KR101661733B1 - 염료 화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러필터용 염료 화합물에 관한 것으로서, 하기 [화학식 1] 에 따른 염료 화합물인 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 염료 화합물을 포함하는 수지 조성물은 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 등의 유기 용제에 대한 우수한 용해성, 높은 내열성, 특히 우수한 내광성을 특성으로 가지고 있어, 이를 이용하여 우수한 컬러필터의 제조가 가능하다.
[화학식 1]

Description

염료 화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물{Dye compounds and resin composition for color filter comprising the same}
본 발명은 컬러필터용 염료 화합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기용매에 대한 용해도가 높고, 내열성과 내광성이 우수한 것을 특징으로 하는 트리아릴메탄계 염료 화합물과 이를 이용한 컬러필터용 수지 조성물에 관한 것이다.
염료 화합물은 화합물의 색 흡수 내지 투과하는 성질에 의해 여러 가지 분야에 응용이 되고 있다. 특히, 섬유 착색제 등으로 활용되는 섬유 산업 분야, 디스플레이 소재 분야, 잉크젯 잉크 조성물, 필기구 색제, 특수하게는 세포나 조직 등의 염색에 사용되는 생화학 분야까지 널리 사용되고 있다.
이러한 염료 화합물 중에서 트리아릴메탄계 화합물에 해당하고, 널리 사용되고 있는 하기 Victoria Blue BO 화합물의 경우, 색특성이 우수하나, 유기용매에 대한 용해도 및 내열성이 떨어지고 특히 내광성이 좋지 않아 그 활용분야가 섬유산업, 잉크젯 잉크 및 필기구 색제에 한정되어 사용되고 있는 실정이다.
Figure 112014065073910-pat00001
[Victoria Blue BO]
일반적으로 트리아릴메탄계 염료의 광에 의한 분해 메카니즘은 하기 참고문헌(Dyes and Pigments 3(1982) 49~58)에 아래와 같이 잘 나타나 있다.
Figure 112014065073910-pat00002
앞에서 언급한 Victoria Blue BO 화합물이 갖는 상기 한계점을 개선하기 위하여, Victoria Blue BO의 음이온을 알킬 술폰산 음이온, 방향족 술폰산 음이온, 옥살레이트, 알킬카르복시산 음이온 등으로 치환하여 물성을 개선하려는 여러 시도들이 진행되어져 왔다. 이와 같은 염치환으로 용해도 및 내열성의 많은 개선은 이루어져 왔으나, 내광성은 개선이 크게 이루어지지 않았다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유기용매에 대한 용해도 개선 및 우수한 내열성을 확보하고, 특히 취약한 내광성을 개선하여 컬러필터에 사용이 가능한 신규한 트리아릴메탄 염료 화합물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 신규한 트리아릴메탄 염료 화합물을 착색제로 포함하는 컬러필터용 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 1]로 표시되는 트리아릴메탄 염료 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112014065073910-pat00003
상기 [화학식 1]의 구체적인 구조 및 치환기에 대한 설명은 후술한다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 착색제, 반응성 불포화 화합물, 중합 개시제, 유기용제 및 첨가제를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물을 제공하고, 상기 착색제는 상기 [화학식 1]에 따른 염료 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 착색제는 컬러필터의 색좌표 및 색보정 등을 고려하여 염료 또는 안료로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 착색제는 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 50 중량%일 수 있다.
또한, 상기 반응성 불포화 화합물은 열경화성 단량체나 올리고머, 광경화성 단량체나 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 중합 개시제는 열중합 개시제, 광중합 개시제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 염료 화합물은 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)에 대한 우수한 용해성, 내열성 및 내광성을 가진다. 따라서 이를 컬러필터 수지 조성물의 착색제로 사용할 경우, 안료를 사용한 경우보다 용해도가 높고, 안료 분산안정성을 위해 추가되는 첨가제의 사용량을 줄일 수 있어, 착색력을 극대화시킬 수 있는 장점이 있으며, 이로 인해 고색재현이 가능한 장점이 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
염료를 컬러필터에 착색제로 적용하기 위해서는 유기 용제에 대한 우수한 용해도와 고내열성 및 고내광성을 필요로 한다. 최근에 컬러필터의 착색제로서, 투과율이 높은 염료에 대한 개발이 이루어지고 있으나, 현재까지 유기 용제에 대한 우수한 용해도와 고내열성 및 고내광성을 모두 만족하는 염료들은 드문 실정이다.
본 발명의 발명자들은 여러 가지 실험을 진행하여 용해도, 내열성, 내광성이 우수한 트리아릴메탄 염료를 합성하였으며, 이를 컬러필터 수지 조성물의 착색제로 적용이 가능함을 확인하였다.
본 발명에 따른 염료 화합물은 하기 [화학식 1]로 표시되는 염료 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112014065073910-pat00004
상기 [화학식 1]에서,
X-는 플루오르화알킬술폰산 음이온 또는 비스트리플루오르메탄술폰이미드 음이온일 수 있다.
R1, R2, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 7 내지 20 아랄킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소기, 또는 하기 [구조식 1] 및 [구조식 2] 중에서 선택되며, 상기 R1, R2, R8 및 R9 중에서 적어도 1개 이상은 하기 [구조식 1] 또는 [구조식 2]이다.
[구조식 1] [구조식 2]
Figure 112014065073910-pat00005
상기 [구조식 1] 내지 [구조식 2]에서,
R10은 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며, R11은 수소 또는 메틸이고, R12 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이다.
R3, R4, R5, R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 치환 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소기 및 할로겐 중에서 선택된다.
a, b, c는 각각 0 내지 4의 정수이고, d, e는 0 내지 5의 정수이며, 상기 a, b, c, d, 및 e가 2 이상인 경우, 복수의 R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 R1 , R2 , R8 및 R9는 보다 구체적으로 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, i-프로필기, i-부틸기, i-펜틸기, t-부틸기, 2-에틸헥실기와 또한, 이들에 추가적으로 치환되어 있는 알킬기 등일 수 있다. 또한 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알킬기로서, 씨클로프로필, 씨클로부틸기, 씨클로펜틸기, 씨클로헥실기, 씨클로헵틸기, 씨클로옥틸기, 씨클로데실기와 또한 이들에 추가적으로 치환되어 있는 씨클로알킬기 등일 수 있다. 또한, 치환 또는 비치환 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로는 벤질기, 나프틸알킬기와 또한, 이들에 추가적으로 치환되어 있는 아랄킬기 등일 수 있다. 또한, 치환 또는 비치환 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소기로는 페닐기, 나프틸기와 또한, 이들에 추가적으로 치환되어 있는 방향족 탄화수소기 등일 수 있다.
상기 [구조식 1]에서 R10은 보다 구체적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기와 이들에 추가적으로 치환되어 있는 알킬렌기 등일 수 있다.
상기 [구조식 2]에서 R12 및 R13은 각각 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기와 또한, 이들에 추가적으로 치환되어 있는 알킬렌기 등일 수 있다.
상기 R3, R4, R5, R6 및 R7은 보다 구체적으로 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기로서 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, i-프로필기, i-부틸기, i-펜틸기, t-부틸기, 2-에틸헥실기와 또한, 이들에 추가적으로 치환되어 있는 알킬기 등일 수 있다. 또한 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알킬기로서, 씨클로프로필, 씨클로부틸기, 씨클로펜틸기, 씨클로헥실기, 씨클로헵틸기, 씨클로옥틸기, 씨클로데실기와 또한 이들에 추가적으로 치환되어 있는 씨클로알킬기 등일 수 있다. 또한, 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알콕시기로는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, i-프로폭시, i-부톡시, i-펜톡시, t-부톡시, 2-에틸헥실옥시와 또한, 이들에 추가적으로 치환되어 있는 알콕시기 등일 수 있다. 또한 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알콕시기로서, 씨클로프로필옥시, 씨클로부틸옥시, 씨클로펜틸옥시, 씨클로헥실옥시, 씨클로헵틸옥시, 씨클로옥틸옥시, 씨클로데실옥시기와 또한 이들에 추가적으로 치환되어 있는 씨클로알콕시기 등일 수 있다.
본 발명의 [화학식 1]에 따른 염료 화합물은 구체적으로 하기 [1] 내지 [16]의 화합물로 표시될 수 있고, 다만 이에 의해서 본 발명에 따른 [화학식 1]의 범위가 제한되는 것은 아니다.
Figure 112014065073910-pat00006
Figure 112014065073910-pat00007

본 발명에 따른 컬러필터용 수지 조성물은 착색제로 상기 본 발명에 따른 [화학식 1]로 표시되는 염료 화합물을 사용하고, 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 중합 개시제, 유기용제 및 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 착색제는 컬러필터의 색좌표 및 색보정 등을 고려하여 본 발명에 따른 [화학식 1]의 염료 화합물과 함께 선택적으로 1종 이상의 염료 화합물 또는 안료 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 염료 화합물로는 크산텐염료, 시아닌 염료, 아자포피린 염료 등이 있으며, 상기 안료 화합물로는 청색안료, 또는 보라색 안료에 해당하는 것이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있는 것이지만, 바람직하게는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있다. 구체적인 예로는 C.I. 청색안료(Color Index Pigment Blue) 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 60 등을 들 수 있으며, C.I. 보라색안료(Color Index Pigment Violet) 23등을 들 수 있다.
또한, 상기 착색제는 컬러필터용 수지 조성물 총중량에 대하여 0.01 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 결착력을 나타낼 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않으며, 특히 공지되어 있는 필름형성 수지일 수 있다.
예를 들어, 셀룰로오스 수지, 특히 카르복시메틸히드록시에틸 셀룰로오스 및 히드록시에틸 셀룰로오스, 아크릴산 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아미드, 폴리아미드-이민, 폴리이미드 등의 바인더이다. 더욱 바람직하게는 광중합성 불포화 결합을 갖는 수지가 포함되며, 예를 들어, 아크릴산 수지일 수 있다. 특히, 중합성 단량체의 단독중합체 및 공중합체, 예를 들어 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 스티렌 및 스티렌 유도체, 메타아크릴산, 이타콘산, 말레산, 말레 무수물, 모노알킬 말레에이트과 같은 카르복시기를 함유한 중합성 단량체, 및 메타아크릴산, 스티렌 및 스티렌 유도체와 같은 중합성 단량체들 간의 공중합체가 유용하며, 또한 옥시란 고리와 에틸렌계 불포화 화합물을 각각 함유하는 화합물, 예를 들어, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 아크릴로일 글리시딜 에테르 및 모노알킬글리시딜 이타코네이트 등과 카르복실-함유 중합 화합물의 반응 생성물, 또한 히드록실기와 에틸렌계 불포화 화합물(불포화 알코올)을 각각 함유하는 화합물 예를 들어, 알릴 알코올, 2-부텐-4-올, 올레일 알코올, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드 등과 카르복시기-함유 중합 화합물의 반응 생성물이 있으며, 이러한 바인더는 이소시아네이트기가 없는 불포화 화합물을 함유할 수도 있다.
상기 바인더의 불포화도의 당량(불포화 화합물 당 바인더의 분자량)은 적당한 광중합성뿐만 아니라 필름 경도를 제공하기 위해 일반적으로 200 내지 3,000이고, 특히 230 내지 1,000 범위일 수 있다. 필름 노광 후 충분한 알칼리 현상성을 제공하기 위해 산가는 일반적으로 20 내지 300이며, 특히 40 내지 200일 수 있다. 바인더의 평균분자량은 1,500 내지 200,000 특히 10,000 내지 50,000 g/mol이 바람직하다.
상기 반응성 불포화 화합물은 열경화성 단량체나 올리고머, 광경화성 단량체나 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 광경화성 단량체일 수 있으며, 분자 내에 하나 이상의 반응성 이중결합 및 추가 반응성기를 함유할 수 있다.
이와 관련하여 유용한 광경화성 단량체는 특히 반응성 용매 또는 반응성 희석제, 예를 들어 모노-, 디-, 트리- 및 다관능성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 비닐 에테르, 그리시딜 에테르 등이다. 추가 반응성기에는 아릴, 히드록실, 포스페이트, 우레탄, 2차아민, N-알콕시메틸기 등이 포함된다.
이런 종류의 단량체들은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌 [Roempp, Lexikon, Lacke und Druckfarben, Dr. Ulrich Zorll, Thimem Verlag Stuttgart-New York, 1998, p 491/492]에 언급되어 있다. 단량체의 선택은 특히 사용되는 조사의 종류 및 강도, 광개시제에 의한 목적 반응 및 필름 특성에 좌우된다. 이들 광경화성 단량체는 단독으로 또는 단량체의 조합으로 사용하는 것도 가능하다.
상기 중합 개시제는 열경화 개시제, 광경화 개시제 또는 이들의 조합일 수 있으며, 바람직하게는 광경화 개시제일 수 있고, 이러한 광경화 개시제는 가시광선 또는 자외선의 흡수결과, 예를 들어 상기 단량체 및/또는 바인더의 중합 반응을 유도할 수 있는 반응 중간체를 형성하는 화합물이다. 광개시제 또는 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌 [Roempp, Lexikon, Lacke und Druckfarben, Dr. Ulrich Zorll, Thimem Verlag Stuttgart-New York, 1998, p 445/446]으로부터 알 수 있다.
상기의 유기 용제는 예를 들어, 케톤, 알킬렌 글리콜 에테르, 알코올 및 방향족 화합물이다. 케톤 군에는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논 등이 있고, 알킬렌 글리콜 에테르 군에는 메틸셀로솔브(에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르), 부틸셀로솔브(에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 메틸솔로솔브 아세테이트, 에틸셀로솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트 등이 있고, 알코올 군에는 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, n-부틸 알코올, 3-메틸-3-메톡시 부탄올 등이 있고, 방향족 용매 군에는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸 N-히드록시메틸피롤리돈-2 아세테이트 등이 있다. 추가의 다른 용매로는 1,2-프로판디올 디아세테이트, 3-메틸-3-메틸-3메톡시부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 테트라하이드로푸란 등이 있다. 이 용매들은 단독으로 또는 혼합물로 사용할 수 있다.
상기의 추가 첨가제는 각각의 목적에 부합하는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있을 것이다. 바람직한 예로 표면질감을 향상시키기 위해서, 지방산, 지방아민, 알코올류, Bean oil, 왁스, 로진, 레진류, 벤조트리아졸 유도체 등이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 지방산으로는 Stearic acid 또는 Behenic acid 등이 사용될 수 있고, 지방 아민으로는 Stearylamine 등이 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
1. 합성예의 합성
(1) [화학식 Ⅰ] 화합물의 합성
하기 [반응식 1]에 따라 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 화합물을 합성하였다.
[반응식 1]
Figure 112014065073910-pat00008
[화학식 a] [화학식 h] [화학식 Ⅰ]
[화학식 a] 80.00 mmol을 Toluene 320 mL를 첨가하고 교반하였다. 그 후, 옥시염화인 480.00 mmol을 추가하고 15 분간 교반하였다. [화학식 h] 80 mmol을 추가한 후, 환류시켰다. 반응종료 후, 상온 냉각을 진행하고 물 300 mL를 추가한 후, 교반하였다. 층분리 후, 감압농축을 진행하고 얻어진 화합물을 컬럼크로마토그래피로 정제하여 [화학식 I] 화합물 55.71 mmol을 얻었으며, LC/MS를 이용하여 분자량을 확인하였다.
(2) [화학식 Ⅱ] 내지 [화학식 VIII]화합물의 합성
하기 [표 1]과같이 벤조페논 유도체와 아닐린유도체를 선정하였으며, 하기 [표 2]와 같이 반응물을 선정하여 [화학식 I]의 합성과 동일한 방법으로 합성을 진행하여 [화학식 II] 내지 [화학식 VIII]를 얻었다. 합성한 [화학식 II] 내지 [화학식 VIII]은 LC/MS를 이용하여 분자량을 확인하였다.
[표 1]
Figure 112014065073910-pat00009

[표 2]
Figure 112014065073910-pat00010
Figure 112014065073910-pat00011

(3) 합성예 1의 합성
Figure 112014065073910-pat00012
[화학식 I] [합성예 1]
[화학식 I] 화합물 20.00 mmol을 디클로로메탄 100 g에 넣은 후, 교반하여 용해하고, 트리플루오르메탄술폰산 나트륨 24.00 mmol을 20% 수용액으로 첨가하여 1시간 교반하여 염을 치환하였다. 층분리 후, 유기층을 물로 세척하고 감압농축한 후, 정제하여 합성예 1 화합물 14.68 mmol을 얻었다.
(4) 합성예 2 내지 16의 합성
합성예 1과 동일한 방법으로 합성을 진행하였다 다만 하기 [표 3]과 같이 [화학식 I] 내지 [화학식 VIII]중에서 반응물로 선정하고, 염화합물로 트리플루오르메탄술폰산 나트륨(A) 또는 리튬 비스트리플루오르메탄술폰이미드(B), 리튬 노나플루오르술포네이트(C) 중에서 선택하여 합성예 2 내지 합성예 16을 합성하였다.
[표 3]
Figure 112014065073910-pat00013
Figure 112014065073910-pat00014
Figure 112014065073910-pat00015

(5) 비교예 2 내지 3의 합성
합성예 1과 동일한 방법으로 합성을 진행하였다. 다만 하기 반응물로 Victoria Blue BO(비교예 1)선정하고, 염화합물로 트리플루오르메탄술폰산 나트륨(A)를 선택하여 비교예 2 화합물을 합성하였고, 또한 염화합물로 리튬 비스트리플루오르메탄술폰이미드(B)를 선택하여 비교예 3을 합성하였다.
Figure 112014065073910-pat00016
[비교예 1] [비교예 2] [비교예 3]
2. 용해도 평가
합성예 1 내지 16과 비교예 1 내지 3을 PGMEA에 용해하여 각각의 용해도를 확인하였고, 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다.
[표 4]
Figure 112014065073910-pat00017
상기 [표 4]에서 합성예 1 내지 16과 비교예 1 내지 3의 결과로 용해도는 음이온에 따라 큰 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 염을 치환하지 않은 비교예 1의 경우, 용해도가 <1%이하로 매우 낮음을 알 수 있으며, 다른 결과들을 통해 클로라이드, 플루오르화알킬술폰산 음이온, 비스트리플루오르메탄술폰이미드 음이온 순으로 용해도가 증가함을 알 수 있다. 특히 비스트리플루오르메탄술폰이미드 음이온의 경우일 경우, 용해도가 >10%이상으로 매우 우수한 것을 알 수 있다.
3. 수지 조성물의 제조
내열성 및 내광성 평가를 위해 아래와 같이 실시예 1 내지 16의 수지 조성물과 비교예 4 내지 6의 수지 조성물을 제조하였다.
(1) 실시예 1 수지 조성물의 제조
다음과 같은 조성으로 수지 조성물을 제조하였다.
(a) 바인더수지 : 벤질메타아크릴레이트/메타아크릴산(60 : 40 질량비)의 공중합체(Mw=20000) 2.7 g
(b) 아크릴 모노머 : 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 10 g
(c) 염료 화합물 : 합성예 1 2.3 g
(d) 광중합 개시제 : BASF사의 Irgacure OXE-02 2 g
(e) 용제 : 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 83 g
(2) 실시예 2 내지 16 및 비교예 4 내지 6 수지 조성물의 제조
상기 실시예 1과 동일한 조성과 동일하게 수지 조성물을 제조하였으며, 다만 염료 화합물을 합성예 1 대신 하기 [표 5]와 같이 화합물을 바꾸어 수지 조성물을 제조하였다.
[표 5]
Figure 112014065073910-pat00018

4. 물성평가
(1) 내열성 측정
내열성 측정을 위해 10 ㎝ × 10 ㎝의 유리기판 위에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 수지 조성물을 각각 2 ㎛ 두께로 스핀 코팅하여 90 ℃의 핫플레이트에서 3 분 동안 프리베이크(pre-bake)를 수행한 후, 상온에서 1 분 동안 냉각하였다. 이를 노광기를 이용하여 100 mJ/㎠의 노광량(365 ㎚ 기준)으로 노광하였다.
이후, 230 ℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 20 분 동안 포스트베이크(postbake)를 수행한 후, 분광광도계인 Otsuka electronic사의 MCPD3700을 사용하여 색 특성을 확인하고, 230 ℃ 컨벡션 오븐에서 1시간 추가로 열처리를 진행한 후, 다시 색 특성을 확인하여 ΔEab*값을 구하여 하기 [표 6]에 나타내었다.
(2) 내광성 측정
내열성 측정과 동일한 방법으로 스핀코팅, 노광, 포스트베이크를 진행 한 후, 분광광도계인 Otsuka electronic사의 MCPD3700을 사용하여 색 특성을 확인하고, Q-sun Xenon Chamber에서 1.34W/㎡/nm (at 420 nm)의 조도로 8시간 조사한 후, 다시 색 특성을 확인하여 ΔEab*값을 구하여 하기 [표 6]에 나타내었다.
[표 6]
Figure 112014065073910-pat00019
상기 [표 6]에서 비교예 4 내지 6에서 클로라이드, 플루오르화알킬술폰산, 비스트리플루오르메탄술폰이미드 순으로 내열성이 향상되는 것을 알 수 있으며, 또한 실시예 1 내지 실시예 16과 비교예 4 내지 6의 결과에서 실시예의 내열성, 내광성이 비교예에 비해 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기 [화학식 1]로 표시되는 염료 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112016034085696-pat00020

    상기 [화학식 1]에서,
    X-는 플루오르화알킬술폰산 음이온 또는 비스트리플루오르메탄술폰이미드 음이온이고,
    R1, R2, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 7 내지 20 아랄킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소기 및 하기 [구조식 1] 중에서 선택되고,
    [구조식 1]
    Figure 112016034085696-pat00025

    상기 [구조식 1]에서,
    R10은 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며,
    R11은 메틸이고,
    R8 및 R9는 서로 상이하고, 상기 R8 및 R9 중에서 어느 하나는 상기 [구조식 1]이며,
    R3, R4, R5, R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알킬기, 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 치환 비치환 탄소수 3 내지 10의 씨클로알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소기 및 할로겐 중에서 선택되며,
    a, b 및 c는 각각 0 내지 4의 정수이고, d, e는 0 내지 5의 정수이며, 상기 a, b, c, d, 및 e가 2 이상인 경우, 복수의 R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 서로 동일하거나 상이하다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1]로 표시되는 염료 화합물은 하기 [1] 내지 [6], [9] 내지 12], [15] 및 [16]으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 염료 화합물:
    Figure 112016034085696-pat00026

    Figure 112016034085696-pat00027

    Figure 112016034085696-pat00028

    Figure 112016034085696-pat00029
  3. 착색제; 바인더 수지; 반응성 불포화 화합물; 중합 개시제; 유기용제; 및 첨가제;를 포함하고,
    상기 착색제는 제1항에 따른 염료 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 착색제는 크산텐 염료, 시아닌 염료 및 아자포피린 염료 중에서 선택되는 하나 이상의 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 청색 안료 또는 보라색 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 착색제는 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 반응성 불포화 화합물은 열경화성 단량체나 올리고머, 광경화성 단량체나 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 중합 개시제는 열중합 개시제, 광중합 개시제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 컬러필터용 수지 조성물.
  9. 제1항 따른 염료 화합물 또는 이를 이용하여 합성한 염료 화합물을 착색제로 사용한 컬러필터.
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