KR20150012521A

KR20150012521A - 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR20150012521A
Application number: KR1020130088116A
Authority: KR
Inventors: 김봉규; 안대희
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-04
Also published as: CN104345551B; CN104345551A; KR102012523B1

Abstract

본 발명은 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D) 및 용매(E)를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서, 상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료, 하기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 크산텐계 염료 및 금속착체구조의 아조계 염료를 포함하며, 상기 광중합 개시제(D)는 하기 화학식 2의 디페닐설파이드기로 치환된 옥심에스테르계 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]

[화학식 2]

Description

착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 디스플레이의 대형화가 빠른 속도로 진행되고 있으며 그에 따라 패널의 소비전력이 증가하고 있다. 광효율 개선을 통해 에너지 효율을 개선하고자 칼라필터의 고투과 개발이 지속적으로 진행되고 있으나 종래의 안료 분산계에서는 안료의 미립화에 한계에 이르렀기 때문에 현재는 착색제로 안료와 염료를 동시에 사용하는 방법이 검토되고 있다.

그러나, 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러 필터를 제조하는 경우 현상속도가 느리며 감도가 부족하여 알칼리현상액에 의한 현상 공정시 형성된 패턴이 박리되는 문제가 발생하고 있다. 감도 및 경화율을 올려 이를 해결하기 위해 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 중 광중합개시제 및 광중합성 화합물을 과량으로 사용하는 경우 노광량에 따른 패턴선폭의 변화율이 커서 안정성이 떨어지며 현상속도의 저하를 해결하기 어렵다. 또한 염료의 석출 등의 문제가 발생하기 쉬어 이의 해결이 필요하다.

이를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 2012-0112121호는 아조계 금속착체 염료를 포함한 컬러필터용 감광성 수지 조성물을 개시한다.

그러나, 상기 조성물은 감도 및 밀착성 면에서 여전히 개선의 여지가 있다.

KR

2012-0112121

A

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 염료를 사용하는 경우에도 현상속도가 양호하며 노광량에 따른 선폭의 변화가 작은 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 저장안정성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D) 및 용매(E)를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서, 상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료, 하기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 크산텐계 염료 및 금속착체구조의 아조계 염료를 포함하며, 상기 광중합 개시제(D)는 하기 화학식 2의 디페닐설파이드 구조를 포함하는 옥심에스테르계 광중합 개시제를 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 는 각각 독립적으로 수소 또는 C1~C5의 직쇄 또는 분기의 알킬기이고, R₇, R₈ 는 각각 독립적으로 수소 또는 COOH, COO^-, SO3^-, SO₃H, SO₃Na, COOCH₃, COOCH₂CH₃이다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서 R₉는 하기 화학식 3으로 표시되며, R₁₀은 C1~C8 의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이고, R₁₁는 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기이며, 하기 화학식 3에서 R₁₂는 C1~C4 의 알킬기이고, R₁₃는 C3~C8 의 지환식 또는 방향족 탄화수소기이다.

[화학식 3]

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 저장안정성이 우수하며 노광량에 따른 선폭변화가 적어 칼라필터의 생산성이 우수하다. 또한 이를 이용하여 제조된 칼라필터는 투과율이 우수하다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D) 및 용매(E)를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서, 상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료, 하기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 크산텐계 염료 및 금속착체구조의 아조계 염료를 포함하며, 상기 광중합 개시제(D)는 하기 화학식 2의 디페닐설파이드 구조를 포함하는 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

상기 화학식 1에서 R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆는 각각 독립적으로 수소 또는 C1~C5의 직쇄 또는 분기의 알킬기이고, R₇,R₈는 각각 독립적으로 수소 또는 COOH, COO^-,SO3^-,SO₃H,SO₃Na,COOCH₃,COOCH₂CH₃이다.

착색제(A)

상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료(a1), 상기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료(a2) 및 금속착체구조의 아조계 염료(a3)를 포함한다.

이하 각각의 성분에 대해 설명한다.

안료( a1 )

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

상기 유기 안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페리렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론(anthanthrone) 안료, 인단트론(indanthrone) 안료, 프라반트론 안료, 피란트론(pyranthrone) 안료, 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.

상기 무기 안료로서는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.

특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물중 C.I. 피그먼트 레드, C.I. 피그먼트 바이올렛, C.I. 피그먼트 블루를 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니며 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

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 등의 적색안료

상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트 레드 122, 166, 177, 224, 242, 254, 255 에서 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 하기의 안료 분산제(a4)를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

안료 분산제( a4 )

상기 안료 분산제(a4)는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, 아크릴 분산제라고 함)를 함유하는 것이 좋다.

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

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

상기 안료 분산제(a4)는 상기한 아크릴 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 (부분적)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기-함 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염과 같은 유질의 분산제; (메트)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트 에스테르 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다.

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

상기 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 상기 아크릴 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 안료 분산제(a4)의 사용량은 사용되는 안료(a1)의 고형분 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 50중량부이다. 안료 분산제(a4)의 함량이 60중량부를 초과하면 점도가 높아질 수 있으며, 5중량부 미만일 경우에는 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.

크산텐계 염료( a2 )

상기 착색제(A)는 하기 화학식 1로 표시되는 크산텐계 염료(a2)를 포함한다.

[화학식 1]

크산텐계 염료는 투과율 및 내열성이 우수하여 착색 감광성 수지 조성물의 성분으로서 바람직하나 용매에 대한 용해도가 부족하여 충분한 양을 착색 감광성 수지 조성물의 성분으로서 사용하기가 어려운 경우가 많다. 따라서 장시간 저장 시에도 석출하지 않는 범위 내에서 사용해야 한다.

상기 크산텐계 염료의 구체적인 예로는 Acid Red 52, Basic Red 1, Basic Violet 10, Basic Violet 11, Rhodamine B, Rhodamine 6G, Rhodamine 123, Sulforhodamine B 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 이들 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

금속착체구조의 아조계 염료( a3 )

상기 착색제(A)는 금속착체구조의 아조계 염료(a3)를 포함한다.

일반적으로 아조계 염료는 다양한 색상을 구현 가능하다는 장점이 있으나 용해도 및 내열성 등의 신뢰성이 부족하여 200℃ 이상의 고온공정이 필요한 칼라필터용 착색 감광성 수지 조성물에 적용함에 있어 어려움이 있다.

상기 금속착체구조의 아조계 염료의 경우 일반 아조계 염료에 비해 내열성 및 용해도가 우수하며 상기 크산텐계 염료와 혼용 사용하여 저장안정성을 높이면서 착색 감광성 수지 조성물 내의 염료의 함량을 높일 수 있다.

상기 금속착체구소의 아조계 염료의 구체적인 예로는 C. I. Solvent Yellow 13, C. I. Solvent Yellow 19, C. I. Solvent Yellow 21, C. I. Solvent Yellow 25, C. I. Solvent Yellow 25:1, C. I. Solvent Yellow 81, , C. I. Solvent Yellow 82, C. I. Solvent Yellow 88, C. I. Solvent Yellow 89, , C. I. Solvent Yellow 90, C. I. Solvent Orange 5, C. I. Solvent Orange 20 , C. I. Solvent Orange 40:1, C. I. Solvent Orange 41, C. I. Solvent Orange 45, C. I. Solvent Orange 54, C. I. Solvent Orange 56, C. I. Solvent Orange 58, C. I. Solvent Orange 62, C. I. Solvent Orange 81, C. I. Solvent Orange 99, C. I. Solvent Orange , C. I. Solvent Red 8, C. I. Solvent Red 83:1, C. I. Solvent Red 84:1, C. I. Solvent Red 90, C. I. Solvent Red 90:1, C. I. Solvent Red 91, C. I. Solvent Red 118, C. I. Solvent Red 119, C. I. Solvent Red 122, C. I. Solvent Red 127, C. I. Solvent Red 130, C. I. Solvent Red 132, C. I. Solvent Red 160, C. I. Solvent Red 234, C. I. Solvent Red 243, C. I. Solvent Red, C.I. Solvent Violet 21:1, C.I. Solvent Violet 58, C.I. Solvent Blue 137 등을 들 수 있다.

상기 착색제(A) 중의 염료의 함량은 착색제(A) 중의 고형분 총 중량을 기준으로 0.5~80중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5~60중량%가 보다 바람직하며, 1~50중량%가 특히 바람직하다. 상기 착색제(A) 중 염료의 함량이 상기 기준으로 0.5~80중량%로 포함될 경우 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하여 바람직하다. 상기 염료의 함량이라 함은 크산텐계 염료(a2)와 금속착체구조의 아조계 염료(a3)의 함량을 합한 것을 의미한다. 또한 전체 염료 중 크산텐계 염료의 함량은 30~90중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 40~80중량%이다. 전체 염료 중 크산텐계 염료의 비율이 90중량%를 초과하면 용해성 저하로 인해 이물이 발생하는 등의 저장안정성 관련 문제가 발생하기 쉬우며, 30중량% 미만일 경우 원하는 색성능을 구현하기 어렵다.

상기 착색제(A)의 함량은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 총 중량을 기준으로 5 내지 60중량%이며, 바람직하게는 10 내지 45중량%이다. 상기 착색제(A)가 상기 기준으로 5 내지 60중량%로 포함되는 경우에는 박막을 형성하여도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사가 발생하지 않으므로 바람직하다.

본 발명에서 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 총 중량이란 착색 감광성 수지 조성물로부터 용매를 제외한 나머지 성분의 총 중량을 의미한다.

알칼리 가용성 수지(B)

패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 갖기 위해, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)를 필수성분으로 하여 공중합하여 제조한다.

크산텐계 염료(a2)와의 상용성 및 착색감광성 수지 조성물의 저장안정성을 확보하기 위해 알칼리 가용성 수지(B)의 산가는 30~150mgKOH/g 인 것을 특징으로 한다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.

알칼리 가용성 수지(B)의 산가가 30mgKOH/g 미만인 경우 착색감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보하기 어려우며 150mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 염료와의 상용성이 문제가 발생하여 착색 감광성 수지 조성물 내의 염료가 석출되거나 착색 감광성 수지 조성물의 저장안정성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.

상기 알칼리 가용성 수지(B)의 추가적인 현상성을 확보하기 위해 수산기를 부여할 수 있다.

상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)는 구체적인 예로 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류 및 상기 디카르복실산의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트 류 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산 또는 메타아크릴산이 사용된다.

알칼리 가용성 수지(B)에 수산기를 부여하기 위해서는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b2)를 공중합하여 제조할 수 있으며 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)의 공중합체에 글리시딜기를 갖는 화합물(b3)을 추가로 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b2)의 공중합체에 추가로 글리시딜기를 갖는 화합물(b3)을 반응시켜 제조할 수 있다.

상기 글리시딜기를 갖는 화합물(b3)의 구체적인 부틸글리시딜에테르, 글리시딜프로필에테르, 글리시딜페닐에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 글리시딜부티레이트, 글리시딜메틸에테르, 에틸글리시딜에테르, 글리시딜이소프로필에테르, t-부틸글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르, 글리시딜4-t-부틸벤조에이트, 글리시딜스테아레이트, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터 등이 있으며 부틸글리시딜에테르, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터가 바람직하며 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지(B)의 제조시 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체들(b4)은 하기에 예시되어지나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체(b4)의 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; 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; 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등의 히드록시에틸(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 등이 있다.

상기 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체(b4)로 예시한 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지의 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 통상 5,000 내지 50,000이고, 바람직하게는 8,000 내지 40,000이며, 보다 바람직하게는 10,000 내지 35,000이고, 가장 바람직하게는 10,000 내지 30,000이다. 알칼리 가용성 수지의 분자량이 5,000 내지 50,000인 경우에는 도막 경도가 향상되고, 잔막률도 높으며, 미노광부의 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 해상도가 향상되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

상기 알칼리 가용성 수지(B)의 함량은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 총 중량을 기준으로 10 내지 80중량%, 바람직하게는 10 내지 70중량%의 범위이다. 상기 알칼리 가용성 수지(B)의 함량이 상기의 기준으로 10 내지 80중량%이면 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.

광중합성 화합물(C)

상기 광중합성 화합물(C)은 하기 광중합 개시제(D)의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 다관능 단량체를 사용할 수 있다.

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

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.

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)아크릴 레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타 에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

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

광중합 개시제 (D)

상기 광중합 개시제(D)는 하기 화학식 2의 디페닐설파이드 구조를 포함하는 옥심에스테르계 광중합 개시제(d1)를 포함한다.

[화학식2]

[화학식 3]

상기 화학식 2의 구조인 광중합 개시제(d1)는 염료에 의한 감도 및 투과율 저하를 방지하여 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 효과적인 광중합 특성을 발현한다.

또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서, 상기 이외의 광중합 개시제(d2)을 추가로 병용할 수도 있다. 대표적으로는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 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, 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, 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, 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, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.

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

또한, 상기 광중합 개시제(D)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제(d2)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제(d2)를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제(d2)는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물로 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), 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, 나프톡시아세트산 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 함량에 대해서 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%로 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 화학식 2의 디페닐설파이드 구조를 포함하는 옥심에스테르계 광중합 개시제(d1)의 경우 전체 광중합 개시제 중 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 20 내지 100 중량%로 포함된다. 광중합 개시제(d1)의 전체 광중합 개시제 중 비율이 10 중량% 미만일 경우 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하고 현상공정중 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.

또한, 상기 광중합 개시 보조제(d2)를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제(d2)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 함량에 대하여 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제(d2)의 사용량이 상술한 0.1 내지 40 중량%의 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공한다.

용매(E)

상기 용매(E)는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(e1)와 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온(e2)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

착색 감광성 수지 조성물 중의 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온의 함량은 15 내지 45중량%이며, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트의 함량은 20 내지 70중량%이다.

4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온(e2)의 함량이 15중량% 미만이면 착색 감광성 수지 조성물 중 염료가 석출되어 이물이 발생하거나 명암비가 감소하기 쉬우며, 45중량%를 초과하는 경우 착색 감광성 수지 조성물의 분산성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.

또한 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(e1)의 함량이 상기 범위에 있으면 염료를 포함하는 착색감광성 수지 조성물의 점도 안정성이 확보된다.

상기 용매(E)는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용매(e3)를 추가로 혼용한 것일 수 있다. 이러한 용매로는 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.

상기 용매(e3)의 구체적 예로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류, γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.

상기 용매(E)는 도포성 및 건조성 면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용매가 바람직하며, 보다 바람직하게는 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.

상기 예시한 용매(E)는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매(E)가 상술한 60 내지 90 중량%의 범위이면, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공한다.

첨가제(F)

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 성분 외에 본 발명의 목적을 해치지 아니하는 범위에서 당업자의 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 안료 분산제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제(F)를 병용하는 것도 가능하다.

상기 충진제는 구체적으로, 유리, 실리카, 알루미나 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다른 고분자 화합물은 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적으로 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에폭시 화합물은 구체적으로, 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)아크릴레이트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌 레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 옥세탄 화합물은 구체적으로, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트 비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산 디카르복실산비스옥세탄 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

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 구체적으로, 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 사용할 수 있다. 상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 시판되는 상기 에폭시 수지 경화제로서는 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다.

상기에서 예시한 경화제 및 경화 보조 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

상기 안료 분산제는 시판되는 계면 활성제를 사용할 수 있고, 구체적으로 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계 및 양성 등의 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 사용할 수 있으며, 이외에 상품명으로 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 사용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제는 구체적으로, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시 실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토 프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 총 중량을 기준으로0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2중량%로 포함될 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 응집 방지제는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은, 예를 들면 이하와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다. 착색제를 미리 용제와 혼합하여 착색제의 평균 입경이 0.2 ㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제가 사용되고, 또한 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부가 배합되는 경우도 있다. 얻어진 분산액(이하, '밀 베이스'라고 하는 경우도 있음)에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 반응성 실리콘계 계면활성제와, 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 목적하는 착색 감광성 수지 조성물을 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 제공한다.

컬러필터의 구성 및 제조방법은 당해 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 이를 이용하여 컬러필터를 제조할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을, 기판 또는 별도의 수지층(예를 들면, 기판 위에 먼저 형성된 별도의 착색 감광성 수지 조성물층 등)의 위에 도포하고, 용제 등 휘발성분을 제거하여 착색층을 형성하고, 포토마스크를 거쳐 상기 착색층을 노광하여, 현상하는 방법과 포토리소그래프법이 필요하지 않은 잉크젯 기기를 사용하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 의하면 고 휘도, 고 감도의 도포막을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

상기 액정표시장치는 상기 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 알려진 구성을 포함한다. 즉, 본 발명의 컬러필터를 적용할 수 있는 액정표시장치는 모두 본 발명에 포함된다. 일례로, 박막트랜지스터(TFT소자), 화소전극 및 배향층을 구비한 대향전극기판을 소정의 간격으로 마주 향하게 하고, 이 간극부에 액정재료를 주입하여 액정층으로 한 투과형의 액정표시장치를 들 수 있다. 또한, 컬러필터의 기판과 착색층 사이에 반사층을 설치한 반사형의 액정표시장치도 있다.

또 다른 일례로, 컬러필터의 투명 전극 위에 합쳐진 TFT(박막 트랜지스터: Thin Film Transistor) 기판 및, TFT 기판이 컬러필터와 중첩하는 위치에 고정된 백라이트를 포함한 액정표시장치를 들 수 있다. 상기 TFT 기판은 컬러필터의 주변표면을 둘러싸는 광방지 수지(light-proof resin)로 이루어진 외부 프레임,　외부프레임 내에 부과된 네마틱 액정으로 이루어진 액정층, 액정층의 각 영역마다 제공된 다수의 화소 전극, 화소 전극이 형성된 투명 유리 기판, 및 투명 유리 기판의 노출된 표면 위에 형성된 편광판을 구비할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기의 실시예들은 어디까지나 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구 범위에 표시되었고, 더욱이 특허청구범위 기록과

균등한 의미 및 범위내에의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.

안료분산 조성물의 제조

<안료분산 조성물 M1>

안료로서 C.I. 피그먼트 레드254 12.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0중량부, Acid Red 52 1.5중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 61.5중량부 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 20중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 안료분산조성물 M1을 제조하였다.

<안료분산 조성물 M2>

안료로서 C.I. 피그먼트 레드254 13.5중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 61.5중량부 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 20중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 안료분산조성물 M2을 제조하였다.

알칼리 가용성 수지의 합성

<합성예 1>

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-도데실머캅토 3부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응시켰다. 그 결과 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 100.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량 평균 분자량 Mw는 약 15110이었다.

착색감광성 수지 조성물의 제조

<실시예 1>

상기 <안료분산 조성물 M1> 24.5부, 금속착체구조의 아조계 염료인 Solvent Yellow 21 0.3부, <합성예 1> 의 수지 10.9부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 5.5부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 1.1부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 41.4부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 16.3부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

상기 <안료분산 조성물 M1> 24.5부, 금속착체구조의 아조계 염료인 Solvent Orange 45 0.3부, <합성예 1> 의 수지 10.9부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 5.5부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 1.1부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 41.4부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 16.3부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

상기 <안료분산 조성물 M1> 24.5부, <합성예 1> 의 수지 10.9부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 5.5부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 1.1부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 41.4부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 16.3부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

상기 <안료분산 조성물 M1> 24.5부, 금속착체구조의 아조계 염료인 Solvent Yellow 21 0.3부, <합성예 1> 의 수지 10.9부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 5.5부, IRGACURE 369 (BASF사 제조) 1.1부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 41.4부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 16.3부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<비교예 3>

상기 <안료분산 조성물 M2> 24.5부, 금속착체구조의 아조계 염료인 Solvent Yellow 21 0.3부, <합성예 1> 의 수지 10.9부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 5.5부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 1.1부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 41.4부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 16.3부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

<제조예 1>

상기 실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다.

구체적으로, 상기 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 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 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 300 ㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1KW의 고압 수은등을 사용하여 100 mJ/㎠ 로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 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 25분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다.

상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 3.2 ㎛이었다.

<실험예 1> 선폭변화 측정

제조예 1에서 100 mJ/㎠ 노광으로 형성된 패턴과, 노광량을 60 mJ/㎠ 로 변경한 것을 제외하고는 제조예 1과 같이 형성된 패턴에 대해 주사형 전자현미경(Scanning Electron Microscope : SEM)을 이용하여 100㎛ 라인/스페이스 패턴의 마스크로 형성된 패턴의 선폭을 측정하였다. 100 mJ/㎠ 노광된 패턴의 선폭과 60 mJ/㎠ 노광된 패턴의 선폭의 차이를 표 1에 나타내었다.

<실험예 2> 점도 변화 평가

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물의 초기 점도를 측정하고 5℃에 각각 3개월간 보관한 후 점도를 측정하여 그 점도 변화를 관찰하였다. 점도는 25℃에서 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer DVI+, BROOKFIELD사 제조)로 측정하였다. 그 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

○: 점도 변화 5% 이하

△: 점도 변화 5% 초과 내지 10%

×: 점도 변화 10% 초과

<실험예 3> 경시 이물 평가

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 5℃에 각각 3개월간 보관한 후, 반사형 광학현미경(관찰배율 1000배)으로 관찰하여 이물 평가를 실시하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

◎: 이물이 5개 미만

○: 이물이 5개 내지 10개

△: 이물이 10개 내지 20개

×: 이물이 20개 이상

<실험예 4> 투과율의 측정

시험 포토마스크를 사용하지 않은 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 컬러필터를 제조하여 색도계(올림푸스사 제조, OSP-200)를 이용하여 투과율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실험예 5> 감도의 측정

투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1 ㎛ 내지 50 ㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 사용한 것 이외는 제조예 1과 동일하게 패턴을 형성하였다. 30 ㎛ 패턴이 유실되지 않고 남아있는 최저 노광량을 표기하였으며 40 mJ/㎠ 이하면 감도가 양호하다 할 수 있다.

○: 40 mJ/㎠ 이하

△: 40 mJ/㎠ 초과, 80 mJ/㎠ 이하

×: 80 mJ/㎠ 초과

구분	점도 변화	경시 이물	선폭변화 (㎛)	투과율	감도
실시예 1	○	○	2.9	19.0	○
실시예 2	○	◎	3.1	18.8	○
비교예 1	△	X	8.7	18.2	○
비교예 2	○	○	18	18.9	X
비교예 3	○	◎	6.5	17.9	○

상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 2의 착색 감광성 조성물은 저장안정성이 우수하며 노광량에 따른 선폭변화가 적어 이를 이용하여 제조한 칼라필터의 생산성이 우수함을 알 수 있다.

Claims

착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 및 용매(E)를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서,
상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료, 하기 화학식 1로 표시되는 1종 이상의 크산텐계 염료 및 금속착체구조의 아조계 염료를 포함하며, 상기 광중합 개시제(D)는 하기 화학식 2의 디페닐설파이드 구조를 포함하는 옥심에스테르계 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
[화학식 1]

상기 화학식 1에서 R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆는 각각 독립적으로 수소 또는 C1~C5의 직쇄 또는 분기의 알킬기이고, R₇,R₈는 각각 독립적으로 수소 또는 COOH, COO^-,SO3^-,SO₃H,SO₃Na,COOCH₃,COOCH₂CH₃이다.
[화학식 2]

상기 화학식 2에서 R₉는 하기 화학식 3으로 표시되며, R₁₀은 C1~C8 의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이고, R₁₁는 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기이며, 하기 화학식 3에서 R₁₂는 C1~C4 의 알킬기이고, R₁₃는 C3~C8 의 지환식 또는 방향족 탄화수소기이다.
[화학식 3]
청구항 1에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 고형분 총 중량을 기준으로,
상기 착색제(A)를 5 내지 60중량% 포함하고,
상기 알칼리 가용성 수지(B)를 10 내지 80중량% 포함하며,
상기 광중합성 화합물(C)을 5 내지 45중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 크산텐계 염료와 금속착체구조의 아조계 염료의 함량은 착색제(A) 중의 고형분 총 중량을 기준으로 0.5~80중량%인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 3에 있어서, 상기 크산텐계 염료와 금속착체구조의 아조계 염료의 함량 중 크산텐계 염료의 함량은 30~90중량%인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지(B)는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지(B)의 산가는 30~150mgKOH/g 인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지의 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 5,000 내지 50,000인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 광중합 개시제(D)는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 광중합 개시제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 광중합 개시제(D)는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 함량에 대하여 0.1 내지 40 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 옥심에스테르계 광중합 개시제는 전체 광중합 개시제의 총 함량에 대하여 10 내지 100 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 용매(E)는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 용매(E)는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 12에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물 중의 상기 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온의 함량은 15 내지 45중량%이며, 상기 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트의 함량은 20 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
청구항 14의 컬러필터를 포함하는 액정표시장치.