KR102493082B1 - 잉크 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 윈도우 부재의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

잉크 조성물은 에폭시 수지, 및 아민 경화제를 포함한다. 상기 에폭시 수지는 이관능 에폭시 단량체, 아디픽산, 및 디이소시아네이트가 반응하여 형성된다. 상기 잉크 조성물은 상기 에폭시 수지와 상기 아민 경화제를 혼합하는 단계를 거쳐 형성된다. 상기 에폭시 수지를 준비하는 단계는 이관능 에폭시 단량체와 아디픽산을 혼합하여 에폭시 중간체를 형성하는 단계, 및 상기 에폭시 중간체에 디이소시아네이트를 혼합하여 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

잉크 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 윈도우 부재의 제조 방법{INK COMPOSITION, FABRICATION METHOD OF THE SAME, AND FABRICATION METHOD OF WINDOW MEMBER USING THE SAME}
본 발명은 잉크 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 윈도우 부재의 제조 방법 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착 부재 등과의 접착 특성 및 배리어 특성 등이 향상된 잉크 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 윈도우 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 또는 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display Panel) 등의 디스플레이 패널의 전면에는 디스플레이 패널을 보호하기 위한 화면 보호용 윈도우 부재가 설치된다. 구체적으로 윈도우 부재는 사용자의 입력 또는 기기의 출력을 외부에서 사용자가 식별할 수 있도록 디스플레이 패널의 외 표면에 부착 및 고정된다.
윈도우 부재는 기기의 외 표면에 형성되어 기기의 디자인에 직접적인 영향을 미친다. 이에 따라, 윈도우 부재는 디스플레이 패널을 보호하기 위한 기능뿐만 아니라 윈도우 부재에 다양한 디자인을 가미하기 위한 시도가 이루어지고 있다.
윈도우 부재에 디자인을 가미하기 위한 방법으로는 베젤 영역에 유색 잉크와 차폐 잉크를 통한 데코 패턴을 형성하는 방식이 적용되고 있다. 차폐 잉크는 에폭시 계열 수지를 포함하여, 아크릴 계열 수지로 형성되는 접착제와 접착력이 감소되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 부착성 및 배리어 특성이 향상되어 고온 고습 조건 등에서도 물성 저하가 발생하지 않는 차폐 잉크층을 형성할 수 있는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 윈도우 부재를 구성하는 각 부재 사이의 접착력이 향상되고 수분 등에 의한 배리어 특성이 향상되어, 신뢰성이 향상된 윈도우 부재의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 에폭시 수지, 및 아민 경화제를 포함한다. 상기 에폭시 수지는 이관능 에폭시 단량체, 아디픽산, 및 디이소시아네이트가 반응하여 형성된다.
상기 이관능 에폭시 단량체 100 중량부 기준, 상기 아디픽산 10 이상 50 이하 중량부, 상기 디이소시아네이트 5 이상 30 이하 중량부, 및 상기 아민 경화제 10 이상 30 이하 중량부를 포함할 수 있다.
상기 이관능 에폭시 단량체는 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체, 또는 비스페놀 F 타입 에폭시 단량체일 수 있다.
상기 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트일 수 있다.
상기 아민 경화제는 트리에틸렌테트라아민일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 카본 블랙, 카본 블랙 분산제, 소포제, 이소포론 용제, 및 황산바륨 충진제를 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 우레탄 결합을 포함하고, 상기 우레탄 결합은 질소 원자에 연결된 수소 원자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물의 제조 방법은 에폭시 수지를 준비하는 단계, 및 상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계를 포함한다. 상기 에폭시 수지를 준비하는 단계는 이관능 에폭시 단량체와 아디픽산을 혼합하여 에폭시 중간체를 형성하는 단계, 및 상기 에폭시 중간체에 디이소시아네이트를 혼합하여 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 에폭시 중간체는 두 개의 하이드록시기를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지를 형성하는 단계에서, 상기 에폭시 중간체의 상기 하이드록시기와 상기 디이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합이 형성될 수 있다.
상기 에폭시 중간체를 형성하는 단계에서, 상기 이관능 에폭시 단량체와 상기 아디픽산은 2:1 몰 비로 혼합될 수 있다.
상기 에폭시 중간체를 형성하는 단계에서, 상기 이관능 에폭시 단량체의 에폭시기와 상기 아디픽산의 카르복실기가 반응하여 에스터 결합이 형성될 수 있다.
상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계에서, 상기 에폭시 수지의 에폭시기와 상기 아민 경화제가 반응하여 가교 결합이 형성될 수 있다.
상기 에폭시 수지를 형성하는 단계에서, 상기 에폭시 중간체와 상기 디이소시아네이트는 1:0.30 이상 1:0.45 이하 몰 비로 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물의 제조 방법은 상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계 이전에 상기 에폭시 수지와 이소포론 용제, 카본 블랙 분산제, 소포제, 황산바륨 충진제, 및 카본 블랙을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 광이 투과되는 투과영역 및 상기 투과영역을 둘러싸는 베젤 영역을 포함하는 투광성 부재를 준비하는 단계, 및 상기 투광성 부재의 일면 상에 상기 베젤 영역에 중첩하도록 차폐 잉크를 인쇄하는 단계를 포함한다. 상기 차폐 잉크는 에폭시 수지를 준비하는 단계, 및 상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계를 통해 형성된다. 상기 에폭시 수지를 준비하는 단계는 이관능 에폭시 단량체와 아디픽산을 혼합하여 에폭시 중간체를 형성하는 단계, 및 상기 에폭시 중간체에 디이소시아네이트를 혼합하여 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 상기 차폐 잉크 상에 방수 부재를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방수 부재는 아크릴 수지 접착층을 포함할 수 있다. 상기 아크릴 수지 접착층은 상기 차폐 잉크와 접촉할 수 있다.
상기 에폭시 중간체는 두 개의 하이드록시기를 포함할 수 있다. 상기 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계에서, 상기 에폭시 중간체의 상기 하이드록시기와 상기 디이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합이 형성될 수 있다.
상기 우레탄 결합은 질소 원자에 연결된 수소 원자를 포함할 수 있다. 상기 수소 원자는 상기 아크릴 수지 접착층에 포함된 수소 원자와 수소 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 상기 차폐 잉크를 인쇄하는 단계 이전에 상기 투광성 부재의 상기 일면 상에 바탕 잉크를 인쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물에 따르면, 부착성 및 배리어 특성이 향상되고, 외부 충격 및 고습 조건 하에서도 물성 저하가 발생하지 않는 차폐 잉크층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법에 따르면, 부착성 및 배리어 특성 등이 향상된 차폐 잉크층이 제공될 수 있어, 제품의 디자인 특성 및 신뢰성이 향상되고, 리워크 시 우수한 안정성 및 수율을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재를 포함하는 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 표시된 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 I-I`선에 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 방수 부재를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 일부 구성을 확대하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"단량체" 와 "모노머"는 동일한 의미이다. 본 발명에 있어서의 단량체는 올리고머 및 폴리머와 구별되고, 중량 평균 분자량이 1,000 이하인 화합물을 말한다. 본 명세서 중에 있어서, "중합성 관능기"는 중합 반응에 관여하는 기, 예컨대 에폭시기를 말한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 윈도우 부재의 차폐 잉크층을 형성하는데 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 윈도우 부재의 일면 상에 인쇄되어, 윈도우 부재의 베젤 영역에 형성된 특정한 데코레이션 패턴을 강조하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 에폭시 수지 및 아민 경화제를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물의 제조 방법은 에폭시 수지를 준비하는 단계, 및 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 잉크 조성물에 있어서, 에폭시 수지는 에폭시화 지방족 고리를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 에폭시 수지는 잉크 조성물에 있어서 가교 밀도를 조절하여, 잉크 조성물이 경화되었을 때 도막의 강도, 내구성, 및 표면 경도 등을 발현하고, 다른 소재와의 부착력 등을 조절하는 역할을 할 수 있다.
에폭시 수지는 이관능 에폭시 단량체, 아디픽산, 및 디이소시아네이트가 반응하여 형성된다. 잉크 조성물에 있어서, 각 성분은 이관능 에폭시 단량체 100 중량부 기준, 아디픽산 10 이상 50 이하 중량부, 디이소시아네이트 5 이상 30 이하 중량부, 및 아민 경화제 10 이상 30 이하 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 잉크 조성물에 있어서, 각 성분은 이관능 에폭시 단량체 100 중량부 기준, 아디픽산 20 이상 25 이하 중량부, 디이소시아네이트 7 이상 15 이하 중량부, 및 아민 경화제 10 이상 15 이하 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
이관능 에폭시 단량체는 두 개의 에폭시기를 관능기로 포함하는 단량체이다. 이관능 에폭시 단량체는 예를 들어, 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체, 또는 비스페놀 F 타입 에폭시 단량체일 수 있다. 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체는 비스페놀 A 의 양 측에 위치하는 페놀기에 에폭시기가 연결된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체는 하기 화학식 1-A로 표시될 수 있다. 화학식 1-A로 표시되는 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체의 분자량은 340이다.
[화학식 1-A]
Figure 112017118765055-pat00001
비스페놀 F 타입 에폭시 단량체는 비스페놀 F 의 양 측에 위치하는 페놀기에 에폭시기가 연결된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 비스페놀 F 타입 에폭시 단량체는 하기 화학식 1-F로 표시될 수 있다. 화학식 1-F로 표시되는 비스페놀 F 타입 에폭시 단량체의 분자량은 312이다.
[화학식 1-F]
Figure 112017118765055-pat00002
본 발명의 에폭시 수지를 준비하는 단계에서, 이관능 에폭시 단량체와 아디픽산이 혼합된다. 이관능 에폭시 단량체와 아디픽산은 혼합되고 반응하여, 에폭시 중간체를 형성할 수 있다.
아디픽산은 두 개의 카르복실기를 포함하는 다이카르복시산에 해당한다. 아디픽산은 하기 화학식 2로 표시된다. 아디픽산의 분자량은 146이다.
[화학식 2]
Figure 112017118765055-pat00003
에폭시 중간체를 형성하는 단계에서는 이관능 에폭시 단량체와 아디픽산이 2:1 몰 비로 혼합될 수 있다. 에폭시 중간체를 형성하는 단계에서는 이관능 에폭시 단량체의 에폭시기가 아디픽산의 카르복실기와 반응하여, 에스터 결합이 형성될 수 있다. 상기 반응을 통하여 반응 결과 두 개의 하이드록시기를 포함하는 에폭시 중간체가 형성될 수 있다. 예를 들어, 이관능 에폭시 단량체가 화학식 1-A로 표시되는 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체일 경우, 에폭시 중간체는 하기 화학식 3-A로 표시되는 비스페놀 A 타입 에폭시 중간체일 수 있다. 비스페놀 A 타입 에폭시 중간체의 평균 분자량은 약 824 이다.
[화학식 3-A]
Figure 112017118765055-pat00004
또는, 이관능 에폭시 단량체가 화학식 1-F로 표시되는 비스페놀 F 타입 에폭시 단량체일 경우, 에폭시 중간체는 하기 화학식 3-F로 표시되는 비스페놀 F 타입 에폭시 중간체일 수 있다. 비스페놀 F 타입 에폭시 중간체의 평균 분자량은 약 770 이다.
[화학식 3-F]
Figure 112017118765055-pat00005
상기 화학식 3-A 및 3-F에 표시된 바와 같이, 에폭시 중간체는 양 측에 두 개의 에폭시기를 작용기로 포함하고, 가지 내부에 두 개의 하이드록시기를 작용기로 포함할 수 있다.
에폭시 중간체는 디이소시아네이트와 혼합되어 에폭시 수지를 형성한다. 에폭시 중간체는 디이소시아네이트에 의해 가교되어 에폭시 수지를 형성할 수 있다. 디이소시아네이트는 2관능기 이소시아네이트일 수 있다. 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 일 수 있으나, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.. 예를 들어, 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트이고, 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112017118765055-pat00006
또한, 이소시아네이트로 디이소시아네이트 대신 3관능기 이소시아네이트를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 함량을 적절하게 조절하여 이소시아네이트로 트리이소시아네이트를 사용할 수 있다.
에폭시 중간체와 디이소시아네이트는 약 1:0.30 이상 약 1:0.45 이하 몰 비로 혼합될 수 있다. 디이소시아네이트가 에폭시 중간체 대비 0.3 미만의 몰 비로 포함될 경우, 충분히 점도가 상승하지 않아 잉크 조성물로 형성된 도막의 내구성이 떨어질 수 있다. 디이소시아네이트가 에폭시 중간체 대비 0.45 초과의 몰 비로 혼합될 경우, 겔(Gel) 반응이 일어나 잉크용 조성물로서의 기능을 상실할 수 있다.
에폭시 수지를 형성할 때에는 에폭시 중간체의 하이드록시기와 디이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합이 형성될 수 있다. 우레탄 결합에는 질소 원자에 연결된 수소 원자가 포함될 수 있다. 예를 들어, 에폭시 중간체가 상기 화학식 3-A로 표시되는 비스페놀 A 타입 에폭시 중간체일 경우, 에폭시 수지는 하기 화학식 5-A로 표시되는 비스페놀 A 타입 에폭시 수지일 수 있다. 에폭시 중간체와 디이소시아네이트가 1:0.4 비율로 반응하였을 때, 하기 화학식 4-A로 표시되는 비스페놀 A 타입 에폭시 수지는 고형분 60%, 점도 25000 poise, 평균 분자량 1870, 평균 분자량 분포도 PDI = 2.5의 물성을 가진다.
[화학식 5-A]
Figure 112017118765055-pat00007
또는, 에폭시 중간체가 상기 화학식 3-F로 표시되는 비스페놀 F 타입 에폭시 중간체일 경우, 에폭시 수지는 하기 화학식 5-F로 표시되는 비스페놀 F 타입 에폭시 수지일 수 있다.
[화학식 5-F]
Figure 112017118765055-pat00008
본 발명의 잉크 조성물에 있어서, 아민 경화제는 에폭시 수지를 연결하여 잉크 조성물이 높은 가교 밀도를 가질 수 있도록 하여, 도막 강도, 내구성, 및 배리어 특성 등을 개선하는 역할을 한다. 아민 경화제는 복수의 관능기를 가지는 아민일 수 있다. 예를 들어, 아민 경화제는 네 개의 아민기를 가지는 아민 경화제일 수 있다. 예를 들어, 아민 경화제는 트리에틸렌테트라아민(TETA)일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다. 아민 경화제는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112017118765055-pat00009
에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계에서, 에폭시 수지의 에폭시기와 아민 경화제가 반응하여 가교 결합이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 에폭시 수지의 양 끝단에 위치한 에폭시기와 아민 경화제의 아민기가 반응하여, 복수의 가교 결합이 형성될 수 있다. 본 발명의 잉크 조성물에서, 아민 경화제는 복수의 관능기, 예를 들어 네 개의 아민기를 가지고, 에폭시 수지는 양 끝단에 두 개의 에폭시기를 가지므로, 에폭시 수지와 아민 경화제는 복수의 가교 결합으로 연결된 네트워크 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지와 아민 경화제는 하기 화학식 7로 표시되는 대략적인 구조로 연결될 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112017118765055-pat00010
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 카본 블랙 등의 안료, 카본 블랙 분산제, 소포제, 이소포론 용제, 및 황산바륨 충진제를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 잉크 조성물의 제조 방법에 있어서, 에폭시 수지와 아민 경화제를 혼합하는 단계 이전에 에폭시 수지와 이소포론 용제, 카본 블랙 분산제, 소포제, 황산바륨 충진제, 및 카본 블랙이 혼합될 수 있다.
카본 블랙은 잉크 조성물의 안료로 포함될 수 있다. 본 발명의 잉크 조성물은 카본 블랙을 포함하여, 광을 차폐하는 차폐 잉크층을 형성하는데 이용될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물에서는 카본 블랙 이외에 공지의 1종 이상의 안료 또는 이들의 혼합물이 안료로 사용될 수 있다.
카본 블랙 분산제는 잉크 내에 카본 블랙 안료가 균일하게 분산될 수 있도록 하는 역할을 한다. 소포제는 조성물 내에서 발생하는 기포를 파괴하여 도막 형성시 외관 불량이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 황산바륨 충진제는 잉크 조성물의 점도 등을 조정하고, 도막 형성시 균열 등을 방지하는 불활성 물질이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 표시 장치에 적용되는 윈도우 부재를 제조하는 공정에 사용되며, 상세하게는 윈도우 부재의 베젤 영역에 데코레이션 패턴을 형성하는 차폐 잉크층을 형성하는데 이용될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물의 용도가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 아민 경화제를 통해 에폭시 수지의 에폭시기와 아민기 사이의 가교가 형성되기 전, 디이소시아네이트를 통해 에폭시 중간체의 하이드록시기와 우레탄 가교를 형성한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물에 포함되는 에폭시 수지에는 우레탄 가교에 위치한 아민기에 수소 원자가 연결되어, 다른 소재와의 수소 결합이 가능해진다. 보다 구체적으로, 본 발명의 잉크 조성물에서는 수소 결합이 가능한 수소 원자가 포함되어, 아크릴계 접착제 등에 포함된 수소 원자와의 수소 결합이 가능해져, 접착제 등과의 결합력이 강해질 수 있다. 또한, 에폭시 수지가 우레탄 가교를 포함하여 잉크 조성물의 가교 밀도가 높아지므로, 외부 물질에 대한 배리어 특성이 향상될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재를 포함하는 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 표시된 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(WU)를 포함하는 표시 장치(DD)에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 일 예로써 플랫한 휴대용 단말기를 예시적으로 도시하였다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않고, 커브드 표시 장치, 밴딩형 표시 장치, 롤러블 표시 장치, 폴더블 표시 장치 및 스트레쳐블 표시 장치 등과 같은 다양한 표시 장치(DD)에 적용될 수 있다. 또한, 별도로 도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 표시 장치(DD)는 텔레비전 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 네비게이션 유닛, 게임기, 휴대용 전자 기기, 손목 시계형 전자 기기, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등에 사용될 수 있다. 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다.
표시 장치(DD)는 표시면 상에서 구분되는 복수 개의 영역들을 포함한다. 표시 장치(DD)는 영상(IM)이 표시되는 표시 영역(DR), 표시 영역(DR)에 인접한 비표시 영역(NDR)을 포함할 수 있다. 영상(IM)이 표시되는 표시면은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행하고, 상기 표시면의 법선 방향은 제3 방향(DR3)이 지시한다. 제3 방향(DR3)은 각 부재들의 전면과 배면을 구분하는 기준축이다. 본 명세서에서 제1 방향(DR1)의 제2 방향(DR2)이 정의하는 면을 평면이라 정의하고, 평면 상에서 보았다는 것은, 제3 방향(DR3)에서 바라본 것으로 정의될 수 있다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 윈도우 부재(WU), 및 수납 부재(CU)를 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 평면상에서 표시 장치(DD)의 표시 영역(DR)과 중첩하는 표시 영역 및 표시 장치(DD)의 비표시 영역(NDR)과 중첩하는 비표시 영역으로 구분될 수 있다. 표시 패널(DP)은 표시 영역을 통해 입력된 영상 데이터에 대응하는 이미지를 제공할 수 있다.
표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전기영동 표시 패널, 및 일렉트로 웨팅 표시 패널 등 다양한 형태로 채용될 수 있다. 본 실시예에서는 표시 패널(DP)이 유기 발광 표시 패널인 경우를 예로 들어 설명한다.
표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS), 회로층(CL), 유기발광소자층(EL), 봉지층(ECL), 패드부(PAD), 및 터치 센싱 유닛(TS)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(BS)은 유리 기판, 사파이어 기판, 및 플라스틱 기판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 베이스 기판(BS) 위에는 회로층(CL), 유기발광소자층(EL), 봉지층(ECL), 패드부(PAD), 및 터치 센싱 유닛(TS) 등이 배치될 수 있다.
회로층(CL)은 표시 패널(DP)에 구비된 복수 개의 신호라인들 및 전자소자들을 포함할 수 있다. 예컨대, 회로층(CL)은 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 화소들 각각에 대응되는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
유기발광소자층(EL)은 발광 물질에 대응하는 컬러의 광을 생성할 수 있다. 상기 컬러는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
봉지층(ECL)은 TFE(Thin Film Encapsulation layer), 즉 복수 개의 무기 박막들 및 복수 개의 유기 박막들을 포함할 수 있다. 봉지층(ECL)은 유기발광소자층(EL)을 커버하며, 공기 및 수분을 차단하여 유기발광소자층(EL)을 보호할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 봉지층(ECL)은 봉지기판으로 대체될 수 있다. 봉지기판은 유기발광소자층(EL)을 사이에 두고 베이스 기판(BS)과 이격되어 배치된다. 봉지기판과 베이스 기판(BS)은 베이스 기판(BS)의 테두리를 따라 배치된 실링제에 의해 결합될 수 있다.
터치 센싱 유닛(TS)은 봉지층(ECL) 위에 배치될 수 있다. 터치 센싱 유닛(TS)의 위치는 예시적으로 도시한 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 터치 센싱 유닛(TS)은 유기발광소자층(EL)과 봉지층(ECL) 사이에 배치될 수도 있고, 베이스 기판(BS)과 회로층(CL) 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 터치 센싱 유닛(TS)은 표시 패널(DP)이 아닌 윈도우 부재(WU)에 포함될 수도 있다.
터치 센싱 유닛(TS)은 입력 지점의 좌표 정보를 획득할 수 있다. 터치 센싱 유닛은 저항막 방식, 정전용량 방식, 전자기 유도 방식 등으로 구분된다. 본 실시예에서 터치 센싱 유닛은 정전용량 방식 터치 패널일 수 있다. 터치 센싱 유닛은 교차하는 2종의 센서들을 포함할 수 있고, 그 종류가 제한되지 않는다. 정전용량 방식 터치 패널은 셀프캡(self-capacitance) 방식 또는 뮤추얼 캡(mutual-capacitance) 방식으로 터치된 지점의 좌표정보를 획득할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 표시 패널(DP)은 광학 부재를 포함할 수 있다. 광학 부재는 터치 센싱 유닛(TS) 위에 배치될 수 있다. 다만, 광학 부재의 위치는 이에 제한되는 것은 아니다. 광학 부재는 위상 지연판 및 편광판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 광학부재가 위상 지연판 및 편광판을 모두 포함하는 경우, 위상 지연판 위에 편광판이 배치될 수 있다. 윈도우 부재(WU)의 외부로부터 입사된 외부 광은 편광판을 통과하며 선 편광된다. 선 편광된 입사광은 위상 지연판을 통과한 뒤 반사되어 위상 지연판을 재차 통과한 뒤 편광판에 입사된다. 선 편광된 입사광은 위상 지연판을 통과하며 45°의 위상차를 가지며 원 편광되어 위상이 변화된다. 그 결과, 외부 광은 위상 지연판을 재차 통과한 뒤 편광판을 통과하지 못하고 대부분 소멸된다. 예를 들면, 위상 지연판을 통과하며 우회전 원 편광된 광이 반사되며 좌회전 원 편광으로 변화되고, 우회전 원 편광된 광과 좌회전 원 편광된 광이 상쇄 간섭에 의해 소멸될 수 있다. 따라서, 표시 장치(DD)의 외부광 반사율이 감소된다.
패드부(PAD)는 다수의 화소들과 전기적으로 연결되는 다수의 신호 배선들과 일대일 대응하며 전기적으로 연결된 패드들을 포함할 수 있다. 패드부(PAD)는 연성 회로 기판(FC)과 전기적으로 연결될 수 있다.
연성 회로 기판(FC)은 표시 패널(DP)의 일 단에 부착되며, 표시 패널(DP)의 배면으로 벤딩될 수 있다. 연성 회로 기판(FC)은 패드부(PAD)와 전기적으로 연결되며 구동 회로 기판(PCB)으로부터 표시 패널(DP)을 구동하기 위한 신호들을 수신할 수 있다. 또한, 연성 회로 기판(FC)은 상기 신호들을 표시 패널(DP)로 전달할 수 있다. 연성 회로 기판(FC)의 일면에는 데이터 구동칩(미도시)이 실장될 수 있다. 데이터 구동칩은 외부 신호에 응답하여 표시 패널(DP)의 데이터 라인들로 인가되는 데이터 신호를 발생할 수 있다.
구동 회로 기판(PCB)은 표시 패널(DP)의 배면에 배치될 수 있다. 구동 회로 기판(PCB)은 연성 회로 기판(FC)에 의해 표시 패널(DP)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 회로 기판(PCB)은 표시 패널(DP)에 영상을 표시하기 위한 영상 신호 및 표시 패널(DP)을 구동하기 위한 제어 신호를 제공할 수 있다.
구동 회로 기판(PCB)은 베이스 기판을 포함하고, 베이스 기판은 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed circuit board)일 수 있다. 이 경우, 베이스 기판은 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester)와 같은 플렉서블한 플라스틱 기판일 수 있다.
보호부재(PP)는 표시 패널(DP)과 구동 회로 기판(PCB) 사이에 배치될 수 있다. 보호부재(PP)는 완충 부재 및 방열 부재 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 완충 부재는 충격 흡수율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 완충 부재는 고분자 수지(예를 들어, 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 및 폴리에틸렌(polyethylene))로 형성되거나, 고무액, 우레탄 계열 물질, 또는 아크릴 계열 물질을 발포 성형한 스폰지일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
방열 부재는 방열 특성이 좋은 흑연(graphite), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 방열 부재는 방열 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 전자파 차폐 또는 전자파 흡수 특성을 가질 수도 있다.
윈도우 부재(WU)는 표시 패널(DP) 위에 배치될 수 있다.
윈도우 부재(WU)는 커버 부재(WD), 점착층(AL), 투광성 필름(BF), 및 방수 부재(WP)를 포함할 수 있다.
커버 부재(WD)는 실리콘 기판, 글래스 기판, 사파이어 기판, 및 플라스틱 필름 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에서, 커버 부재(WD)는 글래스 기판일 수 있다.
투광성 필름(BF)은 광이 투과하는 투명한 필름일 수 있다. 투광성 필름(BF)은 광의 투과율이 100%인 것으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 투광성 필름(BF)의 광 투과율은 100%이하의 수치를 가질 수도 있다. 투광성 필름(BF)은 PET, PVC, PP, PE, PC 및 PMMA 중 어느 하나의 합성수지를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
투광성 필름(BF)의 일 면에는 인쇄층이 배치될 수 있다. 이에 대한 설명은 이하 도 4에서 보다 구체적으로 설명된다.
커버 부재(WD)와 투광성 필름(BF) 사이에는 점착층(AL)이 배치될 수 있다. 커버 부재(WD)와 투광성 필름(BF)은 점착층(AL)에 의해 서로 부착될 수 있다. 점착층(AL)은 광학용 투명 점착 필름(Optically Clear Adhesive film) 또는 광학용 수지(Optical Clear Resin)를 포함할 수 있다.
수납 부재(CU)는 표시 패널(DP)을 수납하며, 윈도우 부재(WU)와 결합될 수 있다. 수납 부재(CU)는 복수 개의 부분들이 조립되거나, 사출 성형된 하나의 바디를 포함할 수 있다. 수납 부재(CU)는 글라스, 플라스틱 또는 금속을 포함할 수 있다.
도 4는 도 1의 I-I`선에 따라 절단한 단면도이다. 도 4에서는 윈도우 부재(WU)에 대해서만 도시하였고, 도 3에서 설명된 표시 패널(DP) 및 수납 부재(CU)에 대한 도면은 생략하였다. 이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(WU)에 대해 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 3에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 윈도우 부재(WU)는 커버 부재(WD), 점착층(AL), 투광성 필름(BF), 바탕 잉크층(PL), 몰딩층(ML), 차폐 잉크층(BL)을 포함할 수 있다.
커버 부재(WD)는 평면상에 정의된 베젤 영역(NDA) 및 투과영역(DA)을 포함할 수 있다. 베젤 영역(NDA)은 앞서 도 1의 비표시영역(NDR)과 평면 상에서 중첩하고, 투과영역(DA)은 도 1의 표시영역(DR)과 평면 상에서 중첩할 수 있다.
투광성 필름(BF)은 커버 부재(WD) 아래에 배치된다. 즉, 투광성 필름(BF)은 커버 부재(WD)와 표시 패널(도 2의 DP) 사이에 배치될 수 있다. 투광성 필름(BF)은 서로 마주하는 일면 및 타면을 포함할 수 있다. 투광성 필름(BF)의 일면 상에는 몰딩층(ML)이 배치되고, 타면 상에는 커버 부재(WD)가 배치될 수 있다.
몰딩층(ML)은 투광성 필름(BF)의 일면 하에 배치될 수 있다. 몰딩층(ML)은 투광성 필름(BF)의 일면에 직접 형성될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 몰딩층(ML)과 투광성 필름(BF) 사이에는 접착력 향상을 위한 프라이머층이 더 배치될 수도 있다.
몰딩층(ML)의 일 면은 투광성 필름(BF)에 접촉되고, 몰딩층(ML)의 타면에는 패턴(PT)이 제공될 수 있다. 패턴(PT)은 제3 방향(DR3)에서 보았을 때, 평면상에서 베젤 영역(NDA)과 중첩할 수 있다. 도 4에서는 패턴(PT)이 평면상에서 베젤 영역(NDA)과 중첩하고 투과영역(DA)에는 중첩하지 않는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 투과영역(DA)에 중첩하는 패턴이 제공될 수도 있다.
패턴(PT)은 외부로부터 입사된 광을 난반사시킬 수 있다. 도 4에서는 패턴(PT)이 프리즘 형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 패턴(PT)은 데코레이션 패턴으로, 미세 헤어 라인으로 형성된 입체 패턴, 또는 물결 무늬 패턴과 같은 다양한 패턴으로 변형될 수 있다.
바탕 잉크층(PL)은 패턴(PT) 아래에 배치될 수 있다. 바탕 잉크층(PL)은 평면 상에서 베젤 영역(NDA)과 중첩하여 배치될 수 있다. 바탕 잉크층(PL)은 소정의 색상을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 또는, 바탕 잉크층(PL)은 반사성 물질을 포함할 수 있다. 바탕 잉크층(PL)은 외부로부터 입사되는 광을 반사하거나 흡수할 수 있다. 바탕 잉크층(PL)은 1층 이상 또는 2층 이상의 층이 적층된 구조를 가질 수 있다.
차폐 잉크층(BL)은 바탕 잉크층(PL) 아래에 배치될 수 있다. 차폐 잉크층(BL)은 블랙의 컬러를 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 차폐 잉크층(BL)은 바탕 잉크층(PL) 아래에 배치되어 윈도우 부재(WU)의 일 영역의 색상이 보다 선명하게 시인되도록 할 수 있다.
차폐 잉크층(BL)은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물을 통해 형성될 수 있다. 상기 잉크 조성물에 관한 구체적인 설명은 전술한 설명이 그대로 적용될 수 있는 바, 생략하도록 한다.
차폐 잉크층(BL)은 바탕 잉크층(PL) 아래에 인쇄 공정을 통해 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 차폐 잉크층(BL)은 소정의 부자재로 제공될 수 있다. 이 경우, 차폐 잉크층(BL)은 바탕 잉크층(PL) 아래에 부착될 수 있다.
윈도우 부재(WU)는 사용자의 요구에 따라 다양한 색상으로 생산될 수 있다. 예컨대, 베젤 영역(NDA)과 중첩하는 윈도우 부재(WU)의 일 영역은 사용자에 의해 화이트, 블랙, 블루, 골드, 핑크, 및 그린 등의 다양한 색상으로 시인될 수 있다. 윈도우 부재(WU)의 베젤 영역(NDA)과 중첩하는 일 영역의 다양한 색상은 몰딩층(ML)의 일면상에 형성되는 패턴(PT) 및 패턴(PT) 상에 배치되는 바탕 잉크층(PL)을 통해 구현될 수 있다.
차폐 잉크층(BL) 아래에는 방수 부재(WP)가 배치될 수 있다. 방수 부재(WP)는 윈도우 부재(WU)에 배치되어, 표시 장치(DD)에 수분이 진입하는 것을 방지할 수 있다. 방수 부재(WP)는 차폐 잉크층(BL) 아래에서, 베젤 영역(NDA)에 중첩하도록 배치될 수 있다. 즉, 방수 부재(WP)는 윈도우 부재(WU)의 테두리 부분을 따라 배치되어, 표시 장치(DD) 내부에 포함되는 회로 등의 구성이 수분에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 방수 부재를 도시한 단면도이다. 도 5에서는 도 4에 도시된 방수 부재(WP)에 포함된 각 구성을 층 구조로 도시하였다.
방수 부재(WP)에는 제1 감압 접착층(PSA1), 쿠션층(CS), 기재층(BP), 및 제2 감압 접착층(PSA2)이 포함될 수 있다.
방수 부재(WP)는 기재층(BP)과 쿠션층(CS)을 포함하여, 윈도우 부재(WU) 측면으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 외부 충격에 의한 충격 흡수 역할을 할 수 있다.
방수 부재(WP)의 양 측에는 제1 감압 접착층(PSA1)과 제2 감압 접착층(PSA2)이 배치된다. 제1 감압 접착층(PSA1) 및 제2 감압 접착층(PSA2)은 아크릴 수지계열 접착층일 수 있다. 제1 감압 접착층(PSA1) 및 제2 감압 접착층(PSA2)에는 아크릴 수지가 포함되고, 아크릴 수지에는 수소 결합이 가능한 수소 원자가 포함될 수 있다.
방수 부재(WP)의 양 측에 배치된 제1 감압 접착층(PSA1) 및 제2 감압 접착층(PSA2) 각각은 표시 장치(DD)의 표시 패널(DP) 및 차폐 잉크층(BL)에 접촉하여, 윈도우 부재(WU)와 표시 패널(DP)을 접착하는 역할을 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 6 내지 도 7c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 투광성 필름을 준비하는 단계(S100), 바탕 잉크를 인쇄하는 단계(S200), 차폐 잉크를 인쇄하는 단계(S300), 및 방수 부재를 부착하는 단계(S400)를 포함한다.
도 6 및 도 7a를 참조하면, 투광성 필름을 준비하는 단계(S100) 이후, 준비된 투광성 필름(BF)의 일면 상에 몰딩층(ML)이 형성될 수 있다. 몰딩층(ML)은 광경화성 수지 조성물을 도포한 후, 자외선 경화 공정을 통해 형성될 수 있다. 몰딩층(ML)을 형성할 때에, 광경화성 수지 조성물을 경화하기 전 도포된 광경화성 수지 조성물의 일부 영역 상에 소정의 패턴을 형성한 후 이를 경화함으로써 패턴(PT)이 형성될 수 있다. 패턴(PT)은 표시장치의 비표시영역(NDR: 도 1 참조)에 중첩하는 베젤 영역(NDA)에 중첩하도록 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 패턴(PT)은 투과영역(DA)에 중첩하도록 형성될 수도 있다. 광경화성 수지 조성물은 아크릴 수지계 조성물일 수 있다.
도 6 및 도 7b를 참조하면, 준비된 투광성 필름(BF)의 일면 상에 바탕 잉크를 인쇄하여 바탕 잉크층(PL)이 형성되고, 바탕 잉크층(PL) 상에 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 잉크를 인쇄하여 차폐 잉크층(BL)이 형성된다.
바탕 잉크층(PL)은 유기물 또는 무기물을 증착하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 바탕 잉크층(PL)은 소정의 색상을 가지는 유기 물질로 형성되거나, 반사성을 가지는 금속 산화물 등이 증착되어 형성될 수 있다.
차폐 잉크층(BL)은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물이 인쇄되어 형성될 수 있다. 잉크 조성물에 구체적인 설명은 전술한 설명이 그대로 적용될 수 있는 바, 생략하도록 한다.
도 7c를 참조하면, 차폐 잉크층(BL) 상에 방수 부재(WP)가 부착된다. 방수 부재(WP)는 제2 감압 접착층(PSA2: 도 5 참조)에 의해 차폐 잉크층(BL)에 부착될 수 있다. 제2 감압 접착층(PSA2)은 아크릴계 접착층에 해당하고, 차폐 잉크층(BL)은 에폭시계 잉크 조성물로 형성된 것일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 투광성 필름(BF)의 타면 상에는 커버 부재(WD: 도 4 참조)를 부착될 수 있다. 커버 부재(WD)는 투광성 필름(BF)에서 몰딩층(ML), 바탕 잉크층(PL), 차폐 잉크층(BL), 및 방수 부재(WP)가 형성된 일면과 대향하는 타면 상에 부착될 수 있다. 커버 부재(WD)는 점착층(AL: 도 4 참조)을 통해 투광성 필름(BF)에 부착될 수 있다. 점착층(AL)은 광학용 투명 점착 필름(Optically Clear Adhesive film) 또는 광학용 수지(Optical Clear Resin)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 일부 구성을 확대하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 디이소시아네이트를 통해 에폭시 중간체의 하이드록시기와 우레탄 가교를 형성된 잉크 조성물을 통해 차폐 잉크층이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은 아민 경화제를 통해 에폭시 수지가 가교된 수지 구조를 베이스로 하되, 에폭시 수지의 에폭시기와 아민기 사이의 가교가 형성되기 전, 디이소시아네이트를 통해 에폭시 중간체의 하이드록시기와 우레탄 가교를 형성하여, 잉크 조성물 내에 수소 결합이 가능한 수소 원자가 포함된다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 감압 접착층(PSA2)에 포함된 수소 결합 가능 수소 원자와, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물로 형성된 차폐 잉크층(BL)에 포함된 수소 결합 가능 수소 원자가 수소 결합할 수 있다. 이에 따라, 차폐 잉크층(BL)과 방수 부재 등의 하부 부재와의 결합력이 향상될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 잉크 조성물에 대해서 실시예들과 비교예들과 함께 구체적으로 설명하기로 한다. 하기 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
(잉크 조성물의 준비)
(실시예)
본 실시예에서, 잉크 조성물은 앞서 설명한 비스페놀 A 타입 에폭시 수지 및 비스페놀 F 타입 에폭시 수지를 이용하여 제조하였다. 구체적으로, 에폭시 중간체, 카본 블랙, 카본 분산제, 소포제, 용제, 충진제를 하기 표 1과 같은 함량 비율로 혼합하여 제조하였다.
성 분 함 량
1 에폭시 수지 600 g
2 카본 블랙 150 g
3 카본 분산제 20 g
4 소포제 10 g
5 용제 (Isophorone) 120 g
6 충진제 (황산바륨) 100 g
합 1000 g
본 실시예에서, 에폭시 수지와 용제를 2000cc 용기에 넣은 후 교반하고, 교반 중 카본 분산제와 소포제를 첨가한 후 충진제인 황산 바륨을 천천히 넣은 후 30분 추가로 교반하였다. 이후 카본 블랙을 첨가하여 30분 추가로 교반한 후, 만들어진 혼합물을 3 roll mill을 사용하여 3회 분산한 뒤 입도가 3 마이크론을 넘지 않는 것을 확인한다. 만약 입도가 크다면 분산 횟수를 늘려, 입도가 3 마이크론이 넘지 않을 때까지 분산을 지속한다.
상기와 같이 제조된 잉크 주 조성물 100g 당 TETA(트리에틸렌테트라아민) 5g를 첨가하고, 희석제로 디에틸렌글리콜 모노에틸에터 아세테이트 10g을 넣은 후 5분 교반하여, 잉크 조성물을 완성하였다.
(비교예 1)
실시예의 제조 방법에서, 에폭시 수지가 아닌 비스페놀 A 타입 에폭시 단량체를 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
(비교예 2)
실시예의 제조 방법에서, 에폭시 수지가 아닌 비스페놀 A 타입 에폭시 중간체를 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
(비교예 3)
실시예의 제조 방법에서, 에폭시 수지가 아닌 비스페놀 F 타입 에폭시 중간체를 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
(부착력 평가)
제조된 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 잉크 조성물으로 강화 유리에 인쇄를 진행한 후, 150 30분간 경화를 진행하여, 두께가 약 5 마이크론인 잉크층을 2도 인쇄하여 총 두께 10 마이크론의 인쇄층을 제조하였다. 실시예와 비교예의 잉크 조성물에 따른 잉크층의 부착력을 평가하기 위하여, 잉크층 상에 테이프를 너비 25mm 및 5 mm, 길기 150mm 로 재단한 뒤, 인쇄 시편의 블랙 잉크 면에 고르게 펴서 붙이고 나서 2Kg 하중의 추로 2~3회 눌러주었다. 이렇게 준비된 유니트를 30분 뒤, 1일 뒤, 2일 뒤, 3일 뒤에 부착력을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 부착력 측정은 만능 물성 측정 장치를 이용하며, 180° 상태에서 300mm/min 의 속도로 당겨 평가하였다. 구체적으로, ASTM D330 (180° peel test) 를 따라서 진행하였다.
에폭시 5회 평가 결과
(평균)
25 mm		 5회 평가 결과
(평균) 5 mm		 부착력판정
실시예 1 비스페놀 A 에폭시 수지 3,800 g.f 620 g.f 우수
실시예 2 비스페놀 F 에폭시 수지 3,900 g.f 630 g.f 우수
비교예 1 비스페놀 A 에폭시 단량체 2,850 g.f 510 g.f X
비교예 2 비스페놀 A 에폭시 중간체 3,300 g.f 550 .g.f 양호
비교예 3 비스페놀 F 에폭시 중간체 3,350 g.f 560 g.f 양호
상기 표 2의 결과를 보면, 실시예 1 및 2와 같이 이소시아네이트를 통해 가교한 비스페놀 A 에폭시 수지 또는 비스페놀 F 에폭시 수지를 통해 잉크 조성물을 제조했을 경우, 25mm 테이프의 경우 3500g.f 이상, 5mm 테이프의 경우 600g.f 이상의 높은 부착력을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1과 같이 에폭시 단량체를 단순히 아민 경화제를 통해 가교한 잉크 조성물의 경우, 실시예에 비해 부착력이 매우 떨어지고, 25mm 테이프 기준 3000g.f 의 부착력을 확보할 수 없어, 윈도우 부재의 차폐 잉크로 적용될 수 없는 것으로 측정되었다. 비교예 2 및 3과 같이 에폭시 단량체를 아디픽산으로 연결한 에폭시 중간체를 아민 경화제를 통해 가교한 조성물의 경우, 비교예 1에 비해 접착력은 향상되었으나, 우레탄 가교가 포함되는 실시예에 비해서는 접착력이 감소된 것으로 측정되었다.
(배리어 특성 평가)
준비된 실시예 및 비교예 잉크 조성물로 제조된 잉크층에 대하여, 분자량 100 내지 200 정도의 UV 레진의 침투를 효율적으로 차단하는 배리어 막으로서의 성능을 평가하였다. 이때 UV 레진의 침투력은 1관능기 UV 레진이 가장 좋기 때문에 1관능기 UV 레진인 이소보로닐 아크릴레이트 (분자량 208) 모노머를 사용하여 배리어 특성을 평가하였다. 우선, 이소보로닐 아크릴레이트에 UV 경화 개시제를 더한 뒤 3시간 교반하고, 차폐 잉크층 상에 준비된 UV 레진 모노머를 1g 떨어트렸다. 이후, 차폐가 가능한 물체(ex. FPCB 등)를 올려놓은 뒤 3시간 방치하고, 3,000 mJ/cm2 정도의 UV를 모노머에 조사한 뒤 70 오븐에 3시간 동안 넣어두었다. 이후, 유리면에서 검은색 잉크의 얼룩이 있는지 확인하여, 결과를 표 3에 나타내었다.
에폭시 레진 침투 결과
실시예 1 비스페놀 A 에폭시 수지 발생하지 않음
실시예 2 비스페놀 F 에폭시 수지 발생하지 않음
비교예 1 비스페놀 A 에폭시 단량체 발생하지 않음
비교예 2 비스페놀 A 에폭시 중간체 침투 발생
비교예 3 비스페놀 F 에폭시 중간체 침투 발생
상기 표 3의 결과를 보면, 실시예 1 및 2와 같이 이소시아네이트를 통해 가교한 비스페놀 A 에폭시 수지 또는 비스페놀 F 에폭시 수지를 통해 잉크 조성물을 제조했을 경우, 배리어 특성이 양호하여 UV 레진이 침투하지 않은 것을 확인하였다.
이소시아네이트를 통해 가교하지 않은 비교예 2 및 3의 경우, 실시예 1 및 2의 잉크 조성물에 비해 가교 밀도가 낮으므로, 배리어 특성이 감소하여 UV 모노머에 의한 침투를 차단하는 특성이 감소되므로, 침투가 발생하여 유리면에 검은색 잉크의 얼룩이 관측되었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 WU: 윈도우 부재
BF: 투광성 필름 WD: 커버 부재
PL: 바탕 잉크층 BL: 차폐 잉크층
WP: 방수 부재

Claims (20)

  1. 에폭시 수지; 및
    아민 경화제를 포함하고,
    상기 에폭시 수지는
    이관능 에폭시 단량체, 아디픽산, 및 디이소시아네이트가 반응하여 형성된 것인 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이관능 에폭시 단량체 100 중량부 기준;
    상기 아디픽산 10 이상 50 이하 중량부;
    상기 디이소시아네이트 5 이상 30 이하 중량부; 및
    상기 아민 경화제 10 이상 30 이하 중량부를 포함하는 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이관능 에폭시 단량체는
    비스페놀 A 타입 에폭시 단량체, 또는 비스페놀 F 타입 에폭시 단량체인 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디이소시아네이트는
    이소포론 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트인 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아민 경화제는
    트리에틸렌테트라아민인 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    카본 블랙, 상기 카본 블랙을 분산하는 분산제, 소포제, 이소포론 용제, 및 황산바륨 충진제를 더 포함하는 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는
    우레탄 결합을 포함하고, 상기 우레탄 결합은 질소 원자에 연결된 수소 원자를 포함하는 잉크 조성물.
  8. 에폭시 수지를 준비하는 단계; 및
    상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 에폭시 수지를 준비하는 단계는
    이관능 에폭시 단량체와 아디픽산을 혼합하여 에폭시 중간체를 형성하는 단계; 및
    상기 에폭시 중간체에 디이소시아네이트를 혼합하여 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 중간체는 두 개의 하이드록시기를 포함하는 잉크 조성물의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 에폭시 수지를 형성하는 단계에서,
    상기 에폭시 중간체의 상기 하이드록시기와 상기 디이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합이 형성되는 잉크 조성물의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 중간체를 형성하는 단계에서,
    상기 이관능 에폭시 단량체와 상기 아디픽산은 2:1 몰 비로 혼합되는 잉크 조성물의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 중간체를 형성하는 단계에서,
    상기 이관능 에폭시 단량체의 에폭시기와 상기 아디픽산의 카르복실기가 반응하여 에스터 결합이 형성되는 잉크 조성물의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계에서
    상기 에폭시 수지의 에폭시기와 상기 아민 경화제가 반응하여 가교 결합이 형성되는 잉크 조성물의 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 수지를 형성하는 단계에서,
    상기 에폭시 중간체와 상기 디이소시아네이트는 1:0.30 이상 1:0.45 이하 몰 비로 혼합되는 잉크 조성물의 제조 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계 이전에
    상기 에폭시 수지와 이소포론 용제, 카본 블랙, 상기 카본 블랙을 분산하는 분산제, 소포제, 및 황산바륨 충진제를 혼합하는 단계를 더 포함하는 잉크 조성물의 제조 방법.
  16. 광이 투과되는 투과영역 및 상기 투과영역을 둘러싸는 베젤 영역을 포함하는 투광성 부재를 준비하는 단계; 및
    상기 투광성 부재의 일면 상에 상기 베젤 영역에 중첩하도록 차폐 잉크를 인쇄하는 단계를 포함하고,
    상기 차폐 잉크는
    에폭시 수지를 준비하는 단계; 및
    상기 에폭시 수지에 아민 경화제를 혼합하는 단계를 통해 형성되고,
    상기 에폭시 수지를 준비하는 단계는
    이관능 에폭시 단량체와 아디픽산을 혼합하여 에폭시 중간체를 형성하는 단계; 및
    상기 에폭시 중간체에 디이소시아네이트를 혼합하여 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계를 포함하는 윈도우 부재의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 차폐 잉크 상에 방수 부재를 부착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 방수 부재는 아크릴 수지 접착층을 포함하고,
    상기 아크릴 수지 접착층은 상기 차폐 잉크와 접촉하는 윈도우 부재의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 에폭시 중간체는 두 개의 하이드록시기를 포함하고,
    상기 상기 에폭시 수지를 형성하는 단계에서,
    상기 에폭시 중간체의 상기 하이드록시기와 상기 디이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합이 형성되는 윈도우 부재의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 우레탄 결합은 질소 원자에 연결된 수소 원자를 포함하고,
    상기 수소 원자는 상기 아크릴 수지 접착층에 포함된 수소 원자와 수소 결합하는 윈도우 부재의 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 차폐 잉크를 인쇄하는 단계 이전에
    상기 투광성 부재의 상기 일면 상에 바탕 잉크를 인쇄하는 단계를 더 포함하는 윈도우 부재의 제조 방법.
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