KR101290250B1

KR101290250B1 - 잉크 조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법, 컬러필터 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101290250B1
Application number: KR1020100087180A
Authority: KR
Inventors: 문성배; 최용석; 이승용; 송인각; 이승준; 장재혁; 이성희; 김현석; 조국래
Original assignee: 삼성전자주식회사; 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2013-07-30
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: KR20120024323A

Abstract

본 발명은 잉크 조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법, 컬러필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착색제, 다관능성 단량체, 용매와 함께 특정 화합물의 공중합체와 특정 양이온을 함유하는 중합개시제를 포함함으로써 코팅성, 내화학성뿐만 아니라 피인쇄체와의 밀착성이 향상되어 롤 프린팅, 특히 반전 인쇄법을 이용한 정밀한 미세 패턴을 형성할 수 있는 잉크 조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법, 컬러필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

잉크 조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법, 컬러필터 및 이의 제조방법{INK COMPOSITION, METHOD FOR FORMING PATTERN, COLOR FILTER AND METHOD FOR PREPARING COLOR FILTER USING THE SAME}

본 발명은 코팅성과 내화학성이 우수한 동시에 피인쇄체와의 밀착성이 향상되어, 특히 반전 인쇄법을 이용한 정밀한 미세 패턴의 형성에 적합한 잉크 조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법, 컬러필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래 액정표시장치, 플라즈마표시장치(PDP) 등의 디스플레이 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 인쇄를 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. 이 방법은 블랭킷과 판, 블랭킷과 피인쇄체 사이에서 발생되는 잉크 분단을 경감시켜 인쇄 형상이 양호한 패턴의 형성이 가능한 이점이 있다.

그러나, 잉크와 피인쇄체 간의 접착력이 좋지 못한 경우 형성된 패턴을 고정시키기 위한 베이크 공정에서 패턴이 피인쇄체로부터 탈리되는 문제가 있다. 또한, 베이크 공정을 통하여 접착력은 좋아질 수 있으나 잉크가 흘러서 패턴의 선 폭 및 간격에 변형이 발생하여 미세 패턴이 잘못 형성되거나 품질 불량을 가져올 수 있다.

본 발명은 롤 프린팅 방법, 특히 반전 인쇄법에 적용되어 코팅성, 내화학성이 우수할 뿐만 아니라 피인쇄체와의 밀착성이 향상되고, 선 폭과 간격에 대한 변형이 없는 정밀한 미세 패턴의 형성이 가능한 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 잉크 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 잉크 조성물을 이용한 컬러필터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

1. 하기 화학식 1a 및 1b의 화합물의 공중합체, 에틸렌 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체, 착색제, 하기 화학식 2의 중합개시제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물:

(식 중, n은 2 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 2의 정수임),

(식 중, R₁, R₂ 및 R₃는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 머캅토기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 벤질기, 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이고; X^-는 할로겐 이온, OH^-, ClO₄ ^-, 설폰산 이온, 황산 이온, 탄산 이온, 인산 이온, 플루오로인산 이온, 붕산 이온, AlCl₄ ^-, BiF₆ ^-, 플루오로안티몬산 이온 및 플루오로비소산 이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨).

2. 위 1에 있어서, 공중합체는 화학식 1a의 화합물 10 내지 90중량% 및 화학식 1b의 화합물 90 내지 10중량%로 이루어진 잉크 조성물.

3. 위 1에 있어서, 공중합체는 불포화 결합을 갖는 화합물을 더 포함하는 잉크 조성물.

4. 위 1에 있어서, 화학식 2의 중합개시제의 양이온은 트리페닐설포늄, 트리스(4-톨릴)설포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)설포늄 및 메틸(4-히드록시페닐)(2-메틸페닐)설포늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 잉크 조성물.

5. 위 1에 있어서, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 공중합체 5 내지 50중량%, 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 다관능성 단량체 10 내지 50 중량%, 착색제 5 내지 70중량% 및 화학식 2의 중합개시제 0.1 내지 12중량%를 포함하고, 총 조성물 함량 100중량%에 대하여 용매 30 내지 90중량%를 포함하는 잉크 조성물.

6. 위 5에 있어서, 화학식 2의 중합개시제는 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 0.8 내지 6.5중량%로 포함되는 잉크 조성물.

7. 위 5에 있어서, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 계면활성제, 밀착성 증진제, 산화방지제, 안료 분산제, 레벨링제 및 경화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1 내지 25중량%를 더 포함하는 잉크 조성물.

8. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 반전 인쇄용 잉크 조성물로 이용하는 패턴 형성방법.

9. 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 컬러필터층 및 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스, 컬러필터층 또는 이들 모두는 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 잉크 조성물로 이루어진 것인 컬러필터.

10. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 반전 인쇄법으로 투명 기판 상에 블랙 매트릭스, 컬러필터층 또는 이들 모두를 형성하는 단계를 포함하는 컬러필터의 제조방법.

본 발명의 잉크 조성물은 피인쇄체와의 밀착성이 향상되어 강한 접착력을 확보할 수 있다는 점에서 특히 반전 인쇄법에 적합하고, 이를 통하여 선 폭과 간격에 대한 변형이 없는 미세 패턴을 높은 정밀도로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 잉크 조성물은 코팅성이 양호하고, 내알칼리성, 내용제성, 내박리액성과 같은 내화학성이 우수하여 손상, 모양 및 두께 변화와 같은 불량이 없는 미세 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 잉크 조성물은 컬러필터, 특히 고품질의 블랙 매트릭스의 제조에 적합하다.

또한, 본 발명에 따르면 별도의 노광 공정을 필요로 하지 않아 공정을 단순화하고 제조 수율을 향상시킬 수 있으며, 비용 면에서도 경제적이다.

도 1은 본 발명에 따른 패턴 형성방법의 공정도이고,
도 2는 본 발명의 실시예 2의 잉크 조성물로부터 형성된 코팅막의 밀착성 시험 결과를 도시한 광학 현미경 사진이며,
도 3은 본 발명의 실시예 2의 잉크 조성물로부터 형성된 코팅막의 패턴 정밀도 시험 결과를 도시한 광학 현미경 사진이고,
도 4는 비교예 4의 잉크 조성물로부터 형성된 코팅막의 패턴 정밀도 시험 결과를 도시한 광학 현미경 사진이다.

본 발명은 코팅성, 내화학성뿐만 아니라 피인쇄체와의 밀착성이 우수하여 반전 인쇄법을 통한 정밀한 미세 패턴의 형성에 적합한 잉크 조성물, 이를 이용한 패턴 형성방법, 컬러필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 잉크 조성물은 하기 화학식 1a 및 1b의 화합물의 공중합체, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체, 착색제, 하기 화학식 2의 중합개시제 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다:

[화학식 1]

(식 중, n은 2 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 2의 정수임),

[화학식 2]

공중합체는 패턴의 지지체 역할을 하는 바인더 수지로서, 특히 화학식 1a 및 1b의 화합물의 공중합체인 것을 특징으로 한다. 이 공중합체는 화학식 1a의 화합물을 포함하여 잉크 조성물과 피인쇄체 간의 밀착성이 향상되어 접착력을 높이고 인쇄 시 패턴의 선 폭 및 간격에 변형이 없는 정밀한 미세 패턴을 형성할 수 있고, 화학식 1b의 화합물을 포함하여 미세 패턴 형성 시 정밀도를 더욱 높일 수 있다. 또한, 이 공중합체는 흑색 안료, 예컨대 카본 블랙 등에 대한 분산 안정성이 더 우수하여 블랙 매트릭스에 적용 시 경시 안정성과 인쇄성을 보다 향상시킬 수 있다.

화학식 1a의 화합물은 아크릴옥시에틸숙시네이트, 예컨대 4-(2-(아크릴로일옥시)에톡시)-4-옥소부타노익산, 5-(2-(아크릴로일옥시)에톡시)-5-옥소펜타노익산, 6-(2-(아크릴로일옥시)에톡시)-6-옥소헥사노익산 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

화학식 1a의 화합물은 공중합체의 총 함량, 즉 공중합체의 제조에 사용되는 화합물(단량체)의 총 함량 100중량%에 대하여 10 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 함량이 10중량% 미만인 경우 잉크 조성물과 피인쇄체 간의 밀착성 향상 효과가 미미하고 잔막이 형성될 수 있으며, 90중량% 초과인 경우 코팅성이 저하될 수 있다.

화학식 1b의 화합물로는 이소보닐메타크릴레이트, 예컨대 1,7,7-트리메틸바이시클로[2.2.1] 헵탄-2-일 메타크릴레이트, 7,7-디메틸-1-프로필바이시클로[2,2,1]헵탄-2-일 메타크릴레이트, 1-에틸-7,7-디메틸바이시클로[2.2.1]헵탄-2-일 메타크릴레이트, 1-에틸-7,7-디메틸바이시클로[2.2.1]헵탄-2-일 메타크릴레이트로 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

화학식 1b의 화합물은 공중합체의 총 함량 100중량%에 대하여 10 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 함량이 10중량% 미만인 경우 잉크 조성물과 피인쇄체 간의 밀착성이 좋지 못하고, 90중량% 초과인 경우 밀착성이 과도하게 저하되어 롤 프린팅, 예컨대 반전 인쇄에 의한 패턴 형성에 어려움이 있을 수 있다.

또한, 공중합체는 화학식 1a 및 1b와 함께 이들과 공중합 가능하며 불포화 결합을 갖는 화합물을 더 포함하는 것이 바람직하다.

불포화 결합을 갖는 화합물은 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 모노카르실산, 푸마르산, 메타콘산, 이타콘산 등의 디카르복실산 및 이들의 무수물 등의 카르복실산 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르 화합물; 아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복실산의 비치환 또는 치환 알킬에스테르 화합물; 시클로펜틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헵틸(메타)아크릴레이트, 시클로옥틸(메타)아크릴레이트, 시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 시클로헥세닐(메타)아크릴레이트, 시클로헵테닐(메타)아크릴레이트, 시클로옥테닐(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 노르보닐(메타)아크릴레이트 등의 지환식 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물; 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-에틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄 등의 열경화 가능한 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 글리시딜 카르복실산 에스테르 화합물; 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시(메타)아크릴레이트 등의 방향환을 갖는 치환기를 포함하는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물; 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌 등의 방향족 비닐 화합물, 아세트산비닐, 프로피온산비닐 등의 카르복실산 비닐에스테르; (메타)아크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; N-시클로헥실말레이미드, N-페닐시말레이미드 등의 말레이미드 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

불포화 결합을 갖는 화합물은 공중합체의 총 함량 100중량%에 대하여 20 내지 80중량%로 포함될 수 있다.

공중합체의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 괴상중합, 용액중합, 유화중합 또는 현탁중합 등의 방법을 이용하여 제조할 수 있다.

공중합체는 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 5 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이 함량 범위에서는 패턴을 지지하고 패턴 전사율을 높일 뿐만 아니라 잉크 조성물과 피인쇄체 간의 밀착성을 효과적으로 향상시켜 정밀한 미세 패턴을 형성할 수 있다.

에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체는 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 등의 단관능성 단량체; 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 네오펜틸글리콜(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이드 등의 다관능성 단량체 등을 들 수 있다. 또한, 카프로락톤을 도입한 다관능성 단량체로서 디펜타에리트리톨에 도입한 디펜타에리트리톨에 도입한 KAYARAD DPCA-20, 30, 60, 120, 테트라히드로퓨릴아크릴레이트에 도입한 KAYARAD TC-110S, 또는 네오펜틸글리콜히드록시피발레이트에 도입한 KAYARAD HX-220, KAYARAD HK-620 등을 사용할 수 있다. 또한, 비스페놀A 유도체의 에폭시아크릴레이트, 노볼락-에폭시아크릴레이트, 우레탄계의 다관능성 아크릴레이트로 U-324A, U15HA 또는 U-4HA 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체는 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 10 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 10중량% 미만인 경우 패턴의 강도가 저하될 수 있고, 50중량% 초과인 경우 고형분의 접착력이 과도해져 패턴의 강도가 저하될 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.

본 발명의 잉크 조성물이 컬러필터층에 이용되는 경우 착색제는 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, C.I. 안료 황색 12호, C.I. 안료 황색 13호, C.I. 안료 황색 14호, C.I. 안료 황색 15호, C.I. 안료 황색 16호, C.I. 안료 황색 17호, C.I. 안료 황색 20호, C.I. 안료 황색 24호, C.I. 안료 황색 31호, C.I. 안료 황색 53호, C.I. 안료 황색 83호, C.I. 안료 황색 86호, C.I. 안료 황색 93호, C.I. 안료 황색 94호, C.I. 안료 황색 109호, C.I. 안료 황색 110호, C.I. 안료 황색 117호, C.I. 안료 황색 125호, C.I. 안료 황색 128호, C.I. 안료 황색 137호, C.I. 안료 황색 138호, C.I. 안료 황색 139호, C.I. 안료 황색 147호, C.I. 안료 황색 148호, C.I. 안료 황색 150호, C.I. 안료 황색 153호, C.I. 안료 황색 154호, C.I. 안료 황색 166호, C.I. 안료 황색 173호; C.I. 안료 오렌지색 13호, C.I. 안료 오렌지색 31호, C.I. 안료 오렌지색 36호, C.I. 안료 오렌지색 38호, C.I. 안료 오렌지색 40호, C.I. 안료 오렌지색 42호, C.I. 안료 오렌지색 43호, C.I. 안료 오렌지색 51호, C.I. 안료 오렌지색 55호, C.I. 안료 오렌지색 59호, C.I. 안료 오렌지색 61호, C.I. 안료 오렌지색 64호, C.I. 안료 오렌지색 65호, C.I. 안료 오렌지색71호, C.I. 안료 오렌지색 73호; C.I. 안료 적색 9호, C.I. 안료 적색 97호, C.I. 안료 적색 105호, C.I. 안료 적색 122호, C.I. 안료 적색 123호, C.I. 안료 적색 144호, C.I. 안료 적색 149호, C.I. 안료 적색 166호, C.I. 안료 적색 168호, C.I. 안료 적색 176호, C.I. 안료 적색 177호, C.I. 안료 적색 180호, C.I. 안료 적색 192호, C.I. 안료 적색 215호, C.I. 안료 적색 216호, C.I. 안료 적색 224호, C.I. 안료 적색 242호, C.I. 안료 적색 254호, C.I. 안료 적색 264호, C.I. 안료 적색 265호; C.I. 안료 청색 15호, C.I. 안료 청색 15:3호, C.I. 안료 청색 15:4호, C.I. 안료 청색 15:6호, C.I. 안료 청색 60호; C.I. 안료 자주색 1호, C.I. 안료 자주색 19호, C.I. 안료 자주색 23호, C.I 안료 자주색 29호, C.I 안료 자주색 32호, C.I 안료 자주색 36호, C.I 안료 자주색 38호; C.I. 안료 녹색 7호, C.I. 안료 녹색 36호; C.I. 안료 갈색 23호, C.I. 안료 갈색 25호 등을 들 수 있다. 이들 안료는 경우에 따라 로진 처리, 산성기 또는 염기성기가 도입되어 있는 안료 유도체를 이용한 표면 처리, 중합체 화합물 등을 이용한 표면 그라프트 처리, 황산을 이용한 미세 입자화 처리, 또는 유기 용매 또는 물을 이용한 세정 처리 등이 수행된 것일 수도 있다.

염료의 구체적인 예로는, C.I. 솔벤트 황색 2호, C.I. 솔벤트 황색 14호, C.I. 솔벤트 황색 16호, C.I. 솔벤트 황색 33호, C.I. 솔벤트 황색 34호, C.I. 솔벤트 황색 44호, C.I. 솔벤트 황색 56호, C.I. 솔벤트 황색 82호, C.I. 솔벤트 황색 93호, C.I. 솔벤트 황색 94호, C.I. 솔벤트 황색 98호, C.I. 솔벤트 황색 116호, C.I. 솔벤트 황색 135호; C.I. 솔벤트 오렌지색 1호, C.I. 솔벤트 오렌지색 3호, C.I. 솔벤트 오렌지색 7호, C.I. 솔벤트 오렌지색 63호; C.I. 솔벤트 적색 1호, C.I. 솔벤트 적색 2호, C.I. 솔벤트 적색 3호, C.I. 솔벤트 적색 8호, C.I. 솔벤트 적색 18호, C.I. 솔벤트 적색 23호, C.I. 솔벤트 적색 24호, C.I. 솔벤트 적색 27호, C.I. 솔벤트 적색 35호, C.I. 솔벤트 적색 43호, C.I. 솔벤트 적색 45호, C.I. 솔벤트 적색 48호, C.I. 솔벤트 적색 49호, C.I. 솔벤트 적색 91:1호, C.I. 솔벤트 적색 119호, C.I. 솔벤트 적색 135호, C.I. 솔벤트 적색 140호, C.I. 솔벤트 적색 196호, C.I. 솔벤트 적색 197호; C.I. 솔벤트 자주색 8호, C.I. 솔벤트 자주색 9호, C.I. 솔벤트 자주색 13호, C.I. 솔벤트 자주색 26호, C.I. 솔벤트 자주색 28호, C.I. 솔벤트 자주색 31호, C.I. 솔벤트 자주색 59호; C.I. 솔벤트 청색 4호, C.I. 솔벤트 청색 5호, C.I. 솔벤트 청색 25호, C.I. 솔벤트 청색 35호, C.I. 솔벤트 청색 36호, C.I. 솔벤트 청색 38호, C.I. 솔벤트 청색 70호; C.I. 솔벤트 녹색 3호, C.I. 솔벤트 녹색 5호, C.I. 솔벤트 녹색 7호 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 잉크 조성물이 블랙 매트릭스에 이용되는 경우 착색제는 흑색 안료를 포함하는 것일 수도 있다.

흑색 안료로는 차광성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, 티탄 블랙, 카본 블랙 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 흑색 안료와 함께 색보정을 위한 안료를 사용할 수 있는데, 구체적인 예로는 수용성 아조계, 불용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 이소인돌리논계, 이소인돌린계, 페릴렌계, 페리논계, 디옥사진계, 안트라퀴논계, 디안트라귀노닐계, 안트라피리미딘계, 안탄트론계, 인단트론계, 프라반트론계, 피란트론계, 디케토피로로피롤계 안료 등을 들 수 있다.

착색제는 요구되는 색 특성에 따라 그 함량이 조절될 수 있으며, 잉크 조성물 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 5 내지 70중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물은 피인쇄체와의 밀착성을 향상시키기 위하여 특히 화학식 1a 및 1b의 공중합체와 함께 중합개시제로 특히 오늄 중에서도 설포늄 양이온과 이의 반대 이온을 함유하는 하기 화학식 2의 열중합개시제를 선택 사용하는데 특징이 있다. 이러한 중합개시제는 다른 종류의 중합개시제, 예컨대 아조계 개시제에 비하여 경시 안정성이 우수하고 수축비(shrinkage ratio) 특성이 좋아 잉크 조성물과 피인쇄체 간의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 다른 종류의 오늄 양이온, 예컨대 요오도늄보다 잉크 조성물의 코팅성이 우수하고 해상도와 감도를 높이는 동시에 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이를 통하여, 접착력을 증가시켜 정밀한 패턴 형성이 가능하게 하고 후처리 공정에서도 내화학성을 향상시킬 수 있게 된다.

[화학식 2]

(식 중, R₁, R₂ 및 R₃는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 머캅토기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 벤질기, 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이고, X^-는 할로겐 이온, OH^-, ClO₄ ^-, 설폰산 이온, 황산 이온, 탄산 이온, 인산 이온, 플루오로인산 이온, 붕산 이온, AlCl₄ ^-, BiF₆ ^-, 플루오로안티몬산 이온 및 플루오로비소산 이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨).

탄소수 1-18의 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-아이코실기 등을 들 수 있으며, 이 중에서 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기 및 tert-부틸기가 바람직하다.

탄소수 1-18의 알콕시기의 예로는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기, n-펜틸옥시기, n-헥실옥시기, n-헵틸옥시기, n-옥틸옥시기, n-노닐옥시기, n-데실옥시기, n-운데실옥시기, n-도데실옥시기, n-트리데실옥시기, n-테트라데실옥시기, n-펜타데실옥시기, n-헥사데실옥시기, n-헵타데실옥시기, n-옥타데실옥시기, n-노나데실옥시기, n-아이코실옥시기 등을 들 수 있으며, 이 중에서 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기 및 tert-부톡시기가 바람직하다.

탄소수 2-18의 알킬카르보닐기의 예로는 아세틸기, 에틸카르보닐기, n-프로필카르보닐기, 이소프로필카르보닐기, n-부틸카르보닐기, 이소부틸카르보닐기, sec-부틸카르보닐기, tert-부틸카르보닐기, n-펜틸카르보닐기, n-헥실카르보닐기, n-헵틸카르보닐기, n-옥틸카르보닐기, n-노닐카르보닐기, n-데실카르보닐기, n-운데실카르보닐기, n-도데실카르보닐기, n-트리데실카르보닐기, n-테트라데실카르보닐기, n-펜타데실카르보닐기, n-헥사데실카르보닐기, n-헵타데실카르보닐기, n-옥타데실카르보닐기, n-노나데실카르보닐기, n-아이코실카르보닐기 등을 들 수 있으며, 이 중에서 아세틸기, 에틸카르보닐기, n-프로필카르보닐기, 이소프로필카르보닐기, n-부틸카르보닐기, 이소부틸카르보닐기, sec-부틸카르보닐기 및 tert-부틸카르보닐기가 바람직하다.

탄소수 2-18의 알콕시카르보닐기의 예로는 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, n-프로폭시카르보닐기, 이소프로폭시카르보닐기, n-부톡시카르보닐기, 이소부톡시카르보닐기, sec-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐기, n-펜틸옥시카르보닐기, n-헥실옥시카르보닐기, n-헵틸옥시카르보닐기, n-옥틸옥시카르보닐기, n-노닐옥시카르보닐기, n-데실옥시카르보닐기, n-운데실옥시카르보닐기, n-도데실옥시카르보닐기, n-트리데실옥시카르보닐기, n-테트라데실옥시카르보닐기, n-펜타데실옥시카르보닐기, n-헥사데실옥시카르보닐기, n-헵타데실옥시카르보닐기, n-옥타데실옥시카르보닐기, n-노나데실옥시카르보닐기, n-아이코실옥시카르보닐기 등을 들 수 있으며, 이 중에서 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, n-프로폭시카르보닐기, 이소프로폭시카르보닐기, n-부톡시카르보닐기, 이소부톡시카르보닐기, sec-부톡시카르보닐기 및 tert-부톡시카르보닐기가 바람직하다.

또한, R₁, R₂ 및 R₃이 치환되는 경우, 치환기는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 머캅토기, 시아노기, 히드록실기 및 니트로기, 페닐기 등을 들 수 있다.

화학식 2의 중합개시제의 오늄 양이온의 예로는 트리페닐설포늄, 트리스(4-톨릴)설포늄, 트리스(4-이소프로필페닐)설포늄, 트리스(2,6-디메틸페닐)설포늄, 트리스(4-시아노페닐)설포늄, 트리스(4-클로로페닐)설포늄, 디페닐(4-히드록시페닐)설포늄, 메틸페닐(4-히드록시페닐)설포늄, 디벤질페닐설포늄, 디벤질(4-히드록시페닐)설포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)설포늄, 메틸(4-히드록시페닐)(2-메틸페닐)설포늄, 디메틸(메톡시)설포늄, 디메틸(에톡시)설포늄, 디메틸(프로폭시)설포늄, 디메틸(부톡시)설포늄, 디메틸(옥틸옥시)설포늄, 디메틸(옥타데칸옥시)설포늄, 디메틸(이소프로폭시)설포늄, 디메틸(tert-부톡시)설포늄, 디메틸(시클로펜틸옥시)설포늄, 디메틸(시클로헥실옥시)설포늄, 디메틸(플루오로메톡시)설포늄, 디메틸(2-클로로에톡시)설포늄, 디메틸(3-브로모프로폭시)설포늄, 디메틸(4-시아노부톡시)설포늄, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)설포늄, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)설포늄, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시)설포늄, 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)설포늄 등을 들 수 있으며, 이 중에서 트리페닐설포늄, 트리스(4-톨릴)설포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)설포늄 또는 메틸(4-히드록시페닐)(2-메틸페닐)설포늄이 바람직하고, 보다 바람직하게는 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄이 좋다.

또한, 화학식 2의 중합개시제의 오늄 양이온의 반대 이온(counter ion)인 음이온(X^-)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 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.

이와 같은 화학식 2의 중합개시제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

중합개시제는 잉크 조성물 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 0.1 내지 12중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 가장 바람직하게는 0.8 내지 6.5중량%인 것이 좋다. 그 함량이 0.1중량% 미만인 경우 중합도가 낮아지고 밀착성 향상 효과가 미미하며, 12중량% 초과인 경우 중합 효율이 저하되고 코팅성이 나빠질 수 있다. 반면, 함량이 상기 범위인 경우 적절한 중합도와 코팅성을 확보할 수 있는 동시에 피인쇄체와의 밀착성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

용매는 용해성, 착색제의 분산성, 코팅성 등을 고려하여, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 2-히드록시에틸프로피오네이트, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트, 에틸-3-메톡시프로피오네이트, 메틸-3-에톡시프로피오네이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀퍼메이트, 이소아밀아세테이트, 이소부틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 메틸에틸케톤, 부틸프로피오네이트, 이소프로필부티레이트, 에틸부티레이트, 부틸부티레이트, 에틸피루베이트, γ-부티롤아세테이트, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, n-헵탄, n-헥산, n-옥탄 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

용매는 잉크 조성물 총 함량 100중량%에 대하여 30 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 즉, 잉크 조성물 중 총 고형분의 농도가 10 내지 70중량%가 될 수 있으며, 용매를 제외한 다른 성분들의 농도에 따라 고형분의 농도는 달라질 수도 있다. 용매의 함량이 30중량% 미만인 경우 고형분 함량이 많아지고 점도가 크게 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 계면활성제, 밀착성 증진제, 산화방지제, 안료 분산제, 레벨링제 및 경화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예컨대 계면활성제로는 실리콘계 계면활성제 또는 플루오린계 계면활성제; 안료 분산제로는 고분자형, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제; 밀착성 증진제는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 3-머캅토프로필트리메톡시실란; 상기 산화방지제; 산화방지제로는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 또는 2,6-g,t-부틸페놀 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

첨가제는 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 0.1 내지 25중량%로 포함될 수 있다.

잉크 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 먼저 착색제를 용매에 첨가한 후 공중합체, 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 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.

이와 같은 본 발명의 잉크 조성물은 롤 프린팅 방법에 적용하기 적합하며, 이 중에서도 특히 반전 인쇄법에 적용하는 경우 피인쇄체와 잉크 조성물 간의 밀착성이 우수하여 접착력을 향상시키고, 정밀도가 우수한 미세 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 밀착성 개선에 따라 후처리 공정에서의 내화학성도 향상시킬 수 있다.

본 발명의 패턴 형성방법은 본 발명의 잉크 조성물을 반전 인쇄용 잉크 조성물로 이용하는 것을 특징으로 한다.

패턴 형성방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원하는 패턴의 역상의 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계; 블랭킷 표면에 본 발명의 잉크 조성물을 도포하는 단계; 잉크 조성물이 도포된 블랭킷을 기판에 압박하여 역상의 패턴 부분에 도포된 잉크 조성물을 블랭킷 표면으로부터 제거하는 단계; 및 블랭킷 표면에 잔존하는 잉크 조성물을 피인쇄체에 전사하는 단계를 포함한다.

구체적으로, 원하는 패턴의 역상 패턴이 볼록(14, 볼록부)하게 형성된 기판(15)을 준비한다. 블랭킷(10) 표면에 잉크 조성물(11)을 슬릿 다이코터(13)를 이용하여 도포한다. 블랭킷(10)의 표면의 잉크 도포면(12)을 기판(15)에 압박하여 원하는 패턴의 역상 패턴 부분인 볼록부(14)에 도포된 잉크 조성물을 제거한다. 이후 블랭킷(10)에 잔존하는 원하는 패턴의 잉크 조성물(11)을 피인쇄체(16)에 전사한다. 이때, 잉크 도포방법으로 슬릿 도포를 예시하였으나, 이 방법은 특별히 한정되지 않으며 스핀 도포, 롤러 도포 등의 방법을 이용할 수도 있다.

또한, 전사단계 이후에는 전사된 잉크 조성물을 150 내지 250℃의 온도에서 5 내지 60분 동안 베이크를 실시하여 경화하는 것이 바람직하다.

본 발명의 컬러필터는 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스 및 컬러필터층을 포함하고, 상기 블랙 매트릭스, 컬러필터층 또는 이들 모두, 바람직하게 블랙 매트릭스가 본 발명의 잉크 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명의 잉크 조성물의 경우 흑색 안료에 대한 경시 안정성과 인쇄성이 우수하여 블랙 매트릭스에 보다 바람직하게 적용될 수 있다.

투명 기판의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 기타 플렉서블한 기판 등을 들 수 있으며, 이 중 내열성이 강한 투명 유리 기판이 바람직하다.

이러한 컬러필터는 본 발명의 잉크 조성물과 패턴 형성방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게, 투명 기판 상에 본 발명의 잉크 조성물로 반전 인쇄법으로 블랙 매트릭스를 형성한 후 컬러필터층을 형성하는 방법으로 제조할 수 있다.

컬러필터층은 당 업계에 잘 알려져 있는 포토리소그래피 또는 본 발명에서와 같은 롤 프린팅 방법으로 형성할 수 있으며, 본 발명에서 형성된 블랙 매트릭스에 의하여 구획화된 화소부에 컬러필터층을 형성함으로써 컬러필터를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러필터는 투명 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성한 후 본 발명의 잉크 조성물로 반전 인쇄법으로 컬러필터층을 형성하는 방법, 또는 블랙 매트릭스 및 컬러필터층 모두를 본 발명의 잉크 조성물로 반전 인쇄하는 방법으로 형성시켜 제조할 수도 있다.

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

제조예 1. 공중합체 제조

교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 1,000㎖ 플라스크에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 400g, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 7g, 6-(2-(아크릴로일옥시)에톡시)-6-옥소헥사노익산 45g, N-페닐말레이미드 58g, 스티렌 20g, 메타크릴산 40g, 7,7-디메틸-1-프로필바이시클로[2,2,1]헵탄-2-일 메타크릴레이트 20g을 투입하고 질소 치환하였다. 그 후 교반하며 반응액의 온도를 100℃로 상승시키고 상승 후 7시간 동안 합성하였다. 이렇게 합성된 공중합체의 겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)에 의해 측정된 중량평균분자량(Mw, 스티렌 환산)은 12,500이었다.

실시예 1

총 고형분 함량 100중량%에 대하여 흑색 안료인 카본 블랙 착색제 52.49중량%, 제조예 1의 공중합체 10.37중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.83중량%, 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄 양이온을 함유하는 중합개시제(SI-100L, SANSHIN Chemical industry사) 0.95중량%, 및 밀착성 증진제, 계면활성제 및 분산제를 포함하는 첨가제 15.36중량%와, 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합 용매를 조성물 총 함량 100중량%에 대하여 47중량%가 되도록 혼합하여 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 52.00중량%, 제조예 1의 공중합체 10.28중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.63중량%, 중합개시제(SI-100L) 1.88중량% 및 첨가제 15.21중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 51.05중량%, 제조예 1의 공중합체 10.09중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.25중량%, 중합개시제(SI-100L) 3.68중량% 및 첨가제 14.93중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 52.00중량%, 제조예 1의 공중합체 10.28중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.63중량%, 트리페닐설포늄 양이온을 함유하는 중합개시제(SP-172, SANSHIN Chemical industry사) 1.88중량% 및 첨가제 15.21중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 49.66중량%, 제조예 1의 공중합체 9.81중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 19.70중량%, 중합개시제(SI-100L) 6.31중량% 및 첨가제 14.52중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

실시예 6

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 52.87중량%, 제조예 1의 공중합체 10.45중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.98중량%, 중합개시제(SI-100L) 0.24중량% 및 첨가제 15.46중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

실시예 7

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 48.37중량%, 제조예 1의 공중합체 9.56중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 19.19중량%, 중합개시제(SI-100L) 8.72중량% 및 첨가제 14.16중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 52.00중량%, 제조예 1의 공중합체 10.28중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.63중량%, 아조아미드계 중합개시제(Vam-110, Wako Pure Chemical Industries. LTD) 1.88중량% 및 첨가제 15.21중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 53.00중량%, 제조예 1의 공중합체 10.47중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 21.03중량% 및 첨가제 15.50중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 52.00중량%, 제조예 1의 공중합체 10.28중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.63중량%, 요오도늄 양이온을 함유하는 중합개시제(SP-201, SMC사) 1.88중량% 및 첨가제 15.21중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

비교예 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 착색제 52.00중량%, 카도계 수지(WR-101, 아데카사) 10.28중량%, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20.63중량%, 중합개시제(SI-100L) 1.88중량% 및 첨가제 15.21중량%를 사용하고, 혼합 용매를 조성물 총 함량에 대하여 47중량%가 되도록 사용하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 잉크 조성물의 성분 및 함량을 하기 표 1에 나타내었다.

구분	고형분(중량%)									용매 (중량%)
	착색제	공중합체		DPHA	중합개시제				첨가제
	착색제	Ⅰ	Ⅱ	DPHA	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	첨가제
실시예1	52.49	10.37	-	20.83	0.95	-	-	-	15.36	47
실시예2	52.00	10.28	-	20.63	1.88	-	-	-	15.21	47
실시예3	51.05	10.09	-	20.25	3.68	-	-	-	14.93	47
실시예4	52.00	10.28	-	20.63	-	1.88	-	-	15.21	47
실시예5	49.66	9.81	-	19.70	6.31	-	-	-	14.52	47
실시예6	52.87	10.45	-	20.98	0.24	-	-	-	15.46	47
실시예7	48.37	9.56	-	19.19	8.72	-	-	-	14.16	47
비교예1	52.00	10.28	-	20.63	-	-	1.88	-	15.21	47
비교예2	53.00	10.47	-	21.03	-	-	-	-	15.50	47
비교예3	52.00	10.28	-	20.63	-	-	-	1.88	15.21	47
비교예4	52.00	-	10.28	20.63	1.88	-	-	-	15.21	47
* 착색제, 공중합체, DPHA, 중합개시제 및 계면활성제의 함량은 총 고형분 100중량%를 기준으로 하고, 용매는 조성물 총 함량 100중량%를 기준으로 하여 나타냄. 공중합체 Ⅰ: 화학식 1a, 1b 및 불포화 결합을 갖는 화합물의 공중합체(중량평균분자량 12,500) 공중합체 Ⅱ: 카도계 수지(WR-101, 아데카사) DPHA: 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 중합개시제 Ⅰ: 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄 양이온 함유 개시제(SI-100L, SANSHIN Chemical industry사) 중합개시제 Ⅱ: 트리페닐설포늄 양이온 함유 개시제(SP-172, SANSHIN Chemical industry사) 중합개시제 Ⅲ: 아조아미드계 중합개시제(Vam-110, Wako Pure Chemical Industries. LTD) 중합개시제 Ⅳ: 요오도늄 양이온 함유 개시제(SP-201, SMC사) 용매: 프로필렌글리콜모노메틸에테르/프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트

시험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 잉크 조성물의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

1. 코팅성

제조된 잉크 조성물을 스핀 코터를 이용하여 유리 기판 상에 도포하였다. 이를 100℃, 120초 동안 소프트 베이크 실시하고 실온에 방치한 후 다시 220℃, 20분 동안 베이크 실시하여 경화시켜 코팅막을 제조하였다. 코팅막이 유리 기판의 각 모서리(edge)로부터 들어올려진 높이를 측정하였다.

<평가기준>

○: 들어올려진 높이 < 2㎜(양호)

△: 2㎜ ≤ 들어올려진 높이 < 5㎜(보통)

×: 5㎜ ≤ 들어올려진 높이(불량)

2. 밀착성

위 1에서와 동일한 방법으로 코팅막을 제조한 후 JIS K5400에 의거한 테이프 필링 시험을 실시하여, 총 100개의 격자에 대하여 뜯겨 나가지 않고 존재하는 격자의 개수를 측정하였다. 또한, 실시예 2의 잉크 조성물부터 형성된 코팅막의 밀착성 시험 결과를 광학 현미경으로 확인하였다.

<평가기준>

ⓞ: 격자 개수 100개(우수)

○: 90개 ≤격자 개수 < 100(양호)

△: 80개 ≤ 격자 개수 < 90(보통)

×: 격자 개수 < 80개(불량)

3. 내화학성

위 1에서와 동일한 방법으로 코팅막을 제조한 후 제조된 코팅막을 내알칼리성(5% 수산화나트륨 수용액), 내용제성(N-메틸피롤리돈, NMP), 내박리성(PRS-2000) 약액에 각각 침지하였다. 약액에 대한 침지 전과 후의 코팅막의 두께 변화를 하기 수학식 1로 계산하고, 이를 이용하여 내화학성을 평가하였다.

<평가기준>

ⓞ: 두께 변화율 0%(우수)

○: 0% < 두께 변화율(%) < 2%(양호)

△: 2% ≤ 두께 변화율(%) < 10%(보통)

×: 10% ≤ 두께 변화율(%)(불량)

4. LER(Line-edge Roughness) 특성

제조된 잉크 조성물을 반전인쇄 장치를 이용하여 유리 기판 상에 도포하였다. 이를 100℃, 120초 동안 소프트 베이크 실시하고 실온에 방치한 후 다시 220℃, 20분 동안 베이크 실시하여 경화시켜 코팅막을 제조하였다. 제조된 코팅막에 인쇄된 패턴의 선 폭과 간격에 변형(roughness)이 없이 정밀한 미세 패턴이 형성되었는지 여부를 광학 현미경을 이용하여 육안으로 관찰하였다. 즉, 인쇄된 패턴에 변형이 없이 양호한 경우 블랭킷 표면에 잔존하는 원하는 패턴이 유리 기판 상에 잘 전사된 것으로 판단할 수 있다.

<평가기준>

○: 패턴의 선 폭과 간격에 변형이 없음(우수)

△: 패턴의 선 폭과 간격에 변형이 거의 없음(보통)

×: 패턴의 선 폭과 간격에 변형이 있음(불량)

구분	코팅성	밀착성	내화학성	LER 특성
실시예1	ⓞ	○	○	○
실시예2	ⓞ	ⓞ	ⓞ	○
실시예3	ⓞ	ⓞ	ⓞ	○
실시예4	○	ⓞ	ⓞ	○
실시예5	○	ⓞ	ⓞ	○
실시예6	○	○	○	○
실시예7	△	ⓞ	ⓞ	○
비교예1	△	△	×	△
비교예2	×	×	×	×
비교예3	×	△	△	△
비교예4	×	○	○	×

위 표 2와 같이, 본 발명에 따라 화학식 1a 및 1b의 화합물의 공중합체와 화학식 2의 중합개시제를 사용한 실시예 1 내지 7의 잉크 조성물은 코팅성, 내화학성뿐만 아니라 피인쇄체와의 밀착성이 우수하여 도 2에 나타낸 바와 같이 격자의 뜯김이 거의 없었고, 도 3에 나타낸 바와 같이 반전 인쇄 시 블랭킷으로부터 잉크 조성물이 잘 전사되어 패턴의 선 폭과 간격에 변형이 없이 정밀도가 높은 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 특히, 화학식 2의 중합개시제의 함량이 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 0.8 내지 6.5중량%인 경우 밀착성이 크게 향상되고, 이로 인하여 내화학성도 상승하는 효과가 있었다.

반면, 아조계 중합개시제를 사용한 비교예 1, 중합개시제를 사용하지 않은 비교예 2 및 요오도늄 양이온을 함유하는 중합개시제를 사용한 비교예 3의 경우 밀착성이 좋지 못하였고, 공중합체로서 카도계 수지를 사용한 비교예 4의 경우 밀착성은 얻을 수 있었으나 도 4에 나타낸 바와 같이 패턴의 선 폭과 간격에 흐름과 같은 변형이 발생하여 패턴 결함이 발견되었다.

10: 블랭킷 11: 잉크 조성물
12: 잉크 도포면 13: 슬릿 다이코터
14: 패턴이 형성된 기판의 볼록부
15: 패턴이 형성된 기판(볼록판)
16: 피인쇄체

Claims

하기 화학식 1a 및 1b의 화합물의 공중합체, 에틸렌 불포화 이중결합을 갖는 다관능성 단량체, 착색제, 하기 화학식 2의 중합개시제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물:
[화학식 1]

(식 중, n은 2 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 2의 정수임),
[화학식 2]

(식 중, R₁, R₂ 및 R₃는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1-18의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2-18의 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 머캅토기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 벤질기, 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이고;
X^-는 할로겐 이온, OH^-, ClO₄ ^-, 설폰산 이온, 황산 이온, 탄산 이온, 인산 이온, 플루오로인산 이온, 붕산 이온, AlCl₄ ^-, BiF₆ ^-, 플루오로안티몬산 이온 및 플루오로비소산 이온으로 이루어진 군으로부터 선택됨).
청구항 1에 있어서, 공중합체는 화학식 1a의 화합물 10 내지 90중량% 및 화학식 1b의 화합물 90 내지 10중량%로 이루어진 잉크 조성물.
청구항 1에 있어서, 공중합체는 불포화 결합을 갖는 화합물을 더 포함하는 잉크 조성물.
청구항 1에 있어서, 화학식 2의 중합개시제의 양이온은 트리페닐설포늄, 트리스(4-톨릴)설포늄, 벤질메틸(4-히드록시페닐)설포늄, 벤질메틸(4-아세톡시페닐)설포늄 및 메틸(4-히드록시페닐)(2-메틸페닐)설포늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 잉크 조성물.
청구항 1에 있어서, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 공중합체 5 내지 50중량%, 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 다관능성 단량체 10 내지 50 중량%, 착색제 5 내지 70중량% 및 화학식 2의 중합개시제 0.1 내지 12중량%를 포함하고, 총 조성물 함량 100중량%에 대하여 용매 30 내지 90중량%를 포함하는 잉크 조성물.
청구항 5에 있어서, 화학식 2의 중합개시제는 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 0.8 내지 6.5중량%로 포함되는 잉크 조성물.
청구항 5에 있어서, 총 고형분 함량 100중량%에 대하여 계면활성제, 밀착성 증진제, 산화방지제, 안료 분산제, 레벨링제 및 경화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1 내지 25중량%를 더 포함하는 잉크 조성물.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 반전 인쇄용 잉크 조성물로 이용하는 패턴 형성방법.
투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 컬러필터층 및 블랙 매트릭스를 포함하고,
상기 블랙 매트릭스, 컬러필터층 또는 이들 모두는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 잉크 조성물로 이루어진 것인 컬러필터.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 반전 인쇄법으로 투명 기판 상에 블랙 매트릭스, 컬러필터층 또는 이들 모두를 형성하는 단계를 포함하는 컬러필터의 제조방법.