KR101190955B1 - 오염방지필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하며, 상기 홀에 접하는 상기 오염방지층의 적어도 1 면에는 광촉매가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 오염방지필름 및 이의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 광촉매를 포함하는 광촉매층; 및 상기 광촉매층 상에 구비되며, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름 및 이의 제조방법을 제공한다.
오염방지필름, 내오염성, 내마모성

Description

오염방지필름 및 이의 제조방법{CONTAMINATION-PROOF FILM AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은, 오염방지필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 오염원이 필름 표면에 남지 않고, 필름 내로 흡수시킬 수 있는 오염방지필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
TV, 노트북, 및 휴대폰과 같은 각종 전자제품의 디스플레이, 일반적인 가정용품, 산업용품, 및 건축물에 사용되는 유리나 금속 표면의 경우, 외부 오염 환경에 그대로 노출되어 있으므로, 사용자의 지문을 포함한 각종 오염원에 의해 쉽게 오염되어 이미지가 왜곡되거나 외관 품질이 저하되기 쉽다.
이를 해결하기 위해, 이러한 물품의 표면에 표면처리제를 코팅하는 방법이 있으나, 이 경우 지문과 같은 오염원이 쉽게 제거되지 아니할 뿐 아니라, 오히려 번지는 특성이 있다는 문제점이 있다.
또한, 내지문성을 향상시키는 방법으로서, 소수성 불소계나 실리콘계 성분을 표면에 배열하여 표면에너지를 낮추는 방법이 있으나, 이 방법의 경우 지문이 쉽게 지워지는 특성은 있으나, 궁극적으로 지문이 묻는 것을 억제하지 못한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 필름의 표면에너지 및 구조를 최적화함에 따라, 오염원이 필름 표면에 남지 않고, 필름 내로 흡수시킬 수 있어, 지문을 포함한 오염원이 묻는 것을 억제할 수 있는 오염방지필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하며, 상기 홀에 접하는 상기 오염방지층의 적어도 1 면에는 광촉매가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 오염방지필름을 제공한다.
본 발명은, a) 기재층을 준비하는 단계; 및 b) 상기 기재층 상에, 표면에너지가 20mN/m 이하이고 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 형성하는 단계로서, b1) 광촉매를 포함하는 코팅액을 상기 기재층 상에 도포하는 단계 및 b2) 상기 수직방향의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 광촉매를 포함하는 광촉매층; 및 상기 광촉매층 상에 구비되며, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름을 제공한다.
본 발명은, a) 기재층 상에 광촉매를 포함하는 코팅액을 도포하여 광촉매층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 광촉매층 상에, 표면에너지가 20mN/m 이하이고 수직 방향의 홀이 형성된 오염방지층을 형성하는 단계로서, b1) 상기 오염방지층 형성용 코팅액을 상기 광촉매층 상에 도포하는 단계 및 b2) 상기 수직방향의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 오염방지필름을 포함하는 디스플레이장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 오염원이 필름 표면에 남지 않고, 필름 내로 흡수됨에 따라, 지문을 포함한 오염원이 표면에 묻는 것을 억제할 수 있다.
이에 TV, 노트북, 및 휴대폰과 같은 각종 전자제품의 디스플레이, 일반적인 가정용품, 산업용품, 및 건축물에 사용되는 유리나 금속 표면에 본 발명에 따른 오염방지필름이 적용되는 경우, 지문에 의해 표면이 오염되지 않는 우수한 내지문성 및 우수한 장기 신뢰성을 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름은, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하며, 상기 홀에 접하는 상기 오염방지층의 적어도 1 면에는 광촉매가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 오염방지층의 표면에너지가 20mN/m이하인 조건에서 지문과 같은 오염원이 쉽게 젖지 않고 맺히면서 모세관 현상에 의하여 홀로 쉽게 흡수될 수 있다. 여기서 표면에너지는 20mN/m 이하, 최소 10 mN/m일 수 있으나 이로 한정되는 것은 아니다.
20mN/m의 표면에너지를 유지하기 위해서는 오염방지 필름의 공기와 접하고 있는 표면층에 불소를 함유하는 것이 바람직하며, 이에 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란(상품명: DYNASYLAN F8261, Degussa-Huls사), 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란(상품명: TSL8233, Toshiba silicon사 / KBM-7803, Shinetsu사), 및 헵타데카플루오로데실트리이소프로폭시실란(상품명: XC95-A9715, Toshiba Silicone사) 중 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 오염방지층의 홀은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, U자 단면형상 또는 직사각형 단면형상을 가질 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 오염방지층의 홀의 너비(도 1 내지 도 3의 W)는 0.01㎛~20㎛이고, 상기 홀의 깊이(도 1의 D, 도 2 및 도 3의 H)는 0.06㎛~20㎛이며, 홀 간의 간격(도 1 내지 도 3의 T)은 0.01㎛~500㎛일 수 있다. 홀 간의 간격이 0.01~500㎛인 경우 패턴이 외부의 힘에 의해 변형될 우려가 없고, 오염 방지의 효과가 우수할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 오염방지필름의 표면에 수직방향의 홀이 형성되어 있음에 따라, 지문과 같은 오염원이 쉽게 흡수될 수 있다.
상기 홀에 접하는 상기 오염방지층의 1 면에만 상기 광촉매가 포함되어 있어도 흡수된 지문과 같은 오염원을 제거할 수 있고, 1면 이상 내지 전면에 광촉매가 포함되어 있어도 흡수된 지문과 같은 오염원을 제거할 수 있다.
상기 오염방지층의 두께는 0.06~20㎛일 수 있다. 여기서, 상기 오염방지층의 두께는 도 1 내지 도 3의 H에 해당한다.
상기 오염방지층의 단면형상은 정현파(sine wave) 또는 직사각형파(square wave) 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 정현파 형상 및 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형파 형상을 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 그 외에도 다양한 형상을 가질 수 있다.
여기서, 상기 오염방지층은 상기 광촉매 및 금속 산화물의 혼합물로 형성될 수 있다.
상기 광촉매와 상기 금속산화물의 함량비는 90wt% : 10wt% 내지 10wt% : 90wt%일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
여기서, 투명한 필름을 얻기 위해서 상기 광촉매는 1~100nm의 입경을 갖는 입자 형태로 첨가되는 것이 바람직하며, 1~30nm의 입경을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 광촉매 입자의 입경이 100nm를 초과하는 경우 빛을 산란시켜 헤이즈가 발생하므로 투명한 필름을 얻기 용이하지 않다.
상기 광촉매 입자는 바인더인 상기 금속 산화물(메탈 옥사이드)에 분산될 수 있으며, 금속 산화물은 졸-겔(sol-gel) 공정에 의하여 제조될 수 있다.
이때, 광촉매와 금속 산화물의 함량비가 전술한 바와 같이 90wt% : 10wt% 내지 10wt% : 90wt%인 것이 바람직하며, 광촉매의 함량이 90wt%를 초과하는 경우 쉽게 입자가 이탈되면서 표면 광택도가 저하될 가능성이 있으며, 10%미만인 경우에는 광분해 효과가 저하될 수도 있다.
상기 광촉매로는 흡수된 지문과 같은 오염원을 제거하기 위하여 가시광 영역 하에서 유기물 분해가 가능한 광촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광촉매는 아나타제형 TiO2, 루틸형 TiO2, WO3, SrTiO3, Fe2O3, SnO2, ZnO, Bi2O3, V2O3, 및 이들의 복합물 중 선택된 금속 산화물; CdS, ZnS, MoS2, 및 이들의 복합물 중 선택된 금속 황화물; 또는 상기 금속 산화물과 상기 금속 황화물의 복합물일 수 있다.
또한, 가시광선 영역에서 활성화를 촉진하기 위하여 상기 광촉매를 Au, Pt, 및 Pd 중 선택된 금속으로 도금할 수도 있고, Fe(III), Mo(IV), Ru(III), Os(V), V(IV), Rh(III), 및 Cr(III) 중 선택된 전이금속을 도핑할 수도 있다. 이산화티탄 광촉매의 경우 가시광선 영역에서 광촉매 특성은 증가하나 흡수가 있어 색상을 띄므로 사용시 고려되어야 한다.
상기 금속 산화물이란 예컨대 메탈 알콕사이드를 물, 촉매 조건 하에 졸-겔(sol-gel)반응에 의해 가수 분해, 축합 반응을 진행시켜 제조한 반응성 올리고머의 경화물을 말한다.
이때 상기 반응성 올리고머의 평균 분자량은 GPC로 폴리스티렌을 표준물질로 측정시 1000 ~ 200000이다. 이렇게 제조된 메탈 알콕사이드 반응물은 코팅 후 상온 이상의 온도 조건 하에 축합 반응을 진행하여 가교 구조의 그물망을 형성하게 된다.
상기 메탈 알콕사이드는 광촉매의 이탈 방지를 위한 바인더 효과 및 일정한 수준의 강도를 제공하기 위한 성분이다. 상기에서 언급한 메탈은 실리콘, 알루미 늄, 티타늄, 아연 등을 사용할 수 있다.
대표적인 예로는 실리콘계로서 테트라알콕시실란계 및 트리알콕시실란계를 예로 들 수 있고, 예컨대 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라이소프로폭시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 글리시독시프로필 트리메톡시실란, 및 글리시독시프로필 트리에톡시실란을 사용할 수 있고, 알루미늄계로서 알루미늄 트리이소프록사이드를 예로 들 수 있다.
상기 졸-겔(sol-gel)반응은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 이용되는 방법을 사용할 수 있다. 상기 졸-겔(sol-gel)반응은, 메탈 알콕사이드, 촉매, 물 및 유기용매를 포함하는 조성으로서, 반응온도 0 내지 150 ℃ 에서 1 내지 70 시간 동안 반응시켜 진행한다. 상기 메탈 알콕사이드 반응 시 상기 광촉매 입자를 첨가하거나 반응 완료 후 후첨할 수 있다.
상기 졸-겔(sol-gel)반응에 사용되는 촉매는, 졸-겔 반응시간을 제어하기 위해 필요한 성분이다. 상기 촉매는, 질산, 염산, 및 초산과 같은 산을 사용하는 것이 바람직하며, 지르코늄, 인듐과 같은 염과 함께 염산염, 질산염, 황산염, 및 초산염의 형태인 것을 사용하면 더욱 바람직하다. 이때, 상기 촉매의 함량은, 상기 메탈 알콕사이드 100 중량부 대비 0.1 내지 20 중량부이면 바람직하다.
상기 졸-겔(sol-gel)반응에 사용되는 물은, 가수분해 반응과 축합반응을 위해 필요한 성분이다. 상기 물의 함량은, 상기 메탈 알콕사이드 100 중량부 대비 5 내지 50 중량부이면 바람직하다.
상기 졸-겔(sol-gel)반응에 사용되는 유기용매는 가수 축합물의 분자량을 적 절히 조절하기 위한 성분이다. 상기 유기용매는, 알코올류, 셀로솔브류, 케톤류 또는 이들 중에서 선택되는 둘 이상의 혼합용매인 것이 바람직하다. 이때, 상기 유기용매의 함량은 코팅 방식에 따라 결정되기 때문에 본 발명에서는 한정하지 않는다.
본 발명에 따른 오염방지필름은 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된 1층 이상의 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
이에 본 발명에 따른 오염방지필름은 상기 기재층; 상기 기재층 상에 구비된 상기 금속 산화물층; 및 상기 금속 산화물층 상에 구비된 상기 오염방지층으로 구성될 수 있다.
상기 기재층은 필름 또는 시트 형태 모두 가능하며, 트리아세틸셀룰로즈, 폴리에스터, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 또는 폴리비닐클로라이드 로 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다. 내마모성을 위해 상기 기재층 위에 하드 코팅층이 형성되어 있을 수도 있다.
상기 금속 산화물층은 상기 기재층과 상기 오염방지층 사이에 1층 이상 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 금속 산화물층은 실리카, 알루미나, 지르코니아, 및 세리아 중에서 선택된 금속 산화물로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물층의 두께는 0.01~20㎛일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
이러한 금속 산화물층은, 유기물로 형성된 기재층과 광촉매를 포함하는 오염방지층이 바로 접촉하는 경우 유기물로 형성된 기재층의 분해가 발생되지 않도록 하는 버퍼층으로서의 역할을 할 수 있다.
이에 유기물로 형성된 기재층 위에 메탈 알콕사이드로 이루어진 금속산화물층은 상기 기재층의 보호뿐만 아니라 치밀한 가교 구조로 하드 코팅 특성도 가지게 된다.
또한, 본 발명에 따른 오염방지필름은 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된 1층 이상의 광촉매 함유 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 오염방지필름은 상기 기재층; 상기 기재층 상에 구비된 상기 광촉매 함유 금속 산화물층; 및 상기 광촉매 함유 금속 산화물층 상에 구비된 상기 오염방지층으로 구성될 수 있다.
상기 광촉매 함유 금속 산화물층은 상기 기재층과 상기 오염방지층 사이에 1층 이상 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 광촉매 함유 금속 산화물층은 광촉매와 금속산화물의 혼합물로 형성되며, 상기 광촉매와 상기 금속산화물의 함량비는 90wt% : 10wt% 내지 10wt% : 90wt%일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
여기서, 투명한 필름을 얻기 위해서 상기 광촉매는 1~100nm의 입경을 갖는 입자 형태로 첨가되는 것이 바람직하며, 1~30nm의 입경을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 광촉매층의 두께는 0.01~20㎛일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 오염방지필름은 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된 1층 이상의 금속 산화물층; 및 상기 금속 산화물층 상에 형성된 1층 이상의 광촉매 함유 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
이에 본 발명에 따른 오염방지필름은 상기 기재층; 상기 기재층 상에 구비된 상기 금속 산화물층; 상기 금속 산화물층 상에 구비된 상기 광촉매 함유 금속 산화물층; 및 상기 광촉매 함유 금속 산화물층 상에 구비된 상기 오염방지층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름은 기재층; 및 상기 기재층 상에 구비되며, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하며, 상기 홀에 접하는 상기 오염방지층의 적어도 1 면에는 광촉매가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 전술한 실시 상태의 내용이 모두 적용되므로, 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
첨부도면을 참조하여, 본 발명의 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름의 다양한 형태에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 오염방지필름은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기재층(10)과; 기재층(10) 상에 형성되며, 정현파(sine wave) 단면형상을 가지고, U자 단면형상의 홀(22)을 포함하는 오염방지층(20)을 포함한다.
여기서, 홀(22)에 접하는 오염방지층(20)의 적어도 1면에는 광촉매가 포함되어 있다. 예컨대, 오염방지층(20)은 광촉매 및 금속 산화물의 혼합물로 형성된 광촉매층일 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 오염방지필름은, 도 2에 도시된 바와 같이, 기재층(30)과; 기재층(30) 상에 형성되며, 직사각형파(square wave) 형상을 가지고, 직사각형 단면형상의 홀(42)을 포함하는 오염방지층(40)을 포함한다.
여기서, 홀(42)에 접하는 오염방지층(40)의 적어도 1면에는 광촉매가 포함되어 있다. 예컨대, 오염방지층(40)은 광촉매 및 금속 산화물의 혼합물로 형성된 광촉매층일 수 있다.
이러한 전술한 본 발명의 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름의 제조방법은, a) 기재층을 준비하는 단계; 및 b) 상기 기재층 상에, 표면에너지가 20mN/m 이하이고 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 내용이 모두 적용되므로, 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 a) 단계는 상기 기재층을 하드 코팅 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일반적으로 하드 코팅 처리시에는 다관능 아크릴레이트를 이용한 자외선 경화형 코팅층을 형성할 수 있으며, 졸-겔법에 의하여 실리카를 열경화 방식으로 형성할 수도 있다.
상기 b) 단계는 b1) 광촉매를 포함하는 코팅액을 상기 기재층 상에 도포하는 단계 및 b2) 상기 수직방향의 홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 b2) 단계에서는 상기 홀의 역상을 갖는 템플레이트 또는 엠보싱 롤을 사용하여 압인(imprint) 또는 엠보싱할 수 있으나, 이 방법으로 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 메탈 알콕사이드가 포함된 용액을 기재층에 코팅한 후, 원하는 홀의 역상을 갖는 템플레이트를 그 위에 압인(imprint)한 뒤 UV 혹은 열경화하여 홀 패턴을 형성하고 나서 템플레이트를 제거할 수 있다.
또는 메탈 알콕사이드가 포함된 용액을 기재층에 코팅한 후 원하는 홀의 역상이 새겨진 엠보싱 롤을 이용하여 엠보싱하고 UV 경화할 수 있다.
이때, 홀의 역상을 갖는 템플레이트와 엠보싱 롤은 레이저 식각, 인터퍼런스 리소그래피(interference lithography), 건식각, 엑스-레이 리소그래피(X-ray lithography) 등의 일반적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름은, 광촉매를 포함하는 광촉매층; 및 상기 광촉매층 상에 구비되며, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광촉매층은 1층 이상 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
상기 광촉매층은 상기 광촉매 및 금속 산화물의 혼합물로 형성될 수 있으며, 상기 광촉매와 상기 금속산화물의 함량비는 90wt% : 10wt% 내지 10wt% : 90wt%일 수 있다.
상기 광촉매층의 두께는 0.01~20㎛일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
상기 오염방지층은 금속 산화물로 형성되며, 광촉매를 포함하지 않는 것 이외에는 전술한 하나의 실시 상태에 따른 오염방지층의 구성과 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 오염방지필름은 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된 1층 이상의 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
이에 본 발명에 따른 오염방지필름은 상기 기재층; 상기 기재층 상에 구비된 상기 금속 산화물층; 상기 금속 산화물층 상에 구비된 상기 광촉매층; 및 상기 광 촉매층 상에 구비된 상기 오염방지층으로 구성될 수 있다.
상기 금속 산화물층은 상기 기재층과 상기 광촉매층 사이에 1층 이상 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름은 기재층; 상기 기재층 상에 구비된 광촉매를 포함하는 광촉매층; 및 상기 광촉매층 상에 구비되며, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 전술한 실시 상태의 내용이 모두 적용되므로, 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
첨부도면을 참조하여, 본 발명의 또 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름의 다양한 형태에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 오염방지필름은, 도 3에 도시된 바와 같이, 기재층(50)과; 기재층(50) 상에 형성된 광촉매층(60)과; 광촉매층(60) 상에 형성되며, 직사각형파(square wave) 형상을 가지고, 직사각형 단면형상의 홀(72)을 포함하는 오염방지층(70)을 포함한다.
여기서, 오염방지층(70)은 광촉매를 포함하지 않는 금속 산화물로 형성되어 있다.
이러한, 전술한 본 발명의 또 다른 하나의 실시 상태에 따른 오염방지필름의 제조방법은, a) 기재층 상에 광촉매를 포함하는 코팅액을 도포하여 광촉매층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 광촉매층 상에, 표면에너지가 20mN/m 이하이고 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 내용 이 모두 적용되므로, 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 a) 단계는 상기 기재층을 하드 코팅 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일반적으로 하드 코팅 처리시에는 다관능 아크릴레이트를 이용한 자외선 경화형 코팅층을 형성할 수 있으며, 또한 졸-겔법에 의하여 실리카를 열경화 방식으로 형성할 수도 있다.
상기 b) 단계는 b1) 상기 오염방지층 형성용 코팅액을 상기 광촉매층 상에 도포하는 단계 및 b2) 상기 수직방향의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 b2) 단계에서는 상기 홀의 역상을 갖는 템플레이트 또는 엠보싱 롤을 사용하여 압인(imprint) 또는 엠보싱할 수 있으나, 이 방법으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 전술한 실시 상태들에 따른 오염방지필름은 디스플레이장치에 적용될 수 있다.
상기 디스플레이장치로는 LCD, OLED, PDP를 디스플레이소자로 포함하는 TV, 모니터 장치를 예로 들 수 있으며, 이러한 디스플레이소자의 표면에 본 발명에 따른 오염방지필름을 부착하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 오염방지필름을 디스플레이장치에 적용하여 설명하였으나, 이외에도 휴대폰을 포함한 각종 전자제품의 디스플레이소자의 표면에 본 발명에 따른 오염방지필름을 부착하여 사용할 수 있으며, 또한 건축물의 유리나 금속 표면에도 본 발명에 따른 오염방지필름을 부착하여 사용할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하기로 하나, 이로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 : 메탈옥사이드 코팅액 제조
상온을 유지하는 자켓반응기(jacket reactor)에 테트라에톡시실란 30g, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 10g, 알루미늄이소프로폭사이드 2g에 메탄올 20g과 아세틸아세톤 20g을 첨가한 후, 5분간 교반하였다. pH 2.5의 초산 수용액 8g을 넣고 3시간 교반하여 졸-겔 반응을 수행하였다.
제조예 2 : 메탈옥사이드 코팅액 제조
제조예 1과 동일하나 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 10g 대신 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란 10g을 사용하였다.
제조예 3 : 메탈 옥사이드 광촉매 제조
반응기에 증류수 1500 g을 주입한 후, 이소프로판올(isopropanol) 40 g과 듀퐁사의 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide, TTIP) 240 g을 천천히 첨가 한 후, 반응기의 온도를 80℃로 승온하여, 질산(65 중량%) 42g을 주입하여 졸-겔 반응을 80℃에서 2 시간 동안 진행하였다.상기 반응물을 건조 하여 이산화티탄 광촉매를 제조하였다.
제조예 4 : 광촉매 함유 메탈 옥사이드 코팅액 제조
상온을 유지하는 자켓반응기(jacket reactor)에 테트라에톡시실란 30g, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 ((3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilane) 10g에 메탄올 20g을 첨가하였다. 여기에 상기 제조된 이산화티탄 광촉매 20g과 물 20g 을 첨가한 후 3시간 교반한 후, 아세틸아세톤 10g과 메탄올 20g을 첨가하여 광촉매를 함유하는 메탈 옥사이드 코팅액을 제조하였다.
제조예 5 : 광촉매 함유 메탈 옥사이드 코팅액 제조
제조예 4와 동일하나 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 ((3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilane) 10g 대신 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란 10g을 사용하였다.
미세홀 형성
포토 레지스트 방식으로 형성된 음각 패턴(홀의 깊이 1.7㎛, 홀의 폭이 0.4㎛, 홀간의 간격이 2㎛)의 마스터몰드 위에 폴리디메틸실록산(PDMS) 일래스토머 액(Dow Corning사의 Sylgard 184)을 캐스팅하고 경화한 뒤, 마스터몰드를 떼어내어 PDMS 일래스토머 재질의 역상 템플레이트를 제조하였다. 이 후, 코팅 용액을 기재에 코팅하고 상기 역상 템플레이트를 기재 위에 압인(imprint)한 뒤 열경화하여 미세 홀 패턴을 형성하고 나서 템플레이트를 제거하였다.
실시예 1
트리아세틸셀룰로즈 기재 위에 제조예 1에서 제조한 코팅액을 건조 두께가 3㎛이 되도록 형성한 뒤 90℃ 오븐에서 10분 방치한 후 제조예 4에서 제조한 광촉매 함유 코팅액을 건조 두께가 2㎛이 되도록 코팅한 후 90℃ 오븐에서 10분 방치하였다. 이 후 제조예 2에서 제조한 코팅액으로 미세 홀을 형성하여 총 3층 구조의 미세 홀 함유 지문 부착 방지 층을 형성하였다. 90℃에서 2일동안 경화하였으며 이때 표면에너지는 15mN/m였다.
실시예 2
트리아세틸셀룰로즈 기재 위에 제조예 1에서 제조한 코팅액을 건조 두께가 3㎛이 되도록 형성한 뒤 90℃ 오븐에서 10분 방치한 후 제조예 5에서 제조한 코팅액으로 미세 홀을 형성하여 총 2층 구조의 미세 홀 함유 지문 부착 방지 층을 형성하였다. 90℃에서 2일동안 경화하였으며 이때 표면에너지는 17mN/m였다.
실시예 3
트리아세틸셀룰로즈 기재 위에 제조예 1에서 제조한 코팅액을 건조 두께가 3㎛이 되도록 형성한 뒤 90℃ 오븐에서 10분 방치한 후 제조예 4에서 제조한 광촉매 함유 코팅액을 건조 두께가 2㎛이 되도록 코팅한 후 90℃ 오븐에서 10분 방치하였다. 이 후 제조예 5에서 제조한 코팅액으로 미세 홀을 형성하여 총 3층 구조의 미세 홀 함유 지문 부착 방지층을 형성하였다. 90℃에서 2일동안 경화하였으며 이때 표면에너지는 17mN/m였다.
비교예 1
트리아세틸셀룰로즈 기재 위에 제조예 2에서 제조한 코팅액을 건조 두께가 3㎛이 되도록 형성한 뒤 90℃ 오븐에서 2일 동안 경화하였다. 이때 표면에너지는 15mN/m였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하나 광촉매가 함유된 2층을 형성하지 않았다.
전술한 방법으로 제조된 코팅 필름의 내지문성을 다음과 같이 평가하고, 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
인공 지문액을 제조하여 고무 도장에 지문액을 묻혔다. 이때 사용한 인공 지문액은 JIS K 2246에 의해 준비하였다. 이어서, 상기 고무 도장을 실시예 1-3 및 비교예 1-2의 필름 표면에 찍고 10분 동안 건조시켰다.
인공 지문액을 묻힌 후에 Haze 상승값으로 내지문성의 정도를 평가하였다. 또한 장기 신뢰성을 확인하기 위하여 자외선이 노출되어 있는 옥외에서 10000회 반복 실험을 한 후 특성 유지를 확인하였다.
물성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
인공지문 부착후 Δ Haze% 0.5 0.7 0.6 10 0.5
10000회 인공지문 부착후 ΔHaze% 0.7 0.6 0.5 - 5
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1-3에 따른 오염방지필름의 경우, Haze 상승값이 1 이하로 유지함에 따라, 지문과 같은 오염원이 표면에 잘 묻지 않는 내지문성이 우수함을 알 수 있으나, 비교예 1-2에 따른 필름의 경우, Haze 상승값이 1을 초과함에 따라 내지문성이 낮음을 알 수 있었다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오염방지필름의 단면도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 오염방지필름의 단면도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 오염방지필름의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 30, 50: 기재층
20, 40, 70: 오염방지층
22, 42, 72: 홀
60 : 광촉매층

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  21. 기재층;
    상기 기재층 상에 구비되고 광촉매를 포함하는 광촉매층; 및
    상기 광촉매층 상에 구비되며, 표면에너지가 20mN/m 이하이고, 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매층은 상기 광촉매 및 금속 산화물의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매와 상기 금속산화물의 함량비는 90wt% : 10wt% 내지 10wt% : 90wt%인 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  24. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매층의 두께는 0.01~20㎛인 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  25. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매는 아나타제형 TiO2, 루틸형 TiO2, WO3, SrTiO3, Fe2O3, SnO2, ZnO, Bi2O3, V2O3, 및 이들의 복합물 중 선택된 금속 산화물; CdS, ZnS, MoS2, 및 이들의 복합물 중 선택된 금속 황화물; 또는 상기 금속 산화물과 상기 금속 황화물의 복합물인 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매는 1~100nm의 입경을 갖는 입자 형태로 포함되는 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  27. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매는 Au, Pt, 및 Pd 중 선택된 금속으로 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  28. 청구항 21에 있어서, 상기 광촉매에는 Fe(III), Mo(IV), Ru(III), Os(V), V(IV), Rh(III), 및 Cr(III) 중 선택된 전이금속이 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  29. 청구항 21에 있어서, 상기 홀의 너비는 0.01㎛~20㎛이고, 상기 홀의 깊이는 0.06㎛~20㎛이며, 상기 홀 간의 간격은 0.01㎛~500㎛인 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  30. 청구항 21에 있어서, 상기 홀은 U자 단면형상 또는 직사각형 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  31. 청구항 21에 있어서, 상기 오염방지층의 단면형상은 정현파(sine wave) 또는 직사각형파(square wave) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  32. 청구항 21에 있어서, 상기 오염방지층의 두께는 0.06~20㎛인 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  33. 청구항 21에 있어서, 상기 오염방지층은 금속 산화물의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  34. 청구항 21 내지 청구항 33 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재층 상에 형성된 1층 이상의 금속 산화물층을 더 포함하며,
    상기 광촉매층은 상기 금속 산화물층 상에 형성된 것을 특징으로 하는 오염방지필름.
  35. 청구항 21에 따른 오염방지필름을 포함하는 디스플레이장치.
  36. a) 기재층 상에 광촉매를 포함하는 코팅액을 도포하여 광촉매층을 형성하는 단계; 및
    b) 상기 광촉매층 상에, 표면에너지가 20mN/m 이하이고 수직방향의 홀이 형성된 오염방지층을 형성하는 단계로서, b1) 상기 오염방지층 형성용 코팅액을 상기 광촉매층 상에 도포하는 단계 및 b2) 상기 수직방향의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름의 제조방법.
  37. 청구항 36에 있어서, 상기 a) 단계는 상기 기재층을 하드 코팅 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름의 제조방법.
  38. 청구항 36에 있어서, 상기 b2) 단계에서는 상기 홀의 역상을 갖는 템플레이트 또는 엠보싱 롤을 사용하여 압인(imprint) 또는 엠보싱하는 것을 특징으로 하는 오염방지필름의 제조방법.
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