KR20160066220A

KR20160066220A - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 화상표시장치

Info

Publication number: KR20160066220A
Application number: KR1020140170281A
Authority: KR
Inventors: 이서환; 김영성
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-10

Abstract

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 종래 실리콘 화합물에서는 재현할 수 없는 우수한 밀착성, 내용제성, 내열성 및 용해성을 나타낼 수 있으며, 투과도가 우수한 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공할 수 있다.

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 화상표시장치{Colored photosensitive resin composition, color filter and display panel comprising thereof}

본 발명은, 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 더 상세하게는 컬러액정표시장치 등에 사용되는 컬러필터를 제작할 때에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.

컬러필터는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정 표시 장치나 촬상 소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각색에 상당하는 착색제를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열건조(이하, 예비 소성이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, 후소성이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다.

상기 착색 감광성 수지 조성물에서 착색제로는 일반적으로 안료 분산계가 사용되고 있다. 이를 위해 안료 분산법이 이용된다. 안료 분산법으로는 안료를 각종 감광성 조성물에 분산 시킨 착색 감방사선성 조성물을 이용하여 포토리소법에 의해 컬러필터를 제작하는 방법이 있다. 이 방법은 안료를 사용하고 있기 때문에 광이나 열에 대하여 충분한 신뢰성을 확보할 수 있어 대화면, 고해상도 컬러 디스플레이용 컬러필터의 제작에 바람직한 방법으로서 널리 이용되어 왔다.

이에 따라 대한민국공개특허 제10-2006-0020668호(2006.03.06 공개)에는 설포닐 그룹 치환 질소 화합물 또는 티아디아졸 화합물로 이루어진 감광성 수지 조성물 밀착성 향상제 및 당해 밀착성 향상제를 함유하는 알칼리 가용성 수지와 감광제를 함유하는 감광성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 종래기술은 반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조 등에 있어서, 실리콘 기판, 유리 기판 및 이러한 기판 위에 몰리브덴(Mo) 등의 금속막이나 금속 산화막, 비금속 산화막 등을 갖는 기판에 대한 감광성 수지 조성물의 밀착성을 개선하기 위한 특징이 있다.

그러나, 종래의 감광성 수지 조성물은 추가적인 밀착성 향상제를 포함하며, 감광성 수지 조성물의 보존 안정성이 손상되거나, 엄격한 조건하에서의 밀착성이 충분하지 않는 등의 문제가 발생한다.

대한민국공개특허 제10-2006-0020668호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투과도가 우수한 컬러 필터를 얻을 수 있는 착색 감광성 수지조성물을 제공한다.

또한 본 발명은착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조되어 밀착성, 내용제성, 내열성 및 용해성이 우수한 컬러 필터와 이를 구비하는 화상 표시 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 하기 화학식 1의 화합물을 가수분해시켜 얻은 실리콘 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식1]

(상기 화학식 1에서R₁, R₂, R₃₁ 내지 R₃₃, R₄₁ 내지 R₄₉는 명세서 내에서 설명한 바와 같다)

상기 실리콘 화합물은 전체 착색 감광성 수지 조성물 내에서 0.1 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.

상기 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 착색제 5 내지 60중량부, 알칼리 가용성 바인더 수지 10 내지 80중량%, 광중합성 화합물 5 내지 45중량% 및 광중합 개시제 0.1 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터를 제시한다.

특히, 본 발명에서는 기판과 컬러필터 간의 밀착력을 높이기 위해 신규한 구조를 갖는 실리콘 화합물을 사용하였다.

상기 실리콘 화합물은 케이지형 또는 래더형과 같은 입체적인 구조를 가지며, 이는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 실리콘 전구체를 가수분해시켜 얻어진 물질이다.

[화학식1]

(상기 화학식 1에서, R₁은 C1~C12의 포화 또는 불포화 알킬렌기, R²는 C1~C6의 포화 또는 불포화 알킬렌기, R₃₁내지 R₃₃은 각각 독립적으로 아크릴로일기 또는 메타아크릴로일기, R₄₁ 내지 R₄₉는 각각 독립적으로 수소, 또는 C1-C6의 포화 또는 불포화 알킬기이다)

바람직하기로, 상기화학식 1의 실리콘 전구체는 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물 중 어느 하나일 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

상기 실리콘 화합물은 착색 감광성 수지 조성물 중의 전체 고형분 100중량부에 대해 0.1 내지 3중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 0.3 내지 2중량%로 포함하는 것이 보다 바람직하다. 실리콘 화합물의 함량이 상기 범위 미만일 경우에는 기판 및 차광층과의 접착력이 좋지 않아 패턴이 뜯겨나가게 되며, 상기 함량 범위를 초과하게 되면 막이 얇아지는 경우와 잔막이 형성되어 현상 속도가 느려지거나 잔사가 발생할 수 있다.

본 발명의 착색제는 1종 이상의 안료를 필수성분으로 하고 1종 이상의 염료를 포함할 수 있다.

상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.

상기 유기 안료로는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌안료, 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 안료로는 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. 특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수(The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.

C.I. 피그먼트 옐로우 13, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180 및 185

C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71

C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 208, 215, 216, 224, 242, 254, 255 및 264

C.I. 피그먼트 바이올렛 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

C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58

C.I 피그먼트 브라운 28

C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등

상기 안료들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, C.I. 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 블루 15:3, 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58 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 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 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.

상기 안료의 함량은 안료 분산 조성물 중의 전체 고형분에 대하여 중량분율로 10 내지 50중량%, 바람직하게는 15 내지 45중량%의 범위이다. 상기 안료의 함량이 상기 범위 내에 있으면, 점도가 낮고 저장안정성이 우수하며 분산효율이 높아 명암비 상승에 효과적이기 때문에 바람직하다.

상기 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가되는 것으로서 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, 아크릴 분산제라고 함)를 함유하는 것이 좋다. 이때, 상기 아크릴 분산제는 한국 공개특허 2004-001431호에서 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 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 안료 분산제는 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)아민 염, 폴리카르복실산의 암모늄 염, 폴리카르복실산의 알킬아민 염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드 포스페이트 염, 히드록실기-함 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 수지형 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 분산제의 사용량은 사용되는 상기 안료의 고형분 100중량%에 대하여 5 내지 60질량%, 더욱 바람직하게는 15 내지 50질량%로 포함될 수 있다. 안료 분산제의 함량이 상기의 함량을 초과하게 되면 점도가 높아질 수 있으며, 상기 함량 미만일 경우에는 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.

상기 염료는 유기용제에 대한 용해성을 가지는 것이라면 제한 없이 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.

바람직하게 상기 염료는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)내에 염료로 분류되어 있는 화합물이나, 염색 노트(색염사)에 기재되어 있는 공지의 염료를 들 수 있다.

상기 염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 염료로서,

C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 16, 21, 23, 24, 38, 56, 62, 63, 68, 79, 82, 93, 94, 98, 99, 151, 162, 163 등의 황색 염료;

C.I. 솔벤트 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146, 179 등의 적색 염료;

C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 41, 45, 56, 62 등의 오렌지색 염료;

C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 59, 67, 70 등의 청색 염료;

C.I. 솔벤트 바이올렛 8, 9, 13, 14, 36, 37, 47, 49 등의 바이올렛 염료;

C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

C.I. 솔벤트 염료중 유기용매에 대한 용해성이 우수한 C.I. 솔벤트 옐로우 14, 16, 21, 56, 151, 79, 93; C.I. 솔벤트 레드 8, 49, 89, 111, 122, 132, 146, 179; C.I. 솔벤트 오렌지 41, 45, 62; C.I. 솔벤트 블루 35, 36, 44, 45, 70; C.I. 솔벤트 바이올렛 13 이 바람직하고 이중 C.I. 솔벤트 옐로우 21, 79; C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132; C.I. 솔벤트 오렌지 45, 62 가 좀더 바람직하다.

또한, C.I. 애시드 염료로서 C.I.애시드 옐로우 1, 3, 7, 9, 11, 17, 23, 25, 29, 34, 36, 38, 40, 42, 54, 65, 72, 73, 76, 79, 98, 99, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 123, 128, 134, 135, 138, 139, 140, 144, 150, 155, 157, 160, 161, 163, 168, 169, 172, 177, 178, 179, 184, 190, 193, 196, 197, 199, 202, 203, 204, 205, 207, 212, 214, 220, 221, 228, 230, 232, 235, 238, 240, 242, 243, 251 등의 황색 염료;

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 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173 등의 오렌지색 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 청색 염료;

C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19, 66 등의 바이올렛색 염료;

C.I.애시드 그린 1, 3, 5, 9, 16, 25, 27, 50, 58, 63, 65, 80, 104, 105, 106, 109등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

애시드 염료중 유기용매에 대한 용해도가 우수한 C.I.애시드 옐로우 42; C.I.애시드 레드 92; C.I.애시드 블루 80, 90; C.I.애시드 바이올렛 66; C.I.애시드 그린 27 이 바람직하다.

또한 C.I.다이렉트 염료로서,

C.I.다이렉트 옐로우 2, 33, 34, 35, 38, 39, 43, 47, 50, 54, 58, 68, 69, 70, 71, 86, 93, 94, 95, 98, 102, 108, 109, 129, 136, 138, 141 등의 황색 염료;

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 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106, 107 등의 오렌지색 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 청색 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;

C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79, 82 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

또한, C.I. 모단토 염료로서

C.I.모단토 옐로우 5, 8, 10, 16, 20, 26, 30, 31, 33, 42, 43, 45, 56, 61, 62, 65 등의 황색 염료;

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 오렌지 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 42, 43, 47, 48 등의 오렌지색 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 청색 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;

C.I.모단토 그린 1, 3, 4, 5, 10, 15, 19, 26, 29, 33, 34, 35, 41, 43, 53 등의 녹색 염료 등을 들 수 있다.

이들 염료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 착색제중의 염료의 함량은 착색제중의 고형분에 대하여 중량%로 0.5 내지 80중량% 포함되는 것이 바람직하고, 0.5 내지60중량%가 보다 바람직하며, 1 내지50중량%가 특히 바람직하다.

상기 착색제 중 염료의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위에 있으면 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하여 바람직하다.

상기 착색제의 함유량은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량 분율로 5 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 45중량% 포함되는 것이 좋다. 상기 착색제가 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.

본 발명의 알칼리 가용성 수지는 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 갖기 위해 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 필수성분으로 하여 공중합하여 제조한다. 또한 염료와의 상용성 및 착색감광성 수지 조성물의 저장안정성을 확보하기 위해 알칼리 가용성 수지의 산가는 30 내지 150mgKOH/g 인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 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 알칼리 가용성 수지의 추가적인 현상성을 확보하기 위해 수산기를 부여할 수 있다. 수산기를 부여하는 현상속도가 개선되어지는 효과가 있으나 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산화기 값의 합이 50mgKOH/g 이상 250mgKOH/g 이하로 한정된다. 수산화기의 합이 50mgKOH/g 미만인 경우 충분한 현상속도를 확보할 수 없으며 250mgKOH/g 를 초과하는 경우 형성되는 패턴의 치수안정성이 저하되어 패턴의 직진성이 불량해지기 쉬우며 염료와의 상용성이 저하되어 저장안정성의 문제가 발생하기 쉽다.

상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 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)아크릴레이트 류 등을 들 수 있으며 아크릴산, 메타아크릴산이 바람직하다.

알칼리 가용성 수지에 수산기를 부여하기 위해서는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합 하여 제조 할 수 있으며, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체에 글리시딜기를 갖는 화합물을 추가로 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체에 추가로 글리시딜기를 갖는 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.

상기 수산기를 갖는 예틸렌성 불포화 단량체의 구체적인 예로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등이 있으며 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트가 바람직하며 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 글리시딜기를 갖는 화합물의 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 수지의 제조시 공중합 가능한 불포화 단량체들은 하기에 예시되어지나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체의 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; 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 불포화 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지의 함유량은 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 수산화기 값의 합이 50mgKOH/g 내지 250mgKOH/g 인 조건을 만족해야 하며, 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량%로 10 내지 80중량%포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 70중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함유량이 상기의 기준으로 10 내지 80중량%이면 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.

본 발명의 광중합성 화합물은 하기 광중합 개시제의 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.

상기 광중합성 화합물은 착색 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량 분율로 5 내지 45중량% 포함되는 것이 바람직하고, 특히 7 내지 45중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합성 화합물이 상기의 기준으로 5 내지 45중량% 포함되는 경우에는 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.

본 발명의 광중합 개시제는 본 발명의 광중합 개시제는 하기 화학식 6의 구조인 광중합 개시제를 포함한다.

[화학식 6]

[화학식 7]

(상기 화학식 6에서, R₁₁은 화학식 7로 표현되며 상기 화학식 7에서 R₁₄는 C1~C4 의 알킬, R₁₅는 C3~C8 의 환의 구조이며 상기 화학식 6에서 R₁₂는 C1~C8 의 알킬, 페닐, 치환 또는 비치환된 페닐, 치환 또는 비치환된 벤질기 이며, R₁₃은 치환 또는 비치환된 디페닐설파이드기이다.)

상기 화학식 6의 구조인 광중합 개시제는 염료에 의한 감도 저하를 방지하여 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 효과적인 광중합 특성을 발현한다.

또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서, 상기 이외의 광중합 개시제을 추가로 병용할 수도 있다. 대표적으로는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 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 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.

또한, 상기 광중합 개시제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제는, 예를 들어 아민 화합물, 카르복실산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 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 개시제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함된 알칼리 가용성 수지 및 광중합성 화합물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 40중량부, 바람직하게는 1 내지 30중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기의 기준으로 0.1 내지 40중량부 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있으며, 상기 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도나, 화소부의 표면에서의 평활성이 양호하게 될 수 있다.

또한 상기 화학식 1의 구조인 광중합 개시제의 경우 전체 광중합 개시제 100 중량부를 기준으로 10 내지 100 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 20내지 100 중량부를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 전체 광중합 개시제의 비율이 10 중량부 미만일 경우에는 염료에 의한 감도 저하가 극복되지 못하고 현상 공정 중 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.

또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함된 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 30 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합 개시 보조제의 함량이 상기 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상될 수 있다.

본 발명의 용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 특히 에테르류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 바람직하다.

상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸 에테르, 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 좀더 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%포함되는 것이 바람직하며, 70 내지 85 중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 용제가 상기 함량 범위로 포함될 경우에는 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과가 있다.

본 발명의 착색 감광성 수지조성물의 제조방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 착색제 중 안료를 용제와 혼합하여 안료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제, 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부, 또는 염료를 용제와 함께 혼합시켜, 용해 또는 분산시킬 수 있다.

상기 혼합된 분산액에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 광중합성 화합물및 광중합 개시제와 열경화성 화합물및 용제를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

필요에 따라서는 염료도 첨가하여 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

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.

제조예 1: 안료분산조성물 M1

안료로서 C.I. 피그먼트 레드254 14.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 8.0중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 78중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산액 M1를 제조하였다.

제조예 2: 안료분산조성물 M2

안료로서 C.I. 피그먼트 레드177 13.0중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 8.0중량부, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 79중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합/분산하여 안료분산액 M2를 제조하였다.

제조예 3: 안료분산조성물 M3

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 안료분산액 M3을 제조하였다.

제조예 4: 알칼리 가용성 수지의 합성

(1)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 및 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.

(2)교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 트리포스진 (1.54mg, 5.2mmol), 소듐카보네이트 (1.02mg, 10mmol), 그리고 트리에틸아민 (0.35mg, 0.35mmol)을 톨루엔(50 ml)과 같이 넣고 0℃로 냉각시킨 후 1시간 교반시킨다. 톨루엔 50ml에 녹인 테트라메티롤메탄트리메타크릴레이트(3.4g, 10mmol)을 1시간동안 걸쳐서 천천히 적하시킨다. 그 다음 0℃ 조건에서 12시간 교반시킨 후 상온으로 혼합물을 식히고, 필터한 뒤, 이베퍼레이션 하였다.

(3)교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 20.2g의 <합성예2>을 200mL의 톨루엔에 녹인 뒤 교반한다. 그 다음, 25.0g의 3-[3,3,3-트리메톡시-1,1-비스(트리메톡시실릴)옥시]다이실록사닐]-1-프로판아민, 20.2g의 트리에틸아민, 그리고 200mL의 톨루엔 혼합물을 18시간에 걸쳐서 아주 천천히 적하시킨다. 4시간 추가 교반 후, 필터한 뒤, 이베퍼레이션 하여 <화학식 4>를 얻었다.

제조예 5: 실리콘 화합물의 합성

교반기, 온도계 및 pH메타를 구비한 반응용기에 화학식 2의 화합물 80ml를 넣고, 메탄올 15ml에 pH2.5인 말론산 수용액 5ml을 혼합 제조한 혼합액 20ml을 드롭핑 펀넬에 넣고, 반응용기를 교반하면서 상온에서 메탄올과 말론산 수용액 혼합액을 30분에 걸쳐서 적하하였다.

적하 종료 후, 상온을 유지하면서 2시간 교반하였다. 2시간 교반 후 용매를 감압하에서 용매를 제거하였다. 무수황산마그네슘으로 잔존하고 있는 증류수를 탈수하고, 무수황산마그네슘을 여과분별하였다. 상기 과정에서, 최종적으로 얻어지는 실리콘 화합물은 밀착성 증진에 최적의 성능을 나타내는 무색의 점성 액체인 실리콘 졸 상태로 존재하게 된다.

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3: 착색 감광성 조성물의 제조

실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 3은 혼합기에 용제를 첨가 후 여기에 염료, 산화방지제에 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 및 광중합 개시제를 첨가하고, 교반을 통해 균일하게 혼합하여 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다. 이때 조성물은 하기 표 1 및 표 2의 조성을 따른다.

구분(중량부)		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
안료	A1	14.5	14.5	22.5	22.5
	A2	7.5	7.5	-	-
	A3	-	-	-	-
	A4	-	-	0.3	0.3
알칼리 가용성 수지	B	12.4	12.4	13.5	13.4
광경화성 화합물	C	5.1	5.0	5.5	5.5
광중합 개시제	D	0.9	0.9	1.0	1.0
밀착촉진제	E	-	-	-	-
실리콘 합성물	F	0.1	0.2	0.1	0.2
용매	G1	-	-	-	-
	G2	17.0	17.0	-	-
	G3	8.5	8.5	21.3	21.3
	G4	34.0	34	35.9	35.9
A1: 안료분산 조성물 M1 A2: 안료분산 조성물 M2 A3: 안료분산 조성물 M3 A4: C.I. 솔벤트 블루 44 (상품명 : VALIFAST BLUE 2620, 오리엔트가가쿠고교 가부시키가이샤 제품) B: 합성예 1 C: 디펜타에리스리톨 아크릴레이트화물 (KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조)) D: Irgacure OXE01 (BASF사 제조) E: 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (MTMS:GE-도시바 제조 A-174) F: 화학식 1 G1: 에톡시프로피오네이트 G2: 에틸-3-에톡시프로피오네이트 G3: 프로필렌글리콜모노메틸에테르 G4: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

구분(중량부)		비교예 1	비교예 2	비교예 3
안료	A1	14.5	14.5	-
	A2	7.5	7.5	-
	A3	-	-	22.5
	A4	-	-	0.3
알칼리 가용성 수지	B	12.6	12.4	12.7
광경화성 화합물	C	5.1	5.0	5.2
광중합 개시제	D	0.9	0.9	0.9
밀착촉진제	E	-	0.2	-
실리콘 합성물	F	-	-	0.8
용매	G1	17.0	-	-
	G2	-	17.0	-
	G3	8.5	8.5	21.3
	G4	33.9	34.0	36.4
A1: 안료분산 조성물 M1 A2: 안료분산 조성물 M2 A3: 안료분산 조성물 M3 A4: C.I. 솔벤트 블루 44 (상품명 : VALIFAST BLUE 2620, 오리엔트가가쿠고교 가부시키가이샤 제품) B: 합성예 1 C: 디펜타에리스리톨 아크릴레이트화물 (KAYARAD DPHA (닛본가야꾸 제조)) D: Irgacure OXE01 (BASF사 제조) E: 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (MTMS:GE-도시바 제조 A-174) F: 화학식 1 G1: 에톡시프로피오네이트 G2: 에틸-3-에톡시프로피오네이트 G3: 프로필렌글리콜모노메틸에테르 G4: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

실험예 1: 컬러필터의 특성 분석

(1) 컬러필터 제작

상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하였다.

구체적으로, 상기 각각의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 2인치의 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 20 mJ/㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액을 사용하여 0.1MPa의 압력으로 2분 동안 스프레이 방식으로 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 2.3 ㎛이었다.

(2) 평가 분석

현상 속도는 현상시 비노광부가 현상액에 완전히 용해되는데 걸리는 시간을 측정하였으며, 감도 현상 후 패턴의 뜯김이 없는 박막을 형성하기 위해 필요한 최저 노광량을 측정하였다.

또한, 현상 잔사는 O = 기판상 현상잔사 없음, X = 기판상 현상잔사 있음으로 표시하였다.

또한, 패턴 뜯김은 생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때, 패턴상에 뜯김 현상 정도을 표시하였으며, O = 패턴상 뜯김 없음, △ = 패턴상 뜯김 1~3개, X = 패턴상 뜯김 4개 이상 및 XX = 뜯김 다발로 표시하였다.

패턴 직진성 평가는 생성된 패턴을 광학현미경을 통하여 평가하였을 때, 패턴상에 요철, 굴곡이 발생하는 정도를 나타내었으며, O = 패턴상 오류 없음, △ = 패턴상 오류 1~3개, X = 패턴상 오류 4개 이상, XX = 미현상, 측정불가능으로 표시하였다.

상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 대상으로 현상 속도, 감도, 현상 잔사 및 패턴 직진성을 평가하였고, 그 결과는 하기의 표 3에 나타내었다.

	실시예				비교예
	1	2	3	4	1	2	3
현상속도 (sec) ^a	18	19	22	22	15	16	28
감도 (mJ/cm²) ^b	18	17	14	14	55	43	13
현상잔사^c	O	O	O	O	O	O	XX
패턴뜯김 ^d	O	O	O	O	XX	△	O
패턴직진성 ^e	O	O	O	O	XX	X	△

상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지4는 현상 잔사, 패턴뜯김, 패턴 직진성이 나타나지 않은 것을 볼 수 있다. 따라서, 실시예 1 내지 4는 품질이 우수한 컬러 필터의 패턴을 제조할 수 있다.

반면에, 실리콘 화합물을 포함하지 않는 비교예 1 내지 2 및 화학식 1의 실리콘 화합물이 과량으로 포함된 비교예 3은 기판상에 현상 잔사도 나타나며, 패턴 뜯김도 4개 이상이며, 패턴 직진성도 측정 불가능 한 것을 알 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 화합물을 가수분해시켜 제조한 실리콘 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물:
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, R₁은 C1~C12의 포화 또는 불포화 알킬렌기, R₂는 C1~C6의 포화 또는 불포화 알킬렌기, R₃₁내지 R₃₃은 각각 독립적으로 아크릴로일기 또는 메타아크릴로일기, R₄₁ 내지 R₄₉는 각각 독립적으로 수소, 또는 C1-C6의 포화 또는 불포화 알킬기이다)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 5로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물:
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]
제1항에 있어서,
상기 실리콘 화합물은 전체 착색 감광성 수지 조성물 내에서 0.1 내지 3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 착색 감광성 수지 조성물은 착색제, 알칼리 가용성 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합개시제 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
제4항에 있어서,
상기 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량을 기준으로 착색제5 내지 60중량부, 알칼리가용성바인더 수지 10 내지 80중량%,광중합성 화합물 5 내지 45중량% 및광중합개시제 0.1 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
기판 상부에 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
제6항의 컬러 필터를 포함하는 화상표시장치.