KR102140261B1 - 착색제 화합물 및 이를 포함하는 착색 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착색제 및 이를 포함하는 착색 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 색상 특성 및 내열성을 나타내어 컬러 필터 제조용으로 사용가능한 신규한 구조의 착색제 및 이를 포함하는 착색 조성물을 본 발명의 구현예들로 제공한다.

Description

착색제 화합물 및 이를 포함하는 착색 조성물 {COLORING AGENT COMPOUND AND COLORING COMPOSITION COMPRISING THE SAME}
본 발명은 착색제 화합물 및 이를 포함하는 착색 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 색상 특성 및 내열성을 나타내는 신규한 구조의 착색제 화합물 및 이를 포함하는 착색 조성물에 관한 것이다.
컬러 필터는, 유리와 같은 투명 기판 상에 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)을 나타내는 각 화소부가 형성된 것으로, 액정 표시 장치(LCD) 및 유기 발광 다이오드(OLED) 등의 표시장치에서 컬러 화상을 구현하기 위해 사용되는 것이다.
이러한 컬러 필터에 적용되는 각 화소부의 색소는, 안료(pigment) 또는 염료 형태의 미세한 입자로 이루어지는데, 적색, 녹색, 및 청색을 나타내는 단독의 색소를 각각 사용하기 보다는, 서로 다른 색을 나타내는 색소, 착색제 등의 색 재료들을 적절히 혼합하여 적색, 녹색, 및 청색을 각각 나타내도록 하는 경우가 많다.
최근에는, 액정 디스플레이 분야에 있어서 대화면화 및 고선명화의 요구가 급증하면서, 그에 부합하는 고성능 컬러 필터를 구현하기 위한 연구가 집중적으로 이루어지고 있다.
그러나, 일반적으로 알려진 안료 형태의 색 재료는, 그 구조적 한계에 의하여, 조성물 내 용해도 및 분산성이 좋지 않을 뿐만 아니라, 이미 조성물 내 용해된 입자가 재응집됨에 따라 조대화된 입자로 형성될 수 있고, 기타 이물질을 형성할 수 있는 것이 대부분이다.
이에, 일반적으로 알려진 안료 형태의 색 재료로부터 제조된 컬러 필터는, 대화면화 및 고선명화의 요구에 부합하는 수준으로 색 순도, 색 재현성, 휘도, 명암비 등의 특성을 발현하기 어렵다.
한편, 컬러 필터에 기본적으로 요구되는 성능으로, 내열성, 내광성 등이 있다. 그러나, 일반적으로 알려진 안료 형태의 색 재료는, 역시 그 구조적 한계에 의하여 내열성, 내광성 등을 높이는 것 또한 제한적이다.
본 발명은, 앞서 지적된 한계를 극복하고자, 일반적으로 알려지지 않은 구조의 착색제 화합물 및 이를 포함하는 착색 조성물에 관한 구현예들을 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 하기 화학식 1로 표시되는 착색제 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018060778607-pat00001
상기 화학식 1에서,
A는, 하기 화학식 2a 또는 2b로 표시되고,
R1 내지 R6 중 적어도 하나는, 하기 화학식 3으로 표시되고,
R1 내지 R6 중 하기 화학식 3으로 표시되지 않은 나머지는, 각각, 서로 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 히드록시알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기;이고,
[화학식 2a]
Figure 112018060778607-pat00002
[화학식 2b]
Figure 112018060778607-pat00003
상기 화학식 2a 및 2b에서 각각,
X1은, 동일하거나 상이하고, 수소; 할로젠 원소; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 히드록시알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기;이고,
[화학식 3]
Figure 112018060778607-pat00004
상기 화학식 3에서,
Q1은, O; 또는 NH;이고,
Q2는 직접 결합; 또는 CO;이고,
R7은, 직접 결합; 또는 C1-C12 알킬렌기;이고,
B는, 하나 이상의 히드록시기로 치환된 C6-C30 아릴기; 또는 하나 이상의 히드록시기로 치환된 C7-C30 알킬아릴기;이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예로, 상기 착색제 화합물, 바인더 수지, 중합성 화합물, 및 광중합 개시제를 포함하는 착색 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서 제공되는 착색제 화합물은, 일반적으로 알려진 화합물과 달리 특정한 그룹(moiety)을 포함하는 구조를 가짐에 따라, 대화면화 및 고선명화의 요구에 부합하는 수준으로 색 순도, 색 재현성, 휘도, 명암비 등의 특성을 발현하며, 내열성, 내광성 등의 기본적인 성능 또한 우수하게 발현할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서 제공되는 착색 조성물은, 상기 착색제 화합물을 포함하며, 이를 이용하여 컬러 필터를 제조할 경우 색 재현성 등 색상 특성, 내열성, 내광성 등이 두루 우수하게 나타내는 고해상도의 컬러 필터를 대면적으로 제조할 수 있다.
본 발명은 착색제 화합물 및 이를 포함하는 착색 조성물로 구현된다. 그 구현예들의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은, 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하에서는, 본 발명의 구현예들의 상세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 통용되는 표현, 용어 등을 정의한다.
우선, 본 명세서에서,
Figure 112018060778607-pat00005
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 탄소수 6 내지 30, 또는 탄소수 6 내지 20, 또는 탄소수 6 내지 12의 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 탄소수 1 내지 20, 또는 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴알킬기, 알킬아릴기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴알킬기, 알킬아릴기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다.
이하에서는, 앞서 정의한 표현, 용어 등을 기반으로, 본 발명의 구현예들을 상세히 설명하기로 한다.
착색제 화합물
착색제 화합물의 구조 및 그에 따른 이점
본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, 1) 퀴노프탈론(Quinophthalone) 또는 그 유도체 화합물을 기반으로 하되, 2) 그 기반이 되는 골격에 특정 치환기가 도입된, 신규한 구조를 갖는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112018060778607-pat00006
1) 상기 화학식 1에서, A는 하기 화학식 2a 또는 2b로 표시된다.
이는, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물이, 퀴노프탈론(Quinophthalone) 또는 그 유도체 화합물을 기반으로 하여, 황색을 발현하는 것임을 의미한다.
[화학식 2a]
Figure 112018060778607-pat00007
[화학식 2b]
Figure 112018060778607-pat00008
상기 화학식 2a 및 2b에서 각각, X1은, 동일하거나 상이하고, 수소; 할로젠 원소; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 히드록시알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기;이다.
이하에서는 편의상, 상기 "퀴노프탈론(Quinophthalone) 또는 그 유도체 화합물"을, "퀴노프탈론(Quinophthalone)계 화합물"로 지칭한다.
2) 한편, 상기 화학식 1에서, R1 내지 R6 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되고, R1 내지 R6 중 하기 화학식 3으로 표시되지 않은 나머지는, 각각, 서로 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 히드록시알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기;이다.
이는, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물이, 상기 퀴노프탈론(Quinophthalone)계 화합물의 적어도 하나의 위치에, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기가 도입된 것임을 의미한다.
[화학식 3]
Figure 112018060778607-pat00009
상기 화학식 3에서, Q1은 O; 또는 NH;이고, Q2는 직접 결합; 또는 CO;이고, R7은 직접 결합; 또는 C1-C12 알킬렌기;이며, B는 하나 이상의 히드록시기로 치환된 C6-C30 아릴기; 또는 하나 이상의 히드록시기로 치환된 C7-C30 알킬아릴기;이다.
이와 관련하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, i) 친수성 부위인 Q1, Q2(CO인 경우), 및 B를 포함하는 동시에 ii) 높은 분자량을 가지는 치환기(화학식 3)가 도입되어, 그러한 치환기가 도입되지 않은 경우에 비하여 용해도, 내열성 등의 특성이 향상된 것이다.
i) 구체적으로, 컬러 필터용 조성물 제조 시, 조성물 내 착색제 화합물의 분산성을 향상시키기 위하여, 분산제 등 첨가제를 첨가하는 것이 일반적이다.
하지만, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, 친수성 부위인 Q1, Q2(CO인 경우), 및 B를 포함하는 치환기(화학식 3)가 도입됨에 따라, 그러한 치환기가 도입되지 않은 경우에 비하여, 조성물 내 분산성이 향상될 수 있다. 이러한 효과는, 조성물 내 친수성 용매가 포함되어 있는 경우, 더욱 우수하게 발현될 수 있다.
이에 따라, 일반적인 경우와 달리, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물을 포함하는 조성물을 제조할 때, 분산제 등 첨가제의 사용량을 감소시키거나 전혀 사용하지 않을 수 있고, 착색제 화합물끼리의 재응집이나 이물 생성은 억제될 수 있다.
나아가, 그러한 조성물을 기반으로 구현된 컬러 필터는, 그 컬러 필터의 흡수 및 투과 스펙트럼이 광원의 스펙트럼과 적절히 조합되어, 색순도, 휘도, 명암비 등의 특성이 두루 우수하게 발현할 수 있다.
ii) 한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, C6-C30 아릴기 또는 C7-C30 알킬아릴기를 포함하는 치환기(화학식 3)가 도입됨에 따라, 그러한 치환기가 도입되지 않은 경우에 비하여, 분자량이 증가할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, 그 착색제 화합물의 증가된 분자량에 기반하여 향상된 내열성을 가지는 조성물로 제조될 수 있다.
나아가, 그러한 조성물을 기반으로 구현된 컬러 필터는, 그 구현을 위한 열처리 공정에 있어서 색 순도, 휘도, 명암비 등에 급격한 변화가 발생하지 않아, 안정적인 디스플레이 성능을 발현할 수 있다.
요컨대, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물은, 1) 상기 퀴노프탈론(Quinophthalone)계 화합물을 기반으로 함에 따라 황색을 구현하는 것이며, 2) 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기가 도입됨에 따라, 그렇지 않은 경우에 비하여 용해도가 향상되어, 색 순도, 색 재현성, 명암비, 내열성 등의 특성이 두루 우수하게 발현되는 것이다.
이러한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은, 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
착색제 화합물의 예시
이하에서는, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제 화합물에 대해, 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 토대로 간략히 설명한다. 다만, 이하의 설명은 예시일 뿐이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의되는 것임은, 앞서 설명한 바와 같다.
일반적인 안료에 포함되는 화합물은, 거대한(Bulky) 치환기를 가지지 않아, 용매에 대해 불용성인 경우가 많다. 이에, 일반적인 안료는 용매 내에서 용해되지 못한 채 입자 상태로 분산되어, 그 화합물 분자가 가지는 고유한 흡수 스펙트럼뿐만 아니라 그 화합물 분자 간 인력에 의하여 발생된 새로운 흡수 스펙트럼을 포함하는 넓은 스펙트럼 영역을 흡수하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 거대한(Bulky) 치환기를 상기 화학식 1의 착색제 화합물에 도입하였다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 화학식 2a 및 2b에서 각각, X1가 동일하고, 수소일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 3의 B가 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112018060778607-pat00010
상기 화학식 4에서, Ra, Rb, Rc, Rd, 및 Re 중 어느 하나 이상은 히드록시기(-OH)이고, 나머지는 서로 독립적으로 수소, C1-C20의 직쇄 알킬기, 또는 C3-C20의 분지쇄 알킬기이다.
이처럼 거대한(Bulky) 치환기인 화학식 4가 상기 화학식 1의 착색제 화합물에 도입된 경우, 그러한 치환기가 도입하지 않은 경우에 비하여, 용매에 대한 용해도가 향상될 수 있다.
여기서 향상된 용해도는, 상기 화학식 1 착색제 화합물의 분자 간 인력에 의한 새로운 흡수 스펙트럼 발생을 감소시켜, 그 색 순도, 색 재현성, 휘도, 명암비 등이 두루 우수하게 발현되는 데 기여할 수 있다.
이뿐만 아니라, 향상된 용해도는, 상기 화학식 1 착색제 화합물의 분산에 필요한 재료(예를 들어, 분산제 등)의 양을 현저하게 감소시키는 대신, 컬러패턴의 공정성 향상을 위해 필요한 다른 재료를 투입하는 데에도 기여할 수 있다.
특히, 상기 거대한(Bulky) 치환기인 화학식 4가, 서로 다른 두 개의 분지쇄 알킬기 사이에 히드록시기가 위치하는 힌더드 구조(hindered structure)를 가지는 경우, 분자를 분해시키는 라디칼(radical) 및 일중항(singlet) 산소가 그 힌더드 구조와 반응할 수 있고, 그러한 구조가 도입하지 않은 경우에 비하여 발색단(chromophore)의 안정성이 향상될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 4에서, Rc는 히드록시기이고; Ra 및 Re는 각각 수소일 수 있다. Rb 및 Rd는 각각, 서로 독립적으로 C3-C20, 구체적으로 C3-C10, 보다 구체적으로 C3-C6의 분지쇄 알킬기일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 4의 Rb 및 Rd가 각각 C4의 분지쇄 알킬기일 수 있고, 이러한 경우의 화학식 4는 상기 화학식 1의 R6에 위치할 수 있으며, 상기 화학식 1의 R1 내지 R5는 각각 수소일 수 있다.
이러한 경우에 관한 예시로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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상기 화학식 1의 착색제 화합물은, 후술되는 제조예들을 비롯하여, 일반적으로 당 업계에 알려진 다양한 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1의 착색제 화합물의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다.
착색 조성물
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 착색제 화합물을 포함하는 착색 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 화학식 1의 착색제 화합물에 대한 상세한 설명 및 구체적인 예는 전술한 바와 같다. 이에, 이하에서는 상기 화학식 1의 착색제 화합물을 포함하는 조성물을 상세히 설명하되, 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략한다.
상기 착색제 화합물은, 상기 착색 조성물에 포함되는 고형분(solid contents) 100 중량%에 대하여, 약 10 중량% 이상, 또는 약 15 중량% 이상이고, 또는 약 20 중량% 이상이고, 약 50 중량% 이하, 또는 약 40 중량%, 또는 약 30 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 착색제 화합물의 함량이 너무 적으면 색순도가 저하될 수 있고, 너무 높을 경우 수지 조성물의 경화 반응이 제대로 일어나지 않을 수 있어 이러한 관점에서 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따른 착색 조성물 제조 시, 상기 화학식 1의 착색제 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 착색 조성물은 필요에 따라 상기 화학식 1의 착색제 화합물에 더하여 다른 공지의 착색제 화합물를 임의로 더 포함할 수도 있다.
예를 들어, 본 발명의 착색 조성물은, 상기 화학식 1의 착색제 화합물에 더하여, 염료(Dye) 및 안료(Pigment) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 염료(Dye) 및 상기 안료(Pigment)는 각각, 황색, 적색, 및 녹색 중 어느 하나의 색상을 나타내는 화합물을 1종 이상 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 황색을 나타내는 화합물의 경우, 금속-복합체(metal-complex) 계열 화합물, 아조(azo) 계열, 퀴노프탈론(quinophthalone) 계열 화합물, 아이소인돌린(isoindoline) 계열 화합물, 및 스트릴(Styryl) 계열 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 적색을 나타내는 화합물의 경우, 금속-복합체(metal-complex) 계열 화합물, 아조(azo) 계열 화합물, 크산텐(xanthene) 계열 화합물, 디케토피롤로피롤(diketopyrrolopyrrole) 계열 화합물, 안트라퀴논(anthraquinone) 계열 화합물, 및 퍼릴렌(Perylene) 계열 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 녹색을 나타내는 화합물의 경우, 금속-복합체(metal-complex) 계열 화합물, 트리아릴메탄(triarylmethane)계열 화합물, 안트라퀴논(anthraquinone) 계열 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 안료의 경우, PY129, PY138, PY139, PY150, 및 PY185을 포함하는 황색 안료 군; PR48, PR 48:1, PR 48:2, PR 48:3, PR 48:4, PR 177, PR 179, PR 207, PR 254, PR 255, PR 264 및 PR269을 포함하는 적색 안료 군; 그리고 PG 7, PG 36, PG 58, 및 PG 59을 포함하는 녹색 안료 군; 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따른 착색 조성물은, 바인더 수지, 중합성 화합물, 및 광개시제를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지의 경우, 특별히 제한되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 알칼리 가용성인 수지를 사용할 수 있다.
구체적인 예로는. 알칼리 가용성 수지로서 (메트)아크릴계 수지, 아크릴아미드계 수지, 노볼락계 수지 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 중량평균분자량(Mw)이 3,000 내지 150,000 g/mol인 것을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 수지의 함량은, 상기 착색 조성물에 포함되는 고형분 100 중량%에 대하여, 약 3 중량% 이상, 또는 약 5 중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상이고, 약 30 중량% 이하, 또는 약 20 중량%, 또는 약 15 중량% 이하로 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 중합성 화합물은 특별히 제한되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 에틸렌성 불포화기를 가지는 광중합성 화합물을 사용할 있다. 상기 에틸렌성 불포화기를 가지는 화합물은 아크릴레이트계 화합물일 수 있다.
보다 구체적인 예로는, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 등에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있으나, 본 발명이 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 중합성 화합물의 함량은 상기 착색 조성물에 포함되는 고형분 100 중량%에 대하여, 약 30 중량% 이상, 또는 약 40 중량% 이상, 또는 약 50 중량% 이상이고, 약 80 중량% 이하, 또는 약 70 중량%, 또는 약 60 중량% 이하로 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 광개시제 즉 광중합 개시제 역시 특별히 제한되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시페닐)-6-트리아진, 2,4-트 리클로로메틸-(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피플로닐)6-트리아진, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐 (2-히드록시)프로필 케톤, 벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논 등에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합 개시제의 함량은 상기 착색 조성물에 포함되는 고형분 100 중량%에 대하여, 약 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있으나, 본 발명이 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 착색 조성물은 도포성 및 작업성을 높이기 위하여 용매를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 용매로는 메틸 에틸 케톤, 메틸 셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에틸 에테르, 2-에톡시 프로판올, 2-메톡시 프로판올, 3-메톡시 부탄올, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 3-메톡시부틸 아세테이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 셀로솔브아세테이트, 메틸 셀로솔브아세테이트, 부틸 아세테이트, 또는 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 등에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 용매의 함량은 도포성 및 작업성을 고려하여 조절가능하므로 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 상기 착색 조성물에 포함되는 고형분 100 중량부에 대하여, 약 50 내지 약 500 중량부로 포함될 수 있다.
한편, 상기 착색 조성물은 상술한 성분에 더하여, 경화촉진제, 열중합 억제제, 분산제, 산화방지제, 자외선흡수제, 레벨링제, 광증감제, 가소제, 접착 촉진제, 충전제, 또는 계면활성제 등 종래의 컬러 필터용 착색 조성물에 포함될 수 있는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화촉진제로는 예컨대 2-머캅토벤조이미다졸, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조옥사졸, 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토-4,6-디메틸아미노피리딘, 펜타에리스리톨 테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨 트리스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨 테트라키스(2-머캅토아세테이트), 펜타에리스리톨 트리스(2-머캅토아세테이트), 트리메틸올프로판 트리스(2-머캅토아세 테이트), 트리메틸올프로판 트리스(3-머캅토프로피오네이트), 트리메틸올에탄 트리스(2-머캅토아세테이트), 및 트리메틸올에탄 트리스(3-머캅토프로 피오네이트)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있으나, 이들로만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 것들을 포함할 수 있다.
컬러 필터
상기 화학식 1로 표시되는 착색제 화합물은, 본 발명이 속하는 기술분야에 일반적으로 알려진 방법, 예를 들어 인쇄법 또는 포토리소그래피법에 의해 컬러 필터를 제조하는데 사용될 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 또 다른 일 구현예로, 상기 착색제 화합물을 포함하는 컬러 필터를 제공한다.
예를 들어 포토리소그래피법에 의하면, 상기 착색 조성물을 투명 기판 상에 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 침지 등의 방법에 의해 도포한다. 도포막에 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통하여 선택적으로 노광(exposure) 공정을 수행한다. 한편, 상기 노광 전 열처리(pre bake) 및/또는 노광 후 열처리(post bake) 공정을 더 진행할 수도 있다. 노광 후 상기 착색 조성물을 현상(development)하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 현상된 기판을 세척하고 건조시키면 목적하는 형태의 포토레지스트 패턴이 형성된 컬러 필터를 수득할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 착색제 화합물을 이용하여 제조된 컬러 필터는, 1) 상기 착색제 화합물(화학식 1)이 퀴노프탈론(Quinophthalone)계 화합물을 기반으로 함에 따라 황색을 구현하는 것이며, 2) 거대한(Bulky) 치환기(화학식 3)가 도입됨에 따라, 그렇지 않은 경우에 비하여 용해도가 향상되어, 색 순도, 색 재현성, 명암비, 내열성 등의 특성이 두루 우수하게 발현될 수 있는 것이다.
특히 그 거대한 치환기가, 서로 다른 두 개의 분지쇄 알킬기 사이에 히드록시기가 위치하는 힌더드 구조(hindered structure)를 가지는 경우, 분자를 분해시키는 라디칼(radical) 및 일중항(singlet) 산소가 그 힌더드 구조와 반응할 수 있고, 그러한 구조가 도입하지 않은 경우에 비하여 발색단(chromophore)의 안정성이 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명의 착색 조성물을 이용할 경우 고신뢰성, 고해상도의 컬러 필터를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 통해, 본 발명의 작용 및 효과를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 본 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아님은 전술한 바와 같다.
<착색제 화합물의 합성 관련 실시예>
제조예 1. 중간체 A의 합성
Figure 112018060778607-pat00023
500ml 부피의 1구 둥근 바닥 플라스크(1-neck RBF)에 중간체 1 30g(188.45mmol)과 중간체 1-A 27.93g(188.45mmol), Benzoic acid 60g, 및 Methyl benzoate 200g을 투입하고, 180℃에서 10시간 동안 교반하였다. 이후, 용액을 상온으로 제어한 다음, MeOH 2000ml에 첨가하고 교반하였다. 이 과정에서 생성되는 석출물을 감압 하에서 여과한 뒤, MeOH로 수세하고, 80℃의 진공 오븐에서 24시간 동안 건조시켜, 중간체 A를 수득하였다. 이때 수득된 중간체 A의 분자량은, MS 분석을 통해 289 g/mol로 확인되었다.
제조예2. 화합물 1의 합성
Figure 112018060778607-pat00024
100ml 부피의 2구 둥근 바닥 플라스크(2-neck RBF)에 니트로벤젠(Nitrobenzene) 30ml와 중간체 1-B 3.89g(15.56mmol)을 투입하고, 교반하였다. 이후, SOCl2 5.55g(46.67mmol)을 서서히 적하하고, 95에서 2시간 동안 반응시킨 후, 30분간 질소를 불어넣어 잔류 SOCl2 및 HCl을 제거하였다. 이후, 용액을 상온으로 제어한 뒤, 중간체 A 3g(10.37mmol), 및 Triethylamine 3.15g(31.11mmol)을 첨가하고, 90℃에서 3시간 동안 반응시켰다. 이후, 용액을 Diethyl Ether에 첨가하여 교반시키켰다. 이 과정에서 발생하는 석출물을 감압 하에서 여과한 뒤, Diethyl Ether로 수세한 다음, 컬럼크로마토그래를 통해 분리 정제하여, 화합물 1을 수득하였다. 이때 수득된 화합물 1 의 분자량은, MS 분석을 통해 521 g/mol로 확인되었다.
제조예 3. 화합물 2의 합성
제조예 2에서 중간체 1-B 대신 중간체 1-C를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 2를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00025
제조예 4. 중간체 B의 합성
제조예 1에서 중간체 1-A 대신 중간체 1-D를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 중간체 B를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00026
제조예 5. 화합물 3의 합성
제조예 2에서 중간체 A 대신 중간체 B을 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 3을 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00027
제조예 6. 화합물 4의 합성
제조예 3에서 중간체 A 대신 중간체 B을 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 4를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00028
제조예 7. 중간체 C의 합성
제조예 1에서 중간체 1-A 대신 중간체 1-E를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 중간체 C를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00029
제조예 8. 화합물 5의 합성
제조예 2에서 중간체 A 대신 중간체 C을 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 5를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00030
제조예 9. 화합물 6의 합성
제조예 3에서 중간체 A 대신 중간체 C을 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 6을 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00031
제조예10. 중간체 D의 합성
Figure 112018060778607-pat00032
500ml 부피의 2구 둥근 바닥 플라스크(2-neck RBF)에 Methylene chloride 250ml와 중간체 2 30g(189.63mmol)을 투입하고, 교반하였다. 이후, Triethylamine 57.567g(568.90mmol)을 서서히 적하하고, 상온에서 30분간 교반하였다. 그 다음, 중간체 1-F 50.97g(189.63mmol) 서서히 적하하고, 45℃에서 3시간동안 반응시켰다. 여기에 DI-Water 500ml를 첨가한 뒤, 층 분리에 따라 형성되는 유기층은 MgSO4를 통과시켜 수분을 제거한 다음, 용매를 감압 하에서 제거하고, 컬럼크로마토그래피를 통해 분리 정제하여, 중간체 D를 수득하였다. 이때 수득된 중간체 D의 분자량은, MS 분석을 통해 390 g/mol로 확인되었다.
제조예11. 중간체 E의 합성
제조예 10에서 중간체 1-F 대신 중간체 1-G를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 중간체 E를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00033
제조예12. 화합물 7의 합성
Figure 112018060778607-pat00034
100ml 부피의 1구 둥근 바닥 플라스크(1-neck RBF)에 Benzoic acid 5g, Methyl benzoate 20ml에 중간체 D 3g(7.66mmol), 및 중간체 1-A 1.15g(7.74mmol)을 넣고 교반하였다. 180℃에서 10시간 동안 반응 후, 온도를 상온으로 제어하였다. 이후, 용액을 MeOH 200ml에 첨가하여 교반하고, 이 과정에서의 석출물을 감압 하에서 여과하고, 컬럼크로마토그래피를 통해 분리 정제하여, 화합물 7을 수득하였다. 이때 수득된 화합물 7의 분자량은, MS 분석을 통해 520 g/mol로 확인되었다.
제조예13. 화합물 8의 합성
제조예 12에서 중간체 D 대신 하기 중간체 E를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 8을 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00035
제조예14. 화합물 9의 합성
제조예 12에서 중간체 1-A 대신 하기 중간체 1-D를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 9를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00036
제조예15. 화합물 10의 합성
제조예 13에서 중간체 1-A대신 하기 중간체 1-D를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 10을 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00037
제조예16. 화합물 11의 합성
제조예 12에서 중간체 1-A 대신 중간체 1-E를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 11을 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00038
제조예17. 화합물 12의 합성
제조예 13에서 중간체 1-A 대신 중간체 1-D를 사용한 것을 제외하고, 나머지는 동일하게 하여 화합물 12를 제조하였다.
Figure 112018060778607-pat00039
제조예18. 화합물 중간체 F의 합성
Figure 112018060778607-pat00040
제조예 10에서 중간체 2와 중간체 1-F 대신 각각 중간체 1과 중간체 1-H를 사용하였으며, 동일한 합성방법을 통해 중간체 F를 합성하였다. 이때 수득된 중간체 F의 분자량은, MS 분석을 통해 377 g/mol로 확인되었다.
제조예19. 화합물 13의 합성
Figure 112018060778607-pat00041
제조예 12에서 중간체 D 대신 중간체 F를 적용하고, 동일한 방법으로 화합물 13을 합성하였다. 이때 수득된 화합물 13의 분자량은, MS 분석을 통해 507g/mol로 확인되었다.
제조예20. 화합물 14의 합성
Figure 112018060778607-pat00042
제조예 12에서 중간체 D와 중간체 1-A 대신, 중간체 F와 중간체 1-D를 사용하고, 동일한 합성방법으로 화합물 14을 합성하였다. 이때 수득된 화합물 14의 분자량은, MS 분석을 통해 557g/mol로 확인되었다.
비교예 화합물 1
PY 138(BASF, Paliotol® Yellow L 0960 HD)을 비교예 화합물 1로 사용하였다.
Figure 112018060778607-pat00043
<착색 조성물의 제조 관련 비교예/실시예>
실시예 1
착색제 화합물 3 5.554g, 바인더 수지로 벤질메타크릴레이트와 메타크릴산의 공중합체(몰비 70:30, 산가는 113 KOH mg/g, GPC로 측정한 중량평균분자량 20,000 g/mol, 분자량분포(PDI) 2.0, 고형분(S.C) 25%, 용매 PGMEA 포함) 10.376g, 중합성 화합물로 DPHA(dipentaerythritol hexaacrylate)(일본화약) 12.443g, 광중합 개시제로 I-369 (BASF사) 2.018g, 첨가제로 F-475(DIC사) 1.013g, 및 용매 PGMEA (Propylene Glycol Mnomethyl Ether Acetate) 68.593g를 혼합하여 총 100g의 착색 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 9
착색제 화합물 3 5.554g 대신 착색제 화합물 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 및 14 각각 5.554g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 착색 조성물을 제조하였다.

비교예 1
착색제 화합물 3 5.554g 대신 비교예 화합물 1 5.554g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 착색 조성물을 제조하였다.

비교예 2 내지 5
착색제 화합물 3 5.554g 대신 착색제 화합물 2, 7, 8, 및 13 각각 5.554g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 착색 조성물을 제조하였다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
<실험예>
내열성 및 광 투과도 평가
상기 실시예 1 내지 9, 및 비교예 1 내지 6의 각 착색 조성물에 대하여, 내열성및 광 투과도를 평가하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1 내지 9, 및 비교예 1 내지 6의 각 착색 조성물을, 유리 기판(5×5cm) 위에 스핀 코팅(spin coating)하고, 100에서 100초간 전열 처리(pre bake,prB)를 실시하여 필름을 형성하였다. 필름이 형성된 기판과 포토마스크(photo mask) 사이의 간격을 300㎛로 하고, 노광기를 이용하여 기판 전면에 40mJ/cm2 노광량을 조사하였다.
노광된 기판을 현상액(KOH, 0.05%)에 60초간 현상하고, 230 로 20분간 후열 처리(post bake, PB)하여, 컬러 패턴이 형성된 기판을 얻었다.
광투과도 및 내열성 평가를 위하여, 전열 처리(pre bake, prB)를 실시한 상태의 기판에 대해, 분광기(MCPD 오츠카社)를 이용하여, 380nm 내지 780nm의 범위의 가시광 영역의 흡수 스펙트럼을 얻었다. 또한, 후열 처리(post bake, PB)를 실시한 기판에 대해서도, 동일한 장비와 측정 범위에서, 투과율 스펙트럼을 얻었다.
또한, 전열 처리 및 후열 처리시 얻어진 흡수 스펙트럼과 C 광원 백라이트를 이용하여 얻어진 값 E(L*, a*, b*)을 이용하여, 하기 식 1에 따라 ΔEab 계산하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 참고로, 표 1에서 ΔE값이 작을수록 색 내열성이 우수하고(내열성 평가), ΔE < 3 값을 가지면 컬러필터용 색소로도 사용 가능한 것이다(광 투과도 평가).
[식 1]ΔEab(L*, a*, b*) = {(ΔL*)2＋(Δa*)2＋(Δb*)2}1/2
ΔEab (후열 처리-전열 처리)
비교예 2 2.12
비교예 3 2.63
실시예 1 0.45
실시예 2 0.58
실시예 3 1.38
실시예 4 1.87
비교예 4 1.83
비교예 5 2.15
실시예 5 0.39
실시예 6 0.50
실시예 7 1.17
실시예 8 1.38
비교예 6 1.12
실시예 9 1.03
비교예 1 0.31
표 1에서, 비교예 1의 착색제 화합물은 색 변화(ΔEab)가 0.31로 작은 상용 재료인 것으로 확인된다.
이와 더불어, 실시예 1 내지 9에 적용된 각 착색제 화합물 또한, 색 변화(ΔEab)가 3보다 작고, 비교예 1의 착색제 화합물과 유사 수준까지도 도달 가능할 정도로, 색 내열성이 우수하고, 컬러필터용 색소로 사용 가능한 것으로 확인된다.
용해도 평가
상기 실시예 1 내지 9, 및 비교예 1 내지 6의 각 착색제 화합물에 대해, 용해도를 평가하였다.
구체적으로, 25℃에서 각 착색제 화합물을 PGMEA(Propylene glycol monomethyl ether acetate)에 녹여 용해도를 평가하였으며, 그 결과를 표 2로 나타내었다.
단, 표 2에서, 용해도 3% 이상은 ○로 표시하고, 용해도 3 % 미만 1% 이상은 △로 표시하고, 용해도 1 % 미만은 Ⅹ로 표시하였다.
용해도
비교예 2 △
비교예 3 ○
실시예 1 △
실시예 2 ○
실시예 3 △
실시예 4 ○
비교예 4 △
비교예 5 ○
실시예 5 △
실시예 6 ○
실시예 7 △
실시예 8 ○
비교예 6 ○
실시예 9 ○
비교예 1 Ⅹ
표 2에서, 비교예 1의 착색제 화합물은 용해도가 1% 미만인 반면, 실시예 1 내지 9의 각 착색제 화합물은 용해도가 적어도 1 % 이상이며 3% 이상의 범위도 달성 가능한 것으로 확인된다.
이러한 결과를 앞서 설명한 내용과 연계해보면, 실시예 1 내지 9의 각 착색제 화합물은, 비교예 1과 달리, 서로 다른 두 개의 분지쇄 알킬기 사이에 히드록시기가 위치하는 힌더드 구조(hindered structure)를 가지는 거대한(bulky) 치환기를 가짐에 따라, 높은 용해도가 나타나는 것으로 파악된다.
실시예 1 내지 9의 각 착색제 화합물이 나타내는 높은 용해도는, 착색제 화합물의 분자 간 인력에 의한 새로운 흡수 스펙트럼 발생을 감소시켜, 그 색 순도, 색 재현성, 휘도, 명암비 등이 두루 우수하게 발현되는 데 기여할 수 있다.
나아가, 실시예 1 내지 14의 각 착색제 화합물은, 서로 다른 두 개의 분지쇄 알킬기 사이에 히드록시기가 위치하는 힌더드 구조(hindered structure)를 가지는 것이므로, 분자를 분해시키는 라디칼(radical) 및 일중항(singlet) 산소가 그 힌더드 구조와 반응할 수 있고, 그러한 구조가 도입하지 않은 경우에 비하여 발색단(chromophore)의 안정성이 향상될 수 있다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는, 착색제 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112020027453973-pat00044

    상기 화학식 1에서,
    A는, 하기 화학식 2b로 표시되고,
    R1 내지 R6 중 적어도 하나는, 하기 화학식 3으로 표시되고,
    R1 내지 R6 중 하기 화학식 3으로 표시되지 않은 나머지는, 각각, 서로 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 히드록시알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기;이고,
    [화학식 2b]
    Figure 112020027453973-pat00046

    상기 화학식 2b에서 각각,
    X1은, 동일하거나 상이하고, 수소; 할로젠 원소; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20 히드록시알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C7-C30 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기;이고,
    [화학식 3]
    Figure 112020027453973-pat00047

    상기 화학식 3에서,
    Q1은, O; 또는 NH;이고,
    Q2는 직접 결합; 또는 CO;이고,
    R7은, 직접 결합; 또는 C1-C12 알킬렌기;이고,
    B는, 하나 이상의 히드록시기로 치환된 C6-C30 아릴기; 또는 하나 이상의 히드록시기로 치환된 C7-C30 알킬아릴기;이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 3의 B가 하기 화학식 4로 표시되는, 착색제 화합물:
    [화학식 4]
    Figure 112018060778607-pat00048

    상기 화학식 4에서,
    Ra, Rb, Rc, Rd, 및 Re 중 어느 하나 이상은 히드록시기(-OH)이고, 나머지는 서로 독립적으로 수소, C1-C20의 직쇄 알킬기, 또는 C3-C20의 분지쇄 알킬기이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화학식 4의 Ra 및 Re가 각각 수소이고; Rc가 히드록시기이고; Rb, 및 Rd가 서로 독립적으로 C3-C20의 분지쇄 알킬기인, 착색제 화합물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 4의 Rb 및 Rd가 각각 C4의 분지쇄 알킬기인, 착색제 화합물.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R6이 상기 화학식 4로 표시되는 것인, 착색제 화합물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R1 내지 R5가 각각 수소인 것인, 착색제 화합물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인, 착색제 화합물:
    Figure 112020027453973-pat00049

    Figure 112020027453973-pat00050

    Figure 112020027453973-pat00051

    Figure 112020027453973-pat00052
    .
  8. 제1항의 착색제 화합물을 포함하는, 착색 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    염료(Dye) 및 안료(Pigment) 중 적어도 하나를 더 포함하는, 착색 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 염료(Dye) 및 상기 안료(Pigment)는 각각, 황색, 적색, 및 녹색 중 어느 하나의 색상을 나타내는 화합물을 1종 이상 포함하는 것인, 착색 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 황색을 나타내는 화합물은, 금속-복합체(metal-complex) 계열 화합물, 아조(azo) 계열, 퀴노프탈론(quinophthalone) 계열 화합물, 아이소인돌린(isoindoline) 계열 화합물, 및 스트릴(Styryl) 계열 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 착색 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 적색을 나타내는 화합물은, 금속-복합체(metal-complex) 계열 화합물, 아조(azo) 계열 화합물, 크산텐(xanthene) 계열 화합물, 디케토피롤로피롤(diketopyrrolopyrrole) 계열 화합물, 안트라퀴논(anthraquinone) 계열 화합물, 및 퍼릴렌(Perylene) 계열 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 착색 조성물.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 녹색을 나타내는 화합물은, 금속-복합체(metal-complex) 계열 화합물, 트리아릴메탄(triarylmethane)계열 화합물, 안트라퀴논(anthraquinone) 계열 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 착색 조성물.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 안료는, PY129, PY138, PY139, PY150, 및 PY185을 포함하는 황색 안료 군; PR48, PR 48:1, PR 48:2, PR 48:3, PR 48:4, PR 177, PR 179, PR 207, PR 254, PR 255, PR 264 및 PR269을 포함하는 적색 안료 군; 그리고 PG 7, PG 36, PG 58, 및 PG 59을 포함하는 녹색 안료 군; 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 착색 조성물.
  15. 제8항에 있어서,
    바인더 수지, 다관능성 모노머, 광개시제 및 용매를 더 포함하는 착색 조성물.
  16. 제8항의 착색 조성물을 포함하는 컬러필터.
  17. 제16항의 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102690127B1 (ko) * 2019-05-27 2024-07-30 주식회사 엘지화학 화합물, 이를 포함하는 색재 조성물, 감광성 수지 조성물, 감광재, 컬러필터, 디스플레이 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014193955A (ja) 2013-03-28 2014-10-09 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd キノフタロン化合物およびそれを含有する着色組成物
JP2017125083A (ja) * 2016-01-12 2017-07-20 大日精化工業株式会社 顔料添加剤、顔料組成物、及び顔料着色剤

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5187535A (ja) * 1975-01-31 1976-07-31 Mitsubishi Chem Ind Kinzokuganjukinofutaronkeikagobutsuno seiho
JPS5193932A (ja) * 1975-02-14 1976-08-18 Kinofutaronkeikagobutsunoseizoho
JP2001335711A (ja) * 2000-05-29 2001-12-04 Fuji Photo Film Co Ltd キノフタロン系化合物、それを含む顔料分散剤、顔料分散組成物及び着色感光性組成物
JP5783086B2 (ja) * 2012-02-29 2015-09-24 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 カラーフィルタ用緑色着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2014199308A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 カラーフィルタ用着色組成物
JP6421131B2 (ja) * 2016-01-12 2018-11-07 大日精化工業株式会社 顔料分散剤、顔料組成物、及び顔料着色剤

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014193955A (ja) 2013-03-28 2014-10-09 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd キノフタロン化合物およびそれを含有する着色組成物
JP2017125083A (ja) * 2016-01-12 2017-07-20 大日精化工業株式会社 顔料添加剤、顔料組成物、及び顔料着色剤

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