KR100475223B1 - 중간층을갖는레이저어드레서블열전사이미지소자 - Google Patents

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KR100475223B1
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마틴 비 울크
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Abstract

열전사 도너 소자는 지지체, 광 열 변환층, 중간층 및, 열전사층을 포함하도록 제공된다. 상기 도너 소자가 수용체와 접촉하게 되고 이미지대로 조사될 때에 이미지는 광 열 변환층에 의해 오염이 방지될 수 있다. 본 발명의 구성 및 방법은 컬러 프루프 및 컬러 필터 소자와 같은 장치를 포함하는 컬러화된 이미지를 제조하는 데 유용하다.

Description

중간층을 갖는 레이저 어드레서블 열전사 이미지 소자{LASER ADDRESSABLE THERMAL TRANSFER IMAGING ELEMENT WITH AN INTERLAYER}
본 발명은 열 전사 이미지 소자에 관한 것으로, 특히 방사 흡수층/열 변환층 및 전사층 사이에 중간층을 갖는 레이저 어드레서블 열전사 소자에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 레이저 어드레서블 시스템 등과 같은 열전사 시스템 내의 열전사 소자를 이용하는 방법에 관한 것이다.
전자 이미지 정보 용량의 증가와 그 사용에 따라 다양한 전자원(electronic sources)에 의해 어드레스될 수 있는 이미지 시스템에 대한 필요성 또한 증가하고 있다. 이러한 이미지 시스템의 예는 열전사(thermal transfer), 융제(ablation)(또는 트랜스페어렌티제이션(transparentization)) 및 융제-전사 이미지 시스템을 포함한다. 이러한 이미지 시스템은 컬러 프루핑(color proofing), 액정 디스플레이 장치용의 컬러 필터 어레이, 프린팅판 및 재생 마스크 등과 같은 장치에 광범위하게 이용되고 있다.
전자 정보를 열전사 이미지 매체에 기록하기 위한 종래의 방법은 에너지원으로서 열 프린트 헤드를 이용하는 것이다. 정보는 전기적 에너지로서 프린트헤드에 전송되며 프린트헤드는 열전사 도너 시트(donor sheet)의 국부를 가열한 다음에 이미지 데이터에 대응하는 물질을 수용체 시트에 전사한다. 열전사 도너 시트 중 2개의 주된 형태는 염료 승화(dye sublimation)(또는 염료 확산 전사) 및 열 매스 전사(thermal mass transfer)가 있다. 이러한 형태의 이미지 시스템의 대표적인 예는 미국 특허 제4,839,224호와 제4,822,643호에 개시되어 있다. 에너지원으로서 열 프린트헤드의 이용은 프린트헤드 크기의 제한, 이미지 기록의 저속화(밀리초), 해상도의 제한, 어드레스의 제한 및 프린트헤드와 매체의 해로운 접촉으로 인한 이미지의 인조잡상(人造雜像)의 발생과 같은 단점이 있다.
특히, 전자기 스펙트럼의 근 적외선 및 적외선 영역에서 가시적인 자외선을방사하는 고 출력 콤팩트 레이저, 반도체 광원, 레이저 다이오드 및 기타 방사원의 이용과 유효성의 증가는 에너지원으로서의 열 프린트헤드를 대신하였다. 이미지원으로서 레이저 또는 레이저 다이오드 등의 방사원의 이용은 전자 정보를 이미지 기록 매체에 전사하는 데 있어 중요하고 바람직한 수단 중의 하나이다. 매체를 노광하기 위한 방사광의 이용은 종래의 열 프린트헤드 이미지 시스템 보다 최종 이미지 포맷 사이즈의 높은 해상도와 많은 융통성(flexibility)을 제공한다. 게다가, 레이저 및 레이저 다이오드 등의 방사원은 가열원과 매체의 접촉으로부터의 해로운 영향을 제거하는 잇점을 제공한다. 결론적으로, 상기한 에너지원은 노광력이 향상되며 높은 해상도 및 개선된 에지 선명도를 갖는 이미지를 제공한다.
열전사 구성물에서 광 열 변환기의 역할을 하도록 광 흡수층을 적용함으로써, 에너지원으로서 레이저 및 레이저 다이오드 등의 방사원을 이용한 비접촉 이미지화가 가능하도록 한 기술은 이미 잘 알려져 있다. 이러한 형태의 소자의 대표적인 예는 미국 특허 제5,308,737호, 제5,278,023호, 제5,256,506호 및 제5,156,938호에서 찾아볼수 있다. 전사층은 그 자체가 광 열 변환층으로서 역할을 하도록 하는 광흡수 물질을 포함할 수 있다. 이와 다른 방법으로, 광 열 변환층은 분리층 예컨대, 기판과 전사층 사이의 분리층일 수 있다.
전사층 자체가 광 열 변환층으로서 역할을 하는 구조는 입사선의 흡수성을 증대하고 수용체로의 전송을 효과적으로 하는 첨가제를 필요로 할 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 전사 이미지 내의 흡수제의 존재는 이미지 객체의 성능에 악영향을 끼칠 수 있다.(예를들면, 가시선 흡수는 전사된 이미지의 광학적 컬러 순도를 감소시키며, 흡수제와 이미지 층에 있는 기타의 성분 사이의 조화성, 안정성을 떨어뜨린다.)
광 열 변환층 자체에 의한 전사 이미지의 오염은 분리형 광 열 변환층을 갖는 도너 구조를 이용할 때에 종종 발견된다. 이러한 광 열 변환층의 의도하지 않은 전사에 의한 전사 이미지의 오염이 발생하게 되고 광 열 변환층이 전사된 이미지의 성능을 떨어뜨리는 광 흡수제를 갖는 경우에(예를들면, 흑체 광 열 변환층의 부분을 컬러 필터 어레이나 컬러 프루프(color proof)로의 전사), 특히 수용체로의 광 열 변환층의 입사 전사는 이미지 물품의 품질에 악영향을 끼친다. 이와 유사하게, 이미지화 동안에 광 열 변환층의 기계적이나 열적 왜곡은 일반적으로 일어나게 되며 이는 전사 코팅의 품질에 악영향을 끼친다.
미국 특허 제5,171,650호는 "융제 전사(ablation-transfer)" 기술을 이용한 열적 이미지화에 대한 방법 및 물질을 개시하고 있다. 이 이미지화 공정에 이용된 도너 소자는 지지체, 중간 다이나믹 방출층(dynamic release layer) 및 색소를 포함한 융제성 캐리어 탑코트(topcoat)를 포함한다. 다이나믹 방출층 및 컬러 캐리어층은 모두 적외선 흡수(광 열 변환) 염료(dye)나 안료(pigment)를 포함할 수 있다. 컬러 이미지는 도너 소자를 수용체에 밀접시킨 다음에 이미지의 패턴대로 간섭성(coherent) 광원을 이용하여 도너를 조사함으로써 생성된다. 이와 동시에, 컬러 캐리어층이 방출되고, 수용체의 컬러 이미지를 생성하는 광 충돌 영역(light stuck area) 내의 다이나믹 방출층으로부터 떨어져 나아가게 된다.
1992년 3월 23일자 제출되어 현재 계류 중인 미국 출원 일련 번호 제07/855,799호는 흡광제(radiation absorber)와 조합된 글리시딜 아지드 폴리머(glycidyl azide polymer)를 포함하는 에너지 감광층으로 일부분이 코팅되어 있는 기판을 포함하는 융제성 이미지 소자를 개시하고 있다. 설명된 이미지원은 적외선, 가시선 및 자외선 레이저가 포함되어 있다. 비록, 레이저 다이오드가 특별히 언급되지 않고 있지만, 고상(solid state) 레이저가 노광원(exposure sources)으로서 개시되어 있다. 이 출원은 에너지 감광층의 융제에 의해 교체(relief) 프린팅판 및 리소그래피판의 형성을 주로 고려하고 있다. 열 매스 전사에 대한 이용에 관해서는 어떤 언급도 하지 않고 있다.
미국 특허 제5,308,737호는 방사될 때에 상대적으로 높은 볼륨의 가스를 발생하는 가스 생성 폴리머층을 가지는 폴리머 기판 상에 블랙 메탈층을 이용하는 것을 개시하고 있다. 블랙 메탈(예, 블랙 알루미늄)은 효율적으로 방사광을 흡수하고 그 방사광을 가스 발생 물질용 열로 변환시킨다. 어떤 경우에 있어서, 블랙 메탈은 기판으로부터 제거되어 기판에 포지티브 이미지를 남긴다는 것이 실시예에서 관찰되었다.
미국 특허 제5,278,023호는 컬러 프루프, 프린팅판, 필름, 인쇄 회로 기판 및 기타 매체를 형성하는 레이저 어드레서블 열전사 물질을 개시하고 있다. 이 물질은 상부가 프로펠런트층(propellant layer)으로 코팅된 기판을 포함하는 데, 이 프로펠런트층은 바람직하게는 약 300℃ 이하의 온도에서 니트로겐(N2 ) 가스를 생성 할 수 있는 물질과, 흡광제 및 열 매스 전사 물질을 포함한다. 열 매스 전사 물질은 프로펠런트층이나 이 프로펠런트층 상에 코팅된 부가의 층 내에 결합될 수 있다. 흡광제는 레이저와 같은 전자기 에너지원을 갖는 국부화된 열을 얻기 위하여 전술한 층들 중 하나 또는 별도의 층에서 이용될 수 있다. 레이저 유도 가열이 되자 마자 전사 물질은 빠른 가스의 팽창에 의해 수용체로 나아간다. 열 매스 전사 물질은 예컨대, 안료, 토너(toner) 입자, 수지(resin), 메탈 입자, 모노머, 폴리머, 염료 또는 그들의 조합체를 포함할 수 있다. 또한, 이미지를 형성하는 방법 뿐만 아니라 그 방법에 의해 제조된 이미지 물품에 관하여 개시되어 있다.
레이저 유도 매스 전사 방법은 매우 짧은 가열 시간(나노초 내지 마이크로초)의 잇점을 갖는 반면에, 종래의 열 매스 전사 방법은 프린트헤드를 가열하고 이 열을 도너에 전사하는데 필요한 대기 시간(밀리초)이 보다 길기 때문에 상대적으로 느리다. 레이저 유도 융제 이미지 조건하에서 발생된 전사 이미지는 종종 단편화(입자 또는 단편으로서 표면으로부터 나아감)된다. 열 용융 전사 시스템(thermal melt stick transfer system)으로부터의 이미지는 전사 물질의 표면에 기형물로서 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이미지 품질이나 해상도를 희생시키는 일 없이 레이저 어드레서블 시스템의 효율성과 속도를 이용할 수 있는 열전사 시스템을 제공함에 있다.
본 발명은 상부에 (a) 광 열 변환층, (b) 중간층 및 (c) 열전사층이 차례로 증착된 기판을 포함하는 열전사 소자에 관한 것이다. 열전사층은 가교성(crosslinkable) 물질을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 열전사 소자를 이용하여 수용체에 이미지를 형성하는 방법을 제공한다. 이미지는 (a) 수용체와 전술한 열전사 소자를 밀접촉(intimate contact)하는 단계와, (b) 방사원으로 이미지 패턴대로 열전사 소자를 노광하는 단계와, (c) 이미지 패턴에 대응하는 열전사층을 수용체에 전사하는 단계를 거침으로써 수용체에 전사되며, 이 때 광 열 변환층의 전사는 없거나 거의 무시할만하다. 열전사층이 가교성 물질을 포함할 때에 추가의 경화(curing) 단계가 수행될 수 있으며, 이 때 전사 이미지는 그 후에 열이나 방사 또는 화학적 경화의 처리로 노출됨으로써 가교된다.
"밀접촉"은 이미지화 공정 동안에 물질의 전사가 수행되어 열적으로 어드레스된 영역 내에 물질의 충분한 전사를 제공하도록 하는 2개면 사이의 충분한 접촉을 의미한다. 다시 말하면, 이미지 영역 내에는 빈공간(voide)이 존재하지 않으며, 이미지 영역은 전사 이미지가 의도한 응용에서는 작용하지 않도록 한다.
본 발명의 다른 사상, 잇점 및 효과는 이하의 상세한 설명, 실시예 및 청구항으로부터 명백해진다.
열전사 소자는 상부에 광 열 변환(LTHC)층, 열안정 중간층 및 열전사층의 순으로 증착된 광투명 기판을 포함한다. 통상적으로, 기판은 폴리에스테르 필름이며, 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트(ethylene terephthalate))나 폴리(에틸렌 나프탈레이트(ethylene naphthalate)이다. 하지만, 적절한 광학 성질 및 충분한 기계적 안정성을 갖는 어떤 필름이라도 이용할 수 있다.
광 열 변환층
노광 에너지원을 이미지 구성물에 결합하기 위하여, 특히 광 열 변환(LTHC)층을 구성물 내에 채용하는 것이 바람직하다. LTHC 층은 적어도 조사 파장을 흡수하고, 열전사층을 도너로부터 수용체까지 전사할 수 있도록 입사선 일부를 충분한 열로 변환시키기 위한 물질을 포함한다. 통상적으로, LTHC 층은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 흡수성을 가질 수 있지만, 어떤 경우에 있어서 가시선 또는 자외선의 흡수성을 가질 수 있도록 선택될 수 있다. 흡광제가 이미지 방사광의 높은 흡수성을 갖게 함으로써 최소량의 흡광제를 이용해서 0.2 내지 3.0 범위의 이미지 방사광 파장의 광학 밀도가 될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
LTHC 층에서 흡광제로서 이용하는 데 적절한 염료는 입자 형태이거나 사실상 분자 분산 형태일 수 있다. 특히, 스텍트럼의 IR 영역의 염료 흡수성을 갖는 것이 좋다. 이러한 염료의 예는 1990년 뉴욕 프레스 총회에서 발표된 마츠오카 엠(Matsuoka, M.)의 "Infrared Absorbing Materials" 및 1990년 도쿄 소재의 버신 퍼블리싱사의 마츠오카 앰의 "Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers"에서 찾아볼 수 있다. 또한, IR 흡수제는 플로리다 레이크랜드 소재의 아메리칸 시아나미드(American Cyanamid)사 또는 글렌데일 프로텍티브 테크놀로지(Glendale Protective Technologies)사에 의해 상품화된 등록 상표 CYASORB IR-99, IR-126 및 IR-165가 이용될 수 있다. 이러한 염료는 특정 폴리머와 코팅 솔벤트의 조화성(compatibility) 및 용해도(solubility)에 따라 선택될 수 있다.
또한, 색소 물질이 흡광제로서 이용되기 위하여 LTHC 층에서 분산될 수 있다. 이러한 실시예는 미국 특허 제5,166,024호 및 제5,351,617호에 개시된 카본 블랙(carbon black)과 그래파이트(graphite)뿐만 아니라 프탈로시아니스(phthalocyanin es), 니켈 디티오렌즈(nikel dithiolenes) 및 기타 색소를 포함한다. 또한, 예컨대 피라조론 옐로우(pyrazolone yellow), 디아니시다인 레드(dianisidine red) 및 니켈 아조 엘로우(nikel azo yellow)의 구리나 크롬 복합물에 기초한 블랙 아조(azo) 색소가 유용하다. 무기 색소도 또한 유용하다. 이 실시예는 알루미늄, 비쓰무스, 주석, 인듐, 아연, 티타늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 코발트. 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 지르코늄, 철, 납 또는 텔루르(tellurium) 등의 옥사이드 및 설파이드 메탈을 포함하고 있다. 메탈 봉화물, 카바이드, 나이트라이드, 카보나이트라이드, 브론즈 구성의 옥사이드 및 블론주 류(예, WO2.9)에 구조적으로 관계된 옥사이드 또한 이용 가능하다.
분산 입자 흡광제가 이용될 경우에 입자 사이즈는 약 10 마이크로미터 보다 작은 것이 좋으며, 특히 1 마이크로미터 이하인 것이 더 좋다. 메탈 자체는 미국 특허 제4,252,671호에 예로서 설명된 입자의 형태나 미국 특허 제5,256,506호에 개시된 필름 중 하나를 이용할 수 있다. 적합한 메탈은 알루미늄, 비쓰무스, 주석, 인듐, 텔루르 및 아연이 포함한다.
LTHC 층에 이용되는 적합한 결합제는 예를들어, 페놀 수지(즉, 노볼락(novolak) 및 리솔(resole) 수지), 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 클로라이드, 폴리아크릴레이트, 셀룰루스 에테르 및 에스테르, 니트로셀룰루스, 및 폴리카보네이트 등의 필름 형성 폴리머를 포함한다. 흡수제 대 결합제의 비율은 일반적으로 어떤 형태의 흡수제와 결합제가 이용되는 지에 따라 5:1부터 1:100 까지의 중량이 된다. 계면 활성제 및 분산제 등의 종래의 코팅 보조제가 코팅 공정을 용이하게 하기 위해 첨가될 수 있다. LTHC 층은 잘 알려진 다양한 코팅 방법을 이용하여 기판 상에 코팅될 수 있다. LTHC 층은 0.001 내지 20.0 마이크로미터의 두께, 바람직하게는 0.01 내지 5.0 마이크로미터의 두께로 코팅된다. 원하는 LTHC 층의 두께는 층의 조성에 좌우된다.
선호되는 LTHC 층은 색소/결합제 층이다. LTHC 층에 기초한 특히 선호되는 색소는 유기성 폴리머 결합제에 분산된 카본 블랙이다. 이와 다르게, 기타의 선호되는 LTHC 층들은 메탈 또는 메탈/메탈 옥사이드 층(예를들어, 검은 겉모양을 갖는 부분적으로 산화된 알루미늄인 블랙 알루미늄)을 포함한다.
중간층 구조
중간층은 유기성 및/또는 무기성 물질을 포함할 수 있다. 최종적인 전사 이미지의 손상 및 오염을 최소화하기 위하여, 중간층은 높은 열저항을 가져야만 한다. 바람직하게, 중간층은 150℃ 이하의 온도에서 시각적으로 일그러지거나 화확적으로 분해되어서는 안된다. 이러한 성질은 폴리머 필름(열가소성 또는 열경화성층), 메탈층(예, 기상 증착 메탈층), 무기성 층(예, 솔 겔 증착층, 무기성 옥사이드의 기상 증착층(예, 실리카, 티타니아 등, 메탈 옥사이드를 포함함)) 및 유기/무기 복합층(열가소성 또는 열경화성)에 의해 쉽게 구현될 수 있다. 중간층 물질로서 적합한 유기 물질은 열경화성(기교성) 및 열가소성 물질을 모두 포함한다. 모두의 경우에, 중간층용으로서 선택된 물질은 필름을 형성하고 있어야만하며, 이미지 공정 동안에 실질적으로 손상(intact)되지 않은채 그대로 유지되어야만 한다. 이것은 그들이 열적 및/또는 기계적 성질에 기초한 적절한 물질의 선택에 의해 달성될 수 있다. 가이트라인으로서, 열가소성 물질의 Tg는 150℃ 보다 커야만 하며, 180℃ 보다 큰 것이 더 바람직하다. 중간층은 이미지 방사광 파장에서 투과성, 흡수성, 반사성 또는 이의 조합된 특성 중 하나를 가질 수 있다.
중간층의 표면 특성은 이미지 물품이 이용되는 응용에 좌우된다. 종종, 열전사층의 표면에 나쁜 감촉(texture)을 주지 않기 위해 "스무스(smooth)"한 표면을 갖는 중간층을 갖는 것이 바람직하다. 이것은 액정 디스플레이용 컬러 필터 소자와 같은 단단한 치수의 내성(rigid dimensinal tolerances)을 필요로 하는 응용 분야에서 더욱 중요하다. 하지만, 기타의 응용 표면에 대하여 "거침도(roughness)" 또는 "표면 패턴"은 허용가능하며 심지어 바람직할 수 있다.
중간층은 많은 잇점을 제공한다. 중간층은 광 열 변환층으로부터의 물질 전사에 대한 필수적인 장벽이다. 또한, 중간층은 전사된 열전사층 물질의 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 열전사층 내에 얻어진 온도를 조절 할 수 있기 때문에 열적으로 보다 불안정한 물질이 전사될 수 있게 하며 전사된 물질의 개선된 플라스틱 메모리가 될 수 있게 한다. 본 발명의 중간층이 LTHC 층 상에 위치될 때에는 미국 특허 제5,156,938호, 제5,171,650호 및 제5,256,506호에 개시된 추진성 융제 시스템(propulsively ablative system)과는 호환될 수 없는 데, 이는 중간층이 LTHC 층으로부터의 추진력이 열전사층에 작용하는 것을 방지하는 장벽 역할을 하기 때문이다. 이러한 특허에 개시된 가스 발생층 또한, 본 발명에 따른 중간층으로서 역할을 하지 못한다. 이는 그러한 층들은 표면으로부터 물질을 추진하도록(propel) 가스를 분해하고 발생하는 이미지 온도에서는 열적으로 불안정하기 때문이다.
열, 방사광 또는 화확적 처리에 의해 가교될 수 있는 적합한 열경화성 수지는 가교식 폴리(메스(meth))아크릴레이트, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리우레탄 등을 포함하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 응용의 편리를 위하여, 열경화성 물질은 대개 열가소성 전조(precursors)로서 광 열 변환층 위에 코팅된 다음에 원하는 가교 중간층을 형성하기 위하여 가교된다.
열가소성 물질의 경우에, 전술한 기능의 기준에 부합하는 임의의 물질이 중간층 물질로서 이용될 수 있다. 따라서, 선호되는 물질은 이미지 조건하에 화확적 안정성 및 기계적 일체성을 가질 것이다. 선호되는 열가소성 물질의 예는 폴리술포니즈, 폴리에스테르, 폴리아미드 등을 포함한다. 이러한 열가소성 유기 물질은 종래의 코팅 기술(솔벤트 코팅 등)을 통해 광 열 변환층에 이용될 수 있다.
유기성 물질을 포함하는 중간층의 경우에, 중간층은 광기폭제(photoinitiators), 계면 활성제, 색소, 가소제, 코팅 보조제 등을 포함하는 적당한 첨가제를 포함할 수 있다. 유기성 중간층의 최적의 두께는 각 물질에 따르며, 일반적으로 최소한의 두께를 가질 수 있는 데(일반적으로 0.05㎛와 10㎛ 사이가 될 것이다.), 그 두께로 인하여 광 열 변환층의 전사와 전사층의 왜곡은 의도된 응용에 대하며 수용할 만한 정도로 감소된다.
중간층 물질로서 적합한 무기 물질은 메탈, 메탈 옥사이드, 메탈 술파이드, 무기 카본 코팅 등을 포함하며, 이러한 물질은 이미지 레이저 파장에서 높은 투과성 또는 반사성을 갖는다. 이러한 물질은 종래의 기술(예, 진공 스퍼터링, 진공증착, 플라즈마 제트 등)을 통해 광 열 변환층에 이용될 수 있다. 무기 중간층의 최적 두께는 각 물질에 따른다. 일반적으로, 최적의 두께는 최소화되며(일반적으로 0.01㎛와 10㎛ 사이가 될 것이다.), 이 두께에서 광 열 변환층의 전사와 전사된 층의 왜곡은 수용할 만한 정도로 감소된다.
반사성 중간층의 경우에, 중간층은 알루미늄이나 잉크를 이용한 TiO2 코팅 등의 반사성이 높은 물질을 포함한다. 반사 물질은 상부의 색소층에 대한 이미지 방출 표면을 형성할 수 있어야 하며 색소 코팅 처리 동안에 손상되지 않은 완전한 상태로 유지되어야 한다. 중간층은 이미지화 상태에서 용융이나 전사되어서는 안된다. 이미지가 도너 측으로부터의 조사를 통해 형성된 겨우, 반사성 중간층은 중간층을 통해 투과된 이미지 방사광의 레벨을 감소시킬 수 있어, 최종 이미지에 대한 임의의 손상 즉, 투과된 방사광과 전사층 및/또는 수용체의 상호 작용에 기인한 손상을 감소시킨다. 이것은 수용체가 이미징 방사광에 대한 높은 흡수성을 가질 때에 발생하는 전사된 이미지에 대한 열적 손상을 줄이기 위해 특히 이롭다. 선택적으로, 열전사 도너 소자는 예를 들어 반사 및 투과 중간층 모두를 포함하는 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 이의 순서는 이미징과 최종 사용 분야의 요구 사항에 좌우된다.
적합한 고 반사성 메탈 필름은 알루미늄, 크롬, 및 실버를 포함한다. 잉크가 이용된 적합한 안료는 티타늄 다이옥사이드, 칼슘 카보네이트 및 결합제와 함께 접합하는데 이용된 바륨 술파이트 등의 표준 백색 안료를 포함한다. 결합제는 열가소성 또는 열경화성 물질 중 하나일 수 있다. 바람직한 결합제는 폴리술폰, 폴리아릴술폰, 폴리아릴에테르술폰, 폴리에테르아미드, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤 및 폴리아미드이미드(열가소성)와 폴리에스테르, 에폭시, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 페놀-포름알데히드, 우레아-포름알데히드 및 멜라민-포름알데히드(열경화성)등의 높은 Tg의 수지를 포함한다.
폴리머나 가교성 모노머, 올리고머, 프리폴리머 및 폴리머는 결합제로 사용되어 가교되어 코팅 처리 후에 소정의 열저항, 반사성을 갖는 중간층을 형성할 수 있다. 이러한 응용에 적합한 모노머, 올리고머, 프리폴리머 및 폴리머는 열 저항 폴리머층을 형성할 수 있는 잘 알려진 화학제들이다. 또한, 층은 가교제, 계면활성제, 코팅 보조제 및 안료 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
반사층의 두께는 이미지 성능, 감도 및 표면 스무스에 대하여 최적화될 수 있다. 정상적인 중간층의 두께는 0.005 내지 5 마이크론이며, 0.01 내지 2.0 마이크론 사이가 좋다. 선택적으로, 반사성 중간층은 컬러 이미지의 더 나은 방출을 위해 비 안료성 폴리머 중간층으로 오버코팅될 수 있다.
열전사층
전사층은 대응하는 이미지 응용에 대해 적절해지도록 정형화된다(예를들어, 컬러 프루핑, 프린팅 플레이트, 컬러 필터 등). 전사층 자체는 열가소성 및/또는 열경화성 물질일 수 있다. 많은 제품의 응용(예를들어, 프린팅 플레이트 및 컬러 필터 응용에서의)에 있어서, 전사층 물질은 이미지 물품의 성능을 향상시키기 위하여, 레이저 전사 이후에 가교되는 것이 좋다. 전사층 내에 포함된 첨가제는 단부 사용 응용(예컨대, 컬러 프루핑 및 컬러 필터 응용에 대한 색소, 포토 가교나 포토 가교 전사층에 대한 광기폭제 등)에 다시 특정화될 수 있다는 것은 당업자에게 잘 알려져 있다.
중간층은 열전사층 내에 얻어진 열을 조절할 수 있기 때문에, 통상의 안료 보다 열에 더 민감한 물질은 본 발명의 방법의 이용으로 손상이 감소된채 전사된다. 예를들어, 의학 진단 화학제는 결합제로 포함될 수 있으며 의학 화학제의 손상을 적게하고 테스트 결과의 오류 가능성이 떨어지도록 본 발명을 이용하여 의학 테스트 카드에 전사될 수 있다. 화학이나 효소 인디케이터는 종래의 열 도너 소자로부터 전사된 동일 물질에 비해 중간층을 갖는 본원 발명을 이용하여 손상이 줄어들 수 있다.
열전사층은 염료(예를 들면, 가시성 염료, 자외선 염료, 형광성 염료, 광반사 염료, IR 염료 등), 광활성 물질, 안료(예를들면, 투명 안료, 컬러 안료, 흑체 흡수제 등), 자성 입자, 전기적 전도나 절연 입자, 액정 물질, 친수성이나 소수성 물질, 기폭제, 증감제(增感濟), 형광제, 폴리머 결합제, 효소제 등을 포함하는 물질을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
컬러 프루핑 및 컬러 필터 소자 등의 많은 응용에 있어서 열전사층은 색소를 포함한다. 열전사층은 적어도 하나의 유기성이나 무기성 색소(즉, 안료나 염료) 및 열가소성 결합제를 포함한다. 또한, 기타의 첨가제는 IR 흡수제, 분산제, 계면 활성제, 안정제, 가소제(plasticizer), 가교제 및 코팅 보조제 등이 포함될 수 있다.
어떤 안료라도 사용될 수 있지만, 컬러 필터 소자와 같은 응용에 있어서 안료는 통권 4(안료) "NRIRI Raw Materials Data Handbook" 또는 1993년 더불유, 허브스트(W, Herbst)의 "Industrial Organic Pigments"에 기재되어 있는 양호한 컬러 영구성과 투명성을 가진 안료가 바람직하다. 비수성이나 수성 안료 분산제 둘 중의 하나가 이용될 수 있다. 일반적으로, 안료는 결합제와 분산된 안료와 솔벤트나 솔벤트 혼합물로 부유된(suspended) 안료를 포함하는 밀베이스(millbase)의 형태로 컬러 구성물로 주입될 수 있다. 안료 gudx와 컬러는 컬러 코팅이 그 산업에 의해 설정된 설명서나 미리 설정된 컬러 목표에 일치하도록 선택된다. 부산 수지의 형태와 안료 대 수지 비는 안료 형태, 안료 상의 표면 처리, 분산 솔벤트와 밀베이스를 생성하는 데 이용되는 밀링 처리에 좌우된다. 적합한 분산 수지는 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 코폴리머, 폴리(비닐 아세테이트)/크로토닉산 코폴리머, 폴리우레탄, 스티렌 말레산 안하이드라이드 해프 에스테르 수지(styrene maleic anhydride half ester resins), (메스)아크릴 폴리머 및 코폴리머, 폴리(비닐 아세탈), 안하이드라이드와 아민으로 변형된 폴리(비닐 아세탈), 하이드록시 알킬 셀룰로스 수지 및 스티렌 아크릴 수지를 포함한다. 바람직한 컬러 전사 코팅 조성물은 30-80% 중량의 안료와, 15-60% 중량의 수지 및 0-20% 중량의 분산제와 첨가제를 포함한다.
컬러 전사층에서 존재하는 결합제의 양은 컬러 전사층에서의 과도한 접착력에 기인한 이미지 해상도 및/또는 이미지 감도의 소실을 피하기 위하여 최소화로 유지된다. 안료 대 결합제의 중량 비는 이용된 안료 및 결합제의 형태에 따라 통상 10:1 내지 1:10 사이에 있다. 결합 체계 또한, 폴리머화 및/또는 가교화 물질(즉, 모노머, 올리고머, 프리폴리머 및/또는 폴리머)를 포함하고, 선택적으로 기폭 체계를 포함할 수 있다. 모너머와 올리고머의 이용은 컬러 전사층 내의 결합제 접착력을 감소시키므로, 이미징 감도 및/또는 전사된 이미지의 해상도를 향상시킬 수 있다. 가교 조성물을 컬러 전사층에 채용함으로써 내구성이 더 좋고 용해력이 더 좋은 솔벤트 저항 이미지가 생성된다. 고도로 가교된 이미지는 이미지를 수용체에 전사한 다음 전사된 이미지를 방사, 열 및/또는 폴리머 물질을 가교시키는 화확 경화에 노출시킴으로써 형성된다. 방사가 조성물의 가교에 이용되는 경우에, 전사된 이미지에 의해 흡수되는 임의의 방사원이 이용될 수 있다. 조성물은 자외선 방사원으로 가교될 수 있는 조성물을 포함하는 것이 좋다.
컬러 전사층은 잘 알려진 임의의 종래의 코팅 방법에 의해 코팅될 수 있다. 균일한 코팅을 제공하도록 계면 활성제 및 분산제 등의 코팅 보조제를 첨가하는 것이 좋다. 층은 약 1.05 내지 10.0 마이크로미터의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 0.5 내지 2.0 마이크로미터의 두께가 더욱 바람직하다.
수용체
이미지 수용 기판은 다양한 종이, 투명 필름, LCD 블랙 매트리스, LCD 디스플레이의 활성부, 메탈 등을 포함하는(반드시 이에 한정하는 것은 아님) 응용 분야에 적합한 임의의 기판일 수 있다. 적합한 수용체는 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 발명에서 이용될 수 있는 수용체의 예는 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 양극화 알루미늄 및 기타 메탈, 투명 플라스틱 필름(예, PET), 유리, 및 다양한 종류의 종이(예, 충진 또는 비충진된 종이, 캘린더 처리 종이, 코팅 종이 등)을 포함한다. 다양한 층(예, 접착층)은 수용체로의 전사층의 전사가 용이하도록 이미지 수용 기판에 코팅될 수 있다.
이미지화 공정
본 발명의 공정은 매우 단순한 단계로 수행될 수 있다. 이미지화 공정 동안, 도너 시트(donor sheet)는 압력이나 진공하에서 수용체 시트와 밀접촉하게 된다. 다음에 방사원은 이미지의 형태(예, 마스크를 통한 디지털, 아날로그 노광)로 LTHC 층을 가열하고 도너로부터 수용체까지의 열전사층의 이미지대로 전사를 수행하는데 이용된다.
중간층은 수용체로의 LTHC 층의 전사를 감소시키는 동시에 전사층에서의 왜곡을 감소시킨다. 방사원에 의해 어드레스된 열 매스 전사 공정에서 이 중간층이 없을 경우, 광 열 변환층으로부터 전사 표면의 토포그래피가 변경되는 것을 관측할 수 있다. 변형 및 주름의 두드러진 토포그래피가 형성될 수 있다. 이러한 토포그래피는 전사 도너 물질 위에 각인될 수 있다. 이러한 이미지의 각인(imprinting)은 전사된 이미지의 반사성을 변경시키며(원하는 것보다 반사성을 떨어뜨림), 다른 원하지 않은 가시적 영향을 발생시킨다. 이미지화 상태에서 LTHC 층에 대한 중간층의 접착력은 열 전사층에 대한 중간층의 접착력 보다 큰 것이 좋다. 도너측으로부터 조사를 통해 이미지화가 수행되는 경우에, 반사성 중간층은 중간층을 통해 투과된 이미지화 방사광의 레벨을 감소시킴으로써, 전사층 및/또는 수용체와 투과된 방사광의 상호 작용으로부터 발생하는 임의의 전사 이미지의 손상을 감소시킨다. 이것은 수용체가 이미지화 방사광에 대한 높은 흡수성을 가질 때에 전사된 이미지에 발생할 수 있는 열 손상을 감소하는 데 특히 이롭다.
다양한 광 방출원이 본 발명에서 이용될 수 있다. 디지털 이미지화 기술을 이용할 때 적외선, 가시선 및 자외선 레이저가 특히 유용하다. 또한, 아날로그 기술(예, 마스크를 통한 노광)이 이용될 때 높은 전력의 광원(예, 크세논 플래시 램프 등)이 유용하다. 본 발명에서 이용되는 바람직한 레이저는 높은 전력(> 100mW)단일 모드 레이저 다이오드, 섬유 결합 레이저 다이오드 및 다이오드 펌프(diode-pumped) 고상 레이저(예, Nd:YAG 및 Nd:YLF)를 포함한다. 레이저 노광 휴지 시간(dwell time)은 약 0.1에서 5 마이크로초이어야 하며, 레이저 영향(fluence)은 약 0.01 내지 약 1 Joules/㎠이어야 한다.
레이저 노광 동안, 이미지 물질로부터의 복수개의 반사에 기인한 간섭 패턴의 형성을 최소화하는 것이 좋다. 이것은 다양한 방법에 의해 달성될 수 있다. 즉, 가장 일반적인 방법은 미국 특허 번호 제5,089,372호에 개시된 바와 같이 입사선의 스케일에 도너 물질의 표면을 실제로 울퉁불퉁하게 하는 것이다. 이것은 입사선의 부분적 결합성(coherence)을 분열시켜 자체의 간섭을 줄이는 효과를 갖는다. 이와 다른 방법은, 입사 조명이 만나는 제2 계면에 무반사(antireflection) 코팅의 이용을 적용하는 것이다. 무반사 코팅의 이용은 잘 알려진 기술이며, 미국 특허 제5,171,650호에 개시된 마그네슘 플루라이드 등의 코팅의 파장의 1/4 두께로 이루어질 수 있다. 하지만, 비용과 제조의 제한 때문에, 상기한 바와 같이 표면을 울툴불퉁하게 하는 방안이 여러 응용면에서 좋다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 하지만, 반드시 이에 한정하려는 의도는 아님에 유의하여야 한다.
실시예
다음 실시예에 이용된 물질은 알드리치 케미컬(Aldrich Chemical)(Milwaukee.WI)사 등의 표준 상업적 원료로부터 이용가능하다. 제 2 실시예에 이용된 하이덴토인 헥사크릴레이트의 준비는 미국 특허 제4,249,011호와 제4,262,072호의 Compound A에 설명되어 있다.
레이저 이미지화 방법 A
열전사 도너의 색소 코팅측은 레이저가 도너의 기판(PET)측에 조사되고 도너/수용체 표면에 수직 조사되도록 진공 척(chuck) 내의 75mmx 50mmx 1mm 유리 슬라이드(수용체)와 밀접 고정되었다. 진공 척은 도너/수용체 표면의 평면에 주사되어 전체 표면상에 레이저 노광이 가능하도록 X-Y 전이 단부(translation stage)에 부착되었다. CW(연속파) Nd:YAG 레이저 시스템은 필름 평면에 1064nm에 14.5Watts까지 제공하는 노광용으로 이용되었다. 레이저는 외부 광학계를 이용한 스포트(spot) 크기로 맞춰진 가우시안 공간 프로파일(Gaussian spatial profile)을 갖는다. 음향 광학 변조기는 -0부터 80%까지의 레이저 전력과 -20ns부터 CW까지의 레이저 펄스폭을 제어할 수 있다. X-Y 단부와 레이저 전력, 펄스 폭과 반복율은 컴퓨터로 제어되어 프로그램된 패턴이 이미지화되게 하였다.
레이저 이미징 방법 B
열전사 도너의 색소 코팅측은 레이저가 도너의 기판(PET)측에 조사되도록 진공 척(chuck) 내의 75mmx 50mmx 1mm 유리 슬라이드(수용체)와 밀접 고정되었다. 진공척은 도너/수용체 표면의 평면에 주사되어 전체 표면상에 레이저 노광이 가능하도록 일차원 전이 단부에 부착되었다. CW Nd:YAG 레이저, 음향 광학 변조기, 조준 및 빔 팽창 광학계, 광학 절연체, 리니어 갈보노미터(linear galvonometer) 및 에프 쎄타(f-theta) 주사 렌즈로 이루어진 광학 시스템이 이용되었다. Nd:YAG 레이저는 TEM 00 모드로 동작되었으며, 이미지 면에 7.5Watts의 총 전력이 생성되었다. 주사(scanning)는 고정밀 리니어 캠브리지 테크놀로지 갈보노미터로 구현되었다. 레이저는 1/e2 강도 레벨로 140 마이크론의 측정 지름을 갖는 가우시안 스포트에 포커스(focus)되었다. 스포트는 에프 쎄타(f-theta) 주사 렌즈를 이용하여 양단의 주사폭이 일정하게 고정되었다. 레이저 스포트는 7.92 미터/초의 속도로 이미지 표면에 걸쳐 주사되었다. 에프 쎄타(f-theta) 주사 렌즈는 0.1% 이내의 균일한 주사 속도 및 ± 3 마이크론 이내의 일정한 스포트 사이즈로 고정되었다.
제1 실시예(비교 실시예)
이 실시예는 중간층 없이 열전사 도너의 준비와 그 이용을 설명한다.
1060nm에서 0.53의 측정치(단편 투과)의 광투과 밀도(transmission optical density, TOD=-logT, 여기서 T는 측정된 부분적 투과값이다.)를 갖는 블랙 알루미늄(부분 산화된 Al, AlOx) 광 열 변환층은 미국 특허 제4,430,366호에 따라 연속하는 진공 코팅기에서 Ar/O2의 Al 반응성 스퍼터링을 통해 4mil(0.010cm) 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(PET) 상에 코팅되었다. 다음에, 이러한 AlOx 광 열 변환층은 #5 코팅 로드(rod)를 이용하여 26.5 중량% 불휘발성 내용물(일본 도쿄 소재의 후지 헌트 일렉트로닉스 테크놀로지사로부터 생산된 등록 상표 CRY-S089로 이용가능함)로 이루어진 적색 잉크로 오버코팅되고 열전사 도너를 생성하도록 건조되었다.
다음에, 이 도너는 유리 슬라이드 수용체에 열 전사층의 전사에 대하여 테스트되어지는데, 이것은 비닐 아크릴 코폴리머(노스 캐롤리나 리서치 트라이앵글 파크 소재의 레이치홀드 케미컬사의 등록 상표 Wallpol 40148-00로 이용가능함)로 미리 코팅되었다. 전술한 레이저 이미징 방법 A가 적용되었고, 레이저 스포트 사이즈 지름(1/e2)은 100mm였고, 필름 면의 전력은 8.4watts이었으며, 노광은 4, 6, 8 및 10 마이크로초의 펄스폭으로 수행되었다.
비록, 컬러 이미지는 4개의 다른 펄스 폭으로 수용체 상에 형성되었지만, 이 결과는 이미지가 색상화되지 않았다는 것을 나타내었다. 적색 이미지는 도너로부터 전사된 블랙 알루미늄 광 열 변환층으로 오염되었다는 것이 이미지의 마이크로 현미경의 조사로 밝혀졌다.
제2 실시예
본 실시예는 열경화성 중간층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
제1 실시예에서와 동일한 블랙 알루미늄 광 열 변환층은 하이단토인 헥사크릴레이트(49 중량 부분)의 5 중량%의 용액, 1,6-헥산에디올 디아크릴레이트(49 중량 부분) 및 #5 코팅 로드를 이용한 2-부타논의 2,2-디메톡시-2페닐아세토페논(2 중량 부분)으로 코팅된 다음 건조되고, 일리노이스 소재의 라디에이션 폴리머사 UV 프로세서 모델 번호 QC1202AN3TR(중간 압력 uv 램프, 총 노광 ca. 100 millijoules/㎠, N2 기압)의 노광을 통한 방사로 가교시켜 중간층을 생성하였다. 경화된 중간층은 스무스해지고 비점착성이 되며, 2-부타논을 구비한 많은 유기 솔벤트에 대한 저항력이 발생하였다. 경화된 중간층은 제1 실시예의 코팅 방법에 이용하고 있는 동일적색 잉크로 오버코팅되었다.
이 결과의 도너는 제1 실시예에서 설명한 레이저 이미징 상태를 적용하여 유리 슬라이드 수용체로 열전사층을 전사하는데 대하여 테스트되었다.
수용체의 이미지에 대한 현미경 검사는 적색 이미지에 블랙 알루미늄 오염이 없다는 것을 분명히 알 수 있었다. 도너의 이미지 영역의 현미경 검사는 중간층과 블랙 알루미늄 광 열 변환층은 열전사 도너에 손상되지 않고 있음이 증명되었다.
제3 실시예
본 실시예는 열가소성 중간층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
제1 실시예와 동일한 블랙 알루미늄 광 열 변환층은 #12 코팅 로드를 이용한 1,1,2-트리클로로에탄의 10 중량%의 폴리술폰 수지 용액(조지아 알프하레타 소재의 아모코 퍼포먼스 프로덕츠사의 등록 상표 Radel A-100를 이용할 수 있음)에 코팅되었다.
이 결과의 도너는 제1 실시예에서 설명한 레이저 이미징 상태를 적용하여 유리 슬아이드 수용체로 열전사층을 전사하는 것에 대하여 테스트되었다. 컬러 이미지가 4개의 상이한 펄스 폭으로 수용체에 형성되었음이 확인되었다. 수용체의 이미지에 대한 현미경 검사는 적색 이미지에 블랙 알루미늄 오염이 없다는 것을 분명히 알 수 있었다. 도너의 이미지 영역의 현미경 검사로 중간층과 블랙 알루미늄 광 열변환층은 열전사 도너에 소상되지 않고 있음이 증명되었다.
제4 실시예
본 실시예는 유기성 중간층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다. 블랙 알루미늄(AlOx) 코팅은 미국 특허 제4,430,366호에 개시된 바와 같이 부분적 O2의 분위기에서의 Al의 증발을 통해 4mil(0.010cm) 폴리(에틸렌 테르프탈레이트)(PET) 기판에 증착되었다. PET 상에 최종 코팅에서의 투과 및 반사 스펙트럼은 적분구를 갖는 Shimadzu MPC-3100 측광기(마리랜드 콜롬비아 시마주 사이언티픽 인스트루먼트사)를 이용하여 블랙 알루미늄 코팅측과 기판(PET)측 모두에서 측정되었다. 1060nm에서 투과광 밀도(TOD=-logT, 여기서 T는 측정된 부분적 투과이다)와 반사광 밀도(ROD=-logR, 여기서 R은 측정된 부분 반사이다)는 표 1에 열거하였다. 블랙 알루미늄 코팅의 두께는 수용성 소듐 하이록사이드의 20 중량 퍼센트의 코팅의 일부를 마스킹 및 에칭한 후에 프로필로메트리(profilometry)에 의해 1100Å가 되었다.
[표 1]
알루미늄 중간층(대략 1000Å 두께)은 진공 코팅기 내에서 증착에 의해 Al2O3의 블랙 알루미늄 표면에 코팅되었다.
색소 코팅 용액은 10 중량 퍼센트의 Lot 3F2299 PG7 비결합성 안료 분산제의 2그램(펜실바니아 페어리스 힐스 소재의 휴코텍스사로부터의 등록 상표 Heucotech GW3451을 이용할 수 있음)과, 탈이온화 H2O의 0.917 그램과, 델라웨어 월밍톤 소재의 ICI 아크릴사로부터의 등록 상표 Elvacite 2776를 이용할 수 있는 18 중량%의 수지 0.833 그램을 물(25% 0.8g의 암모니아 용액과 22g의 물 및 Elvacite 2776의 5g의 혼합에 의해 준비됨)과 1 중량 %의 플루오르케미컬 계면활성제 용액(미네소타 세인트 폴 소재의 3M 사에서 나온 상표 FC-170C에서 이용할 수 있음) 10 방울에서 결합 및 혼합되어 준비되어졌다. 이 녹색 코팅 용액은 #4 코팅 로드를 이용하여 알루미나 표면에 코팅되었다. 이 결과의 녹색 도너 매체는 2분 동안 50℃로 건조되었다. 동일한 녹색 용액이 #4 코팅 로드를 이용하여 알루미나 중간층을 갖지 않는 광열 변환 필름의 블랙 알루미나(AlOx) 표면에 코팅되었다. 이 결과로 생기는 녹색 도너 매체는 2분 동안 50℃로 건조되었다.
이 2개의 도너 즉, 알루미나 중간층을 갖는 하나의 도너와 알루미나 중간층을 갖지 않는 다른 하나의 도너는 전술한 레이저 이미징 방법 A를 이용하여 레이저 유도 열전사 이미징(LITI)을 통해 액정 디스플레이에 대한 컬러 필터 소자를 형성하도록 유리 수용체에 이미지화되었다. 이러한 실험에 대하여, 레이저 스포트 지름 사이즈(1/e2)는 100㎛였으며, 필름 면에 전력은 4.2Watts였고, 펄스폭은 8 μ sec였다. 이 결과의 컬러 필터의 블랙 알루미늄 오염의 양은 컬러 필터에 대응하는 마이크로그래프를 디지털화한 후 IPLAB 스펙트럼 NV(버지니아 비엔나 소재의 시그널 아날리틱스사)로 이미지 분석함으로써 정량화되었다. 이 분석으로 이미지된 스포트마다 수용체에 전사된 블랙 알루미늄 광 열 변환층의 평균 면적이 중간층 없는 표본의 경우 블랙 알루미나의 오염은 125㎟였으며, 이에 비해 알루미나 중간층을 갖는 표본의 경우의 스포트마다의 블랙 알루미나의 오염은 4㎟였음이 확인되었다.
이 결과는 중간층의 효과에 의해 전사된 이미지의 품질이 향상되었으며, 광열 변환층의 이미지 오염을 방지할 수 있음이 증명되었다.
제5 실시예
본 실시예는 열경화성 중간층과 가교 전사층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
카본 블랙 광 열 변환층은 방사성 경화 수지의 수용성 분산 카본 블랙을 직선 인치마다 90 나선 셀의 마이크로그라비어(microgravure)를 이용하여 Yasui Seiki Lab Coater, Model CAG-150(인디아나 블루밍톤 야스이 세이키사)로 이루어진 2mil의 PET 기판에 코팅함으로써 준비되었다. 이어서, 코팅은 마무리 손질에 앞서 코팅기에서 일렬로 건조되고 uv로 경화되었다. 코팅 용액은 우레탄-아크릴레이트 올리고머 16.78 중량%(매사츄세츠 월밍톤 소재의 제네카 레진사로부터의 등록 상표 Neorad NR-440을 이용할 수 있음)와, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논 광기폭제 0.84 중량%(뉴욕 호돈 시바 게기사로부터의 등록 상표 Darocur 1173을 이용할 수 있음)과, 카본 블랙 2.38 중량%(오하이오 아멜리아 소재의 선 케미컬사의 Sunsperse Black 7을 이용할 수 있음)과, pH ca.8.5를 갖는 80 중량%의 물로 이루어졌다.
다음에, 광 열 변환층 직선 인치마다 110개의 나선 셀의 마이크로그라비아롤을 갖는 전술한 코팅기를 이용하여 중간층 코팅에 오버코팅되었다. 중간층이 코팅된 후에, 일렬로 건조되고 uv로 경화되었다. 중간층 코팅 용액은 우레탄-아크릴레이트 올리고머 19.8 중량%(매사츄세츠 월밍톤 소재의 제네카 레진사로부터의 등록 상표 Neorad NR-440을 이용할 수 있음)과, 2-하이드록시-2 메틸-1-페닐-1-프로판논 광기폭제 1.0 중량%(뉴욕 호돈 소재의 시바 게기사로부터의 등록 상표 Darocur 1173을 이용할 수 있음) 및 pH 8.5를 갖는 79.2 중량%의 물로 이루어졌다.
색소 전사층은 펜실바니아 둘레이스톤 소재의 펜 컬러사에 의해 준비된 15 중량% 불휘발 용적 수용성 분산제를 이용하였으며, 3:2 안료/결합제 비로 디메틸에탄올아민으로 중성화된 Pigment Green 7 및 Elvacite 2776(델라웨어 월밍톤 소재의 ICI 아크릴사)로 이루어졌고, 폴리머 대비 4 중량% Primid XL-552(사우스 카롤리나 수마테르 소재의 EMS 아메리카 그릴론사)와 총 불휘발성 용적에 대비 1 중량% Triton X-100을 함유하고 있었다. 이 분산은 #3 코팅 로드를 이용하여 중간층에 코팅되었으며, 이 결과의 코팅은 3분 동안 80℃로 건조되었다.
다음에, 색소층은 LCD 컬러 필터 소자를 생성하기 위하여 레이저 이미징 방법 B를 적용한 이미징 조건을 이용하여 2개의 유리 슬라이드에 전송되었다. 색소는 카본 블랙층의 오염없이 유리 슬라이드(ca. 150마이크로미터의 선간 공간을 갖는 ca.90마이크로미터 선폭)에 전사되었다. 도너 시트의 미세 검사는 카본 블랙 조성물의 광 변환층과 보호성 클리어 중간층은 손상되지 않은 상태로 있었음이 확인되었다. 다음에, 컬러 필터 소자 중의 하나는 오븐에 위치되어 Primid XL 552와 Elvacite 2776 사이의 화학적 가교를 활성화하기 위하여 1시간 동안 질소 분위기에서 약 200℃로 가열되었다.
다른 컬러 필터 소자는 가열되지 않았고 대기 온도로 유지되었다. 다음에, 이 결과의 각각의 컬러 필터 소자는 3개의 ca. 25mmx 37mm 조각으로 절단되었다. 이러한 컬러 필터 소자 각각으로부터 추출된 조각 중 하나는 10분 동안 10ml의 1-메틸-2-피로리디논에 담가두었다. 다음에, 컬러 필터 소자는 담금 솔벤트로부터 제거되었다. 이러한 컬러 필터 소자의 추출로부터 발생된 용액의 가시성 스펙트럼은 Shimadzu MPC-3100 측광기에서 1cm 통로 길이를 갖는 석영 커베트(quartz cuvette)로 얻어졌다. 이러한 스펙트럼은 1max 컬러 셀 어레이가 629nm에서 저 흡수성의 1-메틸-2-피로리디논 추출물에 대응하는 각 컬러 셀 어레이 소자의 좋은 화학적 저항을 갖는 ca. 629nm를 추출한다는 것을 나타내었다. 가교와 비가교된 컬러 필터 소자의 화학적 저항 테스트의 대응 결과는 표 2에 제공된다.
[표 2]
상기 결과는 중간층의 효과로서 전사된 이미지의 품질이 향상되었고 전사된 코팅의 가교의 효율이 향상되어 대응 솔벤트 저항이 향상되었음을 증명하고 있다.
제6 실시예(비교 실시예)
본 실시예는 중간층 없이 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
1064nm에서 1.35의 흡수성을 갖는 카본 블랙 광 열 변환 필름은 방사 경화성 수지의 카본 블랙 수용성 분산제를 직선 인치마다 90 나선 셀의 마이크로그라비어롤을 이용하여 Yasui Seiki Lab Coater, Model CAG-150(인디아나 블루밍톤 소재의 야스이 세이키사)으로 이루어진 2mil PET 기판에 코팅됨으로써 준비되었다. 이어서, 코팅은 일렬로 건조되었으며 마무리 손질에 앞서 코팅기에서 경화되었다. 코팅 용액은 4.5㎛ 건조 두께를 갖는 광 열 변환 코팅을 제공하기 위하여, 물에 35 중량% 전체 고상에서 카본 블랙 1 부분(오하이오 아멜리아 소재 선 케미컬사의 Sunsperse black), NR-440 7부분(매사추세츠 월밍톤 제네카 레진사로부터의 가교성 우레탄 아크릴레이트 오리고머) 및 광기폭제 0.35부분(뉴욕 호돈 소재 시바 게기사의 Darocur 1173)으로 이루어졌다.
광 열 변환층은 클리어 중간층 다음에 색소층으로 오버코팅되었다. #5 코팅 로드를 이용하여, 12.5% NR-440 및 0.6% Darocur 1173을 함유하는 수용액이 코팅되었으며, 2분 동안 80℃로 건조되고, UV 가교되어 열적으로 안정하며 스무스한 방출 표면을 갖는 컬러 정상 코팅부가 생성되게 하였다. 컬러 전사층은 #5 코팅 로드를 이용하여 15 중량% 전체 고상에 제5 실시예의 녹색 컬러 잉크를 코팅하고 1㎛ 두께의 색소층을 제공하도록 60℃에서 3분동안 건조되는 처리가 적용되었다.
준비된 도너는 1064nm에서 2.8의 흡수성을 갖는 블랙 크롬 코팅된 유리 수용체에 열전사층의 이미지 전사에 대하여 테스트되었다. 컬러 도너 시트는 선 패턴으로 이미지화되었으며, 유리 수용체(75mmx 50mmx 1.1mm)에 전사되었다. 이미지화는 140㎛ 레이저 스포트 사이즈(1/e2 지름)를 갖는 도너 필름 면에 7.5W로 동작하는 Nd:YAG 레이저를 이용하여 플랫-베드(flat-bed) 이미징 시스템으로 수행되었다. 레이저 주사 속도는 4.5m/s였다. 이미지 데이터는 대용량-메모리 시스템으로부터 전사되었으며, 레이저의 이미지대로의 변조를 수행하는 음향-시각(acoustic-optic)변조기에 공급되었다. 이미지 처리 동안에 도너 시트와 수용체는 진공 보조체와 밀접촉되게 고정되었다.
이 결과에 따른 수용체의 이미지의 미세 현미경 검사로 이미지 선이 89㎛의 균일한 선폭을 갖는다는 것을 확인되었다. 손상(예, 울퉁불퉁한 표면, 균열, 거품, 컬러 변이 등)은 전사된 색소선 각각의 중심부에서 존재한다는 것이 관측되었다.
제7 실시예
본 실시예는 가교된 유기 결합제로 분산된 카본 블랙을 포함하는 LTHC 층 상에 코팅된 증기 코팅 알루미늄 반사성 중간층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
본 실시예에서 이용된 도너는 증기 코팅된 알루미늄 반사성 중간층이 광 열변환층에 코팅되었다는 점을 제외하고는 제6 실시예와 동일하다.
제8 실시예
본 발명은 반사성 중간층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
본 실시예에서 이용된 도너는 백색 반사성 중간층이 다른 코팅 이전에 광 열변환층에 코팅되는 점을 제외하고는 제6 실시예에서 이용된 것과 동일하다. 백색 반사층은 #3 코팅 로드로 17.3 중량% 전체 고상(Pentel Correction Pen ink)에 백색 보정 잉크를 코팅한 다음에 2분 동안 80℃로 건조됨으로써 준비되었다. 코팅은 1064nm에 22.5% 반사율을 가지는 것으로 판정되었다.
도너는 제6 실시예와 동일 방법을 이용하여 블랙 크롬 코팅 유리 수용체에 열전사층의 이미지대로의 전사에 대하여 테스트되었다.
이 결과에 대한 이미지의 현미경 검사로 균일한 선폭 82㎛로서 전체가 좋은 품질의 이미지선이 확인되었다. 열적 소상은 전사된 선의 중심 부분에는 관측되지 않았다.
제9 실시예
본 실시예에서 이용된 도너는 1060nm에 0.94의 흡수제를 갖는 카본 블랙 광 열 변환층이 이용된 점을 제외하고는 제6∼8의 실시예에서 이용된 것과 동일하다. 이 광 열 변환층은 코팅 용액이 35wt% 대신에 27wt% 전체 고상을 함유한 점을 제외하고는 제6 실시예에서 설명한 바와 같은 동일한 방법에 의하여 준비되었다.
도너는 제6 실시예에서 설명한 동일한 방법을 이용하여 블랙 크롬 코팅 유리 수용체에 열전사층의 이미지대로의 전사에 대하여 테스트되었다.
이 결과의 이미지의 미세 현미경 검사의 결과는 표 3에 요약하였다.
[표 3]
반사 중간층의 이미지 품질의 효과(주사 속도 5.3m/sec)
이 결과는 백색 중간층(22.5% R, 46%T)을 갖는 도너로부터 전사된 이미지에는 거의 손상을 받지 않았음이 확인되었다.
이러한 결과는 반사성 중간층의 효과가 전사된 이미지 품질을 향상시키며, 전사된 물질의 열 손상을 방지할 수 있다는 것을 나타낸다.
제10 실시예
본 실시예는 블랙 알루미늄 LTHC 층 상에 코팅된 반사성 알루미늄 중간층을 갖는 열전사 도너의 준비와 이용을 설명한다.
약 800Å의 블랙 알루미늄(부분 산화된 Al, AlOx) 광 열 변환층은 미국 특허 제4,430,366호에 따라서 연속 진공 코팅기 내의 Ar/O2 분위기의 Al의 반응성 스퍼터링을 통해 102㎛(4mil) 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 기판에 코팅되었다. 다음에 대략 100Å의 Al이 동일한 연속 진공 코팅기로 Ar 분위기의 AlOx 광 열 변환층에 스퍼터되었다. 반사성 알루미늄 중간층을 함유한 이 결과의 물질은 #4 코팅 로드를 이용하여 표 4에 보인 수용성 녹색 컬러 잉크 조성물로 오버코팅되고 60℃로 건조되어 열전사 도너가 생성되었다.
[표 4]
수용성 녹색 잉크 코팅 용액 조성물
* Elvacite 2776의 PG-7 분산은 펜실바니아 펜 컬러사로부터 획득한 것임.
다음에 이 도너는 액정 디스플레이에 대한 컬러 필터 소자를 생성하기 위하여 유리 슬라이드 수용체에 열전사에 대하여 테스트되었다. 전술한 레이저 이미지 절차 A가 적용되었으며, 레이저 스포트 지름은 100mm(1/e2)었으며, 필름 면의 전력은 8.4watt였고 노광은 펄스 폭 4, 6 및 8 마이크로초로 수행되었다.
이 결과는 전사된 이미지가 전술한 이미지의 조건 하에서 블랙 알루미늄의 오염이 없다는 것을 나타낸다.
이하의 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 사상이나 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서의 적절한 수정이나 변형이 있을 수 있다.

Claims (6)

  1. a) 광 열 변환층과,
    b) 중간층과,
    c) 열전사층
    의 순서로 상부에 차례로 증착되어 있는 기판을 포함하고,
    상기 중간층은 방사원(a radiation source)으로 이미지화하는 동안 상기 열전사층 내에서 도달한 온도를 조절할 수 있으며,
    상기 중간층은 상기 방사원으로 이미지화하는 동안 실질적으로 손상되지 않은 상태를 유지할 수 있는 열전사 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간층은 폴리머 필름, 메탈층, 무기층, 또는 무기/유기 복합층인 열전사 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중간층은 열적으로 안정한 폴리머 유기 물질과 메탈층중의 하나를 포함하는 열전사 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층은 안료를 포함하는 열전사 소자.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전사층은 가교성 물질을 더 포함하는 열전사 소자.
  6. 수용체에 이미지를 전사하는 방법에 있어서,
    1 ) 상기 수용체를, a) 광 열 변화층과 b) 중간층과 c) 열전사층의 순서로 상부에 증착된 기판을 구비한 열전사 소자에 밀접하게 접촉하도록 위치시키는 단계와,
    ii) 이미지의 패턴대로 상기 열전사 소자를 방사원으로 노광시키는 단계와,
    iii) 상기 이미지 패턴에 대응하는 상기 열전사층의 상기 부분을 상기 수용체에 열적으로 전사하는 단계를 포함하고,
    상기 중간층은 방사원으로 이미지화하는 동안 상기 열전사층 내에서 도달할 수 있는 온도를 조절할 수 있고, 상기 열전사층은 상기 수용체의 표면에 접촉하며, 상기 중간층은 방사원으로 이미지화하는 동안 실질적으로 손상없는 상태를 유지하여 상기 중간층의 실질적인 전사 없이 상기 수용체에 전사 이미지를 형성하는 이미지 전사 방법.
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