KR20170033203A - 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하는 컬러 필터 Download PDF

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KR20170033203A
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윤수진
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동우 화인켐 주식회사
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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 컬러필터에 관한 것이다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 막강도가 우수하고, 열처리에 의한 휘도 저하가 적을 뿐만 아니라, 기공을 갖는 실리카 나노입자로 인한 저굴절율에 따라 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 (대한민국 공개특허 1998-0010626호).
한편, 착색 감광성 수지 조성물로 컬러필터 제조 시 경도 및 휘도를 향상시키기 위한 연구가 당해 기술분야에서 계속해서 요구되어 왔으나, 종래 기술과 비교하여 현저하게 경도 및 휘도가 개선된 착색 감광성 수지 조성물에 대해서는 아직까지 제시되지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 제1998-0010626호
이에, 본 발명은 컬러필터 제조 시 휘도 및 경도가 향상된 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에, 본 발명은 실리카 나노입자(A), 착색제(B), 알칼리 가용성 수지(C), 광중합성 화합물(D), 광중합 개시제(E) 및 용제(E)를 포함하는 것으로, 상기 실리카 나노입자(A)는 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
일 구현예는 실리카 나노입자(A)의 크기가 10 nm를 초과하고 200nm 미만인 것일 수 있다.
다른 일 구현예는 실리카 나노입자(A)의 함량이 착색제(B) 중량 기준으로 1 내지 20중량%인 것일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 착색 감광성 수지 조성물 고형분 총 중량을 기준으로, 상기 착색제(B)는 3 내지 60중량% 포함되고, 상기 알칼리 가용성 수지(C)는 10 내지 80중량%로 포함되며, 상기 광중합성 화합물(D)는 5 내지 50중량%로 포함되고, 상기 광중합 개시제(E)는 알칼리 가용성 수지(C)와 광중합성 화합물(D)의 고형분 총 중량 기준으로 0.1 내지 40중량%로 포함되며, 상기 용제(F)는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량% 포함되고, 상기 실리카 나노입자(A)는 착색제(B) 중량 기준으로 1 내지 20중량%로 포함되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 막강도가 우수하고, 열처리에 의한 휘도 저하가 적을 뿐만 아니라, 기공을 갖는 실리카 나노입자로 인한 저굴절율에 따라 휘도가 우수한 것이 특징이다.
도 1은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물이 기공을 갖는 실리카 나노입자를 포함함에 따라 공기 부피 조절로 인해 저굴절율이 감소함을 나타내는 그림이다.
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 조성물은 3H 이상의 고경도를 위해 폴리실록산과 실리카 혼성으로 네트워크를 구성하며 미세기공을 포함하는 실리카 나노입자는 실리카 및 에어 부피비 조절을 통해 1.3 이하의 저굴절율을 갖기 때문에, 경도 및 휘도가 향상된 우수한 품질의 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치에 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
실리카 나노입자(A)
본 발명에 따른 착색 경화성 수지 조성물은 기공(pore)을 갖는 실리카 나노입자(A)를 포함한다. 상기 기공을 갖는 실리카 나노입자(A)의 기공의 개수 및 분포는 크게 한정되지 않으나, 나노입자 코어부분에 빈 공간으로 되어 있는 것(중공 구조)이 바람직하다 (즉. 코어는 빈 공간이며 쉘은 실리카로 되어 있는 구조). 상기 나노입자를 포함함에 따라 고경도를 가지게 되고, 나노입자에 기공이 형성되어 있음에 따라 공기를 담지할 수 있어 저굴절율을 가지며, 이에 따라 휘도가 우수하게 된다.
상기 실리카 나노입자(A)는 통상적으로 수성 용매, 유기 용매 중의, 또는 수/유기 용매 혼합물 중의 서브미크론(submicron) 크기의 실리카 나노입자의 분산액이다. 상기 실리카 나노입자(A)는 구형이거나 비구형일 수 있으며, 바람직하게는 표면이 개질되지 않는 것일 수 있다.
상기 실리카 나노입자(A)는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니, 인코포레이티드로부터 상표명 "루독스(LUDOX)"; 미국 매사추세츠주 애쉬랜드 소재의 니아콜 컴퍼니(Nyacol Co.)로부터 "니아콜(NYACOL)"; 및 미국 일리노이주 오크 브룩 소재의 온데아 날코 케미컬 컴퍼니(Ondea Nalco Chemical Co.)로부터 "날코(NALCO)"로 입수가능하다. 다른 상용 입수가능한 실리카 나노입자에는 날코 케미컬 컴퍼니로부터 상용 입수가능한 "날코 1115" 및 "날코 1130", 미국 뉴욕주 유티카 소재의 레메트 코포레이션(Remet Corp.)으로부터 상용 입수가능한 "레마졸(REMASOL) SP30", 및 이. 아이. 듀폰 디 네모아앤드 컴퍼니, 인코포레이티드로부터 상용 입수가능한 "루독스 SM"이 포함된다.
상기 실리카 나노입자(A)의 크기는 10 nm를 초과하고 200 nm 미만인 것일 수 있으며, 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 실리카 나노입자의 평균 입경이 10 nm 이하일 경우 조성물 내 실리카 나노입자의 분산성이 떨어지고, 실리카 나노입자의 평균 입경이 200 nm 이상일 경우 감광성 수지막의 표면거칠기가 커져 테이퍼 특성이 불량해지며, 감도가 떨어지는 문제점이 있다. 입자 크기는 투과 전자 현미경을 이용하여 결정할 수 있으며, 기공의 크기는 공기 부피비 조절에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
상기 실리카 나노입자(A)는 착색제 중량(100중량%)기준으로 1 내지 20 중량%가 바람직하고, 5~15중량%가 더욱 바람직하다. 상기 실리카 나노입자(A)의 함량이 상기의 기준으로 1 중량% 미만일 경우 기대하는 물성을 얻기 어려우며, 상기의 기준으로 20 중량% 이상일 경우 휘도 저하, 감도 및 밀착력 향상을 기대하기 어려우며, 분산안정성 저하 및 조성물의 점도를 증가시켜 도포성이 불량해질 수 있다는 문제점이 있다.
착색제(B)
상기 착색제(B)는 색조가 한정되어 있지 않으며, 제조하고자 하는 컬러필터의 용도에 따라 색조의 선정이 가능하다. 상기 착색제(B)는 구체적으로 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 이 중에서도 내열성, 발색성이 우수하다는 점에서 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기안료 또는 무기 안료를 사용할 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 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물등을 들 수 있다. 바람직하게 상기 안료는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(pigment)로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있다. 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
C.I. 피그먼트 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125,128, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 180, 185, 194 및 214
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71 및 73
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 209, 215, 216, 224, 242, 254, 264 및 265
C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등) 및 60
C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 19, 23, 29, 32, 36 및 38
C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 19, 23, 29, 32, 36 및 38
C.I. 피그먼트 그린 7, 36 및 58
C.I 피그먼트 브라운 23 및 25
C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등
상기 안료는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 중 유기 안료는, 필요에 따라 산성기 또는 염기성기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면처리, 중합체 화합물 등에 의한 안료 표면의 그라프트 처리, 황산 미립화법(refinement) 등에 의한 미립화 처리, 또는 불순물을 제거하기 위한 유기 용매 및 물 등에 의한 세정 처리, 이온성 불순물의 이온 교환법 등에 의한 제거처리 등으로 처리할 수 있다.
상기 착색제로 안료를 사용하는 경우 그 평균입경이 균일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 하는 방법으로서는, 계면 활성제를 안료 분산제로서 함유시켜 분산 처리를 행하는 방법 등을 들 수 있으며, 이 방법에 따르면 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다. 상기 안료 분산제로서는, 예를 들면 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성계 등의 계면 활성제 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 안료 분산제는 착색 감광성 수지 조성물 중의 착색제 1중량부에 대하여 1중량부 이하로 사용되며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량부로 사용되는 것이다. 상기 안료 분산제가 상기의 기준으로 상기 범위 내에서 사용되는 경우에는 균일한 평균입경의 안료를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 착색제(B)는 착색 감광성 수지 조성물 고형분 총 중량을 기준으로 3 내지 60중량%, 바람직하게는 5 내지 55 중량%로 포함될 수 있다. 상기 착색제(B)의 함량이 상기의 기준으로 3 내지 60 중량%인 경우에는 컬러필터가 제조되었을 때의 컬러의 농도가 충분하며, 착색 감광성 수지 조성물 내에 중합체가 필요한 함량으로 포함될 수 있으므로 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있다.
알칼리 가용성 수지(C)
상기 알칼리 가용성 수지(C)는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 아크릴계 바인더수지를 사용할 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지(C)는 통상적으로 광이나 열의 작용에 의한 반응성 및 알칼리 용해성을 갖고, 착색제의 분산매로서 작용한다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 알칼리 가용성 수지(C)는 착색제(B)에 대한 바인더 수지로서 작용하고, 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 중합체라면 모두 사용할 수 있다
상기 알칼리 가용성 수지(C)는 예를 들면 카르복실기 함유 단량체, 및 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체로서는, 예를 들면 불포화 모노카르복실산이나, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등의 분자 중에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 다가 카르복실산 등의 불포화 카르복실산 등을 들 수 있다.
상기 불포화 모노카르복실산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산등을 들 수 있다.
상기 불포화 디카르복실산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다.
상기 불포화 다가 카르복실산은 산무수물 일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 상기 불포화 다가 카르복실산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다. 상기 불포화 다가 카르복실산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 카르복실기 함유 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, o-비닐톨루엔, m-비닐톨루엔, p-비닐톨루엔, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르, 인덴 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트,i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트,4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르류; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르류; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르류; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르류; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화에테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, N-페닐말레이미드. N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화이미드류; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 및 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다
상기 알칼리 가용성 수지(C)가 카르복실기 함유 단량체 및 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체일 경우, 상기 카르복실기 함유 단량체로부터 유도되는 구성 단위의 함량비율은 상기 공중합체를 구성하는 구성 단위들의 총 중량을 기준으로 10 내지 50중량%이고, 바람직하게는 15 내지 40중량%이며, 보다 바람직하게는 25 내지 40중량%이다. 상기 카르복실기 함유 단량체로부터 유도되는 구성 단위의 함량이 상기의 기준으로 10 내지 50중량%이면 현상액에 대한 용해성이 양호하고, 현상시 패턴이 정확하게 형성되기 때문에 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지(C)로서는, 예를 들면 (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리스티렌 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트/벤질(메타)아크릴레이트/폴리메틸(메타)아크릴레이트 거대 단량체 공중합체, (메타)아크릴산/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체,(메타)아크릴산/숙신산모노(2-아크릴로일옥시)/스티렌/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체, (메타)아크릴산/숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸)/스티렌/알릴(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드 공중합체,(메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/N-페닐말레이미드/스티렌/글리세롤모노(메타)아크릴레트 공중합체 등을 들 수 있다.이들 중에서 (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/벤질(메타)아크릴레이트/스티렌공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, (메타)아크릴산/메틸(메타)아크릴레이트/스티렌공중합체가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지(C)는 산가가 20 내지 200(㎎KOH/g)의 범위가 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지(C)의 산가가 상기 범위에 있으면, 현상액 중의 용해성이 향상되어, 비-노출부가 쉽게 용해되고 감도가 증가하여, 결과적으로 노출부의 패턴이 현상시에 남아서 잔막율(film remaining ratio)을 개선하게 되어 바람직하다. 여기서 산가란, 아크릴계 중합체 1 g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값이며, 통상적으로 수산화칼륨 수용액을 사용하여 적정함으로써 구할 수 있다.
또한, 상기 알칼리 가용성 수지(C)는 겔투과 크로마토그래피(GPC; 테트라히드로퓨란을 용출용매로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(이하, 간단히 '중량평균분자량'이라고 한다)이 3,000 내지 200,000, 바람직하게는5,000 내지 100,000인 것이 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지(C)의 중량평균분자량이 상기 범위에 있으면, 잔막율이 높고, 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도가 향상되므로 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지(C)는 착색 감광성 수지 조성물 고형분 기준으로 10 내지 80중량%로 포함되는것이 바람직하고, 20 내지 70중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지(C)의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위이면 패턴이 형성될 수 있고, 해상도 및 잔막률이 향상되기 때문에 바람직하다.
광중합성 화합물(D)
상기 광중합성 화합물(D)은 광 및 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서 단관능성 단량체, 2관성능 단량체, 그 밖의 다관능성 단량체 등을 들 수 있다.
상기 단관능성 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 상기 2관능성 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 에톡시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 프로필록시레이트네오펜틸글리콜디아크릴레이트 등을 들 수 있다.
3관능성 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디([0070] 메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
４관능성 단량체의 구체적인 예로는 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라메타크릴레이트,디트리메티롤프로판테트라아크릴레이트, 디트리메티롤프로판테트라메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 에톡시화펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 글리세린테트라아크릴레이트, 글리세린테트라메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
５관능성 단량체의 구체적인 예로는 디펜타에리트리톨펜타크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨모노히드록시펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨모노히드록시펜타메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
６관능성 단량체의 구체적인 예로는 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 중에서 광중합성 화합물(D)은 2관능성 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히 5관능성 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 광중합성 화합물(D)은 착색 감광성 수지 조성물 고형분 기준으로 5 내지 50중량%, 바람직하게는 7 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 단량체(D)이 상기의 기준으로 5 내지 50중량%의 범위인 경우에는 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 된다.
광중합 개시제 (E)
상기 광중합 개시제(E)는 아세토페논계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 광중합 개시제(E)는 아세토페논계 화합물 이외에 다른 종류의 광중합 개시제를 조합하여 사용할 수도 있다. 다른 종류의 광중합 개시제로는 광을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하는 활성 라디칼 발생제, 증감제 및 산발생제 등을 들 수 있다. 상기 활성 라디칼 발생제로는 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물의 구체적인 예로는, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.상기 벤조페논계 화합물의 구체적인 예로는, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.상기 티옥산톤계 화합물의 구체적인 예로는, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤,2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 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-(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-(3,4디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다. 상기 증감제로는, 구체적으로 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포르퀴논, 페닐글리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 들 수 있다. 상기 산 발생제로는, 구체적으로 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염류, 또는 니트로벤질토실레이트류, 벤조인토실레이트류 등을 들 수 있다.
상기 화합물 중에는 활성 라디칼과 산을 동시에 발생하는 화합물도 있는데, 예를 들어 트리아진계 화합물은 산발생제로서도 사용된다.
상기 광중합 개시제(E)는 알칼리 가용성 수지(C) 및 광중합성 화합물(D)의 합계량의 고형분 기준으로 0.1 내지 40중량%, 바람직하게는 1 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(E)의 함량이 상기의 기준으로 상기 범위 내에 포함될 경우 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노출시간이 단축되고, 이로인하여 생산성이 향상됨과 동시에 높은 해상도를 유지할 수 있다.
상기 광중합 개시제(E)는 광중합개시 보조제와 병용하여 사용할 수 있다. 상기 광중합개시 보조제는 광중합 개시제(E)에 의해 중합이 개시된 광중합성 단량체의 중합을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 광중합개시 보조제로는 아민계 화합물, 알콕시안트라센계 화합물 등을 들 수 있다. 상기 아민계 화합물의 구체적인 예로는, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 벤조산2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭, 미힐러즈케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논이 바람직하다.
상기 알콕시안트라센계 화합물의 구체적인 예로는, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다. 상기 광중합개시 보조제는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 광중합개시 보조제는 시판되는 제품인 상품명 EAB-F(호도가야가가쿠고교가부시키가이샤 제조) 등을 사용할 수도 있다.
상기 광중합 개시제(E)와 광중합개시 보조제의 바람직한 조합의 구체적인 예로는, 디에톡시아세토페논과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 1-히드록시시클로헥실페닐케톤과4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머와 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온과4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온과 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논의 조합 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제(E)와 광중합개시 보조제가 함께 사용되는 경우 상기 광중합개시 보조제의 함량은 광중합 개시제 1 몰에 대하여 0.01 내지 5몰인 것이 바람직하다. 상기 광중합개시 보조제가 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
용제(F)
상기 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, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트등의 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%, 바람직하게는 70 내지 85 중량% 포함될 수 있다. 상기 용제가 상술한 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(G)
상기 첨가제는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 다른 고분자 화합물, 경화제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 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)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
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 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 보다 향상시키기 위해 사용할 수 있으며, 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고 GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다이닛본 잉크 가가꾸 고교사의 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 등이 있다. 상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제의 구체적인 예로서는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분을 기준으로 통상 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2중량% 포함될 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 제공한다.
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" 및 "%"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1~4 및 비교예 1~4. 착색 감광성 수지 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량(단위: 중량%)로 조성된 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
착색재료(B) (B-1) 3.21 3.21 3.21 3.21 3.21 3.21 3.21 3.21
(B-2) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
알칼리 가용성 수지(C) (C-1) 5.02 4.26 5.02 4.26 5.04 4.16 4.16 4.16
광중합성 화합물(D) (D-1) 4.65 4.65 4.65 4.65 4.65 4.65 4.65 4.65
기공을 갖는 실리카
나노입자(A)		 (A-1) - - - - - - 0.9 -
(A-2) 0.04 0.8 - 0.02 0.9 -
(A-3) - - 0.04 0.8 - - - -
(A-4) - - - - - - - 0.9
광중합 개시제(E) (E-1) 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88
용제(F) (F-1) 85 85 85 85 85 85 85 85
첨가제(G) (G-1) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(G-2) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(G-3) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
상기 표 1에서, 각 성분은 하기와 같다.
(A-1) JGC C&C, PL-2L-PGME; 입자크기 10nm
(A-2) JGC C&C, Sluria 1110; 입자크기 50nm
(A-3) JGC C&C, Thrulya 1420-120 입자크기 100nm
(A-4) 레메트 코포레이션, 레마졸(REMASOL); 입자크기 200nm
(B-1) 착색재료: C.I.피그먼트 블루 15:6
(B-2) 착색재료: C.I.피그먼트 바이올렛 23
(C-1) 알칼리 가용성 수지: 메타크릴산과 벤질메타크릴레이트와의 공중합체 (메타크릴산 단위와 벤질메타크릴레이트 단위와의 비는 몰 비로 31：69, 산가는 100mgKOH/g, 폴리스티렌 환산 중량평균분자량은 20,000)
(D-1) 광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)
(E-1) 광중합 개시제: 2-벤질-2-디메틸아미노-1(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(Irgacure 369; Ciba SpecialtyChemical 사 제조)
(F-1) 용제: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
(G-1) 첨가제: 계면활성제(SH-8400토레이 실리콘 제조)
(G-2) 첨가제: 에폭시 수지(SUMI-EPOXY ESCN-195XL; 스미또모 카가꾸 고교 ㈜ 제조)
(G-3) 첨가제: 밀착성 증진제(3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란)
실험예
상기 실시예 1~4 및 비교예 1~4에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 아래와 같이 컬러필터를 제조하였으며, 이때의 휘도, 감도, 밀착력, 막강도를 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<컬러필터의 제조>
제조된 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판(#1737, 코닝사 제조) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분 동안 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서, 상기 박막 위에 투과율 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 1000㎛로 하고, 초고압 수은 램프(USH-250D, 우시오 덴끼(주) 제조)를 이용하여 대기 분위기 하에서 40mJ/㎠의 노광량(365㎚)으로 광조사하였다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 12.5의 KOH 수용액 현상 용액에 스프레이 현상기를 이용하여 80초 동안 현상하였다. 상기 박막이 입혀진 유리 기판을 증류수를 사용하여 씻어준 다음, 질소가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 20분 동안 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 제조된 컬러필터의 패턴 형상(박막) 두께는 1.9 내지 2.1㎛였다.
(1) 휘도 평가
패턴을 형성한 후 230℃/20min 포스트베이크(Postbake)후의 휘도를 평가하였다.
(2) 감도 평가
컬러필터의 제조과정 중 현상 후 패턴의 뜯김이 없는 박막을 형성하기 위해 필요한 최저 노광량(mJ/㎠)인 감도를 측정하였다.
(3) 밀착성
제작된 기판을 10×10mm의 영역내에서 100개의 매트릭스 구조로 절개한 후, 그 위에 테이프를 접착하고 수직으로 강하게 이형하면서 떨어져 나온 매트릭스의 개수를 표기(떨어진 개수/100)하였다.
(4) 막강도
상기 제작된 기판을 1H 내지 6H의 강도를 갖는 연필(Statdler사 제품)로 긁어 기판의 손상 정도에 따라서 막의 강도를 평가하였다. 상기 막강도 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
휘도 양호 우수 양호 우수 불량 양호 양호 불량
감도 20 30 20 35 20 45 25 50
밀착력 95/100 100/100 95/100 100/100 100/100 80/100 100/100 80/100
막강도 2H 3H 2H 4H 2B 3H 1H 3H
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 착색 감광성 수지 조성물은 비교예 1 내지 4의 착색 감광성 수지 조성물과 비교하여 우수한 휘도 및 감도를 나타내면서도 밀착성과 막강도가 양호함을 확인하였다.

Claims (5)

  1. 실리카 나노입자(A), 착색제(B), 알칼리 가용성 수지(C), 광중합성 화합물(D), 광중합 개시제(E) 및 용제(E)를 포함하는 것으로,
    상기 실리카 나노입자(A)는 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실리카 나노입자(A)의 크기는 10 nm를 초과하고 200nm 미만인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실리카 나노입자(A)의 함량은 착색제(B) 중량 기준으로 1 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    착색 감광성 수지 조성물 고형분 총 중량을 기준으로,
    상기 착색제(B)는 3 내지 60중량% 포함되고,
    상기 알칼리 가용성 수지(C)는 10 내지 80중량%로 포함되며,
    상기 광중합성 화합물(D)는 5 내지 50중량%로 포함되고,
    상기 광중합 개시제(E)는 알칼리 가용성 수지(C)와 광중합성 화합물(D)의 고형분 총 중량 기준으로 0.1 내지 40중량%로 포함되며,
    상기 용제(F)는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량% 포함되고,
    상기 실리카 나노입자(A)는 착색제(B) 중량 기준으로 1 내지 20중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터.
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