KR102107661B1 - 레이저 열전사용 도너필름 - Google Patents

레이저 열전사용 도너필름 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 기재필름, 광열변환층 및 중간층이 적층된 레이저 열전사용 도너필름에 있어서, 상기 광열변환층에 포함되는 광흡수재는 최대 흡수파장이 800-1500㎚이며, 광흡수재는 100~500℃에서 열분해가 일어나는 염료를 사용하는 것을 특징으로 하는 도너필름을 제공한다.
본 발명에 따르는 도너필름은 광열변환층 재료로서 형광체 전사에 사용되는 적외선 레이저 파장과 동일한 파장의 빛을 흡수하는 유기염료를 사용함으로써 가시광 영역에서의 도너필름 투과율을 높일 수 있었으며, 또한 무기광열변환 재료 사용시 발생되는 수지내 분산 문제로 분산 밀도를 해결하고, 염료 자체의 열분해를 이용해 레이저 조사시 발생하는 과열현상을 조절해 전사체 및 도너필름을 보호하는 기능을 부여하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 열전사용 도너필름{DONER FILM FOR LASER INDUCED THERMAL IMAGING}
본 발명은 레이저 열전사용 도너필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도너필름의 광열변환층 재료로서 형광체 전사에 사용되는 적외선 레이저 파장과 동일한 파장의 빛을 흡수하는 유기염료를 사용함으로써 가시광 영역에서의 광투과율이 우수하면서도, 또한 무기광열변환 재료 사용시 발생되는 수지내 분산 문제로 분산 밀도를 해결하고, 염료 자체의 열분해를 이용해 레이저 조사시 발생하는 과열현상을 조절하여 전사체 및 도너필름을 보호하는 기능을 갖는 레이저 열전사용 도너필름에 관한 것이다.
레이저 열전사(laser-induced thermal imaging, LITI)용 도너필름에 사용되는 광열흡수제로는 카본블랙, 염료, 안료, 금속 재료 등이 사용된다. 이중, 염료는 레이저 열전사에 사용되는 전형적인 레이저 파장의 범위인 800-1500㎚ 범위의 근적외선 영역에서 최대 흡광도(absorbance) 피크를 가지면서도, 800㎚ 이하의 가시광선 영역에서는 상대적으로 낮은 흡광도를 보이는 재료를 폭넓게 선택할 수 있다는 장점이 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 808㎚ 레이저에 사용하기에 적합한 이미지 형성 방사선 흡수제 재료로서 프러시안 블루(Prussian Blue, or 피그먼트 블루 27), 구리 프탈로시아닌(피그먼트 블루 15), 금속 다이티올렌, 및 폴리메틴 염료, 시아닌 염료 등이 개시되어 있다.
한편, 특허문헌 2에는 650-1200nm 파장에서의 광열변환층의 최대 흡광도가 400-650nm의 파장에서의 광열변환층의 최대흡광도보다 크기가 3배 이상 더 큰 광열변환층에 적용될 수 있는 염료로서, 인돌리움염(indolium salts) 또는 벤조인돌리움염(benz[e]indolium salts)) 계열의 염료가 개시되어 있다.
Figure 112013009132058-pat00001
Figure 112013009132058-pat00002
<특허문헌 2, 벤조 인돌리움 염의 예들>
특허문헌 3에는 레이저 열전사용 광흡수재로서 프탈로시아닌 계열 화합물의 금속 착화합물이 개시되어 있다.
Figure 112013009132058-pat00003
<특허문헌 3, 프탈로시아닌-금속 착화합물>
그러나, 상기 염료들을 사용하는 경우 가시광선 영역에서의 투과율이 충분치 않아 제조된 도너필름의 품질검사나, 리시버 요소와의 정렬 등에 어려움이 계속되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2009-0034364호 대한민국 공개특허공보 제2007-0067725호 미국특허 제6,066,729호
본 발명의 목적은 가시광 영역에서의 광투과율이 우수하면서도 레이저 조사시 발생하는 과열현상을 해결하여 전사체 및 도너필름을 보호하는 기능을 갖는 레이저 열전사용 도너필름을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 기재필름, 광열변환층 및 중간층이 적층된 레이저 열전사용 도너필름에 있어서, 상기 광열변환층에 포함되는 광흡수재는 최대 흡수파장이 800-1500㎚이며, 광흡수재는 100~500℃ 에서 열분해가 일어나는 염료를 사용하는 것을 특징으로 하는 도너필름을 제공한다.
상기 염료는 하기의 화학식 1료 표시되는 디임모늄 계열의 염료인 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
Figure 112013009132058-pat00004
화학식 1 중, R1~R8중 적어도 하나는 1이상의 수소 원자가 할로겐(Halogen)원자가 치환되는 할로겐화 알킬기를 나타내고,알킬기,알킬렌기,시아노알킬기,수산기, 알킬 술포산기, 알킬니트로기,알릴기,페닐아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 기를 나타내며, 　A-는 아래의 화학식 2로 표시되는 음이온이다:
[화학식2]
Figure 112013009132058-pat00005
상기 식에서, x는 0 또는 1이고; y는 1, 2 또는 3이며; z는 6-y이고; R9-R13은 각각 독립적으로 수소 또는 불소이며; 상기 P는 fluoro alkyl phosphate의 인이고; 상기 F는 fluoro alkyl phosphate의 불소이다.
상기 광열변환층에서 염료의 함량은 광열변환층 중량의 고형분을 기준으로 5-50중량%인 것이 바람직하다.
삭제
상기 도너필름은 550nm에서의 광투과율이 60%이상이고, 980nm에서의 광학밀도가 0.5 이상인 것이 바람직하다.
도너필름의 광열변환층 재료로서 형광체 전사에 사용되는 적외선 레이저 파장과 동일한 파장의 빛을 흡수하는 유기염료를 사용함으로써 가시광 영역에서의 도너필름 투과율을 높일 수 있었으며, 또한 무기광열변환 재료 사용시 발생되는 수지내 분산 문제로 분산 밀도를 해결하고, 염료 자체의 열분해를 이용해 레이저 조사시 발생하는 과열현상을 조절해 전사체 및 도너필름을 보호하는 기능을 부여하는 것을 특징으로 한다.
도1은 본 발명의 레이저 열전사용 도너필름(10)의 모식적 단면도이다.
도2a는 본 발명에서 광열변환층의 광흡수재로서 사용된 염료1의 TGA 데이터이며, 도2b은 염료2의 TGA 데이터이다.
도3은 실시예 1의 도너필름을 이용하여 레이저 열전사된 형광체의 광학현미경 사진이다.
도4a는 실시예 1의 도너필름을 이용하여 열전사를 완료한 후에 잔존하는 도너필름에 대한 광학현미경 사진이고,
도4b는 비교예 1의 도너필름을 이용하여 열전사를 완료한 후에 잔존하는 도너필름에 대한 광학현미경 사진이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 레이저 열전사용 도너필름을 설명한다. 도1은 본 발명의 레이저 열전사용 도너필름(10)의 모식적 단면도이다. 본 발명의 레이저 열전사용 도너필름(10)은 기재필름(11), 광열변환층(12) 및 중간층(13)이 순서대로 적층된 것이다.
기재필름(11)
기재필름(11)은 도너필름의 제조, 리시버와의 조립 및 전사가 끝난 후에 리시버로부터 도너필름을 제거하는 일련의 프로세스에서 기능성을 갖는 다른 층들, 예를 들어, 본 발명의 도너필름의 다른 층구성들인 광열변환층(12), 중간층(13) 및, 상기 중간층 상에 적층되는 전사층(미도시) 등을 지지하는 기판으로서 작용한다.
기재필름(11)은 통상적으로 고분자 중합체 필름일 수 있다. 중합체 필름의 한가지 적당한 유형은 광투과성과 열안정성을 동시에 갖는 폴리에스테르 필름, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 필름이다. 그러나, 특정 응용을 위한 충분한 기계적 및 열적 안정성, 및 임의로, 특정 파장의 빛의 높은 투과율을 포함하는 충분한 광학 성질을 갖는 다른 필름을 사용할 수 있다.
기재필름(11)에 적당한 고분자 중합체로서는, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀, 폴리비닐 수지, 또는 폴리에스테르를 포함한다. 본 발명에 따르는 한 실시형태에서는, 합성직쇄형 폴리에스테르가 지지층에 사용된다.
상기 지지층의 전형적인 두께는 0.005 내지 0.5mm의 범위 내일 수 있다.
상기 기재필름에 사용되는 고분자 중합체 필름은 다른 구성, 구체적으로, 광열변환층과의 접착성 향상 등을 목적으로 프라이머 처리, 조도(거칠기)처리되거나, 열안정성을 위하여 연신 또는 열처리, 발수처리되거나 또는 빛의 투과성을 조절하기 위하여 소량의 미립자 또는 충전재를 함유한 것이거나, 발수처리된 것일 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 도너필름에 적용되는 기재필름에 관하여는 대한민국 공개특허공보 제2007-0067725호, 제2007-0049003호, 제2004-0101053호 등에 개시된 것들이 참조될 수 있다.
광열변환층 (12)
광열변환층(12)은 도너필름(10)을 사용하여 리시버로 전사물질을 전사하는 동안 내부에 포함하는 하나 이상의 광흡수재에 의하여 광(레이저)를 흡수하여 이를 열로 전환함으로써, 전사층을 형성하는 일부 또는 전부의 성분이 리시버로 전사되는 동력을 제공한다. 상기 동력은 열 그 자체일 수도 있고, 또는 일부 층의 열팽창에 의한 물리적 힘일 수도 있다.
전형적으로, 광열변환층 광흡수재는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및(또는) 자외선 영역의 빛을 흡수하고, 흡수된 광을 열로 전환한다. 상기 광흡수재는 전사에 사용되는 파장 영역 또는 특이한 파장의 빛은 고도로 흡수하지만, 다른 파장 영역 또는 특이한 파장에 대해서는 훨씬 덜 흡수하는 것일 수 있다.
광열변환층은 국지적인 열의 흡수가 고해상도의 전사에 유리하다는 측면에서 가능하다면 얇게 제작되는 것이 통상적이며, 0.5 내지 10㎛의 두께를 사용하는 것이 보통이다.
한편, 본 발명의 레이저 열전사용 도너필름의 광열변환층에 사용되는 광흡수재는 전사에 사용하는 광에 대하여 고흡수성의 물질을 사용하는 것이, 역시 고해상도의 전사에 유리하다. 그러나, 광흡수재에 의한 광열변환은 특정의 파장에 대한 광흡수를 의미하고, 그에 따라, 광흡수재가 적용된 광열변환층을 포함하는 도너필름은 제조시에 검사의 장애가 된다.
레이저 조사시 발생하는 열에 의한 안정성 측면에서 광흡수재의 열분해 온도는 중요하며 본 발명에서 열변환층에 사용되는 광흡수재는 100~500℃ 사이의 열분해 온도를 가지는 것을 특징으로 한다. 광흡수재의 열분해 온도가 100℃ 이하일 경우, 레이저 조사시 형광체 전사에 필요한 발열 이하에서 광흡수재가 열분해되어 양호한 형광체 전사가 어려우며, 광흡수재의 열분해 온도가 500℃ 이상일 경우, 강한 레이저 강도로 조사할 때에 발생하는 열에 의해 형광체의 열분해를 야기하거나 도너필름 표면의 열손상에 의해 형광체를 오염시키는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명의 투명성 도너필름(10)의 광열변환층(12)에 적용되는 광흡수재로서는 최대 흡수파장이 800-1500㎚인 유기염료가 사용될 수 있다. 상기 파장범위에서 최대 흡수파장을 보이며, 100~500℃ 사이의 열분해 온도를 가지는 유기염료로서, 바람직하게는 아래의 화학식으로 표시되는 디임모늄염(diimmonium salts) 계열의 염료를 사용한다:
[화학식 1]
Figure 112013009132058-pat00006
화학식 1 중, R1~R8중 적어도 하나는 1이상의 수소 원자가 할로겐(Halogen)원자가 치환되는 할로겐화 알킬기를 나타내고,알킬기,알킬렌기,시아노알킬기,수산기, 알킬 술포산기, 알킬니트로기,알릴기,페닐아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 기를 나타내며, 　A-는 아래의 화학식 2로 표시되는 음이온이다.
[화학식2]
Figure 112013009132058-pat00007
상기 식에서, x는 0 또는 1이고; y는 1, 2 또는 3이며; z는 6-y이고; R9-R13은 각각 독립적으로 수소 또는 불소이며; 상기 P는 fluoro alkyl phosphate의 인이고; 상기 F는 fluoro alkyl phosphate의 불소이다.
투명성 도너필름에 사용되는 기재필름으로는 통상적으로 사용되는 100㎛ 정도의 PET 필름의 가시광선 투과율은 90% 정도이다. 이를 기재필름으로 사용하는 경우에도 상기 화학식 1의 광흡수재를 사용하는 경우에 전사성능을 유지하면서도 60% 이상의 가시광선 투과율이 확보된 투명성 도너필름을 제조할 수 있다는 것이 확인되었다. 이와 같은 높은 가시광선 투과율은 도너필름 검사시 투과모드 검출기를 이용한 결점 검출이 가능하다는 장점이 있다.
이론적으로, 도너필름의 가시광선 투과율은 광열변환층에 사용되는 광흡수재의 농도에 반비례한다. 비제한적 의도로서, 본 발명에서 광흡수재로 사용되는 디임모늄염 계열의 유기염료는 근적외선, 구체적으로 800-1500㎚ 파장영역에서의 흡광도가 다른 유기염료에 비하여 우수한 반면, 가시광선 영역에서의 흡광도는 낮아 근적외선에 의한 광열변환의 효율은 높으면서도 가시광선 영역에서의 투명성은 높은 수준을 유지할 수 있는 것으로 해석된다.
상술한 디임모늄염 계열의 염료는 유기용제에 용해성이 매우 우수하다. 이와 같은 용매에 대한 용해성은 광흡수재의 효과적인 분산에 필수적인 것으로서, 수지내 분산 문제로 분산 밀도에 따른 발생열의 편차에 의해 형광체에 전해지는 열량의 차이를 줄일 수 있다는 유리한 점으로 작용할 수 있으며, 또한, 상기 분산성은 10㎛ 이하의 얇은 두께를 갖는 광열변환층의 두께편차를 줄일수 있다는 추가적인 이점으로 작용한다.
상기 광흡수재는 타 층, 예를 들어, 기재필름(11) 및/또는 증간층(13)과의 접착성 조절을 위하여 바인더와 함께 사용될 수 있다. 바람직한 바인더는 광흡수재와 양호한 상용성을 나타내고 기판층에 대한 전사 보조 코팅의 점착성을 유의하게 손실함이 없이 전사 보조 코팅층에 방사선 흡수제를 더 많이 포함할 수 있게 하는 것들이다. 상기 바인더는 통상적으로 고분자 중합체 또는 공중합체이다. 예를 들어, 아크릴 계열의 수지(폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴라아크릴산 또는 이들과 폴리올레핀의 공중합체들로서, 이들은 -OH, -COOH와 같은 친수성 관능기를 가지거나 가지지 않을 수 있다), 술폰화되거나 술폰화되지 않은 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄, 폴리비닐알코올 계열의 수지(예를 들어, PVA, EVA 등), 폴리올레핀류, 불소계 수지(PTFE, PCTFE 등) 등이 있다.
상술한 광흡수재와 바인더는 수성 또는 유성 코팅제로 제조되어 상기 기재필름(11) 상에 코팅되는 방법으로 적층된다. 이때 광흡수재의 함량은 바람직하게는 코팅 조성물의 고형분 분획의 5-50중량％, 더욱 바람직하게는 5-20중량%이다. 5중량%에 이르지 못하면 형광층의 전사에 필요한 충분한 열에너지를 얻을 수 없으며, 50중량%를 초과하면 분산불량, 그에 따른 국부적 과열에 따른 전사 불량 등의 분제가 발생할 수 있다.
상기 코팅용 조성물에는 추가적으로, 가교제, 보습제, 계면활성제, pH 조절제, 점도 조절제 및 공용매 등이 추가될 수 있다.
중간층(13)
중간층(13)은 외부에서 입사되는 광(레이저)이 광흡수재에 의하여 열로 변환되는 과정에서 발생하는 높은 열에 의하여 발생하는 오염물질이 전사층으로 이동하는 것을 막고, 그에 따라, 전사층에서 리시버로 전사되는 이미지의 손상, 오염 및 변형을 최소화할 목적으로 구비되는 층이다. 상기 중간층에는 통상적으로, 우선적으로 광열변환층의 분해물질에 대한 차단이 가능하고, 또한, 광열변환층에서 발생하는 열의 손실을 최소화하면서 전사층으로 전달할 수 있는 고분자 중합체 필름이 사용된다. 상기 중간층은 한편으로는 광열변환층에서 발생하는 열에 의하여 용융되거나 열분해되지 않는 열안정성을 가져야 하면서도, 또 다른 한편으로는 특정한 온도에 이르면 막의 상변화 등의 과정을 통하여 성형이 가능하여야 한다는 상반되는 물성이 동시에 요구된다.
중간층을 구성하는 전형적인 물질은 고분자 필름이다. 고분자 필름의 재질은 열가소성 또는 열경화성일 수 있다. 중간층 물질로서 적합한 유기 물질은 열경화성(가교성) 및 열가소성 물질을 모두 포함한다. 모두의 경우에, 중간층용으로서 선택된 물질은 필름을 형성하고 있어야만 하며, 전사공정 동안에 실질적으로 손상되지 않은 채 그대로 유지되어야만 한다. 이것은 그들의 열적 및/또는 기계적 성질에 기초한 적절한 물질의 선택에 의해 달성될 수 있다. 가이드라인으로서, 열가소성 물질의 Tg는 150℃ 보다 커야만 하며, 180℃ 보다 큰 것이 더 좋다.
열경화성 수지의 예로서는 구체적인 예로서는 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리우레탄 등이 있다. 이들은 전구체 형태로 광열변환층으로 코팅된 다음에 소정의 가교 중간층을 형성하기 위하여 가교되는 방식으로 적층되는 것이 보통이다.
한편, 열가소성 수지의 예로서는 폴리술폰 계열, 폴리에스테르, 폴리아미드 등을 포함한다. 이러한 열가소성 유기 물질은 종래의 솔벤트 코팅 등의 공지의 방법을 통하여 광열변환층에 적층될 수 있다.
고분자 필름으로 구성되는 중간층인 경우에는 유기성 물질을 포함하는 중간층의 경우에, 광개시제, 계면 활성제, 색소, 가소제, 코팅 보조제 등을 포함할 수 있다.
중간층에 적용되는 고분자 필름의 최적의 두께는 각 물질에 따라 다를 수 있으며, 통상적으로는 0.05-10㎛ 범위이다.
중간층을 구성하는 다른 형태의 물질은 전형적인 물질은 금속성 물질로 이루어진 필름이다. 적합한 금속성 물질은 메탈, 메탈 옥사이드, 메탈 술파이드, 무기 카본 코팅 등을 포함하며, 이러한 물질은 이미지 레이저 파장에서 높은 투과성 또는 반사성을 갖는다. 이러한 물질은 종래의 기술(예, 진공 스퍼터링, 진공 증착, 플라즈마 제트 등)을 통해 광열변환층 상에 형성될 수 있다.금속성 물질로 이루어진 중간층의 경우 그 두께는 통상적으로 0.01㎛-10㎛ 이다.
기타, 본 발명의 도너필름의 중간층으로 적용되는 소재와 구조 등에 대하여는 대한민국 공개특허공보 제2000-0005446호, 제2006-0020029호, 제 2007-0096082호, 제2007-0107527호, 제2005-0063534호, 제2008-0085553호, 제2007-0059725호, 제2007-0024285호, 제1998-0037999호 등을 참조할 수 있다.
상기 중간층 위에는 리시버로 전달되는 1종 이상의 물질(전사물질)이 바인더와 함께 또는 바인더 없이 적층되어 형성된다. 전사물질은 이미지 생성 광에 노출될 때 전체 또는 일부가 선택적으로 전사될 수 있다. 단일 부분의 전사층의 성분들을 다른 성분들은 남아 있게 하면서 선택적으로 전사할 수 있다. 전사층은 유사한 방식으로 패턴화될 수 있거나 또는 될 수 없는 다른 요소들과 함께, 칼러 필터, 블랙 매트릭스, 스페이서, 배리어, 파티션, 편광체, 지연층, 파장판, 유기 도체 또는 반도체, 무기 도체 또는 반도체, 유기 전기발광 층, 형광체층, 유기 전기발광 소자, 유기 트랜지스터, 및 디스플레이에 이용될 수 있는 다른 요소, 소자, 또는 그의 일부를 형성하는 데 적당한 것들을 포함한다.
리시버에 이미지와이즈 침착되는 전사층으로 사용하기에 적당한 물질은 당업계에 잘 알려져 있다. 전사층은 유기, 무기, 유기금속 또는 중합체 물질을 포함할 수 있다. 도너 요소로부터 전사층으로서 및(또는) 전사층에 혼입되는 물질로서 선택적으로 패턴화될 수 있는 물질의 예는 착색제(결합제에 분산된 안료 및(또는) 염료 포함), 편광제, 액정 물질, 입자(액정디스플레이용 스페이서, 자기 입자, 절연 입자, 도전성 입자 포함), 발광형 물질(형광체 및(또는) 유기 전기발광 물질 포함), 발광형 소자(예를 들어, 전기 발광 소자)에 혼입될 수 있는 수광형 물질, 소수성 물질(잉크 젯 리셉터(receptor)용 파티션 뱅크(partition bank) 포함), 친수성 물질, 다층 스택(예: 유기 전기발광 소자와 같은 다층 소자 구조체), 마이크로구조 또는 나노구조 층, 포토레지스트, 금속, 중합체, 점착제, 결합제 및 생체 물질, 및 다른 적당한 물질 또는 물질들의 조합을 포함한다. 한 실시형태에서, 전사층은 디스플레이 응용, 특히 칼러 필터 제조에 유용한 1종 이상의 물질을 포함한다.
전형적으로, 전사층은 적당한 바인더를 포함하고, 또한 미량의 방사선 흡수제, 계면활성 또는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 다른 광학 첨가제는 분산제, UV-안정화제, 가소화제, 가교제, 코팅 조제 및 점착제를 포함한다.
본 발명에 적용가능한 전사층의 구조와 전사물질에 관하여는 추가적으로 대한민국 공개특허공보 제2006-0030405호, 제2009-00779287호, 제2005-0050492호, 제2003-0077646호, 제2005-0082952호, 제2007-0111702호, 제2010-0024672호, 제2004-0054474호, 제2005-0052272호, 제2006-0019451호, 제2006-0025018호, 제2010-0091430호, 제2002-0064302호 등에 개시된 것들을 참조할 수 있다.
본 발명의 도너필름 즉, 기재필름, 광열변환층 및 중간층을 포함하는 도너필름 전체의 가시광선투과율(%transmittance)은 50%이상, 바람직하게는 60% 이상이다
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
A 기재필름: 도레이첨단소재(주)의 XG Series PET 필름을 기재필름으로 사용하였다 (두께 100㎛; 550㎚파장의 광투과율(%-transmittance): 90)
B. 광열변환층 조액
광열변환층의 조액: 다음의 조성비를 갖는 고형분 함량 30%의 광열변환층 조액을 준비하였다 (디임모늄 염 염료1의 함량, 고형분의 5중량%).
- 디임모늄염 염료1 : 경인양행 주식회사/NIR1000DFI, 1.5g
- 아크릴계 UV 경화수지 : SARTOMER사/CN996, 20g
- 광개시제 : BASF사/IRGACURE OXE02, 0.2.g
- 에폭시계 바인더 : SARTOMER사/CN120C80, 8.3g.
- 분산제 : BYK-CHEMIE/ BYK-333, 0.01g
- 용매 : MEK,PGMEA (50:50) 70g
C. 중간층 조액: 광열변환층을 보호하기 위해 TMPTA(trimethylolpropane triacylate)를 포함하는 아크릴계 수지, 광개시제, 바인더를 포함하는 고형분 기준 25중량%의 보호층 조액을 준비하였다.
D. 도너필름의 제조: 기재필름 위에 광열변환층 조액을 메이어 바(Mayer bar)를 이용해 도포한 다음, 수은 램프를 이용해 UV 경화법으로 경화시켜, 평균두께 2.5㎛의 광열변환층 도막을 형성하였다. 이후, 동일한 방법으로 중간층 조액을 도포하고 UV 경화하여 상기 광열변환층과 동일한 두께의 중간층을 형성하였다.
실시예 2
광열변환층의 조액을 준비함에 있어, 디임모늄염 염료1의 함량을 2.7g으로 증량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도너필름을 제조하였다(디임모늄 염 염료1의 함량, 고형분의 9중량%).
실시예 3
광열변환층의 조액을 준비함에 있어, 디임모늄염 염료1의 함량을 3.3g으로 증량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도너필름을 제조하였다(디임모늄 염 염료1의 함량, 고형분의 11중량%).
실시예 4
광열변환층의 조액을 준비함에 있어, 디임모늄염 염료1을 대신하여, 염료2(경인양행 주식회사, NIR1000P를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도너필름을 제조하였다(디임모늄 염 염료2의 함량 1.5g, 고형분의 9중량%).
실시예 5
광열변환층의 조액을 준비함에 있어, 디임모늄염 염료2의 함량을 2.7g으로 증량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도너필름을 제조하였다(디임모늄 염 함량, 고형분의 9중량%).
비교예 1
광흡수재로서 디임모늄염 염료 대신에 카본블랙(제조사:콜롬비안케미칼)을 사용하여 카본블랙 함량이 고형분 대비 5중량%가 되도록 광열변환층 조액을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도너필름을 제조하였다.
비교예 2
광흡수재로서 디임모늄염 염료 대신에 카본블랙(제조사:콜롬비안케미칼)을 사용하여 카본블랙 함량이 고형분 대비 10중량%가 되도록 광열변환층 조액을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도너필름을 제조하였다.
평가
1. 광학밀도
광학밀도(optical density,OD)는 UV3600 (시마즈사 제)를 사용하여 980nm에서의 투광율(To, %)을 측정하고, 그 값을 아래의 식에 대입해 계산하였다.
광학밀도(OD) = -log10(1/To)
2. 전사폭
도너필름에 유기형광체(Alq3)를 증착한 후 유리기판과 합지 후, 레이저 강도를 50W 및 100W로 고정해서 조사하였으며 레이저 조사속도는 300mm/sec로 고정하였다. 레이저 조사 후 유리기판에 전사된 형광체의 폭을 광학현미경을 이용해 측정하였다.현미경 사진은 올림푸스(OLYMPUS)사의 MX-50 기기를 이용하여 얻었다.
3. 전사후 외관
전사후 외관은 레이저 전사가 끝난 후 도너필름의 외관을 3차원 광학현미경으로 관찰해 표면의 변형 정도로 합부 판정하였다. 3차원 광학 현미경은 베코(Veeco)사의 NT-1100기기를 이용하여 얻었다.
이상의 실시예 및 비교예들에서 제조된 도너필름들에 대한 평가 결과를 아래의 표에 정리하였다.
투과율 (%)
(@550nm)		 광학밀도
(@980nm)		 레이저 파워
50W 100W
전사폭
(um)		 전사후 외관 전사폭
(um)		 전사후 외관
실시예 1 84 0.6 32 OK 35 OK
실시예 2 81 1.1 34 OK 38 OK
실시예 3 78 1.3 35 OK 39 OK
실시예 4 81 0.9 28 OK 31 OK
실시예 5 76 1.2 30 OK 33 OK
비교예 1 6 1.1 34 OK 38 NG
비교예 2 5 1.3 36 OK 40 NG
실시예 및 비교예 결과 광열변환재인 염료 및 카본블랙의 함량이 증가할수록 가시광의 투과율이 낮아지는 결과를 보이며 980nm에서의 광학밀도는 비례해서 낮아지는 경향을 보였다. 실시예 1~3에서 사용한 염료는 열분해 온도가 350℃에서 시작되는 재료로서 실시예 4~5에서 사용한 열분해 개시온도 250℃ 보다 높은 열안정성을 보이는 재료이며(도2a 및 도2b 참조), 염료의 열분해 특성과 레이저 열전사 특성의 상관성을 관찰하고자 하였다.
상기 표1에서, 염료 사용의 경우 광학밀도가 높을수록 전사특성 중에서 특히 전사폭이 넓어짐을 확인할 수 있었다. 그러나 열안정성이 낮은 염료B를 사용한 실시예 4~5의 경우 레이저 강도 100W에서 조사하여도 전사폭의 증가에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 이는 레이저 조사시 발생한 열에 의해 염료의 자기 열분해가 일어나 온도 상승의 한계가 있는 것으로 해석할 수 있다.
염료1의 경우 상대적으로 높은 열분해 특성을 가지고 있어, 염료2를 사용한 경우보다 넓은 전사폭을 보임을 알 수 있다. 즉, 염료의 열분해 온도가 높을수록 레이저 열전사시 보다 높은 온도까지 상승하며 형광체의 전사폭에 영향을 미침을 알 수 있었다.
도3은 실시예 1의 도너필름을 이용하여 레이저 열전사된 형광체의 광학현미경 사진이이다 (50배). 도3에서, 상대적으로 밝은 청색의 3줄이 억셉터 기판에 전사된 형광체이고, 이들 각각의 폭이 전사폭이다.
도4a는 실시예 1의 도너필름을 이용하여 열전사를 완료한 후에 잔존하는 도너필름에 대한 광학현미경 사진이며, 도4b는 비교예 1의 도너필름을 이용하여 열전사를 완료한 후에 잔존하는 도너필름에 대한 광학현미경 사진이다(50배). 도4a 및 도4b에서, 3열 중 좌우의 2열이 억셉터로 형광체가 전사된 부분에 해당하는 도너필름의 위치에 해당한다. 우측의 색깔 및 숫자는 막의 두께를 의미하며 붉을수록 두꺼움을 나타내고 진한 푸른색 일수록 기준 점보다 낮음을 의미한다. 도4a 및 도4b로부터, 유기염료를 사용한 실시예1에서는 레이저 강도 100W에서 열전사 하여도 도너필름 외관의 변형이 일어나지 않음을 확인하였으며, 반면 비교예로 카본블랙을 사용한 경우 100W의 레이저 강도에서는 레이저 열전사 후 도너필름의 변형을 확인할 수 있다.
10.. 도너필름 11.. 기재필름
12.. 광열변환층 12.. 중간층

Claims (4)

  1. 기재필름, 광열변환층 및 중간층이 적층된 레이저 열전사용 도너필름에 있어서,
    상기 중간층은 TMPTA(trimethylolpropane triacylate)를 포함하는 아크릴계 수지, 광개시제, 바인더를 포함하여 형성되고,
    상기 광열변환층에 포함되는 광흡수재는 최대 흡수파장이 800-1500㎚이며, 광흡수재는 100~500℃ 에서 열분해가 일어나는 염료로,
    상기 염료는 하기의 화학식 1료 표시되는 디임모늄 계열의 염료인 것을 특징으로 하는 상기 도너필름:
    [화학식 1]
    Figure 112019122538656-pat00008

    화학식 1 중, R1~R8중 적어도 하나는 1이상의 수소 원자가 할로겐(Halogen)원자로 치환되는 할로겐화 알킬기를 나타내고, 알킬기, 알킬렌기, 시아노알킬기, 수산기, 알킬 술포산기, 알킬니트로기, 알릴기 및 페닐아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 기를 나타내며, A-는 아래의 화학식 2로 표시되는 음이온이다:
    [화학식2]
    Figure 112019122538656-pat00009

    상기 식에서, x는 0 또는 1이고; y는 1, 2 또는 3이며; z는 6-y이고; R9-R13은 각각 독립적으로 수소 또는 불소이며; 상기 P는 fluoro alkyl phosphate의 인이고; 상기 F는 fluoro alkyl phosphate의 불소이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 광열변환층에서 염료의 함량은 광열변환층 중량의 고형분을 기준으로 5-50중량%인 것을 특징으로 하는 상기 도너필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도너필름은 550nm에서의 광투과율이 60%이상이고, 980nm에서의 광학밀도가 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 도너필름.
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