KR20200097439A - 신규한 글리콜우릴계 화합물 및 이를 이용하여 제조된 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 화상표시장치 - Google Patents

신규한 글리콜우릴계 화합물 및 이를 이용하여 제조된 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 화상표시장치 Download PDF

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KR20200097439A
KR20200097439A KR1020190014809A KR20190014809A KR20200097439A KR 20200097439 A KR20200097439 A KR 20200097439A KR 1020190014809 A KR1020190014809 A KR 1020190014809A KR 20190014809 A KR20190014809 A KR 20190014809A KR 20200097439 A KR20200097439 A KR 20200097439A
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 고형분 전체 100 중량부에 대하여 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물을 10 내지 30 중량부로 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신규한 글리콜우릴계 화합물 및 이를 이용하여 제조된 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 화상표시장치{NOVEL GLYCOLURIL COMPOUND, COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE PRODUCED USING THE SAME}
본 발명은 신규한 글리콜우릴계 화합물 및 이를 이용하여 제조된 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상 소자, 액정표시장치(LCD) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정표시장치나 촬상 소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙 매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 안료를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, '예비 소성'이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, '후 소성'이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다. 여기서 패턴이 형성되는 블랙 매트릭스는 통상 흑색 감광성 수지 조성물로 형성하게 된다.
최근 액정 디스플레이(LCD)의 용도가 기존의 노트북 모니터에서 벗어나 데스크탑 모니터, LCD TV 등으로 확대됨에 따라 고품질의 색을 구현하기 위해 착색 감광성 수지 조성물 내의 안료 농도가 높아지고 있으며, 공정상의 생산성 및 수율을 향상시키기 위하여 빠른 현상속도를 갖는 것과 동시에 적은 노광량에도 우수한 감도와 신뢰성을 갖는 착색 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.
그러나, 착색 감광성 수지 조성물 내부에 포함된 안료나 차광물질의 농도가 높아질수록 패턴 막의 하부까지 전달될 수 있는 조사 에너지의 양이 급감하게 되는데, 생산 수율 향상을 위해 노광량까지 줄이고 있는 LCD 패널 메이커들의 내열성, 내화학성 등의 요구 수준을 만족시키기에는 기존의 조성물로는 한계에 이르렀다.
이를 만족시키기 위한 방법으로 내열성 및 내화학성을 높이기 위해 바인더의 산가를 높이거나 고감도 광개시제를 사용하여 광감도를 향상시키는 방법이 있다. 그러나 바인더의 산가를 높여 현상 속도를 빠르게 유도할 경우 밀착성이 저하되어 현상시 패턴의 오류가 발생하기 쉬우며, 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성한 도포막의 표면 조도가 커지는 문제점이 있다. 또한, 고감도 광개시제는 가격이 비싼 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0082469호는 컬러 필터용 착색 조성물 및 컬러 필터에 관한 것으로서, 착색제[A]와, 수지[B]와, 모노머[C]를 함유하는 컬러 필터용 착색 조성물로서, 착색제[A]가 염료를 포함하고, 이 모노머[C]가 일반식(1)으로 표시되는 이소시아누레이트 골격 함유 모노머[C1]를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 착색 조성물에 관한 내용을 개시하고 있다.
그러나, 분산 안정성이 낮고 열처리에 의한 명도 저하가 다소 발생하는 문제가 있으므로, 기재와의 밀착성이 우수하고, 열처리에 의한 휘도 저하가 적으며, 감도가 우수하고, 특히 막감률을 저감시켜 박막화에 유리한 착색 감광성 수지 조성물의 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허 제2013-0082469호 (2013.07.19.)
본 발명은 열경화와 동시에 광경화가 가능한 글리콜우릴계 화합물을 포함하고, 막감률의 저감이 가능한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 열처리에 의한 휘도 저하가 적고 감도가 우수하며 박막화가 가능한 컬러 필터 및 화상표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 고형분 전체 100 중량부에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물을 10 내지 30 중량부로 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되고,
단, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 3 또는 4로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 2 내지 4에서,
*는 결합손이다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 글리콜우릴계 화합물을 포함하기 때문에 열경화와 동시에 광경화가 가능하여 기재와의 밀착성이 우수하고, 열처리에 의한 휘도 저하가 적으며, 감도가 우수한 이점이 있다. 특히 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 막감률을 저하시킬 수 있어 박막화에 유리한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치는 휘도가 우수하고 감도가 우수하며 박막화의 경우에도 성능이 우수한 이점이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 직접 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 개재되는 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.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 한 양태는 고형분 전체 100 중량부에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물을 10 내지 30 중량부로 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00005
상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되고,
단, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 3 또는 4로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00006
[화학식 3]
Figure pat00007
[화학식 4]
Figure pat00008
상기 화학식 2 내지 4에서,
*는 결합손이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물로 표시되는 아크릴레이트계 화합물을 포함한다.
상기 글리콜우릴계 화합물은 열중합성 화합물 또는 광중합성 화합물이다. 상기 글리콜우릴계 화합물은 상기 R1 내지 R4에 의해 관능기수의 조절이 가능하고, 열경화와 광경화가 가능하기 때문에 착색 감광성 수지 조성물의 반응성 및 밀착성을 향상시킬 수 있다.
이론에 의해 한정되는 것을 바라지는 않으나, 상기 글리콜우릴계 화합물은 평면형 구조를 가지기 때문에 막감률 저감 효과에 유리하며, 열처리에 의한 휘도 저하가 적고, 감도가 우수하여 신뢰성이 우수하고 화소부에 표면 불량 등을 발생하지 않으면서, 내열성, 내약품성 및 평탄성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물의 제조가 가능한 이점이 있다.
본 발명에서, "막감률"은 컬러필터의 제조 과정 중 막이 감소하는 비율을 일컫는다.
상기 글리콜우릴계 화합물은 상기 화학식 1의 구조를 갖는 것이라면, 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물은 하기 화학식 5 내지 7 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00009
[화학식 6]
Figure pat00010
[화학식 7]
Figure pat00011
상기 글리콜우릴계 화합물이 상기 화학식 5 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 경우 광경화와 동시에 열경화가 가능하고, 반응성 및 밀착성을 향상시키는 효과가 극대화되는 이점이 있어 바람직하다.
상기 글리콜우릴계 화합물은 예컨대 테트라메틸올 아세틸렌디우레아를 출발물질로 하여 포름알데하이드와 아크릴산의 당량을 조절하여 50 내지 100℃ 온도에서 금속촉매를 이용하여 합성할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 글리콜우릴계 화합물은 상기 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부로 포함되며, 구체적으로 10 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
상기 글리콜우릴계 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우 열처리에 의한 휘도 저하 현상을 억제할 수 있어 바람직하고, 감도, 밀착력 향상 및 막감률 저하 효과가 우수하기 때문에 바람직하다. 또한, 착색 감광성 수지 조성물의 점도가 너무 증가되어 도포성이 불량해지는 현상을 억제할 수 있고, 분산안정성이 우수하며 황변(yellowish)하는 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 착색제, 중합 개시제, 용제 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여, 상기 착색제 3 내지 60 중량부, 상기 알칼리 가용성 수지 10 내지 80 중량부, 상기 광중합성 화합물 5 내지 50 중량부 및 상기 중합 개시제 0.1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
착색제
본 발명에서 착색제는 1종 이상의 안료, 1종 이상의 염료 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 1종 이상의 안료를 포함한다.
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.
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, 58, 59, 62 및 63;
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 안료는 착색제 중 고형분 전체 100 중량부에 대하여 15 내지 45 중량부로 포함될 수 있으며, 20 내지 40 중량부가 바람직하다. 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 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 상기 방법에 따라 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가하는 것으로 안료 분산제의 구체적인 예로는 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 양이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 스테아릴아민염산염 및 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다.
상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에스테르나트륨 및 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨 및 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨 및 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.
상기 비이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.
그 외에 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류 및 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 안료분산제는 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제 (이하, 아크릴레이트계 분산제)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트계 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 분산제는 착색제 1 중량부에 대하여, 0 초과 1 중량부 이하로 포함되며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량부로 포함된다. 상기의 0 초과 1 중량부 이하로 안료 분산제가 포함되면, 균일하게 분산된 안료를 얻을 수 있으므로 바람직하다.
상기 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 전체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 80 중량부로 포함될 수 있으며, 0.5 내지 60 중량부가 바람직하며, 1 내지 50 중량부가 보다 바람직하다. 상기 착색제 중 염료의 함량이 상기 범위로 포함되면 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 높아진다.
상기 착색제의 함량은 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 전체 100 중량부에 대하여 3 내지 60 중량부, 바람직하게는 5 내지 55 중량부로 포함될 수 있다. 상기 착색제가 상기 범위 내로 포함되면, 컬러 필터 제조시 컬러의 농도가 충분하며, 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있다.
알칼리 가용성 수지
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 제한됨 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 아크릴계 바인더수지를 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 통상적으로 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 갖고, 착색 재료의 분산매로서 작용한다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 알칼리 가용성 수지는 착색제에 대한 바인더 수지로서 작용하고, 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 중합체라면 모두 사용할 수 있다
상기 알칼리 가용성 수지는 예를 들면 카르복실기 함유 단량체, 및 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체로서는, 예를 들면 불포화 모노카르복실산이나, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등의 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 다가 카르복실산 등의 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다.
상기 불포화 모노카르복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산등을 들 수 있다.
상기 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수있다.
상기 불포화 다가 카르복실산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 상기 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다. 상기 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예를 들면 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, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르류; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르류; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르류; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르류; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, N-페닐말레이미드. N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화이미드류; 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 등을 들 수 있다. 이들 단량체는각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.상기 알칼리 가용성 수지가 카르복실기 함유 단량체 및 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체일경우, 상기 카르복실기 함유 단량체로부터 유도되는 구성 단위의 함량비율은 상기 공중합체를 구성하는 구성 단위들의 총 함량에 대하여 질량분율로 10 내지 50질량%이고, 바람직하게는 15 내지 40질량%이며, 보다 바람직하게는 25 내지 40질량%이다. 상기 카르복실기 함유 단량체로부터 유도되는 구성 단위의 함량비율이 상기의 기준으로 10 내지 50질량%이면 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성되기 때문에 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들면 (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,(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, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/스티렌공중합체가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 산가가 20 내지 200(㎎KOH/g)의 범위가 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기범위에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하여, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remaining ratio)을 개선하게 되어 바람직하다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1 g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.
또한, 상기 알칼리 가용성 수지는 겔투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출용매로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(이하, 간단히 '중량평균분자량'이라고 한다)이 3,000 내지 200,000, 바람직하게는5,000 내지 100,000인 것이 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량이 상기 범위에 있으면, 잔막율이높고, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도가 향상되므로 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지는 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 80 중량부로 포함되는것이 바람직하고, 15 내지 70 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위이면 패턴이 형성될 수 있고, 해상도 및 잔막률이 향상되기 때문에 바람직하다.
광중합성 화합물
광중합성 화합물은 광 및 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서 단관능성 단량체, 2관성능 단량체, 그 밖의 다관능성 단량체 등을 들 수 있다.
상기 단관능성 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능성 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 에톡시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 프로필록시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 3관능성 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 ４관능성 단량체의 구체적인 예로는 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라메타크릴레이트,디트리메티롤프로판테트라아크릴레이트, 디트리메티롤프로판테트라메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 에톡시화펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 글리세린테트라아크릴레이트, 글리세린테트라메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 ５관능성 단량체의 구체적인 예로는 디펜타에리트리톨펜타크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨모노히드록시펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨모노히드록시펜타메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 ６관능성 단량체의 구체적인 예로는 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 중에서 광중합성 화합물은 2관능성 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히 5관능성 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 광중합성 화합물은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 전체 100 중량부에 대하여 질량분율로 5 내지 50 중량부, 바람직하게는 6 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
중합성 개시제
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 중합 개시제를 포함할 수 있다. 상기 중합 개시제는 광중합성 개시제 또는 열중합성 개시제일 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합성 개시제를 포함할 수 있다.
상기 광중합성 개시제는 아세토페논계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 광중합 개시제는 아세토페논계 화합물 이외에 다른 종류의 광중합 개시제를 조합하여 사용할 수도 있다.다른 종류의 광중합 개시제로는 광을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하는 활성 라디칼 발생제, 증감제 및 산발생제 등을 들 수 있다. 상기 활성 라디칼 발생제로는 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물의 구체적인 예로는, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.상기 벤조페논계 화합물의 구체적인 예로는, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.상기 티옥산톤계 화합물의 구체적인 예로는, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤,2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는, 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. 상기 증감제로는, 구체적으로 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포르퀴논, 페닐글리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 들 수 있다. 상기 산 발생제로는, 구체적으로 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염류, 또는 니트로벤질토실레이트류, 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다.
상기 화합물 중에는 활성 라디칼과 산을 동시에 발생하는 화합물도 있는데, 예를 들어 트리아진계 화합물은 산발생제로서도 사용된다.
상기 광중합 개시제는 광중합개시 보조제와 병용하여 사용할 수 있다. 상기 광중합개시 보조제는 광중합 개시제에 의해 중합이 개시된 광중합성 단량체의 중합을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다.상기 광중합개시 보조제로는 아민계 화합물, 알콕시안트라센계 화합물 등을 들 수 있다. 상기 아민계 화합물의 구체적인 예로는, 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.
상기 알콕시안트라센계 화합물의 구체적인 예로는, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센,9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다. 상기 광중합개시 보조제는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.또한 상기 광중합개시 보조제는 시판되는 제품인 상품명 EAB-F(호도가야가가쿠고교가부시키가이샤 제조) 등을사용할 수도 있다.
상기 광중합 개시제와 광중합개시 보조제의 바람직한 조합의 구체적인 예로는, 디에톡시아세토페논과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 1-히드록시시클로헥실페닐케톤과4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머와 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온과4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제와 광중합개시 보조제가 함께 사용되는 경우 상기 광중합개시 보조제의 함량은 광중합 개시제 1 몰에 대하여 0.01 내지 5몰인 것이 바람직하다. 상기 광중합개시 보조제가 상기 함량 범위내로 포함될 경우 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
상기 열중합 개시제는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 열중합 개시제로는 아조계 열중합 개시제를 사용할 수 있으며, 상기 아조계 열중합 개시제로서는 와코사(Wako Pure chemical Industris. Ltd.)의 아조 니트릴계인 V-60, V-65, V-59, V-70, V-40과 아조 에스터계인 V-601, 아조 아미드계인 VA-086, VA-085, VA-080, Vam-110, Vam-111, VF-096, 아조 아미딘계인 V-50, VA-044, VA-046B, Aam-027, VA-060, VA-057, VA-061, 매크로아조계 개시제인 VPS-0501, VPS-1001, VPE-0201, VPE-0401, VPE-0601, VPTG-0301에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 중합 개시제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 중합 개시제의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위내에 포함될 경우 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노출시간이 단축되고, 이로인하여 생산성이 향상됨과 동시에 높은 해상도를 유지할 수 있다.
용제
상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류, γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 바람직하며 좀더 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.
상기 예시한 용제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 전체 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부, 바람직하게는 70 내지 85 중량부로 포함될 수 있다. 상기 용제가 상술한 범위 내인 경우, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공한다.
첨가제
상기 첨가제는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 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, 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 이러한 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, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 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, 산 발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 보다 향상시키기 위해 사용할 수 있으며, 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘사의 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.
상기 밀착 촉진제의 구체적인 예로서는 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, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분에 대하여 중량 분율로 통상 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2중량% 포함될 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
상기 첨가제는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 적절히 첨가하여 사용이 가능하다. 예컨대, 상기 첨가제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.3 내지 8 중량부, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 고형분 전체 100 중량부에 대하여 상기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물을 10 내지 30 중량부로 포함하기 때문에 열경화와 동시에 광경화가 가능하고, 이에 따라 기재와의 밀착성이 우수하며 열처리시 휘도 저하가 억제되고, 감도가 우수하며 특히 막감률의 저하를 억제할 수 있는 이점이 있다.
<컬러필터>
본 발명의 다른 양태는, 전술한 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터에 관한 것이다.
본 발명의 컬러필터는 휘도가 우수하고 감도가 우수하며 박막화의 경우에도 성능이 우수한 이점이 있다.
상기 컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 패턴층을 포함한다.
상기 기판은 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 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) 등일 수 있다.
상기 패턴층은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.
상기와 같은 기판 및 패턴층을 포함하는 컬러필터는, 각 패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러필터의 패턴층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
<화상표시장치>
본 발명의 또 다른 양태는, 전술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 컬러필터는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치는 휘도가 우수하고 감도가 우수하며 박막화의 경우에도 성능이 우수한 이점이 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
합성예 1: 화학식 5의 화합물
냉각관, 교반기를 갖춘 4구 둥근플라스크에 테트라메틸올 아세틸렌디우레아(tetramethylol acetylenediurea) 64 중량부, 톨루엔 500 중량부를 넣고 교반하면서 바륨 하이드록사이드 0.5 중량부, 포름알데하이드 24 중량부와 아크릴산 21 중량부를 투입하였다. 환류반응을 12시간 지속하였으며, 반응은 TLC(Thin Layer Chromatography)를 확인해가면 통해 반응 종결을 확인하였다. 반응기 온도를 실온으로 냉각시킨 후 물과 에틸아세테이트를 사용하여 3회 유기액을 세정 후 유기층을 분리한 다음 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 제거하여 흰색고체 화합물의 화학식 5를 84.5 중량부(수율 85%) 수득하였다.
[화학식 5]
Figure pat00012
합성예 2: 화학식 6의 화합물
냉각관, 교반기를 갖춘 4구 둥근플라스크에 테트라메틸올 아세틸렌디우레아 64중량부, 톨루엔 500 중량부를 넣고 교반하면서 바륨 하이드록사이드 0.5 중량부, 포름알데하이드 12 중량부와 아크릴산 33 중량부를 투입하였다. 환류반응을 12시간 지속하였으며, 반응은 TLC를 확인해가면 통해 반응 종결을 확인하였다. 반응기 온도를 실온으로 냉각시킨 후 물과 에틸아세테이트을 사용하여 3회 유기액을 세정 후 유기층을 분리한 다음 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 제거하여 흰색 고체 화합물인 화학식 6을 83.6 중량부(수율 84%) 수득하였다.
[화학식 6]
Figure pat00013
합성예 3: 화학식 7의 화합물
냉각관, 교반기를 갖춘 4구 둥근플라스크에 테트라메틸올 아세틸렌디우레아 64 중량부, 톨루엔 500 중량부를 넣고 교반하면서 바륨 하이드록사이드 0.5 중량부, 포름알데하이드 8 중량부와 아크릴산 28 중량부, 비닐 클로라이드 9 중량부를 투입하였다. 환류반응을 12시간 지속하였으며, 반응은 TLC를 확인해가면 통해 반응 종결을 확인하였다. 반응기 온도를 실온으로 냉각시킨 후 물과 에틸아세테이트을 사용하여 3회 유기액을 세정 후 유기층을 분리한 다음 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 제거하여 흰색 고체 화합물인 화학식 7을 83.6 중량부(수율 84%) 수득하였다.
[화학식 7]
Figure pat00014
실시예 및 비교예 : 착색 감광성 수지 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분 및 비율로 조성된 착색 감광성 수지 조성물(단위: 중량부)을 제조하였다
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
아크릴레이트계 화합물 (A-1) 6.0 - - 2.0 6.0 6.5 1.5 -
(A-2) - 6.0 - - - - - -
(A-3) - - 6.0 - - - - -
(A-4) - - - - - - - 6.0
착색제 (B-1) 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
(B-2) 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2
알칼리 가용성 수지 (C) 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3
광중합성 화합물 (D) 1.2 1.2 1.2 5.2 4.0 0.7 5.7 1.2
광중합 개시제 (E) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
용제 (F) 80.0 80.0 80.0 80.0 77.2 80.0 80.0 80.0
첨가제(G) (G-1) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(G-2) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
(A-1) 합성예 1에 따른 [화학식 5]의 화합물
(A-2) 합성예 2에 따른 [화학식 6]의 화합물
(A-3) 합성예 3에 따른 [화학식 7]의 화합물
(A-4) 이소시아누레이트 함유 아크릴레이트 (DA-MGIC SHIKOKU社)
(B-1) C.I.피그먼트 그린 58
(B-2) C.I.피그먼트 엘로우 138
(C) 메타크릴산과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체 (메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와의 비는 몰 비로 31：69, 산가는 100mgKOH/g, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 20,000)
(D) 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)
(E) 광중합 개시제(2-벤질-2-디메틸아미노-1(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(Irgacure 369; Ciba SpecialtyChemical 사 제조))
(F) 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
(G-1) 계면활성제(SH-8400토레이 실리콘 제조)
(G-2) 밀착성 증진제(3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란)
실험예
실시예 및 비교예에 따라 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 아래와 같이 컬러필터를 제조하였으며, 이때의 감도, 밀착력, 내열성, NMP 내용제성, 착색력을 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 간격을1000㎛로 하고, 초고압 수은 램프(USH-250D, 우시오 덴끼(주) 제조)를 이용하여 대기 분위기 하에서 40mJ/㎠의노광량(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.
(2) 밀착성
제작된 기판을 10×10mm의 영역내에서 100개의 매트릭스 구조로 절개한 후, 그 위에 테이프를 접착하고 수직으로 강하게 이형하면서 떨어지지 않고 남아 있는 매트릭스의 개수를 표기하였다.
(남아있는 개수/100)
(3) 내열성
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 1로서, 색변화치가 작을수록 고신뢰성의 컬러필터 제조가 가능하다.
[수학식 1]
△Eab* =[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1 /2
(4) NMP 내용제성
제작된 기판을 3x3cm로 자른 후, 14.6ml의 NMP 용액에 80℃/40분간 침지시켰다. 그 후 액을 UV-Vis spectrometer로 흡광도를 평가하였다.
(5) 착색력
제조된 컬러필터에 대해 목표 도막 두께를 만들기 위해 들어가는 착색 감광성 수지 조성물 내의 안료의 함량 비율을 측정하여 하기 기준에 따라 착색력을 평가하였다.
<기준>
○ : 착색력 < 0.40
△ : 0.40 ≤ 착색력 <0.45
X : 착색력 ≥ 0.45
노광량
(40mJ/cm2)		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
감도 30 20 25 45 35 15 50 55
밀착력 95/100 100/100 100/100 90/100 95/100 100/100 85/100 80/100
내열성 1.4 1.2 1.5 1.8 1.5 1.1 2.3 2.6
NMP내용제성 0.5 0.4 0.4 0.6 0.5 0.3 1.2 1.8
착색력 ○ ○ ○ △ ○ ○ × ×
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예의 착색 감광성 수지 조성물은 우수한 감도를 나타내면서도 밀착성이 양호하며, 착색력 향상 효과가 있음을 확인할 수 있다. 또한 내열성이 뛰어나며, NMP 내용제성이 우수함을 확인하였다. 특히 실시예의 경우, 감도 및 밀착력이 우수하며, 신뢰성도 우수한 품질의 컬러필터를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 고형분 전체 100 중량부에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물을 10 내지 30 중량부로 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00015

    (상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되고,
    단, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 3 또는 4로 표시된다)
    [화학식 2]
    Figure pat00016

    [화학식 3]
    Figure pat00017

    [화학식 4]
    Figure pat00018

    (상기 화학식 2 내지 4에서,
    *는 결합손이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 글리콜우릴계 화합물은 하기 화학식 5 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 것인 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 5]
    Figure pat00019

    [화학식 6]
    Figure pat00020

    [화학식 7]
    Figure pat00021
    .
  3. 제1항에 있어서,
    알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 착색제, 중합 개시제, 용제 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여,
    상기 착색제 3 내지 60 중량부,
    상기 알칼리 가용성 수지 10 내지 80 중량부,
    상기 광중합성 화합물 5 내지 50 중량부 및
    상기 중합 개시제 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 용제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 전체 100 중량부에 대하여 60 내지 90 중량부로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터.
  7. 제6항에 따른 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130082469A (ko) 2012-01-11 2013-07-19 토요잉크Sc홀딩스주식회사 컬러 필터용 착색 조성물 및 컬러 필터

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KR20130082469A (ko) 2012-01-11 2013-07-19 토요잉크Sc홀딩스주식회사 컬러 필터용 착색 조성물 및 컬러 필터

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