KR20090059870A - 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터 - Google Patents

컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자 수지를 포함하지 않는 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크조성물 및 이를 포함하는 컬러필터에 관한 것으로, 하이퍼브랜치 아크릴레이트, 다관능 모노머, 광중합 개시제, 분산제 및 유기용매를 포함하는 저점도의 잉크 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 광경화형 컬러필터용 잉크젯 조성물은 종래에 사용되던 고분자 중합체를 사용하지 않으면서도, 낮은 열수축율, 높은 막 경도를 나타내고, 압전소자 방식의 프린팅시 젯팅 특성이 우수한 장점이 있다.
잉크젯 프린팅, 컬러필터, 잉크 조성물, 하이퍼브랜치 아크릴레이트

Description

컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터{INK-JET INK COMPOSITION FOR COLOR FILTER AND COLOR FILTER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러필터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 종래에 사용되던 고분자 중합체를 사용하지 않으면서도 낮은 박막 수축율, 높은 막 경도 등의 물리적 성질들을 만족하고, 압전소자 방식의 잉크젯 프린팅 공정에 이용하기 적합한 저 점도 특성을 충족하는 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD)에 사용되는 컬러필터는 액정표시장치에 다양한 색을 구현해주는 부품이다. 컬러필터의 주요 구성요소는 색을 나타내는 컬러층, 콘트라스트 비율을 증가시키기 위하여 크롬(Cr) 또는 검은 색의 수지를 사용하여 형성한 블랙 매트릭스(Black Matrix) 및 액정을 구동하기 위한 투명한 ITO(Indium-Tin Oxide)층이다.
액정표시장치에 사용되는 컬러필터의 제조에 현재까지 가장 많이 쓰이는 방법은 안료 분산법이다. 일반적으로 안료 분산법은 유리 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성한 다음 컬러 안료를 사진 식각 공정 방식으로 적색, 녹색, 청색 순으로 형성 하고 나서 스퍼터링 방식으로 ITO층을 컬러층 위에 형성한다. 이러한 안료 분산법에 대한 예로, 대한민국 특허출원 제1999-0003779호에서는 안료 분산법에 의한 제조방법을 개시하고 있는데, 이 방법에서는 감광성 블랙 매트릭스 물질을 전면에 스핀 또는 슬릿 코터를 이용해서 도포한 뒤 광마스크를 이용해서 특정 패턴을 경화시킨 후 노출된 부분을 전개시켜서 패턴을 형성하고, 패턴 내부를 적색, 녹색, 청색의 감광성 물질을 이용해서 각각 염색하는 공정을 포함한다. 그러나 이러한 방법은 화소 패턴 형성 단계가 복잡하고 경비가 많이 드는 등 많은 문제점이 있다.
최근에 액정표시장치 패널이 대형화되고 액정표시장치의 고속, 대량 생산에 대한 요구가 커지며 새롭게 개발된 컬러필터 생산기술 중 하나가 잉크젯 프린팅(Ink Jet Printing)법이다. 이러한 잉크젯 프린팅법의 예로, 대한민국 특허출원 제2000-0022097호에서는 잉크젯 시스템에 의해서 컬러필터의 착색층을 형성하는 제조공정이 개시되어 있다. 이 공정에서는 컬러필터를 제조하는 공정의 수를 현저하게 줄일 수 있으며, 잉크젯 프린터를 통해서 배출되는 수지의 위치 조절이 가능하여, 종국에는 폐기물 등의 소비되는 물질을 상당한 정도로 줄일 수 있어서 제조경비 절감에 효과적이다. 그러나, 잉크젯 프린팅법을 이용한 컬러필터 제조에서도 여러 가지 문제점을 가지고 있는데, 그 중의 대표적인 한 가지가 잉크의 점도 조절이다. 잉크젯 프린팅시 잉크의 적정 점도는 20cP 이하의 수준이라고 알려져 있는데, 실제로는 10 내지 15cP 정도가 되어야 안정적인 젯팅(jetting) 특성을 나타낼 수 있다. 종래의 잉크 제조방법처럼 점도가 높은 고분자 중합체의 바인더를 사용할 경우 잉크의 점도를 10 내지 15cP로 낮추기 위해서는 유기용매를 지나치게 많이 사용 할 수 밖에 없다. 그러나 유기용매를 지나치게 많이 사용하게 될 경우 용매의 물성 특히, 증기압 등에 대한 의존도가 지나치게 커지게 되며, 유기용매가 증발하는 것을 고려해서 컬러필터의 착색부의 두께를 더 두껍게 올려야 하는 문제도 발생하게 된다. 현재 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 드랍(drop)의 양이 일정하게(10 내지 35pL) 정해져 있기 때문에 일정한 부피를 채워 넣어야 하는 잉크젯 컬러필터 공정에서 조금이라도 두껍게 올리는 것은 생산성을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고분자 중합체를 사용하지 않아 적은 유기용매의 첨가만으로 잉크젯 프린팅 공정에 사용하기 적합한 낮은 점도를 가지면서도, 고분자 중합체를 사용하지 않아 발생할 수 있는 열적인 결함을 보완하여 고분자 중합체를 사용하는 것에 비해 더 우수한 열적 안정성, 막의 표면 경도를 갖는 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조된 잉크 조성물로부터 제조되는 컬러필터를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하이퍼브랜치 아크릴레이트 10 내지 50 중량부, 다관능성 모노머 10 내지 50 중량부, 광중합개시제 0.1 내지 5 중량부, 안료 10 내지 50 중량부 및 유기용매를 포함하는 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물을 제공한다.
본 발명은 종래에 사용되고 있는 높은 점도의 고분자 중합체를 사용하지 않고 낮은 점도의 하이퍼브랜치 아크릴레이트를 사용함으로써 잉크젯 프린팅이 가능한 낮은 점도를 더 적은 양의 유기용매를 첨가하여 컬러필터의 균일성을 높일 수 있으며, 많은 관능기를 가지는 하이퍼브랜치 아크릴레이트와 높은 유리전이온도(> 250oC)를 가지는 다관능성 모노머를 함께 사용하여 가교 밀도를 향상시킴으로써 고분자 중합체를 사용하는 시스템에 비해서 더 우수한 열적인 안정성과 막의 표면 경도를 나타낸다. 또한, 고분자 중합체가 들어가지 않아 중합설비에 대한 투자가 이루어지지 않아도 되기 때문에 원가 절감의 요인이 될 수도 있다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 하이퍼브랜치 아크릴레이트, 다관능성 모노머, 광중합개시제, 안료 및 유기용매를 포함하는 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터를 제공한다.
하이퍼브랜치 아크릴레이트의 특징은 기존의 선형 고분자와 비슷한 정도의 분자량을 가지더라도 동일 분자량을 가지는 고분자에 비해서 더 낮은 점도를 보이는 것이고, 또 목적에 따라서 기존에 사용되는 다관능성 모노머가 가지는 한계인 5개에서 6개 사이의 아크릴레이트기보다 더 많은 아크릴레이트기를 가지도록 조절할 수 있기 때문에 적절한 점도를 컨트롤할 수 있는 동시에 광중합형 개시제를 이용하여 가교할 경우에 더 높은 가교밀도를 가질 수 있는 데 있다. 본 발명에서 사용되는 하이퍼브랜치 아크릴레이트의 분자량은 바람직하게는 중량평균분자량 900 내지 2,000인데, 중량평균분자량이 2,000을 초과할 경우에는 다른 성분과의 상용성이 부족하여 내열성 및 표면경도가 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 중량평균분자량 900 미만인 경우에는 경화밀도가 충분한 경화막을 얻기 어렵고 내열성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 사용되는 하이퍼브랜치 아크릴레이트의 분자량은 더욱 바람직하게는 중량평균분자량 1,000 내지 2,000이다. 본 발명에서 사용되는 하이퍼브랜치 아크릴레이트의 점도는 바람직하게는 900cP 이하인데, 점도가 900cP를 초과할 경우 잉크의 점도가 증가하여 노즐 막힘의 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 사용되는 하이퍼브랜치 아크릴레이트의 점도는 더욱 바람직하게는 35cP 내지 820cP이다.
본 발명의 하이퍼브랜치 아크릴레이트는 다음의 화학식 1의 구조를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
Figure 112007088273335-PAT00001
상기 화학식에서,
X는 수소 또는 C1-C6의 알킬기로 치환가능한 중심 탄소이고;
R1은 수소 또는 알킬그룹으로 치환된 C1-C6의 알킬기이며;
R2는 직쇄형 또는 분기형 알킬기이고;
R3은 수소 또는 아크릴기이며;
n = 1-3 이고, m = 3-6이다.
상기 화학식에서 바람직하게는 R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 이소프로필기, 부틸기, 페닐기, 알케닐기 또는 사이클로알킬기를 사용할 수 있으며, R2는 C1-C6 직쇄형 또는 분기형 알킬기를 사용할 수 있다.
아크릴기의 수는 반응 조절을 통해서 조절이 가능하다. 하이퍼브랜치 아크릴레이트는 당업계에 공지된 바와 같이 중심핵 분자로부터 순차 결합시켜 합성하는 다이버전트(divergent)법 및 외부 핵을 먼저 형성시키고 최후에 그것을 중심 핵에 접합시키는 컨버전트(convergent)법에 따라서 제조가 가능하다. 본 발명에서 사용된 제조방법은 다이버전트법으로 중심핵으로부터 순차적으로 합성한 것이다.
본 발명에서 하이퍼브랜치 아크릴레이트는 5 내지 50 중량부가 사용되는데, 50 중량부를 초과하여 존재하면 보호막 내부에 미반응 아크릴기가 다량 존재하기 쉬워 경화막의 성질이 불안정하거나 밀착성이 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 5 중량부 미만으로 존재하면 충분히 높은 가교 밀도를 갖는 경화막을 얻기 어려운 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 하이퍼브랜치 아크릴레이트는 바람직하게는 5 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량부가 사용된다. 하이퍼브랜치 아 크릴레이트의 중심성분은 본 발명에 있어 결정적이지는 않으나, 광중합에 적합한 구조인 아크릴레이트가 표면에 분포되어 있는 가지형 구조인 것이 바람직하다.
다관능성 모노머(광중합성 화합물이라고도 한다)란 UV 등의 광 조사를 통해 라디칼을 발생시키는 광중합개시제에 의해서 중합될 수 있는 화합물을 말하는데, 아크릴레이트기를 가지고 있는 대부분의 화합물들이 이에 속한다. 본 발명에서 다관능성 모노머는 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)가 250℃ 이상인 것이 사용되는데, 유리전이온도가 250℃ 미만인 경우 230 내지 250℃의 후경화 공정에서의 열화가 잘 발생하며, 열에 의한 경화막의 수축율이 높아지는 문제가 있다. 본 발명에서 다관능성 모노머의 유리전이온도는 바람직하게는 250℃ 내지 300℃이며, 더욱 바람직하게는 250℃ 내지 280℃이다. 다양한 다관능성 모노머가 당업계에 공지되어 있는데, 이러한 다관능성 모노머에는 예를 들면, 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스 [2-(아크릴로일록시)] 아이소시아뉴레이트, 트리메틸올 프로판 트리스[2-(아크릴로일록시)에틸] 에테르 등이 있다.
다관능성 모노머의 유리전이온도가 높은 경우 열수축율이 향상되는 효과가 있는데, 종래에 사용되고 있는 유리전이온도가 낮은 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트는 관능기의 수가 5.5개에 달하지만 열수축율이 15 내지 20% 정도로 나타나는 반면, 관능기의 수가 3이며 유리전이온도가 높은 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트를 사용했을 경우에는 열수축율이 1 내지 3% 정도에 불과하다.
본 발명에서 다관능성 모노머는 10 내지 50 중량부가 사용되는데, 50 중량부를 초과할 경우 얻어지는 보호막의 밀착성이 저하되는 문제가 있고, 10 중량부 미만일 경우에는 경화 밀도가 충분한 경화막을 얻기 어려운 문제가 있다. 본 발명에서 다관능성 모노머는 바람직하게는 10 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량부가 사용된다.
광중합개시제란 UV의 조사에 의해 라디칼을 발생시키는 것을 말하는데, 일반적으로 아세토페논계, 벤조인계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 트리아진계 광중합개시제로 나눌 수 있다.
벤조인계 광중합개시제의 예로는 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르 등이 있다.
벤조페논계 광중합개시제의 예로는 벤조페논, 메틸 o-벤조일 벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4′-메틸디페닐 설파이드, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
티오크산톤계 광중합개시제의 예로는 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤 등이 있다.
트리아진계 광중합개시제의 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톨시나프틸)-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-(푸란-2-일)에테닐)-1,3,5-트리아진 등이 있다.
본 발명에서 광중합개시제는 0.1 내지 5 중량부가 사용되는데, 5 중량부를 초과할 경우 컬러필터의 특성이 불안정하고 밀착성이 떨어질 뿐만 아니라 장기 보존 안정성이 저하되는 문제가 있고, 0.1 중량부 미만인 경우에는 충분히 높은 가교밀도를 얻기 어려운 문제가 있다. 본 발명에서 광중합개시제는 바람직하게는 0.1 내지 2 중량부가 사용된다.
안료는 크게 유기안료와 무기안료로 분류할 수 있으며, 당업계에 잘 공지되어 있다.
유기안료의 경우 컬러 인덱스(Color Index, C.I.)에 따르는 안료 그룹으로 분류되는 화합물로 그 구체적인 예로는 피그먼트 옐로우 1호, 피그먼트 옐로우 12호, 피그먼트 옐로우 13호, 피그먼트 옐로우 14호, 피그먼트 옐로우 15호, 피그먼트 옐로우 16호, 피그먼트 옐로우17호, 피그먼트 옐로우 20호, 피그먼트 옐로우 24호, 피그먼트 옐로우 31호, 피그먼트 옐로우 53호, 피그먼트 옐로우 83호, 피그먼트 옐로우 86호, 피그먼트 옐로우 93호, 피그먼트 옐로우94호, 피그먼트 옐로우 109호, 피그먼트 옐로우 110호, 피그먼트 옐로우 117호, 피그먼트 옐로우 125호, 피그먼트 옐로우 128호, 피그먼트 옐로우 137호, 피그먼트 옐로우 138호, 피그먼트 옐로우 139호, 피그먼트 옐로우 147호, 피그먼트 옐로우 148호, 피그먼트 옐로우 150호, 피그먼트 옐로우 153호, 피그먼트 옐로우 154호, 피그먼트 옐로우 166호, 피그먼트 옐로우 173호, 피그먼트 오렌지 13호, 피그먼트 오렌지 31호, 피그먼트 오렌지 36호, 피그먼트 오렌지 38호, 피그먼트 오렌지 40호, 피그먼트 오렌지 42 호, 피그먼트 오렌지 43호, 피그먼트 오렌지 51호, 피그먼트 오렌지 55호, 피그먼트 오렌지 73호, 피그먼트 레드 9호, 피그먼트 레드 97호, 피그먼트 레드 105호, 피그먼트 레드 176호, 피그먼트 레드 177호, 피그먼트 레드 180호, 피그먼트 레드 196호, 피그먼트 레드 215호, 피그먼트 레드 216호, 피그먼트 레드224호, 피그먼트 레드 242호, 피그먼트 레드 254호, 피그먼트 레드 264호, 피그먼트 레드 265호, 피그먼트 블루 15호, 피그먼트 블루 15:3호, 피그먼트 블루 15:4호, 피그먼트 블루 15:6호, 피그먼트 블루 60호, 피그먼트 브라운 23호, 피그먼트 브라운 25호, 피그먼트 그린 7호 및 피그먼트 그린 36호 등을 들 수 있다.
무기 안료의 예로는 산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화아연, 황산납, 황색 납, 아연 옐로우, 적색 산화철(III), 카드뮴 레드, 울트라마린 블루, 프러시안 블루, 산화크롬 그린 및 코발트 그린 등이 있다.
이들 안료는 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
이들 안료는 필요한 경우에 산성, 염기성 처리, 그라프트 처리, 세정 처리 등의 표면처리를 실시할 수 있다. 본 발명에 따른 상기 안료는 분산 안정성을 위해서 분산제 및 용매와 혼합되어 안료 분산액의 형태로 형성될 수 있다. 이러한 안료 분산액의 고형분은 안료 및 분산제로 이루어지며, 사용되는 고형분의 양은 전체 안료 분산액 100 중량%에 대해 15 내지 20 중량%가 포함된다. 본 발명에서 안료는 10 내지 50 중량부가 사용되는데 50 중량부를 초과할 경우 컬러필터의 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 10 중량부 미만인 경우 원하는 색상 및 색농도가 잘 나타나지 않는 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 안료는 바람직하게는 10 내지 30 중 량부가 사용된다.
본 발명에 사용되는 유기용매는 분산 및 젯팅 특성을 부여해주기 위해 사용되는데, 그 예로는 n-부틸 아세테이트, 이소부틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 n-부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 메틸에틸카비톨, 트리프로필렌글리콜 n-프로필에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 용매는 잉크 젯팅시 용매의 증발로 인해 노즐이 막히는 현상을 방지하기 위해서 비점이 높은 용매 (200℃ 이상)를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 용매는 30 내지 80 중량부가 사용되는데, 80 중량부를 초과하면 화소 형성 후 잔막율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 30 중량부 미만이면 균일한 분사가 잘 되지 않는 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 용매는 바람직하게는 50 내지 70 중량부가 사용된다.
본 발명에서는 선택적으로 분산제가 사용될 수 있는데, 사용 가능한 분산제 중의 하나로 계면활성제가 사용될 수 있다. 계면활성제는 실리콘계 계면활성제와 불소계 계면활성제가 사용될 수 있으며, 실리콘계 계면활성제의 예로는 BYK-300, 동310, 동320, 동330, 동333, 동370, 동371, TEGO사의 Glide 400, 동410, Wet270 등이 있으며, 불소계 계면활성제의 예로는 BYK-340, BM-1000, 동 1100, SurflonS112, 동S131, 동S382 등이 있다. 상기 계면활성제 중에서 BYKUV-3700, 동3710과 같이 노광 공정에 반응성이 있는 아크릴레이트기를 가지고 있는 것이 1종 이상 포함될 수 있다. 본 발명에서 계면활성제는 0.1 내지 3 중량부가 사용되는데 3 중량부를 초과하면 안정성에 문제가 있을 수 있고, 0.1 중량부 미만이면 분산성에 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 계면활성제는 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부가 사용된다.
본 발명에서는 조성물의 특성을 개선하기 위해서 선택적으로 기타 첨가제가 첨가될 수 있다.
기타 첨가제로는 기판과 도포되는 막의 접착력 향상을 위한 접착조제, 항산화제, 자외선 흡수제, 응집방지제 등이 첨가될 수 있다.
접착조제의 예로는 관능성 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 트리메톡시실릴벤조산, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있다.
항산화제의 예로는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸페놀 등이 있다.
자외선흡수제의 예로는 알콕시벤조페논, 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페 닐)-5-클로로벤조트리아졸 등이 있다.
응집방지제의 예로는 나트륨 폴리아크릴레이트 등이 있다.
이러한 첨가제들은 사용된다면 1 중량부 이하로 사용될 수 있다.
이하에서 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다. 다만 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 실시예 1 내지 3
실시예 1
7 관능성 하이퍼브랜치 아크릴레이트(미원상사, sp1114) 15 중량부, 다관능성 모노머로 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트 15 중량부, C.I. 피그먼트 레드 254 안료 10 중량부, Igacure 369, 907(Ciba)을 1:1의 비율로 혼합한 광중합개시제 1 중량부 및 유기용매로 메틸에틸카비톨 50 중량부를 혼합하여 용액점도 14cP의 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 2
7 관능성 하이퍼브랜치 아크릴레이트(미원상사, sp1114) 15 중량부, 다관능성 모노머로 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트 15 중량부, C.I. 피그먼트 그린 7 안료 10 중량부, Igacure 369, 907(Ciba)을 1:1의 비율로 혼합한 광중합개시제 1 중량부 및 유기용매로 메틸에틸카비톨 50 중량부를 혼합하여 용액점도 14cP의 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 3
7 관능성 하이퍼브랜치 아크릴레이트(미원상사, sp1114) 15 중량부, 다관능성 모노머로 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트 15 중량부, C.I. 피그먼트 블루 15:3 안료 10 중량부, Igacure 369, 907(Ciba)을 1:1의 비율로 혼합한 광중합개시제 1 중량부 및 유기용매로 메틸에틸카비톨 50 중량부를 혼합하여 용액점도 14cP의 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.
비교예 1
65℃의 온도에서 메틸에틸카비톨 용매 하에서 글리시딜메타크릴레이트: 메틸메타크릴레이트, 메타크릴산을 30:50:20으로 240분간 중합하여, 고형분 함량 30 중량부 중량평균분자량이 12,000인 공중합체를 제조하였다.
상기 공중합체 15 중량부, 다관능성 모노머로 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 15 중량부, C.I. 피그먼트 블루 15:3 안료 10 중량부, Igacure 369, 907을 1:1로 혼합한 광중합개시제 1 중량부 및 유기용매로 메틸에틸카비톨 70 중량부를 혼합하여, 용액 점도 14cP의 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다. 이 경우에는 용매의 양을 매우 증가시켜야 비로소 적정 점도의 수준에 도달시킬 수 있었다.
실험예 1: 열수축율 및 균일도 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 잉크를 1.5㎛의 두께로 코팅한 다음 90℃의 핫플레이트(hotplate)에서 2분간 프리베이크(prebake)를 실시하고 UV 램프를 이용하여 노광한 직후 230℃의 오븐에서 1시간 포스트 베이크(post bake)를 실시하였다. 250℃에서 추가로 1시간 열처리를 실시한 이후에 열처리 전후의 두께를 측정하여 열수축율을 측정하였고, 최종 두께를 가지고 패널 내의 균일도(uniformity)를 평가하였다. 열수축율 및 균일도는 하기 식으로 계산하였다.
열수축율(%)= (250℃ 베이크 후 두께 평균)/(230℃ 베이크 후 두께 평균) x 100
균일도 (%)= [1-(최대두께 - 최소두께)/(최대두께 + 최소두께)] x 100
측정 결과는 다음의 표 1과 같다.
Figure 112007088273335-PAT00002
상기 표1에서 볼 수 있듯이 실시예 1 내지 3을 통해서 제조된 잉크는 상대적으로 낮은 열수축율을 보이며, 균일도가 모두 95% 이상의 값을 나타내 높은 수준의 균일도를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 표면경도 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 잉크를 각각 1.5 ㎛의 두께로 코팅한 다음 연필경도계법 (JIS K5600)을 이용하여, 표면경도를 측정하였다.
측정 결과는 다음의 표 2와 같다.
Figure 112007088273335-PAT00003
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이 실시예 1 내지 3의 잉크의 최종 경화물의 표면 경도가 비교예 1의 잉크의 최종 경화물의 경도에 비해서 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이는 하이퍼브랜치 아크릴레이트의 높은 관능성에 따른 가교 밀도의 증가로 인한 것으로 생각된다.
실험예 3: 젯팅 실험
실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 잉크조성물을 잉크젯 프린터를 이용하여 최초 젯팅한 후 5분간 대기한 다음 다시 젯팅하는 방법을 사용하였다. 잉크젯 프린터의 헤드는 SE-128DPN (Spectra)을 사용하였으며, 프린팅 가능 여부 및 프린팅 이후 노즐 막힘에 대하여 조사하였다.
Figure 112007088273335-PAT00004
◎: 젯팅이 노즐 막힘이 없이 잘 이루어질 경우
○: 젯팅이 잘 되다가 노즐이 일부 막히는 경우
X: 젯팅이 되지 않거나, 노즐이 완전히 막히는 경우
상기 표3에서 볼 수 있듯이 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 잉크는 10회까지 연속적으로 노즐 막힘이 없이 잘 인쇄되는 것을 알 수 있었다. 다만, 실시예 3의 경우와 비교예 1의 경우는 젯팅시 각각 7회, 3회 반복 후 노즐이 일부 막히는 현상을 관찰할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 하이퍼브랜치 아크릴레이트 10 내지 50 중량부, 다관능성 모노머 5 내지 50 중량부, 광중합개시제 0.1 내지 5 중량부, 안료 10 내지 50 중량부 및 유기용매를 포함하는 광경화형 컬러필터용 잉크젯 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하이퍼브랜치 아크릴레이트는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112007088273335-PAT00005
    상기 화학식에서,
    X는 수소 또는 C1-C6의 알킬기로 치환가능한 중심 탄소이고;
    R1은 수소 또는 알킬그룹으로 치환된 C1-C6의 알킬기이며;
    R2는 직쇄형 또는 분기형 알킬기이고;
    R3은 수소 또는 아크릴기이며;
    n = 1-3이고, m = 3-6이다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하이퍼브랜치 아크릴레이트는 중량평균분자량 900 내지 2,000, 점도 900cP 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다관능성 모노머는 유리전이온도(Tg)가 250℃ 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다관능성 모노머는 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스 [2-(아크릴로일록시)] 아이소시아뉴레이트 및 트리메틸올 프로판 트리스[2-(아크릴로일록시)에틸] 에테르 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안료는 유기안료 또는 무기안료인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 분산제를 0.1 내지 3 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물은 점도가 10 내지 15cP인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 잉크 조성물에 의해 형성되는 컬러필터.
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