KR20050012240A - 방사선 필터 요소 및 그의 제조 방법 - Google Patents

방사선 필터 요소 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR20050012240A KR10-2004-7018037A KR20047018037A KR20050012240A KR 20050012240 A KR20050012240 A KR 20050012240A KR 20047018037 A KR20047018037 A KR 20047018037A KR 20050012240 A KR20050012240 A KR 20050012240A
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제랄드 디. 앤드류스
조나단 브이 카스파르
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

(1) 적외선을 투과시킬 수 있는 지지체 및 (2) 전이가능한 재료 및 적외선-흡수 염료를 포함하며 수용체와 접촉하는 전이가능한 층을 포함하는 공여체를 포함하는 조립품의 부분을 적외선 방사에 노출시켜, 상기 전이가능한 층의 노출된 부분과 전이가능한 층의 노출되지 않은 부분을 포함하는 노출된 조립품을 제공하고;
상기 수용체와 노출된 조립품의 지지체를 분리시켜 상을 가진 수용체와 소모된 공여체를 수득하고 (여기에서, 상기 상을 가진 수용체는 수용체, 전이가능한 재료의 전이된 부분 및 적외선-흡수 염료의 전이된 부분을 포함하며, 색상을 갖는 IR 염료의 상기 전이된 부분 및 소모된 공여체는 지지체 및 전이가능한 층의 남은 부분을 포함한다);
상기 전이가능한 물질의 전이된 부분 및 적외선-흡수 염료의 전이된 부분을 약 100℃ 내지 약 350℃ 범위의 온도에서 적외선-흡수 염료의 전이된 부분의 50% 내지 100%를 열적으로 탈색하기 충분한 시간 동안 열적 표백제의 부재 하에 가열하여 액정 디스플레이에 사용하기 적합한 방사선 필터 요소를 제공하는 단계를 포함하는, 방사선 필터 요소의 제조 방법. 바람직하게는 본 발명의 색상 필터 요소는 액정 디스플레이 장치에 사용된다.

Description

방사선 필터 요소 및 그의 제조 방법{Radiation Filter Element and Manufacturing Processes Therefore}
관련된 출원의 상호 인용
본 출원은 35 U.S.C. 119(e) 하에 2003년 1월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 60/440,525 호 및 2002년 5월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 60/381,289 호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입된다.
본 발명은 단색 또는 칼라 필터 배열 요소에 관한 것이다. 더욱 특별하게는 본 발명은 액정 디스플레이와 같은 단색 또는 칼라 필터 배열 요소를 도입한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
책색제와 같은 재료를 수용체에 전이시키기 위한 층 위에 방사선을 선택적으로 작용하는 열적 전이 공정이 공지되어 있다. 레이저, 특히 입수가 용이하고 사용이 쉬우며 강력한 적외선 레이저가 그러한 방사선의 유용한 공급원이다. 열적 전이 공정은 색상 보호막(color proof), 전자 회로의 제조, 단색 및 칼라 필터 및 사진 평판술 같은 응용에 사용되는 상 형성 공정이다.
단색 및 칼라 필터는 평면 패널 디스플레이 장치와 같은 액정 디스플레이 장치에 유용하다. 액정 디스플레이 장치는 전자 계산기, 시계, 가전 제품, 오디오 및 시각적 장치 등에 디지털 디스플레이로서 알려져 있다.
방사선 필터, 단색 필터, 칼라 필터, 평면 패널 디스플레이 및 액정 디스플레이는 문헌["Fundamentals of Active-Matrix Liquid-Crystal Displays", Sang Soo Kim, Society for Information Display Short Course, 2001, 및 Warrendale, PA 소재의 Materials Research Society로부터의 일련의 간행물(volume 345, "Flat Panel Display Materials"라는 제목의 J. Batey, A. Chiang 및 P.H. Holloway에 의해 편집된 ISBN 1-55899-245-6; volume 424, "Flat-Panel Display Materials II"라는 제목의 Miltiadis K. Hatalis, Jerzy Kanicki, Christopher J. Summers 및 Fumiaki Funada에 의해 편집된 ISBN 1-55899-327-4; volume 471, "Flat Panel Display Materials III"이라는 제목의 R. Fulks, G. Parsons, D. Slobodin 및 T. Yuzuriha에 의해 편집된 ISBN 1-55899-375-4; 및 volume 508, "Flat-Panel Display Materials 1998"이라는 제목의 G. Parsons, T.S. Fahlen, S. Morozumi, C. Seager 및 C-C. Tsai에 의해 편집된 ISBN 1-55899-414-9)]에 기재되어 있다.
특정의 열적 전이 공정이 공지되어 있다. 이러한 공지된 공정은 염료 승화, 염료 전이, 용융물 전이 및 융제가능한 재료 전이를 포함한다. 상기 공정은 전형적으로 (a) 전이될 재료를 갖는 전이가능한 층을 함유하는 공여체(예를 들면 염료 또는 안료와 같은 착색제) 및 상기 전이가능한 층을 위한 지지체, 및 (b) 긴밀하게 정렬된 수용 표면을 가지며 전이될 재료와 적어도 부분적으로 접촉하는 수용체를 포함하는 조립품을 사용한다. 상기 조립품을 방사선, 전형적으로 전이가능한 재료의 선택된 영역을 향하는 조립품의 부분 위로 주사되는 적외선 레이저로부터의 적외선 방사에 의해 상별로 노출시켜, 공여체의 전이가능한 층으로부터 수용체로, 그수용 표면 상에서 또는 그 표면을 통하여 재료의 선택된 영역의 선택적 전이를 초래한다. 단지 작은 부분만이 일정 시간 동안 조사되기 때문에 마스크는 전형적으로 필요하지 않다. 각각의 상별로-제어된 노출이 한 번에 조립품의 작은 선택된 부분에서 전형적으로 일어나서, 상형성 가능한 요소로부터 수용체 요소로 재료의 전이가 일정 시간에 하나의 영역을 구성할 수 있게 한다. 노출은 총 시간 및 필요한 면적에 걸쳐 연속적이거나 간헐적일 수 있다. 노출이 완결되면, 노출된 부분으로부터 상기 구성된 영역은 인접하거나 떨어져 있을 수 있다. 컴퓨터 제어가 높은 해상도 및 높은 속도로 상기 노출 및 전이를 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이 레이저로부터의 방사선에 상별로 노출시킨 후에는, 상기 조립품을 이제 노출된 조립품이라고 부른다.
노출된 조립품은, 노출되지 않은 영역과 지지체로부터 재료를 유지하는 소모된 공여체, 및 수용체 및 노출된 영역으로부터 전이된 재료를 함유하는 상을 가진 수용체의 두 요소로 분리될 수 있다. 노출에 의한 재료의 수용체로의 전이는 유용하기 위해서 분리 후 노출된 영역에 걸쳐 완전하고 전체적이어야 할 필요는 없다; 노출된 영역으로부터의 어떤 재료는 소모된 공여체 상에 남아있을 수 있다. 상기 소모된 공여체 상의 노출되지 않은 영역에 재료가 남아 있는 것은 유용하기 위해서 완전해야 할 필요는 없다; 일부는 상을 가진 수용체로 전이될 수 있다. 그러나, 노출된 및 노출되지 않은 영역 사이의 전이된 재료의 양의 시차는 필요하다. 노출에 의한 거의 완전한 전이 및 노출되지 않고 거의 완전한 잔류가 질량 전이법의 경우 전형적이다. 노출에 의한 불완전한 전이는 전형적으로 염료 승화법에 의해 이루어진다.
레이저 유도된 열적 상형성 공정에서, 방사선 흡수제는 전형적으로 상기 공여체의 성분이어서, 주사된 방사선을 효과적으로 열로 변환시키고, 이것이 전이를 담당하는 열적 공정을 개시한다. 방사선 흡수제의 예는 얇은 금속 층, 방사선-흡수 안료, 및/또는 방사선-흡수 염료이다. 적외선-흡수 염료는 열적 상형성을 위한 방사원으로서의 적외선 레이저와 함께 유용한 구체적인 예이다. 어떤 경우에는, 착색제로서 사용되는 안료 또는 염료가 방사선 흡수제로서 적절하게 동시에 작용하지만, 많은 경우에 재료를 전이시키기 위해 주사된 방사선을 열로 충분히 전환시키기 위해 보충의 방사선 흡수제가 필요하다.
방사선 흡수제가 공여체의 필수 성분일 수도 있지만, 그의 사용은 잘-인식된 문제를 도입할 수 있다. 불투명하거나 착색된 방사선 흡수제가 바람직한 투명성 또는 색상을 이루는 것을 방해할 수도 있다. 방사선 흡수제는 상이한 노출 조건과 조화되지 않게 전이되어 요구하는 응용에 부적합한 투명성 또는 색상의 여러가지 결과를 가져올 수 있다. 초기에 낮은 색상 및 불투명도를 갖는 방사선 흡수제가 노출에 의해 변화되어, 어쩌면 수 시간 또는 수 일 등의 일정 시간에 걸쳐 변화되어, 불투명하거나 착색된 생성물을 제공할 수 있다.
전이되는 재료 중 적외선-흡수 염료의 존재는 바람직하지 못할 수 있지만, 적외선-흡수 염료, 전이가능한 재료, 조립품 및 노출 조건의 다양한 선택의 경우 불가피하게 나타날 수 있다. 적외선-흡수 염료는 노출 단계 도중 방사선을 흡수하고 상별 전이를 촉진함으로써 상을 가진 수용체의 제조를 개선할 수 있는 것으로알려져 있지만, 노출 도중 적외선-흡수 염료의 전이는 전형적으로 바람직하지 않다. 수용체 상에 전이된 적외선-흡수 염료는 수용체에 바람직하지 못하게 색상을 부가하는 첫번째 문제를 일으킬 수 있다. 상기 전이된 적외선-흡수 염료는 또한 안료와 같은 여타 색상 기여체보다 안정성이 적어, 시간 경과에 따르는 색상 변화의 두번째 문제를 일으킬 수 있다. 전이된 적외선-흡수 염료의 색상 기여 및 색상 기여의 변화는 다양한 노출 조건 및 수용체 상에서의 배치 등과 같은 많은 요인들에 의존하여, 노출된 수용체의 색상의 재현불가능성을 초래할 수 있다. 그러나, 전형적으로 많은 수백 또는 수천 개의 수용체가 특정의 색상 명세에 부합되도록 제조되어야 한다.
열적 전이 공정을 위한 표백제가 공지되어 있다. 어떤 표백제는 가열 또는 광노출과 조합되어, 상형성 단계 후 적외선-흡수 염료의 존재를 없앰으로써 열적 상형성 응용 공정 및 생성물의 유용성을 향상시켰다.
화학적 표백제 및 선택적으로 추가의 방사선 노출 및 가열과 같은 공정 단계를 사용하여 전이된 적외선-흡수 염료의 색상 기여를 제거하는 것은 전술한 문제점에 대해 바람직하지 못한 해결책일 수 있다. 화학적 표백제의 도입은 물리적 손상, 적외선-흡수 염료 이외의 재료에 대한 화학적 손상, 규정 및 건강 상 우려, 비용, 보관 수명 및 분배 채널의 복잡성 및 다른 알려진 우려들과 같은 의도하지 않은 부작용을 갖는 복잡한 과정일 수 있다.
열적 전이 공정에 사용되는 방사선 흡수제의 색상에 대한 기여 및 노출 후 색상 변화를 최소화함으로써 상기 방사선 흡수제의 유용성을 향상시키는 것에 대하여 잘-인식된 요구가 존재한다. 방사선 흡수제를 착색제와 함께 전이되지 않는 별도의 층에 위치시키는 것이 전이의 변화가능한 양을 최소화시킬 수 있지만; 이러한 분리는 방사선 흡수제의 유용성에 영향을 줄 수 있다. 레이저 노출에 의해 제공된 가열에 의해 분해되는 특수한 방사선 흡수제가 제공될 수 있지만; 그러한 특수한 방사선 흡수제는 짧은 보관 수명을 가질 수 있다.
착색된 방사선 흡수제 및 노출 후 색상이 변하는 방사선 흡수제는 공여체 또는 수용체에 첨가되거나, 나중에 도입되는 화학적 표백제에 의해 표백될 수 있다. 화학적 표백제의 표백 속도 또는 완성도는 방사선 또는 열에 더 노출시킴으로써 향상될 수 있다. 그러나, 공여체 또는 수용체에 도입되는 화학적 표백제는 공여체, 수용체 또는 조립품의 보관 수명을 저하시킬 수 있다. 노출 후 화학적 표백제를 도입하는 것은 불편하고 고비용이거나, 전이된 층을 물리적으로 손상시킬 수 있다.
적외선-흡수 염료 색상에 기인할 수 있는 원치 않는 색상이 없는 특수한 색상의 물체를 제조하기 위해 다양한 적외선-흡수 염료를 사용할 수 있는 개선되고 단순화된 열적 상형성 공정에 대한 요구가 여전히 존재한다.
발명의 간단한 요약
적외선 방사에 상별로 노출되는 열적 상형성 공여체에 사용되는 방사선-흡수 염료를 더 가열하여 상기 염료를 탈색한다.
본 발명은 (1) 적외선을 투과시킬 수 있는 지지체 및 (2) 전이가능한 재료 및 적외선-흡수 염료를 포함하며 수용체와 접촉하는 전이가능한 층을 포함하는 공여체를 포함하는 조립품의 부분을 적외선 방사에 노출시켜, 상기 전이가능한 층의노출된 부분과 전이가능한 층의 노출되지 않은 부분을 포함하는 노출된 조립품을 제공하고; 상기 수용체와 노출된 조립품의 지지체를 분리시켜 상을 가진 수용체와 소모된 공여체를 수득하고 (여기에서, 상기 상을 가진 수용체는 수용체, 전이가능한 재료의 전이된 부분 및 적외선-흡수 염료의 전이된 부분을 포함하며, 색상을 갖는 IR 염료의 상기 전이된 부분 및 소모된 공여체는 지지체 및 전이가능한 층의 남은 부분을 갖는다); 상기 전이가능한 재료의 전이된 부분 및 적외선-흡수 염료의 전이된 부분을 약 100℃ 내지 약 350℃ 범위의 온도에서 적외선-흡수 염료의 전이된 부분의 50% 내지 100%를 열적으로 탈색하기 충분한 시간 동안 열적 표백제의 부재 하에 가열하여 액정 디스플레이에 사용하기 적합한 방사선 필터 요소를 제공하는 단계를 포함하는, 방사선 필터 요소의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 구현예는 전이가능한 적외선-흡수 염료 및 첫번째 수용체를 갖는 공여체를 포함하는 열적으로 상형성 가능한 조립품; 적외선-흡수 염료의 변화되지 않은 부분의 가열 및 상기 첫번째 수용체로의 전이를 일으키는 상형성 공정; 및 상기 적외선-흡수 염료의 전이되고 변화되지 않은 부분을 가열하여 전이된 적외선-흡수 염료의 부분(0.5 초과 1 이하)을 열적으로 탈색시키는 것을 포함한다.
본 발명은 열적 상형성에 적합한 공여체 및 수용체의 조립품을 사용한다. 공여체는, 지지체 및 전이될 재료를 포함하는, 당 분야에 공지된 바와 같은 복합 다층 구조일 수 있다. 상기 지지체는 선택적으로 다음 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다: 기재 층, 방사선-열 변환층(radiation to heat conversion layer);이완 층; 분출 층; 접착제 층 및 당 분야에 공지된 재료로 된 기타 층들.
지지체의 기재 층은, 다른 층들을 고정시키는 표면을 제공하고 노출 단계 도중 적외선의 일부를 투과시키는, 적어도 두 가지 기능으로 작용한다. 기재 층은 치수 안정한, 굴곡성의 시트 재료를 포함할 수 있다. 기재 층으로 사용하기 적절한 투명한 굴곡성 필름의 예로서, 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트 등), 폴리에테르 술폰, 폴리이미드, 폴리(비닐 알코올-코-아세탈), 폴리에틸렌, 또는 셀룰로오스 아세테이트 등의 셀룰로오스 에스테르, 및 폴리비닐 클로라이드의 필름을 들 수 있다. 하나의 구현예에서, 공여체 지지체의 기재 층은 플라스마 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 기타 물질들이 상기 지지체의 주요 기능을 방해하지 않는 한, 기재 층에 첨가제로서 존재할 수 있다. 그러한 첨가제의 예로서, 가소제, 피복 보조제, 유동 첨가제, 윤활제, 헐레이션 방지제(antihalation agent), 정전 방지제, 계면활성제 및 필름의 조성에 사용되도록 공지된 기타의 것을 들 수 있다. 기재 층은 일반적으로 5 내지 200 미크론, 바람직하게는 38 내지 102 미크론 범위의 두께를 갖는다.
방사선-열 변환층은, 방사선의 에너지를 공여체로부터 수용체로 재료의 전이를 돕도록 작용하는 열 에너지로 변환시킴으로써, 노출 단계에서 사용되는 방사선의 일부를 흡수하는 역할을 한다. 방사선-열 변환층은 금속, 금속 산화물, 유기 결합재 및 적외선 흡수제를 포함하는 유기 층, 비금속, 또는 적합한 재료의 혼합물과 같은 적합한 재료를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 어떤 예는 전이 금속 원소 및 13, 14, 15 및 16 족의 금속 원소, 그들의 상호 간의 합금, 및 그들의 1족 및 2족 원소와의 합금이다. (CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition, 2000에 나타난 것과 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 1-18의 족 번호가 매겨진, IUPAC 번호 체계를 사용하였다.)
니켈, 텅스텐, 알루미늄, 크롬 및 니켈 바나듐 합금은 방사선-열 변환층을 위한 전형적인 금속이다. 스퍼터링에 의해 적용된 크롬은 방사선-열 변환 층을 위한 가장 전형적인 선택이다. 산화 알루미늄 및 산화 크롬과 같은 금속 산화물이 적합하다. 14 족의 비금속 원소인 탄소도 사용될 수 있다.
방사선-열 변환 층은 유기 결합재 및 적외선 흡수제를 포함하는 유기 층일 수 있다. 적합한 결합재의 일부 예는 폴리비닐 클로라이드, 염소화된 폴리비닐 클로라이드 및 니트로셀룰로오스를 포함한다. 적외선 흡수제의 예는 카본 블랙 및 적외선-흡수 염료이다. 보다 높은 분해 온도를 갖는 중합체들도 방사선-열 변환 층으로서 유용한 유기 층을 제조하는 데 사용될 수 있다.
하나의 구현예에서, 방사선-열 변환 층의 두께는 사용되는 금속의 광학적 흡수에 의존한다. 바람직한 금속화 두께는 830 nm의 방사선 파장에서 약 25%의 광학적 투과율 내지 약 60%의 광학적 투과율을 수득하도록 하는 것이며, 바람직한 범위는 약 50% 광학적 투과율이다.
하나의 선택적 방사선-열 변환 층을 갖는 것이 바람직하지만, 하나 이상의 방사선-열 변환 층을 갖는 것도 가능하며, 상이한 층들이 동일 또는 상이한 조성을 가질 수 있다.
선택적인 방사선-열 변환 층이 물리적 증착 기술에 의해 상기 기재 층에 적용될 수 있다. "물리적 증착"이라는 용어는 진공에서 수행되는 다양한 침착 방법을 의미한다. 즉, 예를 들면, 물리적 증착은 이온 빔 스퍼터링을 포함하는 모든 형태의 스퍼터링, 뿐만 아니라 이온 빔 증발 및 화학적 증착과 같은 모든 형태의 증착을 포함한다. 본 발명에 유용한 물리적 증착의 구체적인 형태는 RF 마그네트론 스퍼터링이다. 니켈은 기재 지지체 상에 전자 빔 침착될 수 있다. 알루미늄은 저항적 가열에 의해 적용될 수 있다. 크롬, 니켈 및 니켈 바나듐 층은 스퍼터링 또는 전자 빔 침착에 의해 적용될 수 있다. 유기 층으로 이루어진 선택적 가열 층의 경우, 상기 방사선-열 변환 층은 통상의 용매 피복 기술에 의해 적용될 수 있다.
상기 이완 층은 재료의 공여체에 대한 접착을 저하시킴으로써 공여체로부터 수용체로 재료의 전이를 돕는 역할을 한다. 상기 이완 층은 상기 방사선-열 변환 층의 표면을 산소 플라스마 처리함으로써 형성된 층, 상기 기재 층, 또는 여타의 층을 포함할 수 있다. 이는 헥사메틸디실라잔, 트리클로로실란 퍼플루오로데칸, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸-1-메틸디클로로실란 또는 여타 실릴화제와 같은 실릴화제에 의해 또다른 지지체 층의 표면 처리로부터 유래된 층을 포함할 수 있다. 이완 층의 두께는 약 0.001 미크론 내지 약 10 미크론에서 변한다.
접착제 층은 공여체의 층들 간의 접착을 향상시키거나, 가장 일반적으로는 공여체와 수용체 간의 접촉을 향상시키는 역할을 한다.
분출 층은 재료의 공여체로부터 수용체로의 전이를 돕는 힘을 제공하는 역할을 한다. 상기 분출 층은 가열 시 기체상의 분자로 분해되어 전이가능한 재료의노출된 부분의 수용체 물품으로의 전이를 일으키기 위한 추가의 힘을 제공하는 중합체를 포함할 수 있다. 비교적 낮은 분해 온도(약 350℃ 미만, 바람직하게는 약 325℃ 미만, 더욱 바람직하게는 약 280℃ 미만)를 갖는 중합체가 사용될 수 있다. 하나 이상의 분해 온도를 갖는 중합체의 경우에는, 첫번째 분해 온도가 350℃ 미만이어야 한다. 적합한 분출 층 성분은 치환된 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 에스테르, 폴리메타크릴레이트 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 니트로셀룰로오스, 폴리(비닐 클로라이드), 염소화된 폴리(비닐 클로라이드), 폴리카보네이트, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택된 중합체이다. 열적 첨가제가 상기 방사선-열 변환 층에서 생성된 열의 효과를 증폭시키기 위해 상기 분출 층에 제공될 수도 있다. 기체상 생성물의 창출을 위한 추가의 분해 경로를 제공함으로써, 전이 과정을 돕기 위한 추가의 추진력이 생성될 수 있다. 상기 분출 층은 약 0.01 미크론 내지 약 10 미크론의 두께를 가질 수 있다.
상기 지지체는 전형적으로 약 10 미크론 내지 약 200 미크론의 두께를 갖는 시트이다. 하나의 구현예에서, 상기 지지체는 약 40 미크론 내지 약 60 미크론의 두께를 갖는 다층의 폴리에스테르 필름이다. 본 발명의 한 구현예에서, 지지체는 기재 층의 폴리에스테르 테레프탈레이트 표면 상의 전이가능한 층에 접촉하는 면 위에 약 1 나노미터 두께의 크롬으로 된 방사선-열 변환 층을 갖는 약 52 미크론 두께의 청색-염료를 가진 폴리에스테르 테레프탈레이트 필름을 가장 바깥쪽 기재 층으로 포함하여, 상기 방사선-열 변환 층을 통하여 830 나노미터 파장의 방사선의 50% 투과를 제공한다.
하나의 구현예에서, 상기 지지체는 적외선을 투과시킬 수 있다. 적외선은 여기에서 740 나노미터에서 1500 나노미터의 파장을 갖는 것으로 정의된다. 적외선은, 빔의 일부 다른 부분이 재료에 의해 흡수 또는 산란될 수도 있지만, 적외선 빔의 일부 감지될 수 있는 부분이 상기 재료를 통과할 때 재료에 의해 및 재료를 통해 투과된다. 상기 재료는 모든 가능한 파장에서 적외선을 투과시켜야 할 필요는 없다; 적어도 하나의 파장이 투과된다면 충분하다. 상기 재료는 가능한 파장에서 모든 적외선을 투과시켜야 할 필요는 없다; 하나의 적외선 파장에서 방사선의 약 10% 이상을 투과시킨다면 충분하다. 하나의 구현예에서, 830-나노미터 적외선의 약 80% 이상이 상기 지지체를 통하여 투과된다. 다른 구현예에서는, 방사선-흡수성, 금속-함유 층이 지지체 중에 존재하므로, 약 10% 초과 약 90% 미만의 830-나노미터 적외선이 상기 지지체를 통하여 투과된다.
공여체의 지지체는 전이가능한 재료 및 전이가능한 적외선-흡수 염료를 포함하는 적어도 하나의 전이가능한 층을 지지한다. 전형적으로 적외선 흡수 염료는 일반적으로 상기 염료 내의 전자 에너지 수준으로 인하여 400 나노미터 내지 1500 나노미터 사이의 방사선을 부분적으로 및 선택적으로 흡수한다. 바람직하게는 상기 염료는 물과 유기 용매의 적어도 1종으로부터 선택된 액체 중 검출가능한 용해도, 전형적으로는 액체 1 리터 당 약 1 밀리그램 염료의 용해도보다 큰 용해도를 갖는다. 약 400 나노미터 내지 약 740 나노미터의 스펙트럼 파장 영역은 가시광선 영역으로 간주된다. 약 740 나노미터 내지 약 1500 나노미터의 스펙트럼 파장 영역은 적외선 영역으로 간주된다. 적외선-흡수 염료는 650 나노미터 내지 1500 나노미터 사이에서 적어도 하나의 방사선 흡수의 국소적 최대값(들)을 가지며(400 나노미터 및 1500 나노미터 사이를 모든 방사선의 흡수 특성으로 간주할 때), 다른 파장에서 실질적인 흡수를 가질 수도 있다. 전형적으로 적외선-흡수 염료는 740 나노미터 내지 1500 나노미터 범위에서 폭 100 나노미터의 적어도 하나의 파장 영역에서의 중간 소광 계수가 400 나노미터 내지 740 나노미터의 전체 파장 영역에 걸친 중간 소광 계수보다 크기 때문에 다른 염료들로부터 구별된다.
적외선-흡수 염료는 노출 단계에서 적외선의 흡광도를 증가시키고 따라서 상기 적외선-흡수 염료를 함유하는 부피에서 온도 증가를 일으키기 위해 일부 열적 상형성 응용에 사용된다. 적외선 방사를 사용하는 노출 단계가 수행된 후, 적외선-흡수 염료의 존재는 열적 상형성 공정의 기능을 위해 더 이상 필요하지 않다. 색상 필터, 색상 보호막, 액정 디스플레이, 및 다른 칼라 또는 단색 물체와 같은 적외선-흡수 염료를 이용하는 열적 상형성에 의해 제조된 많은 제품에서, 적외선-흡수 염료의 존재는 그의 색상, 즉 상기 염료의 스펙트럼 흡수 특성으로 인하여 바람직하지 못하다. 노출 단계 후 상기 적외선 흡수 염료의 일부 또는 전부의 제거가 바람직한데, 예를 들면 상기 적외선-흡수 염료의 전이된 부분의 약 50% 내지 약 100% 범위의 열적 탈색에 의한 제거가 바람직하다.
본 발명에 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있는 적합한 적외선-흡수 염료의 예로서 다치환된 프탈로시아닌 화합물 및 금속-함유 프탈로시아닌 화합물; 금속-착물 염료, 벤즈옥사졸 염료, 벤즈[e,f 또는 g]인돌륨 염료, 인도시아닌 염료, 시아닌 염료; 스쿠아릴륨 염료; 찰코게노피릴로아크릴리덴 염료; 크로코늄 염료; 금속 티올레이트 염료; 비스(찰코게노피릴로) 폴리메틴 염료; 옥시인돌리진 염료; 비스(아미노아릴) 폴리메틴 염료; 메로시아닌 염료; 및 퀴노이드 염료를 들 수 있다. 미국 특허 제 5,108,873 호, 5,036,040 호, 5,035,977 호, 5,034,303 호, 5,024,923 호, 5,019,549 호, 5,019,480 호, 4,973,572 호, 4,952,552 호, 4,950,640 호, 4,950, 639 호, 4,948,778 호, 4,948,777 호, 4,948,776 호, 4,942,141 호, 4,923,638 호, 4,921,317 호, 4,913,846 호, 4,912,083 호, 3,892,584 호, 4,791,023 호, 4,778,128 호, 4,767,571 호, 4,675,357 호, 4,508,811 호, 4,446,223 호, 4,315,983 호 및 3,495,987 호에 개시된 적외선-흡수 재료 또한 여기에 적합할 수 있다. 적합한 적외선-흡수 염료(근-, 중간- 및 원-적외선 흡수 염료를 포함하는)의 제조원은 H. W. 샌즈 사(H. W. Sands Corp., Jupiter, FL)이다. 본 발명에 사용하기 적합한 적외선-흡수 염료는 하기에 나열한 기타 특징을 갖는다. 적합한 염료로서 H. W. 샌즈 사(H. W. Sands Corp., Jupiter, FL)로부터 SDA-4927로 시판되는 CAS 번호 [162411-28-1]를 갖는 2-(2-(2-클로로-3-(2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)에틸리덴)-1-시클로헥센-1-일)에테닐)-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 유리 산; H. W. 샌즈 사로부터 SDA-5802로시판되는, C41H47N4NaO6S3의 분자식 및 약 811 g/몰의 분자량을 갖는, 2-[2-[2-(2-피리미디노티오)-3-[2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)]에틸리덴-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 나트륨염; CAS 번호 [3599-32-4] 및 약 775 g/몰의 분자량을 갖는, H. W. 샌즈 사로부터 IR-125로 시판되는 인도시아닌 그린; H. W. 샌즈 사로부터 TIC-5C로 시판되는, CAS 번호 [128433-68-1] 및 약 619 g/몰의 분자량을 갖는, 3H-인돌륨, 2-[2-[2-클로로-3-[(1,3-디히드로-1,3,3-트리메틸-2H-인돌-2-일리덴)에틸리덴]-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,3,3-트리메틸-, 트리플루오로메탄술폰산(1:1)과의 염을 들 수 있다. 이하에 상세히 기술된 바와 같은 후보 염료를 사용하는 단순한 선별 방법에 의해 염료의 상기 부류로부터 적절한 개별적인 선택을 할 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서, 적외선-흡수 염료는 다음 화학식의 구조 중 하나로부터 선택된 시아닌 염료이다.
상기 식 중, R1및 R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기로부터 독립적으로 또는 동일하게 선택될 수 있고, R1은 R2에 공유 결합되어 R1+ R2가 각각 -CH2-CH2- 또는 -CH2-CH2-CH2-인 경우와 같이 탄소수 5 또는 6의 고리를 형성할 수 있으며; R3는 수소, 플루오르, 염소, 브롬 및 요오드로부터 선택된 할로겐, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 및 알킬, 시클로알킬, 아릴 및 1 내지 10 개의 탄소 원자 및 0 내지 3 개의 질소 원자를 갖는 헤테로고리 기에 결합된 산소 또는 황 원자로부터 선택되고; R4및 R5는 수소, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 및 이온화되거나 이온화되지 않은 술포부틸 및 술포프로필 기(-(CH2)[3-4]SO3[- 또는 H])로부터 독립적으로 또는 동일하게 선택된다. 시아닌 염료가 전하를 띤 경우에는, 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄, 과염소산염, 트리플루오로메탄 술포네이트, p-톨루엔술포네이트 또는 여타 음이온 또는 양이온과 같은 반대 이온이 존재한다.
상기 공여체 중 적외선-흡수 염료의 양은 노출 단계 도중 조립품 위에 작용하는 적외선의 0 내지 1 사이의 분획을 흡수하기에 충분한 양이다. 한 구현예에서 적외선-흡수 염료는 가장 짧은 경로 방향에서, 전형적으로 공여체 시트의 두께로, 공여체를 통과하는 830 나노미터 파장의 방사선의 약 1% 내지 약 95% 사이를 흡수하는 염료의 양으로 약 830 나노미터 파장에서 방사선을 방출하는 레이저와 함께 사용된다. 다른 구현예에서, 상기 적외선-흡수 염료는 가장 짧은 경로 방향에서, 전형적으로 공여체 시트의 두께로, 공여체를 통과하는 830 나노미터 파장의 방사선의 약 40% 내지 약 90% 사이를 흡수하는 양으로 사용된다. 또다른 구현예에서, 상기 적외선-흡수 염료는 가장 짧은 경로 방향에서, 전형적으로 공여체 시트의 두께로, 공여체를 통과하는 830 나노미터 파장의 방사선의 약 50% 내지 약 70% 사이를흡수하는 양으로 사용된다. 상기 흡수된 양은 적외선-흡수 염료를 포함하거나 포함하지 않고 제조된 공여체의 두 개의 별도 시뮬레이트된 시료의 830 나노미터 파장에서의 방사선 흡수 성질을 분석하여, 상기 적외선-흡수 염료의 흡광도 기여로 인하여 노출 도중 예상된 흡광도의 차이를 측정함으로써 분광광도계적으로 쉽게 결정된다.
일부 적합한 공여체 또는 공여체 요소가 예를 들면 미국 특허 제 5,773,188 호, 미국 특허 제 5,622,795 호, 미국 특허 제 5,593,808 호, 미국 특허 제 5,334,573 호, 미국 특허 제 5,156,938 호, 미국 특허 제 5,256,506 호, 미국 특허 제 5,427,847 호, 미국 특허 제 5,171,650 호 및 미국 특허 제 5,681,681 호에 개시되어 있다. 이들 공여체는 본 발명에 사용하기에는 부적절한 적외선-흡수 공여체를 이용하여 조성되었으며, 이들은 상형성 단계 후 가열 시 열적으로 탈색될 수 없다. 여기에 인용된 참고문헌들은 본 발명의 공여체 요소에 존재할 수 있는 다양한 전이가능한 재료를 예시하기 위한 것이며, 이 문헌들은 어떤 의미로든 모든 것을 포함하는 것은 아니다.
상기 공여체의 전이가능한 층에서 전이가능한 재료는 1종 이상의 단량체, 용매, 왁스, 가소제, 착색제, 염료, 안료, 분산제, 계면활성제, 접착제, 가교제, 전도체, 시약 및 1종 이상의 중합체, 올리고머, 그래프트 공중합체 및 벌집형(comb) 공중합체를 포함하는 결합재와 같은 당 분야에 그 기능이 알려진 재료 또는 재료들의 조합을 포함한다. 전이가능한 재료의 재료 또는 재료의 조합은 접착성, 강도, 응집 강도, 탄성, 이탈성, 색상, 질감, 전도성, 반응성, 가격 및 투명도에서 선택된 하나와 같은 기능을 부여하기 위해 고안된다.
하나의 구현예에서, 전이가능한 층은 전형적으로 적외선 흡수 염료, 안료 착색제, 계면활성제 결합재의 수성 분산액을 포함한다.
전이가능한 재료는 결합재로서 중합체 및 올리고머 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전이가능한 재료는 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트 수소 프탈레이트, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 기타 셀룰로오스 유도체와 같은 1종 이상의 셀룰로오스 유도체를 포함할 수 있다. 전이가능한 재료는 아크릴, 메타크릴, 비닐 및 스티렌 단량체 및 에스테르를 포함하는 올레핀계 단량체의 1종 이상의 단독 중합체 및 공중합체를 포함할 수 있다. 아크릴 및 메타크릴 단량체 및 에스테르는 아크릴산, 메타크릴산, 및 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-페닐 에틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 펜타브로모벤질 아크릴레이트와 같이 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴, 아르알킬 및 치환된 에스테르와 같은 물질을 포함한다. 비닐 단량체 및 에스테르는 아크릴로니트릴, 예를 들면 메틸 비닐 에테르 및 n-부틸 비닐 에테르 같은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 비닐 에테르; 비닐 클로라이드; 비닐 아세테이트 같은 물질을 포함한다. 스티렌계 단량체는 스티렌, 알파-메틸 스티렌, 및 4-메틸 스티렌과 같이 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 치환체를 갖는 치환된 스티렌을 포함한다. 공중합체 및 단독중합체는 메틸 비닐 에테르와 같은 비닐 에테르와 말레산 무수물의 공중합체; 폴리시아노아크릴레이트; 폴리카보네이트; 폴리(비닐 아세테이트); 폴리(스티렌-코-아크릴로니트릴); 폴리 술폰 또는 폴리(페닐렌 옥시드); 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 공중합체 같은 비닐 공중합체; 폴리비닐 부티레이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 클로라이드 등; 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드 등과 같은 축합된 중합체; 폴리에테르 이미드; 폴리술폰; 폴리에테르 술폰; 아라미드; 부타디엔/스티렌 공중합체와 같은 고무-타입 열가소성 중합체; 폴리우레탄; 에폭시 수지; 우레아/멜라민 수지 등을 포함한다. 그 중에서도, 아크릴류, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄, 폴리에스테르 및 폴리이미드와 같은 중합체가 바람직하게 사용된다. 하나의 구현예에서는, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 메타크릴산 및 글리시딜 메타크릴레이트와 함께 공중합된 올리고머의 메틸 메타크릴레이트 매크로단량체로 그래프트 공중합체가 형성된다.
전이가능한 재료로 사용되는 중합체 및 올리고머는 첨가 중합, 축중합, 자유-라디칼 중합, 생 중합(living polymerization), 용매 기재(solvent-borne) 중합, 수성-기재(water-borne) 중합, 에멀션 중합 및 라텍스 중합과 같은 통상의 방법에 의해 제조될 수 있다.
왁스의 예로서, 무기 왁스, 천연 왁스 및 합성 왁스를 들 수 있다. 무기 왁스의 바람직한 예로서, 파라핀 왁스 같은 석유 왁스, 미세결정성 왁스, 에스테르 왁스, 산화된 왁스 등, 뿐만 아니라 몬탄 왁스, 오조케라이트, 세레신 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 파라핀 왁스가 바람직하다. 파라핀 왁스는 석유로부터 분리되고, 융점에 따라 다양한 종류의 파라핀 왁스가 시판된다. 천연 왁스의 예로서카르나우바 왁스, 일본 왁스, 우리큐리(ouricury) 왁스 및 에스팔(espal) 왁스 등과 같은 식물성 왁스, 뿐만 아니라, 밀납, 곤충 왁스, 셸락 왁스, 경랍 등과 같은 동물성 왁스를 들 수 있다. 합성 왁스는 일반적으로 윤활제로 사용되며, 통상 고급 지방산 화합물로 이루어져 있다.
가소제의 예로서 예를 들면 디부틸 프탈레이트, 디-n-옥틸 프탈레이트, 디(2-에틸헥실) 프탈레이트, 디노닐 프탈레이트, 디라우릴 프탈레이트, 부틸 라우릴 프탈레이트, 부틸 벤질 프탈레이트 및 상동물과 같은 프탈레이트; 디(2-에틸헥실) 아디페이트, 디(2-에틸헥실)세바세이트 및 상동물과 같은 지방족 이염기 산 에스테르; 트리크레실 포스페이트, 트리(2-에틸헥실) 포스페이트 및 상동물과 같은 인산 트리에스테르; 폴리에틸렌 글리콜 에스테르 등과 같은 폴리올 폴리에스테르; 및 에폭시 지방 에스테르와 같은 에폭시 화합물 등, 공지의 가소제인 에스테르 화합물을 들 수 있다.
상기 전이가능한 재료 중 착색제는 안료 또는 염료일 수 있다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 안료를 조성물에 도입하는 것은 안료 분산제를 사용하여 안정한 안료 분산액을 제조하여 이를 도입함으로써 가장 쉽게 이루어진다. 안정성을 위해서 및 착색 밀도를 위해서, 그리고 또한 높은 분해 온도를 위해서, 착색제로서 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 안료는 (1) 높은 투명성, 및 (2) 평균 입자 크기가 약 100 나노미터 미만인 작은 입자 크기를 갖는 안료로부터 바람직하게 선택된다. 안료의 일부 유용한 화학적 부류로서, 금속-함유 프탈로시아닌 및 할로겐화된 유도체, 안트라퀴논, 퀸아크리돈, 에핀돌리디온, 피라졸론, 아세토아세틸 모노아조, 비스아조 및 메틴을 들 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 안료의 일부 예로서, 썬 케미칼 사(Sun Chemical Co., Fort Lee, NJ)의 제품인 RS 마젠타 234-007TM, GS 시안 249-0592 TM, 및 RS 시안 248-061; 시바(Ciba, Newport, DE)의 제품인 BS 마젠타 RT-333D TM, 마이크로리쓰 옐로우(Microlith Yellow) 3G-WA TM, 마이크로리쓰 옐로우 2R-WA TM, 마이크로리쓰 블루 YG-WA TM, 마이크로리쓰 블랙 C-WA TM, 마이크로리쓰 바이올렛 RL-WA TM, 마이크로리쓰 레드 RBS-WA TM, 크로모프탈(Cromophthal) 레드 3B, 어갈라이트(Irgalite) 블루 GLO 및 어갈라이트 그린 6G; 바이엘(Bayer, Pittsburgh, PA)의 제품인 판컨(Fanchon) 패스트 옐로우 5700; 루빈(Rubine) F6B (C.I. No. 안료 184); 크로모프탈(CromophthalTM) 옐로우 3G (C.I. No. 안료 옐로우 93); 호스타펌(HostapermTM) 옐로우 3G (C.I. No. 안료 옐로우 154); 모나스트랄(MonastralTM) 바이올렛 R (C.I. No. 안료 바이올렛 19); 2,9-디메틸퀸아크리돈 (C.I. No. 안료 레드 122); 인도패스트(IndofastTM) 브릴리언트 스칼렛 R6300 (C.I. No. 안료 레드 123); 퀸도(Quindo) 마젠타 RV 6803; 몬스트랄(MonstralTM) 블루 G (C.I. No. 안료 블루 15); 몬스트랄TM블루 BT 383D (C.I. No. 안료 블루 15); 몬스트랄TM블루 G Br 284D (C.I. No. 안료 블루 15); 몬스트랄TM그린 CT 751 D (C.I. No. 안료 그린 7); 호이코텍 아퀴스(Heucotech Aquis) IITM시리즈 중 임의의 것; 호이코스퍼스 아퀴스(Heucosperse Aquis) IIITM시리즈 중 임의의 것 등을 들 수 있다.
착색제의 예로서 다음과 같은 염료를 들 수 있다: 예를 들면 스미카론(Sumikaron) 바이올렛 RSTM(Sumitomo Chemical Co., Ltd.의 제품), 디아닉스(Dianix) 패스트 바이올렛 3R FSTM(Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.의 제품) 및 카얄론(Kayalon) 폴리올 브릴리언트 블루 N-BGMTM및 KST 블랙 146TM(Nippon Kayaku Co., Ltd.의 제품)과 같은 안트라퀴논 염료; 카얄론 폴리올 브릴리언트 블루 BMTM, 카얄론 폴리올 다크 블루 2BMTM, 및 KST 블랙 KRTM(Nippon Kayaku Co., Ltd.의 제품), 스미카론 디아조 블랙 5GTM(Sumitomo Chemical Co., Ltd.의 제품), 및 믹타졸(Miktazol) 블랙 5GHTM(Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.의 제품)과 같은 아조 염료; 다이렉트 다크 그린 BTM(Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.의 제품) 및 다이렉트 브라운 MTM및 다이렉트 패스트 블랙 DTM(Nippon Kayaku Co. Ltd.의 제품)와 같은 직접 염료; 카야놀 밀링 시아닌 5RTM(Nippon Kayaku Co. Ltd.의 제품)과 같은 산 염료; 스미아크릴 블루 6GTM(Hodogaya Chemical Co., Ltd.의 제품) 및 아이젠 말라카이트(Aizen Malachite) 그린TM(Hodogaya Chemical Co., Ltd.의 제품)과 같은 염기성 염료를 들 수 있다. 상기 염료는 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 안료 및/또는 염료의 조합이 사용될 수도 있다.
공여체 중에, 특히 전이가능한 재료 중에, 전형적으로 당 분야에 공지된 바와 같이 지지체 상에 상기 전이가능한 재료를 적용하는 도중 피복 보조제로서, 계면활성제가 사용될 수 있다. 전형적인 계면활성제로서, 4 내지 40 개의 탄소원자를 갖는 알킬기를 갖는 알킬아릴 폴리에테르 알코올(예, Rohm & Haas, Philadelphia, PA로부터 시판되는 TRITON X-100으로 알려진 옥틸페놀 에틸렌 옥시드 축합물)과 같은 이온성 및 비이온성, 수소 치환된 및 플루오르 치환된 화합물; 플루오로계면활성제(예, FC-170C 및 FC-340 및 기타 3M, St. Paul, MN의 제품인 플루오로케미칼 계면활성제, 및 DuPont, Wilmington, DE의 제품인 조닐(R)FSA 플루오로 계면활성제); 및 4 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 아릴알킬 설페이트(예, 암모늄 라우릴 설페이트)를 들 수 있다. 기타 적합한 계면활성제가 피복의 질을 결정하기 위한 실험에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
전이가능한 재료의 성분은 용매, 물 또는 용매와 물의 혼합물에 담지될 수 있다. 용매 및 물은 나중에 증발과 같은 통상의 방법에 의해 피복 도중에 제거될 수 있다.
전이가능한 재료 및 적외선-흡수 염료를 포함하는 전이가능한 층 그 자체는 단일 층 또는 다 층으로 구성될 수 있다. 전이가능한 재료 및 적외선-흡수 염료는 균질 또는 불균질하게 혼합되거나, 한데 분산되거나, 별도의 층을 이루거나, 전술한 방법의 조합일 수 있다. 통상의 혼합기, 피복기, 건조기, 압출기, 적층기 및 관련된 적용 장비가 상기 전이가능한 층을 형성하고 이를 상기 지지체에 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 공여체의 하나의 구현예에서, 지지체에 인접하고 그에 접촉하는 상기 전이가능한 층은 약 0.1 미크론 내지 약 10 미크론의 두께를 갖는다. 공여체의 또다른 구현예에서, 지지체에 인접하고 그에 접촉하는 상기 전이가능한 층은 약 0.5 미크론 내지 약 3 미크론의 두께를 갖는다.
공여체의 한 구현예에서, 안료와 분산제의 수성 분산액, 아민-중화된 자유-라디칼-중합된 (메트)아크릴 라텍스, 및 적외선-흡수 염료를 포함하는 전이가능한 재료의 수중 혼합물을 크롬-스퍼터링된 청색-염색된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 지지체(상기 지지체는 830 나노미터에서 50%의 투과율을 가지며 총 두께 50 미크론임)의 크롬 층 위에 피복하고, 100℃ 미만에서 공기 중 건조시켜 지지체 상에 1 미크론 두께의 건조된 전이가능한 층을 수득한다. 상기 공여체는 조립품에서 수용체와 함께 사용된다.
본 발명에서, 조립품은 또한 수용체를 포함한다. 적합한 수용체는 유리, 피복된 유리, 중합체 필름, 금속 포일, 회로 기판, 및 열적 전이 방법에 의해 기능화되기 적합한 여타의 필름, 포일 및 물체으로 구성된다. 상기 수용체는 유리 시트와 같이 균질의 물체이거나, 유리 시트, 전형적으로 각각이 30 미크론 x 150 미크론인 직사각형 창을 갖는 불투명 검정 마스크 및 상기 창의 1/3을 채우는 적색 투명 재료의 열-전이된 층을 포함하는 부분적으로-기능화된 3-색 필터와 같은 복합 조립품일 수 있다. 상기 수용체는 하나 이상의 공여체를 갖는 별도의 열적 전이 공정에서 하나 이상의 조립품에 사용될 수 있다. 상기 수용체는 상기 열적으로 전이된 재료를 영구적으로 고정시킬 수 있거나, 상기 열적으로 전이된 재료는 원래의임시 수용체로부터, 유리, 피복된 유리, 중합체 필름 또는 수용체로 적합한 기타 재료와 같은 2차적인 영구적 수용체라고 알려진 또다른 물체로 전이될 수 있다. 전형적으로, 공여체 필름의 지지체로 사용되는 시트 및 필름 재료는 또한 수용체, 특히 임시 수용체의 굴곡성 성분으로서 사용될 수도 있다. 하나의 예는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체로 된 필름이다. 수용체를 위해 본 발명에 사용되는 유리는 보락스 유리, 보로실리케이트 유리, 크롬 유리, 크라운 유리, 납 유리, 석회 유리, 칼륨 유리, 실리카-납 유리, 소다 유리, 및 아연-크라운 유리와 같은 임의의 유리일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 보로실리케이트 유리가 사용된다.
수용체를 위한 피복은 선택적이지만 상기 전이가능한 재료의 접착을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 피복은 예를 들면, 상기 정의된 바와 같은 계면활성제; 폴리카보네이트 같은 중합체; 폴리우레탄; 폴리에스테르; 폴리비닐 클로라이드; 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체; 폴리(카프로락톤); 에틸렌 및/또는 비닐 클로라이드와의 비닐아세테이트 공중합체; (메트)아크릴레이트 단독중합체 (부틸-메타크릴레이트 같은) 및 공중합체; 피복 보조제, 용매 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 피복은 의도하는 목적을 위해 유효한 임의의 양으로 존재할 수 있다. 일반적으로, 1 평방 미터 당 1 내지 5 그램의 피복 중량에서 좋은 결과가 수득되었다. 그렇지 않으면, 상기 피복은 약 1,500 내지 약 70,000의 수 평균 분자량을 갖는 저 분자량 가교가능한 결합재를 포함할 수 있다. 하나의 적합한 피복 혼합물은 메틸 메타크릴에이트의 (메트)아크릴 라텍스, 글리시딜 메타크릴레이트, 메타크릴산 및 플루오로계면활성제와 조합된 n-부틸 아크릴레이트, 유기 기재, 유기 용매 및 물의 배합물이고, 이는 강성의 또는 굴곡성의 기질에 통상의 기술에 의해 적용되고 건조되어 수용체를 제공할 수 있다.
조립품은 적어도 하나의 공여체 및 수용체를 사용하여 제조된다. 공여체를 공여체의 전이가능한 층의 표면에서 수용체와 접촉시킨다. 접촉은 공여체의 전이가능한 층의 전체 표면이 수용체에 의해 덮이고 수용체와 접촉하도록 전체적이거나, 부분적일 수도 있다. 전이가능한 층의 표면이 수용체와 부분적으로 접촉하는 것은 공여체의 표면이 거칠거나 수용체의 표면이 거친 경우에 일어날 수 있다. 부분적인 접촉은 또한 상기 수용체 표면이 질감을 가질 경우에 (예를 들면, 사전의 열적 전이에 의해서, 또는 프레넬 렌즈에서 발견되는 것과 같은 고유의 질감에 의해) 일어날 수 있다. 접촉은 재료의 전이가 의도된 영역에서 긴밀한 접촉인 경우가 바람직하다. 긴밀한 접촉은 전체적 접촉 및 100 미크론 이하의 분리 간격을 포함한다. 하나의 구현예에서, 열적 전이가 의도된 영역에서 공여체와 수용체 사이의 분리 간격은 0 미크론 내지 5 미크론 미만이다.
상기 조립품은, 만일 존재한다면, 공여체와 수용체로부터 커버시트(들)을 제거한 다음, 상기 공여체가 상기 수용체 요소에 접촉하도록 상기 공여체를 수용체에 인접하게 배치함으로써 통상적으로 제조된다. 진공 및/또는 가압이 상기 공여체와 수용체를 한데 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 공여체 및 수용체를 공여체 층 또는 상-수용 층에 스페이서 입자를 이용하여 약간 떨어지게 배치할 수도 있다. 또다른 선택으로서, 상기 공여체 및 수용체는 주변에서의 층의 융합에 의해 한데 고정될 수 있다. 또다른 선택으로서, 상기 공여체 및 수용체를테이프로 한데 붙이고 노출 장치에 테이프로 붙이거나, 핀/클램프 계를 사용할 수 있다. 또다른 선택으로서, 상기 공여체를 수용체 요소에 적층하여 조립품을 제공할 수 있다. 상기 조립품은 적외선 노출을 용이하게 하도록 드럼 상에 편리하게 놓여질 수 있다.
적외선 노출 단계는 바람직하게는 1 평방 센티미터 당 약 600 밀리줄 이하, 가장 바람직하게는 1 평방 센티미터 당 약 250 밀리줄 내지 1 평방 센티미터 당 440 밀리줄의 레이저 영향에서 수행된다. 다양한 종류의 레이저가 상기 조립품을 노출시키는 데 사용될 수 있다. 상기 레이저는 바람직하게는 적외선, 근-적외선 또는 가시광선 영역에서 방사하는 것이다. 특히 유리한 것은 작은 크기, 낮은 가격, 안정성, 신뢰성, 견고성 및 조절 용이성을 제공하는 750 나노미터 내지 870 나노미터 영역에서 방사하는 다이오드 레이저이다. 780 나노미터 내지 850 나노미터 범위에서 방사하는 다이오드 레이저가 또한 바람직하다. 그러한 레이저는 예를 들면 스펙트라 다이오드 러보러토리즈(Spectra Diode Laboratories, San Jose, CA)로부터 시판된다.
노출은 전형적으로 상기 공여체의 지지체를 통하여 일어난다. 대부분의 경우에, 공여체 지지체는 적외선에 대하여 투명한 필름일 것이고, 상기 노출은 편리하게 수행된다. 그러나, 상기 수용체 요소가 적외선에 적절하게 투명한 경우, 본 발명의 방법은 상기 수용체를 적외선 레이저 방사에 상별로 노출시킴으로써 수행될 수도 있다.
조립품은 상별로 노출되어, 공여체의 전이가능한 재료의 노출된 면적의 일부가 상별 노출의 패턴에 밀접하게 관련된 패턴으로 상기 수용체 요소에 전이되도록 한다. 패턴 그 자체는 예를 들면 컴퓨터에 의해 생성된 도트 또는 라인 작업의 형태, 복사될 삽화를 스캐닝하여 수득된 형태, 원래의 삽화로부터 취해진 디지탈화된 상의 형태, 또는 레이저 노출 이전 컴퓨터 상에서 전자적으로 조합될 수 있는 상기 형태의 임의의 조합일 수 있다. 레이저 빔 및 레이저가능한(laserable) 조립품은, 레이저가 필요에 따라 개별적으로 각각의 미세한 조립품의 면적, 즉 "픽셀"에 개별적으로 어드레스되도록, 전형적으로 서로에 대하여 일정한 움직임에 있다. 이는 상기 레이저가능한 조립품을 회전식 드럼 상에 올려놓음으로써 수행될 수 있다. 편평-베드(flat-bed) 기록기가 상기 조립품을 레이저에 대하여 움직이도록 사용될 수도 있다. 레이저는 고정되거나 이동가능한 것일 수 있다. 조립품을 고정 및 노출시키기 위한 적합한 장치는 예를 들면 크레오(Creo) 모델 3244 스펙트럼 트렌드세터(Trendsetter(R)) 열적 상형성 장치(Creo Inc., Vancouver, Canada)와 같이 시판된다.
본 발명의 다음 단계는 상기 지지체를 상기 수용체로부터 분리하는 것이다. 일반적으로, 상기 두 요소를 단순히 벗겨내는 것으로 이를 수행한다. 벗기는 것은 일반적으로 매우 적은 벗기는 힘을 필요로 하며, 수용체로부터 상기 공여체 지지체를 단순히 떼어냄으로써 수행된다. 분리는 벗김 또는 들어내기와 같은 임의의 통상적인 분리 기술을 이용하여 수행될 수 있으며, 손으로 또는 작업자가 개입하지 않고 자동으로 될 수 있다.
분리 과정은 수용체 상에 존재하는, 공여체의 전이가능한 재료의 전이된 노출된 면적을 포함하는, 착색된 상으로도 알려진 레이저-생성된 상, 바람직하게는 중간색의 도트 상의 결과를 가져온다. 노출 및 분리 단계에 의해 형성된 상은 수용체 상의 층으로 형성된 레이저-생성된 중간색 도트 칼라 상일 수 있다.
상형성된 수용체 또는 소모된 공여체는, 이어지는, 때로는 상이한, 전술한 상별 노출 단계에서 다른 재료를 상별로 전이하기 위해 새로운 조립품 내에 수용체로서 도입될 수 있다. 그러한 반복된 과정은 각각이 상별로 전이되거나 상이한 조립품을 사용하여 유지된 상이한 재료를 도입하는 상을 가진 수용체를 제조할 수 있다. 상이한 재료는, 예를 들면 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 다색상 보호막 또는 적색, 녹색 및 청색의 색상 필터를 생성하기 위해, 각각 상이한 착색제를 포함할 수 있다.
상을 가진 수용체의 원래 수용체 부분은, 원래 수용체가 나중에 상기 전이된 재료로부터 분리되는 경우에서와 같이, 전이된 재료의 임시 담체일 수 있다. 유사하게, 소모된 공여체의 지지체가 나중에 상기 전이되지 않은 재료로부터 분리될 수도 있다.
본 발명에서는, 상기 적외선-흡수 염료를 열적으로 탈색하여, 상기 상을 가진 수용체 중 적외선-흡수 염료의 존재를 감소시키기 위해 노출 단계 후 가열 단계가 사용된다. 적합한 적외선-흡수 염료는 여기에 상세히 기재된 방법을 이용하여 쉽게 확인된다. 상을 가진 수용체를 가열하는 데 적절한 조건도 임의의 특정 적합한 적외선-흡수 염료에 대하여, 예를 들면 상을 가진 수용체 위에 또는 실시예에보여진 것과 같은 적합한 시험 물체 위에 직접 적외선-흡수 염료의 방사선 특징 중 흡광도의 상응하는 감소를 분광광도계로 기록함으로써 쉽게 결정된다. 유용한 감소는, 흡광도가 적외선-흡수 염료에 기인하는 파장에서, 임의의 흡광도의 약 50% 내지 약 100%의 감소이다. 상기 파장에서 흡광도의 그러한 감소는 적외선-흡수 염료의 상응하는 양의 열적 탈색을 나타낸다. 그러한 유용한 열적 탈색이 본 발명의 전형적인 구현예이다. 흡광도의 감소는 이하 실시예에서 설명된다.
적외선-흡수 염료의 열적 탈색은 여기에서, 원래 공여체로부터 유래된 재료의 가열된 부분에서("열적") 적외선-흡수 염료의 양이 감소("탈색")되어, 재료의 가열된 부분에 대한 상기 적외선-흡수 염료의 색상 기여가 감소 또는 제거되는 것으로 정의된다. 열적 탈색은 상별 조사 단계에서 방사선의 흡수로부터 가열로 인해 일어날 수 있는 어떠한 탈색으로부터도 구별되는 단계이다.
열적 탈색은 하나 이상의 메카니즘에 의해 일어날 수 있는데, 예를 들면 상기 적외선-흡수 염료는 가열된 부분으로부터 승화되거나, 상기 적외선-흡수 염료는 단분자로 분해되거나, 이는 친핵체, 친전자체, 환원제 및 산화제의 하나와 같은 또다른 성분과 반응하여 색상을 감소시킬 수 있다. 전형적으로 열적 탈색은 주목하는 파장에서 보다 적은 흡광도를 갖는 생성물로의 화학적 변화에 의한다.
"표백"이라는 용어는 때로는 "탈색"과 대충 동의어로 사용되지만, 탈색은 여기에서 사용될 경우 더 넓은 의미의 용어로 이해된다. 적외선-흡수 염료의 표백은 상기 적외선-흡수 염료와 표백제의 반응으로 인하여 표백제 양의 감소와 동시에 적외선-흡수 염료(표백되는 재료)의 양이 감소하는 것으로 생각된다. 표백제는 전형적으로 산화제 및 환원제의 하나로부터 선택되며 적외선-흡수 염료와는 상이하다. 표백은 표백을 일으키는 상기 표백제가 없으면 일어나지 않을 것이다. 방사선에 의해 개시되거나 향상되는 표백제를 이용한 표백 공정은 전형적으로 광표백 공정이라고 불리우며; 열에 의해 개시되거나 향상되는 공정은 열적 표백 공정이라고 불리운다. 표백은, 공여체 제조 도중 공여체 내에 조제되거나 공여체의 노출 후 적외선-흡수 염료와 조합되는 액체 또는 고체 표백제와 같이, 의도적으로 첨가된 표백제를 사용하여 일어날 수 있다. 표백은 또한 우연히 존재하는 표백제에 의해 일어날 수도 있다. 우연히 존재하는 표백제의 예로서 공기 중에 존재하는 산소 및 오존을 들 수 있는데, 이는 적외선-흡수 염료, 및 중합체 조성물에 존재하는 소량의 중합 개시제를 포함하는 재료에 침투할 수 있다. 중합체 또는 결합재 제제에 존재하는 자유-라디칼 개시제 잔류물, 예를 들면 80%를 넘는 원래 첨가된 개시제가 분해된 후 잔류하는 미량의 과황산 암모늄 또한, 의도적으로 첨가된 표백제가 아닌, 우연히 존재하는 표백제를 구성할 수 있다. 본 발명의 모든 구현예에서, 열적 탈색을 위한 가열 도중 소모되는 임의의 의도적으로 첨가된 표백제의 양은 적외선 흡수 염료의 열적 탈색의 정도에 대한 원인이 되지 않는데, 그 이유는 의도적으로 첨가된 표백제에 의한 열적 표백 이외의 열적 탈색의 다른 메카니즘이 작용하기 때문이다.
표백제를 첨가함으로써 적외선 흡수 염료를 표백하는 기술은 공지되어 있다. 통상적으로 표백제는 표백되어야 할 염료의 양 및 표백제의 효율에 대비하여 쉽게 결정되고, 주어진 염료 및 표백제의 조합에 대하여 실험에 의해 쉽게 결정되는 유효량으로 첨가된다. 사용가능한 표백제의 하나의 이론적으로 유효한 양은 표백제의 작용에 의해 탈색된 염료 각 분자에 대하여 표백제 한 분자이다. 표백제가 표백 공정에서 효율적으로 사용되지 않는 경우에 그러한 표백제의 양은 실험적으로 너무 적은 것으로 밝혀질 수 있으므로, 더 많은 양이 선택적으로 사용될 수 있다. 표백제는 본 발명에서 사용되어도 무방하지만, 그 사용을 피하는 것이 바람직하다.
의도적으로 첨가된 표백제는 1종 이상의 자유 라디칼 생성 화합물을 포함할 수 있다. 그 예로서, 각각의 아크릴 기가 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴 또는 아르알킬 기를 독립적으로 함유하는 벤조일 퍼옥시드와 같은 디아크릴 퍼옥시드; 각각의 알킬기가 1 내지 20 개의 탄소 원자를 독립적으로 갖는 디-tert-부틸 퍼옥시드와 같은 디알킬 퍼옥시드; 큐밀 히드로퍼옥시드 및 tert-부틸 히드로퍼옥시드와 같은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 아르알킬 알코올의 히드로퍼옥시드; 및 아조-비스-이소부티로니트릴(AIBN)과 같이 2 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아조 화합물을 들 수 있다. 대칭 또는 비대칭의 산화성 아릴아미다졸 이량체로 주로 구성된 헥사아릴비이미다졸이 적합한 자유-라디칼 생성 화합물이다. 헥사아릴비이미다졸의 6 개 아릴 기 각각은 모든 위치에 수소로 치환되거나, 탄소수 1 내지 20의 알킬 기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 각각의 치환체가 탄소수 1 내지 20을 갖는 모노 또는 디-치환된 아미노 기, 고리에 5 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 시클로알킬, 고리에 5 내지 7 개의 원자를 갖는 전자-풍부한 헤테로고리 기, 할로겐 또는 당 분야에 공지된 기타 치환체로 독립적으로 치환될 수 있다.
의도적으로 첨가된 표백제는, 예를 들면 황-황 결합, 황-탄소 이중 결합 및 황-산소-산소 결합을 갖는 산화성 또는 환원성 황 화합물과 같은 황 화합물을 포함할 수 있다. 황 화합물로서, 탄소수 1 내지 20의 아릴, 알킬 및 아르알킬 기로 치환된 티우람, 디티오카바메이트, 술펜아미드, 티아졸, 크산토게네이트, 티오우레아 및 구아니딘, 및 그들의 금속 염, 구체적으로, 니켈 디부틸디티오카바메이트, 아연 디메틸디티오카바메이트, 철(III) 디메틸디티오카바메이트, 아연 디부틸디티오카바메이트, 아연 부틸크산토게네이트, 테트라메틸티우람 모노설파이드, 테트라메틸티우람 디설파이드, 2-머캅토벤조티아졸, 테트라에틸티우람 디설파이드, 테트라부틸티우람 디설파이드, 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드, 디벤조티아질 디설파이드, 아연 2-머캅토벤조티아졸, 2-(4,4'-모르폴리노디티오)벤조티아졸, N,N-디에틸티오카바모일-2-벤조티아졸릴 설파이드, N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴 술펜아미드, N-t-부틸-2-벤조티아디졸릴 술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸릴 술펜아미드, N,N'-디시크로헥실-2-벤조티아졸릴 술펜아미드, 1,3-디페닐구아니딘, 디-o-톨릴구아니딘, 디카테콜보레이트의 디-o-톨릴구아니딘염, 헥사메틸렌 테트라민, 아연 디알킬디티오포스페네이트, N-t-부틸-2-벤조티아질술펜아미드, N-부틸알데히드와 아닐린의 반응 생성물, N,N'-디페닐티오우레아, 트리메틸티오우레아 등을 들 수 있다. 특히, 술펜아미드 시약으로서, N-시크로헥실-2-벤조티오아졸릴 술펜아미드, N-t-부틸-2-벤조티아졸릴 술펜아미드 및 N,N'-디시클로헥실-2-벤조티아질 술펜아미드가 사용될 수 있는 한편, 티우람 시약으로서, 테트라메틸티우람 모노설파이드, 테트라메틸티우람 디설파이드, 2-머캅토벤조티아졸, 테트라에틸티우람 디설파이드,테트라부틸티우람 디설파이드 및 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드가 사용될 수 있다. 과황산 암모늄, 나트륨 및 칼륨 중 하나와 같은 임의의 과황산염이 사용될 수 있다.
의도적으로 첨가된 표백제는 환원제, 특히 상형성의 방사선 노출 단계 도중 적외선-흡수 염료 상에 작용하는 것들을 포함할 수 있다.
사용되기 적합한 환원제는 일반적으로 양호한 전자 공여체, 즉, 전형적으로 1.0 V 미만, 바람직하게는 0.40 V 미만의 낮은 산화 전위를 갖는 것들이다. 적외선-흡수 염료의 선택에 따라, 이들은 중성 분자 또는 음이온성 기일 수 있다. 음이온성 기인 환원제의 예로서, N-니트로소시클로헥실히드록실아민의 염, N-페닐글리신 염, 및 알킬, 아릴, 아르알킬, 알케닐, 알키닐, 실릴, 지환족 및 포화 및 불포화 헤테로고리 기 및 이들 기의 치환된 유도체를 포함하는 군에서 선택된 4 개의 독립적인 치환체를 갖는 (단, 상기 독립적 치환체의 적어도 하나는 탄소수 8 이하의 알킬 기이다) 붕소의 음이온을 포함하는 유기보레이트 염을 들 수 있다. 미국 특허 제 6,171,766 호(Patel 등)에 나열된 바와 같은 2 개의 아실 치환체와 0 내지 4 개의 여타 치환체를 갖는 것들과 같은 1,4-디히드로피리딘 유도체도 적합한 환원제이다.
그러나, 본 발명의 한 구현예에서, 상기 공정은 적외선 흡수 염료의 원치 않는 색상을 제거하기 위한 이와 같이 의도적으로 첨가된 표백제가 존재하지 않는다. 본 발명은 상기 공여체 내에 도입되거나 그렇지 않으면 상기 열적 상형성 공정에, 예를 들면 노출 단계 후 고체 또는 액체 표백제의 의도적인 도입에 의해 사용되어야 할 표백제의 필요를 없앨 수 있다. 본 발명은 종종 덜 복잡하고, 물리적 손상이 더 적으며, 더욱 제어가능하고 더욱 안정한 방식으로 표백제의 목적의 다수 또는 전부를 성취한다. 적외선-흡수 염료를 열적으로 탈색하기 불충분한 소량의 표백제가 열적 탈색을 이루는 데 가열의 유용성을 방해하지 않고 본 발명의 구현예에 존재할 수 있다.
열적 탈색에 의해 적외선-흡수 염료를 제거하는 것은 통상의 기술에 의해 모니터링 및 보여질 수 있다. 예를 들면, 재료 중 적외선-흡수 염료의 양은 비-파괴적 방식으로 UV-가시광선 및 IR 스펙트럼 등의 흡수 스펙트럼을 이용하여 종종 측정될 수 있다. 본 발명의 한 구현예에서, 노출에 의해 공여체로부터 수용체로의 선택적 전이가 의도된 공여체 재료 층은 성분들(실질적인 양의 표백제를 배제함)과 적외선-흡수 염료의 배합일 수 있었다. 상기 구체적 구현예에서, 성분들의 배합은 상기 방사선이 상기 공여체 재료 층을 통과할 때 830 나노미터 파장의 방사선의 흡광도에 실질적으로 기여하지 않는다(실시예에 나타낸 바와 같이 실험적으로 쉽게 입증될 수 있듯이). 830 나노미터 파장에서 실질적인 흡수 또는 흡수 최대치를 갖는 적외선 흡수 염료가 상기 공여체 재료 층을 통과하는 830 나노미터 방사선의 약 50%를 흡수하는 농도로 상기 공여체 재료 층 내에 조성될 수 있다(적외선-흡수 염료에 의해 기여되는, 830 나노미터에서 약 0.69 흡광도 단위의 흡광도를 나타내는 스펙트럼에 해당함).
공여체 재료 층을 830 나노미터 파장의 레이저 빛에 노출시키는 것이 상기 공여체 재료 층을 상별로 가열하고 이를 수용체에 상별로 전이시키기 위해 사용된다. 소모된 공여체를 제거한 후, 상기 수용체 상에 전이된 재료의 분석은 그것이 여전히 830 나노미터 파장에서 약 0.69 흡광도 단위의 방사선을 흡수하는 것을 보여줄 수 있으며, 이는 상기 노출이 적외선 흡수 염료의 약 50% 내지 100%를 열적으로 탈색하는 데 비효과적이었으며, 가장 빈번하게, 염료가 상기 열적 상형성 단계에 의해 초래된 매우 짧은 가열에 의해 거의 하나도 제거되지 않았음을 확인해 준다. 상기 전이된 재료를 200℃에서 120 분 동안 공기 중 오븐-가열한 다음 실온까지 식힌 후, 상기 수용체 상의 상기 오븐-가열된 재료의 분석은 그것이 830 나노미터 파장에서 그것을 통과하는 방사선을 거의 전혀 흡수하지 않음을 보여줄 수 있으며(0.01 흡광도 단위 미만), 이는 상기 오븐-가열이 상기 적외선 흡수 염료의 약 100%를 열적으로 탈색하는 데 효과적이었음을 확인해준다.
가열 때문에 상기 가열된 재료 중 적외선-흡수 염료에 어떤 변화가 일어나는지는 완전하게 확인되지 않는다. 적외선-흡수 염료는 단분자로 분해되거나 친핵체, 친전자체, 자유 라디칼, 공역 불포화 계 등과 같은 시트 중의 미량 성분과의 반응에 의해 분해될 수도 있다. 존재하는 매우 소량의 적외선-흡수 염료가, 공기 중이건 부분-진공이건 감압 환경이건 간에, 재료 주변의 대기 중에 존재하는 것으로부터 전이된 산소 또는 오존에 의해 산화되는 것이 가능하다. 적외선-흡수 염료는 실제적으로 승화에 의한 화학적 변화 없이 시트로부터 소실될 수도 있다. 어떤 경우에도, 본 발명의 구현예에서는, 상기 적외선-흡수 염료가 원래의 적외선-흡수 염료의 것과 상이한 방사선 흡수 특징을 갖는 새로운 화학적 화합물을 형성하도록 반응한다. 하나의 구현예에서, 상을 가진 수용체 상에 고정된 전이된 재료의 색상은 가열 후 백색에 보다 가까와진다. 하나의 구현예에서, 상을 가진 수용체 상의 전이된 재료의 색상은 시간의 경과에 따라 변하고; 시간에 따른 색상 변화는 가열되지 않은 전이된 재료의 경우보다 본 발명의 원리에 따라 가열된 전이된 재료의 경우에 더 작다.
열적 탈색을 위한 가열의 온도는 약 100 ℃ 내지 약 350℃의 범위일 수 있다. 열적 탈색을 위한 가열의 지속시간은 약 2 분 내지 1일 이상일 수 있다. 전형적으로, 실온에서 편리하게 안정한 적외선-흡수 염료는 열적 탈색을 위해 약 100℃ 이상의 온도 및 상승된 온도에서 1일 이내의 지속시간을 필요로 할 것이다. 350℃를 초과하는 온도에서의 열적 탈색은 결합재 또는 영구적 착색제와 같은 여타 재료 상에 원치 않는 부작용을 전형적으로 초래한다. 열적 탈색을 위한 2 분 미만의 지속시간은 종종 불균일한 가열로 인하여 재현가능하지 않은 효과를 초래한다. 그러나, 가열의 온도 및 지속시간은 IR 염료 및 기타 성분에 의존하여 변할 수 있다.
하나의 구현예에서, 상을 가진 수용체를 공기 중 140℃에서 1 시간 동안 가열한 후 냉각시키는 것이 상기 상을 가진 수용체 중 적외선-흡수 염료의 적외선 흡광도의 실질적 감소를 일으킨다. 또다른 구현예에서는 상을 가진 수용체를 공기 중 200℃에서 15 분 동안 가열한 후 냉각시키는 것이 상기 상을 가진 수용체 중 적외선-흡수 염료의 적외선 흡광도의 실질적 감소를 일으킨다. 약 100℃ 내지 약 350℃에서의 가열이 본 발명의 가열 단계를 위해 적절할 수 있다. 전형적으로, 적외선-흡수 염료가 감지될 수 없을 때까지의 더 긴 가열 시간에 의해, 그 흡수 특성에의해 감지될 수 있는 적외선-흡수 염료의 양의 더 이상의 감소가 나타난다. 가열 시간은 1일 내의 시간이 더 실용적이지만, 심지어는 수일이 될 수도 있다.
가열 온도는 전형적으로 에너지 비용을 최소화하고 수용체의 여타 성분의 변화를 최소화하도록 실용적으로 가능하면 낮게 선택된다. 예를 들면, 공기 중 200℃의 온도는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 또는 종이 중 하나와 같은 단일 조성으로 이루어진 수용체를 손상시킬 수 있다. 유사하게, 가열 시간도 실용적으로 선택된다 - 물체는 균일하게 가열되는 데 시간을 필요로 하지만, 가열 시간은 다른 선택의 여지(만일 있다면)에 비해 가열 공정을 위한 전체 공정 시간 및 경제적 부담의 면에서 비실용적이어서는 안된다. 하나의 구현예에서, 균일한 가열은 신속하게, 심지어는 1 분 이내에 이루어질 수 있다. 전형적으로, 같은 정도의 적외선-흡수 염료의 열적 탈색을 여전히 성취하면서, 보다 긴 가열 시간의 경우 보다 낮은 온도가 사용될 수 있으며, 이는 열-민감성 재료에 대하여 유용할 수 있다. 가열의 온도 및 시간의 선택에 대한 이러한 실제적 한계는 당 분야에 잘 인식되어 있다. 실제적 구현예는 몇 번의 실험에 의해 쉽게 결정된다.
가열 후, 상기 열적으로 탈색된 재료를 냉각시킨다. 냉각은 임의의 편리한 온도까지, 예를 들면 약 0 ℃에서 약 90℃ 사이까지 될 수 있다. 이러한 보다 낮은 온도에서, 열 분해 속도는 전형적으로 사실상 감소된다. 냉각을 위한 편리한 최종 온도는 주위 온도이다.
본 발명에 적합한 적외선-흡수 염료는 이하의 실시예에 예시된 기술에 의해 쉽게 확인된다; 거기에서 유용하게-흡수하는 양의 적외선-흡수 염료가 전이가능한재료 내에 도입되고, 수용체로 전이되고, 특정 온도에서 알려진 지속시간 동안 가열 단계에 의해 열적으로 탈색된다. 하나의 구현예에서, 적외선-흡수 염료의 열적 탈색은 전이된 재료의 색상의 실질적인 변화를 동반하지 않는데, 그 이유는 열적 탈색이 착색제의 다른 효과를 수반하거나 착색제의 색상에 의해 차폐되기 때문이다. 또하나의 구현예에서, 적외선-흡수 염료의 열적 탈색은 전이된 재료의 백색으로 근접하는 색상 변화에 의해 수행된다. 적외선 및 가시광선 광 스펙트럼 및 색상 측정이 본 발명의 실용성 및 유익을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에서 열적 탈색을 제공하는 가열 단계 후, 적외선-흡수 염료의 감소된 함량을 갖는 개량된 수용체 물품은 열적으로 상을 가진 물체의 임의의 응용에 사용될 수 있다.
하나의 응용은 백색, 검정 및 회색을 포함하는 단색 (흑백) 또는 그 이상의 색상을 나타낼 수 있는 액정 디스플레이 또는 평면 패널 디스플레이에 사용되는 단색 필터 또는 칼라 필터와 같은 방사선 필터로서의 응용이다. 열적으로 상을 가진 재료를 액정 디스플레이 또는 평면 패널 디스플레이를 위한 방사선 필터로서 물체에 도입하는 경우, 그 물체에 대하여, 색상 필터 및 액정 디스플레이 제조 분야에 알려진 어닐링, 경화, 및 인듐-주석-산화물(ITO)과 같은 전도성 피복의 침착 등의 선택적이거나 필요한 추가의 가열 단계가 행해질 수 있다. 상기 추가의 가열 단계는 공기중에서 또는 질소 또는 헬륨 기체와 같은 특수화된 대기에서, 및 대기압, 가압 및 진공을 포함하는 감압에서 수행될 수 있다. 상기 추가의 가열 단계는 약 50℃ 내지 약 400℃의 온도에서 수 분 내지 여러 시간 범위의 시간 동안, 예를 들면 2 분 내지 48 시간 동안 수행될 수 있다. 하나의 구현예에서, 열적 탈색 후 열적으로 상형성된 물체의 각각의 추후 가열 단계는 열적 탈색 단계보다 열적으로 상형성된 물체의 색상에 보다 적은 효과를 갖는다. 또다른 구현예에서, 열적 탈색 후 열적으로 상형성된 물체의 각각의 추후 가열 단계는 열적 탈색 이외의 유용한 결과를 수득하도록 선택된 상이한 온도 및 시간 조건에서 수행된다.
본 발명의 열적으로 탈색된 물체는 평면 패널 디스플레이 같은 액정 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 액정 디스플레이 장치는 일반적으로 액정 물질로 채워진 공동을 정의하는 두 개의 간격을 가진, 부분적으로 또는 완전히 투명한 패널을 포함한다. 하나의 부분적으로 투명한 패널이 본 발명의 단색 또는 칼라 필터를 포함할 수 있다. 활발하게-구동되는 장치의 경우, 투명 전극이 상기 투명 패널 중 하나 위에 형성되고, 이 전극은 패턴을 갖거나 그렇지 않을 수 있는 한편, 개별적으로 어드레스가능한 투명 전극이 다른 하나의 상기 투명 패널 상에 형성된다. 정렬 층이 양 패널 상의 투명 전극 층 위에 구비되고, 상기 패널들 사이에 예를 들면 90 도의 비틀림을 도입하도록 액정 분자를 배향시키기 위해 처리된다. 즉, 평면 편광된 빛의 편광 면은 그 빛이 전지의 한 표면에서 다른 표면으로 상기 비틀어진 액정 조성물을 통과할 때 이 90 도 각으로 회전될 것이다. 그 셀의 선택된 전극 사이에 전기 장을 적용하는 것이 상기 선택된 전극들 사이에 있는 전지의 부분에서 상기 액정 조성물의 비틀림의 일시적 제거를 일으킨다. 전지의 각 면 위에 광학적 편광기를 사용함으로써, 편광된 빛은, 전기장이 인가되는지 여부에 따라, 전지를 통과하거나 소멸될 수 있다.
개별적인 전극 각각은 픽셀로 알려진 하나의 단색 또는 칼라 요소의 면적에 해당하는 표면적을 갖는다. 장치가 칼라 성능을 갖도록 하는 경우, 각각의 픽셀은 색상 필터의 예를 들면 적색, 녹색 또는 청색의 색상 영역으로 정렬되어야 한다. 보여질 상에 따라, 하나 이상의 픽셀 전극이 디스플레이 작업 도중 인가되어, 그 픽셀과 연관된 칼라 필터 영역을 통해서 완전한 빛의 투과를 허용하거나, 빛이 전혀 투과되지 않거나, 부분적인 빛이 투과되는 것을 허용한다. 사용자에 의해 감지되는 상은 인접한 칼라 필터 영역을 통한 빛의 투과에 의해 형성된 색상의 배합이다.
전술한 중합체 정렬 층은 액정 분야에 통상적으로 사용되는 재료 중 임의의 것일 수 있다. 그러한 재료의 예로서 폴리이미드, 폴리비닐 알코올 및 메틸 셀룰로오스를 들 수 있다. 전술한 투명 전도성 전극도 액정 분야에 통상적인 것이다. 그러한 재료의 예로서 인듐 주석 산화물, 산화 인듐, 산화 주석 및 주석산 카드뮴을 들 수 있다.
본 발명의 방법 및 물체는 이하의 실시예를 고려하면 더 잘 이해될 수 있다. 실시예 1의 기술은, 열적 탈색을 위한 가열 이전에 하나의 물체(유리 및 마스크를 포함하는) 위에 궁극적으로 전이된 적색, 청색 및 녹색 공여체의 3 개의 별도 열적 상형성 단계를 이용하여 수행될 경우, 칼라 필터의 제조에 적용될 수 있다. 수득되는 개량된 탈색된 칼라 필터는, 예를 들면 컴퓨터 디스플레이, 휴대 전화기 또는 텔레비젼의 정보 디스플레이에 유용한 개량된 액정 디스플레이 내에 도입될 수 있다.
UV-가시광선-근적외선 스펙트럼은 캐리(Cary) 100 바이오 분광광도계(Varian Instruments, Walnut Creek, CA) 상에 기록되었다. 색상 및 백색도에 대한 스펙트럼 데이터는 그램즈(Grams) 32/AI (v6.00) 소프트웨어(Thermo Galactic, Salem, NH)를 이용하여 처리되었다. 색상 및 백색도는 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)의 CIE L*a*b*색상 계(여기에서 a*는 적색-녹색 콘트라스트(a+는 카민 적색이고 a-는 그 보색인 청녹색)이고; b*는 황색-청색 콘트라스트(b+는 밝은 황색이고 b-는 짙은 청색)이며, L*은 0 (순 검정) 내지 100 (표준 백색) 범위의 발광 디멘션임)를 이용하여 표시되었다. 두 점 사이의 색상 간격의 거리는, 두 색상 사이의 거리의 평균 제곱근으로 계산되는 델타 a*b*로 표현될 수 있다. 계산은 2 도의 관측자 및 CIE 표준 C 광원을 사용하였다.
라텍스 고형분은, 약 50 킬로파스칼 진공에서 75℃의 진공 오븐에 넣은 무게를 단 5-cm 직경의 알루미늄 팬에 약 5 g의 아크릴 라텍스를 몇 일 동안 놓아 둠으로써 측정하였다. 분별 고형분은 최종 시료 중량을 초기 시료 중량을 나누어 계산하였고; 고형분 백분율은 분별 고형분에 100을 곱하였다.
보고된 중합체 Tg(유리 전이 온도) 값은 위와 같이 건조된 중합체 시료에 대하여 측정된, ASTM D3418-82에 따라 기록된 시차 주사 열량계 스캔으로부터 섭씨 온도로 중간 온도이다.
중합체 중량은 라텍스의 테트라히드로푸란 용액 중 폴리(메틸 메타크릴레이트) 표준에 대한 표준 기술에 의한 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정되었다.
동적 광 산란은 브루크하벤 인스트루먼트 (Brookhaven Instruments, Brookhaven, NY) BI-9000AT 디지털 코릴레이터(correlator)를 이용하여 수행하였다. 파장이 488 nm이고 출력이 200 mW인 아르곤-이온 레이저를 사용하였다. 측정은 60°의 주사 각으로 실온에서 수행되었다. 라텍스 시료를 약 20,000 배(200 μL 시료를 20 mL 물에 희석하여 첫번째 희석액을 제조한 후, 다시 첫번째 희석액 100 μL를 20 mL 물로 희석함)로 물에 희석한 다음, 0.45 미크론 필터로 여과하였다. 결과를 나노미터 단위의 직경(입자 크기)으로 보고한다. 준탄성 광 산란에 의한 입자 크기의 결정에 대한 일반적인 논의에 관해서는 문헌["Paint and Surface Coatings: Theory and Practice", R. Lombourne 편저, Ellis Horwood Ltd., West Sussex, England, 1987, pp. 296-299, 및 "The Application of Laser Light Scattering to the Study of Biological Motion", J. C. Earnshaw 및 M. W. Steer 편저, Plenum Press, NY, 1983, pp. 53-76]을 참고하라.
시트 위 피복의 피복 중량(면적(areic) 질량 밀도로 알려진)은 피복된 시트의 1 평방 데시미터 조각을 절단해 내고 칭량한 다음, 상기 피복을 메탄올로 적신 종이 타월로 문질러 제거하고, 피복되지 않은 시트를 50℃에서 수 분 동안 건조시킨 다음, 상기 피복되지 않은 시트를 칭량함으로써 측정된다. 1 평방 데시미터 당 밀리그램의 단위인 피복 중량은 피복된 1 평방 데시미터 공여체 시트와 피복되지않은 시트의 중량 차이(밀리그램)이다. 유리 슬라이드 위의 피복의 피복 중량은 염료 또는 안료의 방사선 흡수성을 알려진 피복 중량 및 염료 또는 안료 농도를 갖는 시트의 그것과 비교함으로써 평가되었다.
SDA-4927은 적외선-흡수 염료, 즉, H. W. 샌즈 사(H. W. Sands Corp., Jupiter, FL)로부터 시판되는 CAS 번호 [162411-28-1]를 갖는 2-(2-(2-클로로-3-(2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)에틸리덴)-1-시클로헥센-1-일)에테닐)-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 유리 산이다. 이는 흡수 최대값: 822 나노미터 (메탄올 중), 소광 계수 240,000 L/(몰·cm), 융점: 253-255℃ (분해), 용해도: 30 mg/mL (메탄올 중), 외관: 암녹색 분말, 약 827 g/몰의 분자량을 가지며, CAS 번호: 162411-28-1인 2-[2-[2-(클로로-3-[2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)에틸리덴]-1-시클로헥센-1-일]에테닐]-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 유리 산과 동의어이다.
SDA-5802는 C41H47N4NaO6S3의 분자식 및 약 811 g/몰의 분자량을 갖는, H. W. 샌즈 사(H. W. Sands Corp., Jupiter, FL.)로부터 시판되는 적외선-흡수 염료인 2-[2-[2-(2-피리미디노티오)-3-[2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)]에틸리덴-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 나트륨 염이다.
IR-125는 CAS 번호 [3599-32-4]를 갖는 인도시아닌 그린으로도 알려진 약775 g/몰의 분자량을 갖는, H. W. 샌즈 사로부터 시판되는 적외선-흡수 염료이다.
TIC-5C는 H. W. 샌즈 사로부터 시판되는 CAS 번호 [128433-68-1] 및 약 619 g/몰의 분자량을 갖는 적외선-흡수 염료, 3H-인돌륨, 2-[2-[2-클로로-3-[(1,3-디히드로-1,3,3-트리메틸-2H-인돌-2-일리덴)에틸리덴]-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,3,3-트리메틸-, 트리플루오로메탄술폰산(1:1)과의 염이다.
계면활성제, 즉 듀퐁(DuPont, Wilmington, DE)으로부터 시판되는 수중 50% 고형분의 조닐(Zonyl(R)) FSA 플루오로계면활성제가 피복 조성물에 적절하게 사용되었다.
계면활성제, 즉, 스테판 사(Stepan Co., Northfield, IL)로부터 폴리스텝(Polystep(R)) B-7 암모늄 라우릴 설페이트(수중 29% 고형분)로 시판되는 암모늄 라우릴 설페이트(CAS 번호 [2235-54-3])가 0.5 중량% 고형분으로 라텍스 합성에 적절히 사용되었다.
메틸 메타크릴레이트(MMA)는 CAS 번호 [80-62-6]를 가지며, 알드리히 케미칼(Aldrich Chemical, Milwaukee, WI)로부터 시판되었다.
n-부틸 아크릴레이트(BA, nBA)는 CAS 번호 [141-32-2]를 가지며 알드리히 케미칼로부터 시판되었다.
메타크릴산(MAA)은 CAS 번호 [79-41-4]를 가지며 알드리히 케미칼로부터 시판되었다.
과황산 암모늄(CAS 번호 [7727-54-0], 99.99+%, 약 228 g/몰의 분자량)은 알드리히 케미칼로부터 시판된다.
이소프로필-비스(붕소디플루오로디메틸글리옥시메이토)코발테이트 (III) (Co III DMG) 촉매는 문헌[Janowicz 등, 미국 특허 제 4,680,352 호, Janowicz, 미국 특허 제 4,722,984 호 및 Hawthorne, 유럽 특허 EP0249614 호]에 개시된 기술을 이용하여 제조되었다.
여기에 사용된 다른 화학약품들은 알드리히 케미칼, 또는 TCl 아메리카(TCI America, Portland, OR)로부터 시판되거나 공지 기술에 의해 그러한 입수용이한 화학물질로부터 제조되었다.
사슬 전이제 용액 CTA-1의 합성
미국 특허 제 5,362,826 호(Berge 등) 및 미국 특허 제 5,773,534 호(Antonelli 등)에 기재된 바와 같이 사슬 전이제 용액 CTA-1을 제조하였다.
500-리터 반응기에 환류 냉각기 및 질소 대기를 구비하였다. 상기 반응기에 메틸 에틸 케톤(42.5 kg)을 넣고 이소프로필-비스(붕소디플루오로디메틸글리옥시메이토) 코발테이트 (III) (Co III DMG) 촉매(104 g)를 넣고, 그 내용물을 환류시켰다. Co III DMG (26.0 g), 메틸 메타크릴레이트 (260kg) 및 메틸 에틸 케톤(10.6 kg)을 상기 반응기에 4 시간에 걸쳐 가하였다. 동시에 시작하여 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴) 자유 라디칼 개시제, (5.21 kg, Vazo(R)67, DuPont, Wilmington, DE) 및 메틸 에틸 케톤 (53.1 kg)을 상기 반응기에 5 시간에 걸쳐 가하였다. 상기 첨가 후, 반응기 내용물을 1/2 시간 동안 더 환류하에 유지시켰다.냉각 후, 372 kg의 70 중량% 용액이 수득되었고, 이를 CTA-1을 필요로 하는 사슬 전이 중합반응에 직접 사용하였다.
라텍스 PR-1의 합성
61 부의 메틸 메타크릴레이트, 30 부의 n-부틸 아크릴레이트, 4.0 부의 CTA-1, 3 부의 메타크릴산 및 2 부의 글리시딜 메타크릴레이트로 된 단량체와 사슬 전이제 조성물을 사용하여 82 내지 88℃에서 개시제로서 과황산 암모늄을 이용하여 적합한 라텍스 PR-1을 제조하였다. PR-1은 86 나노미터의 입자 직경 평균, 55℃의 유리 전이 온도, 20,000 g/몰의 Mn 및 85,000 g/몰의 Mw를 갖는, 중량 기준으로 33.1% 고형분의 중합체로서 특징된다. 다른 성분과 혼합하기 직전에 3%의 암모니아수(10 부의 용액 당 약 0.25 부의 암모니아)로 상기 라텍스의 pH를 8.5가 되게 하였다.
라텍스 PR-2의 합성
82℃ 내지 88℃에서 개시제로서 과황산 암모늄을 이용하여 적합한 라텍스 PR-2를 제조하였다. PR-2의 합성은 냉각기, 첨가 깔때기, 개시 용액 송입 포트, 기계적 교반기, 히터 및 온도 제어 탐침이 구비되고, 내용물이 질소 대기 하에 유지되는 3-리터들이 둥근 바닥 플라스크를 사용하였다. 상기 플라스크에 700 g의 탈이온수 및 6.90 g의 폴리스텝(Polystep(R)) B-7을 넣었다. 100 mL의 탈이온수에 용해된 0.40 g의 과황산 암모늄을 갖는 첫번째 개시 용액을 제조하였다. 96 g의 메틸 메타크릴레이트, 4.0 g의 글리시딜 메타크릴레이트 및 80.0 g의 n-부틸 아크릴레이트로 된 첫번째 단량체 배합물을 제조하여 첨가 깔때기에 넣었다. 96.0 g의 메틸 메타크릴레이트, 4.0 g의 글리시딜 메티크릴레이트, 80 g의 n-부틸 아크릴레이트 및 40.0 g의 메타크릴산으로 된 두번째 단량체 배합물을 제조하였다. 교반하면서, 상기 반응 플라스크의 내용물을 85℃로 가열하고, 다음 단계를 거치는 동안 3℃ 범위 내에서 상기 온도를 유지하였다.
80 mL의 첫번째 개시 용액을 상기 플라스크에 먼저 가하여 PR-2의 합성을 개시하고, 이어서 1 분 이내에 20 mL의 첫번째 단량체 배합물을 첨가 깔때기로부터 두번째로 가하였다. 상기 2 차례의 첨가는 1 분 미만 내에 완결되었다. 첨가 깔때기 중 첫번째 단량체 배합물의 나머지 부분을 2 분 내에 시작하여 60 분의 시간에 걸쳐 일정한 속도로 상기 플라스크에 가하였다. 상기 첫번째 단량체 배합물의 첨가가 종료될 때, 두번째 단량체 배합물을 2 분 이내에 상기 첨가 깔때기에 신속하게 가하고, 그 직후 총 60 분의 시간에 걸쳐 일정한 속도로 상기 플라스크에 첨가하였다. 두번째 단량체 배합물의 첨가가 완료되었을 때, 나머지 개시 용액을 1 분 미만에 신속하게 가하였다. 개시 용액의 첨가가 완료된 후 30 분 동안 플라스크의 내용물을 85℃±3℃에서 계속 교반하였다. 그 후, 상기 반응 플라스크의 내용물을 주위 온도까지 식히고 미세 페인트 여과기(Paul N. Gardner Company, Inc. Pompano Beach, FL, Item number ST-F 60 x 48 메쉬)를 통해 여과하여 아크릴 라텍스 PR-2를 수득하였다. PR-2는 33.4 중량%의 고형분, 91 나노미터의 입자 직경 및 32℃의 유리 전이 온도를 가졌다.
라텍스 PR-10의 합성
204 부의 메틸 메타크릴레이트, 160 부의 n-부틸 아크릴레이트, 16 부의 CTA-1, 12 부의 메타크릴산 및 8 부의 글리시딜 메타크릴레이트로 된 단량체와 사슬 전이제 조성물을 사용하여 82 내지 88℃에서 개시제로서 과황산 암모늄을 이용하여 적합한 라텍스 PR-10을 제조하였다. 3%의 암모니아수(10 부의 용액 당 약 0.25 부의 암모니아)로 상기 라텍스의 pH를 8.5가 되게 하였다. PR-10은 73 나노미터의 입자 직경 평균, 37℃의 유리 전이 온도, 34,000 g/몰의 Mn 및 125,000 g/몰의 Mw를 갖는, 32.4% 고형분의 중합체로서 특징되었다.
라텍스 PR-11의 합성
252 부의 메틸 메타크릴레이트, 120 부의 n-부틸 아크릴레이트, 16 부의 CTA-1 및 12 부의 메타크릴산으로 된 단량체와 사슬 전이제 조성물을 사용하여 82℃ 내지 88℃에서 개시제로서 과황산 암모늄을 이용하여 적합한 라텍스 PR-11을 제조하였다. PR-11은 79 나노미터의 입자 직경 평균, 58℃의 유리 전이 온도, 30,000 g/몰의 Mn 및 95,000 g/몰의 Mw를 갖는, 32.9% 고형분의 중합체로서 특징된다.
안료 분산액
적색
24 중량%의 안료 함량 및 1.5의 안료 대 결합재 비로 안료 적색 254의 적합한 수성 안료 분산액 PD-R3을 사용하였다(Penn Color 32R238D, Penn Color, PA).
황색
28 중량%의 안료 함량 및 2.3의 안료 대 결합재 비로 안료 황색 83의 적합한수성 안료 분산액 PD-Y1을 사용하였다(Penn Color 32Y145D, Penn Color, PA).
접착제 AP-1의 합성
적합한 접착제 AP-1은 냉각기, 첨가 깔때기, 개시 용액 송입 포트, 기계적 교반기, 히터 및 온도 제어 탐침이 구비되고, 내용물이 질소 대기 하에 유지되는 3-리터들이 둥근 바닥 플라스크에서 제조되었다. 상기 플라스크에 700 g의 탈이온수 및 6.90 g의 암모늄 라우릴 설페이트 30% 용액(Polystep(R)B-7)을 넣었다. 100 mL의 탈이온수에 용해된 0.40 g의 과황산 암모늄으로 된 첫번째 개시 용액을 제조하였다. 66.0 g의 메틸 메타크릴레이트, 4.0 g의 글리시딜 메타크릴레이트 및 110.0 g의 n-부틸 아크릴레이트로 된 첫번째 단량체 배합물을 제조하여 첨가 깔때기에 넣었다. 66.0 g의 메틸 메타크릴레이트, 4.0 g의 글리시딜 메티크릴레이트, 110.0 g의 n-부틸 아크릴레이트 및 40.0 g의 메타크릴산으로 된 두번째 단량체 배합물을 제조하였다. 교반하면서, 상기 반응 플라스크의 내용물을 85℃로 가열하고, 다음 단계를 거치는 동안 3℃ 범위 내에서 상기 온도를 유지하였다.
80 mL의 첫번째 개시 용액을 상기 플라스크에 먼저 가하여 접착제 아크릴 라텍스의 합성을 개시하고, 이어서 1 분 이내에 20 mL의 첫번째 단량체 배합물을 첨가 깔때기로부터 두번째로 가하였다. 상기 2 차례의 첨가는 1 분 미만 내에 완결되었다. 첨가 깔때기 중 첫번째 단량체 배합물의 나머지 부분을 2 분 내에 시작하여 60 분의 시간에 걸쳐 일정한 속도로 상기 플라스크에 가하였다. 상기 첫번째 단량체 배합물의 첨가가 종료될 때, 두번째 단량체 배합물을 2 분 이내에 상기 첨가 깔때기에 신속하게 가하고, 그 직후 총 60 분의 시간에 걸쳐 일정한 속도로 상기 플라스크에 첨가하였다. 두번째 단량체 배합물의 첨가가 완료되었을 때, 나머지 개시 용액을 1 분 미만에 신속하게 가하였다. 개시 용액의 첨가가 완료된 후 30 분 동안 플라스크의 내용물을 85℃±3℃에서 계속 교반하였다. 그 후, 상기 반응 플라스크의 내용물을 주위 온도까지 식히고 미세 페인트 여과기(Paul N. Gardner Company, Inc. Pompano Beach, FL, Item number ST-F 60 x 48 메쉬)를 통해 여과하여, 88 나노미터의 입자 크기, 33.5 중량%의 고형분 및 4℃의 유리 전이 온도를 갖는 아크릴 라텍스 AP-1을 수득하였다.
이하의 실시예들은 본 발명의 특별한 성질 및 장점을 예시한다. 이들은 본 발명을 예시하기 위한 것이지, 제한하고자 함이 아니다. 모든 부 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1
실시예 1은 색상 필터의 제조에 적합한 일련의 단계에서, 적외선-흡수 염료로 적색 조성물을 열적으로 상형성하는 본 발명의 구현예를 보여준다.
적색 조성물은 0.026 부의 SD-4927 적외선-흡수 염료, 1.465 부의 32R238D, 0.419 부의 32Y145D, 2.118 부의 라텍스 PR-1 (pH 8.5), 0.030 부의 조닐(Zonyl(R)) FSA 플루오로계면활성제 및 5.943 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 금속화되고 착색된 폴리에스테르 필름의 금속화된 표면 상에 피복하였다. 상기 금속화되고 착색된 폴리에스테르 필름은 크롬의 얇은 피복이 한 표면 상에 미리 금속화되어 50%의 방사선 투과율을 제공하였다(CP Films, Martinsville, VA). 금속화된 착색된 폴리에스테르 필름은 102 미크론의 두께를 가졌고, 102 미크론의 경로 길이에 대하여 670 나노미터에서 (0.6 ± 0.1) 단위의 광학 밀도, 및 830 나노미터에서 102 미크론의 경로 길이에 대하여 0.1 단위 미만의 광학 밀도를 제공하는 농도의 착색제를 함유하였다(Melinex(R)6442 폴리에스테르 필름, DuPont Teijin Films, Wilmington, DE). 멜리넥스(Melinex(R)) 6442 폴리에스테르 필름을 자동화된 막대 도포기(Waterproof(R)CV Coater, DuPont, Wilmington, DE)를 이용하는 6 호의 와이어-감긴 막대를 사용하여 피복하였다. 피복된 필름을 50℃에서 5 분 동안 유동 공기 중에 건조시켜 공여체 시트 DF-1를 수득하였다. 적색 공여체 층의 피복 중량은 1 평방 데시미터 당 18.3 밀리그램이었다. UV-가시광선 투과 시차 스펙트럼 UVV-1은 표준 스펙트럼으로 피복되지 않은 필름(금속화된 착색된 폴리에스테르 필름)을 이용하여 기록되었다.
수용체 조성물은 12,574 부의 PR-2 라텍스, 43.2 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제, 109.6 부의 N,N-디메틸에탄올아민 (CAS # [108-01-0]), 1106 부의 n-부틸 셀로솔브(CAS # [111-76-2]) 및 22186 부의 증류수를 합하여 제조되었다. 수용체 조성물을 피복하여 지지체 기재 필름 상의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 면에 1 평방 데시미터 당 30 밀리그램의 건조 피복 중량을 수득하였다. 상기 지지체 기재 필름은 102-미크론 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Cronar(R)471X 폴리에스테르 사진 필름 기재, DuPont Teijin Films) 상에 피복된 64-미크론 두께의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(Elvax(R)550 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, DuPont, Wilmington, DE)로 제조되었다. 피복된 수용체 조성물을, 5 분에 걸쳐 38℃의 초기 값으로부터 65℃의 최종 값으로 증가되는 온도에서 지지체 기재 상에 건조시켜 수용체 필름 RF-1을 수득하였다. 건조된 필름의 새로운 매끈한 피복된 표면을 매끈한 폴리에틸렌 커버시트로 덮어 이어지는 취급 도중 상기 피복된 표면의 오염을 방지하여, 덮여진 필름 RF-1C를 수득하였다.
상형성 가능한 조립품을 830 나노미터의 파장에서 작동하는 20-와트 레이저 기록 헤드 및 초점용 레이저 헤드가 구비된 크레오(Creo) 모델 3244 스펙트럼 트렌드세터(Trendsetter(R)) 열적 상형성 장치(Creo Inc., Vancouver, Canada)를 포함하는 통상의 드럼 형 상형성기의 드럼 상에 조립하였다. 진공 유지 드럼 상에 위치한 상형성 가능한 조립품의 첫번째 요소는 드럼으로부터 떨어진 매끈한 폴리에틸렌 커버시트를 갖는 30 cm x 30 cm 사방의 수용체 필름 RF-1C였다. 상기 수용체 필름으로부터 매끈한 폴리에틸렌 커버시트를 제거한 후, 상형성 가능한 조립품의 두번째 및 마지막 요소로서, RF-1과 완전히 포개지도록 35 cm x 35 cm 사방의 공여체 시트 DF-1을 배치하였고, 상기 공여체 시트의 적색 피복된 표면은 상기 수용체 필름 및 드럼의 매끈한 피복된 표면과 접촉되도록 하였다. 진공 유지 드럼을 끌어내림으로써 공여체 시트와 수용체 필름 사이에서 공기를 제거하여 상형성을 위해 준비된 상형성 가능한 조립품을 제공하였다. 상기 조립품을 트렌드세터(R)열적 상형성 장치에 의해 컴퓨터 제어 하에 상형성하여, 4 와트의 레이저 전력 조정 및 64 회전/분의 드럼 회전 속도에서 공여체 시트의 폴리에스테르 면 위에 노출되는 830 나노미터의 레이저를 이용하여 약 50 mm x 75 mm의 면적을 갖는 완전히-착색된 면적을 노출시켜 440 mJ/cm2의 명목상 노출 에너지 밀도를 수득하였다. 상형성된 조립품을 벗겨내어 분리하여, 소모된 공여체 및 완전히-착색된 면적을 갖는 상을 가진 수용체를 수득한다.
접착제 AP-1의 6% n-부틸 셀로솔브 수용액 중 5 중량% 고형분 용액으로 유리 현미경 슬라이드(50 mm x 75 mm, VWR International, West Chester, PA)를 1000 RPM으로 스핀 피복기를 이용하여 피복하고, 실온에서 24 시간 동안 건조시켜 피복된 유리 수용체를 제조하였다.
상형성된 수용체의 완전히-착색된 부분을 정렬시켜 상기 피복된 유리 수용체를 덮고, 상기 완전히-착색된 부분을 접착제 피복된 표면과 접촉시켜 라미네이션 패키지를 형성하였다. 라미네이션 패키지는 테트라헤드론 모델 MTP13 라미네이터에서 3.5 분 동안 82℃ 및 2.9 메가파스칼의 압력에서 적층되었다. 상기 라미네이션 패키지를 상기 라미네이터로부터 제거하고, 방치하여 실온까지 식힌 후 상기 수용체 지지 기재 필름을 상기 라미네이션 패키지로부터 벗기면 유리 현미경 슬라이드의 표면에 접착된 완전히-착색된 부분이 남는다. 표준으로서 피복되지 않은 유리 슬라이드를 사용하여 UV-가시광선 투과 시차 스펙트럼 UVV-2를 기록하였다.
유리 현미경 슬라이드의 표면에 접착된 완전히-착색된 면적을 공기 분위기의오븐에서 200℃로 1 시간 동안 가열하였다. 표준으로서 피복되지 않은 유리 슬라이드를 사용하여 UV-가시광선 투과 시차 스펙트럼 UVV-3를 기록하였다.
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 표준에 대한 흡광도
UVV-1 UVV-2 UVV-3
450 1.5386 1.4423 1.4754
550 1.9025 1.7684 1.7593
650 0.0163 0.0322 0.0187
750 0.1601 0.1761 0.0221
840 0.4504 0.4431 0.0441
850 0.4279 0.4269 0.0431
표 1의 데이터는 착색된 층의 SDA-4927 농도가 열적 상형성 시 실질적으로 변화하지 않으며 가열 단계가 SDA-4927의 80% 이상을 변형시킴을 보여준다. SDA-4927의 특징인 840 및 850 나노미터의 파장에서 흡광도 값은 상형성 전(UVV-1)과 후(UVV-2)에 유사하며 가열(UVV-3)에는 크게 감소됨을 주목하라. 가시광선의 특징적인 파장에서의 흡광도는 상형성 및 가열에 의해 거의 변화하지 않는다.
비교예 2
비교예 2는 적색 조성물을 적외선-흡수 염료의 첨가 전에, 상기 적색 조성물을 가열하거나 하지 않고, 열적 상형성함에 있어서의 흡광도를 보여준다. 이하의 실시예에서, 불완전하게 조성된 적색 조성물의 열적 상형성은, 실시예 1에 기재된 것과 같이 공여체 지지체에 적용되고 레이저를 사용하여 열적으로 상형성되는 것과는 반대로, 흡광도 스펙트럼을 신속하게 결정하기 위해서 유리 슬라이드에 직접 적용된다.
적색 조성물은 1.465 부의 32R238D, 0.419 부의 32Y145D, 2.195 부의 라텍스 PR-1 (pH 8.5), 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.892 부의 물에 의해 제조되어 15% 고형분의 조성물을 수득하였다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (20±2) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.0066 흡광도 단위였다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0031 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.0035 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료 및 측정의 부정확한 성질의 조합으로 인한 것이 아니라 가열로 인한 흡광도의 변화로 인한 것이다.
실시예 3
실시예 3은 상기 적색 조성물을 가열함으로써 적색 조성물을 열적 상형성함에 있어서 적외선-흡수 염료의 열적 탈색을 보여준다.
적색 조성물은 0.026 부의 SD-4927 적외선-흡수 염료, 1.465 부의 32R238D, 0.419 부의 32Y145D, 2.118 부의 라텍스 PR-1 (pH 8.5), 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.943 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (27±3) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.7305 흡광도 단위였다. 비교예 2에 비하여 0.7239 흡광도 단위의 증가(약 100 배 증가)는 적외선-흡수 염료로 인한 것이었다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0680 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.6559 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료의 적어도 90%가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다.
적색 조성물은, 공지의 기술을 이용하여 다색상 보호막 및 색상 필터와 같은 물체를 제조하기 위해, 크레오 3244 스펙트럼 트렌드세터(R)열적 상형성 장치(Creo, Vancouver, BC 제조)와 같은 시판되는 열적 상형성기에서와 같이 830 나노미터 적외선 레이저를 이용하는 열적 상형성에 적합하였다.
실시예 4
실시예 4는 상기 적색 조성물을 가열함으로써 적색 조성물의 열적 상형성에서 적외선-흡수 염료의 열적 탈색을 보여준다.
적색 조성물은 0.026 부의 IR-125 적외선-흡수 염료, 1.465 부의 32R238D, 0.419 부의 32Y145D, 2.118 부의 라텍스 PR-1 (pH 8.5), 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.943 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (25±3) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.5817 흡광도 단위였다. 비교예 2에 비하여 0.5751 흡광도 단위의 증가(약 85 배 증가)는 적외선-흡수 염료로 인한 것이었다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.1898 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.3919 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료의 적어도 65%가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다.
적색 조성물은, 공지의 기술을 이용하여 다색상 보호막 및 색상 필터와 같은 물체를 제조하기 위해, 크레오 3244 스펙트럼 트렌드세터(R)열적 상형성 장치(Creo, Vancouver, BC 제조)와 같은 시판되는 열적 상형성기에서와 같이 830 나노미터 적외선 레이저를 이용하는 열적 상형성에 적합하였다.
실시예 5
실시예 5는 상기 적색 조성물을 가열함으로써 적색 조성물의 열적 상형성에서 적외선-흡수 염료의 열적 탈색을 보여준다.
적색 조성물은 0.026 부의 SDA-5802 적외선-흡수 염료, 1.465 부의 32R238D, 0.419 부의 32Y145D, 2.118 부의 라텍스 PR-1 (pH 8.5), 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.943 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (20±2) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.4012 흡광도 단위였다. 비교예 2에 비하여 0.3946 흡광도 단위의 증가(약 50 배 증가)는 적외선-흡수 염료로 인한 것이었다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0400 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.3672 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료의 적어도 91%가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다.
적색 조성물은, 공지의 기술을 이용하여 다색상 보호막 및 색상 필터와 같은 물체를 제조하기 위해, 크레오 3244 스펙트럼 트렌드세터(R)열적 상형성 장치(Creo, Vancouver, BC 제조)와 같은 시판되는 열적 상형성기에서와 같이 830 나노미터 적외선 레이저를 이용하는 열적 상형성에 적합하였다.
실시예 6
실시예 6은 적외선-흡수 염료의 열적 분해가 백색에 가까운 색상을 초래할 수 있음을 보여준다. 본 실시예는 무-안료 조성물을 포함하여, 그렇지 않으면 안료에 의해 흐려졌을 흡광도를 연구할 수 있도록 한다.
조성물은 0.026 부의 SDA-4927 적외선-흡수 염료, 4.40 부의 라텍스 PR-10, 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.544 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (8±1) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.2588 흡광도 단위였다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 30 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0119 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.2496 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료의 적어도 95%가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다. 동일하게 제조된 시료를 다양한 시간에, 즉 50℃ 이상으로 가열하기 전 건조 후, 및 아래에 나타낸 바와 같은 온도에서 온도 및 시간의 다른 조합의 경우 가열된 후에, UV-가시광선 분광광도계에 의해 유사하게 분석하여, 적외선-흡수 염료 및 관련된 분해 생성물의 지시된 주어진 파장에서의 흡광도에 대한 결과를 나타내었다:
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 200℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 15 분 30 분
450 nm 0.0182 0.0221 0.0174
550 nm 0.0070 0.0232 0.0140
650 nm 0.0241 0.0043 0.0028
750 nm 0.2354 0.0104 0.0050
850 nm 0.2468 0.0190 0.0082
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 180℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 30 분 90 분
450 nm 0.0213 0.0261 0.0180
550 nm 0.0090 0.0282 0.0136
650 nm 0.0291 0.0054 0.0028
750 nm 0.2856 0.0190 0.0072
850 nm 0.2982 0.0335 0.0105
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 160℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 60 분 180 분 300 분
450 nm 0.0256 0.0317 0.0237 0.0185
550 nm 0.0102 0.0423 0.0217 0.0140
650 nm 0.0354 0.0086 0.0038 0.0020
750 nm 0.3455 0.0483 0.0137 0.0081
850 nm 0.3569 0.1010 0.0294 0.0160
가열 전 실시예 6의 전이된 재료의 색상 측정은 a*= -0.87 및 b*= 1.53을 나타내어 백색으로부터의 스펙트럼 시차 1.76의 델타 a*b*에 해당하였다. 공기 중200℃에서 60 분 동안 가열 후의 색상 측정은 a*= 0.87 및 b*= 0.79를 나타내어 보다 적은 백색으로부터의 스펙트럼 시차 1.17의 델타 a*b*에 해당하였다. 상기 데이터는 상기 적외선-흡수 염료의 열적 탈색이 반대의 색상 변화를 일으키지 않았음을 보여준다. 변화된 색상은 더 백색에 가깝다.
실시예 7
실시예 7은 적외선-흡수 염료의 열적 분해가 백색에 더 가까운 색상을 초래할 수 있음을 보여준다. 본 실시예는 무-안료 조성물을 포함하여, 그렇지 않으면 안료에 의해 흐려졌을 흡광도를 연구할 수 있도록 한다.
조성물은 0.0258 부의 IR-125 적외선-흡수 염료, 4.40 부의 라텍스 PR-10, 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.54 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (9±1) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.1972 흡광도 단위였다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0035 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.1937 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료의 적어도 98%가 825 나노미터에서의보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다. 동일하게 제조된 시료를 다양한 시간에, 즉 50℃ 이상으로 가열하기 전이지만 건조 후, 및 아래에 나타낸 바와 같은 온도에서 온도 및 시간의 다른 조합의 경우 가열된 후에, UV-가시광선 분광광도계에 의해 유사하게 분석하여, 적외선-흡수 염료 및 관련된 분해 생성물의 지시된 주어진 파장에서의 흡광도에 대한 결과를 나타내었다:
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 160℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 30 분 90 분 150 분
450 nm 0.0192 0.0219 0.0221 0.0207
550 nm 0.0077 0.0119 0.0147 0.0145
650 nm 0.0722 0.0697 0.0278 0.0183
750 nm 0.2541 0.1588 0.0827 0.0495
850 nm 0.1193 0.0903 0.0547 0.0347
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 180℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 15 분 105 분 165 분
450 nm 0.0262 0.0290 0.0234 0.0216
550 nm 0.0106 0.0196 0.0188 0.0165
650 nm 0.1057 0.0799 0.0168 0.0127
750 nm 0.3372 0.1893 0.0203 0.0127
850 nm 0.1635 0.1127 0.0163 0.0096
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 200℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 15 분 30 분 60 분
450 nm 0.0163 0.0180 0.0164 0.0143
550 nm 0.0085 0.0151 0.0128 0.0105
650 nm 0.0612 0.0153 0.0108 0.0073
750 nm 0.2067 0.0220 0.0098 0.0037
850 nm 0.0975 0.0196 0.0076 0.0020
가열 전 실시예 7의 전이된 재료의 색상 측정은 a*= -2.76 및 b*= 0.62를 나타내어 백색으로부터의 스펙트럼 시차 2.83의 델타 a*b*에 해당하였다. 공기 중 200℃에서 60 분 동안 가열 후의 색상 측정은 a*= 0.00 및 b*= 0.62를 나타내어 보다 적은 백색으로부터의 스펙트럼 시차 0.62의 델타 a*b*에 해당하였다.
실시예 8
실시예 8은 적외선-흡수 염료의 열적 분해가 백색에 더 가까운 색상을 초래할 수 있음을 보여준다. 본 실시예는 무-안료 조성물을 포함하여, 그렇지 않으면 안료에 의해 흐려졌을 흡광도를 연구할 수 있도록 한다. 물이 아닌 액체(예, 아세톤)가 조성물의 주요 담체로서 사용될 수 있다.
조성물은 0.0255 부의 TIC-5C 적외선-흡수 염료, 1.475 부의 건조된 라텍스 PR-11, 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 8.50 부의 아세톤을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (10±1) 밀리그램의 건조 피복중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.4698 흡광도 단위였다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0000 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.4698 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료 모두가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다. 동일하게 제조된 시료를 다양한 시간에, 즉 50℃ 이상으로 가열하기 전이지만 건조 후, 및 아래에 나타낸 바와 같은 온도에서 온도 및 시간의 다른 조합의 경우 가열된 후에, UV-가시광선 분광광도계에 의해 유사하게 분석하여, 적외선-흡수 염료 및 관련된 분해 생성물의 지시된 주어진 파장에서의 흡광도에 대한 결과를 나타내었다:
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 140℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 60 분 180 분 360 분
450 nm 0.0226 0.0517 0.0455 0.0218
550 nm 0.0065 0.1313 0.0572 0.0138
650 nm 0.0694 0.0107 0.0094 0.0070
750 nm 0.3016 0.0104 0.0020 -0.0004
850 nm 0.1494 0.0056 0.0011 0.0001
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 180℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 15 분 45 분 90 분
450 nm 0.0239 0.0499 0.0389 0.0289
550 nm 0.0053 0.1059 0.0486 0.0238
650 nm 0.0644 0.0072 0.0063 0.0062
750 nm 0.2856 0.0043 0.0016 0.0016
850 nm 0.1380 0.0006 -0.0020 -0.0012
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장(나노미터) 100℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 60 분 120 분 180 분 240 분 300 분 360 분 420 분
450 nm 0.0243 0.0276 0.0292 0.0311 0.0307 0.0285 0.0263 0.0233
550 nm 0.0070 0.0202 0.0269 0.0277 0.0237 0.0189 0.0157 0.0135
650 nm 0.0489 0.0434 0.0404 0.0373 0.0324 0.0279 0.0239 0.0202
750 nm 0.2146 0.1719 0.1521 0.1317 0.1086 0.0895 0.0748 0.0640
850 nm 0.1013 0.0763 0.0631 0.0493 0.0390 0.0289 0.0215 0.0181
가열 전 실시예 8의 전이된 재료의 색상 측정은 a*= -3.38 및 b*= 0.82를 나타내어 백색으로부터의 스펙트럼 시차 3.48의 델타 a*b*에 해당하였다. 공기 중 200℃에서 60 분 동안 가열 후의 색상 측정은 a*= 0.95 및 b*= 1.24를 나타내어 보다 적은 백색으로부터의 스펙트럼 시차 1.56의 델타 a*b*에 해당하였다.
실시예 9
실시예 9는 적외선-흡수 염료의 열적 분해가 백색에 더 가까운 색상을 초래할 수 있음을 보여준다. 본 실시예는 무-안료 조성물을 포함하여, 그렇지 않으면 안료에 의해 흐려졌을 흡광도를 연구할 수 있도록 한다.
조성물은 0.026 부의 SDA-5802 적외선-흡수 염료, 4.40 부의 라텍스 PR-10,0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.54 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (11±1) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 825 나노미터의 파장에서 흡광도는 0.2534 흡광도 단위였다. 상기 시료를 200℃의 오븐에서 공기 중 120 분 동안 가열하였다. 시료를 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다; 파장 825 나노미터에서의 흡광도는 0.0013 흡광도 단위였다. 가열 전 같은 시료에 비하여 0.2521 흡광도 단위의 감소는 적외선-흡수 염료의 열적 탈색으로 인한 것이었다. 적외선-흡수 염료의 적어도 99%가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다. 동일하게 제조된 시료를 다양한 시간에, 즉 50℃ 이상으로 가열하기 전이지만 건조 후, 및 아래에 나타낸 바와 같은 온도에서 온도 및 시간의 다른 조합의 경우 가열된 후에, UV-가시광선 분광광도계에 의해 유사하게 분석하여, 적외선-흡수 염료 및 관련된 분해 생성물의 지시된 주어진 파장에서의 흡광도에 대한 결과를 나타내었다:
가열 열적 탈색에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 160℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 30 분 90 분 150 분
450 nm 0.0167 0.0320 0.0328 0.0304
550 nm 0.0048 0.0391 0.0381 0.0338
650 nm 0.0327 0.0401 0.0247 0.0197
750 nm 0.2343 0.0648 0.0264 0.0164
850 nm 0.3303 0.1179 0.0408 0.0206
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 180℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 15 분 105 분 165 분
450 nm 0.0160 0.0341 0.0257 0.0231
550 nm 0.0051 0.0456 0.0282 0.0236
650 nm 0.0324 0.0292 0.0121 0.0092
750 nm 0.2320 0.0453 0.0072 0.0042
850 nm 0.3296 0.0827 0.0040 -0.0001
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 200℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 15 분 30 분 120 분
450 nm 0.0150 0.0313 0.0278 0.0192
550 nm 0.0038 0.0374 0.0307 0.0185
650 nm 0.0296 0.0166 0.0130 0.0071
750 nm 0.2039 0.0140 0.0068 0.0009
850 nm 0.2903 0.0224 0.0081 0.0003
가열 전 실시예 9의 전이된 재료의 색상 측정은 a*= -1.24 및 b*= 1.06을 나타내어 백색으로부터의 스펙트럼 시차 1.63의 델타 a*b*에 해당하였다. 공기 중 200℃에서 60 분 동안 가열 후의 색상 측정은 a*= 1.11 및 b*= 0.63을 나타내어 보다 적은 백색으로부터의 스펙트럼 시차 1.28의 델타 a*b*에 해당하였다.
실시예 10
실시예 10는 적외선-흡수 염료의 열적 분해가 일정 대기압에서 공기의 존재에 의존하지 않음을 보여준다. 본 실시예는 무-안료 조성물을 포함하여, 그렇지 않으면 안료에 의해 흐려졌을 흡광도를 연구할 수 있도록 한다.
조성물은 0.026 부의 SDA-5802 적외선-흡수 염료, 4.40 부의 라텍스 PR-10, 0.030 부의 조닐(R)FSA 플루오로계면활성제 및 5.54 부의 물을 조합하여 15% 고형분의 조성물을 수득함으로써 제조되었다. 상기 조성물을 6 호의 와이어 감긴 막대를 이용하여 50 mm x 75 mm의 유리 슬라이드 상에 피복하고 50℃의 오븐에서 15 분 동안 건조시켜 1 평방 데시미터 당 약 (10±1) 밀리그램의 건조 피복 중량을 갖는 시료를 수득하였다. 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다. 상기 시료를 195℃의 진공 오븐에서 50 킬로파스칼의 감압 하에 공기 중 60 분 동안 가열하였다. 시료를 오븐에서 꺼내어 실온까지 식힌 후, 시료의 UV-가시광선 스펙트럼을 기록하였다. 적외선-흡수 염료의 적어도 99%가 825 나노미터에서의 보다 낮은 특징적인 흡광도를 갖는 재료로 열적으로 탈색되었다.
가열에 의한 적외선-흡수 염료의 유용한 열적 탈색
파장 (나노미터) 195℃에서 가열 후 흡광도 (건조 후)
0 분 60 분
450 nm 0.022134 0.01754
550 nm 0.009839 0.01712
650 nm 0.031646 0.003919
750 nm 0.310251 0.004089
850 nm 0.354832 0.009677
본 발명의 예시적 구현예 및 최상의 방식은 본 발명의 범위를 제한하고자 함이 아니다. 다양한 수정, 대체적인 구성 및 동등물이 첨부의 청구범위의 진정한정신과 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. (1) 적외선을 투과시킬 수 있는 지지체 및 (2) 전이가능한 재료 및 적외선-흡수 염료를 포함하며 수용체와 접촉하는 전이가능한 층을 포함하는 공여체를 포함하는 조립품의 부분을 적외선 방사에 노출시켜, 상기 전이가능한 층의 노출된 부분과 전이가능한 층의 노출되지 않은 부분을 포함하는 노출된 조립품을 제공하고;
    상기 수용체와 노출된 조립품의 지지체를 분리시켜 상을 가진 수용체와 소모된 공여체를 수득하고 (여기에서, 상기 상을 가진 수용체는 수용체, 전이가능한 재료의 전이된 부분 및 적외선-흡수 염료의 전이된 부분을 포함하며, 색상을 갖는 IR 염료의 상기 전이된 부분 및 소모된 공여체는 지지체 및 전이가능한 층의 남은 부분을 포함는다);
    상기 전이가능한 재료의 전이된 부분 및 적외선-흡수 염료의 전이된 부분을 약 100℃ 내지 약 350℃ 범위의 온도에서 적외선-흡수 염료의 전이된 부분의 50% 내지 100%를 열적으로 탈색하기 충분한 시간 동안 열적 표백제의 부재 하에 가열하여 액정 디스플레이에 사용하기 적합한 방사선 필터 요소를 제공하는 단계를 포함하는, 방사선 필터 요소의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 흡수성 염료가
    (a) 2-(2-(2-클로로-3-(2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)에틸리덴)-1-시클로헥센-1-일)에테닐)-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 유리 산,
    (b) 2-[2-[2-(2-피리미디노티오)-3-[2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)]에틸리덴-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,1-디메틸-3-(4-술포부닐)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 나트륨 염,
    (c) 인도시아닌 그린, 및
    (d) 3H-인돌륨, 2-[2-[2-클로로-3-[(1,3-디히드로-1,3,3-트리메틸-2H-인돌-2-일리덴)에틸리덴]-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,3,3-트리메틸-, 트리플루오로메탄술폰산과의 염 (1:1)으로 구성되는 군에서 선택되는 방법.
  3. (1) 지지체 및 (2) 전이가능한 재료 및 적외선-흡수 염료를 포함하며 수용체와 접촉하는 전이가능한 층을 포함하는 공여체를 포함하는 조립품을 가열하고;
    상기 조립품의 부분을 상기 전이가능한 층을 향하는 적외선 방사에 노출시켜, 상기 전이가능한 층의 노출된 부분과 전이가능한 층의 노출되지 않은 부분을 포함하는 노출된 조립품을 제공하고;
    상기 수용체와 노출된 조립품의 지지체를 분리시켜 상을 가진 수용체와 소모된 공여체를 수득하고 (여기에서, 상기 상을 가진 수용체는 수용체, 전이가능한 재료의 일부 및 적외선-흡수 염료의 일부를 포함하며; 상기 소모된 공여체는 지지체 및 전이가능한 재료를 포함하는 남은 전이가능한 층을 포함한다);
    상기 적외선-흡수 염료의 부분을 약 100℃ 내지 약 350℃ 범위의 온도에서 적외선-흡수 염료의 부분의 50% 내지 100%를 열적으로 탈색하기 충분한 시간 동안열적 표백제의 첨가 없이 가열하여, 열적으로 착색된 재료를 포함하는 색상 필터 요소를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 색상 필터 요소는 액정 디스플레이에 사용하기 적합한, 액정 디스플레이 장치에 사용하기 적합한 단색 또는 칼라 필터 요소를 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 적외선 흡수성 염료가
    (a) 2-(2-(2-클로로-3-(2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)에틸리덴)-1-시클로헥센-1-일)에테닐)-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 유리 산,
    (b) 2-[2-[2-(2-피리미디노티오)-3-[2-(1,3-디히드로-1,1-디메틸-3-(4-술포부틸)-2H-벤즈[e]인돌-2-일리덴)]에틸리덴-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,1-디메틸-3-(4-술포부닐)-1H-벤즈[e]인돌륨, 내부 염, 나트륨 염,
    (c) 인도시아닌 그린, 및
    (d) 3H-인돌륨, 2-[2-[2-클로로-3-[(1,3-디히드로-1,3,3-트리메틸-2H-인돌-2-일리덴)에틸리덴]-1-시클로펜텐-1-일]에테닐]-1,3,3-트리메틸-, 트리플루오로메탄술폰산과의 염 (1:1)으로 구성되는 군에서 선택되는 방법.
  5. 제 1 또는 3 항의 방법에 의해 제조된 방사선 필터 요소.
  6. 전기 전도성 피복, 액정 재료 및 정렬 층과 결합된 제 1 또는 3 항의 방법에의해 제조된 방사선 필터 요소를 포함하는 액정 디스플레이 장치.
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