KR20180097319A - 네가티브형 컬러필터의 제조방법, 이로부터 제조된 네가티브형 컬러필터 및 화상표시장치 - Google Patents

네가티브형 컬러필터의 제조방법, 이로부터 제조된 네가티브형 컬러필터 및 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네가티브형 컬러필터의 제조 시 포스트베이크 단계 전에 자외선 조사 단계를 더 포함함으로써, 저온에서 포스트베이크하여도 내화학성이 우수하고, 공정성 및 신뢰성이 우수한 컬러필터 제조를 위한 네가티브형 컬러필터의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 네가티브형 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.

Description

네가티브형 컬러필터의 제조방법, 이로부터 제조된 네가티브형 컬러필터 및 화상표시장치{MANUFACTURING METHOD OF NEGATIVE-TYPE COLOR FILTER, NEGATIVE-TYPE COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 네가티브형 컬러필터의 제조방법, 이로부터 제조된 네가티브형 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
디스플레이 분야에 있어서, 착색 감광성 수지 조성물은 포토레지스트, 절연막, 보호막, 블랙 매트릭스, 컬럼 스페이서 등의 다양한 광경화 패턴을 형성하기 위해 사용된다. 구체적으로, 착색 감광성 수지 조성물을 포토리소그래피 공정에 의해 선택적으로 노광 및 현상하여 원하는 광경화 패턴을 형성하는데, 이 과정에서 공정상의 수율을 향상시키고, 적용 대상의 물성을 향상시키기 위해, 고감도를 가지는 착색 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.
착색 감광성 수지 조성물의 패턴 형성은 포토리소그래피, 즉 광반응에 의해 일어나는 고분자의 극성변화 및 가교반응에 의한다. 특히, 노광 후 알칼리 수용액 등의 용매에 대한 용해성의 변화 특성을 이용한다.
근래에는 터치 패널을 구비한 터치 스크린의 사용이 폭발적으로 증가하고 있으며, 최근에는 플렉서블한 터치 스크린이 크게 주목받고 있다. 이에 따라 터치 스크린에 사용되는 각종 기판 등의 소재로 플렉서블한 특성을 구비해야 하는 바, 그에 따라 사용 가능한 소재도 플렉서블한 고분자 소재로 제한이 발생하여, 제조 공정 역시 보다 온화한 조건에서의 수행이 요구되고 있는 실정이며, 그에 따라 착색 감광성 수지 조성물의 포스트베이크 조건 역시 종래의 고온 경화(200 내지 250℃)가 아닌 저온 경화의 필요성이 대두되고 있는데, 이와 같은 저온 경화는 내화학성이 저하되는 문제가 있어, 이를 개선하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2008-0083944호에는 포스트 베이크 공정을 자외선 조사 방식으로 대체하는 컬러필터 기판의 제조방법에 대하여 기재되어 있으나, 이는 단순히 컬러필터의 생산 효율을 증가시키기 위함일 뿐, 저온 경화에 대한 필요성을 전혀 인지하고 있지 못한 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2008-0083944호(2008.09.19.)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 네가티브형 컬러필터의 제조 시 포스트베이크 단계 전에 자외선 조사 단계를 추가 실시함으로써, 포스트베이크를 저온에서 실시함에도 불구하고 우수한 공정성, 신뢰성 및 내화학성을 보이는 네가티브형 컬러필터의 제조방법, 이로부터 제조된 네가티브형 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 a) 착색 감광성 수지 조성물을 기재의 일 면 상에 도포하는 단계; b) 상기 도포된 착색 감광성 수지 조성물을 건조 및 소프트베이크 하는 단계; c) 상기 소프트베이크 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계; d) 상기 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 현상액으로 현상한 후, 수세처리하는 단계; e) 상기 수세 처리 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계; 및 f) 상기 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 포스트베이크 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 네가티브형 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 네가티브형 컬러필터의 제조방법은 컬러필터의 제조 시 포스트베이크 단계 전에 자외선 조사 단계를 추가로 실시함으로써, 포스트베이크를 저온에서 실시함에도 불구하고 공정성, 신뢰성 및 내화학성이 우수하여 플렉서블한 화상표시장치에 적용할 수 있는 컬러필터를 제조할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 네가티브형 컬러필터는 전술한 네가티브형 컬러필터의 제조방법으로 제조됨으로써 공정성, 신뢰성 및 내화학성이 우수하여 플렉서블한 화상표시장치에 적용될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 화상표시장치는 전술한 네가티브형 컬러필터를 포함함으로써 상기와 같은 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 네가티브형 컬러필터 제조방법으로 제조된 컬러필터에 잔사 실험을 수행한 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 네가티브형 컬러필터 제조방법으로 제조되지 않은 컬러필터에 잔사 실험을 수행한 결과를 나타낸 도이다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 한 양태에 따른 네가티브형 컬러필터의 제조방법은 a) 착색 감광성 수지 조성물을 기재의 일 면 상에 도포하는 단계; b) 상기 도포된 착색 감광성 수지 조성물을 건조 및 소프트베이크 하는 단계; c) 상기 소프트베이크 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계; d) 상기 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 현상액으로 현상한 후, 수세 처리하는 단계; e) 상기 수세 처리 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계; 및 f) 상기 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 포스트베이크 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 네가티브형 컬러필터의 제조방법은 전술한 바와 같이 f) 포스트베이크 단계 전에 자외선을 조사하는 e) 단계를 더 포함하여 착색 감광성 수지 조성물을 사전 경화시킴으로써 f) 포스트베이크 단계에서 경화 온도를 낮출 수 있는 이점이 있다. 구체적으로, 상기와 같이 f) 포스트베이크 단계의 경화 온도를 낮춤으로써, 공정성, 신뢰성 및 내화학성이 우수하여 플렉서블한 화상표시장치에 적용할 수 있는 네가티브형 컬러필터를 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 a) 단계는 기재의 일 면 상에 패턴층을 위한 착색 감광성 수지 조성물을 도포하는 단계로서, 이 때 사용되는 기재 및 착색 감광성 수지 조성물은 당 업계에서 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있고, 각 패턴층의 용도에 맞는 기재 및 착색 감광성 수지 조성물이 적절히 선택되어 사용될 수 있다. 상기 패턴층은 예를 들면, 접착제층, 어레이 평탄화막, 보호막, 절연막 패턴, 블랙 매트릭스, 컬럼 스페이서, 블랙 컬럼 스페이서, 포토레지스트 등을 들 수 있고, 포토레지스트층이 바람직하게 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이를 구성하기 위한 착색 감광성 수지 조성물이 다양하게 선택되어 사용될 수 있다.
상기 기재는 예를 들면, 유리, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 고분자 기재 등을 들 수 있고, 상기 고분자 기판은 예를 들면, 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기재의 일면 상에 패턴층을 형성하기 위해 착색 감광성 수지 조성물을 도포하는 방법은 본 발명에서 특별한 한정되지 않으며, 당 업계에서 사용되는 방법이라면 제한 없이 사용 가능하다. 예를 들면, 슬릿 도포, 슬릿 앤드 스핀 코터, 잉크젯법, 회전 도포, 유연 도포, 롤 도포, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다.
또한, 사전에 가지지체 상에 상기 도포법에 의해 형성된 도포막을 기판 상에 전사하는 부여 방법을 적용할 수도 있다.
네가티브형 컬러필터를 제공하기 위해 이용되는 착색 감광성 수지 조성물은 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니나, 통상적으로 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 착색제 내지 용제 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러패턴을 형성할 때, 처리 공정 중 현상 단계에서 사용되는 알칼리 현상액에 대한 가용성을 증대시키 위해 사용되는 것으로서, 본 발명에서는 특별히 한정하지 않고 당 업계에서 사용되는 어느 것을 사용해도 무방하다.
상기 광중합성 화합물은 광의 조사에 의해 광중합 개시제로부터 발생하는 활성 라디칼, 산 등에 의해 중합될 수 있는 화합물로서, 관능성기를 1개 이상 가지는 단량체를 의미할 수 있으며, 상기 관능성기의 개수에 따라 1관능, 2관능, 다관능 등으로 구분될 수 있다. 상기 광중합성 화합물은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 당 업계에서 사용되는 어느 것을 사용해도 무방하다.
상기 광중합 개시제는 전술한 바와 같이 광의 조사에 의해 활성 라디칼, 산 등을 발생시키며, 알칼리 가용성 수지 및 광중합성 화합물을 중합시키는 역할을 한다. 이 때, 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위한 목적으로 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수도 있다. 상기 광중합 개시제 및 광중합 개시 보조제는 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에서 사용되는 어느 것을 사용해도 무방하다.
상기 착색제는 컬러필터층의 색을 내기 위해 포함되는 것으로서, 필요에 따라 안료 내지 염료 등을 선택적으로 사용할 수 있다. 상기 안료 내지 염료는 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 안료 내지 염료로써 분류되어 있는 화합물들을 예로 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 안료 내지 염료의 분산성을 향상시키기 위해 분산제를 함께 포함할 수도 있다. 본 발명에서는 상기 착색제 내지 분산제를 특별히 한정하지 않으며, 당 업계에서 사용되는 것이라면 어느 것을 사용해도 무방하다.
상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 각 구성 성분들을 용해시키는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서는 그 종류를 특별히 한정하지 않고, 당 업계에서 사용되는 용제라면 어느 것이든 사용해도 무방하다.
상기 착색 감광성 수지 조성물은 전술한 성분들 이외에도 필요에 따라 산화방지제, 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
상기 b) 단계는 상기 a) 단계에서 도포된 착색 감광성 수지 조성물을 건조 및 소프트베이크함으로써 용매 등의 휘발 성분을 휘발시키는 단계이다.
상기 건조 단계는 예를 들면, 자연건조, 에어건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 가열건조, 열풍건조, 감압건조 등을 들 수 있으며, 도포된 착색 감광성 수지 조성물이 균일하게 도포된 상태를 유지하기 위해, 감압건조인 것이 바람직하며, 상기 감압 건조의 압력 조건은 65 내지 100Pa인 것이 바람직하며, 상기 소프트베이크 온도 조건은 80 내지 120℃인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 건조 압력 조건 및 소프트베이크 온도 조건이 상기 범위를 만족하는 경우, 다음 단계를 위해 도포된 착색 감광성 수지 조성물을 흐트러짐 없이 안정된 상태로 유지할 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 소프트베이크 시간은 1분 내지 10분일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 c) 단계는 상기 b) 단계에서 소프트베이크 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계로서, 구체적으로 상기 b) 단계에서 소프트베이크 된 착색 감광성 수지 조성물에 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사하여 원하는 패턴대로 착색 감광성 수지 조성물을 경화시키는 단계이다. 이 때 상기 착색 감광성 수지 조성물의 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시될 수 있도록 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용할 수도 있다.
상기 자외선으로는 g선(436nm), h선(405nm), i선(365nm) 등을 사용할 수 있다. 상기 자외선의 적산광량은 10 내지 200mJ인 것이 바람직하다. 상기 자외선 적산광량이 상기 범위 내로 포함될 경우, 노광량이 충분하여 포토레지스트가 안정적으로 개시되며, 패턴형성의 직진성 우수하고 패턴의 눌러붙음 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 d) 단계는 상기 c) 단계에서 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 현상액으로 현상 및 수세처리 하는 단계로서, 상기 c) 단계의 노광 후 패턴층의 미경화부를 현상에 의해 제거하여 패턴의 모양을 형성시키는 단계이다. 즉, 상기 c) 단계의 노광에 의해 노광부는 패턴 모양으로 경화되고, 상기 d) 단계의 현상처리에서는 알칼리 현상 처리를 함으로써, 노광 공정에서의 미경화 부분을 알칼리 수용액에 용출시켜서 제거하고, 광경화한 부분만 남김으로써 패턴을 형성시킬 수 있다.
상기 현상 방법은 당 업계에서 사용되는 것이라면 본 발명에서는 특별한 한정하지 않는다. 예를 들면, 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등을 들 수 있다. 또한, 현상 시 기판을 임의의 각도로 기울일 수 있다. 상기 현상액은 특별히 한정되지 않으나, 알칼리성 화합물과 게면 활성제를 함유하는 수용액일 수 있다.
상기 알칼리성 화합물은 무기 또는 유기 알칼리성 화합물 그 어느 것을 사용해도 무방하다. 상기 무기 알칼리성 화합물은 예를 들면, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 인산수소 2나트륨, 인산2수소나트륨, 인산수소 2암모늄, 인산2수소암모늄, 인산 2수소칼륨, 규산 나트륨, 규산 칼륨, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 수소나트륨, 탄산 수소칼륨, 붕산 나트륨, 붕산 칼륨, 암모니아 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 유기 알칼리성 화합물은 예를 들면, 테트라메틸암모늄히드록사이드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록사이드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 계면활성제는 비이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제 및 양이온계 게면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 비이온계 계면 활성제는 예를 들면, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖에 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에스테르나트륨, 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산 에스테르염류, 라우릴황산나트륨, 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양이온계 계면활성제는 예를 들면, 스테아릴아민염산염, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염, 4급 암모늄염 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 알칼리성 화합물 및 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 미경화부만을 효과적으로 제거하기 위하여 상기 알칼리 현상액 내 각 성분들의 함량은 알칼리 현상액 100중량%에 대하여, 알칼리성 화합물 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.03 내지 5중량%; 계면활성제 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 8중량%일 수 있으나, 상기 함량은 현상 정도를 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
전술한 바와 같이 알칼리성 수용액으로 이루어진 현상액을 통해 현상된 기판은 현상 수 순수로 세정하는 과정을 거친다.
상기 d) 단계의 현상 온도는 20 내지 35℃인 것이 바람직하고, 현상 시간은 30초 내지 120초인 것이 바람직하다. 또한, 샤워압은 0.01 내지 0.5Pa인 것이 바람직한데, 이들 조건을 상기 범위 내로 조절함으로써 패턴의 형상을 사각형으로 하거나, 순테이퍼로 하는 등 임의로 설계 가능한 이점이 있다.
상기 e) 단계는 착색 감광성 수지 조성물을 완전히 경화시키기 위해 포스트베이크를 수행하기 전 자외선을 조사하여 착색 감광성 수지 조성물을 사전 경화시키는 단계로서, 본 발명의 한 양태에 따른 네가티브형 컬러필터의 제조 방법은 상기 e) 단계를 더 포함하여 사전 경화되어 충분한 경화도를 얻음으로써 후에 이어지는 포스트베이크의 온도를 낮출 수 있는 이점이 있다.
이 때, 상기 자외선은 예를 들면, g선(436nm), h선(405nm), i선(365nm) 등을 들 수 있으며, 상기 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 착색 감광성 수지 조성물을 충분히 경화시키기 위해 적산광량이 10mJ 이상일 수 있으며, 경화도를 보다 향상시키기 위해서 40mJ 이상인 것이 바람직하다.
상기 f) 단계는 착색 감광성 수지 조성물을 완전히 경화시키기 위해 포스트베이킹하는 단계로서, 본 발명의 한 양태에 따른 네가티브형 컬러필터의 제조방법은 포트스베이크 단계 이전에 자외선을 조사하여 사전 경화시키는 e) 단계를 포함함으로써, 저온에서 포스트베이킹을 실시할 경우에도 공정성, 신뢰성 및 내화학성이 우수한 네가티브형 컬러필터를 제조할 수 있는 이점이 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 포스트 베이크 온도는 80 내지 150℃일 수 있다. 이와 같이 포스트베이크를 종래의 온도(200 내지 250℃)보다 저온에서 수행하게 되면, 플렉서블한 화상표시장치에 적용할 수 있는 네가티브형 컬러필터를 제조할 수 있는 이점이 있고, 또한, 이를 통해 제조된 네가티브형 컬러필터를 OLED에 적용할 경우 휘도가 향상되는 이점이 있다.
상기 포스트베이킹 방법은 본 발명에서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 e) 단계에서 자외선으로 사전 경화된 기판을 핫플레이트나 컨벡션 오븐(열풍 순환식 건조기), 고주파 가열기 등의 가열 수단을 이용하여 연속식 또는 일괄식으로 가열하는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 네가티브형 컬러필터는 전술한 네가티브형 컬러필터의 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명의 네가티브형 컬러필터의 제조방법으로 제조된 네가티브형 컬러필터의 경우 저온에서 포스트베이킹을 실시하더라도 충분한 경화도를 얻을 수 있어 공정성 및 신뢰성이 우수하며, 이러한 특성을 이용하여 플렉서블한 화상표시장치에 적용될 수 있는 이점이 있다. 또한, 저온에서 포스트베이킹을 실시함에도 불구하고 내화학성이 우수한 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 화상표시장치는 전술한 네가티브형 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 화상표시장치는 예를 들면, 액정디스플레이, OLED, 플렉서블 디스플레이 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 화상표시장치는 전술한 바와 같이 저온경화에서도 공정성, 신뢰성 및 내화학성이 우수한 네가티브형 컬러필터를 포함함으로써, 플렉서블 디스플레이에 적용이 보다 유리한 이점이 있고, OLED에 적용할 경우 휘도가 향상될 수 있어 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. 이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
합성예 1: 트리아진 화합물
물 100 중량부에 2-클로로-4,6-디아미노-1,3,5-트리아진 18.4 중량부와 3-(2-에틸헥실옥시)프로필아민 21 중량부를 가하고, 10℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 얻어진 반응물을, 85℃에서 5시간 동안 더 반응시켰다. 얻어진 반응물을 침출시켜 얻어진 잔사를 수세한 후, 100℃의 항온조에 밤새 정치해서 건조시켜서 하기 화학식 1의 화합물을 얻었다.
[화학식 1]
Figure pat00001
합성예 2: 수지
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, 모노머 적하로트로서, 벤질말레이미드 74.8g(0.20몰), 아크릴산 43.2g(0.30몰), 비닐톨루엔 118.0g(0.50몰), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g를 투입 후 교반 혼합하여 준비하고, 연쇄 이동제 적하조로서, n-도데칸티올 6g, PGMEA 24g를 넣고 교반 혼합한 것을 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395g를 도입하고 플라스크 내 분위기를 공기에서 질소로 치환한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90℃까지 승온했다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하로트로부터 적하를 개시했다. 적하는, 90℃를 유지하면서, 각각 2시간 동안 진행하고 1시간 후에 110℃로 승온하여 3시간 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합가스의 버블링을 개시했다. 이어서, 글리시딜메타크릴레이트 28.4g[(0.10몰), (본 반응에 사용한 아크릴산의 카르복시기에 대하여 33몰%)], 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4g 및 트리에틸아민 0.8g를 플라스크 내에 투입하여 110℃에서 8시간 동안 반응을 계속하여, 고형분 산가가 70㎎KOH/g인 수지를 얻었다. 상기 수지는 GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량이 16,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다.
제조예 1: 착색제 분산액의 제조
트리아진 유도체로서 상기 합성예 1에서 제조된 화학식 1의 화합물 20.48 중량부, C.I. 피그먼트 블루 15:6 9.12 중량부, C.I. 애시드 레드 52 2.88 중량부, 아크릴계 분산제[Disperbyk(등록상표) 2000; 빅케미사 제조] 3.84 중량부, 상기 합성예 2에서 제조된 수지 2.88 중량부, 용제 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 55.04 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 5.76 중량부를, 0.2 ㎜ 직경의 지르코니아 비드 360중량부와 함께, 용량 140 ㎖의 마요네스 병에 투입하고, 페인트 컨디셔너로 60℃에서 10시간 동안 혼련하여 분산 처리를 행하였다. 그 후, 지르코니아 비드를 제거하고 분산액을 얻었다. 상기 분산액을, 공경(pore size) 1.0 ㎛의 멤브레인 필터로 여과하여 착색제 분산액을 얻었다.
제조예 2: 착색 감광성 수지 조성물의 제조
착색 감광성 수지 조성물 전체 100중량%에 대하여, 상기 제조예 1에서 제조된 착색제 분산액 12중량%, 광중합성 화합물로서 디펜타에리스리톨헥사크릴레이트(KAYARAD DPHA, 닛폰 가야꾸(주)) 8중량%, 알칼리 가용성 수지로서 메타크릴산 및 벤질메타크릴레이트의 공중합체(메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위의 몰비는 31:69, 산가는 100mgKOH/g, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 20,000) 8중량%, 광중합 개시제로서 Irgacure(BASF 사) 3중량%, 첨가제로서 SH-8400(다우코닝 사) 0.5중량% 및 용제로서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 68.5중량%를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 : 네가티브형 컬러필터의 제조
① a) 단계: 상기 제조예 2에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 가로, 세로가 각각 5cm인 유리기판(Eagle 2000, 코닝사 제조) 상에 도포하여 스핀코팅하였다.
② b) 단계: 상기 착색 감광성 수지 조성물이 도포된 기판을 80Pa의 압력 하에서 5분 동안 건조시킨 후, 핫 플레이트(Hot plate)를 이용하여 100℃에서 3분 간 소프트베이크하였다.
③ c) 단계: 상기 소프트베이크한 기판을 상온으로 냉각시킨 후, 포토마스크와의 간격을 200㎛로 하고, 노광기(UX-1100SM, Ushino(주) 제조)를 이용하여, 250mJ/cm2의 노광량(365nm 기준)으로 적산광량이 40mJ이 되도록 노광하였다.
④ d) 단계: 상기 광 조사 후 비이온계 계면활성제 0.12%와 수산화칼륨 0.04%를 함유하는 수계 현상액에 상기 도막을 25℃에서 60초간 침지하여 현상하였고, 순수를 이용하여 수세하였다.
⑤ e) 단계: 상기 수세한 도막에 노광기(UX-1100SM, Ushino(주) 제조)를 사용하여 250mJ/cm2의 노광량(365nm 기준)으로 적산광량이 40mJ이 되도록 광을 조사하였다.
⑥ f) 단계: 상기 광이 조사된 도막을 핫플레이트를 이용하여 150℃에서 20분간 포스트베이크하였다.
비교예 : 네가티브형 컬러필터의 제조
① a) 단계: 상기 제조예 2에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 가로, 세로가 각각 5cm인 유리기판(Eagle 2000, 코닝사 제조) 상에 도포하여 스핀코팅하였다.
② b) 단계: 상기 착색 감광성 수지 조성물이 도포된 기판을 80Pa의 압력 하에서 5분 동안 건조시킨 후, 핫플레이트(Hot plate)를 이용하여 100℃에서 3분 간 소프트베이크하였다.
③ c) 단계: 상기 소프트베이크한 기판을 상온으로 냉각시킨 후, 포토마스크와의 간격을 200㎛로 하고, 노광기(UX-1100SM, Ushino(주) 제조)를 이용하여 250mJ/cm2의 노광량(365nm 기준)으로 적산광량이 40mJ이 되도록 노광하였다.
④ d) 단계: 상기 광 조사 후 비이온계 계면활성제 0.12%와 수산화칼륨 0.04%를 함유하는 수계 현상액에 상기 도막을 25℃에서 60초간 침지하여 현상하였고, 순수를 이용하여 수세하였다.
⑤ f) 단계: 상기 광이 조사된 도막을 핫플레이트를 이용하여 150℃에서 20분간 포스트베이크하였다.
실험예 1: 내용제성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 컬러필터를 상온의 N-메틸 피롤리돈(NMP) 용액에 30분 간 침지시킨 후, 초순수로 세정하고, 120℃의 핫플레이트에 올려 2분 동안 건조시킨 후, 침지 전후의 색도를 측정하였다.
이 때, 색도의 측정을 위해 사용된 식은 L*, a*, b*로 정의되는 3차원 색도계에서의 색 변화를 나타내는 하기 [수학식 1]을 이용하여 계산하였다. 내용제성의 평가 기준은 하기와 같이 하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
[수학식 1]
△Eab* = [(△L*)2 + (△a*)2 + (△b*)2]1 /2
<평가 기준>
○: 0 < △Eab* < 1.5
△: 1.5 ≤ △Eab* < 2.0
×: 2.0 ≤ △Eab*
실험예 2: 잔사 평가
상기 실시예 및 비교예의 방법으로 패턴이 이루어진 컬러필터 상에 동일한 방법으로 R, G, B 순의 다른 컬러필터층을 더 적층하였다. 이와 같이 컬러필터층이 더 적층된 기판을 반사형 광학현미경(관찰배율 50배)로 관찰한 후, 하기 기준에 따라 적층 잔사 발생 정도를 평가하였다. 상기 적층 잔사의 결과는 표 1에 기재하였다.
<평가 기준>
○: 잔사 미발생
×: 잔사 발생
내용제성 평가 잔사 평가
실시예 ○ ○
비교예 × ×
상기 표 1을 참고하면, 저온에서 포스트베이킹을 실시할 경우, 자외선으로 사전 경화시키는 단계를 더 포함하는 본 발명의 컬러필터의 제조방법으로 네가티브형 컬러필터 제조 시(실시예), 자외선으로 사전 경화시키는 단계를 포함하지 않는 종래의 컬러필터의 제조방법으로 네가티브형 컬러필터를 제조하는 경우(비교예)보다 내용제성이 우수하고, 잔사 또한 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로 도 1 및 도 2를 참고하면, 저온에서 포스트베이킹을 실시할 경우, 본 발명의 컬러필터 제조방법으로 제조된 제가티브형 컬러필터(도 1)의 경우 잔사가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었고, 종래의 컬러필터 제조방법으로 제조된 네가티브형 컬러필터(도 2)의 경우 잔사가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. a) 착색 감광성 수지 조성물을 기재의 일 면 상에 도포하는 단계;
    b) 상기 도포된 착색 감광성 수지 조성물을 건조 및 소프트베이크 하는 단계;
    c) 상기 소프트베이크 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계;
    d) 상기 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 현상액으로 현상한 후, 수세처리하는 단계;
    e) 상기 수세처리 된 착색 감광성 수지 조성물에 자외선을 조사하는 단계; 및
    f) 상기 자외선이 조사된 착색 감광성 수지 조성물을 포스트베이크 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 f)단계의 포스트베이크의 온도는 80 내지 150℃인 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 e)단계에서 자외선의 적산광량은 10mJ 이상인 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 b)단계에서의 건조 방식은 감압 건조인 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감압 건조의 압력 조건은 65 내지 100Pa인 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 b)단계의 소프트베이크의 온도는 80 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 c)단계에서의 자외선 적산광량은 10 내지 200mJ인 것을 특징으로 하는 네가티브형 컬러필터의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 네가티브형 컬러필터의 제조방법으로 제조된 네가티브형 컬러필터.
  9. 제8항의 네가티브형 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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