KR102087885B1 - 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크에 관한 것으로, 표시창의 윈도우 뒷면과 백커버 안쪽면에 컬러 인쇄를 수행하는 컬러 잉크로서, 10~20 wt% 범위의 광바인더; 1~5 wt% 범위의 광개시제; 합하여 5~15 wt% 범위의 모노머와 올리고머; 0.1~3 wt% 범위의 첨가제; 0.1~15 wt%의 안료; 10~25 wt%의 열경화수지; 0.2~5 wt%의 열경화제; 및 25~60 wt% 범위의 용매를 포함하며, 상기 첨가제는, 카르복실기가 있고 탄소수가 12~24 개의 짝수 개로 구성된 포화 또는 불포화 지방산인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 열경화성 잉크와 감광성 부분을 함께 포함함으로써, 노광-현상 공정에 의한 패턴 형성과 열경화성 잉크의 신뢰성 및 색구현성을 동시에 얻을 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 포토리소그래피에 의한 패턴 형성이 가능하면서도, 스프레이 공정으로 도포할 수 있기 때문에 입체표면을 포함한 모든 형태의 표면에 대한 인쇄를 수행할 수 있으며, 결국 공정 효율이 높아지고 공정 비용이 감소하는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크는, 종래의 열경화성 잉크 조성물의 조성에 큰 변화를 주지 않으면서, 포토리소그래피가 가능한 감광성의 특성을 부여하여 정밀한 인쇄가 가능한 새로운 잉크 조성물을 제공하는 것에 큰 특징이 있다.

Description

스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크{PHOTO-LITHOGRAPHY COLOR INK FOR SPRAY-COATING}
본 발명은 컬러 잉크에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 기재의 형태(2D,3D등)에 관계없이 스프레이로 도포할 수 있고 정확한 위치와 모양으로 코팅이 가능한 컬러 잉크에 관한 것이다.
최근 다양한 종류의 모바일 및 IT기기(핸드폰, PDA, PMP, 노트북, 터치스크린 등)가 많이 사용되어 진다.
이러한 모바일 및 IT기기에는 표시창이 구비되며, 표시창의 외부에는 표시창을 보호하기 위하여 고강도의 유리나 투명수지로 구성된 윈도우가 위치한다. 이러한 윈도우는 일반적으로 표시창보다 크게 제작되어, 내부에 표시창이 위치하는 공간을 제외하고 그 주변에 인쇄를 수행함으로써, 외관을 다양한 색으로 꾸미거나 상표 또는 로고 등을 나타내고 있다.
윈도우 내면에 대한 인쇄는 내부의 표시창 부분을 제외한 형태로 인쇄를 수행하기 때문에, 열경화성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄를 수행한 뒤에, 가열하여 경화시키는 방법이 주로 사용되었다. 하지만, 최근의 모바일 및 IT기기에는 표시창 이외에 카메라 렌즈나 센서 및 스피커를 위하여 개방되어야 하며, 이러한 개방된 위치에는 열경화성 잉크가 인쇄되지 않아야 한다. 이때, 카메라 렌즈나 센서 및 스피커를 위하여 개방되는 공간인 홀들(카메라홀, 센서홀, 스피커홀 등)은 상대적으로 작은 크기로 형성되어야 하지만, 스크린 인쇄의 특성상 지그 공차와 인쇄 공차가 발생하여 홀들을 정확한 위치에 정렬하는 것이 쉽지가 않다. 따라서 현재의 열경화성 잉크를 사용한 스크린 인쇄 공정은 정밀한 조절을 위하여 1회에 1장에 대한 인쇄만을 수행하고 있으며, 이로 인하여 제조비용이 높아지는 원인이 되고 있다. 한 수 내지 수십장을 1회 인쇄를 통해 구현시 지그를 사용하게 되는데 이때 인쇄 공차뿐 아니라 지그 공차가 더해져 정밀한 스크린 인쇄공정 진행이 어렵다.
나아가 최근에는 모바일 및 IT기기의 표시창에 곡면이 적용되거나 윈도우 뒷면에 입체적인 구조물이 부착되어 있는 경우가 발생하면서, 스크린 인쇄 공정을 수행하기 매우 어려워 상대적으로 비용이 많이 드는 열전사필름이나 패드 프린팅 방식을 적용하여 수율과 비용에 문제가 발생하고 있는 실정이다.
공개특허 10-2016-0124449
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 3차원의 표면에도 패턴이 형성된 인쇄를 수행할 수 있는 새로운 종류의 인쇄용 잉크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크는, 표시창의 윈도우 뒷면과 백커버 안쪽면에 컬러 인쇄를 수행하는 컬러 잉크로서, 10~20 wt% 범위의 광바인더; 1~5 wt% 범위의 광개시제; 합하여 5~15 wt% 범위의 모노머와 올리고머; 0.1~3 wt% 범위의 첨가제; 0.1~15 wt%의 안료; 10~25 wt%의 열경화수지; 0.2~5 wt%의 열경화제; 및 25~60 wt% 범위의 용매를 포함하며, 상기 첨가제는, 카르복실기가 있고 탄소수가 12~24 개의 짝수 개로 구성된 포화 또는 불포화 지방산인 것을 특징으로 한다.
종래의 광경화성 또는 UV경화성 도료 등은 빛을 받아서 경화되는 특성을 이용하지만, 마스크 등을 이용한 노광 공정을 통해서 선택적으로 원하는 형태로 인쇄를 수행하는 기술은 아니었다. 반면에, 포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 공정은 마스크를 이용한 노광 공정을 통해서 패턴을 형성하는 기술이지만, 그 자체에 컬러감을 넣을 수 있는 인쇄용 잉크로서 적용할 수는 없었다.
종래의 포토레지스트를 패턴 인쇄에만 적용할 수 있고 컬러 인쇄에는 적용하지 못하였던 것은, 포토레지스트에 색감을 부여하기 위해서는 안료 등의 물질을 첨가하여야 하지만, 포토레지스트 물질 이외의 물질이 첨가됨으로써 경화를 위한 빛의 흡수에 방해를 받아서, 정확한 패턴으로 노광 및 현상 공정이 수행되지 못하기 때문이다.
따라서 종래에는 감광성수지를 사용하여 입체 패턴을 형성하는 등의 용도로는 적용하였으나, 컬러 인쇄를 위한 용도로 적용하지는 못하였다.
본 발명의 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크는, 포토리소그래피와 같이 마스크를 사용한 노광공정으로 필요한 부분에만 선택적으로 인쇄를 할 수 있는 동시에 자체로 색상을 나타내는 컬러 인쇄를 수행할 수 있으며, 용매종류와 함량을 높여서 스프레이 공정을 적용할 수 있도록 하였다.
특히, 본 발명의 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크는, 종래의 열경화성 잉크 조성물의 조성에 큰 변화를 주지 않으면서, 포토리소그래피가 가능한 감광성의 특성을 부여하는 동시에 희석용 용매를 추가하여여 스프레이에 의한 도포와 정밀한 인쇄가 가능한 새로운 잉크 조성물을 제공하는 것에 큰 특징이 있다.
잉크의 점도가 10~1000cps 범위인 것이 바람직하다.
그리고 용매가 끓는점(B/P)이 130℃ 이하이거나 인화점(F/P)이 50℃ 이하인 성질을 전체 용매의 중량에서 30~90% 범위로 포함하는 것이 바람직하다.
광바인더는 아크릴바인더, 셀룰로즈, 에폭시아크릴레이트 중에 하나인 것이 바람직하다.
모노머는 3~6관능기 범위의 아크릴계 모노머 또는 우레탄계 모노머인 것이 바람직하다.
올리고머는 4~6관능기 범위의 우레탄계 올리고머 또는 에폭시계 올리고머인 것이 바람직하다.
광개시제는 α-Hydroxyketone, Phenylglyoxylate, α-Aminoketone, Mono Acyl Phosphine(MAPO) 및 oxime계 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
아민과 산(acid)기가 있는 분산제를 더 포함하건, 왁스나 표면장력증가제를 더 포함할 수 있다.
소포제를 더 포함하거나, SiO2 또는 TiO2 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한, 윈도우 뒷면 컬러 인쇄 방법은, 상기한 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크를 사용하여,
윈도우 뒷면이나 백커버 안쪽면 대한 도포 공정은 스프레이 공정으로 수행되며, 윈도우나 백커버에 위치되는 홀 등을 형성하기 위한 인쇄 공정은 노광 공정과 현상 공정을 수행하여 패턴을 형성하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 열경화성 잉크와 감광성 부분을 함께 포함함으로써, 노광-현상 공정에 의한 패턴 형성과 열경화성 잉크의 신뢰성 및 색구현성을 동시에 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 포토리소그래피에 의한 패턴 형성이 가능하면서도, 스프레이 공정으로 도포할 수 있기 때문에 입체표면을 포함한 모든 형태의 표면에 대한 인쇄를 수행할 수 있으며, 결국 공정 효율이 높아지고 공정 비용이 감소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스프레이용 포토레지스 컬러 잉크를 사용한 인쇄 공정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 종래의 열경화성 잉크를 사용한 인쇄 공정을 나타낸 순서도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크는, 10~20 wt% 범위의 광바인더, 1~5 wt% 범위의 광개시제, 합하여 5~15 wt% 범위의 모노머와 올리고머, 0.1~3 wt% 범위의 첨가제, 0.1~15 wt%의 안료, 10~25 wt%의 열경화수지, 0.2~5 wt%의 열경화제 및 25~60 wt% 범위의 용매를 포함한다.
이때, 첨가제로는 카르복실기가 있고 탄소수가 12~24 개의 짝수 개로 구성된 포화 또는 불포화 지방산을 사용한다.
본 발명의 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크의 구성요소는 크게 감광성을 부여하기 위한 감광성 부분과 색상을 부여하기 위한 열경화성 잉크 부분으로 구분할 수 있다. 광바인더, 광개시제, 모노머와 올리고머 및 광감성 첨가제는 광감성 특성을 부여하기 위한 구성들이다. 안료, 열경화폴리머, 열경화제 및 용매는 열경화성 잉크에 해당하는 구성으로서, 종래의 열경화성 잉크에 대한 구성을 적용할 수 있으나 스프레이 공정이 적합하도록 용매의 양을 증가시켰다. 이때, 시판 중인 열경화성 잉크를 사용하는 경우에는 희석을 위한 용매가 추가로 투입되며, 감광성 부분과 열경화성 잉크 부분을 합한 중량 정도의 용매를 추가한다.
이와 같이 구성되는 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크는 용매의 함량이 높기 때문에 점도를 낮출 수 있으며, 스프레이 공정이 가능하도록 1000cps 이하가 되도록 한다. 1000cps보다 점도가 높을 경우에는 스프레이 공정 진행시 노즐막힘현상이나, 스프레이코팅 이후 표면레벨링에 문제가 생길수 있다. 점도가 낮을 수록 스프레이 공정은 쉽지만 과도하게 낮은 경우 색상표현이 어려워지며 은폐력이 감소되어 코팅두께가 두꺼워지거나, 과도한 수축현상으로 본건조 공정시 주름(크랙)현상이 발생될수 있기 때문에 10cps 이상의 점도로 제작하는 것이 바람직하다.
광바인더는 아크릴바인더와 셀룰로즈 및 에폭시아크릴레이트 등이 사용되며 말단에 산(acid)기가 달려있는 것이 특징이다. 이중결합이 있는 경우에는 광개시제와 모노머간 크로스링킹시 바인더도 참여하여 광경화도를 올릴 수 있다. 분자량은 2000~200,000mw수준으로 적용되며 분자량에 따라서 포토레지스트(PR)의 감도에도 영향을 미친다. 상세하게는 5000~600,000mw으로 2000mw이하를 사용하게 되면 분자량이 적어서 광경화도가 낮아 패턴형성이 불리하거나 컬러 분산이 좋지 못하다. 200,000mw 이상이면 점도가 높아져 잉크의 제조 및 인쇄성이 불량하고 현상 시에 필름형태로(덩어리로) 떨어져 좋은 패턴을 얻지 못한다. 건조온도에 따라서 수지의 Tg를 변경하며 Tg가 높을수록 건조특성(용매 휘발성)에 유리하다.
Tg는 30~130℃, 상세하게는 80~110℃가 적합하다. Tg가 낮으면, Tack성이 있어 반복인쇄가 어렵고, 건조시 트랩되어 용매가 잔존해서 후공정 즉 노광시 잔여 용매의 굴절률 변화로 적정 노광이 어려우며, 현상시 현상속도가 빨라져서 패턴탈락이 발생할 수 있고, 패턴 선명도(sharpness)가 떨어진다.
스프레이용 포토레지스트 컬러 잉크의 조성 중에 펄(perl)이 적용될 경우 펄의 입자감이나 반사감(mirror감)(메탈펄_ex: Al, Ag)을 표현하려면 아크릴계나 셀룰로즈계의 수지가 적합하다. 상기의 계열이 폴리머의 구조나 인쇄성등에 의해서 펄의 배열에 영향을 준다.
모노머는 3~6관능기 수준의 아크릴계 모노머와 우레탄계 모노머등이 적합하다. 2관능기 이하 사용시 반응성이 느리며, 7관능기 이상 사용할 경우 현상 공정 후 잔사에 영향을 미칠 수 있다. 광바인더의 종류에 따라서 모노머의 선정이 달라지며, 예를 들면 아크릴폴리머의 경우 아크릴, 우레탄계 등과의 매칭성이 우수하지만 셀룰로즈계열의 폴리머의 경우 우레탄계 모노머와의 매칭성이 좋다. 셀룰로즈계 폴리머와 아크릴계 모노머가 합쳐진 경우 수소결합에 의해서 안정성에 영향을 준다.
올리고머는 우레탄계, 에폭시계 등이 사용되며, 4~6관능기 수준이 적합하다. 6관능기 이상에서는 현상잔사가 발생하여 현상속도가 느려지고, 4관능기 이하에서는 감도가 떨어져서 노광량이 증가하게 된다. 모노머보다 반응속도는 느리지만 넓은 형태로 크로스링킹에 참여하여 재료의 강도와 패턴의 형상(shape)에 영향을 준다. 또한, 현상공정에서의 공정마진을 증가시켜 알카리에칭시 표면 데미지 발생을 억제한다. 특히, 열경화성 잉크가 적용된 조성에 사용하게 된다면 모노머 단독 사용시 광경화 공정에서 발생하는 수축현상을 견디지 못하여 주름이 발생하게 되지만 올리고머를 함께 사용함으로써 이 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 스프레이용 포토레지스트 컬러 잉크는, 감광성 부분(감광성바인더, 모노머, 올리고머, 광개시제 등)과 열경화성 잉크 부분(열경화바인더, 경화제, 안료 등)의 비율이 약 1:1 수준일 때에 노광 혹은 현상공정이후 표면주름 발생을 억제시키는 효율이 뛰어나며, 감광재료의 비가 열경화성재료 대비 70%이상 초과할 경우 본건조 공정시 표면 주름(크랙)이 발생될 수 있다. 열경화성 잉크의 투입량은 감광성바인더 대비 35 ~ 65%까지 적용이 가능하며 모너머와 올리고머의 원료자체의 특성상 저온에서 건조 및 경화되지 않는 특성을 이용하여 코팅된 도막의 건조 상태를 컨트롤하여 현상에 용이하게 한다. 상기한 비율은 스프레이 공정을 위하여 추가된 희석용매를 제외한다.
광개시제는 α-Hydroxyketone, Phenylglyoxylate, α-Aminoketone, Mono Acyl Phosphine(MAPO), oxime계 등이 사용되며, 흡수파장에 따라서 구현하고자 하는 잉크의 색상에 따라서 종류를 바꿀 수 있다. 예를 들면 블랙 색상의 잉크를 제작하는 경우 빛의 투과가 적기 때문에 단파장 개시제들을 메인으로 하며 증감제가 동시에 적용된다. 화이트 색상의 경우엔 단파장과 장파장의 개시제를 동시에 사용하지만 개시제 함량을 조정하여 원하는 재료의 감도를 맞출 수 있게 된다. 그리고 황변이나 색상에 민감한 잉크에 적용할 경우 개시제의 색상과 함량을 조정해야한다.
첨가제는 카르복실기가 있고 탄소수가 12~24 개의 짝수 개로 구성된 포화 또는 불포화 지방산을 사용한다. 바람직하게는 탄소수가 18이하이고 이중결합수는 3개 미만인 것을 사용하며, 혼합물상태에서의 물질과 물질사이에 존재하여 재료간 결합도를 낮추어, 결과적으로 현상공정에서 보다 쉽게 알카리 에칭이 가능하게끔 한다. 이러한 첨가제는 본 발명의 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크가 노광 공정을 통해서 카메라홀 등을 제외하고 경화시킬 수 있는 효과를 나타내는 주된 요소이다.
또한, 본 발명에 따른 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크의 감광성 부분에 아민과 산(acid)기가 있는 분산제를 더 포함시킴으로써 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 분산제는 전하에 의한 정전기적 반발에 의한 분산력과 흡착층에 의한 입체장애로 습윤특성을 가지도록 하며, 열경화성 잉크와 감광성 부분 사이의 혼합 또는 분산 시에 습윤되는 속도를 증가시킨다. 특히 습윤특성에 의해 안료와 열경화성 수지에서 감광이나 현상이 되는 감광성 요소를 표면에 흡착시킴으로써 현상이 가능하도록 하며, 잔사(국부적 미현상)를 개선시킨다. 산기는 현상성에 영향을 주며, 아민은 본 건조(열경화)시 경화제로써 반응에 참여한다. 아민과 산가는 10~100mg KOH/g을 함유하는 원료를 적용할 수 있다.
감광성 부분에 왁스나 표면장력증가제를 추가로 사용하여 슬립성을 부여함으로써 인쇄공정 시 제판과의 들러붙는 현상을 개선할 수 있다.
나아가, SiO2 나 TiO2를 추가로 첨가하여 고유의 굴절율과 입자크기에 의한 산란이 노광 시에 빛의 이동을 돕도록 함으로써, 빛의 흡수가 강한 블랙컬러에 적용할 경우에 감광성 부분의 감도를 향상시킬 수 있다.
그리고 흄드 실리카를 증점제로 사용할 수 있으며, 포토레지스트 컬러 잉크 표면의 광택을 조절하는 목적으로 사용된다.
열경화성 잉크는 현재 사용되는 다양한 열경화성 잉크가 큰 제한 없이 사용될 수 있다. 일반적인 열경화성 잉크와 같이, 색상을 부여하기 위한 안료와 열경화 수지와 열경화제 및 용매로 구성된다.
열경화성수지는 에폭시, 아크릴, 우레탄 등이 사용되며, 기재의 종류나 잉크의 목적에 따라서 수지종류를 선택할 수 있다. 특히 내열탈과 같은 신뢰성항목이 있는 경우에는 열수축률이 적은 에폭시 수지류가 적용되며, 인쇄성(표면특성)에 따라서도 열경화성 수지를 선정할 수 있다.
열경화제는 재료의 안정성 및 작업성을 고려하여 블록이소시아네이트나 잠재성경화제를 사용하여 열경화성 폴리머를 경화시킨다. 열경화성 수지의 종류에 따라서 다른 종류의 경화제를 선정해야 하며, 건조공정에 따라서도 해리온도가 다른 경화제를 사용해야 한다.
용매의 경우 열경화성 잉크의 색상이나 작업성, 특히 스프레이시의 점착 특성과 표면 레벨링 등을 고려하여 MEK(methyl ethyl ketone), Toluene, cyclohexanone, Xylene, DBE(Di Basic Ester), IPR(Isophorone), Propylene glycol methyl ether, BC(Butyl cabitol), Propylene glycol monomethyl ether acetate, Butul Cabitol acetate, kocosol, Terpineol 등이 적용될수 있으며, 알콜류, 방향족용제, 케톤류, 글리콜에테르류, 아세테이트류 등을 적용할 수 있다. 위와 같은 용제들의 혼합형태로 혹은 단독형태로 사용할수 있으며, 폴리머와 용매간의 용해도나 점도, 건조속도 등을 조절하여 스프레이 코팅성 및 작업성이 유리한 쪽으로 적용을 하게 된다. 예를 들면, 지건성 솔벤트나 방향족 솔벤트 등은 용해도가 우수하며 스프레이코팅 이후 레벨링 특성이 양호한 특성을 보이나, 기재의 종류에 따라서 핀홀이나 크레이터등이 발생될수 있음으로 속건성 용매와 혼합하여 사용하는 것이 유리하다.
이때, 스프레이 공정의 특성에 의해서 스프레이 분무 과정 중에서 상당량의 용매가 휘발되며, 구체적인 공정에 따라서 차이가 발생하지만 도포 과정에서 전체 용매의 30~70% 범위가 휘발하여 도포된 상태에서는 인쇄용 수준의 용매가 잔류함으로써 원활한 도포가 수행된다. 한편, 스프레이 공정에서 용매가 휘발되는 것을 감안하여, 끓는점(B/P)이 130℃ 이하이거나 인화점(F/P)이 50℃ 이하인 성질을 전체 용매의 중량에서 30~90% 범위로 포함하는 것이 바람직하다. 상대적으로 속건성인 특성을 가지는 용매 성질을 30%보다 적게 포함하면 스프레이 공정에서 용매의 휘발이 적게 수행되어 용매가 도막(코팅막) 내부에 트랩되거나 휘발속도차에 의해 표면에 분화구형태의 불량현상이 발생되어 품질이 나빠질 수 있다. 상대적으로 지건성인 특성을 가지는 용매를 10%미만으로 포함하면 스프레이 공정에서 용매의 휘발이 과도하게 발생하고 스프레이 노즐막힘 및 레벨링불량등이 발생되어 이후 공정을 적용하기 어려워진다.
본 발명의 실시예에 따른 스프레이용 포토레지스트 컬러 잉크를 사용하여 모바일 및 IT기기의 윈도우 뒷면과 백커버 안쪽면에 대한 인쇄공정을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스프레이용 포토레지스 컬러 잉크를 사용한 인쇄 공정을 나타낸 순서도이다.
스프레이 공정은 스프레이건을 사용하여 수행되었으며, 스프레이건의 노즐크기에 따라서 코팅두께나 질감의 표현이 가능하고 분사방식에 따라서도 크게 달라진다. 또한, 도포가 수행되는 표면의 형태에 무관하게 도포 공정을 수행할 수 있기 때문에, 3차원의 입체 구조가 형성된 표면에 대해서도 수행할 수 있다. 가건조는 IR 오븐에서 70℃의 온도로 10분 동안 수행하였다. 컬러인쇄와 차폐인쇄 각각에 대하여 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 컬러 잉크를 사용하였고, 노광 공정은 홀들이 형성되는 위치를 제외하고 50~2000mj/cm2의 세기로 수행하였으며, 현상 공정은 0.1~1.0%의 Na2CO3를 사용하여 수행함으로써 홀들이 형성될 위치를 개방하였다. 본건조는 IR 오븐에서 180℃의 온도로 30분 동안 수행하였다.
도시된 실시예에서는 1회의 스프레이 공정을 수행한 경우를 나타내었으나, 이제 한정되는 것은 아니고 2회 이상 수행할 수도 있다. 또한, 컬러인쇄와 차폐인쇄 이후 각각에 대한 노광 공정을 수행한 이후에 1회의 현상 공정만을 수행하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 컬러인쇄 단계와 차폐인쇄 단계에서 노광 공정과 현상 공정을 각각 수행할 수도 있다.
도 2는 종래의 열경화성 잉크를 사용한 인쇄 공정을 나타낸 순서도이다.
실크스크린 인쇄 조건과 가건조 및 본건조의 조건은 상기한 본 발명의 경우와 동일하다. 하지만 열경화성 잉크를 스크린 인쇄하는 경우, 스크린 인쇄의 특성상 지그 공차와 인쇄 공차에 의한 홀들(카메라홀, 센서홀, 스피커홀 등)의 정렬을 맞추기 어려우며, 약간의 곡면이 형성된 경우와 같이 약한 2.5D 수준까지는 스크린 인쇄를 통한 인쇄가 가능하지만, 복잡한 2.5D나 3D에 대해서는 적용이 제한된다.
반면, 상기한 도 1에 따른 본 발명의 스프레이용 포토레지스트 컬러 잉크를 이용하는 경우, 스프레이 공정으로 도포하기 때문에 복잡한 2.5D나 3D에 대해서 적용이 가능할 뿐만 아니라 노광-현상 공정을 통해서 홀들(카메라홀, 센서홀, 스피커홀 등)의 정렬이 매우 정확하게 수행될 수 있다. 결국, 노광-현상 공정이 추가되었음에도 불구하고, 전체 공정의 속도와 효율이 크게 향상되고 불량률도 감소하는 뛰어난 효과가 있다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 스프레이용 포토레지스트 컬러 잉크와 비교예의 잉크에 대한 실험 결과를 나타낸다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
　
　
　
감광성
부분
　
　
　
　		 광바인더 CBPR-4096C 14.60% 15.50% 19.00% - 9.00% 15.50%
　
광개시제
　
　		 DETX 0.30% 0.30% 0.30% - 0.30% 0.30%
IGR-184 　 1.20% 1.20% - 　 　
OXE-01 1.60% 1.60% 2.00% - 1.60% 1.60%
IGR-819 1.80% 2.20% 3.00% - 1.80% 1.80%
모노머
 PETIA 2.50% 3.50% 3.70% - 2.00% 2.50%
DPHA 2.00% 3.00% 5.00% - 1.50% 2.00%
올리고머 PU640 1.50% 2.50% 5.00% - 1.00% 1.50%
첨가제 stearic acid 0.30% 0.30% 0.30% - 0.30% 0.30%



열경화성
잉크
(희석
용매
포함)



 수지 KDN-253 15.00% 10.00% 25.00% 55.00% 15.00% 15.00%
열경화제 BI-180 1.500% 1.000% 2.500% 5.50% 1.500% 1.500%



용매


 Butul cabitol 　 3.000% 　 - 　 50.0%
Isophorone 20.00% 15.00% 8.00% - 25.00% 　
Kocosol-100 10.00% 8.00% 5.00% - 12.10% 　
MEK 　 3.00% 　 - 　 　
Toluene 　 1.00% 　 - 　 　
PGME 20.90% 15.90% 12.00% - 20.90% 　
DBE 　 5.00% 　 24.50% 　 　
안료 carbon powder 8.00% 8.00% 8.00% 15.00% 8.00% 8.00%
합계 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00%

인쇄 결과
 패턴형성 양호 양호 양호 - 미형성 불량
패턴선명도 양호 양호 양호 - 불량 불량
신뢰성 양호 양호 양호 양호 양호 불량
색상구현 양호 양호 양호 양호 양호 불량
카메라홀,센서홀정렬오차 ±0.5㎛ ±0.5㎛ ±0.5㎛ ±80㎛ 측정 × 측정 ×
CBPR-4096C: 켐베이스社의 아크릴바인더, DETX: 바스프社의 광개시제, OXE-01: 바스프社의 광개시제, IGR-184: 바스프社의 광개시제(Irgacure-184) 약칭, IGR-819: 바스프社의 광개시제(Irgacure-819) 약칭, PU640: 미원SC社의 6관능기 올리고머, KDN-253: 국도화학社의 변성에폭시바인더, PETIA: pentaerythritol triacrylate, DPHA: Dipentaerythritol Hexaacrylate, BI-180: Blocked Isocyanate 제품
실시예 1 내지 2은 감광성 부분의 함량이 각각 24.6%과 30.1%인 경우이고, 실시예 3은 스프레이공정에 필요한 용매가 최소 함량으로 포함된 경우이다.
비교예 1은 감광성부분을 포함하지 않은 종래의 열경화성 잉크이이고, 비교예 2는 감광성 부분의 함량이 상대적으로 부족한 경우이며, 비교예 3은 감광물질의 함량은 적정하지만 용매로서 끓는 점이 246.7℃로 높은 지건타입의 용매만을 적용한 경우이다.
실시예 1 내지 3과 비교예 2 내지 3은 도 1의 순서에 따라서 인쇄공정을 수행하였고, 비교예 1의 열경화성 잉크는 도 2의 순서에 따라서 인쇄를 수행하였다.
실시예 1과 2의 잉크는 점도가 각각 약 50cps와 약 100cps로 스프레이 공정이 매우 수월하게 수행되었으며, 실시예 3번의 잉크는 점도가 약 930cps를 나타내어 스프레이 공정을 적용할 수 있었다. 비교예 2와 3도 점도가 낮아서 스프레이 공정을 적용할 수 있었으나, 실시예 3보다 용매의 함량이 적은 비교예 1은 점도가 1000cps를 초과하면서 스프레이 공정시에 분사가 매우 어려웠고 코팅표면의 레벨링이 좋지 않았으며 감광성 부분을 포함하지 않기 때문에 종래의 방법인 도 2의 순서에 따라서 인쇄를 수행하였다.
본 발명의 실시예에 따른 스프레이용 포토레지스트 컬러 잉크를 사용하면서 지그를 사용하여 10장 동시 인쇄를 수행한 경우에, 노광-현상에 의해서 카메라홀과 센서홀에 대한 패턴이 양호하게 형성되었고, 패턴선명도(sharpness) 역시 양호하여 감광성 부분에 의한 포토리소그래피가 양호하게 수행된 것을 확인할 수 있다. 또한 신뢰성과 색상구현도 양호하여 열경화성 잉크에 의한 특성도 양호하게 발휘된 것을 확인할 수 있다.
이에 비하여, 비교예 2의 경우는 감광성 부분의 함량이 너무 적어서 포토리소그래피가 수행되지 않음으로써 패턴이 형성되지 않았으며, 열경화성 잉크의 특성에 따른 신뢰성과 색상구현만 양호한 것을 확인할 수 있다.
비교예 3의 경우는 점도가 낮아서 스프레이 공정을 수행할 수는 있었으나, 지건성 용매만을 포함하기 때문에 스프레이 공정 시에 핀홀과 크레이터가 발생되었으며, 가건조공정 후에도 용매가 휘발되지 않고 잔류하는 것에 의해 정상적인 패턴형성에 어려움이 있었다. 또한 본건조 공정을 진행한 후에도 내열탕과 크로스컷(부착력) 실험에 불리함이 발생하는 등 신뢰성에 문제가 있었다.
한편, 비교예 1의 열경화성 잉크를 사용한 실크스크린 인쇄의 경우는 신뢰성과 색상구현이 양호하지만, 카메라홀과 센서홀의 정렬 오차가 ±80㎛ 수준으로 발생하여, 카메라홀과 센서홀을 정확하게 맞추기 위해서는 1장씩 정밀하게 공정을 수행하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크를 사용한 경우에는, 포토리소그래피를 적용함으로써 카메라홀과 센서홀의 정렬 오차가 ±0.5㎛ 수준에 불과하여, 1회에 여러 장(예를 들면 6~8장)에 대한 인쇄를 수행하여도 홀들의 정렬에 대한 문제가 발생하지 않는다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 표시창의 윈도우 뒷면과 백커버 안쪽면에 컬러 인쇄를 수행하는 컬러 잉크로서,
    10~20 wt% 범위의 광바인더;
    1~5 wt% 범위의 광개시제;
    합하여 5~15 wt% 범위의 모노머와 올리고머;
    0.1~3 wt% 범위의 첨가제;
    0.1~15 wt%의 안료;
    10~25 wt%의 열경화수지;
    0.2~5 wt%의 열경화제; 및
    25~60 wt% 범위의 용매를 포함하며,
    상기 모노머는 3~6관능기 범위의 아크릴계 모노머 또는 우레탄계 모노머이고, 상기 올리고머는 4~6관능기 범위의 우레탄계 올리고머 또는 에폭시계 올리고머이며,
    상기 첨가제는, 카르복실기가 있고 탄소수가 12~24 개의 짝수 개로 구성된 포화 또는 불포화 지방산인 것을 특징으로 하는 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 잉크의 점도가 10~1000cps 범위인 것을 특징으로 하는 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매가 끓는점(B/P)이 130℃ 이하이거나 인화점(F/P)이 50℃ 이하인 재질을 전체 용매의 중량에서 30~90% 범위로 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광바인더는 아크릴바인더, 셀룰로즈, 에폭시아크릴레이트 중에 하나인 것을 특징으로 하는 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광개시제는 α-Hydroxyketone, Phenylglyoxylate, α-Aminoketone, Mono Acyl Phosphine(MAPO) 및 oxime계 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크.
  8. 윈도우 뒷면에 컬러 인쇄를 수행하는 방법으로서,
    청구항 1의 스프레이용 포토리소그래피 컬러 잉크를 사용하여,
    윈도우 뒷면과 백커버 안쪽면에 대한 도포 공정은 스프레이 공정으로 수행되며,
    윈도우나 백커버에 위치되는 홀을 형성하기 위한 인쇄 공정은 노광 공정과 현상 공정을 수행하여 패턴을 형성하여 수행되는 것을 특징으로 하는 윈도우 뒷면 컬러 인쇄 방법.
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