KR20120034835A

KR20120034835A - 안료 분산 조성물, 그 제조방법, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20120034835A
Application number: KR1020100095985A
Authority: KR
Inventors: 권영수; 김주호; 윤현진
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-13

Abstract

본 발명은 안료 분산 조성물, 그 제조방법, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명은 안료(A), 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 함유하는 안료 분산 조성물의 제조방법에 있어서, 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 에이징하는 단계; 상기 혼합물에 안료(A)를 혼합하여 분산시키는 단계; 및 상기 분산된 혼합물을 안정화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 안정한 고점도의 안료 분산 조성물을 제조할 수 있고, 이렇게 제조된 안료 분산 조성물을 사용하면 현상 속도가 빠르고, 고온에서 안정적인 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

Description

안료 분산 조성물, 그 제조방법, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 표시 장치{COMPOSITION OF PIGMENT DISPERSED LIQUID, METHOD OF THE SAME, COLORED RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 안료 분산 조성물, 그 제조방법, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 컬러필터에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물은 착색재료로 안료 분산 조성물을 사용하고 있다. 최근에는 색재현성을 높이기 위하여 상기 착색 감광성 수지 조성물에 사용되는 착색재료의 함량이 높아지고 있으며, 착색 감광성 수지 조성물 내에 착색재료의 함량을 높이고자 하는 경우 우수한 광학 특성을 나타내기 위해 안료를 미립화시켜 사용하고 있다.

착색 감광성 수지 조성물을 기재상에 코팅하는 경우 일반적으로 일정 점도 이상의 물성이 요구되며, 경우에 따라서는 고점도의 착색 감광성 수지 조성물이 필요하게 된다. 이를 위하여 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 안료 분산 조성물 역시 고점도의 물성이 요구된다. 종래의 안료 분산 조성물을 제조하는데 있어서는 고점도 및 안정성 확보를 위해 분산 공정을 변경하거나 고점도의 바인더를 사용하여 안료 분산 조성물을 제조한다고 알려져 있다. 그러나 분산 공정을 변화시켜 고점도의 안료 분산 조성물을 제조하면 저장 안정성이 떨어지고, 고점도의 바인더를 사용하게 되면 현상 속도에 영향을 많이 미치는 등의 문제점이 있다.

이에 본 발명은 안료 분산 조성물에 에폭시 수지를 도입함으로써 빠른 현상 속도를 가지며, 시간 경과에 따른 점도변화가 없는 고점도의 안료 분산 조성물을 확보하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 안료 분산 조성물을 이용한 착색 감광성 수지 조성물의 안정성을 확보하고 현상 속도를 유지하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 고품질의 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비한 표시 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 안료(A), 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 함유하는 안료 분산 조성물의 제조방법에 있어서, 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 에이징하는 단계; 상기 혼합물에 안료(A)를 혼합하여 분산시키는 단계; 및 상기 분산된 혼합물을 안정화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 안료 분산 조성물을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 착색재료로 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 컬러필터를 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치를 제공한다.

상기의 본 발명에 따르면 안정한 고점도의 안료 분산 조성물을 제조할 수 있고, 이렇게 제조된 안료 분산 조성물을 사용하면, 현상 속도가 빠르고, 고온에서 안정적인 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

안료 분산 조성물 및 그 제조방법

본 발명의 안료 분산 조성물은 안료(A), 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 함유하며, 필요에 따라 선택적으로 분산수지(B), 분산조제(D) 또는 첨가제(G)를 더 함유할 수 있다.

먼저 본 발명에 따른 안료 분산 조성물에 함유되는 각 성분에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

안료(A)

상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.

상기 안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌 안료, 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, 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.

상기 무기 안료로서는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬, 카본블랙 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.

C.I. 피그먼트 옐로우 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 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, 29, 32, 33, 36, 37 및 38

C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 21, 28, 60, 64 및 76

C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58

C.I 피그먼트 브라운 28

C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등

상기 안료(A)들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 바람직하게는 안료로서 C.I. 피그먼트 그린 58를 사용할 수 있다.

상기 안료(A)의 함량은 통상 안료 분산 조성물 중의 전체 고형분에 대하여 질량 분율로 30 내지 90질량%, 바람직하게는 50 내지 75질량%의 범위이다.

분산수지(B)

상기 분산수지(B)는 안료(A)의 분산매로 작용을 하는 것으로 선택적으로 첨가될 수 있으며, 분산제(C)의 단독 사용에 비해 분산수지(B)의 혼합사용으로 더욱 우수한 안료 분산 조성물의 제조가 가능하다. 상기한 분산수지(B)는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

바람직하게 상기 분산수지(B)는 하기 (B1), (B2) 및 (B3) 화합물을 공중합하여 얻어지는 공중합체일 수 있다:

(B1): 하기 화학식 1로 표시되는 화합물

<화학식 1>

(상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 메틸기이고, R2는 치환 또는 비치환된 2가 C1~C6의 알킬기 또는 알케닐기이며, A는 치환 또는 비치환된 벤젠기, 시클로헥실기, C1~C6의 알킬기 또는 알케닐기이고, 이때 R2 및 A의 치환체는 독립적으로 불소, 염소, 브롬, 요오드, C1~C6의 알킬기, C1~C3의 퍼할로겐화 알킬기, 히드록시기, C1~C6의 케톤기, C1~C6의 에스테르기, N,N-(C1-C3) 알킬 치환된 아미드기 또는 이들 치환기의 1종 이상을 포함하는 조합물이다.)

(B2): (B1) 및 (B3)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 화합물

(B3): 카르복실기 및 불포화 결합을 갖는 화합물.

상기 분산수지(B)는 상기의 단량체 이외에도 다른 단량체들을 추가하여 함께 중합 가능하다. 즉, 상기의 (B1) 내지 (B3) 이외의 단량체가 더 포함되어 공중합되는 경우에도 본 발명에 포함된다.

상기 (B1)은 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중에서 적어도 하나 선택된 것일 수 있다.

<화학식 2>

(상기 화학식 2에서, R1은 수소 또는 메틸기이고, R2는 치환 또는 비치환된 2가 C1~C6의 알킬기 또는 알케닐기이며, 이때 R2의 치환체는 불소, 염소, 브롬, 요오드, C1~C6의 알킬기, C1~C3의 퍼할로겐화 알킬기, 히드록시기, C1~C6의 케톤기, C1~C6의 에스테르기, N,N-(C1-C3) 알킬 치환된 아미드기 또는 이들 치환기의 1종 이상을 포함하는 조합물이다.)

상기 (B1) 및 (B3)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 화합물(B2)로서는 구체적으로 방향족 비닐화합물, N-치환말레이미드계 화합물, 불포화 카르복실산의 비치환 또는 치환 알킬에스테르, 지환식 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물, 방향환을 갖는 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물, 카르복실산비닐에스테르계, 옥세탄기를 포함하는 불포화 옥세타닐계 등을 들 수 있다. 상기 화합물 중, 방향족 비닐화합물, N-치환말레이미드계 화합물이 보다 바람직하다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 방향족 비닐화합물로서는 구체적으로 비닐톨루엔, 스티렌, α-메틸스티렌, α-클로로스티렌, 디비닐벤젠 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 특히 (B2)로 상기 방향족 비닐화합물 중 비닐톨루엔을 사용하여 제조된 결합제 수지를 함유하는 안료 분산 조성물은 점도, 저장안정성 및 콘트라스트 등의 물성이 우수해지는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 N-치환 말레이미드계 화합물로서는 구체적으로 하기의 화학식 3으로 표현되는 화합물을 예시할 수 있다.

<화학식 3>

상기 화학식 3에서, R3는 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 C1~C20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이다.

상기 R3의 구체적 예로는 페닐기, 벤질기, 나프틸기, 시클로헥실기, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있으며, 특히 벤질기 및 시클로헥실기가 바람직하다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 불포화 카르복실산의 비치환 또는 치환 알킬에스테르 화합물계로서는 구체적으로 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 아미노에틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 지환식 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물계로서는 구체적으로 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헵틸(메타)아크릴레이트, 시클로옥틸(메타)아크릴레이트, 멘틸(메타)아크릴레이트, 시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 시클로헥세닐(메타)아크릴레이트, 시클로헵테닐(메타)아크릴레이트, 시클로옥테닐(메타)아크릴레이트, 멘타디에닐(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 피나닐(메타)아크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 노르보르닐(메타)아크릴레이트, 피네닐(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 방향환을 갖는 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물로서는 구체적으로 페닐에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시-2-메틸에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 3-페녹시-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-페닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 4-페닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 3-(2-페닐페닐)-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 카르복실산 비닐에스테르계 화합물로서는 구체적으로 아세트산비닐, 프로피온산비닐 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 옥세탄기를 포함하는 불포화 옥세타닐계 화합물로서는 구체적으로 3-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-3-에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-트리플로로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-펜타플로로에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2,2-디플로로옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2,2,4-트리플로로옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2,2,4,4-테트라플로로옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)-3-에틸옥세탄, 2-에틸-3-(메타크릴로일옥시에틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)-2-트리플로로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)-2-펜타플로로에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)-2-페닐옥세탄, 2, 2-디플로로-3-(메타크릴로일옥시에틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)-2,2,4-트리플로로옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시에틸)-2,2,4,4-테트라플로로옥세탄 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 카르복실기 및 불포화 결합을 갖는 화합물(B3)으로서는 중합이 가능한 불포화 이중 결합을 갖는 카르복실산 화합물이라면 제한되지 않으며, 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 상기 (B3)으로서는 구체적인 일례로 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류; 및 이것들 디카르복실산의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트 류 등을 들 수 있다. 상기 예시한 화합물 중 아크릴산 및 메타크릴산이 공중합 반응성이 우수하여 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 (B1) 내지 (B3)을 공중합하여 얻어지는 공중합체, 즉 결합제 수지(B)에서 (B1) 내지 (B3) 각각으로부터 유도되는 구성 성분의 비율은 상기의 공중합체를 구성하는 구성 성분의 합계 몰수에 대하여 몰 분율로 하기의 범위에 있는 것이 바람직하다.

(B1)로부터 유도되는 구성단위: 2 내지 50몰%,

(B2)로부터 유도되는 구성단위: 2 내지 50몰%,

(B3)로부터 유도되는 구성단위: 2 내지 70몰%

상기 (B1) 내지 (B3)을 공중합하여 얻어지는 공중합체의 제조방법으로는 (B1) 내지 (B3)를 공중합시켜 얻어지는 경우라면 특별히 제한되지 않고, 종래 공지되어 있는 각종 중합방법이 사용될 수 있으며, 공지의 중합방법 중에서 용액중합법이 보다 바람직하다. 또한, 중합 온도나 중합 시간은 도입되는 단량체의 종류나 비율, 목표 결합제 수지 분자량 및 산가에 따라 다르지만 바람직하게는 60℃ 내지 130℃에서 1 내지 10시간 동안 중합시키는 것이다.

또한, 상기의 공정에서 용매를 이용하는 경우에는, 통상의 라디칼 중합 반응시 사용되는 용매를 이용할 수 있으며, 구체적으로는, 테트라히드로퓨란, 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 초산에틸, 초산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 클로로포름, 디메틸설폭시드 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기의 공정에 사용되는 중합 개시제로는 통상 사용되는 중합 개시제를 첨가할 수 있으며, 특별히 제한되지는 않는다. 구체적으로는 디이소프로필벤젠히드로퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등의 유기 과산화물; 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸바레로니토릴), 디메틸2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등의 질소 화합물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 분자량이나 분자량 분포를 제어하기 위해 예를 들면, n-도데실머캅토, 머캅토초산, 머캅토초산메틸 등의 머캅토계 연쇄 이동제, α-메틸스티렌다이머 등을 연쇄 이동제로서 사용할 수도 있다. 상기 α-메틸스티렌다이머 또는 머캅토 화합물의 사용량은 (B1), (B2) 및 (B3)의 합계량에 대하여 질량 분율로 0.005 내지 5%이다. 또한, 상기의 중합 조건은 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.

본 발명에 따른 분산수지(B)는 (B1), (B2) 및 (B3)을 공중합하여 얻어지는 공중합체에 1분자 중에 불포화 결합과 에폭시기를 갖는 화합물(B4)를 더 반응시켜 얻어지는 불포화가 함유 수지일 수 있다. 상기의 공중합체에 (B4)를 부가함으로써 분산수지에 반응성을 부여할 수 있다.

상기 1 분자 중에 불포화 결합과 에폭시기를 갖는 화합물(B4)의 구체적인 예로서는 글리시딜(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 글리시딜(메타)아크릴레이트가 보다 바람직하게 사용된다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 분산수지(B) 내의 (B4)로부터 유도되는 구성 단위의 비율은 상기 결합제 수지(B) 내의 (B3)로부터 유도되는 구성 성분의 몰수에 대하여 5 내지 80몰%인 것이 바람직하며, 10 내지 70몰%가 보다 바람직하다. 상기 (B4)의 조성비가 상기의 기준으로 상기 범위 내에 있으면 충분한 반응성을 부여하여 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.

상기 분산수지(B)는 상기의 (B1), (B2) 및 (B3)를 공중합하여 얻어지는 공중합체와 (B4)를, 예를 들면 이하와 같은 방법으로 반응시킴으로써 제조할 수 있다.

플라스크내 분위기를 질소에서 공기로 치환하고, 상기 (B1) 내지 (B3)를 공중합하여 얻어지는 공중합체, 상기 공중합체 내의 (B3)로부터 유도되는 구성 단위에 대하여 몰분율로 5 내지 80몰%의 (B4), 카르복실기와 에폭시기의 반응 촉매로서, 예를 들면 트리스디메틸아미노메틸페놀을 (B1) 내지 (B4)의 합계량에 대하여 질량 분율로 0.01 내지 5% 및 중합금지제로서, 예를 들면 히드로퀴논을 (B1) 내지 (B4)의 합계량에 대하여 질량 분율로 0.001 내지 5%를 플라스크내에 넣고 60 내지 130℃에서 1 내지 10시간 반응시킴으로써, 상기의 공중합체와 (B4)를 반응시킬 수 있다. 또한, 중합 조건과 마찬가지로 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.

상기 분산수지(B)의 사용량은 사용되는 안료(A)의 고형분 100질량부에 대하여 통상 5 내지 60질량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 50질량부의 범위이다.

상기 분산수지(B)는 산가가 20 내지 200(KOH㎎/g)의 범위이다. 산가가 상기 범위에 있으면, 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 포함하는 착색수지 조성물로 노광을 이용하여 컬러필터를 제조시 잔막율(film remaining ratio)을 개선할 수 있어 바람직하다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.

또한, 본 발명의 분산수지(B)는 특별히 제한되지는 않으나, 그의 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량이 3,000 내지 100,000의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5,000 내지 50,000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다

또한, 본 발명의 분산수지(B)의 분자량 분포[중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 1.5 내지 6.0인 것이 바람직하고, 1.8 내지 4.0인 것이 보다 바람직하다.

분산제 (C)

상기 분산제(C)는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

바람직하게 상기 분산제(C)는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, 아크릴 분산제(C1)라고 함)를 함유하는 것이 좋다.

이때, 상기 아크릴 분산제(C1)는 한국 공개특허 2004-0014311호에서 제시된 바와 같은 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 적용하는 것이 바람직한데, 상기 리빙 제어방법을 통해 제조된 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150 등을 들 수 있다.

상기 예시된 아크릴 분산제(C1)는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 분산제(C)는 상기한 아크릴 분산제(C1) 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다.

상기 다른 수지 타입의 안료 분산제로는 공지된 수지 타입의 안료 분산제, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산 에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산의 (부분적)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기-함 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염과 같은 유질의 분산제; (메트)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트 에스테르 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다.

상기한 수지형 분산제의 시판품으로는 양이온계 수지 분산제로서는, 예를 들면, BYK(빅) 케미사의 상품명: DISPER BYK-160, DISPER BYK-161, DISPER BYK-162, DISPER BYK-163, DISPER BYK-164, DISPER BYK-166, DISPER BYK-171, DISPER BYK-182,DISPER BYK-184; BASF사의 상품명: EFKA-44, EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-4010, EFKA-4050, EFKA-4055, EFKA-4020, EFKA-4015, EFKA-4060, EFKA-4300, EFKA-4330, EFKA-4400, EFKA-4406, EFKA-4510, EFKA-4800 ; Lubirzol사의 상품명: SOLSPERS-24000, SOLSPERS-32550, NBZ-4204 /10; 카와켄 파인 케미컬사의 상품명: 히노액트(HINOACT) T-6000, 히노액트 T-7000, 히노액트 T-8000; 아지노모토사의 상품명: 아지스퍼(AJISPUR) PB-821, 아지스퍼 PB-822, 아지스퍼 PB-823; 쿄에이샤 화학사의 상품명: 플로렌 (FLORENE) DOPA-17HF, 플로렌 DOPA-15BHF, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44 등을 들 수 있다.

상기한 아크릴 분산제(C1) 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴 분산(C1)와 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 분산제(C)의 사용량은 사용되는 안료(A)의 고형분 100질량부에 대하여 5 내지 60질량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 50질량부 범위이다.

분산조제(D)

상기 분산조제(D)는 필요에 따라서 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서 안료를 미세한 입자로 분산시켜 그 재응집을 방지하는 역할을 하고, 콘트라스트가 높으며, 투명성이 우수한 컬러 필터를 구성하는데 유효하다.

상기 분산조제(D)는 일반적으로 유기 안료를 모체 골격으로 하고, 측쇄에 산성기, 염기성기, 또는 방향족기를 치환기로서 도입시킨 화합물이다. 이때 사용되는 유기 안료는 구체적으로 퀴나크리돈계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 아조계안료, 퀴노프탈론계 안료, 이소인돌린계 안료, 이소인돌리논계 안료, 퀴놀린 안료, 디케토피롤로피롤 안료, 벤조이미다졸론 안료 등을 들 수 있다. 또한 상기 유기 안료에는 일반적으로 색소라고 칭해지지 않는 나프탈렌계, 안트라퀴논계, 트리아진계, 퀴놀린계 등의 담황색 방향족 다환 화합물도 포함된다.

상기 분산조제(D)로서는 일본 특허공개 평11-49974호 공보, 일본 특허공개 2006-265528호, 한국 특허공개 2006-0093659호 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 또한 분산조제(D)의 시판품으로는 구체적으로 Lubrizol사의 SOLSPERSE-5000, SOLSPERSE-12000, SOLSPERSE-22000, BYK사의 BYK-SYNERGIST 2100, BYK-SINERGIST 2105, BASF사의 EFKA-6745, EFKA-6750 등을 들 수 있다.

또한 상기 분산조제(D)는 한국 특허공개 2006-0111415호에서 구체적으로 설명하고 있는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 하기 화학식 4 내지 10으로 표현되는 화합물을 예시할 수 있으나, 이들 예로써 한정되지는 않는다.

<화학식 4>

<화학식 5>

<화학식 6>

<화학식 7>

<화학식 8>

<화학식 9>

<화학식 10>

상기 분산조제(D)의 사용량은 안료(A)의 고형분 100질량부에 대하여 통상 0 내지 20질량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 5질량부의 범위이다. 분산조제(D)의 함유량이 상기의 기준으로 20질량부를 넘게 되면 안료 고유의 색이 변질되고, 컬러필터 제조 공정시 하드베이크에 의한 변색을 가져오는 문제점이 있다.

에폭시 수지(E)

상기 에폭시 수지(E)는 특별히 제한되지 않으며 당업계에서 일반적으로 사용되고 있는 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

상기 에폭시 수지의 예로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한 에폭시 수지의 브롬화 유도체 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 수지, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레이트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다. 본 발명에서 바람직하게는 상기 에폭시 수지로서 노볼락형 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

상기 에폭시 수지(E)의 함량은 안료 분산 조성물 중의 분산제 100질량부에 대하여 10 내지 25 질량부이다. 상기 에폭시 수지(E)의 함량이 상기의 기준으로 10질량부 미만이면, 고점도화의 효과가 없으며, 25질량부를 초과하면 시간경과에 따른 점도상승 및 현상속도 저하의 문제가 발생하게 된다.

용제(F)

상기 용제(F)는 특별히 제한되지 않으며 당해 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.

상기 용제(F)의 구체적인 예로서는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 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-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.

상기 용제(F)는 도포성 및 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 사용할 수 있다.

상기에서 예시한 용제(F)는 각각 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제(F)의 함유량은 그것을 포함하는 안료 분산 조성물 전체량에 대하여 질량 분율로, 통상 60 내지 90질량%, 바람직하게는 70 내지 85질량%이다. 상기 용제(F)의 함량이 상기의 기준으로 60 내지 90질량%의 범위이면 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지기 때문에 바람직하다.

첨가제(G)

본 발명의 안료 분산 조성물에는 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 레벨링제 등의 첨가제(G)를 본 발명의 목적을 변경시키지 않는 범위 내에서 첨가하는 것도 가능하다.

상기 충진제의 구체적인 예로는 유리, 실리카, 알루미나 등을 들 수 있다.

상기 다른 고분자 화합물로서는 구체적인 예로 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, 상기 경화제로서는 구체적인 예로 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다. 상기 옥세탄 화합물로서는, 예를 들면, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산 디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.

상기 밀착 촉진제로서, 예를 들면 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(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-머캅토 프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 산화 방지제로서는 구체적인 예로 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등 힌더드페놀계를 들 수 있다.

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

상기 응집 방지제로서는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.

상기 레벨링제로서는 불소계 또는 실리콘계가 사용되며, 구체적으로 불소계의 경우 DIC사의 F-475, 실리콘계로는 BYK-chemi사의 BYK-333을 들 수 있다.

상기한 성분들로부터 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 제조하는 제조방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 안료 분산 조성물은 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 에이징하는 단계; 상기 혼합물에 안료(A)를 혼합하여 분산시키는 단계; 및 상기 분산된 혼합물을 안정화시키는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

상기 에이징 단계는 6시간 내지 24시간동안 진행하는 것이 바람직하다. 에이징 시간이 6시간 미만일 경우에는 분산제(C)와 에폭시 수지(E)가 충분히 결합하지 못함에 따라 안료 분산단계에서의 분산성 불량으로 인해 분산 후 시간경과에 따른 점도상승 및 콘트라스트 저하 등의 문제가 발생할 수 있고, 24시간을 초과하는 경우 물성에의 영향은 없으나 제조공정의 효율 측면에서 제조시간 및 제조비의 손실을 가져올 수 있다. 또한 상기 에이징 단계는 30 내지 50℃의 온도조건에서 진행하는 것이 보다 바람직하며, 온도조건이 상기의 범위를 벗어날 경우 분산단계에서의 겔화 또는 분산이후 시간경과에 따른 지속적인 점도상승 등의 문제를 야기 할 수 있다.

상기 분산 단계에서는 안료(A) 외에 분산수지(B), 분산조제(D) 및 용제(F)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 혼합하여 안료(A)를 분산시킬 수 있다. 균일한 안료 분산 조성물을 제조하기 위하여 상기 분산 단계는 1차 및 2차로 나누어 안료를 분산시킬 수 있다. 상기 분산은 주로 종형 또는 횡형의 샌드그라인더(sand grinder), 핀밀(pin mill), 슬릿밀(slit mill), 초음파 분산기 등을 사용하여 실시하되, 비드밀을 이용하여 분산시킬 수 있다.

상기 분산단계 이후 안정화 단계는 에이징 단계에서와 마찬가지로 30 내지 50℃의 온도조건에서 진행하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 온도범위 이하에서는 안정화가 충분하지 않아 지속적인 점도변화를 야기시키며, 상기의 온도범위 이상에서는 응집, 석출, 겔화등의 문제점이 있으므로, 상기의 온도조건하에서 안정화단계를 실시하는 것이 바람직하다.

또한 안정화 단계는 24시간 이상 실시하는 것이 바람직하다. 안정화 시간이 24시간 미만일 경우 분산체내의 분산에너지가 충분히 해소되지 않아 시간경과에 따른 점도상승 현상 및 콘트라스트 저하현상이 발생 할 수 있다. 안정화 시간이 24시간을 초과하여 더 길어지더라도 안료분산체의 물성에 영향은 없으나, 제조비 및 제조시간의 손실을 가져올 수 있기 때문에, 안정화를 얼마나 오래 수행하는가에 대해서는 당업자가 상황에 따라 적절히 결정할 수 있다.

착색 감광성 수지 조성물 및 제조방법

본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 착색재료로 상술한 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 포함한다. 이때 착색 수지 조성물은 착색재료로 안료 분산 조성물을 사용한 것 이외에는 공지된 조성을 적용할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 착색재료로 포함하는 착색 감광성 수지 조성물의 일예에 대해 설명하기로 하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 예에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 안료 분산 조성물인 착색재료(G-1), 광중합성 화합물(G-2), 광중합 개시제(G-3), 결합제 수지(G-4) 및 용제(G-5)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 광중합성 화합물(G-2)은 광 및 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 광중합 개시제(G-3)는 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 결합제 수지(G-4)는 알칼리 현상액에 가용성인 당해분야에서 일반적으로 사용되는 수지를 사용할 수 있다. 상기 용제(G-5)는 상기한 성분들을 분산 도는 용해하며, 상기한 성분들과 반응하지 않고, 양호한 휘발성을 갖는 것들이 사용될 수 있다. 상기한 착색 감광성 수지 조성물은 신뢰성 및 코팅특성을 향상시킬 수 있는 범위내에서 당해분야에서 일반적으로 사용되는 다양한 첨가제(G-6)를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 (G-1) 내지 (G-6)성분들을 통상의 교반기에서 혼합하면 착색 감광성 수지 조성물의 제조가 가능하다.

컬러필터

본 발명에서는 상기 착색 수지 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 포함하는 컬러필터를 제공하는 바, 이하에서는 착색 수지 조성물이 착색 감광성 수지 조성물인 경우 이를 이용한 컬러필터 및 그 제조방법의 일예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 포함하는 컬러필터를 제조하기 위한 방법은 착색 감광성 수지 조성물을 기재상에 도포하는 단계, 상기 착색 감광성 수지 조성물의 일부 영역을 선택적으로 노광하는 단계, 및 상기 착색 감광성 수지 조성물의 노광 영역 또는 비노광 영역을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.

우선, 본 발명의 조성물을 기재(제한되지 않음, 통상은 유리 혹은 실리콘 웨이퍼) 또는 먼저 형성된 착색 감광성 수지 조성물의 고형분을 포함하는 층 위에 도포하여 예비 건조함으로써 용제 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다. 이 때의 도막의 두께는 대개 1 내지 3㎛ 정도이다.

상기에서 기판은 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등의 플라스틱 기재의 판 등일 수 있다. 즉, 기판은 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx), 유리판 소재의 기판이거나 또는 플라스틱 기재의 고분자 기판일 수 있다.

아울러 상기 도포는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀, 슬릿후스핀, 슬릿, 롤, 스프레이, 잉크젯 방식 등의 코팅법에 의해 기판 상부에 도포할 수 있다.

이와 같이하여 얻어진 도막에 목적하는 패턴을 얻기 위해 마스크를 통해 특정 영역에 자외선을 조사한다. 이때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 마스크와 기판이 정확히 위치가 맞도록 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 노광을 위한 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다.

이때, 상기 포토마스크는 소정의 패턴으로 광선을 차폐시키는 차광층과 광을 투과시키는 투광부를 포함한다. 광선의 조사량은 사용된 착색 감광성 수지 조성물에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명이 이를 한정하지는 않는다.

경화가 종료되면 도막을 알칼리 수용액에 접촉시켜 비노광 영역을 용해시키고 현상하게 된다. 이렇게 함으로서 기판상에 원하는 패턴의 착색층을 형성시킬 수 있다. 현상 후에는 필요에 따라 150 내지 230℃에서 10 내지 60분 정도의 후 건조를 실시할 수 있다.

상기 패턴화 노광 후의 현상에 사용하는 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 포함하는 수용액이다.

상기 알칼리성 화합물은 무기 및 유기 알칼리성 화합물 중 어느 것이어도 좋다.

상기 무기 알칼리성 화합물의 구체예로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다.

또한, 유기 알칼리성 화합물의 구체예로서는 테트라메틸암모늄히드록시드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다.

상기에서 예시한 무기 및 유기 알칼리성 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알칼리 현상액 중의 알칼리성 화합물의 바람직한 농도는 0.01 내지 10질량%의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.03 내지 5질량%이다.

알칼리 현상액 중의 계면 활성제는 비 이온계 계면 활성제, 음 이온계 계면 활성제 또는 양 이온계 계면 활성제 중 모두 사용할 수 있다.

상기 비 이온계 계면 활성제의 구체예로서는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.

상기 음이온계 계면 활성제의 구체예로서는 라우릴 알코올황산에스테르나트륨이나 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨이나 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨이나 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.

상기 양 이온계 계면 활성제의 구체예로서는 스테아릴아민염산염이나 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다.

이들 계면 활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

알칼리 현상액 중의 계면 활성제의 농도는, 통상 0.01 내지 10질량%, 바람직하게는 0.05 내지 8질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5질량%이다.

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.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 제조된 컬러필터는 면내의 막 두께차가 적고, 예를 들면 1 내지 3㎛의 막 두께로 면내 막 두께차를 0.15㎛ 이하, 나아가 0.05㎛ 이하로 할 수 있다. 따라서, 이렇게 해서 얻어지는 컬러필터는 평활성이 우수하고, 이것을 컬러 액정표시장치에 조립함으로써 우수한 품질의 액정표시장치를 높은 수율로 제조할 수 있다.

표시 장치

본 발명은 전술한 컬러필터를 구비한 화상 표시장치도 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, 상기 화상 표시장치는 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 기판 위에 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>

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 특허청구범위 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.

<분산수지의 합성>

합성예 1. 분산수지 B-1의 합성

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, 모노머 적하 로트로서 2-페닐티오에틸아크릴레이트 52질량부(0.25몰), 벤질메타크릴레이트 44질량부(0.25몰), 메타크릴산 12.9질량부(0.15몰), 비닐톨루엔 41.3질량부(0.35몰), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40질량부를 투입 후 교반 혼합하여 준비하고, 연쇄 이동제 적하조로서, n-도데칸티올6질량부, PGMEA 24질량부를 넣고 교반 혼합한 것을 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395질량부를 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 2시간 동안 진행하고 1시간 후에 110℃ 승온하여 8시간 반응을 진행하고, 고형분 산가가 70㎎KOH/g인 분산수지 B-1을 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 23,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.4이었다.

합성예 2. 분산수지 B-2의 합성

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, 모노머 적하 로트로서, 아크릴산 14.4부(0.2몰), 벤질메타크릴레이트 140.8부(0.8몰), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 2부, PGMEA 40부를 투입후 교반 혼합하여 준비하였다. 연쇄 이동제 적하조로서, n-도데칸티올3부, PGMEA 24부를 넣고 교반 혼합한 것을 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395부를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90℃까지 승온하였다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하 로트로부터 적하를 개시하였다. 적하는, 70℃를 유지하면서, 각각 4시간 동안 진행하고 1시간 후에 90℃승온하여 8시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 80㎎KOH/g인 분산수지 B-2를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 45,200이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.8이었다.

이때, 상기 분산수지의 중량평균분자량(Mw) 및 수평균분자량(Mn)의 측정은 HLC-8120GPC(도소㈜ 제조) 장치를 사용하였으며, 칼럼은 TSK-GELG4000HXL와 TSK-GELG2000HXL를 직렬 접속하여 사용하였고, 칼럼 온도는 40℃, 이동상 용매는 테트라히드로퓨란, 유속은 1.0㎖/분, 주입량은 50㎕, 검출기 RI를 사용하였으며, 측정 시료 농도는 0.6질량%(용매 = 테트라히드로퓨란), 교정용 표준 물질은 TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)을 사용하였다.

<안료분산조성물 M-1 ~ M-13의 제조>

하기 표 1 및 2 에 기재된 각 성분 중, 미리 분산제(C) 4.55질량부, 에폭시수지(E) 0.5질량부, 용제(F-1) 5질량부를 이중용기에 혼입 후 고속 교반기 (신원산업기계 제조, 0.5Hp High speed mixer)를 통해 선속도 2m/s로 1시간 동안 교반 한 후 40℃ 항온오븐에서 6시간 동안 에이징을 실시한다. 에이징 실시 후 다시 용제(F-2) 50질량부, 안료(A) 13질량부, 분산수지(B-1) 3.9질량부를 추가로 혼합하여, 횡형식 비드밀(Dyno사 제조, ECM-Lab)에 0.3mm 지르코니아 비드를 사용하여 선속도 8m/s, 유량 2kg/min의 속도로 하여 3시간동안 분산을 진행하고, 분산이 종료 된 후 용제(F-3) 23.05질량부를 더하여 40℃ 항온오븐에서 24 시간 동안 안정화를 시켜 안료분산조성물 M1을 제조하였다.

하기 표 1 및 2에 기재된 각 성분의 함량, 에이징 조건, 안정화 조건에 따라 상기 M-1의 제조방법과 동일한 제조공정을 통하여, 안료분산 조성물M-2 ~ M-10, M-12 ~ M-13을 제조하였다.

다만, M-11은 에폭시 수지(E)를 제외하고, 분산수지는 합성예 2에서 합성된 B-2를 이용하여 안료분산 조성물 M-11을 제조하였다.

<실시예 1 ~ 13>

하기 표 3 및 4에 기재된 각 성분들을 혼합하여 실시예 1 ~ 13의 착색 감광성 수지 조성물을 얻었다.

얻어진 착색 감광성 수지 조성물의 점도는 25℃에서 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer DV-I+, BROOKFIELD사 제조)로 측정하였다.

그 후, 2평방인치의 유리 기판(코닝사 제조, #1737)을 중성 세제, 물 및 알코올로 차례로 세정, 건조하여 유리기판을 준비하고, 이 유리 기판상에 본 발명에 따른 착색 수지조성물을 막 두께가 2.0㎛가 되도록 스핀 코팅하고, 이어서 크린 오븐 중, 100℃에서 3분간 건조하였다. 얻어진 착색 기판은 비 이온계 계면 활성제 0.12% 와 수산화칼륨 0.06%를 포함하는 수계 현상액을 이용하여 현상을 실시하고 이에 대한 현상속도를 측정하였다.

또한 상기에서 현상공정을 제외한 동일방법으로 착색기판을 제조하고, 우시오 덴끼㈜제의 초고압 수은 램프(상품명 USH-250D)를 이용하여 대기 분위기하에 100mJ/㎠의 노광량(365㎚)으로 광 조사하였다. 노광된 착색기판은 크린 오븐중, 230℃에서 20분간 건조하였다. 얻어진 착색기판은 콘트라스트 측정기(추보사카사 제조, CT-1)를 이용하여 콘트라스트를 측정하고, 휘도측정기(올림푸스사 제조, OPS-200)를 이용하여 휘도를 측정하였다.

이렇게 측정된 초기점도, 점도 변화, 현상속도, 현상속도 변화, 콘트라스트 변화, 휘도 변화의 결과는 하기 표 5 및 6에 기재하였다.

안료분산조성물	제조예1	제조예2	제조예3	제조예4	제조예5	제조예6
안료분산조성물	M-1	M-2	M-3	M-4	M-5	M-6
에이징 온도	40℃	40℃	40℃	30℃	50℃	40℃
에이징 시간	6hr	6hr	6hr	24hr	24hr	3hr
분산후 안정화 온도(24 hr )	40℃	40℃	40℃	30℃	50℃	40℃
안료(A)	13.00	13.00	13.00	13.00	13.00	13.00
분산수지 (B-1)	3.90	3.90	3.90	3.90	3.90	3.90
분산수지 (B-2)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
분산제 (C)	4.55	4.55	4.55	4.55	4.55	4.55
Epoxy (E)	0.50	0.75	1.00	0.75	0.75	0.75
용제 (F-1)	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00
용제 (F-2)	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00
용제 (F-3)	3.05	2.80	2.55	2.80	2.80	2.80
Total	100	100	100	100	100	100

안료분산조성물	제조예7	제조예8	제조예9	제조예10	제조예11	제조예12	제조예13
안료분산조성물	M-7	M-8	M-9	M-10	M-11	M-12	M-13
에이징 온도	20℃	60℃	40℃	40℃	-	40℃	40℃
에이징 시간	6hr	6hr	6hr	6hr	-	6hr	6hr
분산후안정화 온도(24 hr )	40℃	40℃	20℃	60℃	40℃	40℃	40℃
안료(A)	13.00	13.00	13.00	13.00	13.00	13.00	13.00
분산수지 (B-1)	3.90	3.90	3.90	3.90	0.00	3.90	3.90
분산수지 (B-2)	0.00	0.00	0.00	0.00	3.90	0.00	0.00
분산제 (C)	4.55	4.55	4.55	4.55	4.55	4.55	4.55
Epoxy (E)	0.75	0.75	0.75	0.75	0.00	0.40	1.20
용제 (F-1)	5.00	5.00	5.00	5.00	-	5.00	5.00
용제 (F-2)	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00
용제 (F-3)	2.80	2.80	2.80	2.80	8.55	3.15	2.35
Total	100	100	100	100	100	100	100

<상기 표 1 및 2에 사용된 각 성분들의 상세한 설명>

안료(A): CI 피그먼트 그린 58 (DIC사 제조)

분산수지(B): 상기 합성예 1, 2의 분산수지 B-1, B-2

분산제(C): LP-N-6919 (BYK-chemi사 제조)

에폭시 수지(E): SUMI-EPOXY ESCN-195XL (스미또모 카가꾸 고교 ㈜ 제조)

용제(F1): 에이징용도_프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

용제(F2): 분산용도_프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

용제(F3): 안정화용도_프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
착색재료 (G1)	M-1 43.5	M-2 43.5	M-3 43.5	M-4 43.5	M-5 43.5	M-6 43.5
모노머(G2)	디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조) 20 질량부
개시제(G3)	에타논-1-[9-에틸-6-(2-메틸- 4테트라히드로피라닐옥시벤조일)-9H-카바졸-3-일]- 1-(O-아세틸옥심) (Irgacure OXE02; Ciba 사 제조) 8 질량부
결합제 수지(G4)	알칼리 가용성 수지로서 메타크릴산/N-페닐말레이미드/스티렌/ 벤질메타크릴레이트/글리세롤 모노메타크릴레이트 공중합체 (공중합 중량비=15/25/15/35/10, Mw=13,500) 16 질량부
첨가제(G5)	불소계 레벨링제 F-475 (DIC사 제조) 0.05질량부
용제(G6)	프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 12.45 질량부

	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11	실시예12	실시예13
착색재료 (G1)	M-7 43.5	M-8 43.5	M-9 43.5	M-10 43.5	M-11 43.5	M-12 43.5	M-13 43.5
모노머(G2)	디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조) 20 질량부
개시제(G3)	에타논-1-[9-에틸-6-(2-메틸- 4테트라히드로피라닐옥시벤조일)-9H-카바졸-3-일]- 1-(O-아세틸옥심) (Irgacure OXE02; Ciba 사 제조) 8 질량부
결합제 수지 (G4)	알칼리 가용성 수지로서 메타크릴산/N-페닐말레이미드/스티렌/ 벤질메타크릴레이트/글리세롤 모노메타크릴레이트 공중합체 (공중합 중량비=15/25/15/35/10, Mw=13,500) 16 질량부
첨가제(G5)	불소계 레벨링제 F-475 (DIC사 제조) 0.05질량부
용제(G6)	프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 12.45 질량부

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
초기점도	○	○	○	○	○	○
저장안정성	○	○	○	○	○	△
현상속도	○	○	○	○	○	△
현상속도변화	○	○	○	○	○	△
콘트라스트 변화	○	○	○	○	○	△
휘도변화	○	○	○	○	○	○

	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11	실시예12	실시예13
초기점도	△	○	○	○	○	×	○
저장안정성	△	△	△	△	△	△	×
현상속도	△	△	△	△	×	○	×
현상속도변화	△	△	△	△	×	△	×
콘트라스트 변화	○	△	○	△	-	△	△
휘도변화	○	○	○	△	×	△	×

<초기점도>

제조된 착색 감광성 수지 조성물의 제조당일 점도를 측정하였다.

○: 4cps 이상 , △: 4cps 이상 5cps 미만 , ×: 4cps 미만

< 저장 안정성>

제조된 착색 감광성 수지 조성물의 초기 점도와 일주일 후의 점도를 측정하여 점도의 변화수준을 측정하였다.

○: 점도 변화 ± 1% 이하

△: 점도 변화 ± 1% 초과 ± 3% 이하

×: 점도 변화 ± 3% 초과

<현상속도 >

현상<Spray Developer HPMJ 방식>시 비노광부가 현상액에 최초로 용해되는데 걸리는 시간을 측정하였다.

○: 10 ~ 15sec, △: 16 ~ 20sec, X: 20 ~ 25sec

<현상속도변화>

제조된 착색 감광성 수지 조성물의 초기현상속도와 40℃ 1주일 보관후의 현상속도의 변화를 측정하였다.

○: 0~2초 현상속도 차이 발생

△: 2~5초 현상속도 차이 발생

X: 5초 이상의 현상속도 차이 발생

<콘트라스트 변화>

제조된 착색 감광성 수지 조성물 중 에폭시 수지를 함유하지 않는 실시예 11의 콘트라스트를 100으로 하였을 때를 기준으로 한 상대적인 수치를 측정하였다.

○: 콘트라스트 5% 이상 증가

△: 콘트라스트 5% 미만 증가

×: 콘트라스트 감소

<휘도 변화>

상기의 방법으로 제조된 착색기판을 230℃의 가열 오븐에서 2시 동안 가열 후 가열 전후의 휘도(ΔY) 변화를 확인하여, 열적황변으로 인한 휘도저하 여부를 확인하였다.

○: △Y 값 0.2 이상 증가

△: △Y 값 ± 0.2 미만 증가 감소

×: △Y 값 0.2 이상 감소

상기 표 5 및 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 포함하는 착색 감광성 수지의 조성물은 시간경과에 따른 점도 및 현상속도의 변화가 없고, 또한 콘트라스트와 휘도특성이 우수함을 알 수 있다.

Claims

안료(A), 분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 함유하는 안료 분산 조성물의 제조방법에 있어서,
분산제(C), 에폭시 수지(E) 및 용제(F)를 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 에이징하는 단계;
상기 혼합물에 안료(A)를 혼합하여 분산시키는 단계; 및
상기 분산된 혼합물을 안정화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지(E)는 상기 분산제(C)의 100질량부에 대하여 10 내지 25 질량부의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 안료분산 조성물.
제1항에 있어서, 상기 에이징 단계는 6시간 내지 24시간 동안 실시되고, 상기 안정화 단계는 24시간 이상 실시되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항 있어서, 상기 에이징 단계 및 안정화 단계는 30 내지 50℃에서 진행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 분산 단계는 안료(A) 외에 분산수지(B), 분산조제(D) 및 용제(F)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 안료(A)는 C.I. 피그먼트 그린 58인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지(E)는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 아민 에폭시 수지 및 지환족 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 안료 분산 조성물.
착색재료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 착색재료가 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 안료 분산 조성물인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
제9항에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 착색층을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
제10항에 따른 컬러필터를 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.