KR20180082146A - 안료 분산 조성물, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

안료 분산 조성물, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 착색제 및 제1 용제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 옐로우 185를 포함하며, 상기 제1 용제는 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테이트(PGMEA); 및 비점이 170℃ 이상이며, 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 것을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

안료 분산 조성물, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{COMPOSITION OF PIGMENT DISPERSED LIQUID, COMPRISING COLORED PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 안료 분산 조성물, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 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. 이때, 반드시 도포 직후 레지스트의 용제제거 과정인 VD(Vacumm dry) 과정을 거치게 된다.
현재의 주요한 CF 기판제작 방법 중의 하나로써 컬러레지스트를 슬릿(Slit) 도포방식으로 코팅하게 되는데, 코팅직후의 VD 공정에서 기존보다 진공(Vacumm)의 용량을 증가시켜 용제제거 시간인 VD 택트타임(Tact time) 시간을 단축시킴으로 생산성을 높이고 있다. 하지만 고진공의 감압에 따라 레지스트의 급격한 건조가 일어남으로 VD 얼룩(VD 얼룩은 다양한 형상으로 나타나지만, 주로 분화구 얼룩의 형상으로 발생하므로, 별다른 언급이 없는 한 이하에서는 VD 얼룩과 분화구 얼룩을 동일한 것으로 간주하여 설명한다)등의 표면 불량이 발생하게 된다. 따라서 고진공의 감압을 실시하더라도 균일한 도막의 형성이 가능하게 하는 고감도 착색 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.
이를 해결하기 위한 방법으로 고비점 용제의 사용으로 VD 얼룩(분화구 얼룩)을 억제하는 방법을 쓸 수 있으나, 용제의 증발속도가 느림에 따라 VD 택트타임이 증가하는 결과를 갖는다.
또한, 최근에는 색농도가 높은 화소가 요구되고 있으며, 착색 감광성 수지 조성물에 사용되는 안료 및 카본 블랙의 함량이 높아지고 있어, 건조 중 유동성이 나빠져 VD 얼룩(분화구 얼룩)이 증가하는 추세이다.
대한민국공개특허 제10-2016-0112615호는 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 액정표시장치는 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제를 포함하고, 상기 용제는 3-메톡시메틸부탄올 또는 3-메톡시메틸부틸아세테이트 중 1종, 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테이트 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르를 포함하는 것을 개시하고 있으나, 용제의 종류가 한정적인 문제가 있다.
대한민국공개특허 제10-2016-0112615호(2016.09.28. 동우화인켐 주식회사)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 컬러필터 제조 공정 중에 발생할 수 있는 이물이나 VD 얼룩이나 PIN 얼룩이 발생하지 않고, 코팅성과 상용성이 우수한 안료 분산 조성물, 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안료 분산 조성물은 착색제 및 제1 용제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 옐로우 185를 포함하며, 상기 제1 용제는 PGMEA; 및 비점이 170℃ 이상이며, 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 것을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 전술한 안료분산 조성물; 및 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 제2 용제 및 첨가제;로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 안료 분산 조성물은 특정 용제를 사용함으로써 컬러필터 제조 공정에서 발생할 수 있는 이물이나 VD 얼룩이나 PIN 얼룩이 발생하지 않고 코팅성과 상용성이 우수한 효과가 있다
상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상 표시 장치는 생산성이 높고 표시불량이 없는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
안료 분산 조성물에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
<안료 분산 조성물>
상기 안료 분산 조성물은 착색제 및 제1 용제를 포함하고, 상기 착색제는 C.I.피그먼트 옐로우 185를 포함하며, 상기 제1 용제는 PGMEA; 및 비점이 170℃ 이상이며, 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 것을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
착색제
상기 착색제는 C.I. 피그먼트 옐로우 185를 포함하며, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 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. 특히, 상기 유기 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 아니며 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
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 및 180
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71
C.I. 피그먼트레드 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 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58 등
상기 안료는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료를 사용할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도 C.I. 피그먼트옐로우 138,C.I. 피그먼트옐로우139, C.I. 피그먼트옐로우 150, C.I. 피그먼트 오렌지 38, C.I. 피그먼트레드 122, C.I. 피그먼트레드 166, C.I. 피그먼트레드 177, C.I. 피그먼트레드 208, C.I. 피그먼트레드 242, C.I. 피그먼트레드 254, C.I. 피그먼트레드 255, C.I. 피그먼트 그린 7,C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58, C.I. 피그먼트 그린 59 에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.
제 1용제
상기 제1 용제는 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테이트 및 비점이 170℃ 이상이며 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 것을 1종 이상 함유하는 혼합용제인 것을 특징으로 한다.
상기 한센 용해도 파라미터(SP: solubility parameter)는 응집 에너지 밀도의 평가치로 일반적으로 용매의 극성이 강할수록 그 용해도 파라미터 값이 크다.
상기 비점(B.P)이 170℃ 이상이며 한센 용해도 파라미터(SP)가 20 내지 24인 제1 용제는 에틸렌글리콜부틸에스테르(EGBE, B.P. 171, SP 20.8), 에틸렌글리콜페닐에스테르(EGPE, B.P. 247, SP 23.5), 에틸렌글리콜헥실에스테르(EGHE, B.P. 208, SP 20.6), 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올(MMB, B.P. 175, SP 20.2), 프로필렌글리콜페닐에스테르(PGPE, B.P. 241, SP 21.5), 디프로필렌글리콜메틸에스테르(DPGME, B.P. 190, SP 20), 디에틸렌글리콜메틸에스테르(DEGME, B.P. 194, SP 22), 디에틸렌글리콜에틸에스테르(DEGEE, B.P. 202, SP 22.2), 디에틸렌글리콜부틸에스테르(DEGBE, B.P. 230, SP 20.4), 트리에틸렌글리콜메틸에스테르(TEGME, B.P. 249, SP 20.7), 트리에틸렌글리콜에틸에스테르(TEGEE, B.P. 256, SP 20.4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 전술한 안료 분산 조성물; 및 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 제2 용제 및 첨가제;로 이루어진 군으로 부터 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
알칼리 가용성 수지
상기 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, 현상속도 및 착색 감광성 수지 조성물의 저장안정성을 확보하기 위해 알칼리 가용성 수지의 산가는 30~150mgKOH/g인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 30mgKOH/g 미만인 경우 착색 감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보하기 어려우며 150mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 착색 감광성 수지 조성물의 저장 안정성이 저하되어 점도가 상승하기 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.
상기 알칼리 가용성 수지에 수산기를 부여하기 위해서는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합하여 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 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.
상기 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; 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, 질(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 글리시딜기로 예시한 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 함유량은 감광성 수지 조성물 중의 고형분에 대하여 중량%로 10 내지 80중량%, 바람직하게는 10 내지 70중량%의 범위이다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함유량이 상기 범위 내로 포함되면 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.
광중합성 화합물
상기 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%로 5 내지 45중량% 포함되는 것이 바람직하고, 특히 7 내지 45중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우에는 화소부의 강도나 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 상기 광중합 개시제는 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-온 등을 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 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 조성물의 고형분 총 중량%을 기준으로 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 함량에 대해서 0.1 내지 40중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되면, 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상술한 조건의 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량%을 기준으로 알칼리 가용성 수지와 광중합성 화합물의 함량에 대해서 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제의 사용량이 상기 범위 내로 포함되면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공한다.
제2 용제
상기 제2 용제는 특별히 제한되지 않으며 당해 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.
상기 제2 용제의 구체적인 예로서는 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 등 의 알코올류, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류, γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
첨가제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 첨가제는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 다른 고분자 화합물, 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 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 카가쿠 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 고형분의 총 중량%에 대하여 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.
<컬러필터>
본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 제공한다.
컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 패턴층을 포함한다.
기판은 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판은 유리, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 고분자 기판일 수 있으며, 상기 고분자 기판은 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등일 수 있다.
패턴층은 본 발명의 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형성된 층일 수 있다.
상기 착색 감광성 수지 조성물로 형성된 패턴층은 적 양자점 입자를 함유한 적색 패턴층, 녹 양자점 입자를 함유한 녹색 패턴층, 및 청 양자점 입자를 함유한 청색 패턴층을 구비할 수 있다. 광 조사시 적색 패턴층은 적색광을, 녹색 패턴층은 녹색광을, 청색 패턴층은 청색광을 방출한다.
그러한 경우에 화상 표시 장치에 적용시 광원의 방출광이 특별히 한정되지 않으나, 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 패턴층은 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 구비할 수도 있다. 그러한 경우에는 상기 패턴층은 양자점 입자를 함유하지 않는 투명 패턴층을 더 구비한다.
2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우에는 포함하지 않은 나머지 색상을 나타내는 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 적색 패턴층 및 녹색 패턴층을 포함하는 경우에는, 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 그러한 경우에 적 양자점 입자는 적색광을, 녹 양자점 입자는 녹색광을 방출하고, 투명 패턴층은 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다.
상기와 같은 기판 및 패턴층을 포함하는 컬러필터는, 각 패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컬러필터의 패턴층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
<화상 표시 장치>
본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 컬러필터는 통상의 화상 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
본 발명의 화상 표시 장치는 적 양자점 입자를 함유한 적색 패턴층, 녹 양자점 입자를 함유한 녹색 패턴층, 및 청 양자점 입자를 함유한 청색 패턴층을 포함하는 컬러필터를 구비할 수 있다. 그러한 경우에 화상 표시 장치에 적용시 광원의 방출광이 특별히 한정되지 않으나, 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 바람직하게는 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화상 표시 장치는 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 포함하는 컬러필터를 구비할 수도 있다. 그러한 경우에는 상기 컬러필터는 양자점 입자를 함유하지 않는 투명 패턴층을 더 구비한다.
2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우에는 포함하지 않은 나머지 색상을 나타내는 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 예를 들면, 적색 패턴층 및 녹색 패턴층을 포함하는 경우에는, 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 그러한 경우에 적 양자점 입자는 적색광을, 녹 양자점 입자는 녹색광을 방출하고, 투명 패턴층은 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
제조예 : 안료 분산 조성물 제조
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 안료 분산 조성물을 제조하였다.
제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5 제조예6 제조예7 제조예8
착색제 (A-1) 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5
착색제 (A-2) 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
분산제 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5
PGMEA 68.9 61.2 61.2 61.2 76.5 61.2 68.9 68.9
PGME - -　 7.7 - -　 7.7 7.7 -　
PGDA -　 -　 3.8 - -　 7.7 -　 7.7
MMB 7.7 15.3 3.8 - -　 -　 -　 -　
EGBE - - - 15.3 - - - -
착색제 (A-1): C.I. 피그먼트 그린 59
착색제 (A-2): C.I. 피그먼트 옐로우 185
분산제: DISPERBYK-2001 (BYK사 제조)
PGMEA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
PGME: 프로필렌글리콜모노메틸에테르
PGDA: 프로필렌글리콜디아세테이트
MMB: 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올
EGBE: 에틸렌글리콜부틸에스테르
합성예 : 알칼리 가용성 수지 합성
교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, 모노머 적하 로트로서, 벤질말레이미드 74.8g(0.20몰), 아크릴산 43.2g(0.30몰), 비닐톨루엔 118.0g(0.50몰), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g를 투입 후 교반 혼합하여 준비하고, 연쇄 이동제 적하조로서, n-도데칸티올 6g, PGMEA 24g를 넣고 교반 혼합한 것을 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395g를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90℃까지 승온했다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하 로트로부터 적하를 개시했다. 적하는, 90℃를 유지하면서, 각각 2h 동안 진행하고 1h 후에 110℃ 승온하여 3h 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합가스의 버블링을 개시했다. 이어서, 글리시딜메타크릴레이트 28.4g[(0.10몰), (본 반응에 사용한 아크릴산의 카르복실기에 대하여 33몰%)], 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4g, 트리에틸아민 0.8g를 플라스크내에 투입하여 110℃에서 8시간 반응을 계속하고, 고형분 산가가 70㎎KOH/g인 수지 B를 얻었다. GPC에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 16,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.3이었다.
중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)의 측정에 대해서는 GPC법을 이용하여 이하의 조건으로 행하였다.
장치: HLC-8120GPC(도소㈜ 제조)
칼럼: TSK-GELG4000HXL + TSK-GELG2000HXL(직렬 접속)
칼럼 온도: 40℃
이동상 용제: 테트라히드로퓨란
유속: 1.0 ㎖/분
주입량: 50 ㎕
검출기: RI
측정 시료 농도: 0.6 질량%(용제 = 테트라히드로퓨란)
교정용 표준 물질: TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500(도소㈜ 제조)
상기에서 얻어진 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량의 비를 분자량 분포(Mw/Mn)로 하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4: 착색 감광성 수지 조성물의 제조
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 하기 표 2에 기재된 성분 및 함량으로 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
　 실시예1 실시예 2 실시예 3 실시예4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
착색제 분산액 제조예1 50 - - - - - - -
제조예2 - 50 - - - - - -
제조예3 - - 50 - - - - -
제조예4 - - - 50 - - - -
제조예5 - - - - 50 - - -
제조예6 - - - - - 50 - -
제조예7 - - - - - - 50 -
제조예8 - - - - - - - 50
알칼리 가용성 수지 B 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8
광중합성 화합물 C 21.6 21.6 21.6 21.6 21.6 21.6 21.6 21.6
광중합 개시제 D 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5
첨가제 E 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
제2 용제 PGMEA 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9
B: 합성예의 알칼리 가용성 수지 B
C: 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)
D: OXE-01(Basf사)
E: 불소계 레벨링제 (F-475, DIC社제조)
실험예
1. 이물의 평가
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 착색층을 제조하였다. 즉, 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음 17초 동안 진공도가 100Pa이 되도록 진공건조를 실시하여 박막을 형성하였다.
이를 통해 얻어진 착색층의 두께는 2㎛이다. 이 후 얻어진 기판을 광학현미경을 통해 1cm x 1cm영역 내에 발생하는 이물의 개수를 세어 아래의 3단계로 구분하였으며 그 결과는 표 3에 기재하였다.
O : 5개 미만
Δ : 5개 이상 10개 미만
X : 10개 이상
2. VD얼룩(돌비자국)의 평가
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 착색층을 제조하였다. 즉, 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음 17초 동안 진공도가 65Pa이 되도록 진공건조를 실시하여 박막을 형성하였다.
이를 통해 얻어진 착색층의 두께는 2㎛이다. 이 후 얻어진 기판을 광학현미경을 통해 1cm x 1cm영역 내에 발생하는 VD얼룩(돌비자국)의 개수를 세어 아래의 3단계로 구분하였으며 그 결과는 표 3에 기재하였다.
O : 5개 미만
Δ : 5개 이상 10개 미만
X : 10개 이상
3. 핀(PIN)얼룩의 평가
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 착색층을 제조하였다. 즉, 스핀 코팅법으로 유리기판 위에 도포한 다음 17초 동안 진공도가 250Pa이 되도록 진공건조를 실시하여 박막을 형성하였다. 이를 통해 얻어진 컬러필터의 두께는 2㎛이다. 이후 얻어진 기판을 세라믹 핀이 설치 된 핫 플레이트(hot plate)에서 100℃, 3분간 베이크 하여 발생한 핀 자국을 육안으로 식별하고 그 선명도를 아래의 2단계로 구분하였으며 그 결과는 표 3에 기재하였다.
O : 육안 구별 불가
X : 육안으로 선명하게 구별 됨
　 이물 돌비 자국 핀얼룩
실시예1 O O O
실시예2 O O Δ
실시예3 O O O
실시예4 O O O
비교예1 X Δ X
비교예2 Δ O X
비교예3 Δ X O
비교예4 X O X
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 상기 조성물의 비교 결과로서 비점이 170도 이상이며 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 제1 용제를 사용한 실시예 1 내지 4가 비교예 1 내지 4보다 이물특성이 우수하였고 돌비 자국 및 핀얼룩 특성이 양호한 것을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 착색제 및 제1 용제를 포함하고,
    상기 착색제는 C.I.피그먼트 옐로우 185를 포함하며,
    상기 제1 용제는 프로필렌글리콜모노메틸에틸아세테이트(PGMEA); 및 비점이 170℃ 이상이며, 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 것을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 안료 분산 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비점이 170℃ 이상이며 한센 용해도 파라미터가 20 내지 24인 제1 용제는
    에틸렌글리콜부틸에스테르(B.P. 171, SP 20.8), 에틸렌글리콜페닐에스테르(B.P. 247, SP 23.5), 에틸렌글리콜헥실에스테르(B.P. 208, SP 20.6), 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올(B.P. 175, SP 20.2), 프로필렌글리콜페닐에스테르(B.P. 241, SP 21.5), 디프로필렌글리콜메틸에스테르(B.P. 190, SP 20), 디에틸렌글리콜메틸에스테르(B.P. 194, SP 22), 디에틸렌글리콜에틸에스테르(B.P. 202, SP 22.2), 디에틸렌글리콜부틸에스테르(B.P. 230, SP 20.4), 트리에틸렌글리콜메틸에스테르(B.P. 249, SP 20.7), 트리에틸렌글리콜에틸에스테르(B.P. 256, SP 20.4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 안료 분산 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항의 안료분산 조성물; 및
    알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 제2 용제 및 첨가제;로 이루어진 군으로 부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 제3항에 따른 착색 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  5. 제4항의 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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