KR20170034761A - 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물 - Google Patents

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Abstract

경화 및 건조 등의 과정에서 고온 열처리를 하더라도 변색 및 변형이 일어나지 않아, 적외선 투과성 및 표면 경도 등이 일정하게 나타나는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물이 개시된다. 상기 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물은, 페릴렌 블랙 또는 락탐 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 블랙 안료 또는 상기 유기 블랙 안료를 포함하는 안료 분산액; 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 및 광 개시제;를 포함하며, 800 ㎚ 이상의 적외선 파장에서 투과율이 80 % 이상이고, 200 ℃ 이상의 고온 열처리 후에도 투과율 변화가 1 % 이내로 유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물{UV-CURABLE AND INFRARED RAY TRANSMITTANCE INK COMPOSITION FOR INKJETTING ENHANCED HIGH TEMPERATURE HEAT RESISTANCE}
본 발명은 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 경화 및 건조 등의 과정에서 고온 열처리를 하더라도 변색 및 변형이 일어나지 않아, 적외선 투과성 및 표면 경도 등이 일정하게 나타나는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물에 관한 것이다.
현대를 살아가는 남녀노소 누구에게나 스마트폰을 비롯한 모바일(mobile) 기기는 필수품이 되었으며, 이와 같은 모바일 기기는 그 독창성이나 편의성 등이 하루가 다르게 발전되어 가고 있다. 하지만, 이러한 성장세와 함께, 해결해야 할 과제 또한 적지 않으며, 이를 해결하기 위한 연구가 끊임없이 지속되고 있다. 이와 같은 문제점 가운데, 모바일 기기의 터치윈도우 제조 공정 시에는, 터치윈도우의 베젤(bezel) 및 적외선(Infrared Ray; IR) 잉크의 형성 이후, 터치윈도우의 화면 영역에 투명전극 패턴을 고온의 공정에 의해 구현하게 되는데, 이 때, 적외선 잉크의 변색, 변형 및 크랙(crack) 등이 발생하는 문제점이 있으며, 이와 같은 적외선 잉크의 손상은 투과율 변동을 초래하여 적외선 센서가 정상적으로 작동하는 것을 어렵게 한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래부터 다양한 시도를 해왔다. 도 1은 통상적인 적외선 잉크층이 손상된 모습(A) 및 적외선 센서를 보호하기 위해 사용된 기재의 다양한 형태(B, C)를 보여주는 도면으로서, 도 1의 B는 적외선 잉크층의 상부에, 이를 보호하는 투명 보호층이 형성된 것이고, 도 1의 C는 적외선 잉크층을 테이프의 형태로 제작 및 부착한 모습이다. 대한민국 특허출원 10-2012-0070482호는 터치윈도우 및 그 제조방법, 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 도 1의 B에 도시된 바와 같이, 적외선 코팅층(또는 적외선 잉크층, 30)을 보호하기 위한 투명 보호층(40)을 적외선 코팅층(30)의 상부에 형성시킴으로써, 전극을 증착하는 고열공정에 의해, 도 1의 A에 도시된 바와 같이, 적외선 잉크층(30)이 손상되는 것을 방지하는 내용을 개시하고 있다(그밖에, 도면 부호 10은 glass이고, 20은 베젤이다).
또한, 대한민국 공개특허 10-2013-0063570호는 이동 단말기 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 도 1의 C에 도시된 바와 같이, 적외선 잉크층(217)을 테이프(tape)의 형태로 제작한 후, 투광성 윈도우(210)의 배면에 부착하여, 윈도우(210) 배면에 전극을 증착하는 과정에서 발생할 수 있는 적외선 잉크층의 변색 및 크랙을 방지하는 내용을 개시하고 있다. 하지만, 이들 방식은 불필요한 공정이 추가되어 공정시간 및 비용이 증가하는 문제점이 있기 때문에, 이러한 단점까지도 보완할 수 있는 방안, 즉, 적외선 잉크층의 변색 및 변형을 방지할 뿐만 아니라, 공정시간 및 소요 비용을 최소화 할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 특허출원 10-2012-0070482호 대한민국 공개특허 10-2013-0063570호
본 발명의 목적은, 경화 및 건조 등의 과정에서 고온 열처리를 하더라도 변색 및 변형이 일어나지 않아, 적외선 투과성 및 표면 경도 등이 일정하게 나타나는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 페릴렌 블랙 또는 락탐 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 블랙 안료 또는 상기 유기 블랙 안료를 포함하는 안료 분산액; 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 및 광 개시제;를 포함하며, 800 ㎚ 이상의 적외선 파장에서 투과율이 80 % 이상이고, 200 ℃ 이상의 고온 열처리 후에도 투과율 변화가 1 % 이내로 유지되는 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 이용하여 형성된 광학 필터를 제공한다.
본 발명에 따른 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물에 의하면, 경화 및 건조 등의 과정에서 고온 열처리를 하더라도 변색 및 변형이 일어나지 않아, 적외선 잉크층의 적외선 투과성 및 표면 경도 등이 일정하게 나타나는 장점이 있다.
도 1은 통상적인 적외선 잉크층이 손상된 모습(A) 및 적외선 센서를 보호하기 위해 사용된 기재의 다양한 형태(B, C)를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물을 이용하여 적외선 센서 코팅층을 형성한 모습이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물은, 페릴렌 블랙 또는 락탐 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 블랙 안료 또는 상기 유기 블랙 안료를 포함하는 안료 분산액, 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 다관능 아크릴 모노머), 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 3관능 아크릴 모노머), 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 2관능 아크릴 모노머), 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 단관능 아크릴 모노머) 및 광 개시제를 포함하며, 800 ㎚ 이상의 적외선 파장에서 투과율이 80 % 이상이고, 200 ℃ 이상의 고온 열처리 후에도 투과율 변화가 1 % 이내로 유지되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 잉크 조성물의 표면경도는 5H이고, 부착력은 5B로서, 막 특성도 우수하다.
상기 유기 블랙 안료는, 본 발명에 따른 잉크 조성물이 경화되어 형성되는 코팅층의 적외선 투과율을 결정하는 착색제로서, 페릴렌 블랙(perylene black) 안료 또는 락탐 블랙(lactam black) 안료가 사용될 수 있는 것으로서, 당업계에 알려진 그밖의 유기 블랙 안료, 예를 들어, 카본 블랙이나 아닐린 블랙 등은, 모든 파장의 빛을 차단하기 때문에 사용이 불가하다(이에 대한 설명은, 하기 실시예에서 보다 상세히 설명하기로 한다). 전체 잉크 조성물 중 상기 유기 블랙 안료의 함량은 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 7 중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 중량%로서, 상기 안료의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 가시광선의 투과율이 높아질 우려가 있고, 10 중량%를 초과할 경우에는 잉크의 점도가 과도하게 높아지거나, 가시광선 및 적외선 투과율이 낮게 나타나 적외선 센서의 기능이 저하될 수 있다.
한편, 상기 유기 블랙 안료를 포함하는 안료 분산액은, 상기 유기 블랙 안료 이외에, 분산제 및 반응성 모노머를 포함하는 것으로서, 상기 유기 블랙 안료만을 사용하는 경우에 비하여, 균일한 크기의 안료 입자를 얻을 수 있고, 또한, 잉크 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 상기 유기 블랙 안료나 유기 블랙 안료를 포함하는 안료 분산액 중 어떠한 종류를 사용하더라도 무방하나, 상기 안료 분산액의 형태로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 안료 분산액이 사용될 경우, 상기 안료 분산액의 함량은 잉크 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 내지 35 중량%, 더욱 바람직하게는 약 25 중량%로서, 상기 안료 분산액의 함량이 잉크 조성물 총 중량에 대하여 10 중량% 미만일 경우에는 가시광선 투과율이 높아질 수 있고, 40 중량%를 초과하면 잉크의 점도가 너무 높아져 잉크젯 공정으로의 적용이 어렵거나, 가시광선 및 적외선의 투과율이 과도하게 낮아져 적외선 센서의 기능이 저하될 우려가 있다.
또한, 상기 안료 분산액이 사용될 경우, 상기 유기 블랙 안료의 함량은 상기 안료 분산액 100 중량부에 대하여 3 내지 40 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 더욱 바람직하게는 약 20 중량부이고, 상기 분산제의 함량은 상기 안료 분산액 100 중량부에 대하여 2 내지 6 중량부, 바람직하게는 3 내지 5 중량부, 더욱 바람직하게는 약 4 중량부이며, 상기 반응성 모노머의 함량은 상기 안료 분산액 100 중량부에 대하여 65 내지 85 중량부, 바람직하게는 70 내지 80 중량부, 더욱 바람직하게는 약 76 중량부이다.
상기 분산제로는 고분자형, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제를 사용할 수 있으며, 그 예로는 아크릴 계열, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌 다가알콜, 에스테르알킬렌 옥사이드 부가물, 알코올알킬렌옥사이드 부가물, 설폰산 에스테르, 설폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드알킬렌옥사이드 부가물 및 알킬아민 등이 있고, 단독으로 첨가하거나 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 반응성 모노머는 자외선 경화형 잉크 조성물에 일반적으로 포함되는 것을 사용할 수 있으나, 관능기가 2 또는 3 개인 것, 예를 들어, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate, HDDA), 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(neopentylglycol diacrylate, NPGDA), 히드록시피발산 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(hydroxypivalic acid neopentylglycol diacrylate; HPNDA), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(dipropylene glycol diacrylate; DPGDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropylene glycol diacrylate; TPGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate; TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트 등을 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 다관능 아크릴 모노머)는, 자외선(UV)에 의한 경화에 의해 가교 결합을 일으켜 인쇄층의 막 강도를 증가시키는 것으로서, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol hexaacrylate; DPHA), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(Dipentaerythritol pentaacrylate; DPPA) 및 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA) 등, 당업계에 알려진 통상적인 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머를 1종 이상 사용할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 언급되는 관능기의 예로는 아크릴레이트 및 카르복시기 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전체 잉크 조성물 중 상기 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 7 내지 25 중량%, 더욱 바람직하게는 약 12 중량%로서, 상기 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 막의 강도가 충분하지 않을 우려가 있고, 30 중량%를 초과할 경우에는 잉크의 점도가 과도하게 높아져, 공정의 진행이 불가능해질 수 있다.
상기 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 3관능 아크릴 모노머)는, 광중합 반응속도를 증가시키는 것으로서, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate; TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트 등, 당업계에 알려진 통상적인 3개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머를 1종 이상 사용할 수 있다.
전체 잉크 조성물 중 상기 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 약 25 중량%로서, 상기 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 경화 감도가 좋지 않을 우려가 있고, 40 중량%를 초과할 경우에는 잉크의 점도가 과도하게 높아져, 공정의 진행이 불가능해질 수 있다.
상기 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 2관능 아크릴 모노머)는, 잉크의 점도를 조절하고 반응성을 증가시키는 것으로서, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 히드록시피발산 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(HPNDA), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(DPGDA) 및 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA) 등, 당업계에 알려진 통상적인 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머를 1종 이상 사용할 수 있다.
전체 잉크 조성물 중 상기 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 15 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 35 중량%, 더욱 바람직하게는 약 28 중량%로서, 상기 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량이 15 중량% 미만일 경우에는 잉크의 점도 조절이 어려워지거나 반응성이 약화될 우려가 있고, 40 중량%를 초과할 경우에는 마찬가지로 잉크의 점도 조절이 어려워질 수 있고, 또한, 반응성이 과도하게 커질 수 있다.
상기 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머(또는, 단관능 아크릴 모노머)는, 잉크의 점도를 조절하고 기재와 인쇄층의 부착력을 향상시키는 것으로서, 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate; 2-HEA), 4-히드록시부틸 아크릴레이트(4-Hydroxybutyl Acrylate; 4-HBA), 히드록시프로필 아크릴레이트(hydroxypropyl acrylate; HPA), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate; 2-HEMA) 및 히드록시프로필 메타크릴레이트(hydroxypropyl methacrylate; HPMA) 등, 당업계에 알려진 통상적인 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머를 1종 이상 사용할 수 있으나, 부착력이 우수한 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)를 단독으로 사용하는 것이 바람직하다.
전체 잉크 조성물 중 상기 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 5 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 약 15 중량%로서, 상기 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 잉크의 점도 조절이 어려워지거나 기재와 인쇄층의 부착력이 불충분할 우려가 있고, 30 중량%를 초과할 경우에는 2 관능기 이상의 아크릴레이트 모노머 함량이 감소하여 반응성이 저하될 수 있다. 한편, 지금까지 상술한 아크릴 모노머는, 아크릴레이트 뿐만 아니라, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트나 메타크릴레이트에 치환기가 도입된 유도체 모두를 의미한다.
상기 광 개시제는, 자외선에 의한 경화 과정에 있어서, 잉크에 함유된 불포화 이중결합을 가지는 모노머가 반응하여 고분자를 형성하는 경화 반응이 일어나도록(개시되도록) 하는 것으로서, 상기 광 개시제의 예로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, a-디메톡시-a-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그밖에, 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, DarocurMBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F, ITX 등이 있으며, 이들 광 개시제는 1종 이상 사용할 수 있다.
전체 잉크 조성물 중 상기 광 개시제의 함량은 1 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 약 8 중량%로서, 상기 광 개시제의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 경화 반응이 충분하지 못할 우려가 있고, 15 중량%를 초과할 경우에는 모두 용해되지 않을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 잉크 조성물은, 필요에 따라, 부착력 증진제, 바인더, 중합억제제 및 계면활성제 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 부착력 증진제는 기재와 인쇄층의 부착력을 향상시킬 수 있는 것으로서, 상기 단관능 아크릴 모노머와 함께 사용될 경우, 부착력을 극대화 할 수 있다. 상기 부착력 증진제로는 알콕시 실란 화합물 및 포스페이트 아크릴레이트(phosphate acrylate) 등의 포스페이트계 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 상기 알콕시 실란 화합물의 예로는 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란(3-Glycidoxypropyl trimethoxysilane, KBM-403(Shin-Etsu사, 미국)), 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(3-Glycidoxypropyl methyldimethoxysilane, KBM-402), 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란(2-(3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, KBM-303), 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란(3-Glycidoxypropyl methyldiethoxysilane, KBE-402), 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란(3-Glycidoxypropyl triethoxysilane, KBE-403) 및 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyl trimethoxysilane, KBM-503) 등을 들 수 있고, 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 부착력 증진제가 사용될 경우 그 함량은, 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 7 중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 부착력 증진제의 함량이 1 중량% 미만이면 부착력이 저하될 수 있고, 10 중량%를 초과하면 상기 아크릴 모노머의 함량이 상대적으로 줄어들어 반응성이 저하되는 등, 상기 아크릴 모노머들을 사용함으로써 얻을 수 있는 효과가 미미해질 우려가 있다.
상기 바인더는 기재와 인쇄층의 부착력 및 표면경도를 조절하기 위해 포함될 수 있는 것으로서, 에폭시계 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 기재와 인쇄층의 부착력 및 표면경도를 조절할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 바인더가 사용될 경우 그 함량은, 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 3 중량%, 더욱 바람직하게는 약 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 바인더의 함량이 1 중량% 미만이면 기재와 인쇄층의 부착력 및 표면경도가 충분하지 않을 수 있고, 5 중량%를 초과하면 잉크의 점도가 너무 높아져 잉크젯 공정의 수행에 어려움이 있을 수 있다.
상기 중합억제제는 잉크를 상온에서 보관하는 동안 경화반응이 일어나지 않도록 하기 위한 것으로서, 모노메틸에테르 하이드로퀴논(MEHQ), 벤조퀴논, 카테콜, 페노티아진, N-니트로소페닐히드록시아민 및 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실 유리 라디칼 및 이들의 유도체로부터 선택된 1종 이상을, 전체 잉크 조성물 중 1 중량% 미만의 함량으로 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 잉크의 표면장력을 조절하여 제팅(jetting)이 원활하게 일어나게 하며, 또한, 유리 기판에서 잉크가 적절하게 퍼지도록 하는 것으로서, 전체 잉크 조성물 중 1 중량% 미만의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 계면활성제로는 불소계 계면활성제가 바람직하며, 상기 불소계 계면활성제의 구체적인 예로는 DIC(DaiNippon Ink & Chemicals) 사의 F-410, F-430, F-444, F-477, F-553, F-554, F-555, F-556, F-557, F-558, F-559, F-560, F-561, F-562, F-563, F-565, F-568, F-569, F-570, F-571, F-572, R-40, R-41, R-43, R-94, RS-55, RS-56, RS-72-K, RS-75, RS-78, RS-90 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물은, 10,000 mJ/cm2 이하의 에너지를 가지는 395 ㎚ 파장의 광원에서 (자외선) 경화가 가능한 것으로서, 페릴렌 블랙 또는 락탐 블랙 안료를 사용하여, UV 경화 후 고온 열처리를 하더라도 변색이나 크랙(crack) 등의 변형이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 잉크 조성물을 이용함으로써(즉, 5 ㎛ 수준의 두께로 인쇄하여 도막을 형성하면), 800 ㎚ 이상의 적외선 파장에서 투과율이 80 % 이상으로 유지되고(예를 들어, 850 ㎚의 투과율은 82 %이고, 940 ㎚의 투과율은 83 %), 가시광선 파장 영역(550 ㎚)의 투과율은 15 ~ 25 %로 유지되는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 잉크 조성물은, 잉크젯 방식으로 패턴 형성이 가능한 것으로서, 상온(25 ℃)에서 1 ~ 50 cP의 점도 및 18 ~ 40 N/m의 표면장력을 가지기 때문에, 잉크젯으로 젯팅(jetting)이 가능하다. 이와 같이, 터치윈도우의 제조 공정에서, 자외선 경화가 가능한 본 발명에 따른 잉크를 이용하여, 베젤(bezel) 및 적외선 센서부의 코팅층을 잉크젯 프린팅으로 형성시킴으로써, 공정에 소요되는 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명은, 전술한 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 이용하여 형성된 광학 필터를 제공하며, 상기 광학 필터가 800 ㎚ 이상의 적외선 파장에서 투과율이 80 % 이상으로 유지되고, 가시광선 파장 영역(550 ㎚)의 투과율은 15 ~ 25 %로 유지되는 조성물의 특성과 동일함은 자명한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 이용한 광학 필터 등의 IR 센서 코팅층의 제조방법을 간단히 설명하면, 상기 잉크 조성물로 잉크젯 프린팅 한 후, 자외선(UV) 가(假)경화시키는 단계; 및 395 ㎚ 파장의 UV LED 램프 등을 이용하여 자외선(UV) 본(本)경화시키는 단계를 포함한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물을 이용하여 적외선 센서 코팅층을 형성한 모습이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 이용하여, 베젤 층(100)을 먼저 인쇄(잉크젯)하여 UV 경화시킨 후, IR 층(200)을 곧바로 인쇄(잉크젯)하여 UV 경화시킬 수 있기 때문에, 베젤 인쇄 공정에서 IR 층 인쇄에 대한 공정시간 및 비용의 감소가 가능한 것이다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예 1] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 조성과 같이, 전체 잉크 조성물 총 중량에 대하여, 착색제로서 5 중량%의 페릴렌 블랙(perylene black) 안료, 1 중량%의 아크릴계 분산제, 다관능 아크릴 모노머로서 12 중량%의 DPHA, 3관능 아크릴 모노머로서 25 중량%의 TMPTA, 2관능 아크릴 모노머로서 27.9 중량%의 HPNDA, 단관능 아크릴 모노머로서 15 중량%의 2-HEA, 광개시제로서 3 중량%의 Irgacure 819, 3 중량%의 Irgacure 907 및 2 중량%의 ITX, 1 중량%의 에폭시 바인더(PD-7610, Almatex사), 부착력 증진제로서 5 중량%의 KBM-403, 0.05 중량%의 불소계 계면활성제(RS-75) 및 중합억제제로서 0.05 중량%의 MEHQ를 혼합한 후, 상기 혼합물을 6 시간 동안 교반하여, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 제조하였다. 한편, 하기 표 1에 있어서, 조성물을 구성하는 모든 성분의 함량 단위는 중량%이다.
실시예 1 실시예 2

착색제

X-55(염료)
페릴렌 블랙 5
락탐 블랙 5
카본 블랙
분산제 아크릴계 1 1

아크릴 모노머

DPHA(다관능) 12 12
TMPTA(3관능) 25 25
HPNDA(2관능) 27.9 27.9
2-HEA(단관능) 15 15
바인더 에폭시 바인더 1 1
부착력 증진제 KBM-403 5 5

광 개시제
Irgacure 819 3 3
Irgacure 907 3 3
ITX 2 2
계면활성제 불소계 0.05 0.05
중합억제제 MEHQ 0.05 0.05
[실시예 2] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 1에 나타낸 조성과 같이, 5 중량%의 페릴렌 블랙 안료 대신, 5 중량%의 락탐 블랙(lactam black) 안료를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 1] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
하기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 5 중량%의 페릴렌 블랙 안료 대신, 5 중량%의 카본 블랙(carbon black) 안료를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다. 한편, 하기 표 2에 있어서, 조성물을 구성하는 모든 성분의 함량 단위는 중량%이다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7

착색제

X-55(염료) 5
페릴렌 블랙 5 5 5 5 5
락탐 블랙
카본 블랙 5
분산제 아크릴계 1 1 1 1 1 1

아크릴 모노머
DPHA 12 12 8 12 12 12 12
TMPTA 25 25 25 25 25 10
HPNDA 27.9 28.9 31.9 32.9 28.9 42.9 52.9
2-HEA 15 15 15 15 15 15 15
바인더 에폭시 1 1 1 1 1 1
부착력 증진제 KBM-403 5 5 5 5 5 5


개시제
Irgacure
819
3 3 3 3 3 3 3
Irgacure
907
3 3 3 3 3 3 3
ITX 2 2 2 2 2 2 2
계면
활성제
불소계 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
중합
억제제
MEHQ 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
[비교예 2] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 5 중량%의 페릴렌 블랙 안료 대신, 염료인 5 중량%의 X-55(BASF사, 독일)를 사용하고, 2관능 아크릴 모노머인 HPNDA를 27.9 중량% 대신 28.9 중량% 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 3] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 다관능 아크릴 모노머인 DPHA를 12 중량% 대신 8 중량% 사용하고, 2관능 아크릴 모노머인 HPNDA를 27.9 중량% 대신 31.9 중량% 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 4] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 2관능 아크릴 모노머인 HPNDA를 27.9 중량% 대신 32.9 중량% 사용하고, 부착력 증진제인 KBM-403을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 5] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 2관능 아크릴 모노머인 HPNDA를 27.9 중량% 대신 28.9 중량% 사용하고, 바인더를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 6] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 3관능 아크릴 모노머인 TMPTA를 25 중량% 대신 10 중량% 사용하고, 2관능 아크릴 모노머인 HPNDA를 27.9 중량% 대신 42.9 중량% 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[비교예 7] 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물의 제조
상기 표 2에 나타낸 조성과 같이, 3관능 아크릴 모노머인 TMPTA를 사용하지 않고, 2관능 아크릴 모노머인 HPNDA를 27.9 중량% 대신 52.9 중량% 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[실시예 1~2, 비교예 1~7] 잉크 조성물로 제조된 시편의 물성 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 잉크 조성물을, 가로 50 mm, 세로 50 mm, 두께 0.5 ㎛의 크기를 가지는 정사각형 모양의 글라스(glass)에, 4 또는 5 ㎛의 두께로 잉크젯 프린팅하여 시편을 제작하였다. 이어서, 395 ㎚ 파장의 UV LED 램프를 이용하여 자외선 경화를 실시하였다. 경화된 상기 시편에 대해, 220 ℃에서 1 시간 동안 고온 열처리한 후, 가시광선 및 적외선 투과율 측정 실험, 표면경도 측정 실험 및 부착력 측정 실험을 수행한 후, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 한편, 상기 적외선 투과율은 UV-VIS Spectrometer를 이용하여, 380 내지 1,000 ㎚ 파장의 투과율을 측정하였고, 상기 표면경도는 연필경도계로 하중 1 ㎏, 긁기각도 45 도(°) 및 속도 3 mm/s 조건에서 측정하였으며(규격: ASTM D3363), 상기 부착력은 cross cut test를 실시 측정하여 0B 내지 5B로 평가하였다(규격: ASTM D3002, D3359).
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
고온열처리
(220℃, 1h) 후의 투과율 변화(550㎚)

1 %
이내

1 %
이내
적외선영역
파장
차단
50 %
이상
(변색)

1 %
이내

1 %
이내

1 %
이내

1 %
이내

1 %
이내
표면경도 5H 5H 5H 4H 3H 5H 4H 4H 4H
부착력 5B 5B 5B 5B 5B 0B 3B 5B 5B
경화감도 ×
상기 실시예 1 및 2로부터, 페릴렌 블랙 또는 락탐 블랙 안료를 사용한 경우 모두, UV 경화 후 고온열처리를 하더라도 변색이나 크랙(crack) 등의 변형이 발생하지 않았고, 투과율 변화는 1 % 이내, 표면경도는 5H, 부착력은 5B로서, 고온내열성 및 막 특성이 우수하게 나타난 것을 알 수 있으며, 5 ㎛ 수준의 두께로 인쇄하면 경화감도가 우수한 것 또한 알 수 있다. 또한, 카본 블랙이나 아닐린 블랙 안료가 모든 적외선 영역 파장의 빛을 차단하는 것에 비해, 실시예 1에서 사용된 페릴렌 블랙 안료 및 실시예 2에서 사용된 락탐 블랙 안료는, 적외선 영역의 투과율이 높게 나타나 적외선(IR) 잉크에 적용 가능함을 알 수 있다. 한편, 실시예 1 및 2에서 제조된 잉크 조성물은, 가시광선(550 ㎚) 투과율이 약 20 %, 적외선(800 ㎚ 이상) 투과율은 80 % 이상으로 나타났으며, 락탐 블랙 안료보다는 페릴렌 블랙 안료의 적외선 투과율이 다소 높게 나타났다.
상기 비교예 1은 실시예 1의 페릴렌 블랙 안료만 카본 블랙 안료로 변경한 것으로서, 적외선 영역의 파장을 차단하여 IR 잉크에 적용하는 것이 불가능하고, 상기 비교예 2는 안료 대신 적외선 영역 투과율이 우수한 염료를 사용한 것이지만, 염료는 고온열처리 과정에서 열 분해되어 변색이 발생하면서, 가시광선 투과율이 50 % 이상 증가하는 문제점이 발생하였다. 상기 비교예 3은 실시예 1의 다관능 아크릴 모노머인 DPHA의 함량을 12 중량%에서 8 중량%로 감소시킴으로 인해, 표면경도가 3H로 낮아진 것을 알 수 있고, 상기 비교예 4는 실시예 1에서 사용한 부착력 증진제(또는 실란 커플링제, KBM-403)를 사용하지 않음으로써, 부착력이 0B로 매우 낮게 나타났고, 상기 비교예 5는 실시예 1의 바인더를 제거함으로써 표면경도(4H) 및 부착력(3B)이 낮아진 것을 알 수 있으며, 상기 비교예 6 및 7은 실시예 1에서 사용된 3관능 모노머인 TMPTA의 함량을 줄이거나 제외시킨 것으로서, TMPTA의 첨가량이 줄어들수록 경화감도가 저하되는 것을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 페릴렌 블랙 또는 락탐 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 블랙 안료 또는 상기 유기 블랙 안료를 포함하는 안료 분산액;
    4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머;
    3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머;
    2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머;
    하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머; 및
    광 개시제;를 포함하며,
    800 ㎚ 이상의 적외선 파장에서 투과율이 80 % 이상이고, 200 ℃ 이상의 고온 열처리 후에도 투과율 변화가 1 % 이내로 유지되는 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 잉크 조성물의 표면경도는 5H이고, 부착력은 5B인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 잉크 조성물은 가시광선 파장 영역(550 ㎚)에서의 투과율이 15 ~ 25 %인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 유기 블랙 안료의 함량은 전체 잉크 조성물 중 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 전체 잉크 조성물 중 1 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 전체 잉크 조성물 중 10 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 전체 잉크 조성물 중 15 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머의 함량은 전체 잉크 조성물 중 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 광 개시제의 함량은 전체 잉크 조성물 중 1 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 4개 이상의 관능기를 가지는 아크릴 모노머는, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 및 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 3개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머는, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 2개의 관능기를 가지는 아크릴 모노머는, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 히드록시피발산 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(HPNDA), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(DPGDA) 및 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 하나의 관능기를 가지는 아크릴 모노머는, 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA), 4-히드록시부틸 아크릴레이트(4-HBA), 히드록시프로필 아크릴레이트(HPA), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-HEMA) 및 히드록시프로필 메타크릴레이트(HPMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 광 개시제는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, a-디메톡시-a-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 안료 분산액은, 상기 안료 분산액 100 중량부에 대하여 3 내지 40 중량부의 유기 블랙 안료, 상기 안료 분산액 100 중량부에 대하여 2 내지 6 중량부의 분산제 및 상기 안료 분산액 100 중량부에 대하여 65 내지 85 중량부의 반응성 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 안료 분산액의 함량은 전체 잉크 조성물 중 10 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 반응성 모노머는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(NPGDA), 히드록시피발산 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(HPNDA), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(DPGDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기가 2 또는 3개인 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 잉크 조성물은 10,000 mJ/cm2 이하의 에너지를 가지는 395 ㎚ 파장의 광원에서 경화가 가능한 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  19. 청구항 1에 있어서, 상기 잉크 조성물은 잉크젯으로 젯팅(jetting)이 가능하도록, 상온(25 ℃)에서 1 ~ 50 cP의 점도 및 18 ~ 40 N/m의 표면장력을 가지는 것을 특징으로 하는, 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물.
  20. 청구항 1에 따른 고온 내열성이 강화된 잉크젯용 자외선 경화 적외선 투과 잉크 조성물을 이용하여 형성된 광학 필터.
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