KR20070064674A - 높은 저항률 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경화성 피복 조성물을 기질 상에 적용하여 경화성 피복을 형성하고, 상기 경화성 피복을 소정 형상으로 경화시켜 피복을 형성하고, 상기 피복을 현상 및 건조시킴으로써 형성된 블랙 매트릭스에 관한 것이다. 상기 경화성 피복 조성물은 담체, 경화성 수지, 및 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X 는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료를 포함한다. 상기 경화성 피복 조성물, 경화성 피복 및 경화된 피복 또한 기재된다. 피복의 저항률을 조절하는 방법 또한 개시된다.
경화성 피복, 블랙 매트릭스, 이온성 기, 비이온성 기, 저항률

Description

높은 저항률 조성물 {High Resistivity Compositions}
본 발명은 경화성 피복 조성물로부터 제조된 블랙 매트릭스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 경화성 피복 조성물, 상기 경화성 피복 조성물로부터 제조된 경화성 피복, 및 상기 경화성 피복을 경화시켜 제조된 피복에 관한 것이다. 본 발명은 또한 미리선택된 전기적 성질을 갖는 경화성 피복을 제조하는 방법에 관한 것이다.
블랙 매트릭스는 개개의 칼라 픽셀을 분리하여 상의 콘트라스트를 향상시키기 위해 칼라 디스플레이에 사용되는 물질에 대한 일반명이다. 액정 디스플레이(LCD)에서, 블랙 매트릭스는 높은 광-차폐능을 갖는 박막이며, 칼라 필터의 3 가지 색상 요소들 사이에 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)를 이용하는 LCD에서, 블랙 매트릭스는 또한 TFT 내 반사된 빛으로 인한 광-유도 전류의 형성을 방지한다.
액정 디스플레이에서 블랙 매트릭스 층은 Cr/CrO의 증착에 의해 제조되어왔다. 크롬 기재된 막은 우수한 광-차폐능을 갖지만, 금속 증착 공정은 비용이 높다. 뿐만 아니라, 크롬의 사용 및 폐기는 점점 더 엄격해지는 환경 규제를 받는다. 크롬 막은 또한 낮은 저항률을 가지며, 이는 LCD의 전기적 디자인을 가능한 디자인 형태의 일정 부분집합으로 한정한다.
카본 블랙 같은 흑색 안료가 저항성의 블랙 매트릭스를 제조하기 위한 중합체 조성물에 사용되어왔다. 그러나, 전형적인 계는 전체 성질의 바람직한 균형을 제공하지 못하였다. 예를 들어, 카본 블랙 안료를 함유하는 블랙 매트릭스가 요구되는 광-차폐능(즉, 1 마이크로미터 두께에서 3보다 큰 광학 밀도(OD))을 제공할 수 있었지만, 전형적으로 그 막은 단지 보통의 저항률을 가졌다. 그렇지 않으면, 매우 저항성인 막이 제조될 경우, OD는 전형적으로 낮았다.
유기 기가 부착된 개질된 안료가 또한 칼라 필터용 블랙 매트릭스에 사용을 위해 개시되었다. 예를 들면, 미국 특허 공개 번호 2003-0129529 A1은 적어도 하나의 중합체성 기가 부착된 안료를 포함하는 개질된 안료를 이용하여 제조된 블랙 매트릭스를 부분적으로 개시하며, 여기에서 상기 중합체성 기는 적어도 하나의 광중합성 기 및 적어도 하나의 이온성 또는 이온화가능한 기를 포함한다. 또한, 미국 특허 공개 번호 2002-0020318 A1은 적어도 하나의 이온성 유기 기 및 적어도 하나의 양쪽성 반대 이온이 부착된 안료를 포함하는 개질된 안료를 사용하여 제조된 블랙 매트릭스를 부분적으로 개시한다. 뿐만 아니라, 미국 특허 공개 번호 2002-0011185 A1은 50 내지 200의 탄소수를 갖는 적어도 하나의 알킬렌 또는 알킬 기가 부착된 안료를 포함하는 개질된 안료의 사용을 부분적으로 개시한다. 이들 물질은 전반적으로 양호한 성능을 갖는 블랙 매트릭스 및 분산액을 제공하지만, 특히 저항률 및 광학 밀도에서 향상된 성질을 갖는 블랙 매트릭스에 대한 요구가 여전히 남아있다.
발명의 요약
본 발명은, 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 블랙 매트릭스는 기질 상에 경화성 피복 조성물을 적용하여 경화성 피복을 형성하고, 상기 경화성 피복을 소정 형상으로 경화시켜 피복을 형성하고, 상기 피복을 현상 및 건조시킴으로써 형성된다. 상기 경화성 피복 조성물은 담체 및 개질된 안료를 포함한다.
본 발명은 또한 담체, 경화성 수지, 및 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물에 관한 것이다. 상기 개질된 안료는, 상기 경화성 피복 조성물이 기질에 적용되어 경화성 피복을 형성하고 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재한다.
본 발명은 또한 경화성 수지, 및 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직 접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복에 관한 것이다. 상기 개질된 안료는 상기 경화성 피복이 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재한다.
본 발명은 또한 경화성 피복 조성물을 기질 상에 적용하여 경화성 피복을 형성하고, 상기 경화성 피복을 소정 형상으로 경화시켜 피복을 형성하고, 상기 피복을 현상 및 건조시킴으로써 형성된 블랙 매트릭스에 관한 것이다. 상기 경화성 피복 조성물은 담체 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하고, 여기에서 상기 개질된 안료는 카본 블랙 및 과황산염 시약과 같은 안료의 반응 생성물을 포함한다. 본 발명은 또한 경화성 수지 및 상기 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물에 관한 것이며, 여기에서 상기 개질된 안료는 상기 경화성 피복 조성물이 기질에 적용되어 경화성 피복을 형성하고 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재한다. 본 발명은 또한 경화성 수지 및 상기 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복에 관한 것이며, 여기에서 상기 개질된 안료는 상기 경화성 피복이 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재한다.
본 발명은 또한 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 피복에 관한 것이다. 하나의 구현예에서, 상기 피복의 개질된 안료는 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 상기 피복은 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 1012 ohm-cm 이상의 부피 저항률 및 1 마이크로미터 두께에서 3 이상의 광학 밀도를 갖는다. 세 번째 구현예에서, 상기 피복은 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하고, 106 내지 108 ohm-cm의 부피 저항률 및 1 마이크로미터 두께에서 4 이상의 광학 밀도를 갖는다. 네 번째 구현예에서, 상기 피복은 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하고, 여기에서 상기 개질된 안료는 카본 블랙 및 과황산염 시약과 같은 안료의 반응 생성물이다. 상기 구현예 각각의 경우, 상기 피복은 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 개질된 안료를 포함한다.
본 발명은 또한 수지 및 안료를 포함하는 피복의 저항률을 조절하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 담체, 경화성 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 개질된 안료는 화학 식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 상기 경화성 피복 조성물은 그 후 기질에 적용되어 경화성 피복을 형성하고, 경화되어 피복을 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 수지 및 개질된 안료를 포함하는, 소정의 안료 부하 수준에서 소정의 저항률을 갖는 피복에 관한 것이다. 상기 개질된 안료는 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 수지 및 상기 안료를 포함하는 피복은 상기 소정의 안료 부하 수준에서 상기 수지 및 상기 개질된 안료를 포함하는 피복의 저항률보다 낮은, 소정의 안료 부하 수준에서의 저항률을 갖는다.
전술한 일반적 기재 및 이하의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며, 청구된 것과 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하기 위한 것임이 이해되어야 한다.
도 1은 피복의 표면 저항률 및 표면 화학이 저항률 조절에 어떻게 사용될 수 있는지를 보여주는 그래프이다.
도 2, 도 3 및 도 4는 개질된 안료의 다양한 성질에 대한 피복의 저항률을 보여주는 그래프이다. 상이한 유기 기를 도 3에 나타낸다. 도 2 및 도 3은 처리 수준의 효과를 나타내며, 도 4는 부착 수준의 효과를 나타낸다.
본 발명은 경화성 피복 조성물, 경화성 피복, 및 개질된 안료를 포함하는 피복, 및 그로부터 형성될 수 있는 블랙 매트릭스에 관한 것이다.
본 발명은 이하에 상세히 기재하는 바와 같이, 하나의 구현예에서 본 발명의 블랙 매트릭스를 제조하는 데 사용될 수 있는 경화성 피복 조성물에 관한 것이다. 상기 경화성 피복 조성물은 담체, 경화성 수지, 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함한다. 상기 담체는 수성 담체 또는 비수성 담체일 수 있다. 수성 및 비수성 액체 담체의 양자가 사용될 수 있지만, 바람직하게는 상기 액체 담체는 비수성 담체이다. 그 예로서, 부틸 아세테이트, 에틸셀로솔브, 에틸셀로솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 아세테이트, 에틸카비톨, 에틸카비톨 아세테이트, 디에틸렌글리콜, 시클로헥산온, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 락테이트 에스테르, 디메틸 포름아미드, 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트아미드, 및 이들의 혼합물을 포함하는 비수성 담체를 들 수 있다. 예를 들면 물 및 수용성 알코올을 포함하는 수성 용매가 첨가될 수도 있다.
경화성 수지는 당 분야에 공지된 임의의 수지일 수 있다. 예를 들면, 수지는 에폭시 비스페놀-A 수지 또는 에폭시 노볼락 수지일 수 있다. 상기 수지는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 또는 젤라틴일 수도 있다. 상기 수지는 예를 들면 열에 의해, 또는 예를 들어 적외선 또는 자외선 방사와 같은 임의의 방사 원천에 의한 것을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의해 경화될 수 있는 것이다. 이러한 방식으로, 상기 경화성 피복 조성물은 감광성(즉, 광조사에 의해 경화될 수 있는) 또는 감열성(즉, 가열과 같은 온도 변화에 의해 경화될 수 있는)일 수 있다. 수지가 광조사에 의해 경화성일 경우, 상기 경화성 피복 조성물은 또한 각각의 안료에 대하여 빛이 흡수되면 라디칼을 생성하는 광개시제를 포함할 수 있다.
본 발명의 경화성 피복 조성물에 사용되는 개질된 안료는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 안료는 흑색 안료, 및 청색, 흑색, 갈색, 시안, 녹색, 백색, 보라색, 마젠타, 적색, 주황색 또는 황색 안료를 포함하는 다른 색상의 안료와 같은, 당업자에 의해 통상적으로 사용되는 임의의 종류의 안료일 수 있다. 다양한 안료의 혼합물이 사용될 수도 있다. 흑색 안료의 대표적인 예는 채널 블랙, 퍼니스 블랙 및 램프 블랙과 같은 각종 카본 블랙(안료 블랙 7)을 포함하며, 예를 들면, 카봇 코포레이션으로부터 입수가능한 리갈(Regal(R)), 블랙 펄즈 (Black Pearls(R)), 엘프텍스 (Elftex(R)), 모나크 (Monarch(R)), 모걸 (Mogul(R)) 및 벌칸 (Vulcan(R)) 상표 하에 판매되는 카본 블랙[예, 블랙 펄즈(R) 2000, 블랙 펄즈(R) 1400, 블랙 펄즈(R) 1300, 블랙 펄즈(R) 1100, 블랙 펄즈(R) 1000, 블랙 펄즈(R) 900, 블랙 펄즈(R) 880, 블랙 펄즈(R) 800, 블랙 펄즈(R) 700, 블랙 펄즈(R) L, 엘프텍스(R) 8, 모나크(R) 1400, 모나크(R) 1300, 모나크(R) 1100, 모나크(R) 1000, 모나크(R) 900, 모나크(R) 880, 모나크(R) 800, 모나크(R) 700, 모걸(R) L, 모걸(R) E, 리갈(R) 250, 리갈(R) 250R, 리갈(R) 350, 리갈(R) 350R, 리갈(R) 330, 리갈(R) 400, 벌칸(R) P, 벌칸(R) XC-72, 벌칸(R) XC-72R]을 포함한다. 색상을 가진 안료의 적합한 부류는 예를 들면 안트라퀴논, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아조, 모노아조, 피란트론, 페릴렌, 헤테로시클릭 옐로우, 퀴나크리돈 및 (티오)인디고이드를 포함한다. 상기 안료들은 바스프 코포레이션(BASF Corporation), 엥겔하드 코포레이션 (Engelhard Corporation) 및 썬 케미칼 코포레이션 (Sun Chemical Corporation)을 포함하는 다수의 제조원으로부터 분말 또는 압착 케이크로 시판된다. 다른 적합한 색상을 가진 안료의 예가 칼라 인덱스(Colour Index, 3rd edition (The Society of Dyers and Colourists, 1982))에 기재되어 있다. 바람직하게는, 상기 안료는 카본 블랙과 같은 탄소 생성물이다. 상기 안료는 안정한 분산액을 형성하기 위해 여러가지 다양한 종류의 분산제와 조합하여 사용될 수도 있다.
안료는 또한 탄소 상 및 규소-함유 화학종의 상을 포함하는 다상 응집물, 또는 탄소 상 및 금속-함유 화학종의 상을 포함하는 다상 응집물일 수 있다. 각 경우에 상기 규소-함유 화학종 및/또는 금속-함유 화학종은 상기 탄소 상과 똑같은 응집물의 상임을 인식하는 한, 탄소 상 및 규소-함유 화학종의 상을 포함하는 상기 다상 응집물은 규소-처리된 카본 블랙 응집물로 간주될 수도 있고, 탄소 상 및 금속-함유 화학종의 상을 포함하는 상기 다상 응집물은 금속-처리된 카본 블랙 응집물로 간주될 수 있다. 상기 다상 응집물은 불연속의 카본 블랙 응집물 및 불연속의 실리카 또는 금속 응집물의 혼합물을 나타내지 않으며 실리카 피복된 카본 블랙이 아니다. 오히려, 본 발명에서 안료로 사용될 수 있는 상기 다상 응집물은 상기 응집물의 표면에서 또는 그 부근에서 (응집물에 놓인) 및/또는 상기 응집물 내부에 집중된 적어도 하나의 규소-함유 또는 금속-함유 영역을 포함한다. 따라서 상기 응집물은 적어도 2 개의 상을 포함하는데, 그 하나는 탄소이고 다른 것은 규소-함유 화학종, 금속-함유 화학종 또는 그 모두이다. 상기 응집물의 일부일 수 있는 상기 규소-함유 화학종은 실리카 커플링제와 같이 카본 블랙 응집물에 부착되지 않지만, 실제로 탄소 상과 동일한 응집물의 부분이다.
상기 금속-처리된 카본 블랙은 적어도 하나의 탄소 상 및 금속-함유 화학종의 상을 포함하는 응집물이다. 상기 금속-함유 화학종은 알루미늄, 아연, 마그네슘, 칼슘, 티탄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 주석, 안티몬, 크롬, 네오디뮴, 납, 텔루륨, 바륨, 세슘, 철, 은, 구리 및 몰리브덴을 함유하는 화합물들을 포함한다. 상기 금속-함유 화학종의 상은 상기 응집물의 적어도 일부를 통해 분포될 수 있고 상기 응집물의 고유한 부분이다. 상기 금속-처리된 카본 블랙은 또한 2종 이상의 금속-함유 화학종의 상을 포함하거나, 상기 금속-처리된 카본 블랙은 또한 규소-함유 화학종의 상 및/또는 붕소-함유 화학종의 상을 포함할 수 있다.
상기 다상의 응집물을 제조하는 세부사항은 1995년 5월 22일자 출원된 미국 특허 출원 08/446,141 호; 1995년 5월 22일자 출원된 08/446,142 호; 1995년 9월 15일자 출원된 08/528,895 호; 1996년 5월 21일자 출원된 PCT 공개 WO 96/37547의 국내 단계 출원인 1996년 11월 22일자 출원된 08/750,017 호; 1997년 3월 27일자 출원된 08/828,785 호; 1997년 4월 18일자 출원된 08/837,493 호; 및 1998년 4월 17일자 출원된 09/061,871 호에 설명되어 있다. 상기 특허 출원은 모두 여기에 그 전체로서 참고문헌으로 도입된다.
실리카-피복된 탄소 생성물이 1996년 11월 28일자 공개된 PCT 출원 공개 WO 96/37547 호에 기재된 것과 같은 입자로 사용될 수도 있으며, 상기 문헌은 여기에 그 전체로서 참고문헌으로 도입된다.
상기 안료는 안료의 원하는 성질에 따라 질소 흡착에 의해 측정된 넓은 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 안료는 약 10 내지 600 m2/g, 예를 들어 약 20 내지 250 m2/g 및 약 20 내지 100 m2/g의 표면적을 갖는 카본 블랙일 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 더 큰 표면적은 더 작은 주요 입자 크기에 해당할 것이다. 상기 안료는 또한 당업자에게 공지된 광범하게 다양한 주요 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 안료는 약 10 nm 내지 약 80 nm 및 15 nm 내지 약 50 nm를 포함하여, 약 5 nm 내지 약 100 nm의 주요 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 색상을 가진 안료의 경우 더 높은 표면적은 원하는 응용을 위해 쉽게 입수가능하지 않으며, 당업자는 또한 상기 안료가 필요에 따라 그 안료를 더 작은 입자 크기로 감소시키기 위해 볼 밀 또는 제트 밀과 같은 통상의 크기 감소 또는 분쇄 기술로 처리될 수 있음을 잘 인식할 것이다.
상기 안료는 또한 광범위한 디부틸프탈레이트 흡수 (DBP) 값을 가질 수 있으며, 이는 안료의 구조 또는 분지화의 척도이다. 예를 들어, 상기 안료는 약 30 내지 50 mL/100g 및 약 30 내지 40 mL/100g을 포함하여, 약 25 내지 70 mL의 DBP 값을 갖는 카본 블랙일 수 있다. 뿐만 아니라, 안료는 예를 들면, 약 15 내지 60 nm를 포함하여, 약 10 내지 100 nm와 같은 광범위한 주요 입자 크기를 가질 수 있다. 바람직한 안료는 근본적으로 전체적인 구형의 기하학적 형태에 접근한다. 침상 및 판상과 같은 여타 형태의 안료가 사용될 수도 있다.
개질된 안료는 적어도 하나의 유기 기가 부착되어 있다. 하나의 구현예에서, 상기 유기 기는 화학식 -X-I를 갖는다. 또 다른 구현예에서, 상기 유기 기는 화학식 -X-NI를 갖는다. 상기 개질된 안료는 또한 화학식 -X-I를 갖는 적어도 하나의 유기 기 및 화학식 -X-NI를 갖는 적어도 하나의 유기 기를 포함할 수 있다. 이들 기의 각각을 이하에 더욱 상세히 기재할 것이다. 개질된 안료는 상기 화학적 유기 기가 상기 안료에 부착되도록 당업자에게 공지된 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 이는 흡착된 기, 예를 들면 중합체, 계면활성제 등에 비하여 상기 안료 상에 상기 기의 더욱 안정한 부착을 제공한다. 예를 들면, 상기 개질된 안료는 미국 특허 제 5,554,739 호, 5,707,432 호, 5,837,045 호, 5,851,280 호, 5,885,335 호, 5,895,522 호, 5,900,029 호, 5,922,118 호 및 6,042,643 호, 및 PCT 공개 WO 99/23174 호에 기재된 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 이들의 명세서는 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입된다. 그러한 방법들은, 예를 들면 중합체 및/또는 계면활성제를 이용하는 분산제 유형의 방법에 비하여 상기 기들의 상기 안료 상에의 더욱 안정한 부착을 제공한다.
X 기는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기, 또는 알크아릴렌 기를 나타낸다. X는 상기 안료에 직접 부착되고, I 기 또는 NI 기로 더 치환되어 있다. 바람직하게는, X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 예를 들면 페닐렌, 나프틸렌, 또는 비페닐렌을 나타낸다. X가 알킬렌 기를 나타낼 경우, 그 예는 분지화되거나 분지화되지 않은 것일 수 있는 치환 또는 치환되지 않은 알킬렌 기를 비제한적으로 포함한다. 예를 들면, 알킬렌 기는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 또는 부틸렌 기와 같은 C1-C12 기일 수 있다. 가장 바람직하게는, X는 아릴렌 기이다.
X 기는 하나 이상의 알킬 기 또는 아릴 기와 같은 여타 기로 더 치환될 수 있다. 또한, X 기는 하나 이상의 작용기로 치환될 수 있다. 작용기의 예는 R, OR, COR, COOR, OCOR, 카르복실레이트, 할로겐, CN, NR2, SO3H, 술포네이트, 설페이트, NR(COR), CONR2, NO2, PO3H2, 포스포네이트, 포스페이트, N=NR, SOR, NSO2R을 비제한적으로 포함하며, 상기 식에서 R은 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 수소, 분지화되거나 분지화되지 않은 C1-C20의 치환 또는 치환되지 않은, 포화되거나 포화되지 않은 탄화수소, 예를 들면 알킬, 알킬렌, 알키닐, 치환되거나 치환되지 않은 아릴, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로아릴, 치환되거나 치환되지 않은 알크아릴, 또는 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬이다.
I 기는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 기를 나타낸다. I 기는 이온성 기와 이온화가능한 기의 혼합물을 포함할 수도 있다. 상기 이온성 기는 음이온 또는 양이온성이고, 예를 들면 Na+, K+, Li+, NH4 +, NR'4 +, 아세테이트, NO3 -, SO4 -2, R'SO3 -, R'OSO3 -, OH- 및 Cl-와 같은 반대이온을 포함하는 반대 전하의 반대이온과 결합되어 있으며, 상기 식 중 R'은 수소 또는 치환되거나 치환되지 않은 아릴 및/또는 알킬 기와 같은 유기 기를 나타낸다. 상기 이온화가능한 기는 사용 매질에서 이온성 기를 형성할 수 있는 것이다. 음이온화가능한 기는 음이온을 형성하고 양이온화가능한 기는 양이온을 형성한다. 이온성 기는 미국 특허 제 5,698,016 호에 기재된 것들을 포함하며, 그 명세서는 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입된다.
음이온성 기는 산성 치환기와 같이 음이온을 형성할 수 있는 이온화가능한 치환체를 갖는 기(음이온화가능한 기)로부터 생성될 수 있는 음의 전하를 가진 이온성 기이다. 이들은 이온화가능한 치환체의 염에 있는 음이온일 수도 있다. 음이온성 기의 대표적인 예는 -COO-, -SO3 -, -OSO3 -, -HPO3 -, -OPO3 -2 및 -PO3 -2를 포함한다. 바람직하게는, 상기 음이온성 기는 Na+ 염, K+ 염, Li+ 염과 같은 1가의 금속 염인 반대이온을 포함한다. 상기 반대이온은 또한 NH4 + 염과 같은 암모늄 염일 수도 있다. 음이온화가능한 기의 대표적인 예는 -COOH, -SO3H, -PO3H2, -R'SH, -R'OH 및 -SO2NHCOR'을 포함하고, 여기에서 R'은 수소 또는 치환되거나 치환되지 않은 아릴 및/또는 알킬 기와 같은 유기 기를 나타낸다.
상기 양이온성 기는, 양성자화된 아민과 같이 양이온을 형성할 수 있는 음이온가능한 치환체(양이온화가능한 기)로부터 생성될 수 있는 양의 전하를 가진 이온성 기이다. 예를 들면, 알킬 또는 아릴 아민은 산성 매질에서 양성자화되어 암모늄 기 -NR'2H+를 형성할 수 있으며, 상기 식 중, R'은 치환되거나 치환되지 않은 아릴 및/또는 알킬 기와 같은 유기 기를 나타낸다. 양이온성 기는 또한 양의 전하를 가진 이온성 유기 기일 수도 있다. 그 예는 사차 암모늄 기(-NR'3 +) 및 사차 포스포늄 기(-PR'3 +)를 포함한다. 여기에서, R'은 수소 또는 치환되거나 치환되지 않은 아릴 및/또는 알킬 기와 같은 유기 기를 나타낸다. 바람직하게는, 상기 양이온성 기는 알킬 아민 기 또는 그의 염 또는 알킬 암모늄 기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 I 기는 적어도 하나의 카르복실산 기 또는 그의 염, 적어도 하나의 술폰산 기 또는 그의 염, 적어도 하나의 설페이트 기, 적어도 하나의 알킬 아민 기 또는 그의 염, 또는 적어도 하나의 알킬 암모늄 기를 포함한다. X 기는 아릴렌 기인 것이 바람직하므로, 화학식 -X-I을 갖는 바람직한 부착된 유기 기는 아릴 카르복실산 기, 아릴 술폰산 기, 또는 그의 염을 비제한적으로 포함한다. 예를 들면, 상기 부착된 유기 기는 벤젠 카르복실산 기, 벤젠 디카르복실산 기, 벤젠 트리카르복실산 기, 벤젠 술폰산 기 또는 그의 염일 수 있다. 상기 부착된 유기 기는 또한 이들 중 임의의 것의 치환된 유도체일 수도 있다.
NI 기는 겉보기 전하를 갖지 않는 기인 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 기를 나타낸다. 비이온성 기의 예는 알킬 기 (-R" 등), 카르복실산 에스테르 (-COOR" 또는 -OCOR" 등), 아미드 (-CONHR", -CONR"2, -NHCOR", 또는 -NR"COR" 등), 알킬렌 옥시드, 글리콜, 알코올, 에테르 (-OR" 등), 케톤 (-COR" 등), 할로겐 및 니트릴을 비제한적으로 포함한다. 상기 화학식에서, R"은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지화되거나 분지화되지 않은 알킬 또는 알킬렌 기이다. 따라서, 예를 들어, X에 부착된 NI 기는 카르복실산의 메틸 또는 에틸 에스테르이거나 상기 에스테르를 포함하는 비중합체성 기일 수 있다. X는 아릴렌 기인 것이 바람직하므로, 화학식 -X-NI를 갖는 바람직한 부착된 유기 기는 아릴 카르복실산 에스테르, 아릴 카르복실산 아미드, 또는 아르알킬 기를 비제한적으로 포함하며, 여기에서 상기 에스테르 기, 아미드 기 및 알킬 기는 1-20 개의 탄소 원자를 갖는다. 예를 들면, 부착된 유기 기는 벤젠 카르복실산 기의 메틸 또는 에틸 에스테르, 벤젠 디카르복실산 에스테르 기 또는 벤젠 트리카르복실산 에스테르 기이거나, 메틸 또는 에틸 벤젠 기일 수 있다.
놀랍게도, 중합체성 기를 포함하지 않는 유기 기가 부착된 개질된 안료가 본 발명의 경화성 피복 조성물, 경화성 피복 및 피복에 사용될 수 있음이 발견되었다. 따라서, 본 발명의 목적을 위해, I 기 및 NI 기는 비중합체성 기이고, 이는 I 기가 적어도 하나의 이온성 또는 이온화가능한 기를 포함하고 NI 기가 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 한편, 이들 기는 개개의 단량체 단위의 중합에 의해 제조된 기를 포함하지 않음을 의미한다. 예를 들면, I 기는 적어도 하나의 이온성 또는 이온화가능한 기를 포함하는 중합체성 기가 아니고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 중합체성 기가 아니다. 또한, I 기는 중합체성 반대이온을 포함하는 이온성 기가 아니다. 상기 개질된 안료는 중합체성 기를 포함하는 개질된 안료에 비하여 여러 가지 장점을 제공하는 것으로 밖혀졌으며, 이를 이하에 상세히 기술한다.
화학식 -X-I 또는 -X-NI를 갖는 부착된 유기 기의 양은 원하는 성능 특성을 수득하기 위해 변할 수 있다. 이는 성능 특성을 적정화하는 데 보다 큰 융통성을 허용한다. 바람직하게는, 부착된 유기 기의 총량은 질소 흡착(BET 법)에 의해 측정할 때, 안료의 표면적 1 m2 당 약 0.001 내지 약 10.0 마이크로몰의 유기 기이다. 더욱 바람직하게는, 부착된 유기 기의 양은 약 0.01 내지 약 5.0 마이크로몰/m2, 가장 바람직하게는 약 0.05 내지 3.0 마이크로몰/m2이다. 뿐만 아니라, 개질된 안료는 추가의 부착된 유기 기를 더 포함할 수 있다. 이는 더욱 향상된 성질의 결과를 가져올 수 있다. 그러나, 추가의 부착된 기가 존재할 경우, 이들 또한 비중합체성 기이다.
또한, 개질된 안료의 혼합물이 사용될 수도 있다. 따라서, 상기 경화성 피복 조성물은 2종 이상의 개질된 안료를 포함할 수 있고, 여기에서 상기 개질된 안료의 각각은 화학식 -X-I 또는 -X-NI를 갖는 부착된 유기 기를 갖는다. 2종의 개질된 안료는 부착된 기의 종류, 부착된 기의 양, 안료의 종류, 또는 이들의 조합에 있어서 상이해야 한다. 즉, 예를 들면, 상이한 I 기를 포함하는 부착된 유기 기를 각각 갖는 2종의 개질된 안료(하나는 적어도 하나의 카르복실산 기 또는 그의 염을 포함하는 부착된 유기 기를 가지며, 하나는 적어도 하나의 술폰산 기 또는 그의 염을 포함하는 부착된 유기 기를 갖는 등)가 함께 사용될 수 있다. 또한, 각각이 상이한 안료(각각이 상이한 표면적 및/또는 구조를 갖는 2종의 카본 블랙 등)를 포함하고 동일한 부착된 유기 기(적어도 하나의 카르복실산 기를 포함하는 것과 같은)를 갖는 2종의 개질된 안료가 함께 사용될 수도 있다. 뿐만 아니라, 화학식 -X-I를 갖는 부착된 유기 기를 갖는 개질된 안료는 화학식 -X-NI를 갖는 부착된 유기 기를 갖는 개질된 안료와 조합되어 사용될 수 있다. 부착된 -X-I 및 -X-NI 기를 갖는 개질된 안료의 다른 조합이 사용될 수 있다. 조합되어 사용되는 개질된 안료의 어느 것도 중합체성 기를 포함하지 않는다.
본 발명의 경화성 피복 조성물에 사용되는 개질된 안료는 안료 및 과황산염 시약의 반응 생성물을 포함할 수도 있다. 상기 안료는 전술한 것들 중 임의의 것일 수 있고, 상기 과황산염 시약은 바람직하게는 과황산 암모늄, 과황산 나트륨, 또는 과황산 칼륨과 같은 과황산염이다. 상기 반응 생성물은 당 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있지만, 바람직하게는 i) 안료, 과황산염 시약, 및 수성 매질(예를 들면, 물, 또는 50%를 초과하는 물을 함유하는 물과 1종 이상의 수용성 용매의 혼합물)을 선택적으로 추가의 강산 및/또는 계면활성제 또는 분산제(예를 들면, 음이온성 또는 비이온성 안정화제)와 조합하여 혼합물을 형성하고; ii) 상기 혼합물을 가열하고; iii) 상기 혼합물을 7.0을 초과하는 pH로 중화하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 상기 가열 단계는 바람직하게는 100℃ 미만, 예를 들면 약 40℃ 내지 약 90℃에서, 바람직하게는 24 시간 미만, 예를 들면 약 2 시간 내지 24 시간 동안 일어난다. 상기 방법은 상기 혼합물을 중화시킨 후 가열하는 단계를 더 포함하는데, 이는 상기 첫 번째 가열 단계보다 높은 온도에서, 예를 들면 20℃ 내지 40℃ 이상에서, 바람직하게는 약 2 내지 12 시간 동안 일어난다. 바람직하게는 상기 개질된 안료는 미국 특허 공고 2004-0103822 호에 기재된 방법에 의해 제조되며, 상기 문헌은 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입된다.
상기 경화성 피복 조성물은 예를 들면 고전단 혼합을 이용하는 것을 포함하는, 당업자에게 공지된 임의의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 조성물은 예를 들면 밀베이스(millbase)와 같은 개질된 안료의 분산액을 이용하여 제조될 수 있다. 개질된 안료의 양은 분산액 총 중량을 기준으로 약 1% 내지 60%, 바람직하게는 약 5% 내지 30 중량%이다. 더욱 바람직하게는, 개질된 안료의 양은, 상기 피복 조성물이 경화성 피복을 형성하기 위해 사용되고 이어서 경화되는 경우, 수득되는 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 상기 개질된 안료의 약 30 중량% 이상을 포함하도록 한다. 바람직하게는, 상기 수득되는 피복은 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 상기 개질된 안료, 더욱 바람직하게는 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함한다.
상기 경화성 피복 조성물은 최소의 추가 성분(첨가제 및/또는 보조용매) 및 공정 단계를 가지고 형성될 수 있다. 그러나, 계면활성제 및 보조용매와 같은 첨가제가 포함될 수도 있다. 예를 들면, 에폭시 비스페놀-A 또는 에폭시 노볼락과 같은 감광성 수지가 사용될 경우, 광개시제가 또한 첨가될 수 있다. 단량체 및/또는 올리고머가 첨가될 수도 있다.
본 발명은 또한 경화성 피복에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 경화성 피복은 앞에서 더욱 상세히 기재한 본 발명의 경화성 피복 조성물로부터 제조된다. 상기 경화성 피복은 경화성 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 바람직하게는 상기 개질된 안료는 화학식 -X-I 또는 -X-NI를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 상기 경화성 수지 및 개질된 안료는 위에서 상세히 기재한 것들 중 임의의 것일 수 있다. 상기 경화성 피복은 경화성 피복을 광조사함으로써 피복을 수득하는 감광성 피복, 또는 상기 경화성 피복을 열 처리함으로써 피복이 형성되는 감열성 피복일 수 있다. 본 발명의 상기 국면의 경우, 상기 경화성 피복은, 경화되어 피복을 형성할 때, 수득되는 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 개질된 안료를 포함하도록, 충분한 양의 개질된 안료를 포함한다.
본 발명은 또한 피복에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 피복은 앞에서 더욱 상세히 기재한, 본 발명의 경화성 피복으로부터 제조된다. 하나의 구현예에서, 상기 피복은 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 여기에서, 상기 개질된 안료는 앞에서 더욱 상세히 기재한 것들 중 임의의 것이다. 상기 개질된 안료는 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 개질된 안료의 양으로 존재한다.
본 발명의 경화성 피복 조성물 및 경화성 피복은 전술한 것들과 같은 안료를 종래의 피복에서 발견되는 수준에 비하여 상대적으로 높은 수준으로 포함하는 경화된 피복을 제조하는 데 사용될 수 있음이 놀랍게도 발견되었다. 또한, 부착된 유기 기는 비중합체성이므로, 상기 피복에 사용되는 안료의 탄소 백분율 함량(중량 기준)은 부착된 중합체성 기를 갖는 안료를 이용하여 제조되거나 중합체로 피복된 피복에 비하여 훨씬 더 높을 수도 있다 (일반적으로 약 97% 탄소). 이는 이하에 더욱 상세히 기재하는, 예를 들면 부피 저항률 및 광학 밀도와 같은 향상된 전기적 성질의 균형을 포함하여, 향상된 전반적인 성질을 갖는 피복 및 블랙 매트릭스의 제조를 가능하게 한다. 부피 저항률은 전기 전도를 방지하기 위한 물질의 능력의 척도이며, 예를 들면 ASTM 방법 D257-93에 정의된 방법을 포함하는 당 분야에 공지된 다양한 기술을 이용하여 측정될 수 있다. 광학 밀도(OD)는 물질의 불투명도의 척도이며, 덴시토미터(densitometer)를 이용하여 전형적으로 측정된다. OD는 막의 두께를 포함하는 여러 인자에 의존한다. 본 발명의 피복은 1012 ohm-cm, 바람직하게는 1013 ohm-cm 이상의 부피 저항률을 가질 수 있으며, 또한, 1 마이크로미터 두께에서 3 이상, 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상의 광학 밀도를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 피복은 106 내지 108 ohm-cm의 부피 저항률을 가질 수 있고, 또한 1 마이크로미터 두께에서 4 이상, 더욱 바람직하게는 4 내지 5의 광학 밀도를 가질 수 있다. 본 발명의 피복은 피복의 응용에 따라, 예를 들면 10-100 마이크로미터 두께를 포함하는 더 큰 막 두께에서 유사한 전기적 성질(예, 저항률)을 가질 수도 있다.
성능은 처리수준 및 안료 종류를 포함하여, 본 발명의 특정 구현예에 따라 조절될 수 있는 여러 요인에 의존할 것이다. 예를 들면, 적어도 하나의 유기 기가 부착된 적어도 하나의 개질된 안료, 및 수지를 포함하는 피복은 동일한 수지 및 유기 기가 부착되지 않은 동일한 안료를 포함하는 피복에 비하여 향상된 전기적 성질을 갖는다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 이를 도 1에 일반적으로, 도 2-4에 더욱 구체적으로 나타낸다. 이들 각각은 이하에서 상세히 논한다.
일반적으로, 특정 카본 블랙의 부하 수준이 그 카본 블랙을 함유하는 피복의 표면 저항률에 영향을 준다. 먼저, 낮은 부하에서, 표면 저항률은 카본 블랙의 양이 증가해도 실질적으로 일정하게 유지된다. 더 높은 수준에서는, 전이가 일어나며, 여기에서는 저항률의 실질적인 감소가 일어나기 충분한 안료가 존재한다. 이를 종종 퍼콜레이션 임계점(percolation threshold)이라 한다. 상기 임계점을 초과하는 안료의 수준은 피복의 저항률에 매우 적은 영향을 갖는다. 일반적으로, 대부분의 카본 블랙은 유사한 퍼콜레이션 성능을 나타낸다. 따라서, 카본 블랙 퍼콜레이션 곡선은, 퍼콜레이션 점(즉, 표면 저항률이 감소하는 카본 블랙의 부하)이 상이한 것 외에는 카본 블랙의 종류에 무관하게 매우 유사하다. 이는 퍼콜레이션 곡선의 이동으로 나타난다.
도 1은 세 가지 종류의 피복에 대한 대표적인 퍼콜레이션 곡선을 나타낸다. 이를 나타내는 목적을 위해, 각 피복은 동일한 수지 및 상이한 카본 블랙을 포함한다. 본 발명을 나타내는 퍼콜레이션 곡선 C로 나타내는 카본 블랙은 적어도 하나의 유기 기가 부착된 개질된 카본 블랙 안료이다. 퍼콜레이션 곡선 A 및 B로 나타낸 카본 블랙은 부착된 유기 기를 갖도록 개질되지 않은 카본 블랙 안료이다. 피복을 위해 필요한 소정의 목표 표면 저항률 및 소정의 목표 부하 수준(중량% C)을 또한 나타낸다.
곡선 A로 나타낸 카본 블랙은 임의의 카본 블랙 부하 수준에서 목표한 저항률을 갖는 피복을 생성하지 않는다. 상기 목표한 저항률을 갖는 피복을 생성하기 위해, 상이한 카본 블랙이 필요할 것이다. 전형적으로, 당 분야에서, 이는 곡선 A의 카본 블랙의 것과 상이한 형태학을 갖는 카본 블랙을 이용하여 수행된다. 즉, 예를 들면, 목표한 성능을 갖는 피복을 생성하기 위해서는, 곡선 A로 나타낸 것과 상이한 구조(DBP)를 갖는 카본 블랙이 발견되어야 할 것이다. 이는 곡선 B에 의해 나타난다. 도 1에 나타난 것과 같이, 곡선 B는 곡선 A 와 유사하지만, 목표한 표면 저항률을 갖는 피복을 생성하기 위해 곡선 B의 카본 블랙의 더 높은 수준(중량% C)이 필요하도록 이동된다. 나타난 바와 같이, 곡선 B의 카본 블랙은 목표한 성능을 갖는 피복을 생성하지 않는 반면, 상이한 형태학을 갖는 대체의 카본 블랙을 선택하는 것은 예를 들면 비용, 가공 효과 등을 포함하는 몇 가지 단점을 가질 수 있다.
또한, 도 1에 나타난 것과 같이, 상기 목표 표면 저항률은 상기 퍼콜레이션 곡선의 가장 가파른 점에 해당할 것이다. 실용적인 관점에서, 상기 피복을 제작하는 것은, 부하의 작은 변화가 관찰되는 저항률에 큰 영향을 가질 것이기 때문에, 상기 카본 블랙 부하에 대한 엄격한 조절을 필요로 할 것이다. 이는 전형적으로 약 105 내지 1012 ohm/□의 표면 저항률을 갖는 카본 블랙-함유 피복의 경우에 일반적으로 해당된다.
형태학을 변화시키지 않고 도 1에 나타낸 소정의 성능을 갖는 피복을 생성하기 위해서는, 다른 접근이 필요하다. 본 발명에서는, 피복이 적어도 하나의 유기 기가 부착된 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경우, 피복의 저항률이 향상될 수 있음이 놀랍게도 발견되었다. 소정의 표면 저항률을 갖는 피복은, 그렇지 않으면 원하는 성능을 낼 수 없었을 카본 블랙을 이용하여 생성될 수 있음이 또한 발견되었다. 이는 곡선 C에서 나타나는데, 이는 개질된 카본 블랙 안료가 곡선 A에 의해 나타나는 개질된 카본 블랙인 개질된 카본 블랙 안료를 나타낸다. 곡선 A의 개질되지 않은 카본 블랙은 위에서 논한 바와 같이 소정의 저항률 성능에 부합하지 않는다. 그러나, 곡선 C에 의해 나타낸, 적어도 하나의 유기 기가 부착되도록 개질된 곡선 A의 카본 블랙은 원하는 성능을 갖는 피복을 생성할 것이다.
즉, 개질된 카본 블랙 안료를 포함하는 피복의 저항률은 동일하지만 개질되지 않은 안료를 함유하는 피복의 저항률보다 높은 것으로 밝혀졌다. 도 1의 대표적인 퍼콜레이션 곡선에 의해 나타나듯이, 주어진 카본 블랙을 함유하는 필름의 저항률은 본 발명에 따라 카본 블랙의 표면 화학을 변화시킴으로써 증가될 수 있다. 주어진 카본 블랙에 대한 퍼콜레이션 곡선은 또한 본 발명에 따르는 표면 화학을 통해 변화될 수도 있다. 저항률은 일반적으로 처리 수준에 따라, 특히 더 높은 부하 수준에서 증가함이 놀랍게도 발견되었다. 그 결과, 본 발명의 사용을 통해, 소정의 저항률이 곡선의 가장 가파른 부분으로부터 떨어져서 일어날 수 있도록 상기 퍼콜레이션 곡선이 이동할 수도 있다. 즉, 부하의 작은 변화가 저항률에 큰 영향을 주지 않는다.
따라서, 개질된 안료를 이용하여, 특히 목표 부하에서, 소정의 또는 원하는 목표 저항률이 획득될 수 있음이 발견되었다. 상기 개질된 안료는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 상기 안료는, 특히 특정의 부하에서, 소정의 저항률을 갖는 피복을 생성하도록 종전에 사용될 수 없었던 안료일 수 있다. 뿐만 아니라, 형태학을 바꾸는 것이 적정화된 피복 성질을 제공할 수도 있다.
뿐만 아니라, 원하는 성질을 획득하기 위해 부착된 유기 기의 양이 변할 수 있음도 밝혀졌다. 이는 도 2 내지 4에서 나타난다. 도 2는 적어도 하나의 유기 기(-C6H4-SO3Na)가 부착된 안료(Regal(R) 250 카본 블랙)를 포함하는 개질된 안료의 다양한 수준에서 수지(Joncryl 611)를 포함하는 피복의 표면 저항률에 미치는 처리 수준(즉, 개질된 안료를 제조하기 위해 첨가된 시약의 양)의 효과를 보여준다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 일반적으로 상기 처리 수준이 증가하면, 표면 저항률이 증가한다. 상기 효과는 보다 높은 부하 수준에서, 특히 퍼콜레이션 임계점의 위에서, 특히 밀베이스에 해당하는 83.3 중량%의 탄소를 포함하는 피복에서 더욱 분명하게 알 수 있다. 더욱이, 보다 높은 부하 수준에서 개질된 카본 블랙을 이용하여 제조된 피복은 상당히 더 낮은 부하에서 개질되지 않은 카본 블랙을 이용하여 제조된 것들과 유사한 저항률을 가질 수 있다. 도 3은 적어도 하나의 유기 기(-C6H4-CO2Na 기 또는 -C6H4-CH2CH2OH 기)가 부착된 안료(Regal(R) 250 카본 블랙)인 개질된 안료를 포함하는 밀베이스로부터 제조된 피복의 저항률을 보여준다. 도 3에서, 카본 블랙의 부하 수준은 83.3 중량%이고, 알 수 있는 바와 같이, 처리 수준을 증가시키는 것은 피복의 저항률을 증가시킨다. 도 4는 도 3에서와 동일한 피복을 나타내며 (적어도 하나의 -C6H4-CO2Na 기가 부착된 안료를 포함하는 개질된 안료를 갖는), 여기에서 부착된 기의 양은 TGA에 의해 측정되었다. 도 4에서 보이는 것과 같이, 부착된 기의 양(부착 수준)이 증가함에 따라, 측정된 휘발성분 함량에 의해 나타나는 바와 같이, 표면 저항률이 증가한다. 부착된 기의 양을 변화시킴으로써 표면 저항률이 8 차수만큼 변화할 수 있으며, 3% 미만의 휘발성분 함량을 갖는 안료를 사용하여 적어도 1012 ohm/□만큼 높은 표면 저항이 수득될 수 있음이 놀랍게도 발견되었다.
즉, 도 1-4는 수지 및 안료를 포함하는 피복의 저항률을 조절하는 방법인 본 발명의 구현예를 예시한다. 상기 방법은 담체, 경화성 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 개질된 안료는 화학식 -X-I 또는 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타내며, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 그 후 상기 경화성 피복 조성물을 기질에 적용하여 경화성 피복을 형성하고 경화시켜 피복을 형성한다. 상기 도면들은 또한 수지 및 전술한 바와 같은 개질된 안료를 포함하는 소정의 안료 부하 수준에서 소정의 저항률을 갖는, 본 발명의 피복의 한 구현예를 보여준다. 상기 개질된 안료를 제조하기 위해 사용된, 수지 및 상기 안료를 포함하는 피복은, 상기 소정의 안료 부하 수준에서 수지 및 개질된 안료를 포함하는 피복의 저항률보다 낮은, 소정의 안료 부하 수준에서의 저항률을 갖는다.
도 4는 또한 전술한 수지 및 개질된 안료를 포함하는 본 발명의 피복의 한 구현예를 예시한다. 상기 개질된 안료는 3% 미만, 바람직하게는 약 0.5% 내지 약 3%의 휘발성분 함량을 가지며, 상기 피복은 106 내지 1013 ohm/□의 저항률을 갖는다. 바람직하게는, 상기 개질된 안료는 약 1.0% 내지 약 3.0%의 휘발성분 함량을 가지며, 상기 피복은 108 내지 1013 ohm/□의 저항률을 갖는다. 즉, 높은 저항률(예를 들면 108 ohm/squre를 초과하는, 바람직하게는 1010 ohm/□를 초과하는)을 갖는 피복 조성물이 예를 들면 3% 미만과 같이 낮은 휘발성분 함량을 갖는 안료를 이용하여 제조될 수 있음이 놀랍게도 발견되었다.
본 발명은 또한, 예를 들면 액정 디스플레이 장치에서 칼라 필터로 사용될 수 있는 블랙 매트릭스에 관한 것이다. 상기 블랙 매트릭스는 당 분야에 공지된 임의의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 블랙 매트릭스는 개질된 탄소 생성물을 포함하는 경화성 피복 조성물을 기질 상에 적용하고, 수득되는 경화성 피복을 소정 형상으로 경화시키고, 상기 경화된 피복을 현상 및 건조시킴으로써 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 블랙 매트릭스는 본 발명의 경화성 피복 조성물, 경화성 피복, 및/또는 피복으로부터 제조되며, 그 각각은 앞에서 더욱 상세히 기재하였다.
부피 저항률 및 광학 밀도는 블랙 매트릭스 재료를 위해 중요한 성질이며 앞에서 더욱 상세히 기재하였다. 본 발명의 블랙 매트릭스는 본 발명의 경화된 피복을 형성하기 위해 사용되는 본 발명의 경화성 피복 조성물로부터 바람직하게 형성되므로, 상기 블랙 매트릭스는 상기 피복에 관하여 기재한 성능 특성(부피 저항률 및 광학 밀도)을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 블랙 매트릭스 중 개질된 탄소 생성물의 부착된 유기 기의 양은 다양한 원하는 전반적인 성능 특성을 획득하기 위해 변할 수 있다. 더욱이, 개질된 탄소 생성물의 양이 변할 수 있고, 이는 탄소 생성물의 종류 및 부착된 기의 양에 의존할 것이다. 본 발명의 블랙 매트릭스 중 개질된 탄소 생성물의 양은 30 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50 중량% 내지 80 중량%이다.
본 발명은 또한, 블랙 매트릭스, 특히 본 발명의 블랙 매트릭스와 조합되어 사용될 수 있는 칼라 필터에 관한 것이다. 상기 칼라 필터는 당 분야에 공지된 임의의 방법을 이용하여, 특히 전술한 블랙 매트릭스에 대한 것과 유사한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 응용에서는, 그 색상이 디스플레이 장치의 픽셀에 필요한 색상에 해당하는 개질된 안료가 사용될 것이다.
본 발명은 본래 예시로서만 의도되는 이하의 실시예에 의해 더욱 분명해질 것이다.
실시예 1 - 개질된 안료의 제조
550 g의 리갈(R) 250R 카본 블랙 (Cabot Corporation으로부터 시판), 31.5 g의 술파닐산 및 1000 g의 탈이온수를 60℃로 재킷-가열된 플라우 믹서(plow mixer)에 가하였다. 100 g의 탈이온수 중 아질산 나트륨 12.6 g의 용액을 제조하고, 이를 상기 플라우 믹서 내 혼합물에 가하였다. 상기 반응 혼합물을 60℃에서 약 50 rpm으로 2 시간 동안 혼합한 다음, 실온까지 식혔다. 수득되는 카본 블랙의 분산액을 15% 고형분까지 희석하고 7 부피의 탈이온수를 보충하면서 투석여과(diafiltration)에 의해 처리하였다. 마지막 분산액을 75℃ 오븐에서 밤새 건조시킨 다음, 실험실용 블렌더를 이용하여 분마하여, 벤젠술폰산 기가 부착된 개질된 안료의 분말을 제조하였다.
실시예 2A 및 2B - 밀베이스의 제조
실시예 1의 개질된 카본 블랙 (실시예 2A) 및 리갈(R) 250R 카본 블랙(실시예 2B)을 이용하여 밀베이스를 제조하였다. 사용된 물질 및 양을 표 1에 나타낸다. 솔스퍼스 (Solsperse) 32500은 노베온(Noveon)으로부터 시판되는 중합체성 분산제이다. 상기 성분을 스칸덱스 (Skandex) 실험실용 진탕기를 이용하여 2 시간 동안 제분하였다. 밀베이스 중 상기 안료의 평균 부피 입자 크기를 측정하였으며, 이는 기재 카본 블랙의 응집물 크기에 필적할만한 것으로 밝혀졌다.
밀베이스
실시예 2A 실시예 2B
안료 실시예 1 리갈(R) 250R
안료의 양 15 g 15 g
분산제 솔스퍼스 32500 솔스퍼스 32500
분산제의 양 7.5 g 7.5 g
PGMEA 52.5 g 52.5 g
실시예 3 - 렛다운(letdown)의 제조
실시예 2의 각각의 밀베이스를 PGMEA 중 존크릴 (Joncryl) 611 (Johnson Polymers로부터 시판)의 20 중량% 용액과 함께 내려(letdown), 무용매 기준으로 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 카본 블랙을 함유하는 피복 조성물을 제조하였다. 이들은 종래의 피복 조성물에 비하여 매우 높은 수준이다. 상기 조성물을 하기 표 2에 나타낸다.
피복 조성물
실시예 # 밀베이스 안료의 양
Ex 3A-1 Ex 2A 30%
Ex 3B-1 Ex 2B 30%
Ex 3A-2 Ex 2A 40%
Ex 3B-2 Ex 2B 40%
Ex 3A-3 Ex 2A 50%
Ex 3B-3 Ex 2B 50%
Ex 3A-4 Ex 2A 60%
Ex 3B-4 Ex 2B 60%
Ex 3A-5 Ex 2A 70%
Ex 3B-5 Ex 2B 70%
실시예 4 - 피복의 제조
실시예 3의 피복 조성물을 유리 웨이퍼 상에 스핀 피복하여 피복을 형성하고, 이들 피복의 성질을 측정하였다. 광학 밀도는 X-라이트(X-Rite) 361T 투과 덴시토미터를 이용하여 측정되었고, 두께는 KLA 텐커 알파 스텝 (Tencor Alpha Step) 500 표면 윤곽측정기(Profilometer)를 이용하여 측정되었다. 상기 피복의 표면 저항률은 케이틀리 (Keithley) 모델 6517 전위계/고 저항 측정계 (Electrometer/High Resistance Meter)를 이용하여 측정하였다.
각 피복의 성능 특성을 하기 표 3 및 4에 나타낸다.
전기적 성질
실시예 # 표면 저항률 (Ω/□)
Ex 3A-1 1.04 x 1012
Ex 3B-1 2.45 x 1011
Ex 3A-2 7.17 x 1011
Ex 3B-2 6.97 x 1011
Ex 3A-3 2.59 x 1011
Ex 3B-3 5.58 x 1010
Ex 3A-4 9.80 x 1010
Ex 3B-4 3.6 x 107
Ex 3A-5 1.47 x 108
Ex 3B-5 1.72 x 105
광학 성질
실시예 # OD (1 μ 두께)
Ex 3A-1 1.75
Ex 3B-1 1.84
Ex 3A-2 2.43
Ex 3B-2 2.57
Ex 3A-3 3.17
Ex 3B-3 3.29
Ex 3A-4 3.52
Ex 3B-4 4.21
Ex 3A-5 4.48
Ex 3B-5 4.90
상기 결과들은 여기에 기재된 것과 같은 개질된 안료를 포함하는 피복이 종래의 안료를 사용하는 것들에 비하여 높은 표면 저항률을 가짐을 보여준다. 이들 피복은 또한 높은 광학 밀도를 유지한다. 이들 피복은 또한 동일한 피복 두께에서 종래의 안료를 포함하는 피복에 비하여 높은 부피 저항률을 가질 것으로 예상된다.
상기 실시예들은 경화성이 아닌 수지를 사용하지만, 감광성 또는 감열성 수지와 같은 경화성 수지가 사용될 경우에 유사한 성능이 결과될 것으로 예상된다. 그러므로, 상기 피복은 블랙 매트릭스로 사용될 수 있을 것이다.
실시예 5 - 피복의 제조
실시예 1의 개질된 안료 (6 g), PGMEA 중 존크릴의 20% 용액 30.8 g, 및 23.2 g의 PGMEA의 조합물을 도료 진탕기에서 8 시간 동안 제분함으로써 제조된 조성물을 사용하는 것 외에는 실시예 4에 기재된 것과 유사한 방법을 이용하여 피복을 제조하였다. 50 중량%의 안료를 갖는 수득되는 피복은 1 μ 두께에서 3.0의 광학 밀도를 갖는 것으로 밝혀졌다. 부피 저항률은 1.8 x 1014 ohm-cm인 것으로 밝혀졌다.
상기 피복의 성질은 중합체성 기가 부착되고, PGMEA 중 존크릴 611과 혼합된 것 외에는 (E. Step에 의한 IDW'02, #FMC4-2, p.425의 과정에 기재됨), 동일한 기재 안료를 포함하는 개질된 안료를 이용하여 수득된 유사한 피복(50% CB)의 것들과 비교될 수 있다. 상기 피복은 1 μ 두께에서 3.0의 광학 밀도 및 7.0 x 1013 ohm-cm의 부피 저항률을 갖는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 여기에 기재된 것과 같은 개질된 안료를 포함하는 피복은 부착된 중합체성 기를 포함하는 개질된 안료에 비하여 광학 밀도를 유지하면서 더 나은 저항률 성질을 갖는다.
실시예 6-8 - 피복의 제조
실시예 1에 기재된 방법을 이용하여, 상이한 양의 술파닐산 및 동일한 비율의 아질산 나트륨 대 술파닐산을 가지고 개질된 안료를 제조하였다. 다음, 상기 개질된 안료들을 이용하여 실시예 2A 및 2B의 경우 기재된 방법을 따라 밀베이스를 제조한 다음, 이를 실시예 3에 기재된 방법을 이용하여 내려, 다양한 부하의 카본 블랙을 함유하는 피복 조성물을 제조하였다. 술파닐산의 양 및 카본 블랙(리갈(R) 250R 카본 블랙)의 표면적으로부터 계산된, 각 실시예의 경우 사용된 처리 수준을 하기 표 5에 나타내며, 이는 실시예 3A 및 3B의 경우 사용된 안료의 처리 수준도 포함한다. 상기 조성물을 하기 표 6에, 실시예 3A 및 3B의 것들과 함께 나타낸다.
처리 수준
실시예 # 안료 처리 수준
Ex 3A 6 μmoles/m2
Ex 6 3 μmoles/m2
Ex 7 2 μmoles/m2
Ex 8 1 μmoles/m2
Ex 3B 0 μmoles/m2
다음, 실시예 4에 기재된 방법을 이용하여 피복을 제조하고, 각 피복의 표면 저항률을 측정하였다. 83.3 중량%의 탄소를 포함하는 피복은 밀베이스에 해당한다. 결과를 하기 표 6에 나타낸다. 이는 또한 도 2에 그래프로 나타낸다.
표면 저항률 (Ω/□)
% 안료 실시예 3A 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 3B
10 8.35 x 1011
20 1.67 x 1012
30 1.04 x 1012 3.58 x 1011 8.84 x 1012 5.05 x 1011 2.45 x 1011
40 7.17 x 1011 1.49 x 1011 4.24 x 1012 6.42 x 1011 6.97 x 1011
50 2.59 x 1011 2.23 x 1011 2.17 x 1012 2.16 x 1011 5.58 x 1010
60 9.8 x 1010 5.08 x 1011 6.92 x 1010 4.69 x 1010 3.61 x 107
70 1.47 x 108 3.40 x 108 1.67 x 106 1.89 x 105 1.72 x 104
83.3 5.53 x 107 1.23 x 107 9.47 x 105 5.70 x 104 4.59 x 103
상기 결과는, 개질된 안료를 포함하는 본 발명의 피복 조성물로부터 제조된 피복의 경우, 처리 수준이 저항률에 영향을 준다는 것을 보여준다. 일반적으로, 상기 처리 수준이 증가함에 따라, 상기 표면 저항률이 증가한다. 이러한 효과는 보다 높은 부하 수준에서 더욱 명백하게 알 수 있다. 더욱이, 보다 높은 부하 수준에서 개질된 카본 블랙을 이용하여 제조된 피복은 실질적으로 더 낮은 부하에서 개질되지 않은 카본 블랙을 이용하여 제조된 것들과 유사한 저항률을 가질 수 있다. 동등한 피복 두께에서 부피 저항률을 비교할 때도 유사한 경향이 나타날 것으로 예상된다.
상기 실시예들은 경화성이 아닌 수지를 사용하지만, 감광성 또는 감열성 수지와 같은 경화성 수지가 사용될 경우에도 유사한 성능이 결과될 것으로 예상된다. 그러므로, 상기 피복들은 블랙 매트릭스로 사용될 수 있을 것이다.
실시예 9
실시예 6-8에 기재된 것과 유사한 방법을 이용하여 제조된 밀베이스로부터 피복을 제조하였다. 상기 피복들은 83.3 중량%의 카본 블랙을 포함한다. 실시예 9A는 종래의 카본 블랙을 포함하는 비교용 피복이다. 실시예 9B-9F는 개질된 카본 블랙을 포함하는 본 발명의 피복이다. 실시예 9A-9F의 경우, 개질된 카본 블랙은 술파닐산 대신 4-아미노벤조산(PABA)을 사용하고, 플라우 믹서 대신 더 작은 규모의 믹서를 이용하는 것 외에는 실시예 1에 기재된 것과 유사한 방법을 이용하여 제조되었다. 이들 실시예 각각의 경우 사용된 PABA의 양은 하기 표 7에 나타낸 처리 수준(PABA의 첨가된 수준)에 해당한다. 또한, 각 실시예의 경우, 사용된 카본 블랙에 대한 TGA로 측정한 휘발성분 백분율(휘발성분의 총량)을 나타낸다.
실시예 # 처리 수준(μmoles/m2) % 휘발성분 표면 저항률(Ω/□) 막 두께(μm)
9A 0 0.10% 4.00 x 103 1.065
9B 1 0.17% 3.30 x 104 0.984
9C 2 0.49% 3.70 x 105 0.965
9D 6 1.40% 2.00 x 108 0.936
9E 10 2.03% 2.00 x 109 0.892
9F 40 2.78% 2.92 x 1011 0.898
각 피복의 표면 저항률 및 막 두께를 실시예 4에 기재된 것과 같이 측정하고, 상기 결과를 상기 표 7에, 및 도 3 (처리 수준 및 표면 저항률) 및 도 4(% 휘발성분 및 표면 저항률)에 그래프로 나타낸다.
도 4에는 또한, 술파닐산 대신 4-아미노펜에틸 알코올을 사용한 것 외에는 실시예 1에 기재된 것과 유사한 방법을 이용하여 제조된, 펜에틸 알코올 기가 부착된 개질된 카본 블랙을 이용하여 제조된 피복에 대한 표면 저항률 값을 나타낸다. 4-아미노페닐에틸 알코올의 6, 10 및 20 μmoles/m2의 처리 수준을 함유하는 피복의 경우, 1.29 x 107, 1.05 x 108 및 1.03 x 109 Ω/□ (각각)의 표면 저항률 값이 수득되었다.
상기 결과는 개질된 안료를 포함하는 본 발명의 피복 조성물로부터 제조된 피복의 경우, 처리 수준이 증가함에 따라 표면 저항률이 증가하는 것을 보여준다. 상기 효과는 두 처리 유형 모두에서 볼 수 있다. 유사한 경향은, 부착 수준의 표지로 간주될 수 있는 % 휘발성분 값을 비교하여도 알 수 있다. 위에서 나타난 것들과 같이 낮은 휘발성분 함량을 갖는 개질된 안료가 높은 저항률을 갖는 피복을 생성하는 데 사용될 수 있음이 놀랍게도 발견되었다. 상기 피복은 또한 동일한 피복 두께에서, 처리 수준 및 % 휘발성분이 증가함에 따라 더욱 높은 부피 저항률을 가질 것이 예상된다.
상기 실시예들은 경화성이 아닌 수지를 사용하지만, 감광성 또는 감열성 수지와 같은 경화성 수지가 사용될 경우에도 유사한 성능이 결과될 것으로 예상된다. 그러므로, 상기 피복들은 블랙 매트릭스로 사용될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예의 전술한 기재는 예시 및 설명의 목적으로 나타낸 것이다. 본 발명이 남김없이 기재된 것으로 간주하거나 개시된 정확한 형태에 본 발명을 한정하는 것은 의도되지 않는다. 상기 지침에 의해 수정 및 변화가 가능하거나, 본 발명의 실시로부터 그들이 수득될 수 있다. 구현예들은 본 발명의 원리, 및 당업자로 하여금 다양한 구현예에서, 고려되는 특정 사용에 적합한 다양한 수정을 가하여 본 발명을 사용할 수 있게 하는 그의 실제적인 응용을 설명하기 위해 선택되고 기재되었다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항 및 그들의 동등물에 의해 정의되도록 의도된다.

Claims (86)

  1. 경화성 피복 조성물을 기질 상에 적용하여 경화성 피복을 형성하고, 상기 경화성 피복을 소정 형상으로 경화시켜 피복을 형성하고, 상기 피복을 현상 및 건조시킴으로써 형성되며, 상기 경화성 피복 조성물은 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료 및 담체를 포함하는 것인 블랙 매트릭스.
  2. 제 1 항에 있어서, X가 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 12 이하의 탄소수를 갖는 알킬렌 기를 나타내는 블랙 매트릭스.
  3. 제 1 항에 있어서, X가 아릴렌 기인 블랙 매트릭스.
  4. 제 1 항에 있어서, I가 적어도 하나의 카르복실산 기 또는 그의 염, 적어도 하나의 술폰산 기 또는 그의 염, 적어도 하나의 알킬 설페이트 기, 적어도 하나의 알킬 아민 기 또는 그의 염, 또는 적어도 하나의 알킬 암모늄 기를 포함하는 블랙 매트릭스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 염이 Na+ 염, K+ 염, Li+ 염, 또는 NH4 + 염인 블랙 매트릭스.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 기가 아릴 카르복실산 염 기 또는 아릴 술폰산 염 기인 블랙 매트릭스.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 피복이 감광성 피복이고 상기 피복이 상기 경화성 피복을 광조사함으로써 형성되는 블랙 매트릭스.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 경화성 피복 조성물이 광경화성 수지를 포함하고, 선택적으로 1종 이상의 광개시제를 더 포함하는 블랙 매트릭스.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 피복이 감열성 피복이고 상기 피복이 상기 경화성 피복의 열 처리에 의해 형성되는 블랙 매트릭스.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이 상의 상기 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 피복이 1012 ohm-cm 이상의 부피 저항률을 갖는 블랙 매트릭스.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 피복이 또한 1 마이크로미터 두께에서 3 이상의 광학 밀도를 갖는 블랙 매트릭스.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 피복이 106 내지 108 ohm-cm의 부피 저항률을 갖는 블랙 매트릭스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 피복이 또한 1 마이크로미터 두께에서 4 이상의 광학 밀도를 갖는 블랙 매트릭스.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 담체가 비수성 담체인 블랙 매트릭스.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 담체가 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트를 포함하는 블랙 매트릭스.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 담체가 수성 담체인 블랙 매트릭스.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 피복 조성물이 서로 같지 않은 2종 이상의 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 개질된 안료 중 1종 이상이 적어도 하나의 카르복실산 기 또는 그의 염을 포함하고, 상기 개질된 안료 중 1종 이상이 적어도 하나의 술폰산 기 또는 그의 염을 포함하는 블랙 매트릭스.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 블랙 매트릭스.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 비이온성 기가 알킬 기, 카르복실산 에스테르, 아미드, 알킬렌 옥시드, 글리콜, 알코올, 에테르, 케톤, 할로겐 또는 니트릴인 블랙 매트릭스.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 비이온성 기가 아릴 카르복실산 에스테르, 아릴 카르복실산 아미드, 또는 아르알킬 기인 블랙 매트릭스.
  25. 경화성 피복 조성물을 기질 상에 적용하여 경화성 피복을 형성하고, 상기 경화성 피복을 소정 형상으로 경화시켜 피복을 형성하고, 상기 피복을 현상 및 건조시킴으로써 형성되며, 상기 경화성 피복 조성물은 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료 및 담체를 포함하는 것인 블랙 매트릭스.
  26. 담체, 경화성 수지, 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 상기 개질된 안료는 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 상기 개질된 안료는 경화성 피복 조성물이 기질에 적용되어 경화성 피복을 형성하고 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재하는, 경화성 피복 조성물.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 경화성 피복이 감광성 피복이고, 상기 피복이 상기 경화성 피복을 광조사함으로써 형성되는 경화성 피복 조성물.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 경화성 피복이 감열성 피복이고, 상기 피복이 상기 경화성 피복의 열 처리에 의해 형성되는 경화성 피복 조성물.
  31. 제 26 항에 있어서, 상기 담체가 비수성 담체인 경화성 피복 조성물.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 담체가 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트를 포함하는 경화성 피복 조성물.
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 담체가 수성 담체인 경화성 피복 조성물.
  34. 제 26 항에 있어서, 상기 안료가 청색 안료, 흑색 안료, 갈색 안료, 시안 안 료, 녹색 안료, 백색 안료, 보라색 안료, 마젠타 안료, 적색 안료, 황색 안료, 주황색 안료 또는 이들의 혼합물을 포함하는 경화성 피복 조성물.
  35. 제 26 항에 있어서, 상기 안료가 탄소 생성물인 경화성 피복 조성물.
  36. 제 26 항에 있어서, 상기 탄소 생성물이 카본 블랙인 경화성 피복 조성물.
  37. 제 26 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 경화성 피복 조성물.
  38. 담체, 경화성 수지, 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 상기 개질된 안료는 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 상기 개질된 안료는 경화성 피복 조성물이 기질에 적용되어 경화성 피복을 형성하고 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재하는, 경화성 피복 조성물.
  39. 경화성 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 상기 개질된 안료는 화 학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 상기 개질된 안료는 경화성 피복이 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재하는, 경화성 피복.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복.
  42. 제 39 항에 있어서, 상기 경화성 피복이 감광성 피복이고, 상기 피복이 상기 경화성 피복을 광조사함으로써 형성되는 경화성 피복.
  43. 제 39 항에 있어서, 상기 경화성 피복이 감열성 피복이고 상기 피복이 상기 경화성 피복의 열 처리에 의해 형성되는 경화성 피복.
  44. 제 39 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 경화성 피복.
  45. 경화성 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 상기 개질된 안료는 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 상기 개질된 안료는 경화성 피복이 경화되어 피복을 형성할 때, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하도록 하는 양으로 존재하는, 경화성 피복.
  46. 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 상기 개질된 안료는 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 피복은 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  47. 제 46 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  48. 제 46 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  49. 제 46 항에 있어서, 1012 ohm-cm 이상의 부피 저항률을 갖는 피복.
  50. 제 49 항에 있어서, 또한 1 마이크로미터 두께에서 3 이상의 광학 밀도를 갖는 피복.
  51. 제 46 항에 있어서, 106 내지 108 ohm-cm의 부피 저항률을 갖는 피복.
  52. 제 51 항에 있어서, 또한 1 마이크로미터 두께에서 4 이상의 광학 밀도를 갖는 피복.
  53. 제 46 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI-(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 피복.
  54. 수지 및 적어도 하나의 개질된 안료를 포함하며, 상기 개질된 안료는 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고, 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  55. 수지 및 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 1012 ohm-cm 이상의 부피 저항률 및 1 마이크로미터 두께에서 3 이상의 광학 밀도를 가지고, 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  56. 제 55 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  57. 제 55 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  58. 1종 이상의 개질된 안료를 포함하며, 106 내지 108 ohm-cm의 부피 저항률 및 1 마이크로미터 두께에서 4 이상의 광학 밀도를 가지고, 피복의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  59. 제 58 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  60. 제 58 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  61. 담체, 경화성 수지, 및 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 수지 및 안료를 포함하는 피복의 저항률을 개선하는 방법.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 경화성 피복 조성물을 기질에 적용하여 경화성 피복을 형성하고 상기 경화성 피복을 경화시켜 피복을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  63. 제 61 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 방법.
  64. 제 61 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 방법.
  65. 제 61 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 피복.
  66. 담체, 경화성 수지, 및 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 경화성 피복 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 수지 및 안료를 포함하는 피복의 저항률을 조절하는 방법.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 피복의 저항률이 상기 개질된 안료의 부착된 유기 기의 양을 변화시킴으로써 조절되는 방법.
  68. 제 67 항에 있어서, 상기 경화성 피복 조성물을 기질에 적용하여 경화성 피복을 형성하고 상기 경화성 피복을 경화시켜 피복을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  69. 제 67 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 상기 개질된 안료를 포함하는 방법.
  70. 제 67 항에 있어서, 상기 피복이 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 방법.
  71. 수지 및 개질된 안료를 포함하며,
    개질된 안료가 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)을 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고,
    수지 및 상기 안료를 포함하는 피복이 소정의 안료 부하 수준에서 상기 수지 및 개질된 안료를 포함하는 피복의 소정의 저항률보다 낮은 저항률을 갖는,
    소정의 안료 부하 수준에서 소정의 저항률을 갖는 피복.
  72. 제 71 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 개질된 안료를 포함하는 피복.
  73. 제 71 항에 있어서, 피복의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 80 중량%의 상기 개질된 안료를 포함하는 피복.
  74. 제 71 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 피복.
  75. 수지 및 개질된 안료를 포함하며,
    개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고,
    수지 및 상기 안료를 포함하는 피복이 소정의 안료 부하 수준에서 상기 수지 및 개질된 안료를 포함하는 피복의 소정의 저항률보다 낮은 저항률을 갖는,
    소정의 안료 부하 수준에서 소정의 저항률을 갖는 피복.
  76. 수지 및 개질된 안료를 포함하며,
    개질된 안료가 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고,
    상기 개질된 안료가 3% 미만의 휘발성분 함량을 가지며, 피복이 106 내지 1013 ohm의 저항률을 갖는,
    피복.
  77. 제 76 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 약 0.5% 내지 약 3%의 휘발성분 함량을 갖는 피복.
  78. 제 76 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 약 1.0% 내지 약 3.0%의 휘발성분 함량을 가지며, 상기 피복이 108 내지 1013 ohm의 저항률을 갖는 피복.
  79. 제 76 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 피복.
  80. 수지 및 개질된 안료를 포함하며,
    개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하고,
    상기 개질된 안료가 3% 미만의 휘발성분 함량을 가지며, 피복이 106 내지 1013 ohm의 저항률을 갖는,
    피복.
  81. 개질된 안료가 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)을 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 것인, 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  82. 제 81 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 블랙 매트릭스.
  83. 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 또는 알킬렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 것인, 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  84. 개질된 안료가 화학식 -X-I(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, I는 적어도 하나의 이온성 기 또는 적어도 하나의 이온화가능한 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 것인, 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
  85. 제 84 항에 있어서, 상기 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 더 부착된 것인 블랙 매트릭스.
  86. 개질된 안료가 화학식 -X-NI(식 중, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기, 알킬렌 기, 아르알킬렌 기, 또는 알크아릴렌 기를 나타내고, NI는 적어도 하나의 비이온성 기를 포함하는 비중합체성 기를 나타냄)를 갖는 적어도 하나의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 것인, 1종 이상의 개질된 안료를 포함하는 블랙 매트릭스.
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