KR20160112287A - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터 - Google Patents

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KR20160112287A
KR20160112287A KR1020150037651A KR20150037651A KR20160112287A KR 20160112287 A KR20160112287 A KR 20160112287A KR 1020150037651 A KR1020150037651 A KR 1020150037651A KR 20150037651 A KR20150037651 A KR 20150037651A KR 20160112287 A KR20160112287 A KR 20160112287A
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Abstract

(A) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료; (B) 금속 착체를 포함하는 염료; (C) 아크릴계 바인더 수지; (D) 광중합 개시제; (E) 광중합성 단량체; 및 (F) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터가 제공된다.
[화학식 1]
Figure pat00077

(상기 화학식 1에서, 각 치환기는 명세서에 정의된 바와 같다.)

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터{PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND COLOR FILTER USING THE SAME}
본 기재는 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터에 관한 것이다.
최근 대화면 액정표시장치의 보급이 확대됨에 따라 액정표시장치에 대한 새로운 성능 향상의 요구가 높아지고 있으며, 액정표시장치의 부품 중 컬러필터는 색상을 구현하는 가장 중요한 것으로 생산성을 위한 공정마진을 증가시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
또한 대화면 액정표시장치의 경우 색순도를 높이기 위해 컬러필터 제조시 감광성 수지 조성물의 착색제 농도가 높아지고 있으며, 제조 공정상의 생산성과 수율을 증가시키기 위해 현상속도를 낮추고 적은 노광량에도 감도가 우수한 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.
감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터는 주로 염색법, 전착법, 인쇄법, 안료 분산법 등에 의해 3종 이상의 색상을 투명 기판 상에 코팅하여 제조할 수 있으며, 최근에는 안료 분산법이 많이 이용되고 있다.
그러나 안료 분산법의 경우, 예를 들어 적색 안료를 이용하여 색좌표 상의 착색력이 높은 영역(고농도 영역)을 표시하는 적색 화소를 형성하려면 적색 안료의 함량을 늘려야 하는데, 이 경우 투과율이 낮아진다. 또한 고투과율을 확보하기 위해 황색 안료를 고농도로 사용하여 색좌표를 황색 방향에 어긋나게 하는 방법이 있으나, 황색 안료의 함량이 많아지면 안료의 총 함량이 증가하여 휘도 특성이 저하되며, 패턴 형성성이 떨어지는 문제점이 있다. 안료의 입자를 크게 하여 고색을 발현하는 방법도 제안되었으나, 이 경우에도 명암비 및 휘도 특성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 종래의 안료들은 제한된 발색단(chromophore) 구조를 가지므로 이러한 제한된 안료 재료로는 다양한 색상을 구현하기 어렵고, 또한 특정 색상에서 투과도의 큰 개선을 기대하기 어렵다. 　
따라서 이러한 한계를 극복하기 위해 염료형 착색제를 도입하려는 시도가 이어지고 있으며, 우수한 휘도 및 명암비를 가지는 염료형 재료의 개발이 필요하다.
일 구현예는 염료를 포함하는 착색제를 사용하여 고휘도 및 고명암비의 재현이 가능한 감광성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
다른 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료; (B) 금속 착체를 포함하는 염료; (C) 아크릴계 바인더 수지; (D) 광중합 개시제; (E) 광중합성 단량체; 및 (F) 용매를 포함하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 화학식 2로 표시되고, 단, 상기 R5 및 R6는 동시에 수소 원자는 아니고,
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Y는 단일결합, -O-, -C(=O)-, -C(=O)R'-, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R' 내지 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Z는 아크릴레이트기, 치환 또는 비치환된 메타크릴레이트기, 이소시아네이트기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 -OC(=O)R''''이고, 상기 R''''은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n은 1 또는 2의 정수이다.
상기 R5 및 R6는 모두 상기 화학식 2로 표시될 수 있다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 3 및 화학식4에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
R9는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n1 및 n3은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006
상기 화학식 5 또는 화학식 6에서,
Re 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
m4 및 m6는 각각 독립적으로 0 내지 15의 정수이고,
m5는 1 내지 5의 정수이다.
예컨대, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 염료일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 화학식 20으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
[화학식 9]
Figure pat00009
[화학식 10]
Figure pat00010
[화학식 11]
Figure pat00011
[화학식 12]
Figure pat00012
[화학식 13]
Figure pat00013
[화학식 14]
Figure pat00014
[화학식 15]
Figure pat00015
[화학식 16]
Figure pat00016
[화학식 17]
Figure pat00017
[화학식 18]
Figure pat00018
[화학식 19]
Figure pat00019
[화학식 20]
Figure pat00020
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 에틸렌성 불포화 단량체가 공중합 반응하여 형성되는 아크릴 폴리머를 포함하는 염료이고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00021
상기 화학식 3에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
R9는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n1은 1 또는 2의 정수이다.
상기 에틸렌성 불포화 단량체는 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복실산 에스테르 화합물, 불포화 카르복실산 아미노 알킬 에스테르 화합물, 카르복실산 비닐 에스테르 화합물, 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 아미드 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 알코올 단량체가 공중합 반응하여 형성되는 우레탄 폴리머를 포함하는 염료이고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00022
상기 화학식 5에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
n3은 1 또는 2의 정수이다.
상기 알코올 단량체는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 폴리알킬렌글리콜을 포함할 수 있다.
상기 금속 착체를 포함하는 염료는 200 nm 내지 650 nm 파장 영역에서 최대 흡광도를 가질 수 있다.
상기 금속 착체를 포함하는 염료는 Mg, Ni, Cu, Co, Zn, Cr, Pt, Pd 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 이온을 포함할 수 있다.
상기 금속 착체를 포함하는 염료는 솔벤트 옐로우 19, 솔벤트 옐로우 21, 솔벤트 옐로우 25, 솔벤트 옐로우 79, 솔벤트 옐로우 82, 솔벤트 옐로우 88, 솔벤트 오렌지 45, 솔벤트 오렌지 54, 솔벤트 오렌지 62, 솔벤트 오렌지 99, 솔벤트 레드 8, 솔벤트 레드 32, 솔벤트 레드 109, 솔벤트 레드 112, 솔벤트 레드 119, 솔벤트 레드 124, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 레드 132 및 솔벤트 레드 218로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 상기 금속 이온의 복합체로 이루어질 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 안료는 적색 안료일 수 있다.
상기 안료는 감광성 수지 조성물 총량에 대해 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은, 감광성 수지 조성물 총량에 대해, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료 1 중량% 내지 20 중량%; 상기 금속 착체를 포함하는 염료 0.01 중량% 내지 1 중량%; 상기 아크릴계 바인더 수지 10 중량% 내지 30 중량%; 상기 광중합 개시제 1 중량% 내지 10 중량%; 상기 광중합성 단량체 1 중량% 내지 30 중량%; 및 상기 용매 잔부량을 포함할 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제;　또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
다른 일 구현예는 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
상기 감광성 수지 조성물은 특정 구조의 화학식으로 표시되는 화합물 및 금속 착체를 포함하는 염료를 포함하여 고색재현이 가능함에 따라, 고휘도 및 고명암비를 가지는 컬러필터를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환" 내지 "치환된"이란, 본 발명의 작용기 중의 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아민기(NH2, NH(R200) 또는 N(R201)(R202)이고, 여기서 R200, R201 및 R202는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬기임), 아미디노기, 하이드라진기, 하이드라존기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C30 알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C15 알킬기를 의미하고, "사이클로알킬기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C18 사이클로알킬기를 의미하고, "알콕시기"란 C1 내지 C30 알콕시기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C18 알콕시기를 의미하고, "아릴기"란 C6 내지 C30 아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C18 아릴기를 의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C30 알케닐기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C18 알케닐기를 의미하고, "알킬렌기"란 C1 내지 C30 알킬렌기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C18 알킬렌기를 의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C30 아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴렌기를 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "지방족 유기기"란 C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C1 내지 C30 알킬렌기, C2 내지 C30 알케닐렌기, 또는 C2 내지 C30 알키닐렌기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C15 알킬기, C2 내지 C15 알케닐기, C2 내지 C15 알키닐기, C1 내지 C15 알킬렌기, C2 내지 C15 알케닐렌기, 또는 C2 내지 C15 알키닐렌기를 의미하고, "지환족 유기기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C30 사이클로알케닐기, C3 내지 C30 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, C3 내지 C30 사이클로알케닐렌기, 또는 C3 내지 C30 사이클로알키닐렌기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C15 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C3 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C15 사이클로알킬렌기, C3 내지 C15 사이클로알케닐렌기, 또는 C3 내지 C15 사이클로알키닐렌기를 의미하고, "방향족 유기기"란 C6 내지 C30 아릴기 또는 C6 내지 C30 아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴기 또는 C6 내지 C16 아릴렌기를 의미하고, "헤테로 고리기"란 O, S, N, P, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 하나의 고리 내에 1개 내지 3개 함유하는 C2 내지 C30 사이클로알킬기, C2 내지 C30 사이클로알킬렌기, C2 내지 C30 사이클로알케닐기, C2 내지 C30 사이클로알케닐렌기, C2 내지 C30 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 사이클로알키닐렌기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 O, S, N, P, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 하나의 고리 내에 1개 내지 3개 함유하는 C2 내지 C15 사이클로알킬기, C2 내지 C15 사이클로알킬렌기, C2 내지 C15 사이클로알케닐기, C2 내지 C15 사이클로알케닐렌기, C2 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C15 사이클로알키닐렌기, C2 내지 C15 헤테로아릴기, 또는 C2 내지 C15 헤테로아릴렌기를 의미한다.
본 명세서에 기재된 "사이클로알케닐렌기"란 "바이사이클로알케닐렌기"를 포함한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다. 또한 "공중합"이란 블록 공중합 내지 랜덤 공중합을 의미하고, "공중합체"란 블록 공중합체 내지 랜덤 공중합체를 의미한다.
본 명세서 내 화학식에서 별도의 정의가 없는 한, 화학결합이 그려져야 하는 위치에 화학결합이 그려져 있지 않은 경우는 상기 위치에 수소 원자가 결합되어 있음을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 "＊"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은 (A) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료; (B) 금속 착체를 포함하는 염료; (C) 아크릴계 바인더 수지; (D) 광중합 개시제; (E) 광중합성 단량체; 및 (F) 용매를 포함하고, 상기 염료는 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00023
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 화학식 2로 표시되고, 단, 상기 R5 및 R6는 동시에 수소 원자는 아니고,
[화학식 2]
Figure pat00024
상기 화학식 2에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 C1 내지 C10 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 C1 내지 C10 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Y는 단일결합, -O-, -C(=O)-, -C(=O)R'-, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R' 내지 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Z는 아크릴레이트기, 치환 또는 비치환된 메타크릴레이트기, 이소시아네이트기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 -OC(=O)R''''이고, 상기 R''''은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n은 1 또는 2의 정수이다.
일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료 및 금속 착체를 포함하는 염료를 포함하는 착색제를 포함하여, 공정마진을 확보하는데 유리하며, 색 재현성이 우수하고, 휘도 및 명암비가 우수한 컬러필터의 제조가 가능하다.
이하에서 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
(A) 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료
상기 화학식 1에서, 상기 L은 예컨대, 단일결합,
Figure pat00025
또는
Figure pat00026
일 수 있다.
상기 R5 및 R6는 상기 화학식 2로 표시될 수 있다. 이 경우, R5 및 R6 중 어느 하나만 화학식 2로 표시되는 화합물 및 R5 및 R6 모두 수소 원자인 화합물보다 유기 물질에 대한 상용성이 우수해져, 유기 용매에 대한 용해도가 우수해진다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00027
[화학식 4]
Figure pat00028
상기 화학식 3 및 화학식 4에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
R9는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n1 및 n3은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이다.
상기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 관능기를 포함하는 화합물은, 고투과도를 가지며, 착색력이 우수해져 착색제, 예컨대 염료로서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 관능기를 포함하는 화합물은, 예컨대 하기 화학식 7 내지 화학식 17로 표시되는 화합물 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 7]
Figure pat00029
[화학식 8]
Figure pat00030
[화학식 9]
Figure pat00031
[화학식 10]
Figure pat00032
[화학식 11]
Figure pat00033
[화학식 12]
Figure pat00034
[화학식 13]
Figure pat00035
[화학식 14]
Figure pat00036
[화학식 15]
Figure pat00037
[화학식 16]
Figure pat00038
[화학식 17]
Figure pat00039
상기 화학식 4로 표시되는 관능기를 포함하는 화합물은, 예컨대 하기 화학식 18 내지 화학식 20으로 표시되는 화합물 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 18]
Figure pat00040
[화학식 19]
Figure pat00041
[화학식 20]
Figure pat00042
또한, 상기 화학식 2는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00043
[화학식 6]
Figure pat00044
상기 화학식 5 또는 화학식 6에서,
Re 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
m4 및 m6는 각각 독립적으로 0 내지 15의 정수이고,
m5는 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 1에서, R5 및 R6 중 적어도 하나가 상기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 경우, 용해도 및 분광 특성이 우수해질 수 있다.
상기 화학식 5로 표시되는 관능기는 하기 화학식 A 또는 화학식 B로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 A] [화학식 B]
Figure pat00045
Figure pat00046
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 에틸렌성 불포화 단량체가 공중합 반응하여 형성되는 아크릴 폴리머를 포함하는 염료일 수 있다. 이 경우, 상기 화학식 2는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00047
상기 화학식 3에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
R9는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n1은 1 또는 2의 정수이다.
예컨대, 상기 에틸렌성 불포화 단량체는 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복시산 에스테르 화합물, 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물, 카르복시산 비닐 에스테르 화합물, 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 아미드 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
예컨대, 상기 에틸렌성 불포화 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르복시산 비닐 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물; (메타)아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; (메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 알코올 단량체가 공중합 반응하여 형성되는 우레탄 폴리머를 포함하는 염료일 수 있다. 이 경우, 상기 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00048
상기 화학식 5에서,
L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
n3은 1 또는 2의 정수이다.
예컨대, 상기 알코올 단량체는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 폴리알킬렌글리콜, 예컨대 1,6-헥산디올 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 20 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 염료를 상기 범위로 사용할 경우, 원하는 색좌표에서 높은 휘도 및 명암비를 발현할 수 있다.
(B) 금속 착체를 포함하는 염료(금속 착체 염료)
상기 금속 착체 염료는 200 nm 내지 650 nm 파장 영역에서 최대 흡광도를 갖는 화합물을 사용할 수 있고, 색소의 조합에 색좌표를 맞추기 위해 상기 범위의 흡광도를 가지는 화합물이라면 유기용매에 녹는 모든 컬러의 금속 착체 염료를 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 착체 염료는, 200 nm 내지 400 nm 파장 영역에서 최대 흡광도를 갖는 황색 염료, 300 nm 내지 500 nm 파장 영역에서 최대 흡광도를 갖는 오렌지 염료, 500 nm 내지 650 nm 파장 영역에서 최대 흡광도를 갖는 적색 염료 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 금속 착체 염료는 직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 산성 매염 염료, 황화 염료, 환원 염료, 아조익 염료, 분산 염료, 반응성 염료, 산화 염료, 유용 염료, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 인디고이드 염료, 카르보늄이온 염료, 프탈로시아닌 염료, 니트로 염료, 퀴놀린 염료, 시아닌 염료, 폴리메틴 염료 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 금속 착체 염료는 Mg, Ni, Cu, Co, Zn, Cr, Pt, Pd 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 이온을 포함할 수 있다.
상기 금속 착체 염료는 솔벤트 옐로우 19, 솔벤트 옐로우 21, 솔벤트 옐로우 25, 솔벤트 옐로우 79, 솔벤트 옐로우 82, 솔벤트 옐로우 88, 솔벤트 오렌지 45, 솔벤트 오렌지 54, 솔벤트 오렌지 62, 솔벤트 오렌지 99, 솔벤트 레드 8, 솔벤트 레드 32, 솔벤트 레드 109, 솔벤트 레드 112, 솔벤트 레드 119, 솔벤트 레드 124, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 레드 132 및 솔벤트 레드 218로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 상기 금속 이온의 복합체를 사용할 수 있다.
상기 금속 착체을 포함하는 염료는 일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물에 사용되는 용매, 즉, 후술하는 용매(F)에 대한 용해도가 5 이상일 수 있고, 구체적으로는 5 내지 10 일 수 있다. 상기 용해도는 상기 용매 100g에 녹는 상기 염료의 양(g)으로 얻을 수 있다. 상기 금속 착체를 포함하는 염료의 용해도가 상기 범위 내일 경우, 일 구현예에 따른 감광성 수지 조성물을 이루는 다른 성분과의 상용성 및 착색력을 확보할 수 있고, 염료의 석출이 방지될 수 있다.
상기 용매는, 예를 들어, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA), 에틸 락테이트(ethyl lactate, EL), 에틸렌 글리콜 에틸 아세테이트(ethylene glycol ethyl acetate, EGA), 시클로헥사논(cyclohexanone), 3-메톡시-1-부탄올(3-methoxy-1-butanol) 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 특정 범위를 가짐에 따라, 원하는 색좌표에서 고휘도 및 고명암비를 발현하는 LCD, LED 등의 컬러필터에 유용하게 사용될 수 있다.
상기 금속 착체를 포함하는 염료는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 0.01 중량% 내지 1 중량%, 예컨대 0.01 중량% 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 금속 착체를 포함하는 염료를 상기 범위로 사용할 경우, 원하는 색좌표에서 높은 휘도 및 명암비를 발현할 수 있다.
( B' ) 안료
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 안료와 더 혼합하여 사용할 수 있으며, 이에 따라 휘도 및 명암비가 더욱 개선될 수 있다.
상기 안료는 구체적으로 적색 안료, 황색 안료 또는 오렌지 안료, 예컨대 적색 안료를 사용할 수 있다.
상기 적색 안료는, 구체적으로, 컬러 인덱스(Color Index) 내에서 C.I. 안료 적색 242, C.I. 안료 적색 214, C.I. 안료 적색 221, C.I. 안료 적색 166, C.I. 안료 적색 220, C.I. 안료 적색 248, C.I. 안료 적색 262, C.I. 안료 적색 254, C.I. 안료 적색 177 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 안료는 주어진 색 특성을 확보하기 위해 황색 안료로 C.I. 황색 안료 139, C.I. 황색 안료 138 및 C.I. 황색 안료 150로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 안료는 분산액 형태로 감광성 수지 조성물에 포함될 수 있다. 이러한 안료 분산액은 상기 안료와 용매, 분산제, 바인더 수지 등으로 이루어질 수 있다.
상기 안료 분산액에 사용되는 용매로는 에틸렌 글리콜 아세테이트, 에틸 셀로솔브, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 에틸 락테이트, 폴리에틸렌 글리콜, 사이클로헥사논, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 3-메톡시-1-부탄올 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트를 사용할 수 있다.
상기 안료 분산액에 사용되는 분산제는 상기 안료가 분산액 내에 균일하게 분산되도록 도와주며, 비이온성, 음이온성, 또는 양이온성의 분산제 모두 사용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리알킬렌 글리콜 또는 이의 에스테르, 폴리옥시 알킬렌, 다가 알콜 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 알코올 알킬렌 옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산 염, 카르복시산 에스테르, 카르복시산 염, 알킬 아미드 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬 아민 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산액에 사용되는 바인더 수지는 카르복시기를 포함한 아크릴계 수지를 사용할 수 있으며, 이는 안료 분산액의 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 픽셀의 패턴성도 개선시킬 수 있다.
상기 안료의 1차 입경은 10nm 내지 70nm 일 수 있다. 안료의 1차 입경이 상기 범위 내일 경우 안료 분산액 내에서의 안정성이 우수하고, 픽셀의 해상성 또한 우수하다.
상기 안료의 2차 입경은 특별히 한정되지는 않으나, 픽셀의 해상성을 고려할 때 200nm 이하, 예컨대 70nm 내지 100nm 일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료와 상기 안료를 혼합하여 사용할 경우, 1:9 내지 9:1의 중량비, 구체적으로는 3:7 내지 7:3의 중량비, 예컨대 5:5 내지 7:3의 중량비, 예컨대 5:5 내지 6:4의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 중량비 범위로 혼합할 경우, 색 특성을 유지하면서 높은 휘도 및 명암비를 가질 수 있다.
상기 안료는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%, 더 구체적으로 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 안료를 상기의 범위로 사용할 경우, 원하는 색좌표에서 높은 휘도 및 명암비를 발현할 수 있다.
(C) 아크릴계 바인더 수지
상기 아크릴계 바인더 수지는 제1 에틸렌성 불포화 단량체 및 이와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체로, 하나 이상의 아크릴계 반복단위를 포함하는 수지이다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 하나 이상의 카르복시기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체이며, 이의 구체적인 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 상기 아크릴계 바인더 수지 총량에 대하여 5 중량% 내지 50 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 제2 에틸렌성 불포화 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르복시산 비닐 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물; (메타)아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; (메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물; 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 구체적인 예로는, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 배합하여 사용할 수도 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량은 3,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 예컨대 5,000 g/mol 내지 50,000 g/mol, 예컨대 20,000 g/mol 내지 30,000 g/mol 일 수 있다. 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기의 범위일 때, 기판과의 밀착성이 우수하고 물리적, 화학적 물성이 좋으며, 점도가 적절하다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 산가는 15 mgKOH/g 내지 60 mgKOH/g, 예컨대 20 mgKOH/g 내지 50 mgKOH/g 일 수 있다. 아크릴계 바인더 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우 우수한 픽셀의 해상도를 얻을 수 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지는 상기 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 10 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 아크릴계 바인더 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 컬러필터 제조 시 현상성이 우수하며 가교성이 개선되어 우수한 표면 평활도를 얻을 수 있다.
(D) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 광중합 개시제로서, 예를 들어, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계의 화합물로는 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 4-클로로아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 사용할 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 사용할 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 등을 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 사용할 수 있다.
상기 트리아진계 화합물로는 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐 4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-s-트리아진 등을 사용할 수 있다.
상기 옥심계 화합물의 예로는 O-아실옥심계 화합물, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(O-아세틸옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄온, O-에톡시카르보닐-α-옥시아미노-1-페닐프로판-1-온 등을 사용할 수 있다. 　상기 O-아실옥심계 화합물의 구체적인 예로는, 1,2-옥탄디온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트　등을 사용할 수 있다.
상기 종류의 광중합 개시제 이외에, 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 술포늄 보레이트계 화합물, 디아조계, 비이미다졸계 화합물 등도 광중합 개시제로 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 컬러필터 제조를 위한 패턴 형성 공정에서 노광시 광중합이 충분히 일어나게 되어 감도가 우수하며, 투과율이 개선된다.
(E) 광중합성 단량체
상기 광중합성 단량체로는 2개 이상의 히드록시기를 갖는 다관능기 단량체를 사용할 수 있다. 광중합성 단량체의 구체적인 예로는, 글리세롤아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 비스페놀A디아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트, 노볼락에폭시아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 등이 있다.
상기 광중합성 단량체는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 5 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 광중합성 단량체가 상기 범위 내로 포함되는 경우 컬러필터 제조 시 패턴 특성 및 현상성이 우수하다.
(F) 용매
상기 용매는 특별한 제한은 없으나, 구체적으로 예를 들면, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 디클로로에틸 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 메틸에테르, 에틸렌 글리콜 에틸에테르, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브 아세테이트류; 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케논, 메틸-n-아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류; 초산 에틸, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸 등의 포화 지방족 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 메틸 락테이트, 에틸 락테이트 등의 락트산 알킬 에스테르류; 메틸 히드록시아세테이트, 에틸 히드록시아세테이트, 부틸 히드록시아세테이트 등의 히드록시아세트산 알킬 에스테르류; 메톡시메틸 아세테이트, 메톡시에틸 아세테이트, 메톡시부틸 아세테이트, 에톡시메틸 아세테이트, 에톡시에틸 아세테이트 등의 아세트산 알콕시알킬 에스테르류; 메틸 3-히드록시프로피오네이트, 에틸 3-히드록시프로피오네이트 등의 3-히드록시프로피온산 알킬 에스테르류; 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 메틸 3-에톡시프로피오네이트 등의 3-알콕시프로피온산 알킬 에스테르류; 메틸 2-히드록시프로피오네이트, 에틸 2-히드록시프로피오네이트, 프로필 2-히드록시프로피오네이트 등의 2-히드록시프로피온산 알킬 에스테르류; 메틸 2-메톡시프로피오네이트, 에틸 2-메톡시프로피오네이트, 에틸 2-에톡시프로피오네이트, 메틸 2-에톡시프로피오네이트 등의 2-알콕시프로피온산 알킬 에스테르류; 메틸 2-히드록시-2-메틸프로피오네이트, 에틸 2-히드록시-2-메틸프로피오네이트 등의 2-히드록시-2-메틸프로피온산 알킬 에스테르류; 메틸 2-메톡시-2-메틸프로피오네이트, 에틸 2-에톡시-2-메틸프로피오네이트 등의 2-알콕시-2-메틸프로피온산 알킬 에스테르류; 2-히드록시에틸 프로피오네이트, 2-히드록시-2-메틸에틸 프로피오네이트, 히드록시에틸 아세테이트, 메틸 2-히드록시-3-메틸부타노에이트 등의 에스테르류; 또는 피루빈산 에틸 등의 케톤산 에스테르류의 화합물이 있으며, 또한 N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐리드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세트닐아세톤, 이소포론, 카프론산, 카프릴산, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올, 초산 벤질, 안식향산 에틸, 옥살산 디에틸, 말레인산 디에틸, γ-부티로락톤, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 페닐 셀로솔브 아세테이트 등이 있으며, 이들 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용매 중 혼화성(miscibility) 및 반응성 등을 고려한다면, 좋게는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 등의 글리콜 에테르류; 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에틸렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 2-히드록시에틸 프로피오네이트 등의 에스테르류; 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 디에틸렌 글리콜류; 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류가 사용될 수 있다.
상기 용매는 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 잔부로 포함될 수 있으며, 예컨대 20 중량% 내지 80 중량%, 예컨대 30 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다.　용매가 상기 범위 내로 포함되는 경우 감광성 수지 조성물의 도포성이 우수하고, 두께 3㎛ 이상의 막에서 우수한 평탄성을 유지할 수 있다.
(G) 기타 첨가제
상기 감광성 수지 조성물은 코팅 시 얼룩이나 반점 방지, 레벨링 특성, 또는 미현상에 의한 잔사의 생성을 방지하기 위하여, 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 갖는 실란계 커플링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제;　또는 이들의 조합의 첨가제를 포함할 수 있다. 이들 첨가제의 사용량은 원하는 물성에 따라 용이하게 조절될 수 있다.
또한 상기 감광성 수지 조성물은 밀착력 등의 향상을 위해 첨가제로서 에폭시 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 화합물로는 에폭시 노볼락 아크릴 카르복실레이트 수지, 오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 에폭시 화합물을 더 포함하는 경우 과산화물 개시제 또는 아조비스계 개시제와 같은 라디칼 중합 개시제를 더 포함할 수도 있다.
상기 에폭시 화합물은 상기 컬러필터용 감광성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 에폭시 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우 저장성 및 경제적으로 밀착력 및 기타 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물의 제조 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 구체적으로는, 전술한 염료, 아크릴계 바인더 수지, 광중합 개시제, 광중합성 단량체, 용매 및 선택적으로 첨가제 등을 혼합하여 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
다른 일 구현예에 따르면, 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
이러한 컬러필터는 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 구체적으로는 전술한 감광성 수지 조성물을 유리 기판 위에 스핀 도포, 롤러 도포, 슬릿 도포 등의 적당한 방법을 사용하여 1.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛의 두께로 도포한다. 도포 후에는 컬러필터에 필요한 패턴을 형성하도록 UV 광선, 전자선 또는 X선을 조사한다. 상기 UV 광선은 190 nm 내지 450 nm, 구체적으로는 200 nm 내지 400 nm의 파장 영역을 가진 것을 의미한다. 이후 도포층을 알칼리 현상액으로 처리하면 도포층의 미조사 부분이 용해되고 이미지 컬러필터에 필요한 패턴이 형성된다. 이러한 과정을 필요한 R, G, B 색의 수에 따라 반복 수행함으로써, 원하는 패턴을 갖는 컬러필터를 수득할 수 있다. 또한 상기 과정에서, 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 다시 가열하거나 활성선 조사 등에 의해 경화시킴으로써 내크랙성, 내용매성 등을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
(합성법)
합성예 1: 화학식 7로 표시되는 화합물(적색 염료)의 합성
[화학식 7]
Figure pat00049
교반자를 넣은 플라스크에 메틸렌클로라이드 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해, Sulforhodamine B acid chloride 85g(147mmol)을 더해 교반하였다. 그 후 2-아미노에틸 메타아크릴레이트 염화수소(2-aminoethyl methacrylate hydrochloride) 29.2g(177mmol), N,N-디메틸아미노 피리딘 0.899g(7.37mmol), 트리에틸 아민 38.3g(53ml, 295mmol)을 더 첨가해 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정하여 상기 화학식 7로 표기되는 화합물 65.9g(수율 67%)의 고체를 얻었다. PGMEA 대한 용해도는 5 였다(측정온도 25oC).
[NMR 데이터]
1H NMR(300MHz, CD3OD): δ = 8.67(s, 1H), 8.13(dd, 1H), 7.52(d, 1H), 7.17-6.95(m, 6H), 6.18(s, 1H), 5.66(s, 1H), 4.19(t, 2H), 3.75-3.65(m, 8H), 3.40-3.36(m, 2H), 1.96(s, 3H), 1.34-1.30(m, 12H)
합성예 2: 화학식 10으로 표시되는 화합물(적색 염료)의 합성
[화학식 10]
Figure pat00050
교반자를 넣은 플라스크에 메틸렌클로라이드 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해, Sulforhodamine B acid chloride 85g(147mmol)을 더해 교반하였다. 그 후 2-2(아미노에톡시) 에탄올(2-(2-Aminoethoxy) ethanol) 18.6g(177mmol), N,N-디메틸아미노 피리딘 0.899g(7.37mmol), 트리에틸 아민 38.3g(53ml, 295mmol)을 더 첨가해 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정 후 건조한 고체에 메틸렌클로라이드 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해 교반한다. 상기 혼합물에 메타아크릴로일 클로라이드(Methacryloyl chloride) 18.5g(177mmol), 트리에틸 아민 17.9g(177mmol)을 더해 상온에서 5시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정하여 상기 화학식 10으로 표기되는 화합물 72g(수율 62%)의 고체를 얻었다. PGMEA 대한 용해도는 5 였다(측정온도 25oC).
[NMR 데이터]
1H NMR(300MHz, CD3OD): δ = 8.67(s, 1H), 8.17(dd, 1H), 7.55(d, 1H), 7.14-6.96(m, 6H), 6.16(s, 1H), 5.63(s, 1H), 4.17(t, 2H), 4.01(m, 2H), 3.88(m, 2H) 3.74-3.63(m, 8H), 3.37-3.33(m, 2H), 1.95(s, 3H), 1.32-1.28(m, 12H)
합성예 3: 화학식 14로 표시되는 화합물(적색 염료)의 합성
[화학식 14]
Figure pat00051
교반자를 넣은 플라스크에 메틸렌클로라이드 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해, Sulforhodamine B acid chloride 85g(147mmol)을 더해 교반하였다. 그 후 2-아미노 에탄올(2-Aminoethanol) 10.8g(177mmol), N,N-디메틸아미노 피리딘 0.899g(7.37mmol), 트리에틸 아민 38.3g(53ml, 295mmol)을 후첨가해 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정 후 건조한 고체에 메틸렌클로라이드 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해 교반한다. 상기 혼합물에 2-이소시아네이토에틸 메타아크릴레이트(2-Isocyanatoethyl methacrylate) 27.5g(177mmol), 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate) 1.1g(1.7mmol)을 더해 상온에서 5시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정하여 상기 화학식 14로 표기되는 화합물 80g(수율 70%)의 고체를 얻었다. PGMEA 대한 용해도는 5 였다(측정온도 25oC).
[NMR 데이터]
1H NMR(300MHz, CD3OD): δ = 8.68(s, 1H), 8.14(dd, 1H), 7.53(d, 1H), 7.16-6.94(m, 6H), 6.17(s, 1H), 5.64(s, 1H), 4.20(t, 2H), 4.18(t, 2H), 3.75-3.65(m, 8H), 3.40-3.36(m, 2H), 3.24-3.20(m, 2H), 1.94(s, 3H), 1.35-1.31(m, 12H)
합성예 4: 화학식 17로 표시되는 화합물(적색 염료)의 합성
[화학식 17]
Figure pat00052
교반자를 넣은 플라스크에 디메틸포름아마이드 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해, 합성예 1의 화학식 7의 적색 고체 98.5g(147mmol)을 더해 교반하였다. 그 후 탄산칼륨 101.6g(735mmol), 2-브로모에틸 메타아크릴레이트 34.2g(2-Bromoethyl Methacrylate)을 더 첨가해 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정하여 상기 화학식 17로 표기되는 화합물 72.9g(수율 73%)의 고체를 얻었다. PGMEA 대한 용해도는 5 였다(측정온도 25oC).
[NMR 데이터]
1H NMR(300MHz, CD3OD): δ = 8.67(s, 1H), 8.13(dd, 1H), 7.52(d, 1H), 7.17-6.95(m, 6H), 6.17(s, 2H), 5.65(s, 2H), 4.17(t, 4H), 3.74-3.64(m, 16H), 3.41-3.37(m, 4H), 1.97(s, 6H), 1.34-1.30(m, 24H)
합성예 5: 화학식 18로 표시되는 화합물(적색 염료)의 합성
[화학식 18]
Figure pat00053
교반자를 넣은 플라스크에 에틸아세테이트 735ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해, 하기 화학식 18-1의 고체 86.1g(147mmol)을 더해 교반하였다. 그 후 트리포스겐 52.5g(177mmol)을 더 첨가해 4시간 동안 환류하여 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정하여 상기 화학식 18로 표기되는 화합물 70.9g(수율 75%)의 고체를 얻었다. PGMEA 대한 용해도는 5 였다(측정온도 25oC).
[NMR 데이터]
1H NMR(300MHz, CD3OD): δ = 8.68(s, 1H), 8.16(d, 1H), 7.58(d, 1H), 7.15-6.94(m, 6H), 4.18(t, 1H), 3.73-3.66(m, 8H), 3.54-2.99(m, 4H), 1.42-1.17(m, 12H)
합성예 5-1: 화학식 18-1로 표시되는 화합물의 합성
[화학식 18-1]
Figure pat00054
교반자를 넣은 플라스크에 메틸렌클로라이드 250ml를 더해 질소 기류 하에서 0℃ 냉각해, 에틸렌디아민 2.5g (41.6mmol), 트리에틸 아민 1.4g(13.9mmol), N,N-디메틸아미노 피리딘 0.25g(2.05mmol)을 더해 교반하였다. 상기 혼합물에 Sulforhodamine B acid chloride 8g(13.9mmol)를 2시간 동안 적가해 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 그 후 상기 혼합물을 회전진공농축기로 감압 농축하여 얻은 적색 고체를 에틸아세테이트로 세정하여 하기 화학식 4-1로 표기되는 화합물 6.7g(수율 81%)의 고체를 얻었다.
[NMR 데이터]
1H NMR(300MHz, CD3OD): δ = 8.67(s, 1H), 8.17(d, 1H), 7.58(d, 1H), 7.14-6.96(m, 6H), 6.18(s, 1H), 5.66(s, 1H), 4.19(t, 1H), 3.73-3.66(m, 8H), 3.51-2.97(m, 4H), 1.40-1.15(m, 12H)
합성예 6: 아크릴 폴리머(적색 염료)의 합성
교반자를 넣은 플라스크에 메틸에틸케톤 100ml를 더해 질소 기류 하에서 상기 화학식7의 고체 3g(4.6mmol), 2-에틸헥실 아크릴레이트 7g(37.9mmol), 아조비스이소부티로나이트릴 0.3g(1.8mmol)을 더해 80℃에서 15시간 혼합 교반하여 공중합체를 수득하였다.
폴리스타이렌 환산 평균분자량: 수평균분자량(Mn) = 2,100, 중량평균분자량(Mw) = 3,000
합성예 7: 우레탄 폴리머(적색 염료)의 합성
교반자를 넣은 플라스크에 메틸에틸케톤 100ml를 더해 질소 기류 하에서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5.0g(30mmol), 1,6-헥산디올 4.7g(40mmol), 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate) 0.01g(0.02mmol)을 더해 80℃에서 15시간 혼합 교반하였다. 이후 상기 혼합물에 상기 화학식 18의 고체 12.2g(20mmol) 을 더하여 80℃에서 1시간 혼합 교반하여 공중합체를 수득하였다.
폴리스타이렌 환산 평균 분자량: 수평균분자량(Mn) = 2,200, 중량평균분자량(Mw) = 3,300
(감광성 수지 조성물 제조)
감광성 수지 조성물 제조에 사용되는 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 염료
(A-1) 합성예 1의 화합물
(A-2) 합성예 2의 화합물
(A-3) 합성예 3의 화합물
(A-4) 합성예 4의 화합물
(A-5) 합성예 5의 화합물
(A-6) 합성예 6의 폴리머
(A-7) 합성예 7의 폴리머
(B) 염료: 금속 착체 염료
KCF R037(경인양행社)을 사용하였다.
(C) 아크릴계 바인더 수지
중량평균 분자량이 28,000 g/mol인 메타크릴산/벤질메타크릴레이트 공중합체(혼합 중량비 30/70)
(D) 광중합 개시제
시바스페셜티케미칼社의 CGI-124
(E) 광중합성 단량체
디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA)
(F) 용매
프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 사이클로헥사논의 혼합물
(G) 기타 첨가제
불소계 계면활성제(F-482, DIC社)
실시예 1
상기 용매(F)로서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 44.5g 및 사이클로헥사논 15g에, 상기 광중합 개시제(D) 2g을 용해시킨 후 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서, 합성예 1의 화합물(A-1) 2.9g과 금속 착체 염료(B) 0.1g을 투입하고 30분간 교반한 후, 아크릴계 바인더 수지(C) 15g과 광중합성 단량체(E) 20g을 첨가하고 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 그 후 계면활성제(G) 0.5g을 첨가하고 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 상기 용액에 대하여 3회에 걸친 여과를 행하여 불순물을 제거하여 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1) 대신 합성예 2의 화합물(A-2)를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1) 대신 합성예 3의 화합물(A-3)를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1) 대신 합성예 4의 화합물(A-4)를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 5
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1) 대신 합성예 5의 화합물(A-5)를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 6
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1) 대신 합성예 6의 폴리머(A-6)를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 7
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1) 대신 합성예 7의 폴리머(A-7)를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 8
실시예 1에서 금속 착체 염료(B) 0.1g과 함께 C.I. 안료 적색 242(B' 2.7g을 더 투입하고, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트를 44.5g 대신 41.8g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 금속 착체 염료(B)를 사용하지 않고, 합성예 1의 화합물(A-1)을 2.9g 대신 3.0g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2
실시예 2에서 금속 착체 염료(B)를 사용하지 않고, 합성예 2의 화합물(A-2)을 2.9g 대신 3.0g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서 합성예 1의 화합물(A-1)을 사용하지 않고, 금속 착체 염료(B)를 0.1g 대신 3.0g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
(평가)
(물성 평가 1: 휘도 측정)
휘도 측정을 위하여 탈지 세척한 1mm 두께의 유리기판 상에 1㎛ 내지 2㎛의 두께로 상기 실시예 1 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 3의 감광성 수지 조성물을 각각 도포하고, 90℃의 핫플레이트(hot-plate)에서 3분간 건조하여 도막을 수득하였다. 수득된 도막을 냉각시킨 다음 100mJ/cm2의 노광량(365nm 기준)으로 광을 조사한 후에, 230℃의 열풍순환식 건조로 안에서 30분 동안 건조하였다. 분광측정기(Otsuka Electronics社의 MCPD3000)를 통하여 휘도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
색좌표(x 및 y) 및 휘도(Y) 측정: 측색기(오츠카社, MCPD 3000)를 사용하여 측정한 후, LED광원 기준으로 변환하였다.
(물성 평가 2: 명암비 측정)
명암비 측정을 위해 탈지 세척한 두께 1mm, 너비 10cm×10cm의 유리기판(bare glass) 위에 상기 실시예 1 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 3의 감광성 수지 조성물을 KDNS社의 스핀 코팅기인 K-Spin8을 이용하여 각각 2㎛의 두께로 스핀 코팅하여 90℃의 핫플레이트에서 90초 동안 소프트-베이크(soft-bake)를 수행한 후, 상온에서 1분 동안 냉각하였다. 이를 명암비 측정기인 츠보사카(Tsubosaka)社의 Contrast tester CT-1를 사용하여 편광판이 열렸을 때와 닫혔을 때의 광량을 측정한 후, 하기 수학식 1에 따라서 명암비를 계산하였다. 상기 명암비 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[수학식 1]
명암비(contrast ratio) = Lopen/Lclose
Lopen: 편광판이 열렸을 때의 광량
Lclose: 편광판이 닫혔을 때의 광량
색좌표 휘도 명암비
x y Y
실시예 1 0.646 0.323 16.65 17,000
실시예 2 0.646 0.326 17.35 16,000
실시예 3 0.646 0.324 16.92 15,800
실시예 4 0.646 0.324 16.89 15,700
실시예 5 0.646 0.322 16.51 16,500
실시예 6 0.646 0.326 17.26 15,200
실시예 7 0.646 0.324 16.86 15,500
실시예 8 0.646 0.326 17.29 17,600
비교예 1 0.646 0.321 16.58 9,600
비교예 2 0.646 0.324 16.94 7,200
비교예 3 0.646 0.342 20.13 27,700
상기 표 1을 통하여, 일 구현예에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물 및 금속 착체를 포함하는 감광성 수지 조성물인 실시예 1 내지 실시예 8의 경우, 휘도 및 명암비가 모두 우수함을 확인할 수 있다.
반면, 금속 착체를 포함하지 않은 감광성 수지 조성물인 비교예 1 및 비교예 2는 명암비가 낮음을 확인할 수 있고, 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하지 않은 비교예 3은 휘도가 매우 낮음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (18)

  1. (A) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료;
    (B) 금속 착체를 포함하는 염료;
    (C) 아크릴계 바인더 수지;
    (D) 광중합 개시제;
    (E) 광중합성 단량체; 및
    (F) 용매
    를 포함하는 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00055

    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고,
    R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 화학식 2로 표시되고, 단, 상기 R5 및 R6는 동시에 수소 원자는 아니고,
    [화학식 2]
    Figure pat00056

    상기 화학식 2에서,
    L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
    X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Y는 단일결합, -O-, -C(=O)-, -C(=O)R'-, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R' 내지 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Z는 아크릴레이트기, 치환 또는 비치환된 메타크릴레이트기, 이소시아네이트기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 -OC(=O)R''''이고, 상기 R''''은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
    n은 1 또는 2의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R5 및 R6는 모두 상기 화학식 2로 표시되는 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 감광성 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure pat00057

    [화학식 4]
    Figure pat00058

    상기 화학식 3 및 화학식 4에서,
    L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
    X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    R9는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
    n1 및 n3은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 감광성 수지 조성물:
    [화학식 5]
    Figure pat00059

    [화학식 6]
    Figure pat00060

    상기 화학식 5 또는 화학식 6에서,
    Re 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
    m4 및 m6는 각각 독립적으로 0 내지 15의 정수이고,
    m5는 1 내지 5의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 화학식 20으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시되는 감광성 수지 조성물.
    [화학식 7]
    Figure pat00061

    [화학식 8]
    Figure pat00062

    [화학식 9]
    Figure pat00063

    [화학식 10]
    Figure pat00064

    [화학식 11]
    Figure pat00065

    [화학식 12]
    Figure pat00066

    [화학식 13]
    Figure pat00067

    [화학식 14]
    Figure pat00068

    [화학식 15]
    Figure pat00069

    [화학식 16]
    Figure pat00070

    [화학식 17]
    Figure pat00071

    [화학식 18]
    Figure pat00072

    [화학식 19]
    Figure pat00073

    [화학식 20]
    Figure pat00074

  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 에틸렌성 불포화 단량체가 공중합 반응하여 형성되는 아크릴 폴리머를 포함하는 염료이고,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 3으로 표시되는 감광성 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure pat00075

    상기 화학식 3에서,
    L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
    X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
    Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
    R9는 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
    n1은 1 또는 2의 정수이다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화 단량체는 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복실산 에스테르 화합물, 불포화 카르복실산 아미노 알킬 에스테르 화합물, 카르복실산 비닐 에스테르 화합물, 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 아미드 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 폴리머.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 알코올 단량체가 공중합 반응하여 형성되는 우레탄 폴리머를 포함하는 염료이고,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시되는 감광성 수지 조성물:
    [화학식 5]
    Figure pat00076

    상기 화학식 5에서,
    L은 단일결합, 2가 또는 3가의 지방족 유기기 또는 2가 또는 3가의 지환족 유기기이고,
    X는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
    Y는 단일결합, -OR''-, -R''O- 또는 -OC(=O)NHR'''- 이고, 상기 R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기이고,
    n3은 1 또는 2의 정수이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 알코올 단량체는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 감광성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속 착체를 포함하는 염료는 200 nm 내지 650 nm 파장 영역에서 최대 흡광도를 갖는 감광성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속 착체를 포함하는 염료는 Mg, Ni, Cu, Co, Zn, Cr, Pt, Pd 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 이온을 포함하는 감광성 수지 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 금속 착체를 포함하는 염료는 솔벤트 옐로우 19, 솔벤트 옐로우 21, 솔벤트 옐로우 25, 솔벤트 옐로우 79, 솔벤트 옐로우 82, 솔벤트 옐로우 88, 솔벤트 오렌지 45, 솔벤트 오렌지 54, 솔벤트 오렌지 62, 솔벤트 오렌지 99, 솔벤트 레드 8, 솔벤트 레드 32, 솔벤트 레드 109, 솔벤트 레드 112, 솔벤트 레드 119, 솔벤트 레드 124, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 레드 132 및 솔벤트 레드 218로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 상기 금속 이온의 복합체로 이루어진 감광성 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물은 안료를 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안료는 적색 안료인 감광성 수지 조성물.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 안료는 감광성 수지 조성물 총량에 대해 1 중량% 내지 10 중량%로 포함되는 감광성 수지 조성물.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물은, 감광성 수지 조성물 총량에 대해
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 염료 1 중량% 내지 20 중량%;
    상기 금속 착체를 포함하는 염료 0.01 중량% 내지 1 중량% ;
    상기 아크릴계 바인더 수지 10 중량% 내지 30 중량%;
    상기 광중합 개시제 1 중량% 내지 10 중량%;
    상기 광중합성 단량체 1 중량% 내지 30 중량%; 및
    상기 용매 잔부량
    을 포함하는 감광성 수지 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물은 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 포함하는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제;　또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 감광성 수지 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180039976A (ko) * 2016-10-11 2018-04-19 삼성에스디아이 주식회사 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 감광성 수지막 및 컬러필터
CN114316621A (zh) * 2020-09-29 2022-04-12 保土谷化学工业株式会社 呫吨色素、含有该色素的着色组合物、滤色器用着色剂及滤色器

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