KR100716632B1

KR100716632B1 - 컬러 필터 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100716632B1
Application number: KR1020010042425A
Authority: KR
Inventors: 고이케준이치로; 요네하라히사토모; 도쿠다히로유키; 히로타야스노부
Original assignee: 다이니혼 잉키 가가쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: CN1338643A; EP1174765A1; US20020025481A1; KR20020007216A; DE60119233T2; EP1174765B1; CN1211672C; ATE325368T1; DE60119233D1; US6524757B2; TW496970B

Abstract

투명기판 상에 화소부를 가지고, 상기 화소부가 (a) 색재료, (b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물 및(c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 함유하는 경화성 착색 조성물의 도막(塗膜)으로 이루어지며, 상기 도막이 광경화할 뿐 아니라 열경화하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.

컬러 필터, 광중합성, 광경화성, 열경화성, 아미노 수지, 착색 조성물, 화소

Description

컬러 필터 및 그 제조 방법 {COLOR FILTER AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 컬러액정 모니터, 컬러스캐너, 고체촬상소자 등에 사용되는 컬러 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 노광-현상에 의한 패턴 형성 공정을 거친 후의 내구성이 요구되는 용도에 적합한 내구성이 우수한 컬러 필터에 관한 것이다.

종래, 안료, 염료등의 색재료를 사용한 광경화성 착색 조성물의 하나로서, 바인더 수지 및/또는 분산제 등을 사용하여 색재료를 분산한 착색 조성물에 광중합성 모노머, 광중합 개시제를 첨가한 광경화성 착색 조성물이 알려져 있고, 이것을 기재 상에 도포하여 건조시키고 마스크를 사용하여 노광, 이어서 현상하여 착색 패턴을 형성시킨 후, 인화하여 패턴을 고착하는 등의 방법에 의한 착색 화상 형성 방법 등이 알려져 있다. 특히 이들 광경화성 착색 조성물의 사용분야의 하나로서, 컬러액정 모니터, 컬러스캐너, 고체 촬상소자 등에 사용되는 컬러 필터가 있다. 컬러 필터는, 블랙매트릭스를 도포한 투명기판 상에, 각각 적, 녹, 청인 빛의 3원색을 선택적으로 투과하도록, 또는 청록색, 자홍색, 황색인 색의 3원색을 선택적으로 반사하도록, 색재료를 각 화소부에 배치하여 형성되어 있다.

컬러 필터용 재료에 필요한 특성으로서는, 컬러액정 모니터 제조 공정에 기인하는 것이 많고, 예를 들면 투명전극의 증착 또는 스퍼터링 공정, 소성 공정 등에서 요구되는 내열성, 세정 공정이나 배향막 도포 공정 등에서 요구되는 내용제성, 또한 화상을 표시할 때에는 컬러 필터를 투과한 빛이 화상정보로 바뀌기 위해서 내광성도 요구된다.

그래서 이들 요구를 만족시키기 위해, 색재료로서는 안료가 주로 사용되어 왔다. 또한 제조 방법으로서 "안료분산법"이 주류로 되어 왔다(LCD 패널부재-재료기술, p 23∼25, 프레스저널사, 1999년 3월 20일 발행). 또한 이것에 사용되는 바인더 수지로서는, 비교적 내열성, 내광성, 투명성, 내약품성이 우수한 아크릴계 바인더 수지가 주로 사용되고 있다.

"안료분산법"에 의한 컬러 필터 제조 공정에 있어서 노광 후의 현상시에 사용되는 현상액으로서는, 환경 문제의 점에서 유기용제보다 알칼리성 수용액이 선호되고 있다. 이에 따라 컬러 필터를 형성하는 광경화성 착색 조성물에 알칼리성 수용액에 대한 현상적성을 부여하기 위해서는, 안료의 분산 시에 사용되는 바인더 수지에도 알칼리 용해성이 요구되고, 카르복시기를 가지는 아크릴계 바인더 수지가 알칼리 현상형의 광경화성 착색 조성물로서 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 카르복시기를 가지는 아크릴 수지는 200℃를 초과하면 분해를 일으키기 쉬운 결점이 있었다.

이러한 문제를 개량할 목적으로, 알칼리 가용성 수지, 광(光) 산발생제(酸發生劑) 및 멜라민 수지로 이루어지는 레지스트 재료(특개평8-292564호 공보)나, 카 르복시기를 함유하는 아크릴 수지, 광 산발생제 및 산의 작용에 의해 경화하는 가교제(예를 들면 멜라민 수지 등)로 이루어지는 컬러 필터용 네거티브형 감광성 조성물(특개평9-203806호 공보) 등이 제시되어 있다.

이것들은 광 조사 하에서의 광 산발생제로부터 발생하는 산의 작용에 의해 멜라민 수지 등이 가교하여 알칼리 현상액에 불용화로 되어, 패턴 형성을 가능하게 하는 것이다.

그러나 광 산발생제를 사용한 경우, 컬러 필터 중에 광 산발생제에 기인하는 산이 잔존하여, 컬러 필터의 열화, 또는 액정 중에 확산하여 액정의 도전율 저하 등을 야기하므로 바람직한 것이 아니다.

또한 현상 후, 투명전극의 증착 시, 스퍼터링 시 또는 소성 시의 온도의 고온화에 따라 보다 높은 내열성 또는 열에 의한 색변화가 없는 컬러 필터가 요청되어 왔다.

그래서 이러한 배경 하에, 양호한 내열성이나 내용제성 등의 도막 물성과 알칼리 현상성을 양립시키는 동시에 액정의 성능저하를 야기하는 불순물이 잔존하지 않는 컬러 필터가 요망되고 있다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 알칼리 현상액에 의한 패턴 형성이 가능하고, 또한 내열성, 내용제성 또는 내약품성, 그 중에서도 내열성이 우수하여, 실용성이 높은 컬러 필터를 제공함에 있다.

즉, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 투명기판 상에 화소부를 가지고, 상기 화소부가 (a) 색재료, (b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물 및 (c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 함유하는 경화성 착색 조성물의 도막으로 이루어지고, 상기 도막이 광경화할 뿐 아니라 열경화하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, (a) 색재료, (b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물 및 (c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 함유하는 중합성 착색 조성물을 사용하여 투명기판 상에 도막을 형성하고, 상기 도막에 컬러 필터용 화소 패턴을 가지는 마스크를 통해서 노광함으로써 상기 도막을 경화시키고, 또한 상기 도막을 현상하여 화소부를 형성하고, 이어서 상기 화소부를 가열함으로써 상기 화소부를 열경화시키는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용하는 투명기판은 컬러 필터에 사용되는 투명기판으로서, 열경화에 견딜 수 있는 내열성을 가지는 것이다. 그와 같은 투명기판으로서는 유리 기판을 들 수 있다.

본 발명에서 사용되는 색재료(a)로서는, 컬러 필터로서 통상 사용되고 있는 염료, 안료를 특히 지장없이 사용할 수 있지만, 내열성 및 내광성 면에서 안료가 적합하게 사용된다.

안료의 평균입경은 0.005∼3㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 O.01∼1㎛이다. 평균입경이 이 범위 이하이면 요변성(틱소트로피)이 상실되기 쉬워 양호한 도포성을 얻을 수 없고, 이 범위보다 크면 도막의 투명성이 결여되게 된다. 이러한 입경으로 하기 위해서는, 볼밀, 샌드밀, 비즈밀, 3본 롤, 페인트셰이커, 애트라이터, 분산교반기, 초음파 등의 분산 처리가 효과적이다.

본 발명에서 사용되는 광중합성 관능기를 가지는 화합물(b)이란, 자외선이나 가시광선 등의 조사에 의해 중합 또는 가교반응 가능한 관능기를 가지는 화합물이며, 그 중에서도 대표적인 것으로는 라디칼 중합계 화합물, 양이온(cation) 중합계 화합물을 들 수 있다.

구체적으로는, (메타)아크릴화합물, 말레이미드 화합물 등을 예시할 수 있다. 또한, 이것들을 구체적으로 이하에 예시하는데, 이들 예시의 화합물에 한정되는 것은 아니다.

광중합성 관능기를 가지는 화합물(b)로서 사용되는 (메타)아크릴화합물로서는, 예를 들면 트리메틸롤에탄트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리(아크릴로일옥시프로필)에테르, 트리(아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 트리(아크릴로일옥시애틸)시아누레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이 트;

페놀-노볼락형 에폭시 수지, 크레졸-노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와 (메타)아크릴산의 반응물 등; 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 비스페놀 A의 폴리에톡시디올, 폴리에스테르폴리올, 폴리부타디엔폴리올, 폴리카보네이트폴리올 등의 폴리올류와 유기 폴리이소시아네이트류(예를 들면, 트릴렌디이소시아네이트, 자이렌디이소시아네이트, 이소호론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등)과 수산기 함유 (메타)아크릴레이트류(예를 들면, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올모노(메타)아크릴레이트 등)의 반응물 등;

광중합성 관능기를 가지는 화합물(b)로서 사용되는 말레이미드 화합물로서는, 지방족기에 의해 말레이미드기가 결합된 화합물이 바람직하고, 구체적으로는, N-헥실말레이미드나 N,N'-4,9-디옥사-1,12-비스말레이미드도데칸과 같은 알킬 또는 알킬에테르말레이미드, 에틸렌글리콜비스(말레이미드아세테이트), 폴리(테트라메틸렌글리콜)비스(말레이미드아세테이트), 테트라(에틸렌글리콜 변성)펜타에리스리톨테트라(말레이미드아세테이트) 등의 말레이미드카르본산(폴리)알킬렌글리콜에스테르, 비스(2-말레이미드에틸)카보네이트 등의 카보네이트말레이미드, 이소호론비스우레탄비스(N-에틸말레이미드) 등의 우레탄말레이미드 등을 들 수 있다.

이것들 중에서도, 트리메틸롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리 스리톨펜타(메타)아크릴레이트, N,N'-4,9-디옥사-1,12-비스말레이미드도데칸, 에틸렌글리콜비스(말레이미드아세테이트), 폴리(테트라메틸렌글리콜)비스(말레이미드아세테이트), (에틸렌글리콜변성)펜타에리스리톨테트라(말레이미드아세테이트), 비스(2-말레이미드에틸)카보네이트, 이소호론비스우레탄비스(N-에틸말레이미드) 등의, 다관능 (메타)아크릴레이트류나 다관능 말레이미드류가, 자외선이나 가시광선 등의 조사 시의 경화의 점에서 특히 바람직하다.

광중합성 관능기를 가지는 화합물(b)은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수도 있으며, 그 사용 비율은 특별히 한정되지 않지만, 중합성 착색 조성물에 사용하는 아미노 수지(c)를 포함하는 바인더 수지의 전량에 대하여, 25∼150중량%가 바람직하다. 150중량%를 넘으면, 본 발명의 목적으로 하는 알칼리 용해성이 저하되고, 반면에 25중량% 이하이면 소망하는 도막 물성을 가지는 경화 도막이 얻어지기 어렵고, 또한 패턴 형성이 곤란해 지므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 아미노 수지(c)는 요소, 멜라민, 벤조구아나민, 아세토구아나민, 구아나민계 화합물 등의 아미노 화합물과, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드 등의 알데히드 화합물을 축합시킴으로써 얻을 수 있다. 또, 상기 축합 생성물을 에테르화용 알콜을 사용하여 에테르화시킴으로써 얻을 수도 있다.

본 발명에서 사용하는 아미노 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 요소, 멜라민, 벤조구아나민, 아세토구아나민, 시클로헥산카보구아나민, 프탈로구아나민, 스텔로구아나민, 스필로구아나민, 2-, 3- 또는 4-(4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산, 2-, 3- 또는 4-(4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)-페놀 등을 들 수 있다.

이것들 중에서도 멜라민, 벤조구아나민, 또는 (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산이 현상성이나 내열성 면에서 특히 바람직하다.

또한, 본 발명에서 사용하는 알데히드 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 글리옥살, 글리옥실산, 숙신세미알데히드, 2-, 3- 또는 4-하이드록시벤즈알데히드; 트리옥산, 파라포름알데히드와 같은 포름알데히드 축합체; 포름알데히드 수용액과 같은 수용액; 메틸헤미포르말, n-부틸헤미포르말 또는 이소부틸헤미포르말 등을 들 수 있다.

이것들 중에서도, 포름알데히드, 글리옥실산, 숙신세미알데히드, 또는 4-하이드록시벤즈알데히드가 현상성이나 내열성의 면에서 특히 바람직하다. 또한, 이들은, 단독 사용할 수도 있고 2종 이상을 병용해도 좋은 것은 물론이다.

본 발명에서 사용되는 아미노 수지(c)는, 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 것을 특징으로 하기 때문에, 카르복시기나 페놀성 수산기를 가지지 않는 아미노 수지용 원료 아미노 화합물이, 예를 들면, 요소, 멜라민, 벤조구아나민, 아세토구아나민, 시클로헥산카보구아나민, 프탈로구아나민, 스텔로구아나민, 스필로구아나민 등일 경우는, 사용하는 알데히드 화합물이 적어도 카르복시기 또는 페놀성 수산기를 가지는 것이 필수적이며, 이 때의 알데히드 화합물로서는, 글리옥실 산, 숙신세미알데히드, 2-, 3- 또는 4-하이드록시벤즈알데히드 등이 바람직하다.

한편, 아미노 수지(c)의 원료가 되는 아미노 화합물이 2-, 3- 또는 4- (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산이나 2-, 3- 또는 4-(4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)-페놀과 같이 카르복시기나 페놀성 수산기를 가지는 경우는 사용하는 알데히드 화합물에 특별히 한정은 없고, 상기 예시된 화합물이 사용된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 아미노 수지(c)는 단일의 아미노 화합물과 단일의 알데히드 화합물과의 축합으로 얻어질 뿐 아니라, 여러 가지를 혼합하여 축합, 제조하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 아미노 화합물 또는 알데히드 화합물 중 적어도 1종이 적어도 하나의 카르복시기 또는 페놀성 수산기를 함유하고 있으면 된다. 예를 들면, 벤조구아나민과 4-(4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산을 원하는 비율로써 혼합하고, 포름알데히드 또는 포름알데히드와 글리옥실산의 원하는 비율의 혼합물과 축합할 수도 있다. 이와 같이 원료의 아미노 화합물 및/또는 알데히드 화합물을 복수 사용함으로써 얻어지는 아미노 수지의 산가를 조정하여, 광경화성 착색 조성물의 현상성을 제어할 수가 있다.

본 발명에 있어서, 에테르화용 알콜은 주로 원료인 아미노 화합물과 알데히드 화합물로부터의 축합반응 생성물을 안정화시키기 위해서 유용하다. 이들은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, 사이클로헥산올, n-펜탄올, 이소펜탄올, 메틸이소부틸카르비놀, 벤질알콜, 푸르푸릴알콜, n-옥탄올, sec-옥탄올, 2-에틸헥실알콜 또는 알릴알콜 등과 같은, 탄소수 1∼8인 여러 가지의 알콜류;

에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소부틸에테르, 에틸렌글리콜모노-tert-부틸에테르, 에틸렌글리콜모노-iso-프로필에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 또는 디프로필렌글리콜모노메틸에테르와 같은 각종 에테르알콜류;

또는 케토부탄올, 디아세톤알콜 또는 아세토인 등과 같은 여러 가지 케톤알콜 등을 들 수 있다. 이들은 단독 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 됨은 물론이다.

이것들 중에서도 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올이 반응성, 비용 및 얻어지는 아미노 수지의 가교성 등의 면에서 특히 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 아미노 수지(c)를 얻기 위해서는, 예를 들면, 특개평9-143169호 공보, 특개평8-176249호 공보, 특개평9-208821호 공보, 특개평10-140015호 공보 등에 기재된 제조 방법에 따라, 아미노 화합물 1.0 mol에 대하여 알데히드 화합물이 1.5∼8 mol이 되는 비율로, 또한 에테르화용 알콜이 3∼20 mol이 되는 비율로 반응시키면 된다. 또한, 이 때, 공지 관용의 용제를 사용할 수 있다.

아미노 수지(c)용 원료인 아미노 화합물 및/또는 알데히드 화합물을 2종 이상 병용하는 경우, 그 비율에 특별히 제한은 없지만, 산가가 지나치게 낮으면, 알 칼리 용해성이 나쁘고, 또한 산가가 지나치게 높으면 알칼리 용해성이 높아져, 자외선이나 가시광선의 조사에 의해서 광중합성 관능기를 가지는 화합물(b)을 경화시켜도 알칼리 용해성을 억제할 수 없다. 따라서, 상기 아미노 수지(c)의 산가로서 20∼250 mgKOH/g의 범위가 되도록 조성을 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아미노 수지(c)를 조제하기 위해서는, 공지 관용의 여러가지의 제조 방법을 사용하여 채용할 수 있다. 즉, 예를 들면,

(1) 에테르화용 알콜에 알데히드 화합물을 가한 용액에 대하여, 아미노 화합물을 가하여, 필요에 따라 산성촉매의 존재 하에서 50∼140℃인 온도로, 20분간∼7시간 반응시키고, 축합반응 및 에테르화반응을 동시에 행하는 방법,

(2) 알데히드 화합물과 아미노 화합물을 가한 용액에 대하여, pH 8∼10인 범위 내에서 메틸롤화를 행하고, 다음에 에테르화용 알콜의 존재 하에서, pH 2∼6인 범위 내에서 알킬에테르화를 행하는 방법,

(3) 에테르화용 알콜에 알데히드 화합물을 가한 용액에, 요소, 멜라민, 벤조구아나민, 아세토구아나민, 시클로헥산카보구아나민, 프탈로구아나민, 스텔로구아나민 및 스필로구아나민으로 이루어지는 군에서 선택되는, 적어도 1종의 아미노 화합물을 가하고, 축합반응 및 에테르화반응 도중에 (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산 및/또는 (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)-페놀을 가하는 방법, 또는

(4) 에테르화용 알콜에, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 글리옥살, 글리옥실산, 숙신세미알데히드, 2-, 3- 또는 4-하이드록시벤즈알데히드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 알데히드 화합물을 가하고, 이어서 요소, 멜라민, 벤조구아나민, 아세토구아나민, 시클로헥산카보구아나민, 프탈로구아나민, 스텔로구아나민, 스필로구아나민, (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산 및 (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)-페놀로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 아미노 화합물을 가하여, 축합반응 및 에테르화반응을 행하는 방법을 들 수 있다.

또한, 상기 아미노 수지(c) 중에 도입된 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 암모니아 또는 유기아민 등과 같은 여러 가지의 휘발성 염기로 완전 중화 또는 부분 중화하여, 물 또는 물과 물가용성 용매와의 혼합물에 용해 또는 분산화하는 것도 가능하다.

중화에 사용되는 상기 유기 아민으로서 특별히 제한은 없지만, 구체적으로는, 예를 들면, 모노메틸아민, 디메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민 또는 트리에틸아민등의, 알킬아민류; N-메틸아미노에탄올, N,N-디메틸아미노에탄올, N,N-디에틸아미노에탄올, 2-아미노-2-메틸프로판올, 디에탄올아민 또는 트리에탄올아민 등의 하이드록실아민류; 에틸렌디아민 또는 디에틸렌트리아민 등의, 다가 아민류 등을 들 수 있다. 이들은 단독 사용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있음은 물론이다.

통상, 색재료(a)를 분산시킨 착색 조성물을 제조하는 경우는, 적어도 상기 색재료(a)와 바인더 수지에, 용제를 조합시켜 제조한다. 이 색재료(a)를 분산시킨 착색 조성물을 제조할 때 사용되는 용제로서는, 예를 들면, 톨루엔이나 크실렌, 메 톡시벤젠 등의 방향족계 용제, 초산에틸이나 초산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 초산에스테르계 용제, 에톡시에틸프로피오네이트 등의 프로피오네이트계 용제, 메탄올, 에탄올 등의 알콜계 용제,

부틸세로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르계 용제, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논 등의 케톤계 용제, 헥산등의 지방족탄화수소계 용제, N,N-디메틸포름아미드, γ-부틸락탐, N-메틸-2-피롤리돈, 아닐린, 피리딘 등의 질소화합물계 용제, γ-부틸락톤 등의 락톤계 용제, 카바민산메틸과 카바민산에틸의 48:52 혼합물과 같은 카바민산에스테르, 물 등을 들 수 있다.

이들 용제는, 비점이 80℃∼200℃인 것을 선택하는 것이 바람직하다. 일반적으로 광경화성 착색 조성물의 막을 형성하는 데 스핀코트가 사용되며, 도포성으로부터 100℃∼170℃의 비점을 갖는 것이 보다 바람직하다. 이들 용제는 단독 또는 혼합하여 사용된다.

또, 색재료(a)를 분산시켜 착색 조성물을 만드는 경우에, 또한 분산제를 사용하는 것도 가능하다. 여기에서, 색재료 분산 시에 사용 가능한 분산제로서는 특별히 한정되지 않고, 공지 관용의 분산제가 사용된다. 구체적으로는, 계면활성제, 안료의 중간체, 염료의 중간체, 폴리아미드계 화합물이나 폴리우레탄계 화합물과 같은 수지형 분산제 등을 들 수 있다. 이 수지형 분산제의 시판품으로서는, 예를 들면 디스파빅130, 디스파빅161, 디스파빅162, 디스파빅163, 디스파빅170, 에프카46, 에프카47, 솔스파스32550, 솔스파스24000, 아디스파 PB811, 아디스파 PB814 등을 들 수 있다. 또, 아크릴계, 폴리에틸렌계와 같은 수지형 분산제 등도 사용 가능하다.

본 발명에서 사용하는 경화성 착색 조성물에는, 필요에 따라, 광중합 개시제를 병용할 수도 있다. 광중합 개시제는 빛에 의해 해리하여 라디컬을 발생하는 광중합 개시제가 사용할 수 있고, 이러한 광중합 개시제로서는 공지 관용의 것이 사용된다.

또한, 상기 광중합 개시제에 공지 관용의 광증감제를 병용할 수가 있다. 본 발명에 사용되는 광증감제로서는, 예를 들면, 아민류, 요소류, 황함유 화합물, 인함유 화합물, 염소함유 화합물 또는 니트릴류 또는 기타 질소함유 화합물 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수도 있다.

그 사용 비율은 특별히 한정되지 않지만, 조성물 중의 광중합성 관능기를 가지는 화합물에 대하여 0.1∼30 중량%가 바람직하고, 그 중에서도 1∼20중량%가 바람직하다. 0.1 중량% 이하로서는 감도가 저하되어, 30 중량%을 넘으면 결정의 석출, 도막 물성의 열화 등을 야기하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 경화성 착색 조성물은 상기 여러 가지 성분을 혼합함으로써 얻어진다. 이 때, 적당한 용매를 사용할 수 있고, 이 때의 용매로서는, 상기 각 성분과 반응하지 않는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 색재료(a)를 분산시킨 착색 조성물을 제조할 때 사용하는 각종 용제 등이 사용된다. 또한 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수도 있다. 이 경우, 전체 성분을 같은 용매로써 조정해도 되고, 필요에 따라 각 성분을 이종의 용매로써 조합하여 2개 이상의 용액으로 하고, 이들 용액을 혼합하여 경화성 착색 조성물의 용액을 조제할 수도 있다.

이렇게 하여 얻어지는 경화성 착색 조성물은 1액으로 보존안정성이 우수한 것이며, 또한 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 사용하고 있기 때문에, 현상 시 미노광부의 알칼리 현상성이 우수하고, 패턴 형성이 용이하다. 또한, 현상 후의 소성 공정에서는 아미노 수지의 열가교 반응에 의해 가교구조가 생성하고, 내열성이나 내용제성이 향상될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 경화성 착색 조성물은 또한 필요에 따라, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위, 특히 보존안정성, 내열성, 내용제성 등을 유지할 수 있는 범위 내에서, 다른 성분을 함유할 수도 있다. 이러한 다른 성분으로서는 공지 관용의 커플링제나 산화 방지제, 안정제, 충전제, 실리콘계, 불소계, 아크릴계 등의 각종 레벨링제, 알칼리 용해성의 조정의 목적으로 다가카르본산 및 그 무수물, 또한 광경화후 잔존한 카르복시기를 반응에 의해 소실할 목적으로 에폭시화합물 등을 첨가할 수가 있다.

본 발명에서 사용되는 중합성 착색수지 조성물에 필요에 따라 첨가하는 커플링제란, 무기재료와 유기재료에 있어서 화학적으로 양자를 결합시키거나, 또는 화학적 반응을 따라 친화성을 개선하여, 복합계재료의 기능을 높이는 화합물이다. 대표적인 커플링제로서는, 실란계 화합물, 티탄계 화합물, 알루미늄계 화합물을 들 수 있다.

이것들 중에서도, 여러 가지의 투명기판에 대하여 특히 우수한 평활성, 접착 성, 내수성 및 내용제성을 부여하는 점에서, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시기를 가지는 실란커플링제가 바람직하다. 이들 커플링제는 단독 또는 혼합하여 사용할 수도 있다.

이들 커플링제의 배합량은 상기 알칼리 가용성 바인더 수지 100중량부당 0.1∼30중량부의 범위이고, 바람직하게는 0.5∼20중량부이다. 커플링제의 배합량이 O.1중량부 이하에서는 형성되는 도막의 평활성 및 투명기판과의 접착성, 내수성 및 내용제성이 불충분하며, 또한 30중량부를 넘으면 접착성의 향상은 바랄 수 없고, 또한 형성되는 도막의 광경화성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

또한 본 발명에서 사용되는 경화성 착색 조성물은 에폭시 화합물, 다가카르본산 및 그 산무수물을 첨가할 수가 있다.

에폭시 화합물로서는, 예를 들면, 페놀-노볼락형 에폭시 수지, 크레졸-노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 A-노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지나 각종 글리콜, 알킬렌옥사이드 변성 에폭시 수지, 글리시딜기 함유 아크릴 수지, 지환식 에폭시기 함유 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독이나 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

다가 카르본산 및 그 산무수물로서 대표적인 것으로서는, 예를 들면, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 부탄테트라카르본산, 말레산, 이타콘산 등의 지방족 다가 카르본산; 헥사하이드로프탈산, 1,2-사이클로헥산카르본산, 1,2,4-사이클로헥산트리카르본산, 사이클로펜탄테트라카르본산 등의 지환식 다가 카르본산 및 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카 르본산, 벤조페논테트라카르본산;

무수프탈산, 무수 이타콘산, 무수 숙신산, 무수 시트라콘산, 무수 도데세닐숙신산, 무수 트리카르바릴산, 무수 말레인산, 무수 헥사하이드로프탈산, 무수 메틸테트라하이드로프탈산, 무수 하이믹산 등의 지방산 디카르본산 무수물; 1,2,3,4-부탄테트라카르본산 2무수물, 사이클로펜탄테트라카르본산 2무수물 등의 지방족 다가 카르본산 2무수물; 무수 피로멜리트산, 무수 트리멜리트산, 무수 벤조페논테트라카르본산 무수물; 에틸렌글리콜비스트리멜리테이트, 글리세린트리스트리멜리테이트 등의 에스테르기 함유 산무수물 등을 들 수 있다.

또한, 무색 카르본산 무수물로 이루어지는 시판의 에폭시 수지 경화제도 적합하게 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는, 아데카하드너 EH-700[상품명(이하 동일)아사히덴카고교(주)제], 리카싯드 HH, 리카싯드 MH-700[新日本理化(株)제], 에피키니 126, 에피키니 YH-306, 에피키니 DX-126[油化셀에폭시(株)제] 등을 들 수 있다.

또한, 다가 카르본산 및 그 산무수물로서, 분자 중에 2개 이상의 카르복시기 또는 그 무수물을 가지는 수지도 적합하게 사용된다. 구체적으로는, 예를 들면, 카르복시기를 가지는 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 락톤 변성 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르아미드 수지, 알키드 수지, 폴리에테르 수지, 변성 폴리에테르 수지, 폴리티오에테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리올레핀 수지, 에폭시변성 수지, 실리콘 수지, 또는 불소 수지, 또는 그 산무수물 등을 들 수 있다.

상기에 나타낸 다가카르본산 및 다가카르본산 무수물은 1종 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 조제한 본 발명에서 사용되는 경화성 착색 조성물을 투명기판 표면에 도포하여, 패터닝 처리를 실시하고, 가열에 의해 경화시킴으로써 컬러 필터용 화소부를 형성하여, 본 발명의 컬러 필터를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 경화성 착색 조성물의 용액을 투명기판 표면에 도포하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 인쇄법, 스프레이법, 롤코트법, 바코트법, 커튼코트법, 스핀코트법 등 각종 방법을 사용할 수 있다.

화소부의 패터닝처리를 실시하는 경우의 도막 형성 방법을 예시하면, 우선 투명기판에 도포된 경화성 착색 조성물의 도막을 가열(프리베이킹)한다. 가열 조건은 각 성분의 종류, 배합 비율 등에 따라 다르지만, 통상 50∼150℃에서 1∼15분간 정도이다. 다음에 프리베이킹한 도막에 소정의 컬러 필터용 화소 패턴을 가지는 마스크를 통하여 자외선이나 가시광선 등을 조사한 후, 현상액에 의해 현상하고 불필요한 부분을 제거하여 소정의 패턴을 형성한다.

광경화에 사용되는 광원으로서는 자외선으로부터 가시광선이 바람직하고, 그 중에서도, 파장이 200∼500 nm인 광원이 바람직하다. 이들 광원으로서, 경제적 이유에서 특히 자외선의 사용이 권장된다. 자외광 또는 가시광의 발생원으로서는, 예를 들면, 저압 수은램프, 고압 수은램프, 초고압 수은램프, 메탈 할라이드 램프, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 수은-크세논 램프, 엑시머-램프, 쇼트아크 등, 헬륨-카드뮴 레이저, 아르곤 레이저, Nd-YAG 레이저를 사용한 THG나 FHG 광레이저 등 을 들 수 있다.

현상액으로서는 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아수, 에틸아민, n-프로필아민, 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라부틸암모늄하이드록사이드, 피롤, 피페리딘, 1,8-디아자비사이클로[5,4,0]-7-운데센, 1,5-디아자비사이클로[4,3,0]-5-노난 등의 알칼리류 수용액 등을 들 수 있다. 또한 상기 알칼리 수용액에 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 수용성 유기용제, 계면활성제를 적당량 첨가한 수용액을 현상액으로서 사용할 수도 있다.

현상 방법은, 액담음법, 디핑법, 스프레이법 중의 어느 것이라도 가능하다. 현상 후, 유수세정을 행하고 압축공기나 압축질소로 건조(風乾)시킴으로써, 불필요한 부분을 제거하여 패턴이 형성된다. 그 후, 이 패턴을 핫플레이트, 오븐 등의 가열 장치에 의해, l00∼280℃에서 소정 시간 가열 처리함으로써 내열성, 투명성, 경도 등이 우수한 도막을 얻을 수 있다.

컬러 필터는 블랙매트릭스를 설치한 투명기판 상에, 각각 적, 녹, 청인 빛의 3원색을 선택적으로 투과하거나, 청록색, 자홍색, 황색인 색의 3원색을 선택적으로 반사하도록 색재료를 각 화소부에 규칙적으로 배치함으로써 형성되어 있다.

본 발명에서 사용하는 경화성 착색 조성물은 상기의 방법을 사용하여, 복수의 다른 색마다 기판 상에 상기 광경화성 착색 조성물을 도포, 노광, 현상, 인화의 각 공정을 반복 행함으로써 적, 녹, 청인 빛의 3원색, 또는 청록색, 자홍색, 황색 인 색의 3원색, 및 차광에 사용되는 흑색 등의 착색화소를 형성할 수가 있다. 상술한 경화성 착색 조성물을 사용함으로써, 내열성, 내용제성 및 내약품성이 우수한 컬러 필터를 제조할 수가 있다.

[실시예]

다음에 실시예에 따라 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다. 또, 이하에서, 부 및 %은 특별히 사전 언급이 없는 한, 모두 중량 기준인 것으로 한다. 형성한 도막에 대한 성능시험은 이하의 방법을 사용했다.

<성능시험 및 평가기준>

보존안정성: 적색 안료분산액을 40℃에서 24시간 저장했을 때의 점도를 측정하여, 초기점도에 대한 변화율이 10% 미만의 것을 ○, 10% 이상의 것을 ×로 했다. 또 점도측정은 토키멕사제 E 형 점도계를 사용하였다.

현상 특성: 스핀 코터를 사용하여 유리판 상에 회전수 1000 rpm으로 9초간 회전 도포한 후, 60℃에서 5분간 예비 건조시키고, 막 두께 1.5㎛의 도막에 소정의 패턴마스크를 사용하여, 고압 수은등으로 1000 J/㎡ 노광한 후, 30℃로 유지한 알칼리 현상액으로 현상했다. 현상액으로서, ID19A1(아이테스사제, 테트라메틸암모늄하이드록사이드계)를 순수로 30배 희석한 것을 사용하였다(pH 10.82). 현상 후, 순수를 사용하여 추가 세정했다. 이러한 조작에 의해, 선폭 50㎛의 패턴(잔여)이 가능한 가를 평가했다. 패턴화가 가능한 것을 ○, 불가인 것을 ×로 했다.

아프터베이크: 현상 후의 도막으로서, 현상 특성의 평가 결과가 "0"인 것에 관하여, 230℃에서 15분간 아프터베이크를 행했다.

내열성-1: 유리판 상에 도포하여 경화시킨 도막을, 280℃에서 30분간 가열하고, 가열 전후의 색조에 있어서의 투명성(Y 값)의 변화로 평가했다. 이 때의 변화율의 차이 △Y가 0.5 미만인 것을 ○, 0.5 이상인 것을 ×로 했다. 또 색도 측정은 올림퍼스제 현미분광측정장치 OSP-SP200를 사용하였다.

내열성-2: 유리판 상에 도포하여 경화시킨 도막을 280℃에서 30분간 가열하고, 가열 전후의 최대 광선투과율의 변화로 평가했다. 이 때의 변화율이 5% 미만인 것을 ○, 5% 이상인 것을 ×로 했다.

내약품성-1: 경화시킨 도막을 사용하여, 23℃의 N-메틸-2-피롤리돈 중에 30분간 침지한 후, 액침지부분의 경계면을 관찰하여, 경계선이 육안에 의해 확인할 수 있는 경우를 ×, 할 수 없는 것을 ○으로 했다.

내약품성-2: 경화시킨 도막을 러빙 테스터[太平理化工業(株)]를 사용하여, 25℃의 조건에서 100g 하중으로 하여 아세톤으로 러빙하고, 베이스의 유리 기판에 도달할 때까지의 러빙회수를 평가했다. 이 때의 러빙회수가 25회 미만의 것을 ×, 25회 이상 100회 미만을 ○, 100회 이상을 ◎로 했다.

제조예-1 〔카르복시기를 가지는 아미노 수지의 조정〕

온도계, 환류냉각관 및 교반기를 구비한 4구 플라스크에 12.3부의 물을 함유하는 2-(4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산 131.7부, 37% 포름알데히드 수용액 202.8부, n-부탄올 222.3부를 투입하고, 교반하면서 미리 115℃로 가열한 오일 욕 중에 침지했다. 15분 후에 균일용액이 되어, 환류를 개시했다. 2시간 반응을 계속한 후, 5.33 ×10⁴ Pa의 감압 하에서 3시간에 걸쳐 물 및 과잉의 포름알데히드를 유거했다.

이어서, 물 및 n-부탄올을 유거한 후, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(이후 PGMAc라 약기함)를 가하여 냉각하고, 추가로 PGMAc을 가하고, 불휘발분(107.5℃, 1시간 건조 후의 잔류 수지 중량%) 40.0으로 조정했다. 수지 고형분의 산가(시료 1g 중에 존재하는 산분을 규정의 방법에 따라 중화하는 데 소요된 수산화칼륨의 밀리그램수)가 94.6 mgKOH/g의 카르복시기를 가지는 아미노 수지(A-1)을 얻었다. 폴리스티렌 환산의 수평균분자량; Mn이 2150, 분산도; Mw/Mn이 5.12였다.

제조예-2 〔카르복시기를 가지는 아미노 수지의 조정〕

온도계, 환류냉각관 및 교반기를 구비한 4구 플라스크에 벤조구아나민 37.4부, 50% 글리옥실산 수용액 118.4부, n-부탄올 88.8부를 투입하고, 교반하면서 미리 115℃로 가열한 오일 욕 중에 침지했다. 15분 후에 균일한 용액이 되고, 환류를 개시했다. 1시간 반응을 계속한 후, 5.33 ×10⁴ Pa의 감압 하에서 4시간에 걸쳐 물 및 과잉의 포름알데히드를 유거했다. 이어서, 물 및 n-부탄올을 유거한 후, PGMAc를 가하여 냉각하고, 추가로 PGMAc을 가하고, 불휘발분 40.0으로 조정했다. 수지 고형분의 산가가 136 mgKOH/g인 카르복시기를 가지는 아미노 수지(A-2)를 얻었다. 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량; Mn이 1624, 분산도; Mw/Mn이 1.28였다.

제조예-3〔페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지의 조정〕

온도계, 환류냉각관 및 교반기를 구비한 4구 플라스크에 벤조구아나민 18.7부, p-하이드록시벤즈알데히드 48.8부, n-부탄올 88.8부를 투입하고, 교반하면서 미리 125℃으로 가열한 오일 욕 중에 침지했다. 20분 후에 균일 용액이 되었다. 동온도에서 24시간 반응을 계속했다. 반응후, 5.33 ×10⁴ Pa의 감압 하에 n-부탄올을 유거한 후, 얻어진 고체를 n-헥산/초산에틸(2/1)의 혼합 용액으로 세정하여, 과잉의 p-하이드록시벤즈알데히드를 제거했다. PGMAc를 가하여 냉각하고, 추가로 PGMAc을 가하여, 불휘발분 40.0으로 조정했다. 수지 고형분의 산가가 85.2 mgKOH/g인 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지(A-3)를 얻었다. 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량; Mn이 4000, 분산도; Mw/Mn이 3.26였다.

제조예-4 〔카르복시기를 가지는 아크릴 수지의 조제〕

온도계, 환류냉각관, 교반기 및 질소가스도입구를 구비한 4구 플라스크에, PGMAc 425.0부를 투입, 교반하면서 90℃까지 온도 상승한 후, 메타아크릴산(이하 MAA라 약기함) 42.8부, 벤질메타크릴레이트(이하 BzMA라 약기함) 286.1부, PGMAc 96.0부 및 t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트(이하 P-O라 약기함) 16.5부의 혼합 용해물을 1시간 적하했다. 적하 종료 후 90℃로 하여 2시간 유지한 후, P-O 1.7부를 가하고, 다시 동온도에서 7시간 반응시키고, 수지 고형분의 산가가 84.0 mgKOH/g인 카르복시기를 가지는 아크릴 수지 (A-4)의 용액을 얻었다. 얻어진 수지용액의 불휘발분은 39.7%, 폴리스티렌 환산의 Mn은 9500, 분산도 Mw/Mn은 2.07였다.

실시예 1

0.5 mmφ의 지르코니아 비즈를 투입한 고속분산기 "TSG-6H"(이가라시 機械製造사제)를 사용하여, 제조예 1에서 조정한 카르복시기를 가지는 아미노 수지용액(A-1) 25.0부, C.I. 피그먼트레드254를 8.0부, 아디스파 PB814를 2.5부, PGMAc 64.5부로 이루어지는 분산액을 2000 m^-1의 회전수로 8시간 분산을 행하여, 적색 안료분산액(D-1)을 얻었다. 다음에, 상기의 적색 안료분산액(D-1) 100부에 대하여, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(이하 DPHA라 약기함) 7.0부, 일가큐어 # 369 0.3부를 가하여 혼합한 후, 구멍 직경 1.0㎛의 필터로 여과하여, 광경화성 착색 조성물(R-1)을 얻었다.

얻어진 광경화성 착색 조성물(R-1) 25g을 유리 용기 중에 옮겨 밀폐하고, 40℃에서 24시간 보존하고, 성능시험의 방법에 따라 보존안정성을 평가했다. 그 결과, 보존안정성은 양호했다.

다음에, 광경화성 착색 조성물(R-1)을 스핀 코터를 사용하여 유리판 상에 회전수1000 m^-1의 회전수로 9초간 회전 도포한 후, 60℃에서 5분간 예비건조하여 도막을 형성시켰다. 얻어진 도막에 소정의 패턴마스크를 투과시켜, 고압 수은등을 사용하여 1OOO J/㎡를 노광했다. 얻어진 도막은 성능시험의 항목에 따라서 평가를 행했다.

이들 평가결과를 표 1에 나타낸다.

그 결과, 현상 특성, 내열성 및 내약품성이 우수한 컬러 필터용 착색 패턴이 얻어졌다.

또한, 내열시험 후의 도막의 흡수 스펙트럼 및 박막 X선 회절을 측정한 바, 적색 안료의 결정형 변화 및 결정 직경의 증가는 관측되지 않았다.

실시예 2

실시예 1에서 사용한 아미노 수지(A-1)을 제조예 2에서 얻어진 아미노 수지(A-2)로 바꾸는 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 광경화성 착색 조성물(R-2)을 얻었다.

다음에, 얻어진 광경화성 착색 조성물(R-2) 25g을 유리 용기 중에 옮겨 밀폐하고, 40℃에 24시간 저장하여, 보존안정성을 평가했다. 그 결과, 보존안정성은 양호했다.

다음에, 얻어진 광경화성 착색 조성물(R-2)을 사용하여 유리 기판 상에 실시예 1과 같이 도막을 형성시켰다. 실시예 1과 같이 노광, 현상에 이어서 세정을 행한 후, 성능시험 항목에 따라서 평가했다.

이들 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3

실시예 1에서 사용한 아미노 수지(A-1)을, 제조예 3에서 얻어진 아미노 수지(A-3)로 바꾸는 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 광경화성 착색 조성물(R-3)을 얻었다.

다음에, 광경화성 착색 조성물(R-3) 25g을 유리 용기 중에 옮겨 밀폐하고, 40℃로 24시간 저장하여 보존안정성을 평가했다. 그 결과, 보존안정성은 양호했다.

다음에, 얻어진 광경화성 착색 조성물(R-3)을 사용하여 유리 기판 상에 실시예 1과 같이 도막을 형성하였다. 실시예 1과 같이 노광, 현상에 이어서 세정을 행한 후, 성능시험 항목에 따라서 평가했다.

이들 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

또, 내열시험 후의 도막의 흡수 스펙트럼 및 박막 X선 회절을 측정한 바, 적색 안료의 결정형 변화 및 결정 직경의 증가는 관측되지 않았다.

실시예 4

실시예 1에서 사용한 아미노 수지(A-1) 25부를 제조예 1에서 얻어진 아미노 수지(A-1) 12.5부와, 제조예 4에서 얻어진 아크릴 수지(A-4) 12.5부의 혼합물로 바꾸는 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로 광경화성 착색 조성물(R-4)을 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로, 보존안정성 및 도막의 제물성을 평가하고, 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

그 결과, 조성물의 보존안정성은 양호하고, 게다가 현상 특성, 내열성 및 내약품성이 우수한 컬러 필터용 착색 패턴이 얻어졌다.

또한, 내열시험 후 도막의 흡수스펙트럼 및 박막 X선 회절을 측정한 바, 적색 안료의 결정형변화 및 결정 직경의 증가는 관측되지 않았다.

실시예 5

실시예 1에서 사용한 광경화성 수지 DPHA를 펜타에리스리톨트리아크릴레이트 (이하 PETA라 약기함)로 바꾼 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 광경화성 착색 조성물(R-5)을 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로 보존안정성 및 도막의 제물성을 평가하고, 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

그 결과, 조성물의 보존안정성이 양호할 뿐 아니라 현상 특성, 내열성 및 내약품성이 우수한 컬러 필터용 착색 패턴이 얻어졌다.

또한, 내열시험 후 도막의 흡수스펙트럼 및 박막 X선 회절을 측정한 바, 적색 안료의 결정형 변화 및 결정 직경의 증가는 관측되지 않았다.

실시예 6

실시예 1에서 사용한 광경화성 수지 DPHA를 폴리(테트라메틸렌글리콜)비스(말레이미드아세테이트)[폴리(테트라메틸렌글리콜)의 평균분자량 250〕(이하 MIA250라 약기힘)로 바꾸는 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 광경화성 착색 조성물(R-6)을 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로 보존안정성 및 도막의 제물성을 평가하여, 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 내열시험 후 도막의 흡수스펙트럼 및 박막 X선 회절을 측정한 바, 적 색 안료의 결정형 변화 및 결정 직경의 증가는 관측되지 않았다.

비교예 1

실시예 1에서 사용한 아미노 수지(A-1)을 제조예 4에서 얻어진 아크릴 수지(A-4)로 바꾸는 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 광경화성 착색 조성물(R-7)을 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로 보존안정성 및 도막의 제물성을 평가하고, 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

그 결과, 보존안정성은 양호하지만, 얻어진 도막은 내열성 및 내약품성이 뒤떨어지는 것이었다.

또, 내열시험 후 도막의 흡수스펙트럼 및 박막 X선 회절을 측정한 바, 적색 안료의 결정입자가 증대되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상, 실시예 1∼6와 비교할 때 아크릴 수지만을 바인더 수지로서 사용한 경우는, 내열성 및 내약품성이 뒤떨어지는 것이 명확하다.

[표 1]

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1
광중합성 착색 조성물의 조성
아미노 수지 용액	A-1 25.0	A-2 25.0	A-3 25.0	A-1 12.5	A-1 25.0	A-1 25.0	-
아크릴 수지 용액	-	-	-	A-4 12.5	-	-	A-4 25.0
적색 안료 분산액	100	100	100	100	100	100	100
광중합성 모노머	DPHA 7.0	DPHA 7.0	DPHA 7.0	DPHA 7.0	PETA 7.0	MIA250 7.0	DPHA 7.0
Irg-# 369	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
도막 성능
보존안정성	○	○	○	○	○	○	○
현상 특성	○	○	○	○	○	○	○
내열성 시험 1	◎	○	○	◎	◎	◎	×
내열성 시험 2	◎	○	○	◎	◎	◎	×
내열시험 후의 도막외관	매우좋음	매우좋음	매우좋음	매우좋음	좋음	매우좋음	표면에 작은주름
내약품성 시험 1	○	○	○	○	○	○	○
내약품성 시험 2	○	○	○	○	○	○	×

표 중의 숫자는 모두 중량부를 나타낸다.

DPHA: 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트

PETA: 펜타에리스리톨트아크릴레이트

MIA250: 폴리(테트라메틸렌글리콜)비스(말레이미드아세테이트) [폴리(테트라메틸렌글리콜)의 평균 분자량250〕

Irg# 369: 일가큐어 # 369

본 발명의 컬러 필터는, 알칼리 가용성 바인더 수지로서 카르복시기 또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 사용하기 때문에, 얻어진 도막은 알칼리 현상 액에 의한 패턴 형성성이 우수하다. 또한, 본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에 의하면, 광중합성 관능기를 가지는 화합물을 함유하는 광중합성 착색수지 조성물을 사용하고 있기 때문에, 얻어진 도막은 포토리소그라피법에 의해서 광중합하여, 내열성, 내용제성 및 내약품성이 우수한 화소부를 형성할 수 있고, 실용성이 높은 컬러 필터를 제공할 수가 있다.

Claims

투명기판 상에 화소부를 가지고, 상기 화소부가 (a) 색재료, (b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물, 및 (c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 함유하는 경화성 착색 조성물의 도막(塗膜)으로 이루어지고, 상기 도막이 광경화할 뿐 아니라 열경화하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
제1항에 있어서,

(c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지가 (c-1) (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산, 및 (c-2) 포름알데히드, 글리옥실산, 숙신세미알데히드 및 하이드록시벤즈알데히드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 알데히드 화합물을 축합하여 이루어지는 아미노 수지인 컬러 필터.
제1항에 있어서,

(c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지가 (c-3) 멜라민, 벤조구아나민 및 (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 트리아진계 화합물과, (c-4) 글리옥실산, 숙신세미알데히드 및 하이드록시벤즈알데히드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 알데히드 화합물을 축합하여 이루어지는 아미노 수지인 컬러 필터.
제1항에 있어서,

(b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물이 (메타)아크릴산 유도체 및/또는 말레이미드 유도체인 컬러 필터.
(a) 색재료, (b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물, 및 (c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지를 함유하는 중합성 착색 조성물을 사용하여 투명기판 상에 도막을 형성하고, 상기 도막에 컬러 필터용 화소 패턴을 가지는 마스크를 통해서 노광함으로써 상기 도막을 경화시키고, 또한 상기 도막을 현상하여 화소부를 형성하고, 이어서 상기 화소부를 가열함으로써 상기 화소부를 열경화시키는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
제5항에 있어서,

(c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지가 (c-1) (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산, 및 (c-2) 포름알데히드, 글리옥실산, 숙신세미알데히드, 하이드록시벤즈알데히드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 알데히드 화합물을 축합하여 이루어지는 아미노 수지인 컬러 필터의 제조 방법.
제5항에 있어서,

(c) 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 가지는 아미노 수지가 (c-3) 멜라민, 벤조구아나민, 및 (4,6-디아미노-1,3,5-트리아진-2-일)벤조산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 트리아진계 화합물과, (c-4) 글리옥실산, 숙신세미알데히드, 및 하이드록시벤즈알데히드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 알데히드 화합물을 축합하여 이루어지는 아미노 수지인 컬러 필터의 제조 방법.
제5항에 있어서,

(b) 광중합성 관능기를 가지는 화합물이 (메타)아크릴산 유도체 및/또는 말레이미드 유도체인 컬러 필터의 제조 방법.