KR20100074355A - 컬러 필터용 잉크 조성물 - Google Patents

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KR20100074355A
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Abstract

본 발명은 컬러 필터용 잉크 조성물 및 상기 잉크 조성물로 제조된 컬러 필터에 관한 것이다. 더 상세하게는, 안료, 안료분산제, 바인더 수지, 열개시제, 중합성 단량체 및 유기용매를 포함하는 컬러필터용 잉크 조성물에 있어서, 하기 화학식 1로 표현되는 멜라민 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 컬러 필터용 잉크 조성물은 멜라민 화합물을 첨가함으로써, 고온 처리 후의 콘트라스트비가 저하되는 현상을 방지할 수 있으며, 잉크의 분산성을 좀 더 향상시키는 효과가 있다. 또한 잉크의 분산성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 멜라민 화합물을 첨가하지 않을 때보다 고형분을 더 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
[화학식 1]
Figure 112008088566960-PAT00001
(여기서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1 -6의 알킬기, C1 -6의 알콕시기, 카르복실기, C1 -6의 에터기, C1 -6의 알코올기, 아미노기, 니트로기, 수산기, 페닐기 또는 아크릴기를 포함하는 화합물을 말한다)
잉크, 잉크젯, 컬러 필터, 멜라민

Description

컬러 필터용 잉크 조성물{INK COMPOSITION FOR COLOR FILTER}
본 발명은 컬러 필터용 잉크 조성물 및 상기 잉크 조성물로 제조된 컬러 필터에 관한 것이다.
액정표시장치는 2장의 편광판에 끼워진 액정층이 1장째의 편광판을 통과한 광의 편광 정도를 제어하고, 2장째의 편광판을 통과하는 광량을 컨트롤함으로써 표시를 행하는 표시장치로, 트위스트 네마틱(TN)형 액정을 사용하는 타입이 주류로 되어 있다. 액정표시장치는 2장의 편광판 사이에 컬러 필터를 설치함으로써 컬러 표시가 가능하게 되어, 최근, 텔레비전이나 PC 모니터 등에 사용되게 되었으므로, 컬러 필터에 대하여 고휘도화, 고콘트라스트화의 요구가 높아가고 있다.
컬러 필터는 유리 등의 투명한 기판의 표면에 2종 이상의 상이한 색상의 미세한 띠(스트라이프) 형상의 필터 세그먼트를 평행 또는 교차하여 배치한 것, 또는 미세한 필터 세그먼트를 일정한 배열로 배치한 것으로 되어 있다. 필터 세그먼트는 수 ㎛∼수 100㎛로 미세하고, 게다가 색상마다 소정의 배열로 정연하게 배치되어 있다.
일반적으로, 컬러 액정표시장치에서는, 컬러 필터 상에 액정을 구동시키기 위한 투명 전극이 증착 또는 스퍼터링에 의해 형성되고, 또한 그 위에 액정을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 배향막이 형성되어 있다. 이들 투명 전극 및 배향막의 성능을 충분히 얻기 위해서는, 그 형성을 일반적으로 200℃ 이상, 바람직하게는 230℃ 이상의 고온에서 행할 필요가 있다. 이 때문에, 현재 컬러 필터의 제조방법으로서는 안료분산법이 주로 사용되어지고 있다. 상기 안료분산법은 내광성, 내열성이 우수한 안료를 착색재로서 사용하는 방법이다.
그러나, 일반적으로 안료를 분산한 컬러 필터는 안료에 의한 광의 산란 등에 의해, 액정이 제어한 편광 정도를 흩뜨린다는 문제가 있다. 즉, 광을 차단해야 할 때(OFF 상태)에 광이 누출되거나, 광을 투과해야 할 때(ON 상태)에 투과광이 감쇠되거나 하기 때문에, ON 상태와 OFF 상태에서의 표시 장치 상의 휘도의 비(콘트라스트 비)가 낮다고 하는 문제가 있다.
필터 세그먼트는 안료 분산체에 광중합 개시제 및 에틸렌성 불포화 단량체를 배합하여 이루어지는 컬러 레지스트의 도포액을 사용하여 형성되지만, 컬러 필터의 고휘도화, 고콘트라스트화를 실현시키기 위해서는, 우선, 필터 세그먼트 중에 포함되는 안료의 미세화 처리를 행하고, 이 미세화 안료를 수지 등으로 이루어지는 안료 담체 중에 안정하게 분산시킨 안료 분산체를 조제할 필요가 있다(예를 들면 일본 특개평10-130547호 공보 참조).
그러나, 안료의 응집이 강하여, 이것을 전부 분산할 수 없는 경우에는, 안료 의 미세화 공정을 거침으로써 반대로 컬러 필터의 휘도, 콘트라스트 비를 저하시켜 버린다. 또, 안료 분산체의 분산 안정성이 낮으면 경시적으로 안료 입자의 응집이 진행되어, 착색 조성물의 점도 상승, 유동성 불량을 일으키고, 필터 세그먼트를 형성할 때에, 도포액을 유리 기판 상에 스핀 코팅하는 경우 등에 스핀 코팅성 불량, 레벨링 불량 등에 의해, 막 두께가 균일한 도포막을 얻을 수 없어 바람직하지 못하다.
이러한 미세화 안료를 사용한 안료 분산체의 안정화를 위해, 안료 유도체나 수지형 분산제를 사용한 분산 처방 최적화가 행해지고, 안료 유도체나 수지형 분산제 또는 바인더 수지의 개량도 행해져 왔다(예를 들면, 일본국 특개2005-181383호 공보 참조). 그러나, 이들 수법에서는, 최근 고품질의 미세화 안료의 성능을 완전하게 발휘시키는데는 불충분한 경우가 있다.
또, 미세화 안료의 분산체를 조제할 수 있고, 고콘트라스트인 필터 세그먼트를 형성할 수 있는 경우에도, 이 필터 세그먼트는 상기와 같이 컬러 필터의 형성 과정(투명 전극 및 배향막의 형성)에서 230℃ 이상의 고온에 노출되어, 안료의 분산계가 무너져 콘트라스트 비가 저하된다고 하는 현상이 일어나는 경우가 있다.
현재 컬러 필터의 제조 방법으로는 내열성과 내광성이 우수한 안료분산법이 주류를 이루고 있는데, 안료를 분산한 컬러 필터는 두 편광판 사이를 통과하는 빛의 산란 등을 유발하여, 콘트라스트비를 저하시키는 문제점이 있다. 특히 안료의 입자 사이즈가 클 경우, 빛의 산란 등을 크게 하여, 콘트라스트비를 저하시키게 된다.
따라서 고콘트라스트비를 실현하기 위해서는 안료의 입자 사이즈를 미세화할 필요가 있지만, 안료의 입자 사이즈를 줄일 경우 안료 입자의 표면 에너지가 증가하여, 분산이 어려운 또 다른 문제점이 발생한다. 안료의 분산 안정성이 좋지 않으면, 안료 입자의 응집이 일어나 오히려 콘트라스트비를 저하시킬 수 있으며, 잉크 조성물의 점도 증가, 젤레이션(Gelation) 등으로 제팅성이 불안정해 지거나 노즐을 막히게 하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
일반적으로 미세화한 안료를 분산하기 위해서 안료 유도체나 수지형 분산제 (고분자형 분산제) 등을 사용하게 되며, 이들에 대한 다양한 종류의 특허가 출원되고 있는 상태이다. 하지만 안료 유도체나 분산제만으로는 미세화한 안료가 분산된 잉크의 고온처리 (200도 이상의 열처리, 예를 들어 포스트 베이크 공정) 과정에서 발생하는 안료의 응집 현상 또는 안료 분산성 저하 현상을 막을 수 없는 경우가 많다. 고온 처리 후 과정에서 발생하는 안료 분산성 저하는 콘트라스트비 저하로 이어지는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자, 내열성이 우수하고, 고콘트라스트이며 유동성이 우수한 컬러 필터용 잉크 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
안료, 안료분산제, 바인더 수지, 열개시제, 중합성 단량체 및 유기용매를 포함하는 컬러필터용 잉크 조성물에 있어서, 하기 화학식 1로 표현되는 멜라민 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112008088566960-PAT00002
(여기서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1 -6의 알킬기, C1 -6의 알콕시기, 카르복실기, C1 -6의 에터기, C1 -6의 알코올기, 아미노기, 니트로기, 수산기, 페닐기 또는 아크릴기를 포함하는 화합물을 말한다)
또한 본 발명에 있어서, 상기 멜라민 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표현되는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112008088566960-PAT00003
(여기서, R1a, R2a 및 R3a 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1 -6의 알킬기 또는 (메타) 아크릴레이트기를 말한다)
[화학식 3]
Figure 112008088566960-PAT00004
(여기서, R1b, R2b , R3b, R4b, R5b 및 R6b 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1 -6의 알킬기 또는 (메타) 아크릴레이트기를 말한다)
또한 본 발명에 있어서, 상기 멜라민 화합물은 하기 화학식 4 로 표현되는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
[화학식 4]
Figure 112008088566960-PAT00005
또한 본 발명에 있어서, 상기 멜라민 화합물은 전체 조성물 기준 1 ~ 10 wt% 범위 이내로 포함하는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 안료는 전체 조성물 기준 5 ~ 20 wt%, 상기 안료분산제는 1 ~ 10 wt%, 상기 중합성 단량체는 0.5 ~ 8 wt% 범위 이내로 포함하는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 첨가제를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물의 점도는 10 내지 15 cP 범위 이내인 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물을 제공한다.
또한 본 발명의 잉크 조성물로부터 제조된 것임을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크 조성물은 멜라민 화합물을 첨가함으로써, 고온 처리 후의 콘트라스트비가 저하되는 현상을 방지할 수 있으며, 잉크의 분산성을 좀 더 향상시키는 효과가 있다. 또한 잉크의 점도를 낮추는 효과가 있어, 멜라민 화합물을 첨가하지 않을 때보다 고형분을 더 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 안료, 안료분산제, 바인더 수지, 열개시제, 중합성 단량체 및 유기용매를 포함하는 컬러필터용 잉크 조성물에 있어서, 하기 화학식 1로 표현되는 멜라민 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112008088566960-PAT00006
(여기서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1-6의 알킬기, C1-6의 알콕시기, 카르복실기, C1-6의 에터기, C1-6의 알코올기, 아미노기, 니트로기, 수산기, 페닐기 또는 아크릴기를 포함하는 화합물을 말한다)
상기 멜라민 화합물의 화합식은 상기 화학식 1과 같으며, 멜라민 화합물은 잉크의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 즉 잉크막을 형성하는 포스트 베이크 공 정이나 후공정 (배향막 형성 등)의 고온 처리시 안료의 분산성이 깨어져 안료 응집 등의 현상이 나타나 결국 컬러 필터 막의 콘트라스트가 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
또한 멜라민 화합물의 점도는 바인더나 가교제보다 낮으므로, 잉크에 첨가되었을 때 상대적으로 점도가 낮아지는 효과가 있다. 보통 잉크젯 공정을 위한 컬러 필터용 잉크 조성물은 제팅을 위한 적정 점도가 12 ~ 14 cP 범위로 한정되어 있는데, 멜라민 화합물을 바인더 수지나 가교제(cross-linker) 대신 잉크에 첨가한 경우(즉, 멜라민 화합물이 바인더 수지의 가교적 역할을 하므로, 이를 첨가함으로 인해 통상적으로 포함되는 바인더 수지 및 가교제의 함량이 줄어든 경우), 잉크의 점도가 낮아져서 상대적으로 고형분 함량을 늘릴 수 있는 장점이 있다. 즉 멜라민 화합물을 첨가하지 않은 경우, 점도의 제약 때문에 고형분을 증가시키지 못하였으나, 멜라민 화합물 첨가로 인해 점도에 여유가 생기므로, 고형분을 1~2% 정도 증가시킬 수 있게 되는 것이다. 잉크젯 공정에서는 잉크의 고형분이 높을 수록 픽셀을 채우는 잉크의 드랍(drop) 수가 줄어 들기 때문에 공정상 이점 (픽셀 내 단차 감소 및 택타임 감소 등)이 있으며, 재료의 사용량도 줄어 들게 되어 경제적인 이점도 생기게 된다.
특히, 상기 멜라민 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표현되는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112008088566960-PAT00007
(여기서, R1a, R2a 및 R3a 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1 -6의 알킬기 또는 (메타) 아크릴레이트기를 말한다)
[화학식 3]
Figure 112008088566960-PAT00008
(여기서, R1b, R2b , R3b, R4b, R5b 및 R6b 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1-6의 알킬기 또는 (메타) 아크릴레이트기를 말한다)
상기 멜라민 화합물은 전체 조성물 기준 1 ~ 10 wt% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 안료는 유기 또는 무기의 안료를 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있지 만, 발색성, 내열성이 높은 유기 안료를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
이하에, 본 발명의 착색 조성물에 사용할 수 있는 안료의 구체예를 컬러 인덱스 번호로 나타낸다.
적색 안료에는, C. I. Pigment Red 7 , 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 146, 168, 177, 178, 179, 184, 185, 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, 279 등을 사용할 수 있고, 이 중에서도 고휘도화, 고콘트라스트화의 관점에서 C. I. Pigment Red 177, 254가 바람직하다.
녹색 안료의 예로, C. I. Pigment Green 7, 10, 36, 37 등을 사용할 수 있고, 이 중에서도 고휘도화, 고콘트라스트화의 관점에서 C. I. Pigment Green 7, 36이 바람직하다.
황색 안료의 예로, C. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 6300·61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118 , 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 1572, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 198, 199, 213, 214 등을 사용할 수 있고, 이 중에서도 고휘도화, 고콘트라스트화의 관점에서 C. I. Pigment Yellow 138, 139, 150이 바람직하다.
청색 안료의 예로, C. I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등을 사용할 수 있다.
바이올렛(Violet) 안료의 예로, Violet 23 등을 사용할 수 있다.
시안색 안료의 예로, I. Pigment Blue 15:3 또는 C. I. Pigment Blue 15:3과, C. I. Pigment Green 7을 사용할 수 있다.
마젠타색 안료의 예로, C. I. Pigment Red 81, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 122, 192, 202, 207, 209, C. I. Pigment Violet 19 등의 안료를 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물에서는, 상기 안료 이외의 색소를 병용할 수도 있다. 안료 이외의 색소로서는 염료, 천연색소 등을 들 수 있다.
상기 안료는 고콘트라스트를 달성한다고 하는 관점에서, 미세화하여 사용하는 것이 바람직하다. 안료를 미세화하는 수단으로서는, 안료를 기계적으로 분쇄하는 방법(마쇄법이라고 함), 양용매에 용해한 것을 빈용매에 투입하여 원하는 미세화 안료를 석출시키는 방법(석출법이라고 부름), 및 합성시에 원하는 미세화 안료를 제조하는 방법(합성 석출법이라고 부름) 등이 있다. 사용하는 안료의 합성법이나 화학적 성질 등에 따라, 개개의 안료에 대하여 적당한 방법을 선택하여 행할 수 있다.
상기 안료는 전체 조성물 기준 5 ~ 20 wt% 범위 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 안료분산제는 안료 분산성을 높히고, 분산 후의 안료의 재응집을 방지하기 위해 첨가된다.
상기 안료분산제는 산성기 또는 염기성기를 앵커로 하여 안료의 표면에 흡착하고, 폴리머의 반발효과가 유효하게 작용하여 분산 안정성 유지를 발현하므로, 산성기 또는 염기성기를 갖는 폴리머인 것이 바람직하다.
산성기로서는, 흡착 특성이 우수한 점에서 술폰기가 바람직하고, 염기성기로서는 흡착 특성이 우수한 점에서 아미노기가 바람직하다.
상기 산성기 또는 염기성기를 갖는 분산제로서는, 산성기 또는 염기성기를 갖는 줄기 폴리머에 가지 폴리머가 그래프트 결합한 구조의 빗살형 폴리머가 가지 폴리머의 우수한 입체 반발효과로 유기용제 가용성을 보다 더 갖기 때문에 바람직하다. 또한, 줄기 폴리머 1분자에 2분자 이상의 가지 폴리머가 그래프트 결합한 분자 구조를 갖는 빗살형 폴리머가 상기 이유로 인해 바람직하다.
시판의 수지형 분산제로서는, 빅케미사제의 Disperbyk-101, 103, 107, 108, 110, 111, 116, 130, 140, 154, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 170, 171, 174, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 190, 2000, 20O1, 또는 Anti-Terra-U, 203, 204,또는 BYK-P104, P104S, 220S, 또는 Lactimon, Lactimon-WS 또는 Bykumen 등, 니폰루브리졸사제의 S0LSPERSE-3000, 9000, 13240, 13650, 13940, 17000, 18000, 20000, 21000, 24000, 26000 , 27000, 28000, 31845, 32000, 32500, 32600, 34750, 36600, 38500, 41000, 41090, 53095 등, 애프카케미칼즈사제의 EFKA-46, 47, 48, 452, LP4008, 4009, LP4010, LP4050, LP4055, 400, 401, 402, 403, 450, 451, 453, 4540, 4550, LP4560, 120, 150, 1501, 1502, 1503 등을 들 수 있다.
상기 안료분산제는 전체 조성물 기준 1 ~ 10 wt% 범위 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 바인더 수지는 가교제(cross-linker)의 역할을 하는 것으로서, 당해 기술분야에 널리 사용되는 바인더 수지를 제한없이 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지는 전체 조성물 기준 8 wt% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용될 수 있는 열개시제의 구체적인 예로, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스-(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 2-시아노-2-프로필아조포름아미드, 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카로니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), V-40, VA-086, VA-085, VF096, VAm-110, Vam-111(이상 Wako pure chemicals ind.), 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시피발레이트 및 1,1'-비스-(비스-t-,부틸퍼옥시)시클로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 2 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 열개시제는 전체 조성물 기준 1.5 wt% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 중합성 단량체는 당해 기술분야에서 사용되는 것을 제한없이 사용할 수 있고, 카르복시기를 포함하는 에틸렌계 불포화 단량체를 예시할 수 있다. 이와 같 은 단량체로, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실 (메타)아크릴레이트, β-카르복시에틸 (메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A디글리시딜에테르 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐 (메타)아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트, 메티롤화 멜라민의 (메타)아크릴산 에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 등의 각종 아크릴산 에스테르 및 메타크릴산 에스테르, (메타)아크릴산, 스티렌, 아세트산 비닐, 히드록시에틸비닐에테르, 에틸렌글리콜디비닐에테르, 펜타에리트리톨트리비닐에테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시메틸 (메타)아크릴아미드, N-비닐포름아미드, 아크릴로니트릴 등을 들 수 있고, 이것들을 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 중합성 단량체는 전체 조성물 기준 0.5 ~ 8 wt% 범위 이내로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 중합성 단량체의 함량이 0.5 wt% 미만이면 잉크의 패턴 형성 후 경화도 저하로 원하는 막강도와 내화학성 특성을 얻을 수 없다. 반면에 함량이 8 wt% 초과하면 잉크의 점도 증가 및 유동성 저하를 초래할 수 있다.
상기 유기용매는 착색재를 충분하게 투명 수지 중에 분산시키고, BM이 패턴되어 있는 유리 기판 등의 투명 기판 상에 본 발명의 착색 조성물을 건조 막 두께가 0.2 ∼ 5 ㎛가 되도록 제팅하여 필터 세그먼트를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해 사용된다.
유기용매로서는, 예를 들면 시클로헥사논, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸벤젠, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 크실렌, 에틸셀로솔브, 메틸-n-아밀케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세트산 에틸, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부탄올, 이소부틸케톤, 석유계 용매 등을 들 수 있고, 이것들을 단독으로 또는 혼합하여 사용한다.
비등점이 180℃ 이상인 용매는 노즐부가 건조되는 것을 방지하여 잉크 제팅(토출)이 잘되도록 조절하는 역할을 하는 것으로, 180 ℃ 내지 300 ℃의 비등점을 가지며, 동시에 상온에서의 증기압이 0.5 mmHg인 용매가 바람직하다. 이의 비제한적인 예로는 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트(ethylene glycol monobutyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트(diethylene glycol monobutyl ether acetate) 및 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트(diethylene glycol monoethyl ether acetate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물은 분산 조제, 저장 안정제, 경화촉진제, 열 중합 억제제, 가소제, 접착 촉진제, 충전제, 소포제, 응집 방지제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산 조제는 계면활성제를 사용할 수 있다. 분산 조제는 착색재의 분산이 우수하고, 분산 후의 착색재의 재응집을 방지하는 효과가 크므로, 분산 조제를 사용하여 착색재를 투명수지에 분산하여 이루어지는 착색 조성물을 사용한 경우에는, 투명성이 우수한 컬러 필터가 얻어진다. 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산 나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈린술폰산 나트륨, 알킬디페닐에테르디술폰산 나트륨, 라우릴황산 모노에탄올아민, 라우릴황산 트리에탄올아민, 라우릴황산 암모늄, 스테아르산 모노에탄올아민, 스테아르산 나트륨, 라우릴황산 나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민 등의 음이온성 계면활성제; 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제; 알킬 4차 암모늄염이나 그것들의 에틸렌옥사이드부가물 등의 양이온성 계면활성제; 알킬디메틸아미노아세트산 베타인 등의 알킬 베타인, 알킬 이미다졸린 등의 양쪽성 계면활성제를 들 수 있고, 이것들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 저장 안정제는 경시 점도를 안정화시키는 역할을 한다. 저장 안정제로서는 예를 들면 벤질트리메틸클로라이드, 디에틸히드록시아민 등의 4차 암모늄클로라이드, 락트산, 옥살산 등의 유기산 및 그 메틸에테르, t-부틸피로카테콜, 테트라에틸포스핀, 테트라페닐포스핀 등의 유기 포스핀, 아인산염 등을 들 수 있다.
상기 경화촉진제, 열 중합 억제제, 가소제, 접착 촉진제, 충전제, 소포제, 응집 방지제는 당해 기술분야에 사용되는 것을 제한없이 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 잉크 조성물 총중량에 대해 0.01 내지 3 중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물의 점도는 10 내지 15 cP 범위 이내인 것이 바람직하고, 12 내지 14 cP 범위 이내인 것이 더욱 바람직하다. 상기 점도 범위 내에서 잉크 조성물이 가장 용이하게 제팅될 수 있다.
본 발명의 조성물은 안료, 안료분산제, 멜라민 화합물 포함하는 혼합물을 먼저 혼합하고, 바인더 수지, 중합성 단량체, 열개시제 및 유기용매를 더 첨가·혼합함으로써 제조될 수 있다.
다음에 본 발명의 컬러 필터에 대하여 설명한다.
본 발명의 컬러 필터는 본 발명의 컬러 필터용 잉크 조성물로부터 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 컬러 필터이다. 컬러 필터는, 적색, 녹색, 청색, 마젠타색, 시안색, 옐로우색으로부터 선택되는 2∼6색의 필터 세그먼트를 구비하는 것으로, 적어도 1개의 필터 세그먼트가 본 발명의 착색 조성물을 사용하여 형성된다.
본 발명의 컬러 필터는 본 발명의 착색 조성물을 사용하여 잉크젯 프린팅법에 의해, 기판 상에 각 색의 필터 세그먼트를 형성함으로써 제조할 수 있다.
기판으로서는, 가시광선에 대하여 투과율이 높은 유리판이나, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지판이 사용된다.
포토리소그래피법에 의한 BM(블랙 매트릭스)층 형성은 하기의 방법을 예로 들 수 있다. 즉, 광 조사에 의해 경화하는 상기 용매 현상형 또는 알칼리 현상형의 블랙 레지스트로서 조제한 각 색 착색 감광성 조성물을 투명 기판상에 스프레이 코팅이나 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 롤 코팅 등의 도포 방법에 의해, 건조 막 두께가 0.2∼5㎛로 되도록 도포한다. 프리 베이크(60~120도, 30초~5분)를 거친 건조된 막에, 이 막과 접촉 또는 비접촉 상태에서 설치된 소정의 패턴을 갖는 마스크를 통하여 자외선 노광을 행한다. 그 후에 용매 또는 알칼리 현상액에 침지하거나, 또는 스프레이 등에 의해 현상액을 분무하여 미경화부를 제거하여 원하는 패턴을 형성한다. 그 후 BM부가 완전히 경화되도록 하기 위해, 포스트 베이크 공정 (200~230도, 30~60분)을 실시한다. 이와 같은 포토리소그래피법에 의하면, 정밀도가 높은 BM부를 형성할 수 있다.
현상시에는, 알칼리 현상액으로서 탄산 나트륨, 수산화 나트륨 등의 수용액이 사용되고, 디메틸벤질아민, 트리에탄올아민 등의 유기 알칼리를 사용할 수도 있다. 또, 현상액에는 소포제나 계면활성제를 첨가할 수도 있다.
또한, 자외선 노광 감도를 높이기 위하여, 상기 블랙 레지스트재를 도포 건조 후, 수용성 또는 알칼리 가용성 수지, 예를 들면 폴리비닐알코올이나 수용성 아크릴 수지 등을 도포 건조하고 산소에 의한 중합 저해를 방지하는 막을 형성한 후, 자외선 노광을 행할 수도 있다.
BM 패턴이 형성된 glass에 R, G, B 컬러부를 잉크젯 공정을 통해 형성한다. R, G, B 각각 한 컬러씩 제팅하여, 뱅크부를 채우고, 프리 베이크 (90℃에서 3분), 포스트 베이크(220℃에서 30분)을 매회 실시하거나, R, G, B를 동시에 제팅한 후 프리 베이크, 포스트 베이크 공정을 실시할 수 있다. 공정의 측면에서는 후자의 방법이 더 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더 상세하게 설명한다. 본 명세서 상의 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일뿐 특허의 권리범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예
실시예 1
전체 조성물 100중량부를 기준으로, 레드 안료 (R254) 3.5부, 레드 안료 (R177) 6.2부, 안료 분산제 5.4부, 멜라민 화합물 (Cymel 303, 하기 화학식 4로 표시되는 것임) 5.5부를 먼저 혼합하여 안료가 분산된 용액을 제조한 후, 바인더 수지 0.9부, 중합성 단량체 (DPHA) 2.0부, 열개시제 0.5부, 용매(BCA) 76부를 더 첨가하여 혼합함으로써 잉크젯 공정용 컬러 필터 잉크를 제조하였다.
[화학식 4]
Figure 112008088566960-PAT00009
실시예 2
전체 조성물 100중량부를 기준으로, 레드 안료 (R254) 10.2부, 안료 분산제 5.3부, 멜라민 화합물 (Cymel 303) 7.2부를 먼저 혼합하여 안료가 분산된 용액을 제조한 후, 바인더 수지 0.3부, 중합성 단량체 (DPHA) 0.9부, 열개시제 0.1부, 용매 (BCA) 76부를 더 첨가하여 혼합하여 잉크를 제조하였다.
실시예 3
전체 조성물 100중량부를 기준으로, 레드 안료 (R177) 10.2부, 안료 분산제 5.4부, 멜라민 화합물 (Cymel 303) 7.1부를 먼저 혼합하여 안료가 분산된 용액을 제조한 후, 바인더 수지 0.3부, 중합성 단량체 (DPHA) 0.9부, 열개시제 0.1부, 용매 (BCA) 76부를 더 첨가하여 혼합하여 잉크를 제조하였다.
비교예 1
전체 조성물 100중량부를 기준으로, 레드 안료 (R254) 3.5부, 레드 안료 (R177) 6.2부, 안료 분산제 5.4부를 먼저 혼합하여, 안료가 분산된 용액을 제조한 후, 바인더 수지 2.7부, 중합성 단량체 (DPHA) 5.7부, 열개시제 0.5부, 용매(BCA) 76부를 더 첨가하여 혼합함으로써 잉크젯 공정용 컬러 필터 잉크를 제조하였다.
비교예 2
전체 조성물 100중량부를 기준으로, 레드 안료 (R254) 10.2부, 안료 분산제 5.3부를 먼저 혼합하여 안료가 분산된 용액을 제조한 후, 바인더 수지 2.7부, 중합성 단량체 (DPHA) 5.7부, 열개시제 0.1부, 용매 (BCA) 76부를 더 첨가하여 혼합하여 잉크를 제조하였다.
비교예 3
전체 조성물 100중량부를 기준으로, 레드 안료 (R177) 10.2부, 안료 분산제 5.4부를 먼저 혼합하여 안료가 분산된 용액을 제조한 후, 바인더 수지 2.6부, 중합성 단량체 (DPHA) 5.7부, 열개시제 0.1부, 용매 (BCA) 76부를 더 첨가하여 혼합하여 잉크를 제조하였다.
실험예
상기 실시예 및 비교예를 대상으로 하기와 같이 콘트라스트비 측정실험을 실시하였다. 결과는 하기 표 1과 같다.
* 콘트라스트비 측정방법
세척한 글래스에 잉크를 도포하고, 90도에서 3분간 프리베이크 한 후, 220도에서 30분간 포스트베이크를 하여 잉크를 완전히 경화시켰다. 얻어진 잉크 도막(두께가 1~2㎛)을 프리베이크만 거친 시료와 포스트베이크까지 거친 시료 각각의 콘트라스트비를 측정하였다.
잉크조성물 프리베이크 후 콘트라스트 비 포스트베이크 후 콘트라스트 비 점도(cP)
실시예 1 레드안료(R254,R177),멜라민 화합물 첨가 6234 5798 12.8
실시예 2 레드안료(R254),멜라민 화합물 첨가 4088 3553 15.6
실시예 3 레드안료(R177),멜라민 화합물 첨가 7454 7553 12.7
비교예 1 실시예 1에서 멜라민 화합물 미첨가 6051 5317 16.3
비교예 2 실시예 2에서 멜라민 화합물 미첨가 4053 3313 16.2
비교예 3 실시예 3에서 멜라민 화합물 미첨가 6908 6691 13.8
* 콘트라스트 비 : 상부 편광판과 하부 편광판이 수직일 때의 휘도값 / 상부 편광판과 하부 편광판이 수평 시 휘도값
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이 멜라민 화합물을 첨가한 경우에 콘트라스트 비가 향상됨을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 안료, 안료분산제, 바인더 수지, 열개시제, 중합성 단량체 및 유기용매를 포함하는 컬러필터용 잉크 조성물에 있어서, 하기 화학식 1로 표현되는 멜라민 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112008088566960-PAT00010
    (여기서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1-6의 알킬기, C1-6의 알콕시기, 카르복실기, C1-6의 에터기, C1-6의 알코올기, 아미노기, 니트로기, 수산기, 페닐기 또는 아크릴기를 포함하는 화합물을 말한다)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 멜라민 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표현되는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112008088566960-PAT00011
    (여기서, R1a, R2a 및 R3a 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1 -6의 알킬기 또는 (메타) 아크릴레이트기를 말한다)
    [화학식 3]
    Figure 112008088566960-PAT00012
    (여기서, R1b, R2b , R3b, R4b, R5b 및 R6b 는 각각 상호 독립적으로 수소, C1-6의 알킬기 또는 (메타) 아크릴레이트기를 말한다)
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 멜라민 화합물은 하기 화학식 4 로 표현되는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
    [화학식 4]
    Figure 112008088566960-PAT00013
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 멜라민 화합물은 전체 조성물 기준 1 ~ 10 wt% 범위 이내로 포함하는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 안료는 전체 조성물 기준 5 ~ 20 wt%, 상기 안료분산제는 1 ~ 10 wt%, 상기 중합성 단량체는 0.5 ~ 8 wt% 범위 이내로 포함하는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 첨가제를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 잉크 조성물의 점도는 10 내지 15 cP 범위 이내인 것임을 특징으로 하는 컬러필터용 잉크 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 청구항의 잉크 조성물로부터 제조된 것임을 특징으로 하는 컬러필터.
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