KR20150063691A - 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법 - Google Patents

저굴절층 코팅용 조성물 제조방법 Download PDF

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Abstract

실리카 나노 입자 함유 조성물을 마련하는 단계; 상기 실리카 나노입자 함유 조성물에 알콕시 실란 화합물 및 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 기능성 실란 화합물을 혼합하여 실록산 화합물을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 실록산 화합물을 졸-겔 반응시켜 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 저굴절층 코팅용 제조방법으로 형성된 저굴절층 코팅용 조성물을 제공한다.

Description

저굴절층 코팅용 조성물 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF COATING COMPOSITION FOR LOW REFRACTIVE LAYER}
저굴절층 코팅용 조성물 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 저굴절층 코팅용 조성물에 관한 것이다.
터치 패널에는, 위치 검출의 방법에 따라 광학 방식, 초음파 방식, 정전 용량 방식, 저항막 방식 등이 있다. 저항막 방식의 터치 패널은, 투명 도전성 필름과 투명 도전체층이 부착된 유리가 스페이서를 개재하여 대향배치되어 있고, 투명 도전성 필름에 전류를 흘려 투명 도전체층이 부착된 유리에서의 전압을 계측하는 구조로 되어 있다. 한편, 정전 용량 방식의 터치 패널은, 기재 상에 투명 도전층을
갖는 것을 기본적 구성으로 하고, 가동 부분이 없는 것이 특징이며, 고내구성, 고투과율을 갖기 때문에, 차재 용도 등에 있어서 적용되고 있다.
상기 터치 패널에 적용되는 정전용량 방식의 투명 도전성 필름은 도전층 이외에 고굴절층 또는 저굴절층 등의 언더코팅층을 포함할 수 있고, 언더코팅층에 따라 터치패널스크린용 디스플레이의 투과광에 대한 간섭현상을 낮출 수 있고, 도전성을 높게 할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 실리카 나노 입자 함유 조성물을 기초로 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함함으로써 산 처리시 물성이 변하지 않는 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법에 의해 형성된 저굴절층 코팅용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 실리카 나노 입자 함유 조성물을 마련하는 단계; 상기 실리카 나노입자 함유 조성물에 알콕시 실란 화합물 및 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 기능성 실란 화합물을 혼합하여 실록산 화합물을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 실록산 화합물을 졸-겔 반응시켜 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 실리카 나노입자 함유 조성물을 마련하는 단계는 염기성 촉매물질, 물 및 알코올을 혼합하여 알코올계 용액을 제조하는 단계; 상기 알코올계 용액에 알콕시 실란 화합물을 가하여 반응혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 반응 혼합물을 졸-겔 반응시켜 실리카 나노입자 함유 조성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실리카 나노입자 조성물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 약 30℃ 내지 약 60℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 실리카 나노입자 조성물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 약 1시간 내지 약 3시간 동안 수행될 수 있다.
상기 염기성 촉매물질은 LiOH, NaOH, KOH, NH4OH, 이의 수화물 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 알코올계 용액/알콕시 실란 화합물의 몰비율은 약 0.03 내지 약 1일 수 있다.
상기 실리카 나노입자의 크기가 약 10nm 내지 약 100nm일 수 있다.
상기 실록산 화합물은 하기 화학식 1을 포함할 수 있다.
[화학식1]
(R1)n-Si-(O-R2)4-n
상기 R1은 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 비닐기, 알릴기, 에폭시기 또는 아크릴기, 상기 R2는 탄소수 1 내지 6을 갖는 알킬기 또는 아세톡시기이고, 상기 n은 0<n<4의 정수이다.
상기 알콕시 실란 화합물/기능성 실란 화합물의 몰비율이 약 0.5 내지 약 1일 수 있다.
상기 고분자 실록산 화합물의 분자량이 약 2000 내지 약 50,000일 수 있다.
상기 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 약 25℃ 내지 약 60℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 약 3시간 내지 약 72시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 저굴절층 코팅용 제조방법으로 형성된 저굴절층 코팅용 조성물을 제공한다.
상기 저굴절층 코팅용 조성물의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.6일 수 있다.
상기 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법은 외부 변형에 저항성이 높은 실리카 나노입자 또는 나노 금속 화합물을 별도로 투입하는 공정을 생략가능 하게 함으로써, 공정시간 및 비용을 단축할 수 있다.
상기 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법에 의해 형성된 저굴절층 코팅용 조성물은 열, 습도, 외부적 힘에 의한 변형이 최소화될 수 있고, 코팅성, 광특성 및 배리어 특성이 우수하며 굴절율 조절을 가능하게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
저굴절층 코팅용 조성물 제조방법
본 발명의 일 구현예에서, 실리카 나노 입자 함유 조성물을 마련하는 단계; 상기 실리카 나노입자 조성물에 알콕시 실란 화합물 및 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 기능성 실란 화합물을 혼합하여 실록산 화합물을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 실록산 화합물을 졸-겔 반응시켜 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법을 제공한다.
통상적으로 터치스크린 패널용 디스플레이의 투과도를 높이기 위해 굴절률이 조절된 고굴절층 및 저굴절층이 사용되어왔다. 그러나, 우수한 시인성을 갖는 터치스크린 패널용 디스플레이를 얻기 위해서 투과광에 대한 간섭현상을 억제하고 높은 도전성을 갖는 투명 도전성 필름의 필요성이 대두 되고 있다. 또한, 저굴절층은 도전층과 맞닿아 있는 층으로 저굴절층 표면의 형태와 저굴절층과 도전층의 계면의 상태에 따라 전도성에 큰 영향을 주기 때문에, 저굴절층의 확보가 중요한 요인으로 파악되었는바, 상기 저굴절층을 구성하는 저굴절층 코팅용 조성물 및 그의 제조방법에 대한 연구가 계속되어 왔다.
또한, 종래에는 나노 금속 화합물 등을 별도로 고분자 실록산 화합물과 다시 한번 반응시킴으로써, 고분자 실록산 화합물의 네크워크를 단단하게 하였으나, 실리카 나노입자 함유 조성물을 별도로 투입시키고 반응시켜야 하는 과정에서 번거로움이 있었다.
이에, 상기 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법은 외부 변형에 저항성이 높은 실리카 나노입자 또는 나노금속 화합물을 별도로 투입하는 공정을 생략가능 하게 함으로써, 공정시간 및 비용을 단축하였고, 상기 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법에 의해 형성된 저굴절층 코팅용 조성물은 열, 습도, 외부적 힘에 의한 변형이 최소화되어 코팅성, 광특성 및 배리어 특성이 우수하며 굴절율 조절을 가능하게 할 수 있다.
상기 실리카 나노입자 함유 조성물을 마련하는 단계는 염기성 촉매물질, 물 및 알코올을 혼합하여 알코올계 용액을 제조하는 단계; 상기 알코올계 용액에 알콕시 실란 화합물을 가하여 반응혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 반응 혼합물을 졸-겔 반응시켜 실리카 나노입자 함유 조성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
졸-겔 반응은 가수분해 또는 탈수축합에 의해서 얻어진 수십, 수백nm의 콜로이드 입자가 액체중에 분산된 졸의 화염가수분해에서 얻어진 실리카 미립자 등을 액체에 분산시킨 졸에서 콜로이드 입자의 응집, 응결에 의해 졸의 유동성이 손실되어 다공체의 겔을 형성하는 반응을 일컫는바, 알코올계 용액에 의해 알콕시 실란 화합물이 가수분해 및 중합됨으로써, 용액에 뿌옇게 변하게 되고 이는 크기가 다양한 실리카 나노입자들이 형성되기 때문이다.
상기 실리카 나노함유 조성물은 현탁된 용액에 실리카 나노입자를 포함하는 "콜로이드"일 수 있다. 상기 콜로이드는 작은 크기로 인해 입자가 침강하지 않는, 일반적으로 용매 매질 중의 작은 입자의 현탁액을 의미하는바, "졸"이라고도 한다. 상기 졸-겔반응으로 인해 액체 및 콜로이드 성인 "졸"이 대게 고체인 "겔" 상태로 전이할 수 있다.
상기 실리카 나노입자 함유 조성물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 약 30℃ 내지 약 60℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 졸-겔 반응을 약 30℃미만으로 수행하는 경우 미반응 발생의 우려가 있고, 약 60℃를 초과하여 수행하는 경우 고체인 "겔" 상태로 전이시 문제점이 발생할 수 있다. 그러므로, 상기 온도를 유지함으로써 "졸" 생성의 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 실리카 나노입자 함유 조성물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 약 1시간 내지 약 3시간 동안 수행될 수 있다. 상기 졸-겔 반응을 약 1시간 미만으로 수행하는 경우 미반응 발생의 우려가 있고, 약 3시간을 초과하여 수행하는 경우 고체인 "겔" 상태로 전이시 문제점이 발생할 수 있다. 그러므로, 상기 시간을 유지함으로써 균일한 "졸"생성의 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 염기성 촉매물질은 LiOH, NaOH, KOH, NH4OH, 이의 수화물 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 반응혼합물에 약 7이상의 pH, 예를 들어 8.5 내지 12의 pH를 제공하는 염기성 촉매물질이라면 제한되지 않으며, 통상적으로 약 0.002M 내지 2.0M, 구체적으로 약 0.01M 내지 약 0.4M의 몰 농도로 알코올계 용액에 혼합될 수 있다.
상기 알코올계 용액/알콕시 실란 화합물의 몰비율은 약 0.03 내지 약 1일 수 있다. 상기 몰비율(molar ratio)은 알코올계 용액 몰수 대비 알콕시 실란 화합물의 몰수를 의미하는바, 구체적으로 상기 알코올계 용액 1몰에 대해서 상기 알콕시 실란 화합물을 약 0.03몰 내지 약 1몰을 포함할 수 있다.
상기 알코올계 용액/알콕시 실란 화합물의 몰비를 상기 범위로 한정함으로써 실리카 나노입자 함유 조성물 형성시 빠른 반응에 의한 실리카 입자의 생성속도를 조절할 수 있다는 점에서 유리하며, 실리카 입자 침전의 우려를 막을 수 있어 실리카 나노입자가 균일하게 분산된 조성물을 생성할 수 있다.
상기 실리카 나노입자의 크기가 약 10nm 내지 약 100nm일 수 있다. 상기 실리카 나노입자의 크기는 구형인 실리카 나노입자의 평균직경을 의미하며, 상기 실리카 나노입자의 크기는 반응파라미터, 온도 및 반응지속 시간, 상기 염기성 촉매물질 및 상기 알콕시 실란 화합물의 몰 비 등을 통해서 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 실리카 나노입자의 크기가 상기 범위로 유지됨으로써 입자 분산이 용이할 수 있고, 코팅시 두께를 조절할 수 있다는 장점을 확보할 수 있다.
상기 실리카 나노입자 함유 조성물에 알콕시 실란 화합물 및 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 기능성 실란 화합물을 혼합하여 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
실란 화합물은 SinH2n +2(n은 1이상의 정수)의 화학식을 포함하는 화합물을 일컫는바, 상기 알콕시 실란 화합물은 상기 화학식의 수소원자 중 어느 하나가 알콕시기로 치환된 실란 화합물을 의미하며, 상기 기능성 실란 화합물은 상기 화학식의 수소원자 중 어느 하나가 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환되고, 상기 치환된 부분을 제외한 나머지는 알콕시 실란으로 치환된 화합물을 의미한다.
상기 실록산 화합물은 화학식 1을 포함할 수 있다. [화학식1]은 (R1)n-Si-(O-R2)4-n이며, 상기 R1은 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 비닐기, 알릴기, 에폭시기 또는 아크릴기, 상기 R2는 탄소수 1 내지 6을 갖는 알킬기 또는 아세톡시기이고, 상기 n은 0<n<4의 정수이다.
상기 화학식 1은 테트라에톡시실란(Si(OC2H5)4), 테트라메톡시실란(Si(OCH3)4), 트리에톡시(에틸)실란(C2H5Si(OC2H5)3), 트리메톡시(메틸)실란(CH3Si(OCH3)3), 트리아세톡시(메틸)실란(CH3CO2)3SiCH3), 트리아세톡시(비닐)실란(CH3CO2)3SiCH=CH2), 트리스(2-메톡시에톡시)(비닐)실란(CH3OCH2CH2O)3SiCH=CH2), 트리메톡시(옥틸) 실란(CH3(CH2)7Si(OC2H5)3), 트리메톡시[2-(7-옥사비시클로[4.1.0]헵(hept)-3-일)에틸]실란(C11H22O4Si), 트리메톡시(프로필)실란(CH3CH2CH2Si(OCH3)3), 트리메톡시(옥실)실란(CH3(CH2)7Si(OCH3)3), 트리메톡시(옥타데실)실란 (CH3(CH2)17Si(OCH3)3), 이소부틸(트리메톡시)실란(CH3)2CHCH2Si(OCH3)3, 트리에톡시(이소부틸)실란((CH3)2CHCH2Si(OC2H5)3), 트리메톡시(7-옥텐-1-일)실란 (H2C=CH(CH2)6Si(OCH3)3), 트리메톡시(2-페닐에틸)실란(C6H5CH2CH2Si(OCH3)3), 디메톡시-메틸(3,3,3-트리플로오로프로필)실란(C6H13F3O2Si), 디메톡시(디메틸)실란 (C2H6Si(OC2H6)2), 트리에톡시(1-페닐에테닐)실란((C2H5O)3SiC(CH2)C6H5), 트리에톡시[4-(트리플루오로메틸)페닐]실란(CF3C6H4Si(OC2H5)2), 트리에톡시(4-메톡시페닐)실란((C2H5O)3SiC6H4OCH3), 3-(트리메톡시실일)프로필 메타아크릴레이트(H2C=C(CH3)CO2(CH2)3Si(OCH3)3), (3-글라이시독시) 메틸디에톡시실란(C11H24O4Si), 3-(트리에톡시실일)프로필이소시아네이트 (C2H5O)3Si(CH2)3NCO), 이소부틸트리에톡시실란(CH3)2CHCH2Si(OC2H5)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 일 수 있다.
상기 알콕시 실란 화합물/기능성 실란 화합물의 몰비율이 0.5 내지 1일 수 있다. 상기 몰비율(molar ratio)은 기능성 실란 화합물 몰수 대비 알콕시 실란 화합물의 몰수를 의미하는바, 구체적으로 상기 기능성 실란 화합물 1몰에 대해서 상기 알콕시 실란 화합물을 약 0.5몰 내지 약 1몰을 포함할 수 있다.
상기 실록산 화합물을 형성하기 위하여 상기 알콕시 실란 화합물 및 기능성 실란 화합물의 몰비율을 조절할 수 있고, 상기 몰비율을 유지함으로써 에칭 안정성의 효과를 용이하게 나타낼 수 있다.
또한, 상기 실록산 화합물이 졸-겔 반응시켜 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 망상구조는 어떤 특정한 다각형이 이어진 평면 그물 모양의 구조 또는 특정한 다면체의 정점, 모서리, 면 등을 공유하여 3차원 골격구조를 의미하는바, 상기 망상구조의 고분자 실록산 화합물은 -Si-O-Si-의 실록산 결합을 골격으로 하고, 예를 들어, 하기 [화학식 2]로 나타낼 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00001

상기 고분자 실록산 화합물의 분자량은 약 2,000 내지 약 50,000일 수 있다. 상기 분자량은 중량평균 분자량으로, 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 분자량을 중량 분율로 평균하여 얻어지는 평균 분자량을 일컫는다. 상기 고분자 실록산 화합물은 [화학식 1]을 포함하는 실록산 화합물의 졸-겔반응에 의해 형성되는 것으로, 상기 고분자 실록산 화합물이 상기 분자량의 범위를 유지함으로써 저굴절층 코팅용 조성물 코팅시 우수한 코팅성을 가지며, 경화시 상기 조성물의 경화 밀도 증대의 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식1을 포함하는 실록산 화합물을 물 및 에탄올과 혼합하여 반응시켜 상기 실리카 나노입자 조성물과 합성하고, 합성된 졸을 액체상의 망상 조직으로 변환시켜 무기질 망상 조직의 고분자 실록산 화합물을 제조할 수 있다.
상기 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계에서 상기 반응은 약 20℃ 내지 약 60℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 범위의 온도에서 반응함으로써 미반응 물질의 발생을 감소시킬 수 있고 가수분해 및 축합반응을 용이하게 구현할 수 있다.
상기 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계에서 상기 반응은 약 3시간 내지 약 72시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위의 시간 내에 반응이 수행됨으로써 가수분해 및 축합반응을 통해 목표하고자 하는 분자량을 가진 고분자 실록산 화합물을 합성할 수 있다라는 점에서 유리하다.
상기 저굴절층 코팅용 조성물 제조방법은 상기 반응에 의해 형성된 고분자 실록산 화합물을 숙성시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 실록산 화합물을 약 40℃에서 약 0시간 내지 약 24시간 숙성시킴으로써, O-Si-O 결합 구조를 가질 수 있다.
저굴절층 코팅용 조성물
본 발명의 다른 구현예는 실리카 나노 입자 함유 조성물을 마련하는 단계; 상기 실리카 나노입자 함유 조성물에 알콕시 실란 화합물 및 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 기능성 실란 화합물을 혼합하여 실록산 화합물을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 실록산 화합물을 졸-겔 반응시켜 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 저굴절층 코팅용 제조방법으로 형성된 저굴절층 코팅용 조성물을 제공한다.
상기 제조방법에 의해 형성된 상기 저굴절층 코팅용 조성물은 도전층의 패턴 형성후 도전성 및 투과광에 대한 간섭현상의 변화 및 물성 변화가 크지 않을 수 있다. 또한, 도전층의 패턴을 형성하기 위한 산처리에 물성이 변화지 않고, 투명 도전성 필름의 낮은 저항을 확보하기 위해 도전층과 유용한 계면을 형성할 수 있다.
상기 저굴절 코팅용 조성물의 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.6로 조절가능하며, 상기 저굴절 코팅용 조성물이 사용될 저굴절층 및 투명 전도성 필름의 전체적인 시인성 및 투과율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 저굴절 코팅용 조성물이 사용된 저굴절층이 투명 도전성 필름의 구성이 되는 경우, 상기 저굴절층 하부에 형성될 고굴절층 등과의 적절한 응력이 유지되어 밀착성이 확보되고 크랙 및 컬 발생이 저하될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예
에탄올 10㎖, 물 5.0M, NH4OH 0.2M을 혼합하여 알코올계 용액을 제조하고, 상기 알코올계 용액 1M에 대하여 알콕시 실란 화합물 0.5M을 혼합하여 반응혼합물을 제조한 후, 45℃에서 2시간 반응하여 평균입자크기가 100nm인 구형의 실리카 나노입자를 함유하는 용액을 마련하였다.
상기 실리카 나노입자 함유 용액에 트리메톡시(메틸)실란 1M에 대해서 테트라-에톡시오르소실리케이트(TEOS) 0.5M을 물, 에탄올과 1:2:2로 혼합하고, 질산 0.1M을 투입하여 24시간 동안 반응시켜 굴절률 1.43을 갖는 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 합성하고, 메틸에틸케톤(MEK)으로 희석하여 전체 고형분 5%의 저굴절층 코팅용 조성물을 제조하였다.
비교예
트리메톡시(메틸)실란 1M에 대해서 테트라-에톡시오르소실리케이트(TEOS) 0.5M을 물, 에탄올과 1:2:2로 혼합하고, 질산 0.1M을 투입하여 24시간 동안 반응시켜 굴절률 1.43을 갖는 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 합성하였다. 고분자 실록산 화합물을 함유하는 용액에, 산화 지르코늄 나노 금속 화합물을 상기 고분자 실록산 화합물 100중량부에 대하여 30중량부를 첨가하고, 메틸에틸케톤(MEK)으로 희석하여 전체 고형분 5%의 저굴절층 코팅용 조성물을 제조하였다.
< 실험예 > 저굴절층 코팅용 조성물의 에칭 안정성 확인을 위한 에칭안정성 테스트
상기 실시예 및 비교예의 저굴절층 코팅용 조성물을 이용하여 건조막 두께가 20nm가 되도록 도포하고, 150℃ 오븐에서 1분 동안 경화시켜 굴절율이 1.42인 저굴절층을 형성했다. 이때, 상기 저굴절층의 물성들을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
1) 에칭 안정성: 상기 저굴절층에 패턴화 되어 있는 실크 스크린을 이용하여 hyperEtch 18S T10(Merck)의 에칭페이스트를 도포하고, 130℃에서 6분간 건조한 후, 증류수를 이용하여 도포된 부분을 씻어내고 육안 관찰을 통하여 저굴절층이 에칭페이스트에 의해 손상되었는지 여부를 평가하였다.
2) 투과율, 반사율: CM-5(Konica minolta사)를 이용해 상기 저굴절층의 에칭전 및 에칭 후의 투과율 및 반사율을 측정하였고, 에칭 전 및 에칭 후의 투과 변화율, 에칭 전 및 에칭 후의 반사 변화율을 측정하였다.
산에 대한 손상 투과 변화율 (△T%) 반사 변화율 (△R%)
실시예 X 0.07 -0.32
비교예 △ -0.32 0.43
○:손상 심함, △:손상 보통, X:손상 없음
상기 표 1의 측정결과를 통해 실시예의 저굴절층 코팅용 조성물로 형성된 저굴절층은 산에 대한 손상이 없으며, 이로 인하여 투과 변화율 및 반사 변화율이 거의 0에 가까움을 확인하였다. 그러나, 비교예의 저굴절층 코팅용 조성물은 실시예에 비해 산에 대한 손상이 발생하였으며, 이로 인해 에칭 전, 후의 투과율 반사율의 차이 또한 실시예에 비해 큼을 알 수 있었다.
그러므로, 나노금속 화합물을 별도로 투입함으로써 형성된 비교예에 비해 실리카 나노 입자 함유 조성물을 기초로 하는 제조방법에 의해 형성된 실시예의 에칭 안정성이 보다 우수함을 확인하였다.

Claims (14)

  1. 실리카 나노 입자 함유 조성물을 마련하는 단계;
    상기 실리카 나노입자 함유 조성물에 알콕시 실란 화합물 및 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 아크릴기, 글리시딜기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 기능성 실란 화합물을 혼합하여 실록산 화합물을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 실록산 화합물을 졸-겔 반응시켜 망상구조의 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계를 포함하는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자 함유 조성물을 마련하는 단계는
    염기성 촉매물질, 물 및 알코올을 혼합하여 알코올계 용액을 제조하는 단계;
    상기 알코올계 용액에 알콕시 실란 화합물을 가하여 반응혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 반응 혼합물을 졸-겔 반응시켜 실리카 나노입자 함유 조성물을 형성하는 단계를 포함하는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자 조성물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 30℃ 내지 60℃의 온도에서 수행되는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자 조성물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 1시간 내지 3시간 동안 수행되는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 염기성 촉매물질은 LiOH, NaOH, KOH, NH4OH, 이의 수화물 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 알코올계 용액/알콕시 실란 화합물의 몰비율은 0.03 내지 1인
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자의 크기가 10nm 내지 100nm인
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 실록산 화합물은 하기 화학식 1을 포함하는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.

    [화학식1]
    (R1)n-Si-(O-R2)4-n
    상기 R1은 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 비닐기, 알릴기, 에폭시기 또는 아크릴기, 상기 R2는 탄소수 1 내지 6을 갖는 알킬기 또는 아세톡시기이고, 상기 n은 0<n<4의 정수이다.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 알콕시 실란 화합물/기능성 실란 화합물의 몰비율이 0.5 내지 1인
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 실록산 화합물의 분자량이 2000 내지 50,000인
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 25°C 내지 60°C의 온도에서 수행되는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 실록산 화합물을 형성하는 단계에서 상기 졸-겔 반응은 3시간 내지 72시간 동안 수행되는
    저굴절층 코팅용 조성물 제조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 적어도 어느 한 항에 따른 저굴절층 코팅용 제조방법으로 형성된
    저굴절층 코팅용 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 저굴절층 코팅용 조성물의 굴절률은 1.4 내지 1.6인
    저굴절층 코팅용 조성물.
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