KR20080107128A

KR20080107128A - 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터, 및 이를 구비한액정표시장치

Info

Publication number: KR20080107128A
Application number: KR1020070055057A
Authority: KR
Inventors: 조승현; 김일호; 장지훈
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-12-10

Abstract

본 발명은 특히 졸-겔 공정에 의하여 생성되는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다. 화학식 1의 실리콘 화합물을 포함한 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 감도 및 분해능이 우수하여 40mJ/㎡ 이하의 노광량에서도 충분한 패턴형상이 얻어지고, 유리기판에 대한 접착력이 우수하여 현상과정 및 가압 수세과정 중에 패턴의 박리가 없는 현상성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

<화학식 1>

실리콘 화합물, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터

Description

착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터, 및 이를 구비한 액정표시장치{A COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하는 수순 단면도를 도시한 도면,

도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터를 도시한 도면이다.

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터, 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.

컬러필터는 촬상소자, 액정표시장치(LCD) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 특히 그 용도가 확대되고 있는 LCD에 있어서 컬러필터는 색조를 재현하는 가장 중요한 부품 중의 하나이며 LCD 제조 공정에서는 생산성 향상을 위한 공정성 및 제품 신뢰성이 우수한 컬러필터 제조방법도 꾸준히 연구되고 있다. 최근에 컬러필터용 재료들은 고감도이며, 패턴 형성시 신뢰성이 우수하며 고투과율의 고색 재현성을 달성하여야 한다. 이에 따라 컬러필터 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물의 안료농도가 지속적으로 높아지고 있으며 공정상의 생산성 및 수율을 향상시키기 위하여 저노광량에도 동등한 감도와 신뢰성을 갖는 착색 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.

그러나 종래 조성물을 사용하여 화소를 형성할 때 바탕에 형성시킨 착색층은 고농도의 안료로 인해 저노광량에서 패턴을 유지할 수 없는 단점을 갖고 있다. 이를 극복하기 위해 고감도화, 고신뢰도화를 위한 시도가 아직까지도 계속되고 있다.

또한, 안료 분산형 컬러 레지스트의 조성물에서 기판과의 접착력 향상 증진제로 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-머켑토프로필트리메톡시실란과 같은 밀착 촉진제를 사용하는 것이 이미 알려져 있다.

그러나 상기 밀착 촉진제들은 기판과의 접착력 향상시키기 위하여 일정량 이 상 참가하지 않으면 패턴 형성시 공정상 마진 조절이 원활하지 못하여 고감도화, 고신뢰도화가 구현시킬 수 없었다. 또한, 밀착 촉진제들을 사용하여 밀착성 향상 효과를 얻기 위해서는 과량 첨가해야 하며 그로 인해 패턴 형성시 잔막 또는 잔사가 발생하거나 현상속도가 느려지는 등 공정상의 문제를 발생시키기 때문에 이에 대한 해결이 요구된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 고농도 안료를 포함하는 경우에도 저노광량으로 감도(sensitivity) 및 분해능(resolution)이 뛰어나고, 착색 감광성 수지 조성물과 기재 사이의 접착력이 우수하여, 현상과정 중에 패턴의 뜯김 없는 신뢰성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 결합제 수지(A), 광중합성 화합물(B), 광중합 개시제(C), 착색 재료(D), 화학식 1로 표현되는 실리콘 화합물(E) 및 용제(F)를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

<화학식 1>

(상기 식 중, R1과 R2는 각각 독립적이며, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기를 갖는 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, R2는 수소원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1 ~ 13의 정수이다.)

또한, 상기 실리콘 화합물(E)은 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란으로 이루어진 그룹 중에서 하나 이상 선택되는 것으로부터 졸-겔 공정을 통하여 얻는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 실리콘 화합물(E)은 착색 감광성 수지 조성물 중의 전체 고형분 100 중량부에 대해 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한, 착색 감광성 수지 조성물을 소정의 패턴으로 형성한 후 노광, 현상하여 형성되는 컬러층을 포함하여 이루어진 컬러필터에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 상기 착색 감광성 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 컬러필터를 구비한 액정표시장치를 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기의 구체적 설명은 본 발명의 구체적 예에 대한 설명이므로, 비록 단정적, 한정적 표현이 있더라도 특허청구범위로 정의되는 권리범위가 한정되지 않는다.

본 발명의 일실시예에 따른 착색 감광성 수지 조성물은, 결합제 수지(A), 광중합성 화합물(B), 광중합 개시제(C), 착색 재료(D), 하기 화학식 1로 표현되는 실리콘 화합물(E) 및 용제(F)를 함유한다.

<화학식 1>

(상기 식 중, R1과 R2는 각각 독립적이며, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기를 갖는 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화 수소이며, R2는 수소원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1 ~ 13의 정수이다.)

결합제 수지(A)

상기 결합제 수지(A)는 통상적으로 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 갖고, 착색 재료의 분산매로서 작용한다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 결합제 수지(A)는 착색 재료(D)에 대한 결합제 수지로서 작용하고, 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 중합체라면 모두 사용할 수 있다.

결합제 수지(A)는 예를 들면 카르복실기 함유 단량체, 및 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 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 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 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-히 드록시부틸아크릴레이트, 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, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 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 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, 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 단량체류 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

결합제 수지(A) 중의 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량은, 중량분율로 통상 10 내지 50중량부이고, 바람직하게는 15 내지 40중량부이며, 보다 바람직하게 는 25 내지 40중량부이다. 카르복실기 함유 단량체 단위의 함유량이 10 내지 50중량부이면 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

상기 결합제 수지로서는, 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/글리세롤모노(메타)아크릴레이트 공중합체 등을 들 수 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 사용된다.

본 발명의 결합제 수지로는 산가가 20 내지 200(KOH ㎎/g)의 범위가 바람직하다. 산가가 상기 범위에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하여, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remaining ratio)을 개선하게 되어 바람직하다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1 g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.

또한, 겔투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출용매로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(이하, 간단히 '중량평균분자량'이라고 한다)인 3,000 내지 200,000, 바람직하게는 5,000 내지 100,000인 알칼리 가용성 수지가 바람직하다. 분자량이 상기 범위에 있으면, 코팅 필름의 경도가 향상되어, 잔막율이 높고, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도가 향상되는 경향이 있어 바람직하다.

본 발명의 결합제 수지(A)는 착색 감광성 수지 조성물의 전체 고형분 총 100 중량 대비 10 내지 80중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 20 내지 70중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위이면 패턴이 형성될 수 있고, 해상도 및 잔막률이 향상되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

광중합성 화합물(B)

본 발명에서 사용되는 광중합성 화합물(B)은 광 및 후술하는 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.

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

3관능 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, 티펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

이들 중에서 3관능 단량체, 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다.

광중합성 화합물(B)은 결합제 수지(A) 및 광중합성 화합물(B)의 합계 100중량부에 대하여, 통상 1 내지 80중량부, 바람직하게는 10 내지 70중량부의 범위에서 사용된다. 광중합성 화합물(B)이 상기의 기준으로 10 내지 70중량부의 범위이면 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

광중합 개시제 (C)

본 발명에서 사용되는 광중합 개시제 (C)는 아세토페논계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 아세토페논계 화합물로는, 예를 들면, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-하이드록시-2-메틸-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온 등을 들 수 있다.

또한, 복수의 아세토페논계 및 이의 다른 광중합 개시제를 조합하여 사용할 수 있다. 아세토페논계 이외의 광중합 개시제는 빛을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하는 활성 라디칼 발생제, 증감제 등을 들 수 있다. 활성 라디칼 발생제로는, 예를 들면, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.

벤조인계 화합물로는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에 테르, 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-프로폭시티옥산톤 등을 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-(3,4디메톡시페닐)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 산 발생제로는, 예를 들면, 4-하이드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-하이드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사플루오로안 티모네이트, 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, 예를 들면, 트리아진계 광중합 개시제는 산 발생제로서도 사용된다.

본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물에 사용되는 광중합 개시제(C)의 함유량은, 결합제인 결합제 수지(A) 및 광중합성 화합물(B)의 합계량 100중량부에 대해, 통상적으로 0.1 내지 25중량부, 바람직하게는 1 내지 20중량부다. 광중합 개시제의 함유량이 0.1 내지 25중량부이면, 고감도화하여 노출시간이 단축되어 생산성이 향상되며, 또한 높은 해상도를 유지할 수 있는 경향이 있으므로 바람직하다.

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

아민계 화합물로는, 예를 들면, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이 소프로판올아민, 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 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-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

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

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에서 광중합 개시제(D) 및 광중합 개시 조제의 조합으로서는, 디에톡시아세토페논/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-하이드록시-2-메틸--페닐프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2- 하이드록시-2-메틸-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]프로판-1-온/4,4,-비스(디에틸아미노)벤조페논, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤/4,4,-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2-하이드록시-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, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온/4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합을 들 수 있다. 이들 광중합 개시 조제를 사용하는 경우, 이의 사용량은 광중합 개시제 1몰당 통상적으로 10몰 이하, 바람직하게는 0.01~5몰이 바람직하다.

착색 재료(D)

본 발명에서 사용되는 착색 재료(D)는 색조가 한정되지 않으며, 얻어지는 컬러필터의 용도에 따라서 선정 가능하다. 구체적으로 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나일 수 있으며 이 중에서도 내열성, 발색성이 우수하다는 점에서 유기 안료가 바람직하게 사용된다. 유기 안료 및 무기 안료로서 구체적으로는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(Pigment)로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있다.

좀더 구체적으로는, C.I. 피그먼트 옐로우 1, C.I. 피그먼트 옐로우 3, C.I. 피그먼트 옐로우 12, C.I. 피그먼트 옐로우 13, C.I. 피그먼트 옐로우 14, C.I. 피그먼트 옐로우 15, C.I. 피그먼트 옐로우 16, C.I. 피그먼트 옐로우 17, C.I. 피그먼트 옐로우 20, C.I. 피그먼트 옐로우 24, C.I. 피그먼트 옐로우 31, C.I. 피그먼 트 옐로우 53, C.I. 피그먼트 옐로우 83, C.I. 피그먼트 옐로우 86, C.I 피그먼트 옐로우 93, C.I. 피그먼트 옐로우 94, C.I. 피그먼트 옐로우 109, C.I. 피그먼트 옐로우 110, C.I. 피그먼트 옐로우 117, C.I. 피그먼트 옐로우 125, C.I. 피그먼트 옐로우 128, C.I. 피그먼트 옐로우 137, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I 피그먼트 옐로우 147, C.I. 피그먼트 옐로우 148, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 153, C.I 피그먼트 옐로우 154, C.I 피그먼트 옐로우 166, C.I. 피그먼트 옐로우 173, 피그먼트 옐로우 180, 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 옐로우 194, C.I. 피그먼트 옐로우 214 등의 황색 안료; C.I. 피그먼트 오렌지(Pigment Orange) 13, C.I. 피그먼트 오렌지 31, C.I 피그먼트 오렌지 36, 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. 피그먼트 오렌지 71, C.I. 피그먼트 오렌지 73 등의 오렌지색 안료; C.I. 피그먼트 레드(Pigment Red) 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. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 180, C.I. 피그먼트 레드 192, C.I. 피그먼트 레드 209, 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(Pigment Blue) 15, C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 60 등의 청색 안료; C.I. 피그먼트 바이올렛(Pigment Violet) 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(Pigment Green) 7, C.I. 피그먼트 그린 36 등의 녹색 안료; C.I. 피그먼트 브라운(Pigment Brown) 23, C.I. 피그먼트 브라운 25 등의 브라운색 안료; C.I. 피그먼트 블랙(Pigment Black) 1, C.I. 피그먼트 블랙 7등의 흑색 안료 등을 들 수 있으며, 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 레드 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:6 및 C.I. 피그먼트 그린 36으로부터 선택된 하나 이상의 안료를 함유하는 것이 바람직하다.

이들 유기 안료 및 무기 안료는 각각 단독으로 사용될 수 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 36, C.I. 피그먼트 옐로우 150 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 함유하는 것, 청색 화소를 형성하는 데는 C.I. 피그먼트 블루 15:6을 함유하는 것이 각각 바람직하다.

이러한 착색 재료(D)의 함유량은 착색 감광성 수지 조성물 중의 전체 고형분량을 기준으로 하여 통상 10 내지 70중량부, 바람직하게는 20 내지 60중량부의 범위이다. 상기 범위에 있으면, 컬러필터로 만들어졌을 때의 컬러 농도가 충분하고 조성물 중합체가 조성물 중에 필요량으로 함유될 수 있으므로, 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명에서 착색 감광성 조성물 중의 고형분이란, 용제를 제거한 성분의 합계를 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, 또는 불순물을 제거하기 위한 유기 용매 및 물 등에 의한 세정 처리, 이온성 불순물의 이온 교환법 등에 의한 제거 처리 등을 할 수 있다.

착색 재료(D)의 입경이 균일한 것이 바람직하다. 착색 재료가 안료인 경우에는, 안료분산제를 함유시켜 분산 처리를 수행함으로써, 안료가 용액 중에서 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

상기 안료분산제로서는, 예를 들어, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계 및 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 언급할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

안료분산제를 사용하는 경우, 그의 사용량은 착색 재료 1중량부 당 바람직하게는 1중량부 이하이고, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상 0.5중량부 이하이다. 안료분산제의 사용량이 상기 범위에 있으면, 균일한 분산 상태의 안료가 얻어지는 경향이 있어 바람직하다.

실리콘 화합물(E)

본 발명에 사용되는 실리콘 화합물(E)는 유리기판과 수지 막 사이의 밀착성을 향상시키기 위해 첨가된다.

상기 실리콘 화합물(E)는 화학식 1로 표시되며, 졸-겔 공정을 통해 케이지형 또는 래더형 구조 등의 입체적인 혼합형 구조인 것이 좋다.

<화학식 1>

상기 식 중, R1과 R2는 각각 독립적이며, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기를 갖는 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, R2는 수소원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1 ~ 13의 정수이다.

제한되지 않으나 R1으로 (메타)아크릴로일기인 것이 보다 바람직하다. 상기 실리콘 화합물(E)은 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-머켑토프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란 등을 단독 또는 둘 이상의 조합으로 하여 졸-겔 공정을 통하여 제조되고, 그 중에서도 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란이 바람직하고, 더 바람직하게는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란으로부터 졸-겔 공정을 통하여 얻는 것이다.

상기 실리콘 화합물(E)의 첨가 비율은 착색 감광성 수지 조성물 중의 전체 고형분 100중량부에 대해 0.1 내지 3중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바 람직하게는 0.3 내지 2중량부인 것이 좋다. 상기 실리콘 화합물(E)의 함량이 0.1중량부 미만이면 기판 및 차광층 과의 접착력이 좋지 않아 패턴이 뜯겨나가게 되며, 3중량부를 초과하면 막이 얇아지는 경우와 잔막이 형성되어 현상 속도가 느려지거나 잔사가 발생할 수 있다.

용제(F)

본 발명에 사용되는 용제(F)는 다른 성분의 분산 또는 용해에 효과적인 것이면 특별한 제한을 두지 않으며 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류, 아미드류 등을 들 수 있다.

상기 에테르류로는, 예를 들면, 테트라히드로퓨란, 테트라히드로피란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 아니솔, 페네톨, 메틸아니솔 등을 들 수 있다.

상기 방향족 탄화수소류로는, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등을 들 수 있다. 케톤류로는, 예를 들면, 아세톤, 2-부탄온, 2-헵탄온, 3-헵탄온, 4-헵탄온, 4-메틸-2-펜탄온, 시클로펜타논, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.

상기 알콜류로는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 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 에톡시프로피온산 메틸, 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, γ-부티로락톤 등을 들 수 있다.

상기 아미드류로는, 예를 들면, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아 미드 등을 들 수 있다.

기타 용제로는, 예를 들면, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드 등을 들 수 있다.

상기 용제 중에서도, 3-에톡시프로피온산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르가 바람직하게 사용되며 사용량은 전체 조성물 100중량부에 대하여 10 내지 90중량부의 범위 내에서 조절하여 단독으로 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 범위 내에서 사용하면, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다

한편, 본 발명의 감광성 수지 조성물은 상기 성분들 이외에도 필요에 따라서 성능 향상을 위하여 안료 분산제, 계면활성제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 소량 첨가할 수도 있다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은, 예를 들면 이하와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 착색 재료를 미리 용제와 혼합하여 착색 재료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 또는 제트 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용되고, 또한 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액(이하, 밀 베이스라고 하는 경우도 있음) 에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 다관능성 단량체 및 광중합 개시제, 실리혼 화합물, 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 목적하는 착색 감광성 수지 조성물을 얻는다.

이하에서는, 본 발명에 따른 컬러필터를 설명한다.

본 발명에 따른 컬러필터는 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 소정의 패턴으로 형성한 후 노광, 현상하여 형성되는 컬러층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

컬러필터는 통상 블랙 매트릭스 및 적색, 녹색 및 청색의 3원색 화소를 기판상에 배치한 것이지만, 어느 색에 상당하는 착색 재료를 포함하는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 상기의 조작을 행함으로써 그 색의 블랙 매트릭스 또는 화소를 얻고, 다른 색에 대해서도 목적하는 색에 상당하는 착색 재료를 포함하는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 동일한 조작을 행하여 블랙 매트릭스 및 3원색 화소를 기판상에 배치할 수 있다. 물론, 블랙 매트릭스 및 3원색 중 어느 1색, 2색 또는 3색에만 본 발명의 감광성 수지 조성물을 적용할 수도 있다.

또한, 차광층인 블랙 매트릭스는, 본 발명의 착색(흑색으로 착색됨) 감광성 수지를 사용할 수도 있으나, 예를 들면 크롬층 등으로 형성되어 있는 것도 있으므로 블랙 매트릭스의 형성에 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용할 필요는 없다. 이렇게 해서 얻어지는 컬러필터는 평활성이 우수하고, 이것을 컬러 액정표시 장치에 조립함으로써 우수한 품질의 액정표시장치를 높은 수율로 제조할 수 있다.

도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하는 수순 단면도를 도시한 도이며, 도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터를 도시한 도이다.

본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 컬러필터를 제조하는 경우에는, 예를 들면 착색 감광성 수지 조성물을 패턴 처리하여 착색 패턴을 형성시킨다. 구체적으로는, 도 1a에 나타난 바와 같이 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 제막층(3)을 기판(1) 위에 형성시키고, 상기 제막층(3)을 광에 노출시킨 후(도 1b), 현상시킨다(도 1c). 상기 기판(1) 위에는 기 형성된 착색 패턴(2)이 있을 수도 있고, 상기 현상 후에는 가열 과정을 실시할 수도 있다.

더욱 구체적으로는, 각 성분을 적절한 용매에 분산시킨 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 스프레이 코팅법 등의 방법으로, 기판(1) 위에 제막(3)을 형성한다(도 1a). 제막용 기판(1)은 유리판이나 실리콘 웨이퍼 등을 사용할 수 있으며 또는 PES(Poly Ether Sulfone), PC(Poly Carbonate) 등의 플라스틱 기판도 가능하다. 필름 면의 두께는 조성물의 점도, 고형분의 농도, 제막 속도 등과 같은 제막 조건에 의하여 결정되며, 본 발명의 조성물을 사용하는 경우에 두께 0.5 내지 5㎛의 박막을 얻을 수 있다. 상기에서 얻어진 박막을 50 내지 150℃의 온도로 가열판 또는 오븐을 이용하여 10 내지 500초 동안 유지하여 전처리를 한다.

어느 정도 건조가 된 박막은 네가티브형 시험 포토마스크(10)를 통하여 자외선을 조사한다. 이때 자외선 광원은 g, h, i 선을 함유하는 1 KW 고압 수은등을 이용하여 30 내지 500mJ/㎠ 내외의 조도로 조사한다. 이때 특별한 광학 필터는 사용하지 않는다. 자외선이 조사된 부분은 자외선이 조사되지 않은 부분에 비하여 용해도가 훨씬 작게 되어서 양자의 용해도 차이가 극대화된다. 자외선이 조사된 박막은 스프레이법이나 담금 방식으로 20 내지 30℃의 온도에서 현상하여 패턴(3')을 형성한다. 이때의 현상액은 pH 9 내지 12의 KOH 수용액이나 0.1 내지 5중량%의 테트라메틸암모늄하이드라이드 수용액을 사용할 수 있다. 현상이 완료된 패턴은 삼차 증류수를 이용하여 세정한 후, 150 내지 250℃의 온도에서 10분 내지 100분 동안 경화반응시킨다.

이와 같이 형성된 착색 패턴은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같다. 본 발명에 있어서, 착색 패턴은 예를 들면 RGB 색화소(2, 3', 4'), 블랙 매트릭스(5) 등을 의미하며, 색화소는 착색된 투명층이고, 블랙 매트릭스는 광을 차폐하는 층이다. 이들 색화소 및 블랙 매트릭스는 보통 기판(1) 상에 형성되어 컬러필터를 구성한다. 색화소(2, 3', 4')가 투명하고 착색되어 있기 때문에, 이들 색화소를 통과하여 투과되는 광은 각색 화소의 컬러를 나타낸다. 블랙 매트릭스(5)는 광을 차폐하는 층이기 때문에, 상기 층은 흑색으로 보인다. 이러한 착색 패턴은 격자의 형태(모자이크)로 존재하거나(도 2a) 또는 라인의 형태로 존재할 수 있다(도 2b).

본 발명은 전술한 컬러필터를 구비한 액정표시장치도 권리에 포함하고 있다.　

본 발명의 액정표시장치는 전술한 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는 본 기술분야에서 알려진 구성을 포함한다. 즉, 본 발명의 컬러필터를 적용할 수 있는 액정표시장치는 모두 본 발명에 포함된다. 일례로, 박막트랜지스터(TFT소자), 화소전극 및 배향층을 구비한 대향전극기판을 소정의 간격으로 마주 향하게 하고, 이 간극부에 액정재료를 주입하여 액정층으로 한 투과형의 액정표시장치를 들 수 있다. 또한, 컬러필터의 기판과 착색층 사이에 반사층을 설치한 반사형의 액정표시장치도 있다.

또 다른 일례로, 컬러필터의 투명 전극 위에 합쳐진 TFT(박막 트랜지스터:Thin Film Transistor) 기판 및, TFT 기판이 컬러필터와 중첩하는 위치에 고정된 백라이트를 포함한 액정표시장치를 들 수 있다. 상기 TFT 기판은 컬러필터의 주변 표면을 둘러싸는 광방지 수지(light-proof resin)로 이루어진 외부 프레임,　외부 프레임 내에 부과된 네마틱 액정으로 이루어진 액정층, 액정층의 각 영역마다 제공된 다수의 화소 전극, 화소 전극이 형성된 투명 유리 기판, 및 투명 유리 기판의 노출된 표면 위에 형성된 편광판을 구비할 수 있다.

　편광판은 수직으로 가로지르는 편광 방향을 가지며, 폴리비닐알콜과 같은 유기 재료로 구성되어 있다. 다수의 화소 전극은 각각 TFT 기판의 유리 기판위에 형성된 복수의 박막 트랜지스터와 연결되어 있다. 만일 특정의 화소 전극에 소정의 전위차가 적용되면, 소정의 전압이 특정 화소 전극과 투명 전극사이에 적용된다. 따라서, 전압에 따라 형성된 전기장이 액정층의 특정 화소 전극에 해당하는 영역의 배향을 변화시킨다.

실시예

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

먼저, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조하기 위하여, 실리콘 화합물로써 가수분해 반응을 거친 유기 관능기를 갖는 실리콘 화합물을 준비하였다. 하기의 합성예 1, 2, 3은 밀착성 증진을 위한 실리콘 화합물을 제조하는 합성예이다.

합성예 1

교반기, 온도계 및 pH메타를 구비한 반응용기에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MTMS:GE-도시바 제조 A-174) 80ml를 넣고, 메탄올 15ml에 pH2.5인 말론산 수용액 5ml을 혼합 제조한 혼합액 20ml을 드롭핑 펀넬에 넣고, 반응용기를 교반하면서 상온에서 메탄올과 말론산 수용액 혼합액을 30분에 걸쳐서 적하하였다. 적하 종료 후, 상온을 유지하면서 2시간 교반하였다. 2시간 교반 후 용매를 감압하에서 용매를 제거하였다. 무수황산마그네슘으로 잔존하고 있는 증류수를 탈수하고, 무수황산마그네슘을 여과분별하였다. 상기 과정에서, 최종적으로 얻어지는 실리콘 화합물은 밀착성 증진에 최적의 성능을 나타내는 무색의 점성 액체인 실리콘 졸 상태로 존재하게 된다. 상기 가수분해 및 축중합 반응의 일 구체예를 하기 반응식과 같이 나타낼 수 있다.

<반응식>

합성예 2

합성예 1과 동일하게 용기에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS:GE-도시바 제조 A-187)으로 변경한 것 이외에는 합성예 1과 동일하게 합성하였다.

합성예 3

합성예 1과 동일하게 용기에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 비닐트리메톡시실란(VTMS:GE-도시바 제조 A-171)으로 변경한 것 이외에는 합성예 1과 동 일하게 합성하였다.

실시예 1~6 및 비교예 1~8: 착색 감광성 수지 조성물의 제조

(표 1)

(표 2)

상기 합성예 1, 2, 3에서 제조된 실리콘 화합물을 포함하는 본 발명의 실시예 1~6과 비교예 1~8에서 사용된 구성성분 및 조성은 상기 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같고, 상기 표 1 및 표 2에 나타난 각 구성성분은 다음과 같다.

(1-1) 착색 재료 : C. I. 안료 그린 36

(1-2) 착색 재료 : C. I. 안료 옐로우 150

(2-1) 결합제 수지：메타크릴산과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체 (메타크 릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와의 비는 몰 비로 31：69, 산가는 105, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 30,000)

(3-1) 광중합성 화합물 : 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트

(4-1) 광중합 개시제：2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온

(4-2) 광중합 개시조제：4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논

(5-1) 밀착 촉진제 : 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란

(5-2) 밀착 촉진제 : 3-글리시독시프로필트리메톡시실란

(5-3) 밀착 촉진제 : 비닐트리메톡시실란

(5-4) 실리콘 화합물 : <합성예 1>

(5-5) 실리콘 화합물 : <합성예 2>

(5-6) 실리콘 화합물 : <합성예 3>

(6-1) 용제： 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

(6-2) 용제： 3-에톡시프로피오네이트

컬러필터의 제조

상기 실시예 1~6과 비교예 1~8에 따라 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다.

즉, 상기 실시예 1~6과 비교예 1~8의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유 지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1㎛에서 50㎛까지의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토 마스크와의 간격을 300㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1kw 고압 수은등을 사용하여 40mJ/㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH 12.5의 KOH 수용액 현상 용액에 스프레이 현상기를 이용하여 80초 현상하였다. 이 박막이 입혀진 유리판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 20분 동안 가열하였다. 이를 통해 얻어진 컬러필터의 패턴 형상(필름) 두께는 1.9 내지 2.1㎛이었다.

실험예 1: 컬러필터의 현상 속도, 감도, 현상 잔사, 패턴 뜯김 및 패턴 직진성 평가

상기 실시예 1~6과 비교예 1~8의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 대상으로 현상 속도, 감도, 현상 잔사 및 패턴 직진성을 평가하였고, 그 결과는 하기의 표 3에 나타난 바와 같다.

(표 3)

* : 현상시 비노광부가 현상액에 완전히 용해되는데 걸리는 시간

** : 현상 후 패턴의 뜯김이 없는 박막을 형성하기 위해 필요한 최저 노광량

*** : ○ : 기판상 현상 잔사 없음, ×　: 기판상 현상 잔사 있음

**** : 생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때, 패턴상에 뜯김 현상 정도

○ : 패턴상 뜯김 없음

△ : 패턴상 뜯김 1~3개

× : 패턴상 뜯김 4 이상

×× : 뜯김 다발

***** : 생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때, 패턴상에 요철, 굴곡이 발생하는 정도

○ : 패턴상 오류 없음

△ : 패턴상 오류 1~3개

× : 패턴상 오류 4 이상

×× : 미현상 측정불가

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~6은 비교예 1~8과 비교하여 현상속도, 감도, 현상 잔사, 패턴 직진성 및 패턴 뜯김 등이 우수하고, 특히 실시예 1, 2에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 비교예보다 감도가 현저히 우수할 뿐만 아니라, 패턴 직진성, 패턴 뜯김이 없는 밀착성이 우수한 고품질의 컬러필터 패턴을 제조할 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 특정 실리콘 화합물을 첨가함으로써 고농도로 안료를 포함하는 경우에도 저노광량으로 감도(sensitivity) 및 분해능(resolution)이 뛰어나고, 착색 감광성 수지 조성물과 기재 사이의 접착력이 우수하여, 현상과정 중에 패턴의 뜯김 없는 신뢰성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공할 수 있다. 이에 따라, 공정 특성이 개선되며 화소부에 표면 불량 등이 발생하지 않는 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하여, 전자 공업 분야에서의 액정표시장치용 컬러필터를 비롯한 각종 고품질의 컬러필터 제조에 매우 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims

결합제 수지(A), 광중합성 화합물(B), 광중합 개시제(C), 착색 재료(D), 화학식 1로 표현되는 실리콘 화합물(E) 및 용제(F)를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물.

<화학식 1>

(상기 식 중, R1과 R2는 각각 독립적이며, R1은 글리시딜기, (메타)아크릴로일기, 아미노프로필기, 머켑토프로필기, 시아노프로필기, 및 이소시아네이토프로필기로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기이거나 상기 그룹에서 선택되는 어느 하나의 유기 관능기를 갖는 탄소수 1~20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이며, R2는 수소원자, 메틸기, 에틸기 또는 히드록시기이고, n은 1 ~ 13의 정수이다.)
제1항에 있어서, 상기 실리콘 화합물(E)은 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리클로로실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시 프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리클로로실란으로 이루어진 그룹 중에서 하나 이상 선택되는 것으로부터 졸-겔 공정을 통하여 얻는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 실리콘 화합물(E)은 착색 감광성 수지 조성물 중의 전체 고형분 100 중량부에 대해 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
착색 감광성 수지 조성물을 소정의 패턴으로 형성한 후 노광, 현상하여 형성되는 컬러층을 포함하여 이루어진 컬러필터에 있어서,

상기 착색 감광성 수지 조성물은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 컬러필터.
제4항에 기재된 컬러필터를 구비한 액정표시장치.