KR101266299B1 - 착색 감광성 수지 조성물 및 컬러필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물 및 컬러필터에 관한 것으로, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제; 알칼리 가용성 수지; 광중합성 단량체; 광중합 개시제; 및 용제를 포함하고, 상기 착색제는 안료 및 하기 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 착색 물질을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112009017069703-pat00001
[화학식 2]
Figure 112009017069703-pat00002
[화학식 3]
Figure 112009017069703-pat00003
[화학식4]
Figure 112009017069703-pat00004
(상기 화학식 1 내지 4에서, 각 치환기의 정의는 명세서에 기재된 바와 같다.)
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로는 색재현율, 휘도 및 명암비가 우수하고, 투과율이 높으며, 내열성 및 내광성이 좋은 고해상도의 컬러필터를 제조할 수 있다.
컬러필터, 착색 감광성 수지 조성물, 안료

Description

착색 감광성 수지 조성물 및 컬러필터{Color Photo-sensitive Resin Composition And Color Filter}
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물 및 컬러필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색재현율, 휘도 및 명암비가 우수하고, 투과율이 높으며, 내열성 및 내광성이 좋은 고해상도의 컬러필터를 제조할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
최근 대화면 액정표시장치의 보급이 확대됨에 따라 소비자들의 이전 보다 나은 액정표시장치에 대한 새로운 성능 향상의 요구가 높아지고 있는데, 액정표시장치에 있어서 컬러필터는 색상을 구현하는 가장 중요한 부품으로 생산성을 위한 공정마진을 증가시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 또한, 대화면의 액정표시장치의 경우 색순도를 높이기 위해 컬러필터 제조시 착색 감광성 수지 조성물의 착색제 농도가 높아지고 있으며, 제조 공정상의 생산성과 수율을 증가시키기 위해 현상속도를 낮추고 적은 노광량에도 감도가 우수한 착색 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.
착색 감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터의 제작 방법으로는 패턴을 형성 후, 그 패턴을 염료로 염색하는 염색법, 형성된 패턴에 전압을 인가하여 착색 감광성 수지 조성물을 이온화하여 제조하는 전착법, 인쇄기를 통하여 패턴을 형성하는 인쇄법, 착색제로 안료가 미립화된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 패턴을 형성하는 안료 분산법이 사용되고 있다. 이 중에서 안료 분산법에 의한 컬러필터를 제조하는 것이 가장 경제적이고 편리하며, 신뢰성이 높은 장점이 있어 널리 사용되고 있으나, 색순도가 우수한 컬러필터를 제조하기 해서는 착색제로 안료의 농도가 높은 착색 감광성 수지 조성물을 제조해야 하는데, 이 경우 착색 감광성 수지 조성물의 분산 안정성이 낮아질 수 있으며, 제조 공정상 현상 및 감도의 마진(Margin)이 떨어지는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 착색제로 옥타클로로니켈 프탈로시아닌술폰산, 할로겐화코발트 프탈로시아닌술폰산 등의 할로겐화금속 프탈로시아닌술폰산의 녹색 염료와 황색의 유기염료를 병용하여 제조하거나 페닐화 프탈로시아닌과 황색 유기염료를 혼합하여 컬러필터를 제조하는 방법이 시도되었으나, 내열성, 내광성 등의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 대한민국공개특허 2007-042719호에는 안료를 미립화한 안료 분산액과 용제에 용해가 가능한 용제형 염료를 혼합하여 컬러필터를 제조하는 기술이 소개되고 있으나, 시판되는 용제형 염료의 경우 색순도가 떨어지며, 컬러필터에 적합하지 않은 분광 특성을 가지고 있어 제조 후 색특성이 우수하지 못한 단점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 컬러필터의 패턴 제조 시, 색재현율, 휘도 및 명암비가 우수하고, 투과율이 높으며, 내열성 및 내광성이 좋은 고해상도를 낼 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 평균적인 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 착색제; 알칼리 가용성 수지; 광중합성 단량체; 광중합 개시제; 및 용제를 포함하고, 상기 착색제는 안료 및 하기 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 착색 물질을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112009017069703-pat00005
(상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
Y1 및 Y2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
B는 할로겐 원소이고,
n1 및 n2는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
m1 및 m2는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
k1 및 k2는 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이며,
m1+k1=m2+k2=4이다.)
[화학식 2]
Figure 112009017069703-pat00006
[화학식 3]
Figure 112009017069703-pat00007
(상기 화학식 2 및 3에서,
X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
Y3 내지 Y6는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
n3 내지 n6는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
m3 내지 m6은 각각 독립적으로, 0 내지 1이며,
m3+m4≥1이고, m5+m6≥1이다.)
[화학식4]
Figure 112009017069703-pat00008
(상기 화학식 4에서,
X7 내지 X10은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
Y7 내지 Y10은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
B는 할로겐 원소이고,
n7 내지 n10은 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
m7, m8, m9, m10은 각각 독립적으로, 0 내지 1이며,
m7+m8+m9+m10≥1이고,
k7 내지 k10은 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이며,
m7+k7=m8+k8=m9+k9=m10+k10=4이다.)
[화학식 A]
Figure 112009017069703-pat00009
(상기 화학식 A에서,
상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬(aralkyl)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아랄킬기 및 이들의 유도체 또는 중합체로 이루어진 군에서 선택된다.)
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 이용 하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로는 색재현율, 휘도 및 명암비가 우수하고, 투과율이 높으며, 내열성 및 내광성이 좋은 고해상도의 컬러필터를 제조할 수 있다.
이하에서 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "알킬기"란 탄소수 1 내지 30의 알킬기를 의미하고, "알케닐기"란 탄소수 2 내지 30의 알케닐기를 의미하고, "알키닐기"란 탄소수 2 내지 30의 알키닐기를 의미하고, "옥시알킬기"란 탄소수 1 내지 30의 옥시알킬기를 의미하고, "사이클로알킬기"란 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기를 의미하고, "아릴기"란 탄소수 6 내지 30의 아릴기를 의미하고, "알칼킬기"란 탄소수 7 내지 30의 아랄킬기를 의미하고, "헤테로알킬기"란 탄소수 1 내지 30의 헤테로알킬기를 의미하고, "헤테로알케닐기"란 탄소수 2 내지 30의 헤테로알케닐기를 의미하고, "헤테로알키닐기"란 탄소수 2 내지 30의 헤테로알키닐기를 의미하고, "헤테로옥시알킬기"란 탄소수 1 내지 30의 헤테로옥시알킬기를 의미하고, "헤테로 사이클로알킬기"란 탄소수 3 내지 30의 헤테로사이클로알킬기를 의미하고, "헤테로아릴기"란 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴기를 의미하고, "헤테로아랄킬기"란 탄소수 7 내지 30의 헤테로아랄킬기를 의미한다.
또한 본 명세서에서 "치환된"이란, 별도의 정의가 없는 한, 본 발명의 작용기 중의 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 이미노기(=NH, =NR, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미노기(-NH2, -NH(R'), -N(R")(R"'), R' 내지 R"'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미디노기, 히드라진 또는 히드라존기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 헤테로란, 별도의 정의가 없는 한, 탄소 원자가 N, O, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원자로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제(A); 알칼리 가용성 수지(B); 광중합성 단량체(C); 광중합 개시제(D); 및 용제(E)를 포함한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
(A) 착색제
먼저 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물에는, 착색제로써 하기 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 착색 물질(A-1) 및 안료(A-2)가 사용될 수 있다.
(A-1) 착색 물질
본 발명에는 하기 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용제에 용해가 가능한 착색 물질이 착색제로 사용된다.
[화학식 1]
Figure 112009017069703-pat00010
(상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
Y1 및 Y2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; Li+, Na+ 및 K+로 이루어진 군에서 선택되는 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모 늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
B는 할로겐 원소이고,
n1 및 n2는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
m1 및 m2는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
k1 및 k2는 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이며,
m1+k1=m2+k2=4이다.)
[화학식 2]
Figure 112009017069703-pat00011
[화학식 3]
Figure 112009017069703-pat00012
(상기 화학식 2 및 3에서,
X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
Y3 내지 Y6는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; Li+, Na+ 및 K+로 이루어진 군에서 선택되는 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
n3 내지 n6는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
m3 내지 m6은 각각 독립적으로, 0 내지 1이며,
m3+m4≥1이고, m5+m6≥1이다.)
[화학식 4]
Figure 112009017069703-pat00013
(상기 화학식 4에서,
X7 내지 X10은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
Y7 내지 Y10은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
B는 할로겐 원소이고,
n7 내지 n10은 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
m7 내지 m10은 각각 독립적으로, 0 내지 1이며,
m7+m8+m9+m10≥1이고,
k7 내지 m10은 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이며,
m7+k7=m8+k8=m9+k9=m10+k10=4이다.)
[화학식 A]
Figure 112009017069703-pat00014
(상기 화학식 A에서,
상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬(aralkyl)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아랄킬기 및 이들의 유도체 또는 중합체로 이루어진 군에서 선택된다.)
더욱 구체적으로 상기 R1 내지 R4의 예를 들자면, 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 아밀(펜틸), 헥실, 에틸헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 옥타데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 알릴, 히드록시, 메톡시, 메톡시에틸, 시아노에틸, 에톡시, 부톡시, 헥실옥시, 메톡시에톡시에틸, 메톡시에톡시에톡시에틸, 헥사메틸렌이민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 카르복시메틸, 트리메톡시실릴프로필, 트리에톡시실릴프로필, 페닐, 메톡시페닐, 시아노페닐, 페녹시, 톨릴, 벤질 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌이민과 같은 고분자 화합물이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1 내지 4로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 착색 물질은 안료 100 중량부에 대하여 5 내지 100 중량부로 포함되는 것이 바 람직하며, 함량이 5 중량부 미만일 경우 휘도가 감소할 수 있고, 50 중량부를 초과하는 경우, 용제에 용해력이 감소하여 명암비가 떨어질 수 있다.
(A-2) 안료
본 발명에는 상기 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용제에 용해가 가능한 착색 물질과 함께 안료가 착색제로 사용된다.
본 발명의 안료는 유기안료로써, 컬러 필터의 응용 목적에 따라서 적합하게 선택되어 사용될 수 있다. 　그 예로는 컬러 인덱스(C.I.: The Society of Dyers and Colorists)에 따른 피그먼트(Pigment)로써 분류된 화합물들이며, 구체적으로, C.I. Pigment Yellow 83, C.I. Pigment Yellow 128, C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 139, C.I. Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Yellow 151, C.I. Pigment Yellow 152, C.I. Pigment Yellow 153, C.I. Pigment Yellow 154, C.I. Pigment Yellow 155, C.I. Pigment Yellow 156, C.I. Pigment Yellow 166, C.I. Pigment Yellow 168, C.I. Pigment Yellow 175 및 C.I. Pigment Yellow 185의 황색 안료; C.I. Pigment Violet 19, C.I. Pigment Violet 23, C.I. Pigment Violet 29, C.I. Pigment Violet 32, C.I. Pigment Violet 36 및 C.I. Pigment Violet 38의 자색 안료; C.I. Pigment Red 177, C.I. Pigment Red 202, C.I. Pigment Red 206, C.I. Pigment Red 207, C.I. Pigment Red 208, C.I. Pigment Red 209, C.I. Pigment Red 215, C.I. Pigment Red 216, C.I. Pigment Red 220, C.I. Pigment Red 224, C.I. Pigment Red 226, C.I. Pigment Red 242, C.I. Pigment Red 243, C.I. Pigment Red 245, C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 255, C.I. Pigment Red 264 및 C.I. Pigment Red 265의 적색 안료; C.I. Pigment Blue 15, C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Blue 15:4, C.I. Pigment Blue 15:6 및 C.I. Pigment Blue 60의 청색 안료; C.I. Pigment Green 7 및 C.I. Pigment Green 36의 녹색 안료;및 C.I. Pigment Black 1 및 C.I. Pigment Black 7의 흑색 안료 화합물들이 사용될 수 있으며, 단독 혹은 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명에서는 필요에 따라 상기의 안료의 1차 입경을 작게 만드는 수단으로 수용성 무기염 및 습윤제를 혼합하고 고압의 니더(kneader)에서의 혼련을 통하여 미세화함으로써 1차 입자의 크기를 70nm 미만으로 하여 사용하거나, 황산과 같은 산에 용해한 후 빈용매에 다시 넣어 석출시킴으로써 작은 입자를 얻는 에시드-페이스팅(acid-pasting) 방법을 이용하여 안료의 1차 입자의 크기를 줄여 사용할 수도 있다. 또한 안료를 고속의 샌드밀 등으로 장시간 동안 건식 분쇄하여 안료의 1차입자의 크기를 줄이는 방법이 사용될 수도 있으며, 상기의 기술된 방법 및 그 이외의 다른 방법을 통하여 1차 입자의 크기를 줄여 사용해도 무방하며, 이미 1차 입자의 크기를 줄여 시판되는 안료를 이용해도 관계없으나, 사용되는 안료의 크기는 평균입경(D50)이 30 내지 70nm인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 입경이 30nm 미만이면, 픽셀 형성 후 내열, 내화학성, 부착력 등의 내구성에 문제가 발생할 수 있으며, 70nm를 초과할 경우 명도가 떨어는 문제가 발생할 수 있다.
상기 안료의 사용량은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 0.5 중량% 내지 25 중량%인 것이 바람직하다. 안료의 함량이 0.5중량% 미만이면 착색 효과가 미미하여 색재현율이 낮아지고, 25중량%를 초과하면 현상 성능이 저하되고, 휘도가 떨어질 수 있다.
또한, 착색제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 총량에 대하여 1 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 범위에서 색재현율, 휘도 및 명암비가 우수하고, 투과율이 높으며, 내열성 및 내광성이 좋은 고해상도의 컬러필터를 제조할 수 있다.
(B) 알칼리 가용성 수지
본 발명에서는 알칼리 가용성 수지는 제1 에틸렌성 불포화 단량체 및 이와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체를 포함한다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체로는 1개 이상의 카르복시기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체의 중량 비율은 전체 공중합체 대비 10 내지 40%, 바람직하게는 20 내지 30%의 범위인 것이 바람직하다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체로는, 알케닐 방향족 단량체, 불포화 카르본산 에스테르류 화합물, 불포화 카르본산 아미노 알킬 에스테르류 화합물, 카르본산 비닐 에스테르류 화합물, 불포화 카르본산 글리시딜 에스테르류 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 아미드류 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 알케닐 방향족 단량체의 대표적인 예로는 스티렌, α-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 벤질메틸에테르 등이 있고, 불포화 카르본산 에스테르류 화합물의 대표적인 예로는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 부틸 아크릴레이트, 2-히드록시 부틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트 등이 있으며, 불포화 카르본산 아미노 알킬 에스테르류 화합물의 대표적인 예로는 2-아미노 에틸 아크릴레이트, 2-아미노 에틸 메타크릴레이트, 2-디메틸 아미노 에틸 아크릴레이트, 2-디메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트 등이 있고, 상기 카르본산 비닐 에스테르류 화합물의 대표적인 예로는 초산 비닐, 안식향산 비닐 등이 있고, 상기 불포화 카르본산 글리시딜 에스테르류 화합물의 대표적인 예로는 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등이 있고, 상기 시안화 비닐 화합물의 대표적인 예로는 아크릴로 니트릴, 메타크릴로 니트릴 등이 있으며, 상기 불포화 아미드류 화합물의 대표적인 예로는 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 불포화 단량체는 각각 단독으로 또는 2개 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 단량체들로 구성된 카르복시기 함유 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체의 구체적인 예를 들면, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히 드록시 에틸 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시 에틸 메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 카르복시기를 함유한 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체의 중량평균분자량(Mw)은 10,000 내지 70,000인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20,000 내지 50,000인 것이 좋다. 상기 알칼리 가용성 수지는 본 발명에 있어서 픽셀의 해상도를 가장 큰 영향을 주는 인자이다. 예를 들어, 상기 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트 공중합체인 경우 산가 및 중량평균분자량에 의해 픽셀의 해상도가 뚜렷이 달라지는 결과가 얻어진다. 예를 들어 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트의 함량비가 25/75(w/w)로 산가 80 내지 120 mgKOH/g, 중량평균분자량이 20,000 내지 40,000인 경우 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 상기 알칼리 가용성 수지는 단독 또는 2종 이상을 배합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 사용량은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 0.5 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 함량이 0.5 중량% 미만이면 알칼리 현상액에 현상이 되지 않는 문제가 발생하는 반면, 30 중량%를 초과하면 가교성이 부족하여 표면의 평활도가 좋지 않은 단점이 있다.
(C) 광중합성 단량체
본 발명에 사용된 광중합성 단량체는 컬러필터용 착색 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 단량체로서, 예를 들면 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴 레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 비스페놀A 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 노볼락에폭시 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트 등이 있다.
상기 광중합성 단량체의 사용량은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 0.5 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 아크릴계 광중합성 단량체의 함량이 0.5중량% 미만이면 패턴의 모서리가 깨끗하게 형성되지 않는 문제가 발생하는 반면, 30중량%를 초과하면 알칼리 현상액에 현상되지 않으며 얼룩 또는 잔류물이 남는 단점이 있다.
(D) 광중합 개시제
본 발명에 사용되는 광중합 개시제는 착색 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 광중합 개시제로서, 예를 들어 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물로부터 1종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광중합 개시제로 사용되는 트리아진계 화합물의 구체적인 예를 들면, 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 나 프틸)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등이 있다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2,2'-디에톡시 아세토페논, 2,2'-디부톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로 아세토페논, p-t-부틸디클로로 아세토페논, 4-클로로 아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시 아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등이 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시 벤조페논, 4,4'-디클로로 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노) 벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노) 벤조페논 등이 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-메틸 티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등이 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 벤질디메틸케탈 등이 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시제의 사용량은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 광중합 개시제의 함량이 0.1중량% 미만이면 패턴형성 공정에서 노광시 광중합이 충분히 일어나지 못하는 반면, 10중량%를 초과하면 광중합후 남은 미반응 개시제가 투과율을 저하시켜야 하는 단점이 있다.
(E) 용제
본 발명에 사용 가능한 용제로는 에틸렌글리콜아세테이트, 에틸셀로솔브, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 폴리에틸렌글리콜, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜메틸에테르 등이 있으며, 이들 중 어느 한 종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용제의 사용량은 특별히 정해지지는 않으나 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 20 내지 90중량% 정도로 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법은 특별히 한정하지는 않지만, (1) 안료(A-2)를 알칼리 가용성 수지(C) 및 분산제(B)가 용해되어 있는 용제(F)에서 비드밀, 볼밀, 로드밀 등의 분산기를 이용한 안료의 미립화를 통한 안료 분산액을 수득하는 단계; (2) 광중합성 단량체(D), 광중합 개시제(E), 알칼리 가용성 수지(C) 및 착색 물질(A-1)이 용해되어있는 용제(F)에 (1)에서 제조한 안료 분산액을 첨가 및 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 수득하는 단계; 및 (3) 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 글라스 위에 스핀 도포, 슬릿 도포 등의 적당한 방법을 사용하여, 1.4 내지 3.3㎛의 두께로 도포, 자외선 광을 이용한 노 광, 알칼리 현상액으로 현상 및 베이크하는 과정을 필요한 R, G, B 색의 수에 따라 반복 수행함으로써, 원하는 패턴을 갖는 컬러필터를 제조할 수 있다. 또한 상기 과정에서, 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 다시 가열하거나 또는 활성선 조사 등에 의해 경화시킴으로써 내크랙성, 내용제성 등을 더욱 향상시킬 수도 있다.
(F) 기타
상기 컬러필터용 감광성 수지 조성물은 상기 (A) 내지 (E)의 성분 외에 분산제, 계면 활성제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 분산제로는 안료 성분이 용제 중에 균일하게 분산되도록 하는 것으로서, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제가 모두 사용 가능하다.
그 예를 들면 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알콜 에스테르 알킬렌옥사이드 부가물, 알콜알킬렌옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산염, 카르복시산에스테르, 카르복시산염, 알킬아미드 알킬렌옥사이드 부가물, 알킬아민 등이 사용될 수 있으며, 그 구체적인 예로는 BYK사의 DISPERBYK-101, DISPERBYK-130, DISPERBYK-140, DISPERBYK-160, DISPERBYK-161, DISPERBYK-162, DISPERBYK-163, DISPERBYK-164, DISPERBYK-165, DISPERBYK-166, DISPERBYK-170, DISPERBYK-171, DISPERBYK-182, DISPERBYK-2000 및 DISPERBYK-2001; EFKA 케미칼사의 EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-100, EFKA-400 및 EFKA-450; Zeneka사의 Solsperse 5000, Solsperse 12000, Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 17000, Solsperse 20000, Solsperse 24000GR, Solsperse 27000 및 Solsperse 28000; 및 Ajinomoto사의 PB711 및 PB821이 있다.
상기 분산제는 착색 감광성 수지 총량에 대하여 0.1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 중량% 미만인 경우 분산이 어렵거나 안정성이 떨어질 수 있으며, 15 중량%를 초과하는 경우 노광 후 현상시 현상이 잘 이루어지지 않아 패턴 형성이 어려울 수 있다.
또한 상기 계면활성제로는 불소계 계면 활성제; 실리콘계 계면활성제 등을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 불소계 계면활성제를 사용하는 것이 좋다.
상기 불소계 계면활성제는 전기적 특성을 우수하게 할 뿐만 아니라, 고속도 코팅(high speed coating)시 레벨링성이 우수하고 기포발생이 적어 막 결함이 작기 때문에 고속도 코팅법(High speed coating)인 슬릿 코팅(slit coating)에 매우 우수한 특성을 부여한다.
상기 불소계 계면활성제로는 폴리에테르 공변성 실리콘으로 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 3M사의 FC-430, F-475 등을 들 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 계면활성제는 컬러필터용 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%가 바람직한데, 0.01 중량% 미만으로 계면활성제를 사용하는 경우 코팅 균일성의 확보가 용이하지 않을 뿐만 아니라 얼룩이 발생할 수 있으며, 5 중량% 를 초과하여 사용하는 경우 유리기판에 대한 웨팅(Wetting) 특성이 저하되어 코팅이 되지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(C), 광중합성 단량체(D) 및 광중합 개시제(E)를 모두 한 번에 혼합하여 제조할 수도 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되는 것은 아니다.
A. 착색 물질의 합성
(합성예 1)
[화학식 5]
Figure 112009017069703-pat00015
교반기 및 온도계가 부착된 반응기에, 상기 화학식 5로 표시되는 염화 프탈로퀴놀린 화합물(C.I. Pigment Yellow 138) 10 g, 2-머캅토에탄 술폰산나트륨 12 g, 탄산나트륨 8.5 g 및 N,N'-디메틸이미다졸리돈(DMI) 250 g을 혼합하여, 질소분위기 하에 100 ℃에서 1 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 190 ℃에서 8 시간 교반하여 반응시켰다. 그리고 나서, 90 ℃로 냉각시키고, 흡인 여과한 후, 그 여과액 을 아세톤 700 g에 투입하였다. 상기 아세톤 용액으로부터 결정을 석출시키고, 아세톤을 이용하여 세정 및 여과한 후, 건조하여 하기 화학식 6으로 표시되는 프탈로퀴놀린 화합물 8.1 g을 얻었다.
[화학식 6]
Figure 112009017069703-pat00016
(합성예 2)
상기 합성예 1을 통하여 얻어진 상기 화학식 6의 프탈로퀴놀린 화합물 5 g을 10 중량%의 염산 수용액으로 2 시간 동안 수세 및 여과한 후, 2-아미노메틸프로판올 2.3 g이 용해되어있는 N-메틸피롤리돈 200 g에 첨가한다. 이를 50 ℃에서 교반한 후 아세톤을 이용하여 침전시킨 다음 여과 및 건조하여, 하기 화학식 7로 표시되는 프탈로퀴놀린 화합물 4.89 g을 얻었다.
[화학식 7]
Figure 112009017069703-pat00017
(합성예 3)
상기 합성예 2에서 아민염으로써 2-아미노메틸프로판올 2.3 g 대신에 t-부틸아민 1.9 g을 사용하여 하기 화학식 8로 표시되는 프탈로퀴놀린 화합물 4.5 g을 얻었다.
[화학식 8]
Figure 112009017069703-pat00018
(합성예 4)
교반기 및 온도계가 부착된 반응기에 상기 합성예 1의 상기 화학식 5로 표시되는 염화 프탈로퀴놀린(C.I. Pigment Yellow 138) 9.7g, 3-머캅토프로피오닉산 13.8 g, 탄산나트륨 7.6 g 및 N,N'-디메틸이미다졸리돈(DMI) 200 g을 혼합하여, 질소분위기 하에 90 ℃에서 2 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 190 ℃에서 8 시간 교반하여 반응시켰다. 그리고 나서, 90 ℃로 냉각시키고, 흡인 여과한 후, 그 여과액을 아세톤 500 g에 투입하였다. 상기 아세톤 용액으로부터 결정을 석출시키고, 아세톤을 이용하여 세정 및 여과한 후, 건조하여 하기 화학식 9로 표시되는 프탈로퀴놀린 화합물 7.6 g을 얻었다.
[화학식 9]
Figure 112009017069703-pat00019
(합성예 5)
상기 합성예 4에서 얻어진 상기 화학식 9의 프탈로퀴놀린 화합물 5 g을 2-아미노메틸프로판올이 과량으로 용해되어있는 N-메틸피롤리돈 200 g에 첨가하여 상온에서 교반한 후, 아세톤을 이용하여 침전, 여과 및 건조하여 하기 화학식 10으로 표시되는 프탈로퀴놀린 화합물 4.2 g을 얻었다.
[화학식 10]
Figure 112009017069703-pat00020
(합성예 6)
[화학식 11]
Figure 112009017069703-pat00021
교반기 및 온도계가 부착된 반응기에 상기 화학식 11로 표시되는 디케토피롤로피롤 화합물(C.I. Pigment Red 254) 8.5 g, 2-머캅토에탄 술폰산나트륨 11.5 g, 탄산나트륨 7 g 및 N,N'-디메틸이미다졸리돈(DMI) 250 g을 혼합하여, 질소분위기 하에 100 ℃에서 1 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 190 ℃에서 8 시간 교반하여 반응시켰다. 그리고 나서, 90 ℃로 냉각시키고, 흡인 여과한 후, 그 여과액을 아세 톤 500 g에 투입하였다. 상기 아세톤 용액으로부터 결정을 석출시키고, 아세톤을 이용하여 세정 및 여과한 후, 건조하여 하기 화학식 12로 표시되는 디케토피롤로피롤 화합물 6.7 g을 얻었다.
[화학식 12]
Figure 112009017069703-pat00022
(합성예 7)
[화학식 13]
Figure 112009017069703-pat00023
교반기 및 온도계가 부착된 반응기에 상기 화학식 13으로 표시되는 인단트론계 화합물(C.I. Pigment Blue 60) 8.5 g, 2-머캅토에탄 술폰산나트륨 13.2 g, 탄산나트륨 7.9 g 및 N,N'-디메틸이미다졸리돈(DMI) 300 g을 혼합하여, 질소분위기 하에 100 ℃에서 1 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 190 ℃에서 8 시간 교반하여 반응시켰다. 그리고 나서, 90 ℃로 냉각시키고, 흡인 여과한 후, 그 여과액을 아세톤 500 g에 투입하였다. 상기 아세톤 용액으로부터 결정을 석출시키고, 아세톤을 이용하여 세정 및 여과한 후, 건조하여 하기 화학식 14로 표시되는 인단트론계 화합물 5.3 g을 얻었다.
[화학식 14]
Figure 112009017069703-pat00024
(합성예 8)
[화학식 15]
Figure 112009017069703-pat00025
교반기 및 온도계가 부착된 반응기에 상기 화학식 15로 표시되는 할로겐화 프탈로시아닌 화합물(C.I. Pigment Green 36) 11.5 g, 2-머캅토에탄 술폰산나트륨 24.5 g, 탄산나트륨 16.5 g 및 N,N'-디메틸이미다졸리돈(DMI) 450 g을 혼합하여, 질소분위기 하에 160 ℃에서 4 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 190 ℃에서 8 시간 교반하여 반응시켰다. 그리고 나서, 90 ℃로 냉각시키고, 흡인 여과한 후, 그 여과액을 아세톤 1,500 g에 투입하였다. 상기 아세톤 용액으로부터 결정을 석출시키고, 아세톤을 이용하여 세정 및 여과한 후, 건조하여 하기 화학식 16으로 표시되는 할로겐화 프탈로시아닌 화합물 18.7 g을 얻었다.
[화학식 16]
Figure 112009017069703-pat00026
B. 안료분산액의 제조
(제조예 1)
조성 함량[g]
녹색 안료
(C.I. Pigment Green 36, 클라이언트사)		 150
분산제
　　PB821(아지노모토사)		 30
알칼리 가용성 수지
　　벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(8/2중량비)
　　Mw=20,000		 20
용제
　　프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)		 800
분산제와 바인더수지가 용재에 용해되어있는 용액에 녹색 안료를 첨가하여 30 분 동안 교반한 후, 쳄버(Chamber)가 300 nm인 순환식 비드밀 분산기에 넣고 2 시간 동안 분산시킨다. 상기 분산액을 0.4 ㎛의 필터로 여과하여 안료 농도가 15 중량%이며, 점도가 6.5 cP인 녹색 안료 분산액을 제조하였다.
(제조예 2)
녹색 안료 대신에 황색 안료(C.I. Pigment Yellow 138)로써, TDY2(대일본잉크화학주식회사)를 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로, 안료 농도가 15 중량%이며, 점도가 10.5 cP인 황색 안료 분산액을 제조하였다.
(제조예 3)
녹색 안료 대신에 적색 안료(C.I. Pigment Red 254)로써, IRGAPHOR RED BK-CF(시바스페셜티사)를 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로, 안료 농도가 15 중량%이며, 점도가 8.4 cP인 적색 안료 분산액을 제조하였다.
(제조예 4)
녹색 안료 대신에 청색 안료(C.I. Pigment Blue15:6)로써, TDB2(대일본잉크화학주식회사) 및 자색 안료(C.I. Pigment Violet 23)로써, Hostaperm?Violet RL- ED LV 3064(클라리언트사)를 80:20(중량비)의 비율로 하여 사용한 것을 제외하고는 안료 농도가 15 중량%이며, 점도가 11.2 cP인 청색 안료 분산액을 제조하였다.
C. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
(실시예 및 비교예)
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물을 하기 표 1의 조성으로 제조하였다.
[표 1]
Figure 112009017069703-pat00027
상기 성분들을 사용한 착색 감광성 수지 조성물은 다음과 같은 방법으로 제조된다.
(A) 합성예를 통하여 제조한 착색 물질을 N-메틸피롤리돈에 용해시킨 후 1 시간 동안 교반하였다.
(B) PGMEA 및 에틸프로피오네이트에 광중합 개시제를 용해시킨 후, 2 시간 동안 상온에서 교반하고, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 단량체를 첨가하고 2 시간 동안 상온에서 교반하였다.
(C) (A)와 (B)를 혼합한 후 제조예를 통하여 제조한 안료 분산액을 첨가하고 1 시간 동안 상온에서 교반하였다.
(D) 계면활성제로써, 불소계 계면활성제(F-475, DIC사)를 첨가하고 1 시간 동안 상온에서 교반하였다.
(E) 3 회에 걸친 여과를 행하여 불순물을 제거하였다.
D. 컬러필터의 제조
상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀-코터(KDNS사, K-Spin8)를 이용하여 8 ㎝ × 8 ㎝ 유리 기판 위에
2.5 ㎛의 두께로 도포하고, 100 ℃의 핫플레이트에서 110 초 동안 건조한다. 그런 다음, 다양한 크기의 패턴이 새겨진 마스크 및 노광기(니콘사, I10C)를 사용하여 60 mJ/㎠ 로 노광하고, 25 ℃에서 1 중량%의 KOH 수용액으로 현상하였으며, 현상된 기판을 세정한 후 230 ℃의 오븐에서 30 분 동안 건조하는 방법으로 컬러필터 패턴을 형성하여 컬러필터를 제조하였다.
E. 색특성 평가
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3을 이용하여 제조된 컬러필터의 CIE 색도 좌표(x, y, Y)의 측정은 컬러분광광도계(MCPD3000, Otsuka Electronics사)을 이용하여 측정하였다.
명암비 값은 상, 하층에 편광판이 설치된 명암비 측정기(Contrast tester CT-1, Tsubosaka사)를 사용하여, 두 개의 편광필름 사이에 시료를 넣고, 빛이 편광필름과 평행으로 일치할 때와 크로스되어 수직으로 있을 때의 값의 비를 측정하여, 하기 표 2에 나타내었다. 도 1에는 실시예 6 및 비교예 1의 투과율을 나타내는 분광 스펙트럼이 도시되어 있다. 도 1을 살펴보면, 660 내지 780 nm의 파장 영역에서 실시예 6에 따른 컬러필터의 투과율이 우수한 것을 확인할 수 있다. 이로써, 본 발명의 화학식 10에 따른 프탈로퀴놀린 화합물을 착색제로써 소량 사용할 때가 동일 색상의 안료 분산액을 다량 사용하는 것보다 우수한 투과율을 보여주는 것을 도 1에서 볼 수 있으며, 표 2의 결과에서 볼 수 있듯이 Y 값이 1.2가 높은 것을 확인할 수있다.
F. 신뢰성 평가
내열성 측정을 위하여 230 ℃의 오븐에서 2 시간 동안 건조 후, 초기의 색도 좌표값이 변화하는 정도를 확인하였다. 초기의 색도 좌표값의 변화율이 3 미만이면 ◎로, 6 미만이면 ○로, 6 이상이면 ×로 표시하였다.
또한 내광성 측정은 내광성 시험기(Xenon Arc Fade-O-Meter, Atlas사)를 이 용하여 150 W/m2의 제논 램프(Xenon-Arc lamp)에서 50 시간 동안 방치한 후, 변화하는 정도를 확인하였다. 초기의 색도 좌표값의 변화율이 3 미만이면 ◎로, 3 이상 6 미만이면 ○로, 6 이상이면 ×로 표시하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
　 색특성 평가 결과 신뢰성 평가 결과
x y Y 명암비 내열성 내광성
실시예 1 0.521 0.315 73.1 6,200 ○ ◎
실시예 2 0.521 0.316 73.2 6,400 ◎ ◎
실시예 3 0.521 0.319 73.6 6,500 ○ ◎
실시예 4 0.521 0.318 73.5 6,700 ○ ◎
실시예 5 0.521 0.316 73.2 6,500 ◎ ◎
실시예 6 0.521 0.319 73.8 7,100 ◎ ○
실시예 7 0.521 0.316 73.1 7,300 ◎ ◎
실시예 8 0.586 0.320 26.2 6,200 ◎ ◎
실시예 9 0.588 0.320 26.3 6,300 ◎ ○
실시예 10 0.141 0.078 8.8 7,200 ◎ ◎
비교예 1 0.521 0.316 72.6 5,200 ◎ ◎
비교예 2 0.585 0.320 25.8 5,400 ◎ ◎
비교예 3 0.141 0.077 8.6 6,500 ○ ○
상기 표 2에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 10의 컬러필터는 내열성 및 내광성이 필요 수준 이상이며, 동일 색상의 실시예 및 비교예를 비교해보면, 본 발명의 실시예 1 내지 10에 따른 따른 컬러필터의 휘도(Y) 및 명암비가 비교예 1 내지 3에 비하여 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 실시예 6 및 비교예 1의 투과율을 나타내는 분광 스펙트럼이다.

Claims (5)

  1. 착색제; 알칼리 가용성 수지; 광중합성 단량체; 광중합 개시제; 및 용제를 포함하고,
    상기 착색제는 안료 및 하기 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 착색 물질을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112012107927834-pat00028
    (상기 화학식 1에서,
    X1 및 X2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
    Y1 및 Y2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
    B는 할로겐 원소이고,
    n1 및 n2는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
    m1 및 m2는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
    k1 및 k2는 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이며,
    m1+k1=m2+k2=4이다.)
    [화학식 2]
    Figure 112012107927834-pat00029
    [화학식 3]
    Figure 112012107927834-pat00030
    (상기 화학식 2 및 3에서,
    X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
    Y3 내지 Y6는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
    n3 내지 n6는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
    m3 내지 m6은 각각 독립적으로, 0 내지 1이며,
    m3+m4≥1이고, m5+m6≥1이다.)
    [화학식4]
    Figure 112012107927834-pat00031
    (상기 화학식 4에서,
    X7 내지 X10은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, SO3 - 또는 COO-이고,
    Y7 내지 Y10은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, H+; 알칼리금속의 양이온; 및 하기 화학식 A로 표시되는 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
    B는 할로겐 원소이고,
    M은 구리(Cu)이고,
    n7 내지 n10은 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
    m7 내지 m10은 각각 독립적으로, 0 내지 1이며,
    m7+m8+m9+m10≥1이고,
    k7 내지 k10은 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이며,
    m7+k7=m8+k8=m9+k9=m10+k10=4이다.)
    [화학식 A]
    Figure 112012107927834-pat00032
    (상기 화학식 A에서,
    상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬(aralkyl)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아랄킬기 및 이들의 유도체 또는 중합체로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 치환은 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 이미노기(=NH, =NR, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미노기(-NH2, -NH(R'), -N(R")(R"'), R' 내지 R"'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 카르복실기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물은,
    착색제 1 내지 40 중량%;
    알칼리 가용성 수지 0.5 내지 30 중량%;
    광중합성 단량체 0.5 내지 30 중량%;
    광중합 개시제 0.1 내지 10 중량%; 및
    용제 잔부량
    을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 착색제는,
    상기 화학식 1 내지 4로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 착색 물질이 안료 100 중량부에 대하여 5 내지 100 중량부로 포함되는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물은 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 하나 이상 더 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터.
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