KR20200021200A - 표면 코팅재, 필름, 적층체 및 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
복수의 불소 함유 실리콘 화합물을 포함하고, 상기 각 불소 함유 실리콘 화합물은 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 가수분해성 실란 모이어티 및 상기 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하고 인접한 분자들 사이에서 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기를 포함하는 표면 코팅재, 필름, 적층체 및 표시 장치에 관한 것이다.
Description
표면 코팅재, 필름, 적층체 및 표시 장치에 관한 것이다.
스마트폰 또는 태블릿 PC와 같은 휴대용 전자기기는 다양한 기능을 가진 기능성 층이 적용될 수 있다. 특히 근래 손가락이나 도구를 사용하여 접촉 위치를 인식하는 터치 스크린 패널이 보편화됨에 따라, 터치 스크린 패널의 표면의 슬립성 및 터치감을 개선하기 위하여 표시 패널의 표면에 기능성 층이 적용될 수 있다.
그러나 이러한 기능성 층은 내구성이 약하여 빈번한 접촉에 의해 쉽게 소실 또는 파괴되어 그 기능을 급격하게 잃을 수 있다.
일 구현예는 내구성을 개선할 수 있는 표면 코팅재를 제공한다.
다른 구현예는 내구성을 개선할 수 있는 필름을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 필름을 포함하는 적층체를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 필름 또는 상기 적층체를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 복수의 불소 함유 실리콘 화합물을 포함하고, 상기 각 불소 함유 실리콘 화합물은 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 가수분해성 실란 모이어티 및 상기 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하고 인접한 분자들 사이에서 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기를 포함하는 표면 코팅재를 제공한다.
상기 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기는 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온(zwitterion) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 수소결합성 작용기는 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 양쪽성 이온은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있고, 여기서 Rd 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
PF-(L1)p1-IN-(L2)p2-SiRaRbRc
상기 화학식 1에서,
PF는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티이고,
Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 Ra, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
IN은 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함하는 연결기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 옥시알킬렌기 또는 이들의 조합이고,
p1 및 p2는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1의 PF는 퍼플루오로(폴리)에테르일 수 있다.
상기 화학식 1의 PF는 CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 (n과 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다)로 표현될 수 있다.
상기 화학식 1의 IN은 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 화학식 1의 IN은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있고, 여기서 Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 복수의 불소 함유 실리콘 화합물의 축중합물을 포함하고, 상기 각 불소 함유 실리콘 화합물은 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 가수분해성 실란 모이어티 및 상기 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하고 인접한 분자들 사이에서 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기를 포함하는 필름을 제공한다.
상기 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기는 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 수소결합성 작용기는 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 양쪽성 이온은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있고, 여기서 Rd 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
PF-(L1)p1-IN-(L2)p2-SiRaRbRc
상기 화학식 1에서,
PF는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티이고,
Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 Ra, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
IN은 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함하는 연결기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, C1 내지 C20 옥시알킬렌기 또는 이들의 조합이고,
p1 및 p2는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1의 PF는 퍼플루오로(폴리)에테르일 수 있다.
상기 화학식 1의 PF는 CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 (n과 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다)로 표현될 수 있다.
상기 화학식 1의 IN은 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 화학식 1의 IN은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있고, 여기서 Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 필름은 코팅 필름 또는 증착 필름일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 기재 및 상기 필름을 포함하는 적층체를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 필름 또는 상기 적층체를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
기능성 층의 내구성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 3은 합성예 1에서 얻은 화합물은 FT-IR 그래프이고,
도 4는 합성예 2에서 얻은 화합물은 FT-IR 그래프이다.
도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 3은 합성예 1에서 얻은 화합물은 FT-IR 그래프이고,
도 4는 합성예 2에서 얻은 화합물은 FT-IR 그래프이다.
이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S, Se, Te, Si 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 4개 함유한 것을 의미한다.
이하에서 ‘조합’이란 둘 이상의 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.
이하 일 구현예에 따른 표면 코팅재를 설명한다.
일 구현예에 따른 표면 코팅재는 복수의 불소 함유 실리콘 화합물을 포함한다. 복수의 불소 함유 실리콘 화합물은 모노머, 올리고머 및/또는 중합체일 수 있다.
각 불소 함유 실리콘 화합물은 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티 및 가수분해성 실란 모이어티를 각각 말단에 가질 수 있으며, 이에 따라 양 말단의 표면 에너지 차이에 의해 복수의 불소 함유 실리콘 화합물은 일 방향으로 정렬되어 있을 수 있다.
각 불소 함유 실리콘 화합물은 일단에 위치하는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 타단에 위치하는 가수분해성 실란 모이어티, 그리고 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하는 연결기를 포함할 수 있다.
불소 함유 (폴리)에테르 모이어티는 예컨대 적어도 하나의 불소를 가진 (폴리)에테르일 수 있으며, 예컨대 퍼플루오로(폴리)에테르일 수 있다. 불소 함유 (폴리)에테로 모이어티는 예컨대 CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 (n과 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다)로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가수분해성 실란 모이어티는 적어도 하나의 가수분해성 작용기로 치환된 실란일 수 있으며, 예컨대 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기로 치환된 실란일 수 있다. 가수분해성 실란 모이어티는 코팅 또는 증착시 가수분해 및/또는 축중합 반응에 의해 기재 또는 하부막에 결합될 수 있다.
연결기는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치할 수 있으며, 인접한 분자들과 비공유성 상호작용(non-covalent interaction)을 형성할 수 있다. 비공유성 상호작용은 공유 결합이 아닌 결합으로, 예컨대 수소 결합(hydrogen bond) 및/또는 이온 결합(ionic bond)일 수 있다.
수소 결합을 형성할 수 있는 연결기는 예컨대 질소, 산소 및/또는 황과 같은 헤테로 원자를 가질 수 있으며, 예컨대 -C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합(여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이온 결합을 형성할 수 있는 연결기는 예컨대 양쪽성 이온(Zwitterion)을 포함할 수 있으며, 예컨대 양이온과 음이온을 포함할 수 있다. 양이온은 예컨대 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + (Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다)로부터 선택될 수 있으며, 음이온은 예컨대 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2-로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 불소 함유 실리콘 화합물의 연결기에 포함된 양이온과 음이온은 각각 인접한 불소 함유 실리콘 화합물의 연결기에 포함된 음이온과 양이온에 이온 결합될 수 있다.
일 예로, 연결기는 이온 결합을 형성할 수 있는 연결기일 수 있다.
일 예로, 연결기는 수소 결합을 형성할 수 있는 연결기일 수 있다.
일 예로, 연결기는 수소 결합 및 이온 결합을 형성할 수 있는 연결기일 수 있다.
일 예로, 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
PF-(L1)p1-IN-(L2)p2-SiRaRbRc
상기 화학식 1에서,
PF는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티이고,
Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 Ra, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
IN은 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함하는 연결기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 옥시알킬렌기 또는 이들의 조합이고,
p1 및 p2는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
일 예로, PF는 예컨대 퍼플루오로(폴리)에테르일 수 있고 예컨대 CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 (n과 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다)로 표현될 수 있다.
일 예로, Ra, Rb 및 Rc 중 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기일 수 있다.
일 예로, Ra, Rb 및 Rc 중 둘은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기일 수 있다.
일 예로, Ra, Rb 및 Rc는 각각 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기일 수 있다.
일 예로, IN은 수소 결합성 작용기일 수 있고, 예컨대 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합(여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다)일 수 있다.
일 예로, IN은 양쪽성 이온일 수 있고, 예컨대 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + (Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다)로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있다.
일 예로, IN은 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온을 포함할 수 있으며, 예컨대 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합(여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이다)과 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + (Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다)로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있다.
일 예로, L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸렌기, 치환 또는 비치환된 에틸렌기, 치환 또는 비치환된 프로필렌기, 치환 또는 비치환된 부틸렌기, 치환 또는 비치환된 펜틸렌기, 치환 또는 비치환된 헥실렌기, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 치환 또는 비치환된 옥시메틸렌기, 치환 또는 비치환된 옥시에틸렌기, 치환 또는 비치환된 옥시프로필렌기 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 예로, 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1A로 표현될 수 있다.
[화학식 1A]
CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 -(CqH2qOCqH2q)p1-IN-(CrH2r)p2 -SiRaRbRc
상기 화학식 1A에서,
IN, Ra, Rb, Rc, n, m, p1 및 p2는 각각 전술한 바와 같고,
q 및 r은 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이다.
일 예로, 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1A-1로 표현될 수 있다.
[화학식 1A-1]
CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 -(CqH2qOCqH2q)p1-C(=O)NH-(CrH2r)p2 -SiRaRbRc
상기 화학식 1A-1에서, Ra, Rb, Rc, n, m, p1, p2, q 및 r은 각각 전술한 바와 같다.
일 예로, 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1A-2로 표현될 수 있다.
[화학식 1A-2]
CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 -(CqH2qOCqH2q)p1-C(=O)O- +NH3-(CrH2r)p2 -SiRaRbRc
상기 화학식 1A-2에서, Ra, Rb, Rc, n, m, p1, p2, q 및 r은 각각 전술한 바와 같다.
불소 함유 실리콘 화합물의 분자량은 약 1,000Da 내지 10,000Da일 수 있다.
일 구현예에 따른 표면 코팅재는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 가수분해성 실란 모이어티 사이에 인접한 분자들과 비공유성 상호작용을 형성할 수 있는 연결기를 포함하는 복수의 불소 함유 실리콘 화합물을 포함함으로써 인접한 분자 사슬 간의 상호작용(inter-chain interaction)을 강건하게 유지하여 빈번한 마찰로 인한 복수의 불소 함유 실리콘 화합물의 결합 손상 및/또는 파괴를 줄이거나 방지할 수 있다. 이에 따라 표면 코팅재가 빈번한 마찰에 의해 쉽게 마모되는 것을 방지하고 내구성을 강화할 수 있다.
전술한 표면 코팅재는 용액 공정에 의한 코팅 또는 건식 공정에 의한 증착에 의해 필름으로 형성될 수 있다. 따라서 필름은 코팅 필름 또는 증착 필름일 수 있다. 코팅 필름은 용매에 전술한 표면 코팅재를 용해 또는 분산시킨 용액을 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 인쇄 또는 침지에 의해 코팅하고 건조하여 얻을 수 있다. 증착 필름은 예컨대 열 증착, 진공 증착 또는 화학 기상 증착에 의해 얻을 수 있다.
필름은 기재 위에 형성될 수 있으며, 기재는 예컨대 유리판, 금속판 또는 고분자 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
필름은 전술한 복수의 불소 함유 실리콘 화합물의 축중합물을 포함할 수 있으며, 각 불소 함유 실리콘 화합물은 전술한 바와 같이 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 가수분해성 실란 모이어티 및 상기 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하고 인접한 분자들 사이에서 비공유성 상호작용을 형성할 수 있는 연결기를 포함할 수 있다.
이때 불소 함유 실리콘 화합물의 가수분해성 실란 모이어티가 기재 측에 결합되고 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티가 표면(공기) 측에 배열되는 구조일 수 있다. 복수의 불소 함유 실리콘 화합물은 기재에 대하여 실질적으로 수직 방향을 따라 배열되어 있을 수 있다.
필름은 표면에 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티를 가짐으로써 높은 접촉각(contact angle)을 가질 수 있다. 이에 따라 양호한 슬립성 및 발수성을 가질 수 있다. 필름은 예컨대 약 100도 이상의 접촉각을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 105도 이상, 예컨대 110도 이상, 예컨대 112도 이상의 접촉각을 가질 수 있다. 여기서 접촉각은 세실 드롭 기술(Sessile drop technique)로 측정된 것일 수 있다. 접촉각 측정시 사용된 액체로는 물일 수 있으며, 측정장비는 Drop shape analyzer (DSA100, KRUSS, Germany)를 사용하여 일정량 (~3ul)의 물을 필름의 표면 위에 떨어뜨린 후 접촉각을 측정할 수 있다.
필름은 빈번한 마찰 후에도 높은 접촉각을 유지할 수 있다. 필름의 내구성은 복수의 마찰 후의 접촉각 변화로 확인할 수 있다. 예컨대 필름은 1kg 하중의 지우개 마모 테스트(5000회) 후 접촉각 변화가 약 20도 이하일 수 있으며 약 18도 이하일 수 있으며 약 15도 이하일 수 있으며 약 12도 이하일 수 있으며 약 10도 이하일 수 있다. 예컨대 필름은 1kg 하중의 지우개 마모 테스트 후에도 약 100도 이상의 접촉각을 가질 수 있다.
기재와 필름은 적층체를 형성할 수 있다.
적층체는 기재와 필름 사이에 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
적층체는 투명 필름일 수 있으며 예컨대 투명 플렉서블 필름일 수 있다.
일 예로, 필름 또는 적층체는 표시 패널 위에 부착될 수 있으며, 이때 표시 패널과 필름 또는 적층체는 직접 결합되거나 점착제를 개재하여 결합될 수 있다. 표시 패널은 예컨대 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필름 또는 적층체는 관찰자 측에 배치될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(50) 및 기능성 필름(10A)을 포함한다.
표시 패널(50)은 예컨대 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있으며, 예컨대 벤더블 표시 패널, 폴더블 표시 패널 또는 롤러블 표시 패널일 수 있다.
기능성 필름(10A)은 전술한 필름 또는 적층체를 포함할 수 있으며, 관찰자 측에 배치될 수 있다. 표시 패널(50)과 기능성 필름(10A) 사이에는 추가적으로 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일 층 또는 복수 층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명접착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 표시 장치(200)는 표시 패널(50), 기능성 필름(10A), 그리고 표시 패널(50)과 기능성 필름(10A) 사이에 위치하는 터치 스크린 패널(70)을 포함한다.
표시 패널(50)은 예컨대 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있으며, 예컨대 벤더블 표시 패널, 폴더블 표시 패널 또는 롤러블 표시 패널일 수 있다.
기능성 필름(10A)은 전술한 필름 또는 적층체를 포함할 수 있으며, 관찰자 측에 배치될 수 있다.
터치 스크린 패널(70)은 기능성 필름(10A)과 표시 패널(50)에 각각 인접하게 배치되어 기능성 필름(10A)을 통해 사람의 손 또는 물체가 터치되면 터치 위치 및 위치 변화를 인식하고 터치 신호를 출력할 수 있다. 구동 모듈(도시하지 않음)은 출력된 터치 신호로부터 터치 지점의 위치를 확인하고 확인된 터치 지점의 위치에 표시된 아이콘을 확인하며 확인된 아이콘에 대응하는 기능을 수행하도록 제어할 수 있고 기능의 수행 결과는 표시 패널(50)에 표시될 수 있다.
터치 스크린 패널(70)과 기능성 필름(10A) 사이에는 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명접착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
터치 스크린 패널(70)과 표시 패널(50) 사이에는 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명접착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
전술한 필름 또는 적층체를 포함한 기능성 필름(10A)은 표시 장치를 포함한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있으며, 예컨대 스마트폰, 태블릿 PC, 카메라, 터치스크린 패널 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예
합성예
1
[반응식 1]
Novec-7200 용매(3M 사)에 퍼플루오로폴리에테르 메틸에스테르(Mw: 3500 내지 4000Da) 1당량에 아미노프로필 트리메톡시실란 1.5당량을 넣고 24시간 동안 실온에서 교반한다. 이어서 회전펌프(rotatory pump)로 미반응물을 제거한 후 Novec-7200 용매로 생성물을 3회 세정하여 화학식 1A-1a로 표현되는 화합물(Mw: 4000)을 얻는다.
도 3은 합성예 1에서 얻은 화합물은 FT-IR 그래프이다.
합성예
2
[반응식 2]
Novec-7200 용매(3M 사)에 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산(Mw: 3500 내지 4000Da) 1당량에 아미노프로필 트리메톡시실란 1.5당량을 넣고 24시간 동안 실온에서 교반한다. 이어서 회전펌프로 미반응물을 제거한 후 Novec-7200 용매로 생성물을 3회 세정하여 화학식 1A-2a로 표현되는 화합물(Mw: 4000)을 얻는다.
도 4는 합성예 2에서 얻은 화합물은 FT-IR 그래프이다.
실시예
실시예
1
Novec-7200 용매(3M 사)에 합성예 1에서 얻은 화합물을 20중량% 농도로 넣고 혼합하여 조성물을 제조한다. 이어서 20nm 두께의 SiO2가 열증착되어 있는 유리 기판 위에 상기 조성물을 진공 증착하여 10nm 두께의 필름을 제조한다.
실시예
2
합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 2에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조한다.
비교예
1
합성예 1에서 얻은 화합물 대신 하기 화학식 A로 표현되는 화합물(Daikin 사)를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조한다.
[화학식 A]
평가
평가 I
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 필름의 내구성을 평가한다.
필름의 내구성은 마찰에 의한 접촉각 변화에 의해 평가한다.
초기 접촉각은 Sessile drop technique 방법으로 평가하고 Drop shape analyzer(DSA100, KRUSS, Germany)를 사용하여 물을 필름 위에 떨어뜨린 후 초기 접촉각을 측정한다. 이어서 1kg 하중의 6mm 폭의 폴리우레탄 고무지우개를 사용하여 5000회 러빙한 후 상기와 같은 방법으로 접촉각을 측정한다.
그 결과는 표 1과 같다.
| 초기 접촉각(도) | 5000회 지우개 러빙 후 접촉각(도) | 접촉각 변화(도) | |
| 실시예 1 | 118.5 | 116.2 | -2.3 |
| 실시예 2 | 113.1 | 103.4 | -9.7 |
| 비교예 1 | 118.1 | 97 | -21.1 |
표 1을 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 필름은 비교예 1에 따른 필름과 비교하여 접촉각 변화가 작은 것을 확인할 수 있으며 이로부터 실시예 1, 2에 따른 필름은 비교예 1에 따른 필름과 비교하여 마찰에 대한 내구성이 양호한 것을 확인할 수 있다.
평가 II
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 필름의 기계적 강도를 평가한다.
기계적 강도는 분자 다이내믹(molecular dynamic) 계산(프로그램: LAMMPS/IFF)을 통한 인장 강도(tensile strength) 및 최대 견인력(max. pulling force)으로부터 확인한다.
그 결과는 표 2와 같다.
| Pulling Strength @ strain=1.0MPa | Pulling force (kcal/mole/A3) | |
| 실시예 1 | 450 ~ 650 | - |
| 실시예 2 | 360 ~ 600 | 0.11 |
| 비교예 1 | 150 ~ 350 | 0.09 |
표 2를 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 필름은 비교예 1에 따른 필름과 비교하여 기계적 강도가 큰 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10A: 기능성 층
50: 표시 패널
70: 터치 스크린 패널
100, 200: 표시 장치
50: 표시 패널
70: 터치 스크린 패널
100, 200: 표시 장치
Claims (20)
- 복수의 불소 함유 실리콘 화합물을 포함하고,
상기 각 불소 함유 실리콘 화합물은 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 가수분해성 실란 모이어티 및 상기 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하고 인접한 분자들 사이에서 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기를 포함하는 표면 코팅재.
- 제1항에서,
상기 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기는 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온(zwitterion) 중 적어도 하나를 포함하는 표면 코팅재.
- 제2항에서,
상기 수소결합성 작용기는 -C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 양쪽성 이온은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함하고,
여기서 Rd 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합인
표면 코팅재.
- 제1항에서,
상기 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 표면 코팅재:
[화학식 1]
PF-(L1)p1-IN-(L2)p2-SiRaRbRc
상기 화학식 1에서,
PF는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티이고,
Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 Ra, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
IN은 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함하는 연결기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 옥시알킬렌기 또는 이들의 조합이고,
p1 및 p2는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
- 제4항에서,
상기 화학식 1의 PF는 퍼플루오로(폴리)에테르인 표면 코팅재.
- 제4항에서,
상기 화학식 1의 PF는 CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 (n과 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다)로 표현되는 표면 코팅재.
- 제4항에서,
상기 화학식 1의 IN은 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함하고, 여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합인 표면 코팅재.
- 제4항에서,
상기 화학식 1의 IN은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함하고, 여기서 Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합인 표면 코팅재.
- 복수의 불소 함유 실리콘 화합물의 축중합물을 포함하고,
상기 각 불소 함유 실리콘 화합물은 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티, 가수분해성 실란 모이어티 및 상기 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티와 상기 가수분해성 실란 모이어티 사이에 위치하고 인접한 분자들 사이에서 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기를 포함하는 필름.
- 제9항에서,
상기 비공유성 상호작용을 형성하는 연결기는 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함하는 필름.
- 제10항에서,
상기 수소결합성 작용기는 -C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 양쪽성 이온은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함하고,
여기서 Rd 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합인 필름.
- 제9항에서,
상기 불소 함유 실리콘 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 필름:
[화학식 1]
PF-(L1)p1-IN-(L2)p2-SiRaRbRc
상기 화학식 1에서,
PF는 불소 함유 (폴리)에테르 모이어티이고,
Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 Ra, Rb 및 Rc 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
IN은 수소결합성 작용기와 양쪽성 이온 중 적어도 하나를 포함하는 연결기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, C1 내지 C10 옥시알킬렌 또는 이들의 조합이고,
p1 및 p2는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
- 제12항에서,
상기 화학식 1의 PF는 퍼플루오로(폴리)에테르인 필름.
- 제12항에서,
상기 화학식 1의 PF는 CF3O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2 (n과 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다)로 표현되는 필름.
- 제12항에서,
상기 화학식 1의 IN은 C(=O)NRd, OC(=O)NRe, OC(=O)NRfS(=O), OC(=O)NRgS(=O)O 또는 이들의 조합을 포함하고, 여기서 Rd 내지 Rg는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합인 필름.
- 제12항에서,
상기 화학식 1의 IN은 NH3 +, NH2Rh + 및 NHRiRj + 로부터 선택되는 양이온과 CO-, C(=O)O-, OC(=O)-, SO3 - 및 PO3 2- 로부터 선택되는 음이온을 포함하고, 여기서 Rh 내지 Rj는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합인 필름.
- 제9항에서,
상기 필름은 코팅 필름 또는 증착 필름인 필름.
- 기재, 그리고
제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 필름
을 포함하는 적층체.
- 제9항에 따른 필름을 포함하는 표시 장치.
- 제18항에 따른 적층체를 포함하는 표시 장치.
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