KR102656428B1 - 윈도우, 윈도우 제조 방법, 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

윈도우 제조 방법은 기재층을 준비하는 단계, 상기 기재층 위에 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계, 및 상기 제1 하드 코팅층 위에 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계는 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 진행될 수 있다.

Description

윈도우, 윈도우 제조 방법, 및 표시 장치{WINDOW, METHOD OF MANUFACTURING WINDOW, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 신뢰성이 향상된 윈도우, 윈도우 제조 방법, 및 표시 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대폰, 네비게이션, 컴퓨터 모니터, 또는 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 표시 장치들은 사용자에게 소정의 정보를 갖는 영상을 제공하기 위한 표시 패널 및 표시 패널을 보호하기 위한 윈도우를 포함할 수 있다.
윈도우는 플라스틱 윈도우를 포함할 수 있다. 플라스틱 윈도우는 경량이면서 깨질 우려가 적을 수 있다. 플라스틱으로 구성된 윈도우는 표시 장치를 슬림화할 수 있고, 표시 장치의 표면 경도, 내충격성, 및 가공성 등을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 신뢰성이 향상된 윈도우, 윈도우 제조 방법, 및 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법은 기재층을 준비하는 단계, 상기 기재층 위에 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계, 및 상기 제1 하드 코팅층 위에 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계는 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 진행될 수 있다.
상기 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계는 상기 기재층 위에 아크릴 및 에폭시를 포함하는 제1 액을 도포하는 단계, 상기 제1 액을 건조하는 단계, 및 상기 제1 액을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계는 상기 제1 하드 코팅층 위에 불소를 포함하는 제2 액을 도포하는 단계, 상기 제2 액을 건조하는 단계, 및 상기 제2 액을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 액을 경화하는 단계는 상기 기재층, 상기 기재층 위에 형성된 제1 하드 코팅층, 및 상기 제1 하드 코팅층 위에 도포된 제2 액을 포함하는 예비 윈도우를 제1 챔버 내에 배치하는 단계, 상기 제1 챔버 내의 산소 비율을 조절하는 단계, 상기 제1 챔버를 자외선을 제공하는 제2 챔버 내에 배치하는 단계, 및 상기 예비 윈도우를 자외선으로 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 산소 비율을 조절하는 단계는 제1 챔버 내의 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하의 범위를 갖도록 할 수 있다.
삭제
상기 제1 챔버 내의 산소 비율을 조절하는 단계는 상기 제1 챔버 내에 질소를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자외선은 800mJ 이상 1000mJ 이하의 에너지를 가질 수 있다.
상기 제2 하드 코팅층은 75% 이상 85% 이하의 경화율을 가지고, 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가지며, 100도 이상 120도 이하의 표면 접촉각을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우는 기재층, 상기 기재층 위에 배치되는 제1 하드 코팅층, 및 상기 제1 하드 코팅층 위에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 제2 하드 코팅층은 75% 이상 85%이하의 경화율을 가지고, 100도 이상 120도 이하의 표면 접촉각을 가질 수 있다.
삭제
삭제
상기 제2 하드 코팅층은 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가질 수 있다.
상기 제2 하드 코팅층은 7H 내지 9H의 연필 경도를 가질 수 있다.
상기 제1 하드 코팅층은 에폭시 및 아크릴을 포함할 수 있다.
상기 제2 하드 코팅층은 불소를 포함할 수 있다.
상기 기재층의 두께는 상기 제1 하드 코팅층의 두께보다 크고, 상기 제1 하드 코팅층의 두께는 상기 제2 하드 코팅층의 두께보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널 위에 배치되는 윈도우를 포함할 수 있다. 상기 윈도우는 기재층, 상기 기재층 위에 배치되는 제1 하드 코팅층, 및 상기 제1 하드 코팅층 위에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고, 상기 제2 하드 코팅층은 75% 이상 85% 이하의 경화율을 가지고, 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가지며, 100도 이상 120도 이하의 표면 접촉각을 가질 수 있다.
삭제
상기 윈도우는 적어도 일 단이 벤딩될 수 있다.
상기 기재층의 두께는 상기 제1 하드 코팅층의 두께보다 크고, 상기 제1 하드 코팅층의 두께는 상기 제2 하드 코팅층의 두께보다 클 수 있다.
상기 제1 하드 코팅층은 에폭시 및 아크릴을 포함할 수 있다.
상기 제2 하드 코팅층은 불소를 포함할 수 있다.
상기 제2 하드 코팅층은 7H 내지 9H의 연필 경도를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 윈도우 제조 방법은 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 윈도우를 제조할 수 있다. 윈도우의 초기 표면 접촉각이 향상되어 내지문성이 향상될 수 있다. 내지문성이 향상된 윈도우는 표면 상에 지문 자국이 잘 묻지 않을 수 있고, 지문 자국이 묻더라도 간단히 닦아낼 수 있어 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 윈도우의 내마모성이 향상되어, 윈도우는 스크래치에 강할 수 있다. 윈도우는 내마모성 평가 이후에도 내지문성을 가질 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 윈도우 및 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 비율을 조절하는 단계를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 분광 분석 그래프이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의될 수 있다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 윈도우(WM)를 포함할 수 있다. 표시 장치(DD)는 표시면(IS)을 통해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 표시면(IS)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)일 수 있다. 제3 방향(DR3)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 방향일 수 있다. 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)은 서로 직교할 수 있다.
한편, 제1 방향 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 전환될 수 있다. 또한 본 명세서에서 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 면을 평면이라 정의하고, "평면 상에서 보았다"는 것은 제3 방향(DR3)에서 바라본 것으로 정의될 수 있다.
표시 패널(DP)은 영상(IM)을 표시할 수 있다. 도 1에서는 영상(IM)의 예시로 시계창 및 아이콘들이 도시되었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 수광형 또는 발광형 표시 패널을 포함할 수 있다. 상기 수광형 표시 패널은 예를 들어 액정 표시 패널일 수 있다. 상기 발광형 표시 패널은 예를 들어 유기 발광 표시 패널 또는 퀀텀닷 발광 표시 패널일 수 있다. 상기 유기 발광 표시 패널의 발광층은 유기발광물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시 패널의 발광층은 퀀텀닷 또는 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)는 표시 패널(DP) 위에 배치될 수 있다. 표시 패널(DP)에서 제공되는 영상(IM)은 윈도우(WM)를 투과하여 사용자에게 시인될 수 있다. 윈도우(WM)의 상면(WM-U)은 플랫할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(DD-1)는 윈도우(WM-1) 및 윈도우(WM-1) 아래에 배치된 표시 패널(DP)을 포함할 수 있다. 윈도우(WM-1)는 제1 투과 영역(TA1), 제2 투과 영역(TA2), 및 제3 투과 영역(TA3)을 포함할 수 있다. 제1 투과 영역(TA1)의 상면은 플랫할 수 있다.
제2 투과 영역(TA2)은 제1 투과 영역(TA1)과 인접하게 배치될 수 있다. 제2 투과 영역(TA2)의 상면은 곡면을 포함할 수 있다. 제2 투과 영역(TA2)의 상면은 제1 방향(DR1)을 따라 제1 투과 영역(TA1)에 인접할수록 기울기가 감소할 수 있다.
제3 투과 영역(TA3)은 제1 투과 영역(TA1)을 사이에 두고 제2 투과 영역(TA2)과 이격될 수 있다. 제3 투과 영역(TA3)의 상면은 곡면을 포함할 수 있다. 제3 투과 영역(TA3)의 상면은 제1 방향(DR1)을 따라 제1 투과 영역(TA1)에 인접할수록 기울기가 감소할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 장치(DD-2)는 윈도우(WM-2) 및 윈도우(WM-2) 아래에 배치된 표시 패널(DP-1)을 포함할 수 있다.
윈도우(WM-2)는 제1 투과 영역(TA1-1), 제2 투과 영역(TA2-1), 및 제3 투과 영역(TA3-1)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP-1)은 제1 표시 영역(DA1), 제2 표시 영역(DA2), 및 제3 표시 영역(DA3)을 포함할 수 있다. 제1 투과 영역(TA1-1)은 제1 표시 영역(DA1)과 마주할 수 있다. 제1 표시 영역(DA1)은 제1 투과 영역(TA1-1)을 통해 제3 방향(DR3)으로 영상(IM, 도 1 참조)을 표시할 수 있다.
제2 투과 영역(TA2-1)은 제1 투과 영역(TA1-1)과 인접할 수 있다. 제2 투과 영역(TA2-1)은 제2 표시 영역(DA2)과 마주할 수 있다. 제2 표시 영역(DA2)은 제2 투과 영역(TA2-1)을 통해 제3 방향(DR3)과 교차하는 방향으로 영상(IM, 도 1 참조)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM-2)의 상면(WM-U1)에서 연장되는 직선 및 제1 측면(WM-S1)에서 연장되는 직선이 이루는 각도가 90도일 경우, 상기 교차하는 방향은 제1 방향(DR1)일 수 있다.
제3 투과 영역(TA3-1)은 제1 투과 영역(TA1-1)과 인접하게 배치될 수 있다. 제3 투과 영역(TA3-1)은 제3 표시 영역(DA3)과 마주할 수 있다. 제3 표시 영역(DA3)은 제3 투과 영역(TA3-1)을 통해 제3 방향과 교차하는 방향으로 영상(IM, 도 1 참조)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM-2)의 상면(WM-U1)에서 연장되는 직선 및 제2 측면(WM-S2)에서 연장되는 직선이 이루는 각도가 90도일 경우, 상기 교차하는 방향은 제1 방향(DR1)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 기재층(PW) 위에 제1 하드 코팅층(HC1)을 형성할 수 있다(S100). 기재층(PW)은 광 투과성을 갖는 플라스틱을 포함할 수 있다. 기재층(PW)은 폴리에틸렌(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리카보네이트 블렌드 계열, 셀룰로오스, 방습 셀로판, 및 저굴절률 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 기재층(PW)은 이에 제한되지 않는다.
제1 액(SOL-1)은 기재층(PW) 위에 도포될 수 있다. 제1 액(SOL-1)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 상기 유기 물질은 아크릴 및 에폭시를 포함할 수 있다.
제1 액(SOL-1)은 기재층(PW) 위에 도포된 후 건조될 수 있다. 제1 액(SOL-1)이 도포된 기재층(PW)은 제1 자외선(UV-1)에 의해 경화될 수 있다. 제1 자외선(UV-1)에 의해 경화된 제1 액(SOL-1)은 제1 하드 코팅층(HC1)일 수 있다.
제1 하드 코팅층(HC1)은 유기 물질 및 무기 물질을 포함할 수 있다. 제1 하드 코팅층(HC1)은 강한 경도를 가질 수 있다. 상기 유기 물질은 아크릴 및 에폭시를 포함할 수 있다. 제1 하드 코팅층(HC1)은 무기 물질, 아크릴, 및 에폭시를 포함하는 물질의 경화에 의해 제조될 수 있다. 제1 자외선(UV-1)에 의해 경화된 아크릴은 수축할 수 있고, 제1 자외선(UV-1)에 의해 경화된 에폭시는 팽창할 수 있다.
아크릴 및 에폭시 사이의 조합 비율에 따라 제1 하드 코팅층(HC1)의 휨 정도가 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 및 에폭시 사이의 조합 비율은 7:3일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 아크릴 및 에폭시 사이의 조합 비율은 제1 하드 코팅층(HC1)의 휨을 방지할 수 있는 비율이면 제한되지 않는다.
아크릴은 제1 하드 코팅층(HC1)의 결합력 및 밀도를 증가시킬 수 있다. 에폭시는 제1 하드 코팅층(HC1)의 내열성, 내화학성, 내수성, 접착성, 및 기계적 경도를 증가시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 제1 하드 코팅층(HC1) 위에 제2 하드 코팅층(HC2, 도 11 참조)을 형성할 수 있다(S200). 예비 윈도우(WM-P)는 기재층(PW), 제1 하드 코팅층(HC1), 및 제2 액(SOL-2)을 포함할 수 있다. 제2 액(SOL-2)은 제1 하드 코팅층(HC1) 위에 도포될 수 있다. 제2 액(SOL-2)은 불소를 포함할 수 있다. 상기 불소가 첨가된 층의 경도 및 내지문성은 향상될 수 있다.
제2 액(SOL-2)은 제1 하드 코팅층(HC1) 위에 도포된 후 건조될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 비율을 조절하는 단계를 도시한 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 산소 비율 제어 장치(OCD)는 제1 챔버(CM1), 제1 밸브(VV1), 및 제2 밸브(VV2)를 포함할 수 있다.
예비 윈도우(WM-P)는 제1 챔버(CM1) 내에 배치될 수 있다. 제2 액(SOL-2)과 마주하는 제1 챔버(CM1)의 상면은 투명할 수 있다.
제1 밸브(VV1)를 통해 제1 챔버(CM1) 내부에 기체가 주입될 수 있다. 상기 기체는 질소일 수 있다. 제2 밸브(VV2)를 통해 제1 챔버(CM1) 내부의 공기는 배출될 수 있다.
제1 밸브(VV1)를 통해 주입된 질소가 제1 챔버(CM1) 내부를 채우면서 제1 챔버(CM1) 내부의 공기가 제2 밸브(VV2)를 통해 배출될 수 있다. 상기 질소는 50초 이상 80초 이하의 시간 동안 주입될 수 있다. 이 때, 상기 질소에 의해 제1 챔버(CM1) 내부의 산소 농도가 낮아질 수 있다.
상기 산소 농도는 0.01% 이상 0.1% 이하의 범위를 가질 수 있다. 상기 산소 농도가 0.1% 초과인 경우, 예비 윈도우(WM-P)를 자외선으로 경화했을 때 후술될 제2 하드 코팅층(HC2, 도 11 참조)의 경도 및 내지문성을 기대하기 어렵다. 상기 산소 농도가 0.01% 미만일 경우, 0.01% 이하의 산소 농도를 확보하기 위해 상기 질소가 주입되는 시간이 증가하기 때문에 공정의 효율성이 떨어질 수 있다.
본 발명에 따른 윈도우 제조 방법은 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 윈도우(WM)를 제조할 수 있다. 윈도우(WM)의 초기 표면 접촉각이 향상되어 내지문성이 향상될 수 있다. 내지문성이 향상된 윈도우(WM)는 표면 상에 지문 자국이 묻지 않거나, 또는 지문 자국이 묻었다고 해도 간단히 닦아낼 수 있어 표시 장치(DD, 도 1 참조)의 시인성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 윈도우(WM)를 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 예비 윈도우(WM-P)가 배치된 제1 챔버(CM1)는 제2 챔버(CM2) 내에 배치될 수 있다.
예비 윈도우(WM-P)는 제2 자외선(UV-2)에 의해 경화될 수 있다. 제2 자외선(UV-2)에 의해 경화된 제2 액(SOL-2, 도 8 참조)은 제2 하드 코팅층(HC2, 도 11 참조)일 수 있다. 제1 하드 코팅층(HC1)은 제2 자외선(UV-2)에 의해 2차 경화될 수 있다.
제2 자외선(UV-2)은 800mJ 이상 1000mJ 이하의 에너지를 가질 수 있다. 제2 자외선(UV-2)의 에너지가 800mJ 미만일 경우, 제2 하드 코팅층(HC2, 도 11 참조)을 형성하기 위한 충분한 에너지가 전달되지 않아 후술될 제2 하드 코팅층(HC2, 도 11 참조)의 경화율 및 경도를 기대하기 어렵다. 제2 자외선(UV-2)의 에너지가 1000mJ 초과인 경우, 높은 에너지 때문에 윈도우(WM)가 변형되거나, 수명이 저하될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 윈도우(WM)는 기재층(PW), 제1 하드 코팅층(HC1), 및 제2 하드 코팅층(HC2)을 포함할 수 있다.
기재층(PW)의 제1 두께(TH1)는 제1 하드 코팅층(HC1)의 제2 두께(TH2)보다 클 수 있다. 제1 하드 코팅층(HC1)의 제2 두께(TH2)는 제2 하드 코팅층(HC2)의 제3 두께(TH3)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 두께(TH1)는 500μm 이상 800μm 이하일 수 있고, 제2 두께(TH2)는 30μm 이상 50μm 이하일수 있으며, 제3 두께(TH3)는 5μm 이상 7μm 이하일 수 있다.
제2 하드 코팅층(HC2)은 7H 내지 9H의 연필 경도를 가질 수 있다. 상기 연필 경도는 연필에 하중을 가해 45도의 각도를 긁었을 때 표면이 손상되지 않는 가장 단단한 연필의 농도 기호일 수 있다. 예를 들어, 상기 하중은 0.75kg일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 하중은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 하중은 1kg일 수도 있다.
제2 하드 코팅층(HC2)의 연필 경도가 7H 미만이면, 제2 하드 코팅층(HC2)의 경도가 낮아 외력을 견딜 수 있는 내구성을 확보할 수 없고, 기재층(PW) 및 제1 하드 코팅층(HC1)을 보호하기 어렵다. 제2 하드 코팅층(HC2)의 연필 경도가 9H 초과이면, 제2 하드 코팅층(HC2)의 경도가 높아 제2 하드 코팅층(HC2)의 유연성이 확보되지 않아, 외력을 받거나, 윈도우(WM)가 벤딩된 경우 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
제2 하드 코팅층(HC2)은 75% 이상 85% 이하의 경화율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 경화율은 적외선 분광 분석 방법(FT-IR, Fourier Transform Infrared Analysis)으로 측정될 수 있다. 상기 적외선 분광 분석 방법은 적외선 영역의 에너지를 주사하여 분자 진동을 유도한 후 분자의 진동에 의해 흡수된 에너지의 차이를 측정하여 결합에 대한 정보를 획득하는 방법이다. 상기 결합에 대한 정보를 이용하여 제2 하드 코팅층(HC2)의 경화에 대한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제2 하드 코팅층(HC2)의 아크릴 내의 탄소 이중 결합 피크는 800cm-1 내지 820cm-1 에서 측정될 수 있다. 상기 탄소 이중 결합은 제2 자외선(UV-2)에 의해 탄소 단일 결합으로 전환되어 경화가 이루어질 수 있다. 이 때, 탄소 이중 결합은 감소하고, 800cm-1 내지 820cm-1 사이의 피크는 감소할 수 있다. 탄소 이중 결합의 피크의 변화로 제2 하드 코팅층(HC2)의 경화에 대한 정보를 획득할 수 있다. 상기 경화율은 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
경화율(%)=((탄소 이중 결합의 경화 전 피크 크기 - 탄소 이중 결합의 경화 후 피크 크기)/(탄소 이중 결합의 경화 전 피크 크기))*100
또한, 적외선 분광 분석 방법은 경화 반응에 참여하지 않는 참조 피크(reference peak)를 기준으로 하여 경화 반응에 참여하는 피크의 경화 전/후 세기를 비교하여 윈도우(WM)의 상대적인 경화도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화 반응에 참여하지 않는 참조 피크는 탄소 및 산소의 이중 결합 피크일 수 있고, 상기 경화 반응에 참여하는 피크는 탄소 이중 결합 피크일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 및 산소의 이중 결합 피크는 1650cm-1 내지 1800cm-1 에서 측정될 수 있다. 상기 경화도는 낮을수록 더 경화된 윈도우(WM)일 수 있다. 상기 경화도는 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
경화도=(탄소 이중 결합의 피크 크기)/(탄소 및 산소의 이중 결합의 피크 크기)
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5 내지 도 10의 공정을 이용하여 형성된 윈도우 및 비교예들을 비교한 표이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 분광 분석 그래프이다.
경화도(C=C/C=O peak area ratio) 경화율(%)
실시예 1-1 0.044 76.71
비교예 1-1 0.050 73.38
표 1 및 도 12를 참조하면, 도 12는 실시예 1-1 및 비교예 1-1에 대해 적외선 분광을 분석하여 파상수 별로 흡광도를 측정한 그래프이다.실시예 1-1은 본 발명의 윈도우 제조 방법에 따라 형성된 윈도우(WM)일 수 있다. 예를 들어, 실시예 1-1은 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 제조된 윈도우(WM)일 수 있다. 실시예 1-1은 제1 그래프(GP1)의 형상을 가질 수 있다.
비교예 1-1은 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 21%인 환경에서 제조된 윈도우일 수 있다. 비교예 1-1은 제2 그래프(GP2)의 형상을 가질 수 있다.
제1 영역(A)은 탄소 및 산소의 이중 결합의 피크를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(A)은 1650cm-1 내지 1800cm-1 사이의 파상수를 가질 수 있다. 제2 영역(B)은 탄소 이중 결합의 피크를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(B)은 800cm-1 내지 820cm-1 사이의 파상수를 가질 수 있다. 제2 영역(B)에서 실시예 1-1의 탄소 이중 결합 피크 값은 비교예 1-1의 탄소 이중 결합 피크 값보다 작을 수 있다.
실시예 1-1의 경화도는 0.044일 수 있다. 비교예 1-1의 경화도는 0.050일 수 있다. 실시예 1-1의 경화도가 비교예 1-1의 경화도보다 낮을 수 있다. 실시예 1-1의 경화율은 76.71%로 비교예 1-1의 경화율인 73.38%보다 크다. 따라서, 실시예 1-1이 비교예 1-1 보다 더 경화된 윈도우(WM)일 수 있다.
도 11을 참조하면, 제2 하드 코팅층(HC2)은 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 경도는 나노압입시험 방법으로 측정될 수 있다. 상기 나노압입시험은 일정한 기하학적 형상을 가지는 압입자를 이용하여 제2 하드 코팅층(HC2)의 표면에 하중을 인가하고, 상기 하중과 압입의 깊이를 연속적으로 기록하여 얻어지는 압입 하중-변위 곡선의 해석을 통하여 경도를 측정하는 기법이다. 상기 경도는 상기 하중과 압입 흔적의 면적을 나눈 값일 수 있다.
제2 하드 코팅층(HC2)의 경도가 450MPa 미만이면, 제2 하드 코팅층(HC2)의 경도가 낮아 외력을 견딜 수 있는 내구성을 확보할 수 없고, 기재층(PW) 및 제1 하드 코팅층(HC1)을 보호하기 어렵다. 제2 하드 코팅층(HC2)의 경도가 550MPa 초과이면, 제2 하드 코팅층(HC2)의 경도가 높아 제2 하드 코팅층(HC2)의 유연성이 확보되지 않아, 외력을 받거나, 윈도우(WM)가 벤딩된 경우 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5 내지 도 10의 공정을 이용하여 형성된 윈도우 및 비교예들을 비교한 표이다.
경도(MPa) 경화율(%)
실시예 1-2 510.6 84.8
비교예 1-2 421.7 79.7
비교예 2-2 444.6 84.3
표 2를 참조하면, 실시예 1-2은 본 발명의 윈도우 제조 방법에 따라 형성된 윈도우(WM)일 수 있다. 예를 들어, 실시예 1-2은 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 진행되고, 제2 자외선(UV-2, 도 10 참조)이 1000mJ의 에너지를 가지는 상태에서 제조된 윈도우(WM)일 수 있다. 비교예 1-2은 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 21%인 환경에서 진행되고, 제2 자외선(UV-2, 도 10 참조)이 1000mJ의 에너지를 가지는 상태에서 제조된 윈도우일 수 있다.
비교예 2-2는 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 21%인 환경에서 진행되고, 제2 자외선(UV-2, 도 10 참조)이 1600mJ의 에너지를 가지는 상태에서 제조된 윈도우일 수 있다.
실시예 1-2의 경도는 510.6MPa로 비교예 1-2의 경도인 421.7MPa 및 비교예 2-2의 경도인 444.6MPa 보다 크다.
실시예 1-2의 경화율은 84.8%로 비교예 1-2의 경화율인 79.7% 보다 크다. 비교예 2-2는 제2 자외선(UV-2, 도 10 참조)의 에너지를 높여 경화율을 84.3%로 실시예 1-2에 근접했지만, 비교예 2-2의 경도는 실시예 1-2의 경도보다 작다. 또한, 비교예 2-2는 제2 자외선(UV-2, 도 10 참조)의 에너지가 1600mJ으로 1000mJ을 초과했으므로 윈도우(WM)가 변형되거나 수명이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 윈도우 제조 방법은 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 윈도우(WM)를 제조할 수 있다. 윈도우(WM)의 경도 및 경화율이 향상될 수 있다. 경도 및 경화율이 향상된 윈도우(WM)는 외력을 견딜 수 있는 내구성을 확보할 수 있다. 윈도우(WM)는 표시 패널(DP, 도 1 참조)를 보호하여 내구성이 향상된 표시 장치(DD, 도 1 참조)를 제공할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 윈도우(WM)를 제공할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제2 하드 코팅층(HC2)은 불소를 포함할 수 있다. 제2 하드 코팅층(HC2)은 내지문성을 가질 수 있다. 제2 하드 코팅층(HC2)은 사용자의 지문에 윈도우(WM)에 묻어, 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
제2 하드 코팅층(HC2)은 100도 이상 120도의 표면 접촉각을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 접촉각은 윈도우(WM)의 표면에 물(H2O)을 떨어뜨려 측정할 수 있다. 상기 표면 접촉각은 윈도우(WM)의 상기 표면과 상기 물이 상기 표면과 이루는 기울기 사이의 각도 중 상기 물과 인접하는 각도일 수 있다.
제2 하드 코팅층(HC2)의 표면 접촉각이 100도 미만이면, 제2 하드 코팅층(HC2)은 내지문성을 가지기 어렵고, 제2 하드 코팅층(HC2)의 표면 접촉각이 120도 초과이면, 윈도우(WM)를 투과하여 시인되는 영상의 굴절이 일어날 수 있다.
표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5 내지 도 10의 공정을 이용하여 형성된 윈도우 및 비교예들을 비교한 표이다.
초기 표면 접촉각 (°) 내마모성 평가 후 표면 접촉각 (°)
실시예 1-3 113 103
비교예 1-3 106 76
표 3을 참조하면, 윈도우(WM)는 내마모성 평가를 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 내마모성 평가는 공업용 지우개를 윈도우(WM)의 표면에 3000회 문지르며, 이때 속도는 40rpm으로 하며, 하중 1kgf를 가한 상태로 진행할 수 있다. 상기 내마모성 평가 이후에 윈도우(WM)의 표면에 물을 떨어뜨려 내마모성 평가 후 표면 접촉각을 측정할 수 있다. 실시예 1-3은 본 발명의 윈도우 제조 방법에 따라 형성된 윈도우(WM)일 수 있다. 예를 들어, 실시예 1-3은 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계에서 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 제조된 윈도우(WM)일 수 있다. 실시예 1-3의 초기 표면 접촉각은 113°일 수 있다. 실시예 1-3의 내마모성 평가 후 표면 접촉각은 103°일 수 있다.
비교예 1-3은 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 21%인 환경에서 제조된 윈도우일 수 있다. 비교예 1-3의 초기 표면 접촉각은 106°일 수 있다. 비교예 1-3의 내마모성 평가 후 표면 접촉각은 76°일 수 있다.
실시예 1-3의 초기 표면 접촉각은 비교예 1-3의 초기 표면 접촉각보다 클 수 있다. 실시예 1-3은 비교예 1-3보다 내지문성이 높을 수 있다.
실시예 1-3의 내마모성 평가 후 표면 접촉각은 비교예 1-3의 내마모성 평가 후 표면 접촉각보다 클 수 있다. 내마모성 평가 후 실시예 1-3은 비교예 1-3보다 내지문성이 높을 수 있다.
본 발명에 따른 윈도우 제조 방법은 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 윈도우(WM)를 제조할 수 있다. 윈도우(WM)는 내마모성 평가 이후에도 내지문성을 가질 수 있다. 윈도우(WM)의 내마모성이 향상될 수 있다. 윈도우(WM)는 스크래치에 강할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 윈도우(WM)를 제공할 수 있다.
표 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5 내지 도 10의 공정을 이용하여 형성된 윈도우 및 비교예들을 비교한 표이다.
내마모성 평가 표면 불소 함량
실시예 1-4 전 0.767
후 0.686
비교예 1-4 전 0.419
후 0.203
표 4를 참조하면, 표면 불소 함량은 제2 하드 코팅층(HC2)의 표면을 이루는 전체 구성을 1로 하였을 때 불소가 차지하고 있는 함량을 비율로 나타낸 것이다. 실시예 1-4는 본 발명의 윈도우 제조 방법에 따라 형성된 윈도우(WM)일 수 있다. 예를 들어, 실시예 1-4는 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 제조된 윈도우(WM)일 수 있다. 실시예 1-4의 표면 불소 함량은 0.767일 수 있다. 실시예 1-4의 내마모성 평가 후 표면 불소 함량은 0.686일 수 있다. 비교예 1-4는 제2 하드 코팅층(HC2)을 형성하는 단계에서 산소 농도가 21%인 환경에서 제조된 윈도우일 수 있다. 비교예 1-4의 표면 불소 함량은 0.686일 수 있다. 비교예 1-4의 내마모성 평가 후 표면 불소 함량은 0.203일 수 있다.
실시예 1-4의 표면 불소 함량은 비교예 1-4의 표면 불소 함량보다 클 수 있다. 표면 불소 함량, 표면 접촉각, 및 내지문성은 비례할 수 있다. 실시예 1-4는 비교예 1-4보다 내지문성이 높을 수 있다.
실시예 1-4의 내마모 평가 후 표면 불소 함량은 비교예 1-4의 내마모성 평가 후 표면 불소 함량보다 클 수 있다. 내마모성 평가 후 실시예 1-4은 비교예 1-4보다 내지문성이 높을 수 있다.
실시예 1-4의 표면 불소 함량의 내마모성 평가 전후의 차이는 0.081이고, 비교예 1-4의 표면 불소 함량의 내마모성 평가 전후의 차이는 0.216이다. 실시예 1-4는 비교예 1-4보다 내마모성이 강할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 DP: 표시 패널
WM: 윈도우 PW: 기재층
HC1: 제1 하드 코팅층 HC2: 제2 하드 코팅층
CM1: 제1 챔버 CM2: 제2 챔버

Claims (20)

  1. 기재층을 준비하는 단계;
    상기 기재층 위에 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 하드 코팅층 위에 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계는 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하인 환경에서 진행되고,
    상기 제1 하드 코팅층의 두께는 30μm 내지 50μm이고,
    상기 제2 하드 코팅층의 두께는 5μm 내지 7μm인 윈도우 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 하드 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 기재층 위에 아크릴 및 에폭시를 포함하는 제1 액을 도포하는 단계;
    상기 제1 액을 건조하는 단계; 및
    상기 제1 액을 경화하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 하드 코팅층 위에 불소를 포함하는 제2 액을 도포하는 단계;
    상기 제2 액을 건조하는 단계; 및
    상기 제2 액을 경화하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 액을 경화하는 단계는,
    상기 기재층, 상기 기재층 위에 형성된 제1 하드 코팅층, 및 상기 제1 하드 코팅층 위에 도포된 제2 액을 포함하는 예비 윈도우를 제1 챔버 내에 배치하는 단계;
    상기 제1 챔버 내의 산소 비율을 조절하는 단계;
    상기 제1 챔버를 자외선을 제공하는 제2 챔버 내에 배치하는 단계; 및
    상기 예비 윈도우를 자외선으로 경화하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 산소 비율을 조절하는 단계는 제1 챔버 내의 산소 농도가 0.01% 이상 0.1% 이하의 범위를 갖도록 하는 윈도우 제조 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 챔버 내의 산소 비율을 조절하는 단계는 상기 제1 챔버 내에 질소를 주입하는 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 자외선은 800mJ 이상 1000mJ 이하의 에너지를 가지는 윈도우 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층은 75% 이상 85% 이하의 경화율을 가지고, 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가지며, 100도 이상 120도 이하의 표면 접촉각을 가지는 윈도우 제조 방법.
  9. 기재층;
    상기 기재층 위에 배치되는 제1 하드 코팅층; 및
    상기 제1 하드 코팅층 위에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고,
    상기 제2 하드 코팅층은 75% 이상 85%이하의 경화율을 가지고, 100도 이상 120도 이하의 표면 접촉각을 가지고,
    상기 제1 하드 코팅층의 두께는 30μm 내지 50μm이고,
    상기 제2 하드 코팅층의 두께는 5μm 내지 7μm인 윈도우.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층은 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가지는 윈도우.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층은 7H 내지 9H의 연필 경도를 가지는 윈도우.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 하드 코팅층은 에폭시 및 아크릴을 포함하는 윈도우.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층은 불소를 포함하는 윈도우.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 기재층의 두께는 상기 제1 하드 코팅층의 두께보다 크고,
    상기 제1 하드 코팅층의 두께는 상기 제2 하드 코팅층의 두께보다 큰 윈도우.
  15. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 위에 배치되는 윈도우를 포함하고,
    상기 윈도우는,
    기재층;
    상기 기재층 위에 배치되는 제1 하드 코팅층; 및
    상기 제1 하드 코팅층 위에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고,
    상기 제2 하드 코팅층은 75% 이상 85% 이하의 경화율을 가지고, 450MPa 이상 550MPa 이하의 경도를 가지며, 100도 이상 120도 이하의 표면 접촉각을 가지고,
    상기 제1 하드 코팅층의 두께는 30μm 내지 50μm이고,
    상기 제2 하드 코팅층의 두께는 5μm 내지 7μm인 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 윈도우는 적어도 일 단이 벤딩된 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 기재층의 두께는 상기 제1 하드 코팅층의 두께보다 크고,
    상기 제1 하드 코팅층의 두께는 상기 제2 하드 코팅층의 두께보다 큰 표시 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 하드 코팅층은 에폭시 및 아크릴을 포함하는 표시 장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층은 불소를 포함하는 표시 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 하드 코팅층은 7H 내지 9H의 연필 경도를 가지는 표시 장치.
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