WO2019151807A1 - 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러소자 및 표시장치 - Google Patents

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러소자 및 표시장치 Download PDF

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photosensitive resin
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김훈식
박슬기
이재을
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Definitions

  • the present invention relates to a colored photosensitive resin composition, a color device manufactured using the same, and a display device.
  • Color devices are widely used in various display devices such as imaging devices and liquid crystal display devices (LCDs), and their application ranges are expanding.
  • Color elements are manufactured by dyeing, printing, pigment dispersion, electrodeposition, and the like, and in recent years, a cost reduction process using an inkjet method has been proposed in accordance with the enlargement of the display material substrate.
  • the partitions constituting the black matrix are previously formed by photolithography, and red, green, and blue inks are sprayed and applied to the openings surrounded by the partitions by an inkjet method to form pixels. Formed. This is the same also in the case of the quantum dot display device that is being studied recently.
  • the hole transport material and the light emitting material solution are sprayed and apply
  • the display can be classified into two types.
  • a light source exists at the rear side like a liquid crystal display (LCD) and a color is displayed through a filter or a light conversion layer, and light is generated by applying electricity such as an organic light emitting diode (OLED).
  • OLED organic light emitting diode
  • the light conversion layer may also serve as a light conversion layer and may generate light by applying electrical energy.
  • the inkjet method is the most typical method. Since the inkjet method uses the material only for desired pixels, it is possible to suppress unnecessary waste of material.
  • a partition requires the property which repels water, an organic solvent, etc. which are discharge liquids of an inkjet, what is called liquid repellency.
  • the side surface portion or the base portion of the partition wall is required to have wetness property, so-called lyophilic property, with respect to the discharge liquid.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0132655 discloses a photosensitive resin composition, a photosensitive element using the same, a method of forming a partition of an image display apparatus, and a method of manufacturing an image display apparatus, but requirements still required for pixel implementation are not satisfied. I can't do it.
  • Republic of Korea Patent No. 10-1420470 is limited to the contact angle of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) of more than 20 ° contact angle of water with a compound of a specific chemical structure in the manufacture of partitions having excellent light shielding and liquid repellency Doing.
  • PMEA propylene glycol methyl ether acetate
  • the partition wall manufactured according to the above invention falls within the range of Comparative Examples 3 to 7 of the present invention and shows a result of inferior inkjet characteristics.
  • An object of this invention is to provide the coloring photosensitive resin composition which is excellent in liquid repellency and can implement the partition which is excellent in the light-shielding property to light other than blue.
  • an object of this invention is to provide the coloring photosensitive resin composition which can form the pixel which a surface defect does not produce.
  • an object of this invention is to provide the color element and display apparatus which were manufactured using the coloring photosensitive resin composition mentioned above.
  • the contact angle with respect to the water of the coating film prepared after the photocuring and development is 100 ° to 160 °
  • the contact angle with respect to propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) is 40 ° to 70 °
  • the present invention also provides a color device manufactured using the above-mentioned colored photosensitive resin composition.
  • the present invention provides a display device including the color element.
  • the contact angle with respect to water and the contact angle with respect to propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) on the surface of the coating film after development respectively exhibit a specific range, and the relationship between each contact angle
  • PMEA propylene glycol methyl ether acetate
  • the coloring photosensitive resin composition of this invention can form the pixel which a surface defect does not produce.
  • the above-mentioned colored photosensitive resin composition can be usefully used for the production of color elements and display devices.
  • 1 to 3 are photographs showing pixel formation measurement results.
  • the contact angle with respect to water on the surface of the coating film prepared after the photocuring and development is 100 ° to 160 °
  • the contact angle with respect to propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) is 40 ° to 70 °
  • Contact angle: Contact angle with respect to propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) 1: 0.4-0.6 It relates to the colored photosensitive resin composition, the color element manufactured by the said composition, and a display apparatus.
  • the coloring photosensitive resin composition which concerns on this invention apply
  • the contact angle is an angle formed between the solid surface and the tangent to the liquid surface at the point of contact between the solid and the liquid, and is defined as the angle of the side containing the liquid.
  • the contact angle with respect to water (DIW, Deionized Water) is less than 100 ⁇ under the above conditions, water may be adsorbed on the partition by the inkjet method, and thus, the inkjet process may not be performed. If it exceeds 160 ⁇ , the hydrophobicity may increase. This may cause a problem of ink rolling on the partition wall.
  • PMEA propylene glycol methyl ether acetate
  • the coloring photosensitive resin composition of this invention which has the above-mentioned characteristic can contain (A) binder resin, (B) photopolymerizable compound, (C) photoinitiator, (D) coloring agent, and (E) solvent.
  • the colored photosensitive resin composition according to the embodiments of the present invention may include a binder resin that provides adhesion to a substrate to form a coating film, and an alkali-soluble resin may be used as the binder resin.
  • the alkali-soluble resin usually makes the non-exposed portion of the colored photosensitive resin layer formed using the colored photosensitive resin composition alkali-soluble and also acts as a binder resin and a dispersion medium for the colorant described later.
  • the alkali-soluble resin may be used without particular limitation as long as it is a polymer soluble in the alkaline developer used in the developing step for manufacturing the color filter.
  • an alkali-soluble resin including an epoxy group it is preferable to use an alkali-soluble resin including an epoxy group.
  • the said alkali-soluble resin can mention the monomer containing an epoxy group, the copolymer with the other monomer copolymerizable with the said monomer, etc. are mentioned, for example.
  • Monomers containing the epoxy groups are specifically, for example, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-9-ylacrylate, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] Decane-8-ylacrylate, glycidyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether, etc. are mentioned.
  • an monomer copolymerizable with the monomer containing the said epoxy group For example, unsaturated carboxylic acid aminoalkyl ester, unsaturated carboxylic acid glycidyl ester, carboxylic acid vinyl ester, unsaturated ether, a vinyl cyanide compound , Unsaturated amides, unsaturated imides, aliphatic conjugated dienes, and macromonomers having a monoacryloyl group or a monomethacryloyl group at the terminal of the polymer molecular chain of polysiloxane.
  • unsaturated carboxylic acid aminoalkyl ester unsaturated carboxylic acid glycidyl ester, carboxylic acid vinyl ester, unsaturated ether, a vinyl cyanide compound
  • Unsaturated amides unsaturated imides, aliphatic conjugated dienes, and macromonomers having a monoacryloyl group or a monomethacryloyl group at the terminal of the polymer molecular chain
  • the weight average molecular weight of the alkali-soluble resin is 3,000 to 20,000 g / mol, preferably 5,000 to 15,000 g / mol.
  • the acid value of the alkali-soluble resin is 50 to 200mgKOH / g on the basis of solid content, it is excellent in developability for alkali development within the above range, it is possible to suppress the occurrence of residue, and improve the adhesion of the pattern.
  • the alkali-soluble resin included as the binder resin is included in 30 to 60% by weight relative to the total weight of solids in the colored photosensitive resin composition, it is preferably included in 40 to 50% by weight.
  • the content of the alkali-soluble resin is within the above range, pattern formation is easy, and resolution and residual film ratio are improved, which is preferable.
  • Solid content in a coloring photosensitive resin composition in this invention means the sum total of the component which removed the solvent.
  • the photopolymerizable compound (B) is a compound capable of polymerization by the action of a photopolymerization initiator, and may include a fluorine compound. In the case of the fluorine-based compound, it has a photopolymerization characteristic together with the photopolymerizable compound.
  • 2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl acrylate (CAS Number 2993-85-3) to Pentafluorophenyl acrylate (CAS Number 71195-85-2) to 2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl acrylate (CAS Number 356-86-5) to 2,2,3,3-Tetrafluoropropyl Methacrylate (CAS Number 45102-52-1), such as a compound having a structure in which fluorine is introduced together with methacrylate to methacrylate It is preferable that it is a polyfunctional compound.
  • the photopolymerizable compound is contained in 10 to 40% by weight based on the total weight of solids in the colored photosensitive resin composition of the present invention, it is preferably included in 20 to 35% by weight.
  • the said photopolymerizable compound can make the intensity
  • the photopolymerization initiator (C) may be used without limitation as long as it can polymerize the photopolymerizable compound.
  • the acetophenone compound and the benzoin compound are considered in consideration of polymerization characteristics, initiation efficiency, absorption wavelength, availability, and price. It may be one or more compounds selected from the group consisting of benzophenone compounds, triazine compounds, biimidazole compounds, oxime compounds and thioxanthone compounds.
  • acetophenone-based compound for example, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyl dimethyl ketal, 2-hydroxy-1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropane- 1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1- [4- (1-methylvinyl) phenyl ] Propan-1-one, 2- (4-methylbenzyl) -2- (dimethylamino) -1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one, etc. are mentioned.
  • benzoin type compound benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoisobutyl ether, etc. are mentioned, for example.
  • benzophenone compound examples include benzophenone, methyl 0-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenylsulfide, 3,3 ', 4,4' -Tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, etc. are mentioned.
  • triazine compound examples include 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine and 2,4-bis (trichloro) Rhomethyl) -6- (4-methoxynaphthyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4-methoxystyryl) -1,3, 5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- (5-methylfuran-2-yl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,4-bis ( Trichloromethyl) -6- [2- (furan-2-yl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- (4-di Ethylamino-2-methylphenyl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,
  • biimidazole compound examples include 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenylbiimidazole and 2,2'-bis (2 , 3-dichlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenylbiimidazole, 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetra (alkoxyphenyl ) Biimidazole, 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetra (trialkoxyphenyl) biimidazole, 2,2-bis (2,6-dichlorophenyl ), 4,4 ', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, or an imidazole compound in which a phenyl group at the 4,4', 5,5 'position is substituted by a carboalk
  • 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenylbiimidazole, 2,2'-bis (2,3-dichlorophenyl) -4 , 4 ', 5,5'-tetraphenylbiimidazole, 2,2-bis (2,6-dichlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole Etc. can be mentioned.
  • oxime compound examples include o-ethoxycarbonyl- ⁇ -oxyimino-1-phenylpropan-1-one and the like, and commercially available products may include BASF's OXE01 and OXE02.
  • thioxanthone compound examples include 2-isopropyl thioxanthone, 2,4-diethyl thioxanthone, 2,4-dichloro thioxanthone, and 1-chloro-4-propoxythiok. Santon etc. can be mentioned.
  • the said photoinitiator can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • the photopolymerization initiator is contained in an amount of 2 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight, based on the total weight of solids in the colored photosensitive resin composition.
  • the colored photosensitive resin composition may be highly sensitive to improve the strength of the pixel portion formed using the colored photosensitive resin composition and smoothness on the surface of the pixel portion.
  • a photoinitiator can be used in addition to a photoinitiator.
  • the photopolymerization initiation aid is a compound used to promote polymerization of the photopolymerizable compound in which polymerization is initiated by the photopolymerization initiator, and examples of the photopolymerization initiation aid include an amine compound or an alkoxy anthracene compound.
  • amine compound examples include triethanolamine, methyl diethanolamine, triisopropanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, and benzoic acid 2.
  • alkoxy anthracene-based compound examples include 9,10-dimethoxyanthracene, 2-ethyl-9,10-dimethoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene and 2-ethyl-9,10- Diethoxy anthracene, and the like.
  • the said photoinitiator When using the said photoinitiator, it is preferable to use it normally with more than 0 and 10 mol or less and 0.01-5 mol with respect to 1 mol of photoinitiators.
  • the photopolymerization initiation aid is used in the range of more than 0 to 10 mol or less, the sensitivity of the colored photosensitive resin composition is higher, and the productivity of the color filter formed using the colored photosensitive resin composition can be improved.
  • the coloring photosensitive resin composition of this invention contains at least one of a blue coloring agent and a white coloring agent as a coloring agent.
  • the colorant may be used in combination of any one or two or more of a pigment, a dye, or a natural dye, and among these, an organic pigment is preferable in that it is excellent in heat resistance and color development.
  • organic pigments and inorganic pigments include compounds classified as pigments in the Color Index (published by The Society of Dyers and Colourists), and pigments having the following color index (CI) numbers may be mentioned. It is not necessarily limited to these.
  • Pigments of color index (C.I.) numbers are for example C.I. Pigment blue 15 (15: 3, 15: 4, 15: 6, etc.), 16, 21, 28, 60, 64, and 76;
  • These pigments can be used individually or in combination of 2 or more types, respectively.
  • pigment pigments as the blue colorant, C.I. Pigment Blue 15: 6 to 60 is preferred, and the white colorant is C.I. Pigment White 6 is preferred.
  • the colorant included in the colored photosensitive resin composition of the present invention is included in 5 to 20% by weight, preferably 7 to 15% by weight based on the total weight of solids in the resin composition.
  • the colorant is included in the above-described range can be obtained an effect that the optical density is excellent.
  • the solvent used in the conventional colored photosensitive resin composition can be used without particular limitation, and in particular, ethers, acetates, aromatic hydrocarbons, ketones, Alcohols or esters are preferable.
  • Ethylene glycol monoalkyl ether such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether;
  • Diethylene glycol dialkyl ether such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, and diethylene glycol dibutyl ether, etc. are mentioned.
  • acetates for example, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, 3-methoxybutyl acetate, 3 -Methyl-3-methoxy-1-butyl acetate, methoxypentyl acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, methyl 3-methoxypropionate, propylene glycol methyl ether acetate, 3-methoxy-1- Butyl acetate, 1,2-propylene glycol diacetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, diethylene glycol monobutyl ether Acetate, ethylene glycol monomethyl
  • aromatic hydrocarbons benzene, toluene, xylene, mesitylene, etc. are mentioned, for example.
  • ketones methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, etc. are mentioned, for example.
  • alcohols examples include ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, glycerin, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and the like.
  • ester ethyl 3-ethoxy propionate, methyl 3-methoxy propionate, (gamma) -butyrolactone, etc. are mentioned, for example.
  • the said solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types, respectively.
  • organic solvent whose boiling point is 100 degreeC-200 degreeC from the point of applicability
  • paintability and dryness For example, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 3- Ethyl ethoxy propionate, methyl 3-methoxypropionate, and the like.
  • the solvent is contained in 50 to 80% by weight, preferably 65 to 75% by weight relative to the total weight of the colored photosensitive resin composition. If the solvent is included in the range of 50 to 80% by weight, the coating property is good when applied with a coating device such as a roll coater, spin coater, slit and spin coater, slit coater (sometimes referred to as die coater) and inkjet Can be done.
  • a coating device such as a roll coater, spin coater, slit and spin coater, slit coater (sometimes referred to as die coater) and inkjet Can be done.
  • the coloring photosensitive resin composition of this invention contains other additive as needed by those skilled in the art in the range which does not impair the objective of this invention other than the above-mentioned components.
  • the additive may further comprise one or more additives selected from the group consisting of, for example, other polymeric compounds, curing agents, dispersants, surfactants, adhesion promoters, antioxidants, ultraviolet absorbers and anti-agglomerating agents.
  • the other high molecular compound include curable resins such as epoxy resins and maleimide resins; And thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyfluoroalkyl acrylate, polyester, and polyurethane.
  • curable resins such as epoxy resins and maleimide resins
  • thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyfluoroalkyl acrylate, polyester, and polyurethane.
  • the curing agent is used to increase the core hardening and mechanical strength, and specific examples thereof include an epoxy compound, a polyfunctional isocyanate compound, a melamine compound and an oxetane compound.
  • epoxy compound in the curing agent examples include bisphenol A epoxy resin, hydrogenated bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, hydrogenated bisphenol F epoxy resin, noblock type epoxy resin, other aromatic epoxy resin, alicyclic epoxy resin , Glycidyl ester resins, glycidylamine resins, or brominated derivatives of such epoxy resins, aliphatic, cycloaliphatic or aromatic epoxy compounds other than epoxy resins and their brominated derivatives, butadiene (co) polymer epoxides, isoprene ( Co) polymer epoxide, glycidyl (meth) acrylate (co) polymer, triglycidyl isocyanurate, and the like.
  • oxetane compound in the curing agent examples include carbonate bis oxetane, xylene bis oxetane, adipate bis oxetane, terephthalate bis oxetane, cyclohexane dicarboxylic acid bis oxetane and the like.
  • curing agent can use together the hardening auxiliary compound which can make ring-opening-polymerize the epoxy group of an epoxy compound, and the oxetane skeleton of an oxetane compound with a hardening
  • the curing aid compound include polyhydric carboxylic acids, polyhydric carboxylic anhydrides, acid generators, and the like.
  • polyhydric carboxylic anhydride what is marketed can be used as an epoxy resin hardening
  • epoxy resin curing agent examples include commercially available products such as trade names (Adecahadona EH-700, manufactured by Adeka Industrial Co., Ltd.), trade names (manufactured by Rikashitdo HH, Nippon Ewha Co., Ltd.), trade names (MH-700, Shin-Japan Ewha Co., Ltd.) etc. are mentioned.
  • trade names Alcahadona EH-700, manufactured by Adeka Industrial Co., Ltd.
  • trade names manufactured by Rikashitdo HH, Nippon Ewha Co., Ltd.
  • trade names MH-700, Shin-Japan Ewha Co., Ltd.
  • the surfactant may be used to further improve the film formability of the photosensitive resin composition, and silicone-based surfactants or fluorine-based surfactants may be preferably used.
  • the silicone surfactant is, for example, commercially available products such as DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA and SH-8400 manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd., TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF- 4460, TSF-4452, etc. are mentioned.
  • the fluorine-based surfactants are, for example, Megapieces F-470, F-471, F-475, F-482, F-489, and F-554 (Daininib Kagaku Kogyo Co., Ltd.), BM-1000, BM as commercially available products.
  • the adhesion promoter is an additive used to improve the coating property and adhesion with the substrate, and includes a silane coupling agent including a reactive substituent selected from the group consisting of carboxyl group, methacryloyl group, isocyanate group, epoxy group and combinations thereof. It may include.
  • the silane coupling agent is specifically, for example, trimethoxysilyl benzoic acid, ⁇ -methacryl oxypropyl trimethoxy silane, vinyltriacetoxysilane, vinyl trimethoxysilane, ⁇ -isocyanate propyl triethoxysilane, r- Glycidoxy propyl trimethoxysilane, ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and the like.
  • antioxidants examples include 2,2'-thiobis (4-methyl-6-t-butylphenol) and 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol.
  • ultraviolet absorber examples include 2- (3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl) -5-chlorobenzothiazole and alkoxybenzophenone.
  • aggregation inhibitor examples include sodium polyacrylate and the like.
  • the additive may be included in an amount of 0.1 to 10% by weight based on 100% by weight of the colored photosensitive resin composition.
  • the additive is included in the above range with respect to the colored photosensitive resin composition, there is an advantage in that the desired performance of each additive can be imparted without degrading the performance of the color filter made of the colored photosensitive resin composition.
  • the present invention provides a color device or a color filter manufactured using the above-described colored photosensitive resin composition and a display device including the same.
  • the color element of this invention will not be specifically limited if it is manufactured using the well-known color element manufacturing method using said coloring photosensitive resin composition.
  • the color filter of the present invention comprises a substrate and a color layer formed on the substrate.
  • the substrate may be a glass plate, a silicon wafer and a plate of a plastic substrate such as polyethersulfone (PES), polyimide (PI), polycarbonate (PC), or the like, and the type thereof is not particularly limited.
  • a plastic substrate such as polyethersulfone (PES), polyimide (PI), polycarbonate (PC), or the like, and the type thereof is not particularly limited.
  • the color layer includes a binder resin, a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, a colorant, and a solvent, and a coloring photosensitive resin composition comprising an additive as necessary.
  • the colored photosensitive resin composition is coated on a substrate and formed in a predetermined pattern. After that, it may be a layer formed by exposure and development.
  • the pattern forming method of the color filter comprises the steps of applying a colored photosensitive resin composition to a substrate; A prebaking step of drying the solvent; Applying a photomask to the obtained film to irradiate active light to cure the exposed portion; Performing a developing process of dissolving the unexposed portion using an aqueous alkali solution; And performing drying and post-baking.
  • the substrate is a glass substrate or a polymer plate.
  • a glass substrate soda-lime glass, barium or strontium containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz, etc. can be used preferably.
  • a polycarbonate, an acryl, polyethylene terephthalate, a polyether sulfide, a poly sulfone, etc. are mentioned as a polymer board.
  • the coating may be performed by a wet coating method using a coating device such as a roll coater, a spin coater, a slit and spin coater, a slit coater (sometimes referred to as a die coater), and an inkjet to obtain a desired thickness.
  • a coating device such as a roll coater, a spin coater, a slit and spin coater, a slit coater (sometimes referred to as a die coater), and an inkjet to obtain a desired thickness.
  • Prebaking is performed by heating with an oven, a hot plate, etc.
  • the heating temperature and heating time in a prebaking are suitably selected according to the solvent to be used, and it is performed for 1 to 30 minutes at the temperature of 80 to 150 degreeC, for example.
  • the light to be irradiated may be visible light, ultraviolet light, X-ray, electron beam, or the like.
  • the aqueous solution of the carbonate of an alkali metal or alkaline-earth metal, etc. can be used, for example.
  • a developer or an ultrasonic cleaner is used at a temperature of 10 ° C to 50 ° C, preferably 20 ° C to 40 ° C. To perform.
  • Post-baking is performed to increase the adhesion between the patterned film and the substrate, and is carried out by heat treatment at a temperature of 10 to 120 minutes at 80 °C to 230 °C. Post bake is carried out using an oven, hot plate and the like, like prebaking.
  • a pixel or partition wall corresponding to the color of the colorant in the colored photosensitive resin composition can be obtained, and the pattern forming step can be carried out to produce a pattern for performing the inkjet method.
  • the structure of the device may be completed by forming the color ink on the partition wall formed by the inkjet method or by forming the self-luminous ink through the inkjet method, and the construction and the manufacturing method are well known to those skilled in the art. similar.
  • the display device includes a configuration known to those skilled in the art except that the display device includes a partition wall manufactured using the colored photosensitive resin composition of the present invention.
  • the partition wall manufactured using the coloring photosensitive resin composition of this invention contains the partition wall which is excellent in liquid repellency and excellent in light-shielding property to light other than blue. As a result, it is possible to prevent color mixing of ink between neighboring pixels, and to improve the reliability of the display device by forming pixels in which surface defects do not occur.
  • Dongwoo Phosphorus which is the composition of this invention containing the coloring agent containing at least one of (A) binder resin, (B) photopolymerizable compound, (C) photoinitiator, (D) blue coloring agent, and white coloring agent, and (E) solvent.
  • Chem's SY-O1410 or SY-O1533 solution was coated using a coating machine (Opticoat MS-A150, manufactured by Mikasa) at a rpm that can exhibit a certain thickness for each colored photosensitive resin composition, followed by a 90 ° C. hot plate (hot pre-baking for 1 to 10 minutes on the plate) to form a coating film.
  • the exposure machine (HB-50110AA, manufactured by Ushio) is irradiated with ultraviolet (UV) exposure according to the amount (mJ / cm 2) shown in Tables 1 to 2
  • UV ultraviolet
  • the resultant was developed in an alkaline aqueous solution for 80 seconds to dissolve and remove unnecessary portions, and washed with ultrapure water (DIW).
  • DIW ultrapure water
  • the SY-O1410 solution used above was C.I. Pigment Blue 15: 6 contains 13% solids and the SY-O1533 solution is C.I. Pigment White 6 pigment is 10% based on solids and C.I. Pigment Blue 15: 6 pigment is included 5% by solids.
  • the contact angles of the coating films prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 were measured using KRUSS's DSA100 product, and the contact angles of the solvents were measured at 25 ° C. in a 40% humidity atmosphere. Each contact angle was measured every 60 seconds for the contact angle of the solvent and the average value of each contact angle is shown in Tables 1-2.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 Example 4
  • Example 5 Photosensitive resin composition SY-O1410 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1533 SY-O1533 Film thickness ( ⁇ m) 3.8 3.8 8.0 3.8 4.2 8.5 Exposure amount (mJ / cm2) 50 80 80 150 80 80 Coating Surface Roughness (Ra, nm) 16 26 52 48 26 37 DIW contact angle 115 128 132 148 102 108 PGMEA contact angle 48 55 62 68 44 49 Value of PGMEA Contact Angle / DIW Contact Angle 0.42 0.43 0.47 0.46 0.43 0.45
  • a pattern substrate was prepared using the colored photosensitive resin compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 by an inkjet method using quantum dot inks, red inks, and transparent inks prepared as follows. Pixel formation was measured and evaluated. The results are shown in Table 3 below.
  • Quantum dots generally refer to nano-sized particles that emit light at a specific wavelength when injecting light or electrons.
  • the quantum dot particles used in this experiment were designed to see the blue light source, green and red light that were not completely absorbed when the blue light source was inputted with 1: 2 ratio of green and red particles manufactured by Nanoco. .
  • 230mg of green quantum dot particles and 460mg of red quantum dot particles were placed in a 3-neck flask, and BYK's DISPERBYK-111 dispersant was calculated as a solid and 30% of the particles were added.
  • Quantum dot ink was prepared by adding 8.3 g of SPCY-1L resin, Nippon Showa Polymer Co., Ltd., propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and propylene glycol diacetate (PGDA) at a ratio of 8/2.
  • SPCY-1L resin Nippon Showa Polymer Co., Ltd.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • PGDA propylene glycol diacetate
  • DPHA DIPENTAERYTHRITOL PENTA / HEXA ACRYLATE, Nippon Gunpowder Co., Ltd. 12 g was used in addition to 3 ratios to prepare a transparent ink.
  • the color layer was formed by inkjet method using quantum dot inks, red inks, and transparent inks prepared in Synthesis Examples 1) to 3). Were formed to produce color pixels, and pixel formation was measured and evaluated. Pixel evaluation criteria are as follows, and the results are shown in Table 3 below.
  • Examples 1 to 6 showed excellent pixel formation when manufacturing color pixels by inkjet method using different inks of quantum dot ink, red ink, and transparent ink. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7, it can be seen that the formation of the pixel is poor.
  • the contact angle with respect to water and the contact angle with respect to propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) on the surface of the coating film after development each exhibit a specific range, and the relationship between the contact angles has a value within a specific relation range.
  • the coloring photosensitive resin composition by this invention can prevent the ink mixing between the pixels which adjoin each other.
  • the coloring photosensitive resin composition of this invention can form the pixel which a surface defect does not produce.
  • the above-mentioned colored photosensitive resin composition can be usefully used for the production of color elements and display devices.

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Abstract

본 발명은 광경화 및 현상을 진행한 후 제조된 도막표면의 물에 대한 접촉각이 100 ˚ 내지 160 ˚ 이며, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 40 ˚ 내지 70 ˚ 이며, 물에 대한 접촉각 : 프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각 = 1 : 0.4 내지 0.6 인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 컬러소자 및 표시장치에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러소자 및 표시장치
본 발명은 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러소자 및 표시장치에 관한 것이다.
컬러소자는 촬상(撮像)소자, 액정표시장치(LCD) 등의 각종 표시장치에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 확대되고 있다.
컬러소자는 염색법, 인쇄법, 안료 분산법, 전착법 등에 의해 제조되고 있으며, 최근에는 표시재료 기판의 대형화에 따라 잉크젯 방법을 이용한 저비용화 프로세스가 제안되어 있다.
예를 들어, 이전에 컬러필터의 제조에 있어서는, 블랙 매트릭스를 구성하는 격벽을 포토리소그래피에 의해 형성하고, 격벽으로 둘러싸인 개구부에 적색, 녹색 및 청색의 잉크를 잉크젯 방법에 의해 분사, 도포하여 화소를 형성 하였다. 이는 최근 연구되고 있는 양자점(Quantum dot) 표시 소자의 경우에도 마찬가지 이다.
유기 EL 표시 소자의 제조에 있어서는, 소자(pixel)를 구성하는 격벽을 포토리소그래피에 의해 형성한 후에, 격벽으로 둘러싸인 개구부에 정공 수송 재료, 발광 재료의 용액을 잉크젯법에 의해 분사, 도포하여 정공 수송층, 발광층 등을 갖는 화소가 형성된다. 이는 최근 연구되고 있는 양자점(Quantum dot) 표시 소자의 경우에도 마찬가지 이다.
디스플레이는 크게 두가지 방식으로 구분할 수 있는데 액정표시장치(LCD) 와 같이 후면에 광원이 존재하고 필터 내지 광변환층을 통하여 색을 나타내는 방식과 유기발광다이오드(OLED)와 같이 전기를 인가하여 빛을 발생하는 방식으로 구분할 수 있다. 하지만 양자점(Quantum dot) 표시 소자의 경우에는 빛에너지를 통한 광변환층의 역할도 가능하고 전기에너지를 인가하여 빛을 발생시킬 수도 있는 특징을 가진다.
상기의 두방식 모두 컬러 소자를 제작하는데 있어서 격벽을 구성하고 소자에서 발생하는 혼색을 억제하는 것이 매우 중요하다. 상기에서 언급한 액정표시장치(LCD)의 경우에는 격벽을 블랙으로 형성하여 광을 차광하는 방식을 사용하며 유기발광다이오드의 경우, 금속을 증착하는 방식으로 혼색을 억제하는 방법이 주로 사용되고 있다. 따라서 컬러소자의 제조에서 혼색을 방지하기 위한 다양한 방법들이 제안되고 있다.
또한, 비용 저감, 생산성 향상을 위해서, 착색 매트릭스 형성 재료에는 적은 노광량으로 패터닝할 수 있는 높은 감도가 요구된다. 또한 화소에서 사용되는 재료의 고급화로 인하여 화소를 제조하는데 사용되는 재료의 가격이 급등하면서 기존의 스핀코팅이나 슬릿코팅을 하여 패터닝을 진행하는 것보다는 원하는 부분에만 재료를 사용하여 재료의 사용을 최대한 억제하는 방법이 관심을 받고 있다. 가장 대표적인 방법으로 잉크젯 방법을 들 수 있다. 잉크젯법은 원하는 화소에만 재료를 사용하기 때문에 불필요하게 낭비되는 재료를 억제할 수 있다. 잉크젯법을 통해서 컬러소자를 제조하는 경우, 격벽은 잉크젯의 토출액인 물이나 유기 용제 등을 튕겨내는 성질, 이른바 발액성이 요구된다.
한편, 잉크젯법에 의해 화소에 형성되는 잉크층은 높은 막두께 균일성을 가질 것이 요구되기 때문에, 격벽의 측면부 내지 기재부는 토출액에 대하여 젖는 성질, 이른바 친액성을 가질 것이 요구된다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0132655호는 감광성 수지 조성물, 이를 사용한 감광성 엘리먼트, 화상 표시 장치의 격벽의 형성 방법 및 화상 표시 장치의 제조방법을 개시하고 있으나, 화소 구현에서 여전히 요구되는 요건이 충족되지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1420470호는 우수한 차광성과 발액성을 가지는 격벽을 제조하는데 있어서 특정화학구조의 화합물과 함께 물의 접촉각을 90˚ 이상 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)의 접촉각이 20˚이상인 것을 한정하고 있다. 하지만 상기의 발명을 통해 제조된 격벽의 경우 본 발명의 비교예 3 내지 7의 범위에 해당하며 잉크젯 특성이 떨어지는 결과를 보인다
본 발명은, 발액성이 우수하며, 청색 이외의 빛에 대한 차광성이 우수한 격벽을 구현할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 표면 불량이 발생하지 않는 화소를 형성할 수 있는 착색 감광성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러소자 및 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 광경화 및 현상을 진행한 후 제조된 도막표면의 물에 대한 접촉각이 100 ˚ 내지 160 ˚ 이며, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 40 ˚ 내지 70 ˚ 이며, 물에 대한 접촉각 : 프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각 = 1 : 0.4 내지 0.6 인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 컬러소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 현상 후 도막표면의 물에 대한 접촉각 및 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 각각 특정 범위를 나타냄과 동시에 각각의 접촉각의 관계가 특정 관계의 범위내의 값을 가질 때 발액성이 우수하고, 잉크젯 청색 이외의 빛에 대한 차광성이 우수한 격벽을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 착색 감광성 수지 조성물은 서로 이웃하는 화소 사이에서의 잉크 혼색을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 표면 불량이 발생하지 않는 화소를 형성할 수 있다.
또한, 전술한 착색 감광성 수지 조성물은 컬러소자 및 표시장치의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1 내지 3은 픽셀 형성 측정 결과를 나타내는 사진이다.
본 발명은 광경화 및 현상을 진행한 후 제조된 도막표면의 물에 대한 접촉각이 100 ˚ 내지 160 ˚ 이며, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 40 ˚ 내지 70 ˚ 이며, 물에 대한 접촉각 : 프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각 = 1 : 0.4 내지 0.6 인 착색 감광성 수지 조성물, 상기 조성물로 제조된 컬러소자 및 표시장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<착색 감광성 수지 조성물>
본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은, 착색 감광성 수지 조성물을 기판 위에 도포하고, 노광량이 40 내지 160 mJ/㎠ 의 조건에서 광경화한 후 현상하여 제조한 도막표면의 물(DIW, Deionized Water)에 대한 접촉각이 100 ˚ 내지 160 ˚ 이며, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 40 ˚ 내지 70 ˚ 인 것이 바람직하다.
본 명세서에서 접촉각은 고체와 액체가 접촉하는 점에 있어서의 액체 표면에 대한 접선과 고체 표면이 이루는 각으로, 액체를 포함하는 쪽의 각도로 정의하였다.
상기 조건에서 물(DIW, Deionized Water)에 대한 접촉각이 100˚ 미만인 경우에는 잉크젯법에서 격벽에 수분이 흡착되어 잉크젯법을 진행할 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 160 ˚을 초과하는 경우에는 소수성이 증가되어 격벽위에서 잉크가 굴러다니는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 40 ˚ 미만인 경우, 격벽 상부에 잉크가 젖어 잉크젯법을 통한 제조가 어려우며, 70 ˚를 초과하는 경우에는 너무 높은 접촉각으로 잉크젯을 통한 패턴의 평탄도에 악영향을 주는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은, 잉크젯법을 균일한 패턴으로 형성하고 높은 수율을 이루기 위한 측면에서 물에 대한 접촉각 : 프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각 = 1 : 0.4 내지 0.6 인 것이 좋다.
전술한 특성을 가진 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 (A) 바인더 수지, (B) 광중합성 화합물, (C) 광중합 개시제, (D) 착색제 및 (E) 용제를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 각 성분에 대해 상세히 설명한다.
(A) 바인더 수지
본 발명의 실시예들에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 기재에 밀착력을 부여하여 도막 형성을 가능케 하는 바인더 수지를 포함하며, 상기 바인더 수지로서 알칼리 가용성 수지를 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 통상적으로 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 착색 감광성 수지층의 비노광부를 알칼리 가용성으로 만들고, 후술할 착색제에 대한 결합제 수지 및 분산 매질로도 작용한다.
상기 알칼리 가용성 수지는 컬러필터의 제조를 위한 현상 단계에서 사용된 알칼리성 현상액에 용해 가능한 중합체라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 에폭시기를 포함하는 알칼리 가용성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 가용성 수지는 예를 들면 에폭시기를 포함하는 단량체, 및 상기 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 에폭시기를 포함하는 단량체는 구체적으로 예를 들어, 3,4-에폭시트리 시클로[5.2.1.02,6]데칸-9-일아크릴레이트, 3,4-에폭시트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일아크릴레이트, 글리디실 메타아크릴레이트 및 4-하이드록시부틸 아크릴레이트 글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
상기 에폭시기를 포함하는 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로는 예를 들어, 불포화 카르복실산 아미노알킬에스테르류, 불포화 카르복실산 글리시딜에스테르류, 카르복실산 비닐에스테르류, 불포화에테르류, 시안화 비닐 화합물, 불포화 아미드류, 불포화이미드류, 지방족 공액 디엔류 및 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아클릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류를 들 수 있으며, 이들 단량체는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량은 3,000 내지 20,000 g/mol이며, 바람직하게는 5,000 내지 15,000 g/mol이다.
또한, 상기 알칼리 가용성 수지의 산가는 고형분 기준으로 50 내지 200mgKOH/g으로, 상기 범위 안에서 알칼리 현상에 대한 현상성이 우수하며, 잔사발생을 억제하고, 패턴의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
바인더 수지로서 포함된 상기 알칼리 가용성 수지는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 30 내지 60 중량%로 포함되며, 40 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 상기한 범위 이내이면 패턴 형성이 용이하고, 해상도 및 잔막율이 향상되어 바람직하다.
본 발명에서 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분이란, 용제를 제거한 성분의 합계를 의미한다.
(B) 광중합성 화합물
상기 (B)광중합성 화합물은 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로, 불소계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 불소계 화합물의 경우, 광중합성 화합물과 함께 광중합 특성을 가지는 것을 특징으로 한다. 이를 위한 구체적인 예로 2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl acrylate(CAS Number 2993-85-3) 내지 Pentafluorophenyl acrylate(CAS Number 71195-85-2) 내지 2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl acrylate (CAS Number 356-86-5) 내지 2,2,3,3-Tetrafluoropropyl Methacrylate (CAS Number 45102-52-1) 등의 아크릴레이트 내지 매타아크릴레이트와 함께 불소가 함께 도입된 구조를 가지는 화합물을 포함하는 다관능 화합물인 것이 바람직하다.
상기 광중합성 화합물은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함되며, 20 내지 35 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광중합성 화합물은 상기 범위에서 화소부의 강도나 평탄성을 양호하게 할 수 있다.
(C) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제(C)는 광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등을 고려하여 아세토페논계 화합물, 벤조인계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물로는 구체적으로 예를 들어, 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 및 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 구체적으로 예를 들어, 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 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, 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물로는 구체적으로 예를 들어, 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.
보다 바람직하게는, 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'-비이미다졸 등을 들 수 있다.
상기 옥심 화합물로는 구체적으로 예를 들어, o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 OXE01, OXE02일 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물은 구체적으로 예를 들어, 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 광중합 개시제는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분총 중량에 대하여, 2 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%로 포함된다.
상기 범위 내에서 착색 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 상기 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도 및 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.
또한, 본 발명에서는 광중합 개시제에 추가로 광중합 개시 보조제를 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제는 광중합 개시제에 의해 중합이 개시된 광중합성 화합물의 중합을 촉진시키기 위해 사용되는 화합물이며, 광중합 개시 보조제로는, 예를 들어 아민계 화합물 또는 알콕시안트라센계 화합물 등을 들 수 있다.
상기 아민계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 벤조산2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노벤조산 2-에틸헥실, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤즈페논(통칭, 미힐러즈케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 및 4,4'-비스(에틸메틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논이 바람직하다.
상기 알콕시안트라센계 화합물로는, 구체적으로 예를 들어, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센 및 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다.
또한, 광중합 개시 보조제로서 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 광중합 개시 보조제로는, 상품명 「EAB-F」(제조원: 호도가야가가쿠고교가부시키가이샤) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우, 광중합 개시제 1몰에 대하여, 통상적으로 0 초과 10몰 이하, 0.01 내지 5몰로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 0 초과 10몰 이하의 범위로 광중합 개시 보조제를 사용하면, 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상될 수 있다.
(D) 착색제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 착색제로 청색 착색제 및 백색 착색제 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 착색제는 안료, 염료 또는 천연 색소 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 이 중에서도 내열성, 발색성이 우수하다는 점에서 유기 안료가 바람직하다. 유기 안료 및 무기안료로서는 구체적으로 컬러 인덱스(The Society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트(pigment)로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 이하와 같은 색지수(C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
색지수(C.I.) 번호의 안료는 예를 들어, C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6등), 16, 21, 28, 60, 64 및 76;
C.I. 피그먼트 화이트 4, 5, 6, 6:1, 및 22;
C.I. 피그먼트 옐로우 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, 264 및 279;
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37 및 38;
C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 15, 25, 36, 47 및 58;
C.I 피그먼트 브라운 28;
C.I 피그먼트 바이올렛 23, 32 및 29;
C.I 피그먼트 블랙 1, 31, 32, 및 유기블랙 Basf사의 100 CF; 등을 들 수 있다.
상기 안료들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 예시된 C.I. 피그먼트 안료 중에서도, 청색 착색제로는 C.I. 피그먼트 블루 15:6 내지 60이 바람직하며, 백색 착색제로는 C.I. 피그먼트 화이트 6이 바람직하다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 착색제는 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 20 중량%로 포함되며, 바람직하게는 7 내지 15 중량%로 포함된다.
상기 착색제가 상술한 범위로 포함되면 광학 밀도가 우수해지는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 5 중량% 미만으로 포함되는 경우 광특성 측면에서 바람직하지 않고, 20 중량%를 초과하여 포함되는 경우 신뢰성과 탄성율에 바람직하지 않을 수 있다.
(E)용제
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, 아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알코올류 또는 에스테르류 등이 바람직하다.
상기 에테르류로는 예를 들어, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 및 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류;
디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르 및 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류 등을 들 수 있다.
상기 아세테이트류로는 예를 들어, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 메틸 3-메토시프로피오네이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 3-메톡시-1-부틸아세테이트, 1,2-프로필렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 등을 들 수 있다.
상기 방향족 탄화수소류로는 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 메시틸렌 등을 들 수 있다.
상기 케톤류로는 예를 들어, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논 등을 들 수 있다.
상기 알콜류로는 예를 들어, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 등을 들 수 있다.
상기 에스테르류로는 예를 들어, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 및 γ-부티로락톤 등을 들 수 있다.
상기 용제는 각각 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸 및 3-메톡시프로피온산메틸 등을 들 수 있다.
상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 50 내지 80 중량%, 바람직하게는 65 내지 75 중량%로 포함된다. 상기 용제가 상기 50 내지 80중량%의 범위로 포함되면 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음) 및 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해질 수 있다.
(F) 첨가제
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기한 성분들 외에 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 당업자의 필요에 따라 다른 첨가제를 포함한다.
상기 첨가제는 예를 들면 다른 고분자 화합물, 경화제, 분산제, 계면활성제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 및 응집 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지 및 말레이미드 수지 등의 경화성 수지; 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르 및 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물 및 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, 산발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는 시판품으로서 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, 실리콘계 계면활성제 또는 불소계 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA 및 SH-8400 등, GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460 및 TSF-4452 등을 들 수 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 메가피스 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489 및 F-554(다이닛본 잉크 가가꾸 고교社), BM-1000, BM-1100(BM Chemie社), 프로라이드 FC-135/FC-170C/FC-430(스미토모 쓰리엠㈜) 등을 들 수 있다. 상기 예시된 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제는 기판과의 코팅성 및 밀착성을 증진시키기 위해 사용되는 첨가제로, 카르복실기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 반응성 치환기를 포함하는 실란 커플링제를 포함할 수 있다. 실란 커플링제는 구체적으로 예를 들어, 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴 옥시프로필 트리메톡시 실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, r-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 및 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 및 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제의 구체적인 예로는 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
상기 첨가제는 상기 착색 감광성 수지 조성물의 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 첨가제가 상기 착색 감광성 수지 조성물에 대하여 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 착색 감광성 수지 조성물로 제조되는 컬러필터의 성능을 저하시키지 않으면서도, 첨가제 각각의 목적하는 성능의 부여가 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 전술한 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러소자 또는 컬러필터 및 이를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 컬러소자는, 상기의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 공지의 컬러소자 제조 방법을 이용하여 제조된 것이면, 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 컬러필터는 기판, 및 상기 기판의 상부에 형성된 컬러층을 포함하여 이루어진다.
기판은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate,PC) 등의 플라스틱 기재의 판 등일 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.
컬러층은 바인더 수지, 광중합성 단량체, 광중합 개시제, 착색제 및 용제와, 필요에 따라 첨가제를 포함하여 이루어진 착색 감광성 수지 조성물을 포함하며, 상기 착색 감광성 수지 조성물을 기판 위에 도포하고, 소정의 패턴으로 형성한 후, 노광 및 현상하여 형성된 층일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 컬러필터의 패턴 형성방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
컬러필터의 패턴 형성방법은 기판에 착색 감광성 수지 조성물을 도포하는 단계; 용매를 건조하는 프리베이크 단계; 얻어진 피막 위에 포토 마스크를 대어 활성 광선을 조사해 노광부를 경화시키는 단계; 알칼리 수용액을 이용하여 미노광부를 용해하는 현상 공정을 수행하는 단계; 및 건조 및 포스트 베이크 수행단계를 포함하여 이루어진다.
상기 기판은 유리 기판이나 폴리머 판이 사용된다. 유리 기판으로는, 특히 소다 석회 유리, 바륨 또는 스트론튬 함유 유리, 납유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등이 바람직하게 사용할 수 있다. 또 폴리머판으로는, 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 설파이드 또는 폴리 설폰 등을 들 수 있다.
이때 도포는 원하는 두께를 얻을 수 있도록 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치를 이용한 습식 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.
프리베이크는 오븐, 핫 플레이트 등에 의해 가열함으로써 행해진다. 이때 프리베이크에 있어서의 가열 온도 및 가열 시간은 사용하는 용제에 따라 적의 선택되어 예를 들면, 80℃ 내지 150℃의 온도로 1 내지 30분간 행해진다.
또한 프리베이크 후에 행해지는 노광은, 노광기에 의해 행해져 포토 마스크를 통하여 노광함으로써 패턴에 대응한 부분만을 감광시킨다. 이때 조사하는 빛은, 예를 들면, 가시광선, 자외선, X선 및 전자선 등이 가능하다.
노광 후의 알칼리 현상 비노광 부분의 제거되지 않는 부분의 착색 감광성 수지 조성물을 제거하는 목적으로 행해져 이 현상에 의해 원하는 패턴이 형성된다.
이 알칼리 현상에 적합한 현상액으로는, 예를 들면 알칼리 금속이나 알칼리 토류금속의 탄산염의 수용액 등을 사용할 수 있다. 특히, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬 등의 탄산염을 1 내지 3 중량%를 함유하는 알칼리 수용액을 이용하여 10℃ 내지 50℃, 바람직하게는 20℃ 내지 40℃의 온도 내에서 현상기 또는 초음파 세정기 등을 이용하여 수행한다.
포스트 베이크는 패터닝 된 막과 기판과의 밀착성을 높이기 위해서 수행하며, 80℃ 내지 230℃에서 10 내지 120 분의 조건으로 열처리를 통해 이루어진다. 포스트 베이크는 프리베이크와 같게, 오븐, 핫 플레이트 등을 이용하여 수행한다.
상기 단계들을 통하여, 착색 감광성 수지 조성물 중의 착색제의 색에 해당하는 화소 또는 격벽이 얻어지고, 또한 이러한 패턴형성 단계를 진행하여 잉크젯법을 진행하기 위한 패턴을 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 격벽에 컬러잉크를 잉크젯법을 통하여 형성하거나 또는 자발광잉크를 잉크젯법을 통하여 형성하여 소자의 구조를 완성할 수 있으며 구성 및 제조방법은 본 발명의 기술분야에서 당업자에게 잘 알려져 있는 것과 유사하다.
표시장치는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 격벽을 구비한 것을 제외하고는 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자에게 알려진 구성을 포함한다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 격벽은 발액성이 우수하며 청색 이외의 빛에 대한 차광성이 우수한 격벽을 포함한다. 이로써, 서로 이웃하는 화소 사이에서의 잉크 혼색을 방지하는 것이 가능하며, 표면 불량이 발생하지 않는 화소를 형성하여 표시장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.
실시예 및 비교예
<기판의 제조>
(A) 바인더 수지, (B) 광중합성 화합물, (C) 광중합 개시제, (D) 청색 착색제 및 백색 착색제 중 적어도 하나를 포함하는 착색제 및 (E) 용제를 포함하는 본 발명의 조성물인, 동우화인켐 사의 SY-O1410 또는 SY-O1533 용액을 코팅기기(Opticoat MS-A150, Mikasa사 제조)를 사용하여 착색 감광성 수지 조성물마다 일정 두께를 나타낼 수 있는 rpm으로 코팅을 진행한 후, 90℃ 열판(hot-plate)에서 1분 내지 10분 동안 사전 굽기를 진행하여, 도막을 형성하였다. 이후, 상기 도막에 패턴을 형성하기 위한 마스크를 개재한 뒤, 노광기(HB-50110AA, Ushio사 제조)에서 표 1 내지 표 2에 기재된 양(mJ/㎠)에 따라 노광을 자외선(UV)로 조사하면서, 패턴 노광을 진행하였다. 상기 노광 후, 알칼리성 수용액으로 80초간 현상하여 불필요한 부분을 용해시켜 제거하고 초순수(DIW)로 수세하여 세정하였다. 형성된 부분은 컨벡션 오븐(convection oven)에서 220℃의 온도로 30분간 열경화를 진행하여, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7의 시편을 제작하였다. 상기 실시예 1 내지 실시예 6, 비교예 1 내지 비교예 7의 세부적인 제조 조건과 막두께는 하기의 표 1 내지 표 2에 나타내었다. 상기에서 사용된 SY-O1410 용액은 C.I. 피그먼트 블루 15:6이 고형분 기준 13% 함유되어 있으며 SY-O1533 용액은 C.I. 피그먼트 화이트 6 안료가 고형분 기준 10% 그리고 C.I. 피그먼트 블루 15:6 안료가 고형분 기준 5% 포함되어 있다.
접촉각 측정
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 도막의 접촉각은 KRUSS사의 DSA100 제품을 사용하여 각각의 용제의 접촉각을 측정하였고 25℃의 온도에서 40%의 습도 분위기에서 측정하였다. 각각의 접촉각은 용제의 접촉각을 60s동안 매초마다 측정하였고 각각의 접촉각의 평균값을 표 1 내지 표 2에 기재하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
감광성 수지 조성물 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1533 SY-O1533
막두께(㎛) 3.8 3.8 8.0 3.8 4.2 8.5
노광량(mJ/㎠) 50 80 80 150 80 80
도막 표면 조도 (Ra, ㎚) 16 26 52 48 26 37
DIW 접촉각 115 128 132 148 102 108
PGMEA 접촉각 48 55 62 68 44 49
PGMEA 접촉각/DIW 접촉각의 값 0.42 0.43 0.47 0.46 0.43 0.45
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
감광성 수지 조성물 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1533 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1410 SY-O1410
막두께(㎛) 3.8 2.0 4.2 3.8 3.8 3.8 3.8
노광량(mJ/㎠) 30 300 200 220 280 350 150
도막 표면 조도 (Ra, ㎚) 12 15 43 15 35 15 25
DIW 접촉각 60 81 142 150 170 170 100
PGMEA 접촉각 21 18 52 75 68 75 65
PGMEA 접촉각/DIW 접촉각의 값 0.35 0.22 0.37 0.5 0.4 0.44 0.65
픽셀 형성 평가 시험
하기와 같이 제조된 퀀텀닷 잉크, 레드 잉크, 투명 잉크의 각기 다른 잉크를 이용하여 잉크젯 방식으로 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하여 패턴 기판을 제조하고, 픽셀 형성을 측정 및 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3 에 나타내었다.
합성예1) 퀀텀닷 잉크 제조
퀀텀닷은 일반적으로 광을 주입하거나 혹은 전자를 주입하는 경우 특정파장의 빛으로 방출하는 나노사이즈의 입자를 말한다. 본 실험에 사용한 퀀텀닷 입자는 Nanoco사에서 제조된 그린 입자와 레드 입자를 1:2 비율로 투입하여 블루 광원을 투입하였을 때 완벽하게 흡수되지 않은 블루광원과 그린 그리고 레드 광을 동시에 볼수 있도록 설계 되었다. 3구 플라스크(3-Neck flask)에 그린 퀀텀닷 입자를 230mg 그리고 레드 퀀텀닷 입자를 460mg을 넣고 BYK사의 DISPERBYK-111 분산제를 고형분으로 계산하여 입자 대비 30% 투입하였다.
일본 쇼와 고분자사의 SPCY-1L수지 8.3g과 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)와 프로필렌글리콜디아세테이트(PGDA)를 8/2 비율로 조절한 용매를 10g 추가하여 퀀텀닷 잉크를 제조하였다.
합성예 2) 레드 제조
TOYO사의 Red 254 안료가 포함된 밀베이스 SC-R324 제품을 4.5g, 일본 쇼와 고분자사의 SPCY-1L수지 6.8g 그리고 용제로 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)와 프로필렌글리콜디아세테이트(PGDA)를 7/3 비율로 사용하여 12g 추가하여 레드 잉크를 제조하였다.
합성예 3) 투명잉크
DPHA (DIPENTAERYTHRITOL PENTA/HEXA ACRYLATE, 일본화약社)를 3.5g 일본 쇼와 고분자사의 SPCY-1L수지, 8.3g 그리고 용제로 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)와 프로필렌글리콜디아세테이트(PGDA)를 7/3 비율로 사용하여 12g 추가하여 투명 잉크를 제조하였다.
픽셀 형성 평가
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 기판에 합성예 1) 내지 합성예 3)에서 제조된 퀀텀닷 잉크, 레드 잉크, 투명 잉크의 각기 다른 잉크를 이용하여 잉크젯 방식으로 컬러층을 형성하여 컬러픽셀을 제조하고, 픽셀 형성을 측정 및 평가하였다. 픽셀 평가 기준은 하기와 같으며, 그 결과는 하기 표 3 에 나타내었다.
<픽셀 형성 평가 기준>
◎: 도 1과 같이 픽셀이 잘 형성되는 경우로 판단
○: 기판에 잉크가 90% 이상 채워지는 수준으로 판단
△: 도 2와 같이 잉크가 채워지는 특성이 낮지만 픽셀의 형성은 가능한 경우로 판단
X: 도 3과 같이 픽셀의 형성이 부족한 경우로 판단
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
퀸텀닷잉크 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △ △ △ X X X △
Red 잉크 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ X △ X X X X X
투명 잉크 ○ ◎ ○ ○ ◎ ◎ X X △ X X X X
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 6은 퀀텀닷 잉크, 레드 잉크, 투명 잉크의 각기 다른 잉크를 이용하여 잉크젯 방식으로 컬러픽셀 제조 시, 픽셀형성이 모두 우수한 결과를 나타내었다. 반면, 비교예 1 내지 7의 경우, 픽셀의 형성이 불량한 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 비교예 3 및 7에서 알 수 있는 것과 같이 DIW 접촉각 범위인 100 ˚ 내지 160 ˚ 및 PGMEA 접촉각 범위인 40 ˚ 내지 70 ˚를 형성하더라도 DIW 접촉각: PGMEA 접촉각 = 1 : 0.4 내지 0.6을 만족하지 않는 경우에는 픽셀형성이 용이하지 않았다. 또한, 비교예 4 내지 6에서 알 수 있는 것과 같이 DIW 접촉각에 대한 PGMEA 접촉각의 비율이 1 : 0.4 내지 0.6의 값을 나타내어도 DIW 접촉각 범위인 100 ˚ 내지 160 ˚ 및 PGMEA 접촉각 범위인 40 ˚ 내지 70 ˚를 만족하지 않는 않는 경우에는 픽셀형성이 용이하지 않았다. 이러한 결과로부터 물(DIW)에 대한 접촉각, PGMEA에 대한 접촉각 및 물(DIW)에 대한 접촉각과 PGMEA에 대한 접촉각의 비율이 상호 연관성이 있으며, 특정 조건을 만족하는 경우에 픽셀 형성이 용이하게 만들어지는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 현상 후 도막표면의 물에 대한 접촉각 및 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 각각 특정 범위를 나타냄과 동시에 각각의 접촉각의 관계가 특정 관계의 범위내의 값을 가질 때 발액성이 우수하고, 잉크젯 청색 이외의 빛에 대한 차광성이 우수한 격벽을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 착색 감광성 수지 조성물은 서로 이웃하는 화소 사이에서의 잉크 혼색을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 표면 불량이 발생하지 않는 화소를 형성할 수 있다. 또한, 전술한 착색 감광성 수지 조성물은 컬러소자 및 표시장치의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 광경화 및 현상을 진행한 후 제조된 도막표면의 물에 대한 접촉각이 100 ˚ 내지 160 ˚ 이며, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각이 40 ˚ 내지 70 ˚ 이며, 물에 대한 접촉각: 프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 대한 접촉각 = 1 : 0.4 내지 0.6 인 착색 감광성 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 착색 감광성 수지 조성물은 (A) 바인더 수지, (B) 광중합성 화합물, (C) 광중합 개시제, (D) 착색제 및 (E) 용제를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 (D) 착색제는 청색 착색제 및 백색 착색제 중 적어도 하나를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여,
    (A) 바인더 수지 30 내지 60 중량%,
    (B) 광중합성 화합물 10 내지 40 중량%,
    (C) 광중합 개시제 2 내지 20 중량%, 및
    (D) 청색 착색제 및 백색 착색제 중 적어도 하나를 포함하는 착색제 5 내지 20 중량% 를 포함하고,
    상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여,
    (E) 용제 50 내지 80 중량% 를 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 (B) 광중합성 화합물은 불소계 화합물을 포함하는 착색 감광성 수지 조성물.
  6. 청구항 2에 있어서, 불소계 첨가제를 더 포함하는 착색 감광성 수지 조성물.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 청색 착색제는 C.I. 피그먼트 블루 15:6 및 60 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 백색 착색제는 C.I. 피그먼트 화이트 6을 포함하는, 착색 감광성 수지 조성물.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 컬러소자.
  10. 청구항 9의 컬러소자를 포함하는 표시 장치.
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