KR100635153B1

KR100635153B1 - 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물

Info

Publication number: KR100635153B1
Application number: KR1020040099731A
Authority: KR
Inventors: 권성칠; 윤경근; 채헌승; 박종민
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-10-17
Also published as: KR20060060923A

Abstract

본 발명은 잉크젯법에 의해 컬러필터를 생산하기 위한 잉크조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 잉크 조성물은 (a)용매, (b)안료, (c)경화성수지 및 (d)경화 촉매 화합물로 구성된다.

본 발명에 의할 경우 내열성 및 용제 내성이 우수한 컬러필터를 위한 잉크조성물이 제공된다.

컬러 필터, 잉크젯법, 착색 조성물, 화소부, 열경화, 광중합.

Description

칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물{INK-JET INK COMPOSITION FOR COLOR-FILTER}

본 발명은 컬러 액정 디스플레이, 컬러 스캐너, 고체 촬상 소자 등에 이용되는 컬러 필터의 제조에 사용되는 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉크젯법에 의한 패턴 형성 공정을 거치는 컬러필터를 제조하기 위한 잉크조성물에 관한 것이다.

액정표시장치는 표시장치로서 CRT와 비교하면 소형이고 성능면에서는 동등이상이며 텔레비전 화면, 퍼스널컴퓨터 화면, 그외의 표시장치분야에서 CRT에 대체되고 있다. 최근, LCD 시장은 지속적인 증가로 생산량의 증대와 원가절감이 요구되고 있다. 이에 따라 생산효율의 증가와 경제성이 한층 더 요구되고 있는 상황이다.

액정표시장치에 사용되는 컬러 필터는 블랙 매트릭스를 설치한 투명 기판 상에, 각각 적, 녹, 청의 광의 3원색을 선택적으로 투과하도록, 또는 청록, 자홍, 황의 색의 3원색을 선택적으로 반사하도록 색재를 각 화소부에 배치함으로써 형성되 어 있다.

컬러 필터의 형성 방법으로서 포토 리소그래피법, 전착법, 인쇄법 및 잉크젯법 등이 공지되어 있고, 현재 포토 리소그래피법이 주류가 되고 있으나, 이는 광중합성 착색 조성물을 기판에 도포하고, 패턴 노광하고, 이어서 불필요한 부분을 용해 및 세정하는 공정을 적, 청, 녹 또는 청록(cyan), 자홍(magenta), 황(yellow)에 대해 세 공정을 반복하여 컬러 필터를 형성하는 공정수가 많은 방법이다.

이에 대해, 화소인 적, 청, 녹 또는 청록, 자홍, 황을 한 공정에서 형성할 수 있는 잉크젯법은 공정수가 적어 저비용인 점에서 주목을 받고 있다. 종래, 안료, 염료 등의 색재를 사용한 에너지선 중합성 착색 조성물의 하나로서 바인더 수지 용액에 색재를 분산 또는 용해한 착색 조성물에 광중합성 모노머, 광중합 개시제를 첨가한 광경화성 착색 조성물 및 열경화성 수지에 색재를 분산 또는 용해한 열경화성 착색 조성물이 공지되어 있고, 이를 기재(基材) 상에 잉크젯법을 이용하여 도포하여 착색 패턴을 형성한 후, 광이나 열의 에너지선을 조사함으로써 착색 패턴을 고착하는 착색 화상 형성 방법이 공지되어 있다.

특히, 이들 에너지선 중합성 착색 조성물의 이용 분야의 하나로서, 컬러 액정 디스플레이, 컬러 스캐너, 고체 촬상소자 등에 사용되는 컬러 필터를 들수 있다.

현재까지 칼라필터 제작을 위한 잉크젯방식 잉크 조성물의 제조 방법들이 여 러건 제안되어 왔다. 이는 주로 아미노 화합물과 알데히드 화합물의 축합 반응을 이용한 Binder를 사용하며 주로 저점도, 저비점의 용매를 사용하는 내용이다. 특히 대한민국 특허 공개공보 제2002-0025037호에서는 카르복시기 및/또는 페놀성 수산기를 포함한 아미노 화합물과 알데히드 화합물의 축합 반응을 이용한 바인더(Binder)와 주로 비점이 80℃~200℃ 범위의 용매를 사용하는 방법을 소개하고 있다.

또한 잉크젯법에 의한 컬러 필터 형성 방법은 일본국 특개소59-75205호 공보, 일본국 특개소61-245106호 공보 등에 개시되어 있으나, 색재가 염료계이므로, 이들 방법으로 얻을 수 있는 컬러 필터는 내열성이나 용제 내성이 떨어진다.

이에 대해, 보다 높은 내열성이나 용제 내성을 가지는 착색층을 얻는 방법으로서 수지와 안료를 사용하는 방법이 다양하게 제안되어 있다. 예를 들면, 일본국 특개평5-224007호 공보에는 멜라민 수지와 착색제로 이루어지는 잉크젯 잉크에 의한 컬러 필터가, 일본국 특개평8-171010호 공보에는 아크릴아미드계 중합체를 포함하는 열경화성 또는 광경화성 잉크젯 잉크를 사용한 컬러 필터가, 일본국 특개펑10-17813호 공보에는 멜라민 수지, 폴리카본산 유도체 및 아민계 안정제를 주성분으로 하는 잉크젯 잉크를 사용한 컬러 필터가 각각 개시되어 있고, 일본국 특개평7-188596호 공보에는 열경화성 수지와 분산제로서 특정의 아민을 사용한 열경화성 잉크젯 기록용 잉크가 개시되어 있다.

컬러필터의 제조시 200℃ 이하의 비점이 낮은 용매를 사용할 경우 잉크젯 인 쇄 방식의 특성상 제작 공정 중에 쉽게 증발하여 분산안료의 입자크기가 증가하거나 말라붙어 프린터 헤드 노즐(Printer Head Nozzle)을 막아버리는 문제가 발생하게 된다.

그러나 이를 방지하기 위해 200℃ 이상의 비점이 높은 용매를 사용할 경우 용매 자체의 점도가 높아 잉크로 사용되기에는 부적합하게 된다. 이러한 점은 칼라필터의 생산 수율을 떨어뜨리므로 인쇄법의 가장 큰 장점인 생산효율을 저해하는 요소가 된다. 또한 비교적 비점이 높은 용매는 용매 분자간 인력이 강하여 점도가 높으며 일반적으로 사용되는 고분자형의 수지들과 상용성이 좋지 못한 경우가 많다. 따라서 비점은 높지만 잉크 용제로서 점도가 높지 않은 용매와 이 용제와 서로 잘 섞이면서 전체 잉크 조성물의 점도를 상승시키지 않는 수지에 대한 개발 필요성이 대두되고 있다.

또한 칼라필터는 제조공정 중에 유기용제, 산, 알칼리 용액 등에 의해 침지 처리되거나, 배선 전극층을 제막할 경우 스퍼터링에 의한 표면의 국부적 고온 가열을 받는 등 가혹한 처리를 받는 과정을 거치므로, 이러한 수지는 내용제성, 내산성, 내알칼리성 등의 내약품성과 내열성 및 내광성이 뛰어난 것이 요구된다.

한편, 일반적으로 경화성 수지로는 카르복실기나 에폭시기를 함유하고 있는 아크릴 수지와 가교제의 역할을 하는 에틸렌성 불포화기를 함유하는 다관능성 모노머 및 열중합개시제로 구성된 조성물이 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 종래의 열경화성 수지 조성물의 경우, 기계적 물성이 우수하지 못하고, 특히 고온에서 내열성이 좋지 않아서 황변 현상을 나타내는 경우가 많았다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위하여 에틸렌성 불포화기를 함유하는 다관능성 모노머를 과다하게 사용하게 되는데, 이러한 과다 사용은 고온에서의 황변 현상을 심화시키는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 잉크젯 방식을 통한 인쇄법으로 칼라필터를 제조할 때 사용되는, 비점이 높고 점도가 낮아서 제조 수율이 높은 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 염 형태의 경화성 화합물을 경화 촉매 화합물로서 사용하여 가교밀도를 효과적으로 향상시켜 기계적 물성 및 내열성이 우수한 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 잉크 조성물은 (A) 용매, (B) 안료, (C) (C1) 불포화 카르복실산 및/또는 불포화 카르복실산 무수물, (C2) 에폭시기 함유 불포화 화합물 및 (C3) 상기 C1 및 C2 이외의 올레핀계 불포화 화합물의 공중합체인 경화성 수지 및 (D) 경화 촉매 화합물을 포함하는 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물에 있어서, 상기 (A) 용매는 비점이 200 ~ 300 ℃이고 점도가 1 ~ 10cp 로서 고비점 저점도이며, 에테르류 또는 알킬렌글리콜(알킬레에테르)알킬레이트류 용매이고, 상기 (D)경화 촉매 화합물은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 화합물 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것임을 특징으로 한다.
화학식 1

R1, R2, R3는 하기 화학식 3로부터 선택된 1가지 화합물이고, X는 PF₆ 또는 SbF₆ 부터 선택된 화합물.
화학식 2

R4, R5는 하기 화학식 3 으로부터 선택된 1 가지 화합물이고, Y는 PF₆ 또는 SbF₆ 부터 선택된 화합물.
화학식 3

(n=1~5의 정수)

이하 본 발명에 의한 칼라필터 잉크젯 잉크 조성물 구성성분 각각에 대해 상세히 설명한다.

(a) 용매

본 발명에 사용되는 용매는 고비점 저점도로서 비점은 200℃ 이상 300℃ 이하 이어야 하며 점도는 1 cp 이상, 10 cp 이하의 것이 바람직하다. (이하 본 명세서에서는 비점이 200℃ 이상 300 이하일때를 고비점, 점도가 1 cp 이상 10 cp 이하를 저점도라 한다).

비점이 200℃ 미만인 경우에는 제조된 잉크의 증발률이 높아서 프린터 헤드 노즐을 막아서 수율을 떨어뜨리기 쉽고, 비점이 300℃ 초과인 경우에는 증발률이 너무 낮으며 경화 온도가 높아지므로 공정 효율을 떨어뜨리기 쉽다.

고비점 저점도의 용매로서 칼라필터 제작에 사용되는 타 재료와의 상용성이 높은 에테르류, 알킬렌글리콜 (알킬에테르)알킬레이트류의 사용이 바람직하다.

에테르류로서는 구체적인 예를 들면 디에틸리렌글리콜부틸에테르 디에틸렌글리콜헥실에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 디프로필렌글리콜터셔리부틸에테르 등을 들수 있다. 알킬렌글리콜알킬에테르 알킬레이트류로서는 구체적인 예를 들면 에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜디벤조에이트 등을 들수 있다.

용해성, 각 성분과의 반응성 및 도막 형성의 편리성의 관점에서 저비점 용매류(비점이 200℃ 이하의 용매)와 함께 병용하는 것도 가능하다. 즉, 본 발명의 용매로서 상기 고비점 저점도 용매의 장점을 해치지 않는 범위 내에서 저비점 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.

이러한 저비점 용매류로서는 구체적인 예를 들면 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로펠렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트류 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타난 등의 케톤류 아세트산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 2-히드록시프로피온산의 에틸, 메틸에스테르, 2-히드록시-2-메틸프로피온산의 에틸에스테르, 히드록시아세트산의 메틸, 에틸, 부틸 에스테르, 젖산에틸, 젖산에틸, 젖산프로필, 젖산부틸, 메톡시아세트산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 프로폭시아세트산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 부톡시아세트산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 2-메톡시프로피온산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 2-에톡시프로피온산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 2-부톡시프로피온산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 3-메톡시프로판의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 3-에톡시프로피온산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르, 3-부톡시프로피온산의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸에스테르 등의 에스테르류를 들 수 있다.

(b)안료

본 발명에서 사용되는 색재는 컬러 필터용으로서 통상 사용되고 있는 염료, 안료를 특별히 지장없이 사용할 수 있으나 내열성, 내광성 면에서 안료가 바람직하게 사용된다.

본 발명에 사용할 수 있는 안료로서는, 종래 공지의 여러가지 염료나 안료를 일종 또는 이종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 안료는 고투과율인 것이 바람직하므로, 가능한 입자가 작은 것의 사용이 좋지만, 바람직하게는 평균입자지름 0.01㎛ ~0.2㎛, 더욱 바람직하게는 0.01㎛ ~ 0.05㎛의 안료가 사용된다.

무기안료로서는, 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 동, 티탄, 안티몬, 아연, 크롬, 마그네슘 등의 금속산화물이나 상기 금속의 복합 산화물을 예시할 수 있다.

유기안료로서는 컬러 인덱스로 예시할 수 있다. 구체적으로는 황색 안료로는 C.I. 황색 안료 (C.I.Pigment Yellow) 11, 24, 31, 53, 83, 93, 99, 108, 109, 110, 138, 139, 147, 150, 151, 154, 155, 167, 180, 185, 199; 황적색 안료로는 C.I.황적색 안료(C.I.Pigment Orange) 36, 38, 43, 71; 적색 안료로는 C.I.적색안료 81, 105, 122, 149, 150, 155, 171, 175, 176, 177, 209, 220, 224, 242, 254, 255, 264, 270; 보라색 안료로는 C.I.Pigment Violet 19, 23, 32, 39; 청색 안료로는 C.I.Pigment Blue 1, 2, 15, 15:1, 15:3, 15:6, 16, 22, 60, 66; 녹색 안료로는 C.I.Pigment Green 7, 9, 36, 37; 갈색 안료로는 C.I.Pigment Brown 25, 28; 흑색 안료로는 C.I.Pigment Black 1, 7; 등을 예시할 수 있다.

(C)경화성 수지

본 발명의 잉크 조성물에 있어서, 경화성수지는 상기 고비점 저점도 용매와의 상용성이 뛰어나고, 조성물 전체의 점도를 상승시키지 말아야 한다.

본 발명에서는 경화성 수지로서 열경화성 공중합체를 사용하며 이는 선형상 유기 고분자로서,

(C1) 불포화 카르복실산 및/또는 불포화 카르복실산 무수물,

(C2) 에폭시기 함유 불포화 화합물,

(C3) 상기 (C1) 및 (C2) 이외의 올레핀계 불포화 화합물

을 사용하여 만들어진다. 즉 화합물 (C1), 화합물 (C2), 화합물(C3)를 용매 중에서 중합개시제의 존재하에 라디칼 중합하여 합성한다.

경화성 수지의 바람직한 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC)로 측정한 폴리스티렌 환산 질량평균분자량(Mw)은 5,000 ~ 30,000, 더욱 바람직하게는 5,000 ~ 15,000이다. 분자량이 5000 미만인 경우에는 인쇄 패턴의 기재와의 밀착성이 부족하고 기계적 물성이 떨어지기 쉽고 분자량이 30,000 초과인 경우에는 제조된 잉크의 점도가 높아 잉크젯 프린터 헤드를 막거나 패턴 인쇄가 불량해지기 쉽다.

상기 화합물 (C1)으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 모노카르복시산 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산, 이타콘산 등의 디카르복시산 및 이들 디카르복시산의 무수물을 사용할 수 있다. 이 중, 아크릴산, 메타크릴산, 무수 말레산 등이 공중합 반응성, 내열성 및 입수가 용이한 점에서 바람직하게 사용된다. 이러한 화합물 (C1)은 단독으로 또는 조합해서 사용된다.

상기 화합물 (C2)으로서는, 예를 들면 아크릴산 글리시딜, 메타크릴산 글리 시딜, α-에틸 아크릴산 글리시딜, α-n-프로필 아크릴산 글리시딜, α-n-부틸 아크릴산 글리시딜, 아크릴산-3,4-에폭시 부틸, 메타크릴산-3,4-에폭시 부틸, 아크릴산-6,7-에폭시 헵틸, 메타크릴산-6,7-에폭시 헵틸, α-에틸 아크릴산-6,7-에폭시 헵틸, o-비닐 벤질 글리시딜 에테르, m-비닐 벤질 글리시딜 에테르, p-비닐 벤질 글리시딜 에테르 등이 공중합 반응성 및 얻어지는 보호막의 내열성, 경도를 높인다는 점에서 바람직하게 사용된다. 이러한 화합물 (C2)는 단독으로 또는 조합해서 사용된다.

상기 화합물 (C3)로서는, 예를 들면 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, sec-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트 등의 메타크릴산 알킬 에스테르 메틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트 등의 아크릴산 알킬 에스테르 시클로헥실 메타크릴레이트, 2-메틸 시클로헥실 메타크릴레이트, 디시클로펜테닐 메타크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸 메타크릴레이트, 이소보로닐 메타크릴레이트 등의 메타크릴산 시클로알킬 에스테르 시클로헥실 아크릴레이트, 2-메틸 시클로헥실 아크릴레이트, 디시클로펜테닐 아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸 아크릴레이트, 이소보로닐 아크릴레이트 등의 아크릴산 시클로알킬 에스테르 페틸 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등의 메타크릴산 아릴 에스테르 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트 등의 아크릴산 아릴 에스테르 말레산 디에틸, 푸마르산 디에틸, 이타콘산 디에틸 등의 디카르복시산 디에스테르 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 프로필 메타크릴레이트 등의 히드록시알 킬 에스테르 및 스티렌, o-메틸 스티렌, m-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔, p-메톡시 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, 초산 비닐, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔 등이 사용될 수 있다. 이 중 스티렌, t-부틸 메타크릴레이트, 디시클로펜테닐 메타크릴레이트, p-메톡시 스티렌, 2-메틸 시클로헥실 아크릴레이트, 1,3-부타디엔 등이 공중합 반응성 및 내열성의 관점에서 바람직하다. 이러한 화합물 (C3)는 단독으로 또는 조합하여 사용된다.

본 발명에서 사용된 상기와 같은 경화성수지 [C]는 카르복실기 및/또는 카르복시산 무수물기 및 에폭시기를 갖고 있으며, 특별한 경화제를 병용하지 않더라도 가열에 의하여 용이하게 경화시키는 것이 가능하다.

상기와 같은 경화성수지 [C]의 합성에는 용매와 중합개시제가 사용된다.

경화성수지 [C]의 합성에 사용되는 용매로는 메탄올, 에탄올 등의 알코올류 테트라하이드로퓨란, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 프로펠렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트 등의 프로필렌글리콜 알킬 에테르 아세테이트류 등이 바람직하다.

경화성수지 [C]의 합성에 사용된 중합개시제로는, 일반적으로 래디칼 중합개시제로서 알려져 있는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 2,2'-아조비스 이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조 화합물 벤조일 퍼옥시드, t-부틸 퍼옥시 피바레이트, 1,1'-비스-(t-부틸 퍼옥시) 시클로 헥산 등의 유기 과산화물 및 과산화수소를 들 수 있다. 래디칼 중합 개시제로서 과산화물을 이용한 경우에는 과산화물을 환원제와 함께 이용하여 레독스 개시제로 사용해도 좋다.

(d) 경화 촉매 화합물

본 발명에서 사용된 경화성수지[C]의 경화 촉매로서 하기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 염 형태의 경화 촉매 화합물(이하 「경화 촉매 화합물 [D])로 명명함)을 함유하는 것이 바람직하다.

화학식 1

R1, R2, R3는 하기 화학식 3로부터 선택된 1종이고, X는 PF₆또는 SbF₆부터 선택된 화합물

화학식 2

R4, R5는 하기 화학식 3로부터 선택된 1종이고, Y는 PF₆또는 SbF₆부터 선택된 화합물

화학식 3

(n=1~5의 정수)

삭제

상기 염 형태의 경화 촉매 화합물을 경화성 촉매로서 사용함으로써 가교밀도를 효과적으로 향상시켜 기계적 물성 및 내열성이 우수한 잉크 조성물을 얻을 수 있음을 발견하였다.

본 발명의 잉크 조성물은 경화성 수지 [C] 100 중량부에 대하여 경화 촉매 화합물[D]를 0.0001~10 중량부, 보다 바람직한 것은 0.001~1 중량부의 비율로 함유한다. 경화 촉매 화합물 [D]가 0.0001 중량부 미만인 경우에는 충분히 높은 가교밀도를 가지는 인쇄 패턴을 얻기 어렵고, 보호막의 각종 내성이 저하되는 경우가 있다. 경화 촉매 화합물 [D]가 10 중량부를 초과하는 경우에는 얻어지는 인쇄 패턴의 내부에 미반응 경화성 화합물 [D]가 다량 잔존하기 쉽고, 그 결과 보호막의 성질이 불안정해지거나, 밀착성이 저하되기 쉽다.

(e) 기타

본 발명의 감광성 수지 조성물은 본 발명의 목적에 손상하지 않는 범위에서, 필요에 따라서 상기 성분 이외의 각종 첨가물, 예컨대, 계면활성제, 분산제 등을 배합할 수 있다.

계면활성제는 도포성을 향상하고 현상공정시 습윤성을 개선하기 위한 것으로, 구체적으로는 모리시티산교 社의 프탈로시아닌 유도체, 신에츠가가쿠고교社의 오르가노실록산 중합체 (KP322, KP323, KP340, KP341), 3M 社나 DIC 社의 불소계 유도체 (FC-129, FC-170C, FC-430 F-172, F-173, F-183, F-470, F-475) 등의 실리콘계 계면활성제를 들수 있다. 이러한 계면활성제는 공중합체 (A) 100 중량부에 대하여 바람직한 것은 5 중량부 이하, 보다 바람직한 것은 2 중량부 이하의 양으로 사용된다. 계면활성제의 양이 5 중량부를 초과한 경우에는 도포시 거품이 발생하기 쉬워진다.

본 발명에서 사용하는 분산제는 특별히 한정은 없고, 공지 관용의 분산제를 사용할 수 있다. 상기와 같은 분산제의 예를 들면, 안료의 중간체 염료의 중간체, 계면활성제와 폴리에틸렌계, 아크릴계, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물이나 폴리우레탄계 화합물과 같은 수지형 분산제 등을 들 수 있다.

상기 수지형 분산제의 시판품으로서 예를 들면, BYK Chemie사 제조의 "Disperbyk-160 패밀리" "Disperbyk-170 패밀리" 등을 들 수 있다.

<칼라필터의 제조>

본 발명의 상기 조성물을 투명 기판에 잉크젯(Ink-jet)방식으로 칼라필터 패턴을 형성한 후 열경화시킴으로써 칼라필터를 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 투명 기판은 칼라필터에 사용되는 투명 기판으로서, 내열성이 우수한 것이면 사용할 수 있고 예를 들면, 유리 기판 등을 들 수 있다.

본 발명에서 사용하는 잉크젯(Ink-jet) 방식으로서는 전기-열 변환체를 사용한 버블젯(bubble-jet) 방식, 또는 압전소자를 사용한 피에조젯(piezo-jet) 방식 등을 들 수 있다.

착색 패턴을 형성하기 위해서는 우선 블랙매트릭스를 설치한 투명 기판에 본 발명에서 사용하는 잉크 조성물을 잉크젯(Ink-jet) 방식에 의해 토출 헤드로부터 규정의 착색 패턴으로 토출시키면 된다.

열경화는 핫플레이트, 전기 오븐 등의 공지 관용의 열선원을 사용할 수 있다. 가열 온도는 200 ℃ ~ 300 ℃의 범위가 바람직하다. 200 ℃ 미만에서는 용매의 증발 및 열경화가 불충분하므로 막강도, 화학 내성이 떨어지는 경향이 있고, 300 ℃ 이상에서는 과도한 화소부의 체적 수축으로 기판 밀착성이나 정밀도에 문제가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.

<실시예>

본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 작성한 도포막에 대한 성능 평가는 이하의 방법을 이용하였다.

<성능 시험 및 평가기준>

1) 점도 및 입자크기

조성물의 점도 측정은 Brookfield사 제조 DV-II+ 점도계를 사용하였으며, 평균입자크기 측정은 Otsuka사 제조한 ELS-8000을 사용하여 행하였다.

2) 보존안정성 : 조성물을 40 ℃에서 24시간 보존했을 때의 점도와 평균입자크기를 측정하여 초기 값에 대한 변화율로 평가하였다.

- ○ : 초기 값에 대한 변화율이 점도, 입자크기 모두 10% 미만인 것

- × : 초기 값에 대한 변화율이 점도, 입자크기 모두 10% 이상인 것

3) 증발성 평가

20 ㎖의 조성물을 가로, 세로 10㎝의 열린 용기에서 담아 80 ℃에서 30분간 보관 후 점도 및 중량을 측정하여 초기값에 대한 변화율로 평가하였다.

- ○ : 초기 값에 대한 변화율이 점도, 입자크기 모두 5% 미만인 것

- × : 초기 값에 대한 변화율이 점도, 입자크기 모두 5% 이상인 것

4) 내열성 평가

보호막을 클린 오븐에서 240℃, 60분 동안 가열하고, 가열 전후에 색특성을 측정하고 다음 기준에 의하여 보호막의 내열성을 평가하였다.

- ○ : 색변화(ΔE*ab)가 3 이내

- × : 색변화(ΔE*ab)가 3 이상

5) 밀착성 평가

유리기재에 전면코팅하여 3M Tape No. 810, 0.5inch를 사용하여 Cross-cut test를 실시하였다.

- ○ : 100개 조각 중 100개가 이상 없이 잔존

- × : 100개 조각 중 1개라도 떨어지거나 이상이 있는 경우

제조예 1 : 경화성 수지의 제조

냉각관과 교반기가 구비된 반응 용기에 2,2'-아조비스 이소부티로니트릴 5 중량부를 디에틸렌글리콜디메틸에테르 200 중량부에 녹였다. 계속해서 스티렌 20 중량부, 메타크릴산 30 중량부, 메타크릴산 글리시딜 40 중량부 및 디시클로펜테닐옥시에틸 메타크릴레이트 10 중량부를 투입하고 질소 치환한 후 부드럽게 교반을 시작했다. 용액의 온도를 80℃로 상승시키고 이 온도를 4시간 동안 유지하여 경화성 수지[C-1]의 공중합체를 포함한 경화성 수지 용액을 얻었다. 얻어진 중합체 용액의 고형분 농도는 40 중량%이며 중합체의 폴리스티렌 환산 질량평균분자량(Mw)은 13,700 이었다.

<실시예 1>

C.I.적색 안료 254를 15 중량%, 분산제로서 "disperbyk-161" (BYK chemie사 제조의 수지형 분산제)(고형분) 5 중량% 및 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(DPGMEA)를 첨가하여 전체 용매가 80 중량% 로 이루어지는 분산액을 0.5㎜Φ 지르코니아 비즈(beads)를 넣은 고속 분산기 PML-H[DRAIS사 제조]를 사용하여 2000 rpm 의 회전수로 8시간 안료를 분산하였다.

상기의 경화성 수지[C-1] 용액 20 중량% 및 안료분산액 50 중량%와, 경화성 화합물 [D]로서 아데카사 제조 옵톤 CP-66을 경화성 수지[C-1](고형분)에 대해 0.01 중량부를 넣고 전체 고형분 농도가 18 중량%가 되도록 디프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트를 첨가하여 혼합하였다. 그 후, 구멍지름 0.45㎛의 필터로 여과하여 적색 잉크젯(Ink-jet) 잉크를 조제했다.

CP-66 =

<실시예 2> CP-66 함량별 실시예

[D]경화 촉매 화합물로서 아데카사 제조 옵톤 CP-66을 사용하고, 경화성수지[C-1](고형분)에 대해 0.0005 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같이 하여, 적색 잉크젯(Ink-jet) 잉크를 얻었다.

<실시예 3> CP-66 함량별 실시예

[D]경화 촉매 화합물로서 아데카사 제조 옵톤 CP-66을 경화성수지[C-1](고형분)에 대해 2 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같이 하여, 적색 Ink-jet 잉크을 얻었다.

<실시예 4> 고비점 용매 사용

분산 용매 및 첨가 용매로서 "디에틸렌글리콜부틸에테르(DEGBE)"를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같이 하여, 적색 Ink-jet 잉크를 얻었다.

<실시예 5> 고비점 용매와 저비점 용매의 혼합물 사용

분산 용매 및 첨가 용매로서 "디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(DPGMEA

)와 프로필렌글리콜모노메틸 에테르(PGMEA) 아세테이트를 중량비로 5:1 혼합한 혼합물"을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같이 하여, 적색 잉크젯(Ink-jet) 잉크 을 얻었다.

<비교예 1> 타 경화성 화합물의 사용에 의한 안정성 및 내열성 비교

[D]경화 촉매 화합물로서 "트리멜리트산무수물(TMA)"를 경화성수지[C-1](고형분)에 대해 10 중량부 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같이 하여, 적색 잉크젯(Ink-jet) 잉크를 얻었다.

<비교예 2> 저비점 용매의 사용

분산 용매 및 첨가 용매로서 "프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGM

EA)"을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같이 하여, 적색 잉크젯(Ink-jet) 잉크를 얻었다.

<비교예 3> 타 열경화성 수지의 사용

멜라민 수지 SUMITEX RESIN M3(스미토모화학사 제조) 8 중량%, 안료로 C.I.적색안료 254를 8 중량%를 넣고, 분산제로서 "아지스퍼 PB814"(아지노모토 제조의 수지형 분산제) 2.5 중량%를 넣고 총 고형분이 18.5 중량%가 되도록 "에탄올과 물의 5:1(중량비) 혼합물"을 첨가하여 0.5㎜Φ 지르코니아 비즈(beads)를 넣은 고속 분산기 PML-H [DRAIS사 제조]를 사용하여 2000 rpm 의 회전수로 8시간 동안 분산시켜 적색 착색 조성물을 얻었다.

<표 1> 실시예와 비교예의 배합표 (중량%)

조성	안료	분산제	C-1	멜라민수지	CP-66	TMA	주용매
실시예1	7.5	2.5	8	-	0.0008	-	DPGMEA
실시예2	7.5	2.5	8	-	0.00004	-	DPGMEA
실시예3	7.5	2.5	8	-	0.16	-	DPGMEA
실시예4	7.5	2.5	8	-	0.0008	-	DEGBE
실시예5	7.5	2.5	8	-	0.0008	-	DPGMEA:DEGBE = 5 : 1
비교예1	7.5	2.5	8	-	-	0.8	DPGMEA
비교예2	7.5	2.5	8	-	0.0008	-	PGMEA
비교예3	8	2.5	-	8	-	-	EtOH : H₂O = 5 : 1

상기 실시예 1~6, 비교예 1~2의 조성물을 이용하여 상기의 칼라필터 제조법으로 컬러필터를 제조한 후 상기와 같은 평가법으로 평가하였다. 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

<표 2>

조성	초기값		보관안정성			증발성			내열성		밀착성
조성	평균입자크기	점도	평균입자크기	점도	평가	평균입자크기	점도	평가	색변화	평가	평가
실시예1	84.3	7.81	82.9	7.82	O	85	7.82	O	0.81	O	O
실시예2	83.8	7.8	83.9	7.82	O	84.4	7.82	O	0.79	O	X
실시예3	84.7	7.81	85.1	7.83	O	84.8	7.83	O	0.83	O	X
실시예4	88.1	8.53	89.5	8.51	O	88.4	8.52	O	0.97	O	O
실시예5	82.7	7.24	82.9	7.25	O	82.6	7.26	O	0.89	O	O
비교예1	87.6	7.94	98.2	10.41	X	90.3	8.12	X	3.12	X	X
비교예2	83.4	6.55	83.5	6.51	O	86.2	7.66	X	0.79	O	O
비교예3	95.1	5.92	97.2	5.97	O	105	32.11	X	1.34	O	O

본 발명의 칼라필터용 잉크젯 잉크조성물은 비점이 높고 점도가 낮아서 제조수율이 높을뿐만 아니라, 염형태의 경화성 화합물을 경화 촉매 화합물로서 사용하여 가교밀도가 높고, 기계적 물성 및 내열성이 우수하다.

Claims

(A) 용매, (B) 안료, (C) (C1) 불포화 카르복실산 및/또는 불포화 카르복실산 무수물, (C2) 에폭시기 함유 불포화 화합물 및 (C3) 상기 C1 및 C2 이외의 올레핀계 불포화 화합물의 공중합체인 경화성 수지 및 (D) 경화 촉매 화합물을 포함하는 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물에 있어서,

상기 (A) 용매는 비점이 200 ~ 300 ℃이고 점도가 1 ~ 10cp 로서 고비점 저점도이며, 에테르류 또는 알킬렌글리콜(알킬레에테르)알킬레이트류 용매이고,

상기 (D)경화 촉매 화합물은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 화합물 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것임을 특징으로 하는 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물.

화학식 1

R1, R2, R3는 하기 화학식 3로부터 선택된 1가지 화합물이고, X는 PF₆ 또는 SbF₆ 부터 선택된 화합물.

화학식 2

R4, R5는 하기 화학식 3 으로부터 선택된 1 가지 화합물이고, Y는 PF₆ 또는 SbF₆ 부터 선택된 화합물.

화학식 3

(n=1~5의 정수)
제1항에 있어서,

상기 (A)용매는 상기 고비점 저점도 용매를 저비점 용매와 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 (C)경화성 수지는 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatogra

phy, GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 질량평균분자량(Mw)이 5,000 내지 30,000인 것 을 특징으로 하는 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 (D) 경화 촉매 화합물은 (C)경화성 수지 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라필터용 잉크젯 잉크 조성물.