KR20120009706A - 안료 화합물, 이를 포함하는 안료 분산액, 이를 이용한 컬러필터 및 이를 이용한 이미지센서 - Google Patents

안료 화합물, 이를 포함하는 안료 분산액, 이를 이용한 컬러필터 및 이를 이용한 이미지센서 Download PDF

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KR20120009706A
KR20120009706A KR1020100070086A KR20100070086A KR20120009706A KR 20120009706 A KR20120009706 A KR 20120009706A KR 1020100070086 A KR1020100070086 A KR 1020100070086A KR 20100070086 A KR20100070086 A KR 20100070086A KR 20120009706 A KR20120009706 A KR 20120009706A
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박영일
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정지윤
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가톨릭대학교 산학협력단
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Abstract

안료 화합물, 이를 포함하는 안료 분산액, 이를 이용한 컬러필터 및 이미지센서에 관한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 안료 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00026

상기 화학식 1은 명세서에 정의된 바와 같다.

Description

안료 화합물, 이를 포함하는 안료 분산액, 이를 이용한 컬러필터 및 이를 이용한 이미지센서{pigment compound, pigment dispersion comprising thereof, color filter using thereof and image sensor using thereof}
안료 화합물, 이를 포함하는 안료 분산액, 이를 이용한 컬러필터 및 이미지센서에 관한 것이다.
기존 안료 분산액으로는, C.I.pigment Red 177과 같은 안트라키논(anthraquinone)계 적색 안료, 및 C.I.Pigment Red 254 와 같은 디케토(diketo) 피롤로 피롤(pyrrole)계 적색 안료가 있다.
안트라키논계 적색 안료는 푸른 빛의 적색을 나타내는 것이고, 디케토 피롤로 피롤계 적색 안료는 특징적인 노란 빛의 적색을 나타내는 것으로, 최근에는 디케토 피롤로 피롤계 적색 안료가 보다 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기 디케토 피롤로 피롤계 적색 안료를 사용하여 제조된 컬러필터(color filter)는 픽셀부의 휘도와 콘트라스트(contrast)가 모두 불충분하다는 문제가 있다.
신규한 안료 화합물을 제공하는 것이다. 또한, 상기 안료 화합물을 이용한 안료 분산액을 제공하는 것이다. 상기 신규한 안료 화합물은 열적 안정성 및 용제에 대한 분산성이 우수하여, 컬러필터 또는 이미지센서 등에 다양한 색상으로 활용될 수 있다. 다만, 상기 용도에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 안료 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 안료 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
상기 안료 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서, X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
상기 안료 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고, R3 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, R7 내지 R12는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 할로겐기, NRaRb, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 안료 화합물은 하기 화학식 5 내지 12 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00005
[화학식 7] [화학식 8]
Figure pat00006
[화학식 9] [화학식 10]
Figure pat00007
[화학식 11] [화학식 12]
Figure pat00008
본 발명의 다른 일 측면에서는, 전술한 안료 화합물을 포함하는 유기안료; 분산제; 및 유기용제를 포함하는 안료 분산액을 제공한다.
상기 분산제는 폴리에스터계 고분자, 폴리아크릴레이트계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 유기용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에톡시프로피온산, 자일렌, 톨루엔, 부틸아세테이트, 사이클로헥사논, 부탄올 및 N메틸피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것일 수 있다.
상기 유기용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, N메틸피롤리돈 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에서는, 전술한 안료 분산액을 이용하여 제조된 액정표시장치용 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면에서는 전술한 안료 분산액을 이용하여 제조된 이미지센서를 제공한다.
열적 안정성 및 용제에 대한 분산성이 우수한 안료 화합물을 제공할 수 있으며, 이러한 안료 화합물은 다양한 분야에 적용이 가능하다.
도 1는 실시예 1의 화합물의 광학적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2은 비교예 1의 화합물의 광학적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1의 화합물의 TGA 그래프이다.
도 4는 비교예 1의 화합물의 TGA 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, C1 내지 C30 알킬기; C1 내지 C10 알킬실릴기; C3 내지 C30 시클로알킬기; C6 내지 C30 아릴기; C1 내지 C10 알콕시기; 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기; 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 화합물 또는 치환기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3 포함하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "이들의 조합"이란 별도의 정의가 없는 한, 둘 이상의 치환기가 연결기로 결합되어 있거나, 둘 이상의 치환기가 축합하여 결합되어 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 어떠한 알켄기나 알킨기를 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"; 또는 적어도 하나의 알켄(alkene)기 또는 알킨(alkyne)기를 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"를 모두 포함하는 것을 의미한다. 상기 "알켄기"는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소탄소 이중 결합으로 이루어진 치환기를 의미하며, "알킨기" 는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소탄소 삼중 결합으로 이루어진 치환기를 의미한다. 상기 알킬기는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20의 알킬기 일 수 있으며, 보다 구체적으로 C1 내지 C6인 저급 알킬기, C7 내지 C10인 중급 알킬기, C11 내지 C20의 고급 알킬기일 수 있다.
예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 존재하는 것을 의미하며 이는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n부틸, 이소부틸, sec부틸 및 t부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
전형적인 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.
"방향족기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p오비탈을 가지고 있으며, 이들 p오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미한다. 구체적인 예로 아릴기와 헤테로아릴기가 있다.
"아릴(aryl)기"는 단일고리 또는 융합고리(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 복수의 고리) 치환기를 포함한다.
"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
"스피로(spiro) 구조"는 하나의 탄소를 접점으로 가지고 있는 복수의 고리 구조를 의미한다. 또한, 스피로 구조는 스피로 구조를 포함하는 화합물 또는 스피로 구조를 포함하는 치환기로도 쓰일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 안료 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00009
상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기일 수 있다. 상기 Ar1의 존재 인해 흡수파장의 조절과 용해도를 증가로 인해 분산을 잘 시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기의 구체적인 예로는 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 치환 또는 비치환된 안트라센기 등이 있다.
상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기의 구체적인 예로는 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린기, 치환 또는 비치환된 퀴놀린기, 치환 또는 비치환된 아이소퀴놀린기 등이 있다.
상기 X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 X1 내지 X4은 상기 원소가 포함된 고리와 공액(conjugation)을 형성할 수 있다. 이를 통해 전체 화합물의 코어 구조가 더욱더 안정해 질 수 있으며, 열적 안정성 역시 우수해 질 수 있다. 또한, 헤테로 원자의 수가 많아지게 되는 경우 흡수파장 및 분자의 분산력을 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ar2 및 Ar3의 구조에 따라 안료 화합물의 열적 안정성이 변할 수 있으며, 전체 구조식을 고려하여 Ar2 및 Ar3 치환기의 구조가 결정될 수 있다.
또한, 상기 Ar2 및 Ar3의 구조에 따라 화합물의 전자분포와 고체상태에서 분자의 패킹(packing)을 조절할 수 있는 효과가 있으며, 그로 인해 흡수파장 조절이 가능하다. 상기 Ar2 및 Ar3의 구체적인 예로는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 p플루오로페닐기, 치환 또는 비치환된 p클로로페닐기, 치환 또는 비치환된 p다이메틸페닐아민기, 치환 또는 비치환된 2,4,6트라이메틸페닐기, 치환 또는 비치환된 나프탈레닐기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기 등이 있다.
보다 구체적인 상기 안료 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00010
상기 화학식 2에서, X1 내지 X4의 설명은 전술한 바와 같다.
상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R1 및 R2의 존재로 인해 안료 화합물의 결정성을 조절할 수 있다. 즉, 상기 R1 및 R2의 존재로 인해 전체 화합물이 비대칭성 또는 대칭성이 될 수 있으며, 대칭성이 증가할수록 화합물의 결정성이 증가하게 된다. 보다 구체적인 R1 내지 R2의 예로는, 메틸기, 에틸기, 페닐기, t부틸기, 메톡시기, 에톡시기 등이 있다.
또한, 상기 R1 및 R2는 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다. 상기 디케토피롤로피롤(diketopyrrolopyrrole, DDP) 유도체의 사이에 존재하는 아릴렌 구조가 융합고리일 수 있으며, 구체적인 융합고리 구조의 예는 상기 화학식 1의 Ar1의 구체적인 예에 존재하는 융합고리 등이 있다.
또한, 보다 구체적인 상기 안료 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00011
상기 화학식 3의 정의와 관련해서는 상기 화학식 2와 동일하기 때문에 생략하도록 한다. 상기 화학식 3은 상기 화학식 2에서 코어인 페닐렌에 디케토피롤로피롤 유도체가 결합하는 위치를 파라(para)로 한정한 것이다.
또한, 보다 구체적인 상기 안료 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00012
상기 화학식 4에서, R1 및 R2에 대한 설명은 상기 화학식 2와 동일하기 때문에 생략하도록 한다.
상기 R3 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R3 내지 R6의 존재 역시 전술한 바와 같이 화합물의 결정성을 조절할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기는 메틸기, 에틸기, t부틸기, 헥실기 등이 될 수 있고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 아릴기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 될 수 있으며, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기는 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴놀리닐기, 아이소퀴놀리닐기 등이 될 수 있다.
R7 내지 R12는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 할로겐기, NRaRb, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 치환기의 존재 역시 화합물의 결정성을 조절하는데 목적이 있으며, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기의 구체적인 예는 전술한 바와 같다.
상기 R7 내지 R12는 할로겐기 또는 치환된 아민기, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기가 될 수 있으며, 상기 치환기가 되는 경우 화합물의 극성이 우수해질 수 있다. 극성은 안료 화합물의 열적 안정성에 긍정적인 영향을 미친다.
상기 안료 화합물은 하기 화학식 5 내지 12 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00013
[화학식 7] [화학식 8]
Figure pat00014
[화학식 9] [화학식 10]
Figure pat00015
[화학식 11] [화학식 12]
Figure pat00016

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 전술한 안료 화합물을 포함하는 유기안료, 분산제 및 유기용제를 포함하는 안료 분산액을 제공한다.
분산제로는 대표적으로 폴리에스터계 고분자, 폴리아크릴레이트계 고분자, 폴리우레탄계 고분자 등이 사용될 수 있으며, 전체 안료 분산액 100중량부에 대하여 5 내지 80 중량부의 양이 사용될 수 있다.
상기 안료 분산액에 사용되는 유기용제(solvent)는 상기의 분산제로 무엇을 사용했느냐에 따라 결정될 수 있으며, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에톡시프로피온산, 자일렌, 톨루엔, 부틸아세테이트, 사이클로헥사논, 부탄올 및 N메틸피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다.
예컨대, 분산제를 Disperbyk163(BYK Chemie 사)를 사용할 경우엔 유기용제로는 자일렌, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 사용되는 Disperbyk163은 Disperbyk162 보다 작은 분자량과 낮은 극성을 갖고 있으며 일반 공업용 도료 및 고농도 착색제에 우선적으로 이용할 수 있다. 또한, Disperbyk161, Disperbyk162 보다 다양한 수지와의 상용성을 가지며, Disperbyk163은 방향족 용제를 포함하지 않는 제품으로 Disperbyk167을 이용할 수 있다.
이때 주의할 점은 Disperbyk163과 같은 습윤 분산제는 합성수지와 용제를 먼저 혼합한 후 교반하면서 첨가제를 서서히 혼합해야만 한다. 또한, 안료는 첨가제가 적절히 혼합된 후 넣어야 한다.
Disperbyk163 은 첨가중에 Seed 형성을 막기 위하여 수지와 혼합하기 전에 사용 용제로 15%(고형분) 용액으로 희석하여야 하며, 도료 제조 후 발견된 색분리의 교정을 위해서는 Disperbyk163의 사용량이 적당하며 반드시 고속으로 교반하면서 서서히 첨가하여야 한다.
또 다른 분산제의 예를 들면, Disperbyk2001(BYK Chemie 사)은 2부톡시에탄올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 EFKA4046(EFKA 사)은 부틸아세테이트와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기용제는 안료가 무엇인지에 따라서도 선택이 달라질 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 전술한 안료 화합물을 이용하여 안료 분산액을 제조할 경우, 상기 유기용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, N메틸피롤리돈 또는 이들의 조합인 것이 좋다.
상기 유기용제는 안료 분산액 100중량부에 대하여 10 내지 90 중량부의 양이 사용된다.
안료, 분산제, 유기용제를 분산시키면서 혼합하기 위해 사용되는 분산기로는 롤러밀(roller mill), 제트밀(jet mill), 수직비드밀(verticalbead mill), 수평비드밀(horizontalbead mill), 초음파 분쇄기 등이 사용될 수 있으며, 분쇄 및 분산된 후 안료분산액의 최종 입도(particle size)는 약 50 내지 100nm 사이가 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 상기 안료 분산액을 이용하여 제조된 액정표시장치용 컬러필터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 상기 안료 분산액을 이용하여 제조된 이미지센서, 특히 디지털카메라용 이미지센서가 제공된다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예
실시예 1: 화학식 3으로 표시되는 화합물의 합성
하기 반응식 1과 같은 경로를 통해 화학식 5으로 표시되는 안료 화합물을 합성하였다.
[반응식 1]
Figure pat00017

화합물 A( ethyl 5 oxo2phenyl4 ,5 dihydro1Hpyrrole3carboxylate )의 합성
에틸벤조일아세테이트(ethylbenzoylacetate) 10 ml 와 메틸클로로아세테이트(methylchloroacetate) 4.5 ml, 소디움 아이오다이드(sodium iodide, NaI) 1 g, 소디움 카보네이트(sodium carbonate) 7.1 g 을 250 ml 둥근 플라스크에 넣고 아세톤(acetone):에틸렌글리콜디메틸에테르(ethyleneglycol dimethylether, DME)를 45ml:30ml 를 넣고 질소 조건에서 24시간 교반하였다.
반응을 지켜보면서 메틸클로로아세테이트(methylchloroacetate)를 조금씩 더 넣어주었다. 24시간 후 반응 종결시킨 후 상온(25℃)으로 냉각하였다.
이후 Na2CO3 를 여과하여 제거하고 여과액에 존재하는 용매들을 분별증류 하였다. 증류 후 남은 크루드(crude) 액체에 아세트산(acetic acid) 40 ml 와 암모늄 아세테이트(ammonium acetate) 22 g 을 250 ml 둥근 플라스크에 넣고 질소조건으로 120℃에서 4시간 교반하였다.
반응이 종결된 후 혼합물을 상온까지 식히고 여과하여 과량으로 들어간 암모늄 아세테이트 를 제거한 후 에탄올로 재결정하여 노랑색 고체 10.5g(78.6%)을 얻었다.
1HNMR (300 MHz, CDCl3) δ(ppm) : 7.91 (s, 1H), 7.617.59 (m, 2H), 7.477.26 (d, 3H), 4.164.09 (m, 2H), 3.51 (s, 2H), 1.181.16 (t, 3H)
화합물 B (6,6'(1,4 phenylene ) bis (3 phenylpyrrolo [3,4c]pyrrole1,4(2H,5H)dione)의 합성
t아밀 알코올(tamyl alcohol) 10ml 를 둥근 플라스크에 넣고 Na 0.4g 과 염화철(3가철, FeCl3) 0.04g 넣고 50℃ 에서 질소조건으로 하여 충분히 교반하였다.
반응 혼합물에 테레프탈로니트릴(terephthalonitrile) 0.61g을 t아밀 알코올에 녹여 반응용기에 첨가하였다. 충분히 교반한 후 상기 화합물 A 2g을 t아밀 알코올에 녹여 반응용기에 넣었다.
반응이 끝난 후 아세트산(acetic acid)을 첨가하고 30분 정도 더 교반 하였다. 반응 혼합물을 뜨거운 물로 세척하고 여과한 후 걸러진 고체를 에탄올 : 물 = 1:1 용액으로 세척한 후 여과하여 적갈색의 고체 0.7g(29.5%)을 얻었다.
1HNMR(300MHz, Acetone) δ(ppm): 11.4(4H), 7~9(14H)
비교예 1: C.I. Pigment RED 254
비교예 1로 대표적으로 상업화된 적색 안료인 C.I.Pigment RED 254을 이용하였다.
실험예
광학적 특성
상기 화합물의 광학적 특성을 알아보았다. 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 용매 내에서 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
도 1는 실시예 1의 화합물의 광학적 특성을 나타낸 그래프이고, 도 2는 비교예 1의 화합물의 광학적 특성을 나타낸 그래프이다.
열적 안정성
열적 안정성 평가를 위해 TGA 스펙트럼을 측정하였다. 실험 조건은 N2 하에 분당 10 ℃로, 상온에서 110 ℃까지 승온한 다음, 110 ℃에서 10분간 유지시켰다. 그 후 220 ℃까지 승온한 후 다시 220 ℃에서 30분간 유지하였다. 그런 다음 450 ℃까지 승온시켰다.
열분해온도는 하기 표 1에 나타난 것과 같이 측정되었다.
도 3은 실시예 1의 화합물의 TGA 그래프이고, 도 4는 비교예 1의 화합물의 TGA 그래프이다.
화합물 UVmax
(nm)		 농도
(M)		 몰흡광계수
(L/mol?cm)		 열분해온도
Td (℃)		 색
실시예 1 525 1X104 21600 300 적색
비교예 1 498 1X104 5310 310 적색
상기 실시예 1의 화합물의 몰흡광계수가 상업용인 비교예 1보다 높은 값을 가지는 것을 알 수 있었다. 몰흡광계수가 높다는 것은 단위분자당 특정 파장에서 흡수가 잘 일어나는 것으로 특정 색상을 구현하기 위해 필요하지 않은 파장들을 흡수하므로 보다 선명한 색을 나타내는 효과가 있다는 것을 의미한다.
또한, 상기 실시예 1의 화합물의 열분해 온도가 비교예 1의 화합물과 유사한 것을 알 수 있었다. 이는 현재 상업적으로 이용되고 있는 비교예 1과 유사한 정도의 열적 안정성을 가지는 것을 의미하며, 이러한 정도의 열적 안정성을 가짐과 동시에 몰흡광계수는 약 4배 이상을 가지는 개선된 화합물임을 의미한다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 안료 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00018

    상기 화학식 1에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,
    X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 안료 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00019

    상기 화학식 2에서,
    X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 것인 안료 화합물:
    [화학식 3]
    Figure pat00020

    상기 화학식 3에서,
    X1 내지 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 NR', O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R'는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 것인 안료 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00021

    상기 화학식 4에서,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 고리의 원자와 융합 고리를 형성하되, 상기 R1 및 R2와 상기 인접한 고리로 이루어진 융합 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    R3 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R7 내지 R12는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 할로겐기, NRaRb, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료 화합물은 하기 화학식 5 내지 12 중 어느 하나로 표시되는 것인 안료 화합물:
    [화학식 5] [화학식 6]
    Figure pat00022

    [화학식 7] [화학식 8]
    Figure pat00023

    [화학식 9] [화학식 10]
    Figure pat00024

    [화학식 11] [화학식 12]
    Figure pat00025

  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 안료 화합물을 포함하는 유기안료;
    분산제; 및
    유기용제를 포함하는 안료 분산액.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분산제는 폴리에스터계 고분자, 폴리아크릴레이트계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것인 안료 분산액.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에톡시프로피온산, 자일렌, 톨루엔, 부틸아세테이트, 사이클로헥사논, 부탄올 및 N메틸피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것인 안료 분산액.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기용제는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, N메틸피롤리돈 또는 이들의 조합인 것인 안료 분산액.
  10. 제 6 항에 따른 안료 분산액을 이용하여 제조된 액정표시장치용 컬러필터.
  11. 제 6 항에 따른 안료 분산액을 이용하여 제조된 이미지센서.
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