KR102335621B1 - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 화상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광중합 개시제(A)를 포함하고, 상기 광중합 개시제(A)는 365nm 파장에서의 광 흡수율이 0.1% 이상인 광중합 개시제(a1)을 포함하며, 상기 광중합 개시제(a1)은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 함으로써, 컬러필터 제조 공정 중 포스트베이크 공전 전에 패턴의 형태를 순테이퍼(taper)의 형태로 구현이 가능하여 제조 공정 중에 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 형성된 패턴 내에 구멍(hole)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112018027634993-pat00018

[화학식 2]
Figure 112018027634993-pat00019

(상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1은 각각 독립적으로 하기 화학식 3으로 표시되며,
R2의 분자량은 각각 독립적으로 50 내지 150이고,
R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기, 치환 또는 비치환된 카바졸기, 치환 또는 비치환된 플루오렌이다)
[화학식 3]
Figure 112018027634993-pat00020

(상기 화학식 3에서,
R4는 C1 내지 C8의 알킬렌기, C6 내지 C20의 아릴렌기 또는 C7 내지 C25의 아릴알킬렌기이고,
R5는 각각 독립적으로, CN, C1 내지 C8의 알킬기, C3 내지 C8의 환의 구조, C6 내지 C20의 아릴기 또는 C7 내지 C25의 아릴알킬기이다).

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 화상표시장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 형성하는 방법으로서, 기판 또는 미리 원하는 패턴의 차광층을 형성한 기판 상에 착색 감광성 수지 조성물의 도막을 형성하고, 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 광을 조사(이하, 노광이라고 함), 현상하여 미노광부를 용해시켜 제거하고, 그 후 포스트베이크함으로써 각 색의 화소를 얻는 방법이 주로 사용되고 있다.
또한, 최근 컬러필터의 기술 분야에서는 노광량을 줄여 택트 타임을 단축시키는 것을 목표로 하고 있음과 더불어 최근 요구되는 화상표시장치의 고 색순도화의 요구에 대응하기 위해, 착색 감광성 수지 조성물 내에 차지하는 착색제의 함유량(비율)이 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 착색제 이외의 성분들의 함량이 감소하면서 컬러필터 제조 시 밀착성 감소, 잔사 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0875269호에는 알칼리 가용성 수지, 아크릴계 광중합성 모노머, 광중합 개시제, 안료 및 용제를 포함하고, 상기 알칼리 가용성 수지는 a) 특정 화학식으로 표시되는 1종 이상의 이중결합을 포함하는 에틸렌성 불포화 모노머; b) 1종 이상의 카르복시기를 갖는 에틸렌성 불포화 모노머; 및 c) 상기 b)의 모노머와 공중합이 가능한 에틸렌성 불포화 모노머와의 공중합체인 것을 특징으로 함으로써, 잔사가 없고 밀착성이 우수하며, 초미세 픽셀로 이루어진 고해상도의 컬러필터를 제조할 수 있는 컬러필터용 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터에 대하여 기재되어 있으나, 이와 같은 조성물을 이용하여 컬러필터 제조 시 후 열처리 공정(포스트 베이크) 전에 패턴의 형상이 역테이퍼의 형태로 형성되어 공정 상 에러가 발생하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0875269호(2018.12.15.)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 컬러필터 제조 공정 중 고열처리에 속하는 포스트베이크 공정을 진행하기 전에 패턴의 형태를 순테이퍼 형태로 형성 가능하여 공정 상의 문제가 발생하지 않는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시제(A)를 포함하고, 상기 광중합 개시제(A)는 365nm 파장에서의 광 흡수율이 0.1% 이상인 광중합 개시제(a1)을 포함하고, 상기 광중합 개시제(a1)은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
Figure 112018027634993-pat00001
[화학식 2]
Figure 112018027634993-pat00002
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1은 각각 독립적으로 하기 화학식 3으로 표시되며,
R2의 분자량은 각각 독립적으로 50 내지 150이고,
R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기, 치환 또는 비치환된 카바졸기, 치환 또는 비치환된 플루오렌이다)
[화학식 3]
Figure 112018027634993-pat00003
(상기 화학식 3에서,
R4는 C1 내지 C8의 알킬렌기, C6 내지 C20의 아릴렌기 또는 C7 내지 C25의 아릴알킬렌기이고,
R5는 각각 독립적으로, CN, C1 내지 C8의 알킬기, C3 내지 C8의 환의 구조, C6 내지 C20의 아릴기 또는 C7 내지 C25의 아릴알킬기이다).
또한, 본 발명의 컬러필터는 전술한 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 화상표시장치는 전술한 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 컬러필터 제조 공정 중 포스트베이크 공정 전에 패턴의 형태를 순테이퍼의 형태로 구현이 가능하여 제조 공정 상의 문제가 발생하지 않는 이점이 있다.
본 발명의 컬러필터는 전술한 바와 동일한 이점이 있다.
본 발명의 화상표시장치는 전술한 바와 동일한 이점이 있다.
도 1 내지 도 3은 컬러필터의 제조 공정을 도식화한 것이다.
본 발명에서 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 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 한 양태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시제(A)를 포함하고, 상기 광중합 개시제(A)는 365nm 파장에서의 광 흡수율이 0.1% 이상인 광중합 개시제(a1)을 포함하며, 상기 광중합 개시제(a1)은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 함으로써, 컬러필터 제조 공정 중 포스트베이크 공전 전에 패턴의 형태를 순테이퍼(taper)의 형태로 구현이 가능하여, 포스트 베이크를 마친 최종 결과물에서 역테이퍼가 형성됨으로써 발생되는 빛샘 등의 불량 발생을 방지할 수 있고, 형성된 패턴 내에 구멍(hole)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
[화학식 1]
Figure 112018027634993-pat00004
[화학식 2]
Figure 112018027634993-pat00005
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1은 각각 독립적으로 하기 화학식 3으로 표시되며,
R2의 분자량은 각각 독립적으로 50 내지 150이고,
R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기, 치환 또는 비치환된 카바졸기, 치환 또는 비치환된 플루오렌이다)
[화학식 3]
Figure 112018027634993-pat00006
(상기 화학식 3에서,
R4는 C1 내지 C8의 알킬렌기, C6 내지 C20의 아릴렌기 또는 C7 내지 C25의 아릴알킬렌기이고,
R5는 각각 독립적으로, CN, C1 내지 C8의 알킬기, C3 내지 C8의 환의 구조, C6 내지 C20의 아릴기 또는 C7 내지 C25의 아릴알킬기이다).
상기 C1 내지 C8의 알킬기는 직쇄형 또는 분지형을 포함하고, 일례로 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, n-펜틸ㄷ, n-헥실 또는 n-옥틸 등을 포함한다.
상기 C6 내지 C20의 아릴기는 페닐, 바이페닐, 터페닐, 스틸베닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트릴, 또는 파이레닐 등을 포함한다.
상기 C7 내지 C25의 아릴알킬기로는 벤질, 페네틸, 2-페닐프로판-2-일, 디페닐메틸, 트리페닐메틸, 스티릴 또는 신나밀 등을 포함한다.
광중합 개시제 (A)
본 발명의 한 양태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시제(A)를 포함하고, 상기 광중합 개시제(A)는 365nm 파장에서의 광 흡수율이 0.1% 이상인 광중합 개시제(a1)를 포함하며, 상기 광중합 개시제(a1)은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 함으로써, 컬러필터 제조 공정 중 포스트베이크 공전 전에 패턴의 형태를 순테이퍼(taper)의 형태로 구현이 가능하여 제조 공정 중에 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 형성된 패턴 내에 구멍(hole)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 광중합 개시제(a1)는 유기 화학적 지식을 지닌 통상의 기술자가 통상적인 방법으로 합성하여 사용하거나, 시판품을 구매하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 전술한 광중합 개시제(a1) 이외의 광중합 개시제(a2)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 더 포함될 수 있는 광중합 개시제(a2)는 함께 포함될 수 있는 알칼리 가용성 수지 및 상기 광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 아세토페논계, 벤조인계, 벤조페논계, 티옥산톤계, 트리아진계, 옥심계, 오늄염계, 니트로벤질토실레이트계 또는 벤조인토실레이트계 등을 들 수 있다. 본 발명에 바람직한 아세토페논계 화합물로는, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등이 있으며, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온이 보다 바람직하다. 또한, 복수의 아세토페논계 화합물 및 다른 광중합개시제를 조합하여 사용할 수도 있다.아세토페논계 화합물 이외의 광중합 개시제로는 빛을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생시키는 활성 라디칼 발생제, 증감제, 산 발생제 등을 들 수 있다. 상기 활성 라디칼 발생제로는 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 트리아진계 화합물 또는 옥심계 화합물 등을 들 수 있다.벤조인계 화합물로는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다. 벤조페논계 화합물로는, 예를 들면, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.티옥산톤계 화합물로는, 예를 들면, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤등을 들 수 있다.트리아진계 화합물로는, 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-(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. 옥심계 화합물로는 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온,1-(4-메틸술파닐-페닐)-부탄-1,2-부탄-2-옥심-O-아세테이트, 1-(4-메틸술파닐-페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트, 히드록시이미노-(4-메틸술파닐-페닐)-초산에틸에스테르-O-아세테이트, 히드록시이미노-(4-메틸술파닐-페닐)-초산에틸에스테르-O-벤조에이트 등을 들 수 있다. 증감제로는, 예를 들면, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2-비스(o-클로르로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포르퀴논, 페닐글리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 들 수 있다. 산 발생제로는, 예를 들면, 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸 벤질설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트등의 오늄염류나 니트로벤질토실레이트류, 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다. 또한, 상기 화합물 중에는 활성 라디칼과 산을 동시에 발생시키는 화합물도 있다. 예를 들어, 상기 트리아진계 광중합 개시제는 산 발생제로도 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 광중합 개시제(a1)의 함량은 이를 포함하는 광중합 개시제(A) 전체 100중량부에 대하여 70 내지 100중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 90중량부 이상으로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(a1)의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 순테이퍼 형상을 보다 잘 구현할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 광중합 개시제(A)는 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100중량부에 대하여 0.1 내지 30중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(A)의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어, 노출시간이 단축되므로 생산성이 향상되고, 높은 해상도를 유지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수도 있다. 상기 광중합 개시 보조제는 광중합 개시제(A)와 조합하여 사용되는 경우가 있으며, 광중합 개시제(A)에 의해 중합이 개시된 광중합성 화합물의 중합을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제로는, 아민계 화합물, 알콕시안트라센계 화합물, 티옥산톤계 화합물 등을 들 수 있다.아민계 화합물로는, 예를 들면, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 벤조산 2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논이 바람직하다. 알콕시안트라센계 화합물로는, 예를 들면, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다. 티옥산톤계 화합물로는, 예를 들면, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤등을 들 수 있다. 상기의 광중합 개시 보조제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제로는 시판되는 제품이 사용될 수도 있으며, 시판되는 광중합 개시 보조제로는, 예를 들면, EAB-F(호도가 야가가쿠고교가부시키가이샤 제품) 등이 있다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 바람직한 광중합 개시제 및 광중합 개시 보조제의 조합으로는, 디에톡시아세토페논/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-히드록시-2-메틸-페닐프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합 등을 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합이 있다. 상기와 같이 광중합 개시제(A)와 광중합 개시 보조제가 함께 사용되는 경우, 광중합 개시 보조제는 광중합 개시제(A)의 1몰당 10몰 이하로 사용되는 것이 바람직하며, 0.01 내지 5몰로 사용되는 것이 보다 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 전술한 광중합 개시제(A) 이외에 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 착색제, 용제 및 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
알칼리 가용성 수지
상기 알칼리 가용성 수지로는, 예를 들면 카르복실기 함유 단량체, 및 상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체로서는, 예를 들면 불포화 모노카르복실산이나, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등의 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 다가 카르복실산 등의 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다. 여기서, 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 다가카르복실산은 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. 또한, 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예를 들면 이중결합을 포함하는 에틸렌성 불포화 모노머, 스티렌, α-메틸스티렌, o-비닐톨루엔, m-비닐톨루엔, p-비닐톨루엔, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르, 인덴 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤 모노아크릴레이트, 글리세롤 모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르류; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르류;글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르류; 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐, 벤조산 비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르류;비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화에테르류;아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, N-페닐말레이미드. N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드류; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지 중의 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량은, 질량분율로 통상 10 내지 50중량％일 수 있고, 바람직하게는 15 내지 40중량％일 수 있으며, 보다 바람직하게는 25 내지 40중량％일 수 있다. 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지로는, 예를 들면 (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체,(메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산 모노(2-아크릴로일옥시)/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸)/스티렌/알릴(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드/스티렌/글리세롤 모노(메타)아크릴레이트 공중합체 등을 들 수도 있다.
이들 중에서 (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/스티렌 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/스티렌 공중합체가 바람직하게 사용될 수 있다.
본 명세서에서 (메타)아크릴레이트란 아크릴레이트 및(또는) 메타크릴레이트를 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 알칼리 가용성 수지는 산가가 20 내지 200(㎎KOH/g)일 수 있다. 산가가 상기 범위에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하고, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막률(film remaining ratio)을 개선할 수 있다. 여기서 산가란, 아크릴계중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 알칼리 가용성 수지의 겔투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출용매로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(이하, 간단히 '중량평균분자량'이라고 한다)이 3,000 내지 200,000, 바람직하게는 5,000 내지 100,000일 수 있다. 중량평균분자량이 상기 범위에 내에 있으면, 경도가 향상되고, 잔막률이 향상될 수 있으며, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 향상되어 해상도가 우수해질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 알칼리 가용성 수지는 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100중량부에 대하여, 10 내지 80중량부, 바람직하게는 20 내지 70중량부로 포함될 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우 패턴 형성이 가능해지고, 해상도 및 잔막률이 향상될 수 있다.
광중합성 화합물
상기 광중합성 화합물은 광의 조사에 의해 광중합 개시제로부터 발생하는 활성 라디칼, 산 등에 의해 중합될 수 있는 화합물이라면, 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 관능성기의 개수에 따라 1관능, 2관능, 3관능 이상의 다관능 중합성 화합물 등을 들 수 있다.
상기 1관능 중합성 화합물의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 중합성 화합물의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 헥산디올이디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 에톡시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 프로필록시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 3관능 이상의 다관능 중합성 화합물의 구체적인 예로는, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 에톡시레이트트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로필록시레이트트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세릴프로필록시레이트트리아크릴레이트, 이소시아누레이트트리아릴레이트 등의 3관능 중합성 화합물; 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디메틸올프로판테트라(메틸)아크릴레이트 등의 4관능 중합성 화합물; 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 5관능 중합성 화합물 등을 들 수 있다.
이들 중에서 상기 광중합성 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 구체적으로는 2관능 이상의 다관능 중합성 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히 5관능 이상의 다관능 중합성 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 광중합성 화합물은 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100중량부에 대하여, 5 내지 50중량부, 바람직하게는 7 내지 45중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 범위로 포함되는 경우 화소부의 강도나 평활성이 양호해질 수 있는 이점이 있다.
착색제
상기 착색제는 컬러필터의 용도에 따라 다양하게 적용 가능한 구성으로, 본 발명에서는 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.
상기 착색제는 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 안료로는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists출판)에서 피그먼트(Pigment)로 분류되어 있는 화합물이 사용될 수 있다. 본 발명의 착색제로는 내열성 및 발색성이 우수하다는 점에서 유기 안료가 바람직할 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 바람직한 안료의 구체적인 예로는,
C.I. 피그먼트옐로우 1, C.I. 피그먼트 옐로우 3, C.I. 피그먼트 옐로우 12, C.I. 피그먼트 옐로우 13, C.I. 피그먼트 옐로우 14, C.I. 피그먼트옐로우 15, C.I. 피그먼트 옐로우16, C.I. 피그먼트 옐로우 17, C.I. 피그먼트 옐로우 20, C.I. 피그먼트 옐로우24, C.I. 피그먼트 옐로우 31, C.I. 피그먼트 옐로우 53, C.I. 피그먼트 옐로우83, C.I. 피그먼트 옐로우 86, C.I. 피그먼트 옐로우 93, C.I. 피그먼트 옐로우94, C.I. 피그먼트 옐로우 109, C.I. 피그먼트 옐로우 110, C.I. 피그먼트 옐로우117, C.I. 피그먼트 옐로우 125, C.I. 피그먼트 옐로우 128, C.I. 피그먼트 옐로우137, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우147, C.I. 피그먼트 옐로우 148, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우153, C.I. 피그먼트 옐로우 154, C.I. 피그먼트 옐로우 166, C.I. 피그먼트 옐로우173, C.I. 피그먼트 옐로우 194, C.I. 피그먼트 옐로우 214 등의 황색 안료;
C.I.피그먼트 오렌지 13, C.I. 피그먼트 오렌지 31, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 오렌지 40, C.I. 피그먼트 오렌지 42, C.I. 피그먼트 오렌지 43, C.I. 피그먼트 오렌지 51, C.I. 피그먼트 오렌지 55, C.I. 피그먼트 오렌지 59, C.I. 피그먼트 오렌지 61, C.I. 피그먼트 오렌지 64, C.I. 피그먼트 오렌지 65, C.I. 피그먼트오렌지 71, C.I. 피그먼트 오렌지 73 등의 오렌지색 안료;
C.I. 피그먼트 레드 9,C.I. 피그먼트 레드 97, C.I. 피그먼트 레드 105, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I.피그먼트 레드 123, C.I. 피그먼트 레드 144, C.I. 피그먼트 레드 149, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 168, C.I. 피그먼트 레드 176, C.I. 피그먼트레드 177, C.I. 피그먼트 레드 180, C.I. 피그먼트 레드 192, C.I. 피그먼트 레드209, C.I. 피그먼트 레드 215, C.I. 피그먼트 레드 216, C.I. 피그먼트 레드 224,C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 264, C.I.피그먼트 레드 265 등의 적색 안료;
C.I. 피그먼트 블루 15, C.I. 피그먼트 블루15:3, C.I. 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 60등의 청색 안료;
C.I. 피그먼트 바이올렛 1, C.I. 피그먼트 바이올렛 19, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 바이올렛 29, C.I. 피그먼트 바이올렛 32,C.I. 피그먼트 바이올렛 36, C.I. 피그먼트 바이올렛 38 등의 바이올렛색 안료;
C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58 등의 녹색 안료;
C.I. 피그먼트 브라운 23, C.I. 피그먼트 브라운 25 등의 브라운색 안료;
C.I. 피그먼트 블랙 1,C.I. 피그먼트 블랙 7 등의 흑색 안료 등을 들 수 있다.
이 중에서도 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 209, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:6 및 C.I. 피그먼트 그린 36 중에서 선택되는 하나 이상의 안료를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기의 유기 안료 및 무기 안료는 각각 단독으로 사용될 수도 있고, 2종류 이상을 혼합하여 사용될 수도 있다. 예를 들면, 적색 화소를 형성하는 데는 C.I. 피그먼트 레드 254 및 C.I. 피그먼트 옐로우 139를 함유하는 것, 녹색 화소를 형성하는 데는 C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 옐로우 150 또는 C.I. 피그먼트 옐로우 138를 함유하는 것, 청색 화소를 형성하는 데는 C.I. 피그먼트 블루 15:6을 함유하는 것이 색재현력을 향상시키는데 각각 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한 없이 1종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성 및 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 염료로는 설폰산이나 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 이외에도 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성염료 및 이들의 유도체도 선택할 수 있다. 상기 염료는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료를 들 수 있다.
상기 염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,
C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 21, 23, 24, 38, 62, 63, 68, 82, 94, 98, 99, 162 등의 황색 염료;
C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 122, 125, 130 등의 적색 염료;
C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 45, 56, 62 등의 오렌지색 염료;
C.I. 솔벤트 블루 35, 37, 45, 59, 67 등의 청색 염료;
C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
또한 C.I. 애시드 염료로서
C.I.애시드 옐로우 1, 3, 7, 9, 11, 17, 23, 25, 29, 34, 36, 38, 40, 42, 54, 65, 72, 73, 76, 79, 98, 99, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 123, 128, 134, 135, 138, 139, 140, 144, 150, 155, 157, 160, 161, 163, 168, 169, 172, 177, 178, 179, 184, 190, 193, 196, 197, 199, 202, 203, 204, 205, 207, 212, 214, 220, 221, 228, 230, 232, 235, 238, 240, 242, 243, 251 등의 황색 염료;
C.I.애시드 레드 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 66, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 182, 183, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227, 228, 249, 252, 257, 258, 260, 261, 266, 268, 270, 274, 277, 280, 281, 195, 308, 312, 315, 316, 339, 341, 345, 346, 349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422, 426 등의 적색 염료;
C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173 등의 오렌지색 염료;
C.I.애시드 블루 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 96, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324:1, 335, 340 등의 청색 염료;
C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19 등의 바이올렛색 염료;
C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106, 109등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
또한 C.I.다이렉트 염료로서
C.I.다이렉트 옐로우 2, 33, 34, 35, 38, 39, 43, 47, 50, 54, 58, 68, 69, 70, 71, 86, 93, 94, 95, 98, 102, 108, 109, 129, 136, 138, 141 등의 황색 염료;
C.I.다이렉트 레드 79, 82, 83, 84, 91, 92, 96, 97, 98, 99, 105, 106, 107, 172, 173, 176, 177, 179, 181, 182, 184, 204, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 222, 232, 233, 234, 241, 243, 246, 250 등의 적색 염료;
C.I.다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106, 107 등의 오렌지색 염료;
C.I.다이렉트 블루 38, 44, 57, 70, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119, 137, 149, 150, 153, 155, 156, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 170, 171, 172, 173, 188, 189, 190, 192, 193, 194, 196, 198, 199, 200, 207, 209, 210, 212, 213, 214, 222, 228, 229, 237, 238, 242, 243, 244, 245, 247, 248, 250, 251, 252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275, 293 등의 청색 염료;
C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103, 104 등의 바이올렛색 염료;
C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79, 82 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
또한, C.I. 모단토 염료로서
C.I.모단토 옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62, 65 등의 황색 염료;
C.I.모단토 레드1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 41, 43, 45, 46, 48, 53, 56, 63, 71, 74, 85, 86, 88, 90, 94, 95 등의 적색 염료;
C.I.모단토 오렌지 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47, 48 등의 오렌지색 염료;
C.I.모단토 블루 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 31, 32, 39, 40, 41, 43, 44, 48, 49, 53, 61, 74, 77, 83, 84 등의 청색 염료;
C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53, 58 등의 바이올렛색 염료;
C.I.모단토 그린 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43, 53 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
상기 착색제는 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100 중량부에 대하여, 10 내지 70 중량부, 바람직하게는 20 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 착색제의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 컬러필터로 만들어졌을 때의 컬러 농도가 충분하고 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에서 착색 감광성 조성물의 고형분이란 용제를 제거한 성분의 총 합을 의미한다.
상기 안료 중 유기 안료는, 필요에 따라서, 산성기 또는 염기성기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면 처리, 중합체 화합물 등에 의한 안료의 표면의 그래프트 처리, 황산 미립화법(refinement) 등에 의한 미립화 처리, 불순물을 제거하기위한 유기 용매 또는 물 등에 의한 세정 처리 또는 이온성 불순물의 이온 교환법 등에 의한 제거 처리 등을 할 수 있다. 착색제는 입경이 균일한 것이 바람직하다. 착색제가 안료인 경우에는, 안료분산제를 함유시켜 분산 처리를 수행함으로써, 안료가 용액 중에서 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일 예로 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료 분산제의 구체적인 예로는 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계분산제(이하, 아크릴 분산제라고 함)를 함유하는 것이 바람직할 수 있다. 이 때, 상기 아크릴 분산제는 한국 공개특허 2004-0014311호에서 제시된 바와 같은 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 적용하는 것이 바람직한데, 상기 리빙 제어방법을 통해 제조된 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며,
이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 분산제는 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다. 상기 다른 수지 타입의 안료 분산제로는 공지된 수지 타입의 안료 분산제, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산의 (부분적)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄폴리아미노아미드포스페이트 염, 히드록실기-함 폴리카르복실산의에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염과 같은 유질의 분산제; (메트)아크릴산-스티렌코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트에스테르코폴리머, 스티렌-말레산코폴리머, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트에스테르 등을 들 수 있다. 상기한 수지형 분산제의 시판품으로는 양이온계 수지 분산제로서는, 예를 들면, BYK(빅) 케미사의 상품명: DISPER BYK-160, DISPER BYK-161, DISPER BYK-162,DISPER BYK-163, DISPER BYK-164, DISPER BYK-166, DISPER BYK-171, DISPER BYK-182,DISPER BYK-184; BASF사의 상품명: EFKA-44, EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48,EFKA-4010, EFKA-4050, EFKA-4055, EFKA-4020, EFKA-4015, EFKA-4060, EFKA-4300, EFKA-4330, EFKA-4400, EFKA-4406, EFKA-4510, EFKA-4800 ; Lubirzol사의 상품명:SOLSPERS-24000, SOLSPERS-32550, NBZ-4204 /10; 카와켄 파인 케미컬사의 상품명: 히노액트(HINOACT) T-6000, 히노액트 T-7000, 히노액트 T-8000; 아지노모토사의 상품명: 아지스퍼(AJISPUR) PB-821, 아지스퍼 PB-822, 아지스퍼 PB-823; 쿄에이샤 화학사의 상품명: 플로렌 (FLORENE) DOPA-17HF, 플로렌 DOPA-15BHF, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44 등을 들 수 있다. 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴 분산와 병용하여 사용할 수도 있다.
상기 착색 감광성 수지 조성물이 안료 분산제를 더 포함하는 경우, 그 함량은 함께 포함되는 착색제 1중량부 당 바람직하게는 1중량부 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상 0.5중량부 이하일 수 있다. 상기 안료분산제의 사용량이 상기 범위 내에 있으면, 균일한 분산 상태의 안료가 얻어질 수 있다.
용제
본 발명의 용제는 함께 포함되는 다른 구성 성분들을 분산 또는 용해시키는 데에 효과적인 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 에테르류로는, 예를 들면, 테트라히드로퓨란, 테트라히드로피란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 아니솔, 페네톨 또는 메틸아니솔 등을 들 수 있다.
상기 방향족 탄화수소류로는, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 또는 메시틸렌 등을 들 수 있다.
상기 케톤류로는, 예를 들면, 아세톤, 2-부탄온, 2-헵탄온, 3-헵탄온, 4-헵탄온,4-메틸-2-펜탄온, 시클로펜탄온 또는 시클로헥산온 등을 들 수 있다.
상기 알콜류로는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜 또는 글리세린 등을 들 수 있다.
상기 에스테르류로는, 예를 들면, 아세트산에틸, 아세트산-n-부틸, 아세트산이소부틸, 포름산아밀, 아세트산이소아밀, 아세트산이소부틸, 프로피온산부틸, 부티르산이소프로필, 부티르산에틸, 부티르산부틸, 알킬에스테르류, 락트산메틸, 락트산에틸, 옥시아세트산메틸, 옥시아세트산에틸, 옥시아세트산부틸, 메톡시아세트산메틸, 메톡시아세트산에틸, 메톡시아세트산부틸, 에톡시아세트산메틸, 에톡시아세트산에틸, 3-옥시프로피온산메틸, 3-옥시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸,3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 2-옥시프로피온산메틸, 2-옥시프로피온산에틸, 2-옥시프로피온산프로필, 2-메톡시프로피온산메틸, 2-메톡시프로피온산에틸, 2-메톡시프로피온산프로필, 2-에톡시프로피온산메틸, 2-에톡시프로피온산에틸, 2-옥시-2-메틸프로피온산메틸, 2-옥시-2-메틸프로피온산에틸, 2-메톡시-2-메틸프로피온산메틸, 2-에톡시-2-메틸프로피온산에틸,피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 2-옥소부탄산메틸, 2-옥소부탄산에틸, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트 또는 γ-부티로락톤 등을 들 수 있다.
상기 아미드류로는, 예를 들면, N,N-디메틸포름아미드 또는 N,N-디메틸아세트아미드 등을 들 수 있다.
기타 용제로는, 예를 들면, N-메틸피롤리돈 또는 디메틸설폭사이드 등을 들 수있다.
전술한 용제들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 중에서도, 3-에톡시프로피온산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 또는 프로필렌글리콜메틸에테르가 바람직하게 사용될 수 있으며, 전술한 용제의 함량은 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 90중량부로 포함될 수 있다. 용제의 함유량이 상기 범위이면 착색 감광성 수지 조성물의 도포 시 평탄성이 양호하고, 컬러필터를 형성했을 때 색농도가 충분하여 표시 특성이 양호해질 수 있는 이점이 있다.
첨가제
상기 착색 감광성 수지 조성물은 전술한 성분들 이외에도 필요에 따라서 성능 향상을 위해 소포제, 계면활성제, 열가교제, 접착력 증진제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 기판과 착색 감광성 수지 조성물의 밀착성을 향상시킬 수 있는 성분으로서, 예를 들면, 불소 함유 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 실리콘 계면활성제와 같은 각종 계면활성제를 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
불소 함유 계면활성제의 구체적인 예로는 MAGAFAC F171, F172, F173, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, F479, F482, F554, F780 및 F781(상품명, DIC Corporation 제품), FLUORAD FC430, FC431 및 FC171(상품명, Sumitomo 3M Limited 제품), SURFLON S-382, SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC1068, SC-381, SC-383, S393 및 KH-40(상품명, Asahi Glass Co., Ltd. 제품), SOLSPERSE 20000(상품명, Lubrizol Japan Limited 제품) 등을 들 수 있다.
비이온 계면활성제의 구체적인 예로는 글리세롤, 트리메틸롤프로판과 트리메틸롤 에탄 및 이들의 에톡실레이트 또는 프로폭시레이트(예를 들면, 글리세롤프로폭실레이트 또는 글리세린에톡실레이트); PLURONIC L10, L31, L61, L62, 10R5, 17R2 및 25R2, 및 TETRONIC 304, 701, 704, 901, 904 및 150R1(상품명, BASF 제품)과 같은 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜 디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜 디스테아레이트, 소르비탄 지방산에스테르 등을 들 수 있다.
양이온 계면활성제의 구체적인 예로는 EFKA-745(상품명, Morishita & Co., Ltd. 제품)와 같은 프탈로사이아닌 변성 화합물, KP341(상품명, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품)과 같은 오가노실록산 폴리머; POLYFLOW No.75, No.90, No.95(상품명, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. 제품)와 같은 (메타)아크릴산계 (코)폴리머, W001(상품명, Yusho Co., Ltd. 제품) 등을 들 수 있다.
음이온 계면활성제의 구체적인 예로는 W004, W005, W017(상품명, Yusho Co., Ltd. 제품) 등을 들 수 있다.
실리콘 계면활성제의 구체적인 예로는 TORAY SILICONE DC3PA, SH7PA, DC11PA, SH21PA, SH28PA, SH29PA, SH30PA 및 SH8400(상품명, Dow Corning Toray Co., Ltd. 제품), TSF-4440, 4300, 4445, 4460 및 4452(상품명, Momentive Performance Materials Inc. 제품), KP341, KF6001 및 KF6002(상품명, Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd. 제품), BYK307, 323 및 330(상품명, BYK Chemie 제품) 등을 들 수 있다.
상기 열가교제는 착색 감광성 수지 조성물로 도막을 형성할 때, UV 조사와 열처리를 통한 가교반응이 원활하게 발생되도록 할 수 있으며, 내열성을 향상시킬 수 있는 성분이다. 예를 들면, 폴리아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 페놀수지, 멜라민 수지, 유기산, 아민 화합물, 무수 화합물 등을 들 수 있다.
상기 접착력 증진제는 기재가 될 수 있는 무기물, 예를 들면, 실리콘, 산화실리콘, 질화실리콘 등의 실리콘 화합물, 금, 구리, 알루미늄 등의 금속 등과의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 기재와의 테이퍼 각을 조절 능력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 예를 들면, 실란 커플링제 또는 티올계 화합물를 들 수 있으며, 바람직하게는 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로는 γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리알콕시실란, γ-글리시독시프로필알킬디알콕시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, γ-메타크릴옥시프로필알킬디알콕시실란, γ-클로로프로필트리알콕시실란, γ-메르캅토프로필트리알콕시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리알콕시실란, 비닐트리알콕시실란 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 γ-글리시독시프로필트리알콕시실란 또는 γ-메타크릴옥시프로필트리알콕시실란이고, 보다 바람직하게는 γ-글리시독시프로필트리알콕시실란이다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 산화방지제의 예로는, 일반적으로, 2-t-부틸페놀, 2,6-디-t-부틸페놀, 2,4-디-t-부틸페놀, 2-sec-부틸페놀, 2,6-디-sec-부틸페놀, 2,4-디-sec-부틸페놀, 2-이소프로필페놀, 2,6-디이소프로필페놀, 2,4-디이소프로필페놀, 2-t-옥틸페놀, 2,6-디-t-옥틸페놀, 2,4-디-t-옥틸페놀, 2-시클로펜틸페놀, 2,6-디시클로펜틸페놀, 2,4-디시클로펜틸페놀, 2-t-부틸-p-크레솔, 2,6-디-t-아밀페놀, 2,4-디-t-아밀페놀, 6-t-부틸-o-크레솔, 2,6-디-t-도데실페놀, 2,4-디-t-도데실페놀, 2-sec-부틸-p-크레솔, 2,6-디-t-옥틸페놀, 2,4-디-t-옥틸페놀, 6-sec-부틸-o-크레솔, 2-t-옥틸-p-크레솔, 2-t-도데실-p-크레솔, 2-t-부틸-6-이소프로필페놀, 6-t-옥틸-o-크레솔, 6-t-도데실-o-크레솔, 4,4'-부티리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 4,4'-부티리덴비스(6-테트라-부틸-3-메틸페놀), 4,4'-티오-비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올-비스-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 펜타에리트리톨-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 2,6-디-t-부틸-4-에틸페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리스(4-히드록시벤질)벤젠 및 테트라키스[메틸렌-3-(3,5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐프로피오네이트)]메탄 등을 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법을 제한 없이 적용할 수 있으나, 일 예를 들어본다면, 하기와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 착색제를 미리 용제와 혼합하여 착색 재료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용될 수 있고, 또한 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액(이하, 밀 베이스라고 하는 경우도 있음)에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제, 첨가제 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 혼합함으로써, 목적하는 착색 감광성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
<컬러필터>
본 발명의 다른 양태에 따른 컬러필터는 전술한 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함함으로써, 제조 공정 중 포스트베이크 단계 전에 패턴의 형상을 순테이퍼의 형태로 제조하여 제조 공정 중 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 패턴 형성 수 패턴 내에 구멍(hole)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 컬러필터는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 제조방법을 특별한 제한 없이 적용하여 제조할 수 있으나, 일 예를 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하자면 하기와 같다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하기 위해서는 착색 패턴을 형성해야 하는데, 이를 위해 상기 착색 감광성 수지 조성물을 패턴 처리할 수 있다. 구체적으로, 도 1을 참고하면 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(11)을 기판(10) 상부에 형성시킨다. 이 때, 상기 기판(10)의 종류는 특별히 제한되지 않으며 컬러필터 자체 기판일 수도 있고, 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있다. 상기 기판(10)은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 PES(Poly Ether Sulfone), PC(Poly Carbonate) 등의 플라스틱판 등일 수 있다. 즉, 상기 기판(10)은 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 유리기판이거나 고분자 기판일 수 있다. 이와 같이, 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(11)을 기판(10) 상에 형성시키기 위해서는, 예를 들면 용제에 의해 희석된 착색 감광성 수지 조성물을 스핀, 슬릿 후스핀, 슬릿, 롤, 스프레이, 잉크젯 방식 등의 코팅법에 의해 기판 상에 도포한 후, 용제 등과 같은 휘발성 성분들을 휘발시킨다. 이로써, 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(11)을 형성시키는데, 상기 컬러층(11)은 착색 감광성 수지 조성물의 고형 성분들로 이루어져 있고, 휘발성 성분들을 거의 함유하지 않게 된다. 필름면의 두께는 조성물의 점도, 고형분의 농도, 도포 속도 등과 같은 도포 조건에 의하여 결정되며, 본 발명의 조성물을 사용하는 경우에 두께 0.5 내지 5㎛의 컬러층(11)을 얻을 수 있다.
이어서, 도 2를 참고하면 기재(10) 상에 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(11)을 광(30)에 노출(노광)시킨다. 노광시키기 위해서는, 예를 들면 상기 컬러층(11)을 포토마스크(20)를 통해 소정패턴으로 광(30)조사시킨다. 이 때, 광(30)으로는, 자외선의 g 선(파장: 436nm), h 선, i 선(파장: 365nm) 등을 보통 사용한다. 광(30)은 포토마스크(20)의 패턴에 따라 통과된다. 상기 포토마스크(20)는 유리판의 표면 상에 소정의 패턴으로 광선을 차폐시키는 차광층을 제공한다. 광(30)은 차광층에 의해 차폐된다. 이 차광층이 제공되지 않는 유리판의 부분은 광선이 투과하는 투광부이다. 이러한 투광부의 패턴에 따라, 상기 컬러층(11)을 노광시킨다. 광(30)의 조사량은 사용된 착색 감광성 수지 조성물에 따라 적절히 선택된다.
상기 광(30)이 조사된 부분은 광(30)이 조사되지 않은 부분에 비하여 용해도가 훨씬 작아져서 양자의 용해도 차이가 극대화되므로, 이러한 차이를 이용하여 현상 작업을 거친다. 현상을 위해서는, 예를 들면 노광 후의 착색 감광성 수지 조성물 층을 현상제에 침지시킨다. 현상제로서는 알칼리 화합물, 예컨대 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 수산화테트라메틸암모늄 등의 수용액을 사용한다. 도 3을 참고하면, 이와 같은 현상에 의해 기판(10) 상에 형성된 컬러층(11) 중 광(30)에 의해 조사되지 않은 광(30) 미조사 영역은 제거된다. 이와 반대로, 광(30)에 의해 조사되는 광(30) 조사 영역은 잔류하여 착색패턴(11R)을 구성한다. 현상 후에는, 상기 층을 보통 물로 세정하고, 건조시켜 소정의 착색패턴(11R)을 얻는다. 또한, 건조 후에는 가열 처리를 실시할 수도 있다. 가열 처리에 의해 형성된 착색패턴(11R)이 경화되고, 이것의 기계적 강도가 향상된다. 이와 같이 착색패턴(11R)의 기계적 강도가 가열 처리에 의해 향상될 수 있기 때문에, 경화제를 함유하는 착색 감광성 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 가열 온도는 보통 180℃ 이상, 바람직하게는 200 내지 250℃이다.
<화상표시장치>
본 발명의 또 다른 양태에 따른 화상표시장치는 전술한 컬러필터를 포함함으로써, 제조 공정상에 문제가 발생하지 않아 불량 발생이 적은 이점이 있다. 상기 화상 표시 장치는 구체적으로, 액정 디스플레이(액정표시장치; LCD), 유기 EL 디스플레이(유기 EL 표시장치), 액정 프로젝터, 게임기용 표시장치, 휴대전화 등의 휴대단말용 표시장치, 디지털 카메라용 표시장치, 카 네비게이션용 표시장치 등의 표시장치 등을 들 수 있으며, 특히 컬러 표시장치가 적합할 수 있다.
상기 화상표시장치는 광원 등과 같은 발광 장치, 도광판, 본 발명에 따른 컬러필터를 포함하는 액정표시부 등과 같이 통상적으로 화상표시장치에 포함될 수 있는 그 밖의 구성들을 포함할 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. 이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 및 비교예
하기 표 1과 같은 구성 및 함량으로 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
착색제1 ) 25.2 25.2 25.2 25.2 25.2 25.2 25.2 25.2
알칼리 가용성 수지2 ) 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5
광중합성 화합물3 ) 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1
광중합 개시제 A-1 1.0 - - - - - - -
A-2 - 1.0 - - - - - -
A-3 - - 1.0 - - - - -
A-4 - - - 1.0 - - - -
A-5 - - - - 1.0 - - -
A-6 - - - - - 1.0 - -
A-7 - - - - - - 1.0 -
A-8 - - - - - - - 1.0
첨가제4 ) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
용제5 ) 58 58 58 58 58 58 58 58
1) C.I. 피그먼트 블루 15:6
2) 메타크릴산과 시클로헥실메타크릴레이트과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체(메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와 시클로헥실메타크릴레이트와의 비는 몰비로 20：40 : 40, 산가는 83, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 13,000)
3) 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA, 일본화약)
4) 다우코닝 도레이 실리콘사의 SH8400
5) 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
A-1: 화학식 4의 화합물
A-2: 화학식 5의 화합물
A-3: 화학식 6의 화합물
A-4: 화학식 7의 화합물
A-5: 화학식 8의 화합물
A-6: 화학식 9의 화합물
A-7: OXE-01(바스프)
A-8: OXE-03(바스프)
[화학식 4]
Figure 112018027634993-pat00007
[화학식 5]
Figure 112018027634993-pat00008
[화학식 6]
Figure 112018027634993-pat00009
[화학식 7]
Figure 112018027634993-pat00010
[화학식 8]
Figure 112018027634993-pat00011
[화학식 9]
Figure 112018027634993-pat00012
실험예 1. 광중합 개시제의 흡수율 및 R2의 분자량 측정
상기 실시예 및 비교예에서 사용된 각각의 광중합 개시제를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트에 0.001wt%로 희석하여, UV-VIS Spectrophotometer(모델명 : UV-2550, 제조사 : SHIMADZU)로 365nm 파장에서의 흡수율을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였으며, 광중합 개시제 각각에서 본 발명의 화학식 1 또는 2의 R2에 해당하는 부분에 대한 분자량을 계산하여 함께 기재하였다.
A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8
R2 분자량 78.1 120.2 98.2 58.1 16.0 178.2 16.0 16.0
흡수율 0.16 0.15 0.15 0.16 0.15 0.17 0.07 0.22
상기 표 2를 참고하면, 본 발명에서 실시예에 포함되는 광중합 개시제인 A-1 내지 A-4의 경우 R2에 해당하는 부분의 분자량 및 365nm 파장에서의 광 흡수율이 본 발명에서 제시하는 범위내에 포함되는 것을 확인할 수 있었다.
제조예 : 컬러필터의 제조
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서 상기 박막 위에 1㎛ 내지 50㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 100㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1KW의 고압 수은등을 사용하여 50mJ/㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 1분 동안 담구어 현상하였다. 이 박막이 입혀진 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 30분 동안 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.0㎛이었다.
실험예 2. 패턴 테이퍼 ( taper ) 형태
상기 제조예 중 220℃ 가열 공정 전의 테이퍼의 길이를 하기와 같이 주사전자현미경(SEM)으로 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다. 이 때, 순테이퍼와 역테이퍼를 구별하기 위한 테이퍼 길이의 측정 방법은 하기 표 3과 같다.
역테이퍼 (-) 순테이퍼 (+)

Figure 112018027634993-pat00013
Figure 112018027634993-pat00014
실험예 3. 패턴 선폭 (감도) 평가
상기 제조예에서 형성된 패턴의 선폭을 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 측정하였다. 패턴의 선폭이 포토마스크의 선폭(100㎛)이상으로 측정된 경우 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 충분하여 선폭이 확대된 것으로 해석하였다. 이 때, 포토마스크 대비 확대된 선폭(㎛)을 하기 표 4에 기재하였다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4
테이퍼(Taper) 길이 +1.2㎛ +2.1㎛ +1.3㎛ +0.5㎛ - 3.2㎛ 패턴형성불가 - 1.2㎛ - 5.2㎛
패턴선폭 (감도) 107㎛ 103㎛ 102㎛ 109㎛ 115㎛ 패턴형성불가 102㎛ 124㎛
상기 표 4를 참고하면, 본 발명의 조건을 모두 만족하는 실시예 1 내지 4의 경우, 본 발명의 조건을 하나라도 만족하지 않는 비교예 1 내지 4의 경우보다 감도가 우수하고, 순테이퍼 형상의 구현이 가능함을 확인하였다.
구체적으로, R2의 분자량이 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는 광중합 개시제를 사용하는 비교예 1, 2 및 4의 경우 역테이퍼의 형상이 구현되어 공정상의 불량이 발생하는 것을 확인하였는데, 특히 본 발명에서 제시하는 R2 분자량의 범위를 초과하는 비교예 2의 경우 패턴형성 자체가 불가한 것을 확인할 수 있었고, 365nm 파장에서의 흡수율이 본 발명에서 제시하는 범위에 미치지 못하는 광중합 개시제를 사용하는 비교예 3의 경우 역테이퍼 형상이 구현됨은 물론, 감도 또한 좋지 못한 것을 확인할 수 있었다.
10: 기판
11: 컬러층
11R: 컬러패턴
20: 포토마스크
30: 광

Claims (10)

  1. 광중합 개시제(A)를 포함하고,
    상기 광중합 개시제(A)는 365nm 파장에서의 광 흡수율이 0.1% 이상인 광중합 개시제(a1)을 포함하며, 상기 광중합 개시제(a1)은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112021081637248-pat00015

    [화학식 2]
    Figure 112021081637248-pat00016

    (상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C8인 직쇄 알킬기 또는 C3 내지 C8인 분지쇄 알킬기이고,
    R2의 분자량은 각각 독립적으로 50 내지 150이고,
    R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기, 치환 또는 비치환된 카바졸기, 치환 또는 비치환된 플루오렌이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물은 상기 광중합 개시제(a1) 이외의 광중합 개시제(a2), 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 용제 및 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광중합 개시제(a1)의 함량은 이를 포함하는 전체 광중합 개시제(A) 100중량부에 대하여 70 내지 100중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광중합 개시제(A)는 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100중량부에 대하여 0.1 내지 30중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 20 내지 200KOHmg/g인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량은 3,000 내지 200,000인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지는 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100중량부에 대하여 10 내지 80중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 광중합성 화합물은 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100중량%에 대하여 5 내지 50중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  10. 제9항의 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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