KR102024778B1 - 블랙 실런트 조성물, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

블랙 실런트 조성물, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 실런트 조성물은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함한다.

Description

블랙 실런트 조성물, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법{BLACK SEALANT COMPOSITION, DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING FOR THE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 블랙 실런트를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 실런트는 디스플레이용 재료에서 필름과 필름 간의 접착, 그리고 광학기구물과 필름과의 접착, 필름 사이의 측면(side edge) 씰(seal) 등 다양한 접착부위를 포함하고 있다. 종래에 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시장치에 있어서 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판을 합착시키기 위해, 아크릴계 성분과 에폭시 성분을 포함한 양면테이프형 실런트를 포함한 양면 테이프형 실런트와 같은 기술 적용하기도 하였다.
양면테이프형 실런트는 실런트를 도포하는 것이 아니라 부착하는 형태이므로 실런트 단선, 미사출, 사출량 불량 등의 불량이 발생하지 않는다. 또한, 미경화된 실런트가 없기 때문에 미경화된 실런트에 의한 액정 오염이 발생하지 않으며 실런트의 폭 균일도도 확보할 수 있다. 그리고, UV를 조사하여 공정을 진행하지 않으므로 UV차단마스크를 제작할 필요가 없기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 양면테이프형 실란트는 검정색 안료를 포함하고 있어서 측면에서 액정표시장치를 보았을 때 발생하는 빛샘 불량을 제거할 수 있다.
그러나, 양면테이프형 실란트는 충분한 경화율을 위해 적용 온도 범위가 통상 150 내지 180℃의 온도 범위에서 1시간 수준에서 열 경화되고 경화시간을 단축하기 위해서는 통상 온도를 더 올려야 하는 트레이드 오프(TRADE OFF)관계에 있다.
또한, 경화성은 다소 떨어지나 접착시간을 줄이기 위해 아크릴 접착제로 대체하여 사용하기도 하였다. 아크릴계 접착제는 경화강도는 약하나 접착시간이 빠른 장점이 있고, 에폭시의 경우는 경화시간이 수시간까지 걸리는 단점이 있기는 하나 경화강도가 크므로 이 두 접착제의 장점을 위해 두접착제의 하이브리드형 실란트가 개발되기도 하였다.
열경화가 아닌 속경화를 위한 방법으로는 uv 경화 시스템을 이용하여 수십초 이내에 경화를 시키는 방법이 있지만 이는 UV 경화를 하기 위한 경화 시스템구축과 광원이 닿을 수 있는 두께 및 위체에서만 접합이 가능한 단점을 지니고 있다. 하지만 열을 이용하지 않는만큼 열에 취약한 부위에 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
그러나, 백라이트 유닛과 같은 광원의 빛샘을 막기 위해 블랙 안료나 염료를 사용할 경우 블랙 소재의 광흡수에 의해 UV 광원을 흡수하여 UV 경화시스템의 본질을 흐리게 하는 취약점이 있어 종래의 기술과 같이 열경화를 해야 하는 취약점이 있다. 따라서, 에폭시의 열경화의 단점과 아크릴의 UV 경화의 단점을 보완할 수 있는 실런트의 개발 요구가 계속되고 있다.
본 발명은 광원의 빛샘을 방지하고 열 경화가 용이한 블랙 실런트, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 실런트 조성물은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함한다.
상기 코어는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 이트륨(Y), 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 산화물로 이루어진다.
상기 쉘은 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화세륨(CeO2) 및 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.
상기 수지는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 또는 이들의 혼합 수지로 이루어진다.
상기 혼합 수지는 전체 혼합 수지 100 중량부에 대해 에폭시 수지가 50 내지 90 중량부로 혼합된다.
상기 블랙 실런트 조성물 100 중량부에 대해 상기 자성체 나노입자는 1 내지 10 중량부로 혼합된다.
상기 블랙 실런트 조성물 100 중량부에 대해 상기 블랙 전도성 물질은 1 내지 10 중량부로 혼합된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시소자가 형성된 하부기판 및 상부기판 및 상기 하부기판과 상기 상부기판을 접착하는 블랙 실런트를 포함하며, 상기 블랙 실런트는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자, 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함한다.
상기 코어는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 이트륨(Y), 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 산화물로 이루어진다.
상기 쉘은 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화세륨(CeO2) 및 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.
상기 수지는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 또는 이들의 혼합 수지로 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은 하부기판과 상부기판에 표시소자를 형성하는 단계, 상기 하부기판 또는 상기 상부기판에 블랙 실런트를 도포하여 합착하는 단계 및 고주파 교번자계를 이용하여 상기 블랙 실런트에 자기장을 걸어주어 상기 블랙 실런트를 경화하는 단계를 포함하며, 상기 블랙 실런트는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자, 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함한다.
상기 고주파 교번자계는 100 내지 500khz의 주파수를 조정하여 자기장을 걸어준다.
상기 블랙 실런트를 경화하는 단계는 10초 내지 200초 이내로 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 실런트 조성물, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 블랙 도전성 물질로 인해 블랙을 나타냄으로써, 블랙 실런트를 적용한 표시장치는 광원의 빛이 외곽으로 새어나오는 빛샘 문제를 해소할 수 있는 이점이 있다. 둘째, 블랙 실런트 조성물의 자성체 나노입자에 자기장을 인가하여 자성체 나노입자의 회전 마찰열을 이용하여 실런트를 빠른 시간 내에 열경화함으로써, 종래 실런트를 열경화하기 위해 퍼니스의 고열에 장시간 노출되어 표시장치가 손상되던 문제를 해소할 수 있는 이점이 있다. 셋째, 상기 블랙 도전성 물질이 자성체 나노입자의 마찰 열을 실런트 전체에 효과적으로 전달하여, 실런트의 열경화를 빠른 시간 내에 달성할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 자성체 나노입자를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 블랙 실런트 조성물을 나타낸 도면.
도 3은 자성체 나노입자의 회전하여 열을 발생하는 것을 모식화한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 블랙 실런트 조성물에 자기장을 인가하기 위한 고주파 교번자계를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 동일한 세기의 자기장을 인가하여 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 전압으로 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 펄스 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예 5 내지 8에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 동일한 세기의 자기장을 인가하여 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 실시예 5 내지 8에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 전압으로 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명의 실시예 8에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 펄스(pulse) 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 나타낸 그래프.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 표시장치에 사용되는 블랙 실런트 조성물은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자와, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자, 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함한다.
도 1은 본 발명의 자성체 나노입자를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 블랙 실런트 조성물을 나타낸 도면이며, 도 3은 자성체 나노입자의 회전하여 열을 발생하는 것을 모식화한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본발명의 자성체 나노입자(10)는 코어(20)와 코어(20)를 감싸는 쉘(30)로 이루어진다. 코어(20)는 나노 사이즈의 미립자상태에서 초상자성(superparamagnetism, SPM)을 가지는 것으로, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 이트륨(Y), 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있고, 또한, 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 등을 소량 포함하고 있는 삼산화철(Fe2O3), 사산화철(Fe3O4) 등으로 이루어진다. 특히, 본 발명에서는 제조 및 수득이 용이하다는 점에서 대표적으로 철산화물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 마그헤마이트(γ-Fe2O3)의 산화철이나 자철광(Magnetite, Fe3O4)을 사용할 수 있다.
초상자성은 외부의 자기장이 없을시에는 자성이 없는 상태로 존재하다가 외부의 자기장에 노출되었을 때 자성을 갖는 현상으로, 금속산화물 자성체가 1 내지 100 nm의 초미립자수준을 유지하게 되면 입자들은 초상자성을 나타내 외부의 자기장이 인가될 때 미소한 자석으로 거동한다. 한편, 본 발명의 코어(20)는 초상자성 외에, 재료의 특성과 구조에 따라 강자성체(Ferromagnetic), 반강자성체(Anti-ferromagnetic), 페리자성체(Ferrimagnetic) 등으로 구분되어지는 자성체를 모두 적용할 수 있다.
상기 코어(20)를 감싸고 있는 쉘(30)은 코어(20)의 자성체의 산화를 방지하고 나노입자의 도메인을 나노사이즈로 유지시키고 자성체의 전기적 성질을 최소화하기 위한 절연체로서의 역할과, 자기장에 영향을 받지 않는 봉지(encap)재료로의 역할을 한다. 이러한 쉘(30)은 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화세륨(CeO2) 및 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 특히 본 발명에서 쉘(30)의 재료로서는 코어-쉘 구조에서 쉘 재료로 널리 이용되고 있는 산화실리콘(SiO2)을 사용할 수 있다.
상기 코어(20)에 적용되는 자성체의 함량은 5 내지 100wt%가 될 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다. 코어(20)의 자성 나노입자와 MWCNT를 수계 및 알코올계에 분산시켜 주고 이를 산화실리콘(SiO2)을 졸-겔(sol-gel)법으로 감싸주어 코어(20)가 산화실리콘(SiO2)의 쉘(30)에 내장된(embeded) 자성체 나노입자(10)를 제조할 수 있다.
전술한 자성체 나노입자는 접착성의 수지에 혼합되어 실런트로 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 자성체 나노입자(10)는 수지(50)에 혼합된다. 수지(50)는 접착성과 내습성이 우수한 열경화성 수지인 에폭시 수지를 사용할 수 있고, 경화성이 우수한 아크릴 수지도 사용할 수 있다. 본 발명에서는 에폭시 수지와 아크릴 수지가 혼합된 혼합 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 에폭시수지(ERL-4221 (3,4 Epoxy CyclohexylMethyl 3,4 epoxy Cyclohexyl Carboxylate))와 메틸메타아크릴레이트-부틸메타아크릴레이트 공중합체를 통상 경화시간과 온도에 상관하여 적정비를 혼합하여 사용한다. 여기서, 혼합 수지는 전체 혼합 수지 100 중량부에 대해 에폭시 수지가 50 내지 90 중량부의 비율로 혼합되고, 나머지를 아크릴 수지로 혼합한다. 혼합 수지는 예를 들어, 에폭시 수지를 80%, 아크릴 수지를 20% 수준으로 혼합한다.
상기 자성체 나노입자(10)가 혼합되는 수지(50)에 도전성 블랙입자(40)가 더 혼합된다. 도전성 블랙입자(40)는 블랙을 나타내는 도전성의 물질들로, 탄소나노튜브(Carbon nano tube, CNT)를 포함한 전도성 카본블랙, 그래핀, 블랙을 띄는 안료들을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 탄소나노튜브가 전기전도성, 열전도성, 우수한 기계적 강도를 지니는 가장 대표적인 재료이므로 탄소나노튜브를 사용한다.
따라서, 본 발명의 블랙 실런트 조성물은 수지(50)에 자성체 나노입자(10)와 탄소나노튜브(40)가 혼합된 것으로 형성된다. 여기서, 자성체 나노입자(10)는 전체 블랙 실런트 조성물 100 중량부에 대해 1 내지 10 중량부로 혼합된다. 자성체 나노입자(10)가 1 중량부 이상이면 수지의 경화를 위한 열이 효율적으로 발생되어 경화가 용이하고, 자성체 나노입자(10)가 10 중량부 이하이면 블랙 실런트 조성물의 접착력이 저하되는 것을 방지한다. 또한, 블랙 전도성 물질(40)은 전체 블랙 실런트 조성물 100 중량부에 대해 1 내지 10 중량부로 혼합된다. 블랙 전도성 물질(40)이 1 중량부 이상이면 수지의 경화를 위한 열이 효과적으로 수지 전체에 전달되어 경화가 용이하고, 블랙 전도성 물질(40)이 10 중량부 이하이면 블랙 실런트 조성물의 접착력이 저하되는 것을 방지한다.
전술한 본 발명의 블랙 실런트 조성물은 수지(50)에 자성체 나노입자(10)와 탄소나노튜브(40)가 혼합된다. 블랙 실런트 조성물은 자성체 나노입자(10)를 제조한 후 수지(50)에 탄소나노튜브(40)와 함께 일정 비로 혼합하여 제조한다. 또한, 자성체 나노입자(10)를 분체화하여 에폭시 수지와 아크릴 수지가 혼합된 혼합 수지(50)에 분산시킬 수도 있지만, 이를 직접 모노머 단량체에 분산시켜 중합하는 방법으로도 적용가능하다. 이러한 방법외에 탄소나노튜브와 자성체 나노입자를 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 이를 적정비로 혼합한 혼합 수지에 직접 도입하여 분산시켜 사용하는 방법도 가능하다.
본 발명의 블랙 실런트 조성물은 자성체 나노입자에 자기장을 인가하여 자성체 나노입자의 회전 마찰열을 이용하여 실런트를 열경화할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에서 초상자성의 특성을 자성체 나노입자에 접목시키면, AC 전기장을 통해 자장이 형성되고 전기장의 방향을 바꾸게 되면 자기장의 방향이 바뀌게 된다. 이러한 전기장의 변화 속도로 펄스를 만들어내고 전기장의 세기를 통해 자기장의 세기를 조절할 수 있다. 이러한 전기장의 방향 전환을 통해 자성체 나노입자의 자기모멘트를 바꾸게 하고 이를 통해 도메인이 회전하게 되어 마찰열을 야기시켜 열을 발생하게 한다. 이러한 원리로 자성체 나노입자의 회전(spin)에 의해 마찰열을 야기시키고 탄소나노튜브를 통해 열경화성 수지인 매질로 열을 전달시켜, 열경화성 수지가 경화될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 블랙 실런트 조성물은 블랙 도전성 물질을 적용한 블랙 실런트를 표시장치에 사용하여, 광원의 빛샘을 방지할 수 있다. 또한, 자성체 나노입자에 자기장을 인가하여 자성체 나노입자의 회전 마찰열을 이용하여 실런트를 빠른 시간 내에 열경화함으로써, 장시간의 고열에 노출되어 표시장치가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 블랙 도전성 물질이 자성체 나노입자의 발생열을 수지에 효과적으로 전달하여, 열경화를 빠른 시간 내에 달성할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다. 하기에서는 표시장치의 예로 액정표시장치를 설명하였지만, 이에 한정되지 않으며, 플라즈마디스플레이장치, 유기전계발광표시장치 등의 각종 표시장치를 사용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 TFT 어레이(120)가 형성된 하부기판(110), 컬러필터 어레이(140)가 형성된 상부기판(120), 하부기판(110)과 상부기판(120) 사이에 개재된 액정층(150)을 포함하는 표시패널(100)을 포함한다. 전술한 본 발명의 블랙 실런트 조성물은 상기 하부기판(110)과 상부기판(120) 사이에 도포된 블랙 실런트(160)로 이용되어 하부기판(110)과 상부기판(120)을 합착된다.
또한, 도 5를 참조하면, 전술한 표시패널(100)은 백라이트 유닛(BLU) 상에 장착된다. 백라이트 유닛(BLU)은 광원으로부터 빛을 제공받아 면광원으로 변환하는 도광판(170), 도광판(170)이 장착된 바텀 커버(160), 바텀 커버(160)의 측면을 감싸는 측면 커버(180) 및 바텀 커버(160)와 측면 커버(180)를 체결하는 볼트(185)를 포함한다.
전술한 본 발명의 블랙 실런트 조성물은 표시패널(100)과 측면 커버(180) 사이의 위치(B)에 도포되어 표시패널(100)을 측면 커버(180)에 접착 고정시키는 역할을 한다. 또한, 블랙 실런트 조성물은 표시패널(100)의 측면 위치(A)에 도포되어, 표시패널(100)의 측면을 밀봉하는 역할을 한다.
본 발명의 블랙 실런트 조성물은 전술한 표시패널(100)의 합착 및 밀봉 역할, 표시패널(100)과 측면 커버(180)의 접착 역할 외에도 반도체 또는 디스플레이 분야에서 실런트가 사용되는 곳이라면 어디에도 적용가능하다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 블랙 실런트 조성물에 자기장을 인가하기 위한 고주파 교번자계를 나타낸 도면이다.
전술한 본 발명의 블랙 실런트 조성물을 도포하여 형성된 블랙 실런트로 합착된 표시패널(100)은 블랙 실런트(160)에 자기장을 인가하여 열경화하는 공정이 수행된다.
도 6을 참조하면, 블랙 실런트(160)에 의해 합착된 표시패널(100)을 고주파 교번자계(200)의 +전자석(+)과 -전자석(-)의 사이에 두고 자기장의 방향을 변화시켜 자기모멘터의 방향변화에 따른 자성체 나노입자의 마찰열 유도할 수 있다. 이때, 고주파 교번자계는 100 내지 500khz의 주파수를 조정하여 자기장을 걸어줄 수 있으며, 자성체 나노입자의 마찰열을 통해 블랙 실런트는 10초 내지 200초 이내로 경화될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 코일에 의한 수평 자기장응 이용한 고주파 교번자계(200)를 통해 블랙 실런트(160)의 자성체 나노입자에 자장의 방향을 바꾸어 마찰열을 유도할 수도 있다. 본 발명에서는 도 6 및 도 7에 도시된 고주파 교번자계 장치 외에 자성체 나노입자의 마찰열을 유도할 수 있는 장치라면 어느 것이라도 사용가능하다.
상기와 같이, 본 발명의 표시장치에 사용된 블랙 실런트는 자성체 나노입자에 자기장을 인가하여 자성체 나노입자의 회전 마찰열을 이용하여 실런트를 빠른 시간 내에 열경화함으로써, 장시간의 고열에 노출되어 표시장치가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 블랙 도전성 물질이 자성체 나노입자의 발생열을 수지에 효과적으로 전달하여, 열경화를 빠른 시간 내에 달성할 수 있다.
이하, 본 발명의 블랙 실런트 조성물의 특성에 관하여 하기 실시예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
유리 비커에 에폭시 수지(3,4 Epoxy CyclohexylMethyl 3,4 epoxy Cyclohexyl Carboxylate) 40g, 자성체 나노입자 0.4g과 다중벽탄소나노튜브(MWCNT) 1g을 혼합하여 균질화하고 이어서 빙냉 초음파로 15분간 균질화하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다. 두 개의 유리 막대에 자성체 나노입자가 포함된 블랙 실런트 조성물을 균일하게 부착하고 이를 자기장에 두고 테스트를 진행하였다.
실시예 2
전술한 실시예 1과 동일한 공정 조건 하에, 자성체 나노입자를 0.8g을 사용한 것만을 달리하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다.
실시예 3
전술한 실시예 1과 동일한 공정 조건 하에, 자성체 나노입자를 1.2g을 사용한 것만을 달리하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다.
실시예 4
전술한 실시예 1과 동일한 공정 조건 하에, 자성체 나노입자를 2.0g을 사용한 것만을 달리하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다.
실시예 5
유리 비커에 메틸 메트아크릴레이트 부틸 메트아크릴레이트 공중합체 10g, 에폭시 수지(3,4 Epoxy Cyclohexyl Methyl 3,4 epoxy Cyclohexyl Carboxylate) 40g, 자성체 나노입자 0.5g과 다중벽탄소나노튜브(MWCNT) 1g을 혼합하여 균질화하고 이어서 빙냉 초음파로 15분간 균질화하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다. 두 개의 유리 막대에 자성체 나노입자가 포함된 블랙 실런트 조성물을 균일하게 부착하고 이를 자기장에 두고 테스트를 진행하였다.
실시예 6
전술한 실시예 5와 동일한 공정 조건 하에, 자성체 나노입자를 1.0g을 사용한 것만을 달리하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다.
실시예 7
전술한 실시예 5와 동일한 공정 조건 하에, 자성체 나노입자를 1.5g을 사용한 것만을 달리하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다.
실시예 8
전술한 실시예 5와 동일한 공정 조건 하에, 자성체 나노입자를 2.0g을 사용한 것만을 달리하여 블랙 실런트 조성물을 제조하였다.
<실험 1>
전술한 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 동일한 세기의 자기장을 인가하여 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 하기 표 1 및 도 8에 나타내었다.
실시예 함량(%) 시간(s)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
1 1 22 25 30 31 36 40 42 48 51 53 55 59 60 62 63 65
2 2 22 30 37 45 51 59 63 70 72 76 80 82 87 90 91 93
3 3 22 35 43 55 65 75 86 90 95 100 105 110 113 118 120 121
4 5 22 29 57 72 90 108 120 127 135 140 147 155 - - - -
상기 표 1 및 도 8을 참조하면, 블랙 실런트 조성물에 자성체 나노입자의 함량이 1% 에서 5%로 늘어날수록 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도가 빨리 상승되는 것을 확인하였다.
<실험 2>
전술한 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 전압으로 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 하기 표 2 및 도 9에 나타내었다. (자기장의 초기 세기를 기준으로 자기장의 변화량을 %로 나타내었다.)
실시예 변화량(%) 시간(s)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
1 20 22 24 27 30 32 38 39 40 42 45 49 50 52 55 57 58
2 40 22 30 41 52 64 78 90 100 110 113 119 124 130 138 140 142
3 50 22 40 60 80 90 110 120 137 140 147 150 - - - - -
4 70 23 50 78 102 124 142 160 - - - - - - - - -
상기 표 2 및 도 9를 참조하면, 블랙 실런트 조성물에 인가되는 자기장 세기가 20%에서 70%로 커질수록 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도가 빨리 상승되는 것을 확인하였다.
<실험 3>
전술한 실시예 4에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 펄스(pulse) 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 하기 표 3 및 도 10에 나타내었다.


시간(s)
0 10 20 30 40
Hz 변화
 5kw/240khz 20 60 85 118 144
5kw/280khz 20 80 125 170 -
상기 표 3 및 도 10을 참조하면, 블랙 실런트 조성물에 인가되는 자기장 세기가 240khz에서 280khz로 커질수록 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도가 빨리 상승되는 것을 확인하였다.
<실험 4>
전술한 실시예 5 내지 8에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 동일한 세기의 자기장을 인가하여 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 하기 표 4 및 도 11에 나타내었다.
실시예
 함량(%)
 시간(s)
0 10 20 30 40 50 60
5 1 22 31 40 48 53 59 62
6 2 22 45 59 70 76 82 90
7 3 22 55 75 90 100 110 118
8 5 22 72 108 127 140 155 168
상기 표 4 및 도 11을 참조하면, 블랙 실런트 조성물에 자성체 나노입자의 함량이 1% 에서 5%로 늘어날수록 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도가 빨리 상승되는 것을 확인하였다.
<실험 5>
전술한 실시예 5 내지 8에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 전압으로 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 하기 표 5 및 도 12에 나타내었다. (자기장의 초기 세기를 기준으로 자기장의 변화량을 %로 나타내었다.)
실시예 변화량
(%)		 시간(s)
0 10 20 30 40 50 60 70
5 20 22 24 27 30 32 38 39 40
6 40 22 30 41 52 64 78 90 100
7 50 22 40 60 80 90 110 120 137
8 70 23 50 78 102 124 142 160 -
상기 표 5 및 도 12를 참조하면, 블랙 실런트 조성물에 인가되는 자기장 세기가 20%에서 70%로 커질수록 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도가 빨리 상승되는 것을 확인하였다.
<실험 6>
전술한 실시예 8에 따라 제조된 블랙 실런트 조성물에 자기장 세기를 펄스(pulse) 변화시켜, 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도 변화를 측정하여 하기 표 6 및 도 13에 나타내었다.


시간(s)
0 10 20 30 40
Hz 변화
 5kw/240khz 20 66 95 132 154
5kw/280khz 20 90 142 184 -
상기 표 6 및 도 13을 참조하면, 블랙 실런트 조성물에 인가되는 자기장 세기가 240khz에서 280khz로 커질수록 시간에 따른 블랙 실런트 조성물의 온도가 빨리 상승되는 것을 확인하였다. 전술한 실험 1 내지 6을 통해, 140℃ 도달 시간이 자성체 나노입자의 함량이 5%일 때 45초이고, 전압이 70%일 때 50초이며, 자기장 펄스 280kHz일 때 20초 수준으로 UV 경화 시간에 유사한 경화 시간을 나타내는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 블랙 실런트 조성물, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 블랙 도전성 물질로 인해 블랙을 나타냄으로써, 블랙 실런트를 적용한 표시장치는 광원의 빛이 외곽으로 새어나오는 빛샘 문제를 해소할 수 있는 이점이 있다. 둘째, 블랙 실런트 조성물의 자성체 나노입자에 자기장을 인가하여 자성체 나노입자의 회전 마찰열을 이용하여 실런트를 빠른 시간 내에 열경화함으로써, 종래 실런트를 열경화하기 위해 퍼니스(furnace)의 고열에 장시간 노출되어 표시장치가 손상되던 문제를 해소할 수 있는 이점이 있다. 셋째, 상기 블랙 도전성 물질이 자성체 나노입자의 마찰 열을 실런트 전체에 효과적으로 전달하여, 실런트의 열경화를 빠른 시간 내에 달성할 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 자성체 나노입자 20 : 코어
30 : 쉘 40 : 도전성 블랙입자
50 : 수지

Claims (16)

  1. 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자;
    블랙을 나타내는 도전성 블랙입자; 및
    상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함하며,
    블랙 실런트 조성물 100 중량부에 대해 상기 도전성 블랙입자는 1 내지 10 중량부로 혼합되는 블랙 실런트 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코어는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 이트륨(Y), 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 산화물로 이루어지는 블랙 실런트 조성물.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 쉘은 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화세륨(CeO2) 및 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 블랙 실런트 조성물.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 수지는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 또는 이들의 혼합 수지로 이루어지는 블랙 실런트 조성물.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 혼합 수지는 전체 혼합 수지 100 중량부에 대해 에폭시 수지가 50 내지 90 중량부로 혼합되는 블랙 실런트 조성물.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 블랙 실런트 조성물 100 중량부에 대해 상기 자성체 나노입자는 1 내지 10 중량부로 혼합되는 블랙 실런트 조성물.
  7. 삭제
  8. 표시소자가 형성된 하부기판 및 상부기판; 및
    상기 하부기판과 상기 상부기판을 접착하는 블랙 실런트를 포함하며,
    상기 블랙 실런트는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자, 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함하며,
    상기 블랙 실런트 100 중량부에 대해 상기 도전성 블랙입자는 1 내지 10 중량부로 혼합되는 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 코어는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 이트륨(Y), 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 산화물로 이루어지는 표시장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 쉘은 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화세륨(CeO2) 및 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 표시장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 수지는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 또는 이들의 혼합 수지로 이루어지는 표시장치.
  12. 하부기판과 상부기판에 표시소자를 형성하는 단계;
    상기 하부기판 또는 상기 상부기판에 블랙 실런트를 도포하여 합착하는 단계; 및
    고주파 교번자계를 이용하여 상기 블랙 실런트에 자기장을 걸어주어 상기 블랙 실런트를 경화하는 단계를 포함하며,
    상기 블랙 실런트는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 자성체 나노입자, 블랙을 나타내는 도전성 블랙입자, 및 상기 자성체 나노입자와 상기 도전성 블랙입자가 분산된 수지를 포함하며,
    상기 블랙 실런트 100 중량부에 대해 상기 도전성 블랙입자는 1 내지 10 중량부로 혼합되는 표시장치의 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 고주파 교번자계는 100 내지 500khz의 주파수를 조정하여 자기장을 걸어주는 표시장치의 제조방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 블랙 실런트를 경화하는 단계는 10초 내지 200초 이내로 수행되는 표시장치의 제조방법.
  15. 제8 항에 있어서,
    상기 블랙 실런트는 상기 상부기판 및 상기 하부기판의 측면에 위치하는 표시장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 하부기판과 상기 상부기판이 합착된 표시패널;
    상기 표시패널 하부에 위치하는 측면 커버; 및
    상기 표시패널과 상기 측면 커버를 접착하는 추가의 블랙 실런트를 더 포함하는 표시장치.
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