KR102648216B1 - 윈도우, 이를 포함하는 표시 장치, 및 윈도우 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우는 기판, 및 상기 기판의 일면에 위치하는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물과 하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물로부터 형성된다.
화학식 1
화학식 2
화학식 1
화학식 2
Description
본 개시는 윈도우, 이를 포함하는 표시 장치, 및 윈도우 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날, 각종 멀티 미디어 환경의 발달로 인하여 시각적 처리를 수행하는 디스플레이를 탑재한 기기들이 지속적으로 등장하고 있다. 탁상용 컴퓨터, 디지털 텔레비젼과 같은 대형 기기로부터 DMB 단말기, PMP 단말기, 휴대폰 단말기 등의 소형 기기에 이르기까지 많은 분야에서 디스플레이가 사용되고 있다.
이 중에서 DMB 단말기, PMP 단말기, 휴대폰 단말기 등 소형 단말기에 탑재되는 소형 디스플레이는 텔레비전과 같은 대형 기기에 탑재되는 대형 디스플레이와 다른 환경에서 사용이 이루어진다.
구체적으로 설명하면, 대형 디스플레이는 일정 공간에 고정적으로 위치하게 되는 것이 일반적으로 한번 설치되면 특별한 이유가 없는 한 계속 같은 자리에 위치하게 되며, 이는 곧 사용자에 이루어지는 터치 등의 외부 충격이 디스플레이에 가해지는 경우가 적음을 의미한다. 이와 다르게 소형 디스플레이는 휴대용 단말기에 주로 사용되므로, 사용자에 의해 빈번하게 터치가 이루어지며, 사용자의 부주의로 떨어뜨리는 등의 외부 충격에 노출되어 있다.
따라서, 소형 디스플레이는 디스플레이를 외부 충격으로부터 보호하기 위한 강화 유리, 강화 플라스틱과 같은 디스플레이 보호창으로 디스플레이를 덮어 보호하는 것이 일반적이다. 이러한, 디스플레이 보호창을 포함하는 휴대용 단말기의 사용실태를 살펴보면, 사용자에 의해 터치가 자주 이루어지는 것이 일반적이다. 이러한 과정에서 사용자의 지문이 디스플레이 보호창에 남게 되는데, 이러한 지문은 잘 닦이지 않으므로 디스플레이 보호창이 지저분해지는 문제가 있다.
실시예들은 경도와 지문방지 기능이 우수한 윈도우, 이를 포함하는 표시 장치, 및 윈도우 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우는 기판, 및 상기 기판의 일면에 위치하는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물과 하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물로부터 형성된다.
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기 또는 하기 화학식 1-a이고, R2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-b이며, R3는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-c이고,
상기 화학식 2에서, X는 수소 또는 메틸기, Y는 -O- 또는 -NH-, Z는 -S- 또는 -SO2- 이고, R7과 R8는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이며, R9는 탄소수 1 내지 12의 플루오로알킬기이고, m은 0 내지 2의 정수이며,
화학식 1-a
화학식 1-b
화학식 1-c
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, R5는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며, R6는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, p는 1 내지 10의 정수이며,
상기 화학식 1-c에서, q는 1 내지 10의 정수이다.
상기 보호층은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 기판에 가까이 위치하며, 상기 제1 영역은 하드코팅 성분을 포함하고, 상기 2 영역은 지문방지 성분을 포함할 수 있다.
상기 하드코팅 성분은 상기 제1 화합물 및 상기 제1 화합물의 유도체 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 지문방지 성분은 상기 제2 화합물 및 상기 제2 화합물의 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 영역의 두께는 상기 제1 영역의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R5는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
상기 화학식 2에서, R7과 R8는 서로 독립적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
상기 보호층의 연필경도는 1H 이상이고, 접촉각은 105도 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 및 상기 기판의 일면에 위치하는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 상기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물과 상기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물로부터 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법은 기판의 양 면 중에서 적어도 일면에 보호 물질을 코팅하는 단계, 및 상기 보호 물질을 경화하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 보호 물질을 코팅하는 단계는 하드코팅 성분과 지문방지 성분을 포함하는 일액형 용액을 사용한다.
상기 윈도우 제조 방법은 상기 보호 물질을 경화하는 단계 이전에 상기 보호층을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보호 물질을 경화하는 단계는 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보호 물질을 코팅하는 단계는 상기 일액형 용액에 상기 기판을 침지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하드코팅 성분은 상기 화학식 1로 표현되는 화합물이고, 상기 지문방지 성분은 상기 화학식 2로 표현되는 화합물일 수 있다.
상기 일액형 용액은 극성 용매를 포함할 수 있다.
상기 극성 용매는 이소프로필 알코올, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리디논(NMP), 에틸렌글리콜(EG), 프로필렌글리콜메틸에테르, 2부탄온, 4-메틸-2-펜탄온, 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 메틸셀로솔브, 메틸알코올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 벤질알코올, 및 디-아세톤알코올로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 코팅하는 단계는 상기 지문방지 성분이 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하드코팅 성분과 상기 지문방지 성분을 포함하는 고형분에서 상기 지문방지 성분은 0.01wt% 내지 10wt% 함량으로 포함될 수 있다.
실시예들에 따르면, 하드코팅 성분과 지문방지 성분을 갖는 일액형 용액을 사용하여 윈도우를 형성함으로써 제조 공정을 단순화하고 경도와 지문방지 기능이 우수한 윈도우를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 포함하는 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 포함하는 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20의 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20의 알킬기, C2 내지 C20의 알케닐기, C2 내지 C20의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알케닐기, C3 내지 C20의 사이클로알키닐기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로"란, 고리기 내에 N, O, S 및 P 중 적어도 하나의 헤테로 원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "지환족"이란 C3 내지 C40 사이클로알킬, C3 내지 C40 사이클로알케닐, C3 내지 C40 사이클로알키닐, C3 내지 C40 사이클로알킬렌, C3 내지 C40 사이클로알케닐렌 또는 C3 내지 C40 사이클로알키닐렌을 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬, C3 내지 C20 사이클로알케닐, C3 내지 C20 사이클로알키닐, C3 내지 C20 사이클로알킬렌, C3 내지 C20 사이클로알케닐렌, 또는 C3 내지 C20 사이클로알키닐렌을 의미하고, "방향족"이란 C6 내지 C40 아릴, C2 내지 C40 헤테로아릴, C6 내지 C40 아릴렌 또는 C2 내지 C40 헤테로아릴렌을 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴, C2 내지 C16 헤테로아릴, C6 내지 C16 아릴렌 또는 C2 내지 C16 헤테로아릴렌을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 일반적으로는 혼합 또는 공중합을 의미하며, 지환족 유기기 및 방향족 유기기에서는 2개 이상의 고리가 융합고리를 형성하거나, 2개 이상의 고리가 단일결합, -O-, -S-, -C(=O)-, -CH(OH)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -Si(CH3)2-, - (CH2)p- (여기서, 1≤p≤2), -(CF2)q- (여기서, 1≤q≤2), -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(CH3)(CF3)- 또는 -C(=O)NH-의 작용기에 의해 서로 연결되어 있는 것을 의미한다. 여기서, "공중합"이란 블록 공중합 또는 랜덤 공중합을 의미하고, "공중합체"란 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 윈도우(70)는 기판(10) 위에 보호층(20)이 위치한다. 기판(10)은 투명한 플라스틱 또는 투명한 유리 등을 포함한다. 구체적으로 기판(10)은 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 및 노보넨계 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다.
본 실시예에 따른 보호층(20)은 하드코팅 성분과 지문방지 성분을 포함한다. 하드코팅 성분은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물 및 제1 화합물의 유도체 중 적어도 하나를 포함하고, 지문방지 성분은 하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물 및 제2 화합물의 유도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기 또는 하기 화학식 1-a이고, R2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-b이며, R3는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-c이고,
상기 화학식 2에서, X는 수소 또는 메틸기, Y는 -O- 또는 -NH-, Z는 -S- 또는 -SO2- 이고, R7과 R8는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이며, R9는 탄소수 1 내지 12의 플루오로알킬기이고, m은 0 내지 2의 정수이며,
화학식 1-a
화학식 1-b
화학식 1-c
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, R5는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며, R6는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, p는 1 내지 10의 정수이며,
상기 화학식 1-c에서, q는 1 내지 10의 정수이다.
화학식 1-a, 화학식 1-b, 및 화학식 1-c에 표기한 "*"는 화학식 1-a, 화학식 1-b, 및 화학식 1-c로 표현되는 그룹 각각이 화학식 1의 구조식 내에서 다른 그룹과 결합하고 있는 위치를 가리킨다.
보호층(20)은 상기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물과 상기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물로부터 형성된다. 본 실시예에서 제1 화합물의 유도체와 제2 화합물의 유도체는 제1 화합물과 제2 화합물이 자외선 조사에 의해 중합 반응이 일어나 가교 결합되고, 이에 따라 화학식 1과 화학식 2로부터 변화된 화학 구조를 가리킨다.
보호층(20)은 기판(10) 위에 형성된 제1 영역(20a)과 제1 영역(20a) 상부에 위치하는 제2 영역(20b)을 포함한다. 제2 영역(20b)의 두께는 제1 영역(20a)의 두께보다 얇을 수 있다. 제2 영역(20b)을 두껍게 코팅하면 표면에 얼룩이 생기고, 촉감이 번지르하여 사용 시 불쾌감이 느껴질 수 있다.
제1 영역(20a)은 하드코팅 성분을 포함하고, 제2 영역(20b)은 지문방지 성분을 포함할 수 있다. 보호층(20) 내에서, 제1 화합물 및 제1 화합물의 유도체를 포함하는 하드코팅 성분과 제2 화합물 및 제2 화합물의 유도체를 포함하는 지문방지 성분이 상분리와 같이 명확히 층 구분이 되는 것은 아니지만, 제1 화합물 및 제1 화합물의 유도체 대부분은 제1 영역(20a)에 위치하고, 제2 화합물 및 제2 화합물의 유도체 대부분은 제2 영역(20b)에 위치한다.
보호층(20)을 형성하는 과정에서 제2 화합물은 플루오로 알킬기를 함유하여 낮은 표면 에너지를 가지므로 윈도우(70) 표면으로 대부분 이동하게 된다. 따라서, 도 1에 도시한 바와 같이 기판(10)에 가까운 제1 영역(20a)에는 제1 화합물 및 제1 화합물의 유도체가 대부분 위치하고, 제2 영역(20b)에는 제2 화합물 및 제2 화합물의 유도체가 대부분 위치한다.
본 실시예에 따른 보호층(20)의 연필경도는 대략 1H 이상이고, 접촉각은 105도 이상일 수 있고, 바람직하게는 연필경도가 약 1H 이상 약 4H 이하이고, 접촉각은 약 105도 이상 115도 이하일 수 있다.
본 실시예에 따른 보호층(20)은 그 표면에 플루오로 알킬기를 함유하여 낮은 표면 에너지를 가질 뿐만 아니라 저굴절률을 나타내므로 발수성, 발유성, 및 쉽게 오염되지 않는 성질인 방오성의 기능을 나타낼 수 있다. 또한, 보호층(20)은 하드코팅 성분을 포함하여 내스크래치성 및 내마모성 기능을 나타낼 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 화합물에 포함된 플루오로 알킬기는 탄소수 1 내지 12를 포함하는 것이 바람직하다. 플루오로 알킬기의 탄소수가 12를 초과하면 오일리(oily)한 표면 특성이 나타나서 바람직하지 않다.
앞에서 설명한 화학식 1-a 및 화학시 1-b에서, R5는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
화학식 2에서, R7과 R8는 서로 독립적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 A-1 내지 A-25 중 하나로 표현될 수 있다.
화학식 A-1
화학식 A-2
화학식 A-3
화학식 A-4
화학식 A-5
화학식 A-6
화학식 A-7
화학식 A-8
화학식 A-9
화학식 A-10
화학식 A-11
화학식 A-12
화학식 A-13
화학식 A-14
화학식 A-15
화학식 A-16
화학식 A-17
화학식 A-18
화학식 A-19
화학식 A-20
화학식 A-21
화학식 A-22
화학식 A-23
화학식 A-24
화학식 A-25
상기 화학식 2는 하기 화학식 B-1 내지 B-12 중 하나로 표현될 수 있다.
B-1
B-2
B-3
B-4
B-5
B-6
B-7
B-8
B-9
B-10
B-11
B-12
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 포함하는 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
앞에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 윈도우(70)는 다양한 표시 장치에 적용될 수 있다. 도 2를 참고하면, 표시 패널(100)과 윈도우(70)는 접착층(50)에 의해 부착될 수 있다. 하지만, 이러한 방법은 하나의 예시이고 다양한 방법에 의해 표시 패널(100)과 윈도우(70)가 결합할 수 있다.
접착층(50)은 PSA(pressure sensitive adhesive) 또는 OCA(optically clear adhesive)일 수 있다.
표시 패널(100)은 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 플라즈마 디스플레이, 전계 효과 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등을 형성하기 위한 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도 3을 참고하여 앞에서 설명한 윈도우를 제조하는 방법의 한 예시에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법은 투명한 기판의 양 면 중에서 적어도 일면에 보호 물질을 코팅하는 단계, 및 코팅된 보호 물질을 경화하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하고, 보호 물질을 코팅하는 단계에서 하드코팅 성분과 지문방지 성분을 모두 포함하는 일액형 용액을 사용한다.
도 3(a)을 참고하면, 앞에서 설명한 화학식 1로 표현되는 제1 화합물(30)과 화학식 2로 표현되는 제2 화합물(40)을 포함하는 일액형 용액이 담겨있는 침지통에 기판(10)을 침지할 수 있다. 제2 화합물(40)은 앞에서 설명한 화학식 2가 갖는 플루오로 알킬기(40t)를 포함한다.
본 실시예에 따른 일액형 용액은 극성 용매를 포함할 수 있다. 극성 용매는 이소프로필 알코올, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리디논(NMP), 에틸렌글리콜(EG), 프로필렌글리콜메틸에테르, 2부탄온, 4-메틸-2-펜탄온, 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 메틸셀로솔브, 메틸알코올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 벤질알코올, 및 디-아세톤알코올로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
후술하는 자외선 조사를 통한 경화가 진행되도록 일액형 용액은 광개시제를 포함할 수 있다. 광개시제는 벤조인에테르, 치환 벤조인에테르, 치환 아세토페논, 치환 α-케톨, 방향족 설포닐클로라이드, 광 활성 옥심, 벤조인메틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 아니솔메틸에테르, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 1-하이드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-메틸-2-하이드록시 프로피오페논, 2-나프탈렌설포닐클로라이드 및 1-페닐-1,1-프로판디온-2-(o-에톡시카보닐)-옥심으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 3(b)를 참고하면, 침지된 기판(10)의 양 면 중 적어도 일면에 제1 화합물(30)과 제2 화합물(40)이 코팅된다. 제1 화합물(30)과 제2 화합물(40)은 기판(10) 표면에 보호층을 형성하기 위한 보호 물질이다. 제1 화합물(30)은 하드코팅 성분이고, 제2 화합물(40)은 지문방지 성분이며, 이들을 포함하는 고형분에서 제2 화합물(40)은 약 0.01wt% 내지 10wt% 함량으로 포함될 수 있다.
도 3(c) 및 도 3(d)를 참고하면, 침지통에서 기판(10)을 꺼내면 기판(10) 양면에 제1 화합물(30)과 제2 화합물(40)이 코팅된 상태이고, 기판(10)의 일면에 실질적으로 수직한 방향으로 제2 화합물(40)의 플루오로 알킬기(40t)가 뻗는 모양을 가질 수 있다. 지문방지 성분인 제2 화합물(40)은 플루오로 알킬기(40t)를 포함하므로 표면 에너지가 낮아 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.
제1 화합물(30)과 제2 화합물(40)이 코팅된 기판(10)을 표시 장치용 윈도우로 사용하기 위해 기판(10)의 어느 한 면의 코팅액을 제거할 수 있다. 이 때, 기판(10)의 어느 일면의 코팅액을 제거하기 위해 상압 플라즈마 처리할 수 있다. 코팅액이 제거된 기판(10)의 일면과 도 2에서 설명한 표시 패널(100)이 접착층(50)으로 부착될 수 있다.
지금까지 기판(10)을 침지하는 방법으로 제1, 2 화합물(30, 40)을 코팅하였으나, 변형예로서 기판(10) 표면에 코팅하는 방식으로는 스핀 코팅, 스핀들 코팅, 스프레이 코팅, 슬릿 코팅 등 다양한 습식 코팅 방법이 사용될 수 있다.
이후, 기판(10)을 건조 처리하여 코팅액의 용매를 휘발시킬 수 있다.
이후 기판(10)에 자외선을 조사하여 코팅액을 경화시킴으로써 기판(10)의 적어도 일면에 도 1에서 설명한 보호층(20)을 형성할 수 있다. 자외선을 조사하면 제1 화합물(30)과 제2 화합물(40)이 반응하여 고분자 화합물을 형성할 수 있으나, 도 1에서 도시한 제1 화합물(30)과 제2 화합물(40)이 분포하는 영역의 위치는 거의 변하지 않는다.
앞에서 설명한 기판(10)의 한 면을 코팅하는 방법의 변형예로, 도 3(a)에서 설명한 침지통에 기판(10)을 침지하기 전에 마스킹 필름을 사용하여 기판(10)의 한 면을 마스킹한 후 기판(10)의 다른 면을 코팅하고, 기판(10)의 건조 이후에 마스킹 필름을 떼어내고 자외선 경화시킬 수도 있다.
앞에서 설명한 것처럼 본 실시예에 따른 윈도우 제조 방법은 일액형 용액을 사용하여 하드코팅과 지문방지 기능을 동시에 구현할 수 있으므로 공정 단계를 하나의 스텝으로 단순화하는 장점이 있다.
화학식 A-1의 합성예
둥근 바닥 3구 플라스크에 (carboxyoxy)methyl 2-methyl-3-(methylthio)propanoate 31.2 g 과 3-hydroxy-2-isocyanato-2-methyl-3λ2-propanal 20.3 g, toluene 150ml, triethyl amine 0.03g을 넣고 80℃에서 5시간 교반한다. 그 후 2-hydroxyethyl (Z)-2-methylbut-2-enoate 25.9g, TIN (II) OCTOATE 0.2g을 첨가하여 80도로 5시간 반응시켜 화학식 A-1(4,11-dimethyl-5,9,12-trioxo-6,8-dioxa-2-thia-10-azadodecan-11-yl (E)-2-methylbut-2-enoate)을 얻었다.
m/z: 361.12 (100.0%), 362.12 (16.2%), 363.12 (4.5%), 363.12 (1.4%), 363.13 (1.2%)
1H NMR(DMSO)
1.17(3H, d), 1.85(3H, s), 2.07(3H, s), 2.34(3H, s), 2.35(3H, s), 2.65-2.90(3H, m), 6.60(1H, s), 6.87(2H, s), 9.18(1H, s), 9.72(1H, s)
화학식 B-2의 합성예
둥근 바닥 3구 플라스크에 2-((2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexyl)sulfonyl)ethyl hypoiodite 25.9g과 acrylaldehyde 3.36 g, toluene 50ml, tert-butylperoxypivalate 0.03g을 넣고 90℃에서 4시간 교반한다. 그 후 감압 필터 하여 고형분을 톨루엔에 재결정 하여 2-((2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexyl)sulfonyl)ethyl acrylate)을 얻었다.
m/z: 446.00 (100.0%), 447.01 (11.9%), 448.00 (4.5%)
1H NMR(DMSO)
3.69-3.71(4H, m), 4.71(2H, t), 5.83(1H, d), 6.12(1H, m), 6.41(1H, d)
비교예
하드코팅 성분으로 아라카와 社의 AC601, 지문방지 성분으로 DIC社 RS-503을 중량비 99:1로 블렌딩하여 사용하였다.
실시예 1 ~ 실시예 15
1.0 T 플라스틱 기판에 본 실시예에 따른 일액형 하드코트액을 딥코팅 방식으로 코팅하여 80 ℃에서 5분 건조 후, UV 조사를 통해 일액형 하드코팅액을 경화시킨다. 이후 경도평가를 위해 연필경도를 250gf에서 60mm/s 속도로 측정하였고, 내지문 특성 평가를 위해 접촉각(DI water)을 측정하였다.
앞에서 실험한 비교예 대비 본 발명의 실시예에 따른 접촉각과 연필경도 변화를 표 1에 나타낸다.
| 하드코팅 성분 | 지문방지 성분 | 사용비율(wt%) | 접촉각(도) | 연필경도 | |
| 비교예 | 아라카와 社의 AC601 | DIC社의 RS-503 | 99:1 | 74.9 | 2B |
| 실시예 1 | A-1 | B-1 | 99:1 | 107.0 | 1H |
| 실시예 2 | A-1 | B-3 | 99.5:0.5 | 107.7 | 3H |
| 실시예 3 | A-3 | B-2 | 98:2 | 109.0 | 1H |
| 실시예 4 | A-6 | B-5 | 99:1 | 110.0 | 3H |
| 실시예 5 | A-9 | B-5 | 99:1 | 109.0 | 2H |
| 실시예 6 | A-9 | B-7 | 99:1 | 112.0 | 1H |
| 실시예 7 | A-12 | B-7 | 98:2 | 112.7 | 1H |
| 실시예 8 | A-20 | B-7 | 98:2 | 112.3 | 3H |
| 실시예 9 | A-20 | B-8 | 97:3 | 114.7 | 3H |
| 실시예 10 | A-19 | B-8 | 99.5:0.5 | 105.8 | 1H |
| 실시예 11 | A-20 | B-10 | 99.5:0.5 | 106.4 | 2H |
| 실시예 12 | A-23 | B-10 | 97:3 | 106.0 | 1H |
| 실시예 13 | A-23 | B-11 | 98:2 | 108.5 | 3H |
| 실시예 14 | A-17 | B-7 | 98:2 | 109.0 | 2H |
| 실시예 15 | A-17 | B-8 | 99:1 | 108.8 | 2H |
상기 표 1을 참고하면, 비교예 대비하여 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 15에 따르면, 접촉각이 약 29% 이상 커지고, 연필경도도 상당한 수준으로 강해지는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 기판
20: 보호층
20a: 제1 영역
20b: 제2 영역
30: 제1 화합물
40: 제2 화합물
40t: 플루오로 알킬기
50: 접착층
70: 윈도우
100: 표시 패널
20: 보호층
20a: 제1 영역
20b: 제2 영역
30: 제1 화합물
40: 제2 화합물
40t: 플루오로 알킬기
50: 접착층
70: 윈도우
100: 표시 패널
Claims (19)
- 기판, 및
상기 기판의 일면에 위치하는 보호층을 포함하고,
상기 보호층은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물과 하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물로부터 형성된 윈도우:
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기 또는 하기 화학식 1-a이고, R2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-b이며, R3는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-c이고,
상기 화학식 2에서, X는 수소 또는 메틸기, Y는 -O- 또는 -NH-, Z는 -S- 또는 -SO2- 이고, R7과 R8는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이며, R9는 탄소수 1 내지 12의 플루오로알킬기이고, m은 0 내지 2의 정수이며,
화학식 1-a
화학식 1-b
화학식 1-c
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, R5는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며, R6는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, p는 1 내지 10의 정수이며,
상기 화학식 1-c에서, q는 1 내지 10의 정수이다. - 제1항에서,
상기 보호층은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 기판에 가까이 위치하며,
상기 제1 영역은 하드코팅 성분을 포함하고, 상기 제 2 영역은 지문방지 성분을 포함하는 윈도우. - 제2항에서,
상기 하드코팅 성분은 상기 제1 화합물 및 상기 제1 화합물의 유도체 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 지문방지 성분은 상기 제2 화합물 및 상기 제2 화합물의 유도체 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우. - 제2항에서,
상기 제2 영역의 두께는 상기 제1 영역의 두께보다 얇은 윈도우. - 제1항에서,
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R5는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나인 윈도우. - 제1항에서,
상기 화학식 2에서, R7과 R8는 서로 독립적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나인 윈도우. - 제1항에서,
상기 보호층의 연필경도는 1H 이상이고, 접촉각은 105도 이상인 윈도우. - 제1항의 윈도우를 포함하는 표시 장치.
- 기판의 양 면 중에서 적어도 일면에 보호 물질을 코팅하는 단계, 및
상기 코팅된 보호 물질을 경화하여 보호층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 보호 물질을 코팅하는 단계는 하드코팅 성분과 지문방지 성분을 포함하는 일액형 용액을 사용하고,
상기 하드코팅 성분은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이고, 상기 지문방지 성분은 하기 화학식 2로 표현되는 화합물인 윈도우 제조 방법:
화학식 1
화학식 2
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기 또는 하기 화학식 1-a이고, R2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-b이며, R3는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 하기 화학식 1-c이고,
상기 화학식 2에서, X는 수소 또는 메틸기, Y는 -O- 또는 -NH-, Z는 -S- 또는 -SO2- 이고, R7과 R8는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이며, R9는 탄소수 1 내지 12의 플루오로 알킬기이고, m은 0 내지 2의 정수이며,
화학식 1-a
화학식 1-b
화학식 1-c
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, R5는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며, R6는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, p는 1 내지 10의 정수이며,
상기 화학식 1-c에서, q는 1 내지 10의 정수이다. - 제9항에서,
상기 보호 물질을 경화하는 단계 이전에 상기 보호층을 건조하는 단계를 더 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제10항에서,
상기 보호 물질을 경화하는 단계는 상기 기판에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제9항에서,
상기 보호 물질을 코팅하는 단계는 상기 일액형 용액에 상기 기판을 침지하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법. - 삭제
- 제9항에서,
상기 화학식 1-a 및 상기 화학식 1-b에서, R5는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나인 윈도우 제조 방법. - 제9항에서,
상기 화학식 2에서, R7과 R8는 서로 독립적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, s-부틸렌기, 이소부틸렌기, t-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, n-헵틸렌기, 및 n-옥틸렌기로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나인 윈도우 제조 방법. - 제9항에서,
상기 일액형 용액은 극성 용매를 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제16항에서,
상기 극성 용매는 이소프로필 알코올, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리디논(NMP), 에틸렌글리콜(EG), 프로필렌글리콜메틸에테르, 2부탄온, 4-메틸-2-펜탄온, 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 메틸셀로솔브, 메틸알코올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 벤질알코올, 및 디-아세톤알코올로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제9항에서,
상기 코팅하는 단계는 상기 지문방지 성분이 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제9항에서,
상기 하드코팅 성분과 상기 지문방지 성분을 포함하는 고형분에서 상기 지문방지 성분은 0.01wt% 내지 10wt% 함량으로 포함되는 윈도우 제조 방법.
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2016
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