KR20140100261A - 착색 감광성 수지 조성물 - Google Patents

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KR20140100261A
KR20140100261A KR1020130013370A KR20130013370A KR20140100261A KR 20140100261 A KR20140100261 A KR 20140100261A KR 1020130013370 A KR1020130013370 A KR 1020130013370A KR 20130013370 A KR20130013370 A KR 20130013370A KR 20140100261 A KR20140100261 A KR 20140100261A
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신영찬
안대희
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며; 착색제는 안료 및 염료를 포함하고; 알칼리 가용성 수지는 산가가 30 내지 170mgKOH/g이고, 고형분 기준으로 조성물 총 중량 중 5중량% 이상 내지 10중량% 미만으로 포함되며; 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 30 내지 180mgKOH/g이며; 광중합 개시제는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 현상속도가 빠르며 감도 및 밀착성이 우수하여 현상공정 중에 패턴의 박리를 억제할 수 있고, 저장안정성이 우수하여 장시간 보관 시에도 감도의 저하나 점도의 증가가 없으며, 명암비가 우수한 컬러필터를 제조할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물 {COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정표시장치나 촬상소자 등에 사용되는 컬러필터는, 통상 블랙 매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 착색제를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, 예비 소성이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, 후 소성이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다.
착색 감광성 수지 조성물에서 착색제로는 일반적으로 안료 분산계가 사용되고 있다. 이를 위해 안료 분산법이 이용된다. 안료 분산법으로서는 안료를 각종 감광성 조성물에 분산시킨 착색 감방사선성 조성물을 이용하여 포토리소법에 의해 컬러 필터를 제작하는 방법이 있다. 이 방법은 안료를 사용하고 있기 때문에 광이나 열에 대하여 충분한 신뢰성을 확보할 수 있어 대화면, 고해상도 컬러 디스플레이용 컬러 필터의 제작에 바람직한 방법으로서 널리 이용되어 왔다.
그러나, 최근 디스플레이의 대형화가 빠른 속도로 진행되고 있으며 고명암비화가 지속적으로 요구되고 있으나 종래의 안료 분산계에서는 안료의 미립화에 한계에 이르렀으며 조대 입자에 의한 색 불균일이 발생되는 등의 문제 때문에 현재는 착색제로 안료와 염료를 동시에 사용하는 방법이 검토되고 있다(한국등록특허 10-0881860).
그러나, 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러 필터를 제조하는 경우 염료의 내광성, 내열성이 취약하여 색변이 발생하는 경우가 빈번하며 현상속도가 느리며 감도가 부족하여 알칼리현상액에 의한 현상 공정시 형성된 패턴이 박리되는 문제가 발생하고 있다.
따라서, 이의 해결을 위한 연구가 진행되어 왔다. 예를 들어, 한국공개특허 2011-0085005호는 기존의 OXE-1 케토옥심 에스테르계 광개시제가 응용 성능이 좋지 않고 열안정성이 낮은 문제점을 개선하기 위해, 열안정성이 좋은 케토옥심 에스테르계 광개시제 및 그 제조방법을 개시한다.
또한, 한국공개특허 2010-0088529호는 종래의 아크릴레이트모노머로는 기판에 대한 밀착성, 해상성, 현상성, 감도를 충족시킬 수 없는 문제점을 개선하기 위해, 수산기가가 70mgKOH/g 이상 130mgKOH/g 이하인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물을 사용한 컬러 필터 및 블랙 매트릭스용 감광성 수지 조성물을 개시한다.
그러나, 여전히 현상속도 및 감도의 문제, 알칼리 현상액에 의한 현상 공정시 패턴의 박리 등의 문제를 해결하기 위한 노력이 필요하다.
한국등록특허 10-0881860 한국공개특허 2011-0085005호 한국공개특허 2010-0088529호
본 발명은 현상속도가 빠르며 감도 및 밀착성이 우수하여 현상공정 중에 패턴의 박리가 없는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 저장안정성이 우수하여 장시간 보관 시에도 감도의 저하나 점도의 증가가 없는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 명암비가 우수한 컬러 필터를 얻을 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며; 상기 착색제는 안료 및 염료를 포함하고; 상기 알칼리 가용성 수지는 산가가 30 내지 170mgKOH/g이고, 고형분 기준으로 조성물 총 중량 중 5중량% 이상 내지 10중량% 미만으로 포함되며; 상기 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 30 내지 180mgKOH/g이며; 상기 광중합 개시제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00001
(식 중, R1은
Figure pat00002
이고; R2 및 R3는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 페닐기, 벤질기 또는 디페닐설파이드기이며; R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고; R5는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기임).
2. 위 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 50 내지 160 mgKOH/g인 착색 감광성 수지 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 40 내지 140mgKOH/g인 착색 감광성 수지 조성물.
4. 위 1에 있어서, 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 상기 착색제는 5 내지 60중량%, 상기 광중합성 화합물은 5 내지 70중량% 포함되고; 상기 광중합개시제는 고형분 기준으로 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 합계 함량에 대하여 0.1 내지 40중량%로 포함되며; 상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 60 내지 90중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광중합 개시제 총 중량 중 10 내지 100중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
6. 위 1에 있어서, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계화합물, 비이미다졸계(biimidazole) 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광중합 개시제를 더 포함하는 착색 감광성 수지 조성물.
7. 위 1에 있어서, 아민 화합물, 카르복실산 화합물 및 티올기를 가지는 유기황 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광중합 개시 보조제를 더 포함하는 착색 감광성 수지 조성물.
8. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터.
9. 위 8의 컬러필터를 포함하는 액정표시장치.
본 발명은 현상속도가 빠르며 감도 및 밀착성이 우수하여, 현상공정 중에 패턴의 박리를 억제할 수 있다.
본 발명은 저장안정성이 우수하여 장시간 보관 시에도 감도의 저하나 점도의 증가가 없다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터는 명암비가 우수하다.
본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며; 착색제는 안료 및 염료를 포함하고; 알칼리 가용성 수지는 산가가 30 내지 170mgKOH/g이고, 고형분 기준으로 조성물 총 중량 중 5중량% 이상 내지 10중량% 미만으로 포함되며; 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 30 내지 180mgKOH/g이며; 광중합 개시제는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 현상속도가 빠르며 감도 및 밀착성이 우수하여 현상공정 중에 패턴의 박리를 억제할 수 있고, 저장안정성이 우수하여 장시간 보관 시에도 감도의 저하나 점도의 증가가 없으며, 명암비가 우수한 컬러필터를 제조할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함한다.
<착색제>
착색제는 안료 및 염료를 포함한다.
안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
유기 안료는 특별히 한정되지 않고, 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 안료일 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. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
무기 안료는 특별히 한정되지 않고 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속의 산화물일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
유기 안료 및 무기 안료는 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 C.I. 피그먼트 옐로우 13, 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, 208, 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 등을 들 수 있고, 바람직하게는 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:3, 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36 및 C.I. 피그먼트 그린 58 등일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
안료의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 착색제 총 중량 중 5 내지 95중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 안료의 함량이 상기 범위 내인 경우, 이로부터 제조된 칼라필터가 충분한 색영역을 확보 할 수 있고 투과율이 우수하며, 적정 감도를 확보할 수 있어 현상 공정 중 색 뜯김을 방지할 수 있다.
염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성 및 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 설폰산, 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료; 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염; 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체; 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성염료 및 이들의 유도체 등을 들 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 염료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, C.I. 솔벤트 염료로서, C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 16, 21, 23, 24, 38, 56, 62, 63, 68, 79, 82, 93, 94, 98, 99, 151, 162, 163 등의 황색 염료; C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 염료; C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 41, 45, 56, 62 등의 오렌지색 염료; C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 59, 67, 70 등의 청색 염료; C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47, 49 등의 바이올렛 염료; C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료 등을 들 수 있으며, 유기용제에 대한 우수한 용해성의 측면에서 바람직하게는 C.I. 솔벤트 옐로우 14, 16, 21, 56, 151, 79, 93; C.I. 솔벤트 레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146, 179; C.I. 솔벤트 오렌지 41, 45, 62; C.I. 솔벤트 블루 35, 36, 44, 45, 70; C.I. 솔벤트 바이올렛 13일 수 있고, 이중 C.I. 솔벤트 옐로우 21, 79; C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132; C.I. 솔벤트 오렌지 45, 62 등이 보다 바람직하다.
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, 66 등의 바이올렛색 염료; C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106, 109등의 녹색 염료 등을 들 수 있으며, 유기용제에 대한 우수한 용해도 측면에서 바람직하게는 C.I.애시드 옐로우 42; C.I.애시드 레드 92; C.I.애시드 블루 80, 90; C.I.애시드 바이올렛 66; C.I.애시드 그린 27 등일 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.
이들 염료는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
염료의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 착색제 총 중량 중 5 내지 95중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 염료의 함량이 상기 범위 내인 경우, 패턴 형성 후 유기용제에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하다.
착색제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 5 내지 60중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 착색제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사 발생을 줄일 수 있다.
착색제는 조성물 내에서 균일한 혼합을 위해 분산액의 형태로 조성물에 첨가된다. 상기 분산액은 상기 착색제 외에 분산제 및 조성물에 사용되는 용매를 더 포함하여 제조될 수 있다.
분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제; 폴리카르복실산 에스테르; 불포화 폴리아미드; 폴리카르복실산; 폴리카르복실산의 (부분적)아민염; 폴리카르복실산의 암모늄염; 폴리카르복실산의 알킬아민염; 폴리실록산; 장쇄 폴리아미노아미드포스페이트염; 히드록실기 함유 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물; 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염; (메타)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메타)아크릴산-(메타)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; 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 시판되고 있는 분산제로는, 예를 들면 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, DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150(BYK케미사); 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(BASF사); SOLSPERS-24000, SOLSPERS-32550, NBZ-4204/10(Lubirzol사); 히노액트(HINOACT) T-6000, 히노액트 T-7000, 히노액트 T-8000(카와켄 파인 케미컬사); 아지스퍼(AJISPUR) PB-821, 아지스퍼 PB-822, 아지스퍼 PB-823(아지노모토사); 플로렌 (FLORENE) DOPA-17HF, 플로렌 DOPA-15BHF, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44(쿄에이샤 화학사) 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
분산제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 안료 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 15 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 분산제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 안료의 미립화가 잘 이루어지고 착색제 분산액이 적정 점도를 가질 수 있다.
<알칼리 가용성 수지>
알칼리 가용성 수지는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하여 중합된다. 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 부여하는 성분이다.
카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류 및 이들의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산 및 메타아크릴산일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 170mgKOH/g이며, 바람직하게는 50 내지 160mgKOH/g일 수 있다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위 내인 경우, 염료와의 상용성이 우수하여 염료가 석출되지 않고, 착색 감광성 수지 조성물의 저장안정성이 우수하여 적정 점도를 유지할 수 있으며, 충분한 현상 속도를 가질 수 있다.
또한, 알칼리 가용성 수지의 추가적인 현상성을 확보하기 위해 알칼리 가용성 수지에 수산기를 부여할 수 있다. 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 30 내지 180mgKOH/g이고, 바람직하게는 40 내지 140mgKOH/g이다. 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합이 상기 범위 내인 경우, 패턴의 직진성 및 염료와의 상용성이 우수하다.
알칼리 가용성 수지에 수산기를 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 더 포함하여 중합하는 방법, 글리시딜기를 갖는 화합물과 반응시키는 방법, 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 더 포함하여 중합된 공중합체를 글리시딜기를 갖는 화합물과 반응시키는 방법 등을 들 수 있다.
수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 특별히 한정되지 않으며. 예를 들면 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
글리시딜기를 갖는 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 부틸글리시딜에테르, 글리시딜프로필에테르, 글리시딜페닐에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 글리시딜부티레이트, 글리시딜메틸에테르, 에틸글리시딜에테르, 글리시딜이소프로필에테르, t-부틸글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르, 글리시딜4-t-부틸벤조에이트, 글리시딜스테아레이트, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 부틸글리시딜에테르, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터 등일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지는 상기 단량체와 공중합 가능한 적어도 1종의 다른 단량체를 더 포함하여 중합된 것일 수 있다. 예를 들면 스티렌, 비닐톨루엔, 메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐 벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 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; 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; 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. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
알칼리 가용성 수지의 함량은 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 5중량% 이상 내지 10중량% 미만으로 포함된다. 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기 범위 내인 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해진다.
알칼리 가용성 수지의 제조 방법의 일 구현예는 하기와 같다.
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 상기 예시한 단량체, 단량체 함량의 0.5 내지 20배의 용제, 단량체 몰 수에 대하여 0.1 내지 10%의 중합개시제를 첨가하고 질소 치환한다. 이후에 40 내지 140℃에서 1 내지 10 시간 교반한다.
용제는 통상의 라디칼 중합반응시 사용하는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로, 테트라히드로퓨란, 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 초산에틸, 초산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 클로로포름 및 디메틸설폭시드 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
중합 개시제는 당업계에 통상적으로 사용되는 중합 개시제를 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 디이소프로필벤젠히드로퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 벤조일 퍼옥시드, t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트, 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.
상기 공정에서 분자량을 제어하기 위해 α-메틸스티렌 다이머 또는 머캅토 화합물을 연쇄 이동제로서 사용할 수도 있다. α-메틸스티렌 다이머 또는 머캅토 화합물은 단량체 함량 100중량부에 대하여 0.005 내지 5중량부로 사용될 수 있다. 상기의 중합 조건은 제조 설비나 중합에 의한 발열량 등을 고려하여 투입 방법이나 반응 온도를 적절하게 조정할 수도 있다.
< 광중합성 화합물>
광중합성 화합물은 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서, 1 내지 6관능성 단량체를 들 수 있다. 예를 들면 노닐페닐카비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등의 1관능성 단량체; 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 3-(아크릴로일옥시)-2-히드록시 프로필 메타 크릴레이트, 2-히드록시-1,3-디메타아크릴옥시프로판, 2-히드록시-1-아크릴록시-3-메타아크릴옥시프로판 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능성 단량체; 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 단량체; 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 단량체; 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 단량체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
광중합성 화합물은 패턴 강도 강화 및 평활성 개선의 측면에서 바람직하게는 2관능 이상의 다관능성 단량체일 수 있고, 보다 바람직하게는 5관능 이상의 다관능성 단량체일 수 있다.
사용 가능한 시판되고 있는 광중합성 화합물로는 701(NK ESTER), 701A(NK ESTER), ATMM-3L(NK ESTER), KAYARAD DPHA(닛본가야꾸) 등을 들 수 있다.
광중합성 화합물의 함량은 알칼리 가용성 수지와의 수산기가의 합이 상기 범위를 만족시키는 범위 내에서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 5 내지 70중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 15 내지 65중량%로 포함될 수 있다. 광중합성 화합물의 함량이 상기 범위 내인 경우, 화소부의 강도나 평활성이 양호할 수 있다.
< 광중합 개시제 >
광중합 개시제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다:
[화학식 1]
Figure pat00003
(식 중, R1은
Figure pat00004
이고; R2 및 R3는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 페닐기, 벤질기 또는 디페닐설파이드기이며; R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고; R5는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기임).
화학식 1로 표시되는 광중합 개시제는 염료에 의한 감도 저하를 방지하여 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 효과적인 광중합 특성을 발현한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 화학식 1로 표시되는 광중합 개시제 외에도 당 분야에서 통상적으로 사용되는 적어도 1종의 광중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 아세토페논계, 벤조페논계, 트리아진계, 비이미다졸계(biimidazole), 티오크산톤계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
아세토페논계 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 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, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
벤조페논계 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
트리아진계 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-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.
비이미다졸계 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 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 이들 중 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기로 치환된 이미다졸 화합물 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 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’-비이미다졸 등일 수 있다.
티오크산톤계 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
광중합 개시제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 합계 함량에 대하여 0.1 내지 40중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 광중합 개시제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있으며, 형성한 화소부의 강도와 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.
광중합 개시제 중 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 광중합 개시제 총 중량 중 10 내지 100중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 20 내지 100중량%로 포함될 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위 내인 경우, 감도 향상 효과를 극대화 할 수 있다.
< 광중합 개시 보조제>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 감도 향상을 위해 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다.
광중합 개시 보조제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기황 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
아민 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 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, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민화합물 등을 들 수 있다.
카르복실산 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.
티올기를 가지는 유기황 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 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), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
광중합 개시 보조제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 합계 함량에 대하여 0.1 내지 40중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 광중합 개시 보조제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 보다 향상되어, 이로부터 형성되는 생산성이 향상될 수 있다.
<용제>
용제는 상기 성분들을 용해할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
예를 들면 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 에테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 디아세톤알콜 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, γ-부티롤락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등일 수 있다.
용제는 도포성 및 건조성 면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제인 것이 바람직하다.
용제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 착색제 분산액에 포함되는 용제를 포함하며, 그 전체 함량이 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 60 내지 90중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 70 내지 85중량%로 포함될 수 있다. 용제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 도포성이 양호할 수 있다.
<첨가제>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 및 응집 방지제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
다른 고분자 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위한 성분으로서, 그 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
에폭시 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 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.
옥세탄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다.
경화 보조 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 다가 카르복시산류, 다가 카르복시산 무수물류, 산발생제 등이 있다. 다가 카르복시산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 시판되는 에폭시 수지 경화제로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다.
계면활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 향상시키는 성분으로, 그 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
실리콘계 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등; GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등을 들 수 있다.
불소계 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등을 들 수 있다.
밀착 촉진제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 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. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
밀착 촉진제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 0.01 내지 10중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 2중량%로 포함될 수 있다.
산화 방지제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
자외선 흡수제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
응집 방지제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 폴리아크릴산 나트륨일 수 있다.
<착색 감광성 수지 조성물의 제조방법>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 조제하는 방법으로서는, 예를 들면, 용매에 착색제 및 분산제를 첨가하여 분산시켜 균일한 입자 직경의 착색제 분산액을 조제한 다음, 용매에 용해시킨 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 필요에 따라 기타 첨가제 등을 용해시켜 착색제 분산액과 혼합하며 필요에 따라 다시 용매를 첨가하는 방법으로 제조할 수 있다.
<컬러필터>
또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 제공한다.
컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 컬러층을 포함한다.
기판은 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판은 유리, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 고분자 기판일 수 있으며, 상기 고분자 기판은 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등일 수 있다.
컬러층은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.
상기와 같은 기판 및 컬러층을 포함하는 컬러필터는, 각 착색패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러필터의 컬러층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
<액정표시장치>
또한 본 발명은 상기 컬러필터를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 액정표시장치는 상기 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 알려진 구성을 포함할 수 있고, 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예 . 착색제 분산액의 제조
C.I. 피그먼트 레드 254 14중량부, 분산제로 아지스퍼 PB821(아지노모또 파인테크노 가부시끼가이샤 제조) 6중량부, 용제로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 60중량부 및 시클로헥사논 20중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 착색제 분산액을 제조하였다.
합성예 . 알칼리 가용성 수지의 합성
(1) 합성예 1
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 120부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80부, AIBN(Azobisisobutyronitrile) 2부, 아크릴산 13.0부, 벤질메타아크릴레이트 10부, 4-메틸스티렌 57.0부, 메틸메타아크릴레이트 20부, n-도데실머캅탄 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 온도를 110℃로 상승시켜 6시간 반응시켰다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 100.2㎎KOH/g, 수산기가는 0㎎KOH/g이었다. GPC로 측정한 중량 평균 분자량은 약 15,110이었다.
(2) 합성예 2
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80부, AIBN 2부, 아크릴산 9.0부, 벤질메타아크릴레이트 10부, 4-메틸스티렌 54.0부, 메틸메타아크릴레이트 20부, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 7.0부, n-도데실머캅탄 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응시켰다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 69.4㎎KOH/g, 수산기가는 29.8㎎KOH/g 이었다. GPC로 측정한 중량 평균 분자량은 약 13,180이었다.
(3) 합성예 3
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80부, AIBN 2부, 아크릴산 3.5부, 벤질메타아크릴레이트 10부, 4-메틸스티렌 66.5부, 메틸메타아크릴레이트 20부, n-도데실머캅탄 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응시켰다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 26.5㎎KOH/g, 수산기가는 0㎎KOH/g이었다. GPC로 측정한 중량 평균 분자량은 약 16,070이었다.
(4) 합성예 4
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80부, AIBN 2부, 아크릴산 22.5부, 벤질메타아크릴레이트 10부, 4-메틸스티렌 47.5부, 메틸메타아크릴레이트 20부, n-도데실머캅탄 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응시켰다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 172.3㎎KOH/g, 수산기가는 0㎎KOH/g이었다. GPC로 측정한 중량 평균 분자량은 약 14,850이었다.
실시예 1.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 41mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 0.37부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.31부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 3.92부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[화학식 2]
Figure pat00005
실시예 2.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.13부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.65부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.82부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 104mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.59부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.86부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.15부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 162mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 2.72부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 2.37부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 0.51부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 5.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 2의 수지 4.1부, 수산기가 41mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 0.37부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.31부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 3.92부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 6.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 2의 수지 4.1부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.13부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.65부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.82부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다
실시예 7.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 2의 수지 4.1부, 수산기가 104mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.59부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.86부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.15부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 22mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.15부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 4.45부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 2의 수지 4.1부, 수산기가 162mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 2.72부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 2.37부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 0.51부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 3.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 3의 수지 4.1부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.13부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.65부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.82부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 4.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 4의 수지 4.1부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.13부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.65부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.82부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다
비교예 5.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.13부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.65부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 2.82부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, Irgacure OXE-01 (basf사 제조) 1.0부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다
비교예 6.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 10.2부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 3.5부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 0.71부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.03부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 1.76부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 7.
착색제 분산액 33.8부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.5부, 합성예 1의 수지 2.0부, 수산기가 80mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 6.3부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 1.27부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.86부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 3.17부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 8.
착색제 분산액 33.8부, 합성예 1의 수지 4.1부, 수산기가 41mgKOH/g인 디펜타에리스리톨의 아크릴레이트화물 5.6부(디펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 0.37부/디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 1.31부/디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 3.92부), Irgacure 369 (basf사 제조) 0.2부, 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.5부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 29.8부, 디아세톤알콜 25.5부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실험예 1. 저장안정성 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물의 초기 점도를 측정하고 5℃에 각각 1개월간 보관한 후 점도를 측정하여 그 점도 변화를 관찰하였다. 점도는 25℃에서 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer DVI+, BROOKFIELD사 제조)로 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
○: 점도 변화 5% 이하
△: 점도 변화 5% 초과 내지 10%
×: 점도 변화 10% 초과
실험예 2.
실시예 및 비교예에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 각각 스핀 코팅법으로 2인치각의 유리 기판(코닝사 제조, 「EAGLE XG」) 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 증류수로 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 200℃의 가열 오븐에서 25분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.3 ㎛이었다.
(1) 현상 속도 측정
현상시 비노광부가 현상액에 완전히 용해되는데 걸리는 시간을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
(2) 패턴의 선폭 측정
생성된 패턴의 선폭을 주사전자현미경으로 관찰하여 측정하였다. 패턴의 선폭이 포토마스크의 선폭 이상으로 측정된 경우 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 충분하여 선폭이 확대되었다고 할 수 있다. 포토마스크 대비 확대된 선폭을 하기 표 1에 나타내었다.
(3) 밀착성 평가
생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때 아래와 같은 패턴상에 뜯김 현상 정도로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
○: 패턴상 뜯김 없음
△: 패턴상 뜯김 1~3개
×: 패턴상 뜯김 4 이상
실험예 3. 투과율 측정
시험 포토마스크를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실험예 2와 동일한 방법으로 컬러필터를 제조하였다.
이후에 색도계(올림푸스사 제조, OSP-200)로 가시광선 영역에서의 투과율을 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 저장안정성 현상 속도(초) 패턴 선폭 확대(㎛) 밀착성 투과율
실시예 1 ○ 25 2.85 ○ 17.9
실시예 2 ○ 23 2.67 ○ 18.0
실시예 3 ○ 20 2.60 ○ 18.0
실시예 4 ○ 14 1.13 ○ 18.2
실시예 5 ○ 32 3.47 ○ 18.0
실시예 6 ○ 30 3.22 ○ 18.1
실시예 7 ○ 27 3.10 ○ 18.1
비교예 1 △ 28 2.91 ○ 18.0
비교예 2 × 27 3.01 △ 18.1
비교예 3 ○ 51 4.99 ○ 17.9
비교예 4 ○ 8 -2.50 × 18.0
비교예 5 ○ 25 0.12 ○ 18.1
비교예 6 ○ 16 -1.54 × 17.7
비교예 7 ○ 72 5.32 ○ 18.2
비교예 8 ○ 27 3.50 ○ 17.4
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 8의 착색 감광성 수지 조성물은 저장안정성이 우수하여 점도 변화가 적고, 현상 속도가 빠르며 감도가 우수하고 패턴의 밀착성이 우수하다. 또한 이로부터 제조된 컬러필터는 투과율이 우수한 것을 확인하였다.
그러나 비교예 1 내지 8의 착색 감광성 수지 조성물은 저장안정성이 떨어져 점도 변화가 일어나거나, 현상 속도, 감도, 밀착성 등의 특성이 불량하였고, 이로부터 제조된 컬러필터의 투과율이 떨어지는 것을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며;
    상기 착색제는 안료 및 염료를 포함하고;
    상기 알칼리 가용성 수지는 산가가 30 내지 170mgKOH/g이고, 고형분 기준으로 조성물 총 중량 중 5중량% 이상 내지 10중량% 미만으로 포함되며;
    상기 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 30 내지 180mgKOH/g이며;
    상기 광중합 개시제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00006

    (식 중, R1은
    Figure pat00007
    이고; R2 및 R3는 서로 독립적으로 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 페닐기, 벤질기 또는 디페닐설파이드기이며; R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고; R5는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 50 내지 160 mgKOH/g인 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산기가의 합은 40 내지 140mgKOH/g인 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중
    상기 착색제는 5 내지 60중량%,
    상기 광중합성 화합물은 5 내지 70중량% 포함되고;
    상기 광중합개시제는 고형분 기준으로 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 합계 함량에 대하여 0.1 내지 40중량%로 포함되며;
    상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 60 내지 90중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광중합 개시제 총 중량 중 10 내지 100중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계화합물, 비이미다졸계(biimidazole) 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광중합 개시제를 더 포함하는 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 아민 화합물, 카르복실산 화합물 및 티올기를 가지는 유기황 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광중합 개시 보조제를 더 포함하는 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터.
  9. 청구항 8의 컬러필터를 포함하는 액정표시장치.
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