KR20160109380A

KR20160109380A - 적색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 적색 컬러필터 및 표시장치

Info

Publication number: KR20160109380A
Application number: KR1020150033659A
Authority: KR
Inventors: 홍성훈; 권봉일
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-21

Abstract

본 발명은 적색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 적색 컬러필터 및 표시장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 적색 안료, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색력 및 휘도가 우수한 적색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 적색 컬러필터 및 표시장치에 관한 것이다.

Description

적색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 적색 컬러필터 및 표시장치{A red photosensitive resin composition, red color filter and display device comprising the same}

컬러필터는 촬상 소자, 액정표시장치(LCD) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정표시장치나 촬상 소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙 매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 안료를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, '예비 소성'이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, '후 소성'이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다. 여기서 패턴이 형성되는 블랙 매트릭스는 통상 흑색 감광성 수지 조성물로 형성하게 된다.

일반적으로 액정표시장치에는 컬러화상표시를 실현하기 위해서 액정표시소자의 복수의 화소에 대응되게 복수의 착색층을 갖는 컬러필터가 배치된다. 이러한 컬러필터는 스위칭 소자가 형성되어 있는 박막트랜지스터소자 (Thin Film Transistor: 이하 TFT라 칭함)가 형성된 기판(이하, TFT기판으로 칭함)측이 아닌 TFT기판과 대향되게 배치되는 대향 기판측에 형성되어 있다.

그러나, 컬러 필터를 대향 기판측에 배치하는 경우, TFT기판 상의 각 화소 전극과의 위치결정이 간단하지 않고, 개구율이 낮은 문제가 있다. 또한, 컬러 필터와 액정층과의 사이의 거리가 비교적 크기 때문에 경사방향으로부터 입사한 광에 의해 기인한 표시 품위의 저하 문제가 발생하였다.

상기 문제를 해결하기 위하여, TFT기판 상에 컬러필터를 형성하는 기술이 개발되었지만, 전압을 인가한 부분이 정확히 작동하지 않아 표시불량이 발생하는 문제점이 발생하였다. 이러한 표시불량 발생을 억제하기 위하여 컬러필터를 형성하는 착색 감광성 수지 조성물로 형성된 착색층의 비유전율을 10 이하로 하는 것이 고안되었다.

그러나, 대형화 및 고정세화의 액정표시장치에서는 여전히 전압을 인가한 부분이 정확히 작동하지 않아 표시불량이 발생하며, 특히, 적색 착색층의 경우에는 종래 사용되는 착색재료를 통해서는 만족스러운 콘트라스트 및 휘도를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

이를 극복하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2011-0006221호에는 적색 재료의 종류와 함량을 고안하였지만, 공정마진이 우수하지 못한 문제가 대두되었다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0006221호

본 발명은 콘트라스트 비 및 휘도가 우수하여 색재현도가 우수한 적색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 감도 및 밀착성이 우수하여 현상 공정 중 패턴의 박리가 발생하지 않으며, 내약품성이 우수하여 표시 불량이 발생하지 않는 적색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 적색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 적색 안료, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물로,

상기 적색 안료는 C.I. 피그먼트 레드 242 및 C.I. 피그먼트 레드 177을 포함하고,

추가로 C.I. 피그먼트 레드 264 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 적색 감광성 수지 조성물을 포함하는 적색 컬러 필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 적색 컬러 필터를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 적색 감광성 수지 조성물은 콘트라스트 비 및 휘도가 높아 색재현이 우수한 장점을 지니고 있다.

또한, 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물은 감도 및 밀착성이 우수하여 현상 공정 중 패턴의 박리가 발생하지 않으며, 표시 불량이 발생하지 않는 장점을 지니고 있다.

또한, 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터 및 표시 장치는 색 재현이 우수한 효과를 지니고 있다.

이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

추가로 C.I. 피그먼트 레드 264 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 적색 안료를 상기와 같이 포함함으로써, 높은 휘도 및 콘트라스트 비를 나타내어 고색 재현이 가능하며, 착색력이 우수하여 표시 불량을 방지할 수 있는 적색 감광성 수지 조성물을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물을 각 성분 별로 자세히 설명한다.

(A)적색 안료

상기 적색 안료는 색재현이 높은 적색 감광성 수지 조성물을 제공하기 위하여 C.I. 피그먼트 레드 242 및 C.I. 피그먼트 레드 177을 포함한다. 또한, 색조 조절을 위하여 추가로 C.I. 피그먼트 레드 264 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함한다.

상기 C.I. 피그먼트 레드 264는 적색 안료 총 중량에 대하여 20 내지 60 중량%로 포함되며, 바람직하게는 25 내지 55 중량%로 포함된다. 상기 C.I. 피그먼트 레드 264가 20 중량% 미만으로 포함되면 착색력이 우수하지 못하며, 60 중량%를 초과하여 포함되면 원하는 L/S 패턴의 선폭 및 테이퍼를 얻을 수 없다.

또한, 상기 C.I. 피그먼트 레드 179는 적색 안료 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%로 포함되며, 바람직하게는 7 내지 20 중량%로 포함된다. 상기 C.I. 피그먼트 레드 179가 5 중량% 미만으로 포함되면 착색력이 우수하지 못하며, 30 중량%를 초과하여 포함되면 원하는 L/S 패턴의 선폭 및 테이퍼를 얻을 수 없다.

또한, 본 발명에서 상기 적색 안료는 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함되며, 바람직하게는 20 내지 50 중량%로 포함된다. 상기 적색 안료가 10 내지 60 중량%로 포함되면, 박막 형성시 화소의 색 농도가 충분하며, 이 후 공정인 고온 공정 및 기타 유기 용제에 의한 내열성 및 내화학성이 우수해질 수 있다.

본 발명에서 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분이란, 용제를 제거한 성분의 합계를 의미한다.

또한, 상기 적색 안료는 안료의 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 예로는 안료 분산제(a1)를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 상기 방법에 따라 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

( a1 )안료 분산제

상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가하는 것으로 안료 분산제의 구체적인 예로는 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 양이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 스테아릴아민염산염 및 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다.

상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에스테르나트륨 및 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨 및 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨 및 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.

상기 비이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.

그 외에 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류 및 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.

또한, 상기 안료분산제는 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제 (이하, 아크릴레이트계 분산제)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트계 분산제는 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070 또는 DISPER BYK-2150 등을 들 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 분산제는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 안료 분산제는 아크릴레이트계 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다. 상기 다른 수지 타입의 안료 분산제로는 공지된 수지 타입의 안료 분산제, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산에스테르, 불포화폴리아미드, 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 다른 수지타입의 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.

상기한 아크릴레이트계 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 아크릴레이트계 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 안료 분산제는 적색 안료 1 중량부에 대하여, 0 초과 1 중량부 이하로 포함되며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량부로 포함된다. 상기의 0 초과 1 중량부 이하로 안료 분산제가 포함되면, 균일하게 분산된 안료를 얻을 수 있으므로 바람직하다.

(B)알칼리 가용성 수지

상기 알칼리 가용성 수지는 통상적으로 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 갖고, 적색 안료의 분산매로서 작용한다.

본 발명의 적색 감광성 수지 조성물에 포함되는 알칼리 가용성 수지는 적색 안료(A)에 대한 결합제수지로서 작용하고, 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 결합제 수지라면, 그 종류를 특별히 한정하지 않고 모두 사용할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지는 예를 들면, 카르복실기를 포함하는 단량체, 및 상기 카르복실기를 포함하는 단량체와 공중합이 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 카르복실기를 포함하는 단량체로는, 구체적으로 예를 들어, 불포화 모노카르복실산, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등의 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 다가 카르복실산 등의 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다.

상기 불포화 모노카르복실산으로는, 구체적으로 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산 및 신남산 등을 들 수 있다.

상기 불포화 디카르복실산으로서는, 구체적으로 예를 들어, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산 및 메사콘산 등을 들 수 있다.

상기 불포화 다가 카르복실산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로 예를 들어, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물 및 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다.

또한, 상기 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 구체적으로 예를 들어, 숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-아크릴로일옥시에틸) 및 프탈산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다.

또한, 상기 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단이 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 구체적으로 예를 들어, ω-카르복시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트 및 ω-카르복시폴리카프로락톤 모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 카르복실기를 포함하는 단량체는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 카르복실기를 포함하는 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 구체적으로 예를 들어,

스티렌, α-메틸스티렌, o-비닐톨루엔, m-비닐톨루엔, p-비닐톨루엔, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 및 인덴 등의 방향족 비닐 화합물;

메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 노르보르닐(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트 및 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르류;

2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트 및 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르류;

글리시딜아크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르류;

아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐 및 벤조산 비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르류;

비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르 및 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르류;

아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴 및 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물;

아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드 및 N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류;

말레이미드, 벤질말레이미드, N-페닐말레이미드 및 N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드류;

1,3-부타디엔, 이소프렌 및 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 및

폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트 및 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류등을 들 수 있다.

이들 단량체는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

특히, 상기 카르복실기를 포함하는 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서 노르보닐 골격을 포함하는 단량체, 아다만탄골격을 포함하는 단량체 및 로진 골격을 포함하는 단량체 등의 벌키성 단량체가 비유전 상수값을 낮추는 경향이 있으므로, 이들 단량체를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 알칼리 가용성 수지는 20 내지 200KOH ㎎/g의 산가를 갖는 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위 내에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하여, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remaining ratio)을 개선할 수 있어 바람직하다.

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

또한, 겔 투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출용제로 함)로 측정한 알칼리 가용성 수지의 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(이하, 간단히 '중량평균분자량'이라고 한다)이 3,000 내지 200,000, 바람직하게는 5,000 내지 100,000인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량이 상기 3,000 내지 200,000 범위 내에 있으면, 코팅 필름의 경도가 향상되어 잔막율이 높고, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도가 향상될 수 있다.

또한, 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포[중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 1.5 내지 6.0인 것이 바람직하고, 1.8 내지 4.0인 것이 보다 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 분자량분포가 1.5 내지 6.0의 범위 내에 있으면, 현상성이 우수해지므로 바람직하다.

본 발명에서 알칼리 가용성 수지는 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여, 5 내지 70 중량%, 바람직하게는 10 내지 60 중량%로 포함된다.

상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 5 내지 70 중량%이면 현상액에의 용해성이 충분하여 비화소 부분의 기판상에 현상 잔사가 발생하기 어렵고, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 생기기 어려워 비화소 부분의 누락성이 양호해질 수 있다.

(C) 광중합성 화합물

본 발명의 적색 감광성 수지 조성물 중 하나인 광중합성 화합물은 후술하는 광중합 개시제(D)의 작용으로 중합할 수 있는 화합물이어야 한다.

광중합성 화합물로는 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 단량체를 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

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

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

상기 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올프로판트리(메타) 아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광중합성 화합물은 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 50 중량%로 포함되며, 7 내지 45 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광중합성 화합물은 상기 5 내지 50 중량% 범위에서 화소부의 강도나 평탄성을 양호하게 할 수 있다.

(D) 광중합 개시제

상기 광중합 개시제는 아세토페논계 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 아세토페논계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 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 및 2-히드록시-2-메틸[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있고, 바람직하게는 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.

또한, 상기 광중합 개시제는 아세토페논계 화합물과 다른 종류의 광중합 개시제를 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 다른 종류의 광중합 개시제는 빛을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하는 활성 라디칼 발생제, 증감제 및 산발생제 등을 들 수 있다.

상기 활성라디칼 발생제로는, 구체적으로 예를 들어, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물 및 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.

상기 벤조인계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

상기 벤조페논계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 티옥산톤계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤 및 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

상기 트리아진계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 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-(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, 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

또한, 상기 라디칼 발생제는 보조라디칼 발생제와 함께 사용될 수 있다.상기 보조라디칼 발생제로는, 구체적으로 예를 들어, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2,-비스(o-클로르로페닐)-4,4', 5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포르퀴논, 페닐글리옥실산메틸 및 티타노센 화합물 등을 사용할 수 있다.

상기 산발생제로는 구체적으로 예를 들어, 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사 플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄 및 헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염류, 니트로벤질토실레이트류 및 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다.

또한, 상기 활성 라디칼 발생제로서 상기 화합물 중에는 활성 라디칼과 동시에 산을 발생하는 화합물도 있으며, 예를 들면, 트리아진계 광중합 개시제는 산 발생제로서도 사용될 수 있다.

상기 광중합 개시제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 광중합 개시제는 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분총 중량에 대하여, 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%로 포함된다.

상기 0.1 내지 40 중량% 범위 내에서 적색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 상기 적색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도 및 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.

또한, 본 발명에서는 광중합 개시제에 추가로 광중합 개시 보조제를 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제는 광중합 개시제에 의해 중합이 개시된 광중합성 화합물의 중합을 촉진시키기 위해 사용되는 화합물이며, 광중합 개시 보조제로서는, 아민계 화합물, 알콕시안트라센계 화합물, 티옥산톤계 화합물 등을 들 수 있다.

상기 아민계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 벤조산2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤즈페논(통칭, 미힐러즈케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 및 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논이 바람직하다.

상기 알콕시안트라센계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센 및 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.

상기 티옥산톤계화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤 및 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

또한, 광중합 개시 보조제로서 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 광중합 개시 보조제로는, 상품명 「EAB-F」(제조원: 호도가야가가쿠고교가부시키가이샤) 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우, 광중합 개시제 1몰에 대하여, 통상적으로 0 초과 10몰 이하, 0.01 내지 5몰로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 0 초과 10몰 이하의 범위로 광중합 개시 보조제를 사용하면, 적색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 적색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상될 수 있다.

(E)용제

상기 용제는 적색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 통상의 적색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알코올류 또는 에스테르류 등이 바람직하다.

상기 에테르류로는 예를 들어, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 및 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류;

디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르 및 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류 등을 들 수 있다.

상기 아세테이트류로는 예를 들어, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 메틸 3-메토시프로피오네이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 3-메톡시-1-부틸아세테이트, 1,2-프로필렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 등을 들 수 있다.

상기 방향족 탄화수소류로는 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 메시틸렌 등을 들 수 있다.

상기 케톤류로는 예를 들어, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논 등을 들 수 있다.

상기 알콜류로는 예를 들어, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 등을 들 수 있다.

상기 에스테르류로는 예를 들어, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 및 γ-부티로락톤 등을 들 수 있다.

상기 용제는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸 및 3-메톡시프로피온산메틸 등을 들 수 있다.

상기 용제는 적색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%로 포함된다. 상기 용제가 상기 60 내지 90중량%의 범위로 포함되면 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음) 및 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해질 수 있다.

(F)첨가제

상기 첨가제는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 및 응집 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 충진제의 구체적인 예로는 유리, 실리카 및 알루미나 등을 들 수 있다.

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

상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물 및 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.

상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 상기 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 및 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.

상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄 및 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.

상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다.

상기 경화 보조 화합물은 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류 및 산 발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 시판품으로는, 아데카하도나 EH-700(아데카공업㈜ 제조), 리카싯도 HH(신일본이화㈜ 제조) 및 MH-700(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 계면활성제는 적색 감광성 수지 조성물의 피막 형성을 보다 향상시키기 위해 사용할 수 있으며, 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들어, 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA 및 SH8400 등이 있고, GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460 및 TSF-4452 등이 있다.

상기 불소계 계면활성제는 예를 들어, 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482 및 F-489 등이 있다.

또한, 그 외에 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㈜) 및 Disperbyk-series(BYK-chemi) 등을 들 수 있다.

상기 예시된 계면활성제는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 사용 가능한 밀착 촉진제의 구체적인 예로는 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 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

상기에서 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 밀착 촉진제는 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 통상 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2 중량% 포함될 수 있다.

상기 산화 방지제의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.

상기 자외선 흡수제의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 사용 가능한 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 응집 방지제의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 사용 가능한 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.

본 발명의 적색 감광성 수지 조성물의 제조방법은 하기와 같다.

먼저, 상기 적색 안료(A)를 용제(E)와 혼합하여 안료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제(a1), 알칼리 가용성 수지(B)의 일부 또는 전부를 용제(E)와 함께 혼합시켜, 용해 또는 분산시킬 수 있다.

상기 혼합된 분산액에 알칼리 가용성 수지의 나머지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D)와 필요에 따라 첨가제(F) 및 용제(E)를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터와 이를 구비한 표시 장치를 제공한다.

먼저, 적색 감광성 수지 조성물을 기판(통상은 유리) 또는 먼저 형성된 적색 감광성 수지 조성물의 고형분으로 이루어지는 층 상에 도포한 후 가열 건조함으로써 용제 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다.

도포 방법으로는, 예를 들어 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤드 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다. 도포 후 가열 건조 (프리베이크), 또는 감압 건조 후에 가열하여 용제 등의 휘발 성분을 휘발시킨다. 여기에서 가열 온도는 통상 70 내지 200℃, 바람직하게는 80 내지 130℃ 이다. 가열건조 후의 도막 두께는 통상 1 내지 8㎛ 정도이다. 이렇게 하여 얻어진 도막에 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다. 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.

상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명에서는 이를 한정하지는 않는다. 경화가 종료된 도막을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴 형상을 갖는 스페이서를 얻을 수 있다.

상기 현상 방법은 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등으로 특별히 한정하는 것은 아니다. 또한, 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다. 상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이다.

상기 알칼리성 화합물은 무기 또는 유기 알칼리성 화합물로 특별히 한정하는 것은 아니다. 상기 무기 알칼리성 화합물로는 예를 들어, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 인산수소2나트륨, 인산2수소나트륨, 인산수소 2암모늄, 인산2수소암모늄, 인산 2수소칼륨, 규산 나트륨, 규산 칼륨, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 수소나트륨, 탄산 수소 칼륨, 붕산 나트륨, 붕산 칼륨 및 암모니아 등을 들 수 있다.

또한, 유기 알칼리성 화합물로는 예를 들어, 테트라메틸암모늄히드록사이드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록사이드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민 및 에탄올아민 등을 들 수 있다.

상기 무기 또는 유기 알칼리성 화합물은 각각 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 현상액 중의 알칼리성 화합물의 농도는 현상액 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%이고, 바람직하게는 0.03 내지 5 중량%이다.

상기 현상액 중의 계면 활성제는 전술한 비이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제 및 양이온계 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 현상액 중의 계면 활성제의 농도는 현상액 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 8 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 포함된다. 현상 후, 수세하고, 필요에 따라 150 내지 230℃ 에서 10 내지 60 분의 포스트베이크를 실시할 수도 있다.

본 발명의 적색 감광성 수지 조성물을 사용하고, 상기와 같은 각 공정을 거쳐 기판 상에 특정의 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

<알칼리 가용성 수지 합성>

합성예 1.

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 182g을 도입하여, 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 치환한 후, 100℃로 승온시킨 후 벤질메타크릴레이트 70.5g(0.40몰), 메타크릴산 45.0g(0.50몰), 이소사이클릭 골격의 모노메타크릴레이트 44.5g(0.10몰) 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 136g 및 아조비스이소부티로니트릴 3.6g을 첨가한 혼합 용액을 적하 로트로부터 2시간에 걸쳐 플라스크에 적하하여 100℃에서 5시간 더 교반을 진행하였다.

이어서, 플라스크 내 분위기를 질소에서 공기로 치환하고, 글리시딜메타크릴레이트 30g[0.2몰, (본 반응에 사용한 메타크릴산의 카르복실기에 대하여 40몰%)], 트리스디메틸아미노메틸페놀 0.9g 및 히드로퀴논 0.145g을 플라스크 내에 투입하여 110℃에서 6시간 동안 반응을 진행하여 고형분 산가가 99㎎KOH/g인 알칼리 가용성 수지를 얻었다.

GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 28,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.2이었다.

상기 합성예 1의 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)의 측정에 대해서는 GPC법을 이용하여 이하의 조건으로 행하였으며, 얻어진 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량의 비를 분자량 분포(Mw/Mn)로 하였다.

<GPC법 조건>

장치 : HLC-8120GPC(도소㈜ 제조)

칼럼 : TSK-GELG4000HXL + TSK-GELG2000HXL(직렬 접속)

칼럼 온도 : 40℃

이동상 용제 : 테트라히드로퓨란

유속 : 1.0 ㎖/분

주입량 : 50 ㎕

검출기 : RI

측정 시료 농도 : 0.6 질량%(용제 = 테트라히드로퓨란)

교정용 표준 물질 : TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)

상기에서 얻어진 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량의 비를 분자량 분포(Mw/Mn)로 하였다.

<적색 감광성 수지 조성물 제조>

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2.

하기 표 1의 조성으로 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 적색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

(단위 : 중량%)

종류		실시예			비교예
		1	2	3	1	2
적색 안료	C.I 피그먼트 레드 254	-	-	-	2.60	-
	C.I 피그먼트 레드 242	2.42	3.63	3.02	-	1.75
	C.I 피그먼트 레드 177	10.82	4.67	7.79	12.98	13.83
	C.I 피그먼트 레드 264	-	7.28	4.77	-	-
	C.I 피그먼트 레드 179	2.34	-	-	-	-
알칼리 가용성 수지		6.52
광중합성 화합물		4.35
광중합 개시제 1		1.96
광중합 개시제 2		0.33
용제		70.46
첨가제		0.8

알칼리 가용성 수지 : 합성예 1에서 제조한 알칼리 가용성 수지

광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)

광중합 개시제 : 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(Irgacure 369; Ciba Specialty Chemical사 제조)

광중합 개시제 : 4,4'-디(N,N'-디메틸아미노)-벤조페논(EAB-F; 호도가야 카가쿠㈜제조)

용제 : 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

첨가제 : 아크릴계 안료분산제(Disper byk-2001, 빅케미(BYK)社제조)

실험예 1. 적색 착색층 제조 및 물성 측정

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 적색 감광성 수지 조성물을 이용하여 착색층을 제조하였다.

스핀 코팅법으로 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 적색 감광성 수지 조성물을 유리기판 위에 각각 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, g, h, i 선을 모두 함유하는 1kw 고압 수은등을 사용하여 100mJ/㎠의 조도로 조사하였다. 이때 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담구어 현상하였다.

이 박막이 입혀진 유리기판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 200℃의 가열 오븐에서 30분 동안 가열하였다.

이를 통해 얻어진 적색 착색층의 두께는 1 내지 5㎛의 범위였다.

1. 휘도

상기 적색 착색층을 마이크로스코픽 스펙트로미터 OSP-SP2000을 이용하여 휘도를 측정하였으며, 평가 기준은 하기와 같고, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

<휘도 평가 기준>

○ : Y≥14,

△ : 13≤Y<14,

X : Y<13

2. 콘트라스트( CR )

상기 적색 착색층을 탑콘사 콘트라스트 측정기 BM-5A모델을 이용하여 콘트라스트를 측정하였다. 측정 기준은 유리기판(착색층 형성전)의 콘트라스트 1/30000 기준으로 하였으며, 평가 기준은 하기와 같으며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

<콘트라스트(CR) 평가 기준>

◎ : CR≥15000,

○ : 12000≤CR<15000,

△ : 10000≤CR<12000,

X : CR<10000

3. 착색력

적색 착색층의 두께를 1 내지 5㎛로 제조하기 위하여 사용되는 적색 감광성 수지 조성물 내의 적색 안료의 함량을 측정하였다.

평가 기준은 하기와 같으며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

○ : 착색력<0.45,

△ : 0.45≤착색력<0.5,

X : 착색력>0.5

실험예 2. 적색 컬러 필터 제조

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 적색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판(#1737, 코닝사 제조) 위에 각각 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분 동안 유지하여 박막을 형성시켰다.

이어서, 상기 박막 위에 투과율 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 1000㎛로 하고, 초고압 수은 램프(USH-250D, 우시오 덴끼(주) 제조)를 이용하여 대기 분위기 하에서 40mJ/㎠의 노광량(365㎚)으로 광조사하였다.

상기 자외선이 조사된 박막을 pH 12.5의 KOH 수용액 현상 용액에 스프레이 현상기를 이용하여 80초 동안 현상하였다. 상기 박막이 입혀진 유리 기판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 20분 동안 가열하여 적색 컬러 필터를 제조하였다. 제조된 적색 컬러 필터의 패턴 형상(박막) 두께는 2.5 내지 2.9㎛이었다.

상기 제조된 적색 컬러 필터의 패턴 형성을 관찰하였으며, 평가 기준은 하기와 같으며, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

<패턴 형성 평가 기준>

○: 패턴상 오류 없음

△: 패턴상 오류 1 내지 3개

X: 패턴상 오류 4개 이상

	휘도	콘트라스트	착색력	패턴형성
실시예1	○	○	○	○
실시예2	○	◎	○	○
실시예3	○	○	○	○
비교예1	○	○	X	X
비교예2	○	○	X	X

상기 표 2의 결과에서, 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물인 실시예 1 내지 3은 휘도, 콘트라스트, 착색력 및 패턴형성에서 모두 우수한 결과를 보였다.

반면, C.I. 피그먼트 레드 242를 포함하지 않은 비교예 1의 적색 감광성 수지 조성물은 착색력 및 패턴형성에서 불량한 결과를 보였으며, C.I. 피그먼트 레드 264 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하지 않은 비교예 2의 적색 감광성 수지 조성물은 착색력 및 패턴형성에서 불량한 결과를 보였다.

따라서, 적색 안료로 C.I. 피그먼트 레드 242 및 C.I. 피그먼트 레드 177을 포함하고, 추가로 C.I. 피그먼트 레드 264 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물은 휘도, 콘트라스트, 착색력 및 패턴 형성이 우수하다는 것을 실험을 통하여 알 수 있었다.

또한, 상기 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물을 사용하면 고색 재현이 가능한 우수한 특성을 갖는 컬러필터 및 표시 장치를 제조할 수 있다.

Claims

적색 안료, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물로,
상기 적색 안료는 C.I. 피그먼트 레드 242 및 C.I. 피그먼트 레드 177을 포함하고,
추가로 C.I. 피그먼트 레드 264 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 적색 안료가
C.I. 피그먼트 레드 264를 포함하는 경우, 상기 적색 안료 총 중량에 대하여 20 내지 60 중량%로 포함하고,
C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 경우, 상기 적색 안료 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 적색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여, 적색 안료 10 내지 60 중량%, 알칼리 가용성 수지 5 내지 70 중량%, 광중합성 화합물 5 내지 50 중량% 및 광중합 개시제 0.1 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 적색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 용제 60 내지 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 적색 감광성 수지 조성물은 추가로 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 감광성 수지 조성물.
청구항 1의 적색 감광성 수지 조성물을 포함하는 적색 컬러 필터.
청구항 5의 적색 컬러 필터를 포함하는 적색 표시 장치.