KR100503718B1 - 레이저어드레스가능한열전사영상화부재및영상화방법 - Google Patents

레이저어드레스가능한열전사영상화부재및영상화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 감응성 접착제 탑코트(topcoat)를 갖는 열 전사 부재 및 수용체상에 유색 영상을 생성하기 위해 상기 전사 부재를 사용하는 방법에 관한 것이다. 적외선 감응성 접착제 탑코트는 영상을 수용체로 보다 효율적으로 전사시키는 작용을 한다. 유색 전사 층 및/또는 적외선 감응성 접착제 탑코트는 영상이 수용체로 전사된 후 영상을 가교시키는 작용을 하는 가교성 또는 중합성 물질을 포함할 수도 있다.

Description

레이저 어드레스가능한 열 전사 영상화 부재 및 영상화 방법
본 발명은 열 전사 영상화 부재, 구체적으로는 적외선 감응성 열가소성 탑코트(topcoat)를 갖는 레이저 어드레스가능한 열 전사 부재(addressable thermal transfer element)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 레이저 어드레스가능한 시스템에 열 전사 부재를 사용하는 방법에 관한 것이다.
전자 영상화 정보 용량과 그 사용의 증가로, 각종 전자원에 의해 어드레스가능한 영상화 시스템에 대한 요구 또한 증가하고 있다. 이러한 영상화 시스템의 일례로는 열 전사, 융삭(ablation)(또는 투명화) 및 융삭-전사 영상화가 있다. 이러한 영상화 시스템은 컬러 프루프, 색 필터 어레이, 인쇄판 및 재생 마스크 같은 다양한 분야에 광범위하게 사용되는 것으로 밝혀졌다.
열 전사 영상화 매체를 사용하여 전자 정보를 기록하는 종래의 방법은 에너지원으로 열 프린트헤드(thermal printhead)를 사용한다. 정보가 전기 에너지 형태로서 프린트헤드로 전달되어 열 전사 공급 시트내 일부지역만을 가열시키고, 이후 이는 영상 자료에 해당하는 물질을 수용 시트로 전사하게 된다. 1차적인 열 전사 공급 시트의 2가지 형태는 염료 승화(dye sublimation)(또는 염료 확산 전사;dye diffusion transfer) 및 열 매스 전사(thermal mass transfer)이다. 이러한 유형의 영상화 시스템의 대표적인 예시가 미국 특허 제 4,839,224 호 및 제 4,822,643 호에 개시되어 있다. 그러나, 에너지원으로 열 프린트헤드를 사용하는데에는 프린트헤드 크기의 한계성, 저속의 영상 기록 속도(밀리초), 해상도의 한계성, 어드레스성의 한계성 및 매체와 프린트헤드의 유해한 접촉에 따른 부자연스러운 영상과 같은 여러 문제점이 따른다.
전자기 스펙트럼의 가시광선 영역 및 특히 근적외선 및 적외선 영역에서 방출하는 고 출력 콤팩트 레이저, 반도체 광원 및 레이저 다이오드의 효용도와 그 사용이 높아짐에 따라, 에너지원으로서 열 프린트헤드의 실행가능한 대용품으로서 이들 에너지원을 사용하는 것이 가능해졌다. 영상화원으로서 레이저와 레이저 다이오드의 사용은 영상 기록 매질상으로 전자 정보를 전사하는 제일의 바람직한 수단의 하나라 할 수 있다. 레이저와 레이저 다이오드는 종래의 열 프린트헤드 영상화 시스템에 비해 높은 해상도 및 최종 영상의 포맷 크기에 있어 융통성이 큰 개선의 효과를 제공한다. 또한, 레이저와 레이저 다이오드는 매질과 열원의 접촉으로 인한 유해 효과를 제거해주는 잇점도 제공한다. 결과적으로, 이러한 에너지원에 의해 효율적으로 노출될 수 있는 능력을 가지면서, 또 해상도가 높고 에지 첨예도(edge sharpness)가 개선된 영상을 형성할 수 있는 능력을 겸비한 매질에 대한 요구가 있어 왔다.
흡광층을 열 전사 구조체내에 삽입하여 광-열 전환체(light-to-heat converter)로서 기능하도록 함으로써, 에너지원으로 레이저 또는 레이저 다이오드를 사용하여 비-밀착 영상화(non-contact imaging)하도록 하는 기술이 당업계에 잘 알려져 있다. 미국 특허 제 5,308,737 호; 제 5,278,023 호; 제 5,256,506 호; 및 제 5,156,938 호에는 이러한 유형의 부재에 대한 대표적인 예시가 기재되어 있다.
미국 특허 제 5,171,650 호에는 "융삭-전사(ablation-transfer)" 기술을 이용한 열 영상화 방법 및 소재가 기재되어 있다. 영상화 공정중에 사용되는 공급 부재는 지지체, 동적 박리 중간층 및 착색제를 함유하는 융삭 캐리어 탑코트를 포함한다. 동적 박리층과 유색 캐리어층은 둘다 적외선-흡광(광-열 전환) 염료 또는 안료를 포함할 수도 있다. 공급 부재를 수용체와 밀착시킨 후, 공급체에 간섭성 광원을 영상 패턴으로 광조사함으로써 유색 영상을 얻는다. 유색 캐리어층은 수용체상에 유색 영상을 생성하는 광 조사 부위의 동적 박리층으로부터 박리됨과 동시에 제거된다.
1992년 3월 23일자로 출원되어 공계류중인 미국 특허 일련번호 제 07/855,799 호는 방사선 흡광제와 함께 글리시딜 아지드 중합체를 함유하는 에너지 감응층이 일부 표면상에 코팅된 기판을 포함하는 융삭 영상화 부재를 개시하고 있다. 영상화 에너지원으로는 적외선, 가시광선 및 자외선 레이저가 예시되어 있다. 노출 에너지원으로 고체 상태 레이저가 개시되고는 있으나, 레이저 다이오드에 대해서는 구체적인 언급이 없었다. 이 출원은 주로 에너지 감응성 층의 융삭에 의해 릴리프 인쇄판 및 석판인쇄판의 형성에 관한 것이다. 열 매스 전사에 대한 유용성에 대해서는 구체적으로 언급된 바가 없었다.
미국 특허 제 5,308,737 호에서는 광조사시, 비교적 다량의 기체를 발생시키는 기체-생성 중합체층을 지닌 중합체 기판상에 블랙 금속층을 사용하는 것에 대해 기재하고 있다. 블랙 금속(예, 알루미늄)은 방사선을 효율적으로 흡광하여 이를 기체-발생 물질에 필요한 열로 전환시킨다. 몇몇 경우에 있어 기판으로부터 블랙 금속이 제거되어 기판상에 포지티브 영상을 형성시키는 것이 실시예에서 관찰된다.
미국 특허 제 5,278,023 호는 컬러 프루프, 인쇄판, 필름, 인쇄된 회로판 및 기타 매체를 생성하기 위한 레이저-어드레스가능한 열 전사 소재에 대해 기술하고 있다. 이 소재는 추진제층이 표면상에 코팅된 기판을 포함하며, 추진제층은 바람직하게는 약 300℃ 미만의 온도에서 질소(N2) 기체를 발생시킬 수 있는 물질; 방사선 흡광제; 및 열 매스 전사 물질을 포함한다. 열 매스 전사 물질은 추진제층내로 또는 추진제층상에 코팅된 부가의 층내로 혼입할 수도 있다. 방사선 흡광제를 전술한 층중 하나 또는 별도의 층내에 사용함으로써 레이저 같은 전자기 에너지원에 의해 일부 지역만을 가열할 수 있다. 레이저 유도 가열시에는, 가스의 급속 팽창에 의해 수용체로 전사 물질이 추진된다. 열 매스 전사 물질은 예시하면 안료, 토너 입자, 수지, 금속 입자, 단량체, 중합체, 염료 또는 이들의 배합물을 포함할 수도 있다. 영상을 형성하는 방법 뿐아니라 이에 의해 제조된 영상화된 물품도 또한 기재되어 있다.
레이저-유도된 매스 전사 방법은 가열 시간이 매우 짧은(나노초) 잇점을 갖는데 반해, 통상적인 열 매스 전사 방법은 프린트헤드를 가열하고 열을 공급체로 전사하는데 장시간의 유지 시간(밀리초)이 소요되므로 상대적으로 저속의 방법이다. 그러나, 레이저-유도된 시스템으로 생성된 영상은 종종 절단되고 또 수용체에 대한 접착력이 낮게 나타난다. 따라서, 화질이나 해상도는 그대로 유지하면서 레이저 어드레스가능한 시스템의 속도와 효율면에서 잇점을 갖는 열 전사 시스템에 대한 요구가 있어 왔다.
본 발명은 (a) 광-열 전환층(light-to-heat conversion layer), (b) 색 전사층(color transfer layer) 및 (c) 열 전사가능한 적외선 감응성 접착제 탑코트(adhesive topcoat)가 표면상에 용착된 기판을 포함하는 열 유색 전사 부재(thermal color transfer element)에 관한 것이다. 적외선 감응성 접착제 탑코트는 적외선 흡광제 및 적외선 광원 조사시 연화하는 열가소성 물질을 포함한다. 유색 전사층 및/또는 적외선 감응성 접착제 탑코트는 가교성 또는 중합성 물질을 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한 전술한 열 유색 전사 부재를 사용하여 수용체상에 영상을 생성시키는 방법을 제공한다. 유색 영상은 (a) 수용체와 전술한 열 유색 전사 부재를 밀착시키는 단계, (b) 열 전사 부재를 영상 패턴대로 적외선 광원에 노출시키는 단계 및 (c) 유색 전사층과 영상 패턴에 대응하는 접착제 탑코트를 동시에 수용체로 전사하는 단계에 의해 수용체상으로 전사된다. 유색 전사층 및/또는 적외선 감응성 접착제 탑코트가 가교성 또는 중합성 물질을 포함하는 경우, 전사된 영상을 제 2 의 방사선원에 노출시켜 영상을 가교시키는 추가의 노출 단계를 수행할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 구절인 "열 용융 점착 물질"은 열 어드레스시, 공급체 표면에 대한 접착 강도에 비해 큰 강도로 수용체 표면에 점착하여 표면 분리시 물리적으로 전사하는, 공급체 표면상의 열 매스 전사 물질을 의미한다.
용어 "밀착"은 영상화 공정중에 열 어드레스된 부위내에 균일한(완전한) 물질 전사가 제공되도록 물질 전사가 이루어질 정도로 충분히 두 표면이 접촉하고 있는 것을 의미한다. 다르게 표현하면, 불완전한 물질 전사로 인해 생성되는 공극이 영상화된 부위에서 육안상으로 관찰되지 않는다는 것이다.
광-열 전환(LTHC)층, 유색 전사층 및 적외선 감응성 접착제 탑코트 순서대로 표면상에 용착된 투광성 기판을 포함하는 열 유색 전사 부재가 제공된다. 이 기판은 폴리에스테르 필름이 통상적이다. 그러나, 영상화 IR 파장(예, 720 내지 1200 nm)에서 충분한 투명도와 충분한 역학적 안정성을 갖는 필름이라면 어떠한 것도 사용할 수 있다.
광-열 전환(LTHC)층은 예를 들면, 적외선(IR) 방사선원으로부터 영상화 방사선의 최소한 일부분을 흡광시켜, 흡광된 방사선을 열로 전환시킬 수 있는 흑체 흡광제를 주성분으로 할 수 있다. 흡광제, 특히 IR 흡광제로는 카본 블랙, 본 블랙(bone black), 산화 철, 구리/크롬 착물 블랙 아조 안료(즉, 프라졸론 옐로우, 디아니시딘 레드 및 니켈 아조 옐로우) 및 프탈로시아닌 안료 같은 안료와 니켈 디티올렌, 니켈 티오히드리지드, 이라디칼 이양이온성 염료(예를 들면, 미국, 뉴저지에 소재하는 아메리칸 시안아미드에서 상표명 Cyasorb IR-165 및 126으로 시판되는 것들), 디알킬아미노티오펜, 피릴륨, 아줄렌, 인돌리진, 페리미딘, 아자아줄렌 및 문헌[Matsuoka, M., Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers, Bunchin Publishing Co., Tokyo (1990)]에 개시된 기타 염료류 같은 염료가 적합하다. 안료 사용시, 입경은 흡광되지 않은 방사선이 LTHC 층을 통해 IR 감응성 열가소성 탑코트를 통해 투과될 수 있도록 영상화 방사선 광원의 파장 미만인 것이 바람직하다. 염료 사용시에는, 코팅 용매에 가용성이고 층에 사용된 결합제와 상용성이 있어, LTHC층을 통해 IR 감응성 열가소성 탑코트로 충분한 방사선을 투과시킬 수 있는 투명 또는 반투명 코팅을 제공하여 영상 전사를 향상시키는 것이 바람직한 염료이다.
LTHC층에 사용하기 적합한 결합제는 예시하면 페놀 수지(즉, 노볼락 및 레졸 수지), 폴리비닐 수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴레이트, 셀룰로즈성 에테르 및 에스테르, 니트로셀룰로즈 및 폴리카르보네이트 같이 가시적으로 투명한 필름-형성 중합체이다. 중합체는 열 감응성이 높은 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 것은 영상화 조건에서 열 분해가능한 것이다. 결합제의 사용량은 IR 흡광제에 의해 생성된 열이 결합제에 의해 과도하게 소모되지 않도록 최소의 수준으로 유지한다. 흡광제-결합제의 비율은 사용된 흡광제와 결합제의 종류에 따라 5:1 내지 1:20 중량비로 하는 것이 일반적이다. 선택적으로는 가용성 IR 흡광성 염료를 중합체 결합제 없이 코팅한다. 결합제 부재 코팅은 열 융삭 또는 전사 특성을 개선시키는데 도움을 준다. 코팅 공정을 용이하게 하기 위해 계면활성제 및 분산제 같은 통상의 코팅 보조제를 첨가할 수도 있다. 당업계에 공지된 여러 코팅 방법을 이용하여 기판상에 LTHC층을 코팅할 수도 있다. LTHC층은 바람직하게는 0.05 내지 5.0 ㎛의 두께로, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2.0 ㎛의 두께로 코팅한다. 최상의 결과를 얻고자 한다면, LTHC층을 통해 10% 이상의 영상화 광선이 투과되도록 하여 IR 흡광 접착제 탑코트에 방사선이 흡광될 수 있도록 한다. LTHC층의 흡광도는 레이저 파장 출력에서 바람직하게는 1.3 내지 0.1, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 0.3 흡광도 유니트이다.
바람직한 LTHC층은 금속 또는 금속/산화 금속층(예, 육안상 블랙을 나타내는 부분 산화된 알루미늄인 블랙 알루미늄)이다. 실제로는 본 발명의 실시시에, 산화물이나 황화물을 형성할 수 있는 금속을 블랙 금속층으로 사용할 수 있다. 특히, 알루미늄, 주석, 크롬, 니켈, 티탄, 코발트, 아연, 철, 납, 망간, 구리 및 이들의 혼합물을 사용할 수도 있다. 용착 공정에 따라 금속 산화물로 전환시, 이러한 금속 모두가 특별하게 바람직한 특성(예, 광 밀도, 투광성 등)을 모두 갖춘 소재를 형성하게 되는 것은 아니다. 그러나, 이러한 금속 또는 산화 금속을 함유하는 층은 모두 유용하며 또 중합체 물질에 대한 결합성을 비롯하여, 본 방법의 다수 잇점을 제공할 수 있다. 특정 금속에 적합한 공지의 각종 기술, 예를 들면 전자 비임 증기, 저항 히터 등에 의해 챔버내에 금속 증기를 공급할 수도 있다. 금속 증기와 증기 코팅 기술을 제공하기 위해 이용가능한 다수의 수단에 관해서는 문헌[Vacuum Deposition Of Thin Films, L. Holland, 1970, Chapman and Hall, London, England]을 참고로 한다.
본 발명에 따른 블랙 금속층의 일례인, 산화 금속층 또는 황화 금속층은 ㎛의 치수 범위내에서 분자 크기만큼의 층으로 얇게 용착시킬 수 있다. 이러한 두께 전체에 걸친 층의 조성은 본 명세서에 기술된 방법으로 용이하게 조정할 수 있다. 금속/산화 금속 또는 황화 금속층은 영상화 용도면에서 50 내지 5000Å로 하는 것이 바람직하지만, 15Å, 25Å 또는 그 이하일 때는 결합 특성에, 5 x 104Å 이상일 때는 구조적 특성에 기여할 수 있다.
단계적 산화 금속 또는 황화 금속으로의 전환은 금속 증기 기류를 다라 산소, 황, 수증기 또는 황화 수소를 각 시점마다 도입시킴으로써 수행한다. 이러한 기체나 증기를 특정 시점에 증기 증착 챔버내 증기 기류를 따라 도입시키면, 연속 또는 단계적 조성물의 코팅(층의 두께에 걸쳐)을 얻을 수도 있다. 코팅하고자 하는 기판을 이동시킴으로써 증착 챔버의 길이를 따라 상기 반응성 기체 또는 증기 농도의 단계를 선별 유지시키면, 증기 증착 챔버의 다른 영역에서는 다른 조성물(즉, 산화물 또는 황화물 대 금속의 다른 비율)이 증착되기 때문에, 코팅층 조성물의 증가 단계(그 두께에 걸쳐)가 얻어진다. 사실상, 한 표면(코팅층의 상면 또는 바닥면)에는 100% 금속을 포함하는 층을, 다른 표면에는 100% 산화 금속 또는 황화 금속을 포함하는 층을 용착시킬 수 있다. 이러한 종류의 구성은 기판에 대한 접착력이 우수한 강한 응집성 코팅층을 제공할 수 있어 특히 바람직하다.
코팅되는 기판은 증기 증착 챔버의 주입구 부위에서 배출구 부위까지 챔버의 길이를 따라 연속 이동한다. 챔버의 대부분 길이에 걸쳐 금속 증기가 증착되며, 챔버의 길이를 따라 어떠한 지점에서 금속과 함께 증착되는 산화 금속 또는 황화 금속(또는 100% 산화물 또는 황화물로서 증착시킴)의 비율은 챔버 길이의 해당 지점에서 증착되는 금속 증기 기류의 부분을 유입시키는 반응성 기체 또는 증기의 양에 따라 좌우된다. 예시의 목적으로, 동수의 금속 원자(금속 또는 산화물 또는 황화물)가 챔버의 길이를 따라 특정 지점에 특정 시점에서 용착한다고 가정할 때, 용착된 코팅의 변화는 챔버의 길이를 따라 여러 지점 또는 부위에서 금속 증기와 접촉하는 반응성 기체나 증기를 포함하는 산소나 황의 양을 변화시킴으로써 추정한다. 챔버의 길이를 따라 반응성 기체의 양을 단계적으로 증가시킴으로써, 이에 따라 용착된 산화물이나 황화물의 비율이 단계적으로 증가하는 결과를 얻을 수 있다. 금속 증기의 증착은 추정한 바처럼 균일하지는 않지만, 실제 실시시에 기판의 두께를 따라 금속/(산화 금속 또는 황화 금속)의 비율이 다른 층으로 표면을 코팅하기 위해 기판 이동시 코팅하고자 하는 기판 표면의 길이를 따라 상기 금속 증기의 다른 영역내로 도입된 산소, 물, 황 또는 황화 수소의 양을 국소적으로 변화시키는 것은 어려운 것이 아니다. 반응성 기체나 증기가 기류 자체내로 유입되고 기류내에 확산되지 않는 것이 바람직하다. 확산되는 경우에는 기류내에 산화물의 분포를 조정하기 어렵게 되는 경향이 있다. 반응성 기체나 증기를 기류 자체내로 주입하거나 집중 유입시키면, 기류내 해당 부분내에서는 더욱 균일한 혼합이 이루어진다.
이행상의 특징은 블랙 금속 생성물의 일부 특성과 증요한 관계를 맺고 있다. 코팅은 그 내부에 분산된 물질 상, 하나는 금속 및 다른 하나는 산화 또는 황화 금속상을 가지고 있다. 후자의 물질은 종종 투명 또는 반투명성인 반면, 전자는 불투명성이다. 투명한 산화물 또는 황화물상중에 분산된 상태로 유지되는 금속 입자의 양을 조절하면, 코팅의 광학 특성을 현격하게 변화시킬 수 있다. 황색, 갈색 및 회색 톤의 반투명성 코팅이 제공될 수 있으며, 코팅층 용착시 금속에서 산화물로의 전환율을 변화시킴으로써 단일 금속을 사용하여 거의 불투명한 블랙 필름을 수득할 수도 있다.
유색 전사층은 1종 이상의 유기 또는 무기 착색제(즉, 안료 또는 염료) 및 열가소성 결합제를 포함한다. IR 흡광제, 분산제, 계면활성제, 안정화제, 가소화제 및 코팅 보조제 같은 다른 첨가제를 또한 포함시킬 수도 있다. 어떠한 안료도 사용가능하지만, NPIRI 천연 물질 데이터 핸드북, 4권(안료)에서 유색 지속성과 투명성이 우수한 것으로 제시된 것들이 바람직하다. 비-수성이나 수성 안료 분산액을 사용할 수도 있다. 결합제에 분산되고 용매나 용매 혼합물중에 현탁된 안료를 포함하는 밀베이스 형태로 유색 배합물중에 안료를 도입하는 것이 일반적이다. 안료 유형과 색상은 유색 코팅이 예비설정된 목표 색상이나 업계에서 설정한 시방서에 부합하도록 선택한다. 분산 수지의 유형과 안료 대 수지의 비율은 안료 유형, 안료상의 표면 처리, 분산 용매 및 밀베이스 생성시에 사용된 분쇄 방법에 따라 좌우된다. 적합한 분산 수지로는 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 공중합체, 폴리(비닐 아세테이트)/크로톤산 공중합체, 스티렌 말레산 무수물 반 에스테르 수지, (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 폴리(비닐 아세탈), 폴리(비닐 아세탈) 무수물과 아민, 히드록시 알킬 셀룰로즈 수지 및 스티렌 아크릴 수지가 있다. 바람직한 유색 전사 코팅 조성물은 30-80 중량%의 안료, 15-35 중량%의 수지 및 0-20 중량%의 분산제를 포함한다.
유색 전사층에 존재하는 결합제의 양은 유색 전사층내 과도한 응집력으로 인한 영상 해상도의 저하를 막기 위해 최소로 유지한다. 안료 대 결합제의 비율은 사용된 안료와 결합제의 유형에 따라 4:1 내지 1:2 중량비로 하는 것이 통상적이다. 결합제 시스템은 또한 중합가능한 에틸렌계 불포화 물질(예, 단량체, 올리고머 또는 예비중합체)과 개시제 시스템을 포함할 수도 있다. 단량체나 올리고머를 사용하면 유색 전사층내 결합제 응집력 감소에 도움을 주어, 전사된 영상의 해상도를 향상시킨다. 유색 전사층내로 중합성 조성물을 혼입시킴으로써 더욱 내구성이 크고 용매 내성이 강한 영상을 산출할 수 있다. 우선은 영상을 수용체로 전사한후, 전사된 영상을 방사선에 노출시켜 중합성 물질을 가교시키면 고도로 가교된 영상이 형성된다. 가교 단계는 광개시나 열 개시에 의해 달성될 수 있다. 중합성 조성물에 사용되는 개시제 시스템, 바람직하게는 자외선 광원을 사용하는 자외선 감응성 광개시제 시스템에 의해 흡광되는 어떠한 방사선 광원도 사용할 수 있다. 자외선 감응성 개시제 시스템은 당업계에 잘 알려져 있으며, 여러 공급처로부터 시판중에 있다. 열 개시제 또한 당업계에 잘 알려져 있다. 바람직한 개시제 시스템은 방사선 광원에 노출 전후 모두 최소의 유색을 부여하는 것이다. 적합한 열 개시제로는 시판 퍼옥시드 및 금속 촉매 시스템이 있다. 적합한 광개시제 시스템으로는 트리아진, 아세토페논, 벤조페논, 요오도늄 염, 설포늄 염 및 티오크산톤이 있다. 적합한 단량체에는 다작용성 아크릴레이트나 메타크릴레이트, 예를 들면 1,3-부탄디올 디아크릴레이트, 테트라메틸 글리콜 디아크릴레이트 및 프로필렌 글리콜 디아크릴레이트가 포함된다. 적합한 올리고머로는 불포화 카르복실산과 지방족 다가 알코올의 에스테르 화합물, 아크릴레이트화 우레탄(미국 특허 제 4,304,923 호에 개시된 것) 및 에틸렌계 불포화 아즐락톤(미국 특허 제 4,304,705 호에 개시된 것) 같은 물질들이 있다.
유색 전사층은 당업계에 공지된 어떠한 통상적인 코팅 방법에 의해서도 코팅할 수 있다. 균일한 코팅을 제공하기 위해 계면활성제와 분산제 같은 코팅 보조제를 첨가하는 것도 고려해볼 수 있다. 층의 두께는 약 0.4 내지 4.0 ㎛인 것이 바람직하며, 0.5 내지 2.0 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.
유색 전사층에 인접하게는 적외선 흡광제와 열 활성화된 접착제를 함유하는 적외선(IR) 감응성 접착제 탑코트가 있다. IR 감응성 접착제 탑코트는 열 활성화된 접착제를 통해 수용체로 유색 전사층의 전사를 향상시킨다. 접착제 탑코트는 무색인 것이 바람직하지만, 일부 분야에서 영상의 색 밀도를 향상시키거나 또는 특별한 효과를 제공하기 위해서는 반투명 또는 불투명 접착제가 바람직할 수 있다. 액정 디스플레이 분야의 경우에, 접착제는 무색의 투명한 것이 바람직하다. 접착제 탑코트는 실온에서 무-점착성인 것이 바람직하며, 첨가제가 수용체에 대한 영상화된 층의 접착성을 저해하지 않는 범위에서 점착성을 감소시키기 위해 슬립제(즉, 왁스, 실리카, 중합체 비드)를 포함할 수도 있다. 바람직한 접착제로는 융점이 대략 30 내지 110℃인 열가소성 물질이 포함된다. 적합한 열가소성 접착제로는 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리비닐 수지, 이들의 공중합체 및 배합물 같은 물질이 있다. 이 접착제는 열 안정성과 전사된 영상에 대한 내용매성을 제공하도록 열 또는 광화학적 가교제를 포함할 수도 있다. 가교제로는 외적 개시제 시스템 또는 내적 자가-개시 기에 의해 열적으로 또는 광화학적으로 가교될 수 있는 단량체, 올리고머 및 중합체가 포함된다. 열 가교제로는 열 에너지 적용시 가교할 수 있는 물질이 포함된다.
어떠한 IR 흡광 물질도 접착제 탑코트에 사용할 수 있으나, IR 흡광제는 무색으로 유색 전사층상으로 접착제 탑코트 용착시 사용되는 코팅 용매중에 가용성인 것이 바람직하다. 적합한 IR 흡광제로는 Cyasorb IR-165 및 IR-126 같은 이라디칼 이양이온성 염료가 있다. IR 흡광제의 농도는 접착제를 활성화시키는데 필요한 열의 양에 따라 달라질 수 있다. IR 흡광제를 혼입하지 않고 접착제 탑코트를 사용하는 경우, 접착제의 활성화는 인접층으로부터의 열 전도에 따라 좌우된다. IR 흡광제를 접착제층에 혼입시키면 접착제 탑코트는 영상화 공정중에 직접 활성화될 수 있다. 접착제의 직접 활성화로 영상을 수용체로 보다 효율적으로 전사할 수 있다. 접착제내로 혼입된 IR 흡광제의 양은 과도하게 가열시키지 않는 범위내에서 접착제를 활성화시키는데 충분한 열이 발생되도록 선택한다. 과열은 층내 기포 형성과 층 붕괴를 야기시킬 수 있다. IR-흡광제 대 결합제의 비율은 일반적으로 1:50 내지 1:8 중량비이다. 통상, 낮은 Tg(유리 전이 온도) 또는 Tm(융점)을 갖는 접착제는 접착제 물질의 열 활성화 에너지가 낮음으로 해서 보다 낮은 IR 흡광제 농도를 필요로 한다. IR 흡광제는 접착제 물질내로 분산 또는 용해될 수 있다. 효능을 최대로 하기 위해서는, IR 흡광제가 접착제 탑코트를 따라 균일하게 분포되어야 한다.
IR 감응성 접착제 탑코트는 당업계에 공지된 어떠한 통상적인 코팅 방법에 의해 유색 전사층상으로 코팅될 수 있다. 용액으로부터 주조시, 용매는 그 하층의 유색 전사층과의 상호작용이 최소로 되도록 선택한다. 접착제 탑코트의 두께는 바람직하게는 2.0 내지 0.05 마이크론, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 0.05 마이크론 및 가장 바람직하게는 0.5 내지 0.1 마이크론으로 한다.
본 발명의 방법은 아주 간단한 단계에 의해 수행할 수도 있다. 영상화시, 공급 시트를 가압 또는 진공하에서 수용 시트와 밀착시킨다. 이후, 적외선 레이저 또는 일련의 레이저를 사용하여 영상 방식대로 IR 흡광층을 가열시킴으로서 공급체로부터 수용체로 영상의 제거와 전사를 동시에 수행한다. 레이저-유도된 열 전사 공정중에, LTHC층은 입사광의 대부분을 흡광하여 열로 전환시켜 LTHC층의 영상 제거와 유색 전사층 및 접착제 탑코트의 상층 부분을 박리시킨다. 동시에, IR 흡광 접착제 탑코트는 흡광하여 입사광의 일부를 열로 전환시켜서 접착제를 활성화시키고, 이에 따라 수용체에 영상을 접착시킨다.
본 발명에서는 적외선, 가시광선 및 자외선 레이저를 포함하여 다양한 발광원을 사용할 수 있다. 본 발명에 사용하기 바람직한 레이저는 고 출력(>100 mW) 단일 모드 레이저 다이오드, 섬유-커플링된 레이저 다이오드 및 다이오드-펌핑된 고체 상태 레이저(예, Nd:YAP 및 Nd:YLF)이다. 레이저 노출은 열 전사 매질의 온도를 150℃ 이상 및 가장 바람직하게는 200℃ 이상으로 상승시켜야 한다. 레이저 노출 유지 시간은 약 0.1 내지 5 마이크로초로 하여야 하며, 레이저 플루언스는 약 0.01 내지 약 1 주울/㎠이어야 한다.
본 발명을 실시하는데 있어, 포커스 깊이는 광-열 전환층, 유색층 및 적외선 감응성 접착제 탑코트의 두께를 병합한 두께와 같거나 이보다 큰 것이 바람직하다. 영상층의 총 두께는 10 ㎛ 미만으로 하는 것이 통상적이며, 5 ㎛ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 영상화층은 LTHC층, 유색 전사층 및 IR 감응성 접착제 탑코트를 포함한다.
레이저 노출시에는, 영상화된 물질로부터 다중 반사로 인해 간섭 패턴의 형성을 최소로 하는 것이 요구될 수 있다. 이는 각종 방법으로 수행할 수 있다. 가장 보편적인 방법은 미국 특허 제 5,089,372 호에 기술된 바와 같은 입사광의 등급에서 공급 물질의 표면을 효과적으로 거칠게 하는 것이다. 이는 입사광선의 공간적 간섭을 파괴하여 자체 간섭을 최소화하는 효과를 가진다. 대안의 방법은 입사광선이 만나게 되는 제 2 계면상에 반사 방지 코팅을 사용하는 것이다. 반사 방지 코팅의 사용은 당업계에 잘 알려져 있으며, 이는 미국 특허 제 5,171,650 호에 기술된 바와 같이, 마그네슘 플루오라이드 같은 코팅의 1/4 파장 두께로 이루어질 수 있다. 비용과 제작시의 어려움으로 인해, 표면을 거칠게 하는 방안은 많은 분야에서 바람직하다.
당업자에게는 적합한 수용체들이 잘 알려져 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 수용체의 일례로는 양극처리된 알루미늄 및 기타 금속; 투명한 폴리에스테르 필름(예, PET) 및 각종 여러 종류의 종이(예, 충전 또는 미충전형, 칼랜더링형, 코팅형등)를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예에서는 본 발명을 상세히 예시한 것이며, 이것에 국한되지 않는다.
실시예
하기 실시예에 사용된 물질은 다르게 기술되지 않는 한 알드리히 케미칼 컴패니(미국 위스콘신 밀와키 소재)와 같은 표준 상품으로서 입수용이한 것이다.
하기 실시예에 사용된 적외선 흡수제 IR-165는 하기 화학식 1과 같은 구조를 갖고 있고, 미국 뉴저지 웨인에 소재하는 아메리칸 시안아미드로부터 입수용이하다.
[화학식 1]
Figure pat00001
블랙 알루미늄 코팅된 폴리에스테르 필름의 제법
블랙 알루미늄(산화 알루미늄)을 4mil(0.1mm)의 폴리에스테르 기재의 한면상에 침착시켰다. 즉, 하기 조건하에서 연속 진공 코팅기내의 아르곤/산소 대기중에서 폴리에스테르상에 알루미늄을 스퍼터링시켰다:
스퍼터링 전압: 455볼트
진공 시스템 압력: 1.3 x 10-2 토르
산소/아르곤 유속비: 0.008
기재 전송 속도: 3.0 ft/분
상기 코팅 조건을 사용하여 시마즈 MPC-3100 분광분석기(미국 미들랜드 콜럼비아에 소재하는 시마즈 사이언티픽 인코오포레이티드로부터 입수용이함)상에서 측정했을 때 1064nm에서 0.77과 동일한 흡광도를 갖는 블랙 알루미늄 코팅 필름을 수득했다.
하기 실시예에 기술된 유색 열 전사 공급 시트를 사용하여 유리 수용체상으로의 열 영상 전사에 대해 시험하였다. 각 실시예에 있어서의 유색 공급 시트들을 연속적으로 영상화시키고 1.1mm 두께, 2인치 x 2인치의 유리 수용체 시트상으로 전사시켰다. 영상화는 레이저 점적 크기가 140 미크론이고 공급 필름면상에 7.5와트로 작동하는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 평면-베드 영상화 시스템으로 수행하였다. 레이저 주사 속도는 12미터/초였다. 영상 자료는 매스-메모리 시스템으로부터 전달되어 레이저를 영상대로 조절하는 음향-광학 조절기로 공급된다. 영상화 공정동안, 공급 시트와 수용체를 진공하에 밀착시켜 두었다.
다음의 비교 실시예는 접착제 탑코트없는 전사 유색 공급체를 예시한 것이다.
실시예 1(비교예)
22.9cm x 29.5cm(9인치 x 12인치) 크기의 블랙 알루미늄 증착된 4mil(0.1mm) 폴리에스테르 필름 시트상에 CRY-S089 적색 안료 분산 용액(일본 도쿄에 소재하는 후지-헌트 일렉트로닉스 테크놀로지 컴패니, 리미티드에서 상표명 컬러 모자이크로 시판되는 시판품)을 코팅시켜 적색 열 전사 공급체를 제조하였다. 상기 용액을 대략 1.0 마이크로미터의 코팅 중량이 되도록 #5 와이어가 감긴 막대를 사용하여 코팅하고 대류 오븐에서 80℃로 2분간 건조시켰다. 컬러 모자이크 CRY-SO89는 C.I. 안료 적색 177, C.I. 안료 황색 139, 벤질 메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 및 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 메톡시프로필아세테이트 및 시클로헥사논 용매 배합물중의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 단량체의 혼합물을 함유한다.
전술한 레이저-유도식 열 전사 방법을 사용하여 평행하면서 분리된 라인 영상을 생성하기 위해 유리 수용체상에 적색 공급체를 영상화시켰다. 산출되는 공급체와 수용체를 육안으로 관찰해 본 결과, 공급체상에 영상의 형성은 완료되었으나 유리 수용체상에 유색 영상의 전이는 불완전하였다. 유리 수용체로부터 공급체를 분리한 후 공급 시트상에는 형성된 영상의 약 40%가 잔존하였다. 그러나, 공급체상의 나머지 영상은 ScotchTM 상표명의 압감 접착제 테이프에 의해 공급 시트로부터 용이하게 분리되었고, 이는 유색층의 수용체 표면으로의 전사가 불량함을 나타내는 것이다. 영상은 주로 수용체에 대한 접착성의 부족으로 인해 잘 전사되지 않았다.
다음 실시예는 공급 시트의 열 전사층상에 접착제 탑코트를 부가한 효과를 예시한 것이다.
실시예 2(비교예)
실시예 1에 기술된 적색 열 전사 공급체상에 다음과 같은 조성을 지닌 접착제 탑코트 용액을 오버코팅하였다.
접착제 탑코트 용액:
폴리아크릴산 수지(미국 델라웨어 윌밍톤에 소재하는 ICI 아크릴스 인코오포레이티드로부터 상표명 Elvacite 2776으로서 입수용이함) 10.0g
메틸 에틸 케톤 90.0g
이 접착제 용액을 #6 와이어가 감긴 막대를 사용하여 열 전사 층상에 코팅하고 80℃에서 2분동안 건조시켰다.
산출되는 적색 열 전사 공급체를 전술한 영상화 방법을 사용하여 유리 수용체에 대하여 영상화시켰다. 그 결과 실시예 1에 예시된 것보다 수용체로 영상의 전사가 보다 완전함을 나타냈다. 20X 배율로 현미경 검사한 결과, 수용체상에 산출되는 영상의 라인 폭은 55 내지 100미크론 범위였고, 영상 라인의 양면상에 단편화된 패턴을 갖는 매우 조야한 라인 에지를 갖고 있었다. 전사는 완전했지만, 영상의 균일성 및 해상도는 불량했다.
다음 실시예는 유색 열 전사 공급 시트상에 제공된 열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트의 효과를 예시한 것이다.
실시예 3
실시예 1에 기술된 적색 열 전사 공급 시트 상에 다음과 같은 열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트 용액을 오버코팅하였다:
열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트 용액:
IR-165 염료(MEK 중에 8중량%) 1.875g
Elvacite 2776 폴리아크릴산 수지(MEK중에 10중량%) 5.0g
이 접착제 용액을 #6 와이어가 감긴 막대를 사용하여 유색 열 전사층상에 코팅하고 80℃에서 2분동안 건조시켰다. 접착제 층은 1064nm에서 0.8의 흡광도를 나타냈다.
산출되는 적색 공급 시트를 전술한 영상화 방법을 사용하여 유리 수용체에 대하여 영상화시켰다. 그 결과, 영상이 유리 수용체로 매우 우수하게 전사되는 것으로 나타났다. 그 결과는 실시예 1 및 2 보다 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 200x 배율로 현미경 검사한 결과, 수용체상에 산출되는 영상은 105미크론의 라인 폭을 갖고 있었고, 영상 라인의 어느 한쪽에도 단편화된 패턴을 나타내지 않는 예리한 라인 에지를 나타냈다.
다음 실시예는 접착제 층이 없는 여러 종류의 비교용 열 전사 공급체를 예시한 것이다.
실시예 4(비교용)
4 mil(0.001mm)의 폴리에스테르 필름상에 다음과 같은 광-열 전환층 용액을 코팅하였다:
광-열 전환층 용액
IR-165 염료(MEK중에 8중량%) 1.32g
노볼락 수지(미국 오하이오 콜럼버스에 소재하는 보르덴 케미칼에서 상표명 보르덴 SP-126A하에 시판되는 시판품; MEK중에 10중량%) 1.3g
플루오로화학 계면활성제(미국 미네소타 세인트폴에 소재하는 3엠에서 상표명 FC-431하에 입수용이한 플루오로화학 계면활성제; MEK중에 10중량%) 0.2g
#4 와이어가 감긴 막대를 사용하여 광-열 전환층 용액을 코팅하고 80℃에서 2분동안 건조시켰다. 건조된 필름을 시마즈 MPC-3100 분광분석기로 측정했을 때 1064nm에서 0.59의 광 흡광도를 나타냈다.
이 광-열 전환층상에 실시예 1에 기술된 적색 열 전사 용액을 #5 와이어가 감긴 막대를 사용하여 코팅하고 80℃에서 2분동안 열풍 건조하여 대략 1.5마이크로미터의 코팅 중량이 되도록 하였다. 이것을 현미경으로 조사한 결과, 유리 수용체상에 산출된 영상이 90미크론의 라인 폭과 다소 단편화된 라인 에지를 갖는 것으로 나타났다.
다음 실시예는 실시예 4에 기술한 공급 시트의 열 전사 시트상에 접착제 탑코트를 부가한 효과를 예시한 것이다.
실시예 5(비교예)
실시예 4에 기술한 적색 열 전사 공급 시트상에 하기 열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트 용액을 오버코팅하였다:
열전사성 적외선 접착제 탑코트 용액:
IR-165 염료(MEK중에 8중량%) 1.875g
Elvacite 2776 폴리아크릴산 수지(MEK중에 10중량%) 5.0g
이 접착제 용액을 #6 와이어가 감긴 막대를 사용하여 유색 열 전사층상에 코팅하고 80℃에서 2분동안 건조시켰다. 산출되는 공급 시트를 전술한 영상화 방법을 사용하여 유리 수용체에 대하여 영상화시켰다. 이것을 현미경으로 조사한 결과, 수용체상에 산출된 영상은 90 내지 98미크론의 라인 폭을 갖고 있었고, 라인 영상의 양측에 단편화된 패턴을 지닌 조야한 라인 에지를 나타냈다.
다음 실시예는 실시예 4의 유색 열 전사 공급 시트상에 열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트를 부가한 효과를 예시한 것이다.
실시예 6
실시예 4에 기술한 적색 열 전사 공급 시트상에 다음과 같은 열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트 용액을 오버코팅하였다:
열 전사성 적외선 감응성 접착제 탑코트 용액:
IR-165 염료(MEK중에 8중량%) 1.875g
Elvacite 2776 폴리아크릴산 수지(MEK중에 10중량%) 5.0g
이 접착제 용액을 #6 와이어가 감긴 막대를 사용하여 유색 열전사층상에 코팅하고 80℃에서 2분동안 건조시켰다. 접착제층은 1064nm에서 0.8의 흡광도를 갖고 있었다. 산출되는 적색 공급 시트를 전술한 영상화 방법을 사용하여 유리 수용체에 대하여 영상화시켰다. 그 결과 영상이 수용체로 매우 우수하게 전사되는 것으로 나타났다. 이것을 현미경으로 조사한 결과, 수용체상에 산출된 영상은 110미크론의 라인 폭과 예리한 라인 에지를 갖고 있었다. 라인의 첨예도는 실시예 5의 영상보다 훨씬 우수하였다.
다음 표 1은 실시예 1 내지 6에서 관찰된 영상화 결과를 요약한 것이다.
[표 1]
Figure pat00002
표 1의 결과는 적외선을 흡수하는 접착제 탑코트를 부가하므로써 영상의 전사 효율과 전사된 영상의 해상도가 향상된다는 것을 명백하게 나타내고 있다.

Claims (5)

  1. (a) 광-열 전환층, (b) 유색 전사층, (c) 적외선 흡광제 및 열가소성 물질을 함유하는 열 전사가능한 적외선 감응성 접착제 탑코트(topcoat), 및 (d) 열 전사 부재의 접착제 탑코트와 밀착된 수용체가 순서대로 표면상에 용착된 기판을 포함하는 유색의 열 전사 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 유색 전사 층이 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유색의 열 전사 부재.
  3. 제 1 항에 있어서, 유색 전사 층이 중합성 물질과 개시제 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 유색의 열 전사 부재.
  4. a) (i) 광-열 전환층, (ii) 유색 전사층 및 (iii) 적외선 흡광제 및 열가소성 물질을 함유하는 열 전사가능한 적외선 감응성 접착제 탑코트가 순서대로 표면상에 용착된 기판을 포함하는 유색의 열 전사 부재와 수용체를 상기 접착제의 탑코트가 수용체와 접촉되도록 밀착시키는 단계;
    b) (iii)을 가열하여 적외선 방사선원에 의해 영상 패턴대로 상기 열 전사 부재를 노출시키는 단계; 및
    c) 상기 영상 패턴에 상응하는 열 전사가능한 접착제 탑코트와 유색 전사층을 수용체로 동시에 전사시켜 상기 수용체상에 전사된 영상을 형성시키는 단계로서, 이 때 상기 수용체는 열 전사 부재의 접착제 탑코트와 밀착되는 것인 단계를 포함하는, 수용체상에 영상을 전사시키는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 유색 전사 층이 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
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