KR20110025315A - 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물 및 이를 이용한 절연막의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물 및 이를 이용한 절연막의 형성 방법 에 관한 것으로서, 상기 조성물은 인쇄롤에 대한 코팅성, 인쇄롤로부터 요판으로의 전사특성, 인쇄롤로부터 금속이 증착된 기판으로의 전사특성 및 반복 인쇄성이 우수하여, 금속이 증착된 기판상에 요판 옵셋 인쇄 방식에 의하여 효율적으로 절연막을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 상기 조성물을 사용하여 요판 옵셋 인쇄방식으로 절연막을 형성하면 종래의 포토리소그래피 방식으로 절연막을 형성하는 것보다 공정이 크게 단순화되므로 높은 생산성 향상 및 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

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Description

요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물 및 이를 이용한 절연막의 형성 방법{INSULATING LAYER COMPOSITION FOR INTAGLIO OFFSET PRINTING AND METHOD FOR FORMING AN INSULATING LAYER USING THE SAME}

본 발명은 요판 옵셋 인쇄방식에 의해 절연막을 형성하기 위한 절연막 조성물 및 이를 이용하는 절연막의 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명은 지식경제부의 전략기술개발사업의 일환으로 도출된 것이다[과제고유번호: 10031791, 연구과제명: 프린팅 공정에 의한 디스플레이 배선 형성 재료 기술 개발].

금속막 위에 절연막을 형성하는 방법으로는 포토리소그래피 공정이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 포토리소그래피는 포토레지스트에 의한 코팅, 건조, 노광, 현상 및 경화와 같은 일련의 공정을 수행하는 것이 필요하여 제조 공정이 복잡하며, 이러한 공정에 사용되는 포토장비가 고가이기 때문에 절연막의 형성 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한, 표시소자의 포토리소그래피 공정시 노광장치의 노광 영역이 한정되기 때문에 대면적의 표시소자를 제작하기 위해서는 화면을 분할하여 포토공정을 여러 번 진행해야 하기 때문에, 분할된 영역의 공정을 진행할 때 정확한 위치의 정합이 어려울 뿐만 아니라, 다수의 포토공정을 반복해야 하기 때문에 생산성이 낮은 문제도 있다.

따라서, 이러한 포토리소그래피에 의한 절연막 형성의 단점을 해결하기 위하여 노광 공정 없이 효율적으로 절연막을 형성할 수 있는 방법으로서 요판 옵셋 인쇄방식이 도입되고 있다.

요판 옵셋 인쇄방식의 절연막 형성 방법에 의하면 인쇄롤에 의하여 금속이 증착된 기판 상에 절연막을 전사하여 코팅하고, 열경화 공정에 의하여 절연막을 형성하므로 매우 경제적으로 절연막을 형성할 수 있다.

그러나, 이러한 요판 옵셋 인쇄방식으로 절연막을 형성하기 위해서는, 인쇄롤에 대한 우수한 코팅성, 인쇄롤로부터 요판으로의 우수한 전사특성, 인쇄롤로부터 금속이 증착된 기판으로의 우수한 전사특성 및 우수한 반복 인쇄성 등의 특성을 갖춘 절연막 조성물이 요구되는데, 이러한 요건을 충족시키는 절연막 조성물을 제조하는 것은 현실적으로 상당한 어려움이 따른다. 그러므로, 이러한 절연막 조성물을 제조하는 기술을 확보하는 것이 요판 옵셋 인쇄방식에 의한 절연막 형성을 현실화하는데 있어서 매우 중요하다.

본 발명은, 인쇄롤에 대한 코팅성, 인쇄롤로부터 요판으로의 전사특성, 인쇄롤로부터 금속이 증착된 기판으로의 전사특성, 반복 인쇄성 및 투과율 등의 우수한 특성을 가지고 있어서, 요판 옵셋 인쇄 방식에 적용할 수 있는 절연막 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 절연막 조성물을 사용하여 요판 옵셋 인쇄 방식에 의해 절연막을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 조성물 총 중량에 대하여 열경화성수지 5~50 중량%, 아크릴계 모노머로서 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 10~30 중량%, 실란계 첨가제 0.1~5 중량%, 열산발생제 1~10 중량% 및 C1~C5의 알킬아세테이트 20~70 중량%를 포함하는 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은,

ⅰ)요판 및 금속이 증착된 기판을 준비하는 단계;

ii)본 발명의 절연막 조성물을 슬릿으로 인쇄롤에 1차 전사하는 단계;

iii)상기 인쇄롤에 전사된 절연막 조성물을 요판에 2차 전사하는 단계; 및

iv)상기 2차 전사 후 인쇄롤에 남아있는 절연막 조성물을 금속이 증착된 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연막의 형성 방법을 제 공한다.

본 발명의 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물은 인쇄롤에 대한 우수한 코팅성, 인쇄롤로부터 요판으로의 우수한 전사특성, 인쇄롤로부터 금속이 증착된 기판으로의 우수한 전사특성 및 우수한 반복 인쇄성 등의 특성을 갖추고 있어서, 금속이 증착된 기판상에 요판 옵셋 인쇄 방식에 의하여 절연막을 효율적으로 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 절연막 조성물을 사용하여 요판 옵셋 인쇄방식에 의해 절연막을 형성하면 종래의 포토리소그래피 방식으로 절연막을 형성하는 것보다 공정이 크게 단순화되므로 높은 생산성 향상 및 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 조성물 총 중량에 대하여 열경화성수지 5~50 중량%, 아크릴계 모노머로서 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 10~30 중량%, 실란계 첨가제 0.1~5 중량%, 열산발생제 1~10 중량% 및 C1~C5의 알킬아세테이트 20~70 중량%를 포함하는 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 절연막 조성물에 포함되는 열경화성수지로는 아크릴계 공중합체, 폴리에스테르계 공중합체, 폴리 스타이렌계 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중 아크릴계 공중합체가 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히, 메타크릴계 공중합체 가 바람직하다. 상기 열경화성수지에는, 필요에 따라서 내화학성 및 내에칭성을 부여하기 위하여 알릴 사이클릴 구조인 사이클릭 헥산이나 경화기인 에폭시 또는 옥세탄 구조를 도입할 수 있다. 상기 열경화성수지의 구체적인 예로는 페놀 또는 크레졸 등과 알데히드류로부터 제조된 노볼락 수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐알킬에테르, 스티렌과 아크릴산의 공중합체, 메타크릴산과 메타크릴산 알킬에스테르와의 공중합체, 히드록시 스티렌의 중합체, 폴리비닐히드록시 벤조에이트, 폴리비닐히드록시벤젠 등을 들 수 있다.

상기 열경화성수지는 조성물 총 중량에 대하여 5~50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 열경화성수지의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 절연막 조성물의 열경화 후, 내열성 및 내화학성이 저하되며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 절연막 조성물의 인쇄롤 코팅성이 저하되며, 절연 특성과 투과율이 현저하게 나빠진다. 더욱 바람직하게는 10~30중량%로 포함되는 것이 좋다.

본 발명의 절연막 조성물에 포함되는 아크릴계 모노머인 트리메틸올프로판트리아크릴레이트는 조성물 총 중량에 대하여 10~30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 성분이 10 중량% 미만으로 포함되면 경화 특성이 떨어져 절연막으로서의 기능에 문제가 발생되며, 30 중량%를 초과하여 포함되면 투과율 및 과다한 수축율로 인한 문제가 발생된다.

본 발명의 절연막 조성물에 포함되는 실란계 첨가제는 금속이 증착된 기판 에 대한 조성물의 접착성을 향상시키는 역할을 하며, 이러한 실란계 첨가제로는 카르복실기, 메타크릴기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 실란계 커플링제가 사용될 수 있다. 구체적으로는 트리메톡시안식향산, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

상기 실란계 첨가제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1~5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 실란계 첨가제의 함량이0.1 중량% 미만인 경우에는 금속이 증착된 기판에 대한 조성물의 접착성이 저하되어 인쇄 특성이 떨어지고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 인쇄롤로의 코팅성이 저하되는 문제가 발생된다. 더욱 바람직하게는0.1~3중량%로 포함되는 것이 좋다.

본 발명의 절연막 조성물에 포함되는 열산발생제는 가열에 의해 산을 발생시켜 산촉매 중합 반응을 촉진한다. 상기 열산발생제로는 예컨대, BPH(N-benzylpyrazinnium hexafluoroantimonate), 설포닉 화합물 등을 들 수 있다.

상기 열산 발생제는 조성물 총 중량에 대하여 1~10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 1중량% 미만으로 포함되는 경우에는 열산발생제의 효과가 나타나지 않으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 흐름성의 조절이 어렵고, 인쇄롤에서 요판으로의 전이특성 및 접착성이 나빠지며, 잔막율의 저하가 나타난다.

본 발명의 절연막 조성물에 유기용매로 포함되는 C1~C5의 알킬아세테이트의 구체예로는n-부틸아세테이트를 들 수 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다.

상기 용제의 표면장력은 20dynes/cm 내지 50dynes/cm, 바람직하게는 20dynes/cm 내지 40dynes/cm인 것이 좋다. 용제의 표면장력이 상기 범위일 때, 인쇄가 균일하게 유지되고 코팅 후 레벨링성도 우수하다.

상기 용제는 본 발명의 조성물에 20~70 중량%로 포함되는 것이 적절한 점도의 형성을 위하여 바람직하다.

본 발명의 조성물의 점도는5~50cps, 바람직하게는 5~20cps가 좋다. 점도가5~50cps의 범위이면, 조성물이 투입되는 슬릿으로부터 인쇄롤러의 코팅이 균일하게 유지되는 이점이 있다. 또한 요판에 조성물이 원활히 침투되는 이점이 있다.

본 발명의 절연막 조성물에 포함되는 용제로는, 특히 끊는점이 높고 롤과의 접촉각이 유사한 것이 바람직하다.

본 발명의 절연막 조성물은 조성물의 성능을 향상시키기 위하여 이 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기의 절연막 조성물을 이용하여 기판에 요판 옵셋 인쇄방식으로 절연막을 형성하는 방법을 제공한다.

본 발명의 절연막의 형성 방법은,

ⅰ)요판 및 금속이 증착된 기판을 준비하는 단계;

ii)본 발명의 절연막 조성물을 슬릿으로 인쇄롤에 1차 전사하는 단계;

iii)상기 인쇄롤에 전사된 절연막 조성물을 요판에 2차 전사하는 단계; 및

iv)상기 2차 전사 후 인쇄롤에 남아있는 절연막 조성물을 금속이 증착된 기판상에 전사하는 단계를 포함한다.

상기 ⅰ)단계에서 요판은 평판 또는 롤의 형태인 것이 모두 가능하다. 상기 ⅱ)단계에서 인쇄롤에 절연막 조성물을 코팅하는 단계는 슬릿을 이용하거나 닥터 블레이드를 이용하여 상기 조성물을 인쇄롤의 표면에 접촉시킨 후 이를 평평하게 밀어줌으로써 코딩한다. 상기 ⅲ)단계에서 사용되는 인쇄롤은 실리콘계 고무형태의 롤을 사용할 수 있으며, 내용제성이 강한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연막 조성물이 1차 전사되는 고무롤의 표면에는 조성물과 접착력을 향상시키고, 상기 인쇄롤에서 요판으로의 원활한 이탈을 위해서는 인쇄롤은 제작하고자 하는 기판의 폭과 동일한 폭으로 형성되며, 기판의 길이와 비슷한 길이의 원주를 갖는 것이 바람직하다. ⅳ)상기 2차 전사 후 인쇄롤에 남아있는 절연막 조성물을 상기 기판의 금속이 증착된 기판에 전사하는 단계는 2 차 전사 후 고무롤에 남아있는 조성물을 상기 기판의 금속층에 접촉시킨 상태에서 고무롤을 회전시키는 방법에 의해3차 전사를 수행함으로써 이루어진다. 상기 3차 전사된 조성물을 금속이 증착된 기판의 표면과 밀착시키기 위하여 굽기 공정이 수행될 수 있다. 상기 굽기 공정이 수행되면, 본 발명의 절연막 조성물에 포함된 열경화성수지와 금속 표면의 밀착성이 향상된다. 상기 굽기 공정은 150~250℃에서5~60분간 실시하는 것이 바람 직하다.

상기와 같은 요판 옵셋 인쇄방법에 의하면 별도의 노광 공정이 필요 없어서 공정이 단순화되며, 이로 인해 제조 수율이 향상되는 효과가 제공된다. 또한, 고가의 노광 장치가 필요하지 않아 제조비용도 절감된다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.

실시예 1및 비교예 1 내지 8: 절연막 조성물의 제조

하기 표1에 기재된 성분을 해당 조성비 대로 혼합하여 절연막 조성물을 제조하였다.

또한, 상기에서 제조된 실시예 1및 비교예 1내지8조성물의 특성을 아래와 같이 평가하고 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

1) 인쇄롤의 코팅성 평가

절연막 조성물을 인쇄롤의 상부에 적하 시킨 후, 슬릿 코팅시 인쇄롤 상부에 대한 조성물의 코팅성을 확인하였다.

○: 조성물이 인쇄롤 전면에 코팅됨

ⅹ: 조성물이 인쇄롤 일부분에 뭉쳐 있음

2) 인쇄롤에서 요판으로의 전이특성

10회 연속인쇄 후, 인쇄롤 표면에 코팅된 절연막 조성물이 요판에 전이된 후, 금속이 증착된 기판에 형성된 홀 패턴의 형태를 광학현미경으로 관찰하여 요판에 대한 절연막 조성물의 전이특성을 확인하였다.

○: 홀 패턴 내부에 유기물 잔류 없음

ⅹ: 홀 패턴 내부에 유기물 존재

3) 연속 인쇄성

금속이 증착된 기판에 대하여 연속적으로 절연막 패턴의 인쇄를 실시하면서 절연막 패턴이 단락 없이 균일하게 인쇄되는 횟수를 카운트하고, 다음과 같이 5단계로 평가하였다.

5: 300회 이상

4: 200~250회

3: 160~200회

2: 100~150회

1: 100회 미만

		실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8
조성 (중량부)	a	25	25	25	25	25	25	-	25	25
	b-1	-	20	-	-	-	-	45	-	-
	b-2	20	-	-	20	20	20		20	20
	b-3	-	-	20	-	-	-		-	-
	c	1	1	1	1	1	6	1	1	1
	d	4	4	4	4	4	4	4	4	4
	e-1	-	-	-	50	-	-		-	-
	e-2	-	-	-	-	50	-		-
	e-3	50	50	50	-	-	45	50	-	-
	e-4	-	-	-	-	-	-	-	50	-
	e-5	-	-	-	-	-	-	-	-	50
인쇄롤의 코팅성 평가		○	X	X	X	X	○	X	X	X
인쇄롤에서 요판으로의 전이특성		O	X	O	X	X	X	O	O	O
연속 인쇄성		5	5	2	3	4	5	1	5	5

(a) 열경화성수지: 아크릴 공중합체

(b-1) 아크릴계 모노머: 헥산디올 디아크릴레이트

(b-2) 아크릴계 모노머: 트리메틸올프로판트리아크릴레이트

(b-3) 아크릴계 모노머: 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트

(c) 실리콘 첨가제: (3,4-에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시-실란

(d) 열산발생제: BPH(N-benzylpyrazinnium hexafluoroantimonate)

(e-1) 용제: 이소프로필알코올(표면장력: 20.2dyne/cm)

(e-2) 용제: 메틸이소부틸케톤(표면장력: 25.5dyne/cm)

(e-3) 용제: n-부틸 아세테이트(표면장력: 27.5dyne/cm)

(e-4) 용제: 메틸셀로솔부 아세테이트(표면장력: 53.0dyne/cm)

(e-5) 용제: 감마부틸로락톤(표면장력: 82.9dyne/cm)

상기 표1에서 확인되는 바와 같이, 아크릴계 모노머(b)로서 트리메틸올프로판트리아크릴레이트와 용제(e)로서 n-부틸 아세테이트를 포함한 실시예1의 절연막 조성물은 요판 옵셋 인쇄에서 매우 중요한 인쇄롤의 코팅성, 인쇄롤에서 요판으로의 전이특성 및 연속 인쇄성의 모든 면에서 매우 우수한 결과를 나타냈다. 반면, 상기와 같은 성분 중 어느 하나라도 포함하지 않은 비교예1내지8의 절연막 조성물은 대부분의 평가항목에서 기대에 못미치는 결과를 나타내었다. 특히, 비교예 5의 경우, 실시예 1과 동일한 성분을 포함하는 조성물이나, 열산발생제가 과량으로 함유됨으로써 인쇄롤에서 요판으로의 전이특성이 나빠진 것을 확인할 수 있었다. 또한, 사용된 용제의 표면장력이 20dynes/cm 내지 50dynes/cm의 범위를 벗어난 비교예7및 8의 경우는 인쇄롤의 코팅성 저하가 현저하였다.

도 1은 본 발명의 절연막 조성물(11)을 슬릿(10)을 통하여 인쇄롤(12)에 코팅하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 인쇄롤(12)에 코팅된 본 발명의 절연막 조성물(11)을 요판(20)에 전사하고, 남은 절연막 조성물(11)을 금속이 증착된 기판(21)에 전사하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10. 슬릿

11. 절연막 조성물

12. 인쇄롤

20. 요판

21. 금속이 증착된 기판

Claims (5)

1. 조성물 총 중량에 대하여 열경화성수지 5~50 중량%, 아크릴계 모노머로서 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 10~30 중량%, 실란계 첨가제 0.1~5 중량%, 열산발생제 1~10 중량% 및 C1~C5의 알킬아세테이트 20~70 중량%를 포함하는 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 C1~C5의 알킬아세테이트의 표면장력이 20~50dynes/cm인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 열경화성수지가 아크릴계 공중합체인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물의 점도가 5~50cps인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 절연막 조성물.
5. ⅰ)요판 및 금속이 증착된 기판을 준비하는 단계;

   ii)청구항1내지4중의 어느 한 항의 절연막 조성물을 슬릿으로 인쇄롤에 1차 전사하는 단계;

   iii)상기 인쇄롤에 전사된 절연막 조성물을 요판에 2차 전사하는 단계; 및

   iv)상기 2차 전사 후 인쇄롤에 남아있는 절연막 조성물을 금속이 증착된 기판상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연막의 형성 방법.

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