KR20210103229A - 광 산란 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 화소, 상기 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비하는 화상표시장치 - Google Patents

광 산란 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 화소, 상기 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비하는 화상표시장치 Download PDF

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이지환
이헌희
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 광 산란 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 화소, 상기 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비하는 화상표시장치에 관한 것이다.

Description

광 산란 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 화소, 상기 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비하는 화상표시장치{A light scattering ink composition, a pixel manufactured by using thereof, a color filter comprising the pixel, and a display device comprising the color filter}
본 발명은 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 화소, 상기 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비하는 화상표시장치에 관한 것이다.
투명 및 색깔이 있는 표면(colored surface) 위에 인쇄되는 경우 우수한 가시성(visibility)을 제공하기 위하여 백색 잉크가 사용된다. 백색 잉크를 도포하는 데 선호되는 수단은 잉크젯 인쇄이다. 잉크젯 인쇄는 노즐을 기재에 접촉시키지 않고 잉크 액적이 미세한 노즐을 통해서 기재 위로 분사되는 비충격식 인쇄 기술로 공정의 단순화 및 우수한 경제적 효과를 갖는다.
하지만, 잉크젯 인쇄에서 백색 잉크를 사용하는 것과 관련해서는 백색 잉크의 주 원료가 되는 산란입자로 인한 문제가 발생한다. 구체적으로 산란입자 중에서도 이산화티타늄은 통상적인 백색 잉크 안료로, 다른 칼라의 잉크를 위한 안료보다 일반적으로 세배 내지 네배 무겁다. 따라서, 이산화티타늄과 같은 안료는 쉽게 침전되고 응집되며 잉크젯 시스템의 노즐을 막는 문제를 발생시킨다.
이에, 대한민국 공개공보 제10-2017-0084107호와 같은 종래 기술은 잉크 조성물을 2액형으로 제조하여 사용전에 혼합하여 사용하는 방법을 고안하였다. 그러나, 이러한 2액형으로 제조하는 경우 공정이 복잡해지고, 사용 직전에 혼합하여 사용해야 하므로 혼합 후 재사용이 불가능하여 경제성이 떨어지며, 잉크젯 공정에서 산란입자의 뭉침 현상이 발생하며, 잉크젯 방식으로 사용시 밀착력이 떨어지는 문제가 발생하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 고안되었다.
대한민국 공개공보 제10-2017-0084107호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 잉크젯 공정에서 픽셀 표면에 산란입자 뭉침 현상이 현저하게 개선되어 밀착력이 우수한 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 산란입자, 경화성 모노머 및 분산제를 포함하는 잉크 조성물로써, 상기 분산제는 산가10~90mgKOH/g 및 아민가 10~90mgKOH/g인 것인, 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 잉크 조성물의 경화물을 사용하여 제조된 광산란 화소를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 광산란 화소를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 잉크 조성물은 특정 범위의 산가 및 아민가를 만족하는 분산제를 포함함으로써, 산란입자를 포함하는 백색 잉크(white ink)가 우수한 광 시야각을 만족하는 효과를 제공 가능하다.
또한, 본 발명의 잉크 조성물은 잉크젯 공정 진행 시, 픽셀 내 표면에서의 산란입자의 뭉침 및 몰림 등에서 분산성이 우수한 효과를 가지며, 이로 인해 밀착성이 현저히 우수한 효과를 제공 가능하다.
도 1은 픽셀 표면에 뭉침 현상이 발생하지 않은 실시예 1 내지 5의 잉크 조성물로 제조된 도막에 관한 것이다.
도 2는 픽셀 표면에 뭉침 현상이 발생한 비교예 1 내지 5의 잉크 조성물로 제조된 도막에 관한 것이다.
본 발명은 분산성이 우수한 잉크 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 잉크 조성물을 잉크젯 공정에 도입시 밀착력이 현저히 개선된 효과를 달성 가능하하다.
구체적으로 본 발명은 산란입자, 경화성 모노머 및 분산제를 포함하는 잉크 조성물로써, 상기 분산제는 산가 10~90mgKOH/g 및 아민가 10~90mgKOH/g인 것인, 잉크 조성물에 대한 것이다.
산란입자
본 발명에서 산란 입자는 청색 광원으로부터 방출된 광의 경로를 증가시켜 전체적인 광효율을 높이는 역할을 한다.
상기 산란입자는 통상의 무기 재료를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 평균입경이 50 내지 1000nm인 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 금속산화물은 Ti, Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Mo, Cs, Ba, La, Hf, W, Tl, Pb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Sb, Sn, Zr, Nb, Ce, Ta, In 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속을 포함하는 산화물일 수 있다. Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Mo, Cs, Ba, La, Hf, W, Tl, Pb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ti, Sb, Sn, Zr, Nb, Ce, Ta, In 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속을 포함하는 산화물을 포함함이 보다 바람직하다
구체적으로 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO 및 MgO으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, TiO2 포함하는 것이 가장 바람직하다. 필요한 경우 아크릴레이트 등의 불포화 결합을 갖는 화합물로 표면처리된 재질도 사용 가능하다.
상기 산란입자는 30 내지 1000nm의 평균입경을 가질 수 있으며, 바람직하게는 100 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 150 내지 300nm의 입경을 갖는 것이 좋다. 산란입자가 상기 범위를 만족하면, 충분한 산란 효과를 제공 가능하고, 조성물 내에 가라 앉거나 균일한 품질의 광산란층 표면을 제공 가능하므로, 상기 범위 내에서의 사용이 보다 바람직 할 수 있다.
상기 산란 입자는 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 산란 입자의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 적절한 산란 효과의 제공이 가능하고, 광산란층의 투과율이 저하문제가 발생되지 않는다는 점에서 바람직하다.
분산제
본 발명에서 있어서 분산제는 산가10~90mgKOH/g 및 아민가 10~90mgKOH/g를 만족하는 분산제를 의미한다. 본 발명의 분산제는 산가와 아민가를 동시에 만족함으로써, 효과적으로 산란입자와 모노머를 동시에 분산제에 부착하여 잉크 조성물에 우수한 분산성을 부여하는 역할을 한다.
보다 구체적으로 본원발명에서 포함되는 분산제는 산가10~90mgKOH/g 및 아민가 10~90mgKOH/g 범위 일 수 있으며, 산가 10~60mgKOH/g 및 아민가 10~60mgKOH/g 범위가 보다 바람직할 수 있다. 분산제가 상술한 범위의 산가 및 아민가를 동시에 만족하는 경우 잉크젯 장비를 이용하여 픽셀에 잉크를 분사하였을 때, 픽셀 내에서 잉크의 산란입자가 우수한 분산성을 가지기 때문에 백라이트에 대하여 램버시안(lambertian) 배광분포를 제공한다는 점에서 바람직하다.
본 발명은 상술한 범위의 산가 및 아민가를 만족하는 분산제라면 종류에 제한 없이 포함할 수 있다. 그러나 경화성 모노머와 상용성이 우수한 측면에서 Polyamine 또는 Acryl 계열의 분산제를 포함하는 것이 보다 바람직 할 수 있다.
상기 분산제는 상기 잉크 조성물 총 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.03 내지 3 중량%로 포함될 수 있으며, 상술한 범위로 포함되는 경우 산란입자의 분산 효과가 효율적이라는 점에서 바람직할 수 있다.
경화성 모노머
본 발명에 있어서, 경화성 모노머는 잉크젯 공정에서 밀착력을 부여하는 효과를 제공한다.
본 발명에 있어서 상기 경화성 모노머는 그 종류에 제한없이 사용 가능하나 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것이 잉크젯 공정 후, 잉크 조성물의 브리틀(brittle)한 특성으로 하부기재와 쉽게 박리가 일어나는 현상이 현저하게 개선되어 밀착력을 향상 시킬 수 있다는 점에서 보다 바람직할 수 있다.
[화학식1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m 은 1 내지 15의 정수이다.)
[화학식2]
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서, R2은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m 은 1 내지 15의 정수이다.)
본 발명에 있어서, 경화성 모노머는 본 발명이 목적하는 분산성에 영향이 없는 정도에서 일반적으로 포함되는 경화성 모노머를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 경화성 모노머는 2개의 관능기를 갖는 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함함으로써 낮은 점도로 노즐 막힘이 없이 잉크젯 공정이 가능하며, 젯팅된 잉크조성물과 기재와의 우수한 밀착력 효과를 가질 수 있다.
[화학식1]
Figure pat00003
(상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m 은 1 내지 15의 정수이다.)
[화학식2]
Figure pat00004
(상기 화학식 2에서, R2은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m 은 1 내지 15의 정수이다.)
상기 화학식 1 로 표시되는 화합물의 구체예로는 폴리에틸렌글리콜200다이(메타)아크릴레이트(polyethylene glycol 200 diacrylate), 폴리에틸렌글리콜400다이(메타)아크릴레이트(polyethylene glycol 400 diacrylate), 폴리에틸렌글리콜600다이(메타)아크릴레이트(polyethylene glycol 600 diacrylate) 등을 들 수 있다.
상기 화학식 2 로 표시되는 화합물의 구체예로는 다이프로필렌글리콜다이(메타)아크릴레이트(Dipropylene glycol diacrylate), 트리프로필렌글리콜다이(메타)아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate), 폴리프로필렌글리콜100 다이(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 200 다이(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜400다이(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜700다이(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화성 모노머가 상기 범위 내로 포함될 경우 잉크젯 프린팅 공정에서 노즐 막힘 없이 연속적인 젯팅이나 화소부의 밀착성 측면에서 바람직한 이점이 있다. 상기 경화성 모노머가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 화소부의 밀착성이 다소 저하되어 잉크젯 공정 후에 도막의 크랙이나 박리가 일어날 수 있으며, 상기 경화성 모노머가 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우 산란입자의 함량이 줄어들어 도막의 광특성이나 투과율이 다소 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 경화성 모노머는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다. 하기 화학식 3으로 표시되는 단관능 모노머를 더 포함함으로써, 잉크젯 공정 후 잉크 조성물과 기재와의 밀착성을 보다 더 향상시키는 효과가 나타날 수 있다는 점에서 바람직 할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00005
(상기 화학식 3에서, R3는 수소 또는 메틸기이며, A는 -CH2-CH2-O-(에틸렌옥사이드) 또는 -CH2-CH(CH3)-O-(프로필렌옥사이드)이다.)
상기 화학식 3 로 표시되는 화합물의 2-(메타)아크릴로일옥시에틸 숙시네이트 등을 들 수 있다.
상기 화학식 3의 단관능 모노머가 더 포함될 경우 경화성 모노머를 총 100 중량%를 기준으로 하였을 때, 0.5 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서, 경화성 모노머는 점도 기재와의 밀착성 특성을 더 개선할 수 있다는 점에서 수산기 함유 (메타)아크릴레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 수산기 함유 (메타)아크릴레이트는 수산기가가 200 내지 300mgKOH/g이며, 점도가 50cP 미만인 경우 보다 바람직 하다.
상기 수산기 함유 (메타)아크릴레이트의 구체예로는 글리세롤(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 수산기 함유 (메타)아크릴레이트가 더 포함될 경우, 경화성 모노머를 총 100 중량%를 기준으로 하였을 때, 0.5 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
상기 경화성 모노머는 상기 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여 40 내지 98 중량% 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 50 내지 90 중량%로 포함될 수 있다다. 경화성 모노머가 상술한 범위 내로 포함될 경우 잉크젯 프린팅 공정으로 코팅되는 화소는 기재와의 박리나 크랙 없이 밀착성이 우수한 특성을 나타낼 수 있다는 점에서 바람직 하다.
광중합 개시제
본 발명의 일 실시형태에 따른 잉크 조성물은 광중합 개시제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합 개시제(C)는 상기 경화성 모노머를 중합시킬 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 상기 광중합 개시제(C)는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸계 화합물의 구체적인 예로는 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 비이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심계 화합물의 구체적인 예로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 Irgacure OXE 01, OXE 02가 대표적이다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.
상기 광중합 개시제(C)는 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.3 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제의 함량이 상기 범위를 만족하면 도막에 황변을 방지할 수 있다는 점에서 바람직 하다.
첨가제
본 발명은 제팅성에 영향이 없는 정도에서 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기한 성분들 이외에, 도막 평탄성 또는 밀착성을 증진 시키기 위해서 계면활성제, 밀착촉진제와 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크 조성물이 계면활성제를 포함하는 경우 도막 평탄성이 향상될 수 있는 이점이 있다. 예컨대 상기 계면활성제는 BM-1000, BM-1100(BM Chemie사), 프로라이드 FC-135/FC-170C/FC-430(스미토모 쓰리엠㈜), SH-28PA/-190/-8400/SZ-6032(도레 시리콘㈜) 등의 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 밀착촉진제는 기판과의 밀착성을 높이기 위하여 첨가될 수 있는 것으로서 카르복실기, (메타)아크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실란 커플링제는 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시 실란, 비닐트리아세톡시 실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이 외에도 본 발명에 따른 잉크 조성물은 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제와 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 상기 첨가제는 역시 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다.
상기 첨가제는 상기 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여0.05 내지 10 중량%, 구체적으로 0.1 내지 10 중량%, 더욱 구체적으로 0.1 내지 5 중량%로 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 잉크 조성물은 조성물에 용제를 포함하지 않는 무용제 형태인 것이 가장 바람직 할 수 있다. 즉, 본 발명에서 무용제 형태란 조성물 형성에 있어서 용제를 포함하지 않는 것이 가장 바람직 하지만, 본 발명이 목적하는 잉크 제팅성 및 밀착력에 영향이 없는 정도에서 일반적으로 포함되는 용제를 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 보다 바람하게는 잉크 조성물 전체 100중량%에 대하여 용제를 5중량% 이하로 포함되는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 잉크 조성물은 바람직하게 백색 잉크용일 수 있으며, RGB를 나타거나 이에 영향을 주는 착색제인 RGB관련 착색제를 포함하지 않는 것이 보다 바람직 할 수 있다.
본 발명의 잉크 조성물은 바람직하게 잉크젯 공정에 사용되는 것으로, 잉크젯 공정용인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 잉크 조성물은 수지 성분을 실질적으로 포함하지 않으며, 포함하더라도 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.5 중량% 이내로 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 잉크 조성물은 수지 성분을 포함하지 않음으로써 낮은 점도를 구현할 수 있어 잉크의 노즐 제팅 특성이 우수하다.
본 발명은 또한 상술한 잉크 조성물의 경화물을 사용하여 제조된 광산란 화소를 제공한다.
본 발명은 또한, 상술한 광산란 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시 장치를 제공한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 잉크 조성물의 패턴 형성 방법은, 상술한 잉크 조성물을 잉크젯 방식으로 소정 영역에 도포하는 단계 및 상기 도포된 잉크 조성물을 경화시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
먼저, 본 발명의 잉크 조성물을 잉크젯 분사기에 주입하여 기판의 소정 영역에 프린팅한다.
상기 기판은 제한되지 않으며, 일례로 유리 기판, 실리콘 기판, 폴리카보네이트 기판, 폴리에스테르 기판, 방향족 폴리아미드 기판, 폴리아미드이미드 기판, 폴리이미드 기판, Al 기판, GaAs 기판 등의 표면이 평탄한 기판을 들 수 있다. 이들 기판은 실란커플링제 등의 약품에 의한 약품 처리, 플라스마 처리, 이온 플레이팅 처리, 스퍼터링 처리, 기상반응 처리, 진공증착 처리 등의 전처리를 실시할 수 있다. 기판으로서 실리콘 기판 등을 사용하는 경우, 실리콘 기판 등의 표면에는 전하 결합소자(CCD), 박막 트랜지스터(TFT) 등이 형성될 수 있다. 또한, 격벽 매트릭스가 형성되어 있을 수도 있다.
잉크젯 분사기의 일례인 피에조 잉크젯 헤드에서 분사되어 기판 위에서 적절한 상(phase)을 형성하기 위하여, 점도, 유동성, 산란 입자 등의 특성이 잉크젯 헤드와 균형 있게 맞춰져야 한다. 본 발명에서 사용된 피에조 잉크젯 헤드는 제한되지 않으나, 약 10 내지 100pL, 바람직하게는 약 20 내지 40pL의 액적 크기를 가지는 잉크를 분사한다.
본 발명의 잉크 조성물의 점도는 약 3 내지 30cP가 적당하며, 보다 바람직하게는 7 내지 20cP의 범위에서 조절된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 컬러필터는 상기 패턴 형성방법에 의해 형성되는 투명 패턴층, 즉 투명 화소층을 포함한다. 즉, 컬러필터는 기판 상에 상술한 잉크 조성물을 소정의 패턴으로 도포한 후 경화시켜 형성되는 투명 화소층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 컬러필터의 구성 및 제조방법은 당해 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시형태는 상술한 컬러필터가 구비된 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 컬러필터는 통상의 액정표시장치(LCD)뿐만 아니라, 전계발광표시장치(EL), 플라스마표시장치(PDP), 전계방출표시장치(FED), 유기발광소자(OLED) 등 각종 화상표시장치에 적용이 가능하다.
본 발명의 화상표시장치는 상술한 컬러필터를 구비한 것을 제외하고는, 당해 기술분야에서 알려진 구성을 포함한다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
제조예 1: 산란입자 분산액(A1)의 제조
산란입자로서 입경 210nm인 TiO2(이시하라사 CR-63) 65.0 중량부, 분산제 3.9 중량부 및 1,6-헥산디올디아크릴레이트(모노머) 31.1 중량부를 비드밀에 의해 12시간 동안 혼합 및 분산하여 산란입자 분산액을 제조하였다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 7: 잉크 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 구성 및 함량으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00006
A1: 산란입자 분산액 내 TiO2 (이시하라사 CR-63)
B1: EFKA-4009 (산가 10~17mgKOH/g, 아민가 10~15mgKOH/g) (EFKA사)
B2: EFKA-5071 (산가 80~90mgKOH/g, 아민가 85~90mgKOH/g) (EFKA사)
B3: EFKA-5054 (산가 50~56mgKOH/g, 아민가 48~54mgKOH/g) (EFKA사)
B4: DISPERBYK-140 (산가 70~75mgKOH/g, 아민가 75~80mgKOH/g) (BYK사)
B5: DISPERBYK-101 (산가 30mgKOH/g, 아민가 10~15mgKOH/g) (BYK사)
B6: EFKA-5070 (산가 45~65mgKOH/g, 아민가 0mgKOH/g) (EFKA사)
B7: EFKA-4330 (산가 0mgKOH/g, 아민가 26~30mgKOH/g) (EFKA사)
B8: EFKA-4010 (산가 10~15mgKOH/g, 아민가 4~8mgKOH/g) (EFKA사)
B9: DISPERBYK-106 (산가 130~135mgKOH/g, 아민가 70~75mgKOH/g) (BYK사)
B10: DISPERBYK-130 (산가 1~3mgKOH/g, 아민가 190mgKOH/g) (BYK사)
C1: Polypropylene glycol 100 diacrylate(APG-100) (신나까무라가가쿠社)
C2: Polypropylene glycol 400 diacrylate (APG-400) (신나까무라가가쿠社)
C3: 1,6-Hexanediol diacrylate (시그마알드리치사)
D1: Irgacure OXE-01(바스프사)
E1: SH8400(다우코닝 도레이 실리콘사)
< 광산란 코팅층의 제조>
실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 잉크 조성물을 잉크젯 방식으로 5cm×5cm 유리 기판 위에 도포한 다음, 자외선 광원으로서 g, h, i 선을 모두 함유하는 1kW 고압 수은등을 사용하여 1000mJ/㎠로 조사 후 180℃의 가열 오븐에서 30분 동안 가열하여 광산란 코팅층을 제조하였다.
(1) TiO 2 표면 뭉침
도막 표면 특성은 열공정(180℃/30분) 후 10.00μm 두께의 픽셀 표면을 광학현미경으로 관찰하여 하기 평가 기준으로 평가하였다.
<평가 기준>
O: 픽셀 표면에 TiO2 뭉침이 발생하지 않음 (도 1 참조)
X: 픽셀 표면에 TiO2 뭉침이 발생함 (도 2 참조)
(2) 밀착성
상기 잉크 조성물로 제조된 코팅층으로 국제표준(ASTM D3359)에 따른 크로스 컷 시험(Cross-Cut Adhesion Test)을 진행하였다.
나이프(Knife)로 제조된 코팅층에 균일하게 힘을 주면서 격자모양으로 절단을 한 뒤, 절단면에 테이프를 붙여 완전히 부착될 때까지 문지르고 30초 후에 테이프 끝을 잡고 180도의 각도에 가깝게 잡아 당겨 테이프를 제거하여 하기 표 2의 기준와 같은 측정방식으로 코팅층의 밀착성을 평가하여 표 3에 그 결과를 기재하였다.
[표 2]
Figure pat00007
[표 3]
Figure pat00008
본원발명의 분산액의 조건 및 본원발명의 구성을 전부 포함하는 실시예 1 내지 5의 경우 표면 TiO2 뭉침 현상이 없이 균일한 도막을 형성 가능하였다. 반면, 분산액이 본원발명이 목적하는 산가 또는 아민가 어느 하나라도 만족하지 못하는 비교예 1 내지 7의 경우 TiO2 뭉침현상으로 인하여 적용 잉크 제팅 공정으로 제조되는 도막의 실용성이 현저히 떨어졌으며, 픽셀 내에서 후면 청색광이 적절하게 산란하지 않고 번짐 현상을 보였다. 또한, 특정 화학 구조의 경화성 모노머를 포함하지 않는 비교예 6 및 7의 경우 밀착성 또한 효과가 떨어짐을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 산란입자, 경화성 모노머 및 분산제를 포함하는 잉크 조성물로써,
    상기 분산제는 산가10~90mgKOH/g 및 아민가 10~90mgKOH/g인 것인, 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화성 모노머는 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 잉크 조성물.
    [화학식1]
    Figure pat00009

    (상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m 은 1 내지 15의 정수이다.)
    [화학식2]
    Figure pat00010

    (상기 화학식 2에서, R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m 은 1 내지 15의 정수이다.)
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산제는 잉크 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량% 포함되는 것인, 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화성 모노머는 잉크 조성물 총 100 중량%에 대하여 40 내지 98 중량% 포함되는 것인, 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 산란 입자는 잉크 조성물 총 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량%으로 포함되는 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 잉크 조성물은 광중합 개시제 및 첨가제에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것인, 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 산란 입자는 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO 및 MgO 으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 잉크 조성물은 무용제 형태인 것인, 잉크 조성물.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 잉크 조성물의 경화물을 사용하여 제조된 광산란 화소.
  10. 청구항 9에 따른 광산란 화소를 포함하는 컬러필터.
  11. 청구항 10에 따른 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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