KR102460784B1 - 다층의 적층 구조에서 uv평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법 및 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층 - Google Patents

다층의 적층 구조에서 uv평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법 및 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법 및 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층에 관한 것으로서, 상세하게는 포토 마스크에 평행광 및 UV를 조사하여 내충격성, 복원력 및 연신력이 개선된 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법, 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층 및 그 충격흡수층을 채용한 소자에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법에 따른 입체적 형성의 충격흡수층은 충격흡수층 골격지지대 및 골격지지대 주위의 충격완화부로 구성되어 있고 각각의 모듈러스 값이 상이하다. 골격지지대가 구조의 경도를 높게 유지하고 충격완화부가 내/외부의 충격을 분산시키므로 내충격성, 복원력 및 연신력이 뛰어난 입체적 형상의 충격흡수층을 제조할 수 있다. 충격흡수층은 적층구조체에도 사용이 가능하며, 이 적층구조를 채용한 소자에도 활용이 가능하다.

Description

다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법 및 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층{Method for forming a three-dimensional impact absorbing layer using parallel UV light in a multi-layered laminate structure and a shock absorbing layer formed by the method}
본 발명은 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법 및 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층에 관한 것으로서, 상세하게는 포토 마스크에 평행광 및 UV를 조사하여 내충격성, 복원력 및 연신력이 개선된 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법, 그 방법에 의하여 형성된 충격흡수층 및 그 충격흡수층을 채용한 소자에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판형 표시장치(flat display device)가 개발되어 각광받고 있다. 디스플레이가 평면에서 휘어지는, 접어지는 형태로 바뀜에 따라 기존의 커버 윈도우는 유리에서 접고 펼침이 용이하기 위해, 얇은 필름(CPI)이나 UTG와 같은 매우 얇은 형태로 바뀌고 있다.
한편, 이러한 평판형 표시장치는 제조 공정 중 발생하는 높은 열을 견딜 수 있도록 유리기판을 사용하므로 경량, 박형화 및 유연성을 부여하는데 한계가 있다.
따라서 기존의 유연성이 없는 유리기판 대신에 플라스틱 등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) 표시장치가 차세대 평판형 표시장치로 급부상 중이다.
플렉서블 표시장치는 유리가 아닌 플라스틱 박막트랜지스터 기판을 활용하여 내구성이 높은 언브레이커블(unbreakable), 깨지지 않으면서도 구부릴 수 있는 밴더블(bendable), 말 수 있는 롤러블(rollable), 접을 수 있는 폴더블(foldable) 등으로 구분될 수 있는데, 이러한 플렉서블 표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.
그러나 폴더블 표시장치는 접힘과 펼침이 가능해야 하므로, 표시패널을 비롯한 백플레이트와 커버윈도우 모두 매우 얇은 필름형태로 이루어지는데, 얇은 필름형태는 외부로부터 전달되는 충격을 대부분 수직으로 전달하게 된다.
즉, 커버윈도우 또는 백플레이트로 외부로부터 충격이 가해질 경우 커버윈도우와 백플레이트는 얇은 필름형태로 이루어짐에 따라, 외부로부터 가해지는 충격은 그대로 커버윈도우와 백플레이트 사이에 위치하는 표시패널에 그대로 전달된다.
이는 결국 표시패널의 손상을 발생시켜, 표시패널의 표시품질을 저하시키게 된다.
대한민국 공개특허 제 10-2012-00395578 호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 내충격성, 복원력 및 연신력을 개선시키기 위하여 UV평행광을 이용하여 입체적 구조의 충격흡수층을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 상기 디스플레이의 내충격성, 복원력 및 연신력을 개선시키기 위하여 입체적 구조의 충격흡수층을 형성하는 방법에 의하여 제조된 충격흡수층을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
(a) 기판 상부에 충격흡수층 형성용 조성물을 도포하는 단계;
(b) 상기 조성물 상부에 폴리머층을 형성하는 단계;
(c) 상기 폴리머층 상부에 포토 마스크를 두는 단계;
(d) 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도로 2 내지 8방향에서 UV 평행광을 상기 포토 마스크에 조사하여 평행광의 각도와 평행하게 충격흡수층 골격 지지대가 경화되는 단계; 및
(e) 상기 포토 마스크를 제거하고 상기 UV 평행광보다 강도가 낮은 UV광을 조사하여 상기 골격 지지대 주위의 충격완충부를 형성하여 충격흡수층을 완성하는 단계;를 포함하는 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 구조의 충격흡수층을 형성하는 방법을 제공한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
(a) 기판에 충격흡수층 형성용 조성물을 도포하는 단계;
(b) 상기 조성물 상부에 폴리머층을 형성하는 단계;
(c) 상기 폴리머층 상부에 하프컷 마스크를 두는 단계; 및
(d) 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도로 2 내지 8방향에서 UV 평행광을 상기 하프컷 마스크에 조사하여 하프컷 마스크의 홀을 통과한 UV평행광은 평행광의 각도와 평행하게 충격흡수층 골격 지지대가 경화되고, 하프컷 마스크의 홀 이외 부분을 통과한 UV평행광은 상기 골격 지지대 주위의 충격완충부를 형성하여 충격흡수층을 완성하는 단계;를 포함하는 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 구조의 충격흡수층을 형성하는 방법을 제공한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 제조방법으로 제조된 입체적 형상의 충격흡수층을 제공한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 입체적 형상의 충격흡수층을 포함한 적층구조를 채용한 소자를 제공한다.
본 발명의 제조방법에 따른 입체적 형성의 충격흡수층은 충격흡수층 골격지지대 및 골격지지대 주위의 충격완화부로 구성되어 있고 각각의 모듈러스 값이 상이하다. 골격지지대가 구조의 경도를 높게 유지하고 충격완화부가 내/외부의 충격을 분산시키므로 내충격성, 복원력 및 연신력이 뛰어난 입체적 형상의 충격흡수층을 제조할 수 있다. 충격흡수층은 적층구조체에도 사용이 가능하며, 이 적층구조를 채용한 소자에도 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 조사 시 평행광의 각도에 따라 형성되는 (a)삼각 프리즘 구조, (b) 콘모양(corn array), (c) 트라이앵글 구조(triangular) 및 (d) 피라미드 구조의 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 패턴을 나타낸 것으로 사각형 패턴(a)과 삼각형패턴(b)을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 측광을 통해 형성되는 3차원 박막 샌드위치 구조체의 충격흡수층의 제조방법을 모식화한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광만 조사했을 때의 경화제 TMPTA의 사용시간에 따른 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광만 조사했을 때의 충격흡수층의 모듈러스를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 및 UV 조사 시 포토 마스크를 사용하지 않았을 때의 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 및 UV 조사 시 포토 마스크를 사용하지 않았을 때의 시간에 따른 모듈러스를 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크 없이 전체 UV만을 조사하였을 때의 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크 없이 전체 UV만을 조사하였을 때의 충격흡수층 형성용 조성물의 모듈러스를 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크에 평행광을 조사한 후 UV 조사하였을 때의 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크에 평행광을 조사한 후 UV 조사하였을 때의 충격흡수층의 모듈러스(modulous)를 측정한 그래프이다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일측면에 따르면, (a) 기판 상부에 충격흡수층 형성용 조성물을 도포하는 단계; (b) 상기 조성물 상부에 폴리머층을 형성하는 단계; (c) 상기 폴리머층 상부에 포토 마스크를 두는 단계; (d) 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도로 2 내지 8방향에서 UV 평행광을 상기 포토 마스크에 조사하여 평행광의 각도와 평행하게 충격흡수층 골격 지지대가 경화되는 단계; 및 (e) 상기 포토 마스크를 제거하고 상기 UV 평행광보다 강도가 낮은 UV광을 조사하여 상기 골격 지지대 주위의 충격완충부를 형성하여 충격흡수층을 완성하는 단계;를 포함하는 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에서는 포토 마스크를 사용하는 노광공정과 이를 제거한 이후의 노광공정을 포함한 두 번의 공정으로 입체적인 형상의 충격흡수층을 형성할 수 있다. 구체적으로 본 발명의 충격흡수층은 충격흡수층 골격 지지대와 상기 골격 지지대 주위의 충격완충부로 구성된다. ‘골격 지지대’는 UV 평행광이 투과되어 평행광과 동일한 각도와 형상으로 충격흡수층의 경화용 조성물이 경화된 부분을 나타낸다. 따라서 골격 지지대의 구조와 형상은 포토 마스크 홀의 모양, 크기, 간격이 그대로 구현된다고 볼 수 있다.
충격흡수층은 골격 지지대와 충격완충부의 2부분으로 분리되어 형성되며 서로 경도가 다르면서 다층의 적층구조 내에서 충격흡수를 최대화할 수 있다. 이러한 골격 지지대와 충격완충부를 형성하는 과정에서 UV의 종류와 포토 마스크를 선택적으로 다양화하여 사용하는 점이 특징이다.
UV 평행광을 조사하여 기판과 폴리머 사이의 충격흡수층 형성용 조성물을 도입하여 입체적 형상을 만드는 것으로, UV 평행광의 각도와 평행하게 경화구조물인 골격 지지대가 형성될 수 있다. 충격흡수층 중 UV 평행광에 의해 생성된 골격 지지대 이외의 나머지 영역은 UV 평행광보다 강도가 낮은 UV광을 조사하여 충격완충부가 형성될 수 있다.
본 발명에서 ‘UV 평행광보다 강도가 낮은 UV광’이라 함은 포토 마스크를 제거하고 노광이 이루어지는 과정에서 UV의 강도(intensity)가 UV 평행광보다는 낮은 UV광을 의미한다. 경화된 충격흡수층 골격 지지대 주위에 형성되는 충격완충부는 UV 평행광보다 강도가 낮은 UV광으로 인하여 상대적으로 낮은 경도를 갖는 경화구조가 형성될 수 있다.
이렇게 형성된 부분을 본 명세서에서 ‘충격완충부’라 칭하기로 한다. 충격흡수층은 충격흡수층 골격 지지대 및 충격완충부을 포함하는 점에서 충격완충부는 골격 지지대를 둘러싸고 있는 주변부라고 할 수 있다. UV 평행광으로 인해 경화된 구조는 단단하여 내구성을 높여주고, 경화된 구조를 제외한 나머지 부분의 충격완충부가 충격을 분산시켜 내충격성, 복원력 및 연신력을 높여주는 역할을 한다.
UV 평행광은 2 내지 8 방향, 바람직하게는 2 내지 6 방향, 더욱 바람직하게는 2 내지 4 방향에서 포토 마스크로 조사하는 것이 바람직하다. 또한 UV 평행광은 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도, 바람직하게는 10°내지 80°의 각도로 조사하는 것이 바람직하다. UV 평행광이 조사되는 각도에 따라 기판 상에 형성되는 충격흡수층 내 골격 지지대의 형상이 다양하게 제조될 수 있다.
즉, 포토 마스크의 홀의 단면 모양은 원, 타원, 직선, 곡선 또는 면 등 다양한 형태일 수 있다. 또한 마스크 홀의 크기, 홀의 간격, 홀의 깊이도 다양하게 변경될 수 있다. 마스크 홀의 모양, 간격, 깊이에 따라 노광되어 경화되는 정도가 다르기 때문에 충격흡수층의 물성이 변경될 수 있고, 이러한 방식으로 충격흡수층을 형성하여 사용하고자 하는 때에는 홀의 단면 모양, 간격 및 깊이(두께)를 충격흡수강도를 감안하여 설계할 수 있다.
충격흡수층은 평행광의 각도에 따라 생성되는 골격 지지대의 형상은 샌드위치 패널, 피라미드형 구조 혹은 콘모양(corn array) 등의 다양한 형태를 나타내는 것이 바람직하고 형상이 제한되는 것이 아니다. 마스크 홀의 단면 모양, 크기, 간격, 깊이, UV 평행광의 강도, UV 평행광의 조사각도에 따라 다양한 형상이 모두 가능하다.
충격흡수층은 다양한 용도로 사용이 가능하고 예를 들어, 점착성분을 사용함으로써 입체적 형상을 갖는 3D 점착제로 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 조사 시 평행광의 각도에 따라 형성되는 (a) 삼각 프리즘 구조, (b) 콘모양(corn array), (c) 트라이앵글 구조(triangular) 및 (d) 피라미드 구조의 이미지이다. 도 1을 참고하면 포토 마스크 형태나 홀의 형태를 변경하면서 패턴을 다양하게 형성할 수 있다.
또한 UV 평행광을 조사하더라도 경화시간에 따라 각각의 모듈러스(modulous)가 달라지며, 평행광의 조사시간이 길어지면 완전히 가교결합되어 모듈러스가 증가하기 때문에 도 1에 도시한 바와 같이 특정 모양 혹은 구조를 나타낸다. 반면에 평행광의 조사시간이 적거나, 평행광을 조사하지 않으면 부분적으로 경화가 이루어져 모듈러스가 작은 충격완충부가 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 패턴을 나타낸 것으로 (a) 사각형 패턴과 (b) 삼각형패턴을 나타낸 이미지이다. 도 2를 참고하여 설명하면, D는 포토 마스크 홀의 직경이고, L은 포토 마스크 홀과 홀 사이의 간격을 나타낸다. 도 2의 (a)는 포토 마스크 4개의 홀이 사각형을 형성하고 있고, (b)는 홀의 중심점으로부터 연결되는 L의 간격이 모두 동일할 때를 보여준다. 그러나, 이에 한정되지 않고, D와 L이 동일간격일 때, L의 간격을 변화하였을 때, 포토 마스크 홀의 패턴을 변화하였을 때 등 다양하게 포토 마스크의 모양을 변형하여 사용할 수 있다. 포토 마스크 형태나 사이즈, 홀의 사이즈 및 간격과 상관없이 포토 마스크 홀을 통과한 평행광의 빛과 평행하게 모듈러스(modulous)가 높은 구조물(골격 지지대)이 생성되고 그렇지 않은 부분은 충격완충부가 형성될 수 있는 것이다.
충격흡수층의 모듈러스는 0.1 내지 1KPa인 것이 바람직하고, 0.3 내지 1KPa인 것이 더욱 바람직하다. 충격흡수층을 이루는 충격흡수층 지골격 지지대의 모듈러스는 0.15 내지 0.4KPa인 것이 바람직하고, 0.2 내지 0.35KPa인 것이 더욱 바람직하다. 충격흡수층을 이루는 골격 지지대 주위의 충격완충부를 형성하여 충격흡수층의 모듈러스는 0.10 내지 0.30KPa인 것이 바람직하다.
충격흡수층 형성용 조성물 상부에 폴리머층은 폴리머의 종류가 제한되는 것은 아니나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 바람직하다. 폴리머를 자체만으로도 폴리머층으로 사용할 수도 있으나 코로나 처리를 거쳐 적용하는 것이 바람직하다. 폴리머층의 두께는 30 내지 100 ㎛가 바람직하고, 30 내지 50㎛인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 다른 일측면에 따르면, (a) 기판에 충격흡수층 형성용 조성물을 도포하는 단계; (b) 상기 조성물 상부에 폴리머층을 형성하는 단계; (c) 상기 폴리머층 상부에 하프컷 마스크를 두는 단계; 및 (d) 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도로 2 내지 8방향에서 UV 평행광을 상기 하프컷 마스크에 조사하여 하프컷 마스크의 홀을 통과한 UV평행광은 평행광의 각도와 평행하게 충격흡수층 골격 지지대가 경화되고, 하프컷 마스크의 홀 이외 부분을 통과한 UV평행광은 상기 골격 지지대 주위의 충격완충부를 형성하여 충격흡수층을 완성하는 단계;를 포함하는 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는 포토 마스크를 사용하고 제거하는 두 번의 공정을 하나의 공정으로 단축하여 입체적인 형상의 충격흡수층을 형성할 수도 있다. 이러한 공정에서는 일반적인 패턴 마스크인 포토 마스크 이외에 UV광의 투과도를 온오프 형태로 100% 또는 0%가 아닌 적절한 정도로 조절된 패턴 마스크를 사용할 수 있고, 이를 ‘하프컷 마스크’라는 용어를 사용한다.
하프컷 마스크는 포토마스크와 달리 UV 평행광 조사 시, 하프컷 마스크의 홀로 강한 UV평행광이 100% 투과되어 충격흡수층 지지대가 형성되지만 마스크의 홀 이외의 영역에서는 UV 평행광이 완전하게 투과되지 않고 일부만 투과될 수 있다. 따라서 한 번의 노광으로 UV 평행광이 투과되는 비율이 100%인 부분은 골격지지대를 형성하고 100% 미만인 부분은 충격완충부를 형성하기 때문에 일반적인 포토 마스크보다 제조공정을 단축할 수 있다. 이때, 하프컷 마스크의 홀 이외 부분의 투과율은 충격완충부의 경화도를 고려하여 적절하게 조절하여 사용할 수 있다.
충격흡수용 형성용 조성물의 경화속도는 UV 평행광의 세기, 개시제의 농도가 증가할수록 빨라지므로 평행광의 세기나 개시제의 농도를 조절하여 경화속도를 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 본 발명의 제조방법으로 제조된 입체적 형상의 충격흡수층을 제공한다.
충격흡수층 형성용 조성물은 중합체 및/또는 공중합체, 광개시제 및 경화제를 포함할 수 있다. 중합체는 예를 들면, 상기 블록 공중합체로서 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트 (polystyrene-polymethylmethacrylate)공중합체, 폴리부타디엔-폴리부틸메타크릴레이트 (polybutadiene-polybutylmethacrylate) 공중합체, 폴리부타디엔-폴리디메틸실록산 (polybutadiene-polydimethylsiloxane) 공중합체, 폴리부타디엔-폴리메텔메타크릴레이트(polybutadiene-polymethylmethacrylate) 공중합체, 폴리부타디엔-폴리비닐피리딘 (polybutadienepolyvinylpyridine)공중합체, 폴리부틸아크릴레이트-폴리메틸메타크릴레이트 (polybutylacrylate-polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트-폴리비닐피리딘 (polybutylacrylate-polyvinylpyridine), 폴리이소프렌-폴리비닐피리딘 (polyisoprene-polyvinylpyridine), 폴리이소프렌-폴리메틸메타크릴레이트
(polyisoprene-polymethylmethacrylate), 폴리헥실아크릴레이트-폴리비닐피리딘 (polyhexylacrylatepolyvinylpyridine), 폴리이소부틸렌-폴리부틸메타크릴레이트 (polyisobutylene-polybutylmethacrylate), 폴리이소부틸렌-폴리메틸메타크릴레이트 (polyisobutylene-polymethylmethacrylate), 폴리이소부틸렌-폴리부틸메타크릴레이트 (polyisobutylene-polybutylmethacrylate), 폴리이소부틸렌-폴리디메틸실록산 (polyisobutylenepolydimethylsiloxane), 폴리부틸메타크릴레이트-폴리부틸아크릴레이트 (polybutylmethacrylatepolybutylacrylate), 폴리에틸에틸렌-폴리메틸메타크릴레이트 (polyethylethylene-polymethylmethacrylate), 폴리스티렌-폴리부틸메타크릴레이트 (polystyrene-polybutylmethacrylate), 폴리스티렌-폴리부타디엔(polystyrene-polybutadiene), 폴리스티렌-폴리이소프렌 (polystyrene-polyisoprene), 폴리스티렌-폴리메틸실록산 (polystyrene-polydimethylsiloxane), 폴리스티렌-폴리비닐피리딘 (polystyrene-polyvinylpyridine), 폴리에틸에틸렌-폴리비닐피리딘 (polyethylethylene-polyvinylpyridine), 폴리에틸렌-폴리비닐피리딘(polyethylene-polyvinylpyridine), 폴리비닐피리딘-폴리메틸메타크릴레이트 (polyvinylpyridinepolymethylmethacrylate), 폴리에틸렌옥사이드-폴리이소프렌 (polyethyleneoxide-polyisoprene), 폴리에틸렌옥사이드-폴리부타디엔 (polyethyleneoxide-polybutadiene), 폴리에틸렌옥사이드-폴리스티렌(polyethyleneoxide-polystyrene), 폴리에틸렌옥사이드-폴리메틸메타크릴레이트 (polyethyleneoxidepolymethylmethacrylate), 폴리에틸렌옥사이드-폴리디메틸실록산 (polyethyleneoxide-polydimethylsiloxane), 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드 (polystyrene-polyethyleneoxide) 등을 사용할 수 있다.
삭제
광개시제는 벤질메틸케탈(benzyldimethyl ketal; Irgacure #651), 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모폴리노-프로판-1-on (2-methyl-1[4-(methythio)phenyl]-2-morpholino-propan-1-on; Irgacure #907), α,α-메톡시-α-하이드록시아세토페논(α,α-methoxy-α-hydroxyacetophenone; Irgacure#651), 및 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one; Irgacure#1173)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
충격흡수층 형성용 조성물의 용매는 특별히 제한되지 않는다. 적절한 용매의 예를 일부만 들자면 에틸렌글리콜모노메틸에틸, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 시클로헥산온, 디옥산, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시 프로피오네이트, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N-메틸2-피롤리돈, 3-에톡시에틸프로피오네이트, 2-헵탄온, 감마-부티롤락톤, 2-히드록시프로피온에틸, 2-히드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시초산에틸, 히드록시초산에틸, 2-히드록시 3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시 2- 메칠프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시 2-메틸프로피온산에틸, 4-메틸-2-펜탄올, 4-메틸-2-펜틸 아세테이트, 이소프로판올, 메틸알코올, 에틸알코올, 노말 부틸알코올, 사이클로펜탄올, 사이클로펜탄온, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등을 단독으로 사용하거나 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 충격흡수층 형성용 조성물은 아울러 계면 활성제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 계면 활성제로는 불소계 계면 활성제, 음이온계, 양이온계, 비이온계 등 이 기술분야에서 사용되고 있는 계면 활성제를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 입체적인 형상의 충격흡수층을 포함한 적층구조를 채용한 소자(device)를 제공한다. 소자는 디스플레이 패널에도 적용이 가능하며, 예를 들어 OLED(organic light-emitting diode)와 같은 폴더블, 롤러블, 평판 디스플레이용 소자들이 모두 해당될 수 있다.
본 발명의 충격흡수층은 골격지지대와 골격지지대 주위의 충격완충부를 모두 포함함으로써 소자의 내구성을 증가시킬 수 있고, 내충격성, 복원력 및 연신력이 향상되어 내외부 충격에 강하기 때문에 디스플레이 보호용 필름, 각종 포장제, 가구 보호제 및 전자기기의 보호필름 등 다른 응용분야로도 활용이 가능하다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
실시예 1
점착제의 조성은 irgacure 980 30g, IBOA(Isobornyl acrylate) 9g, AA(acetic acid) 0.3g, irgacure651 0.4g을 사용하였고 경화제로 HDDA(1,6-Hexanediol diacrylate) 0.04g 또는 TMPTA 0.04g을 사용하였다. 1mm두께로 점착제를 도포하였다. Film 두께와 UV조사시간에 따라 경화모양이 어떻게 변화하는지 확인하였다. 경화모양(3D pattrun)의 경우 경화 후, 미 가교된 점착제를 녹일 수 있는 EAC(Ethyl acetate) 또는 톨루엔을 용매로 사용하였으며, 상기 용매를 사용하여 점착제를 Washing 하여 제거해주어 패턴형태를 확인하였다. 포토 마스크의 홀 직경은 800μm이고 홀 간격은 1200μm인 포토 마스크를 사용하였다.
실시예 2 - 평행광 조사 실험
다방향 조사로 인한 uv조사량, 시간, 광개시제와 경화제의 변화를 주어 실험을 진행하였다. 3d패턴을 제작하기 위해 45도의 측광을 통한 1방향 조사, 2방향으로 조사, 4방향으로 조사하여 패턴이 구현되는 실험을 진행하였다. 조사되는 방향이 많아질수록 중복되게 uv를 받기 때문에 이에 따른 uv조사량 및 시간의 조절이 필수적으로 이루어져야 하며, 그에 따른 광개시제, 경화제의 종류 및 함량이 조절되어야 한다.
<결과 및 평가>
평행광만 조사한 결과
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광만 조사했을 때의 경화제 TMPTA의 사용시간에 따른 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참고하여 설명하면, 포토 마스크없이 평생광만 조사하였고, 이후 충격흡수층을 제조하기 위한 전체 uv조사는 하지 않았다. 시간은 140, 160, 180, 220, 260, 300, 340초에 따른 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)를 확인하였다. 평행광 기계의 경우 340초가 최대 조사 시간이므로 340초 이상의 조사는 할 수 없었다. 포토 마스크를 이용해 structure를 만드는 경우 130초 평행광을 조사했을 때 structure가 가장 잘 나타났다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광만 조사했을 때의 감압 접착제의 모듈러스를 측정한 그래프이다. 각각의 수치는 하기 표 1에 나타내었다.
140s 160s 180s 220s 260s 300s 340s
Modulus (KPa) 0.20679 0.13194 0.25908 0.18922 0.18423 0.32934 0.24072
도 5 및 표 1을 참고하여 설명하면, 평행광만 조사하고 포토 마스크와 uv조사를 하지 않았을 때의 감압접착제의 모듈러스는 300초일 때 가장 높게 나타났다.
평행광 및 전체 UV조사
포토 마스크 없이 평행광을 조사한 다음 전체 UV를조사하였다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 및 UV 조사 시 포토 마스크를 사용하지 않았을 때의 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행광 및 UV 조사 시 포토 마스크를 사용하지 않았을 때의 시간에 따른 모듈러스를 측정한 그래프이다. 각각의 수치는 하기 표 2에 나타내었다.
120s_60s 340s_90s
Modulus (KPa) 0.234531 0.317365
도 7 및 표 2의 각각의 시간은 각각 평행광 조사시간_전체 UV 조사시간을 나타낸다. 포토 마스크없이 평행광을 조사하여 피라미드 구조를 형성하고, UV를 조사하여 피라미드 구조가 형성되지 않은 부분에 충격흡수면을 형성하게 하였다. 구조가 가장 잘 나오기 직전인 평행광 120초 조사 후 modulus 값이 가장 낮게 나오는 전체 UV 60초 조사로 나타났다. 평행광 최대 조사 시간인 340초 조사 후 modulus 값이 가장 높게 나오는 전체 UV 90초 조사로 나타났다.
평행광없이 전체 UV조사
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크없이 전체 UV만을 조사하였을 때의 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크없이 전체 UV만을 조사하였을 때의 감압접착제의 모듈러스를 측정한 그래프이다. 각각의 수치는 하기 표 3에 나타내었다.
60s 70s 80s 90s 100s 110s 130s
Modulus (KPa) 0.11776 0.16268 0.11776 0.26507 0.18423 0.22036 0.12894
도 8, 도 9 및 표 3을 참고하여 설명하면, 포토 마스크 없이 전체 UV조사를 각각 60초, 70초, 80초, 90초, 100초, 110초, 130초로 조사하였으며, 이때 평행광 조사는 하지않았다. 제조된 점착제가 손에 묻어 나오지 않는 최소 시간이 45-50초 정도 된다. 따라서 60초 이후부터 실험을 진행하였다. modulus 값이 90초 조사한 경우 가장 높게 나오기 때문에 그 이상의 시간 조건에서 실험을 진행하는 것은 크게 의미가 없다고 판단하였다.
포토 마스크에 평행광 및 전체 UV조사
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크에 평행광을 조사한 후 UV 조사하였을 때의 응력-변형도 선도 (Stress-strain curve)을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크에 평행광을 조사한 후 UV 조사하였을 때의 감압접착제의 모듈러스를 측정한 그래프이다. 각각의 수치는 하기 표 4에 나타내었다.
300s_90s 160s_45s
Modulus (KPa) 0.613772 0.430539
도 10, 도 11 및 표 4를 참고하여 설명하면, 포토 마스크를 이용해서 평행광300초 조사 후 전체 UV 90초 조사하고, 포토 마스크를 이용해서 평행광160초 조사 후 전체 UV 45초 조사한 것을 나타낸 그래프이다. 앞의 실험을 통해 modulus가 가장 높게 나오는 조건과 modulus가 가장 낮게 나오는 조건들을 조합하여 구조 형성 시 modulus가 가장 높게 나오는 값과 modulus가 가장 낮게 나오는 값을 측정하였다.
포토 마스크를 사용하고, 평행광 및 UV를 모두 조사하였을 때는 평행광을 300초 조사한 후 UV를 90초 조사하였을 때 가장 높은 모듈러스가 형성됨을 확인할 수 있었다.
요약하면, 포토 마스크 홀의 크기 및 간격에 따라 3D구조 스프링이 형성되고, 폴리머에 평행광을 조사하고 경화하여 3D구조 스프링이 형성되고, 평행광의 조사시간에 따라 3D구조 스프링이 형성되는 것을 발견하였다. 3차원 구조의 감압접착제에 있어서 생성되는 홀의 간격, 홀 사이즈 및 홀의 패턴도 변화가 가능한 것을 확인하였다.
전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. (a) 기판 상부에 중합체, 광개시제 및 경화제를 포함하는 충격흡수층 형성용 조성물을 도포하는 단계;
    (b) 상기 조성물 상부에 폴리머층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 폴리머층 상부에 포토 마스크를 두는 단계;
    (d) 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도로 2 내지 8방향에서 UV 평행광을 상기 포토 마스크에 조사하여 평행광의 각도와 평행하게 충격흡수층 골격 지지대가 경화되는 단계; 및
    (e) 상기 포토 마스크를 제거하고 상기 UV 평행광보다 강도가 낮은 UV광을 조사하여 상기 골격 지지대 보다 낮은 경도를 가지는 경화구조의 충격완충부를 형성하는 단계;를 포함하는 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법.
  2. (a) 기판에 중합체, 광개시제 및 경화제를 포함하는 충격흡수층 형성용 조성물을 도포하는 단계;
    (b) 상기 조성물 상부에 폴리머층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 폴리머층 상부에 하프컷 마스크를 두는 단계; 및
    (d) 노광면과 수직으로 되는 면을 기준으로 0°초과 90°미만의 각도로 2 내지 8방향에서 UV 평행광을 상기 하프컷 마스크에 조사하여 하프컷 마스크의 홀을 통과한 UV평행광은 평행광의 각도와 평행하게 충격흡수층 골격 지지대가 경화되고, 하프컷 마스크의 홀 이외 부분을 통과한 UV평행광은 상기 골격 지지대 보다 낮은 경도를 가지는 경화구조의 충격완충부를 형성하는 단계;를 포함하는 다층의 적층 구조에서 UV평행광을 이용하여 입체적 형상의 충격흡수층을 형성하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법으로 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 입체적 형상의 충격흡수층.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 충격흡수층 골격 지지대는 샌드위치 패널, 피라미드형 구조 및 콘 구조 중에서 선택된 하나 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 입체적 형상의 충격흡수층.
  5. 삭제
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