KR20090097781A

KR20090097781A - 컬러 필터의 제조 방법 및 컬러 필터용 잉크

Info

Publication number: KR20090097781A
Application number: KR20090011100A
Authority: KR
Inventors: 준 오치
Original assignee: 스미도모 고무 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2009-09-16
Also published as: JP2009217169A; CN101533116B; TWI396869B; CN101533116A; TW200949311A; JP4575967B2; KR101008919B1

Abstract

본 발명은 중량 평균 분자량이 7,000∼30,000인 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제 및 용제를 포함하고, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁은 10∼20 Pa·s이고, 점도 η₁ 대 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂(틱소트로피 인덱스 TI)는 1.1∼1.7인 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크(4, 8, 11)를 투명 기판(5)에 순차적으로 인쇄한다. 계속해서, 투명 기판(5) 상의 잉크 패턴(6, 9, 12)을 평탄화하고, 경화시켜서 컬러 필터의 착색층을 형성한다.

Description

컬러 필터의 제조 방법 및 컬러 필터용 잉크{METHOD OF PREPARING A COLOR FILTER AND AN INK FOR COLOR FILTER}

본 발명은 컬러 필터의 제조 방법 및 그것에 이용되는 컬러 필터용 잉크에 관한 것이다.

액정 디스플레이에 이용되는 컬러 필터는 투명 기판과 그 표면에 형성된 적색, 녹색 및 청색의 3색, 또는 예를 들어 이에 황색을 더한 4색 혹은 시안색을 더 더한 5색의 착색층을 구비하고 있다.

이 착색층은 액정 디스플레이의 화상 품질의 관점에서, 착색층의 표면이 평탄하고(착색층의 외연부와 중앙부의 막 두께의 차이가 작고), 착색층 간의 두께 불균형(착색층 표면의 단차)이 작은 것이 바람직하다.

또한, 최근에는 컬러 필터의 제조 방법으로서, 착색 잉크로 이루어진 잉크 패턴을 투명 기판에 인쇄한 후, 이 잉크 패턴을 경화하여 착색층을 형성하는 방법이 제안되었다. 또한, 착색층의 표면을 평탄화하기 위해서, 투명 기판 상의 잉크 패턴을 롤러로 프레스하는 처리가 제안되어 있다(특허 문헌 1).

[선행 기술 문헌]

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제8-75914호 공보

그런데, 착색층 형성용 잉크는 배합되는 착색제 등의 차이에 의해 점도나 틱소트로피성이 다르며 인쇄 특성에 차이가 생긴다.

이 때문에, 착색층 형성용 잉크의 차이에 의하여 잉크 패턴의 선폭에 불균형이 생길 우려가 있다. 또한, 잉크 패턴 선폭의 불균형은 인접하는 잉크 패턴과 간극의 불균형을 초래하고, 또한, 잉크 패턴의 평탄화 처리 시에, 인접하는 잉크 패턴과의 접합부에 흐트러짐이 생겨, 화소 개구부에서 잉크의 혼색과 같은 문제점의 원인이 된다.

한편, 착색층 형성용 잉크의 차이에 의한 잉크 패턴 선폭의 불균형을 억제하는 방법으로서, 예컨대, 잉크에 포함되는 바인더 수지의 분자량이나 잉크의 희석 정도를 조정하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 이들 방법에서는 경화에 따르는 잉크 패턴의 수축 정도 등의, 잉크의 경화 특성의 차이가 현저해지고 착색층 간의 두께가 불균형하게되어 착색층의 평탄성이 손상된다는 문제점이 생긴다.

본 발명의 목적은 서로 색이 다른 착색층 사이에서의 선폭이나 두께의 불균형을 억제할 수 있는 컬러 필터의 제조 방법과 이 컬러 필터의 제조 방법에서 사용하기 적합한 컬러 필터용 잉크를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컬러 필터의 제조 방법은 중량 평균 분자량이 7,000∼30,000인 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제 및 용제를 포 함하고, 또한 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁이 10∼20 Pa·s이고, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁(Pa·s) 대 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂로 나타내는 틱소트로피 인덱스 TI가 1.1∼1.7인 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크를 투명 기판에 순차적으로 인쇄하고, 계속해서 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 각 잉크로 이루어진 잉크 패턴을 평탄화하고, 또한 상기 잉크 패턴을 경화하여 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 방법에 따르면, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 인쇄 특성이나 경화 특성의 밸런스를 취할 수 있어, 패턴의 선폭이나 두께의 불균형이 억제된 표면이 평탄한 착색층을 형성할 수 있다.

상기 발명에서는 상기 잉크를 오프셋 인쇄법 또는 반전 인쇄법에 의해 인쇄하는 것이 적합하다.

오프셋 인쇄법 또는 반전 인쇄법으로 인쇄함으로써, 잉크 패턴의 인쇄 정밀도가 향상되고, 선폭이 매우 작은 착색층을 높은 정밀도로 형성할 수 있기 때문에, 화상 품질이 높은 컬러 필터를 제조할 수 있다.

상기 발명에서는 각 상기 잉크 사이에서 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량의 차가 17,500 이하인 것이 적합하다.

바인더 수지의 중량 평균 분자량의 차를 상기 범위로 설정함으로써, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 경화 특성의 밸런스를 조정할 수 있고, 이에 따라, 착색층 의 선폭이나 두께의 불균형을 억제할 수 있다.

상기 발명에서는 각 상기 잉크 사이에서 상기 틱소트로피 인덱스 TI의 차가 0.40 이하인 것이 적합하다.

틱소트로피 인덱스 TI의 차를 상기 범위로 설정함으로써, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 인쇄 특성의 밸런스를 취할 수 있고, 이에 따라, 착색층의 선폭이나 두께의 변동을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 필터용 잉크는 중량 평균 분자량이 7,000∼30,000인 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제 및 용제를 포함하고, 또한 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁이 10∼20 Pa·s이며, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 n₁(Pa·s) 대 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂로 나타내는 틱소트로피 인덱스 TI가 1.1∼1.7인 것을 특징으로 하고 있다.

컬러 필터의 착색층을 형성하기 위한 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크로서, 상기의 컬러 필터용 잉크를 이용함으로써, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 인쇄 특성이나 경화 특성의 밸런스를 취할 수 있다. 또한, 이에 따라, 표면이 평탄하고, 선폭이나 두께의 불균형이 억제된 착색층을 형성할 수 있다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법 및 컬러 필터용 잉크에 따르면, 서로 색이 다른 착색층 사이에서 선폭이나 두께에 불균형이 생기는 것을 억제할 수 있기 때문 에 화상 품질이 높은 컬러 필터를 얻을 수 있다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에서는, 우선, 중량 평균 분자량이 7,000∼30,000인 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제 및 용제를 포함하고, 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크를 투명 기판에 순차적으로 인쇄한다.

상기 잉크에 포함되는 바인더 수지는 그 중량 평균 분자량이 7,000∼30,000이다. 여기서, 바인더 수지의 중량 평균 분자량은 겔 침투 크로마토그래피(GPC)법에 의해 측정한 표준 폴리에틸렌 환산에 의한 값이다(이하, 동일함).

바인더 수지의 중량 평균 분자량이 상기 범위에 있을 때는 후술하는 바와 같이, 추가로 각 색의 잉크의 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁이나 틱소트로피 인덱스 TI를 소정의 범위로 설정함으로써, 각 색의 잉크의 인쇄 특성이나 경화 특성의 밸런스를 취할 수 있다.

한편, 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 상기 범위를 벗어나면 잉크의 점도나 틱소트로피성을 소정의 범위로 설정하는 것이 곤란해진다. 또한, 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 상기 범위를 벗어나면 예컨대, 오프셋 인쇄법으로 잉크 패턴을 형성하는 경우에 인쇄판으로부터 블랭킷으로의 잉크의 전이와, 블랭킷으로부터 투명 기판으로의 잉크의 전이에 있어서 전이 불량이 생기기 쉬워지고, 또한, 반전 인쇄법으로 잉크 패턴을 형성하는 경우에, 블랭킷 상의 잉크를 요철판에서 제거할 때의 제거 불량이나, 블랭킷으로부터 투명 기판으로의 잉크를 전이할 때의 전이 불량 이 생기기 쉬워진다.

바인더 수지의 중량 평균 분자량은 상기 범위 중에서도 바람직하게는 7,000∼23,000이고, 더욱 바람직하게는 7,500∼20,000이다.

또한, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 크게 다르면, 잉크의 경화, 소성에 따르는 패턴의 체적 감소량이 잉크마다 크게 다르게 되고, 이에 따라, 착색층의 선폭이나 두께의 불균형이 현저해질 우려가 있다.

그러므로, 상기 컬러 필터의 제조 방법에서는 서로 색이 다른 잉크 사이에서의 바인더 수지의 중량 평균 분자량의 차가 가능한 한 작게 설정된다. 구체적으로, 서로 색이 다른 잉크 사이에서의 바인더 수지의 중량 평균 분자량의 차는 바람직하게는 17,500 이하이고, 더욱 바람직하게는 15,000 이하이며, 특히 바람직하게는 12,500 이하이다.

바인더 수지로서는 컬러 필터의 착색층에 이용되고 있는 각종 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 바람직하게는, 폴리에스테르-멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 에폭시 수지, 에폭시-멜라민 수지 등을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 폴리에스테르-멜라민 수지를 들 수 있다.

상기 폴리에스테르-멜라민 수지의 폴리에스테르 부분이나 상기 폴리에스테르 수지를 형성하기 위한 다가 카르복실산으로서는 예컨대, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등의 포화 디카르복실산, 예컨대, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산 등의 불포화 디카르복실산, 예컨대, 트리멜리트산 등의 트리카르복실산 등을 들 수 있다. 이들 다가 카르복실산은 무수물이어도 좋다. 또한, 이들 다가 카르복실산은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 좋다.

또한, 상기 폴리에스테르-멜라민 수지의 폴리에스테르 부분이나 상기 폴리에스테르 수지를 형성하기 위한 다가 알코올로서는 예컨대, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 탄소수 11∼15의 알칸디올 등의 디올, 예컨대, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨 등의 3가 이상의 알코올 등을 들 수 있다. 이들 다가 알코올은 단독으로 이용해도 좋고 2종 이상을 혼합하여 이용해도 좋다.

폴리에스테르-멜라민 수지나 폴리에스테르 수지의 물성을 적절하게 조정하기 위해서는 이것에 한정되지 않으나, 2종 이상의 다가 카르복실산이나 2종 이상의 다가 알코올을 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 다가 카르복실산은 상기 중에서도 특히, 아디프산, 프탈산이 바람직하다. 다가 알코올은 상기 중에서도 특히, 에틸렌글리콜이 바람직하다.

폴리에스테르 수지의 멜라민 변성에 이용되는 멜라민으로서는 예컨대, 메틸올멜라민 유도체, 메틸올화된 아세토구아나민, 메틸에테르화 멜라민, 부틸에테르화 멜라민, 메틸에테르화 및 부틸에테르화된 혼합 알킬에테르화 멜라민 등을 들 수 있다.

상기 잉크에 포함되는 착색제로서는 컬러 필터의 착색층의 제조에 이용되는 각종의 착색제를 들 수 있고, 잉크에 요구되는 색상(착색층의 색상)에 맞춰서 적절하게 선택할 수 있다. 통상, 컬러 필터의 착색층에는 적색, 청색 및 녹색의 소위 빛의 삼원색이 이용되기 때문에, 적색 잉크, 청색 잉크 및 녹색 잉크의 조제에 적합한 착색제를 적절하게 선택하면 된다. 또한, 적색, 청색 및 녹색의 3색의 착색층에 더하여 황색이나 시안색의 착색층을 형성하는 경우에는 황색 잉크 및 시안색 잉크의 조정에 적합한 착색제를 적절하게 선택하면 된다.

또한, 착색제로서는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 하기에 나타내는 컬러 인덱스명의 안료를 들 수 있다.

적색 잉크용 안료: 예컨대, C.I. 피그먼트 레드 19, C.I. 피그먼트 레드 38, C.I. 피그먼트 레드 43, C.I. 피그먼트 레드 88, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 123, C.I. 피그먼트 레드 144, C.I. 피그먼트 레드 149, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 168, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 179, C.I. 피그먼트 레드 208, C.I. 피그먼트 레드 216, C.I. 피그먼트 레드 226, C.I. 피그먼트 레드 245 등의 적색계 안료.

이들 적색계 안료는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용된다. 또한, 색조 조정을 목적으로 하여 상기 적색계 안료와 함께 예컨대, C.I. 피그먼트 옐로우 81, C.I. 피그먼트 옐로우 83, C.I. 피그먼트 옐로우 97, C.I. 피그먼트 옐로우 108, C.I. 피그먼트 옐로우 109, C.I. 피그먼트 옐로우 110, C.I. 피그먼트 옐로우 137, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 153, C.I. 피그먼트 옐로우 154, C.I. 피그먼트 옐로우 166, C.I. 피그먼트 옐로우 168, C.I. 피그먼트 옐로우 185 등의 황색계 안료, C.I. 피그먼트 바이올렛 19, C.I. 피그먼트 바이올렛 23, C.I. 피그먼트 바이올렛 29, C.I. 피그먼트 바이올렛 30, C.I. 피그먼트 바이올렛 37, C.I. 피그먼트 바이올렛 88 등의 자주색계 안료 등을 배합할 수 있다. 적색 잉크용 안료는 상기 중에서도 특히, 디케토피롤로피롤계 안료인 C.I. 레드 245가 적합하다.

녹색 잉크용 안료: 예컨대, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36 등의 녹색계 안료.

이들 녹색계 안료는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용된다. 또한, 색조 조정을 목적으로 하여, 상기 녹색계 안료와 함께, 상기 황색계 안료 등을 배합할 수 있다. 녹색 잉크용 안료는, 상기 중에서도 특히, 할로겐화 구리프탈로시아닌계 안료인 C.I. 피그먼트 그린 36이 바람직하다.

청색 잉크용 안료: 예컨대, C.I. 피그먼트 블루 15:1, C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 16, C.I. 피그먼트 블루 22, C.I. 피그먼트 블루 29, C.I. 피그먼트 블루 60 등의 청색계 안료 또는 이들 청색계 안료와 상기 자주색계 안료의 혼합물.

이들 청색계 안료 및 자주색계 안료는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용된다. 또한, 색조 조정을 목적으로 하여 상기 청색계 안료와 함께 상기 자주색계 안료 등을 배합할 수 있다. 청색 잉크용 안료는 상기 중에서도 특히, 구리프탈로시아닌계 안료인 C.I. 블루 15:6이 바람직하다.

황색 잉크용 안료: 예컨대, C.I. 피그먼트 옐로우 81, C.I. 피그먼트 옐로우 83, C.I. 피그먼트 옐로우 97, C.I. 피그먼트 옐로우 108, C.I. 피그먼트 옐로우 109, C.I. 피그먼트 옐로우 110, C.I. 피그먼트 옐로우 137, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 153, C.I. 피그먼트 옐로우 154, C.I. 피그먼트 옐로우 166, C.I. 피그먼트 옐로우 168, C.I. 피그먼트 옐로우 185 등의 황색계 안료.

시안색 잉크용 안료: 예컨대, C.I. 피그먼트 15:3, C.I. 피그먼트 15:4 등의 구리프탈로시아닌계 안료.

착색제의 배합량은 잉크에 요구되는 색미(色味), 착색층의 광투과율, 잉크의 점도나 틱소트로피성 등을 감안하여 적절하게 설정된다. 따라서, 특별히 한정되지 않으나, 통상, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 바람직하게는 20∼120 중량부이고, 더욱 바람직하게는 25∼100 중량부이며, 특히 바람직하게는 30∼90 중량부이다.

상기 잉크에 포함되는 틱소트로피(요변성) 부여제는 레올로지 부여제, 틱소트로피 촉진제 등이라 불리는 성분이며 상기한 잉크에 요변성을 발현시키기 위해서 배합된다. 또한, 틱소트로피 부여제는 일반적으로 요변성을 발현시키는 대상이 되는 잉크의 조성에 맞춰서, 특히 잉크의 바인더 수지나 안료의 종류에 맞춰서 적절하게 선택된다.

잉크의 바인더 수지로서 폴리에스테르-멜라민 수지나 폴리에스테르 수지를 이용하는 경우에 있어서, 틱소트로피 부여제는 이것에 한정되지 않으나, 예컨대, 빅케미·재팬 가부시키가이샤의 레올로지 부여제, 상품명 「BYK-R605」, 상품명 「 BYK-R606」, 예컨대, 닛폰 에어로실 가부시키가이샤의 흄드 실리카, 상품명 「에어로실(R) 200」, 상품명 「에어로실(R) R202」, 예컨대, 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)사의 상품명 「RM-825」 등을 들 수 있다.

틱소트로피 부여제의 배합량은 잉크의 인쇄 특성, 특히, 잉크의 점도 및 틱소트로피성 등을 감안하면서 안료의 배합량에 맞춰서 적절하게 설정된다. 틱소트로피 부여제의 배합량은 바람직하게는 안료의 배합량에 있어서 0.1∼5.0 중량%이고, 더욱 바람직하게는 0.2∼4.0 중량%이며, 특히 바람직하게는 0.3∼3.0 중량%이다.

상기 잉크에 포함되는 용제로서는 예컨대, 1-프로판올, 2-프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵타놀, 옥타놀, 노나놀, 데카놀, 운데카놀, 도데카놀, 트리데카놀, 테트라데카놀, 펜타데카놀, 스테아릴알코올, 세릴알코올, 시클로헥산올, 2-메틸시클로헥산올 등의 알코올류, 예컨대, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등의 글리콜류, 예컨대, 에틸렌글리콜모노부틸에테르(별칭: 부틸셀로솔브), 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(별칭: 카르비톨), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(별칭: 부틸카르비톨), 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 카르비톨아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트(별칭: 부틸카르비톨아세테이트, BCA) 등의 알킬에테르류, 예컨대, 톨루엔, 크실렌, 테트랄린 등의 방향족 탄화수소류, 예컨대, 시클로헥사논, 메틸시클로헤사논, 이소포론, 디아세톤알코올 등의 케톤류, 예컨대, 초산에틸, 초산프로필, 초산이소프로필, 초산부틸, 초산이소부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 에스테르류, 예컨대, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 등의 케톤류, 예컨대, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 예컨대, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 글리콜에테르류, 예컨대, 메틸시클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 솔베소 100(엑슨 가가쿠 가부시키가이샤의 상품명), 솔베소 150(엑슨 가가쿠 가부시키가이샤의 상품명) 등의 탄화수소류 등의 유기 용제를 들 수 있다.

이들 용제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용된다.

용제의 바람직한 예로서는 잉크의 건조성, 인쇄 적성(잉크 전이성 등), 평탄성의 밸런스를 양호한 것으로 한다는 관점에서 데카놀, 트리데카놀, 펜타데카놀 등의 고급 알코올을 들 수 있다. 또한, 이들 고급 알코올을 사용하는 경우에는 잉크의 건조성이나 유동성을 조정하기 위해서 고급 알코올보다 건조 속도가 빠른 부틸카르비톨, 부틸셀로솔브, 에틸카르비톨, 부틸셀로솔브아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트(BCA), 테르피네올 등을 병용해도 좋다.

또한, 용제에는 잉크의 인쇄 적성 등의 관점에서 BCA, 부틸카르비톨, 부틸셀로솔브, 에틸카르비톨, 부틸셀로솔브아세테이트 등의 글리콜계 용제를 단독으로 또는 이들을 서로 혼합하여 사용해도 좋다.

용제의 배합량은 바인더 수지, 착색제 등의 성분의 분산성이나, 잉크의 인쇄 특성(특히, 잉크의 점도 및 틱소트로피성), 각 색의 잉크 사이에서의 휘발 감량분의 밸런스 등을 감안하여 적절하게 설정된다. 따라서, 특별히 한정되지 않으나, 통 상, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 바람직하게는 15∼350 중량부이고, 더욱 바람직하게는 20∼300 중량부이며, 특히 바람직하게는 25∼100 중량부이다.

그 중에서도, 바인더 수지로서 중량 평균 분자량이 상기 범위로 설정된 폴리에스테르-멜라민 수지나 폴리에스테르 수지를 사용하고, 용제로서 BCA 등의 글리콜계 용제를 사용하는 경우에 있어서, 바인더 수지 100 중량부에 대한 용제의 배합량은 바람직하게는 15∼100 중량부이고, 더욱 바람직하게는 20∼50 중량부이며, 특히 바람직하게는 25∼40 중량부이다.

또한, 용제의 함유 비율은 바람직하게는 잉크 총량의 10∼45 중량%이고, 더욱 바람직하게는 12∼25 중량% 정도이며, 특히 바람직하게는 14∼22 중량% 정도이다.

또한, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 용제의 함유 비율이 크게 다르면 잉크의 경화, 소성에 따르는 패턴의 체적 감소량이 잉크마다 크게 다르게 되고, 이에 따라 착색층의 선폭이나 두께의 불균형이 현저해질 우려가 있다.

그러므로, 상기 컬러 필터의 제조 방법에서는 서로 색이 다른 잉크 사이에서 용제의 함유 비율[잉크의 총량 중에서의 용제의 함유 비율(%)]이 가능한 한 작게 설정된다. 구체적으로, 서로 색이 다른 잉크 사이에서 용제의 함유 비율의 차는 바람직하게는 15 % 포인트 이하이고, 더욱 바람직하게는 10 % 포인트 이하이다.

상기 잉크는 서로 색이 다른 잉크 사이에서의 인쇄 특성의 밸런스를 취하기 위해서, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁은 10∼20 Pa·s로 설정되고, 또한, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁(Pa·s) 대 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂로 나타내는 틱소트로피 인덱스 TI는 1.1∼1.7로 설정된다.

여기서, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁(Pa·s)이나 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)는 모두 원추 평판형 회전 점도계(콘플레이트 타입, 브룩필드사 제조)로 측정한 23℃에서의 측정값이다(이하, 동일함). 또한, 잉크의 틱소트로피 인덱스 TI는 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁(Pa·s) 대 전단 속도 12s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂로 나타내는 값이며, 잉크의 틱소트로피성을 나타내는 지표이다.

잉크의 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁이나 상기 틱소트로피 인덱스 TI가 상기 범위에 있을 때에는 또한, 바인더 수지의 중량 평균 분자량을 소정의 범위로 설정함으로써 각 색의 잉크의 인쇄 특성이나 경화 특성의 밸런스를 취할 수 있다.

한편, 잉크의 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁이 10 Pa·s를 하회하면 인쇄 패턴의 형상의 흐트러짐이나, 패턴의 에지 부분에 세선 등이 발생한다. 반대로, 잉크의 전단 속도 1s^-1에서의 점도 η₁이 20 Pa·s를 상회하면 잉크의 인쇄 특성이 저하되어 잉크 패턴의 표면의 평탄성이나 잉크의 전이성이 저하된다.

잉크의 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁은 상기 범위 중에서도 바람직하게는 12∼18 Pa·s이다.

또한, 잉크의 전단 속도 12s^-1에서의 점도 η₁₂는 이에 한정되지 않으나, 틱소트로피 인덱스 TI를 적절한 범위로 설정하는 관점에서 바람직하게는 20∼300 Pa·s이고, 더욱 바람직하게는 50∼250 Pa·s이다.

또한, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.1을 하회하면 인쇄 시나 잉크 패턴의 평탄화 처리 시에 있어서 잉크의 유동성이 지나치게 높아지기 때문에 미세한 패턴의 인쇄 정밀도가 저하된다. 반대로, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.7을 상회하면 잉크 패턴의 평탄화 처리 시에 평탄화의 효과가 저하된다.

틱소트로피 인덱스 TI는 상기 범위 중에서도 바람직하게는 1.2∼1.6이다.

상기 잉크에는 잉크의 점도나 틱소트로피성을 손상시키는 일이 없는 범위에서 예컨대, 분산제, 체질 안료, 소포제, 틱소트로피 부여제 등의 다른 성분을 적절하게 배합할 수 있다.

분산제로서는 예컨대, 주로 잉크 내에서의 착색제의 분산성을 높이기 위한 성분을 들 수 있다. 구체적으로, 이러한 분산제로서는 예컨대, 아지노모토 파인테크노 가부시키가이샤 제조의 고분자계 안료 분산제, 상품명 「아지스파」 시리즈, 예컨대, 아베시아사 제조의 안료 분산제, 상품명 「솔스파스」 시리즈, 교에이샤 가가쿠 가부시키가이샤 제조의 분산제, 상품명 「플로렌」 시리즈 등을 들 수 있 다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에서는 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크를 투명 기판에 순차적으로 인쇄한 후, 투명 기판의 표면에 형성된 잉크 패턴을 평탄화하고 경화한다. 이렇게 해서, 투명 기판과 그 표면에 형성된 착색층을 구비하는 컬러 필터가 제조된다.

상기 잉크를 투명 기판에 인쇄하는 것은 오프셋 인쇄법이나 반전 인쇄법이 이용된다.

오프셋 인쇄 방법에는 예컨대, 요판 오프셋, 평판 오프셋 등, 인쇄판의 형태에 따라서 각종의 인쇄 방법을 들 수 있다. 이들 오프셋 인쇄의 인쇄 방법은 특별히 한정되지 않으나, 착색층의 미세한 패턴을 높은 정밀도로 형성한다는 관점에서 바람직하게는 요판 오프셋 인쇄를 들 수 있다.

요판 오프셋 인쇄에 이용되는 요판, 블랭킷, 오프셋 인쇄 장치 등은 오프셋 인쇄에 의한 컬러 필터의 제조 방법에 공지의 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

그러므로, 이것에 한정되지 않으나 예컨대, 블랭킷으로서는 미세한 착색층에 따른 잉크 패턴을 높은 인쇄 정밀도로 형성한다는 관점에서 잉크 담지면이 실리콘 고무로 이루어지는 실리콘 블랭킷을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 담지면을 담지하는 기재로서는 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)제의 필름 등을 들 수 있다.

요판의 형성 재료로서는 예컨대, 유리, 금속 등을 들 수 있다. 또한, 예컨 대, 유리 등의 기판에 오목부를 형성하고, 그 오목부의 표면에 금속 피막을 전착법에 의해 형성한 것(소위 「전착 요판」)이어도 좋다.

상기 잉크의 인쇄에 요판 오프셋 인쇄법을 채용한 경우에는 투명 기판 상에서의 잉크 패턴의 단면 형상이 투명 기판과의 접촉면의 반대측에서 둥그렇게 되기(예컨대, 투명 기판 상에서의 단면 형상이 반원기둥형이 되기) 때문에, 잉크 패턴의 평탄성을 향상시키기 위해서 잉크 패턴의 평탄화 처리가 필요해진다.

잉크 패턴을 평탄화하기 위한 평탄화 부재는 투명 기판 상에 형성된 잉크 패턴의 표면에 대고 눌러서, 이 잉크 패턴의 표면을 평탄하게 하기 위한 부재이며 예컨대, 롤러를 들 수 있다.

잉크 패턴을 평탄화하기 위한 롤러에는 예컨대, 잉크 이형성이 우수한 재료(잉크 이형성 재료)로 이루어지는 시트 부재(예컨대, 실리콘 고무 시트 등)를 코어재에 휘감아 롤러 형상으로 한 것, 예컨대, 바닥이 있는 원통 형상의 용기의 축선을 따라서 상기 바닥부를 관통하여 신장하는 코어재를 배치하고, 상기 코어재 주위에 잉크 이형성 재료(예컨대, 액상 실리콘 고무 등)를 직접 주형하며, 경화시켜 상기 잉크 이형성 재료를 롤 형상으로 한 것 등을 들 수 있다.

잉크 이형성 재료로서는 예컨대, 실리콘 고무, 실리콘계 엘라스토머, 실리콘 수지, 불소 수지 등, 표면 자유 에너지(임계 표면 장력)가 작은 소재를 들 수 있다.

평탄화 부재로서 롤러를 이용하는 경우에 있어서, 이 롤러에 의한 잉크 패턴 표면의 압접 조건으로서는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 롤러와 잉크 패턴이 접하는 부분에서의 압력(소위 닙압)이 바람직하게는 1∼50 ㎏/㎠, 더욱 바람직하게는 2∼20 ㎏/㎠이고, 잉크 패턴 상에서 롤러를 굴리는 속도는 바람직하게 5∼100 ㎜/분이다.

반전 인쇄에는 블랭킷, 이 블랭킷의 표면에 형성된 잉크 피막 중, 비화선부에 상당하는 부위의 잉크를 제거하기 위한 요판 또는 철판(요철판), 반전 인쇄 장치 등이 이용된다. 이들 블랭킷, 요철판, 반전 인쇄 장치 등은 반전 인쇄에 의한 컬러 필터의 제조 방법에 공지의 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 블랭킷으로서는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 바람직하게는 요판 오프셋 인쇄에 이용되는 블랭킷과 동일한 실리콘 블랭킷을 들 수 있다.

또한, 요철판의 형성 재료로서는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 유리, 금속 등을 들 수 있다. 또한, 유리 등의 기판에 오목부나 볼록부를 형성하고, 그 오목부 및 볼록부의 표면에 금속 피막을 전착법에 의해 형성한 것을 들 수 있다.

또한, 상기 잉크의 인쇄에 반전 인쇄법을 채용한 경우에는, 투명 기판 상에서의 잉크 패턴의 단면 형상이 직사각형 형상이 되기 때문에, 잉크 패턴의 평탄화 처리는 불필요하다.

투명 기판의 표면에 인쇄되고, 필요에 따라서 평탄화 처리가 실시된 잉크 패턴은 또한, 통상 200∼250℃에서, 더욱 바람직하게는 220∼240℃에서, 또한, 통상 10∼40분간, 더욱 바람직하게는 20∼30분간 가열함으로써 경화된다. 이렇게 해서, 투명 기판의 표면에 착색층을 구비하는 컬러 필터를 얻을 수 있다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에 따르면, 예컨대, 잉크의 경화 처리 전에 폭 30∼160 ㎛ 정도, 두께 1.0∼10.0 ㎛ 정도의 미세한 스트라이프 형상의 잉크 패턴을 형성한 경우에 있어서, 동일한 스트라이프 패턴 내에서의 인쇄 선폭(잉크 경화 전)의 차(불균형)의 최대값을 바람직하게는 0.3 ㎛ 이하가 되도록 설정할 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하가 되도록 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에 따르면, 예컨대, 잉크의 경화 처리 후에 폭 80∼120 ㎛ 정도, 두께 1.9∼2.2 ㎛ 정도의 미세한 스트라이프 형상의 잉크 패턴을 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크로 형성한 경우에 있어서, 서로 색이 다른 잉크 패턴 사이에서의 인쇄 선폭(잉크 경화 전)의 차(불균형)의 최대값을 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하가 되도록 설정할 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.05 ㎛ 이하가 되도록 설정할 수 있다. 또한, 이 경우에 있어서는, 서로 색이 다른 잉크 패턴 사이에서의 패턴의 두께(잉크 경화 전)의 차(불균형)의 최대값을 바람직하게는 0.15 ㎛ 이하가 되도록 설정할 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하가 되도록 설정할 수 있다.

도 1의 (a)∼도 1의 (d)는 컬러 필터의 제조 방법의 일 실시형태로서 요판 오프셋 인쇄법에 의해 착색층을 형성하는 경우를 도시하는 개략 설명도이다.

이 컬러 필터의 제조 방법에서는 우선, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이 제1 요판(1)의 표면을 따라서 인쇄용 블랭킷(2)을 굴림으로써 제1 요판(1)의 오목부(3)에 충전된 제1 잉크(4)를 인쇄용 블랭킷(2)의 표면에 전사한다. 또한, 제1 잉크(4)가 전사된 인쇄용 블랭킷(2)을 투명 기판(5)의 표면을 따라서 굴림으로써, 제1 잉크(4)를 인쇄용 블랭킷(2)의 표면으로부터 투명 기판(5)의 표면에 전사하여 1 색조의 잉크 패턴(6)을 형성한다(제1 인쇄 공정).

다음으로, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이 제2 요판(7)의 표면을 따라서 인쇄용 블랭킷(2)을 굴림으로써, 제2 요판(7)의 오목부(3)에 충전된 제2 잉크(8)를 인쇄용 블랭킷(2)의 표면에 전사한다. 또한, 제2 잉크(8)가 전사된 인쇄용 블랭킷(2)을 투명 기판(5)의 표면을 따라서 굴림으로써 제2 잉크(8)를 인쇄용 블랭킷(2)의 표면으로부터 투명 기판(5)의 표면에 전사하여, 2색조의 잉크 패턴(9)을 형성한다(제2 인쇄 공정).

또한, 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이 제3 요판(10)의 표면을 따라서 인쇄용 블랭킷(2)을 굴려, 제3 요판(10)의 오목부(3)에 충전된 제3 잉크(11)를 인쇄용 블랭킷(2)의 표면에 전사한다. 또한, 제3 잉크(11)가 전사된 인쇄용 블랭킷(2)을 투명 기판(5)의 표면을 따라서 굴림으로써, 제3 잉크(11)를 인쇄용 블랭킷(2)의 표면으로부터 투명 기판(5)의 표면에 전사하여 3색조의 잉크 패턴(12)을 형성한다(제3 인쇄 공정).

이렇게 해서, 투명 기판(5)의 표면에 서로 색이 다른 3색의 잉크 패턴(6, 9, 12)을 형성한 후, 도 1의 (d)에 도시하는 바와 같이 3색의 잉크 패턴(6, 9, 12)의 표면을 따라서 롤러(13)를 대고 눌러서 굴림으로써, 3색의 잉크 패턴(6, 9, 12)을 평탄화한다(평탄화 공정).

그 후, 평탄화 처리된 3색의 잉크 패턴(6, 9, 12)을 소성하여 경화시킴으로써, 서로 색이 다른 3색의 착색층을 구비하는 컬러 필터를 얻을 수 있다.

서로 색이 다른 3색의 잉크로서는 통상, 적색, 녹색 및 청색의 3색의 잉크가 이용된다. 이들 3색의 잉크의 인쇄 순서는 특별히 한정되지 않으나, 통상, 잉크의 건조성 등을 감안하여 건조되기 어려운 잉크로부터 순서대로 인쇄한다.

또한, 착색층으로서 상기 3색의 잉크 패턴과 함께 다른 색의 잉크 패턴을 형성하는 경우에는 상술한 인쇄 공정에 대하여, 또한, 다른 색의 잉크 패턴용 요판으로부터 투명 기판으로의 잉크의 전이를 행하는 인쇄 공정을 추가하면 된다.

도 2의 (a)∼도 2의 (c)는 컬러 필터의 제조 방법의 다른 실시형태로서, 반전 인쇄법에 의해 착색층을 형성하는 경우를 도시하는 개략 설명도이다.

이 컬러 필터의 제조 방법에서는 우선, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이 외주면에 제1 잉크(4)의 피막이 형성된 인쇄용 블랭킷(2)을 제1 요철판(14)의 표면을 따라서 굴려 제1 잉크(4)의 도포면을 제1 요철판(14)의 볼록부(15)에 가압함으로써, 그 볼록부(15)와 접촉한 부분의 제1 잉크(4)를 볼록부(15)에 전사하여 인쇄용 블랭킷(2)의 표면으로부터 제거한다. 이렇게 해서, 인쇄용 블랭킷(2)의 외주면에 제1 잉크(4)로 이루어지는 1색조의 잉크 패턴(6)을 형성하고, 이어서, 이 1색조의 잉크 패턴(6)을 투명 기판(5)의 표면에 전사한다(제1 인쇄 공정).

다음으로, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 외주면에 제2 잉크(8)의 피막이 형성된 인쇄용 블랭킷(2)을 제2 요철판(16)의 표면을 따라서 굴려 제2 잉크(8)의 도포면을 제2 요철판(16)의 볼록부(17)에 가압함으로써, 그 볼록부(17)와 접촉한 부분의 제2 잉크(8)를 볼록부(17)에 전사하여, 인쇄용 블랭킷(2)의 표면으로부터 제거한다. 이렇게 해서, 인쇄용 블랭킷(2)의 외주면에 제2 잉크(8)로 이루어지는 2색조의 잉크 패턴(9)을 형성하고, 이어서, 이 2색조의 잉크 패턴(9)을 투명 기 판(5)의 표면에 전사한다(제2 인쇄 공정).

또한, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이 외주면에 제3 잉크(11)의 피막이 형성된 인쇄용 블랭킷(2)을 제3 요철판(18)의 표면을 따라서 굴려 제3 잉크(11)의 도포면을 제3 요철판(18)의 볼록부(19)에 가압함으로써, 그 볼록부(19)와 접촉한 부분의 제3 잉크(11)를 볼록부(19)에 전사하여, 인쇄용 블랭킷(2)의 표면으로부터 제거한다. 이렇게 해서, 인쇄용 블랭킷(2)의 외주면에 제3 잉크(11)로 이루어지는 3색조의 잉크 패턴(12)을 형성하고, 이어서, 이 3색조의 잉크 패턴(12)을 투명 기판(5)의 표면에 전사한다(제3 인쇄 공정).

그 후, 투명 기판(5)의 표면에 전사된 3색의 잉크 패턴(6, 9, 12)을 소성하여 경화시킴으로써, 서로 색이 다른 3색의 착색층을 구비하는 컬러 필터를 얻을 수 있다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법 및 컬러 필터용 잉크에 따르면 서로 색이 다른 잉크 사이에서 인쇄 특성이나 경화 특성의 밸런스를 취할 수 있고, 오프셋 인쇄나 반전 인쇄에 의해 고정밀도의 착색층을 형성할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 화상 품질이 높은 액정 디스플레이용 컬러 필터를 제조하는 용도에 적합하다.

<실시예>

다음으로, 컬러 필터용 잉크의 제조예 및 비교 제조예와 컬러 필터의 제조 방법의 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 하기의 제조예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<컬러 필터용 잉크의 제조>

컬러 필터용 잉크의 제조에 사용한 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제, 분산제 및 용제를 이하에 나타낸다.

바인더 수지

·수지-1: 하기의 순서로 합성된 중량 평균 분자량이 7,500인 폴리에스테르-멜라민 수지

아디프산과 프탈산과 네오펜틸글리콜을 1:1:2의 몰비로 배합하고, 통상적인 방법에 의해 중합시킴으로써, 중량 평균 분자량이 1,800인 폴리에스테르 수지를 얻었다. 계속해서, 이렇게 해서 얻어진 폴리에스테르 수지 100 중량부와 멜라민 수지(메틸화 멜라민 수지, 상품명 「스미말 M-100」, 스미토모 가가쿠 가부시키가이샤 제조) 20 중량부를 배합하고, 220℃에서 3시간 가열함으로써 가교하였다.

·수지-2: 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부와 상기 멜라민 수지 20 중량부를 배합하고, 180℃에서 0.5시간 가열 및 가교하여 합성된 중량 평균 분자량이 2,000인 폴리에스테르-멜라민 수지

·수지-3: 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부와 상기 멜라민 수지 20 중량부를 배합하고, 220℃에서 7시간 가열 및 가교하여 합성된 중량 평균 분자량이 22,000인 폴리에스테르-멜라민 수지

·수지-4: 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부와 상기 멜라민 수지 20 중량부를 배합하고, 220℃에서 4.5시간 가열 및 가교하여 합성된 중량 평균 분자량이 12,000인 폴리에스테르-멜라민 수지

·수지-5: 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 상기 멜라민 수지 20 중량부를 배합하고, 220℃에서 6시간 가열 및 가교하여 합성된 중량 평균 분자량이 20,000인 폴리에스테르-멜라민 수지

착색제

·Red 245: 적색 안료, 컬러 인덱스 C.I. 레드 245, 디케토피롤로피롤 안료

·Green 36: 녹색 안료, 컬러 인덱스 C.I. 그린 36, 할로겐화 구리프탈로시아닌 안료

·Blue 15:6: 청색 안료, 컬러 인덱스 C.I. 블루 15:6, 구리프탈로시아닌 안료

틱소트로피 부여제

·BYK-R605: 상온 경화형 폴리에스테르 수지용 레올로지 부여제, 상품명 「BYK-R605」, 빅케미·재팬 가부시키가이샤 제조

분산제

·PB821: 고분자계 안료 분산제, 상품명 「아지스파 PB821」, 아지노모토 파인테크노 가부시키가이샤 제조

용제

·BCA: 부틸카르비톨아세테이트(디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트)

다음으로 상기 성분을 이용한 컬러 필터용 잉크의 제조예 및 비교 제조예를 나타내었다.

제조예 1

수지-1(바인더 수지, 중량 평균 분자량 7,500) 55 중량부와 Red 245(착색제) 22 중량부와 PB821(분산제) 8 중량부와 BCA(용제) 15 중량부를 배합하였다. 계속해서, 얻어진 혼합물 100 중량부에 대하여 BYK-R605(틱소트로피 부여제) 0.55 중량부 배합하고, 3롤밀로 교반, 분산하여 적색 잉크 R-1을 얻었다.

이 적색 잉크 R-1에서는 BYK-R605의 함유량이 Red 245 함유량의 2.5 중량%였다. 또한, 용제의 함유 비율은 적색 잉크 R-1 전체의 14.9 중량%였다.

또한, 적색 잉크 R-1은 전단 속도 1s^-1에서의 점도 η₁(이하, 단순히 「점도 η₁」이라고 나타냄)이 15.0 Pa·s이고, 전단 속도 12s^-1에서의 점도 η₁₂(이하, 단순히 「점도 η₁₂」라고 나타냄)가 11.7 Pa·S이며, 비 η₁/η₁₂로 나타낸 틱소트로피 인덱스 TI가 1.28이었다.

제조예 2

수지-2(중량 평균 분자량 2,000) 55 중량부와 Red 245 22 중량부와 PB821 8 중량부, BCA 15 중량부를 배합하였다. 계속해서, 얻어진 혼합물 100 중량부에 대하여 BYK-R605를 0.22 중량부 배합하고, 3롤밀로 교반, 분산함으로써, 적색 잉크 R-2를 얻었다.

이 적색 잉크 R-2에서는 BYK-R605 함유량이 Red 245 함유량의 1.0 중량%였다. 또한, 용제의 함유 비율은 적색 잉크 R-2 전체의 15.0 중량%였다.

또한, 적색 잉크 R-2는 점도 η₁이 15.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 11.5 Pa·s 이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.30이었다.

비교 제조예 1

수지-3(중량 평균 분자량 22,000) 55 중량부와 Red 245 22 중량부와 PB821 8 중량부와 BCA 15 중량부를 배합하였다. 계속해서, 얻어진 혼합물 100 중량부를 3롤밀로 교반, 분산함으로써, 적색 잉크 R-3을 얻었다.

이 적색 잉크 R-3에서는 틱소트로피 부여제를 배합하지 않았다. 또한, 용제의 함유 비율은 적색 잉크 R-3 전체의 15.0 중량%였다.

또한, 적색 잉크 R-3은 점도 η₁이 15.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 8.67 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.73이었다.

비교 제조예 2

BYK-R605의 배합량을 0.15 중량부로 한 것 이외에는 제조예 1과 동일하게 하여 적색 잉크를 제조하였다.

얻어진 적색 잉크 R-4는, BYK-R605 함유량이 Red 245 함유량의 0.7 중량%였다. 또한, 용제의 함유 비율은 적색 잉크 R-4 전체의 15.0 중량%였다.

또한, 적색 잉크 R-4는 점도 η₁이 30.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 22.2 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.35였다.

제조예 3

BCA(용제)의 배합량을 16.3 중량부로 하고, 용제의 함유 비율을 적색 잉크 전체의 16.0 중량%가 되도록 조정한 것 이외에는 제조예 1과 동일하게 하여 적색 잉크 R-5를 제조하였다.

적색 잉크 R-5는 점도 η₁이 11.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 9.57 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.15였다.

제조예 4

BCA(용제)의 배합량을 12.8 중량부로 하고 용제의 함유 비율을 적색 잉크 전체의 13.0 중량%가 되도록 조정한 것 이외에는 제조예 1과 동일하게 하여 적색 잉크 R-6을 제조하였다.

적색 잉크 R-6은 점도 η₁이 19.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 14.4 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.32였다.

제조예 5

수지-4(중량 평균 분자량 12,000) 50 중량부와 Green 36 23 중량부와 PB821 9 중량부와 BCA 18 중량부를 배합하였다. 계속해서, 얻어진 혼합물 100 중량부에 대하여 BYK-R605 0.575 중량부를 배합하고, 3롤밀로 교반, 분산함으로써, 녹색 잉크 G-1을 얻었다.

이 녹색 잉크 G-1에서는 BYK-R605 함유량이 Green 36 함유량의 2.5 중량%였다. 또한, 용제의 함유 비율은 녹색 잉크 G-1 전체의 17.9 중량%였다.

또한, 녹색 잉크 G-1은 점도 η₁이 15.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 9.68 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.55였다.

비교 제조예 3

BYK-R605의 배합량을 0.15 중량부로 한 것 이외에는 제조예 5와 동일하게 하여 녹색 잉크를 제조하였다.

얻어진 녹색 잉크 G-2는 BYK-R605 함유량이 Green 36 함유량의 0.7 중량%였다. 또한, 용제의 함유 비율은 녹색 잉크 G-2 전체의 18.0 중량%였다.

또한, 녹색 잉크 G-2는 점도 η₁이 30.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 18.5 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.62였다.

제조예 6

수지-5(중량 평균 분자량 20,000) 55 중량부와 Blue 15:6 17 중량부와 PB821 7 중량부와 BCA 21 중량부를 배합하였다. 계속해서, 얻어진 혼합물 100 중량부에 대하여 BYK-R605 0.425 중량부를 배합하고, 3롤밀로 교반, 분산함으로써, 청색 잉크 B-1을 얻었다.

이 청색 잉크 B-1에서는 BYK-R605 함유량이 Blue 15:6 함유량의 2.5 중량%였다. 또한, 용제의 함유 비율은 청색 잉크 B-1 전체의 20.9 중량%였다.

또한, 청색 잉크 B-1은 점도 η₁이 15.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 12.2 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.23이었다.

비교 제조예 4

BYK-R605의 배합량을 0.15 중량부로 한 것 이외에는 제조예 6과 동일하게 하여 청색 잉크를 제조하였다.

얻어진 청색 잉크 B-2는 BYK-R605 함유량이 Blue 15:6 함유량의 0.9 중량%였 다. 또한, 용제의 함유 비율은 청색 잉크 B-2 전체의 21.0 중량%였다.

또한, 청색 잉크 B-2는 점도 η₁이 30.0 Pa·s이고, 점도 η₁₂가 23.3 Pa·s이며, 틱소트로피 인덱스 TI가 1.29였다.

컬러 필터용 잉크의 물성 평가

컬러 필터용 잉크의 점도 η₁의 측정값을 하기의 3단계로 평가하였다.

A(양호): 점도 η₁이 12 Pa·s 이상 18 Pa·s 이하였다.

B(가(可)): 점도 η₁이 10 Pa·s 이상 12 Pa·s 미만, 또는 18 Pa·s를 상회하고 20 Pa·s 이하였다.

C(불가): 점도 η₁이 10 Pa·s를 하회하고 있었거나, 또는 20 Pa·s를 상회하고 있었다.

또한, 컬러 필터용 잉크의 틱소트로피 인덱스 TI를 하기의 3단계로 평가하였다.

A(양호): 1.2 이상 1.6 이하였다.

B(가): 1.1 이상 1.2 미만, 또는 1.6을 상회하고 1.7 이하였다.

C(불가): 1.1을 하회하고 있었거나, 또는 1.7을 상회하고 있었다.

<컬러 필터의 제조>

컬러 필터의 제조 및 성능 평가에 사용한 각종 장치 및 부재를 이하에 나타낸다.

·인쇄 장치: 소형 기판 대응의 평형 요판 오프셋 인쇄기(나칸 가부시키가이샤 제조)

·인쇄판: 유리 기판의 표면에 깊이 7 ㎛, 개구폭 110 ㎛, 피치 300 ㎛의 오목부(스트라이프 패턴 형상)를 갖는 요판

·인쇄용 블랭킷: 표면층이 실리콘 고무로 이루어지는 층 두께 0.9 ㎜의 실리콘 블랭킷(SRI 겐큐 가이하츠 가부시키가이샤 제조)

·투명 기판: 세로 300 ㎜, 가로 400 ㎜의 소다석회 유리제 투명 기판

·평탄화 처리용 롤러: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재의 표면에 실리콘계 수지가 코팅된 시트(닛파 가부시키가이샤 제조의 복합 실리콘 시트)를 상기 인쇄 장치의 블랭킷 몸통에 휘감은 것

·착색층의 단차 측정 장치: 케이 엘 에이·텐콜(TENCOR)사 제조의 「α-스텝 500」

실시예 1

상기 장치 및 부재를 이용한 요판 오프셋 인쇄에 의해 녹색 잉크 G-1과 청색 잉크 B-1과 적색 잉크 R-1을 이 순서로 인쇄함으로써 투명 기판(5)의 표면에, 녹색, 청색, 및 적색의 3색의 잉크 패턴(스트라이프 패턴)을 형성하였다. 상기 3색의 잉크 패턴은 모두 잉크 경화 전에 있어서 선폭 110 ㎛, 두께 7 ㎛가 되도록 인쇄하였다.

계속해서, 상기 투명 기판(5)을 230℃의 오븐에서 30분 가열하여, 잉크 패턴을 경화시킴으로써 투명 기판(5) 상에 R, G, B의 3색의 착색층을 구비하는 컬러 필터를 얻었다.

실시예 2

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-1, 청색 잉크 B-1, 및 적색 잉크 R-5의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

실시예 3

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-1, 청색 잉크 B-1 및 적색 잉크 R-6의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

비교예 1

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-2, 청색 잉크 B-1 및 적색 잉크 R-1의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

비교예 2

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-1, 청색 잉크 B-2 및 적색 잉크 R-1의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

비교예 3

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-1, 청색 잉크 B-1 및 적색 잉크 R-2의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

비교예 4

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-1, 청색 잉크 B-1 및 적색 잉크 R-3의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

비교예 5

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-2, 청색 잉크 B-2 및 적색 잉크 R-4의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

비교예 6

투명 기판의 표면에 녹색 잉크 G-1, 청색 잉크 B-1 및 적색 잉크 R-4의 순으로 인쇄한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터를 얻었다.

인쇄 품질의 평가

실시예 1∼3 및 비교예 1∼6에서 얻어진 컬러 필터에 대해서 잉크 패턴 경화 전의 잉크 패턴(적색, 녹색, 청색)의 선폭 및 두께를 케이 엘 에이·텐콜(TENCOR)사 제조의 「α-스텝 500」으로 측정하였다.

그리고, 서로 색이 다른 잉크 패턴 사이에서 잉크 경화 전 인쇄 선폭 차의 최대값(㎛)과 잉크 경화 전 패턴의 두께 차(화소 간 단차)의 최대값(㎛)을 산출하였다.

잉크 경화 전 인쇄 선폭 차의 최대값(여기서는, 단순히 「인쇄 선폭 차」라고 말함)은 하기의 3단계로 평가하였다.

A(양호): 인쇄 선폭 차의 최대값이 8 ㎛ 이하였다.

B(가): 인쇄 선폭 차의 최대값이 8 ㎛를 상회하고 12 ㎛ 이하였다.

C(불가): 인쇄 선폭 차의 최대값이 12 ㎛를 상회하였다.

잉크 경화 전 화소 간 단차의 최대값(여기서는, 단순히 「화소 간 단차」라고 말함)은 하기의 3단계로 평가하였다.

A(양호): 화소 간 단차의 최대값이 0.1 ㎛ 이하였다.

B(가): 화소 간 단차의 최대값이 0.1 ㎛를 상회하고 0.2 ㎛ 이하였다.

C(불가): 화소 간 단차의 최대값이 0.2 ㎛를 상회하였다.

또한, 이들 결과에 입각하여 실시예 및 비교예의 인쇄 품질을 하기의 3단계로 종합적으로 평가하였다.

A: 인쇄 품질이 양호하였다.

B: 인쇄 품질은 평가 A에 비하여 약간 낮으나 실용상 허용할 수 있는 정도였다.

C: 인쇄 품질이 불충분하여 실용에 적합하지 않았다.

이상의 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터 명백하게 알수있듯이, 실시예 1∼3에서는 적색 잉크, 녹색 잉크 및 청색 잉크 모두가 바인더 수지의 중량 평균 분자량 Mw, 용제의 함유율, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁, 및 틱소트로피 인덱스 TI(η₁/η₁₂)가 적절한 범위에 있으며, 상기 3색의 잉크 사이에서의 바인더 수지의 중량 평균 분자량 Mw의 최대차(ΔMw), 용제의 함유율의 최대차(중량%) 및 TI의 최대차에 대해서도 적절한 범위 내로 억제되어 있었다. 이 실시예 1∼3에 따르면, 인쇄 선폭 차와 화소 간 단차 모두 양호한 결과로 얻어졌다. 특히, 실시예 1은 인쇄 선폭 차와 화소 간 단차의 평가 결과도 모두 매우 양호하였다.

한편, 적색 잉크, 녹색 잉크 및 청색 잉크 중, 어느 1색의 잉크만 전단 속도 1s^-1에서의 점도 η₁의 값이 높은 비교예 1, 2 및 6에서는 상기 3색의 잉크 사이에서의 인쇄 선폭의 차가 현저하였다.

또한, 적색 잉크, 녹색 잉크 및 청색 잉크 모두에서 바인더 수지의 중량 평균 분자량 Mw, 용제의 함유율, 전단 속도 1s^-1에서의 점도 η₁, 및 틱소트로피 인덱스 TI가 적절한 범위에 있으나, 상기 3색의 잉크 사이에서의 바인더 수지의 중량 평균 분자량 Mw의 최대차(ΔMw)가 지나치게 큰 비교예 3에서는 상기 3색의 잉크 사이에서의 인쇄 선폭 차를 억제할 수 있었으나, 화소 간 단차는 지나치게 커졌다.

적색 잉크의 틱소트로피 인덱스 TI가 지나치게 크고 또한, 3색의 잉크에 있어서의 틱소트로피 인덱스 TI의 최대차도 지나치게 큰 비교예 4는 상기 3색의 잉크 사이에서의 인쇄 선폭 차가 지나치게 커졌다.

또한, 적색 잉크, 녹색 잉크 및 청색 잉크 모두에서 전단 속도 1s^-1에서의 점도 η₁이 지나치게 큰 비교예 5는 상기 3색의 잉크 사이에서의 인쇄 선폭의 차가 매우 현저해졌다.

본 발명은 이상의 기재에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위에 기재한 사항의 범위에 있어서 여러 가지 설계 변경을 실시하는 것이 가능하다.

도 1의 (a)∼도 1의 (d)는 컬러 필터의 제조 방법의 일 실시형태로서, 요판 오프셋 인쇄법에 의해 착색층을 형성하는 경우를 도시하는 개략 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 투명 기판 4: 잉크 패턴(녹색)

6: 잉크 패턴(청색) 8: 잉크 패턴(적색)

9: 롤러

Claims

중량 평균 분자량이 7,000∼30,000인 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제 및 용제를 포함하며, 또한 전단 속도 1s^-1에서의 점도 η₁은 10∼20 Pa·s이고, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁(Pa·s) 대 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂로 나타내는 틱소트로피 인덱스 TI는 1.1∼1.7인, 서로 색이 다른 3종 이상의 잉크를 투명 기판에 순차적으로 인쇄하고,

계속해서 상기 투명 기판 상에 형성된 각각의 상기 잉크로 이루어진 잉크 패턴을 평탄화하고,

또한 상기 잉크 패턴을 경화하여 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 잉크를 오프셋 인쇄법 또는 반전 인쇄법에 의해 인쇄하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
제1항에 있어서, 각각의 상기 잉크 사이에서 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량의 차가 17,500 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
제2항에 있어서, 각각의 상기 잉크 사이에서 상기 바인더 수지의 중량 평균 분자량의 차가 17,500 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 잉크 사이에서 상기 틱소트로피 인덱스 TI의 차가 0.40 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
중량 평균 분자량이 7,000∼30,000인 바인더 수지, 착색제, 틱소트로피 부여제 및 용제를 포함하며, 또한 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁은 10∼20 Pa·s이고, 전단 속도 1 s^-1에서의 점도 η₁(Pa·s) 대 전단 속도 12 s^-1에서의 점도 η₁₂(Pa·s)의 비 η₁/η₁₂로 나타내는 틱소트로피 인덱스 TI는 1.1∼1.7인 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 잉크.