KR102335628B1

KR102335628B1 - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR102335628B1
Application number: KR1020150187114A
Authority: KR
Inventors: 조성배; 홍성훈; 오용호
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2021-12-03
Also published as: TWI700551B; TW201736949A; KR20170077335A; CN106918999A; CN106918999B

Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치에 관한 것으로, 착색제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 그린 59 및 C.I.피그먼트 블루 16 을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE PRODUCED USING THE SAME}

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display) 소자로 각광받고 있다.

이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.

일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해, 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정셀 공정을 거쳐 완성된다.

컬러필터는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색으로 구성된 화소를 포함하여 이루어지며, 액정셀을 통과한 광이 컬러필터를 통과하면서 원하는 색상을 표현하게 된다.

그런데, 최근 액정표시장치의 보급에 따라, 그 용도도 각종 모니터나 TV로 확대되고 있으며, 색재현성에 대한 더한층의 향상이 요구되고 있다. 이 요구에 응하기 위해서, 색재현영역이 넓어진 컬러필터의 제공이 요구되고 있다. 특히, TV용도에 있어서는 종래보다 색재현영역의 확대가 요구되고 있었다.

또한, 색재현 범위 확대에 더하여, 고휘도화 및 고콘트라스트화에 의한 표시 품질 향상도 요구되고 있다. 그러나, 색재현 범위와 투과율, 색재현 범위와 콘트라스트비는 트레이드 오프의 관계에 있어, 색재현 범위를 확대하려고 하면 투과율, 콘트라스트비가 저하하는 문제가 있다.

이와 관련하여, 한국공개특허 2005-0014725호는 녹색 컬러필터의 안료로서 C.I. 피그먼트 그린 7 단독 또는 C.I. 피그먼트 그린 7과 C.I. 피그먼트 옐로우 150의 혼합 안료를 제안하고 있다.

하지만, C.I. 피그먼트 그린 7 단독으로는 요구되는 특성을 충분히 만족시킬 수 없으며, C.I. 피그먼트 옐로우 150은 환경규제물질을 포함하고 있어 사용에 제한이 있다.

한국공개특허 2005-0014725호 (후지 필름 아치 가부시키가이샤, 2005.02.07.)

본 발명은 높은 색재현을 위해 콘트라스트비 또는 휘도가 우수한 패턴을 제조할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 컬러 필터 제조시 착색력이 나빠져 감도 또는 밀착성이 저하되어 현상 공정 중에 패턴의 박리가 발생하여 표시 불량이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 착색제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 그린 59 및 C.I.피그먼트 블루 16 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색력이 우수한 이점이 있다.

또한, 착색력이 우수한 본원의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치는 밀착성이 우수한 이점이 있다. 이로 인하여, 현상 공정 중에 패턴의 박리가 발생하는 현상을 방지할 수 있다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하는 경우 휘도 또는 콘트라스트비가 우수한 컬러필터 및 화상 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 표시불량의 발생을 방지할 수 있는 컬러필터 및 화상 표시 장치의 제공이 가능하다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

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 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 컬러 필터를 제시한다.

착색 감광성 수지 조성물

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 그린 59 및 C.I.피그먼트 블루 16 을 포함한다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 결합제 수지; 광중합성 화합물; 광중합 개시제 및 용제를 포함하며, 또한, 당분야에서 통상적으로 사용되는 추가 성분, 예컨대 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다.

착색제

본 발명의 착색제는 높은 색재현이 가능한 착색층을 제공하기 위하여 C.I.피그먼트 그린 59 및 C.I.피그먼트 블루 16 을 포함한다. 또한, 본 발명의 착색제는 C.I.피그먼트 그린 59와 C.I.피그먼트 블루 16을 포함하고, C.I.피그먼트 그린 58을 더 포함할 수 있다.

상기 착색제는 녹색 안료 및 청색 안료를 포함하는 2원계 혼합 안료를 사용함으로써, 녹색 및 청색의 넓은 색 범위를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 휘도와 콘트라스트 또는 우수한 착색력을 나타낼 수 있다. 또한, 우수한 패턴 형성성을 나타낼 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 C.I.피그먼트 그린 59 또는 C.I.피그먼트 그린 58은 착색 조성물이 녹색을 나타내는 주된 기능을 하며, 피그먼트 블루 16은 청색을 나타내는 기능을 할 수 있다.

이때, C.I.피그먼트 그린 59에 대한 C.I.피그먼트 블루 16의 중량비는 3:97 내지 50:50으로 형성될 수 있으며, 구체적으로 5:95 내지 15:75일 수 있다.

상기 착색제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 고형분에 대하여 10 내지 60 중량%, 구체적으로 20 내지 60 중량%, 더욱 구체적으로 30 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 착색제의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 박막을 형성하더라도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되는 현상을 방지하기 때문에 잔사가 발생하기 어려운 이점이 있다.

본 발명에서 상기 착색 감광성 조성물 전체 고형분, 또는 착색 감광성 조성물 중의 고형분이란, 용제를 제거한 성분의 합계를 의미할 수 있다.

상기 착색제가 안료를 포함하는 경우에는 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리를 수행함으로써, 안료가 용액 중에서 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

상기 안료분산제로서는 예컨대, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계 및 폴리아민계, 폴리아크릴계 등의 계면활성제 등을 언급할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 안료 분산제를 사용하는 경우, 그의 사용량은 착색재료 1 중량부 당 바람직하게는 1 중량부 이하이고, 보다 바람직하게는 0.05 중량부 내지 0.5 중량부이다. 안료분산제의 사용량이 상기 범위에 있으면, 균일한 분산 상태의안료가 얻어지는 경향이 있어 바람직하다.

본 발명에 따른 착색제는 전술한 안료 외에도 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 분야에 사용되는 안료 및 염료를 더 포함할 수도 있다.

예컨대, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 옐로우 계열을 더 포함할 수 있다. 상기 착색제가 상기 C.I.피그먼트 옐로우 계열을 더 포함하는 경우 보다 넓은 색 범위의 구현이 가능한 이점이 있다.

본 발명에서 추가로 사용될 수 있는 안료에는 유기 안료와 무기 안료가 포함된다.

상기 유기 안료로는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료가 사용될 수 있으며, 구체적으로는 프탈로시안 (수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료), 프타로시아닌안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페리렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론 (anthanthrone) 안료, 인단트론(indanthrone) 안료, 프라반트론 안료, 피란트론 (pyranthrone) 안료 또는 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.

상기 무기 안료로는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.

특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수 (The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수 (C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 안료 분산 조성물에 사용되는 안료로는, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있으며, 이들은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 안료는, 필요에 따라 레진 처리, 산성 기 또는 염기성 기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면 처리, 고분자 화합물 등에 의한 안료 표면에의 그라프트 처리, 황산미립화법 등에 의한 미립화 처리 또는 불순물을 제거하기 위한 유기 용매나 물 등에 의한 세정 처리, 이온 교환법 등에 의한 이온성 불순물의 제거처리 등을 실시할 수도 있다.

상기 안료의 구체적인 예로는,

C.I. 피그먼트 옐로우 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 129, 137, 138, 147, 148, 153, 154, 166, 173, 180 및 185;

C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71;

C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 224, 242, 254, 255 및 264;

C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 32, 33, 36 및 38;

C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6 등), 21, 28, 64 및 76;

C.I. 피그먼트 그린 10, 15, 25, 36 및 47;

C.I 피그먼트 브라운 28; 등을 들 수 있다.

상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 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.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 안료는 안료 분산 조성물의 형태로 포함될 수 있다.

상기 안료 분산 조성물은 안료, 분산제, 분산 보조제를 포함하며 저장안정성과 분산을 용이하게 하기 위해 분산수지를 추가할 수 있다.

또한, 상기 안료는 안료 분산 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 20 내지 90 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%의 범위로 포함 될 수 있다. 상기 안료의 함량이 상기 범위에 포함되지 않으면 점도가 높고 저장안정성이 나쁘며, 분산효율이 낮아 명암비에도 악영향을 미친다.

상기 염료는 유기용매에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기용매에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성, 내열성 및 내용매성 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.

바람직하게 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, 및 162;

C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 122, 125 및 130;

C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26 및 56;

C.I. 솔벤트 블루 35, 37, 59 및 67;

C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34 및 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 및 251;

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 및 426;

C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169 및 173;

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 및 340;

C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17 및 19;

C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106 및 109 등의 염료를 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 및 141;

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 및 250;

C.I.다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106 및 107;

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 및 293;

C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103 및 104;

C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79 및 82 등의 염료를 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 및 65;

C.I.모단토 레드 1, 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 및 95;

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 및 48;

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 및 84;

C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53 및 58;

C.I.모단토 그린 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43 및 53 등의 염료를 들 수 있다.

염료의 함량은 착색제 중의 고형분을 기준으로 0.5 내지 80중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 60중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 염료의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위에 있으면 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하여 바람직하다.

상기 착색제에 포함되는 성분들은 후술하는 조성물 용매 중 일부에 미리 분산/용해되어 상기 착색 감광성 수지 조성물에 첨가될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

결합제 수지

상기 결합제 수지는 통상적으로 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 갖고, 착색제의 분산매로서 작용할 수 있다. 구체적으로, 상기 결합제 수지는 상기 착색제에 대한 결합제 수지로서 작용이 가능하다. 예컨대 상기 결합제 수지는 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용되는 알칼리성 현상액에 용해 가능한 결합제 수지일 수 있다.

예컨대, 상기 결합제 수지는 카르복실기 함유 단량체, 및 상기 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체등을 들 수 있다. 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 들수 있다.

상기 불포화 모노카르복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산 등을 들 수 있다.

상기 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다.

상기 불포화 다가 카르복실산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤 모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예를 들면 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, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 노르보르닐(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르류; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 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 불포화 에테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, 벤질말레이미드, N-페닐말레이미드. N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드류; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 및 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류등을 들 수 있다.

상기 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서 노르보닐 골격을 갖는 단량체, 아다만탄골격을 갖는 단량체, 로진 골격을 갖는 단량체 등의 벌키성 단량체가 비유전 상수값을 낮추는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

상기 결합제 수지의 산가는 20 내지 200(KOH mg/g)일 수 있다. 상기 결합제 수지의 산가가 상기 범위를 만족하는 경우 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하는 이점이 있다. 이로 인하여 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remainig ratio)을 개선할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에서 산가란, 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.

또한, 상기 결합제 수지의 중량평균분자량은 3,000 내지 200,000, 구체적으로 5,000 내지 100,000일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 중량평균분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출용제로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량일 수 있다. 상기 결합제 수지의 분자량이 상기 범위를 만족하는 경우 코팅 필름의 경도가 향상되어 잔막율이 높아질 수 있으며, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도가 향상될 수 있는 이점이 있다.

상기 결합제 수지의 분자량 분포[중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 1.5 내지 6.0, 구체적으로 1.8 내지 4.0일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 결합제 수지의 분자량 분포가 상기 범위를 만족하는 경우 현상성이 우수하기 때문에 바람직하다.

상기 결합제 수지는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 고형분에 대하여 5 내지 85 중량%, 구체적으로 10 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 상기 결합제 수지가 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 고형분에 대하여 상기 범위 내로 포함되는 경우, 현상액에 대한 용해성이 충분하기 때문에 비화소 부분의 기판상에 현상 잔사가 발생하는 현상을 방지할 수 있으며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 생기는 현상을 방지하여 비화소 부분의 누락성이 양호한 경향이 있는 이점이 있다.

광중합성 화합물

상기 광중합성 화합물은 광 및 후술하는 황중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물이라면 한정되지 않으며, 에컨대 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.

상기 단관능 단량체는 구체적으로 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.

상기 2관능 단량체의 구체예로는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

그 밖의 다관능 단량체의 구체예로서는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다. 상기 광중합성 화합물은 상기 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대해서 통상 5 내지 50중량%, 바람직하게는 7 내지 45중량%의 범위에서 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 상기 광중합성 화합물이 상기 범위를 만족하는 경우 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

광중합 개시제

상기 광중합 개시제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 광중합 개시제라면 한정되지 않으나 구체적으로 아세토페논계 화합물을 함유할 수 있다.

상기 아세토페논계 화합물은 예컨대, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있고, 바람직하게는 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.

또한, 상기 아세토페논계 이외의 광중합 개시제를 조합하여 사용할 수 있다. 상기 아세토페논계 이외의 광중합 개시제는 빛을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하는 활성 라디칼 발생제, 증감제, 산발생제 등을 들 수 있다. 상기 활성라디칼 발생제로는, 예를 들면, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 트리아진계 화합물등을 들 수 있다. 상기 벤조인계 화합물로는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조이소부틸에테르 등을 들 수 있다. 상기 벤조페논계 화합물로는, 예를 들면, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐조페논, 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-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

상기 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-(3,4디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다. 상기 활성 라디칼 발생제로는, 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 사용할 수 있다. 상기 산발생제로는 예를 들면, 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사 플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염류나 니트로벤질토실레이트류, 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다. 또한, 활성 라디칼 발생제로서 상기 화합물 중에는 활성 라디칼과 동시에 산을 발생하는 화합물도 있으며, 예를들면, 트리아진계 광중합 개시제는 산 발생제로서도 사용된다.

나아가, 본 발명에서는 광중합 개시 조제를 더 사용할 수 있다. 상기 광중합 개시 조제는 상기 광중합 개시제와 조합하여 사용할 수 있으며, 상기 광중합 개시제에 의해 중합이 개시된 상기 광중합성 화합물의 중합을 촉진시키기 위해 사용되는 화합물이다. 상기 광중합 개시 조제로서는, 아민계 화합물, 알콕시안트라센계 화합물, 티옥산톤계 화합물 등을 들수 있다.

상기 아민계 화합물로는, 예를 들면, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 벤조산2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤즈페논(통칭, 미힐러즈케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 알콕시안트라센계 화합물로는, 예를 들면, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다. 티옥산톤계화합물로는, 예를 들면, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제 또는 상기 광중합 개시 조제는 단독으로 또는 복수를 조합하여 사용해도 지장이 없다. 또한, 상기 광중합 개시 조제로서 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 광중합 개시 조제로는, 예를 들면, 상품명 「EAB-F」[제조원: 호도가야가가쿠고교가부시키가이샤] 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 상기 착색 감광성 수지 조성물에 사용되는 상기 광중합 개시제의 함유량은, 고형분을 기준으로 상기 결합제 수지 및 상기 광중합성 화합물의 합계량에 대해서 0.1 내지 40중량%, 바람직하게는 1 내지 30중량%이다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 이 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도나, 이 화소부의 표면에서의 평활성이 양호하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

상기 광중합 개시 조제를 사용하는 경우, 이의 사용량은 광중합 개시제 1몰당 통상적으로 10몰 이하, 바람직하게는 0.01~5몰이 바람직하다. 상기 광중합 개시 조제가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

용제

본 발명의 상기 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 용제는 특별히 제한되지 않으며, 착색 감광성 수지 조성물의 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.

예컨대, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르,에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류,메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트 및 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류, γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들수 있다. 상기의 용제 중, 도포성, 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 이들 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체에 대하여 60 내지 90 중량%, 구체적으로 70 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체에 대하여 상기 범위내로 포함될 경우 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터 또는 다이 코터, 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

첨가제

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 안료 분산제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.

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

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

상기 안료 분산제로서는 시판되는 계면 활성제를 이용할 수 있고, 예를 들면 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면 활성제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.

상기의 계면 활성제로서, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페에테르류, 폴리에틸렌글리콜 디에스테르류, 소르비탄 지방상 에스테르류, 지방산 변성 폴리에스테르류, 3급아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등이 있으며 이외에, 상품명으로 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 메가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜ 제조), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜ 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조) 등을 들 수 있다.

상기 밀착 촉진제로서, 예를 들면 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

상기 산화 방지제로서는 구체적으로 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.

상기 자외선 흡수제로서는 구체적으로 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다. 상기

상기 응집 방지제로서는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.

상기 첨가제는 상기 착색 감광성 소정물 전체에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로 0.1 내지 5 중량%, 더욱 구체적으로 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 첨가제가 상기 범위내로 포함되는 경우 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 컬러필터의 성능을 저하시키지 않으면서도, 첨가제 각각의 목적하는 성능의 부여가 가능한 이점이 있다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 예컨대 이하와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 착색제를 미리 용제와 혼합하여 착색제의 평균 입경이 0.2 ㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용될 수 있으며, 결합제 수지의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액(이하, 밀 베이스라고 하는 경우도 있음)에 결합제 수지의 나머지, 황중합성 화합물 및 광중합 개시제, 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 목적하는 착색 감광성 수지 조성물을 얻을 수 있다.

컬러 필터 및 화상 표시 장치

본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 컬러 필터와 상기 컬러 필터를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.

본 발명에 있어서 상기 착색 감광성 수지 조성물은 녹색 화소용일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이러한 컬러 필터를 구비할 수 있는 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치, OLED, 플렉서블 디스플레이 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 적용이 가능한 당분야에 알려진 모든 화상 표시 장치를 예시할 수 있다.

컬러필터는 전술한 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 기재 상에 도포하고, 광경화 및 현상하여 패턴을 형성함으로써 제조할 수 있다.

먼저, 착색 감광성 수지 조성물을 기재에 도포한 후 가열 건조함으로써 용매 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다.

도포 방법으로는, 예를 들어 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤드 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다. 도포 후 가열건조 (프리베이크), 또는 감압 건조 후에 가열하여 용매 등의 휘발 성분을 휘발시킨다. 여기에서, 가열 온도는 통상 70℃ 내지 200℃, 바람직하게는 80℃ 내지 130℃이다. 가열건조 후의 도막 두께는 통상 1 내지 8㎛ 정도이다. 이렇게 하여 얻어진 도막에, 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다. 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록, 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.

상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 경화가 종료된 도막을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴 형상을 형성할 수 있다.

상기 현상 방법은, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등 어느 것을 사용하여도 무방하다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다. 상기 현 상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이다. 상기 알칼리성 화합물은, 무기 및 유기 알칼리성 화합물의 어느 것이어도 된다. 무기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 인산수소 2나트륨, 인산2수소나트륨, 인산수소 2암모늄, 인산2수소암모늄, 인산 2수소칼륨, 규산 나트륨, 규산 칼륨, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 수소나트륨, 탄산 수소 칼륨, 붕산 나트륨, 붕산 칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다. 또한, 유기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 테트라메틸암모늄히드록사이드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록사이드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다.

이들 무기 및 유기 알칼리성 화합물은, 각각 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 알칼리 현상액 중의 알칼리성 화합물의 농도는, 바람직하게는 0.01 내지 10 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.03 내지 5 질량%이다.

상기 알칼리 현상액 중의 계면 활성제는 비이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제 또는 양이온계 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.

상기 비이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알 킬아민 등을 들 수 있다.

상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에 스테르나트륨이나 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨이나 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨이나 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.

상기 양이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 스테아릴아민염산염이나 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 현상액 중의 계면 활성제의 농도는, 통상 0.01 내지 10 질량%, 바람직하게는 0.05 내지 8 질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 질량%이다. 현상 후, 수세하고, 또한 필요에 따라 150℃ 내지 230℃ 에서 10 내지 60 분의 포스트베이크를 실시할 수도 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.

결합제 수지 합성예

결합제 수지(B-1)

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, 모노머 적하 로 트로서, 벤질말레이미드 74.8g(0.20몰), 아크릴산 43.2g(0.30몰), 비닐톨루엔 118.0g(0.50몰), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g를 투입 후 교반 혼합하여 준비하고, 연쇄 이동제 적하조로서, n-도데칸티올 6g, PGMEA 24g를 넣고 교반 혼합한 것을 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395g를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90℃까지 승온했다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하 로트로부터 적하를 개시했다. 적하는, 90℃를 유지하면서, 각각 2h 동안 진행하고 1h 후에 110℃ 승온하여 3h 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합가스의 버블링을 개시했다. 이어서, 글리시딜메타크릴레이트 28.4g[(0.10몰), (본 반응에 사용한 아크릴산의 카르복실기에 대하여 33몰%)], 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4g, 트리에틸아민 0.8g를 플라스크내에 투입하여 110℃에서 8시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 70㎎KOH/g인 수지 A를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 16,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다.

결합제 수지(B-2)

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 182g을 도입하여, 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후, 100℃로 승온 후 벤질메타크릴레이트 70.5g(0.40몰), 메타크릴산 45.0g(0.50몰), 이소사이클릭 골격의 모노메타크릴레이트 44.5g(0.10몰) 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 136g을 포함하는 혼합물에 아조비스이소부티로니트릴 3.6g을 첨가한 용액을 적하 로트로부터 2시간에 걸쳐 플라스크에 적하하여 100℃에서 5시간 더 교반을 계속하였다. 이어서, 플라스크 내 분위기를 질소에서 공기로 하고, 글리시딜메타크릴레이트 30g[0.2몰, (본 반응에 사용한 메타크릴산의 카르복실기에 대하여 40몰%)], 트리스디메틸아미노메틸페놀 0.9g 및 히드로퀴논 0.145g을 플라스크내에 투입하여 110℃에서 6시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 99㎎KOH/g인 수지 B를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 28,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.2이었다.

결합제 수지(B-3)

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 182g을 도입하여, 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후, 100℃로 승온 후 벤질메타크릴레이트 70.5g(0.40몰), 메타크릴산 45.0g(0.50몰), 2-(2-메틸)아다만틸메타크릴레이트 22.0g(0.10몰) 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 136g을 포함하는 혼합물에 아조비스이소부티로니트릴 3.6g을 첨가한 용액을 적하 로트로부터 2시간에 걸쳐 플라스크에 적하하여 100℃에서 5시간 더 교반을 계속하였다. 이어서, 플라스크내 분위기를 질소에서 공기로 하고, 글리시딜메타크릴레이트 30g[0.2몰, (본 반응에 사용한 메타크릴산의 카르복실기에 대하여 40몰%)], 트리스디메틸아미노메틸페놀 0.9g 및 히드로퀴논 0.145g을 플라스크내에 투입하여 110℃에서 6시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 99㎎KOH/g인 수지 C를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의중량 평균 분자량은 23,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다. 상기의 결합제 수지의 중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)의 측정에 대해서는 GPC법을 이용하여 이하의 조건으로 행하였다.

장치 : HLC-8120GPC(도소㈜ 제조)

칼럼 : TSK-GELG4000HXL + TSK-GELG2000HXL(직렬 접속)

칼럼 온도 : 40℃

이동상 용제 : 테트라히드로퓨란

유속 : 1.0 ㎖/분

주입량 : 50 ㎕

검출기 : RI

측정 시료 농도 : 0.6 질량%(용제 = 테트라히드로퓨란)

교정용 표준 물질 : TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)

상기에서 얻어진 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량의 비를 분자량 분포(Mw/Mn)로 하였다.

실시예

하기 표 1의 성분 및 함량을 사용하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

		실시예				비교예
		1	2	3	4	1	2	3	4
착색제(A)	C.I 피그먼트 그린 7					4.05		1.80	4.76
	C.I 피그먼트 그린 58		1.12	1.25	0.19		3.25	5.15
	C.I 피그먼트 그린 59	7.39	6.00	6.35	7.06				1.76
	C.I 피그먼트 블루 16	7.76	7.86	7.49	7.85	10.21	10.46	7.93	8.41
	C.I 피그먼트 옐로우 129	0.43	0.60	0.49	0.49	1.32	1.88	0.69	0.65
결합제수지 (B)	수지	6.52
(C)¹⁾	광중합성 화합물	4.35
(D)²⁾	개시제(D1)	1.96
(D)²⁾	개시제(D2)	0.33
(E)³⁾	용제	70.46
(F)⁴⁾	첨가제	0.8

1) 광중합성 화합물(C): 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)

2) 개시제(D1): 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(Irgacure 369; Ciba Specialty Chemical사 제조)

개시제(D2): 4,4'-디(N,N'-디메틸아미노)-벤조페논(EAB-F; 호도가야 카가쿠㈜제조)

3) 용제(E): 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트

4) 첨가제(F): 아크릴계 안료분산제(Disper byk-2001, 빅케미(BYK)사 제조)

휘도, 색좌표 및 콘트라스트 측정

측정시편 제작

상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 착색층을 제조하였다. 즉, 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, g, h, i 선을 모두 함유하는 1kW 고압 수은등을 사용하여 100mJ/㎠의 조도로 조사하였다. 이때 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담구어서 현상하였다. 이 박막이 입혀진 유리기판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 200℃의 가열 오븐에서 30분 동안 가열하였다. 이를 통해 얻어진 착색층의 두께는 1~5㎛이고 더욱 바람직하게는 2~4㎛ 정도이다.

휘도 측정방법

마이크로스코픽 스펙트로미터 OSP-SP2000을 이용하여 측정하였다. 휘도는 하기의 표 2 에 나타냈다.

휘도(Y)의 평가 기준은 하기와 같다.

○ : Y≥40, △ : 38≤Y<40, X : Y<38

콘트라스트 측정방법

탑콘사 콘트라스트 측정기 BM-5A모델을 이용하여 측정하고, 측정기준은 유리기판(착색층 형성전)의 콘트라스트 1/30000 기준으로 하였다. 그 결과는 하기의 표 2 에 나타냈다.

콘트라스트(CR)의 평가 기준은 하기와 같다.

◎ : CR≥15000, ○ : 12000≤CR<15000, △ : 10000≤CR<12000, X : CR<10000

착색력 구분 및 컬러필터의 패턴형성

착색력

착색력은 목표한 도막두께를 만들기 위하여 들어가는 착색 감광성 수지 조성물 내의 안료의 함량 비율을 기준으로 하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

○ : 착색력<0.45, △ : 0.45≤착색력<0.5, X : 착색력>0.5

컬러필터의 패턴형성

제조된 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판(#1737, 코닝사 제조) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분 동안 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 박막 위에 투과율 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 1000㎛로 하고, 초고압 수은 램프(USH-250D, 우시오 덴끼(주) 제조)를 이용하여 대기 분위기 하에서 40mJ/㎠의노광량(365㎚)으로 광조사 하였다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 12.5의 KOH 수용액 현상 용액에 스프레이 현상기를 이용하여 80초 동안 현상하였다. 상기 박막이 입혀진 유리 기판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 20분 동안 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 제조된 컬러필터의 패턴 형상(박막) 두께는 2.5 내지 2.9㎛였다.

	휘도	콘트라스트	착색력
실시예1	○	○	○
실시예2	○	○	○
실시예3	◎	○	○
실시예4	○	○	◎
비교예1	X	△	○
비교예2	X	△	△
비교예3	△	○	X
비교예4	△	△	△

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4의 비교 결과로서, C.I.피그먼트 그린 59 및 C.I.피그먼트 16을 사용하고, 혹은 안료 C.I. 피그먼트 그린 58과 C.I. 피그먼트 블루 16, C.I.피그먼트 그린 59를 함께 사용한 실시예 1 내지 4가 비교예 1 내지 4보다 휘도, 콘트라스트 및/또는 착색력의 특성이 우수하였다.

상기 표 2를 통해서 알 수 있는 바와 같이, 동일 색좌표의 관점에서 볼 때, 실시예와 비교예를 비교해 보면, 실시예의 휘도, 콘트라스트값이 비교예보다 우수한 것을 알 수 있고, 고색재현에서 착색력 또한 우수하여 액정표시장치에서의 패턴형성에 유리하여 표시불량 발생 가능성이 낮다는 것을 알 수 있다.

Claims

착색제를 포함하고,
상기 착색제는 C.I.피그먼트 그린 59 및 C.I.피그먼트 블루 16을 포함하고 C.I. 피그먼트 그린 7은 포함하지 않는, 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 착색제는 C.I.피그먼트 그린 58을 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 착색제는 C.I.피그먼트 옐로우 계열을 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 C.I.피그먼트 그린 59 대 C.I.피그먼트 블루 16의 중량비는 3:97 내지 50:50인 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 착색제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 고형분에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 착색 감광성 수지 조성물은 안료 분산제를 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제6항에 있어서,
상기 안료 분산제는 상기 착색제 전체 고형분에 대하여 0.5 내지 1 중량%로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
결합제 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터.
제9항의 컬러필터를 포함하는 화상 표시 장치.