KR20230127050A - 열경화성 수지 조성물, 경화막 및 화상표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물; 및 옥세탄 화합물을 포함하고, 실세스퀴옥산 화합물로서 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하는 열경화성 수지 조성물, 이로부터 형성된 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치를 제공한다. 본 발명에 따른 열경화성 수지 조성물은 후막 형성시에도 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보할 수 있으며 투과율이 높고 백화현상을 억제할 수 있다.
Description
본 발명은 열경화성 수지 조성물, 경화막 및 화상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 후막 형성시에도 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보할 수 있으며 투과율이 높고 백화현상을 억제할 수 있는 열경화성 수지 조성물, 이로부터 형성된 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 기술(IT)이 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 제시되고 있다. 예를 들면, 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel Device), 전계발광 표시장치(Electro Luminescent Display Device), 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
이러한 평판 표시 장치는, 컬러필터, ITO, 금속 전극층과 같은 다양한 구성으로 이루어지며, 이를 보호하는 오버코트층과 같은 경화막을 갖는 것이 일반적이다.
대한민국 공개특허 제2016-0128218호는 경화성 조성물, 경화막, 유기 EL 표시 장치, 액정 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치에 관한 것으로서, 성분 A로서, 에틸렌성 불포화 화합물, 성분 B로서, 중합개시제, 성분 C로서, 알콕시실란 화합물, 성분 D로서, 유기 용제, 및 성분 E로서, 무기 입자를 함유하고, 성분 A가, 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하고, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트의 함유량이, 성분 A의 함유량 100 질량부에 대해, 20∼100 질량부이고, 상기 5관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트가, 중량 평균 분자량 10,000 이상인 우레탄(메타)아크릴레이트, 및 분자량 5,000 이하인 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물에 관한 내용을 개시하고 있다.
그러나, 종래 열경화성 수지 조성물을 무용제 타입으로 제조할 경우, 재료간 상용성이 부족하여 충분한 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보하기 어려운 문제가 있었다.
특히, 종래 열경화성 수지 조성물을 이용하여 20 ㎛ 이상의 후막을 형성하는 경우, 경도 특성 및 내스크래치성이 더욱 불량해질 뿐만 아니라 투과율이 떨어지고 백화 현상이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명의 한 목적은 후막 형성시에도 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보할 수 있으며 투과율이 높고 백화현상을 억제할 수 있는 열경화성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열경화성 수지 조성물로부터 형성된 경화막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치를 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물; 및 옥세탄 화합물을 포함하고,
상기 실세스퀴옥산 화합물은 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하는 열경화성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실리카 입자는 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 5 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 또는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이며, 적어도 하나는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 90 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 에폭시 실록산 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 옥세탄 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
상기 식에서,
n은 0 내지 10의 정수이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 옥세탄 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 광산발생제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 용제를 1 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 열경화성 수지 조성물로부터 형성된 경화막을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 열경화성 수지 조성물은 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물; 및 옥세탄 화합물을 포함하고, 실세스퀴옥산 화합물로서 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하여 후막 형성시에도 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보할 수 있어 공정상의 물리적인 충돌을 버티고 내후성이 우수한 유기보호막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 열경화성 수지 조성물은 투과율이 높고 백화현상을 억제할 수 있으며, 저온 경화가 가능하다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 실리카 입자(A) 및 실세스퀴옥산 화합물(B) 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물(C); 및 옥세탄 화합물(D)을 포함하고, 상기 실세스퀴옥산 화합물(B)은 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하는 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 실리카 입자(A) 및 실세스퀴옥산 화합물(B) 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물(C); 및 옥세탄 화합물(D)을 포함하고, 상기 실세스퀴옥산 화합물(B)로서 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하여 후막 형성시에도 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보할 수 있어 공정상의 물리적인 충돌을 버티고 내후성이 우수한 유기보호막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 투과율이 높고 백화현상을 억제할 수 있으며, 저온 경화가 가능하다.
실리카 입자(A)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실리카 입자(A)는 경도와 내스크래치성을 개선하는 역할을 한다.
상기 실리카 입자의 평균 입경은 50 ㎚ 이하, 바람직하기로 40nm 이하, 더욱 바람직하기로 25nm 이하일 수 있다. 상기 실리카 입자의 평균 입경이 상기 범위일 때, 경도와 내스크래치성이 우수하고, 고투명성의 도막을 형성할 수 있다.
상기 실리카 입자는 광학 조정 에폭시 수지에 분산된, 실리카 입자를 함유하는 에폭시 수지로서 조성물에 첨가할 수도 있다. 실리카 입자를 함유하는 에폭시 수지의 구체예로서는, NANOPOX C450, NANOPOX C460, NANOPOX C620, NANOPOX F400, NANOPOX E500, NANOPOX E601, NANOPOX F631, NANOPOX F640(이상 상품명, EVONIK 제조), 콤포세란(COMPOCERAN) E203, 콤포세란 E205, 콤포세란 E206(이상 상품명, 아라카와화학 제조)을 들 수 있다. 이들 중에서도, NANOPOX E601이 후술하는 성분들과의 상용성 면에서 특히 바람직하다.
상기 광학 조정 에폭시 수지는 조성물을 경화시킨 경화막의 광학적 성질을 조정할 수 있으며, 실리카 미립자를 사전에 분산시키는 분산매로서 사용할 수도 있다. 실리카 미립자를 광학 조정 에폭시 수지에 사전에 분산시킨 후, 조성물에 첨가함으로써, 실리카 미립자의 분산 상태를 양호하게 할 수 있다.
광학 조정 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 옥시란환을 가지는 모노머의 중합체, 옥시란환을 가지는 모노머와 다른 모노머의 공중합체를 예로 들 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실리카 입자는 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 5 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 실리카 입자의 함량이 5 중량% 미만이면 도막의 경도가 낮아질 수 있고, 30 중량%를 초과하면 도막의 투과율이 낮아지거나, 경도 및/또는 표면 스크래치 성능이 저하될 수 있다.
실세스퀴옥산 화합물(B)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실세스퀴옥산 화합물(B)은 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함한다.
케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS, polyhedral oligomeric silsesquioxane) 화합물로도 불리며, 분자식 (RSiO1.5)m으로 표시되는 1 내지 5nm 크기의 실리카 케이지(silica cage) 구조로 무기물인 실리카(SiO2)와 유기물인 실리콘(R2SiO)의 양쪽 성질을 다 가진 유-무기 중간체 또는 하이브리드 화합물이라고 칭해진다.
상기 케이지형 실세스퀴옥산 화합물의 Si-O 결합은 C-C 결합에 비해 매우 낮은 회전에너지를 가지고 있어 회전이 자유로우며, 넓은 온도 구간에서 유연성을 가지게 된다. 또한 가시광 및 자외선 광에서 높은 투명성을 가지는 특징이 있어 투명한 오버코팅 조성에 유리하다.
특히, 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 후술하는 에폭시 화합물 및/또는 옥세탄 화합물과의 상용성이 우수할 뿐만 아니라 경화 반응에 참여할 수 있어 경화시 높은 경도를 가지고 내스크래치성 및 신뢰성(내구성)이 우수한 도막을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 또는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이며, 적어도 하나는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이다.
구체적으로, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 또는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있다.
화학식 1로 표시되는 화합물에서, 에폭시기 또는 옥세탄기는 2 내지 8개 존재할 수 있다. 상기 범위에서 기계적 물성 향상에 유리하다.
상기 실세스퀴옥산 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 30 내지 60 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 실세스퀴옥산 화합물의 함량이 10 중량% 미만이면 도막 경화율이 감소할 수 있고, 90 중량%를 초과하면 도막의 밀착력이 감소할 수 있다.
에폭시 실록산 화합물(C)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 에폭시 실록산 화합물(C)은 실록산 골격을 갖는 에폭시 실록산 화합물로서, 상용성을 개선하고 경화 반응에 참여하는 성분이다.
상기 에폭시 실록산 화합물(C)은 특히 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
상기 식에서,
X는 각각 독립적으로 수소 원자, 에폭시기, 비닐기, (메타)아크릴기 또는 머캅토기이고, 적어도 하나는 에폭시기이며,
L은 C1-C10의 알킬렌기이고,
Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 C1-C10의 알킬기이며,
p는 1 내지 20의 정수이다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C10의 알킬렌기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 2가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소프로필렌, n-부틸렌, 이소부틸렌, n-펜틸렌, n-헥실렌, n-헵틸렌, n-옥틸렌, n-노닐렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C10의 알킬기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실, 2-에틸헥실, 헵틸, 2-에틸헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에폭시 실록산 화합물의 시판 제품으로는 KR 516 (신에츠사) 등이 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 에폭시 실록산 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 실록산 화합물의 함량이 10 중량% 미만이면 밀착력이 감소할 수 있고, 70 중량%를 초과하면 경도가 감소할 수 있다.
옥세탄 화합물(D)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 옥세탄 화합물(D)은 상용성을 높여 투과율을 상승시키며, 백화 발생을 방지할 뿐만 아니라 경화 반응에 참여하여 경도 및 스크래치 특성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 옥세탄 화합물로는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 상용성, 경도 및 스크래치 특성면에서 바람직하다.
[화학식 3]
상기 식에서,
n은 0 내지 10의 정수이다.
특히, 상기 옥세탄 화합물은 하기 화학식 3-1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 3-1]
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 옥세탄 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 옥세탄 화합물의 함량이 10 중량% 미만이면 상용성이 떨어질 수 있고, 70 중량%를 초과하면 도막의 경화도가 낮아질 수 있다.
광산발생제(E)
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 광산발생제(E)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 광산발생제는 100℃ 이하의 저온 경화시에도 충분한 경화도를 확보할 수 있게 한다.
상기 광산발생제는 예를 들어, 디아조메탄 화합물, 오늄염 화합물, 술폰이미드 화합물, 디술폰계 화합물, 술폰산 유도체 화합물, 니트로벤질 화합물, 벤조인트실레이트 화합물, 철아렌착체, 할로겐 함유 트리아진화합물, 아세토페논 유도체 화합물, 시아노기 함유 옥심술포네이트 화합물 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 광산발생제로는 시판 제품으로 Irgacure 290(바스프사) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광산발생제는 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 광산발생제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 저온 경화시 도막의 경화도가 낮아질 수 있고, 10 중량%를 초과하면 투과율이 떨어질 수 있다.
첨가제(F)
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 상기한 성분들 이외에, 필요에 따라 충진제, 다른 고분자 화합물, 경화제, 레벨링제, 슬립성 개선제, 밀착촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제, 연쇄 이동제, 라디컬발생제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 충진제의 구체적인 예로는, 유리, 실리카, 알루미나 등을 들 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는, 에폭시 수지, 말레이미드 수지 등의 열경화성 수지; 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 경화제의 구체적인 예로서는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로서는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한 에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 옥세탄 화합물의 구체적인 예로서는 카르보네이트비스옥세탄, 크실렌비스옥세탄, 아디페이트비스옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄, 시클로헥산디카르복실산비스옥세탄 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물로서는, 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산 발생제 등을 들 수 있다.
상기 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제로서는, 예를 들면, 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 레벨링제로는, 시판되는 계면 활성제를 사용할 수 있고, 예를 들어 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면 활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로도 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 실리콘계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다우코닝 도레이 실리콘사의 DC3PA, DC7PA, SH11PA, SH21PA, SH8400 등이 있고, GE 도시바 실리콘사의 TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4446, TSF-4460, TSF-4452 등이 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들면 시판품으로서 다이니혼잉크화학공업㈜의 메가팍 F-470, F-471, F-475, F-482, F-489, F-554 등이 있다.
상기 슬립성 개선제로는 시판 제품으로 BYK-333 (BYK사) 등을 들 수 있다.
상기 밀착 촉진제로는, 실란계 화합물이 바람직하고, 구체적으로는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
상기 산화 방지제로는 구체적으로, 2-tert-부틸-6-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸벤질)-4-메틸페닐아크릴레이트, 2-[1-(2-히드록시-3,5-디-tert-펜틸페닐)에틸]-4,6-디-tert-펜틸페닐아크릴레이트, 6-[3-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-tert-부틸디벤즈[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀, 3,9-비스[2-{3-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시}-1,1-디메틸에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 2,2'-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(6-tert-부틸-3-메틸페놀), 4,4'-티오비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀), 디라우릴 3,3'-티오디프로피오네이트, 디미리스틸 3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴 3,3'-티오디프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스(3-라우릴티오프로피오네이트), 1,3,5-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 3,3',3'',5,5',5''-헥사-tert-부틸-a,a',a''-(메시틸렌-2,4,6-트리일)트리-p-크레졸, 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀 등을 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제로서 구체적으로는, 2-(3-tert-부틸-2-히드록시-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 응집 방지제로는, 구체적으로는, 폴리아크릴산 나트륨 등을 들 수 있다.
상기 연쇄 이동제로는, 구체적으로 도데실메르캅탄, 2,4-디페닐-4-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다.
상기 라디컬발생제로는 시판 제품으로 OXE01(BASF사) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 용제를 실질적으로 포함하지 않으며, 포함하더라도 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 중량% 이하의 양으로 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 수지 조성물은 용제를 포함하지 않는 무용제형이거나 5 중량% 이하, 예컨대 1 중량% 이하로 포함하는 저용제형임에도 저점도 구현이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태는 상술한 열경화성 수지 조성물로부터 형성된 경화막에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 상기 경화막은 상술한 열경화성 수지 조성물을 기재 상에 도포한 후 열을 가해 제조할 수 있다.
제조 과정의 바람직한 예를 들자면, 열경화성 수지 조성물을 기판(통상은 유리) 또는 먼저 형성된 수지 조성물의 고형분으로 이루어지는 층 상에 도포하여 평활한 도막을 얻는다.
도포 방법으로는, 예를 들어 스핀 코트, 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 앤드 스핀 코트 또는 슬릿 코트법 등에 의해 실시될 수 있다.
도포 후의 도막 두께는 통상 5~30㎛, 보다 구체적으로 10~30㎛, 예를 들어 20~30㎛ 정도이다. 이후 경화 네트워크 형성을 위해 가열 과정(포스트베이크)을 진행한다. 여기에서, 가열 온도는 통상 70~230℃, 바람직하게는 90~200℃, 더욱 바람직하게는 상대적으로 저온인 90~120℃ 정도이다. 가열 방법으로는 핫플레이트, 클린오븐 또는 적외선 히터 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 가열 방법을 한정하는 것은 아니다. 필요에 따라, 도포 후 자외선을 조사하여 노광을 실시할 수 있다. 자외선의 조사량은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물을 사용하고, 이상과 같은 각 공정을 거쳐 기판 상 혹은 하부 기재 상에 경화막을 형성할 수 있다.
이렇게 해서 얻어지는 경화막은 화상표시장치에 유기 보호막으로서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 상기 경화막은 높은 경도와 내스크래치성으로 인해 화상표시장치의 최외각 보호층, 예를 들어 윈도우 대체용으로 유용하게 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 상술한 경화막을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 화상표시장치는 상술한 경화막을 구비한 것을 제외하고는, 당해 기술분야에서 알려진 구성을 포함한다. 즉, 본 발명의 경화막을 적용할 수 있는 화상표시장치는 모두 본 발명에 포함된다. 일례로, 상기 화상표시장치는 유기발광장치(OLED), 액정표시장치(LCD), 전계발광표시장치(EL), 플라스마표시장치(PDP), 전계방출표시장치(FED) 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 및 비교예: 열경화성 수지 조성물의 제조
하기 표 1의 조성으로 각각의 성분들을 혼합하여 열경화성 수지 조성물을 제조하였다(중량%).
| 실리카 입자 | 실세스퀴옥산 화합물 | 에폭시 실록산 화합물 | 옥세탄 화합물 | 광산발생제 | 첨가제 | ||
| A-1 | B-1 | B-2 | C-1 | D-1 | E-1 | F-1 | |
| 실시예 1 | 5 | - | - | 30 | 64 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 2 | 10 | - | - | 60 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 3 | 30 | - | - | 40 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 4 | - | 10 | - | 60 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 5 | - | 30 | - | 40 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 6 | - | 60 | - | 10 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 7 | 5 | 25 | - | 40 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 실시예 8 | 10 | 50 | - | 10 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 비교예 1 | - | - | - | 70 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 비교예 2 | - | - | 5 | 30 | 64 | 0.9 | 0.1 |
| 비교예 3 | - | - | 10 | 60 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 비교예 4 | - | - | 30 | 40 | 29 | 0.9 | 0.1 |
| 비교예 5 | 60 | - | - | 10 | 29 | 0.9 | 0.1 |
A-1: Nanopox E601(EVONIK사)
B-1: Epoxy-POSS (케이지형), 화학식 1에서, R1 내지 R8은 인 화합물
B-2: Epoxy-POSS (래더형), 하기 화학식 a로 표시되는 화합물
[화학식 a]
C-1: KR 516 (신에츠사)
D-1: 하기 화학식 3-1로 표시되는 화합물
[화학식 3-1]
E-1: I-290 (BASF사)
F-1: F-554 (DIC사)
실험예:
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 열경화성 수지 조성물을 사용하여 하기와 같이 경화막을 제조하고, 경화막의 물성을 아래와 같은 방법으로 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<경화막 제조>
가로 세로 2 인치의 유리 기판(이글 2000, 코닝사 제조)을 중성 세제, 물 및 알코올로 순차 세정한 후 건조하였다. 이 유리 기판 상에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 열경화성 수지 조성물을 각각 스핀 코팅한 다음 30mW/㎠의 강도로 1J/㎠의 UV를 조사한 후 클린오븐 중에서 90℃에서 60 분간 포스트베이크하였다. 이 때 얻어진 막두께는 20㎛이었다. 막두께는 막두께 측정장치(DEKTAK 6M; Veeco사 제조)를 사용하여 측정하였다.
(1) 연필 경도
상기 제조된 경화막에 대해서 JIS K5600: 1999에 준거한 방법(하중 1kg)으로 연필 경도 시험을 수행하고, 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
◎: 4H 이상
○: 2H 내지 3H
△: HB 내지 H
×: HB 미만
(2) 내스크래치성
상기 제조된 경화막에 대해서 내스크래치성을 스틸 울 평가 방법으로 평가하였다. 사용한 스틸 울은 #0000s 레벨이며, 1.5kg의 하중을 주었고, 분당 60회의 속도로 10회 반복하였다. 이후 도막을 암실 조건에서 형광등 불빛에 비추어 긁힌 자국의 개수를 세었으며, 표면에 생긴 스크래치 개수를 세어 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
◎: 10개 미만
○: 10개 이상 20개 미만
△: 20개 이상 40개 미만
×: 40개 이상
(3) 투과율
상기 제조된 경화막의 투과율을 UV-Vis 분광광도계를 사용하여 측정하여 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
○: 450nm에서의 투과율이 99% 이상
△: 450nm에서의 투과율이 99% 미만 95% 이상
×: 450nm에서의 투과율이 95% 미만
(4) 백화
상기 제조된 경화막에 대하여 백화 현상을 육안으로 관찰하여 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
×: 백화가 발생하지 않음
○: 백화가 발생함
| 연필경도 | 표면 스크래치 | 투과율 | 백화 | |
| 실시예 1 | ○ | ○ | ○ | × |
| 실시예 2 | ○ | ○ | ○ | × |
| 실시예 3 | △ | △ | △ | × |
| 실시예 4 | △ | △ | ○ | × |
| 실시예 5 | ○ | ○ | ○ | × |
| 실시예 6 | ○ | ○ | ○ | × |
| 실시예 7 | ◎ | ◎ | ○ | × |
| 실시예 8 | ◎ | ◎ | ○ | × |
| 비교예 1 | × | × | ○ | × |
| 비교예 2 | × | × | ○ | × |
| 비교예 3 | × | × | ○ | × |
| 비교예 4 | × | × | ○ | × |
| 비교예 5 | × | × | △ | ○ |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물; 및 옥세탄 화합물을 포함하고, 실세스퀴옥산 화합물로서 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하는 실시예 1 내지 8의 열경화성 수지 조성물은 후막 형성시에도 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보할 수 있으며 투과율이 높고 백화현상을 억제할 수 있는 것을 확인하였다. 특히, 에폭시 실록산 화합물 및 옥세탄 화합물과 함께, 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물을 모두 포함하는 실시예 7 및 8의 열경화성 수지 조성물이, 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 어느 하나만을 포함하는 실시예 1 내지 6의 열경화성 수지 조성물에 비해 경도 특성 및 내스크래치성 면에서 더욱 우수한 성능을 보였다.
반면, 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물; 및/또는 옥세탄 화합물을 포함하지 않거나, 실세스퀴옥산 화합물로서 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하지 않는 비교예 1 내지 4의 열경화성 수지 조성물은 높은 경도 특성 및 내스크래치성을 동시에 확보하기 어렵거나, 투과율이 낮거나 백화현상이 발생하는 것으로 나타났다. 한편, 실리카 입자의 함량이 너무 많은 비교예 5의 열경화성 수지 조성물은 경도 특성 및 내스크래치성이 불량하고, 투과율이 낮으며 백화현상이 발생하는 것으로 나타났다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (11)
- 실리카 입자 및 실세스퀴옥산 화합물 중 하나 이상; 에폭시 실록산 화합물; 및 옥세탄 화합물을 포함하고,
상기 실세스퀴옥산 화합물은 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물을 포함하는 열경화성 수지 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 실리카 입자는 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 5 내지 30 중량%의 양으로 포함되는 열경화성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 열경화성 수지 조성물:
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 또는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이며, 적어도 하나는 에폭시기 또는 옥세탄기가 치환된 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이다. - 제1항에 있어서, 상기 에폭시기 또는 옥세탄기를 갖는 케이지형 실세스퀴옥산 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 90 중량%의 양으로 포함되는 열경화성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에폭시 실록산 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%의 양으로 포함되는 열경화성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 옥세탄 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 열경화성 수지 조성물:
[화학식 3]
상기 식에서,
n은 0 내지 10의 정수이다. - 제1항에 있어서, 상기 옥세탄 화합물은 열경화성 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 70 중량%의 양으로 포함되는 열경화성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 광산발생제를 추가로 포함하는 열경화성 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 용제를 1 중량% 이하의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열경화성 수지 조성물로부터 형성된 경화막.
- 제10항에 따른 경화막을 포함하는 화상표시장치.
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| KR20160128218A (ko) | 2015-04-28 | 2016-11-07 | 후지필름 가부시키가이샤 | 경화성 조성물, 경화막, 유기 el 표시 장치, 액정 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치 |
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2022
- 2022-02-24 KR KR1020220024650A patent/KR20230127050A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160128218A (ko) | 2015-04-28 | 2016-11-07 | 후지필름 가부시키가이샤 | 경화성 조성물, 경화막, 유기 el 표시 장치, 액정 표시 장치, 터치 패널 및 터치 패널 표시 장치 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination |