KR100849620B1 - 안료분산액 - Google Patents

Abstract

색, 휘도, 콘트라스트비와 같은 광학특성과 입자크기, 점도 및 분산안정성과 같은 물리적 성질이 향상되는 안료분산액이 제공된다. 본 발명에 따른 안료분산액은 유기안료, 분산제, 및 유기용제를 포함하는 안료분산액에 있어서, 유기용제는 적어도 2종 이상이 사용되며 분산제의 종류에 종속하여 사용되는 것을 특징으로 한다.

컬러필터, 안료분산액, 유기용제, 분산제

Description

안료분산액{Pigment dispersed solution}

도 1은 실시예와 비교예의 색감도를 비교한 도면이다.

도 2는 실시예와 비교예의 휘도를 비교한 도면이다.

본 발명은 안료분산액에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도 및 콘트라스트비를 향상시킬 수 있는 액정표시장치 컬러필터용 안료분산액에 관한 것이다.

박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)는 두장의 유리기판 사이에 주입되어 있는 액정의 스위칭 작용에 의해 하부에서 발생되는 빛의 투과율을 조절함으로써 영상정보를 표시하는 장치로서 상부기판에는 RGB 세 가지 색이 각각 서브픽셀을 이루며 각종 컬러를 표시해 주기 위한 컬러필터라는 부재가 사용된다.

컬러필터는 일반적으로 안료(pigment)와 분산제(disperse agent), 및 유기용제를 혼합한 액상형태의 안료분산액을 코팅하는 방식으로 제조되는데, 이러한 안료분산액에 요구되는 물성으로는 분산안정성, 색감, 휘도, 콘트라스트비 및 내구성 등이 있다.

안료분산액이 상기 물성을 만족시키기 위해서는 사용되는 유기안료의 입자크기가 일정하여야 하고, 일반적으로 사용되는 고분자 분산제 또한 사용되는 각 안료의 표면특성에 적합한 분산제를 사용하여야 한다.

종래의 안료분산액을 제조하는 기술은 페인트나 잉크처럼 바인더 수지를 혼합하여 사용하는데, 이와 같은 제조방법에 의하면 상용성이나 안정성에서 컬러필터의 제조시 사용되는 포토레지스터와 문제(trouble)를 일으킬 수 있고, 특히 단일 유기용제를 사용할 경우 분산제의 역할을 제대로 수행하지 못하여 색과 휘도 특성이나 입자의 크기 및 점도, 분산안정성에 좋지 못한 영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단순한 배합설계를 최적화 시키고 기존의 페인트나 잉크처럼 바인더 수지를 사용하지 않고 유기용제를 최적화 함으로써 색, 휘도, 콘트라스트비와 같은 광학특성과 입자크기, 점도 및 분산안정성과 같은 물리적 성질이 향상되는 안료분산액을 제공하는데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 안료분산액은 유기안료, 분산제 및 유기용제를 포함하는 안료분산액에 있어서, 유기용제는 적어도 2종 이상이 사용되며 분산제의 종류에 종속하여 사용되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 분산제의 종류에 종속하여 사용되는 분산제-유기용제의 조합을 분산액이라 하고, 본 발명에 따른 특정 분산액에 유기안료를 혼합하여 안료분산액을 제조하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명에 따른 컬러필터용 안료분산액은 유기안료가 분산제와 유기용제에 분산되어 있다.

유기안료로는 C.I.Pigment RED 254, C.I.Pigment YELLOW 139 등의 안료가 사용되며, 컬러필터에 적합한 색을 조정하기 위해서는 상기 안료들을 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.

분산제로는 대표적으로 폴리에스터계분산제, 폴리아크릴레이트계 분산제, 폴리우레탄계 분산제 등이 사용되며 전체 안료분산액 100중량부에 대하여 5 내지 80 중량부의 양이 사용된다.

본 발명의 안료분산액에 사용되는 유기용제(solvent)는 상기의 분산제로 무엇을 사용했느냐에 따라 결정되며, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에톡시프로피온산, 자일렌, 톨루엔, 부틸아세테이트, 사이클로헥사논, 2-부톡시에탄올 및 부탄올 중에서 2종 이상 선택되어 사용되어야 한다.

예컨대, 분산제를 Disperbyk-163(BYK Chemie 사)를 사용할 경우엔 유기용제로는 자일렌, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트를 혼합하여 제조한 분산액을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 사용되는 Disperbyk-163은 Disperbyk-162 보다 작은 분자량과 낮은 극성을 갖고 있으며 일반 공업용 도료 및 고농도 착색제에 우선적으로 이용할 수 있다. 또한, Disperbyk-161 , Disperbyk-162 보다 다양한 수지와의 상용성을 가지며, Disperbyk-163은 방향족 용제를 포함하지 않는 제품으로 Disperbyk-167 을 이용할 수 있다.

이때 주의할 점은 Disperbyk-163과 같은 습윤분산제는 합성수지와 용제를 먼저 혼합한 후 교반하면서 첨가제를 서서히 혼합해야만 한다. 또한, 안료는 첨가제가 적절히 혼합된 후 넣어야 한다.

Disperbyk-163 은 첨가중에 Seed 형성을 막기 위하여 수지와 혼합하기 전에 사용 용제로 15%(고형분) 용액으로 희석하여야 하며, 도료 제조 후 발견된 색분리의 교정을 위해서는 Disperbyk-163의 사용량이 적당하며 반드시 고속으로 교반하면서 서서히 첨가하여야 한다.

또 다른 분산제를 예를들면 Disperbyk-2001(BYK Chemie 사)를 사용하는 경우 유기용제로 2-부톡시에탄올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 혼합하여 제조한 분산액을 사용하고, EFKA-4046(EFKA 사)를 사용하는 경우 유기용제로 부틸아세테이트와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 혼합하여 제조한 분산액을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유기용제는 안료분산액 100중량부에 대하여 10 내지 90 중량부의 양이 사용된다.

유기안료, 분산제, 유기용제를 분산시키면서 혼합하기 위해 사용되는 분산기로는 롤러밀(roller mill), 제트밀(jet mill), 수직비드밀(vertical-bead mill), 수평비드밀(horizontal-bead mill), 초음파 분쇄기 등이 사용될 수 있으며, 분쇄 및 분산된 후 안료분산액의 최종 입도(particle size)는 50~100nm 사이가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 분쇄 및 분산 후 안료분산액의 최종 점도는 상온 25℃에서 5~20cP 인 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 안료분산액의 경우 입자분포, 점도, 색특성, 휘도, 및 콘트라스트비가 우수하다는 것을 구체적인 실험예들을 들어 설명한다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.

< 실시예1 >

자일렌, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트를 각각 3:1:1의 비율로 혼합하여 전체 110g을 제조한다. 여기에 분산제로서 Disperbyk-163 17g을 넣고 30분간 교반(stirring)한 후 분산조제인 solosperse 22000 1.5g을 넣고 추 가적으로 30분간 교반한다.

그 후, 마지막으로 C.I.Pigment RED 254 22.5g을 넣고 1시간 동안 기계적 교반기(Mechanical stirrer)로 교반 해준 후, 이트륨지르코늄비드를 상기 혼합용액과 같은 부피 첨가하여 2시간 동안 2000~2500rpm으로 분산시켜 안료분산액을 제조하였다.

제조된 안료분산액의 입자크기는 OTSUKA 사의 ELS-8000 입도분석기로, 점도는 Brookfield사의 Viscometer DV-1, Spindle 18로, 색과 휘도는 OTSUKA 사의 MCPD-3000으로, 콘트라스트비는 TSUBOSAKA 사의 CT-1으로 각각 측정하였다.

그 결과 최종 평균입도는 65nm. 최종 평균점도는 8.0cP 값을 나타내었다.

< 비교예 >

유기용제가 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트 단독으로 사용되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

비교예에 의해 제조된 안료분산액의 최종 입도와 점도는 각각 85nm, 10.7cP이다.

상기와 같이 제조한 실시예와 비교예에 대하여 색감도, 휘도, 및 콘트라스트비를 측정하였으며, 이들은 각각 도 1, 도 2, 및 표 3에 나타내었다.

도 1은 상기 실시예와 비교예에 의해 제조된 안료분산액의 색감도를 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 1을 참조하면 비교예의 값이 실시예의 값보다 위에 있음을 알 수 있는 데, 이는 Ry값이 크다는 의미로서, 색이 밝다는 것을 의미한다. 따라서, 도 1상으로 볼때는 비교예가 실시예보다 색감이 밝음을 알 수 있다.

도 2는 상기 실시예와 비교예에 의해 제조된 안료분산액의 휘도를 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 2를 참조하면 비교예가 색이 밝은 데도 불구하고 실시예가 휘도가 높다는 것을 알 수 있다. 원래 색이 밝으면 휘도가 높은 것이 일반적이나 색이 실시예가 비교예보다 어두움에도 불구하고 휘도가 높다는 것을 알 수 있다.

표 1은 실시예와 비교예의 콘트라스트비(CR)를 비교한 표이다.

표 1은 상기의 실시예와 비교예에 대하여 동일 Rx 값에 대한 콘트라스트비(CR; Contrast ratio)를 나타내는데, 표 1에서 보는 바와 같이 동일한 Rx 값에 대하여 실시예가 비교예보다 300 이상의 높은 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 실시예에 따른 안료분산액에 의하면 휘도 및 콘트라스트비가 향상되고, 입자크기의 균일성, 저장안정성, 및 분산안정성 측면에서도 종래의 단일 유기용제를 사용하는 것에 비해 크게 향상되었음을 알 수 있다.

Claims (9)

1. 유기안료와, 분산제 및 유기용제를 포함하는 안료분산액에 있어서,

   분산제 Disperbyk-163(BYK Chemie 사)과 유기용제 자일렌, 부틸아세테이트 및 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트를 혼합한 제 1 분산액;

   분산제 Disperbyk-2001(BYK Chemie 사)과 유기용제 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트 및 2-부톡시에탄올을 혼합한 제 2 분산액; 및

   분산제 EFKA-4046(EFKA 사)과 유기용제 부틸아세테이트 및 프로필렌글리콜모노에테르아세테이트를 혼합한 제 3 분산액 중 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안료분산액.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유기용제는 상기 안료분산액 100중량부에 대하여 10 내지 90 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 안료분산액.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 분산제는 상기 안료분산액 100중량부에 대하여 5 내지 80 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 안료분산액.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 안료분산액의 입도는 50~100nm인 것을 특징으로 하는 안료분산액.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 안료분산액의 점도는 상온에서 5~20 cP 인 것을 특징으로 하는 안료분산액.
9. 제 1 항에 기재된 안료분산액을 사용하여 제조되는 액정표시장치용 컬러 필터.

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