KR101872164B1 - 아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물 - Google Patents

아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물에 대한 것이다.

Description

아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물 {Acrylate Compound and Photocurable Composition Comprising the Same}
본 발명은 신규한 아크릴레이트 화합물 및 이를 포함하는 광경화성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점도를 단관능 또는 2관능 화합물의 수준으로 낮게 유지하면서, 치환기수를 높여 광경화 후 견고한 경화구조를 이루도록 하여 기존의 고점도 다관능 아크릴레이트와 동등 이상의 견고한 구조물 형성이 가능한 신규한 아크릴레이트 화합물, 이를 포함하는 광경화성 조성물, 이로부터 형성되는 광경화성 경화막 및 이를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
광경화성 조성물로서는, 예를 들면 불포화 결합을 갖는 중합성 화합물에 광중합 개시제를 첨가한 것이 있다. 이러한 광경화성 조성물은 광을 조사함으로써 중합 경화되기 때문에 광경화성 잉크, 감광성 인쇄판, 컬러필터, 각종 포토레지스트 등에 사용되고 있다.
특히, 용제를 포함하지 않는 광경화 조성의 경우, 잉크젯 방식 등을 이용하여 반도체 소자나 발광소자 등의 봉지층(Encapsulation)으로 제작되는 경우가 많은데 이 때 높은 평탄화 수준과 적절한 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하다. 그러나 용제를 포함하지 않는 조성의 평탄화를 이루기 위하여 전체점도를 떨어뜨려 Coating시의 유동성을 증가시키는 방향으로 조성설계가 필요한데 이렇게 하기 위하여 저점도 성분인 단관능 아크릴레이트 등으로 구성되는 희석제의 비율이 증가하게 되고 단관능 희석제 성분은 중량 당 이중결합농도가 낮고 분자 한 개가 가지는 치환기수가 적어서 가교결합을 형성하여 견고한 경화구조물을 형성하는 것이 어려워진다. 이를 해결하기 위하여 치환수가 높은 다관능 아크릴레이트 성분, 즉 가교제의 비율을 증가시키게 되면 경화속도 및 가교밀도 증가로 원하는 기계적인 물성을 얻을 수 있으나 조성물의 점도가 현저히 증가하여 Coating 또는 도포 단계에서 만족할 만한 평탄화를 이룰 수 없게 되며 때로는 너무나 점도가 높아져서 잉크젯 방식 등에 사용할 수 없게 된다.
한편, 대한민국 공개특허 제 10-2016-0049953호에는 POC 파라미터 값 으로 한정된 광경화성 모노머가 기재되어 있으나, 화합물의 관능기가 많아질수록 점도가 높아지는 기존 문제점은 그대로 해결하지 못한 실정이다. 이를 해결하기 위하여 3개 이상의 아크릴 관능기를 가지면서도 낮은 점도를 갖는 새로운 가교성 단량체의 개발이 요청되고 있다.
대한민국 공개특허 제2009-0113780호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 점도를 단관능 또는 2관능 화합물의 수준으로 낮게 유지하면서, 고점도 다관능 아크릴레이트와 동등 이상의 견고한 구조물 형성이 가능한 신규한 아크릴레이트 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광경화성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 경화막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 아크릴레이트 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112017091933388-pat00001
상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이며, n은 2 내지 6의 정수이다.
다른 한편으로, 본 발명은 (A) 청구항 1의 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체; 및 (B) 광중합 개시제를 포함하는 광경화성 조성물을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 경화막을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 아크릴레이트 화합물은 점도를 단관능 또는 2관능 화합물 수준으로 유지하면서도, 치환기수를 높여 광경화 후에 견고한 경화구조를 이루도록 하였으며, 또한 중심구조에 3급아민(Tertiary amine)구조를 포함하여 광개시제를 통한 라디칼 중합 반응에서 중합성 단량체 자체가 산소저해를 억제하고 라디칼의 연쇄이동을 촉진하여 보다 신속하게 광가교반응을 일으킬 수 있도록 하였다. 이를 이용하여 기존의 고점도 다관능 아크릴레이트와 동등 이상의 견고한 경화구조물을 형성할 수 있으면서 평탄화와 잉크젯 장비에서의 충분한 공정성을 가지는 무용제형 저점도 광경화 조성물의 제조가 가능하게 되었다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 신규한 트리스(아크릴로일옥시에틸)아민의 분광 데이터를 나타낸 것이다.
도 3은 도막 표면의 경화가 제대로 진행되지 않아 표면이 긁히는 경우의 결과를 나타낸 그림이다.
도 4는 도막 표면의 경화가 올바르게 진행된 경우를 나타낸 그림이다.
도 5에 연필경도 수준의 정의를 나타내었다.
도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 광경화 막을 포함하는 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도들이다. (100: 베이스 기판; 110: 화소 정의막; 120: 유기 발광 소자; 130: 제1 인캡슐레이션 층; 140, 143: 인캡슐레이션 층 145: 제2 인캡슐레이션 층)
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 신규한 아크릴레이트 화합물, 이를 포함하는 광경화성 조성물, 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 광경화성 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치에 대한 것으로, 구체적으로는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 신규한 아크릴레이트 단량체는 단관능 또는 2관능 화합물의 수준의 낮은 점도를 유지하면서, 치환기수를 높여 광경화 후 견고한 경화구조를 이루도록 하여 기존의 고점도 다관능 아크릴레이트와 동등 이상의 견고한 구조물 형성이 가능함을 실험적으로 확인하였다.
[화학식 1]
Figure 112017091933388-pat00002
상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이며, n은 2 내지 6의 정수이다.
본 발명의 광경화성 조성물은, 상기 신규한 아크릴레이트 화합물 이외에도 광중합 개시제 및/또는 첨가제 등을 포함할 수 있으며, 이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광경화성 조성물을 각 성분 별로 상세히 설명한다.
광중합성 단량체(A)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합성 단량체(A)는 후술하는 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 아크릴레이트 광중합성 단량체를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112017091933388-pat00003
상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이며, n은 2 내지 6의 정수이다.
바람직하게, 본 발명의 상기 신규한 아크릴레이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017091933388-pat00004
본 발명의 신규한 아크릴레이트 화합물은 점도를 단관능 또는 2관능 화합물의 수준으로 낮게 유지하면서, 치환기수를 높여 광경화 후 견고한 경화구조를 이루도록 하여 기존의 고점도 다관능 아크릴레이트와 동등 이상의 견고한 구조물 형성이 가능하다.
바람직하게 본 발명의 신규한 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광경화성 조성물의 점도는 잉크젯 적용에 적합하도록 15 Pa·s(N·s/m2 ＝kgf/m2·s)이하 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 점도가 9 내지 14 Pa·s(N·s/m2 ＝kgf/m2·s)일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합성 단량체(A)는 상기 아크릴레이트 광중합성 단량체 이외에도 당해 기술분야에 공지된 다른 광중합성 단량체를 추가로 포함할 수 있다.
추가로 사용 가능한 광중합성 단량체는 특별히 한정되지 않으며, 단관능 단량체, 2관능 단량체 및 그 밖의 다관능 단량체를 포함한다.
단관능 단량체의 구체예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 푸르루릴(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 노르보닐(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트 글리시딜 에테르, 테드라데실(메타)아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트등을 들 수 있다. 2관능 단량체의 구체예로는 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 1,10-데칸디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트,2-히드록시-3-메타크릴프로필 아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트등을 들 수 있다. 그 밖의 다관능 단량체의 구체예로서는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 아크릴레이트 광중합성 단량체는 광경화성 조성물 100 중량%에 대하여 30 내지 98 중량%, 바람직하게는 50 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만이면 광경화가 효과적으로 일어나지 않아 고밀도의 가교 밀도를 달성하기 어려울 수 있으며, 상기 범위를 초과하면 원하는 모양의 경화막 형성이 어려울 수 있다.
광중합 개시제 (B)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광중합 개시제(B)는 상기 광중합성 단량체를 중합시킬 수 있는 것이라면, 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 예를 들면, 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물 및 옥심에스테르계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 사용할 수 있다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 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 화합물의 구체적인 예를 들면, 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 옥심에스테르계 화합물의 구체적인 예를 들면, o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온, 1,2-옥탄디온,-1-(4-페닐치오)페닐,-2-(o-벤조일옥심), 에타논,-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일)카바졸-3-일,1-(o-아세틸옥심) 등을 들 수 있으며, 시판품으로 CGI-124(시바가이기사), CGI-224(시바가이기사), Irgacure OXE-01(BASF사), Irgacure OXE-02(BASF사), N-1919(아데카사), NCI-831(아데카사) 등이 있다.
또한, 상기 광중합 개시제(B)는 본 발명의 광경화성 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 광경화성 조성물은 광중합 개시 보조제를 함유함으로써, 감도가 더욱 높아져 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제로는, 예를 들어 아민 화합물과 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 들 수 있다.
상기 아민 화합물의 구체적인 예를 들면, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디에틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노아세토페논, 4-디에틸틸아미노아세토페논, 4-디메틸벤조페논, 4-디메틸벤즈알데히드, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있으며, 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 티올기를 가지는 유기 황화합물의 구체적인 예를 들면, 2-머캅토벤조티아졸, 1,4-비스(3-머캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-머캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리스리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리스리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제(B)는 광경화성 조성물의 총 100 중량%를 기준으로, 2 내지 70 중량%, 바람직하게는 2 내지 50 중량 %의 범위에서 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제(B)의 함량이 상기의 범위 내에 있으면, 광경화성 조성물이 고감도화되어 이 조성물을 사용하여 형성되는 스페이서의 강도 및 스페이서 표면의 평활성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 광중합 개시 보조제를 더 사용하는 경우, 본 발명의 광경화성 조성물의 총 100 중량%를 기준으로, 0.01 내지 10 중량 %의 범위에서 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제의 함량이 상기의 범위 내에 있으면, 광경화성 조성물의 감도가 더 높아지고, 이 조성물을 사용하여 형성되는 스페이서의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다.
첨가제(C)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 첨가제(C)는 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있는 것으로서, 예를 들면 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 레벨링제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 연쇄 이동제 등을 들 수 있다.
상기 충진제의 구체적인 예로는, 유리, 실리카, 알루미나, 산화티탄, 산화지르코니아 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는, 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 경화성 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 레벨링제로는, 시판되는 계면활성제를 사용할 수 있고, 예를 들어 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면활성제를 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 밀착 촉진제로는 실란계 화합물이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로서는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 또는 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 상기 예시한 밀착 촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 산화 방지제의 구체적인 예로는 4,4'-부틸리덴 비스[6-tert-부틸-3-메틸페놀], 2,2'-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조티리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 첨가제 (C)는 광경화성 조성물의 총 100 중량%를 기준으로, 0.5 내지 10 중량% 의 범위에서 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상술한 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 경화막에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 경화막은 기판 상에 상술한 광경화성 조성물을 도포하고 노광하여 형성된다. 상기 광경화 막 형성에 있어, 상술한 광경화성 조성물을 기재 상에 도포하고 코팅막을 형성할 수 있다. 도포 방법으로는, 예를 들어 잉크젯 프린팅, 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등을 들 수 있다.
이후, 노광 공정을 수행하여 광경화 막이 형성될 수 있으며, 노광 후 베이킹(post exposure baking: PEB) 공정이 더 수행될 수도 있다. 상기 노광 공정에 있어서, 고압수은램프의 UV-A영역(320~400nm), UV-B영역(280~320nm), UV-C영역(200~280nm) 등과 같은 자외선 광원이 사용될 수 있다. 필요에 따라 현상 공정이 더 수행되어 상기 광경화 막을 패턴화할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광경화 조성물을 사용한 잉크젯 프린팅을 통해 OLED 장치에 포함되는 발광층의 인캡슐레이션 층을 형성할 수 있다.
상기 광경화 막 형성에 있어, 상술한 광경화성 조성물을 기재 상에 도포하고 코팅막을 형성할 수 있다. 도포 방법으로는, 예를 들어 잉크젯 프린팅, 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등을 들 수 있다.
이후, 노광 공정을 수행하여 광경화 막이 형성될 수 있으며, 노광 후 베이킹(post exposure baking: PEB) 공정이 더 수행될 수도 있다. 상기 노광 공정에 있어서, 고압수은램프의 UV-A영역(320~400nm), UV-B영역(280~320nm), UV-C영역(200~280nm) 등과 같은 자외선 광원이 사용될 수 있다. 필요에 따라 현상 공정이 더 수행되어 상기 광경화 막을 패턴화할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광경화 조성물을 사용한 잉크젯 프린팅을 통해 OLED 장치에 포함되는 발광층의 인캡슐레이션 층을 형성할 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 광경화 막을 포함하는 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도들이다. 예를 들면, 도 6 내지 도 8은 상기 광경화 막을 유기 발광 소자의 인캡슐레이션 층으로 활용한 화상 표시 장치를 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 상기 화상 표시 장치는 베이스 기판(100), 화소 정의막(110), 유기 발광 소자(120) 및 인캡슐레이션 층(140)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(100)은 화상 표시 장치의 지지 기판 또는 백-플레인(back-plane) 기판으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 베이스 기판(100)은 글래스 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 일부 실시예들에 있어서, 폴리이미드와 같은 유연성을 갖는 수지 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 화상 표시 장치는 플렉시블 OLED 디스플레이로 제공될 수 있다.
베이스 기판(100) 상에는 화소 정의막(110)이 형성되어 색상 또는 이미지가 구현되는 각 화소가 노출될 수 있다. 베이스 기판(100) 및 화소 정의막(110) 사이에는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이가 형성될 수 있으며, 상기 TFT 어레이를 덮는 절연 구조물이 형성될 수 있다. 화소 정의막(110)은 상기 절연 구조물 상에 형성되며, 예를 들면 상기 절연 구조물을 관통하며 TFT와 전기적으로 연결되는 화소 전극(예를 들면, 양극(anode))을 노출시킬 수 있다.
화소 정의막(110)에 의해 노출된 각 화소 영역에는 유기 발광 소자(120)가 형성될 수 있다. 유기 발광 소자(120)는 예를 들면, 순차적으로 적층된 상기 화소 전극, 유기 발광층 및 대향 전극을 포함할 수 있다.
상기 유기 발광층은 적색, 녹색 및 청색 발광을 위한 당해 기술분야에 공지된 유기 발광물질을 포함할 수 있다. 상기 화소 전극 및 상기 유기 발광층 사이에는 정공 수송층(HTL)이 더 형성될 수 있으며, 상기 유기 발광층 및 상기 대향 전극 사이에는 전자 수송층(ETL)이 더 형성될 수 있다. 상기 대향 전극은 예를 들면, 음극(cathode)으로 제공될 수 있다. 상기 대향 전극은 각 화소 영역마다 패터닝될 수도 있으며, 복수의 유기 발광 소자들에 대한 공통 전극으로 제공될 수도 있다. 상기 유기 발광층 또는 유기 발광 소자(120)는 예를 들면, 잉크젯 프린팅 공정을 통해 형성될 수 있다.
인캡슐레이션 층(140)은 유기 발광 소자(120)를 커버하면서 화소 정의막(110)을 부분적으로 커버할 수 있다. 인캡슐레이션 층(140)은 예를 들면, 유기 발광 소자(120)의 수분 배리어 패턴으로 기능할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 광경화성 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 광경화성 조성물은 무용제 타입이면서, 잉크젯 프린팅이 가능한 저점도를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 광경화성 조성물은 약 20cp, 바람직하게는 약 15cp 이하의 점도를 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 인캡슐레이션 층(140)은 각 화소 마다 패터닝될 수 있으며, 상기 광경화성 조성물에 포함된 카르복실산 함유 단량체에 의해 향상된 웨팅성 및 밀착성으로 유기 발광 소자(120)를 커버할 수 있다. 또한, 알릴 에테르 화합물 및 (메타)아크릴레이트 화합물의 상호 작용을 통해 표면에서의 산소 저해를 방지하면서 향상된 경도를 갖는 인캡슐레이션 층(140)이 형성될 수 있다.
인캡슐이션 층(140) 상에는 편광 필름, 터치 센서, 윈도우 기판 등과 같은 추가 구조물들이 적층될 수 있다.
도 7을 참조하면, 인캡슐레이션 층(143)은 화소 정의막(110) 및 복수의 유기 발광 소자들(120)을 공통적으로 커버하는 필름 형태로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 인캡슐레이션 층은 제1 인캡슐레이션 층(130) 및 제2 인캡슐레이션 층(145)을 포함하는 복층 구조를 가질 수 있다.
제1 인캡슐레이션 층(130)은 예를 들면, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및/또는 실리콘 산질화물과 같은 무기 절연 물질로 형성될 수 있다. 제2 인캡슐레이션 층(145)은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 광경화성 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 인캡슐레이션 층은 유, 무기 하이브리드 필름 형태로 제공될 수 있다.
제2 인캡슐레이션 층(145)이 무기 절연층 상에 형성되는 경우에도, 카르복실산 함유 단량체에 의해 향상된 웨팅성에 의해 잉크젯 프린팅 공정을 위한 코팅성이 확보될 수 있다.
본 발명의 광경화성 조성물을 사용하고, 이상과 같은 각 공정을 거쳐 화소 및 배선이 형성된 기판 상에 경화막을 형성할 수 있다.
이렇게 해서 얻어지는 경화막은 액정표시장치 및 OLED표지장치 등의 화상표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 상술한 경화막을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
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.
합성예 1: 트리스(아크릴로일옥시에틸)아민(아크릴레이트 A)의 제조
1L 둥근 바닥 플라스크에 적하 깔대기와 냉각관을 연결한 후에 질소 분위기로 치환하여 테트라히드로퓨란 200mL를 주입한 후에 트리(히드록시에탄올)아민 (TCI제) 25.0g (0.17mol)과 2,6-루티딘 (Sigma-Aldrich제) 71.8g (0.67mol)을 용해시킨 뒤에 -5℃로 냉각시켰다. 아크릴산 클로리드 (TCI제) 50.0g (0.55mol)을 테트라히드로퓨란 150mL에 용해시킨 용액을 적하 깔대기에 채우고 2시간에 걸쳐서 온도가 급격하게 상승하지 않도록 주의하면서 천천히 적하를 진행하고 적하가 완료된 후, 온도를 상온으로 올려서 1시간 교반하였다. 그리고, 반응물은 65℃에서 가열하여 테트라히드로퓨란의 환류 조건에서 추가로 6시간을 교반하였다. 반응이 종료된 후에 다시 반응물을 -5℃로 냉각시키고 10% 탄산수소나트륨 수용액을 첨가한 후에 에틸 아세테이트를 이용하여 유기층을 추출하여 분리 깔대기로 분리한 후, 분리된 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조하였다. 이후, 건조된 용액은 여과 및 농축을 진행한 뒤에 컬럼 크로마토그래피를 이용한 정제를 통하여 목적 화학물 44.3g을 85% 수율로 얻을 수 있었다. Liquid Chromatography로 분석한 순도는 98%였다.
Figure 112017091933388-pat00005
이와 같이 합성된, 본 발명의 신규한 트리스(아크릴로일옥시에틸)아민의 분광 데이터를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
제조예 1: 광경화성 조성물의 제조
하기 표 1의 조성에 따라, 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 광경화성 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 1의 단위는 중량% 이다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
아크릴레이트 (a) 86.2 69 69 69 - - - - -
Acrylate
화합물 		a-1 - 17.2 - - 86.2 - - - -
a-2 - - 17.2 - - 86.2 - - -
a-3 - - - 17.2 - - 86.2 - -
a-4 - - - - - - - 86.2 -
a-5 - - - - - - - - 86.2
광개시제 (B) 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6
계면활성제 (C) 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100
a : 화학식 2로 표시되는 3관능 아크릴레이트 화합물
a-1 : 이소보닐 아크릴레이트 (IB: (주) 新中村化工業 제조) [화학식3]
a-2 : 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (A-HD-N: (주) 新中村化工業 제조) [화학식4]
a-3 : 에톡시化 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (A-TMPT-3EO: (주) 新中村化工業 제조) [화학식5]
a-4 : 에톡시化 글리세린 트리아크릴레이트 (A-GLY-3EO: (주) 新中村化工業 제조) [화학식6]
a-5 : 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (A-TMPT: (주) 新中村化工業 제조) [화학식7]
B : 화학식 8으로 표시되는 옥심 에스테르계 화합물
C : SH8400 Fluid (Dow-Corning-Toray제조)
[화학식 3]
Figure 112017091933388-pat00006
[화학식 4]
Figure 112017091933388-pat00007
[화학식 5]
Figure 112017091933388-pat00008
[화학식 6]
Figure 112017091933388-pat00009
[화학식 7]
Figure 112017091933388-pat00010
[화학식 8]
Figure 112017091933388-pat00011
제조예 2: 경화막의 제조
Silicon Nitride가 2800Å두께로 증착된 50mm X 50mm크기의 유리 기판 (이글 2000; 코닝사 제조)에, 상기 실시예 및 비교예의 광경화 조성물을 도포하고 경화 후 막두께가 3.0㎛가 되도록 Spin Coater를 이용하여 Coating하였다. Spin Coating진행 후 정반 위에 놓고 5분간 방치한 후에 아크릴 케이스 내에 넣고서 질소 분위기로 치환한 후 UV경화장치(Model No. LZ-UVC-F402-CMD)를 이용하여 조도 150mW/cm2(UV-A영역측정)로 20초간 조사하여 경화도막을 얻었다.
실험예
이렇게 얻어진 경화막을 아래와 같이 물성 평가를 실시하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 점도 측정
실시예 및 비교예에서, 각 성분을 혼합하여 얻어진 조성물을 점도 측정기(Model: DV3T; Brookfield사 제조)로 점도를 측정하였다. (회전수 20rpm/25℃)
(2) 표면경화 평가
상기 제조예 2에 따라 제조된 도막을 라텍스 글러브를 착용하고 문질러서 표면이 변화하는지 확인하는 방법으로 가교반응이 온전히 진행되었는지를 확인하였다. 정상적으로 경화반응이 진행된 경우는 글러브를 착용하고 손가락을 문지르는 정도로는 도막이 밀리거나 긁힘이 발생하지 않으나 단위 조사 시간 동안에 경화가 제대로 진행되지 않은 도막은 아래의 사진과 같이 도막에 문질러진 흔적이 나타나는 등 표면이 무르고 점성을 가지는 것을 알 수 있었다.
도 3은 도막 표면의 경화가 제대로 진행되지 않아 표면이 긁히는 경우의 결과를 나타낸 그림이다. 경화반응이 올바르게 진행되면 이와 같은 현상은 발생하기 않는다. 도 4는 도막 표면의 경화가 올바르게 진행된 경우를 나타낸 그림이다. 라텍스 글러브로 만지는 정도로 아무런 문제가 발생하지 않음을 알 수 있다.
(3) 연필경도의 측정
상기 제조예 2에 따라 얻어진 도막을 연필 경도 측정기(Pencil Hardness Tester)를 이용하여 경도를 측정하였다. 도막 표면에 미쓰비시 연필(Mitsu-Bish Pencil)을 접촉시킨 다음 그 위에 1Kg의 추를 올려놓아 하중을 증가시킨 상태에서 50mm/sec의 속도로 기판의 표면을 긁고 표면을 관찰함으로써 표면 경도를 측정하였다. 도막이 너무 물러서 연필경도를 측정할 수 없었던 경우에 대하여 "측정불가"로 기재하였다. 도 5에 연필경도 수준의 정의를 나타내었다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
조성점도(m·Pas) 11.4 10.2 9.4 13.4 8.1 4.5 60.8 >100 >100
표면경화 확인 ○ ○ ○ ○ × × ○ ○ ○
연필경도 4H 3H 2H 5H 측정
불가		 측정
불가		 H HB 3H
상기 표 2의 실험결과를 참고하면, 본 발명의 실시에 1 내지 4의 경우 13.5 이하의 낮은 점도를 나타내어 잉크젯 적용에 적합할 뿐 아니라, 우수한 경도를 나타내어 견고한 경화구조 형성이 가능함을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. (A) 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체; 및
    (B) 광중합 개시제를 포함하되,
    상기 (A) 아크릴레이트 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는, 점도가 9 내지 14 Pa·s 인, 무용제형 저점도 광경화성 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112018051177712-pat00012

    상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이며, n은 2 내지 6의 정수이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (A) 아크릴레이트 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는, 무용제형 저점도 광경화성 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112018021401472-pat00013
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    (C) 첨가제를 더 포함하는 무용제형 저점도 광경화성 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 첨가제는 충진제, 고분자 화합물, 경화제, 레벨링제, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 및 연쇄 이동제 중 하나 이상인 무용제형 저점도 광경화성 조성물.
  7. 조성물 총 100 중량% 대비,
    (A) 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체 30 내지 98 중량%; 및
    (B) 광중합 개시제 2 내지 70 중량%를 포함하는, 점도가 9 내지 14 Pa·s 인, 무용제형 저점도 광경화성 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112018051177712-pat00022

    상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이며, n은 2 내지 6의 정수이다.
  8. 조성물 총 100 중량% 대비,
    (A) 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 화합물을 포함하는 광중합성 단량체 40 내지 90 중량%;
    (B) 광중합 개시제 2 내지 50 중량%; 및
    (C) 첨가제 0.5 내지 10 중량%를 포함하는, 점도가 9 내지 14 Pa·s 인, 무용제형 저점도 광경화성 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112018051177712-pat00023

    상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 메틸기이며, n은 2 내지 6의 정수이다.
  9. 청구항 1, 2, 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 무용제형 저점도 광경화성 조성물을 이용하여 형성되는 광경화성 경화막.
  10. 청구항 9에 따른 경화막을 포함하는 화상표시장치.

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