KR100742121B1

KR100742121B1 - 열경화성 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 이용한 칼라필터

Info

Publication number: KR100742121B1
Application number: KR1020060009325A
Authority: KR
Inventors: 김길래; 김경아; 박찬석
Original assignee: 주식회사 동진쎄미켐
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-07-24

Abstract

본 발명은 열경화성 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 이용한 칼라필터에 관한 것으로서, 본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물은 (a) 중량평균 분자량이 10,000 내지 80,000이고 ⅰ) 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체 또는 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머 및 ⅱ) 에폭시기를 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체의 공중합체; (b) 불포화 카르복실산; (c) 안료; 및 (d) 유기용매를 포함한다.

본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물은 압전소자 방식의 프린팅시 젯팅(jetting)성이 우수하여 노즐 막힘 현상이 없고, 종래의 광경화성 잉크 조성물에 비하여 간단한 공정으로 칼라필터를 제조할 수 있으며, 막 경도 및 픽셀 내 균일도가 우수한 장점이 있다.

잉크젯, 열경화성, 칼라필터

Description

열경화성 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 이용한 칼라필터{THERMOSETTING INK-JET INK COMPOSITION AND COLOR FILTER USING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 칼라필터의 개략적인 제조 공정도이다.

도 2는 칼라필터의 픽셀 내 균일도 평가시 측정하는 최대 두께 및 최소 두께를 나타낸 개략도이다.

[산업상 이용분야]

본 발명은 열경화성 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 이용한 칼라필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자 방식의 프린팅시 젯팅(jetting)성이 우수하여 노즐 막힘 현상이 없고, 종래의 광경화성 잉크 조성물에 비하여 간단한 공정으로 칼라필터를 제조할 수 있으며, 막 경도 및 픽셀 내 균일도가 우수한 열경화성 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 이용한 칼라필터에 관한 것이다.

[종래 기술]

액정 디스플레이(LCD)의 칼라필터 화소는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)의 미세 패턴으로 구성되어 있다.

상기 미세 패턴을 형성시키는 방법은 일반적으로 광 조사 방식(포토리소그래피, Photolithography)이 이용된다. 광 조사 방식은 수지 조성물을 적당한 두께로 코팅한 후, 패턴 마스크를 통해 노광하여 노광부와 비노광부가 차별화되도록 하고, 현상 공정을 거쳐 미세 패턴을 형성시키는 방식이다.

상기 광 조사 방식은 미세 패턴의 구현성이 우수하고, 방법이 비교적 단순하여 노트북, 모니터, TV 등의 LCD를 제조하는데 널리 이용되고 있지만, 화소를 형성시키기 위해 여러 번의 코팅, 노광, 현상 및 열처리(curing)과정을 거쳐야 하기 때문에 공정이 복잡하며, 공정간 조절인자가 많아 수율 관리에 어려움이 있다. 또한 LCD에 요구되는 색 재현률(NTSC 대비 색농도)이 높아짐에 따라 안료의 함량이 높아지게 되고, 코팅 막의 두께가 높아지기 때문에 생산 공정에서의 얼룩 및 잔사 등에 대한 문제점이 야기되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 공개특허 평2002-309142호, 평2002-167537호 및 평2002-188025호 등은 자외선 경화형 조성물을 이용한 잉크젯 방식을 개시하고 있다.

그러나 이러한 방법에 의해 형성된 칼라필터는 광 조사 과정(노광 공정)이 필요하기 때문에 공정이 복잡하며, 잉크젯 노즐을 통해 분사되는 잉크의 오염이 심하여 노즐 관리에 어려움이 있고, 공정시간이 길기 때문에 종래의 광 조사 방식에 비하여 수율이 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 압전소자 방 식의 프린팅시 젯팅(jetting)성이 우수하여 노즐 막힘 현상이 없고, 종래의 광경화성 잉크 조성물에 비하여 간단한 공정으로 칼라필터를 제조할 수 있으며, 막 경도 및 픽셀 내 균일도가 우수한 열경화성 잉크젯 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 열경화성 잉크젯 잉크 조성물을 이용한 칼라필터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 중량평균 분자량이 10,000 내지 80,000이고, ⅰ) 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체 또는 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머 및 ⅱ) 에폭시기를 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체의 공중합체; (b) 불포화 카르복실산; (c) 안료; 및 (d) 유기용매를 포함하는 열경화성 잉크젯 잉크 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 열경화성 잉크젯 잉크 조성물을 이용한 칼라필터를 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

잉크젯 프린팅 기술은 크게 두 가지로 버블젯 방식(bubble-jet type)과 압전소자 방식(piezo type)으로 나눌 수 있다.

상기 버블젯 방식은 전기 열판에 전기를 가하면 열을 발생되고, 열에 의해 수용성 잉크 내에 산소 기포가 발생하여 기포가 잉크를 밀어내는 원리를 이용한 것이다. 그러나, 이 방식은 수성 잉크만을 사용할 수 있으며, 고온을 발생시켜야 하기 때문에 헤드의 가열부에 잔류물이 형성되는 문제점이 있다.

상기 압전소자 방식은 세라믹 압전소자에 전기를 가하면 압력이 생기게 되고, 이를 이용하여 잉크를 밀어내는 원리를 이용한 것이다. 이 방식은 압력을 이용하는 방식이므로 수성 잉크 및 유성 잉크를 모두 사용할 수 있고, 버블젯 잉크보다 점도가 높은 잉크를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 열경화성 잉크젯 잉크 조성물은 상기 압전소자 방식에 적합한 잉크 조성물로서 (a) 중량평균 분자량이 10,000 내지 80,000이고, ⅰ) 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체 또는 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머 및 ⅱ) 에폭시기를 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체의 공중합체; (b) 불포화 카르복실산; (c) 안료; 및 (d) 유기용매를 포함한다.

본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물에 포함되는 (a) ⅰ) 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체 또는 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머 및 ⅱ) 에폭시기를 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체의 공중합체는 바인더로서 사용되는 것이다.

상기 ⅰ)성분 중, 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체로는 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, α-에틸글리시딜아크릴레이트, α-n-프로필글리시딜아크릴레이트, α-n-부틸글리시딜아크릴레이트, 3,4-에폭시부틸아크릴레이트, 및 3,4-에폭시부틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 ⅰ)성분 중, 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머로는 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 폴리페놀형 에폭시수지, 및 환상 지방족 에 폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 ⅰ) 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머는 시판되는 제품을 사용할 수 있으며, 예를 들면 비스페놀 에폭시수지인 유까 쉘 에폭시(주)의 에피코트; 페놀노볼락형 에폭시수지인 유까 쉘 에폭시(주)의 에피코트 및 일본화약(주) 의 이피피엔(EPPN); 크레졸노볼락형 에폭시수지인 일본화약(주)의 이오씨엔(EOCN) 및 유까 쉘 에폭시(주)의 에피코트; 환상 지방족 에폭시수지인 대일본잉크(주)의 에피크론, 유까 쉘 에폭시(주)의 에피코트 및 다이셀(주)의 셀록사이드 2080, 2081, 2021P, 2000 및 3000 등을 사용할 수 있다.

상기 ⅱ) 에폭시기을 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체로는 이소부틸아크릴레이트, 터셔리-부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 스테아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-히드록시아크릴레이트, 트리메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비돌아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-아크릴옥시에틸-2-히드록시프로필프탈레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류; 3-플로에틸아크릴레이트, 4-플로프로필아크릴레이트와 같은 할로겐을 포함하는 아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류; 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크 릴레이트, 비스페놀 A 디아클릴레이트 유도체, 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류; 및 트리에틸실록실에틸아크릴레이트와 같은 실록산기를 포함하는 아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 (a) 공중합체는 최소한의 경화도 및 경시 안정성을 확보하기 위하여 ⅰ)성분: ⅱ)성분의 중량비가 1:9 내지 7:3이 되도록 중합시키는 것이 바람직하며, 2:8 내지 4:6인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 (a) 공중합체는 최소한의 경화도를 얻기 위하여 중량평균 분자량이 10,000 이상인 것이 바람직하며, 적절한 점도를 유지하기 위하여 중량평균 분자량이 80,000 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 공중합체는 5 내지 50 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 최소한의 접착성 및 경화도를 얻기 위하여 상기 a) 공중합체의 함량은 5 중량부 이상인 것이 바람직하며, 경시 안정성이 떨어져 점도가 상승하는 것을 방지하기 위하여 50 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물에 포함되는 (b) 불포화 카르복실산은 경화제로 작용하는 것으로서, 구체적으로 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 비닐초산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 부탄테트라카르복실산, 헥사히드로프탈산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산, 시클로펜탄테트라카르복실산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 무수벤조페논테트라카르복실산, 글리세린트리스무수트리멜리테이트 및 이들을 포함하는 불포화 카르복실산 무수물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 (b) 불포화 카르복실산은 0.1 내지 5.0 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.0 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 최소한의 경화도를 얻기 위하여 (b) 불포화 카르복실산의 함량은 0.1 중량부 이상인 것이 바람직하며, 보관 안정성을 확보하기 위하여 5.0 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물에 포함되는 (c) 안료는 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.

구체적으로 예를 들면, 상기 (c) 안료는 C.I.피그먼트 옐로우 83, C.I.피그먼트 옐로우 150, C.I.피그먼트 옐로우 138, C.I.피그먼트 옐로우 128, C.I.피그먼트 오렌지 43, C.I.피그먼트 레드 177, C.I.피그먼트 레드 202, C.I.피그먼트 레드209, C.I.피그먼트 레드 254, C.I.피그먼트 레드 255, C.I.피그먼트 그린 7, C.I.피그먼트 그린 36, C.I.피그먼트 블루 15, C.I.피그먼트 블루 15-3, C.I.피그먼트 블루 15-4, C.I.피그먼트 블루 15-6, C.I.피그먼트 바이올렛 23, C.I.피그먼트 블랙 1, C.I.피그먼트 블랙 7, 산화티탄, 티탄블랙 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 (c) 안료의 함량은 안료 고형분으로 5 내지 60 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 최소한의 분 광특성을 얻기 위하여 (c) 안료의 함량은 5 중량부 이상인 것이 바람직하며, 기판에 대한 밀착성을 유지하고 소망하는 경화특성을 얻기 위하여 60 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 안료는 분산 안정성을 확보하기 위하여 입자크기가 50 nm 이상인 것이 바람직하며, 분사 균일성을 유지하도록 하기 위하여 입자크기가 500 nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물에 포함되는 (d) 유기용매는 조성물 구성성분의 용해성, 안료의 분산성 및 조성물의 코팅성을 고려하여 선택해야 한다. 또한, 잉크 젯팅(jetting)시 헤드의 장시간 사용에 따른 오염을 방지하고, 분사 균일성을 유지하도록 하기 위하여 비점이 적어도 100 ℃인 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로 예를 들면, 상기 (d) 유기용매는 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 n-부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 n-프로필에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 및 3-에톡시프로피온산에틸로 이루어진 군에서 1종 이상 선 택하여 사용할 수 있다.

더욱 바람직하게는 상기 유기용매 중 에틸렌글리콜, n-부틸에테르아세테이트(EGBEA), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(MEDG), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(DPGME) 및 프로필렌글리콜디아세테이트(PGDA)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 (d) 유기용매의 함량은 20 내지 80 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 40 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 균일한 분사가 이루어지도록 하기 위하여 (e) 유기용매의 함량은 50 중량부 이상인 것이 바람직하며, 화소 형성 후 잔막율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 70 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물은 열 경화속도를 높이고, 낮은 온도에서도 경화가 일어날 수 있도록 하기 위하여 (e) 열중합 개시제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 술포늄염, 벤조티아조늄염, 암모늄염 및 포스포늄염으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 (e) 열중합 개시제는 4-아세토페닐디메틸술포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸술포늄 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸-4-(벤질옥시카르보닐옥시)페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸-4-(벤조일옥시)페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸-4-(벤조일옥시)페닐술포늄 헥사플루오로아르세네이트, 및 디메틸-3-클로로-4-아세톡시페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트를 포함하는 알킬술포늄염; 벤질-4-히드록시페닐메틸술포늄 헥사 플루오로안티모네이트, 벤질-4-히드록시페틸메틸술포늄 헥사플루오로포스페이트, 및 4-메톡시벤질-4-히드록시페틸메틸술포늄 헥사플루오로포스페이트를 포함하는 벤질술포늄염; 디벤질-4-히드록시페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디벤질-4-히드록시페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, 4-아세톡시페닐디벤질술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디벤질-4-메톡시페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디벤질-3-클로로-4-히드록시페닐술포늄 헥사플루오로아르세네이트, 디벤질-3-메틸-4-히드록시-5-터셔리-부틸페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 벤질-4-메톡시벤질-4-히드록시페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트를 포함하는 디벤질술포늄염; p-클로로벤질-4-히드록시페닐메틸수포늄 헥사플루오로안티모네이트, p-니트로벤질-4-히드록시페닐메틸술포늄 헥사플루오로안티모네이트, p-클로로벤질-4-히드록시페닐메틸술포늄 헥사플루오로포스페이트, p-니트로벤질-3-메틸-4-히드록시페닐메틸술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 3,5-디클로로벤질-4-히드록시페닐메틸술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 o-클로로벤질-3-클로로-4-히드록시페닐메틸술포늄헥사플루오로안티모네이트를 포함하는 치환벤질술포늄염; 3-벤질벤조티아조늄 헥사플루오로안티모네이트, 3-벤질벤조티아조늄 헥사플루오로안티모네이트, 3-벤질-2-메틸티오벤조티아조늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 3-벤질-5-클로로벤조티아조늄 헥사플루오로안티모네이트를 포함하는 벤질벤조티아조늄염으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 (e) 열중합 개시제는 열 경화(Curing)공정에서 경화속도를 높이기위하여 0.5 중량부 이하로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.2 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 본 발명의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물에는 안료의 분산성 및 조성물의 소포성을 향상시키기 위한 (f) 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 분산제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다.

상기 분산제는 안료의 분산성을 향상시키기 위한 것으로서, 폴리에스테르계 분산제, 폴리우레탄계 분산제 및 폴리아크릴계 분산제 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 계면활성제는 조성물의 소포성을 향상시키기 위한 것으로서, 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제 등을 사용할 수 있다.

상기 (f) 첨가제는 안료의 분산성 및 조성물의 소포성을 유지할 수 있도록 하기 위하여 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 조성을 갖는 본 발명의 잉크젯 잉크 조성물은 압전소자 잉크젯 헤드에 의해 기판 위에 분사되며, 이때 원하는 상을 유지하고 분사 균일성을 유지하도록 하기 위하여 조성물의 점도가 5 내지 50 센티포아즈(cP)인 것이 바람직하며, 7 내지 20 센티포아즈(cP)인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 압전소자 잉크젯 헤드는 액적의 크기가 10 내지 100 피코리터(pL), 더욱 바람직하게는 15 내지 30 피코리터(pL)이고, 그래픽 해상도가 200 내지 800 도트/인치(dpi), 더욱 바람직하게는 400 내지 700 도트/인치(dpi)인 것을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 열경화성 잉크젯 잉크 조성물을 이용한 칼라필터를 제 공한다. 상기 칼라필터의 제조방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 제조할 수 있다.

도 1을 통해 바람직한 일 실시예를 들면, 먼저 A) 포토리소그래피 방식으로 칼라필터용 기판(1)의 상부에 광학농도(OD) 3 이상인 블랙 레지스트 패턴(2)을 형성시킨다. 그 후, B) 잉크젯 헤드(3)를 이용하여 본 발명의 잉크 조성물을 패턴의 격벽(wall) 사이에 반복 젯팅하여 원하는 색이 되도록 칼라 픽셀(4)을 형성시킨 후, 열 경화(curing)시킨다. 이어서, C) 상기 B)공정과 같은 방법으로 B)공정과 다른 색상(적색, 청색, 녹색)의 칼라 픽셀을 형성시키고, D) 칼라 픽셀이 형성된 패턴 위에 평탄화막(5)을 도포한 후, 경화시켜 격벽(wall)과 컬러 픽셀 사이의 단차를 없애는 공정을 거침으로써 칼라필터를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예와 비교예를 제시한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

실시예 1

80 ℃의 온도에서, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 글리시딜메타크릴레이트:벤질메타크릴레이트:시클로헥실메타크릴레이트의 단량비를 40:30:30으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 15,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테 트라카르복실산 0.3 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 그린36 10 중량부, 및 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 44.7 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 2

80 ℃의 온도에서, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 3,4-에폭시시클로헥시메틸-3,4-에폭시시크로헥센카르복실레이트(다이셀(주), 상품명 셀록사이드 2021P):벤질메타크릴레이트:시클로헥실메타크릴레이트의 단량비를 40:30:30으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 14,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.3 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 레드254 10 중량부, 및 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 44.7 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 3

80 ℃의 온도에서, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 에폭시 수지로서 다이셀(주)의 상품인 셀록사이드 2081:벤질메타크릴레이트:시클로헥실메타크릴레이트의 단량비를 40:30:30으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 17,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.3 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 블루15-6 10 중량부, 및 유기 용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 44.7 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 4

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 그린36 10 중량부, 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 44.7 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 5

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 레드254 10 중량부, 및 유기용 매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 44.7 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 6

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 블루15-6 10 중량부, 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 44.7 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 7

80 ℃의 온도에서, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 에폭시 수지로서 다이셀(주)의 상품인 셀록사이드 2081:벤질메타크릴레이트의 단량비를 40:60으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 15,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 그린36 10 중량부, 및 유기용 매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 34.3 중량부 및 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(MEDG) 10 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 8

80 ℃의 온도에서, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 에폭시 수지로서 다이셀(주)의 상품인 셀록사이드 2081:벤질메타크릴레이트의 단량비를 40:60으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 16,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 레드254 10 중량부, 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 34.7 중량부 및 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(MEDG) 10 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 9

이어서, 상기 공중합체 15 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 그린36 10 중량부, 및 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 30 중량부 및 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(MEDG) 14.7 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 10 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

[ 비교예 ]

비교예 1

100 ℃의 온도에서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 에폭시 수지로서 다이셀(주)의 상품인 셀록사이드 2081:벤질메타크릴레이트의 단량비를 40:60으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 9,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 5 중량부, 불포화 카르복실산으로서 무수벤조페논테트라카르복실산 0.2 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 그린36 10 중량부, 유기용매로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.3 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 4 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

비교예 2

80 ℃의 온도에서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용매 하에 에폭시 수지로서 다이셀(주)의 상품인 셀록사이드 2081:벤질메타크릴레이트의 단량비를 40:60으로 120 분간 중합하여, 고형분 함량 35 중량부, 중량평균 분자량 40,000인 공중합체를 제조하였다.

이어서, 상기 공중합체 35 중량부, 안료로서 C.I.피그먼트 그린36 10 중량부, 유기용매로서 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(DPMA) 24.9 중량부, 및 열중합 개시제로서 SI-L85(산신 가가꾸고교(주)) 0.1 중량부를 혼합하여 용액점도 55 cP인 액상의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

[ 실험예 ]

실험예 1: 젯팅 특성 평가

실시예와 비교예의 잉크 조성물을 상온에서 잉크젯 프린터를 이용하여 감광지 위에 1분간 연속적으로 젯팅한 후, 5분간 젯팅을 멈춰 대기시간을 주고, 다시 1분간 연속적으로 젯팅을 반복하는 방법으로 진행을 하여 젯팅 특성을 평가하였다. 이때 사용된 잉크젯 프린터의 헤드는 스펙트라(주)의 제품 SE128을 사용하였으며, 1 드롭(drop) 부피는 28 pL씩 이었다.

또한 대기시간을 5분부터 5분 단위로 늘려 15분까지 반복적으로 진행을 하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.

(젯팅 후 감광지위에 잉크가 연속적으로 선명히 인쇄될 경우 '○', 일부의 노즐이 막혀 선명하게 인쇄가 되지 않는 경우 '△', 노즐이 모두 막혀 인쇄가 되지 않는 경우 'X'로 표시하였다.)

대기 시간	실 시 예									비교예
대기 시간	1	2	3	4	5	6	7	8	9	1	2
5 분	○	○	○	○	○	○	○	○	○	○	△
10 분	○	○	○	○	○	○	○	○	○	×	×
15 분	○	○	○	○	○	○	△	△	△	×	×

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 9는 젯팅 후 잉크가 연속적으로 선명히 인쇄되는 반면에, 비교예 1 및 2는 대기시간이 길어질 경우 노즐이 모두 막혀 인쇄가 되지 않음을 알 수 있다.

실험예 2: 경도 평가

실시예와 비교예의 잉크 조성물을 유리 기판 위에 막 두께가 1.5 ㎛가 되도록 코팅한 후, 220 ℃의 밀폐된 오븐에서 40분간 경화(Curing)시켜 단단한 막을 얻었다. 얻어진 시편의 표면에 대한 연필 경도 및 빅커스 경도(시마즈(주), DUH-W201S)를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.

표면경도	실 시 예									비교예
표면경도	1	2	3	4	5	6	7	8	9	1	2
연필경도	4 H	4 H	4 H	4 H	4 H	4 H	4 H	4 H	4 H	2 H	3 H
빅커스 경도	312	289	300	312	289	300	280	312	324	112	142

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 9의 잉크 조성물은 비교예 1 및 2의 잉크 조성물에 비하여 연필경도 및 빅커스 경도가 우수함을 알 수 있다.

실험예 3: 픽셀 내 균일성(uniformity) 평가

실시예 1(녹색), 실시예 2(적색) 및 실시예 3(청색)의 잉크 조성물을 이용하여 블랙 레지스트 패턴이 형성된 기판위에서 적색, 녹색 및 청색을 순차적으로 젯팅하여 370 X 470 mm 크기의 적,녹,청 칼라필터를 제작하였다.

상기 칼라필터의 픽셀 내 균일도를 측정하기 위해 무작위로 10 픽셀을 선택하였으며, 도 2에 나타낸 바와 같이 각 픽셀에서 가장 낮은 부분까지의 깊이[최대(Max)두께] 및 가장 높은 부분까지의 깊이[최소(Min)두께]를 측정하여 하기와 같은 계산식으로 균일도(%)를 평가하였다. 이때 잉크 조성물은 균일도가 5% 이하인 것이 바람직하며, 두께는 Surface profiler(P-11)를 이용하여 측정하였고, 그 결과는 하기 표 3과 같다.

(계산식)

구 분	적 색	녹 색	청 색
최대 두께 (㎛)	0.421	0.381	0.482
최소 두께 (㎛)	0.391	0.347	0.447
균일도 (%)	3.69	4.67	3.77

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 및 2의 잉크 조성물은 젯팅이 불가능하여 균일도의 측정이 불가능한 반면, 실시예 1 내지 3의 잉크 조성물은 모두 5% 이하의 균일도를 나타내어 픽셀 내 균일성(uniformity)이 우수함을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 열경화성 잉크젯 잉크 조성물은 압전소자 방식의 프린팅시 젯팅(jetting)성이 우수하여 노즐 막힘 현상이 없고, 종래의 광경화성 잉크 조성물에 비하여 간단한 공정으로 칼라필터를 제조할 수 있으며, 막 경도 및 픽셀 내 균일도가 우수한 장점이 있다.

Claims

(a) 중량평균 분자량이 10,000 내지 80,000이고, ⅰ) 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체 또는 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머 및 ⅱ) 에폭시기를 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체의 공중합체 5 내지 50 중량부;

(b) 불포화 카르복실산 0.1 내지 5.0 중량부;

(c) 안료 5 내지 60 중량부; 및

(d) 유기용매 20 내지 80 중량부

를 포함하는 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 분자 내에 에폭시기를 갖는 단량체는 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, α-에틸글리시딜아크릴레이트, α-n-프로필글리시딜아크릴레이트, α-n-부틸글리시딜아크릴레이트, 3,4-에폭시부틸아크릴레이트, 및 3,4-에폭시부틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것이며,

상기 사슬 내에 에폭시기를 갖는 폴리머는 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 폴리페놀형 에폭시수지, 및 환상 지방족 에폭시 수지로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 ⅱ) 에폭시기를 제외한 에틸렌계 이중결합을 갖는 단량체는 이소부틸아크릴레이트, 터셔리-부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 스테아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-히드록시아크릴레이트, 트리메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비돌아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-아크릴옥시에틸-2-히드록시프로필프탈레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류; 3-플로에틸아크릴레이트 및 4-플로프로필아크릴레이트를 포함하는 할로겐을 함유하는 아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류; 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아클릴레이트 유도체, 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류; 및 트리에틸실록실에틸아크릴레이트를 포함하는 실록산기를 함유하는 아크릴레이트 및 그것의 메타크릴레이트류로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 (b) 불포화 카르복실산은 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 비닐초산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 부탄테트라카르복실산, 헥사히드로프탈산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산, 시클로펜탄테트라카르복실산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 무수벤조페논테트라카르복실산, 글리세린트리스무수트리멜리테이트 및 이들을 포함하는 불포화 카르복실산 무수물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 (c) 안료는 유기안료 또는 무기안료인 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 (d) 유기용매는 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 n-부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 n-프로필에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 및 3-에톡시프로피온산에틸로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 잉크 조성물은 (e) 알킬술포늄염, 벤질술포늄염, 디벤질술포늄염, 치환벤질술포늄염, 및 벤질벤조티아조늄염으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 열중합 개시제를 0.5 중량부 이하로 더 포함하는 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 잉크 조성물은 (f) 폴리에스테르계 분산제, 폴리우레탄계 분산제, 폴리아크릴계 분산제, 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제를 1 중량부 이하로 더 포함하는 것인 열경화성 잉크젯 잉크 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 열경화성 잉크젯 잉크 조성물로부터 제조되는 칼라필터.