KR20140106273A - 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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KR20140106273A
KR20140106273A KR1020130020618A KR20130020618A KR20140106273A KR 20140106273 A KR20140106273 A KR 20140106273A KR 1020130020618 A KR1020130020618 A KR 1020130020618A KR 20130020618 A KR20130020618 A KR 20130020618A KR 20140106273 A KR20140106273 A KR 20140106273A
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 컬러필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 필터층을 포함하고; 상기 적색 필터층의 표면 조도(Ra)가 6 내지 25nm가 되도록 함으로써, 휘도가 높고 투과율이 우수한 컬러필터에 관한 것이다.

Description

컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치 {COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치(LCD) 및 유기전계발광소자(OLED) 등의 평판표시장치 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정표시장치나 촬상소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙 매트릭스가 패턴 형성된 기판 상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 안료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 선굽기(이하, 가열 건조 또는 예비 소성이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 후굽기(이하, 가열경화 또는 후 소성이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다.
최근 노트PC 및 모바일용 컬러 필터를 포함하는 액정표시장치는 보다 고색순도, 고투과 특성이 요구되고 있고, 이러한 컬러필터의 재료로서 적색화소에 사용되는 안료인 C.I. 피그먼트 242를 사용하는 착색 감광성 수지 조성물이 일본공개특허 특개 평11-14824에 개시되어 있으며, 또한, 일본공개특허 특개 평2002-14463에는 투과율이 우수하고 현상 후에도 기판에 잔사가 남지 않는 착색 감광성 수지 조성물이 개시되어 있다. 그러나 이러한 기술들도 고투과율 특성을 충분히 나타내는 데에는 한계가 있다.
일본공개특허 특개 평11-14824 일본공개특허 특개 평2002-14463
본 발명은 투과율이 우수한 컬러필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 필터층을 포함하고; 상기 적색 필터층은 표면 조도(Ra)가 6 내지 25nm인 적색 컬러필터.
2. 위 1에 있어서, 상기 안료는 480 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 적색 컬러필터.
3. 위 1에 있어서, 상기 표면 조도(Ra)가 6 내지 20nm인 적색 컬러필터.
4. 위 1에 있어서, 상기 적색 필터층은 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로 형성된 적색 컬러필터.
5. 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 단계; 상기 도막을 소정의 패턴 형태로 노광하는 단계; 및 상기 노광 단계를 거친 도막을 5 내지 20초간 현상하는 단계;를 포함하는 적색 컬러필터의 제조 방법.
6. 위 1 내지 4 중 어느 한 항의 컬러필터를 구비하는 액정표시장치.
본 발명의 컬러필터는 투과율이 우수하다.
본 발명은 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 필터층을 포함하고; 상기 적색 필터층의 표면 조도(Ra)가 6 내지 25nm가 되도록 함으로써, 휘도가 높고 투과율이 우수한 컬러필터에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
<적색 컬러필터>
컬러필터에서 필터층의 표면 조도에 따라 빛이 굴절할 수 있는데, 이러한 굴절율의 정도는 빛의 파장 범위에 따라 달라진다. 본 발명은 필터층이 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하고, 적색 필터층의 표면 조도(Ra)가 6 내지 25nm인 경우에, 빛의 굴절에 의해 휘도(투과율)이 극대화 되는 것에 착안한 것이다.
적색 필터층은 컬러필터 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.
적색 필터층은 기판의 상부에 형성된 것일 수 있다.
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.
적색 필터층은 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하고, 바람직하게는 480 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함한다. 파장이 상기 범위 내인 경우, 해당 안료를 포함하는 적색 필터층을 포함하는 본 발명의 적색 컬러필터의 고휘도 특성이 극대화될 수 있다.
"최대 흡수"라는 용어는, 스펙트럼의 가시광 부분, 즉, 400 nm 내지 700 nm 이내에서, 칼라 필터 및 칼라 필터층의 최대 광 흡수를 지칭한다.
적색 필터층의 표면 조도(Ra)는 6 내지 25nm이고, 바람직하게는 6 내지 20nm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 10 내지 15nm이다. 표면 조도가 상기 범위 내인 경우, 휘도 개선 효과를 극대화 할 수 있다.
적색 필터층의 표면 조도를 조절하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 컬러필터 제조 공정 중의 현상 공정의 수행 시간을 조절하는 등의 방법으로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 컬러필터의 제조 공정 중 현상 공정의 수행 시간은 특별히 한정되지 않고 필터층의 적정 표면 조도를 얻을 수 있도록 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면 5 내지 20초일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 15초, 보다 바람직하게는 5 내지 12초일 수 있다. 현상 공정의 수행 시간이 상기 범위 내인 경우, 상기 필터층의 적정 조도를 얻을 수 있어, 휘도를 개선할 수 있다.
상기와 같은 기판 및 필터층을 포함하는 컬러필터는, 각 착색패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러필터의 필터층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 컬러필터는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 등을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로 제조할 수 있다.
1. 적색 착색제
본 발명에서 적색은 특정 색 지수를 갖는 하나의 색만을 지칭하는 것이 아니라, 적색 계열의 색상을 총칭하는 것이다.
적색 착색제는 450 내지 575 nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함한다.
안료는 유기 안료, 무기 안료 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
유기 안료는 450 내지 575 nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 것이라면 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 450 내지 575 nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 것이라면 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 화합물 중, C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 209, 215, 216, 224, 242, 254, 255, 264, 265 등을 들 수 있고, 바람직하게는 C.I. 피그먼트 레드 122, 166, 177, 224, 242, 254, 255 등일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 색조 조절을 위해 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, 185 등을 더 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 적색 필터층에 포함되는 안료의 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 40 내지 100㎚일 수 있고, 바람직하게는 40 내지 70㎚일 수 있다. 안료의 평균 입경이 상기 범위 내인 경우, 적색 컬러필터의 휘도 개선 효과가 극대화 될 수 있다.
적색 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. 적색 착색제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사 발생을 줄일 수 있다.
2. 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 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 30 내지 220mgKOH/g일 수 있고, 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.
알칼리 가용성 수지의 추가적인 현상성을 확보하기 위해 수산기를 부여할 수 있다.
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 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 10 내지 80중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 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.
3. 광중합성 화합물
광중합성 화합물은 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서, 1관능, 2관능 또는 다관능 다량체 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 단량체일 수 있다. 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등의 1관능성 단량체; 1,6-헥산디올디(메타) 아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타) 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르 또는 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올 프로판트리(메타) 아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리 (메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스 리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴 레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타 에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 다관능성 단량체를 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
광중합성 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 5 내지 45중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 7 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 광중합성 화합물의 함량이 상기 범위 내인 경우, 화소부의 강도나 평활성이 양호할 수 있다.
4. 광중합 개시제
광중합 개시제의 종류는 상기 광중합성 화합물의 중합을 개시할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고 당 분야에서 통상적으로 사용되는 광중합개시제 일 수 있고, 예를 들면 아세토페논계, 벤조페논계, 트리아진계, 비이미다졸계(biimidazole), 옥심계 화합물, 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.
비이미다졸 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.
옥심계 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온일 수 있고, 사용 가능한 시판품으로는 바스프사의 OXE01, OXE02 등을 들 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.
5. 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 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 0.01 내지 10중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 5중량%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.
6. 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 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 안료 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.
7. 첨가제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 분산제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제 및 응집 방지제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 더 포함할 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.
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.
계면활성제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계면활성제 등을 들 수 있다.
구체적으로, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.
사용 가능한 시판품으로는 KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사), 메가팩(MEGAFAC)(다이닛본 잉크 가가꾸 고교㈜), 플로라드(Flourad)(스미또모 쓰리엠㈜), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(Lubrisol), EFKA(EFKA 케미칼스사), PB 821(아지노모또㈜), Disperbyk-series(BYK-chemi) 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.
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.
이렇게 제조된 착색 감광성 수지 조성물은 고농도 및 고투과율을 달성하는데 유리하며, 분산 안정성이 좋아서 시간변화에 따른 특성이 우수하기 때문에, 칼라필터를 구성하는 착색패턴을 형성하는 원료로서 유용하다.
<착색 감광성 수지 조성물의 제조방법>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 조제하는 방법으로서는, 예를 들면, 용제에 안료 및 분산제를 첨가하여 분산시켜 균일한 입자 직경의 안료 분산액을 조제한 다음, 용제에 용해시킨 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 필요에 따라 기타 첨가제 등을 용해시켜 안료 분산액과 혼합하며 필요에 따라 다시 용제를 첨가하는 방법으로 제조할 수 있다.
<적색 컬러필터의 제조 방법>
또한, 본 발명은 적색 컬러필터의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 적색 컬러필터의 제조 방법은 도막 형성 단계, 노광 단계 및 현상 단계를 포함한다.
먼저, 상기 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 기판 상에 도포하여 도막을 형성한다.
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.
착색 감광성 수지 조성물의 도포 방법은 특별히 한정되지 않고 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의할 수 있으며, 예를 들면 슬릿 도포, 잉크젯법, 회전 도포, 유연 도포, 롤 도포, 스크린 인쇄법 등의 방법에 의할 수 있다.
착색 감광성 수지 조성물의 도포 이후에 핫플레이트, 오븐 등에서 50℃~140℃, 10~300초간 프리베이킹 공정을 더 수행할 수 있다.
이후에, 상기 도막을 소정의 패턴 형태로 노광한다.
노광은 소정의 패턴 형태로 마스크를 사용하여 이루어질 수 있다.
노광시에 사용할 수 있는 방사선은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 g선, h선, i선 등의 자외선을 사용할 수 있다. 조사량은 5mJ/cm2~1500mJ/cm2이 바람직하고, 10mJ/cm2~1000mJ/cm2이 보다 바람직하고, 10mJ/cm2~500mJ/cm2이 가장 바람직하다.
이어서, 상기 노광 단계를 거친 도막을 알카리 수용액에 용출시켜 현상하여 원하지 않는 부분을 제거함으로써 컬러필터를 얻을 수 있다.
현상액은 특별히 한정되지 않고 당 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 알칼리 현상액 또는 무기 알칼리 현상액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 패턴 손상 방지를 위해 유기 알칼리 현상액을 사용할 수 있다.
현상 온도는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 10 내지 40℃일 수 있다.
현상 시간은 5 내지 20초일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 15초, 보다 바람직하게는 5 내지 12초일 수 있다. 현상 공정의 수행 시간이 상기 범위 내인 경우, 제조된 필터층이 6 내지 25nm의 적정 조도를 얻을 수 있어, 휘도를 개선할 수 있다.
현상액에 사용하는 알칼리제로서는 예를 들면, 암모니아수, 에틸아민, 디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드, 콜린, 피롤, 피페리딘, 1,8-디아자비시클로-[5, 4, 0]-7-운데센 등의 유기 알칼리성 화합물, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 등의 무기화합물 등이 열거되고, 이들의 알칼리제를 농도가 0.001질량%~10질량%, 바람직하게는 0.01질량%~1질량%가 되도록 순수로 희석한 알칼리성 수용액이 현상액으로서 바람직하게 사용된다. 또한, 이러한 알칼리성 수용액으로 이루어지는 현상액을 사용했을 경우에는 일반적으로 현상 후 순수로 세정(린스)한다. 이어서, 건조를 실시한다.
본 발명의 컬러필터의 제조 방법은 필요에 따라 형성된 필터층을 가열(포스트 베이킹) 및/또는 노광에 의해 경화하는 경화 공정을 더 포함할 수 있다.
포스트 베이킹은 경화를 완전한 것으로 하기 위한 현상 후의 가열 처리이고, 통상 100℃~240℃의 열경화 처리를 행한다. 기판이 글래스 기판 또는 실리콘 기판인 경우에는 상기 온도 범위 중에서도 200℃~240℃가 바람직하다.
이 포스트 베이킹 처리는 현상 후의 도포막을 상기 조건이 되도록 핫플레이트나 컨벡션 오븐(열풍 순환식 건조기), 고주파 가열기 등의 가열 수단을 이용하여, 연속식 또는 배치식으로 행할 수 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 1. 알칼리 가용성 수지
메타크릴산/스티렌/벤질메타아크릴레이트/N-벤질말레이미드를 25/15/40/20의 중량비로 중합하여 알칼리 가용성 수지를 제조하였다. 제조된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 85㎎KOH/g, GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 20,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.1이다.
제조예 2.
하기 표 1의 조성 및 함량(부)을 갖는 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
구분 착색제
(A)		 알칼리 가용성 수지
(B)		 광중합성 화합물
(C)		 광중합 개시제
(D)		 용제
(E)		 첨가제
(F)
성분 함량 성분 함량
조성물 1 A-1/
A-2/
A-4		 2.12/
2.12/
1.06		 3.34 3.34 D-1/
D-2		 0.4/
0.67		 85.02 1.93
조성물 2 A-1/
A-2		 3.15/
2.8		 2.43 2.43 D-1/
D-2		 0.32/
0.67		 84.88 3.32
조성물 3 A-1/
A-2/
A-3		 2.5/
2.86/
0.6		 2.56 2.56 D-1/
D-2		 0.43/
0.6		 85.08 2.81
조성물 4 A-2/
A-3		 3.75/
2.2		 3.1 3.1 D-1/
D-2		 0.4/
0.72		 83.76 2.97
A-1: C.I. 피그먼트 레드 254 (최대 흡수 파장: 555nm),
A-2: C.I. 피그먼트 레드 177 (최대 흡수 파장: 560nm),
A-3: C.I. 피그먼트 레드 242 (최대 흡수 파장: 505nm),
A-4: C.I. 피그먼트 옐로우 150 (최대 흡수 파장: 445nm),
B: 제조예 1의 알칼리 가용성 수지
C: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA, 닛본 카야꾸)
D-1: 2-벤질-2-디메틸아미노-1(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 (Irgacure 369, Ciba사)
D-2:에타논-1-[9-에틸-6-(2-메틸-4테트라히드로피라닐옥시벤조일)-9H-카바졸-3-일]-1-(O-아세틸옥심) (Irgacure OXE02, Ciba사)
E: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
F: 메가피스 F-475(다이닛본 잉크 가가꾸 고교사)
실시예 및 비교예 .
2평방인치의 유리 기판(#1737, 코닝사)을 중성 세제, 물 및 알코올로 차례로 세정하고 나서 건조하였다. 이 유리 기판상에 상기의 조성물을 각각 40mJ/㎠의 노광량(365㎚)로 노광하여 현상 공정을 생략했을 때의 소성 후의 막 두께가 2.2㎛가 되도록 스핀 코팅하고, 이어서 크린 오븐 중, 100℃에서 3분간 예비 건조(예비 소성)하였다. 냉각 후, 이 착색 감광성 수지 조성물을 도포한 기판을 초고압 수은 램프(USH-250D, 우시오 덴끼사)로 40mJ/cm2의 노광량(365㎚)으로 광 조사하였다. 이후에 비이온계 계면 활성제 0.12% 와 수산화칼륨 0.06%를 포함하는 수계 현상액으로 상기 도막을 26℃ 스프레이 타입의 현상기로 현상하여 컬러필터를 제조하였다. 실시예 및 비교예의 컬러필터 제조에 사용된 착색 감광성 수지 조성물 및 현상 시간은 하기 표 2에 나타내었다.
구분 조성물 현상 시간(초) 구분 조성물 현상 시간(초)
실시예 1 조성물 1 15 비교예 1 조성물 1 240
실시예 2 조성물 1 10 비교예 2 조성물 1 60
실시예 3 조성물 1 5 비교예 3 조성물 2 240
실시예 4 조성물 2 15 비교예 4 조성물 2 60
실시예 5 조성물 2 10 비교예 5 조성물 3 240
실시예 6 조성물 2 5 비교예 6 조성물 3 60
실시예 7 조성물 3 15 비교예 7 조성물 4 240
실시예 8 조성물 3 10 비교예 8 조성물 4 60
실시예 9 조성물 3 5 . . .
실시예 10 조성물 4 15 . . .
실시예 11 조성물 4 10 . . .
실시예 12 조성물 4 5 . . .
실험예 .
(1) 표면 조도 측정
제조된 컬러필터의 표면 조도를 AFM(PSIA XE-100)로 측정하였고, 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
(2) 투과율 측정
동일 색상좌표(조성물 1로 제조된 컬러필터 Rx=0.656, Ry=0.329; 조성물 2로 제조된 컬러필터 Rx=0.661, Ry=0.322; 조성물 3로 제조된 컬러필터 Rx=0.661, Ry=0.323; 조성물 4로 제조된 컬러필터 Rx=0.661, Ry=0.323)에서 색도계(올림푸스사 제조, OSP-200)로 가시광선 영역에서의 투과율을 측정하였다. 결과는 하기 표 3(조성물 1), 표 4(조성물 2), 표 5(조성물 3) 및 표 6(조성물 4)에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
표면조도
(nm)		 9.26 11.25 13.79 3.52 5.05
투과율 18.16 18.23 18.25 18.05 18.01
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 3 비교예 4
표면조도
(nm)		 7.98 10.26 18.21 3.25 5.12
투과율 17.75 17.81 17.96 17.63 17.6
구분 실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 5 비교예 6
표면조도
(nm)		 9.35 13.21 20.59 3.11 5.22
투과율 17.51 17.54 17.5 17.44 17.42
구분 실시예 10 실시예 11 실시예 12 비교예 7 비교예 8
표면조도
(nm)		 7.62 10.51 15.23 3.26 4.21
투과율 17.08 17.13 17.2 17.01 16.98
상기 표 3 내지 6을 참조하면, 각각의 조성물로 제조한 적색 필터층의 표면 조도가 6 내지 25nm 범위에 드는 실시예의 컬러필터가 비교예의 컬러필터보다 투과율이 높은 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 필터층을 포함하고;
    상기 적색 필터층은 표면 조도(Ra)가 6 내지 25nm인 적색 컬러필터.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 안료는 480 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 적색 컬러필터.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 표면 조도(Ra)가 6 내지 20nm인 적색 컬러필터.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 적색 컬러필터는 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로 형성된 적색 컬러필터.
  5. 450 내지 575nm 범위 내의 파장에서 최대 흡수를 갖는 안료를 포함하는 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 단계;
    상기 도막을 소정의 패턴 형태로 노광하는 단계; 및
    상기 노광 단계를 거친 도막을 5 내지 20초간 현상하는 단계;
    를 포함하는 적색 컬러필터의 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 컬러필터를 구비하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170065280A (ko) * 2015-12-03 2017-06-13 동우 화인켐 주식회사 자발광 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치

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