KR101251249B1 - 투명 복합 재료, 이로 제조된 투명 복합체 필름 및 투명 복합체 필름의 제조방법 - Google Patents

투명 복합 재료, 이로 제조된 투명 복합체 필름 및 투명 복합체 필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 글라스 크로스(Glass cloth); 및 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 유-무기 하이브리드 조성물로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 것인 유-무기 하이브리드 조성물을 포함하는 투명 복합 재료, 이를 이용하여 제조한 투명 복합체 필름, 및 투명 복합체 필름의 제조방법을 제공한다.
유-무기 하이브리드 조성물, 글라스 크로스

Description

투명 복합 재료, 이로 제조된 투명 복합체 필름 및 투명 복합체 필름의 제조방법{TRANSPARENT COMPOSITE MATERIALS, TRANSPARENT COMPOSITE FILM MANUFACTURED BY USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT COMPOSITE FILM}
본 발명은, 글라스 크로스(Glass cloth)와 유-무기 하이브리드 조성물을 포함하는 투명 복합 재료, 이로 제조된 투명 복합체 필름 및 투명 복합체 필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 출원은 2007년 10월 18일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2007-0105173호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
표시 장치, 액자, 공예, 용기 등에 사용되는 유리 기판은 작은 선팽창계수, 우수한 가스 배리어성, 높은 광투과도, 우수한 표면 평탄도, 뛰어난 내열성과 내화학성 등의 여러 장점을 가지고 있으나, 충격에 약하여 잘 깨지고 밀도가 높아서 무거운 단점이 있다.
최근, 액정이나 유기 발광 표시 장치, 전자 종이에 대한 관심이 급증하면서 이들 기판을 유리에서 플라스틱으로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
기본 기재인 플라스틱 필름과 기능성 코팅층을 갖는 플라스틱 기판으로 유리 기판을 대체하면 표시 장치의 전체 무게가 가벼워지고 디자인의 유연성을 부여할 수 있으며, 충격에 강하며, 연속 공정으로 제조할 경우 유리 기판에 비해 경제성을 가질 수 있다.
여기서, 플라스틱 필름이 표시 장치에 사용되기 위해서는 트랜지스터 소자의 공정 온도, 투명 전극의 증착 온도를 견딜 수 있는 높은 유리전이 온도, 액정과 유기 발광 재료의 노화를 방지하기 위한 산소와 수증기 차단 특성, 공정 온도 변화에 따른 기판의 뒤틀림 방지를 위한 작은 선팽창계수와 치수안정성, 기존의 유리 기판에 사용되는 공정 기기와 호환성을 가지는 높은 기계적 강도, 에칭 공정에 견딜 수 있는 내화학성, 높은 광투과도 및 적은 복굴절율, 표면의 내스크래치성 등의 특성이 요구된다.
이러한 표시 장치용 플라스틱 필름의 요구물성 중에서 낮은 선팽창계수(CTE)는 특히 중요한 물성이며, 글라스 크로스(glass cloth)를 사용하여 플라스틱 필름을 제조하는 방법이 낮은 선팽창계수를 갖는 기판을 제공하는 방법 중 하나이다.
낮은 선팽창계수(CTE)의 값을 구현하기 위해서는 조밀하게 직조된 글라스 크로스를 사용하여야 한다. 즉, 글라스 크로스의 직조 간격이 좁을수록 플라스틱 필름 제조 후 낮은 선팽창계수를 제공할 수 있는 것이다.(도 4참조)
그러나 글라스 크로스를 에폭시 또는 폴리머와 같은 유기물과 함께 사용하여 필름을 제조할 경우, 글라스 파이버(glass fiber) 사이에서 발생되는 기포(air bubble) 때문에 조밀하게 직조된 글라스 크로스를 사용하는데 한계가 있으며, 글라 스 크로스와 유기물의 낮은 계면 접착력(adhesion) 때문에 계면에서 크랙(crack)이 생성될 수 있다.
유기물과 글라스 크로스를 함께 사용하여 필름을 제조하는 한 예로 US 2005/0203239에는 에폭시 혹은 폴리머 등의 유기물에 글라스 크로스를 함침하여 경화하는 방법에 대해 기재되어 있다.
그러나, 이 경우, 글라스 크로스와 유기물 간의 계면에서의 접착력이 부족하며, 이를 해소하기 위해 글라스 크로스의 표면을 개질하는 방법을 사용하였으나, 여전히 낮은 계면 접착력에 의해 계면 크랙(crack)이 생성되는 문제점이 있다.
또한, 에폭시 혹은 폴리머 등의 유기물에 글라스 크로스를 함침하여 필름을 제조할 경우, 경화 혹은 용매휘발을 위한 긴 공정시간 때문에 생산성이 낮다는 문제점이 있다.
또한, 기존 에폭시 혹은 폴리머 등의 유기물에 글라스 크로스를 함침하여 필름을 제조할 경우, 높은 점도에 의해 글라스 크로스 사이에서 발생하는 기포(air bubble)을 제거하는 것이 어려우며, 이를 개선하기 위해서 공정을 고온에서 진행하거나, 진공에서 진행할 수 있으나, 그 공정이 복잡하여 공정진행이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
또한, 기존 에폭시 혹은 폴리머 등의 유기물에 글라스 크로스를 함침하여 필름을 제조할 경우, 라미네이션(lamination) 공정을 사용하였으나, 이는 연속공정으로 진행하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 글라스 크로스와 기존 에폭시 혹은 폴리머 등의 유기물은 파장에 따른 굴절율 의존성이 상이하여 투명한 필름을 제조하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 글라스 파이버의 계면 크랙 및 기포 발생을 방지하고, 생산성이 향상된 투명 복합 재료, 이를 이용하여 제조한 투명 복합체 필름, 및 투명 복합체 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 글라스 크로스(Glass cloth); 및 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 유-무기 하이브리드 조성물로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 것인 유-무기 하이브리드 조성물을 포함하는 투명 복합 재료를 제공한다.
본 발명은, 글라스 크로스(Glass cloth); 및 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 유-무기 하이브리드 조성물로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 것인 유-무기 하이브리드 조성물을 포함하는 투명 복합체 필름을 제공한다.
본 발명에 따른 투명 복합체 필름을 포함하는 전자장치를 제공한다.
본 발명은, a) 글라스 크로스(Glass cloth)를 준비하는 단계; b) 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하는 단계로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율과 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 글라스 크로스를 상기 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물 에 함침 및 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 낮은 점도 및 짧은 경화시간의 유-무기 하이브리드 조성물과 글라스 크로스 간의 졸-겔(sol-gel) 반응을 통해 투명 복합체 필름을 제조함에 따라, 글라스 파이버의 계면 접착력이 향상되어 글라스 파이버의 계면에서의 계면 크랙 발생 및 기포의 발생을 방지할 수 있게 된다.
기존 에폭시 혹은 폴리머를 사용할 경우 경화 혹은 용매휘발을 위해서 긴 공정시간이 요구되던 것과는 달리, 유-무기 하이브리드(organic-inorganic hybrid)의 짧은 경화 반응으로 투명 복합체 필름의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
낮은 점도 및 짧은 경화시간의 유-무기 하이브리드 조성물에 글라스 크로스를 함침하여 경화하는 방법을 수회 반복하여 투명 복합체 필름을 제조하는 연속공정이 가능하므로, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율과 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하가 되도록, 상기 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율을 조절함으로써, 용이하게 투명 복합체 필름을 제조할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 투명 복합 재료는, 글라스 크로스(Glass cloth); 및 디페닐 실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 유-무기 하이브리드 조성물로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 것인 유-무기 하이브리드 조성물을 포함한다.
상기 글라스 크로스는 글라스 파이버(fiber)의 원료성분, 굵기, 모양에 따라 여러 종류로 나눌 수 있고, 글라스 크로스의 직조모양, 한 다발의 파이버(fiber) 개수에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다. 이들 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 글라스 크로스의 두께는 10㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
상기 글라스 크로스는 1.51(s-glass) 내지 1.56(e-glass)의 굴절율 값을 갖는다.
상기 디페닐실란디올은 주요 성분으로서, 첨가되어 내부 유연제 역할을 함에 따라, 복합체 필름으로 요구되는 특정 요구 물성인 유연성을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서, 디페닐실란 디올과 금속알콕시드를 함께 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물이 예컨대 1.48~1.60 사이의 굴절율을 갖도록 굴절율을 조절할 수 있다. 또한, 2관능성의 디페닐실란디올과 상기 금속알콕시드를 함께 사용하는 경우 금속알콕시드의 가교구조 조절로 굴곡성을 향상시킬 수 있다.
상기 알콕시 실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 및 아미노프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 경화 후, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하일 수 있다. 여기서, 0.01 이하의 굴절율 차이란 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율과 상기 글라스 크로스와의 굴절율이 차이가 0.01 이하인 것을 의미하며, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율이란 글라스 크로스를 포함하지 않은 상태에서 유-무기 하이브리드 조성물만을 경화시킨 후 측정한 굴절율을 의미한다.
이와 같이, 상기 유-무기 하이브리드 조성물의 경화 후, 상기 유-무기 하이브리드 조성물과 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하인 경우, 투명 복합 재료 및 투명 복합체 필름을 제공할 수 있는 것이다.
상기 디페닐실란디올과 상기 알콕시 실란 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지며; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 가질 수 있다.
여기서, 한 예로, 1.51의 굴절율을 갖는 글라스 크로스를 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.513의 굴절율을 갖는 디페닐실란디올, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 작거나 같은 1.38~1.51의 굴절율을 갖는 알콕시 실란을 포함할 수 있다. 이러한 유-무기 하이브리드 조성물을 경화시킨 후 굴절율을 측정하면, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하일 수 있다. 바람직하게는 0.005 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머 및/또는 금속 알콕시드를 더 포함할 수 있다. 여기서, 금속 알콕시드를 사용하는 경우 파장에 따른 복굴절 차이를 감소시킬 수 있다.
상기 폴리머로는 열 가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 가시광선을 투과시킬 수 있는 투명 열 가소성 수지를 사용할 수 있다.
상기 열 가소성 수지로는 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-드몬 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 및 아이오노머 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌나프탈레이트 로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에스테르; 나일론-6, 또는 나일론-6,6; 메타자일렌디아민-아디프산 축중합체; 아미드계 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 또는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 스티렌-아크릴로니트릴계 수지; 트리아세트산 셀룰로오스 및 디아세트산 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 소수화 셀룰로오스계 수지; 폴리염화 비닐, 폴리염화 비닐리덴, 폴리불화 비닐리덴, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 할로겐 함유 수지; 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 및 셀룰로오스 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 수소 결합성 수지; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴 리에테르에테르케톤; 폴리페닐렌옥사이드; 폴리메틸렌옥사이드; 및 액정 수지 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 여기서, 상기 아크릴 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트를 예로 들 수 있다.
또한, 상기 폴리머로 사용할 수 있는 수지는 내열성이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들어, 유리 전이점(Tg)이 120℃ 이상 300℃이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이상 300℃이하, 더욱 바람직하게는 180℃ 이상 300℃이하인 수지일 수 있다.
상기 열가소성 수지 중 내열성이 우수한 수지로는 예컨대, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-드몬 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 트리아세트산 셀룰로오스, 디아세트산 셀룰로오스, 폴리염화 비닐리덴, 폴리불화 비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤, 및 액정 수지 중에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다. 즉 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 폴리머를 더 포함하는 경우, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부 및 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하를 포함할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 상기 디페닐실란디올, 상기 알콕시 실란, 및 상기 폴리머를 포함하는 경우, 세 성분 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 가지며; 나머지 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가질 수 있다. 이러한 유-무기 하이브리드 조성물을 경화시킨 후 굴절율을 측정하면, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하일 수 있다. 바람직하게는 0.005 이하일 수 있다.
여기서, 한 예로, 1.51의 굴절율을 갖는 글라스 크로스를 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.513의 굴절율을 갖는 디페닐실란디올, 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 작거나 같은 1.38~1.51의 굴절율을 갖는 알콕시 실란, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율과 같거나 큰 1.51~1.78의 굴절율을 갖는 폴리머를 포함할 수 있다. 여기서 상기 폴리머의 한 예로 1.586의 굴절율 갖는 폴리카보네이트를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속 알콕시드는 타이타늄 부톡시드, 타이타늄 프로폭시드, 알루미늄 부톡시드, 및 지르코늄 프로폭시드 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 폴리머 및 금속 알콕시드를 더 포함하는 경우, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부, 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하 및 상기 금속 알콕시드 0 초과 100 중량부 이하를 포함할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 디페닐실란디올, 알콕시 실란, 폴리머, 및 금속 알콕시드를 포함하는 경우, 네 성분 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 가지며; 나머지 둘은 각각 독립적으로 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가질 수 있다.
이러한 유-무기 하이브리드 조성물을 경화시킨 후 굴절율을 측정하면, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하일 수 있다. 바람직하게는 0.005 이하일 수 있다.
여기서, 한 예로, 1.51의 굴절율을 갖는 글라스 크로스를 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.513의 굴절율을 갖는 디페닐실란디올, 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 작거나 같은 1.38~1.51의 굴절율을 갖는 알콕시 실란, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율과 같거나 큰 1.51~1.78의 굴절율을 갖는 폴리머, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.7~2.7의 굴절율을 갖는 금속 알콕시드를 포함할 수 있다. 여기서 상기 폴리머의 한 예로 1.586의 굴절율 갖는 폴리카보네이트를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 투명 복합체 필름은, 글라스 크로스(Glass cloth); 및 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 유-무기 하이브리드 조성물로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 것인 유-무기 하이브리드 조성물을 포함한다. 전술한 실시 상태의 내용이 모두 적용되므로, 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 투명 복합체 필름은 상기 본 발명에 따른 투명 복합 재료로 제조될 수 있다.
이와 같이, 상기 유-무기 하이브리드 조성물의 경화 후, 유-무기 하이브리드 조성물과 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하인 경우, 투명 복합체 필름을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 투명 복합체 필름은, 각종 디스플레이소자의 기판, 태양전지의 기판, 디스플레이장치의 기능성 필름 등 다양한 전자장치의 기판 및 기능성 필름으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 투명 복합체 필름을 액정표시소자(LCD) 기판, 컬러필터 기판, 유기 EL 표시소자의 기판, 디스플레이장치의 광학필름으로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 전자장치는, 상기 본 발명에 따른 투명 복합체 필름을 포함할 수 있다.
상기 전자장치로는 각종 디스플레이장치, 태양전지를 예로 들 수 있다.
본 발명에 따른 투명 복합체 필름의 제조방법은, a) 글라스 크로스(Glass cloth)를 준비하는 단계; b) 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하는 단계로서, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율과 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 글라스 크로스를 상기 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물에 함침 및 경화시키는 단계를 포함한다.(도 1참조).
이에 상기 유-무기 하이브리드 조성물과 상기 글라스 크로스 간의 졸-겔(sol-gel) 반응을 통해 조성물과 글라스 간의 접착력이 향상되며, 이렇게 향상된 접착력은 제조된 투명 복합체 필름에 크랙(crack)이 없는 특성을 갖게 한다.
상기 글라스 크로스는 글라스 파이버(fiber)의 원료성분, 굵기, 모양에 따라 여러 종류로 나눌 수 있고, 글라스 크로스의 직조모양, 한 다발의 파이버(fiber) 개수에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다. 이들 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 글라스 크로스의 두께는 10 내지 200㎛일 수 있다.
상기 글라스 크로스는 1.51(s-glass) 내지 1.56(e-glass)의 굴절율 값을 갖는다.
상기 디페닐실란디올은 주요 성분으로서, 첨가되어 내부 유연제 역할을 함에 따라, 투명 복합체 필름으로 요구되는 특정 요구 물성인 유연성을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로 설명하면, 디페닐실란디올은 알콕시 실란과 함께 사용되어 반응 결합 정도를 조절하게 되며, 이로 인해 투명 복합체 필름의 유연성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 부분 가수분해 정도가 낮은 디페닐실란디올을 알콕시 실란과 함께 사용하게 되면 이를 포함하는 유-무기 하이브리드 조성물에 글라스 크로스를 함침하는 것이 용이해 짐에 따라 투명 복합체 필름에 기포가 생성되는 것을 방지할 수 있고, 크랙이 없는 복합체 필름을 제조할 수 있게 된다.
이와 같이 디페닐실란디올을 첨가하는 경우, 투명 복합체 필름의 유연성을 확보하면서, 내열성 및 치수안정성이 우수한 투명 복합체 필름을 제공할 수 있게 된다.
상기 알콕시 실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 및 아미노프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 유-무기 하이브리드 조성물의 경화 후, 유-무기 하이브리드 조성물과 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하가 되도록 상기 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율을 조절하는 경우 투명 복합체 필름을 제조할 수 있다.
상기 디페닐실란디올과 상기 알콕시 실란 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지며; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 가질 수 있다.
여기서, 한 예로, 1.51의 굴절율을 갖는 글라스 크로스를 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.513의 굴절율을 갖는 디페닐실란디올, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 작거나 같은 1.38~1.51의 굴절율을 갖는 알콕시 실란을 포함할 수 있다. 이러한 유-무기 하이브리드 조성물을 경화시킨 후 굴절율을 측정하면, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차 이가 0.01이하일 수 있다. 바람직하게는 0.005 이하일 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머 및/또는 금속 알콕시드를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리머로는 열 가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 가시광선을 투과시킬 수 있는 투명 열 가소성 수지를 사용할 수 있다.
상기 열 가소성 수지로는 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-드몬 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 및 아이오노머 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에스테르; 나일론-6, 또는 나일론-6,6, 메타자일렌디아민-아디프산 축중합체; 아미드계 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 또는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 스티렌-아크릴로니트릴계 수지; 트리아세트산 셀룰로오스 및 디아세트산 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 소수화 셀룰로오스계 수지; 폴리염화 비닐, 폴리염화 비닐리덴, 폴리불화 비닐리덴, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 할로겐 함유 수지; 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 및 셀룰로오스 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 수소 결합성 수지; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리 에테르에테르케톤; 폴리페닐렌옥사이드; 폴리메틸렌옥사이드; 및 액정 수지 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 여기서, 상기 아미드계 수지로는 폴리메틸메타크릴이미드를 예로 들 수 있고, 상기 아크릴 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트를 예로 들 수 있다.
또한, 상기 폴리머로 사용할 수 있는 수지는 내열성이 우수한 것이 바람직하고, 예를 들어, 유리 전이점(Tg)이 120℃ 이상 300℃이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이상 300℃이하, 더욱 바람직하게는 180℃ 이상 300℃이하인 수지일 수 있다.
상기 열가소성 수지 중 내열성이 우수한 수지로는 예컨대, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-드몬 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 트리아세트산 셀룰로오스, 디아세트산 셀룰로오스, 폴리염화 비닐리덴, 폴리불화 비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤, 및 액정 수지 중에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다. 즉 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 상기 폴리머를 더 포함하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부 및 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하를 포함할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 상기 디페닐실란디올, 상기 알콕시 실란, 및 상기 폴리머를 포함하는 경우, 세 성분 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 가지며; 나머지 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가질 수 있다. 이러한 유-무기 하이브리드 조성물을 경화시킨 후 굴절율을 측정하면, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하일 수 있다. 바람직하게는 0.005 이하일 수 있다.
여기서, 한 예로, 1.51의 굴절율을 갖는 글라스 크로스를 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.513의 굴절율을 갖는 디페닐실란디올, 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 작거나 같은 1.38~1.51의 굴절율을 갖는 알콕시 실란, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율과 같거나 큰 1.51~1.78의 굴절율을 갖는 폴리머를 포함할 수 있다. 여기서 상기 폴리머의 한 예로 1.586의 굴절율 갖는 폴리카보네이트를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속 알콕시드는 타이타늄 부톡시드, 타이타늄 프로폭시드, 알루미늄 부톡시드, 및 지르코늄 프로폭시드 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 폴리머 및 금속 알콕시드를 더 포함하는 경우, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부, 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하 및 상기 금속 알콕시드 0 초과 100 중량부 이하를 포함할 수 있다.
구체적으로는, 상기 디페닐실란디올 100 중량부, 상기 디페닐실란 디올 100 중량부에 대해 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부, 및 상기 금속 알콕시드 0 초 과 100 중량부 이하를 혼합하고, 상기 디페닐실란 디올 100 중량부에 대해 증류수를 0 초과 100중량부 이하로 첨가한 후, 25 내지 100℃의 범위 내에서 10분 내지 24시간 동안 부분 가수분해 반응시킨 다음, 상기 디페닐실란 디올 100 중량부에 대해 상기 폴리머를 0 초과 100 중량부 이하로 첨가하여, 상기 유-무기 하이브리드 조성물을 제조할 수 있다.
상기 b) 단계에서 졸 상태의 낮은 점도의 안정된 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하기 위해서는 0℃이상 100℃이하, 보다 적절하게는 0℃이상 50℃이하, 가장 적절하게는 0℃이상 25℃이하에서 반응시킬 수 있다.
상기 b) 단계에서 상기 졸 상태의 유-무기 하이브리드 조성물 제조 시, 반응을 25℃에서 천천히 진행하게 되면, 유-무기 하이브리드 조성물의 급격한 겔화를 방지할 수 있다.
상기 유-무기 하이브리드 조성물이 디페닐실란디올, 알콕시 실란, 폴리머, 및 금속 알콕시드를 포함하는 경우, 네 성분 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 가지며; 나머지 둘은 각각 독립적으로 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가질 수 있다.
이러한 유-무기 하이브리드 조성물을 경화시킨 후 굴절율을 측정하면, 상기 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하일 수 있다. 바람직하게는 0.005 이하일 수 있다.
여기서, 한 예로, 1.51의 굴절율을 갖는 글라스 크로스를 사용하는 경우, 유-무기 하이브리드 조성물은 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.513의 굴절율을 갖는 디페닐실란디올, 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 작거나 같은 1.38~1.51의 굴절율을 갖는 알콕시 실란, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율과 같거나 큰 1.51~1.78의 굴절율을 갖는 폴리머, 및 상기 글라스 크로스의 굴절율 보다 큰 1.7~2.7의 굴절율을 갖는 금속 알콕시드를 포함할 수 있다. 여기서 상기 폴리머의 한 예로 1.586의 굴절율 갖는 폴리카보네이트를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 c) 단계를 적어도 1회 이상 반복할 수 있다. 즉, 상기 글라스 크로스(Glass cloth)를 상기 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물에 함침시킨 후, 이를 경화시키는 과정을 1회 수행할 수도 있고, 함침시킨 후 경화시키는 과정을 수회 반복적으로 수행할 수 있다. 이처럼 낮은 점도 및 짧은 경화시간의 유-무기 하이브리드 조성물에 글라스 크로스를 함침하여 경화하는 방법을 수회 반복하여 투명 복합체 필름을 제조하는 연속공정이 가능하므로, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 c) 단계에서 상기 글라스 크로스로는 산소 분위기 퍼니스(furnace)에서 500 내지 700℃로 10분 내지 60분 동안 버닝(burning)한 것을 사용할 수 있다. 이렇게 버닝하여 사용할 경우 글라스 크로스 표면에 흡착될 수 있는 유기물을 제거함으로써 함침용액과 글라스 크로스 표면과의 밀착성을 높일 수 있다.
상기 c) 단계에서는 상기 글라스 크로스를 상기 졸(sol) 상태의 유-무기 하 이브리드 조성물에 함침시킨 후, 50 내지 300℃ 의 온도에서 5분 내지 2시간 동안 경화시킬 수 있다. 기존 에폭시 혹은 폴리머를 사용할 경우 경화 혹은 용매휘발을 위해서 긴 공정시간이 요구되던 것과는 달리, 유-무기 하이브리드(organic-inorganic hybrid)의 짧은 경화 반응으로 투명 복합체 필름의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전술한 제조방법에 의해 투명 복합체 필름을 제조할 수 있다.
실시예 1
디페닐실란디올(경화전 굴절율:1.513) 100.0 중량부, 테트라에톡시실란 (경화전 굴절율:1.382) 32.5 중량부, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(경화전 굴절율:1.429) 64.0 중량부, 아미노프로필트리메톡시실란(경화전 굴절율:1.424) 0.5 중량부, 알루미늄 부톡시드(경화전 굴절율:1.439, 경화후 굴절율:1.7) 2.0 중량부, 지르코늄 프로폭시드(경화전 굴절율:1.451, 경화후 굴절율:2.2) 1.0 중량부, 및 타이타늄부톡시드(경화전 굴절율:1.49, 경화후 굴절율:2.7) 30.0 중량부를 혼합하고, 여기에 증류수 80.0 중량부를 첨가하여, 25℃에서 24시간 동안 부분 가수분해 반응시킴으로써, 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하였으며, 여기에 폴리아릴레이트 5 중량부를 혼합하여, 졸 상태의 함침용 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하였다.
표면의 유기물의 제거하기 위해, 산소 분위기의 퍼니스(furnace)에서 500℃/10분간 버닝(burning)한 E-glass로 제조된 글라스 크로스(두께 50㎛, 굴절율 1.56)를 졸 상태의 함침용 유-무기 하이브리드 조성물에 1차 함침(dipping)한 후 상온에서 1분 동안 잔류 용매를 제거하고, 120℃의 오븐(oven)에서 5분 동안 1차 경화하였다.
경화 후, 2차 함침과 경화는 1차 함침 및 경화와 동일한 방법으로 진행하여 투명 복합체 필름을 제조하였다.
실시예 2
졸 상태의 함침용 유-무기 하이브리드 조성물 제조 시, 알루미늄 부톡시드, 지르코늄 프로폭시드, 타이타늄부톡시드, 및 폴리아릴레이트를 첨가하지 않았으며, E-glass 대신 S-glass를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 복합체 필름을 제조하였다.
실시예 3
디페닐실란디올(경화전 굴절율:1.513) 100.0 중량부, 테트라에톡시실란(경화전 굴절율:1.382) 32.5 중량부, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(경화전 굴절율:1.429) 64.0 중량부, 아미노프로필트리메톡시실란(경화전 굴절율:1.424) 0.5 중량부, 알루미늄 부톡시드(경화전 굴절율:1.439, 경화후 굴절율:1.7) 2.0 중량부, 지르코늄 프로폭시드(경화전 굴절율:1.451, 경화후 굴절율:2.2) 1.0 중량부를 혼합하고, 여기에 증류수 80.0 중량부를 첨가하여, 25℃에서 24시간 동안 부분 가수분해 반응시킴으로써, 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하였으며, 여기에 폴리아릴레이트 5 중량부를 혼합하여, 졸 상태의 함침용 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하였다.
표면의 유기물의 제거하기 위해, 산소 분위기의 퍼니스(furnace)에서 500℃로 10분간 버닝(burning)한 S-glass로 제조된 글라스 크로스(두께 50㎛, 굴절율 1.51)를 졸 (sol) 상태의 함침용 유-무기 하이브리드 조성물에 1차 함침(dipping)한 후 상온에서 1분 동안 잔류 용매를 제거하고, 120℃의 오븐(oven)에서 5분 동안 1차 경화하였다.
경화 후, 2차 함침과 경화는 1차 함침 및 경화와 동일한 방법으로 진행하여 투명 복합체 필름을 제조하였다.
비교예 1
에폭시 화합물(상품명 ERL-4221, Dow Chemical) 100 중량부, 경화제인 안하이드라이드(ANHYDRIDE)(MH700G, New Japan Chemical) 134 중량부, 트리페닐포스포늄 브로마이드(triphenylphosphonium bromide) 2 중량부, 및 메틸에틸케톤(methylethylketone) 150 중량부를 혼합하여 제조된 함침용액에 S-glass로 제조된 글라스 크로스(두께 50㎛, 굴절율 1.56)를 함침하고 100℃에서 2시간, 120℃에서 2시간, 150℃에서 2시간, 200℃에서 2시간, 및 240℃에서 2시간 동안 순차적으로 경화하여 복합체 필름을 제조하였다.
비교예 2
디페닐 실란디올을 사용하지 않은 것 이외에는 실시예 3과 동일한 방법으로 복합체 필름을 제조하였다.
실험예
실시예 1~3에 따른 복합체 필름 및 비교예 1~2에 따른 복합체 필름의 두께를 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope,SEM)으로 측정하였고, 선팽창계수, 유리전이온도를 측정하였으며, 크랙 테스트를 하여 그 결과들을 표 1 및 도 2~3에 나타내었다. 또한, 굴절율 및 광투과도 또한 측정하였다.
여기서, 표 1의 글라스 크로스의 굴절율은, 글라스 크로스를 실시예1~3 및 비교예 2의 함침용 유-무기 하이브리드 조성물 및 비교예 1의 함침용액에 각각 함침시키기 전에 측정한 것으로, 본래 글라스 크로스가 갖는 고유의 굴절율이다.
그리고, 표 1에서 경화 후 조성물의 굴절율은, 실시예1~3 및 비교예 2에서 제조된 함침용 유-무기 하이브리드 조성물 및 비교예 1에서 제조된 함침용액에 글라스 크로스를 함침시키지 않고, 실시예1~3 및 비교예 2에서 제조된 함침용 유-무기 하이브리드 조성물만 경화시킨 후, 또한 비교예 1에서 제조된 함침용액만 경화시킨 후, 이 각각의 경화물의 굴절율을 측정한 것이다. 즉 표 1의 경화 후 조성물의 굴절율은, 글라스 크로스를 포함하지 않고서 경화된 실시예 1~3 및 비교예 2의 조성물만의 굴절율 및 글라스 크로스를 포함하지 않고서 경화된 비교예 1의 함침용액만의 굴절율이다.
그리고, 표 1의 광투과도는, 글라스 크로스를 실시예1~3 및 비교예 2에 따른 함침용 유-무기 하이브리드 조성물 및 비교예 1의 함침용액에 각각 함침 및 경화시켜 제조한 각각의 필름의 광투과도를 측정한 값이다.
측정 조건은 각각 아래와 같이 하였다.
1) 선팽창계수: ASTM D696에 근거하여 열기계분석기(TMA; Thermomechnical Analysis)로 5gf의 응력 하에서 분당 10℃로 승온하며 측정하였고, 연필경도는 200 g의 하중 하에서 ASTM D3363의 방법으로 측정함.
2) 유리전이온도(Tg): 열기계분석기(DSC; Differential Scanning Calorimeter; TA Instrument사, DSC2010)로 분당10℃로 승온하며 측정함.
3) 굴절율: 광학특성분석기(ATAGO, DR-M4)로 589nm에서의 굴절율을 측정함.
4) 광투과도: ASTM D1003에 근거하여 각각 Varian사의 UV-분광계를 사용하여 가시광선 영역인 380 내지 780nm의 범위에서 측정함.
5) 크랙 테스트(Crack test): 필름을 지름이 1cm인 원통에 밀착이 되도록 감은 후 크랙의 발생 정도를 확인함.
(표 1)
Figure 112008072821563-pat00001
본 발명에 따른 실시예 1~3의 경우, 복합체 필름의 두께는 각각 55, 60 및 55㎛, 선팽창계수는 각각 17, 18 및 17 ppm/K, 유리전이온도는 각각 230, 220 및 230℃임에 따라, 본 발명의 실시예 1~3에 따른 투명 복합체 필름이 표시장치용 기 판으로 사용되는 경우, 표시장치용 기판으로서의 주요 요구물성에 적합한 두께, 선팽창계수 및 유리전이온도를 가짐을 확인할 수 있었다.
또한, 크랙의 생성 정도를 관찰하기 위해 굽힘 테스트를 한 결과, 도 2의 사진 및 표 1를 통해, 비교예 1~2에 따른 복합체 필름의 경우 크랙이 발생하였음을 확인할 수 있었으나, 실시예 1~3에 따른 복합체 필름의 경우 글라스 크로스와 유-무기 하이브리드 조성물의 계면 접착력이 우수하여 글라스 파이버 사이에 계면 크랙이 생기지 않았음을 확인할 수 있었다.
또한, 도 2의 사진을 통해, 비교예 1에 따른 복합체 필름의 경우 기포가 생성되었음을 확인할 수 있었으나, 실시예 1에 따른 복합체 필름의 경우 글라스 크로스와 유-무기 하이브리드 조성물의 계면 접착력이 우수하여 기포가 생성되지 않았음을 확인할 수 있었다.
또한, 표 1 및 도 3의 사진을 통해, E-glass의 굴절율인 1.56에 맞추어 굴절율을 조절한 실시예 1의 경우와 S-glass의 굴절율인 1.51에 맞추어 굴절율을 조절한 실시예 2 및 3의 경우 광투과도는 각각 82%, 81% 및 85%로서, 투명도가 우수하여, 우수한 투명도를 제공하는 투명 복합체 필름으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
그러나, 본 발명과 달리 굴절율 조절하지 않은 비교예 1에 따른 복합체 필름의 광투과도는 79%, 비교에 2에 따른 복합체 필름의 광투과도는 65%로로서, 투명도가 낮음을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 낮은 점도 및 높은 반응성의 유-무기 하이브 리드(organic-inorganic hybrid) 조성물과 조밀하게 직조된 글라스 크로스(glass cloth)을 이용하여 투명한 복합체 필름을 제조함으로써, 기포 및 크랙이 없는 투명한 복합체 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복합체 필름은 글라스 크로스(glass cloth)의 기본적인 특성인 낮은 선팽창계수(CTE), 낮은 열변형성, 높은 내열성, 및 높은 유연성 등의 물성을 유지하면서 동시에 가교된 유-무기 하이브리드(organic-inorganic hybrid)의 구조를 가짐에 따라, 본 발명에 따른 투명 복합체 필름은 유리전이온도(Tg)에 구애받지 않고 고온에서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율과 글라스 크로스와의 굴절율 차이가 0.01 이하가 되도록, 글라스 크로스의 굴절율을 기준으로 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율을 조절하여 제조하는 경우, 투명 기판으로 사용할 수 있는 투명 복합체 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투명 복합체 필름을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 비교예 1에 따른 복합체 필름과 본 발명의 실시예 1에 따른 투명 복합체 필름의 크랙 테스트(Crack test)결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 글라스 크로스의 굴절율에 맞추어 굴절율을 조절하지 않은 비교예 1에 따른 복합체 필름과, 글라스 크로스의 굴절율에 맞추어 굴절율을 조절한 본 발명의 실시예 1에 따른 투명 복합체 필름의 광투과도를 비교한 사진이다.
도 4는 직조 간격이 다른 글라스 크로스(Glass cloth) 사진이다.

Claims (33)

  1. 글라스 크로스(Glass cloth); 및
    디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 조성물을 0℃ 내지 50℃에서 반응시켜서 형성된 졸(sol) 상태이고, 경화 후 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 유-무기 하이브리드 조성물
    을 포함하는 투명 복합 재료.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 글라스 크로스의 두께는 10 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부를 포함하는 것인 투명 복합 재료.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 디페닐실란디올과 상기 알콕시 실란 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지며; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 알콕시 실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 및 아미노프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 디페닐실란디올, 상기 알콕시 실란 및 상기 폴리머 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 갖는 것인 투명 복합 재료.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부 및 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하를 포함하는 것인 투명 복합 재료.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 폴리머는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌- 옥텐 공중합체, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-드몬 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 및 아이오노머 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌나프탈레이트 로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에스테르; 나일론-6, 또는 나일론-6,6; 메타자일렌디아민-아디프산 축중합체; 아미드계 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 또는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 스티렌-아크릴로니트릴계 수지; 트리아세트산 셀룰로오스 및 디아세트산 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 소수화 셀룰로오스계 수지; 폴리염화 비닐, 폴리염화 비닐리덴, 폴리불화 비닐리덴, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 할로겐 함유 수지; 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 및 셀룰로오스 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 수소 결합성 수지; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르에테르케톤; 폴리페닐렌옥사이드; 폴리메틸렌옥사이드; 및 액정 수지 중에서 선택된 1종 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 금속 알콕시드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하 며,
    상기 디페닐실란디올, 상기 알콕시 실란, 상기 폴리머 및 상기 금속 알콕시드 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 갖는 것인 투명 복합 재료.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하며,
    상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부, 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하 및 상기 금속 알콕시드 0 초과 100 중량부 이하를 포함하는 것인 투명 복합 재료.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 금속 알콕시드는 타이타늄 부톡시드, 타이타늄 프로폭시드, 알루미늄 부톡시드, 및 지르코늄 프로폭시드 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명 복합 재료.
  14. 글라스 크로스(Glass cloth); 및
    상기 글라스 크로스가 함침되어 있는, 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 조성물을 0℃ 내지 50℃에서 반응시켜서 형성된 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물의 졸겔 반응물이고, 굴절율은 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 유-무기 하이브리드 조성물의 졸겔 반응물
    을 포함하는 투명 복합체 필름.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머와 금속알콕시드 중 적어도 하나를 포함하는 것인 투명 복합체 필름.
  16. 청구항 15에 따른 투명 복합체 필름을 포함하는 전자장치.
  17. a) 글라스 크로스(Glass cloth)를 준비하는 단계;
    b) 디페닐실란디올 및 알콕시 실란을 포함하는 조성물을 0℃ 내지 50℃에서 반응시켜 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하는 단계이고, 경화 후 유-무기 하이브리드 조성물의 굴절율과 상기 글라스 크로스의 굴절율과의 차이가 0.01이하인 유-무기 하이브리드 조성물을 제조하는 단계; 및
    c) 상기 글라스 크로스를 상기 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물에 함침 및 경화시키는 단계
    를 포함하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 글라스 크로스의 두께는 10 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디 올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부를 포함하는 것인 투명 복합체 필름의 제조방법.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 디페닐실란디올과 상기 알콕시 실란 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지며; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  21. 청구항 17에 있어서, 상기 알콕시 실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 및 아미노프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  22. 청구항 17에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 디페닐실란디올, 상기 알콕시 실란 및 상기 폴리머 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 갖 는 것인 투명 복합체 필름의 제조방법.
  24. 청구항 22에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부 및 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하를 포함하는 것인 투명 복합체 필름의 제조방법.
  25. 청구항 22에 있어서, 상기 폴리머는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌-노르보르넨 공중합체, 에틸렌-드몬 공중합체, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 및 아이오노머 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌나프탈레이트 로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리에스테르; 나일론-6, 또는 나일론-6,6; 메타자일렌디아민-아디프산 축중합체; 아미드계 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 또는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 스티렌-아크릴로니트릴계 수지; 트리아세트산 셀룰로오스 및 디아세트산 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 소수화 셀룰로오스계 수지; 폴리염화 비닐, 폴리염화 비닐리덴, 폴리불화 비닐리덴, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 할로겐 함유 수지; 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 및 셀룰로오스 유도체로 이루어진 군으로 부터 선택되는 수소 결합성 수지; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르에테르케톤; 폴리페닐렌옥사이드; 폴리메틸렌옥사이드; 및 액정 수지 중에서 선택된 1종 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  26. 청구항 17에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 금속 알콕시드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하며,
    상기 디페닐실란디올, 상기 알콕시 실란, 상기 폴리머 및 상기 금속 알콕시드 중 어느 하나는 상기 글라스 크로스 보다 큰 굴절율을 가지고; 다른 하나는 상기 글라스 크로스 보다 작은 굴절율 또는 상기 글라스 크로스와 같은 굴절율을 갖는 것인 투명 복합체 필름의 제조방법.
  28. 청구항 26에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하며,
    상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란디올 100 중량부에 대해, 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부, 상기 폴리머 0 초과 100 중량부 이하 및 상기 금속 알콕시드 0 초과 100 중량부 이하를 포함하는 것인 투명 복합체 필름의 제조방법.
  29. 청구항 26에 있어서, 상기 금속 알콕시드는 타이타늄 부톡시드, 타이타늄 프로폭시드, 알루미늄 부톡시드, 및 지르코늄 프로폭시드 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  30. 청구항 26에 있어서, 상기 유-무기 하이브리드 조성물은 폴리머를 더 포함하며,
    상기 유-무기 하이브리드 조성물은, 상기 디페닐실란 디올 100 중량부에 대해 상기 알콕시 실란 10 내지 100 중량부, 및 상기 금속 알콕시드 0 초과 100 중량부 이하를 혼합하고, 상기 디페닐실란 디올 100 중량부에 대해 증류수를 0 초과 100중량부 이하로 첨가한 후, 25 내지 50℃의 범위 내에서 10분 내지 24시간 동안 부분 가수분해 반응시킨 다음, 상기 디페닐실란 디올 100 중량부에 대해 상기 폴리머를 0 초과 100 중량부 이하로 첨가하여, 제조하는 것인 투명 복합체 필름의 제조방법.
  31. 청구항 17에 있어서, 상기 c) 단계를 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  32. 청구항 17에 있어서, 상기 c) 단계에서 상기 글라스 크로스로는 산소 분위기 퍼니스(furnace)에서 500 내지 700℃로 10분 내지 60분 동안 버닝(burning)한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
  33. 청구항 17에 있어서, 상기 c) 단계에서는 상기 글라스 크로스를 상기 졸(sol) 상태의 유-무기 하이브리드 조성물에 함침시킨 후, 50 내지 300℃의 온도에서 5분 내지 2시간 동안 경화시키는 것을 특징으로 하는 투명 복합체 필름의 제조방법.
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