KR20100128707A - 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20100128707A
KR20100128707A KR1020090047281A KR20090047281A KR20100128707A KR 20100128707 A KR20100128707 A KR 20100128707A KR 1020090047281 A KR1020090047281 A KR 1020090047281A KR 20090047281 A KR20090047281 A KR 20090047281A KR 20100128707 A KR20100128707 A KR 20100128707A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photosensitive resin
resin composition
colored photosensitive
weight
color filter
Prior art date
Application number
KR1020090047281A
Other languages
English (en)
Inventor
김봉건
홍승모
신영찬
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020090047281A priority Critical patent/KR20100128707A/ko
Publication of KR20100128707A publication Critical patent/KR20100128707A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133502—Antiglare, refractive index matching layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0047—Photosensitive materials characterised by additives for obtaining a metallic or ceramic pattern, e.g. by firing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서, 상기 광중합성 화합물이 분자 내에 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드가 부가된 3관능 이상의 우레탄아크릴계 다관능 광중합성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하며, 현상 속도가 빠르고 저노광 조건에서도 우수한 감도를 나타내며, 기판과 밀착성이 우수하여 화소부에 표면 불량 등이 발생하지 않아 컬러필터 및 액정표시장치의 제조에 유용하게 적용될 수 있다.
착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터

Description

착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치{A COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION FOR COLOR FILTER, COLOR FILTER, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
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.
그러나 종래의 착색 감광성 수지 조성물은 화소를 형성할 때 현상속도를 증가시키게 되면 패턴상 오류나 현상잔사가 발생하여 생산성 향상에 한계가 있다. 그에 따라 최근에는 LCD 제조공정의 생산성 및 수율 향상을 위해 현상속도가 빠르며 현상잔사 발생이 없으며 신뢰성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물이 요구되는 실정이다.
LCD 제조공정의 생산성 향상을 위해 착색 감광성 수지 조성물의 산가를 높여 현상속도를 빠르게 유도하는 방법이 적용될 수 있다. 그러나 상기 산가를 높인 착색 감광성 수지 조성물은 밀착성이 저하되어 현상시 패턴의 오류가 발생하기 쉬우며, 도포막의 표면 조도가 커지는 문제점이 있다. 또한, 상기 착색 감광성 수지 조성물에 의해 형성된 컬러층은 고농도의 안료로 인해 적은 노광량에서는 패턴을 유지할 수 없다는 심각한 문제점을 가지고 있다.
이에 본 발명은 현상속도가 빠르며, 고농도로 안료를 포함하는 경우에도 저노광량에서 감도가 뛰어나고, 기판에 대한 접착력이 우수하여 현상과정 중 패턴의 뜯김이 없고 생산성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공정상 생산성 및 수율을 향상시키고 패턴상 오류가 없는 고품질의 컬러필터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제 및 (E)용제를 포함하여 이루어지며, 상기 (C)광중합성 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure 112009032455697-PAT00001
(상기 식에서 R1 은 수소 또는 메틸이며, R2는 각각 수소 또는 메틸에서 선택되는 것으로 동시에 메틸은 아니며, R3는 NHCOO, COONH, NHCONH, NHCOS 또는 SOCNH에서 선택된 것이고, R4는 탄소수 3~50의 지방족 알킬, 불포화 알킬 사이클로 알킬, 아로마틱, 아로마틱 유도체이며, m은 3 내지 12의 정수이고 n은 1내지 10의 정수이다.)
상기 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량분율로 상기 (A)착색제는 5 내지 70중량%, 상기 (B)알칼리 가용성 수지는 10 내지 80중량%, 상기 (C)광중합성 화합물은 5 내지 45중량% 포함될 수 있다.
상기 (C)광중합성 화합물은 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 및 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이 트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표현되는 다관능 단량체(C-1)는 상기 (C)광중합성 화합물의 전체 함량에 대하여 중량분율로 5 내지 100중량% 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 상부에 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성된 컬러층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 컬러필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 현상속도가 빠르며 밀착성이 우수하고 노광량이 낮은 화소 형성 조건 하에서도 고감도 특성을 나타낸다. 그에 따라 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 컬러필터의 제조에 적용할 경우 생산성이 우수하며 표면 불량이 발생하지 않는 컬러필터를 제조할 수 있으며, 노광량을 적게 사용함으로써 공정상의 생산성과 수율을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 특성으로 인하여 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 각종 고품질의 컬러필터 및 액정표시장치의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제 및 (E)용제를 포함하여 이루어진다. 상기 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제, 안료 분산제 또는 기타 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
(A)착색제
상기 (A)착색제는 색조가 한정되어 있지 않으며, 컬러필터의 용도에 따라 색조를 선택할 수 있다. 상기 (A)착색제는 당해 분야에서 사용되는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으며, 특히 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 안료로는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(pigment)로 분류되어 있는 화합물인 유기 안료, 또는 금속 산화물, 금속 착염, 황산바륨의 무기염인 무기 안료를 사용할 수 있으며, 내열성 및 발색성이 우수하다는 점에서 유기 안료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 컬러 인덱스(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물은 보다 구체적으로 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
C.I. 피그먼트 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 128, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180, 185, 194 및 214
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71 및 73
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 209, 215, 216, 224, 242, 254, 255, 264 및 265
C.I. 피그먼트 블루 15, 15:3, 15:4, 15:6, 21, 28, 64, 60 및 76
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38
C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58
C.I. 피그먼트 브라운 23, 25 및 28
C.I. 피그먼트 블랙 1 및 7 등
상기 예시한 (A)착색제 중에서 바람직하게는 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트옐로우 150, C.I. 피그먼트옐로우 185, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36 및 C.I. 피그먼트 그린 58로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 좋다.
상기 예시한 (A)착색제는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 예시한 (A)착색제 중에서 적색 화소를 형성하기 위해서는 C.I. 피그먼트 레드 254 및 C.I. 피그먼트 레드 177 의 조합을 포함하며, 녹색 화소를 형성하기 위해서는 C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 옐로우 150 또는 C.I. 피그먼트 옐로우 138의 조합을 포함하며, 청색 화소를 형성하기 위해서는 C.I. 피그먼트 블루 15:6 및 C.I. 피그먼트 바이올렛 23의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (A)착색제의 함유량은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량분율로 5 내지 70중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량% 포함될 수 있다. 착색제가 상기의 기준으로 5 내지 70중량% 포함될 경우 박막을 형성하여도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사가 발생하기 어려우므로 바람직하다. 여기서, 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분이란 착색 감광성 수지 조성물에서 용제를 제외한 나머지 성분의 총 함량을 의미한다.
상기 (A)착색제로서 안료를 사용하는 경우에는, 그 입경이 균일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 하는 방법으로서는, 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리를 행하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료 분산제로서는, 예를 들면 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계 등의 계면 활성제 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 계면활성제의 상품명으로는 메가팩(다이닛본 잉크 가가꾸 고교(주) 제조), BYK, Disperbyk(빅케미 재팬(주) 제조), 솔스파스(제네카(주) 제조) 등을 들 수 있다.
상기 안료 분산제는 (A)착색제 1중량부에 대하여 통상 1중량부 이하로 사용되며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량부로 사용되는 것이다. 상기와 같은 함량으로 사용되는 경우에는 균일한 입경의 안료를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
(B)알칼리 가용성 수지
상기 (B)알칼리 가용성 수지는 본 발명의 용제에 용해될 수 있고, 상기 (A)착색제에 대한 결착 수지의 기능을 하며, 알칼리성 현상액에 용해 가능한 수지라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 (B)알칼리 가용성 수지는 카르복실기와 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b1) 및 상기 (b1)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b2)의 공중합체(B-1) 또는 상기 공중합체(B-1)에 추가로 불포화 결합과 에폭시기를 갖는 화합물(b3)을 반응시켜서 얻어진 광중합성 불포화 결합을 함유하는 중합체(B-2)를 사용할 수 있다.
상기 카르복실기와 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b1)의 구체적인 예로는 (메타)아크릴산, 크로톤산 등의 불포화 모노카르복실산류; 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산, 이타콘산 등의 불포화 디카르복실산류; 및 상기 불포화 디카르복실산의 무수물 등이 있다. 상기에서 예시한 (b1)은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, α-(히드록시메틸)아크릴산 등과 같이 동일 분자 중에 히드록시기 및 카르복실기를 함유하는 단량체를 병용할 수도 있다.
상기 (b1)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b2)의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트류; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류; 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트류; 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메타)아크릴레이트류; N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-페닐말레이미드, N-o-히드록시페닐말레이미드, N-m-히드록시페닐말레이미드, N-p-히드록시페닐말레이미드, N-o-메틸페닐말레이미드, N-m-메틸페닐말레이미드, N-p-메틸페닐말레이미드, N-o-메톡시페닐말레이미드, N-m-메톡시페닐말레이미드, N-p-메톡시페닐말레이미드 등의 N-치환 말레이미드계 화합물; (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물; 3-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-3-에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-트리플루오로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)-4-트리 플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물 등이 있다. 상기에서 예시한 (b2)는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (b1) 및 (b2)의 공중합체인 (B-1)에 추가로 반응되는 상기 불포화 결합과 에폭시기를 갖는 화합물(b3)의 구체적인 예로는 글리시딜(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시부틸(메타)아크릴레이트, 2,3-에폭시시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실(메타)아크릴레이트, 6,7-에폭시헵틸(메타)아크릴레이트), 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트, 3.4-에폭시트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-9-일(메타)아크릴레이트 등이 있다. 상기에서 예시한 (b3)는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 (B)알칼리 가용성 수지가 전술한 바와 같이 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1)이거나, 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1)에 (b3)를 반응시켜서 얻어진 광중합성 불포화 결합을 함유하는 중합체(B-2)인 경우, 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체에서 상기 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 단위의 비율은 상기의 공중합체를 구성하는 구성 단위의 합계 몰수에 대하여 몰 분율로 하기의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이때, 상기 공중합체는 상기 (b1) 및 (b2) 이외에 다른 단량체가 더 포함되어 공중합될 수도 있다.
상기 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 단위의 비율은 상기의 공중합체를 구성하는 구성 단위의 합계 몰수에 대하여 몰분율로,
(b1)으로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 95몰%,
(b2)로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 70몰%이고,
특히, 상기의 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 단위의 비율은 상기 공중합체를 구성하는 구성 단위의 합계 몰수에 대하여 몰 분율로,
(b1)으로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 70몰%,
(b2)로부터 유도되는 구성 단위 : 2 내지 50몰%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 (b1) 및 (b2) 각각으로부터 유도되는 구성 단위의 비율이 상기 범위에 있으면 현상성, 가용성 및 기판과의 밀착성이 우수하므로 바람직한 공중합체를 얻을 수 있다.
상기 (b3)는 상기 (b1)으로부터 유도되는 구성 단위의 총 몰수에 대하여 2 내지 80몰%로 반응시키는 것이 바람직하며, 특히 2 내지 50몰%가 바람직하다. 상기 (b3)가 상기 범위내에 있으면 가교 밀도가 증가하여 감도 및 현상성이 우수하기 때문에 바람직하다.
상기 (B)알칼리 가용성 수지가 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1), 또는 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체에 상기 (b3)를 더 반응시켜 얻어지는 공중합체(B-2)인 경우의 제조 방법의 일례는 하기와 같다.
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 상기 (b1) 및 (b2)의 합계량에 대하여 중량 기준으로 0.5 내지 20배의 용매를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 치환한다. 그 후, 용매를 40 내지 140℃로 승온시킨 후, 상기 (b1) 및 (b2)의 소정량, 상기 (b1) 및 (b2)의 합계량에 대하여 중량 기준으로 0.5 내지 20배의 용매 및 중합 개시제를 상기 (b1) 및 (b2) 의 합계 몰수에 대하여 0.1 내지 10몰% 첨가한 용액(실온 또는 가열하에 교반 용해)을 적하로트로부터 0.1 내지 8시간에 걸쳐 상기의 플라스크에 적하하고, 40 내지 140℃에서 1 내지 10시간 더 교반한다.
상기의 공정에서 용매는 통상의 라디칼 중합 반응시 사용하는 것을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 테트라히드로퓨란, 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 초산에틸, 초산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테트, 3-메톡시부틸아세테트, 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 클로로포름, 디메틸설폭시드 등을 들 수 있다. 이들 용매는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기의 공정에 사용하는 중합 개시제는 통상 사용되는 중합 개시제를 첨가할 수 있으며, 특히 한정되지 않는다. 구체적인 예로는 디이소프로필벤젠히드로퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등의 유기 과산화물; 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸바레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등의 질소 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
또한 상기의 공정에서 분자량을 제어하기 위해 α-메틸스티렌 다이머 또는 머캅토 화합물을 연쇄 이동제로서 사용할 수도 있다. α-메틸스티렌 다이머 또는 머캅토 화합물의 사용량은 상기 (b1) 및 (b2)의 합계량에 대하여 중량 기준으로 0.005 내지 5중량%이다. 또한, 상기의 중합 조건은 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 상기 (b1) 및 (b2)화합물을 공중합하여 얻어지는 공중합체를 제조한다.
이어서, 플라스크내 분위기를 질소에서 공기로 치환하고, 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체 중의 (b1)으로부터 유도되는 구성 단위에 대하여 몰분율로 2 내지 80몰%의 (b3), 카르복실기와 에폭시기의 반응 촉매로서, 예를 들면 트리스디메틸아미노메틸페놀을 (b1) 내지 (b3)의 합계량에 대하여 중량 기준으로 0.01 내지 5중량% 및 중합 금지제로서, 예를 들면 히드로퀴논을 (b1) 내지 (b3)의 합계량에 대하여 중량 기준으로 0.001 내지 5중량%를 플라스크 내에 넣고 60 내지 130℃에서 1 내지 10시간 반응시킨다.
이때, 전술한 공중합 조건과 마찬가지로 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.
이로써, (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1), 상기 (b1) 및 (b2)를 공중합하여 얻어지는 공중합체(B-1)에 (b3)를 반응시켜서 얻어진 광중합성 불포화 결합을 함유하는 중합체(B-2)를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 (B)알칼리 가용성 수지는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이 3,000 내지 100,000의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5,000 내지 50,000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. (B)상기 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량이 3,000 내지 100,000의 범위에 있으면 현상시에 막 감소가 방지되어 패턴 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지(A)는 산가가 고형분 기준으로 30 내지 150(mgKOH/g)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 산가가 30mgKOH/g 미만일 경우 알칼리수에 대한 현상성이 낮아지고 기판에 잔사를 남길 우려가 있으며, 산가가 150mgKOH/g을 초과하는 경우에는 패턴의 탈착이 일어날 가능성이 높아진다.
상기 (B)알칼리 가용성 수지의 함유량은 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량 분율로 5 내지 90중량%, 바람직하게는 10 내지 80중량%의 범위이다. 상기 (B)알칼리 가용성 수지의 함유량이 상기의 기준으로 5 내지 90중량%이면 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
(C)광중합성 화합물
상기 (C)광중합성 화합물은 빛을 조사함으로써 (D)광중합 개시제로부터 발생하는 활성 라디칼 등에 의해 중합될 수 있는 화합물로서, 본 발명에 따른 (C)광중합성 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)를 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112009032455697-PAT00002
(상기 식에서 R1 은 수소 또는 메틸이며, R2는 각각 수소 또는 메틸에서 선택되는 것으로 동시에 메틸은 아니며, R3는 NHCOO, COONH, NHCONH, NHCOS 또는 SOCNH에서 선택된 것이고, R4는 탄소수 3~50의 지방족 알킬, 불포화 알킬 사이클로 알킬, 아로마틱, 아로마틱 유도체이며, m은 3 내지 12의 정수이고 n은 1내지 10의 정수이다.)
상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)는 분자내에 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드가 부가된 우레탄 아크릴계 다관능 광중합성 화합물로서 동일한 관능기를 가지는 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드가 부가되지 않은 광중합성 화합물에 비하여 빠른 현상속도를 나타낸다.
상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)은 (메타)아크릴산과 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 단독 또는 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드가 공중합 형태로 부가된 하이드록시 (메타)아크릴레이트 및 3관능 이상의 이소시아네이트를 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)는 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 단독 또는 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드가 공중합 형태로 부가된 다관능 알코올과 아크릴 이소시아네이트를 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)에서 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드의 바람직한 부가 몰수는 2 내지 10몰이다. 상기 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드의 부가 몰수가 2몰보다 적으면 착색 감광성 수지 조성물의 현상속도가 떨어지고, 10몰보다 크면 경화속도가 저하되고, 경화 밀도가 떨어 져 표면경도, 내열성, 내용재성의 물성이 저하 될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)에서 우레탄 결합은 분자 내의 어떤 위치에 포함되는 것도 가능하지만 주쇄에 포함되는 것이 바람직하다. 아울러 상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)에서 상기 아크릴 관능기의 개수는 특별히 제한되는 것은 아니지만 3 내지 12개의 개수로 주쇄의 일부분이나 말단에 포함되는 것이 효과면에서 더욱 바람직하다.
상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)는 상기 (C)광중합성 화합물의 함량에 대하여 중량 분율로 5 내지 100중량% 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 80중량% 포함되는 것이 좋다. 상기 (C-1)이 상기의 기준으로 5 내지 100중량% 포함되면 감도 및 분해능이 우수하여 고농도로 (A)착색제를 포함하는 경우에도 충분한 패턴 형상이 얻어지며 현상속도가 빠르고 현상 잔사가 없는 우수한 착색 감광성 수지 조성물의 제조가 가능하다.
상기 (C-1)은 사용목적에 따라 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물과 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (C)광중합성 화합물은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량 분율로 5 내지 45중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 35중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 (C)광중합성 화합물의 함유량이 상기의 기준으로 5 내지 45중량%의 범위 내인 경우, 착색 감광성 수지 조성물의 경화가 충분하게 이루어져 잔막률이 향상되며 밀착성이 양호해지고 현상속도가 빨라지며 현상잔사가 나타나지 않는다.
(D)광중합 개시제
상기 (D)광중합 개시제는 상기 (B)알칼리 가용성 수지 및 (C)광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 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-피페로닐-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.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡 시)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-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물의 구체적인 예로는 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심 화합물의 구체적인 예로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온과 하기의 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.
Figure 112009032455697-PAT00003
Figure 112009032455697-PAT00004
Figure 112009032455697-PAT00005
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도이면 이 분야에서 통상 사용되고 있는 그 밖의 광중합 개시제 등을 추가로 병용할 수도 있다. 그 밖의 광중합 개시 제로서는, 예를 들면 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로서는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등이 있다.
상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.
상기 안트라센계 화합물로서는, 예를 들면 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10- 디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등이 있다.
그 밖에 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산 메틸, 티타노센 화합물 등을 그 밖의 광중합 개시제로서 들 수 있다.
또한, 상기 (D)광중합 개시제에는 광중합 개시 보조제(D-1)을 조합하여 사용할 수도 있다. (D)광중합 개시제에 광중합 개시 보조제(D-1)를 병용하면, 이들을 함유하는 감광성 수지 조성물은 더욱 고감도가 되어 생산성을 향상시켜 주므로 바 람직하다.
상기 광중합 개시 보조제(D-1)로서는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아민 화합물의 구체적인 예로서는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭 : 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.
상기 카르복실산 화합물의 구체적인 예로서는 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.
상기 티올기를 가지는 유기 황화합물의 구체적인 예로서는 2-머캅토벤조티아졸, 1,4-비스(3-머캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-머캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 트리메틸올프로판트리스(3-머갑토프로피 오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
상기 (D)광중합 개시제의 사용량은 고형분을 기준으로 (B)알칼리 가용성 수지 및 (C)광중합성 화합물의 합계량에 대해서 중량분율로 0.1 내지 40중량%, 바람직하게는 1 내지 30중량%이다. 상기 (D)광중합 개시제가 상기의 기준으로 0.1 내지 40중량% 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하며 이 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도나, 이 화소부의 표면에서의 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
또한 상기 광중합 개시 보조제(D-1)를 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제(D-1)의 사용량은 고형분을 기준으로 (B)알칼리 가용성 수지 및 (C)광중합성 화합물의 합계량에 대해서 중량분율로0.1 내지 50중량%, 바람직하게는 1 내지 40중량%이다.
상기 광중합 개시 보조제(D-1)의 사용량이 상기의 기준으로 0.1 내지 50중량%의 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
(E)용제
상기 (E)용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 분산 또 는 용해시키는데 효과적인 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.
상기 (E)용제는 구체적으로 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, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류, γ-부티로락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기에서 예시한 (E)용제 중에서 도포성 및 건조성면을 고려할 때 바람직하게는 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산에틸이나, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리 콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 들 수 있다. 이들 (E)용제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중의 (E)용제의 함유량은 그것을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 전체량에 대하여 중량 분율로 60 내지 90중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%이다. (E)용제의 함유량이 상기의 기준으로 60 내지 90중량%의 범위이면 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.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에는 필요에 따라 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 병행 하는 것도 가능하다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한 에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물은 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 보다 향상시키기 위 해 사용할 수 있으며, 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등이 있다. 상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제의 구체적인 예로서는 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-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 밀착 촉진제는 감광성 수지 조성물의 고형분에 대하여 중량 분율로 통상 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2중량% 포함될 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은, 예를 들면 이하와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. (A)착색제를 미리 (E)용제와 혼합하여 착색 재료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용되고, 또한 (B)알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액에 (B)알칼리 가용성 수지의 나머지, (C)광중합성 화합물 및 (D)광중합 개시제, 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 목적하는 착색 감광성 수지 조성물을 얻는다.
다음, 본 발명에 따른 컬러필터를 설명한다.
본 발명에 따른 컬러필터는 기판 상부에 상기한 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성된 컬러층을 포함하여 이루어진다. 각 착색 패턴 사이에는 격벽이 더 형성될 수도 있으며 블랙 매트릭스가 부가될 수도 있다. 또한, 컬러필터 상부에 보호막을 더 형성할 수도 있다.
도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러 필터를 제조하는 수순을 개략적으로 나타낸 단면도이다.본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 컬러필터를 제조하는 경우에는, 예를 들면 착색 감광성 수지 조성물을 패턴 처리하여 착색 패턴(3)을 형성시킨다. 구체적으로는 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(3)을 기판(1) 상부에 형성시키고(도 1a), 이 형성된 컬러층(3)을 소정의 패턴으로 광조사시킨 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.
상기 기판(1)은, 제한되지 않으며 컬러필터 자체 기판일 수도 있고, 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있다. 상기 기판(1)은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 PES(Poly Ether Sulfone), PC(Poly Carbonate) 등의 플라스틱판 등 일 수 있다. 즉, 상기 기판은 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 유리기판이거나 고분자 기판일 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(3)을 기판(1) 상에 형성시키기 위해서는, 예를 들면 용제에 의해 희석된 착색 감광성 수지 조성물을 스핀, 슬릿 후 스핀, 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(3)을 형성시키는데, 상기 컬러층(3)은 착색 감광성 수지 조성물의 고형 성분들로 이루어져 있고, 휘발성 성분들을 거의 함유되지 않게 된다.
상기 컬러층(3)의 두께는 조성물의 점도, 고형분의 농도, 도포 속도 등과 같 은 도포 조건에 의하여 결정되며, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우에 두께 0.5 내지 5㎛의 컬러층(3)을 얻을 수 있다.
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이 착색 감광성 수지 조성물로 이루어진 컬러층(3)을 광에 노출시킨다. 노광시키기 위해서는, 예를 들면 상기 컬러층(3)을 포토마스크(10)를 통해 소정 패턴으로 광선(20)을 조사시킨다. 광으로는, 자외선의 g 선(파장: 436nm), h 선, i 선(파장: 365nm) 등을 보통 사용한다. 광선은 포토마스크(10)의 패턴에 따라 통과된다. 상기 포토마스크(10)는 유리판(11)의 표면 상에 소정의 패턴으로 광선을 차폐시키는 차광층(12)을 제공한다. 광선(20)은 차광층(12)에 의해 차폐된다. 이 차광층(12)이 제공되지 않는 유리판(11)의 부분은 광선(20)이 투과하는 투광부(13)이다. 이러한 투광부(13)의 패턴에 따라, 상기 컬러층(3)이 노광된다. 광선(20)의 조사량은 사용된 착색 감광성 수지 조성물에 따라 적절히 선택된다. 상기 광선(20)이 조사된 부분은 광선(20)이 조사되지 않은 부분에 비하여 용해도가 훨씬 작아져서 양자의 용해도 차이가 극대화된다.
상기한 노광작업 후에는 도 1c에 도시된 바와 같이 현상을 시킨다. 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.
현상에 의해, 컬러층 중 광선에 의해 조사되지 않은 광선 미조사 영역은 제거된다. 이와 반대로, 광선에 의해 조사되는 광선 조사 영역은 잔류하여 착색 패턴(3')을 구성한다. 현상 후에는, 상기 층을 보통 물로 세정하고, 건조시켜 소정의 착색 패턴(3')을 얻는다. 또한, 건조 후에는 가열 처리를 실시할 수도 있다. 가열 처리에 의해 형성된 착색 패턴(3')이 경화되고, 이것의 기계적 강도가 향상된다. 이와 같이 착색 패턴(3')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.
주지된 바와 같이 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 착색 감광성 수지 조성물을 적용할 수도 있다.
상기와 같이 하여 형성된 컬러필터는 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 각 색화소의 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).
다음, 본 발명의 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 전술한 본 발명에 따른 컬러필터를 구비한다.
액정표시장치는 상기 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 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.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실 시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 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 기준이며, 첨가량은 전체 착색 감광성 수지 조성물에 대한 비율이다.
합성예 1 : 에틸렌옥사이드가 부가된 3관능 우레탄아크릴레이트의 합성
기계식 교반기, 온도계, 냉각관이 설치된 0.5L 3구 반응기에 헥사메틸렌디이소시아네이트의 이소시아누레이트형 올리고머(바이엘사, N3300), 128.5중량부(0.22몰), 폴리에틸렌글리콜모노아크릴레이트(코그니스사, Bisomer PEA6) 271.4중량부(0.81몰) 메톡시하이드로퀴논 0.1중량부(이스트만사, HQMME)를 넣고 상온에서 교반 하였다. 반응온도가 105℃까지 자가 발열 하였으며, 4시간 후 FT-IR 측정하여 이소시아네이트 특성 피크인 2260cm-1 가 완전히 사라진 것을 확인하고 반응을 종료 하였다.
합성예 2 : 에틸렌옥사이드가 부가된 6관능 우레탄아크릴레이트의 합성
기계식 교반기, 온도계, 냉각관이 설치된 0.5L 3구 반응기에 2-아이소시아네이트에틸아크릴레이트(쇼와 덴코사,AOI-VM) 282.24 중량부(2몰), 에톡시레이티드디펜타에리트리톨 103.66중량부(0.2몰) 메톡시하이드로퀴논 0.2중량부(이스트만사, HQMME)를 넣고 상온에서 교반 하였다. 반응온도가 105℃까지 자가 발열 하였으며, 6시간 후 FT-IR 측정하여 이소시아네이트 특성 피크인 2260cm-1 가 완전히 사라진 것을 확인하고 반응을 종료 하였다.
합성예 3 : 에틸렌옥사이드가 부가된 2관능 우레탄아크릴레이트의 합성
기계식 교반기, 온도계, 냉각관이 설치된 0.5L 3구 반응기에 톨루엔디이소시아네이트(동양제철화학제, TDI 80), 103.6중량부(0.6몰), 폴리에틸렌글리콜모노아크릴레이트(코그니스사, Bisomer PEA6) 296.1중량부(1.3몰) 메톡시하이드로퀴논 0.3중량부(이스트만사, HQMME)를 넣고 상온에서 교반 하였다. 반응온도가 95℃까지 자가 발열 하였으며, 4시간 후 FT-IR 측정하여 이소시아네이트 특성 피크인 2260cm-1 가 완전히 사라진 것을 확인하고 반응을 종료 하였다.
[실시예 1]
착색제(1-A)로 C.I. 피그먼트 블루 15:6를 6.534 중량부,알칼리 가용성 수지(2-A)로 메타아크릴산과 벤질메타아크릴레이트와의 공중합체(메타아크릴산 단위와 벤질메타아크릴레이트 단위와의 비는 몰비로 27:73, 산가는 83, 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량은 18,000)를 4.652중량부, 다관능성 단량체로 합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A)를 4.652중량부, 광중합 개시제(4-A)로 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메티 오페닐)프로판-1-온을 1.366중량부, 중합 개시 보조제(4-B)로 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 0.765중량부,용제(5-A)로 3-에톡시프로피오네이트를 7.659중량부,용제(5-B)로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 72.259 중량부, 첨가제(6-A)로 안료분산제(폴리에스테르계)를 1.564중량부, 열가교제(6-B)로 에폭시 수지(SUMI-EPOXY ESCN-195XL)를 0.51 중량부, 접착력 증진제(6-C)로 메타 아크릴록시프로필트리메톡시 실란을 0.039 중량부로 혼합 및 분산하여 착색 감광성수지 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 합성예 2의 6관능 광중합성 화합물(3-1B) 4.652 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(3-2C) 2.326중량부와 합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 2.326중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[실시예 4]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(3-2C) 2.326중량부와 합성예 2의 6관능 광중합성 화합물(3-1B) 2.326중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 합성예 3의 2관능 광중합성 화합물(3-1C) 4.652중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 2관능의 1,6-헥사다이올 다이아크릴레이트(3-2A) 4.652중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 3]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 3관능의 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트트리아크릴레이트(3-2B) 4.652중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 4]
합성예 1의 3관능 광중합성 화합물(3-1A) 대신 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(3-2C) 4.652중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
　 　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
착색제 (1-A) 6.534 6.534 6.534 6.534 6.534 6.534 6.534 6.534
알칼리가용성
수지		 (2-A) 4.652 4.652 4.652 4.652 4.652 4.652 4.652 4.652
광중합성
화합물
　		 (3-1A) 4.652 　 2.326 2.326 　 　 　 　
(3-1B) 　 4.652 2.326 2.326 　 　 　 　
(3-1C) 　 　 　 　 4.652 　 　 　
(3-2A) 　 　 　 　 　 4.652 　 　
(3-2B) 　 　 　 　 　 　 4.652 　
(3-2C) 　 　 　 　 　 　 　 4.652
광중합
개시제		 (4-A) 1.366 1.366 1.366 1.366 1.366 1.366 1.366 1.366
(4-B) 0.765 0.765 0.765 0.765 0.765 0.765 0.765 0.765
용제 　 (5-A) 7.659 7.659 7.659 7.659 7.659 7.659 7.659 7.659
(5-B) 72.259 72.259 72.259 72.259 72.259 72.259 72.259 72.259
첨가제 (6-A) 1.564 1.564 1.564 1.564 1.564 1.564 1.564 1.564
(6-B) 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51
(6-C) 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039
<실험예>
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다. 즉, 상기 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 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 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 100mJ/ ㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외 선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 이 박막이 입혀진 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 200℃의 가열 오븐에서 1시간 동안 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.0㎛이었다.
상기 컬러필터의 현상속도, 감도 및 밀착성을 하기와 같이 측정 및 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<현상속도>
현상시 비노광부가 현상액에 완전히 용해되는데 걸리는 시간을 측정하였다.
<감도>
현상 후 패턴의 뜯김이 없는 박막을 형성하기 위해 필요한 최저 노광량을 측정하였다.
<밀착성>
생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때 아래와 같은 패턴상에 뜯김 현상 정도로 평가하였다.
○ : 패턴상 뜯김 없음
△ : 패턴상 뜯김 1~3개
× : 패턴상 뜯김 4 이상
　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
현상속도(S) 10 14 14 16 6 8 12 18
감도(mj/㎠) 35 20 30 20 70 80 45 20
밀착성 O O O O X X △ O
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 광중합성 화합물로 본 발명에 따른 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체를 포함하는 실시예 1 내지 4의 착색 감광성 수지 조성물은 동일한 관능기를 가진 다른 광중합성 화합물을 사용한 비교예와 비교하였을 때 감도, 현상속도, 밀착성에 있어 모두 우수한 결과를 나타내었다. 특히 3관능의 아크릴레이트 광중합성 화합물을 사용한 실시예 1과 비교예 3의 경우 에틸렌옥사이드가 부가된 실시예 1이 보다 우수한 현상속도를 보여주고 있음을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 6관능 아크릴레이트 광중합성 화합물을 사용한 실시예 2와 비교예 4의 경우 에틸렌옥사이드가 부가된 실시예 2가 보다 우수한 현상속도를 보여주고 있음을 확인할 수 있다. 비교예 1과 비교예 2는 2관능 아크릴레이트를 사용한 것으로서 에틸렌옥사이드가 부가된 비교예 1이 그렇지 않은 비교예 2에 비하여 보다 빠른 현상속도를 보여주고 있음을 확인할 수 있으나, 밀착성이나 감도가 매우 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 공정상의 생산성 및 수율을 향상시키고 우수한 현상속도를 가지면서 감도가 뛰어난 고품질의 컬러필터 패턴을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하는 수순을 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터를 도시한 도면이다.

Claims (6)

  1. (A)착색제, (B)알칼리 가용성 수지, (C)광중합성 화합물, (D)광중합 개시제 및 (E)용제를 포함하여 이루어지며,
    상기 (C)광중합성 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112009032455697-PAT00006
    상기 식에서 R1 은 수소 또는 메틸이며, R2는 각각 수소 또는 메틸에서 선택되는 것으로 동시에 메틸은 아니며, R3는 NHCOO, COONH, NHCONH, NHCOS 또는 SOCNH에서 선택된 것이고, R4는 탄소수 3~50의 지방족 알킬, 불포화 알킬 사이클로 알킬, 아로마틱, 아로마틱 유도체이며, m은 3 내지 12의 정수이고 n은 1 내지 10의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량분율로 상기 (A)착색제는 5 내지 70중량%, 상기 (B)알칼리 가용성 수지는 10 내지 80중량%, 상기 (C)광중합성 화합물은 5 내지 45중량% 포함된 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (C)광중합성 화합물이 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 및 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 더 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 다관능성 단량체(C-1)는 상기 (C)광중합성 화합물의 전체 함량에 대하여 중량분율로 5 내지 100중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 기판 상부에 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성된 컬러층을 포함하여 이루어진 컬러필터에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물이 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  6. 제5항의 컬러필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020090047281A 2009-05-29 2009-05-29 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치 KR20100128707A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090047281A KR20100128707A (ko) 2009-05-29 2009-05-29 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090047281A KR20100128707A (ko) 2009-05-29 2009-05-29 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100128707A true KR20100128707A (ko) 2010-12-08

Family

ID=43505556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090047281A KR20100128707A (ko) 2009-05-29 2009-05-29 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100128707A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012091224A1 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 Cheil Industries Inc. Photosensitive resin composition for color filter and color filter using same
US9334399B2 (en) 2012-12-12 2016-05-10 Cheil Industries Inc. Photosensitive resin composition and black spacer using the same
CN105860028A (zh) * 2016-04-15 2016-08-17 江苏利田科技股份有限公司 一种基于2,2-二羟甲基丙(丁)酸的3官能度聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用
CN108375875A (zh) * 2017-02-01 2018-08-07 东友精细化工有限公司 着色感光性树脂组合物、滤色器和图像显示装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012091224A1 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 Cheil Industries Inc. Photosensitive resin composition for color filter and color filter using same
US8961837B2 (en) 2010-12-29 2015-02-24 Cheil Industries Inc. Photosensitive resin composition for color filter and color filter using same
US9334399B2 (en) 2012-12-12 2016-05-10 Cheil Industries Inc. Photosensitive resin composition and black spacer using the same
CN105860028A (zh) * 2016-04-15 2016-08-17 江苏利田科技股份有限公司 一种基于2,2-二羟甲基丙(丁)酸的3官能度聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用
CN108375875A (zh) * 2017-02-01 2018-08-07 东友精细化工有限公司 着色感光性树脂组合物、滤色器和图像显示装置
KR20180089695A (ko) * 2017-02-01 2018-08-09 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치
CN108375875B (zh) * 2017-02-01 2021-10-08 东友精细化工有限公司 着色感光性树脂组合物、滤色器和图像显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4998906B2 (ja) 着色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたカラーフィルタ及び液晶表示装置
KR20110100974A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 액정표시장치
KR20120021752A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR100994605B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20120035995A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 액정표시장치
KR20120046462A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 액정표시장치
KR20120036117A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR101526678B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20100128707A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20120044603A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20140020495A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR102012523B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR102012520B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 착색 패턴, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20090008077A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한액정표시장치
KR20130060772A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이로 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치
KR20150106665A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20120057677A (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 액정 표시 소자용 스페이서 및 이를 포함하는 액정 표시 소자
KR102033414B1 (ko) 적색 화소용 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치
KR20210106824A (ko) 흑색 감광성 수지 조성물, 블랙 매트릭스 및 화상표시장치
KR20110030083A (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 액정 표시 소자용 스페이서 및 이를 포함하는 액정 표시 소자
KR20130048072A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR102078594B1 (ko) 착색감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR100973644B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한액정표시장치
KR20140020502A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 컬러 필터 및 액정표시장치
KR102028489B1 (ko) 흑색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination