WO2021187719A1 - 격벽 형성용 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 격벽 구조물 및 상기 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

격벽 형성용 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 격벽 구조물 및 상기 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a photosensitive resin composition for forming barrier ribs, a barrier rib structure manufactured using the same, and a display device including the barrier rib structure.
  • a display device including a color conversion panel using a blue light source exhibits light blocking characteristics with respect to blue used as a light source, and a partition is formed between each color conversion pixel to prevent color mixing of each color conversion pixel. Due to the conversion efficiency of the conversion pixel, the partition wall between each color conversion pixel is formed with a film thickness of about 7 mu m to 15 mu m.
  • the barrier rib for the color conversion panel should have a film thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the line width of the pattern according to the development time is greatly changed in the developing process due to a decrease in the transmittance of ultraviolet rays in the exposure process.
  • the line width of the barrier rib between the color conversion pixels is increased in the same area, the size of the color conversion pixel is reduced, so that there is a problem in that the color conversion performance of the color conversion panel is lowered.
  • a coloring pattern using an organic pigment is prepared in order to manufacture a color filter.
  • Green pigment (C.I. Pigment Green) to C.I. Yellow pigment (C.I. Pigment Yellow) is used together. Since the thickness of the color filter coating film is usually manufactured to be 2 ⁇ m to 3 ⁇ m, there is a difference from the above-described method for manufacturing a partition wall for a color conversion panel having a thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • a color filter aims to represent a specific color on color coordinates, and while characteristics such as luminance and contrast ratio are important, the partition wall for a color conversion panel is a combination of a display including a color conversion panel and a blue light source. It has a difference in that it is a manufactured display device technology.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2007-0094460 aims to provide a photosensitive resin composition for forming a barrier rib having excellent shape stability against heat, but the above-described problem cannot be overcome.
  • the present invention is to improve the above-described prior art problems, to provide a photosensitive resin composition for forming a barrier rib that can efficiently block blue-based light and improve color conversion characteristics for red and green-based light The purpose.
  • Another object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition for forming a barrier rib having a small change in the line width of the pattern according to the development time in the developing process.
  • Another object of the present invention is to provide a structure manufactured using the photosensitive resin composition for forming barrier ribs and a display device including the barrier rib structure.
  • the present invention is a photosensitive resin composition for forming a barrier rib comprising an alkali-soluble resin, a polymerizable compound, a photopolymerization initiator and a solvent, wherein the cured film prepared from the photosensitive resin composition has a thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m, and a wavelength of 450 nm
  • the transmittance is less than 5%, and the reflectance at a wavelength of 640 nm is 30% or more, to provide a photosensitive resin composition for forming barrier ribs.
  • the present invention provides a barrier rib structure for a color conversion pixel made of the photosensitive resin composition.
  • the present invention provides a display device including a color conversion panel including the barrier rib structure for the color conversion pixel.
  • the cured film prepared by using the photosensitive resin composition for forming a barrier rib of the present invention has a transmittance of less than 5% at a wavelength of 450 nm and a reflectance of 30% or more at a wavelength of 640 nm when the thickness of the cured film is 7 ⁇ m to 15 ⁇ m. By doing so, it is possible to efficiently block blue-based light and at the same time increase reflectance for red and green-based light, thereby providing an effect of improving the color conversion characteristics of a color conversion panel including the same.
  • the photosensitive resin composition of the present invention can form a structure with a small change in pattern line width according to the change in the development time in the developing process, thereby forming a color conversion pixel of a certain size, so that the size of the color conversion pixel is reduced It provides an effect that can prevent the color conversion performance from being reduced.
  • the barrier rib structure manufactured using the photosensitive resin composition of the present invention can be effectively applied to a color conversion panel using a blue light source and a display device including the same, thereby providing a high-quality display device.
  • Example 1 is a view showing a transmission spectrum of a cured film prepared by using the photosensitive resin composition according to Example 3, Example 6, and Comparative Example 5 of the present invention.
  • Example 2 is a view showing the reflection spectrum of a cured film prepared by using the photosensitive resin composition according to Example 3, Example 6, and Comparative Example 5 of the present invention.
  • the present invention is a photosensitive resin composition for forming a barrier rib comprising an alkali-soluble resin, a polymerizable compound, a photopolymerization initiator and a solvent, wherein the cured film prepared from the photosensitive resin composition has a thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m, and a wavelength of 450 nm
  • a photosensitive resin composition for forming barrier ribs a barrier rib structure made of the photosensitive resin composition, and a display device including the same, wherein the transmittance is less than 5% and the reflectance is 30% or more at a wavelength of 640 nm.
  • the maximum transmittance at a wavelength of 450 nm may be preferably less than 4%, and more preferably less than 3%.
  • the reflectance at a wavelength of 640 nm may be preferably 33% or more, and more preferably 36% or more.
  • the cured film prepared from the photosensitive resin composition when the thickness of the cured film is 7 ⁇ m to 15 ⁇ m, may have a reflectance of 30% or more at a wavelength of 550nm, preferably 35% or more, more preferably 40% may be more than
  • the cured film When the cured film satisfies the specific transmittance and specific reflectance conditions at the specific wavelength described above, it is possible to efficiently block blue-based light used as a light source from the rear side, and efficiently reflect red and green-based light. , may exhibit excellent light blocking properties and color conversion properties in a display device using a blue light source including the cured film as a barrier rib structure.
  • a display device including a color conversion panel implements an image by converting blue (high energy) light into green (low energy) to red (low energy) light by using quantum dots for color conversion pixels.
  • the barrier rib structure used at this time has a very important technical purpose in terms of preventing inter-pixel interference of the blue light source used as the light source, thereby preventing the mixing of blue, green, and red pixels generated in each pixel. There is a technical difference from the barrier rib structure used in a color filter that transmits light of a specific wavelength using a color filter to realize color.
  • the thickness of each color conversion pixel is formed to be about 10 ⁇ m thick in order to increase the absorbance of the color conversion layer and obtain sufficient light conversion efficiency. Accordingly, the barrier rib structure for the color conversion panel needs to be formed to a thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m depending on the thickness of the color conversion pixel.
  • the barrier rib structure according to the prior art is generally formed in black, but at a film thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m instead of the commonly used film thickness of 1 ⁇ m to 2 ⁇ m, the film thickness is too thick in the exposure process, so that the ultraviolet transmittance is low. Because it is lowered, photocuring cannot be induced to the depths. If the deep part of the coating film is not photocured, there is a problem in that the line width of the pattern changes depending on the development time in the developing process, or in severe cases, the pattern is lost because the lower part of the pattern is all developed. Therefore, there is a limit to the use of a black photosensitive resin composition, such as a conventional photosensitive resin composition for a black matrix, as a material for forming a barrier rib structure.
  • a black photosensitive resin composition such as a conventional photosensitive resin composition for a black matrix
  • the photosensitive resin composition according to the present invention can form a red, yellow, or orange-based barrier rib structure, and can induce sufficient photocuring to a deep part even when a cured film having a film thickness of 7 ⁇ m to 15 ⁇ m is formed. It has the advantage of being able to provide a barrier rib structure with a small change in the line width of the pattern according to the change in the development time. In this case, the line width of the pattern may be formed in a range of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the photosensitive resin composition for forming a barrier rib according to the present invention includes an alkali-soluble resin, a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and a solvent, and may further include at least one selected from a colorant and scattering particles.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may be characterized in that it is for forming a partition wall of a color conversion panel using a blue light source.
  • the alkali-soluble resin has reactivity and alkali solubility under the action of light or heat, acts as a dispersion medium of the solid contained in the photosensitive resin composition, and if it performs the function of a binder resin, a resin known in the art is selected without particular limitation can be used by
  • the alkali-soluble resin is preferably a copolymer of an unsaturated carboxyl group-containing monomer and another monomer copolymerizable therewith.
  • the unsaturated carboxylic acid etc. which have one or more carboxyl groups in a molecule
  • Examples of the unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, ⁇ -chloroacrylic acid, and cinnamic acid.
  • unsaturated dicarboxylic acid maleic acid, a fumaric acid, itaconic acid, a citraconic acid, mesaconic acid etc. are mentioned, for example.
  • the unsaturated polycarboxylic acid may be an acid anhydride, and specific examples thereof include maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride.
  • the said unsaturated polyhydric carboxylic acid may be its mono(2-methacryloyloxyalkyl) ester, For example, succinic acid mono(2-acryloyloxyethyl), succinic acid mono(2-methacryloyloxyethyl) ), monophthalate (2-acryloyloxyethyl), monophthalate (2-methacryloyloxyethyl), and the like.
  • the unsaturated polyhydric carboxylic acid may be a mono(meth)acrylate of a dicarboxy polymer at both terminals, for example, ⁇ -carboxypolycaprolactone monoacrylate, ⁇ -carboxypolycaprolactone monomethacrylate, etc. .
  • the unsaturated carboxyl group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the other monomer copolymerizable with the unsaturated carboxyl group-containing monomer include styrene, ⁇ -methylstyrene, o-vinyltoluene, m-vinyltoluene, p-vinyltoluene, p-chlorostyrene, o-methoxystyrene, m- Methoxystyrene, p-methoxystyrene, o-vinylbenzylmethyl ether, m-vinylbenzylmethylether, p-vinylbenzylmethylether, o-vinylbenzylglycidylether,m-vinylbenzylglycidylether, p -Aromatic vinyl compounds, such as vinylbenzyl glycidyl ether and indene; Methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacryl
  • the content of the alkali-soluble resin may be included in an amount of 20 to 70% by weight, preferably 30 to 60% by weight, based on the total weight of the solid content in the photosensitive resin composition.
  • the alkali-soluble resin is included within the above range, it is preferable because the solubility in the developer is sufficient to facilitate the formation of a cured film, and the film reduction of the pixel portion of the exposed portion is prevented during development, so that the omission property of the unexposed portion is improved.
  • the total weight of the solid content in the photosensitive resin composition means the total weight of the remaining components excluding the solvent of the photosensitive resin composition.
  • the polymerizable compound is a compound that can be polymerized by light and heat, and as long as it can be polymerized by light and heat, a polymerizable compound known in the art can be selected and used without particular limitation, and specifically, a monofunctional monomer, A bifunctional monomer, another polyfunctional monomer, etc. can be used.
  • the type of the monofunctional monomer is not particularly limited, and for example, nonylphenyl carbitol acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-ethylhexyl carbitol acrylate, and 2-hydroxyethyl acryl Late, N-vinylpyrrolidone, etc. are mentioned.
  • the type of the bifunctional monomer is not particularly limited, and for example, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, triethylene Glycol di(meth)acrylate, bis(acryloyloxyethyl)ether of bisphenol A, 3-methylpentanediol di(meth)acrylate, etc. are mentioned.
  • the type of the polyfunctional monomer is not particularly limited, and for example, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth) ) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, ethoxylated dipentaerythritol hexa (meth)acrylate, propoxylated dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, etc. are mentioned.
  • polymerizable compound examples include, but are not limited to, Miramer M600 manufactured by Miwon Corporation.
  • the content of the polymerizable compound may be included in an amount of 5 to 50 wt%, preferably 10 to 40 wt%, based on the total weight of the solid content in the photosensitive resin composition.
  • the polymerizable compound is included within the above range, it is preferable in terms of strength or smoothness of the pixel portion.
  • a photopolymerization initiator known in the art may be selected and used without particular limitation.
  • acetophenone-based, benzophenone-based, triazine-based, thioxanthone-based, oxime-based, benzoin-based, biimidazole-based compounds and the like may be used.
  • oxime-based compound o-ethoxycarbonyl- ⁇ -oxyimino-1-phenylpropan-1-one may be used, and commercial products include OXE-01 and OXE-02 manufactured by Ciba Corporation. , but is not limited thereto.
  • the photopolymerization initiator may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the photopolymerization initiator may be 0.01 to 10 wt%, preferably 0.01 to 5 wt%, based on the total weight of the solid content in the photosensitive resin composition.
  • the photopolymerization reaction rate is appropriate to prevent an increase in the overall process time, and it is preferable to prevent deterioration of physical properties of the final cured film due to overreaction.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may further include a photopolymerization initiator auxiliary in addition to the photopolymerization initiator.
  • a photopolymerization initiation auxiliary is used together with the photopolymerization initiator, the photosensitive resin composition becomes more sensitive and productivity is improved.
  • the photopolymerization initiation adjuvant is a compound used to promote polymerization of a polymerizable compound whose polymerization is initiated by the photoinitiator, and at least one compound selected from the group consisting of amines and carboxylic acid compounds may be preferably used.
  • the photopolymerization initiation aid When the photopolymerization initiation aid is included, its content may be typically greater than 0 moles to 10 moles or less, preferably 0.01 moles to 5 moles, based on 1 mole of the photopolymerization initiator. When the photopolymerization initiation adjuvant is included within the above range, it is preferable because the effect of improving the productivity can be expected by improving the photopolymerization efficiency.
  • an organic solvent known in the art may be used without particular limitation.
  • the solvent include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl Diethylene glycol dialkyl ethers such as ether, diethylene glycol dipropyl ether and diethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate and ethyl cellosolve acetate, and propylene glycol monomethyl ether Alkylene glycol alkyl ether acetates such as acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, methoxybutyl acetate and methoxypentyl acetate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, x
  • the solvent may use an organic solvent having a boiling point of preferably 100°C to 200°C in terms of applicability and dryness, more preferably alkylene glycol alkyl ether acetates, ketones, 3-ethoxypropionate ethyl, 3 -Esters such as methyl methoxypropionate can be used, and more preferably, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 3-ethoxy ethyl propionate, 3-methoxy methyl propionate, etc. can be used
  • Each of the above solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the solvent may be included in an amount of 60 to 90% by weight, preferably 70 to 85% by weight, based on the total weight of the photosensitive resin composition.
  • an application device such as a roll coater, spin coater, slit and spin coater, slit coater (sometimes referred to as a die coater), inkjet, etc. It is preferable to provide
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may include a colorant.
  • the colorant is C.I. Red pigment (C.I. Pigment Red), C.I. C.I. Pigment Yellow and C.I. It is preferable to include at least one selected from the group consisting of an orange pigment (C.I. Pigment Orange), and accordingly, the photosensitive resin composition according to the present invention may form a red, yellow or orange-based partition structure.
  • the red, yellow, or orange-based barrier rib structure formed as described above may absorb blue-based light and reflect red and/or green-based light. Accordingly, it is possible to prevent mixing of blue light in a display device using a blue light source, and to improve red and/or green light emission characteristics.
  • the red pigment may be at least one selected from diketopyrrole-based, anthraquinone-based, perylene-based and azo-based
  • the yellow pigment may be at least one selected from anthraquinone-based, isoindolinone-based, and azo-based pigments
  • the C.I. Orange pigment may be at least one selected from quinophthalone-based, isoindolinone-based, and diketopyrrole-based.
  • the red pigment is C.I. red pigment 9, 81, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 150, 155, 166, 168, 171, 175, 176, 177, 179, 180, 185, 192, 202, 208, 209, 214, It may be at least one selected from the group consisting of 215, 216, 220, 222, 224, 242, 254, 255, 264, 269, 270 and 272,
  • the C.I. Yellow pigments C.I. Yellow pigment 11, 13, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 95, 99, 108, 109, 110, 117, 125, 128, 129, 138, 139, 147, 148, 150, It may be at least one selected from the group consisting of 151, 154, 155, 166, 167, 173, 180, 185 and 199,
  • the C.I. Orange pigment is C.I.
  • the orange pigment may be at least one selected from the group consisting of 13, 15, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65 and 71.
  • the red pigment is C.I. It is at least one selected from the group consisting of red pigments 177, 179, 254, 264 and 269, and the C.I.
  • the yellow pigment is C.I. It is at least one selected from the group consisting of yellow pigments 138, 139, 150 and 185, and the C.I. Orange pigment is C.I. It may be at least one selected from the group consisting of orange pigments 64 and 71.
  • the present invention has a feature that can effectively block blue-based light without including a black colorant.
  • the colorant of the present invention preferably does not include a black colorant. However, if necessary, it may contain up to 10% by weight, more preferably up to 5% by weight, based on the total weight of the colorant. If the black colorant is included in an excessive amount as a colorant, reverse taper may occur due to insufficient hardening of the deep part, and there is a problem in that the luminous efficiency of the display device is deteriorated due to a decrease in reflectance, which is not preferable.
  • the black colorant may include black organic/inorganic pigments and dyes such as carbon black, titanium black, aniline black, lactam black, and perylene black, and even a combination capable of representing black by including a plurality of colorants can be understood as a concept.
  • the photosensitive resin composition for forming a barrier rib according to the present invention includes the colorant
  • the content thereof may be 1 to 30 wt%, preferably 1.5 to 25 wt%, based on the total weight of the solid content in the photosensitive resin composition.
  • the colorant is included within the above range, light blocking characteristics for blue light may be improved, and reflectance with respect to red and/or green light may be increased to improve light emitting characteristics of the display device.
  • a pigment dispersion in which the particle diameter of the pigment is uniformly dispersed may be used.
  • the method for uniformly dispersing the particle diameter of the pigment include a method of dispersing treatment by containing a pigment dispersant, and according to the method, a pigment dispersion in a state in which the pigment is uniformly dispersed in a solution can be obtained.
  • the pigment dispersant is added for deagglomeration and stability maintenance of the pigment, and those generally used in the art may be used without limitation, and specific examples of the pigment dispersant include cationic, anionic, nonionic, amphoteric, Surfactants, such as polyester type and polyamine type, etc. are mentioned, These can be used individually or in combination of 2 or more types, respectively.
  • the pigment dispersant preferably includes an acrylate-based dispersant including butyl methacrylate (BMA) or N,N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), and other resin types in addition to the acrylate-based dispersant.
  • BMA butyl methacrylate
  • DMAEMA N,N-dimethylaminoethyl methacrylate
  • the resin-type pigment dispersant may be used alone or in a mixture of two or more, or may be used in combination with the acrylate-based dispersant.
  • the photosensitive resin composition for forming barrier ribs according to the present invention may include scattering particles.
  • the scattering particles may be used by selecting scattering particles known in the art without particular limitation.
  • the scattering particles are Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y , Mo, Cs, Ba, La, Hf, W, Tl, Pb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ti, Sb, Sn, Zr , Nb, Ce, Ta, In, and may include one or more oxides selected from the group consisting of combinations thereof.
  • the scattering particles are Al 2 O 3 , SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , BaTiO 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Ti 3 O 5 , ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb 2 O 3 , may include at least one selected from the group consisting of SnO and MgO, and if necessary, a material surface-treated with a compound having an unsaturated bond such as acrylate may be used.
  • those having an average particle diameter and a limited content in the entire composition may be used to maximize the emission intensity of the color filter.
  • the "average particle diameter” may be a number average particle diameter, for example, it can be obtained from an image observed by a field emission principal electron microscope (FE-SEM) or a transmission electron microscope (TEM). Specifically, it is possible to obtain a value obtained by extracting several samples from an observation image of FE-SEM or TEM, measuring the diameters of these samples, and arithmetic average.
  • FE-SEM field emission principal electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the scattering particles may have an average particle diameter of 30 to 500 nm, preferably 30 to 300 nm.
  • the scattering effect is increased, so that the photosensitive resin composition including the scattering particles can easily secure reflectance for red and/or green light.
  • the content thereof may be 0.1 to 50% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight based on the total weight of solids in the photosensitive resin composition.
  • the scattering particles are included within the above range, it is preferable because it is easy to secure reflectance for red and/or green-based light, and it is possible to suppress a decrease in stability of the composition.
  • the photosensitive resin composition according to the present invention may further include an additive as necessary, and the type of the additive may be determined according to the needs of the user and is not particularly limited in the present invention, but, for example, a filler, other A high molecular compound, a thermosetting agent, surfactant, an adhesion promoter, antioxidant, aggregation inhibitor, a dispersing agent, etc. are mentioned.
  • the additives exemplified above may be used alone or in combination of two or more.
  • the other high molecular compound include curable resins such as epoxy resins and maleimide resins; thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyfluoroalkyl acrylate, polyester, and polyurethane; and the like.
  • the antioxidant may include, for example, at least one selected from the group consisting of phosphorus-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and phenol-based antioxidants, and in this case, a color change phenomenon that may occur at high temperatures during the process or a light source after display manufacturing It can inhibit the occurrence of yellowing that can be caused by
  • the antioxidant may include at least one selected from the group consisting of a phenolic compound, a phosphorus compound, and a sulfur compound, which are a phenolic-phosphorus compound, a phenolic-sulfur compound, a phosphorus-sulfur compound, or a phenolic-phosphorus compound. -Can be used in combination with sulfur compounds.
  • the content of the antioxidant may be 0.1 to 30% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight based on the total weight of the solid content in the photosensitive resin composition.
  • the antioxidant is included within the above range, it is preferable in terms of solving the problem of lowering the luminescence intensity.
  • the dispersing agent is added to maintain dispersion stability of the pigment, and those generally used in the art may be used without limitation.
  • the additive may be used in an amount of 0.05 to 10 wt%, preferably 0.1 to 10 wt%, more preferably 0.1 to 5 wt%, based on the total weight of the photosensitive resin composition, but is not limited thereto.
  • the photosensitive resin composition of the present invention may be prepared by a conventional method known in the art, and is not particularly limited in the present invention, but may be prepared by, for example, the following method.
  • the colorant and/or the scattering particles are mixed with a solvent in advance and dispersed using a bead mill or the like until the colorant has an average particle diameter of 30 to 300 nm.
  • a dispersing agent may be additionally used if necessary, and some or all of the alkali-soluble resin may be blended.
  • mill base To the obtained dispersion (hereinafter sometimes referred to as mill base), the remainder of the alkali-soluble resin, a polymerizable compound and a photoinitiator, additional additives as necessary, and additional solvents as necessary are further added to a predetermined concentration, The desired photosensitive resin composition can be obtained.
  • the present invention provides a barrier rib structure made of the photosensitive resin composition and a display device including the same.
  • a display device including a barrier rib structure capable of distinguishing each pixel from each other since each pixel is driven to form a color, a barrier rib structure capable of distinguishing each pixel from each other is required.
  • a display device including a barrier rib structure for a color conversion panel formed by using the photosensitive resin composition of the present invention prevents color mixing between pixels, is advantageous for forming a fine pattern, and has little line width change due to a change in development time in the developing process. It is possible to manufacture bulkheads. When the change in the line width of the barrier rib is small, the color conversion pixel can secure sufficient space and has the advantage of realizing a high-quality image.
  • the display device may include a liquid crystal display device, an organic light emitting diode, a flexible display, and the like, but is not limited thereto, and all display devices known in this field that can be applied may be exemplified.
  • the barrier rib structure including the color conversion panel may be manufactured by coating the photosensitive resin composition of the present invention described above on a substrate, photocuring and developing to form a cured film.
  • a coating method it can carry out, for example by the spin coating method, the cast coating method, the roll coating method, the slit-and-spin coating method, or the slit coating method.
  • heat drying pre-baking
  • drying under reduced pressure is heated to volatilize volatile components such as solvents.
  • the heating temperature is usually 70 to 150°C, and preferably 80 to 130°C.
  • the thickness of the coating film after heat drying is usually about 7 to 15 ⁇ m. In this way, the obtained coating film is irradiated with an ultraviolet-ray through the mask for forming the target pattern.
  • a device such as a mask aligner or a stepper so that parallel rays are uniformly irradiated to the entire exposed portion and the mask and the substrate are accurately aligned.
  • ultraviolet rays When ultraviolet rays are irradiated, radicals are formed by the photopolymerization initiator at the site irradiated with ultraviolet rays, and photocuring occurs by reacting with the polymerizable compound.
  • UV rays As the ultraviolet rays, g-line (wavelength: 436 nm), h-line, i-line (wavelength: 365 nm), etc. may be used.
  • the irradiation amount of ultraviolet rays may be appropriately selected according to need, and the present invention is not limited thereto.
  • the pattern shape thus obtained can be made hard through a post-curing process, and the heating temperature is usually 150 to 250°C, and preferably 180 to 230°C.
  • the heating time is usually 5 to 30 minutes, preferably 15 to 20 minutes.
  • a flask equipped with a stirrer, a thermometer reflux cooling tube, a dropping funnel and a nitrogen introduction tube was prepared, while 15 parts by weight of N-benzylmaleimide, 30 parts by weight of acrylic acid, 50 parts by weight of cyclohexyl methacrylate, and methyl methacrylate 5 parts by weight, 4 parts by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and 40 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter also referred to as PGMEA) were added, stirred and mixed to prepare a monomer dropping lot, and n- 6 parts by weight of dodecanediol and 24 parts by weight of PGMEA were added and mixed with stirring to prepare a chain transfer agent dropping lot.
  • N-benzylmaleimide 30 parts by weight of acrylic acid
  • 50 parts by weight of cyclohexyl methacrylate 50 parts by weight of cyclohexyl methacrylate, and
  • the weight average molecular weight (Mw) of the alkali-soluble resin was measured by GPC method, and HLC-8120GPC (manufactured by Tosoh Corporation) was used.
  • the measurement conditions were used by connecting TSK-GELG4000HXL and TSK-GELG2000HXL columns in series, and the temperature of the column was set to 40°C.
  • Tetrahydrofuran was used as a mobile phase solvent, and it was measured while flowing at a flow rate of 1.0 mL/min.
  • the concentration of the measurement sample was 0.6% by weight, and the injection amount was 50 ⁇ l, and it was analyzed using an RI detector.
  • TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500 manufactured by Tosoh Corporation
  • was used as a standard material for calibration was used as a standard material for calibration, and the weight average molecular weight of the alkali-soluble resin obtained under the above conditions was measured. did.
  • the photosensitive resin compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 7 were prepared according to the composition and content of Table 1 below.
  • a 5 cm ⁇ 5 cm glass substrate (Corning) was washed with a neutral detergent and water, and then dried.
  • Each of the photosensitive resin compositions according to Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 7 was spin-coated on the glass substrate to have a final film thickness of 10 ⁇ m, pre-baked at 100° C., and dried for 2 minutes to remove the solvent. Thereafter, a mask including a line/space pattern of 1 to 100 ⁇ m or a 40 mm ⁇ 40 mm pattern was exposed at an exposure amount of 50 mJ/cm 2 , and the unexposed portion was removed using an aqueous alkali solution. The prepared cured film was then baked at 230° C. for 20 minutes to prepare a barrier rib pattern cured film having a thickness of 10 ⁇ m.
  • the transmittance and reflectance for each wavelength of the 40mm ⁇ 40mm pattern cured film prepared in the 10 ⁇ m thickness were measured using a spectrophotometer (CM-3700d). At 450nm wavelength, when the transmittance was less than 5%, O, when it was 5% or more, it was denoted as X , when less than 30% was denoted as X, and the results are shown in Table 2, Figures 1 and 2 below.
  • the line width of the mask pattern was measured.
  • the change in the pattern line width of the substrate progressed for 80 seconds and the pattern line width change of the substrate proceeded for 160 seconds was measured, and the case where the line width change was 5.0 ⁇ m or more was denoted by X.
  • Table 2 The results are shown in Table 2 below.
  • the cured film prepared using the photosensitive resin composition according to Examples 1 to 11 has a transmittance of less than 5% at a wavelength of 450 nm, a reflectance of 30% or more at a wavelength of 640 nm, and it can be confirmed that the change in the line width of the pattern is also excellent. have.
  • the cured film prepared using the photosensitive resin composition according to Comparative Examples 1 and 2 not containing scattering particles exhibited a transmittance of less than 5% at a wavelength of 450 nm, but a reflectance of less than 30% at a wavelength of 640 nm. It can be seen that the change in the line width of the pattern is also very large.
  • the cured film prepared using the photosensitive resin composition according to Comparative Example 3 that does not contain a colorant exhibited a reflectance of 30% or more at a wavelength of 640 nm, but a transmittance of more than 5% at a wavelength of 450 nm, and the pattern It can be seen that the line width change is also very large.
  • the cured films prepared using the photosensitive resin compositions according to Comparative Examples 4 and 5 containing only a black colorant, not a red, yellow, or orange colorant as a colorant exhibited a transmittance of less than 5% at a wavelength of 450nm, but scattering particles It can be seen that the reflectance of less than 30% at a wavelength of 640 nm was included even though it was included, so that the desired effect of the present invention could not be achieved.

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Abstract

본 발명은 알칼리 가용성 수지, 중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 격벽 형성용 감광성 수지 조성물로서, 상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 450nm 파장에서 투과율이 5% 미만이고, 640nm 파장에서 반사율이 30% 이상인 격벽 형성용 감광성 수지 조성물, 상기 감광성 수지 조성물로 제조된 표시 장치용 격벽 구조물 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

Description

격벽 형성용 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 격벽 구조물 및 상기 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치
본 발명은 격벽 형성용 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 격벽 구조물 및 상기 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 청색 광원을 사용하는 색변환 패널을 포함하는 디스플레이 장치는 광원으로 사용하는 청색에 대해 차광 특성을 나타내고, 각 색변환 화소의 혼색을 방지하기 위해서 각 색변환 화소 사이에 격벽을 형성하는데, 색변환 화소의 변환 효율로 인하여 각 색변환 화소 사이 격벽은 약 7㎛ 내지 15㎛의 막 두께로 형성된다.
기존에 사용하는 블랙 매트릭스(Black Matrix)용 감광성 수지 조성물은 기존과 같이 제조되는 막 두께가 1㎛ 내지 1.5㎛인 경우, 패턴의 형성에 문제가 없다. 하지만 색변환 패널용 격벽은 막 두께가 7㎛ 내지 15㎛로 형성되어야 한다. 기존의 블랙 매트릭스용 감광성 수지 조성물을 이용하여 두께 7㎛ 이상의 격벽을 형성하는 경우 노광 공정에서 자외선의 투과율 저하로 인하여 현상공정에서 현상시간에 따른 패턴의 선폭 변화가 크게 발생한다. 동일한 면적에서 색변환 화소 사이 격벽의 선폭이 늘어나면 색변환 화소의 크기가 줄어들게 되어 색변환 패널의 색변환 성능이 낮아지는 문제가 있다.
또한, 색변환 패널용 격벽을 제조할 때, 종래의 블랙 매트릭스용 감광성 수지 조성물을 사용하게 되면 코팅공정 이후 노광 공정에서 마스크 패턴을 정렬할 때 하부의 Align key의 인식이 어려워 정확한 위치에 패턴을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다. 나아가, 종래의 블랙 매트릭스용 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성된 격벽은, 양자점에 의해 산란된 적색 또는 녹색의 빛 중 격벽으로 산란된 빛은 격벽에 흡수되어 소멸되므로 색변환 패널의 발광효율이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 종래 기술에서는 컬러 필터를 제조하기 위하여 유기 안료를 사용한 착색 패턴을 제조한다. 이 경우 각각의 원하는 색상을 나타내기 위하여, 적색을 희망하는 패턴에는 C.I. 적색 안료(C.I. Pigment Red) 내지 C.I. 오렌지 안료(C.I. Pigment Orange)를, 녹색을 희망하는 패턴에는 C.I. 녹색 안료(C.I. Pigment Green) 내지 C.I. 황색 안료(C.I. Pigment Yellow)를 함께 사용한다. 통상 컬러 필터 도막의 두께는 2㎛ 내지 3㎛로 제조되기 때문에, 상술한 것과 같은, 두께가 7㎛ 내지 15㎛으로 제조되는 색변환 패널용 격벽 제조 기술과는 차이가 있다. 또한, 광학적인 측면에서도 컬러 필터는 색좌표 상에 특정 색상을 나타내는 것을 목적으로 하며, 휘도 및 명암비 등의 특성이 중요한 반면, 색변환 패널용 격벽은 색변환 패널을 포함하는 디스플레이와 청색 광원의 조합으로 제조되는 디스플레이 장치 기술이라는 점에서 차이를 가진다.
관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2007-0094460호는 열에 대한 형상 안정성이 우수한 격벽 형성용 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하고 있으나, 상술된 문제를 극복하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술적 문제점을 개선하기 위한 것으로, 청색 계열의 광을 효율적으로 차단하고, 적색 및 녹색 계열의 광에 대한 색변환 특성을 향상시킬 수 있는 격벽 형성용 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 현상 공정에서 현상시간에 따른 패턴의 선폭 변화가 적은 격벽 형성용 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 격벽 형성용 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 구조물 및 상기 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 알칼리 가용성 수지, 중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 격벽 형성용 감광성 수지 조성물로서, 상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 450nm 파장에서 투과율이 5% 미만이고, 640nm 파장에서 반사율이 30% 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 감광성 수지 조성물로 제조된 색변환 화소용 격벽 구조물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 색변환 화소용 격벽 구조물을 포함하는 색변환 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 격벽 형성용 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 450nm 파장에서 투과율이 5% 미만이고, 640nm 파장에서 반사율이 30% 이상인 특성을 만족함으로써, 청색 계열의 광을 효율적으로 차단하면서, 동시에 적색 및 녹색 계열의 광에 대한 반사율을 증가시킬 수 있으므로, 이를 포함하는 색변환 패널의 색변환 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 감광성 수지 조성물은 현상공정에서 현상시간 변화에 따른 패턴 선폭 변화가 적은 구조물을 형성할 수 있으며, 이에 따라 일정한 크기의 색변환 화소를 형성할 수 있으므로, 색변환 화소의 크기가 줄어듦에 따른 색변환 성능 감소를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 격벽 구조물은 청색 광원을 사용하는 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 효과적으로 적용될 수 있으며, 이에 따라 고품질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 3, 실시예 6 및 비교예 5에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막의 투과 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3, 실시예 6 및 비교예 5에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막의 반사 스펙트럼을 도시한 도면이다.
본 발명은 알칼리 가용성 수지, 중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 격벽 형성용 감광성 수지 조성물로서, 상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 450nm 파장에서 투과율이 5% 미만이고, 640nm 파장에서 반사율이 30% 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물, 상기 감광성 수지 조성물로 제조된 격벽 구조물 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 450nm 파장에서 최대 투과율이 바람직하게는 4% 미만일 수 있고, 더욱 바람직하게는 3% 미만일 수 있다.
또한, 상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 640nm 파장에서 반사율이 바람직하게는 33% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 36% 이상일 수 있다.
또한, 상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 550nm 파장에서 반사율이 30% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 35% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 40% 이상일 수 있다.
상기 경화막이 상술한 특정 파장에서의 특정 투과율 및 특정 반사율 조건을 만족하는 경우, 후면에서 광원으로 사용하는 청색 계열의 광을 효율적으로 차단할 수 있으며, 적색 및 녹색 계열의 광을 효율적으로 반사시킬 수 있어, 상기 경화막을 격벽 구조물로 포함하는 청색 광원을 사용하는 표시 장치에서 우수한 차광 특성 및 색변환 특성을 나타낼 수 있다.
색변환 패널을 포함하는 표시 장치는 색변환 화소에 양자점을 사용하여 청색(에너지가 높은) 빛이 녹색(에너지가 낮은) 내지 적색(에너지가 낮은) 빛으로 변환되어 영상을 구현하게 된다. 이 때 사용되는 격벽 구조물은 광원으로 사용되는 청색 광원의 화소간 간섭을 차단하여, 각 화소에서 발생된 청색, 녹색, 적색 화소의 혼색을 방지한다는 측면에서 매우 중요한 기술적인 목적을 가지며, 백색 광원을 이용하여 특정 파장의 빛을 투과하여 색을 구현하는 컬러필터에서 사용되는 격벽 구조물과는 기술적 차이가 있다.
한편, 색변환 패널을 포함하는 표시 장치는 색변환층의 흡광도를 높이고, 충분한 광변환 효율을 얻기 위하여 각 색변환 화소의 두께를 약 10㎛ 내외로 두껍게 형성한다. 따라서, 색변환 패널용 격벽 구조물은 색변환 화소의 두께에 따라 7㎛ 내지 15㎛의 두께로 형성될 필요가 있다.
또한 종래기술에 따른 격벽 구조물은 흑색으로 형성되는 것이 일반적이나, 통상적으로 사용되는 1㎛ 내지 2㎛의 막 두께가 아닌 7㎛ 내지 15㎛의 막 두께에서는 노광 공정에서 막 두께가 지나치게 두꺼워 자외선 투과율이 저하되기 때문에 심부까지 광경화를 유도할 수 없게 된다. 도막의 심부가 광경화가 형성되지 않으면, 현상공정에서 현상시간 변화에 따라 패턴의 선폭이 변하는 문제점이 생기거나 심한 경우에는 패턴 하단부가 모두 현상되어 패턴이 유실되는 문제점이 생긴다. 때문에 종래의 블랙 매트릭스(Black Matrix)용 감광성 수지 조성물과 같은 흑색 감광성 수지 조성물은 격벽 구조물을 형성하기 위한 물질로써 사용되는 데에는 한계가 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 적색, 황색 또는 오렌지색 계열의 격벽 구조물을 형성할 수 있으며, 7㎛ 내지 15㎛ 막 두께의 경화막을 형성하는 경우에도 심부까지 충분한 광경화를 유도할 수 있으므로, 현상공정에서의 현상시간 변화에 따른 패턴의 선폭 변화가 적은 격벽 구조물을 제공할 수 있는 장점을 가진다. 이 때 상기 패턴의 선폭은 10㎛ 내지 50㎛로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<감광성 수지 조성물>
본 발명에 따른 격벽 형성용 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지, 중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하며, 착색제 및 산란입자로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 청색 광원을 사용하는 색변환 패널의 격벽 형성용인 것을 특징으로 할 수 있다.
알칼리 가용성 수지
상기 알칼리 가용성 수지는 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 가지며, 감광성 수지 조성물에 포함되는 고형분의 분산매로서 작용하며, 결착 수지의 기능을 수행하는 것이라면 이 분야에 공지된 수지를 특별한 제한 없이 선택하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 알칼리 가용성 수지는 불포화 카르복실기 함유 단량체 및 이와 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체인 것이 바람직하다.
상기 불포화 카르복실기 함유 단량체로는, 예를 들어, 불포화 모노카르복실산이나, 불포화 디카르복실산, 불포화 다가 카르복실산 등 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다.
상기 불포화 모노카르복실산으로는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산 등을 들 수 있다
상기 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들어, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다.
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, 예컨대, 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등 일 수 있다. 상기 불포화 다가 카르복실산은 그 양 말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예컨대, ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 불포화 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 불포화 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, 메톡시프로필 렌글리콜메타크릴레이트, 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 불포화에테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드류; 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 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 함량은, 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 20 내지 70 중량%, 바람직하게는 30 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 현상액에 대한 용해성이 충분하여 경화막 형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비노광부의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
본 발명에서 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량이란 감광성 수지 조성물의 용제를 제외한 나머지 성분의 총 중량을 의미한다.
중합성 화합물
상기 중합성 화합물은 광 및 열에 의해 중합할 수 있는 화합물로서, 광 및 열에 의해 중합할 수 있는 것이라면 이 분야에 공지된 중합성 화합물을 특별한 제한 없이 선택하여 사용할 수 있으며, 구체적으로는 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 사용할 수 있다.
상기 단관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 중합성 화합물의 시판되는 예로는 미원상사의 Miramer M600 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 중합성 화합물의 함량은, 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 화소부의 강도나 평활성 측면에서 바람직하다.
광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 이 분야에 공지된 광중합 개시제를 특별한 제한 없이 선택하여 사용할 수 있다. 예컨대 아세토페논계, 벤조페논계, 트리아진계, 티오크산톤계, 옥심계, 벤조인계, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 옥심계 화합물로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등을 사용할 수 있으며, 시판품으로 Ciba사의 OXE-01, OXE-02 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 광중합 개시제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제의 함량은 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 광중합 반응 속도가 적정하여 전체 공정 시간의 증가가 방지되고, 과반응에 의한 최종 경화막의 물성 저하를 방지할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 상기 광중합 개시제에 추가로, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시제와 함께 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우 감광성 수지 조성물이 더욱 고감도가 되어 생산성이 향상되므로 바람직하다.
상기 광중합 개시 보조제는 상기 광중합 개시제에 의해 중합이 개시된 중합성 화합물의 중합을 촉진시키기 위해 사용되는 화합물로, 아민 및 카르복실산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제를 포함하는 경우 그 함량은, 상기 광중합 개시제 1몰에 대하여, 통상적으로 0몰 초과 내지 10몰 이하, 바람직하게는 0.01몰 내지 5몰로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 광중합 효율을 향상시켜 생산성 향상 효과를 기대할 수 있으므로 바람직하다.
용제
상기 용제는 이 분야에 공지된 유기 용제를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 용제의 구체적 예로는, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르,에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류,메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트 및 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류, γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기 용제는 도포성 및 건조성면에서, 바람직하게 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 사용할 수 있다.
상기 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용제의 함량은, 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 함량 범위 내로 포함되는 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 제공하므로 바람직하다.
착색제
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 착색제를 포함할 수 있다.
상기 착색제는 C.I. 적색 안료(C.I. Pigment Red), C.I. 황색 안료(C.I. Pigment Yellow) 및 C.I. 오렌지 안료(C.I. Pigment Orange)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 이에 따라 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 적색, 황색 또는 오렌지색 계열의 격벽 구조물을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 적색, 황색 또는 오렌지색 계열의 격벽 구조물은 청색 계열의 광을 흡수하고, 적색 및/또는 녹색 계열의 광을 반사시킬 수 있다. 따라서, 청색 광원을 사용하는 표시 장치에서 청색광의 혼입을 방지하고, 적색 및/또는 녹색 계열의 발광특성을 향상시킬 수 있게 된다.
바람직하게, 상기 C.I. 적색 안료(C.I. Pigment Red)는 디케토 피롤계, 안트라퀴논계, 페릴렌계 및 아조계 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 C.I. 황색 안료(C.I. Pigment Yellow)는 안트라퀴논계, 이소인돌리논계, 아조계 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 상기 C.I. 오렌지 안료(C.I. Pigment Orange)는 퀴노프탈론계, 이소인돌리논계, 디케토 피롤계 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 C.I. 적색 안료는, C.I. 적색 안료 9, 81, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 150, 155, 166, 168, 171, 175, 176, 177, 179, 180, 185, 192, 202, 208, 209, 214, 215, 216, 220, 222, 224, 242, 254, 255, 264, 269, 270 및 272로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고,
상기 C.I. 황색 안료는, C.I. 황색 안료 11, 13, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 95, 99, 108, 109, 110, 117, 125, 128, 129, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 154, 155, 166, 167, 173, 180, 185 및 199로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며,
상기 C.I. 오렌지 안료는 C.I. 오렌지 안료 13, 15, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65 및 71로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
가장 바람직하게는, 상기 C.I. 적색 안료는 C.I. 적색 안료 177, 179, 254, 264 및 269로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 C.I. 황색 안료는 C.I. 황색 안료 138, 139, 150 및 185로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 C.I. 오렌지 안료는 C.I. 오렌지 안료 64 및 71로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한 본 발명은, 흑색 착색제를 포함하지 않고도, 청색 계열의 광을 효율적으로 차단할 수 있는 특징을 갖는다. 이에, 본 발명의 상기 착색제는 흑색 착색제를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 다만, 필요에 따라 착색제 총 중량에 대하여 최대 10 중량%까지, 보다 바람직하게는 5 중량%까지 포함할 수 있다. 만일 착색제로서 상기 흑색 착색제를 과량으로 포함할 경우, 심부 경화 부족으로 역테이퍼가 발생할 수 있고, 반사율의 하락으로 표시 장치의 발광 효율이 저하되는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
구체적으로, 상기 흑색 착색제는 카본 블랙, 티타늄 블랙, 아닐린 블랙, 락탐 블랙 및 페릴렌 블랙 등 흑색 유/무기 안료와 염료를 포함할 수 있으며, 복수의 착색제를 포함하여 흑색을 나타낼 수 있는 조합까지도 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 격벽 형성용 감광성 수지 조성물이 상기 착색제를 포함하는 경우 그 함량은, 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 상기 착색제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 청색 계열의 광에 대한 차광 특성이 향상되며, 적색 및/또는 녹색 광에 대한 반사율이 증가되어 표시 장치의 발광 특성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 안료는 안료의 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용할 수 있다. 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 탈 응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 상기 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.
또한, 상기 안료분산제는 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 아크릴레이트계 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다. 상기 수지 타입의 안료 분산제는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.
산란입자
본 발명에 따른 격벽 형성용 감광성 수지 조성물은 산란입자를 포함할 수 있다.
상기 산란입자는 이 분야에 공지된 산란입자를 특별한 제한 없이 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 산란입자는 Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Mo, Cs, Ba, La, Hf, W, Tl, Pb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ti, Sb, Sn, Zr, Nb, Ce, Ta, In 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 산화물을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 산란입자는 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO 및 MgO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 아크릴레이트와 같은 불포화 결합을 갖는 화합물로 표면 처리된 재질도 사용 가능하다.
상기 산란입자는 컬러필터의 발광 세기를 극대화할 수 있도록 평균입경 및 전체 조성물 내에서의 함량이 한정된 것이 사용될 수 있다.
본 발명에서, "평균입경"이란, 수평균 입경일 수 있으며, 예컨대 전계방출 주자전자현미경(FE-SEM) 또는 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 관찰한 상으로부터 구할 수 있다. 구체적으로, FE-SEM 또는 TEM의 관찰 화상으로부터 몇 개의 샘플을 추출하고 이들 샘플의 직경을 측정하여 산술 평균한 값으로 얻을 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 산란입자는 평균입경이 30 내지 500nm이고, 바람직하게는 30 내지 300nm일 수 있다. 상기 산란입자의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 산란 효과가 증대되어 상기 산란 입자를 포함하는 감광성 수지 조성물이 적색 및/또는 녹색 계열의 광에 대한 반사율 확보가 용이할 수 있다.
본 발명에 따른 격벽 형성용 감광성 수지 조성물이 상기 산란입자를 포함하는 경우 그 함량은, 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 산란입자가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 적색 및/또는 녹색 계열의 광에 대한 반사율 확보가 용이하며, 조성물의 안정성 저하를 억제할 수 있음으로 바람직하다.
첨가제
본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제의 종류는 사용자의 필요에 따라 정해질 수 있는 것으로 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니나, 예를 들면, 충진제, 다른 고분자 화합물, 열경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 응집 방지제, 분산제 등을 들 수 있다. 상기 예시한 첨가제는 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물로서는 구체적으로, 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지; 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지; 등을 들 수 있다.
상기 산화방지제는 예를 들면, 인계 산화방지제, 황계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이 경우 공정 중 고온에서 발생할 수 있는 색변 현상 또는 디스플레이 제작 후 광원에 의해 야기될 수 있는 황변 발생을 억제시킬 수 있다. 상기 산화방지제는 페놀계 화합물, 인계 화합물 및 황계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이들은 페놀계-인계 화합물, 페놀계-황계 화합물, 인계-황계 화합물, 또는 페놀계-인계-황계 화합물의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 산화방지제의 함량은 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 산화방지제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 발광 강도 저하 문제 해결 측면에서 바람직하다.
상기 분산제는 안료의 분산 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 첨가제 중에서 함량이 예시되지 않은 첨가제들의 경우 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다. 예컨대 상기 첨가제는 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 10 중량% 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 감광성 수지 조성물은 당 업계에 알려진 통상적인 방법으로 제조될 수 있는 것으로, 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니나, 일 예를 들면, 하기와 같은 방법으로 제조될 수 있다.
착색제 및/또는 산란입자를 미리 용제와 혼합하여 착색제의 평균 입경이 30 내지 300nm가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 분산제를 추가로 사용할 수 있고, 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부가 배합될 수도 있다. 얻어진 분산액(이하, 밀 베이스라고 하는 경우도 있음)에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 중합성 화합물 및 광중합 개시제, 필요에 따라 추가의 첨가제와, 필요에 따라 추가의 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 목적하는 감광성 수지 조성물을 얻을 수 있다.
<격벽 구조물 및 표시 장치>
본 발명은, 상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 격벽 구조물 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
색변환 패널을 포함하는 표시 장치는 각각의 화소가 구동하여 색상을 형성하기 때문에, 각각의 화소와 화소를 구별할 수 있는 격벽 구조물을 형성하여야 한다. 본 발명의 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성한 색변환 패널용 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치는, 화소 간에 혼색이 방지되고 미세 패턴 형성에 유리하며, 현상공정에서의 현상시간 변화에 따른 선폭 변화가 적은 격벽의 제조가 가능하다. 격벽 선폭 변화가 적을 경우 색변환 화소가 충분한 공간을 확보할 수 있고 고품질의 이미지를 구현할 수 있는 장점을 가진다.
상기 표시 장치로는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 다이오드, 플렉서블 디스플레이 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 적용이 가능한 이 분야에 알려진 모든 표시 장치를 예시할 수 있다.
색변환 패널을 포함하는 격벽 구조물은, 전술한 본 발명의 감광성 수지 조성물을 기재 상에 도포하고, 광경화 및 현상하여 경화막을 형성함으로써 제조할 수 있다.
먼저, 감광성 수지 조성물을 기재 상에 도포한 후 가열 건조함으로써 용매 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다.
도포 방법으로는, 예를 들어 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤드 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다. 도포 후 가열건조 (프리베이크), 또는 감압 건조 후에 가열하여 용매 등의 휘발 성분을 휘발시킨다. 여기에서, 가열 온도는 통상 70 내지 150℃ 바람직하게는 80 내지 130℃이다. 가열건조 후의 도막 두께는 통상 7 내지 15㎛ 정도이다. 이렇게 하여 얻어진 도막에, 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다. 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록, 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위가 광중합 개시제에 의하여 라디칼이 형성되고 중합성 화합물과 반응하여 광경화가 이루어진다.
상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 광경화가 종료된 도막을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴의 형상을 얻을 수 있다.
이렇게 얻어진 패턴 형상을 후경화 공정을 통하여 패턴을 단단하게 만들 수 있고, 가열 온도는 통상 150 내지 250℃ 바람직하게는 180 내지 230℃이다. 가열 시간은 통상 5 내지 30분, 바람직하게는 15 내지 20분이다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.
<실시예>
합성예 1: 알칼리 가용성 수지의 합성
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, N-벤질말레이미드 15 중량부, 아크릴산 30 중량부, 시클로헥실메타크릴레이트 50 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(이하, PGMEA라고도 함) 40 중량부를 투입 후 교반 혼합하여 모노머 적하 로트를 준비하고, n-도데칸디올 6 중량부, PGMEA 24 중량부를 넣고 교반 혼합하여 연쇄이동제 적하 로트를 준비했다.
이후 플라스크에 PGMEA 395 중량부를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 치환한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90℃까지 승온하였다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하 로트로부터 적하를 개시했다. 적하는 90℃를 유지하면서 각각 2 시간 동안 진행하였고, 1 시간 후에 110℃로 승온하여 3 시간 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합 가스의 버블링을 개시하였다.
이어서, 글리시딜메타크릴레이트 20 중량부, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4 중량부, 트리에틸아민 0.8 중량부를 플라스크 내에 투입하여 110℃에서 6 시간 반응을 계속하고, 그 후 실온까지 냉각하면서 중량평균분자량 3,800, 고형분 기준 산가가 83 ㎎KOH/g인 알칼리 가용성 수지를 얻었다.
알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량(Mw)의 측정은 GPC법을 이용하였으며, HLC-8120GPC(도소㈜ 제조) 장치를 사용하였다.
측정조건은 TSK-GELG4000HXL와 TSK-GELG2000HXL 컬럼을 직렬 연결하여 사용하였으며, 컬럼의 온도는 40℃로 하였다. 테트라히드로퓨란을 이동상 용매로 사용하였고, 1.0mL/분의 유속으로 흘려주며 측정하였다. 측정 시료의 농도는 0.6 중량%이며, 주입량은 50㎕이며, RI 검출기를 사용하여 분석하였다. 교정용 표준 물질로는 TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)을 사용하였으며, 상기 조건으로 얻어진 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량을 측정하였다.
실시예 1~11 및 비교예 1~7: 감광성 수지 조성물의 제조
하기 표 1의 조성 및 함량에 따라 실시예 1~11 및 비교예 1~7의 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
Figure PCTKR2020016858-appb-T000001
- R177: C.I. 적색 안료 177
- R179: C.I. 적색 안료 179
- R254: C.I. 적색 안료 254
- R264: C.I. 적색 안료 264
- R269: C.I. 적색 안료 269
- Y138: C.I. 황색 안료 138
- Y139: C.I. 황색 안료 139
- Y150: C.I. 황색 안료 150
- Y185: C.I. 황색 안료 185
- O64: C.I. 오렌지 안료 64
- O71: C.I. 오렌지 안료 71
- B7: C.I. 흑색 안료 7
- OB: 유기흑색안료
- G36: C.I. 녹색 안료 36
- B15:6: C.I. 청색 안료 15:6
- 산란입자: TiO2
- 알칼리 가용성 수지: 합성예 1에 따른 알칼리 가용성 수지
- 광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (Kayarad DPHA, 일본 화학 제)
- 광중합 개시제: Irgacure OXE-02 (Basf사 제)
- 분산제: DISPERBYK-110 (BYK사 제)
- 용제: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA)
실험예
(1) 격벽 패턴 경화막의 제조
5cmХ5cm의 유리기판(코닝社)을 중성세제 및 물로 세정 후 건조하였다. 상기 유리기판 상에 실시예 1~11 및 비교예 1~7에 따른 감광성 수지 조성물 각각을 최종 막 두께가 10㎛가 되도록 스핀 코팅하고, 100℃에서 선 소성하고 2분간 건조하여 용제를 제거하였다. 그 후, 1 내지 100㎛의 라인/스페이스 패턴 또는 40㎜Х40㎜ 패턴을 포함하는 마스크를 노광량 50mJ/cm2로 노광하고 알칼리 수용액을 사용하여 비노광부를 제거하였다. 제조된 경화막을 이어서 230℃에서 20분간 후 소성하여 10㎛ 두께의 격벽 패턴 경화막을 제조하였다.
(2) 투과율 및 반사율 측정
분광광도계(Spectrophotometer, CM-3700d)를 이용하여 상기 10㎛ 두께로 제조된 40㎜Х40㎜ 패턴 경화막의 파장별 투과율과 반사율을 측정하였다. 450nm 파장에서 투과율이 5% 미만일 경우 O, 5% 이상일 경우 X로 표기하였고, 640nm 파장에서 반사율이 30% 이상일 경우 O, 30% 미만일 경우 X로 표기하였으며, 550nm 파장에서 반사율이 30% 이상일 경우 O, 30% 미만일 경우 X로 표기하였고, 그 결과를 하기 표 2, 도 1 및 도 2에 나타내었다.
(3) 선폭 변화 측정
상기 (1)의 격벽 패턴 경화막 제조공정에서 80초의 현상시간을 진행한 기판과, 160초의 현상시간을 진행한 기판 각각에 대하여, 광학현미경(ECLIPSE LV100POL, 니콘사)을 사용하여 100㎛의 라인 마스크 패턴의 선폭을 측정하였다. 80초 진행한 기판의 패턴 선폭과 160초 진행한 기판의 패턴 선폭 변화를 측정하였고, 선폭 변화가 5.0㎛ 이상일 경우를 X로 표기하였다. 이에 따른 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
450nm
투과율		 640nm
반사율		 550nm
반사율		 선폭 변화
(㎛)
실시예1 ○ ○ X 1.8
실시예2 ○ ○ X 0.3
실시예3 ○ ○ X 0.5
실시예4 ○ ○ X 3.7
실시예5 ○ ○ X 4.1
실시예6 ○ ○ ○ 0.7
실시예7 ○ ○ ○ 3.5
실시예8 ○ ○ ○ 0.4
실시예9 ○ ○ ○ 3.2
실시예10 ○ ○ X 0.4
실시예11 ○ ○ X 1.4
비교예1 ○ X X X
비교예2 ○ X X X
비교예3 X ○ X X
비교예4 ○ X X X
비교예5 ○ X X X
비교예6 X X X X
비교예7 X X X X
실시예 1 내지 11에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막은, 450nm 파장에서의 투과율이 5% 미만이고, 640nm 파장에서의 반사율이 30% 이상이며, 패턴의 선폭 변화 역시 우수한 점을 확인할 수 있다.
특히, 착색제로서 황색안료를 포함하는 실시예 6 내지 9에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막은, 550nm 파장에서의 반사율 역시 30% 이상인 특성을 갖는 점을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 산란입자를 포함하지 않는 비교예 1 및 2에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막은, 450nm 파장에서의 투과율이 5% 미만을 나타내었으나, 640nm 파장에서 30% 미만의 반사율을 나타내었고, 패턴의 선폭 변화 역시 매우 크게 나타나는 점을 확인할 수 있다.
또한, 착색제를 포함하지 않는 비교예 3에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막은, 640nm 파장에서의 반사율이 30% 이상을 나타내었으나, 450nm 파장에서 5%를 초과하는 투과율을 나타내었고, 패턴의 선폭 변화 역시 매우 크게 나타나는 점을 확인할 수 있다.
특히, 착색제로서 적색, 황색 또는 오렌지색 계열이 아닌 흑색 착색제만을 포함하는 비교예 4 및 5에 따른 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 경화막은, 450nm 파장에서의 투과율이 5% 미만을 나타내었으나, 산란입자를 포함하였음에도 640nm 파장에서 30% 미만의 반사율을 나타내어, 본원발명이 목적하는 효과를 달성할 수 없음을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 알칼리 가용성 수지, 중합성 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 격벽 형성용 감광성 수지 조성물로서,
    상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 450nm 파장에서 투과율이 5% 미만이고, 640nm 파장에서 반사율이 30% 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물은 착색제 및 산란입자로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 착색제는 C.I. 적색 안료(C.I. Pigment Red), C.I. 황색 안료(C.I. Pigment Yellow) 및 C.I. 오렌지 안료(C.I. Pigment Orange)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 C.I. 적색 안료(C.I. Pigment Red)는 디케토 피롤계, 안트라퀴논계, 페릴렌계 및 아조계 중에서 선택되는 1종 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 C.I. 황색 안료(C.I. Pigment Yellow)는 안트라퀴논계, 이소인돌리논계 및 아조계 중에서 선택되는 1종 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 C.I. 오렌지 안료(C.I. Pigment Orange)는 퀴노프탈론계, 이소인돌리논계 및 디케토 피롤계 중에서 선택되는 1종 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 C.I. 적색 안료는 C.I. 적색 안료 177, 179, 254, 264 및 269로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고,
    상기 C.I. 황색 안료는 C.I. 황색 안료 138, 139, 150 및 185로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고,
    상기 C.I. 오렌지 안료는 C.I. 오렌지 안료 64 및 71로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 산란입자는 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO 및 MgO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물은 청색 광원을 사용하는 색변환 패널의 격벽 형성용인 것을 특징으로 하는, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여,
    상기 알칼리 가용성 수지 20 내지 70 중량%;
    상기 중합성 화합물 5 내지 50 중량%;
    상기 광중합 개시제 0.01 내지 10 중량%; 및
    상기 감광성 수지 조성물의 총 중량에 대하여, 용제 60 내지 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물로 제조되는 경화막은, 경화막의 두께가 7㎛ 내지 15㎛일 때, 550nm 파장에서 반사율이 30% 이상인, 격벽 형성용 감광성 수지 조성물.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물로 제조된 격벽 구조물.
  13. 청구항 12의 격벽 구조물을 포함하는 표시 장치
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