KR100920603B1

KR100920603B1 - 감광성 수지 조성물 및 그로부터 제조되는 컬러필터

Info

Publication number: KR100920603B1
Application number: KR1020060136211A
Authority: KR
Inventors: 변노석; 정주호; 한규석; 이천석
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: TW200836003A; CN101211110A; KR20080061191A; US20080160432A1

Abstract

본 발명은 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치와 같은 디스플레이 장치의 컬러필터용 감광성 수지 조성물 및 그로부터 제조되는 컬러필터에 관한 것이다. 본 발명의 감광성 수지 조성물은 현저한 휘도 개선 효과와 더불어 현상공정성 및 내화학성을 개선할 수 있는 이점을 갖는다.

컬러필터, 감광성 수지 조성물, 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료, 글리세롤트리아크릴레이트의 변형 단량체, 에폭시 수지

Description

감광성 수지 조성물 및 그로부터 제조되는 컬러필터{PHOTOSENSITIVE RESIN COMPOSITION AND A COLOR FILTER PREPARED THEREFROM}

도 1은 실시예 및 비교예에서 제조된 컬러필터의 CIE 색도 좌표 기준 x 및 y를 나타낸 그래프이고,

도 2는 실시예 및 비교예에서 제조된 컬러필터의 CIE 색도 좌표 기준 x 및 Y(휘도)를 나타낸 그래프이며,

도 3은 실시예 및 비교예에서 제조된 컬러필터의 파장에 따른 광투과도를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 감광성 수지 조성물 및 그로부터 제조되는 컬러필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료를 포함하는 휘도 향상 효과가 우수한 컬러필터용 감광성 수지 조성물 및 그로부터 제조되는 컬러필터에 관한 것이다.

사무자동화기기, 휴대용 소형 텔레비젼, 비디오카메라의 뷰파인더 등에 사용되는 전자 디스플레이 장치로 액정　디스플레이 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 유기발광다이오드(OLED)　등이 사용되고 있으며, 이들에 관련된 기술의 연구개발도 활발히 진행되고 있다.

상기 디스플레이 장치 중의 하나인 액정디스플레이 장치는 경량화, 박형화, 저가,　저소비　전력　구동화 및 우수한 집적회로와의 접합성 등의 장점을 가지고 있어 노트북 컴퓨터, 모니터 및 TV화상용으로 그 사용범위가 확대되고 있다. 이와 같은 액정디스플레이 장치는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 ITO 화소전극이 형성된 하부 기판과, 액정층, 박막트랜지스터, 축전캐패시터층으로 구성된 능동회로부와 ITO 화소전극이 형성된 상부의 기판을 포함하여 구성된다.

컬러 필터는 화소 사이의 경계부를 차광하기 위해서 투명 기판 상에 정해진 패턴으로 형성된 블랙 매트릭스층, 및 각각의 화소를 형성하기 위해 복수의 색(통상적으로, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3원색)을 정해진 순서로 배열한 화소부가 차례로 적층된 구조를 취하고 있다. 이와 같은 컬러필터는 염색법, 인쇄법, 전착법, 안료분산법 등에 의하여 3종 이상의 색상을 투명기판 상에 코팅하여 제조된다.

염색법의 경우, 기판 상에 미리 젤라틴 등의 천연 감광성 수지, 아민 변성 폴리비닐 알코올, 아민 변성 아크릴 수지 등의 염색 기재를 가진 화상을 형성시킨 후, 직접염료 등의 염료로 염색하여 착색박막을 형성하지만, 다색 박막을 동일 기판 상에 형성하기 위해서는 색상을 변화시킬 때마다 방염가공을 할 필요가 있기 때문에, 공정이 매우 복잡해지고 시간이 지연되는 문제점을 갖고 있다. 또한, 일 반적으로 사용하는 염료 및 수지 자체의 선명성과 분산성은 양호하나, 내광성, 내습성 및 가장 중요한 특성인 내열성이 불량한 단점이 있다.

인쇄법에서는 열경화성 또는 광경화성 수지에 안료를 분산시킨 잉크를 사용하여 인쇄를 행한 후, 열 또는 광으로 경화시킴으로써 착색박막이 형성된다.　 이 방법에 의하면 다른 방법에 비해 재료비를 절감할 수는 있지만, 고도로 정밀하고 세밀한 화상 형성이 곤란하고, 또한 형성되는 박막층이 균일하지 못한 단점이 있다.

또 다른 방법으로 전기침전법을 이용한 전착법을 제안하고 있는데, 전착법은 정밀한 착색망을 형성할 수 있고, 안료를 사용하므로 내열성 및 내광성이 우수한 특성을 가지고 있다. 그러나 앞으로 화소 크기가 정밀하게 되어 전극 패턴이 세밀하게 되면, 양쪽 끝에 전기저항으로 인한 착색 얼룩이 나타나거나 착색막 두께가 두꺼워져서, 고도의 정밀성을 요구하는 칼라필터에 적용하기는 어려운 한계가 있다.

한편, 안료분산법은 흑색 매트릭스가 제공된 투명한 기질 위에 착색제를 함유하는 광중합성 조성물을 코팅-노광-현상-열경화시키는 일련의 과정을 반복함으로써 착색박막을 형성하는 방법이다. 안료분산법은 컬러필터의 가장 중요한 성질인 내열성 및 내구성을 향상시킬 수 있고 필름의 두께를 균일하게 유지할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

안료분산법에 따른 컬러필터 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성물은 일반적으로 바인더 수지, 광중합성 단량체, 광중합 개시제, 에폭시 수지, 용제와 기타 첨가제 등으로 이루어진다.

액정 표시장치의 성능 향상을 위해서 넓은 색재현율과 고투과율이 요구되고 있다. 액정표시장치의 박막트랜지스터의 색재현율을 높이기 위한 방법으로, 안료를 고농도로 사용할 경우 그로 인해서 밝기가 어두워지는 결과가 초래된다. 따라서 기존 감광성 수지 조성물의 이러한 단점을 개선하기 위해 색재현율은 높으면서 동등 휘도가 나타나는, 즉 기존 감광성 수지 조성물에 비해 휘도가 높은 적, 청, 녹색의 감광성 수지 개발이 요구되고 있다.

현재까지, 컬러 필터의 녹색 화소에 이용되는 녹색 안료로는 주로 염소화 구리 프탈로시아닌 안료로 이루어진 C.I.(Color Index) 피그멘트 그린 7 (이하, PG7)과 브롬화 구리 프탈로시아닌 안료로 이루어진 C.I. 피그멘트 그린 36 (이하, PG36)이 이용되고 있다. PG7은 녹색으로서의 착색력이 높지만 청색이 지나치게 강하기 때문에, sRGB, NTSC, EBU 규격에 따른 녹색 화소의 안료로 사용하기 위해서는 다량의 황색을 혼색해야 하며, 투과율이 낮기 때문에 PG7을 중심으로 녹색 화소를 형성하면 어두운 컬러 필터가 된다.

한편, PG36은 비교적 황색에 가까운 분광투과율 스펙트럼을 나타내며, 반치폭이 넓어 피크 정상 부근의 분광투과율 폭이 낮으므로, 부파장 영역의 휘선도 투과하기 때문에 투과율이 상당히 높지만, 착색력이 낮다. 따라서, 색좌표 상의 착색력이 높은 영역(고농도 영역)을 표시하는 녹색 화소를 형성하려면, PG36 안료의 함량을 증가시켜야 하기 때문에 화소의 투과율이 낮아진다. 고투과율을 확보하기 위한 방법으로서, 황색 안료를 고농도로 사용하여 색좌표를 황색 방향에 어긋 나게 하는 방법도 있으나, 황색 안료의 함량이 많아지므로 안료의 총함량이 증가한다 따라서, 컬러필터의 녹색 화소를 형성하기 위한 PG7이나 PG36과 같은 종래의 할로겐화 구리프탈로시아닌 안료를 대체할 안료를 포함하는 감광성 수지 조성물이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 아연이 포함되어 있는 녹색 안료를 포함함으로써 컬러 필터의 휘도를 향상시킬 수 있는 감광성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 색재현율이 높고 투과율이 높은 컬러 필터를 형성할 수 있는 감광성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 패턴을 포함하는, 휘도, 현상공정성, 내화학성 및 색재현율이 향상된 컬러 필터 및 상기 컬러 필터를 구비하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는

함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료 : 1 내지 40중량%

카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지: 0.1 내지 30중량%

광중합성 단량체: 0.5 내지 30중량%

광중합 개시제: 0.1 내지 10중량%

및 잔량으로서 용제를 포함하는 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는 본 발명의 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 패턴을 포함하는 컬러 필터 및 그를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

이하에서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 감광성 수지 조성물은 착색제로서 기존의 녹색 착색용 안료인 구리 프탈로시아닌 안료를 대신해서 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료를 사용함으로써 휘도를 개선할 수 있다.

본 발명의 감광성 수지 조성물에는 상기 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료 이외에 황색 안료 또는 구리 프탈로시아닌계 녹색 안료를 함께 사용할 수 있다. 이 경우 종래의 구리 프탈로시아닌계 안료를 단독 또는 구리 프탈로시아닌계 안료와 황색안료를 함께 사용했을 경우와 비교해서 동일 색 기준(CIE 색도 좌표)에서 휘도(Y)가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 안료의 예들은 염소화 구리 프탈로시아닌 녹색 안료, C.I. 안료 황색 138호, C.I. 안료 황색 150호 및 이들의 혼합 안료를 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용가능한 상기 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 것일 수 있다.

(상기 식에서, R들은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 Cl, Br, H, F, 및 OH로 구성되는 군에서 선택된다.)

이러한 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료의 함량은　1~40　중량%이고, 좋기로는 5~20 중량%인 것이　바람직하다. 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료의 함량이 1　중량% 미만이면 목적으로 하는 색재현율을 수득하기 어려울 수 있고, 40 중량%를 초과하면 패턴의 경화특성이 저하되고, 밀착력이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지는 1개 이상의 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 이와 공중합 가능한 다른 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체이다. 이 때, 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체의 중합비율은 전체 공중합체의 5 내지 50%, 바람직하게는 10 내지 40%의 범위 내이다. 상기 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지의 분자량(Mw)은 3,000 내지 150,000, 바람직하게는 5,000 내지 50,000의 범위내이다.

또한 상기 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지의 산가는 20 내지 50㎎/KOH 이내가 될 수 있다. 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체로는, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있다.

또한, 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체와 공중합 가능한 다른 에틸렌성 불포화 단량체로는, 예를 들면, 스티렌, α-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 에스테르류; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 아미노 알킬에스테르류; 초산비닐, 안식향산비닐 등의 카르본산 비닐에스테르류; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 글리시딜 에스테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이 될 수 있다.

상기와 같은 단량체들로 구성된 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지의 구체적인 예들에는 메타크릴산/벤질메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체 등이 있다.

상기 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지의 함량은 전체 조성물에 대해 0.1내지 30중량%가 될 수 있다. 상기 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지의 함량이 0.1중량% 미만인 경우, 알칼리 현상액에 의해 현상이 이루어지지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 30중량%를 초과하는 경우, 가교성이 부족하여 표면 거칠기가 증가하는 문제점이 있을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 광중합성 단량체는 컬러필터용 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 단량체로서, 예를 들면, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1-4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 노볼락에폭시아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

상기 광중합성 단량체의 함량은 전체 조성물에 대해 0.5내지 30중량%가 될 수 있다. 광중합성 단량체의 총 함량이 0.5중량% 미만으로 되는 경우, 현상이 너무 과도하게 일어나서 패턴 형성에 있어서 잔류하는 경화막의 모서리 부분이 불분명하게 형성되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 30중량%를 초과하는 경우, 알칼리 현상액에 의해 현상되지 않게 되는 문제점이 있을 수 있다.

또한, 본 발명에서는 경화성능 및 현상성 개선을 위해 광중합성 단량체로서 글리세롤트리아크릴레이트의 변형 단량체를 적어도 1종 사용할 수 있다. 상기 글리세롤트리아크릴레이트의 변형 단량체의 함량은 조성물 전체에 대하여 0.5~10중량%인 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에서 사용되는 광중합 개시제는 감광성 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 광중합 개시제로서, 예를 들어, 아세토페논게 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물 등을 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제로 사용되는 아세토페논계 화합물의 구체적인 예들로는 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 벤조페논, 4-클로로아세토페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 들 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

상기 벤조페논계 화합물의 예들로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 상기 티오크산톤계 화합물의 예들로는 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등을 들 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

상기 벤조인계 화합물의 예들로는 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

상기 트리아진계 화합물의 예들로는 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2- 페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-1-일)4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등을 들 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는 상술한 광중합 개시에 이외에 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 디이미졸계 화합물 등의 상용화된 광중합 개시제들도 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 10중량%의 범위내가 될 수 있다. 상기 광중합 개시제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우, 패턴형성 공정에서의 노광 시, 광중합이 충분히 일어나지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 10중량%를 초과하는 경우, 광중합 후, 남는 미반응 개시제가 투과율을 저하시키는 등의 문제점이 있을 수 있다.

또한, 본 발명에서는 본 발명의 조성물을 이용하여 컬러필터 패턴을 제조함에 있어, 패턴의 막 가교성 향상, 내열성 및 내화학성 등의 향상을 위해 필요에 따라 에폭시 수지를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서의 에폭시 수지는 반응성이 풍부하고 내열성 및 내약품성이 뛰 어난 것이면 어느 것이나 사용할 수 있는데, 이러한 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A-ECH 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지, 지방산 에폭시 수지 등의 열경화성 에폭시 수지로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 바람직하게, 본 발명의 조성물은 오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 0.1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 에폭시 수지의 함량은 바람직하게 0.1 내지 10　중량%이다. 에폭시 수지의 함량이 0.1 중량% 미만이면 막 가교성이 향상되지 아니하여 내화학성이 개선되지 않을 우려가 있고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 소프트 베이킹 시 유리판에 점착되어 현상공정성을 떨어뜨리고, 잔사 발생 가능성이 커진다. 　

또한, 본 발명의 감광성 수지 조성물에는 조성물의 물성을 해하지 않는 범위 내에서, 필요한 경우에는 상기 성분 외에도 계면활성제, 분산제 등과 같은 각종 첨가제를 추가하여 배합할 수 있다.

상기 분산제로는 폴리에스테르계, 폴리에틸렌이민계, 폴리우레탄계 및 아크릴산계로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 분산제를 안료 100 중량부당 0.001 내지 100 중량부의 양으로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 안료 성분이 용제 중에 균일하게 분산되고 레벨링성을 향상시키기 위해서 계면활성제를 추가로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 불소계 계면활성제를 사용하는 것이 좋다. 불소계 계면활성제는 전기적 특성을 우수하게 할 뿐 아니라 고속 코팅(High speed coating) 시 레벨링성이 우수하고 기포발 생이 적어 막결함이 작기 때문에 고속 코팅법인 슬릿 코팅(slit coating)시 매우 우수한 특성을 부여한다. 상기 불소계 계면활성제로는 폴리에테르 공변성 실리콘으로 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 3M사의 FC-430, F-475 등을 들 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 그 함량은 전체 조성물 대비 0.01~5 중량%가 바람직한데, 상기 범위를 벗어나는 경우 현상 후 이물이 발생하는 문제점이 생길 수 있다.

다른 양상에서 본 발명은 본 발명의 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 패턴을 구비하는 컬러 필터 및 이러한 컬러 필터가 장착된 액정 표시 장치에 관계한다. 본 발명의 컬러필터는 500nm 내지 570nm의 파장에서 투과도가 90 내지 100이다.

상술한 본 발명의 컬러필터의 제조방법은 특별히 제한되지 않고, 임의의 방법에 의해서 제조될 수 있다. 본 발명의 상술한 감광성 수지 조성물을 이용한 액정 디스플레이장치의 컬러필터의 제조 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 감광성 수지 조성물은 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료, 에폭시 수지 및 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지, 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 혼합하여, 필요한 경우, 용매로 적절하게 희석하여 제조된다. 본 발명의 녹색 감광성 수지　조성물을 우선　유리 등의 기판 위에 스핀 도포, 롤러 도포, 스프레이 도포 등의 적당한 방법을 사용하여 예를 들면, 0.5 내지 10 ㎛의 두께로 도포한다.

본 발명에서 상기 용매로서 수용성 유기 용매를 사용하는 것이 적절하며, 예를 들면, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 2-(메톡시메톡시)에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-(이소펜틸옥시)에탄올, 2-(헥실옥시)에탄올, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 디프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 상기 유기 용매의 함량은 특별히 한정되지 않는다.

이어서, 컬러필터에 필요한 패턴을 형성하도록 활성선을 조사한다. 조사에 사용되는 광원으로는 예를 들면, 190㎚ 내지 450㎚, 바람직하게, 200 ㎚ 내지 400㎚ 영역의 UV 조사를 사용하며 전자선 및 X선 조사도 사용할 수 있다. 　 조사 후, 도포층을 현상액으로 처리하면 도포층의 미노광 부분이 용해되고 컬러필터에 필요한 패턴이 형성된다. 이러한 공정을 필요한 색의 수에 따라 반복함으로써 원하는 패턴을 갖는 칼라필터를 수득할 수 있다. 　 또한 상기 공정에서 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 다시 가열하거나 활성선을 조사하여 경화시킴으로써 패턴을 수득한다. 이와 같이 하여 수득되는 본 발명의 컬리필터는 내열성, 내광성, 밀착성, 내크랙성, 내화학성,　고강도, 고패턴　경사도 및 저장　안정성　등이 향상된 이점을 가진다.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하 기의 실시예들은 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.　

실시예 1

하기 표 1에 기재된 성분들을 사용하여 다음과 같이 감광성 수지 조성물을 준비하였다. 프로필렌글리콜모노메틸에테르　용제에 광중합 개시제(TAZ-110 (미도리 카가쿠사제), 이가큐어 907 (시바가이기사제), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논(호도가야사제) 및 오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 용해시킨 후, 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서, 카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지 (메타크릴산/벤질메타크릴레이트=30:70(w/v), 분자량 (Mw)=20,000), 광중합성 단량체로서 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트와 글리세롤트리아크릴레 이트의 변형 단량체인 트리메틸올프로판 폴리프로폭실레이트 트리아크릴레이트를 첨가하고 2시간 동안 상온에서 교반하였다. 여기에 안료로서 브롬화 아연 프탈로시아닌 녹색 안료(DIC사제)를 첨가한 후 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서 메타크릴옥시 실란 커플링제 (Chisso사제) 및 불소계 계면활성제(F-475, DIC사제)를 첨가하고 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 상기 용액에 대하여 3회에 걸친 여과를 행하여 불순물을 제거하였다.

탈지　세척한 두께 1mm의 유리 기판상에 1∼2 ㎛의 두께로 상기 감광성 수지　조성물을 　도포하고, 핫　플레이트(Hot plate) 상에서 2분간, 80℃로 건조시켜 도막을 수득하였다. 계속해서 도막　위에 포토마스크를 대고 365nm의 파장을 가진 고 압수은램프를 사용하여 노광한 후 1% 수산화칼륨계　수용액을 사용하여 30℃, 상압　하에서 60초　동안 현상을 행하였다. 현상　후 열풍순환식 건조로　안에서 40분간 220℃로 건조시켜 패턴을 수득하였다. 수득된 패턴에 대하여 휘도 향상, 현상공정성 및 내화학성을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다.

성분 (단위 g)	실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3
브롬화 아연 프탈로시아닌 녹색 안료	7	-	7	7
구리 프탈로시아닌계 녹색 안료	-	7	-	-
카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지	15	15	16.3	15.3
디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트	4	4	4	4
글리세롤트리아크리레이트의 변형 단량체	1	1	-	1
광중합 개시제 1(TAZ-110)	0.5	0.5	0.5	0.5
광중합 개시제 2(이가큐어 907)	0.5	0.5	0.5	0.5
광중합 개시제 3 (4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논)	0.5	0.5	0.5	0.5
프로필렌글리콜모노메틸에테르	70.8	70.8	70.8	70.8
오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지	0.3	0.3	-	-
메타크릴옥시　실란 커플링제	0.2	0.2	0.2	0.2
불소계 계면활성제	0.2	0.2	0.2	0.2

비교예 1

브롬화 아연 프탈로시아닌 녹색 안료 대신에 구리 프탈로시아닌계 녹색 안료(C.I. 안료 녹색 36호)를　사용한 것　이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 2

글리세롤트리아크릴레이트의 변형 단량체 및 오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 3

오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

	휘도 향상	현상공정성	내화학성
실시예 1	○	○	○
비교예 1	×	○	△
비교예 2	○	△	×
비교예 3	○	○	×

[물성평가]

* 휘도(Y) 향상

실시예 및 비교예에서 수득된 패턴은 색측정기를 이용하여 색을 측정한 후, CIE 색도 좌표 기준 x, y, Y 결과를 얻었다. 동일 x,y 값을 기준으로 Y 값을 비교하여 하기의 3점 기준법으로 나타내었다.

○: 휘도 향상 우수 - 동일 x,y 값에서 Gy=0.540 기준 Y=73.5 이상

△: 휘도 향상 양호 - 동일 x,y 값에서 Gy=0.540 기준 Y=72.5 이상 Y=73.5 미만

×: 휘도 향상 불량 - 동일 x,y 값에서 Gy=0.540 기준으로 Y=72.5 미만

　* 현상공정성

실시예 및 비교예에서 수득된 패턴에 대하여 잔사의 유무를 할로겐등(halogen light) 아래에서 육안으로 조사하였으며, 현상 시간과 더불어 하기의 3점 기준법으로 나타내었다.

○: 현상공정성 우수 - 현상시간 15~25초, 패턴 상에 잔사 없음

△: 현상공정성 양호 - 현상시간 26~35초, 패턴 상에 잔사 없음

×: 현상공정성 불량 - 현상시간 36초 이상, 패턴 상에 잔사가 남아 있음

　* 내화학성

실시예 및 비교예에서 수득된 패턴을 5%의 염산 수용액, 5%의 수산화나트륨 수용액, N-메틸피롤리돈(NMP), 자일렌(Xylene) 및 이소프로필알코올(IPA)에 30분 동안 침지시킨 후 꺼내어 건조시켜 광학현미경으로 패턴의 변화를 관찰하였다. 또한, 이 패턴은 색측정기를 이용하여 실험 전후 색 차이를 del(E*)로 환산하여 비교하였으며, 그 결과는 하기의 3점 기준법으로 나타내었다.

○: 내화학성 우수 - 패턴의 변화가 없으며, del(E*)가 3.0 미만

△: 내화학성 양호 - 패턴의 변화가 조금 있거나, del(E*)가 3.0 이상 5.0 미만

×: 내화학성 불량 - 패턴의 변화가 있거나, del(E*)가 5.0 이상

휘도 향상 효과 비교

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 수득된 패턴을 색측정기를 이용하여 휘도 향상 효과를 평가하였다. 도 1은 실시예 1과 비교예 1에서 수득된 패턴의 CIE 색도 좌표 기준 x 및 y를 나타낸 그래프이고, 도 2는 CIE 색도 좌표 기준 x 및 Y(휘도)를 나타낸 그래프이다.

도 1에서 실시예 1과 비교예 1을 비교해 보면, CIE 색도 좌표 기준 x=0.328, y=0.540에서 동일 점을 나타내며 이는 같은 색을 의미한다. 도 2에서 y=0.540을 기준으로 Y(휘도)를 비교해보면 실시예 1은 73.7이고 비교예 1은 72.1로 1.6이 향상되었다. 다시 말해, 비교예 1에 비해 실시예 1은 휘도 향상 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다.

위 결과를 투과도로 나타내면 도 3과 같다. 파장 535nm 부근에서 비교예 1에 비해 실시예 1에서 투과도가 높게 나타났고, 파장 615nm 이상에서는 비교예 1에 비해 실시예 1에서 투과도가 낮게 나타났다. 이러한 결과를 통해서 동일 색을 기준으로 볼 때, 인근 파장에서의 색순도가 높아지고 투과도가 감소함으로써 휘도가 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 컬러필터용 감광성 수지 조성물은 휘도 향상 효과를 가져오고, 또한 이로 인해 악화된 현상공정성 및 내화학성을 개선하여 공정성을 향상시키고 색재현율을 향상시키므로, 고품위 액정표시장치용 컬러필터 제조시에 사용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 구조를 갖는 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료: 1 내지 40중량%

카르복실기 함유 아크릴계 바인더 수지: 0.1 내지 30중량%

광중합성 단량체: 0.5 내지 30중량%

광중합 개시제: 0.1 내지 10중량%

오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지: 0.1 내지 10중량%

및 잔량으로서 용제를 포함하는 감광성 수지 조성물로서, 상기 광중합성 단량체는 트리메틸올프로판 폴리프로폭실레이트 트리아크릴레이트를 0.5~10중량% 포함하는 감광성 수지 조성물.

　[화학식 1]

(상기 식에서, R은 서로 독립적으로 Cl, Br, H, F, 및 OH로 구성되는 군에서 선택된다).
삭제
제 1항에 있어서, 상기 함아연 프탈로시아닌계 녹색 안료의 함량이 5~20 중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
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제 1항에 있어서, 상기 조성물이 구리 프탈로시아닌계 녹색 안료, C.I. 안료 황색 138호, 및 C.I. 안료 황색 150호로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
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제 1항에 있어서, 상기 조성물은 폴리에스테르계, 폴리에틸렌이민계, 폴리우레탄계 및 아크릴산계로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 분산제를 안료 100 중량부당 0.001 내지 100 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 불소계 계면활성제를 전체 조성물 대비 0.01 내지 5 중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
제 1항, 제 3항, 제 6항, 제 9항 또는 제 10항 중 어느 한 항 기재의 감광성 수지 조성물에 의해 형성된 패턴을 포함하는 컬러 필터.
제 11항에 있어서, 상기 컬러필터는 파장이 500 nm 내지 570 nm에서 투과도 가 90 내지 100인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
제 11항의 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치.