KR20200114021A

KR20200114021A - 착색 감광성 수지 조성물, 이를 사용하여 제조된 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치

Info

Publication number: KR20200114021A
Application number: KR1020190035078A
Authority: KR
Inventors: 유재범; 장지훈
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-07

Abstract

본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 열산 발생제 및 용매를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서, 상기 열산 발생제는 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.

Description

착색 감광성 수지 조성물, 이를 사용하여 제조된 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치{A COLORED PHOTO SENSITIVE RESIN COMPOSITION, A COLOR FILTER COMPRISING THE SAME, AND AN IMAGE DISPLAY DEVIDE COMPRISING THE COLOR FILTER}

본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 사용하여 제조된 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 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 각 색에 상당하는 착색제를 함유하는 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.

컬러필터를 구현하는 방법 중의 하나인 안료 분산법은 흑색 매트릭스가 제공된 투명한 기질 위에 착색제를 비롯하여 알칼리 가용성 수지, 광중합 단량체, 광중합 개시제, 에폭시 수지, 용제 및 기타 첨가제를 포함하는 감광성 수지 조성물을 코팅하고 형성하고자 하는 형태의 패턴을 노광한 후, 비노광 부위를 용제로 제거하여 열경화시키는 일련의 과정을 반복함으로써 착색 박막을 형성하는 방법이다. 그러나, 상기 열경화 과정에서 착색 감광성 수지 조성물이 분해되어 생기는 아웃가스(outgas)는 화소부에 잔상을 발생시키는 등의 문제점이 있다.

한편, 디스플레이 분야가 점차 플렉서블 디스플레이로 넘어가면서 유연한 기판이 요구되어, 종래 사용되던 글라스 기판이 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 고분자 수지 필름으로 대체되고 있는데, 상기 고온공정의 경우 글라스 기판에 대하여 패턴을 형성하는 경우에는 별다른 문제가 되지 않으나, 고분자 수지 필름의 경우 고온의 열에 의해 수축되거나 열화되는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 플렉서블 기판 등에 사용되는 고분자 수지 필름이 열화되지 않을 정도의 저온에서도 경화가 가능한 수지 조성물이 요구되는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0018424호는 감광성 수지 조성물에 관한 것으로, 알칼리 가용성 중합체 (A), 아크릴로일기 및 메타크릴로일기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기를 갖는 화합물 (B), 중합개시제 (C) 및 분해 개시 온도가 60℃ 이상 140℃ 미만인 열산발생제 (D)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기 선행문헌에 따른 조성물은, 120℃ 미만의 공정에서의 열경화 문제 및 아웃가스 저감 문제에 대해서는 해결하지 못하고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0018424호

본 발명은 상술한 종래 기술적 문제점을 개선하기 위한 것으로, 120℃ 미만의 저온 소성 공정에서도 경화 특성이 우수하여, 적층 평가시 발생하는 하부 기재 손상을 저감시킬 수 있고, 열경화 과정에서 발생되는 아웃가스(outgas)를 저감할 수 있으며, 내용제성 등의 신뢰성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 열산 발생제 및 용매를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서,

상기 열산 발생제는 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 착색패턴을 포함하는 컬러필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 특정 열산 발생제를 포함함으로써, 120℃ 미만의 저온 공정을 통해 컬러필터를 제조하는 경우에도 우수한 경화 특성을 얻을 수 있고, 열경화 과정에서의 아웃가스(outgas) 발생이 저감되며, 내용제성 등의 신뢰성이 우수한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터는 우수한 경화 특성을 지니므로, 이후 공정에서 타 기재가 컬러필터의 상부에 적층되는 경우에도 하부의 컬러필터 손상을 최소화 할 수 있으며, 아웃가스에 의한 잔상이 발생하지 않으므로 고품질의 컬러필터 및 화상표시장치를 제조할 수 있다.

본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 열산 발생제 및 용매를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서, 상기 열산 발생제는 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물, 이를 사용하여 제조된 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 상기 특정 열산 발생제를 포함함으로써, 120℃ 미만의 저온 공정을 통해 컬러필터를 제조하는 경우에도 우수한 경화 특성을 얻을 수 있고, 열경화 과정에서의 아웃가스(outgas) 발생이 저감되며, 내용제성 등의 신뢰성이 우수하고, 이후 공정에서 타 기재가 컬러필터의 상부에 적층되어도 하부 컬러필터의 손상을 최소화 할 수 있으며, 아웃가스에 의한 잔상이 발생하지 않아 고품질의 컬러필터 및 화상표시장치를 제조할 수 있음을 실험적으로 확인하여 본 발명을 완성하였다.

이하, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 자세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이들 성분들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<착색 감광성 수지 조성물>

착색제

상기 착색제는 1종 이상의 안료(a1) 또는 1종 이상의 염료(a3)를 포함 한다.

(a1)안료

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

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.

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, 58, 59, 62 및 63

C.I 피그먼트 브라운 28

C.I 피그먼트 블랙 1 및 7 등

상기 안료(a1)들은 각각 단독 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. 피그먼트레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드254, 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 및 C.I. 피그먼트 그린 58에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 안료(a1)의 함량은 착색제의 고형분 총 중량에 대하여, 0 내지 100중량%, 바람직하게는 5 내지 95 중량%의 범위이다. 상기 안료(a1)의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 컬러필터 제조시 공정성 및 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.

상기 안료는 안료의 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 예로는 (a2)안료 분산제를 함유시켜 분산 처리하는 방법 등을 들 수 있으며, 상기 방법에 따라 안료가 용액 중에 균일하게 분산된 상태의 안료 분산액을 얻을 수 있다.

(a2)안료 분산제

상기의 안료 분산제는 안료의 탈응집 및 안정성 유지를 위해 첨가하는 것으로 안료 분산제의 구체적인 예로는 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 부틸메타아크릴레이트(BMA) 또는 N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(DMAEMA)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제 (이하, 아크릴레이트계 분산제라고 함)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070 또는 DISPER BYK-2150 등을 들 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 분산제는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 안료 분산제(a2)는 상기한 아크릴레이트계 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-함유 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를갖는 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-말레산코폴리머, 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; 카와켄파인 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 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 아크릴 분산제와 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 안료 분산제(a2)의 함량은 안료(a1)의 고형분 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부, 바람직하게는 10 내지 50 중량부이다. 안료 분산제(a2)의 함량이 60 중량부를 초과하면 점도가 높아질 수 있으며, 5 중량부 미만일 경우에는 안료의 미립화가 어렵거나, 분산 후 겔화 등의 문제를 야기할 수 있다.

(a3)염료

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 Societyof 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 레드 8, 45, 49, 89, 111, 122, 125, 130, 132, 146 및 179;

C.I. 솔벤트 블루 5, 35, 36, 37, 44, 45, 59, 67 및 70;

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

C.I. 솔벤트 옐로우 4, 14, 15, 23, 24, 38, 62, 63, 68, 82, 94, 98, 99 및 162;

C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26 및 56;

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

C.I. 솔벤트 염료 중 유기용매에 대한 용해성이 우수한 C.I. 솔벤트 옐로우 14, 16, 21, 56, 79, 93, 151; 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 13이 바람직하고, 그 중에서도 C.I. 솔벤트 옐로우 21, 79; C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132; C.I. 솔벤트 오렌지 45, 62가 좀 더 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 및 426;

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 및 251;

C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169 및173;

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 및 340;

C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19 및 66;

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

C.I.애시드 염료 중 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 27이 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 및 250;

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 및 141;

C.I.다이렉트 오렌지 34, 39, 41, 46, 50, 52, 56, 57, 61, 64, 65, 68, 70, 96, 97, 106 및 107;

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 및 293;

C.I.다이렉트 바이올렛 47, 52, 54, 59, 60, 65, 66, 79, 80, 81, 82, 84, 89, 90, 93, 95, 96, 103 및 104;

C.I.다이렉트 그린 25, 27, 31, 32, 34, 37, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 77, 79 및 82 등의 염료를 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 및 65;

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 및 95;

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 및 48;

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 및 84;

C.I.모단토 바이올렛 1, 2, 4, 5, 7, 14, 22, 24, 30, 31, 32, 37, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 53 및 58;

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

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

상기 착색제 중 상기 염료(a3)가 더 포함되는 경우, 상기 염료의 함량은 착색제의 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 99 중량%, 바람직하게는 5 내지 95 중량%의 범위이다. 상기 염료의 함량이 상기 범위에 있으면, 패턴 형성 후 휘도 특성이 우수하여 바람직하다.

상기 착색제의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여, 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 15 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 착색제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 컬러필터로 형성 시 화소의 색 농도가 충분하고, 기계적 강도가 충분한 패턴을 형성할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명에서 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량이란 착색 감광성 수지 조성물에서 용매를 제외한 나머지 성분의 총 중량을 의미한다.

알칼리 가용성 수지

알칼리 가용성 수지는 패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 부여하는 성분으로서, 상기 알칼리 가용성 수지는 카르복시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하여 중합될 수 있다.

상기 카르복시기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류 및 이들의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복시기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산 및 메타아크릴산일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 알칼리 가용성 수지는 상기 단량체와 공중합 가능한 적어도 1종의 다른 단량체를 더 포함하여 중합된 것일 수 있다. 예를 들면 스티렌, 비닐톨루엔, 메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐 벤질글리시딜에테르, 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, 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 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 명세서에서 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다.

또한, 착색 감광성 수지 조성물의 현상성을 확보하기 위해, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 20 내지 200 mgKOH/g, 바람직하게는 30 내지 150 mgKOH/g 인 것이 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위를 만족하는 경우 착색 감광성 수지 조성물이 충분한 현상속도를 확보할 수 있으며, 기판과의 밀착성을 향상시켜 패턴의 단락 발생을 방지할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량(Mw)는 3,000 내지 30,000, 바람직하게는 5,000 내지 25,000 일 수 있다. 또한, 본 발명의 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포, 즉 수평균 분자량에 대한 중량평균분자량(중량평균분자량(Mw)/수평균 분자량(Mn))은 1.5 내지 6.0, 바람직하게는 1.8 내지 4.0일 수 있으며, 알칼리 가용성 수지가 상기 중량평균분자량 및 분자량 분포의 범위를 만족하는 경우 현상성 우수한 이점이 있다.

상기 알칼리 가용성 수지의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여, 5 내지 75 중량%, 바람직하게는 10 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 현상액에의 용해성이 충분하여 패턴 형성이 용이하며, 현상 시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어, 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다.

광중합성 화합물

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합성 화합물(C)은 광 및 후술하는 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.

상기 단관능 단량체의 구체예로는 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.

상기 2관능 단량체의 구체예로는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

그 밖의 다관능 단량체의 구체예로서는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다.

상기 광중합성 화합물의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여, 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 7 내지 45 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 화소부의 강도와 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.

광중합 개시제

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 함유되는 광중합 개시제는 제한되지 않으나 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 옥심 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 상기 광중합 개시제를 함유하는 감광성 수지 조성물은 고감도이고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 화소 픽셀은 그 화소부의 강도나 패턴성이 양호해진다.

또한, 광중합 개시제에 광중합 개시 보조제를 병용하면, 이들을 함유하는 감광성 수지 조성물이 더욱 고감도가 되어 이 조성물을 사용하여 컬러필터를 형성할 때의 생산성이 향상되므로 바람직하다.

트리아진계 화합물로서는, 예를 들면 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.

아세토페논계 화합물로서는, 예를 들면, 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-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

비이미다졸 화합물로는, 예를 들면 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, 4,4',5,5' 위치의 페닐기가카르보알콕시기에 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'-테트라페닐비이미다졸이 바람직하게 사용된다.

상기 옥심계 화합물은 예컨대, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(4-메틸술파닐-페닐)-부탄-1,2-부탄-2-옥심-O-아세테이트, 1-(4-메틸술파닐-페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트, 히드록시이미노-(4-메틸술파닐-페닐)-초산에틸에스테르-O-아세테이트, 히드록시이미노-(4-메틸술파닐-페닐)-초산에틸에스테르-O-벤조에이트 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 정도이면 이 분야에서 통상 사용되고 있는 그 밖의 광중합 개시제 등을 추가로 포함할 수도 있다. 그 밖의 광중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 안트라센계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

벤조인계 화합물로서는, 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논계 화합물로는, 예를 들면, 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 4,4'-디(N,N'-디메틸아미노)-벤조페논 등을 들 수 있다.

티오크산톤계 화합물로는, 예를 들면, 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.

안트라센계 화합물로는, 예를 들면, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10- 디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.

그 밖에 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 페닐클리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 그 밖의 광중합 개시제로서 들 수 있다.

또한, 본 발명에서 광중합 개시제에 조합하여 사용할 수 있는 광중합 개시 보조제로는 아민 화합물, 카르복실산 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

광중합 개시 보조제 중 아민 화합물의 구체예로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산 메틸, 4-디메틸아미노벤조산 에틸, 4-디메틸아미노벤조산 이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, 벤조산 2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭 : 미힐러케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 아민 화합물로서는 방향족 아민 화합물이 바람직하게 사용된다.

카르복실산 화합물은 예를 들면, 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등의 방향족 헤테로아세트산류를 들 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제가 더 포함되는 경우, 광중합 개시 보조제의 함량은 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 3 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 착색 감광성 수지 조성물의 감도 효율성이 더욱 높아지고, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.

상기 광중합 개시제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 12 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 화소부의 강도나, 화소부 표면에서의 평활성 우수하다.

열산 발생제

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 열산 발생제를 포함 한다. 상기 열산 발생제는 열의 작용에 의해 산을 발생하는 화합물을 의미한다.

상기 열산 발생제는 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 열산 발생제는 분해 개시 온도가 80 내지 150 ℃일 수 있다. 상기 본 발명에 따른 비이온성 열산 발생제를 사용하는 경우, 120℃ 미만의 저온 소성 공정에서도 충분한 경화가 가능하며, 이를 사용하여 형성된 컬러필터는 이후 공정에서 타 기재가 컬러필터의 상부에 적층되는 경우에도 그 손상을 최소화할 수 있고, 열경화 과정에서의 아웃가스(outgas) 발생이 저감되며, 내용제성 등의 신뢰성이 우수한 효과를 제공할 수 있다.

상기 열산 발생제는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 열산 발생제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 저온에서도 충분한 경화를 시키기에 용이하므로 바람직하다.

용제

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물이 적당한 점성을 갖고, 나머지 성분들을 용이하게 용해시킬 수 있으면 특별히 제한되지 않으며, 착색 감광성 수지 조성물의 분야에서 사용되고 있는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.

상기 용제의 구체예로서는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 프로필렌글리콜디알킬에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트 및 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥사놀, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류; γ-부티로락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.

상기 용제 중, 도포성, 건조성 면에서 바람직하게는 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용매를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다.

상기 용제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량에 대하여, 50 내지 90 중량%, 바람직하게는 55 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매가 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공하므로 바람직하다.

첨가제

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 성분 외에 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 착색제의 분산성 향상을 위해 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제를 추가로 더 포함할 수 있다.

상기 분산제로는, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가 알콜 에스테르 알킬렌 옥사이드부가물, 알콜알킬렌옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드알킬렌옥사이드 부가물, 알킬아민 등이 단독 또는 2종 이상을 조합하여 첨가될 수 있다.

상기 분산제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 10 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 코팅성 및 소포성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 실리콘계 및 불소계 등의 코팅 개선제 또는 기판과의 접착력을 향상시키기 위하여 접착성 향상제 등을 더 포함할 수도 있다.

상기 코팅 개선제 및 접착성 향상제 등은 상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.

또한, 도포 시 얼룩이나 반점을 방지하고 레벨링 특성이나 미현상에 의한 잔사의 생성을 방지하기 위하여, 상기 착색 감광성 수지 조성물은 에폭시 화합물; 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 비닐기 또는 (메타)아크릴옥시기를 갖는 실란계 커플링제; 레벨링제; 불소계 계면활성제; 라디칼 중합 개시제 등과 같은 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제의 사용량은 원하는 물성에 따라 용이하게 조절될 수 있다.

상기 에폭시 화합물로는 페놀 노볼락 에폭시 수지, 테트라 메틸 비-페닐 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 오르토-크레졸 노볼락 수지 등을 들 수 있다.

상기 에폭시 화합물은 상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 에폭시 화합물의 함량이 상기 범위에 포함되면 저장성 및 공정마진이 우수하다.

상기 실란계 커플링제의 구체적인 예로는, 비닐 트리메톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시실란), 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시 시클로헥실)에틸 트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, 3-머캅토프로필 트리메톡시실란 등을들 수 있다.

상기 실란계 커플링제는 상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 2 중량%로 포함될 수 있고, 실란계 커플링제의 함량이 상기 범위이면 접착력, 저장 안정성 및 코팅성이 우수하다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 예를 들면 하기와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.

먼저, 상기 착색제 중 안료(a1)를 용매와 혼합하여 안료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제(a2), 알칼리 가용성 수지의 일부 또는 전부, 또는 염료(a3)를 용매와 함께 혼합시켜 용해 또는 분산시킬 수 있다. 상기 혼합된 분산액에 알칼리 가용성 수지의 나머지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 열산 발생제 및 첨가제와 필요에 따라 용매를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

<컬러필터>

본 발명의 일 실시형태는 상술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 컬러필터에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 컬러필터는 기판 상에 상술한 착색 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성되는 착색패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용한 패턴 형성 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 패턴을 형성하는 방법은 당해 기술분야에 공지된 방법을 사용할 수 있으나, 통상적으로는 도포 단계; 노광 단계; 및 제거 단계를 포함한다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 기재 상에 도포하고, 광 경화 및 현상을 하여 패턴을 형성함으로써, 착색 화소(착색 화상)로 사용할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 아무 것도 도포되지 않은 유리기판 및 SiNx(보호막)가 500 내지 1,500 Å의 두께로 도포되어 있는 유리기판 위에 스핀 도포, 슬릿 도포 등의 적당한 방법을 사용하여, 2.0 내지 3.4 ㎛의 두께로 도포한다. 도포 후에는 컬러필터에 필요한 패턴을 형성하도록 광을 조사한다. 광을 조사한 다음, 도포층을 알칼리 현상액으로 처리하면 도포층의 미조사 부분이 용해되고 컬러필터에 필요한 패턴이 형성된다. 이러한 과정을 필요한 R, G, B 색의 수에 따라 반복 수행함으로써, 원하는 패턴을 갖는 컬러필터를 수득할 수 있다. 또한 상기 과정에서, 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 다시 가열하거나 또는 활성선 조사 등에 의해 경화시킴으로써 내크랙성, 내용제성 등을 더욱 향상시킬 수 있다.

<화상표시장치>

본 발명의 일 실시형태는 상술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 컬러필터는 통상의 액정표시장치(LCD)뿐만 아니라, 전계발광표시장치(EL), 플라스마표시장치(PDP), 전계방출표시장치(FED), 유기발광소자(OLED) 등 각종 화상표시장치에 적용이 가능하다.

본 발명의 화상표시장치는 상술한 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는, 당해 기술분야에서 알려진 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 화상표시장치는 상술한 컬러필터 이외에 적 양자점 입자를 함유한 적색 패턴층, 녹 양자점 입자를 함유한 녹색 패턴층, 및 청 양자점 입자를 함유한 청색 패턴층을 포함하는 컬러필터를 추가로 구비할 수 있다. 그러한 경우에 화상표시장치에 적용되는 광원의 방출광이 특별히 한정되지 않으나, 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 바람직하게는 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 화상표시장치는 상술한 컬러필터 이외에 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 포함하는 컬러필터를 추가로 구비할 수도 있다. 그러한 경우에 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 패턴층만을 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.

이하, 본 발명을 실시 예에 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 실시 예, 비교 예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.

<실시예>

합성예: 알칼리 가용성 수지의 합성

환류 냉각기, 적하 깔대기 및 교반기를 구비한 1 L의 플라스크 내에 질소를 0.02 L/분으로 흐르게 하여 질소 분위기로 하고, 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르 150 g을 넣고 교반하면서 70℃까지 가열하였다. 이어서, EDCPA, AA의 총합이 1mol이 되도록 각 비율에 따라 디에틸글리콜 메틸에틸에테르 150g에 용해하여 용액을 조제한다. 제조된 용액을, 적하 깔대기를 사용하여 플라스크 내에 적하한 후, 중합 개시제 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 27.9 g(0.11 mol)을 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르 200 g에 용해한 용액을, 별도의 적하 깔대기를 사용하여 4 시간에 걸쳐 플라스크 내에 적하하였다. 중합 개시제의 용액의 적하가 종료된 후, 4 시간 동안 70℃로 유지하고, 그 후 실온까지 냉각시켜 고형분 산가가 75 ㎎KOH/g인 결합제 수지를 얻었다. GPC에 의해 측정한 중량평균분자량은 13,000이고, 분자량 분포(Mw/Mn)는 2.1이었다.

상기의 수지의 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.

제조예: 착색제 분산액의 제조

C.I. 피그먼트 그린 58 10.12중량부, C.I. 피그먼트 옐로우 138 3.88중량부, 아크릴계 분산제(DisperBYK-2000, 빅케미사 제조) 4.84중량부, 합성예의 수지 3.88중량부, 용제로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 68.04중량부 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 9.24중량부, 0.2mm 직경의 지르코니아비드 360중량부를 용량이 140ml인 마요네즈 병에 투입하고, 페인트 컨디셔너로 60℃에서 10시간 동안 혼련하여 분산 처리를 행하였다. 그 후, 지르코니아비드를 제거하고 분산액을 얻었다. 상기 분산액을, 공경(pore size) 1.0㎛의 멤브레인 필터로 여과하고, 착색제 분산액을 얻었다.

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2: 녹색 감광성 수지 조성물의 제조

하기 표 1의 조성에 따라 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 녹색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2
착색제 분산액	40	40	40	40	40	40
알칼리 가용성 수지	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
광중합성 화합물	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5
광중합 개시제	0.8	0.8	0.8	0.8	1.4	0.8
열산 발생제 1	0.6	-	-	-	-	-
열산 발생제 2	-	0.6	-	-	-	-
열산 발생제 3	-	-	0.6	-	-	-
열산 발생제 4	-	-	-	0.6	-	-
열산 발생제 5	-	-	-	-	-	0.6
첨가제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
용제	52.5	52.5	52.5	52.5	52.5	52.5

착색제 분산액: 제조예의 착색제 분산액

알칼리 가용성 수지: 합성예의 알칼리 가용성 수지

광중합성 화합물: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조)

광중합 개시제: OXE-02 (바스프 社 제조)

열산 발생제 1: 화학식 1로 표시되는 화합물

열산 발생제 2: 화학식 2로 표시되는 화합물

열산 발생제 3: 화학식 3으로 표시되는 화합물

열산 발생제 4: 화학식 4로 표시되는 화합물

열산 발생제 5: 하기 화학식 5로 표시되는 화합물

[화학식 5]

첨가제: SH-8400 (다우코닝 社 제조)

용제: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)

제조예: 컬러필터의 제조

상기 실시예 1~4 및 비교예 1~2에서 제조된 각각의 감광성 수지 조성물을 스핀 코터를 이용하고, 50mmХ50mm의 유리 기판상에, 건조 후의 막두께가 2.5㎛이 되도록 회전수를 조절하고 도포한 뒤, 100℃ 오븐에서 3분간 건조시켰다. 상기 건조시킨 기판은 포토 마스크의 간격을 300㎛로 하여 퓨전 램프의 313㎚ 파장의 적산광량이 40mJ가 되도록 노광하였다. 그 뒤, 스프레이 현상 장치를 이용해 pH 10.5의 KOH 수용액으로 1분간 현상한 후 수세 처리를 행하고, 바람 건조했다. 그 후 100℃ 오븐에서 30분간 경화시켜 컬러필터를 제작하였다.

<실험예>

실험예 1: 내용제성 평가

상기에서 제조된 컬러필터를 상온의 NMP 용액에 30분간 침지시킨 후, 초순수로 세정하고, 120℃로 가온한 핫플레이트 위에 2분간 건조시킨 후 침지 전후의 색도를 측정하였다. 이때 사용하는 식은 L*, a*, b*로 정의되는 3차원 색도계에서의 색 변화를 나타내는 하기 수학식 1에 의해 계산되며, 색 변화치가 작을수록 내용제성이 우수한 것을 뜻한다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

[수학식 1]

△Eab* =[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]^0.5

<내용제성 평가 기준>

○: △Eab* 3 이하,

X: △Eab* 3 초과

실험예 2: 타 기재 적층시 손상정도 평가

상기에서 제조된 컬러필터 위에, 다시 비교예 1의 조성물을 코팅한 후 100℃ 오븐에서 3분간 건조시켰다. 상기 건조시킨 기판을 이미 형성된 패턴의 90°가 되도록 틀어 포토 마스크와의 간격을 300㎛로 하여 퓨전 램프의 313㎚ 파장의 적산광량이 40mJ가 되도록 노광하여 상부 컬러필터를 제조하였다. 그 뒤, 스프레이 현상장치를 이용해 pH 10.5의 KOH 수용액으로 1분간 현상한 후 수세 처리를 행하고, 바람 건조하였다. 이 때, 이미 형성된 하부 컬러필터를 광학현미경으로 확인한 후 패턴 박리의 정도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

<타 기재 적층시 손상정도 평가기준>

○: 하부 컬러필터 패턴 박리 없음,

△: 하부 컬러필터 패턴 박리 1 내지 3개,

X: 하부 컬러필터 패턴 박리 4개 이상

실험예 3: 아웃가스 특성 평가

상기에서 제조된 컬러필터를 GC/MS를 이용하여 150℃에서 30분간 가열하면서 발생하는 승화성 물질을 포함하는 기체 성분을 분석하였다. 열산 발생제를 포함하지 않는 비교예 1의 조성물로 제조된 도막에서 발생하는 기체 성분으로부터 검출된 화합물 성분의 총량을 100%로 기준을 잡고, 그와 비교하여 나머지 조성물을 이용하여 형성된 도막의 승화 성분(Outgas)의 분석을 진행하였다. 총량이 작을 수록 우수한 재료를 뜻한다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

	내용제성	하부 컬러필터 손상정도	아웃가스
실시예 1	○	○	80%
실시예 2	○	○	76%
실시예 3	○	○	81%
실시예 4	○	○	78%
비교예 1	X	X	100%
비교예 2	X	△	92%

상기 표 2의 결과를 참조하면, 화학식 1 내지 4로 표시되는 열산 발생제를 포함하는 실시예 1 내지 4의 경우, 내용제성, 하부 컬러필터 손상정도 및 아웃가스 특성 면에서 모두 우수한 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

반면, 열산 발생제를 포함하지 않는 비교예 1의 경우, 내용제성 및 하부 컬러필터 손상정도 및 아웃가스 특성 모두가 현저히 저하되는 점을 확인할 수 있다. 또한, 본원발명에 따른 열산 발생제가 아닌 화학식 5로 표시되는 열산 발생제를 포함하는 비교예 2의 경우, 내용제성이 현저히 저하되고, 하부 컬러필터 손상정도 특성이 우수하지 못하며, 특히 아웃가스 발생량이 92%로 본원 실시예와 대비하여 11 내지 16%의 큰 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

상기 결과로부터, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 특정 열산 발생제를 포함함으로써, 열경화 과정에서의 아웃가스(outgas) 발생이 저감되고, 내용제성 등의 신뢰성이 우수하며, 120℃ 미만의 저온 공정을 통해 컬러필터를 제조하는 경우에도 우수한 경화 특성을 얻을 수 있어 이후 공정에서 타 기재가 컬러필터의 상부에 적층되는 경우에도 하부의 컬러필터 손상을 최소화 할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 열산 발생제 및 용매를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물로서,
상기 열산 발생제는 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 착색 감광성 수지 조성물.
[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]
청구항 1에 있어서,
상기 착색제는 녹색 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 광중합성 화합물은 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일 옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 광중합 개시제는 옥심계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 착색 감광성 수지 조성물은 분산제, 코팅 개선제, 접착성 향상제, 에폭시 화합물, 실란계 커플링제, 레벨링제, 불소계 계면활성제 및 라디칼 중합 개시제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 착색 감광성 수지 조성물의 고형분 총 중량에 대하여,
착색제 10 내지 70 중량%,
알칼리 가용성 수지 5 내지 75 중량%,
광중합성 화합물 5 내지 50 중량%,
광중합 개시제 0.1 내지 20 중량% 및
열산 발생제 0.1 내지 20 중량%를 포함하고,
상기 착색 감광성 수지 조성물의 총 중량에 대하여, 용매 50 내지 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 착색 감광성 수지 조성물은 컬러필터 제조시 발생되는 아웃가스 저감용인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 착색패턴을 포함하는 컬러필터.
청구항 8의 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.