KR102067857B1 - 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 베젤 패턴 형성 시 경화수축 없이 평탄하고 기재와의 부착력이 우수한 베젤 패턴의 형성이 가능하고, 이에 따라 성능, 내구성 및 내화학성이 우수한 베젤 패턴 및 이를 포함하는 디스플레이 기판을 제공할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성 방법에 대한 것이다.
터치패널 베젤(bezel) 패턴의 형성 공정은 기존에는 대부분 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 진행되어 왔다. 그러나, 스크린 프린팅 방식으로는 일정 수준의 광학밀도(Optical Density, OD)를 얻기 위해서는 2도 이상의 인쇄를 요구하며, 그 결과 두께 10 ㎛ 수준의 베젤 패턴이 기판에 형성되고 여기에 전극을 형성하면, 베젤 패턴과 기판의 경계면에서 단선 발생의 가능성 등이 존재한다.
따라서, 잉크젯 프린팅 방식으로 베젤 패턴을 형성하는 시도가 이루어지고 있다. 잉크젯 프린팅 방식은 자외선 경화 또는 열경화 방식으로 원하는 패턴을 비접촉 방식으로 단시간 내에 형성할 수 있으며, 잉크젯 드롭(drop)의 도트(dot) 간격을 조절하여 제품의 광학밀도 달성이 가능하다는 장점이 있다.
현재, 대부분의 베젤 패턴은 강화유리 위에 인쇄되고 있으나 강화유리를 대체하기 위한 필름이나 다양한 기재에 베젤 패턴을 인쇄하기 위해서는 기존 강화유리에 사용되었던 고온의 열 경화방식은 적용하기 어렵기 때문에 자외선 경화방식으로 베젤 패턴을 형성하는 방법을 사용한다.
상기와 같은 잉크젯 프린팅 방식으로 베젤 패턴을 형성할 경우 스크린 프린팅 방식에 비하여 얇은 두께로 한번에 인쇄할 수 있다는 장점이 있다. 그래서 잉크젯 공정용 잉크의 경우 상대적으로 낮은 두께인 4 ~ 7 ㎛에서도 차광이 가능하여야 하기 때문에 안료를 고함량으로 포함하는 잉크 조성물을 필요로 한다. 다만 카본 블랙 등의 안료를 고함량으로 포함하는 잉크 조성물은 자외선 경화 시 표면의 안료가 빛을 많이 흡수해 버리기 때문에 경화에 필요한 자외선 빛이 도막의 아래쪽까지 충분히 도달하기 어렵다. 그래서 경화감도가 낮고, 특히 3 ㎛ 이상의 두꺼운 도막을 형성할 경우 아래쪽이 충분히 경화되지 않거나 경화막이 주름지는 경화 수축이 발생하였으며, 경화수축이 발생하면 베젤에서 빛이 새는 문제가 발생하고, 베젤의 표면을 거칠게 할 뿐 아니라 표면경도 및 부착력을 상당히 떨어뜨리므로 이로 인해 제품의 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 또한 아래쪽이 충분히 경화되지 않은 베젤 패턴의 경우 기판과의 부착성도 좋지 않게 되는 문제점이 있었다.
이러한 경화수축을 막기 위해서 종래에는 잉크 조성물의 조성을 조정하거나 인쇄 두께를 낮추는 등의 방법을 사용하였다. 잉크 조성물의 조성을 조정하는 것은, 반응 속도가 빠른 다관능 모노머를 사용하거나 안료의 함량을 낮추는 방법이 있었는데, 다관능 모노머를 많이 첨가하면 잉크의 점도가 크게 상승하여 잉크젯 프린팅 공정이 힘들어지고, 안료의 함량을 낮추면 인쇄한 두께에서 충분한 차광 효과를 보이기 힘든 단점이 있었다. 인쇄 두께를 낮추는 방법 역시 차광 특성의 확보를 위해 잉크 조성물 내의 안료 함량이 더 높아져야 하므로 점도가 상승하고 경화 감도가 크게 떨어지는 문제가 나타났다.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여,
본 발명은 고안료 함량의 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용하여, 잉크젯 프린팅이 가능하고, 아래쪽의 경화가 충분히 이루어지며, 경화수축이 발생하지 않는 베젤 패턴의 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 상기 베젤 패턴의 형성방법을 포함함으로써, 경화수축없이 우수한 특성을 나타내는 베젤의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 베젤 패턴의 형성방법에 의해 형성된, 경화수축이 없이 평탄하고, 차광특성 및 부착력이 우수한 베젤 패턴 및 이를 포함하는 디스플레이 기판을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 a) 기판에 자외선 경화성 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅하여 기판에 베젤 패턴을 형성하는 단계;
b) 상기 베젤 패턴에 자외선을 조사함으로써 베젤 패턴을 배면 경화하는 단계; 및
c) 상기 배면 경화된 베젤 패턴을 열처리하는 단계
를 포함하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성 방법을 제공한다.
또 본 발명은 상기 베젤 패턴의 형성방법을 포함하는 베젤의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 베젤 패턴의 형성방법에 의해 형성된 베젤 패턴 및 이를 포함하는 디스플레이 기판을 제공한다.
본 발명에 따르면 베젤 패턴 형성 시 경화수축 없이 평탄하고 기재와의 부착력이 우수한 베젤 패턴의 형성이 가능하고, 이에 따라 성능, 내구성 및 내화학성이 우수한 베젤 패턴 및 이를 포함하는 디스플레이 기판을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본원 발명의 베젤 패턴의 형성방법을 간략히 나타낸 그림이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서 베젤 패턴은 시계, 디스플레이 장치 등 각종 장치의 테두리부분에 형성되는 패턴을 말한다.
본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법에 대한 것으로,
하기 a) 단계 내지 c) 단계를 포함할 수 있다.
이하에서 각 단계 별로 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, a) 기판에 자외선 경화성 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅하여 기판에 베젤 패턴을 형성하는 단계를 수행한다.
본 발명에서 사용되는 잉크젯 프린팅 수단은 베젤 패턴의 형성이 가능한 수단이라면 그 범위에 제한이 없다. 또한 상기 기판으로 유리, 필름, 종이, 플라스틱 등의 다양한 기재를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물은 안료 분산액; 멜라민 아크릴레이트 올리고머 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 올리고머; 부착력 증진제; 바인더 용액; 및 광개시제를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이하에서 상기 자외선 경화성 잉크 조성물의 조성에 대해 상세하게 설명한다.
1. 안료 분산액
먼저, 안료 분산액은 안료, 분산제 및 제1 반응성 모노머를 포함할 수 있으며, 상기 안료 분산액은 자외선 경화성 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 45 ~ 70 중량부로 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 안료 분산액이 45 중량부 미만으로 포함될 경우 낮은 두께에서 충분한 차광이 어렵고, 70 중량부를 초과하여 포함될 경우 점도가 상승하여 잉크젯 프린팅 공정이 어려워지기 때문에 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
안료 분산액의 각 조성에 대해 상세하게 설명한다.
(1) 안료
상기 안료는 상기 안료 분산액의 100 중량부에 대하여 25 ~ 35중량부로, 상기 자외선 경화성 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 10 ~ 25 중량부로 포함되는 것이 충분한 차광성 확보를 위해 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 안료로는 당업계에 알려진 1종 이상의 안료 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 블랙 안료를, 더욱 바람직하게는 카본 블랙 안료를 사용할 수 있다.
(2) 분산제
상기 분산제로는 고분자형, 비이온성, 음이온성, 또는 양이온성 분산제를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌 이민계, 우레탄 수지계, 아크릴 수지계 또는 폴리에스테르계의 고분자형 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 분산제는 단독으로 첨가하거나 2 이상 혼합하여 사용할 수 있으며,
상기 분산제의 함량은 상기 안료 분산액의 100 중량부에 대하여 2 ~ 6 중량부로 포함될 수 있고, 3 ~ 3.6 중량부로 포함되는 것이 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물의 분산 안정성을 확보할 수 있기 때문에 보다 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 2 중량부 미만으로 포함된 경우 분산 안정성이 좋지 않아 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물의 점도가 시간이 지나면서 증가하고, 6 중량부를 초과하여 포함될 경우 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물의 점도가 높아지거나, 다른 경화성 재료의 함량이 상대적으로 낮아지게 되므로 형성되는 베젤의 성능이 저하될 수 있다.
(3) 제1 반응성 모노머
상기 제1 반응성 모노머는 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물에 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으나, 예를 들면 관능성기가 2 또는 3개인 것이 바람직하며, 구체적으로는 1,6-헥산디올디아크릴레이트(HDDMA), 하이드록시피발릭에시드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(HPNDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있고,
1,6-헥산디올디아크릴레이트(HDDMA) 및 하이드록시피발릭에시드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 (HPNDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물인 것이 자외선 경화성 잉크 조성물의 적정 점도를 유지하기 위해 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
2. 멜라민
아크릴레이트
올리고머
및 에폭시
아크릴레이트
올리고머로
이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의
올리고머
상기 멜라민 아크릴레이트 올리고머 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 올리고머는 본 발명에서 제공하는 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물의 내화학성(내알칼리성)을 확보하기 위하여 첨가되는 것이며,
상기 올리고머는 자외선 경화성 잉크 조성물의 100 중량에 대하여 5 ~ 15 중량부로 포함되는 것이 제조된 베젤의 내구성 및 내화학성 확보를 위해 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
3. 부착력 증진제
상기 부착력 증진제는 부착력을 향상하기 위한 물질로서, 구체적으로, 상기 부착력 증진제는 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란일 수 있으며, 상기 부착력 증진제는 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 8 중량부로 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
4. 바인더 용액
상기 바인더 용액은 에폭시계 수지와 제2 반응성 모노머로 구성될 수 있으며,
상기 바인더 용액은 자외선 경화성 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 3 ~ 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 바인더 용액은, 에폭시계 수지 : 제2 반응성 모노머의 함량 비율이 중량부로 5:95 내지 30:70일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 에폭시계 수지는 기재와 인쇄층의 부착력 및 표면경도를 조절할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 상기 에폭시계 수지는 바인더 용액 100 중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부로 포함될 수 있다.
또한 잉크젯 공정으로 베젤 패턴 형성 시 사용되는 베젤용 자외선 경화성 잉크의 경우 상대적으로 낮은 두께에서도 차광이 가능해야 하기 때문에 고안료 함량의 잉크가 필요하며, 이에 따라 잉크의 점도가 함께 높아지기 때문에 잉크젯 공정이 가능한 점도(공정 온도에서 8 ~ 16 cP)로 맞추기 위해서 점도가 상대적으로 낮은 1~2 관능 모노머를 제 2 반응성 모노머로 첨가할 필요가 있으며,
상기 제2 반응성 모노머는 아크릴레이트계 모노머를 사용할 수 있다.구체적으로, 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 하이드록시피발릭에시드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(HPNDA) 및 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있고,
2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것이 점도 및 기판에서의 부착력 측면에서 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 아크릴레이트계 모노머는 바인더 용액의 100 중량부에 대하여 10 ~ 95 중량부로 포함될 수 있다.
5.
광개시제
상기 광개시제는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르포리닐)-1-프로판온 (Irgacure®907), 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐 포스핀 옥사이드 (Darocur®TPO), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(Irgacure®819) 및 이소프로필 티오잰톤 (Darocur®ITX)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 1종 이상의 혼합물일 수 있으며,
베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물의 100 중량부에 대하여 1 ~ 15 중량부로 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물은 계면활성제 및 중합억제제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물은 경화 도즈량이 1,000 ~ 20,000 mJ/㎠일 수 있고, 360 nm 내지 410 nm의 파장 범위의 자외선을 흡수하여 경화될 수 있으며, 점도는 25 ℃에서 1cp 내지 50cp일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다음으로, b) 상기 베젤 패턴에 자외선을 조사함으로써 베젤 패턴을 배면 경화하는 단계를 수행한다.
잉크젯 프린팅에 의해 기판에 베젤 패턴을 형성하는 경우, 한 번에 인쇄하는 베젤 패턴의 두께가 스크린 프린팅에 비해 얇기 때문에 충분한 차광 특성을 확보하기 위해서는 고안료 함량의 잉크 조성물을 사용하여야 하지만 안료의 함량이 높아지면 경화가 잘 일어나지 않는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명자들이 예의 검토한 결과 잉크젯 프린팅에 의해 베젤 패턴을 인쇄한 후 베젤 패턴을 배면 경화하여, 충분한 차광 특성이 확보되면서도 경화수축이 없는 베젤 패턴을 얻을 수 있었다.
상기 자외선 경화형 잉크 조성물은 잉크젯 프린팅 직후 짧은 시간 내에 퍼짐이 일어나서, 우수한 도막 특성을 나타내며, 경화되어 우수한 접착 특성을 나타낸다. 따라서, 상기 자외선 경화형 잉크 조성물을 적용시에는 잉크젯 프린팅과 동시에 경화가 가능하도록 잉크젯 헤드 바로 뒤에 UV-lamp를 설치하는 것이 바람직한데,
본 발명에서는 배면 경화를 수행한다. 배면 경화 시 표면 경화 시보다 제조된 베젤 패턴의 특성이 우수하게 나타나는데, 그 이유는 표면 경화 시 베젤 패턴의 상부와 하부의 경화율 차이로 인하여 베젤 패턴 표면에 주름이 발생하여 경도 및 부착력이 떨어지지만, 배면경화 혹은 양면경화를 하게 되면 베젤 패턴의 상부 및 하부가 균일하게 경화되어 주름이 발생하지 않기 때문이다.
본 명세서 전반에서 사용된 용어 "배면"은 베젤 패턴 형성 시 기판에 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅한 경우, 잉크 조성물이 프린팅된 기판의 일면의 반대면을 의미하는 것으로, 잉크 조성물이 코팅되지 않은 기판 반대면을 의미하며, 이에 따라 "배면 경화"는 잉크 조성물이 코팅되지 않은 기판 반대면으로 노광을 하여 경화를 진행한다는 의미이다.
상기 자외선 경화성 잉크 조성물을 경화시키기 위한 광원으로는, 예컨대 파장이 250 내지 450㎚의 광을 발산하는 수은 증기 아크(arc), 탄소 아크, Xe 아크, LED 경화기 등이 있으나 반드시 이에 국한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 b)단계의 배면 경화된 베젤 패턴은 두께가 2 ㎛ ~ 10 ㎛, 표면경도가 4H 이상, 또는 부착력이 5B인 것이 바람직하고, 상기 특성을 모두 갖는 것이 보다 바람직하다. 또한 광학밀도가 4 내지 6인 것이 바람직하고, 이 경우 베젤 패턴에 의한 차폐특성이 우수한 장점이 있다. 광학밀도가 6을 초과할 경우에는 UV 경화 감도 저하를 야기할 수 있으며, 이 광학밀도를 실현하기 위해서는 투입되는 차광재료의 함량이 증가되어 베젤 패턴 형성이 어려워질 수 있다.
마지막으로 c) 상기 배면 경화된 베젤 패턴을 열처리하는 단계를 수행하는데, 상기 c)단계 수행 시 유리 기판과의 부착력을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 c) 단계는 150 ℃ 내지 250 ℃로 수행하는 것이 경화수축 발생을 방지 측면에서 바람직하고, 150 ℃ 내지 250 ℃에서, 5 내지 30분간 수행하는 것이 보다 바람직하다. 150 ℃ 이하에서 수행할 경우 열처리에 너무 긴 시간이 소요되어 비경제적이며, 250 ℃ 이상에서 수행할 경우 베젤 패턴에 손상을 줄 수 있으며,
또한 5분 이하로 수행할 경우 베젤 패턴의 부착력이 나타나지 않고, 30분 이상 수행할 경우 열처리에 너무 긴 시간이 소요되기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 b)단계 후 c)단계 수행 전에 b') 베젤 패턴을 표면 경화하는 단계를 더 포함하는 것이 추가 경화에 의해 베젤 패턴을 완전히 경화시킬 수 있기 때문에 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 b')단계는 b)단계의 배면 경화 이후에 표면 경화함으로써 수행할 수도 있고, 경화 시간의 단축을 위하여 b)단계에서 베젤 패턴을 양면 경화시킴으로써 동일한 효과를 달성할 수도 있다.
또 본 발명은 상기 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법에 의해 형성된 베젤 패턴에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 베젤 패턴은 표면경도가 4H 이상이고, 부착력이 5B인 것이 바람직하며, 광학밀도가 4 ~ 6인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 베젤 패턴을 포함하는 디스플레이 기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,
상기 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor- Liquid Crystal Display, LCD-TFT) 및 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 중 어느 하나에 사용되는 것일 수 있다.
이하 본 발명을 비한정적인 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.
실시예
제조예
1. 자외선 경화성 잉크 조성물의 제조
안료 분산액 60.00 g (Tokushiki 사 제조, 카본 블랙 18.00 g, 아크릴계 분산제 3.60 g, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트 38.40 g), 멜라민 아크릴레이트 올리고머(Miramer SC9610, 미원상사㈜ 제조) 10.00 g, 바인더 용액 19.90 g(제 2반응성 모노머인 2-하이드록시에틸아크릴레이트 17.90 g 및 에폭시계 수지인 Almatex 사 제조 PD7610 2.00 g), 부착력 증진제로서 KBM-403(Shin-Etsu 사 제조) 3.00 g, 광개시제 7.00 g (Irgacure 907 5.00 g 및 Darocur®ITX 2.00 g), 계면활성제 BYK-307 0.05 g 및 중합억제제 MEHQ(monomethylether hydroquinone) 0.05 g을 혼합하였으며, 상기 혼합물을 6시간 동안 교반하여 자외선 경화성 잉크 조성물 100 g을 제조하였다.
제조예
2. 자외선 경화성 잉크 조성물의 제조
멜라민 아크릴레이트 올리고머(Miramer SC9610, 미원상사㈜ 제조) 10.00 g 대신 에폭시 아크릴레이트 올리고머(Miramer SC6400, 미원상사㈜ 제조) 10.00 g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 베젤용 자외선 경화성 잉크 조성물을 제조하였다.
제조예
3. 자외선 경화성 잉크 조성물의 제조
안료 분산액 50.00 g(카본 블랙 15.00 g, 아크릴계 분산제 3.00 g, 헥산디올디메타크릴레이트 32.00 g), 멜라민 아크릴레이트 올리고머(Miramer SC9610, 미원상사㈜ 제조) 10.00 g, 바인더 용액 29.90 g(제 2반응성 모노머인 2-하이드록시에틸아크릴레이트 17.90 g, 제 2 반응성 모노머인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 10.00 g 및 에폭시계 수지인 Almatex 사 제조 PD7610 2.00 g), 부착력 증진제로서 KBM-403(Shin-Etsu 사 제조) 3.00 g, 광개시제 7.00 g (Irgacure 907 5.00 g 및 Darocur®ITX 2.00 g), 계면활성제 BYK-307 0.05 g 및 중합억제제 MEHQ(monomethylether hydroquinone) 0.05 g을 혼합하였으며, 상기 혼합물을 6시간 동안 교반하여 자외선 경화성 잉크 조성물 100 g을 제조하였다.
제조예
4. 자외선 경화성 잉크 조성물의 제조
안료 분산액 40.00 g(카본 블랙 8.00 g, 아크릴계 분산제 1.60 g, 하이드록시피발레이트 네오펜틸 글리콜 아크릴레이트 30.40 g), 멜라민 아크릴레이트 올리고머(Miramer SC9610, 미원상사㈜ 제조) 10.00 g, 바인더 용액 39.90 g(제 2반응성 모노머인 2-하이드록시에틸아크릴레이트 15.90 g, 제 2 반응성 모노머인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 22.00 g 및 에폭시계 수지인 Almatex 사 제조 PD7610 2.00 g), 부착력 증진제로서 KBM-403(Shin-Etsu 사 제조) 3.00 g, 광개시제 7.00 g (Irgacure 907 5.00 g 및 Darocur®ITX 2.00 g), 계면활성제 BYK-307 0.05 g 및 중합억제제 MEHQ(monomethylether hydroquinone) 0.05 g을 혼합하였으며, 상기 혼합물을 6시간 동안 교반하여 자외선 경화성 잉크 조성물 100 g을 제조하였다.
제조예
5. 자외선 경화성 잉크 조성물의 제조
안료 분산액 30.00 g(카본 블랙 6.00 g, 아크릴계 분산제 1.20 g, 하이드록시피발레이트 네오펜틸 글리콜 아크릴레이트 22.80 g), 멜라민 아크릴레이트 올리고머(Miramer SC9610, 미원상사㈜ 제조) 10.00 g, 바인더 용액 49.90 g(제 2반응성 모노머인 2-하이드록시에틸아크릴레이트 15.90 g, 제 2 반응성 모노머인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 32.00 g 및 에폭시계 수지인 Almatex 사 제조 PD7610 2.00 g), 부착력 증진제로서 KBM-403(Shin-Etsu 사 제조) 3.00 g, 광개시제 7.00 g (Irgacure®907 5.00 g 및 Darocur®ITX 2.00 g), 계면활성제 BYK-307 0.05 g 및 중합억제제 MEHQ(monomethylether hydroquinone) 0.05 g을 혼합하였으며, 상기 혼합물을 6시간 동안 교반하여 자외선 경화성 잉크 조성물 100 g을 제조하였다.
하기 표 1에 제조예 1 ~ 3 및 비교 제조예 1 ~ 2의 자외선 경화성 잉크 조성물의 조성을 나타내었다.
| (단위: g) | 제조예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 안료분산액 | 안료 | 카본 블랙 | 18.00 | 18.00 | 15.00 | 8.00 | 6.00 |
| 분산제 | 아크릴계 분산제 |
3.60 | 3.60 | 3.00 | 1.60 | 1.20 | |
| 제1반응성모노머 | HDDMA | 38.40 | 38.40 | 32.00 | - | - | |
| HPNDA | - | - | - | 30.40 | 22.80 | ||
| 올리고머 | SC9610 | 10.00 | - | 10.00 | 10.00 | 10.00 | |
| SC6400 | - | 10.00 | - | - | - | ||
| 바인더용액 | 제2반응성 모노머 |
TMPTA | - | - | 10.00 | 22.00 | 32.00 |
| 2-HEA | 17.90 | 17.90 | 17.90 | 15.90 | 15.90 | ||
| 에폭시 수지 |
PD7610 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | |
| 부착력 증진제 | KBM-403 | 3.00 | 3.00 | 3.00 | 3.00 | 3.00 | |
| 광개시제 | Irgacure 907 | 5.00 | 5.00 | 5.00 | 5.00 | 5.00 | |
| ITX | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | ||
| 계면활성제 | BYK307 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
| 중합억제제 | MEHQ | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
HDDMA: 1,6-헥산디올디메타크릴레이트
HPNDA: 하이드록시피발릭에시드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트
SC9610: 멜라민 아크릴레이트 올리고머
SC6400: 에폭시 아크릴레이트 올리고머
TMPTA: 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트
2-HEA: 2-하이드록시에틸아크릴레이트
ITX: 이소프로필 티오잰톤 (Darocur® ITX)
BYK® 307: 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산
MEHQ: 모노메틸에테르 하이드로퀴논(monomethylether hydroquinone)
실시예
:
베젤의
제조
상기 제조예 1 ~ 5에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용하여 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 5의 베젤을 제조하였다.
실시예
1.
베젤의
제조
상기 제조예 1에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 세정된 강화 유리 글라스 기판에 두께가 5 ㎛가 되도록 잉크젯 프린팅으로 인쇄하였다. 이어 잉크가 패턴된 기판의 반대면인 배면에 자외선을 조사하여 베젤 패턴을 경화하였고, 자외선 조사기는 395 nm 파장의 UV-LED 램프를 사용하였으며, 조도는 UVV 기준 5,000 mW/㎝, 1회 이송 당 5,000 mJ/cm2의 광량으로 경화가 완료될 때까지 반복하여 노광하였다(총 광량 20,000 mJ/cm2). UV 램프의 조도 측정은 EIT 사의 power puck-2를 이용하여 UV-LED 램프에서 10 mm 위치의 값을 측정하였다. 매 조사 후 베젤 패턴의 경화 여부를 판별하기 위해 라텍스 장갑을 착용한 후, 눌러 보아 압흔 및 tack감을 관찰하였다. 경화된 베젤을 200 ℃에서 15분 동안 오븐에서 열처리하였다.
실시예
2.
베젤의
제조
상기 제조예 2에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 베젤을 제조하였다.
실시예
3.
베젤의
제조
상기 제조예 3에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 세정된 강화유리 글라스 기판에 두께가 8 ㎛가 되도록 잉크젯 프린팅으로 인쇄한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 베젤을 제조하였다.
실시예
4.
베젤의
제조
상기 제조예 1에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 세정된 강화유리 글라스 기판에 두께가 5 ㎛가 되도록 잉크젯 프린팅으로 인쇄하였다. 이어 배면에 자외선을 조사하여 베젤 패턴을 경화하였으며, 자외선 조사 조건은 실시예 1과 동일하지만, 추가로 표면 경화를 10,000 mJ/cm2의 광량으로 노광하였다. 경화된 베젤 패턴을 200 ℃에서 15분 동안 오븐에서 열처리하였다.
비교예
1.
베젤의
제조
상기 제조예 1에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 세정된 LCD 글라스 기판에 경화 후에 두께가 5 ㎛가 되도록 잉크젯 프린팅으로 인쇄하였다. 잉크젯 프린팅 시 사용된 잉크젯 헤드는 Dimatix 사 제조, QS-256/10AAA였다. 이어 베젤 표면에 자외선을 조사하여 베젤 패턴을 경화하였고, 자외선 조사기는 395 nm 파장의 UV-LED 램프를 사용하였으며, 조도는 UVV 기준 5,000 mW/㎝, 1회 이송 당 5,000 mJ/cm2의 광량으로 경화가 완료될 때까지 반복하여 노광하였다. UV 램프의 조도 측정은 EIT 사의 power puck-2를 이용하여 UV-LED 램프에서 10 mm 위치의 값을 측정하였다. 매 조사 후 베젤 패턴의 경화 여부를 판별하기 위해 라텍스 장갑을 착용한 후, 눌러 보아 압흔 및 tack감을 관찰하였다. 경화된 베젤을 200 ℃에서 15분 동안 오븐에서 열처리하였다.
비교예
2.
베젤의
제조
제조예 2에 의해 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 베젤을 제조하였다.
비교예
3.
베젤의
제조
제조예 3에 의해 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 베젤을 제조하였다.
비교예
4.
베젤의
제조
제조예 4에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 베젤을 제조하였다.
비교예
5.
베젤의
제조
제조예 5에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 베젤을 제조하였다.
비교예
6.
베젤의
제조
상기 제조예 1에서 제조한 자외선 경화성 잉크 조성물을 세정된 강화유리 글라스 기판에 두께가 5 ㎛가 되도록 잉크젯 프린팅으로 인쇄하였다. 이어 배면에 자외선을 조사하여 베젤 패턴을 경화하였으며, 자외선 조사 조건은 실시예 1과 동일하지만, 경화된 오븐에서 열처리하지 않았다.
실험예
: 제조된
베젤의
성능
실험예
1. 광학 밀도(OD), 표면 경도 및 부착력의 측정
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 베젤에 대해 광학 밀도(OD), 부착력 및 표면경도 측정 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
상기 광학 밀도 측정은, x-rite 341C로 평가하였다.
상기 표면경도 측정은 연필 경도계로 측정하였으며, 긁기각도 45도, 하중 500g 조건에서 측정하였다 (규격: ASTM D3363).
상기 부착력 측정은 크로스컷 테스트(cross cut test)를 실시하여 측정하여 0B~5B로 평가하였다(규격: ASTM D3359).
실험예
2. 내화학성 평가
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 베젤에 대해 내화학성 평가를 하였다. 알칼리 용액(SC-320, AMC 사 제조)에 70 ℃에서 15분간 담그어 방치한 후 베젤의 박리 여부를 관찰하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 잉크조성 | 제조예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | |
| 경화방식 | 배면 | 배면 | 배면 | 표면 | 표면 | 표면 | 표면 | 표면 | 배면 |
| 수축 | OK | OK | OK | NG | NG | NG | NG | OK | OK |
| 인쇄두께(㎛) | 5 | 5 | 8 | 5 | 5 | 8 | 15 | 18 | 5 |
| 광학 밀도(OD) | 5.4 | 5.4 | 5.3 | 2.5 | 2.5 | 2.4 | 2.4 | 5.5 | 5.4 |
| 표면 경도 | 4H | 4H | 4H | 3H | 3H | 3H | 3H | 4H | 4H |
| 부착력 | 5B | 5B | 5B | 0B | 0B | 0B | 0B | 5B | 0B |
| 내화학성 | OK | OK | OK | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
실시예 1의 베젤은 제조예 1의 잉크조성물로 인쇄 후 배면 경화하여 수축이 발생하지 않았고, 인쇄 두께 5 ㎛에서 광학밀도(O.D) 5 이상으로 차광특성 및 표면경도, 부착력, 내화학성이 우수하였다.
실시예 2의 베젤은 제조예 2의 잉크조성물(에폭시 올리고머를 포함)로 인쇄 후 배면 경화한 것으로, 베젤 특성이 우수하게 나타났다.
실시예 3의 베젤은 제조예 3의 잉크조성물(제조예 1의 잉크조성물 대비 안료인 카본 블랙의 함량 낮춤) 배면 경화한 것으로, 베젤 특성이 우수하게 나타났다.
비교예 1의 베젤은 제조예 1의 잉크조성물로 인쇄 후 표면 경화하여, 경화수축이 발생하였고, 이로 인해 차광 특성 (광학 밀도 2.5) 및 부착력이 미흡하게 나타났다.
비교예 2의 베젤은 제조예 2의 잉크조성물로 인쇄 후 표면 경화하여, 경화수축이 발생하였고, 이로 인해 차광특성 및 부착력이 좋지 않았다.
비교예 3의 베젤은 제조예 3의 잉크조성물로 인쇄 후 표면 경화하여, 경화수축이 발생하였고, 이로 인해 차광특성 및 부착력이 좋지 않았다.
비교예 4의 베젤은 제조예 4의 잉크조성물(잉크 조성물 100 중량부에 대하여 안료 함량 8중량부)로 인쇄 후 표면 경화하여 경화수축이 발생하였고, 이로 인해 차광특성 및 부착력이 좋지 않았다.
비교예 5의 베젤은 제조예 5의 잉크조성물(잉크 조성물 100 중량부에 대하여 안료 함량 6중량부)로 인쇄 후 표면 경화하여도 경화수축이 발생하지 않지만 인쇄 두께가 18 ㎛로 너무 높게 나타나는 단점이 있었다.
비교예 6의 베젤은 제조예 1의 잉크조성물로 인쇄 후 배면 경화하여 수축이 발생하지 않았으나, 열처리 단계가 없어, 이로 인해 부착력이 좋지 않았다.
Claims (23)
- a) 기판에 자외선 경화성 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅하여 기판에 베젤 패턴을 형성하는 단계;
b) 상기 베젤 패턴에 자외선을 조사함으로써 베젤 패턴을 배면 경화하는 단계; 및
c) 상기 배면 경화된 베젤 패턴을 150 ℃내지 250 ℃에서 5 내지 30분간 열처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법으로서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물은 안료 분산액; 멜라민 아크릴레이트 올리고머 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 올리고머; 부착력 증진제; 바인더 용액; 및 광개시제를 포함하는 것인, 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 b)단계 후 c)단계 수행 전에 b') 베젤 패턴을 표면 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 안료 분산액은 안료, 분산제 및 제1 반응성 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 안료는 상기 안료 분산액의 100 중량부에 대하여 25 ~ 35중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 안료 분산액은 상기 자외선 경화성 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 45 ~ 70 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 반응성 모노머는 1,6-헥산디올디아크릴레이트(HDDMA), 하이드록시피발릭에시드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 (HPNDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 부착력 증진제는 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 바인더 용액은 에폭시계 수지와 제2 반응성 모노머로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 바인더 용액은 자외선 경화성 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 10 ~ 30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 제2 반응성 모노머는 아크릴레이트계 모노머로서 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 하이드록시피발릭에시드 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(HPNDA) 및 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 제2 반응성 모노머는 아크릴레이트계 모노머로서 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 올리고머는 자외선 경화성 잉크 조성물의 100 중량에 대하여 5 ~ 15 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 광개시제는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르포리닐)-1-프로판온 (Irgacure®907) 및 이소프로필 티오잰톤 (Darocur®ITX)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1 있어서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물은 계면활성제 및 중합억제제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물은 360 nm 내지 410 nm의 파장 범위의 자외선을 흡수하여 경화되는 것을 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 자외선 경화성 잉크 조성물의 점도는 25 ℃에서 1cp 내지 50cp인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법. - 청구항 1, 2, 4 내지 17 중 어느 한 항의 잉크젯 프린팅을 이용한 베젤 패턴의 형성방법에 의해 형성된 베젤 패턴.
- 청구항 18에 있어서,
상기 베젤 패턴은 표면경도가 4H 이상이고, 부착력이 5B인 것을 특징으로 하는 베젤 패턴. - 청구항 18에 있어서,
상기 베젤 패턴은 광학밀도가 4 ~ 6인 것을 특징으로 하는 베젤 패턴. - 청구항 18에 있어서,
상기 베젤 패턴은 두께가 2 ㎛ ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 베젤 패턴. - 청구항 18에 있어서,
상기 베젤 패턴은 경화 도즈량이 1,000 ~ 20,000 mJ/㎠인 것을 특징으로 하는 베젤 패턴. - 청구항 18의 베젤 패턴을 포함하는 디스플레이 기판.
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