KR102293085B1 - 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광성 수지막 및 컬러필터 - Google Patents
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Abstract
(A) 바인더 수지; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제; (C) 광중합성 단량체; (D) 광중합 개시제; (E) 켄칭제(quenching agent); 및 (F) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물, 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조되는 감광성 수지막 및 이를 포함하는 컬러필터가 제공된다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, 각 치환기는 명세서에 정의된 바와 같다.)
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, 각 치환기는 명세서에 정의된 바와 같다.)
Description
본 기재는 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광성 수지막 및 상기 감광성 수지막을 포함하는 컬러필터에 관한 것이다.
디스플레이 장치 중의 하나인 액정디스플레이 장치는 경량화, 박형화, 저가, 저소비 전력 구동화 및 우수한 집적회로와의 접합성의 장점을 가지고 있어, 노트북 컴퓨터, 모니터 및 TV 화상용으로 그 사용범위가 확대되고 있다. 이와 같은 액정 디스플레이 장치는 빛의 삼원색에 해당하는 레드(R), 녹색(G), 청색(B)의 서브 픽셀이 집합된 단위 픽셀이 반복적으로 형성된 컬러 필터를 구비한다. 각 서브 픽셀을 인접하게 배치시킨 상태에서 각각의 서브 픽셀에 색 신호를 인가하여 밝기를 제어하면 삼원색의 합성에 의해 단위 픽셀에 특정한 색이 표시된다.
컬러 필터는 레드(R), 녹색(G), 청색(B)의 염료 또는 안료로 제조되고, 이러한 색소 재료는 백라이트 유닛의 백색광을 각각의 해당하는 색으로 바꿔주는 역할을 하게된다. 색소 재료의 스펙트럼이 요구되는 흡수 파장 이외에 불필요한 파장이 없고 폭이 좁은 흡수 밴드를 가질수록 향상된다. 또한 컬러레지스트의 식각 과정에서 노출되는 자외선, 산, 염기 조건 하에서 퇴색 또는 변색되지 않는 우수한 내열성, 내광성 및 내화학성을 가져야 한다.
감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터는 주로 염색법, 전착법, 인쇄법, 안료 분산법 등에 의해 3종 이상의 색상을 투명 기판 상에 코팅하여 제조할 수 있으며, 최근에는 안료 분산 기술이 향상되어 우수한 색 재현성과 열, 빛, 습도에 대한 내구성을 확보하면서 안료 분산법이 많이 이용되고 있다.
안료형 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터에서는 안료 입자 크기 및 안료 입자의 응집에 의해 휘도와 명암비의 떨어지는 한계점이 있다. 이러한 한계점을 개선하기 위해 입자를 이루지 않거나 일차 입경이 안료 분산액 대비 매우 작은 염료를 도입한 감광성 수지 조성물을 이용하는 연구가 진행 중이다. 그러나 염료형 감광성 수지 조성물의 경우 약한 내열성, 내광성 및 내화학성으로 인해 상용화에 어려움이 있다.
일 구현예는 명암비 저하를 최소화하면서 이염 문제를 해결할 수 있는 감광성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
다른 일 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광성 수지막을 제공하기 위한 것이다.
또 다른 일 구현예는 상기 감광성 수지막을 포함하는 컬러필터를 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 (A) 바인더 수지; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제; (C) 광중합성 단량체; (D) 광중합 개시제; (E) 켄칭제(quenching agent); 및 (F) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고, 단, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 셋 이상은 하기 화학식 2로 표시되고,
L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, *-OC(=O)NH-*, *-O(C=O)-*, *-NRX-* 또는 이들의 조합이고, 상기 Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
X는 하기 화학식 X-1 또는 화학식 X-2로 표시되고,
[화학식 X-1]
[화학식 X-2]
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
R7은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L15 및 L16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 상기 화학식 2로 표시될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 켄칭제는 1:1 내지 5:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 켄칭제는 아조계 염료, 시아닌계 염료, 로다민계 염료 또는 포피린계 염료일 수 있다.
상기 착색제는 안료, 염료 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 안료는 적색 안료이고, 상기 염료는 황색 염료일 수 있다.
상기 L1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L2 내지 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, *-OC(=O)NH-*, *-O(C=O)-* 또는 *-NRX-* 이고, 상기 Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 단 상기 L2 내지 L6가 모두 단일결합은 아니다.
상기 L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기일 수 있다.
상기 L1은 하기 화학식 4 내지 화학식 6 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서,
L7 내지 L9는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬렌기 또는 이들의 조합이다.
상기 L7 내지 L9는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 하기 화학식 4-1 또는 하기 화학식 4-2로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-1 및 화학식 4-2에서,
La 내지 Lc는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기이다.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서,
L10 내지 L12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
[화학식 6]
상기 화학식 6에서,
L13 및 L14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 화학식 15 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
[화학식 15]
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 500nm 내지 600nm의 파장범위에서 최대 흡광도를 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 염료 또는 청색 염료일 수 있다.
상기 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은, 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대해, (A) 바인더 수지 3 중량% 내지 20 중량%; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제 5 중량% 내지 60 중량%; (C) 광중합성 단량체 1 중량% 내지 15 중량%; (D) 광중합 개시제 0.01 중량% 내지 5 중량%; (E) 켄칭제(quenching agent) 0.1 중량% 내지 5 중량%; 및 (F) 용매 잔부량을 포함할 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제, 레벨링제, 계면활성제, 라디칼 중합 개시제 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
다른 일 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조되는 감광성 수지막을 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 감광성 수지막을 포함하는 컬러필터를 제공한다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 명암비 저하를 최소화하면서 이염 문제가 해결된 감광성 수지막 및 이를 포함하는 컬러필터를 제조할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 감광성 수지 조성물의 명암비를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환" 내지 "치환된"이란, 본 발명의 작용기 중의 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기(NH2, NH(R200) 또는 N(R201)(R202)이고, 여기서 R200, R201 및 R202는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬기임), 아미디노기, 하이드라진기, 하이드라존기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C20 알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C15 알킬기를 의미하고, "사이클로알킬기"란 C3 내지 C20 사이클로알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C18 사이클로알킬기를 의미하고, "알콕시기"란 C1 내지 C20 알콕시기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C18 알콕시기를 의미하고, "아릴기"란 C6 내지 C20 아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C18 아릴기를 의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C20 알케닐기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C18 알케닐기를 의미하고, "알킬렌기"란 C1 내지 C20 알킬렌기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C18 알킬렌기를 의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C20 아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴렌기를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트"와 "메타크릴레이트" 둘 다 가능함을 의미하며, "(메타)아크릴산"은 "아크릴산"과 "메타크릴산" 둘 다 가능함을 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다. 또한 "공중합"이란 블록 공중합 내지 랜덤 공중합을 의미하고, "공중합체"란 블록 공중합체 내지 랜덤 공중합체를 의미한다.
본 명세서 내 화학식에서 별도의 정의가 없는 한, 화학 결합이 그려져야 하는 위치에 화학결합이 그려져 있지 않은 경우는 상기 위치에 수소 원자가 결합되어 있음을 의미한다.
본 명세서에서 카도계 수지란, 하기 화학식 16-1 내지 화학식 16-11로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 관능기가 수지 내 주골격(backbone)에 포함되는 수지를 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, “에틸렌성 불포화 이중결합”이란 “탄소-탄소 이중결합”을 의미하고, 에틸렌성 불포화 단량체란 상기 에틸렌성 불포화 이중결합을 포함하는 단량체를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "＊"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
일 구현예는 (A) 바인더 수지; (B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제; (C) 광중합성 단량체; (D) 광중합 개시제; (E) 켄칭제(quenching agent); 및 (F) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고, 단, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 셋 이상은 하기 화학식 2로 표시되고,
L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, *-OC(=O)NH-*, *-O(C=O)-*, *-NRX-* 또는 이들의 조합이고, 상기 Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
X는 하기 화학식 X-1 또는 화학식 X-2로 표시되고,
[화학식 X-1]
[화학식 X-2]
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
R7은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L15 및 L16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
전술한 바와 같이, 안료형 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터에서는 안료 입자 크기에서 비롯되는 휘도와 명암비의 한계가 존재한다. 또한 이미지 센서용 컬러 촬상 소자의 경우에는 미세한 패턴 형성을 위해 더 작은 분산입도를 요구하게 된다. 이와 같은 요구에 부응하고자 안료 대신 입자를 이루지 않는 염료를 도입하여 염료에 적합한 감광성 수지 조성물을 제조하여 휘도와 명암비가 개선된 컬러필터를 구현하려는 시도가 계속되고 있다.
일반적으로 크산텐계 화합물은 전하가 분리되어, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물은 PGMEA 등의 유기용매에 대한 용해도가 낮고, 내열성 및 내화학성이 떨어져, 감광성 수지 조성물 내 착색제로 사용하는데 한계가 있었다. 그러나, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기용매에 대한 용해도를 개선할 수 있으며, 나아가 기능성 연결기로 연결된 이합체 형태를 가지므로 형광 제어력 및 분광 정합성이 뛰어나, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물을 이용하여 휘도 및 명암비가 개선된 컬러필터를 제조할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 염료, 예컨대 적색 염료 또는 청색 염료로 사용될 수 있는데, 일반적으로 감광성 수지 조성물에 사용되는 염료는 그 분자량이 작아서 패널 제조 시 오버코트층으로 이염되어 명암비를 떨어뜨리는 문제가 있다. 일 구현예에 따르면, 적색 염료 또는 청색 염료로 사용 가능한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 말단에 상기 화학식 2로 표시되는 관능기를 적어도 3개 이상 가지기 때문에, 분자량 증가와 더불어 레지스트 안에서의 가교도를 높일 수 있어, 오버코트층으로의 이염을 방지할 수 있다.
이하에서는 상기 성분들에 대하여 구체적으로 설명한다.
(B) 착색제
예컨대, 상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 상기 화학식 2로 표시될 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 관능기를 4개 포함할 수 있다. 이 경우 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 분자량을 크게 증가시킬 수 있어, 오버코트층으로의 이염 문제를 보다 확실하게 해결할 수 있다. 나아가, 상기 R1 내지 R4가 모두 상기 화학식 2로 표시될 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 유기용매에 대한 용해도를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 셋 이상이 상기 화학식 2로 표시되는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 단량체가 공중합 반응하여, 폴리머를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 단량체는 에틸렌성 불포화 단량체일 수 있으며, 이 경우 상기 폴리머는 아크릴 폴리머일 수 있다.
예컨대, 상기 에틸렌성 불포화 단량체는 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복시산 에스테르 화합물, 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물, 카르복시산 비닐 에스테르 화합물, 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 아미드 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
예컨대, 상기 에틸렌성 불포화 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르 등의 방향족 비닐 화합물; (메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르복시산 비닐 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물; (메타)아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; (메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 R1 내지 R4 중 적어도 셋 이상이 상기 화학식 2로 표시되는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합을 통한 고분자화 반응의 생성물인 아크릴 폴리머는 내열성 및 공정성이 우수하여, 컬러필터 제조에 사용되는 감광성 수지 조성물 내 착색제, 예컨대 염료로서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
예컨대, 상기 화학식 1에서, L1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L2 내지 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, *-OC(=O)NH-*, *-O(C=O)-* 또는 *-NRX-* 이고, 상기 Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 단 상기 L2 내지 L6가 모두 단일결합은 아니다.
예컨대,상기 L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기일 수 있다.
예컨대, 상기 L1은 하기 화학식 4 내지 화학식 6 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서,
L7 내지 L9는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬렌기 또는 이들의 조합이다.
예컨대, 상기 L7 내지 L9는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 하기 화학식 4-1 또는 하기 화학식 4-2로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-1 및 화학식 4-2에서,
La 내지 Lc는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기이다.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서,
L10 내지 L12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
[화학식 6]
상기 화학식 6에서,
L13 및 L14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 화학식 15 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
[화학식 15]
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 500nm 내지 600nm의 파장범위에서 최대 흡광도를 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 염료 또는 청색 염료일 수 있다.
상기 착색제는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외에, 염료를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 염료는 유기용매 가용성 염료, 예컨대 황색 염료일 수 있다.
상기 유기용매 가용성 염료의 예로는, 트리아릴메탄계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 벤질리덴계 화합물, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아자포피린계 화합물, 인디고계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 착색제는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외에, 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 안료는 청색 안료, 바이올렛 안료, 적색 안료, 녹색 안료, 황색 안료 등을 포함할 수 있다.
상기 청색 안료의 예로는, C.I. 청색 안료 15:6, C.I. 청색 안료 15, C.I. 청색 안료 15:1, C.I. 청색 안료 15:2, C.I. 청색 안료 15:3, C.I. 청색 안료 15:4, C.I. 청색 안료 15:5, C.I. 청색 안료 16, C.I. 청색 안료 22, C.I. 청색 안료 60, C.I. 청색 안료 64, C.I. 청색 안료 80 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 바이올렛 안료의 예로는, C.I. 바이올렛 안료 1, C.I. 바이올렛 안료 19, C.I. 바이올렛 안료 23, C.I. 바이올렛 안료 27, C.I. 바이올렛 안료 28, C.I. 바이올렛 안료 29, C.I. 바이올렛 안료 30, C.I. 바이올렛 안료 32, C.I. 바이올렛 안료 37, C.I. 바이올렛 안료 40, C.I. 바이올렛 안료 42, C.I. 바이올렛 안료 50 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 적색 안료의 예로는, 페릴렌계 안료, 안트라퀴논(anthraquinone)계 안료, 아조계 안료, 디아조계 안료, 퀴나크리돈(quinacridone)계 안료, 안트라센(anthracene)계 안료 등을 들 수 있다. 상기 적색계 안료의 구체적인 예로는 페릴렌 안료, 퀴나크리돈(quinacridone) 안료, 나프톨(naphthol) AS, 시코민 안료, 안트라퀴논(anthraquinone)(sudan I, II, III, R), 비스 아조(vis azo), 벤조피란 등을 들 수 있다. 예컨대, 상기 적색 안료의 예로는, C.I. 안료 적색 254 등을 들 수 있다.
상기 녹색 안료의 예로는, C.I. 안료 녹색 7, C.I. 안료 녹색 58, C.I. 안료 녹색 59 등의 할로겐화 프탈로시아닌계 안료 등을 들 수 있다.
상기 황색 안료의 예로는, C.I. 안료 황색 139, C.I. 안료 황색 138, C.I. 안료 황색 150 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 안료는 안료분산액의 형태로 상기 감광성 수지 조성물에 포함될 수 있다.
상기 안료분산액은 고형분의 안료, 용제 및 상기 용제 내에 상기 안료를 균일하게 분산시키기 위한 분산제를 포함할 수 있다.
상기 고형분의 안료는 안료분산액 총량에 대하여 1 중량% 내지 20 중량%, 예컨대 8 중량% 내지 20 중량%, 예컨대 8 중량% 내지 15 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 20 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.
상기 분산제로는 비이온성 분산제, 음이온성 분산제, 양이온성 분산제 등을 사용할 수 있다. 상기 분산제의 구체적인 예로는, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알코올 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 알코올알킬렌 옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산 염, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 염, 알킬아미드 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬 아민 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 분산제의 시판되는 제품을 예로 들면, BYK社의 DISPERBYK-101, DISPERBYK-130, DISPERBYK-140, DISPERBYK-160, DISPERBYK-161, DISPERBYK-162, DISPERBYK-163, DISPERBYK-164, DISPERBYK-165, DISPERBYK-166, DISPERBYK-170, DISPERBYK-171, DISPERBYK-182, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-2001 등; EFKA 케미칼社의 EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-100, EFKA-400, EFKA-450 등; Zeneka社의 Solsperse 5000,Solsperse 12000, Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 17000, Solsperse 20000, Solsperse 24000GR, Solsperse 27000, Solsperse 28000 등; 또는 Ajinomoto社의 PB711, PB821 등이 있다.
상기 분산제는 안료분산액 총량에 대하여 1 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 분산제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 적절한 점도를 유지할 수 있어 감광성 수지 조성물의 분산성이 우수하며, 이로 인해 제품 적용시 광학적, 물리적 및 화학적 품질을 유지할 수 있다.
상기 안료분산액을 형성하는 용제로는 에틸렌글리콜 아세테이트, 에틸셀로솔브, 프로필렌글리콜 (모노)메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 폴리에틸렌글리콜, 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜 메틸에테르 등을 사용할 수 있다.
예컨대, 상기 착색제는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외에, 전술한 염료 및 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 착색제는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 3 중량% 내지 40 중량%, 예컨대 5 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 착색제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 색 재현율이 우수하며, 패턴의 경화성 및 밀착성이 우수하다.
(E) 켄칭제(quenching agent)
일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 켄칭제를 포함한다.
전술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 크산텐 화합물로서, 형광물질(형광염료)이다. 상기 형광물질은 컬러필터 기판에서 방출된 광의 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하여 청색 파장 및 녹색 파장을 구분되게 한다.
이는 형광물질이 상기 켄칭제와 함께 포함되어 형광물질에서 흡수된 광이 방출될 경우 상기 켄칭제가 이를 흡수하기 때문이며, 이를 통해 형광물질은 청색 파장 영역과 녹색 파장 영역 사이를 구분되게 할 수 있다.
또한, 상기 켄칭제는 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있어 녹색 파장과 적색 파장이 구분되게 할 수 있다.
따라서, 컬러필터 기판에서 구현되는 청색광, 녹색광 및 적색광은 형광물질 및 상기 켄칭제로 인해 청색 파장, 녹색 파장 및 적색 파장의 영역이 구분되고, 각각의 파장 영역에서 나타나는 피크의 반치폭을 감소시킬 수 있어 색순도 및 색재현율이 향상된다.
또한, 형광물질 및 상기 켄칭제를 포함하여 컬러필터 기판에서 구현된 광 중 에너지가 높은 낮은 파장의 광, 즉 청색 파장 및 적색 파장 영역 사이의 광의 반사를 저하시킬 수 있으므로, 반사 시감을 저감시킬 수 있다.
상기 켄칭제는 추가적으로 종래 빛 흡수층에서 나타나는 숄더 피크를 제거할 수 있어 불필요한 광의 흡수가 발생되지 않아 휘도 저하를 방지할 수 있다.
상기 켄칭제는 전술한 바와 같이 형광물질에서 방출되는 광, 녹색 파장 및 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 염료로서, 아조(azo)계 염료, 시아닌(cyanine)계 염료, 로다민(rhodamine)계 염료 또는 포피린(porphyrin)계 염료일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 켄칭제는 아조계 염료, 예컨대 아조계 크롬 착화합물, 예컨대 C. I. Solvent Red 130일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 켄칭제는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%, 예컨대 0.1 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.
이 때, 명암비 저하를 최소화하기 위해, 상기 켄칭제의 고형분 중량을, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 고형분 중량의 0.2배 내지 1배, 예컨대 0.25배 내지 1배, 예컨대 0.25배 내지 0.5배, 예컨대 0.25배 내지 0.33배로 함이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 켄칭제는 고형분 기준으로, 1:1 내지 5:1의 중량비, 예컨대 2:1 내지 4:1의 중량비, 예컨대 3:1 내지 4:1의 중량비로 포함될 수 있다.
전술한 바와 같은 상기 켄칭제의 함량 범위는 색순도 및 색재현율 향상 효과를 크게 감소시키지 않으면서 켄칭제로 인한 명암비 저하를 최소화할 수 있는 범위이다.
또한, 상기 켄칭제 고형분이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 고형분 함량의 1/5 미만의 함량으로 포함되는 경우에는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서의 광 방출이 나타나 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이가 구분되지 않는 문제가 있고, 상기 켄칭제 고형분이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 고형분보다 많은 함량으로 포함되는 경우에는 컬러필터 기판에서 구현된 광의 흡수가 증가하여 휘도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
(A) 바인더 수지
상기 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 제1 에틸렌성 불포화 단량체및 이와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체로, 하나 이상의 아크릴계 반복단위를 포함하는 수지이다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 하나 이상의 카르복시기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체이며, 이의 구체적인 예로는아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 상기 아크릴계 바인더 수지 총량에 대하여 5 중량% 내지 50 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 제2 에틸렌성 불포화 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르복시산 비닐 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물; (메타)아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; (메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물; 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 구체적인 예로는 (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 배합하여 사용할 수도 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량은 5,000 g/mol 내지 15,000 g/mol일 수 있다. 상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내일 경우, 상기 감광성 수지 조성물의 물리적 및 화학적 물성이 우수하고 점도가 적절하며, 컬러필터 제조시 기판과의 밀착성이 우수하다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 산가는 80 mgKOH/g 내지 130 mgKOH/g일 수 있다. 아크릴계 바인더 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우 픽셀 패턴의 해상도가 우수하다.
상기 카도계 바인더 수지는 하기 화학식 16으로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 16]
상기 화학식 16에서,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 (메타)아크릴로일옥시알킬기이고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
Z1은 단일결합, O, CO, SO2, CR15R16, SiR17R18(여기서, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임) 또는 하기 화학식 16-1 내지 화학식 16-11로 표시되는 연결기 중 어느 하나이고,
[화학식 16-1]
[화학식 16-2]
[화학식 16-3]
[화학식 16-4]
[화학식 16-5]
(상기 화학식 16-5에서,
Ra는 수소원자, 에틸기, C2H4Cl, C2H4OH, CH2CH=CH2 또는 페닐기이다.)
[화학식 16-6]
[화학식 16-7]
[화학식 16-8]
[화학식 16-9]
[화학식 16-10]
[화학식 16-11]
Z2는 산이무수물 잔기이고,
m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 카도계 바인더 수지는 양 말단 중 적어도 하나에 하기 화학식 17로 표시되는 관능기를 포함할 수 있다.
[화학식 17]
상기 화학식 17에서,
Z3은 하기 화학식 17-1 내지 화학식 17-7로 표시될 수 있다.
[화학식 17-1]
(상기 화학식 17-1에서, Rb및 Rc는 각각 독립적으로, 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 에스테르기 또는 에테르기이다.)
[화학식 17-2]
[화학식 17-3]
[화학식 17-4]
[화학식 17-5]
(상기 화학식 17-5에서, Rd는 O, S, NH, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, C1 내지 C20 알킬아민기 또는 C2 내지 C20 알케닐아민기이다.)
[화학식 17-6]
[화학식 17-7]
상기 카도계 바인더 수지는 예컨대, 9,9-비스(4-옥시라닐메톡시페닐)플루오렌 등의 플루오렌 함유 화합물; 벤젠테트라카르복실산디무수물, 나프탈렌테트라카르복실산디무수물, 비페닐테트라카르복실산디무수물, 벤조페논테트라카르복실산디무수물, 피로멜리틱디무수물, 사이클로부탄테트라카르복실산디무수물, 페릴렌테트라카르복실산디무수물, 테트라히드로푸란테트라카르복실산디무수물, 테트라하이드로프탈산무수물 등의 무수물 화합물; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜등의글리콜화합물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 사이클로헥산올, 벤질알코올 등의 알코올 화합물; 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 용매류 화합물; 트리페닐포스핀등의인화합물; 및 테트라메틸암모늄클로라이드, 테트라에틸암모늄브로마이드, 벤질디에틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 벤질트리에틸암모늄클로라이드 등의 아민 또는 암모늄염 화합물 중에서 둘 이상을 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 카도계 바인더 수지를 전술한 아크릴계 바인더 수지와 함께 사용할 경우, 밀착력이 우수하고, 고해상도 및 고휘도 특성을 가지는 감광성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
상기 바인더 수지는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 3 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 바인더 수지가 상기 범위 내로 포함될 경우, 우수한 현상성 및 감도를 유지할 수 있고, 언더컷(undercut) 발생을 방지할 수 있다.
(C) 광중합성 단량체
상기 광중합성 단량체는 적어도 1개의 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 (메타)아크릴산의 일관능 또는 다관능 에스테르가 사용될 수 있다.
광중합성 단량체는 상기 에틸렌성 불포화 이중결합을 가짐으로써, 패턴 형성 공정에서 노광시 충분한 중합을 일으킴으로써 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수한 패턴을 형성할 수 있다.
광중합성 단량체의 구체적인 예로는, 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 비스페놀A 에폭시(메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(메타)아크릴로일옥시에틸 포스페이트, 노볼락에폭시 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
광중합성 단량체의 시판되는 제품을 예로 들면 다음과 같다. 상기 (메타)아크릴산의 일관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-101®, 동 M-111®, 동 M-114® 등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD TC-110S®, 동 TC-120S® 등; 오사카 유끼 가가꾸 고교(주)社의 V-158®, V-2311® 등을 들 수 있다. 상기 (메타)아크릴산의 이관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-210®, 동 M-240®, 동 M-6200® 등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD HDDA®, 동 HX-220®, 동 R-604® 등; 오사카 유끼 가가꾸 고교(주)社의 V-260®, V-312®, V-335 HP® 등을 들 수 있다. 상기 (메타)아크릴산의 삼관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-309®, 동 M-400®, 동 M-405®, 동 M-450®, 동 M-710®, 동 M-8030®, 동 M-8060® 등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD TMPTA®, 동 DPCA-20®, 동-30®, 동-60®, 동-120® 등; 오사카 유끼 가야꾸 고교(주)社의 V-295®, 동-300®, 동-360®, 동-GPT®, 동-3PA®, 동-400® 등을 들 수 있다. 상기 제품을 단독 사용 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다.
상기 광중합성 단량체는 보다 우수한 현상성을 부여하기 위하여 산무수물로 처리하여 사용할 수도 있다.
상기 광중합성 단량체는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 단량체가 상기 범위 내로 포함될 경우, 패턴 형성 공정에서 노광시 경화가 충분히 일어나 신뢰성이 우수하며, 패턴의 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수하며, 해상도 및 밀착성 또한 우수하다.
(D) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 개시제로서, 예를 들어 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계의 화합물의 예로는, 2,2'-디에톡시 아세토페논, 2,2'-디부톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로 아세토페논, p-t-부틸디클로로 아세토페논, 4-클로로 아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시 아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물의 예로는, 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물의 예로는, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물의 예로는, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 화합물의 예로는, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3', 4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진,2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐 4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-s-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 옥심계 화합물의 예로는, O-아실옥심계 화합물, 2-(o-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(o-아세틸옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄온, O-에톡시카르보닐-α-옥시아미노-1-페닐프로판-1-온 등을 사용할 수 있다. 상기 O-아실옥심계 화합물의 구체적인 예로는, 1,2-옥탄디온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 상기 화합물 이외에도 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 술포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 이미다졸계 화합물, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 빛을 흡수하여 들뜬 상태가 된 후 그 에너지를 전달함으로써 화학반응을 일으키는 광 증감제와 함께 사용될 수도 있다.
상기 광 증감제의 예로는, 테트라에틸렌글리콜 비스-3-머캡토 프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트, 디펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.01 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 패턴 형성 공정에서 노광시 경화가 충분히 일어나 우수한 신뢰성을 얻을 수 있으며, 패턴의 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수하고, 해상도 및 밀착성 또한 우수하며, 미반응 개시제로 인한 투과율의 저하를 막을 수 있다.
(F) 용매
상기 용매는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제, 바인더 수지, 광중합성 단량체, 광중합 개시제 및 켄칭제 등과의 상용성을 가지되 반응하지 않는 물질들이 사용될 수 있다.
상기 용매의 예로는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 디클로로에틸 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브 아세테이트류; 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-n-아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류; 초산 에틸, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸 등의 포화 지방족 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 젖산 메틸, 젖산 에틸 등의 젖산 에스테르류; 옥시 초산 메틸, 옥시 초산 에틸, 옥시 초산 부틸 등의 옥시 초산 알킬 에스테르류; 메톡시 초산 메틸, 메톡시 초산 에틸, 메톡시 초산 부틸, 에톡시 초산 메틸, 에톡시 초산 에틸 등의 알콕시 초산 알킬 에스테르류; 3-옥시 프로피온산 메틸, 3-옥시 프로피온산 에틸 등의 3-옥시 프로피온산 알킬에스테르류; 3-메톡시 프로피온산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 메틸 등의 3-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시 프로피온산 메틸, 2-옥시 프로피온산 에틸, 2-옥시 프로피온산 프로필 등의 2-옥시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-메톡시 프로피온산 메틸, 2-메톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 메틸 등의 2-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에스테르류, 2-메톡시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-알콕시-2-메틸 프로피온산 알킬류의 모노옥시 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 2-히드록시 프로피온산 에틸, 2-히드록시-2-메틸 프로피온산 에틸, 히드록시 초산 에틸, 2-히드록시-3-메틸 부탄산 메틸 등의 에스테르류; 피루빈산 에틸 등의 케톤산 에스테르류 등이 있으며, 또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐라드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세틸아세톤, 이소포론, 카프론산, 카프릴산, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올, 초산 벤질, 안식향산 에틸, 옥살산 디에틸, 말레인산 디에틸, γ부티로락톤, 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 페닐 셀로솔브 아세테이트 등의 고비점 용매를 들 수 있다.
이들 중 좋게는 상용성 및 반응성을 고려하여, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에틸렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 2-히드록시 프로피온산 에틸 등의 에스테르류; 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류가 사용될 수 있다.
상기 용매는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 잔부량, 예컨대 20 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 용매가 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 감광성 수지 조성물이 적절한 점도를 가짐에 따라 컬러필터 제조 시 공정성이 우수하다.
(G) 기타 첨가제
상기 감광성 수지 조성물은 도포시 얼룩이나 반점을 방지하고, 레벨링 성능을 개선하기 위해, 또한 미현상에 의한 잔사의 생성을 방지하기 위하여, 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 카르복실기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 실란계 커플링제; 레벨링제; 계면활성제; 라디칼 중합 개시제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 실란계 커플링제의 예로는, 트리메톡시실릴 벤조산, γ메타크릴 옥시프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 실란계 커플링제는 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 실란계 커플링제가 상기 범위 내로 포함될 경우 밀착성, 저장성 등이 우수하다.
또한 상기 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 코팅성 향상 및 결점생성 방지 효과를 위해 불소계 계면활성제나 레벨링제를 더 포함할 수 있다.
상기 계면활성제, 예컨대 불소계 계면활성제로는, DIC社의 F-482, F-484, F-478, F-554등을 사용할 수 있고, 상기 레벨링제로는, BM Chemie社의 BM-1000®, BM-1100®등; 다이닛폰잉키가가꾸고교(주)社의 메카팩 F 142D®, 동 F 172®, 동 F 173®, 동 F 183®, 동 F 554®등; 스미토모스리엠(주)社의 프로라드 FC-135®, 동 FC-170C®, 동 FC-430®, 동 FC-431®등; 아사히그라스(주)社의 사프론 S-112®, 동 S-113®, 동 S-131®, 동 S-141®, 동 S-145®등; 도레이실리콘(주)社의 SH-28PA®, 동-190®, 동-193®, SZ-6032®, SF-8428® 등의 명칭으로 시판되고있는 레벨링제 등을 사용할 수 있다.
상기 불소계 계면활성제 또는 레벨링제는 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 불소계 계면활성제 또는 레벨링제가 상기 범위 내로 포함될 경우 코팅균일성이 확보되고, 얼룩이 발생하지 않으며, IZO 기판 또는 유리기판에 대한 습윤성(wetting)이 우수하다.
상기 감광성 수지 조성물은 기판과의 밀착성 등을 개선하기 위해 에폭시 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 화합물의 예로는, 페놀 노볼락 에폭시 화합물, 테트라메틸 비페닐 에폭시 화합물, 비스페놀 A형 에폭시 화합물, 지환족 에폭시화합물 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 에폭시 화합물은 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 20 중량부, 예컨대 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 에폭시 화합물이 상기 범위 내로 포함될 경우 밀착성, 저장성 등이 우수하다.
또한 상기 감광성 수지 조성물은 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 산화방지제, 안정제 등의 기타 첨가제가 일정량 첨가될 수도 있다.
다른 일 구현예에 따르면, 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광성 수지막을 제공한다.
또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 감광성 수지막을 포함하는 컬러필터를 제공한다.
상기 컬러필터 내 패턴 형성 공정은 다음과 같다.
상기 감광성 수지 조성물을 지지 기판상에 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅 등으로 도포하는 공정; 상기 도포된 감광성 수지 조성물을 건조하여 감광성 수지 조성물 막을 형성하는 공정; 상기 감광성 수지 조성물 막을 노광하는 공정; 상기 노광된 감광성 수지 조성물 막을 알칼리 수용액으로 현상하여 감광성 수지막을 제조하는 공정; 및 상기 감광성 수지막을 가열 처리하는 공정을 포함한다. 상기 공정 상의 조건 등에 대하여는 당해 분야에서 널리 알려진 사항이므로, 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(화합물의 합성)
합성예 1: 화학식 7로 표시되는 화합물의 합성
3',6'-Dichlorospiro[3H-2,1-benzoxathiol-3,9'-[9H]xanthene]-1,1-dioxide 10g에 56g의 2-propanol과 5.1g의 diethanolamine을 넣고 상온에서 3시간 동안 교반한다. 에테르를 사용하여 침전을 얻은 후 건조하여 중간체 1을 얻는다. 얻어진 중간체 1에 N,N′dimethyl-1,6-hexanediamine 0.5 당량과 물을 넣고 80℃에서 하루 동안 반응하여 얻어진 화합물을 chloroform 용매 하에서 촉매량의 dibutyltin dilaurate와 isocyanatoethyl methacrylate와 반응하여, 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 7]
Maldi-tof MS : 1639.81 m/z
합성예 2: 화학식 8로 표시되는 화합물의 합성
N,N′dimethyl-1,6-hexanediamine 대신에 N,N′diethyl-1,6-hexanediamine 를 사용한 것을 제외하고, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하여 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 8]
Maldi-tof MS :1667.86 m/z
합성예 3: 화학식 9로 표시되는 화합물의 합성
상기 합성예 1에서 얻어진 중간체 1에 2-(ethylamino)ethanol 0.5 당량과 1,6-Diisocyanato-hexane을 넣고 80℃에서 하루 동안 반응하여 얻어진 화합물을 chloroform 용매 하에서 촉매량의 dibutyltin dilaurate와 isocyanatoethyl methacrylate와 반응하여, 하기 화학식 9로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 9]
Maldi-tof MS : 1842.02 m/z
합성예 4: 화학식 10으로 표시되는 화합물의 합성
1,6-Diisocyanato-hexane 대신에 1,6-Diisocyanato-hexane을 사용한 것을 제외하고, 상기 합성예 3과 동일하게 실시하여 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 10]
Maldi-tof MS : 1811.99m/z
합성예 5: 화학식 11로 표시되는 화합물의 합성
1,6-Diisocyanato-hexane 대신에 1,3-Bis-isocyanatomethyl-cyclohexane을 사용한 것을 제외하고, 상기 합성예 3과 동일하게 실시하여 하기 화학식 11로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 11]
Maldi-tof MS : 1868.05 m/z
합성예 6: 화학식 12로 표시되는 화합물의 합성
합성예 1의 화학식 7의 화합물에 과량의 thionyl chloride를 넣고 환류하여 음이온부의 sulfonisu acid를 sulfoyl chloride로 치환한 후 2당량의 trifluoromethanesulfonamide와 반응하여, 하기 화학식 12로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 12]
Maldi-tof MS : 1901.94 m/z
합성예 7: 화학식 13으로 표시되는 화합물의 합성
합성예 2의 화학식 8의 화합물에 과량의 thionyl chloride를 넣고 환류하여 음이온부의 sulfonisu acid를 sulfoyl chloride로 치환한 후 2당량의 trifluoromethanesulfonamide와 반응하여, 하기 화학식 13으로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 13]
Maldi-tof MS : 1930.00m/z
합성예 8: 화학식 14로 표시되는 화합물의 합성
N,N′-methyl-1,6-hexanediamine 대신에 N,N'-Dimethyl-N-(2-methylamino-ethyl)-ethane-1,2-diamine를 사용한 것을 제외하고, 상기 합성예 1과 동일하게 하여, 하기 화학식 14로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 14]
Maldi-tof MS : 1640.79 m/z
합성예 9: 화학식 15로 표시되는 화합물의 합성
1,6-Diisocyanato-hexane 대신에 3,3'-Diisocyanato-biscyclohexyl를 사용한 것을 제외하고, 상기 합성예 3과 동일하게 실시하여 하기 화학식 15로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 15]
Maldi-tof MS : 1936.17m/z
비교 합성예 1: 화학식 X로 표시되는 화합물의 합성
화합물 A(CAS No. 77545-45-0) 10 g을 반응기에 투입하고 2-프로판올 100g으로 용해시킨다. 다이에틸아민 7.2 g을 투입한 후 80℃에서 8시간 교반하였다. 반응물을 냉각하고 800 mL의 물을 투입하여 침전물을 생성시켰다. 얻어진 침전물을 흡입 여과하고 물로 추가 세척하였다. 여과물을 건조하여 상기 화학식 X로 표시되는 화합물 9.9 g를 얻었다.
Maldi-tof MS : 478.2 m/z
비교 합성예 2: 화학식 Y로 표시되는 화합물의 합성
3',6'-Dichlorospiro[3H-2,1-benzoxathiol-3,9'-[9H]xanthene]-1,1-dioxide 10g에 56g의 2-propanol과 2.9g의 2-(ethylamino)ethanol 을 넣고 상온에서 3시간 동안 교반한다. 에테르를 사용하여 침전을 얻은 후 건조하여 중간체 2를 얻는다. 얻어진 중간체 2에 N,N′diethyl-1,6-hexanediamine 0.5 당량과 물을 넣고 80℃에서 하루 동안 반응하여 얻어진 화합물을 chloroform 용매 하에서 촉매량의 dibutyltin dilaurate와 isocyanatoethyl methacrylate와 반응하여, 하기 화학식 Y로 표시되는 화합물을 얻었다.
[화학식 Y]
Maldi-tof MS : 1325.56 m/z
(감광성 수지 조성물의 합성)
실시예 1 내지 실시예 9, 비교예 1 및 비교예 2
하기 언급된 구성성분들을 이용하여 하기 표 1 내지 표 3에 나타낸 조성으로 각 실시예 1 내지 실시예 9, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 용매에 개시제를 녹인 후 2시간 동안 상온에서 교반한 다음, 여기에 카도계 수지 및 광중합성 단량체를 첨가하여 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서, 얻어진 상기 반응물에 안료 및 기타 첨가제를 넣고 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서 상기 생성물을 3회 여과하여 불순물을 제거함으로써, 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | ||
| (A) 바인더 수지 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | |
| (B) 착색제 | (B-1) | 0.9 | - | - | - | - | - |
| (B-2) | - | 0.9 | - | - | - | - | |
| (B-3) | - | - | 0.9 | - | - | - | |
| (B-4) | - | - | - | 0.9 | - | - | |
| (B-5) | - | - | - | - | 0.9 | - | |
| (B-6) | - | - | - | - | - | 0.9 | |
| (B-7) | - | - | - | - | - | - | |
| (B-8) | - | - | - | - | - | - | |
| (B-9) | - | - | - | - | - | - | |
| (B-10) | - | - | - | - | - | - | |
| (B-11) | - | - | - | - | - | - | |
| (B-12) | 33.4 | 33.4 | 33.4 | 33.4 | 33.4 | 33.4 | |
| (B-13) | 5.3 | 5.3 | 5.3 | 5.3 | 5.3 | 5.3 | |
| (C) 광중합성 단량체 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | |
| (D) 광중합 개시제 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| (E) 켄칭제 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |
| (F) 용매 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | |
| (G) 기타 첨가제 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
| Total | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | |
| 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 비교예 1 | 비교예 2 | ||
| (A) 바인더 수지 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | 18.8 | |
| (B) 착색제 | (B-1) | - | - | - | - | - |
| (B-2) | - | - | - | - | - | |
| (B-3) | - | - | - | - | - | |
| (B-4) | - | - | - | - | - | |
| (B-5) | - | - | - | - | - | |
| (B-6) | - | - | - | - | - | |
| (B-7) | 0.9 | - | - | - | - | |
| (B-8) | - | 0.9 | - | - | - | |
| (B-9) | - | - | 0.9 | - | - | |
| (B-10) | - | - | - | 0.9 | - | |
| (B-11) | - | - | - | - | 0.9 | |
| (B-12) | 33.4 | 33.4 | 33.4 | 33.4 | 33.4 | |
| (B-13) | 5.3 | 5.3 | 5.3 | 5.3 | 5.3 | |
| (C) 광중합성 단량체 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | |
| (D) 광중합 개시제 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| (E) 켄칭제 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |
| (F) 용매 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | 28.25 | |
| (G) 기타 첨가제 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
| Total | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | |
(A) 바인더 수지
아크릴계 바인더 수지(메타크릴산/벤질메타크릴레이트 = 15/85 (w/w), 중량평균 분자량 = 22,000g/mol, 산가 = 100 mgKOH/g), 삼성SDI社(사))
(B) 착색제
(B-1) 합성예 1의 화합물
(B-2) 합성예 2의 화합물
(B-3) 합성예 3의 화합물
(B-4) 합성예 4의 화합물
(B-5) 합성예 5의 화합물
(B-6) 합성예 6의 화합물
(B-7) 합성예 7의 화합물
(B-8) 합성예 8의 화합물
(B-9) 합성예 9의 화합물
(B-10) 비교합성예 1의 화합물
(B-11) 비교합성예 2의 화합물
(B-12) Pigment Red 254 분산액 (Sanyo社) (안료 고형분 21%)
(B-13) Pigment yellow 138 분산액 (Sanyo社) (안료 고형분 21%)
(C) 광중합성 단량체
디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA, sartomer社)
(D) 광중합 개시제
OXE-01 (BASF社)
(E) 켄칭제
C. I. Solvent Red 130 (BASF社)
(F) 용매
프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA, Sigma-aldrich社)
(G) 첨가제
F-554(10% 희석액) (DIC社)
평가1: 명암비 및 이염 정도 확인
탈지 세척한 두께 1 mm의 유리 기판 상에 1 ㎛ 내지 4 ㎛의 두께로 실시예 1 내지 실시예 9, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 감광성 수지 조성물을 도포하고, 90℃의 핫 플레이트 상에서 2분 동안 건조시켜 도막을 수득하였다. 계속해서 도막에 365nm의 주파장을 가진 고압수은램프를 사용하여 전면 노광(40mJ/cm2)하였다. 이 후, 230℃의 열풍순환식 건조로 안에서 20분 동안 건조(포스트베이크, PSB)를 2번 반복 진행하여 샘플을 수득하였다. 상기 샘플에 오버코트를 코팅(OC)한 후, 230℃의 열풍순환식 건조로 안에서 20분 동안 건조(OC 후 PSB)시킨 후 명암비를 측정하여 이염 정도를 확인하였다. 명암비 측정 시에는 명암비 측정기의 광원-오버코트층-포토레지스트-유리 기판 순서가 되도록 샘플을 위치시킨 뒤 측정하였다. 상기 결과를 하기 표 3 및 도 1에 나타내었다.
| 명암비 | |||
| PSB 2회 후 | OC 후 PSB | delta | |
| 실시예 1 | 8273 | 6772 | 1501 |
| 실시예 2 | 8048 | 6610 | 1438 |
| 실시예 3 | 7965 | 6552 | 1413 |
| 실시예 4 | 8012 | 6603 | 1409 |
| 실시예 5 | 8151 | 6702 | 1449 |
| 실시예 6 | 7918 | 6427 | 1491 |
| 실시예 7 | 7965 | 6546 | 1419 |
| 실시예 8 | 8037 | 6632 | 1405 |
| 실시예 9 | 8155 | 6698 | 1457 |
| 비교예 1 | 6825 | 3871 | 2954 |
| 비교예 2 | 8665 | 5263 | 3402 |
상기 표 3 및 도 1로부터, 일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 켄칭제와 함께, 염료로서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용함으로써, 이염 문제를 해결함과 동시에, 명암비 저하를 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다. 구체적으로 도 1에서 보면, 실시예 2는 비교예 2와 비교하여, 오버코트층으로의 이염이 적어져서 명암비 저하 폭이 작음을 알 수 있다. 즉, 포스트베이크 2회 후 의 명암비는 비교예 2가 실시예 2보다 조금 우수하나, 이염이 개선된 최종 명암비는, 실시예 2가 비교예 2보다 크게 우수한 바, 일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물을 사용하면, 명암비를 최소화하면서 이염 문제를 해결할 수 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
Claims (16)
- (A) 바인더 수지;
(B) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제;
(C) 광중합성 단량체;
(D) 광중합 개시제;
(E) 아조계 염료인 켄칭제(quenching agent); 및
(F) 용매
를 포함하고,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 켄칭제는 2:1 내지 5:1의 중량비로 포함되는 감광성 수지 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고, 단, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 셋 이상은 하기 화학식 2로 표시되고,
L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, *-OC(=O)NH-*, *-O(C=O)-*, *-NRX-* 또는 이들의 조합이고, 상기 Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
X는 하기 화학식 X-1 또는 화학식 X-2로 표시되고,
[화학식 X-1]
[화학식 X-2]
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
R7은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L15 및 L16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 착색제는 안료, 염료 또는 이들의 조합을 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
- 제4항에 있어서,
상기 안료는 적색 안료이고, 상기 염료는 황색 염료인 감광성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 L1은 하기 화학식 3으로 표시되는 감광성 수지 조성물:
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L2 내지 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, *-OC(=O)NH-*, *-O(C=O)-* 또는 *-NRX-* 이고, 상기 Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 단 상기 L2 내지 L6가 모두 단일결합은 아니다.
- 제6항에 있어서,
상기 L1은 하기 화학식 4 내지 하기 화학식 6 중 어느 하나로 표시되는 감광성 수지 조성물:
[화학식 4]
상기 화학식 4에서,
L7 내지 L9는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬렌기 또는 이들의 조합이다.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서,
L10 내지 L12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
[화학식 6]
상기 화학식 6에서,
L13 및 L14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
Rx는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
- 제7항에 있어서,
상기 L7 내지 L9는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 하기 화학식 4-1 또는 하기 화학식 4-2로 표시되는 감광성 수지 조성물:
[화학식 4-1]
[화학식 4-2]
상기 화학식 4-1 및 화학식 4-2에서,
La 내지 Lc는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기이다.
- 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 화학식 15 중 어느 하나로 표시되는 감광성 수지 조성물.
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
[화학식 15]
- 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 500nm 내지 600nm의 파장범위에서 최대 흡광도를 가지는 감광성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 염료 또는 청색 염료인 감광성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 감광성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은, 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대해,
(A) 바인더 수지 3 중량% 내지 20 중량%;
(B) 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색제 5 중량% 내지 60 중량%;
(C) 광중합성 단량체 1 중량% 내지 15 중량%;
(D) 광중합 개시제 0.01 중량% 내지 5 중량%;
(E) 켄칭제(quenching agent) 0.1 중량% 내지 5 중량%; 및
(F) 용매 잔부량
을 포함하는 감광성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 감광성 수지 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제, 레벨링제, 계면활성제, 라디칼 중합 개시제 또는 이들의 조합을 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
- 제1항 및 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광성 수지막.
- 제15항의 감광성 수지막을 포함하는 컬러필터.
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| KR1020180100485A KR102293085B1 (ko) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광성 수지막 및 컬러필터 |
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