KR20130118069A - 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20130118069A
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Abstract

본 발명은 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 (A)기재필름, (B)실세스퀴옥산을 포함하는 수지층, 및 (C)상기 수지층 위에 적층되어 있고, 25℃에서 물 접촉각이 80도 이상 또는 헥사데칸 접촉각이 25도 이상인 코팅층을 포함하고, 연필경도가 6H 이상인 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{Window sheet and displaying apparatus comprising the same}
본 발명은 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 고강도, 저반사, 저굴절성, 내오염성 및 내지문성을 갖는 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래 액정표시패널용 전극 기판, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 발광 형광 표시관 또는 발광 다이오드의 디스플레이 소재로서 유리 소재가 많이 사용되었다. 그러나, 유리는 파손되기 쉽고 비중이 커서, 얇고 가벼움을 추구하기에는 한계가 있었다.
유리 소재 대신에 투명성을 갖는 플라스틱 소재가 주목을 끌고 있다. 플라스틱 소재는 가볍고 파손되기 어려워 기존의 유리 소재가 사용되던 분야를 대체할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 이에, 플라스틱 소재의 투명성, 표면 고경도성, 내구성 및 내열성을 높이고자 하는 연구가 다 각도에서 이루어지고 있다.
한편, 최근에, LCD, PDP, 모바일폰, 또는 프로젝션 TV 등의 각종 디스플레이 장치가 크게 발전함에 따라 이들 디스플레이 장치의 최외곽에 위치되는 윈도우 시트의 일부를 플라스틱 소재로 대체하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2011-0068060호는 유리막층, 및 상기 유리막층에 형성되어 있고 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 폴리이미드로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지로 형성된 투명성 플라스틱 층을 포함하는 복층 구조의 윈도우 스크린을 개시하고 있다. 개시된 윈도우 스크린은 내구성, 내오염성 등을 제공할 수 있지만, 윈도우 시트에 유리 막층이 포함되어 있어 경도에 한계가 있으며, 통상의 수지로 형성된 코팅층을 포함하고 있어 내오염성에 한계가 있고, 윈도우 시트에서 요구되는 반사율이 좋지 않을 수 있다.
본 발명의 목적은 고강도, 저반사, 저굴절성, 내오염성 및 내지문성을 갖는 윈도우 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 윈도우 시트를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 윈도우 시트는 연필경도가 6H 이상이고, (A)기재필름, (B)실세스퀴옥산을 포함하는 수지층, 및 (C)상기 수지층 위에 적층되어 있고, 25℃에서 물 접촉각이 80도 이상 또는 헥사데칸 접촉각이 25도 이상인 코팅층을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 코팅층은 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물, 무기 나노입자, 및 광중합 개시제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 코팅층은 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체, 무기 나노입자, 광중합 개시제, 실리콘 변성 폴리아크릴레이트 및 소포제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 디스플레이 장치는 상기 윈도우 시트를 포함할 수 있다.
본 발명은 고강도, 저반사, 저굴절성, 내오염성 및 내지문성을 갖는 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 윈도우 시트의 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 윈도우 시트의 단면도이다.
본 발명의 일 관점인 윈도우 시트는 (A)기재필름, (B)실세스퀴옥산을 포함하는 수지층, 및 (C)상기 수지층 위에 적층되어 있고, 25℃에서 물 접촉각이 80도 이상 또는 헥사데칸 접촉각이 25도 이상인 코팅층을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 윈도우 시트의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1에 따르면, 윈도우 시트(100)는 기재필름(110) 일 면에 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층(120)과 코팅층(130)이 순차적으로 적층되어 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예의 윈도우 시트의 단면도를 나타낸 것이다.도 2에 따르면, 윈도우 시트(200)는 기재필름(210) 양면에 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층(220)과 코팅층(230)이 순차적으로 적층되어 있다.
실세스퀴옥산을 포함하는 수지층과 코팅층 사이에는 점착제층, 고굴절층, 대전방지층, 프라이머 코팅층 등의 기능성 층이 더 적층될 수도 있다(도 1과 도 2에서 도시되지 않았음).
윈도우 시트 특히 코팅층은 연필경도가 6H 이상, 바람직하게는 6H-7H가 될 수 있다. 연필경도는 제한되지 않지만, 100㎛~300㎛ 두께의 윈도우 시트에 대해 연필경도/내스크래치 측정기(HEIDON, 14FW)를 사용하여 측정된다. 연필경도 측정용 윈도우 시트는 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 기재필름의 두께가 100㎛~300㎛, 코팅층의 두께가 10nm~500nm이다.
본 발명의 윈도우 시트(플라스틱 시트)는 우수한 내충격성, 고경도, 내스크래치성, 방현성, 반사방지 및 내오염성을 갖는다. 본 발명의 윈도우 시트는 고경도를 갖는 수지 필름에 내충격성을 보완하고, 방현, 저굴절 및 내오염성을 갖는 코팅층을 실시하여 고기능성을 갖는다.
현재 사용중인 고경도 윈도우 시트는 완성된 고강도 윈도우 시트에 증착을 통하여 반사 방지, 저굴절 및 내오염성을 부여하였다. 즉, 고경도 윈도우 시트의 경우, 필름과 같은 유연성(flexibility)을 갖지 않으므로 롤을 통한 코팅이 아닌 증착 방법을 사용하였다.
반면에, 본 발명의 고경도 윈도우 시트는 일체형 롤투롤(roll to roll) 방식의 젖음 코팅(wet coating) 방식을 통해서도 반사 방지, 내오염성 기능을 가질 수 있다.
(A)기재필름
기재필름은 유리전이온도(Tg)가 70-220도인 투명 플라스틱 필름이 될 수 있다. 예를 들면, 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌프탈레이트, 시클로올레핀폴리머, 시클로올레핀코폴리머, 폴리카보네이트, 아크릴, 불화비닐, 폴리아미드, 폴리아릴레이트, 셀로판, 폴리에테르술폰, 노르보르넨계 수지 등의 필름이 될 수 있다.
기재필름의 두께는 50㎛-800㎛가 될 수 있다.
(B) 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층
상기 수지층은 파장 550nm에서의 광 투과율이 90% 이상이며, 유리전이온도가 250도 이상이 될 수 있다.
수지층은 실세스퀴옥산 또는 실세스퀴옥산 수지를 포함하는 광경화성 조성물의 경화물이 될 수 있다. 구체적으로, 수지층은 광경화성을 갖는 cage형 실세스퀴옥산 수지를 함유하는 광경화성 수지 조성물의 경화물이 될 수 있다.
상기 cage형 실세스퀴옥산 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 규소 화합물을 유기 극성 용매 및 염기성 촉매 존재 하에서 가수분해 반응시킴과 아울러 일부 축합시키고, 얻어진 가수분해 생성물을 다시 비극성 용매 및 염기성 촉매 존재 하에서 재축합시켜 얻어지는 cage형 실세스퀴옥산 수지가 될 수 있다
<화학식 1>
RSiX3
(상기에서, R은 (메타)아크릴로일기, 글리시딜기 또는 비닐기이고, X는 가수분해성기이다)
다른 예에서, 상기 cage형 실세스퀴옥산 수지는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다:
<화학식 2>
[RSiO3/2]n
(상기에서, R은 (메타)아크릴로일기, 글리시딜기 또는 비닐기이고, n은 8,10,12 또는 14이다)
<화학식 3>
[R1R22SiO1/2]m[R1SiO3/2]n
(R1은 비닐기, 탄소수 1-10의 알킬기, 페닐기, (메타)아크릴로일기, 알릴기 또는 옥시란 환을 갖는 기이고, (m+n) 개의 R1 중 적어도 2개는 불포화 이중 결합을 가지는 비닐기, (메타)아크릴로일기 또는 알릴기로부터 선택된 반응성 유기 관능기이고, R2는 메틸기를 나타낸다. m은 1-4의 정수, n은 8-16의 정수이고, m+n은 10-20이다.)
광경화성 조성물은 상기 화학식 2와 3의 실세스퀴옥산 수지를 1종 또는 혼합하여 포함할 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 cage형 실세스퀴옥산 수지는 상기 화학식 1 또는 2에서 R이 하기 식 (4), (5) 또는 (6)으로 나타내어지는 수지일 수 있다:
Figure pat00001
(상기에서, m은 1-3의 정수이고, R1은 수소 또는 메틸기이다).
가수분해성 기 X는 가수분해성을 가지는 기라면 특별히 한정되지 않고, 탄소수 1-10의 알콕시기 또는 아세톡시기가 될 수 있다.
실세스퀴옥산 또는 실세스퀴옥산 수지를 포함하는 수지층 또는 광경화성 조성물의 경화물은 기재필름의 단면 또는 양면에 적층될 수 있다.
상기 적층 필름의 두께는 50㎛-500㎛, 바람직하게는 100㎛-300㎛가 될 수 있다.
상기 적층 필름은 두께 200㎛, 파장 400-800nm 영역에서 광 투과율이 88% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더 바람직하게는 90-100%가 될 수 있다.
상기 기재필름의 두께에 대한 상기 수지층의 두께의 비율은 0.1-5.0이 될 수 있다.
기재필름에 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 필름은 상업적으로 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수 있는데, 예를 들면 SilplusJ200(신일철화학)을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
(C)코팅층
코팅층은 상기 실세퀴옥산을 포함하는 수지층에 단일층으로 형성되어 있다. 본 발명은 단일층의 코팅층으로도 종래의 반사방지용 필름과 같이 투과율이 높고 반사율, 색감을 조절할 수 있다.
코팅층은 25℃에서 물 접촉각이 80도 이상 또는 헥사데칸 접촉각이 25도 이상이 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 코팅층의 표면 에너지가 낮아 내오염성과 내지문성이 좋고, 연필 강도가 6H 이상으로 고경도일 뿐만 아니라 내스크래치성이 우수한 효과가 있을 수 있다.
바람직하게는 물 접촉각은 80-110도, 더 바람직하게는 86-108도가 될 수 있다. 바람직하게는 헥사데칸 접촉각은 25-80도, 더 바람직하게는 27-50도가 될 수 있다.
물 접촉각과 헥사데칸 접촉각은 예를 들면, 코팅층 표면에 물 또는 헥사데칸을 1방울 적가하고, 25℃에서 접촉각 측정기(예:Surface Electro Optics, Pheonix 300)로 측정한다.
코팅층은 파장 550nm에서 반사율이 2% 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 반사방지 효과 및 방현 기능을 구현하여 윈도우 시트 용도로 사용할 수 있다. 바람직하게는 0.1-1.8%, 더 바람직하게는 0.5-1.5%, 가장 바람직하게는 0.9-1.4%가 될 수 있다.
코팅층은 400-800nm에서 투과율이 90% 이상이 될 수 있다. 상기 범위에서, 투과율이 좋아 윈도우 시트 용도로 사용할 수 있다. 바람직하게는 90-100%가 될 수 있다.
코팅층의 두께는 최종 제조되는 윈도우 시트, 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층과 기재필름의 두께에 따라 결정될 수 있는데, 윈도우 시트 투과율 등을 고려하여 10nm~500nm가 될 수 있다.
일 구체예에서, 코팅층은 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물, 무기 나노입자, 및 광중합 개시제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.
불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물은 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체, 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 관능기 개수가 서로 다른 공중합체 또는 단량체를 2종 이상 사용하는 것이 굴절율 및 코팅 강도에도 우수한 효과를 나타낸다.
불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체는 중량평균분자량이 500g/mol이상인 것을 의미하고, 1관능, 2관능, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 수지의 골격에 불소가 도입된 공중합체이다. 바람직하게는 2관능 이상, 더 바람직하게는 3관능 이상의 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체를 사용할 수 있다. 바람직하게는 공중합체의 중량평균분자량은 500-10,000g/mol이 될 수 있다.
불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체는 중량평균분자량이 500g/mol미만인 것을 의미하며, 1관능, 2관능 또는 3관능의 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있다. 바람직하게는 단량체의 중량평균분자량은 200-400g/mol이 될 수 있다.
불소 변성 (메타)아크릴레이트는 지문 제거 및 오염을 감소하기 위해 불소를 함유하고, 동시에 광경화 가능한 관능기로서 (메타)아크릴레이트 관능기를 갖는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다.
구체적으로, 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체는 탄소수 2-18의 플루오로 또는 퍼플루오로알킬기를 함유하는 알킬(메타)아크릴레이트로서, 트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸(메타)아크릴레이트 등이 될 수 있다.
상기 조성물이 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체, 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함할 때, 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체(a)에 대한 상기 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체(b)의 함량 비(중량비 기준, b/a))은 0.1-6, 바람직하게는 0.2-5.5가 될 수 있다.
불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물은 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물과 무기 나노입자의 합 100중량부 중 50-99중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 내오염성, 발유성 및 저반사효과를 구현할 수 있다. 바람직하게는 60-95중량부, 더 바람직하게는 60-92중량부로 포함될 수 있다.
불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물은 상기 조성물 중 40-95중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 내오염성, 발유성 및 저반사 효과를 가질 수 있다. 바람직하게는 50-92중량부, 더 바람직하게는 59-92중량부로 포함될 수 있다.
무기 나노입자는 중공 실리카, 반응성 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
무기 나노입자의 형태는 특별히 제한되지 않지만, 구형, 판상형, 부정형 등이 될 수 있고, 바람직하게는 구형 입자가 될 수 있다.
중공 실리카는 규소 화합물 또는 유기 규소 화합물로 제조된 실리카 입자로서, 상기 실리카 입자의 표면 및/또는 내부에 빈 공간이 존재하는 형태의 입자를 의미할 수 있다.
중공 실리카 입자의 평균 입경(직경)은 5nm-300nm, 바람직하게는 10-250nm, 비표면적은 50-1500m2/g이 될 수 있다.
중공 실리카는 불소계 화합물로 표면 처리될 수 있다. 불소계 화합물로는 불소를 포함하고, (메타)아크릴레이트 관능기 등을 갖는 화합물(예: 아크릴 바인더)을 포함할 수 있다. 상술한 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체도 포함될 수 있다.
중공 실리카는 실리카 1-99중량%, 아크릴 바인더 1-99중량%를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 40-60중량%, 아크릴 바인더 40-60중량%를 포함할 수 있다.
반응성 실리카는 규소 화합물 또는 유기 규소 화합물로 제조된 실리카 입자로서, 상기 중공 실리카와는 달리 표면 및/또는 내부에 빈 공간이 없이 표면 및 내부가 완전히 채워진 입자를 의미한다.
반응성 실리카 입자의 평균 입경(직경)은 5nm-300nm, 바람직하게는 10nm-250nm가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 표면강도와 내스크래치성이 좋을 수 있다.
반응성 실리카는 (메타)아크릴레이트계 화합물로 표면 처리될 수 있다. 반응성 실리카는 입자의 전체 표면적 대비 3-50%가 (메타)아크릴레이트로 표면처리된 것을 사용할 수 있다. 상기 범위 내에서, 균일한 분산성과 투명성을 갖는다.
상기 (메타)아크릴레이트계 화합물은 탄소 1~20의 선형 또는 분지형의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르, 히드록시기 및 탄소수 1-20의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르, 탄소수 4~20으로 질소, 산소 또는 황을 갖는 단일환의 지환족 헤테로 고리를 갖는 (메타)아크릴계 단량체, 탄소수 4-20의 단일환 또는 복소환의 지환족 고리를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르, 탄소수 6-20의 아릴기, 아릴옥시기 또는 아랄킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 메틸(메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.
(메타)아크릴레이트로 실리카를 표면처리하는 것은 통상적인 방법으로서, 예를 들면 실리카 입자의 표면에 1관능 메톡시/에톡시 또는 다관능 메톡시/에톡시 아크릴레이트 실란을 사용하여 표면처리를 진행하지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
무기나노입자는 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물과 무기 나노입자의 합 100중량부 중 1-50중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 저반사효과를 구현할 수 있다. 바람직하게는 5-40중량부, 더 바람직하게는 8-40중량부로 포함될 수 있다.
무기 나노입자는 상기 조성물 중 1-50중량부, 바람직하게는 5-38중량부로 포함될 수 있다.
광중합 개시제는 통상적으로 알려진 광중합 개시제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광중합 개시제는 트리아진계, 아세토페논계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 벤조인계, 인계, 옥심계 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
광중합 개시제는 상기 조성물 중 0.1-10중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 조성물이 충분히 경화되어 코팅층을 형성할 수 있고, 미 반응한 잔량의 개시제가 남지 않아 투명도가 저하되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 0.1-5중량부로 포함될 수 있다.
다른 구체예에서, 코팅층은 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체, 무기 나노입자, 광중합 개시제, 실리콘 변성 폴리아크릴레이트 및 소포제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.
자외선 경화성 수지는 자외선 경화 가능한 (메타)아크릴레이트계의 관능기를 갖는 수지로서, 예를 들면 우레탄수지, 폴리에스테르수지, 폴리에테르수지, 아크릴수지, 에폭시수지, 알키드수지, 스피로아세탈수지, 폴리부타디엔수지, 폴리티올폴리엔수지, 글리시딜기, 다가알코올 등의 다관능 화합물의 (메타)아크릴레이트수지 등이 있다.
구체적으로는, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 폴리올폴리(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-디글리시딜 에테르의 디(메타)아크릴레이트 등을 포함하는 단관능 또는 다관능 및 모노 또는 다가 알코올 (메타)아크릴레이트와, 다가 카르복시산 및 그 무수물, 및/또는 (메타)아크릴산을 에스테르화함으로써 얻을 수 있는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 폴리실록산-폴리아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 방향족 우레탄 수지 및 지방족 우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
자외선 경화성 수지에는 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트가 더 포함될 수 있다. 상기 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 2,3-디히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.
자외선 경화성 수지는 불소 함유 에폭시 아크릴레이트, 불소 함유 알콕시실란 등 불소를 함유하는 수지일 수 있다. 구체적인 예로는 2-(퍼플루오로데실)에틸 (메타)아크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 3-(퍼플루오로-9-메틸데실)-1,2-에폭시프로판, (메타)아크릴산-2,2,2-트리플루오로에틸, (메타)아크릴산-2,2,2-트리플루오로메틸, 3,3,3-트리플루오로프로필 등을 포함하는 수지가 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
자외선 경화성 수지는 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 무기 나노입자의 합 100중량부 중 30-70중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 고경도 및 low curl효과가 구현될 수 있다.바람직하게는, 40-60중량부로 포함될 수 있다.
다관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 2관능 이상, 바람직하게는 6관능 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체가 될 수 있다. 구체적인 예로는 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 비스페놀A디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 노볼락에폭시(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
다관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체, 및 무기 나노입자의 합 100중량부 중 5-25중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 경도상승과 표면경화의 효과가 좋을 수 있다. 바람직하게는, 10-20중량부로 포함될 수 있다.
무기 나노입자는 상술한 중공 실리카, 반응성 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
무기 나노입자는 자외선 경화성 수지, 다관능 아크릴레이트 단량체 및 무기 나노입자의 합 100중량부 중 자외선 경화성 수지, 다관능 아크릴레이트 단량체를 제외한 잔량으로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 경도 및 내스크래치 효과가 좋을 수 있다. 바람직하게는 0-50중량부, 더 바람직하게는 5-45중량부, 가장 바람직하게는 20-45중량부로 포함될 수 있다.
광중합 개시제는 종래 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있는데, 상술한 광중합 개시제를 사용할 수 있다.
광중합 개시제는 자외선 경화성 수지, 다관능 아크릴레이트 단량체 및 무기나노입자의 합 100중량부에 대하여 0.1-10중량부로 포함될 수 있다.
실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 소포제와 함께 코팅층에서 물 접촉각 등을 높여 내지문성을 개선시킬 수 있다. 실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 폴리아크릴레이트 구조 내에 1개 이상의 실리콘을 갖는 폴리아크릴레이트일 수 있다. 바람직하게는, 실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 말단에 1개 이상의 히드록시기 관능기를 가질 수도 있다. 히드록시기는 하드코팅층을 구성하는 자외선 경화형 수지, 다관능 아크릴레이트 단량체 및 아크릴레이트로 표면 처리된 무기나노입자로 된 고분자 매트릭스에 실리콘 변성 폴리아크릴레이트가 직접적으로 삽입되어 고정되도록 할 수 있다. 실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 예를 들면 비극성인 폴리실록산에 1개 이상의 히드록시기가 결합된 구조를 가질 수 있다. 구체적으로는 (메타)아크릴레이트-폴리실록산(methacrylate-polysiloxane), 비닐 폴리실록산(Vinyl Polysiloxane) 등이 있다.
실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 고형분 기준으로 산가가 20-40mgKOH/g가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 내지문성이 더 우수하다.
실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 통상적인 합성 방법으로 합성하여 사용할 수도 있고, 상업적으로 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수도 있다. 예를 들면, 제품으로는 BYK3700(BYK) 또는 BYK3720(BYK Chemie이 될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 무기 나노입자의 합 100중량부에 대하여 0.1-5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 물 접촉각이 좋고 내지문성이 개선될 수 있다. 바람직하게는, 0.5-2.0중량부로 포함될 수 있다.
소포제는 실리콘 변성 폴리아크릴레이트와 함께 코팅층에서 물 접촉각 등을 높여 내지문성을 개선시킬 수 있다. 소포제는 통상적으로 알려진 공지된 소포제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 소포제는 디메틸폴리실록산, 유기변성 폴리실록산 등의 실리콘계 소포제를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 소포제는 불소 변성 폴리실록산일 수 있다. 소포제는 상업적으로 시판되는 제품을 사용할 수 있는데, 예를 들면 BYK 065(BYK Chemie)를 사용할 수 있다.
소포제는 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 (메타)아크릴레이트로 표면 처리된 무기나노입자의 합 100중량부에 대하여 0.01-5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 실리콘 변성 폴리아크릴레이트와의 Pin hole 형성을 통해 물 접촉각이 좋고 내지문성이 개선된다. 바람직하게는, 0.1-2중량부 더 바람직하게는 0.25-1중량부로 포함될 수 있다.
코팅층에서 실리콘 변성 폴리아크릴레이트:소포제는 1:0.25 내지 1:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 물 접촉각 등이 높아져 내지문성이 개선될 수 있다.
상술한 코팅층은 상기 조성물을 상기 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층 위에 코팅하고 건조시킨 후(예:도막 두께 100nm-200㎛), 메탈 할라이드 램프 등을 사용하여 자외선을 조사함으로써 경화시켜 제조할 수 있다.
상기 조성물은 상기 기술된 성분 이외에 필요에 따라 용제, 및 첨가제로서 광증감제, 광감감제, 중합금지제, 레벨링제, 습윤성 개량제, 계면활성제, 가소제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 무기 충전제 등을 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 통상적으로 알려진 것들을 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 불소 함유 (메타)아크릴계 화합물 및 무기 나노입자의 합 100중량부에 대하여 1-20중량부로 포함될 수 있다. 또한, 첨가제는 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 무기 나노입자의 합 100중량부에 대하여 1-20중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 디스플레이 장치는 상기 윈도우 시트를 포함할 수 있다. 상기 장치로는 윈도우 시트가 포함되는 장치로 액정디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
하기 실시예와 비교예에서 사용한 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(1)기재 필름에 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 필름:SilplusJ200(신일철화학)(두께:200㎛, 기재필름의 두께:100㎛)
(2)코팅층 1
(B11)불소 변성 아크릴레이트 공중합체:TU-2180(JSR Corp, 중량평균분자량:550g/mol, 관능기 개수 : 3개)
(B12)불소 변성 아크릴레이트 단량체:TU-2157(JSR Corp, 중량평균분자량 :400g/mol, 관능기 개수 : 1~2개)
(B13)중공 실리카:TU-2286(JSR Corp, 실리카 50% + 아크릴바인더50%, 평균입경, 30nm)
(B14)반응성 실리카 (아크릴레이트로 표면 처리된 무기 나노입자):SST650U(평균입경, 20nm, Ranco)
(B15)광중합 개시제:Irgacure 184(Ciba)
(3)코팅층 2
(B21)자외선 경화성 수지:HX-920UV(Kyoeisha)
(B22)다관능 아크릴레이트 단량체:DPHA(SK cytec)
(B23)중공 실리카:TU-2286(JSR Corp, 실리카 50% + 아크릴바인더50%, 평균입경, 30nm)
(B24)반응성 실리카(아크릴레이트로 표면 처리된 무기 나노입자):SST650U(평균입경, 20nm, Ranco)
(B25)광중합 개시제:Irgacure 184(Ciba)
(B26)실리콘 변성 폴리아크릴레이트:SILCLEAN 3700(BYK)
(B27)소포제:BYK065(BYK)
실시예 1-5
용제 메틸이소부틸케톤 100중량부에 상술한 성분을 하기 표 1에 기재된 함량으로 첨가하고 혼합하여 코팅층용 조성물을 제조하였다. 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 필름 위에 코팅하고 100초 동안 건조시켜 도막 두께 100nm가 되도록 하였다. 메탈 할라이드 램프에서 250mJ/cm2으로 조사하여 경화시킴으로써 윈도우 시트 제조하였다.
비교예 1-2
상기 실시예 1에서, 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 필름 대신에 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 없는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께:100㎛)을 사용하였다. 하기 표 1에 기재된 함량으로 상술한 성분을 첨가하고 코팅층용 조성물을 제조하였다. 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우 시트(코팅층 두께:100nm)를 제조하였다.
실시예 6-9
용제 메틸이소부틸케톤 100중량부에 상술한 성분을 하기 표 2에 기재된 함량으로 첨가하고 혼합하여 코팅층용 조성물을 제조하였다. 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 필름 위에 코팅하고 100초 동안 건조시켜 도막 두께 100nm가 되도록 하였다. 메탈 할라이드 램프에서 250mJ/cm2으로 조사하여 도막을 경화시켜 코팅층을 포함하는 윈도우 시트를 제조하였다.
비교예 3-4
상기 실시예 6에서, 상술한 성분을 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 윈도우 시트를 제조하였다.
비교예 5
상기 실시예 6에서, 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층이 적층된 필름 대신에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께:100㎛)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 윈도우 시트를 제조하였다.
상기 실시예와 비교예에서 제조한 윈도우 시트에 대해 하기의 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 1-2에 나타내었다.
물성 평가 방법
1.물 접촉각과 헥사데칸 접촉각:윈도우 시트 중 코팅층의 표면 장력을 측정하는 것이다. 코팅층에 증류수 또는 헥사데칸 1방울을 적가한다. 25℃에서 접촉각 측정기(Surface Electro Optics, Pheonix 300, 계량형, 측정 빈도:3회/batch)을 사용하여 측정한다.
2.반사율:윈도우 시트의 기재필름 쪽에 블랙 시트(black sheet)를 붙이고 오프-라인 라미네이터(off-line laminater)에서 80도로 가열하고 합지하여 시편을 제조한다. 코팅층이 광원을 향하게 놓은 후 파장 550nm(가시광선 영역)에서 UV/VIS spectrometer(PERKIN ELMER, Lambda 950)을 사용하여 측정한다. 측정된 반사율은 윈도우 시트 중 코팅층의 반사율이다.
3.헤이즈와 투과율:윈도우 시트 중 코팅층에 대해 측정한다. 코팅층이 광원(D65)을 향하게 놓은 후 파장 400-800nm 영역에서 헤이즈 미터(haze meter, Nippon Denshoku, NDH2000, 계량형, 측정 빈도:1회/batch)로 헤이즈와 전광투과율을 측정한다.
4. 연필경도: 상기 원도우 시트에서 코팅층에 대해 연필경도를 측정한다. 윈도우 시트에 대해 연필경도/내스크래치 측정기(HEIDON, 14FW, 계수형, 측정 빈도:5회/batch)를 사용하여 측정한다. 상기 측정기의 측정 범위는 5B-9H가 될 수 있다.
5. Rubbing 테스트 후 접촉각:지우개에 500g 하중을 인가하고, 메틸알콜(99.3%)이 마르지 않게 투입하면서 250회 왕복(분당 40회 왕복)으로 이동시킨다. 지우개 행정(stroke)은 15mm, 메틸알콜투입량은 1ml/50회당이고, 지우개 돌출량은 JIG 끝단으로부터 5mm로 한다. 윈도우 시트에 대해 지우개로 rubbing 테스트를 실시한다. 완료 후 상기와 동일한 방법으로 물 접촉각을 측정한다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2
(B-1) (B11) 14 14 - 75 45 14 -
(B12) 74 74 59 17 30 74 88
(B13) 9 - 38 5 - 9 9
(B14) - 9 - - 22 - -
(B15) 3 3 3 3 3 3 3
물접촉각(도) 91.21 93.14 90.99 91.05 107.7 91.21 82.26
헥사데칸접촉각(도) 27.68 33.05 32.54 33.35 35.22 27.68 23.55
반사율(%) 0.969 1.328 1.03 1.055 1.322 0.969 1.252
투과율(%) 92.89 92.24 92.61 91.95 92.11 91.26 91.22
헤이즈(%) 0.11 0.11 0.09 0.15 0.12 0.21 0.23
연필경도 6H 6H 7H 6H 7H 2H 2H
Rubbing test
후 물 접촉각
(도)		 81.22 79.25 80.11 83.22 95.22 69.48 62.59
실시예 비교예
6 7 8 9 3 4 5
(B-2) (B21) 50 50 50 50 50 50 50
(B22) 10 10 10 10 10 10 10
(B23) - - - 40 - - -
(B24) 40 40 40 - 40 40 40
(B25) 1 1 1 1 1 1 1
(B26) 1 1 1 1 1 - 1
(B27) 1 0.5 0.25 0.25 - 1 1
물접촉각(도) 101.74 95.95 86.29 100.25 79.61 62.27 101.74
헥사데칸접촉각(도) 38.35 30.22 24.35 35.22 15.26 12.35 38.35
투과율(%) 91.26 91.23 91.22 91.42 91.30 91.33 91.26
헤이즈(%) 0.27 0.22 0.25 0.15 0.21 0.26 0.27
연필 경도 7H 7H 7H 7H 7H 7H 3H
상기 표 1과 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 윈도우 시트는 물 접촉각 또는 헥사데칸 접촉각이 높아 내오염성과 내지문성이 낮았다. 또한, 본 발명의 윈도우 시트는 투과율은 높으면서 반사율이 낮아 윈도우 시트의 외광 반사를 최소화할 수 있다.

Claims (20)

  1. 연필경도가 6H 이상이고,
    (A)기재필름
    (B)실세스퀴옥산을 포함하는 수지층, 및
    (C)상기 수지층 위에 적층되어 있고, 25℃에서 물 접촉각이 80도 이상 또는 헥사데칸 접촉각이 25도 이상인 코팅층을 포함하는 윈도우 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물, 무기 나노입자, 및 광중합 개시제를 포함하는 조성물로 형성된 윈도우 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물은 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체, 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 윈도우 시트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 조성물이 상기 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체와 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함하고, 상기 조성물에서 상기 불소 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체에 대한 상기 불소 변성 (메타)아크릴레이트 단량체의 중량비는 0.1-6인 윈도우 시트.
  5. 제2항에 있어서, 상기 조성물 100중량부 중 상기 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물은 40-95중량부, 상기 무기 나노입자는 1-50중량부, 상기 광중합 개시제는 0.1-10중량부로 포함되는 윈도우 시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 파장 550nm에서 반사율이 2% 이하인 윈도우 시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 자외선 경화성 수지, 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체, 무기 나노입자, 광중합 개시제, 실리콘 변성 폴리아크릴레이트 및 소포제를 포함하는 조성물로 형성된 윈도우 시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 조성물은
    상기 자외선 경화성 수지 30-70중량부,
    상기 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체 5-25중량부,
    상기 무기 나노입자 5-45중량부,
    상기 자외선 경화성 수지, 상기 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 상기 무기 나노입자의 합 100중량부에 대하여,
    상기 광중합 개시제 0.1-10중량부,
    상기 실리콘 변성 폴리아크릴레이트 0.1-5중량부,
    상기 소포제 0.01-5중량부를 포함하는 윈도우 시트.
  9. 제2항 또는 제7항에 있어서, 상기 무기 나노입자는 중공 실리카, 반응성 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함하는 윈도우 시트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 중공 실리카는 평균 입경은 5nm-300nm, 비표면적은 50-1500m2/g인 윈도우 시트.
  11. 제9항에 있어서, 상기 반응성 실리카는 평균 입경이 5nm-300nm인 윈도우 시트.
  12. 제9항에 있어서, 상기 중공 실리카는 불소계 화합물로 표면 처리된 윈도우 시트.
  13. 제9항에 있어서, 상기 반응성 실리카는 (메타)아크릴레이트계 화합물로 표면 처리된 윈도우 시트.
  14. 제2항에 있어서, 상기 무기 나노입자는 상기 불소 함유 (메타)아크릴레이트계 화합물과 무기 나노입자의 합 100중량부 중 1-50중량부로 포함되는 윈도우 시트.
  15. 제7항에 있어서, 상기 실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 말단에 히드록시기를 갖는 윈도우 시트.
  16. 제7항에 있어서, 상기 실리콘 변성 폴리아크릴레이트는 고형분 기준 산가가 20-40mgKOH/g인 윈도우 시트.
  17. 제7항에 있어서, 상기 소포제는 디메틸폴리실록산 또는 불소 변성 폴리실록산인 윈도우 시트.
  18. 제1항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 10nm~500nm인 윈도우 시트.
  19. 제1항에 있어서, 상기 실세스퀴옥산을 포함하는 수지층은 상기 기재필름의 단면 또는 양면에 코팅된 윈도우 시트.
  20. 제1항의 윈도우 시트를 포함하는 디스플레이 장치.
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