KR101996327B1 - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 청색 착색제 및 입자상태로 존재하는 로다민계 염료를 포함하는 착색제; 및 트리아진계 화합물을 포함하는 안료 분산제;를 포함하고, 상기 청색 착색제는 하기 화학식 1로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112017007947773-pat00009

(상기 화학식 1 내 치환기는 명세서 내 정의한 바와 같다).

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER, AND IMAGE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상소자, 액정표시장치(LCD) 등의 각종 표시장치에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 상기 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어진다.
상기 표시장치에 널리 이용되는 컬러필터는 통상 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 기판 상에 각각의 패턴의 색에 상당하는 안료 분산 조성물을 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 혹은 슬릿 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조하여 형성된 도막을 노광 및 현상하고, 필요에 따라 추가적인 가열 경화하는 조작을 색마다 반복함으로써 각 색의 화소를 형성하여 제조하고 있으며, 또한 상기의 코팅 방식이 아닌 잉크젯법 및 인쇄법 등 현상공정이 필요 없는 공정에서도, 상기 안료 분산 조성물을 착색재료로 사용한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하고 있다.
상기와 같은 착색 감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터는 고휘도, 고콘트라스트 등의 물성이 요구되고 있으며, 또한, 최근에는 색재현성이 높은 화소가 요구되고 있다. 그에 따라 상기 착색 수지 조성물에 사용되는 착색재료의 안료 및 카본 블랙의 함량이 높아지고 있다. 하지만, 착색 수지 조성물 내에 착색재료의 함량을 높이는 경우 우수한 광학 특성을 나타내기 위해 안료를 미립화시켜야만 하며, 특히 고농도 안료 분산 조성물의 제조시 점도가 높아지거나, 안료 분산 조성물이 저장 중에 겔화되는 등 저장안정성이 불량해지며, 이에 따라 휘도 및 콘트라스트 등의 광학특성 또한 저하되는 문제를 가지고 있다.
일본 공개특허공보 제2013-61619호는 컬러 필터용 청색 착색제 조성물 및 이를 이용한 컬러 필터 기판에 관한 것으로서, 적어도 착색제, 바인더 수지, 고분자 분산제 및 용제를 함유하는 컬러 필터용 청색 착색제 조성물로서, 상기 착색제가 안료 및 로다민계 염료를 포함하고 상기 청색 착색제 조성물 중에 있어서 상기 로다민계 염료가 입자 상태에서 존재하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 청색 착색제 조성물에 관한 내용을 개시하고 있으나, 분산 안정성이 우수하지 못하고, 콘트라스트가 고품질의 컬러필터에 적용하기에는 다소 어려운 실정이다.
그러므로, 각종 분산 안정성이 우수하며, 높은 콘트라스트를 가지는 고품질의 컬러필터의 제조가 가능한 착색 감광성 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 제2013-61619호 (2013.04.04)
본 발명은 분산 안정성이 우수하고, 현상성, 내열성 및 내용제성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 콘트라스트 또는 휘도가 우수한 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 청색 착색제 및 입자상태로 존재하는 로다민계 염료를 포함하는 착색제; 및 트리아진계 화합물을 포함하는 안료 분산제;를 포함하고, 상기 청색 착색제는 하기 화학식 1을 포함하는 트리아릴메탄계 염료인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112017007947773-pat00001
(상기 화학식 1 내 치환기는 명세서 내 정의한 바와 같다).
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 분산 안정성이 우수하고, 현상성이 양호하여 잔사가 없고, 내열성 및 내용제성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 컬러필터의 포토레지스트, 블랙 매트릭스용 포토레지스트 및 투명 감광재 등에 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상표시장치는 콘트라스트 또는 휘도가 우수한 이점이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 한 양태는 청색 착색제 및 입자상태로 존재하는 로다민계 염료를 포함하는 착색제; 및 트리아진계 화합물을 포함하는 안료 분산제;를 포함하고, 상기 청색 착색제는 하기 화학식 1을 포함하는 트리아릴메탄계 염료인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
착색제
본 발명에 따른 착색제는 청색 착색제 및 입자상태로 존재하는 로다민계 염료를 포함할 수 있다.
상기 청색 착색제는 트리아릴메탄계 염료로서 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112017007947773-pat00002
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소기 및 탄소수 7 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
당해 알킬기는 아민기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환되고, 당해 알킬기의 탄소수가 2 내지 20인 경우 당해 알킬기 내 메틸렌기는 산소원자 또는 -CO-로 치환 또는 비치환되고, 단, 인접한 메틸렌기는 동시에 산소 원자로 치환되지 않고 말단 메틸렌기는 산소원자 또는 -CO-로 치환되지 않거나, R1 및 R2는 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하거나, R3 및 R4는 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하고;
R5 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 하이드록시기 및 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
T1은 탄소수 3 내지 10의 방향족 이중 소환을 나타내며;
Y는 텅스텐, 몰리브덴, 규소 및 인산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소와 산소로 이루어진 군으로 부터 선택되고;
m은 2 내지 14의 정수를 나타낸다.
상기 청색 착색제는 C.I. 솔벤트블루 5, C.I. 애시드블루 9, 15, 83, 90, C.I. 베이직블루 7, 11, 26, 55, 81, C.I. 애시드 바이올렛 19, 49 등의 염료를 예로 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니며 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조염하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 언급하는 알킬기는 직쇄형 또는 분지형을 포함하고, 일례로 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-옥틸, n-데실 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소수 1 내지 20의 알킬기가 바람직하다.
본 발명에서 언급하는 방향족 탄화수소기는 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기가 바람직하다.
본 발명에서 언급하는 아릴기는 페닐, 바이페닐, 터페닐, 스틸베닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트릴, 파이레닐 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소수 7 내지 30의 아릴기가 바람직하다.
상기 로다민계 염료는 C.I. 애시드 레드 52, 92, 94, 289; C.I. 애시드 옐로우 73; C.I. 베이직 레드 1; C.I. 베이직 바이올렛 10, 11; 및 C.I. 솔벤트 레드 49로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 입자 상태로 존재하는 로다민계 염료를 포함하기 때문에 컬러 필터를 제조하였을 경우 컬러 필터 기판의 화소, 특히 청색 화소는 고콘트라스트비를 가질 수 있는 이점이 있다.
일반적인 염료를 이용한 컬러 필터 기판에서는 염료가 조성물 중에 용해되어 있기 때문에, 프리베이킹 시의 건조 응집에 의하여 콘트라스트비의 저하, 노광 시의 자외선에 의한 염료 분자의 산화에 의한 콘트라스트비의 저하, 포스트 베이크 시의 염료 분자의 분해, 승화 등에 의한 콘트라스트비의 저하 등이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 상기 로다민계 염료가 입자 상태로 존재하기 때문에, 도포, 건조, 노광, 현상, 포스트 베이크 후에도 상기 로다민계 염료가 입자 상태에서 안정적으로 유지되기 때문에, 컬러필터의 화소, 특히 청색 화소의 콘트라스트비가 우수한 이점이 있다.
상기 로다민계 염료는 에스테르계 용매인 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)에 불용성일 수 있다. 상기 PGMEA는 안정성, 도포성, 건조성, 안료의 분산 안정성이 우수하기 때문에 안료를 이용한 착색 감광성 수지 조성물에 널리 사용되고 있는 용제로서, 상기 로다민계 염료가 상기 PGMEA에 불용성인 경우 전술한 특성을 손상시키지 않고 후술할 안료 및 상기 로다민계 염료가 상기 PGMEA 중에서 입자 상태로서 안정적으로 존재할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 로다민계 염료는 정제를 이용하여 상기 로다민계 염료 중에 포함되어 있는 이온성 불순물을 제거해두는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 로다민계 염료에 포함되어 있는 Na+, Cl-, SO4 2-와 같은 이온성 불순물의 합을 20,000ppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 10,000ppm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 로다민계 염료에 포함되는 Na+, Cl-, SO4 2-와 같은 이온성 불순물의 합이 20,000ppm 이하를 만족하는 경우 상기 PGMEA 중에서 이온성 불순물에 의해 분산 안정성이 저하되는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 로다민계 염료의 정제 방법은 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법이라면 이에 한정되지 않으나, 예컨대 재침전법, 재결정법, 역침투막법 또는 이온 교환 수지(양이온 교환 수지, 음이온 교환 수지)에 의한 이온 교환 등의 방법을 사용할 수 있다.
상기 로다민계 염료가 상기 착색 감광성 수지 조성물 중에서 입자 상태로 존재하는 상태인지는 입도 분석기(Particle size analyzer, accusizer 780A)를 이용하여 확인할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 제조한 컬러 필터 중에서 상기 로다민계 염료가 입자 상태인지, 분자 상태인지를 알아보기 위해서는 예컨대 컬러 필터의 청색 화소를 FIB-TEM 분석 및 EDX 원소 분석에 의해 하기와 같이 판단할 수 있다. 상기 제조된 컬러 필터는 안료 입자 및 상기 로다민계 염료 입자가 혼재하기 때문에, 이들의 입자 100개에 대하여 분석을 수행한다. 상기 안료 및 상기 로다민계 염료의 입자 지름은 10 내지 500nm이기 때문에 FIB-TEM의 측정 지름은 1 내지 10nm로 한다. FIB-TEM 관찰 후, 관찰부를 EDX에 의해 원소 분석을 실시한다. 상기 입자 100개의 EDX 분석 결과와 상기 로다민계 염료 자체의 EDX 분석 결과를 비교하여, 분석 결과가 일치하는 입자가 1 내지 100개이면 제조된 컬러 필터 중에서 상기 로다민계 염료가 입자 상태로 존재하는지 여부를 판정할 수 있다.
한편, 상기 착색 감광성 수지 조성물 중에 상기 로다민계 염료가 포함되어 있는지 여부는 예컨대 레이저 라만 분광법에 의하여 판단할 수 있다. 즉, 상기 착색 감광성 수지 조성물의 도포, 용매 건조, 노광, 현상, 포스트 베이크를 실시하여 화소를 제작한다. 이렇게 하여 제조된 화소의 레이저 라만 분광 스펙트럼과 상기 로다민계 염료 자체의 레이저 라만 분광 스펙트럼을 비교함으로써, 상기 착색 감광성 수지 조성물 중에 상기 로다민계 염료가 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 로다민계 염료 및 후술할 안료의 평균 입자 지름은 30 내지 200nm인 것이 바람직하고, 30 내지 100nm인 것이 더욱 바람직하다. 상기 로다민계 염료의 평균 입자 지름이 상기 범위를 초과하는 경우 입자의 산란에 의해 투과율과 콘트라스트비가 다소 저하될 수 있으며, 상기 로다민계 염료의 평균 입자 지름이 상기 범위 미만인 경우 미노광부에서의 바인더 수지의 알칼리 용해성이 다소 저하되고 패턴 가공성이 다소 저하될 수 있다.
상기 로다민계 염료 및 안료를 샌드 밀, 볼 밀 등의 분산기를 이용하여 지르코니아 비즈에 의해 전단응력을 인가함으로써, 안상기 로다민계 염료 및 안료의 평균 입자 지름을 상기 범위로 조절할 수 있다.
단, 종래 알려져 있는 안료의 분산 조건에서는 상기 로다민계 염료의 평균 입자 지름을 상기 범위 내로 조절하는 것이 다소 곤란할 수 있다. 요컨대, 상기 안료 분체는 30nm 정도로 조립된 1차 입자가 집합해, 수㎛의 분체 입자가 형성되어 있다. 상기 안료 분체는 1차 입자끼리의 응집력이 작기 때문에 비교적 약한 전단응력으로 단시간의 분산으로 1차 입자의 응집을 풀어, 평균 입자 지름을 30 내지 200nm로 할 수 있다. 그러나, 염료 분체는 1nm 정도의 분자가 집합해, 수㎛의 조대 입자로 형성되어 있다. 염료 분체는 분자끼리의 응집력이 강하기 때문에 약한 전단응력으로는 평균 입자 지름을 200nm보다 작게 하는 것이 다소 곤란하다. 또한, 염료에는 1차 입자가 존재하지 않기 때문에 전단응력을 강하게 하거나 분산 시간을 길게 하면, 평균 입자 지름이 30nm보다 작아질 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는 상기 로다민계 염료 및 안료의 평균 입자 지름을 30 내지 200nm로 하기 위하여, 각각 다른 분산 조건에서 분산하는 것이 바람직하다.
상기 로다민계 염료의 분산 조건으로서는 비즈 지름 0.3 내지 2.0㎛의 지르코니아 비즈를 이용하여 강한 전단응력으로 분산 시간을 3 내지 10시간/kg으로 하는 것이 바람직하며, 상기 안료의 분산 조건으로서는 비즈 입자 지름 0.1 내지 2.0㎛의 지르코니아 비즈를 이용하여 분산 시간을 1 내지 10시간/kg으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 분산 과정을 따로 거친 상기 로다민계 염료 분산액과 상기 안료 분산액을 혼합한 후, 추가로 분산하는 과정을 거치는 것이 바람직하다. 이 과정에 의하여 상기 로다민계 염료 및 안료의 평균 입경을 30 내지 100nm의 범위로 조절할 수 있고, 투과율과 콘트라스트비를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 혼합 분산액의 추가 분산 조건으로서는 비즈 지름 0.01 내지 0.2㎛의 지르코니아 비즈를 이용하여 약한 전단응력으로 분산 시간을 0.1 내지 3시간/kg로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 조성물 중에 분산 안정화된 로다민계 염료와 트리아진계 화합물을 포함하는 분산제를 함께 포함하기 때문에 로다민계 염료 단독으로 포함되는 경우보다 콘트라스트가 저하되는 문제를 더욱 개선할 수 있는 이점이 있다.
상기 로다민계 염료는 상기 착색제 분산액 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 80 중량부, 바람직하게는 2 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 로다민계 염료가 상기 범위 내로 포함될 경우 분산 안정성 및 투과율 측면에서 바람직하다. 상기 로다민계 염료가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 투과율이 다소 저하될 수 있으며, 80 중량부를 초과하는 경우 염료의 응집에 의하여 분산 안정성이 다소 저하될 수 있다.
트리아진계 화합물을 포함하는 안료 분산제
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 트리아진계 화합물을 포함하는 분산제를 포함한다. 상기 트리아진계 화합물은 당업계에서 분산제로서 알려진 물질이라면, 이에 한정되지 않는다. 예컨대 일본 공개특허 특개2008-214515호, 일본 공개특허 특개2011-032374호에 기재된 트리아진계 분산제를 이용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 트리아진계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112017007947773-pat00003
화학식 2에서,
R은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알콕시기 또는 -NR13R14 기이고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
이때, 상기 알킬기 및 알콕시기는 수산기 또는 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알콕시기로 치환 또는 비치환된다.
이때, 탄소수 1 내지 20의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, sec-프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등의 직쇄상 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 들 수 있다.
또한, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기로서는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, sec-프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기 등의 직쇄상 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 20의 알콕시기를 들 수 있다.
본 발명에 따른 분산제는 상기 화학식 2로 표시되는 트리아진계 화합물을 포함하여 각종 매체 중에 안료 및 상기 로다민계 염료를 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 트리아진계 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물은 안료 및 상기 로다민계 염료의 재응집 및 점도의 상승이 억제되므로 양호한 저장 안정성을 구비하고 있다.
또한, 분산제 중에서도 상기 트리아진계 화합물은 수지형 분산제와 병용하였을 경우에, 안료 및 상기 로다민계 염료의 분산성을 향상시키는 효과 및 재응집을 억제하는 효과가 특히 현저해질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 화학식 2로 표시되는 트리아진계 화합물은 가시영역에서 백색을 나타내기 때문에, 상기 트리아진계 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로부터 형성된 컬러 필터에 의하여 고휘도의 발색이 가능한 컬러액정 디스플레이를 제작할 수 있다. 상기 트리아진계 화합물은 그것을 사용한 착색 감광성 수지 조성물의 초기 점도가 비교적 낮고, 또한 안료의 재응집을 억제하는 효과가 높으므로, 분산제의 저장 안정성이 우수하고 저장에 의한 점도의 상승이 비교적 적은 특징이 있다.
상기 트리아진계 화합물은 상기 안료 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 트리아진계 화합물이 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 로다민계 염료 및 상기 안료의 결정 성장을 억제할 수 있어 바람직하다. 상기 트리아진계 화합물이 상기 착색제에 대하여 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 상기 안료의 결정 성장을 억제할 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우 콘트라스트비가 다소 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
알칼리 가용성 수지
상기 알칼리 가용성 수지는 카르복시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하여 중합된다. 이는 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 부여하는 성분이다.
카르복시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류 및 이들의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복시기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산 및 메타아크릴산일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 상기 단량체와 공중합 가능한 적어도 1종의 다른 단량체를 더 포함하여 중합된 것일 수 있다. 예를 들면 스티렌, 비닐톨루엔, 메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐 벤질글리시딜에테르, 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, 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 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 명세서에서 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다.
상기 알칼리 가용성 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분의 전체 100 중량%에 대하여 5 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 70중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기 범위 이내인 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해질 수 있다.
광중합성 화합물
상기 광중합성 화합물은 광 및 후술하는 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.
상기 단관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 광중합성 화합물은 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량%에 대하여 5 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 7 내지 48 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 광중합성 화합물의 함량이 상기 범위 이내로 포함되면 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 될 수 있다.
광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 제한되지 않으나 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이다. 상기 광중합 개시제를 함유하는 감광성 수지 조성물은 고감도이고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 화소 픽셀은 그 화소부의 강도나 패턴성이 양호해질 수 있다.
또한, 광중합 개시제에 광중합 개시 보조제를 병용하면, 이들을 함유하는 감광성 수지 조성물이 더욱 고감도가 되어 이 조성물을 사용하여 컬러필터를 형성할 때의 생산성이 향상되므로 바람직하다.
상기 트리아진계 화합물로서는 예를 들면 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 아세토페논계 화합물로서는 예를 들면, 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-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물로는 예를 들면 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, 4,4',5,5' 위치의 페닐기가카르보알콕시기에 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'-테트라페닐비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도이면 이 분야에서 통상 사용되고 있는 그 밖의 광중합 개시제 등을 추가로 포함할 수도 있다. 그 밖의 광중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로서는 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 예를 들면, 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 4,4'-디(N,N'-디메틸아미노)-벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 예를 들면, 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 안트라센계 화합물로는 예를 들면, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10- 디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.
그 밖에 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 그 밖의 광중합 개시제로서 들 수 있다.
또한, 본 발명에서 광중합 개시제에 조합하여 사용할 수 있는 광중합 개시 보조제로는 아민 화합물, 카르복실산 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제 중 아민 화합물의 구체예로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산 메틸, 4-디메틸아미노벤조산 에틸, 4-디메틸아미노벤조산 이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, 벤조산 2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭 : 미힐러케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.
상기 카르복실산 화합물은 예를 들면, 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에서 광중합 개시제의 함량은 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 20중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 1 내지 10중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합 개시제의 사용량이 상기의 범위 내로 포함될 경우에는 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 화소부의 강도나, 이 화소부 표면에서의 평활성 우수할 수 있다.
또한, 광 상기 중합 개시 보조제의 사용량은 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 20중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 10중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합 개시 보조제의 사용량이 상기 범위 내로 포함되면 감광성 수지 조성물의 감도 효율성이 더욱 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상될 수 있다.
용제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 용제는 특별히 제한되지 않으며, 착색 감광성 수지 조성물의 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜 모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜 디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알콕시알킬아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기의 용제는 도포성 및 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 이들 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중의 용제의 함유량은 그것을 포함하는 감광성 수지 조성물 전체 100중량%에 대하여 60 내지 90중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 70 내지 85 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 용제의 함량이 상기 범위 이내로 포함될 경우에는 롤코터, 스핀 코터, 슬릿앤드 스핀 코터, 슬릿코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해질 수 있다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 이 외에도, 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제와 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 상기 첨가제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다.
<컬러필터>
본 발명의 다른 양태는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터에 관한 것이다.
상기 컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 패턴층을 포함한다.
상기 기판은 상기 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.
상기 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 패턴층은 당업계에서 통상적으로 알려진 방법을 수행함으로써 형성할 수 있다.
상기와 같은 기판 및 패턴층을 포함하는 컬러필터는 각 패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 컬러필터의 패턴층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
<화상표시장치>
또한, 본 발명의 다른 양태는 전술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
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 광 효율이 우수하여 높은 휘도를 나타내고, 색 재현성이 우수하며, 높은 콘트라스트를 나타낼 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
합성예 1 : 트리아진 화합물 1
물 100 중량부에 2-클로로-4,6-디아미노-1,3,5-트리아진 18.4 중량부와 3-(2-에틸헥실옥시)프로필아민 21 중량부를 가하고, 10℃에서 1시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을, 85℃에서 5시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을 침출시켜 얻어진 잔사(殘渣)를 수세(水洗)한 후, 100℃의 항온조에 밤새 정치해서 건조시켜서 하기 화학식 3의 화합물을 얻었다.
[화학식 3]
Figure 112017007947773-pat00004
합성예 2 : 트리아진 화합물 2
물 100 중량부에 2-클로로-4,6-디아미노-1,3,5-트리아진 18.4 중량부, 부틸아민 21 중량부를 가하고, 10℃에서 1시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을, 85℃에서 5시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을 침출시켜 얻어진 잔사를 수세한 후, 100℃의 항온조에 밤새 정치해서 건조시켜서 하기 화학식 4의 화합물을 얻었다.
[화학식 4]
Figure 112017007947773-pat00005
합성예 3 : 트리아진 화합물 3
물 100 중량부에 2-클로로-4,6-디아미노-1,3,5-트리아진 18.4 중량부, 1,3-부탄디올 21 중량부를 가하고, 수산화 나트륨 10 중량부를 첨가한 후 10℃에서 3시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을, 85℃에서 5시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을 침출시켜 얻어진 잔사를 수세한 후, 100℃의 항온조에 밤새 정치해서 건조시켜서 하기 화학식 5의 화합물을 얻었다.
[화학식 5]
Figure 112017007947773-pat00006
수지 (B-1)
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, 모노머 적하로트로서, 벤질말레이미드 74.8g(0.20몰), 아크릴산 43.2g(0.30몰), 비닐톨루엔 118.0g(0.50몰), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g를 투입 후 교반 혼합하여 준비하고, 연쇄 이동제 적하조로서, n-도데칸티올 6g, PGMEA 24g를 넣고 교반 혼합한 것을 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395g를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 치환한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90 ℃까지 승온했다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하로트로부터 적하를 개시했다. 적하는, 90 ℃를 유지하면서, 각각 2시간 동안 진행하고 1시간 후에 110 ℃ 승온하여 3시간 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합가스의 버블링을 개시했다. 이어서, 글리시딜메타크릴레이트 28.4g[(0.10몰), (본 반응에 사용한 아크릴산의 카르복실기에 대하여 33몰%)], 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4g, 트리에틸아민 0.8g를 플라스크내에 투입하여 110 ℃에서 8시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 70㎎KOH/g인 수지 B-1을 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 16,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다.
수지 (B-2)
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 182g을 도입하여, 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 치환한 후, 100℃로 승온 후 벤질메타크릴레이트 70.5g(0.40몰), 메타크릴산 45.0g(0.50몰), 2-(2-메틸)아다만틸메타크릴레이트 22.0g(0.10몰) 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 136g을 포함하는 혼합물에 아조비스이소부티로니트릴 3.6g을 첨가한 용액을 적하로트로부터 2시간에 걸쳐 플라스크에 적하하여 100℃에서 5시간 더 교반을 계속하였다. 이어서, 플라스크내 분위기를 질소에서 공기로 하고, 글리시딜메타크릴레이트 30g[0.2몰, (본 반응에 사용한 메타크릴산의 카르복시기에 대하여 40몰%)], 트리스디메틸아미노메틸페놀 0.9g 및 히드로퀴논 0.145g을 플라스크내에 투입하여 110℃에서 6시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 99㎎KOH/g인 수지 B-2를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌환산의 중량 평균 분자량은 23,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다.
상기의 수지의 중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)의 측정에 대해서는 GPC법을 이용하여 이하의 조건으로 행하였다.
장치: HLC-8120GPC(도소㈜ 제조)
칼럼: TSK-GELG4000HXL + TSK-GELG2000HXL(직렬 접속)
칼럼 온도: 40 ℃
이동상 용제: 테트라히드로퓨란
유속: 1.0 ㎖/분
주입량: 50 ㎕
검출기: RI
측정 시료 농도: 0.6 질량%(용제 = 테트라히드로퓨란)
교정용 표준 물질: TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)
상기에서 얻어진 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량의 비를 분자량 분포(Mw/Mn)로 하였다.
착색제 분산액 1의 조제
트리아진 유도체로서 합성예 1의 화학식 3의 화합물 20.48 중량부, 솔벤트블루5 9.12 중량부, 애시드 레드52 2.88 중량부, 아크릴계분산제[Disperbyk(등록상표) 2000; 빅케미사 제조] 3.84 중량부, 수지 B-1 2.88 중량부, 용제 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 55.04 중량부와 프로필렌글리콜모노메틸에테르 5.76 중량부와, 0.2㎜ 직경의 지르코니아비드 360 중량부를, 용량 140 ㎖의 마요네스 병에 투입하고, 페인트 컨디셔너로 60℃에서 10시간 동안 혼련하여 분산 처리를 행하였다. 그 후, 지르코니아비드를 제거하고 분산액을 얻었다. 상기 분산액을, 공경 1.0 ㎛의 멤브레인 필터로 여과하고, 착색제 분산액 1을 얻었다.
착색제 분산액 2의 조제
트리아진 유도체로서 합성예 2의 화학식 4의 화합물을 사용한 것 이외에는 착색제 분산액 1의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색제 분산액 3의 조제
트리아진 유도체로서 합성예 3의 화학식 5의 화합물을 사용한 것 이외에는 착색제 분산액 1의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색제 분산액 4의 조제
트리아진 유도체를 사용하지 않은 것 이외에는 착색제 분산액 1의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색제 분산액 5의 조제
트리아진 유도체를 사용하지 않고, 로다민계 염료로서 로다민 B를 사용한 것 이외에는 착색제 분산액 1의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색제 분산액 6의 조제
블루 안료로서 피그먼트 블루 15:6을 사용한 것 이외에는 착색제 분산액 1의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색제 분산액 7의 조제
블루 안료로서 피그먼트 블루 15:6을 사용한 것 이외에는 착색제 분산액 2의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색제 분산액 8의 조제
블루 안료로서 피그먼트 블루 15:6을 사용한 것 이외에는 착색제 분산액 3의 조제와 동일하게 수행하였다.
착색 감광성 수지 조성물의 제조
하기 표 1에 기재되어 있는 조성에 따라 실시예 및 비교예에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
착색제 분산액 1 11.44 - - - - - - -
2 - 11.44 - - - - - -
3 - - 1144 - - - -
4 - - - 11.44 - - - -
5 - - - - 11.44 - - -
6 - - - - - 11.44 - -
7 - - - - - - 11.44 -
8 - - - - - - - 11.44
광중합성 화합물 DPHA 14.38 14.38 14.38 14.38 14.38 14.38 14.38 14.38
알칼리 가용성 수지 B-2 8.04 8.04 8.04 8.04 8.04 8.04 8.04 8.04
광중합 개시제 OXE-01 3.59 3.59 3.59 3.59 3.59 3.59 3.59 3.59
용제 PGMEA 62.55 62.55 62.55 62.55 62.55 62.55 62.55 62.55
컬러필터( Glass기판 ) 제조예
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다. 즉, 상기 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1㎛ 내지 50㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토 마스크를 올려 놓고 시험 포토 마스크와의 간격을 100㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선광원은 g, h, i선을 모두 함유하는 1kW의 고압 수은 등을 사용하여 100mJ/㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH10.5의 KOH수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 이 박막이 입혀진 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 1시간 동안 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.0㎛이었다.
콘트라스트의 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 포스트 베이크 후의 착색 글라스판(컬러필터)의 콘트라스트를, 콘트라스트 측정 장치를 사용하여 측정하였다.
콘트라스트 측정장치는 색채 휘도계(상품명: ＬＳ-100, 코니카미놀타센싱(주) 제품), 램프(상품명: HF-SL-100WLCG, 전통산업(주) 제품) 및 편광판(상품명: POLAX-38S, (주)루케오제품)으로 구성하였다.
백라이트 상에 편광판(POLAX-38S)과 착색 글라스판과의 간격이 1mm가 되도록 편광판을 설치하였다.
그 상부에 회전 가능한 편광판을 설치하였다. 백라이트의 휘도가 충분히 안정한 것을 확인한 후, 상부에 설치한 회전 가능한 편광판을 크로스 니콜의 위치로 조절해서 착색 글라스판의 휘도를 측정하고, 계속해서 90도 회전시켜서 패러렐의 위치에서 착색 글라스판의 휘도를 측정하였다. 양자의 비(%)를 콘트라스트로서 구하였다.
결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 콘트라스트값은 비교예 1의 안료 분산체를 사용하여 얻어지는 착색 글라스판의 콘트라스트를 표준(100)으로 하였을 경우의 상대값으로서 나타냈다.
휘도(Y)의 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에 따른 착색 글라스판의 휘도(Y)를 다음과 같이하여 측정하였다. 착색 글라스판을 분광 측색계(상품명: CM-3700d, 코니카미놀타센싱(주) 제품)에 세트하고, C광원 2도(°)에 있어서의 X, Y, Z 좌표축에서의 투과색도를 측정하였다. 이때의 Y값을 휘도(Y)로서 채용하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
하기 표 2에 있어서 휘도값은 비교예 1의 안료 분산체를 사용하여 얻어지는 착색 글라스판의 휘도를 표준(100)으로 하였을 경우의 상대값으로서 나타내었다.
현상 잔사의 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 현상 후의 착색 글라스판의 잔존물 유무를 광학 현미경으로 확인하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 현상잔사 결과는 잔존물이 없을 때 ○, 잔존물이 존재할 때 ×로 나타내었다.
내열성의 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 포스트 베이크 후의 착색 글라스판(컬러필터)의 230℃/2hr 전후의 색변화를 비교 평가하였다. 착색 글라스판을 분광 측색계(상품명: CM-3700d, 코니카미놀타센싱(주) 제품)에 세트하고, C광원 2도(°)에 있어서의 L*, a*, b* 값을 측정하였다. L*, a*, b*로 정의되는 3차원 색도계에서의 색변화는 [수학식1]에 의해 계산되며, 색변화값이 작을수록 고신뢰성의 컬러필터 제조가 가능하다.
[수학식 1]
△Eab* =[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1 /2
하기 표 2에 있어서 휘도값은 비교예 1의 안료 분산체를 사용하여 얻어지는 착색 글라스판의 내열성을 표준(100)으로 하였을 경우의 상대값으로서 나타내었다.
내용제성의 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 포스트 베이크 후의 착색 글라스판(컬러필터)을 N-메틸피롤리돈 용제에 30분간 침지시켜, 평가 전후의 색변화를 비교 평가하였다. 착색 글라스판을 분광 측색계(상품명: CM-3700d, 코니카미놀타센싱(주) 제품)에 세트하고, C광원 2도(°)에 있어서의 L*, a*, b* 값을 측정하였다. L*, a*, b*로 정의되는 3차원 색도계에서의 색변화는 상기 [수학식 1]에 의해 계산되며, 색변화값이 작을수록 고신뢰성의 컬러필터 제조가 가능하다.
하기 표 2에 있어서 실시예 1 내지 3의 휘도값은 비교예 1의 안료 분산체를 사용하여 얻어지는 착색 글라스판의 내용제성을 표준(100)으로 하였을 경우의 상대값으로서 나타내었다.
　 휘도 콘트라스트 현상잔사 내열성 내용제성
실시예1 1.09 3.54 O 1.05 0.97
실시예2 1.10 3.71 O 1.03 0.86
실시예3 1.08 3.95 O 1.07 0.89
비교예1 1.00 1.00 O 1.00 1.00
비교예2 1.13 10.27 X 3.73 2.14
비교예3 0.85 2.14 O 1.09 1.13
비교예4 0.87 2.21 O 1.07 1.07
비교예5 0.83 2.65 O 1.11 1.06
화학식 1의 구조의 트리아진을 사용한 실시예 1 내지 3의 경우, 트리아진 유도체를 첨가하지 않은 비교예 1과 휘도 및 현상잔사, 내열성, 내용제성은 비슷하나 높은 콘트라스트를 얻을 수 있었으며, 용해형 로다민계 염료를 사용한 비교예 2와 휘도는 유사하나, 양호한 현상잔사와 높은 내열성 및 내용제성을 얻을 수 있었으며, 또한 청색 안료를 사용한 비교예 3 내지 5보다 높은 휘도와 콘트라스트를 얻을 수 있었다.

Claims (7)

  1. 청색 착색제 및 평균 입자 지름이 30 내지 200 nm인 입자상태로 존재하는 로다민계 염료를 포함하는 착색제; 및
    트리아진계 화합물을 포함하는 안료 분산제;를 포함하고,
    상기 청색 착색제는 하기 화학식 1로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112019020011356-pat00007

    (상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소기 및 탄소수 7 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    당해 알킬기는 아민기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환되고, 당해 알킬기의 탄소수가 2 내지 20인 경우 당해 알킬기 내 메틸렌기는 산소원자 또는 -CO-로 치환 또는 비치환되고, 단, 인접한 메틸렌기는 동시에 산소 원자로 치환되지 않고 말단 메틸렌기는 산소원자 또는 -CO-로 치환되지 않거나, R1 및 R2는 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하거나, R3 및 R4는 이들이 결합하는 질소 원자와 함께 고리를 형성하고;
    R5 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 하이드록시기 및 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    T1은 탄소수 3 내지 10의 방향족 이중 소환을 나타내며;
    Y는 텅스텐, 몰리브덴, 규소 및 인산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소와 산소로 이루어진 군으로 부터 선택되고;
    m은 2 내지 14의 정수를 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트리아진계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112017007947773-pat00008

    화학식 2에서,
    R은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알콕시기 또는 -NR13R14 기이고,
    R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
    상기 알킬기 및 알콕시기는 수산기 또는 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알콕시기로 치환 또는 비치환된다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 청색 착색제는 C.I. 솔벤트 블루 5, C.I. 애시드 블루 9, 15, 83, 90, C.I. 베이직 블루 7, 11, 26, 55, 81, C.I. 애시드 바이올렛 19, 49로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로다민계 염료는 C.I. 애시드레드 52, 92, 94, 289; C.I. 애시드 옐로우 73; C.I. 베이직 레드 1; C.I. 베이직 바이올렛 10, 11; 및 C.I. 솔벤트 레드 49로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물은
    알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  7. 제6항의 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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