KR20230055677A - 마이크로 led 디스플레이용 자외선 경화성 조성물 및 이를 이용한 마이크로 led 디스플레이용 점착필름. - Google Patents
마이크로 led 디스플레이용 자외선 경화성 조성물 및 이를 이용한 마이크로 led 디스플레이용 점착필름. Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 마이크로 LED 디스플레이용 자외선 경화성 조성물 및 이를 이용한 점착필름에 관한 것으로서, 상기 자외선 경화성 조성물은 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체에 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체를 반응시켜 수득되는 수지를 포함하며, 상기 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체는 수산기 값이 고형분 기준 10 ~ 100 ㎎KOH/g인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 마이크로 LED 디스플레이용 자외선 경화성 조성물 및 이를 이용한 마이크로 LED 디스플레이용 점착필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 마이크로 LED 디스플레이 제조공정에 사용되는 점착필름에 적용할 수 있는 자외선 경화성 조성물 및 이를 이용한 점착필름에 관한 것이다.
마이크로 LED 디스플레이의 제조공정에는 마이크로 LED 웨이퍼 고정용 필름, 캐리어필름, 전사필름 등의 다양한 점착필름이 사용되고 있다. 이러한 점착필름은 반도체 공정용 점착필름과 유사하지만 마이크로 LED는 반도체보다 크기가 작기 때문에 반도체 제조공정용인 다이싱 테이프보다 더 우수한 특성이 요구된다. 즉, 자외선 조사전의 점착력은 반도체 다이싱 테이프보다 높은 점착력을 나타내며 자외선 조사후의 점착력은 반도체 다이싱 테이프보다 더 낮은 비점착 특성이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 10-2001858호에서는 자외선 경화 후 비점착 특성을 가지는 아크릴 점착제 조성물로서 일반 아크릴 점착제에 다관능기를 가지는 알리파틱 아크릴레이트 올리고머를 공중합시키고 공중합 반응 후 톨루엔 및 디페닐펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA)를 넣어 중량 평균 분자량을 조정함으로써 비점착 특성을 나타내는 점착제의 조성이 제안되고 있다. 그러나 이러한 점착제 조성물은 점착제 자체에 이중결합이 존재하지 않아 자외선 경화 후 저분자량 아크릴 점착제가 피착제에 남아있을 수 있으며 마이크로 LED에 적용할 만큼의 점착력을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 10-1138796호에서도 역시 이중결합이 없는 아크릴 점착제를 사용하였으며 비반응성 다이메틸실록산 수지를 사용하여 피착물에 전사될 수 있어 마이크로 LED 제조 공정에 사용하기에는 적합하지 않다.
또한, 대한민국 등록특허공보 10-1019063호에 기재된 아크릴계 점착제는 점착제 폴리머 주쇄에 이중결합이 있어 잔사 문제는 없으나 점착력이 낮고 자외선 조사후 점착력이 높아 마이크로 LED 제조 공정에 사용하기에는 적합하지 않다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로서, 마이크로 LED 디스플레이 제조공정에 사용되는 점착필름에 적용할 수 있는 물성을 나타내는 자외선 경화성 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 자외선 조사 전후의 점착력 차이를 통해 잔사 없이 점착이 가능하도록 한 자외선 경화성 조성물 및 이를 이용한 점착필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 마이크로 LED 디스플레이용 자외선 경화성 조성물은 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체에 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체를 반응시켜 얻어진 것으로 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체는 수산기 값이 고형분 기준 10 ~ 100 ㎎KOH/g인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체는 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate,IPDI) 및 하이드록시에틸 아크릴레이트(hydroxy ethyl acrylate, HEA)를 반응시켜 제조되는 것으로서 NCO 함량이 11~12%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 점착필름은 기재 및 상기 기재의 일면에 형성되는 점착제 층, 상기 점착제 층 상에 적층되는 박리필름을 포함하는 것으로서, 상기 점착제 층은 상기 자외선 경화성 조성물, 광 개시제, 및 에폭시 경화제를 포함하는 점착제로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자외선 경화성 조성물은 마이크로 LED 디스플레이 제조공정에 사용되는 점착필름에 적용할 수 있는 물성을 나타내는 것으로서, 특히, 자외선 조사 전후의 점착력 차이를 통해 잔사 없이 점착이 가능하도록 하는 효과를 나타낸다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 자외선 경화성 조성물은 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체에 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체를 반응시켜 얻어진 것으로 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체는 수산기 값이 고형분 기준 10 ~ 100 ㎎KOH/g인 것을 특징으로 한다.
상기 수산기 값이 10 ㎎KOH/g 이하이면 모노 이소시아네이트 단량체를 반응시켜 얻은 점착제의 이중결합 함량이 낮아져 자외선 경화 후 점착력이 높아지며, 수산기 값이 100 ㎎KOH/g 이상이면 점착제의 극성이 증대하여 점도가 상승하여 작업성이 저하될수 있으며 높은 점도로 인해 이소시아네이트 반응시 겔화 위험이 있기 때문에 상기 수산기 값의 범위를 충족시키는 메타크릴산 에스테르 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴기 함유 모노 이소시아네이트 단량체는 수산기를 포함하는 메타크릴산 에스테르 중합시 사용되어지는 하이드록시 모노머 100당량에 대해 50~90 당량을 사용한다. 바람직하게는 하이드록시 모노머의 80당량을 반응시킬 수 있다. 상기 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체를 적용함으로써 상기 자외선 경화성 조성물은 자외선 조사 전의 점착력이 높으나 자외선 조사 후에는 낮은 비점착 특성을 나타낼 수 있어 마이크로 LED 디스플레이 제조 공정에 사용되는 점착필름에 적용하기 적합한 물성을 나타내게 된다.
즉, 점착제에 의한 잔사를 없앨 수 있도록 수산기를 포함하는 아크릴 점착제를 합성하고 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트를 부가 반응시켜 아크릴 점착제 주쇄에 이중결합을 도입한 화학구조를 통해 피착물에 잔사가 없게 할 수 있다. 또한, 자외선 경화 후 점착력 저하가 가능하도록 화학구조를 설계하게 된다.
구체적으로 상기 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체는 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate,IPDI) 및 하이드록시에틸 아크릴레이트(hydroxy ethyl acrylate, HEA)를 반응시켜 제조되는 것으로서 NCO 함량이 11~12%인 것이 바람직하다.
상기 이소시아네이트 단량체로는 시판되는 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어, EVONIC사 VESTANAT EP-DC 1241를 사용할 수도 있다
또한, 상기 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체와 함께 다른 종류의 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트를 사용하거나 병용할 수도 있다.
다른 종류의 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체로는 2-이소시아네이토에틸 아크릴레이트(2-isocyanatoethyl acrylate), 2-이소시아네이토에틸 메타크릴레이트(2-isocyanatoethyl methacrylate), 1,1-(비스아크릴옥시메틸)에틸 이소시아네이트(1,1-(bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate), 2-(2-이소시아네이토에톡시)에틸 메타크릴레이트(2-(2-Isocyanatoethoxy)ethyl methacrylate) 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 자외선 경화성 조성물을 구성하는 수지로는 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체를 사용할 수 있다. 상기 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체는 아크릴 단량체를 중합하여 제조할 수 있는데, 이들 중합체는 공중합 모노머 성분의 하나로서 수산기 함유 아크릴계 모노머를 함유한다. 일 실시예에서는 2-에틸헥실아크릴레이트 50 내지 70 중량부, 부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량부, 하이드록시에틸 아크릴레이트 10 내지 20 중량부, 아크릴산 1 내지 5 중량부로 이루어진 아크릴 단량체의 혼합물에 중합개시제와 용제를 부가하여 중합함으로써 수산기 값이 48~97 ㎎KOH/g(고형분 기준)의 상기 수지를 제조할 수 있다. 또한, 상기 용제로는 에틸아세테이트, 사이클로헥산, n-헥산, 아세톤, 디메틸카보네이트, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 자외선 경화성 조성물에 광 개시제와 에폭시 경화제를 혼합함으로써 점착필름용 점착제를 제조할 수 있다.
상기 점착필름은 기재 및 상기 기재의 일면에 형성되는 점착제 층, 상기 점착제 층 상에 적층되는 박리필름을 포함하여 구성되는 것으로서, 상기 점착제 층은 박리필름의 성능을 감안하여 건조 후 두께가 10 내지 100㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 20 내지 50㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 기재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부텐, 폴리부타디엔, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 염화비닐 공중합체, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 불소수지, 트리아세틸 셀룰로오스에서 선택되는 수지 필름을 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 바람직하다.
또한, 이형성을 가지는 박리필름 역시 기재와 동일한 종류의 재질을 적용할 수 있다. 상기 기재는 일반적으로 1 내지 188㎛의 두께의 범위에서 적절히 선택할 수 있으며, 상기 기재의 두께는 사용되는 기재의 재질이나 용도에 따라 바뀔 수 있다.
또한, 상기 점착제 층을 형성할 때 점착제를 상기 기재에 도포하는 데, 이때 도포 작업에 적합한 정도로 점도를 조절할 후 이를 상기 기재 상에 도포하고 경화시킴으로써 점착제 층을 형성할 수 있다. 상기 점착제 층은 바 코트법, 리버스 롤 코트법, 나이프 코트법, 롤 나이프 코트법, 그라비아 코트법, 닥터 블레이드 코트법, 슬롯다이 코트법, 콤마 코트법, 마이크로 그라비아 코트법 등 종래의 점착시트를 제조하는데 쓰이는 방법으로 형성할 수 있으며, 점착제를 도포한 후 건조 및 경화함으로써 점착제 층을 형성할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명에 따른 효과를 설명한다.
[아크릴기가 있는 모노 이소시아네이트]
a1) 화학식 1로 표시되는 단량체의 합성
IPDI(isophorone diisocyanate) 222g(1mol)에 2.2g의 BHT, 0.02g의 DBTDL을 넣고 교반하면서 70℃까지 승온하고 HEA(hydroxy ethyl acrylate) 116g(1mol)을 적하한 후 2~4시간 동안 완전히 반응한다. 이 제품의 NCO함량은 11.8%이다.
a2) 시판되는 단량체: EVONIC사 VESTANAT EP-DC 1241(NCO 함량 11.6%, IPDI 함량 0.05 wt. %)
[수지 합성]
교반기, 환류 냉각기, 질소 도입관, 온도계 및 적하조를 구비한 반응장치를 준비하고, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-Ethyl hexyl acrylate ; 2-EHA) 단량체 66g, 부틸아크릴레이트(n-Butyl acrylate ; n-BA) 단량체 15g, 하이드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxy ethyl acrylate ; 2-HEA) 단량체 15g, 아크릴산(Acrylic acid ; AA) 4g으로 이루어진 아크릴 혼합물 100g을 제조하고, 제조된 상기 아크릴 혼합물 중 30g과 중합 개시제(AIBN,Azobis isobutyronitrile) 0.05g 및 용제(아세트산 에틸) 적량을 반응장치에 투입하여 80℃로 가열하여 반응 개시를 확인하고, 중합 개시제(AIBN, Azobis isobutyronitrile) 0.5g 및 용제(아세트산 에틸) 적량과 상기 아크릴 혼합물의 나머지 70g을 각각 1시간 동안 적하하고 환류상태를 유지한 채 5시간 동안 반응시키고, 반응 종료 후 냉각하여 아세트산 에틸을 혼합하여 불휘발분 30%, 수산기 값 72.5 ㎎KOH/g(고형분 기준)의 메타크릴산 에스테르 중합체를 합성하였다.
<실시예 1~3>
1. 점착제 조성물의 제조
얻어진 메타크릴산 에스테르 중합체의 아세트산에틸 용액(불휘발분 농도 30중량%) 100중량부에 대해, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 단위 100당량에 대해 표 1과 같이 아크릴기가 있는 모노 이소시아네이트 80 당량을 가하고, 촉매로서 디부틸주석디라우레이트 0.01중량부를 첨가하고, 50℃에서 5시간 부가 반응시켜 반응성 메타크릴산 에스테르 중합체의 용액을 얻었다.
<비교예 1>
실시예 1과 같이 동일한 방법으로 비교예 1의 중합체 조성물을 얻었다.
단, 비교예 2의 경우 얻어진 수지에 단순히 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPEHA)를 첨가 혼합하여 중합체 조성물을 얻었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 수지 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| MOI | - | - | 3.4 | 4.8 | - |
| a1 | 10.5 | - | - | - | - |
| a2 | - | 10.5 | 3.14 | - | - |
| DPEHA | - | - | - | - | 5 |
표 1에서 MOI는 2-isocyanatoethyl methacrylate이며. a1은 상기 합성된 모노머(NCO 함량 11.8%)이고, a2는 EVONIC사 VESTANAT EP-DC 1241(NCO 함량 11.6%, IPDI 함량 0.05 wt. %)이다.
2. 점착제 조성물의 도포 공정
표 1에서 얻어진 중합체에 광개시제 TPO를 1g 과, 2% Epoxy 경화제( N,N,N',-tetraglycidiyl-m-xylenediamine ; 상품명 Tetrad-X) 0.4g을 추가하여 점착제를 제조하였다.
이어서, 광학 필름 기재로서의 두께 100㎛의 대전처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에, 건조 후의 두께가 20㎛가 되도록 나이프식 도공기로 점착제 층을 도포하였다.
이어서 110℃에서 1분간 건조 처리를 실시하여, 점착제 층을 형성한 후, 얻어진 점착제 층에 박리필름으로서의 대전처리된 두께 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 이형필름을 밀착시킴으로써 적층하여, 기재/점착제 층/박리필름으로 이루어지는 적층체를 얻었다. 이후 43℃의 온도에서 48시간 동안 숙성하여 마이크로 LED 제조공정용 점착필름을 제조하였다.
3. 물성 측정
<점착력>
점착력은 KS T 1028에 따라 UTM 장비를 사용하여 측정하였다. 폭 25㎜ 테이프를 SUS304 피착제에 고무롤러(2.0㎏ 하중)를 이용하여 압착한 후 상온에서 30분간 방치하였고, 300㎜/min의 속도로 180° Peel 값을 측정하였다.
<자외선 조사 후 점착력 측정>
자외선은 광량 600mJ/㎠ 로 조사한 후 점착력을 측정하였다.
<잔사>
잔사 발생 유무는 박리후 피착제(SUS)를 현미경으로 관찰하여 피착제에 점착성분이 있는가를 판단하였다.
○ : 박리 후 피착제에 점착성분이 없는 것
× : 박리 후 피착제에 점착성분이 조금이라도 있는 것
측정결과는 표 2와 같다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 점착력(gf/25㎜) | 3100 | 3150 | 3050 | 2850 | 2050 |
| UV조사 후 점착력 (gf/25㎜) |
2 | 2 | 3 | 15 | 13 |
| 잔사발생 유.무 | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
표 2의 측정결과로부터 본 발명에 따른 자외선 경화성 조성물을 적용한 점착필름은 자외선 조사 전후의 점착력 차이가 크고 잔사가 발생하지 않아 마이크로 LED 디스플레이 제조공정에 적용하기 적합한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
Claims (3)
- 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체에 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체를 반응시켜 수득되는 수지를 포함하며,
상기 수산기를 함유하는 메타크릴산 에스테르 중합체는 수산기 값이 고형분 기준 10 ~ 100 ㎎KOH/g인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이용 자외선 경화성 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 아크릴기를 함유하는 모노 이소시아네이트 단량체는 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate,IPDI) 및 하이드록시에틸 아크릴레이트(hydroxy ethyl acrylate, HEA)를 반응시켜 제조되는 것으로서 NCO 함량이 11~12%인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이용 자외선 경화성 조성물.
- 기재 및 상기 기재의 일면에 형성되는 점착제 층, 상기 점착제 층 상에 적층되는 박리필름을 포함하는 점착필름에 있어서,
상기 점착제 층은 청구항 1에 따른 자외선 경화성 조성물, 광 개시제, 및 에폭시 경화제를 포함하는 점착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이용 점착필름.
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