KR20220094128A - Structure for optical devices, process for preparing the same, and photocurable siloxane resin composition therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 디바이스용 구조체, 이의 제조방법, 및 이를 위한 광경화성 실록산 수지 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a structure for an optical device, a method for manufacturing the same, and a photocurable siloxane resin composition therefor.
광 디바이스는 전기 신호를 광 신호로 바꾸는 발광 소자로서, 대표적으로 발광 다이오드(LED)가 광 에너지 전환 효율이 높고 소형화, 경량화, 저전력 소비 등의 이점으로 활용되고 있다. 최근 LED 칩 크기는 점차 소형화되는 추세에 있으며, 예를 들어 칩 사이즈가 100 ㎛ 내지 200 ㎛인 미니 LED, 및 칩 사이즈가 100 ㎛ 미만인 마이크로 LED가 개발되고 있다. 미니 LED 및 마이크로 LED는 LED 칩 하나하나가 개별적으로 화소나 광원이 되므로 디스플레이 크기 및 형태에 대한 제약이 해소되고, 기존의 광원을 이용하는 경우보다 더 선명한 화질이 구현될 수 있다. An optical device is a light emitting element that converts an electrical signal into an optical signal, and a light emitting diode (LED) is typically used for advantages such as high optical energy conversion efficiency, miniaturization, weight reduction, and low power consumption. In recent years, the size of the LED chip tends to become smaller, for example, a mini LED having a chip size of 100 μm to 200 μm, and a micro LED having a chip size of less than 100 μm are being developed. In the case of mini LED and micro LED, each LED chip individually becomes a pixel or a light source, so restrictions on the size and shape of the display are eliminated, and clearer image quality can be realized than when a conventional light source is used.
이 중 미니 LED는 일반 LED와 마이크로 LED의 중간 단계 기술로, 기존 LED 생산 라인을 활용할 수 있다는 장점이 있어서 기존 제조 공장과 기술 수명을 연장하면서 수익성을 높일 수 있다. 특히 미니 LED는 현재 널리 사용되는 유기발광 다이오드(OLED)에 비해 두께가 얇고, 전력효율 및 해상도를 향상시키면서, OLED의 단점인 번인(burn in) 현상을 개선할 수 있다.Among them, mini LED is an intermediate stage technology between general LED and micro LED, and it has the advantage of utilizing the existing LED production line, so it can increase profitability while extending the life of existing manufacturing plants and technology. In particular, the mini LED is thinner than the currently widely used organic light emitting diode (OLED), and while improving power efficiency and resolution, the burn-in phenomenon, which is a disadvantage of OLED, can be improved.
LED 칩은 보호를 위해 봉지재(encapsulant)로 싸여 있으며, 이와 같은 봉지재는 외부 열이나 수분으로부터 LED 칩을 보호하는 역할을 한다. 종래의 봉지재는 일반적으로 열산 발생제 또는 열염기 발생제를 도입하여 에폭시를 경화 반응시켜 얻거나, 백금 촉매 하에서 이중 결합을 가교시켜 얻고 있다. 그러나 이러한 종래의 방식은 공정 중 열 흐름을 제어하지 못해 경화물의 모양을 재현하기 어려우며, 경화 시간이 오래 걸리거나 백금 촉매의 사용량에 따라 변색이 생기는 문제가 있었다. The LED chip is wrapped with an encapsulant for protection, and such an encapsulant serves to protect the LED chip from external heat or moisture. Conventional encapsulants are generally obtained by curing an epoxy by introducing a thermal acid generator or a thermal base generator, or by crosslinking a double bond under a platinum catalyst. However, in this conventional method, it is difficult to reproduce the shape of the cured product because it cannot control the heat flow during the process, and there is a problem that it takes a long time for curing or discoloration occurs depending on the amount of the platinum catalyst used.
아울러 복합형 LED는 봉지재 위에 광을 확산시키는 렌즈가 형성되며, 이와 같은 렌즈는 광의 확산을 용이하게 하기 위해 일정 수준의 두께를 가지는 돔(dome)의 구조로 형성되어야 한다. 특히 미니 LED는 일반 LED와 비교하여 광을 생산하는 부분이 적기 때문에, 렌즈의 광확산 효과를 통해 LED 칩으로부터 발생하는 광의 밝기나 명암비 등을 개선하는 것이 필요하다. In addition, in the composite LED, a lens for diffusing light is formed on the encapsulant, and such a lens must be formed in a dome structure having a certain level of thickness to facilitate light diffusion. In particular, since the mini LED produces less light compared to the general LED, it is necessary to improve the brightness or contrast ratio of the light generated from the LED chip through the light diffusion effect of the lens.
최근 LED 봉지재를 이용하여 LED 칩의 봉지와 렌즈 형성을 일괄적으로 수행하는 방식이 개발되고 있으며, 이를 위해 LED 봉지재 및 렌즈의 특성을 동시에 갖추는 것이 요구된다. 그러나 종래의 봉지재는, LED 칩에서 발생한 열이 LED 패키징의 온도를 증가시켜 봉지재의 접착성이 저하되거나, 황변 발생 또는 투과율 저하로 인해 광 효율이 감소되는 문제가 있었다.Recently, a method of collectively encapsulating an LED chip and forming a lens using an LED encapsulant has been developed. However, the conventional encapsulant has a problem in that the heat generated from the LED chip increases the temperature of the LED packaging, so that the adhesiveness of the encapsulant is lowered, or the light efficiency is reduced due to yellowing or a decrease in transmittance.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 폴리실록산에 산과 반응하는 작용기를 도입하고 열산 발생제 대신 광산 발생제를 사용하며 무용제 타입이면서 점도가 조절된 광경화성 실록산 수지 조성물을 이용하여, 경화 시간을 단축하면서도 패턴 재현성 및 광확산 특성이 우수한 보호막을 구현할 수 있었다. As a result of research conducted by the present inventors, a functional group that reacts with an acid is introduced into polysiloxane, a photo-acid generator is used instead of a thermal acid generator, and a solvent-free type photocurable siloxane resin composition with controlled viscosity is used to shorten the curing time and reproduce the pattern. and a protective film having excellent light diffusion characteristics could be implemented.
따라서, 본 발명의 목적은 외부 열이나 수분으로부터 미니 LED 칩과 같은 발광 소자를 보호하거나 밀봉하는 역할 뿐만 아니라 광확산 효과를 통해 발광 소자에서 유출되는 빛의 밝기나 명암비 등의 광학적 특성을 개선하는 렌즈 역할도 할 수 있는 보호막이 형성된 광 디바이스용 구조체를 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to protect or seal a light emitting device such as a mini LED chip from external heat or moisture, as well as a lens to improve optical properties such as brightness or contrast ratio of light emitted from a light emitting device through a light diffusion effect An object of the present invention is to provide a structure for an optical device in which a protective film that can also play a role is formed.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기재층; 상기 기재층 상에 형성된 발광 소자; 및 상기 발광 소자를 둘러싸는 보호막을 포함하는 광 디바이스용 구조체로서, 상기 보호막은 광경화성 실록산 수지 조성물의 광경화물을 포함하는, 광 디바이스용 구조체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a base layer; a light emitting device formed on the base layer; and a protective film surrounding the light emitting element, wherein the protective film includes a photocured material of a photocurable siloxane resin composition.
상기 광 디바이스용 구조체의 제조방법은 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 발광 소자를 준비하는 단계; 상기 발광 소자에 광경화성 실록산 수지 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 광경화성 실록산 수지 조성물에 광을 조사하여 상기 발광 소자를 둘러싸는 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing the structure for an optical device includes: preparing a base layer and a light emitting element formed on the base layer; applying a photocurable siloxane resin composition to the light emitting device; and forming a protective film surrounding the light emitting device by irradiating light to the photocurable siloxane resin composition.
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 (A) 산과 반응하는 작용기를 갖는 폴리실록산; (B) 광산 발생제; 및 (C) 비용제 타입으로서 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 포함하고, 상기 폴리실록산의 점도가 25℃에서 10,000 cP 내지 50,000 cP이고, 상기 조성물 내의 용제의 함량이 4.0 중량% 미만이다.The photocurable siloxane resin composition includes (A) polysiloxane having a functional group that reacts with an acid; (B) a photoacid generator; and (C) a diluent having a functional group reacting with an acid as a non-solvent type, wherein the viscosity of the polysiloxane is 10,000 cP to 50,000 cP at 25° C., and the content of the solvent in the composition is less than 4.0% by weight.
본 발명에 따른 광 디바이스용 구조체는 광경화성 실록산 수지 조성물로부터 형성된 보호막을 포함하고, 상기 보호막은 외부 열이나 수분으로부터 미니 LED 칩과 같은 발광 소자를 보호하거나 밀봉하는 역할 뿐만 아니라 굴절률 개선으로 인한 광확산 효과를 통해 발광 소자에서 유출되는 빛의 밝기나 명암비 등의 광학적 특성을 개선하는 역할도 할 수 있다.The structure for an optical device according to the present invention includes a protective film formed from a photocurable siloxane resin composition, wherein the protective film protects or seals a light emitting device such as a mini LED chip from external heat or moisture, as well as light diffusion due to refractive index improvement Through the effect, it can also serve to improve optical characteristics such as brightness or contrast ratio of light emitted from the light emitting device.
구체적으로, 상기 보호막의 제조에 사용되는 광경화성 실록산 수지 조성물은 폴리실록산에 산과 반응하는 작용기를 도입하고, 경화 시간이 오래 걸리는 열산 발생제 대신 광산 발생제를 사용하여, 경화 시간을 단축하면서도 패턴 재현성 및 물성을 만족시킬 수 있다. 또한 상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 무용제 타입으로서 광에 의해 발생된 산이 촉매로 작용하여 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 백금 촉매를 사용하지 않아도 되므로 공정 중에 백금 흡착에 의한 변색 우려가 없다. 또한 상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 점도가 조절됨으로써, 기존의 조성물이 중력 방향으로의 열 흐름으로 인해 두께를 증가시키기 어려운 문제를 해결하고, 우수한 직경 대 두께비를 가지는 보호막을 가지는 광 디바이스용 구조체를 구현할 수 있다.Specifically, the photocurable siloxane resin composition used for manufacturing the protective film introduces a functional group that reacts with an acid to polysiloxane, and uses a photoacid generator instead of a thermal acid generator that takes a long time to cure, thereby shortening the curing time and reducing pattern reproducibility and properties can be satisfied. In addition, the photocurable siloxane resin composition is a solvent-free type, and the acid generated by light acts as a catalyst to shorten the process time, and since it does not need to use a platinum catalyst, there is no fear of discoloration due to platinum adsorption during the process. In addition, the photocurable siloxane resin composition has a viscosity controlled, thereby solving the problem that the existing composition is difficult to increase the thickness due to heat flow in the gravitational direction, and implementing a structure for an optical device having a protective film having an excellent diameter-to-thickness ratio. can
도 1은 일 구현예에 따른 광 디바이스용 구조체의 단면도를 나타낸다.
도 2는 일 구현예에 따른 광 디바이스용 구조체의 직경과 두께를 나타낸다.
도 3은 일 구현예에 따른 광 디바이스용 구조체의 제조방법을 나타낸다.
도 4a는 시험예에서 직경 대 두께비가 우수한 실시예의 보호막의 사진이다.
도 4b는 시험예에서 직경 대 두께비가 불량한 비교예의 보호막의 사진이다.
도 5a는 시험예에서 황색도(Y.I.)가 우수한 실시예의 보호막의 사진이다.
도 5b는 시험예에서 황색도가 불량한 비교예의 보호막의 사진이다.1 shows a cross-sectional view of a structure for an optical device according to an embodiment.
2 shows the diameter and thickness of a structure for an optical device according to an embodiment.
3 shows a method of manufacturing a structure for an optical device according to an embodiment.
4A is a photograph of the protective film of Example having excellent diameter-to-thickness ratio in Test Example.
4B is a photograph of a protective film of a comparative example having a poor diameter-to-thickness ratio in the test example.
5A is a photograph of a protective film of Example having excellent yellowness (YI) in Test Example.
5B is a photograph of a protective film of Comparative Example having poor yellowness in Test Example.
본 발명은 이하에 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. The present invention is not limited to the contents disclosed below, and may be modified in various forms as long as the gist of the present invention is not changed.
본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.In the present specification, "comprising" means that other components may be further included unless otherwise specified. In addition, it should be understood that all numbers and expressions indicating amounts of components, reaction conditions, etc. described herein are modified by the term "about" in all cases unless otherwise specified.
광 디바이스용 구조체Structures for optical devices
도 1는 일 구현예에 따른 광 디바이스용 구조체의 단면도를 나타낸다. 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 광 디바이스용 구조체는 기재층(100); 상기 기재층(100) 상에 형성된 발광 소자(200); 및 상기 발광 소자(200)를 둘러싸는 보호막(300)을 포함한다.1 shows a cross-sectional view of a structure for an optical device according to an embodiment. Referring to FIG. 1 , a structure for an optical device according to the present invention includes a
상기 기재층은 예를 들어 회로 기판일 수 있다. 구체적으로 상기 기재층은 알루미늄, 구리 등의 도전성 소재로 구성된 회로를 포함할 수 있다. 또한 상기 기재층은 절연성 소재를 더 포함할 수 있으며, 상기 절연성 소재는 예를 들어 폴리이미드, 에폭시, 폴리에스테르 등의 고분자, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 알루미나 등의 세라믹, 또는 유리 등을 포함할 수 있다.The base layer may be, for example, a circuit board. Specifically, the base layer may include a circuit made of a conductive material such as aluminum or copper. In addition, the base layer may further include an insulating material, and the insulating material includes, for example, polymers such as polyimide, epoxy, polyester, etc., ceramics such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, alumina, or glass. can do.
상기 기재층 상에는 하나 이상의 발광 소자가 형성된다. 상기 발광 소자는 예를 들어 다이 본딩에 의해 상기 기재층 상에 장착될 수 있다. 또한 상기 발광 소자는 도전성의 와이어, 예를 들어 본딩 와이어에 의해 상기 기재층의 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.One or more light emitting devices are formed on the base layer. The light emitting device may be mounted on the base layer by, for example, die bonding. In addition, the light emitting device may be electrically connected to the circuit of the base layer by a conductive wire, for example, a bonding wire.
상기 발광 소자는 발광 다이오드(LED) 칩일 수 있다. 일례로서, 상기 발광 소자는 미니 LED 칩일 수 있고, 이의 사이즈는 구체적으로 1 mm 이하, 500 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이하, 또는 200 ㎛ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로 100 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 소자는 마이크로 LED 칩일 수 있고, 이의 사이즈는 구체적으로 100 ㎛ 미만일 수 있고, 보다 구체적으로 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 미만일 수 있다.The light emitting device may be a light emitting diode (LED) chip. As an example, the light emitting device may be a mini LED chip, and the size thereof may be specifically 1 mm or less, 500 μm or less, 300 μm or less, or 200 μm or less, and more specifically 100 μm to 200 μm. As another example, the light emitting device may be a micro LED chip, and the size thereof may be specifically less than 100 μm, and more specifically 5 μm or more and less than 100 μm.
상기 보호막은 상기 기재층 상에서 상기 발광 소자를 둘러싸도록 형성된다. 이와 같이 상기 보호막은 상기 발광 소자의 봉지재로서 외부 열이나 수분으로부터 상기 발광 소자를 보호하는 역할을 한다. 상기 보호막의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 돔(dome)과 같은 반구 형태를 가질 수 있다. The passivation layer is formed on the base layer to surround the light emitting device. As such, the protective layer serves as an encapsulant of the light emitting device to protect the light emitting device from external heat or moisture. The shape of the protective layer is not particularly limited, but may have, for example, a hemispherical shape such as a dome.
특히 상기 보호막은 광을 확산시킬 수 있도록 렌즈 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 보호막은 봉지재 및 렌즈로서 동시에 기능할 수 있다.In particular, the protective film may have a lens shape to diffuse light, and thus the protective film may function as an encapsulant and a lens at the same time.
일례에 따르면, 상기 보호막은 일정 수준의 직경 대 두께비를 가짐으로써 렌즈로서의 기능이 보다 향상될 수 있다. According to an example, the protective layer may have a predetermined level of diameter-to-thickness ratio, so that the function as a lens may be further improved.
도 2는 상기 광 디바이스용 구조체에서 보호막의 직경(D) 및 두께(t)를 나타낸다. 도 2를 참조하여, 상기 보호막은 아래 식 (1)을 만족할 수 있다.2 shows a diameter (D) and a thickness (t) of a protective film in the structure for an optical device. Referring to FIG. 2 , the passivation layer may satisfy Equation (1) below.
7.0 > D / t ... (1)7.0 > D/t... (1)
여기서 D는 상기 보호막의 직경(mm)이고, t는 상기 보호막의 두께(mm)이다.Here, D is the diameter (mm) of the passivation layer, and t is the thickness (mm) of the passivation layer.
상기 식 (1)의 D / t 의 값은 예를 들어 7.0 미만, 6.5 이하, 6.0 이하, 6.0 미만, 5.5 이하, 5.0 이하일 수 있다. 또한 상기 식 (1)의 D / t 의 값은 일정 수준 이상일 수 있고, 예를 들어 1.0 이상, 2.0 이상, 3.0 이상, 4.0 이상, 4.5 이상, 5.0 이상, 5.5 이상, 또는 6.0 이상일 수 있다.The value of D / t in Equation (1) may be, for example, less than 7.0, less than 6.5, less than 6.0, less than 6.0, less than 5.5, less than 5.0. In addition, the value of D / t in Equation (1) may be a certain level or more, for example, 1.0 or more, 2.0 or more, 3.0 or more, 4.0 or more, 4.5 or more, 5.0 or more, 5.5 or more, or 6.0 or more.
또한 상기 보호막은 일정 수준 이상의 굴절률을 가질 수 있고, 예를 들어 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 또는 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 보호막은 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 또한 상기 보호막의 굴절률은 3.0 이하, 2.5 이하, 2.0 이하, 1.7 이하, 또는 1.6 이하일 수 있다.In addition, the passivation layer may have a refractive index of a certain level or more, for example, may have a refractive index of 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, or 1.5 or more. Specifically, the passivation layer may have a refractive index of 1.5 or more. In addition, the refractive index of the passivation layer may be 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less.
이와 같은 보호막은 외부 열이나 수분으로부터 미니 LED와 같은 광 디바이스를 보호하거나 밀봉하는 역할 뿐만 아니라 굴절률 개선으로 인한 광확산 효과를 통해 LED로부터 유출되는 빛의 밝기나 명암비 등의 광학적 특성을 개선하는 역할도 할 수 있다.Such a protective film not only protects or seals optical devices such as mini LEDs from external heat or moisture, but also improves optical properties such as brightness and contrast ratio of light emitted from the LED through the light diffusion effect due to the improvement of the refractive index. can do.
본 발명의 광 디바이스용 구조체에서, 상기 보호막은 광경화성 실록산 수지 조성물의 광경화물을 포함한다.In the structure for an optical device of the present invention, the protective film includes a photocured material of a photocurable siloxane resin composition.
일 구현예에 따르면, 상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 산과 반응하는 작용기가 도입된 폴리실록산을 포함하고, 열산 발생제 대신 광산 발생제를 사용하며, 무용제 타입이면서 점도가 조절되어, 경화 시간을 단축하면서도 패턴 재현성 및 광확산 특성이 향상된 보호막을 구현할 수 있다.According to one embodiment, the photocurable siloxane resin composition includes polysiloxane introduced with a functional group that reacts with an acid, uses a photoacid generator instead of a thermal acid generator, is a solvent-free type, and has a viscosity controlled, thereby shortening the curing time while reducing the pattern It is possible to implement a protective film with improved reproducibility and light diffusion characteristics.
반면, 종래의 보호막은 일반적으로 열산 발생제 또는 열염기 발생제를 도입하여 에폭시를 경화 반응시켜 얻거나, 백금 촉매 하에서 이중 결합을 가교시켜 얻고 있다. 그러나 이러한 종래의 방식은 공정 중 열 흐름을 제어하지 못해 경화물의 모양을 재현하기 어려우며, 경화 시간이 오래 걸리거나 백금 촉매의 사용량에 따라 변색이 생기는 문제가 있다. On the other hand, the conventional protective film is generally obtained by curing the epoxy by introducing a thermal acid generator or a thermal base generator, or by crosslinking a double bond under a platinum catalyst. However, this conventional method does not control the heat flow during the process, so it is difficult to reproduce the shape of the cured product, and there is a problem in that it takes a long time for curing or discoloration occurs depending on the amount of the platinum catalyst used.
도 3은 일 구현예에 따른 광 디바이스용 구조체의 제조방법을 나타낸다.3 shows a method of manufacturing a structure for an optical device according to an embodiment.
도 3을 참조하여, 상기 광 디바이스용 구조체는 기재층(100) 상에 형성된 발광 소자(200)에 광경화성 실록산 수지 조성물(301)을 도포한 뒤 광경화(예: UV 조사)에 의해 상기 발광 소자를 둘러싸는 보호막을 형성함으로써 제조된다. Referring to FIG. 3 , in the structure for an optical device, a photocurable
일 구현예에 따른 광 디바이스용 구조체의 제조방법은 (1) 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 발광 소자를 준비하는 단계; (2) 상기 발광 소자에 광경화성 실록산 수지 조성물을 도포하는 단계; 및 (3) 상기 광경화성 실록산 수지 조성물에 광을 조사하여 상기 발광 소자를 둘러싸는 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a structure for an optical device according to an embodiment includes the steps of (1) preparing a base layer and a light emitting device formed on the base layer; (2) applying a photocurable siloxane resin composition to the light emitting device; and (3) forming a protective film surrounding the light emitting device by irradiating light to the photocurable siloxane resin composition.
상기 광 조사는 예를 들어 자외선(예: UV-A, UV-B, UV-C)을 약 10 mJ/㎠ 내지 5000 mJ/㎠의 노광량으로 5초 내지 30 초간 수행될 수 있다.The light irradiation, for example, ultraviolet rays (eg, UV-A, UV-B, UV-C) at an exposure amount of about 10 mJ/cm 2 to 5000 mJ/cm 2 may be performed for 5 seconds to 30 seconds.
광경화성 실록산 수지 조성물Photocurable siloxane resin composition
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 (A) 산과 반응하는 작용기를 갖는 폴리실록산; (B) 광산 발생제; 및 (C) 비용제 타입으로서 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 포함한다. 상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 선택적으로 (D) 접착보조제 또는 그 외 첨가제를 더 포함할 수 있다. The photocurable siloxane resin composition includes (A) polysiloxane having a functional group that reacts with an acid; (B) a photoacid generator; and (C) a diluent having a functional group that reacts with an acid as a non-solvent type. The photocurable siloxane resin composition may optionally further include (D) an adhesion aid or other additives.
상기 폴리실록산은 일정 수준 이상의 굴절률을 가질 수 있고, 예를 들어 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 또는 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 한편 상기 폴리실록산의 굴절률은 3.0 이하, 2.5 이하, 2.0 이하, 1.7 이하, 또는 1.6 이하일 수 있다. 또한 상기 광경화성 실록산 수지 조성물도 이의 주성분인 상기 폴리실록산과 동일 내지 유사한 수준의 굴절률을 가질 수 있다.The polysiloxane may have a refractive index of a certain level or more, for example, it may have a refractive index of 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, or 1.5 or more. Meanwhile, the refractive index of the polysiloxane may be 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less. In addition, the photocurable siloxane resin composition may also have a refractive index of the same or similar to that of the polysiloxane, which is a main component thereof.
일 구현예에 따르면, 상기 폴리실록산의 점도는 25℃에서 10,000 cP 내지 50,000 cP이다. 예를 들어 상기 폴리실록산의 점도는 25℃에서 10,000 cP 이상, 15,000 cP 이상, 20,000 cP 이상, 25,000 cP 이상, 또는 30,000 cP 이상일 수 있고, 또한 50,000 cP 이하, 45,000 cP 이하, 40,000 cP 이하, 또는 35,000 cP 이하일 수 있다. 상기 점도는 폴리실록산의 Brookfield 점도계로 측정된 값일 수 있다. 상기 점도 범위일 때, 전체 조성물의 점도가 바람직한 범위 내로 조절됨으로써 공정 도팅(dotting) 작업 중 막이 끌려 올라오거나 흘러서 생기는 문제를 개선하여 재현성 있는 구조를 얻는데 유리하다.According to one embodiment, the viscosity of the polysiloxane is 10,000 cP to 50,000 cP at 25°C. For example, the viscosity of the polysiloxane may be 10,000 cP or more, 15,000 cP or more, 20,000 cP or more, 25,000 cP or more, or 30,000 cP or more, and also 50,000 cP or less, 45,000 cP or less, 40,000 cP or less, or 35,000 cP or more at 25°C. may be below. The viscosity may be a value measured with a Brookfield viscometer of polysiloxane. When the viscosity is in the above range, the viscosity of the entire composition is adjusted within a preferred range, thereby improving the problem of the film being pulled up or flowing during the process dotting operation, thereby obtaining a reproducible structure.
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 무용제 타입으로 제조된다. 예를 들어 본 발명의 조성물 내의 용제의 함량이 4.0 중량% 미만이고, 구체적으로 3.0 중량% 미만, 2.0 중량% 미만, 또는 1.0 중량% 미만일 수 있다. 만약 용제 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 조성물을 이용한 공정 중에 용제의 증기에 의한 기포가 발생할 수 있으며, 균일한 모양의 패턴 형성이 어렵고 공정상 문제를 야기할 수 있다. 한편, 본 발명의 조성물 내에 포함될 수 있는 미량의 용제는 원재료의 합성 중 제거하지 못한 잔류 용제일 수 있다.The photocurable siloxane resin composition is prepared in a solvent-free type. For example, the content of the solvent in the composition of the present invention may be less than 4.0 wt%, specifically less than 3.0 wt%, less than 2.0 wt%, or less than 1.0 wt%. If the solvent content is out of the above range, bubbles may occur due to the vapor of the solvent during the process using the composition, and it may be difficult to form a uniformly shaped pattern and may cause problems in the process. On the other hand, a trace amount of the solvent that may be included in the composition of the present invention may be a residual solvent that cannot be removed during the synthesis of the raw material.
본 발명의 조성물은 용제를 사용하지 않는 반면, 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 사용하여 광산 발생제 등을 충분히 녹여 점도를 조절할 수 있다. While the composition of the present invention does not use a solvent, a diluent having a functional group that reacts with an acid is used to sufficiently dissolve a photoacid generator and the like to adjust the viscosity.
또한 상기 광경화성 실록산 수지 조성물의 점도는 이에 포함되는 폴리실록산 등의 성분의 점도에 의해서 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 광경화성 실록산 수지 조성물의 점도는 25℃에서 10,000 cP 이상, 15,000 cP 이상, 20,000 cP 이상, 25,000 cP 이상, 또는 30,000 cP 이상일 수 있고, 또한 50,000 cP 이하, 45,000 cP 이하, 40,000 cP 이하, 또는 35,000 cP 이하일 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 25℃에서 20,000 cP 내지 40,000 cP의 점도를 가질 수 있다. In addition, the viscosity of the photocurable siloxane resin composition may be affected by the viscosity of components such as polysiloxane included therein. For example, the viscosity of the photocurable siloxane resin composition may be 10,000 cP or more, 15,000 cP or more, 20,000 cP or more, 25,000 cP or more, or 30,000 cP or more, and also 50,000 cP or less, 45,000 cP or less, 40,000 cP or more at 25°C. or less, or 35,000 cP or less. As a specific example, the photocurable siloxane resin composition may have a viscosity of 20,000 cP to 40,000 cP at 25°C.
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 폴리실록산에 산과 반응하는 작용기를 도입하고, 경화 시간이 오래 걸리는 열산 발생제 대신 광산 발생제를 사용하여, 경화 시간을 단축하면서도 패턴 재현성 및 물성을 만족시킬 수 있다. 또한 상기 광경화성 실록산 조성물은 무용제 타입으로서 광에 의해 발생된 산이 촉매로 작용하여 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 백금 촉매를 사용하지 않아도 되므로 공정 중에 백금 흡착에 의한 변색 우려가 없다. 또한 상기 광경화성 실록산 조성물은 점도가 조절됨으로써, 기존의 조성물이 중력 방향으로의 열 흐름으로 인해 두께를 증가시키기 어려운 문제를 해결하고, 우수한 직경 대 두께비를 구현할 수 있다.The photocurable siloxane resin composition introduces a functional group that reacts with an acid to polysiloxane, and uses a photoacid generator instead of a thermal acid generator that takes a long curing time, thereby shortening the curing time and satisfying pattern reproducibility and physical properties. In addition, the photocurable siloxane composition is a solvent-free type, and the acid generated by light acts as a catalyst to shorten the process time, and since it does not need to use a platinum catalyst, there is no fear of discoloration due to platinum adsorption during the process. In addition, the photocurable siloxane composition has a viscosity controlled, so that it is difficult to increase the thickness of the conventional composition due to heat flow in the gravitational direction, and an excellent diameter-to-thickness ratio can be realized.
이하 광경화성 실록산 수지 조성물의 각 성분별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component of the photocurable siloxane resin composition will be described in detail.
(A) 폴리실록산(A) polysiloxane
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은, 산과 반응하는 작용기를 갖는 폴리실록산을 포함한다.The photocurable siloxane resin composition includes polysiloxane having a functional group that reacts with an acid.
일례로서 상기 폴리실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 평균 구조식을 가질 수 있다:As an example, the polysiloxane may have an average structural formula represented by the following Chemical Formula 1:
[화학식 1][Formula 1]
R1 pR2 qSiO(4-p-q)/2 R 1 p R 2 q SiO (4-pq)/2
상기 화학식 1에서, p 및 q는 1≤p+q≤3 및 0≤q 를 만족하고, p:q는 3:1 내지 1:0 이며, R1은 탄소수 2 내지 6의 환상에테르기를 포함하고, R2는 탄소수 6 내지 15의 아릴기 또는 아르알킬기를 포함한다.In Formula 1, p and q satisfy 1≤p+q≤3 and 0≤q, p:q is 3:1 to 1:0, and R 1 is a cyclic ether group having 2 to 6 carbon atoms, and , R 2 includes an aryl group or aralkyl group having 6 to 15 carbon atoms.
예를 들어 상기 화학식 1에서 p는 0.75 이상 또는 1 이상일 수 있고, 3 이하 또는 2.5 이하일 수 있다. q는 0 이상 또는 0.25 이상일 수 있고, 또한 0.75 이하 또는 0.5 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 1에서 p는 0.75 내지 3일 수 있고, q는 0 내지 0.75일 수 있다.For example, p in Formula 1 may be 0.75 or more or 1 or more, and 3 or less or 2.5 or less. q may be 0 or more or 0.25 or more, and may also be 0.75 or less or 0.5 or less. Specifically, in Formula 1, p may be 0.75 to 3, and q may be 0 to 0.75.
상기 환상에테르기는 탄소수 2 내지 6이면서 탄소 사슬 사이에 산소 원자를 포함할 수 있다. 상기 환상에테르기의 탄소수는 2 내지 6, 2 내지 5, 또는 2 내지 4일 수 있고, 산소 원자를 1개 내지 3개 포함할 수 있다. 상기 환상에테르기를 포함하는 R1의 구체적인 예로는 에폭시기, 글리시딜기, 글리시독시기, 글리시독시메틸, 글리시독시에틸, 글리시독시프로필, 3,4-에폭시사이클로헥실에틸 등을 들 수 있다.The cyclic ether group may have 2 to 6 carbon atoms and include an oxygen atom between carbon chains. The number of carbon atoms of the cyclic ether group may be 2 to 6, 2 to 5, or 2 to 4, and may include 1 to 3 oxygen atoms. Specific examples of R 1 including the cyclic ether group include an epoxy group, a glycidyl group, a glycidoxy group, glycidoxymethyl, glycidoxyethyl, glycidoxypropyl, 3,4-epoxycyclohexylethyl, and the like. .
상기 아릴기 또는 아르알킬기는 탄소수 6 내지 15이면서 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 상기 아릴기 또는 아르알킬기의 탄소수는 6 내지 15, 6 내지 12, 6 내지 10, 또는 6 내지 8일 수 있다. 상기 아릴기 또는 아르알킬기의 구체적인 예는 페닐, 벤질, 펜에틸, 톨릴, 나프틸, 나프틸메틸, 나프틸에틸 등을 포함할 수 있고, 이들은 하나 이상의 할로겐, 아미노, 알킬 등으로 치환되거나 비치환된 것일 수 있다.The aryl group or aralkyl group may have 6 to 15 carbon atoms and include an aromatic hydrocarbon. The carbon number of the aryl group or the aralkyl group may be 6 to 15, 6 to 12, 6 to 10, or 6 to 8. Specific examples of the aryl group or aralkyl group may include phenyl, benzyl, phenethyl, tolyl, naphthyl, naphthylmethyl, naphthylethyl, etc., which are unsubstituted or substituted with one or more halogen, amino, alkyl, etc. it may have been
상기 화학식 1에서 R1 및 R2의 몰비는 75:25 내지 100:0, 75:25 내지 90:10, 75:25 내지 80:20, 80:20 내지 100:0, 85:15 내지 100:0, 또는 80:20 내지 90:10일 수 있다.In Formula 1, a molar ratio of R 1 and R 2 is 75:25 to 100:0, 75:25 to 90:10, 75:25 to 80:20, 80:20 to 100:0, 85:15 to 100: 0, or 80:20 to 90:10.
구체적으로 상기 폴리실록산은 (a-1) 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도되는 구성단위, 및 (a-2) 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도되는 구성단위를 포함할 수 있다.Specifically, the polysiloxane may include (a-1) a structural unit derived from a silane compound including a cyclic ether group, and (a-2) a structural unit derived from a silane compound including an aryl group or an aralkyl group.
(a-1) 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도되는 구성단위(a-1) a structural unit derived from a silane compound containing a cyclic ether group
상기 구성단위 (a-1)은 환상에테르기를 포함하여, 산과의 반응을 통해 경화 시에 네트워크를 형성함으로써, 내구성 및 광학적 특성을 향상시키는 역할을 한다.The structural unit (a-1) includes a cyclic ether group, and serves to improve durability and optical properties by forming a network upon curing through a reaction with an acid.
상기 구성단위 (a-1)은 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도된다. 상기 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물은 아래 화학식 2a로 표시되는 1종 이상의 실란 화합물 또는 이의 가수분해물일 수 있다:The structural unit (a-1) is derived from a silane compound containing a cyclic ether group. The silane compound including the cyclic ether group may be at least one silane compound represented by Formula 2a below or a hydrolyzate thereof:
[화학식 2a][Formula 2a]
R1 aSi(OR3)4-a R 1 a Si(OR 3 ) 4-a
상기 화학식 2a에서, a는 1 내지 3의 정수이고, R1은 각각 탄소수 2 내지 6의 환상에테르기를 포함하고, R3는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.In Formula 2a, a is an integer of 1 to 3, R 1 each includes a cyclic ether group having 2 to 6 carbon atoms, and R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
상기 환상에테르기는 탄소수 2 내지 6이면서 탄소 사슬 사이에 산소 원자를 포함할 수 있다. 상기 환상에테르기의 탄소수는 2 내지 6, 2 내지 5, 또는 2 내지 4일 수 있고, 산소 원자를 1개 내지 3개 포함할 수 있다. 상기 환상에테르기를 포함하는 R1의 구체적인 예로는 에폭시기, 글리시딜기, 글리시독시기, 글리시독시메틸, 글리시독시에틸, 글리시독시프로필, 3,4-에폭시사이클로헥실에틸 등을 들 수 있다.The cyclic ether group may have 2 to 6 carbon atoms and include an oxygen atom between carbon chains. The number of carbon atoms of the cyclic ether group may be 2 to 6, 2 to 5, or 2 to 4, and may include 1 to 3 oxygen atoms. Specific examples of R 1 including the cyclic ether group include an epoxy group, a glycidyl group, a glycidoxy group, glycidoxymethyl, glycidoxyethyl, glycidoxypropyl, 3,4-epoxycyclohexylethyl, and the like. .
상기 알킬기는 탄소수가 1 내지 6이고, 예를 들어 1 내지 5, 1 내지 4, 또는 1 내지 3일 수 있다. 상기 알킬기의 구체적인 예는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실 등을 포함할 수 있다. The alkyl group may have 1 to 6 carbon atoms, for example, 1 to 5, 1 to 4, or 1 to 3 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group may include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, and the like.
상기 화학식 2a에서 a=0인 경우에는 4관능성 실란 화합물, a=1인 경우에는 3관능성 실란 화합물, a=2인 경우에는 2관능성 실란 화합물, a=3인 경우에는 1관능성 실란 화합물일 수 있다.In Formula 2a, when a=0, a tetrafunctional silane compound, when a=1, a trifunctional silane compound, when a=2, a bifunctional silane compound, and when a=3, a monofunctional silane It may be a compound.
상기 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물의 구체적인 예로는 3-글리시독시프로필-트리메톡시실란(γ-글리시독시프로필-트리메톡시실란), 3-글리시독시프로필-메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필-트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필-메틸디에톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸-트리메톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the silane compound containing the cyclic ether group include 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane (γ-glycidoxypropyl-trimethoxysilane), 3-glycidoxypropyl-methyldimethoxysilane, 3 -Glycidoxypropyl-triethoxysilane, 3-glycidoxypropyl-methyldiethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl-trimethoxysilane, etc. are mentioned.
상기 구성단위 (a-1)의 함량은, 상기 폴리실록산을 구성하는 구성단위의 총 몰수를 기준으로 51 내지 100 몰%일 수 있고, 바람직하게는 75 내지 100 몰%일 수 있다. 상기 함량 범위 내일 때 충분한 밀착성과 경도를 갖는데 유리하다.The content of the structural unit (a-1) may be 51 to 100 mol%, preferably 75 to 100 mol%, based on the total number of moles of the structural units constituting the polysiloxane. When it is within the above content range, it is advantageous to have sufficient adhesion and hardness.
(a-2) 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도되는 구성단위(a-2) a structural unit derived from a silane compound containing an aryl group or an aralkyl group
상기 구성단위 (a-2)는 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하여 굴절률을 증가시킴으로써 광 확산 특성을 향상시킬 수 있다.The structural unit (a-2) may include an aryl group or an aralkyl group to increase the refractive index, thereby improving light diffusion properties.
상기 구성단위 (a-2)는 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도된다. 상기 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물은 아래 화학식 2b로 표시되는 1종 이상의 실란 화합물 또는 이의 가수분해물일 수 있다:The structural unit (a-2) is derived from a silane compound containing an aryl group or an aralkyl group. The silane compound including an aryl group or an aralkyl group may be at least one silane compound represented by Formula 2b below or a hydrolyzate thereof:
[화학식 2b][Formula 2b]
R2 bSi(OR3)4-b R 2 b Si(OR 3 ) 4-b
상기 화학식 2b에서, b는 1 내지 3의 정수이고, R2는 각각 탄소수 6 내지 15의 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하고, R3는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.In Formula 2b, b is an integer of 1 to 3, R 2 is an aryl group or aralkyl group having 6 to 15 carbon atoms, respectively, and R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
상기 아릴기 또는 아르알킬기는 탄소수 6 내지 15이면서 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 상기 아릴기 또는 아르알킬기의 탄소수는 6 내지 15, 6 내지 12, 6 내지 10, 또는 6 내지 8일 수 있다. 상기 아릴기 또는 아르알킬기의 구체적인 예는 페닐, 벤질, 펜에틸, 톨릴, 나프틸, 나프틸메틸, 나프틸에틸 등을 포함할 수 있고, 이들은 하나 이상의 할로겐, 아미노, 알킬 등으로 치환되거나 비치환된 것일 수 있다.The aryl group or aralkyl group may have 6 to 15 carbon atoms and include an aromatic hydrocarbon. The carbon number of the aryl group or the aralkyl group may be 6 to 15, 6 to 12, 6 to 10, or 6 to 8. Specific examples of the aryl group or aralkyl group may include phenyl, benzyl, phenethyl, tolyl, naphthyl, naphthylmethyl, naphthylethyl, etc., which are unsubstituted or substituted with one or more halogen, amino, alkyl, etc. it may have been
상기 알킬기는 탄소수가 1 내지 6이고, 예를 들어 1 내지 5, 1 내지 4, 또는 1 내지 3일 수 있다. 상기 알킬기의 구체적인 예는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실 등을 포함할 수 있다.The alkyl group may have 1 to 6 carbon atoms, for example, 1 to 5, 1 to 4, or 1 to 3 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group may include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, and the like.
상기 구성단위 (a-2)의 구체적인 예로는 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디에톡시디페닐실란, 디메톡시디페닐실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, p-클로로페닐트리메톡시실란, p-브로모페닐트리메톡시실란, 디에톡시메틸페닐실란, 디메톡시메틸페닐실란, 트리에톡시톨릴실란, 1-나프틸트리메톡시실란, m-아미노페닐트리메톡시실란 등을 들 수 있다.Specific examples of the structural unit (a-2) include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diethoxydiphenylsilane, dimethoxydiphenylsilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, p -Chlorophenyltrimethoxysilane, p-bromophenyltrimethoxysilane, diethoxymethylphenylsilane, dimethoxymethylphenylsilane, triethoxytolylsilane, 1-naphthyltrimethoxysilane, m-aminophenyltrimethoxysilane and the like.
상기 구성단위 (a-2)의 함량은, 상기 폴리실록산을 구성하는 구성단위의 총 몰수를 기준으로 0 내지 49 몰%일 수 있고, 바람직하게는 0 내지 25 몰%일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 굴절률의 증가, 황색도(Y.I.) 수치 개선, UV 안정성 등에 유리하다. The content of the structural unit (a-2) may be 0 to 49 mol%, preferably 0 to 25 mol%, based on the total number of moles of the structural units constituting the polysiloxane. When within the above range, it is advantageous to increase the refractive index, improve the yellowness (Y.I.) value, UV stability, and the like.
폴리실록산의 제조 및 특성Preparation and properties of polysiloxanes
상기 예시한 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물, 및 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물을 조합하여 상기 폴리실록산의 제조에 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 2a의 실란 화합물, 및 상기 화학식 2b의 실란 화합물을 조합하여 상기 폴리실록산의 제조에 사용할 수 있다.A silane compound including the above-exemplified cyclic ether group and a silane compound including an aryl group or an aralkyl group may be combined and used in the preparation of the polysiloxane. Specifically, the silane compound of Formula 2a and the silane compound of Formula 2b may be combined to prepare the polysiloxane.
상기 폴리실록산을 제조하기 위해 이들 실란 화합물의 가수분해물 또는 이의 축합물을 얻는 조건은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 2a의 실란 화합물 및 상기 화학식 2b로 표시되는 실란 화합물을 필요에 따라서 에탄올, 2-프로판올, 아세톤, 초산부틸 등의 용제에 희석하고, 물 및 촉매로서의 산(염산, 초산, 질산 등) 또는 염기(암모니아, 트리에틸아민, 시클로헥실아민, 수산화테트라메틸암모늄 등)를 첨가한 후, 교반함으로써 목적하는 가수분해물 또는 이의 축합물을 얻을 수 있다.Conditions for obtaining a hydrolyzate of these silane compounds or a condensate thereof for preparing the polysiloxane are not particularly limited. For example, the silane compound of Formula 2a and the silane compound of Formula 2b are diluted in a solvent such as ethanol, 2-propanol, acetone, butyl acetate, etc. as needed, and water and an acid as a catalyst (hydrochloric acid, acetic acid, After adding nitric acid, etc.) or a base (ammonia, triethylamine, cyclohexylamine, tetramethylammonium hydroxide, etc.), the desired hydrolyzate or its condensate can be obtained by stirring.
상기 용제, 산 또는 염기 촉매의 종류나 양은 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 가수분해 중합반응은 20℃ 이하의 저온에서 진행할 수도 있고, 반응을 촉진시키기 위해 가열이나 환류를 이용할 수도 있다. The type or amount of the solvent, acid or base catalyst is not particularly limited. In addition, the hydrolysis polymerization reaction may proceed at a low temperature of 20° C. or less, and heating or reflux may be used to promote the reaction.
상기 실란 화합물의 종류, 농도, 반응 온도 등에 따라, 반응 시간은 조절할 수 있다. 예를 들어, 500 내지 50,000의 중량평균분자량을 갖는 축합물을 얻기 위해서는 15분 내지 30일의 반응 시간이 필요하나, 이에 한정되는 것은 아니다. Depending on the type, concentration, reaction temperature, etc. of the silane compound, the reaction time may be adjusted. For example, in order to obtain a condensate having a weight average molecular weight of 500 to 50,000, a reaction time of 15 minutes to 30 days is required, but is not limited thereto.
상기 폴리실록산의 중량평균분자량(Mw)은 2,000 내지 10,000, 바람직하게는 3,000 내지 5,000일 수 있다. 상기의 분자량 범위일 때, 무용제로 조성물을 제조 시에 바람직한 점도를 달성하는데 유리하다. The weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane may be 2,000 to 10,000, preferably 3,000 to 5,000. When the molecular weight is in the above range, it is advantageous to achieve a desired viscosity when preparing the composition without a solvent.
본 명세서에서 중량평균분자량은 겔 투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography; GPC, 테트라하이드로퓨란을 용출용매로 함)로 측정한 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량을 의미하며, 통상적으로 단위를 기재하지 않지만 g/mol 또는 Da의 단위를 갖는 것으로 이해해도 무방하다. In the present specification, the weight average molecular weight refers to the weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC, using tetrahydrofuran as an elution solvent), and although the unit is not usually described, g/mol Alternatively, it may be understood as having a unit of Da.
상기 폴리실록산 내의 용제를 제외한 고형분 함량은 96 중량% 내지 99.9 중량%일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 전체 조성물 내의 용제 함량을 바람직한 범위 내로 조절하여 무용제 타입으로 제조하는데 유리하다.The solid content excluding the solvent in the polysiloxane may be 96 wt% to 99.9 wt%. When it is within the above range, it is advantageous to prepare a solvent-free type by adjusting the solvent content in the entire composition within a preferred range.
상기 폴리실록산의 점도는 25℃에서 10,000 cP 내지 50,000 cP일 수 있다. 상기 점도는 폴리실록산의 Brookfield 점도계 측정 기준의 값일 수 있다. 상기 점도 범위일 때, 전체 조성물의 점도를 바람직한 범위 내로 조절할 수 있고, 공정 도팅(dotting) 작업 중 막이 끌려 올라오거나 흘러서 생기는 문제를 개선하여 재현성 있는 구조를 얻는데 유리하다.The viscosity of the polysiloxane may be 10,000 cP to 50,000 cP at 25°C. The viscosity may be a value based on a Brookfield viscometer measurement of polysiloxane. When the viscosity is in the above range, the viscosity of the entire composition can be adjusted within a preferred range, and it is advantageous to obtain a reproducible structure by improving the problem caused by the film being pulled up or flowing during the process dotting operation.
상기 폴리실록산의 함량은 상기 광경화성 실록산 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 70 내지 99 중량%일 수 있고, 바람직하게는 80 내지 95 중량%일 수 있다. 상기 함량은 용제를 제외한 함량을 기준으로 한 것일 수 있다. 상기 함량 범위에서 우수한 광학 특성과 높은 경화도를 갖는 구조를 얻는데 유리하다.The content of the polysiloxane may be 70 to 99 wt%, preferably 80 to 95 wt%, based on the total weight of the photocurable siloxane resin composition. The content may be based on the content excluding the solvent. It is advantageous to obtain a structure having excellent optical properties and a high degree of curing within the above content range.
(B) 광산 발생제(B) photoacid generator
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 광산 발생제를 포함한다.The photocurable siloxane resin composition includes a photoacid generator.
상기 광산 발생제(photoacid generator)는 광조사에 의해 산을 발생하여, 산과 반응하는 작용기를 갖는 폴리실록산을 가교시킨다.The photoacid generator generates an acid by irradiation with light to crosslink polysiloxane having a functional group that reacts with the acid.
또한 상기 광산 발생제는 가시광선, 자외선, 심자외선(deep-ultraviolet radiation)등에 의하여 경화될 수 있는 단량체들의 중합 반응을 개시하는 역할을 한다. In addition, the photoacid generator serves to initiate a polymerization reaction of monomers that can be cured by visible light, ultraviolet light, deep-ultraviolet radiation, and the like.
상기 광산 발생제의 예로는 오늄염 화합물, 할로겐 함유 화합물, 디아조케톤 화합물, 디아조메탄 화합물, 술폰 화합물, 술폰 에스테르 화합물, 술폰이미드 화합물 등을 들 수 있으나, 특별히 이에 한정되지는 않는다.Examples of the photoacid generator include an onium salt compound, a halogen-containing compound, a diazoketone compound, a diazomethane compound, a sulfone compound, a sulfone ester compound, and a sulfonimide compound, but are not particularly limited thereto.
상기 오늄염 화합물의 예로는 요오도늄염, 술포늄염, 포스포늄염, 디아조늄염, 피리디늄염 등을 들 수 있다. 상기 오늄염 화합물의 구체적인 예는 디페닐요오도늄 트리플레이트, 디페닐요오도늄 피렌술포네이트, 디페닐요오도늄 도데실벤젠술포네이트, 트리페닐술포늄 트리플레이트, 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 트리페닐술포늄 나프탈렌술포네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.Examples of the onium salt compound include an iodonium salt, a sulfonium salt, a phosphonium salt, a diazonium salt, and a pyridinium salt. Specific examples of the onium salt compound include diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoro It may include at least one selected from the group consisting of antimonate, and triphenylsulfonium naphthalenesulfonate.
상기 할로겐 함유 화합물의 예는 할로알킬기 함유 탄화수소 화합물, 할로알킬기 함유 복소환식 화합물 등을 들 수 있다. 상기 할로겐 함유 화합물의 구체적인 예로서는, 1,10-디브로모-n-데칸, 1,1-비스(4-클로로페닐)-2,2,2-트리클로로에탄, 페닐-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-메톡시페닐-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 스티릴-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 나프틸-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진 등을 포함할 수 있다.Examples of the halogen-containing compound include a haloalkyl group-containing hydrocarbon compound and a haloalkyl group-containing heterocyclic compound. Specific examples of the halogen-containing compound include 1,10-dibromo-n-decane, 1,1-bis(4-chlorophenyl)-2,2,2-trichloroethane, phenyl-bis(trichloromethyl) -s-triazine, 4-methoxyphenyl-bis(trichloromethyl)-s-triazine, styryl-bis(trichloromethyl)-s-triazine, naphthyl-bis(trichloromethyl)-s -It may contain triazine, etc.
상기 디아조메탄 화합물의 구체적인 예는 비스(트리플루오로메틸술포닐)디아조메탄, 비스(사이클로헥실술포닐)디아조메탄, 비스(페닐술포닐)디아조메탄 등을 포함할 수 있다.Specific examples of the diazomethane compound may include bis(trifluoromethylsulfonyl)diazomethane, bis(cyclohexylsulfonyl)diazomethane, bis(phenylsulfonyl)diazomethane, and the like.
상기 술폰 에스테르 화합물의 구체적인 예는 알킬술폰산 에스테르류, 할로알킬술폰산 에스테르류, 아릴술폰산 에스테르류, 이미노술포네이트류를 들 수 있다. 바람직한 술폰산 화합물의 구체예로서는, 벤조인토실레이트, 피로갈롤트리스트리플루오로메탄술포네이트, o-니트로벤질트리플루오로메탄술포네이트, o-니트로벤질 p-톨루엔술포네이트 등을 포함할 수 있다.Specific examples of the sulfone ester compound include alkylsulfonic acid esters, haloalkylsulfonic acid esters, arylsulfonic acid esters, and iminosulfonates. Specific examples of the preferred sulfonic acid compound include benzointosylate, pyrogallol trifluoromethanesulfonate, o-nitrobenzyltrifluoromethanesulfonate, o-nitrobenzyl p-toluenesulfonate, and the like.
상기 술폰이미드 화합물의 구체적인 예는 N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)숙신이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)프탈이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)바이사이클로[2.2.1]헵토-5-엔-2,3-디카복시이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)나프틸이미드 등을 포함할 수 있다.Specific examples of the sulfonimide compound include N-(trifluoromethylsulfonyloxy)succinimide, N-(trifluoromethylsulfonyloxy)phthalimide, N-(trifluoromethylsulfonyloxy) Diphenylmaleimide, N-(trifluoromethylsulfonyloxy)bicyclo[2.2.1]hepto-5-ene-2,3-dicarboxyimide, N-(trifluoromethylsulfonyloxy)naphthyl imides and the like.
상기 광산 발생제의 함량은 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 함량은 용제를 제외한 함량을 기준으로 한 것일 수 있다. 상기 함량 범위 내일 때, 조성물의 투명도와 같은 광학 특성 및 경화도를 높은 수준으로 구현하는데 유리하다. 구체적으로 상기 광산 발생제의 함량이 0.01 중량부 미만에서는 경화도가 부족할 수 있고, 10 중량부 초과에서 변색 내지 경화 중 수축에 의한 패턴내 갈라짐이 일어날 수 있다. 바람직하게는 상기 광산 발생제의 함량은 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부 기준으로 0.1 내지 6 중량부일 수 있다. The content of the photo-acid generator may be 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane content. The content may be based on the content excluding the solvent. When it is within the above content range, it is advantageous to realize optical properties such as transparency and curing degree of the composition at a high level. Specifically, if the content of the photo-acid generator is less than 0.01 parts by weight, the degree of curing may be insufficient, and if the content of the photo-acid generator is more than 10 parts by weight, discoloration or cracking in the pattern due to shrinkage during curing may occur. Preferably, the content of the photo-acid generator may be 0.1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane content.
또한 상기 광산 발생제의 함량은 상기 광경화성 실록산 수지 조성물의 용제를 제외한 총 함량을 기준으로 0.01 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.In addition, the content of the photo-acid generator may be 0.01 wt% to 10 wt% based on the total content excluding the solvent of the photocurable siloxane resin composition.
(C) 희석제(C) diluent
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은, 비용제 타입으로서 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 포함한다.The photocurable siloxane resin composition includes a diluent having a functional group that reacts with an acid as a non-solvent type.
상기 희석제는 공정 중 기화되지 않으면서 용제를 사용하지 않고도 광산 발생제를 균일하게 녹이는 역할을 한다.The diluent serves to uniformly dissolve the photo-acid generator without using a solvent without being vaporized during the process.
상기 희석제에서 산과 반응하는 작용기는 예를 들어 에폭시 또는 글리시딜과 같은 탄소수 2 내지 6의 환상에테르기일 수 있다. The functional group reacting with the acid in the diluent may be, for example, a cyclic ether group having 2 to 6 carbon atoms, such as epoxy or glycidyl.
예를 들어 상기 희석제는 에폭시기 또는 글리시딜기를 갖는 단량체일 수 있다. 구체적으로, 상기 희석제는 (3,4-에폭시시클로헥실)메틸(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트 및 알릴글리시딜에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 희석제는 (3,4-에폭시시클로헥실)메틸아크릴레이트, 또는 글리시딜메타크릴레이트일 수 있다.For example, the diluent may be a monomer having an epoxy group or a glycidyl group. Specifically, the diluent may be at least one selected from the group consisting of (3,4-epoxycyclohexyl)methyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate and allyl glycidyl ether. More specifically, the diluent may be (3,4-epoxycyclohexyl)methyl acrylate or glycidyl methacrylate.
상기 희석제의 함량은 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 함량은 용제를 제외한 함량을 기준으로 한 것일 수 있다. 상기 함량 범위 내일 때, 조성물의 직경 대 두께비(aspect ratio)와 패턴 재현성을 향상시키는데 유리하다. 구체적으로 상기 희석제의 함량이 0.01 중량부 미만에서는 광산 발생제가 균일하게 녹지 않을 수 있고, 10 중량부 초과에서는 조성물의 점도가 낮아져 직경 대 두께비를 저하시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 희석제의 함량은 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부 기준으로 0.1 내지 6 중량부일 수 있다. The content of the diluent may be 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane content. The content may be based on the content excluding the solvent. When it is within the above content range, it is advantageous to improve the diameter-to-thickness ratio (aspect ratio) and pattern reproducibility of the composition. Specifically, if the content of the diluent is less than 0.01 parts by weight, the photoacid generator may not be uniformly dissolved, and if it exceeds 10 parts by weight, the viscosity of the composition may be lowered, thereby reducing the diameter-to-thickness ratio. Preferably, the content of the diluent may be 0.1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane content.
구체적으로 상기 희석제의 함량은, 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 10 중량부이고, 상기 광산 발생제와 상기 희석제의 합계 함량 100 중량부를 기준으로 30 중량부 이상, 40 중량부 이상, 또는 50 중량부 이상일 수 있다.Specifically, the content of the diluent is 0.1 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane, 30 parts by weight or more, 40 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the total content of the photoacid generator and the diluent , or 50 parts by weight or more.
또한 상기 희석제의 함량은 상기 광경화성 실록산 수지 조성물의 용제를 제외한 함량을 기준으로 0.01 내지 10 중량%일 수 있다.In addition, the content of the diluent may be 0.01 to 10% by weight based on the content of the photocurable siloxane resin composition excluding the solvent.
(D) 접착 보조제(D) Adhesive Aids
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은, 필요에 따라, 기재층과의 접착성을 향상시키기 위해 접착 보조제를 추가로 포함할 수 있다.The photocurable siloxane resin composition may further include an adhesion aid to improve adhesion with the base layer, if necessary.
상기 접착 보조제는 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 아미노기, 머캅토기, 비닐기, 에폭시기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 반응성 그룹을 가질 수 있다. The adhesion aid may have at least one reactive group selected from the group consisting of a carboxyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an amino group, a mercapto group, a vinyl group, an epoxy group, and combinations thereof.
상기 접착 보조제의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 트리메톡시실릴벤조산, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-이소시아네이토프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, N-페닐아미노프로필트리메톡시실란 및 β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 잔막율을 향상시키면서 기재층과의 접착성이 좋은 γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 또는 N-페닐아미노프로필트리메톡시실란이 사용될 수 있다. The type of the adhesion aid is not particularly limited, but trimethoxysilylbenzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxy Silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, N-phenylaminopropyltrimethoxysilane and β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane At least one or more selected from the group consisting of may be used, and preferably γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethyl, which has good adhesion to the base layer while improving the remaining film rate Toxysilane or N-phenylaminopropyltrimethoxysilane may be used.
상기 접착 보조제의 함량은 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 함량은 용제를 제외한 함량을 기준으로 한 것일 수 있다. 상기 함량 범위 내일 때, 조성물의 접착성을 보다 향상시키는데 유리하다. 구체적으로 상기 접착 보조제의 함량이 0.01 중량부 미만에서는 기재층과의 접착력이 저하될 수 있고, 10 중량부 초과에서 경화도의 저하를 일으킬 수 있다. 바람직하게는 상기 접착 보조제의 함량은 상기 폴리실록산의 함량 100 중량부 기준으로 0.1 내지 3 중량부일 수 있다. The content of the adhesion aid may be 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane content. The content may be based on the content excluding the solvent. When it is within the above content range, it is advantageous to further improve the adhesiveness of the composition. Specifically, if the content of the adhesive aid is less than 0.01 parts by weight, the adhesive strength with the base layer may decrease, and if it exceeds 10 parts by weight, the degree of curing may decrease. Preferably, the content of the adhesion aid may be 0.1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polysiloxane content.
또한 상기 접착 보조제의 함량은 상기 광경화성 실록산 수지 조성물의 용제를 제외한 함량을 기준으로 0.01 내지 10 중량%일 수 있다.In addition, the content of the adhesion aid may be 0.01 to 10% by weight based on the content of the photocurable siloxane resin composition excluding the solvent.
이 외에도, 상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 산화방지제, 안정제 등의 기타의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition to this, the photocurable siloxane resin composition may further include other additives such as antioxidants and stabilizers within a range that does not reduce physical properties.
이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
제조예 1: 폴리실록산 A-1Preparation Example 1: Polysiloxane A-1
환류 냉각 장치가 갖추어진 반응기에 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란 58.6 중량부, 페닐트리메톡시실란 16.4 중량부, 순수 20 중량부, 및 테트라하이드로퓨란(THF) 5 중량부를 투입한 다음, 0.1 중량부의 옥살산 촉매 하에서 5시간 동안 격렬히 환류 교반하였다. 58.6 parts by weight of (3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane, 16.4 parts by weight of phenyltrimethoxysilane, 20 parts by weight of pure water, and 5 parts by weight of tetrahydrofuran (THF) were added to a reactor equipped with a reflux cooling device. Then, under 0.1 parts by weight of an oxalic acid catalyst, the mixture was vigorously refluxed and stirred for 5 hours.
반응액을 냉각 후에 상온(25℃) 및 최저압력 -760 mmHg 조건의 진공 오븐에서 물을 제거한 다음, 트레이로 옮겨 40℃에서 추가 감압 휘발하여 폴리실록산 A-1을 제조하였다.After cooling the reaction solution, water was removed in a vacuum oven at room temperature (25° C.) and a minimum pressure of -760 mmHg, and then transferred to a tray and further volatilized under reduced pressure at 40° C. to prepare polysiloxane A-1.
폴리실록산에 대해 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 중량평균분자량(Mw)을 측정하고, Brookfield 점도계로 점도를 측정하였으며, Volumetric KF 수분 결정법에 의해 수분 함유율을 측정하고 고형분 함량으로 환산하여 아래 표 1에 나타내었다.For polysiloxane, the weight average molecular weight (Mw) was measured by gel permeation chromatography (GPC), the viscosity was measured with a Brookfield viscometer, and the moisture content was measured by the Volumetric KF moisture determination method. it was
제조예 2 내지 9: 폴리실록산 A-2 내지 A-9Preparation Examples 2 to 9: Polysiloxanes A-2 to A-9
하기 표 1에 기재된 단량체의 함량비대로 상기 제조예 1의 절차를 반복하여 폴리실록산 A-2 내지 A-9을 제조하고, 중량평균분자량, 점도 및 고형분 함량을 나타내었다. 다만 폴리실록산 A-9는 합성 중에 불균일한 석출이 발생하였다.Polysiloxanes A-2 to A-9 were prepared by repeating the procedure of Preparation Example 1 according to the content ratio of the monomers shown in Table 1, and the weight average molecular weight, viscosity, and solid content were shown. However, non-uniform precipitation occurred during synthesis of polysiloxane A-9.
제조예 3: 아크릴 공중합체 A-10Preparation Example 3: Acrylic copolymer A-10
하기 표 2에 기재된 단량체의 함량비대로 상기 제조예 1의 절차를 반복하여 아크릴 공중합체 A-10을 제조하고, 중량평균분자량, 점도 및 고형분 함량을 나타내었다. Acrylic copolymer A-10 was prepared by repeating the procedure of Preparation Example 1 according to the content ratio of the monomers shown in Table 2, and the weight average molecular weight, viscosity and solid content were shown.
(cP @25℃)viscosity
(cP @25℃)
공중합체acryl
copolymer
함량(중량%)solid content
content (wt%)
(cP @25℃)viscosity
(cP @25℃)
MAA: 메타크릴산PMI: N-phenylmaleimide, STY: styrene, 4-HBAGE: 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether,
MAA: methacrylic acid
실시예 1Example 1
단계 1) 광경화성 실록산 수지 조성물의 제조Step 1) Preparation of photocurable siloxane resin composition
상기 제조예 1의 폴리실록산(A-1) 100 중량부에, 광산 발생제(B) 5.6 중량부를 희석제(C-1) 5.6 중량부로 희석시켜 투입하였다. 쉐이커를 이용하여 8시간 동안 혼합하여 액상인 실시예 1의 조성물을 제조하였다.To 100 parts by weight of the polysiloxane (A-1) of Preparation Example 1, 5.6 parts by weight of the photoacid generator (B) was diluted with 5.6 parts by weight of the diluent (C-1) and added. The liquid composition of Example 1 was prepared by mixing for 8 hours using a shaker.
단계 2) 광 디바이스용 구조체의 제조Step 2) Fabrication of a structure for an optical device
앞서 단계 1에서 제조된 조성물을, 피펫을 이용하여 미니 LED 칩이 장착된 인쇄회로기판(PCB) 위에 직경 약 3 mm 및 두께 500 ㎛ 이상의 작은 돔(dome) 형상으로 도포하였다. 이후 노광기(Heraeus Noblelight Benchtop Conveyor/UV-A 기준 강도 2500 mW)로 3 J/cm2의 노광량에서 12초간 노광하여 충분히 경화하여 렌즈 형태의 보호막을 형성하였다. 그 결과, PCB 상의 미니 LED 칩이 렌즈 형태의 보호막으로 둘러싸인 광 디바이스용 구조체를 얻었다.The composition prepared in step 1 above was applied in a small dome shape with a diameter of about 3 mm and a thickness of 500 μm or more on a printed circuit board (PCB) equipped with a mini LED chip using a pipette. After that, it was exposed for 12 seconds at an exposure dose of 3 J/cm 2 with an exposure machine (Heraeus Noblelight Benchtop Conveyor/UV-A standard intensity of 2500 mW) to sufficiently harden and form a protective film in the form of a lens. As a result, a structure for an optical device in which a mini LED chip on a PCB is surrounded by a protective film in the form of a lens was obtained.
실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 10Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 10
하기 표 3에 기재된 실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 10의 조성대로 상기 실시예 1의 단계 1의 절차를 반복하여 액상인 조성물을 제조하고, 수득한 조성물을 이용하여 실시예 1의 단계 2의 절차대로 광 디바이스용 구조체를 제조하였다.According to the composition of Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 10 described in Table 3 below, the procedure of Step 1 of Example 1 was repeated to prepare a liquid composition, and using the obtained composition, Step 2 of Example 1 A structure for an optical device was prepared according to the procedure of
시험예 1Test Example 1
상기 실시예 및 비교예의 단계 1에서 얻은 조성물에 대해 다음과 같은 시험을 수행하였다.The following tests were performed on the composition obtained in Step 1 of the Examples and Comparative Examples.
(1) 조성물의 점도 평가(1) Evaluation of the viscosity of the composition
조성물의 점도를 Brookfield 점도계로 25℃에서 측정하였다.The viscosity of the composition was measured at 25° C. with a Brookfield viscometer.
(2) 무용제 제조 평가(2) Evaluation of solvent-free manufacturing
조성물이 육안으로 관찰 시에 완전한 투명을 이루고 있는지 확인하였다. It was confirmed whether the composition was completely transparent when observed with the naked eye.
- O: 고형 물질이 육안으로 확인되지 않는 경우- O: When the solid material is not visually confirmed
- X: 고형 물질이 육안으로 확인되는 경우- X: When a solid material is visually confirmed
(3) 굴절률 평가(3) Refractive index evaluation
조성물에 대해 굴절률을 측정하였다. 그 결과 실시예 1 내지 7의 조성물의 굴절률은 모두 1.5 이상으로 측정되었다.The refractive index was measured for the composition. As a result, the refractive indices of the compositions of Examples 1 to 7 were all measured to be 1.5 or more.
시험예 2Test Example 2
상기 실시예 및 비교예의 단계 2에서 얻은 광 디바이스용 구조체의 보호막에 대해 다음과 같은 시험을 수행하였다.The following tests were performed on the protective film of the optical device structure obtained in step 2 of the above Examples and Comparative Examples.
(1) 기포 평가(1) Bubble evaluation
보호막 내부의 기포 존재 유무를 광학 현미경에 의해 확인하였다.The presence or absence of air bubbles inside the protective film was confirmed with an optical microscope.
- O : 기포가 관찰되지 않음- O: No bubbles are observed
- X : 기포가 관찰됨- X : Bubbles are observed
(2) 패턴 형태 확인(2) Check the pattern shape
보호막의 패턴 형태를 광학 현미경에 의해 확인하였다.The pattern shape of the protective film was confirmed by an optical microscope.
- O : 규칙적인 돔(dome)형- O: regular dome type
- X : 불규칙적인 돔형- X : Irregular dome shape
(3) 재현성 측정(3) Measurement of reproducibility
보호막 5개의 직경 및 두께를 버니어 켈리퍼스에 의해 측정하고, 직경 대 두께비(aspect ratio)를 산출하여 재현 정도를 확인하였다.The diameter and thickness of the five protective films were measured with a vernier caliper, and the reproducibility was confirmed by calculating an aspect ratio.
- O : 재현 가능- O: Reproducible
- X : 재현 불가능- X : Unreproducible
(4) 경화도 측정 (4) Hardening degree measurement
보호막의 최상단을 직각 방향으로 손톱으로 눌러, 손톱 자국의 유무와 보호막의 깨짐을 확인하였다. The uppermost end of the protective film was pressed with a nail in a right angle direction, and the presence or absence of nail marks and the breakage of the protective film were checked.
- O : 손톱으로 눌렀을 때 이상 없음- O: No abnormality when pressed with a fingernail
- X : 손톱으로 눌렀을 때 자국이 생기거나 깨짐- X : Marks or breaks when pressed with a fingernail
(5) 황색도(Y.I.) 측정(5) Measurement of yellowness (Y.I.)
보호막의 황색도(Y.I.)를 분광광도계(SD4000, NIPPON DENSHOKU사)에 의해 측정하였다. The yellowness (Y.I.) of the protective film was measured with a spectrophotometer (SD4000, manufactured by NIPPON DENSHOKU).
- O : Y.I.가 1.0 이하인 경우 (도 5a 참조)- O: when Y.I. is 1.0 or less (refer to FIG. 5a)
- X : Y.I.가 1.0 초과인 경우 (도 5b 참조)- X: when Y.I. is greater than 1.0 (refer to FIG. 5b)
(6) 직경 대 두께비(aspect ratio) 평가(6) Diameter to thickness ratio (aspect ratio) evaluation
도 2를 참조하여, 보호막의 직경(D) 및 두께(t)를 버니어켈리퍼스에 의해 측정하고, 이를 기초로 직경 대 두께비(D/t)를 계산하였다,Referring to FIG. 2, the diameter (D) and thickness (t) of the protective film were measured by vernier calipers, and the diameter-to-thickness ratio (D/t) was calculated based on this.
또한 아래 기준에 따라 직경 대 두께비를 평가하였다.In addition, the diameter-to-thickness ratio was evaluated according to the criteria below.
- O : 직경이 3.0±0.1 mm이면서 두께가 500 ㎛ 초과인 경우 (도 4a 참조)-O: When the diameter is 3.0±0.1 mm and the thickness is more than 500 μm (see Fig. 4a)
- △ : 직경이 3.0±0.1 mm이면서 두께가 200~500 ㎛인 경우- △: When the diameter is 3.0±0.1 mm and the thickness is 200~500 μm
- X : 직경이 3.0±0.1 mm이면서 두께가 200 ㎛ 미만인 경우 (도 4b 참조)- X: When the diameter is 3.0±0.1 mm and the thickness is less than 200 μm (refer to Fig. 4b)
상기 시험 결과를 하기 표에 정리하였다.The test results are summarized in the table below.
상기 시험 결과에서 보듯이, 실시예 1 내지 7에서 제조된 조성물은 비용제 타입의 희석제를 사용하여 용제 없이도 투명한 성상이 유지되고, 점도가 일정 범위 내로 조절되었으며 굴절률도 우수하였다. 또한 실시예 1 내지 7의 조성물은 제조 시에 폴리실록산에 산과 반응하는 작용기를 도입하고 광산 발생제를 사용하여, 경화 시간을 단축하면서도 패턴 재현성 및 물성을 만족시킬 수 있고, 백금 촉매를 사용하지 않아도 되므로 공정 중에 백금 흡착에 의한 변색 우려가 없다. 그에 따라 실시예 1 내지 7에서 조성물로부터 광경화를 거쳐 얻은 보호막은 기포가 없고 패턴 형태가 규칙적이고 재현성이 있으며 경화도가 우수하고 황색도가 낮음을 확인할 수 있었다. 특히 실시예 1 내지 7의 보호막은 직경 대 두께비가 우수하므로, 외부 열이나 수분으로부터 미니 LED 칩을 보호하는 역할 뿐만 아니라, 광확산 효과를 통해 LED 칩에서 유출되는 빛의 밝기나 명암비 등의 광학적 특성을 개선하는 역할도 할 수 있다.As can be seen from the test results, the compositions prepared in Examples 1 to 7 used a non-solvent-type diluent to maintain their transparent properties without a solvent, to have their viscosity controlled within a certain range, and to have excellent refractive index. In addition, the compositions of Examples 1 to 7 can satisfy pattern reproducibility and physical properties while reducing curing time by introducing a functional group that reacts with an acid to polysiloxane and using a photo-acid generator during manufacture, and does not require the use of a platinum catalyst. There is no fear of discoloration due to platinum adsorption during the process. Accordingly, it was confirmed that the protective film obtained through photocuring from the composition in Examples 1 to 7 had no air bubbles, had a regular and reproducible pattern shape, had an excellent degree of curing, and had a low yellowness. In particular, since the protective films of Examples 1 to 7 have an excellent diameter-to-thickness ratio, not only serve to protect the mini LED chip from external heat or moisture, but also optical characteristics such as brightness and contrast ratio of light emitted from the LED chip through the light diffusion effect It can also play a role in improving
이에 반해 비교예 1 내지 10에서 제조된 조성물은 본 발명의 바람직한 구성을 벗어나서(즉 폴리실록산의 점도가 일정 수준을 벗어나거나 아크릴계 바인더를 사용하거나 열산 발생제를 포함하거나 희석제에 산과 반응하는 작용기가 없거나 일정 함량 이상의 용제를 함유함으로써) 적어도 하나의 시험에서 저조하게 나타났다.On the other hand, the compositions prepared in Comparative Examples 1 to 10 deviate from the preferred configuration of the present invention (that is, the viscosity of polysiloxane is out of a certain level, uses an acrylic binder, contains a thermal acid generator, or the diluent does not have a functional group or react with acid. by containing more solvent) in at least one test.
10: 광 디바이스용 구조체,
100: 기재층,
200: 발광 소자,
300: 보호막,
301: 광경화성 실록산 수지 조성물,
D: 보호막의 직경,
t: 보호막의 두께.10: a structure for an optical device;
100: base layer, 200: light emitting device,
300: protective film, 301: photocurable siloxane resin composition,
D: the diameter of the protective film, t: the thickness of the protective film.
Claims (15)
상기 기재층 상에 형성된 발광 소자; 및
상기 발광 소자를 둘러싸는 보호막을 포함하는, 광 디바이스용 구조체로서,
상기 보호막은 광경화성 실록산 수지 조성물의 광경화물을 포함하고,
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은
(A) 산과 반응하는 작용기를 갖는 폴리실록산;
(B) 광산 발생제; 및
(C) 비용제 타입으로서 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 포함하고,
상기 폴리실록산의 점도가 25℃에서 10,000 cP 내지 50,000 cP이고,
상기 조성물 내의 용제의 함량이 4.0 중량% 미만인, 광 디바이스용 구조체.
base layer;
a light emitting device formed on the base layer; and
A structure for an optical device comprising a protective film surrounding the light emitting element,
The protective film includes a photocured material of a photocurable siloxane resin composition,
The photocurable siloxane resin composition is
(A) a polysiloxane having a functional group that reacts with an acid;
(B) a photoacid generator; and
(C) a diluent having a functional group that reacts with an acid as a non-solvent type;
The viscosity of the polysiloxane is 10,000 cP to 50,000 cP at 25 °C,
The content of the solvent in the composition is less than 4.0% by weight, a structure for an optical device.
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 25℃에서 20,000 cP 내지 40,000 cP의 점도를 갖는, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
The photocurable siloxane resin composition has a viscosity of 20,000 cP to 40,000 cP at 25° C., a structure for an optical device.
상기 보호막은 광을 확산시킬 수 있도록 렌즈 형태를 갖는, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
The protective film has a lens shape so as to diffuse light, a structure for an optical device.
상기 보호막은 아래 식 (1)을 만족하는, 광 디바이스용 구조체:
7.0 > D / t ... (1)
여기서 D는 상기 보호막의 직경(mm)이고, t는 상기 보호막의 두께(mm)이다.
4. The method of claim 3,
The protective film satisfies the following formula (1), a structure for an optical device:
7.0 > D/t... (1)
Here, D is the diameter (mm) of the passivation layer, and t is the thickness (mm) of the passivation layer.
상기 보호막은 1.5 이상의 굴절률을 갖는, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
The protective film has a refractive index of 1.5 or more, a structure for an optical device.
상기 폴리실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 평균 구조식을 갖는, 광 디바이스용 구조체:
[화학식 1]
R1 pR2 qSiO(4-p-q)/2
상기 화학식 1에서,
p 및 q는 1≤p+q≤3 및 0≤q 를 만족하고, p:q는 3:1 내지 1:0 이며,
R1은 탄소수 2 내지 6의 환상에테르기를 포함하고,
R2는 탄소수 6 내지 15의 아릴기 또는 아르알킬기를 포함한다.
The method of claim 1,
The polysiloxane has an average structural formula represented by the following formula (1), a structure for an optical device:
[Formula 1]
R 1 p R 2 q SiO (4-pq)/2
In Formula 1,
p and q satisfy 1≤p+q≤3 and 0≤q, p:q is 3:1 to 1:0,
R 1 includes a cyclic ether group having 2 to 6 carbon atoms,
R 2 includes an aryl group or an aralkyl group having 6 to 15 carbon atoms.
상기 폴리실록산은 (a-1) 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도되는 구성단위, 및 (a-2) 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물로부터 유도되는 구성단위를 포함하는, 광 디바이스용 구조체.
7. The method of claim 6,
The polysiloxane comprises (a-1) a structural unit derived from a silane compound containing a cyclic ether group, and (a-2) a structural unit derived from a silane compound containing an aryl group or an aralkyl group. .
상기 환상에테르기를 포함하는 실란 화합물은 아래 화학식 2a로 표시되는 1종 이상의 실란 화합물 또는 이의 가수분해물인, 광 디바이스용 구조체:
[화학식 2a]
R1 aSi(OR3)4-a
상기 화학식 2a에서,
a는 1 내지 3의 정수이고,
R1은 각각 탄소수 2 내지 6의 환상에테르기를 포함하고,
R3는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
8. The method of claim 7,
The silane compound including the cyclic ether group is at least one silane compound represented by the following formula (2a) or a hydrolyzate thereof, a structure for an optical device:
[Formula 2a]
R 1 a Si(OR 3 ) 4-a
In Formula 2a,
a is an integer from 1 to 3,
R 1 each contains a cyclic ether group having 2 to 6 carbon atoms,
Each R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
상기 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하는 실란 화합물은 아래 화학식 2b로 표시되는 1종 이상의 실란 화합물 또는 이의 가수분해물인, 광 디바이스용 구조체:
[화학식 2b]
R2 bSi(OR3)4-b
상기 화학식 2b에서,
b는 1 내지 3의 정수이고,
R2는 각각 탄소수 6 내지 15의 아릴기 또는 아르알킬기를 포함하고,
R3는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
8. The method of claim 7,
The silane compound including an aryl group or an aralkyl group is at least one silane compound represented by Formula 2b below or a hydrolyzate thereof, a structure for an optical device:
[Formula 2b]
R 2 b Si(OR 3 ) 4-b
In Formula 2b,
b is an integer from 1 to 3;
R 2 each includes an aryl group or an aralkyl group having 6 to 15 carbon atoms,
Each R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
상기 광산 발생제의 함량은,
상기 폴리실록산의 함량 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 10 중량부인, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
The content of the photo-acid generator is,
The content of the polysiloxane is 0.1 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight, a structure for an optical device.
상기 희석제의 함량은,
상기 폴리실록산의 함량 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 10 중량부이고, 상기 광산 발생제와 상기 희석제의 합계 함량 100 중량부를 기준으로 30 중량부 이상인, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
The content of the diluent is
The content of the polysiloxane is 0.1 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight, and 30 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the total content of the photoacid generator and the diluent.
상기 희석제는 에폭시기 또는 글리시딜기를 갖는 단량체인, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
The diluent is a monomer having an epoxy group or a glycidyl group, the optical device structure.
상기 발광 소자가 발광 다이오드(LED) 칩을 포함하는, 광 디바이스용 구조체.
The method of claim 1,
wherein the light emitting element comprises a light emitting diode (LED) chip.
상기 발광 소자에 광경화성 실록산 수지 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 광경화성 실록산 수지 조성물에 광을 조사하여 상기 발광 소자를 둘러싸는 보호막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 광경화성 실록산 수지 조성물은 (A) 산과 반응하는 작용기를 갖는 폴리실록산; (B) 광산 발생제; 및 (C) 비용제 타입으로서 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 포함하고, 상기 폴리실록산의 점도가 25℃에서 10,000 cP 내지 50,000 cP이고, 상기 조성물 내의 용제의 함량이 4.0 중량% 미만인, 광 디바이스용 구조체의 제조방법.
preparing a base layer and a light emitting device formed on the base layer;
applying a photocurable siloxane resin composition to the light emitting device; and
and irradiating light to the photocurable siloxane resin composition to form a protective film surrounding the light emitting device,
The photocurable siloxane resin composition includes (A) polysiloxane having a functional group that reacts with an acid; (B) a photoacid generator; and (C) a diluent having a functional group that reacts with an acid as a non-solvent type, wherein the viscosity of the polysiloxane is 10,000 cP to 50,000 cP at 25° C., and the content of the solvent in the composition is less than 4.0% by weight, a structure for an optical device manufacturing method.
(B) 광산 발생제; 및
(C) 비용제 타입으로서 산과 반응하는 작용기를 갖는 희석제를 포함하는 조성물이고,
상기 폴리실록산의 점도가 25℃에서 10,000 cP 내지 50,000 cP이고,
상기 조성물 내의 용제의 함량이 4.0 중량% 미만인, 광경화성 실록산 수지 조성물.(A) a polysiloxane having a functional group that reacts with an acid;
(B) a photoacid generator; and
(C) a composition comprising a diluent having a functional group that reacts with an acid as a non-solvent type,
The viscosity of the polysiloxane is 10,000 cP to 50,000 cP at 25 °C,
The content of the solvent in the composition is less than 4.0% by weight, the photocurable siloxane resin composition.
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