KR20220109423A - 커버 윈도우 어셈블리, 관련 물품 및 방법 - Google Patents

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KR20220109423A
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KR
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energy
cover window
disposed
dissipating
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KR1020227021700A
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레오폴도 알레잔드로 카바잘
마크 알란 라몬티아
모빈 야야자데파르
아레프 사마디도오키
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듀폰 일렉트로닉스, 인크.
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Abstract

본 발명은 다양한 물품을 위한 중합체 재료 및 무기 재료의 다층 필름을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리, 및 관련 물품 및 방법에 관한 것이다. 커버 윈도우 어셈블리는 디스플레이 장치, 특히 플렉서블 디스플레이 장치를 포함하는 물품에 대한 변형 및 충격 손상에 대해 높은 저항성을 나타낸다.

Description

커버 윈도우 어셈블리, 관련 물품 및 방법
본 발명은 다양한 물품을 위한 중합체 재료 및 무기 재료의 다층 필름을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리, 및 관련 물품 및 방법에 관한 것이다. 커버 윈도우 어셈블리는 디스플레이 장치, 특히 플렉서블 디스플레이 장치를 포함하는 물품에 대한 변형, 및 표면 및 충격 손상에 대해 높은 저항성을 나타낸다.
물품의 사용 동안 손상으로부터 물품을 보호하기 위해 물품 표면에 다층 중합체 필름이 적용된다. 소비자 전자 장치의 광범위한 사용이 급증함에 따라 다층 중합체 필름의 적용이 점점 더 바람직해지고 있다. 소비자 전자 장치에는 휴대 전화, PDA, 데스크탑, 랩탑 및 노트북 컴퓨터, LCD 및 플라즈마 텔레비전이 포함된다.
모바일 장치 등의 다양한 전자 장치에 사용되는 디스플레이는 보통 보호, 예컨대 스크래치, 지문, 충격으로 인한 손상 등에 대한 보호를 위한 커버 윈도우를 갖는다. 이러한 커버 윈도우는 광학적으로 투명한 필름이며, 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여 디스플레이 기재(substrate)에 부착된다.
플렉서블 디스플레이 장치 분야의 통상적인 지식에 따르면, 장치의 보호 수준을 높이기 위해 점점 더 경질인 커버 윈도우가 필요하다. 또한, 이러한 통상적인 지식에 따르면, 플렉서블 디스플레이 장치는 상대적으로 연성이고 가요성이 있어야 한다. 경도가 증가하고 원하는 가요성을 갖는 커버 윈도우에도 불구하고, 디스플레이의 손상은, 특히 모바일 디스플레이 분야에서 중요한 문제로 남아있다. 부상하고 있는 플렉서블 디스플레이 분야는, 스크래치, 지문, 충격으로 인한 손상 등에 대한 보호를 제공하는 것 외에도, 디스플레이가 접힐 수 있어야 하기 때문에 훨씬 더 큰 관심을 불러일으키고 있다. 플렉서블 디스플레이는 커버 윈도우의 두께와 강성을 크게 줄여야 하지만 굽힘 가능성/가요성을 특징으로 한다. 또한, 디스플레이 제조업체는 디스플레이 장치의 커버 윈도우 아래의 민감한 전자 부품을 보호하는 데 사용될 수 있는 효과적인 내충격성 재료를 지속적으로 찾고 있다. 특히 플렉서블 디스플레이 분야에서, 디스플레이 터치 스크린에 대한 개선된 보호를 제공하는 새로운 커버 윈도우, 및 방법에 대한 요구가 당업계에 여전히 존재한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 다음의 약어는 다음과 같은 의미를 갖는다: ℃ = 섭씨 도; g = 그램; nm = 나노미터; μm = 미크론 = 마이크로미터; mm = 밀리미터; sec. = 초; 및 min. = 분. 달리 언급되지 않는 한, 모든 양은 중량%("wt%")이고 모든 비율은 몰비이다. 모든 수치 범위는 이러한 수치 범위의 합이 100%로 제한되는 것이 명확한 경우를 제외하고는 포괄적이고 임의의 순서로 조합될 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 중합체 및 올리고머의 분자량은 g/mol 또는 달톤의 단위를 갖는 중량 평균 분자량("Mw")이며, 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 폴리스티렌 표준물질과 비교하여 측정된다.
단수의 표현은 문맥상 명확히 달리 나타내지 않는 한, 단수 및 복수를 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 관련 항목 중 하나 이상의 임의의 모든 조합을 포함한다. "경화성"은 사용 조건에서 경화될 수 있는 임의의 재료를 지칭한다. 용어 "필름" 및 "층"은 본 명세서 전체에 걸쳐 상호교환 가능하게 사용된다. 층은 하나의 층일 수 있거나, 또는 동일한 물리적 특성을 갖지만 상이한 중합체 조성을 갖는 복수의 층일 수 있다. 용어 "(메트)아크릴레이트"는 "메타크릴레이트", "아크릴레이트", 및 이들의 조합 중 어느 하나를 의미한다. 용어 "중합체"는 반복 단량체 단위로 구성된 분자를 지칭한다. 용어 "공중합체"는 중합 단위로서의 둘 이상의 상이한 단량체로 구성된 중합체를 지칭하며, 삼원공중합체, 사원공중합체 등을 포함한다. 본 발명에서 중합체 및 공중합체는 유기 및/또는 무기 첨가제를 함유할 수 있다.
다양한 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 부분을 설명하기 위해 제1, 제2, 제3 등의 용어가 본원에 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 부분은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것이 이해될 것이다. 이들 용어는 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층, 및/또는 섹션을 다른 요소, 구성요소, 영역, 층, 및/또는 섹션과 구별하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 제1 요소, 구성요소, 영역, 층, 및/또는 섹션은 본 발명의 교시에서 벗어나지 않으면서 제2 요소, 구성요소, 영역, 층, 및/또는 섹션으로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, 용어 "상부"와 "하부"는 서로에 대한 관계일 뿐이다. 요소, 구성요소, 층 등이 반전되는 경우, 반전되기 전의 "하단"은 반전된 후의 "상단"이 될 것이고, 그 반대의 경우도 마찬가지임이 이해될 것이다. 어느 요소가 다른 요소 "상에" 있거나 "상에 배치"되는 것으로 언급되는 경우, 이는 대상 부분 상에 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이지 본질적으로 중력 방향에 기초하여 대상 부분의 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니며, 그 요소는 다른 요소 바로 위에 있을 수 있거나, 이들 사이에 개재 요소가 존재할 수 있다. 이에 반해, 어느 요소가 다른 요소 "바로 위에" 있거나 "바로 위에 배치"되는 것으로 언급되는 경우, 개재 요소는 존재하지 않는다.
또한, 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션이 두 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들 사이에 있는 것으로 언급되는 경우, 두 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 세션들 사이에 오직 해당 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션만 존재하거나, 또는 하나 이상의 개재 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션이 또한 존재할 수 있음이 또한 이해될 것이다.
용어 "가요성", "접힌", "접힘", "접을 수 있는", "굽힌", "구부리는" 및 "구부릴 수 있는"은 물체가 휘거나, 접히거나, 구부러지거나, 말리거나, 비뚤어지거나, 만곡됨을 의미하며; 본 명세서 전체에 걸쳐 상호교환적으로 사용된다. 용어 '인폴딩', '내측 접힘' 또는 '내향 접힘'은 상이한 영역의 디스플레이 표면들이 서로 마주보도록 접힌 형태를 지칭한다. 용어 '아웃폴딩", "외측 접힘", 또는 "외향 접힘"은 상이한 영역의 디스플레이 표면들이 밖을 향해 배향되도록 접힌 형태를 지칭한다.
"투명 층"은, 가시광선 스펙트럼(약 380 내지 약 750 나노미터의 파장)을 포함하는, 약 350 내지 약 1,600 나노미터의 파장을 갖는 광 스펙트럼의 적어도 일부에 걸쳐 기재의 표면의 적어도 일부에 걸쳐 높은 광 투과율(전형적으로 90% 초과)을 갖는 층을 지칭한다.
용어 "항복 응력"은 ASTM D638-14에 정의되어 있다. 본원에 명시된 항복 응력은 0.2%의 오프셋 값을 사용하여 ASTM D638-14의 방법에 따라 결정된다.
본 발명은 중합체 재료 및 무기 재료의 하나 이상의 다층 필름을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리를 제공한다. 중합체 재료 및/또는 무기 재료의 층은 에너지-분산 층, 탄성중합체 층, 구조 층, 하드 코트 층, 산화물 층 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 커버 윈도우 어셈블리의 기계적 특성을 향상시키기 위해 임의의 2개의 층 사이에 접착제 층이 사용될 수 있다. 커버 윈도우 어셈블리의 모든 층은 투명 층이다.
에너지-분산 층은 탄성 모듈러스가 0.05 GPa 초과, 또는 0.5 GPa 초과, 또는 2.0 GPa 초과일 수 있고; 항복 응력이 110 MPa 미만, 또는 80 MPa 미만, 또는 40 MPa 미만일 수 있다. 에너지-분산 층의 두께는 10 내지 400 μm, 또는 25 내지 400 μm, 또는 25 내지 350 μm, 또는 25 내지 300 μm, 또는 25 내지 250 μm의 범위일 수 있다. 에너지-분산 층으로서 사용될 수 있는 중합체 재료는, 재료가 전술한 바와 같은 물리적 특성을 충족시키기만 한다면 특별히 제한되지 않는다. 에너지-분산 층으로서 사용되는 중합체 재료의 예에는 폴리이미드, 폴리이미드-폴리아미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 환형 올레핀 공중합체, 폴리에스테르-이미드, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리우레탄-(메트)아크릴레이트, 또는 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
일 실시 형태에서, 에너지-분산 층은 (a) 하나 이상의 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머; (b) 하나 이상의 모노- 또는 디-(메트)아크릴레이트; (c) 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 모이어티를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 가교결합제; 및 (d) 하나 이상의 광개시제를 포함하는 경화성 조성물을 포함할 수 있다. 이어서 상기 조성물을 중합 및 경화시켜 에너지-분산 층을 수득할 수 있다. 그러한 조성물 및 생성되는 에너지-분산 층은 미국 특허 출원 제16/909,067호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
탄성중합체 층은 탄성 모듈러스가 1 내지 50 MPa, 또는 1 내지 30 MPa, 또는 1 내지 20 MPa, 또는 1 내지 10 MPa일 수 있고; 푸아송 비(Poisson's ratio)가 0.4 이상, 또는 0.46 이상, 또는 0.48 이상일 수 있다. 탄성중합체 층은 두께가 1 내지 600 μm, 또는 3 내지 600 μm, 또는 5 내지 600 μm, 또는 10 내지 600 μm, 또는 15 내지 600 μm, 또는 20 내지 600 μm, 또는 25 내지 600 μm, 또는 25 내지 550 μm, 또는 25 내지 500 μm, 또는 25 내지 450 μm, 또는 25 내지 400 μm일 수 있다. 탄성중합체 층으로서 사용될 수 있는 중합체 재료는, 재료가 전술한 바와 같은 물리적 특성을 충족시키기만 한다면 특별히 제한되지 않는다. 탄성중합체 층으로서 사용되는 중합체 재료의 예에는 실리콘, 폴리우레탄, 폴리우레탄 아크릴레이트, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 중합체, 폴리에테르 블록 아미드(PEBA), 폴리아크릴산, 플루오로실리콘, 폴리비닐 알코올, 폴리에테르이미드, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트, 폴리카르보네이트-우레탄(메트)아크릴레이트(PCUA), 또는 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
구조 층은 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상, 또는 4 GPa 이상, 또는 6 GPa 이상일 수 있다. 구조 층은 두께가 10 내지 150 μm, 또는 10 내지 120 μm, 또는 10 내지 100 μm, 또는 20 내지 80 μm, 또는 25 내지 80 μm, 또는 30 내지 70 μm, 또는 40 내지 60 μm일 수 있다. 구조 층으로서 사용될 수 있는 중합체 재료는, 재료가 전술한 바와 같은 물리적 특성을 충족시키기만 한다면 특별히 제한되지 않는다. 구조 층으로서 사용될 수 있는 중합체 재료의 예에는 폴리이미드, 폴리이미드-폴리아미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르케톤, 환형 올레핀 공중합체, 폴리에스테르이미드, 폴리카르보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 또는 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
일 실시 형태에서, 구조 층은 폴리이미드 필름일 수 있다. 폴리이미드 필름은, 용매 중에서 이무수물과 디아민을 중합하여 폴리아믹산 용액을 수득하고, 폴리아믹산 용액을 이미드화하여 실질적으로 이미드화된 용액을 형성하고, 이미드화된 용액을 캐스팅함으로써 제조될 수 있다. 이무수물은 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(BPDA), 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물(6FDA), 시클로부탄-1,2,3,4-테트라카르복실산 이무수물(CBDA), 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 지환족 이무수물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 디아민은 플루오르화 방향족 디아민, 예컨대 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노 비페닐(TFMB)일 수 있다. 디아민은 또한 1,2-디아미노에탄, 1,6-디아미노헥산, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸, 1,16-헥사데카메틸렌디아민, 1,3-비스(3-아미노프로필)-테트라메틸디실록산, 이소포론디아민, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 지방족 아민일 수 있다. 폴리이미드 필름 및 제조는 미국 특허 출원 제16/912,654호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
또 다른 실시 형태에서, 구조 층은 폴리아미드-이미드 필름일 수 있다. 폴리아미드-이미드 필름은 방향족 이무수물, 방향족 디아민 및 방향족 디카르보닐 화합물로부터 유도된 공중합체를 포함한다. 방향족 이무수물은 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(BPDA), 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물(6FDA), 시클로부탄-1,2,3,4-테트라카르복실산 이무수물(CBDA), 시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물(CPDA), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 방향족 디아민은 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TFDB)과 같은 플루오르화 방향족 디아민일 수 있다. 방향족 디카르보닐 화합물은 p-테레프탈로일 클로라이드(TPC), 테레프탈산, 이소-프탈로일 디클로라이드, 및 4,4'벤조일 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 폴리아미드-이미드 필름 및 제조는 미국 특허 제9,018,343호 및 제9,580,555호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
하드 코트 층은 유기 재료, 무기 재료, 유기/무기 하이브리드 재료, 또는 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 유기 재료의 예에는 에폭시-실록산 수지, 실리콘, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리우레탄-(메트)아크릴레이트, 폴리우레탄, 에폭시, 및 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 무기 재료에는 실리카, 알루미나, 또는 지르코니아가 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 유기/무기 하이브리드 재료는 폴리실세스퀴옥산일 수 있다
일 실시 형태에서, 하드 코트 층은 에폭시-실록산 올리고머, 평균 직경이 50 내지 250 nm인 유기 입자, 및 하나 이상의 에폭시 또는 옥세탄 모이어티를 갖는 반응성 담체를 함유하는 하드 코팅 조성물로부터 생성될 수 있다. 조성물 및 생성되는 하드 코트 층은 미국 특허 출원 공개 제2019/0185710호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
또 다른 실시 형태에서, 하드 코트 층은 실리카 또는 금속 산화물의 나노 입자를 갖는 실록산 올리고머 또는 실록산 올리고머를 포함하는 하드 코팅 조성물로부터 생성될 수 있다. 조성물 및 하드 코트 층은 미국 특허 출원 공개 제2017/0369654호 및 제2019/0185633호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
또 다른 실시 형태에서, 하드 코트 층은 자외선 경화성 아크릴 조성물로부터 제조된 폴리우레탄-(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 조성물은 지방족 3작용성, 4작용성, 또는 5작용성 (메트)아크릴레이트 단량체, 이소시아누레이트 기를 함유하는 아크릴레이트 단량체, 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머 및 UV 라디칼 개시제를 포함할 수 있다. 조성물 및 하드 코트 층은 미국 특허 출원 공개 제2019/0185602호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
일부 실시 형태에서, 하나의 하드 코트 층은 적어도 2개의 하드 코트 층을 포함할 수 있다. 하드 코트 층은 두께가 0.1 내지 200 μm, 또는 0.5 내지 150 μm, 또는 1 내지 100 μm, 또는 1 내지 50 μm, 또는 1 내지 30 μm, 또는 1 내지 20 μm, 또는 1 내지 10 μm, 또는 1 내지 6 μm, 또는 2 내지 50 μm, 또는 3 내지 50 μm, 또는 3 내지 30 μm, 또는 3 내지 15 μm, 또는 5 내지 50 μm, 또는 5 내지 25 μm, 또는 10 내지 50 μm, 또는 10 내지 35 μm, 또는 15 내지 50 μm, 또는 15 내지 30 μm일 수 있다.
하드 코트 층은 높은 모듈러스 및 경도를 가질 수 있다. 하드 코트 층은 연필 경도가 2H 이상, 또는 3H 이상, 또는 4H 이상, 또는 5H 이상, 또는 6H 이상, 또는 7H 이상, 또는 8H 이상, 또는 9H 이상일 수 있다. 연필 경도는 유리 상에 배치된 하드 코트 층을 사용하여 측정된다. 하드 코트 층은 나노인덴테이션 모듈러스(nanoindentation modulus)가 3GPa 이상, 또는 4 GPa 이상, 또는 8 GPa 이상이다.
산화물 층은 산화규소, 산탄화규소, 질화규소, 탄화규소, 산화알루미늄, 산화인듐주석, 인듐 도핑된 산화아연, 산화아연, 산화인듐, 산화주석, 알루미늄 도핑된 산화아연, 산화마그네슘인듐, 산화니켈텅스텐, 이산화티타늄, 산화탄탈럼, 산화니오븀, 산화몰리브덴, 산화철, 산화크롬, 산화인듐갈륨, 산화갈륨인듐아연, 탄소, 또는 이들의 조합을 포함하는 반도체 무기 화합물일 수 있다. 산화물 층은 두께가 0.1 μm 이상, 0.2 μm 이상, 또는 0.5 μm 이상, 또는 1.0 μm 이상일 수 있다.
접착제 층은 광학적으로 투명한 접착제(OCA), 광학 투명 수지(OCR), 감압 접착제(PSA) 등을 포함할 수 있다. 접착제 층은 실리콘, 실리콘-(메트)아크릴레이트, 실리콘-에폭시, 폴리우레탄-(메트)아크릴레이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리우레탄(PU), 비닐 에테르 중합체, 에폭시 등을 사용하는 열적 공정 또는 압축 공정을 사용하여 접착될 수 있는 필름-유사 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 접착제 층은 이에 제한되지 않는다. 접착제 층은 단일 재료로 또는 2종 이상의 재료로 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착제 층은 유리 전이 온도(Tg)가 -30℃ 미만 또는 80℃ 초과인 중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 접착제 층은 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리 내의 층들 사이에서 탄성중합체 층에 의해 대체될 수 있다. 접착제 층의 두께는 1 내지 200 μm, 또는 1 내지 100 μm, 또는 1 내지 50 μm, 또는 3 내지 50 μm, 또는 5 내지 50 μm, 또는 5 내지 40 μm, 또는 5 내지 30 μm, 또는 10 내지 30 μm에서 다양할 수 있다.
선택적으로, 프라이머 코팅 조성물 또는 프라이머 층은 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리 내의 임의의 층 또는 일부 층(들)에 적용될 수 있다. 프라이머 층은 폴리우레탄-아크릴레이트, 폴리우레탄, 말레이민-수지, 아크릴아미드 중합체, 비닐 에테르 중합체, 티올-이소시아네이트 중합체, 실리콘, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구매가능한 프라이머의 예에는 Rhoplex™ 3208(The Dow Chemical Company), Dynol™ 604(Evonik Corporation), 및 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서, 폴리우레탄은 폴리알코올로 블로킹된 지방족 이소시아네이트 중합체 수지로부터 제조될 수 있다. 프라이머 층은 두께가 20 μm 미만, 또는 15 μm 미만, 또는 10 μm 미만, 또는 5 μm 미만, 또는 3 μm 미만, 또는 1 μm 미만일 수 있다.
본 발명의 커버 윈도우 어셈블리는 디스플레이 장치용 커버 윈도우의 특정 요건을 충족시키기 위한 독특한 설계에 기초하여, 전술된 바와 같은 중합체 재료 또는 무기 재료 및 이들의 조합의 단층 또는 다층 필름을 포함할 수 있다. 본 발명에서 각각의 층의 두께는 커버 윈도우 어셈블리의 기계적 및 광학적 특성의 특정 요건에 기초하여 결정될 수 있다. 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리는 디스플레이 장치에 대한 광학 특성 및 내스크래치성을 유지하면서 강한 힘의 낙하 충격으로부터 디스플레이 장치를 보호할 수 있다. 또한, 커버 윈도우 어셈블리는 광학적으로 투명하고 무색이다.
후술되는 예시적인 실시 형태에 따르면, 커버 윈도우 어셈블리는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 제1 에너지-분산 층을 포함할 수 있다.
제1 양태에서, 커버 윈도우 어셈블리는 제1 탄성중합체 층을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 탄성중합체 층은 제1 에너지-분산 층의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 구조 층이 추가로 제1 탄성중합체 층 상에 배치될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 탄성중합체 층은 제1 에너지-분산 층의 하부 표면 상에 배치되어 2층 구조체를 형성할 수 있다. 2개의 그러한 구조체를 함께 적층하여 또 다른 새로운 커버 윈도우 어셈블리를 형성할 수 있다. 대안적으로, 제1 구조 층은 제1 에너지-분산 층 상에 배치될 수 있다. 또한, 제2 에너지-분산 층이 제1 탄성중합체 층 상에 배치될 수 있다. 또한, 제2 구조 층이 추가로 제2 에너지-분산 층 상에 배치될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 에너지-분산 층 및 제1 탄성중합체 층을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리의 제1 에너지-분산 층의 상부 표면 상에 제2 탄성중합체 층이 배치될 수 있다.
제2 양태에서, 제1 에너지-분산 층을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리는 제1 에너지-분산 층 상에 배치된 제1 구조 층을 추가로 포함할 수 있으며 제1 구조 층은 항복 응력이 제1 에너지-분산 층보다 더 높다. 일 실시 형태에서, 제1 구조 층은 제1 에너지-분산 층의 상부 표면 상에 배치되어 2층 구조체를 형성할 수 있다. 2개의 그러한 구조체를 함께 적층하여 또 다른 새로운 커버 윈도우 어셈블리를 형성할 수 있다. 또한, 탄성중합체 층이 2층 구조체들 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층이 또한 2층 구조체 상의 제1 구조 층 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 제2 에너지-분산 층이 2층 구조체의 구조 층 상에 배치될 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 제1 구조 층은 제1 에너지-분산 층의 하부 표면 상에 배치될 수 있다. 하드 코트 층 또는 산화물 층이 추가로 이러한 커버 윈도우 어셈블리 상의 제1 에너지-분산 층 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 제2 구조 층이 이러한 윈도우 어셈블리 상의 제1 에너지-분산 층 상에 배치될 수 있다.
제3 양태에서, 제1 에너지-분산 층을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리는 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 하드 코트 층은 제1 에너지-분산 층 상에 배치된다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 산화물 층은 제1 에너지-분산 층 상에 배치된다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 하드 코트 층은 제1 에너지-분산 층 상에 배치되고 제1 산화물 층은 제1 하드 코트 층 상에 배치된다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 산화물 코트 층은 제1 에너지-분산 층 상에 배치되고 제1 하드 코트 층은 제1 산화물 층 상에 배치된다.
일부 실시 형태에서, 제1 에너지-분산 층 및 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리는 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 상에 배치된 제1 구조 층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 커버 윈도우 어셈블리에 대해 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층이 추가로 제1 구조 층 상에 배치될 수 있다. 또한, 일 실시 형태에서, 제2 구조 층이 제1 에너지-분산 층 상에 배치될 수 있다.
또한, 또 다른 실시 형태에서, 이러한 커버 윈도우 어셈블리에 대해 접착제 층이 제1 구조 층과 제1 하드 코트 또는 제1 산화물 층 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 접착제 층이 제1 에너지-분산 층 상에 배치되고 후속하여 제2 에너지-분산 층에 접착된다. 또한, 제2 구조 층이 제2 에너지-분산 층 상에 배치된다. 대안적으로, 제2 구조 층이 접착제 층과 제2 에너지-분산 층 사이에 배치될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 에너지-분산 층, 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층, 및 구조 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리는, 일 실시 형태에서, 에너지-분산 층 상에 배치된 탄성중합체 층을 추가로 포함할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 탄성중합체 층이 구조 층과 에너지-분산 층 사이에 배치된다. 또한, 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층이 탄성중합체 층과 에너지-분산 층 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층이 탄성중합체 층과 구조 층 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제3 하드 코트 층 또는 제3 산화물 층이 추가로 탄성중합체 층과 제1 에너지-분산 층 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 형태에서, 제1 에너지-분산 층, 제1 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층, 및 구조 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층을 갖는 커버 윈도우 어셈블리는 제1 에너지 분산 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층, 및 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층 상에 배치된 제2 에너지-분산 층을 추가로 포함할 수 있다.
에너지-분산 층, 구조 층, 탄성중합체 층, 하드 코트 층, 산화물 층 및 접착제 층의 다수의 조합 및 다양한 배열이 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리를 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우 어셈블리는 (a) 에너지-분산 층; (b) 에너지-분산 층 상에 배치된 접착제 층; (c) 접착제 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층; (d) 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 상에 배치된 구조 층; 및 (e) 구조 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 커버 윈도우 어셈블리는 또한 (a) 에너지-분산 층; (b) 에너지-분산 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층; (c) 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 상에 배치된 접착제 층; (d) 접착제 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층; (e) 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층 상에 배치된 구조 층; 및 (f) 구조 층 상에 배치된 제3 산화물 층을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 커버 윈도우 어셈블리는 접착제 층에 의해 에너지-분산 층에 접착된 다층 세트를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 다층 세트는 탄성중합체 층, 탄성중합체 층 상에 배치된 구조 층, 및 구조 층 상에 배치된 하드 코트 층 또는 산화물 층을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 다층 세트는 탄성중합체 층, 및 탄성중합체 층 상에 배치된 구조 층과 샌드위치된 2개의 하드 코트 층 또는 2개의 산화물 층의 샌드위치 층을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 다층 세트는 탄성중합체 층, 탄성중합체 층 상에 배치된 에너지-분산 층, 및 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층과 샌드위치된 2개의 하드 코트 층 또는 2개의 산화물 층의 샌드위치 층을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 커버 윈도우 어셈블리는 접착제 층에 의해 탄성중합체 층에 접착된 다층 세트를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 다층 세트는 에너지-분산 층, 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층, 및 구조 층 상에 배치된 하드 코트 층 또는 산화물 층을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 커버 윈도우는 제1 다층 세트, 제2 다층 세트, 및 제1 및 제2 다층 세트에 접착된 접착제 층을 포함할 수 있다. 제1 다층 세트는 구조 층이 샌드위치된 2개의 하드 코트 층 또는 2개의 산화물 층을 포함하는 샌드위치 층일 수 있다. 일 실시 형태에서, 제2 다층 세트는 에너지-분산 층 및 에너지-분산 층 상에 배치된 하드 코트 층 또는 산화물 층을 포함한다. 접착제 층은 제1 및 제2 다층 세트의 하드 코트 층들 또는 산화물 층들 사이에 배치된다.
또 다른 실시 형태에서, 제2 다층 세트는 배치된 탄성중합체 층 및 탄성중합체 구조 층 상에 배치된 에너지-분산 층을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 제2 다층 세트는 에너지-분산 층 및 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 제2 다층 세트는 에너지-분산 층, 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층 및 구조 층 상에 배치된 산화물 층을 포함한다. 접착제 층은 제1 다층 세트의 하드 코트 층 또는 산화물 층과 제2 다층 세트의 산화물 층 사이에 배치된다.
일부 실시 형태에서, 커버 윈도우 어셈블리는 접착제 층에 의해 제2 다층 세트에 접착된 제1 다층 세트를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 다층 세트는 탄성중합체 층 및 탄성중합체 층 상에 배치된 구조 층과 샌드위치된 2개의 하드 코트 층 또는 2개의 산화물 층의 샌드위치 층을 포함하고; 제2 다층 세트는 에너지-분산 층 및 에너지-분산 층 상에 배치된 구조 층을 포함한다. 접착제 층은 제1 다층 세트의 탄성중합체 층과 제2 다층 세트의 구조 층 사이에 배치된다. 또한, 하드 코트 층 또는 산화물 층은 제2 다층 세트의 구조 층 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 제2 다층 세트는 에너지-분산 층 및 에너지-분산 층 상에 배치된 하드 코트 또는 산화물 층을 포함한다. 접착제 층은 제1 다층 세트의 탄성중합체 층과 제2 다층 세트의 하드 코트 층 또는 산화물 층 사이에 배치된다.
또 다른 실시 형태에서, 제1 다층 세트는 구조 층, 구조 층 상에 배치된 하드 코트 층, 및 하드 코트 층 상에 배치된 산화물 층을 포함하고; 제2 다층 세트는 에너지-분산 층 및 에너지-분산 층 상에 배치된 탄성중합체 층을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 커버 윈도우는 제1 다층 세트, 제2 다층 세트, 및 제3 다층 세트를 포함할 수 있으며, 제1 다층 세트와 제2 다층 세트는 제1 접착제 층에 의해 함께 접착되고 제2 다층 세트와 제3 다층 세트는 제2 접착제 층에 의해 함께 접착된다. 일 실시 형태에서, 제1 다층 세트는 에너지-분산 층, 에너지-분산 층 상에 배치된 하드 코트 층 또는 산화물 층을 포함하고; 제2 다층 세트는 에너지-분산 층, 에너지-분산 층 상에 배치된 하드 코트 층 또는 산화물 층을 포함하고; 제3 다층 세트는 구조 층과 샌드위치된 2개의 하드 코트 층 또는 2개의 산화물 층의 샌드위치 층을 포함한다. 접착제 층은 제3 다층 세트의 하드 코트 또는 산화물 층들 사이에 배치된다.
선택적으로 적어도 하나의 프라이머 층이 전술한 커버 윈도우 어셈블리 내의 임의의 2개의 층 사이에 포함될 수 있다. 지문 방지 코팅(AF) 층, 반사 방지 코칭(AR) 층, 및 눈부심 방지 코팅(AG) 층을 포함하는 다른 층이 또한 커버 윈도우 어셈블리의 상부에 추가될 수 있다. 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리는 총 두께가 110 μm 이상, 또는 130 μm 이상, 또는 140 μm 이상, 또는 150 μm 이상, 또는 200 μm 이상, 또는 250 μm 이상, 또는 300 μm 이상, 또는 350 μm 이상, 또는 400 μm 이상, 또는 450 μm 이상, 또는 500 μm 이상, 또는 550 μm 이상, 또는 600 μm 이상이다.
전술한 커버 윈도우 어셈블리 내의 임의의 계면의 층간 파괴 인성은 100 J/m2 이상, 또는 200 J/m2 이상, 또는 350 J/m2 이상일 수 있다. 층간 파괴 인성은 이중 캔틸레버 빔(double-cantilever beam) 시험으로 측정할 수 있다. 이 시험은 1" x 6" 다층 필름 시편을 사용한다. 이 시편에 1" x 6" 알루미늄 배킹 바(backing bar)를 상부 및 하부에 접착하여 하중 하에서 샘플 편향을 제한하고, 로딩 블록에 부착한다. 결과는 하기와 같은 샌드위치이다: Al 바/'A' 층/'B' 층/'A' 층/Al 바. 이어서, 로딩 블록을 알루미늄 배킹 바 상부 및 하부에 부착한다. 샘플을 1000 lb 로드 셀이 장착된 ElectroForce 1000 로드 프레임에서 시험할 수 있다. 시험은 의도적으로 가장 약한 층들 사이에 초기 균열을 생성하고 그러한 균열을 계면을 따라 전파하면서 횡방향 하중, 개구 변위, 및 시편 장축을 따른 균열 길이를 측정한다. 균열을 용이하게 생성할 수 있다면, 25 계면 접착력이 낮거나 보통이며, 층간 파괴 인성을 측정할 수 있다. 균열을 생성할 수 없다면, 층간 접착력이 높거나, 접착이 아니라 압밀이다. 완전히 압밀된 3층 스택은 분리할 수 없다. 파괴의 자취는 다른 곳에 있어야 한다.
본 발명의 커버 윈도우 어셈블리는 투명하고 무색이다. 커버 윈도우 어셈블리의 광학 특성(투과율, 헤이즈, 황변 지수 및 b*)은 BYK Haze Gard Plus instrument(독일 소재의 BYK-Gardner GmbH로부터 구매가능함)로 측정될 수 있다. 황변 지수는 Perkins Elmer Lamba 550-UV 분광계(미국 매사추세츠주 월섬 소재의 PerkinElmer Inc.로부터 구매가능함)를 사용하여 395 내지 700 nm의 흡광도 스펙트럼에 기초하여 계산될 수 있다. b*(감지된 황변의 정도와 관련됨)는 10도의 시야각과 D65 일광 광원을 사용하여, 380 내지 780 nm에서의 투과율 %에 기초하여 계산될 수 있다.
커버 윈도우 어셈블리는 헤이즈 값이 5% 이하, 또는 3% 이하, 또는 2% 이하, 또는 1% 이하일 수 있다. 커버 윈도우 어셈블리는 투과율이 80% 이상, 또는 85 이상, 또는 90% 이상, 또는 93% 이상, 또는 95% 이상, 또는 98% 이상, 또는 99% 이상일 수 있다. 커버 윈도우는 황변 지수 또는 b* 값이 1 미만일 수 있다.
볼 낙하(Ball drop) 시험은 커버 윈도우 어셈블리의 광범위한 충격 손상 저항성을 나타낼 수 있다. 본 발명에서는, 볼 낙하 시험을 사용하여 1 mm 두께의 유리를 보호하는 커버 윈도우 어셈블리의 내충격성을 평가한다. 볼 낙하 시험을 위해 25 μm OCA를 사용하여 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리를 1 mm 두께의 유리에 접착한다. 직경이 약 20 mm인 32.7 그램의 볼을 볼 낙하 시험에 사용할 수 있다. 볼 낙하 높이를 기록한다. 커버 윈도우 어셈블리는 60% 유리 파괴 확률에 대한 높이가 10 mm 이상, 또는 20 mm 이상, 또는 50 mm 이상, 또는 100 mm 이상, 또는 150 mm 이상, 또는 200 mm 이상, 또는 250 mm 이상, 또는 300 mm 이상, 또는 350 mm 이상, 또는 400 mm 이상일 수 있다. 일 실시 형태에서, 커버 윈도우 어셈블리는 10 mm의 높이에서 32.7 g의 스테인리스 강 볼을 사용한 볼 낙하 시험을 거쳤을 때 유리 보존율이 60% 이상 또는 80% 이상이다.
다트 낙하(Dart drop) 시험이 또한 광범위한 충격 손상 저항성을 나타낼 수 있다. 이 시험에서는, 다트 낙하 시험을 또한 사용하여 1 mm 두께의 유리를 보호하는 커버 윈도우 어셈블리의 내충격성을 평가한다. 다트 낙하 시험을 위해 25 μm OCA를 사용하여 본 발명의 커버 윈도우 어셈블리를 1 mm 두께의 유리에 접착한다. 다트는 총 중량이 5 또는 12 그램이고 팁의 직경이 약 1 mm이다. 커버 윈도우 어셈블리는 60% 유리 파괴 확률에 대한 높이가 5 mm 이상, 또는 10 mm 이상, 또는 50 mm 이상, 또는 100 mm 이상, 또는 150 mm 이상, 또는 200 mm 이상, 또는 250 mm 이상, 또는 300 mm 이상, 또는 350 mm 이상, 또는 400 mm 이상일 수 있다.
연필 경도 시험은 광범위한 표면 손상 저항성을 나타낼 수 있다. 커버 윈도우 어셈블리의 연필 경도 시험은 ASTM DD3363에 기초하여 수행된다. 커버 윈도우 어셈블리는 표준화된 연필 경도가 6B 이상, 또는 3B 이상, 또는 HB 이상, 또는 1H 이상, 또는 2H 이상, 또는 3H 이상, 또는 4H 이상, 또는 5H 이상, 또는 6H 이상일 수 있다.
본 발명의 커버 윈도우 어셈블리는 커버 윈도우 어셈블리 내의 특정 층에 따라 다양한 공정에 의해 제조될 수 있다. 각각의 개별 층은 기재 상에 층의 코팅 조성물을 적용하고, 적합한 조건 하에서 조성물을 중합 및 경화시키고, 기재로부터 층을 박리함으로써 별도의 기재 상에서 형성될 수 있다. 각각의 개별 층은 또한 압출에 의해 형성될 수 있다. 형성된 층들을 접착제 층(들) 및/또는 탄성중합체 층(들)을 사용하여 라미네이팅하여 커버 윈도우 어셈블리를 제조할 수 있다.
본 발명의 커버 윈도우 어셈블리는 윈드 쉴드, 전자 장치 상의 디스플레이를 포함하는 다양한 물품에 적용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 물품은 플렉서블 디스플레이일 수 있다. 커버 윈도우 어셈블리는 플렉서블 디스플레이 패널 또는 모듈 상에 배치될 수 있으며 접착제 층에 의해 디스플레이 패널 또는 모듈에 접착될 수 있다. 접착제 층은 앞서 기재된 것들과 동일하다.
커버 윈도우 어셈블리는 또한 다층 중합체의 공압출에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 커버 윈도우 어셈블리는 또한 별개의 기재 상에 중합성 및 경화성 조성물을 층층이 코팅함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 커버 윈도우는 혼합 코팅 및 라미네이팅 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 커버 윈도우 어셈블리를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 일 실시 형태에서, 디스플레이 장치는 플렉서블 디스플레이 장치이다. 본 발명의 예시적인 실시 형태는 플렉서블 디스플레이 모듈, 하부 모듈 및 전술한 커버 윈도우 어셈블리를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다. 플렉서블 디스플레이 모듈은 접힘 영역 및 접힘 영역에 인접하게 배치된 주변 영역을 포함할 수 있다. 중합체 필름의 다층을 포함하는 커버 윈도우 어셈블리는 주변 영역과 중첩되며 플렉서블 디스플레이 장치의 접힘 영역에서 용이하게 접힌다.
플렉서블 디스플레이 장치는 플렉서블 디스플레이 패널의 표면과 커버 윈도우 어셈블리 사이의 편광판 및 터치 스크린을 추가로 포함할 수 있다.
실시예
코팅 조성물 및 필름의 제조
폴리이미드 필름 - PI
질소 퍼징된 80 갤런 반응기에 12.837 g의 트리플루오로메틸벤지딘(TFMB, Seika Corporation, Wakayama Seika Kogyo Co., LTD., 일본 소재) 및 107.5 g의 디메틸 아세트아미드(DMAc)를 교반하면서 첨가하였다. 용액을 교반하여 DMAC 용매에 TFMB를 완전히 용해시키고, 모든 후속 단계 동안 교반을 계속하였다. 반응 혼합물을 약 40℃까지 가열하였다. 1.11 kg의 바이페닐 테트라카복실산 이무수물(BPDA, Mitsubishi Chemical Company, 일본) 및 15.079 kg의 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물(6FDA, Synasia, 미국 뉴저지주 메투첸 소재)을 6시간에 걸쳐 4개의 개별 분액으로 첨가하였다. 1.831 g의 BPDA 및 24.881 g의 6FDA의 3개의 추가 분액을 약 3시간에 걸쳐 반응 혼합물에 첨가하였다. 예비중합체의 점도는 25℃에서 약 89 푸아즈였다. 질소 퍼징된 반응기에서 DMAC 중 6 중량% 피로멜리트산 이무수물의 혼합물을 사용하여 중합체의 일부를 약 1200 내지 1300 푸아즈로 중합하였다("완성하였다"). 이 재료를 40℃에서 약 24시간에 걸쳐 PMDA 용액과 중합하여 폴리아믹산 용액을 형성하였다.
폴리아믹산 용액을 무빙 벨트 위에 캐스팅하고 약 95 내지 150℃ 범위의 오븐 온도에서 건조시켰다. 자립형 필름을 벨트에서 박리하고 약 110 내지 약 675℃(복사 가열기 표면 온도)의 온도의 텐터 오븐에서 복사 가열기로 가열하여 중합체 필름을 건조시키고 이미드화하였다. 50 μm의 PI 필름을 수득하였다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름 - PET
50 μm PET 필름은 Tekra (DuPont Teijin Films™의 Melinex® 462)로부터 입수하였다.
광학 투명 접착제 필름 - OCA
25 μm OCA 필름 (3M™ Optically Clear Adhesives 8211)은 APD Inc로부터 입수하였다.
하드 코트 액체 제형 - P1
PC-2000HV (27.5 중량부, Polyset Co. Inc.), 실리카 나노입자 YSE-AY4 (30.5 중량부, Admatechs Oc. Ltd.), 비스(7-옥사비시클로[4.1.0]헵탄-3-일메틸) 아디페이트 (3 중량부, Matrix Scientific), 디이소프로필 케톤 (34.2 중량부, Sigma-Aldrich), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (3.8 중량부, Sigma-Aldrich), BYK-307 (0.1 중량부, BYK USA Inc.), Tinuvin® 1600 (0.2 중량부, BASF), 및 CPI-310FG (0.6 중량부, San Apro Ltd., 일본 소재)를 혼합한 후에, 여과하여(기공 크기 1.0 μm, Whatman™), 제형을 제조하였다.
하드 코트 액체 제형 - P2
Ebecryl™ 8602 (45 중량부, Allnex), Photomer® 4356 (20 중량부, IGM Resins), Sartomer SR399 (15 중량부, Arkema), Ebercryl™ LED 02 (15 중량부, Allnex), Esacure KTO 46 (5 중량부, IGM Resins)을 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 (166.67 중량부, Sigma-Aldrich) 중에서 혼합하여 제형을 제조하였다. 생성된 혼합물을 여과하고(기공 크기 0.2 μm, Whatman™), 이어서 OPTOOL DAC-HP (1 중량부, Daikin Industries, Ltd.) 및 NANOBYK-3601 (1 중량부, BYK USA Inc.)를 첨가한 후에, 여과하였다(기공 크기 1.0 μm, Whatman™). 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 (Sigma-Aldrich), 메틸 이소부틸 케톤 (Sigma-Aldrich), 또는 2-펜타논 (Sigma-Aldrich) 중 어느 하나로 추가로 희석하여 최종 제형 농도 범위를 20 내지 60 중량% 고형물로 조정하였다.
우레탄 아크릴레이트 액체 제형 - E5
39.7 g의 Ebecryl™ 230 및 39.7 g의 Ebecryl™ 130 (Allnex로부터 구매가능함); 2.5 g의 Omnirad™ 4265, 1.3 g의 Omnirad™ 819 및 1.3 g의 Omnirad™ 184 (IGM Resin으로부터 구매가능함); 4.2 g의 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA); 4.2 g의 Jeffamine® T403 (Huntsman으로부터 구매가능함); 7.1 g의 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK); 및 0.2 g의 Omnistab IC (IGM Resin으로부터 구매가능함)을 혼합하여 균질한 액체 제형을 수득함으로써 제형을 제조하였다.
커버 윈도우 어셈블리의 제조
실시예 1
약 30 mm/s의 코팅 속도 및 30 내지 200 uL/s의 코팅 유량으로 2 mil의 심(shim) 두께를 사용하여 nRad 슬롯 다이 코팅기 (nTact)에서 50 μm PET 필름 상에 P2를 코팅하였다. 코팅 후에, 90℃에서 용매를 제거한 다음, 건조된 필름을 D 전구 램프가 장치된 Fusion F300S UV 경화 시스템 (Heraeus Noblelight America LLC)에서 약 50 ft/min의 벨트 속도를 사용하여 경화시켰다. 2,000 내지 4,500 mJ/cm2의 UV 선량에 도달하도록 UV 경화 시스템 아래에서의 다회 통과를 사용하여 P2(5μm)/PET(50μm)로 표시된 50 μm PET 필름 상에 5 μm P2 필름을 갖는 2층 구조체를 얻었다. 이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2개의 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm) 층을 라미네이팅하여, P2(5μm)/PET(50μm)/OCA(25μm)/P2(5μm)/PET(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 2
약 2 mm/s의 코팅 속도 및 30 내지 200 uL/s의 코팅 유량으로 4 mil의 심 두께를 사용하여 nRad 슬롯 다이 코팅기에서, 상기에서 제조된 바와 같은 액체 제형 E5를 PET 기재 상에 캐스팅하여 50 μm E5 필름을 제조하였다. 90℃에서 소프트 베이킹 공정을 이용해 제형의 용매를 제거하였다. D 전구(100 내지 440 nm의 방사선 에너지 출력)가 장착된 Fusion UV 경화 시스템(F300S)을 사용하여, 캐스팅된 필름을 경화시키고 고화시켰다. UV 컨베이어의 벨트/라인 속도를 약 50 ft/min으로 설정하였다. 충분한 경화를 위한 2,000 내지 4,500 mJ/cm2의 UV 선량에 도달하도록 UV 컨베이어 상에서의 다회 통과를 사용하였다. 다음으로, 경화된 필름을 90℃에서 15분 동안 베이킹하여 잔류 용매 및 미반응 단량체를 제거하였다. 이어서, PET 기재로부터 필름을 박리하여 50 μm E5 필름을 얻었다.
실시예 1에 기재된 바와 같이 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)를 제조하였다. PET 필름을 P2(5μm)/PET(50μm)로 표시되는 E5 필름으로 대체한 점을 제외하고는, 실시예 1에서 기재된 동일한 절차를 사용하여 50 μm E5 필름 상의 5 μm P2 필름의 2층 구조체를 제조하였다. 이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm)의 P2 필름 위에 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)를 라미네이팅하여, P2(5μm)/PET(50μm)/OCA(25μm)/P2(5μm)/E5(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 3
각각 실시예 1 및 2에 기재된 것과 동일한 절차를 사용하여 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm) 및 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm)를 제조하였다. 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm)를 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)의 P2 필름 위에 라미네이팅하여 P2(5μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/P2(5μm)/PET(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻는 점을 제외하고는, 라미네이션 절차는 실시예 2와 동일하였다.
실시예 4
PET 필름을 P2(5μm)/PI(50μm)로 표시되는 PI 필름으로 대체한 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 동일한 절차를 사용하여 50 μm PI 필름 상의 5μm P2 필름의 2층 구조체의 2개 세트를 제조하였다. 이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2개 세트의 2층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)를 라미네이팅하여, P2(5μm)/PI(50μm)/OCA(25μm)/P2(5μm)/PI(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 5
실시예 4에 기재된 바와 같이 2층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)를 제조하고 실시예 2에 기재된 바와 같이 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm)를 제조하였다. 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)를 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm)의 P2 필름 위에 라미네이팅하여, P2(5μm)/PI(50μm)/OCA(25μm)/P2(5μm)/E5(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 6
각각 실시예 2 및 4에 기재된 것과 동일한 절차를 사용하여 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm) 및 2층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)를 제조하였다. 2층 구조체 P2(5μm)/E5(50μm)를 2층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)의 P2 필름 위에 라미네이팅하여 P2(5μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/P2(5μm)/PI(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻는 점을 제외하고는, 라미네이션 절차는 실시예 5와 동일하였다.
실시예 7
P2 액체 제형을 E5 액체 제형으로 대체한 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 절차에 기초하여 2층 구조체 E5(50μm)/PET (50μm)를 제조하였다.
실시예 1에 기재된 바와 같이 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)를 제조하였다. P2 액체 제형을 P1 액체 제형으로 대체하여 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)의 PET 필름의 위의 10 μm P1을 얻어서 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)로 표시되는 3층 구조체를 형성한 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 절차를 사용하여 P1 액체 제형을 2층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)의 PET 필름 상에 코팅하였다. 실시예 1에 기재된 바와 동일한 코팅 절차를 사용하여 E5 액체 제형을 3층 구조체의 10 μm P1 필름 상에 코팅하여 10 μm P1 필름의 상부에 50 μm E5 필름을 형성하였다. 결과로서, P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)로 표시되는 4층 구조체를 형성하였다.
이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2층 구조체 E5(50μm)/PET(50μm)의 PET 필름을 4층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)의 E5 필름과 라미네이팅하여 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/PET(50μm)/E5(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 8
2배 양의 액체 제형 E5를 캐스팅한 점을 제외하고는, 실시예 2에 기재된 바와 동일한 절차를 사용하여 100 μm E5 필름을 제조하였다.
실시예 2에 기재된 바와 같이 50 μm E5 필름을 제조하였다. 50 μm E5 필름을 사용하여 실시예 7에 기재된 바와 같이 4층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)를 제조하였다.
이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 100 μm E5 필름을 4층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)와 라미네이팅하여, P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/E5(100μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 9
4층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm) 및 2층 구조체 E5(50μm)/PET(50μm)를 실시예 7에 기재된 바와 같이 제조하였다.
이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2층 구조체 E5(50μm)/PET(50μm)의 E5 필름을 4층 구조체 P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)의 E5 필름과 라미네이팅하여, P2(5μm)/PET(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/E5(50μm)/PET(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 10
50 μm PET 필름을 50 μm PI 필름으로 대체한 점을 제외하고는 실시예 7에 기재된 바와 같이 4층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)를 제조하였다. 50 μm PET 필름을 50 μm PI 필름으로 대체한 점을 제외하고는 실시예 7에 기재된 바와 같이 2층 구조체 E5(50μm)/PI(50μm)를 제조하였다.
이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2층 구조체 E5(50μm)/PI(50μm)의 PI 필름을 4층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)의 E5 필름과 라미네이팅하여 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/PI(50μm)/E5(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
실시예 11
실시예 10에 기재된 바와 같이 4층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)를 제조하였다.
실시예 8에 기재된 바와 같이 100 μm E5 필름을 제조하였다.
이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 100 μm E5 필름을 4층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)의 E5 필름과 라미네이팅하여, P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/E5(100μm)로 표시된 다층 구조체를 얻었다.
실시예 12
실시예 7에 기재된 바와 같이 4층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)를 제조하였고 실시예 10에 기재된 바와 같이 2층 구조체 E5(50μm)/PI(50μm)를 제조하였다.
이어서, 3 mm의 라미네이션 갭, 5의 롤 속도 설정, 및 90 °F의 라미네이션 온도를 사용하여, 구리-코팅된 보드 지지체를 갖는 라미네이터 모델 Catena 35 (GBC)를 통해, 25 μm OCA 필름을 사용하여 2층 구조체 E5(50μm)/PI(50μm)의 50 μm E5 필름을 4층 구조체 P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)의 E5 필름과 라미네이팅하여, P2(5μm)/PI(50μm)/P1(10μm)/E5(50μm)/OCA(25μm)/E5(50μm)/PI(50μm)로 표시되는 다층 구조체를 얻었다.
커버 윈도우 어셈블리의 기계적 특성화
볼 낙하 시험 방법 - 볼 낙하 시험을 수행하여 1 mm 두께의 유리를 보호하는 커버 윈도우 어셈블리의 내충격성을 평가하였다. 25 μm OCA 필름을 사용하여 커버 윈도우 어셈블리 샘플을 1 mm 두께의 마이크로-슬라이드 유리 (1 in x 3 in)에 접착하여 시험 스택을 형성하였다. 시험 스택을 3 인치 두께의 폴리싱된 화강암 상에 놓았다. 직경이 약 20 mm인 32.7 그램의 스테인리스 강 볼을 상이한 높이에서 낙하시켜 1 mm 두께의 유리를 보호하는 커버 윈도우의 효율성을 평가하였다. 유리의 충격 성능은 결함 크기와 결함 분포에 의해 크게 좌우된다. 따라서, 각각의 높이에서 20회 낙하를 수행하여 상이한 높이에서의 파괴 확률을 도출하고, 비교를 위해 각각의 시험 스택에 대한 특징적인 파괴율로서 60% 파괴율을 기록하였다. 표 1은 유리의 60% 파괴 높이를 나타내며; 스택은 실시예 1 내지 실시예 12의 커버 윈도우 어셈블리, 접착제 필름 및 유리를 갖는다.
[표 1] 볼 낙하 시험 결과
Figure pct00001

Claims (20)

  1. 탄성 모듈러스가 0.05 GPa 초과이고 항복 응력이 110 MPa 미만인 제1 에너지-분산 층을 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 제1 에너지-분산 층의 상부 또는 하부 표면 상에 배치되며 탄성 모듈러스가 1 MPa 이상이고 푸아송 비(Poisson's ratio)가 0.4 이상인 탄성중합체 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 제1 에너지-분산 층의 상부 또는 하부 표면 상에 배치되며 항복 응력이 제1 에너지-분산 층의 항복 응력보다 높고 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상인 제1 구조 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 제1 에너지-분산 층의 상부 또는 하부 표면 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 상에 배치되며 항복 응력이 제1 에너지-분산 층의 항복 응력보다 높고 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상인 제1 구조 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 제1 구조 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  7. 제3항에 있어서, 제1 구조 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  8. 제3항에 있어서, 제1 에너지-분산 층 상에 배치된 하드 코트 층 또는 산화물 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서, 제1 구조 층과 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 사이에 배치된 접착제 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  10. 제4항에 있어서, 제1 에너지-분산 층 상에 배치된 접착제 층; 접착제 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층; 및 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층 상에 배치되며 항복 응력이 제1 에너지-분산 층의 항복 응력보다 높고 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상인 구조 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  11. 제6항에 있어서, 제1 에너지-분산 층 상에 배치된 접착제 층; 및 접착제 층 상에 배치되며 탄성 모듈러스가 0.05 GPa 초과이고 항복 응력이 110 MPa 미만인 제2 에너지-분산 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 접착제 층과 제2 에너지-분산 층 사이에 배치되며 항복 응력이 제2 에너지-분산 층의 항복 응력보다 높고 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상인 제2 구조 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  13. 제11항에 있어서, 제2 에너지-분산 층 상에 배치되며 항복 응력이 제2 에너지-분산 층의 항복 응력보다 높고 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상인 제2 구조 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  14. 제6항에 있어서, 제1 에너지-분산 층 상에 배치되며 항복 응력이 제1 에너지-분산 층의 항복 응력보다 높고 탄성 모듈러스가 3 GPa 이상인 제2 구조 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  15. 제7항에 있어서, 제1 에너지-분산 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층; 및 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층 상에 배치되며 탄성 모듈러스가 0.05 GPa 초과이고 항복 응력이 110 MPa 미만인 제2 에너지-분산 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  16. 제7항에 있어서, 제1 에너지-분산 층 상에 배치되며 탄성 모듈러스가 1 MPa 이상이고 푸아송 비가 0.4 이상인 탄성중합체 층을 추가로 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  17. 제2항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 커버 윈도우는 2개의 층 사이에 적어도 하나의 프라이머 층을 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  18. (a) 에너지-분산 층; (b) 에너지-분산 층 상에 배치된 접착제 층; (c) 접착제 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층; (d) 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 상에 배치된 구조 층; 및 (e) 구조 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층을 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  19. (a) 에너지-분산 층; (b) 에너지-분산 층 상에 배치된 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층; (c) 제1 하드 코트 층 또는 제1 산화물 층 상에 배치된 접착제 층; (d) 접착제 층 상에 배치된 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층; (e) 제2 하드 코트 층 또는 제2 산화물 층 상에 배치된 구조 층; 및 (f) 구조 층 상에 배치된 제3 산화물 층을 포함하는, 커버 윈도우 어셈블리.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 커버 윈도우 어셈블리를 포함하는 상부 모듈, 디스플레이 모듈 및 하부 모듈을 포함하는 디스플레이 장치.
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