KR20220057022A - 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터 - Google Patents

염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터 Download PDF

Info

Publication number
KR20220057022A
KR20220057022A KR1020200141798A KR20200141798A KR20220057022A KR 20220057022 A KR20220057022 A KR 20220057022A KR 1020200141798 A KR1020200141798 A KR 1020200141798A KR 20200141798 A KR20200141798 A KR 20200141798A KR 20220057022 A KR20220057022 A KR 20220057022A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
color filter
compound
dye
same
Prior art date
Application number
KR1020200141798A
Other languages
English (en)
Inventor
김정록
박순현
박재석
전현재
정병연
오유진
김다빈
Original Assignee
(주)경인양행
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)경인양행 filed Critical (주)경인양행
Priority to KR1020200141798A priority Critical patent/KR20220057022A/ko
Publication of KR20220057022A publication Critical patent/KR20220057022A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/78—Ring systems having three or more relevant rings
    • C07D311/80—Dibenzopyrans; Hydrogenated dibenzopyrans
    • C07D311/82—Xanthenes
    • C07D311/90—Xanthenes with hydrocarbon radicals, substituted by amino radicals, directly attached in position 9
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B11/00—Diaryl- or thriarylmethane dyes
    • C09B11/04—Diaryl- or thriarylmethane dyes derived from triarylmethanes, i.e. central C-atom is substituted by amino, cyano, alkyl
    • C09B11/10—Amino derivatives of triarylmethanes
    • C09B11/24—Phthaleins containing amino groups ; Phthalanes; Fluoranes; Phthalides; Rhodamine dyes; Phthaleins having heterocyclic aryl rings; Lactone or lactame forms of triarylmethane dyes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/105—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having substances, e.g. indicators, for forming visible images

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

본 발명은 컬러필터용 염료화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내열성, 내광성이 우수한 신규한 크산텐(xanthene)계 염료 화합물 또는 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 컬러필터의 제조 공정을 단순화하는 동시에 내열성 및 내광성을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 컬러필터에 적용하여 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터{DYE COMPOUNDS, COLORED RESIN COMPOSITION COMPRISING THE SAME FOR COLOR FILTER AND COLOR FILTER USING THE SAME}
본 발명은 컬러필터용 염료화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내열성, 내광성이 우수한 신규한 크산텐(xanthene)계 염료 화합물 또는 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시소자에 사용되는 컬러필터 제조 시, 컬러레지스트의 착색제로서 내열성, 내광성, 내화학성이 우수한 안료를 많이 사용하고 있다.
안료는 용매에 대한 용해도가 낮고 입자의 상태로 존재하기 때문에 빛을 산란시키므로 컬러레지스트에 적용하기 위해서는 안료 미세화 공정이 필수적이다.
일반적으로 솔트밀링 등의 방법으로 미세화를 진행하는데, 미세화 공정 시 표면적의 급격한 증가로 인하여 분산 안정성이 저하한다는 문제점이 있다. 이처럼 컬레레지스트 제조 시 분산 안정성을 확보하기 위하여 분산제, 안료 유도체 등의 수많은 첨가제가 필요하므로 제조 공정이 매우 까다롭고 번거롭다. 또한, 안료 분산액은 최적의 품질상태를 유지하기 위해 까다로운 보관 및 운송 조건을 필요로 한다.
최근에 요구되는 고휘도, 고명암비 및 고해상도를 달성하기 위해서 기존 안료의 적용 및 미세화 공정이 더욱 까다로워지면서 염료를 사용하는 방법이 검토되어 왔으며, 이중 크산텐 염료의 경우 청색 또는 적색 컬러필터의 조색용으로 많이 고려되었다.
크산텐 염료의 경우, 일반적으로 몰 흡광계수가 높아 다량의 염료를 첨가하지 않아도 된다. 이로 인해 착색 경화성 조성물 중의 모노머(monomer)나 바인더(binder), 광중합 개시제들의 다른 성분들에 대한 투입량에 의한 제약을 받지 않는다는 이점이 있다. 또한, 색특성이 우수하므로 이러한 크산텐 염료를 컬러필터에 적용시키기 위해서는 여러 시도들이 진행되어 왔으며, 이 중에서 컬러필터 제조공정 시 내열성(200℃ 이상), 내광성의 확보가 필수적이므로 이를 개선할 수 있는 방법 및 조성물이 필요하다.
본 발명의 목적은 내열성, 내광성이 우수한 신규의 크산텐계 염료 화합물과 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 상기 착색 수지 조성물을 이용한 컬러 필터를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 화학식 I로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 I]
Figure pat00001
상기 화학식 I에서,
X-는 비스(트리플루오르메탄)술폰이미드 음이온, 트리플루오르메탄술포네이트 또는 트리플루오르아세테이트이고,
Y 및 Z는 각각 독립적으로 구조식 1 또는 구조식 2이고,
R5는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 고리형 2차 아미노기 또는 원자수 1 내지 20의 피페라지닐기를 나타내며,
[구조식 1] [구조식 2]
Figure pat00002
Figure pat00003
구조식 1 및 2에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 아릴기, 치환 또는 비치환 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소, 또는 R1은 R2와, R3은 R4와 서로 결합된 탄소수 3 내지 10의 고리형태의 탄화수소기를 이룬다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 I에서 상기 X-는 CF3CO2 - , CF3SO3 - 또는 (CF3SO2)2N-일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 I에서, X, Y, Z 및 R5는 화학식 1 내지 화학식 22의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 I 화합물을 하나 이상 포함하는 염료 또는 안료 혼합물을 제공한다.
또한, 상기 염료 또는 안료 혼합물은 화학식 1 내지 화학식 22에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 염료 또는 안료 혼합물을 포함하는 착색수지 조성물을 제공한다.
또한, 다른 구현예에 따르면, 화학식 I로 표시되는 화합물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 컬러필터를 포함하는 고체촬상소자를 제공한다.
또한, 화학식 I를 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 컬러필터의 제조 공정을 단순화하는 동시에 내열성 및 내광성을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 컬러필터에 적용하여 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
명세서 내에서 특별한 언급이 없는 한, "내지"라는 표현은 해당 수치를 포함하는 표현으로 사용된다. 구체적으로 예를 들면, "1 내지 2"라는 표현은 1 및 2를 포함할 뿐만 아니라 1과 2 사이의 수치를 모두 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 내에서 단수의 표현은 달리 명시하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
구체적으로, 본 발명은 화학식 I로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 I]
Figure pat00006
상기 화학식 I에서,
X-는 비스(트리플루오르메탄)술폰이미드 음이온, 트리플루오르메탄술포네이트 또는 트리플루오르아세테이트이고,
Y 및 Z는 각각 독립적으로 구조식 1 또는 구조식 2이고,
R5는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 고리형 2차 아미노기 또는 원자수 1 내지 20의 피페라지닐기를 나타내며,
[구조식 1] [구조식 2]
Figure pat00007
Figure pat00008
구조식 1 및 2에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 아릴기, 치환 또는 비치환 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소, 또는 R1은 R2와, R3은 R4와 서로 결합된 탄소수 3 내지 10의 고리형태의 탄화수소기를 이룬다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 I에서 상기 X-는 CF3CO2 - , CF3SO3 - 또는 (CF3SO2)2N-일 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 화학식 I에서, X, Y, Z 및 R5는 표 1의 화학식 1 내지 화학식 22의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
일 구현예에 따르면, 화학식 I 화합물, 예를 들면 화학식 1 내지 화학식 22 화합물을 포함하는 염료 또는 안료 혼합물을 제공할 수 있다.
또한, 상기 염료 또는 안료 혼합물을 포함하는 착색수지 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 화학식 I 화합물, 예를 들면 화학식 1 내지 화학식 22 화합물을 이용하여 제조된 컬러필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 컬러필터를 가지는 고체촬상소자를 제공할 수 있다.
또한, 화학식 I 화합물, 상기 염료 또는 안료, 상기 착색수지 조성물, 상기 컬러필터 또는 상기 고체촬상소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 컬러필터용 착색 수지 조성물은 본 발명의 염료 화합물과 함께 염료, 안료, 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 중합 개시제, 유기용제 및 첨가제를 포함할 수 있다.
염료로는 적색 또는 청색 염료의 화합물을 들 수 있으며, 구체적으로는 트리아릴메탄(triarylmethane) 염료, 포피린(porphyrin) 염료, 포피라진(porphyrazine) 염료, 크산텐(xanthene) 염료, 퍼릴렌(perylene) 염료 등이 있고, 안료에 해당하는 것이면 특별 한 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(pigment)로 분류되어 있는 화합물을 포함할 수 있다. 구체적인 예로는 C.I. 레드 안료(Color Index Pigment Red) 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 224, 242, 254 등이 있고, C.I. 청색 안료(Color Index Pigment Blue) 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 60 등을 들 수 있다.
또한, 착색제는 컬러필터용 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01% 내지 50중량%로 포함할 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며 통상의 기술자에 의해 적절하게 조절될 수 있다.
바인더 수지는 결착력을 나타낼 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않으며, 특히 공지되어 있는 필름 형성 수지일 수 있고, 바람직하게는 광중합성 불포화 결합을 갖는 수지일 수 있다. 구체적으로는, 셀룰로오스(cellulose) 수지, 특히 카르복시메틸히드록시에틸 셀룰로오스(carboxymethyl hydroxyethyl cellulose) 및 히드록시에틸 셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose), 아크릴산 (acrylic acid) 수지, 알키드(alkyd) 수지, 멜라민(melamine) 수지, 에폭시(epoxy) 수지, 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl Pyrrolidone), 폴리아미드(polyamide), 폴리아미드-이민(polyamide-imine), 폴리이미드(polyimide) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는, 아크릴산 수지일 수 있다. 보다 구체적으로, 중합성 단량체의 단독중합체 및 공중합체, 예를 들어 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타아크릴레이트(ethyl methacrylate), 프로필 메타아크릴레이드(propyl methacrylate), 부틸 메타아크릴레이트(buthyl methacrylate), 스티렌(styrene) 및 스티렌 유도체, 메타아크릴산(metharylic acid), 이타콘산(itaconic acid), 말레산, 말레산 무수물, 모노알킬 말레에이트(monoalkyl maleate)와 같은 카르복시기를 함유한 중합성 단량체, 및 메타아크릴산, 스티렌 및 스티렌 유도체와 같은 중합성 단량체들 간의 공중합체가 유용하며, 또한 옥시란 고리와 에틸렌계 불포화 화합물을 각각 함유하는 화합물, 예를 들어, 글리시딜(메타)아크릴레이트 (glycidyl methacrylate), 아크릴로일 글리시딜 에테르(acryloyl glycidyl ether) 및 모노알킬글리시딜 이타코네이트(monoalkyl glycidyl itaconate) 등과 카르복실-함유 중합 화합물의 반응 생성물, 또한 히드록실기와 에틸렌계 불포화 화합물(불포화 알코올)을 각각 함유하는 화합물 예를 들어, 알릴 알코올, 2-부텐-4-올, 올레일 알코올, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드 등과 카르복시기-함유 중합 화합물의 반응 생성물이 있으며, 이러한 바인더는 이소시아네이트기(isocyanate group)가 없는 불포화 화합물을 함유할 수도 있다. 상기 바인더의 불포화도의 당량(불포화 화합물 당 바인더의 분자량)은 적당한 광중합성 뿐만 아니라 필름의 경도에 영향을 줄 수 있으며, 일반적으로 200 내지 3,000이고, 특히 230 내지 1,000 범위일 수 있다.
필름 노광 후 충분한 알칼리 현상성을 제공하기 위한 산가는 일반적으로 20 내지 300이며, 예를 들면 40 내지 200일 수 있다. 바인더의 평균 분자량은 1,500 내지 200,000 특히 10,000 내지 50,000 g/mol이 바람직하다.
반응성 불포화 화합물은 열경화성 단량체나 올리고머, 광경화성 단량체나 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 광경화성 단량체일 수 있으며, 분자 내에 하나 이상 의 반응성 이중결합 및 추가 반응성기를 함유할 수 있다. 이와 관련하여 유용한 광경화성 단량체는 특히 반응성 용매 또는 반응성 희석제, 예를 들어 모노-, 디-, 트리및 다관능성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 비닐 에테르(vinyl ether), 글리시딜 에테르(glycidyl ether) 등이다.
추가 반응성 기에는 아릴(aryl), 히드록실(hydroxyl), 포스페이트(phosphate), 우레탄(urethane), 2차아민, N-알콕시메틸기(N-alkoxymethyl group) 등이 포함된다. 이러한 종류의 단량체들은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌 [Roempp, Lexikon, Lacke und Druckfarben, Dr. Ulrich Zorll, Thimem Verlag Stuttgart-New York, 1998, p 491/492]에 언급되어 있다.
단량체의 선택은 특히 사용되는 조사의 종류 및 강도, 광개시제에 의한 목적 반응 및 필름 특성에 좌우된다. 이들 광경화성 단량체는 단독으로 또는 단량체의 조합으로 사용하는 것도 가능하다.
중합 개시제는 열경화 개시제, 광경화 개시제 또는 이들의 조합일 수 있으며, 바람직하게는 광경화 개시제일 수 있고, 이러한 광경화 개시제는 가시광선 또는 자외선의 흡수결과, 예를 들어 상기 단량체 및/또는 바인더의 중합 반응을 유도할 수 있는 반응 중간체를 형성하는 화합물이다. 광개시제 또한 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌 [Roempp, Lexikon, Lacke und Druckfarben, Dr. Ulrich Zorll, Thimem Verlag Stuttgart-New York, 1998, p 445/446]으로부터 알 수 있다.
유기 용제는 예를 들어, 케톤(ketone), 알킬렌 글리콜 에테르(alkylene glycol ether), 알코올(alcohol) 및 방향족 화합물일 수 있다. 케톤 군에는 아세톤(acetone), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 시클로헥사논(cyclohexanone) 등이 있고, 알킬렌 글리콜 에테르 군에는 메틸셀로솔브(에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르)[methyl cellosolve(ethylene glycol monomethyl ether)], 부틸셀로솔브(에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르)[butyl cellosolve(ethylene glycol monobutyl ether)], 메틸솔로솔브 아세테이트(methyl cellosolve acetate), 에틸셀로솔브 아세테이트(ethyl cellosolve acetate), 부틸셀로솔브 아세테이트(butyl cellosolve acetate), 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르(ethylene glycol monoisopropyl ether), 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르(ethylene glycol monohexyl ether), 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(ethylene glycol dimethyl ether), 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르(diethylene glycol ethyl ether), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(propylene glycol monomethyl ether), 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르(propylene glycol monoethyl ether), 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르(propylene glycol monopropyl ether), 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르(propylene glycol monobutyl ether), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(diethylene glycol methyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트(diethylene glycol ethyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트(diethylene glycol propyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트(diethylene glycol isopropyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트(diethylene glycol butyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트(diethylene glycol t-butyl ether acetate), 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(triethylene glycol methyl ether acetate), 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트(triethylene glycol ethyl ether acetate), 트리에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트(triethylene glycol propyl ether acetate), 트리에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트(triethylene glycol isopropyl ether acetate), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트(triethylene glycol butyl ether acetate), 트리에틸렌 글 리콜 t-부틸 에테르 아세테이트(triethylene glycol t-butyl ether acetate) 등이 있고, 알코올 군에는 메틸 알코올(methyl alcohol), 에틸 알코올(ethyl alcohol), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), n-부틸 알코올(n-butyl alcohol), 3-메틸-3-메톡시 부탄올(3-methyl-3-methoxybutanol) 등이 있고, 방향족 용매 군에는 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 에틸 N-히드록시메틸피롤리돈-2 아세테이트(ethyl N-hydroxymethyl pyrrolidone-2-acetate) 등이 있다. 추가의 다른 용매로는 1,2-프로판디올 디아세테이트(1,2-Propanediol, diacetate), 3-메틸-3-메톡시부틸 아세테이트(3-methyl-3-methoxybutyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran) 등이 있다. 이 용매들은 단독으로 또는 혼합물로 사용할 수 있다.
상기의 추가 첨가제는 각각의 목적에 부합하는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있을 것이다. 바람직한 예로 표면 질감을 향상시키기 위해서, 지방산, 지방아민, 알코올류, 대두유(bean oil), 왁스(wax), 로진(rosin), 레진류(resin), 벤조트리아졸(benzotriazole) 유도체 등이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 지방산으로는 스테아르산(stearic acid) 또는 베헨산(behenic acid) 등이 사용될 수 있고, 지방산아민으로는 스테아릴아민(stearylamine) 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명의 대표 화합물을 들어 본 발명에 따른 화합물을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
제조예
1. 화학식 1의 합성
1) 화학식 1-1의 합성
디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 50g을 5℃로 냉각한 후, 5~10℃로 유지하면서 Spiro[3H-2,1-benzoxathiole-3,9′-[9H]xanthene], 3′',6′'-dichloro-, 1,1-dioxide Cas No. 77545-45-0 0.025mol을 투입한 후, 5~10℃를 유지하면서 에틸아민(diethylamine) 0.2mol을 1시간 동안 적가하고, 25℃로 승온하여 하루 동안(overnight) 교반하였다. 반응 완료 후, 반응액을 과량의 물에 적가하여 결정화하고, 여과 수세하여 크루드(crude) 화합물을 얻었다. Crude 화합물은 실리카겔 컬럼 정제하여 화학식 1-1 화합물 0.019mol을 얻었다.
[화학식 1-1]
Figure pat00011
2) 화학식 1-2의 합성
화학식 1-1 화합물 0.019mol, 메틸렌 클로라이드(methylene chloride, MC) 40g, DMF 0.002mol을 투입하고 교반하였다. 티오닐 클로라이드(thionyl chloride) 0.057mol을 1시간 적가하고, 온도를 승온하여 4시간 환류하였다.
반응 완료 후, 감압농축하여 MC와 여분의 Thionyl chloride를 제거하였다. 이후 MC 30g에 용해하고, 5℃ 이하로 냉각한 후, 5℃ 이하를 유지하면서 피롤리딘 0.057mol을 2시간 적가하였다. 이후 얻어진 화합물의 용매를 제거하고 에틸 아세테이트에서 재결정하여 화학식 1-2 화합물 0.012mol을 얻었다.
LC/MS분석을 통해 m/z 532(양이온)을 확인하였다.
[화학식 1-2]
Figure pat00012
3) 화학식 1의 합성
화학식 1-2화합물 0.012mol을 메탄올(methanol) 50g에 용해하고 트리플루오로메탄술폰산 나트륨(sodium trifluoromethanesulfonate) 0.015mol을 물 15g에 녹인 후, 적가하였다. 이후 온도를 40℃로 승온하고 1시간 유지하였다. 반응액을 상온으로 냉각하고 여과하였다. 이후 5℃ 메탄올 20g, 물 20g으로 세정하여 화학식 1 화합물 0.007mol을 얻었다.
[화학식 1]
Figure pat00013
2. 화학식 2~19의 합성
화학식 1의 합성과 같은 방법으로 합성을 진행하였다. 다만 중간체 합성과 최종 화합물 합성 시, 표 2와 같이 아민(amine)과 음이온을 사용하여 합성을 진행하였다.
Figure pat00014
화학식 20의 합성
1) 화학식 20-1의 합성
DMF 50g 투입 후, Spiro[3H-2,1-benzoxathiole-3,9′-[9H]xanthene], 3′',6′'-dichloro-, 1,1-dioxide Cas No. 77545-45-0 0.03mol을 투입하고 5~10℃로 냉각하였다. N-에틸―2,6-디메틸아닐린(N-ethyl-2,6-dimethylaniline) 0.03mol / 트리에틸아민(triethylamine, TEA) 0.03mol혼합액을 5~10℃를 유지하면서 1시간 적가한 후, 25℃로 승온하고 하루 동안(overnight) 교반하였다. 이후 디부틸아민(dibutylamine) 0.2mol을 적가하고 하루 동안(overnight) 교반하였다. 반응액을 과량의 물에 적가하여 결정화한 후, 여과 수세하여 Crude 화합물을 얻었다. Crude 화합물은 실리카겔 컬럼 정제하여 화학식 20-1 화합물 0.016mol을 얻었다.
[화학식 20-1]
Figure pat00015
2) 화학식 20-2의 합성
화학식 20-1화합물 0.016mol, 메틸렌 클로라이드(methylene chloride, MC) 40g, 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 0.002mol을 투입하고 교반하였다. 티오닐 클로라이드(thionyl chloride) 0.048mol을 1시간 적가하고, 온도를 승온하여 4시간 환류하였다.
반응완료 후, 감압농축하여 MC와 여분의 Thionyl chloride를 제거하였다. 이후 MC 30g에 용해하고, 5℃ 이하로 냉각한 후, 5℃ 이하를 유지하면서 피롤리딘 0.048mol을 2시간 적가하였다. 이후 얻어진 화합물로부터 용매를 제거하고 에틸 아세테이트에서 재결정하여 화학식 20-2 화합물 0.010mol을 얻었다. LC/MS분석을 통해 m/z 664(양이온)을 확인하였다.
[화학식 20-2]
Figure pat00016
3) 화학식 20의 합성
화학식 20-2 화합물 0.012mol을 메탄올(methanol) 50g에 용해하고 트리플루오로메탄술폰산 나트륨(sodium trifluoromethanesulfonate) 0.015mol을 물 15g에 녹인 후, 적가하였다. 이후 온도를 40℃로 승온하고 1시간 유지하였다. 상온으로 냉각하고 여과하였다. 이후 5℃ 메탄올 20g, 물 20g으로 세정하여 화학식 20 화합물 0.007mol을 얻었다.
[화학식 20]
Figure pat00017
3. 화학식 21~22의 합성
화학식 20의 합성과 같은 방법으로 합성을 진행하였다. 다만 중간체 합성과 최종 화합물 합성 시, 표 3과 같이 아민(amine)과 음이온을 사용하여 합성을 진행하였다.
Figure pat00018
4. 수지 조성물의 제조
(1) 실시예 1 수지 조성물의 제조
다음과 같은 조성으로 수지 조성물을 제조하였다.
바인더 수지로서 벤질메타아크릴레이트(benzyl methacrylate, BZMA)/메타아크릴산(methacrylic acid) (질량비 60:40)의 공중합체(Mw=20000) 1.4 g, 아크릴 모노머로서 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA) 5.0 g, 상기 제조예 1에 따라 제조된 화합물(화학식 1 화합물) 1.0 g, 광중합 개시제로서 BASF사의 Irgacure OXE-01 1.0 g, 용제로서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 41.6 g을 사용하였으며, 이를 혼합한 후 2시간 교반하여 수지 조성물을 제조하였다.
(2) 실시예 2 내지 22 수지 조성물의 제조
상기 실시예 1과 동일한 조성으로 수지 조성물을 제조하였으며, 다만 염료로 제조예 1의 화학식 1 화합물 대신, 표 4와 같이 염료 화합물 사용하여 수지 조성물을 제조하였다.
구분 화합물 구분 화합물
실시예 2 화학식 2 실시예 3 화학식 3
실시예 4 화학식 4 실시예 5 화학식 5
실시예 6 화학식 6 실시예 7 화학식 7
실시예 8 화학식 8 실시예 9 화학식 9
실시예 10 화학식 10 실시예 11 화학식 11
실시예 12 화학식 12 실시예 13 화학식 13
실시예 14 화학식 14 실시예 14 합성예 14
실시예 15 화학식 15 실시예 16 합성예 16
실시예 17 화학식 17 실시예 18 합성예 18
실시예 19 화학식 19 실시예 20 화학식 20
실시예 21 화학식 21 실시예 22 화학식 22
(3) 비교예 수지 조성물의 제조
상기 실시예 1과 동일한 조성으로 수지 조성물을 제조하였으며, 다만 표 5와 같은 염료 화합물을 이용하여 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 수지 조성물을 제조하였다.
구분 화합물 구분 화합물
비교예 1 Basic Red 1 비교예 2 Rhodamine B
비교예 3 화학식 1-1 비교예 4 화학식 1-2
5. 내열성 / 내광성평가
(1) 내열성 측정
내열성 측정을 위해 10 ㎝ Х 10 ㎝의 유리기판 위에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 수지 조성물을 각각 2 ㎛ 두께로 스핀 코팅하여 90℃의 핫플레이트에서 3 분 동안 프리베이크(pre-bake)를 수행한 후, 상온에서 1 분 동안 냉각하였다. 이를 노광기를 이용하여 100 mJ/㎠의 노광량(365 ㎚ 기준)으로 노광하였다.
이후, 230℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 30분 동안 포스트베이크(postbake)를 수행한 후, 분광광도계인 Otsuka electronic사의 MCPD3700을 사용하여 색 특성을 확인하고, 230℃컨벡션 오븐에서 1시간 추가로 열처리를 진행한 후, 다시 색 특성을 확인하여 △Eab*값을 구하여 표 6에 나타내었다.
(2) 내광성 측정
내열성 측정과 동일한 방법으로 스핀 코팅, 노광, 포스트베이크를 진행한 후, 분광광도계인 Otsuka electronic사의 MCPD3700을 사용하여 색 특성을 확인하고, Q-sun Xenon Chamber에서 1.34W/㎡/nm (at 420nm)의 조도로 8시간 조사한 후, 다시 색 특성을 확인하여 △Eab*값을 구하여 표 6에 나타내었다.
구분 내열성
ΔEab*		 내광성
ΔEab*		 구분 내열성
ΔEab*		 내광성
ΔEab*
실시예 1 2.83 3.99 실시예 2 4.39 3.65
실시예 3 1.59 3.63 실시예 4 2.62 3.95
실시예 5 4.49 4.05 실시예 6 2.41 4.76
실시예 7 1.7 4.09 실시예 8 1.95 3.69
실시예 9 3.20 3.01 실시예 10 2.02 3.21
실시예 11 3.42 4.79 실시예 12 2.91 3.27
실시예 13 2.27 4.18 실시예 14 3.16 4
실시예 15 1.70 3.83 실시예 16 3.63 4.13
실시예 17 3.84 4.49 실시예 18 2.76 3.70
실시예 19 2.93 3.55 실시예 20 2.86 3.92
실시예 21 4.35 2.76 실시예 22 2.22 3.00
비교예 1 50.47 18.61 비교예 2 43.21 15.36
비교예 3 48.41 16.22 비교예 4 28.74 8.69
표 6에서 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 22의 경우, 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 내열성, 내광성, 내화학성이 매우 우수함을 알 수 있으며, 음이온이 CF3CO2 - < CF3SO3 - ≤ (CF3SO2)2N-의 순으로 열안정성이 높은 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 단순한 공정으로 컬러필터에 사용되는 염료의 내열성, 내광성 및 내화학성 특성을 향상시킬 수 있으므로 고품질의 염료, 안료 착색수지, 컬러필터, 고체촬상소자, 디스플레이 장치 등에 응용이 용이하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
또한, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 화학식 I로 표시되는 화합물:
    [화학식 I]
    Figure pat00019

    상기 화학식 I에서,
    X-가 비스(트리플루오르메탄)술폰이미드 음이온, 트리플루오르메탄술포네이트 또는 트리플루오르아세테이트이고,
    Y 및 Z가 각각 독립적으로 구조식 1 또는 구조식 2이고,
    R5는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 고리형 2차 아미노기, 또는 원자수 1 내지 20의 피페라지닐기를 나타내며,
    [구조식 1] [구조식 2]
    Figure pat00020
    Figure pat00021

    구조식 1 및 2에서 R1, R2, R3 및 R4가 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 아릴기, 치환 또는 비치환 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소, 또는 R1은 R2와, R3은 R4와 서로 결합된 탄소수 3 내지 10의 고리형태의 탄화수소기를 이룬다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X-가 CF3CO2 - , CF3SO3 - 또는 (CF3SO2)N-인 것인, 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서, X, Y, Z 및 R5가 화학식 1 내지 화학식 22의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00022
    Figure pat00023
  4. 제1항에 따른 화학식 I 화합물을 하나 이상 포함하는 염료 또는 안료 혼합물.
  5. 제4항에 있어서, 화학식 1 내지 화학식 22에 따른 화합물을 포함하는 것인, 염료 또는 안료 혼합물.
  6. 제4항 또는 제5항에 따른 염료 또는 안료 혼합물을 포함하는 착색수지 조성물.
  7. 화학식 I로 표시되는 화합물을 이용하여 제조된 컬러필터.
  8. 제7항에 따른 컬러필터를 포함하는 고체촬상소자.
  9. 화학식 I를 이용한 디스플레이 장치.
KR1020200141798A 2020-10-29 2020-10-29 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터 KR20220057022A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200141798A KR20220057022A (ko) 2020-10-29 2020-10-29 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200141798A KR20220057022A (ko) 2020-10-29 2020-10-29 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220057022A true KR20220057022A (ko) 2022-05-09

Family

ID=81582584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200141798A KR20220057022A (ko) 2020-10-29 2020-10-29 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220057022A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101361679B1 (ko) 크산텐계 자색 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
KR101380942B1 (ko) 트리아릴메탄 청색 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 청색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
KR101361680B1 (ko) 트리아릴메탄 청색 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 청색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
US9348060B2 (en) Polymeric triarylmethane dye, blue resin composition including for color filter including the polymeric dye and color filter using the resin composition
JP5393766B2 (ja) 着色感光性組成物、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、および液晶表示装置
JP7004798B2 (ja) 組成物、硬化物、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、画像表示装置、及び、化合物
JP6113916B2 (ja) 青色染料化合物、それを含むカラーフィルター用青色樹脂組成物及びそれを用いたカラーフィルター
JP6695971B2 (ja) キサンテン系高分子化合物、それを含むカラーフィルター用樹脂組成物及びそれを用いたカラーフィルター
KR20150005139A (ko) 청색 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 청색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
KR20150092918A (ko) 염료 고분자 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
CN105377997A (zh) 色素多聚体的制造方法以及着色组合物的制造方法
KR101696182B1 (ko) 피리돈 아조 화합물을 포함하는 컬러필터용 수지 조성물
KR20220057022A (ko) 염료 화합물, 이를 포함하는 컬러필터용 착색 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러필터
JP5759923B2 (ja) 着色感光性組成物、カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
KR20210071535A (ko) 염료화합물 및 이의 용도
KR101662804B1 (ko) 염료 화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물
KR101662745B1 (ko) 염료 화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물
JP2018162364A (ja) 着色樹脂組成物、カラーフィルタ及び画像表示装置
KR101661733B1 (ko) 염료 화합물 및 이를 포함하는 컬러필터용 수지 조성물
KR101758073B1 (ko) 피리돈 아조 화합물을 포함하는 컬러필터용 수지 조성물
CN108693701A (zh) 着色固化性树脂组合物
JP2018128637A (ja) カラーフィルタ用有機顔料組成物及び有機顔料分散体、並びにこれらを用いたカラーフィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination