KR102012524B1

KR102012524B1 - 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터 및 표시장치

Info

Publication number: KR102012524B1
Application number: KR1020130099619A
Authority: KR
Inventors: 김봉규; 안대희
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2019-08-20
Also published as: KR20150022171A

Abstract

착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 착색제는 1종 이상의 안료 및 1종 이상의 염료를 포함하고, 상기 광중합 개시제는 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 포함하고, 상기 용제는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 포함하며, 상기 첨가제는 광중합성 불포화기가 있으며, Fedors법에 의한 용해도 파라미터가 11 이상인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러 필터 및 표시 장치에 관한 것이다.

Description

착색 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터 및 표시장치{A color photosensitive resin composition, color filter and display device comprising the same}

본 발명은 염료를 포함한 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터 및 표시장치에 관한 것이다.

컬러필터는 촬상(撮像) 소자, 액정표시장치(LCD) 등에 널리 이용되는 것으로, 그 응용 범위가 급속히 확대되고 있다. 컬러 액정표시장치나 촬상 소자 등에 사용되는 컬러필터는 통상 블랙 매트릭스가 패턴 형성된 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색에 상당하는 안료를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅에 의해 균일하게 도포한 후, 가열 건조(이하, '예비 소성'이라고 하는 경우도 있음)하여 형성된 도막을 노광, 현상하고, 필요에 따라 더 가열 경화(이하, '후 소성'이라고 하는 경우도 있음)하는 조작을 색마다 반복하여 각 색의 화소를 형성함으로써 제조되고 있다. 여기서 패턴이 형성되는 블랙 매트릭스는 통상 흑색 감광성 수지 조성물로 형성하게 된다.

이러한 착색 감광성 수지 조성물로서 안료 및 결합제 수지와 함께 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 함유하는 조성물이 많이 사용되고 있고 블랙 매트릭스 형성에도 흑색 안료를 함유하는 감광성 수지 조성물을 이용하고 있다.

최근 디스플레이의 대형화가 빠른 속도로 진행됨에 따라 패널의 소비 전력이 증가하고 있다. 광효율 개선을 통해 에너지 효율을 개선하고자 컬러 필터의 고투과 개발이 지속적으로 진행되고는 있으나, 종래의 안료 분산계에서는 안료의 미립화에 한계에 이르렀기 때문에 현재는 착색제로 안료와 염료를 동시에 사용하는 방법이 검토되고 있다. 그러나 착색제로 염료를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물을 이용하여 컬러 필터를 제조하는 경우 현상 속도가 느리며, 감도가 부족하여 알칼리 현상액에 의한 현상 공정시 형성된 패턴이 박리되는 문제점이 발생한다. 또한, 염료의 석출 등의 문제가 발생하기 쉬어 이러한 문제점을 해결하지 위한 방안이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 10-2010-0113369호 대한민국 공개특허 10-2008-0029787호 대한민국 공개특허 10-2004-0014311호

Polymer Engineering & Science, 1974, Volume 14, Issue2, ROBERT F. FEDORS.

본 발명은 광중합성 불포화기가 있으며, Fedors법에 의해 용해도 파라미터가 11 이상인 화합물을 첨가제로 사용하고, 용매로 4-하이드록시-4-메틸-펜탄온을 포함함으로써, 염료를 사용하는 경우에도 염료가 석출되지 않으며, 양호한 현상 속도와 저장 안정성이 우수한 착색 감광성 수지 조성물을 제조하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 착색제는 1종 이상의 안료 및 1종 이상의 염료를 포함하고, 상기 광중합 개시제는 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 포함하고, 상기 용제는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 포함하며, 상기 첨가제는 광중합성 불포화기가 있으며, 용해도 파라미터가 11 이상인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 컬러 필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러 필터를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 염료의 석출이 발생하지 않으며, 현상속도가 양호한 장점을 지니고 있다.

또한, 이물 발생이 거의 없고, 점도 변화가 크게 나타나지 않아 저장 안정성이 우수하다.

이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 착색제는 1종 이상의 안료 및 1종 이상의 염료를 포함하고, 상기 광중합 개시제는 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 포함하고, 상기 용제는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 포함하며, 상기 첨가제는 광중합성 불포화기가 있으며, Fedors법에 의한 용해도 파라미터가 11 이상인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

상기 착색 감광성 수지 조성물은 착색제, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제의 상기 필수 성분을 포함함으로써, 현상 속도가 양호해지고, 저장 안정성이 우수해질 수 있다. 또한, 염료가 석출되지 않아 점도의 안정성을 확보할 수 있다.

상기 착색 감광성 수지 조성물은 필요에 따라 추가로 첨가제를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 각 성분 별로 자세히 설명한다.

(A)착색제

본 발명에서 상기 착색제는 1종 이상의 안료 및 1종 이상의 염료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

( a1 )안료

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

상기 유기안료 또는 무기안료는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료를 사용할수 있으며, 구체적으로는 수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프타로시아닌안료, 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.

또한, 상기 유기안료 또는 무기안료 이외에 사용되는 무기 안료로는 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 및 58

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 129, 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. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 254, 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, C.I. 피그먼트 그린 58에서 선택되는 안료가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 안료는 안료의 입경이 균일하게 분산된 안료 분산액을 사용하는 것이 바람직하다. 안료의 입경을 균일하게 분산시키기 위한 방법의 예로는 안료 분산제(a2)를 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 첨가되는 것으로 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 폴리에스테르계, 폴리아민계 등의 계면활성제 등이 있으며, 이들은 각각 단독 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 안료 분산제는 BMA(부틸메타아크릴레이트) 또는 DMAEMA(N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴레이트)를 포함하는 아크릴레이트계 분산제(이하, 아크릴 분산제라고 함)를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 분산제는 한국 공개특허 2004-0014311호에서 제시된 바와 같은 리빙 제어방법에 의해 제조된 것을 적용하는 것이 바람직하며, 상기 리빙 제어방법을 통해 제조된 아크릴레이트계 분산제의 시판품으로는 DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2150 등을 들 수 있다.

상기 예시된 아크릴 분산제는 각각 단독 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 안료 분산제(a2)는 상기한 아크릴 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, 히드록실기를 함유하는 폴리카르복실산의 에스테르 및 이들의 개질 생성물, 또는 프리(free) 카르복실기를 갖는 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-말레산 코폴리머, 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 수지 타입의 안료 분산제 중 양이온계 수지 분산제의 시판품으로는 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; 카와켄 파인 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 단 독 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 15 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.

염료( a3 )

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 Society of 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, 179 등의 적색 염료;

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

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

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

C.I. 솔벤트 오렌지 2, 7, 11, 15, 26, 56 등의 오렌지색 염료

C.I. 솔벤트 그린 1, 3, 4, 5, 7, 28, 29, 32, 33, 34, 35 등의 녹색 염료 등의 녹색 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 13 이 바람직하고, 그 중에서도 C.I. 솔벤트 옐로우 21, 79; C.I. 솔벤트 레드 8, 122, 132; C.I. 솔벤트 오렌지 45, 62가 좀더 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, 426 등의 적색 염료;

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, 251 등의 황색 염료

C.I.애시드 오렌지 6, 7, 8, 10, 12, 26, 50, 51, 52, 56, 62, 63, 64, 74, 75, 94, 95, 107, 108, 169, 173 등의 오렌지색 염료

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, 340 등의 청색 염료;

C.I.애시드 바이올렛 6B, 7, 9, 17, 19, 66 등의 바이올렛색 염료

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

C.I.애시드 염료중 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, 250 등의 적색 염료;

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, 141 등의 황색 염료;

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

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, 293 등의 청색 염료;

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

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

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, 95 등의 적색 염료;

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, 48 등의 오렌지색 염료;

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, 84 등의 청색 염료;

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

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

상기 염료는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 안료의 함량은 착색제(A) 중 고형분 총 중량에 대하여 30 내지 99 중량% 포함되고, 상기 범위 안에서 충분한 색농도를 보이며, 신뢰성 및 감도가 우수하게 나타난다.

상기 염료의 함량은 착색제(A) 중의 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 60 중량% 포함되고, 0.5 내지 55 중량%가 바람직하며, 1 내지 50중량%가 더욱 바람직하다. 상기 착색제(A) 중 염료의 함량이 0.5 내지 60 중량% 범위에 있으면 패턴 형성 후 유기용매에 의해 염료가 용출되는 신뢰성의 저하문제를 방지할 수 있으며, 감도가 우수하다.

상기 착색제(A)의 함량은 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 45 중량% 포함된다. 상기 착색제(A)가 5 내지 60 중량% 포함되는 경우에는 박막 형성시 화소의 색 농도가 충분하고, 현상시 비화소부의 누락성이 저하되지 않아 잔사가 발생하지 않는다.

본 발명에서는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 중량은 착색 감광성 수지 조성물 중 용제를 제외한 나머지 성분의 총 함량을 의미한다.

(B)알칼리 가용성 수지

패턴을 형성할 때의 현상 처리 공정에서 이용되는 알칼리 현상액에 대해서 가용성을 갖기 위해 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 필수성분으로 하여 공중합하여 제조한다.

상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 구체적인 예로는 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복실산류; 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산류; 디카르복실산류의 무수물; ω-카르복시폴리카프로락톤모노(메타)아크릴레이트 등의 양 말단에 카르복실기와 수산기를 갖는 폴리머의 모노(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있으며 아크릴산, 메타아크릴산이 바람직하다.

알칼리 가용성 수지에 추가적인 현상성을 확보하기 위하여 수산기를 부여할 수 있다. 상기 수산기를 부여하기 위한 방법으로는 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합 하여 제조하는 방법, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체에 글리시딜기를 갖는 화합물을 추가로 반응시켜 제조하는 방법 및 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체에 추가로 글리시딜기를 갖는 화합물을 반응시켜 제조하는 방법 등이 있다.

상기 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 구체적인 예로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등이 있으며, 그 중에서도 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트가 바람직하며 상기 수산기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 글리시딜기를 갖는 화합물의 구체적인 예로는 부틸글리시딜에테르, 글리시딜프로필에테르, 글리시딜페닐에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 글리시딜부틸레이트, 글리시딜메틸에테르, 에틸글리시딜에테르, 글리시딜이소프로필에테르, t-부틸글리시딜에테르, 벤질글리시딜에테르, 글리시딜4-t-부틸벤조에이트, 글리시딜스테아레이트, 아릴글리시딜에테르 및 메타아크릴산글리시딜에스터 등이 있으며, 바람직하게는 부틸글리시딜에테르, 아릴글리시딜에테르, 메타아크릴산글리시딜에스터를 들 수 있으며, 상기 글리시딜기를 갖는 화합물은 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알칼리 가용성 수지의 제조시 공중합 가능한 불포화 단량체들은 하기에 예시되어지나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

공중합이 가능한 불포화 결합을 갖는 중합 단량체의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등의 방향족 비닐 화합물;

N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-o-히드록시페닐말레이미드, N-m-히드록시페닐말레이미드, N-p-히드록시페닐말레이미드, N-o-메틸페닐말레이미드, N-m-메틸페닐말레이미드, N-p-메틸페닐말레이미드, N-o-메톡시페닐말레이미드, N-m-메톡시페닐말레이미드, N-p-메톡시페닐말레이미드 등의 N-치환 말레이미드계 화합물;

메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등의 알킬(메타)아크릴레이트류; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.0 2,6 ]데칸-8-일(메타)아크릴레이트, 2-디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환족(메타)아크릴레이트류;

2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, N-히드록시에틸 아크릴아마이드 등의 히드록시에틸(메타)아크릴레이트류;

페닐(메타)아크릴레이트, 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 등이 있다.

상기 예시한 단량체는 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

알칼리 가용성 수지의 염료와의 상용성 및 착색 감광성 수지 조성물의 저장안정성을 확보하기 위해 산가는 30 내지 150 mgKOH/g 인 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 30 mgKOH/g 미만인 경우 착색 감광성 수지 조성물의 현상속도가 느리며, 150 mgKOH/g를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉬우며 염료와의 상용성 문제가 발생하여 착색 감광성 수지 조성물내의 염료가 석출되거나 저장안정성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.

또한, 상기 알칼리 가용성 수지의 함량은 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 80 중량%, 바람직하게는 10 내지 70 중량%이다. 상기 알칼리 가용성 수지의 함량이 10 내지 80 중량%이면 현상액의 용해성이 우수하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해진다.

(C) 광중합성 화합물

상기 광중합성 화합물(C)은 하기 광중합 개시제(D)의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로 단관능 단량체, 2관능 단량체 또는 다관능 단량체를 사용할 수 있으며, 2관능 이상의 다관능 단량체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 단관능 단량체의 구체적인 예로는, 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 2관능 단량체의 구체적인 예로는, 1,6-헥산디올디(메타) 아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타) 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르 또는 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다관능 단량체의 구체적인 예로는, 트리메틸올 프로판트리(메타) 아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 또는 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광중합성 화합물(C)은 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 5 내지 45 중량% 포함되며, 7 내지 45 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광중합성 화합물(C)이 상기 5 내지 45 중량%의 범위로 포함되는 경우 화소부의 강도나 평활성이 양호해진다.

(D) 광중합 개시제

본 발명에서 광중합 개시제는 옥심 에스테르계 광중합 개시제(d1)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 상기 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 포함함으로써, 효과적으로 경화가 일어나 착색 감광성 수지 조성물의 해상도를 높일 수 있다.

상기 옥심 에스테르계 광중합 개시제로는 Irgacure OXE-01 (BASF사), Irgacure OXE-02 (BASF사), N-1919 (아데카사) 등이 있으며 경화 효율 측면에서 OXE-02, N-1919가 바람직하다.

또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위 내에서, 상기 이외의 광중합 개시제(d2)을 추가로 병용할 수도 있다. 상기 광중합 개시제(d2)의 예로는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온 및 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.

상기 벤조페논계 화합물의 구체적인 예로는 벤조페논, 0-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.

상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

상기 비이미다졸 화합물의 구체적인 예로는 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’,5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸 및 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4’,5,5’-테트라페닐-1,2’-비이미다졸이 바람직하다.

상기 티오크산톤계 화합물의 구체적인 예로는 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤 및 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.

또한, 상기 광중합 개시제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제(d3)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물은 광중합 개시 보조제(d3)를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 광중합 개시 보조제(d3)는, 예를 들어 아민 화합물 및 카르복실산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 아민 화합물로는 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭: 미힐러 케톤) 및 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 사용할 수 있다.

상기 카르복실산 화합물은 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신 및 나프톡시아세트산 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상술한 0.1 내지 30 중량% 범위 내에 있으면, 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 높아져 노광 시간이 단축되어 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있다. 또한, 상기 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해질 수 있다.

상기 옥심 에스테르계 화합물(d1)은 전체 광중합 개시제 총 중량에 대하여 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 20 내지 100 중량%를 포함한다. 전체 광중합 개시제 중 화학식 1의 옥심 에스테르계 화합물(d1) 의 비율이 10 중량% 미만일 경우 염료에 의한 감도 저하를 극복하지 못하고 현상공정 중 패턴의 단락이 발생하기 쉽다.

또한, 상기 광중합 개시 보조제(d3)를 추가로 사용하는 경우, 상기 광중합 개시 보조제(d3)는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제(d3)의 함량이 상기 0.1 내지 30 중량%의 범위 내에 있으면 착색 감광성 수지 조성물의 감도가 더 높아지고, 상기 조성물을 사용하여 형성되는 컬러필터의 생산성이 향상되는 효과가 발생한다.

(E)용제

본 발명에서 용제는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 반드시 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 통상의 착색 감광성 수지 조성물에서 사용되는 용제를 추가로 혼용하여 사용 가능하다.

상기 추가 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; 및 γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.

상기 추가 용제는 도포성 및 건조성면에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제가 더욱 바람직하며, 구체적인 예로는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 용제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량% 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 60 내지 90 중량%의 범위이면, 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해지는 효과를 제공한다.

또한, 상기 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온은 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온의 함량이 5 중량% 미만일 경우 착색 감광성 수지 조성물 중 염료가 석출되어 이물이 발생할 수 있으며, 명암비가 감소할 수 있다. 또한, 30 중량%를 초과하는 경우 착색 감광성 수지 조성물의 분산성이 저하되어 점도가 상승하는 문제점이 발생한다.

본 발명의 용제에서 추가로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트가사용될 수 있으며, 상기 용제를 혼합하여 사용할 경우 분산 안정성이 우수하여 바람직하다고 할 수 있다. 상기 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 70 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위로 포함될 경우 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물의 점도가 안정해진다.

(F)첨가제

본 발명의 상기 첨가제는 광중합성 불포화기 있으며 Fedors법에 의해 계산되는 용해도 파라미터가 11.0 이상인 것을 특징으로 한다.

용해도 파라미터는 하기 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

용해도 파라미터(δ)=(ΔH/V)^1/2

상기 ΔH는 몰 증발열(cal)을, V는 몰 체적(㎤)을 나타낸다. 또한 ΔH 및 V는 「Polymer Engineering & Science, 1974, Volume 14, Issue2, ROBERT F. FEDORS.」에 서술된 방식으로 이용하여 계산 할 수 있다.

착색 감광성 수지 조성물에서 염료가 석출되지 않고 저장 안정성을 확보하기 위해서는 용해도 파라미터가 높은 용매를 과량 사용하는 방법이 있으나, 이는 안료 분산액의 분산성을 저해하여 안료의 석출을 발생시키기 쉽다. 따라서, 본 발명에서는 상기 첨가제를 필수 성분으로 사용함으로써 안료의 분산 안정성을 저해하지 않으면서 극성 용매의 함량을 줄일 수 있어 염료의 석출 없이 안정적으로 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다. 또한, 저장 안정성을 확보하여 노광시 노광의 분자량 증가 및 비노광부의 현상 속도를 개선할 수 있다.

상기 첨가제는 4-아크릴로일모폴린, N-비닐-2-피롤리돈, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 및 2-히드록시에틸아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 용해도 측면에서 4-아크릴로일모폴린이 바람직하다.

상기 첨가제는 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량% 포함될 수 있다. 상기 첨가제가 1 중량% 미만이면 저장안정성 개선 효과가 나타나지 않으며, 10 중량%를 초과하면 안료분산액의 분산성이 저하되어 점도가 상승하기 쉽다.

또한, 본 발명은 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 당업자의 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 밀착 촉진제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제(G)를 병용하는 것도 가능하다.

상기 충진제는 구체적으로 유리, 실리카, 알루미나 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다른 고분자 화합물은 구체적으로 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적으로 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에폭시 화합물은 구체적으로, 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)아크릴레이트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌 레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 옥세탄 화합물은 구체적으로, 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트 비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산 디카르복실산비스옥세탄 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

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 구체적으로, 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 사용할 수 있다. 상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 시판되는 상기 에폭시 수지 경화제로서는 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다.

상기에서 예시한 경화제 및 경화 보조 화합물은 각각 단독 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

상기 밀착 촉진제는 구체적으로, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시 실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토 프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 밀착 촉진제는 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2 중량%로 포함될 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 구체적으로, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 응집 방지제는 구체적으로 폴리아크릴산 나트륨 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 착색 감광성 수지조성물의 제조방법을 예를 들어 설명하면 하기와 같다.

먼저, 상기 착색제(A)중 안료(a1)를 용제(E)와 혼합하여 안료의 평균 입경이 0.2㎛ 이하 정도가 될 때까지 비드 밀 등을 이용하여 분산시킨다. 이때, 필요에 따라 안료 분산제(a2), 알칼리 가용성 수지(B)의 일부 또는 전부, 또는 염료(a3)를 용제(E)와 함께 혼합시켜, 용해 또는 분산시킬 수 있다.

상기 혼합된 분산액에 염료(a3), 알칼리 가용성 수지의 나머지(B), 광중합성 화합물(C), 광중합 개시제(D), 첨가제(F) 및 용제(E)를 소정의 농도가 되도록 더 첨가하여 본 발명에 따른 착색 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 착색 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터와 이를 구비한 표시 장치를 제공한다.

상기 착색 감광성 수지 조성물을 하기와 같이 하여 기재 상에 도포하고, 광경화 및 현상하여 패턴을 형성함으로써 제조할 수 있다.

먼저, 착색 감광성 수지 조성물을 기판(통상은 유리) 또는 먼저 형성된 착색 감광성 수지 조성물의 고형분으로 이루어지는 층 상에 도포한 후 가열 건조함으로써 용제 등의 휘발 성분을 제거하여 평활한 도막을 얻는다.

도포 방법으로는, 예를 들어 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤드 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다. 도포 후 가열 건조 (프리베이크), 또는 감압 건조 후에 가열하여 용제 등의 휘발 성분을 휘발시킨다. 여기에서 가열 온도는 통상 70 내지 200℃, 바람직하게는 80 내지 130℃ 이다. 가열건조 후의 도막 두께는 통상 1 내지 8㎛ 정도이다. 이렇게 하여 얻어진 도막에 목적으로 하는 패턴을 형성하기 위한 마스크를 통해 자외선을 조사한다. 이 때, 노광부 전체에 균일하게 평행 광선이 조사되고, 또한 마스크와 기판의 정확한 위치 맞춤이 실시되도록 마스크 얼라이너나 스테퍼 등의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부위의 경화가 이루어진다.

상기 자외선으로는 g선(파장: 436㎚), h선, i선(파장: 365㎚) 등을 사용할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는 것이며, 본 발명에서는 이를 한정하지는 않는다. 경화가 종료된 도막을 현상액에 접촉시켜 비노광부를 용해시켜 현상하면 목적으로 하는 패턴 형상을 갖는 스페이서를 얻을 수 있다.

상기 현상 방법은 액첨가법, 디핑법, 스프레이법 등의 어느 것이어도 무방하다. 또한 현상시에 기판을 임의의 각도로 기울여도 된다. 상기 현상액은 통상 알칼리성 화합물과 계면 활성제를 함유하는 수용액이다. 상기 알칼리성 화합물은 무기 및 유기 알칼리성 화합물의 어느 것이어도 된다. 무기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 인산수소 2나트륨, 인산2수소나트륨, 인산수소 2암모늄, 인산2수소암모늄, 인산 2수소칼륨, 규산 나트륨, 규산 칼륨, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 수소나트륨, 탄산 수소 칼륨, 붕산 나트륨, 붕산 칼륨, 암모니아 등을 들 수 있다. 또한, 유기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 테트라메틸암모늄히드록사이드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록사이드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등을 들 수 있다.

이들 무기 및 유기 알칼리성 화합물은 각각 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 알칼리 현상액 중의 알칼리성 화합물의 농도는, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%이고, 보다 바람직하게는 0.03 내지 5 중량%이다.

상기 알칼리 현상액 중의 계면 활성제는 비이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제 또는 양이온계 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.

상기 비이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.

상기 음이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 라우릴알코올황산에스테르나트륨이나 올레일알코올황산에스테르나트륨 등의 고급 알코올 황산에스테르염류, 라우릴황산나트륨이나 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류, 도데실벤젠술폰산나트륨이나 도데실나프탈렌술폰산나트륨 등의 알킬아릴술폰산염류 등을 들 수 있다.

상기 양이온계 계면 활성제의 구체적인 예로는 스테아릴아민염산염이나 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염 또는 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제는 각각 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

상기 현상액 중의 계면 활성제의 농도는 통상 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 8 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%이다. 현상 후, 수세하고, 또한 필요에 따라 150 내지 230℃ 에서 10 내지 60 분의 포스트베이크를 실시할 수도 있다.

본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용하고, 상기와 같은 각 공정을 거쳐 기판 상에 특정의 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

<안료 분산 조성물 제조>

제조예 1.안료 분산 조성물( M1 ) 제조

안료로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6 12.0 중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0 중량부, 염료로서 C.I. 애시드 레드 52 1.5 중량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 61.5 중량부 및 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 20 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 안료 분산 조성물 M1를 제조하였다.

제조예 2.안료 분산 조성물( M2 ) 제조

안료로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6 13.5 중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0 중량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 81.5 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 안료 분산 조성물 M2을 제조하였다.

제조예 3.안료 분산 조성물( M3 ) 제조

안료로서 C.I. 피그먼트 블루 15:6 12.0 중량부, 안료 분산제로서 DISPERBYK-2001 (BYK사 제조) 5.0 중량부, 염료로서 C.I. 애시드 레드 52 1.5 중량부, 용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 81.5 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 안료 분산 조성물 M3을 제조하였다.

합성예 1. 알칼리 가용성 수지 합성

교반기, 온도계 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 120 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80 중량부, AIBN 2 중량부, 아크릴산 13 중량부, 벤질메타아크릴레이트 10 중량부, 4-메틸스티렌 57 중량부, 메틸메타아크릴레이트 20 중량부, n-도데실머캅토 3 중량부를 투입하고 질소 분위기로 전환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 110℃로 상승시키고 6시간 반응하였다. 상기 방법으로 제조된 알칼리 가용성 수지의 고형분 산가는 100.2㎎KOH/g 이며 GPC로 측정한 중량 평균 분자량 Mw 는 약 15110 이었다.

<착색 감광성 수지 조성물 제조>

실시예 1.

상기 제조예 1에서 제조한 안료분산 조성물 M1 20.0 중량부, 합성예 1에서 제조한 수지 12.12 중량부, 광중합성 화합물로서 KAYARAD DPHA(닛본가야꾸) 5.55 중량부, 광중합 개시제로서 TR-PBG-305(TRONLY사 제조) 1.21 중량부, 첨가제로서 4-아크릴로일모폴린 0.5 중량부, 용제로 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 4.5 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 56.12 중량부를 혼합하여 실시예 1의 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

실시예 2.

상기 제조예 1에서 제조한 안료분산 조성물 M1 20.0 중량부, 합성예 1에서 제조한 수지 12.12 중량부, 광중합성 화합물로서 KAYARAD DPHA(닛본가야꾸) 5.55 중량부, 광중합 개시제로서 TR-PBG-305(TRONLY사 제조) 1.21 중량부, 첨가제로서 N-비닐-2-피롤리돈 0.5 중량부, 용제로 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 4.5 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 56.12 중량부를 혼합하여 실시예 2의 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 1.

상기 제조예 1에서 제조한 안료분산 조성물 M1 20.0 중량부, 합성예 1에서 제조한 수지 12.12 중량부, 광중합성 화합물로서 KAYARAD DPHA(닛본가야꾸) 5.55 중량부, 광중합 개시제로서 TR-PBG-305(TRONLY사 제조) 1.21 중량부, 용제로 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 4.5 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 56.12 중량부를 혼합하여 비교예 1의 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 2.

상기 제조예 2에서 제조한 안료분산 조성물 M2 20.0 중량부, 합성예 1에서 제조한 수지 12.12 중량부, 광중합성 화합물로서 KAYARAD DPHA(닛본가야꾸) 5.55 중량부, 광중합 개시제로서 TR-PBG-305(TRONLY사 제조) 1.21 중량부, 첨가제로서 4-아크릴로일모폴린 0.5 중량부, 용제로 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 8.5 중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.12 중량부를 혼합하여 비교예 2의 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 3.

상기 제조예 3에서 제조한 안료분산 조성물 M3 20.0 중량부, 합성예 1에서 제조한 수지 12.12 중량부, 광중합성 화합물로서 KAYARAD DPHA(닛본가야꾸) 5.55 중량부, 광중합 개시제로서 TR-PBG-305(TRONLY사 제조) 1.21 중량부, 첨가제로서 4-아크릴로일모폴린 0.5 중량부, 용제로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 60.62 중량부를 혼합하여 비교예 3의 착색 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

실험예 1. 컬러 필터의 제조

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 2 인치 각의 유리 기판(코닝사 제조, 「EAGLE XG」) 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시켰다. 이어서 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 라인/스페이스 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 300 ㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이때, 자외선 광원은 g, h, i 선을 모두 함유하는 1KW의 고압 수은등을 사용하여 100 mJ/㎠의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담그어 현상하였다. 상기 박막이 도포된 유리판을 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 불어서 건조하고, 220℃의 가열 오븐에서 25분간 가열하여 컬러필터를 제조하였다. 상기에서 제조된 컬러필터의 필름 두께는 2.2 ㎛이었다.

실험예 2. 실험예 1의 컬러 필터, 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물의 물성 측정

실험예 1에서 제조한 각각의 컬러 필터로 현상속도, 투과율, 점도 변화및 경시 이물 평가를 측정하여 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

현상 속도

현상시 비노광부가 현상액에 완전히 용해되는데 걸리는 시간을 측정하였다.

투과율 측정

상기 실험예 1에서 시험 포토마스트를 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 컬러 필터를 제조하여 색도계(올림푸스사 제조, OSP-200)로 투과율을 측정하였다.

점도 변화 평가

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물의 초기 점도를 측정하고 5℃에 3개월간 보관한 후 각각의 점도를 측정하여 그 점도 변화를 관찰하였다. 점도는 25℃에서 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer DVI+, BROOKFIELD사 제조)로 측정하였다.

○: 점도 변화 5% 이하

△: 점도 변화 5% 초과 내지 10%

×: 점도 변화 10% 초과

경시 이물 평가

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 착색 감광성 수지 조성물을 5℃에 3개월간 보관한 후, 반사형 광학현미경(관찰배율 1000배)으로 관찰하여 이물 평가를 실시하였다.

◎: 이물이 5개 미만

○: 이물이 5개 내지 10개

△: 이물이 10개 내지 20개

×: 이물이 20개 이상

구분	점도변화	경시이물	현상속도	투과율
실시예 1	○	◎	15	11.66
실시예 2	○	○	12	11.60
비교예 1	△	×	29	11.54
비교예 2	△	○	14	11.21
비교예 3	×	×	15	11.41

상기 결과를 통하여 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물을 사용한 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 3의 착색 감광성 수지 조성물보다 점도 변화율이 낮으며, 이물이 발생하지 않았다. 상기 결과를 통하여 본 발명의 착색 감광성 수지 조성물은 저장 안정성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 비교예 2의 경우 이물 발생은 양호하였으나, 염료가 포함되지 않아 낮은 투과율을 보였으므로 본 발명에 적합하다고 할 수 없다.

Claims

착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 착색제는 1종 이상의 안료 및 1종 이상의 염료를 포함하고, 상기 광중합 개시제는 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 포함하고, 상기 용제는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 포함하며, 상기 첨가제는 광중합성 불포화기가 있으며, 용해도 파라미터가 11 이상인 화합물을 포함하고, 상기 첨가제는 4-아크릴로일모폴린을 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 착색 감광성 수지 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여, 착색제 5 내지 60 중량%, 알칼리 가용성 수지 10 내지 80 중량%, 광중합성 화합물 5 내지 45 중량%, 광중합 개시제 0.1 내지 30 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 포함하고, 상기 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 용제 60 내지 90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 2에 있어서, 상기 광중합 개시제는 광중합 개시제 총 중량에 대하여 옥심 에스테르계 광중합 개시제를 10 내지 100 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 2에 있어서, 상기 용제는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온을 5 내지 30 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 가용성 수지는 산가가 30 내지 150mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 광중합 개시제는 추가로 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 용제는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합액을 사용하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
청구항 7에 있어서, 상기 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트는 착색 감광성 수지 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 70 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 감광성 수지 조성물.
삭제
청구항 1의 착색 감광성 수지 조성물을 포함하는 컬러 필터.
청구항 10의 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.