KR102153733B1 - 컬러필터 및 이를 이용한 화상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러필터 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기재; 기재 상에 형성된 양자점을 포함하는 제1화소층; 및 제1화소층 상에 형성된 산란입자를 포함하는 제2화소층이 적층 구조를 가지는 컬러필터 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다.
상기 다층 구조의 컬러필터는 종래 컬러필터의 광효율 저하를 해소하고, 이를 화상표시장치에 도입시 우수한 색재현 특성 및 높은 광효율을 유지하며 다양한 색표현을 확보하여 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있다.

Description

컬러필터 및 이를 이용한 화상표시장치{COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 우수한 색재현 특성과 높은 광효율을 확보하여 고품위의 화질을 구현할 수 있는 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.

디스플레이 산업은 CRT(cathode-ray tube)에서 PDP(plasma display panel), OLED(organic light-emitting diode), LCD(liquid-crystal display) 등으로 대변되는 평판디스플레이로 급격한 변화를 진행해 왔다. 그 중 LCD는 얇고 가벼우면서 우수한 해상력과 저전력 소모 등의 장점이 있어서 거의 모든 산업에서 사용되는 화상표시장치로 널리 이용되고 있으며, 앞으로도 큰 시장 확대가 예상된다.

LCD는 광원으로부터 발생한 백색광이 액정셀을 통과하면서 투과율이 조절되고 적색, 녹색, 청색의 컬러필터를 투과해 나오는 3원색이 혼합되어 풀칼라를 구현한다.

컬러필터는 백색광에서 적색, 녹색 및 청색의 3가지 색을 추출하여 미세한 화소단위로 가능하게 하는 박막 필름형 광학부품으로서 한 화소의 크기가 수십에서 수백 마이크로미터 정도이다. 이러한 컬러필터는 각각의 화소 사이의 경계부분을 차광하기 위해서 투명 기판 상에 정해진 패턴으로 형성된 블랙 매트릭스 층 및 각각의 화소를 형성하기 위해 복수의 색(통상적으로, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B))의 3원색을 정해진 순서로 배열한 화소부가 차례로 적층된 구조를 취하고 있다.

따라서 컬러필터는 LCD에서 색을 표현하는 핵심적인 부품으로 평판디스플레이의 보급과 함께 노트북PC, 모니터, 휴대단말기 등 폭넓은 용도로 채용되어 왔다. 보다 생생한 화질 구현과 타 디스플레이와의 품질 우위를 위해서 고색순도, 고투과 및 저반사형 컬러필터 제조기술이 활발히 연구되고 있다.

일반적으로 컬러필터는 안료 분산법, 전착법, 인쇄법, 염색법, 전사법, 잉크젯 방식 등에 의하여 3종 이상의 색상을 투명 기판상에 코팅하여 제조한다. 최근에는 품질, 정도, 성능면에서 우수한 안료 분산형의 감광성 수지를 이용한 안료 분산법이 주류를 이룬다.

컬러필터를 구현하는 방법 중의 하나인 안료 분산법은 흑색 매트릭스가 제공된 투명한 기질 위에 착색제를 비롯하여 알칼리 가용성 수지, 광중합 단량체, 광중합 개시제, 에폭시 수지, 용제, 기타 첨가제를 포함하는 감광성 수지 조성물을 코팅하고, 형성하고자 하는 형태의 패턴을 노광한 후, 비노광 부위를 용제로 제거하여 열경화시키는 일련의 과정을 반복함으로써 착색 박막을 형성하는 방법으로, 휴대폰, 노트북, 모니터, TV 등의 LCD를 제조하는 데 활발하게 응용되고 있다.

안료는 용제에 녹지 않고 미세한 입자상태로 존재하기 때문에 최근에 요구되는 더 선명하고 더 다양한 색상을 표시하기에는 한계점에 도달했다. 반면, 염료는 안료보다 색 특성이 우수하여 안료를 염료로 대체하고자 하는 연구가 진행되어 왔다. 그러나, 염료도 빛이나 용제들에 대한 내구성이 떨어지기 때문에 이를 개선하는 것과 염료가 용제에 녹긴 하지만 컬러필터 생산에 사용되는 용제에 대한 충분한 용해도를 확보하는 것 등의 문제점이 남아있다.

또한 염료나 안료를 착색제로 이용하는 경우, 광원의 투과 효율을 저하시키는 문제를 야기한다. 상기 투과 효율의 저하는 결과적으로 화상표시장치의 색재현성을 낮추게 되어 결국 고품질의 화면 구현을 어렵게 한다.

이에 우수한 패턴 특성 뿐만 아니라 보다 다양한 색상 표현, 높은 색재현율과 함께 고휘도 및 고명암비 등 더욱 향상된 성능이 요구에 따라 염료나 안료 대신 자체 발광하는 양자점의 사용이 제안되었다.

양자점은 광원에 의해 자체 발광하며 가시광선 및 적외선 영역의 광을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 양자점은 벌크 여기자 보어 반지름(bulk exciton Bohr radius)보다 더 작은, 1 내지 20 ㎚의 직경을 통상적으로 갖는 Ⅱ-Ⅵ족, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅳ-Ⅵ족 재료들의 작은 결정들이다. 양자 구속 효과(quantum confinement effect)들로 인해, 양자점의 전자 상태들 사이의 에너지 차이들은 양자점의 조성 및 물리적 크기 양측 모두의 함수이다. 따라서, 양자점의 광학 및 광전자 특성들은, 양자점의 물리적 크기를 변화시킴으로써 튜닝 및 조정될 수 있다. 양자점은 흡수 개시(onset) 파장보다 더 짧은 파장들을 흡수하고, 흡수 개시 파장에서 광을 방출한다. 양자점의 발광 스펙트럼들의 대역폭은, 온도 의존성 도플러 확장(Doppler broadening), 하이젠베르크 불확정성 원리(Heisenberg Uncertainty Principle) 및 양자점의 크기 분포와 관련된다. 주어진 양자점에 있어서, 양자점의 방출 대역은 크기를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 따라서, 양자점은 통상의 염료나 안료를 이용하여 도달불가한(unattainable) 색들의 범위를 생성할 수 있다.

그러나 양자점은 나노 수준의 크기로 인해 본질적으로 비산란 입자이다. 따라서 빛이 양자점이 포함된 컬러필터를 통과할 때 다른 염료나 안료 경우보다 훨씬 더 짧은 광학 경로를 갖는다. 컬러필터의 두께가 충분치 않은 이상 대부분의 빛이 양자점에 의해 흡수된다. 이에 컬러필터의 두께를 조절하거나 양자점의 농도를 증가시키거나 산란입자를 도입 등의 방법이 제안되고 있는데 이 중 두께나 농도를 조절하는 경우 색 균일성의 측면에서 문제점이 발생한다.

이에 컬러필터에 산란입자를 도입하는 방식에 있어서, 대한민국 특허공개 제2010-0037283호는 양자점이 포함된 색 변환 매개층과 별도로 유기 소재로 이루어진 산란입자를 포함하는 광 확산층을 갖는 액정 표시 장치를 언급하고 있다. 이 경우 광원과 색 변환 매개층 사이에 광 확산층이 존재함으로 인해 산란입자에 의한 광흡수 현상으로 발광세기를 저하시키는 문제가 발생한다.

대한민국 특허공개 제2014-0109327호는 무기 소재로 이루어진 산란 입자를 양자점이 포함된 층에 함께 포함하는 조명 디바이스를 제시하고 있다. 이때 사용하는 산란입자는 그 크기가 수 내지 수백 마이크로미터(㎛) 수준으로 입자 크기가 매우 커서 도막 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 특히 산란입자의 크기가 수백 마이크로미터(㎛)인 경우 도막의 두께는 적어도 이를 일정하게 분산시킬 수 있는 두께가 되어야 하므로, 전체적인 컬러필터의 두께 상승을 가져온다.

이들 특허들은 양자점과 산란입자를 사용하여 컬러필터의 광효율 저하 방지를 꾀하고 있는데 광 확산층이 광원과 색 변환 매개층 사이에 존재하거나 산란입자의 평균입경이 마이크로미터(㎛) 수준이어서 그 효과가 충분치 않다.

대한민국 특허공개 제2010-0037283호 대한민국 특허공개 제2014-0109327호

이에 높은 색재현율 및 광효율을 확보하기 위해 다각적으로 연구한 결과, 본 출원인은 양자점이 포함된 층 상부에 산란입자를 포함하는 층을 복수로 형성시킨 다층 구조를 갖는 경우, 휘도에 영향을 주지 않으면서도 발광 강도의 저하 문제를 개선할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 색재현 특성과 높은 광효율을 확보할 수 있는 다층 구조의 컬러필터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 상기 컬러필터를 구비하여 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있는 화상표시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기재; 상기 기재 상에 형성되며, 양자점을 포함하는 제1화소층; 및 상기 제1화소층 상에 형성되며, 산란입자를 포함하는 제2화소층을 구비하는 컬러필터를 제공한다.

상기 양자점은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물; Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물; Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물; Ⅳ족 원소 또는 이를 포함하는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 산란입자는 Al₂O₃, SiO₂, ZnO, ZrO₂, BaTiO₃, TiO₂, Ta₂O₅, Ti₃O₅, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb₂O₃, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 산란입자의 평균입경은 30 내지 1000 ㎚인 것을 특징으로 한다.

상기 제1화소층은 양자점, 열 또는 광중합성 화합물, 중합 개시제 및 알칼리 가용성 수지를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물로부터 제조되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제1화소층의 두께는 1 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 제2화소층은 산란입자, 열 또는 광중합성 화합물, 중합 개시제 및 알칼리 가용성 수지를 포함하는 경화성 수지 조성물로부터 제조되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제2화소층의 두께는 0.5 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 특징으로 한다.

본 발명에서 제시하는 다층 구조의 컬러필터는 광효율을 높여 우수한 발광세기 및 높은 색 재현성을 나타낼 수 있다.

상기 컬러필터가 도입된 화상표시장치는 고휘도를 유지하고 우수한 색재현 특성과 높은 광효율을 확보하여 생생한 화질을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 컬러필터를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 보여주는 모식도이다.

본 발명은 우수한 색순도 및 높은 광투과 효율을 확보하는 컬러필터를 제시한다.

특히, 본 발명에서는 기재 상에 제1화소층 및 제2화소층이 순차적으로 적층된 다층 구조의 컬러필터를 제시하며 상기 제1화소층은 양자점을, 상기 제2화소층은 산란입자를 각각 필수성분으로 포함한다. 이때 제1화소층은 색상을 갖는 광이 자발 방출되는 양자점을 포함하여 색재현 특성을 개선하고, 제2화소층은 수백 나노수준의 평균입경을 가지는 산란입자을 통해 제1화소층에서 나오는 광의 경로를 증가시켜 전체적인 광효율을 향상시킨다. 또한, 상기 컬러필터를 화상표시장치에 적용함에 따라 고품위의 화질을 구현할 수 있는 잇점을 확보한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명상의 편의를 위해 일부 구성요소들은 도면 상에서 과장되게 표현되거나, 축소 또는 생략되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 컬러필터를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 컬러필터(10)는 기재(1), 제1화소층(3) 및 제2화소층(5)로 구성된다.

이때 기재(1) 상에 제1화소층(3) 및 제2화소층(5)이 순차적으로 적층된 구조를 가지며, 본 발명에서는 제1화소층(3)을 구성하는 양자점이 방출하는 색광이 제2화소층(5)에 포함된 산란입자를 만나면서 광경로가 증가하게 되고 이에 따라 컬러필터의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

기재(1)는 광원의 빛을 투과시키는 역할을 하는 것으로 빛을 통과시킬 수 있은 필름 또는 시트로 형성된다. 따라서 투명 필름으로 통상 사용되는 것을 제한없이 사용할 수 있으나, 그 중에서 투명성, 기계적 강도, 열 안정성 등이 우수한 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유리 또는 투명 고분자 필름이 사용될 수 있다. 구체적으로 투명 고분자 필름은 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 황화 폴리페닐렌계 수지, 비닐알코올계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 바람직하기로 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.

상기 기재(1)의 두께는 특정 범위로 한정되지 않으나 예컨대 유리를 기재로 사용하는 경우에는 300 내지 1000 ㎛인 것, 투명 고분자 필름이 기재인 경우에는 5 내지 100 ㎛인 것이 통상 사용된다. 기재(1)의 두께가 상기 범위 미만이면 기계적 강도가 떨어질 수 있고 반대로 상기 범위를 초과하는 경우에는 박형화에 불리하여 바람직하지 않다.

제1화소층(3)은 양자점을 포함하여 다양한 색상을 나타내는 빛을 자발광하는 역할로 상기 기재(1) 상에 자발광 감광성 조성물을 도포하여 제조된다.

상기 자발광 감광성 조성물은 상기 제1화소층(3)을 형성시키기 위한 조성물로 양자점과 더불어 열 또는 광중합성 화합물, 중합 개시제 및 알칼리 가용성 수지를 포함한다.

상기 양자점은 나노 크기의 반도체 물질이다. 원자가 분자를 이루고, 분자는 클러스터라고 하는 작은 분자들의 집합체를 구성하여 나노 입자를 이루는데, 이러한 나노 입자들이 특히 반도체 특성을 띠고 있을 때 이를 양자점이라고 한다. 양자점은 외부에서 에너지를 받아 들뜬 상태에 이르면, 자체적으로 해당하는 에너지 밴드갭에 따른 에너지를 방출한다.

본 발명에 따른 양자점은 광에 의한 자극으로 발광할 수 있는 양자점이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물; Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물; Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물; Ⅳ족 원소 또는 이를 포함하는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 Ⅳ족 원소 또는 이를 포함하는 화합물은 Si, Ge, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소 화합물; 및 SiC, SiGe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 양자점은 균질한(homogeneous) 단일 구조; 코어-쉘(core-shell), 그래디언트(gradient) 구조 등과 같은 이중 구조; 또는 이들의 혼합구조일 수 있다.

상기 코어-쉘(core-shell)의 이중 구조에서, 각각의 코어(core)와 쉘(shell)을 이루는 물질은 상기 언급된 서로 다른 반도체 화합물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 코어는 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 쉘은 CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

통상의 컬러필터 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물이 색상 구현을 위해 적, 녹, 청의 착색제를 포함하듯이, 본 발명의 양자점도 적색을 나타내는 양자점, 녹색을 나타내는 양자점 및 청색을 나타내는 양자점로 분류될 수 있으며, 본 발명에 따른 양자점은 전술한 적색, 녹색, 청색 및 이들의 조합에서 선택된 1종일 수 있다.

상기 양자점은 습식 화학 공정(wet chemical process), 유기금속 화학증착 공정 또는 분자선 에피택시 공정에 의해 합성될 수 있다.

상기 습식 화학 공정은 유기용제에 전구체 물질을 넣어 입자들을 성장시키는 방법이다. 결정이 성장될 때 유기용제가 자연스럽게 양자점 결정의 표면에 배위되어 분산제 역할을 하여 결정의 성장을 조절하게 되므로, 상기 유기금속 화학증착(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition)이나 분자선 에피택시(MBE, molecular beam epitaxy)와 같은 기상증착법보다 더 쉽고 저렴한 공정을 통하여 나노 입자의 성장을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 양자점의 함량은 자발광 감광성 수지 조성물 100 중량% 중 3 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 이때 함량이 3 중량% 미만이면 발광 효율이 미미할 수 있고, 80 중량% 초과이면 상대적으로 다른 조성의 함량이 부족하여 화소 패턴을 형성하기 어려운 문제가 있다.

열 또는 광중합성 화합물은 후술하는 중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.

단관능 단량체의 구체예로는 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 2관능 단량체의 구체예로는 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.

그 밖의 다관능 단량체의 구체예로서는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 하기 화학식 1 및 2와 같이 수산기 혹은 카르복시산기를 가진 디펜타에리트리톨(폴리)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

(상기 화학식 1에서, R₁은 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기이고, R₂는 수소, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기이다)

(상기 화학식 2에서,

R₃ 내지 R₅는 서로 같거나 다르며, 각각 OH, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기 또는 -OR₇이며, R₃ 내지 R₅ 중 적어도 하나는 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기이고,

상기 R₇은

이고, 이때 R₈ 및 R₉는 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기이고 R₁₀은 수소, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 또는 -C(=O)CH₂CH₂C(=O)OH이고,

R₆은 -C(=O)CH₂CH₂C(=O)OH이다)

본 발명의 열 또는 광중합성 화합물은 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하기로는, 카르복시산기 함유 5관능 광중합성 화합물을 사용할 수 있다.

5관능 이상의 광중합성 화합물을 사용하는 경우 화소 패턴의 형성이 더욱 우수하다. 특히, 카르복시산기가 함유된 5관능 광중합성 화합물의 경우엔 양자점의 입자 응집에 따른 발광 특성의 저하가 없고, 광 반응성이 우수하여 발광성이 우수한 화소 패턴을 형성할 수 있다.

상기 열 또는 광중합성 화합물의 함량은 자발광 감광성 수지 조성물 100 중량%에 대해서 통상 5 내지 70 중량%, 바람직하게는 10 내지 60 중량%의 범위에서 사용된다. 이때 상기 열 또는 광중합성 화합물이 전술한 함량 범위로 사용되는 경우, 광원에 대해 화소패턴의 형성이 용이하기 때문에 바람직하다. 만약 함량이 5 중량% 미만이면 경화도가 저하되어 화소 패턴의 형성이 어렵거나 경도가 저하되기 쉽고, 반대로 70 중량%를 초과하면 패턴이 박리되는 문제가 발생할 수 있다.

중합 개시제는 상기 열 또는 광중합성 화합물의 중합을 개시하기 위한 화합물로 광이나 열에 의하여 분해되어 라디컬을 형성하는 화합물로 중합 반응을 진행한다. 이러한 중합 개시제를 함유하는 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 화소픽셀은 그 화소부의 강도나 패턴성이 양호해진다.

상기 중합 개시제는 열중합 개시제, 광중합 개시제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용할 수 있다. 바람직하게는 광중합 개시제를 사용할 수 있다.

상기 열중합 개시제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 대표적으로 퍼옥사이드(peroxide)계 화합물 또는 아조(azo)계 화합물 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

아조계 화합물의 예로는 2,2′-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2′-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2′-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 및 2,2′-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴) 등을 사용할 수 있다.

퍼옥사이드계 화합물의 예로는 테트라메틸부틸퍼옥시 네오데카노에이트 , 비스(4-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시 카보네이트, 부틸퍼옥시 네오데카노에이트, 디프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트, 디에톡시헥실퍼옥시 디카보네이트, 헥실 퍼옥시 디카보네이트, 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트, 비스(3-메톡시-3-메톡시부틸) 퍼옥시 디카보네이트, 디부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디세틸퍼옥시 디카보네이트, 디미리스틸 퍼옥시 디카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시피발레이트, 헥실 퍼옥시 피발레이트, 부틸 퍼옥시 피발레이트, 트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 디메틸 히드록시 부틸 퍼옥시 네오 데카노에이트, 아밀 퍼옥시 네오 데카노에이트, 부틸 퍼옥시 네오 데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, 아밀퍼옥시 피발레이트, t-부틸퍼옥시 피발레이트, t-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트,라우릴 퍼옥사이드, 디라우로일 퍼옥사이드, 디데카노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 또는 디벤조일 퍼옥사이드 등을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 광중합 개시제는 특별히 한정되지 않으며, 통상의 광중합 개시제를 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 화합물이다.

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.

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. 또한, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

(상기 화학식 3에서, R₁ 내지 R₄는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, OH, 탄소수 1 내지 12의 알킬기로 치환되거나 비치환된 페닐기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기로 치환되거나 비치환된 벤질기, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기로 치환되거나 비치환된 나프틸기이다)

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 구체예로는 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-프로필-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-부틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-메틸-2-메틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-디메틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-디에틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온 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 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′-테트라페닐비이미다졸이 바람직하게 사용된다.

상기 옥심 화합물로는, 하기의 화학식 4 내지 6으로 나타낸다.

이에 더해서 본 발명의 효과를 손상하지 않는 경우, 통상 사용되고 있는 광중합 개시제를 추가로 사용할 수 있다. 예를 들면 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물, 그 밖의 광중합 개시제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

벤조인계 화합물로서는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논계 화합물로는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4′-메틸디페닐술피드, 3,3′,4,4′-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 4,4′-디(N,N′-디메틸아미노)-벤조페논 등을 들 수 있다.

티오크산톤계 화합물로는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.

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 밖의 광중합 개시제로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산 메틸, 티타노센 화합물 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 중합 개시제에 중합 개시 보조제를 병용하면, 이들을 함유하는 수지 조성물이 더욱 고감도가 되어 컬러필터를 형성할 때의 생산성이 향상되므로 바람직하다.

사용 가능한 중합 개시 보조제로는 아민 화합물, 카르복실산 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

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: 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.

카르복실산 화합물의 구체예로서는 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.

이러한 중합 개시제의 함량은 전체 조성물 100 중량% 내에서 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%이며, 중합 개시 보조제의 함량은 상기의 기준으로, 중합 개시제 100 중량부 대비 통상 1 내지 200 중량부, 바람직하게는 10 내지 100 중량부이다.

상기 중합 개시제의 함량이 상기의 범위에 있으면 자발광 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 화소부의 강도나, 이 화소부 표면에서의 평활성이 양호하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 또한, 중합 개시 보조제의 함량이 상기의 범위에 있으면 수지 조성물의 감도 효율성이 더욱 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

알칼리 가용성 수지는 층 형성시 지지체로서의 역할을 하며, 열이나 광의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 가지며, 이는 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 결합제 수지라면 어느 것이든 사용 가능하다.

바람직하기로, 상기 알칼리 가용성 수지는 20 내지 200 (KOH mg/g)의 산가를 갖는 것을 선정하여 사용한다. 산가는 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값으로 용해성에 관여한다. 수지의 산가가 상기 범위에 속하게 되면 현상액 중의 용해성이 향상되어 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하여 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remaining ratio)이 개선되는 이점이 있다.

또한, 상기 알칼리 가용성 수지는 컬러필터로 사용하기 위한 표면 경도 향상을 위해 분자량 및 분자량 분포도(MW/MN)의 한정을 고려할 수 있다. 바람직하기로 중량평균분자량이 3,000 내지 200,000 Da, 바람직하게는 5,000 내지 100,000 Da이 되도록 하고, 분자량 분포도는 1.5 내지 6.0, 바람직하기로 1.8 내지 4.0의 범위를 갖도록 직접 중합하거나 구입하여 사용한다. 상기 범위의 분자량 및 분자량 분포도를 갖는 알칼리 가용성 수지는 높은 잔막율 뿐만 아니라 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도를 향상시킬 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지는 카르복실기 함유 불포화 단량체의 중합체, 또는 이와 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체와의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함한다.

이때 카르복실기 함유 불포화 단량체는 불포화 모노카르복실산, 불포화 디카르복실산, 불포화 다가 카르복실산 등이 가능하다. 구체적으로, 불포화 모노카르복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산 등을 들 수 있다. 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복실산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤 모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다

또한, 상기 카르복실기 함유 불포화 단량체와 공중합이 가능한 단량체는 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, 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 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

이러한 알칼리 가용성 수지의 함량은 전체 조성물 100 중량% 내에서 5 내지 80 중량%, 바람직하게는 10 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 알칼리 가용성 수지의 함량이 5 내지 80 중량% 범위 내인 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해진다.

용제는 상기 언급한 바의 조성을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 사용하며, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 대표적으로 알킬렌글리콜 모노알킬에테르류, 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 저급 및 고급 알코올류, 환상 에스테르류 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용제로서 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 알킬렌글리콜 모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트 및 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들수 있다.

상기의 용제 중, 도포성, 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100 내지 200 ℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 이들 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 코팅 방법이나 장치에 따라 점도가 달라질 수 있으므로 상기 언급한 조성을 갖는 자발광 감광성 수지 조성물의 농도가 5 내지 90 중량%, 바람직하기로는 15 내지 80 중량%가 될 수 있도록 함량을 적절히 조절한다. 이러한 함량은 조성의 분산 안정성 및 제조 공정에서의 공정 용이성(예, 도포성)을 고려하여 선정된 범위이다.

본 발명의 제1화소층(3)의 두께는 1 내지 30 ㎛ 범위이며, 바람직하게는 2 내지 20 ㎛ 범위이다. 만약 두께가 1 ㎛ 미만이면 제1화소층(3)의 양자점에 의해 자발광되는 빛의 발광 강도가 현저히 떨어지는 문제가 있고, 반대로 두께가 30 ㎛를 초과하면 제1화소층(3)의 하부에서 자발광된 빛의 방출이 제1화소층(3) 상부의 양자점에 의해 빛의 방출에 불리한 점이 있다.

제2화소층(5)은 산란입자를 포함하여 전술한 제1화소층(1)에서 양자점에 의해 방출되는 색광은 산란입자와 만나면서 광경로 증가로 인하여 발광 세기가 강해져, 결과적으로 컬러필터의 광효율을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 제2화소층(5)은 상기 제1화소층(1) 상에 경화성 수지 조성물을 도포하여 제조된다.

상기 경화성 수지 조성물은 상기 제2화소층(5)을 형성시키기 위한 조성물로 산란입자와 더불어 열 또는 광중합성 화합물, 중합 개시제 및 알칼리 가용성 수지를 포함한다.

상기 산란입자는 통상의 무기 재료 모두 가능하며, 바람직하기로 금속산화물을 사용한다.

상기 금속산화물은 Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Mo, Cs, Ba, La, Hf, W, Tl, Pb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ti, Sb, Sn, Zr, Nb, Ce, Ta, In 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 금속산화물이 가능하다.

구체적으로 Al₂O₃, SiO₂, ZnO, ZrO₂, BaTiO₃, TiO₂, Ta₂O₅, Ti₃O₅, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb₂O₃, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 필요한 경우 아크릴레이트 등의 불포화 결합을 갖는 화합물로 표면 처리된 재질도 사용 가능하다.

상기 산란입자는 컬러필터에서의 광효율을 증가시킬 수 있도록 평균입경 및 전체 조성물 내에서 함량을 한정한다.

바람직하기로, 산란입자는 10 내지 1000 nm의 평균입경을 가질 수 있으며, 바람직하기로 100 내지 500 nm 범위인 것을 사용한다. 이때 입자 크기가 너무 작으면 양자점으로부터 방출된 빛의 충분한 산란 효과를 기대할 수 없고, 이와 반대로 너무 큰 경우에는 조성물 내에 가라 앉거나 균일한 품질의 제2화소층(5) 표면을 얻을 수 없으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.

본 발명에 따른 산란입자의 함량은 경화성 수지 조성물 100 중량% 내에서 0.1 내지 50 중량%를 사용할 수 있으며, 바람직하기로 0.5 내지 30 중량%로 사용할 수 있다. 만약 산란입자의 함량이 상기 범위 미만이면 얻고자 하는 발광 세기를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과할 경우 더 이상의 발광 세기 증가 효과가 미비할 뿐만 아니라 조성물의 안정성 저하 문제가 발생하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

상기 경화성 수지 조성물 중에서 전술한 산란입자 이외에 열 또는 광중합성 화합물, 중합 개시제 및 알칼리 가용성 수지의 종류 및 함량은 상기 제1화소층(3)에서 언급한 바를 따른다.

바람직하기로, 상기 제2화소층 형성을 위한 경화성 수지 조성물은 전체 조성물 중량 100 중량%를 만족하도록

산란입자 0.1 내지 50 중량%,

열 또는 광중합성 화합물 5 내지 70 중량%,

중합 개시제 0.1 내지 20 중량%,

알칼리 가용성 수지 5 내지 80 중량%를 포함한다.

본 발명의 제2화소층(5)의 두께는 0.5 내지 20 ㎛ 범위이며, 바람직하게는 1 내지 10㎛ 범위이다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 제2화소층(5)의 도막 품질이 저하되며 충분한 산란 효과를 얻기 어렵다.

이때 추가로, 상기 제1화소층 형성을 위한 자발광 감광성 수지 조성물과, 제2화소층 형성을 위한 경화성 수지 조성물은 상기 성분들 이외에 필요에 따라 UV 안정제, 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 분산제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 및 응집 방지제 등을 추가로 더 포함할 수 있다.

상기 UV 안정제는 감광성 수지 조성물에 포함되어 내광성 확보를 할 수 있다.

상기 UV안정제의 구체예로는 벤조페논 유도체, 벤조에이트 유도체, 벤조트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 벤조티아졸 유도체, 신나메이트 유도체, 안트라니레이트 유도체, 디벤조일메탄 유도체 등을 들 수 있다.

상기 벤조페논 유도체의 구체예로서는 2-히드록시-4-메톡시-벤조페논2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2,2′-디히드록시-4-메톡시벤조페논 및 2,4-디히드록시벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 벤조에이트 유도체의 구체예로서는 2-에틸헥실살리실레이트, 페닐살리실레이트, p-t-부틸페닐살리실레이트, 2,4-디-t-부틸페닐-3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조에이트 및 헥사데실-3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조에이트 등을 들 수 있다.

상기 벤조트리아졸 유도체의 구체예로서는 2-(2′-히드록시-5′-t-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-5′-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′-t-부틸-5′-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′,5′-디-t-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-5′-메틸페닐)벤조트리아졸 및 2-(2′-히드록시-3′,5′-디-t-아밀페닐)벤조트리아졸 등을 들 수 있다.

상기 트리아진 유도체의 구체예로서는 히드록시페닐트리아진, 비스에틸헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진 등을 들 수 있다.

상기 UV 안정제는 또한 시판의 것일 수도 있고, 일례로 TINUVIN PS, TINUVIN 99-2, INUVIN 109, TINUVIN 384-2, TINUVIN 900, TINUVIN 928, TINUVIN 1130, TINUVIN 400, TINUVIN 405, TINUVIN 460, TINUVIN479, TINUVIN1577, CHIMASSORB81(이상, 시바ㆍ스페셜티ㆍ케미컬즈사 제조, 상품명) 등을 들 수 있다.

상기 UV 안정제는 파장영역으로 살펴보면 350 nm이하(j선포함)에서 최대흡수영역을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 350 nm 이상의 최대흡수영역을 갖는 UV안정제는 i선의 조사강도를 약하게 할 우려가 있다. UV 안정제의 구조로 보면, 벤조페논 유도체 및 트리아진 유도체가 350 nm 이하에서 양호한 흡수영역을 가지고 있다. 이에 해당하는 시판 제품으로는 TINUVIN 400, TINUVIN 1577 및 CHIMASSORB81 등을 바람직한 일례로서 들 수 있다.

상기한 UV안정제는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있고, 본 발명의 감광성 수지 조성물의 내광성 및 황변을 방지할 수 있다.

상기 충진제의 구체적인 예는 유리, 실리카, 알루미나 등이 예시된다.

상기 다른 고분자 화합물로서는 구체적으로 에폭시 수지 및 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르 및 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.

상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물 및 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.

상기 경화제에서 에폭시 화합물로는, 예를 들면, 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)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.

상기 경화제에서 옥세탄 화합물로는, 예를 들면, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.

상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 더 포함할 수 있다. 경화 보조 화합물로는, 예를 들면, 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 들 수 있다. 카르본산 무수물류로서, 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 그 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. 상기 경화제는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

상기 분산제로는 시판되는 계면 활성제를 이용할 수 있고, 예를 들면 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면 활성제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 상기의 계면 활성제로서, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄 지방상 에스테르류, 지방산 변성 폴리에스테르류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등이 있으며 이외에, 상품명으로 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 메가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜ 제조), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜ 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조) 등을 들 수 있다.

이들 분산제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으며, 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대해서 중량 분율로 통상 0.01 내지 15중량%로 포함될 수 있다.

상기 밀착 촉진제로는, 예를 들면 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(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-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으며, 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대해서 중량 분율로 통상 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.

상기 산화 방지제로는 구체적으로 2,2′-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.

상기 응집 방지제로는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 컬러필터는 기재 상에 양자점이 포함된 제1화소층 및 산란입자를 포함하는 제2화소층을 순차적으로 적층한 다층 구조를 가져 우선 광원에 의해 제1화소층에서 양자점으로부터 색상을 가진 광이 자체 발광되어 색 재현성이 보다 우수하고, 광루미네선스에 의해 전 방향으로 광이 방출되므로 시야각도 개선될 수 있다. 다음으로 제1화소층 상에 제2화소층을 형성하여 제1화소층으로부터 입사된 빛이 제2화소층에 포함된 산란입자를 통해 광경로를 증가시키기 때문에, 보다 뛰어난 광효율을 구현하여 컬러필터의 발광강도 저하 문제를 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 컬러필터는 기재 상에 상기한 자발광 수지 조성물 및 경화성 수지 조성물을 도포한 후 용제 등과 같은 휘발성 성분들은 휘발시킨다. 이때 도포 방법은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 도포는 습식 코팅에 의해 이루어지며 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치가 사용될 수 있다.

예를 들면, 기재(1) 상에 자발광 감광성 수지 조성물을 도포한 후 건조시켜 제1화소층(3)을 형성시킨다. 이어서 상기 제1화소층(3) 상에 경화성 수지 조성물을 도포한 후 건조하여 제2화소층(5)을 형성한다.

또한, 상기 컬러필터에 있어서 기재 상에 자발광 감광성 수지 조성물로 이루어진 제1화소층은 패턴층을 포함할 수 있다.

상기 패턴층은 본 발명의 자발광 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 자발광 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자발광 감광성 수지 조성물로 형성된 패턴층은 적색 양자점을 함유한 적색 패턴층, 녹색 양자점을 함유한 녹색 패턴층 및 청색 양자점을 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 일 구현예에 따르면, 상기 패턴층은 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 구비할 수도 있다. 그러한 경우에는 상기 패턴층은 양자점을 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 적색 양자점은 적색광을, 녹색 양자점은 녹색광을 방출하고, 투명 패턴층은 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다.

전술한 기재 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.

또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공하며 이는 도 2에 나타낸 바와 같다.

도 2를 참조하면, 상기 컬러필터(10)는 제2화소층(5)이 광원과 대치되는 방향으로 배치하는 것을 특징으로 하며 구체적으로 광원, 기재, 제1화소층 및 제2화소층 순으로 적층된 구조를 갖는다. 이는 광원에 대응하는 영역에 컬러필터를 형성함으로써 광원의 빛을 효과적으로 투과시킬 수 있다.

상기 화상표시장치는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상표시장치가 사용 가능하다.

본 발명에 따른 화상표시장치는 광 효율이 우수하여 높은 휘도를 나타내고, 색 재현성이 우수하며, 넓은 시야각을 갖는다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

제조예 1. CdSe(코어)/ZnS(쉘) 구조의 녹색 양자점 1-1의 합성

CdO(0.4 mmol)과 아연 아세테이트(Zinc acetate)(4 mmol), 올레산(Oleic acid)(5.5 mL)를 1-옥타데센(1-Octadecene) (20 mL)과 함께 반응기에 넣고 150 ℃로 가열하여 반응시켰다. 이후에 아연에 올레산이 치환됨으로써 생성된 아세트산(acetic acid)을 제거하기 위해 상기 반응물을 100 mTorr 의 진공 하에 20 분간 방치하였다.

그리고 나서, 310 ℃의 열을 가하여 투명한 혼합물을 얻은 다음, 이를 20 분간 310 ℃를 유지한 후, 0.4 mmol의 Se분말과 2.3 mmol의 S 분말을 3 mL의 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine)에 용해시킨 Se 및 S 용액을 Cd(OA)₂ 및Zn(OA)₂ 용액이 들어 있는 반응기에 빠르게 주입하였다. 이로부터 얻은 혼합물을 310 ?에서 5 분간 성장시킨후 얼음물 배쓰(ice bath)를 이용하여 성장을 중단시켰다.

그리고 나서, 에탄올로 침전시켜 원심분리기를 이용하여 양자점을 분리하고 여분의 불순물은 클로로포름(chloroform)과 에탄올을 이용하여 씻어냄으로써, 올레인산으로 안정화된, 코어 입경과 쉘 두께의 합이 3 내지 5 nm인 입자들이 분포된 CdSe(코어)/ZnS(쉘) 구조의 양자점 1-1를 수득하였다.

제조예 2. 알칼리 가용성 수지의 합성

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, N-벤질말레이미드 45 중량부, 메타크릴산 45 중량부, 트리사이클로데실 메타크릴레이트 10 중량부, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4 중량부, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 40 중량부를 투입후 교반 혼합하여 모노머 적하 로트를 준비하고, n-도데칸디올 6 중량부, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 24 중량부를 넣고 교반 혼합하여 연쇄 이동제 적하 로트를 준비했다.

이후 플라스크에 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 395 중량부를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90 ℃까지 승온했다.

이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하 로트로부터 적하를 개시했다. 적하는 90 ℃를 유지하면서 각각 2 시간 동안 진행하고 1 시간 후에 110 ℃로 승온하여 3 시간 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합 가스의 버블링을 개시했다.

이어서, 글리시딜메타크릴레이트 10 중량부, 2,2′-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4 중량부, 트리에틸아민 0.8 중량부를 플라스크 내에 투입하여 110 ℃에서 8 시간 반응을 계속하고, 그 후 실온까지 냉각하면서 고형분 29.1 중량%, 중량평균분자량 32,000, 산가가 114 ㎎KOH/g인 알칼리 가용성 수지를 얻었다.

제조예 3. 제1화소층 형성을 위한 자발광 감광성 수지 조성물

하기 표 1에 기재된 바와 같이 각각 성분을 혼합한 후, 전체 고형분이 20 중량%가 되도록 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트로 희석한 뒤, 충분히 교반하여 자발광 감광성 수지 조성물을 얻었다.

조성 (중량%)		제조예 3-1	제조예 3-2
양자점	1-11)	30	30
	1-22)	-	-
광중합성 화합물3)		30	30
중합 개시제4)		5	5
알칼리 가용성 수지5)		35	35
1) 양자점 1-1: 제조예 1의 CdSe(코어)/ZnS(쉘) 구조 양자점 1-1 2) 양자점 1-2: LumidotTM CdSe/ZnS 640 (알드리치사 제) 3) 광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트호박산모노에스테르 (카르복시산함유 5관능 광중합성 화합물)(TO-1382, 동아합성 제조) 4) 중합 개시제: Irgaqure-907 (BASF사 제) 5) 알칼리 가용성 수지: 제조예 2의 알칼리 가용성 수지

제조예 4. 제2화소층 형성을 위한 경화성 수지 조성물

하기 표 2 내지 4에 기재된 바와 같이 각각 성분을 혼합한 후, 전체 고형분이 20 중량%가 되도록 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트로 희석한 뒤, 충분히 교반하여 경화성 수지 조성물을 얻었다. 표 2는 제2화소층 형성을 위한 경화성 수지 조성물에 사용한 산란입자의 종류에 대해 나타내었다. 또한 표 3은 산란입자로 TiO₂, SiO₂ 를 사용한 조성을 나타내었으며, 표 4는 산란입자로 Al₂O₃ 및 TiO₂의 함량을 달리한 조성을 나타내었다.

	종류	평균입경(nm)	제품명	제조사
A-1	TiO2	220	TR-88	훈츠만사
A-2	TiO2	30	TTO-55ⓒ	이시하라
A-3	TiO2	130	PT-401L	이시하라
A-4	TiO2	210	CR-63	이시하라
A-5	TiO2	500	R-960	듀폰사
A-6	TiO2	900	R-902	듀폰사
A-7	SiO2	2000	SYLYSIA 220A	후지사
A-8	SiO2	fumed silica	Arosil 200	데구사
A-9	Al2O3	50	0.05 um Aluminapowder	얼라이드사
A-10	Al2O3	300	0.3 um Aluminapowder	얼라이드사
A-11	Al2O3	1000	1.0 um Aluminapowder	얼라이드사

조성 (중량%)		제조예 4-1	제조예 4-2	제조예 4-3	제조예 4-4	제조예 4-5	제조예 4-6	제조예 4-7	제조예 4-8
산란 입자1)	A-1	30	-	-	-	-	-	-	-
	A-2	-	30	-	-	-	-	-	-
	A-3	-	-	30	-	-	-	-	-
	A-4	-	-	-	30	-	-	-	-
	A-5	-	-	-	-	30	-	-	5
	A-6	-	-	-	-	-	30	-	-
	A-7	-	-	-	-	-	-	30	-
	A-8	-	-	-	-	-	-	-	30
광중합성 화합물2)		30	30	30	30	30	30	30	30
중합 개시제3)		5	5	5	5	5	5	5	5
알칼리 가용성 수지4)		35	35	35	35	35	35	35	35
1) 산란입자: 표 2 2) 광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트호박산모노에스테르 (카르복시산함유 5관능 광중합성 화합물)(TO-1382, 동아합성 제조) 3) 중합 개시제: Irgaqure-907 (BASF사 제) 4) 알칼리 가용성 수지: 제조예 2의 알칼리 가용성 수지

조성 (중량%)		제조예 4-9	제조예 4-10	제조예 4-11	제조예 4-12	제조예 4-13	제조예 4-14	제조예 4-15
산란 입자1)	A-9	30	-	-	-	-	-	-
	A-10	-	30	-	-	-	-	-
	A-11	-	-	30	-	-	-	-
	A-1	-	-	-	3	10	50	70
광중합성 화합물2)		30	30	30	42	38	21	13
중합 개시제3)		5	5	5	7	7	4	2
알칼리 가용성 수지4)		35	35	35	48	45	25	15
1) 산란입자: 표 2 2) 광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트호박산모노에스테르 (카르복시산함유 5관능 광중합성 화합물)(TO-1382, 동아합성 제조) 3) 중합 개시제: Irgaqure-907 (BASF사 제) 4) 알칼리 가용성 수지: 제조예 2의 알칼리 가용성 수지

실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 5: 컬러필터 제조

상기 제조예 3의 자발광 감광성 수지 조성물 및 제조예 4의 경화성 수지 조성물을 이용하여 하기 표 5 내지 7의 구성으로 컬러필터를 제조하였다.

상기 자발광 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100 ℃의 온도에서 3 분간 유지하여 박막을 형성시켰다.

이어서 우시오 덴끼㈜제의 초고압 수은 램프(상품명 USH-250D)를 이용하여 대기 분위기하에 200 mJ/㎠의 노광량(365 ㎚)으로 광조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다.

상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 80 초 동안 담궈 현상하였다. 이 박막이 입혀진 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 150 ℃의 가열 오븐에서 10분 동안 가열하여 제1화소층을 5 um의 두께로 제조하였다.

이후 형성된 제1화소층 상에 경화성 수지 조성물로 동일한 공정을 반복하여 제2화소층을 2 um의 두께로 형성시켜 다층 구조의 화소픽셀을 갖는 컬러필터를 제조하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9
제2화소층	제조예 4-1	제조예 4-2	제조예 4-3	제조예 4-4	제조예 4-5	제조예 4-6	제조예 4-7	제조예 4-8	제조예 4-9
제1화소층	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1
광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원

	실시예 10	실시예 11	실시예 12	실시예 13	실시예 14	실시예 15	실시예 16	실시예 17	실시예 18
제2화소층	제조예 4-10	제조예 4-11	제조예 4-12	제조예 4-13	제조예 4-14	제조예 4-15	제조예 4-1	제조예 4-5	제조예 4-10
제1화소층	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-2	제조예 3-2	제조예 3-2
광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원	광원

	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
제2화소층	-	-	제조예 3-1	제조예 3-1	제조예 3-2
제1화소층	제조예 3-1	제조예 3-2	제조예 4-1	제조예 4-15	제조예 4-1
광원	광원	광원	광원	광원	광원

실험예 1: 발광 강도 측정

상기 실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 5에서 컬러필터를 365 nm Tube형 4 W UV조사기(VL-4LC, VILBER LOURMAT)를 통하여 광 변환된 영역을 측정하였으며, 실시예 1 내지 15 및 비교예 1, 3, 4는 520 nm영역을, 실시예 16 내지 15 및 비교예 2, 5는 640 nm 영역에서의 발광 강도를 Spectrum meter(Ocean Optics사)를 이용하여 측정하였다. 하기 표 8에서 측정된 발광 강도의 수치가 높을수록 높은 발광 효율을 가짐을 의미한다.

	발광 강도	발광 강도 비율(%)
실시예 1	41760	214
실시예 2	21390	109
실시예 3	32150	165
실시예 4	39680	203
실시예 5	40130	205
실시예 6	39410	202
실시예 7	34900	179
실시예 8	22410	115
실시예 9	20940	107
실시예 10	39180	201
실시예 11	38440	197
실시예 12	31980	164
실시예 13	34160	175
실시예 14	40020	205
실시예 15	33200	170
실시예 16	37490	208
실시예 17	35940	200
실시예 18	31840	177
비교예 1	19540	100
비교예 2	18010	100
비교예 3	15600	87
비교예 4	14110	78
비교예 5	14690	82

상기 표 8을 보면, 제2화소층을 형성하지 않았거나 적층 순서를 바꾼 비교예 1 내지 5와 비교하였의 경우 본 발명에 따른 실시예 1 내지 18과 비교하였을 때 발광 강도가 떨어짐을 확인할 수 있었다.

또한 제2화소층을 형성하지 않은 비교예 1 및 2를 기준으로 비교한 발광 강도 비율 역시 제1 및 2화소층을 순차적으로 형성한 구조를 가지는 실시예 1 내지 18에 대해서는 발광 강도의 저하가 발생하지 않았지만 산란입자를 포함하는 조성물을 먼저 적층한 비교예 3 내지 5는 산란입자에 의해 광원 흡수가 발생하여 양자점을 포함하는 조성물로 이루어진 층에 도달하는 빛이 감소하였음을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 컬러필터는 화상표시장치에 도입되어 우수한 색재현 특성 및 휘도를 유지하여 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있다.

1: 기재 3: 제1화소층
5: 제2화소층 10: 컬러필터
20: 광원

Claims (12)

1. 기재, 제1화소층, 및 제2화소층을 구비하는 컬러필터이고,
   상기 제1화소층은 상기 기재 상에 형성되며 상기 제2화소층은 상기 제1화소층 상에 형성되고, 상기 제1화소층은 양자점을 포함하며 상기 제2화소층은 산란입자를 포함하고,
   상기 제1화소층의 두께는 1㎛ 내지 30㎛이고,
   상기 컬러필터는 광원으로부터 받은 빛을 필터링하고,
   상기 제2화소층은 경화성 수지 조성물로부터 제조되며,
   상기 경화성 수지 조성물은 전체 조성물 중량 100 중량%를 만족하도록
   산란입자 0.1 내지 50 중량%,
   열 또는 광중합성 화합물 5 내지 70 중량%,
   중합 개시제 0.1 내지 20 중량%, 및
   알칼리 가용성 수지 5 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 양자점은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물; Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물; Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물; Ⅳ족 원소 또는 이를 포함하는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 산란입자는 Al₂O₃, SiO₂, ZnO, ZrO₂, BaTiO₃, TiO₂, Ta₂O₅, Ti₃O₅, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb₂O₃, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 산란입자의 평균입경은 30 내지 1000 ㎚인 것을 특징으로 하는 컬러필터.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1화소층은 양자점, 열 또는 광중합성 화합물, 중합 개시제 및 알칼리 가용성 수지를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1화소층 형성을 위한 자발광 감광성 수지 조성물은 전체 조성물 중량 100 중량%를 만족하도록
   양자점 3 내지 80 중량%,
   열 또는 광중합성 화합물 5 내지 70 중량%,
   중합 개시제 0.1 내지 20 중량%, 및
   알칼리 가용성 수지 5 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서, 상기 제2화소층의 두께는 0.5 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 컬러필터.
11. 청구항 1 내지 청구항 6, 및 청구항 10 중 어느 한 항의 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
12. 청구항 11에 있어서, 광원을 더 포함하고, 상기 컬러필터는 상기 광원으로부터 순차적으로 상기 기재, 상기 제1화소층 및 상기 제2화소층이 배치되는 방향으로 포함되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.

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