KR102008301B1 - 투명기판 표면처리방법 및 표면처리된 투명기판을 포함하는 표시소자 - Google Patents

투명기판 표면처리방법 및 표면처리된 투명기판을 포함하는 표시소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단하고 저렴한 공정에 의해 기판을 저반사 및 내오염처리하기 위한 기판의 표면처리방법에 관한 것으로, 불소계 고분자를 불소계 용매에 용해하여 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계; 계면활성제 용액을 형성하는 단계; 상기 불소계고분자와 계면활성제 용액을 혼합하여 나노입자가 분산된 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계; 및 기판상에 나노입자가 분산된 불소계 고분자 용액을 도포하여 불소계 고분자층을 형성하는 단계로 구성된다.

Description

투명기판 표면처리방법 및 표면처리된 투명기판을 포함하는 표시소자{METHOD OF PROCESSING SURFACE OF TRANSPARENT SUBSTRATE AND DISPLAY DEVICE HAVING PROCESSED TRANSPARENT SUBSTRATE}
본 발명은 투명기판의 표면처리방법에 관한 것으로, 특히 불소계고분자 나노입자를 이용하여 투명기판을 처리함으로써 저반사 및 내오염이 가능한 투명기판의 표면처리방법 및 표면처리된 투명기판을 구비한 표시소자에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기전계발광 표시소자, 전기영동 표시소자 등과 같은 다양한 평판표시소자가 제안되고 있다.
이러한 평판표시소자는 투명한 유리기판상에 박막트랜지스터와 각종 전극배선 및 컬러필터층이 형성되고 그 기판 사이에 액정층이나 전기영동층, 플라즈마층 또는 유기발광층이 형성되어 화상이 표시소자의 유리기판을 통해 출사됨으로써 화상을 구현할 수 있게 된다.
그런데, 상기와 같은 표시소자를 사용자가 사용할 때, 외부로부터 유리기판의 상면으로 광이 입사되는 경우, 유리기판의 반사에 의해 표시소자의 시인성이 저하된다. 특히 평판표시소자는 실내에서도 사용되지만 실외에서도 많이 사용되기 때문에, 세기가 큰 외부광의 반사로 인해 시인성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 유리기판을 처리하여 반사율을 감소시키는 방법이 근래 연구되고 있다. 현재 이러한 유리기판의 처리는 MgF와 같은 반사저감물질을 단층으로 코팅하는 방법과 SiO2 및 TiO2를 다층으로 코팅하여 처리하는 방법이 있다. 이러한 반사저감물질에 의한 유리기판의 표면처리공정에 의해 가시광선의 투과율이 92%에서 98% 이상으로 향상되며, 그 결과 해상도와 선명도가 향상된다.
그러나, 상기와 같은 저반사물질에 의한 기판처리는 다음과 같은 문제가 있다.
상기 MgF를 이용한 기판처리는 비록 MgF층을 단층으로 코팅하여, 유리와 MgF의 굴절률 차이에 의해 반사율을 저감시킨다. 그러나, 상기 MgF를 코팅하는 방법은 MgF의 광의 파장에 따른 굴절율의 변화로 인해 파장에 따른 반사율이 다르게 나타나는 문제가 있었다.
또한, SiO2 및 TiO2를 다층으로 형성하여 기판이 표면을 처리하는 방법은 절굴절율을 갖는 SiO2와 고굴절률을 갖는 TiO2를 교대로 증착시켜 저굴절 및 고굴절 재료를 다층 구성하여 층간의 굴절차를 발생시켜 반사율을 저하시킨다. 그러나, 이 방법에서는 다층을 형성해야만 하기 때문에, 증착방법에 의해 SiO2/TiO2의 코팅을 여러 차례 진행해야 하므로, 공정이 복잡해지고 공정단가가 증가하는 문제가 있었다.
한편, 표시소자의 시인성은 유리기판의 반사율에 의해서만 결정되는 것이 아니다. 예를 들어, 유리기판의 표면이 오염되는 경우 외부광이 오염물질에 의해 산란되어 난반사되기 때문에, 시인성이 저하된다. 이러한 유리기판의 오염은 유리기판을 처리하는 것에 의해 방지할 수 있다.
현재 표면오염을 방지하기 위한 유리기판의 처리방법은 무기재료를 코팅하여 표면을 소수성 특성을 갖도록 하는 방법과 표면을 친수성 특성을 갖도록 하는 방법이 제안되고 있다. 소수성특성을 갖도록 하는 표면처리방법은 기판표면에 수분이 흡착되는 것을 방지하여 수분에 의한 오염을 방지하고 친수성 특성을 갖도록 하는 것은 기름이 기판표면에 흡착되는 것을 방지하여 기름에 의한 오염을 방지한다.
이와 같이, 오염방지를 위한 기판처리방법에서는 오염유형별로 다른 처리방법을 실행해야만 하기 때문에 공정이 복잡해지며, 수분과 기름에 의한 오염을 모두 방지하기 위해서는 2회의 공정을 반복해야만 하기 때문에, 제조공정이 더욱 복잡해지고 제조비용이 증가하게 된다.
더욱이, 저반사코팅과 내오염코팅을 모두 적용하였을 경우 내오염 코팅막의 굴절율과 저반사 코팅막의 귤절율간의 굴절율 차이로 인해 외부광의 반사가 오히려 증가한다는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 불소계 고분자 나노입자가 분산된 고분자층을 형성함으로써 기판의 표면을 저반사 및 내오염 처리할 수 있는 기판의 표면처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 표면처리된 기판이 적용된 표시소자 등을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 기판의 표면처리방법은 불소계 고분자를 불소계 용매에 용해하여 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계; 계면활성제 용액을 형성하는 단계; 상기 불소계고분자와 계면활성제 용액을 혼합하여 나노입자가 분산된 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계; 및 기판상에 나노입자가 분산된 불소계 고분자 용액을 도포하여 불소계 고분자층을 형성하는 단계로 구성된다.
상기 불소계 고분자는 폴리 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 (poly(hexafluoropropylene oxide)), 폴리 테트라 플루오르-공동-헥사 플루오로 프로필렌(poly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene), 폴리 데카플루오르 옥틸 아크릴레이트(poly(decafluorooctyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르프로폭시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoropropoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르에톡시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoroethoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르에틸렌(poly(tetrafluoroehtylene)), 테트라플루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 비닐리딘 불화물(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene vinylidene fluoride), 폴리 운데카플루오르 아크릴레이트(poly(undecafluorohexyl acrylate)), 폴리 노나플루오르 펜틸 아클릴레이트(poly(nonafluoropentyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(트리플루오르메톡시) 프로필 아클릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(trifluoromethoxy)propyl acrylate), 폴리 펜타플루오르비닐 프로피오네이트(poly(pentafluorovinyl propionate), 폴리헵타플루오르 아크릴레이트(poly(heptafluorobutyl acrylate)), 폴리 트리플루오르비닐 아세테이트(poly(trifluorovinyl acetate)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate), 폴리 옥타플루오르 펜틸 아크릴레이트(poly(octafluoropentyl acrylate)), 폴리 메틸 3,3,3-트리플루오르 프로필 실록사인(poly(methyl 3,3,3-trifluoropropyl siloxane), 폴리 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오르 부틸 메타아크릴레이트(poly(2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate)), 폴리 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(pentafluoropropyl acrylate), 폴리 2,2,3,3,3-펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate)), 폴리 2-헵타플루오르 부톡시 에틸 아크릴레이트(poly(2-heptafluorobutoxy)ethyl acrylate), 폴리 클로로 트리 플루오르 에틸렌(poly(chlorotrifluoroethylene)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 메타아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methaacrylate)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진다.
상기 불소계 용매는 1,1,1,-트리클로로트리플루오로에탄(1,1,1-trichlorotrifluoroethane), 1,1,2,2-테트라플루오르에탄(1,1,2,2-tetrafluoroethane), 헥사플루오르프로판(hexafluoropropane), 헥사플루오르아이소프로판올(Hexafluoroisopropanol), 트리플루오르에탄(trifluoroethane), 트리플루오르에탄(trifluoroethane)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진다.
상기 나노입자는 50~400nm의 직경이며, 불소계 고분자층은 10-100㎛의 두께로 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 표시소자는 각종 전극이 형성된 투명기판을 포함하여 화상을 구현하는 표시패널; 및 상기 기판의 적어도 일면에 형성되며, 상기 불소계 고분자 및 불소계 계면활성제로 이루어진 불소계 나노입자가 분산된 불소계 고분자층으로 구성된다.
상기 표시패널은 액정표시패널, 유기전계발광 표시패널, 전기영동 표시패널, 플라즈마 표시패널을 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 터치패널은 표시소자 전면에 배치된 기판; 상기 기판의 적어도 일면에 형성되며, 상기 불소계 고분자 및 불소계 계면활성제로 이루어진 불소계 나노입자가 분산된 불소계 고분자층; 및 상기 기판에 X축방향 및 Y축방향을 따라 배치된 복수의 제1전극 및 제2전극으로 구성된다.
본 발명에서는 불소계 고분자 나노입자가 분산된 불소계 고분자층을 형성함으로써 기판을 저반사 및 내오염처리할 수 있게 되므로, 공정이 단순해지고 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 기판의 표면처리방법을 나타내는 플로우챠트.
도 2는 본 발명에 따른 불소계 고분자층에 분산된 불소계 고분자 나노입자를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 표면처리된 기판을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 표면처리된 투명기판이 적용된 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 표면처리된 투명기판이 적용된 터치패널의 전극구조를 나타내는 평면도 및 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 저반사코팅과 내오염코팅을 하나의 공정에 의해 진행함으로써 투명 기판 또는 유리 표면의 반사율을 저감함과 동시에 오염물질이 기판의 표면에 달라붙는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 표면처리된 기판을 표시소자에 적용했을 때 저반사 및 오염물질의 난반사에 의해 시인감이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하의 설명에서는 이러한 기판처리방법을 표시소자 등에 사용되는 투명 기판에 특정하여 설명하지만, 본 발명이 이러한 특정한 제품에만 적용되는 기판에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 유리나 플라스틱과 같은 표시소자에 사용되는 투명기판뿐만 아니라 터치패널이나 3D용 패널의 기판을 표면처리하는 데에도 적용되며, 카메라의 투명렌즈 등의 표면처리에도 적용될 수 있을 것이다.
본 발명에서는 불소계 고분자를 이용하여 기판을 저반사 및 내오염 처리한다. 불소계 고분자는 수분 및 유기물에 대한 낮은 친화성을 가져 내오염 성질이 우수하며, 낮은 굴절율을 갖기 때문에 투명한 유리나 플라스틱에 층을 형성하는 경우 굴절율 차에 의해 2% 미만의 반사율을 가질 수 있게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 불소계 고분자로 유리나 플라스틱의 표면을 처리하는 경우, 광의 반사나 난반사에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 불소계고분자를 불소계 용매에 불소계 용매에 용해하여 불소계 나노입자를 형성하여 투명기판상에 적층하여 기판의 표면을 처리하는데, 이와 같이 본 발명에서 불소계고분자를 나노입자 형태로 형성하여 표면처리를 하는 이유는 용매에 쉽게 용해되지 않고 유리나 플라스틱의 친화성이 낮기 때문이다. 즉, 유리와 플라스틱에 박막으로 잘 형성되지 않는 불소계고분자를 나노입자형태로 형성하여 적층함으로서 기판을 저반사 및 내오염처리하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 투명기판의 실제 처리과정을 나타내는 플러우챠트이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 우선 불소계고분자를 10ml의 불소계 용매에 용해하고 실온(room temperature)에서 1시간 이상 교반하여 불소계 고분자 용액을 형성한다(S101). 이때, 불소계고분자로는 폴리 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 (poly(hexafluoropropylene oxide)), 폴리 테트라 플루오르-공동-헥사 플루오로 프로필렌(poly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene), 폴리 데카플루오르 옥틸 아크릴레이트(poly(decafluorooctyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르프로폭시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoropropoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르에톡시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoroethoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르에틸렌(poly(tetrafluoroehtylene)), 테트라플루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 비닐리딘 불화물(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene vinylidene fluoride), 폴리 운데카플루오르 아크릴레이트(poly(undecafluorohexyl acrylate)), 폴리 노나플루오르 펜틸 아클릴레이트(poly(nonafluoropentyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(트리플루오르메톡시) 프로필 아클릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(trifluoromethoxy)propyl acrylate), 폴리 펜타플루오르비닐 프로피오네이트(poly(pentafluorovinyl propionate), 폴리헵타플루오르 아크릴레이트(poly(heptafluorobutyl acrylate)), 폴리 트리플루오르비닐 아세테이트(poly(trifluorovinyl acetate)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate), 폴리 옥타플루오르 펜틸 아크릴레이트(poly(octafluoropentyl acrylate)), 폴리 메틸 3,3,3-트리플루오르 프로필 실록사인(poly(methyl 3,3,3-trifluoropropyl siloxane), 폴리 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오르 부틸 메타아크릴레이트(poly(2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate)), 폴리 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(pentafluoropropyl acrylate), 폴리 2,2,3,3,3-펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate)), 폴리 2-헵타플루오르 부톡시 에틸 아크릴레이트(poly(2-heptafluorobutoxy)ethyl acrylate), 폴리 클로로 트리 플루오르 에틸렌(poly(chlorotrifluoroethylene)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 메타아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methaacrylate) 등을 사용할 수 있다.
또한, 불소계 용매로는 1,1,1,-트리클로로트리플루오로에탄(1,1,1-trichlorotrifluoroethane), 1,1,2,2-테트라플루오르에탄(1,1,2,2-tetrafluoroethane), 헥사플루오르프로판(hexafluoropropane), 헥사플루오르아이소프로판올(Hexafluoroisopropanol), 트리플루오르에탄(trifluoroethane), 트리플루오르에탄(trifluoroethane)을 사용할 수 있다.
이어서, 불소계 계면활성제를 50ml의 톨루엔 용액에 용해한다(S102). 이때, 불소계 계면활성제는 CnF2n +1-(Si(CH3)2O)m-SiH3의 구조를 가지며, 이때 n=4~10, m=4~20이다.
그 후, 불소계 고분자 용액을 계면활성제가 용해된 톨루엔 용액에 혼합하여 불소계 고분자 나노입자를 형성한다(S103). 이때, 불소계 고분자용액과 톨루엔 용액은 분당 6ml (1:5 비율)로 혼합되며, 혼합된 용액을 실온에서 30분간 보관하여 고분자 나노입자를 성장시킨다.
도 2에 형성된 고분자 나노입자(1)가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 고분자 나노입자(1)는 구형상으로 이루어진 불소계고분자(2)와 상기 불소계고분자(2)의 외곽영역에 일정 두께로 형성된 불소계 계면활성층(4)으로 이루어진다.
상기와 같이 제작된 고분자 나노입자(1)는 다양한 크기로 형성되는데, 본 발명에서 50~400nm의 직경을 갖는 나노입자만이 필요하게 되므로, 제작된 고분자 나노입자(1)를 0.45μm의 필터로 필터링하여 400nm 이상의 직경을 갖는 나노입자를 제거하고 50~400nm의 직경을 갖는 고분자 나노입자만이 남도록 한다(S104).
도 3에 도시된 바와 같이, 제작된 고분자 나노입자가 분산된 용액을 기판(10) 상에 도포하고 건조하여 기판(10)에 불소계 고분자층(12)을 형성한다(S105). 이때, 고분자 나노입자가 분산된 고분자용액의 도포는 스핀코팅, 롤코팅, 딥코팅, 스크린코팅과 같은 다양한 방법에 의해 이루어질 수도 있다. 스핀코팅은 기판을 일정 속도로 회전하는 회전판에 배치시킨 후, 회전하는 기판 상에 고분자 나노입자가 분산된 용액을 적하하여 적하된 고분자 나노입자가 분산된 용액이 퍼져 기판 전체에 도포되도록 한다. 또한, 롤코팅은 롤러의 표면에 고분자 나노입자가 분산된 용액을 도포한 후, 롤러를 기판에 접촉한 상태에서 상기 롤러를 진행하여 롤러 표면의 고분자 나노입자가 분산된 용액을 기판상에 전사함으로써 이루어진다.
딥코팅은 고분자 나노입자가 분산된 용액을 용기에 채운 후, 기판을 용기에 넣어 적심으로서 기판에 고분자 나노입자가 분산된 용액을 도포한다. 또한, 스크린코팅은 기판 상에 개구영역이 형성된 스크린을 배치한 후, 그 위에 고분자 나노입자가 분산된 용액을 공급하고 스퀴즈 등에 의해 상기 고분자 나노입자가 분산된 용액에 압력을 인가하여 개구영역을 통해 상기 고분자 나노입자가 분산된 용액이 배출되도록 함으로써 기판 위에 나노물질을 도포할 수 있게 된다. 이러한 고분자 나노입자가 분산된 용액의 도포방법은 상기와 같은 특정 방법에 한정되는 것이 아니라, 다양한 방법을 이용할 수 있게 된다.
상기와 같이 도포된 고분자 나노입자가 분산된 0.1torr 압력의 감압오븐에서 50°C의 온도로 1시간 건조하여 용매를 제거함으로써 불소계 고분자층을 형성할수 있게 된다. 이때, 상기 불소계 고분자층(12)은 약 10-100㎛의 두께로 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10) 위에 형성된 고분자층(12)에는 다양한 크기의 고분자나노입자(1)가 분산되어 있다. 상기 불소계 고분자층(12)은 수분이나 유기물과 친화력이 낮기 때문에, 수분이나 기름과 같은 유기물이 상기 불소계 고분자층(12)에 흡착되지 않게 되어, 수분이나 기름 등에 의한 오염을 방지할 수 있게 된다. 또한, 굴절률이 낮기 때문에, 유리나 플라스틱과 같은 투명기판에 형성할 때 반사율을 2% 이하로 저감할 수 있게 되므로, 표시소자 등에 적용하는 경우 외부광의 반사 및 산란에 의한 시인성저하를 방지할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 기판처리방법은 다양한 기판에 적용될 수 있다. 예를 들면, 표시소자 등의 투명기판에 적용될 수도 있고 터치패널과 같은 기능성 패널의 투명기판에도 적용할 수 있으며, 카메라의 유리렌즈에도 적용될 수 있을 것이다.
이하에서는 상기와 같이 표면이 처리된 기판이 적용된 표시소자를 설명한다. 이하의 설명에서는 특정 표시소자에 대해서만 설명하지만, 이는 하나의 예만을 설명한 것으로서, 본 발명의 표면이 처리된 기판은 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 불소계 고분자에 의해 표면처리된 기판이 적용된 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱과 같은 투명한 제1기판(110)은 표면처리되어 그 일면에는 불소계고분자 나노입자로 이루어진 제1불소계고분자층(105a)이 형성되어 있다. 도면에서는 상기 제1불소계고분자층(105a)은 제1기판(110)의 외면, 즉 다른 구성들이 형성되지 않는 면에 형성되지만, 상기 제1불소계고분자층(105a)이 제1기판(110)의 내면, 즉 다른 구성들이 형성되는 면에 형성될 수도 있다.
상기 표면처리된 제1기판(110)에는 박막트랜지스터가 형성된다. 상기 박막트랜지스터는 제1기판(110)위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111)이 형성된 제1기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(122)과, 상기 게이트절연층(122) 위에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112)위에 형성된 소스전극(114) 및 드레인전극(115)으로 이루어진다.
상기 박막트랜지스터 위에는 제1기판(110) 전체에 걸쳐 보호층(124)이 형성된다. 상기 보호층(124) 위에는 일정 폭을 갖는 띠형상의 공통전극(126) 및 화소전극(127)이 서로 평행하게 배치되어 제1기판(210)의 표면과 횡전계가 공통전극(126) 및 화소전극(127) 사이에 형성된다. 이때, 상기 화소전극(127)은 보호층(124)에 형성된 컨택홀(125)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 전기적으로 접속되어 외부로부터 화상신호가 상기 박막트랜지스터를 통해 화소전극(127)에 인가된다. 상기 공통전극(126)과 화소전극(127)은 금속 또는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 이루어진다.
유리나 플라스틱과 같은 투명한 제2기판(130)은 표면처리되어 그 일면에는 불소계고분자 나노입자로 이루어진 제2불소계고분자층(105b)이 형성되어 있다. 이때 도면에는 상기 제2불소계고분자층(105b)은 제2기판(130)의 외면에만 형성되어 있지만, 상기 제2불소계고분자층(105b)은 제2기판(130)의 내면에도 형성될 수 있고 양면에 모두 형성될 수도 있다.
상기 제2기판(130) 내측에는 블랙매트릭스(134)와 컬러필터층(136)이 형성된다. 상기 블랙매트릭스(234)는 Cr이나 CrOx로 이루어진 것으로, 표시소자의 게이트라인과 데이터라인 형성영역, 박막트랜지스터 형성영역과 같이 화상비표시영역으로 광이 투과하는 것을 차단하여 화질이 저하되는 것을 방지한다. 컬러필터층(136)은 R,G,B 컬러필터층으로 이루어져 실제 화상을 구현한다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(136) 위에는 컬러필터층(136)을 보호하고 표면을 편평하게 하기 위한 오버코터층(overcoat layer)가 형성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자에서는 기판의 표면을 처리하여 불소계 나노입자가 분산된 고분자층을 형성함으로써 반사율을 저감시킴과 동시에 수분이나 기름 등에 의한 오염을 방지할 수 있게 되어 외부광의 산란 또는 난반사에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있게 된다.
한편 상술한 상세한 설명에서는 제1기판 및 제2기판이 둘다 표면처리되어 있지만, 제2기판만이 표면처리될 수도 있다. 실제 액정표시소자를 이용하여 화상을 구현하여 사용자가 이를 인식하는 경우, 사용자는 제2기판(130)의 외면을 통해 출사되는 화상을 인식하기 때문에, 외부광의 대부분은 상기 제2기판(130)에서 반사되거나 산란되어 사용자의 시인성을 저하시킨다. 따라서, 표시소자의 경우 외부광 반사의 주원인이 되는 기판의 표면만을 처리하여도 원하는 효과를 얻을 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 표면처리된 투명기판이 적용된 터치패널의 구조를 나타내는 도면으로, 도 5a는 터치패널의 전극구조를 나타내는 평면도이고 도 5a의 I-I'선 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 터치패널은 복수의 제1전극(217)과 제2전극(221)이 각각 X축방향 및 Y축방향으로 배열되어 있으며, 복수의 제1전극(217)은 제1브릿지전극(213)에 의해 서로 전기적으로 연결되고 제2전극(221)은 제2브릿지전극(219)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 이러한 구조의 터치패널에서는 사람의 손 등이 접촉하는 경우 제1전극(217) 및 제2전극(221)에 정전용량의 변화가 발생하며, 이 변화된 정전용량이 라우팅전극(도면표시하지 않음)을 통해 감지부로 전달되어 접촉된 영역의 (x,y) 좌표가 인식된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱과 같은 투명한 물질로 이루어진 기판(210)의 일면 또는 양면은 표면 처리되어 불소계 고분자 나노입자가 분산된 표면처리층(205)이 형성되는데, 이러한 표면처리층(205)에 의해 외부로부터 광이 입사되는 경우 반사율이 저감되고 기판(210)이 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.
표면처리된 기판(210) 상에는 X축방향으로 제1브릿지전극(213)이 연장되어 형성된다. 상기 제1브릿지전극(213) 위에는 절연층(215)이 형성되며, 이때 상기 절연층(215)의 일부가 제거되어 상기 제1브릿지전극(213)의 일부가 외부로 노출된다. 상기 절연층(215) 위에는 제1전극(217)이 형성되며, 이때 상기 제1전극(217)은 절연층(215)의 제거된 영역의 제1브릿지전극(213) 상부까지 형성되어 제1전극(217)이 상기 제1브릿지전극(213)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1브릿지전극(213)의 양단에는 상기와 같은 노출영역이 형성되고 이 영역에 각각 상기 제1브릿지전극(213)이 전기적으로 접촉되므로, 상기 제1브릿지전극(213)에 의해 서로 인접하는 제1전극(217)이 전기적으로 연결되며, X축방향을 따라 배열된 복수의 제1전극(217)이 전체적으로 전기적으로 연결된다.
상기 절연층(215) 위에는 제2브릿지전극(219)이 형성된다. 이때, 상기 제2브릿지전극(219)은 절연층(215)을 두고 제1브릿지전극(213)과 서로 수직으로 배치된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 절연층(215) 위에는 복수의 제2전극(221)이 형성되어 상기 제2브릿지전극(219)에 의해 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 제2전극(221)과 제2브릿지전극(219)은 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 제2브릿지전극(219)에 의해 서로 인접하는 제2전극(221)이 전기적으로 연결되므로, Y축방향을 따라 배열된 복수의 제2전극(221)이 전체적으로 전기적으로 연결된다.
한편, 상술한 설명에서는 터치패널로서 저항막 방식의 외장형(add on type) 정전막 방식 터치패널에 대해서만 설명했지만, 본 발명의 전극구조가 이러한 특정 구조의 터치패널에만 적용되는 것이 아니라 외장형 저항막 방식, 온셀(on-cell)방식, 인셀(in-cell)방식 등 다양한 구조의 터치패널에 적용될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 불소계 고분자 나노입자로 유리나 플라스틱 등의 표면을 처리하여 저반사 내오염 특성을 부여하고 이러한 특정을 가진 유리나 플라스틱을 액정표시소자, 유기전계발광 표시소자, 전기영동 표시소자, PDP 등과 같은 각종 표시소자의 기판으로 사용하며, 터치패널과 같은 기능성 패널의 기판으로도 사용될 수 있다. 또한, 렌즈 등의 표면처리에도 사용하고 강화유리 등에도 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1 : 나노입자 2 : 불소계 고분자
4 : 계면활성제 5 : 불소계 고분자층
10 : 기판

Claims (17)

  1. 불소계 고분자를 불소계 용매에 용해하여 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계;
    계면활성제 용액을 형성하는 단계;
    상기 불소계고분자와 계면활성제 용액을 혼합하여 나노입자가 분산된 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계; 및
    기판상에 나노입자가 분산된 불소계 고분자 용액을 도포하여 불소계 고분자층을 형성하는 단계로 구성되며,
    상기 나노입자는 구형상으로 이루어진 불소계 고분자와 상기 불소계 고분자의 외곽에 형성된 불소계 계면활성층으로 이루어진 것을 특징으로 하는
    기판의 표면처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 불소계 고분자 용액을 형성하는 단계는 불소계고분자를 불소계 용매에 용해하고 실온(room temperature)에서 1시간 이상 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 불소계 고분자는 폴리 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 (poly(hexafluoropropylene oxide)), 폴리 테트라 플루오르-공동-헥사 플루오로 프로필렌(poly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene), 폴리 데카플루오르 옥틸 아크릴레이트(poly(decafluorooctyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르프로폭시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoropropoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르에톡시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoroethoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르에틸렌(poly(tetrafluoroehtylene)), 테트라플루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 비닐리딘 불화물(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene vinylidene fluoride), 폴리 운데카플루오르 아크릴레이트(poly(undecafluorohexyl acrylate)), 폴리 노나플루오르 펜틸 아클릴레이트(poly(nonafluoropentyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(트리플루오르메톡시) 프로필 아클릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(trifluoromethoxy)propyl acrylate), 폴리 펜타플루오르비닐 프로피오네이트(poly(pentafluorovinyl propionate), 폴리헵타플루오르 아크릴레이트(poly(heptafluorobutyl acrylate)), 폴리 트리플루오르비닐 아세테이트(poly(trifluorovinyl acetate)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate), 폴리 옥타플루오르 펜틸 아크릴레이트(poly(octafluoropentyl acrylate)), 폴리 메틸 3,3,3-트리플루오르 프로필 실록사인(poly(methyl 3,3,3-trifluoropropyl siloxane), 폴리 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오르 부틸 메타아크릴레이트(poly(2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate)), 폴리 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(pentafluoropropyl acrylate), 폴리 2,2,3,3,3-펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate)), 폴리 2-헵타플루오르 부톡시 에틸 아크릴레이트(poly(2-heptafluorobutoxy)ethyl acrylate), 폴리 클로로 트리 플루오르 에틸렌(poly(chlorotrifluoroethylene)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 메타아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methaacrylate)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불소계 용매는 1,1,1,-트리클로로트리플루오로에탄(1,1,1-trichlorotrifluoroethane), 1,1,2,2-테트라플루오르에탄(1,1,2,2-tetrafluoroethane), 헥사플루오르프로판(hexafluoropropane), 헥사플루오르아이소프로판올(Hexafluoroisopropanol), 트리플루오르에탄(trifluoroethane), 트리플루오르에탄(trifluoroethane)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제 용액을 형성하는 단계는 불소계 계면활성제를 톨루엔에 용해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 CnF2n +1-(Si(CH3)2O)m-SiH3(이때 n=4~10, m=4~20)의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  7. 제1항에 있어서, 도포된 불소계 고분자 용액을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 건조단계는 0.1torr 압력에서 50°C의 온도로 1시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 50~400nm의 직경인 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 불소계 고분자층의 두께는 10-100㎛인 것을 특징으로 하는 기판의 표면처리방법.
  11. 각종 전극이 형성된 투명기판을 포함하여 화상을 구현하는 표시패널; 및
    상기 기판의 적어도 일면에 형성되며, 불소계 고분자 및 불소계 계면활성제로 이루어진 불소계 나노입자가 분산된 불소계 고분자층으로 구성되고,
    상기 나노입자는 구형상으로 이루어진 불소계 고분자와 상기 불소계 고분자의 외곽에 형성된 불소계 계면활성층으로 이루어진 것을 특징으로 하는
    표시소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 표시패널은 액정표시패널, 유기전계발광 표시패널, 전기영동 표시패널, 플라즈마 표시패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  13. 제11항에 있어서, 상기 불소계 고분자는 폴리 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 (poly(hexafluoropropylene oxide)), 폴리 테트라 플루오르-공동-헥사 플루오로 프로필렌(poly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene), 폴리 데카플루오르 옥틸 아크릴레이트(poly(decafluorooctyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르프로폭시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoropropoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르에톡시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoroethoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르에틸렌(poly(tetrafluoroehtylene)), 테트라플루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 비닐리딘 불화물(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene vinylidene fluoride), 폴리 운데카플루오르 아크릴레이트(poly(undecafluorohexyl acrylate)), 폴리 노나플루오르 펜틸 아클릴레이트(poly(nonafluoropentyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(트리플루오르메톡시) 프로필 아클릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(trifluoromethoxy)propyl acrylate), 폴리 펜타플루오르비닐 프로피오네이트(poly(pentafluorovinyl propionate), 폴리헵타플루오르 아크릴레이트(poly(heptafluorobutyl acrylate)), 폴리 트리플루오르비닐 아세테이트(poly(trifluorovinyl acetate)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate), 폴리 옥타플루오르 펜틸 아크릴레이트(poly(octafluoropentyl acrylate)), 폴리 메틸 3,3,3-트리플루오르 프로필 실록사인(poly(methyl 3,3,3-trifluoropropyl siloxane), 폴리 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오르 부틸 메타아크릴레이트(poly(2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate)), 폴리 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(pentafluoropropyl acrylate), 폴리 2,2,3,3,3-펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate)), 폴리 2-헵타플루오르 부톡시 에틸 아크릴레이트(poly(2-heptafluorobutoxy)ethyl acrylate), 폴리 클로로 트리 플루오르 에틸렌(poly(chlorotrifluoroethylene)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 메타아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methaacrylate)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시소자.
  14. 제11항에 있어서, 상기 불소계 계면활성제는 CnF2n+1-(Si(CH3)2O)m-SiH3(이때 n=4~10, m=4~20)의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  15. 표시소자 전면에 배치된 기판;
    상기 기판의 적어도 일면에 형성되며, 불소계 고분자 및 불소계 계면활성제로 이루어진 불소계 나노입자가 분산된 표면처리층; 및
    상기 기판에 X축방향 및 Y축방향을 따라 배치된 복수의 제1전극 및 제2전극으로 구성되고,
    상기 나노입자는 구형상으로 이루어진 불소계 고분자와 상기 불소계 고분자의 외곽에 형성된 불소계 계면활성층으로 이루어진 것을 특징으로 하는
    터치패널.
  16. 제15항에 있어서, 상기 불소계 고분자는 폴리 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 (poly(hexafluoropropylene oxide)), 폴리 테트라 플루오르-공동-헥사 플루오로 프로필렌(poly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene), 폴리 데카플루오르 옥틸 아크릴레이트(poly(decafluorooctyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르프로폭시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoropropoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르-3-(헵타플루오르에톡시) 프로필 아크릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(heptafluoroethoxy)propyl acrylate), 폴리 테트라플루오르에틸렌(poly(tetrafluoroehtylene)), 테트라플루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 비닐리딘 불화물(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene vinylidene fluoride), 폴리 운데카플루오르 아크릴레이트(poly(undecafluorohexyl acrylate)), 폴리 노나플루오르 펜틸 아클릴레이트(poly(nonafluoropentyl acrylate)), 폴리 테트라플루오르-3-(트리플루오르메톡시) 프로필 아클릴레이트(poly(tetrafluoro-3-(trifluoromethoxy)propyl acrylate), 폴리 펜타플루오르비닐 프로피오네이트(poly(pentafluorovinyl propionate), 폴리헵타플루오르 아크릴레이트(poly(heptafluorobutyl acrylate)), 폴리 트리플루오르비닐 아세테이트(poly(trifluorovinyl acetate)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate), 폴리 옥타플루오르 펜틸 아크릴레이트(poly(octafluoropentyl acrylate)), 폴리 메틸 3,3,3-트리플루오르 프로필 실록사인(poly(methyl 3,3,3-trifluoropropyl siloxane), 폴리 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오르 부틸 메타아크릴레이트(poly(2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate)), 폴리 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(pentafluoropropyl acrylate), 폴리 2,2,3,3,3-펜타플루오르프로필 아크릴레이트(poly(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate)), 폴리 2-헵타플루오르 부톡시 에틸 아크릴레이트(poly(2-heptafluorobutoxy)ethyl acrylate), 폴리 클로로 트리 플루오르 에틸렌(poly(chlorotrifluoroethylene)), 폴리 1,1,1,3,3,3-헥사플루오르 아이소프로필 메타아크릴레이트(poly(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methaacrylate)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치패널.
  17. 제15항에 있어서, 상기 불소계 계면활성제는 계면활성제는 CnF2n +1-(Si(CH3)2O)m-SiH3(이때 n=4~10, m=4~20)의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터치패널.
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