KR20230057744A - 착색 감광성 조성물, 컬러 필터 및 화상 표시 장치 - Google Patents

착색 감광성 조성물, 컬러 필터 및 화상 표시 장치 Download PDF

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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들은 착색 감광성 조성물, 컬러필터 및 화상 표시 장치를 제공한다. 착색 감광성 조성물은 적색 착색제 혼합물, 녹색 착색제 혼합물 또는 청색 착색제 혼합물을 포함하는 착색제 혼합물, 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함한다. 적색 착색제 혼합물은 2종 이상의 적색 안료 및 흑색 착색제를 포함한다. 녹색 착색제 혼합물은 녹색 안료, 황색 안료 및 청색 안료를 포함한다. 청색 착색제 혼합물은 청색 안료 및 자색 안료를 포함하고, 청색 착색제 혼합물 중 자색 안료 대비 청색 안료의 중량비는 0.6 내지 1이다.

Description

착색 감광성 조성물, 컬러 필터 및 화상 표시 장치{COLORED PHOTOSENSITIVE COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 착색 감광성 조성물, 컬러 필터 및 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 바인더 수지 및 착색제를 포함하는 착색 감광성 조성물, 및 이로부터 형성된 착색 패턴을 포함하는 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 컬러 필터는 액정 디스플레이(LCD) 장치 또는 백색 유기 발광 다이오드(White-OLED) 디스플레이 장치의 상부에 배치되어 화소별 원하는 색상을 구현하기 위해 배치된다. 컬러 필터는 블랙 매트릭스 및 RGB 화소에 대응되는 착색 패턴들을 포함할 수 있다.
예를 들면, LCD 장치의 디스플레이 패널 상에는 외광 반사를 위해 편광판 또는 반사방지판이 배치될 수 있다. 상기 편광판 및 반사방지판은 상대적으로 리지드한 특성을 가지므로, 디스플레이 장치의 전체적인 유연성을 감소시킬 수 있다.
최근, 접힘 또는 벤딩이 가능한 플렉시블 타입의 디스플레이 장치가 상용화됨에 따라, 유연성을 저하시키는 상기 편광판 또는 반사 방지판과 같은 광학 부재가 생략되는 것이 바람직할 수 있다.
그러나, 상기 광학 부재가 생략되는 경우, 외광 반사에 의해 이미지의 콘트라스트 및 시인성이 저하될 수 있다.
컬러 필터를 통해 충분한 반사 방지 특성을 구현할 수 있는 착색 조성물이 적용되는 경우, 상기 광학 부재가 생략되는 경우에도 이미지 품질을 유지하면서 디스플레이 장치의 유연성을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허공보 10-2021-0087470호는 컬러필터에 적용 가능한 아크릴계 바인더 수지 및 착색제를 포함하는 착색 조성물을 개시하고 있다.
한국공개특허공보 10-2021-0087470호
본 발명의 일 과제는 향상된 광학 특성 및 착색 특성을 갖는 착색 감광성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 광학 특성 및 착색 특성을 갖는 컬러 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 컬러 필터를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 적색 착색제 혼합물, 녹색 착색제 혼합물 또는 청색 착색제 혼합물을 포함하는 착색제 혼합물; 바인더 수지; 광중합성 화합물; 광중합 개시제; 및 용제를 포함하며,
상기 적색 착색제 혼합물은 2종 이상의 적색 안료 및 흑색 착색제를 포함하고, 상기 녹색 착색제 혼합물은 녹색 안료, 황색 안료 및 청색 안료를 포함하고, 상기 청색 착색제 혼합물은 청색 안료 및 자색 안료를 포함하고, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 자색 안료 대비 상기 청색 안료의 중량비는 0.6 내지 1인, 착색 감광성 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 적색 착색제 혼합물 중 상기 적색 안료에 대한 상기 흑색 착색제의 중량비는 0.01 내지 0.05인, 착색 감광성 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 적색 착색제 혼합물에 포함된 상기 적색 안료는 C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 254를 포함하는, 착색 감광성 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물 중 상기 황색 안료 대비 상기 녹색 안료의 중량비는 0.4 내지 0.7인, 착색 감광성 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물 중 상기 청색 안료 대비 상기 녹색 안료의 중량비는 1 내지 1.5인, 착색 감광성 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 자색 안료 대비 상기 청색 안료의 중량비는 0.6 내지 1인, 착색 감광성 조성물.
7. 위 1에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물은 흑색 착색제를 더 포함하는, 착색 감광성 조성물.
8. 위 7에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 청색 안료 대비 상기 흑색 착색제의 중량비는 0.05 내지 0.1인, 착색 감광성 조성물.
9. 위 1에 있어서, 조성물 총 중량 중,
상기 착색제 혼합물 10 내지 40중량%; 상기 바인더 수지 1 내지 30중량%; 상기 광중합성 화합물 1 내지 20중량%; 상기 광중합 개시제 0.1 내지 5중량%; 및 잔량의 용제를 포함하는, 착색 감광성 조성물.
10. 위 9에 있어서, 상기 착색제 혼합물은 착색제 분산액 형태를 가지며, 상기 착색제 혼합물 중 착색제 고형분의 함량은 1 내지 10중량%인, 착색 감광성 조성물.
11. 기재; 및 상기 기재 상에 상술한 실시예들의의 착색 감광성 조성물로 형성된 착색 패턴을 포함하는, 컬러 필터.
12. 위 11에 있어서, 상기 착색 패턴은
상기 적색 착색제 혼합물을 포함하는 착색 감광성 조성물로부터 형성된 적색 화소 패턴; 상기 녹색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 녹색 화소 패턴; 및 상기 청색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 청색 화소 패턴을 포함하는, 컬러 필터.
13. 위 12에 있어서, 상기 적색 화소 패턴의 500 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 측정되는 최대 굴절률은 1.75이하, 400 nm 내지 600 nm 파장 범위에서 측정되는 최대 흡수계수는 0.13 이하이고,
상기 녹색 화소 패턴의 600 nm 내지 780 nm 파장범위에서 측정되는 최대 굴절률은 1.65 이하, 550 nm 내지 780 nm 파장범위에서 측정되는 최대 흡수계수는 0.06이하고,
상기 청색 화소 패턴의 320 nm 내지 510 nm 파장 범위에서 측정되는 최대 굴절률은 1.63 이하, 500 nm 내지 780 nm 파장범위에서 측정되는 최대 흡수계수는 0.1이하인, 컬러 필터.
14. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 상술한 실시예들의 컬러 필터를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 착색 감광성 조성물은 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 각각의 색상 별로 소정 수치 이하의 굴절률 및 흡수계수를 갖는 착색 패턴을 제공할 수 있다.
이에 따라, 해당 색상에 해당하는 착색도 및 휘도를 유지하면서 향상된 외광 반사 특성을 구현할 수 있다. 따라서, 상기 착색 패턴을 포함하는 컬러필터를 디스플레이 장치에 적용하여, 상부 편광판 없이도 충분한 콘트라스트 및 이미지 시인성을 구현할 수 있다.
또한, 리지드한 광학부재를 생략하여 플렉시블 특성이 현저히 향상된 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 바인더 수지, 착색제 혼합물 및 광중합 개시제를 포함하는 착색 감광성 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 착색 감광성 조성물을 사용하여 형성된 착색 패턴을 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
<착색 감광성 조성물>
착색제 혼합물
예시적인 실시예들에 따르는 착색 감광성 조성물(이하에서는, 착색 조성물로 약칭될 수 있다)은 상기 착색 조성물로부터 형성된 컬러 필터의 착색 패턴이 해당되는 화소 색상에 따라 상이한 착색제 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 착색 조성물은 적색(R) 화소 조성물, 녹색(G) 화소 조성물 및 청색(B) 화소 조성물에 따라 상이한 착색제 혼합물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 착색 조성물이 적색 화소 조성물로 제공되는 경우, 상기 착색제 혼합물(적색 착색제 혼합물)은 적색 안료 및 흑색 착색제를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 적색 화소 조성물에 포함되는 상기 착색제 혼합물은 이종 이상의 적색 안료들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 적색 화소 조성물에 포함되는 상기 착색제 혼합물은 C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 254의 혼합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적색 착색제 혼합물 중 C.I. 피그먼트 레드 177에 대한 C.I. 피그먼트 레드 254의 중량비는 0.30 내지 0.58, 바람직하게는 0.40 내지 0.58, 보다 바람직하게는 0.50 내지 0.58일 수 있다.
상술한 바와 같이, 이종의 적색 안료가 함께 사용되어 보다 넓은 파장대에서 굴절율 및 흡수 계수를 낮출 수 있다.
예를 들면, 상기 흑색 착색제는 카본 블랙과 같은 카본계 착색제 또는 유기 흑색 안료를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 적색 착색제 혼합물 중 상기 적색 안료에 대한 상기 흑색 착색제의 중량비는 0.01 내지 0.05, 바람직하게는 0.02 내지 0.04, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.03일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 착색 조성물이 녹색 화소 조성물로 제공되는 경우, 상기 착색제 혼합물(녹색 착색제 혼합물)은 녹색 안료, 황색 안료 및 청색 안료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물에 포함되는 녹색 안료는 C.I. 피그먼트 그린 58을 포함할 수 있다. 상기 녹색 착색제 혼합물에 포함되는 황색 안료는 C.I. 피그먼트 옐로우 185를 포함할 수 있다. 상기 녹색 착색제 혼합물에 포함되는 청색 안료는 C.I. 피그먼트 블루 16을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 녹색 안료에 황색 안료 및 청색 안료를 혼합함으로써, 보다 넓은 파장대에서 굴절율 및 흡수 계수를 낮출 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물 중 상기 황색 안료 대비 상기 녹색 안료의 중량비는 0.4 내지 0.7, 바람직하게는 0.4 내지 0.6일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물 중 상기 청색 안료 대비 상기 녹색 안료의 중량비는 1 내지 1.5, 바람직하게는 1 내지 1.3일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 착색 조성물이 청색 화소 조성물로 제공되는 경우, 상기 착색제 혼합물(청색 착색제 혼합물)은 청색 안료 및 자색 안료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물에 포함되는 청색 안료는 C.I. 피그먼트 블루 16 및/또는 C.I. 피그먼트 블루 15:6을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 C.I. 피그먼트 블루 16를 포함할 수 있다. 상기 청색 착색제 혼합물에 포함되는 자색 안료는 C.I. 피그먼트 바이올렛 23을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물은 흑색 착색제를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 흑색 착색제는 카본 블랙과 같은 카본계 착색제 또는 유기 흑색 안료를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 청색 안료에 자색 안료 및/또는 흑색 착색제를 혼합함으로써, 보다 넓은 파장대에서 굴절율 및 흡수 계수를 낮출 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 자색 안료 대비 상기 청색 안료의 중량비는 0.6 내지 1, 바람직하게는 0.6 내지 0.9, 보다 바람직하게는 0.6 내지 0.8일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물이 흑색 착색제를 포함하는 경우, 상기 청색 안료 대비 상기 흑색 착색제의 중량비는 0.05 내지 0.1, 바람직하게는 0.06 내지 0.1, 보다 바람직하게는 0.06 내지 0.08일 수 있다.
상기 착색제 혼합물은 상술한 색상에 따른 착색 특성 및 후술하는 화소 또는 착색 패턴의 굴절률 및 흡수 계수 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 추가적인 안료 또는 염료를 더 포함할 수도 있다.
상기 안료들의 비제한적인 예들은 아래와 같다.
C.I. 피그먼트 옐로우 1, 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
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, 73,
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 180, 192, 215, 216, 224, 242, 264, 265호
C.I. 피그먼트 블루 15, 15:3, 15:4, 15:6, 60,
C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 19, 29, 32, 36, 38
C.I. 피그먼트 그린 7, 36
C.I. 피그먼트 브라운 23, 25
상기 염료의 비제한적인 예들은 아래와 같다.
C.I. 솔벤트 옐로우 2, 14, 16, 33, 34, 44, 56, 82, 93, 94, 98, 116, 135
C.I. 솔벤트 오렌지 1, 3, 7, 63
C.I. 솔벤트 레드 1, 2, 3, 8, 18, 23, 24, 27, 35, 43, 45, 48, 49, 91:1, 119, 135, 140, 196, 197
C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 26, 28, 31, 59
C.I. 솔벤트 블루 4, 5, 25, 35, 36, 38, 70
C.I. 솔벤트 그린 3, 5, 7
상기 착색제 혼합물은 착색제 분산액 형태로 사용될 수 있다. 예를 들면, 안료 분산제 및 안료 용제 내에 상기 착색제 혼합물이 밀 베이스 형태로 분산되어 사용될 수 있다.
상기 안료 분산제의 예로서 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있다
예를 들면, 상기 안료 분산제의 함량은 상기 착색제 혼합물의 고형분 총 중량에 대하여 약 5 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 지나친 점도 증가를 억제하며 안료의 응집 및 조성물 겔화 등을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 분산액 형태의 착색제 혼합물의 함량은 상기 착색 감광성 조성물 총 중량 중 10 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 40중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 패턴 특성의 열화를 방지하며 향상된 착색/휘도 특성을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 분산액 형태의 착색제 혼합물 총 중량 중 착색제 고형분의 함량은 1 중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 8중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서 저 굴절률/흡수계수 특성 및 착색특성을 용이하게 구현할 수 있다.
바인더 수지
예시적인 실시예들에 따르는 착색 감광성 조성물에 포함되는 바인더 수지는 착색 패턴의 기계적 내구성 및 패턴 형성 특성을 제공할 수 있다. 상기 바인더 수지에 의해 착색 패턴의 매트릭스가 제공될 수 있다. 또한, 상기 바인더 수지에 의해 감광특성이 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 바인더 수지는 알칼리 가용성 수지로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바인더 수지는 네거티브 타입의 알칼리 가용성 수지일 수 있다. 예를 들면, 상기 착색 감광성 조성물을 코팅하여 형성된 착색층의 노광 영역은 잔류하여 착색 패턴을 형성하고, 비노광 영역은 알칼리 현상액을 사용하는 현상 공정에 의해 제거될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 바인더 수지는 알칼리 가용성을 부여하는 카르복실기 함유 단량체 및 상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 반응성 단량체의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체는 불포화 모노카르복실산 또는 불포화 디카르복실산을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 카르복실기 함유 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸말산 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
비제한 적인 예로서, 상기 반응성 단량체는 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; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 3-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 글리세롤모노(메타)아크릴레이트, 3-(아크릴로일옥시)-2-하이드록시프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르계 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-아미노프로필(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, 3-아미노프로필(메타)아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트 등의 불포화카르복실산 아미노알킬에스테르계 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르계 화합물; 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐, 벤조산 비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르계 화합물; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르계 화합물; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화아미드계 화합물; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등과 같은 말레이미드계 화합물 등을 포함할 수 있다.
이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어, "(메타)아크릴-"은 "메타크릴-", "아크릴-" 또는 이 둘 모두를 지칭하는 것으로 사용된다.
상기 바인더 수지의 산가는 현상 공정의 해상도를 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 바인더 수지의 산가는 20 내지 200 KOH ㎎/g일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 150 KOH㎎/g일 수 있다.
상기 범위 내에서 현상액에 대한 바인더 수지의 중의 용해성이 향상되고 노광 공정에 대한 감도가 증진될 수 있다. 본 출원에 사용된 용어 "산가"는 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값을 의미한다.
상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은 약 3,000 내지 200,000, 바람직하게는 약 5,000 내지 150,000일 수 있다.
상술한 범위 내에서, 상기 바인더 수지를 통한 착색 패턴의 기계적 안정성 및 현상 특성이 용이하게 확보될 수 있다.
상기 바인더 수지의 착색 감광성 조성물 총 중량 중 약 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 패턴 안정성 및 현상액 용해성을 확보하며, 해상도 및 잔막 특성을 증진시킬 수 있다.
광중합성 화합물
예시적인 실시예들에 따른 착색 감광성 조성물은 광중합성 화합물을 더 포함할 수 있으며, 착색 패턴의 경화성을 보다 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 광중합성 화합물은 후술하는 광중합 개시제에 의해 가교되어 경화 네트워크를 형성할 수 있다.
상기 광중합성 화합물은 단관능, 2관능 또는 3관능 이상의 에틸렌성 불포화 결합 함유 화합물(예를 들면, (메타)아크릴레이트 계 화합물)을 포함할 수 있다.
상기 단관능 에틸렌성 불포화 결합 함유 화합물의 예들은 노닐페닐카비톨 아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트, 2-에틸헥실카비톨 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 포함할 수 있다.
상기 2관능성 에틸렌성 불포화 결합 함유 화합물의 예들은 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸) 에테르, 3-메틸펜탄디올 디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 3관능 이상 에틸렌성 불포화 결합 함유 화합물의 예들은 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 광중합성 화합물은 미세 착색 패턴의 안정성을 고려하여 2관능 이상의 에틸렌성 불포화 결합 함유 화합물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광중합성 화합물의 함량은 착색 감광성 조성물 고형분 총 중량 중 약 1 내지 20 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서 착색 패턴의 강도 및 평활성을 증진하면서, 역 테이퍼 및 잔사 발생을 억제할 수 있다.
광중합 개시제
광중합 개시제는 예를 들면, 상술한 광중합성 화합물의 가교 반응을 유도하여 경화 패턴 특성을 제공할 수 있다. 광중합 개시제는 상술한 에틸렌성 불포화 결합 함유 화합물의 가교 반응을 유도할 수 있는 당해 분야에 널리 사용되는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 아세토페논계 개시제, 벤조페논계 개시제, 벤조인계 개시제, 티오크산톤계 개시제, 트리아진계 개시제, 옥심계 개시제 등을 포함할 수 있다.
상기 아세토페논계 개시제의 예로서 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, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 개시제의 예로서, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 개시제의 예로서 벤조페논, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 개시제의 예로서 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤 및 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 개시제의 예로서 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-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, ,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 옥심계 개시제의 예로서 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 OXE-01, OXE-02 등을 들 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 착색 감광성 조성물은 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제는 광중합성 화합물의 중합을 촉진시키며 광중합 개시제와 함께 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 광중합 개시 보조제는 아민계 개시 보조제, 알콕시안트라센계 광중합 개시 보조제 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광중합 개시제의 함량은 착색 감광성 조성물 총 중량 중 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서 착색 패턴의 경화성을 향상시키면서, 현상 공정 중 패턴의 탈락이 방지되고, 과도한 가교 반응에 의한 주름 발생을 방지할 수 있다.
보조 첨가제
일부 실시예들에 있어서, 상기 착색 감광성 조성물은 상술한 바인더 수지의 저온 경화 특성, 및 착색 감광성 조성물의 패턴 안정성/고해상도 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 보조 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 보조 첨가제는 산화 방지제 또는 자외선 흡수제, 계면 활성제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제 등을 포함할 수 있다.
상기 산화 방지제 또는 자외선 흡수제의 예로서 벤조트리아졸계 화합물, 알킬 페놀계 화합물, 알콕시 벤조페논계 화합물, 페놀계 산화방지제, 인계 산화방지제 등을 들 수 있다.
상기 계면 활성제의 예로서 실리콘계 계면 활성제 또는 불소계 계면 활성제를 들 수 있다.
상기 밀착 촉진제의 예로서 단일 실란 화합물 또는 알콕시 실란계열 화합물과 같은 선형 실란 커플링제를 들 수 있다. 예를 들면, 상기 밀착 촉진제는 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 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 보조 첨가제의 함량은 착색 감광성 조성물 총 중량 중 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%일 수 있다.
용제
용제는 상술한 바인더 수지에 대한 용해성을 가지며, 착색 감광성 조성물의 도포성을 제공할 수 있는 유기 용제를 포함할 수 있다.
예를 들면, 에테르계 용제, 아세테이트계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 알코올계 용제 및/또는 에스테르계 용제가 사용될 수 있다.
상기 에테르계 용제의 예로서 에틸렌글리콜모노알킬에테르계 화합물, 디에틸렌글리콜디알킬에테르계 화합물, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등을 들 수 있다.
　상기 아세테이트계 용제의 예로서 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 알킬 아세테이트, 알콕시 알킬 아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트 등을 들 수 있다.
상기 방향족 탄화수소계 용제의 예로서 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등을 들 수 있다.
상기 케톤계 용제의 예로서 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.
상기 알코올계 용제의 예로서 탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 등을 들 수 있다.
상기 용제의 양은 상기 바인더 수지의 충분한 용해성 및 조성물의 도포성을 고려하여 적절히 조절될 수 있으며, 상기 착색 감광성 조성물의 잔량으로 포함될 수 있다.
본 출원에 사용된 용어 "잔량"은 가변적인 양으로 추가되는 성분, 첨가제에 따라 조절되는 개방적인 의미로 사용된다.
예를 들면, 상기 용제는 조성물 총 중량 중 약 40 내지 80중량%, 바람직하게는 약 40 내지 70중량%, 또는 50 내지 70중량% 범위로 포함될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 착색 감광성 조성물은 하기와 같이 제조될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 착색제 혼합물을 상기 용제에 용해시켜 착색 용액을 준비할 수 있다. 상기 착색 용액에 상기 바인더 수지, 상기 광중합성 화합물 및 상기 광중합 개시제를 첨가하여 본 발명의 실시예들에 따른 감광성 조성물을 제조할 수 있다.
상기 착색제 혼합물은 상기 용제에 용해되거나 분산될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상술한 안료 분산제를 첨가하여 상기 착색 용액을 보다 용이하게 제조할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용제에 상기 착색제 혼합물을 용해시킨 제1 용액, 및 상기 용제에 상기 바인더 수지, 상기 광중합성 화합물 및 상기 광중합 개시제를 혼합한 제2 용액을 각각 제조할 수 있다. 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 서로 혼합하여 상기 착색 감광성 조성물을 제조할 수 있다.
<착색 패턴, 컬러 필터 및 화상 표시 장치>
본 발명의 실시예들은 상술한 착색 감광성 조성물로부터 제조되는 착색 패턴 및 상기 착색 패턴을 포함하는 컬러 필터를 제공한다.
예를 들면, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 상술한 예시적인 실시예들에 따른 착색 감광성 조성물을 코팅하여 착색층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 착색 감광성 조성물을 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅 등을 통해 기판 상에 코팅 후, 프리-베이킹 혹은 소프트 베이크(Soft-Bake) 공정을 통해 착색층을 형성할 수 있다.
이후, 상기 착색층에 대해 노광 및 현상 공정을 통해 패터닝하여 착색 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 착색 패턴을 포함하는 컬러필터가 제조될 수 있다.
예를 들면, 포토마스크 및 광원(예를 들면, g라인, i라인 등)을 활용하여 상기 착색층을 선택적으로 노광할 수 있다. 이후 현상 공정을 통해 착색층의 비노광부를 제거하여 착색 패턴을 형성할 수 있다. 착색 패턴의 기계적 안정성을 향상시키기 위해 노광 후 베이킹(Post Exposure Baking: PEB) 공정을 더 수행할 수 있다.
예를 들면, 상술한 착색 감광성 조성물은 100℃ 이하의 온도에서 PEB를 통해 경화가능한 저온 경화 조성물로 제공될 수 있다.
현상 공정을 위한 현상액으로서 탄산 나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH) 등과 같은 알칼리 화합물의 수용액을 사용할 수 있다.
상기 착색 패턴은 예를 들면, RGB 색상별로 각각 개별적으로 형성되어 컬러필터가 제조될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 착색 패턴은 화상 표시 장치의 각 화소에 대응되어 형성되며, 인접하는 착색 패턴들 사이에는 블랙 매트릭스가 형성될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 컬러필터는 상술한 적색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 적색 화소 패턴, 상술한 녹색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 녹색 화소 패턴, 및 상술한 청색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 청색 화소 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 적색 화소 패턴은 1.75 이하, 바람직하게는 1.75 미만, 보다 바람직하게는 1.72 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 적색 화소 패턴은 0.13 이하, 바람직하게는 0.13 미만, 보다 바람직하게는 0.12 이하의 흡수 계수를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 착색 특성 및 공정 용이성을 고려하여 상기 적색 화소 패턴의 굴절율은 상술한 상한 값을 만족하며 1.5 이상 또는 1.65 이상이며, 상기 적색 화소 패턴의 흡수계수는 상술한 상한 값을 만족하며 0.08 이상 또는 0.09 이상일 수 있다.
상기 적색 화소 패턴의 굴절률은 500 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 측정되는 최대 굴절률일 수 있다. 상기 적색 화소 패턴의 흡수 계수는 400 nm 내지 600 nm 범위에서 측정되는 최대 흡수 계수일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 녹색 화소 패턴은 1.65 이하, 바람직하게는 1.65 미만, 보다 바람직하게는 1.62 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 녹색 화소 패턴은 0.06 이하, 바람직하게는 0.06 미만, 보다 바람직하게는 0.05 이하의 흡수 계수를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 착색 특성 및 공정 용이성을 고려하여 상기 녹색 화소 패턴의 굴절율은 상술한 상한 값을 만족하며 1.55 이상 또는 1.60 이상일 수 있으며, 상기 적색 화소 패턴의 흡수계수는 상술한 상한 값을 만족하며 0.01 이상일 수 있다.
상기 녹색 화소 패턴의 굴절률은 600 nm 내지 780 nm 범위에서 측정되는 최대 굴절률일 수 있다. 상기 녹색 화소 패턴의 흡수 계수는 550 nm 내지 780 nm 범위에서 측정되는 최대 흡수 계수일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 청색 화소 패턴은 1.63 이하, 바람직하게는 1.63 미만, 보다 바람직하게는 1.62 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 청색 화소 패턴은 0.1 이하, 바람직하게는 0.1 미만의 흡수 계수를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 착색 특성 및 공정 용이성을 고려하여 상기 청색 화소 패턴의 굴절율은 상술한 상한 값을 만족하며 1.50 이상 또는 1.55 이상일 수 있으며, 상기 청색 화소 패턴의 흡수계수는 상술한 상한 값을 만족하며 0.01 이상일 수 있다.
상기 청색 화소 패턴의 굴절률은 320 nm 내지 510 nm 범위에서 측정되는 최대 굴절률일 수 있다. 상기 청색 화소 패턴의 흡수 계수는 500 nm 내지 780 nm 범위에서 측정되는 최대 흡수 계수일 수 있다.
상술한 바와 같이 화소 색상에 따른 착색제의 블렌드 및 함량을 조절하여 착색 패턴의 굴절률 및 흡수 계수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 컬러필터를 통해 착색 특성과 함께 외광 반사 억제를 함께 구현할 수 있다.
따라서, 액정 표시(LCD) 장치에 있어서, 액정 패널 상에 배치되는 상부 편광판 및/또는 반사 방지판이 생략되는 경우에도 상기 컬러 필터를 활용해 충분한 이미지 구현 및 반사 방지 특성이 제공될 수 있다.
또한, 상부 편광판 및/또는 반사 방지판이 생략되면서 화상 표시 장치의 플렉시블 특성이 증진될 수 있다. 따라서, 폴더블, 벤더블, 롤러블 특성이 향상된 화상 표시 장치가 용이하게 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 상기 컬러 필터를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다. 상기 화상 표시 장치는 표시 패널 상에 배치된 상기 컬러 필터를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 액정 표시(LCD) 장치 패널일 수 있다. 이 경우, 표시 패널 아래에는 백라이트가 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 백색 유기발광다이오드(W-OLED) 패널일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 착색 감광성 조성물은 씨모스 이미지 센서(CIS) 컬러필터와 같은 고체 촬상 장치용 컬러필터로 사용될 수도 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들 및 비교예를 포함하는 실험예를 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.
제조예 1: 착색제 분산액의 제조
1) 적색 안료 분산액(A-1(R))의 제조
적색 안료로서 C.I 피그먼트 레드 254 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 안료 분산액 A-1(R)을 제조하였다.
2) 적색 안료 분산액(A-2(R))의 제조
적색 안료로서 C.I 피그먼트 레드 177 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 적색 안료 분산액 A-2(R)을 제조하였다.
3) 흑색 분산액(A-3(BK))의 제조
흑색 착색제로서 PBK7 Carbon-black (MA-8, 미쯔비시사) 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 흑색 분산액 A-3(B)를 제조하였다.
4) 황색 안료 분산액(A-4(Y))의 제조
황색 안료로서 C.I 피그먼트 엘로우 185 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 황색 안료 분산액 A-4(Y)을 제조하였다.
5) 녹색 안료 분산액(A-5(G))의 제조
녹색 안료로서 C.I 피그먼트 그린 58 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 녹색 안료 분산액 A-5(G)을 제조하였다.
6) 청색 안료 분산액(A-6(B))의 제조
청색 안료로서 C.I 피그먼트 블루 16 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 청색 안료 분산액 A-6(B)을 제조하였다.
7) 자색 안료 분산액(A-7(V))의 제조
자색 안료로서 C.I 피그먼트 바이올렛 23 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 자색 안료 분산액 A-7(V)을 제조하였다.
8) 흑색 분산액(A-8(BK))의 제조
흑색 착색제로서 OBP 14.0 중량부, 안료 분산제로서 LPN-6919 (BYK사 제조) 8.0 중량부, 용제로서 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 13 중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 65.0 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 흑색 분산액 A-8(BK)을 제조하였다.
제조예 2: 바인더 수지(B)의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 100 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 100 중량부, AIBN 5 중량부, 비닐톨루엔 15 중량부, 2-페닐티오에틸아크릴레이트 20.0 중량부, 메타크릴레이트 3 중량부 및 메타크릴산 30 중량부를 투입하고 질소 분위기를 형성하였다. 이후 교반하며 반응액의 온도를 80℃로 상승시키고 6시간 동안 반응시켰다.
생성된 반응물에 글리시딜메타아크릴레이트 15중량부를 투입 후, 110℃로 상승시키고 4시간 동안 반응시켜 바인더 수지를 수득하였다.
합성된 바인더 수지의 고형분 산가는 71.9 ㎎KOH/g이었으며, GPC로 측정한 중량평균분자량(Mw)은 약 12,160이었다.
상기와 같이 제조된 착색제 분산액 및 바인더 수지를 이용하여 아래의 표 1에 기재된 바와 같이 실시예들 및 비교예들의 착색 감광성 조성물을 제조하였다. 표 1에 기재된 수치는 중량%를 나타낸다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3
착색제
혼합물		 A-1(R) 8.88 8.88 - - - 9.44 - -
A-2(R) 16.17 16.17 - - - 16.21 - -
A-3(BK) 0.54 - - - 0.58 - - -
A-4(Y) - - 14.19 - - - 23.45 -
A-5(G) - - 7.58 - - - 8.68 -
A-6(B) - - 6.31 16.23 16.23 - - 16.49
A-7(V) - - - 26.94 26.94 - - 27.96
A-8(BK) - 0.54 - - 0.58 - - -
바인더
수지		 B 12.71 12.71 6.82 10.32 9.73 12.65 6.98 10.33
광중합성
화합물		 C 4.84 4.84 7.23 5.87 5.87 4.83 7.1 5.87
광중합개시제 D 0.49 0.49 0.50 0.59 0.59 0.49 0.051 0.59
보조
첨가제		 E-1 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
E-2 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.16 0.15 0.15
용제 F-1 5.88 5.88 5.95 5.95 5.95 5.88 5.95 5.95
F-2 50.25 50.25 51.19 33.87 33.3 50.26 47.56 32.58
표 1 내지 6에서 사용된 구체적인 성분들은 아래와 같다.
(C): KAYARAD DPHA(일본 닛본 카야꾸(주) 제조)
(D): 아래 화학식의 화합물
Figure pat00001
(E-1): 메가팍 F-554, 다이니혼잉크화학공업㈜ 제조
(E-2): γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(KBM-403, 신에츠화학(주) 제조)
(F-1): PGDA (propylene glycol diacetate)
(F-2): PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
실험예
<컬러필터의 제조>
실시예들 및 비교예들 각각의 착색 감광성 조성물을 스핀 코팅 공정으로 2inch*2inch의 유리 기판(EAGLE XG, 코닝사 제조) 상에 도포하고, 100℃의 가열판 상에서 3분간 유지하여 착색층을 형성하였다.
상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 100㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1kW의 고압 수은등을 사용하여 100mJ/cm2의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다.
자외선이 조사된 착색층을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 침지시켜 현상하였다. 이후, 유리 기판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소가스를 불어서 건조하고, 100℃의 가열 오븐에서 60분 동안 가열하여 착색 패턴이 형성된 컬러필터를 제조하였다. 제조된 착색 패턴의 두께는 3.0㎛였다.
굴절률(n) 및 흡수계수(k) 측정
상술한 실시예들 및 비교예들의 착색 감광성 조성물로부터 형성된 착색 패턴 각각에 대해 A. Woollam사 제의 분광 엘립소미터(ellipsometer) M-2000를 사용하여, 굴절률(n) 및 흡수계수(k)를 측정하였다. 구체적으로, 착색 패턴(화소부)에 대한 입사각 65도, 75도 및 85도에 있어서의 파장 245nm 내지 1000nm 범위에서의 진폭(Ψ) 및 위상차(Δ)를 통해 각 화소부의 해당 파장 범위에서의 최대 굴절률(n) 및 최대 흡수계수(k)가 상기 엘립소미터에서 산출되었다.
평가결과는 하기 표 2에 나타낸다.
굴절률(n)
(500~780nm)		 굴절률(n)
(600~780nm)		 굴절률(n)
(320~510nm)		 흡수계수
(k)
(400~600nm)		 흡수계수
(k)
(550~780nm)		 흡수계수
(k)
(500~780nm)
실시예 1
(적색 화소)		 1.72 - - 0.11 - -
실시예 2
(적색 화소)		 1.70 - - 0.11 - -
실시예 3
(녹색 화소)		 - 1.61 - - 0.05 -
실시예 4
(청색 화소)		 - - 1.59 - - 0.08
실시예 5(청색 화소) - - 1.62 - - 0.1
비교예 1
(적색 화소)		 1.82 - - 0.2 - -
비교예 2(녹색 화소) - 1.7 - - 0.15 -
비교예 3(청색 화소) - - 1.68 - - 0.16
표 2를 참조하면, 실시예들의 착색 감광성 조성물이 사용되어 적색, 녹색 및 청색 화소 전체적으로 낮은 굴절률 및 흡수계수가 획득되었다.

Claims (14)

  1. 적색 착색제 혼합물, 녹색 착색제 혼합물 또는 청색 착색제 혼합물을 포함하는 착색제 혼합물;
    바인더 수지;
    광중합성 화합물;
    광중합 개시제; 및 용제를 포함하며,
    상기 적색 착색제 혼합물은 2종 이상의 적색 안료 및 흑색 착색제를 포함하고,
    상기 녹색 착색제 혼합물은 녹색 안료, 황색 안료 및 청색 안료를 포함하고,
    상기 청색 착색제 혼합물은 청색 안료 및 자색 안료를 포함하고, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 자색 안료 대비 상기 청색 안료의 중량비는 0.6 내지 1인, 착색 감광성 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적색 착색제 혼합물 중 상기 적색 안료에 대한 상기 흑색 착색제의 중량비는 0.01 내지 0.05인, 착색 감광성 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 적색 착색제 혼합물에 포함된 상기 적색 안료는 C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 레드 254를 포함하는, 착색 감광성 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물 중 상기 황색 안료 대비 상기 녹색 안료의 중량비는 0.4 내지 0.7인, 착색 감광성 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 녹색 착색제 혼합물 중 상기 청색 안료 대비 상기 녹색 안료의 중량비는 1 내지 1.5인, 착색 감광성 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 자색 안료 대비 상기 청색 안료의 중량비는 0.6 내지 1인, 착색 감광성 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물은 흑색 착색제를 더 포함하는, 착색 감광성 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 청색 착색제 혼합물 중 상기 청색 안료 대비 상기 흑색 착색제의 중량비는 0.05 내지 0.1인, 착색 감광성 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량 중,
    상기 착색제 혼합물 10 내지 40중량%;
    상기 바인더 수지 1 내지 30중량%;
    상기 광중합성 화합물 1 내지 20중량%;
    상기 광중합 개시제 0.1 내지 5중량%; 및
    잔량의 용제를 포함하는, 착색 감광성 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 착색제 혼합물은 착색제 분산액 형태를 가지며,
    상기 착색제 혼합물 중 착색제 고형분의 함량은 1 내지 10중량%인, 착색 감광성 조성물.
  11. 기재; 및
    상기 기재 상에 청구항 1의 착색 감광성 조성물로 형성된 착색 패턴을 포함하는, 컬러 필터.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 착색 패턴은
    상기 적색 착색제 혼합물을 포함하는 착색 감광성 조성물로부터 형성된 적색 화소 패턴;
    상기 녹색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 녹색 화소 패턴; 및
    상기 청색 착색제 혼합물이 포함된 착색 감광성 조성물로부터 형성된 청색 화소 패턴을 포함하는, 컬러 필터.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 적색 화소 패턴의 500 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 측정되는 최대 굴절률은 1.75이하, 400 nm 내지 600 nm 파장 범위에서 측정되는 최대 흡수계수는 0.13 이하이고,
    상기 녹색 화소 패턴의 600 nm 내지 780 nm 파장범위에서 측정되는 최대 굴절률은 1.65 이하, 550 nm 내지 780 nm 파장범위에서 측정되는 최대 흡수계수는 0.06이하고,
    상기 청색 화소 패턴의 320 nm 내지 510 nm 파장 범위에서 측정되는 최대 굴절률은 1.63 이하, 500 nm 내지 780 nm 파장범위에서 측정되는 최대 흡수계수는 0.1이하인, 컬러 필터.
  14. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 청구항 11의 컬러 필터를 포함하는, 화상 표시 장치.
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