KR20230104459A - 윈도우 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20230104459A
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coating layer
diacrylate
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soft coating
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강수형
강민혁
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삼성디스플레이 주식회사
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04—Polysiloxanes
    • C08J2483/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen

Abstract

윈도우 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 윈도우 보호 필름은 기재층, 기재층 상에 배치되는 소프트 코팅층, 및 소프트 코팅층 상에 배치되는 지문방지 코팅층을 포함하되, 소프트 코팅층은 기재층의 상면과 접촉하며 배치되는 도전성 고분자층, 도전성 고분자층의 적어도 일측면 상에 배치되고, 복수의 실리카 나노 입자를 포함하는 실리카 코팅층, 및 실리카 코팅층의 적어도 일측면 상에 배치되는 커버층을 포함한다.

Description

윈도우 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치{window protective film and display device including the same}
본 발명은 윈도우 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 윈도우 보호 필름을 포함하는 스트레처블 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다. 표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
최근에는 유연성 표시 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 유연성 표시 장치 중에 연신과 수축이 가능한 신축성 표시 장치는 다양한 응용 범위를 갖는다. 신축성 표시 장치는 신축 자체가 목적이 되는 표시 장치로도 활용되지만, 기타 플렉시블 표시 장치, 폴더블 표시 장치, 롤러블 표시 장치 등에서도 효과적인 휘어짐, 폴딩, 롤링을 위해 적용될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내마모성 및 내약품성이 향상된 윈도우 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 윈도우 보호 필름은 기재층, 상기 기재층 상에 배치되는 소프트 코팅층, 및 상기 소프트 코팅층 상에 배치되는 지문방지 코팅층을 포함하되, 상기 소프트 코팅층은 상기 기재층의 상면과 접촉하며 배치되는 도전성 고분자층, 상기 도전성 고분자층의 적어도 일측면 상에 배치되고, 복수의 실리카 나노 입자를 포함하는 실리카 코팅층, 및 상기 실리카 코팅층의 적어도 일측면 상에 배치되는 커버층을 포함한다.
상기 도전성 고분자층은 상기 도전성 고분자층의 일측면으로부터 외측 방향으로 연장된 복수의 돌출부 및 복수의 공극부를 포함할 수 있다.
상기 기재층은 폴리에테르블록아미드 계열의 고분자, 실리콘 계열의 고분자 및 우레탄 계열의 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기재층의 두께는 70um 내지 100um일 수 있다.
상기 도전성 고분자층은 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계 및 폴리페닐렌계 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소프트 코팅층의 모듈러스는 500Mpa 내지 2GPa일 수 있다.
상기 소프트 코팅층은 유기 물질 및 무기 물질을 포함할 수 있다.
상기 유기 물질은 아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 카복실산계 화합물 및 말레이미드계 화합물 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 무기 물질은 실리콘 옥사이드(SiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 나이오븀 옥사이드(Nb2O5, NbO2), 글래스비드, 안티몬(Sb), 인(P), 안티몬 함유 산화 주석(ATO) 및 인 함유 산화 주석(PTO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 지문방지 코팅층은 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 실란 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 아민기, 메톡시기, 하이드록시기, 다이메틸모노알콕시실란, 모노메탈다이알콕시실란, 트리알콕시실란, 실라잔, 에틸렌글라이콜, 트리에틸렌글라이콜, 머캅토, 에스터, 알콕시, 메타아크릴, 아크릴, 카르복실산, 사이클릭아민, 에폭시, 불화탄소, 아자이드, 벤조페논, 이소시아네이트, 하이드로젠 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 화학식 1에서 Y는 퍼플루오르폴리에터(perfluoropolyether, PFPE), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 플루오르네이티드 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP) 및 퍼플루오로알킬 비닐에터코폴리머(perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, n1 내지 n4는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
상기 소프트 코팅층의 두께는 300nm 내지 500nm일 수 있다.
상기 소프트 코팅층은 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 HDDA(1,6-Hexaneciol Diacrylate), DDDA(1,10-Decanediol Diacrylate), BPA(EO)4DA(Bisphenol A (EA)4 Diacrylate), BPA(EO)3DA(Bisphenol A (EA)3 Diacrylate), BPA(EO)10DA(Bisphenol A (EA)10 Diacrylate), BPA(EO)20DA(Bisphenol A (EA)20 Diacrylate), BPA(EO)30DA(Bisphenol A (EA)30 Diacrylate), TCDDA(Tricylclodecane dimethanol Diacrylate), PEG400DA(Polyethylene glycol 400 Diacrylate), PEG300DA(Polyethylene glycol 300 Diacrylate), PEG200DA(Polyethylene glycol 200 Diacrylate), PEG600DA(Polyethylene glycol 600 Diacrylate), BPF(EO)4DA(Bisphenol F(EO)4 Diacrylate), 또는 PPG400DA(Polypropylene glycol 400 Diacrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 지문방지 코팅층의 두께는 20nm 내지 100nm일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 표시 장치는 전방에 위치하는 일면을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널의 상기 일면 상에 전방 적층 구조물을 포함하며, 상기 전방 적층 구조물은 윈도우 및 상기 윈도우 상에 부착된 윈도우 보호 필름을 포함하고, 상기 윈도우 보호 필름은 기재층, 상기 기재층 상에 배치되는 소프트 코팅층, 및 상기 소프트 코팅층 상에 배치되는 지문방지 코팅층을 포함하되, 상기 소프트 코팅층은 상기 기재층의 상면과 접촉하며 배치되는 도전성 고분자층, 상기 도전성 고분자층의 적어도 일측면 상에 배치되고, 복수의 실리카 나노 입자를 포함하는 실리카 코팅층, 및 상기 실리카 코팅층의 적어도 일측면 상에 배치되는 커버층을 포함한다.
표시 장치는 상기 전방 적층 구조물은 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 배치된 충격 흡수층 및 상기 충격 흡수층을 상기 표시 패널 상에 부착하는 충격 흡수층 결합 부재를 더 포함할 수 있다.
표시 장치는 상기 표시 패널은 후방에 위치하는 타면을 포함하고, 상기 표시 패널의 상기 타면 상에 적층된 후방 적층 구조물을 더 포함하며, 상기 후방 적층 구조물은 상기 표시 패널의 후방에 배치되는 고분자 필름층, 상기 고분자 필름층의 후방에 배치되는 쿠션층, 상기 쿠션층의 후방에 배치되는 플레이트, 및 상기 플레이트의 후방에 배치되는 방열 부재를 포함할 수 있다.
상기 기재층은 폴리에테르블록아미드 계열의 고분자, 실리콘 계열의 고분자 및 우레탄 계열의 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 도전성 고분자층은 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계 및 폴리페닐렌계 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소프트 코팅층의 모듈러스는 500Mpa 내지 2GPa일 수 있다.
상기 소프트 코팅층은 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 HDDA(1,6-Hexaneciol Diacrylate), DDDA(1,10-Decanediol Diacrylate), BPA(EO)4DA(Bisphenol A (EA)4 Diacrylate), BPA(EO)3DA(Bisphenol A (EA)3 Diacrylate), BPA(EO)10DA(Bisphenol A (EA)10 Diacrylate), BPA(EO)20DA(Bisphenol A (EA)20 Diacrylate), BPA(EO)30DA(Bisphenol A (EA)30 Diacrylate), TCDDA(Tricylclodecane dimethanol Diacrylate), PEG400DA(Polyethylene glycol 400 Diacrylate), PEG300DA(Polyethylene glycol 300 Diacrylate), PEG200DA(Polyethylene glycol 200 Diacrylate), PEG600DA(Polyethylene glycol 600 Diacrylate), BPF(EO)4DA(Bisphenol F(EO)4 Diacrylate) 및 PPG400DA(Polypropylene glycol 400 Diacrylate) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 소프트 코팅층은 유기 물질 및 무기 물질을 포함하되, 상기 유기 물질은 아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 카복실산계 화합물 및 말레이미드계 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 무기 물질은 실리콘 옥사이드(SiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 나이오븀 옥사이드(Nb2O5, NbO2), 글래스비드, 안티몬(Sb), 인(P), 안티몬 함유 산화 주석(ATO) 및 인 함유 산화 주석(PTO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 윈도우 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 의하면 반복되는 변형 동작에도 지문이 묻지 않도록 내마모성 및 내약품성을 향상시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치가 수평 방향으로 늘어난 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 표시 장치가 국부적으로 늘어난 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 표시 장치의 A 부분의 확대 단면도이다.
도 6은 윈도우 보호 필름의 개략적인 단면도이다.
도 7은 소프트 코팅층의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 소프트 코팅층의 B 부분의 확대도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 소프트 코팅층을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 윈도우 보호 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 윈도우 보호 필름의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다
도 12는 일 실시예에 따른 도 6의 윈도우 보호 필름 제조 방법의 순서도이다.
도 13 내지 도 16은 일 실시예에 따른 윈도우 보호 필름 제조 방법의 단계들을 나타낸 도면들이다.
도 17은 도전성 고분자에 대한 연신평가에 따른 접촉각을 나타낸 그래프이다.
도 18은 도전성 고분자에 대한 stretching 반복 테스트에 따른 접촉각을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
명세서 전체에 걸쳐 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 서로 교차하는 방향을 의미한다. 제3 방향(DR3)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 놓이는 평면에 대해 수직한 방향으로서, 두께 방향을 가리킨다. 도면에서는 제1 방향(DR1)이 평면도상 가로 방향을, 제2 방향(DR2)이 평면도상 세로 방향을 각각 가리키는 것으로 예시되어 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 스트레쳐블(stretchable)하거나, 플렉서블(flexible)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)한 표시 장치일 수 있다. 표시 장치(10)는 스마트폰에 적용되는 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 본 명세서의 실시예들에 따른 표시 장치(10)는 스마트폰 이외에 휴대 전화기, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 네비게이션, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 의료 장치, 검사 장치, 냉장고와 세탁기 등과 같은 다양한 가전 제품, 또는 사물 인터넷 장치에 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2에서, 제1 방향(DR1)은 평면 상에서 바라볼 때 표시 장치(10)의 일 변과 나란한 방향으로, 예를 들어 표시 장치(10)의 가로 방향일 수 있다. 제2 방향(DR2)은 평면 상에서 바라볼 때 표시 장치(10)의 일변과 접하는 타 변과 나란한 방향으로, 표시 장치(10)의 세로 방향일 수 있다. 제3 방향(DR3)은 표시 장치(10)의 두께 방향일 수 있다.
일 실시예에서 표시 장치(10)는 평면 상에서 바라볼 때 직사각형으로 이루어질 수 있다. 표시 장치(10)는 평면 상에서 바라볼 때 코너들이 수직인 직사각형 또는 코너들이 둥근 직사각형 형상일 수 있다. 표시 장치(10)는 평면 상에서 바라볼 때 제1 방향(DR1)으로 배치된 2 개의 단변과 제2 방향(DR2)으로 배치된 2 개의 장변을 포함할 수 있다.
표시 장치(10)는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 평면 상에서 바라볼 때 표시 영역(DA)의 형태는 표시 장치(10)의 형태에 대응될 수 있다. 예를 들어 표시 장치(10)가 평면 상에서 바라볼 때 직사각형인 경우, 표시 영역(DA) 역시 직사각형일 수 있다.
표시 영역(DA)은 복수의 화소들을 포함하여 화상을 표시하는 영역일 수 있다. 복수의 화소들은 행렬 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 화소들은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형, 마름모 또는 정사각형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 화소들은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형, 마름모 또는 정사각형 이외 다른 사각형, 사각형 이외 다른 다각형, 원형 또는, 타원형일 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 화소를 포함하지 않아 화상을 표시하지 않는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 주변에 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 도 1 및 도 2와 같이, 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 영역(DA)은 비표시 영역(NDA)에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
도 2 및 도 3에 플렉시블 표시 장치의 예로서, 신축성 표시 장치의 적용예가 도시되어 있다. 도 2는 도 1의 표시 장치가 수평 방향으로 늘어난 상태를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 1의 표시 장치가 국부적으로 늘어난 상태를 보여주는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(10)는 수평 방향으로 연신될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)의 에지 부근을 잡아서 양쪽으로 늘리면 그 방향으로 표시 장치(10)가 연신될 수 있다. 연신에 따라 표시 장치(10)의 평면도상 면적은 늘어날 수 있다. 도면에서는 제1 방향(DR1)으로 연신되는 모습을 도시하였지만, 제2 방향(DR2)으로 연신되거나, 제2 방향(DR2)과 제1 방향(DR1)으로 모두 연신되거나, 다른 수평 방향으로 연신될 수도 있다. 표시 장치(10)의 연신은 외력에 의해 이루어지며, 외력이 제거되었을 때 수축하여 원래의 상태로 복귀할 수 있다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(10)는 전체적인 평면 면적은 유지한 채 국부적으로 연신될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 표시 장치(10)에 대해 두께 방향인 제3 방향(DR3)으로 가압하면 가압된 지점을 중심으로 표시 장치(10)가 국부적으로 연신될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)가 연신되는 방향은 수평 방향에 경사진 방향이 되며, 표시 장치(10)의 전체 평면 면적은 동일하게 유지될 수 있다. 가압력이 제거되면, 연신되었던 부위가 다시 수축하여 원래의 상태로 복귀할 수 있다.
도 2 및 도 3의 연신은 동시에 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 두께 방향의 가압에 대해 국부적으로 수평 방향에 대해 경사진 방향으로 늘어나는 한편, 전체적으로도 평면 면적이 더 늘어날 수도 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(10)가 반복적인 변형 동작에도 지문이 묻지 않도록 내마모성 및 내약품성을 향상시키기 위해 표시 패널(100)(도 4 참조) 상에 윈도우 보호 필름(210)(도 4 참조)이 배치될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명을 위해 도 6 내지 도 9가 참조된다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 패널(100)의 전방에 적층된 전방 적층 구조물(200) 및 표시 패널(100)의 후방에 적층된 후방 적층 구조물(300)을 포함할 수 있다. 각 적층 구조물(200, 300)은 적어도 하나의 결합 부재(251-253, 351)를 포함할 수 있다. 여기서, 표시 패널(100)의 전방은 표시 패널(100)이 화면을 표시하는 방향이고, 후방은 전방의 반대 방향을 의미한다. 표시 패널(100)의 일면은 전방에 위치하고, 표시 패널(100)의 타면은 후방에 위치한다.
표시 패널(100)은 화면이나 영상을 표시하는 패널로서, 그 예로는 유기 발광 표시 패널(OLED), 무기 발광 표시 패널(inorganic EL), 퀀텀닷 발광 표시 패널(QED), 마이크로 LED 표시 패널(micro-LED), 나노 LED 표시 패널(nano-LED), 플라즈마 표시 패널(PDP), 전계 방출 표시 패널(FED), 음극선 표시 패널(CRT)등의 자발광 표시 패널뿐만 아니라, 액정 표시 패널(LCD), 전기 영동 표시 패널(EPD) 등의 수광 표시 패널을 포함할 수 있다. 이하에서는 표시 패널(100)로서 유기 발광 표시 패널을 예로 하여 설명하며, 특별한 구분을 요하지 않는 이상 실시예에 적용된 유기 발광 표시 패널을 단순히 표시 패널(100)로 약칭할 것이다. 그러나, 실시예가 유기 발광 표시 패널에 제한되는 것은 아니고, 기술적 사상을 공유하는 범위 내에서 상기 열거된 또는 본 기술분야에 알려진 다른 표시 패널(100)이 적용될 수도 있다.
도 5는 도 4에 도시된 표시 장치의 A 부분의 확대 단면도이다.
표시 패널(100)은 기판(20), 버퍼층(110), 활성층(121), 게이트 절연층(140), 게이트 전극(151), 층간 절연층(160), 소스 전극(172), 드레인 전극(173), 패시베이션층(180), 유기 발광 소자(E) 및 봉지층(194)을 포함할 수 있다.
기판(20)은 표시 패널(100)의 베이스 기판 역할을 할 수 있다. 기판(20)은 표시 장치가 휘어져도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있도록 유연한 특성을 가질 수 있다. 이를 위해, 기판(20)은 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 탄성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 기판(20)은 폴리이미드(Polyimide)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 플렉서블 글래스(Flexible glass) 등의 소재를 포함할 수도 있다.
기판(20) 상에는 버퍼층(110)이 배치된다. 버퍼층(110)은 기판(20)의 바로 위에 형성될 수 있다. 버퍼층(110)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 등을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 버퍼층(110)은 반도체의 특성을 열화(degradation)시키는 불순물 또는 수분이나 외기의 침투를 방지하고, 표면을 평탄화시키는 역할을 수행한다.
버퍼층(110) 상에는 활성층(121)이 배치된다. 활성층(121)은 반도체를 포함할 수 있으며, 다결정 실리콘(polysilicon)으로 이루어질 수 있다.
활성층(121)은 채널 영역(123)과 상기 채널 영역(123)의 양 옆에 위치하는 소스 영역(122) 및 드레인 영역(124)을 포함할 수 있다. 채널 영역(123)은 불순물이 도핑되지 않은 다결정 실리콘인 진성 반도체(intrinsic semiconductor)일 수 있고, 소스 영역(122) 및 드레인 영역(124)은 도전성 불순물이 도핑된 다결정 실리콘인 불순물 반도체(impurity semiconductor)일 수 있다.
활성층(121) 상에는 게이트 절연층(140)이 배치된다. 게이트 절연층(140)은 질화규소, 산화규소, 산질화규소 등을 포함하는 절연층으로 이루어질 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 절연층(140) 상에는 게이트 전극(151)이 배치된다. 게이트 전극(151)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 다중층 구조를 가질 수도 있다.
게이트 전극(151) 상에는 층간 절연층(160)이 배치된다. 층간 절연층(160)은 질화규소, 산화규소, 산질화규소 등을 포함하는 절연층으로 이루어질 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
층간 절연층(160) 상에는 소스 전극(172)과 드레인 전극(173)이 배치된다. 소스 전극(172)은 활성층(121)의 소스 영역(122)에 중첩되도록 배치될 수 있고, 드레인 전극(173)은 활성층(121)의 드레인 영역(124)에 중첩되도록 배치될 수 있다.
게이트 절연층(140) 및 층간 절연층(160)에는 소스 전극(172)과 드레인 전극(173)을 활성층(121)의 소스 영역(122) 및 드레인 영역(124)에 각각 전기적으로 접촉시키는 소스 콘택홀(161) 및 드레인 콘택홀(162)이 형성될 수 있다.
표시 장치(10)의 활성층(121), 게이트 전극(151), 소스 전극(172) 및 드레인 전극(173)은 박막 트랜지스터(T)를 구성할 수 있다. 출력 단자인 드레인 전극(173)은 콘택홀(181)을 통해 애노드 전극(191)과 전기적으로 연결될 수 있다.
소스 전극(172) 및 드레인 전극(173) 상에는 패시베이션층(180)이 형성된다. 패시베이션층(180)은 질화규소, 산화규소, 산질화규소, 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB(Benzocyclobutane) 또는 PFCB(Perfluorocyclobutane) 등을 포함할 수 있다.
패시베이션층(180)은 소스 전극(172) 및 드레인 전극(173)을 보호하는 역할을 하며, 그 상면을 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다. 패시베이션층(180)에는 드레인 전극(173)이 노출되도록 하는 콘택홀(181)이 패시베이션층(180)을 관통하여 형성될 수 있다.
패시베이션층(180) 상에는 유기 발광 소자(E)가 배치된다. 유기 발광 소자(E)는 애노드 전극(191), 화소 정의막(190), 유기 발광층(192) 및 캐소드 전극(193)을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자(E)의 최하부에는 애노드 전극(191)이 배치된다. 애노드 전극(191)은 패시베이션층(180)에 형성된 콘택홀(181)을 통해 드레인 전극(173)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 유기 발광 소자(E)의 화소 전극이 될 수 있다.
애노드 전극(191)은 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등의 일함수가 높은 물질층을 포함할 수 있다. 더 나아가, 애노드 전극(191)은 상술한 일함수가 높은 물질층과 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화 리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화 리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au) 등의 반사성 금속층의 적층막으로 이루어질 수 있다.
애노드 전극(191) 상에는 화소 정의막(190)이 배치된다. 화소 정의막(190)은 폴리아크릴계(Polyacrylates) 또는 폴리이미드계(Polyimides) 등의 수지를 포함할 수 있다. 화소 정의막(190)은 유기 발광 소자(E)의 각 화소를 구분하는 역할을 하며, 애노드 전극(191)이 노출되도록 하는 개구부(195)를 포함할 수 있다.
화소 정의막(190)의 개구부(195)를 통해 노출되는 애노드 전극(191) 상에는 유기 발광층(192)이 배치된다. 유기 발광층(192)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 하나 이상과 발광층(EML)을 포함하는 다중층으로 형성될 수 있다.
화소 정의막(190) 및 유기 발광층(192) 상에는 캐소드 전극(193)이 배치된다. 캐소드 전극(193)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag, Pt, Pd, Ni, Au Nd, Ir, Cr, BaF, Ba 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물 등)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(193)은 유기 발광 소자(E)의 공통 전극이 될 수 있다.
캐소드 전극(193) 상에는 봉지층(194)이 배치된다. 봉지층(194)은 외부로부터 수분 또는 공기가 침투하여 유기발광 소자(E)를 산화시키는 것을 방지하는 역할을 할 수 있으며, 상면을 평탄화시키는 역할을 할 수도 있다.
도 5에 도시하지 않았지만, 다른 실시예에서 표시 패널(100)은 부착되거나 내장된 터치 센싱 유닛(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 터치 센싱 유닛은 봉지층(194) 상에 배치될 수 있으며, 터치 센싱 유닛은 입력지점의 좌표정보를 획득한다. 또한, 터치 센싱 유닛은 표시 패널(100)의 전면 상에 배치될 수 있다. 다만, 표시 패널(100)과 터치 센싱 유닛의 위치관계는 이에 제한되지 않는다. 터치 센싱 유닛은 접촉식 또는 비접촉식 일 수 있으며, 저항막 방식, 전자기 유도방식, 정전용량 방식 등의 그 종류가 제한되지 않는다.
표시 패널(100)은 터치 센싱 유닛(미도시)과 봉지층(194) 사이에 배치되는 편광유닛(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센싱 유닛과 봉지층(194) 사이에 배치되는 편광유닛이 생략된 구조일 수도 있다.
다시 도 4를 참조하면, 표시 패널(100)의 전방에는 전방 적층 구조물(200)이 배치될 수 있다. 전방 적층 구조물(200)은 표시 패널(100)로부터 전방으로 순차 적층된 충격 흡수층(230), 윈도우(220) 및 윈도우 보호 필름(210)을 포함할 수 있다.
충격 흡수층(230)은 외부의 충격으로부터 하부의 표시 패널 등의 구조물을 보호하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서 충격 흡수층(230)은 고분자 필름일 수 있다. 고분자 필름은 예를 들어, PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), PES(Polyether Sulfone), PI(PolyImide), PAR(PolyARylate), PC(PolyCarbonate), PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) 또는 COC(CycloOlefin Copolymer) 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
충격 흡수층(230)의 두께 및 모듈러스를 제어함으로써 충격에 의해 발생된 충격력이 전달되는 시간을 증가시켜 완화시킬 수 있다. 충격 흡수층(230)의 두께를 무한히 증가시키기에는 전체 두께의 최대치에 대한 제약과 함께 곡률 반경에 대한 제약이 존재한다.
일 실시예에서, 충격 흡수층(230)의 두께는 70um 내지 150um일 수 있다. 충격 흡수층(230)의 두께가 70um 이상이면 외부로부터의 충격력에 대한 완화력을 충분히 확보할 수 있고, 150um 이하이면 폴딩시 크랙 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 충격 흡수층(230)의 두께가 상기 예시된 수치 범위로 한정되는 것은 아니다.
윈도우(220)는 표시 패널(100)을 보호하는 역할을 한다. 윈도우(220)는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 윈도우(220)는 예를 들어, 유리나 플라스틱을 포함하여 이루어질 수 있다.
윈도우(220)가 유리를 포함하는 경우, 상기 유리는 초박형(UltraThin Glass; UTG) 또는 박형 유리일 수 있다. 유리가 초박형 또는 박형으로 이루어지는 경우, 플렉시블한 특성을 가져 휘어지거나, 벤딩, 폴딩, 롤링될 수 있는 특성을 가질 수 있다. 유리의 두께는 예를 들어, 10㎛ 내지 300㎛의 범위에 있을 수 있고, 구체적으로 10㎛ 내지 100㎛ 두께 또는 30㎛ 두께의 유리가 적용될 수 있다. 윈도우(220)의 유리는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노 실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 또는 리튬 알루미나 실리케이트 유리를 포함할 수 있다.
윈도우(220)의 유리는 강한 강도를 갖기 위해 화학적 강화 또는 열적 강화된 유리일 수 있다. 화학적 강화는 알칼리 염 내에서 이온교환처리 공정을 통해 이루어질 수 있다. 이온교환처리 공정은 2회 이상 이루어질 수도 있다. 또한, 윈도우(220)는 고분자 필름의 일면 또는 양면에 유리가 박막으로 코팅된 것일 수도 있다.
윈도우(220)가 플라스틱을 포함하는 경우, 스트레처블과 같은 플렉시블한 특성을 나타내는 데에 더욱 유리할 수 있다. 윈도우(220)에 적용 가능한 플라스틱의 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene difluoride, PVDF), 폴리스티렌(polystyrene), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(ethylene vinylalcohol copolymer), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 트리아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl cellulose, TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP) 등을 들 수 있다. 플라스틱 윈도우(220)는 상기 열거된 플라스틱 물질들 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
윈도우(220)의 전방에는 윈도우 보호 필름(210)이 배치될 수 있다. 윈도우 보호 필름(210)은 윈도우(220)의 비산 방지, 충격 흡수, 찍힘 방지, 지문 방지, 눈부심 방지 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다. 윈도우 보호 필름(210)은 투명 고분자 필름을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 투명 고분자 필름은 PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), PES(Polyether Sulfone), PI(PolyImide), PAR(PolyARylate), PC(PolyCarbonate), PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) 또는 COC(CycloOlefin Copolymer) 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
윈도우(220)의 전방에 배치되는 윈도우 보호 필름(210)에 대한 상세한 설명은 후술된다.
전방 적층 구조물(200)은 인접 적층된 각 부재들을 결합하는 전방 결합 부재(251-253)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(220)와 윈도우 보호 필름(210) 사이에는 제1 결합 부재(251)가 배치되어 이들을 결합하고, 윈도우(220)와 충격 흡수층(230) 사이에는 제2 결합 부재(252)가 배치되어 이들을 결합하며, 충격 흡수층(230)과 표시 패널(100) 사이에는 제3 결합 부재(253)가 배치되어 이들을 결합할 수 있다. 즉, 전방 결합 부재(251-253)는 층들을 표시 패널(100)의 일면 상에 부착하는 부재로서, 제1 결합 부재(251)는 윈도우 보호 필름(210)을 부착하는 보호층 결합 부재이고, 제2 결합 부재(252)는 윈도우(220)를 부착하는 윈도우 결합 부재이며, 제3 결합 부재(253)는 충격 흡수층(230)을 부착하는 충격 흡수층 결합 부재일 수 있다. 전방 결합 부재(251-253)는 모두 광학적으로 투명할 수 있다.
표시 패널(100)의 후방에는 후방 적층 구조물(300)이 배치된다. 후방 적층 구조물(300)은 표시 패널(100)로부터 후방에 적층되며, 후방 적층 구조물(300)은 제4 결합 부재(351) 및 고분자 필름층(310)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 후방 적층 구조물(300)은 쿠션층, 플레이트, 및 방열 부재 등을 적어도 하나 이상 더 포함할 수 있다.
고분자 필름층(310)은 고분자 필름을 포함할 수 있다. 고분자 필름층(310)은 예를 들어, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리술폰(PSF), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP) 등을 포함할 수 있다.
고분자 필름층(310)은 적어도 일면에 기능층을 포함할 수 있다. 기능층은 예를 들어, 광 흡수층을 포함할 수 있다. 광 흡수층은 블랙 안료나 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 광 흡수층은 블랙 잉크로, 코팅이나 인쇄 방식으로 고분자 필름 상에 형성될 수 있다.
쿠션층(미도시)은 외부 충격을 흡수하여 표시 패널(100)이 파손되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 쿠션층은 단일층 또는 복수의 적층막으로 이루어질 수 있다. 쿠션층은 예를 들어, 폴리우레탄이나 폴리에틸렌 수지 등과 같은 탄성을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서 쿠션층은 스펀지와 유사한 폼 재질로 이루어질 수 있다.
플레이트(미도시)는 표시 장치(10)를 케이스에 결합하기 위한 지지 부재일 수 있다. 플레이트는 강성을 지닌 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어,플레이트는 스테인레스 스틸(SUS)과 같은 금속 합금이나 단일 금속으로 이루어질 수 있다.
방열 부재(미도시)는 표시 패널(100)이나 표시 장치(10)의 다른 부품에서 발생되는 열을 확산시키는 역할을 할 수 있다. 방열 부재는 금속 플레이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구리, 은 등과 같은 열 전도성이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 또한, 방열 부재는 그라파이트나 탄소 나노 튜브 등을 포함하는 방열 시트일 수도 있다.
이하, 윈도우(220)의 전방에 배치되는 윈도우 보호 필름(210)에 대해 설명한다.
도 6은 윈도우 보호 필름의 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에서 윈도우 보호 필름(210)은 기재층(211), 기재층(211) 상에 배치된 소프트 코팅층(212) 및 지문방지 코팅층(213)을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 예를 들어, 윈도우 보호 필름(210)은 오염방지 코팅층(Anti-Fouling Coating Layer), 반사방지 코팅층(Anti-Reflection Coating Layer), 눈부심 방지 코팅층(Anti-Glare Coating Layer), 하드코팅층(Hard-Coating Layer) 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
기재층(211)은 투명 고분자 필름을 포함할 수 있다. 상기 투명 고분자 필름은 PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), PES(Polyether Sulfone), PI(PolyImide), PAR(PolyARylate), PC(PolyCarbonate), PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) 또는 COC(CycloOlefin Copolymer), 폴리에테르블록아미드(Polyether Block Amide, PEBA) 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 기재층(211)은 실리콘(silicone), 우레탄(urethane), 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 중 어느 하나의 계열인 엘라스토머(elastomer) 수지를 포함하는 자가 복원성 조성물에 의해 형성됨으로써, 기재층(211) 내에서 우레탄 아크릴레이트계 수지들이 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두에 의해 서로 지지될 수 있는 사다리 구조 형태를 포함할 수 있다.
방향족 우레탄 아크릴레이트계(urethane acrylate) 수지는 평균 관능기 수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계(urethane acrylate) 수지일 수 있고, 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트 및 이소시아네이트 화합물을 포함하는 중합성 조성물을 반응시켜 형성할 수 있다. 여기서, 상기 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트 및 이소시아이트 화합물 중 적어도 하나는 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서 기재층(211)은 단층 구조를 가질 수 있다. 즉, 기재층(211)은 하나의 베이스층으로 구성될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 기재층(211)은 다층 구조를 가질 수 있다.
비제한적인 일 실시예에서 기재층(211)의 두께는 70um 내지 100um일 수 있고, 50Mpa 내지 200MPa의 모듈러스를 가질 수 있다.
상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 윈도우 보호 필름(210)의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 충분한 굽힘성 및 자가복원성을 구현하여 장기간 균일한 성능을 구현할 수 있다.
또한, 기재층(211)의 모듈러스가 상기 범위 내에 있는 경우, 기재층(211) 적층시 다른 층과의 전단 응력(shear stress)의 차이로 버클링(buckling)이 발생될 확률이 감소할 수 있다.
소프트 코팅층(212)은 기재층(211) 상에 배치될 수 있다. 소프트 코팅층(212)은 표시 장치(10)가 폴딩 및 언폴딩 동작을 반복하여도 윈도우 보호 필름이 손상되지 않을 정도의 두께와 모듈러스 특성을 가질 수 있다.
또한, 소프트 코팅층(212)은 광학적, 화학적 반응 등을 일으키는 개시제 또는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 소프트 코팅층(212)은 기재층(211)의 일면에 직접적으로 형성된 것일 수 있다. 즉, 소프트 코팅층(212)은 점착층 없이 기재층(211) 상에 바로 코팅될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 소프트 코팅층(212)은 점착층을 통해 기재층(211) 상에 부착될 수도 있다.
도 7은 소프트 코팅층의 개략적인 단면도이다. 도 8은 도 7에 도시된 소프트 코팅층의 B 부분의 확대도이다.
소프트 코팅층(212)은 도전성 고분자층(212a), 도전성 고분자층(212a) 상에 배치되는 실리카 코팅층(212b) 및 커버층(212c)을 포함할 수 있다.
도전성 고분자층(212a)은 삼차원 나노 구조를 갖는 도전성 고분자의 주쇄(backbone)와 우레탄-아크릴계, 아크릴계 또는 에폭시계 등의 링커를 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서 도전성 고분자층(212a)은 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등과 같은 도전성 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어 도전성 고분자층(212a)은 폴리아닐린계 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도전성 고분자층(212a)은 폴리아닐린, 폴리메틸아닐린, 폴리메톡시아닐린 등을 포함할 수 있다. 상기한 바와 같은 도전성 고분자는 제조가 용이할 뿐 아니라, 가요성(flexibility)이 높기 때문에 소프트 코팅층(212)의 연신성을 향상시킬 수 있으며, 벤딩 시 크랙의 가능성을 감소시킬 수 있다.
실리카 코팅층(212b)은 도전성 고분자층(212a) 상에 배치될 수 있다.
구체적으로, 실리카 나노 입자(212b_s)가 도전성 고분자층(212a)의 표면에 코팅되면서, 도전성 고분자층(212a) 상에 실리카 코팅층(212b)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 실리카 코팅층(212b)은 도전성 고분자층(212a)의 적어도 일측면 상에 배치될 수 있다.
실리카 코팅층(212b)은 실리카 나노 입자(212b_s)들을 포함할 수 있다. 실리카 코팅층(212b)을 구성하는 실리카 나노 입자(212b_s)들은 내부가 꽉 찬 구형 입자일 수 있다. 즉, 실리카 나노 입자(212b_s)는 내부 전체가 실리카 물질로 채워진 실리카 나노 입자일 수 있다.
이러한 소정의 지름에 상응하는 내부가 꽉 찬 실리카 나노 입자(212b_s)들은 소정의 지름에 상응하는 내부가 실리카 물질로 채워지지 않는 즉, 내부가 빈 실리카 나노 입자(미도시) 보다 높은 탄성 모듈러스 및 높은 강도를 가질 수 있다.
한편, 실리카 코팅층(212b)은 서로 다른 지름을 갖는 실리카 나노 입자(212b_s)들을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 실리카 코팅층(212b)을 구성하는 실리카 나노 입자(212b_s)들이 모두 동일한 지름을 가질 수도 있다.
일 실시예에서 실리카 코팅층(212b)은 실리카 나노 입자(212b_s)들을 내포하는 바인더(binder)를 코팅함으로써 형성될 수 있다. 실리카 코팅층(212b)은 도전성 고분자층(212a)의 상면에 분포된 실리카 나노 입자(212b_s)들 및 실리카 나노 입자(212b_s)들의 바인딩을 위한 바인더(binder)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실리카 코팅층(212b)은 높은 탄성 모듈러스 및 높은 강도를 가진 실리카 나노 입자(212b_s)들 및 상대적으로 높은 유동성을 가진 바인더(binder)를 포함하기 때문에, 소프트 코팅층(212)에 외부 충격이 가해지는 경우, 외부에서 가해진 충격이 우선적으로 실리카 나노 입자(212b_s)들에 가해지고, 실리카 나노 입자(212b_s)들에 가해진 외부 충격이 바인더에 의해 흡수 및/또는 분산될 수 있다.
따라서, 실리카 코팅층(212b)에 가해진 외부 충격이 실리카 코팅층(212b)의 하부에 배치된 층들에 전달되는 정도가 감소될 수 있고, 소프트 코팅층(212)의 내충격성이 실리카 코팅층(212b)에 의해 향상될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도전성 고분자층(212a)은 복수의 평면상에서 서로 다른 삼차원 방향으로 연장된 삼차원 형상을 갖고, 도전성 고분자층(212a)의 일면으로부터 외측 방향으로 도전성 고분자층(212a)의 일단부가 돌출된 복수의 돌출부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 각 돌출부는 동일한 방향으로 돌출되지 않고 서로 동일하거나 다른 방향으로 돌출되어 삼차원 방향으로 돌출부가 돌출되며, 도전성 고분자층(212a)의 표면에 요철 구조를 형성할 수 있다.
도전성 고분자층(212a)의 표면에 형성된 요철 구조에 의해 도전성 고분자층(212a)의 표면 접촉각이 커질 수 있다. 즉, 도전성 고분자층(212a)의 표면과 도전성 고분자층(212a)의 표면에 접촉하는 물질과의 접촉 면적을 작게 하여 발수성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도전성 고분자층(212a)은 도전성 고분자들 사이에 형성된 공극을 포함할 수 있다. 도전성 고분자층(212a)에 포함된 공극에 의해 수평 방향으로 연신성 및 수직 방향으로 가해지는 외부 힘에 대한 연신성이 향상될 수 있어 반복적인 접힘에 의한 크랙발생을 최소화할 수 있다.
실리카 코팅층(212b) 상에는 커버층(212c)이 배치될 수 있다.
예를 들어, 실리카 코팅층(212b) 상에 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 도포한 뒤, UV경화 또는 열경화를 통해 실리카 코팅층(212b)의 일측면 상에 커버층(212c)을 형성할 수 있다. 실리카 코팅층(212b) 상에 커버층(212c)을 형성하는 방법에 대한 상세한 설명은 후술된다.
커버층(212c)은 유기층과 유무기 복합층을 포함할 수 있다. 유기층은 아크릴레이트(Acrylate)계 화합물을 포함할 수 있다.
유무기 복합층 중 유기물은 아크릴레이트(Urethane Acrylate)계 화합물, 폴리우레탄계 화합물 또는 에폭시(Epoxy)계 화합물, 카복실산(carboxylic acid)계 화합물, 말레이미드(Maleimide)계 화합물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 및 제2 유무기 복합층은 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate)를 포함할 수 있다.
유무기 복합층 중 무기물은 실리콘 옥사이드(SiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 나이오븀 옥사이드(Nb2O5, NbO2) 및 글래스비드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
무기물은 나열된 무기 산화물 단일 종류 또는 이들의 혼합물의 형태로 제공될 수 있다. 또한 무기물은 다양한 형태로 제공되어 유무기 복합층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 옥사이드는 SiO2 파티클, SiO2 파티클이 콜로이드 상태로 분산된 SiO2 졸(Sol) 또는 중공 형상을 갖는 SiO2의 형태로 제공될 수 있다.
유무기 복합층에서 유기물인 아크릴레이트 화합물과 무기 입자는 5:5 내지 8:2의 중량 비율로 혼합되어 제공될 수 있다. 커버층(212c)은 아크릴레이트 화합물과 무기 입자를 모두 포함함으로써 소프트 코팅층(212)은 표면 경도를 개선하면서도 외부 충격에 대한 충격 흡수성과 높은 연신성을 가질 수 있다.
소프트 코팅층(212)은 대전 방지 기능을 더 구비할 수 있다. 소프트 코팅층(212)이 대전 방지 기능을 구비한 경우, 표시 장치(10)를 사용했을 때에 공기 중의 먼지가 부착하기 어렵고, 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.
소프트 코팅층(212)에 대전 방지 기능을 부여하기 위한 예시적인 방법은 대전방지제를 첨가하는 것을 포함하지만, 그에 한정되지 않는다. 예를 들어, 금속 산화물 입자에 도전성 물질을 첨가하여 대전 방지 기능을 부여할 수도 있다. 상기 도전성 물질은, 예를 들어, 안티몬(Sb), 또는 인(P)일 수 있다. 상기 도전성 물질을 첨가한 금속 산화물 입자의 예로는 안티몬 함유 산화 주석(ATO(Antimony Tin Oxide)) 또는 인 함유 산화 주석(PTO(Phosphorus Tin Oxide))을 들 수 있다.
또한, 상기 도전성 물질은 1 종류에 한정되지 않고 2 종류 이상 첨가시킬 수도 있다. 이에 의해, 소프트 코팅층(212)의 표면 저항값이 낮아지고, 소프트 코팅층(212)에 대전 방지 기능을 부여할 수 있다.
소프트 코팅층(212)은 소프트 코팅층(212)의 연신성을 향상시키기 위해 첨가제를 더 포함할 수 있다.
첨가제는 일 예로서, HDDA(1,6-Hexaneciol Diacrylate), DDDA(1,10-Decanediol Diacrylate), BPA(EO)4DA(Bisphenol A (EA)4 Diacrylate), BPA(EO)3DA(Bisphenol A (EA)3 Diacrylate), BPA(EO)10DA(Bisphenol A (EA)10 Diacrylate), BPA(EO)20DA(Bisphenol A (EA)20 Diacrylate), BPA(EO)30DA(Bisphenol A (EA)30 Diacrylate), TCDDA(Tricylclodecane dimethanol Diacrylate), PEG400DA(Polyethylene glycol 400 Diacrylate), PEG300DA(Polyethylene glycol 300 Diacrylate), PEG200DA(Polyethylene glycol 200 Diacrylate), PEG600DA(Polyethylene glycol 600 Diacrylate), BPF(EO)4DA(Bisphenol F(EO)4 Diacrylate), 및 PPG400DA(Polypropylene glycol 400 Diacrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 소프트 코팅층(212)의 두께는 300㎚ 내지 500㎛이며, 30% 이상의 연신율을 가질 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
소프트 코팅층(212)의 두께가 300㎚ 이상인 경우, 표면 경도를 충분히 개선할 수 있다. 또한, 소프트 코팅층(212)의 두께가 500㎚ 이하이면, 소프트 코팅층(212)의 변형에 대한 반발력 증가를 억제하여 소프트 코팅층(212)에서 반복 접힘에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있다.
또한, 소프트 코팅층(212)은 기재층(211)보다 높은 모듈러스를 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 소프트 코팅층(212)의 모듈러스는 500Mpa 내지 2Gpa일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
소프트 코팅층(212)의 물성이 상기 범위 내에 있을 경우, 윈도우 보호 필름(210)은 우수한 내마모성 및 내약품성 특성을 가질 수 있다.
지문방지 코팅층(213)은 소프트 코팅층(212) 상에 배치될 수 있다. 윈도우 보호 필름(210)은 외부로 노출되어 사용자의 손가락 등으로 터치될 수 있다. 즉, 윈도우 보호 필름(210)의 표면은 터치 센서를 위한 터치면으로 사용될 수 있다. 소프트 코팅층(212)만으로는 원하는 지문 방지 특성을 얻기가 어려울 수 있으므로, 소프트 코팅층(212) 상에 지문방지 코팅층(213)을 배치함으로써, 내마모성, 내약품성 같은 특성을 개선할 수 있다.
지문방지 코팅층(213)은 아크릴레이트계 화합물 및 불소계 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지문방지 코팅층(213)은 실란(Silane) 부분과 불소화탄소(fluorinated carbon) 부분이 알킬 체인으로 연결된 불소 함유실란 화합물이 포함된 층일 수 있다.
일 실시예에서 지문방지 코팅층(213)의 두께는 20nm 내지 100nm 일 수 있다. 지문방지 코팅층(213)의 두께가 20nm보다 얇게 형성될 경우 지문방지 코팅층(213)으로서의 기능이 저하될 수 있다. 또한, 지문방지 코팅층(213)의 두께가 100nm보다 두껍게 형성될 경우, 반사율이 변화하여 광학 특성이 저하될 수 있다.
일 실시예에서 지문방지 코팅층(213)은 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 실란 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
화학식 1에서 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아민기, 메톡시기, 하이드록시기, 다이메틸모노알콕시실란, 모노메탈다이알콕시실란, 트리알콕시실란, 실라잔, 에틸렌글라이콜, 트리에틸렌글라이콜, 머캅토, 에스터, 알콕시, 메타아크릴, 아크릴, 카르복실산, 사이클릭아민, 에폭시, 불화탄소, 아자이드, 벤조페논, 이소시아네이트, 하이드로젠 또는 이들의 조합일 수 있고, n1 내지 n4는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
상기 화학식 1에서 Y는 불소화탄소(fluorinated carbon)가 포함된 불소화합물일 수 있다. 일 실시예에서 상기 화학식 1에서 Y는 퍼플루오르폴리에터 (perfluoropolyether, PFPE)일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 2은 퍼플루오르폴리에터 (perfluoropolyether, PFPE)의 대표 구조도이다. 상기 화학식 2에서 a 내지 e는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다. 다만, 퍼플루오르폴리에터 (perfluoropolyether, PFPE)의 구조 상기 화학식 2에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1에서 Y는 퍼플루오르폴리에터 (perfluoropolyether, PFPE)임을 예시하였지만, 이에 제한되지 않고, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 플루오르네이티드 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP)및 퍼플루오로알킬 비닐에터코폴리머(perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) 중 어느 하나 일 수 있다.
화학식 1에서 불소 함유 실란 화합물은 전체적으로 선형 구조(linear type)를 갖고, 불소화탄소(fluorinated carbon) 부분에 포함된 플루오로에테르(폴리)에테르(PFPE)와 앵커링 그룹(Anchoring group)을 각각 말단에 포함하고, 퍼플루오로에테르(폴리)에테르(PFPE)와 앵커링 그룹(Anchoring group) 사이에 위치하는 연결기를 포함할 수 있다.
이에 따라 양 말단의 표면 에너지 차이에 의해 불소 함유 실란 화합물은 일 방향으로 정렬되어 있을 수 있고, 구체적으로 플루오로에테르(폴리)에테르(PFPE)은 소프트 코팅층(212)의 외부 방향을 향해 정렬되며, 앵커링 그룹(Anchoring group)은 소프트 코팅층(212)의 표면에 결합되면서 정렬될 수 있다.
화학식 1의 불소 함유 실란 화합물에서 불소 함유 (폴리)에테르기의 평균 분자량은 2,000g/mol 내지 20,000 g/mol이며, 앵커링 그룹(Anchoring group)의 평균 분자량은 1,000g/mol 내지 10,000 g/mol일 수 있다.
일 실시예에서 화학식 1의 불소 함유 실란 화합물은 3,000g/mol 내지 30,000 g/mol의 평균 분자량을 가질 수 있고, 이와 같은 범위의 평균 분자량을 가질 경우, 이를 포함하는 지문방지 코팅층(213)의 내구성이 향상될 수 있다.
상기 화학식 1에서 X1 내지 X3에 치환 또는 비치환된 아민기는 높은 반응성을 갖고 있으므로 이에 의해, 불소 함유 실란 화합물과 소프트 코팅층(212)의 결합력이 향상될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00004
[화학식 4]
Figure pat00005
일 실시예에 있어서 X1 내지 X3에 치환 또는 비치환된 아민기에 의해 불소 함유 실란 화합물은 상기 화학식 3과 같이 2개의 아민기를 갖는 디아민(Di amine) 구조 또는 상기 화학식 4와 같이 3개의 아민기를 갖는 트리아민(Tri amine)의 말단기 구조를 가질 수 있으며, 이에 의해 앵커링 그룹(Anchoring group)의 접착력이 향상될 수 있다.
다만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시예에서 앵커링 그룹(Anchoring group)의 말단기는 하이드록시기, 다이메틸모노알콕시실란, 모노메탈다이알콕시실란, 트리알콕시실란, 실라잔, 에틸렌글라이콜, 트리에틸렌글라이콜, 머캅토, 에스터, 알콕시, 메타아크릴, 아크릴, 카르복실산, 사이클릭아민, 에폭시, 불화탄소, 아자이드, 벤조페논, 이소시아네이트, 하이드로젠 등을 포함하는 말단기 구조를 가질 수 있다.
이하, 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로서 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화한다.
도 9는 다른 실시예에 따른 소프트 코팅층을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 소프트 코팅층(212)은 도전성 고분자층(212a) 상에 배치되는 실리카 코팅층(212b)이 생략되고, 실리카 나노 입자(212c_s)를 포함하는 커버층(212c)이 도전성 고분자층(212a) 상에 직접 배치되는 점에서 전술한 도 7과 차이가 있다.
본 실시예에서 위에서 상술한 높은 탄성 모듈러스 및 높은 강도를 가진 실리카 나노 입자(212c_s)들 및 상대적으로 높은 유동성을 가진 바인더(binder)를 포함하는 커버층(212c)이 삼차원 나노 구조를 갖는 도전성 고분자층(212a)에 직접 코팅될 수 있다.
본 실시예 따른 소프트 코팅층(212)의 경우에도 커버층(212c)에 포함된 실리카 나노 입자(212c_s)에 의해 소프트 코팅층(212)의 내충격성이 향상될 수 있고, 외부에서 가해진 충격이 실리카 나노 입자(212c_s)들에 의해 흡수 및/또는 분산될 수 있으며, 실리카 코팅막(212c)의 적층을 생략하여 소프트 코팅층(212)의 두께를 감소시킴에 따라 연신율이 향상될 수 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 윈도우 보호 필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 11은 또 다른 실시예에 따른 윈도우 보호 필름의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 윈도우 보호 필름(210)은 소프트 코팅층(212) 상에 배치되는 지문방지 코팅층(213)이 생략되고, 소프트 코팅층(212)에 불소계 중합체를 더 포함하여 지문방지 특성을 갖는 점에서 전술한 도 6과 차이점이 있다.
일 실시예에 따른 우수한 경도 및 모듈러스 특성을 갖는 소프트 코팅층(212)과 지문방지 특성을 갖는 지문방지 코팅층(213)을 별도로 배치할 경우, 표시 장치(10)가 폴딩 및 언폴딩 동작을 반복 수행하면서 이들 사이의 결합이 약해지거나, 지문방지 층이 손상됨에 따른 얼룩이 남게될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 실시예에 따른 윈도우 보호 필름(210)은 기재층(211) 상에 배치된 소프트 코팅층(212)이 우수한 연신성 및 모듈러스 특성을 가짐과 동시에 지문방지 특성을 확보할 수 있는 성분들이 혼합되어 하나의 층으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 윈도우 보호 필름(210)은 기재층(211), 기재층 상에 배치되는 소프트 코팅층(212)을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 소프트 코팅층(212)은 특정 범위의 경도 및 모듈러스를 가질 수 있는 중합체를 형성하는 제1 단위체(FUP)와 지문 방지 특성을 가질 수 있는 중합체를 형성하는 제2 단위체(SUP)들이 혼합된 용액을 기재층(211) 상에 도포 및 건조한 후, 이를 열경화 또는 UV 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
여기서, 제1 단위체(FUP)와 제2 단위체(SUP)가 경화되면서 고분자 사슬을 형성할 때, 지문 방지 특성을 갖는 제2 단위체(SUP)들은 소프트 코팅층(212)의 표면에서 중합되고, 제1 단위체(FUP)들이 형성한 중합체와 가교(Cross-linking)될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2 단위체(SUP)는 불소계 중합체를 포함하여 지문 방지 특성을 가질 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 제1 단위체(FUP)와 제2 단위체(SUP)들이 혼합된 용액은 용제 및 가교제를 더 포함할 수 있으며 또한 광개시제도 포함할 수 있다.
여기서, 제1 단위체(FUP)와 제2 단위체(SUP)가 형성하는 중합체 간의 가교 밀도에 따라, 소프트 코팅층(212)의 표면에 형성되는 제2 단위체(SUP) 중합체에 의한 불소(F)의 원자 비율이 결정될 수 있다. 가교 밀도는 첨가되는 가교제의 함량으로 조절될 수 있다. 이와 동시에, 중합체들 간의 가교 밀도에 따라 소프트 코팅층(212)의 경도, 모듈러스 및 내마모 특성과 내약품 특성이 달라질 수 있다.
또한, 소프트 코팅층(212)에 포함된 도전성 고분자층(212a)은 외측 방향으로 도전성 고분자층(212a)의 일단부가 돌출된 복수의 돌출부에 의해 요철 구조를 형성하고 있으므로, 이러한 요철 구조에 의해 소프트 코팅층(212)의 표면 접촉각을 크게 유지하여 발수성을 향상시키고, 내마모성 표면 특성을 유지할 수 있다.
이하, 도 12 내지 도 16을 참조하여, 윈도우 보호필름의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 12는 일 실시예에 따른 도 6의 윈도우 보호 필름 제조 방법의 순서도이다. 도 13 내지 도 16은 일 실시예에 따른 윈도우 보호 필름 제조 방법의 단계들을 나타낸 도면들이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 윈도우 보호 필름(210)의 제조 방법(S10)은 도전성 고분자층(212a) 표면에 실리카 코팅층(212b)을 코팅하는 단계(S100), 실리카 코팅층(212b) 상에 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 도포하는 단계(S200), 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 경화하는 단계(S300), 및 소프트 코팅층(212) 상에 지문방지 코팅층(213)을 형성하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
윈도우 보호 필름(210)의 제조 방법은 상기 예시에 제한되지 않으며, 상기 단계들의 적어도 일부가 생략되거나, 본 명세서의 다른 기재를 참조하여 적어도 하나 이상의 다른 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 13 내지 도 16을 더 참조하여 윈도우 보호 필름의 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 13을 참조하면, 도전성 고분자층(212a) 표면에 실리카 코팅층(212b)을 코팅하는 단계(S100)는 기재층(211)을 준비하는 단계 및 기재층(211)의 일면 상에 도전성 고분자층(212a)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실리카 코팅층(212b)이 코팅되기 전, 기재층(211)은 일면 상에 도전성 고분자층(212a)이 부착된 상태일 수 있다.
실리카 코팅층(212b)은 실리카 산화물 전구체 물질의 가수분해와 축합 반응을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 유기용매에 실리카 산화물 전구체 물질, 촉매 물질 및 물을 혼합하여 도전성 고분자층(212a)의 표면에 실리카 나노 입자(212b_s)를 성장시킴으로써 형성될 수 있다.
실리카 산화물 전구체 물질의 예로서는 트리에톡시실란(triethoxysilane, HTEOS), 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane, TEOS), 틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane, MTEOS), 디메틸디에톡시실란dimethyldiethoxysilane), 트라메톡시실란(tetramethoxysilane, TMOS), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane, MTMOS), 리메톡시실란(trimethoxysilane), 디메틸디메톡시실란(dimethyldimethoxysilane), 페닐트리에톡시실(phenyltriethoxysilane, PTEOS), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane, PTMOS), 디페닐디에톡시실란(diphenyldiethoxysilane), 디페닐디메톡시실란(diphenyldimethoxysilane) 등이 사용될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
유기 용매의 예로서는, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 로판올(propanol), 부탄올(butanol), 펜타놀(pentanol), 헥사놀(hexanol), 메틸 셀로솔브(methyl cellosolve), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethtylene glycol) 등의 알콜성 용매 또는 톨루엔(toluene)이 사용될 수 있다. 상기 유기 용매는 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
촉매 물질로는 알칼리성 물질, 예를 들면, 암모니아(NH3)가 사용될 수 있다. 이 경우, 암모니아수(NH4OH)를 유기 용매에 혼합함으로써 실리카 코팅층(212a)을 형성하는 공정에서 암모니아를 촉매 물질로서 이용할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 실리카 코팅층(212b) 상에 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 도포하고, 이를 경화하여 소프트 코팅층(212)을 형성할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 실리카 코팅층(212b) 상에 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 도포한다. 소프트 코팅층 조성액(SCP)은 몇몇 실시예에 따라 대전 방지제, 나노 실리카졸, 투광성 수지, 광 개시제 및 용매를 포함할 수 있다.
용매는 소프트 코팅층 조성액(SCP)의 성분들을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수있다. 예를 들어, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 프로필 셀로솔브등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌등) 등 중에서 적어도 1 종류 이상을 포함할 수 있다.
도 14에서는 노즐 코팅법에 의해 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 도포하는 것으로 도시하였지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 모세관 코팅법 등의 공지된 방법에 의해 도포가 가능하다.
도 15를 참고하면, 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 실리카 코팅층(212b) 상에 도포하여 예비 소프트 코팅층(212p)이 형성될 수 있다. 소프트 코팅층 조성액(SCP) 경화 단계(S300)에서 예비 소프트 코팅층(212p)을 경화시켜 소프트 코팅층(212)이 형성될 수 있다. 소프트 코팅층 조성액(SCP)을 경화하는 방식은 소프트 코팅층 조성액(SCP)에 UV를 조사하는 방식일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에서 소프트 코팅층(212) 상에 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 코팅 물질을 스프레이 코팅법으로 도포할 수 있다. 다만, 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 코팅 물질을 도포하는 방법은 이에 제한되지 않으며, 위에서 상술한 소프트 코팅층 조성액(SCP)의 도포 방법과 동일할 수 있다.
퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 코팅 물질을 도포 및 건조한 이후, 약 60℃에서 약 60분간 열경화 또는 UV 경화를 통해 지문방지 코팅층(213)을 형성한다. 다만, 경화 방법은 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 코팅 물질은 열경화 또는 UV 경화를 통해 소프트 코팅층(212)에서 가교(Cross-linking)되면서 고분자 사슬을 형성한다. 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 코팅 물질에 포함된 앵커링 그룹(Anchoring group)은 소프트 코팅층(212)의 표면에서 가교(Cross-linking)되며, 불소화탄소(fluorinated carbon) 부분은 소프트 코팅층(212)의 외측 방향을 향해 배열되면서 가교(Cross-linking)된다.
따라서, 일 실시예에서 지문방지 코팅층(213) 내에서 불소(F)의 원자 비율은 지문방지 코팅층(213)의 하면에서 상면으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 지문방지 코팅층(213)의 하면은 소프트 코팅층(212)에 접하는 면이고, 상면은 하면에 대향하는 면일 수 있다. 지문방지 코팅층(213)은 위에서 상술한 형성 방법에 제한되지 않고, 다양한 형성 방법으로 형성될 수 있다.
위와 같은 과정을 통해, 윈도우(220) 상에 형성된 윈도우 보호 필름(210)은 일정한 경도 및 모듈러스를 가져 높은 연신성을 가질 수 있고, 내마모성 표면 특성을 유지하여 윈도우(220) 및 기타 적층물을 보호하는데 기인할 수 있다.
도 17은 도전성 고분자에 대한 연신평가에 따른 접촉각을 나타낸 그래프이다. 도 18은 도전성 고분자에 대한 stretching 반복 테스트에 따른 접촉각을 나타낸 그래프이다.
도 17에 도시된 그래프는 도전성 고분자 물질의 한 종류인 폴리아닐린(Polyaniline)의 연신율에 따른 표면 접촉각의 결과를 도시한 것이다.
도 17을 참조하면, 세로축은 연신율에 따른 접촉각을 나타내고, 가로축은 연신율을 나타낸다. 도 17에 도시된 그래프는 상술한 변수들 간의 상관 관계를 나타내기 위한 하나의 예로서 도시된 것이기 때문에 도시된 구체적인 수치에 제한되는 것은 아니다.
도 17을 참조하면, 연신율이 0%인 경우, 즉 폴리아닐린(Polyaniline)이 외력에 의한 변화없이 본래의 형상을 유지하는 경우, 초기 표면 접촉각은 약 115도의 값을 나타낸다. 이후, 폴리아닐린(Polyaniline)의 연신율을 20%에서 100%까지 단계적으로 증가시켰을 때, 표면 접촉각은 약 112도 내지 114도의 값을 나타내며, 연신율이 30% 이상인 경우 폴리아닐린(Polyaniline)의 접촉각은 대략 112도 이상을 유지함을 확인할 수 있다.
이에 따라, 폴리아닐린(Polyaniline)의 연신율이 0%인 경우의 초기 표면 접촉각과 연신율이 30% 이상인 경우의 표면 접촉각은 약 3도 이하의 차이를 유지하고 있으므로, 폴리아닐린(Polyaniline)의 연신율은 30% 이상의 값을 갖는 것을 확인함에 따라 도전성 고분자 물질의 연신성과 내구성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
도 18에 도시된 그래프는 도전성 고분자 물질의 한 종류인 폴리아닐린(Polyaniline)의 stretching cycle의 반복 횟수에 따른 표면 접촉각의 결과를 도시한 것이다.
도 18을 참조하면, 세로축은 stretching cycle의 반복 횟수에 따른 접촉각을 나타내고, 가로축은 stretching cycle의 횟수를 나타낸다. 도 18에 도시된 그래프는 상술한 변수들 간의 상관 관계를 나타내기 위한 하나의 예로서 도시된 것이기 때문에 도시된 구체적인 수치에 제한되는 것은 아니다.
도 18을 참조하면, 폴리아닐린(Polyaniline)에 stretching cycle을 실시하지 않은 경우, 도 17에서 살펴본 바와 같이, 초기 표면 접촉각은 약 115도의 값을 갖는다. 이후, 폴리아닐린(Polyaniline)에 대한 stretching cycle을 반복적으로 실시하여 stretching cycle 횟수가 1000회 이상되는 경우, 표면 접촉각은 약 110 내지 114도의 값을 나타내며, stretching cycle 횟수가 1000회 이상인 경우 폴리아닐린(Polyaniline)의 표면 접촉각은 약 110도 이상을 유지함을 확인할 수 있다.
따라서 폴리아닐린(Polyaniline)에 대해 stretching cycle을 실시하지 않은 경우의 초기 표면 접촉각과 폴리아닐린(Polyaniline)에 대해 stretching cycle을 5000회 실시한 경우의 접촉각은 약 5도 이하의 차이를 유지하고 있으므로, 폴딩 및 언폴딩 반복을 수회 반복하여도 폴리아닐린(Polyaniline)은 손상되지 않는 것을 확인할 수 있다.
따라서 도 17 및 도 18에 도시된 그래프에 나타난 결과값을 참조하면, 일 실시예에서 소프트 코팅층(212)에 포함된 도전성 고분자층(212a)은 폴리아닐린(Polyaniline)과 같은 도전성 고분자 물질을 포함하므로, 소프트 코팅층(212)의 연신율은 30% 이상을 유지할 수 있음을 예측할 수 있다.
이에 의해, 폴딩 및 언폴딩이 반복되면서 표시 장치(10)의 일부층에 발생할 수 있는 크랙 등의 불량이 발생하는 것을 방지하여 표시 장치(10)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 전방 적층 구조물 210: 윈도우 보호 필름
211: 기재층 212: 소프트 코팅층
212a: 도전성 고분자층 212b: 실리카 코팅층
212c: 커버층 213: 지문방지 코팅층
220: 윈도우 230: 충격 흡수층
300: 후방 적층 구조물 251-253: 제1 내지 제3 결합 부재
310: 고분자 필름층 351: 제4 결합 부재

Claims (20)

  1. 기재층;
    상기 기재층 상에 배치되는 소프트 코팅층; 및
    상기 소프트 코팅층 상에 배치되는 지문방지 코팅층을 포함하되,
    상기 소프트 코팅층은 상기 기재층의 상면과 접촉하며 배치되는 도전성 고분자층,
    상기 도전성 고분자층의 적어도 일측면 상에 배치되고, 복수의 실리카 나노 입자를 포함하는 실리카 코팅층, 및
    상기 실리카 코팅층의 적어도 일측면 상에 배치되는 커버층을 포함하는 윈도우 보호 필름.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자층은 상기 도전성 고분자층의 일측면으로부터 외측 방향으로 연장된 복수의 돌출부 및 복수의 공극부를 포함하는 윈도우 보호 필름.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리에테르블록아미드 계열의 고분자, 실리콘 계열의 고분자 및 우레탄 계열의 고분자 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 보호 필름.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기재층의 두께는 70um 내지 100um인 윈도우 보호 필름.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자층은 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계 및 폴리페닐렌계 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 보호 필름.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층의 모듈러스는 500Mpa 내지 2GPa인 윈도우 보호 필름.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층은 유기 물질 및 무기 물질을 포함하는 윈도우 보호 필름.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 유기 물질은 아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 카복실산계 화합물 및 말레이미드계 화합물 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 무기 물질은 실리콘 옥사이드(SiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 나이오븀 옥사이드(Nb2O5, NbO2), 글래스비드, 안티몬(Sb), 인(P), 안티몬 함유 산화 주석(ATO) 및 인 함유 산화 주석(PTO) 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 보호 필름.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 지문방지 코팅층은 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 실란 화합물을 포함하는 윈도우 보호 필름.
    [화학식 1]
    Figure pat00006

    상기 화학식 1에서 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 아민기, 메톡시기, 하이드록시기, 다이메틸모노알콕시실란, 모노메탈다이알콕시실란, 트리알콕시실란, 실라잔, 에틸렌글라이콜, 트리에틸렌글라이콜, 머캅토, 에스터, 알콕시, 메타아크릴, 아크릴, 카르복실산, 사이클릭아민, 에폭시, 불화탄소, 아자이드, 벤조페논, 이소시아네이트, 하이드로젠 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 화학식 1에서 Y는 퍼플루오르폴리에터(perfluoropolyether, PFPE), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 플루오르네이티드 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP) 및 퍼플루오로알킬 비닐에터코폴리머(perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, n1 내지 n4는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층의 두께는 300nm 내지 500nm인 윈도우 보호 필름.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층은 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 HDDA(1,6-Hexaneciol Diacrylate), DDDA(1,10-Decanediol Diacrylate), BPA(EO)4DA(Bisphenol A (EA)4 Diacrylate), BPA(EO)3DA(Bisphenol A (EA)3 Diacrylate), BPA(EO)10DA(Bisphenol A (EA)10 Diacrylate), BPA(EO)20DA(Bisphenol A (EA)20 Diacrylate), BPA(EO)30DA(Bisphenol A (EA)30 Diacrylate), TCDDA(Tricylclodecane dimethanol Diacrylate), PEG400DA(Polyethylene glycol 400 Diacrylate), PEG300DA(Polyethylene glycol 300 Diacrylate), PEG200DA(Polyethylene glycol 200 Diacrylate), PEG600DA(Polyethylene glycol 600 Diacrylate), BPF(EO)4DA(Bisphenol F(EO)4 Diacrylate), 또는 PPG400DA(Polypropylene glycol 400 Diacrylate) 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 보호 필름.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 지문방지 코팅층의 두께는 20nm 내지 100nm인 윈도우 보호 필름.
  13. 전방에 위치하는 일면을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 상기 일면 상에 전방 적층 구조물을 포함하며,
    상기 전방 적층 구조물은 윈도우 및 상기 윈도우 상에 부착된 윈도우 보호 필름을 포함하고,
    상기 윈도우 보호 필름은 기재층, 상기 기재층 상에 배치되는 소프트 코팅층, 및 상기 소프트 코팅층 상에 배치되는 지문방지 코팅층을 포함하되,
    상기 소프트 코팅층은 상기 기재층의 상면과 접촉하며 배치되는 도전성 고분자층,
    상기 도전성 고분자층의 적어도 일측면 상에 배치되고, 복수의 실리카 나노 입자를 포함하는 실리카 코팅층, 및
    상기 실리카 코팅층의 적어도 일측면 상에 배치되는 커버층을 포함하는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 전방 적층 구조물은 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 배치된 충격 흡수층 및 상기 충격 흡수층을 상기 표시 패널 상에 부착하는 충격 흡수층 결합 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 후방에 위치하는 타면을 포함하고, 상기 표시 패널의 상기 타면 상에 적층된 후방 적층 구조물을 더 포함하며, 상기 후방 적층 구조물은 상기 표시 패널의 후방에 배치되는 고분자 필름층, 상기 고분자 필름층의 후방에 배치되는 쿠션층, 상기 쿠션층의 후방에 배치되는 플레이트, 및 상기 플레이트의 후방에 배치되는 방열 부재를 포함하는 표시 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리에테르블록아미드 계열의 고분자, 실리콘 계열의 고분자 및 우레탄 계열의 고분자 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자층은 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계 및 폴리페닐렌계 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층의 모듈러스는 500Mpa 내지 2GPa인 표시 장치.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층은 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는 HDDA(1,6-Hexaneciol Diacrylate), DDDA(1,10-Decanediol Diacrylate), BPA(EO)4DA(Bisphenol A (EA)4 Diacrylate), BPA(EO)3DA(Bisphenol A (EA)3 Diacrylate), BPA(EO)10DA(Bisphenol A (EA)10 Diacrylate), BPA(EO)20DA(Bisphenol A (EA)20 Diacrylate), BPA(EO)30DA(Bisphenol A (EA)30 Diacrylate), TCDDA(Tricylclodecane dimethanol Diacrylate), PEG400DA(Polyethylene glycol 400 Diacrylate), PEG300DA(Polyethylene glycol 300 Diacrylate), PEG200DA(Polyethylene glycol 200 Diacrylate), PEG600DA(Polyethylene glycol 600 Diacrylate), BPF(EO)4DA(Bisphenol F(EO)4 Diacrylate) 및 PPG400DA(Polypropylene glycol 400 Diacrylate) 중 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  20. 제13 항에 있어서,
    상기 소프트 코팅층은유기 물질 및 무기 물질을 포함하되,
    상기 유기 물질은 아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 카복실산계 화합물 및 말레이미드계 화합물 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 무기 물질은 실리콘 옥사이드(SiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 나이오븀 옥사이드(Nb2O5, NbO2), 글래스비드, 안티몬(Sb), 인(P), 안티몬 함유 산화 주석(ATO) 및 인 함유 산화 주석(PTO) 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
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