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KR101225954B1 - 컬러필터용 잉크 조성물, 이를 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터 - Google Patents

컬러필터용 잉크 조성물, 이를 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터 Download PDF

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KR101225954B1
KR101225954B1 KR1020090008955A KR20090008955A KR101225954B1 KR 101225954 B1 KR101225954 B1 KR 101225954B1 KR 1020090008955 A KR1020090008955 A KR 1020090008955A KR 20090008955 A KR20090008955 A KR 20090008955A KR 101225954 B1 KR101225954 B1 KR 101225954B1
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South Korea
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color filter
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color
Prior art date
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Inventor
박종승
이인재
형경희
Original Assignee
제일모직주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 컬러필터용 잉크 조성물, 이를 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 컬러필터용 잉크 조성물은 (A) 아크릴계 수지; (B) 중합성 모노머; (C) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 안료; (D) 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 레벨링제; 및 (E) 용매를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112009006995349-pat00001
[화학식 2]
Figure 112009006995349-pat00002
[화학식 3]
Figure 112009006995349-pat00003
(상기 화학식 1 내지 3에서, 각 치환기의 정의는 발명의 상세한 설명에 정의된 것과 같다.)
잉크, 잉크젯, 안료, 색재현, 컬러필터, 레벨링제

Description

컬러필터용 잉크 조성물, 이를 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터{INK COMPOSITION FOR COLOR FILTER, METHOD FOR MANUFACTURING PIXELS FOR COLOR FILTER USING SAME, AND COLOR FILTER PRODUCED BY SAME}
본 발명은 컬러필터용 잉크 조성물, 이를 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터에 관한 것이다.
컬러필터는 액정표시장치, 카메라의 광학필터 등에 사용되는 것으로서, 3종이상의 색상으로 착색된 미세한 영역을 고체촬영소자 또는 투명기판상에 코팅하여 제조된다. 이와 같은 착색박막은 통상 염색법, 인쇄법, 안료분산법, 잉크젯 방식 등에 의하여 형성될 수 있다.
염색법은 기판상에 미리 젤라틴 등의 천연 감광성 수지, 아민변성 폴리비닐알코올, 아민변성 아크릴계 수지 등의 염색기재를 가진 화상을 형성시킨 후, 직접염료 등의 염료로 염색하여 착색박막을 형성하게 된다. 염색법의 경우, 일반적으로 사용되는 염료 및 수지 자체의 선명성과 분산성을 양호하나, 내광성, 내습성 및 내열성이 떨어지는 단점이 있다.
인쇄법은 열경화성 또는 광경화성 수지에 안료를 분산시킨 잉크를 사용하여 인쇄를 행한 후, 열 또는 광으로 경화시킴으로써 착색박막을 형성한다. 염색법의 경우, 타 방법에 비해 재료비를 절감할 수 있지만, 고도로 정밀하고 세밀한 화상 형성이 곤란하다는 단점이 있다.
안료분산법은 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재 위에 착색제를 함유하는 광중합성 조성물을 코팅, 노광, 현상 및 열경화시키는 일련의 과정을 반복함으로써 착색박막을 형성하는 방법이다. 안료분산법은 내열성 및 내구성을 향상시킬 수 있고 필름의 두께를 균일하게 유지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 미세 패턴의 구현이 우수하고 제조방법이 비교적 용이하여 보편적으로 채용되고 있다. 예컨대, 대한민국 특허공개 제1992-7002502호, 대한민국 특허공개 제1994-0005617호, 대한민국 특허공개 제1995-0011163호, 대한민국 특허공개 제1995-7000359호 등에서는 안료분산법을 이용한 착색 감광성 수지 조성물의 제조방법이 제안되고 있다.
그러나, 상기 방법은 화소를 형성하기 위하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)에 대하여 각각 코팅, 노광, 현상 및 경화하는 과정을 요구하여 제조 공정이 매우 길어지고 공정간 제어인자가 많아짐에 따라 수율 관리에 어려움이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 최근에는 종래의 안료분산법을 대체하기 위한 여러 가지 새로운 공정방식이 사용되고 있는데, 대표적인 것이 잉크젯 프린팅 방식이다. 잉크젯 프린팅 방식에서는 유리기판상에 블랙 매트릭스 등의 차광층을 형성하고 상기 화소 공간에 잉크를 주입하는 방식이다. 잉크젯 프린팅 방식은 컬러필터를 제조함에 있어서 별도의 코팅, 노광, 현상 등의 공정이 불필요하므로 공 정에 필요한 재료를 절감할 수 있고 공정의 단순화를 가능하게 할 수 있다.
상기와 같은 잉크젯 잉크를 사용하여 컬러필터를 제조하는 경우, 요구되는 색 특성을 확보하기 위해서는 2 종류 이상의 안료를 혼합하여 사용하는 것이 일반적이다. 특히, 적색 필터에 있어서는 주안료로 다이키토파이롤로파이롤계 적색 안료, 예를 들면 C.I. Pigment Red 254가 주로 채용된다. 또한, 조색 안료로는 안트라퀴논계 적색 안료, 예를 들면, C.I. Pigment Red 177을 첨가하거나, 또는 아이소인돌리논계 황색 안료, 예를 들면 C.I. Pigment Yellow 139를 첨가하는 것이 일반적이다. 경우에 따라서는 다른 황색 및 오렌지색의 안료, 예를 들면 C.I. Pigment Yellow 138, C.I Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Orange 38 등을 첨가할 수도 있다. 상기의 안료들은 색특성, 내광성 및 내열성이 우수한 특징이 있어, 컬러필터용 재료로서 흔히 사용되어 왔으나, 최근 LCD 컬러필터의 용도가 확대됨에 따라, 요구되는 물성 수준은 나날이 높아지고 있다. 따라서, 투과될 때의 명도 및 색순도 향상과 같은 색특성을 높이기 위해, 상기 안료들을 미립화 및 미세 분산화하는 연구가 진행되고 있으나, 사실상 이들 안료의 조합만으로는 컬러필터의 색특성 발현에 한계가 있다.
이에, 일본등록특허 제3924872호에서는, 신규한 적색 안료를 이용한 착색 감광성 수지 조성물의 제조 방법이 제안되었으나, 이 신규 적색 안료는 분자 구조가 크고, 미세화하기 어려운 단점이 있어, 밀링 후에도 입자 크기를 150 nm 이하로 줄이기 어렵다. 또한, 컬러필터로 제조한 후에도, 필터 표면의 조도가 크고, 분화구 형태의 표면 불량이 빈번하게 발생하므로, 원하는 수준의 고품질 컬러필터를 제조 하는데 어려움이 있다. 또한, 이러한 표면 상태의 불량으로 인해, 산란 효과가 커져, 명암비 수준이 저하되는 등의 문제도 빈번하게 발생하고 있는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 표면 조도 및 분화구의 발생이 적어 표면 상태가 양호하고, 색재현율 및 명암비가 우수한 고품질의 컬러필터를 제조할 수 있는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 컬러필터용 잉크 조성물을 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 컬러필터용 화소의 제조 방법에 의하여 제조된 컬러필터용 화소를 포함하는 컬러필터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 평균적인 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, (A) 아크릴계 수지, (B) 중합성 모노머, (C) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 안료, (D) 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 레벨링제 및 (E) 용매를 포함하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112009006995349-pat00004
[화학식 2]
Figure 112009006995349-pat00005
(상기 화학식 2에서,
R1은 수소 또는 메틸기이고,
R2는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이고,
R3은 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이고,
R4는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
a는 1 내지 50의 정수이다.)
[화학식 3]
Figure 112009006995349-pat00006
(상기 화학식 3에서,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고,
b는 1 내지 50의 정수이다.)
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 컬러필터용 잉크 조성물을 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 컬러필터용 화소의 제조 방법으로 제조된 컬러필터용 화소를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 컬러필터용 잉크 조성물은 표면 조도 및 분화구의 발생이 적어 표 면 상태가 양호하고, 색재현율 및 명암비가 우수한 고품질의 컬러필터를 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하에서 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 컬러필터용 잉크 조성물은, (A) 아크릴계 수지; (B) 중합성 모노머; (C) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 안료; (D) 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 레벨링제; 및 (E) 용매를 포함한다.
또한, 상기 컬러필터용 잉크 조성물은 (F) 중합 개시제 및 (G) 기타 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 상기 컬러필터용 잉크 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.
(A) 아크릴계 수지
상기 아크릴계 수지는 하나 이상의 카르복시기를 갖는 제1 에틸렌성 불포화 단량체 및 이와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체이다.
상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체로는, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 제2 에틸렌성 불포화 단량체로는, 스티렌, α-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 벤질 메틸 에테르 등의 알케닐 방향족 화합물; 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 부틸 아크릴레이트, 2-히드록시 부틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 에스테르류 화합물; 2-아미노 에틸 아크릴레이트, 2-아미노 에틸 메타크릴레이트, 2-디메틸 아미노 에틸 아크릴레이트, 2-디메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 아미노 알킬 에스테르류 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르본산 비닐 에스테르류 화합물; 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 글리시딜 에스테르류 화합물; 아크릴로 니트릴, 메타크릴로 니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드 등의 불포화 아미드류 화합물 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 사용된 아크릴계 수지는 이들 중 1종 이상의 제2 단량체를 포함한다.
상기 아크릴계 수지의 대표적인 예로는, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트/스티렌 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트/2-히드록시에틸 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시에틸 메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 3,000 내지 150,000의 중량평균분자량(Mw)을 갖는 것 이 바람직하고, 5,000 내지 50,000의 중량평균분자량(Mw)을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 중량평균분자량이 상기 범위에 있는 경우 충분한 경화 속도를 얻을 수 있고, 경화 후에도 균일한 코팅 표면을 얻을 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 산가는 100 mgKOH/g 이하인 것이 바람직하며, 10 내지 100 mgKOH/g인 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위에서는 현상성이 우수하고, 컬러필터용 잉크 조성물의 저장 안정성이 향상될 수 있어 바람직하다.
상기 아크릴계 수지는, 컬러필터용 잉크 조성물 총량에 대하여 1 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 아크릴계 수지의 함량이 상기 범위에 있는 경우 기판과 충분한 접착력을 확보할 수 있고, 균일한 막 두께를 형성할 수 있으며, 막 강도, 내열성, 내화학성 및 잔상 등의 컬러필터 후공정을 양호하게 개선할 수 있다. 또한 적절한 점도를 얻을 수 있어 잉크젯 프린팅시 노즐 막힘이 발생하지 않으며, 균일한 토출이 이루어지도록 할 수 있다.
(B) 중합성 모노머
상기 중합성 모노머는 일반적인 컬러필터용 감광성 수지 조성물에 사용되는 아크릴레이트계 또는 메타크릴레이트계 모노머로서 예를 들면, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 비스페놀A 디 아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 노볼락에폭시 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 중합성 모노머는 컬러필터용 잉크 조성물 총량에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 중합성 모노머의 함량이 상기 범위에 있는 경우 패턴 형성 후, 충분한 경화로 막강도를 확보할 수 있으며, 적절한 잉크 조성물의 점도를 유지할 수 있어 저장 안정성등 잉크 특성이 우수한 잉크 조성물의 제공이 가능하다.
(C) 안료
본 발명의 컬러필터용 잉크 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 주안료로 하여 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009006995349-pat00007
또한, 색특성을 확보하기 위하여, 상기 주안료는 내광성 및 내열성이 우수한 보조안료와 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 보조안료의 대표적인 예로는 C.I. Pigment Green 36, C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 177, C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 139, C.I Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Orange 38 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 안료는 컬러필터용 잉크 조성물 총량에 대하여 1 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 조금 더 바람직하게는 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 안료의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는, 원하는 색재현율을 얻지 못하여 바람직하지 못하고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 분산 안정성이 저하되고, 명암비 확보에 어려운 문제점이 있어 바람직하지 못하다. 또한, 상기 안료가 주안료 및 보조안료를 혼합하여 사용하는 경우, 상기 보조 안료는 컬러필터용 잉크 조성물 총량에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위에서는 배합된 잉크의 최종 색공간을 원하는 목표 수준으로 이동할 수 있으며, 잉크의 명암비 및 밝기를 향상시킬 수 있어 바람직하다.
(D) 레벨링제
본 발명의 컬러필터용 잉크 조성물은 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 레벨링제를 포함하는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112009006995349-pat00008
(상기 화학식 2에서,
R1은 수소 또는 메틸기이고,
R2는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이고,
R3은 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이고,
R4는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
a는 1 내지 50의 정수이다.)
상기 화학식 2에서 할로겐 원자로는 불소 원자가 바람직하다.
[화학식 3]
Figure 112009006995349-pat00009
(상기 화학식 3에서,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, 바람직하게는 메틸기이며,
b는 1 내지 50의 정수이다.)
상기 화학식 2 및 3은 더욱 구체적으로 각각 하기 화학식 4 및 5인 것이 좋다.
[화학식 4]
Figure 112009006995349-pat00010
(상기 화학식 4에서,
R1은 수소 또는 메틸기이고,
a는 1 내지 50의 정수이고,
n은 1 내지 20의 정수이다.)
[화학식 5]
Figure 112009006995349-pat00011
(상기 화학식 5에서,
b는 1 내지 50의 정수이다.)
상기 레벨링제는 컬러필터용 잉크 조성물 총량에 대하여 0.001 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 레벨링제의 함량이 충분한 잉크의 퍼짐성 및 평탄화를 확보할 수 있어 적색 안료를 포함하는 잉크 조성물의 건조시 표면 조도 증가 및 표면 분화구 발생의 문제점이 발생하지 않으며, 또한 프린팅헤드에서 노출된 잉크가 차광층 표면 및 인접 픽셀의 개구부로 넘치거나 튀어서 오염이 발생하지 않는다.
상기 레벨링제는 컬러필터용 잉크 조성물의 퍼짐성 및 평탄화 정도를 높여, 건조시 컬러필터의 표면 형성 과정에서 발생하는 문제점, 즉, 표면 조도의 증대, 표면 분화구 발생 등을 방지할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 적색 안료의 경우 분자 구조가 크고, 입자를 미세화하기 어려워 밀링후에도 입자의 크기가 150 nm 이하로 줄이는데 어려움이 있으나, 상기 레벨링제를 첨가함으로써 안료의 미립 분산화가 가능해지며, 상기한 문제점을 개선할 수 있다.
(E) 용매
상기 용매는 아크릴계 수지에 대한 용해력이 높고, 안료와의 친화성이 우수하여 높은 분산성을 유지할 수 있는 것이라면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 고비점 용매를 사용할 수 있다. 상기 고비점 용매는 프린팅시 노즐이 막히는 문제를 해결하고, 컬러필터의 색특성을 확보할 수 있어 바람직하다.
상기 고비점 용매는 비점 온도가 170 내지 250 ℃인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고비점 용매의 구체적인 예로는 3-메톡시 부틸 아세테이트, 디에틸렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 에틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 부틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 부틸에테르 아세테이트, 1,3-부탄디올 디아세테이트, 프로필렌글리콜 n-프로필에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 n-부틸 에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 n-프로필에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 디프로필렌글리콜 프로필에테르, 디프로필렌글리콜 부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 부틸에테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 용매는 컬러필터가 요구하는 색 재현율, 명암비 및 잉크의 저장 안정성을 향상시키기 위해, 170 ℃ 미만의 저비점 용매를 상기 고비점 용매와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 저비점 용매로는 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, n-프로필아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 에틸에테르 아세테이트, 3-메톡시-1-프로필 아세테이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 프로필렌글리콜 에틸에테르, 프로필렌글리콜 프로필에테르, 에틸렌글리콜 프로필에테르, n-부틸 프로피오네이트, 에틸 3-에톡시 프로피오네이트, n-펜틸 프로피오네이트, n-프로필 프로피오네이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르 프로피오네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 고비점 용매 및 저비점 용매는 99:1 내지 50:50의 중량비로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 고비점 용매 함량이 상기 비율보다 적은 경우에는 용매의 빠른 휘발로 잉크의 건조 속도가 증가하여, 노즐의 막힘이 빈번해져, 적절한 토출 성능을 유지하기 어려우며, 상기 비율을 초과하는 경우에는 균일한 토출이 어렵고, 분산성 및 저장 안정성이 불량해져 높은 명암비를 유지하기 어려운 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.
상기 용매의 함량은 잔부의 양으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 컬러필터용 잉크 조성물 총량에 대하여 40 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매가 40 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 토출성이 현저히 저하되어 프린팅이 불가능하게 되며, 90 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 헤드 노즐에서 잉크가 흘러나오는 문제점이 발생하게 되며, 패턴 형성 후, 원하는 색특성을 얻을 수 없어 바람직하지 못하다.
(F) 중합 개시제
상기 컬러필터용 잉크 조성물은 제조된 패턴의 강도 향상을 위하여, 중합 개시제를 더욱 포함할 수 있다.
상기 중합 개시제로는 광중합 개시제, 열중합 개시제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제로는 일반적으로 사용되는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물 및 이들의 조합 등을 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계의 화합물로는 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로리오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 4-클로로아세토페논, 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 사용할 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 사용할 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤, 2-메틸 티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤 등을 사용할 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 벤질디메틸케탈 등을 사용할 수 있다.
상기 트리아진계 화합물로는 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-트리)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-비페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴 s-트리아진, 2-(나프토1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)- 6-트리아진 등을 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제로는 그 밖에도 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 열중합 개시제로는 일반적으로 사용되는 과산화물계 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 과산화물계 화합물로는 메틸에틸케톤 퍼옥사이드; 메틸이소부탈케톤 퍼옥사이드; 시클로헥사논 퍼옥사이드; 아세틸아세톤 퍼옥사이드; 이소부틸릴 퍼옥사이드; 디이소프로필벤젠 히드로퍼옥사이드, 쿠멘 히드로퍼옥사이드, t-부틸 히드로퍼옥사이드 등의 히드로퍼옥사이드류 화합물을 사용할 수 있고, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸 시클로헥산, 2,2-디-(t-부틸옥시이소프로필)벤젠, 4,4-디-t-부틸퍼옥시발레르산 n-부틸에스테르 등의 퍼옥시케탈류 화합물도 사용할 수 있다.
상기 컬러필터용 잉크 조성물이 중합 개시제를 더욱 포함하는 경우, 상기 중합 개시제는 컬러필터용 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 중합 개시제가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 생성된 패턴의 강도 향상이 거의 미비하고, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 저장 안정성이 불안정해지고, 점도가 지속적으로 증가하여 토출 성능이 저하되는 문제점이 있어 바람직하지 못하다.
(G) 기타 첨가제
상기 컬러필터용 잉크 조성물은 선택적으로 분산제를 더욱 포함할 수 있다. 분산과정에서 분산제가 추가로 포함하면, 안료의 미립 분산화가 가능하게 되어, 안료의 분산성이 향상될 수 있다.
상기 분산제로는 예를 들면, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제를 사용할 수 있으며, 상세하게는 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알콜 에스테르 알킬렌옥사이드 부가물, 알콜알킬렌옥사이드 부가물, 설폰산 에스테르, 설폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드 알킬렌옥사이드 부가물, 알킬아민 등을 사용할 수 있다. 상기 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 첨가할 수 있다. 상기 분산제는 안료 100중량부에 대하여 10 내지 20중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 기판과의 접착력을 향상시키기 위한 접착성 향상제를 추가로 첨가할 수 있다. 상기 컬러필터용 잉크 조성물이 접착성 향상제를 더욱 포함하는 경우, 상기 접착성 향상제는 컬러필터용 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 컬러필터용 잉크 조성물을 이용한 컬러필터용 화소의 제조 방법을 제공한다.
상기 컬러필터용 화소의 제조 방법은, 본 발명에 따른 컬러필터용 잉크 조성물을 기판 위에 잉크젯 분사 방법으로 도포하여 패턴을 형성하는 단계(S1); 및 상기 패턴을 경화하는 단계(S2)를 포함한다.
(S1) 패턴을 형성하는 단계
상기 컬러필터용 잉크 조성물은 잉크젯 분산 방식으로 0.5 내지 3.0 ㎛의 두께로 기판 위에 도포하는 것이 바람직하다. 상기 잉크젯 분사는 단일 컬러만 분사하여 필요한 색의 수에 따라 반복적으로 분사함으로써 패턴을 형성할 수 있으며, 공정을 줄이기 위하여 필요한 색의 수를 동시에 분사하는 방식으로 패턴을 형성할 수도 있다.
(S2) 경화하는 단계
상기 수득된 패턴을 경화시켜 화소를 얻을 수 있다. 이때 경화시키는 방법으로는 광경화 또는 열경화 등을 들 수 있으며, 열경화 공정이 바람직하다. 상기 열경화 공정은 160 ℃이상의 온도로 가열하여 경화시키는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 160 내지 300 ℃로 가열하여 경화시킬 수 있으며, 조금 더 바람직하게는 200 내지 250 ℃로 가열하여 경화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 컬러필터용 화소의 제조 방법으로 제조된 컬러필터용 화소를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나, 하기의 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
(컬러필터용 잉크 조성물의 제조)
[실시예 1]
[표 1]
조성 함량[중량%]
(A) 아크릴계 수지 벤질 메타크릴레이트/시클로헥실 메타크릴레이트/
스티렌/메타크릴산 공중합체
(몰비=40/36/15/10)
(중량평균분자량(Mw)=20,000)		 6
(B) 중합성 모노머 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 6
(C) 안료 C.I.Pigment Green 58(화학식 1에 해당)/
C.I.Pigment Yellow 150
(중량비=75/25)		 15
(D) 레벨링제 메가페이스 F-475(DIC社)
(화학식 2에 해당, 불소계 계면활성제)		 0.5
(E) 용매
 디에틸렌글리콜 부틸에테르 아세테이트 64
프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 8.5
상기 표 1에 기재된 성분들을 이용하여 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
C.I.Pigment Green 58(화학식 1에 해당)/C.I.Pigment Yellow 150(중량비=75/25) 15 중량%를 대신하여,
C.I.Pigment Green 58(화학식 1에 해당)/C.I.Pigment Green 36/C.I.Pigment Yellow 138(중량비=50/20/30) 15 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
레벨링제의 함량을 0.5 중량%를 대신하여, 1.0 중량% 사용하고, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 8.5 중량%를 대신하여 8 중량%로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
[실시예 4]
메가페이스 F-475(DIC社) 0.5 중량%를 대신하여,
레벨러 SH-8400(DIC社)(화학식 3에 해당, 실리콘계 계면활성제) 1.0 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
[실시예 5]
광중합 개시제인 TAZ-110(미도리 카가쿠社) 0.5 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
C.I.Pigment Green 58(화학식 1에 해당)/C.I.Pigment Yellow 150(중량비=75/25) 15 중량%를 대신하여,
C.I.Pigment Green 36/C.I.Pigment Yellow 150(중량비=75/25) 15 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
메가페이스 F-475(DIC社)(화학식 2에 해당, 불소계 계면활성제) 0.5 중량%를 사용하지 않고, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 8.5 중량% 대신에, 9중량%로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터용 잉크 조성물을 제조하였다.
(물성 평가)
상기와 같은 방법으로 제조한 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2를 이용하여 하기와 같이 각각의 물성을 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었 다.
1. 휘도 평가
탈지 세척한 1mm 두께의 유리기판상에 1 내지 2 ㎛의 두께로 각각의 잉크 조성물을 도포하고, 80 ℃의 핫플레이트(hot- plate) 위에서 1분간 건조하여 도막을 수득하였다. 수득된 도막을 220 ℃의 열풍순환식 건조로 안에서 40분 동안 건조한 후, 분광측정기(Otsuka Electronics社의 MCPD3000)를 통하여 휘도 및 명암비를 측정하였다.
휘도는 Gy값이 0.593인 색좌표에서, GY값을 측정하였으며, 명암비는 10,000:1(bare glass) 기준으로 측정하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
◎는 GY값이 58 이상이거나, 명암비가 5,000:1 이상
○는 GY값이 57 내지 58이고, 명암비가 4,500:1 내지 5,000:1
△는 GY값이 56 내지 57이고, 명암비가 4,000:1 내지 4,500:1
×는 GY값이 56 이하이거나, 명암비가 4,000:1 이하
2. 토출성 평가
각각의 잉크 조성물을 일반 용지에 20 pL의 액정 크기가 되도록 1회 분사한 후 10 초간 대기하고, 다시 2회 분사한 후 20 초간 대기하였다. 반복적으로 대기 시간을 증가시켜 잉크젯 헤드의 노즐 중 어느 하나라도 불균일하게 토출되지 않고 정상적인 토출이 가능한 대기 시간을 측정하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
◎는 300 초 이상
○는 200 내지 300 초
△는 100 내지 200 초
×는 100 초 이하
여기서, 하나의 노즐이라도 노즐 막힘에 의해 토출이 진행되지 않거나, 토출된 잉크가 원하는 픽셀에 떨어지지 않았을 경우 불량으로 처리하고, 다시 실험하였다.
3. 저장 및 분산 안정성 평가
각각의 잉크 조성물을 1주일간 40 ℃에서 항온 보관한 후, 점도계(DV-Ⅱ Pro, 브룩필드社)를 이용하여 점도의 변화를 측정하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
◎는 점도의 변화가 없고, 잉크의 외관상 이물질이 전혀 발생하지 않는 경우
○는 0.1 내지 0.5 cPs의 점도 변화를 보이지만, 이물질 발생은 없는 경우
△는 0.5 내지 1.0 cPs의 점도 변화를 보이지만, 이물질 발생은 없는 경우
×는 1.0 cPs 이상으로 점도의 상승이 뚜렷하거나, 재결정 현상 등에 의해 이물질이 발생한 경우
4. 내열성 평가
각각의 잉크 조성물을 두께 1 ㎜의 유리기판상에 2 내지 3 ㎛의 두께로 도포하고, 230 ℃에서 1 내지 3 시간 동안 보관한 후, 다채널분광측정기(MCPD-3000, Photal社)를 이용하여 색 변화를 측정하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
◎는 색의 변화가 전혀 없거나, 3 시간 처리 시 색차(△E)가 1.0 이하인 경우
○는 3 시간 처리 시 1.0<색차(△E)<3.0인 경우
△는 3 시간 처리 시 색차(△E)>3.0이나, 1 시간 처리 시 색차(△E)<3.0인 경우
×는 육안으로 색의 변화가 뚜렷하게 인지되거나, 1 시간 처리 시 색차(△E)가 3.0 이상인 경우
5. 표면 조도 평가
각각의 잉크 조성물을 유리기판상에 3 ㎛의 두께로 도포하고, 230 ℃에서 1 시간 동안 건조한 후, 표면조도측정기(Optica1 Profiler NT1000, Veeco社)를 이용하여 두께의 불규칙한 정도를 측정하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
◎는 두께차(△H)가 ±0.1 이하인 경우
○는 두께차(△H)가 ±0.1 내지 ±0.2인 경우
△는 두께차(△H)가 ±0.2 내지 ±0.3인 경우
×는 두께차(△H)가 ±0.3 이상인 경우
6. 표면 특성 평가
각각의 잉크 조성물을 유리기판상에 2 ㎛의 두께로 도포하고, 230 ℃에서 1 시간 동안 건조한 후, 광학현미경을 이용하여 도포된 표면의 분화구(움푹 패인 자 국)의 개수를 측정하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
◎는 분화구 발생이 전혀 없는 경우
○는 분화구 발생이 1 내지 5개인 경우
△는 분화구 발생이 6 내지 9개인 경우
×는 분화구 발생이 10개 이상인 경우
[표 2]
물성 평가 휘도 토출성 저장, 분산안정성 내열성 표면조도 표면특성
실시예 1 ○ ◎ ○ ○ ○ ○
실시예 2 ◎ ◎ ○ ○ ○ ○
실시예 3 ○ ◎ ○ ○ ◎ ◎
실시예 4 ○ ◎ ○ ○ ○ ◎
실시예 5 ○ ◎ ○ ○ ○ ○
비교예 1 × ○ ○ ○ ○ ○
비교예 2 ○ ○ ○ ○ × ×
상기 표 2를 참조하면, 색특성이 우수한 안료를 사용한 실시예 1 내지 5의 잉크 조성물 및 비교예 2의 잉크 조성물은 모두 높은 휘도를 나타내었으나, 안료의 종류를 변경한 비교예 1의 경우 휘도가 현저히 낮게 나타났다. 한편, 본 발명의 레벨링제를 사용한 실시예 1 내지 5의 잉크 조성물은 표면 분화구 수가 현저히 적었지만, 레벨링제를 사용하지 않은 비교예 2는 표면 조도가 높고 분화구 발생이 상당히 많아 불량함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들 은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. (A) 아크릴계 수지;
    (B) 중합성 모노머;
    (C) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 안료;
    (D) 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 레벨링제; 및
    (E) 용매
    를 포함하는 컬러필터용 잉크 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112009006995349-pat00012
    [화학식 2]
    Figure 112009006995349-pat00013
    (상기 화학식 2에서,
    R1은 수소 또는 메틸기이고,
    R2는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이고,
    R3은 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이고,
    R4는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
    a는 1 내지 50의 정수이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112009006995349-pat00014
    (상기 화학식 3에서,
    R5 및 R6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 이고,
    b는 1 내지 50의 정수이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    (A) 상기 아크릴계 수지 1 내지 40 중량%;
    (B) 상기 중합성 모노머 1 내지 20 중량%;
    (C) 상기 안료 1 내지 40 중량%;
    (D) 상기 레벨링제 0.001 내지 2 중량%; 및
    (E) 상기 용매 잔부량
    을 포함하는 것인 컬러필터용 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 C.I. Pigment Green 36, C.I. Pigment Red 254, C.I. Pigment Red 177, C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 139, C.I Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Orange 38 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 보조안료를 1 내지 20 중량%로 포함하는 것인 컬러필터용 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컬러필터용 잉크 조성물은 잉크 조성물 100중량부에 대하여 (F) 중합 개시제를 0.1 내지 10 중량부로 더 포함하는 것인 컬러필터용 잉크 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 컬러필터용 잉크 조성물을 기판 위에 잉크젯 분사 방법으로 도포하여 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 패턴을 경화하는 단계
    를 포함하는 컬러필터용 화소의 제조 방법.
  6. 제5항에 따른 방법으로 제조된 컬러필터용 화소를 포함하는 컬러필터.
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KR20030027068A (ko) * 2001-06-22 2003-04-03 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 프탈로시아닌 화합물을 함유하는 착색 화상 형성 조성물,잉크, 잉크젯 잉크, 잉크젯 기록 방법 및 오존 기체 퇴색내성의 개량 방법
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