KR20160109579A - 착색 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적색 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 C.I. 피그먼트 레드 224 및 C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179 중 1종으로 구성된 착색제와 더불어 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
상기 조성을 포함하는 컬러필터는 착색력이 우수할 뿐 아니라 감도 및 현상 속도가 현저히 우수하여 제막 특성을 개선하고, 이를 액정표시장치에 도입시 우수한 신뢰성을 확보하여 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있다.

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치{COLOR PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER MANUFACTURED THEREBY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 우수한 감도 및 현상 속도를 확보하여 고품위의 화질을 구현할 수 있는 적색 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터 및 액정표시장치에 관한 것이다.

디스플레이 산업은 CRT(cathode-ray tube)에서 PDP(plasma display panel), OLED(organic light-emitting diode), LCD(liquid-crystal display) 등으로 대변되는 평판디스플레이로 급격한 변화를 진행해 왔다. 그 중 LCD는 얇고 가벼우면서 우수한 해상력과 저전력 소모 등의 장점이 있어서 거의 모든 산업에서 사용되는 화상표시장치로 널리 이용되고 있으며, 앞으로도 큰 시장 확대가 예상된다.

LCD는 광원으로부터 발생한 백색광이 액정셀을 통과하면서 투과율이 조절되고 적색, 녹색, 청색의 컬러필터를 투과해 나오는 3원색이 혼합되어 풀칼라를 구현하며 색조를 재현하는 가장 중요한 부춤 중의 하나이다.

일반적으로 LCD에 사용되는 컬러필터의 제조방법으로서 염색법, 인쇄법, 전착법 및 안료 분산법이 알려져 있으며 과거부터 염료를 사용하는 방법들이 검토되어 왔으나 염료를 사용한 경우 내열성, 내광성, 내화학성 등이 안료에 비해 낮은 문제가 있어 적용이 어려울 뿐 아니라 염색법의 경우 복잡한 공정으로 경제성이 없어 현재는 안료 분산법이 일반적으로 적용되고 있다.

안료는 염료에 비해 투명성은 떨어지지만 안료의 미세화 및 분산기술의 진보에 의해 극복되어 왔다. 안료 분산법으로 제작된 컬러필터는 안료를 사용하기 때문에, 빛, 열, 용제 등에 대해 안정하며 포토리소그래피법에 의해 패터닝할 경우 대화면 및 고정밀 컬러 디스플레이용 컬러필터를 제작하기 용이하여 현재 가장 광범위하게 사용되고 있다.

또한, 안료 분산법으로 RGB 컬러필터를 형성할 경우 적색, 녹색 및 청색 안료를 각각 포함하며, 추가적으로 황색 안료, 보라색 안료 등을 더 포함함으로써 색상을 더 효과적으로 표현할 수 있다.

안료 분산법에 의해 컬러필터를 제작하는 방법은 우선 스핀코터로 착색 감광성 수지 조성물을 기판 상에 도포하고, 건조시켜 착색층을 형성시킨다. 이어서, 도포막의 패턴 노광 및 현상에 의해 착색 화소를 얻고 고온에서 가열 처리하여 첫 번째 색상의 패턴을 얻고, 색좌표에 상응하여 이 조작을 반복함으로써, 컬러필터를 제작한다.

최근 컬러필터용 재료들은 광투과율 향상 및 고색재현성과 더불어 고감도화, 고신뢰도화에 대한 달성이 요구되고 있다. 이 중 색재현성 향상을 위해서 컬러필터 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물의 안료를 혼합 사용함에 따라 안료 농도가 지속적으로 높아지고 있다.

일례로 대한민국 특허공개 제2009-0055505호는 적색 컬러필터용 조성물에 있어서 착색제로 C.I. 피그먼트 레드 166과 C.I. 피그먼트 레드 224, 242, 254로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함께 사용하는 것으로 색순도가 높은 적색의 화소를 형성하는 방법을 제안하고 있다.

또한, 대한민국 특허공개 제2013-0131235호는 컬러필터용 적색 착색 조성물에 있어서 착색제로 C.I. 안료 적색 208에 C.I. 안료 적색 177 또는 C.I. 안료 적색 179을 함께 사용하는 것으로 충분한 착색력과 휘도를 나타내는 방법를 제안하고 있다.

전술한 특허와 같이 감광성 수지 조성물에 여러 종류의 안료를 사용하여 형성시킨 컬러필터는 선명한 색조 및 높은 착색력 등 색특성을 만족시킬 수 있으나 안료의 응집으로 인해 투명성, 도공성이 저하된다.

안료의 분산 불안정성으로 인한 문제를 해결하기 위해 분산제를 함께 사용함으로써 안료의 분산성을 개선시킬 수 있다. 그러나 조성물 안에 분산제를 다량으로 첨가하면 알칼리 가용성 수지의 농도가 희석되어 감도 저하나 현상성 부족으로 인해 밀착성 불량 등의 신뢰성 문제가 발생하며 컬러필터 제조를 위해 가열 처리시 분산제가 황변해 휘도의 저하를 야기시키는 등의 공정상의 문제를 일으킨다.

전술한 문제 해결과 함께 컬러필터에 요구되는 고감도화, 고신뢰도화를 위해 컬러필터 형성용 조성물에 밀착 촉진제와 같은 첨가제가 사용하는데 밀착 촉진제들은 기판과의 접착력 향상시키기 위하여 일정량 이상 첨가하지 않으면 패턴 형성시 공정상 마진 확보가 원활하지 못하여 감도 및 신뢰성을 개선시키지 못한다.

따라서 밀착성 향상 효과를 얻기 위해서는 과량 첨가해야 하며 그로 인해 패턴 형성시 현상성 저하에 따른 잔막 또는 잔사가 발생하거나 현상속도가 느려지는 등 공정상의 문제를 발생시키기 때문에 이에 대한 해결이 요구된다.

이와 관련하여 국제공개(WO) 제2010/090406호는 착색 감광성 수지 조성물에 아민(메타)아크릴레이트를 첨가하여 밀착 촉진제의 사용량의 증가 없이 감도 및 현상 특성을 개선하는 방법을 제안하고 있다.

전술한 특허들은 각각 색조, 착색력 등의 색특성 또는 감도, 현상성 등의 제막 특성 향상이라는 한 가지 개선된 효과를 꾀하고 있으며 이를 통해 어느 정도의 목적한 개선 효과는 확보할 수 있으나, 컬러필터에 요구되는 색조, 착색력, 경화성, 현상성 등 다양한 특성들이 모두 만족스럽지 못할 뿐 아니라 그 효과가 충분치 않다.

대한민국 특허공개 제2009-0055505호 대한민국 특허공개 제2013-0131235호 국제공개(WO) 제2010/090406호

이에 착색력이 우수하고 고감도 및 빠른 현상성을 확보하기 위해 다각적으로 연구한 결과, 본 출원인은 착색제로 2종의 적색 안료를 특정 함량비로 사용할 경우 상기 문제점을 해결할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 감도 및 현상 속도를 가져 개선된 제막 특성을 확보할 수 있는 적색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 상기 적색 감광성 수지 조성물을 포함하는 컬러필터를 가져 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며,

상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

이때 상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224의 1 중량부에 대하여 C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179을 0.1 내지 0.8 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치를 특징으로 한다.

본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 착색제로 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 함께 사용하여 높은 착색력, 우수한 감도 및 빠른 현상성을 나타낼 수 있다.

상기 적색 감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터는 착색제로 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 함께 사용하여 착색력이 우수할 뿐 아니라 상기 컬러필터가 도입된 액정표시장치는 신뢰성이 향상되어 생생한 화질을 구현할 수 있다.

본 발명은 컬러필터에 있어 감도 및 현상성이 우수한 적색 감광성 수지 조성물을 제시한다.

특히, 본 발명에서는 착색제로 적색 안료 2종을 필수 성분으로 하는 적색 감광성 수지 조성물을 제시하며, 상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 일정 함량 범위로 혼합하여 사용함으로써 종래보다 적은 양의 안료로 컬러필터에 요구되는 충분한 착색력 및 색재현성을 만족시킬 수 있다. 또한, 상기 적색 감광성 수지 조성물은 감도 및 현상 속도를 개선하여 컬러필터 형성시 우수한 패턴성과 밀착성을 나타낼 수 있는 잇점을 확보한다.

상기 착색제와 더불어 본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함한다.

이하 각 조성을 설명한다.

착색제는 소정의 파장 범위를 갖는 입사광 내 특정 파장 영역의 광을 흡수하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 각각에 해당하는 광으로 변환시키는 역할을 하는 것으로 우수한 투과도, 명암비, 착색력이 요구된다.

본 발명에 따른 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 함께 일정 함량 비율 범위로 사용함으로써 종래 적색 안료 단독 또는 3종 이상 혼합 사용하는 경우와 동일한 색도를 나타낼 뿐 아니라 우수한 착색 및 색재현 특성을 나타낸다.

상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224의 1 중량부에 대하여 C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 0.1 내지 0.8 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하기로, C.I. 피그먼트 레드 224의 1 중량부에 대하여 C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179는 0.2 내지 0.65 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 비율 미만으로 사용되는 경우 원하는 색조와 착색력을 얻을 수 없으며 반대로 상기 함량 비율을 초과하는 경우 패턴 형성성 및 감도 저하 문제를 발생시킬 수 있다.

본 발명에 따른 착색제는 전술한 적색 안료 외에도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 추가적으로 당 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료 또는 염료를 더 포함할 수 있다.

안료로는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프탈로시아닌안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페리렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론 안료, 인단트론 안료, 프라반트론 안료, 피란트론 안료, 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.

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

일례로, 상기 유기 안료 및 무기 안료는 컬러 인덱스(C.I.; 더 소사이어티 오브 다이어스 앤드 컬러리스트(The Society of Dyers and Colourists)사 발행)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물, 구체적으로는 하기와 같은 컬러 인덱스(C.I.)명이 부여되어 있는 것을 들 수 있지만 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.

C.I. 피그먼트 옐로우 1호, C.I. 피그먼트 옐로우 12호, C.I. 피그먼트 옐로우 13호, C.I. 피그먼트 옐로우 14호, C.I. 피그먼트 옐로우 15호, C.I. 피그먼트 옐로우 16호, C.I. 피그먼트 옐로우 17호, C.I. 피그먼트 옐로우 20호, C.I. 피그먼트 옐로우 24호, C.I. 피그먼트 옐로우 31호, C.I. 피그먼트 옐로우 53호, C.I. 피그먼트 옐로우 55호, C.I. 피그먼트 옐로우 83호, C.I. 피그먼트 옐로우 86호, C.I. 피그먼트 옐로우 93호, C.I. 피그먼트 옐로우 94호, C.I. 피그먼트 옐로우 109호, C.I. 피그먼트 옐로우 110호, C.I. 피그먼트 옐로우 117호, C.I. 피그먼트 옐로우 125호, C.I. 피그먼트 옐로우 128호, C.I. 피그먼트 옐로우 137호, C.I. 피그먼트 옐로우 138호, C.I. 피그먼트 옐로우 139호, C.I. 피그먼트 옐로우 147호, C.I. 피그먼트 옐로우 148호, C.I. 피그먼트 옐로우 150호, C.I. 피그먼트 옐로우 153호, C.I. 피그먼트 옐로우 154호, C.I. 피그먼트 옐로우 155호, C.I. 피그먼트 옐로우 166호, C.I. 피그먼트 옐로우 168호, C.I. 피그먼트 옐로우 173호, C.I. 피그먼트 옐로우 180호, C.I. 피그먼트 옐로우 211호;

C.I. 피그먼트 오렌지 5호, C.I. 피그먼트 오렌지 13호, C.I. 피그먼트 오렌지 14호, C.I. 피그먼트 오렌지 24호, C.I. 피그먼트 오렌지 31호, C.I. 피그먼트 오렌지 34호, C.I. 피그먼트 오렌지 36호, C.I. 피그먼트 오렌지 38호, C.I. 피그먼트 오렌지 40호, C.I. 피그먼트 오렌지 42호, C.I. 피그먼트 오렌지 43호, C.I. 피그먼트 오렌지 46호, C.I. 피그먼트 오렌지 49호, C.I. 피그먼트 오렌지 51호, C.I. 피그먼트 오렌지 55호, C.I. 피그먼트 오렌지 59호, C.I. 피그먼트 오렌지 61호, C.I. 피그먼트 오렌지 64호, C.I. 피그먼트 오렌지 65호, C.I. 피그먼트 오렌지 68호, C.I. 피그먼트 오렌지 70호, C.I. 피그먼트 오렌지 71호, C.I. 피그먼트 오렌지 72호, C.I. 피그먼트 오렌지 73호, C.I. 피그먼트 오렌지 74호;

C.I. 피그먼트 레드 1호, C.I. 피그먼트 레드 2호, C.I. 피그먼트 레드 5호, C.I. 피그먼트 레드 9호, C.I. 피그먼트 레드 17호, C.I. 피그먼트 레드 31호, C.I. 피그먼트 레드 32호, C.I. 피그먼트 레드 41호, C.I. 피그먼트 레드 97호, C.I. 피그먼트 레드 105호, C.I. 피그먼트 레드 122호, C.I. 피그먼트 레드 123호, C.I. 피그먼트 레드 144호, C.I. 피그먼트 레드 149호, C.I. 피그먼트 레드 166호, C.I. 피그먼트 레드 168호, C.I. 피그먼트 레드 170호, C.I. 피그먼트 레드 171호, C.I. 피그먼트 레드 175호, C.I. 피그먼트 레드 176호, C.I. 피그먼트 레드 178호, C.I. 피그먼트 레드 179호, C.I. 피그먼트 레드 180호, C.I. 피그먼트 레드 185호, C.I. 피그먼트 레드 192호, C.I. 피그먼트 레드 194호, C.I. 피그먼트 레드 202호, C.I. 피그먼트 레드 206호, C.I. 피그먼트 레드 207호, C.I. 피그먼트 레드 208호, C.I. 피그먼트 레드 209호, C.I. 피그먼트 레드 214호, C.I. 피그먼트 레드 215호, C.I. 피그먼트 레드 216호, C.I. 피그먼트 레드 220호, C.I. 피그먼트 레드 221호, C.I. 피그먼트 레드 242호, C.I. 피그먼트 레드 243호, C.I. 피그먼트 레드 254호, C.I. 피그먼트 레드 255호, C.I. 피그먼트 레드 262호, C.I. 피그먼트 레드 264호, C.I. 피그먼트 레드 265호, C.I. 피그먼트 레드 272호;

C.I. 피그먼트 블루 15호, C.I. 피그먼트 블루 15:3호, C.I. 피그먼트 블루 15:4호, C.I. 피그먼트 블루 15:6호, C.I. 피그먼트 블루 16호, C.I. 피그먼트 블루 22호, C.I. 피그먼트 블루 28호, C.I. 피그먼트 블루 60호, C.I. 피그먼트 블루 80호;

C.I. 피그먼트 바이올렛 1호, C.I. 피그먼트 바이올렛 14호, C.I. 피그먼트 바이올렛 19호, C.I. 피그먼트 바이올렛 23호, C.I 피그먼트 바이올렛 29호, C.I 피그먼트 바이올렛 32호, C.I 피그먼트 바이올렛색 36호, C.I 피그먼트 바이올렛 38호, C.I. 피그먼트 바이올렛 177호.

이들 안료는 경우에 따라 로진 처리, 산성기 또는 염기성기가 도입되어 있는 안료 유도체를 이용한 표면 처리, 중합체 화합물 등을 이용한 표면 그라프트 처리, 황산을 이용한 미세 입자화 처리, 또는 유기 용매 또는 물을 이용한 세정 처리 등이 수행된 것일 수도 있다.

일례로 염료는 예를 들어 C.I. 솔벤트 옐로우 2호, C.I. 솔벤트 옐로우색 14호, C.I. 솔벤트 옐로우 16호, C.I. 솔벤트 옐로우 33호, C.I. 솔벤트 옐로우 34호, C.I. 솔벤트 옐로우 44호, C.I. 솔벤트 옐로우 56호, C.I. 솔벤트 옐로우 82호, C.I. 솔벤트 옐로우 93호, C.I. 솔벤트 옐로우 94호, C.I. 솔벤트 옐로우 98호, C.I. 솔벤트 옐로우 116호, C.I. 솔벤트 옐로우 135호; C.I. 솔벤트 오렌지 1호, C.I. 솔벤트 오렌지 3호, C.I. 솔벤트 오렌지 7호, C.I. 솔벤트 오렌지 63호; C.I. 솔벤트 레드 1호, C.I. 솔벤트 레드 2호, C.I. 솔벤트 레드 3호, C.I. 솔벤트 레드 8호, C.I. 솔벤트 레드 18호, C.I. 솔벤트 레드 23호, C.I. 솔벤트 레드 24호, C.I. 솔벤트 레드 27호, C.I. 솔벤트 레드 35호, C.I. 솔벤트 레드 43호, C.I. 솔벤트 레드 45호, C.I. 솔벤트 레드 48호, C.I. 솔벤트 레드 49호, C.I. 솔벤트 레드 91:1호, C.I. 솔벤트 레드 119호, C.I. 솔벤트 레드 135호, C.I. 솔벤트 레드 140호, C.I. 솔벤트 레드 196호, C.I. 솔벤트 레드 197호; C.I. 솔벤트 바이올렛 8호, C.I. 솔벤트 바이올렛 9호, C.I. 솔벤트 바이올렛 13호, C.I. 솔벤트 바이올렛 26호, C.I. 솔벤트 바이올렛 28호, C.I. 솔벤트 바이올렛 31호, C.I. 솔벤트 바이올렛 59호; C.I. 솔벤트 블루 4호, C.I. 솔벤트 블루 5호, C.I. 솔벤트 블루 25호, C.I. 솔벤트 블루 35호, C.I. 솔벤트 블루 36호, C.I. 솔벤트 블루 38호, C.I. 솔벤트 블루 70호; C.I. 솔벤트 그린 3호, C.I. 솔벤트 그린 5호, C.I. 솔벤트 그린 7호 등을 들 수 있다.

이러한 착색제의 함량은 전체 적색 감광성 수지 조성물 100 중량% 내에서 1 내지 70 중량%, 바람직하기로 5 내지 50 중량%로 포함된다. 만약 함량이 상기 범위 미만이면 색농도가 충분치 않고 반대로 상기 범위를 초과하면 광투과율이 저하되고 현상시 비화소부의 누락성이 저하되기 때문에 잔사가 발생하여 품질이 저하될 수 있다.

본 발명에서의 착색제는 필요하다면 분산제, 분산 보조제와 함께 사용할 수 있다.

상기 분산제로는, 예를 들면 양이온계, 음이온계, 비이온계 등의 적절한 분산제를 사용할 수 있지만, 중합체 분산제가 바람직하다. 구체적으로는, 아크릴계 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민 등을 들 수 있다. 이러한 분산제는 상업적으로 입수할 수 있고, 예를 들면 아크릴계 공중합체로서 DisperBYK-2000, DisperBYK-2001, BYK-LPN6919, BYK-LPN21116(이상, 빅케미(BYK)사 제조), Solsperse 5000(Lubrizol사 제조), 폴리우레탄으로서 DisperBYK-161, DisperBYK-162, DisperBYK-163, DisperBYK-165, DisperBYK-167, DisperBYK-170, DisperBYK-182(이상, 빅케미(BYK)사 제조), Solsperse 76500(Lubrizol사 제조), 폴리에틸렌이민으로서 Solsperse 24000(Lubrizol사 제조), 폴리에스테르로서 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PB822, 아지스퍼 PB880(아지노모또 파인테크노 가부시끼가이샤 제조) 등을 들 수 있다.

상기 분산 보조제로는, 예를 들면 안료 유도체를 들 수 있고, 구체적으로는 구리프탈로시아닌, 디케토피롤로피롤, 퀴노프탈론의 술폰산 유도체 등을 들 수 있다.

이들 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 분산제의 함량은 착색제 100 중량부에 대하여, 통상 100 중량부 이하, 바람직하게는 1 내지 70 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 50 중량부이다. 분산제의 함유량이 지나치게 많으면, 현상성 등이 손상될 우려가 있다.

본 발명의 적색 감광성 수지 조성물을 구성하는 알칼리 가용성 수지는 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 가지며 착색제를 비롯한 고형분의 분산매로서 작용하며 결착 수지의 기능을 하며, 이는 수지 조성물을 이용한 필름 제조의 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 결합제 수지라면 어느 것이든 사용 가능하다.

본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지는 30 내지 150 (KOH mg/g)의 산가를 갖는 것을 선정하여 사용한다. 산가는 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값으로 용해성에 관여한다. 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위 미만이면 충분한 현상속도를 확보하기 어려우며 반대로 상기 범위를 초과하면 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 전체 조성물의 저장 안정성이 저하되어 점도가 상승하는 문제가 발생한다.

또한, 상기 알칼리 가용성 수지는 컬러필터로 사용하기 위한 표면 경도 향상을 위해 분자량 및 분자량 분포도(MW/MN)의 한정을 고려할 수 있다. 바람직하기로 중량평균분자량이 3,000 내지 200,000 Da, 바람직하게는 5,000 내지 100,000 Da이 되도록 하고, 분자량 분포도는 1.5 내지 6.0, 바람직하기로 1.8 내지 4.0의 범위를 갖도록 직접 중합하거나 구입하여 사용한다. 상기 범위의 분자량 및 분자량 분포도를 갖는 알칼리 가용성 수지는 이미 언급한 경도가 향상, 높은 잔막율 뿐만 아니라 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도를 향상시킬 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지는 카르복실기 함유 불포화 단량체의 중합체, 또는 이와 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체와의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함한다.

이때 카르복실기 함유 불포화 단량체는 불포화 모노카르복실산, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등이 가능하다. 구체적으로, 불포화 모노카르복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산 등을 들 수 있다. 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복실산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤 모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다

또한, 카르복실기 함유 불포화 단량체와 공중합이 가능한 단량체는 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복실산 에스테르 화합물, 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르 화합물, 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르 화합물, 카르복실산 비닐에스테르 화합물, 불포화 에테르류 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 이미드류 화합물, 지방족 공액 디엔류 화합물, 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체, 벌키성 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.

보다 구체적으로, 상기 공중합 가능한 단량체는 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, 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, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르 화합물; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르 화합물; 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐, 벤조산 비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르 화합물; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르 화합물; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, 벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드 화합물; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 및 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류; 비유전 상수값을 낮출수 있는 노르보닐 골격을 갖는 단량체, 아다만탄골격을 갖는 단량체, 로진 골격을 갖는 단량체 등의 벌키성 단량체가 사용 가능하다.

이러한 알칼리 가용성 수지의 함량은 전체 적색 감광성 수지 조성물 100 중량% 내에서 1 내지 90 중량%, 바람직하게는 1 내지 70 중량%로 포함된다. 알칼리 가용성 수지가 전술한 함량 범위로 사용되는 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해진다.

광중합성 화합물은 자외선 등의 광 조사를 받아 중합하고 경화하는 물질로 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물이면 특별하게 한정되지 않는다. 상기 광중합성 화합물은 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 3관능 이상의 다관능 단량체 등을 사용할 수 있다.

상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있으며 시판품으로는 아로닉스 M-101 (도아고세이), KAYARAD TC-110S (닛본가야꾸) 또는 비스코트 158 (오사카 유키 가가쿠 고교) 등을 들 수 있다.

상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며 시판품으로는 아로닉스 M-210, M-1100, 1200(도아고세이), KAYARAD HDDA (닛본가야꾸), 비스코트 260 (오사카 유키 가가쿠 고교), AH-600, AT-600 또는 UA-306H (교에이샤 가가꾸사) 등이 있다.

상기 3관능 이상의 다관능 광중합성 화합물의 구체적인 예로는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 티펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 시판품으로는 아로닉스 M-309, TO-1382 (도아고세이), KAYARAD TMPTA, KAYARAD DPHA 또는 KAYARAD DPHA-40H (닛본가야꾸) 등이 있다.

상기에서 예시한 광중합성 화합물 중에서도 3관능 이상의 (메타)아크릴산에스테류 및 우레탄(메타)아크릴레이트가 중합성이 우수하며 강도를 향상시킬 수 있다는 점에서 특히 바람직하다.

상기에서 예시한 광중합성 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이러한 광중합성 화합물의 함량은 전체 적색 감광성 수지 조성물 100 중량% 내에서 1 내지 45 중량%, 바람직하게는 1 내지 35 중량%로 포함될 수 있다. 이러한 함량 범위는 컬러필터 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되는 경향 등을 다각적으로 고려하여 선정된 범위로서, 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 강도 및 평활성이 부족하고, 반대로 상기 범위를 초과할 경우 높은 강도로 인해 패터닝이 용이하지 않은 문제가 발생하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

광중합 개시제는 빛을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하여 전술한 알칼리 가용성 수지 및 광중합성 화합물의 중합을 개시하기 위한 화합물이며 상기 광중합 개시제를 함유하는 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물은 고감도이며 양호한 패턴성을 갖는다.

본 발명에서의 광중합 개시제는 특별히 한정하지는 않으나 중합 특성, 개시 효율, 흡수 파장 등의 관점에서 옥심계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

상기 옥심계 화합물로는, 예를 들면, 하기의 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

이러한 옥심계 화합물은 직접 제조하거나 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수 있으며, 시판되는 제품으로는 Ciba사의 OXE-01, OXE-02; Adeka사의 N-1919, NCI-831, NCI-930가 대표적이다.

또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 상기 옥심계 이외의 광중합 개시제를 조합하여 사용할 수 있다. 상기 추가로 사용할 수 있는 광중합 개시제는 예를 들어, 아세토페논계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 트리아진계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용이 가능하다.

아세토페논계 화합물은 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[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

벤조인계 화합물은 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논계 화합물은 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐조페논, 4-벤조일-4′-메틸디페닐설파이드, 3,3′,4,4′-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.

티옥산톤계 화합물은 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.

트리아진계 화합물은 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,2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

안트라센계 화합물로은 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센 또는 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등이 있다.

그 밖의 광중합 개시제로는 예를 들면, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2,-비스(o-클로르로페닐)-4,4′, 5,5′-테트라페닐-1,2′-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 1,2-벤즈 안트라퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포르퀴논, 페닐글리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 사용할 수 있다. 이에 더해서 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사 플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염류나 니트로벤질토실레이트류, 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다.

이러한 광중합 개시제의 함량은 전체 적색 감광성 수지 조성물 100 중량% 내에서 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%인 것이 좋다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우, 감도가 저하되어 현상 공정 중 패턴의 탈락이 발생할 수 있으며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 과도한 반응에 의해 가교 반응이 지나쳐 주름이 발생하는 도막의 물성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 광중합 개시제는 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제를 포함함으로써, 감도를 더욱 향상시킬 수 있어 생산성을 증가시킬 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제로는 예를 들어, 아민계 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기황화합물 등을 들수 있다.

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

카르복실산 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족헤테로아세트산류를 들 수 있다.

티올기를 가지는 유기황화합물은 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.

이러한 광중합 개시제는 단독으로 또는 복수를 조합하여 사용해도 지장이 없다. 또한, 광중합 개시 보조제로서 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 광중합 개시 보조제로는, 예를 들면, 상품명 EAB-F(호도가야가가쿠고교가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다.

이들 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우, 이의 사용량은 광중합 개시제 1몰당 통상적으로 10몰 이하, 바람직하게는 0.01 내지 5몰이 바람직하다. 상기의 범위에 있으면 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 경향이 있기 때문에 바람직하다.

용제는 상기 언급한 바의 조성을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 사용하며, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.

대표적으로 알킬렌글리콜 모노알킬에테르류, 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 저급 및 고급 알코올류, 환상 에스테르류 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용제로서 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 알킬렌글리콜 모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트 및 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들수 있다.

상기의 용제 중, 도포성, 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100 내지 200 ℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 이들 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

이러한 용제는 전체 조성물 100 중량%를 만족하도록 잔부로 사용할 수 있으며, 일례로 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내로 포함되는 경우, 조성의 분산 안정성 및 제조 공정에서의 공정 용이성(예, 도포성)이 양호해질 수 있다.

추가로, 본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 다양한 목적으로 인해 공지의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 이러한 첨가제로는 충진제, 다른 고분자 화합물, 계면 활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 경화제 등의 첨가제를 병행하는 것도 가능하다. 이들 첨가제는 1종 또는 2종 이상이 가능하며, 광 효율 등을 고려하여 전체 조성물 내에서 2 중량% 이하로 사용하는 것이 바람직하다.

충진제의 구체적인 예는 유리, 실리카, 알루미나 등이 예시된다.

다른 고분자 화합물로서는 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.

계면 활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 향상시키는 성분으로, 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘(주)의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘(주)의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등이 있다. 상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

밀착 촉진제로서, 예를 들면 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

산화 방지제로서는 구체적으로 2,2′-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.

자외선 흡수제로서는 구체적으로 2-(3-t-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.

응집 방지제로서는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.

경화제는 심부경화 및 기계적 강도를 높이기 위한 성분으로서, 그 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 에폭시 화합물, 다관능이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.

에폭시 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 비스페놀 A계 에폭시수지, 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 그브롬화 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.

또한, 추가로 경화도를 높이기 위해 본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 경화 보조제를 더욱 포함할 수 있다. 사용 가능한 경화 보조제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 경화 보조제라면 어느 것이든 사용 가능하다.

대표적으로, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민류; 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류; 트리페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기 포스핀류; 테트라페닐포스포니움 테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐보론염 등이 가능하다.

전술한 바의 적색 감광성 조성물의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 감광성 조성물의 제조방법을 따른다.

일례로, 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 베이스라고 하는 경우도 있음)에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제, 필요에 따라 사용되는 그 밖의 성분, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 목적하는 녹색 감광성 수지 조성물을 얻는다.

이렇게 제조된 적색 감광성 수지 조성물은 습식 코팅에 의해 컬러필터를 제조할 수 있으며, 이때 습식 코팅 방법으로 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터를 제공한다.

본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 착색제로 C.I. 피그먼트 레드 224와 C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179 중 1종을 일정 비율로 함께 사용함으로써 충분한 색농도와 색재현성을 나타낼 뿐 아니라 감도 및 현상성이 우수하기 때문에 상기 적색 감광성 수지 조성물로 형성된 컬러필터는 경화성, 표면 평활성, 패턴성이 개선되어 신뢰성을 높일 수 있다. 따라서 안료를 사용하는 경우에 안료나 분산제, 밀착 촉진제 등의 기타 첨가제의 함량을 높이지 않아도 본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물로 컬러필터를 형성하는 경우 고감도 및 빠른 현상성을 나타낼 수 있다.

상기 컬러 필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 컬러층을 포함한다.

기판은 컬러 필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러 필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판은 유리, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiO_x) 또는 고분자 기판일 수 있으며, 상기 고분자 기판은 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등일 수 있다.

컬러층은 본 발명의 적색 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 적색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.

상기와 같은 기판 및 컬러층을 포함하는 컬러 필터는, 각 착색패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러 필터의 컬러층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 컬러 필터를 구비한 액정표시장치를 제공한다.

본 발명의 액정표시장치는 상기 컬러 필터를 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 알려진 구성을 포함할 수 있고, 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다.

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 주변 표면을 둘러싸는 광방지 수지(light-proof resin)로 이루어진 외부 프레임,　외부 프레임 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 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.

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2

하기 표 1에 기재된 조성 및 함량을 갖는 적색 감광성 수지 조성물을 제조하였으며 착색제의 함량비율은 하기 표 2와 같다. 이렇게 제조된 적색 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 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 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, 200 ℃의 가열 오븐에서 25분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 제조된 컬러필터의 패턴 형상(박막) 두께는 1.9 내지 2.1 ㎛였다.

조성 (중량%)		실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
착색제	A-11)	4.8	3	-	-
	A-22)	-	-	4.8	3
	A-33)	1.2	-	-	-
	A-44)	-	1.8	1.2	1.8
	A-55)	-	1.2	-	1.2
알칼리 가용성 수지	B-16)	4.5	3.56	4.5	4.5
광중합성 화합물	C-17)	4.5	3.56	4.5	4.5
광중합 개시제	D-18)	0.6	1.1	0.6	0.6
용제	E-19)	70	70	70	70
	E-210)	12.79	14.17	12.79	12.79
첨가제	F-111)	1.5	1.5	1.5	1.5
	F-212)	0.1	0.1	0.1	0.1
	F-313)	0.01	0.01	0.01	0.01
1) C.I. 피그먼트 레드 224 2) C.I. 피그먼트 레드 242 3) C.I. 피그먼트 레드 177 4) C.I. 피그먼트 레드 179 5) C.I. 피그먼트 레드 139 6) 메타크릴산과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체 (메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와의 비는 몰 비로 31：69, 산가는 105mgKOH/g, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 30,000) 7) 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸(주) 제품) 8) 1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온 2-(O-벤조일옥심)(Irgacure OXE-01; Ciba 제품) 9) 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 10) 3-에톡시프로피온산 에틸 11) 실리콘계 계면활성제(SH8400; 다우코닝 도레이 실리콘(주) 제품) 12) 아크릴계 안료분산제(DisperBYK-2001; 빅케미(BYK) 제조) 13) 실란 커플링제(3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란)

	착색제 함량비
실시예1	A-1:A-3 = 1:0.25
실시예2	A-1:A-4 = 1:0.60
비교예1	A-2:A-3 = 1:0.25
비교예2	A-2:A-4 = 1:0.60

실험예 1. 특성 평가

(1) 현상 속도

상기 실시예 및 비교예의 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 대상으로 현상 속도를 평가하였다. 현상 속도는 현상시 비노광부가 현상액에 완전히 용해되는데 걸리는 시간으로 평가하였고 그 결과는 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.

(2) 감도

상기 실시예 및 비교예의 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 대상으로 감도를 평가하였다. 감도는 생성된 패턴을 광학 현미경을 통하여 평가하였을 때 패턴상의 뜯김 현상 정도로 평가하였으며 얻어진 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

이때 감도는 하기 기준으로 평가하였다.

<기준>

○: 패턴상 뜯김 없음

△: 패턴상 뜯김 1~3개

×: 패턴상 뜯김 4 이상

(3) 색도

상기 실시예 및 비교예의 적색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 대상으로 색도를 평가하였다. 색도는 색도계(OSP-SP2000, 올림푸스사 제조)를 이용하여 측정하였고, 얻어진 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

	현상 속도 (s)	감도	색도
			x	y
실시예1	18	○	0.66	0.33
실시예2	14	○	0.66	0.33
비교예1	23	△	0.66	0.33
비교예2	25	X	0.66	0.33

상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 비교예 1 및 2와 비교하여 현상 속도 및 감도가 우수하였다.

특히, 상기 실시예 및 비교예는 동일한 색도를 나타내며 이때 실시예에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 비교예보다 현상 속도가 빠르며 감도가 개선되었음을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 적색 감광성 수지 조성물은 액정표시장치의 컬러필터로 도입되어 고감도 및 우수한 현상속도와 착색력을 유지하여 고품위의 생생한 화질을 구현할 수 있다.

Claims (5)

1. 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며,
   상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224와, C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 포함하는 적색 감광성 수지 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 착색제는 C.I. 피그먼트 레드 224의 1 중량부에 대하여
   C.I. 피그먼트 레드 177 또는 C.I. 피그먼트 레드 179를 0.1 내지 0.8 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 감광성 수지 조성물.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 적색 감광성 수지 조성물은 전체 조성물 100 중량%를 만족하도록
   착색제 1 내지 70 중량%,
   알칼리 가용성 수지 1 내지 90 중량%,
   광중합성 화합물 1 내지 45 중량%,
   광중합 개시제 0.1 내지 10 중량% 및
   잔부로 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 감광성 수지 조성물.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 적색 감광성 수지 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
5. 청구항 4의 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.