KR20150108613A - 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR20150108613A
KR20150108613A KR1020140031614A KR20140031614A KR20150108613A KR 20150108613 A KR20150108613 A KR 20150108613A KR 1020140031614 A KR1020140031614 A KR 1020140031614A KR 20140031614 A KR20140031614 A KR 20140031614A KR 20150108613 A KR20150108613 A KR 20150108613A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
compound
photosensitive resin
pigment
resin composition
Prior art date
Application number
KR1020140031614A
Other languages
English (en)
Inventor
김수호
장지훈
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020140031614A priority Critical patent/KR20150108613A/ko
Publication of KR20150108613A publication Critical patent/KR20150108613A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • G02B5/223—Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

본 발명은, 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 더 상세하게는 컬러액정표시장치 등에 사용되는 컬러필터를 제조할 때에 사용되는 컬러필터용 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러 필터에 관한 것이다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터는 밀착성이 우수하고 패턴의 박리가 일어나지 않으며, 색차가 적고 투과도가 우수하며, 특히 휘도가 우수한 것이 특징이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터{COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND COLOR FILTER USING THE SAME}
본 발명은, 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 더 상세하게는 컬러액정표시장치 등에 사용되는 컬러필터를 제조할 때에 사용되는 컬러필터용 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러 필터에 관한 것이다.
컬러필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정표시장치나 촬상소자 등에 사용되는 컬러필터는, 통상 블랙 매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 착색제를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, 예비 소성이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, 후 소성이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다.
한편, 액정표시장치 등의 제조 공정에서의 생산성 향상을 위하여 공정성 및 제품 신뢰성이 우수한 컬러필터의 제조방법이 꾸준히 연구되고 있다. 그러나, 종래의 착색 감광성 수지 조성물은 여전히 감도, 밀착성 등의 문제점을 가지고 있어 이러한 문제점을 보완한 착색 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.
또한, 최근에는 컬러 촬상관 소자, 컬러 액정 표시 장치 등의 고품질화 및 용도의 확대를 반영하여 표시 패널의 고휘도화가 강하게 요구되고 있다. 이에 청색, 적색 또는 녹색의 각 감광성 수지 조성물에 대해서 휘도를 높게 하기 위한 연구가 여러가지 이루어지고 있으나, 종래 적색의 화소를 제공하는 감광성 수지 조성물에 관해서는, 이용 가능한 안료가 한정되어 있기 때문에, 휘도를 향상시키는 수법도 필연적으로 한정되어 있는 상황이다. 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2009-0041338호에서는 휘도가 높은 컬러 필터용 착색 감광성 수지 조성물을 개시하고 있으나, 적색이 아닌 청색 화소를 형성할 수 있는 청색 컬러 필터용 감광성 수지 조성물로만 한정하고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0041338호
이에, 본 발명은 감도 및 밀착성이 우수하고, 현상 공정 중에 패널의 박리가 없으며, 투과도가 우수하면서도 적색에서의 색변이 적고 휘도가 우수한 컬러필터를 얻을 수 있는 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 산화방지제(E), 조핵제(F), 및 용제(G)를 포함하는 것으로, 조핵제(F)는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
본 발명의 일 구현예는 상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료(a1) 및 1종 이상의 염료(a2)를 포함하며, 상기 1종 이상의 안료(a1) 및 1종 이상의 염료(a2) 중 적어도 어느 하나는 적색계열인 것일 수 있다.
다른 일 구현예는 산화방지제(E)의 한 분자 내에 페놀계 산화방지 작용기와 인계 산화방지 작용기를 동시에 가지고 있거나 폐놀계 산화방지 작용기와 황계 산화 방지 작용기를 동시에 가지고 있는 것일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로, 착색제(A)는 5 내지 60중량% 포함되고, 알칼리 가용성 수지(B)는 10 내지 80중량%로 포함되며, 광중합성 화합물(C)은 5 내지 45중량%로 포함되고, 광중합 개시제(D)는 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 고형분 총 중량을 기준으로 0.1 내지 40중량%로 포함되며, 산화 방지제(E)는 광중합 개시제(D)의 고형분 중량을 기준으로 1 내지 100중량%로 포함되고, 조핵제(F)는 광중합 개시제(D)의 고형분 중량을 기준으로 1 내지 100중량% 포함되며, 용제(G)는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량% 포함되는 것일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 착색제(A) 중의 염료(a2)의 함량이 착색제(A)의 고형분 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 80중량%인 것일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 착색제(A)는 안료 분산제(a3)를 더 포함하며, 안료 분산제(a3)의 함량은 상기 안료(a1)의 고형분 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부인 것일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 알칼리 가용성 수지(B)의 산가가 30 내지 150mgKOH/g인 것일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 광중합 개시제(D)가 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터는 밀착성이 우수하고 패턴의 박리가 일어나지 않으며, 색차가 적고 투과도가 우수하며, 특히 휘도가 우수한 것이 특징이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 산화방지제(E), 조핵제(F), 및 용제(G)를 포함하는 것으로, 상기 조핵제(F)는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물인 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 컬러필터 제조 시 밀착성이 우수하고, 패턴의 박리가 일어나지 않으며, 색차가 적고 투과도가 우수한 효과를 나타낸다.
이하, 각각의 구성에 대해 더욱 상세히 설명한다.
착색제(A)
상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료(a1) 및 1종 이상의 염료(a2)를 필수성분으로 하며, 안료분산제(a3)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 안료 및/또는 안료분산제를 포함하는 안료분산조성물을 제조한 후 염료와 함께 사용하는 것일 수 있다.
안료( a1 )
상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.
상기 유기 안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌 안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페리렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론(anthanthrone) 안료, 인단트론(indanthrone) 안료, 프라반트론 안료, 피란트론(pyranthrone) 안료, 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.
상기 무기 안료로서는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬, 카본블랙 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.
적색, 보라색, 심홍색 계열의 안료가 바람직하며 특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물중 C.I. 피그먼트 레드, C.I. 피그먼트 바이올렛, C.I. 피그먼트 블루를 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니며 이들은 각각 적색 계열의 안료를 사용하거나 상기 적색계열의 안료와 이외 다른 안료 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
C.I. 피그먼트 레드 57:1, 81, 122, 174, 184, 202
C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38
C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 21, 28, 60, 64 및 76
상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트 레드 122, 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:3, 피그먼트 블루 15:6 에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 안료는 그 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 일 예로 안료 분산제(a3)를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.
안료 분산제( a3 )
상기 안료 분산제(a3)는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기의 안료 분산제의 구체적인 예로는 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, 아크릴 분산제라고 함)를 함유한다. 이때, 상기 아크릴 분산제는 한국 공개특허 2004-0014311호에서 제시된 바와 같은 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 적용하는 것이 바람직한데, 상기 리빙 제어방법을 통해 제조된 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150 등을 들 수 있다.
상기 예시된 아크릴 분산제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제(a3)는 상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제를 사용할 수도 있다.
상기 다른 수지 타입의 안료 분산제로는 공지된 수지 타입의 안료 분산제, 특히 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트로 대표되는 폴리카르복실산 에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산의 (부분적)아민염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기 함유 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와 폴리(저급 알킬렌이민)의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 이들의 염과 같은 유질의 분산제; (메트)아크릴산-스티렌 코폴리머, (메트)아크릴산-(메트)아크릴레이트 에스테르 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 피롤리돈과 같은 수용성 수지 또는 수용성 폴리머 화합물; 폴리에스테르; 개질 폴리아크릴레이트; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드의 부가생성물 및 포스페이트 에스테르 등을 들 수 있다.
상기한 수지 타입의 안료 분산제의 시판품으로는 양이온계 수지 분산제로서는, 예를 들면, BYK(빅) 케미사의 상품명: DISPER BYK-160, DISPER BYK-161, DISPER BYK-162, DISPER BYK-163, DISPER BYK-164, DISPER BYK-166, DISPER BYK-171, DISPER BYK-182, DISPER BYK-184; BASF사의 상품명: EFKA-44, EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-4010, EFKA-4050, EFKA-4055, EFKA-4020, EFKA-4015, EFKA-4060, EFKA-4300, EFKA-4330, EFKA-4400, EFKA-4406, EFKA-4510, EFKA-4800; Lubirzol사의 상품명: SOLSPERS-24000, SOLSPERS-32550, NBZ-4204 /10; 카와켄 파인 케미컬사의 상품명: 히노액트(HINOACT) T-6000, 히노액트 T-7000, 히노액트 T-8000; 아지노모토사의 상품명: 아지스퍼(AJISPUR) PB-821, 아지스퍼 PB-822, 아지스퍼 PB-823; 쿄에이샤 화학사의 상품명: 플로렌(FLORENE) DOPA-17HF, 플로렌 DOPA-15BHF, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44 등을 들 수 있다.
상기한 아크릴 분산제 이외에 다른 수지 타입의 안료 분산제는 각각 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.
상기 안료 분산제(a3)의 사용량은 사용되는 안료(a1)의 고형분 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 50중량부 범위이다. 안료 분산제(a3)의 함량이 60중량부를 넘게 되면 점도가 높아질 수 있으며, 5중량부 미만일 경우에는 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.
염료( a2 )
상기 염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 유기용제에 대한 용해성을 가지면서 알칼리 현상액에 대한 용해성 및 내열성, 내용제성 등의 신뢰성을 확보할 수 있는 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 염료로는 설폰산이나 카복실산 등의 산성기를 갖는 산성 염료, 산성 염료와 질소 함유 화합물의 염, 산성 염료의 설폰아미드체 등과 이들의 유도체에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 이외에도 아조계, 크산텐계, 프탈로시아닌계의 산성염료 및 이들의 유도체도 선택할 수 있다.
색상으로는 적색, 보라색, 심홍색 계열의 염료가 바람직하며 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료 중 레드, 블루, 바이올렛 염료가 있다.
상기 염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,
C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 염료;
C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 59, 67, 70 등의 적색 염료;
C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47, 49 등의 바이올렛 염료;
C.I. 솔벤트 염료중 유기용매에 대한 용해성이 우수한 C.I. 솔벤트 레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146, 179; C.I. 솔벤트 블루 35, 36, 44, 45, 70; C.I. 솔벤트 바이올렛 13 이 바람직하고, 이 중 C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132 가 좀더 바람직하다.
또한, C.I. 애시드 염료로서
C.I.애시드 레드 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 66, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 182, 183, 198, 206, 211, 215, 216, 217, 227, 228, 249, 252, 257, 258, 260, 261, 266, 268, 270, 274, 277, 280, 281, 195, 308, 312, 315, 316, 339, 341, 345, 346, 349, 382, 383, 394, 401, 412, 417, 418, 422, 426 등의 적색 염료;
C.I.애시드 블루 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40, 42, 45, 51, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 96, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 150, 158, 171, 182, 192, 210, 242, 243, 256, 259, 267, 278, 280, 285, 290, 296, 315, 324:1, 335, 340 등의 적색 염료;
C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19, 66 등의 바이올렛색 염료 등을 들 수 있다.
C.I. 애시드 염료중 유기용매에 대한 용해도가 우수한 C.I.애시드 레드 92; C.I.애시드 블루 80, 90; C.I.애시드 바이올렛 66 이 바람직하다.
또한 C.I.다이렉트 염료로서,
C.I.다이렉트 레드 79, 82, 83, 84, 91, 92, 96, 97, 98, 99, 105, 106, 107, 172, 173, 176, 177, 179, 181, 182, 184, 204, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 222, 232, 233, 234, 241, 243, 246, 250 등의 적색 염료;
C.I.다이렉트 블루 38, 44, 57, 70, 77, 80, 81, 84, 85, 86, 90, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 100, 101, 106, 107, 108, 109, 113, 114, 115, 117, 119, 137, 149, 150, 153, 155, 156, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 170, 171, 172, 173, 188, 189, 190, 192, 193, 194, 196, 198, 199, 200, 207, 209, 210, 212, 213, 214, 222, 228, 229, 237, 238, 242, 243, 244, 245, 247, 248, 250, 251, 252, 256, 257, 259, 260, 268, 274, 275, 293 등의 적색 염료;
C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103, 104 등의 바이올렛색 염료 등을 들 수 있다.
C.I.모단토 레드1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 39, 41, 43, 45, 46, 48, 53, 56, 63, 71, 74, 85, 86, 88, 90, 94, 95 등의 적색 염료;
C.I.모단토 블루 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 31, 32, 39, 40, 41, 43, 44, 48, 49, 53, 61, 74, 77, 83, 84 등의 적색 염료;
C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53, 58 등의 바이올렛색 염료 등을 들 수 있다.
이들 염료는 각각 적색 계열의 염료를 사용하거나 상기 적색계열의 염료와 이외 다른 염료 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 착색제(A) 중의 염료의 함량은 착색제(A)의 고형분 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 80중량%인 것이 바람직하고, 0.5 내지 60중량%가 보다 바람직하며, 1 내지 50중량%가 특히 바람직하다. 상기 착색제(A) 중 염료의 함량이 상기 범위 내에 있으면 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하여 바람직하다.
상기 착색제(A)의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로, 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 45중량% 이다. 상기 착색제(A)가 상기 기준으로 5 내지 60중량% 포함되는 경우에는 박막을 형성하여도 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않기 때문에 잔사가 발생하기 어려우므로 바람직하다.
본 발명에서 착색 감광성 수지 조성물 중의 총 고형분 함량이란 착색 감광성 수지 조성물로부터 용제를 제외한 나머지 성분의 총 함량을 의미한다.
알칼리 가용성 수지(B)
패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 갖기 위해 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)를 필수성분으로 하여 공중합하여 제조한다. 또한 염료(a2)와의 상용성 및 착색감광성 수지 조성물의 저장안정성을 확보하기 위해 알칼리 가용성 수지(B)의 산가는 30~150mgKOH/g인 것을 특징으로 한다. 알칼리 가용성 수지(B)의 산가가 30mgKOH/g 미만인 경우 착색감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보하기 어려우며 150mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 염료와의 상용성이 문제가 발생하여 착색감광성 수지 조성물내의 염료가 석출되거나 착색감광성 수지 조성물의 저장안정성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.
상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)는 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류; 및 이것들 디카르복실산의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있으며 아크릴산, 메타아크릴산이 바람직하다.
알칼리 가용성 수지(B)에 수산기를 부여하기 위해서는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b2)를 공중합하여 제조할 수 있으며 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)의 공중합체에 글리시딜기를 갖는 화합물(b3)을 추가로 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b1)와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체(b2)의 공중합체에 추가로 글리시딜기를 갖는 화합물(b3)을 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 글리시딜기를 갖는 화합물(b3)의 구체적인 부틸글리시딜에테르, 글리시딜프로필에테르, 글리시딜페닐에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 글리시딜부티레이트, 글리시딜메틸에테르, 에틸글리시딜에테르, 글리시딜이소프로필에테르, t-부틸글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르, 글리시딜4-t-부틸벤조에이트, 글리시딜스테아레이트, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터 등이 있으며 부틸글리시딜에테르, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산 글리시딜에스터가 바람직하며 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지(B)의 제조시 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체(b4)는 하기에 예시되어지나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체(b4)의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물;
N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-o-히드록시페닐말레이미드, N-m-히드록시페닐말레이미드, N-p-히드록시페닐말레이미드, N-o-메틸페닐말레이미드, N-m-메틸페닐말레이미드, N-p-메틸페닐말레이미드, N-o-메톡시페닐말레이미드, N-m-메톡시페닐말레이미드, N-p-메톡시페닐말레이미드 등의 N-치환 말레이미드계 화합물;
메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트류; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류;
2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등의 히드록시에틸(메타)아크릴레이트류;
페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 등의 아릴(메타)아크릴레이트류;
3-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-3-에틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-트리플루오로메틸옥세탄, 3-(메타크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)옥세탄, 2-(메타크릴로일옥시메틸)-4-트리플루오로메틸옥세탄 등의 불포화 옥세탄 화합물 등이 있다.
상기 공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체(b4)로 예시한 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지(B)의 함유량은 감광성 수지 조성물의 고형분 총 함량을 기준으로 10 내지 80중량%, 바람직하게는 10 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지(B)의 함유량이 상기의 기준으로 10 내지 80중량%이면 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
광중합성 화합물(C)
상기 광중합성 화합물(C)은 하기 광중합 개시제(D)의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로, 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 다관능 단량체를 사용할 수 있다.
상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르 또는 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올 프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스 리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴 레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타 에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광중합성 화합물(C)은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분 총 중량을 기준으로 5 내지 45중량% 포함되는 것이 바람직하고, 특히 7 내지 45중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합성 화합물(C)이 상기의 기준으로 5 내지 45중량% 포함되는 경우에는 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
광중합 개시제 (D)
상기 광중합 개시제(D)는 광중합성 화합물(C)을 중합시킬 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 상기 광중합 개시제(D)는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물의 구체적인 예로는 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심 화합물의 구체적인 예로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 OXE01, OXE02가 대표적이다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.
또한, 상기 광중합 개시제(D)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제(d2)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제(d2)를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제(d2)는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아민 화합물로는 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭: 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 사용할 수 있다.
상기 카르복실산 화합물은 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등을 들 수 있다.
상기 티올기를 가지는 유기 황화합물의 구체적인 예로서는 2-머캅토벤조티아졸, 1,4-비스(3-머캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-머캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 트리메틸올프로판트리스(3-머갑토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제(D)는 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 고형분 총 중량 기준으로 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(D)가 상기 기준으로 0.1 내지 40 중량% 범위 내에 있으면, 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 상기 기준에 따른 광중합 개시제를 포함하는 경우, 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제(d2)를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제(d2)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 중량에 대해서 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제(d2)의 사용량이 상기 기준으로 0.1 내지 40 중량%의 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공한다.
산화방지제(E)
산화방지제(E)는 한 분자내에 페놀계 산화방지 작용기와 인계 산화방지 작용기를 동시에 가지고 있거나 페놀계 산화방지 작용기와 황계 산화방지제 작용기를 동시에 가지고 있어야 한다. 페놀계 산화방지제와 인계 산화방지제 또는 페놀계 산화방지제와 황계 산화방지제를 각각 사용하는 경우는 염료를 포함하는 적색 착색감광성 수지 조성물에 있어서 투과율의 향상을 기대하기 어려우며 감도저하를 발생하여 노광에 의해 패턴을 형성하기 어려우며 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.
페놀계 산화방지 작용기와 인계 산화방지 작용기를 동시에 가지고 있는 산화방지제로는 IRGANOX 1425 (BASF사 제조), Sumilizer GP (스미토모 화학제조) 등이 있으며, 페놀계 산화방지 작용기와 황계 산화방지 작용기를 동시에 가지고 있는 산화방지제로는 IRGANOX 1035 (BASF사 제조), IRGANOX 1081 (BASF사 제조), IRGANOX 1726 (BASF사 제조) 등이 있다. 상기 산화방지제는 광중합 개시제의 고형분 중량 기준으로 1 내지 100 중량%, 바람직하게는 2 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 상기 산화방지제가 상기 기준으로 1 내지 100 중량% 범위 내에 있으면, 착색 감광성 수지 조성물이 감도저하 없이 투과율 향상을 기대할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 기준으로 산화방지제가 1중량% 미만의 경우 투과율 향상을 기대하기 어려우며 100중량%를 초과하면 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하여 고감도 되지 못하고 현상공정 중 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.
조핵제 (F)
상기 조핵제(F)는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 강성, 내열강성, 투명성이 우수하여 투과율 향상에 도움이 된다.
상기 조핵제는 광중합 개시제의 고형분 중량 기준으로 1 내지 100 중량%, 바람직하게는 2 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 상기 조핵제가 상기 기준으로 1 내지 100 중량% 범위 내에 있으면, 착색 감광성 수지 조성물이 감도저하 없이 투과율 향상을 기대할 수 있기 때문에 바람직하다. 1 중량% 미만의 경우 투과율 향상을 기대하기 어려우며 100중량%를 초과하면 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하여 고감도 되지 못하거나, 핵제의 불균형과 수축률로 인하여 평탄성을 유지하기 어렵다.
용제(G)
용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 분산 또는 용해시키는데 효과적인 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에스테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 바람직하며, 더 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.
상기 예시한 용제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량% 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 기준으로 60 내지 90 중량%의 범위이면, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공한다.
첨가제(H)
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 성분 외에 본 발명의 목적을 해치지 아니하는 범위에서 당업자의 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 병용하는 것도 가능하다.
상기 충진제는 구체적으로, 유리, 실리카, 알루미나 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다른 고분자 화합물은 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적으로 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에폭시 화합물은 구체적으로, 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한　에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레이트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌 레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 옥세탄 화합물은 구체적으로, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트 비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산 디카르복실산비스옥세탄 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물은 구체적으로, 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 사용할 수 있다. 상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 시판되는 상기 에폭시 수지 경화제로서는 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다.
상기에서 예시한 경화제 및 경화 보조 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제는 구체적으로, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시 실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토 프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분에 대하여 0.01 내지 10중량부, 바람직하게는 0.05 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 응집 방지제는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 착색 감광성 수지조성물의 제조방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 착색제(A) 중 안료(a1)를 용제(G)와 혼합하여 안료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제(a3), 알칼리 가용성 수지(B)의 일부 또는 전부, 또는 염료(a2)를 용제(G)와 함께 혼합시켜, 용해 또는 분산시킬 수 있다.
상기 혼합된 분산액에 염료(a2), 알칼리 가용성 수지의 나머지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D) 및 산화방지제(E) 와 필요에 따라 첨가제(H) 및 용제(E)를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명은 하기 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에서 함유량을 나타내는 "%"및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
제조예 1. 안료 분산 조성물의 제조
안료로서 C.I. 피그먼트 블루15:6 12.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 4.0중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 44중량부 및 프로필렌글리콜메틸에테르 40중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료 분산 조성물 M1을 제조하였다.
합성예 1. 알칼리 가용성 수지의 합성
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 120중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80중량부, AIBN 2중량부, 아크릴산 13.0중량부, 벤질메타아크릴레이트 10중량부, 4-메틸스티렌 57.0중량부, 메틸메타아크릴레이트 20중량부, n-도데실머캅토 3중량부를 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응하였다. 이렇게 합성된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 100.2㎎KOH/g 이며, GPC로 측정한 중량 평균 분자량 Mw는 약 15110이었다.
실시예 1. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
상기 안료 분산 조성물 M1 36.5중량부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.54중량부, 합성예 1의 수지 13.58중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 2.22중량부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.96중량부, 조핵제로 하기 화학식 1로 표시되는 NA-11 (Adeka사 제조) 0.37중량부, 산화방지제로 Sumilizer GP (스미토모 화학제조, 하기 화학식 2) 0.37중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 32.71중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
[화학식 1]
Figure pat00003
[화학식 2]
Figure pat00004

실시예 2. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
상기 안료분산 조성물 M1 36.5중량부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.54중량부, 합성예 1의 수지 13.36중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 2.19중량부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.95중량부, 산화방지제로 Sumilizer GP (스미토모 화학제조) 0.36중량부, NA-11 (Adeka사 제조) 0.51중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 32.84중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
상기 안료분산 조성물 M1 36.5중량부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.54중량부, 합성예 1의 수지 12.65중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 2.07중량부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.90중량부, 산화방지제로 Sumilizer GP (스미토모 화학제조) 0.35중량부, NA-11 (Adeka사 제조) 0.97중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 33.28중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
상기 안료분산 조성물 M1 36.5중량부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.54중량부, 합성예 1의 수지 14.15중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 2.32중량부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 1.00중량부, 산화방지제로 Sumilizer GP (스미토모 화학제조) 0.39중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 32.35중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
상기 안료분산 조성물 M1 36.5중량부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.54중량부, 합성예 1의 수지 13.58중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 2.22중량부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.96중량부, 산화방지제로 Sumilizer GP (스미토모 화학제조) 0.37중량부, 광안정제로 NA-52 (Adeka사 제조) 0.37중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 32.71중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 3. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
상기 안료분산 조성물 M1 36.5중량부, C.I. 애시드 레드 52 (상품명: Acid Red 52, TCI America 제품) 0.54중량부, 합성예 1의 수지 13.58중량부, KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조) 2.22중량부, TR-PBG-305 (TRONLY사 제조) 0.96중량부, 산화방지제로 Sumilizer GP (스미토모 화학제조) 0.37중량부, 광안정제로 NA-57 (Adeka사 제조) 0.37중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 32.71중량부, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 12.75중량부를 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다
실험예 1. 밀착성 측정
상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다.
구체적으로, 상기 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 2인치각의 유리 기판(코닝사 제조, 「EAGLE XG」) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1 ㎛ 내지 50 ㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 100 ㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1KW의 고압 수은등을 사용하여 100 mJ/㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 상기 박막이 도포된 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 200℃의 가열 오븐에서 25분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.0 ㎛이었다.
<밀착성>
생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때 아래와 같은 패턴상에 뜯김 현상 정도로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
○: 패턴상 뜯김 없음
△: 패턴상 뜯김 1~3개
×: 패턴상 뜯김 4 이상
실험예 2. 색도 및 명암비의 측정
색도와 명암비는 상기 실험예 1과 시험 포토마스크를 사용하지 않은 것 이외는 동일하게 제조한 컬러필터를 이용하여 측정하였다.
<투과율 및 색차 측정>
상기 실험예 1에서 제조된 기판의 100 ㎛ 패턴을 색도계 (올림푸스사 제조, OSP-200) 를 이용하여 투과율을 측정 후 230℃에서 25분 6회 추가 하드베이크를 진행후 투과율을 재측정하여 그 변화율을 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에서 투과율은 초기 투과율 결과를 나타낸 것이며, 투과율 변화는 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.
[수학식 1]
투과율 변화 = 230℃에서 25분 6회 추가 하드베이크를 진행 후 투과율 / 초기 투과율 x 100
구분 밀착성 투과율(%) 색차(△y) 투과율 변화(%)
실시예1 ○ 17.94 0.0016 97.90
실시예2 ○ 17.95 0.0015 97.90
실시예3 ○ 17.91 0.0020 97.85
비교예1 ○ 17.91 0.0018 94.50
비교예2 X 17.91 0.0025 94.12
비교예3 △ 17.85 0.0025 95.14
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터는 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터 대비 밀착성이 우수하며 패턴의 박리가 일어나지 않고 색차가 적으며 투과도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
특히, 실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3과 대비하여 투과율이 높고 투과율 변화가 약 3%정도 작은 면에서 휘도가 우수함을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 착색제(A), 알칼리 가용성 수지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 산화방지제(E), 조핵제(F), 및 용제(G)를 포함하는 것으로,
    상기 조핵제(F)는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 착색 감광성 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00005
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색제(A)는 1종 이상의 안료(a1) 및 1종 이상의 염료(a2)를 포함하며,
    상기 1종 이상의 안료(a1) 및 1종 이상의 염료(a2) 중 적어도 어느 하나는 적색계열인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화방지제(E)는 한 분자 내에 페놀계 산화방지 작용기와 인계 산화방지 작용기를 동시에 가지고 있거나 폐놀계 산화방지 작용기와 황계 산화 방지 작용기를 동시에 가지고 있는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색 감광성 수지 조성물은 고형분 총 중량을 기준으로,
    상기 착색제(A)는 5 내지 60중량% 포함되고,
    상기 알칼리 가용성 수지(B)는 10 내지 80중량%로 포함되며,
    상기 광중합성 화합물(C)은 5 내지 45중량%로 포함되고,
    상기 광중합 개시제(D)는 알칼리 가용성 수지(B)와 광중합성 화합물(C)의 고형분 총 중량을 기준으로 0.1 내지 40중량%로 포함되며,
    상기 산화 방지제(E)는 광중합 개시제(D)의 고형분 중량을 기준으로 1 내지 100중량%로 포함되고,
    상기 조핵제(F)는 광중합 개시제(D)의 고형분 중량을 기준으로 1 내지 100중량% 포함되며,
    상기 용제(G)는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 착색제(A) 중의 염료(a2)의 함량은 착색제(A)의 고형분 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 80중량%인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 착색제(A)는 안료 분산제(a3)를 더 포함하며,
    상기 안료 분산제(a3)의 함량은 상기 안료(a1)의 고형분 100중량부에 대하여 5 내지 60중량부인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리 가용성 수지(B)의 산가는 30 내지 150mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 광중합 개시제(D)는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
KR1020140031614A 2014-03-18 2014-03-18 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터 KR20150108613A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140031614A KR20150108613A (ko) 2014-03-18 2014-03-18 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140031614A KR20150108613A (ko) 2014-03-18 2014-03-18 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150108613A true KR20150108613A (ko) 2015-09-30

Family

ID=54246537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140031614A KR20150108613A (ko) 2014-03-18 2014-03-18 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150108613A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101877992B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR102001710B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR101992866B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20150107491A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
TWI597572B (zh) 濾色器用著色感光性樹脂組合物、濾色器及具備其的液晶顯示裝置
KR20160109834A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20140100261A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR101968510B1 (ko) 적색 화소 패턴 형성용 감광성 수지 조성물
KR101992867B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20140008033A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR101857083B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러 필터 및 이를 구비한 화상 표시 장치
KR20140089001A (ko) 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물
KR101851822B1 (ko) 컬러필터용 착색감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20150012521A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR102012954B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 표시장치
KR101961959B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR20190086877A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 화상표시장치
KR20140117861A (ko) 착색 감광성 수지 조성물
KR102136357B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR20150106637A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR20170112300A (ko) 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터
KR20150108613A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터
KR20160114999A (ko) 적색, 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물
KR20150109099A (ko) 착색감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20140112228A (ko) 착색 감광성 수지 조성물 및 컬러 필터

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination