KR20140059399A - 휘도 제어 도막을 포함하는 컬러필터 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 층으로 이루어진 컬러필터; 및 상기 착색 감광성 수지 층 상단에 형성된, 굴절률과 막두께가 제어된 휘도 제어 도막을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 컬러필터 구조체는 컬러필터에 포함되는 착색 감광성 수지 층 상단에 굴절률과 막두께가 제어된 도막을 형성함으로써 컬러필터의 휘도를 향상시킬 수 있다.

Description

휘도 제어 도막을 포함하는 컬러필터 구조체{Color filter structure comprising a coated layer for control luminance}

본 발명은 굴절률과 막두께가 제어된 휘도 제어 도막을 포함하는 컬러필터 구조체에 관한 것이다.

컬러필터는 촬상 소자, 액정표시장치 (LCD) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 액정표시장치나 촬상소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 안료 분산 조성물을 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 혹은 슬릿 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, '예비 소성'이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광 및 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, '후 소성'이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다. 또한 상기의 코팅방식이 아닌 잉크젯법 및 인쇄법 등 현상공정이 필요 없는 공정에서도, 상기 안료 분산 조성물을 착색재료로 사용한 착색 감광성 수지 조성물을 통해 컬러필터가 제조되고 있다. 하지만 안료계 레지스트 또는 하이브리드 타입의 레지스트를 이용하여 제조되는 현 기술은 기술의 성숙도가 매우 높다. 따라서 더욱 높은 휘도를 발휘하기 위한 새로운 기술의 개발이 필요하다.

한편, 대한민국 공개특허 2011-0064952호는 푸른 상 액정의 격자 구조로 인해 새어 나오는 빛을 반사시키기 위한 적층체를 포함하고, 이 적층체에 굴절율과 막두께가 규정된 코팅층을 도입하여 푸른 상 액정의 격자 구조로 발생하는 푸른 빛을 띄는 현상(bluish)을 개선할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치를 개시하고 있다.

본 발명자는 컬러필터의 착색 감광성 수지 층 상단에 굴절율과 막두께가 제어된 도막을 형성하여 착색 감광성 수지 조성물의 투과 휘도를 향상시키고자 하였다.

대한민국 공개특허 2011-0064952호

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투과 휘도가 향상된 컬러필터 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 착색 감광성 수지 층으로 이루어진 컬러필터; 및 상기 착색 감광성 수지 층 상단에 형성된, 굴절률과 막두께가 제어된 휘도 제어 도막을 포함하는 컬러필터 구조체로서, 상기 휘도 제어 도막의 굴절률 R은 상기 착색 감광성 수지 층의 굴절율 내지 상기 휘도 제어 도막의 상단의 매질의 굴절율을 각각 X 내지 Y라고 하면(X<Y), X+0.2(Y-X)< R < X+0.8(Y-X) 인 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체를 제공한다.

상기 컬러필터 구조체는, 색좌표 x값이 0.4이상이고, y값이 0.5이하인 경우(Red), 상기 휘도 제어 도막의 두께는 100 내지 160 nm 인 것을 특징으로 한다.

상기 컬러필터 구조체는, 색좌표 x값이 0.5이하이고, y값이 0.4이상인 경우(Green), 상기 휘도 향상 제어 도막의 두께는 70 내지 140 nm 인 것을 특징으로 한다.

상기 컬러필터 구조체는, 색좌표 x값이 0.3이하이고, y값이 0.3이하인 경우(Blue), 상기 휘도 향상 제어 도막의 두께는 50 내지 100 nm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 컬러필터 구조체는 컬러필터에 포함되는 착색 감광성 수지 층 상단에 굴절률과 막두께가 제어된 도막을 형성함으로써 컬러필터의 휘도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 <실시예 1>에서 제조한 컬러필터의 CIE 1931 색도도로서, 컬러필터가 파장에 따라 반사율이 달라지는 것과, 컬러필터 상단에 도막을 형성함으로써, 반사율이 달라지는 것을 나타낸 것이고, 도 2는 막두께가 50nm에서 160nm로 변하면서 반사색이 변화하는 것을 나타낸 것이다.
도 3은 착색 감광성 수지 층(CPR) 상단에 휘도 제어 도막이 형성된 본 발명의컬러필터 구조체의 모식도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은, 착색 감광성 수지 층으로 이루어진 컬러필터; 및 상기 착색 감광성 수지 층 상단에 형성된 휘도 제어 도막을 포함하는 컬러필터 구조체를 제공한다.

상기 착색 감광성 수지(Color Photo Resist, CPR) 층은 안료 분산 조성물(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 용제(E) 및 첨가제(F)를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된다.

(A) 안료분산조성물

상기 안료분산 조성물(A)은 색재(a1), 분산제(a2), 분산보조제(a3) 및 분산용매(a4)를 포함하며, 저장안정성과 분산을 용이하기 위해 분산수지(a5)를 추가할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 자세히 설명한다.

(a1) 색재

상기 색재 (a1)는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 내지 무기 안료 내지 염료를 사용할 수 있다.

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

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

상기 유기 안료는 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수도 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프탈로시아닌 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.

또한, 상기 무기 안료로서 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 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 안료로는 구체적으로 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 사용할 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 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트옐로우 150, C.I. 피그먼트옐로우 185, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36 또는 C.I. 피그먼트 그린 58에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일 예로 안료 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

상기의 안료 분산제로서는, 예를 들면, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 계면활성제의 구체적인 예로서는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 솔비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등이 있으며, 이외에, 상품명으로 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 메가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜ 제조), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜ 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조) 등을 들 수 있다.

상기 안료 분산제는 안료의 고형분 1중량부에 대하여 통상 1중량부 이하로 사용되며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량부로 사용되는 것이 좋다. 상기 안료 분산제가 상기와 같은 함량으로 사용되는 경우에는 균일한 입경의 분산된 안료를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

상기 염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성 및 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 염료를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 염료로는 설폰산이나 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 이외에도 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성염료 및 이들의 유도체도 선택할 수 있다.

바람직하게 상기 염료는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료를 들 수 있다.

상기 염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,

C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 21, 23, 24, 38, 62, 63, 68, 82, 94, 98, 99, 162 등의 황색 염료;

C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 122, 125, 130 등의 적색 염료;

C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 56 등의 오렌지색 염료;

C.I. 솔벤트 블루 35, 37, 59, 67 등의 청색 염료;

C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

또한 C.I. 애시드 염료로서

C.I.애시드 옐로우 1, 3, 7, 9, 11, 17, 23, 25, 29, 34, 36, 38, 40, 42, 54, 65, 72, 73, 76, 79, 98, 99, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 123, 128, 134, 135, 138, 139, 140, 144, 150, 155, 157, 160, 161, 163, 168, 169, 172, 177, 178, 179, 184, 190, 193, 196, 197, 199, 202, 203, 204, 205, 207, 212, 214, 220, 221, 228, 230, 232, 235, 238, 240, 242, 243, 251 등의 황색 염료;

C.I.애시드 레드 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 66, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 182, 183, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227, 228, 249, 252, 257, 258, 260, 261, 266, 268, 270, 274, 277, 280, 281, 195, 308, 312, 315, 316, 339, 341, 345, 346, 349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422, 426 등의 적색 염료;

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

C.I.애시드 블루 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 96, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324:1, 335, 340 등의 청색 염료;

C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19 등의 바이올렛색 염료;

C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106, 109 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

또한 C.I.다이렉트 염료로서

C.I.다이렉트 옐로우 2, 33, 34, 35, 38, 39, 43, 47, 50, 54, 58, 68, 69, 70, 71, 86, 93, 94, 95, 98, 102, 108, 109, 129, 136, 138, 141 등의 황색 염료;

C.I.다이렉트 레드 79, 82, 83, 84, 91, 92, 96, 97, 98, 99, 105, 106, 107, 172, 173, 176, 177, 179, 181, 182, 184, 204, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 222, 232, 233, 234, 241, 243, 246, 250 등의 적색 염료;

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

C.I.다이렉트 블루 38, 44, 57, 70, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119, 137, 149, 150, 153, 155, 156, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 170, 171, 172, 173, 188, 189, 190, 192, 193, 194, 196, 198, 199, 200, 207, 209, 210, 212, 213, 214, 222, 228, 229, 237, 238, 242, 243, 244, 245, 247, 248, 250, 251, 252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275, 293 등의 청색 염료;

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

C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79, 82 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

또한, C.I. 모단토 염료로서

C.I.모단토 옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62, 65 등의 황색 염료;

C.I.모단토 레드1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 41, 43, 45, 46, 48, 53, 56, 63, 71, 74, 85, 86, 88, 90, 94, 95 등의 적색 염료;

C.I.모단토 오렌지 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47, 48 등의 오렌지색 염료;

C.I.모단토 블루 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 31, 32, 39, 40, 41, 43, 44, 48, 49, 53, 61, 74, 77, 83, 84 등의 청색 염료;

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

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

상기 안료 내지 염료들은 각각 1종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 안료는 그 입경은 균일한 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위하여, 예컨대 안료 분산제를 함유시켜 분산처리하는 방법 등을 이용할 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 안료는 안료 내지 염료 분산조성물 중의 전체 고형분에 대하여 20 내지 90질량%, 바람직하게는 30 내지 70 질량%의 범위로 포함 될 수 있다. 상기 안료의 함량이 20 질량%보다 낮거나, 90 질량% 보다 높으면 점도가 높고 저장안정성이 나쁘며, 분산효율이 낮아 명암비에도 악영향을 미친다.

(a2) 분산제

상기 분산제(a2)는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 분산제(a2)는, 바람직하게는, 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제 (이하, 아크릴레이트계 분산제라고 함)를 포함하는 것이 좋다. 상기 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070 또는 DISPER BYK-2150 등을 들 수 있다.

상기 아크릴레이트계 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 분산제(a2)는 상기한 아크릴레이트계 분산제 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 아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기가 치환된 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염, (메트)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트 에스테르 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다.

상기 수지 타입의 안료 분산제의 시판품으로는 양이온계 수지 분산제로서, 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; 바스프사의 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 아크릴레이트계 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴레이트계 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 분산제(a2)의 사용량은 사용되는 안료(a1)의 고형분 100 질량부에 대하여 5 내지 60 질량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 50 질량부 범위이다. 분산제(a2)의 함량이 상기의 기준으로 60 질량부를 넘게 되면 점도가 높아질 수 있으며, 5 질량부 미만일 경우에는 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.

(a3) 분산보조제

분산보조제란 안료를 미세한 입자로 분산시켜 그 재응집을 방지하는 역할을 하는 제제를 말한다. 상기 분산보조제는 명암비가 높고 투과도가 우수한 칼라 필터를 구성하는데 유효하다.

본 발명에 따른 분산보조제는 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 가진다.

상기 R₁~R₄는 각각 독립적으로 수소, -OH 또는 -NH-R⁹이고,

상기 R₅~R₈은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 SO₃ ^-이며,

상기 R₉는 수소, C1~C8 의 선형 또는 비선형의 알킬기 및 하기 [화학식2]로 표시되는 치환기이고,

상기 R₁₀~R₁₄는 각각 독립적으로 수소원자, C1~C4의 선형 또는 비선형 알킬기, SO₃ ^- 또는 하기 화학식3으로 표시되는 치환기이고,

상기 R₁₅는 수소원자, COR₁₆, C1~C8 의 선형 또는 비선형의 알킬기이거나 포화 또는 불포화 환의 구조이고,

상기 R₁₆은 수소원자 또는 C1~C8의 알킬기이다.

구체적으로는 1,8-다이아미노-4,5-다이하이드록시안트라퀴논, 1,5-비스{[2-(다이에틸아미노)에틸]아미노}안트라-9,10-퀴논, 1,8-비스(벤즈아미도)안트라퀴논, 1,4-비스{[2-(4-하이드록시페닐)에틸]아미노}안트라-9,10-퀴논, 1,4-비스{[2-(다이메틸아미노)에틸]아미노}-5,8-다이하이드록시안트라-9,10-퀴논, 1,8-다이하이드록시-4-[4-(2-하이드록시에틸)아닐리노]-5-나이트로안트라-9,10-퀴논, 1,4-다이하이드록시안트라퀴논, 1,4-비스(4-부틸아닐리노)-5,8-다이하이드록시안트라퀴논, 4'-(4-하이드록시-1-안트라퀴노닐아미노)-아세트아닐라이드, 1,4-비스[(2,6-다이에틸-4-메틸페닐)아미노]안트라퀴논, 1,4-비스(부틸아미노)-9,10-안트라센다이온, 1,4-비스(4-부틸아닐리노)-5,8-다이하이드록시안트라퀴논, 1,5-비스[(3-메틸페닐)아미노]-9,10-안트라센다이온, 1,5-다이사이클로헥실아미노안트라퀴논, 1,4-비스(아이소프로필아미노)안트라퀴논, 1,4-비스(메틸아미노)안트라퀴논, 1,4-비스(2,6-다이에틸-4-메틸아닐리노)안트라퀴논, 2,2'-(9,10-다이옥소안트라센-1,4-다이일다이이미노)비스(5-메틸설포네이트), 1-아닐리노-4-하이드록시안트라퀴논, 1-하이드록시-4-[(4-메틸페닐)아미노]-9,10-안트라센다이온, 1,4-비스(파라-톨릴아미노)안트라퀴논, 1-아미노-4-페틸아미노안트라퀴논, N-[4-[(4-하이드록시-안트라퀴노-1-닐)아미노]페닐]아세트아마이드, 1-(메틸아미노)-4-(4-메틸아닐리노)안트라센-9,10-다이온 또는 1,4,5,8-테트라하이드록시안트라퀴논 등이 있다.

상기 분산보조제(a3) 이외에 필요에 따라서 시판되는 분산보조제를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로 Lubrizol사의 SOLSPERSE-5000, SOLSPERSE-12000, SOLSPERSE-22000, BYK사의 BYK-SYNERGIST 2100, BYK-SINERGIST 2105, 바스프사의 EFKA-6745 또는 EFKA-6750 등을 들 수 있다.

상기 분산보조제(a3)의 사용량은 안료(a1)의 고형분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 30 질량부의 범위이다. 분산보조제(a3)의 함유량이 30 질량부를 넘게 되면 안료 고유의 색이 변질되고, 컬러필터 제조 공정시 하드베이크에 의한 변색을 가져오는 문제점이 있다.

(a4) 분산용매

상기 분산용매(a4)는 특별히 제한되지 않으며 당해 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.

구체적인 예로서는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트등의 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. 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸 또는 3-메톡시프로피온산메틸 등을 사용할 수 있다.

상기 분산용매(a4)는 각각 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 분산용매(a4)는, 바람직하게는, 이를 포함하는 안료 분산 조성물 전체량에 대하여 60 내지 90 질량%가 포함되는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 70 내지 85질량%가 포함되는 것이 좋다. 함량이 60 질량% 미만이거나 90 질량%를 초과하면 안료분산조성물의 저장안정성이 불량해지는 단점이 있다.

(a5) 분산수지

상기 분산수지(a5)는 안료(a1)의 분산매로 작용을 하는 것으로 선택적으로 첨가될 수 있으며, 분산제(a2)의 단독 사용에 비해 분산수지(a5)의 혼합사용으로 더욱 우수한 안료 분산 조성물의 제조가 가능하다. 분산수지의 경우 분산매로 작용가능하면 제한없이 사용가능하나 안료 분산 조성물로 제조되는 착색 감광성 수지 조성물의 현상성을 고려하여 알칼리 현상액에 대해 용해성을 갖기 위해 산가가 있는 것이 바람직하다.

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

산가가 있는 분산수지의 경우 카르복실기와 불포화 결합을 갖는 화합물(b1)과 상기 화합물(b1)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 화합물(b2)을 공중합하여 제조가 가능하다.

카르복실산기와 불포화 결합을 갖는 화합물(b1)의 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 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 있으며 아크릴산, 메타아크릴산이 바람직하다.

상기 화합물(b1)로 예시한 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 상기 화합물(b1)과 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 화합물(b2)의 구체적인 예는 하기와 같으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르 또는 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 또는 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 또는 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류;

페닐(메타)아크릴레이트 또는 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트류;

2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메타)아크릴레이트류;

N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, 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 또는 2-(메타크릴로일옥시메틸)-4-트리플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.

상기 화합물(b2)로 예시한 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 분산수지(a5)의 사용량은 사용되는 안료(a1)의 고형분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 60 질량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 50 질량부의 범위이다. 분산수지(a5)의 함량이 상기의 기준으로 60 질량부를 넘게 되면, 분산수지에 의해 점도가 높아질 수 있으며, 5 질량부 미만에서는 분산수지의 양이 불충분하여 미립화된 안료분산 조성물을 얻을 수 없다.

(B) 알칼리 가용성 수지

상기 알칼리 가용성 수지(B)는 하기 화학식4의 구조단위를 포함하여 이루어진다.

상기 R₁₇ 및 R₁₈은, 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이다.

상기 알칼리 가용성 수지에서 상기 화학식 4의 구조단위, 및 상기 화학식 4의 구조단위를 포함하는 구조단위는, 알칼리 가용성 수지(B)의 총 몰수에 대하여 몰분율로 3 내지 80몰% 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 70몰% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 구조단위가 상기 범위 내로 포함될 경우 착색 감광성 수지조성물은 감도 및 밀착성이 우수하여 현상 공정 중에 패턴의 박리가 없으며, 내용제성이 우수한 특성을 나타낸다.

상기 화학식 4의 구조단위를 갖는 알칼리 가용성 수지는 다양한 중합 가능한 화합물의 중합에 의해 제조될 수 있다. 불포화결합과 글리시딜기를 갖는 화합물(b1)의 공중합체(B1)에 카르복실기와 불포화 결합을 갖는 화합물(b2)를 추가로 반응시켜 얻어진 중합체(B2)일 수 있으며, 바람직하게는 카르복실기와 불포화 결합을 갖는 화합물(b2)의 공중합체(B2)에 불포화결합과 글리시딜기를 갖는 화합물(b1)을 추가로 반응시켜 얻어진 중합체(B1)일 수 있다.

상기 불포화결합과 글리시딜기를 갖는 화합물(b1)의 구체적인 예로는 글리시딜메타크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 카르복실산기와 불포화 결합을 갖는 화합물(b2)의 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 이타콘산, 말레인산, 무수말레인산, 푸마르산 또는 말레인산 알킬 에스테르 등이 있다. 대표적인 말레인산 알킬 에스테르에는 모노메틸말레인산, 에틸말레인산, n-프로필말레인산, 이소프로필말레인산, n-부틸 말레인산, n-헥실말레인산, n-옥틸말레인산, 2-에틸헥실말레인산, n-노닐말레인산 또는 n-도데실말레인산 등을 들 수 있다. 상기 화합물(b2)로 예시한 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.

상기 공중합체(B1) 내지 공중합체(B2)의 공중합체를 제조하기 위하여 사용되는 화합물(b1) 중, 화합물(b2) 이외의 다른 화합물(b3)의 구체적인 예는 하기와 같으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화합물(b3)은 화합물(b1), 화합물(b2)와 공중합이 가능한 불포화 결합을 가질 수 있으며, 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-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-트리플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.

상기 예시한 화합물(b3)는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지(B)는 필요에 따라서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 공지된 다양한 다른 알칼리 가용성 수지를 추가로 혼합하여 사용할 수 있다.

바람직하게는, 알칼리 가용성 수지는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이 3,000 내지 100,000의 범위에 있으며, 5,000 내지 50,000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량이 3,000 미만이거나 100,000 초과일 경우에는 현상시에 막 감소가 방지되지 않아 패턴 부분의 누락이 일어날 수 있는 단점이 있다.

상기 알칼리 가용성 수지 (B)의 산가는 50 내지 150 (KOH ㎎/g)이고, 바람직하게는 60 내지 140 (KOH ㎎/g)이며, 보다 바람직하게는 80 내지 135 (KOH ㎎/g)이고, 가장 바람직하게는 80 내지 130 (KOH ㎎/g)이다. 상기 알칼리 가용성 수지 (B)의 산가가 50 내지 150 (KOH ㎎/g)인 경우에는 현상액에 대한 용해성이 향상되고, 잔막률이 향상되기 때문에 바람직하다.

여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1 g을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 양 (mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지(B)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 10 내지 80 중량%, 바람직하게는 10 내지 70 중량%의 범위이다. 상기 알칼리 가용성 수지(B)의 함유량이 상기의 기준으로 10 내지 80 중량%이면 현상액의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.

(C) 광중합성 화합물

상기 광중합성 화합물(C)은 후술하는 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물이면 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 단관능 광중합성 화합물, 2관능 광중합성 화합물 또는 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물 등을 들 수 있다.

상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있으며 시판품으로는 아로닉스 M-101 (도아고세이), KAYARAD TC-110S (닛본가야꾸) 또는 비스코트 158 (오사카 유키 가가쿠 고교) 등을 들 수 있다.

상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는 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 있으며 시판품으로는 아로닉스 M-210, M-1100, 1200(도아고세이), KAYARAD HDDA (닛본가야꾸), 비스코트 260 (오사카 유키 가가쿠 고교), AH-600, AT-600 또는 UA-306H (교에이샤 가가꾸사) 등이 있다.

상기 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물의 구체적인 예로는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 티펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-309, TO-1382 (도아고세이), KAYARAD TMPTA, KAYARAD DPHA 또는 KAYARAD DPHA-40H (닛본가야꾸) 등이 있다.

상기에서 예시한 광중합성 화합물(C) 중에서도 3관능 이상의 (메타)아크릴산에스테류 및 우레탄(메타)아크릴레이트가 중합성이 우수하며 강도를 향상시킬 수 있다는 점에서 특히 바람직하다.

상기에서 예시한 광중합성 화합물(C)은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 광중합성 화합물(C)은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로, 5 내지 45중량% 포함되는 것이 바람직하고, 특히 7 내지 45 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합성 화합물 (C)이 상기의 기준으로 5 내지 45중량% 포함되는 경우에는 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.

(D) 광중합 개시제

상기 광중합 개시제(D)는 광중합성 화합물(C)을 중합시킬 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다.

특히, 상기 광중합 개시제(D)는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성 또는 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온 또는 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.

상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 또는 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.

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 또는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 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 또는 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-온 등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 OXE01, OXE02가 대표적이다.

상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤 또는 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.

또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서, 상기 이외의 광중합 개시제 등을 추가로 병용할 수도 있다. 예컨대, 벤조인계 화합물 또는 안트라센계 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 벤조인계 화합물로는 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 또는 벤조인이소부틸에테르 등이 있다.

상기 안트라센계 화합물로서는, 예를 들면 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센 또는 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 또는 티타노센 화합물 등을 광중합 개시제로서 추가로 병용하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 광중합 개시제(D)는 본 발명의 착색감광성수지조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제(D-1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제(D-1)를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제(D-1)로는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물 및 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 아민 화합물로는 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 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) 또는 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 사용할 수 있다.

상기 카르복실산 화합물은 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신 또는 나프톡시아세트산 등을 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-머갑토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트) 또는 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제(D)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 합에 대해서 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(D)가 상술한 0.1 내지 40 중량% 범위 내에 있으면, 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상술한 조건의 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.

또한, 상기 광중합 개시 보조제(D-1)를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시제 (D)와 동일한 함량 범위를 사용하는 것이 바람직하며, 상술한 함량으로 사용할 경우 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공한다.

(E) 용제

상기 용제(E)는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.

상기 용제 (E)는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜디프로필에테르, 디프로필렌글리콜디부틸에테르 등의 에테르류; 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, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 또는 γ-부티로락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있다.

상기 용제(E)는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 바람직하며 좀더 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸 또는 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.

상기 예시한 용제(E)는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량% 포함될 수 있다. 상기 용제(E)가 상술한 60 내지 90 중량%의 범위이면, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터 (다이 코터라고도 하는 경우가 있음) 또는 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공한다.

(F) 첨가제

상기 첨가제(F)는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 또는 응집 방지제 등을 들 수 있다.

상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르 또는 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 또는 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 또는 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.

상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄 또는 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) 또는 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 위해 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 또는 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 또는 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

상기에서 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 0.05 내지 2 중량% 포함될 수 있다.

상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 또는 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 또는 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.

상기 성분들의 혼합법 및 분산법은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 정도의 것으로 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로 각 성분을 용매에 분산시킬 때 사용하는 분산기로는 특별한 제한은 없고 니더(kneader), 롤밀(roll mill), 아트라이터(attritor), 수퍼밀(super mill), 디졸버(dissolver), 호모믹서(homogenizer) 또는 샌드밀(sand mill) 등과 같은 공지의 분산기를 사용할 수 있다.

이렇게 제조된 착색 감광성 수지 조성물은 고농도 및 고투과율을 달성하는데 유리하며, 분산 안정성이 좋아서 시간변화에 따른 특성이 우수하기 때문에, 컬러필터를 구성하는 착색패턴을 형성하는 원료로써 유용하다.

상기 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여, 잘 알려진 코팅 및 건조 그리고 노광 및 현상 공정을 통하여 컬러필터(Color Filter, CF)를 제조할 수 있다.

본 발명의 컬러필터 구조체는, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 제조한 컬러필터의 상단, 즉 착색 감광성 수지 층의 상단에 휘도 제어 도막을 형성한 것을 특징으로 한다.

(G) 휘도 제어 도막

본 발명의 컬러필터 구조체는 굴절률과 막두께가 잘 제어된 도막을 컬러필터 구조체에 포함된 착색 감광성 수지 층 상단에 형성하여 컬러필터 구조체의 휘도를 향상시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 착색 감광성 수지(CPR)의 경우, 반사광의 파장에 따라 반사율이 달라지면서 특정색을 띄는 것을 알 수 있다. 본 발명자들은 착색 감광성 수지 층 위에 도막을 적층하면 반사색이 변화하고 이로 인해 투과광의 휘도를 향상시킬 수 있음을 알아내고, 컬러필터의 착색 감광성 수지 층의 표면에 휘도 제어 도막을 도입하게 되었다.

본 발명의 컬러필터 구조체에 도입되는 휘도 제어 도막의 굴절률 R은, 상기 착색 감광성 수지 층의 굴절율 내지 상기 휘도 제어 도막의 상단의 매질의 굴절율을 각각 X 내지 Y라고 하면(X<Y), X+0.2(Y-X)< R < X+0.8(Y-X) 인 것이 바람직하며, 휘도 제어 도막의 두께는 Red PR의 경우(x값이 0.4이상이고, y값이 0.5이하) 100~160nm이고, Green PR의 경우(x값이 0.5이하이고, y값이 0.4이상) 70~140nm이며, Blue PR의 경우(x값이 0.3 이하이고, y값이 0.3이하) 50~100nm인 것이 바람직하다.

본 발명은 착색 감광성 수지 층으로 이루어진 컬러필터; 및 상기 착색 감광성 수지 층 상단에 형성된, 굴절률과 막두께가 제어된 휘도 제어 도막을 포함하는 컬러필터 구조체로서, 상기 휘도 제어 도막의 굴절률 R은 상기 착색 감광성 수지 층의 굴절율 내지 상기 휘도 제어 도막의 상단의 매질의 굴절율을 각각 X 내지 Y라고 하면 (X<Y), X+0.2(Y-X)< R < X+0.8(Y-X) 인 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체를 제공한다.

상기 컬러필터 구조체는, 색좌표 x값이 0.4이상이고, y값이 0.5이하인 경우(Red), 상기 휘도 제어 도막의 두께는 100 nm 내지 160 nm 인 것을 특징으로 한다.

상기 컬러필터 구조체는, 색좌표 x값이 0.5이하이고, y값이 0.4이상인 경우(Green), 상기 휘도 향상 제어 도막의 두께는 100 nm 내지 160 nm 인 것을 특징으로 한다.

상기 컬러필터 구조체는, 색좌표 x값이 0.3이하이고, y값이 0.3이하인 경우(Blue), 상기 휘도 향상 제어 도막의 두께는 100 nm 내지 160 nm 인 것을 특징으로 한다.

상기 휘도 제어 도막(G)은 필요에 따라 다양한 성분을 사용하여 제조할 수 있는 것으로서, 예를 들면 다른 단량체, 고분자체, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제 등을 들 수 있다. 상기 재료는 화학적인 구조보다는 광학적인 특성으로 규정되는 범위의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 휘도 제어 도막(G)은 광중합성 화합물의 경우, 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물이면 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 상기 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로 바람직하게는 단관능 광중합성 화합물, 2관능 광중합성 화합물 또는 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물 등을 들 수 있다.

상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타) 아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타) 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르 또는 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올 프로판트리(메타) 아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리 (메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스 리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타 에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 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.

실시예

안료분산조성물의 제조

<제조예 1> 착색 감광성 수지 조성물-Red

안료로서 C.I. 피그먼트 레드 242를 12.7 질량부, C.I. 피그먼트 레드 177를 25.1 질량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 12.2 질량부, 분산보조제로 1-아미노-4-하이드록시안트라퀴논 9.5 질량부, 알칼리 가용성 수지 14.0 질량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 19.2 질량부, Irgacure OXE01 (바스프사 제조) 6.1 질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 질량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<제조예 2> 착색 감광성 수지 조성물-Green

안료로서 C.I. 피그먼트 그린 58를 34.02 질량부, C.I. 피그먼트 옐로우 138를 3.78 질량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 7.9 질량부, 분산보조제로 1-아미노-4-하이드록시안트라퀴논 13.02 질량부, 알칼리 가용성 수지 12.5 질량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 20.9 질량부, Irgacure OXE01 (바스프사 제조) 6.5 질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 질량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<제조예 3> 착색 감광성 수지 조성물-Blue

안료로서 C.I. 피그먼트 블루 B15:6 17.8 질량부, C.I. 피그먼트 블루 V23 질량부 3.6 질량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.66 질량부, 분산보조제로 1-아미노-4-하이드록시안트라퀴논 7.17 질량부, 알칼리 가용성 수지 20.7 질량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 34.07 질량부, Irgacure OXE01 (바스프사 제조) 11.40 질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 질량부를 혼합하여 착색감광성 수지 조성물을 제조하였다.

알칼리 가용성 수지의 합성

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 108부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 72부 AIBN 2부, 메타아크릴산 18부, 벤질메타아크릴레이트 22부, 4-메틸스티렌 50부, 메틸메타아크릴레이트 10부, n-도데실머캅토 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 110℃로 상승시키고 3시간 반응하였다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 115㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량 평균 분자량 Mw는 약 22,100 이었다.

<실시예 1> 컬러필터의 제조

상기 <제조예 1 내지 3>에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다. 구체적으로, 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 100 mJ/㎠의 조도로 조사하였다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 상기 박막이 도포된 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 230℃의 가열 오븐에서 20분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.0 ㎛이었다.

상기 <실시예 1>에서 제조한 컬러필터를 대상으로 BH3-MJL 휘도계 (OLYMPUS사)를 이용하여 투과휘도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

분석대상	x	y	Y
Red	0.6384	0.3192	19.03
Green	0.2526	0.5635	56.05
Blue	0.1409	0.0889	9.7

상기 표 1에서 x,y 및 Y는 각각 CIE 1931에서의 색좌표와 휘도를 의미한다.

휘도 제어 도막의 형성

상기 <실시예 1>에서 제조한 컬러필터의 착색 감광성 수지 층 상단에 휘도 제어 도막을 추가로 형성하였다. 상기 휘도 제어 도막은 도막 재료의 함량을 조절하여 550nm 파장에서의 굴절률이 각각 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6이도록 하였다. 상기 착색 감광성 수지 층의 굴절율은 1.734 그리고 상기 휘도 제어 도막의 상단의 매질은 공기로 굴절율은 1.0이다.

또한, 상기 휘도 제어 도막의 두께는 50, 70, 100, 120, 140, 160nm로 제어하였다.

그 결과 착색 감광성 수지 층 표면에 휘도 제어 도막이 형성된 컬러필터 구조체를 제조하였고, 이에 대해 BH3-MJL 휘도계 (OLYMPUS사)를 이용하여 투과 휘도를 측정하였다.

측정된 휘도 결과는 하기 표 2 내지 표 4에 나타내었다. 표 2 내지 표 4에서 측정된 휘도는 착색 감광성 수지 층의 휘도를 100%로 하여 휘도 제어 도막를 형성하고 측정된 휘도를 퍼센트로 나타낸 수치이다.

*Red PR 휘도(%)		도막두께 (nm)
		50	70	100	120	140	160
굴절율	1.1	103	105	108	111	113	116
	1.2	105	106	109	113	116	119
	1.3	107	109	113	115	119	122
	1.4	109	111	114	118	121	125
	1.5	112	115	117	120	124	126
	1.6	105	109	111	113	115	117

*Green PR 휘도(%)		도막두께 (nm)
		50	70	100	120	140	160
굴절율	1.1	101	103	105	105	102	101
	1.2	103	105	109	108	104	103
	1.3	105	107	119	118	107	105
	1.4	107	109	121	122	108	107
	1.5	105	107	111	112	106	105
	1.6	103	105	108	108	105	103

*Blue PR 휘도(%)		도막두께 (nm)
		50	70	100	120	140	160
굴절율	1.1	111	109	107	105	103	101
	1.2	115	112	109	107	105	103
	1.3	118	115	112	110	107	105
	1.4	119	116	114	111	109	107
	1.5	121	120	116	114	112	109
	1.6	118	118	115	113	109	107

*Red PR: x; 0.65 y; 0.21

*Green PR: x; 0.25 y; 0.57

*Blue PR: x; 0.14 y; 0.07

상기 표 1에서 x,y,Y는 각각 CIE 1931에서의 색좌표와 휘도를 의미한다.

결론적으로, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 경우, 대표적으로 Red, Green, Blue로 나뉠 수 있고, 착색 감광성 수지 조성물의 CIE1931 색좌표에서 휘도 제어 도막의 굴절율과 막 두께에 따라서 가시광선 영역의 파장 380~780nm에서 반사율과 투과율의 차이가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 따라서 원하는 색 좌표에서 휘도를 향상시키기 위하여 굴절율과 막 두께를 조절하여 특정 범위에서 상기 결과와 같이 휘도 향상을 확인하였다

Claims (5)

1. 착색 감광성 수지 층으로 이루어진 컬러필터; 및 상기 착색 감광성 수지 층 상단에 형성된, 굴절률과 막두께가 제어된 휘도 제어 도막을 포함하며,
   상기 휘도 제어 도막의 굴절률 R은, 상기 착색 감광성 수지 층의 굴절율 내지 상기 휘도 제어 도막의 상단의 매질의 굴절율을 각각 X 내지 Y라고 하면(X<Y), X+0.2(Y-X)< R < X+0.8(Y-X) 인 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체.
2. 청구항 1에 있어서, 색좌표 x값이 0.4이상이고, y값이 0.5이하인 경우, 상기 휘도 제어 도막의 두께는 100 내지 160 nm 인 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체.
3. 청구항 1에 있어서, 색좌표 x값이 0.5이하이고, y값이 0.4이상인 경우, 상기 휘도 제어 도막의 두께는 70 내지 140 nm 인 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체.
4. 청구항 1에 있어서, 색좌표 x값이 0.3이하이고, y값이 0.3이하인 경우, 상기 휘도 제어 도막의 두께는 50 내지 100 nm 인 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 안료 분산 조성물(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 용제(E) 및 첨가제(F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 구조체.

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