WO2019103415A1 - 차광막이 형성되어 있는 도파관 및 이의 제조방법 - Google Patents

차광막이 형성되어 있는 도파관 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2019103415A1
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shielding film
waveguide
thickness
raven
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김아름
유재현
박성은
김준형
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주식회사 엘지화학
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    • G06T19/006—Mixed reality

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide having a light shielding film, and more particularly, to a waveguide including a light shielding layer for suppressing light leakage and external light inflow.
  • a wearable augmented reality device represented by augmented reality (AR) glasses requires a near-eye display (NED) to transmit a digital image to the user's eyes.
  • NED near-eye display
  • One of the components of the NED is a flat waveguide Is used. The light rays incident on the waveguide are transmitted in a direction parallel to the waveguide plane and are reflected to a grating or a half mirror to reach the user's eye. At this time, some rays propagate to the end of the waveguide And is emitted to the edge of the waveguide, causing the light leakage phenomenon seen in FIG. 1 at the time of NED driving. This light leakage phenomenon should be improved because it hinders the convenience and aesthetics of the user when driving the product. In addition, the external light introduced into the waveguide at the edge of the waveguide may cause unintended optical interference, resulting in degradation of the image quality.
  • a plastic case is attached to the waveguide or a tape is attached to the rim Respectively.
  • the thickness of the light-shielding layer is as thick as, for example, several hundreds of micrometers to several tens of millimeters, and it is difficult to thinly and precisely control the width of the light-shielding coating to several hundreds of nm to several hundreds of micrometers.
  • Patent Document 1 KR 10-2012-0076973 A
  • the valve type dispenser method is a non-contact type printing method and can be precisely printed even in a narrow cut area where curved or inclined surface processing is performed.
  • the present invention provides a light guide film having a light shielding film having an optical density (OD) of 0.01 to 0.7 on the basis of a thickness of 2 to 120 ⁇ and a light shielding film thickness of 1.0 ⁇ , Thereby providing a waveguide.
  • OD optical density
  • the present invention provides a method of producing a light-shielding film, comprising the steps of: a) forming a light-shielding film coating layer on the edge-side cut surface of a planar waveguide with a thickness of 2 to 120 ⁇ using a curable ink composition; And b) curing the light-shielding film pattern to form a light-shielding film having an optical density (OD) of 0.01 to 0.7 on the basis of a light-shielding film thickness of 1.0 mu m.
  • OD optical density
  • the curable ink composition includes a colorant, an epoxy compound, an oxetane compound, and a photopolymerization initiator.
  • the curable ink composition includes a colorant, an acrylate monomer, a urethane acrylate oligomer, an organosilane, and a photopolymerization initiator.
  • the present invention also provides a waveguide module including the waveguide.
  • a light-shielding film is formed with a thin thickness, since it has excellent optical density and excellent hardness, there is an advantage that light leakage phenomenon occurring at the edge of the waveguide and inflow of external light into the waveguide can be prevented.
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing the use of a waveguide and light leakage phenomenon.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a light traveling path according to the wave guide of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view illustrating a process of forming a light-shielding film of a waveguide according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a forming method according to the shape of the cut surface of the wave guide of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a cross section of a waveguide manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a front surface of a waveguide manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides a waveguide in which a light shielding film is formed on a cut side on the edge side of a flat waveguide.
  • the waveguide of the present invention is formed by forming a light-shielding film having a thin thickness and excellent optical density (OD) on the edge-side cut surface of the flat waveguide, Lt; / RTI >
  • the cut surface of the waveguide in which the light-shielding film is formed may be processed into a flat surface, a curved surface, or an inclined surface.
  • the present invention can be formed by a manufacturing method described later to form a light-shielding film in various shapes.
  • the light-shielding film may be formed on the side surface and the edge of the cut surface of the waveguide. By forming a light-shielding film not only on the side surface but also on the edge (including the edge), it is possible to block the light-emitting divergence and to block the inflow of external light.
  • the light-shielding film includes at least one black ink pigment selected from the group consisting of carbon black, graphite, metal oxide and organic black pigment.
  • Examples of carbon blacks are cysteine 5HIISAF-HS, cysto KH, cysteo 3HHAF-HS, cysteo NH, cysto 3M, cysto 300HAF-LS, cysto 116HMMAF-HS, , SISTO SOFEF, SISTO VGPF, SISTO SVHSRF-HS and SISTO SSRF (Donghae Carbon Co., Ltd.); Diagram Black II, Diagram Black N339, Diagram Black SH, Diagram Black H, Diagram LH, Diagram HA, Diagram SF, Diagram N550M, Diagram M, Diagram E Diagram G Diagram R Diagram N760M Diagram LR, # 2700, # 25, # 45, # 45, # 45, # 45, # 45, # 45, # 45, # 25, # CF9, # 95, # 20, # 2300, # 2350, # 2300, # 2200, # 1000, # 980, # 900, 3030, # 3050, MA7, MA77, MA8, MA11, MA100, MA40, OIL7B, OIL9B
  • organic black pigment examples include aniline black, lactam black, perylene black, and the like, but the present invention is not limited thereto.
  • the content of the black ink pigment may be 0.1-15% by weight based on the total weight of the light-shielding film. It is advantageous in that the content of the black ink pigment should satisfy the above range to ensure dispersion stability and storage stability of the ink and to produce a light-shielding film having high optical density per thickness without hindering ultraviolet curing of the film.
  • the waveguide of the present invention can suppress the light leakage and block the inflow of external light by forming a light shielding film on the cut-away side of the waveguide.
  • the thickness of the light-shielding film may be 2 to 120 ⁇ ⁇ , and in another embodiment may be 3 to 60 ⁇ ⁇ . It is difficult to form such a thin shielding film in the conventional shielding tape attaching method or case attaching method.
  • the waveguide of the present invention is manufactured by a manufacturing method described later, even if a light shielding film is formed with a thin thickness within the above range To suppress light leakage, and to block the inflow of external light.
  • the optical waveguide of the present invention may have a total optical density (OD) of 1.5 or more in order to suppress light leakage and to block the inflow of external light.
  • OD total optical density
  • the optical density (OD) of the light-shielding film is preferably 0.01 to 0.7 on the basis of the light-shielding film thickness of 1.0 ⁇ ⁇ .
  • the optical density (OD) of the light-shielding film may be 0.03 to 0.7 on the basis of the light-shielding film thickness of 1.0 ⁇ . If the thickness of the light- The optical density (OD) of the light-shielding film may be 0.01 to 0.03 on the basis of the light-shielding film thickness of 1.0 ⁇ ⁇ .
  • the shielding property of the light-shielding film of the present invention is optimized.
  • the hardness of the light-shielding film with respect to the waveguide can be from pencil hardness HB to 9H according to ASTM D3363 standard, so that it is excellent in hardness.
  • a method for manufacturing a waveguide as described above comprising the steps of: a) forming a light-shielding coating layer on a cutting edge side of a planar waveguide using a curable ink composition; And b) curing the light-shielding film pattern to form a light-shielding film.
  • the curable ink composition may include a colorant, an epoxy compound, an oxetane compound, and a photopolymerization initiator.
  • the curable ink composition of the present invention may further comprise at least one selected from the group consisting of a surfactant, a adhesion promoter, a diluent, and a photosensitizer.
  • the curable ink composition may comprise a colorant, an acrylate monomer, a urethane acrylate oligomer, an organosilane, and a photopolymerization initiator.
  • the curable ink composition of the present invention may further comprise at least one selected from the group consisting of a surfactant, a adhesion promoter, a diluent, and a photosensitizer.
  • the curable ink composition according to the present invention may not contain a solvent.
  • curable ink composition of the present invention can be maximized by the combination of the above components.
  • each component of the curable ink composition will be described in detail.
  • the curable ink composition used in the present invention includes an epoxy compound as a cationic curing component.
  • the epoxy compound is specifically selected from among a bisphenol epoxy compound, a novolac epoxy compound, a glycidyl ester epoxy compound, a glycidyl amine type epoxy compound, a linear aliphatic epoxy compound, a biphenyl type epoxy compound and an alicyclic epoxy compound Or a mixture of two or more of them.
  • the alicyclic epoxy compound may mean a compound containing at least one epoxidized aliphatic cyclic group.
  • the epoxidized aliphatic cyclic group means an epoxy group bonded to an alicyclic ring, and examples thereof include 3,4-epoxycyclopentyl group, 3,4-epoxy (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, a 3- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, an isopropylcyclopentylmethyl group, (3,4-epoxycyclopentyl) propyl group or 3- (3,4-epoxycyclohexyl) propyl group.
  • the hydrogen atom constituting the alicyclic ring may optionally be substituted with a substituent such as an alkyl group.
  • a substituent such as an alkyl group.
  • the alicyclic epoxy compound for example, a compound specifically exemplified below can be used, but epoxy compounds which can be used are not limited to the following types.
  • dicyclopentadiene dioxide cyclohexene oxide
  • 4-vinyl-1,2-epoxy-4-vinylcyclohexene vinylcyclohexene dioxide
  • limonene monoxide limonene dioxide
  • (3,4-epoxycyclohexyl) methyl 3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate
  • (3,4-epoxycyclohexyl) methyl alcohol (3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl) methyl- (3,4-epoxycyclohexyl) ether
  • 3,4-epoxycyclohexene carboxylic acid ethylene glycol diester 3,4-epoxycyclohexyl)
  • the content of the epoxy compound is preferably 40-80% by weight based on the total weight of the curable ink composition, and may be 50-70% by weight in another embodiment. If it exceeds 80% by weight, the viscosity of the composition increases. If it is less than 40% by weight, the curing sensitivity is lowered.
  • the curable ink composition may include an oxetane compound as another cationic polymerizable monomer.
  • the oxetane compound is a compound having a quaternary cyclic ether group in the molecular structure and can act to lower the viscosity of the cationically cured ink composition (for example, less than 50 cPs at 25 ⁇ ).
  • oxetane compound examples include "Alon oxetane OXT-101", “Alon oxetane OXT-121", “Alon oxetane OXT-211", “Alon oxetane OXT-221” &Quot; Alon oxetane OXT-212 " and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the oxetane compound is preferably 10-40 wt% based on the total weight of the curable ink composition, and may be 10-20 wt% in another embodiment. If it is more than 40% by weight, the curing sensitivity is low, and if it is less than 10% by weight, the viscosity increases and coating properties are deteriorated.
  • the oxetane compound of the present invention can be used in combination with an oxetane compound having one oxetane ring and an oxetane compound having two oxetane rings.
  • an oxetane compound having one oxetane ring and an oxetane compound having two oxetane rings are used together, the viscosity and flexibility of the film can be controlled.
  • the content range of the oxetane compound having one oxetane ring is in the range of 1: 3 to 1:16 Is preferably used.
  • the ink composition of the present invention is a cationic photopolymerization initiator which contains a compound capable of forming a cationic species or a Bronsted acid by irradiation with ultraviolet rays, for example, an iodonium salt or a sulfonium salt. However, It is not.
  • the iodonium salt or the sulfonium salt causes a curing reaction to form a polymer by reacting monomers having an unsaturated double bond contained in the ink during the ultraviolet curing process, and a photosensitizer may be used depending on the polymerization efficiency.
  • the photopolymerization initiator may have an anion represented by SbF 6 -, AsF 6 -, BF 6 -, (C 6 F 5 ) 4 B-, PF 6 - or RfnF 6 -n , It is not.
  • the photopolymerization initiator is preferably contained in an amount of 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the curable ink composition. When the content of the photopolymerization initiator is less than 0.5% by weight, the curing reaction is not sufficient. When the content of the photopolymerization initiator is more than 10% by weight, the photopolymerization initiator is not dissolved or the viscosity is increased.
  • the ultraviolet curable composition of the present invention may comprise an acrylate monomer and a urethane acrylate oligomer as a polymerizable unsaturated compound.
  • the ultraviolet curing composition of the present invention may be mixed with a urethane acrylate oligomer to attain proper hardness after curing and without impairing the dispersibility of the pigment.
  • the acrylate monomer reacts chemically with the urethane acrylate oligomer during curing to achieve a proper degree of curing.
  • the acrylate monomer is a monofunctional acrylate monomer having one acrylate functional group, a bifunctional acrylate monomer having two acrylate functional groups, and a polyfunctional acrylate monomer having at least three acrylate functional groups And at least one selected from the group consisting of
  • the monofunctional acrylate monomer may comprise an alkyl acrylate having a linear or branched alkyl group having from 1 to 14 carbon atoms.
  • the photocurable composition can ensure an appropriate viscosity through the alkyl group of the carbon number range and can achieve appropriate hardness and hardness after curing.
  • the alkyl acrylate may be selected from the group consisting of methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) Butyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl Acrylate, isooctyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, tetradecyl (meth) acrylate and combinations thereof.
  • the monofunctional acrylate monomer may further include a carboxyl group-containing (meth) acrylate monomer or a hydroxy group-containing (meth) acrylate monomer. In this manner, a suitable adhesive force can be imparted through the carboxyl group or the hydroxy group.
  • the (meth) acrylate monomer containing a carboxyl group or a hydroxyl group may be selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyacetic acid, 3- (meth) acryloyloxypropyl acid, 4- (Meth) acryloyloxybutyl acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (Meth) acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethylene glycol (meth) acrylate or 2-hydroxypropylene glycol .
  • the monofunctional (meth) acrylate monomer may have a glass transition temperature (Tg) of about -60 ° C to about 100 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • the composition according to the present invention can achieve a low cure shrinkage.
  • Examples of the monomer containing two or more acrylate functional groups include bifunctional monomers such as propylene glycol diacrylate, trifunctional monomers such as pentaerythritol triacrylate, and hexafunctional monomers such as dipentaerythritol hexaacrylate. But are not limited thereto.
  • bifunctional monomers such as propylene glycol diacrylate
  • trifunctional monomers such as pentaerythritol triacrylate
  • hexafunctional monomers such as dipentaerythritol hexaacrylate.
  • the modulus of elasticity of the cured product may be controlled by using a compound containing two or more acrylate functional groups in an appropriate ratio.
  • the acrylate monomer is selected from the group consisting of tetrahydroperfurfuryl acrylate, cyclic trimethylolpropane foam acrylate, bisphenol A epoxy diacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol diacrylate , Hydroxyethyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and dipentaerythritol Hexanediol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, and the like can be used.
  • the monofunctional acrylate monomer content is from 5 to 40% by weight relative to the total weight of the total ink composition.
  • the content is 5 wt% or less, the solubility of the initiator is lowered and the curing shrinkage ratio of the coating layer is increased.
  • the content is more than 40 wt%, the hardness of the cured product is lowered and sticking phenomenon occurs.
  • the bifunctional or higher acrylate monomer content is preferably from 10 to 70% by weight, for example from 15 to 50% by weight, based on the total weight of the total ink composition.
  • the content is 10% by weight or less, the hardness of the coating layer is lowered, and when the content is 70% by weight or more, the shrinkage ratio is increased and the adhesion of the base material is lowered.
  • the urethane acrylate oligomer is a compound prepared by polymerizing a polyether polyol, a hydroxyl group-containing acrylic derivative and a diisocyanate compound, and has carbon-carbon double bonds at both terminals.
  • a polyether polyol a polyol having a number average molecular weight of 300 to 30,000 is used, more preferably a polyol having a molecular weight of 500 to 10,000.
  • the diisocyanate compound is used in ordinary urethane synthesis, and aliphatic or aromatic diisocyanates can be used.
  • the urethane acrylate oligomer preferably has a number average molecular weight of 500 to 40,000, more preferably 500 to 30,000.
  • the number-average molecular weight is less than 500, it is difficult to achieve the desired properties of the present invention.
  • the number-average molecular weight is more than 40,000, the photocurability and alkali developability are adversely affected.
  • the urethane acrylate oligomer is preferably used in an amount of 0.5 to 30% by weight based on the total weight of the composition (which means weight percent of solids excluding solvent). If it is used in an amount less than 0.5% by weight, it is difficult to obtain the desired effect of improving the properties of the present invention, and if it is used in an amount exceeding 30% by weight, photocurability will be a problem.
  • composition of the present invention may contain an acrylate monomer and a urethane acrylate oligomer in a weight ratio of 2: 1 to 8: 1.
  • weight ratio of acrylate monomer to urethane acrylate oligomer may be from 2: 1 to 6: 1, or from 3: 1 to 5: 1.
  • the composition of the present invention may further comprise a radical photopolymerization initiator for performing a curing reaction by light irradiation.
  • the photopolymerization initiator may be at least one selected from the group consisting of a hydroxyketone compound, a phenylglyoxylate compound, a benzyldimethylketal compound, an? -Amino ketone compound, a monoacylphosphine compound, a bisacylphosphine compound, a phosphine oxide compound, But are not limited to, one selected from the group consisting of a perchlorate compound, an iodonium salt, and combinations thereof.
  • the photopolymerization initiator is preferably contained in an amount of 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the UV curable composition. When the content of the photopolymerization initiator is less than 0.5% by weight, the curing reaction is not sufficient. When the content of the photopolymerization initiator is more than 10% by weight, the photopolymerization initiator is not dissolved or the viscosity is increased.
  • the curable ink composition includes a colorant.
  • the coloring agent may be used in the form of a pigment dispersion containing one or more pigments, dyes, or a mixture thereof, and is not particularly limited as long as it can express colors as required.
  • carbon black, graphite, metal oxide, organic black pigment and the like can be used as the pigment.
  • Examples of carbon blacks are cysteine 5HIISAF-HS, cysto KH, cysteo 3HHAF-HS, cysteo NH, cysto 3M, cysto 300HAF-LS, cysto 116HMMAF-HS, , SISTO SOFEF, SISTO VGPF, SISTO SVHSRF-HS and SISTO SSRF (Donghae Carbon Co., Ltd.); Diagram Black II, Diagram Black N339, Diagram Black SH, Diagram Black H, Diagram LH, Diagram HA, Diagram SF, Diagram N550M, Diagram M, Diagram E Diagram G Diagram R Diagram N760M Diagram LR, # 2700, # 25, # 45, # 45, # 45, # 45, # 45, # 45, # 45, # 25, # CF9, # 95, # 20, # 2300, # 2350, # 2300, # 2200, # 1000, # 980, # 900, 3030, # 3050, MA7, MA77, MA8, MA11, MA100, MA40, OIL7B, OIL9B
  • organic black pigment examples include aniline black, lactam black, perylene black, and the like, but the present invention is not limited thereto.
  • the curable ink composition is characterized by being cured by irradiation with ultraviolet rays (e.g., 250 or 450 nm), more preferably with a long wavelength ultraviolet ray (e.g., 360 to 410 nm) to have a certain level of optical density .
  • the content of the colorant is preferably 0.1 to 15% by weight based on the total weight of the curable ink composition, and may be 0.5 to 8% by weight in another embodiment.
  • the content of the colorant is less than 0.1% by weight, OD that is not applicable to the light-shielding film is not exhibited.
  • the content exceeds 15% by weight excess colorant is not dispersed in the ink and precipitates are formed. It is difficult to sufficiently harden the film to the core portion.
  • the curable ink composition may include a surfactant that lowers the surface tension of the ink composition to exhibit a small taper angle.
  • surfactant examples include commercially available products such as Megafack F-444, F-475, F-478, F-479, F-484, F-550 and F-552 manufactured by Dai Nippon Ink & Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132 and S-141 of Asahi Glass Co., Ltd.
  • the surfactant is preferably contained in an amount of 0.1 to 5.0% by weight based on the total weight of the curable ink composition, and 0.5 to 3.0% by weight in another embodiment.
  • the content of the surfactant is less than 0.1% by weight, the effect of lowering the surface tension of the composition is insufficient, resulting in coating failure when the composition is coated on the substrate.
  • the content exceeds 5.0% by weight, There is a problem that the compatibility and the defoaming property of the composition are rather reduced.
  • the curable ink composition may further include a photosensitizer to compensate for curing at a long wavelength active energy ray.
  • the photosensitizer examples include anthracene compounds such as anthracene, 9,10-dibutoxyanthracene, 9,10-dimethoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene and 2-ethyl-9,10-dimethoxyanthracene; Benzophenone, 4,4-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, 2,4,6-trimethylaminobenzophenone, methyl- Benzophenone-based compounds such as dimethyl-4-methoxybenzophenone and 3,3,4,4-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone; Acetophenone; Ketone-based compounds such as dimethoxyacetophenone, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one and propanone; Perylene; Fluorene-based compounds such as 9-fluorenone, 2-ch
  • Thioxanthone compounds such as xanthone and 2-methylxanthone;
  • Anthraquinone compounds such as anthraquinone, 2-methyl anthraquinone, 2-ethyl anthraquinone, t-butyl anthraquinone, and 2,6-dichloro-9,10-anthraquinone; (9-acridinylpentane), 1,3-bis (9-acridinyl) propane, and the like Acridine-based compounds;
  • Dicarbonyl compounds such as benzyl, 1,7,7-trimethyl-bicyclo [2,2,1] heptane-2,3-dione, and 9,10-phenanthrenequinone;
  • Phosphine oxide-based compounds such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide;
  • the photosensitizer is preferably contained in an amount of 1 to 200 parts by weight, more preferably 10 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the photopolymerization initiator. If the amount is less than 1 part by weight, a curing sensitivity elevation effect at a desired wavelength can not be expected. If the amount is more than 200 parts by weight, the photosensitizer may not be dissolved and the pattern adhesion strength and crosslinking density may be lowered.
  • the curable ink composition may further include an adhesion promoter as an additive.
  • the light shielding film attached to the cut surface of the waveguide repeatedly shrinks and expands according to the conditions of use such as temperature and humidity, so that the light shielding film may be stressed and the light shielding film may be detached from the waveguide.
  • at least one silane compound selected from the group consisting of an alkoxysilane compound, an epoxy silane compound, an aminophenyl silane compound, an aminosilane compound, a mercapto silane compound and a vinyl silane compound is used as the adhesion promoter It is possible to obtain excellent results.
  • an epoxy silane compound may be used as the adhesion promoter.
  • the adhesion promoter is preferably contained in an amount of 0.1 to 15% by weight based on the total weight of the ink composition, and may be included in an amount of 2 to 10% by weight in another embodiment. If it is less than 0.1% by weight, the light shielding film can not be prevented from being peeled from the cut surface of the waveguide. If it is more than 15% by weight, the viscosity of the ink solution increases and the dispersibility is low.
  • the curable ink composition used in the present invention exhibits excellent coating properties and exhibits excellent adhesion properties by curing.
  • the curable ink composition has a curing dose of 1 to 10,000 mJ / cm2, preferably 80 to 3,000 mJ / cm2.
  • the curable ink composition is cured by absorbing ultraviolet light in a wavelength range of 250 nm to 450 nm, preferably 360 nm to 410 nm.
  • the ultraviolet curable composition is suitable for dispenser processing, for example, by having a viscosity of 10 to 10,000 mPa ⁇ s at 25 ° C. or a viscosity of 100 to 10,000 mPa ⁇ s.
  • the ultraviolet curable composition having the viscosity range described above is excellent in discharge at the process temperature.
  • the process temperature means a temperature at which the viscosity of the ultraviolet curable composition is lowered.
  • the process temperature may be from 10 ⁇ to 100 ⁇ , and preferably from 20 ⁇ to 70 ⁇ .
  • the residual mass after 2 hours may be 85% or more, so that the curing rate and the film characteristics are not poor while the evaporation rate is low.
  • the method of forming the light-shielding coating layer on the edge-side cut surface of the flat waveguide in the step a) may be a dispenser process or an inkjet printing.
  • the ink jet printing method can be used in a usual manner.
  • a dispenser using a pneumatic or piezoelectric device may be used as the fine dispenser, and a dispenser printing method may be preferably used.
  • the light-shielding film coating layer is formed by the above-described printing method, as shown in Fig. 4, the light-shielding film coating layer is processed into a sloped surface (Fig. 4B) or a curved surface (Fig. 4C) It is possible to effectively form a light-shielding film coating layer on the cutting face side of the waveguide.
  • the curing in step b) may be ultraviolet curing.
  • a light source of 250 to 450 nm, more preferably 360 to 410 nm, may be used as a light source.
  • the thickness of the light-shielding film produced by the above method may be 2 to 120 ⁇ , and in another embodiment may be 3 to 60 ⁇ .
  • the optical density (OD) of the light-shielding film prepared by the above method may be 0.01 to 0.7 on the basis of the light-shielding film thickness of 1.0 ⁇ . If the thickness of the light-shielding film is 2 to 80 ⁇ , the optical density (OD) of the light-shielding film may be 0.03 to 0.7 on the basis of the light-shielding film thickness of 1.0 ⁇ . If the thickness of the light- The optical density (OD) may be 0.01 to 0.03 on the basis of the light-shielding film thickness of 1.0 ⁇ .
  • the hardness of the light-shielding film prepared by the above method may be 3H to 9H in pencil hardness according to ASTM D3363 standard.
  • edge-side cut surface of the waveguide on which the light shielding film is formed may be formed into a flat surface, a curved surface, or an inclined surface, and the light shielding film may be formed on a side surface and a rim of the edge side cutting surface of the waveguide.
  • the present invention also provides a waveguide module including the waveguide.
  • the waveguide module is not particularly limited as long as the waveguide of the present invention is used, but it can be used for augmented reality (AR) glasses and the like.
  • AR augmented reality
  • the composition for forming the light-shielding film prepared by mixing according to the compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 was cured on the cut side on the edge of the cleaned waveguide and then coated by a dispenser process so as to have the thicknesses shown in Table 3 below .
  • the coating layer was irradiated with ultraviolet ray (395 nm) under the following conditions within 1 minute after coating to cure the coating layer to form a light-shielding coating layer.
  • the ultraviolet light was irradiated at a light intensity of 2500 mJ / cm 2 using an LED lamp having a wavelength of 395 nm.
  • the OD of the formed light-shielding film coating layer was measured using an X-rite OD measuring instrument and is shown in Table 3 below.
  • a coating layer was formed on a glass substrate by a spin coating method and UV curing (395 nm, 2700 mJ / cm 2 ) was performed. Then, pencil hardness Were measured. After mounting the pencil to the pencil hardness measuring instrument according to the test standard of ASTM (Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test) D3363, it was added to 500 g by weight of maintaining the substrate and the 45 o angle, and the coating layer at a rate of 180 mm / min The highest pencil hardness was determined to be scratched so that the coating layer was not cut or peeled off from the substrate. The results are shown in Table 3 below.
  • the light-shielding layers prepared in Examples 1 to 4 exhibited a hardness of 5H or more without any heat treatment, whereas the light-shielding layers prepared in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 had a hardness of 4B and 2B Hardness, and it was confirmed that the light-shielding layer prepared in Examples 1 and 2 achieves hardness superior to that of conventional materials.

Abstract

본 발명은 평판 도파관의 테두리측 절단면에 2 내지 120㎛의 두께로, 차광막 두께 1.0㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7의 광학밀도(Optical Density, OD)를 가지고, 경도가 ASTM D3363 규격으로 3H 이상인 차광막이 형성되어 있는 도파관 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

차광막이 형성되어 있는 도파관 및 이의 제조방법
본 출원은 2017.11.24.자로 출원된 한국 특허출원 제10-2017-0158454호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 차광막이 형성되어 있는 도파관에 관한 것으로 보다 구체적으로는 빛샘 및 외광 유입을 억제하기 위한 차광층을 포함하고 있는 도파관에 관한 것이다.
증강현실(AR) 안경으로 대표되는 웨어러블 증강현실 장치는 디지털 이미지를 사용자의 눈에 전달하기 위해 근안 디스플레이(Near-Eye Display, NED)가 필요하며, NED의 구성요소 중 하나로 평판 도파관(waveguide)이 사용된다. 이러한 도파관에 입사된 광선은 도파관 면에 평행한 방향으로 전달되어 격자(grating) 또는 하프미러(half-mirror) 등에 반사 후 사용자의 눈에 도달하게 되는데, 이 때 일부 광선은 도파관의 끝단부까지 전파되고, 도파관의 가장자리로 발산되어, NED 구동시에 도 1에서 볼 수 있는 빛샘 현상을 야기시킨다. 이러한 빛샘 현상은 제품 구동시, 사용자의 편의와 미관을 저해하기 때문에 개선되어야 할 사항이다. 또한 도파관 가장자리에서 도파관 내로 유입되는 외광은 의도치 않은 광간섭을 유발하여 이미지 품질의 저하를 초래할 수 있다.
따라서, 도파관 가장자리 절단부에 차광코팅을 하면 이러한 외광 유입을 억제하여 NED에서 출력되는 이미지 품질 저하를 억제할 수 있어, 기존에는 도파관에 플라스틱 케이스를 씌우거나, 테두리에 테이프를 붙여 차광하는 방법 등을 사용하였다.
그러나 상기 방법들은 차광층의 두께가 예컨대 수백 μm 내지 수십 mm로 두껍고, 차광코팅의 폭을 수백 nm ~수백 μm 수준으로 얇고 정교하고 조절하는데 어려움이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR 10-2012-0076973 A
차광막을 형성하는데 잉크를 사용하는 방식에서, 기존의 접촉식 인쇄방식인 스크린 프린팅 등의 수단으로는 도파관의 좁은 절단면에 코팅하기가 어렵고, 도파관의 절단면이 곡면 또는 경사면으로 가공된 경우 더욱 기존 방식으로 정교하게 차광층을 코팅하는 것이 어려웠다. 그러나 밸브타입 디스펜서 방식은 비접촉식 인쇄방식으로서, 곡면 또는 경사면 가공이 되어있는 좁은 절단부 영역에도 정교하게 인쇄가 가능하다.
이에 본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 도파관 절단면에 블랙잉크를 코팅하여 차광막을 형성함으로써, 도파관 테두리에서 발생하는 빛샘 현상 및 도파관 내로의 외광 유입을 방지하는 도파관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 평판 도파관의 테두리측 절단면에 2 내지 120 ㎛의 두께로, 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7의 광학밀도(Optical Density, OD)를 가지는 차광막이 형성되어 있는 도파관을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 경화형 잉크 조성물을 사용하여, 평판 도파관의 테두리측 절단면에 2 내지 120 ㎛의 두께로 차광막 코팅층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 차광막 패턴을 경화하여 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7의 광학밀도(Optical Density, OD)를 가지는 차광막을 형성하는 단계를 포함하는 도파관의 제조방법을 제공한다.
일 일 양태에서, 상기 경화형 잉크 조성물은 착색제, 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물, 및 광중합 개시제를 포함한다.
또 다른 양태에서, 상기 경화형 잉크 조성물은 착색제, 아크릴레이트 모노머, 우레탄아크릴레이트 올리고머, 유기실란 및 광중합 개시제를 포함한다.
또한 본 발명은 상기 도파관을 포함하는 도파관 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 얇은 두께로 차광막을 형성함에도, 우수한 광학밀도와 우수한 경도를 가지기 때문에 도파관 테두리에서 발생하는 빛샘 현상 및 도파관 내로의 외광 유입을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 도파관의 사용 및 빛샘 현상을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 도파관에 따른 빛의 이동 경로를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 도파관의 차광막 형성 과정을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 도파관의 절단면의 형태에 따른 형성방법을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 도파관의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 도파관의 정면을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은, 평판 도파관의 테두리측 절단면에 차광막이 형성되어 있는 도파관을 제공한다.
평판 도파관을 사용하는 경우, 빛이 입사하여 도파관의 내부의 벽을 반사하여 이동하게 되는데, 이 때 절단면에 아무런 적절한 차광막이 형성되어 있지 않으면, 내광이 발산되는 문제(빛샘현상)가 발생하거나, 외부로부터 불필요한 빛이 유입되는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명의 도파관은 도 2에 나타낸 바와 같이, 평판 도파관의 테두리측 절단면에 얇은 두께로, 우수한 광학밀도(Optical Density, OD)를 가지는 차광막을 형성하여, 내광 발산을 차단하고, 또한 외광 유입을 차단할 수 있다.
상기 차광막이 형성되어 있는 도파관의 절단면은 평면, 곡면 또는 경사면으로 가공되어 있을 수 있다. 본 발명은 후술하는 제조방법에 의하여 제조함으로써, 다양한 형상에 대하여 차광막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 차광막은 도파관의 절단면의 옆면 및 테두리에 형성될 수 있다. 단순히 옆면뿐만 아니라 테두리(엣지 포함)에도 차광막을 형성함으로써, 내광 발산을 차단하고, 또한 외광 유입을 차단할 수 있다.
상기 차광막은 카본 블랙, 흑연, 금속 산화물 및 유기블랙 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 블랙 잉크 안료를 포함한다.
카본 블랙의 예로는 시스토 5HIISAF-HS, 시스토 KH, 시스토 3HHAF-HS, 시스토 NH, 시스토 3M, 시스토 300HAF-LS, 시스토 116HMMAF-HS, 시스토 116MAF, 시스토 FMFEF-HS, 시스토 SOFEF, 시스토VGPF, 시스토 SVHSRF-HS 및 시스토 SSRF(동해카본 ㈜); 다이어그램 블랙 II, 다이어그램 블랙 N339, 다이어그램 블랙 SH, 다이어그램 블랙 H, 다이어그램 LH, 다이어그램 HA, 다이어그램 SF, 다이어그램 N550M, 다이어그램 M, 다이어그램 E, 다이어그램 G, 다이어그램 R, 다이어그램 N760M, 다이어그램 LR, #2700, #2600, #2400, #2350, #2300, #2200, #1000, #980, #900, MCF88, #52, #50, #47, #45, #45L, #25, #CF9, #95, #3030, #3050, MA7, MA77, MA8, MA11, MA100, MA40, OIL7B, OIL9B, OIL11B, OIL30B 및 OIL31B(미쯔비시화학㈜) ; PRINTEX-U, PRINTEX-V, PRINTEX-140U, PRINTEX-140V, PRINTEX-95, PRINTEX-85, PRINTEX-75, PRINTEX-55, PRINTEX-45, PRINTEX-300, PRINTEX-35, PRINTEX-25, PRINTEX-200, PRINTEX-40, PRINTEX-30, PRINTEX-3, PRINTEX-A, SPECIAL BLACK-550, SPECIAL BLACK-350, SPECIAL BLACK-250, SPECIAL BLACK-100, 및 LAMP BLACK-101(데구사㈜); RAVEN-1100ULTRA, RAVEN-1080ULTRA, RAVEN-1060ULTRA, RAVEN-1040, RAVEN-1035, RAVEN-1020, RAVEN-1000, RAVEN-890H, RAVEN-890, RAVEN-880ULTRA, RAVEN-860ULTRA, RAVEN-850, RAVEN-820, RAVEN-790ULTRA, RAVEN-780ULTRA, RAVEN-760ULTRA, RAVEN-520, RAVEN-500, RAVEN-460, RAVEN-450, RAVEN-430ULTRA, RAVEN-420, RAVEN-410, RAVEN-2500ULTRA, RAVEN-2000, RAVEN-1500, RAVEN-1255, RAVEN-1250, RAVEN-1200, RAVEN-1190ULTRA, 및 RAVEN-1170(콜롬비아 카본㈜) 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 유기블랙 안료로 아닐린 블랙, 락탐 블랙 또는 페릴렌 블랙계열 등을 사용할 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다.
상기 블랙 잉크 안료의 함량은 상기 차광막의 총 중량에 대하여 0.1-15 중량%으로 포함될 수 있다. 상기 블랙 잉크 안료의 함량이 상기 범위를 만족해야 잉크의 분산안정성 및 저장안정성을 확보하고, 필름의 자외선 경화를 저해하지 않으면서, 높은 두께당 광학밀도를 갖는 차광막을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 도파관은 도 3에서와 같이, 도파관의 테두리측 절단면에 차광막을 형성함으로써, 빛샘을 억제하고, 외광의 유입을 차단할 수 있다.
이를 위하여, 앞서 기술한 바와 같이, 상기 차광막의 두께는 2 내지 120 ㎛일 수 있으며, 또 다른 양태에서 3 내지 60 ㎛일 수 있다. 종래 기술의 차광 테이프 부착 방식 또는 케이스 부착 방식에서는 이러한 얇은 두께의 차광막을 형성하는 것이 어려웠으나, 본 발명의 도파관은 후술하는 제조방법에 의하여 제조함으로써, 상기 범위의 얇은 두께로 차광막이 형성되어 있음에도 불구하고 빛샘을 억제하고, 외광의 유입을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 도파관은 빛샘을 억제하고, 외광의 유입을 차단하기 위하여, 상기 차광막의 전체 광학밀도(Optical Density, OD)는 1.5 이상으로 할 수 있다. 상기 범위를 만족할 때 차광막의 차폐 특성이 충분해진다. 또한 차광막의 광학밀도(Optical Density, OD)는 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7로 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 차광막의 두께가 2 내지 80 ㎛이면, 상기 차광막의 광학밀도(Optical Density, OD)는 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.03 내지 0.7 일 수 있고, 상기 차광막의 두께가 80 내지 120 ㎛이면, 상기 차광막의 광학밀도(Optical Density, OD)는 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.01 내지 0.03 일 수 있다. 상기 범위를 만족할 때 본 발명의 차광막의 차폐 특성이 최적으로 된다.
또한, 상기 차광막의 도파관에 대한 경도가 ASTM D3363 규격으로 연필경도 HB 내지 9H일 수 있어 경도가 우수하다.
본 발명은 상기와 같은 도파관을 제조하기 위한 방법으로, a) 경화형 잉크 조성물을 사용하여, 평판 도파관의 테두리측 절단면에 차광막 코팅층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 차광막 패턴을 경화하여 차광막을 형성하는 단계를 포함하는 도파관의 제조방법을 제공한다.
일 양태에서, 상기 경화형 잉크 조성물은 착색제, 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물, 및 광중합 개시제를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 경화형 잉크 조성물은 계면활성제, 밀착증진제, 희석제 및 광증감제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 상기 경화형 잉크 조성물은 착색제, 아크릴레이트 모노머, 우레탄아크릴레이트 올리고머, 유기실란 및 광중합 개시제를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 경화형 잉크 조성물은 계면활성제, 밀착증진제, 희석제 및 광증감제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 경화형 잉크 조성물은 용제를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 경화형 잉크 조성물의 이점은 상기 각 성분의 조합에 의해 극대화될 수 있다. 이하, 상기 경화형 잉크 조성물의 각 성분에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용하는 경화형 잉크 조성물은 양이온성 경화 성분으로서 에폭시 화합물을 포함한다. 상기 에폭시 화합물은 구체적으로 비스페놀형 에폭시 화합물, 노볼락형 에폭시 화합물, 글리시딜 에스테르형 에폭시 화합물, 글리시딜 아민형 에폭시 화합물, 선형 지방족 에폭시 화합물, 비페닐형 에폭시 화합물 및 지환식 에폭시 화합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종의 혼합물일 수 있다.
상기 지환식 에폭시 화합물은, 에폭시화 지방족 고리기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
에폭시화 지방족 고리기를 포함하는 상기 지환족 에폭시 화합물에서, 상기 에폭시화 지방족 고리기는 지환식 고리에 결합된 에폭시 기를 의미하는 것으로, 예를 들면, 3,4-에폭시시클로펜틸기, 3,4-에폭시시클로헥실기, 3,4-에폭시시클로펜틸메틸기, 3,4-에폭시시클로헥실메틸기, 2-(3,4-에폭시시클로펜틸)에틸기, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸기, 3-(3,4-에폭시시클로페틸)프로필기 또는 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필기 등의 관능기가 예시될 수 있다. 상기에서 지환식 고리를 구성하는 수소 원자는, 임의적으로 알킬기 등의 치환기에 의해 치환될 수도 있다. 상기 지환식 에폭시 화합물로는, 예를 들면, 이하에서 구체적으로 예시되는 화합물을 사용할 수 있으나, 사용할 수 있는 에폭시 화합물이 하기의 종류에 제한되는 것은 아니다.
예컨대, 디시클로펜타디엔디옥사이드, 시클로헥센옥사이드, 4-비닐-1,2-에폭시-4-비닐시클로헥센, 비닐시클로헥센디옥사이드, 리모넨모노옥사이드, 리모넨디옥사이드, (3,4-에폭시시클로헥실)메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 3-비닐시클로헥센옥사이드, 비스(2,3-에폭시시클로펜틸)에테르, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디페이트, (3,4-에폭시시클로헥실)메틸알코올, (3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실)메틸-3,4-에폭시-6-메틸시클로헥산카르복실레이트, 에틸렌글리콜비스(3,4-에폭시시클로헥실)에테르, 3,4-에폭시시클로헥센카르본산 에틸렌글리콜디에스테르, (3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 다이셀 코포레이션사의 셀록사이드 8000 등을 사용할 수 있다.
상기 에폭시 화합물의 함량은 상기 경화형 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 40-80 중량%인 것이 바람직하며, 또 다른 양태에서 50 -70 중량%일 수 있다. 80 중량%를 초과하면 조성물의 점도가 상승하고, 40 중량% 미만이면 경화 감도가 저하된다.
상기 경화형 잉크 조성물은 다른 양이온 중합성 단량체로서 옥세탄 화합물을 포함할 수 있다. 옥세탄 화합물은, 분자 구조 내에 4원 고리형 에테르기를 가지는 화합물로서, 양이온성 경화된 잉크 조성물의 점도를 낮추는(일례로, 25℃에서 50 cPs 미만) 작용을 할 수 있다.
구체적으로는, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]벤젠, 3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄, 디[(3-에틸-3-옥세타닐)메틸]에테르, 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-시클로헥실옥시메틸 옥세탄 또는 페놀노볼락 옥세탄 등이 예시될 수 있다. 옥세탄 화합물로는, 예를 들면, 토아고세이㈜사의 「알론옥세탄 OXT-101」, 「알론옥세탄 OXT-121」, 「알론옥세탄 OXT-211」, 「알론옥세탄 OXT-221」 또는 「알론옥세탄 OXT-212」 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로, 혹은 2종 이상을 조합으로 이용할 수 있다.
상기 옥세탄 화합물의 함량은 상기 경화형 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 10-40 중량%인 것이 바람직하며, 또 다른 양태에서 10-20 중량%일 수 있다. 40 중량%를 초과하면 경화 감도가 낮고, 10 중량% 미만이면 점도가 상승하여 코팅성이 저하된다.
또한, 본 발명의 옥세탄 화합물은 1개의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄 화합물 및 2개의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄 화합물을 포함하여 사용할 수 있다. 상기 1개의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄 화합물 및 2개의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄 화합물을 함께 사용하는 경우에는 점도 및 막의 유연성을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 상기와 같이 2종의 옥세탄 화합물을 함께 사용하는 경우, 1개의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄 화합물: 2개의 옥세탄 고리를 갖는 옥세탄 화합물의 함량범위는 1:3 내지 1:16의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 잉크 조성물은 양이온성 광중합 개시제로서 자외선의 조사에 의해 양이온(cation) 종이나 브론스테드산을 만들어내는 화합물, 예를 들면 요오드늄 염 또는 설포늄 염 등을 포함하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 요오드늄 염 또는 설포늄 염은 자외선 경화 과정에서 잉크에 함유된 불포화 이중결합을 갖는 모노머가 반응하여 고분자를 형성하는 경화 반응이 일어나도록 하며, 중합 효율에 따라 광증감제를 사용할 수도 있다.
일 예로, 상기 광중합 개시제는 SbF 6-, AsF 6-, BF 6-, (C 6F 5) 4B-, PF 6- 혹은 RfnF 6-n으로 표시되는 음이온을 갖는 것일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합 개시제는 경화형 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 0.5~10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 광중합 개시제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 경화 반응이 충분하지 않고, 10 중량% 초과이면 모두 용해되지 않거나 점도가 증가하여 코팅성이 저하될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명의 자외선 경화형 조성물은 중합성 불포화 화합물로서 아크릴레이트 모노머와 우레탄아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 본 발명의 자외선 경화형 조성물은 우레탄아크릴레이트 올리고머를 혼합하여 사용함으로써 경화 후의 적절한 경도(hardness)를 달성하면서 안료의 분산성을 해치지 않을 수 있다.
상기 아크릴레이트 모노머는 경화시에 상기 우레탄아크릴레이트 올리고머와 화학적으로 반응하여 적절한 경화도를 구현하는 역할을 수행한다.
상기 아크릴레이트 모노머는 한 개의 아크릴레이트 관능기를 포함하는 단관능성 아크릴레이트 모노머, 2 개의 아크릴레이트 관능기를 포함하는 2관능성 아크릴레이트 모노머, 및 3 개 이상의 아크릴레이트 관능기를 포함하는 다관능성 아크릴레이트 모노머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 단관능성 아크릴레이트 모노머는 탄소수 1 내지 14의 선형 또는 분지형 알킬기를 갖는 알킬아크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 탄소수 범위의 알킬기를 통하여 상기 광경화성 조성물이 적절한 점도를 확보할 수 있고, 경화 이후에 적절한 경화도 및 경도를 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 알킬아크릴레이트는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 테트라데실(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단관능성 아크릴레이트 모노머는 카르복실기 함유 (메타)아크릴레이트 모노머 또는 히드록시기 함유 (메타)아크릴레이트 모노머를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 카르복실기 또는 히드록시기를 통하여 적절한 접착력을 부여할 수 있다. 예를 들어, 상기 카르복실기 또는 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg)가 약 -60℃ 내지 약 100℃일 수 있다. 상기 범위의 유리전이온도(Tg)를 갖는 단관능성 아크릴레이트 광경화성 모노머를 사용하여, 본 발명에 따른 조성물이 낮은 경화 수축률을 구현할 수 있다.
2 개 이상의 아크릴레이트 관능기를 포함하는 모노머로는 프로필렌글리콜 디아크릴레이트 등의 2관능성 모노머, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 등의 3관능성 모노머, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 등의 6관능성 모노머 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 비교적 탄성율이 낮은 경화물이 요구되는 경우에는 단일 관능성 화합물을 사용하는 것이 바람직하나, 2 개 이상의 아크릴레이트 관능기를 포함하는 화합물을 적당한 비율로 병용하여 경화물의 탄성율을 조절할 수도 있다.
일 양태에서, 상기 아크릴레이트 모노머는 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트, 사이클릭 트리메틸올프로판 포말 아크릴레이트, 비스페놀A 에폭시 다이아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시 피발릭산 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 히드록시에틸메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트로, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 단관능 아크릴레이트 모노머 함량이 전체 잉크 조성물의 총 중량에 대해 5 내지 40 중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량% 이하인 경우 개시제 용해도가 저하되고, 코팅층의 경화수축률이 증가하며, 40 함량% 이상이면 경화물의 경도가 저하되고, sticking 현상이 발생하는 문제가 있다.
일 양태에서, 2관능 이상의 아크릴레이트 모노머 함량은 전체 잉크 조성물의 총 중량에 대해 10 내지 70 중량%인 것이 바람직하고, 예컨대 15 내지 50 중량% 일 수 있다. 상기 함량이 10 중량% 이하인 경우 코팅층의 경도가 저하되고, 70 중량% 이상인 경우 수축률이 증가하고 기재 부착력이 저하된다.
상기 우레탄아크릴레이트 올리고머는 폴리에테르 폴리올, 수산기 함유 아크릴 유도체 및 디이소시아네이트 화합물을 중합시켜 제조한 화합물이며, 양 말단에는 탄소-탄소 이중결합을 갖는다. 폴리에테르 폴리올로는 수평균 분자량이 300 내지 30,000인 것을 사용하며 보다 바람직하게는 분자량이 500 내지 10,000인 것을 사용한다. 디이소시아네이트 화합물은 통상의 우레탄 합성시 사용되는 것으로서, 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트를 모두 사용할 수 있다.
상기 우레탄아크릴레이트 올리고머는 수평균 분자량이 500 내지 40,000인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 수평균 분자량이 500 내지 30,000인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 수평균 분자량이 500미만인 경우에는 본 발명이 목적하는 특성 개선을 이루기가 곤란하다는 문제점이 있으며, 40,000을 초과할 경우에는 전체적인 광경화성과 알칼리 현상성에 악영향을 미친다는 문제점이 있다.
상기 우레탄아크릴레이트 올리고머는 조성물 총 중량에 대해서 0.5 내지 30 중량%(용매를 제외한 고형분의 중량%를 의미한다. 이하 동일하다)의 함량으로 사용되는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만으로 사용될 경우에는 본 발명이 목적하는 특성 개선의 효과를 얻기 어려우며, 30 중량%를 초과하여 사용할 경우에는 광경화성에 문제를 초래하게 된다.
또한, 본 발명의 조성물은 아크릴레이트 모노머와 우레탄아크릴레이트 올리고머를 2:1 내지 8:1의 중량비로 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 아크릴레이트 모노머 대 우레탄아크릴레이트 올리고머의 중량비는 2:1 내지 6:1이거나, 또는 3:1 내지 5:1일 수 있다.
본 발명의 조성물은 광 조사에 의해 경화 반응을 수행하기 위하여 라디칼 광중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시제는 히드록시케톤계 화합물, 페닐글리옥실레이트계 화합물, 벤질디메틸케탈계 화합물, α-아미노케톤계 화합물, 모노아실포스핀계 화합물, 비스아실포스펜계 화합물, 포스핀옥시드계 화합물, 메탈로센계 화합물, 아이오도늄염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 상기 광중합 개시제는 자외선 경화형 조성물의 총 중량에 대하여 0.5~10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 광중합 개시제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 경화 반응이 충분하지 않고, 10 중량% 초과이면 모두 용해되지 않거나 점도가 증가하여 코팅성이 저하될 수 있다.
상기 경화형 잉크 조성물은 착색제를 포함한다.
상기 착색제로는 1종 이상의 안료, 염료 또는 이들의 혼합물을 포함하는 안료 분산액 형태로 사용할 수 있으며, 필요에 따른 색을 발현할 수 있다면 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 구체예로서는, 상기 안료로서 카본 블랙, 흑연, 금속 산화물, 유기블랙 안료 등을 사용할 수 있다.
카본 블랙의 예로는 시스토 5HIISAF-HS, 시스토 KH, 시스토 3HHAF-HS, 시스토 NH, 시스토 3M, 시스토 300HAF-LS, 시스토 116HMMAF-HS, 시스토 116MAF, 시스토 FMFEF-HS, 시스토 SOFEF, 시스토VGPF, 시스토 SVHSRF-HS 및 시스토 SSRF(동해카본 ㈜); 다이어그램 블랙 II, 다이어그램 블랙 N339, 다이어그램 블랙 SH, 다이어그램 블랙 H, 다이어그램 LH, 다이어그램 HA, 다이어그램 SF, 다이어그램 N550M, 다이어그램 M, 다이어그램 E, 다이어그램 G, 다이어그램 R, 다이어그램 N760M, 다이어그램 LR, #2700, #2600, #2400, #2350, #2300, #2200, #1000, #980, #900, MCF88, #52, #50, #47, #45, #45L, #25, #CF9, #95, #3030, #3050, MA7, MA77, MA8, MA11, MA100, MA40, OIL7B, OIL9B, OIL11B, OIL30B 및 OIL31B(미쯔비시화학㈜) ; PRINTEX-U, PRINTEX-V, PRINTEX-140U, PRINTEX-140V, PRINTEX-95, PRINTEX-85, PRINTEX-75, PRINTEX-55, PRINTEX-45, PRINTEX-300, PRINTEX-35, PRINTEX-25, PRINTEX-200, PRINTEX-40, PRINTEX-30, PRINTEX-3, PRINTEX-A, SPECIAL BLACK-550, SPECIAL BLACK-350, SPECIAL BLACK-250, SPECIAL BLACK-100, 및 LAMP BLACK-101(데구사㈜); RAVEN-1100ULTRA, RAVEN-1080ULTRA, RAVEN-1060ULTRA, RAVEN-1040, RAVEN-1035, RAVEN-1020, RAVEN-1000, RAVEN-890H, RAVEN-890, RAVEN-880ULTRA, RAVEN-860ULTRA, RAVEN-850, RAVEN-820, RAVEN-790ULTRA, RAVEN-780ULTRA, RAVEN-760ULTRA, RAVEN-520, RAVEN-500, RAVEN-460, RAVEN-450, RAVEN-430ULTRA, RAVEN-420, RAVEN-410, RAVEN-2500ULTRA, RAVEN-2000, RAVEN-1500, RAVEN-1255, RAVEN-1250, RAVEN-1200, RAVEN-1190ULTRA, 및 RAVEN-1170(콜롬비아 카본㈜) 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 유기블랙 안료로 아닐린 블랙, 락탐 블랙 또는 페릴렌 블랙계열 등을 사용할 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 경화형 잉크 조성물은 자외선(일례로 250 또는 450nm), 보다 바람직하게는 장파장의 자외선 (일예로 360 nm 내지 410 nm)의 조사에 의해 경화되어 일정 수준의 OD(Optical Density)를 갖는 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 상기 착색제의 함량은 경화형 잉크 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1 내지 15중량%인 것이 바람직하며, 또 다른 양태에서 0.5 내지 8 중량%일 수 있다. 착색제의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우, 차광막에 적용할 만한 수준의 OD가 나타나지 않으며, 15 중량% 초과일 경우, 과량의 착색제가 잉크에 분산되지 않고 침전물이 형성되거나, 코팅 후 필름 내로 자외선 투과가 어려워 필름 심부까지 충분히 경화가 되지 않을 수 있다.
상기 경화형 잉크 조성물은 작은 테이퍼 각을 나타내기 위해 잉크 조성물의 표면장력을 낮춰주는 계면활성제를 포함할 수 있다.
상기 계면활성제로는 시판품을 사용할 수 있으며, 예를 들면 DIC(DaiNippon Ink & Chemicals) 사의 Megafack F-444, F-475, F-478, F-479, F-484, F-550, F-552, F-553, F-555, F-570, RS-75 또는 아사히 가라스 사의 Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141 및 S-145 또는 스미토모 스리엠 사의 Fluorad FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430 및 FC-4430 또는 듀퐁 사의 Zonyl FS-300, FSN, FSN-100 및 FSO 및 BYK사의 BYK-306, BYK-310, BYK-320, BYK-331, BYK-333, BYK-342, BYK-350, BYK-354, BYK-355, BYK-356, BYK-358N, BYK-359, BYK-361N, BYK-381, BYK-370, BYK-371, BYK-378, BYK-388, BYK-392, BYK-394, BYK-399, BYK-3440, BYK-3441, BYKETOL-AQ, BYK-DYNWET 800, BYK-SILCLEAN 3700 및 BYK-UV 3570 또는 테고 사의 Rad 2100, Rad 2011, Glide 100, Glide 410, Glide 450, Flow 370 및 Flow 425 등으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 경화형 잉크 조성물 총 중량에 대해 0.1 내지 5.0 중량%으로 포함되는 것이 바람직하고, 또 다른 양태에서 0.5 내지 3.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 계면활성제의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 조성물의 표면장력을 낮추는 효과가 충분치 않아 기재에 조성물을 코팅시 코팅불량이 발생하게 되고, 5.0 중량%를 초과할 경우에는 계면활성제가 과량으로 사용되어 조성물의 상용성 및 소포성이 오히려 감소하게 되는 문제점이 있다.
상기 경화형 잉크 조성물은 장파장 활성 에너지 선에서의 경화성을 보완하기 위해 광 증감제를 더 포함할 수 있다.
상기 광 증감제는 안트라센, 9,10-디부톡시안트라센, 9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시안트라센 등의 안트라센계 화합물; 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸아미노벤조페논, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 3,3,4,4-테트라(t-부틸퍼옥시카보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 아세토페논; 디메톡시아세토페논, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 프로판온 등의 케톤계 화합물; 페릴렌; 9-플로레논, 2-크로로-9-프로레논, 2-메틸-9-플로레논 등의 플로레논계 화합물; 티옥산톤, 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 1-클로로-4-프로필옥시 티옥산톤, 이소프로필티옥산톤(ITX), 디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 크산톤, 2-메틸크산톤 등의 크산톤계 화합물; 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, t-부틸 안트라퀴논, 2,6-디클로로-9,10- 안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄, 1,5-비스(9-아크리디닐펜탄), 1,3-비스(9-아크리디닐)프로판 등의 아크리딘계 화합물; 벤질, 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온, 9,10-펜안트렌퀴논 등의 디카보닐 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 메틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 등의 벤조에이트계 화합물; 2,5-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로펜타논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)시클로헥사논, 2,6-비스(4-디에틸아미노벤잘)-4-메틸-시클로펜타논 등의 아미노 시너지스트; 3,3-카본닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린, 10,10-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-C1]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물; 4-디에틸아미노 칼콘, 4-아지드벤잘아세토페논 등의 칼콘 화합물; 2-벤조일메틸렌; 및 3-메틸-b-나프토티아졸린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 광 증감제는 광중합 개시제 100 중량부에 대해, 1 내지 200 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 중량부로 포함된다. 1 중량부 미만일 경우에는 원하는 파장에서의 경화감도 상승 작용을 기대할 수 없으며, 200 중량부 초과일 경우 광 증감제가 용해되지 못하고 패턴의 접착력 및 가교 밀도를 저하시키는 문제점이 있다.
상기 경화형 잉크 조성물은 첨가제로서 밀착증진제를 더 포함할 수 있다.
도파관의 절단면에 부착된 차광막은 온도와 습도 등 사용 조건에 따라 수축과 팽창을 반복함으로써, 차광막에 응력이 가해지게 되어 차광막이 도파관에서 탈락될 수 있다. 이를 방지하기 위해 밀착증진제로서 알콕시 실란계 화합물, 에폭시 실란계 화합물, 아미노페닐 실란계 화합물, 아미노 실란계 화합물, 메르캅토 실란계 화합물 및 비닐 실란계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 실란계 화합물을 사용할 경우 우수한 결과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 밀착증진제로 에폭시 실란계 화합물이 사용될 수 있다.
상기 밀착증진제는 잉크 조성물 총 중량에 대해 0.1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 또 다른 양태에서 2 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 0.1 중량% 미만일 경우에는 차광막이 도파관의 절단면으로부터 박리하는 것을 방지하여 주지 못하며, 15 중량% 초과인 경우에는 잉크 용액의 점도가 상승하고 분산성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명에서 사용하는 경화형 잉크 조성물은 우수한 도막 특성을 나타내며, 경화되어 우수한 접착 특성을 나타낸다. 상기 경화형 잉크 조성물은 경화 도즈량이 1~10,000 mJ/㎠, 바람직하게는 80~3,000 mJ/㎠이다. 상기 경화형 잉크 조성물은 250 nm 내지 450 nm, 바람직하게는 360 nm 내지 410 nm의 파장 범위에서 자외선을 흡수하여 경화된다.
상기 자외선 경화형 조성물은 일 예로 25℃에서 10 내지 10,000 mPa·s의 점도, 또는 100 내지 10,000 mPa·s의 점도를 가짐으로써 디스펜서 공정에 적합하다. 상기의 점도 범위를 갖는 자외선 경화형 조성물은 공정 온도에서의 토출이 양호하다. 상기 공정 온도는 자외선 경화형 조성물의 점도가 낮아지도록 가열한 온도를 의미한다. 공정 온도는 10℃ 내지 100℃일 수 있으며, 바람직하게는 20℃ 내지 70℃일 수 있다.
또한, 상기 경화형 잉크 조성물은 일 예로 35℃의 대류 오븐에서 증발시켰을 때 2시간 경과 후의 잔여 질량이 85% 이상 일 수 있어, 증발 속도는 낮으면서도 경화 속도 및 막 특성이 불량하지 않게 된다.
상기 a) 단계에서 평판 도파관의 테두리측 절단면에 차광막 코팅층을 형성하는 방법은 디스펜서 공정 또는 잉크젯(Inkjet) 인쇄를 이용할 수 있다. 상기 잉크젯 인쇄 방법은 통상의 방법으로 사용할 수 있으며, 디스펜서 공정은 미세토출장치는 공압 또는 압전을 이용한 디스펜싱 밸브를 이용할 수 있는데, 바람직하게는 디스펜서 인쇄 방법을 사용할 수 있다.
상기 인쇄 방법으로 차광막 코팅층을 형성하게 되면, 도 4에 기재된 바와 같이 평면(도 4의 (a)) 뿐만 아니라 경사면(도 4의 (b)) 또는 곡면(도 4의 (c))으로 가공된 도파관의 테두리측 절단면에도 효과적으로 차광막 코팅층을 형성할 수 있게 된다.
상기 b) 단계의 경화는 자외선 경화일 수 있다. 상기 자외선 경화 시에 250 내지 450nm의 광원을, 보다 바람직하게는 360 nm 내지 410 nm 의 광을 광원으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 방법으로 제조된 차광막의 두께는 2 내지 120 ㎛일 수 있으며, 또 다른 양태에서 3 내지 60 ㎛일 수 있다.
상기 방법으로 제조된 차광막의 광학밀도(Optical Density, OD)는 차광막 두께 1.0㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7일 수 있다. 상기 차광막의 두께가 2 내지 80 ㎛이면, 상기 차광막의 광학밀도(Optical Density, OD)는 차광막 두께 1.0㎛ 기준으로 0.03 내지 0.7 일 수 있고, 상기 차광막의 두께가 80 내지 120 ㎛이면, 상기 차광막의 광학밀도(Optical Density, OD)는 차광막 두께 1.0㎛ 기준으로 0.01 내지 0.03 일 수 있다.
또한 상기 방법으로 제조된 차광막의 경도는 ASTM D3363 규격으로 연필경도 3H 내지 9H일 수 있다.
또한, 상기 차광막이 형성되어 있는 도파관의 테두리측 절단면은 평면, 곡면 또는 경사면으로 가공될 수 있고, 상기 차광막은 도파관의 테두리측 절단면의 옆면 및 테두리에 형성될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 도파관을 포함하는 도파관 모듈을 제공한다. 상기 도파관 모듈은 본 발명의 도파관이 사용되는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 증강현실(AR) 안경 등에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
실시예
Figure PCTKR2018014172-appb-img-000001
Figure PCTKR2018014172-appb-img-000002
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1과 2의 조성에 따라 혼합하여 제조한 차광막 형성용 조성물을 세정된 도파관의 테두리측 절단면 상에 경화 후에 하기 표 3에 기재된 두께가 되도록 디스펜서 공정으로 코팅하였다. 이물질 부착을 방지하기 위해 코팅 후 1분 이내에 코팅층을 하기 조건으로 자외선(395 nm)을 조사하여 경화함으로써 차광막 코팅층을 형성하였다. 자외선 조사기는 395 nm 파장의 LED 램프를 사용하였으며, 2500 mJ/cm 2의 광량으로 조사하였다.
실험예
<실험예 1>: 차광막의 OD 평가
상기 형성한 차광막 코팅층에 대해 OD를 X-rite 사의 OD 측정기를 이용하여 측정하여, 하기 표 3에 나타내었다.
<실험예 2>: 연필경도
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1과 2에 따른 조성물을 사용하여 유리기판에 스핀코팅 방법으로 코팅층을 형성하고 UV경화 (395 nm, 2700 mJ/cm 2) 시킨 후 연필경도계를 이용하여 연필경도를 측정하였다. 시험기준인 ASTM D3363(Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test)에 따라 연필경도측정기에 연필을 장착한 후, 500 g 중량을 가하여 기재와 45 o 각도를 유지하며 180 mm/min의 속도로 코팅층을 긁어서 코팅층이 재단되거나 기재와 박리되지 않는 가장 높은 연필경도를 판정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure PCTKR2018014172-appb-img-000003
상기 표 3의 결과로부터, 실시예 1 내지 4에서 제조한 차광층의 경우 별도의 열처리 없이도 5H 이상의 경도를 나타내는데 반해, 비교예 1과 비교예 2에서 제조한 차광층의 경우 각각 4B 및 2B 수준의 경도를 보여, 실시예 1 내지 2에서 제조된 차광층이 기존 재료보다 우수한 경도를 달성함을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명을 실시예를 통해 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (16)

  1. 평판 도파관의 테두리측 절단면에 차광막이 형성된 도파관으로서,
    상기 차광막의 두께는 2 내지 120 ㎛이고,
    상기 차광막의 광학밀도(optical density: OD)는 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7이고,
    상기 차광막의 경도는 상기 차광막의 경도가 ASTM D3363 규격으로 연필경도 3H 이상인 것인 도파관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차광막은 카본 블랙, 흑연, 금속 산화물 및 유기블랙 안료로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 블랙 잉크 안료를 포함하는 것인 도파관.
  3. 제1항에 있어서, 상기 블랙 잉크 안료의 함량은 상기 차광막의 총 중량에 대하여 0.1-15 중량%인 것인 도파관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 차광막의 두께는 3 내지 60 ㎛인 것인 도파관.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차광막이 형성되어 있는 도파관의 절단면은 평면, 곡면 또는 경사면으로 가공된 것인 도파관.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차광막은 도파관의 절단면의 옆면 및 테두리에 형성된 것인 도파관.
  7. a) 경화형 잉크 조성물을 사용하여, 평판 도파관의 테두리측 절단면에 2 내지 120 ㎛의 두께로 차광막 코팅층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 차광막 패턴을 경화하여 차광막 두께 1.0 ㎛ 기준으로 0.01 내지 0.7 의 광학밀도(Optical Density, OD)를 가지고 경도가 ASTM D3363 규격으로 3H 이상인 차광막을 형성하는 단계를 포함하는 도파관의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경화형 잉크 조성물은 착색제, 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것인 도파관의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 경화형 잉크 조성물은 착색제, 아크릴레이트 모노머, 우레탄아크릴레이트 올리고머, 유기실란 및 광중합 개시제를 포함하는 것인 도파관의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경화형 잉크 조성물은 상기 아크릴레이트 모노머와 상기 우레탄아크릴레이트 올리고머를 2:1 내지 8:1의 중량비로 포함하는 것인 도파관의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 a) 단계에서 평판 도파관의 테두리측 절단면에 차광막 코팅층을 형성하는 방법은 디스펜서 공정 또는 잉크젯(Inkjet) 인쇄를 이용하는 것인 도파관의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 b) 단계의 경화는 자외선 경화인 것인 도파관의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 차광막의 두께는 3 내지 60 ㎛인 것인 도파관의 제조방법.
  14. 제7항에 있어서, 차광막이 형성되어 있는 도파관의 절단면은 평면, 곡면 또는 경사면으로 가공된 것인 도파관의 제조방법.
  15. 제7항에 있어서, 상기 차광막은 도파관의 절단면의 옆면 및 테두리에 형성된 것인 도파관의 제조방법.
  16. 제1항에 따른 도파관을 포함하는 도파관 모듈.
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