KR102234051B1 - 액체 코팅된 기재 상에의 액체의 개별 코팅 방법 - Google Patents

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크리스토퍼 제이 캠벨
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Abstract

제1 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제1 외부 개구와 기재의 주 표면 사이에 간극을 한정하도록 코팅 헤드를 위치설정하는 단계; 제1 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계; 미리 결정된 양의 제1 코팅 액체를 분배하여, 기재의 주 표면 상의 미리 결정된 위치에 개별 패치를 형성하는 단계; 제2 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제2 외부 개구와 패치의 주 표면 사이에 간극을 한정하도록 제2 코팅 헤드를 위치설정하는 단계; 제2 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계; 및 미리 결정된 양의 제2 코팅 액체를 분배하여, 패치의 주 표면 상에 불연속 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법. 제1 코팅 액체 및 선택적으로 제2 코팅 액체는 분배될 때 1 P-s 이상의 점도를 나타낸다.

Description

액체 코팅된 기재 상에의 액체의 개별 코팅 방법{DISCRETE COATING PROCESS OF LIQUID ON A LIQUID-COATED SUBSTRATE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2012년 12월 6일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/734,242호의 이득을 주장하며, 이 출원의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
일반적으로 본 발명은 코팅의 기재(substrate)에의 적용, 더 특히는, 자가-레벨링(self-level)되지 않는 점성 액체의 액체-코팅된 기재 상으로의 정밀 코팅, 및 그러한 코팅된 기재로부터의 라미네이트의 형성에 관한 것이다.
저 점도 내지 중간 정도의 점도의 자가-레벨링 액체, 예를 들어 광학적으로 투명한 액체 접착제 (LOCA 조성물)의 패치를 기재 상에 코팅하기 위한 몇몇 코팅 방법이 개발되었다. 액체 패치를 기재에 적용하기 위한 하나의 공지된 방법은 적용 조건에서 저 점도 뉴턴 코팅(Newtonian coating)을 이용한다. 그러한 저 점도 뉴턴 액체의 자가-레벨링으로 인한 원하는 인쇄 영역을 넘어서는 유동의 방지를 위하여, 사전-경화된 댐(dam) 재료의 이용이 종종 필요하다. 이는 추가의 공정 단계를 수반하고, 충분히 정확한 양이 분배되지 않는 경우, 코팅 액체의 과잉을 잠재적으로 일으킬 수 있다. 몇몇 공지의 변형으로, 슬롯 다이로부터 패치 코팅을 수행하는 것이 또한 공지되어 있다. 하나의 그러한 변형은, 유체 저장부로부터 압출 (또는 코팅) 다이의 내부 공동으로 코팅 액체를 단속적으로 공급하는 계량 펌프를 사용하여, 이격된 개별 패치들의 패턴을 기재 상에 직접 생성한다. 직접 기재 상에의 액체 패치 코팅의 앞선 예는 기재 상의 패치의 위치의 제한된 정확성 및 정밀성을 성취하였다.
최근, LOCA 조성물 패치를 기재 상에 직접 코팅하는 것을 포함하는 고정밀 응용은, 에지 및 전체 두께 균일성을 엄격한 사양으로 제어하기 위한 공정 개선을 필요로 하였다. 예를 들어, 액체 패치를 기재 상에 정밀 인쇄하기 위한 스크린의 사용이 코바야시(Kobayashi) 등(미국 특허 공개 제2009/0215351호)에 기재되어 있다. 부가적으로, LOCA 조성물 패치의 정밀 인쇄를 위한 스텐실(stencil)의 사용이 국제특허 공개 WO 2012/036980호에 기재되어 있다. 그러한 공정은 다양한 전자 장치에서 사용되는 디스플레이 패널의 제조를 위한 광학 조립체를 라미네이션하는 데에 유용한, 기재 상에 LOCA 조성물을 코팅하는 데에 유용한 것으로 나타났다.
일 태양에서, 본 발명은, 제1 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제1 외부 개구를 포함하는 제1 코팅 헤드를 제공하는 단계; 제1 외부 개구와 기재(substrate) 사이에 간극(gap)을 한정하도록 기재에 대해 제1 코팅 헤드를 위치설정하는 단계; 제1 코팅 방향으로 제1 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계; 및 미리 결정된 양의 제1 코팅 액체를 제1 외부 개구로부터 기재의 적어도 하나의 주 표면(major surface)의 적어도 일부분 상에 분배하여, 기재의 주 표면의 적어도 일부분 상의 미리 결정된 위치에 제1 코팅 액체의 개별 패치(discrete patch)를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 개시한다. 개별 패치는 두께 및 주연부(perimeter)를 갖는다.
본 방법은 제2 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제2 외부 개구를 포함하는 제2 코팅 헤드를 제공하는 단계; 제2 외부 개구와 개별 패치의 주 표면 사이에 간극을 한정하도록 기재 상의 개별 패치에 대해 제2 코팅 헤드를 위치설정하는 단계; 제2 코팅 방향으로 제2 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계; 미리 결정된 양의 제2 코팅 액체를 제2 외부 개구로부터 개별 패치의 기재 반대편 주 표면의 일부분 상에 분배하여, 개별 패치의 주 표면 상에 제2 코팅 액체의 불연속 패턴을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나 (또는 둘 모두)는 분배될 때 1 Pa-s 이상의 점도를 나타낸다. 현재, 스크린 또는 스텐실이 개별 패치 및 패턴의 형성에 사용되지 않는 것이 바람직하다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 제2 코팅 액체와는 조성적으로 상이하다. 다른 대안적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 제2 코팅 액체와 조성적으로 동일하다. 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 요변성 리올로지 거동(thixotropic rheological behavior) 또는 유사소성 리올로지 거동(pseudoplastic rheological behavior)의 리올로지 특성을 나타낸다. 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 1 sec-1 이상의 전단율(shear rate)에서 분배된다. 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 20℃ 내지 100℃의 온도에서 분배된다. 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 분배될 때 5 Pa-s 내지 20 Pa-s의 점도를 나타낸다.
예시적인 실시 형태의 목록
일부 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 약 1 sec-1 이상의 전단율(shear rate)에서 분배된다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 약 10, 약 50, 약 100, 약 1000, 및 약 10000 sec-1 이상의 전단율에서 분배된다. 선택적으로, 제1 코팅 액체는 약 100,000 sec-1 이하의 전단율에서 분배된다. 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 약 20℃ 내지 약 100℃의 온도에서 분배된다. 일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 분배될 때 약 2 Pa-s 내지 약 20 Pa-s의 점도를 나타낸다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 요변성 리올로지 거동(thixotropic rheological behavior) 및 유사소성 리올로지 거동(pseudoplastic rheological behavior)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구별되는 리올로지 특성을 나타낸다. 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 5 이상의, 100 sec-1에서 측정되는 고전단 점도에 대한 0.1 sec-1의 전단율에서 측정되는 저전단 점도의 비로서 정의되는 요변성 지수(Thixotropic Index)를 나타낸다. 전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 일부 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 기재 상에서의 코팅 액체의 자가-레벨링(self-leveling)을 방지하기에 충분히 높은, 1 sec-1의 전단율에서 완전히 이완된 상태에서 코팅 액체에 대해 측정되는 평형 점도(Equilibrium Viscosity)를 나타낸다. 선택적으로, 0.01 sec-1의 전단율에서 측정되는 평형 점도는 80 Pa-s 이상이다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물이다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물은 다작용성 (메트)아크릴레이트 올리고머와, 1 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도가 0.004 내지 0.020 Pa-s인 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 반응성 희석제의 반응 생성물; 및 가소제, 또는 알킬렌 옥사이드 작용기를 갖는 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체 중 적어도 하나를 포함한다. 전술한 것 중 임의의 것의 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 다작용성 (메트)아크릴레이트 올리고머는 다작용성 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머, 다작용성 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 올리고머, 및 다작용성 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 올리고머 중 임의의 하나 이상을 포함한다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 다른 예시적인 실시 형태에서, 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물은 다작용성 고무계 (메트)아크릴레이트 올리고머와, 약 4 내지 20개의 탄소 원자의 펜던트 알킬 기를 갖는 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 반응 생성물; 및 액체 고무를 포함한다. 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 다작용성 고무계 (메트)아크릴레이트 올리고머는 다작용성 폴리부타디엔 (메트)아크릴레이트 올리고머; 다작용성 아이소프렌 (메트)아크릴레이트 올리고머; 및 부타디엔과 아이소프렌의 공중합체를 포함하는 다작용성 (메트)아크릴레이트 올리고머 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 선택적으로, 액체 고무는 액체 아이소프렌을 포함한다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물은, (a) (i.) 50 중량부 초과의 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체 단위, (ii.) 10 내지 49 중량부의 하이드록실-작용성 단량체 단위, (iii.) 펜던트 (메트)아크릴레이트 기를 갖는 1 내지 10 중량부의 단량체 단위, (iv.) 0 내지 20 중량부의 극성 단량체 단위, (v.) 0 내지 10 중량부의 실란-작용성 단량체 단위 - 단량체 단위들의 합계는 100 중량부임 - 를 포함하는, Mw가 5 내지 30 kDa이고 Tg가 20℃ 미만인 (메트)아크릴로일 올리고머; (b) 희석 단량체 성분; 및 (c) 광개시제를 포함하는 경화성 조성물이다. 경화성 조성물은 바람직하게는 가교결합제를 포함하지 않는다.
소정의 그러한 실시 형태에서, 희석 단량체 성분은 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체 단위, 하이드록실-작용성 단량체 단위, 펜던트 (메트)아크릴레이트 기를 갖는 단량체 단위, 극성 단량체 단위, 및 실란-작용성 단량체 단위로부터 선택되는 적어도 하나의 단량체를 포함한다.
코팅 방법들의 전술한 예시적인 실시 형태 중 임의의 것에서, 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물은 열 안정제, 산화방지제, 정전기 방지제, 증점제, 충전제, 안료, 염료, 착색제, 요변제(thixotropic agent), 가공 보조제(processing aid), 나노입자, 및 섬유로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 추가로 포함한다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 첨가제는 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물의 질량에 대해 0.01 내지 10 중량%의 양으로 존재한다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물은 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물의 총 중량에 대해 1 내지 10 중량%의 양의, 중위 입자 직경(median particle diameter)이 1 nm 내지 약 100 nm인 금속 산화물 나노입자를 추가로 포함한다.
코팅 방법들의 전술한 실시 형태들 중 임의의 것에서, 패치는 기재의 제1 주 표면의 일부분만을 덮을 수 있다.
코팅 방법들의 전술한 실시 형태 중 임의의 것에서, 제1 코팅 방향은 제2 코팅 방향과 동일할 수 있다. 전술한 코팅 방법들의 일부 대안적인 실시 형태에서, 제1 코팅 방향은 제2 코팅 방향과는 상이할 수 있다. 제2 코팅 방향이 제1 코팅 방향과는 상이한 하나의 특정한 예시적인 실시 형태에서, 제2 코팅 헤드는 제2 코팅 액체의 적어도 일부가 패치에 적용되는 시간 간격 동안 패치에 대해 정적 위치에서 유지되며, 그에 의해 패치의 주 표면 상에 제2 코팅 액체의 반구형 범프(bump)를 형성한다.
추가의 또는 대안적인 예시적인 실시 형태에서, 패치의 주연부는 정사각형, 직사각형, 또는 평행사변형으로부터 선택되는 기하학적 형상을 나타낸다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 패치의 미리 결정된 위치는 패치의 주연부가 기재의 주 표면의 중심에 근접하여 중심을 갖도록 선택된다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 패치의 두께는 불균일할 수 있다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 패치의 두께는 패치의 중심에 근접하여 더 크고, 패치의 두께는 패치의 주연부에 근접하여 더 작다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 소정의 예시적인 실시 형태에서, 불연속 패턴은 기재의 주 표면으로부터 외향으로 연장되는 적어도 하나의 융기된(raised) 개별 돌출부로 구성된다. 추가의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 적어도 하나의 융기된 개별 돌출부는 기재의 주 표면의 적어도 일부분을 가로질러 연장되는 적어도 하나의 융기된 리브(rib)로 구성된다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 적어도 하나의 융기된 리브는 기재의 주 표면 상에 십자형으로 배열된 적어도 2개의 융기된 리브를 포함한다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 적어도 2개의 리브는 패치의 주연부의 중심에 근접하여 교차하고 중첩된다.
전술한 코팅 방법의 다른 예시적인 실시 형태에서, 적어도 하나의 융기된 개별 돌출부는 다수의 융기된 개별 돌출부이다. 일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 돌출부는 복수의 융기된 개별 범프, 다수의 융기된 개별 리브, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 범프는 반구-형상의 범프들로 구성된다. 선택적으로, 다수의 융기된 개별 범프는 어레이 패턴(array pattern)으로 배열된다. 일부의 특정 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브는 도그본-형상의 패턴(dogbone-shaped pattern)을 형성한다.
전술한 코팅 방법들의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브는 타원-형상의 리브들로 구성된다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브는 각각의 리브가 각각의 인접 리브에 실질적으로 평행하게 배열되도록 배열된다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브 중 적어도 2개는 서로 실질적으로 평행하게 배열되고, 다수의 융기된 개별 리브 중 적어도 하나는 적어도 2개의 실질적으로 평행한 융기된 개별 리브에 실질적으로 직각으로 배열된다.
선행하는 두 단락에 기재된 것에 대하여 대안적인 예시적인 실시 형태에서, 패치의 두께는 실질적으로 균일하다. 선택적으로, 패치의 평균 두께는 약 1 μm 내지 약 500 μm이다. 일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 패치의 두께는 평균 두께의 +/- 10%의 균일도 또는 이보다 우수한 균일도를 갖는다.
전술한 코팅 공정들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 패치의 주연부는 패치의 복수의 측면 에지(lateral edge)에 의해 한정된다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 패치의 적어도 하나의 측면 에지는 목표 위치의 +/- 500 μm 이내로 기재의 에지에 대해 위치된다.
전술한 코팅 방법들의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 발광 디스플레이 컴포넌트 또는 광 반사 장치 컴포넌트이다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 실질적으로 투명하다. 소정의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 유리로 구성된다. 일부의 특정한 실시 형태에서, 기재는 가요성이다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 헤드는 단일 슬롯 다이, 다중 슬롯 다이, 단일 오리피스 다이, 및 다중 오리피스 다이로 이루어진 군으로부터 선택된다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 코팅 헤드는 단일 다이 슬롯을 갖는 단일 슬롯 다이이고, 추가로, 외부 개구는 다이 슬롯으로 구성된다. 일부의 특정한 그러한 실시 형태에서, 단일 슬롯 다이의 기하학적 형상은 샤프-립(sharp-lipped) 압출 슬롯 다이, 랜드(land)를 갖는 슬롯 공급 나이프 다이, 또는 노치형(notched) 슬롯 다이로부터 선택된다. 전술한 실시 형태들 중 임의의 것에서, 제2 코팅 헤드는 단일 오리피스 다이 또는 다중 오리피스 다이로부터 선택된다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체의 공급원 및 제2 코팅 액체의 공급원은 시린지 펌프, 도우징 펌프(dosing pump), 기어 펌프, 서보-구동 용적형 펌프(servo-driven positive displacement pump), 로드-구동 용적형 펌프(rod-driven positive displacement pump), 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 사전-계량식 코팅 액체 전달 시스템으로 구성된다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 일부 특정한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체의 공급원과 연통하는 적어도 하나의 압력 센서가 제1 코팅 액체의 전달 압력을 측정하는 데 사용되고, 추가로, 전달 압력은 기재로의 제1 코팅 액체의 전달 속도 또는 패치의 품질 특성 중 적어도 하나를 제어하는 데 사용된다.
일부의 특정 추가의 또는 대안적인 실시 형태에서, 제2 코팅 액체의 공급원과 연통하는 적어도 하나의 압력 센서가 제2 코팅 액체의 전달 압력을 측정하는 데 사용되고, 추가로, 전달 압력은 기재로의 제2 코팅 액체의 전달 속도, 또는 패치의 주 표면 상의 제2 코팅 액체의 불연속 패턴의 품질 특성 중 적어도 하나를 제어하는 데 사용된다.
앞선 두 단락과 관련하여, 적합한 품질 특성은 패치 및/또는 불연속 패턴의 두께 균일도, 목표 위치에 대한 기재 상에서의 패치 및/또는 불연속 패턴 위치의 위치 정확도 및/또는 정밀도, 패치 주연부의 균일도 (예를 들어, 정사각형-형상의 주연부를 갖는 패치의 "직각도(squareness)"), 패치의 에지의 진직도(straightness), 코팅 결함 (예를 들어, 버블, 공극, 혼입된 이물질, 표면 불규칙성 등)의 부존재, 패치를 형성하는 제1 코팅 액체 및/또는 불연속 패턴을 형성하는 제2 코팅 액체의 양 (예를 들어, 중량 또는 부피 기준) 등을 포함할 수 있다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것은 상기 단락들의 단계들을 반복하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
전술한 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 본 방법은 제1 코팅 액체의 패치 및 제2 코팅 액체의 불연속 패턴이 제1 기재와 제2 기재 사이에 위치되도록 제1 기재에 대해 제2 기재를 배치하는 단계를 추가로 포함하며, 패치 및 불연속 패턴 중 적어도 하나 (또는 둘 모두)는 제1 기재 또는 제2 기재의 적어도 일부분과 접촉하여서, 라미네이트(laminate)를 형성한다.
일부의 그러한 실시 형태에서, 방법은 열, 화학 방사선, 이온화 방사선, 또는 이들의 조합을 적용함으로써 코팅 액체를 경화시키는 단계를 추가로 포함한다.
전술한 방법들 중 임의의 것의 일부의 특정한 예시적인 실시 형태에서, 라미네이트는 유기 발광 다이오드 디스플레이, 유기 발광 트랜지스터 디스플레이, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 표면-전도 전자-방출 디스플레이, 전계 방출 디스플레이, 양자점 디스플레이, 액정 디스플레이, 미세-전기기계 시스템 디스플레이(micro-electromechanical system display), 강유전성 액정 디스플레이(ferro liquid display), 후막 유전체 전계발광 디스플레이(thick-film dielectric electroluminescent display), 텔레스코픽 픽셀 디스플레이(telescopic pixel display), 또는 레이저 인광체 디스플레이(laser phosphor display)를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 다양한 태양 및 이점을 요약하였다. 상기 개요는 본 발명의 본 소정 예시적인 실시 형태의 각각의 예시된 실시 형태 또는 모든 구현 형태를 기술하고자 하는 것은 아니다. 하기의 도면 및 상세한 설명은 본 명세서에 개시된 원리를 사용하여 소정의 바람직한 실시 형태를 더욱 구체적으로 예시한다.
도 1은 코팅 장치의 개략도.
도 2a는 코팅된 액체의 패치가 상부에 배치된 기재 재료의 시트의 일부분의 평면도.
도 2b는 코팅된 액체의 일련의 패치들이 그를 따라 배치된 무한 길이의 재료의 웨브(web)의 길이를 따른 단면의 평면도.
도 3은 액체-코팅된 기재 상에 추가의 코팅 액체를 분배하기 위한 장치의 개략도.
도 4a는 미리 결정된 양의 제2 코팅 유체가 상부에 배치된 패치의 예의 측면도.
도 4b는 도 4a의 패치의 평면도.
도 5는 투명 기재 상에 배치된, 도 4a 및 도 4b와 관련지어 설명되는 패치의 사진.
도 6a는 제2 코팅 액체의 미리 결정된 부분의 불연속 패턴을 상부에 침착한 후의, 투명 기재 상에 배치된 코팅된 액체의 예시적인 패치의 대안적인 예의 측면도.
도 6b는 도 6a의 프로파일링된 패치의 평면도.
도 7은 제2 코팅 액체의 미리 결정된 부분의 5개의 반구형 범프의 불연속 패턴을 상부에 침착한 후의, 투명 기재 상에 배치된 코팅된 액체의 예시적인 패치의 사진.
도 8a는 불균일 측면 프로파일을 갖는, 코팅된 액체의 예시적인 패치가 상부에 배치된 기재 재료의 시트의 일부분의 측면도.
도 8b는 도 8a의 코팅된 시트의 평면도.
도 9a는 상부에 배치된 코팅된 액체의 패치, 및 패치 상에 배치된, 서로 실질적으로 직각으로 십자형 방식으로 배열된 2개의 타원-형상의 리브들의 형태의 코팅된 액체의 예시적인 불연속 패턴을 갖는, 기재 재료의 시트의 일부분의 측면도.
도 9b는 도 9a의 코팅된 시트의 평면도.
도 10은 도 9b에 따른 기재 재료의 시트의 일부분의 사진.
도 11은 2개의 타원-형상의 리브들이 코팅 방향 및 횡방향에 직각이 아닌 점을 제외하고는, 도 10과 유사한 사진.
도 12는 상부에 배치된 코팅된 액체의 패치, 및 패치 상에 배치된, 도그본 패턴(dogbone pattern)을 형성하도록 십자형 방식으로 배열된 5개의 타원-형상의 리브들의 형태의 코팅된 액체의 예시적인 불연속 패턴을 갖는, 기재 재료의 시트의 일부분의 평면도.
도 13은 상부에 배치된 코팅된 액체의 패치, 및 기재의 주 표면 상에 배열된 복수의 실질적으로 평행한 타원-형상의 리브들의 예시적인 불균일 측면 프로파일을 나타내는 코팅된 액체의 예시적인 불연속 패턴을 갖는, 기재 재료의 시트의 일부분의 평면도.
도 14는 상부에 배치된 코팅된 액체의 패치, 및 기재의 주 표면 상에 배열된 복수의 실질적으로 평행한 타원-형상의 리브와, 복수의 실질적으로 평행한 타원-형상의 리브들에 실질적으로 직각으로 십자형 방식으로 배열된 단일 리브의 예시적인 불균일 측면 프로파일을 나타내는 코팅된 액체의 예시적인 불연속 패턴을 갖는, 기재 재료의 시트의 일부분의 평면도.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다. 상기 도면 - 축척대로 도시되지 않을 수 있음 - 이 본 발명의 다양한 실시 형태를 개시하고 있지만, 상세한 설명에 언급된 바와 같이, 다른 실시 형태가 또한 고려된다. 모든 경우에, 이러한 개시내용은 명백한 제한에 의해서가 아니라 예시적인 실시 형태의 표현으로서 현재 개시되는 발명을 기술한다. 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 범주 및 사상 내에 속하는 여러 가지 다른 변형예 및 실시예들을 고안할 수 있을 것으로 이해해야 한다.
최근에, 광학적으로 투명한 액체 접착제 (LOCA) 조성물이 국제특허 공개 WO2011/119828호에 개시되었다. 이러한 LOCA 조성물의 패치를 스텐실을 이용하여 디스플레이 기재 상에 코팅하여 패치의 주연부를 결정하는 것의 일례가 국제특허 공개 WO2012/036980호에 개시되었다. 스텐실의 사용에 의해 부과되는 위치 정확도 및 처리량 상의 한계에 더하여, 층들 사이에서의 버블의 포획을 방지하기 위하여 LOCA-코팅된 기재의 즉각적인 인라인(in-line) 진공 라미네이션을 제공하는 것이 일반적으로 필요하다. 또한, 그러한 진공 라미네이션은 스텐실의 제거 후 LOCA의 자가-레벨링 특성으로 인하여 LOCA가 처음에 한정된 패치 주연부에서 떨어지지 않게 하거나 또는 "삼출"되지 않게 하도록 패치의 주변부에서의 예비적 부분 경화를 필요로 할 수 있다. 그러한 떨어짐 또는 "삼출"은 불리하게는 기재 상에서의 패치 배치의 위치 정확도를 열화시킨다.
본 발명은 액체를 기재 상에 코팅하는 방법, 그리고 특히 LOCA 조성물을 인쇄 보조물(printing aid) (예를 들어, 스크린, 마스크, 스텐실, 사전-경화된 댐)의 도움 없이 강성 기재 (예를 들어, 커버글래스, 산화인듐주석 (ITO) 터치 센서 스택(stack), 편광기, 액정 모듈 등) 상에 코팅하는 방법을 개시하며 이것은 이들 결함들 중 일부 또는 상기 결함들 전부를 적어도 부분적으로 극복한다. 스텐실을 일반적으로 이용하지 않는 방법은 고점도 (바람직하게는 유사소성 및/또는 요변성) 액체 조성물의 정밀하게 위치설정된 패치를 후속적인 라미네이션 단계의 적용 전에 기재 표면 상에서의 패치의 상당한 자가-레벨링 또는 "삼출" 없이 목표 기재 상에 코팅하는 데 사용되었다.
특히, 베이스 기재 (예를 들어, 디스플레이 패널)와 커버 기재 사이의 간극 충전을 포함하는 정밀 라미네이션 응용에서 다이 코팅 방법을 이용하여 광학적으로 투명한 액체 조성물, 예를 들어 접착제 그리고 더 특히는 LOCA 조성물을 정확하게 그리고 빠르게 배치할 수 있음이 밝혀졌다. 그러한 응용은 LCD 디스플레이에서 디스플레이 패널 상에의 유리 패널의 라미네이션, 또는 터치-감응식 전자 장치에서 디스플레이 패널 상에의 터치 감응식 패널의 라미네이션을 포함한다.
현재 개시된 방법은 예시적인 실시 형태에서, 사이클 횟수를 감소시키고 수율을 향상시킴으로써 코팅 및 라미네이션 공정에서 처리량의 유의한 향상을 가능케 할 수 있다. 본 발명의 예시적인 방법은 목표 위치에 대하여 기재 표면 상에서의 비-자가-레벨링 액체 패치의 정밀 위치설정을 가능케 하여서 패치 배치의 위치 정확성을 성취할 수 있는데, 이는 지금까지는 일관된 방식으로 얻어질 수 없었다. 본 발명의 일부의 예시적인 방법은 스텐실, 스크린, 마스크 또는 댐과 같은 인쇄 보조물 또는 패턴을 이용하지 않고서도 강성 기재 상에 광학적으로 투명한 액체 접착제를 정밀하게 코팅하는 데 사용될 수 있다.
정의된 용어들의 하기의 용어 해설의 경우, 청구범위 또는 명세서의 어딘가 다른 곳에서 상이한 정의가 제공되지 않는 한, 이러한 정의가 전체 적용을 위해 적용될 것이다.
용어 해설
대부분은 잘 알려져 있지만 어떤 설명을 필요로 할지도 모르는 소정의 용어가 본 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용되고 있다. 이들 용어는, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 다음과 같이 이해되어야 한다.
용어 "균질한"은 거시적 규모로 관찰될 때 단지 단일한 상의 물질을 나타냄을 의미한다.
용어 "광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물"은 광학적으로 투명한 액체 접착제 (LOCA) 또는 경화되어 LOCA를 형성할 수 있는 전구체 조성물을 의미한다.
코팅 액체와 관련하여 용어 "유사가소성" 또는 "유사소성"은 코팅 액체가 전단율이 증가함에 따라 감소하는 점도를 나타냄을 의미한다.
코팅 액체와 관련하여 용어 "틱소트로피(thixotropy)" 또는 "요변성"은 코팅 액체가 코팅 액체를 기재에 적용하는 공정 중에 코팅 액체가 전단을 겪는 시간 간격 동안 전단 시간이 증가함에 따라 감소하는 점도를 나타냄을 의미한다. 요변성 코팅 유체는 전단의 중지시에, 예를 들어 코팅 액체를 기재에 적용한 후에, 점도를 적어도 정적 점도까지 회복하거나 또는 "확립"한다.
용어 "요변성 지수"는 100 sec-1에서 측정되는 고전단 점도에 대한 0.1 sec-1의 전단율에서 측정되는 저전단 점도의 비를 말하는 코팅 액체 특성이다.
용어 "평형 점도"는, 상이한 전단율이 특정 평형 점도 값과 관련하여 명백하게 특정되지 않으면, 1.0 sec-1의 전단율에서 완전-이완된 (즉 평형) 상태로부터 측정되는 코팅 유체의 점도를 말하는 코팅 액체 특성이다.
용어 "(공)중합체" 또는 "(공)중합체들"은 단일중합체 및 공중합체뿐만 아니라, 예를 들어 공압출에 의해 또는, 예를 들어 에스테르 교환을 비롯한 반응에 의해 혼화성 블렌드 형태로 형성될 수 있는 단일중합체 또는 공중합체를 포함한다. 용어 "공중합체"는 랜덤, 블록 및 성상(star) (예를 들어, 수지상(dendritic)) 공중합체를 포함한다.
단량체, 올리고머 또는 ~에 관하여 용어 "(메트)아크릴레이트"는 알코올과 아크릴산 또는 메타크릴산의 반응 생성물로서 형성된 비닐-작용성 알킬 에스테르를 의미한다.
용어 "유리 전이 온도" 또는 "Tg"는 박막 형태에서라기보다는 오히려 벌크 형태에서 평가할 때의 (공)중합체의 유리 전이 온도를 지칭한다. (공)중합체가 박막 형태에서 단지 조사될 수 있는 경우에는, 벌크 형태의 Tg를 합리적인 정확도로 통상 평가할 수 있다. 벌크 형태 Tg 값은, 시차 주사 열량계 (DSC)를 사용해 열유동 대 온도의 비를 평가하여 공중합체에 대한 세그먼트 이동성의 개시, 및 공중합체가 유리질 상태로부터 고무질 상태로 변화한다고 언급될 수 있는 변곡점 (보통 2차 전이)을 결정함으로써 보통 결정된다. 벌크 형태의 Tg 값은 동적 기계 열분석 (DMTA) 기술을 사용하여 또한 평가될 수 있는데, 이 기술은 온도 및 진동 주파수의 함수로서 공중합체의 모듈러스의 변화를 측정한다.
특정한 층과 관련하여 용어 "인접한(adjoining)"은, 두 층이 서로의 옆에서 (즉, 인접해서) 직접 접촉하고 있거나, 또는 서로 연접해 있지만 직접 접촉해 있지는 않은 (즉, 상기 층들 사이에 개재하는 하나 이상의 추가적 층이 있는) 위치에서 다른 층과 연결되거나 또는 다른 층에 부착된 것을 의미한다.
개시된 코팅된 물품에서 다양한 요소들의 위치에 대해 "상부에", "상에", "덮고 있는", "맨 위에" "아래에 있는" 등과 같은 배향에 관한 용어를 사용함으로써, 본 발명자들은 수평으로 배치되고 위쪽으로 향해 있는 기재에 대한, 요소의 상대적 위치를 지칭한다. 달리 지시되지 않으면, 기재 또는 물품이 제조 동안에 또는 제조 후에 공간에서 임의의 특정 배향을 가져야만 하는 것으로 의도되지 않는다.
기재 또는 본 발명의 물품의 다른 요소에 대한 층의 위치를 설명하기 위한 용어 "오버코팅된"의 사용은 기재 또는 다른 요소의 상부에 있지만 기재 또는 다른 요소에 반드시 연접할 필요는 없는 층을 말한다.
층의 위치를 다른 층에 대하여 설명하기 위해 용어 "~에 의해 분리된"을 사용하는 것은 그 층이 2개의 다른 층들 사이에 위치되지만 어느 하나의 층에 반드시 연접하거나 또는 인접할 필요는 없음을 말한다.
수치값 또는 형상과 관련하여 용어 "약" 또는 "대략"은 수치값 또는 성질 또는 특성의 +/- 5%를 의미하지만, 정확한 수치값을 명확히 포함한다. 예를 들어, "약" 1 Pa-s의 점도는 0.95 내지 1.05 Pa-s의 점도를 말하지만, 정확하게 1 Pa-s의 점도를 또한 명백하게 포함한다. 이와 유사하게, "실질적으로 정사각형"인 주연부는 각각의 측면 에지가 임의의 다른 측면 에지의 길이의 95% 내지 105%인 길이를 갖는 4개의 측면 에지를 갖는 기하학적 형상을 설명하려는 것이지만, 그것은 또한 각각의 측면 에지가 정확하게 동일한 길이를 갖는 기하학적 형상을 포함한다.
성질 또는 특성과 관련하여 용어 "실질적으로"는 성질 또는 특성이, 그러한 성질 또는 특성과 정반대의 것이 나타나는 것보다 더 큰 범위까지 나타난다는 것을 의미한다. 예를 들어, "실질적으로" 투명한 기재는 투과시키지 못하는 (예를 들어, 흡수하고 반사하는) 것보다 더 많은 방사선 (예를 들어, 가시광)을 투과시키는 기재를 말한다. 따라서, 기재 표면 상에 입사하는 가시광의 50% 초과를 투과시키는 기재는 실질적으로 투명하지만, 그 표면 상에 입사하는 가시광의 50% 이하를 투과시키는 기재는 실질적으로 투명한 것이 아니다.
본 명세서 및 첨부된 실시 형태에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는다면 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "화합물"을 함유하는 미세 섬유에 대한 언급은 2종 이상의 화합물의 혼합물을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 실시 형태에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는다면 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수치를 포함한다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.8, 4, 및 5를 포함한다).
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 실시 형태에서 사용되는 양 또는 성분, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 실시 형태의 목록에 개시되는 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 최소한, 그리고 청구된 실시 형태의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 숫자의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태가 하기에 기술된 예시적인 실시 형태로 제한되지 않고 청구범위 및 임의의 그 등가물에 기재된 제한에 의해 규제되어야 한다는 것을 이해해야 한다.
예시적인 코팅 방법
코팅 방법의 예시적인 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제1 외부 개구를 갖는 제1 코팅 헤드를 제공하는 단계; 제1 외부 개구와 기재 사이에 간극을 한정하도록 기재에 대해 제1 코팅 헤드를 위치설정하는 단계; 제1 코팅 방향으로 제1 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계; 및 미리 결정된 양의 제1 코팅 액체를 제1 외부 개구로부터 기재의 적어도 하나의 주 표면의 적어도 일부분 상에 분배하여, 기재의 주 표면의 적어도 일부분 상의 미리 결정된 위치에 제1 코팅 액체의 개별 패치를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 개시한다. 패치는 두께 및 주연부(perimeter)를 갖는다.
본 방법은 제2 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제2 외부 개구를 포함하는 제2 코팅 헤드를 제공하는 단계; 제2 외부 개구와 패치의 주 표면 사이에 간극을 한정하도록 기재 상의 패치에 대해 제2 코팅 헤드를 위치설정하는 단계; 제2 코팅 방향으로 제2 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계; 및 미리 결정된 양의 제2 코팅 액체를 제2 외부 개구로부터 기재 반대편의 패치의 주 표면의 일부분 상에 분배하여, 패치의 주 표면 상에 제2 코팅 액체의 불연속 패턴을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것은 전술한 두 단락의 단계들을 1회 이상 반복하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나 (또는 둘 모두)는 분배될 때 1 Pa-s 이상의 점도를 나타낸다. 현재, 스크린 또는 스텐실이 개별 패치 및 패턴의 형성에 사용되지 않는 것이 바람직하다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 제2 코팅 액체와는 조성적으로 상이하다. 다른 대안적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체는 제2 코팅 액체와 조성적으로 동일하다. 전술한 예시적인 실시 형태들 중 임의의 것에서, 제2 코팅 액체는 제1 코팅 액체의 적어도 일부분을 오버레잉(overlay)할 수 있다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 적어도 약 100 sec-1, 200 sec-1, 300 sec-1, 400 sec-1, 500 sec-1, 600 sec-1, 700 sec-1, 800 sec-1, 900 sec-1의 전단율, 또는 심지어 적어도 약 1,000 sec-1, 2,000 sec-1, 3,000 sec-1, 4,000 sec-1, 5,000 sec-1, 10,000 sec-1 의 전단율, 또는 이보다 훨씬 더 높은 전단율에서 분배된다. 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 약 1,000,000 sec-1, 750,000 sec-1, 600,000 sec-1, 500,000 sec-1, 400,000 sec-1, 300,000 sec-1, 250,000 sec-1, 200,000 sec-1 이하, 또는 심지어 100,000 sec-1 이하의 전단율에서 분배된다.
전술한 실시 형태들 중 임의의 것에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 약 20℃, 30℃, 40℃, 또는 50℃ 이상; 그리고 약 100℃, 90℃, 80℃, 70℃ 이하, 또는 심지어 60℃ 이하의 온도에서 분배된다.
예시적인 코팅 액체
현재 바람직한 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 분배될 때, 1 파스칼-초 (Pa-s) 이상의, 100 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도를 나타낸다. 그러나, 일부의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 유리하게는 2 Pa-s 이상, 3 Pa-s 이상, 4 Pa-s 이상, 5 Pa-s 이상, 6 Pa-s 이상, 7 Pa-s 이상, 8 Pa-s 이상, 9 Pa-s 이상, 또는 심지어 10 Pa-s 이상, 15 Pa-s 이상, 20 Pa-s 이상, 30 Pa-s 이상, 40 Pa-s 이상, 50 Pa-s 이상의 점도 또는 훨씬 더 높은 점도를 나타낼 수 있다.
소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 분배될 때 1,000 Pa-s 이하, 500 Pa-s 이하, 400 Pa-s 이하, 300 Pa-s 이하, 또는 심지어 200 Pa-s 이하의, 100 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도를 나타낸다.
일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 분배될 때 약 2 Pa-s 내지 약 50 Pa-s, 약 5 Pa-s 내지 약 20 Pa-s, 약 6 Pa-s 내지 약 19 Pa-s, 약 7 Pa-s 내지 약 18 Pa-s, 약 8 Pa-s 내지 약 17 Pa-s, 약 9 Pa-s 내지 약 16 Pa-s, 또는 심지어 약 10 Pa-s 내지 약 15 Pa-s의, 100 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도를 나타낸다.
전술한 것들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 요변성 리올로지 거동 및 유사소성 리올로지 거동으로부터 선택되는 적어도 하나의 구별되는 리올로지 특성을 나타낸다. 소정의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 또는 심지어 15 이상, 20 이상의 또는 이보다 더 큰, 100 sec-1에서 측정되는 고전단 점도에 대한 0.1 sec-1의 전단율에서 측정되는 저전단 점도의 비로서 정의되는 요변성 지수를 나타낸다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 기재 상에서의 코팅 액체의 자가-레벨링을 방지하기에 충분히 높은, 1 sec-1의 전단율에서 완전히 이완된 상태의 코팅 액체에서 측정되는 평형 점도를 나타낸다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 1 sec-1 또는 0.01 sec-1 중 어느 하나의 전단율에서 측정되는 평형 점도는 적어도 80 Pa-s, 150 Pa-s, 160 Pa-s, 170 Pa-s, 180 Pa-s, 190 Pa-s, 200 Pa-s, 225 Pa-s, 250 Pa-s, 300 Pa-s, 400 Pa-s, 500 Pa-s, 750 Pa-s, 또는 심지어 1,000 Pa-s이거나 또는 이보다 더 크다.
광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물
전술한 코팅 방법들에서 사용하기에 특히 적합한 액체 조성물은 광학 조립체의 제조에서 사용되는 접착제와 같은 LOCA 조성물이다. 따라서, 전술한 방법들 중 임의의 것의 일부의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 및 제2 코팅 액체 중 적어도 하나 (또는 이들 둘 모두)는 광학적으로 투명한 액체 접착제 (LOCA) 조성물이도록 선택된다.
일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, LOCA는 코팅 전단율 및 온도에서 1 Pa-s 이상의 점도를 갖는 고도 점성 뉴턴 유체이다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 적어도 약 100 sec-1, 200 sec-1, 300 sec-1, 400 sec-1, 500 sec-1, 600 sec-1, 700 sec-1, 800 sec-1, 900 sec-1의 전단율, 또는 심지어 적어도 약 1,000 sec-1, 2,000 sec-1, 3,000 sec-1, 4,000 sec-1, 5,000 sec-1, 10,000 sec-1 의 전단율, 또는 훨씬 더 높은 전단율에서 분배된다. 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 약 1,000,000 sec-1, 750,000 sec-1, 600,000 sec-1, 500,000 sec-1, 400,000 sec-1, 300,000 sec-1, 250,000 sec-1, 200,000 sec-1 이하, 또는 심지어 100,000 sec-1 이하의 전단율에서 분배된다.
전술한 실시 형태들 중 임의의 것에서, LOCA 조성물은 약 20℃, 30℃, 40℃, 또는 50℃ 이상; 그리고 약 100℃,
90℃, 80℃, 70℃ 이하, 또는 심지어 60℃ 이하의 온도에서 분배된다.
현재 바람직한 실시 형태에서, LOCA 조성물은 분배될 때, 1 파스칼-초 (Pa-s) 이상의, 100 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도를 나타낸다. 그러나, 일부의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 유리하게는 2 Pa-s 이상, 3 Pa-s 이상, 4 Pa-s 이상, 5 Pa-s 이상, 6 Pa-s 이상, 7 Pa-s 이상, 8 Pa-s 이상, 9 Pa-s 이상, 또는 심지어 10 Pa-s 이상, 15 Pa-s 이상, 20 Pa-s 이상, 30 Pa-s 이상, 40 Pa-s 이상, 50 Pa-s 이상의 점도 또는 훨씬 더 높은 점도를 나타낼 수 있다.
소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 분배될 때 1,000 Pa-s 이하, 500 Pa-s 이하, 400 Pa-s 이하, 300 Pa-s 이하, 또는 심지어 200 Pa-s 이하의, 100 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도를 나타낸다.
일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 분배될 때 약 2 Pa-s 내지 약 50 Pa-s, 5 Pa-s 내지 약 20 Pa-s, 약 6 Pa-s 내지 약 19 Pa-s, 약 7 Pa-s 내지 약 18 Pa-s, 약 8 Pa-s 내지 약 17 Pa-s, 약 9 Pa-s 내지 약 16 Pa-s, 또는 심지어 약 10 Pa-s 내지 약 15 Pa-s의, 100 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도를 나타낸다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 바람직하게는 유사소성 및/또는 요변성 리올로지 거동을 나타낸다. 그러한 LOCA 조성물은 더 많은 양의 전단이 가해질 때 코팅 공정 동안 유동가능하면서 (예를 들어, 약 1 내지 5,000 s-1에서 1 Pa-s 초과이지만 약 500 Pa-s 미만임), 전단이 거의 없는 것 내지 전단이 전혀 없는 것에서 고체 유사 거동을 나타낸다 (예를 들어, 0.01 s-1에서 약 500 Pa-s 이상). 유사소성 LOCA 조성물은, 점도가 전단율이 증가함에 따라 감소하여 고 전단율 (예를 들어, 1,000 sec-1 초과의 전단율)에 도달하여 점도를 제한하고, 그 후 전단의 중단시에 점도가 재확립되도록 회복되는 전단 박화 리올로지 거동을 나타낸다. 요변성 LOCA 조성물은 시간-의존적 리올로지 특성을 나타내는데, 전단 지속 기간이 증가함에 따라 점도가 감소하여 제한 점도에 도달하고, 그 후 전단의 중단 후에 유한 시간 프레임(frame) 내에서 점도가 재확립되도록 회복된다.
유사소성 및/또는 요변성 LOCA 조성물은 코팅 공정의 완료 후 짧은 시간 프레임 (예를 들어, 1초 미만) 내에서 그의 고 점도 특성을 회복한다. 다시 말하자면, 코팅된 패치 중 LOCA 조성물은 실질적으로 자가-레벨링되지 않음으로써, 코팅된 패치의 치수 허용오차(dimensional tolerance)가 유지됨을 보장한다. 유사소성이면서 요변성인 LOCA 조성물은 본 발명의 예시적인 방법의 실시에 특히 유용할 수 있으며, 그 이유는 기재 상에 코팅된 패치의 원하는 위치 및 치수 허용오차의 유지를 보장하는 것을 그러한 특성들이 돕기 때문이다.
따라서, 전술한 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 요변성 리올로지 거동 및 유사소성 리올로지 거동으로부터 선택되는 적어도 하나의 구별되는 리올로지 특성을 나타낸다. 소정의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 또는 심지어 15 이상, 20 이상의 또는 이보다 더 큰, 100 sec-1에서 측정되는 고전단 점도에 대한 0.1 sec-1의 전단율에서 측정되는 저전단 점도의 비로서 정의되는 요변성 지수를 나타낸다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 기재 상에서의 코팅 액체의 자가-레벨링을 방지하기에 충분히 높은, 1 sec-1의 전단율에서 완전히 이완된 상태의 코팅 액체에서 측정되는 평형 점도를 나타낸다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 1 sec-1 또는 0.01 sec-1의 전단율에서 측정되는 평형 점도는 적어도 80 Pa-s, 150 Pa-s, 160 Pa-s, 170 Pa-s, 180 Pa-s, 190 Pa-s, 200 Pa-s, 225 Pa-s, 250 Pa-s, 300 Pa-s, 400 Pa-s, 500 Pa-s, 750 Pa-s 또는 심지어 1,000 Pa-s이거나 또는 이보다 더 크다.
일부 실시 형태에서, LOCA 조성물은 10 Pa의 응력이 2분 동안 접착제에 가해질 때, 변위 크리프(displacement creep)가 약 0.2 라디안 이하이다. 특히, LOCA 조성물은 10 Pa의 응력이 2분 동안 접착제에 가해질 때, 변위 크리프가 약 0.1 라디안 이하이다. 일반적으로, 변위 크리프는 40 mm 직경 × 1° 원추의 측정 기하학적 형상을 갖춘, 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments)에 의해 제조된 AR2000 유량계를 이용하여 25℃에서 결정되는 값이며, 이는 10 Pa의 응력이 접착제에 가해질 때 원추의 회전각으로서 정의된다. 변위 크리프는 중력 및 표면 장력과 같은 매우 낮은 응력 조건 하에서 요변성 접착제 층이 유동 또는 새그에 저항하는 능력과 관련된다.
일부 실시 형태에서, LOCA 조성물은, 80 microNㅇm의 토크가 원추 및 플레이트 유량계에 1 ㎐의 주파수로 가해질 때, 델타가 45도 이하, 특히 42도 이하, 특히 35도 이하이고, 더욱 특히 30도 이하이다. 델타는 진동력(응력)이 물질에 가해지고 생성된 변위(변형)가 측정될 경우에 응력과 변형 사이의 위상 지연이다. 델타는 도 단위로 정해진다. 델타는 매우 낮은 진동 응력에서의 유사소성 및/또는 요변성 접착제 층의 "고체" 거동 또는 그의 비-처짐 특성과 관련된다.
접착제 층은 또한 코팅 다이 슬롯 아래를 통과한 후 짧은 양의 시간 내에 그의 비-처짐 구조를 회복하는 능력을 갖는다. 일 실시 형태에서, 1 ㎐의 주파수에서 약 60초 동안 약 1000 microN·m의 토크가 가해진 직후에 1 ㎐의 주파수에서 80 microN·m의 토크가 가해진 후에 35 도의 델타에 도달할 때까지의 접착제 층의 회복 시간은 약 60초 미만, 특히 약 30초 미만, 그리고 보다 특히 약 10초 미만이다.
전술한 실시 형태들 중 일부에서, LOCA 조성물은 다작용성 (메트)아크릴레이트 올리고머와, 1 sec-1의 전단율 및 25℃의 온도에서 측정되는 점도가 0.004 내지 0.020 Pa-s인 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 반응성 희석제의 반응 생성물; 및 가소제, 또는 알킬렌 옥사이드 작용기를 갖는 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체 중 적어도 하나를 포함한다. 전술한 것 중 임의의 것의 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 다작용성 (메트)아크릴레이트 올리고머는 다작용성 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머, 다작용성 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 올리고머, 및 다작용성 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 올리고머 중 임의의 하나 이상을 포함한다.
전술한 방법들 중 임의의 것의 다른 예시적인 실시 형태에서, LOCA액체 접착제 조성물은 다작용성 고무계 (메트)아크릴레이트 올리고머와, 약 4 내지 20개의 탄소 원자의 펜던트 알킬 기를 갖는 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 반응 생성물; 및 액체 고무를 포함한다. 소정의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 다작용성 고무계 (메트)아크릴레이트 올리고머는 다작용성 폴리부타디엔 (메트)아크릴레이트 올리고머; 다작용성 아이소프렌 (메트)아크릴레이트 올리고머; 및 부타디엔과 아이소프렌의 공중합체를 포함하는 다작용성 (메트)아크릴레이트 올리고머 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 선택적으로, 액체 고무는 액체 아이소프렌을 포함한다.
전술한 방법들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 (a) (i.) 50 중량부 초과의 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체 단위, (ii.) 10 내지 49 중량부의 하이드록실-작용성 단량체 단위, (iii.) 펜던트 메트아크릴레이트 기를 갖는 1 내지 10 중량부의 단량체 단위, (iv.) 0 내지 20 중량부의 극성 단량체 단위, (v.) 0 내지 10 중량부의 실란-작용성 단량체 단위 - 단량체 단위들의 합계는 100 중량부임 - 를 포함하는, Mw가 5 내지 30 kDa이고 Tg가 2℃ 미만인 (메트)아크릴로일 올리고머; (b) 희석 단량체 성분; 및 (c) 광개시제를 포함하는 경화성 조성물이다. 경화성 조성물은 가교결합제를 포함하지 않는다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 희석 단량체 성분은 아크릴레이트 에스테르 단량체 단위, 하이드록실-작용성 단량체 단위, 펜던트 아크릴레이트 기를 갖는 단량체 단위, 극성 단량체 단위, 및 실란-작용성 단량체 단위로부터 선택되는 적어도 하나의 단량체를 포함한다.
적합한 LOCA 조성물은 국제특허 공개 WO 2010/111316호, 국제특허 공개 WO 2011/119828호, 국제특허 공개 WO2012/036980호; 및 국제특허 공개 WO 2013/049133호와; 대리인 문서 번호 69825US002로 2012년 5월 29일자로 출원되고 발명의 명칭이 "광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물(LIQUID OPTICALLY CLEAR ADHESIVE COMPOSITIONS)"인 미국 가특허 출원에 개시되어 있다.
첨가제
전술한 예시적인 실시 형태들 중 임의의 것에서, LOCA 조성물은 유리하게는 열 안정제, 산화방지제, 정전기 방지제, 증점제, 충전제, 안료, 염료, 착색제, 요변제, 가공 보조제, 나노입자, 및 섬유로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 첨가제는 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물의 질량에 대해 0.01 내지 10 중량%의 양으로 존재한다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물은 광학적으로 투명한 액체 접착제 조성물의 총 중량에 대해 1 내지 10 중량%의 양의, 중위 입자 직경이 1 nm 내지 약 100 nm인 금속 산화물 나노입자를 추가로 포함한다.
일반적으로 LOCA 조성물은, (후술된 바와 같이) 예를 들어 접착제 층의 굴절률 또는 액체 접착제 조성물의 점도를 조절하기 위하여 금속 산화물 입자를 포함할 수 있다. 실질적으로 투명한 금속 산화물 입자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 접착제 층 내의 금속 산화물 입자의 1 mm 두께의 디스크는 디스크에 입사하는 광의 약 15% 미만을 흡수할 수 있다.
금속 산화물 입자의 예에는 점토, Al2O3, ZrO2, TiO2, V2O5, ZnO, SnO2, ZnS, SiO2, 및 이들의 혼합물과, 다른 충분히 투명한 비-산화물 세라믹 재료가 포함된다. 금속 산화물 입자는 접착제 층 및 층을 코팅하는 조성물 중에서의 분산성을 개선하기 위하여 표면 처리될 수 있다. 표면 처리 화학물질의 예에는 실란, 실록산, 카르복실산, 포스폰산, 지르코네이트, 티타네이트 등이 포함된다. 이러한 표면 처리 화학물질을 적용하기 위한 기술은 공지되어 있다. 셀룰로오스, 피마자유 왁스 및 폴리아미드-함유 충전제와 같은 유기 충전제가 또한 사용될 수 있다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, LOCA 조성물은 조성물에 입자를 첨가함으로써 요변성으로 만들어질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 건식 실리카를 약 2 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 3.5 중량% 내지 약 7 중량%의 양으로, 첨가하여 액상 접착제에 요변성을 부여한다.
일부 실시 형태에서, LOCA 조성물은 건식 실리카를 포함한다. 적합한 건식 실리카에는, 에어로실(AEROSIL) 200 및 에어로실 R805 (이들 둘 모두 에보니크 인더스트리즈(Evonik Industries)로부터 입수가능); 캅-오-실(CAB-O-SIL) TS 610 및 캅-오-실 T 5720 (이들 둘 모두 캐보트 코포레이션(Cabot Corp.)으로부터 입수가능), 및 HDK H2ORH (와커 케미 아게(Wacker Chemie AG)로부터 입수가능)가 포함되지만, 이로 제한되지 않는다.
일부 실시 형태에서, LOCA 조성물은 건식 산화알루미늄, 예를 들어 에어록사이드 알루(AEROXIDE ALU) 130 (미국 뉴저지주 파시파니 소재의 에보니크(Evonik)로부터 입수가능함)을 포함한다.
일부 실시 형태에서, LOCA 조성물은 점토, 예를 들어 가라마이트(GARAMITE) 1958 (서던 클레이 프로덕츠(Southern Clay Products)로부터 입수가능함)을 포함한다.
금속 산화물 입자는 원하는 효과를 생성하는 데 필요한 양으로, 예를 들어 접착제 층의 총 중량을 기준으로 약 2 내지 약 10 중량%, 약 3.5 내지 약 7 중량%, 약 10 내지 약 85 중량%, 또는 약 40 내지 약 85 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 금속 산화물 입자는 단지 그것이 바람직하지 않은 색, 탁도 또는 투과도 특성을 가하지 않는 정도까지만 첨가될 수 있다. 일반적으로, 입자는 평균 입자 크기가 약 1 nm 내지 약 100 nm일 수 있다.
일부 실시 형태에서, LOCA 조성물은 비반응성 올리고머성 리올로지 조절제를 포함한다. 이론에 구속받고자 함은 아니지만, 비반응성 올리고머성 리올로지 조절제는 수소 결합 또는 기타 자가-연합 메커니즘을 통하여 낮은 전단율에서 점도를 확립한다. 적합한 비반응성 올리고머성 리올로지 조절제의 예에는 폴리하이드록시카르복실산 아미드 (예컨대 비와이케이-케미 게엠베하(Byk-Chemie GmbH; 독일 베젤 소재)로부터 입수가능한 BYK 405), 폴리하이드록시카르복실산 에스테르 (예컨대 비와이케이-케미 게엠베하 (독일 베젤 소재)로부터 입수가능한 BYK R-606), 개질 우레아 (예컨대 킹 인더스트리즈(King Industries; 미국 코네티컷주 노르웍 소재)로부터의 디스팔론(DISPARLON) 6100, 디스팔론 6200 또는 디스팔론 6500,
또는 비와이케이-케미 게엠베하 (독일 베젤 소재)로부터의 BYK 410), 금속 설포네이트 (예컨대 킹 인더스트리즈 (미국 코네티컷주 노르웍 소재)로부터의 K-STAY 501 또는 루브리졸 어드밴스드 머티리얼즈(Lubrizol Advanced Materials; 미국 오하이오주 클리블랜드 소재)로부터의 이르코겔(IRCOGEL) 903), 아크릴화 올리고아민 (예컨대 란 유에스에이 코포레이션(Rahn USA Corp; 미국 일리노이주 오로라 소재)으로부터의 게노머(GENOMER) 5275), 폴리아크릴산 (예컨대 루브리졸 어드밴스드 머티리얼즈 (미국 오하이오주 클리블랜드 소재)로부터의 카보폴(CARBOPOL) 1620), 개질 우레탄 (예컨대 킹 인더스트리즈 (미국 코네티컷주 노르웍 소재)로부터의 K-STAY 740), 또는 폴리아미드가 포함되지만, 이로 제한되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 비반응성 올리고머성 리올로지 조절제는 상 분리를 제한하고 탁도를 최소화하기 위하여 광학적으로 투명한 접착제와 혼화성 및 상용성이 되도록 선택된다.
UV 방사선을 이용한 경화의 경우, 광개시제가 액상 조성물에 사용될 수 있다. 자유 라디칼 경화를 위한 광개시제에는 유기 과산화물, 아조 화합물, 퀴닌, 니트로 화합물, 아실 할라이드, 히드라존, 메르캅토 화합물, 피릴륨 화합물, 이미다졸, 클로로트라이아진, 벤조인, 벤조인 알킬 에테르, 케톤, 페논 등이 포함된다. 예로서, 접착제 조성물은 바스프 코포레이션(BASF Corp)으로부터 루시린(LUCIRIN) TPOL로서 입수가능한 에틸-2,4,6-트라이메틸벤조일페닐포스피네이트 또는 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)로부터 이르가큐어(IRGACURE) 184로서 입수가능한 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤을 포함할 수 있다. 광개시제는 종종 중합성 조성물의 올리고머 및 단량체 물질의 중량 대비 약 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%의 농도로 사용된다.
액체 조성물 및 접착제 층은 선택적으로 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 사슬 전달제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 점도 조절제, 소포제, 정전기 방지제 및 습윤제를 포함할 수 있다. 색상이 광학 접착제에 요구되는 경우, 착색제, 예컨대 염료 및 안료, 형광 염료 및 안료, 인광 염료 및 안료가 사용될 수 있다.
예시적인 기재
본 발명의 방법의 고려되는 실시 형태들 중 많은 것은 강성 시트 또는 강성 용품, 예를 들어 광학 디스플레이 또는 액정 디스플레이 (LCD) 모듈용 커버글래스 상에 광학적으로 투명한 액체 전도성 접착제의 패치를 형성하는 것을 포함한다. 그러나, 일부의 고려되는 실시 형태는 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 무한 길이의 투명한 가요성 시트 또는 투명한 가요성 웨브 상에 광학적으로 투명한 액체 전도성 접착제의 패치를 형성하는 것을 포함한다. 가요성 기재는 가요성 유리 시트 또는 웨브를 포함할 수 있다. 이러한 종류의 실시 형태에서 가요성 유리 시트 또는 웨브가 성공적으로 취급될 수 있는 방법에 대한 논의는 미국 특허 공개 제2013/0196163호에서 찾아볼 수 있다.
따라서, 추가의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 발광 디스플레이 컴포넌트 또는 광 반사 장치 컴포넌트이다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 실질적으로 투명하다. 소정의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 유리로 구성된다. 일부의 특정한 실시 형태에서, 기재는 가요성이다.
추가의 예시적인 실시 형태에서, 기재는 중합체 시트 또는 웨브이다. 적합한 중합체 재료에는 예를 들어 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리락트산 (PLA) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN); 폴리이미드, 예를 들어 캅톤(KAPTON) (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 디네모아 코포레이션(DuPont deNemours Corp.)으로부터 입수가능함); 폴리카르보네이트, 예를 들어 렉산(LEXAN) (미국 매사추세츠주 피츠필드 소재의 사빅 이노베이티브 플라스틱스(SABIC Innovative Plastics)로부터 입수가능함); 사이클로 올레핀 중합체, 예를 들어 제오넥스(ZEONEX) 또는 제오노르(ZEONOR) (미국 켄터키주 루이스빌 소재의 제온 케미칼스 엘피(Zeon Chemicals LP)로부터 입수가능함) 등이 포함된다.
예시적인 코팅 장치
본 개시의 다양한 예시적 실시 형태에 대해 이제부터 도면을 구체적으로 참조하여 기술할 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 예시적인 제1 패치 코팅 장치(50)가 예시된다. 장치(50)는 패치(24)가 분배될 기재(22a)를 위한 지지체(52)를 포함한다. 지지체(52)는 패치(24)의 코팅 동안 액추에이터(54) (편리하게는 제로-백래시(zero-backlash) 액추에이터)에 의해 이동된다. 액추에이터(54) (그 중에서도)는 신호 라인(62)을 통하여 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. 일부의 편리한 실시 형태에서, 액추에이터(54)는 컨트롤러(60)에 다시 보고하는 인코더(encoder)를 가질 수 있으며; 다른 편리한 실시 형태에서, 별도의 인코더가 이 목적을 위하여 제공될 수 있다. 예시된 실시 형태에서 지지체(52)는 편평한 반면, 기재(22a)가 가요성이거나 또는 아치형일 경우, 회전 액추에이터에 의해 이동되는 원통형 지지체는 본 발명의 범주 내인 것으로 간주된다.
지지체(52)에 인접하여 제1 코팅 헤드(70)가 위치되는데, 이는 예시된 실시 형태에서 슬롯 다이이다. 제1 코팅 헤드(70)는 외부 개구(72)를 가지며, 이는 편리한 예시된 실시 형태에서 슬롯이다. 제1 코팅 헤드(70)는 이동가능하게 장착되어서, 그의 외부 개구(72)로부터 기재(22a)의 표면까지의 거리는 리니어(linear) 액추에이터(74)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 리니어 액추에이터는 다시 신호 라인(76)을 통하여 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. (제1 코팅 헤드(70)는 소정의 내부 구조를 보여주기 위하여 부분 절개도로 예시되어 있다). 적어도 하나의 위치 센서(78)는 기재(22a)의 표면으로부터의 외부 개구(72) 사이의 거리를 감지하도록 위치될 수 있으며, 이것은 이 정보를 신호 라인(80)을 통하여 컨트롤러(60)에 보고한다.
제1 코팅 헤드(70)는 편리하게는 라인(92)을 통하여 시린지 펌프(90)로부터 코팅 액체를 받아서 유체를 외부 개구(72)로 전달하는 제1 공동(82)을 갖는다. 시린지(90)의 플런저(94)는 액추에이터(96)에 의해 이동된다. 센서(98)는 플런저(94)의 정확한 위치가 라인(100)을 통하여 컨트롤러(60)로 그리고 간접적으로 신호 라인(102)을 통하여 액추에이터(96)로 피드백을 제공함을 감지하도록 위치될 수 있다. 컨트롤러(60)는 센서(98)의 입력을 기반으로 하여 그리고 바람직하게는 위치 함수뿐만 아니라 그의 1차, 2차 및 3차 도함수도 고려하는 하기에 논의된 방정식에 따라 신호를 액추에이터(96)에 제공한다. 센서-컨트롤러-액추에이터 시스템의 대역폭은 바람직하게는 높으며, 예를 들어 100 ㎐이다.
제1 코팅 액체가 LOCA 조성물인 본 발명의 현재 바람직한 실시 형태에서, 일반적으로 최상의 결과는 시린지 펌프/유체 라인/코팅 헤드 시스템 내에서 낮은 컴플라이언스(compliance)가 있을 경우 성취된다. 이 대역 내의 어딘가에서의 기포는 컴플라이언스의 바람직하지 않은 공급원을 형성한다. 따라서, 일부의 편리한 실시 형태에서, 플런저(94)는 퍼지 밸브를 포함하며, 상기 퍼지 밸브를 통하여 기포가 상기 시스템으로부터 퍼징될 수 있다. 우연한 컴플라이언스가 상기 시스템에 유입된 때를 탐지하기 위하여, 예를 들어 114 및 116에 위치되고 각각 신호 라인들(118, 120)을 통하여 컨트롤러(60)에 보고하는 압력 센서가 존재할 수 있다. 대안적으로, 액추에이터(96)에 의해 인입되는 전류가 압력의 모니터링 대신에 모니터링될 수 있다. 추가의 대안으로서, 상기 시스템은 또한 컴플라이언스를 동적으로 측정함으로써 적절한 퍼징을 확인할 수 있다. 압력을 모니터링하면서 시린지 펌프로부터의 낮은 변위, 고 주파수 운동이 상기 시스템에서의 원하지 않는 컴플라이언스를 탐지할 수 있다.
예시된 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 또는 LOCA 조성물은 유체 라인(106)을 통해 저장부(104)로부터 인출될 수 있다. 밸브(110)는 시린지 펌프가 재충전될 필요가 있을 때 상기 시스템을 사이클링시킬 목적을 위하여 라인(112)을 통한 컨트롤러(60)의 제어 하에 있다.
개선된 코팅은 제1 코팅 액체 또는 LOCA 조성물의 정확한 현재의 점도가 공지되어 있을 때 하기에 설명된 바와 같이 성취될 수 있다. 따라서, 일부의 편리한 실시 형태에서, 오리피스(122)가 존재하며, 압력 센서들(124, 126)은 각각 신호 라인들(128, 130)을 통하여 미리 결정된 정적 또는 가변성 오리피스(122)에 걸친 압력 강하에 관한 정보를 제공하며, 상기 정보는 점도를 고려하도록 처리될 수 있다. 상기 장치가 넓은 범위의 점도 및 유량을 취급하도록 요청될 때, 오리피스(122)의 조정가능성이 때때로 바람직하다. 데이터 라인(집합적으로, 142)을 통해 컨트롤러에 접속되는 마이크로컴퓨터 등의 형태의 디스플레이 및/또는 입력 장치(140)가 존재할 수 있다.
제1 코팅 헤드는 바람직하게는 고정구에 장착되며, 이 고정구는 상기 코팅 헤드의 처짐을 방지한다. 고정구도 특히 z-축에 대하여 정밀한 위치를 가져서, 기재에 대하여 코팅 헤드의 높이 제어를 가능하게 한다. 일 실시 형태에서, z-축 위치는 약 0.002 인치 (0.00508 cm) 내로, 특히 약 0.0001 인치 (0.000254 cm) 내로, 그리고 더 특히 약 0.00001 인치 (0.0000254 cm) 내로 제어될 수 있다.
한 실시 형태에서, 경성 플랫폼 및 이에 따른 기재는, 코팅 방법 동안 제1 코팅 헤드에 대하여 이동한다. 다른 실시 형태에서는, 코팅 방법 동안 코팅 헤드가 경성 플랫폼에 대하여 이동하는 동안, 기재는 고정된다. 제1 (패치) 코팅 공정의 종료시 및 다른 기재로의 라미네이션까지, 코팅된 LOCA 조성물의 높이 및 치수 허용오차는 특정의 치수 허용오차 내로 유지된다.
전술한 것 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 헤드는 단일 슬롯 다이, 다중 슬롯 다이, 단일 오리피스 다이, 및 다중 오리피스 다이로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 제1 코팅 헤드는 단일 다이 슬롯을 갖는 단일 슬롯 다이이고, 추가로, 외부 개구는 다이 슬롯으로 구성된다. 일부의 특정한 그러한 실시 형태에서, 단일 슬롯 다이의 기하학적 형상은 샤프-립 압출 슬롯 다이, 랜드를 갖는 슬롯 공급 나이프 다이, 또는 노치형 슬롯 다이로부터 선택된다.
따라서, 현재 바람직한 일 실시 형태에서, 제1 코팅 헤드는 슬롯 다이를 포함한다. 슬롯 다이 인쇄 및 코팅 방법은, 테이프 및 필름 제품 제조를 위한 웨브 또는 필름에 대한 접착 코팅 또는 표면 코팅에 사용되어 왔으며, 목표 기재 상에 액상 조성물을 인쇄하는데 적합한 방법을 제공하는 것으로 발견되었다. 슬롯 다이는, 디스플레이 패널과 커버 기재 사이의 간극 충전을 포함하는 정밀 라미네이션 응용, 예컨대 LCD 디스플레이에서 디스플레이 패널 상에의 유리 패널의 라미네이션 또는 터치-감응식 전자 장치에서 디스플레이 패널 상에의 터치 감응식 패널의 라미네이션을 포함하는 응용에서, 광학적으로 투명한 액체 조성물, 예컨대 접착제를 정확하고 빠르게 배치하는데 사용될 수 있다.
액체 조성물의 공급 스트림의 분배를 위한 슬롯 다이의 일례가 국제특허 공개 WO 2011/087983호에 기재되어 있다. 이러한 슬롯 다이는 액상의 광학투명 조성물을 기재 상에 분배하는데 사용될 수 있다.
슬롯 높이 및/또는 길이, 도관 직경, 유동 채널 폭과 같은 변수들은 원하는 층 두께 프로파일을 제공하도록 선택될 수 있다. 예로서, 유동 채널(50, 52)의 단면적은 증가 또는 감소될 수 있다. 이는 그의 길이를 따라 변화되어 특정 압력 경사를 제공할 수 있으며, 이에 따라 다층 유동 스트림(32)의 층 두께 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 유동 한정 섹션의 크기는, 예로서 목표 층 두께 프로파일을 기준으로, 피드블록(16)을 통하여 생성된 유동 스트림의 층 두께 분포에 영향을 미치도록 설계될 수 있다.
한 실시 형태에서, 제1 코팅 헤드는 수렴형(converging) 채널을 포함하는 슬롯 공급된 나이프 다이를 포함한다. 다이의 기하학적 형태는 샤프 립 압출 다이 또는 다이의 상류측 및 하류측 립 중 어느 하나 또는 이들 모두에서 랜드가 있는 슬롯 공급된 나이프일 수 있다. 수렴형 채널은 다운-웨브 이랑무늬 (down-web ribbing) 및 다른 코팅 결함을 피하는데 바람직하다. (문헌[Coating and Drying Defects: Troubleshooting Operating Problems, E.B. Gutoff, E.D. Cohen, G.I. Kheboian, (John Wiley and Sons, 2006) pgs 131-137] 참조). 이러한 코팅 결함은 얼룩 및 기타 눈에 띄는 광학적 결함을 디스플레이 조립체 상에서 일으킬 수 있다.
슬롯 공급 나이프에 의해 얻어지는 코팅 두께는 일반적으로 나이프와 기재 사이의 간극에 의하여 결정된다. 간극은 바람직하게는 잘 제어되며, 일 실시 형태에서 약 0.002 인치 (0.00508 cm) 내로, 특히 약 0.0001 인치 (0.000254 cm) 내로, 그리고 더 특히는 약 0.00001 인치 (0.0000254 cm) 내로 제어된다. 나이프-코팅기 제1 코팅 헤드의 예에는 야스이-세이키 컴퍼니(Yasui-Seiki Co.; 미국 인디애나주 블루밍턴 소재)로부터 구매가능한 β 코터(COATER) SNC-280이 포함되지만, 이로 제한되지 않는다.
전술한 예시적인 실시 형태들 중 임의의 것에서, 제1 코팅 액체의 공급원은 시린지 펌프, 도우징 펌프, 기어 펌프, 서보-구동 용적형 펌프, 로드-구동 용적형 펌프, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 사전-계량식 코팅 액체 전달 시스템을 포함한다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, 코팅 헤드는 바람직하게는 LOCA를 원하는 점도 범위로 전단시키기 위하여 압력을 취급하도록 만들어진다. 코팅 헤드를 통하여 분배된 LOCA는 LOCA의 점도를 낮추고 코팅 방법을 보조하기 위하여 코팅 헤드 내에서 선택적으로 예열 또는 가열될 수 있다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 진공 박스는 다이의 전방 립에 인접하여 위치되어 공기가 LOCA와 기재 사이에 포획되지 않음을 보장하고 코팅 비드를 안정화시킨다.
일부 특정한 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체의 공급원과 연통하는 적어도 하나의 압력 센서가 제1 코팅 액체의 전달 압력을 측정하는 데 사용되고, 추가로, 전달 압력은 기재로의 제1 코팅 액체의 전달 속도 또는 패치의 품질 특성 중 적어도 하나를 제어하는 데 사용된다. 적합한 품질 특성은 패치의 두께 균일도, 목표 위치에 대한 기재 상에서의 패치 위치의 위치 정확도 및/또는 정밀도 (이는 다음 섹션에 추가로 기재된 바와 같음), 패치 주연부의 균일도 (예를 들어, 정사각형-형상의 주연부를 갖는 패치의 "직각도"), 패치의 에지의 진직도, 코팅 결함 (예를 들어, 버블, 공극, 혼입된 이물질, 표면 불규칙성 등)의 부존재, 패치를 형성하는 제1 코팅 액체의 양 (예를 들어, 중량 또는 부피 기준) 등을 포함한다.
이제 도 3을 참조하면, 도 2a, 도 2b, 도 8a, 또는 도 8b 중 하나에 따른 코팅된 재료의 패치(24 또는 24') 상에 추가적인 재료를 분배하여서, 프로파일링된 또는 추가로 프로파일링된 패치를 형성하기 위한 장치(50')의 개략도가 나타나 있다 많은 점에서, 장치(50')는 장치(50)와 유사하며, 도 2와 공유되는 동일한 도면 부호는 그러한 유사성을 반영한다. 그러나, 코팅 재료는 기재(22a) 상으로가 아니라, 광학적으로 투명한 액체 접착제의 이미 존재하는 패치(24) 상으로 분배된다. 분배는 니들 다이(150)를 통해 편리하게 수행되는데, 편리하게도 압력 센서(116')가 니들 다이(150)의 입구에 배치되어 있다. 니들 다이(150)는 지지체(160)에 의해 지지되는데, 이 지지체는 일부 편리한 실시 형태에서, 컨트롤러(60)의 제어 하에서, 액추에이터(54)에 의해 제공되는 운동의 방향에 수직인 방향으로 병진할 수 있는 능력을 갖는다. (다른 가능한 실시 형태에서, 지지체(160)는 부동 지지체이며, 패치(24) 상으로 분배될 추가적인 재료는 액추에이터(54)에 의해 제공되는 운동의 방향에 평행한 단일 라인에 모두 있다.
다른 실시 형태에서, 지지체(160)는 컨트롤러(60)의 제어 하에 2차원에서 운동이 가능한 액추에이터이며, 액추에이터(54)는 완전히 생략된다.) 도 1의 장치와 도 3의 장치 사이의 다수의 유사성을 고려할 때, 일부 컴포넌트, 예를 들어, 코팅 헤드를 모듈화하여, 공유 컴포넌트를 양쪽 모드에서 사용할 수 있게 하는 것이 편리할 수 있다.
일부 특정 추가의 또는 대안적인 실시 형태에서, 제2 코팅 액체의 공급원과 연통하는 적어도 하나의 압력 센서가 제2 코팅 액체의 전달 압력을 측정하는 데 사용되고, 추가로, 전달 압력은 기재로의 제2 코팅 액체의 전달 속도, 또는 패치의 주 표면 상의 제2 코팅 액체의 불연속 패턴의 품질 특성 중 적어도 하나를 제어하는 데 사용된다. 적합한 품질 특성은 불연속 패턴의 두께 균일도, 목표 위치에 대한 기재 상에서의 불연속 패턴 위치의 위치 정확도 및/또는 정밀도 (이는 다음 섹션에 추가로 기재된 바와 같음), 코팅 결함 (예를 들어, 버블, 공극, 혼입된 이물질, 표면 불규칙성 등)의 부존재, 불연속 패턴을 형성하는 제2 코팅 액체의 양 (예를 들어, 중량 또는 부피 기준) 등을 포함한다.
예시적인 코팅된 용품 및 라미네이트
이제 도 2a를 참조하면, 시트 재료(22a)의 조각 및 그의 주 표면들 중 하나 상에 배치된 코팅된 액체 또는 LOCA의 패치(24)를 포함하는, 코팅된 시트(20a)의 평면도가 도시되어 있다. 예시된 실시 형태에서, 패치(24)는 시트 재료(22a)의 조각의 가장자리(26)까지 내내 코팅되는 것은 아닌데, 이는 패치(24)의 주연부의 모든 면 상에 비코팅된 여백들(30, 32, 34, 36)을 남긴다. 코팅된 패치(24)가 예를 들어 핸드헬드(hand-held) 장치용 액정 디스플레이에서 사용되는 많은 응용에서, 그러한 여백을 갖는 것이 편리하다. 또한, 이들 여백(30, 32, 34, 36) 중 하나 이상이 정밀 허용오차(close tolerance)에 이르기까지 정확한, 미리 결정된 폭을 갖는 것이 종종 편리하다.
이제 도 2b를 참조하면, 웨브(22b) 및 이것을 따라서 배치된 코팅된 액체의 일련의 패치(24)들을 포함하는, 무한 길이의 재료의 코팅된 웨브(20b)의 길이를 따른 단면의 평면도가 도시되어 있다. 예시된 실시 형태에서, 패치(24)는 웨브(22b)의 조각의 가장자리(26)까지 내내 코팅되는 것은 아닌데, 이는 패치(24)의 면 상의 비코팅된 여백들(30, 34), 및 하나의 패치(24)와 다음 것 사이의 비코팅된 공간(38)을 남긴다. 코팅된 패치(24)가 예를 들어 핸드헬드 장치용 액정 디스플레이에서 사용되는 많은 응용에서, 그러한 여백을 갖는 것이 편리하다. 또한, 이들 여백(30, 34) 중 하나 이상, 및 비코팅된 공간(38)이 정밀 허용오차에 이르기까지 정확한, 미리 결정된 폭을 갖는 것이 종종 편리하다.
이제 도 2b를 참조하면, 웨브(22b) 및 이것을 따라서 배치된 코팅된 액체 또는 LOCA의 일련의 패치(24)들을 포함하는, 무한 길이의 재료의 코팅된 웨브(20b)의 길이를 따른 단면의 평면도가 도시되어 있다. 예시된 실시 형태에서, 패치(24)는 웨브(22b)의 조각의 가장자리(26)까지 내내 코팅되는 것은 아닌데, 이는 패치(24)의 면 상의 비코팅된 여백들(30, 34), 및 하나의 패치(24)와 다음 것 사이의 비코팅된 공간(38)을 남긴다. 코팅된 패치(24)가 예를 들어 핸드헬드 장치용 액정 디스플레이에서 사용되는 많은 응용에서, 그러한 여백을 갖는 것이 편리하다. 또한, 이들 여백(30, 34) 중 하나 이상, 및 비코팅된 공간(38)이 정밀 허용오차에 이르기까지 정확한, 미리 결정된 폭을 갖는 것이 종종 편리하다.
또한, 예시된 실시 형태는 기계 방향 및 횡방향 둘 모두에서 큰 정확도로 웨브(22b)의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있는 기준 마크(fiducial mark; 40)를 포함한다. 다양한 기준 마크의 생성 및 해석의 더 완전한 논의는 미국 특허 제8,405,831호 및 미국 특허 공개 제2010/0188668호, 미국 특허 공개 제2010/0196607호, 미국 특허 공개 제2011/0247511호 및 미국 특허 공개 제2011/0257779호에서 찾아볼 수 있다.
전술한 패치 코팅 실시 형태들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 패치의 주연부는 패치의 복수의 측면 에지(lateral edge)에 의해 한정될 수 있다. 그러한 응용에서, +/- 0.3 mm 내, 또는 심지어 +/- 0.1 mm 내의 패치의 위치 정확도가 본 발명에 의해 성취될 수 있다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 패치의 적어도 하나의 측면 에지는 기재의 에지에 대해 목표 위치의 +/- 1,000 μm +/- 750 μm +/- 500 μm, +/- 400 μm, +/- 300 μm 내로, 또는 심지어 +/- 200 μm 또는 +/- 100 μm 내로 위치된다.
그러나, 여백의 크기가 항상 결정적이지는 않을 때의, 예를 들어, 패치가 여백 에지(26)들 중 하나 이상까지 내내 코팅될 때의, 패치의 배치는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같다. 그러한 실시 형태들 (도면에 도시되지 않음)은 본 발명의 범주 내인 것으로 간주된다.
도 2a 및 도 2b의 예시된 실시 형태에서, 패치는 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있지만, 이것은 본 발명의 요건으로 간주되는 것은 아니며, 이는 더 특히는 하기 도 8a 및 도 8b와 관련하여 논의되는 바와 같다. 그러나, 일부의 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 액체 또는 LOCA는 두께가 약 1 μm 내지 약 5 mm, 더 특히, 약 50 μm 내지 약 5 mm, 더욱 더 특히, 약 50 μm 내지 약 1 mm, 그리고 더욱 더 특히, 약 50 μm 내지 약 0.3 mm인 패치를 생성하도록 분배된다.
일부의 예시적인 실시 형태에서, 전체 코팅 영역에 걸친 패치 두께는 미리 결정된 목표 코팅 두께의 약 100 μm 미만 내, 더욱 특히 목표 코팅 두께의 약 50 μm 미만 내, 더욱 더 특히, 목표 코팅 두께의 약 30 μm 내, 그리고 더욱 더 특히, 목표 코팅 두께의 약 5 μm 내이다.
소정 예시적인 실시 형태에서, 기재 및 코팅 헤드는 서로에 대하여 약 0.1 mm/s 내지 약 3000 mm/s, 특히 서로에 대하여 약 1 mm/s 내지 약 1000 mm/s, 및 더 특히 서로에 대하여 약 3 mm/s 내지 약 500 mm/s의 속도로 이동한다.
이제 도 8a를 참조하면, 코팅된 액체의 패치(24')가 주 표면들 중 하나 상에 배치된 기재 재료의 시트(22a)의 일부분의 측면도가 도시되어 있다. 패치(24')에서, 코팅된 액체는 의도적 불균일 측면 프로파일을 갖는 두께를 갖는다. 도 8b는 도 8a의 코팅된 시트의 평면도이다. 가능한 한 거의 직선적인 패치가 일부의 목적에 바람직하지만, 본 발명의 기술을 이용하여 다른 목적에 유용한 프로파일링된 패치를 생성할 수 있다. 도 1의 장치는, 먼저, 기재가 피크까지 완만한 곡선형 슬로프를 생성하도록 병진됨에 따라 펌핑 속도를 점진적으로 증가시키고 제1 코팅 헤드(70)를 점진적으로 후퇴시키며, 그 후 기재가 병진됨에 따라 펌핑 속도를 점진적으로 감소시키고 코팅 헤드(70)를 전진시킴으로써 그러한 패치를 생성할 수 있다. 당업자라면, 충분히 상세한 프로그래밍에 의해 컨트롤러(60)가 다양한 최종 용도를 위한 많은 프로파일을 생성할 수 있음을 인지할 것인데, 이는 상기 프로파일이 장치(50)의 대역폭 및 LOCA 조성물 (이 조성물은 유한 평형 점도를 가지며, 극히 작은 특징부의 형상을 채용할 것으로 예상될 수 없음)의 점도 한계 내에 있는 한 그러하다. 특히, 프로파일링된 패치(24')는 강성 커버 층의 라미네이션을 더 용이해지게 할 수 있다.
코팅 방법들의 전술한 실시 형태 중 임의의 것에서, 제1 코팅 방향은 제2 코팅 방향과 동일할 수 있다. 전술한 코팅 방법들의 일부 대안적인 실시 형태에서, 제1 코팅 방향은 제2 코팅 방향과는 상이할 수 있다. 제2 코팅 방향이 제1 코팅 방향과는 상이한 하나의 특정한 예시적인 실시 형태에서, 제2 코팅 헤드는 제2 코팅 액체의 적어도 일부가 패치에 적용되는 시간 간격 동안 패치에 대해 정적 위치에서 유지되며, 그에 의해, 도 4a 및 도 4b와 도 5에 의해 예시된 바와 같이, 패치의 주 표면 상에 제2 코팅 액체의 적어도 하나의 반구형 범프를 형성한다.
이제 도4a를 참조하면, 미리 결정된 양의 제2 코팅 유체(170)가 패치(24)의 주 표면 상에 적어도 하나의 반구형 범프를 형성하는, 패치(24)의 예의 측면도가 예시된다. 도 4b는 이러한 구성의 평면도이고, 도 5는, 실시예 4에서 추가로 논의되는 바와 같은, 코팅된 기재(22a)의 사진이다.
도 6a 및 도 6b와 도 7에 예시된 바와 같이, 패치의 주 표면 상의 제2 코팅 액체의 적어도 하나의 반구형 범프는 패치의 주 표면 상에 제2 코팅 액체의 복수의 반구형 범프를 포함한다.
이제 도 6a를 참조하면, 3개의 미리 결정된 양의 제2 코팅 유체(172)가 패치(24)의 주 표면 상에 복수의 반구형 범프를 형성하는, 패치(24)의 예의 측면도가 예시된다. 도 4b는 실시예 5에 추가로 논의된, 이러한 구성의 평면도이다.
이제 도 7을 참조하면, 5개의 적은 미리 결정된 양의 제2 코팅 액체가 패치의 중심 상에 그리고 또한 4개의 코너를 향해 배치되어 패치(24)의 주 표면 상에 복수의 반구형 범프를 형성하는, 패치의 사진이 예시된다. 이러한 구성은 실시예 6에서 추가로 논의될 것이다.
이제 도 9a를 참조하면, 상부에 배치된 코팅된 액체의 패치(24), 및 각각의 리브(180, 182)가 각각 패치(24)의 코팅 방향 및 패치(24)의 횡방향에 평행하게 배치되도록 패치 상에 배치된, 서로 실질적으로 직각으로 십자형 방식으로 배열된 2개의 타원-형상의 리브들(180, 182)의 형태의 코팅된 액체의 예시적인 불연속 패턴을 갖는, 기재 재료의 시트(22a)의 일부분의 측면도가 예시된다. 도 10은 이러한 구성의 사진이며, 실시예 7과 관련지어 하기에 추가로 논의될 것이다.
이제 도 11을 참조하면, 2개의 타원-형상의 리브들이 코팅 방향 및 패치의 횡방향에 직각이 아닌 점을 제외하고는, 도 10과 유사한 사진이 제공된다. 이러한 구성의 형성은 실시예 8과 관련지어 하기에 추가로 논의될 것이다.
이제 도 12를 참조하면, 도그본 패턴을 형성하도록 십자형 방식으로 배열된 5개의 타원-형상의 리브들(190)의 형태의 제2 코팅된 액체의 불연속 패턴과 함께, 제1 코팅된 액체의 패치(24)가 상부에 배치된, 기재 재료의 시트(22a)의 일부분의 평면도가 예시된다. 이러한 구성의 형성은 실시예 9와 관련지어 하기에 추가로 논의될 것이다. 도 12에 예시된 실시 형태에서 도그본을 형성하는 리브들이 중첩하고 있지만, 리브들이 전혀 중첩하지 않는 다른 유사한 실시 형태가 일부 응용에 유용할 것이다.
이제 도 13을 참조하면, 기재의 주 표면 상에 배열된 복수의 실질적으로 평행한 타원-형상의 리브들(200)의 예시적인 불균일 측면 프로파일을 나타내는 코팅된 액체의 불연속 패턴과 함께, 제1 코팅된 액체의 패치(24)가 상부에 배치된, 기재 재료의 시트(22a)의 일부분의 평면도가 예시된다. 이러한 구성의 형성은 실시예 10과 관련지어 하기에 추가로 논의될 것이다.
도 14는, 제2 코팅 액체의 단일 리브(202)가 다른 리브들(200)을 가로질러 배치된 점을 제외하고는, 도 13과 유사한 평면도이다. 이러한 구성의 형성은 실시예 11과 관련지어 하기에 추가로 논의될 것이다.
전술한 예시적인 실시 형태들 중 임의의 것에서, 패치는 기재의 제1 주 표면의 일부분만을 덮을 수 있다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 주연부는 정사각형, 직사각형, 또는 평행사변형으로부터 선택되는 기하학적 형상을 나타낸다. 소정의 예시적인 실시 형태에서, 미리 결정된 위치는 패치의 주연부가 기재의 주 표면의 중심에 근접하여 중심을 갖도록 선택된다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 제1 코팅 재료의 패치의 두께는 실질적으로 균일하다. 선택적으로, 패치의 평균 두께는 약 1 mm 내지 약 500 mm이다. 일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 패치의 두께는 평균 두께의 +/- 10%의 균일도 또는 이보다 우수한 균일도를 갖는다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 패치의 두께는 불균일하다. 일부 그러한 실시 형태에서, 패치의 두께는 패치의 중심에 근접하여 더 크고, 패치의 두께는 패치의 전방 및 후방 에지에 근접하여 더 작다 (이는 도 8a 및 도 8b에 예시된 상태이다).
전술한 것들 중 임의의 것의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 패치의 두께는 불균일할 수 있다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 패치의 두께는 패치의 중심에 근접하여 더 크고, 패치의 두께는 패치의 주연부에 근접하여 더 작다.
전술한 것들 중 임의의 것의 소정의 예시적인 실시 형태에서, 불연속 패턴은 기재의 주 표면으로부터 외향으로 연장되는 적어도 하나의 융기된 개별 돌출부로 구성된다. 추가의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 적어도 하나의 융기된 개별 돌출부는 기재의 주 표면의 적어도 일부분을 가로질러 연장되는 적어도 하나의 융기된 리브로 구성된다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 적어도 하나의 융기된 리브는 기재의 주 표면 상에 십자형으로 배열된 적어도 2개의 융기된 리브를 포함한다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 적어도 2개의 리브는 패치의 주연부의 중심에 근접하여 교차하고 중첩된다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 적어도 하나의 융기된 개별 돌출부는 다수의 융기된 개별 돌출부이다. 일부의 그러한 예시적인 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 돌출부는 복수의 융기된 개별 범프, 다수의 융기된 개별 리브, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 범프는 반구-형상의 범프들로 구성된다. 선택적으로, 다수의 융기된 개별 범프는 어레이 패턴으로 배열된다. 일부의 특정 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브는 도그본-형상의 패턴을 형성한다.
전술한 것들의 추가의 예시적인 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브는 타원-형상의 리브들로 구성된다. 일부의 그러한 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브는 각각의 리브가 각각의 인접 리브에 실질적으로 평행하게 배열되도록 배열된다. 소정의 그러한 실시 형태에서, 다수의 융기된 개별 리브 중 적어도 2개는 서로 실질적으로 평행하게 배열되고, 다수의 융기된 개별 리브 중 적어도 하나는 적어도 2개의 실질적으로 평행한 융기된 개별 리브에 실질적으로 직각으로 배열된다.
전술한 예시적인 실시 형태들 중 임의의 것에서, 패치는 기재의 제1 주 표면의 일부분만을 덮을 수 있다. 일부의 예시적인 실시 형태에서, 주연부는 정사각형, 직사각형, 또는 평행사변형으로부터 선택되는 기하학적 형상을 나타낸다. 소정의 예시적인 실시 형태에서, 미리 결정된 위치는 패치의 주연부가 기재의 주 표면의 중심에 근접하여 중심을 갖도록 선택된다.
예시적인 라미네이션 공정
전술한 코팅 방법들 중 임의의 것의 예시적인 실시 형태에서, 본 방법은 제1 코팅 액체의 패치 및 제2 코팅 액체의 불연속 패턴이 제1 기재와 제2 기재 사이에 위치되도록 제1 기재에 대해 제2 기재를 배치하는 단계를 추가로 포함하며, 패치 또는 불연속 패턴 중 적어도 하나는 제1 기재 또는 제2 기재의 적어도 일부분과 접촉하여서, 라미네이트를 형성한다. 라미네이션 공정은 유리하게는 디스플레이 패널과 같은 광학 조립체의 제조에 사용될 수 있다.
광학 재료는 광학 조립체의 광학 컴포넌트들 또는 기재들 사이의 간극을 충전시키는 데 사용될 수 있다. 광학 기재에 접합된 디스플레이 패널을 포함하는 광학 조립체는 이들 둘 사이의 간극이 패널 및 기재의 굴절률에 정합되거나 거의 정합되는 광학 재료로 충전된다면 유익할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널과 외부 커버 시트 사이의 고유의 태양광 및 주위 광 반사가 감소될 수 있다. 디스플레이 패널의 색역 및 색대비는 주위 조건 하에서 개선될 수 있다. 충전된 간극을 갖는 광학 조립체는 또한 에어 갭을 갖는 동일한 조립체와 비교하여 개선된 내충격성을 나타낼 수 있다.
광학 컴포넌트들 또는 기재들 사이의 간극을 충전하는 데 사용되는 광학 재료는 전형적으로 접착제 및 다양한 유형의 경화된 중합체성 조성물을 포함한다. 그러나, 이들 광학 재료는, 나중에 컴포넌트에 대한 손상이 거의 또는 전혀 없이 광학 조립체를 분해하거나 재작업하기를 원하는 경우, 광학 조립체를 제조하는 데 유용하지 않다. 컴포넌트들이 잘 부서지고 고가인 경향이 있기 때문에, 광학 조립체에 대해 이러한 재작업성(reworkability) 특징을 필요로 한다. 예를 들어, 조립 동안 또는 조립 후에 흠(flaw)이 관찰되거나 판매 후에 커버 시트가 손상된다면, 커버 시트는 흔히 디스플레이 패널로부터 제거될 필요가 있다. 컴포넌트에 대한 손상이 거의 또는 전혀 없이 디스플레이 패널로부터 커버 시트를 제거함으로써 조립체를 재작업하는 것이 바람직하다. 이용가능한 디스플레이 패널의 크기 또는 면적이 계속 증가함에 따라 재작업성은 점점 더 중요해지고 있다.
광학 조립체
대형 크기 또는 면적을 갖는 광학 조립체는, 특히 효율 및 엄격한 광학 품질이 요구된다면, 제조하기가 어려울 수 있다. 광학 컴포넌트들 사이의 간극은, 경화성 조성물을 간극 내로 붓거나 주입하고 이어서 조성물을 경화시켜 컴포넌트들을 함께 접합시킴으로써 충전될 수 있다. 그러나, 일반적으로 사용되는 이들 조성물은 긴 유출 시간을 가지며, 이는 대형 광학 조립체에 대해 비효율적인 제조 방법에 일조한다.
본 명세서에 개시된 광학 조립체는 접착제 층 및 광학 컴포넌트들, 특히 디스플레이 패널 및 실질적으로 광 투과성인 기재를 포함한다. 접착제 층은 컴포넌트에 대한 손상이 거의 또는 전혀 없이 조립체를 재작업할 수 있게 한다. 선택적으로, 접착제 층은, 컴포넌트에 대한 손상이 거의 또는 전혀 없이 재작업성이 얻어질 수 있도록, 유리 기재들 사이에서의 절개 강도(cleavage strength)가 약 15 N/mm 이하, 10 N/mm 이하, 또는 6 N/mm 이하일 수 있다. 절개를 위한 총 에너지는 1 × 1 인치(2.54 × 2.54 cm) 면적에 대하여 약 25 ㎏-mm 미만일 수 있다.
실질적으로 투명한 기재
광학 조립체에 사용되는 실질적으로 투명한 기재는 다양한 유형 및 재료를 포함할 수 있다. 실질적으로 투명한 기재는 광학 응용에 적합하며, 전형적으로 460 내지 720 nm의 범위에 걸쳐 가시광 투과도가 85% 이상이다. 실질적으로 투명한 기재는 두께 1 mm당, 투과도가 460 nm에서 약 85% 초과, 530 nm에서 약 90% 초과, 그리고 670 nm에서 약 90% 초과일 수 있다.
실질적으로 투명한 기재는 유리 또는 중합체를 포함할 수 있다. 유용한 유리에는 보로실리케이트, 소다 석회, 및 보호 커버로서 디스플레이 응용에 사용하기에 적합한 다른 유리가 포함된다. 사용될 수 있는 한 특정 유리는 코닝 인크.(Corning Inc)로부터 입수가능한 이글(EAGLE) XG 및 제이드(JADE) 유리 기재를 포함한다. 유용한 중합체로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 필름, 폴리카르보네이트 필름 또는 플레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 필름과 같은 아크릴 필름, 및 제온 케미칼스 엘.피로부터 입수가능한 제오녹스(ZEONOX) 및 제오노르와 같은 사이클로올레핀 중합체 필름이 포함된다. 실질적으로 투명한 기재는 바람직하게는 디스플레이 패널 및/또는 접착제 층의 굴절률에 가까운, 예를 들어 약 1.4 내지 약 1.7의 굴절률을 갖는다. 실질적으로 투명한 기재는 전형적으로 두께가 약 0.5 내지 약 5 mm이다.
실질적으로 투명한 기재는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 터치 스크린은 잘 알려져 있으며, 일반적으로 2개의 실질적으로 투명한 기재들 사이에 배치된 투명한 전도성 층을 포함한다. 예를 들어, 터치 스크린은 유리 기재와 중합체 기재 사이에 배치된 인듐 주석 산화물을 포함할 수 있다.
접착제 층
접착제 층은 광학 응용에 적합하다. 예를 들어, 접착제 층은 460 내지 720 nm의 범위에 걸쳐 투과도가 85% 이상일 수 있다. 접착제 층은 두께 1 mm당 투과도가 460 nm에서 약 85% 초과, 530 nm에서 약 90% 초과, 그리고 670 nm에서 약 90% 초과일 수 있다. 이들 투과 특성은 풀컬러 디스플레이에서 컬러 포인트를 유지하는 데 중요한 전자기 스펙트럼의 가시 영역에 걸쳐 광의 균일한 투과를 제공한다.
접착제 층의 투명도 특성의 색 부분은 CIE L*a*b* 변환에 의해 표시된 그의 색좌표에 의해 추가로 정의된다. 예를 들어, 색의 b* 성분은 약 1 미만, 더 바람직하게는 약 0.5 미만이어야 한다. 이러한 b*의 특성은 낮은 황변 지수를 제공하는데, 이는 풀컬러 디스플레이에서 컬러 포인트를 유지하는 데 중요하다.
접착제 층의 투명도 특성의 탁도 부분은 비와이케이 가드너(Byk Gardner)로부터 입수가능한 헤이즈가드 플러스(HazeGard Plus) 또는 헌터 랩스(Hunter Labs)로부터 입수가능한 울트라스캔 프로(UltraScan Pro)와 같은 탁도계에 의해 측정된 접착제 층의 % 탁도 값에 의해 추가로 정의된다. 광학적으로 투명한 용품은 바람직하게는 약 5% 미만, 바람직하게는 약 2% 미만, 가장 바람직하게는 약 1% 미만의 탁도를 갖는다. 이들 탁도 특성은 풀 컬러 디스플레이에서 출력의 품질을 유지하는데 중요한 낮은 광 산란을 위해 제공된다.
전술된 이유로, 접착제 층은 바람직하게는 디스플레이 패널 및/또는 실질적으로 투명한 기재의 굴절률에 정합되거나 근접하게 정합되는 굴절률을 갖는다. 접착제의 굴절률은 접착제 성분들을 적절하게 선택함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 굴절률은 보다 높은 함량의 방향족 구조를 함유하거나 황 또는 할로겐 예컨대 브롬을 혼입시킨, 올리고머, 희석 단량체 등을 혼입시킴으로써 증가될 수 있다. 역으로, 굴절률은 보다 높은 함량의 지방족 구조를 함유하는 올리고머, 희석 단량체 등을 혼입시킴으로써 값을 낮추도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 접착제 층은 굴절률이 약 1.4 내지 약 1.7일 수 있다.
접착제는 올리고머, 희석 단량체, 충전제, 가소제, 점착부여 수지, 광개시제 및 접착제의 전체적인 특성에 기여하는 임의의 다른 성분을 비롯한 접착제 성분들을 적절하게 선택함으로써 투명하게 유지될 수 있다. 특히, 접착제 성분들은 서로 상용성이어야 하며, 예를 들어 탁도가 확산 접착제 응용을 위한 것과 같은 원하는 결과가 아니라면, 접착제 성분들은 경화 전이나 후에 도메인 크기 및 굴절률 차이가 광 산란 및 탁도를 발현시키는 정도까지 상 분리되어서는 안된다. 추가로, 접착제 성분에는, 접착제 제형 중에 용해되지 않고 광을 산란시키기에 충분히 커서 탁도에 일조하는 입자가 없어야 한다. 확산 접착제 응용에서와 같은 그러한 탁도가 요구된다면, 이는 용인될 수 있다. 추가로, 요변성 물질과 같은 다양한 충전제들은 그들이 광 투과도의 손실 및 탁도의 증가에 일조할 수 있는 상 분리 또는 광 산란에 일조하지 않도록 잘 분산되어야 한다. 역시, 확산 접착제 응용에서와 같은 그러한 탁도가 요구된다면, 이는 용인될 수 있다. 이들 접착제 성분은 또한, 예를 들어 색을 부여하거나 접착제 층의 b* 또는 황변 지수를 증가시킴으로써 투명도의 색 특성을 열화시켜서는 안된다.
접착제 층 (즉, 기재 상에 코팅된 LOCA 또는 제1 코팅 액체의 패치)은 디스플레이 패널, 실질적으로 투명한 기재, 및 디스플레이 패널과 실질적으로 투명한 기재 사이에 배치된 접착제 층을 포함하는 광학 조립체에서 사용될 수 있다.
접착제 층은 임의의 두께를 가질 수 있다. 광학 조립체에 채용되는 특정 두께는 많은 인자들에 의해 결정될 수 있는데, 예를 들어 광학 조립체가 사용되는 광학 장치의 설계는 디스플레이 패널과 실질적으로 투명한 기재 사이에 소정의 간극을 필요로 할 수 있다. 접착제 층은 약 1 μm 내지 약 5 mm, 약 50 μm 내지 약 1 mm, 또는 약 50μm 내지 약 0.2 mm의 두께를 전형적으로 갖는다.
미국 특허 제 5,867,241호에 설명된 것과 같은 조립체 고정구를 이용하여 광학 조립체를 제조할 수 있다. 이러한 방법에서는, 핀들이 내부로 압입된 평평한 플레이트를 포함하는 고정구가 제공된다. 이들 핀은 소정의 형상으로 위치되어 디스플레이 패널의 치수 및 디스플레이 패널에 부착될 컴포넌트의 치수에 상응하는 핀 영역(pin field)을 생성한다. 이들 핀은, 디스플레이 패널 및 다른 컴포넌트들이 핀 영역 내로 하강할 때 디스플레이 패널 및 다른 컴포넌트의 4개의 코너 각각이 이 핀에 의해 제자리에 유지되도록 배열된다. 고정구는 정렬 허용오차를 적합하게 제어하면서 광학 조립체의 컴포넌트들의 조립 및 정렬을 보조한다. 이러한 조립 방법의 추가의 실시 형태가 미국 특허 제6,388,724호에 기재되어 있으며, 이는 스탠드오프(standoff), 심(shim), 및/또는 스페이서(spacer)를 사용하여 컴포넌트들을 고정된 거리에서 서로에 대해 유지할 수 있는 방법을 설명한다.
경화
일부 실시 형태에서, 방법은 열, 화학 방사선, 이온화 방사선, 또는 이들의 조합을 적용함으로써 코팅 액체를 경화시키는 단계를 추가로 포함한다.
임의의 형태의 전자기 방사선이 사용될 수 있으며, 예를 들어 액체 조성물이 UV-방사선 및/또는 열을 사용하여 경화될 수 있다. 전자빔 방사선이 또한 사용될 수 있다. 상기에 기재된 액체 조성물은 화학 방사선, 즉 광화학적 활성의 생성으로 이어지는 방사선을 사용하여 경화된다고 한다. 예를 들어, 화학 방사선은 약 250 내지 약 700 nm의 방사선을 포함할 수 있다. 화학 방사선의 공급원에는 텅스텐 할로겐 램프, 제논 및 수은 아크 램프, 백열 램프, 살균 램프, 형광 램프, 레이저 및 발광 다이오드가 포함된다. UV-방사선은 퓨전 유브이 시스템즈(Fusion UV Systems)로부터 입수가능한 것들과 같은 고강도 연속 발광 시스템을 사용하여 공급될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 화학 방사선은, 액체 조성물이 화학 방사선에 노출된 영역에서 부분적으로 중합되도록 액체 조성물의 층 전부 또는 상기 층의 일부분에 적용될 수 있다. 액체 조성물은 디스플레이 패널과 실질적으로 투명한 기재 사이에 배치되고, 이어서 부분 중합될 수 있다. 액체 조성물은 디스플레이 패널 또는 실질적으로 투명한 기재 상에 배치되고 부분 중합되고, 이어서 디스플레이 패널 및 기재 중 나머지 하나는 부분 중합된 층 상에 배치될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 화학 방사선은 액체 조성물이 완전히 또는 거의 완전히 중합되도록 액체 조성물의 층에 적용될 수 있다. 액체 조성물은 디스플레이 패널과 실질적으로 투명한 기재 사이에 배치되고, 이어서 완전히 또는 거의 완전히 중합될 수 있다. 액체 조성물은 디스플레이 패널 또는 실질적으로 투명한 기재 상에 배치되고 완전히 또는 거의 완전히 중합되고, 이어서 디스플레이 패널 및 기재 중 나머지 하나는 중합된 층 상에 배치될 수 있다.
조립 공정에서, 실질적으로 균일한 액체 조성물의 층을 갖는 것이 일반적으로 바람직하다. 이어서, 방사선을 가하여 접착제 층을 형성할 수 있다.
디스플레이 패널
일부의 특정한 예시적인 실시 형태에서, 라미네이트는 유기 발광 다이오드 디스플레이, 유기 발광 트랜지스터 디스플레이, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 표면-전도 전자-방출 디스플레이, 전계 방출 디스플레이, 양자점 디스플레이, 액정 디스플레이, 미세-전기기계 시스템 디스플레이, 강유전성 액정 디스플레이, 후막 유전체 전계발광 디스플레이, 텔레스코픽 픽셀 디스플레이, 또는 레이저 인광체 디스플레이로부터 선택되는 디스플레이 패널로 구성된다.
디스플레이 패널은 임의의 유형의 패널, 예를 들어 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 액정 디스플레이 패널은 잘 알려져 있으며, 전형적으로 유리 또는 중합체 기재와 같은 2개의 실질적으로 투명한 기재들 사이에 배치된 액정 재료를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "실질적으로 투명한"은 광학 응용에 적합한, 예를 들어 460 nm 내지 720 nm의 범위에 걸쳐 투과도가 적어도 85%인 기재를 말한다. 광학 기재는 두께 1 mm당 투과도가 460 nm에서 약 85% 초과, 530 nm에서 약 90% 초과, 그리고 670 nm에서 약 90% 초과일 수 있다. 실질적으로 투명한 기재의 내부 표면 상에는, 전극으로서 기능하는 투명한 전기 전도성 물질이 있다. 일부 경우에, 실질적으로 투명한 기재의 외부 표면 상에는, 본질적으로 광의 단지 하나의 편광 상태만을 통과시키는 편광 필름이 있다. 이 전극을 가로질러 전압이 선택적으로 인가될 때, 액정 재료는 재배향되어 광의 편광 상태를 변경시켜서 이미지가 생성되게 된다. 액정 디스플레이 패널은 또한 매트릭스 패턴으로 배열된 복수의 박막 트랜지스터를 갖는 박막 트랜지스터 어레이 패널과 공통 전극을 갖는 공통 전극 패널 사이에 배치된 액정 재료를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널은 플라즈마 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 플라즈마 디스플레이 패널은 잘 알려져 있으며, 전형적으로 2개의 유리 패널들 사이에 위치된 작은 셀(cell) 내에 배치된 네온 및 제논과 같은 희가스의 불활성 혼합물을 포함한다. 제어 회로는 패널 내 전극을 충전시키고, 이는 가스가 플라즈마를 이온화 및 형성하도록 하고, 그 후 인광체를 여기시켜 광을 방출시킨다.
디스플레이 패널은 유기 전계발광 패널을 포함할 수 있다. 이들 패널은 본질적으로 2개의 유리 패널들 사이에 배치된 유기 물질의 층이다. 유기 물질은 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 중합체 발광 다이오드(PLED)를 포함할 수 있다. 이들 패널은 잘 알려져 있다.
디스플레이 패널은 전기영동 디스플레이를 포함할 수 있다. 전기영동 디스플레이는 잘 알려져 있으며, 전형적으로 전자 종이 또는 e-페이퍼로 지칭되는 디스플레이 기술에 사용된다. 전기영동 디스플레이는 2개의 투명한 전극 패널들 사이에 배치된 액체 충전된 물질을 포함한다. 액체 충전된 물질은 나노입자, 염료, 및 비극성 탄화수소 중에 현탁된 충전제, 또는 탄화수소 물질 중에 현탁된 전기적으로 하전된 입자로 충전된 마이크로캡슐을 포함할 수 있다. 마이크로캡슐은 또한 액체 중합체의 층 중에 현탁될 수 있다.
본 명세서에 개시된 광학 조립체 및/또는 디스플레이 패널은 전화와 같은 핸드헬드 장치, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 프로젝터, 사인을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 광학 장치에 사용될 수 있다. 광학 장치는 백라이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 작업은 하기의 비제한적인 상세한 실시예와 관련하여 추가로 설명될 것이다. 이들 실시예는 다양한 특정 및 바람직한 실시 형태 및 기술을 추가로 예시하고자 제공된다. 그렇지만, 본 개시 내용의 범주 내에 있으면서 많은 변형 및 수정이 행해질 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
실시예
이들 실시예는 단지 예시 목적만을 위한 것이며 첨부된 청구범위의 범주를 지나치게 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 넓은 범주를 기재하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체적인 실시예에 기재된 수치값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치값은 본질적으로 소정의 오류를 포함하는데, 이러한 오류는 그들의 각각의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 기인된 것이다. 최소한, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 숫자의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
재료의 요약
실시예 및 본 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부, 백분율, 비 등은 달리 기재되지 않는 한 중량 기준이다. 사용된 용매 및 다른 시약은 달리 언급되지 않는다면 시그마-알드리치 케미칼 컴퍼니(Sigma-Aldrich Chemical Company) (미국 위스콘신주 밀워키 소재)로부터 입수할 수 있다.
시험 방법
점도 측정
미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments)로부터의 40 mm, 1° 스테인리스 강 원추 및 플레이트를 구비한 AR2000 유량계를 사용함으로써 점도 측정을 행하였다. 25℃에서 원추와 플레이트 사이에 28 μm 간극을 갖고서 0.01 내지 100 sec-1의 몇몇 전단율에서 정상 상태 유동 절차를 이용하여 점도를 측정하였다.
실험 장치
제1 코팅 장치를 도 1에 개괄적으로 도시된 바와 같이 구성하였다. 기재 지지체(52)를 모델 SHS-15로서 티에이치케이 컴퍼니(THK Co.; 일본 도쿄 소재)로부터 구매가능한 정밀 슬라이딩 베어링 상에 장착하고, 모델 ICD10-100A1 리니어 모터로서 콜모르겐(Kollmorgen; 미국 버지니아주 래드포드 소재)으로부터 구매가능한 액추에이터 - 이 액추에이터는 모델 AKD-P00306-NAEC-0000으로 또한 콜모르겐으로부터 구매가능한 구동장치/증폭기를 갖춤 - 에 의해 이동시켰다. 공동을 갖는 그리고 통상적인 유형, 4 인치 (102 mm) 폭의 것인 슬롯 다이의 형태의 코팅 헤드를 기재 지지체 위에 장착하였다. 코팅 헤드를 모델 ICD 10-100으로서 콜모르겐으로부터 구매가능한 리니어 액추에이터 상에 장착하였다. 리니어 액추에이터와 일체형인 인코더를 사용하여 물리적 표준물 (정밀 심)과 협력하여 기재의 표면으로부터 슬롯 사이의 다이 간극을 모니터링하였다. 다른 위치 센서, 예를 들어 레이저 삼각측량(triangulation) 센서가, 특히 기재의 편평도가 쟁점일 때 추가로 이용될 수 있음이 고려된다. 실제, 액추에이터, 센서, 컴포넌트들의 물리적 기하학적 형상 및 기계 시스템의 강성 모두가 패치의 높은 치수 정확도 및 전방 및 후방 에지의 클린성(cleanness) 둘 모두를 성취하는 능력에 있어서 역할을 한다는 것이 밝혀졌다.
모델 702261로 하바드 프리시젼 인스트루먼츠, 인크.(Harvard Precision Instruments, Inc.; 미국 매사추세츠주 홀리스턴 소재)로부터 구매가능한 100 mL 스테인리스강 시린지 90을 이용하여 유체를 유체 라인(92) 내에 분배하였다. 액추에이터(96)는 콜모르겐으로부터의 모델 ICD10-100A1 리니어 모터로서, 이는 모델 AKD-P00306-NAEC-0000으로 콜모르겐으로부터 또한 구매가능한 구동장치/증폭기를 갖춘 것이었다. 센서(98)는 레니쇼, 인크.(Renishaw, Inc.; 미국 일리노이주 호프만 에스테이츠)로부터의 20 마이크로미터 테이프 스케일(tape scale)을 갖춘, RGH20 L-9517-9125로서 구매가능한 판독 헤드였다. 상기에 설명된 몇몇 압력 변환기는 280E (100 psig 범위; 689 ㎪)로서 세트라 시스템즈, 인크.(Setra Systems, Inc.; 미국 매사추세츠주 박스버러 소재)로부터 구매가능하였다. 컨트롤러(60)는 벡코프 오토메이션 엘엘씨(Beckhoff Automation LLC; 미국 미네소타주 번스빌 소재)로부터, 점간 운동 프로파일(point to point motion profile)을 갖춘 CX1030으로서 입수가능하였다.
하기 몇몇 실시예에서, 컨트롤러에 의해 실행되는 운동 프로파일을 2가지 방식으로 이용하여 정밀 패치 코팅을 성취하였다. 제1 방식은 위치 프로파일을 이용하여 적용된 패치의 최종 형상을 결정하는 것이었다. 프로파일들은 처음에 용적 계산 및 물리적 모델을 이용하여 각각의 순간적인 시간에 대략적인 재료의 유량 및 위치를 결정함으로써 생성하였다. 기재에 대한 다이 위치에 대한, 유량의 적분은 코팅된 표면의 프로파일을 결정한다. 게다가, 표면에 대한 다이의 위치설정뿐만 아니라 다이에 대한 기재 위치 및 속도에 대해서도 프로파일을 입력한다.
다음, 다수의 코팅을 적용하고, 실제 성취된 프로파일을 측정하였다. 고차의 물리적 영향 때문에, 예측된 에지 시작 위치, 끝나는 위치와, 프로파일 및 실제 결과 사이에는 약간의 차이가 있었다. 운동 프로파일을 반복적으로 조정함으로써, 원하는 프로파일로부터의 이들 차이를 약화시키거나 또는 제거하였다. 예를 들어, 패치 시작 에지가 100 마이크로미터 늦다면 (이는 아마도, 순간 모델이 유체 동역학을 포함하는, 펌프, 다이 및 전달 시스템의 기하학적 형상의 실제 모델로부터의 약간의 오차를 갖기 때문임), 시작 프로파일은 100 마이크로미터가 될 때까지 시간에 대하여 적분된 속도에 의해 전진될 수 있다. 이와 유사하게, 시작 에지가 충분히 예리하지 않다면, 초기 단계를 도입하여 시작시에 추가의 유체를 제공하여, 에지 예리함을 증가시킬 수 있다.
프로파일들을 이용하는 제2 방식은 위치, 속도, 가속도, 및 저크 레이트(jerk rate) (또는 더 구체적으로, 위치 대 시간의 방정식 및 그의 3개의 1차 도함수)를 관리하는 것이었다. 예로서, 양호한 전방 또는 후방 에지가 단순히 장치에게 가능한 한 무한 샤프 스텝에 가깝게 제공할 것을 요청함으로써 성취될 수 있음을 추정할 수 있었다. 그러나, 실험에 의하면, 몇몇 문제가 발생함이 나타났다. 하나는, 실제 프로파일이 컨트롤러 능력 내에 있지 않다면 (물리적 제약으로 인하여), 계획된 경로와 실제 경로로부터의 차이가 발생한다는 것이다. 이는 코팅된 프로파일의 오차를 생성하였다.
제2 측면은 큰 힘이 기구에 가해질 때, 다이 및 펌프의 위치의 기계적 편향이 발생한다는 것이다. 이는 추가의 오차를 야기한다. 게다가, 이들 편향은 에너지를 저장하며, 이는 기계적 컴포넌트의 "링잉(ringing)"을 야기하고, 이는 초기 임펄스가 발생한지 오랜 후에 적용되는 프로파일 오차를 유발한다. 도함수들을 성취가능한 값으로 제한하고, 세그먼트 경계를 가로질러 가능한 한 연속적이도록 도함수들을 유지함으로써 운동 세그먼트들을 블렌딩하여 훨씬 더 높은 정확도를 성취하였다. 운동 프로파일 그 자체는 정밀 운동 제어에서 공지되어 있지만, 고차 도함수의 이용은 현재 정밀 코팅과 관련하여 행해지지 않는다. 게다가, 운동 프로파일 세그먼트가 원하지 않는 코팅된 표면의 프로파일의 보상 맥락에서 공지되어 있지 않다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태는 또한 다이에 대한 기재의 운동을 조정하여 코팅된 패치의 정확도를 추가로 향상시킨다. 예를 들어, 기재에의 코팅 액체의 적용의 무한 샤프 시작에 근접하는 것이 바람직하다 (예를 들어, 패치의 두께는 0 마이크로미터의 다이 슬롯과 기재의 상대 이동에 대해 0 마이크로미터의 두께 내지 300 마이크로미터의 두께이다). 그러나, 다이, 펌프 및 기재의 프로파일의 조정에 의해 위치 정확도를 극적으로 향상시킬 수 있다.
따라서, 고 가속도 운동 대신에, 모든 3개의 프로파일을 서서히 증가시킬 수 있어서, 기재에 대한 코팅 비드의 초기 접촉은 매우 느린 속도 (거의 또는 잠재적으로 0)에 있다. 그 후, 펌프에 의해 록(lock) 스텝에서 기재 위치를 상승시켜 극히 예리한 에지를 전달할 수 있다. 높은 가속도가 상기 시스템 내에 도입되지 않기 때문에, 프로파일은 높은 정확도로 기재 상에서 위치설정될 수 있음에 또한 유의한다.
하기 실시예 1 및 실시예 2는 본 발명의 방법의 제1 부분인, 패치의 생성을 논의하는데, 이 패치 상에는 나중의 실시예들에서 추가적인 재료가 분배될 것이다. 실시예 1 및 실시예 2는 가능한 한 직선적인 패치를 제조하는 것을 논의한다. 그러나, 상기 도 8a 및 도 8b의 논의와 관련하여 언급된 바와 같이, 베이스 패치의 직선도(rectilinearity)는 본 발명의 요건이 아니다. 나중의 실시예들은, 도 3의 장치를 사용하여 공정을 수행하여서, 추가적인 액체 재료를 실시예 1 및 실시예 2의 패치에 부가할 것이다.
실시예 1:
기재용 지지체가 원통형이고, 이를 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하기 위하여 회전 운동에 들어가게 한 것을 제외하고는, 도 1에 도시되고 상기에 논의된 장치와 대체로 유사한 대안적인 장치를 또한 제작하였다. 더 구체적으로, 지지체는 직경이 32.4 cm인 알루미늄 드럼이었으며, 이의 회전 운동은 미국 미네소타주 홉킨스 소재의 프로페셔널 인스트루먼츠(Professional Instruments)로부터 블록-헤드(BLOCK-HEAD) 10R로서 구매가능한 에어 베어링(air bearing)에 의해 드럼에 결합된, 콜모르겐으로부터 모델 FH5732로서 구매가능한 모터에 의해 제어하였다.
드럼을 아이소프로필 알코올로 청결하게 하고, 건조시켰다. 미국 일리노이주 샴버그 소재의 니폰 일렉트릭 글래스 아메리카, 인크.(Nippon Electric Glass America, Inc.)로부터 OA10G로서 구매가능한 0.1 mm 두께 × 300 mm 길이 × 150 mm 폭의 가요성 유리의 몇몇 시트를 드럼에 접착시켰다. 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 1033 스텐실 프린트블 옵티컬리 클리어 어드헤시브(STENCIL PRINTABLE OPTICALLY CLEAR ADHESIVE)로서 구매가능한 유사소성 및 요변성의 광학적으로 투명한 액체 접착제를 준비하였다. 이러한 LOCA를 상기 시험 방법에 따라 점도에 대하여 시험하였더니, 0.01 sec-1의 전단율에서 702 Pa-s, 0.1 sec-1의 전단율에서 182.8 Pa-s, 1 sec-1의 전단율에서 39.5 Pa-s, 10 sec-1의 전단율에서 15.6 Pa-s, 그리고 100 sec-1의 전단율에서 10.1 Pa-s인 것으로 밝혀졌다.
LOCA를 80 psi (552 ㎪)의 압력을 이용하여 원격 저장부로부터 빈 시린지 내로 공급하였다. 충전 동안, 플런저 몸체의 상부의 통기구를 열어서 포착된 공기가 배출될 수 있게 하였다. 이러한 통기구는, 일단 버블-무함유 수지가 이것으로부터 유동하고 있으면, 닫았다. 충전은 버블-무함유 수지가 다이 슬롯으로부터 유동하고 있을 때까지 계속하였으며, 그 후 코팅 시스템 (시린지 및 다이)과 원격 저장부 사이의 밸브를 닫았다. 다이 슬롯과 알루미늄 드럼 사이의 간극을 확인하고, 다이 슬롯을 정밀 심을 이용하여 그의 시작 간극에 위치설정하였다. 시린지 펌프를 0.001 인치 (0.025 mm) 오버바이트(overbite)로 4 인치 (10.2 cm) 폭 × 0.020 인치 (0.51 mm) 높이의 슬롯을 갖는 슬롯 다이의 형태의 코팅 헤드 내에 공급하였다.
컨트롤러를 프로그래밍하여 반드시 동일 길이일 필요는 없는 몇몇의 특유한 시간 세그먼트의 면에서 다양한 액추에이터들을 동시에 제어하였다. 이러한 파라미터가 표 1에 요약되어 있다.
[표 1]
Figure 112015063331949-pct00001
물론, 당업자라면, 상기 프로그래밍을 기재의 세로 방향 이동 거리와 같은 몇몇 다른 편리한 파라미터들 중 임의의 파라미터의 면에서 실시할 수 있음을 인지할 것이다. 이 마지막의 것은 무한 길이의 웨브, 특히 도 2b에 예시된 기준 마크를 갖는 무한 길이의 웨브의 면에서 특히 편리할 수 있다.
8개의 패치를, 각각의 패치와 그 다음의 것 사이에 작은 간극을 갖고서 알루미늄 드럼의 원주 주위에 유리 시트당 2개씩 코팅하였다. 그 후에, 미국 일리노이주 이타스카 소재의 키엔스 아메리카(Keyence America)로부터 모델 LT-9010 M으로서 구매가능한 위치 및 두께 센서로 코팅된 패치를 가로질러 스캐닝하여 균일도 및 에지 위치를 확인하였다.
실시예 2:
이 실시예에 있어서의 셋업(set-up)은 컨트롤러에 제공되는 프로그래밍을 제외하고는 실시예 1의 것과 일반적으로 유사하다. 표 2에는 이 실시예의 상세 사항들이 요약되어 있다.
[표 2]
Figure 112015063331949-pct00002
실시예 3:
유동 파라미터를 변경시켜 도 8a 및 도 8b에 도시된 패치를 생성한 것을 제외하고는 실시예 1의 절차를 반복한다.
실시예 4:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 장치를 사용하여서, 실시예 1에서 사용된 동일한 LOCA의 적은 미리 결정된 양을 패치의 중심 상에 분배하여, 도 4a 및 도 4b에 예시되고 도 5에 도시된 구성을 생성하였다. 기재와 유사한 크기의, 미국 뉴욕주 코닝 소재의 코닝으로부터 구매가능한 이글 XG 디스플레이 유리의 시트를 화강암의 표면에 수직인 운동을 이용하여 그리고 보통의 분위기에서 수동으로 라미네이션하였다. 약간의 만곡을 라미네이션 동안 상기 디스플레이 유리에 부여하여서, 라미네이션 동안 포착된 가스의 생성된 포켓을 감소시켰다. 생성된 샘플은 주변부 상에서는 포착된 가스의 포켓을 나타냈지만, 중심의 두 번째로 분배된 양이 있던 곳 주변의 구역에서는 매우 적은 포착된 가스를 나타내었다. 자동화된 라미네이션이 훨씬 우수한 결과를 생성한다는 것은 당연하게 생각된다.
실시예 5:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 장치를 사용하여서, 실시예 1에서 사용된 동일한 LOCA의 3개의 적은 미리 결정된 양을 패치의 중심 상에 분배하여, 도 6a 및 도 6b에 예시된 구성을 생성하였다. 기재와 유사한 크기의, 이글 XG 디스플레이 유리의 시트를 화강암의 표면에 수직인 운동을 이용하여 그리고 보통의 분위기에서 수동으로 라미네이션하였다. 약간의 만곡을 라미네이션 동안 상기 디스플레이 유리에 부여하여서, 라미네이션 동안 포착된 가스의 생성된 포켓을 감소시켰다. 생성된 샘플은 주변부 상에서는 포착된 가스의 포켓을 나타냈지만, 중심의 두 번째로 분배된 양이 있던 곳 주변의 3개의 중첩 구역에서는 매우 적은 포착된 가스를 나타내었다. 자동화된 라미네이션이 훨씬 우수한 결과를 생성한다는 것은 당연하게 생각된다.
실시예 6:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 이 장치를 사용하여 실시예 1에 사용된 동일한 LOCA의 5개의 적은 미리 결정된 양을 패치의 중심 상에 그리고 또한 4개의 코너를 향해 분배하여서, 도 7의 사진의 구성을 생성하였다. 기재와 유사한 크기의, 이글 XG 디스플레이 유리의 시트를 화강암의 표면에 수직인 운동을 이용하여 그리고 보통의 분위기에서 수동으로 라미네이션하였다. 약간의 만곡을 라미네이션 동안 상기 디스플레이 유리에 부여하여서, 라미네이션 동안 포착된 가스의 생성된 포켓을 감소시켰다. 생성된 샘플은 주변부 상에서는 포착된 가스의 포켓을 나타냈지만, 두 번째로 분배된 양이 있던 곳 주변의 5개의 중첩 구역에서는 매우 적은 포착된 가스를 나타내었다. 자동화된 라미네이션이 훨씬 우수한 결과를 생성한다는 것은 당연하게 생각된다.
실시예 7:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 이 장치를 사용하여 실시예 1에 사용된 동일한 LOCA의 2개의 미리 결정된 양을, 서로 실질적으로 직각으로 그리고 각각 코팅 방향 및 횡방향 각각에 평행하게 십자형 방식으로 배열된 2개의 타원-형상의 리브들로, 패치 상에 분배하였다. 이러한 구성은 도 9a 및 도 9b에 예시되어 있으며 도 10에 사진으로 나타나 있다. 기재와 유사한 크기의, 이글 XG 디스플레이 유리의 시트를 화강암의 표면에 수직인 운동을 이용하여 그리고 보통의 분위기에서 수동으로 라미네이션하였다. 약간의 만곡을 라미네이션 동안 상기 디스플레이 유리에 부여하여서, 라미네이션 동안 포착된 가스의 생성된 포켓을 감소시켰다. 생성된 샘플은 주변부 상에서는 포착된 가스의 포켓을 나타냈지만, 중심의 두 번째로 분배된 양이 있던 곳 주변의 2개의 중첩 구역에서는 매우 적은 포착된 가스를 나타내었다. 자동화된 라미네이션이 훨씬 우수한 결과를 생성한다는 것은 당연하게 생각된다.
실시예 8:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 장치를 사용하여서, 실시예 1에 사용된 동일한 LOCA의 2개의 미리 결정된 양을, 코팅 방향 및 횡방향 둘 모두에 각각 평행하지 않은 2개의 스트립으로, 패치 상에 분배하였다. 이러한 구성은 도 11에 사진으로 나타나 있다. 기재와 유사한 크기의, 이글 XG 디스플레이 유리의 시트를 화강암의 표면에 수직인 운동을 이용하여 그리고 보통의 분위기에서 수동으로 라미네이션하였다. 약간의 만곡을 라미네이션 동안 상기 디스플레이 유리에 부여하여서, 라미네이션 동안 포착된 가스의 생성된 포켓을 감소시켰다. 생성된 샘플은 주변부 상에서는 포착된 가스의 포켓을 나타냈지만, 두 번째로 분배된 양이 있던 곳 주변의 2개의 중첩 구역에서는 매우 적은 포착된 가스를 나타내었다. 자동화된 라미네이션이 훨씬 우수한 결과를 생성한다는 것은 당연하게 생각된다.
실시예 9:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 이 장치를 사용하여 실시예 1에 사용된 동일한 LOCA의 5개의 미리 결정된 양을, 도그본 구성으로 놓인 5개의 타원형 리브들로, 패치 상에 분배하였다. 이러한 구성은 도 12에 예시되어 있다. 5개의 타원형 리브들은 적어도 하나의 다른 리브와 중첩하는 것으로 나타나 있지만, 타원형 리브들 중 일부 또는 모두가 다른 타원형 리브와 중첩하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
실시예 10:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 이 장치를 사용하여 실시예 1에 사용된 동일한 LOCA의 다수의 미리 결정된 양을, 코팅 방향에 평행하게 놓인 리브들로, 패치 상에 분배하였다. 이러한 구성은 도 13에 예시되어 있다.
실시예 11:
실시예 1에서 생성된 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 조심스럽게 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 두었다. 이 장치를 사용하여 실시예 1에 사용된 동일한 LOCA의 다수의 미리 결정된 양을, 대부분 코팅 방향에 평행하게 놓여 있지만, 하나는 크로스-웨브(cross-web) 방향으로 놓인 리브들로, 패치 상에 분배하였다. 이러한 구성은 도 14에 예시되어 있다.
실시예 12:
실시예 3에 기재된 비-직각 패치 코팅된 기재를 드럼으로부터 꺼내고, 일반적으로 상기에 논의되고 도 3에 예시된 바와 같은 장치의 기재 지지체 상에 둔다. 실시예 4에 기재된 바와 같이 장치를 사용하여 실시예 1에서 사용된 동일한 LOCA의 미리 결정된 양을 분배한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정의 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은, 용어 "실시 형태"에 선행하는 용어 "예시적인"을 포함하든지 포함하지 않든지 간에, 그 실시 형태와 관련하여 설명된 특정의 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태들 중 하나 이상의 실시 형태에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태들 중 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서는 소정의 예시적인 실시 형태를 상세히 기술하였지만, 당업자는 전술한 내용에 대해 이해할 때, 이들 실시 형태에 대한 변경, 그의 변형, 및 그의 등가물을 용이하게 인식할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 이상에서 개시된 예시적인 실시 형태들로 부당하게 제한되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 특히, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수치를 포함하기 위한 것이다 (예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함). 그에 부가하여, 본 명세서에 사용된 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다.
또한, 본 명세서에 참조된 모든 간행물 및 특허는 각각의 개별 간행물 또는 특허가 참고로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 지시된 것과 동일한 정도로 전체적으로 참고로 포함된다. 다양한 예시적인 실시 형태가 기술되어 있다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기의 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (54)

  1. 제1 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제1 외부 개구를 포함하는 제1 코팅 헤드를 제공하는 단계;
    제1 외부 개구와 기재(substrate) 사이에 간극(gap)을 한정하도록 기재에 대해 제1 코팅 헤드를 위치설정하는 단계;
    제1 코팅 방향으로 제1 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계;
    미리 결정된 양의 제1 코팅 액체를 제1 외부 개구로부터 기재의 적어도 하나의 주 표면(major surface)의 적어도 일부분 상에 분배하여, 기재의 주 표면의 적어도 일부분 상의 미리 결정된 위치에 제1 코팅 액체의 개별 패치(discrete patch)를 형성하는 단계 - 개별 패치는 두께 및 주연부(perimeter)를 가짐 -;
    제2 코팅 액체의 공급원과 유동 연통하는 제2 외부 개구를 포함하는 제2 코팅 헤드를 제공하는 단계;
    제2 외부 개구와 개별 패치의 주 표면 사이에 간극을 한정하도록 기재 상의 개별 패치에 대해 제2 코팅 헤드를 위치설정하는 단계;
    제2 코팅 방향으로 제2 코팅 헤드와 기재 사이에 상대 운동을 생성하는 단계;
    미리 결정된 양의 제2 코팅 액체를 제2 외부 개구로부터 개별 패치의 기재 반대편 주 표면의 일부분 상에 분배하여, 개별 패치의 주 표면 상에 제2 코팅 액체의 불연속 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 분배될 때 1 Pa-s 이상의 점도를 나타내고,
    제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 요변성 리올로지 거동(thixotropic rheological behavior) 또는 유사소성 리올로지 거동(pseudoplastic rheological behavior)의 리올로지 특성을 나타내는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 1 sec-1 이상의 전단율(shear rate)에서 분배되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 20℃ 내지 100℃의 온도에서 분배되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 코팅 액체 또는 제2 코팅 액체 중 적어도 하나는 분배될 때 5 Pa-s 내지 20 Pa-s의 점도를 나타내는, 방법.
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