KR20190094734A - 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (A) 착색제, (B) 알칼리 가용성 수지, (C) 특정 화학식으로 표시되는 케이지(cage)형의 구조를 가지는 실리콘 화합물, (D) 광중합성 단량체, (E) 광중합 개시제 및 (F) 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물, 상기 조성물로 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비한 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE PRODUCED USING THE SAME}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치(LCD), 유기발광다이오드(OLED) 등의 각종 표시장치에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다.
상기한 표시장치에 사용되는 컬러필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 컬러의 착색패턴으로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 컬러의 착색패턴으로 이루어진다.
상기 컬러필터 각각의 착색패턴은 일반적으로 안료 또는 염료 등의 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된다. 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용한 착색패턴 가공은 통상적으로 리소그래피 공정으로 수행되고 있다.
근래에는 컬러필터용 감광성 수지 조성물에 있어서, 우수한 패턴 특성뿐만 아니라 높은 색재현율과 함께 경화밀도, 밀착성 및 내열성 등의 더욱 개선된 성능이 요구되고 있는 실정이다
공개특허 제10-2010-0079862호는 카르복실기나 에폭시기를 함유하고 있는 아크릴 수지와 함께, 사이클로포스파젠기를 함유하는 경화성 화합물을 개시하고 있으나, 경화밀도, 내화학성 및 신뢰성 등의 효과 측면에서 여전히 부족한 문제점이 있다.
대한민국 공개 특허 제 10-2010-0079862 호
본 발명은, 내열성이 우수하여 고온의 공정 후에도 색변화가 적고, 밀착력 및 내화학성이 우수하며, 저유전율 특성을 나타낼 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, (A) 착색제, (B) 알칼리 가용성 수지, (C) 하기 화학식 1로 표시되며 케이지(cage)형의 구조를 가지는 실리콘 화합물, (D) 광중합성 단량체, (E) 광중합 개시제 및 (F) 용제를 포함하는, 감광성 수지 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
[(R1R2SiO1.5)n]
상기 화학식 1에서, R1은 티올기 또는 에폭시기를 포함하는 탄화수소기이며, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기이다. 상기 탄화수소기는 지방족 또는 방향족 탄화수소기 일 수 있다. n은 1 ~ 100의 정수이다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 특정 화학식으로 표시되는 특정한 구조의 실리콘 화합물을 포함함으로써, 내열성, 내화학성 등의 신뢰성이 우수한 피막을 형성 할 수 있으며, 저유전 특성을 나타내어 컬러필터 제조시 잔상에 의한 불량을 현저히 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 높은 경화밀도를 확보 할 수 있으며, 기판과의 밀착력이 우수하여 고해상도에서도 우수한 품질의 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치에 유용하게 적용 될 수 있다.
본 발명은 (A) 착색제, (B) 알칼리 가용성 수지, (C) 특정 화학식으로 표시되는 케이지(cage)형의 구조를 가지는 실리콘 화합물, (D) 광중합성 단량체, (E) 광중합 개시제 및 (F) 용제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물, 상기 조성물로 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 실시예들에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 (A) 착색제, (B) 알칼리 가용성 수지, (C) 실리콘 화합물, (D) 광중합성 단량체, (E) 광중합 개시제 및 (F) 용제를 포함하며, (G) 산화 방지제 및 (H) 첨가제 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
(A) 착색제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 착색제는 포스포텅스텐산(phosphotungstic acid) 및 몰리브덴산(Molybdic acid)으로부터 선택되는 1종 이상의 불용화제와 결합된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하며, 바람직하게는 1종 이상의 상기 안료를 포함한다. 상기 포스포텅스텐산(phosphotungstic acid) 및 몰리브덴산(Molybdic acid)으로부터 선택되는 1종 이상의 불용화제와 결합된 안료 또는 염료는 우수한 착색성을 나타내며 다양한 색상을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
상기한 결합은 보다 구체적으로는 배위결합일 수 있으며, 안료 또는 염료가 불용화제와 결합하여 불용성을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 불용성이라 함은 일례로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)에 대해 용해되지 않는 것을 의미한다. 일례로서, 불용화제로서 포스포텅스텐산 및/또는 몰리브덴산과 안료 또는 염료를 혼합하여 반응시킴으로써 포스포텅스텐산 및 몰리브덴산으로부터 선택되는 1종 이상의 불용화제와 결합된 안료 또는 염료를 제조할 수 있다.
상기 안료 또는 염료는 특별히 한정하지 않으며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
(a1) 안료
상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 안료는 필요에 따라 레진 처리, 산성기 또는 염기성기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면 처리, 고분자 화합물 등에 의한 안료 표면의 그라프트 처리, 황산미립화법 등에 의한 미립화 처리, 불순물을 제거하기 위한 유기 용제나 물 등에 의한 세정 처리 또는 이온 교환법 등에 의한 이온성 불순물의 제거처리 등을 실시할 수도 있다.
상기 유기 안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수 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.
또한, 상기 무기 안료로는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 사용할 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬, 카본블랙, 유기 블랙 안료, 티타늄 블랙 및 적색, 녹색 및 청색을 혼합하여 흑색을 띠는 안료 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.
특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, C.I. 피그먼트 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125,128, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180, 185, 194 및 214;
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71 및 73;
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 209, 215, 216, 224, 242, 254, 264 및 265;
C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 19, 23, 29, 32, 36 및 38;
C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등) 및 60;
C.I. 피그먼트 그린 7, 36 및 58;
C.I 피그먼트 브라운 23 및 25;
C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등의 안료를 들 수 있다.
상기 안료는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 안료의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 착색제 중 고형분 총 중량에 대하여 15 내지 45 중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 안료는 상기 함량범위에서 현상액에 대한 용해성이 우수하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성될 수 있다. 상기 안료의 함량이 20 중량% 미만이면 색재현성을 구현하기 어렵고, 40 중량%를 초과하면 현상액에 대한 용해성이 저하되며, 패턴 형성이 어렵게 된다.
상기 안료는 안료의 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 예로는 안료 분산제(a2)를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 상기 방법에 따라 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
(a2)안료 분산제
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 분산제의 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 분산제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 착색제 1 중량부에 대하여, 0 초과 1 중량부 이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기의 0 초과 1 중량부 이하로 안료 분산제가 포함되면, 균일하게 분산된 안료를 얻을 수 있다는 점에서 좋다.
(a3) 염료
염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성 및 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 염료로는 설폰산이나 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 이외에도 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성염료 및 이들의 유도체도 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 염료는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물 또는 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료를 들 수 있다.
상기 염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,
C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146 및 179;
C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 59, 67 및 70;
C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47 및 49;
C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 23, 24, 38, 62, 63, 68, 82, 94, 98, 99 및 162;
C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26 및 56;
C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34 및 35 등의 염료를 들 수 있다.
상기 C.I. 솔벤트 염료 중에서도 C.I. 솔벤트 레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146 및 179; C.I. 솔벤트 블루 35, 36, 44, 45 및 70; C.I. 솔벤트 바이올렛 13이 바람직하고, C.I. 솔벤트 레드 8, 122 및 132가 보다 바람직하다.
또한, C.I. 애시드 염료로서,
C.I.애시드 레드 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 66, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 182, 183, 195, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227, 228, 249, 252, 257, 258, 260, 261, 266, 268, 270, 274, 277, 280, 281, 308, 312, 315, 316, 339, 341, 345, 346, 349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422 및 426;
C.I.애시드 옐로우 1, 3, 7, 9, 11, 17, 23, 25, 29, 34, 36, 38, 40, 42, 54, 65, 72, 73, 76, 79, 98, 99, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 123, 128, 134, 135, 138, 139, 140, 144, 150, 155, 157, 160, 161, 163, 168, 169, 172, 177, 178, 179, 184, 190, 193, 196, 197, 199, 202, 203, 204, 205, 207, 212, 214, 220, 221, 228, 230, 232, 235, 238, 240, 242, 243 및 251;
C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169 및 173;
C.I.애시드 블루 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 96, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324:1, 335 및 340;
C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19 및 66;
C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106 및 109등의 염료를 들 수 있다.
상기 C.I.애시드 염료 중에서 C.I.애시드 레드 92; C.I.애시드 블루 80, 90; 및 C.I.애시드 바이올렛 60이 유기용매에 대한 용해도가 우수하여 바람직하다.
또한, C.I.다이렉트 염료로서,
C.I.다이렉트 레드 79, 82, 83, 84, 91, 92, 96, 97, 98, 99, 105, 106, 107, 172, 173, 176, 177, 179, 181, 182, 184, 204, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 222, 232, 233, 234, 241, 243, 246 및 250;
C.I.다이렉트 옐로우 2, 33, 34, 35, 38, 39, 43, 47, 50, 54, 58, 68, 69, 70, 71, 86, 93, 94, 95, 98, 102, 108, 109, 129, 136, 138 및 141;
C.I.다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106 및 107;
C.I.다이렉트 블루 38, 44, 57, 70, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119, 137, 149, 150, 153, 155, 156, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 170, 171, 172, 173, 188, 189, 190, 192, 193, 194, 196, 198, 199, 200, 207, 209, 210, 212, 213, 214, 222, 228, 229, 237, 238, 242, 243, 244, 245, 247, 248, 250, 251, 252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275 및 293;
C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103 및 104;
C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79 및 82 등의 염료를 들 수 있다
또한, C.I.모단토 염료로서,
C.I.모단토 옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62 및 65;
C.I.모단토 레드 1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 41, 43, 45, 46, 48, 53, 56, 63, 71, 74, 85, 86, 88, 90, 94 및 95;
C.I.모단토 오렌지 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47 및 48;
C.I.모단토 블루 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 31, 32, 39, 40, 41, 43, 44, 48, 49, 53, 61, 74, 77, 83 및 84;
C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53 및 58;
C.I.모단토 그린 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43 및 53 등의 염료를 들 수 있다.
상기 염료는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 착색제 중의 염료의 함량은 착색제 중 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 80중량% 포함되며, 0.5 내지 60 중량%가 바람직하며, 1 내지 50 중량%가 보다 바람직하다. 상기 착색제 중 염료의 함량이 상기 0.5 내지 80 중량%로 포함되면 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 높아진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제로서 상기 포스포텅스텐산(phosphotungstic acid) 및 몰리브덴산(Molybdic acid)으로부터 선택되는 1종 이상의 불용화제와 결합된 안료 또는 염료를 사용하며, 상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 분산액의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일례로서, 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 색재가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 분산액을 얻을 수 있다.
상기 착색제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 3 내지 60 중량%, 바람직하게는 5 내지 55 중량%의 범위에서 사용될 수 있다. 상기 착색제가 상기 3 내지 60 중량%로 포함될 경우, 컬러필터 제조시 컬러의 농도가 충분하며, 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있다.
(B)알칼리 가용성 수지
알칼리 가용성 수지는 통상적으로 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 갖고, 착색제의 분산매로서 작용한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 알칼리 가용성 수지(B)는 착색제(A)에 대한 결합제 수지로서 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 단량체와 상기 카르복실기를 포함하는 단량체와 공중합이 가능한 다른 단량체와의 공중합체일 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.
또한, 카르복실기를 포함하는 단량체 및 상기 카르복실기를 포함하는 단량체와 공중합이 가능한 다른 단량체와의 공중합체인 알칼리 가용성 수지로는 구체적으로 예를 들어, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산모노(2-아크릴로일옥시)/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸)/스티렌/알릴(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체 및 (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드/스티렌/글리세롤모노(메타)아크릴레트 공중합체 등을 들 수 있다.
이들 중에서 (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/스티렌공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 및 (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/스티렌공중합체가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지가 카르복실기를 포함하는 단량체 및 상기 카르복실기를 포함하는 단량체와 공중합이 가능한 다른 단량체와의 공중합체일 경우, 상기 카르복실기를 포함하는 단량체는 알칼리 가용성 수지 총 중량에 대하여 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 40 중량%로 포함된다. 상기 카르복실기를 포함하는 단량체가 10 내지 50 중량% 범위로 포함되면, 현상액에 대한 용해성이 우수하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 알칼리 가용성 수지는 20 내지 200mgKOH/g의 산가를 갖는 것이 바람직하다. 상기 산가 범위에서 현상액 중의 용해성이 향상되어 비노출부가 쉽게 용해되고, 감도가 증가할 수 있으며, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남게되어 잔막율(film remaining ratio)을 개선할 수 있다.
상기 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.
본 발명에서 알칼리 가용성 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분총 중량에 대하여, 10 내지 80 중량%, 바람직하게는 20 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 10 내지 80 중량%이면 패턴의 형성이 가능하며, 해상도 및 잔막률이 향상된다.
(C) 케이지(cage)형 구조의 실리콘 화합물
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 티올기 또는 에폭시기를 갖는 케이지(Cage)형 구조의 실리콘 화합물(C)를 포함한다. 상기 실리콘 화합물(C)은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
[(R1R2SiO1.5)n]
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 2 내지 40의 티올기 또는 에폭시기를 포함하는 탄화수소기이며, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기이다. 상기 탄화수소기는 지방족 또는 방향족 탄화수소기 일 수 있다. n은 12 ~ 100의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물은 탄소수 2 내지 40의 티올기 또는 에폭시기를 포함하며 케이지(Cage)형의 구조를 형성함에 따라, 내부에 공기층을 형성하여 저유전율 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 케이지형 구조의 실리콘 화합물은 상기 티올기를 포함하는 경우, 산소장애를 억제하여 표면 경화도가 증가되거나 우수한 평탄성 및 내화학성 등의 특성도 함께 나타낼 수 있으며, 상기 에폭시기를 포함하는 경우에는 에폭시기 자체의 저유전율 특성이 배가되며, 평탄성, 내화학성 등의 특성을 함께 나타낼 수 있다.
상술한 실리콘 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물은 저유전율을 나타내게 되므로, 컬러필터 제조 시 잔상에 의한 불량이 발생하지 않음으로써 화상특성이 양호해질 수 있다. 또한, 우수한 경화밀도를 확보할 수 있으며, 내열성 및 내화학성이 우수할 뿐만 아니라, 기판과의 밀착력도 향상시킬 수 있다.
상기 실리콘 화합물은, 상기 화학식 1로 표시되며 케이지형의 구조를 갖는 것이라면, 그 종류를 특별히 한정하지 않고 모두 사용할 수 있다.
본 발명에서 실리콘 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5.0 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
상기 실리콘 화합물의 함량이 5.0 중량% 미만이면, 기대하는 저유전율을 얻기 어려울 수 있고, 30 중량% 초과일 경우 감도가 크게 향상되어 공정성(선폭)을 만족시키기 어려우며, 분산안정성 저하 및 조성물의 점도를 증가시켜 도포성이 불량해지는 문제가 있을 수 있다.
(D) 광중합성 단량체
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 사용되는 광중합성 단량체는 후술하는 광중합 개시제(E)의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 단량체, 보다 바람직하게는 5관능 이상의 다관능 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 단량체의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 50 중량%로 포함되며, 바람직하게는 7 내지 45 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물은 상기 5 내지 50 중량% 범위에서 화소부의 강도나 평탄성을 양호하게 할 수 있다.
(E) 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.
상기 증감제로는, 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 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분총 중량에 대하여, 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%로 포함된다.
상기 0.1 내지 20 중량% 범위 내에서 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노출 시간이 단축되고, 이로 인하여 생산성이 향상 및 높은 해상도를 기대할 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 및 알콕시안트라센계 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.
또한, 광중합 개시 보조제로서 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 광중합 개시 보조제로는, 상품명 「EAB-F」(제조원: 호도가야가가쿠고교가부시키가이샤) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제와 광중합 개시 보조제를 혼합하여 사용할 경우, 바람직한 조합은 구체적으로 예를 들어, 디에톡시아세토페논 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 조합 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합이다.
상기 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우, 광중합 개시제 1몰에 대하여, 통상적으로 0.01 내지 5몰로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 0.01 내지 5몰 의 범위로 광중합 개시 보조제를 사용하면, 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상될 수 있다.
(F) 용제
상기 용제는 착색 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, 에스테르류 또는 아미드류 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 아미드류로는 예를 들어, 디메틸포름아미드(DMF) 및 N-메틸-2-피릴리돈(NMP)을 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 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 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.
(G) 산화방지제
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 산화방지제는 예를 들어, 페놀계 산화방지제, 아민계 산화방지제, 인계 산화방지제 및 유황계 산화방지제를 들 수 있고, 페놀계 산화방지제 및 인계 산화방지제가 바람직하다. 페놀계 산화방지제란, 분자 내에 페놀성 히드록시기를 갖는 산화방지제이고, 바람직하게는 그 페놀성 히드록시기의 -OH기의 오르토 위치에 분기한 알킬기를 갖는 것이다. 본 명세서에서는, 페놀성 히드록시기와 인산 에스테르 구조 또는 아인산 에스테르 구조를 함께 갖는 산화방지제는, 인계 산화방지제로서 분류한다.
페놀계 산화방지제로서는, 예를 들면 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 2-tert-부틸-6-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸벤질)-4-메틸페닐아크릴레이트, (테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 펜타에리스리톨 테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 3,3',3",5,5',5"-헥사-t-부틸-a,a',a"-(메시틸렌-2,4,6-트리일)트리-p-크레졸, 1,3,5-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 1,3,5-트리스((4-t-부틸-3-히드록시-2,6-크실릴)메틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 티오디에틸렌비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 벤젠프로판산, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시, C7-C9 측쇄 알킬에스테르, 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸,Irganox(등록상표) 3125(BASF사 제), 2,4-비스(n-옥틸티오)-6-(4-히드록시3',5'-디-t-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진, 3,9-비스(2-(3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시)-1,1-디메틸에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸, 스미라이저(등록상표) BHT(스미토모화학(주) 제), 스미라이저(등록상표) GA-80(스미토모화학(주) 제), 스미라이저(등록상표) GS(스미토모화학(주) 제), 시아녹스(등록상표) 1790((주)사이텍 제) 및 비타민 E(에이자이(주) 제) 등을 들 수 있다.
아민계 산화방지제란, 분자 내에 아미노기를 갖는 산화방지제이다. 아민계 산화방지제로서는 예를 들면, 1-나프틸아민, 페닐-1-나프틸아민, p-옥틸페닐-1-나프틸아민, p-노닐페닐-1-나프틸아민, p-도데실페닐-1-나프틸아민, 페닐-2-나프틸아민 등의 나프틸아민계 산화방지제; N,N'-디이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디이소부틸-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디-β-나프틸-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-시클로헥실-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-1,3-디메틸부틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민, 디옥틸-p-페닐렌디아민, 페닐헥실-p-페닐렌디아민, 페닐옥틸-p-페닐렌디아민 등의 페닐렌디아민계 산화방지제; 디피리딜아민, 디페닐아민, p,p'-디-n-부틸디페닐아민, p,p'-디-t-부틸디페닐아민, p,p'-디-t-펜틸디페닐아민, p,p'-디옥틸디페닐아민, p,p'-디노닐디페닐아민, p,p'-디데실디페닐아민, p,p'-디도데실디페닐아민, p,p'-디스티릴디페닐아민, p,p'-디메톡시디페닐아민, 4,4'-비스(4-α,α-디메틸벤조일)디페닐아민,p-이소프로폭시디페닐아민, 디피리딜아민 등의 디페닐아민계 산화방지제; 페노티아진, N-메틸페노티아진, N-에틸페노티아진, 3,7-디옥틸페노티아진, 페노티아진카르본산 에스테르, 페노셀레나진 등의 페노티아진계 산화방지제를 들 수 있다.
인계 산화방지제란, 인산 에스테르 구조 또는 아인산 에스테르 구조를 갖는 산화방지제이다. 인계 산화방지제로서는, 예를 들면 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-t-부틸디벤즈[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 디페닐이소옥틸포스파이트, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)옥틸포스파이트, 디페닐이소데실포스파이트, 디페닐이소데실포스파이트, 트리페닐포스페이트, 트리부틸포스페이트, 디스테아릴펜타에리스리톨디포스파이트, 사이클릭 네오펜탄테트라일비스(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐)포스파이트, 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-t-부틸벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리스(모노-&디노닐페닐 믹스드)포스파이트, 디페닐모노(트리데실)포스파이트, 2,2'-에틸리덴비스(4,6-디-t-부틸페놀)플루오로포스파이트, 페닐디이소데실포스파이트, 트리스(2-에틸헥실)포스파이트, 트리스(이소데실)포스파이트, 트리스(트리데실)포스파이트, 테트라키스(2,4-디-t-부틸페닐)-4,4'-비페닐렌-디-포스포나이트, 4,4'-이소프로필리덴디페닐테트라알킬(C12-C15)디포스파이트, 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페닐)-디트리데실포스파이트, 비스(노닐페닐)펜타에리스리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리스리톨-디-포스파이트, 사이클릭 네오펜탄테트라일비스(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐-포스파이트), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-디트리데실포스파이트-5-t-부틸페닐)부탄, 테트라키스(2,4-디-t-부틸-5-메틸페닐)-4,4'-비페닐렌디포스포나이트, 트리-2-에틸헥실포스파이트, 트리이소데실포스파이트, 트리스테아릴포스파이트, 페닐디이소데실포스파이트, 트리라우릴트리티오포스파이트, 디스테아릴펜타에리스리톨디포스파이트, 트리스(노닐라티드페닐)포스파이트트리스[2-[[2,4,8,10-테트라-t-부틸디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스핀-6-일]옥시]에틸]아민, 비스(2,4-비스(1,1-디메틸에틸)-6-메틸페닐)에틸에스테르 아인산, 아데카스타브(등록상표) 329K((주)ADEKA 제), 아데카스타브(등록상표) PEP36((주)ADEKA 제), 아데카스타브(등록상표) PEP-8((주)ADEKA 제), Sandstab(등록상표) P-EPQ(클라리언트사 제), 웨스톤(등록상표) 618(GE사 제), 웨스톤(등록상표) 619G(GE사 제), 울트라녹스(등록상표) 626(GE사 제), 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]- 유황계 산화방지제로서는, 예를 들면 티오디프로피온산 디라우릴, 디미리스틸 또는 디스테아릴 등의 디알킬티오 디프로피오네이트 화합물 및 테트라키스[메틸렌(3-도데실티오)프로피오네이트]메탄 등의 폴리올의 β-알킬메르캅토프로피온산 에스테르 화합물 등을 들 수 있다. 본 발명의 착색 경화성 수지 조성물은, 산화방지제를 2종 이상 함유해도 된다. 본 발명에 있어서의 산화 방지제 (G)의 함유량은, 고형분의 총량에 대하여, 통상 0.1∼10 질량%, 바람직하게는 0.5∼8 질량%, 보다 바람직하게는 1∼6 질량%이다. 상기 범위 내이면, 착색 경화성 수지 조성물 중에 양호하게분산하여, 불필요 성분의 석출이 적어, 얻어지는 컬러 필터의 색 특성에 영향을 주기 어렵다는 점에서 바람직하다.
(H) 첨가제
상기 첨가제는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 및 응집 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 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 착색 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 2중량% 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.
<컬러 필터 및 화상표시장치>
본 발명의 실시예들은 전술한 착색 감광성 수지 조성물로 형성된 컬러필터와 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 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(SiOx) 또는 고분자 기판일 수 있으며, 상기 고분자 기판은 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)등 일 수 있다.
컬러층은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소 정의 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.
본 발명의 화상표시장치는 상기 컬러 필터를 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 알려진 구성을 포함할 수 있고, 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다.
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 및 비교예
하기 표 1에 기재된 조성 및 함량(중량부)의 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3
착색제 A-1 3.69
A-2 0.32
알칼리 가용성 수지(B) 4.35
실리콘 화합물
(C)		 C-1 0.77 3.16 3.75
C-2 - 0.77 3.16 3.75
C-3 - 0.75
C-4 - 3.75
광중합성 단량체 (D) 5.06 2.73 2.14 5.06 2.73 2.14 5.91 5.14 2.14
광중합 개시제(E) 0.88
용제(F) 85.15 85.09 85.09 85.15 85.09 85.09 85.07 85.09 85.09
산화 방지제(G) 0.26
첨가제 H-1 0.1
H-2 0.1
H-3 0.2
(A-1): 포스포텅스텐산 및 몰리브덴산으로부터 선택되는 1종 이상의 불용화제와 결합된 착색제로서 C.I. Pigment Blue 14
(A-2): C.I.피그먼트 바이올렛 23
(B): 메타크릴산과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체(메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와의 몰비는 31：69, 산가는 100mgKOH/g, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 20,000)
(C-1): 콘포세란(등록상표) SQ120; 아라카와화학공업(주) 제조 (케이지(cage)형 구조)
(C-2): Epoxypropyl-Cyclopentyl-POSS™; 알드리치사 제조 (케이지(cage)형 구조)
(C-3): KBE-503; Shin-Etsu Silicon
(C-4): 데카메틸사이클로펜타실록산; 알드리치사 제조 (다면체 평면구조)
(D): 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)
(E): N-벤조일옥시-1-(4-페닐술파닐페닐)옥탄-1-온-2-이민(이르가큐어 (등록상표) OXE-01; BASF사 제; O-아실옥심 화합물)
(F): 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
(G): 페놀계 산화방지제; ADEKA 제조
(H-1): 계면활성제(SH-8400토레이 실리콘 제조)
(H-2): 에폭시 수지(SUMI-EPOXY ESCN-195XL; 스미또모 카가꾸 고교 ㈜ 제조)
(H-3): 밀착성 증진제(3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란)
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 아래와 같이 컬러필터를 제조하였으며, 이때의 감도, 내용제성, 내열성, 유전율을 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
컬러필터의 제조
제조된 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판(#1737, 코닝사 제조) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분 동안 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 박막 위에 투과율 1 내지100%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 컬러필터를 제조하였다. 제조된 컬러필터의 패턴 형상(박막) 두께는 1.9 내지 2.1㎛였다.
1. 감도 평가
컬러필터의 제조과정 중 현상 후 패턴의 뜯김이 없는 박막을 형성하기 위해 필요한 최저 노광량(mJ/㎠)인 감도를 측정하였다. 평가 기준은 하기와 같으며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
<감도 평가 기준>
○(우수) : 20 mJ/㎠ 이하
△(양호) : 20 초과 30 이하 mJ/㎠
×(불량) : 30 mJ/㎠ 초과
2. NMP 내용제성 평가
제작된 기판을 3×3cm로 자른 후, 14.6mL의 NMP 용액에 80℃의 온도로 40분간 침지시켰다. 그 후 용액을 UV-Vis spectrometer로 흡광도를 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다
○(우수): 흡광도 0.5 이하
△(양호): 흡광도 0.5 초과 1.0 이하
×(불량): 흡광도 1.0 초과
3. 내열성 평가
최종적으로 패턴을 형성한 후 230℃/2hr 전후의 색변화(내열성)를 비교 평가하였다. 이때 사용하게 되는 식은 L*, a*, b* 로 정의되는 3차원 색도계에서의 색변화를 나타내는 상기 수학식(2)에 의해 계산되며, 색변화치가 작을수록 고신뢰성의 컬러필터 제조가 가능하다.
[수학식 1]
△Eab* =(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2
4. 유전율 평가
시편에 Thermal Evaporator를 이용하여 Al 전극 형성 후 세심광전자사 Precision Impedance Analyzer(LCMS-200)를 이용하여 유전율을 측정하였다.
상기 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
○(우수): 3.5 이하
△(양호): 3.5 초과 4.0 이하
×(불량): 4.0 초과
감도 NMP 내용제성 내열성 유전율
실시예 1 △ ○ 2.24 ○
실시예 2 ○ ○ 1.41 ○
실시예 3 ○ ○ 1.12 ○
실시예 4 △ ○ 2.41 △
실시예 5 ○ ○ 1.54 ○
실시예 6 ○ ○ 1.20 ○
비교예 1 × × 3.41 ×
비교예 2 △ △ 2.56 △
비교예 3 △ × 3.12 △
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 케이지(cage)형 구조를 갖는 실리콘 화합물(C)를 포함하는 실시예 1 내지 6의 착색 감광성 수지 조성물은 이를 포함하지 않는 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물과 비교하여 우수한 감도를 나타내면서도 감도, 내용제성, 내열성이 양호하며, 저유전율 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다

Claims (6)

  1. (A) 착색제, (B) 알칼리 가용성 수지, (C) 하기 화학식 1로 표시되며 케이지(cage)형의 구조를 가지는 실리콘 화합물, (D) 광중합성 단량체, (E) 광중합 개시제 및 (F) 용제를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    [(R1R2SiO1.5)n]
    (상기 화학식 1에서,
    R1은 탄소수 2 내지 40의 티올기 또는 에폭시기를 포함하는 탄화수소기이며;
    R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기이며, 상기 탄화수소기는 지방족 또는 방향족 탄화수소기 일 수 있으며; 및
    n은 12 ~ 100의 정수이다).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여,
    (A) 착색제 3 내지 60 중량%,
    (B) 알칼리 가용성 수지 10 내지 80 중량%,
    (C) 상기 화학식 1로 표시되며 케이지(cage)형의 구조를 가지는 실리콘 화합물 5 내지 30 중량%,
    (D) 광중합성 단량체 5 내지 50 중량%,
    (E)광중합 개시제 0.1 내지 20 중량% 및
    상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여,
    (F) 용제 60 내지 90 중량% 를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 산화방지제 및 첨가제 중 적어도 하나를 더 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 착색제는 포스포텅스텐산(phosphotungstic acid) 및 몰리브덴산(Molybdic acid)으로부터 선택되는 1종 이상의 불용화제와 결합된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는, 컬러필터.
  6. 청구항 5의 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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KR20100079862A (ko) 2008-12-31 2010-07-08 주식회사 코오롱 경화성 수지 조성물

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