KR20170046273A - 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법 - Google Patents

다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법 Download PDF

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Abstract

단층(single layer)을 이루고, 화면의 휘도 및 명시성에 영향을 주지 않으면서 항균성을 포함하여 다양한 기능을 원활하게 발휘하도록 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법을 제시한다. 그 코팅층 및 방법은 투명기판의 일측에 코팅층이 형성된 디스플레이 부품에 있어서, 코팅층은 단층으로 이루어지고 전체 중량에서 항균제(AB) 0.1~40중량%, 지문방지제(AF) 1~80중량% 및 결합제 0.1~40중량%를 포함하고, 결합제는 항균제(AB), 지문방지제(AF) 및 투명기판과 결합된다.

Description

다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법{Coating layer of display component having multi-function and method of manufacturing the layer}
본 발명은 디스플레이 부품 상에 형성되는 다기능 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항균성 및 지문방지 특성을 하나의 층에 동시에 구현하는 코팅층 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인체와 접촉하는 디스플레이 부품은 다양한 기능을 요구한다. 예로써, 모바일 기기의 화면 또는 전자제품의 터치스크린은 사용자가 손이나 얼굴을 직접 접촉하기 때문에, 지문, 오염물질 등이 묻지 않아야 하고, 각종 세균에 의한 피부 트러블 및 질병을 방지해야 한다. 특히, 발열이 일어나는 화면, 터치스크린에 묻은 화장품, 기름, 손때 등은 병원균이 증식하는 좋은 환경을 제공하며, 이로 인하여 피부의 트러블이나 질병을 유발할 수 있다. 이러한 디스플레이 부품은 예컨대 모바일 기기 또는 데스크 탑의 터치스크린, 윈도우, 보호시트 등이 있다. 터치스크린은 잦은 화면 터치 또는 충돌이나 긁힘 등으로 화면이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 보호시트를 부착하는 것이 일반적이다.
한편, 인체와 접촉하는 디스플레이 부품은 지문방지, 항균, 방오, 반사방지 등의 다양한 기능을 발휘하는 코팅층이 형성되어 있다. 구체적으로, 지문방지의 경우, 통상적으로 습식 또는 건식방법으로 불소계 수지 또는 실리콘계 수지를 코팅하고, 특히 건식 증착방법으로, 실리카로 이루어진 증착층 및 상기 증착층 상에 불소계 수지 또는 실리콘계 수지가 코팅하여 지문방지층을 형성하고 있다. 항균성의 경우, 국내등록특허 제10-1069642호에서와 같이, 고온코팅방법, 저온건조방법 또는 이들을 혼용하는 방식을 적용하고 있다.
그런데, 종래의 코팅층은 각각의 기능을 발현하는 층이 별도로 형성된 복합층이다. 지문방지 및 항균성을 구현하려면, 지문방지 및 항균을 나타내는 2개의 층이 있어야 한다. 이와 같이, 2개의 층이 형성되면, 화면의 휘도가 감소하고 화면을 어둡게 보이게 한다. 또한, 2개의 층중에서 최외곽층의 기능을 제대로 발휘되나, 내측의 층들의 기능은 잘 나타나지 않는다. 예를 들어, 최외곽층이 항균층이면 지문방지의 기능이 제대로 발현되지 않고, 반대로 최외곽층이 지문방지층이면 항균 효과가 떨어지게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다수개의 층을 형성하지 않고, 화면의 휘도 및 명시성에 영향을 주지 않으면서 항균성 및 기능방지 특성을 동시에 구현하도록 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층은 투명기판의 일측에 코팅층이 형성된 디스플레이 부품에 있어서, 상기 코팅층은 단층으로 이루어지고, 전체 중량에서 항균제(AB) 0.1~40중량%, 지문방지제(AF) 1~80중량% 및 결합제 0.1~40중량%를 포함하고, 상기 결합제는 상기 항균제(AB), 상기 지문방지제(AF) 및 상기 투명기판과 결합된다.
본 발명의 코팅층에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 1의 제1 결합제, 하기의 화학식 2의 제2 결합제, 하기의 화학식 3의 제3 결합제 및 하기의 화학식 4의 제4 결합제 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
이때, R은 알킬기이다.
본 발명의 코팅층에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 10nm~1,000nm이 바람직하다. 상기 항균제(AB)는 무기 항균제 및 유기 항균제 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물일 수 있다.
바람직한 본 발명의 코팅층에 있어서, 상기 제1 결합제는 하기의 반응식 2와 같이 상기 항균제(AB)와 결합할 수 있다.
[반응식 2]
Figure pat00005
상기 제2 결합제는 하기의 반응식 3과 같이 상기 항균제(AB)와 결합할 수 있다.
[반응식 3]
Figure pat00006
상기 제3 결합제는 하기의 반응식 5와 같이 상기 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)와 결합할 수 있다.
[반응식 5]
Figure pat00007
상기 제4 결합제는 하기의 반응식 6과 같이 상기 항균제(AB)와 결합할 수 있다.
[반응식 6]
Figure pat00008
본 발명의 코팅층에 있어서, 상기 제1 내지 제3 결합제는 상기 항균제(AB)와 공유결합을 이루며, 상기 공유결합 물질이 상기 지문방지제(AF)와 자가조립한다. 상기 제4 결합제는 상기 항균제(AB)와 킬레이션 효과로 반응하고, 상기 지문방지제(AF)와 자가조립한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법은 투명기판의 일측에 건식 또는 습식 방식에 의해 코팅층을 형성하는 단계에 있어서, 상기 코팅층은 단층으로 이루어지고, 전체 중량에서 항균제(AB) 0.1~40중량%, 지문방지제(AF) 1~80중량% 및 결합제 0.1~40중량%를 포함한다. 이때, 상기 결합제는 상기 항균제(AB), 상기 지문방지제(AF) 및 상기 투명기판과 결합된다.
본 발명의 제조방법에서, 상기 결합제는 상기의 화학식 1의 제1 결합제, 상기의 화학식 2의 제2 결합제, 상기의 화학식 3의 제3 결합제 및 상기의 화학식 4의 제4 결합제 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물이다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 제1 결합제는 하기의 반응식 1과 같이 형성될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00009
상기 제3 결합제는 하기의 반응식 4와 같이 형성될 수 있다.
[반응식 4]
Figure pat00010
바람직한 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 코팅층은 건식 방식 또는 습식 방식으로 형성된다. 상기 건식 방식은 상기 코팅층을 이루는 물질을 담체에 담지하고, 상기 물질을 증발시켜 상기 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 제1 결합제와에 상기 항균제(AB) 중의 적어도 어느 하나의 물질을 용매에 넣고 반응시키는 단계 및 상기 반응이 완료된 물질에 상기 지문방지제(AF)를 첨가하고 교반하여 코팅 물질을 형성하는 단계 및 상기 코팅 물질을 상기 투명기판에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제2 결합제와 카테콜 그룹을 가지는 카르복실산을 가지는 항균제(AB) 중 적어도 어느 하나를 2:1 몰비로 아마이드 결합을 활용하여 연속적으로 화합물을 형성시키는 단계와, 상기 화합물을 감압 건조하여 수분을 제거하는 단계와, 상기 수분이 제거된 화합물의 말단의 아민기를 실란커플링제를 1:1의 몰비로 반응시키는 단계와, 상기 실란커플링제가 결합된 물질에 상기 지문방지제(AF)를 아마이드 결합을 통해 도입시키는 단계 및 상기 도입된 반응물을 상기 투명기판에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제3 결합제는 잔존하는 이중결합에 의해 코팅이 이루어진다. 상기 제4 결합제와 상기 항균제(AB) 중의 적어도 어느 하나의 물질을 용매에 넣고 반응시키는 단계와, 상기 반응이 완료된 물질에 상기 지문방지제(AF)를 첨가하고 교반하여 코팅 물질을 형성하는 단계 및 상기 코팅 물질을 상기 투명기판에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층 및 그 코팅층의 제조방법에 의하면, 항균성 및 지문방지 특성을 동시에 구현하는 코팅층을 단층(single layer)으로 형성하기 위한 결합제와 기재를 결합시킴으로써, 항균성 및 지문방지 특성을 단층(single layer)에 부여할 수 있다. 단층에 항균성 및 지문방지 특성이 이루어지므로, 각각의 기능이 원활하게 발휘할 수 있다. 또한, 코팅층의 두께가 얇고 단층이므로, 화면의 휘도 및 명시에 영향을 주지 않는다.
도 1은 본 발명에 의한 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 코팅층의 대장균수와 본 발명의 항균제를 포함하지 않은 경우의 대장균수를 시간에 따라 비교한 그래프이다.
도 3은 도 2의 그래프에 대응하는 상태를 표현한 이미지들이다.
도 4는 본 발명의 코팅층에 대한 대장균 및 황색포도상구균에 대한 SGS 인증을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면들에 있어서, 막(층, 패턴) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 막(층, 패턴)이 다른 막(층, 패턴)의 '상', '상부', '하부', '일면'에 있다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 막(층, 패턴)에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 다른 막(층, 패턴)이 개재될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 항균제, 지문방지제 및 기재를 동시에 결합시키는 결합제를 활용함으로써, 코팅층을 단층(single layer)로 구현하고, 화면의 휘도 및 명시성에 영향을 주지 않으면서 항균성 및 지문방지 기능이 원활하게 발휘될 수 있는 코팅층 및 그 제조방법을 제시한다. 이를 위해, 항균성 및 지문방지 기능을 발현하는 상기 코팅층의 조성물에 대하여 구체적으로 알아보고, 결합제에 의해 상기 코팅층이 형성되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 또한, 상기 코팅층이 나타내는 물성을 자세하게 살펴보기로 한다. 이하에서는, 본 발명의 코팅층이 형성된 디스플레이 부품, 결합제의 역할, 코팅층 형성방법 및 코팅층의 물성으로 구분하여 설명하기로 한다.
<코팅층이 형성된 디스플레이 부품>
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층을 나타내는 단면도이다. 여기서는, 디스플레이 부품 중으로써 보호시트(100)의 예로 들었으나, 터치스크린이나 윈도우 등과 같이 인체와 접촉하여 사용하는 디스플레이 부품에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 범주 내에서, 보호시트에서 요구하는 물성을 부여하는 다른 층들이 부가될 수 있다.
도 1에 의하면, 보호시트(100)는 투명기판(16)을 중심으로 일측은 본 발명의 코팅층(18), 타측은 투명접착층(14), 투명고분자필름(12) 및 투명점착층(10)을 포함하여 이루어진다. 투명접착층(14), 투명고분자필름(12) 및 투명점착층(10)은 비산방지필름이라고 한다. 투명점착층(10)은 터치스크린 패널에 부착된다. 투명기판(16)은 화학적으로 강화시킨 광학용 유리가 바람직하고, 투명한 고분자필름의 단면 또는 양면에 Si 또는 카본이 함유된 유무기 복합재가 코팅된 것도 포함한다. 투명기판(16)은 PET(PolyEthyleneTerephthalate), PEN(PolyEthyleneNaphthalate), PES(PolyetherSulfone), PI(PolyImide), PAR(PolyARylate), PC(PolyCarbonate), PMMA(PolyMethylMethAcrylate) 또는 COC(CycloOlefin Copolymer) 중에 선택된 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 투명기판(16)은 추후에 설명할 투명고분자필름(12)과 동일한 재질일 수 있으나, 이 경우에 보호시트(100)에서 차지하는 위치가 서로 다르다. 경우에 따라, 투명기판(16) 상에는 접착력의 향상을 위하여, 이산화규소층을 더 형성될 수 있다.
투명접착층(14)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지 또는 우레탄계 수지인 열경화 수지 또는 자외선 경화형 수지에 가교제가 혼합된 점착제 또는 그들의 혼합물 또는 그들의 공중합체 중에 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 투명고분자필름(12)은 PET(PolyEthyleneTerephthalate), PEN(PolyEthyleneNaphthalate), PES(PolyetherSulfone), PI(PolyImide), PAR(PolyARylate), PC(PolyCarbonate), PMMA(PolyMethylMethAcrylate) 또는 COC(CycloOlefin Copolymer) 중 어느 하나으로 이루어질 수 있다. 투명점착층(10)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 또는 그들의 복합수지 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
코팅층(18)은 단층(single layer)이며, 전체 중량에서, 항균제(AB; Anti Bacteria) 0.1~40중량%, 지문방지제(AF; Anti Fingerprint) 0.1~80중량%, 결합제 0.1~40중량%, 부가기능제 1~90중량%, 기타 불가피한 첨가제 1~40중량%로 이루어진다. 상기 부가기능제는 보호시트(100)에서 요구되는 항균성 및 지문방지 특성 이외의 물성을 나타내는 것으로, 상기 물성에는 반사방지, 고온고습, 염수분무, 자외선 차단, 열충격 등이 있다. 지문방지제(AF)는, 예컨대 친수계, 실리콘계, 불소계 물질이 가능하며, 물 접촉각은 친수계에서는 10ㅀ 이하, 실리콘계에서는 65ㅀ~103ㅀ, 불소계에서는 103ㅀ~121ㅀ을 보인다. 대표적인 부가기능제는 퍼플루오르복합물(perfluoro compound)이다. 상기 첨가제는 슬립성, 부착강도, 점도조절 등을 위한 것으로, 에폭시계, 우레탄계, 아미노계, 비닐실란계, 페닐계, 알킬계 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 첨가제는 슬립성, 부착강도, 점도조절 등을 위한 것으로, 에폭시계, 우레탄계, 아미노계, 비닐실란계, 페닐계, 알킬계 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
항균제(AB)는 무기 항균제 및 유기 항균제가 각각 단독으로 적용되거나 또는 그들이 혼합된 것으로, 무기 항균제는 은, 아연, 구리, 주석, 백금, 바륨, 마그네슘, 게르마늄, 티탄, 칼슘, 요오드 중에 선택된 어느 하나의 단일 원소 또는 상기 단일 원소의 혼합물 또는 상기 단일 원소의 산화물 또는 상기 산화물의 혼합물 또는 상기 단일 원소와 상기 산화물의 혼합물로 이루어진다. 유기 항균제는 클로로 페놀 화합물계, 클로람페니콜계, 페놀류계, 유기 할로겐계, 퀴옥살산계, 설파제계, 티아졸린 화합물계, 유기실리콘 4급 암모늄염계, 포스포늄염계, 피리딘 화합물계, 염수페닐 에테르계, 염화 트리아진 화합물계 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물일 수 있다.
바람직하게는, 상기 유기 항균제는 1,1'-Oxybis(2,2-dichloroethane), 1,2,4-Trichlorobenzene, 1,2-Benzenedicarboxaldehyde, 1,2-Benzisothiazol-3(2H)-one, 2-butyl-, 1,2-Benzisothiazolin-3-one, 1,2-Ethanediamine, 1,2-Ethylene dichloride, 1,3,5-Triethylhexahydro-s-triazine, 1,3-Butylene glycol, 1,3-Dichloro-5,5-dimethylhydantoin, 1-(2-Hydroxyethyl)-2-heptadecenyl-2-imidazoline, 4,6-Dichloro-2-phenylphenol, 2-Phenyl-6-chlorophenol, Metronidazole, 3,5-Dimethylpyrazole-1-methanol, Tralopyril, 2-hydroxyethyl 2,3-dibromopropionate, 2,6-Dimethyl-1,3-dioxan-4-ol acetate, 2-hydroxy-ethylaminomethyl-alcohol, 1H-Benzimidazol-2-yl-carbamic acid 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl ester, Tris(hydroxymethyl)nitromethane, 2-Benzyl-4-chlorophenol, 2-Chlorophenol, 2-Ethyl-1-hexanol, 2-Methyl-3(2H)-isothiazolone, Hexachlorophene, 4-Chloro-2-cyclopentylphenol, 5-Chloro-2-methyl-4-isothiazol, 2-methyl-4,5-trimethylene-4-isothiazol, 3,5-Dibromo-2-hydroxy-N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)benzamide, 1,4-Bis(bromoacetoxy)-2-butene, Aluminum chloride, Benzyl alcohol, Bethoxazin, 2,4-Dichlorobenzyl alcohol, Dichloroisocyanuric acid, Carbendazim, Peracetic acid solution, 2-Aminoethanol, Methyl salicylate, 2,2-Thiobis(4,6-dichlorophenol), 4,4-Dihydroxybiphenyl, Chlorohydroquinone, 4-Chloro-3,5-dimethylphenol, Sulfamethazine, Thymol, Triclosan 2,6-Pyridinedicarboxylic acid, Tetramethylthiuram disulfide, 1,2-Benzisothiazo, O-Sulfobenzimide, 2.2`-Methylenebis-(4-chlorophenol), Chloramphenicol, Captan, 6-Ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, 2-(4-Thiazolyl)benzimidazole, 2-Phenylphenol 및 키토산 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 결합제는 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)와 결합하며, 또한 투명기판(16)과 접착된다. 다시 말해, 상기 결합제에 의해 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)는 단층(single layer)의 코팅층(18)에 함께 존재하면서 외부로 노출된다. 외부로 노출된 코팅층(18)은 디스플레이 부품을 사용하는 사용자가 접촉하게 된다. 이와 같이, 결합제로 항균제 및 지문방지제를 투명기판(16)에 결합함으로써, 화면의 휘도 및 명시성에 영향을 주지 않으면서, 항균성 및 지문방지 특성을 포함하여 다양한 기능을 부여하기 때문에 그 기능을 원활하게 발휘할 수 있다.
<결합제>
상기 결합제는 화학식 1의 제1 결합제, 아민기를 가지는 폴리에틸렌글리콜(PEG; PolyEthylene Glycol)과 같은 화학식 2의 제2 결합제, 테트라아크릴레이트 PEG과 같은 화학식 3의 제3 결합제 및 실란커플링제 등인 화학식 4의 제4 결합제 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 결합제는 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)와 가교결합한다.
화학식 1의 제1 결합제는 반응형 음이온화제로써 다음과 같은 반응식 1에 의해 제조하였다.
[화학식 1]
Figure pat00011
[반응식 1]
Figure pat00012
구체적으로, 탄산나트륨을 증류수에 먼저 용해시키고, 여기에 설파닐산(sulfanilic acid)을 용해시켜 첫 번째 용액을 완성하고, 상기 용액을 0~5℃로 냉각시킨다. 또한, 시아누르산 염화물(cyanuric chloride)을 아세톤에 용해시키고, 이 용액을 얼음이 들어있는 증류수에 첨가한다. 2N의 염산수용액을 첨가하여 pH를 1~2로 조절하고 0~5℃로 유지시켜 두 번째 용액을 만든다. 그후, 첫 번째 용액을 교반하면서 두 번째 용액으로 천천히 첨가한 후, 20% 탄산나트륨 수용액을 떨어뜨려 pH를 1~2로 맞춘다. 반응이 진행되면 백색의 고체가 석출되며, 0~5℃로 유지하면서 약 1시간동안 교반한다. 고체물질을 여과하고 증류수를 사용하여 1차로 세정하고 아세톤으로 3~4번 세정한 후에 실온에서 감압 건조하면 제1 결합제를 합성된다.
반응식 2는 제1 결합제가 항균제(AB)와 가교하는 과정을 표현한 것이다.
[반응식 2]
Figure pat00013
도시된 바와 같이, 항균제(AB)는 제1 결합제와 결합한다.
제2 결합제는 아래의 화학식 2와 같다.
[화학식 2]
Figure pat00014
아민기를 가진 제2 결합제는 라디칼 중합법에 의해 합성되며, 양쪽 말단에 아민기를 가진 PEG이다.
반응식 3은 제2 결합제가 항균제(AB)와 가교하는 과정을 모식적으로 표현한 것이다.
[반응식 3]
Figure pat00015
도시된 바와 같이, 항균제(AB)는 제2 결합제와 화학결합한다.
화학식 3의 제3 결합제는 테트라아크릴레이트 PEG로써 다음과 같은 반응식 4에 의해 제조하였다.
[화학식 3]
Figure pat00016
[반응식 4]
Figure pat00017
PEG를 아크릴레이트실란(MSMA)을 1:4의 몰비로 합성시킨 후 테트라아클레이트 PEG를 제조한다. 이때, n은 0~10 사이의 정수이다. 만들어진 반응물에 이중결합과 반응성이 높은 항균제(AB) 중의 적어도 어느 하나와 무수에탄올 메틸에틸케톤의 용매로 사용하고, TEOA(TriEthanOl Amin)의 촉매를 이용하여 35~45℃의 온도에서 반응시킨다. 반응시킨 물질에 지문방지제(AF)를 약 50℃의 온도에서 촉매를 이용하여 48시간동안 반응시켜 코팅물을 만든다. 한편, 상기 제3 결합제는 지문방지제(AF)를 혼합하지 않아도, 단독으로 지문방지 효과를 얻을 수 있다.
반응식 5는 제3 결합제가 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)와 결합하는 과정을 모식적으로 표현한 것이다.
[반응식 5]
Figure pat00018
도시된 바와 같이, 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)는 제3 결합제와 화학결합한다.
제3 결합제는 합성수지 계열의 투명기판(16)에 적용할 수 있으며, 말단의 이중결합에 아크릴레이트 실란(알콕시 실란)을 부착하면, 유리 계열의 투명기판(16)에도 사용할 수 있다. 특히, 제3 결합제는 말단에 할로겐이 있는 항균제(AB)와 반응성이 좋다.
본 발명의 실시예에 의한 제1 내지 제3 결합제는 항균제(AB)와 공유결합을 이루도록 합성되고, 이러한 공유결합 물질이 지문방지제(AF)와 만나면, 자가조립법으로 코팅이 이루어진다.
제4 결합제의 실란커플링제는 화학식 4의 구조를 가진다.
[화학식 4]
Figure pat00019
이때, 항균제(AB)는 말단에 있는 X를 치환한다.
반응식 6은 제4 결합제가 항균제(AB)와 결합하는 과정을 모식적으로 표현한 것이다.
[반응식 6]
Figure pat00020
본 발명의 실시예에 의한 제4 결합제는 항균제(AB)와 킬레이션 효과로 반응하고, 지문방지제(AF)와는 자가조립의 형상으로 결합된다.
아래의 화학식 5 내지 9는 본 발명의 실시예에 적용되는 지문방지제(AF)의 사례를 제시한 것이다.
[화학식 5]
Figure pat00021
[화학식 6]
Figure pat00022
[화학식 7]
Figure pat00023
[화학식 8]
Figure pat00024
[화학식 9]
Figure pat00025
지문방지제(AF)는 A와 B는 종류, 예컨대 실란기-메톡시, 에톡시, 히드록시기, 이중결합 등에 따라서 달라질 수 있다. 상기 화학식들에서 n, m의 결합은 0 내지 100 사이의 정수이다.
<코팅층 형성방법>
본 발명의 실시예에 의한 코팅층(18)은 건식 또는 습식 방식으로 코팅할 수 있으며, 건식 방식은, 예를 들어 담체에 항균제(AB)를 포함한 물질을 담지하고, 일정한 열을 가하면 상기 물질의 증발로 투명기판(16)에 코팅되어 코팅층(18)을 형성하는 것이다. 건식 방식은 0℃~80℃ 사이에서 진행하고, 본 발명의 목적에 부합하는 코팅 두께는 10nm~1,000nm이다. 습식 방식은 항균제(AB)를 스프레이, 롤투롤, 딥코팅, 바코팅, 플로우코팅 등으로 도포하여 코팅층(18)을 형성한다. 습식 방식은 50℃~150℃에서 진행한다. 상기 건식 방식은, 예를 들어 담체에 항균제(AB)를 포함한 물질을 담지하고, 일정한 열을 가하면 상기 물질의 증발로 투명기판(16)에 코팅되어 코팅층(18)을 형성하는 것이다. 건식 방식은 0℃~80℃ 사이에서 진행한다.
구체적으로, 제1 결합제를 이용한 코팅층(18)을 형성하는 방법은 먼저, 상기 제1 결합제에 상기 항균제(AB) 중의 적어도 어느 하나의 물질을 적절한 몰비로 용매에 넣고, 약 24시간동안 상온에서 반응시킨다. 이때, 상기 용매는 N메틸피롤리돈, 메틸렌클로라이드, 에틸아세테이트, 톨루엔, 메탄올, 트리클로로에틸렌, 부탄올, 프로판올, 무수에탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 부탄올 등일 수 있다. 반응된 물질에 지문방지제(AF) 및 부가기능제 등을 첨가하고, 약 12시간동안 교반시킨 후에 투명기판(16)에 도포하여 코팅층(18)을 형성한다.
상기 제2 결합제를 이용한 코팅층(18)을 형성하는 방법은 먼저 카테콜 그룹을 가지는 카르복실산을 가지는 항균제(AB) 중 적어도 어느 하나를 2:1의 몰비로 하여, 약 80℃에서 약 24시간동안 반응시킨 아마이드 결합을 활용하여 연속적으로 상기 제2 결합제에 결합시킨다. 제조된 화합물을 감압 건조하여, 수분을 모두 제거한다. 그후, 말단의 아민기를 실란커플링제(실란화합물)를 1:1의 몰비로 무수에탄올과 메틸에틸케톤에 상온에서 12시간 반응시킨 물질에, 지문방지제(AF)를 아마이드 결합을 통해 도입하고, 부가기능제 등을 첨가한다. 다음에, 상기 도입된 반응물을 투명기판(16)에 도포하여 코팅층(18)을 형성한다.
상기 제3 결합제를 이용한 코팅층(18)을 형성하는 방법은 상기 제3 결합제에 남아있는 이중결합으로 인하여 코팅이 가능하다. 이때, 개시제, 예컨대 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)을 사용하여 자외선으로 플라스틱 기판에 코팅할 수 있다. 또한, 유리에 적용하기 위하여, 상기 이중결합에 실란을 합성하여 자가조립으로 코팅할 수 있다.
상기 제4 결합제를 이용한 코팅층(18)의 형성방법은 제4 결합제, 예컨대 실란커플링제(GPTMS, MPTMS, VTMS, MTMS, APTMS, PTMS 등)와 항균제(AB)를 적절한 몰비로 섞은 후, 30~60℃의 온도에서 N메틸피롤리돈, 메틸렌클로라이드, 에틸아세테이트, 톨루엔, 메탄올, 트리클로로에틸렌, 부탄올, 프로판올, 무수에탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 부탄올 등의 용매에서 반응시킨다. 반응된 물질에 지문방지제(AF)를 넣고 24시간동안 교반시킨 후, 부가기능제 등을 첨가한다. 다음에, 상기 반응물을 투명기판(16)에 코팅하여 코팅층(18)을 형성한다.
이때, 제1 결합제는 투명기판(16)이 고분자필름인 경우에 적합하고, 제2 내지 제4 결합제(16)는 고분자필름 및 강화유리의 투명기판(16)에 모두 적용할 수 있으나, 강화유리에는 제4 결합제(16)가 보다 바람직하다.
<코팅층의 물성>
본 발명의 실시예에 의한 항균제(AB)는 세균을 공격하여 세포막 손상을 유도하거나, 세포막의 투과성에 변이를 일으키거나, 세포의 용혈 및 사멸 등을 통하여, 항균성을 얻을 수 있다.
표 1은 본 발명의 실시예에 의한 코팅층(18)의 항균성 및 접촉각에 대한 실험 결과를 나타낸 것이다. 이때, 항균성은 대장균 및 포도상구균을 코팅층(18)에 접촉시킨 후, 37℃에서 24시간 동안 정치 및 배양시킨 후, 살아있는 균수의 변화로 나타내었다. 접촉각은 물에 대한 접촉각으로, 37℃, 24시간의 조건에서, 코팅층(18)의 초기각으로부터 변화되는 접촉각을 기재하였다. 여기서는, 제시된 측정항목의 물성을 충족한 상태에서, 항균성 및 지문방지 특성을 나타낸 것이다. 이때, 보호시트(100)는 도 1을 참고하기로 한다.
측정항목
 항균성(%) 접촉각(°)
대장균 포도상구균 초기각 실험후
내마모 99.9 99.9 >115 >110
스틸울 99.9 99.9 >115 >110
내약품 99.9 99.9 >115 >110
내화장품(선크림) 99.9 99.9 >115 >110
염수분무 99.9 99.9 >115 >110
내완충성 99.9 99.9 >115 >110
열충격 99.9 99.9 >115 >110
자외선 99.9 99.9 >115 >110
고온고습 99.9 99.9 >115 >110
표 1에 의하면, 보호시트에 대한 신뢰성 측정 항목은 내마모, 스틸울, 내약품, 내화장품(선크림), 염수분무, 내완충성, 열충격, 자외선, 고온고습으로 진행되었다. 이러한 보호시트의 측정 항목에 대한 시험방법 및 판정기준은 잘 알려진 것이므로, 여기서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 코팅층(18)에 접촉된 대장균 및 포도상구균은, 37℃에서 24시간 동안 정치 및 배양한 조건에서, 약 99.9% 정도가 사멸되거나 활성이 정지되었다. 또한, 코팅층(18)의 37℃에서 24시간의 조건에서, 물에 대한 접촉각은 초기각의 >115°에서 >110°가 되어 큰 변화는 없었다. 이에 따라, 본 발명의 코팅층(18)은 항균성이 우수하며, 지문방지 특성에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 코팅층(18)의 대장균수와 본 발명의 항균제(AB)를 포함하지 않은 경우의 대장균수를 시간에 따라 비교한 그래프이다. 이때, ●는 본 발명의 항균제(AB)를 포함하는 코팅층이고, ▲는 본 발명의 항균제(AB)를 포함하지 않는 층을 지칭한다. 도 3은 도 2의 그래프에 대응하는 상태를 표현한 이미지들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 항균제(AB)를 포함하는 코팅층(18)은 시간이 지남에 따라, 활성이 있는 대장균수는 급격하게 감소하였다. 구체적으로, 본 발명의 항균제(AB)를 포함하는 코팅층(18)에서 대장균은 6시간 정도가 되면, 거의 사멸되거나 불능이 되었다. 이에 반해, 본 발명의 항균제(AB)를 포함하지 않는 경우는 시간이 지남에 따라, 오히려 대장균수가 서서히 증가되었다. 이에 대해서는 도 4에서와 같이, JIS Z 2801 규격의 필름밀착법에 따른 대장균(Escherichia coli ATCC 8739) 및 황색포도상구균(Staphylolociccus aureus ATCC 6538P)에 대한 항균 특성을 한국SGS 인증을 통하여 다시 확인하였다.
본 발명의 실시예에 의한 터치스크린 패널용 보호시트의 코팅층은 단층으로 형성되고, 항균성 및 지문방지 특성을 동시에 구현하였다. 또한, 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)를 하나의 층으로 형성함에도, 내마모, 스틸울, 내약품, 내화장품(선크림), 염수분무, 내완충성, 열충격, 자외선, 고온고습 등과 같은 물성에 영향을 주지 않았다. 나아가, 코팅층(18)의 두께가 10~1,000nm에 불과하므로, 화면의 휘도 및 명시성에 영향을 주지 않는다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10; 투명점착층 12; 투명고분자필름
14; 투명접착층 16; 투명기판
18; 코팅층

Claims (30)

  1. 투명기판의 일측에 코팅층이 형성된 디스플레이 부품에 있어서,
    상기 코팅층은 단층으로 이루어지고, 전체 중량에서 항균제(AB) 0.1~40중량%, 지문방지제(AF) 1~80중량% 및 결합제 0.1~40중량%를 포함하고,
    상기 결합제는 상기 항균제(AB), 상기 지문방지제(AF) 및 상기 투명기판과 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 1의 제1 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [화학식 1]
    Figure pat00026
  3. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 2의 제2 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [화학식 2]
    Figure pat00027
  4. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 화학식 3의 제3 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [화학식 3]
    Figure pat00028
  5. 제1항에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 4의 제4 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [화학식 4]
    Figure pat00029

    이때, R은 알킬기이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중에 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제는 상기 제1 결합제 내지 제4 결합제 중에서 적어도 2개 이상을 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 10nm~1,000nm인 것을 특징으로 하는 다양한 기능을 가진 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  8. 제1항에 있어서, 상기 항균제(AB)는 무기 항균제 및 유기 항균제 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  9. 제8항에 있어서, 상기 무기 항균제는 은, 아연, 구리, 주석, 백금, 바륨, 마그네슘, 게르마늄, 티탄, 칼슘, 요오드 중에 선택된 어느 하나의 단일 원소, 또는 상기 단일 원소의 혼합물 또는 상기 단일 원소의 산화물 중에서 선택된 어느 하나 또는 상기 산화물의 혼합물 또는 상기 단일 원소와 상기 산화물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유기 항균제는 클로로 페놀 화합물계, 클로람페니콜계, 페놀류계, 유기 할로겐계, 퀴옥살산계, 설파제계, 티아졸린 화합물계, 유기실리콘 4급 암모늄염계, 포스포늄염계, 피리딘 화합물계, 염수페닐 에테르계, 염화 트리아진 화합물계 중에서 선택된 어느 하나 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  11. 제8항에 있어서, 상기 유기 항균제는 1,1'-Oxybis(2,2-dichloroethane), 1,2,4-Trichlorobenzene, 1,2-Benzenedicarboxaldehyde, 1,2-Benzisothiazol-3(2H)-one, 2-butyl-, 1,2-Benzisothiazolin-3-one, 1,2-Ethanediamine, 1,2-Ethylene dichloride, 1,3,5-Triethylhexahydro-s-triazine, 1,3-Butylene glycol, 1,3-Dichloro-5,5-dimethylhydantoin, 1-(2-Hydroxyethyl)-2-heptadecenyl-2-imidazoline, 4,6-Dichloro-2-phenylphenol, 2-Phenyl-6-chlorophenol, Metronidazole, 3,5-Dimethylpyrazole-1-methanol, Tralopyril, 2-hydroxyethyl 2,3-dibromopropionate, 2,6-Dimethyl-1,3-dioxan-4-ol acetate, 2-hydroxy-ethylaminomethyl-alcohol, 1H-Benzimidazol-2-yl-carbamic acid 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl ester, Tris(hydroxymethyl)nitromethane, 2-Benzyl-4-chlorophenol, 2-Chlorophenol, 2-Ethyl-1-hexanol, 2-Methyl-3(2H)-isothiazolone, Hexachlorophene, 4-Chloro-2-cyclopentylphenol, 5-Chloro-2-methyl-4-isothiazol, 2-methyl-4,5-trimethylene-4-isothiazol, 3,5-Dibromo-2-hydroxy-N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)benzamide, 1,4-Bis(bromoacetoxy)-2-butene, Aluminum chloride, Benzyl alcohol, Bethoxazin, 2,4-Dichlorobenzyl alcohol, Dichloroisocyanuric acid, Carbendazim, Peracetic acid solution, 2-Aminoethanol, Methyl salicylate, 2,2-Thiobis(4,6-dichlorophenol), 4,4-Dihydroxybiphenyl, Chlorohydroquinone, 4-Chloro-3,5-dimethylphenol, Sulfamethazine, Thymol, Triclosan 2,6-Pyridinedicarboxylic acid, Tetramethylthiuram disulfide, 1,2-Benzisothiazo, O-Sulfobenzimide, 2.2`-Methylenebis-(4-chlorophenol), Chloramphenicol, Captan, 6-Ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, 2-(4-Thiazolyl)benzimidazole, 2-Phenylphenol 및 키토산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  12. 제2항에 있어서, 상기 제1 결합제는 하기의 반응식 2와 같이 상기 항균제(AB)와 결합하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [반응식 2]
    Figure pat00030
  13. 제3항에 있어서, 상기 제2 결합제는 하기의 반응식 3과 같이 상기 항균제(AB)와 결합하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [반응식 3]
    Figure pat00031
  14. 제4항에 있어서, 상기 제3 결합제는 하기의 반응식 5와 같이 상기 항균제(AB) 및 지문방지제(AF)와 결합하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [반응식 5]
    Figure pat00032
  15. 제5항에 있어서, 상기 제4 결합제는 하기의 반응식 6과 같이 상기 항균제(AB)와 결합하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
    [반응식 6]
    Figure pat00033
  16. 제2항 내지 제4항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 결합제는 상기 항균제(AB)와 공유결합을 이루며, 상기 공유결합 물질이 상기 지문방지제(AF)와 자가조립하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  17. 제5항에 있어서, 상기 제4 결합제는 상기 항균제(AB)와 킬레이션 효과로 반응하고, 상기 지문방지제(AF)와 자가조립하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층.
  18. 투명기판의 일측에 건식 또는 습식 방식에 의해 코팅층을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 코팅층은 단층으로 이루어지고, 전체 중량에서 항균제(AB) 0.1~40중량%, 지문방지제(AF) 1~80중량% 및 결합제 0.1~40중량%를 포함하고,
    상기 결합제는 상기 항균제(AB), 상기 지문방지제(AF) 및 상기 투명기판과 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 1의 제1 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00034
  20. 제18항에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 2의 제2 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
    [화학식 2]
    Figure pat00035
  21. 제18항에 있어서, 상기 결합제는 화학식 3의 제3 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
    [화학식 3]
    Figure pat00036
  22. 제18항에 있어서, 상기 결합제는 하기의 화학식 4의 제4 결합제인 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
    [화학식 4]
    Figure pat00037

    이때, R은 알킬기이다.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제1 결합제는 하기의 반응식 1과 같이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
    [반응식 1]
    Figure pat00038
  24. 제20항에 있어서, 상기 제3 결합제는 하기의 반응식 4와 같이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
    [반응식 4]
    Figure pat00039
  25. 제18항에 있어서, 상기 코팅층은 건식 방식 또는 습식 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 건식 방식은 상기 코팅층을 이루는 물질을 담체에 담지하고, 상기 물질을 증발시켜 상기 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 제1 결합제와에 상기 항균제(AB) 중의 적어도 어느 하나의 물질을 용매에 넣고 반응시키는 단계;
    상기 반응이 완료된 물질에 상기 지문방지제(AF)를 첨가하고 교반하여 코팅 물질을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅 물질을 상기 투명기판에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 제2 결합제와 카테콜 그룹을 가지는 카르복실산을 가지는 항균제(AB) 중 적어도 어느 하나를 2:1 몰비로 아마이드 결합을 활용하여 연속적으로 화합물을 형성시키는 단계;
    상기 화합물을 감압 건조하여 수분을 제거하는 단계;
    상기 수분이 제거된 화합물의 말단의 아민기를 실란커플링제를 1:1의 몰비로 반응시키는 단계;
    상기 실란커플링제가 결합된 물질에 상기 지문방지제(AF)를 아마이드 결합을 통해 도입시키는 단계; 및
    상기 도입된 반응물을 상기 투명기판에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
  29. 제21항에 있어서, 상기 제3 결합제는 잔존하는 이중결합에 의해 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.
  30. 제22항에 있어서,
    상기 제4 결합제와 상기 항균제(AB) 중의 적어도 어느 하나의 물질을 용매에 넣고 반응시키는 단계;
    상기 반응이 완료된 물질에 상기 지문방지제(AF)를 첨가하고 교반하여 코팅 물질을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅 물질을 상기 투명기판에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능을 가진 디스플레이 부품의 코팅층의 제조방법.



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