조계 염료 5 내지 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광중합 개시제 총 중량%에 대하여, 상기 화학식 2의 플루오렌기를 포함하는 옥심에스테르계 광개시제 10 내지 100중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%에 대하여, 착색제 5 내지 60중량%를 포함하고,
    상기 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 총 중량%에 대하여, 광중합개시제 0.1 내지 40중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
  9. 제 8항의 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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