KR20190098234A - 경화성 고굴절률 잉크 조성물 및 잉크 조성물로부터 제조된 물품 - Google Patents
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Abstract
경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트, 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트, 및 광개시제를 포함한다. 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하로 잉크젯 인쇄가능하고, 용매가 없다. 본 잉크 조성물은, 인쇄되고 경화될 때, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명하다. 경화된 잉크 조성물은, 1 내지 16 마이크로미터의 두께로 경화될 때, 표면 조도가 5 나노미터 이하이다.
Description
본 발명은 전형적인 중합체 조성물에 비해 높은 굴절률을 가지며, 인쇄가능하며, 인쇄되고 경화되어 물품을 형성할 수 있는 경화성 조성물에 관한 것이다.
점점 더, 광학 디바이스는 더 복잡해지고 있고 더욱 더 많은 기능적 층을 수반한다. 광이 광학 디바이스의 층을 통해 이동할 때, 광은 매우 다양한 방식으로 층에 의해 변경될 수 있다. 예를 들어, 광은 반사, 굴절 또는 흡수될 수 있다. 많은 경우에, 비-광학적인 이유로 광학 디바이스에 포함되는 층은 광학 특성에 불리한 영향을 준다. 예를 들어, 광학적으로 투명하지 않은 지지 층이 포함되는 경우, 광학적으로 투명하지 않은 지지 층에 의한 광의 흡수는 전체 디바이스의 광 투과율에 불리한 영향을 줄 수 있다.
다층 광학 디바이스에 대한 하나의 일반적인 어려움은, 상이한 굴절률의 층들이 서로 인접할 때, 광의 굴절이 그들의 계면에서 일어날 수 있다는 것이다. 일부 디바이스에서는, 이러한 광의 굴절이 바람직하지만, 다른 디바이스에서는 굴절이 바람직하지 않다. 2개의 층 사이의 계면에서의 이러한 광의 굴절을 최소화하거나 제거하기 위해, 계면을 형성하는 2개의 층들 사이의 굴절률 차이를 최소화하기 위한 노력이 이루어져 왔다. 그러나, 더 광범위한 재료가 광학 디바이스 내에서 사용됨에 따라, 굴절률의 매칭이 점점 더 어려워졌다. 광학 디바이스에 빈번하게 사용되는 유기 중합체 필름 및 코팅은 제한된 범위의 굴절률을 갖는다. 더 높은 굴절률의 재료가 광학 디바이스에 점점 더 많이 사용됨에 따라, 적합한 광학 특성, 예컨대 바람직한 굴절률 및 광학 투명도를 가지며 유기 중합체의 바람직한 특징, 예컨대 가공 용이성, 가요성 등을 여전히 보유하는 유기 중합체 조성물을 제조하는 것이 점점 더 어려워지게 되었다.
경화성 잉크 조성물, 경화성 잉크 조성물로부터 제조된 물품, 경화성 잉크 조성물을 사용하여 물품을 제조하는 방법, 및 경화성 잉크 조성물을 제조하기에 바람직한 특성을 갖는 단량체가 본 명세서에 개시된다. 일부 실시 형태에서, 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트, 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트, 및 광개시제를 포함한다. 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하로 잉크젯 인쇄가능하고, 용매가 없다. 본 잉크 조성물은, 인쇄되고 경화될 때, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명하다.
또한, 물품이 개시되는데, 일부 실시 형태에서 본 물품은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재, 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분에 인접한 경화된 유기 층 - 경화된 유기 층은 가교결합된 (메트)아크릴레이트-기반 층을 포함하고, 두께가 1 내지 16 마이크로미터이고, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명함 -, 및 경화된 유기 층과 접촉한 상태에 있는 무기 배리어(barrier) 층을 포함한다.
또한, 물품의 제조 방법이 개시되는데, 본 방법은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계, 경화성 잉크 조성물을 제공하는 단계 - 경화성 잉크 조성물은 전술된 경화성 잉크 조성물을 포함함 -, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계, 경화성 층을 경화시켜, 경화된 유기 층을 형성하는 단계, 및 경화된 유기 층 상에 무기 배리어 층을 침착시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 경화성 잉크 조성물을 형성하기 위하여, 특정 속성을 갖는 단량체가 이용된다. 또한, 아크릴레이트 화합물이 개시되는데, 본 화합물은 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만이고, 화학식 III의 구조를 갖는다:
[화학식 III]
본 출원은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시 형태의 하기의 상세한 설명을 고려할 때 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 물품의 일 실시 형태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 물품을 함유하는 디바이스의 단면도이다.
예시된 실시 형태의 하기의 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시 형태가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 그 실시 형태가 이용될 수 있고, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적 변화가 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 도면들에서 사용되는 동일한 도면 부호들은 동일한 구성요소들을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표지된 다른 도면의 그 구성요소를 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 물품의 일 실시 형태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 물품을 함유하는 디바이스의 단면도이다.
예시된 실시 형태의 하기의 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시 형태가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 그 실시 형태가 이용될 수 있고, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적 변화가 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 도면들에서 사용되는 동일한 도면 부호들은 동일한 구성요소들을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표지된 다른 도면의 그 구성요소를 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
광학 디바이스는 점점 더 복잡해지고 있으며, 이는 거기에 사용되는 재료에 영향을 준다. 특히, 유기 중합체 재료가 광학 디바이스에서 널리 사용되고 있지만, 이들은 성능에 필요한 엄격한 요건 및 요구를 여전히 충족시켜야 한다.
예를 들어, 얇은 유기 중합체 필름은 광학 디바이스에서 접착제, 보호층, 스페이서 층 등으로서의 광범위한 용도에 있어서 바람직하다. 물품이 더 복잡해짐에 따라, 이들 층에 대한 물리적 요구가 증가해 왔다. 예를 들어, 광학 디바이스가 더 콤팩트해짐에 따라, 이들은 종종 추가 층을 포함하여, 그 결과 더 얇은 층에 대한 필요성이 증가하고 있다. 동시에, 이들 층은 더 얇기 때문에, 이들 층은 또한 더 정밀할 필요가 있다. 예를 들어, (1 마이크로미터 두께의) 얇은 스페이서 층은 적절한 이격 기능을 제공하기 위하여 평평하고 갭 및 홀이 없어야 할 필요가 있다. 이는 정밀하고 일관된 방식으로의 유기 층이 침착될 것을 필요로 한다.
추가로, 이들 층은 그들의 물리적 역할(접착, 보호, 이격 등)을 충족해야 할 뿐만 아니라, 이들은 또한 필요한 광학 특성을 제공해야 한다. 점점 더 중요해지고 있는 특성들 중에는 굴절률이 있다. 다층 물품의 층을 통해 광이 이동할 때, 광은 층들 사이의 계면과 접하게 된다. 층들의 굴절률이 상이하면, 광은 굴절될 수 있다. 따라서, 이러한 굴절을 최소화하기 위하여, 다층 물품 내의 층들의 굴절률의 매칭이 바람직하다.
유기 중합체 재료의 정밀하고 일관된 침착을 제공하기 위해 개발되어 온 방법들 중에는 인쇄 기법이 있다. 인쇄 기법에서는, 경화 시에 중합체를 형성하는 중합체 또는 경화성 조성물이 기재 표면 상에 인쇄되어 층을 형성한다. 인쇄가능한 중합체의 경우, 인쇄될 수 있는 용액 또는 분산물을 제조하기 위하여, 전형적으로 용매가 첨가된다. 용매가 사용되는 경우, 인쇄하여 원하는 중합체 층을 생성한 후에, 전형적으로 건조 단계가 필요하다. 경화 시에 중합체를 형성하는 경화성 조성물의 경우에, 경화성 조성물은 용매를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 용매가 사용되는 경우, 층은 또한 건조될 수 있다. 이어서, 전형적으로 열 또는 방사선(예컨대, UV 광)의 적용 및 적합한 개시제를 사용하여, 경화성 조성물을 경화시킨다. 매우 다양한 인쇄 기법이 사용될 수 있으며, 임의의 기재 형상 및 토포그래피에 대한 탁월한 정밀도로 인해 잉크젯 인쇄가 특히 바람직하다. 그러나, 층 두께 및 층 평활도에 대한 증가된 정밀도 요건에 의해, 용매를 함유하는 잉크젯 인쇄가능한 잉크의 사용은 덜 바람직해지는데, 그 이유는, 잉크젯 코팅된 층의 건조가 층 두께 및 층 평활도에 악영향을 미칠 수 있고, 용매가 기재 상에 유해한 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 용매계 조성물은 취급 및 건조 시에 추가의 주의를 필요로 하기 때문에, 환경상 및 경제상 이유로 인해 용매가 점점 더 불리해지고 있다.
박막 층을 이용하는 광학 디바이스의 예는 OLED(유기 발광 다이오드) 디바이스이다. 특히, 유기 발광 디바이스는 소정의 액체 및 가스, 예컨대 수증기 및 산소의 투과로부터의 분해에 취약하다. 이들 액체 및 가스에 대한 투과성을 감소시키기 위하여, 배리어 코팅이 OLED 디바이스에 적용되는데, 이는 당업계에서 박막 봉지(thin film encapsulation)로 알려져 있다. 전형적으로, 이들 배리어 코팅은 고굴절률을 갖는 무기 코팅이다. 전형적으로 무기 배리어 코팅은 단독으로 사용되지 않고, 오히려 배리어 적층체(barrier stack)가 사용되는데, 이는 다수의 다이애드(dyad)를 포함할 수 있다. 다이애드는 배리어 층 및 디커플링 층(decoupling layer)을 포함하는 2-층 구조이다. 디커플링 층은 무기 배리어 층의 침착을 위한 평탄화되고/되거나 매끄러운 표면을 제공한다.
미국 특허 출원 공개 제2015/0349295호(보에쉬(Boesch) 등)는 배리어 코팅으로서 다이애드를 이용하는 디바이스를 기재하는데, 여기서는 다이애드가 유기-무기 하이브리드 재료인 제1 층(디커플링 층) 및 무기 배리어 층인 제2 층을 포함한다. 유기-무기 하이브리드 디커플링 층은 유기금속 중합체 또는 무기 나노입자를 갖는 유기 매트릭스를 포함하여, 무기 재료가 굴절률을 상승시켜 무기 배리어 층 굴절률과 더 우수하게 정합되게 한다.
그러나, 미국 특허 출원 공개 제2015/0349295호에서 사용된 유기-무기 하이브리드 재료는 인쇄가능하지 않다. 따라서, 이들 재료와 함께 사용하기에 적합한 코팅 방법이 제한된다.
본 발명에서는, 인쇄가능한 경화성 잉크가 기재되는데, 본 잉크는 그것을 다층 광학 디바이스 내의 층들의 형성에 적합하게 하는 다수의 특성을 갖는다. 이들 특성 중 다수는 서로 모순되며, 이에 따라 잉크 조성물이 이들 모순된 특성을 겸비할 수 있다는 것은 예상치 못한 일이다. 예를 들어, 제형은 경화될 때 1.55 초과의 비교적 높은 굴절률을 갖는다. 이러한 고굴절률을 달성하기 위하여, 방향족 단량체가 사용되며, 이들 방향족 단량체는 전형적으로 비교적 높은 점도를 갖는다. 그러나, 특히 잉크젯 인쇄를 위해 인쇄가능하기 위하여, 점도는 너무 높을 수는 없으며, 그렇지 않으면 프린트헤드 상의 미세 노즐이 막힐 수 있다. 종종, 이러한 점도 문제는 용매를 사용하여 단량체 혼합물을 희석시켜 그의 점도를 감소시킴으로써 극복될 수 있다. 용매의 사용은 본 발명의 잉크에 적합하지 않은데, 그 이유는, 제조된 코팅을 건조시켜야 하는 것이 바람직하지 않으며, 건조 결함은 박막 봉지 응용에 중요한 속성인 표면 평활도에 불리한 영향을 주는 것으로 알려져 있기 때문이다. 광학 디바이스를 위한 많은 응용에서, 코팅은 정밀할 것, 즉 건조 시에 두께 또는 평활도를 잃지 않을 것이 요구된다. 따라서, 본 발명의 잉크는 "100% 고형물"이며, 이는, 이것이 휘발성 용매를 함유하지 않고 표면 상에 침착되는 실질적으로 모든 물질이 표면 상에 남아 있음을 의미한다. 잉크의 점도를 감소시키는 데 사용될 수 있는 다른 기법은 잉크의 온도를 실질적으로 상승시키는 것이다. 그러나, 이 또한 본 발명의 잉크에 바람직하지 않은데, 그 이유는, 이런 경우에, 원하는 표면 조도(예컨대, 5 나노미터 미만의 표면 조도)를 달성하기 위해 잉크가 기재 상에 균일하게 펼쳐지도록 하기 위해 기재가 적어도 동일한 온도로 가열될 필요가 있기 때문이다. 잉크 패턴의 재현성 및 온도 균일성에 대한 문제로 인해 제조 환경에서 대형 기재를 가열하는 것은 실용적이지 않다.
따라서, 본 발명의 경화성 조성물은 잉크로서 유용한데, 이는, 예를 들어, 용매의 사용 없이 그리고 실온 내지 65℃, 또는 더 바람직하게는 실온 내지 35℃의 온도에서 잉크젯 인쇄 기법에 의해 인쇄될 수 있음을 의미한다. 전형적으로 인쇄가능한 경화성 조성물은 이들 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하이다. 일부 실시 형태에서, 잉크는 점도가 20 센티푸아즈 이하이다. 잉크는 표면 장력이 25 내지 40 dyn/cm의 범위인 것이 또한 바람직하다. 이보다 낮은 표면 장력은 프린트헤드 상에서 노즐을 빠져나갈 수 없을 수 있고 바람직한 구형 액적 형상을 형성하지 않을 수 있다. 너무 높은 표면 장력은 잉크가 기재 상에 충분히 펼쳐져서 얇은 층을 형성하는 것을 어렵게 할 수 있다.
경화성 조성물의 사용에 있어서 고유한 다른 복잡한 인자는 저장 수명이다. 단, 공반응성인 재료가 혼합되면, 이들이 조기에 반응할 수 있는 가능성이 있다. 이는 조성물, 예컨대 잉크에 대한 어려움인데, 그 이유는, 심지어 소량의 조기 반응조차도 점도를 증가시켜 조성물을 인쇄 불가능하게 할 수 있기 때문이다. 추가로, 실제적인 이유로, 유용한 저장 수명을 갖는 경화성 조성물을 갖는 것이 매우 바람직하다. 본 발명의 경화성 잉크 조성물은 실시예 섹션에 나타낸 바와 같이 바람직한 저장 수명 특성을 갖는다. 경화성 잉크 조성물은 저장 수명 시간이 적어도 1주이며, 많은 실시 형태에서는 1주보다 훨씬 더 길다.
경화성 잉크 조성물이 코팅되고 경화되어 경화된 유기 층을 형성할 때, 경화된 유기 층은 굴절률이 적어도 1.55이고 광학적으로 투명하다. 일부 실시 형태에서, 굴절률은 적어도 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 또는 1.70이다. 상기에 언급된 바와 같이, 경화된 유기 층은 얇은 것이 바람직하다. 일부 실시 형태에서, 경화된 유기 층은 두께가 1 내지 16 마이크로미터이고, 표면 조도가 10 나노미터 미만, 일부 실시 형태에서는 5 나노미터 미만이다. 이러한 방식으로, 경화된 유기 층은 전술된 바와 같은 OLED 디바이스의 박막 봉지에서 디커플링 층으로서 사용하기에 적합하다.
본 명세서에 기재된 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트, 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 또는 헤테로알킬렌 기와 방향족 기의 조합을 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트, 및 광개시제를 포함하는 반응성 액체 혼합물이다. 모든 성분들은 본질적으로 서로 균일하게 용해되어 인쇄가능한 용액을 형성한다.
또한, 물품, 특히 필름, 기재 및 코팅의 다수의 층을 포함하는 광학 물품이 본 명세서에 개시된다. 본 발명의 물품 중에는, 기재, 기재에 인접한 경화된 유기 층, 및 경화된 유기 층 상에 배치된 무기 배리어 층을 포함하는 물품이 있다. 경화된 유기 층은, 두께가 1 내지 16 마이크로미터이고, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명한 가교결합된 (메트)아크릴레이트계 층을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 굴절률은 적어도 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 또는 1.70이다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 특징부 크기, 양, 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 이어지는 명세서 및 첨부된 청구범위에 기술된 수치적 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시를 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함)와 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 그 내용이 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 복수의 지시 대상을 갖는 실시 형태를 포함한다. 예를 들어, "층"에 대한 언급은 1개, 2개 또는 그 초과의 층을 갖는 실시 형태를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 그 내용이 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 그의 의미에 "및/또는"을 포함하는 것으로 사용된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "인접한"은 다른 층에 근접한 2개의 층을 지칭한다. 인접한 층들은 서로 직접 접촉한 상태일 수 있거나, 또는 개재 층이 존재할 수 있다. 인접한 층들 사이에는 빈 공간이 없다.
경화성 잉크 조성물은 "실질적으로 무용매" 또는 "무용매"이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "실질적으로 무용매"는 5 중량%, 4 중량%, 3 중량%, 2 중량%, 1 중량% 및 0.5 중량% 미만의 비중합성(예를 들어, 유기) 용매를 갖는 경화성 잉크 조성물을 지칭한다. 용매의 농도는 공지된 방법, 예컨대 (ASTM D5403에 기재된 바와 같은) 가스 크로마토그래피로 결정될 수 있다. 용어 "무용매"는 용매가 조성물에 존재하지 않음을 내포한다. 경화성 잉크 조성물이 실질적으로 무용매이든 무용매이든 간에, 어떠한 용매도 의도적으로 첨가되지 않음에 유의하여야 한다.
전형적으로, 경화성 잉크 조성물은 "100% 고형물"로 기재된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "100% 고형물"은, 휘발성 용매를 함유하지 않고 표면 상에 침착된 모든 물질이 거기에 남아 있고, 모든 휘발성 물질이 코팅으로부터 손실되지 않는 경화성 잉크 조성물을 지칭한다.
용어 "Tg" 및 "유리 전이 온도"는 상호교환 가능하게 사용된다. 측정되는 경우, 달리 지시되지 않는 한, Tg 값은 10℃/분의 스캔 속도로 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 결정된다. 전형적으로, 당업자에게 이해되는 바와 같이, 공중합체에 대한 Tg 값은 측정하지 않고, 이들 단량체로부터 제조된 단일중합체에 대해 단량체 공급처에 의해 제공된 Tg 값을 사용하여, 잘 알려진 폭스 식(Fox Equation)을 사용하여 계산된다.
용어 "실온"과 "주위 온도"는 상호교환 가능하게 사용되며, 이들의 통상적인 의미를 가지며, 즉 20 내지 25℃의 온도를 의미한다.
경화된 층을 지칭하기 위해 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "유기"는, 층이 유기 재료로부터 제조되고 무기 재료가 없음을 의미한다.
용어 " (메트)아크릴레이트"는 알코올의 단량체 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르를 지칭한다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체 또는 올리고머는 본 명세서에서 총체적으로 " (메트)아크릴레이트"로 지칭된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴레이트-기반"은, 적어도 하나의 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하고 추가의 (메트)아크릴레이트 또는 비-(메트)아크릴레이트 공중합성 에틸렌계 불포화 단량체를 함유할 수 있는 중합체 조성물을 지칭한다. (메트)아크릴레이트 기반 중합체는 대부분(즉, 50 중량% 초과)의 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함한다.
용어 "자유 라디칼 중합성" 및 "에틸렌계 불포화"는 상호교환 가능하게 사용되며, 자유 라디칼 중합 메커니즘을 통해 중합될 수 있는 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 반응성 기를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "탄화수소 기"는 주로 또는 오로지 탄소 및 수소 원자를 함유하는 임의의 1가 기를 지칭한다. 알킬 및 알릴 기는 탄화수소 기의 예이다.
용어 "알킬"은 포화 탄화수소인 알칸의 라디칼인 1가 기를 지칭한다. 알킬은 선형, 분지형, 환형 또는 이들의 조합일 수 있으며, 전형적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 알킬 기는 1 내지 18개, 1 내지 12개, 1 내지 10개, 1 내지 8개, 1 내지 6개, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다. 알킬 기의 예에는 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, n-헵틸, n-옥틸 및 에틸헥실이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 "아릴"은 방향족이고 카르보사이클릭인 1가 기를 지칭한다. 아릴은 방향족 고리에 연결되거나 융합된 1 내지 5개의 고리를 가질 수 있다. 다른 고리 구조는 방향족, 비방향족 또는 이들의 조합일 수 있다. 아릴 기의 예에는 페닐, 바이페닐, 터페닐, 안트릴, 나프틸, 아세나프틸, 안트라퀴노닐, 페난트릴, 안트라세닐, 피레닐, 페릴레닐 및 플루오레닐이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 "알킬렌"은 알칸의 라디칼인 2가 기를 지칭한다. 알킬렌은 직쇄형, 분지형, 환형 또는 이들의 조합일 수 있다. 알킬렌은 종종 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 알킬렌은 1 내지 18개, 1 내지 12개, 1 내지 10개, 1 내지 8개, 1 내지 6개, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다. 알킬렌의 라디칼 중심은 동일한 탄소 원자 상에 있을 수 있거나(즉, 알킬리덴), 상이한 탄소 원자 상에 있을 수 있다.
용어 "헤테로알킬렌"은 티오, 옥시 또는 -NR-(여기서, R은 알킬임)에 의해 연결된 적어도 2개의 알킬렌 기를 포함하는 2가 기를 지칭한다. 헤테로알킬렌은 선형, 분지형, 환형이거나, 알킬 기로 치환되거나 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 헤테로알킬렌은 헤테로원자가 산소인 폴리옥시알킬렌, 예를 들어 -CH2CH2(OCH2CH2)nOCH2CH2-이다.
용어 "헤테로방향족" 또는 "헤테로아릴"은 상호교환 가능하게 사용되며, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 고리 구조 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 방향족 고리를 지칭한다.
용어 "아릴렌"은, 카르보사이클릭이고 방향족인 2가 기를 지칭한다. 이 기는 연결되거나, 융합되거나, 또는 이들의 조합인 1 내지 5개의 고리를 갖는다. 다른 고리는 방향족, 비방향족, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 아릴렌 기는 최대 5개의 고리, 최대 4개의 고리, 최대 3개의 고리, 최대 2개의 고리 또는 1개의 방향족 고리를 갖는다. 예를 들어, 아릴렌 기는 페닐렌일 수 있다.
용어 "헤테로아릴렌"은, 카르보사이클릭이고 방향족이며 황, 산소, 질소 또는 할로겐, 예를 들어 불소, 염소, 브롬 또는 요오드와 같은 헤테로원자를 함유하는 2가 기를 지칭한다.
용어 "아르알킬렌"은 화학식 -Ra-Ara-의 2가 기를 지칭하며, 여기서, Ra는 알킬렌이고, Ara는 아릴렌이다(즉, 알킬렌이 아릴렌에 결합된다).
달리 지시되지 않는다면, "광학적으로 투과성"은 적어도 일부의 가시광 스펙트럼(약 400 nm 내지 약 700 nm)에 걸쳐 높은 광 투과율을 갖는 층, 필름, 또는 물품을 지칭한다. 전형적으로 광학적으로 투과성인 층, 필름, 또는 물품은 적어도 80%의 광 투과율을 갖는다.
달리 지시되지 않는다면, "광학적으로 투명한"은 적어도 일부의 가시광 스펙트럼(약 400 nm 내지 약 700 nm)에 걸쳐 높은 광 투과율을 가지며 낮은 탁도(haze)를 나타내는 층, 필름, 또는 물품을 지칭한다. 전형적으로 광학적으로 투명한 층, 필름, 또는 물품은 가시광 투과율 값이 적어도 80%, 종종 적어도 90%이고, 탁도 값이 5% 이하, 종종 2% 이하이다. 광 투과율 및 탁도는 실시예 섹션에 기재된 기법을 사용하여 측정될 수 있다.
인쇄가능한, 그리고 이에 따라 잉크로서 기재되는 경화성 조성물이 본 명세서에 개시된다. 경화성 조성물은 잉크로서 사용될 필요는 없으며, 즉 이것은 인쇄되고 이어서 경화될 필요는 없으며, 경화성 조성물은 매우 다양한 방식으로 기재 표면에 전달될 수 있지만, 이것은 인쇄될 수 있다. 특히, 본 발명의 인쇄가능한 조성물은 전형적으로 잉크젯 인쇄될 수 있는데, 이는, 이것이 잉크젯 인쇄되기에 적절한 점도 및 다른 속성을 가짐을 의미한다. 용어 "잉크젯 인쇄가능한"은 공정 설명 또는 제한이 아니라, 오히려 재료 설명이며, 이는, 경화성 조성물이 잉크젯 인쇄될 수 있고, 조성물이 반드시 잉크젯 인쇄되었음을 의미하지는 않는다. 이는 "고온 용융 가공성"이라는 표현과 유사한데, 이는, 조성물이 고온 용융 가공될 수 있음을 의미하지만, 조성물이 고온 용융 가공되었음을 의미하지는 않는다.
본 발명의 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트, 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트, 및 광개시제를 포함한다. 잉크 조성물은 잉크젯 인쇄가능하고 용매가 없다. '용매가 없다'는 것은 경화성 잉크 조성물에 용매가 첨가되지 않고, 경화성 조성물에서 용매가 검출가능하지 않음을 의미한다. 용어 "용매"는 본 명세서에서 일반적으로 확립된 기술 용어와 일치되게 사용되며, 실온에서 액체인 휘발성 유기 및 비-유기 물질을 포함한다.
본 발명의 경화성 잉크 조성물은, 기재 표면에 접촉되고 경화될 때, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명하다. 일부 실시 형태에서, 굴절률은 1.60 이상이다. 일부 실시 형태에서, 굴절률은 적어도 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 또는 1.70이다. 굴절률은 실시예 섹션에 기재된 바와 같이 측정된다. 전형적으로, 경화성 잉크 조성물은 인쇄에 의해, 특히 잉크젯 인쇄에 의해 기재 표면에 접촉되지만, 상기에 언급된 바와 같이 경화성 잉크 조성물을 기재 표면에 접촉시키는 다른 방법이 또한 적합하다.
잉크젯 인쇄적성(printability)을 제공하는 데 필요한 속성들 중 하나는 점도이다. 본 발명의 경화성 잉크 조성물은 전형적으로 이들을 잉크젯 인쇄에 적합하게 하는 점도를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 경화성 잉크는 실온 내지 65℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하이다. 다른 실시 형태에서, 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하이다. 전술된 바와 같이, 이러한 점도는 용매의 사용 없이 달성된다. 점도는 실시예 섹션에 기재된 바와 같은 잘 알려진 표준 기법을 사용하여 측정된다.
점도 및 굴절률의 원하는 특성을 달성하기 위하여, (메트)아크릴레이트 단량체들의 혼합물인 본 발명의 경화성 잉크 조성물이 사용된다. 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트, 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트, 및 광개시제를 포함한다. 이들 성분 각각은 하기에 더 상세히 기재된다.
매우 다양한 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체가 본 발명의 경화성 잉크 조성물에 사용하기에 적합하다. 전형적으로, 이들 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체는 일작용성이다. 단일 일작용성 (메트)아크릴레이트 단량체가 사용될 수 있거나, 일작용성 (메트)아크릴레이트 단량체들의 혼합물이 사용될 수 있다. 일반적으로, 적어도 하나의 일작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 I의 화합물(하기에 나타냄)을 포함한다:
[화학식 I]
(여기서, 적어도 하나의 R1은 방향족 치환체를 포함하고, t는 1 내지 4의 정수이고, R2는 수소 또는 메틸임).
매우 다양한 방향족 치환체가 R1 기 또는 기들에 적합하다. 전형적으로, 적어도 하나의 방향족 치환체 R1은 유형 -CH2-Ar의 치환 또는 비치환된 방향족 기, 또는 유형 -X-Ar의 헤테로원자 연결된 방향족 기를 포함하며, 여기서 X는 S 또는 O이고, 각각의 Ar은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들이다.
따라서, R1 기 또는 기들은 하기와 같은 다양한 방향족 치환체를 포함할 수 있다:
방향족 치환체 R1은 일반적으로 적어도 하나의 2가(예를 들어, 알킬렌 또는 에테르) 연결기에 의해 벤질 기의 방향족 고리에 결합된다. 일부 실시 형태에서, 방향족 치환체 R1은 2개 이상의 2가(예를 들어, 알킬렌 또는 에테르) 연결기에 의해 방향족 벤질 고리에 결합된다. 각각의 *는 화학식 I의 방향족 고리에 대한 부착점(들)을 나타내고; Ar은 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기이다.
일부 유리한 실시 형태에서, t는 1이다. 따라서, 화학식 I에 대한 대표적인 구조는 하기를 포함한다:
t가 1이고 R1 기가 *-S-Ar인 실시 형태들 중 일부에서, 화합물은 화학식 IA의 일반 구조를 가질 수 있다:
[화학식 IA]
여기서, R2는 H 또는 CH3이고, X는 O, S, 또는 단일 결합이고, Q는 O, S, SiR2(여기서, R은 알킬 기임), 카르보닐 기(C=O), 아미노 기 NR(여기서, R은 수소 또는 알킬임), 또는 SO2 기이고, n은 0 내지 10의 범위이고 (예를 들어, n은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10이고), L은, 하이드록실 기로 선택적으로 치환된 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기이다.
하나의 특히 적합한 화학식 IA의 단량체는, R2가 수소이고, n이 1이고, L이 -CH2- 기이고, X가 단일 결합이고, Q가 황인 것이다. 이러한 단량체는 하기 화학식 III으로 나타낸다:
[화학식 III]
이러한 단량체와 유사한 화합물이 문헌에, 예를 들어 대한민국 특허 출원 공개 제101,254,325B1호에 보고되어 있지만, 이러한 단량체는 특히 바람직한 점도 및 굴절률 특징을 갖는 것으로 밝혀져 있다. 특히, 화학식 III의 단량체는 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 심지어는 25℃에서의 점도가 13 센티푸아즈이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만, 또는 심지어는 1.620 미만이다.
화학식 I의 단량체의 다른 실시 형태에서, t는 1 초과이다. 일 실시 형태에서, t는 3이다. 대표적인 하나의 구조는 하기와 같다:
시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터의 다양한 방향족 알코올이 출발 물질로서 입수가능한데, 이것은 (메트)아크릴산 또는 (메트)아크릴산 유도체와 반응함으로써 (메트)아크릴레이트로 전환될 수 있다. 특히 적합한 일작용성 (메트)아크릴레이트 단량체는 미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 미원 스페셜티 케미칼스(Miwon Specialty Chemicals)로부터 미라머(MIRAMER) M1192 또는 미라머 M1192H로 구매가능한 바이페닐메틸 아크릴레이트(여기서, R1은 페닐 기임), 및 화학식 III의 단량체 - 이의 합성은 실시예 섹션에 제시되어 있음 - 를 포함한다.
경화성 잉크 조성물에 사용되는 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체의 양은 변동될 수 있다. 전형적으로, 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체는 경화성 잉크 조성물 내의 대부분의 단량체이다. 이는, 경화성 잉크 조성물의 50 중량% 초과가 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체임을 의미한다. "방향족 (메트)아크릴레이트 단량체"는, 하나 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체가 사용되는 경우, 존재하는 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체 모두를 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 경화성 잉크 조성물은 75 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 경화성 잉크 조성물은 90 중량% 이상의 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함한다. 상기에 언급된 바와 같이, 전형적으로 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체는 일작용성 (메트)아크릴레이트이다.
일부 실시 형태에서, 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체는 굴절률이 1.50 초과(예를 들어, 적어도 1.51 또는 1.52)이며, 굴절률이 1.60 초과일 수 있다. 일반적으로 이들 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체는 비-할로겐화된다(예를 들어, 비-브롬화된다). 일부 실시 형태에서, 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체는 굴절률이 적어도 1.53, 1.54, 1.55, 1,56, 1,57, 1.58, 1.59, 1.60, 또는 1.61, 그리고 전형적으로는 1.65 이하이다.
본 발명의 경화성 잉크 조성물은 또한 일반 화학식 II의 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트를 포함한다:
[화학식 II]
H2C=CR2-(CO)-O-A-O-(CO)-R2C=CH2
여기서, R2는 수소 또는 메틸이고, (CO)는 카르보닐기 C=O이고, A는 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 포함하는 2가 기이다. 헤테로방향족 기의 예에는 티아다이아졸 기, 티아졸 기, 및 티오펜 기가 포함된다. 융합된 방향족 기의 예에는 나프틸 기, 안트라세닐 기, 및 플루오레닐 기가 포함된다. 헤테로알킬렌 기의 예에는 폴리에틸렌 옥사이드 기, 폴리프로필렌 옥사이드 기, 폴리티오에테르 기 등이 포함된다. 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기의 예에는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖고 1 내지 10개의 반복 단위를 갖는 이작용성 알킬렌 기를 갖고, 이작용성 방향족 기, 예컨대 페닐렌, 벤질렌, 또는 연결된 벤질렌 기를 함유하는 것들을 포함한다. 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 함유하는 화합물은 일반 화학식 IIA로 기재될 수 있다:
[화학식 IIA]
각각의 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고, Z는 -C(CH3)2-, -CH2-, O, S 또는 단일 결합이고, 각각의 Q는 독립적으로 O 또는 S이고, L은 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 기이고, n은 0 내지 10 범위의 정수이다. 전형적으로, L은 C2-C6 알킬렌 기를 포함하며, 더 전형적으로는 L은 C2 또는 C3이고, n은 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 II로 기재된 특히 적합한 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 예에는 헤테로방향족 화합물: 1,3,4-티아다이아졸-2,5-다이일(비스(설판다이일))비스(에탄-2,1-다이일) 다이아크릴레이트(TDZDA)를 포함하며, 이의 합성은 하기 실시예 섹션에 제시되어 있으며, 이는 하기 구조를 갖는다:
다른 적합한 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체는 미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 미원 스페셜티 케미칼스로부터 "HR 6042"로서 경화성 혼합물의 일부로서 구매가능한 융합된 방향족 화합물 비스페놀 플루오렌 다이아크릴레이트이며, 이는 하기 구조를 갖는다:
다른 적합한 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체는 비스페놀 다이(메트)아크릴레이트, 즉 비스페놀-A 다이글리시딜 에테르와 아크릴산의 반응 생성물인 화학식 IIA의 것들이다. 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르가 일반적으로 더 널리 입수가능하지만, 다른 바이페놀 다이글리시딜 에테르, 예를 들어 비스페놀 F 다이글리시딜 에테르가 또한 사용될 수 있음이 이해된다. 하나의 예시적인 비스페놀-A 에톡실레이트화 다이아크릴레이트 단량체는 사토머(Sartomer)로부터 상표명 "SR602"(20℃에서의 점도가 610 cps이고 Tg가 2℃인 것으로 보고되어 있음)로 구매가능하다. 다른 예시적인 비스페놀-A 에톡실레이트화 다이아크릴레이트 단량체는 사토머로부터 상표명 "SR601"(20℃에서의 점도가 1080 cps이고 Tg가 60℃인 것으로 보고되어 있음)로 구매가능하다. "SR601"에 대한 일반 화학식은 다음과 같다:
2개 초과의 작용기를 갖는, 예컨대 삼작용성, 사작용성 등인 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체가 또한 사용될 수 있다. 추가로, 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체는 2개 이상의 작용기를 갖기 때문에, 이들 단량체는 가교결합제로서의 역할을 하고 형성 중합체를 가교결합시킨다. 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 양은 중합체가 비가요성으로 되는 것을 방지하도록 제어된다. 전형적으로, 경화성 잉크 조성물은 20 중량% 미만의 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 단량체들을 포함한다. 더 전형적으로는, 경화성 잉크 조성물은 10 중량% 또는 심지어는 10 중량% 미만의 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 단량체들을 포함한다.
경화성 잉크 조성물은 또한 적어도 하나의 광개시제를 포함하는데, 이는, 개시제가 광, 일반적으로 자외(UV)광에 의해 활성화되지만, 가시광 개시제, 적외광 개시제 등과 같은 적절한 개시제의 선택으로 다른 광원이 사용될 수 있음을 의미한다. 전형적으로, UV 광개시제가 사용된다. 광개시제는 (메트)아크릴레이트 중합 분야의 당업자라면 잘 이해하고 있다. 적합한 자유 라디칼 광개시제의 예에는 미국 노스 캐롤라이나주 샬롯 소재의 바스프(BASF)로부터 구매가능한 이르가큐어(IRGACURE) 4265, 이르가큐어 184, 이르가큐어 651, 이르가큐어 1173, 이르가큐어 819, 이르가큐어 TPO, 이르가큐어 TPO-L이 포함된다.
일반적으로, 광개시제는 총 반응성 성분들 100 중량부에 대해 0.01 내지 10 중량부, 더 전형적으로는 0.1 내지 2.0 중량부의 양으로 사용된다.
경화성 잉크 조성물은 추가의 반응성 또는 비반응성 성분을 함유할 수 있지만, 그러한 성분들은 반드시 필요한 것은 아니며, 이들이 형성된 (메트)아크릴레이트-기반 중합체의 최종 특성에 유해하지 않음을 보장하도록 신중하게 사용되어야 한다. 상기에 언급된 바와 같이, 경화성 잉크 조성물은 용매가 실질적으로 없거나 또는 용매가 없다. 잉크 제형은 또한 필요에 따라 또는 원하는 대로 중합 억제제, 광 안정제(예를 들어, 장애 아민), 상승작용제, 산화방지제, 촉매, 분산제, 레벨링제 등을 함유할 수 있다.
또한, 물품, 특히 기재 및 무기 배리어 층을 포함하며, 경화된 유기 층이 이들 사이에 존재하는 다층 물품이 본 명세서에 개시되며, 이때 경화된 층은 디커플링 층으로서 기능한다. 기재의 표면 상에는 선택적으로 무기 코팅 층이 존재할 수 있어서, 경화된 유기 층이 기재 표면 또는 선택적인 무기 코팅 층과 접촉한 상태에 있을 수 있도록 한다.
이 물품은 도 1에 나타나 있으며, 물품(100)은 경화된 유기 층(120)이 인접한 기재(110), 및 경화된 유기 층(120)과 접촉한 상태에 있는 무기 배리어 층(130)을 포함한다. 도 1은 또한 선택적인 무기 층(140)을 포함하는데, 이것은 기재(110)와 접촉한 상태에 있고 경화된 유기 층(120)과 접촉한 상태에 있다.
기재(110)는 매우 다양한 가요성 및 비가요성 기재를 포함한다. 예를 들어, 기재(110)는 유리, 또는 비교적 두꺼운 층의 중합체 재료, 예컨대 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트) 또는 PC(폴리카르보네이트)일 수 있다. 대안적으로, 기재(110)는 가요성 중합체 필름, 예컨대 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트), PC(폴리카르보네이트), 폴리이미드, PEEK(폴리에테르에테르 케톤) 등의 필름일 수 있다.
경화된 유기 층(120)은 전술된 경화성 잉크 조성물의 경화된 (메트)아크릴레이트-기반 층이다. 또한, 경화성 조성물이 "잉크"로서 기재되어 있지만, 이는 단지, 조성물이 인쇄가능하고 반드시 경화된 유기 층(120)이 인쇄된 것은 아니라는 것을 의미함에 유의하는 것이 중요한데, 그 이유는, 전술된 바와 같이, 다른 코팅 방법이 또한 사용될 수 있기 때문이다. 그러나, 많은 실시 형태에서, 경화된 유기 층(120)은 인쇄, 특히 잉크젯 인쇄에 의해 코팅되고, 이어서 경화되어 왔다. 경화된 유기 층(120)은 전술된 모든 특성을 가지며, 즉 이 층은 두께가 1 내지 16 마이크로미터이고, 이 층은 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명하다. 추가로, 많은 실시 형태에서, 경화된 유기 층(120)은 표면 조도가 10 나노미터 이하, 일부 실시 형태에서는 5 나노미터 이하이다.
경화된 유기 층(120)과 접촉한 상태에 있는 무기 층 배리어 층(130)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 산붕화물, 및 이들의 조합을 포함한 다양한 재료로부터 제조될 수 있다. 넓은 범위의 금속이 금속 산화물, 금속 질화물, 및 금속 산질화물에 사용하기에 적합하며, 특히 적합한 금속은 Al, Zr, Si, Zn, Sn, 및 Ti를 포함한다.
무기 배리어 층(130)의 굴절률은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 이것은 1.60 초과이며, 많은 실시 형태에서 무기 배리어 층의 굴절률은 1.70 이상이다. 한 가지 특히 적합한 무기 배리어 층 재료는 질화규소이다.
무기 배리어 층(130)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 이것은 20 나노미터 내지 1 마이크로미터(1000 나노미터)이다. 더 전형적으로, 두께는 20 나노미터 내지 100 나노미터이다.
무기 배리어 층은 다양한 방식으로 경화된 유기 층(120) 상에 침착될 수 있다. 일반적으로, 임의의 적합한 침착 방법이 이용될 수 있다. 적합한 방법의 예에는 진공 공정, 예컨대 스퍼터링, 화학 증착, 금속-유기 화학 증착, 플라즈마 강화 화학 증착, 증발, 승화, 전자 사이클로트론 공명-플라즈마 강화 화학 증착, 및 이들의 조합이 포함된다.
많은 실시 형태에서, 기재(110) 상에는 무기 층(140)이 배치되어 있다. 이들 실시 형태에서, 경화된 유기 층(120)은 기재(110) 자체와 직접 접촉한 상태에 있는 대신에 무기 층(140)과 접촉한 상태에 있다. 무기 층(140)은 무기 배리어 층(130)과 유사하고, 실제로 배리어 층일 수 있다. 무기 층(140)의 조성 및 특성은 무기 배리어 층(130)에 대한 것과 동일하다. 무기 층(140)과 무기 배리어 층(130)은 동일한 재료 조성을 포함할 수 있거나, 이들은 상이할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다층 물품을 포함하는 디바이스를 도시한다. 도 2는, 기재(210)를 포함하며, 디바이스(250)가 기재(210) 상에 배치된 디바이스(200)를 도시한다. 상기 도 1에서와 마찬가지로, 경화된 유기 층(220)은 기재 및 디바이스(250)에 인접하고, 무기 배리어 층(230)은 경화된 유기 층(220)과 접촉한 상태에 있다. 도 2는 또한 선택적인 무기 층(240)을 포함하는데, 이것은 기재(210) 및 디바이스(250)와 접촉한 상태에 있고 경화된 유기 층(220)과 접촉한 상태에 있다. 선택적인 층(260)은 단일층 또는 다수의 층일 수 있고, 유기 층 및 무기 층 둘 모두를 포함할 수 있고, 접착제 층, 광학 층 등을 포함할 수 있다. 층(210)(기재), 층(220)(경화된 유기 층), 층(230)(무기 배리어 층), 및 층(240)(선택적인 무기 층)은 도 1에 대해 전술된 것과 동일하다.
디바이스(250)는 다양한 디바이스, 특히 무기 배리어 층의 사용이 유용한 광학 디바이스를 포함할 수 있다. 특히 적합한 소자 중에는 OLED 디바이스가 있다. OLED 디바이스는 전술되어 있다.
물품, 특히 광학 물품을 제조하기 위한 방법이 또한 본 명세서에 개시된다. 이들 방법은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계, 경화성 잉크 조성물을 제공하는 단계, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계, 및 경화성 층을 경화시켜, 두께가 1 내지 16 마이크로미터인 경화된 유기 층을 형성하는 단계 - 경화된 유기 층은 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명함 - 를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 굴절률은 적어도 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 또는 1.70이다. 많은 실시 형태에서, 경화된 유기 층의 표면 조도는 10 나노미터 미만, 일부 실시 형태에서는 5 나노미터 이하이다. 이러한 경화된 유기 층의 표면에 무기 배리어 층이 침착된다.
많은 실시 형태에서, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계는 인쇄하는 단계, 특히 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함한다. 전술된 바와 같이, 잉크젯 인쇄는 경화성 층을 제조하기에 특히 적합하게 하는 다양한 바람직한 특징을 가지며, 이러한 특징에는 복잡한 기재 상에 정확한 패턴을 침착시키고, 표면 조도가 10 나노미터 미만, 일부 실시 형태에서는 5 나노미터 이하인 균일한 코팅을 형성하는 능력이 포함된다.
이 방법에 사용되는 경화성 잉크 조성물은 전술된 경화성 잉크 조성물이다. 경화성 잉크 조성물은 광개시제를 포함하기 때문에, 경화성 층의 경화는 광 경화를 포함한다. 광개시제의 성질은 경화 조건, 즉 사용되는 방사선 파장, 방사선에 대한 노출의 지속기간 등을 결정한다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 물품은 추가의 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 방법은 디바이스, 예컨대 OLED를 제공하는 단계, 및 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하기 전에, 기재의 제2 주 표면 상에 디바이스를 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 물품은 기재 및 디바이스 표면 상에 배치되는 무기 층을 추가로 포함할 수 있다. 이들 실시 형태에서, 무기 층은, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하기 전에, 기재 및 디바이스 표면 상에 배치된다. 추가로, 전술된 바와 같이, 무기 배리어 층이 경화된 유기 층 상에 배치된 후에, 무기 배리어의 노출된 표면에 추가의 층이 추가될 수 있다.
본 발명은 하기 실시 형태들을 포함한다.
실시 형태들 중에는 경화성 잉크 조성물이 있다. 실시 형태 1은 경화성 잉크 조성물을 포함하며, 본 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트; 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트; 및 광개시제를 포함하며, 잉크 조성물은 잉크젯 인쇄가능하고, 용매가 없고, 잉크 조성물은 인쇄되고 경화될 때 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명하다.
실시 형태 2는, 실시 형태 1에 있어서, 잉크 조성물은 실온 내지 65℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 3은, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 4는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 I의 화합물을 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다:
[화학식 I]
(여기서, 적어도 하나의 R1은 방향족 치환체를 포함하고; t는 1 내지 4의 정수이고; R2는 수소 또는 메틸임).
실시 형태 5는, 실시 형태 4에 있어서, 화합물은 적어도 하나의 방향족 치환체 R1을 포함하며, 이는 유형 -CH2-Ar의 치환 또는 비치환된 방향족 기; 또는 유형 -X-Ar의 헤테로원자 연결된 방향족 기를 포함하며, 여기서 X는 S 또는 O이고, 각각의 Ar은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 6은, 실시 형태 4 또는 실시 형태 5에 있어서, 적어도 하나의 R1 기는 하기를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다:
(여기서, 각각의 *는 화학식 I의 방향족 고리에 대한 부착점(들)을 나타내고; Ar은 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들임).
실시 형태 7은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 IA의 화합물을 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다:
[화학식 IA]
(여기서, R2는 H 또는 CH3이고; X는 O, S, 또는 단일 결합이고; Q는 O, S, SiR2(여기서, R은 알킬 기임), 카르보닐 기(C=O), 아미노 기 NR(여기서, R은 수소 또는 알킬임), 또는 SO2 기이고; n은 0 내지 10의 범위이고; L은, 하이드록실 기로 선택적으로 치환된, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기임).
실시 형태 8은, 실시 형태 7에 있어서, R2는 수소이고, n은 1이고, L은 -CH2- 기이고, X는 단일 결합이고, Q는 황인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 9는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 8 중 어느 하나에 있어서, 방향족 (메트)아크릴레이트는 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만이고, 화학식 III의 구조를 갖는, 경화성 잉크 조성물이다:
[화학식 III]
실시 형태 10은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 굴절률이 적어도 1.50인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 11은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 10 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 II를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다:
[화학식 II]
H2C=CR2-(CO)-O-A-O-(CO)-R2C=CH2
(여기서, R2는 수소 또는 메틸이고; (CO)는 카르보닐기 C=O이고; A는 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 포함하는 2가 기임).
실시 형태 12는, 실시 형태 11에 있어서, A 기는 플루오레닐 기 또는 티아다이아졸 기를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 13은, 실시 형태 11 또는 실시 형태 12에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 IIA를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다:
[화학식 IIA]
(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고; Z는 -C(CH3)2-, -CH2-, O, S 또는 단일 결합이고; 각각의 Q는 독립적으로 O 또는 S이고; L은 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 기이고; n은 0 내지 10 범위의 정수임).
실시 형태 14는, 실시 형태 13에 있어서, L은 C2-C6 알킬렌 기를 포함하고; Z는 -C(CH3)2-, -CH2-이고; n은 0, 1, 2 또는 3인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 15는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 하기를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다:
또는 
.
실시 형태 16은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 15 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 50 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 17은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 16 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 75 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 18은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 17 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 90 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 19는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 18 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은, 1 내지 16 마이크로미터의 두께로 경화될 때, 표면 조도가 5 나노미터 이하인, 경화성 잉크 조성물이다.
또한, 물품의 실시 형태들이 개시된다. 실시 형태 20은 물품을 포함하며, 본 물품은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재, 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분에 인접한 경화된 유기 층 - 경화된 유기 층은 가교결합된 (메트)아크릴레이트-기반 층을 포함하고, 두께가 1 내지 16 마이크로미터이고, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명함 -, 및 경화된 유기 층과 접촉한 상태에 있는 무기 배리어 층을 포함한다.
실시 형태 21은, 실시 형태 20에 있어서, 기재는 제2 주 표면 상에 존재하는 무기 코팅 층을 포함하되, 경화된 유기 층이 무기 코팅 층과 접촉한 상태에 있도록 하여 포함하는, 물품이다.
실시 형태 22는, 실시 형태 20 또는 실시 형태 21에 있어서, 경화된 유기 층은, 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분 상에 인쇄되고 경화된 경화성 잉크 조성물을 포함하며, 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트; 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트; 및 광개시제를 포함하고; 경화성 잉크 조성물은 잉크젯 인쇄가능하고 용매가 없는, 물품이다.
실시 형태 23은, 실시 형태 20 내지 실시 형태 22 중 어느 하나에 있어서, 경화된 유기 층은 표면 조도가 5 나노미터 미만인, 물품이다.
실시 형태 24는, 실시 형태 20 내지 실시 형태 23 중 어느 하나에 있어서, 무기 배리어 층은 굴절률이 1.70 이상인, 물품이다.
실시 형태 25는, 실시 형태 22에 있어서, 무기 코팅 층은 굴절률이 1.70 이상인, 물품이다.
실시 형태 26은, 실시 형태 20 내지 실시 형태 25 중 어느 하나에 있어서, 물품은, 기재의 제2 주 표면 상에 배치되고, 경화된 유기 층에 인접한 디바이스를 추가로 포함하는, 물품이다.
실시 형태 27은, 실시 형태 26에 있어서, 디바이스 상에 그리고 기재의 제2 주 표면 상에 배치되는 무기 코팅 층을 추가로 포함하되, 경화된 유기 층이 무기 코팅 층과 접촉한 상태에 있도록 하여 포함하는, 물품이다.
실시 형태 28은, 실시 형태 26에 있어서, 기재, 무기 배리어 층, 또는 둘 모두와 접촉한 상태에 있는 추가의 기재 또는 층을 추가로 포함하는, 물품이다.
실시 형태 29는, 실시 형태 26 내지 실시 형태 28 중 어느 하나에 있어서, 디바이스는 OLED(유기 발광 다이오드)를 포함하는, 물품이다.
실시 형태 30은, 실시 형태 22 내지 실시 형태 29 중 어느 하나에 있어서, 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 65℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하인, 물품이다.
실시 형태 31은, 실시 형태 22 내지 실시 형태 30 중 어느 하나에 있어서, 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하인, 물품이다.
실시 형태 32는, 실시 형태 22 내지 실시 형태 31 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 I의 화합물을 포함하는, 물품이다:
[화학식 I]
(여기서, 적어도 하나의 R1은 방향족 치환체를 포함하고; t는 1 내지 4의 정수이고; R2는 수소 또는 메틸임).
실시 형태 33은, 실시 형태 32에 있어서, 화합물은 적어도 하나의 방향족 치환체 R1을 포함하며, 이는 유형 -CH2-Ar의 치환 또는 비치환된 방향족 기; 또는 유형 -X-Ar의 헤테로원자 연결된 방향족 기를 포함하며, 여기서 X는 S 또는 O이고, 각각의 Ar은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들인, 물품이다.
실시 형태 34는, 실시 형태 32 또는 실시 형태 33에 있어서, 적어도 하나의 R1 기는 하기를 포함하는, 물품이다:
(여기서, 각각의 *는 화학식 I의 방향족 고리에 대한 부착점(들)을 나타내고; Ar은 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들임).
실시 형태 35는, 실시 형태 22 내지 실시 형태 34 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 IA의 화합물을 포함하는, 물품이다:
[화학식 IA]
(여기서, R2는 H 또는 CH3이고; X는 O, S, 또는 단일 결합이고; Q는 O, S, SiR2(여기서, R은 알킬 기임), 카르보닐 기(C=O), 아미노 기 NR(여기서, R은 수소 또는 알킬임), 또는 SO2 기이고; n은 0 내지 10의 범위이고; L은, 하이드록실 기로 선택적으로 치환된, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기임).
실시 형태 8은, 실시 형태 7에 있어서, R2는 수소이고, n은 1이고, L은 -CH2- 기이고, X는 단일 결합이고, Q는 황인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 36은, 실시 형태 22 내지 실시 형태 35 중 어느 하나에 있어서, 방향족 (메트)아크릴레이트는 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만이고, 화학식 III의 구조를 갖는, 물품이다:
[화학식 III]
실시 형태 37은, 실시 형태 22 내지 실시 형태 36 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 굴절률이 적어도 1.50인, 물품이다.
실시 형태 38은, 실시 형태 22 내지 실시 형태 37 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 II를 포함하는, 물품이다:
[화학식 II]
H2C=CR2-(CO)-O-A-O-(CO)-R2C=CH2
(여기서, R2는 수소 또는 메틸이고; (CO)는 카르보닐기 C=O이고; A는 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 포함하는 2가 기임).
실시 형태 39는, 실시 형태 38에 있어서, A 기는 플루오레닐 기 또는 티아다이아졸 기를 포함하는, 물품이다.
실시 형태 40은, 실시 형태 38 또는 실시 형태 39에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 IIA를 포함하는, 물품이다:
[화학식 IIA]
(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고; Z는 -C(CH3)2-, -CH2-, O, S 또는 단일 결합이고; 각각의 Q는 독립적으로 O 또는 S이고; L은 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 기이고; n은 0 내지 10 범위의 정수임).
실시 형태 41은, 실시 형태 40에 있어서, L은 C2-C6 알킬렌 기를 포함하고; Z는 -C(CH3)2-, -CH2-이고; n은 0, 1, 2 또는 3인, 물품이다.
실시 형태 42는, 실시 형태 22 내지 실시 형태 41 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 하기를 포함하는, 물품이다:
또는 
.
실시 형태 43은, 실시 형태 22 내지 실시 형태 42 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 50 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 물품이다.
실시 형태 44는, 실시 형태 22 내지 실시 형태 43 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 75 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 물품이다.
실시 형태 45는, 실시 형태 22 내지 실시 형태 44 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 90 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 물품이다.
또한, 물품의 제조 방법이 개시된다. 실시 형태 46은 물품의 제조 방법을 포함하며, 본 방법은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계; 경화성 잉크 조성물을 제공하는 단계 - 경화성 잉크 조성물은 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트; 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트; 및 광개시제를 포함하고; 경화성 잉크 조성물에는 용매가 없고, 잉크 조성물은 인쇄되고 경화될 때 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명함 -; 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계; 경화성 층을 경화시켜, 경화된 유기 층을 형성하는 단계; 및 경화된 유기 층 상에 무기 배리어 층을 침착시키는 단계를 포함한다.
실시 형태 47은, 실시 형태 46에 있어서, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계는 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 48은, 실시 형태 46 또는 실시 형태 47에 있어서, 경화된 유기 층은 표면 조도가 5 나노미터 이상인, 방법이다.
실시 형태 49는, 실시 형태 46 내지 실시 형태 48 중 어느 하나에 있어서, 경화는 광경화를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 50은, 실시 형태 49에 있어서, 광경화는 가시광, 자외광, 또는 적외광을 포함하는 화학 방사선을 제공하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 51은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 50 중 어느 하나에 있어서, 경화된 유기 층은 두께가 1 내지 16 마이크로미터인, 방법이다.
실시 형태 52는, 실시 형태 46 내지 실시 형태 51 중 어느 하나에 있어서, 디바이스를 제공하는 단계; 및 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하기 전에, 기재의 제2 주 표면 상에 디바이스를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법이다.
실시 형태 53은, 실시 형태 52에 있어서, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하기 전에, 기재 및 디바이스 표면 상에 무기 층을 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법이다.
실시 형태 54는, 실시 형태 52에 있어서, 무기 배리어 층이 경화된 유기 층 상에 배치된 후에, 무기 배리어 층의 노출된 표면에 추가의 층을 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법이다.
실시 형태 55는, 실시 형태 52 내지 실시 형태 54 중 어느 하나에 있어서, 디바이스는 OLED(유기 발광 다이오드)를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 56은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 55 중 어느 하나에 있어서, 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 65℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하인, 방법이다.
실시 형태 57은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 56 중 어느 하나에 있어서, 경화성 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하인, 방법이다.
실시 형태 58은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 57 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 I의 화합물을 포함하는, 방법이다:
[화학식 I]
(여기서, 적어도 하나의 R1은 방향족 치환체를 포함하고; t는 1 내지 4의 정수이고; R2는 수소 또는 메틸임).
실시 형태 59는, 실시 형태 58에 있어서, 화합물은 적어도 하나의 방향족 치환체 R1을 포함하며, 이는 유형 -CH2-Ar의 치환 또는 비치환된 방향족 기; 또는 유형 -X-Ar의 헤테로원자 연결된 방향족 기를 포함하며, 여기서 X는 S 또는 O이고, 각각의 Ar은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들인, 방법이다.
실시 형태 60은, 실시 형태 58 또는 실시 형태 59에 있어서, 적어도 하나의 R1 기는 하기를 포함하는, 방법이다:
(여기서, 각각의 *는 화학식 I의 방향족 고리에 대한 부착점(들)을 나타내고; Ar은 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들임).
실시 형태 61은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 60 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 IA의 화합물을 포함하는, 방법이다:
[화학식 IA]
(여기서, R2는 H 또는 CH3이고; X는 O, S, 또는 단일 결합이고; Q는 O, S, SiR2(여기서, R은 알킬 기임), 카르보닐 기(C=O), 아미노 기 NR(여기서, R은 수소 또는 알킬임), 또는 SO2 기이고; n은 0 내지 10의 범위이고; L은, 하이드록실 기로 선택적으로 치환된, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기임).
실시 형태 8은, 실시 형태 7에 있어서, R2는 수소이고, n은 1이고, L은 -CH2- 기이고, X는 단일 결합이고, Q는 황인, 경화성 잉크 조성물이다.
실시 형태 62는, 실시 형태 46 내지 실시 형태 61 중 어느 하나에 있어서, 방향족 (메트)아크릴레이트는 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만이고, 화학식 III의 구조를 갖는, 방법이다:
[화학식 III]
실시 형태 63은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 62 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 굴절률이 적어도 1.50인, 방법이다.
실시 형태 64는, 실시 형태 46 내지 실시 형태 63 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 II를 포함하는, 방법이다:
[화학식 II]
H2C=CR2-(CO)-O-A-O-(CO)-R2C=CH2
(여기서, R2는 수소 또는 메틸이고; (CO)는 카르보닐기 C=O이고; A는 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 포함하는 2가 기임).
실시 형태 65는, 실시 형태 64에 있어서, A 기는 플루오레닐 기 또는 티아다이아졸 기를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 66은, 실시 형태 64 또는 실시 형태 65에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 IIA를 포함하는, 방법이다:
[화학식 IIA]
(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고; Z는 -C(CH3)2-, -CH2-, O, S 또는 단일 결합이고; 각각의 Q는 독립적으로 O 또는 S이고; L은 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 기이고; n은 0 내지 10 범위의 정수임).
실시 형태 67은, 실시 형태 66에 있어서, L은 C2-C6 알킬렌 기를 포함하고; Z는 -C(CH3)2-, -CH2-이고; n은 0, 1, 2 또는 3인, 방법이다.
실시 형태 68은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 67 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 하기를 포함하는, 방법이다:
또는 
.
실시 형태 69는, 실시 형태 46 내지 실시 형태 68 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 50 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 70은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 69 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 75 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 71은, 실시 형태 46 내지 실시 형태 70 중 어느 하나에 있어서, 잉크 조성물은 90 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 방법이다.
또한, 경화성 아크릴레이트의 실시 형태들이 개시된다. 실시 형태 72는 경화성 아크릴레이트 화합물을 포함하며, 본 경화성 아크릴레이트 화합물은 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만이고, 화학식 III의 구조를 갖는다:
[화학식 III]
실시예
고굴절률 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다. 재료를 기재에 적용하고, 하기 실시예에 나타낸 바와 같이 물리적 특성, 광학 특성 및 기계적 특성을 평가하였다. 이러한 실시예는 단지 예시의 목적만을 위한 것이며, 첨부된 청구범위의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 달리 언급되지 않는 한, 실시예 및 본 명세서의 나머지에서 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다. 달리 나타내지 않는 한, 사용한 용매 및 다른 시약은 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 케미칼 컴퍼니(Sigma-Aldrich Chemical Company)로부터 입수하였다.
[표 1]
시험 방법
샘플 코팅
와이어-권취 로드(모델: RDS10, 미국 뉴욕주 웹스터 소재의 알디에스 스페셜티즈(RDS Specialties))를 사용하여 2 밀(mil) 두께의 PET(멜리넥스(MELINEX) 542, 미국 위스콘신주 뉴 베를린 소재의 테크라 인크.(TEKRA Inc.)) 상에 광학 시험을 위한 코팅을 제조하였다. "D-전구"를 사용하여 "라이트 해머(Light Hammer)" 시스템(미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 헤라우스 노블라이트 퓨전 UV 인크.(Heraeus Noblelight Fusion UV Inc.)를 사용하여, 30 ft/min으로 이동하는 컨베이어 벨트를 2회 통과시켜, 코팅 직후에 필름의 자외광(UV) 경화를 수행하였다.
시험 방법 1: 투과율, 탁도, 투명도, 및 b* 측정
평균 % 투과율의 측정은 ASTM D1003-11에 기초하여 탁도계(미국 메릴랜드주 콜럼비아 소재의 비와이케이 가드너(BYK Gardner), 상표명 "비와이케이 헤이즈가드 플러스(BYK HAZEGARD Plus)")를 사용하여 수행하였다. b*는 엑스-라이트(X-Rite)™ SP62 휴대용 분광광도계(미국 미시간주 그랜드 래피즈 소재의 엑스-라이트)를 사용하여 측정하였다.
시험 방법 2: 굴절률 측정
미경화 액체 잉크의 굴절률은 자동 디지털 굴절계(모델: J357, 미국 뉴저지주 해커츠타운 소재의 루돌프 리서치(Rudolph Research))를 사용하여 측정하였다. 코팅 및 UV-경화 후에, ASTM C1648-12에 개략적으로 설명된 방법에 따라 404 nm, 532 nm 및 632.8 nm에서 디지털 프리즘 커플러(모델 2010, 미국 뉴저지주 페닝턴 소재의 메트리콘 인크.(Metricon Inc.))를 사용하여, PET 기재 상의 경화된 잉크 필름을 측정하였다.
시험 방법 3: 접착력 시험
접착력 시험을 위하여, 23-게이지 바늘을 구비한 유리 주사기를 사용하여, 유리 슬라이드 또는 질화규소(Si3N4)웨이퍼의 표면 상에, 바늘이 기재와 가볍게 접촉한 상태에서, 1 방울(약 0.06 ml)을 침착하였다. 기재를 전술된 바와 같이 UV 경화시켰다. 각각의 샘플 사이마다 아세톤 및 아이소프로판올로 유리 주사기를 세정하고, 각각의 샘플마다 새로운 바늘을 사용하였다. 새로운 미사용 810 스카치 매직(SCOTCH MAGIC) 테이프(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company))의 스트립을 스퀴지(squeegee)를 사용하여 경화된 접착제에 2초 동안 가압하고 나서 재빠르게 잡아당겼다. 제거된 접착제의 임의의 양을 파괴(fail)로 기록하였다. "1"을 합격으로 그리고 "0"을 불합격으로 지정함으로써 필름을 점수화하였다. 접착제와 기재 사이에 이물질에 의해 야기된 버블이 없고, 두 아티팩트 모두 파괴를 야기할 수 있기 때문에, 시험은 에지 상에서 수행되지 않는 것이 중요하였다. 유리 기재 상에서는, 샘플당 3회의 테이프 박리를 수행하고 평균하여 하기 값을 제공하였다. 질화규소 기재 상에서는, 샘플당 단지 1회의 테이프 박리를 수행하였다.
시험 방법 4: 크로스-해치 접착력 시험
ASTM D3359.17656-1은 크로스-해치 접착력 시험에 대한 파라미터를 정의한다. 이 시험은, 해시 마크(#)와 유사한 패턴으로 기재 상의 경화된 수지에 8개의 중첩 직각 컷(한 방향으로 4개, 다른 방향으로 4개)을 스코어링하는 방법을 정의한다. 실리콘 접착제를 갖는 폴리에스테르 테이프(쓰리엠 폴리에스테르 테이프 8992, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니)의 조각을 컷 위에 라미네이팅하고 나서 재빠르게 잡아당겼다. 기재 상에 남아 있는 (해시 마크 패턴에서 공간에 의해 규정되는) 정사각형의 수에 기초하여 점수를 부여하였다.
5- 격자의 정사각형이 탈착됨이 없이 컷의 에지는 완전히 매끄러웠다.
4- 교차점에서 코팅의 작은 박편이 탈착되었다. 면적의 대략 5%가 영향을 받았다.
3- 에지를 따라 그리고 컷의 교차점에서 코팅의 박편이 탈착되었다. 영향을 받은 면적은 격자의 대략 15%였다.
2- 에지를 따라 그리고 정사각형의 부분 상에서 코팅이 박편화되었다. 영향을 받은 면적은 격자의 15% 내지 35%였다.
1- 큰 리본 내의 컷의 에지를 따라 코팅이 박편화되고 전체 정사각형이 탈착되었다. 영향을 받은 면적은 격자의 35% 내지 65%였다.
0- 박편화 및 탈착이 격자의 65%를 초과하였다.
시험 방법 5: 잉크 점도 측정
17 mL의 각각의 잉크 제형을 점도계(볼린 비스코(BOHLIN VISCO) 88, 영국 말번 소재의 말번 인스트루먼츠 리미티드(Malvern Instruments Ltd))상의 25 mm 직경의 이중 갭 동축 동심 실린더 장치(DIN 53019) 내로 로딩하였다. 이중 갭 셀에 구비된 열 재킷은 각각 25℃ 및 35℃로 가열된 재순환수의 유동을 가능하게 하였고, 각각의 측정을 수행하기 전에 각각의 온도에서 1시간 동안 시스템이 평형을 이루게 하였다. 전단 속도를 100 ㎐ 간격으로 100 ㎐로부터 1000 ㎐로 램핑(ramping)하고, 측정을 3회 반복하였다. 모든 데이터 포인트에 걸친 평균을 모든 측정에 대해 점도(단위: 센티푸아즈)로 취하였다.
시험 방법 6: 잉크 표면 장력
15 mL의 각각의 잉크 제형을 일회용 플라스틱 컵 내로 로딩하고, 듀 노이(
) 링 방법을 사용하여 디지털 표면 장력계(모델 K10ST, 독일 함부르크 소재의 크루스 게엠베하(
))를 사용하여 주위 온도에서 표면 장력을 평가하였다. 이 방법은 문헌[
(1925), "An Interfacial Tensiometer for Universal Use". The Journal of General Physiology. 7 (5): 625-633]뿐만 아니라 규격[ASTM D971-12, "Standard Test Method for Interfacial Tension of Oil Against Water by the Ring Method," (ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012)]에 상세히 기재되어 있다. 20℃에서의 상이한 밀도 차이에 대하여 하킨스 및 조던(Harkins and Jordan)에 따라 상기 측정을 위한 보정 계수를 만들었다(문헌[W.D. Harkins and H.F. Jordan, J. Am. Chem. Soc., 52 (1930) 1751]).
시험 방법 7: 맨드릴 굽힘 시험
원통형 맨드릴 굽힘 시험기(엘코미터(Elcometer) 1506, 미국 미시간주 로체스터 힐즈 소재의 엘코미터 인크.(Elcometer Inc.), 파트# K1506M201)를 사용하여 ASTM D522에 개략적으로 설명된 절차에 따라 장력 하에서 필름의 기계적 가요성을 측정하였다. 각각의 샘플에 대해 새로운 면도기를 사용하여 2.5 인치 × 4.5 인치 필름 스트립을 절단하였다. 최대 맨드릴을 먼저 맨드릴 굽힘 시험 고정구 내에 넣고, 샘플을 바이스 내로 로딩하여, 필름이 맨드릴로부터 멀어지는 쪽으로 향하게 하고, 기재는 맨드릴과 가볍게 접촉된 상태에 있도록 하였다. 굽힘 레버를 필름과 접촉할 때까지 조이고, 이어서 턴의 1/8을 느슨하게 하여 롤러와 샘플 사이에 압력이 없도록 하였다. 이어서, 굽힘 레버를 정지 위치에 도달할 때까지 잡아당겼다. 이어서, 샘플을 바이스로부터 해제시키고, 굽힘 레버를 느슨하게 하여 샘플의 제거를 가능하게 하였다. 샘플을 라이트 테이블을 사용하여 손상에 대해 조사하였다. 균열이 검출되지 않았다면, 그 다음으로 더 작은 맨드릴을 선택하고, 손상이 검출될 때까지 이 방법을 반복하였다. 필름이 먼저 균열되기 시작할 때의 직경을 전체 파괴 반경(단위: 밀리미터)으로서 기록하였다.
시험 방법 8: % 고형물 측정
80℃에서 작동되는 수분 분석기(모델# HB43, 스위스 그라이펜제 소재의 메틀러 톨레도(Mettler Toledo))를 사용하여 휘발성 성분의 백분율을 측정하였다. 4 내지 5 g의 각각의 잉크 제형을 시험 챔버 내부의 한 장의 여과지 상에 분배하였다. 내장형 할로겐 램프는 샘플을 목표 온도로 가열하였다. 샘플의 중량이 평형에 도달할 때까지 연속해서 측정하였으며, 여과지 상에 남아 있는 중량의 백분율을 기록하였다.
시험 방법 9: 잉크젯 인쇄 및 액적 분석
사용된 기판은 500 나노미터의 PECVD-침착 질화규소(실리콘 밸리 마이크로일렉트로닉스로부터 입수가능함)로 코팅된 웨이퍼였다. 벤치-탑(bench-top) 오존 처리기(노바스캔(NovaScan), 미국 아이오와주 에임스 소재의 PSD 프로-시리즈 디지털 UV 오존 시스템(PSD Pro-Series Digital UV Ozone System))에서 10분 동안 오존에 의해 기재를 세정하였다.
제형을 잉크젯 카트리지(10 pL, 후지필름(Fujifilm)으로부터 입수가능한 디매틱스(DIMATIX) DMC-11610) 내로 로딩하였다. 카트리지를 잉크젯 프린터(미국 산타 클라라 소재의 후지필름 디매틱스 인크.(Fujifilm Dimatix Inc.)로부터 입수가능한 후지필름 디매틱스 DMP-2850) 내로 로딩하였다. 잉크젯 프린터를 사용하여 질화규소 웨이퍼 상에 10 cm × 10 cm 정사각형을 만들었다.
시간 경과에 따른 잉크의 안정성을 시험하기 위하여, 잉크를 제팅하고, 이어서 로딩된 카트리지를 각각 3시간 및 1주 동안 정치한 후 다시 제팅하였다. 초당 15개 프레임으로 작동하는 고속 카메라 및 후지필름 디매틱스 "드롭 워처(Drop Watcher)" 소프트웨어를 사용하여 잉크제팅된 액적의 품질을 관찰하였다.
시험 방법 10: 표면 조도 측정
원자간력 현미경법(atomic force microscopy)을 사용하여, 잉크젯 인쇄된 정사각형 패턴의 표면 조도를 측정하였다. 주위 조건 하에서 탭핑(tapping) 모드에서 작동되는 비코 디멘션 아이콘(Veeco Dimension Icon) 현미경 상에서 원자간력 현미경법(AFM)을 수행하였다. 올림푸스 OMCL-AC160-TS 캔틸레버 팁을 작동 동안 사용하였다(스프링 상수 = 26 N/m, 주파수 = 300 ㎑, 팁 반경 < 10 nm). 이미지 크기는 500 nm × 100 nm였고, 각각의 샘플에 대해 3개의 이미지 상에서 높이 토포그래피의 표면 조도 분석을 수행하였다. 평균을 기록하였다.
시험 방법 11: 가스 크로마토그래피/질량 분석(GC/MS)
샘플을 아세톤 중에 1 중량%로 용해시키고, 5 μL의 이 샘플을 하기 조건 하에서 질량 선택적 검출기를 구비한 애질런트(Agilent) 6890 가스 크로마토그래프 내로 주입하였다: 입구 온도 250℃, 이와 함께, 75 mL/min의 수소 유량 및 50:1의 분할비. 컬럼은, 길이가 30 미터이고 직경이 250 마이크로미터인 HP10-01S-433 "HP-5MS 5% 페닐 메틸 실록산"이다. 오븐 조건: 75℃의 초기 온도를 1분 동안 유지한 후, 300℃의 최종 오븐 온도로 20℃/min으로 램핑.
예시적인 제조
합성 1: 파라-티오페닐 벤질 아크릴레이트(PTPBA)의 합성
2 L 2구 둥근바닥 플라스크에 100 g(0.463 mol)의 파라-(페닐티오)벤질 알코올(S1)을 첨가한 후, 350 mL의 다이클로로메탄(DCM)을 첨가하였다. 용액을 교반하고, 이것에 77 mL(56 g, 0.5556 mol)의 트라이메틸아민(TEA)을 첨가하였다. 이어서, 플라스크를 빙조에 넣고, 용액을 N2 분위기 하에서 교반하였다. 100 mL의 다이클로로메탄(DCM) 중 56.3 mL(62.7 g, 0.6944 mol)의 아크릴로일 클로라이드를, 드라이어라이트(DRIERITE) (미국 오하이오주 제니아 소재의 더블유 에이 하몬드 드라이어라이트 컴퍼니, 리미티드(W A Hammond Drierite Co., LTD))가 담긴 건조 튜브에 연결된 첨가 깔때기를 사용하여 (빙욕 하에서) 교반 용액에 적가하였다. 첨가를 완료한 후에, 용액을 실온으로 가온하고, N2 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다.
이동상으로서 5:1 S2:S3을 사용하여 조 반응물(crude reaction)의 박층 크로마토그래피에 의해 반응의 완료를 평가하였다. 플라스크를 빙조에 넣고, 반응물을 포화 중탄산나트륨을 사용하여 켄칭하였다. 회전 증발기를 사용하여 DCM의 대부분을 증발시켰다. 이어서, 조 용액을 S3 중에 흡수시키고, 유기 부분을 물(2회) 및 염수(1회)를 사용하여 추출하였다. 유기 층을 MgSO4로 건조시키고, 여과하고, 용매를 증발시켜, 갈색 오일로서 조 생성물을 수득하였다. 조 생성물의 와이핑된 필름 증발 증류(조건: 140℃ 재킷, 22 mTorr 진공, 10 C 응축기 낮은 유량)를 수행한 후, 컬럼 크로마토그래피(이동상으로서 5:1 S2:S3)를 수행하여, 무색 오일로서 76 g의 순수한 생성물을 수득하였다. 7 mg의 BHT(억제제)를 최종 아크릴레이트 내로 첨가하였다. 1H NMR (500 ㎒, CDCl3): 7.24-7.4 (9H, m), 6.44 (1H, m), 6.15 (1H, m), 5.84 (1H, m), 5.16 (2H, s). 25℃에서의 점도(미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 티에이 인스트루먼트(TA instrument)의 디스커버리(Discovery) HR-2 하이브리드 레오미터를 사용하여 측정됨)는 13 센티푸아즈이고, 굴절률(미국 뉴욕주 로체스터 소재의 바슈 앤드 롬(Bausch and Lomb)의 바슈 앤드 롬 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 측정됨)은 1.604였다.
합성 2: 1-나프틸 아크릴레이트(1-NA)의 합성:
200 g의 나프탈렌-1-올을 1 L의 건성 테트라하이드로푸란 중에 용해시켰다. 151 g의 트라이에틸아민(TEA) 및 3.4 g의 다이메틸아미노피리딘을 용액에 첨가하고, 이 용액을 교반하면서 빙욕 상에서 냉각시켰다. 교반을 유지하면서 132 g의 아크릴로일 클로라이드를 서서히 첨가하였다. 용액을 하룻밤 실온으로 서서히 가온되게 하였다. GC/MS 시험 방법을 사용하여 1-나프톨이 소모된 시점을 확인하였다. 이어서, 혼합물을 물에 붓고 유기 물질을 S3으로 추출하였다. 용매를 감압 하에서 제거하고, 생성물을 박막 증류에 의해 정제하여, 무색 투명한 액체로서 152 g의 생성물을 수득하였다.
합성 3: 1,3,4-티아다이아졸-2,5-다이일)비스(설판다이일)비스(에탄-2,1-다이일) 다이아크릴레이트(TDZDA)의 합성
단계 1: 2,2'-((1,3,4-티아다이아졸-2,5-다이일)비스(설판다이일))비스(에탄-1-올)(TDZ-OH)의 합성
수산화나트륨(21.0 g, 525 mmol)을 교반 막대를 구비한 둥근바닥 플라스크에 넣고, 물(80 mL) 중에 용해시켰다. 1,3,4-티아다이아졸-2,5-다이티올(38.6 g, 257 mmol)을 서서히 첨가하고, 용액이 균질해질 때까지 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 그 시간 후에, 2-클로로에탄올(40 mL, 600 mmol)을 적가하였다. 혼합물을 2시간 동안 60℃로 가열하고, 이어서 실온으로 냉각되게 하였다. 생성물을 용액으로부터 침전시키고, 여과하고, 진공 오븐(60℃, 1 torr)에서 하룻밤 건조시켰다. 백색 결정질 고체를 수득하였다(53.2 g, 87% 수율).
단계 2: 1,3,4-티아다이아졸-2,5-다이일)비스(설판다이일)비스(에탄-2,1-다이일) 다이아크릴레이트(TDZDA)의 합성
교반 막대 및 첨가 깔때기가 구비된 화염 건조된 2구 플라스크에 TDZ-OH(50.0 g, 210 mmol)를 넣었다. 다이클로로메탄(DCM)(400 mL)을 4-다이메틸아미노피리딘(2.56 g, 20.7 mmol) 및 트라이메틸아민(TEA)(80 mL, 574 mmol)과 함께 첨가하였다. 이 시스템을 N2로 플러싱하고, 아크릴로일 클로라이드(65 mL, 799 mmol)와 다이클로로메탄(DCM)(100 mL)의 혼합물을 첨가 깔때기에 첨가하였다. 반응 플라스크를 빙욕을 사용하여 0℃로 냉각시키고, 아크릴로일 클로라이드/CH2Cl2 혼합물을 몇 시간에 걸쳐 서서히 적가하였다. 반응 혼합물을 하룻밤 교반하여 실온으로 가온하였다. 그 시간 후에, 혼합물을 0℃로 냉각시키고, 이어서 메탄올(20 mL)로 켄칭한 후, 포화 중탄산나트륨 수용액으로 켄칭하였다. 유기 층을 수성 층으로부터 분리하고, 물, 이어서 염수로 세척하고, 건조시키고(MgSO4), 여과하고, 농축시켰다. 수득된 점성 오일을 S2/S3을 사용하는 자동화 플래시 크로마토그래피(바이오티지 아이솔레라(Biotage Isolera))로 정제하고, 담황색 액체를 단리하였다(41.1 g, 57% 수율).
합성 4: 1,3,4-티아다이아졸-2,5-다이일)비스(설판다이일)비스(에탄-2,1-다이일)비스(2-메틸아크릴레이트)(TDZDMA)의 합성
교반 막대 및 첨가 깔때기가 구비된 화염 건조된 2구 플라스크에 TDZ-OH(64.0 g, 268.5 mmol)를 넣었다. 다이클로로메탄(DCM)(450 mL)을 트라이에틸아민(TEA)(123 mL, 882 mmol)과 함께 첨가하였다. 이 시스템을 N2로 플러싱하고, 메타크릴산 무수물(100 mL, 670.1 mmol)을 첨가 깔때기에 첨가하였다. 반응 플라스크를 빙욕을 사용하여 0℃로 냉각시키고, 메타크릴산 무수물을 몇 시간에 걸쳐 서서히 적가하였다. 반응 혼합물을 하룻밤 교반하여 실온으로 가온하였다. 그 시간 후에, 혼합물을 0℃로 냉각시키고, 이어서 물(20 mL)을 서서히 첨가하여 켄칭하였다. 혼합물을 분액 깔때기에 옮기고, 유기 층을 수성 층으로부터 분리하였다. 수성 층을 다이클로로메탄(DCM)(2x)으로 추출하고, 합한 유기 층을 10% NaOH 수용액 및 염수로 세척하였다. 이어서, 유기 층을 건조시키고(MgSO4), 여과하고, 농축시켰다. 수득된 점성 오일을 S2/S3을 사용하는 자동화 플래시 크로마토그래피(바이오티지 아이솔레라)로 정제하고, 백색 고체를 단리하였다(54.9 g, 55% 수율).
합성 5: 4,4'-비스[(아크릴로일옥시에틸티오)다이페닐설파이드](BADS)의 합성
문헌[You et al., Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 48, 2604-2609 (2010)]에 기재된 방법에 따라 BADS를 합성하였다.
제형:
[표 2]
실시예:
잉크 제조
CE1을 제외하고는, 0.5 중량%(총 수지 고형물을 기준으로 함)의 PH1을 상기 제형 각각에 첨가하고, 초음파 조를 사용하여 균질해질 때까지 호박색 바이알에서 혼합하였다. 상기에 열거된 시험 방법을 사용하여 실시예를 시험하였다. 결과가 하기 표 3, 표 4 및 표 5에 제시되어 있다.
결과
[표 3]
[표 4]
[표 5]
잉크젯 인쇄 결과
[표 6]
시간 = 0시간 및 시간 = 3시간에서의 CE1 및 E6 제형 둘 모두로부터의 액적의 시각적 관찰은 관찰가능한 위성 액적 형성 없이 구형 액적 형상의 형성을 확인시켜 주었다. 그러나, 실온에서 1주간의 정치 후에, CE1 제형은 더 이상 잉크제팅이 불가능하였으며, 반면 E6 제형은 안정하게 유지되었다.
Claims (22)
- 경화성 잉크 조성물로서,
적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트;
헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트; 및
광개시제를 포함하며,
잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하로 잉크젯 인쇄가능하고, 용매가 없고, 잉크 조성물은 인쇄되고 경화될 때 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명한, 경화성 잉크 조성물. - 제1항에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 I의 일작용성 (메트)아크릴레이트 화합물을 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
[화학식 I]
(여기서, 적어도 하나의 R1은 방향족 치환체를 포함하고;
t는 1 내지 4의 정수이고;
R2는 수소 또는 메틸임). - 제2항에 있어서, 일작용성 (메트)아크릴레이트 화합물은 하기를 포함하는 적어도 하나의 방향족 치환체 R1을 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
유형 -CH2-Ar의 치환 또는 비치환된 방향족 기; 또는
유형 -X-Ar의 헤테로원자 연결된 방향족 기
(여기서, X는 S 또는 O이고,
각각의 Ar은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들임). - 제3항에 있어서, 적어도 하나의 R1 기는 하기를 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
,
,
,
,
,
,
,
,
, 또는 *-S-Ar
(여기서, 각각의 *는 화학식 I의 방향족 고리에 대한 부착점(들)을 나타내고;
Ar은 치환 또는 비치환된 페닐 기, 융합된 방향족 기, 또는 2개 이상의 알킬 기-연결된 페닐 또는 치환된 페닐 기 또는 치환된 페닐 기들임). - 제1항에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 화학식 IA의 화합물을 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
[화학식 IA]
(여기서, R2는 H 또는 CH3이고;
X는 O, S, 또는 단일 결합이고;
Q는 O, S, SiR2(여기서, R은 알킬 기임), 카르보닐 기(C=O), 아미노 기 NR(여기서, R은 수소 또는 알킬임), 또는 SO2 기이고;
n은 0 내지 10의 범위의 정수이고;
L은, 하이드록실 기로 선택적으로 치환된, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기임). - 제5항에 있어서,
R2는 수소이고;
n은 0이고;
X는 산소이고;
Q는 황인, 경화성 잉크 조성물. - 제1항에 있어서, 적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트는 굴절률이 적어도 1.50인, 경화성 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 II의 화합물을 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
[화학식 II]
H2C=CR2-(CO)-O-A-O-(CO)-R2C=CH2
(여기서, R2는 수소 또는 메틸이고;
(CO)는 카르보닐 기 C=O이고;
A는 헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 포함하는 2가 기임). - 제8항에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 화학식 IIA의 화합물을 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
[화학식 IIA]
(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고;
Z는 -C(CH3)2-, -CH2-, O, S, 또는 단일 결합이고;
각각의 Q는 독립적으로 O 또는 S이고;
L은 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 기이고;
n은 0 내지 10 범위의 정수임). - 제9항에 있어서, 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트는 하기를 포함하는, 경화성 잉크 조성물:
;
;
또는.
- 제1항에 있어서, 50 중량% 초과의 방향족 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 경화성 잉크 조성물.
- 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재;
기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분에 인접한 경화된 유기 층 - 경화된 유기 층은 가교결합된 (메트)아크릴레이트-기반 층을 포함하고, 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명함 -; 및
경화된 유기 층과 접촉한 상태에 있는 무기 배리어(barrier) 층을 포함하는, 물품. - 제12항에 있어서, 경화된 유기 층은, 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분 상에 인쇄되고 경화된 경화성 잉크 조성물을 포함하며,
경화성 잉크 조성물은
적어도 하나의 방향족 (메트)아크릴레이트;
헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트; 및
광개시제를 포함하고;
경화성 잉크 조성물은 실온 내지 35℃의 온도에서의 점도가 30 센티푸아즈 이하로 잉크젯 인쇄가능하고, 용매가 없는, 물품. - 제12항에 있어서, 경화된 유기 층은 두께가 1 내지 16 마이크로미터이고, 표면 조도가 5 나노미터 이하인, 물품.
- 제12항에 있어서, 기재의 제2 주 표면 상에 배치되고, 경화된 유기 층에 인접한 디바이스를 추가로 포함하는, 물품.
- 제15항에 있어서, 디바이스는 OLED(유기 발광 다이오드)를 포함하는, 물품.
- 물품의 제조 방법으로서,
제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계;
경화성 잉크 조성물을 제공하는 단계 - 경화성 잉크 조성물은
적어도 하나의 일작용성 방향족 (메트)아크릴레이트;
헤테로방향족 기, 융합된 방향족 기, 헤테로알킬렌 기, 또는 헤테로알킬렌 기 및 방향족 기 둘 모두를 함유하는 기를 갖는 적어도 하나의 다작용성 (메트)아크릴레이트; 및
광개시제를 포함하고;
경화성 잉크 조성물에는 용매가 없고, 잉크 조성물은 인쇄되고 경화될 때 굴절률이 1.55 이상이고, 광학적으로 투명함 -;
경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면의 적어도 일부분 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계;
경화성 층을 경화시켜, 경화된 유기 층을 형성하는 단계; 및
경화된 유기 층 상에 무기 배리어 층을 침착시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제17항에 있어서, 경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하는 단계는 1 내지 16 마이크로미터의 두께로 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제18항에 있어서, 경화된 유기 층은 표면 조도가 5 나노미터 미만인, 방법.
- 제17항에 있어서,
디바이스를 제공하는 단계; 및
경화성 잉크 조성물을 기재의 제2 주 표면 상에 배치하여 경화성 층을 형성하기 전에, 기재의 제2 주 표면 상에 디바이스를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 25℃에서의 점도가 40 센티푸아즈 미만이고, 미경화 시의 굴절률이 1.630 미만이고, 화학식 III의 구조를 갖는 경화성 아크릴레이트 화합물:
[화학식 III]
.
- 제2항의 경화성 아크릴레이트 화합물을 포함하는 공중합체.
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