KR20200108632A - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20200108632A
KR20200108632A KR1020190027520A KR20190027520A KR20200108632A KR 20200108632 A KR20200108632 A KR 20200108632A KR 1020190027520 A KR1020190027520 A KR 1020190027520A KR 20190027520 A KR20190027520 A KR 20190027520A KR 20200108632 A KR20200108632 A KR 20200108632A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
photosensitive resin
resin composition
colored photosensitive
Prior art date
Application number
KR1020190027520A
Other languages
English (en)
Inventor
오상민
지인애
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020190027520A priority Critical patent/KR20200108632A/ko
Publication of KR20200108632A publication Critical patent/KR20200108632A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/032—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders
    • G03F7/033—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders the binders being polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. vinyl polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
    • C09B57/004—Diketopyrrolopyrrole dyes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/031—Organic compounds not covered by group G03F7/029
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/105—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having substances, e.g. indicators, for forming visible images

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

본 발명은 색좌표가 0.708 ≥ Rx ≥ 0.680, 0.292 ≤ Ry ≤ 0.310 이고, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 함유하는 바인더 수지를 1종 이상 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 광중합 개시제를 포함함으로써, 내용제성 및 밀착성이 우수하고 고해상성을 발휘할 수 있으며, 테이퍼 각도가 70° 이하로 완만한 순테이퍼를 형성할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00019

(상기 화학식 1에서,
R1은 수소 또는 메틸기이고,
R2는 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다).
Figure pat00020

(상기 화학식 2에서,
R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 C1 내지 C10의 알킬기이고;
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기, C1 내지 C20의 알콕시기, C7 내지 C30의 아릴알킬기, C1 내지 C20의 히드록시알킬기, C2 내지 C40의 히드록시알콕시알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 아미노기, 니트로기, 시아노기 또는 히드록시기이다).

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE PRODUCED USING THE SAME}
본 발명은 순테이퍼의 테이퍼 각도가 개선된 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상 소자, 액정표시장치(LCD) 등의 각종 표시장치에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 상기 컬러필터는 레드(RED), 그린(GREEN) 및 블루(BLUE)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어지거나, 옐로우(YELLOW), 마젠타(MAGENTA) 및 시안(CYAN)의 3가지 컬러의 착색 패턴으로 이루어진다.
상기 컬러필터 각각의 착색 패턴은 일반적으로 안료 또는 염료 등의 착색제, 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용매를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된다. 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용한 착색 패턴 가공은 통상적으로 리소그래피 공정으로 수행되고 있다.
한편, 최근 들어 각종 표시장치에서는 고화소화 및 화질의 개선을 위해 화소 사이즈를 최대한 작게 조절하는 것이 요구되고 있으며, 막 두께 역시 보다 얇게 하는 것이 요구되고 있다. 이에 따라 착색 패턴 역시 초미세화되고, 정사각형을 가질 것이 요구되고 있다.
이러한 조건을 만족시키기 위해서는, 착색제의 농도를 종래의 착색 감광성 수지 조성물보다 높게 유지하여야 하는데, 이와 같이 착색제의 농도가 증가하게 되면, 착색 감광성 수지 조성물의 경화도가 약화되므로 패턴의 직진성이 저하되고 패턴의 늘어짐이 발생한다. 또한, 미세패턴을 형성하기 위해 테이퍼는 상부 면적이 하부 면적에 비해 작아지는 순테이퍼의 형상이어야 하며, 상기 테이퍼 각도가 낮을수록 유리한데, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 이미지 센서용 패턴을 형성하였을 경우에는 생성된 패턴의 상부 면적에 비해 하부 면적이 작아지는 역테이퍼 프로파일이 형성되는 문제가 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-1997-0049032호에는 광중합 개시제, 에틸렌성 불포화 2중 결합을 하나 이상 갖는 화합물, 색재료 및 인산(메트)아크릴레이트 화합물 및/또는 분자량 800이하의 무수유기카르복실산을 함유하는 것을 특징으로 함으로써 현상성 및 해상성이 우수한 광중합성 조성물에 대하여 기재되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2012-0112188호에는 적색 화소의 재료로서 휘도 및 콘트라스트비가 높은 벤즈이미다졸론 안료를 사용하는 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 기재되어 있다.
하지만, 상기 특허문헌에 기재된 조성물들은 고해상도 및 고착색력(Rx > 0.680)을 달성하기 위해 착색제의 농도를 높이거나, 도막의 두께를 두껍게 형성하는 경우 경화도가 부족하여 역테이퍼가 형성되거나, 패턴 밀착성이 떨어지는 문제점이 있다.
공개특허 제10-1997-0049032호(1997.07.29) 공개특허 제10-2012-0112188호(2012.10.11)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 순테이퍼 형상의 구현이 가능하고, 상기 테이퍼의 각도를 보다 완만하게 형성할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 색좌표 0.708 ≥ Rx ≥ 0.680, 0.292 ≤ Ry ≤ 0.310 이고, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 함유하는 바인더 수지를 1종 이상 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서,
R1은 수소 또는 메틸기이고,
R2는 C1 내지 C40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다).
[화학식 2]
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서,
R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 C1 내지 C10의 알킬기이고;
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기, C1 내지 C20의 알콕시기, C7 내지 C30의 아랄킬기, C1 내지 C20의 히드록시알킬기, C2 내지 C40의 히드록시알콕시알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 아미노기, 니트로기, 시아노기 또는 히드록시기이다).
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치는 테이퍼 각도가 완만한 순테이퍼 형상의 구현이 가능하고, 밀착성 및 내용제성이 우수하며, 고해상도의 구현이 가능한 이점이 있다.
도 1은 고해상성 평가를 위한 기준도이다.
도 2는 테이퍼 각도를 설명하기 위한 예시도이다.
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 개재되어 있는 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.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 한 양태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 색좌표가 0.708 ≥ Rx ≥ 0.680, 0.292 ≤ Ry ≤ 0.310이고, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 함유하는 바인더 수지 1종 이상 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00003
(상기 화학식 1에서,
R1은 수소 또는 메틸기이고,
R2는 C1 내지 C40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다).
[화학식 2]
Figure pat00004
(상기 화학식 2에서,
R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 C1 내지 C10의 알킬기이고;
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기, C1 내지 C20의 알콕시기, C7 내지 C30의 아랄킬기, C1 내지 C20의 히드록시알킬기, C2 내지 C40의 히드록시알콕시알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 아미노기, 니트로기, 시아노기 또는 히드록시기이다).
상기와 같이 색좌표가 0.708 ≥ Rx ≥ 0.680, 0.292 ≤ Ry ≤ 0.310로 조절되기 위해서는 착색제의 함량을 증가시켜야 하는데, 이와 같이 착색제의 함량을 증가시킬 경우 함께 포함되는 다른 성분들의 함량이 상대적으로 감소하게 되어 밀착성 및 내용제성이 저하되고, 순테이퍼 형상의 구현이 어렵거나 순테이퍼 형상이 구현된다 하더라도 테이퍼 각도(도 2 참조, 10)가 70° 이상으로 커짐으로써 공정상의 문제가 발생하게 되는데, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 함유하는 바인더 수지 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 광중합 개시제를 함께 포함함으로써, 밀착성 및 내용제성이 우수하고, 테이퍼 각도(도 2 참조, 10)가 70°이하로 완만한 순테이퍼 형상의 구현이 가능한 이점이 있다.
바인더 수지
본 발명의 한 양태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 함으로써, 도막의 두께가 2.8㎛ 이상일 때, 테이퍼 각도(도 2 참조, 10)가 70°이하인 완만한 순테이퍼 형상의 구현이 가능함으로써, 빛샘 현상의 발생을 최소화할 수 있고, 밀착성 및 내용제성이 향상되는 이점이 있다.
상기 화학식 1에서, R2의 탄소수는 바람직하게는 1 내지 30일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 20일 수 있으며, 가장 바람직하게는 1 내지 10일 수 있다. 탄소수가 상기 범위 내로 포함되는 경우 현상 공정 시 잔사의 발생을 보다 억제할 수 있으며, 노광 공정 시 얼라인 키(alignment key)를 인식을 하지 못하는 것을 방지할 수 있다. 반면, 상기 탄소수 범위를 초과하는 경우 기재와의 밀착성이 과도하게 향상되어 현상 공정 시 잔사가 발생하며, 유리전이온도의 감소로 인해 노광 공정에서 얼라인 키(alignment key)의 문제 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 바인더 수지는 이를 포함하는 조성물 전체 100중량%에 대하여, 3.5 내지 6.0중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 4.0 내지 6.0중량%로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 5.0 내지. 5.8중량%로 포함될 수 있다.
상기 바인더 수지가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 조성물의 흐름성이 저하되어 테이퍼 각도(도 2 참조, 10)를 70°이하로 완만하게 조절하기 어려울 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 경화도가 감소하여 신뢰성이 저하될 수 있고, 조성물의 점도가 향상되어 도포성이 불량해 질 수 있으며, 현상성이 저하될 수도 있다.
본 발명의 바인더 수지는 전술한 화학식 1로 표시되는 반복 단위 이외에 당 업계에서 사용되는 다른 단량체 유래의 반복 단위를 더 포함할 수도 있다. 상기 더 포함할 수 있는 다른 단량체 유래의 반복단위는 예를 들면, 카르복실기를 갖는 단량체 유래의 반복 단위 및 이와 공중합 가능한 다른 단량체 유래의 반복단위일 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 단량체는, 예를 들면, 불포화 모노카르복실산 및 불포화 디카르복실산과 같이 분자 내에 하나 이상의 카르복실기를 가진 불포화 카르복실산일 수 있으며, 구체적인 예로는, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산 및 푸마르산을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 공중합 가능한 다른 단량체는 중합 가능한 탄소-탄소 불포화 결합을 가진 화합물을 의미하는 것일 수 있으며, 구체적인 예로는, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔 등의 방향성 비닐화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복실레이트; 아미노에틸아크릴레이트 등의 불포화 아미노알킬카르복실레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 글리시딜카르복실레이트; 비닐아세테이트 및 비닐프로피오네이트 등의 비닐카르복실레이트; (메타)아크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴 등의 비닐시아나이드 화합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 단량체 및 이와 공중합 가능한 다른 단량체의 조합의 바람직한 예로는, 벤질메타크릴레이트/메타크릴산, 벤질메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌, 메틸메타크릴레이트/메타크릴산, 메틸메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지가 상기 카르복실기를 갖는 단량체 유래의 반복단위 및 이와 공중합 가능한 다른 단량체 유래의 반복단위를 함유하는 공중합체일 경우, 상기 공중합체에서 상기 카르복실기를 갖는 단량체는 상기 공중합체 전체 100중량%에 대하여, 10 내지 50중량%로 포함되고, 바람직하게는 15 내지 40중량%로 포함될 수 있다.
광중합 개시제
본 발명의 한 양태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 상기 화학식 2로 표 시되는 화합물을 함유하는 광중합 개시제를 포함함으로써, 도막의 두께가 2.8㎛ 이상일 때, 테이퍼 각도(도 2 참조, 10)가 70°이하인 완만한 순테이퍼 형상의 구현이 가능함으로써, 빛샘 현상의 발생을 최소화할 수 있고, 밀착성 및 내용제성이 향상되는 이점이 있다.
본 발명에서 알킬기는 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데카닐, n-운데카닐 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C6 내지 C30의 아릴기는 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 아로메틱기는 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. 예를 들면, 페닐, 나프틸, 피리디닐(pyridinyl), 푸라닐(furanyl), 티오페닐(thiophenyl), 인돌릴(indolyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 티아졸릴(thiazolyl), 테트라히드로나프틸 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C1 내지 C20의 알콕시기는 탄소수 1 내지 20개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 알콕시기를 의미하며, 예를 들면, 메톡시, 에톡시, n-프로판옥시 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C7 내지 C30의 아랄킬기(aralkyl group)는 아릴기(방향족 탄화수소기)가 알킬기의 탄소에 치환되어 형성된 복합기를 의미하며, 예를 들어 벤질, 페네틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C1 내지 C20의 히드록시알킬기는 히드록시기로 치환된 탄소수 1 내지 20개의 직쇄형 또는 분지형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 히드록시메틸, 히드록시에틸, 히드록시프로필 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C2 내지 C40의 히드록시알콕시알킬기는 히드록시기로 치환된 탄소수 1 내지 20개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 알콕시기가 탄소수 1 내지 20개의 알킬기의 탄소에 치환되어 형성된 복합기를 의미하며, 예를 들어 히드록시메톡시메틸, 히드록시에톡시메틸, 히드록시메톡시에틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C3 내지 C20의 사이클로알킬기는 탄소수 3 내지 20개로 구성된 단순 또는 융합 고리형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 내 고형분 전체 100중량%에 대하여, 0.5 내지 20.0중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.8 내지 15.0중량%로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1.0 내지 10.0중량%로 포함될 수 있다. 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 현상 공정 중 패턴의 단락이 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 패턴의 기울기가 증가하여 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소가 오버랩 시 단차가 증가함으로써 액정의 배열이 흐트러져 빛샘 현상이 발생할 수도 있다.
또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서, 본 발명의 광중합 개시제는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 이외에 이 분야에서 일반적으로 사용되는 광중합 개시제를 더 포함할 수 있는데, 이 때 상기 일반적으로 사용되는 광중합 개시제의 함량은 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으며, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량보다 소량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 일반적으로 사용되는 광중합 개시제의 함량이 화학식 2의 개시제 보다 같거나 많아지면 본 발명에서 기대하는 효과가 저하될 수 있어 효용성이 떨어질 수 있다.
상기 일반적으로 사용되는 광중합 개시제의 종류는 당 업계에서 사용되는 광중합 개시제를 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 옥심계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 화합물로는 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 베틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 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 등을 들 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(디에틸 아미노) 벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.
상기 옥심계 화합물로는 2-(o-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온 및 1-(o-아세틸옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄온 등을 들 수 있다.
상기 예시된 것 이외에 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계, 비이미다졸계 화합물 등도 광중합 개시제로 사용 가능하고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
착색제
본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 착색제를 더 포함할 수 있으며, 상기 착색제는 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다.
안료
상기 안료는 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 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, 디케토피롤로피롤 안료 등을 들 수 있다.
또한, 상기 무기 안료로는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물이나 카본블랙을 사용할 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 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 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 180, 192, 209, 215, 216, 224, 242, 255, 264 및 265;
C.I. 피그먼트 옐로우 13, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180 및 185;
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71;
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38.
상기 안료들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 안료는 하기 화학식 3으로 표시되는 디케토피롤로피롤 화합물을 포함할 수 있으며, 보다 소량의 안료를 사용함에도 불구하고 휘도 또는 착색력을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
[화학식 3]
Figure pat00005
(상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원자이다).
상기 화학식 3에서, X는 바람직하게는 Cl 또는 Br일 수 있으며, 보다 바람직하게는 Br일 수 있다. X가 Br인 화학식 1로 표시되는 반복단위를 사용할 경우, 안료의 중량비율(PWC)을 보다 낮출 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 직접 합성을 하여 사용하거나, 시판되고 있는 형태를 구입하여 사용할 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 시판 제품으로는 BASF 사의 이가포어®레드 S 3620 CF, C.I. 피그먼트레드 254 등이있으며, 바람직하게는 C.I. 피그먼트 레드 254가 사용될 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 착색제 전체 100중량%에 대하여 5 내지 95중량%, 바람직하게는 30 내지 95중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물이 5중량% 미만의 양으로 포함되면 명암비의 상승이 미미할 수 있고, 95중량% 초과의 양으로 포함되면 투과율 상승이 미미하여 고색재현을 구현하기 어려울 수 있다.
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.
안료분산제
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, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류 및 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 안료분산제는 부틸메타크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제 (이하, 아크릴레이트계분산제)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트계 분산제의 시판 제품으로는 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)아민염, 폴리카르복실산의 암모늄염, 폴리카르복실산의알킬아민염, 폴리실록산, 장쇄폴리아미노아미드포스페이트염, 히드록실기-함유폴리카르복실산의에스테르 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-스티렌코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트에스테르코폴리머, 스티렌-말레산코폴리머, 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌옥사이드의 부가생성물; 및 포스페이트에스테르 등을 들 수 있다.
상기 다른 수지타입의 안료 분산제의 시판 제품으로는 양이온계 수지 분산제로서, 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; Lubrizol사의 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 함께 포함되는 안료 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부, 바람직하게는 15 내지 50 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 안료 분산제가 5 중량부 미만의 양으로 포함되면 안료의 미립화가 어려우며, 분산 후 겔화 등의 문제가 발생할 수 있으며, 60 중량부 초과의 양으로 포함되면 점도가 높아질 수 있다.
염료
상기 염료는 당 업계에서 사용되는 염료를 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 설폰산이나 카르복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이외에도 아조계, 프탈로시아닌계의 산성 염료 및 이들의 유도체로부터 선택할 수도 있다.
상기 염료로서 바람직하게, 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료를 들 수 있다.
상기 염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,
C.I. 솔벤트옐로우 4, 14, 15, 16, 21, 23, 24, 38, 56, 62, 63, 68, 79, 82, 93, 94, 98, 99, 151, 162, 163 등의 황색 염료;
C.I. 솔벤트레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 염료;
C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 41, 45, 56, 62 등의 오렌지색 염료;
C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47, 49 등의 바이올렛 염료; 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
C.I. 솔벤트염료 중 유기용매에 대한 용해성이 우수한 C.I. 솔벤트옐로우 14, 16, 21, 56, 151, 79, 93; C.I. 솔벤트레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146, 179; C.I. 솔벤트 오렌지 41, 45, 62; C.I. 솔벤트 바이올렛 13 이 바람직할 수 있고, 이중 C.I. 솔벤트옐로우 21, 79; C.I. 솔벤트레드 8, 122, 132; C.I. 가 좀 더 바람직할 수 있다.
또한, C.I. 애시드 염료로서
C.I.애시드옐로우 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, 251 등의 황색 염료;
C.I.애시드레드 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 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, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227, 228, 249, 252, 257, 258, 260, 261, 266, 268, 270, 274, 277, 280, 281, 195, 308, 312, 315, 316, 339, 341, 345, 346, 349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422, 426 등의 적색 염료;
C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173 등의 오렌지색 염료;
C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19, 66 등의 바이올렛색 염료; 등의 녹색 염료 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 애시드 염료 중에서도 유기용매에 대한 용해도가 우수한 C.I.애시드옐로우 42; C.I.애시드레드 92; C.I.애시드 바이올렛 66 이 바람직할 수 있다.
또한 C.I.다이렉트 염료로서,
C.I.다이렉트옐로우 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, 141 등의 황색 염료;
C.I.다이렉트레드 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, 250 등의 적색 염료;
C.I.다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106, 107 등의 오렌지색 염료;
C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103, 104 등의 바이올렛색 염료; 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.
또한, C.I. 모단토 염료로서
C.I.모단토옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62, 65 등의 황색 염료;
C.I.모단토레드1, 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, 95 등의 적색 염료;
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, 48 등의 오렌지색 염료;
C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53, 58 등의 바이올렛색 염료; 등의 녹색 염료 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 염료는 바람직하게는 하기 화학식 4로 표시되는 크산텐계 화합물을 포함할 수 있으며, 이와 같이 크산텐계 화합물을 포함하는 경우 투과율이 향상될 수 있고, 착색력이 우수하여 상대적으로 보다 적은양을 사용할 수 있는 이점이 있다.
[화학식 4]
Figure pat00006
(상기 화학식 4에서,
R15 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C5의 알킬기, 또는 C4 내지 C20의 트리알콕시실릴알킬기이고,
R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소, COOH, COO-, SO3 -, SO3H, COONa, SO3Na, COOCH3 또는 COOCH2CH3이다).
본 발명에서 C1 내지 C5의 알킬기는 탄소수 1 내지 5개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 탄화수소기를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 C4 내지 C20의 트리알콕시실릴알킬기는 탄소수 1 내지 5개로 구성된 알콕시기 3개로 치환된 실릴기가 탄소수 1 내지 5개의 알킬기의 탄소에 치환되어 형성된 복합기를 의미하며, 예를 들어 트리메톡시실릴메틸, 트리메톡시실릴에틸, 트리에톡시실릴메틸, 트리에톡시실릴에틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 4에서, R21 또는 R22가 음이온이면 분자 내에 존재하는 N+와 분자내 염(inner salt)을 형성하고, R21 또는 R22가 음이온이 아니면 분자 내에 존재하는 N+가 다른 무기 또는 유기 음이온과 결합하여 염을 형성할 수 있다.
상기 다른 무기 또는 유기 음이온으로는 구체적으로 할로겐 음이온, 과할로겐산 음이온, 알킬설페이트 음이온, 설폰산염 음이온 및 설폰이미드 음이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 4로 표시되는 크산텐계 화합물의 함량은 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 착색제 전체 100 중량%에 대하여 3 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 4로 표시되는 크산텐 화합물이 3 중량% 미만의 양으로 포함되면 투과율의 상승이 미미하게 나타날 수 있으며, 50 중량% 초과의 양으로 포함되면 도막 내에 석출이 발생하기 쉬워 명암비가 감소할 수 있고, 착색 감광성 수지 조성물의 저장 안정성이 저하될 수도 있다.
상기 화학식 4로 표시되는 크산텐계 화합물로는 구체적으로 애시드 레드 52(Acid Red 52), 베이직 레드 1(Basic Red 1), 베이직 바이올렛 10(Basic Violet 10), 베이직 바이올렛 11(Basic Violet 11), 로다민 B(Rhodamine B), 로다민 6G(Rhodamine 6G), 로다민 123(Rhodamine 123) 및 설포로다민 B(Sulforhodamine B) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 4로 표시되는 크산텐 화합물은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
전술한 착색제는 이를 포함하는 조성물 중 고형분 전체 100중량%에 대하여 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 상기 착색제의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우 박막 형성 시 화소의 색 농도가 충분하고, 현상 시 화소부의 누락성이 저하되지 않아 잔사의 발생을 억제할 수 있는 이점이 있다. 본 발명에서 조성물 중 고형분이란, 용제를 제거한 성분의 합계를 의미한다.
광중합성 화합물
본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합성 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 광중합성 화합물은 전술한 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있는데 예를 들면, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 그 밖의 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 다관능 단량체를 사용할 수 있다.
상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 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 그 밖의 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합성 화합물은 이를 포함하는 조성물 중 고형분 전체 100중량%에 대하여, 5 내지 45중량%, 바람직하게는 7 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우 화소부의 강도나 평활성이 양호해질 수 있다.
용제
본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 용제를 더 포함할 수 있으며, 상기 용제는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이라면, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등을 들 수 있다.
상기 용제는 보다 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 용제는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 바람직하게 사용될 수 있으며, 좀더 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 사용할 수도 있다.
상기 용제는 이를 포함하는 조성물 전체 100중량%에 대하여, 60 내지 90중량%, 바람직하게는 70 내지 85중량%로 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 전술한 범위를 만족하는 경우 롤코터, 스핀 코터, 슬릿앤드 스핀 코터, 슬릿코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해질 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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, 다관능이소시아네이트 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, 노블락형에폭시 수지, 기타 방향족계에폭시 수지, 지환족계에폭시 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)중합체에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체에폭시화물, 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 다우코닝도레이 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%로 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.
<컬러필터>
본 발명의 다른 양태는 전술한 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 경화물은 두께 2.8㎛ 이상에서, 테이퍼 각도(도 2 참조, 10)가 70° 이하일 수 있으며, 바람직하게는 60° 이하, 보다 바람직하게는 50°이하인 순테이퍼 형상일 수 있으며, 이와 같이 완만한 경사를 갖는 순테이퍼 형상을 취함으로써, 미세패턴을 구현할 수 있고, 밀착성 및 내용제성이 우수한 이점이 있다.
컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 패턴층을 포함할 수 있다.
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 조성물의 경화물을 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 화상표시장치이다.
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 발명의 화상표시장치는 적 양자점 입자를 함유한 적색 패턴층, 녹 양자점 입자를 함유한 녹색 패턴층, 및 청 양자점 입자를 함유한 청색 패턴층을 포함하는 컬러필터를 더 구비할 수도 있다. 그러한 경우에 화상표시장치에 적용시 광원의 방출광이 특별히 한정되지 않으나, 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 바람직하게는 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화상표시장치는 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 포함하는 컬러필터를 구비할 수도 있다. 그러한 경우에는 상기 컬러필터는 양자점 입자를 함유하지 않는 투명 패턴층을 더 구비한다.
2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우에는 포함하지 않은 나머지 색상을 나타내는 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 적색 패턴층 및 녹색 패턴층을 포함하는 경우에는, 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 그러한 경우에 적 양자점 입자는 적색광을, 녹 양자점 입자는 녹색광을 방출하고, 투명 패턴층은 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다.
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.
제조예 1: 안료분산조성물의 제조
제조예 1-1: 안료분산조성물 M1의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 레드 254 14.0 질량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001(BYK사 제조) 5.0 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 81 질량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산액 M1을 제조하였다.
제조예 1-2: 안료분산조성물 M2의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트레드 177 14.0질량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001(BYK사 제조) 5.0 질량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 81.0 질량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산액 M2를 제조하였다.
합성예 1: 바인더 수지의 합성
합성예 1-1: 바인더 수지 A-1의 합성
온도계, 교반기, 가스 도입관, 냉각관 및 적하조 도입구를 구비한 반응조에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 800g을 주입하고, 질소 치환한 후, 가열하여 90℃까지 승온하였다. 다른 한편, 적하조(A)로서, 비커에 N-벤질말레이미드 60g, 글리시딜메타크릴레이트 80g, 메타크릴산 120g 및 t-부틸메타크릴레이트 100g을 교반 혼합한 것을 준비하고, 적하조(B)에, n-도데실메르캅탄 21g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 84g을 교반 혼합한 것을 준비하였다. 반응조의 온도가 90℃ 가 된 후, 동일 온도를 유지하면서, 적하조로부터 3 시간에 걸쳐서 적하를 개시하고, 중합을 실시하였다. 적하 종료 후 30 분간 90 ℃를 유지한 후, 115℃까지 승온하고, 90 분간 유지하였다.
얻어진 바인더 수지 A-1 용액을 분석한 결과, 중량 평균 분자량은 19000, 산가는 100㎎KOH/g, 수지 고형분은 34.8질량％였다.
합성예 1-2: 바인더 수지 A-2의 합성
온도계, 교반기, 가스 도입관, 냉각관 및 적하조 도입구를 구비한 반응조에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 800g을 주입하고, 질소 치환한 후, 가열하여 90℃까지 승온하였다. 다른 한편, 적하조(A)로서, 비커에 N-벤질말레이미드 50g, 글리시딜메타크릴레이트 100g, 메타크릴산 120g 및 이소프로필메타크릴레이트 100g을 교반 혼합한 것을 준비하고, 적하조(B)에, n-도데실메르캅탄 21g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 84g을 교반 혼합한 것을 준비하였다. 반응조의 온도가 90℃가 된 후, 동일 온도를 유지하면서, 적하조로부터 3시간에 걸쳐서 적하를 개시하고, 중합을 실시하였다. 적하 종료 후 30 분간 90℃를 유지한 후, 115℃까지 승온하고, 90 분간 유지하였다.
얻어진 바인더 수지 A-2 용액을 분석한 결과, 중량 평균 분자량은 12000, 산가는 50 ㎎KOH/g, 수지 고형분은 37.6질량％였다.
합성예 1-3: 바인더 수지 A-3의 합성
온도계, 교반기, 가스 도입관, 냉각관 및 적하조 도입구를 구비한 반응조에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 800g을 주입하고, 질소 치환한 후, 가열하여 90℃까지 승온하였다. 다른 한편, 적하조(A)로서, 비커에 N-벤질말레이미드 50g, 글리시딜메타크릴레이트 100g, 메타크릴산 120g 및 싸이클로헥실메타아크릴레이트 100g을 교반 혼합한 것을 준비하고 적하조(B)에, n-도데실메르캅탄 21g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 84g을 교반 혼합한 것을 준비하였다. 반응조의 온도가 90℃가 된 후, 동일 온도를 유지하면서, 적하조로부터 3시간에 걸쳐서 적하를 개시하고, 중합을 실시하였다. 적하 종료 후 30 분간 90℃를 유지한 후, 115℃까지 승온하고, 90 분간 유지하였다.
얻어진 바인더 수지 A-3 용액을 분석한 결과, 중량 평균 분자량은 12000, 산가는 50 ㎎KOH/g, 수지 고형분은 35.8질량％였다.
합성예 2: 화학식 2로 표시되는 광중합 개시제의 합성
합성예 2-1
반응 1-1.
N-ethylcarbazole 10.0g을 무수 니트로벤젠 100ml에 용해시키고 무수 염화 알루미늄 4.8g을 가해준 다음, 반응물을 45℃로 승온하여 Octanoyl chloride 3.2g와 4-cyclohexylbutyryl chloride 2.4g을 무수 니트로벤젠 30ml에 용해시킨 용액을 30분에 걸쳐서 천천히 가해주고, 반응물을 65℃로 승온하여 1시간 교반하였다. 그런 다음 반응물을 실온으로 냉각하여 증류수 70ml를 가해주고 30분 정도 교반 후 생성물을 여과하였다. 얻어진 고체 생성물을 50ml의 에테르에 분산시키고 실온에서 30분 동안 교반한 후 여과하고 건조하여 연한 노란색의 하기 [화학식 5]의 반응물 12.9 g을 얻었다.
[화학식 5]
Figure pat00007
반응 1-2.
N-ethylcarbazole 10.0g을 무수 니트로벤젠 100ml에 용해시키고 무수 염화알루미늄 4.8g을 가해준 다음, 반응물을 45℃로 승온하여 Octanoyl chloride 5.6g을 무수 니트로벤젠 30ml에 용해시킨 용액을 30분에 걸쳐서 천천히 가해주고, 반응물을 65℃로 승온하여 1시간 교반하였다. 그런 다음 반응물을 실온으로 냉각하여 증류수 70ml를 가해주고 30분 정도 교반 후 생성물을 여과하였다. 얻어진 고체 생성물을 50ml의 에테르에 분산시키고 실온에서 30분 동안 교반한 후 여과하고 건조하여 연한 노란색의 하기 [화학식 6]의 반응물 12.08g을 얻었다.
[화학식 6]
Figure pat00008
반응 1-3.
N-ethylcarbazole 10.0g을 무수 니트로벤젠 100ml에 용해시키고 무수 염화알루미늄 4.8g을 가해준 다음, 반응물을 45℃로 승온하여 4-cyclohexylbutyryl chloride 5.6g을 무수 니트로벤젠 30ml에 용해시킨 용액을 30분에 걸쳐서 천천히 가해주고, 반응물을 65℃로 승온하여 1시간 교반하였다. 그런 다음 반응물을 실온으로 냉각하여 증류수 70ml를 가해주고 30분 정도 교반 후 생성물을 여과하였다. 얻어진 고체 생성물을 50ml의 에테르에 분산시키고 실온에서 30분 동안 교반한 후 여과하고 건조하여 연한 노란색의 하기 [화학식 7]의 반응물 11.88g을 얻었다.
[화학식 7]
Figure pat00009
합성예 2-2
상기 [화학식 5] 내지 [화학식 7]의 반응물 각각에 대하여, 상기 반응물을 10g 취하고, 에탄올 30 ml에 분산시키고 염산히드록실아민 0.88 g 과 초산나트륨 1.22 g을 가해준 다음, 반응용액을 서서히 승온하여 2시간 동안 환류 반응하였다. 반응물을 실온으로 냉각하고 증류수 20ml를 가해준 다음, 30분 정도 교반하여 얻어진 고체 생성물을 여과하고 증류수로 여러 번 씻어준 후 건조하여 연한 회색의 하기 [화학식 8] 내지 [화학식 10] 각각의 반응물을 8.7g씩 얻었다.
[화학식 8]
Figure pat00010
[화학식 9]
Figure pat00011
[화학식 10]
Figure pat00012
합성예 2-3
상기 [화학식 8] 내지 [화학식 10] 의 화합물 각각에 대하여, 상기 반응물 8.7g을 에틸아세테이트 50ml에 분산시키고 benzoic acid 2.7g을 가해준 다음, 반응용액을 서서히 승온하여 3시간 동안 환류 반응하였다. 반응물을 실온으로 냉각하고 포화 탄산수소나트륨 수용액 20ml와 증류수 20ml에 순서대로 씻어준 다음, 회수한 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하고 용매를 감압 증류하여 얻은 생성물을 메탄올 20ml로 재결정하여 연한 노란색의 하기 [화학식 11] 내지 [화학식 13]의 최종 생성물을 9.24 g씩 얻었다.
[화학식 11]
Figure pat00013
[화학식 12]
Figure pat00014
[화학식 13]
Figure pat00015
제조예 2: 착색 감광성 수지 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분을 각 함량대로 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
(단위: 중량%) 안료분산조성물 바인더 수지 광중합성 화합물 광중합 개시제 용제 첨가제
M1 M2 A-1 A-2 A-3 B C-1 C-2 C-3 C-4 D E-1 E-2
실시예 1 24.3 24.3 4.1 - - 2.2 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
실시예 2 24.3 24.3 5.7 - - 0.6 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
실시예 3 24.3 24.3 4.1 - - 2.2 0.9 - - 0.3 43.5 0.2 0.2
실시예 4 9.7 38.9 4.1 - - 2.2 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
실시예 5 24.3 24.3 - 4.1 - 2.2 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
실시예 6 24.3 24.3 - 5.7 - 0.6 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
실시예 7 24.3 24.3 - 4.1 - 2.2 0.9 - - 0.3 43.5 0.2 0.2
실시예 8 9.7 38.9 - 4.1 - 2.2 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
실시예 9 24.3 24.3 4.1 - - 2.2 - 1.2- - - 43.5 0.2 0.2
실시예 10 24.3 24.3 4.1 - - 2.2 - - 1.2 - 43.5 0.2 0.2
비교예 1 24.3 24.3 - - 4.1 2.2 1.2 - - - 43.5 0.2 0.2
비교예 2 24.3 24.3 4.1 - - 2.2 - - - 1.2 43.5 0.2 0.2
비교예 3 24.3 24.3 - 4.1 - 2.2 - - - 1.2 43.5 0.2 0.2
M1: 제조예 1-1의 안료분산조성물
M2: 제조예 1-2의 안료분산조성물
A-1: 합성예 1-1의 바인더 수지
A-2: 합성예 1-2의 바인더 수지
A-3: 합성예 1-3의 바인더 수지
B: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA, 닛본가야꾸(주) 제)
C-1: 합성예 2-3의 최종 생성물[화학식 11]
C-2: 합성예 2-3의 최종 생성물[화학식 12]
C-3: 합성예 2-3의 최종 생성물[화학식 13]
C-4: PBG-327(트론리사 제)
D: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
E-1: 폴리에테르 변성 실리콘 오일(SH8400, 도레이다우코닝(주) 제)
E-2: 밀착 촉진제(3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란)
제조예 3: 컬러필터의 제조
상기 제조예 2에서 제조된 실시예 및 비교예의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀코팅법으로 최종 막두께가 3㎛가 되도록 유리기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1㎛에서 50㎛까지의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토 마스크와의 간격을 50㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 G, H, I 선을 모두 함유하는 1kw 고압 수은등을 사용하여 50mJ/cm2의 노광량으로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기에서 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담구어서 현상하였다. 그 후, 박막이 입혀진 유리판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 200℃의 가열 오븐에서 30분 동안 가열하였다. 제조된 컬러필터의 LED 광원에서의 색도는 Rx = 0.685, Ry = 0.307 이었다.
실험예 1: 고해상성 평가
상기 제조예 3에서 제조된 각각의 컬러필터에 대해 도 1과 같이 패턴의 최대 해상력을 확인하였다. 이 때 평가기준은 하기와 같으며, 그 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
<평가 기준>
○: 5 내지 10㎛ 크기의 패턴 존재
△: 10㎛ 초과 20㎛ 이하 크기의 패턴 존재
×: 20㎛ 초과 크기의 패턴 존재
실험예 2: 밀착성 평가
상기 제조예 3에서 제조된 각각의 컬리필터에 생성된 패턴 중 15㎛ 이상 크기의 패턴에서 광학현미경을 통해 패턴 상에 뜯김 현상 정도로 밀착성을 평가하였다. 이 때, 평가 기준은 하기와 같으며, 그 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
<평가 기준>
○: 패턴 뜯김 없음
△: 패턴상 뜯김 1 내지 3개
×: 패턴상 뜯김 4개 이상
실험예 3: 패턴 기울기 평가
상기 실험예 2에서 밀착성 평가를 위해 제조된 컬러필터의 패턴의 테이퍼 각(도 2 참조, 10, taper angle)을 주사전자현미경을 통하여 측정하여, 패턴의 기울기를 하기 평가 기준을 이용하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 이 때, 테이퍼 각(도 2 참조, 10)은 패턴의 단부가 그 하부층, 즉 유리 기판의 표면과 이루는 각을 의미하며, 역테이퍼는 패턴의 단부가 상부보다 좁게 형성된 경우를 의미한다.
<평가 기준>
◎: 50㎛ 패턴의 테이퍼 각이 50° 이하
○: 100㎛ 패턴의 테이퍼 각이 50° 초과 70° 이하
△: 100㎛ 패턴의 테이퍼 각이 70° 초과 90° 이하
×: 100㎛ 패턴의 테이퍼가 역테이퍼
실험예 4: 내용제성 평가
상기 제조예 3에서 제조된 컬러필터 각각을 3 × 3cm의 크기로 자른 후, 14.6ml의 NMP용액에 80℃에서 40분간 침지시켰다. 그 후 상기 용액에 대하여, UV-Vis spectrometer로 흡광도를 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 이 때, 흡광도가 결과값이 작을 수록 내용제성이 우수한 것으로 판단한다.
고해상성 밀착성 패턴 기울기 흡광도(내용제성)
실시예 1 ○ ○ ○ 0.55
실시예 2 ○ ○ ◎ 1.03
실시예 3 ○ ○ ○ 0.33
실시예 4 ○ ○ ○ 0.30
실시예 5 ○ ○ ○ 0.43
실시예 6 ○ ○ ◎ 0.95
실시예 7 ○ ○ ○ 0.28
실시예 8 ○ ○ ○ 0.29
실시예 9 ○ ○ ○ 0.73
실시예 10 ○ ○ ○ 0.39
비교예 1 × △ △ 1.44
비교예 2 ○ ○ × 0.20
비교예 3 ○ ○ × 0.11
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 구성을 모두 만족하는 실시예 1 내지 10의 경우, 본 발명의 구성을 어느 하나라도 만족하지 못하는 비교예 1 내지 3보다 해상성, 밀착성 또는 내용제성이 우수하며, 패턴의 테이퍼 각기 70°이하로 양호하게 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
10: 테이퍼 각도

Claims (8)

  1. 색좌표가 0.708 ≥ Rx ≥ 0.680, 0.292 ≤ Ry ≤ 0.310 이고,
    하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 함유하는 바인더 수지를 1종 이상 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00016

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 수소 또는 메틸기이고,
    R2는 C1 내지 C40의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이다).
    [화학식 2]

    Figure pat00017

    (상기 화학식 2에서,
    R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 C1 내지 C10의 알킬기이고;
    R11 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기, C1 내지 C20의 알콕시기, C7 내지 C30의 아릴알킬기, C1 내지 C20의 히드록시알킬기, C2 내지 C40의 히드록시알콕시알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 아미노기, 니트로기, 시아노기 또는 히드록시기이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 이를 포함하는 조성물 전체 100중량%에 대하여, 3.5 내지 6.0중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 이를 포함하는 조성물 내 고형분 전체 100중량%에 대하여, 0.5 내지 20.0중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물은 착색제, 광중합성 화합물, 용제 및 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 착색제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
    [화학식 3]
    Figure pat00018

    (상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원자이다).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경화물은 두께가 2.8㎛ 이상일 때, 테이퍼 각도가 70° 이하인 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  8. 제6항의 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
KR1020190027520A 2019-03-11 2019-03-11 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치 KR20200108632A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190027520A KR20200108632A (ko) 2019-03-11 2019-03-11 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190027520A KR20200108632A (ko) 2019-03-11 2019-03-11 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200108632A true KR20200108632A (ko) 2020-09-21

Family

ID=72708116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190027520A KR20200108632A (ko) 2019-03-11 2019-03-11 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200108632A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970049032A (ko) 1995-12-22 1997-07-29 소죠 이사무 컬러 필터용 광중합성 조성물 컬러 필터 및 액정 표시 소자
KR20120112188A (ko) 2011-03-29 2012-10-11 토요켐주식회사 컬러 필터용 적색 착색 조성물 및 컬러 필터

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970049032A (ko) 1995-12-22 1997-07-29 소죠 이사무 컬러 필터용 광중합성 조성물 컬러 필터 및 액정 표시 소자
KR20120112188A (ko) 2011-03-29 2012-10-11 토요켐주식회사 컬러 필터용 적색 착색 조성물 및 컬러 필터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6135314B2 (ja) 着色組成物、カラーフィルタ及び表示素子
KR101931449B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조되는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치
KR20170085687A (ko) 적색 감광성 수지 조성물
KR20140020495A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR102498590B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 표시장치
KR20190093915A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 사용하여 제조된 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치
KR102371728B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조되는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치
KR102291856B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치
KR20200108632A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치
KR101886991B1 (ko) 감광성 수지 조성물, 이를 사용하여 제조된 블랙 매트릭스, 컬럼 스페이서 또는 블랙 컬럼 스페이서를 포함하는 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치
KR102241498B1 (ko) 적색, 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물
KR101689058B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR20190108235A (ko) 적색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치
KR102028483B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR102467423B1 (ko) 청색 염료를 포함하는 착색 경화성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상표시장치
KR102384002B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치
KR20130048072A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20140020502A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 컬러 필터 및 액정표시장치
KR102033415B1 (ko) 적색 화소용 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치
KR102011090B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치
KR102560498B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 블랙컬럼 스페이서, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치
KR102363119B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치
KR20170082312A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
CN105988290B (zh) 着色感光树脂组合物、包含其的滤色器和显示装置
KR102222401B1 (ko) 적색, 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물