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KR20200028160A - 화합물, 착색제 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치 - Google Patents

화합물, 착색제 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20200028160A
KR20200028160A KR1020180106491A KR20180106491A KR20200028160A KR 20200028160 A KR20200028160 A KR 20200028160A KR 1020180106491 A KR1020180106491 A KR 1020180106491A KR 20180106491 A KR20180106491 A KR 20180106491A KR 20200028160 A KR20200028160 A KR 20200028160A
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이다미
양승진
이재용
김혜진
김영웅
김지선
김한수
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

본 명세서는 트리아릴메탄 염료 모노머; (메트)아크릴산 모노머; 및 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 화합물, 착색제 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

화합물, 착색제 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치{COMPOUND, COLORANT COMPOSITION, PHOTORESIST, COLOR FILTER AND DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 화합물, 착색제 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치 에 관한 것이다.
현재 컬러필터를 구현하기 위해서 안료를 착색제로 사용한 안료 분산법이 일반적으로 적용되고 있다. 그러나 안료 분산액의 경우 안료가 입자상태로 존재하여 빛을 산란시킬 뿐만 아니라 안료의 미세화로 인해 안료 표면적이 급격하게 증가하게 되고, 이로 인한 분산 안정성의 악화로 불균일한 안료입자가 생성되게 된다. 따라서 최근 요구되고 있는 고휘도, 고명암비 및 고해상도를 달성하기 위해 최근 착색제로 안료 대신 염료를 사용하는 것이 검토되어 왔다.
일반적으로 염료는 안료에 비해 투과도가 높은 장점이 있다. 그러나 안료 대비 내열성이 부족한 단점이 있다. 또한 기존 안료 대비 유기 용매에 대한 용해도가 좋아 내화학성이 부족한 단점이 있다.
일본공개문헌 특개평9-87534
본 명세서는 화합물, 착색제 조성물, 감광재, 컬러필터 및 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 트리아릴메탄 염료 모노머; (메트)아크릴산 모노머; 및 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
Figure pat00002
는 다른 모노머 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미하고,
X'는 O 또는 NH이고,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; -C(=O)-; 또는 -L3-O(C=O)-이고,
L3은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
r2는 0 내지 4의 정수이고, r2가 2 이상인 경우, R2는 서로 같거나 상이하고, r3는 0 내지 5의 정수이고, r3가 2 이상인 경우, R3는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화합물; 바인더 수지; 다관능성 모노머; 광개시제; 및 용매를 포함하는 착색제 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 착색제 조성물을 이용하여 제조된 감광재를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 감광재를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 착색제 조성물에서 색재로 사용될 수 있으며, 상기 착색제 조성물을 이용하여 컬러필터를 제조하는 경우 내화학 특성 및 내열성이 우수하다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00003
는 다른 모노머, 다른 치환기 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미한다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00004
는 다른 결합부에 연결되는 부분을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 상기 연결되는 부분의 "연결"이란, 원자 간 단일 결합 또는 이중 결합으로 이어지는 것일 수 있다.
상기 결합부란 화학식 또는 화학구조간 연결되는 부분을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "모노머"란, 단량체 또는 단위체이며, 고분자를 형성하는 단위 분자 또는 반복 구조를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물이 트리아릴메탄 염료 모노머; (메트)아크릴산 모노머; 및 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함함으로써, 내열성 및 내화학성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 트리아릴메탄 염료에 상기 화학식 1로 표시되는 구조가 도입될 경우, 노광 공정이 진행될 때 상기 화학식 1로 표시되는 구조가 라디칼(Radical) 반응을 촉진하여 착색 조성물 내의 바인더 수지, 상기 화합물, 다관능성 모노머들의 결합이 상기 화학식 1로 표시되는 구조가 도입되지 않았을 때 대비 더 활성화되어 막의 경화도가 높아져 내열성 및 내화학성이 향상된다.
상기 화학식 1로 표시되는 구조는 구체적으로 BPMA(benzophenone methacrylate) 모노머임이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 치환기들의 예시는 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; -OH; 카보닐기; 에스테르기; -COOH; 이미드기; 아미드기; 음이온성기; 알콕시기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 시클로알케닐기; 아릴알킬기; 포스핀기; 설포네이트기; 아민기; 아릴기; 헤테로아릴기; 실릴기; 붕소기; 아크릴로일기; 아크릴레이트기; 에테르기; N, O, S 또는 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기 및 음이온성기를 포함하는 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 30일 수 있다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 특히 시클로펜틸기, 시클로헥실기가 바람직하나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 알킬렌기는 알칸(alkane)에 결합위치가 두 개 있는 것을 의미한다. 상기 알킬렌기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알킬렌기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 탄소수 1 내지 30일 수 있다. 또한 탄소수 1 내지 20일 수 있으며, 탄소수 1 내지 10일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로고리기는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 헤테고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 30, 구체적으로는 탄소수 2 내지 20이다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, "트리아릴메탐 염료"의 "아릴"이란 상기 아릴기에 대한 설명 및/또는 상기 헤테로고리기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30일 수 있으며, 구체적으로는 1 내지 20일 수 있고, 더욱 구체적으로는 1 내지 10일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; N-알킬아릴아민기; 아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, N-페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, N-페닐바이페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기; N-페닐페난트레닐아민기; N-바이페닐페난트레닐아민기; N-페닐플루오레닐아민기; N-페닐터페닐아민기; N-페난트레닐플루오레닐아민기; N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 음이온성기는 상기 트리아릴메탄 염료 모노머와 화학적인 결합을 가지며, 상기 화학적인 결합은 이온 결합을 의미할 수 있다. 상기 음이온성기는, 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 미국 특허 제7,939,644호, 일본 특개 제2006-003080호, 일본 특개 제2006-001917호, 일본 특개 제2005-159926호, 일본 특개 제2007-7028897호, 일본 특개 제2005-071680호, 한국 출원 공개 제2007-7000693호, 일본 특개 제2005-111696호, 일본 특개 제2008-249663호, 일본 특개 제2014-199436에 기재되어 있는 음이온들이 적용될 수 있다.
상기 음이온성기의 구체적인 예로는, 트리플루오르메탄설폰산 음이온, 비스(트리플루오로메틸술포닐)아미드 음이온, 비스트리플루오르메탄설폰이미드 음이온, 비스퍼플루오르에틸설폰이미드 음이온, 테트라페닐보레이트 음이온, 테트라키스(4-플루오로페닐)보레이트, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스트리플루오로메탄설포닐메티드, SO3 -, CO2 -, SO2N-SO2CF3, SO2N-SO2CF2CF3, 할로겐기, 예컨대 불소기, 요오드기, 염소기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 음이온성기는 그 자체로 음이온을 가질 수 있으며, 또는 다른 양이온과 함께 착화합물 형태로 존재할 수 있다. 따라서 치환된 음이온성기의 개수에 따라서 본 발명의 화합물 분자 전체 전하의 합이 변할 수 있다. 본 발명의 화합물의 아민기 하나에 양이온을 갖고 있기 때문에 분자 전체 전하의 합은 치환된 음이온성기의 개수에서 1을 뺀 값만큼의 음이온부터 0까지의 값을 가질 수 있다.
본 명세서에 있어서, '(메트)아크릴산'이란, 아크릴산 및 메트아크릴산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 나타낸다. '(메타)아크릴산' 의 표기도 마찬가지의 의미를 갖는다.
본 명세서에 있어서, (메트)아크릴산 또는 (메타)아크릴산은 메타크릴산으로 표시될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 트리아릴메탄 염료 모노머; (메트)아크릴산 모노머; 및 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00005
상기 화학식 1에 있어서,
Figure pat00006
는 다른 모노머 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미하고,
X'는 O 또는 NH이고,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; -C(=O)-; 또는 -L3-O(C=O)-이고,
L3은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
r2는 0 내지 4의 정수이고, r2가 2 이상인 경우, R2는 서로 같거나 상이하고,
r3는 0 내지 5의 정수이고, r3가 2 이상인 경우, R3는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X'는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X'는 NH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -C(=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -C(=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -C(=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 -C(=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 메틸렌기; 치환 또는 비치환된 에틸렌기; 또는 치환 또는 비치환된 프로필렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 메틸렌기; 에틸렌기; 또는 프로필렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 -C(=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L2는 직접결합; -C(=O)-; 또는 -L3-O(C=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L2는 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L2는 -C(=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L2는 -L3-O(C=O)-이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L3는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L3는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L3는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L3는 치환 또는 비치환된 메틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L3는 메틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1은 수소; 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R3는 수소; 히드록시기; 또는 아민기로 치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00007
상기 화학식 1-1에 있어서,
Figure pat00008
는 다른 모노머 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미하고,
X', L1, L2, R1 내지 R3, r2 및 r3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조들 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 1은 하기 구조 중 어느 하나로부터 중합되는 부분을 형성한 것이다.
Figure pat00009
본 명세서의 일 실시상태는 상기 트릴아릴메탄 염료 모노머는 하기 화학식 2로 표시되는 것인 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00010
상기 화학식 2에 있어서,
R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이고,
X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; -COOH; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
x1 및 x2는 0 내지 4의 정수이며,
x1이 2 이상인 경우 X1는 서로 같거나 상이하고,
x2가 2 이상인 경우 X2는 서로 같거나 상이하며,
A는 하기 화학식 A-1 내지 하기 화학식 A-3 중 어느 하나 표시되고,
[A-1]
Figure pat00011
[A-2]
Figure pat00012
[A-3]
Figure pat00013
상기 화학식 화학식 A-1 내지 하기 화학식 A-3에 있어서,
Figure pat00014
는 다른 모노머 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미하고,
Figure pat00015
는 상기 화학식 2의 A에 연결되는 부분을 의미하며,
Z는 N 또는 CR이고,
상기 R은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
X는 음이온성기이며,
X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; -COOH; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
x3은 0 내지 3의 정수이며, x3이 2 이상인 경우 X3은 서로 같거나 상이하고,
x4는 0 내지 10의 정수이며, x4가 2 이상인 경우 X4는 서로 같거나 상이하고,
x5는 0 내지 4의 정수이고, x5가 2 이상인 경우 X5는 서로 같거나 상이하고,
x6은 0 내지 4의 정수이고, x6이 2 이상인 경우 X6은 서로 같거나 상이하고,
B는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 에틸기; 치환 또는 비치환된 프로필기; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 에틸기; 알콕시기로 치환된 에틸기; 이소프로필기; n-프로필기; 페닐기; 또는 메틸기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Z는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Z는 CR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4 내지 R6는 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4 내지 R6는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15는 치환 또는 비치환된 에틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15는 에틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R16은 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R16은 할로겐기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R16은 불소로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X는 비스트리플루오르메탄설폰이미드 음이온일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; -COOH; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 불소; 염소; 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; -COOH; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; -COOH; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; -COOH; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; -COOH; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; -COOH; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; -COOH; 또는 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; -COOH; 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, B는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, B는 탄소수 6 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, B는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, B는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, B는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 하기 화학식 2-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00016
[화학식 2-2]
Figure pat00017
[화학식 2-3]
Figure pat00018
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3에 있어서,
R11 내지 R16, R4 내지 R6, X1 내지 X6, x1 내지 x6, Z, X 및 B는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2-1는 하기 화학식 2-1-1로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1-1]
Figure pat00019
상기 화학식 2-1-1에 있어서,
R11 내지 R14, R4, X1 내지 X4, x1 내지 x4, Z 및 X는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2-2은 하기 화학식 2-2-1로 표시될 수 있다.
[화학식 2-2-1]
Figure pat00020
상기 화학식 2-2-1에 있어서,
R11 내지 R14, R5, X1, X2, X5, x1, x2, x5, X 및 B는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2-3은 하기 화학식 2-3-1로 표시될 수 있다.
[화학식 2-3-1]
Figure pat00021
상기 화학식 2-3-1에 있어서,
R11 내지 R16, R6, X1, X2, X6, x1, x2, x6 및 X는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 구조 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
상기 구조에 있어서, X는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다. 구체적으로 X는 상기 화학식 A-1 내지 상기 화학식 A-3에서 정의한 바와 같다.
본 명세서에 있어서, (메트)아크릴산 모노머는 하기 화학식 B로 표시될 수 있다.
[화학식 B]
Figure pat00041
상기 화학식 B에 있어서,
T1은 수소; -COOH; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이고,
T2는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
M은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, T1은 수소; -COOH; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, T1은 수소; -COOH; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, T1은 수소; -COOH; 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알콕시기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, T1은 수소; -COOH; 또는 하기 구조 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00042
Figure pat00043
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 B로 표시되는 구조는 하기 구조 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00044
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 화합물 총 중량을 기준으로, 상기 트리아릴메탄 염료 모노머 55 내지 98 중량%; 상기 (메트)아크릴산 모노머 1 내지 30 중량%; 및 상기 화학식 1로 표시되는 구조 1 내지 20 중량%를 포함하는 화합물을 제공한다.
바람직하게, 상기 화합물 총 중량을 기준으로, 상기 트리아릴메탄 염료 모노머 70 중량%; 상기 (메트)아크릴산 모노머 20 중량%; 및 상기 상기 화학식 1로 표시되는 구조 5 중량%를 포함한다.
상기 트리아릴메탄계 고분자 염료는 트리아릴메탄계 염료와 다른 모노머의 결합으로 이뤄질 수 있다. 트리아릴메탄계 염료의 함량이 50 중량% 이상이어야 충분한 색을 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 70 중량% 이상일 때 적은 함량으로 적절한 컬러(color)를 나타낼 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물의 중량평균 분자량은 5,000 g/mol 내지 35,000g/mol이다. 바람직하게 15,000 g/mol 내지 30,000g/mol일 수 있다.
상기 화합물이 상기 중량평균 분자량의 범위를 만족함으로써, 적절한 현상 시간과 내열성을 가질 수 있다.
상기 화합물의 중량평균 분자량이 5,000 g/mol 미만인 경우, 현상액에 의해 색재가 제거되는 양이 많아지게 되며 열에 의한 색 변화가 커진다. 상기 화합물의 중량평균 분자량이 32,000 g/mol 초과인 경우, 현상 시간이 증가하게 된다.
상기 중량 평균 분자량이란 분자량이 균일하지 않고 어떤 고분자 물질의 분자량이 기준으로 사용되는 평균 분자량 중의 하나로, 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 중량 분율로 평균하여 얻어지는 값이다.
상기 중량 평균 분자량은 고성능액체크로마토그래피(HPLC: High Performance Liquid Chromatography) 분석을 통하여 측정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물의 수평균 분자량은 20 내지 32 일 수 있다. 상기 화합물이 상기 수평균 분자량의 범위를 만족함으로써, 적절한 현상 시간과 내열성을 가질 수 있다.
상기 수평균 분자량이란 분자량 분포를 갖는 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 수 분율 혹은 몰 분율로 평균하여 얻게 되는 평균 분자량을 의미한다.
상기 수평균 분자량은 고성능액체크로마토그래피(HPLC: High Performance Liquid Chromatography) 분석을 통하여 측정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물의 분산도는 2 내지 3일 수 있다. 구체적으로 상기 분산도는 2.28 내지 2.97 일 수 있다.
상기 분산도는 다분산성 지수(PDI; Poly Dispersity Index)로서, 중량평균 분자량 값을 수평균 분자량으로 나눈 값으로 나타낸 것이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 1종 이상의 트리아릴메탄 염료 모노머를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 (메트)아크릴산 모노머는 1종 이상의 (메트)아크릴산 모노머를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 열경화성 모노머를 더 포함할 수 있다.
상기 열경화성 모노머는 글리시딜메타크릴레이트, 옥세탄 또는 M-100일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 글리시틸메타크릴레이트는 하기 구조로 표시될 수 있다.
Figure pat00045
상기 옥세탄은 하기 구조로 표시될 수 있다.
Figure pat00046
상기 M-100은 하기 구조로 표시될 수 있다.
Figure pat00047
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 필요에 따라 스타이렌 모노머를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화합물; 바인더 수지; 다관능성 모노머; 광개시제; 및 용매를 포함하는 착색제 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 착색제 조성물은 안료 및 염료 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 착색재 조성물은 상기 화학식 1의 화합물만을 포함할 수도 있으나, 상기 화학식 1의 화합물과 1종 이상의 염료를 포함하거나, 상기 화학식 1의 화합물과 1종 이상의 안료를 포함하거나, 상기 화학식 1의 화합물, 1종 이상의 염료 및 1종 이상의 안료를 포함할 수도 있다.
상기 염료 및 안료는 금속-복합체(metal-complex)계열 화합물; 아조(azo)계열 화합물; 금속아조(metal azo)계열 화합물; 퀴노프탈론(quinophthalone)계열 화합물; 아이소인돌린(isoindoine)계열 화합물; 메틴(Methine)계열 화합물; 프탈로시아닌(phthalocyanine)계열 화합물; 금속프탈로시아닌(metal phthalocyanine)계열 화합물; 포피린(porphyrin)계열 화합물; 금속포피린(metal porphyrin)계열 화합물; 테트라아자포피린(tetra aza porphyrin)계열 화합물; 금속테트라아자포피린(metal tetra aza porphyrin)계열 화합물; 시아닌(Cyanine)계열 화합물; 크산텐(Xanthene)계열 화합물; 금속디피로메텐(metal dipyrromethane)계열 화합물; 보론디피로메텐(boron dipyrromethane)계열 화합물; 금속디피로메텐(metal dipyrromethane)계열 화합물; 안트라퀴논(anthraquinone)계열 화합물; 디케토피롤로피롤(diketopyrrolopyrrole)계열 화합물; 트리아릴메탄(triarylmethane)계열 화합물; 및 퍼릴렌(perylene)계열 화합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있다.
구체적으로 상기 안료는 프탈로시아닌(phthalocyanine)계열 화합물일 수 있으며, B15:6, G7, G58, G59 또는 G36일 수 있다.
구체적으로 상기 염료는 크산텐(Xanthene)계열 화합물, 금속-복합체(metal-complex)계열 화합물 또는 퀴노프탈론(quinophthalone)계열 화합물일 수 있다.
상기 바인더 수지는 착색제 조성물로 제조된 막의 강도, 현상성 등의 물성을 나타낼 수 있다면, 특별히 한정하지 않는다.
상기 바인더 수지는 기계적 강도를 부여하는 다관능성 모노머와 알칼리 용해성을 부여하는 모노머의 공중합 수지를 이용할 수 있으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 막의 기계적 강도를 부여하는 다관능성 모노머는 불포화 카르복시산 에스테류; 방향족 비닐류; 불포화 에테르류; 불포화 이미드류; 및 산 무수물 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 불포화 카르복시산 에스테르류의 구체적인 예로는, 벤질(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 아실옥틸옥시-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 글리세롤(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메틸에테르(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트 및 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 방향족 비닐 단량체류의 구체적인 예로는, 스티렌, α-메틸스티렌, (o,m,p)-비닐 톨루엔, (o,m,p)-메톡시 스티렌, 및 (o,m,p)-클로로 스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 불포화 에테르류의 구체적인 예로는, 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 및 알릴 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 불포화 이미드류의 구체적인 예로는, N-페닐 말레이미드, N-(4-클로로페닐) 말레이미드, N-(4-히드록시페닐) 말레이미드, 및 N-시클로헥실 말레이미드로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 산 무수물로는 무수 말레인산, 무수 메틸 말레인산, 테트라하이드로 프탈산 무수물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 용해성을 부여하는 모노머는 산기를 포함한다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, (메타)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 모노메틸 말레인산, 5-노보넨-2-카복실산, 모노-2-((메타)아크릴로일옥시)에틸 프탈레이트, 모노-2-((메타)아크릴로일옥시)에틸 숙시네이트, ω-카르복시 폴리카프로락톤 모노(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다관능성 모노머는 구체적으로 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 바인더 수지의 산가는 50 내지 130 KOH mg/g이고, 중량 평균 분자량은 1,000 g/mol 내지 50,000 g/mol이다.
상기 바인더 수지의 산가는 0.1N 농도의 수산화칼륨(KOH) 메탄올 용액으로 적정하여 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 바인더 수지는 메타아크릴산, 글리시딜메타아크릴산, 스타이렌, 사이클로헥실케타아크릴레이트 및 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 모노머의 공중합 수지(공중합체)일 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더 수지는 공중합체 총 중량을 기준으로 메타아크릴산, 글리시딜메타아크릴산 및 스타이렌이 각각 13, 52, 35 중량%인 공중합체일 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 공중합체 총 중량을 기준으로 사이클로헥실메타아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 메타아크릴산이 각각 45, 30, 25 중량%일 수 있다.
상기 광개시제는 빛에 의해 라디칼을 발생시켜 가교를 촉발하는 개시제이면, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 및 옥심계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물은 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조인메틸 에테르, 벤조인에틸 에테르, 벤조인이소부틸 에테르, 벤조인부틸 에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오)페닐-2-몰폴리노-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(4-브로모-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온 또는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰폴리노프로판-1-온 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 비이미다졸계 화합물로는 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4,5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 트리아진계 화합물은 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 1,1,1,3,3,3-헥사플로로이소프로필-3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오네이트, 에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 2-에폭시에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 시클로헥실-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 벤질-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 3-{클로로-4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피온아미드, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐)-1,3,-부타디에닐-s-트리아진, 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 옥심계 화합물은 1,2-옥타디온,-1-(4-페닐치오)페닐,-2-(o-벤조일옥심)(시바가이기사, 시지아이124), 에타논,-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-,1-(O-아세틸옥심)(씨지아이242), N-1919(아데카사) 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광 개시제는 구체적으로 SPI-03일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 테트라히드로퓨란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에틸 에테르, 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에텐, 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올, 부탄올, t-부탄올, 2-에톡시 프로판올, 2-메톡시 프로판올, 3-메톡시 부탄올, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 3-메톡시부틸 아세테이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 셀로솔브아세테이트, 메틸 셀로솔브아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 및 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 또는 디아세톤 알코올일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 착색제 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 화합물의 함량은 1 내지 50 중량%; 상기 바인더 수지의 함량은 5 내지 40 중량%; 상기 다관능성 모노머의 함량은 5 내지 40 중량%; 상기 광개시제 함량은 1 내지 10 중량%; 및 상기 용매의 함량은 30 내지 80 중량%인 착색제 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 착색제 조성물 중 고형분의 총 중량을 기준으로, 상기 화합물의 함량은 1 내지 50 중량%이고, 상기 바인더 수지의 함량은 5 내지 40 중량%이며, 상기 다관능성 모노머의 함량은 5 내지 40 중량%이고, 상기 광개시제의 함량은 1 내지 10 중량%인 것인 착색제 조성물을 제공한다.
상기 착색제 조성물에 포함되는 각 구성요소가 상기 범위를 만족하는 경우, 착색 조성물 내 화합물, 바인더 수지 및 다관능성 모노머가 라디칼 중합에 의해 서로 결합하여 단단한 막을 형성할 수 있다.
상기 고형분의 총 중량이란, 착색제 조성물에서 용매를 제외한 성분 총 중량의 합을 의미한다. 고형분 및 각 성분의 고형분을 기준으로 한 중량%의 기준은 액체크로마토그래피 또는 가스크로마토그래피 등의 당업계에서 쓰이는 일반적인 분석 수단으로 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 착색제 조성물은 레벨링제, 산화방지제, 접착조제, 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 착색제 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 산화방지제의 함량은 상기 착색제 조성물 중 고형분의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량%이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 착색제 조성물은 광가교증감제, 경화촉진제, 접착조제, 밀착촉진제, 계면활성제, 열중합방지제, 자외선흡수제, 분산제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 첨가제를 추가로 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 첨가제의 함량은 상기 착색제 조성물 중 고형분의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량%이다.
상기 광가교증감제는 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3,4,4-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 9-플로레논, 2-크로로-9-프로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10- 안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐펜탄), 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 등의 벤조에이트계 화합물; 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)-4-메틸-시클로펜타논 등의 아미노 시너지스트; 3,3-카본닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-C1]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌, 3-메틸-b-나프토티아졸린;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제로는 경화 및 기계적 강도를 높이기 사용되며, 구체적으로 2-머캅토벤조이미다졸, 2-머캅토벤조티아졸, 2-머캅토벤조옥사졸, 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-머캅토-4,6-디메틸아미노피리딘, 펜타에리스리톨-테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨-트리스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨-테트라키스(2-머캅토아세테이트), 펜타에리스리톨-트리스(2-머캅토아세테이트), 트리메틸올프로판-트리스(2-머캅토아세테이트), 및 트리메틸올프로판-트리스(3-머캅토프로피오네이트)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 밀착촉진제로는 메타아크릴로일옥시 프로필트리메톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필디메톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필트리에톡시 실란, 메타아크릴로일옥시 프로필디메톡시실란 등의 메타 아크릴로일 실란 커플링제 중 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 알킬 트리메톡시 실란으로서 옥틸트리메톡시 실란, 도데실트리메톡시 실란, 옥타데실트리메톡시 실란 등에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 실리콘계 계면활성제 또는 불소계 계면활성제이며, 구체적으로 실리콘계 계면활성제는 BYK-Chemie 사의 BYK-077, BYK-085, BYK-300, BYK-301, BYK-302, BYK-306, BYK-307, BYK-310, BYK-320, BYK-322, BYK-323, BYK-325, BYK-330, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-341v344, BYK-345v346, BYK-348, BYK-354, BYK-355, BYK-356, BYK-358, BYK-361, BYK-370, BYK-371, BYK-375, BYK-380, BYK-390 등을 사용할 수 있으며, 불소계 계면활성제로는 DIC(DaiNippon Ink & Chemicals) 사의 F-114, F-177, F-410, F-411, F-450, F-493, F-494, F-443, F-444, F-445, F-446, F-470, F-471, F-472SF, F-474, F-475, F-477, F-478, F-479, F-480SF, F-482, F-483, F-484, F-486, F-487, F-172D, MCF-350SF, TF-1025SF, TF-1117SF, TF-1026SF, TF-1128, TF-1127, TF-1129, TF-1126, TF-1130, TF-1116SF, TF-1131, TF1132, TF1027SF, TF-1441, TF-1442 등을 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 산화방지제로는 힌더드 페놀계(Hindered phenol) 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 티오계 산화 방지제 및 포스핀계 산화 방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 산화방지제의 구체적인 예로는, 인산, 트리메틸포스페이트 또는 트리에틸포스페이트와 같은 인산계 열안정제; 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 옥타데실-3-(4-하이드록시-3,5-디-t-부틸페닐)프로피오네이트, 테트라비스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질포스파이트 디에틸에스테르, 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-g,t-부틸페놀 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀) 또는 비스[3,3-비스-(4'-히드록시-3'-터트-부틸페닐)부탄산]글리콜 에스테르 (Bis[3,3-bis-(4'-hydroxy-3'-tert-butylphenyl)butanoicacid]glycol ester)와 같은 힌더드 페놀(Hindered phenol)계 1차 산화방지제; 페닐-α-나프틸아민, 페닐-β-나프틸아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민 또는 N,N'-디-β-나프틸-p-페닐렌디아민과 같은 아민계 2차 산화방지제; 디라우릴디설파이드, 디라우릴티오프로피오네이트, 디스테아릴티오프로피오네이트, 머캡토벤조티아졸 또는 테트라메틸티우람디설파이드 테트라비스[메틸렌-3-(라우릴티오)프로피오네이트]메탄 등의 Thio계 2차 산화방지제; 또는 트리페닐 포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리이소데실포스파이트, 비스(2,4-디부틸페닐) 펜타에리스톨 디포스파이트(Bis (2,4-ditbutylphenyl)Pentaerythritol Diphosphite 또는 (1,1'-비페닐)-4,4'-디일비스포스포노산 테트라키스 [2,4-비스(1,1-디메틸에틸)페닐]에스테르((1,1'-Biphenyl)-4,4'-Diylbisphosphonous acid tetrakis[2,4-bis(1,1-dimethylethyl)phenyl] ester)와 같은 포스파이트계 2차 산화방지제를 들 수 있다.
구체적으로 상기 산화방지제로는 Songnox1010가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 자외선 흡수제로는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 당업계에서 일반적으로 쓰이는 것들이 모두 사용될 수 있다.
상기 열중합방지제로는 예컨대 p-아니솔, 히드로퀴논, 피로카테콜(pyrocatechol), t-부틸카테콜(t-butyl catechol), N-니트로소페닐히드록시아민 암모늄염, N-니트로소페닐히드록시아민 알루미늄염, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로가롤, 벤조퀴논, 4,4-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2-머캅토이미다졸 및 페노티아진(phenothiazine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있으나, 이들로만 한정되는 것은 아니며 당 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 것들을 포함할 수 있다.
상기 분산제는 미리 안료를 표면 처리하는 형태로 안료에 내부 첨가시키는 방법, 또는 안료에 외부 첨가시키는 방법으로 사용할 수 있다. 상기 분산제로는 화합물형, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제를 사용할 수 있으며, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양쪽성 계면활성제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
구체적으로 상기 분산제는 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌 다가 알코올, 에스테르알킬렌옥사이드 부가물, 알코올알킬렌옥사이드 부가물, 설폰산 에스테르, 설폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드알킬렌옥사이드 부가물 및 알킬아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 레벨링제로는 폴리머성이거나 비폴리머성일 수 있다. 폴리머성의 레벨링제의 구체적인 예로는 폴리에틸렌이민, 폴리아미드아민, 아민과 에폭사이드의 반응 생성물을 예로 들 수 있고, 비폴리머성의 레벨링제의 구체적인 예로는 비-폴리머 황-함유 및 비-폴리머 질소-함유 화합물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않으며, 당업계에서 일반적으로 쓰이는 것들이 모두 사용될 수 있다.
상기 레벨링제는 구체적으로 F-554일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 접착조제로는 KBM-503가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 당업계에서 일반적으로 쓰이는 것들이 모두 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 착색제 조성물로 제조된 감광재를 제공한다.
더 자세히는, 본 명세서의 착색제 조성물을 기재 위에 적절한 방법으로 도포하여 박막 또는 패턴형태의 감광재를 형성한다.
상기 도포 방법으로는 특별히 제한되지는 않지만 스프레이 법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법 등을 사용할 수 있으며, 일반적으로 스핀 코팅법을 널리 사용한다. 또한, 도포막을 형성한 후 경우에 따라서 감압 하에 잔류 용매를 일부 제거할 수 있다.
본 명세서에 따른 착색제 조성물을 경화시키기 위한 광원으로는, 예컨대 파장이 250 nm 내지 450 ㎚의 광을 발산하는 수은 증기 아크(arc), 탄소 아크, Xe 아크 등이 있으나 반드시 이에 국한되지는 않는다.
본 명세서에 따른 착색제 조성물은 박막 트랜지트터 액정 표시장치(TFT LCD) 컬러필터 제조용 안료분산형 감광재, 박막 트랜지트터 액정 표시장치(TFT LCD) 또는 유기 발광 다이오드의 블랙 매트릭스 형성용 감광재, 오버코트층 형성용 감광재, 컬럼 스페이서 감광재, 광경화형 도료, 광경화성 잉크, 광경화성 접착제, 인쇄판, 인쇄배선반용 감광재, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)용 감광재 등에 사용할 수 있으며, 그 용도에 제한을 특별히 두지는 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 감광재를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
상기 컬러필터는 상기 트리아릴메탄 염료 모노머; (메트)아크릴산 모노머; 및 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 화합물을 포함하는 착색제 조성물을 이용하여, 제조될 수 있다. 상기 착색제 조성물을 기판상에 도포하여 코팅막을 형성하고, 상기 코팅막을 노광, 현상 및 경화를 함으로써 컬러필터를 형성할 수 있다.
상기 기판은 유리판, 실리콘 웨이퍼 및 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등의 플라스틱 기재의 판 등일 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 컬러필터는 적색 패턴, 녹색 패턴, 청색 패턴, 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 컬러필터는 오버코트층를 더 포함할 수 있다.
컬러필터의 컬러픽셀 사이에는 콘트라스트를 향상시킬 목적으로 블랙 매트릭스라고 불리는 격자상의 흑색패턴을 배치할 수 있다. 블랙 매트릭스의 재료로서 크롬을 사용할 수 있다. 이 경우, 크롬을 유리기판 전체에 증착시키고 에칭 처리에 의해 패턴을 형성하는 방식을 이용할 수 있다. 그러나, 공정상의 고비용, 크롬의 고반사율, 크롬 폐액에 의한 환경오염을 고려하여, 미세가공이 가능한 안료분산법에 의한 레진 블랙 매트릭스를 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 블랙 매트릭스는 색재로서 블랙안료 또는 블랙 염료를 사용할 수 있다. 예컨대, 카본블랙을 단독으로 사용하거나, 카본블랙과 착색안료를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이때 차광성이 부족한 착색안료를 혼합하기 때문에 상대적으로 색재의 양이 증가하더라도 막의 강도 또는 기판에 대한 밀착성이 저하되지 않는 장점이 있다.
본 명세서에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기 디스플레이 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin FIlm Transistor- Liquid Crystal Display, LCD-TFT) 및 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 중 어느 하나일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
<화합물의 합성 실시예>
1. 중간체 화합물의 합성
(1) [화학식 1-1] 화합물의 합성
Figure pat00048
N-(4-하이드록시씨클로헥실)-1-나프틸아민 0.220mol(53g, 1eq), 트리에틸아민 0.242mol (1.1eq)에 디클로로메탄 50mL를 첨가하여 교반 용해하였다. 그 후, 메타아크릴산 무수물 0.242mol (20.8g, 1.1eq)을 첨가하고 40℃로 승온하고 유지하였다. 약 6시간 동안 교반 후, 증류수를 첨가하여 유기층을 분리하였다. 포화염화나트륨 용액 20mL를 추가하여 교반 후, 30분 동안 교반하였다. 층분리 후 유기층을 감압건조하고, 정제하여 [화학식 1-1] 0.17mol, 53g (수율 77%)을 얻었다.
(2) [화학식 1-2] 화합물의 제조
Figure pat00049
4-(isoquinolin-5-ylamino)cyclohexan-1-ol 0.220mol (53g, 1eq)과 메타아크릴산 무수물 0.242mol (20.8g, 1.1eq)를 사용 [화학식 1-1]과 동일한 방법으로 제조하여 [화학식 1-2] 화합물 0.15mol, 46.5g (수율 68%)를 얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 308 [M+H]+, Exact Mass : 308
(3) [화학식 1-3] 화합물의 제조
Figure pat00050
질소분위기 하에서 플라스크에 4,4-디플루오로벤조페논 0.06mol (15g, 1eq)와 N-아이소프로필아닐린 0.29mol (40g, 5eq)을 넣고 상온에서 약 48시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 증류수를 넣고 포화염화나트륨 용액 50mL를 첨가하여 유기층을 분리하였다. 층분리 후 유기층을 감압 건조하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 (메틸렌클로라이드:메탄올=15:1) [화학식 1-3] 15g (0.03mol)을 얻었다. (수율 50%)
이온화모드: APCI +:m/z = 448 [M+H]+, Exact Mass : 448
(4) [화학식 1-4] 화합물의 제조
Figure pat00051
톨루엔 100g에 N,N-디에틸아미노벤조익산 0.249mol (48g, 1eq)을 첨가하고 교반하였다. 그 후, 염화티오닐 0.4mol (47g, 1.6eq)을 적가한 후, 80℃로 승온한 후에, 1시간 동안 반응하였다. 반응 후, 감압증류하여 염화티오닐과 토루엔을 제거하여 N,N-디에틸아미노벤조일 클로라이드를 얻었다. 무수염화알루미늄 0.31mmol (0.04g)과 디클로로에탄 120g을 교반하고 냉각하여 5℃ 이하로 유지한다. 앞에서 얻어진 N,N-디에틸아미노벤조일 클로라이드를 디클로로에탄 120g에 용해하여 적가한 후 30분간 교반하였다. N,N-디에틸메타톨루이딘 0.249mol (40.6g)을 반응액에 적가한 후 상온에서 4시간 동안 교반하였다. 얼음물을 투입하여 반응을 종료한 후 수산화나트륨 용액을 토입하여 pH11 이상으로 한 후, celite에 여과하여 불용분을 제거한다. 층분리하여 얻어진 유기층은 감압 농축하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 (디클로로메탄:메탄올=10:1) [화학식 1-4] 0.075mol (25.4g)을 얻었다. (수율 30%)
이온화모드: APCI +:m/z = 338 [M+H]+, Exact Mass : 338
(5) [화합식 1-5] 화합물의 제조
Figure pat00052
클로로포름 140g에 [화학식 1-3] 화합물 0.03mol (13.4g, 1eq)을 첨가하여 교반하였다. 그 후 옥시염화인 0.045mol (6.9g, 1.5eq)을 첨가하고 약 15분간 교반하였다. 4-Methoxy phenol 0.001mol과 [화학식 1-1] 0.03mol (9.3g, 1eq)를 투입하고 온도를 60℃까지 승온하여 4시간 환류시켰다. 반응 종료 후, 상온 냉각하여 증류수를 추가한 후, 교반하였다. 층분리 후, 감압농축을 진행하고 얻어진 화합물을 컬럼크로마토그래피로 정제하여 (메틸렌클로라이드:메탄올:에틸아세테이트=6:1:2) [화학식 1-5] 0.025mol 19.4g (수율83%)을 얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 740 [M+H]+, Exact Mass : 740
(6) [화학식 1-6] 화합물의 제조
Figure pat00053
[화학식 1-3] 0.03mol (13.4g, 1eq)와 [화학식 1-2] 0.03mol (9.3g, 1eq)를 첨가하는 것 외 [화학식 1-5]와 동일한 방법으로 제조하여 [화학식 1-6] 0.02mol, 15.5g (수율 66.7%)을 얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 741 [M+H]+, Exact Mass : 741
(7) [화학식 1-7] 화합물의 제조
Figure pat00054
[화학식 1-4] 0.03mol (10.1g, 1eq)와 [화학식 1-1] 0.03mol (9.3g, 1eq)를 첨가하는 것 외 [화학식 1-5]와 동일한 방법으로 제조하여 [화학식 1-7] 0.023mol, 15.3g (수율 76.7%)을 얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 630 [M+H]+, Exact Mass : 630
2. 트리아릴메탄 청색 염료 화합물의 합성
(1) 합성예 1 : [화학식 I]의 합성
Figure pat00055
[화학식 1-5] 화합물 0.01mol (7.8g)을 MeOH 50g에 용해한 후, 리튬 비스트리플루오르메탄술폰이미드 0.011mol을 20% 수용액으로 첨가하여 염을 치환하였다. 여과 후, 얻어진 화합물을 클로로포름에 용해 후, 물로 세척하고 감압 농축하여 [화학식 I] 0.009mol, 9.2g을 (수율 90%)얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 740 [M+H]+, Exact Mass : 740
(2) 합성예 2 : [화학식 II]의 합성
Figure pat00056
[화학식 1-6] 화합물 0.01mol 7.7g을 첨가하여 합성예 1과 동일하게 제조하여 [화학식 II] 0.008mol, 10.2g을 (수율 80%) 얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 741 [M+H]+, Exact Mass : 741
(3) 합성예 3 : [화학식 III]의 합성
Figure pat00057
[화학식 1-7] 화합물 0.01mol 6.7g을 첨가하여 합성예 1과 동일하게 제조하여 [화학식 III] 0.0082mol, 7.5g을 (수율 82%) 얻었다.
이온화모드: APCI +:m/z = 630 [M+H]+, Exact Mass : 630
3. 트리아릴메탄 고분자 화합물의 합성
Figure pat00058
Figure pat00059
(합성예 1) 화합물 A의 합성
50mL 플라스크에 환류냉각장치를 설치하고 질소 대기하에서 화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 그리고 화학식 I으로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로, 각각 5, 20, 75 중량 %로 투입한 후 용매 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트와 다이아세톤 알코올 1:1 혼합액과 혼합하여 60℃로 승온하였다. 그 후 열중합개시제 V-65 (2,2-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)를 고분자 총 중량을 기준으로 10중량부를 투입 16시간 환류하여 중합반응을 종료하였다. 수평균 분자량 26,546, 분산도 2.57인 트리아릴메탄 염료 고분자 화합물 A를 얻었다.
(합성예 2) 화합물 B의 합성
화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 그리고 화학식 I으로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 10, 15, 75 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 20,911, 분산도 2.35인 염료 고분자 화합물 B를 얻었다.
(합성예 3) 화합물 C의 합성
화학식 A-2 구조로 표시되는 벤조일페닐메타크릴아마이드, 메타아크릴산, 그리고 화학식 I으로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로, 각각 5, 20, 75 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 22,350, 분산도 2.28인 트리아릴메탄 염료 고분자 화합물 C를 얻었다.
(합성예 4) 화합물 D의 합성
화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 그리고 화학식 II로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 5, 20, 75 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 26,879, 분산도 2.69인 염료 고분자 화합물 D를 얻었다.
(합성예 5) 화합물 E의 합성
화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 그리고 화학식 III로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 5, 20, 75 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 24,369, 분산도 2.55인 염료 고분자 화합물 E를 얻었다.
(합성예 6) 화합물 F의 합성
화학식 A-2 구조로 표시되는 벤조일페닐메타크릴아마이드, 메타아크릴산, 그리고 화학식 II으로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로, 각각 10, 25, 65 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 31,250, 분산도 2.97인 트리아릴메탄 염료 고분자 화합물 F를 얻었다.
(합성예 7) 화합물 G의 합성
화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 그리고 화학식 III으로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로, 각각 15, 25, 55 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 30,956, 분산도 2.88인 트리아릴메탄 염료 고분자 화합물 G를 얻었다.
(합성예 8) 화합물 H의 합성
화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 스티아렌, 그리고 화학식 II로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 5, 15, 15, 70 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 21,287, 분산도 2.39인 염료 고분자 화합물 H를 얻었다.
(합성예 9) 화합물 I의 합성
화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트, 메타아크릴산, 스티아렌, 글리시딜메타크릴레이트, 그리고 화학식 I로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 5, 15, 10, 5, 70 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 30.257, 분산도 2.89인 염료 고분자 화합물 I를 얻었다.
(합성예 10) 화합물 J의 합성
메타아크릴산, 스티아렌, 글리시딜메타크릴레이트, 그리고 화학식 I로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 15, 10, 15, 60 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 28,775, 분산도 2.92인 염료 고분자 화합물 J를 얻었다.
(합성예 11) 화합물 K의 합성
메타아크릴산, 그리고 화학식 I로 표시되는 염료를 제조되는 화합물 총 중량을 기준으로 각각 25, 75 중량%로 투입한 후 합성예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수평균 분자량 21,584, 분산도 2.21인 염료 고분자 화합물 K를 얻었다.
상기 분산도는 다분산성 지수(PDI; Poly Dispersity Index)로서, 중량평균 분자량 값을 수평균 분자량으로 나눈 값으로 나타내었다. 상기 중량평균 분자량 및 수평균 분자량은 고성능 액체크로마토그래피(HPLC: High Performance Liquid Chromatography) 분석을 통하여 측정하였다.
[감광성 수지 조성물 실시예 1의 제조]
감광성 수지 조성물 총 중량 100 중량부를 기준으로 상기 화합물 A 24.32 중량부, 바인더 수지 A 5.86 중량부, 바인더 수지 B 17.88 중량부, 다관능성 모노머 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 13.28 중량부, 레벨링제 F-554 0.6 중량부, 접착조제 KBM-503 0.07 중량부, 페놀계 산화방지제 Songnox1010 0.88 중량부, 광개시제 SPI-03 0.87 중량부, 용매 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 22.87 중량부 및 디아세톤 알코올 13.37 중량부를 혼합하여 실시예 1을 제조하였다.
상기 바인더 수지 A는 바인더 수지 A 총 중량을 기준으로 메타아크릴산, 글리시딜메타아크릴산, 스타이렌의 함량이 각각 13, 52, 35 중량%인 공중합체이다.
상기 바인더 수지 B는 바인더 수지 B 총 중량을 기준으로 사이클로헥실메타아크릴레이트, 메타아크릴레이트, 메타아크릴산의 함량이 각각 45, 30, 25 중량%인 공중합체이다.
[감광성 수지 조성물 실시예 2 내지 8의 제조]
감광성 수지 조성물 실시예 1의 화합물 A를 하기 표1에 기재된 화합물로 각각 적용한 것을 제외하고 상기 감광성 수지 조성물 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물 실시예 2 내지 8을 제조하였다.
실시예 2 3 4 5 6 7 8
화합물 B C D F G H I
[감광성 수지 조성물 비교예 1의 제조]
감광성 수지 조성물 실시예 1에서 화합물 A를 화합물 J로 변경한 것을 제외하고는 감광성 수지 조성물 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물 비교예 1을 제조하였다.
[감광성 수지 조성물 비교예 2의 제조]
감광성 수지 조성물 실시예 1에서 화합물 A를 화합물 K로 변경한 것을 제외하고는 감광성 수지 조성물 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물 비교예 2을 제조하였다.
[감광성 수지 조성물 비교예 3의 제조]
감광성 수지 조성물 비교예 2에서 개시제 SPI-03의 함량을 0.77 중량부, 화학식 A-1 구조로 표시되는 벤조페논메타크릴레이트 0.10 중량부로 변경한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 감광성 수지 조성물 비교예 3을 제조하였다.
[감광성 수지 조성물 비교예 4의 제조]
감광성 수지 조성물 비교예 2에서 개시제 SPI-03의 함량을 0.77 중량부, 화학식 A-2 구조로 표시되는 벤조일페닐메타크릴아마이드 0.10 중량부로 변경한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 감광성 수지 조성물 비교예 4를 제조하였다.
실험예
[기판제작]
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에 의해 제조된 감광성 수지 조성물을 유리 (5cm X 5cm) 위에 스핀 코팅하고 105℃에서 70초간 전열처리(Prebake)를 하여 필름을 형성시켰다. 상기 필름을 포토마스크를 이용하여 고압 수은 램프하에서 40mJ/㎠의 에너지로 노광시킨 후, 패턴을 KOH 알칼리 수용액을 이용하여 현상하고 증류수로 세척하였다. 증류수 제거 후 240℃로 20분간 후열처리(Postbake)를 시켜, 컬러 패턴을 얻었다.
[내열성 평가]
상기와 같은 조건으로 제작된 후열처리 (Postbake 1회) 기판을 분광기 (MCPD, 오츠카社)를 이용하여 380 내지 780nm 파장 범위의 흡수 스펙트럼을 얻었다.
또한, 후열처리 기판(Postbake 1회)을 추가적으로 240℃에서 60분간 처리하여 동일한 장비와 동일한 측정범위에서 투과율 스펙트럼을 얻었다.
C광원을 백라이트로 하여 얻어진 흡수 스펙트럼으로 얻어진 값 L*, a*, b*를 이용하여 "△Eab(내열성)"를 하기 계산식 1에 의해 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.
[계산식 1]
ΔEab(L*, a*, b*) = {(ΔL*)2＋(Δa*)2＋(Δb*)2}1/2
△Eab(내열성) 값이 작다는 것은 색 변화가 적다는 의미로 내열성이 우수함을 나타낸다.
[내화학성 평가]
후열처리 1 회까지 진행한 기판을 1cm X 5cm로 자른 후 분광기 (MCPD, 오츠카社)를 이용하여 380내지 780nm 파장 범위의 흡수 스펙트럼을 측정하였다.
스펙트럼을 얻은 후 N-methyl-2-pyrrolidone 용매 16g에 침지시킨 다음, 상온에서 10분간 방치 한 후 증류수로 깨끗하게 씻어내었다. 동일한 장비와 동일한 측정범위에서 투과율 스펙트럼을 얻었다.
침지 전, 후의 스펙트럼으로 상기 [계산식 1]을 적용 계산하여 하기 표 2에 "△Eab (내화학성)"을 나타내었다. △Eab(내화학성) 값이 작다는 것은 색 변화가 적다는 의미로 내화학성이 우수함을 나타낸다.
△Eab (내열성) △Eab (내화학성)
비교예1 5.12 4.85
비교예2 4.56 5.23
비교예3 4.13 4.21
비교예4 3.98 5.56
실시예1 1.58 0.85
실시예2 2.97 2.68
실시예3 1.89 1.02
실시예4 1.79 1.58
실시예5 1.77 1.09
실시예6 2.65 1.98
실시예7 3.04 2.30
실시예8 2.41 1.88
상기 표 2에 의하면, 비교예 1 내지 4에 비해 실시예 1 내지 8의 △Eab (내열성) 및 △Eab(내화학성) 값이 작은 바, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물을 이용함으로써 내열성 및 내화학성이 우수한 감광성 수지 조성물과 컬러 필터를 얻는 것이 가능함을 확인하였다.

Claims (12)

  1. 트리아릴메탄 염료 모노머; (메트)아크릴산 모노머; 및 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00060

    상기 화학식 1에 있어서,
    Figure pat00061
    는 다른 모노머 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미하고,
    X'는 O 또는 NH이고,
    L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; -C(=O)-; 또는 -L3-O(C=O)-이고,
    L3은 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
    R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    r2는 0 내지 4의 정수이고, r2가 2 이상인 경우, R2는 서로 같거나 상이하고,
    r3는 0 내지 5의 정수이고, r3가 2 이상인 경우, R3는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 트릴아릴메탄 염료 모노머는 하기 화학식 2로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00062

    상기 화학식 2에 있어서,
    R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기이고,
    X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; -COOH; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
    x1 및 x2는 0 내지 4의 정수이며,
    x1이 2 이상인 경우 X1는 서로 같거나 상이하고,
    x2가 2 이상인 경우 X2는 서로 같거나 상이하며,
    A는 하기 화학식 A-1 내지 하기 화학식 A-3 중 어느 하나 표시되고,
    [A-1]
    Figure pat00063

    [A-2]
    Figure pat00064

    [A-3]
    Figure pat00065

    상기 화학식 A-1 내지 화학식 A-3에 있어서,
    Figure pat00066
    는 다른 모노머 또는 결합부에 연결되는 부분을 의미하고,
    Figure pat00067
    는 상기 화학식 2의 A에 연결되는 부분을 의미하며,
    Z는 N 또는 CR이고,
    상기 R은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
    R4 내지 R6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    X는 음이온성기이며,
    X3 내지 X6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; -COOH; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
    x3은 0 내지 3의 정수이며, x3이 2 이상인 경우 X3은 서로 같거나 상이하고,
    x4는 0 내지 10의 정수이며, x4가 2 이상인 경우 X4는 서로 같거나 상이하고,
    x5는 0 내지 4의 정수이고, x5가 2 이상인 경우 X5는 서로 같거나 상이하고,
    x6은 0 내지 4의 정수이고, x6이 2 이상인 경우 X6은 서로 같거나 상이하고,
    B는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물 총 중량을 기준으로, 상기 트리아릴메탄 염료 모노머 55 내지 99 중량%; 상기 (메트)아크릴산 모노머 1 내지 30 중량%; 및 상기 화학식 1로 표시되는 구조 1 내지 50 중량%를 포함하는 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물의 중량평균 분자량은 5,000 g/mol 내지 35,000g/mol인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물은 열경화성 모노머를 더 포함하는 것인 화합물.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 화합물; 바인더 수지; 다관능성 모노머; 광개시제; 및 용매를 포함하는 착색제 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 착색제 조성물은 안료 및 염료 중 1종 이상을 더 포함하는 것인 착색제 조성물.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 착색제 조성물 중 고형분의 총 중량을 기준으로, 상기 화합물의 함량은 1 내지 50 중량%이고, 상기 바인더 수지의 함량은 5 내지 40 중량%이며, 상기 다관능성 모노머의 함량은 5 내지 40 중량%이며, 상기 광개시제의 함량은 1 내지 10 중량%인 것인 착색제 조성물.
  9. 청구항 6에 있어서, 레벨링제, 산화방지제, 접착조제, 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것인 착색제 조성물.
  10. 청구항 6에 따른 착색제 조성물을 이용하여 제조된 감광재.
  11. 청구항 10에 따른 감광재를 포함하는 컬러필터.
  12. 청구항 11에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치.
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