KR20190027411A - 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법 및 이에 의해 제조된 하드 코팅 필름 및 커버 윈도우 - Google Patents

이종 조액 접합 코팅층 제조 방법 및 이에 의해 제조된 하드 코팅 필름 및 커버 윈도우 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법은 경질 조액 및 연질 조액을 포함하는 이종 조액 준비 단계, 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터의 각각의 토출구를 통해 동시에 토출되는 이종 조액 토출 단계, 이종 조액 토출 단계에서 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수(capillary number)의 차이를 제어하여 토출된 경질 조액 및 연질 조액을 기판 상의 각각의 영역에 코팅시켜 이종 조액 접합 코팅층을 형성하는 이종 조액 코팅 단계 및 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계를 포함한다.

Description

이종 조액 접합 코팅층 제조 방법 및 이에 의해 제조된 하드 코팅 필름 및 커버 윈도우{METHOD OF MANUFACTURING A HETEROGENEOUS LIQUID BONDING COATING LAYER AND A HARD COATING FILM AND A COVER WINDOW MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법 및 이에 의해 제조된 하드 코팅 필름 및 커버 윈도우에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 슬롯 다이 코터 및 롤러를 이용하여 이종 조액 코팅층 상에 이형필름을 배치시시켜 이종 조액 간 경계부의 단차가 제어된 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법 및 이에 의해 제조된 하드 코팅 필름 및 커버 윈도우에 관한 것이다.
IT 산업이 발전함에 따라 정보단말기의 편리한 이동성에 초점이 맞춰지면서
점점 소형화 또는 경량화의 추세로 이어지고 있지만, 실제 정보단말기를 통해 정보를 전달하는 디스플레이는 정보의 양이 많아짐에 따라 소형화가 아닌 대형화가 요구되고 있다. 이러한 두 가지 상충되는 요구를 모두 만족시키기 위해서 편리한 휴대성과 화면의 대형화라는 장점을 모두 지닌 폴더블 디스플레이(Foldable Display)가 하나의 해결책이 될 수 있다. 실제로 폴더블 디스플레이는 현재 스마트폰, 태블릿 PC, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 전자 책, 모니터 등 다양한 디스플레이 분야에 응용되고 있다.
이러한 다양한 디스플레이에는 공통적으로 최외각에 디스플레이 내부를 보호
하고 사용자의 터치를 위한 커버윈도우(보호 윈도우)가 필요하다. 따라서 커버 윈도우는 투명하면서 강도 및 경도가 높은 유리 또는 경질 플라스틱이 사용된다. 하지만 유리 또는 경질 플라스틱은 접을 때 쉽게 깨질 수 있기 때문에 실제 폴더블 디스플레이에 적용하기가 어렵다. 따라서 유리 또는 경질 플라스틱을 대체할 수 있도록 고경도 및 내마모 특성을 가지면서 접을 수 있는 플렉시블한 고경도 하드코팅 필름이 제안되었다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0104175호(이하 종래기술 1이라 함)에서는 지환식 에폭시기를 포함하는 올리고실록산을 중합하여 플렉시블한 하드코팅 필름을 제조할 수 있음을 제시하고 있다. 종래기술 1은 어느 정도 유연성을 확보하여 커브드 디스플레이(Curved Display) 등에 적용할 수 있으나, 그 유연성의 정도가 폴더블 디스플레이에는 부족하다.
유연성 정도를 향상시키기 위해서는 하드코팅 필름의 굴곡성이 우수해야 하는데, 하드코팅 필름의 굴곡성이 우수해지기 위해서는 하드코팅층의 두께가 얇아야 한다. 하지만 하드코팅층의 두께가 얇으면 하드코팅 필름의 경도 및 강도가 저하되어 폴더블 디스플레이로 사용되기에 적절한 수준으로 형성되기 어렵다.
이러한 이유로 하드코팅 필름이 유리 수준의 경도를 확보하기 위해선 하드코팅 필름 내 하드코팅층의 두께를 두껍게 해야 하는데, 그 두께를 증가시킬수록 표면 경도는 높아질 수 있지만 하드코팅층의 경화 수축에 의해 주름이나 컬(curl)이 커지는 동시에 하드코팅 층의 크랙(또는 균열)이나 박리가 생기기 쉬워지기 때문에 실용적으로 적용하기는 용이하지 않다.
특히, 고경도 하드코팅 필름을 폴더블 디스플레이에 적용하고자 할 경우 접히는 내측 영역에서는 압축에 의해 수축되고, 외측은 장력을 받아 늘어나게 되어 결과적으로 접힘 영역에서 더욱 심각하게 크랙이 발생한다.
이러한 문제로 인하여, 접히는 부분을 연질물질 층으로서 사용하여 유리 또는 경질 플라스틱을 연결하는 방법인 이종 소재를 이용한 폴더블 디스플레이가 연구되고 있지만, 이종 소재를 이용할 경우, 소재 간의 굴절율 차이로 인해 경계면에 서의 굴절율 시인 문제점이 존재한다.
따라서, 폴더블 디스플레이가 갖추어야 할 특징인 굴곡성, 내구성 및 굴절율의 시인성이 모두 만족할 수 있는 코팅층 및 폴더블 디스플레이가 개발되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0104175호
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법은 경질 조액 및 연질 조액을 포함하는 이종 조액 준비 단계, 상기 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터의 각각의 토출구를 통해 동시에 토출되는 이종 조액 토출 단계, 상기 이종 조액 토출 단계에서 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수(capillary number)의 차이를 제어하여 상기 토출된 경질 조액 및 연질 조액을 기판 상의 각각의 영역에 코팅시켜 이종 조액 접합 코팅층을 형성하는 이종 조액 코팅 단계 및 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계를 포함한다.
상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계는, 상기 이종 조액 접합 코팅층의 표면을 평탄화시킬 수 있다.
상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계는, 상기 기판 또는 상기 이형필름 중 적어도 어느 하나 이상에 롤러를 배치시킬 수 있다.
상기 롤러는 상부롤러 및 하부 롤러를 구비하며, 상기 상부롤러 및 하부롤러의 간격은 100μm 내지 500μm 사이로 조절되고, 상기 기판 또는 상기 이형필름에 2kgf/cm2이하의 가압력을 제공할 수 있다.
상기 기판은 유리, 강화 유리, PET, 아크릴, 폴리에틸렌테레 프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카르보네이트 (polycarbonate;PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide; PI) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES) 및 이들의 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나로 형성되고, 50μm 내지 180μm 두께로 형성될 수 있다.
상기 경질 조액은, 유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물 45 wt% 내지 94 wt%를 포함하고, 상기 유기 연질 화합물 대 상기 무기 경질 화합물의 중량비는 10:90 내지30:70 이고, 광개시제 1 wt% 내지 2 wt% 및 희석제 5 wt% 내지 50 wt%를 포함할 수 있다.
상기 연질 조액은, 유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물 45 wt% 내지 94 wt%, 상기 유기 연질 화합물 대 상기 무기 경질 화합물의 중량비는 90:10 내지 50:50이고, 광개시제 1 wt% 내지 2 wt% 및 희석제 5 wt% 내지 50 wt%를 포함할 수 있다.
상기 유기 연질 화합물은 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
상기 무기 경질 화합물은 epoxy-Poss(Polyhedral oligomeric silsesquioxane) 복합체를 포함할 수 있다.
상기 광개시제는 트리페닐설포니움 트리플레이트 염, 트리아릴설포니움 헥사
플로로포스페이트 염, 다이페닐이오도니움 나이트라이트 염, 다이페닐이오도니움 헥사플로로포스페이트 염 및 트리페닐설포니움 플로로-1-부타네설포네이트 염으로 이루어진 광산 개시제(Photoacid generator, PAGs)군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 희석제는 탄화수소계 유기용제, 알코올계 유기용제, 알데히드계 유기용제, 케톤계 유기용제, 에테르계 유기용제 또는 에스테르계 유기용제를 포함할 수 있다.
상기 이형 필름은 폴리에틸렌테레 프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카르보네이트 (polycarbonate;PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide; PI) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES) 및 이들의 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 이형 필름은 상기 경질, 연질 조액 중 적어도 하나의 접촉면에 불소, 실리콘 및 이들의 혼합물 중 선택된 적어도 어느 하나로 코팅할 수 있다.
상기 기판 및 이형필름은 50μm 내지 180μm 범위로 배치될 수 있다.
상기 모세관 상수는 조액의 유속, 조액의 점도 또는 조액의 표면장력으로 제어될 수 있다.
상기 모세관 상수의 차이는 10 % 이하일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드 코팅 필름은 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 경질 조액 및 연질 조액으로 형성되는 이종 조액 접합 코팅층 및 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 배치되는 이형필름; 을 포함하되, 상기 이형필름은 상기 이종 조액 접합 코팅층의 상기 경질 조액의 형성면, 연질 조액의 형성면 및 상기 경질 조액과 연질 조액의 경계면을 평탄면으로 형성시킨다.
상기 이종 조액 접합 코팅층의 두께는 10μm 내지 100μm 범위로 배치될 수 있다.
상기 기판 및 이형필름의 두께는 50μm 내지 180μm 범위로 배치될 수 있다.
상기 하드 코팅 필름의 두께는 60μm 내지 280μm 범위로 형성될 수 있다.
상기 연질 조액은 상기 기판 상의 중심부인 제1영역에 코팅되고, 상기 경질 조액이 상기 제1영역의 양 측부에 인접한 기판 상의 주변부인 제2영역 및 제3영역에 코팅되되, 상기 제1영역은 하드 코팅 필름의 면적 중에서 2내지 40%의 면적에 배치될 수 있고, 상기 제2영역 및 제3영역은 30내지 49%의 면적에 배치될 수 있다.
상기 하드 코팅 필름의 경도는 200MPa 내지 2000MPa일 수 있다.
상기 하드 코팅 필름의 연필경도는 1H 내지 9H일 수 있다.
상기 하드 코팅 필름의 강성은 500MPa 내지 3000MPa일 수 있다.
상기 하드 코팅 필름에 550 nm의 광을 조사하였을 경우 투과도는 85 % 내지 95 %일 수 있다.
상기 하드 코팅 필름의 헤이즈는 1 내지 2일 수 있다.
상기 하드 코팅 필름의 옐로잉은 1 내지 7일 수 있다.
상기 하드 코팅 필름은 굴곡반경 5 mm 이하에서 5만 회 굴곡을 가하였을 때 크랙(crack)이 발생하지 않을 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버 윈도우는 상기한 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 슬롯 다이 코터를 이용하여 이종 조액 토출 시 모세관 상수 차이를 제어함으로써 이종 조액 접합 코팅층을 형성하고 롤러를 이용한 연속 합지 공정으로 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 배치시켜 이종 조액 접합 코팅층 경계부의 단차를 제어하고 코팅 도막의 면질 및 평탄도가 향상된 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법 및 이에 의해 제조된 하드 코팅 필름 및 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층 제조방법을 통해 이종 조액 토출 시 모세관 상수 차이를 제어함으로써 이종 조액 접합 코팅층을 형성하고, 롤러를 이용한 연속 합지 공정으로 상기 이종 조액 코팅층 상에 이형필름을 배치시켜 이종 조액 코팅층의 접합 경계부의 단차를 제어하고 코팅 도막의 면질 및 평탄도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 롤링 공정를 통해 이종 조액 접합 코팅층의 단차가 제어되어 이종 조액의 경계부에서의 굴절율 및 시인성이 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 효과로서, 상기 이종 조액 접합 코팅층 제조방법을 이용하여 커버 윈도우를 제조할 경우, 이종 조액 접합 코팅층의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 표면의 균일도 및 면질이 향상되고, 옐로잉이 감소할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법에서 연속합지 공정을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 2의 “A”영역의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯 다이 코터 노즐의 단면도(a) 및 하드 코팅 필름의 평면도(b)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하드 코팅 필름의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 이종 조액 접합 코팅층의 표면 단차를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 이종 조액 접합 코팅층의 표면 단차를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 경도를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 강성를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 연필경도를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 헤이즈를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 옐로잉을 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하드 코팅 필름의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하드 코팅 필름의 연속 합지 공정을 도시한 개략도이고, 도 3은 도 2의 “A”영역의 확대도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하드 코팅 필름의 제조 방법은 경질 조액 및 연질 조액을 준비하는 이종 조액 준비 단계(S100), 상기 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터의 각각의 토출구를 통해 동시에 토출되는 이종 조액 토출 단계(S200), 상기 토출된 경질 조액 및 연질 조액이 기판 상의 각각의 영역에 코팅되어 이종 조액 접합 코팅층을 형성하는 이종 조액 코팅 단계(S300) 및 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계(S400)를 포함한다.
여기서 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계(S400)는, 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 배치시키고, 상기 기판 또는 상기 이형필름 중 적어도 어느 하나 이상에 롤러를 배치시켜 상기 이종 조액 접합 코팅층의 표면을 평탄화시키는 공정일 수 있다.
먼저, 경질 조액 및 연질 조액을 준비하는 이종 조액 준비 단계(S100)에서 상기 이종 조액은 서로 다른 종류의 조액으로서, 본 발명에서는 경질 특성을 갖는 경질 조액 및 연질 특성을 갖는 연질 조액일 수 있다.
상기 경질 조액은, 유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물 48 wt% 내지 94 wt%, 광개시제 1 wt% 내지 2 wt% 및 희석제 5 wt% 내지 50 wt%를 포함할 수 있다.
상기 무기 경질 화합물은 상기 경질 조액의 주요 특성인 경질 특성을 나타내기 위한 성분으로서, 구체적으로는 epoxy-Poss(Polyhedral oligomeric silsesquioxane) 복합체일 수 있다.
상기 epoxy-Poss 복합체는 유기 치환체를 가지고 있는 무기 실록산 화합물인 Poss에 에폭시기가 결합된 복합체로서 고분자 물질과 세라믹의 다양한 중간성질을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서, 상기 epoxy-Poss 복합체는 에폭시 화합물 및 Poss를 화학적 특성 상 공중합이나 블랜딩을 통해 기존의 양산 프로세스를 크게 혹은 거의 변화시키지 않고 혼합시켜 필요한 성능을 혁신적으로 개선할 수 있다.
상기 유기 연질 화합물은 상기 경질 조액의 경화를 위해 광경화성 수지 또는 열경화성 수지로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 광경화성 수지 또는 열경화성 수지는 페놀 수지 또는 에폭시 수지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유기 연질 화합물은 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르(1,4- butanediol diglycidyl ether, BDGE)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경질 조액에서 상기 유기 연질 화합물 대 상기 무기 경질 화합물의 중량비는 10:90 내지 50:50일 수 있다. 상기 무기 경질 화합물의 비율의 함량이 전체 화합물 중량 대비 10 wt% 미만일 경우에는 경질 조액으로서의 경질 특성이 나타나기 어려우며, 상기 무기 경질 화합물의 비율의 함량이 전체 화합물 중량 대비 90 wt% 초과일 경우에는 과량의 무기 경질 화합물로 인해 추후 이종 조액 접합 코팅층의 유연성이 저하되어 바람직하지 않다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경질 조액에서 상기 유기 연질 화합물 및 상기 무기 경질 화합물의 함량은 경질 조액의 전체 중량에서 추후 전술되는 광개시제 및 희석제의 함량을 제외한 나머지 함량을 포함하며, 상기 유기 연질 화합물 및 상기 무기 경질 화합물의 함량은 48 wt% 내지 94 wt%가 바람직하다.
본 발명의 경질 조액 내의 광개시제는 추후 전술될 이종 조액 코팅 단계(S300)에서 자외선 또는 열 경화 과정에서 자외선 또는 열 에너지를 흡수하여 자유 라디칼이나 양이온을 생성함으로써 중합 반응을 유발시키는 기능을 하는 물질로 트리페닐설포니움 트리플레이트 염, 트리아릴설포니움 헥사플로로포스페이트 염, 다이페닐이오도니움 나이트라이트 염, 다이페닐이오도니움 헥사플로로포스페이트 염 및 트리페닐설포니움 플로로-1-부타네설포네이트 염으로 이루어진 광산 개시제(Photoacid generator, PAGs)군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 상기 전술된 화합물로 본 발명의 광개시제가 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 경질 조액 내의 광개시제는 IRGACURE PAG 103, IRGACURE PAG 121, IRGACURE PAG 203, IRGACURE PAG 290, IRGACURE 250, CGI 725, CGI1907 또는 GSID26-1일 수 있다.
본 발명의 경질 조액 내의 광개시제의 함량은 1 wt% 내지 2 wt%일 수 있다.
상기 광개시제의 함량이 1 wt% 미만일 경우에는 반응이 느려져 이종 조액 접합 코팅층이 충분한 경도를 나타내지 못하며, 상기 광개시제 함량이 2 wt% 초과일 경우에는 추후 제조되는 이종 조액 접합 코팅층의 색상이 변화하고 투명성이 저하되어 바람직하지 못하다.
본 발명의 경질 조액 내의 희석제는 경질 조액을 제조하기 위해 유기 연질 화합물, 무기 경질 화합물 및 광개시제의 배합하는 공정에서 경질 조액의 점도를 제어하는 용매로 사용될 수 있으며, 이외에도 접착력, 반응성, 내화학성 및 내마모성을 높이고 대전방지성 등의 기능이 추후에 제조되는 이종 조액 접합 코팅층에 부여될 수 있다. 상기 희석제는 유기용제 형태의 용제가 사용될 수 있으며, 구체적으로 상기 희석제는 탄화수소계 유기용제, 알코올계 유기용제, 알데히드계 유기용제, 케톤계 유기용제, 에테르계 유기용제 또는 에스테르계 유기용제일 수 있다. 더욱 바람직하게는 비점이 낮으며 유독성이 다소 낮은 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 또는 아세톤이 적당할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 경질 조액 내의 희석제는 메틸에틸케톤, 아세톤, 이소프로필알코올, 톨루엔, 에틸에테르 또는 초산에틸일 수 있다.
본 발명의 경질 조액 내의 희석제의 함량은 5 wt% 내지 50 wt%가 바람직한데, 상기 희석제의 함량이 5 wt% 미만일 경우에는 경질 조액의 점도가 과도하게 증가하여 추후 제조되는 이종 조액 접합 코팅층의 평활도가 저하되어 바람직하지 않고, 상기 희석제의 함량이 50 wt% 초과일 경우에는 상기 코팅층의 경도가 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연질 조액은, 유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물 45 wt% 내지 94 wt%, 광개시제 1 wt% 내지 2 wt% 및 희석제 5 wt% 내지 50 wt%를 포함할 수 있다.
상기 연질 조액 내에서 상기 유기 연질 화합물은 상기 연질 조액의 주요 특성인 연질 특성을 나타내기 위한 상기 연질 조액의 주성분으로서, 추후 제조되는 이종 조액 접합 코팅층의 경화를 위해 광경화성 수지 또는 열경화성 수지로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 광경화성 수지 또는 열경화성 수지는 페놀 수지 또는 에폭시 수지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유기 연질 화합물은 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르(1,4-butanediol diglycidyl ether, BDGE)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연질 조액 내에서 상기 무기 경질 화합물은 상기 유기 연질 화합물의 분산을 향상시키는 물질일 수 있으며, 상기 무기 경질 화합물은 epoxy-Poss(Polyhedral oligomeric silsesquioxane) 복합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연질 조액 내에서 상기 유기 연질 화합물 대 상기 무기 경질 화합물의 중량비는 90:10 내지 50:50일 수 있다. 상기 유기 연질 화합물이 비율 함량이 전체 화합물 중량 대비 90wt% 초과일 경우 하드코팅으로서의 경도 특성이 나타나기 어려워 바람직하지 않다. 또한, 상기 유기 연질 화합물의 비율의 함량이 전체 화합물 중량 대비 50 wt% 미만일 경우에는 연질 조액으로서의 연질 특성이 나타나기 어려워 바람직하지 않다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유기 연질 화합물 및 상기 무기 경질 화합물의 함량은 연질 조액의 전체 중량에서 추후 전술되는 광개시제 및 희석제의 함량을 제외한 나머지 함량을 포함하며, 상기 유기 연질 화합물 및 상기 무기 경질 화합물의 함량은 45 wt% 내지 94 wt%가 바람직하다.
본 발명의 연질 조액 내의 광개시제는 추후 전술될 이종 조액 코팅 단계(S300)에서 자외선 또는 열 경화 과정에서 자외선 또는 열 에너지를 흡수하여 양이온을 생성함으로써 중합 반응을 유발시키는 기능을 하는 물질로 트리페닐설포니움 트리플레이트 염, 트리아릴설포니움 헥사플로로포스페이트 염, 다이페닐이오도니움 나이트라이트 염, 다이페닐이오도니움 헥사플로로포스페이트 염 및 트리페닐설포니움 플로로-1-부타네설포네이트 염으로 이루어진 광산 개시제(Photoacid generator, PAGs)군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 상기 전술된 화합물로 본 발명의 광개시제가 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명의 연질 조액 내의 광개시제는 IRGACURE PAG 103, IRGACURE PAG 121, IRGACURE PAG 203, IRGACURE PAG 290, IRGACURE 250, CGI 725, CGI1907 또는 GSID26-1일 수 있다.
본 발명의 연질 조액 내의 광개시제의 함량은 1 wt% 내지 2 wt%일 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 1 wt% 미만일 경우에는 반응이 느려져 충분의 경도를 나타내지 못하며, 상기 광개시제 함량이 2 wt% 초과일 경우에는 추후 제조되는 이종 조액 접합 코팅층의 색상이 변화하고 투명성이 저하되어 바람직하지 못하다.
본 발명의 연질 조액 내의 희석제는 연질 조액을 제조하기 위해 유기 연질 화합물, 무기 경질 화합물 및 광개시제의 배합하는 공정에서 연질 조액의 점도를 제어하는 용매로 사용될 수 있으며, 이외에도 접착력, 반응성, 내화학성 및 내마모성을 높이고 대전방지성 등의 기능이 추후에 제조되는 이종 조액 접합 코팅층에 부여될 수 있다. 상기 희석제는 유기용제 형태의 용제가 사용될 수 있으며, 구체적으로 상기 희석제는 탄화수소계 유기용제, 알코올계 유기용제, 알데히드계 유기용제, 케톤계 유기용제, 에테르계 유기용제 또는 에스테르계 유기용제일 수 있다. 더욱 바람직하게는 비점이 낮으며 유독성이 다소 낮은 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 또는 아세톤이 적당할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 연질 조액 내의 희석제는 메틸에틸케톤, 아세톤, 이소프로필알코올, 톨루엔, 에틸에테르 또는 초산에틸일 수 있다.
본 발명의 연질 조액 내의 희석제의 함량은 5 wt% 내지 50 wt%가 바람직한데, 상기 희석제의 함량이 5 wt% 미만일 경우에는 연질 조액의 점도가 과도하게 증가하여 추후 제조되는 이종 조액 접합 코팅층의 평활도가 저하되어 바람직하지 않고, 상기 희석제의 함량이 50 wt% 초과일 경우에는 상기 코팅층의 경도가 감소할 수 있어 바람직하지 않다.
그 다음으로는, 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터의 각각의 토출구를 통해 동시에 토출되는 이종 조액 토출 단계(S200)에서, 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수(capillary number)의 차이가 제어될 수 있다.
슬롯 다이 코팅이란 유동을 가지고 있는 조액을 무맥동 펌프 또는 피스톤 펌프에 의해 슬롯 다이의 유동에 의해 가공된 금형 사이로 공급된 조액을 균일하게 도포하는 코팅법으로서, 본 발명에서는 이종 조액 접합 코팅층을 제조하기 위한 코팅법으로 사용될 수 있다.
슬롯 다이 코터를 이용하여 이종 조액을 동시에 토출할 경우, 이종 조액 간의 경계부에서 조액 특성 차이로 인해 상이한 토출 거동이 발생하고, 이에 따라 상기 경계부에 단차가 발생하여 제조하고자 하는 코팅층을 균일한 두께로 제어하는 어려움이 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 이종 조액 간의 토출 거동을 제어하기 위해 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수 차이를 제어하였으며, 상기 모세관 상수는 하기 [수식 1]로 정의될 수 있다.
[수식 1]
Figure pat00001
(상기 수식 1에서,
Ca는 모세관 상수이고,
μ는 조액의 점도이고,
V는 조액의 유속이고,
σ는 조액의 표면장력이다).
상기 수식 1에 따르면, 상기 모세관 상수는 조액의 유속, 조액의 점도 또는 조액의 표면장력으로 제어될 수 있으며, 슬롯 다이 코터에서 상기 경질 조액 및 연질 조액이 토출될 때의 토출 거동은 상기 모세관 상수에 비례하여 정의될 수 있다. 따라서, 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수 차이가 작을수록 슬롯 다이 코터에서 상기 경질 조액 및 연질 조액이 토출될 때 토출 거동의 차이가 작아져 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 단차가 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 모세관 상수의 차이는 10 % 이하일 수 있으며, 더 바람직하게는 5 % 이하일 수 있다. 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 상기 모세관 상수의 차이가 5 %를 초과할 경우에는 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 경계부에서 단차가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
다음으로 토출된 경질 조액 및 연질 조액이 기판 상의 각각의 영역에 코팅되어 이종 조액 접합 코팅층을 형성하는 이종 조액 코팅 단계(S300)에서 상기 이종 조액 접합 코팅층은 모세관 상수의 차이가 제어되어 슬롯 다이 코터에서 토출된 경질 조액 및 연질 조액으로 인해 단차가 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판은 유리, 강화 유리, 폴리에틸렌테레 프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카르보네이트 (polycarbonate;PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide; PI) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES)일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이종 조액 코팅 단계(S300)는 상기 토출된 연질 조액이 기판 상의 중심부인 제1영역에 코팅되고, 상기 토출된 경질 조액이 상기 제1영역의 양 측부에 인접한 기판 상의 주변부인 제2영역 및 제3영역에 코팅되는 단계를 포함할 수 있다.
다음으로 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름(90)을 연속 합지시키는 단계를 실시한다(S400). 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 배치되는 이형필름(90)은, 폴리에틸렌테레 프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카르보네이트 (polycarbonate;PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide; PI) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES)일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 이형 필름(90)은 상기 기판의 기재와는 달리 경질, 연질 조액중 적어도 어느 하나의 접촉면에 불소, 실리콘 및 이들의 혼합물 중 선택된 적어도 어느 하나로 코팅이 되어있어 합지 경화 공정 후 탈리가 가능할 수 있다.
상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계는 기판 또는 이형필름 중 적어도 어느 하나 이상에 롤러가 배치시킬 수 있다. 그리고 롤러를 통해 기판의 일면과 이형필름의 일면을 가압시켜 상기 이종 조액 접합 코팅층의 두께를 제어할 수 있고, 코팅층의 표면을 평탄화시킬 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계를 실시하기 위한 장치(이하 “연속 합지 장치”)는 필름 받침대(150), 롤러(100), 슬롯 다이 코터(110)를 포함한다. 그리고 슬롯 다이 코터(110)와 롤러(100) 사이에는 건조 열선(130)을 더 포함할 수 있다.
필름 받침대(150)는 기판(70)을 지지할 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 필름 받침대(150)의 일부를 노출시켜 롤러(100)가 기판(70)에 접촉시킬 수 있는 형상으로 배치시킬 수 있다.
필름 받침대(150) 상에 배치된 기판(70) 상에는 기판(70)의 일면을 따라 이동하는 슬롯 다이 코터(110)가 배치될 수 있다. 슬롯 다이 코터(110)는 이종 조액(80a)을 기판(70)의 일면 상으로 제공할 수 있다. 즉, 슬롯 다이 코터(110)는 이종 조액(80a)을 토출시켜 기판(70)의 일면 상에 이종 조액(80a)을 도포시킬 수 있다.
이종 조액(80a)은 이종 조액 토출 시 모세관 상수 차이를 제어하여 이종 조액 접합 코팅층(80)을 형성할 수 있다.
상기 연속 합지 장치는, 롤러(100)를 배치시켜 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 형성할 수 있다. 롤러(100)는 이형필름(90) 상에 배치되어 코팅층에 물리적인 가압력을 전달할 수 있다. 이와 같이 상기 연속 합지 장치는 롤러(100)가 배치되어 기판(70)의 타면 및 이형필름(90)을 롤링시켜 하드 코트 필름(10)을 형성할 수 있다.
여기서 롤러(100)는 도면에 도시된 바와 같이, 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)를 포함할 수도 있고, 기판(70) 또는 상기 이형필름(90) 중 적어도 어느 하나에만 롤러를 배치시킬 수도 있다. 도면에서는 용이한 설명을 위해 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)를 배치시킨 것을 도시하여 설명하기로 한다.
상부 롤러(100a)는 이형필름(90)의 일면에 접촉되어 이종 조액 접합 코팅층(80)을 가압할 수 있고, 하부롤러(100b)는 기판(70)의 일면에 접촉되어 이종 조액 접합 코팅층(80)을 가압할 수 있다.
여기서 롤러(100)는 상부롤러(100a) 와 하부롤러(100b)의 간격을 100μm 내지 500μm 사이로 조절하여 기판(70) 또는 이형필름(90)에 2kgf/cm2이하의 가압력을 제공할 수 있다.
기판(70) 또는 이형필름(90)에 2kgf/cm2초과한 가압력을 제공하게 되면 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 제공되는 가압력이 과도하여 이종 조액 접합 코팅층(80)이 손상될 우려가 있다.
또한 롤러는 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)의 간격(D)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)의 간격(D)은 하드 코팅 필름(10)의 두께를 결정하는 요소가 될 수 있다. 보다 구체적으로 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)의 간격(D)은 이종 조액 접합 코팅층(80)의 형성두께를 결정하는 요소가 될 수 있다. 여기서 이종 조액 접합 코팅층(80)의 두께는 10μm 내지 100μm 범위로 배치될 수 있다.
여기서 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)의 간격(D)이 200μm인 것을 예를 들어 설명하면, 기판(70)의 두께를 100μm로 배치시키고, 이형필름(90)의 두께를 50μm로 배치시키면, 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)의 가압력으로 인해 이종 조액 접합 코팅층(80)은 50μm로 형성될 수 있다. 즉, 상부롤러(100a)와 하부롤러(100b)의 간격(D)으로 인해 200μm의 두께를 갖는 하드 코트 필름(10)을 형성할 수 있다.
다시 말해, 기판(70) 및 이형필름(90)의 두께는 50μm 내지 180μm 범위로 배치될 수 있고, 상기 롤러의 가압력을 조절시켜 이종 조액 접합 코팅층(80)의 두께는 10μm 내지 100μm 범위로 배치될 수 있다.
따라서 하드 코팅 필름(10)의 두께는 60μm 내지 280μm범위로 형성될 수 있다.
한편, 롤러(100)와 슬롯 다이 코터(110) 상에는 건조 열선(130)을 더 배치시킬 수 있다. 건조 열선(130)은 슬롯 다이 코터(110)에서 제공되는 이종 조액(80a)에 포함된 용매를 휘발시킬 수 있다.
환언하면, 이종 조액(80a)으로 형성되는 이종 조액 접합 코팅층(80)은 일부의 용매를 포함할 수 있으며, 상기한 용매는 이종 조액 접합 코팅층(80)을 열경화, UV 경화 공정을 실시할 때 휘발될 수 있으나, 본 발명의 실시예와 같이, 이종 조액 접합 코팅층(80)이 이형필름(90)에 의해 커버되는 경우, 상기 용매가 휘발될 수 있는 공간이 사라질 수 있다.
따라서 추후 열경화, UV 경화 공정에서 남아 있어 용매가 경화 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 형성하기 전에 건조 열선(130)을 배치시켜 상기한 용매를 휘발시키는 것이 바람직하다.
이와 같이, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지 시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 접합 경계부의 단차를 물리적으로 제어할 수 있다.
다시 말해, 이종 조액(80a)의 모세관 상수의 차이로 1차적으로 접합 경계부의 단차를 제어하고, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지시킴으로써 접합 경계부의 단차를 2차적으로 제어할 수 있다.
이와 더불어 이형필름(90)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 형성함으로써 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 형성되는 코팅막의 결합을 제어할 수 있다. 구체적으로 이종 조액(80a)의 모세관 상수의 차이로 이종 조액 접합 코팅층(80)을 형성하는 경우, 보이드(void), 딤플(dimple), 스크래치(scratch), 오염(contamination) 등이 발생할 수 있었다. 그러나 이형필름(90)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 형성함으로써 상기한 코팅층의 결함을 제어할 수 있어 이종 조액 접합 코팅층(80)의 면질을 향상시킬 수 있다.
따라서 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지 시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 면질을 향상시킬 수 있고, 코팅막 두께의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 롤링 공정를 통해 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차가 제어되어 이종 조액 접합 코팅층(80)의 경계부에서의 굴절율 및 시인성이 개선될 수 있다.
게다가, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 배치시킴으로써 추후에 이종 조액 접합 코팅층(80) 경화 시, 이형필름(90)이 이종 조액 접합 코팅층(80)의 표면을 산소와 접촉하는 것을 차단하여 옐로잉(yellowing) 발생을 저감시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층의 제조방법은 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 이종 조액 접합 코팅층(80)의 표면의 균일도 및 면질이 향상되고, 옐로잉을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯 다이 코터 노즐의 단면도(a) 및 하드 코팅 필름의 평면도(b)이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하드 코팅 필름의 단면도이다.
여기서 도 4 및 5는 중복 설명을 회피하고, 용이한 설명을 위해 도 1 내지 도 3을 인용하여 설명하기로 한다.
도 4의 (a)를 참조하면, 슬롯다이 코터(110)는 노즐을 통해 연질 조액 및 경질 조액이 각각 토출될 수 있도록 상기 노즐의 연질 조액 영역(20) 및 경질 조액 영역(30)이 각각 분리되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 연질 조액 영역(20)은 상기 슬롯 다이 코터(110)의 중심부에 위치되며, 상기 경질 조액 영역(30)은 상기 중심부의 양 측부에 인접한 주변부에 위치될 수 있다.
이에 따라 도 4의 (b)를 참조하면, 슬롯 다이 코터(110)의 노즐에서 토출되는 이종 조액(80a)은 슬롯 다이 코터(110)의 연질 조액 영역(20) 및 경질 조액 영역(30)과 동일하게 기판(70) 상에 동시에 코팅될 수 있다. 상기 전술된 연질 조액 영역(20) 및 경질 조액 영역(30)을 바탕으로 상기 토출된 연질 조액은 기판 상의 중심부인 제1영역(40)에 코팅되고, 상기 토출된 경질 조액은 상기 제1영역(40)의 양 측부에 인접한 기판 상의 주변부인 제2영역(63) 및 제3영역(66)에 코팅될 수 있다.
한편, 하드 코팅 필름(10)의 굴곡성 및 강도를 유지시키기 위해 제1영역(40)은 하드 코팅 필름(10)의 면적 중에서 2 내지 40%의 면적에 배치될 수 있고, 제2영역(63) 및 제3영역(66)은 30 내지 49%의 면적에 배치될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도5을 참조하면, 하드 코팅 필름(10)은 기판(70) 상에 이종 조액 접합 코팅층(80)이 배치되고, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)이 배치될 수 있다.
여기서 이종 조액 접합 코팅층(80)은 기판(70) 상에 연질 조액이 코팅된 제1영역(40) 및 경질 조액이 코팅된 제2영역(63) 간의 경계부(50) 또는 상기 제1영역(40) 및 상기 경질 조액이 코팅된 제3영역(66) 간의 경계부(50)의 단차가 형성될 수 있다. 여기서 이종 조액 간의 토출 거동을 제어하기 위해 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수 차이를 제어하여 상기 경계부(50)의 단차는 제어될 수 있다.
이종 조액 접합 코팅층(80) 상의 경계부(50)의 단차는 1차적으로 모세관 상수 차이로 제어되고, 이형필름(90)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 연속 합지시킴으로써 2차적으로 경계부(50)의 단차를 제어할 수 있다.
이에 따라, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지 시킴으로써 경계부의 단차를 2차로 제어하여 이종 조액 접합 코팅층(80)의 접합 경계부(50)의 단차를 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 롤링 공정를 통해 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차가 제어되어 이종 조액 접합 코팅층(80)의 경계부(50)에서의 굴절율 및 시인성이 개선될 수 있다.
따라서 이종 조액 접합 코팅층(80)을 형성하고 이어서 이형필름(90)의 합지를 연속으로 수행함으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 이종 조액 접합 코팅층(80)의 표면의 균일도 및 면질이 향상되고, 옐로잉을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들 및 실험예들을 기재한다. 그러나, 이들 실시예들 및 실험예들은 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아님을 명시한다. 여기서 실시예들 및 실험예들은 중복 설명을 회피하기 위해 도 1 내지 도 5를 인용하여 설명하기로 한다.
[실시예1]
경질 조액 준비
유기 연질 화합물로 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르, 무기 경질 화합물로 epoxy-Poss(18시간 반응)가 유기 연질 화합물 대 무기 경질 화합물을20: 80 중량비로 구성하고, 광개시제로 트리아릴설포니움 헥사플로로포스페이트 염 2 중량%, 메틸에틸케톤 40 중량%로 구성된 경질 조액을 준비하였다.
연질 조액 준비
무기 경질 화합물로 epoxy-Poss(9시간 반응)를 100 중량비로 구성하고, 광개시제로 트리아릴설포니움 헥사플로로포스페이트 염 2 중량%, 메틸에틸케톤 40 중량%로 구성된 연질 조액을 준비하였다.
하드 코팅 필름의 제조
상기 경질 조액 및 상기 연질 조액을 슬롯 다이 코터(100)의 각각의 토출구에 주입하였다. 조액의 토출 속도는 초당 20 mm의 속도로 조절하고, 슬롯 다이 코터(110)의 코팅 속도는 초당 15 mm 의 속도로 조절하여 기판(70)으로 사용한 100um 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 상기 경질 조액 및 연질 조액을 50um의 두께로 동시에 코팅하였다. 이후, 메탈할라이드 UV램프(120 mW/cm2)에 15 분간 노출하여 광경화시켜 이종 조액 접합 코팅층(80)을 형성하여 하드 코팅 필름(10)을 제조하였다.
[실시예2]
경질 조액 준비
경질 조액은 실시예1과 동일하게 준비하였다.
연질 조액 준비
유기 연질 화합물로 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르, 무기 경질 화합물로 epoxy-Poss(9시간 반응)가 유기 연질 화합물 대 무기 경질 화합물을20: 80 중량비로 구성하고, 광개시제로 트리아릴설포니움 헥사플로로포스페이트 염 2 중량%, 메틸에틸케톤 40 중량%로 구성된 연질 조액을 준비하였다.
하드 코팅 필름의 제조
하드 코팅 필름은 실시예1과 동일하게 제조하였다.
[실시예3]
경질 조액 준비
경질 조액은 실시예1과 동일하게 준비하였다.
연질 조액 준비
유기 연질 화합물로 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르, 무기 경질 화합물로 epoxy-Poss(9시간 반응)가 유기 연질 화합물 대 무기 경질 화합물을50: 50 중량비로 구성하고, 광개시제로 트리아릴설포니움 헥사플로로포스페이트 염 2 중량%, 메틸에틸케톤 40 중량%로 구성된 연질 조액을 준비하였다.
하드 코팅 필름의 제조
하드 코팅 필름은 실시예1과 동일하게 제조하였다.
[실시예4]
경질 조액, 연질 조액은 실시예3과 동일하게 실시하였다.
하드 코팅 필름의 제조
이종 조액 접합 코팅층(80)은 실시예3과 동일하게 제조하였고, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 50μm 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 이형필름(90)을 합지롤러(100) 간격 200μm에서 연속 합지 공정으로 형성하였다.
[실험예]
실험예 1은 본 발명에 따른 이종 조액 접합 코팅층(80)의 표면 상태를 확인하기 위해 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차를 측정하였다.
[실험예1]
이종 조액 접합 코팅층의 단차 분석
경질 조액 및 연질 조액 슬롯 다이 코터에서 토출 시 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수 차이에 따른 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차를 분석하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 4에서 사용된 각각의 경질 조액 및 연질 조액의 모세관 상수를 점도계 및 표면장력 측정기를 통해 측정한 조액의 점도 측정값, 표면장력 측정값 및 코터 내부에서의 조액 토출 유속으로부터 계산하였고, 상기 실시예1 내지 실시예 4의 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차를 마이크로 미터로 측정하였다.
여기서 이종 조액 접합 코팅층(90)의 표면 상태를 확인하기 위해 마이크로 미터를 사용하여 총 100mm를 5mm 간격으로 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차를 측정하였다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 이종 조액 접합 코팅층의 표면 단차를 도시한 그래프이고 도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 이종 조액 접합 코팅층의 표면 단차를 도시한 그래프이다.
여기서 도 6 및 도 7은 중복설명을 회피하고 용이한 설명을 위해 도 1 내지 도 5를 인용하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 실시예 1은 경질 조액과 연질 조액의 경계부(50)에서 단차가 크게 형성되는 것을 볼 수 있다. 이는 연질 조액에 유기 연질 화합물이 포함되지 않아 경질 조액과 연질 조액의 모세관 상수의 차이가 크게 형성되어 경질 조액 코팅 영역 및 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)에서 단차가 형성되는 것으로 판단할 수 있다.
실시예 2는 경질 조액과 연질 조액의 경계부(50)에서 단차가 크게 형성되는 것을 볼 수 있다. 이는 연질 조액에 유기 연질 화합물이 소량 포함되어 있지만 경질 조액과 연질 조액의 모세관 상수의 차이가 여전히 큰 것으로 판단된다. 따라서 경질 조액 코팅 영역 및 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)의 단차가 형성되는 것으로 판단할 수 있다.
실시예 3은 경질 조액과 연질 조액의 경계부(50)에서 단차가 제어되어 평탄부와 골곡부가 유사하게 형성되는 것을 볼 수 있다. 이는 연질 조액에 유기 연질 화합물이 다량 포함되어 있어 경질 조액과 연질 조액의 모세관 상수의 차이가 작게 나타나는 것으로 판단된다. 따라서 경질 조액 코팅 영역 및 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)의 단차가 감소하는 것으로 판단할 수 있다.
따라서 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터(110)에서 토출될 때의 모세관 상수 차이가 작을 수록, 이종 조액 접합 코팅층(80)에서 경질 조액 코팅 영역 및 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)의 단차를 감소시킬 수 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 7을 참조하면, 실시예4는 경질 조액 코팅 영역, 연질 조액 코팅 영역 및 경질 조액 코팅 영역과 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)의 유사한 평탄면으로 형성된 것을 볼 수 있다. 이는 경질 조액 코팅 영역 및 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)에 1차적으로 모세관 상수의 차이로 단차가 제어되고, 2차적으로 이형필름(90)의 연속 합지 공정으로 인해 단차가 최소화된 것으로 판단할 수 있다.
이형필름(90)의 연속 합지 공정은 이종 조액 접합 코팅층(80)에서 경질 조액 코팅 영역 및 연질 조액 코팅 영역 간의 경계부(50)의 단차를 감소시킬 수 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 경계부 단차 감소로 인해 하드 코팅 필름(10)의 굴절율 및 시인성이 개선될 수 있을 것으로 판단할 수 있다. 아울러, 상기 경계부(50)의 단차 감소로 인해 하드 코팅 필름(10)의 경질 조액 코팅 영역의 내구성 및 연질 조액 코팅 영역의 유연성이 동시에 개선 가능한 것으로 판단할 수 있다.
[실험예 2 내지 4]
실험예 2내지 4는 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 내구성을 확인하기 위해 하드 코팅 필름(10)의 경도, 강성, 연필강도를 측정하였다.
[실험예2]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 경도 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름의 내구성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 경도 분석하였다. 여기서 실시예1 내지 4의 하드 코팅 필름(10)을 원자힘 현미경(Atomic force microscope, AFM)의 나노인덴테이션 측정모드를 이용하여 경도를 분석하였다.
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 경도를 도시한 그래프이다.
이하에서 평탄부로 기재한 영역은 경질 조액으로 형성된 영역을 지칭하고, 굴곡부는 연질 조액으로 형성된 영역을 지칭한다.
도 8을 참조하면, 먼저, 실시예1내지 실시예4에서 평탄부는 경질 조액의 조성비를 동일하게 형성하여 유사한 경도를 나타내고 있다. 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 경도가 750 내지 1200MPa로 측정되었다.
실시예1에서 굴곡부는 연질 조액을 사용하지 않고 경질 조액만을 사용하여 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 경도가 평탄부와 유사한 750 내지 1200MPa의 경도로 측정되었다.
실시예2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 20 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 80중량비를 형성되어 경도가 600MPa 내외로 측정되었다. 즉, 실시예2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 경도가 실시예1 및 평탄부보다 저하되는 것을 볼 수 있다.
실시예3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 경도가 200MPa 내외로 측정되었다. 즉, 실시예3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 경도가 실시예2및 평탄부보다 저하되는 것을 볼 수 있다.
실시예4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 경도가 300MPa 내외로 측정되었다. 즉, 실시예4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 경도가 실시예3보다 유사하거나 강도가 증가하는 것을 볼 수 있다.
이는 실시예 4에서는 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속 합지시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질 특성을 향상시켜 이종 조액 접합 코팅층(80)의 경도가 실시예3과 유사하거나 향상되는 것으로 판단된다.
따라서 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)은 연속 합지 공정으로 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결합을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질 특성을 향상시켜 경도 특성을 유지하거나 향상시킬 수 있다.
[실험예3]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 강성 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 내구성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름(10)의 강성을 분석하였다. 여기서, 실시예1 내지 4의 하드 코팅 필름(10)을 원자힘 현미경(Atomic force microscope, AFM)의 나노인덴테이션 측정모드를 이용하여 강성을 분석하였다.
도 9는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 강성를 도시한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 실시예 1 내지 실시예 4에서 평탄부는 경질 조액의 조성비를 동일하게 형성하여 유사한 강성를 나타내고 있다. 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 강성이 1300 내지 1600MPa로 측정되었다.
실시예 1에서 굴곡부는 연질 조액을 사용하지 않고 경질 조액만을 사용하여 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 강성이 평탄부와 유사한 1300 내지 1600MPa의 강도로 측정되었다.
실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 20 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 80중량비를 형성되어 강성이 1000MPa 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 미량의 유기 연질 화합물로 인해 강성이 실시예1보다 저하되는 것을 볼 수 있다.
실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 강성이 600MPa 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 강성이 실시예 2보다 저하되는 것을 볼 수 있다.
실시예 4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 강성이 600MPa 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 강성이 실시예 3과 유사한 강성을 나타내는 것을 볼 수 있다.
이는 실시예 4에서는 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속 합지시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질 특성을 향상시켜 코팅층의 강성이 실시예 3과 유사하게 향상되는 것으로 판단된다.
따라서 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)은 연속 합지 공정으로 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결합을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질을 향상시켜 강성 특성을 유지할 수 있다.
[실험예4]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 연필경도 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 내구성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름(10)의 연필경도를 분석하였다. 여기서 실시예 1 내지 4의 하드 코팅 필름(10)을 하중 500g 조건에에서, 45도 방향으로 연필을 고정 후, 코팅면이 연필 측으로 향하도록 코팅 필름을 글래스 상에 고정시킨 후 각 연필경도를 가지는 연필로 5회 평가 후, 4회 이상 긁히지 않는 경도로 연필경도를 표기하였다.
도 10은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 연필경도를 도시한 그래프이다.
도 10을 참조하면, 먼저, 실시예 1 내지 실시예 4에서 평탄부는 경질 조액의 조성비를 동일하게 형성하여 동일한 연필경도를 나타내고 있다. 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 연필경도가 5H로 측정되었다.
실시예 1에서 굴곡부는 연질 조액을 사용하지 않고 경질 조액만을 사용하여 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 연필경도가 평탄부와 동일한 5H로 측정되었다.
실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 20 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 80중량비를 형성되어 연필경도가 3H 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 미량의 유기 연질 화합물로 인해 연필경도가 실시예1보다 저하되는 것을 볼 수 있다.
실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 연필경도가 1H 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 연필경도가 실시예 2보다 저하되는 것을 볼 수 있다.
실시예 4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 연필경도가 1H 내외로 측정되었다. 즉, 실시예4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물로 인해 연필경도가 실시예3과 유사한 강성을 나타내는 것을 볼 수 있다.
이는 실시예 4에서는 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속 합지시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질을 향상시켜 코팅층의 연필경도가 실시예3과 유사하게 향상되는 것으로 판단된다.
따라서 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)은 연속 합지 공정으로 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결합을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질 특성을 향상시켜 연필경도 특성을 유지할 수 있다.
[실험예 5 내지 7]
[실험예5]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 투과도 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 광학적 특성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름(10)의 투과도를 분석하였다. 여기서 실시예 1 내지 4에 UV 스펙트럼 측정 기기를 통한 투과 스펙트럼으로부터 405 nm 또는 550 nm의 파장대역에서의 투과도를 분석하였다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 투과도를 도시한 그래프이다.
먼저, 실시예 1 내지 3보다 실시예 4가 투과도가 향상되는 것을 알 수 있다. 즉, 이형필름(90)을 형성한 하드 코팅 필름(10)이 투과도 면에서 우수한 것을 판단된다. 이하, 도면을 도면을 성명하기로 한다.
도 11을 참조하면, 실시예 1에서 굴곡부는 연질 조액을 사용하지 않고 경질 조액만을 사용하여 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 투과도가 평탄부와 동일한 86% 내외로 측정되었다.
실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물 20 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 80중량비를 형성되어 투과도가 87% 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 미량의 유기 연질 화합물로 인해 투과도가 실시예 1보다 향상되는 것을 볼 수 있다. 환언하면, 무기 경질 화합물만으로 형성된 것보다 유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물이 혼합되었을 경우에 하드 코팅 필름(10)의 투과도가 향상되는 것으로 판단된다.
실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 투과도가 87% 내외로 측정되었다. 즉, 실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물의 함량이 증가하였으나, 투과도 면에서 실시예 2와 유사하게 측정되어 유기 연질 화합물의 함량은 투과도 측면에서는 상관 관계가 없는 것으로 판단된다.
실시예 4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 투과도가 90%를 상회하는 것으로 측정되었다. 즉, 실시예 4에서 굴곡부 및 평탄부 모두에 투과도가 향성되었다. 특히 굴곡부에서의 투과도가 향상된 것을 볼 수 있다.
이는 실시예 4에서는 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속 합지시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 코팅 결함을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질을 향상시켜 이종 조액 접합 코팅층(80)의 투과도가 실시예 3보다 향상되는 것으로 판단된다.
[실험예 6]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 헤이즈 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 광학적 특성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 헤이즈를 분석하였다.
도 12는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 헤이즈를 도시한 그래프이다.
먼저, 실시예 1 내지 3보다 실시예 4가 헤이즈 면에서는 저하되는 것을 알 수 있다. 즉, 하드 코팅 필름(10)은 이종 조액 접합 코팅층(80)에 이형필름(90)이 추가되어 헤이즈 면에서 저하되는 것으로 판단된다. 이하, 도면을 도면을 성명하기로 한다.
도 12를 참조하면, 실시예 1에서 굴곡부는 연질 조액을 사용하지 않고 경질 조액만을 사용하여 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 헤이즈가 평탄부와 유사한 1.5 내지 1.8로 측정되었다.
실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물 20 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 80중량비를 형성되어 헤이즈가 평탄부와 유사하게 1.5 내지 1.7로 측정되었다. 즉, 실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 미량의 유기 연질 화합물로 인해 헤이즈는 굴곡부가 평탄부보다 우수한 것을 볼 수 있다. 환언하면, 무기 경질 화합물만으로 형성된 것보다 유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물이 혼합되었을 경우에 헤이즈 면에서 우수한 것으로 판단된다.
실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 헤이즈가 1.6 내지 1.8로 측정되었다. 그리고 실시예 3은 실시예 1 및 2 보다 평탄부와 굴곡부의 헤이즈 차이가 줄어든 것으로 측정되었다,
즉, 실시예 3에서 굴곡부는 평탄부와 단차가 저하되어 헤이즈가 유사하게 측정된 것으로 판단된다.
실시예 4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 헤이즈가 1.2 내지 1.3으로 측정되었다. 즉, 실시예 4에서 굴곡부 및 평탄부 모두에 헤이즈가 저하되었다. 또한 굴곡부 및 평탄에서의 헤이즈가 유사하게 측정된 것을 볼 수 있다.
이는 실시예 4에서는 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속 합지시킴으로써 이형필름으로 인해 헤이즈 발생확률이 증가된 것으로 판단된다.
[실험예7]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 옐로잉 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 광학적 특성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름(10)의 옐로잉을 분석하였다.
도 13은 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 하드 코팅 필름의 옐로잉을 도시한 그래프이다.
먼저, 실시예1 내지 3보다 실시예 4가 옐로잉 현상이 저하되는 것을 알 수 있다. 즉, 이형필름(90)을 포함하는 하드 코팅 필름(10)은 이형필름(90)으로 인해 옐로잉 현상이 저감되는 것으로 판단된다. 이하, 도면을 도면을 성명하기로 한다.
도 13을 참조하면, 실시예1에서 굴곡부는 연질 조액을 사용하지 않고 경질 조액만을 사용하여 경질 조액의 무기 경질 화합물로 구성되어 옐로잉이 평탄부와 유사한 6 내외로 측정되었다.
실시예 2에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질 화합물 20 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 80중량비를 형성되어 옐로잉이 평탄부와 유사한 6 내외로 측정되었다.
실시예 3에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 옐로잉 6 내외로 측정되었다. 여기서 실시예 3는 실시예 1 및 2보다 유기 연질 화합물의 함량이 증가하여 굴곡부에서 옐로잉이 저하시키는 것으로 판단된다. 그러나 평탄부에서 옐로잉이 유사한 것으로 판단된다. 즉, 무기 경질 화합물보다 유기 연질 화합물은 옐로잉을 저하시키는 것으로 판단된다.
실시예 4에서 굴곡부는 연질 조액에 유기 연질화합물 50 중량비, 나머지 경질 조액에 무기 경질 화합물 50중량비를 형성되어 옐로잉이 3내외로 측정되었다. 즉, 실시예 4에서 굴곡부 및 평탄부 모두에 옐로잉 현상을 저하된 것으로 측정되었다.
이는 실시예 4에서는 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속 합지시킴으로써 이형필름(90)이 이종 조액 접합 코팅층(80)에 산소와의 접촉을 방지하여 옐로잉 현상이 현저히 저하되는 것으로 판단된다.
따라서 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)은 연속 합지 공정으로 이형필름(10)이 이종 조액 접합 코팅층에 산소와의 접촉을 방지하여 코팅 결합을 제어할 수 있고, 균일한 두께를 유지하면서 면질을 향상시켜 옐로잉 특성이 향상될 수 있다.
실험예 8은 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 굴곡성 특성을 확인하기 위해 접었다 피는 동작을 반복시켰다.
[실험예8]
연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름의 굴곡성 분석
본 발명에 따른 하드 코팅 필름(10)의 굴곡성 특성을 확인하기 위해 연질 조액의 유기 연질 화합물의 함량에 따른 하드 코팅 필름(10)을 폴딩시키고 크랙 발생여부를 분석하였다. 여기서 실시예 3 및 실시예 4의 하드 코팅 필름(10)의 곡률 반경을 각각1 mm, 3 mm 및 5 mm로 조정한 후, 각각의 하드 코팅 필름(10)을 반으로 접었다 피는 동작을 5만 회 반복하였으며, 이의 결과를 하기 표 1에 도시하였다.
곡율 반경 반복횟수 실시예3 실시예4
5mm 5만회 Pass pass
3mm 5만회 Pass Pass
1mm 5만회 pass Pass
상기 표 1을 참조하면, 실시예 3 및 실시예 4의 하드 코팅 필름(10)을 반으로 접었다 피는 동작을 5만회 반복하였을 때, 실시예 3 및 4 모두 굴곡 반경과 관계없이 하드 코팅 필름(10)에 크랙이 발생되지 않은 것을 확인하였다.
이와 같이, 본 발명의 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법으로 제조된 하드 코팅 필름(10)은 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터(110)에서 토출될 때의 모세관 상수의 차이가 작을수록 이종 조액 접합 코팅층(80)에서 경질 조액 및 연질 조액 간의 경계부의 단차를 1차적으로 감소시킬 수 있고, 2차적으로 이형필름(90)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 배치시켜도 굴곡성을 유지할 수 있는 것으로 판단된다.
따라서 본 발명의 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법으로 제조된 하드 코팅 필름은 우수한 물성을 나타내는 커버 윈도우를 제조하기에 적합할 수 있다.
이와 같이, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지 시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 접합 경계부의 단차를 물리적으로 제어할 수 있다. 다시 말해, 이종 조액(80a)의 모세관 상수의 차이로 1차적으로 접합 경계부의 단차를 제어하고, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지시킴으로써 접합 경계부의 단차를 2차적으로 제어할 수 있다.
이와 더불어 이형필름(90)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 형성함으로써 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 형성되는 코팅막의 결합을 제어할 수 있다. 구체적으로 이종 조액(80a)의 모세관 상수의 차이로 이종 조액 접합 코팅층(80)을 형성하는 경우, 보이드(void), 딤플(dimple), 스크래치(scratch), 오염(contamination) 등이 발생할 수 있었다. 그러나 이형필름(90)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 형성함으로써 상기한 코팅층의 결함을 제어할 수 있어 이종 조액 접합 코팅층(80)의 면질을 향상시킬 수 있다.
따라서 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 연속으로 합지 시킴으로써 이종 조액 접합 코팅층(80)의 면질을 향상시킬 수 있고, 코팅막 두께의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 롤링 공정를 통해 이종 조액 접합 코팅층(80)의 단차가 제어되어 이종 조액 접합 코팅층(80)의 경계부에서의 굴절율 및 시인성이 개선될 수 있다.
게다가, 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 이형필름(90)을 배치시킴으로써 추후에 이종 조액 접합 코팅층(80) 경화 시, 이형필름(90)이 이종 조액 접합 코팅층(80)의 표면을 산소와 접촉하는 것을 차단하여 옐로잉(yellowing) 발생을 저감시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법으로 제조된 하드 코팅 필름(10)은 모세관 상수의 차이가 제어하여 이종 조액 접합 코팅층(80)에서 경질 조액 및 연질 조액 간의 경계부의 단차를 1차적으로 감소시킬 수 있고, 2차적으로 이형필름(910)을 이종 조액 접합 코팅층(80) 상에 배치시킴으로써 내구성, 굴곡성 및 광특성을 유지하거나 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 하드 코팅 필름
20: 슬롯 다이 코터 노즐의 연질 조액 영역
30: 슬롯 다이 코터 노즐의 경질 조액 영역
40: 제1영역
50: 경계부
63: 제2영역
66: 제3영역
70: 기판
80: 이종 조액 접합 코팅층
90: 이형필름
100: 롤러
110: 슬롯 다이 코터
130: 건조 열선
150: 필름 받침대

Claims (29)

  1. 경질 조액 및 연질 조액을 포함하는 이종 조액 준비 단계;
    상기 경질 조액 및 연질 조액이 슬롯 다이 코터의 각각의 토출구를 통해 동시에 토출되는 이종 조액 토출 단계;
    상기 이종 조액 토출 단계에서 상기 경질 조액 및 연질 조액 간의 모세관 상수(capillary number)의 차이를 제어하여 상기 토출된 경질 조액 및 연질 조액을 기판 상의 각각의 영역에 코팅시켜 이종 조액 접합 코팅층을 형성하는 이종 조액 코팅 단계; 및
    상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계는, 상기 이종 조액 접합 코팅층의 표면을 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 이형필름을 연속 합지시키는 단계는, 상기 기판 또는 상기 이형필름 중 적어도 어느 하나 이상에 롤러를 배치시키는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 롤러는 상부롤러 및 하부 롤러를 구비하며,
    상기 상부롤러 및 하부롤러의 간격은 100μm 내지 500μm 사이로 조절되고,
    상기 기판 또는 상기 이형필름에 2kgf/cm2이하의 가압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 유리, 강화 유리, PET, 아크릴, 폴리에틸렌테레 프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카르보네이트 (polycarbonate;PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide; PI) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES) 및 이들의 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나로 형성되고, 50μm 내지 180μm 두께로 형성되는 투명기판인 것을 특징으로 하는 것을 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 경질 조액은,
    유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물 45 wt% 내지 94 wt%를 포함하고, 상기 유기 연질 화합물 대 상기 무기 경질 화합물의 중량비는 10:90 내지30:70 이고, 광개시제 1 wt% 내지 2 wt% 및 희석제 5 wt% 내지 50 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연질 조액은,
    유기 연질 화합물 및 무기 경질 화합물 45 wt% 내지 94 wt%, 상기 유기 연질 화합물 대 상기 무기 경질 화합물의 중량비는 90:10 내지 50:50이고, 광개시제 1 wt% 내지 2 wt% 및 희석제 5 wt% 내지 50 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  8. 제 6항 또는 7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 연질 화합물은 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  9. 제 6항 또는 7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 경질 화합물은 epoxy-Poss(Polyhedral oligomeric silsesquioxane) 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  10. 제 6항 또는 제 7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 광개시제는 트리페닐설포니움 트리플레이트 염, 트리아릴설포니움 헥사
    플로로포스페이트 염, 다이페닐이오도니움 나이트라이트 염, 다이페닐이오도니움 헥사플로로포스페이트 염 및 트리페닐설포니움 플로로-1-부타네설포네이트 염으로 이루어진 광산 개시제(Photoacid generator, PAGs)군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  11. 제 6항 또는 제 7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 희석제는 탄화수소계 유기용제, 알코올계 유기용제, 알데히드계 유기용제, 케톤계 유기용제, 에테르계 유기용제 또는 에스테르계 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 이형 필름은 폴리에틸렌테레 프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카르보네이트 (polycarbonate;PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide; PI) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES) 및 이들의 혼합물 중 선택되는 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 이형 필름은
    상기 경질, 연질 조액 중 적어도 하나의 접촉면에 불소, 실리콘 및 이들의 혼합물 중 선택된 적어도 어느 하나로 코팅된 것을 특징으로 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 및 이형필름은 50μm 내지 180μm 범위로 배치되는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 모세관 상수는 조액의 유속, 조액의 점도 또는 조액의 표면장력으로 제어되는 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 모세관 상수의 차이는 10 % 이하인 것을 특징으로 하는 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법.
  17. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 경질 조액 및 연질 조액으로 형성되는 이종 조액 접합 코팅층; 및
    상기 이종 조액 접합 코팅층 상에 배치되는 이형필름; 을 포함하되,
    상기 이형필름은 상기 이종 조액 접합 코팅층의 상기 경질 조액의 형성면, 연질 조액의 형성면 및 상기 경질 조액과 연질 조액의 경계면을 평탄면으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 이종 조액 접합 코팅층의 두께는 10μm 내지 100μm 범위로 배치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 기판 및 이형필름의 두께는 50μm 내지 180μm 범위로 배치되는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름의 두께는 60μm 내지 280μm 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 연질 조액은 상기 기판 상의 중심부인 제1영역에 코팅되고, 상기 경질 조액이 상기 제1영역의 양 측부에 인접한 기판 상의 주변부인 제2영역 및 제3영역에 코팅되되,
    상기 제1영역은 하드 코팅 필름의 면적 중에서 2내지 40%의 면적에 배치될 수 있고, 상기 제2영역 및 제3영역은 30내지 49%의 면적에 배치되는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름의 경도는 200MPa 내지 2000MPa인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름의 연필경도는 1H 내지 9H인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  24. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름의 강성은 500MPa 내지 3000MPa인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  25. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름에 550 nm의 광을 조사하였을 경우 투과도는 85 % 내지 95 %인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름의 헤이즈는 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  27. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름의 옐로잉은 1 내지 7인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  28. 제 17항에 있어서,
    상기 하드 코팅 필름은 굴곡반경 5 mm 이하에서 5만 회 굴곡을 가하였을 때 크랙(crack)이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  29. 제 1항의 이종 조액 접합 코팅층 제조 방법으로 제조되는 커버 윈도우.
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