KR102344683B1 - 표시 장치용 차폐 잉크층 및 그 제조 방법 - Google Patents

표시 장치용 차폐 잉크층 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법, 표시 장치용 차폐 잉크층 및 표시 장치가 제공된다. 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법은 3개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 모노머를 포함하는 주제와, 산 및 아민을 포함하는 경화제를 준비하는 단계, 및 상기 주제와 상기 경화제를 혼합하여 에폭시 수지를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

표시 장치용 차폐 잉크층 및 그 제조 방법{LAYER OF BLOCKING INK FOR DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치용 차폐 잉크층 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 유기 발광 소자나 액정 소자 등을 이용하여 화상을 표시하는 장치이다. 표시 장치는 TV, 모니터, 노트북, 태블릿 PC, 휴대폰 등에 적용되고 있다.
표시 장치는 표시 패널을 보호하기 위한 윈도우를 포함할 수 있다. 휴대폰이나 태블릿 PC 등은 고정 설치되지 않고 이동 중에 사용될 수 있기 때문에 외부 환경에 쉽게 노출되며, 터치 기능이 추가될 경우 외력을 지속적으로 받기 때문에 윈도우의 기능이 더욱 중요하다. 이러한 윈도우는 테두리 부분에 잉크가 인쇄되어 잉크층이 형성될 수 있으며, 잉크층은 표시 장치의 비표시 영역을 정의할 수 있다.
일반적으로, 윈도우는 경화성 수지 등의 접착물질에 의해 표시 패널에 부착될 수 있다. 종래에는 윈도우의 배면에 경화성 수지를 Y자 형태로 도포하고 윈도우를 표시 패널과 합착한 후, 전기장 등을 가하여 수지를 균일하게 퍼지게 한 뒤에 자외선을 조사하여 경화시키는 Y-Map 공법을 사용하였다.
그러나, 이와 같은 Y-Map 공법은 경화성 수지를 적절한 양으로 조절하는 것이 용이하지 않기 때문에 잉크층의 영역까지 오버플로우(overflow)가 발생할 수 있으며, 잉크층이 형성된 부분은 연성회로기판 등의 구동 소자들에 의해 자외선이 도달하기 힘들기 때문에 잉크층과 접하는 부분의 경화성 수지는 일부 미경화되어 높은 유동성 및 침투성을 가질 수 있다.
잉크층은 일반적으로 비스페놀 A 에폭시와 같은 에폭시 화합물로부터 중합된 수지를 포함할 수 있는데, 비스페놀 A 에폭시는 에폭시 당량이 180~200으로 높기 때문에 이로부터 중합된 에폭시 수지 또한 미경화 수지가 침투하기 쉬운 구조를 가질 수 있다. 가 침투할 경우 잉크층은 잉크 얼룩 등에 의한 시인 불량이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시인 불량을 방지하기 위해 미경화된 접착성 수지의 침투를 막을 수 있는 표시 장치용 차폐 잉크층 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법은 3개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 모노머를 포함하는 주제와, 산 및 아민을 포함하는 경화제를 준비하는 단계, 및 상기 주제와 상기 경화제를 혼합하여 에폭시 수지를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 에폭시 모노머의 에폭시 당량은 95~110g/eq일 수 있다.
상기 에폭시 모노머는 다가 알코올과 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 반응에 의해 생성된 것일 수 있다.
상기 다가 알코올은 3가 이상의 알코올일 수 있다.
상기 다가 알코올은 6가 이하의 알코올과 이소시아네이트(isocyanate)의 반응에 의해 생성된 7가 이상의 알코올일 수 있다.
상기 산은 카복시기(-COOH)를 포함할 수 있다.
상기 산은 아크릴산 수지일 수 있다.
상기 산의 산가(acid value)는 5~15일 수 있다.
상기 아민은 상기 경화제에 상기 산의 0중량% 초과 20중량% 미만으로 포함될 수 있다.
상기 주제와 경화제를 혼합하는 단계는 100~160℃에서 이루어질 수 있다.
상기 주제와 경화제를 혼합하는 단계는 5~30분 동안 이루어질 수 있다.
상기 아민은 TETA(triethylenetetramine), DETA(diethylenetriamine) 및 EDA(Ethylenediamine) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 차폐 잉크층은 에폭시 당량이 95~110g/eq인 에폭시 모노머로부터 중합된 에폭시 수지 및 미반응된 아크릴산 수지와 미반응된 아민 중 하나 이상을 포함한다.
상기 아크릴산 수지의 산가(acid value)는 5~15일 수 있다.
상기 표시 장치용 차폐 잉크층은 카본 블랙을 더 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 윈도우, 상기 윈도우의 일부분 상에 배치된 차폐 잉크층, 상기 윈도우 상에 배치되며, 적어도 일부분은 상기 차폐 잉크층 상에 배치되어 상기 차폐 잉크층의 표면과 접하는 접착층 및 상기 접착층 상에 배치된 표시 패널을 포함하고, 상기 차폐 잉크층은 에폭시 당량이 95~110g/eq인 에폭시 모노머로부터 중합된 에폭시 수지를 포함한다.
상기 차폐 잉크층은 미반응된 아크릴산 수지와 미반응된 아민 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 차폐 잉크층은 카본 블랙을 더 포함할 수 있다.
상기 접착층은 광 조사에 의해 경화된 수지를 포함할 수 있다.
상기 윈도우와 상기 차폐 잉크층 사이에 배치된 바탕색 잉크층을 더 포함하며, 상기 차폐 잉크층은 상기 바탕색 잉크층의 적어도 일면을 덮도록 배치될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 표시 장치용 차폐 잉크층에 포함된 에폭시 수지가 매우 복잡하고 조밀한 가교 구조를 통해 높은 가교 밀도를 가짐으로써, 미경화된 접착성 수지의 침투가 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법은 가교 밀도가 높은 혹은 고가교된(highly cross-linked) 에폭시 수지를 주요 성분으로 포함하는 차폐 잉크층을 제조하는 방법으로서, 구체적으로는 에폭시 모노머를 포함하는 주제를 경화제와 혼합하여 에폭시 수지를 생성하는 단계를 포함한다.
주제는 에폭시 수지를 제조하기 위한 기본 재료가 되는 조성물로서, 에폭시 모노머를 포함한다. 주제는 에폭시 모노머 이외에도 카본 블랙, 카본 분산제, 소포제, 용제 및 충진제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
에폭시 모노머는 한 분자내에서 관능기, 즉 에폭시기를 3개 이상 갖는 에폭시계 화합물일 수 있고, 구체적으로는 에폭시기를 6개 이상 갖는 것일 수 있다. 에폭시 모노머는 에폭시 당량(Epoxy equivalent weight)이 95~110g/eq일 수 있고, 구체적으로는 98~102g/eq일 수 있다.
에폭시 모노머의 에폭시기가 3개 이상이거나 에폭시 당량이 95~110g/eq일 경우, 에폭시 모노머가 가교되어 중합된 에폭시 수지는 높은 가교 밀도를 가질 수 있어 보다 조밀한 분자 구조를 취할 수 있다. 이에 따라, 차폐 잉크층에 이물질, 특히 미경화된 접착성 수지가 침투하는 것이 차단될 수 있다.
에폭시 당량이란 에폭시기를 포함하는 화합물의 분자량을 에폭시기의 수로 나눈 값으로 정의될 수 있으며, 화학적 적정법으로 분석하여 산출할 수 있다. 일반적으로, 에폭시계 화합물은 에폭시기가 많을수록 에폭시 당량이 낮을 수 있으며, 이에 따라 중량 대비 에폭시기를 많이 함유할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 에폭시 모노머는 3 관능성, 즉 에폭시기를 3개 갖는 것일 수 있고, 이 경우 에폭시 당량은 100~102g/eq일 수 있다. 에폭시 모노머는 6 관능성, 즉 에폭시기를 6개 갖는 것일 수도 있는데, 이 경우 에폭시 당량은 98~99g/eq 수준으로 낮아질 수 있다.
에폭시 모노머는 다가 알코올과 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 반응에 의해 생성될 수 있다. 구체적으로, 다가 알코올이 수산화나트륨(NaOH) 또는 알칼리 금속 수산화물 등의 촉매 하에서 에피클로로히드린과 반응하여 글리시딜화됨으로써 에폭시 모노머가 얻어질 수 있다.
다가 알코올은 관능기, 즉 히드록시기(hydroxyl group, -OH)를 3개 이상 갖는 3가 이상의 알코올일 수 있고, 구체적으로는 히드록시기를 6개 이상 갖는 6가 이상의 알코올일 수 있다. 다가 알코올의 관능기 수가 많을수록 다가 알코올로부터 생성된 에폭시 모노머도 많은 관능기를 가질 수 있으며, 다가 알코올이 3가 이상이면 에폭시 모노머도 3개 이상의 에폭시기를 가질 수 있다.
3가 이상의 다가 알코올은 공지된 합성 방법을 통해 제조될 수 있다. 7가 이상의 알코올은 6가 이하의 알코올과 이소시아네이트(isocyanate)의 반응에 의해 생성될 수도 있다. 예를 들어, 하기 반응식 1과 같이 6가 알코올인 디펜타에리트리톨(dipentaerithritol)과 이소시아네이트의 반응에 의해 10가 알코올이 생성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[반응식 1]
Figure 112017085417995-pat00001
상기 반응식 1에 따라 10가 알코올을 생성할 경우, 이소시아네이트의 양은 디펜타에리트리톨의 관능기 수 대비 이소시아네이트의 관능기 수가 10% 이하가 되도록 사용할 수 있다. 이소시아네이트의 양을 상기 범위로 사용하면 디펜타에리트리톨과 이소시아네이트간의 가교 반응에 의해 혼합물이 굳어지는 것을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 에폭시 모노머는 하기 반응식 2와 같이 3가 알코올인 트리메틸올프로판(trimethylol propane)과 에피클로로히드린의 반응에 의해 생성된 3 관능성 에폭시계 화합물일 수 있다.
[반응식 2]
Figure 112017085417995-pat00002
다른 예시적인 실시예에서, 에폭시 모노머는 하기 반응식 3과 같이 6가 알코올인 디펜타에리트리톨과 에피클로로히드린의 반응에 의해 생성된 6 관능성 에폭시계 화합물일 수 있다.
[반응식 3]
Figure 112017085417995-pat00003
다만, 본 발명의 에폭시 모노머를 생성하는 반응 또는 방법이 이에 제한되는 것은 아니며, 기타 다양한 반응 또는 방법에 의해 3 이상의 관능기를 갖는 에폭시 모노머를 생성하는 것 또한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
카본 블랙은 차폐 잉크층에 차광 기능을 부여하기 위해 포함될 수 있고, 카본 분산제는 카본 블랙이 차폐 잉크층에 균일하게 분산되도록 하기 위해 포함될 수 있다. 용제 및 충진제는 주제의 농도나 점도를 일정 수준으로 맞추기 위해 포함될 수 있다.
경화제는 주제에 포함된 에폭시 모노머를 가교를 통해 중합시켜 에폭시 수지를 생성하기 위한 것으로서, 산과 아민을 포함한다. 경화제는 농도 또는 점도를 조절하기 위한 용제를 더 포함할 수도 있다.
산과 아민은 각각 인접한 에폭시 모노머들과 가교될 수 있으며, 산과 아민간에도 가교가 이루어질 수 있다. 이에 따라, 산 및 아민에 의해 중합된 에폭시 수지는 매우 복잡하고 조밀한 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
산이 에폭시 모노머와 반응하기 위해서는 반응 온도가 높고 반응 시간이 길어야 하나, 아민이 함께 존재할 경우 160℃ 이하에서 30분 이내에 가교 반응이 완결될 수 있다. 아민 또한 독자적으로 에폭시 모노머와 반응할 수는 있으나, 산이 함께 존재할 경우 보다 조밀한 구조의 에폭시 수지를 형성할 수 있다.
산은 카복시기(carboxyl group, -COOH)를 포함하는 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 아크릴산 수지(Acrylic acid resin)일 수 있다. 아크릴산 수지는 하기 반응식 4와 같이 아크릴 산(Acrylic acid)의 라디칼 공중합에 의해 생성될 수 있다. 다만, 본 발명의 아크릴산 수지의 합성 방법이 이에 제한되는 것은 아니다.
[반응식 4]
Figure 112017085417995-pat00004
카복시기를 포함하는 화합물은 아크릴산 수지로 한정되지 않으며, 산은 알코올과 산 무수물(acid anhydride)의 반응에 의해 생성되는 카복시산일 수도 있다. 또는, 산은 아크릴산 수지와 카복시산 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 상술한 카복시산은 예를 들어, 하기 반응식 5와 같이 글리세린(glycerin)과 THPA(tetrahydrophthalic anhydride)의 반응에 의해 생성되는 카복시산일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[반응식 5]
Figure 112017085417995-pat00005
산의 산가(acid value)는 5~15일 수 있다. 산의 산가가 5 이상이면 에폭시 모노머와의 가교 반응이 충분히 이루어질 수 있고, 15 이하이면 산과 아민의 엉김 현상이 일어나 경화제의 점도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
아민은 다관능 즉, 2 이상의 아미노기(amino group, -NH2, -NRH, -NR2)를 갖는 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 TETA(triethylenetetramine), DETA(diethylenetriamine) 및 EDA(Ethylenediamine)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
아민은 경화제에 산의 0중량% 초과 20중량% 미만으로 포함될 수 있다. 아민의 양이 산 대비 20중량% 미만이면 산과의 엉김 현상으로 인해 경화제의 점도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
주제와 경화제는 100:5~15의 중량비로 혼합할 수 있으며, 전술한 바와 같이 160℃ 이하에서 30분 이내에 가교 반응이 종결될 수 있다. 다만, 가교 반응 진행을 위한 최소한의 조건을 충족하기 위해 반응 온도는 100℃ 이상일 수 있고, 반응 시간은 5분 이상일 수 있다.
차폐 잉크층은 주제와 경화제를 혼합하여 윈도우에 도포한 후에 가교 반응을 수행함으로써 윈도우에 부착 및 경화된 상태가 되도록 형성할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
주제와 경화제의 가교 반응이 완결됨에 따라 경화제에 포함된 대부분의 산과 아민은 에폭시 모노머와 결합되나, 미량의 산 및/또는 아민은 미반응된 상태로 차폐 잉크층에 잔류할 수 있다. 즉, 차폐 잉크층에는 미량의 미반응된 산, 특히 아크릴산 수지와 미반응된 아민 중 하나 이상이 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이 제조된 에폭시 수지는 고도로 복잡하고 조밀한 중합 구조를 가져 가교 밀도가 높기 때문에, 상기 에폭시 수지를 포함하는 표시 장치용 차폐 잉크층은 미경화된 접착성 수지 등이 침투하기 어려운 이점을 갖는다.
이하, 차폐 잉크층이 표시 장치에 적용된 구조에 대해 구체적으로 설명한다. 이하에서는 표시 장치의 상부 일부를 덮는 탑 커버(cover)가 제거된 프레임리스(frameless) 또는 얇은 베젤(bezel)을 갖는 네로우(narrow) 베젤이 적용된 표시 장치를 예시하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 윈도우(300) 및 샤시(600)를 포함할 수 있다.
윈도우(300)는 표시 패널(100)에 의해 표시되는 이미지가 시인되도록 하면서 표시 패널(100)을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 도면에서는 윈도우(300)가 평면상 각 모서리(corner)가 곡선으로 이루어진 사각 형상을 갖는 경우를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
윈도우(300)는 평면상 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 표시 패널(100)로부터 표시된 이미지가 시인되는 영역이고, 비표시 영역(NA)은 상기 이미지가 시인되지 않는 영역이다. 비표시 영역(NA)은 표시 영역(DA)의 주변에 배치된다. 예를 들어, 표시 영역(DA)이 사각 형상으로 형성된 경우, 비표시 영역(NA)은 표시 영역(DA)의 테두리를 따라 외측에 배치될 수 있다.
윈도우(300)의 비표시 영역(NA)에는 표시 장치(1)의 스피커 또는 카메라 영역에 대응되는 홀(H1)과 버튼 영역에 대응되는 홀(H2)이 형성될 수 있다.
표시 영역(DA)에는 복수의 화소(미도시)가 정의될 수 있다. 복수의 화소는 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다. 각 화소의 경계에는 각 화소를 구동하기 위한 신호 배선, 예컨대 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)이 배치될 수 있다.
비표시 영역(NA)에는 구동 칩이나 인쇄회로기판(500) 등의 외부 구동 소자가 연결되는 부분이 위치할 수 있다.
샤시(600)는 윈도우(300)를 포함한 표시 장치(1)의 소자들을 수납할 수 있다. 샤시(600)는 바닥과 측벽을 갖는 플레이트(plate) 형상을 가질 수 있다. 평면상 샤시(600)의 측벽은 윈도우(300)의 테두리를 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다.
표시 장치(1)는 윈도우(300)의 하부면 상에 배치되는 차폐 잉크층(10)을 더 포함할 수 있다. 차폐 잉크층(10)은 평면상 윈도우(300)의 비표시 영역(NA)과 중첩하도록 배치될 수 있다.
이하, 도 1의 표시 장치(1)의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도를 참조하여 차폐 잉크층(20)을 포함하는 표시 장치(1)의 단면 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 샤시(600), 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(500), 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)(F), 보호층(400), 표시 패널(100), 접착층(200), 윈도우(300), 차폐 잉크층(10)을 포함한다.
샤시(600)는 표시 장치(1)의 하부에 배치된다. 샤시(600)가 표시 장치(1)를 구성하는 소자들을 수납할 수 있도록 바닥과 측벽을 갖는 플레이트 형상을 가질 수 있음은 상술한 바와 같다.
인쇄회로기판(500)은 샤시(600)의 바닥 부분 상에 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(500)은 표시 패널(100)이 이미지를 구현하기 위한 구동 신호 등을 연성회로기판(F)을 통해 표시 패널(100)로 전달할 수 있다.
보호층(400)은 인쇄회로기판(500) 상에 배치될 수 있다. 보호층은 외부에서 가해지는 물리·화학적인 충격으로부터 표시 장치(1) 내의 소자들을 보호하기 위한 층으로서, 쿠션층(미도시)이나 보호 필름(미도시) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 보호층(400) 상에 배치될 수 있다. 표시 패널(100)은 이미지를 구현하기 위한 소자로서, 제1 기판(110) 및 제1 기판(110) 상에 배치된 제2 기판(120)을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 매트릭스 형태로 형성된 기판일 수 있다. 박막 트랜지스터의 소스 단자 및 게이트 단자에는 각각 데이터 라인 및 게이트 라인이 연결되고, 드레인 단자에는 도전성 재질로 이루어진 화소 전극(미도시)이 연결될 수 있다.
제1 기판(110)의 평면상 비표시 영역(NA)과 대응되는 영역에는 연장된 게이트 배선 및 데이터 배선의 단부와 연결된 게이트 패드(미도시) 및 데이터 패드(미도시)가 배치될 수 있다. 게이트 패드 및 데이터 패드는 연성회로기판(F)을 통해 인쇄회로기판(500)과 전기적으로 연결되어 구동 신호 등을 전달받을 수 있다.
제2 기판(120)은 제1 기판(110)과 대향하여 배치될 수 있다. 제2 기판(120)에는 도전성 재질로 이루어진 공통 전극(미도시)이 제1 기판(110)에 형성된 화소 전극과 대향하도록 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 기판(120)에는 색을 구현하기 위한 RGB 화소가 박막 형태로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도면으로 도시되진 않았으나, 표시 패널(100)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 사이에 개재된 표시 소자를 더 포함할 수 있다. 표시 소자는 액정층을 포함하는 액정 표시 소자이거나 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 소자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 표시 패널(100)은 부착되거나 내장된 터치 센싱 유닛(미도시)이나 편광 소자(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
접착층(200)은 표시 패널(100) 상에 배치될 수 있다. 접착층(200)은 표시 패널(100)과 윈도우(300)를 합착하여 고정하기 위한 층으로서, 접착성 수지를 포함할 수 있다.
접착성 수지는 광경화된 수지를 포함할 수 있다. 광경화된 수지는 모노머(monomer), 올리고머(oligomer) 등으로 구성된 광경화성 조성물이 특정 파장의 광 조사에 의해 폴리머(polymer)로 중합됨으로써 경화되어 접착력을 발휘하는 물질일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 광경화성 조성물은 자외선(UV) 조사에 의해 경화되는 물질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예시적인 실시예에서, 광경화성 조성물은 아크릴, (메트)아크릴계 화합물 등일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 광경화성 조성물은 자외선 등의 광 자극에 의해 자유 라디칼이나 이온을 생성하는 광개시제를 더 포함할 수 있다. 광개시제의 예로서 알파-히드록시케톤, 모노- 또는 비스아실포스핀 옥사이드, 벤조페논, 티오크산톤, 케토술폰, 벤질 케탈, 페닐글리옥실레이트, 보레이트, 티타노센 및 옥심 에스테르계 광개시제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광경화된 수지 이외에도, 온도, 습도, 물리적인 충격, 화학물질 등의 자극에 의해 경화된 수지를 포함할 수 있으며, 경화되어 접착력을 갖는 물질이면 경화를 촉발하는 자극의 종류에는 제한되지 않는다.
윈도우(300)는 접착층(200) 상에 배치될 수 있다. 윈도우(300)는 샤시(600)에 의해 수납된 표시 장치(1) 내의 소자들을 가릴 수 있는 면적으로 배치될 수 있다. 윈도우(300)가 표시 패널(100)에 의해 표시되는 이미지를 시인되도록 하면서 표시 패널(100)을 외부 충격으로부터 보호할 수 있음은 상술한 바와 같다.
차폐 잉크층(10)은 윈도우(300)의 하부면 상에 배치될 수 있다. 차폐 잉크층(10)은 평면상 윈도우(300)의 비표시 영역(NA)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 차폐 잉크층(10)은 비표시 영역(NA)과 동일한 영역으로 배치되어 비표시 영역(NA)과 완전히 중첩할 수 있다.
상술한 바와 같이, 차폐 잉크층(10)은 이물질, 특히 미경화된 접착성 수지의 침투가 차단되는 층일 수 있고, 카본 블랙을 포함하는 경우 차광층으로서 기능할 수도 있다.
차폐 잉크층(10)이 미량의 미반응된 산, 특히 아크릴산 수지와 미반응된 아민 중 하나 이상을 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
접착층(200)의 적어도 일부분이 차폐 잉크층(10) 상에 배치됨에 따라, 접착층(200)과 차폐 잉크층(10)은 표면이 일부 접하는 부분이 발생할 수 있다.
접착층(200)은 광경화성 조성물이 광 조사로 경화됨으로써 형성될 수 있는데, 차폐 잉크층(10)과 접하는 부분은 인쇄회로기판(500)이나 연성회로기판(F) 등의 소자에 의해 광이 도달하기 어려워 광경화성 조성물이 일부 미경화될 수 있다. 이러한 미경화된 조성물은 경화된 수지보다 분자량이 작아 유동성 및 침투성을 갖지만, 차폐 잉크층(10)은 높은 가교 밀도를 갖는 에폭시 수지를 포함하기 때문에 미경화된 조성물이 침투하는 것이 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3의 표시 장치(2)는 윈도우(300)와 차폐 잉크층(10) 사이에 배치된 바탕색 잉크층(20)을 더 포함한다는 점을 제외하고 도 2의 설명에서 상술한 바와 같다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략한다.
도 3을 참조하면, 바탕색 잉크층(20)은 윈도우(300)와 차폐 잉크층(10) 사이에 배치될 수 있다. 차폐 잉크층(10)은 바탕색 잉크층(20)의 적어도 일면을 덮도록 배치될 수 있다. 도면에는 차폐 잉크층(10)이 바탕색 잉크층(20)의 하면과 측면들을 모두 덮도록 배치된 구조가 도시된다.
바탕색 잉크층(20)은 비표시 영역(NA)을 원하는 색상으로 구현하기 위한 층으로서, 바탕색 잉크층(20)에 포함된 잉크의 색상에 따라 표시 장치(2)의 비표시 영역(NA)이 띄는 색상이 정해진다. 바탕색 잉크층(20)은 예를 들어, 흑색, 청색, 적색, 백색 등의 잉크를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바탕색 잉크층(20)이 밝은 색상을 나타낼수록, 즉 명도가 높을수록 차폐 잉크층(10)의 두께가 얇게 형성될 수 있으며, 이에 따라 바탕색 잉크층(20) 하부의 차폐 잉크층(10)이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 것처럼 미경화된 접착성 수지는 유동성과 침투성을 가질 수 있으며, 이러한 미경화된 접착성 수지가 바탕색 잉크층(20)에 도달할 경우 잉크 얼룩 등의 시인 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 높은 가교 밀도를 통해 미경화된 접착성 수지의 침투를 방지할 수 있는 차폐 잉크층(10)을 바탕색 잉크층(20) 상에 형성함으로써 바탕색 잉크층(20)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 차폐 잉크층을 제조한 제조예와 차폐 잉크층의 침투 방지능을 평가한 실험예들에 대해 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명의 범위가 이하의 제조예 및 실험예들에 한정되는 것은 아니다.
<제조예>
2L 반응기에 용제인 에틸 아세테이트(Ethyl acetate) 300g을 넣고 교반을 하면서 온도를 80℃도 까지 올려 reflux 상태를 유지하였다. 이후, 에피클로로히드린 552g(6.0mol)을 천천히 넣은 후 용제에 전부 녹을 때까지 4시간 정도 교반하였다. 이후, 수산화나트륨(NaOH) 0.3g(300ppm)을 넣고 30분을 유지한 후, 디펜타에리트리톨(dipentaerithritol) 254g(1.0mol)을 천천히 첨가한 뒤 완전히 녹였다. 이 상태에서 반응을 6시간 이상 유지하며 FT-IR을 통해 디펜타에리트리톨의 히드록시기(-OH)가 사라져가는 것을 모니터링 하였다. 이 FT-IR을 통해 히드록시기가 완전히 사라졌다고 판단될 때, 반응물을 천천히 식힌 후 정제수 500ml을 넣어서 교반한 후 이 물을 분별 깔때기로 제거하였다. 이 수세 과정을 3~4회 반복한 후, 산성을 나타냈던 pH가 7.0 근처까지 이른 것을 확인하고 수세 과정을 종료하였다. 이때는 6 관능성 에폭시 모노머가 에틸 아세테이트에 녹아 있는 상태로서, 바로 잉크로 사용하기에는 용제의 휘발점이 너무 낮으므로, 고비점 용제인 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트(diethylent glycol monoethyl ether acetate)를 500g 첨가하여 에폭시 모노머 바니시(varnish)를 완성하였다(고형분 약 50%).
다음으로, 에폭시 모노머 바니시와 용제를 2,000cc 통에 넣은 후 교반기로 교반을 하였다. 이 교반을 지속하면서 카본 분산제와 소포제를 첨가한 후 충진제인 황산 바륨을 천천히 넣은 후 30분 정도 교반하였다. 다음으로 카본 블랙을 넣은 후 다시 30분 간 교반하였다. 이렇게 제조된 혼합물을 3 roll mill을 사용하여 3회 분산한 뒤 입도가 3㎛을 넘지 않는 것을 확인하여 주제를 완성하였다. 주제에 혼합된 각 성분들의 함량은 하기 표 1과 같았다.
성 분 함 량(g)
에폭시 모노머 바니시 600
카본 블랙 150
카본 분산제 20
소포제 10
용제(isophorone) 120
충진제(황산바륨) 100
총합 1000
경화제를 제조하기 위해, 먼저 산가 15의 아크릴산 수지와 용제를 혼합하여 점도를 낮춘 후 교반하면서 EDA(Ethylenediamine)를 천천히 가하였다. 점도가 상승하면 2시간 방치하여 점도가 안정되기를 기다렸다. 이후 점도가 안정되어 노란색의 투명한 경화제를 얻었다. 경화제에 혼합된 각 성분들의 함량은 하기 표 2와 같았다.
성 분 함 량(g)
아크릴산 수지 100
EDA 20
용제(isophorone) 80
총합 200
다음으로, 200cc 통에 주제 100g, 경화제 10g 및 희석제(diethylent glycol monoethyl ether acetate) 10g을 넣은 후 10분간 교반하였다. 이후 10분 이상 방치하여 기포가 사라지도록 한 후, 이 혼합 조성물을 강화 유리에 스크린 인쇄하였다. 스크린 망은 메쉬 350번을 사용하였다. 최종 경화는 150℃에서 30분간 진행하였다. 최종 경화되어 제조된 차폐 잉크층은 두께가 약 5㎛이었다.
<실험예 1: 침투 방지능 평가>
상기 제조예와 동일하게 강화 유리에 차폐 잉크층을 형성하되, 상기 혼합 조성물로 강화 유리에 5㎛ 두께의 1도를 형성하고 150℃에서 3분간 가경화한 후, 그 위에 다시 5㎛ 두께의 2도를 형성하고 150℃에서 30분간 최종 경화하여 차폐 잉크층을 형성함으로써 단독 인쇄 구조물을 제조하였다.
또한, 강화 유리에 아크릴 수지/우레탄 경화 타입의 잉크(백색)를 먼저 인쇄한 후, 그 위에 상기 제조예와 동일한 차폐 잉크층을 형성함으로써 바탕색 잉크층 혼합 구조물을 제조하였다.
상기 구조물들의 침투 방지능을 평가하기 위해, 자외선 경화성 모노머를 준비하였다. 자외선 경화성 모노머는 1 관능성 모노머인 이소보르닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate)(분자량 208)에 자외선 경화 개시제인 TPO 및 184를 각각 10% 및 3%를 가한 후, 3시간 동안 교반하여 제조하였다.
상기 구조물들 위에 준비된 자외선 경화성 모노머 1g을 도포한 후, FPCB나 불투명 필름 또는 칼날과 같이 자외선을 차폐할 수 있는 물체로 덮고 3시간을 방치하였다. 3시간 방치 후, 약 3,000mJ/cm2의 자외선을 자외선 경화성 모노머에 조사한 뒤 70℃ 오븐에 넣었다. 3시간 후, 강화 유리면에서 차폐 잉크층이나 바탕 잉크층의 잉크 얼룩이 있는지 관찰하였다.
관찰 결과, 단독 인쇄 구조물과 바탕색 잉크층 혼합 구조물 모두 잉크의 얼룩, 즉 자외선 경화성 모노머의 침투가 발생하지 않았다. 상기 실험을 통해 본 발명의 차폐 잉크층은 미경화 수지에 대한 침투 방지능이 우수하다는 것을 알 수 있다.
<실험예 2: 산에 의한 침투 방지능 상승 효과 확인>
하기 표 3과 같이 경화제의 아크릴산 수지 포함 여부를 다르게 한 것을 제외하고는 상기 제조예와 동일한 방법으로 두 종류의 경화제를 제조하였다.
경화제 1 경화제 2
경화제 성분 EDA 아크릴산 수지+EDA (중량비 5:1)
경화제 비율 주제 대비 4중량% 주제 대비 10중량%
용제 첨가량 10중량% 7중량%
상기 두 종류의 경화제를 주제와 혼합하되, 하기 표 4와 같이 경화 조건을 달리하여 경화된 차폐 잉크층들에 대해 상기 실험예 1과 같은 방법으로 침투 방지능을 평가하여 표 4와 같은 결과를 얻었다.
경화 조건 차폐 잉크층 1
(경화제 1 사용) 		차폐 잉크층 2
(경화제 2 사용)
120℃ 20분 침투 발생 침투 없음
130℃ 20분 침투 발생 침투 없음
140℃ 20분 침투 발생 침투 없음
150℃ 20분 침투 없음 침투 없음
160℃ 20분 침투 없음 침투 없음
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 경화제에 산이 포함될 경우 120℃, 20분의 반응 조건에서도 차폐 잉크층에 대한 미경화 수지의 침투가 방지될 정도로 에폭시 수지의 가교 반응이 충분히 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
<실험예 3: 산의 산가에 따른 영향>
경화제에 포함되는 산의 산가에 따른 영향을 확인하기 위해, 하기 표 5에 나타난 바와 같이 아크릴산 수지의 산가를 달리하며 상기 제조예와 같이 차폐 잉크층을 제조하였으며, 결과는 표 5와 같았다.
산가 산 대비 EDA 양
( 중량% ) 		경화제의 점도
(Poise) 		결과
0 10 0 사용 가능하나 가교 반응이 일어나지 않음
5 10 50 사용 가능
10 10 120 사용 가능
15 10 200 사용 가능
20 10 500 사용 가능하나 점도가 높음
25 10 엉김 사용 불가능
30 10 엉김 사용 불가능
40 10 엉김 사용 불가능
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 산의 산가가 5 이상이면 에폭시 모노머와의 가교 반응이 충분히 이루어질 수 있고, 15 이하이면 산과 아민의 엉김 현상이 일어나 경화제의 점도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
<실험예 4: 아민의 함량에 따른 영향>
경화제에 포함되는 아민의 함량에 따른 영향을 확인하기 위해, 하기 표 6에 나타난 바와 같이 EDA의 함량을 달리하며 상기 제조예와 같이 차폐 잉크층을 제조하였으며, 결과는 표 6과 같았다.
산가 산 대비 EDA 양
( 중량% ) 		경화제의 점도
(Poise) 		결과
15 3 70 사용 가능
15 5 130 사용 가능
15 10 200 사용 가능
15 15 350 사용 가능
15 20 엉김 사용 불가능
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 아민의 양이 산 대비 20중량% 미만이면 산과의 엉김 현상으로 인해 경화제의 점도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 차폐 잉크층
100: 표시 패널
200: 접착층
300: 윈도우

Claims (20)

  1. 3개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 모노머를 포함하는 주제와, 산 및 아민을 포함하는 경화제를 준비하는 단계; 및
    상기 주제와 상기 경화제를 혼합하여 에폭시 수지를 생성하는 단계를 포함하는 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에폭시 모노머의 에폭시 당량은 95~110g/eq인 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 에폭시 모노머는 다가 알코올과 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 반응에 의해 생성된 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 3가 이상의 알코올인 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 6가 이하의 알코올과 이소시아네이트(isocyanate)의 반응에 의해 생성된 7가 이상의 알코올인 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 산은 카복시기(-COOH)를 포함하는 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 산은 아크릴산 수지인 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 산의 산가(acid value)는 5~15인 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 아민은 상기 경화제에 상기 산의 0중량% 초과 20중량% 미만으로 포함된 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 주제와 경화제를 혼합하는 단계는 100~160℃에서 이루어지는 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 주제와 경화제를 혼합하는 단계는 5~30분 동안 이루어지는 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 아민은 TETA(triethylenetetramine), DETA(diethylenetriamine) 및 EDA(Ethylenediamine) 중 하나 이상을 포함하는 표시 장치용 차폐 잉크층의 제조 방법.
  13. 에폭시 당량이 95~110g/eq인 에폭시 모노머로부터 중합된 에폭시 수지; 및
    미반응된 아크릴산 수지와 미반응된 아민 중 하나 이상을 포함하는 표시 장치용 차폐 잉크층.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 아크릴산 수지의 산가(acid value)는 5~15인 표시 장치용 차폐 잉크층.
  15. 제13 항에 있어서,
    카본 블랙을 더 포함하는 표시 장치용 차폐 잉크층.
  16. 윈도우;
    상기 윈도우의 일부분 상에 배치된 차폐 잉크층;
    상기 윈도우 상에 배치되며, 적어도 일부분은 상기 차폐 잉크층 상에 배치되어 상기 차폐 잉크층의 표면과 접하는 접착층; 및
    상기 접착층 상에 배치된 표시 패널을 포함하고,
    상기 차폐 잉크층은 에폭시 당량이 95~110g/eq인 에폭시 모노머로부터 중합된 에폭시 수지를 포함하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 차폐 잉크층은 미반응된 아크릴산 수지와 미반응된 아민 중 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 차폐 잉크층은 카본 블랙을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 접착층은 광 조사에 의해 경화된 수지를 포함하는 표시 장치.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 윈도우와 상기 차폐 잉크층 사이에 배치된 바탕색 잉크층을 더 포함하며,
    상기 차폐 잉크층은 상기 바탕색 잉크층의 적어도 일면을 덮도록 배치된 표시 장치.
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