KR20140117861A - 착색 감광성 수지 조성물 - Google Patents

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KR20140117861A
KR20140117861A KR1020130032700A KR20130032700A KR20140117861A KR 20140117861 A KR20140117861 A KR 20140117861A KR 1020130032700 A KR1020130032700 A KR 1020130032700A KR 20130032700 A KR20130032700 A KR 20130032700A KR 20140117861 A KR20140117861 A KR 20140117861A
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조현철
신규철
이서환
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하며; 적색 착색제는 적색 안료 및 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료를 포함하고; 용매는 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 포함함으로써, VD 공정에서 얼룩 발생을 방지하여, 생산성을 개선할 수 있고, 분산성 및 저장안정성이 우수하여 이물 발생 및 점도 변화를 억제할 수 있으며, 투과도가 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.
칼라필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 칼라 액정표시장치나 촬상소자 등에 사용되는 칼라필터는, 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 조성물을 도포한 후에는 용제를 제거하는 과정인 진공 건조(Vacumm dry, 이하 'VD'라도도 함) 과정을 거치게 된다. 이때 대형화 기판이 사용되는 라인에서는 일반 라인에 비하여 상기 도포 공정 직후의 VD 공정에서 진공 용량을 증가시켜 용제 제거 시간인 VD 택트 타임(Tact time)을 단축시켜 생산성을 높이고 있다.
하지만 당해 분야에서 사용되는 착색 감광성 수지 조성물, 특히 적색 감광성 수지 조성물은 고진공의 감압시 급격한 건조가 발생하고, 이때 적색 감광성 수지 조성물 내부에 포함되어 있던 미세한 기포들이 동시에 분출되어 분화구 얼룩(이하 'VD 얼룩'이라고도 함) 등의 표면 불량을 발생시켜 생산 수율을 저하시키는 문제가 있다. 특히, 컬러 액정표시장치의 화소 및(또는) 블랙 매트릭스를 포함하는 착색층을 박막트랜지스터(TFT) 방식 컬러 액정표시장치의 구동용 기판 상에 형성하는 COA (Color Filter on Array)구조의 공정에서는 분화구 얼룩 등으로 인해 후 공정에서 불량발생시 고가의 TFT를 재생하기 어려운 단점을 가지고 있다.
한국공개특허 제2012-112188호에는 컬러필터용 적색 착색 조성물 및 컬러필터가 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
한국공개특허 제2012-112188호
본 발명은 VD 공정에서 얼룩 발생을 방지할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 분산성 및 저장안정성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 투과도가 우수한 컬러필터를 얻을 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하며; 상기 적색 착색제는 적색 안료 및 하기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료를 포함하고; 상기 용매는 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
[화학식 1]
(식 중, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며; R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소 원자, -COOH, -COO-, -SO3 -, -SO3H, -SO3Na, -COOCH3 또는 -COOCH2CH3임).
2. 위 1에 있어서, 상기 크산텐계 염료는 애시드 레드 52, 베이직 레드 1, 베이직 바이올렛 10, 베이직 바이올렛 11, 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 123 및 술포로다민 B로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 착색 감광성 수지 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매는 메틸벤조에이트, 에틸벤조에이트 또는 이들의 혼합물인 착색 감광성 수지 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매는 1-헥산올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 에틸렌 글리콜, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 1,2-프로판다이올 및 2-부톡시에탄올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 착색 감광성 수지 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 170mgKOH/g인 착색 감광성 수지 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 광중합 개시제는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계화합물, 비이미다졸계(biimidazole) 화합물, 옥심계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 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 1에 있어서, 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 상기 적색 착색제는 5 내지 60중량%, 상기 알칼리 가용성 수지는 10 내지 80중량%, 상기 광중합성 화합물은 5 내지 45중량%, 상기 광중합 개시제는 0.1 내지 20중량%로 포함되고; 상기 용매는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 60 내지 90중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
9. 위 1에 있어서, 상기 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종은 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 15 내지 45중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
10. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 VD 공정에서 얼룩 발생을 방지하여, 생산성을 개선할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 분산성 및 저장안정성이 우수하여, 이물 발생 및 점도 변화를 억제할 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 투과도가 우수한 컬러필터를 제조할 수 있다.
본 발명은 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하며; 적색 착색제는 적색 안료 및 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료를 포함하고; 용매는 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 포함함으로써, VD 공정에서 얼룩 발생을 방지하여, 생산성을 개선할 수 있고, 분산성 및 저장안정성이 우수하여 이물 발생 및 점도 변화를 억제할 수 있으며, 투과도가 우수한 컬러필터를 제조할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함한다.
<적색 착색제>
본 발명에서 적색은 특정 색 지수를 갖는 하나의 색만을 지칭하는 것이 아니라, 적색 계열의 색상을 총칭하는 것이다.
본 발명에 따른 적색 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 화합물 중 C.I. 피그먼트 레드, C.I. 피그먼트 바이올렛, C.I. 피그먼트 블루 등으로 분류된 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 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.
본 발명에 따른 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료를 포함한다:
[화학식 1]
Figure pat00002
(식 중, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며; R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소 원자, -COOH, -COO-, -SO3 -, -SO3H, -SO3Na, -COOCH3 또는 -COOCH2CH3임).
상기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료를 포함하는 경우, 투과율 및 명암비가 개선된다.
상기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 애시드 레드 52, 베이직 레드 1, 베이직 바이올렛 10, 베이직 바이올렛 11, 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 123, 술포로다민 B 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
염료의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고형분 기준으로 적색 착색제 총 중량 중 0.5 내지 80중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 염료의 함량이 상기 범위 내인 경우, 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하다.
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.
상기 적색 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 안료 및 염료의 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 적색 착색제가 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 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 30 내지 170mgKOH/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 용매, 단량체 몰 수에 대하여 0.1 내지 10%의 중합개시제를 첨가하고 질소 치환한다. 이후에 40 내지 140℃에서 1 내지 10 시간 교반한다.
용매는 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, 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.
< 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 있으며, 사용 가능한 시판품으로 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 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 0.1 내지 20중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 10중량%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 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.
<용매>
용매는 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 포함한다. 상기 비점 범위 내의 벤조에이트계 용매 및 알코올계 용매를 화학식 1의 염료와 병용하여 사용하는 경우, 염료에 대한 충분한 용해도 확보가 가능하여 저장안정성이 우수하고 VD 얼룩 발생이 억제된다.
비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸벤조에이트, 에틸벤조에이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1-헥산올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 에틸렌 글리콜, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 1,2-프로판다이올, 2-부톡시에탄올 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 15 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우, 저장안정성 및 분산성이 개선되어 염료 석출에 의한 이물 발생을 억제할 수 있고, VD 공정시 얼룩 발생 및 공정 시간 증가를 방지할 수 있다.
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, 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.
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.
<착색 감광성 수지 조성물의 제조방법>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 조제하는 방법으로서는, 예를 들면, 용매에 안료, 염료 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 .
(1) 적색 착색제 분산액의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 254 12.0중량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 애시드 레드 52 1.2중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 44중량부 및 2-부톡시에탄올 20중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 착색제를 제조하였다.
(2) 적색 착색제 분산액의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드254 12.0중량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 애시드 레드 52 1.2중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 44중량부 및 메틸벤조에이트 20중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 착색제를 제조하였다.
(3) 적색 착색제 분산액의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드254 13.2중량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 64중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 착색제를 제조하였다.
(4) 적색 착색제 분산액의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 254 12.0중량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 애시드 레드 52 1.2중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 44중량부 및 프로필렌글리콜메틸에테르 20중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 착색제를 제조하였다.
(5) 적색 착색제 분산액의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 254 12.0중량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 애시드 레드 52 1.2중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 44중량부 및 디에틸렌글리콜 20중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 착색제를 제조하였다.
(6) 적색 착색제 분산액의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 254 12.0중량부, 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 애시드 레드 52 1.2중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 44중량부 및 부틸벤조에이트 20중량부를 비드밀로 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 착색제를 제조하였다.
합성예 . 알칼리 가용성 수지의 합성
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80부, AIBN 2부, 아크릴산 13.0부, 벤질메타아크릴레이트 10부, 4-메틸스티렌 57.0부, 메틸메타아크릴레이트 20부 n-도데실머캅탄 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응시켰다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 100.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량 평균 분자량 Mw는 약 15110이었다.
실시예 1
제조예 (1)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146℃) 27.6부, 2-부톡시에탄올(비점 171 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2
제조예 (1)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 14.8부, 2-부톡시에탄올(비점 171℃) 29.8부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
제조예 (2)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 27.6부, 메틸벤조에이트(비점 200 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4
제조예 (2)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 14.8부, 메틸벤조에이트(비점 200 ℃) 29.8부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
제조예 (1) 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 44.6를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2
제조예 (1)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 2-부톡시에탄올(비점 171 ℃) 44.6부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 3
제조예 (2)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 메틸벤조에이트(비점 200 ℃) 44.6부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 4
제조예 (3)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 27.6부, 2-부톡시에탄올(비점 171 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 5
제조예 (4)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 27.6부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(비점 118 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 6
제조예 (5)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 27.6부, 디에틸렌글리콜(비점 245 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 7
제조예 (6)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(비점 146 ℃) 27.6부, 부틸벤조에이트(비점 250 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 8
제조예 (1)의 적색 착색제 분산액 39.8부, 합성예의 수지 11.1부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 3.7부, Irgacure OXE01(BASF사 제조) 0.8부, 메틸벤조에이트(비점 200 ℃) 27.6부, 2-부톡시에탄올(비점 171 ℃) 17.0부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실험예 1
(1)점도 변화 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물의 초기 점도를 측정하고 5℃에서 각각 1개월간 보관한 후, 25℃에서 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer DVI+, BROOKFIELD사 제조)로 점도를 측정하고 하기 기준에 따라 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
○: 점도 변화 5% 이하
△: 점도 변화 5% 초과 내지 10% 이하
×: 점도 변화 10% 초과
(2) 경시 이물 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 5℃에서 각각 1개월간 보관한 후, 반사형 광학현미경(관찰배율 2,500배)으로 관찰하여 하기 기준에 따라 경시 이물 평가를 수행하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
○: 이물이 3개 미만
△: 이물이 3 내지 10개
×: 이물이 11개 이상
실험예 2. 투과율 측정
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 2.0㎛이었다.
이후 색도계(올림푸스사 제조, OSP-200)로 제조된 컬러필터의 가시광선 영역에서의 투과율을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 3. VD 얼룩 발생 정도 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 2인치각의 유리 기판(코닝사 제조, 「EAGLE XG」) 위에 도포한 다음, 65Pa로 감압하여 Vacuum dry를 수행하였다. Vacuum dry가 완료된 기판을 반사형 광학현미경(관찰배율 2,500배)으로 관찰한 후, 하기 기준에 따라 VD 얼룩의 발생 정도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
○: 얼룩부위 5개 이하
△: 얼룩부위 6 내지 10개
×: 얼룩부위 11개 이상
구분 점도 변화 평가 경시 이물 평가 투과율 VD 얼룩발생 평가
실시예 1 ○ ○ 18.7 ○
실시예 2 △ ○ 18.6 ○
실시예 3 ○ ○ 18.6 ○
실시예 4 △ ○ 18.7 ○
비교예 1 ○ X 18.6 △
비교예 2 X X 18.7 ○
비교예 3 X X 18.7 ○
비교예 4 ○ ○ 18.1 △
비교예 5 ○ ○ 18.7 X
비교예 6 X △ 18.2 ○
비교예 7 X △ 18.3 ○
비교예 8 X X 18.6 ○
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 4의 조성물은 점도 변화가 적고 저장안정성이 우수하여 이물발생이 적었다. 또한 이로부터 제조한 컬러필터는 투과도가 높고, VD 얼룩 발생이 적은 것을 확인하였다.
그러나, 비교예 1 내지 8의 조성물은 점도 안정성, 저장안정성, 투과도, VD 얼룩발생이 모두 우수하지는 못하고 하나 이상의 특성이 불량하였다.

Claims (10)

  1. 적색 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하며;
    상기 적색 착색제는 적색 안료 및 하기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료를 포함하고;
    상기 용매는 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    (식 중, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며; R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소 원자, -COOH, -COO-, -SO3 -, -SO3H, -SO3Na, -COOCH3 또는 -COOCH2CH3임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 크산텐계 염료는 애시드 레드 52, 베이직 레드 1, 베이직 바이올렛 10, 베이직 바이올렛 11, 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 123 및 술포로다민 B로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매는 메틸벤조에이트, 에틸벤조에이트 또는 이들의 혼합물인 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매는 1-헥산올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 에틸렌 글리콜, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 1,2-프로판다이올 및 2-부톡시에탄올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 170mgKOH/g인 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 광중합 개시제는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계화합물, 비이미다졸계(biimidazole) 화합물, 옥심계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 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 1에 있어서, 고형분 기준으로 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중
    상기 적색 착색제는 5 내지 60중량%,
    상기 알칼리 가용성 수지는 10 내지 80중량%,
    상기 광중합성 화합물은 5 내지 45중량%,
    상기 광중합 개시제는 0.1 내지 20중량%로 포함되고;
    상기 용매는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 60 내지 90중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 비점이 180 내지 220℃인 벤조에이트계 용매 및 비점이 150 내지 200℃인 알코올계 용매 중 적어도 1종은 착색 감광성 수지 조성물 총 중량 중 15 내지 45중량%로 포함되는 착색 감광성 수지 조성물.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
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KR20180055194A (ko) * 2016-11-16 2018-05-25 삼성에스디아이 주식회사 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 감광성 수지막 및 디스플레이 장치

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