KR101150952B1 - 롤 프린팅용 잉크 조성물 - Google Patents

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장원영
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Abstract

본 발명은 롤 프린팅용 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 20 내지 23mN/m인 제1 불소계 계면활성제, 및 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 16 내지 18.5mN/m인 제2 불소계 계면활성제를 포함함으로써 표면장력이 낮고 소포성이 좋아 블랭킷 표면에 홀이 없는 양호한 잉크 코팅막을 형성할 수 있어, 잉크와 피인쇄체 간의 접착력이 강하고 선 폭 및 간격에 변형이 없이 우수한 미세 패턴을 제조할 수 있는 롤 프린팅용 잉크 조성물에 관한 것이다.

Description

롤 프린팅용 잉크 조성물 {INK COMPOSITION FOR ROLL PRINTING}
본 발명은 블랭킷 표면에 홀이 없는 양호한 잉크 코팅막을 형성할 수 있어 우수한 미세 페턴을 제조할 수 있는 롤 프린팅용 잉크 조성물에 관한 것이다.
종래 액정표시장치, 플라즈마표시장치 등과 같은 화상표시장치 및 반도체 회로 소자에 적용되는 미세 패턴은 포토레지스트(photoresist)를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 방법으로 형성되었다.
포토리소그래피 방법은 원하는 패턴을 정밀하게 얻을 수 있다는 장점이 있는 반면, 포토레지스트의 효과를 극대화하기 위해서 고가의 노광 장비, 고해상도의 마스크 등이 요구되며 공정 상에서 많은 양의 포토레지스트가 소모되어 비용 면에서 비효율적이다. 또한, 노광, 노광 후 베이크, 현상, 현상 후 베이크, 식각, 세정 등의 다단계 공정으로 이루어져 공정 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 공정을 다수 회 반복해야 하므로 생산성이 저하되는 단점이 있다.
최근에는 포토리소그래피 방법을 대체하기 위한 방법 중 하나로 오프셋 인쇄, 반전 오프셋 인쇄, 롤-투-롤(roll to roll) 인쇄 등과 같은 롤 프린팅 방법이 제안되었다.
롤 프린팅 방법은 포토리소그래피 방법에서 패턴을 형성시킬 때 사용되는 고해상도 마스크 대신에 롤 또는 오목 또는 볼록판을 이용하여 피인쇄체에 직접 패턴을 전사하는 방법이다. 이 중에서, 반전 인쇄법은 블랭킷의 표면에 잉크를 도포하고, 이를 원하는 패턴의 역상의 패턴이 형성된 롤 또는 판에 압박함으로써 원하지 않는 패턴의 잉크 부분을 제거한 후 블랭킷에 잔존하는 원하는 패턴의 잉크 부분을 피인쇄체에 전사하는 방법이다.
특히, 블랭킷의 표면에 도포되는 잉크 코팅막의 상태에 따라 양호한 패턴의 형성 여부가 결정된다. 이를 위하여, 표면장력을 낮추는 효과가 큰 불소계 계면활성제를 사용하여 잉크의 표면장력을 블랭킷의 표면장력보다 낮춰줌으로써 블랭킷의 표면에 양호한 잉크의 코팅막을 형성하고 있다.
그러나, 불소계 계면활성제를 사용하는 경우 코팅성은 양호할 수 있으나, 잉크를 구성하는 다른 성분들, 예컨대 바인더 수지, 착색제 등과의 상용성이 떨어지기 때문에 상분리가 일어날 수 있고 소포성이 크게 떨어져 미세 기포가 발생하게 되고, 이로 인하여 잉크의 코팅막 표면에 홀(hole)이 발생할 수 있다. 또한, 잉크 코팅막에 홀이 발생하는 경우 잉크와 피인쇄체 간의 접착력이 좋지 못하여 형성된 패턴을 고정시키기 위한 베이크 공정에서 패턴이 피인쇄체로부터 탈리되고, 잉크가 흘러서 패턴의 선 폭 및 간격에 변형이 발생하여 미세 패턴이 잘못 형성되거나 품질 불량을 가져올 수 있다.
본 발명은 표면장력이 낮고 소포성이 좋아 블랭킷 표면에 홀이 발생하는 것을 억제하고 우수한 코팅성을 제공하여 우수한 미세 패턴을 제조할 수 있는 롤 프린팅용 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 롤 프린팅용 잉크 조성물로 제조된 미세 패턴을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
1. 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 20 내지 23mN/m인 제1 불소계 계면활성제, 및 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 16 내지 18.5mN/m인 제2 불소계 계면활성제를 포함하는 롤 프린팅용 잉크 조성물.
2. 위 1에 있어서, 제1 불소계 계면활성제와 제2 불소계 계면활성제의 중량비는 1:0.1 내지 1:1.5인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
3. 위 1에 있어서, 제1 불소계 계면활성제와 제2 불소계 계면활성제의 중량비는 1:0.5 내지 1:1인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
4. 위 1에 있어서, 친수성 성분은 히드록시기 또는 에테르 결합을 갖는 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리히드릭알코올을 포함하는 것인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
5. 위 1에 있어서, 친유성 성분은 탄소수 8-20의 선형 및 분지형 알킬기, 탄소수 8-21의 알킬벤젠기, 탄소수 3 이상의 알킬나프탈렌기, 플루오로알킬기, 폴리디메틸실록산기 및 폴리옥시프로필렌글리콜의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
6. 위 1에 있어서, 바인더 수지, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체, 착색제, 중합개시제 및 용매를 포함하는 롤 프린팅용 잉크 조성물.
7. 위 6에 있어서, 바인더 수지 1 내지 10중량%, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체 1 내지 10중량%, 착색제 5 내지 20중량%, 중합개시제 0.1 내지 3중량%, 용매 75 내지 90중량%, 제1 불소계 계면활성제 0.5 내지 3중량% 및 제2 불소계 계면활성제 0.5 내지 3중량%를 포함하는 롤 프린팅용 잉크 조성물.
8. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 롤 프린팅용 잉크 조성물로 제조된 미세 패턴.
9. 위 8에 있어서, 컬러필터용 컬러 패턴 및 블랙매트릭스 패턴, 박막트랜지스터 패턴, 화상표시장치용 전극패턴 또는 격벽패턴인 미세 패턴.
본 발명의 롤 프린팅용 잉크 조성물은 표면장력이 낮고 소포성이 좋아 블랭킷 표면에 홀이 없는 양호한 잉크 코팅막을 형성할 수 있어, 잉크와 피인쇄체 간의 접착력이 강하고 선 폭 및 간격에 변형이 없이 우수한 미세 패턴을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크 조성물은 컬러필터, 박막트랜지스터, 화상표시장치용 전극 및 격벽용 미세 패턴의 형성에 유용하다.
도 1은 본 발명의 실시예 3에 따른 잉크 조성물로 유리 기판에 제조한 코팅막의 표면을 나타낸 광학 현미경 사진이고,
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따른 잉크 조성물로 유리 기판에 제조한 코팅막의 표면을 나타낸 광학 현미경 사진이다.
본 발명은 우수한 미세 페턴을 제조할 수 있는 롤 프린팅용 잉크 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 롤 프린팅용 잉크 조성물은 서로 다른 표면장력을 갖는 2종의 불소계 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게, 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 20 내지 23mN/m인 제1 불소계 계면활성제, 및 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 16 내지 18.5mN/m인 제2 불소계 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
불소계 계면활성제는 표면장력을 낮추는데 가장 큰 역할을 하는 불소계 성분으로 CnF2n +1(n은 1 이상의 정수)의 구조를 갖는 퍼플루오로알킬기를 함유하면서 잉크 조성물에 포함되는 구성 성분들과의 상용성을 증가시키기 위한 친수성 성분, 예컨대 친수성기를 갖는 올리고머와 친유성 성분, 예컨대 친유성기를 갖는 올리고머를 함유한다.
불소계 성분은 퍼플루오로알킬기를 갖는 올리고머로서, 알킬화된 퍼풀루오로알킬알칸계 화합물을 들 수 있다.
친수성 성분은 히드록시기 또는 에테르 결합을 갖는 것으로서, 폴리에틸렌글리콜 타입 또는 폴리히드릭알코올 타입 등을 들 수 있다. 폴리에틸렌글리콜 타입으로는 고가 알코올과 에틸렌옥사이드의 반응 생성물, 알킬페놀계 화합물과 에틸렌옥사이드의 반응 생성물, 고가 지방산과 에틸렌옥사이드의 반응 생성물, 폴리히드릭알코올의 지방산 에스테르와 에틸렌옥사이드의 반응 생성물, 오일 및 지방과 에틸렌옥사이드의 반응 생성물, 폴리프로필렌글리콜계 화합물과 에틸렌옥사이드의 반응 생성물 등을 들 수 있다. 또한, 폴리히드릭알코올 타입으로는 글리세롤과 지방산 에스테르화 반응 생성물, 펜타에리트리톨계 화합물과 지방산 에스테르화 반응 생성물, 소르비톨 및 소르비탄과 지방산 에스테르화 반응 생성물, 당과 지방산 에스테르화 반응 생성물, 폴리히드릭알코올의 알킬 에테르계 화합물, 알카놀아민의 지방산 아미드 등을 들 수 있다.
친유성 성분은 주로 알킬기로서, 탄소수 8-20의 선형 및 분지형 알킬기, 탄소수 8-21의 알킬벤젠기, 탄소수 3 이상의 알킬나프탈렌기, 플루오로알킬기, 폴리디메틸실록산기 및 폴리옥시프로필렌글리콜의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 통상 탄소수가 많아질수록 친유성은 더 커진다.
본 발명에서는 특히, 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하는 불소계 계면활성제를 사용하되, 서로 다른 표면장력을 갖는 2종을 혼합 사용하는데 특징이 있다. 이 경우 잉크 조성물을 구성하는 다른 성분들, 예컨대 바인더 수지, 착색제, 첨가제 등과의 상용성이 좋고 소포성을 향상시켜 미세 기포의 발생을 억제할 수 있다. 동시에 잉크의 표면장력이 통상 롤 프린팅에 사용되는 폴리디메틸실록산을 원료로 하는 블랭킷의 표면장력보다 낮게 되도록, 예컨대 24mN/m보다 낮게 되도록 용이하게 조절할 수 있다. 이를 통하여, 블랭킷에 홀이 없는 양호한 잉크 코팅막을 형성할 수 있게 된다.
제1 불소계 계면활성제로는 표면장력이 20 내지 23mN/m인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는, F-555(DIC사, 21.0 mN/m), F-487(DIC사, 20.0 mN/m), S-383(AGC사, 21.6 mN/m), S-381(AGC사, 22.4 mN/m) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
제2 불소계 계면활성제로는 표면장력이 16 내지 18.5mN/m인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는, S-611(AGC사, 18.3 mN/m), S-393(AGC사, 18.2 mN/m) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
제1 불소계 계면활성제와 제2 불소계 계면활성제의 중량비는 1:0.1 내지 1:1.5인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:0.5 내지 1:1인 것이 좋다. 중량비가 1:0.1 미만, 즉 제2 불소계 계면활성제의 중량비가 0.1 미만으로 미량이거나, 중량비가 1:1.5 초과, 즉 제2 불소계 계면활성제의 중량비가 1.5 초과로 과량인 경우 코팅 시 홀(hole)이 발생하는 등 인쇄성이 저하될 수 있다.
제1 불소계 계면활성제는 잉크 조성물 총 100중량% 중에 0.5 내지 3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 인쇄성이 저하될 수 있다.
또한, 제2 불소계 계면활성제는 잉크 조성물 총 100중량% 중에 0.5 내지 3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 인쇄성이 저하될 수 있다.
본 발명의 롤 프린팅용 잉크 조성물은 위 제1 및 제2 불소계 계면활성제와 함께 바인더 수지, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체, 착색제, 중합개시제 및 용매를 포함할 수 있다.
바인더 수지는 패턴의 지지체 역할을 하는 것으로서, 잉크 조성물에 사용되는 공지된 열경화형 수지라면 그 종류가 특별히 한정되지 않는다.
바인더 수지로는, 예컨대 에틸렌성 불포화기를 갖는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 이 수지는 산기를 함유하는 단량체 및 이와 공중합 가능한 단량체를 공중합시켜 제조된 공중합체를 사용할 수 있다.
산기를 함유하는 단량체로는 (메타)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마린산, 모노메틸말레산, 이소프렌술폰산, 스티렌술폰산 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
산기를 함유하는 단량체와 공중합 가능한 단량체로는 스티렌, 클로로 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 아실옥틸옥시-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메타)아크릴레이트, β-(메타)아실올옥시에틸히드로겐석시네이트, 메틸α-히드록시메틸아크릴레이트, 에틸α-히드록시메틸아크릴레이트, 프로필α-히드록시메틸아크릴레이트, 부틸α-히드록시메틸아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
선택적으로, 본 발명에 따른 바인더 수지 공중합체는 에틸렌성 불포화기를 도입하기 위한 반응성 단량체와 반응시킬 수 있다. 이러한 반응성 단량체로는 글리시딜(메타)아크릴레이트, 비닐벤질글리시딜에테르, 비닐글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 4-메틸-4,5-에폭시펜텐, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리스독시프로필트리에톡시실란, 노보닐 유도체 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
공중합체의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 괴상중합, 용액중합, 유화중합 또는 현탁중합 등의 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
바인더 수지는 잉크 조성물 총 100중량% 중에 1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 이 함량 범위에서는 패턴 지지체의 역할과 패턴 전사율을 높여 수율 개선 및 공정 효율성을 향상시킬 수 있다
에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체는 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서, 1 내지 6관능성 단량체를 들 수 있다. 구체적인 예로는 노닐페닐카비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등의 1관능성 단량체; 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능성 단량체; 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 단량체; 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 단량체; 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 단량체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체는 잉크 조성물 총 100중량% 중에 1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 이 함량 범위에서는 양호한 패턴 강도를 얻을 수 있다.
착색제는 안료, 염료, 합성 또는 천연 색소와 같은 유기 착색제, 또는 금속 산화물, 금속 착염, 황산바륨(체질 안료) 등의 무기 착색제일 수 있다.
착색제로는 칼라 인덱스(Color Index, The Society of Dyers and Colourists) 내에 안료 및 염료로서 분류된 화합물을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
안료의 구체적인 예로는, C.I. 안료 황색 1호, 12호, 13호, 14호, 15호, 16호, 17호, 20호, 24호, 31호, 53호, 83호, 86호, 93호, 94호, 109호, 110호, 117호, 125호, 128호, 137호, 138호, 139호, 147호, 148호, 150호, 153호, 154호, 166호, 173호, 180호, 185호; C.I. 안료 오렌지색 13호, 31호, 36호, 38호, 40호, 42호, 43호, 51호, 55호, 59호, 61호, 64호, 65호, 71호, 73호; C.I. 안료 적색 9호, 97호, 105호, 122호, 123호, 144호, 149호, 166호, 168호, 176호, 177호, 180호, 192호, 215호, 216호, 224호, 242호, 254호, 255호, 264호, 265호; C.I. 안료 청색 15호, 15:3호, 15:4호, 15:6호, 60호; C.I. 안료 자주색 1호, 14호, 19호, 23호, 29호, 32호, 33호, 36호, 37호, 38호; C.I. 안료 녹색 7호, 10호, 15호, 25호, 36호, 47호; C.I. 안료 갈색 23호, 25호, 28호; C.I. 안료 블랙 1호, 7호, 카본 블랙 등을 들 수 있다.
염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 황색 2호, 14호, 16호, 33호, 34호, 44호, 56호, 82호, 93호, 94호, 98호, 116호, 135호; C.I. 솔벤트 오렌지색 1호, 3호, 7호, 63호; C.I. 솔벤트 적색 1호, 2호, 3호, 8호, 18호, 23호, 24호, 27호, 35호, 43호, 45호, 48호, 49호, 91:1호, 119호, 135호, 140호, 196호, 197호; C.I. 솔벤트 자주색 8호, 9호, 13호, 26호, 28호, 31호, 59호; C.I. 솔벤트 청색 4호, 5호, 25호, 35호, 36호, 38호, 70호; C.I. 솔벤트 녹색 3호, 5호, 7호 등을 들 수 있다.
착색제는 요구되는 색 특성에 따라 그 함량이 조절될 수 있으며, 잉크 조성물 총 100중량% 중에 5 내지 20중량%로 포함될 수 있다.
중합개시제로는 공지된 열중합개시제를 사용할 수 있으며, 오늄 중에서도 술포늄 양이온과 음이온을 함유하는 열중합개시제가 다른 종류의 열중합개시제에 비하여 경시 안정성이 우수하고 수축비(shrinkage ratio) 특성이 좋아 잉크 조성물과 피인쇄체 간의 밀착성을 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 이러한 중합개시제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
중합개시제를 구성하는 술포늄 양이온의 구체적인 예로는 트리페닐술포늄, 트리스(4-톨릴)술포늄, 트리스(4-이소프로필페닐)술포늄, 트리스(2,6-디메틸페닐)술포늄, 트리스(4-시아노페닐)술포늄, 트리스(4-클로로페닐)술포늄, 디페닐(4-히드록시페닐)술포늄, 메틸페닐(4-히드록시페닐)술포늄, 디벤질페닐술포늄, 디벤질(4-히드록시페닐)술포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)술포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)술포늄, 메틸(4-히드록시페닐)(2-메틸페닐)술포늄, 디메틸(메톡시)술포늄, 디메틸(에톡시)술포늄, 디메틸(프로폭시)술포늄, 디메틸(부톡시)술포늄, 디메틸(옥틸옥시)술포늄, 디메틸(옥타데칸옥시)술포늄, 디메틸(이소프로폭시)술포늄, 디메틸(t-부톡시)술포늄, 디메틸(시클로펜틸옥시)술포늄, 디메틸(시클로헥실옥시)술포늄, 디메틸(플루오로메톡시)술포늄, 디메틸(2-클로로에톡시)술포늄, 디메틸(3-브로모프로폭시)술포늄, 디메틸(4-시아노부톡시)술포늄, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)술포늄, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)술포늄, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시)술포늄, 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)술포늄 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 트리페닐술포늄, 트리스(4-톨릴)술포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)술포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)술포늄, 메틸(4-히드록시페닐)(2-메틸페닐)술포늄이 바람직하고, 보다 바람직하게는 트리스(4-톨릴)술포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)술포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)술포늄이 좋다.
또한, 중합개시제를 구성하는 음이온의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 F-, Cl-, Br-, I- 등의 할로겐 이온; OH-; ClO4 -; FSO3 -, ClSO3 -, CH3SO3 -, C6H5SO3 -, CF3SO3 - 등의 설폰산 이온; HSO4 -, SO4 2 - 등의 황산 이온; HCO3 -, CO3 2 - 등의 탄산 이온; H2PO4 -, HPO4 2 -, PO4 3 - 등의 인산 이온; PF6 -, PF5OH- 등의 플루오로인산 이온; BF4 -, B(C6F5)4 -, B(C6H4CF3)4 - 등의 붕산 이온; AlCl4 -; BiF6 -; SbF6 -, SbF5OH- 등의 플루오로안티몬산 이온; ASF6 -, AsF5OH- 등의 플루오로비소산 이온 등을 들 수 있다.
중합개시제는 잉크 조성물 총 100중량% 중에 0.1 내지 3중량%로 포함될 수 있다. 이 함량 범위에서는 적절한 중합도와 코팅성을 확보할 수 있는 동시에 피인쇄체와의 밀착성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
용매는 용해성, 착색제의 분산성, 코팅성 등을 고려하여, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤; 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올; γ-부티로락톤 등의 고리형 에스테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
용매는 잉크 조성물 총 100중량% 중에 75 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 함량이 75중량% 미만인 경우 고형분 함량이 많아지고 점도가 증가하여 코팅성이 저하될 수 있고, 90중량% 초과인 경우 고형분이 과도하게 적어져 코팅 상에 어려움이 따르고 건조시켜야 하는 용매의 양이 많아져 공정 면에서 좋지 못하다.
상기와 같은 성분을 포함하는 잉크 조성물은 밀착성 증진제, 산화방지제, 분산제, 레벨링제, 경화제 등의 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.
잉크 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 먼저 착색제를 용매에 첨가한 후 바인더 수지, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 단량체 및 중합개시제를 혼합하여 제조할 수 있다. 착색제는 용매에 용해되거나 분산된 상태로 존재할 수 있으며, 첨가제가 용액 형태인 경우 착색제와 함께 용매에 미리 첨가할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 잉크 조성물은 롤 프린팅에 유리하게 적용된다. 특히, 블랭킷 표면에 홀이 없는 양호한 잉크 코팅막을 형성할 수 있어, 잉크와 피인쇄체 간의 접착력이 강하고 선 폭 및 간격에 변형이 없이 우수한 미세 패턴을 제조할 수 있다.
본 발명은 상기 롤 프린팅용 잉크 조성물로 제조된 미세 패턴을 제공한다.
미세 패턴은 컬러필터용 컬러 패턴 및 블랙매트릭스 패턴, 박막트랜지스터 패턴, 화상표시장치용 전극패턴 또는 격벽패턴일 수 있다.
미세 패턴의 제조방법은 블랭킷 표면에 잉크 조성물을 도포하여 잉크 코팅막을 형성하는 단계; 블랭킷 표면에 형성된 잉크 코팅막을 원하는 패턴의 역상의 패턴이 형성된 기판에 압박하여 역상의 패턴 부분에 형성된 잉크 코팅막을 블랭킷으로부터 제거하는 단계; 및 블랭킷 표면에 잔존하는 잉크 코팅막을 피인쇄체에 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 전사하는 단계 이후에 전사된 잉크 코팅막을 베이크하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 단계는 150 내지 250℃의 온도에서 5 내지 60분 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의하면 노광 공정이 필요없어 공정이 단순화되고, 이를 통하여 제조 수율을 향상시킬 수 있으며 고가의 노광 장치가 필요하지 않아 비용 면에서도 경제적이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
실시예 1
안료 카본블랙 8.32중량%, 폴리에스테르계 분산제(Diperbyk-2010, BYK사) 0.83중량%, 분산 수지(SPCY-1L, 昭和高分子사) 0.83중량%, 분산 상승제(SOLSEPULSE2200, LUBRIZOL사) 0.16중량%를 혼합하여 밀베이스를 제조하였다.
그 다음, 위 밀베이스를 23℃에서 교반하면서 중량평균분자량(Mw)이 25,000인 메타크릴산과 벤질메타크릴레이트의 공중합체 1.7중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(Toagoesi사) 3.3중량%, 벤질메틸(4-히드록시페닐)술포늄 양이온을 함유하는 중합개시제(SI-100L, SANSHIN Chemical industry사) 0.3중량%, 제1 불소계 계면활성제(F-555, DIC사) 1.5중량%, 제2 불소계 계면활성제(S-393, AGC사) 1.5중량%, 및 조성물의 총 함량이 100중량%가 되도록 프로필렌글리콜모노메틸아세테이트를 혼합하였다.
그 다음, 위 혼합물을 3시간 동안 교반하여 롤 프린팅용 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 2-11, 비교예 1-11
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제1 불소계 계면활성제 및 제2 불소계 계면활성제의 종류와 함량을 하기 표 1에서와 같이 사용하였다.
구분 제1 불소계 계면활성제 제2 불소계 계면활성제 중량비
종류 친수기
/친유기		 표면장력
(mN/m)		 함량
(중량%)		 종류 친수기
/친유기		 표면장력
(mN/m)		 함량
(중량%)
실시예1 F-555 ○/○ 21.0 1.5 S-393 ○/○ 18.2 1.5 1:1
실시예2 F-555 ○/○ 20.3 1.0 S-393 ○/○ 18.2 0.5 1:0.5
실시예3 F-555 ○/○ 20.3 1.0 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.5
실시예4 S-383 ○/○ 21.6 1.0 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.5
실시예5 F-487 ○/○ 20.0 1.0 S-393 ○/○ 18.2 0.5 1:0.5
실시예6 F-555 ○/○ 20.3 1.7 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.3
실시예7 F-555 ○/○ 20.3 0.6 S-611 ○/○ 18.3 0.8 1:1.3
실시예8 F-555 ○/○ 20.3 3.2 S-611 ○/○ 18.3 1.3 1:0.4
실시예9 F-555 ○/○ 20.3 0.3 S-611 ○/○ 18.3 1.2 1:4
실시예10 F-555 ○/○ 20.3 2.1 S-611 ○/○ 18.3 3.2 1:1.5
실시예11 F-555 ○/○ 20.3 3 S-611 ○/○ 18.3 0.3 1:0.1
비교예1 F-475 ○/○ 25.1 1.5 S-393 ○/○ 18.2 1.5 1:1
비교예2 F-475 ○/○ 25.1 1.0 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.5
비교예3 F-475 ○/○ 25.1 1.0 TF-1442 ○/○ 19.9 0.5 1:0.5
비교예4 S-386 ○/○ 26.5 1.0 TF-1442 ○/○ 19.9 0.5 1:0.5
비교예5 S-386 ○/○ 26.5 1.0 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.5
비교예6 F-487 ○/○ 20.0 1.5 F-475 ○/○ 25.1 1.5 1:1
비교예7 TF-1442 ○/○ 19.9 1.5 F-475 ○/○ 25.1 1.5 1:1
비교예8 F-555 ○/○ 20.3 1.5 - - - - -
비교예9 - - - - S-611 ○/○ 18.3 1.5 -
비교예10 F-430 ○/× 20 1.0 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.5
비교예11 TF-1535 ×/○ 20 1.0 S-611 ○/○ 18.3 0.5 1:0.5
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 잉크 조성물의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 블랭킷에 대한 코팅성
제조된 잉크 조성물을 스핀 코터를 이용하여 폴리디메틸실록산 블랭킷 상에 도포하여 잉크 코팅막을 형성하였다. 형성된 잉크 코팅막 표면을 육안으로 관찰하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.
<평가 기준>
○: 홀이 없음.
△: 홀이 소량 있음.
×: 홀이 많음.
2. 패턴 형성성
제조된 잉크 조성물을 스핀 코터를 이용하여 폴리디메틸실록산 블랭킷 상에 도포하여 잉크 코팅막을 형성하였다. 그 후, 블랭킷 표면에 형성된 잉크 코팅막을 패턴이 형성된 기판에 압박하여 잉크 코팅막의 일부를 블랭킷으로부터 제거하였다. 그 후, 블랭킷 표면에 잔존하는 잉크 코팅막을 유리 기판 상에 전사시켜 시편을 제작하였다.
제작된 시편을 광학현미경을 이용하여 관찰한 후 하기 기준에 의거하여 평가하였다.
<평가 기준>
○: 잉크 패턴의 탈리 현상이 전혀 없고 패턴의 선 폭 및 간격의 변형 없음.
△: 잉크 패턴의 탈리 현상이 소량 있고 패턴의 선 폭 및 간격의 변형 없음.
×: 잉크 패턴의 탈리 현상이 있거나 패턴의 선 폭 또는 간격의 변형이 있음.
구분 코팅성(블랭킷) 패턴 형성성
실시예1 ○ ○
실시예2 ○ ○
실시예3 ○ ○
실시예4 ○ ○
실시예5 ○ ○
실시예6 ○ △
실시예7 ○ △
실시예8 ○ △
실시예9 ○ △
실시예10 ○ △
실시예11 ○ △
비교예1 × ×
비교예2 × ×
비교예3 × ×
비교예4 × ×
비교예5 × ×
비교예6 △ ×
비교예7 △ ×
비교예8 △ ×
비교예9 △ ×
비교예10 × ×
비교예11 △ ×
위 표 2와 같이, 본 발명에 따라 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하되 표면장력이 상이한, 서로 다른 2종의 제1 및 제2 불소계 계면활성제를 포함하는 실시예 1 내지 11의 잉크 조성물은 비교예 1 내지 11의 잉크 조성물과 비교하여 표면장력이 낮고 소포성이 좋아 블랭킷 표면에 홀이 없는 양호한 잉크 코팅막을 형성할 수 있고, 이를 통하여 기판에 우수한 미세 패턴을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 3에 따른 잉크 조성물을 이용하여 롤 프린팅으로 유리 기판에 제조한 코팅막의 표면을 나타낸 광학 현미경 사진이다. 이를 통하여, 블랭킷 표면에 양호한 잉크 코팅막이 형성됨으로 인해 유리 기판에 제조된 패턴이 탈리되지 않고 고정된 것을 알 수 있다.
또한, 도 2는 비교예 1에 따른 잉크 조성물을 이용하여 롤 프린팅으로 유리 기판에 제조한 코팅막의 표면을 나타낸 광학 현미경 사진이다. 이를 통하여, 비교예 1의 경우에는 유리 기판에 제조된 패턴이 탈리되고 선 폭과 간격도 변형이 크게 발생하여 불량한 것을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 20 내지 23mN/m인 제1 불소계 계면활성제, 및
    친수성 성분과 친유성 성분을 함유하며 표면장력이 16 내지 18.5mN/m인 제2 불소계 계면활성제를 포함하는 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 제1 불소계 계면활성제와 제2 불소계 계면활성제의 중량비는 1:0.1 내지 1:1.5인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 제1 불소계 계면활성제와 제2 불소계 계면활성제의 중량비는 1:0.5 내지 1:1인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 친수성 성분은 히드록시기 또는 에테르 결합을 갖는 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리히드릭알코올을 포함하는 것인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 친유성 성분은 탄소수 8-20의 선형 및 분지형 알킬기, 탄소수 8-21의 알킬벤젠기, 탄소수 3 이상의 알킬나프탈렌기, 플루오로알킬기, 폴리디메틸실록산기 및 폴리옥시프로필렌글리콜의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 바인더 수지, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체, 착색제, 중합개시제 및 용매를 포함하는 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 바인더 수지 1 내지 10중량%, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체 1 내지 10중량%, 착색제 5 내지 20중량%, 중합개시제 0.1 내지 3중량%, 용매 75 내지 90중량%, 제1 불소계 계면활성제 0.5 내지 3중량% 및 제2 불소계 계면활성제 0.5 내지 3중량%를 포함하는 롤 프린팅용 잉크 조성물.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 롤 프린팅용 잉크 조성물로 제조된 미세 패턴.
  9. 청구항 8에 있어서, 컬러필터용 컬러 패턴 및 블랙매트릭스 패턴, 박막트랜지스터 패턴, 화상표시장치용 전극패턴 또는 격벽패턴인 미세 패턴.
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