KR101362065B1 - 상변화 잉크를 이용한 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

상변화 잉크를 이용한 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 플렉서블 기판 및 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 R, G, B 패턴을 포함하며, 상기 R, G, B 패턴은 상변화 잉크 조성물에 의해 형성된 것인 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

상변화 잉크를 이용한 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조방법 {FLEXIBLE COLOR FILTER SUBSTRATE USING A PHASE CHANGE INK AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 공정이 가능하고, 블랙 매트릭스가 필요하지 않은 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래에 컬러 필터의 RGB 패턴과 같은 미세 패턴은 주로 포토리소그래피 방식으로 제작되었다. 그러나 포토리소그래피 방식은 전체 면적을 포토레지스트로 코팅하고, 포토 마스크를 이용해 패턴을 선택적으로 노광하고 패턴 형성을 원하지 않는 부분을 현상을 통해 제거하는 방법으로 패턴을 형성하기 때문에 불필요한 재료 소모량이 많고, 다단계 공정을 수행하여야 하기 때문에 제조 비용이 높고 제조 시간이 길다는 문제점이 있다.
한편, 최근 플렉서블 디스플레이에 대한 관심이 급증하면서 표시 장치의 기판을 유리에서 플라스틱으로 대체하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 유리 기판을 플라스틱 기판으로 대체할 경우 표시 장치 전제의 무게가 가벼워지고, 디자인에 유연성을 부여할 수 있을 뿐 아니라, 내충격성이 향상되고, 연속 공정을 통해 제조할 수 있기 때문에 유리 기판을 사용하는 경우에 비해 제조 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
그러나, 상기한 포토리소그래피 방식의 경우, 연속 공정에는 적합하지 않다. 따라서, 플렉서블 디스플레이에서 컬러 필터 기판을 형성하는 방법으로, 잉크젯 방식이 대안으로 주목받고 있다.
그러나, 플렉서블 디스플레이에 사용되는 기판의 경우, 기판의 표면 에너지가 제작 공정에 따라 변화될 수 있고, 기판 표면의 위치에 따라 서로 다른 값을 갖는 등 기판 표면 에너지가 불균일한 경우가 많은데, 종래의 잉크젯 방식을 사용되던 컬러 필터 형성용 잉크의 경우, 이와 같이 표면 에너지가 불균일한 기판 상에서는 균일한 폭 및 높이를 갖는 패턴을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 종래 방법의 경우, 잉크가 건조하면서 남은 고형분으로 패턴이 형성되기 때문에, 건조 공정에서 용매 휘발이 불균일하게 일어나, 패턴의 표면이 편평하지 않고, 볼록하거나 오목하게 되기 쉬운 문제점도 있다.
또한, 종래에 사용되었던 컬러 필터 형성용 잉크의 경우, 흐름성이 높기 때문에, 패턴 형성 과정에서 R, G, B 패턴이 혼합되기 쉽고, 따라서, 이를 방지하기 위해서, 종래에는 먼저 블랙 매트릭스 격벽 패턴을 형성하고, 그 내부에 R, G, B 잉크를 채우는 방식을 사용하여 왔다. 그러나 이 방법은 공정 수가 많고 번거롭다는 문제점이 있다. 또한 상기와 같은 방법으로 형성된 종래의 컬러 필터의 경우, R, G, B 패턴의 중심부와 주변부의 높이가 서로 달라 패턴의 상부 표면이 평탄하게 형성되지 않는다는 문제점이 있었다. 이와 같은 현상은 블랙 매트릭스와 컬러 필터 형성용 잉크의 표면 장력 차이에 의해 발생하는 것으로, 사용되는 잉크의 종류에 따라 다소 편차가 있기는 하나, 종래의 컬러 필터 기판의 화소 패턴의 경우, 상부 표면의 산술평균거칠기 Ra가 화소 패턴 높이의 10% 이상인 경우가 많았다. 이와 같이 화소 패턴 상부 표면이 평탄하지 않을 경우, 균일한 색상을 구현하기가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 연속 공정에 적합하고, 블랙 매트릭스 패턴 형성 없이도 플라스틱 기판에 적용되어도 패턴 선폭과 높이를 일정하게 구현할 수 있는 컬러 필터의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상변화 잉크를 이용하여 연속 공정에 적합하고, 블랙 매트릭스 없이 균일한 패턴 형성이 가능한 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 플렉서블 기판 및 상기 플렉서블 기판 상에 주기적인 배열로 형성된 R, G, B 패턴을 포함하며, 상기 R, G, B 패턴이 상변화 잉크 조성물에 의해 형성되는 플렉서블 컬러 필터 기판을 제공한다.
이때, 상기 플렉서블 기판은 플라스틱, 박형 유리, 종이, 금속박 섬유로 강화된 플라스틱 또는 이들의 복합체로 이루어진 것일 수 있다.
한편, 상기 상변화 잉크 조성물은 녹는점이 50℃ 내지 120℃ 정도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 R, G, B 패턴은, 상부 표면의 산술평균거칠기 Ra가 패턴 높이의 5% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 5% 정도이며, 높이 대 폭의 비가 1 : 20 내지 1 : 200 정도인 것이 바람직하다.
다른 측면에서, 본 발명은 플렉서블 기판 상에 상변화 잉크를 토출하여 R, G, B 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 R, G, B 패턴을 (상변화 잉크의 녹는점-20)℃ 내지 (상변화 잉크의 녹는점+15)℃의 온도로 가압하는 단계를 포함하는 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 플렉서블 기판은 플렉서블 기판이 권취된 롤로부터 권출된 것일 수 있으며, 상기 토출은 (상변화 잉크의 녹는점 +5)℃ 내지 (상변화 잉크의 녹는점 +75)℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 70℃ 내지 125℃의 온도에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 가압하는 단계는 0.01 내지 50 MPa의 압력에서 수행될 수 있으며, 예를 들면, 가압롤 또는 평판에 의해 수행될 수 있다. 가압롤을 사용하여 가압할 경우에, 상기 가압롤과 상기 기판의 상대속도는 1 내지 100m/s 정도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 가압하는 단계 전에 상기 R, G, B 패턴의 상부에 보호시트를 적층하는 단계가 추가로 포함될 수 있다.
또한, 필요에 따라, 본 발명의 제조 방법은 상기 가압된 R, G, B 패턴을 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 고정시키는 단계는 광 경화에 의해 이루어질 수 있다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판 및 그 제조 방법은, 상변화 잉크를 이용하여 R, G, B 패턴을 형성하기 때문에, R, G, B 패턴의 혼색을 방지하기 위한 블랙 매트릭스를 형성할 필요가 없어 연속 공정이 가능하고, 간단한 공정을 통해 균일하고, 정확한 패턴을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판은 화소부 하단에 위치하던 블랙 매트릭스가 없기 때문에, 화소부 내 또는 픽셀 사이에 단차가 발생하지 않으며, 화소부 내에 미충진 영역도 발생하지 않아 빛샘 현상이 최소화되고 우수한 광학 특성을 나타낸다.
한편, 상기와 같은 방법을 통해 플렉서블 컬러 필터 기판을 제조할 경우, 상변화 잉크 조성물 토출 시에 도트 피치 또는 가압 압력 등을 조절함으로써, R, G, B 패턴의 선폭 및 높이를 제어할 수 있기 때문에, 해상도가 다른 다양한 디스플레이 장치에 유용하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명과 같이 상 변화 잉크를 이용하여 R, G, B 패턴을 형성할 경우 잉크의 퍼짐성이 낮아 좁은 선폭의 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 블랙 매트릭스가 없어, 상대적으로 낮은 높이의 컬러 필터 패턴의 형성이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판의 일 구현예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 플렉서블 기판 상에 도트 피치를 변경해가면서 상변화 잉크를 토출한 후에 기판 상에 형성된 패턴 형상을 보여주는 광학 이미지이다.
도 4는 도 3의 패턴을 가압한 후의 패턴 형상을 보여주는 광학 이미지이다.
도 5는 도 3(c)의 패턴을 3D 뷰어로 관찰한 이미지이며, 도 6은 상기 도 5 이미지의 Y방향(Y axis)으로 절단한 면의 프로파일이다.
도 7은 도 4(c)의 패턴을 3D 뷰어로 관찰한 이미지이며, 도 8은 상기 도 7 이미지의 Y방향(Y axis)으로 절단한 면의 프로파일이다.
도 9는 실시예 1 및 4의 컬러 필터 기판의 내열성 테스트 결과를 보여주는 사진이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은, 연속 공정에 적용될 수 있고, 균일하고 정확한 컬러 필터 패턴을 형성하는 기술을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 상변화 잉크를 사용하여 컬러 필터 기판을 제조함으로써, 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
도 1에는 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판의 일 구현예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판은, 플렉서블 기판(30) 및 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 R, G, B 패턴(15)을 포함한다. 이때, 상기 R, G, B 패턴(15)은 상변화 잉크 조성물에 의해 형성되며, 상기 R, G, B 패턴 사이에 블랙 매트릭스가 형성되지 않는 것을 그 특징으로 한다. 한편, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판에 있어서, 상기 R, G, B 패턴들은 각 화소 패턴들이 일정한 간격으로 이격되도록 형성될 수도 있고, 화소 패턴들이 간격 없이 인접하도록 형성될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 플렉서블 기판(30)은, 유연성이 있는 기판이면 되고, 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 사용가능한 플렉서블 기판의 재료들, 예를 들면, 플라스틱, 박형 유리, 종이, 금속박 섬유로 강화된 플라스틱 또는 이들의 복합체 등이 제한 없이 사용될 수 있다. 이 중에서도, 플라스틱 기판은 무게가 가볍고, 디자인의 유연성, 내충격성 등이 우수하고, 연속 공정을 통해 제조할 수 있어 제조 비용이 저렴하다는 점에서 특히 바람직하다.
한편, 상기 플라스틱 기판으로는 당해 기술 분야에서 상용되는 다양한 재질의 플라스틱 기판들이 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 아크릴, 시클로올레핀폴리머, 아크릴계 프라이머 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트 필름 및 폴리노르보넨(PNB)계 필름 등과 같은 재질의 플라스틱 기판들이 사용될 수 있다.
다만, 상기한 바와 같이, 플라스틱 기판의 경우, 공정 상의 영향 또는 재질에 따라 균일한 표면 에너지를 갖기 어렵기 때문에 종래의 컬러 필터용 잉크 조성물로는 균일한 패턴 형성이 어렵다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명과 같이, 상변화 잉크 조성물을 이용하여 R, G, B 패턴을 형성할 경우, 기판 표면의 표면에너지에 관계없이 일정한 폭의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
상변화 잉크는 상온에서는 고체로 존재하지만 잉크젯 장치의 동작 온도에서 액체로 전환되어 액체상으로 분사되어 인쇄 매체에 부착되고, 부착 이후에 급속도로 응고되어 패턴을 형성하는 잉크를 의미한다. 이와 같은 상 변화 잉크를 사용할 경우, 분사 이후에 매우 빠른 속도로 응고가 이루어지기 때문에, 잉크의 퍼짐이 적기 때문에, 블랙 매트릭스를 형성하지 않아도 R, G, B 패턴의 혼색이 일어나지 않으며, 잉크의 응고 속도가 온도에 따라 제어되기 때문에, 기판의 표면 상태에 관계없이 비교적 일정한 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용 가능한 상변화 잉크 조성물은, 상변화 물질 및 착색제를 포함한다.
상기 상변화 물질은, 잉크에 상변화 특성을 부여하기 위한 것으로, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상온에서 고체인 지방산, 고급알코올, 각종 왁스류일 수 있다. 상기 상변화 물질의 구체적인 예로는, 지방산으로 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 트라이데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산, 헵타데칸산, 옥타데칸산, 노나데칸산, 에이코산산, 헤네이코사노산, 도코산산, 트라이코산산, 테트라코산산, 펜타코산산, 헥사코산산, 헵타코산산, 옥타코산산, 노나코산산, 트라이아콘탄탄, 헤나트라이아콘탄산, 도트라이아콘탄산, 트라이트라이아콘탄산, 테트라트라이아콘탄산, 펜타트라이아콘탄산, 헥사트라이아콘탄산; 고급 알코올로 데칸올, 운데칸올, 도데칸올, 트라이데칸올, 테트라데칸올, 펜타데칸올, 헥사데칸올, 헵타데칸올, 옥타데칸올, 노나데칸올, 에이코산올, 헤네이코사노올, 도코산올, 트라이코산올, 테트라코산올, 펜타코산올, 헥사코산올, 헵타코산올, 옥타코산올, 노나코산올, 트라이아콘탄올, 헤나트라이아콘탄올, 도트라이아콘탄올, 트라이트라이아콘탄올, 테트라트라이아콘탄올, 펜타트라이아콘탄올, 헥사트라이아콘탄올; 왁스류로 광물 유래의, 파라핀 왁스, 미세결정왁스, 반달왁스, 오조케라이트, 세레진, 몬탄왁스, 식물 유래의 카우바나 왁스, 오우리쿠리 왁스, 캔댈리아 왁스, 재팬왁스, 코코넛버터, 동물 유래의 밀랍, 경랍, 합성 왁스로 폴리에틸렌 왁스, 폴리옥시에틸렌글리콜 왁스, 할로겐탄화수소 왁스, 왁스 에스테르 등을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 상변화 물질의 함량은, 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 3 내지 95 중량부 정도, 바람직하게는, 5 내지 80중량부 또는 5 내지 50중량부 정도일 수 있다. 이때, 상기 상변화 물질의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 유효한 상 변화 특성을 얻을 수 있으며, 정밀하고 균일한 패턴 형성이 가능하기 때문이다.
한편, 상기 착색제는, R, G, B 패턴에 컬러 특성을 부여하기 위한 것으로, 이로써 한정되는 것은 아니나, 1종 이상의 안료, 염료 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 안료는 무기안료와 유기안료가 모두 사용될 수 있다. 상기 착색제의 구체적인 예로는, 카민 6B(C.I.12490), 프탈로시아닌 그린(C.I. 74260), 프탈로시아닌 블루(C.I. 74160), 빅토리아 퓨어 블루(C.I.42595), C.I. PIGMENT RED 3, 23, 97, 108, 122, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 149, 166, 168, 175, 177, 180, 185, 189, 190, 192, 202, 214, 215, 220, 221, 224, 230, 235, 242, 254, 255, 260, 262, 264, 272; C.I. PIGMENT GREEN 7, 36; C.I. PIGMENT blue 15:1, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 28, 36, 60, 64 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에 알려진 다른 안료 및 염료를 사용할 수 있음은 물론이다.
상기 착색제의 함량은 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 5 내지 50 중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 5 내지 40 중량부, 5 내지 30 중량부 정도일 수 있다. 상기 착색제의 함량이 50 중량부를 넘으면 염료의 경우 충분히 용해되지 않는 문제가 발생할 수 있으며, 안료의 경우 분산이 어려워 상변화 잉크가 노즐의 출구 크기보다 큰 덩어리가 생기게 되는 현상이 발생할 수 있어, 토출하는 공정이 어려울 수 있다.
한편, 본 발명의 상변화 잉크 조성물은, 필요에 따라, 고분자 바인더를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 고분자 바인더의 함량은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 0 내지 20 중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 1 내지 10 중량부 또는 3 내지 5 중량부 정도일 수 있다. 이때, 고분자 바인더의 함량이 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 액체 상태에서의 상변화 잉크의 점도가 증가하여 제팅 공정이 어려울 수 있다.
한편, 상기 고분자 바인더는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 하기 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머 수지일 수 있다. 사용 가능한 모노머로는 벤질 (메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 아실옥틸옥시-2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 글리세롤 (메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸 (메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸 (메타)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실 (메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐 (메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐 (메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐 (메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 아다멘틸 (메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 및 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 불포화카르복시산 에스테르류; 스티렌, α-메틸스티렌, (o,m,p)-비닐 톨루엔, (o,m,p)-메톡시 스티렌, 및(o,m,p)-클로로 스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 방향족 비닐류; 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 및 알릴 글리시딜 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 불포화 에테르류; N-페닐 말레이미드, N-(4-클로로페닐) 말레이미드, N-(4-히드록시페닐) 말레이미드, 및 N-시클로헥실말레이미드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 불포화 이미드류; 및 무수 말레인산, 무수 메틸 말레인산과 같은 무수 말레산류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용한 고분자 수지이나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 상변화 잉크 조성물은, 필요에 따라, 반응성 모노머 또는 올리고머를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 반응성 모노머 또는 올리고머의 함량은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 0 내지 90중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 2 내지 60중량부, 3 내지 50, 5 내지 30 중량부 정도일 수 있다.
이때, 상기 반응성 모노머 또는 올리고머는, 방사선이나 전자선에 의해 경화가 가능한 광 경화성 화합물일 수 있으며, 예를 들면, 에틸렌성 불포화 결합을 가지는 관능성 모노머 또는 올리고머, 개환중합이 가능한 모노머 또는 올리고머 등일 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 아크릴 유도체, 비스페놀A 유도체, 에폭시 또는 옥세탄기를 포함하는 화합물일 수 있다. 상기 반응성 모노머 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 폴리에틸렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 및 페녹시에틸(메타)아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단관능성 모노머; 폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄 트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 (메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 다관능성 모노머; 우레탄계의 다관능성 아크릴레이트인 U-324A, U15HA, U-4HA; 비스페놀 A 유도체의 에폭시아크릴레이트, 노볼락-에폭시아크릴레이트; 에폭시기 함유 에틸렌성 불포화 모노머인 알릴 글리시딜 에테르, 글리시딜 5-노보넨-2-메틸-2-카복실레이트 (엔도, 엑소 혼합물), 1,2-에폭시-5-헥센, 1,2-에폭시-9-데센, 3,4-글리시딜 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 α-에틸 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 α-n-프로필 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 α-n-부틸 (메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시부틸 (메타)아크릴레이트, 4,5-에폭시펜틸 (메타)아크릴레이트, 5,6-에폭시헵틸 (메타)아크릴레이트, 6,7-에폭시헵틸 α-에틸아크릴레이트, 메틸글리시딜 (메타)아크릴레이트; 옥세탄기를 함유하는 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄 단관능 옥세탄; 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄과 같은 방향족기 함유 단관능 옥세탄, 1,4-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸〕벤젠, 1,4-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕벤젠, 1,3-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕벤젠, 1,2-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕벤젠, 4,4'-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시〕비페닐, 2,2'-비스[(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시〕비페닐, 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시〕비페닐, 2,7-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시〕나프탈렌, 비스〔4-{(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시}페닐〕메탄, 비스〔2-{(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시}페닐〕메탄, 2,2-비스〔4-{(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시}페닐〕프로판, 3(4),8(9)-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시메틸〕-트리시클로데칸, 2,3-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시메틸〕노르보르난, 1,1,1-트리스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시메틸〕프로판, 1-부톡시-2,2-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시메틸〕부탄, 1,2-비스〔{2-(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시} 에틸티오〕에탄, 비스〔{4-(3-에틸옥세탄-3-일) 메틸티오}페닐〕술피드, 1,6-비스〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시〕-2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로헥산, 3-〔(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시〕프로필트리메톡시실란, 3-[(3-에틸옥세탄-3-일) 메톡시〕프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
한편, 본 발명의 상 변화 잉크 조성물은, 필요에 따라, 광 중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 상 변화 잉크 조성물에 광 중합 개시제와 광 경화성 화합물이 포함될 경우, 광 경화에 의해 R, G, B 패턴을 고정시킴으로써, 패턴 형성 이후에 온도 변화에 따른 패턴 변형을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 상기 광 중합 개시제로는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 당해 기술 분야에 알려진 라디칼 또는 양이온계 광중합개시제를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 라디칼 광중합개시제로는 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시페닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피플로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(3',4'-디메톡시페닐)-6-트리아진, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오} 프로판산 등의 트리아진 화합물; 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸 등의 비이미다졸 화합물; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐 (2-히드록시)프로필 케톤, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 벤조인메틸 에테르, 벤조인에틸 에테르, 벤조인이소부틸 에테르, 벤조인부틸 에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐 아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오페닐)-2-몰폴리노-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 화합물; 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 9-플로레논, 2-클로로-9-플로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필 티옥산톤, 디이소프로필 티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10-안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐)펜탄, 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비스클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카르보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디클로로벤조일) 프로필 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘) 시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤질)-4-메틸-시클로헥사논 등의 아민계 화합물; 3,3'-카르보닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10'-카르보닐비스 [1,1,7,7-테트라메틸- 2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H,11H-Cl] -벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌, 3-메틸-β-나프토티아졸린 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 양이온계 광중합개시제로는, 예를 들면 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드 알루미늄염이나 방향족 설포늄염과 같은 오늄염, 철-아렌 착체 등이 사용될 수 있다.
상기 광중합개시제의 함량은 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 0 내지 10 중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 0.01 내지 5 중량부, 또는 0.1 내지 3 중량부 정도일 수 있다. 이때, 상기 광 중합 개시제의 함량이 10 중량부 이하일 경우, 상변화 잉크를 가열할 때 광중합개시제의 승화에 의한 장비 및 주변의 오염을 낮출 수 있어 바람직하다.
한편, 광중합개시제의 효율에 따라, 광가교증감제를 추가로 사용할 수도 있는데, 상기 광가교증감제는 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3,4,4-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 9-플로레논, 2-크로로-9-프로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10-안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐펜탄), 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 등의 벤조페논계 화합물; 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)-4-메틸-시클로펜타논 등의 아미노 시너지스트; 3,3-카보닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-C1]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌, 또는 3-메틸-b-나프토티아졸린 일 수 있다.
상기 광가교증감제의 함량은 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 0 내지 10 중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 0.01 내지 5 중량부, 또는 0.1 내지 3 중량부 정도일 수 있다.
한편, 본 발명의 상변화 잉크 조성물은, 상변화 잉크의 점도 조절 또는 패턴이 되는 고형분의 양을 조절하기 위해, 필요에 따라, 용제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 용제의 함량은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 0 내지 60 중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 0 내지 50, 0 내지 30 중량부 정도일 수 있다. 용제가 60 중량부 이상 첨가될 경우, 상변화 잉크가 온도에 따른 상변화에 의해 형상이 고정되는 특성을 보이지 않을 수 있으며, 상온에서 상변화 물질의 미세한 덩어리가 용제에 떠 다니는 현상이 발생할 수 있다.
한편, 상기 용제는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 메틸-3-메톡시 프로피오네이트 (비점 144℃, 이하 괄호에 표시), 에틸렌글리콜 메틸에테르 (125℃), 에틸렌글리콜 에틸에테르(135℃), 에틸렌글리콜 디에틸에테르 (121℃), 이소프로필 모노에틸렌글리콜 (143℃), 디부틸에테르 (140℃), 에틸피루베이트 (144℃) 프로필렌글리콜 메틸에테르 (121℃), n-부틸아세테이트 (125℃), 이소부틸아세테이트 (116℃), 이소아밀아세테이트(143℃), 에틸부티레이트 (120℃), 프로필 부티레이트 (143℃), 메틸 락테이트(145℃), 메틸-2-히드록시이소부틸레이트 (137℃), 2-메톡시에틸아세테이트 (145℃), 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트 (145℃), 디부틸에테르(140℃), 시클로펜타논 (131℃), 2-헥사논 (127℃), 3-헥사논 (123℃), 5-메틸-2-헥사논 (145℃), 4-헵타논 (145℃), 및 1-메톡시-2-프로판올 (118℃) 2-에톡시에틸 에테르 (185℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르 (188℃), 3-노나논 (188℃), 5-노나논 (187℃), 2,2,6-트리메틸시클로헥사논 (179℃), 시클로햅타논 (179℃), 아밀부티레이트 (185℃), 부틸락테이트 (186℃), 에틸-3-히드록시 부티레이트 (180℃), 프로필렌글리콜디아세테이트 (186℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르 (188℃), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르 (176℃), 디에틸렌글리콜메틸이소프로필에테르 (179℃), 디에틸렌글리콜디에틸에테르 (189℃), 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 (194℃), 4-에틸시클로헥사논 (193℃), 2-부톡시에틸아세테이트 (192℃), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 (202℃), 부티롤락톤 (204℃), 헥실부틸레이트 (205℃), 디에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트 (209℃), 디에틸렌글리콜부틸 메틸 에테르 (212℃), 트리프로필글리콜디메틸 에테르 (215℃), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르 (216℃), 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트 (217℃), 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트 (245℃), 3-에폭시-1,2-프로판디올 (222℃), 에틸-4-아세틸부티레이트 (222℃), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르 (231℃), 트리프로필글리콜메틸 에테르 (242℃), 디에틸렌글리콜 (245℃), 2-(2-부톡시에톡시)에틸아세테이트 (245℃), 카테콜 (245℃), 트리에틸렌글리콜 메틸에테르 (249℃) 등일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상변화 잉크에 첨가하는 상변화 물질의 상변화 온도보다 5℃ 이상 높은 비점을 갖는 용제인 것이 좋다.
한편, 본 발명의 상변화 잉크 조성물은, 상기 성분들 이외에도, 필요에 따라 분산제, 밀착촉진제, 산화방지제, 자외선흡수제, 열중합방지제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제의 함량은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 상변화 잉크의 전체 함량에 대하여 0 내지 10중량부 정도일 수 있으며, 예를 들면, 1 내지 8중량부 또는 1 내지 5중량부 정도일 수 있다. 첨가제의 함량이 10중량부를 초과할 경우, 효과 증진이 미미하고, 잉크 제조 비용이 증가되어 경제적이지 않기 때문이다.
한편, 상기 밀착촉진제는 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시 시클로헥실) 에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 및 3-머캅토프로필트리메톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 산화방지제로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2,6-g,t-부틸페놀 등을 사용할 수 있고, 상기 자외선 흡수제는 예를 들면, 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 또는 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있으며, 상기 열중합방지제는 예를 들면, 히드로퀴논, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로가롤, t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2-머캅토이미다졸 등을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 상변화 잉크 조성물은 녹는점이 50℃ 내지 120℃ 정도인 것이 바람직하다. 상변화 잉크 조성물의 녹는 점이 상기 범위를 벗어날 경우, 잉크 액적 분사 후 고화가 빠르게 일어나지 않아 패턴 퍼짐이 발생하거나, 토출이 어려울 수 있기 때문이다.
다음으로, 상기한 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 2에는 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판을 제조하는 방법의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판은, (1) 플렉서블 기판(30) 상에 상변화 잉크 조성물(10)을 토출하여, R, G, B 패턴을 형성하는 단계 및 (2) 상기 R, G, B 패턴을 (상변화 잉크 조성물의 녹는점-20)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+15)℃의 온도로 가압하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 플렉서블 기판의 종류, 상 변화 잉크 조성물의 성분, 함량 및 물성은 상기와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
먼저, 플렉서블 기판(30) 상에 적색, 녹색, 청색 착색제를 각각 포함하는 상변화잉크 조성물을 토출하여 R, G, B 패턴을 형성한다. 이때, 상기 플렉서블 기판(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 재단된 상태의 기판일 수도 있고, 길이가 긴 플렉서블 기판이 권취되어 있는 롤로부터 권출된 것(미도시)일 수 있다. 연속 공정인 롤 투 롤 공정에 적용될 수 있다는 점에서, 후자가 보다 바람직하다.
한편, 상기 토출은 잉크젯 프린터의 헤드 등을 이용하여 수행될 수 있다. 상변화 잉크 조성물이 토출되기 위해서는, 잉크 조성물이 액체 상태가 되어야 하므로, 잉크젯 프린터의 헤드 등은 상변화 잉크 조성물의 녹는점 이상의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 상기 토출은 상기 상변화 잉크 조성물의 녹는점 이상의 온도, 예를 들면, (상변화 잉크 조성물의 녹는점+3)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+85)℃, 또는 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+5)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+75)℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 좋다. 토출이 상변화 잉크의 녹는점보다 낮은 온도 차에서 수행되면, 상변화 잉크가 완전히 녹지 않고 고체 상태로 남아있을 수 있어 토출될 때 토출부를 막을 수 있기 때문이다.
보다 바람직하게는, 상기 토출은 50℃ 내지 160℃의 온도범위에서 수행될 수 있으며, 예를 들면, 60℃ 내지 140℃, 70℃ 내지 125℃의 온도에서 수행될 수 있다. 토출 시 온도는 상변화 잉크 조성물의 녹는점, 토출부의 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 장비의 가격적인 이점을 고려할 때 70℃ 내지 125℃정도인 것이 바람직하다.
한편, 토출된 상변화 잉크 조성물은 플렉서블 기판과 접촉되고, 상온인 주위에 열을 빼앗기면서 급속도로 고화되어 R, G, B 패턴을 형성하게 된다.
다음으로, 상기 R, G, B 패턴을 가압하는 단계를 수행한다. 상기 가압하는 단계는, R, G, B 패턴 표면의 평탄도를 향상시키기 위한 것으로, (상변화 잉크 조성물의 녹는점-20)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+15)℃의 온도로 수행된다.
상변화 잉크 조성물로 형성된 R, G, B 패턴은 비교적 균일한 선폭을 가지지만, 상변화 잉크 조성물의 표면 장력 및 고화 속도의 차이에 의해, 패턴 표면이 평평하지 않고, 오목 또는 볼록한 형상으로 형성되기 쉽다. 그러나 이와 같이, R, G, B 패턴의 표면이 평평하지 않은 경우, 위치에 따른 착색제의 농도가 달라져 디스플레이 화면에 얼룩 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 잉크 도포 후 R, G, B 패턴을 가압하는 단계를 수행함으로써, R, G, B 패턴 표면의 평탄도를 향상시켜 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 하였다.
한편, 상기 가압하는 단계는, 상변화 잉크 조성물이 R, G, B 패턴의 형상이 무너지지 않으면서 표면 형태가 조절될 수 있는 정도의 유연성을 갖게 되는 온도 및 압력 범위에서 수행되어야 한다.
바람직하게는, 상기 가압하는 단계는 (상변화 잉크 조성물의 녹는점-20)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+15)℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 예를 들면, (상변화 잉크 조성물의 녹는점-15)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+10)℃ 또는 (상변화 잉크 조성물의 녹는점-10)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점+5)℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 상기 가압하는 단계의 온도가 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 유연성이 충분히 부여되지 않아 평탄면이 고르게 나오지 않거나, 지나치게 많은 유연성이 부여 되어 패턴의 형상이 무너져 원하는 형상의 패턴을 얻지 못할 수 있다.
한편, 상기 가압하는 단계는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 0.01 내지 50MPa 정도의 압력에서 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.03MPa 내지 30MPa, 0.05 내지 15MPa 정도의 압력에서 수행될 수 있다. 이때, 상기 압력은 설계자가 원하는 패턴의 폭과 높이에 따라 적절하게 조절할 수 있으나, 평탄도 향상 및 R, G, B 패턴 간의 혼색 방지의 측면에서, 상기 압력 범위를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 상기 가압하는 단계는 당해 기술분야에 널리 알려진 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들면, 가압롤, 평판 등에 의해 수행될 수 있다.
가압롤(40)을 이용하여 가압하는 단계를 수행할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 가압롤(40)과 플렉서블 기판(30)이 상대적으로 이동하면서 가압이 수행될 수 있으며, 이때, 상기 가압롤과 기판의 상대속도는 1 내지 150m/s 정도의 진행속도로 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, 3 내지 140m/s, 5 내지 130m/s 정도의 진행속도로 수행될 수 있다. 가압롤과 기판 사이의 상대 속도가 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 공정 속도가 너무 느려지거나, 기판 상하로 미세한 진동이 발생하여 패턴 형성이 정밀하게 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 가압하는 단계는 평판에 의해 수행될 수도 있으며, 이 경우, R, G, B 패턴 상에 평판을 적층한 후 프레스하는 방법으로 가압이 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 제조 방법은, 필요에 따라, 상기 가압롤 또는 평판을 이용한 가압 단계 이전에 R, G, B 패턴 상부에 보호 필름을 적층하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같이 보호 필름을 적층하는 단계를 추가로 실시할 경우, 가압롤이나 평판에 상변화 잉크 조성물이 묻어 오염되는 것을 방지할 수 있고, 가압이 보다 균일하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다. 가압롤이나 평판이 상변화 잉크 조성물에 의해 오염될 경우, 다음 패턴을 가압할 때 영향을 미쳐 연속적인 패턴 형성에 있어서 불량을 야기할 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명에 따른 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법은, 상기 가압된 R, G, B 패턴을 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상변화 잉크에 의해 형성된 패턴은 온도에 따라 상(phase)이 변하는 성질이 있으므로 온도 변화에 취약할 수 있다. 따라서, 고온의 환경에 노출될 경우, R, G, B 패턴에 변형이 발생하여 디스플레이 성능이 심각하게 저하될 수 있다. 상기 가압된 R, G, B 패턴을 고정시키는 단계는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컬러 필터 형성이 완료되면 R, G, B, 패턴을 열 또는 광으로 경화시켜 고정시킴으로써, 온도 변화에 따라 패턴 형상이 변형되는 것을 방지한다.
본 발명에 있어서, 상기 고정시키는 단계는 광 경화에 의해 이루어질 수 있으며, 이를 위해, 상기 상변화 잉크 조성물은 광 경화성 화합물 및 광중합개시제를 추가로 포함할 수 있다. 첨가될 수 있는 광 경화성 화합물, 광중합 개시제의 구체적인 내용은 상술한 바와 같다. 이와 같이, 상변화 잉크 조성물에 광 경화성 화합물 및 광중합개시제가 포함되어 있을 경우, 상 변화 잉크 조성물에 의해 형성된 패턴에 자외선을 조사하게 되면, 상기 광 경화성 화합물이 경화되면서 패턴이 고정되게 되어 온도가 상승하여도 상 변화가 일어나지 않게 된다.
한편, 상기 광 경화 방법은 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 광 경화 방법을 통해 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 조사 장치(50)를 통해 R, G, B 패턴에 자외선을 노광량 10 mJ/cm2 ~ 1000 mJ/cm2 로 1 내지 100초 정도로 조사하는 등의 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 제조된 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판은 R, G, B 패턴의 상부 표면의 평탄도가 우수하고, 거의 직사각형의 단면을 갖는다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판에 있어서, R, G, B 패턴은 상부 표면의 산술평균거칠기 Ra가 패턴 높이의 5% 이하, 바람직하게는 0.1% 내지 5% 정도이다. 종래에 일반적인 컬러 필터 제조용 잉크를 통해 제조된 컬러 필터 기판의 경우, R, G, B 패턴 상부 표면의 산술평균거칠기 Ra가 패턴 높이의 10% 이상임을 감안할 때, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판의 경우, 화소 패턴 표면의 평탄도가 매우 우수함을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판은 화소 패턴의 상부 표면이 평탄하기 때문에 디스플레이 장치에 적용되어 균일하고 선명한 컬러를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 산술평균거칠기 Ra는 표면의 요철 정도를 나타내는 값으로, 측정하고자 하는 패턴의 단면 곡선과 중심선에 의해 둘러싸인 면적의 합을 구하고, 그 값을 측정 구간의 길이로 나눈 값을 의미한다. 상기 산술평균거칠기 Ra는 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 표면 거칠기 측정 장치, 예를 들면, 알파 스텝, 3D 뷰어와 같은 장치를 이용하여 측정될 수 있다.
또한, 본 발명의 플렉서블 컬러 필터 기판의 경우, 종래 화소부 하단에 위치하던 블랙 매트릭스가 없기 때문에, 화소부 내 또는 픽셀 사이에 단차가 발생하지 않으며, 화소부 내에 미충진 영역도 발생하지 않아 빛샘 현상이 최소화되고 우수한 광학 특성을 나타낸다.
한편, 상기와 같은 방법을 통해 플렉서블 컬러 필터 기판을 제조할 경우, 상변화 잉크 조성물 토출 시에 도트 피치 또는 가압 압력 등을 조절함으로써, R, G, B 패턴의 선폭 및 높이를 제어할 수 있기 때문에, 해상도가 다른 다양한 디스플레이 장치에 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 디스플레이의 해상도가 높을수록, R, G, B 패턴의 선폭이 작아져야 하는데, 본 발명과 같이 상 변화 잉크를 이용하여 R, G, B 패턴을 형성할 경우 잉크의 퍼짐성이 낮아 좁은 선폭의 패턴을 용이하게 형성할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 최근 디바이스의 소형화에 따라 컬러 필터 패턴의 높이가 낮아질 것이 요구되고 있는데, 본 발명에 따르면, 블랙 매트릭스가 필요 없어 상대적으로 낮은 높이의 컬러 필터 패턴의 형성이 가능하다.
한편, 특별히 한정되는 것은 아니나, 본 발명에 있어서, 각각의 컬러 필터 화소 패턴(즉, R, G, B 패턴)의 폭은, 30㎛ 내지 200㎛ 정도, 예를 들면, 35㎛ 내지 170㎛ 정도 또는 40 내지 150㎛ 정도일 수 있다.
또한, 상기 각각의 컬러 필터 화소 패턴(즉, R, G, B 패턴)의 높이는, 1㎛ 내지 10㎛ 정도인 것이 바람직하며, 예를 들면, 1㎛ 내지 8㎛, 1 내지 5㎛ 정도일 수 있다.
또한, 상기 각 패턴의 높이 대 폭의 비는, 1:20 내지 1:200 정도일 수 있으며, 예를 들면, 1:30 내지 1:70 정도 또는 1:40 내지 1:70 정도일 수 있다. 화소 패턴의 높이 대 폭의 비가 상기 범위를 벗어날 경우, 패턴 형성이 어려울 수 있으며, 디스플레이 화면에서의 색상 구현율이 떨어질 수 있기 때문이다.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시 예 1
레드 염료((neozapon®red 395) 40중량%, 트리메틸올프로판트라이아크릴레이트(TMTPA) 30중량%, 다이펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20중량%, 상변화 물질(C22OH) 10중량%를 혼합하여 녹는 점 65℃의 상변화 잉크 조성물을 제조하였다.
레저버 내에 상기 상변화 잉크 조성물을 주입한 후, 레저버의 온도를 75℃로 설정하고, HM-30 헤드(Dimactix 社, 토출량 30pl)를 이용하여 인가전압 80V으로 256개 전 노즐로 제팅을 실시하였다. 제팅은 PET 필름(㈜ 라이에이스) 상에 실시하였으며, 제팅 시 도트피치(dot pitch)를 40㎛ 간격으로 설정하였으며, 제팅 후 평균 50㎛ 수준의 선폭과 평균 14㎛의 높이를 갖는 선 패턴이 형성되었다. 도 3 (a)에는 제팅 후 형성된 패턴의 형상이 도시되어 있다.
그런 다음, 상기 패턴을 가압롤을 이용하여, 60℃에서 0.1MPa의 압력으로 가압하여 패턴을 평탄화하였다. 도 4(a)에는 가압 후 패턴의 형상이 도시되어 있다. 도 3(a) 및 도 4(a)를 통해 가압 후, 패턴의 선폭이 넓어졌음을 알 수 있다. 가압 전 후의 패턴 선폭 및 높이는 하기 [표 1]에 기재된 바와 같다.
실시 예 2
도트피치(dot pitch)를 20㎛ 간격으로 설정한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 제팅하여, 평균 70㎛ 수준의 선폭과 평균 20㎛의 높이를 갖는 선 패터닝을 형성하였다. 도 3(b)에는 제팅 후 형성된 패턴의 형상이 도시되어 있다.
그런 다음, 상기 패턴을 가압롤을 이용하여 60℃에서 0.1MPa의 압력으로 가압하여 패턴을 평탄화하였다. 도 4(b)에는 가압 후 패턴의 형상이 도시되어 있다. 도 3(b) 및 도 4(b)를 통해 가압 후, 패턴의 선폭이 넓어졌음을 알 수 있다. 가압 전 후의 패턴 선폭 및 높이는 하기 [표 1]에 기재된 바와 같다.
실시 예 3
도트피치(dot pitch)를 10㎛ 간격으로 설정한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 제팅하여, 평균 90㎛ 수준의 선폭과 평균 28㎛의 높이를 갖는 선 패터닝을 형성하였다. 도 3 (c)에는 제팅 후 형성된 패턴의 형상이 도시되어 있다.
그런 다음, 상기 패턴을 가압롤을 이용하여 60℃에서 0.1MPa의 압력으로 가압하여 패턴을 평탄화하였다. 도 4(c)에는 가압 후 패턴의 형상이 도시되어 있다. 도 3(c) 및 도 4(c)를 통해 가압 후, 패턴의 선폭이 넓어졌음을 알 수 있다. 가압 전 후의 패턴 선폭 및 높이는 하기 [표 1]에 기재된 바와 같다.
도트 피치(㎛) 가압 전 가압 후 ΔW(㎛) ΔH(㎛)
선폭(W) 높이(H) 선폭(W) 높이(H)
실시예 1 40 46 14 100 4.5 54 7.5
실시예 2 20 70 20 130 9 60 11
실시예 3 10 90 28 150 12 60 16
도 3, 도 4 및 [표 1]을 통해, 본 발명과 같이 상변화 잉크 조성물을 이용하여 패턴을 형성할 경우, 도트 피치를 조절함으로써 다양한 선폭 및 높이를 갖는 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 1
가압 공정 전 후의 패턴 형상의 변화를 살펴보기 위해, 3D 뷰어로 실시예 3의 가압 전 후의 패턴 형상을 관찰하였다. 도 5에는 가압 전 실시예 3의 패턴 이지지, 즉, 도 3(c)의 패턴을 3D 뷰어로 관찰한 이미지가 도시되어 있으며, 도 7에는 가압 후 실시예 3의 패턴 이미지, 즉, 도 4(c)의 패턴을 3D뷰어로 관찰한 이미지가 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 상기 도 5의 이미지를 Y 방향(Y axis)으로 절단한 면의 프로파일이 나타나 있으며, 도 8에는 상기 도 7 이미지의 Y방향(Y axis)으로 절단한 면의 프로파일이 나타나 있다.
도 5 내지 도 8을 통해, 상변화 잉크를 이용하여 화소 패턴을 형성한 직후에는 패턴 형상이 볼록한 산 모양으로 화소 패턴에 적합하지 않으나, 가압 공정을 실시한 후에는 단면 형상이 거의 직사각형이고, 화소 패턴의 상부 표면의 산술평균거칠기가 대략 0.5㎛정도로 평탄도가 매우 우수한 패턴이 형성됨을 알 수 있다. 또한, 각각의 패턴들의 선폭 및 높이가 위치에 관계없이 거의 균일하게 형성되었음을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따라 컬러 화소 패턴을 형성할 경우, 블랙 매트릭스 격벽 형성 없이도, 균일한 직사각형 형태의 화소 패턴을 형성할 수 있음을 보여주는 것이다.
실시예 4
레드 염료(neozapon?red 395) 40중량%, 트리메틸올프로판트라이아크릴레이트(TMTPA) 20중량%, 다이펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 20중량%, 광 중합 개시제(Igacure 907) 10중량%, 상변화 물질(C22OH) 10중량%를 혼합하여 녹는 점 65 ℃의 상변화 잉크 조성물을 제조하였다.
레저버 내에 상기 상변화 잉크를 주입한 후, 레저버의 온도를 75℃로 설정하고, HM-30 헤드(Dimactix 社, 토출량 30pl)를 이용하여 인가전압 80V로 256개 전 노즐로 제팅을 실시하였다. 제팅은 PET 필름(㈜ 라이에이스) 상에 실시하였으며, 제팅 시 도트피치(dot pitch)를 40㎛ 간격으로 설정하였으며, 제팅 후 평균 45㎛ 수준의 선폭과 평균 15㎛의 높이를 갖는 선 패턴이 형성되었다.
상기 패턴을 가압롤을 이용하여 60℃에서 0.1MPa의 압력으로 가압하여 패턴을 평탄화하였다.
그런 다음, 상기 패턴 상에 395nm 파장의 UV 경화기(Phoseon사)를 이용하여 8W, 400 mW/cm2 노광량으로 2~3초 동안 자외선을 조사하였다.
실험예 2
광 경화 유무에 따른 내열성 차이를 관찰하기 위해, 실시예 1 및 4에 의해 제조된 컬러 필터 기판들을 80 ℃ 오븐에 1분 동안 노출시킨 후, 화소 패턴의 형상을 관찰하였다.
도 9에는 실시예 1 및 4의 컬러 필터 기판을 고온에 노출시킨 후의 패턴 형상을 보여주는 사진이 도시되어 있다. 도 9의 (a)는 실시예 4의 컬러 필터 기판의 패턴 형상을 보여주는 사진이고, 도 9의 (b)는 실시예 1의 컬러 필터 기판의 패턴 형상을 보여주는 사진이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 광 경화에 의한 패턴 고정 단계를 거치지 않은 실시예 1의 컬러 필터 기판의 경우, 고온 노출 후 패턴 형상에 변형이 일어난 반면, 광 경화를 실시한 실시예 4의 컬러 필터 기판의 경우, 고온에 노출된 후에도 패턴 형상의 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
10: 상 변화 잉크
20: 잉크젯 헤드
30: 플렉서블 기판
40: 가압롤
50: 광 조사장치

Claims (15)

  1. 플렉서블 기판 및 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 R, G, B 패턴을 포함하고,
    상기 R, G, B 패턴은 녹는점이 50℃ 내지 120℃인 상변화 잉크 조성물에 의해 형성되는 플렉서블 컬러 필터 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 플라스틱, 박형 유리, 종이, 금속박 섬유로 강화된 플라스틱 또는 이들의 복합체로 이루어진 것인 플렉서블 컬러 필터 기판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 R, G, B 패턴은 상부 표면의 산술평균거칠기가 패턴 높이의 0.1% 이상 5% 이하인 플렉서블 컬러 필터 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R, G, B 패턴은 패턴의 높이 대 폭의 비가 1 : 20 내지 1 : 200인 플렉서블 컬러 필터 기판.
  6. 플렉서블 기판 상에 상변화 잉크 조성물을 토출하여 R, G, B 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 R, G, B 패턴을 (상변화 잉크의 녹는점-20)℃ 내지 (상변화 잉크의 녹는점+15)℃의 온도로 가압하는 단계를 포함하는 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 플렉서블 기판이 권취된 롤로부터 권출된 것인 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 토출은 (상변화 잉크 조성물의 녹는점 +5)℃ 내지 (상변화 잉크 조성물의 녹는점 +75)℃의 온도에서 수행되는 것인 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 토출은 70℃ 내지 125℃의 온도에서 수행되는 것인 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 0.01 내지 50 MPa의 압력에서 수행되는 것인 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 가압롤 또는 평판에 의해 수행되는 것인 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 가압롤과 상기 기판을 상대속도 1 내지 100m/s로 이동시키면서 수행되는 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 가압하는 단계 전에 상기 R, G, B, 패턴의 상부에 보호시트를 적층하는 단계를 추가로 포함하는 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 가압된 R, G, B, 패턴을 고정시키는 단계를 더 포함하는 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고정시키는 단계는 광 경화에 의해 이루어지는 것인 플렉서블 컬러 필터 기판의 제조 방법.
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