JP2017100439A - カバーウィンドウ、これを含む表示装置、及びカバーウィンドウの製造方法 - Google Patents

カバーウィンドウ、これを含む表示装置、及びカバーウィンドウの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】耐スクラッチ性が改善された高強度のカバーウィンドウ及びこれを含む表示装置を提供する。【解決手段】カバーウィンドウはプラスチック基板、プラスチック基板の第１面上に配置された第１ハードコーティング層、第１面と対向するプラスチック基板の第２面上に配置された第２ハードコーティング層、及び第１ハードコーティング層上に配置された機能性層を含む。また、第１ハードコーティング層は第１面上に配置された第１有機無機複合層及び第１面及び第１有機無機複合層の間に配置された第１有機層を含み、第２ハードコーティング層は第２面上に配置された第２有機無機複合層及び第２面及び第２有機無機複合層の間に配置された第２有機層を含んで、耐スクラッチ性を改善することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、カバーウィンドウと、これを含む表示装置及びカバーウィンドウの製造方法に関する。より詳細にはハードコーティング層を含むプラスチックカバーウィンドウとその製造方法及びプラスチックカバーウィンドウを有する表示装置に関する。
映像情報を提供するために多様な形態の表示装置が使用されており、例えば、液晶表示装置ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示装置ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電界効果表示装置ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電気泳動表示装置（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）等が使用されている。
このような表示装置は画像を表示する表示モジュールと表示モジュールを保護するカバーウィンドウとを含む。カバーウィンドウは表示装置の外面を構成し、同時にタッチ面を提供する。
最近では、プラスチック素材を使用して作られたカバーウィンドウに対する開発がなされている。しかし、タッチスクリーン機能を有する表示装置の場合、カバーウィンドウ表面に手又はペンのような鋭い道具が頻繁に接触することになり、これによってカバーウィンドウ表面にスクラッチが容易に発生する問題が生じている。
韓国登録特許第１０−１０５８３９５号公報 韓国登録特許第１０−１１６８０７３号公報 韓国登録特許第１０−０８５２５６１号公報 韓国登録特許第１０−０７９００５１号公報
本発明の目的は、耐スクラッチ性が改善された高強度のカバーウィンドウ及びこれを含む表示装置を提供することにある。
また、本発明は、耐スクラッチ性が改善されたカバーウィンドウの製造方法を提供することを目的とする。
一実施形態は、プラスチック基板、前記プラスチック基板の第１面上に配置された第１ハードコーティング層、前記第１面と対向する前記プラスチック基板の第２面上に配置された第２ハードコーティング層、及び前記第１ハードコーティング層上に配置された機能性層を含むカバーウィンドウを提供する。前記カバーウィンドウの一実施形態で、前記第１ハードコーティング層は、前記第１面上に配置された第１有機無機複合層、及び前記第１面及び前記第１有機無機複合層の間に配置された第１有機層を含み、前記第２ハードコーティング層は、前記第２面上に配置された第２有機無機複合層、及び前記第２面及び前記第２有機無機複合層の間に配置された第２有機層を含むことができる。
前記第１有機層及び前記第２有機層は、ウレタンアクリレートを含むことができる。
前記第１有機無機複合層及び前記第２有機無機複合層は、アクリレート系の化合物、前記アクリレート系の化合物に分散された無機粒子、及びポリジメチルシロキサンを含むことができる。
前記無機粒子は、シリコン酸化物、ジルコニウム酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、ニオブ酸化物及びグラスビードからなされた群から選択される少なくともいずれか一つを含むことができる。
前記機能性層は、パーフルオロポリエーテルを含むことができる。
前記第１有機無機複合層及び前記機能性層の間にプライマ層をさらに含むことができる。
前記プライマ層は、シラン系カップリング剤及びイソシアナートを含むことができる。
前記第１有機層又は前記第２有機層の厚さは、１０μｍ以上２０μｍ以下である。
前記第１有機無機複合層又は前記第２有機無機複合層の厚さは、１０μｍ以上２０μｍ以下である。
前記プラスチック基板は、平坦部及び前記平坦部のエッジから曲げられた少なくとも１つの曲面部を含むことができる。
他の実施形態は、表示モジュール、前記表示モジュールを収納するハウジング、及び前記表示モジュール上に配置されたカバーウィンドウを含む表示装置を提供する。一実施形態の表示装置で、前記カバーウィンドウは、プラスチック基板、前記プラスチック基板の第１面上に配置された第１ハードコーティング層、前記第１面と対向する前記プラスチック基板の第２面上に配置された第２ハードコーティング層、及び前記第１ハードコーティング層上に配置された機能性層を含むことができる。前記第１ハードコーティング層は、前記第１面上に配置された第１有機無機複合層及び前記第１面及び前記第１有機無機複合層の間に配置された第１有機層を含み、前記第２ハードコーティング層は、前記第２面上に配置された第２有機無機複合層及び前記第２面及び前記第２有機無機複合層の間に配置された第２有機層を含むことができる。
前記第１有機層及び前記第２有機層は、ウレタンアクリレートを含むことができる。
前記第１有機無機複合層及び前記第２有機無機複合層は、アクリレート系の化合物、前記アクリレート系の化合物に分散された無機粒子、及びポリジメチルシロキサンを含むことができる。
前記第１有機無機複合層及び前記機能性層の間にプライマ層をさらに含むことができる。
前記表示モジュールと前記カバーウィンドウとの間に接着部材をさらに含むことができる。
前記表示モジュールは、平面領域及び前記平面領域のエッジから曲げられた少なくとも１つの曲面領域を含み、前記プラスチック基板は、前記表示モジュールの前記平面領域に対応する平坦部及び前記少なくとも１つの曲面領域に対応する少なくとも１つの曲面部を含むことができる。
他の実施形態は、プラスチック基板の第１面上に第１有機層を形成し、前記第１面と対向する前記プラスチック基板の第２面上に第２有機層を形成し、前記第１有機層上に第１有機無機複合層を形成し、前記第２有機層上に第２有機無機複合層を形成し、及び前記第１有機無機複合層上に機能性層を形成する、カバーウィンドウの製造方法を提供する。
前記機能性層は、前記第１有機無機複合層上にさらにプライマ層を形成することができる。
前記第１有機層及び前記第２有機層は、ウレタンアクリレートを含むことができる。
前記第１有機無機複合層及び前記第２有機無機複合層は、アクリレート系の化合物、前記アクリレート系の化合物に分散された無機粒子、及びポリジメチルシロキサンを含むことができる。
前記第１有機層を形成する段階と前記第２有機層を形成する段階は、同時に遂行されることができる。
前記第１有機層を形成する段階と前記第２有機層を形成する段階とは、第１コーティング組成物を前記プラスチック基板に提供する段階、前記提供された第１コーティング組成物を熱処理する段階、及び前記第１コーティング組成物を紫外線硬化する段階を含むことができる。
前記第１コーティング組成物を前記プラスチック基板に提供する段階は、前記第１コーティング組成物をディップコーティング方法に提供してもよい。
前記第１有機無機複合層を形成する段階と前記第２有機無機複合層を形成する段階とは同時に遂行されることができる。
前記第１有機無機複合層を形成する段階と前記第２有機無機複合層を形成する段階とは、第２コーティング組成物を前記第１有機層及び前記第２有機層上に提供する段階、前記提供された第２コーティング組成物を熱処理する段階、及び前記第２コーティング組成物を紫外線硬化する段階を含むことができる。
前記第２コーティング組成物は、アクリレート系の化合物、無機粒子、及びポリジメチルシロキサンを含み、前記アクリレート系の化合物と前記無機粒子との重量比は、５：５乃至８：２である。
前記ポリジメチルシロキサンは、前記アクリレート系の化合物と前記無機粒子との全体重量を基準に０．２重量％以上０．６重量％以下に含むことができる。
前記機能性層を形成する段階は、機能性コーティング組成物を前記第１有機無機複合層上に提供する段階、及び前記提供された機能性コーティング組成物を熱硬化する段階を含むことができる。
一実施形態のカバーウィンドウは有機層及び有機無機複合層を含む２層構造のハードコーティング層をプラスチック基板上に配置して改善された耐スクラッチ性を有することができる。
また、一実施形態の表示装置は有機層及び有機無機複合層を有するカバーウィンドウを含んで表示装置の表面品質を改善することができる。
また、一実施形態のカバーウィンドウの製造方法によってプラスチック基板の両側に２層構造のハードコーティング層を形成して耐スクラッチ性が優れたカバーウィンドウを提供することができる。
本発明の一実施形態による表示装置の斜視図である。 図１のＩ−Ｉ’に対応する表示装置の断面図である。 図１に図示された表示装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示モジュールの断面図である。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウの断面図である。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウの断面図である。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウの製造方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態において、有機無機複合層の断面を概略的に示した図面である。 本発明の一実施形態において、有機無機複合層の断面画像である。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウに対する耐スクラッチ性の評価結果を示したグラフである。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウに対する耐スクラッチ性の評価結果を示したグラフである。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウに対する耐スクラッチ性の評価結果を示したグラフである。 本発明の一実施形態に係るカバーウィンドウに対する耐スクラッチ性の評価結果を示したグラフである。
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができ、特定な実施形態を図面に例示して本文で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定な開示形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むこととして理解されるべきである。
各図面を説明しながら、類似な参照符号を類似な構成要素に対して使用した。添付された図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して図示したことである。第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないながら、第１構成要素は第２構成要素と称することができ、類似に第２構成要素も第１構成要素と称することができる。単数の表現は、文脈上に明確に異なりに意味しない限り、複数の表現を含む。
本明細書で、“含む”又は“有する”等の用語は、明細書の上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組合したことが存在することを指定しようとすることであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品又はそれらを組合したことの存在又は付加可能性を予め排除しないこととして理解しなければならない。また、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“上に”あるとする場合、これは他の部分の“直ちに上に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。反対に層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“下に”あるとする場合、これは、他の部分の“直ぐ下に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による有機発光素子に対して説明する。
図１は一実施形態による表示装置ＤＤの斜視図である。図２は図１のＩ−Ｉ’に対応する表示装置ＤＤの断面図である。図３は図１に図示された表示装置ＤＤの分解斜視図である。
図１では本発明の一実施形態にスマートフォンに適用されることができる表示装置ＤＤを図示した。しかし、実施形態はこれに限定されなく、本発明の一実施形態による表示装置ＤＤはテレビジョン、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ、自動車ナビゲーションユニット、ゲーム機、音響電子装置、ウェアラブル機器（Ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）、カメラ等のような電子装置に適用される。また、羅列された電子装置は単なる実施形態として提示されたことであって、本発明の概念から逸脱しない限り、他の電子装置にも採用されることができることは勿論である。
図１に図示されたように、表示装置ＤＤは画像が表示される表示領域ＤＡ（又は表示部分）と画像が表示されない非表示領域ＮＤＡ（又は非表示部分）とを含む。本実施形態で、“表示領域ＤＡと非表示領域ＮＤＡ”という用語は画像表示可能／不可能に区分される複数個の領域（又は部分）に表示装置ＤＤを定義したことである。図１では表示領域ＤＡを囲んで配置される非表示領域ＮＤＡを例示的に図示したが、実施形態はこれに限定されなく、非表示領域ＮＤＡは表示領域ＤＡの一側に配置されてもよい。また、非表示領域ＮＤＡは、省略されることもあり得る。
図１を参照すると、表示装置ＤＤは、平面の表示領域を有する平面領域ＦＡと平面領域のエッジから曲げられた少なくとも１つの曲面領域ＳＡ１及びＳＡ２とを含む。本実施形態で、“平面領域ＦＡと曲面領域ＳＡ”という用語は形状に区分される複数個の領域（又は部分）に表示装置ＤＤを定義したことである。
表示装置で、平面領域ＦＡは、例えばスマートフォンで主画像が前面に表示される部分に該当する。また、曲面領域は主画像又は副画像が側面に表示される部分に該当する。
本実施形態では平面領域のエッジ部の両側で曲げられた２つの曲面領域を含む表示装置を例示的に図示した。しかし、表示装置の一実施形態はこれに限定されなく、表示装置は平面領域のみを含むか、或いは平面領域と平面領域の一側で曲げられた１つの曲面領域とを含んでもよい。
表示装置の平面領域ＦＡは第１方向軸ＤＲ１と第２方向軸ＤＲ２とが定義する面と平行である。平面領域ＦＡの法線方向は、第３方向軸ＤＲ３を示す。図面上で、第３方向軸ＤＲ３は各部材の前面と背面とを区分する基準軸に該当する。平面領域ＦＡの一側から曲げられた第１曲面領域ＳＡ１は、第１方向軸ＤＲ１、第２方向軸ＤＲ２、及び第３方向軸ＤＲ３と交差する第４方向軸ＤＲ４にイメージを表示する領域に該当する。また、平面領域ＦＡの他の一側から曲げられた第２曲面領域ＳＡ２は、第５方向軸ＤＲ５に画像を表示する領域に該当する。この時、第４方向軸ＤＲ４と第５方向軸ＤＲ５とは、第３方向軸ＤＲ３を基準に対称となる。但し、表示領域を説明するために上述した前記第１乃至第５方向軸ＤＲ１乃至ＤＲ５が示す方向は、相対的な概念として他の方向に変換されてもよい。
図２の図を参照すれば、表示装置ＤＤは、カバーウィンドウＣＷ、表示モジュールＤＭ、及びハウジングＨＵＳを含む。カバーウィンドウＣＷは、表示装置ＤＤの前面を構成する。カバーウィンドウＣＷは、表示装置ＤＤで使用者の情報入力のための入力面／タッチ面／表示面を提供する。図２では表示されてないが、カバーウィンドウＣＷはプラスチック基板、第１ハードコーティング層、第２ハードコーティング層及び機能性層を含んで提供されてもよい。カバーウィンドウＣＷに対しては以後、図５および図６に対する説明で詳細に説明する。
表示モジュールＤＭは画像を生成し、カバーウィンドウが配置される前面に生成された画像を提供する。表示モジュールはハウジングＨＵＳに収納されて配置される。
図２では、表示モジュールＤＭとカバーウィンドウＣＷとがハウジングＨＵＳに収納されて配置されることに図示されているが、実施形態はこれに限定されない。例えば、ハウジングＨＵＳは表示モジュールＤＭを収納し、カバーウィンドウＣＷは表示モジュールの前面をカバーしてハウジング上に配置される。また、図面に図示されてないが、カバーウィンドウＣＷと表示モジュールＤＭとの間又は表示モジュールＤＭとハウジングＨＵＳとの間には光学透明接着部材（図示せず）が配置される。
図２の表示装置で、第１曲面領域ＳＡ１は第４方向軸ＤＲ４に画像を表示し、第２曲面領域ＳＡ２は第５方向軸ＤＲ５に画像を表示する。
図３の図示を参照すれば、カバーウィンドウＣＷは表示装置ＤＤの平面領域ＦＡ、及び曲面領域ＳＡ１、及びＳＡ２の各々に対応する平坦部ＦＡ−Ｗと曲面部ＳＡ−Ｗ１、ＳＡ−Ｗ２とを含む。即ち、図３の実施形態でカバーウィンドウは平坦部と曲面部とを含むベンディング形状を有する。また、図面に図示されてないが、一実施形態のカバーウィンドウは平坦部のみを含むフラットな形状であるか、或いは平坦部及び片側に曲面部を含む形状を有する。
表示モジュールＤＭは、表示領域ＤＡ−Ｄと非表示領域ＮＤＡ−Ｄとを含む。表示領域ＤＡ−Ｄと非表示領域ＮＤＡ−Ｄとは表示装置ＤＤの表示領域と非表示領域とを定義する。表示領域ＤＡ−Ｄは表示装置ＤＤの平面領域ＦＡ、第１曲面領域ＳＡ１、及び第２曲面領域ＳＡ２に対応する平面表示領域ＤＡ−Ｆ、第１側面表示領域ＤＡ−Ｓ１、及び第２側面表示領域ＤＡ−Ｓ２を含む。
図３に図示されたように、カバーウィンドウＣＷに結合される前の表示モジュールＤＭはフラットな部材である。表示モジュールＤＭは、フレキシブルな性質を有することができ、ハウジングＨＵＳに収納される形態又はカバーウィンドウと結合される形態にしたがって変形された形状を有することができる。カバーウィンドウＣＷに結合された結果にしたがって、表示モジュールＤＭは平面領域ＤＡ−Ｆと側面領域ＤＡ−Ｓ１、ＤＡ−Ｓ２とに区分される。表示モジュールＤＭは表示装置ＤＤの表示領域ＤＡと非表示領域ＮＤＡとに対応する表示領域ＤＡ−Ｄと非表示領域ＮＤＡ−Ｄとを含む。表示領域ＤＡ−Ｄには画素が配置され、非表示領域ＮＤＡ−Ｄには画素が配置されないことがあり得る。表示領域ＤＡ−Ｄを囲む非表示領域ＮＤＡ−Ｄを例示的に図示したが、非表示領域ＮＤＡ−Ｄは表示領域ＤＡ−Ｄに一側のみに配置されてもよい。
ハウジングＨＵＳは表示装置ＤＤの平面領域ＦＡ、第１側面領域ＳＡ１、及び第２側面領域ＳＡ２に対応する平面領域ＦＡ−Ｈ、第１側面領域ＳＡ−Ｈ１、及び第２側面領域ＳＡ−Ｈ２を含む。本発明の一実施形態で、ハウジングＨＵＳは全体的にフラットな形状を有してもよい。図３では一体形ハウジングＨＵＳを例示的に図示したが、ハウジングＨＵＳは互いに結合される複数個の部分を含む。また、本発明の一実施形態で、ハウジングＨＵＳは省略することができ、複数個のブラケットに代替されることができる。
図４は本発明の一実施形態による表示モジュールの断面図である。表示モジュールは表示パネルＤＰ及び機能性部材を含む。表示パネルＤＰはフレキシブルな表示パネルであって、例えば有機発光表示パネル（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）、電子インキ表示パネル（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）、エレクトロ・ウェッティング表示パネル（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）、電気泳動表示パネル（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）等であってもよい。
機能性部材は保護フィルムＰＦ、タッチセンシングユニットＴＳＵ、及び光学部材ＬＦの中で少なくともいずれか一つを含む。しかし、実施形態はこれに制限されなく、表示モジュールは提示された部材、その以外に追加の機能性部材をさらに含む。機能性部材の各々はフレキシブルな性質を有する。保護フィルムＰＦは外部の衝撃から表示パネルＤＰを保護する。光学部材ＬＦは偏光子、光学リターダ等を含む。タッチセンシングユニットＴＳＵはその種類が制限されなく、静電容量方式、電磁気誘導方式のタッチセンシングユニットであってもよい。
表示パネルＤＰ、保護フィルムＰＦ、タッチセンシングユニットＴＳＵ、及び光学部材ＬＦは光学透明接着部材ＯＣＡを通じて結合される。また、実施形態はこれに制限されなく、機能性部材の中でいずれか１つの部材は隣接する機能性部材上に直接形成される。例えば、偏光子は表示パネルＤＰとタッチセンシングユニットＴＳＵとの中でいずれか１つの一面上にコーティングされることができ、タッチセンシングユニットＴＳＵの電極と配線とは表示パネルＤＰに一体化される。
図５及び図６は一実施形態のカバーウィンドウの断面図である。図５は平坦部のみを含むカバーウィンドウの断面図であり、図６は平坦部及び曲面部を含むカバーウィンドウの断面図である。例えば、図６のカバーウィンドウは図３の表示装置の斜視図でＩＩ−ＩＩ’に対応する断面図である。
図５及び図６のカバーウィンドウはプラスチック基板ＳＵＢ、プラスチック基板の第１面上に配置される第１ハードコーティング層ＨＣ−１、プラスチック基板の第２面上に配置される第２ハードコーティング層ＨＣ−２を含む。例えば、プラスチック基板ＳＵＢの第１面はプラスチック基板の上部面に表示装置で映像が提供される面に対応することである。プラスチック基板ＳＵＢの第２面はプラスチック基板の下部面であってもよい。
プラスチック基板ＳＵＢは高分子材質で形成される。例えば、プラスチック基板ＳＵＢはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリメチルメタアクリレートＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネートＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリエチレンナフタレートＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリ塩化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）又はこれらの組合でなされる。しかし、一実施形態に使用されるプラスチック基板の材質は提示された高分子物質に限定されなく、表示装置の表示モジュールで提供される画像を使用者に提供できる光学的な透明性を有する材質であれば、制限無しで使用されることができる。
例えば、一実施形態のカバーウィンドウＣＷはプラスチック基板ＳＵＢとしてポリカーボネートＰＣを使用する。ポリカーボネートプラスチック基板は優れた透明性を有し、高い強度と表面硬度とを有する。
カバーウィンドウＣＷはプラスチック基板ＳＵＢの両面にハードコーティング層を含む。プラスチック基板ＳＵＢの上部面である第１面上に配置される第１ハードコーティング層ＨＣ−１は第１有機層ＯＬ−１と第１有機無機複合層ＩＬ−１とを含む。プラスチック基板ＳＵＢの下部面である第２面上に配置される第２ハードコーティング層ＨＣ−２は第２有機層ＯＬ−２と第２有機無機複合層ＩＬ−２とを含む。
第１ハードコーティング層ＨＣ−１で、第１有機無機複合層ＩＬ−１はプラスチック基板の第１面上に配置され、プラスチック基板の第１面と第１有機無機複合層ＩＬ−１との間に第１有機層ＯＬ−１が配置される。また、第２ハードコーティング層ＨＣ−２で第２有機無機複合層ＩＬ−２がプラスチック基板の第２面上に配置され、プラスチック基板の第２面と第２有機無機複合層ＩＬ−２との間に第２有機層ＯＬ−２が配置される。
即ち、図５及び図６を参照すれば、一実施形態のカバーウィンドウＣＷで第１ハードコーティング層ＨＣ−１と第２ハードコーティング層ＨＣ−２とはプラスチック基板ＳＵＢを基準にして互いに対称となるように配置される。例えば、第１ハードコーティング層ＨＣ−１と第２ハードコーティング層ＨＣ−２とは互いに同一な物質で構成されるか、或いは同一の厚さに形成されることができる。即ち、第１有機層ＯＬ−１と第２有機層ＯＬ−２とは同一な物質で構成され、同一の厚さを有するように配置される。また、第１有機無機複合層ＩＬ−１と第２有機無機複合層ＩＬ−２も互いに同一な物質に構成され、同一の厚さに形成される。
一実施形態でのように、カバーウィンドウでプラスチック基板を基準に両面に対称となるようにハードコーティング層を配置することによって、高温や高温高湿等の過酷な条件でカバーウィンドウのねじれやコーティング層の遊離現象を減らすことができ、信頼性の問題を改善することができる。
第１有機層ＯＬ−１と第２有機層ＯＬ−２との各々は、プラスチック基板の第１面と第２面上とに隣接して配置される。第１有機層と第２有機層とはアクリレート（Ａｃｒｙｌａｔｅ）系の化合物で形成される。例えば、第１有機層と第２有機層とは、ウレタンアクリレート（Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ａｃｒｙｌａｔｅ）を含んで形成される。第１有機層又は第２有機層は、プラスチック基板と第１有機無機複合層との間又はプラスチック基板と第２有機無機複合層との間に配置されてストレスバッファ（ｓｔｒｅｓｓ ｂｕｆｆｅｒ）層の役割を有する。
第１有機層ＯＬ−１又は第２有機層ＯＬ−２は１０μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有する。第１有機層及び第２有機層の厚さが１０μｍ未満である場合、表面硬度を改善する効果を示さないこともあり得る。また、２０μｍより大きい厚さに形成される場合、膜層のストレスが増加し、弾性が低下し容易に割れることができる。また、光学的な特性においても有機層の厚さが厚くなるほど、色味が、黄色味がかる（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ）。具体的に第１有機層及び第２有機層は、１０μｍ以上１５μｍ以下の厚さで良好な表面硬度と光学特性とを有する。
第１有機無機複合層ＩＬ−１は、第１有機層ＯＬ−１上に配置される。第２有機無機複合層ＩＬ−２は、第２有機層ＯＬ−２上に配置される。第１有機無機複合層及び第２有機無機複合層は、有機物及び無機粒子がブレンディングされた混合コーティング組成物から形成される。この時、有機物はアクリレート系の化合物を含み、無機粒子は無機酸化物を含む。
有機物は、アクリレート系の化合物、ポリウレタン系の化合物、又はエポキシ系の化合物の中で少なくとも１つ又はこれらの組合から形成される。例えば、第１及び第２有機無機複合層はウレタンアクリレートを含む。
無機粒子に含まれる無機酸化物は、シリコン酸化物ＳｉＯ２、ジルコニウム酸化物ＺｒＯ２、アルミニウム酸化物Ａｌ２Ｏ３、タンタル酸化物Ｔａ２Ｏ５、ニオブ酸化物Ｎｂ２Ｏ５、ＮｂＯ２及びグラスビードからなされた群から選択される少なくともいずれか一つである。
無機粒子は、羅列された無機酸化物の単一種類又はこれらの混合物の形態に提供される。また、無機粒子は多様な形態に提供されて有機無機複合層を形成する。例えば、シリコンオキサイドは、ＳｉＯ２パーティクル、ＳｉＯ２パーティクルがコロイド状態に分散されたＳｉＯ２ゾル（Ｓｏｌ）又は中空形状を有するＳｉＯ２の形態として提供される。
第１及び第２有機無機複合層で有機物であるアクリレート化合物と無機粒子は、５：５乃至８：２の重量比率に混合されて提供される。アクリレート化合物と無機粒子とを全て含むことによって、第１及び第２有機無機複合層は表面硬度を改善しながらも、外部の衝撃に対する衝撃吸収性を有して容易に割れないハードコーティング層を形成する。
また、第１有機無機複合層と第２有機無機複合層とは、ポリジメチルシロキサンＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｏｘａｎｅ）を含む。例えば、第１有機無機複合層と第２有機無機複合層とはウレタンアクリレート、ＳｉＯ２及びポリジメチルシロキサンを含んで形成される。
ポリジメチルシロキサンＰＤＭＳはアクリレート系の化合物と無機粒子を含んで構成された有機無機複合層に分散されて配置される。また、ポリジメチルシロキサンＰＤＭＳは主に有機無機複合層の表面層（又はスキン層）に隣接して配置される。
図８Ａは、カバーウィンドウの有機無機複合層の一部分を簡略に示した図面である。図８Ｂはカバーウィンドウの有機無機複合層の一部分の断面写真であり、透過電子顕微鏡ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）画像を示したことである。
例えば、図８Ａ及び図８Ｂは第１有機無機複合層を示したことである。有機無機複合層に対する図８Ａ乃至８ｂで仮想の点線で区分される有機無機複合層の表面部ＩＬ−Ｔにポリジメチルシロキサンが主に配置される。即ち、ポリジメチルシロキサンは有機無機複合層の中心部ＩＬ−Ｄより表面部ＩＬ−Ｔに主に配置される。図８Ａ及び図８Ｂに示したようにポリジメチルシロキサンが有機無機複合層の表面に主に配置されることによってハードコーティング層の摩擦係数を減少させてハードコーティング層表面のスリップ（Ｓｌｉｐ）性を増加させる。
図８Ａを参照する時、ポリジメチルシロキサンは有機無機複合層の主に表面層に配置されることができ、ポリジメチルシロキサンが主に配置される部分の厚さｔＩＬ−Ｔは２０ｎｍ乃至５０ｎｍである。これは有機無機複合層の全体厚さｔＩＬの１０％乃至２０％の範囲に該当する。
有機無機複合層で無機粒子ＩＬ−Ｐは、有機無機複合層の全体で分散されて配置される。無機粒子は球形の形状を有することができるが、実施形態がこれに限定されることではない。無機粒子の平均大きさは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。図８Ｂの画像で、無機粒子の平均大きさはおよそ２０ｎｍ程度である。
第１有機無機複合層と第２有機無機複合層とは１０μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有する。第１有機無機複合層と第２有機無機複合層との厚さが１０μｍ未満である場合、表面硬度を改善する効果が十分ではない。また、２０μｍより大きい厚さに形成される場合、弾性が低下されて容易に割れる問題が発生する。例えば、２０μｍより厚く有機無機複合層が形成される場合、脆性（ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ）が増加することによって、ボールドロップ（ｂａｌｌ ｄｒｏｐｐｉｎｇ）実験等で破壊剛性が低下する。また、光学的特性においても有機無機複合層の厚さが厚くなる場合、色味が黄色味がかる（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ）。具体的に第１有機無機複合層と第２有機無機複合層とは、１５μｍ以上２０μｍ以下の厚さで良好な表面硬度及び脆性と光学特性を有する。
第１ハードコーティング層ＨＣ−１の上には機能性層ＡＦＬが配置される。機能性層ＡＦＬは、指紋防止コーティング層（Ａｎｔｉ−Ｆｉｎｇｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）、汚染防止コーティング層（Ａｎｔｉ−Ｆｏｕｌｉｎｇ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）、反射防止コーティング層（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）、眩しさ防止コーティング層（Ａｎｔｉ−Ｇｌａｒｅ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）、及びハードコーティング層（Ｈａｒｄ−Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）の中で少なくともいずれか１つ以上を含む。例えば、一実施形態のカバーウィンドウで機能性層ＡＦＬは、指紋防止コーティング層であってもよく、指紋防止コーティング層である機能性層ＡＦＬは、パーフルオロポリエーテル（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）を含んで形成される。
機能性層ＡＦＬは、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する。機能性層が２０ｎｍ厚さより薄く形成される場合、耐スクラッチ性が低下する。また、機能性層が５０ｎｍ厚さより厚く形成される場合、ヘイズ現像が生じてカバーウィンドウの光学特性が低下する。
図５及び図６に図示された一実施形態のカバーウィンドウで第１ハードコーティング層ＨＣ−１と機能性層ＡＦＬとの間には、プライマ層ＰＬをさらに含む。プライマ層ＰＬは、機能性層ＡＦＬと第１ハードコーティング層ＨＣ−１との間の結合力を高める接着補助層であってもよい。
一実施形態で、プライマ層ＰＬはシラン系カップリング剤（ｓｉｌａｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ）及びイソシアナート（ｉｓｓｏｃｙａｎａｔｅ）を含む。例えば、プライマ層ＰＬは第１ハードコーティング層ＨＣ−１のポリジメチルシロキサンを含む第１有機無機複合層ＩＬ−１とパーフルオロポリエーテルを含む機能性層ＡＦＬとの間に配置されて機能性層と第１有機無機複合層との間の結合強度を改善する。
プライマ層ＰＬは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有する。プライマ層が１０ｎｍ厚さより薄く形成される場合、接着補助層としての機能が低下し、機能性層との結合力を弱化する。また、プライマ層が３０ｎｍより厚く形成される場合、ヘイズ現像が生じ、光学特性が低下する。
図６は、図５のカバーウィンドウＣＷ−１の構成をそのまま含み、但し、カバーウィンドウの形状において差異点を有する。図６のカバーウィンドウＣＷ−２は、上述した図３に図示された表示装置のカバーウィンドウＣＷに対応する。
図６において、カバーウィンドウＣＷ−２は、プラスチック基板ＳＵＢ、プラスチック基板の第１面上に配置された第１ハードコーティング層ＨＣ−１、プラスチック基板の第２面上に配置された第２ハードコーティング層ＨＣ−２を含む。第１ハードコーティング層ＨＣ−１上にプライマ層ＰＬと機能性層ＡＦＬとを含む。また、第１ハードコーティング層ＨＣ−１と第２ハードコーティング層ＨＣ−２の各々は、第１有機層ＯＬ−１及び第１有機無機複合層ＩＬ−１と、第２有機層ＯＬ−２及び第２有機無機複合層ＩＬ−２とを含む。
各層の構成物質及び機能は、上述した図５のカバーウィンドウの構成と同一であり、以下では形状の差異に対するのみについて説明する。
図６のカバーウィンドウＣＷ−２は、平坦部と曲面部からを含むプラスチック基板を含む。即ち、一実施形態で、プラスチック基板ＳＵＢは、平坦部ＦＡ−Ｗと平坦部のエッジから曲げられた少なくとも１つの曲面部ＳＡ−Ｗ１、ＳＡＷ−２とを含む。
また、第１ハードコーティング層ＨＣ−１と第２ハードコーティング層ＨＣ−２とはプラスチック基板ＳＵＢの形状に沿って均一な厚さを有して配置される。機能性層ＡＦＬ及びプライマ層ＰＬも、プラスチック基板ＳＵＢの形状に沿って形成される。
図７は一実施形態のカバーウィンドウの製造方法を示したフローチャートである。一実施形態のカバーウィンドウの製造方法は、プラスチック基板上に第１有機層を形成する段階Ｓ１１０、プラスチック基板上に第２有機層を形成する段階Ｓ２１０、第１有機無機複合層を形成する段階Ｓ１３０、第２有機無機複合層を形成する段階Ｓ２３０、プライマ層を形成する段階Ｓ３００、及び機能性層を形成する段階Ｓ４００を含む。
一実施形態で、プライマ層を形成する段階Ｓ３００は省略されてもよい。この場合、機能性層は第１有機無機複合層上に直接形成される。
第１有機層はプラスチック基板の第１面上に形成され、第２有機層はプラスチック基板の第２面上に形成される。第１面と第２面との各々は、プラスチック基板の上部面と下部面であってもよい。第１有機無機複合層は第１有機層上に形成される。第２有機無機複合層は第２有機層上に形成される。また、第１有機無機複合層上にプライマ層が形成され、プライマ層上に機能性層が形成される。
プラスチック基板上に第１有機層を形成する段階Ｓ１１０と第２有機層を形成する段階Ｓ２１０とは同時に遂行されることができる。図面に図示されてないが、プラスチック基板上に第１有機層及び第２有機層を形成する段階Ｓ１１０、Ｓ２１０はプラスチック基板上に第１コーティング組成物を提供する段階、第１コーティング組成物を熱処理する段階、及び熱処理の後に第１コーティング組成物に紫外線を照射して光硬化する段階を含むことができる。
第１コーティング組成物はプラスチック基板の上部面及び下部面のすべてに提供される。第１コーティング組成物はアクリレート系の化合物を含む。第１コーティング組成物は有機溶媒に溶解されたアクリレート化合物である。例えば、有機溶媒はメタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、メチルエチルケトンＭＥＫ（ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、及びイソプロパノールアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）を含む混合有機溶媒である。アクリレート化合物はウレタンアクリレートを含む。また、第１コーティング組成物は光開始剤（ｐｈｏｔｏ ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を含む。
第１コーティング組成物は、多様なコーティング方法を利用してプラスチック基板上に提供される。例えば、第１コーティング組成物はディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）法により、プラスチック基板上に提供される。ディップコーティング法を利用して第１コーティング組成物はプラスチック基板の上部面と下部面とに同時に提供される。以後、コーティングされた第１コーティング組成物を熱処理して溶媒を揮発させる。例えば、熱処理は６０℃の温度でなされる。続いて、紫外線を照射してアクリレート化合物を硬化して第１有機層及び第２有機層を形成する。
第１有機無機複合層を形成する段階Ｓ１３０と第２有機無機複合層を形成する段階Ｓ２３０とは同時に遂行されることができる。第１有機層上に第１有機無機複合層を形成する段階Ｓ１３０及び第２有機層上に第２有機無機複合層を形成する段階Ｓ２３０は第２コーティング組成物を提供する段階、第２コーティング組成物を熱処理する段階、及び熱処理の後に第２コーティング組成物に紫外線を照射して光硬化する段階を含む。
第２コーティング組成物は、溶媒にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）を含み、溶媒に溶解された固形分にアクリレート系の化合物である有機物と無機粒子とを含み、また、ポリジメチルシロキサンを含む。
第２コーティング組成物で、固形分は溶媒全体重量に対して６０重量％乃至７０重量％に含まれる。第２コーティング組成物で、アクリレート系の化合物と無機粒子とは５：５乃至８：２の重量比率に混合されて含まれる。例えば、第２コーティング組成物は固形分にウレタンアクリレートとＳｉＯ２粒子とを含み、ウレタンアクリレートとＳｉＯ２粒子とは６：４の重量比率に含まれる。
また、第２コーティング組成物でアクリレート系の化合物と無機粒子との全体重量を１００にする時、ポリジメチルシロキサンはアクリレート系の化合物及び無機粒子１００重量を基準に０．２重量％乃至０．６重量％に含まれる。
ポリジメチルシロキサンが第２コーティング組成物に含まれるようにすることでハードコーティング層の摩擦係数を減少させてカバーウィンドウ表面のスリップ性を改善する。これにしたがって、カバーウィンドウの耐スクラッチ性が向上される。但し、ポリジメチルシロキサンが０．２重量％未満に第２コーティング組成物に含まれる場合、耐スクラッチ性の改善効果が現れないこともあり得る。また、ポリジメチルシロキサンが０．６重量％を超過して含まれる場合、ハードコーティング層上に形成される機能性層の接着力を低下させる。
無機粒子は無機酸化物粒子である。無機粒子は例えば、パウダ形態又は液体媒質の中の無機粒子が分散されたゾル（ｓｏｌ）形態に提供される。
無機粒子は、球形であり、実質的に単分散である大きさ分布又は単分散分布を有する複数の粒子を混合して得られた多分散分布を有する。例えば、無機粒子の平均大きさは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。無機粒子の大きさが５０ｎｍ超過する場合、第２コーティング組成物で均一に分散させることができない。また、無機粒子の平均大きさが１０ｎｍ未満である場合には、ハードコーティング層で表面硬度の改善効果が低下する。第２コーティング組成物は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の無機粒子を含むことにより、ハードコーティング層の表面硬度を改善しながらも、ハードコーティング層が光学的な透明性を有するようにする。
第２コーティング組成物は、多様なコーティング方法を利用して第１及び第２有機層上に提供することができ、例えば、第２コーティング組成物はディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）法により、第１及び第２有機層上に提供することができる。
提供された第２コーティング組成物は、熱処理工程及び紫外線照射工程を経て第１有機無機複合層と第２有機無機複合層とを形成する。例えば、熱処理工程は６０℃の温度でなされる。熱処理工程で、第２コーティング組成物の溶媒を揮発させた後、紫外線を照射してアクリレート化合物を光硬化することによって、第１有機無機複合層及び第２有機無機複合層を形成する。
第１有機無機複合層及び第２有機無機複合層を形成した後に、第１有機無機複合層上にプライマ層を形成する段階Ｓ３００とプライマ層上に機能性層を形成する段階Ｓ４００とが続く。また、一実施形態のカバーウィンドウ製造方法で第１有機無機複合層上にプライマ層を形成する段階Ｓ３００は省略される。この場合、第１有機無機複合層上に機能性層が直接的に形成される。
プライマ層は第１有機無機複合層上に形成され、シラン系カップリング剤とイソシアナートとを含むプライマ物質をコーティングして形成される。プライマ層は湿式コーティング方法に提供される。プライマ層を形成する段階の前に第１ハードコーティング層にプラズマ前処理工程が追加されることができる。プラズマ前処理工程が追加される場合、第１ハードコーティング層に対するプライマ層の結合強度が改善される。湿式コーティング方法に提供されたプライマ物質は、熱硬化工程を経てプライマ層が形成される。
プライマ層上には機能性層が形成される。また、プライマ層が形成されない場合には第１有機無機複合層上に機能性層が形成される。機能性層は湿式コーティング方法に形成される。例えば、機能性層はスプレーコーティング法により形成される。
機能性層を形成する段階Ｓ４００は、機能性コーティング組成物を提供する段階と機能性コーティング組成物を熱硬化する段階とを含む。機能性コーティング組成物組成物はパーフルオロポリエーテルを含む。
例えば、機能性コーティング組成物はスプレーコーティング法により、プライマ層上に提供される。また、機能性コーティング組成物を提供する前にプライマ層にプラズマ前処理工程が追加される。プラズマ前処理工程が追加されてプライマ層と機能性層との間の接着強度を改善する。
湿式コーティング法であるスプレーコーティング法より形成された機能性コーティング組成物を熱硬化して機能性層を形成する。熱硬化工程は６０℃温度で進行される。上述したように、機能性層を湿式コーティング法によって形成することによって、Ｅ−Ｂｅａｍ等を利用して乾式方法に機能性層を形成する場合に比べて層の厚さを厚く形成する。したがって、湿式コーティング方法に機能性層を厚く形成することによって機能性層の下部に形成されたハードコーティング層を保護する機能が強化される。また、湿式コーティング法によってプライマ層と機能性層とを形成することによって第１ハードコーティング層の化学的結合を形成することができて各層の界面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）での接着強度を高めることができる。
以下では、図５で図示された積層構造を有する一実施形態のカバーウィンドウの製造方法及び一実施形態の製造方法によって提供されたカバーウィンドウの特性に対して具体的に説明する。しかし、実施例で説明されるカバーウィンドウとカバーウィンドウの製造方法とは１つの例示であり、実施形態の範囲を限定することではない。
＜カバーウィンドウの製造＞
洗浄工程を経てクリーニングされたポリカーボネートのプラスチック基板に第１コーティング組成物をディップコーティング方式に提供する。第１コーティング組成物はメタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、メチルエチルケトンＭＥＫ（ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）及びイソプロパノールアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）を含む混合有機溶媒にウレタンアクリレートと光開始剤を混合したことである。
第１コーティング組成物がコーティングされたポリカーボネート基板を６０℃で３分間熱処理して第１コーティング組成物に含まれた溶媒を揮発させる。以後、３６５ｎｍの中心波長を有する紫外線を照射して第１コーティング組成物のウレタンアクリレートを光硬化させて第１有機層及び第２有機層を形成した。紫外線硬化の後の形成された第１有機層及び第２有機層の最終的な厚さは、各々１０μｍである。
次に、第１有機層と第２有機層上に第２コーティング組成物とをディップコーティング方式に提供する。第２コーティング組成物は溶媒にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）を含み、ウレタンアクリレート、ＳｉＯ２粒子、及びポリジメチルシロキサンを含む。また、追加的に光開始剤を含む。第２コーティング組成物をコーティングした後にプラスチック基板を６０℃で３分間熱処理して溶媒を揮発させる。以後、３６５ｎｍの中心波長を有する紫外線を照射して第１有機無機複合層及び第２有機無機複合層を形成した。この時、第１有機無機複合層及び第２有機無機複合層の厚さの各々は１５μｍである。
第１有機無機複合層上にプライマ物質をコーティングした。プライマ物質はシランカップリング剤とイソシアナートとを含む。プライマ物質コーティングの後に６０℃で１０分間熱処理した。熱硬化の後に形成されたプライマ層は２０ｎｍの厚さを有する。
プライマ層上に指紋防止コーティング層を形成する。パーフルオロポリエーテルを含むコーティング物質をスプレーコーティング法で提供し、６０℃で６０分間熱硬化して指紋防止コーティング層を形成する。形成された指紋防止コーティング層は５０ｎｍの厚さを有する。
上述した製造方法によってポリカーボネートをプラスチック基板とし、プラスチック基板の両側に層構造のハードコーティング層を有する一実施形態のカバーウィンドウを製作した。一実施形態のカバーウィンドウは片側に指紋防止コーティング層を有する。また、指紋防止コーティング層のハードコーティング層の間にプライマ層を含むようにして指紋防止コーティング層のハードコーティング層の結合強度を改善した。
＜一実施形態のカバーウィンドウの評価＞
上述した製造方法によって製造されたカバーウィンドウに対してウィンドウ表面の耐スクラッチ性を評価した。耐スクラッチ性は、振動に対する耐磨耗性を測定して評価した。耐磨耗性実験は、レスラー（ＲOＳＬＥＲ）社の振動耐磨耗試験機を使用した。
耐磨耗性の評価は、耐磨耗試験前後においてカバーウィンドウの色差（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）値で評価した。色差値が小さいほど、耐スクラッチ性が優れたことに示す。評価結果において、“ガラス（Ｇｌａｓｓ）対比性能（％）”は、ガラス基板の性能を１００であるとした時、実施形態の相対的な物性値を示す。即ち、振動耐磨耗試験の後のガラス基板の色差値を１００にする時、これに対する実施形態のカバーウィンドウの色差値の比率を“ガラス対比性能（％）”として表示した。
＜１．一実施形態のカバーウィンドウの耐スクラッチ性の評価＞
表１は図９に図示されたグラフの実施例及び比較例の構成を示す。実施例及び比較例でカバーウィンドウは２つの層を有するハードコーティング層のプライマ層及び機能性層を含むように構成した。下の表１で、有機層は一実施形態のカバーウィンドウで第１有機層又は第２有機層を示し、有機無機複合層は第１有機無機複合層又は第２有機無機複合層を示す。
実施例１−１乃至実施例１−４及び比較例１−１乃至比較例１−２のカバーウィンドウは、上述したカバーウィンドウの製造方法を用いて製作した。但し、有機層については実施例１−１の場合、ウレタンアクリレートを含む有機層で構成し、実施例１−２乃至実施例１−４ではアクリレート／ＳｉＯ２／ポリジメチルシロキサンＰＤＭＳを含むことで製造条件を変えて製造した。
また、実施例１−２乃至実施例１−４は、有機無機複合層でのウレタンアクリレートとＳｉＯ２混合比率とを変更して製造した。比較例１−１は、実施例１−１と比較して機能性層の厚さのみ変更して、他の条件は同様に製作した。実施例１−１では、機能性層の厚さを２０ｎｍとして、比較例１−１では機能性層の厚さを１０ｎｍとした。比較例１−２は、他の条件は実施例１−１と同一であり、機能性層の構成物質を変更した。比較例１−２では、Ａｌ２Ｏ３を含む機能性層を形成した。
図９を参照すると、実施例１−１の場合、振動耐磨耗時間の経過に関わらず、耐スクラッチ性が最も優れていた。特に、１０分の振動耐磨耗実験時間の間にはガラスを利用するカバーウィンドウと比較して７０％水準の耐スクラッチ性を示した。即ち、実施例１−２乃至実施例１−４でのように有機層にアクリレート／ＳｉＯ２／ＰＤＭＳを含む場合に比べて、実施例１−１でのように有機層を、ウレタンアクリレートを含むように形成した場合に耐スクラッチ性が優れていることが分かる。
また、実施例１−１と比較例１−１との結果を比較した場合、同一のハードコーティング層の構成を有する場合においても機能性層の厚さが２０ｎｍよりも小さい比較例１−１で耐スクラッチ性が低下していることが分かる。
また、実施例１−１と比較例１−２とを比較すれば、機能性層にパーフルオロポリエーテルを含む場合、耐スクラッチ性が優れたことが分かる。
したがって、実施例１−１の場合のようにハードコーティング層が有機層／有機無機複合層の２層構造を有するようにし、有機無機複合層上にパーフルオロポリエーテルを含む機能性層を２０ｎｍ以上に配置する場合においてカバーウィンドウが優れた耐スクラッチ性を有することが分かる。
また、２つの層に構成されるハードコーティング層の構造においても、ウレタンアクリレートを有機層に含むようにする構造のカバーウィンドウ実施形態とすることで、改善された耐スクラッチ性を示した。
表２は一実施形態において、ハードコーティング層の有機層の厚さ変化にしたがうカバーウィンドウの物性を評価した結果である。実施例１−１Ａ乃至実施例１−１Ｄのカバーウィンドウの構造は、上述した表１の実施例１−１の構成と同一とした。但し、実施例１−１Ａ乃至実施例１−１Ｄは有機層の厚さのみ変更して物性値を評価した。
表２で、ＹＩは“Ｙｅｌｌｏｗ ｉｎｄｅｘ”にカバーウィンドウの光学的特性の中で色味の変化を評価する項目で黄色度に該当する。黄色度ＹＩが大きいほど、黄色がかった状態に該当するので、光学的特性が低下している判断することができる。
反射率と透過率との光学的特性においては有機層の厚さ変化に関わらず、類似な値を示した。しかし、膜付着力の黄色度ＹＩは有機層の厚さが厚くなるほど、低下した。したがって、ハードコーティング層において、有機層は１０μｍ乃至２０μｍの厚さに形成される場合、良好な物性値を示すことが分かる。
＜２．有機無機複合層のＰＤＭＳ含量にしたがう一実施形態のカバーウィンドウの耐スクラッチ性の評価＞
表３は図１０のグラフに図示された実施形態で有機無機複合層の構成を示す。固形分含量は有機無機複合層を形成する第２コーティング組成物で溶媒に対する固形分の含量比率を示す。実施例で固形分はウレタンアクリレート／ＳｉＯ２／ＰＤＭＳを含む。ＰＤＭＳ含量はウレタンアクリレートとＳｉＯ２との全体重量を１００であるとする時、ＰＤＭＳの重量の比率を示した。
図１０の結果を参照すると、固形分が６４％である実施例２−３及び実施例２−４である時、同一のＰＤＭＳ含量で固形分が６０％又は７０％である場合に比べて相対的に優れた耐スクラッチ性を示した。また、固形分の含量が６４％に同一の実施例２−３と実施例２−４とを比較すすると、ＰＤＭＳ含量が０．４０ｗｔ％である場合は、０．１８ｗｔ％である場合に比べて耐スクラッチ性が優れていた。
一方、固形分含量が６０％である実施例２−５及び実施例２−６の耐スクラッチ性が、固形分含量が７０％である実施例２−１乃至実施例２−２に比べて優れていた。
したがって、一実施形態で、有機無機複合層を形成する第２コーティング組成物は固形分含量が６０％乃至７０％の範囲内で良好な耐スクラッチ性を有するハードコーティング層を形成することが分かる。
＜３．機能性層のコーティング方式によるカバーウィンドウの物性の評価＞
表４は図１１のグラフに図示された実施例及び比較例の構成及び耐スクラッチ性の評価結果を示す。実施例は、機能性層を湿式コーティング方式に形成し、比較例は機能性層を乾式コーティング方式に形成した。
実施例３−１乃至３−４では、機能性層である指紋防止コーティング層を５０ｎｍ厚さに形成した。プライマ層は１０ｎｍ又は２０ｎｍの厚さになるように形成した。実施例３−１と実施例３−２とは、ハードコーティング層を１つの単一層として構成し、実施例３−３と実施例３−４とはハードコーティング層を２つの層として構成した。実施例３−１と実施例３−２において、ハードコーティング層は有機無機複合層のみをハードコーティング層にし、実施例３−３と実施例３−４は、有機層／有機無機複合層の２層構造を有するハードコーティング層として構成した。
比較例３−１乃至３−４では機能性層の厚さを２０ｎｍに形成し、プライマ層を１０ｎｍの厚さになるように形成した。カバーウィンドウの耐スクラッチ性は、振動耐磨耗の実験前後の色差（ΔＥ）値を評価した。色差（ΔＥ）は、下の式を用いて計算した。
ΔＥ＊ａｂ＝［（ΔＬ＊）２＋（Δａ＊）２＋（Δｂ＊）２］１／２
この時、色差（ΔＥ）はＬ＊ａ＊ｂ＊の色座標系での表示される２つの点の差を示す。
表４及び図１１の結果を参照すると、乾式コーティング法を用いる比較例３−１乃至比較例３−４と比較して湿式コーティング法を用いる実施例３−１乃至３−４の色差値が小さく示すことが分かる。
即ち、湿式コーティング法を用いて機能性層を形成する場合、乾式コーティング法を利用して機能性層を形成する場合に比べて、機能性層の厚さを厚く形成することができて機能性層の信頼性を改善することができる。また、湿式コーティング法を利用して機能性層を形成する場合、ハードコーティング層の機能性層との間の化学的結合を誘導することができ、ハードコーティング層に対する機能性層の接着強度を改善することができる。
表５は一実施形態で、機能性層のコーティング方式によるカバーウィンドウの物性を評価した結果を示す。湿式コーティングはスプレーコーティング法を使用し、乾式コーティングはＥ−ｂｅａｍコーティング法を使用した。
カバーウィンドウの製造方法は上述した製作方法を使用し、コーティング方法以外に他の製作条件は同一にした。
表５の評価項目において、カバーウィンドウの耐磨耗性として、消しゴムを利用する耐磨耗性実験により評価した。耐磨耗性の評価に使用される工業用の消しゴムを評価のためのカバーウィンドウの表面に１５００回往復してこすり、この時往復速度は４０ｒｐｍにし、荷重５００ｇを加えた状態に進行した。消しゴムの磨耗実験の後にカバーウィンドウの表面に対して水（Ｈ２Ｏ）を落として接触角を測定した。
カバーウィンドウの耐薬品性は、メチルアルコール（９９．３％純度）を利用して評価した。メチルアルコールをカバーウィンドウの表面に落とした後、消しゴムの磨耗実験を進行した。往復回数は２５０回にし、往復速度は４０ｒｐｍにして荷重５００ｇを加えた状態で行った。続いて、カバーウィンドウの表面に水（Ｈ２Ｏ）を落として接触角を測定した。
耐磨耗性は消しゴム磨耗実験の施行前後に測定したカバーウィンドウの表面に対する水（Ｈ２Ｏ）の接触角の変化程度に評価した。即ち、消しゴム磨耗実験の施行以前の水（Ｈ２Ｏ）の初期接触角と消しゴム磨耗実験の施行の後の水（Ｈ２Ｏ）の接触角とを測定して比較した。
表５を参照すると、同一の条件で機能性層のコーティング条件に湿式コーティング法を使用した場合に表面エネルギがさらに低く現れて、カバーウィンドウ表面の摩擦係数が減少することが分かる。これにより、湿式コーティング法により機能性層を形成する場合、カバーウィンドウの耐スクラッチ性が改善されることが分かる。また、耐磨耗性及び耐薬品性の信頼性の結果においても、湿式コーティング法は乾式コーティング法の場合より表面接触角の変化が小さく現れることを確認することができる。これにより、湿式コーティング法により形成されたカバーウィンドウは、乾式コーティング法により形成した場合に比べて良好な信頼性を有することが分かる。
＜４．プライマ層の構成による一実施形態のカバーウィンドウの耐スクラッチ性の評価＞
表６は図１２のグラフで図示された実施例及び比較例の構成を示した。実施例４−１乃至実施例４−４ではプライマ層にシランカップリング剤とイソシアナートとを含むように構成した。実施例４−１乃至実施例４−４はプライマ層に含まれるイソシアナートの含量を互いに異なるようにした。この時、イソシアナートの含有量はプライマ層を形成するプライマ物質の全体重量に対するイソシアナートの重量比に該当する。
比較例４−１では、プライマ層の代わりに第１有機無機複合層の機能性層の間にシリコンオイル（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｏｉｌ）を使用した。比較例４−２ではプライマ層の代わりに酢酸触媒を使用した。
図１２のグラフを参照すると、実施例４−１の場合、１０分の振動耐磨耗の実験条件でガラス基板を使用したカバーウィンドウと比較して８５％水準以上の耐スクラッチ特性を示した。実施例４−１乃至実施例４−４の評価結果を比較すれば、イソシアナートが１００％に含まれた場合において耐スクラッチ性が比較例に比べて改善されたことが分かる。イソシアナート含量が実施例４−１より小さい実施例４−２乃至実施例４−４の場合には耐スクラッチ性の改善効果が小さいことが分かる。即ち、イソシアナート含量がプライマ層で１００％より小さく含まれる場合、実施例４−２乃至実施例４−４ではプライマ層を使用しない比較例４−１又は比較例４−２と類似な水準の耐スクラッチ性を有することが分かる。
一実施形態のカバーウィンドウと表示装置とはプラスチック基板を中心に両側にハードコーティング層を対称的に含んで信頼性条件でカバーウィンドウのねじれや層分離現像を防止することができる。また、ハードコーティング層は有機層及び有機無機複合層の２つの層に構成されて、高硬度と高い耐スクラッチ性を有することができる。
カバーウィンドウの一実施形態で、有機層はウレタンアクリレートを含むように構成されてハードコーティング層で衝撃緩和機能を果たしてハードコーティング層の割れ現象を緩和することができる。また、有機無機複合層でポリジメチルシロキサンを含むことによって、ハードコーティング層のスリップ性を改善させ、耐スクラッチ性を改善させることができる。
また、一実施形態のカバーウィンドウの製造方法を利用して高硬度を有し、従来のプラスチック素材のカバーウィンドウに比べて高い表面硬度と耐スクラッチ性を有するカバーウィンドウを提供することができる。
以上では、本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者又は該当技術分野に通常の知識を有する者であれば、後述される特許請求範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解することができる。
したがって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されることではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。
ＤＤ 表示装置
ＤＭ 表示モジュール
ＣＷ カバーウィンドウ
ＨＣ１ 第１ハードコーティング層
ＨＣ２ 第２ハードコーティング層
ＯＬ−１ 第１有機層
ＯＬ−２ 第２有機層
ＩＬ−１ 第１有機無機複合層
ＩＬ−２ 第２有機無機複合層

Claims (10)

  1. プラスチック基板と、
    前記プラスチック基板の第１面上に配置された第１ハードコーティング層と、
    前記第１面と対向する前記プラスチック基板の第２面上に配置された第２ハードコーティング層と、
    前記第１ハードコーティング層上に配置された機能性層と、を含み、
    前記第１ハードコーティング層は、
    前記第１面上に配置された第１有機無機複合層と、
    前記第１面及び前記第１有機無機複合層の間に配置された第１有機層と、を含み、
    前記第２ハードコーティング層は、
    前記第２面上に配置された第２有機無機複合層と、
    前記第２面及び前記第２有機無機複合層の間に配置された第２有機層と、を含むカバーウィンドウ。
  2. 前記第１有機層及び前記第２有機層は、ウレタンアクリレートを含む請求項１に記載のカバーウィンドウ。
  3. 前記第１有機無機複合層及び前記第２有機無機複合層は、アクリレート系の化合物、前記アクリレート系の化合物に分散された無機粒子、及びポリジメチルシロキサンを含む請求項１に記載のカバーウィンドウ。
  4. 前記機能性層は、パーフルオロポリエーテルを含む請求項１に記載のカバーウィンドウ。
  5. 前記プラスチック基板は、平坦部及び前記平坦部のエッジから曲げられた少なくとも１つの曲面部を含む請求項１に記載のカバーウィンドウ。
  6. 表示モジュールと、
    前記表示モジュールを収納するハウジングと、
    前記表示モジュール上に配置されたカバーウィンドウと、を含み、
    前記カバーウィンドウは、
    プラスチック基板と、
    前記プラスチック基板の第１面上に配置された第１ハードコーティング層と、
    前記第１面と対向する前記プラスチック基板の第２面上に配置された第２ハードコーティング層と、
    前記第１ハードコーティング層上に配置された機能性層と、を含み、
    前記第１ハードコーティング層は、
    前記第１面上に配置された第１有機無機複合層及び前記第１面及び前記第１有機無機複合層の間に配置された第１有機層を含み、
    前記第２ハードコーティング層は、
    前記第２面上に配置された第２有機無機複合層及び前記第２面及び前記第２有機無機複合層の間に配置された第２有機層と、を含む表示装置。
  7. プラスチック基板の第１面上に第１有機層を形成する段階と、
    前記第１面と対向する前記プラスチック基板の第２面上に第２有機層を形成する段階と、
    前記第１有機層上に第１有機無機複合層を形成し、
    前記第２有機層上に第２有機無機複合層を形成し、
    前記第１有機無機複合層上に機能性層を形成する、カバーウィンドウの製造方法。
  8. 前記第１有機層の前記第２有機層は、ウレタンアクリレートを含む請求項７に記載のカバーウィンドウの製造方法。
  9. 前記第１有機無機複合層を形成し、前記第２有機無機複合層を形成するとは、第２コーティング組成物を前記第１有機層及び前記第２有機層上に提供し、
    前記提供された第２コーティング組成物に熱処理を行い、
    前記第２コーティング組成物を紫外線硬化させること、を含む請求項７に記載のカバーウィンドウの製造方法。
  10. 前記第２コーティング組成物は、アクリレート系の化合物、無機粒子、及びポリジメチルシロキサンを含み、
    前記ウレタンアクリレート系の化合物と前記無機粒子との重量比は、５：５乃至８：２である請求項９に記載のカバーウィンドウの製造方法。
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