KR102303318B1 - 화합물, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치 - Google Patents

화합물, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 감광성 수지 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

화합물, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치{COMPOUND AND PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION COMPRISING THE SAME, PHOTORESIST, COLOR FILTER AND DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 감광성 수지 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 명세서는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광재, 컬러필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 컬러필터에 있어서 고휘도, 고명암비를 특징으로 하는 성능이 요구되고 있다. 또한, 디스플레이 장치 개발의 주 목적 중 하나는 색순도 향상을 통한 표시소자 성능의 차별화 및 제조 공정상의 생산성 향상에 있다.
기존에 컬러필터의 색재로 사용되는 안료 타입은 입자 분산 상태로 컬러 포토레지스트에 존재하기 때문에, 안료 입자 크기와 분포 조절에 따른 휘도 및 명암비 조절에 어려움이 있었다. 안료 입자의 경우 컬러 필터 내에서 응집되어 용해 및 분산성이 떨어지며 응집(aggregation)되어 있는 큰 입자들로 인하여 빛의 다중 산란(multiple scattering)이 일어난다. 이러한 편광된 빛의 산란은 명암비를 저하시키는 주 요인으로 지목되고 있다. 안료의 초미립화 및 분산 안정화를 통해 휘도 및 명암비 향상을 위한 노력이 계속되고 있으나, 고색순도 표시장치용 색좌표를 구현하기 위한 색재 선정에 있어 자유도가 제한된다. 또한, 이미 개발된 색재료 특히 안료를 이용한 안료분산법은 이를 이용한 컬러필터의 색순도, 휘도 및 명암비를 향상시키는데 한계에 도달했다.
이에 따라서, 색순도를 높여 색재현, 휘도 및 명암비를 향상시킬 수 있는 신규 색재 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허 제2001-0009058호
본 발명자들은 화합물, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광재, 컬러필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018094726708-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R28 및 R31 내지 R34는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 티오기이고, -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M'; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY거나, 인접하는 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성하며,
R'는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
상기 M'은 Na+; K+; Rb+; Cs+; Fr+; 및 암모늄 구조를 포함하는 화합물로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 고리를 형성하고,
r31 내지 r34는 0 내지 3의 정수이고,
r31이 2 이상인 경우, R31은 서로 같거나 상이하고, r32가 2 이상인 경우, R32은 서로 같거나 상이하고, r33이 2 이상인 경우, R33은 서로 같거나 상이하고, r34이 2 이상인 경우, R34은 서로 같거나 상이하고,
L1 내지 L4 및 M는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -SO2- 이고,
X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 히드록시기; 티올기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 (메트)아크릴레이트기; 치환 또는 비치환된 아민기; -CONH2; 치환 또는 비치환된 질소원자를 포함하는 이무수물기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 헤테로고리기; -OCO-R''; 또는 -NHCO-R''이고,
R''는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 바인더 수지; 다관능성 모노머; 광개시제; 첨가제; 및 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광재를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 감광재를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 감광성 수지 조성물에서 색재로 사용될 수 있으며, 색재로 사용되는 경우 내열성이 우수하다.
또한, 안료의 경우 용매에 대한 용해도가 매우 낮아 반드시 분산 공장을 거쳐야 하고, 투과도가 부족하여 휘도 향상이 어려운 것에 비해, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 투과도가 우수하여 휘도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
분자의 발광(형광 또는 인광)을 감소시키기 위해서는 분자 내의 평면성을 감소시키거나 발광을 흡수하는 분자를 도입하는 방법이 있다. 발광을 흡수하는 분자를 도입할 경우 원하는 발광하는 분자의 빛의 흡수와 외부의 빛을 모두 흡수하기 때문에 선택적으로 발광 파장의 빛만을 흡수하기가 어렵다. 이로 인해 분자 내의 평면성을 감소시키기 위해 입체 장애가 큰 치환기(bulky group)를 도입한다.
기저 상태(ground state)에서 빛을 흡수하여 여기 상태(excited state)가 된 분자가 진동 모드(vibration mode) 또는 회전모드(rotation mode)를 통해 에너지를 이동시키면 비방사 복사(non-radiative dacay)가 일어날 수 있다. 즉, 발광을 감소시킬 수 있다.
평면성이 클수록 비방사 복사가 어려워 발광의 세기가 증가하며, 큰 치환기(bulky group)를 도입하여 평면적을 줄일수록 비방사 복사를 통해 발광의 세기를 줄일 수 있다. 비방사 복사를 위해 길이가 긴 알킬 그룹(alkyl group), 분지형 알킬(branched alkyl group), 알콕시(alkoxy group), 아민(amine group)을 도입할 수 있다. 그러나 알킬(alkyl)의 경우 내열성이 부족한 단점을 가지고 있다. 그리고 알콕시(alkoxy)와 아민(amine group)의 경우 전자 주개(electron donating group)로 작용하여 빛을 흡수하는 분자의 흡수 파장을 변화시킬 수 있다.
이에 비해, 황 원자(Sulfur atom)을 포함하는 분자를 도입할 경우, 빛을 흡수하는 분자에 전자 주개(electron donating group)의 역할 등이 감소되고, 내열성을 유지시킬 수 있다.
탄소, 질소, 산소에 비해 큰 원자인 황 원자(Sulfur atom)를 상기 화학식 1에 도입할 경우, 여기된 분자의 에너지가 다양한 에너지 준위를 갖는 황 원자(Sulfur atom)로 이동하게 되고, 황 원자의 다양한 에너지 준위를 이동하면서 즉 진동 모드(vibration mode), 회전 모드(rotation mode)를 따라 이동하게 되면서 비방사 복사가 일어날 수 있다. 이러한 특성으로 인해 상기 화학식 1에 황 원자를 도입할 경우 분자 내의 발광 세기를 감소시킬 수 있다.
발광을 갖는 분자를 액정 표시 장치(LCD)와 같은 디스플레이 장치에 적용할 경우, 명암비(CR, Contrast Ratio) 감소를 일으켜 품질 저하의 문제가 있을 수 있다. 그래서 발광을 감소시키는 방법에 대하여 다양한 접근을 하고 있다.
현재 명암비(CR, Contrast Ratio) 감소를 억제하기 위해 발광을 흡수하는 분자를 투입하고 있다. 하지만 색 순도 저하 및 색재 사용량 증가가 발생되고 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 치환기들의 예시는 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112018094726708-pat00002
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기(-OH); 티올기(-SH); -COOH; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 음이온성기; 알콕시기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 시클로알케닐기; 설포네이트기; 아민기; 아릴기; 헤테로고리기; 실릴기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 붕소기; 아크릴로일기; 아크릴레이트기; 질소원자를 포함하는 이무수물기; 에테르기; N, O, S 또는 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기 및 음이온성기를 포함하는 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 티오기는 -SR'''로 표시될 수 있으며, 상기 R'''는 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 R'''가 알킬기인 경우 알킬티오기일 수 있고, 상기 R'''가 아릴기인 경우 아릴티오기일 수 있다. 상기 알킬티오기 및 아릴티오기에 있어서, 알킬은 본 명세서의 '알킬기'에 대한 설명이 적용되고, 아릴은 본 명세서의 '아릴기'에 대한 설명이 적용된다.
본 명세서에 있어서, 티올기는 -SH일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아크릴로일기는 광중합성 불포화기를 의미하며, 예컨대, (메트)아크릴로일기를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아크릴레이트기는 광중합성 불포화기를 의미하며, 예컨대 (메트)아크릴레이트기를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, '(메트)아크릴로일'이란, 아크릴로일 및 메타아크릴로일로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 나타낸다. '(메트)아크릴레이트' 의 표기도 마찬가지의 의미를 갖는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; N-알킬아릴아민기; 아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, N-페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, N-페닐바이페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기; N-페닐페난트레닐아민기; N-바이페닐페난트레닐아민기; N-페닐플루오레닐아민기; N-페닐터페닐아민기; N-페난트레닐플루오레닐아민기; N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 질소원자를 포함하는 이무수물기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 4 내지 30, 구체적으로는 4 내지 20, 더욱 구체적으로는 4 내지 15일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 질소원자를 포함하는 이무수물기는 하기 화학식 N-1 또는 N-2로 표시될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 N-1]
Figure 112018094726708-pat00003
[화학식 N-2]
Figure 112018094726708-pat00004
상기 화학식 N-1 및 N-2에 있어서, Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018094726708-pat00005
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 30의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018094726708-pat00006
본 명세서에서 음이온성기는 화학식 1의 구조와 화학적인 결합을 가지며, 상기 음이온성기는, 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 미국 특허 제7,939,644호, 일본 특개 제2006-003080호, 일본 특개 제2006-001917호, 일본 특개 제2005-159926호, 일본 특개 제2007-7028897호, 일본 특개 제2005-071680호, 한국 출원 공개 제2007-7000693호, 일본 특개 제2005-111696호, 일본 특개 제2008-249663호, 일본 특개 제2014-199436에 기재되어 있는 음이온들이 적용될 수 있다. 상기 음이온성기의 구체적인 예로는, 트리플루오르메탄설폰산 음이온, 비스(트리플루오로메틸술포닐)아미드 음이온, 비스트리플루오르메탄설폰이미드 음이온, 비스퍼플루오르에틸설폰이미드 음이온, 테트라페닐보레이트 음이온, 테트라키스(4-플루오로페닐)보레이트, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스트리플루오로메탄설포닐메티드, SO3 -, CO2 -, SO2N-SO2CF3, SO2N-SO2CF2CF3, 할로겐기, 예컨대 불소기, 요오드기, 염소기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 음이온성기는 그 자체로 음이온을 가질 수 있으며, 또는 다른 양이온과 함께 착화합물 형태로 존재할 수 있다. 따라서 치환된 음이온성기의 개수에 따라서 본 발명의 화합물 분자 전체 전하의 합이 변할 수 있다. 본 발명의 화합물의 아민기 하나에 양이온을 갖고 있기 때문에 분자 전체 전하의 합은 치환된 음이온성기의 개수에서 1을 뺀 값만큼의 음이온부터 0까지의 값을 가질 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30일 수 있으며, 구체적으로는 1 내지 20일 수 있고, 더욱 구체적으로는 1 내지 10일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 2 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 2 내지 10이다. 알케닐기의 구체적인 예로는 스틸베닐기(stylbenyl), 스티레닐기(styrenyl)기 등의 아릴기가 치환된 알케닐기가 바람직하나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알케닐기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 시클로알케닐기의 예로는 시클로펜테닐렌기, 시클로헥세닐렌기가 바람직하나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로고리기는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 헤테고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 30, 구체적으로는 탄소수 2 내지 20이다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴알킬기는 아릴기로 치환된 알킬기를 의미하며, 상기 아릴기 및 알킬기에 대한 설명은 각각 전술한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiY'Y''Y'''의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Y', Y'' 및 Y'''는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기(TMS), 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬술폭시기로는 메틸술폭시기, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 알킬술폭시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 아릴술폭시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BY4Y5의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Y4 및 Y5는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오르토(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접한 기는 결합하여 “고리”를 형성할 수 있다는 것에서 상기 고리란, 방향족 또는 지방족 고리를 의미한다. 일 예에 따르면, 상기 고리는 방향족 고리일 수 있으며, 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다. 상기 아릴기 및 헤테로아릴기는 전술한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에서 알킬렌기는 알칸(alkane)에 결합위치가 두 개 있는 것을 의미한다. 상기 알킬렌기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알킬렌기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 탄소수 1 내지 30, 구체적으로는 1 내지 20, 더욱 구체적으로는 1 내지 10이다.
본 명세서에 있어서, 헤테로알킬렌기는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 알칸(alkane)에 결합위치가 두 개 있는 것을 의미한다. 상기 헤테로알킬렌기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 헤테로알킬렌기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 탄소수 2 내지 30, 구체적으로는 탄소수 2 내지 20, 더욱 구체적으로는 탄소수 2 내지 10이다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R28 및 R31 내지 R34는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 티오기이고, -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M'; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY거나, 인접하는 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성하며,
R'는 치환 또는 비치환된 아릴기이고, 상기 M'은 Na+; K+; Rb+; Cs+; Fr+; 및 암모늄 구조를 포함하는 화합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R28 및 R31 내지 R34는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬티오기이고, -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M'; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY거나, 인접하는 치환기는 서로 결합하여 방향족 또는 지방족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R28 및 R31 내지 R34는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬티오기이고, -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M'; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY거나, 인접하는 치환기는 서로 결합하여 방향족 또는 지방족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R28 및 R31 내지 R34는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬티오기이고, -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M'; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY거나, 인접하는 치환기는 서로 결합하여 방향족 또는 지방족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R'는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R'는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R'는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 30의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 지방족 또는 방향족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 지방족 또는 방향족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 12의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 지방족 또는 방향족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5 및 R14 내지 R18은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬티오기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5 및 R14 내지 R18은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬티오기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5 및 R14 내지 R18은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬티오기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5 및 R14 내지 R18은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 메틸티오기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R14는 메틸티오기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R2 내지 R5 및 R15 내지 R18은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6 내지 R13은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6 내지 R13은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6 내지 R13은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6 내지 R13은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6 내지 R13은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6, R9, R10 및 R13은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R7, R8, R11 및 R12는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R31 내지 R34는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R19 내지 R28은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY이고, R'는 치환 또는 비치환된 아릴기이고, 상기 M은 Na+; K+; Rb+; Cs+; Fr+; 및 암모늄 구조를 포함하는 화합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R19 내지 R28은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 -SO3 -이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R19 및 R24는 -SO3 -이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20 내지 R23 및 R25 내지 R28은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 내지 L4 및 M는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -SO2- 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 내지 L4 및 M는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -SO2- 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 내지 L4 및 M는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -SO2- 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 내지 L4 및 는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 메틸렌기; 치환 또는 비치환된 에틸렌기; 치환 또는 비치환된 프로필렌기; 또는 -SO2- 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 내지 L4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합; 메틸렌기; 에틸렌기; 또는 프로필렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, M은 메틸렌기; 또는 -SO2- 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 히드록시기; 티올기; 니트릴기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; (메트)아크릴레이트기; 아민기; 치환 또는 비치환된 아미드기; 치환 또는 비치환된 질소원자를 포함하는 이무수물기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 헤테로고리기; -OCO-R''; 또는 -NHCO-R''이고, R''는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 및 히드록시기, 티올기, 니트릴기, -NH2, 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, 옥시라닐기, 옥세타닐기, 피롤리디닐기, 이미다졸리디닐기, 피라졸리디닐기, 모르폴리닐기, 테오모르폴리닐기, 피페리딜기, 피페리디노기, 피페라지닐기, 호모피레라지닐기, 1,3-디옥솔란-2-일기, 피리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 퀴녹살리닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 트리아조일기, 테트라졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 옥사졸릴기, 인돌릴기, 인다졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 프탈이미드기, 티에닐기, 푸릴기, 피라닐기, 또는 푸리닐기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 히드록시기; 티올기; 니트릴기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; (메트)아크릴레이트기; 아민기; 치환 또는 비치환된 아미드기; 치환 또는 비치환된 질소원자를 포함하는 이무수물기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 헤테로고리기; -OCO-R''; 또는 -NHCO-R''이고, R''는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 히드록시기; 티올기; 니트릴기; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; (메트)아크릴레이트기; 아민기; 치환 또는 비치환된 아미드기; 치환 또는 비치환된 질소원자를 포함하는 이무수물기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 헤테로고리기; -OCO-R''; 또는 -NHCO-R''이고, R''는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 에틸기; 치환 또는 비치환된 프로필기; (메트)아크릴레이트기; 히드록시기; 니트릴기; 티올기; -NH2; -CONH2; 치환 또는 비치환된 질소원자를 포함하는 이무수물기; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 에폭시기; OCO-R''; 또는 -NHCO-R''이고, R''는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 메틸기; 에틸기; 프로필기; (메트)아크릴레이트기; 히드록시기; 니트릴기; 티올기; -NH2; -CONH2; 치환 또는 비치환된 질소원자를 포함하는 이무수물기; 히드록시기 및 tert-부틸기로 치환된 페닐기; 에폭시기; OCO-R''; 또는 -NHCO-R''이고, R''는 히드록시기 및 tert-부틸기로 치환된 페닐기이다.
상기 치환 또는 비치환된 질소원지를 포함하는 이무수물기는 하기 화학식 N-1 또는 N-2로 표시될 수 있다.
[화학식 N-1]
Figure 112018094726708-pat00007
[화학식 N-2]
Figure 112018094726708-pat00008
상기 화학식 N-1 및 N-2에 있어서, Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 염소이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q1 내지 Q4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 염소; 또는 인접하는 기는 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q1 및 Q4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q2 및 Q3은 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Q5 내지 Q10는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 히드록시기 및 tert-부틸기로 치환된 페닐기는 하기 구조로 표시될 수 있다.
Figure 112018094726708-pat00009
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조들로 표시될 수 있으며, 하기 구조들은 상기 화학식 1의 이성질체를 나타내는 것이고, 상기 화학식 1이 대표 구조를 나타낸다. 이성질체란, 분자식은 같으나 서로 다른 물리/화학적 성질을 갖는 분자들을 의미한다.
Figure 112018094726708-pat00010
상기 구조들에 있어서, 치환기들의 정의는 전술한 바에 의한다.
상기 이성질체에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 상기 화학식 1로 표시되는 구조 모두에 적용될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112018094726708-pat00011
상기 화학식 2에 있어서,
R2 내지 R13, R15 내지 R28, R31 내지 R34, r31 내지 r34, L1 내지 L4, M, X1 내지 X4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 메틸기이다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시된다.
[화학식 3]
Figure 112018094726708-pat00012
상기 화학식 3에 있어서,
R1 내지 R18, R20 내지 R23, R25 내지 R28, R31 내지 R34, r31 내지 r34, L1 내지 L4, M, X1 내지 X4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, Y1 및 Y2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 -COOH; -COR'; -SO3 -; -SO3H; -SO3M; -SO2NM1M2; 또는 -SO2NHY이고, R'는 치환 또는 비치환된 아릴기이고, 상기 M은 Na+; K+; Rb+; Cs+; Fr+; 및 암모늄 구조를 포함하는 화합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 M1, M2 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, M1 및 M2는 서로 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Y1 및 Y2는 -SO3 -이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 암모늄 구조를 포함하는 화합물은 하기 화학식 A로 표시되거나 하기 화학식 B로 표시되는 단위를 포함하는 화합물일 수 있다.
[화학식 A]
Figure 112018094726708-pat00013
[화학식 B]
Figure 112018094726708-pat00014
상기 화학식 A에 있어서,
Ra 내지 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴알킬기; -L-NHCO-Ri; 또는 -L-OCO-Ri이거나, Ra 내지 Rd 중 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, 상기 Ri은 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴알킬기이며, 상기 L은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고,
상기 화학식 B에 있어서,
Rb 내지 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴알킬기이거나, Rb 내지 Rd 중 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, Z는 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; -L-NHCO-; 또는 -L-OCO-이며, 상기 L은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, Re 내지 Rg는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 A에 있어서, Ra 내지 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알케닐기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기; -L-NHCO-Ri; 또는 -L-OCO-Ri이거나, Ra 내지 Rd 중 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, 상기 Ri은 수소; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고,
상기 화학식 B에 있어서, Rb 내지 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알케닐기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기이거나, Rb 내지 Rd 중 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, Z는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴렌기; -L-NHCO-; 또는 -L-OCO-이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, Re 내지 Rg는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 A에 있어서, Ra 내지 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알케닐기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기; -L-NHCO-Ri; 또는 -L-OCO-Ri이거나, Ra 내지 Rd 중 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, 상기 Ri은 수소; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고,
상기 화학식 B에 있어서, Rb 내지 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알케닐기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴알킬기이거나, Rb 내지 Rd 중 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, Z는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴렌기; -L-NHCO-; 또는 -L-OCO-이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고, Re 내지 Rg는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
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Figure 112018094726708-pat00016
Figure 112018094726708-pat00017
Figure 112018094726708-pat00018
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본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 바인더 수지; 다관능성 모노머; 광개시제; 첨가제; 및 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물은 염료 및 안료 중 적어도 1종을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 감광성 수지 조성물은 상기 화학식 1의 화합물 이외에 염료 및 안료 중 적어도 1종을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 색재 조성물은 상기 화학식 1의 화합물만을 포함할 수도 있으나, 상기 화학식 1의 화합물과 1종 이상의 염료를 포함하거나, 상기 화학식 1의 화합물과 1종 이상의 안료를 포함하거나, 상기 화학식 1의 화합물, 1종 이상의 염료 및 1종 이상의 안료를 포함할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 안료 및 염료는 메탈프리프탈로시아닌계 안료(염료), 금속프탈로시아닌계 안료(염료), 트리아릴메탄계 안료(염료), 크산텐계 안료(염료), 아조계 안료(염료), 메탈아조계 안료(염료), 퀴나크리돈계 안료(염료), 다이옥사진계 안료(염료), 안트라퀴논계 안료(염료), 퀴노프탈론계 안료(염료), 이소인돌린계 안료(염료),디케토피롤로피롤계 안료(염료), (아자)포피린계 안료(염료), 시아닌계 안료(염료), 페릴렌계 안료(염료), 이소인돌리논계 안료(염료), 페리논계 안료(염료), 디안트라퀴놀린계 안료(염료) 및 안트라피리미딘계 안료(염료)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 안료(염료)이다.
상기 “안료(염료)”란, 안료 또는 염료인 것을 의미한다.
상기 바인더 수지는 수지 조성물로 제조된 막의 강도, 현상성 등의 물성을 나타낼 수 있다면, 특별히 한정하지 않는다.
상기 바인더 수지는 기계적 강도를 부여하는 다관능성 모노머와 알칼리 용해성을 부여하는 모노머의 공중합 수지를 이용할 수 있으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 막의 기계적 강도를 부여하는 다관능성 모노머는 불포화 카르복시산 에스테류; 방향족 비닐류; 불포화 에테르류; 불포화 이미드류; 및 산 무수물 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 불포화 카르복시산 에스테르류의 구체적인 예로는, 벤질(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 아실옥틸옥시-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 글리세롤(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메틸에테르(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트 및 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 방향족 비닐류의 구체적인 예로는, 스티렌, α-메틸스티렌, (o,m,p)-비닐 톨루엔, (o,m,p)-메톡시 스티렌, 및 (o,m,p)-클로로 스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 불포화 에테르류의 구체적인 예로는, 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 및 알릴 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 불포화 이미드류의 구체적인 예로는, N-페닐 말레이미드, N-(4-클로로페닐) 말레이미드, N-(4-히드록시페닐) 말레이미드, 및 N-시클로헥실 말레이미드로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 산 무수물로는 무수 말레인산, 무수 메틸 말레인산, 테트라하이드로 프탈산 무수물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 용해성을 부여하는 모노머는 산기를 포함한다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, (메타)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 모노메틸 말레인산, 5-노보넨-2-카복실산, 모노-2-((메타)아크릴로일옥시)에틸 프탈레이트, 모노-2-((메타)아크릴로일옥시)에틸 숙시네이트, ω-카르복시 폴리카프로락톤 모노(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 바인더 수지는 벤질메타크릴레이트와 메타크릴산의 공중합체(몰비 70:30)일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 바인더 수지의 산가는 50 내지 130 KOH mg/g이고, 중량 평균 분자량은 1,000 내지 50,000이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 바인더 수지의 산가는 110 내지 120 KOH mg/g 이고, 중량 평균 분자량은 1,500 내지 25,000이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 바인더 수지의 분자량분포(PDI) 2.0일 수 있다.
상기 분자량분포(PDI)는 다분산성 지수(PDI; Poly Dispersity Index)로서, 중량 평균 분자량 값을 수평균 분자량으로 나눈 값으로 나타낸 것이다.
상기 바인더 수지의 산가는 0.1N 농도의 수산화칼륨(KOH) 메탄올 용액으로 적정하여 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 중량 평균 분자량은 겔투과크로마토그래피(GPC)로 측정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다관능성 모노머는 광에 의해 포토레지스트상을 형성하는 역할을 하는 모노머로서, 구체적으로는 프로필렌글리콜 메타크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 아크릴레이트 테트라에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 비스페녹시 에틸알콜 디아크릴레이트, 트리스히드록시에틸이소시아누레이트 트리메타크릴레이트, 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트, 디페닐펜타에리스톨리톨 헥사아크릴레이트, 펜타에리 쓰리톨 트리메타 크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라메타크릴레이트 및 디펜타에리쓰리톨 헥사메타 크릴레이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다관능성 모노머는 DPHA(dipentaerythritol hexa acrylate, 일본화약)일 수 있다.
상기 광개시제는 빛에 의해 라디칼을 발생시켜 가교를 촉발하는 개시제이면, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 및 옥심계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조인메틸 에테르, 벤조인에틸 에테르, 벤조인이소부틸 에테르, 벤조인부틸 에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오)페닐-2-몰폴리노-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(4-브로모-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온 또는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰폴리노프로판-1-온 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 비이미다졸계 화합물로는 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4,5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 트리아진계 화합물은 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 1,1,1,3,3,3-헥사플로로이소프로필-3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오네이트, 에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 2-에폭시에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 시클로헥실-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 벤질-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 3-{클로로-4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피온아미드, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐)-1,3,-부타디에닐-s-트리아진, 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 옥심계 화합물은 1,2-옥타디온,-1-(4-페닐치오)페닐,-2-(o-벤조일옥심)(시바가이기사, 시지아이124), 에타논,-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-,1-(O-아세틸옥심)(씨지아이242), N-1919(아데카사) 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 I-369 (BASF사)일 수 있다.
상기 용매는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 테트라히드로퓨란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에틸 에테르, 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에텐, 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올, 부탄올, t-부탄올, 2-에톡시 프로판올, 2-메톡시 프로판올, 3-메톡시 부탄올, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로펠렌글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 3-메톡시부틸 아세테이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 셀로솔브아세테이트, 메틸 셀로솔브아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 및 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 감광성 수지 조성물 총 중량을 기준으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 5 중량% 내지 60 중량%이고, 상기 바인더 수지의 함량은 1 중량% 내지 60 중량%이고, 상기 광개시제의 함량은 0.1 중량% 내지 20 중량%이며, 상기 다관능성 모노머의 함량은 0.1 중량% 내지 50 중량%이고, 상기 첨가제의 함량은 0.1 중량% 내지 10 중량%이며, 상기 용매의 함량은 10 중량% 내지 80 중량%인 것인 감광성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 감광성 수지 조성물 중 고형분의 총 중량을 기준으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 5 중량% 내지 60 중량%이고, 상기 바인더 수지의 함량은 1 중량% 내지 60 중량%이고, 상기 광개시제의 함량은 0.1 중량% 내지 20 중량%이며, 상기 다관능성 모노머의 함량은 0.1 중량% 내지 50 중량%이다.
상기 고형분의 총 중량이란, 감광성 수지 조성물에서 용매를 제외한 성분 총 중량의 합을 의미한다. 고형분 및 각 성분의 고형분을 기준으로 한 중량%의 기준은 액체크로마토그래피 또는 가스크로마토그래피 등의 당업계에서 쓰이는 일반적인 분석 수단으로 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 감광성 수지 조성물은 광가교증감제, 경화촉진제, 밀착촉진제, 산화방지제, 계면활성제, 열중합방지제, 자외선흡수제, 분산제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 첨가제를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제의 함량은 상기 감광성 수지 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 중량 % 내지 10 중량% 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제의 함량은 상기 감광성 수지 조성물 중 고형분의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%이다.
상기 계면활성제는 실리콘계 계면활성제 또는 불소계 계면활성제이며, 구체적으로 실리콘계 계면활성제는 BYK-Chemie 사의 BYK-077, BYK-085, BYK-300, BYK-301, BYK-302, BYK-306, BYK-307, BYK-310, BYK-320, BYK-322, BYK-323, BYK-325, BYK-330, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-341v344, BYK-345v346, BYK-348, BYK-354, BYK-355, BYK-356, BYK-358, BYK-361, BYK-370, BYK-371, BYK-375, BYK-380, BYK-390 등을 사용할 수 있으며, 불소계 계면활성제로는 DIC(DaiNippon Ink & Chemicals) 사의 F-114, F-177, F-410, F-411, F-450, F-493, F-494, F-443, F-444, F-445, F-446, F-470, F-471, F-472SF, F-474, F-475, F-477, F-478, F-479, F-480SF, F-482, F-483, F-484, F-486, F-487, F-172D, MCF-350SF, TF-1025SF, TF-1117SF, TF-1026SF, TF-1128, TF-1127, TF-1129, TF-1126, TF-1130, TF-1116SF, TF-1131, TF1132, TF1027SF, TF-1441, TF-1442 등을 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 계면활성제는 DIC사의 F-475일 수 있다.
상기 광가교증감제는 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3,4,4-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 9-플로레논, 2-크로로-9-프로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10- 안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐펜탄), 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 등의 벤조에이트계 화합물; 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)-4-메틸-시클로펜타논 등의 아미노 시너지스트; 3,3-카본닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-C1]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌, 3-메틸-b-나프토티아졸린;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제로는 경화 및 기계적 강도를 높이기 사용되며, 구체적으로 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-머캅토아세테이트), 및 트리메틸올프로판-트리스(3-머캅토프로피오네이트)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 밀착촉진제로는 메타아크릴로일옥시 프로필트리메톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필디메톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필트리에톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필디메톡시실란 등의 메타 아크릴로일 실란 커플링제 중 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 알킬 트리메톡시 실란으로서 옥틸트리메톡시 실란, 도데실트리메톡시 실란, 옥타데실트리메톡시 실란 등에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 산화방지제로는 힌더드 페놀계(Hindered phenol) 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 티오계 산화 방지제 및 포스핀계 산화 방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는, 인산, 트리메틸포스페이트 또는 트리에틸포스페이트와 같은 인산계 열안정제; 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 옥타데실-3-(4-하이드록시-3,5-디-t-부틸페닐)프로피오네이트, 테트라비스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질포스파이트 디에틸에스테르, 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-g,t-부틸페놀 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀) 또는 비스[3,3-비스-(4'-히드록시-3'-터트-부틸페닐)부탄산]글리콜 에스테르 (Bis[3,3-bis-(4'-hydroxy-3'-tert-butylphenyl)butanoicacid]glycol ester)와 같은 힌더드 페놀(Hindered phenol)계 1차 산화방지제; 페닐-α-나프틸아민, 페닐-β-나프틸아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민 또는 N,N'-디-β-나프틸-p-페닐렌디아민과 같은 아민계 2차 산화방지제; 디라우릴디설파이드, 디라우릴티오프로피오네이트, 디스테아릴티오프로피오네이트, 머캡토벤조티아졸 또는 테트라메틸티우람디설파이드 테트라비스[메틸렌-3-(라우릴티오)프로피오네이트]메탄 등의 Thio계 2차 산화방지제; 또는 트리페닐 포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리이소데실포스파이트, 비스(2,4-디부틸페닐) 펜타에리스톨 디포스파이트(Bis (2,4-ditbutylphenyl)Pentaerythritol Diphosphite 또는 (1,1'-비페닐)-4,4'-디일비스포스포노산 테트라키스 [2,4-비스(1,1-디메틸에틸)페닐]에스테르((1,1'-Biphenyl)-4,4'-Diylbisphosphonous acid tetrakis[2,4-bis(1,1-dimethylethyl)phenyl] ester)와 같은 포스파이트계 2차 산화방지제를 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제로는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 당업계에서 일반적으로 쓰이는 것들이 모두 사용될 수 있다.
상기 열중합방지제로는 예컨대 p-아니솔, 히드로퀴논, 피로카테콜(pyrocatechol), t-부틸카테콜(t-butyl catechol), N-니트로소페닐히드록시아민 암모늄염, N-니트로소페닐히드록시아민 알루미늄염, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로가롤, 벤조퀴논, 4,4-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2-머캅토이미다졸 및 페노티아진(phenothiazine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있으나, 이들로만 한정되는 것은 아니며 당 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 것들을 포함할 수 있다.
상기 분산제는 미리 안료를 표면 처리하는 형태로 안료에 내부 첨가시키는 방법, 또는 안료에 외부 첨가시키는 방법으로 사용할 수 있다. 상기 분산제로는 화합물형, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제를 사용할 수 있으며, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양쪽성 계면활성제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
구체적으로 상기 분산제는 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌 다가 알코올, 에스테르알킬렌옥사이드 부가물, 알코올알킬렌옥사이드 부가물, 설폰산 에스테르, 설폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드알킬렌옥사이드 부가물 및 알킬아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 레벨링제로는 폴리머성이거나 비폴리머성일 수 있다. 폴리머성의 레벨링제의 구체적인 예로는 폴리에틸렌이민, 폴리아미드아민, 아민과 에폭사이드의 반응 생성물을 예로 들 수 있고, 비폴리머성의 레벨링제의 구체적인 예로는 비-폴리머 황-함유 및 비-폴리머 질소-함유 화합물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않으며, 당업계에서 일반적으로 쓰이는 것들이 모두 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광재를 제공한다.
더 자세히는, 본 명세서의 감광성 수지 조성물을 기재 위에 적절한 방법으로 도포하고 경화하여 박막 또는 패턴형태의 감광재를 형성한다.
상기 도포 방법으로는 특별히 제한되지는 않지만 스프레이 법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법 등을 사용할 수 있으며, 일반적으로 스핀 코팅법을 널리 사용한다. 또한, 도포막을 형성한 후 경우에 따라서 감압 하에 잔류 용매를 일부 제거할 수 있다.
본 명세서에 따른 감광성 수지 조성물을 경화시키기 위한 광원으로는, 예컨대 파장이 250 nm 내지 450 ㎚의 광을 발산하는 수은 증기 아크(arc), 탄소 아크, Xe 아크 등이 있으나 반드시 이에 국한되지는 않는다.
본 명세서에 따른 감광성 수지 조성물은 박막 트랜지트터 액정 표시장치(TFT LCD) 컬러필터 제조용 안료분산형 감광재, 박막 트랜지트터 액정 표시장치(TFT LCD) 또는 유기 발광 다이오드의 블랙 매트릭스 형성용 감광재, 오버코트층 형성용 감광재, 컬럼 스페이서 감광재, 광경화형 도료, 광경화성 잉크, 광경화성 접착제, 인쇄판, 인쇄배선반용 감광재, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)용 감광재 등에 사용할 수 있으며, 그 용도에 제한을 특별히 두지는 않는다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 감광재를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
상기 컬러필터는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여, 제조될 수 있다. 상기 감광성 수지 조성물을 기판상에 도포하여 코팅막을 형성하고, 상기 코팅막을 노광, 현상 및 경화를 함으로써 컬러필터를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 감광성 수지 조성물은 내열성이 우수하고, 형광의 세기가 낮아 명암비 및 투과도가 우수하여 휘도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 기판은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등의 플라스틱 기재의 판 등일 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 컬러필터는 적색 패턴, 녹색 패턴, 청색 패턴, 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 컬러필터는 오버코트층를 더 포함할 수 있다.
컬러필터의 컬러픽셀 사이에는 콘트라스트를 향상시킬 목적으로 블랙 매트릭스라고 불리는 격자상의 흑색패턴을 배치할 수 있다. 블랙 매트릭스의 재료로서 크롬을 사용할 수 있다. 이 경우, 크롬을 유리기판 전체에 증착시키고 에칭 처리에 의해 패턴을 형성하는 방식을 이용할 수 있다. 그러나, 공정상의 고비용, 크롬의 고반사율, 크롬 폐액에 의한 환경오염을 고려하여, 미세가공이 가능한 안료분산법에 의한 레진 블랙 매트릭스를 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 블랙 매트릭스는 색재로서 블랙안료 또는 블랙 염료를 사용할 수 있다. 예컨대, 카본블랙을 단독으로 사용하거나, 카본블랙과 착색안료를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이때 차광성이 부족한 착색안료를 혼합하기 때문에 상대적으로 색재의 양이 증가하더라도 막의 강도 또는 기판에 대한 밀착성이 저하되지 않는 장점이 있다.
본 명세서에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기 디스플레이 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin FIlm Transistor- Liquid Crystal Display, LCD-TFT) 및 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 중 어느 하나일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
<착색제 화합물의 합성 실시예>
합성예 1: 화합물 1의 합성
Figure 112018094726708-pat00030
1) 화합물 A-3의 제조
차광조건에서 N-Methylpyrrolidone(NMP) 30g에 A-1 3.000g(7.403mmol), A-2 0.753g(2.96mmol)을 넣고, 150℃에서 4시간 동안 반응시켰다. 감압 하에서 용매를 제거하고, 컬럼크로마토그래피를 통해 화합물 A-3, 1.174g(1.184mmol)을 얻었다.
2) 화합물 A-5의 제조
N-Methylpyrrolidone(NMP) 50g에 화합물 A-3 5.000g(5.041mmol)과 화합물 A-4 2.806g(20.162mmol)을 넣고 150℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 상온(25℃)으로 식히고, 35% HCl을 첨가하고 교반시켰다. 감압하에서 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피를 통해 화합물 A-5, 1.6g(1.412mmol)을 얻었다.
3) 화합물 1의 제조
N-Methylpyrrolidone(NMP) 50g에 화합물 A-5 1.6g(1.412mmol)과 화합물 A-6 3.427g(20.162mmol), K2CO3 2.786g(20.162mmol)을 넣고 95℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 감압 하에서 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피를 통해 화합물 1, 1.2g(0.879mmol)을 얻었다.
이온화 모드= : APCI +: m/ z=1365[M+H]+, Exact Mass: 1364
합성예 2: 화합물 2의 합성
Figure 112018094726708-pat00031
합성예 1에서 A-6 대신
Figure 112018094726708-pat00032
을 적용하고, 그 이외는 합성예 1과 동일한 방법으로 화합물 2를 얻었다.
이온화 모드= : APCI +: m/ z=1945[M+H]+, Exact Mass: 1944
합성예 3: 화합물 3의 합성
Figure 112018094726708-pat00033
합성예 1에서 A-6 대신
Figure 112018094726708-pat00034
을 적용하고, 그 이외는 합성예 1과 동일한 방법으로 화합물 3를 얻었다.
이온화 모드= : APCI +: m/ z=2182[M+H]+, Exact Mass: 2181
합성예 4: 화합물 4의 합성
Figure 112018094726708-pat00035
합성예 1에서 A-6 대신
Figure 112018094726708-pat00036
을 적용하고, 그 이외는 합성예 1과 동일한 방법으로 화합물 4를 얻었다.
이온화 모드= : APCI +: m/ z=1429[M+H]+, Exact Mass: 1428
합성예 5: 화합물 5의 합성
Figure 112018094726708-pat00037
화합물 4 5g(3.497mmol)을 methylene chloride 100ml에 넣고 교반시켰다.
이후, trietylamine 3.539g(34.97mmol)을 넣고, 30분간 교반시킨 후 Methacryloyl chloride 3.66g(34.97mmol)을 서서히 적하시켰다. 상온(25℃)에서 24시간동안 교반시킨 후, H2O 와 NaHCO3 포화수용액을 첨가하여 유기층을 분리하였다. 유기층을 MgSO4에 통과시키고 감압 하에서 용매를 제거하였다. 컬럼크로마토그래피를 통해 화합물 5를 얻었다.
이온화 모드= : APCI +: m/ z=1701[M+H]+, Exact Mass: 1700
합성예 6: 화합물 6의 합성
Figure 112018094726708-pat00038
합성예 1에서 A-2대신
Figure 112018094726708-pat00039
을 적용하고, 그 이외는 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 6를 얻었다.
이온화 모드= : APCI +: m/ z=1415[M+H]+, Exact Mass: 1414
비교 화합물 1
Figure 112018094726708-pat00040
비교 화합물 2
Figure 112018094726708-pat00041
비교 화합물 3
Figure 112018094726708-pat00042
상기 비교 화합물 1은 Basic blue7, 비교 화합물 2는 로다민 6G, 비교 화합물 3은 로다민 B이며, 모두 TCI 社의 것이다.
실시예
하기 표 1과 같이 기재된 구성으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 기재된 각 화합물의 투여 단위는 그램(g)이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예5 실시예6 비교예 1 비교예 2 비교예 3
화합물 1 5.554 - - - - - - - -
화합물 2 - 5.554 - - - - - - -
화합물 3 - - 5.554 - - - - - -
화합물 4 - - - 5.554 - - - - -
화합물 5 - - - - 5.554 - - - -
화합물 6 - - - - - 5.554 - - -
비교 화합물 1 - - - - - - 5.554 - -
비교 화합물 2 - - - - - - - 5.554 -
비교 화합물 3 - - - - - - - - 5.554
바인더 수지 (g) 10.376
광개시제 (g) 2.018
첨가제 (g) 1.016
다관능성 모노머(g) 12.443
용매 (g) 68.593
총함량 (g) 100
바인더수지: 벤질메타크릴레이트와 메타크릴산의 공중합체(몰비 70:30, 산가는 113 KOH mg/g, GPC로 측정한 중량평균분자량 20,000, 분자량분포(PDI) 2.0, 고형분(S.C) 25%, 용매 PGMEA 포함)
광개시제: I-369 (BASF사)
다관능성 모노머: DPHA(dipentaerythritol hexa acrylate, 일본화약)
용매: 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA, Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)
첨가제(계면활성제): DIC社F-475
* 불용성분 필터 후 평가
기판 제작
상기 합성예에 의해 제조된 화합물을 유리(5cm×5cm) 위에 스핀코팅(spincoating)하고 100℃에서 100초간 전열처리(prebake)를 실시하여 필름을 형성시켰다. 필름을 형성시킨 기판과 포토마스크(photo mask) 사이의 간격을 250㎛로 하고, 노광기를 이용하여 기판 전면에 40mJ/cm2 노광량을 조사하였다.
이후 노광된 기판을 현상액(KOH, 0.05%)에 60초간 현상하고, 230℃로 20분간 후열 처리(post bake)하여 기판을 제작하였다.
내열성 평가
제작된 전열처리(prebake, PrB) 기판을 분광기(MCPD-오츠카社)를 이용하여 380nm 내지 780nm의 범위의 가시광 영역의 투과율 스펙트럼을 얻었다. 또한, 전열처리(prebake) 기판을 추가적으로 230℃ 에 20분간 후열 처리(post bake, PB)를 시켜 동일한 장비와 측정범위에서 투과율 스펙트럼을 얻었다.
얻어진 투과율 스펙트럼과 C 광원 백라이트를 이용하고, 얻어 진 값 E(L*, a*, b*) 을 이용해 △ Eab를 계산하고 하기 표 2에 나타내었다.
ΔEab(L*, a*, b*) ={(ΔL*) 2＋(Δa*)2＋(Δb*)2}1/ 2
ΔEab 값이 작다는 것은 색내열성이 우수함을 말한다.
실시예 1 내지 6에 의하여 제조된 기판과 비교예 1 및 3에 의하여 제조된 기판에 대하여 내열성 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 6에 의하여 제조된 기판이 비교예 1 내지 3에 비하여 색변화(△ Eab)가 작음을 확인하였다.
△Eab(PB-PrB)
실시예 1 2.54
실시예 2 2.67
실시예 3 3.14
실시예 4 2.74
실시예 5 2.14
실시예 6 2.12
비교예 1 27.48
비교예 2 24.54
비교예 3 19.20
명암비 측정
상기 기판 제작 방법에 따라 제작된 기판을 명암비 측정기(CT-1, ZOENTECH사)를 이용하여, 2매의 편광판 사이에 제작된 기판을 넣고 2매의 편광판이 수평일 때의 휘도와 2매의 편광판이 직교일 때의 휘도를 측정하여 하기 계산식 1로 명암비를 계산하였다.
[계산식 1]
명암비= 2매의 편광판이 수평일 때의 휘도/ 2매의 편광판이 수직일 때의 휘도
상기 계산식 1에 의해 계산된 명암비를 하기 계산식 2으로 명암비 개선율을 계산하여, 하기 표 3에 기재하였다.
[계산식 2]
명암비 개선율={(실시예 명암비-비교예 3 명암비)/비교예 3}*100
명암비 개선율(%)
비교예 3 기준
실시예 1 406
실시예 2 425
실시예 3 479
실시예 4 410
실시예 5 486
실시예 6 421
상기 표 3에 의하면, 비교예 3을 기준으로 실시예 1 내지 6의 명암비가 406% 내지 486% 개선되었음을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112021051945269-pat00043

    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 10의 비치환된 알킬티오기; 또는 탄소수 1 내지 10의 비치환된 알킬기이고,
    R19 및 R24는 -SO3 -이고,
    R20 내지 R23, R25 내지 R28 및 R31 내지 R34는 수소이고,
    r31 내지 r34는 0 내지 3의 정수이고,
    L1 내지 L4 및 M는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 탄소수 1 내지 10의 비치환된 알킬렌기; 또는 -SO2- 이고,
    X1 내지 X4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 히드록시기; 티올기; 니트릴기; 탄소수 1 내지 10의 비치환된 알킬기; (메트)아크릴레이트기; -NH2; -CONH2; 히드록시기 및 tert-부틸기로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 에폭시기; -OCO-R''; -NHCO-R''; 또는 하기 화학식 N-1로 표시되거나, 하기 화학식 N-2로 표시되고,
    R''는 히드록시기 및 tert-부틸기로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고,
    [화학식 N-1]
    Figure 112021051945269-pat00061

    [화학식 N-2]
    Figure 112021051945269-pat00062

    상기 화학식 N-1 및 N-2에 있어서,
    Q1 내지 Q10는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 10의 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 20의 비치환된 아릴기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112021051945269-pat00044

    상기 화학식 2에 있어서,
    R2 내지 R13, R15 내지 R28, R31 내지 R34, r31 내지 r34, L1 내지 L4, M, X1 내지 X4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    R은 탄소수 1 내지 10의 비치환된 알킬기이다.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    Figure 112018094726708-pat00046

    Figure 112018094726708-pat00047

    Figure 112018094726708-pat00048

    Figure 112018094726708-pat00049

    Figure 112018094726708-pat00050

    Figure 112018094726708-pat00051

    Figure 112018094726708-pat00052

    Figure 112018094726708-pat00053

    Figure 112018094726708-pat00054

    Figure 112018094726708-pat00055

    Figure 112018094726708-pat00056

    Figure 112018094726708-pat00057

    Figure 112018094726708-pat00058

    Figure 112018094726708-pat00059

    Figure 112018094726708-pat00060
  6. 청구항 1, 2 및 5 중 어느 한 항의 화합물; 바인더 수지; 다관능성 모노머; 광개시제; 첨가제 및 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 염료 및 안료 중 적어도 1종을 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 감광성 수지 조성물 총 중량을 기준으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 5 중량% 내지 60 중량%이고,
    상기 바인더 수지의 함량은 1 중량% 내지 60 중량%이고,
    상기 광개시제의 함량은 0.1 중량% 내지 20 중량%이며,
    상기 다관능성 모노머의 함량은 0.1 중량% 내지 50 중량%이고,
    상기 첨가제의 함량은 0.1 중량% 내지 10 중량%이며,
    상기 용매의 함량은 10 중량% 내지 80 중량%인 것인 감광성 수지 조성물.
  9. 청구항 6에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 감광재.
  10. 청구항 9에 따른 감광재를 포함하는 컬러필터.
  11. 청구항 10에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치.
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