KR102315005B1 - 하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드코팅 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들의 하드코팅 조성물은 광중합성 화합물, 광 개시제, 대전 방지제로서 광경화성 이중 결합 그룹을 함유한 음이온을 갖는 금속 염 화합물, 및 용제를 포함한다. 하드코팅 조성물을 이용하여 안정적인 표면 저항 및 대전 방지 특성을 제공하는 하드코팅 필름을 제조할 수 있다.

Description

하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드코팅 필름{HARD COATING COMPOSITION AND HARD COATING FILM USING FROM THE SAME}
본 발명은 하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드 코팅 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 대전 방지 특성을 갖는 하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드 코팅 필름에 관한 것이다.
최근 액정 표시(liquid crystal display: LCD) 장치 또는 유기 발광 표시 (organic light emitting display: OLED) 장치 등과 같은, 화상 표시 장치의 박형화 및 플렉시블화가 지속되고 있다. 이에 따라, 상기 화상 표시 장치는 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 뿐만 아니라, 각종 웨어러블 기기(wearable device)에 이르기까지 휴대성을 특징으로 하는 각종 스마트 기기(smart device)에 널리 적용되고 있다.
상기 화상 표시 장치를 스크래치, 낙하 충격, 외부 습기, 유분 등과 같은 외부 환경으로부터 보호하기 위해 디스플레이 패널 상에 강화 유리 재질의 윈도우 필름을 형성할 수 있다. 그러나, 상기 윈도우 필름은 강화 유리의 특성 상 디스플레이 패널 또는 화상 표시 장치의 경량화에 불리하며, 외부 충격에 쉽게 깨지기 쉽다. 또한, 구부리거나(bendable) 접을 수 있는(foldable) 기능을 통한 플렉시블(flexible) 특성 구현에 한계가 있다.
또한, 윈도우 필름 표면에서 사용자의 터치 등에 의해 정전기가 발생할 수 있으며, 이에 따라 화상 표시 장치에 각종 불순물을 부착시키고, 전기적 특성도 교란시킬 수 있다.
따라서, 대전 방지 특성을 지속적으로 유지하며 향상된 굴곡 특성을 갖는 광학용 필름의 개발이 필요하다. 예를 들면, 한국공개특허 제2016-0100121호의 경우 (메타)아크릴레이트 계열의 단량체 혼합물을 포함한 하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드코팅 필름을 개시하고 있으나, 대전 방지 특성을 제공하고 있지는 못하다
한국공개특허 제10-2016-0100121호
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적 특성 및 유연성을 제공하는 하드코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 하드코팅 조성물로부터 형성된 하드코팅 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이용 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 하드코팅 필름을 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 광중합성 화합물; 광 개시제; 대전 방지제로서 광경화성 이중 결합 그룹을 함유한 음이온을 갖는 금속 염 화합물; 및 용제를 포함하는, 하드코팅 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 광경화성 이중 결합 그룹은 (메타)아크릴레이트 그룹, 스티렌 그룹, 비닐(vinyl) 그룹 또는 알릴(allyl) 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 하드코팅 조성물.
3. 위 2에 있어서, 상기 금속 염 화합물은 하기의 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 하드코팅 조성물:
[화학식 1]
Figure 112018130642728-pat00001
[화학식 2]
Figure 112018130642728-pat00002
.
4. 위 1에 있어서, 상기 음이온은 설포닐 이미드 계열의 유기 음이온을 포함하는, 하드코팅 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 유기 음이온은 플루오르기를 더 포함하는, 하드코팅 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 광중합성 화합물은 (메타)아크릴레이트 계열 올리고머 또는 (메타)아크릴레이트 계열 모노머를 포함하는, 하드코팅 조성물.
7. 위 1에 있어서, 상기 조성물 100중량부 중,
상기 광중합성 화합물 20 내지 60중량부, 상기 광 개시제 0.1 내지 10중량부, 상기 금속 염 화합물 0.5 내지 5 중량부, 및 여분의 상기 용제를 포함하는, 하드코팅 조성물.
8. 기재; 및 상기 기재 상에 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅 층을 포함하는, 하드코팅 필름
9. 위 8에 있어서, 상기 하드코팅 층 상에 형성된 보호 필름을 더 포함하는, 하드코팅 필름.
10. 위 8의 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이용 윈도우.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 하드코팅 조성물 또는 하드 코팅 필름은 대전 방지제로서 광경화성 이중 결합을 포함하는 음이온 및 금속 양이온의 염을 포함할 수 있다. 상기 광경화성 이중 결합은 하드코팅 조성물에 포함된 광경화성 화합물과 상호작용 혹은 가교되어 대전 방지제가 하드코팅층 내 실질적으로 고정될 수 있다.
따라서, 예를 들면 이형지 박리 이후에도 대전 방지제가 유출되지 않고 하드코팅층 내에 잔존할 수 있으며, 대전 방지제가 이동하여 국지적 저항 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 하드코팅 필름은 예를 들면, 플렉시블 디스플레이 장치와 같은 화상 표시 장치의 윈도우 필름으로 적용되어 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 유연성 및 대전 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 하드코팅 필름은 화상 표시 장치의 편광판 등과 같은 광학 필름에도 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 필름을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
본 발명의 실시예들은 광경화성 이중 결합을 포함하는 대전 방지제를 포함하며, 경화 이후 및 제품 적용 이후에도 향상된 대전 방지 특성을 제공하는 하드 코팅 조성물을 제공한다. 또한, 상기 하드 코팅 조성물을 이용하여 제조되며 향상된 굴곡 특성 및 대전 방지 특성을 갖는 하드 코팅 필름을 제공한다.
이하에서, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
<하드코팅 조성물>
예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 조성물은 광중합성 화합물, 광 개시제 및 용제를 포함하며, 대전 방지제로서 금속 염 화합물을 포함할 수 있다.
광중합성 화합물
광중합성 화합물은 광경화되어 하드 코팅층의 매트릭스를 제공하는 성분일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광중합성 화합물은 (메타)아크릴레이트 계열 올리고머 또는 모노머를 포함할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 계열 올리고머의 예로서 (메타)아크릴레이트 계열 올리고머는 에폭시 (메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트 계열 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는, 하드코팅층의 탄성 및 굴곡 특성을 고려하여 우레탄 (메타)아크릴레이트 계열 화합물이 사용될 수 있다.
상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 계열 화합물은 분자내에 히드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트 및 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 촉매 존재 하에 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 분자내에 히드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트의 예로서 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시이소프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 개환 히드록시아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리/테트라(메타)아크릴레이트 혼합물 및 디펜타에리스리톨 펜타/헥사(메타)아크릴레이트 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 이소시아네이트기를 갖는 화합물의 비제한적인 예로서, 1,4-디이소시아나토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,8-디이소시아나토옥탄, 1,12-디이소시아나토도데칸, 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디메틸페닐이소시아네이트), 4,4'-옥시비스(페닐이소시아네이트), 헥사메틸렌디이소시아네이트로부터 유도되는 3관능 이소시아네이트, 및 트리메탄프로판올 어덕트 톨루엔 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 계열 모노머 예를 들면, 광경화성 기로서 (메타)아크릴로일기를 포함할 수 있다, 상기 (메타)아크릴레이트 계열 모노머의 비제한 적인 예로서, 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 디(메타)아크릴레이트, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소-덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보네올(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광중합성 화합물의 함량은 상기 하드 팅 조성물 100중량부 기준으로 약 20 내지 60중량부일 수 있다. 상기 광중합성 화합물의 함량이 약 20중량부 미만인 경우, 하드코팅 층의 충분한 경도 확보가 곤란할 수 있다. 상기 광중합성 화합물의 함량이 약 60중량부를 초과하는 경우 하드코팅 층에서의 컬링(curling) 현상이 발생할 수 있다.
광 개시제
광 개시제는 하드코팅 조성물의 광경화 유도를 위해 포함되며, 예를 들면 광 조사에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 광 라디칼 개시제를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광 개시제에 의해 상기 광중합성 화합물에 포함된 (메타)아크릴레이트 기의 중합을 통해 아크릴 수지 구조가 형성될 수 있다.
상기 광 개시제의 예로서 화학구조 또는 분자결합 에너지의 차에 의해 분자의 분해로 라디칼을 생성시키는 Type 1형 개시제, 및 3차 아민과 공존하여 수소탈환을 유도하는 Type2 개시제 등을 들 수 있다.
예를 들면, 상기 Type 1형 개시제는 4-페녹시디클로로아세트페논, 4-t-부틸디클로로아세트페논, 4-t-부틸트리클로로아세트페논, 디에톡시아세트페논, 2-히드록시-2-메틸-l-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-l-온, 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세트페논류; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤질 디메틸케탈등의 벤조인류; 포스 핀옥사이드류, 티타노센 화합물 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, Type 2형 개시제는 벤조페논, 벤조일벤조익산, 벤조일벤조익산 메틸에테르, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤졸-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3'-메틸-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논류, 티옥산톤, 2-크로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2, 4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤 계 화합물 등을 들 수 있다.
상술한 광 개시제는 1종을 이용하여도 가능하고 2종 이상이 혼합되어 사용될 수도 있다. 또한 상기 Type 1형 및 Type 2형 개시제를 단독으로 또는 병용하여도 무방하다.
예를 들면, 상기 광 개시제는 하드코팅 조성물 총 100중량부 중 약 0.1 내지 10중량부, 바람직하게는 약 0.1 내지 5중량부일 수 있다. 상기 광 개시제의 함량이 약 0.1중량부 미만인 경우 충분한 경화가 진행되지 않아 하드코팅 필름 또는 하드코팅 층의 기계적 물성 및 밀착력이 확보되지 않을 수 있다. 상기 광 개시제의 함량이 약 10중량부를 초과하는 경우, (메타)아크릴레이트 기에서의 경화 수축으로 인한 접착 불량, 크랙, 컬 현상이 초래될 수 있다.
대전 방지제
예시적인 실시예들에 따르면, 하드코팅 조성물은 금속 염 형태의 대전 방지제를 포함할 수 있다. 상기 대전 방지제에 의해 하드코팅 층 표면에서의 정전기 발생 또는 하전에 의한 표면 오염을 방지할 수 있다. 또한, 디스플레이 패널 또는 터치 센서 등의 하드코팅 필름 아래에 배치된 부재에 대한 전기적 교란을 방지할 수 있다.
상기 대전 방지제는 금속 양이온 및 광경화성 이중 결합 그룹 함유 음이온을 포함할 수 있다. 상기 금속 양이온은 예를 들면 알칼리 금속 양이온을 포함하며, 바람직하게는 리튬 양이온을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 대전 방지제는 리튬 염 화합물을 포함할 수 있다.
상기 광경화성 이중 결합 그룹은 예를 들면, (메타)아크릴레이트 그룹, 스티렌(styrene) 그룹, 비닐(vinyl) 그룹 또는 알릴(allyl) 그룹을 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 광경화성 이중 결합 그룹은 (메타)아크릴레이트 그룹 또는 스티렌(styrene) 그룹을 포함할 수 있다. 이 경우, 광중합성 화합물과의 상호 작용, 가교 작용이 보다 촉진될 수 있다. 보다 바람직하게는 광중합성 화합물과의 상호 가교 측면에서 (메타)아크릴레이트 그룹이 포함된 음이온이 사용될 수 있다.
상기 광경화성 이중 결합 그룹으로서 (메타)아크릴레이트 그룹을 함유한 대전 방지제의 예로서 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018130642728-pat00003
상기 광경화성 이중 결합 그룹으로서 스티렌 그룹을 함유한 대전 방지제의 예로서 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112018130642728-pat00004
화학식 1 및 2에 나타난 바와 같이, 상기 대전 방지제는 설포닐 이미드 계열의 유기 음이온을 포함하며 리튬 염 고체 형태를 가질 수 있다. 따라서, 이온성 액체에 비해 외부로의 누출이 억제되며 안정적인 대전 방지 특성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 대전 방지제는 광경화성 이중 결합 그룹을 포함함에 따라, 상기 광중합성 화합물과의 추가 반응, 상호 작용에 의해 하드코팅 층 내에 실질적으로 고정될 수 있다. 따라서, 대전 방지제의 외부 누출이 더욱 방지될 수 있으며 대전 방지제의 이동에 따른 저항 편차를 억제할 수 있다.
화학식 1 및 2에 나타난 바와 같이, 상기 유기 음이온은 플루오르 기를 포함할 수 있으며, 이에 따라 예를 들면 설포닐 이미드 기의 질소 원자에 생성된 음이온이 안정화될 수 있다.
상기 대전 방지제의 함량은 하드코팅 조성물 100중량부 기준으로 약 0.5 내지 5중량부일 수 있다. 상기 함량 범위 내에서 충분한 대전 방지 특성을 구현하면서 하드코팅 층의 기계적 강도 저하를 방지할 수 있다.
용제
본 발명의 실시예들에 따른 하드코팅 조성물에 있어서, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 용제들이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
예를 들면, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등의 용매들이 사용될 수 있으며, 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 용제의 함량은 상술한 조성물의 성분들을 용해시킬 수 있는 함량이면 특별히 제한되지 않으며, 상술한 성분들 혹은 후술하는 첨가제들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 용제는 하드코팅 조성물 총 100중량부 중, 약 상기 용제는 약 30 내지 70중량부로 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 약 30중량부 미만인 경우, 조성물의 점도가 지나치게 상승하여 도포성 및 작업성이 저하될 수 있다. 상기 용제의 함량이 약 70중량부를 초과하는 경우 균일한 두께의 하드코팅 필름 또는 하드코팅 층이 형성되기 어렵고, 건조 시 얼룩을 초래하여 광학 특성이 손상될 수 있다.
첨가제
본 발명의 실시예들에 따른 하드코팅 조성물은 하드코팅 필름 또는 하드코팅 층의 기계적 특성을 저해하지 않는 범위 내에서, 막 균일성 등과 같은 물성 향상을 위해 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 레벨링제, 자외선 안정제, 열 안정제 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 레벨링제가 첨가되어 상기 조성물로부터 형성된 하드코팅 필름 또는 상기 하드코팅 층의 평활성 및 코팅성을 향상시킬 수 있다. 상기 레벨링제는 실리콘 계열, 불소 계열, 아크릴 고분자 계열 등의 제제를 포함할 수 있다. 시판되는 레벨링제의 예로서, 비와이케이 케미 사의 BYK-307, BYK-323, BYK-331, BYK-333, BYK-337, BYK-373, BYK-375, BYK-377, BYK-378, BYK-UV3570; 대구 사의 TEGO Glide 410, TEGO Glide 411, TEGO Glide 415, TEGO Glide 420, TEGO Glide 432, TEGO Glide 435, TEGO Glide 440, TEGO Glide 450, TEGO Glide 455, TEGO Rad 2100, TEGO Rad 2200N, TEGO Rad 2250, TEGO Rad 2300, TEGO Rad 2500; 3M 사의 FC-4430, FC-4432 등을 들 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 자외선 안정제 및/또는 열 안정제를 더 포함할 수도 있다. 상기 자외선 안정제는 자외선을 차단 또는 흡수함으로써, 상기 조성물로부터 형성된 도막의 표면이 자외선 노출에 의해 변색되거나 부스러지는 것을 방지하기 위해 첨가될 수 있다. 자외선 안정제는 작용 기작에 따라 흡수제, 소광제(Quenchers), 힌더드 아민 광안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer)로 구분될 수 있으며, 예를 들면, 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylates, 흡수제), 벤조페논(Benzophenone, 흡수제), 벤조트리아졸(Benzotriazole, 흡수제), 니켈유도체(소광제), 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger) 등이 사용될 수 있다. 상기 열 안정제로는 폴리페놀계, 포스파이트계 및 락톤계 열안정제를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 자외선 경화 공정 및 하드코팅 층의 경도 및 대전 방지 특성을 저해하지 않는 수준에서 적절히 혼합 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 상기 하드코팅 조성물 총 100중량부 중, 약 0.1 내지 1중량부의 범위로 포함될 수 있다.
<하드코팅 필름>
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 필름을 나타내는 개략적인 단면도들이다.
본 발명의 실시예들은 상술한 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅 필름을 제공한다. 상기 하드코팅 필름은 별도로 제작되어 광학 기기 또는 전자기기에 적용될 수 있으며, 이와는 달리 상기 광학 기기 또는 전자 기기의 적어도 일부의 구조물 상에 직접 도포되어 형성된 하드코팅 층으로서 제공될 수도 있다.
상기 하드코팅 필름은 기재(100), 및 기재(100) 상에 형성된 하드코팅 층(110)을 포함할 수 있다. 기재(100)로서 투명 고분자 필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 기재는 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸 프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 고분자 필름을 포함할 수 있다. 기재(100)는 이들 중 단독 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하드코팅 층(110)과의 밀착력 개선을 위해 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 표면 처리를 기재(100) 상에 수행할 수도 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 조성물을 기재(100) 상에 도포하여, 자외선 경화 공정과 같은 경화 공정을 통해 하드코팅 층(110)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 상기 하드코팅 조성물의 도포 방법으로서 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등의 공지된 방법이 사용 가능하다.
하드코팅 층(110) 의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 100㎛일 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 우수한 경도, 내마모성 및 유연성을 나타내며, 경화 후 수축 현상 또는 컬링 현상을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하드코팅 층(110) 상에는 보호 필름(130)이 적층될 수 있다. 보호 필름(130)은 예를 들면, 이형 필름으로 제공되며 점착층(120)을 통해 하드코팅 층(110)과 결합될 수 있다. 보호 필름(130)은 기재(100)와 실질적으로 동일하거나 유사한 투명 플라스틱 소재를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 하드 코팅 필름을 예를 들면. 화상 표시 장치와 같은 제품에 적용되어, 보호 필름(130)은 하드코팅 층(110)으로부터 분리될 수 있다.
보호 필름(130) 박리 시, 점착층(120)도 함께 제거될 수 있으며 하드코팅 층(110)에 포함된 대전 방지제가 적어도 부분적으로 점착층(120) 내부로 이동하여 제거될 수 있다. 이 경우, 원하는 하드코팅 층(110)에서의 저항 특성 및 대전 방지 특성이 열화될 수 있다.
그러나, 예시적인 실시예들에 따르면 대전 방지제는 광경화성 이중결합 그룹을 포함하므로, 하드코팅 층(110)에서의 광중합성 화합물로부터 형성된 매트릭스 내에 함께 가교될 수 있다. 따라서, 대전 방지제는 점착층(120) 및 보호 필름(130) 분리 시에도 하드코팅 층(110) 내에 안정적으로 고정될 수 있어 원하는 저항, 대전 방지 특성을 장시간 유지할 수 있다.
<디스플레이 윈도우 또는 윈도우 적층체>
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 상술한 하드코팅 필름을 포함하는 디스플레이 윈도우 또는 윈도우 적층체가 제공될 수 있다.
상기 윈도우 적층체에 있어서, 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 필름이 형성된 윈도우의 일면에 편광층 또는 터치 센서층 중 적어도 하나가 적층될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 편광층 또는 터치 센서층 상에는 점접착층에 의해 접합된 보호필름을 더 포함할 수도 있다.
상기 윈도우의 일면의 테두리(혹은 비표시 영역)를 따라 유색의 차광 패턴 또는 베젤부가 형성될 수도 있다. 상기 차광 패턴 또는 베젤부는 금속층 또는 유기물질층을 포함할 수 있으며, 단층 또는 복층 구조일 수 있다.
상기 편광층은 상기 윈도우의 일면 상에 직접 또는 점접착층에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광층은 상기 비표시 영역 또는 베젤부에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있다.
상기 편광층은 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함하는 편광판을 포함할 수 있다. 이와는 달리. 상기 편광층은 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함하며, 상기 액정층에 배향성을 부여하기 위한 배향층을 포함할 수도 있다.
상기 편광층 상에는 적어도 하나의 위상차 필름이 형성될 수도 있다. 상기 터치 센서층은 상기 편광층 상에 직접 또는 상기 위상차 필름을 사이에 두고 배치될 수 있다. 상기 터치 센서층은 기재필름, 및 상기 기재필름의 적어도 일 면에 형성된 복수의 전극 패턴을 포함할 수 있다. 상기 터치 센서층은 상기 전극패턴들의 절연을 위해 절연층을 더 포함할 수도 있다.
<화상 표시 장치>
본 발명의 실시예들은 상술한 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅 필름, 또는 상술한 디스플레이 윈도우를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
예를 들면, 상기 하드코팅 필름 또는 디스플레이 윈도우는 우수한 경도, 내마모성, 유연성을 가지며, 화상 표시 장치의 최외면에 형성된 윈도우 필름으로 적용될 수 있다. 이와는 달리, 상기 하드코팅 필름은 예를 들면, 편광판과 같은 다른 광학필름과 결합되어 화상 표시 장치의 내부에 삽입될 수도 있다.
상기 화상 표시 장치는 액정 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치를 포함하며, 유연성, 굽힘 특성을 보유한 플렉시블 디스플레이 장치일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
실시예 1
40중량부 우레탄아크릴레이트(공영 사, UA-306H), 7중량부 다관능 아크릴레이트(미원 스페셜티 케미칼 사, MIRAMER SP1106), 3중량부의 (메타)아크릴레이트 그룹 함유 음이온을 포함한 리튬염(스페시픽 폴리며 사, MTFSiLi), 47중량부 메틸에틸케톤, 2.7중량부 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 및 0.3중량부 실리콘계 첨가제(BYK 사, BYK-307)을 교반기를 이용하여 배합하고 폴리프로필렌(PP)재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
상기 하드코팅 조성물은 폴리이미드 기재 필름(50㎛) 상에 도포 후 용제 건조 및 질소 퍼징 분위기 하에서 UV 적산광량 600J/cm2을 조사하여 하드코팅 층(10㎛)이 형성된 하드코팅 필름을 제조하였다.
실시예 2
40중량부 우레탄아크릴레이트(공영 사, UA-306H), 7중량부 다관능 아크릴레이트(미원 스페셜티 케미칼 사, MIRAMER SP1106), 3중량부 스티렌 그룹 함유 음이온을 포함한 리튬염(스페시픽 폴리며 사, STFSiLi), 47중량부 메틸에틸케톤, 2.7중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 및 0.3중량부 실리콘계 첨가제(BYK 사, BYK-307)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
이후, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
비교예 1
40중량부 우레탄아크릴레이트(공영 사, UA-306H), 7중량부 다관능 아크릴레이트(미원 스페셜티 케미칼 사, MIRAMER SP1106), 리튬 염으로서 3중량부의 리튬 비스(플로로설포닐)이미드, 47중량부 메틸에틸케톤, 2.7중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 및 0.3중량부 실리콘계 첨가제(BYK 사, BYK-307)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
이후, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
비교예 2
40중량부 우레탄아크릴레이트(공영 사, UA-306H), 7중량부 다관능 아크릴레이트(미원 스페셜티 케미칼 사, MIRAMER SP1106), 3중량부 암모늄 이온 계열의 대전방지제(DKS사, 엘렉셀 AS-804), 47중량부 메틸에틸케톤, 2.7중량부, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 및 0.3중량부 실리콘계 첨가제(BYK 사, BYK-307)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
이후, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
실험예
실시예 및 비교예들의 하드코팅 필름들에 대해 아래와 같이 물성을 평가하였다.
1) 연필경도
하드코팅 층 표면이 상부로 가도록 기재 필름을 글래스에 고정 후, 1kg하중 하에서 연필경도를 측정하였다. 동일 경도의 연필로 1cm 길이로 5회 테스트 실시하여 스크래치가 1회 이하로 나타난 최대 연필 경도를 해당 하드코팅 필름의 연필경도로 나타내었다.
2) 헤이즈 측정
헤이즈 미터(무라카미 사, MH-150)를 이용하여 하드코팅 필름의 헤이즈를 측정하였다.
3) 초기 표면저항
하드코팅층 표면 상에 보호필름을 부착한 후 하드코팅 층 면이 위로 가도록 기재 필름을 글래스에 고정하고, 보호 필름을 제거하였다. 이후, 미츠비시 표면저항 측정기를 이용하여 500V전압을 인가하여 하드코팅 층의 표면 저항을 측정하였다.
4) 7일 후 표면저항
하드코팅층 표면 상에 보호필름을 부착한 후 상기 하드코팅 필름들을 7일간 25oC, 50%의 항온항습 조건에 보관하였다. 이후, 하드코팅 층 면이 위로 가도록 기재 필름을 글래스에 고정하고, 보호 필름을 제거하고, 미츠비시 표면저항 측정기를 이용하여 500V전압을 인가하여 하드코팅 층의 표면 저항을 측정하였다.
5) 내굴곡성
하드코팅 층 표면이 내측으로 접히도록 곡률 반경 1mm로 20만번 반복하여 필름을 접었다 펴는 테스트를 실시하여 필름의 파단 여부를 관찰하였다.
<평가기준>
○: 파단 미발생
×: 필름 파단
상술한 바와 같이 측정된 평가결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
연필경도 헤이즈 초기 표면저항 7일 후 표면저항 내굴곡성
실시예 1 3H 0.3% 8E+10 Ω/□ 9E+10 Ω/□ ○
실시예 2 3H 0.3% 3E+11 Ω/□ 4E+11 Ω/□ ○
비교예 1 3H 0.3% 2E+11 Ω/□ 1E+13 Ω/□ ○
비교예 2 3H 0.3% 6E+11 Ω/□ 8E+12 Ω/□ ○
상기 표 1을 참조하면, (메타)아크릴레이트 그룹 또는 스티렌 그룹과 같은 광경화성 이중결합 그룹이 함유된 대전 방지제가 사용된 실시예들의 경우 초기 표면 저항 및 7일 후 표면 저항이 비교예들에 비해 현저히 감소하였다. 또한, (메타)아크릴레이트 그룹이 함유된 대전 방지제가 사용된 실시예 1에서 표면 저항이 감소효과가 보다 상승하였다.
100: 기재층
110: 하드코팅 층
120: 점착층
130: 보호 필름

Claims (10)

  1. 광중합성 화합물;
    광 개시제;
    대전 방지제로서 광경화성 이중 결합 그룹을 함유한 음이온을 갖는 알칼리 금속 염 화합물; 및
    용제를 포함하는, 하드코팅 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화성 이중 결합 그룹은 (메타)아크릴레이트 그룹, 스티렌 그룹, 비닐(vinyl) 그룹 또는 알릴(allyl) 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 하드코팅 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 금속 염 화합물은 하기의 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 하드코팅 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112018130642728-pat00005

    [화학식 2]
    Figure 112018130642728-pat00006
    .
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 음이온은 설포닐 이미드 계열의 유기 음이온을 포함하는, 하드코팅 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 음이온은 플루오르기를 더 포함하는, 하드코팅 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 광중합성 화합물은 (메타)아크릴레이트 계열 올리고머 또는 (메타)아크릴레이트 계열 모노머를 포함하는, 하드코팅 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물 100중량부 중,
    상기 광중합성 화합물 20 내지 60중량부, 상기 광 개시제 0.1 내지 10중량부, 상기 금속 염 화합물 0.5 내지 5 중량부 및 여분의 상기 용제를 포함하는, 하드코팅 조성물.
  8. 기재; 및
    상기 기재 상에 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅 층을 포함하는, 하드코팅 필름
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 하드코팅 층 상에 형성된 보호 필름을 더 포함하는, 하드코팅 필름.
  10. 청구항 8의 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이 윈도우.
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