KR20240047351A - 윈도우 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20240047351A
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문상은
최지원
김동호
유숙경
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 모듈은 윈도우; 상기 윈도우 상에 배치되고 상기 윈도우를 노출시키는 개구부가 정의된 제1 인쇄층; 상기 개구부 전부를 충전하며 상기 개구부에 인접한 상기 제1 인쇄층의 부분을 커버하며 상기 제1 인쇄층의 상기 부분을 사이에 두고 상기 윈도우 상에 배치되어, 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하는 잉크층; 및 상기 잉크층을 커버하는 보호층; 을 포함하고, 상기 보호층은 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 및 치환 또는 비치환된 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함하고, 상기 잉크층은 상기 윈도우 및 상기 보호층 사이에 배치된다.

Description

윈도우 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치{WINDOW MODULE AND DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 윈도우 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내화학성 및 내마모성이 향상된 고분자 수지를 포함하는 윈도우 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치 제조 공정 중 불량이 발생하는 경우, 비용 절감을 위해 재작업(rework) 공정이 필요하다. 재작업 공정에서는, 윈도우 모듈과 표시 패널의 접착을 위해 윈도우 모듈에 배치된 접착층을 제거하는 공정 등이 포함될 수 있으며, 이를 위해 윈도우 모듈의 표면에 물리적 또는 화학적 처리를 할 수 있다. 이 때, 윈도우 모듈에 인쇄된 잉크 등이 손상되거나 번지는 등의 문제가 발생한다.
본 발명은 내구성, 내화학성 및 내마모성이 향상된 고분자 수지를 포함하는 윈도우 모듈을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 내구성, 내화학성 및 내마모성이 향상된 윈도우 모듈을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 모듈은 윈도우; 상기 윈도우 상에 배치되고 상기 윈도우를 노출시키는 개구부가 정의된 제1 인쇄층; 상기 개구부 전부를 충전하며 상기 개구부에 인접한 상기 제1 인쇄층의 부분을 커버하며 상기 제1 인쇄층의 상기 부분을 사이에 두고 상기 윈도우 상에 배치되어, 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하는 잉크층; 및 상기 잉크층을 커버하는 보호층; 을 포함하고, 상기 보호층은 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 및 치환 또는 비치환된 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함하고, 상기 잉크층은 상기 윈도우 및 상기 보호층 사이에 배치된다.
상기 제1 단량체 내지 제4 단량체는 각각 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3] [화학식 4]
상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, R1, R3, R4, R5, R7, 및 R8은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, R2는 히드록시기 또는 히드록시메틸기이고, R6은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 5 이하의 알킬기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
상기 제2 단량체는 하기 화학식 2-1로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
상기 화학식 2-1에서, R9는 수소 원자, 또는 메틸기이고, R10은 메틸렌기 또는 옥소메틸렌기이다.
상기 고분자 수지는 상기 제3 단량체 및 상기 제4 단량체를 모두 포함할 수 있다.
상기 제1 단량체는 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 및 히드록시프로필아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 단량체는 비스페놀-A 타입 에폭시 단량체, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 및 알릴글리시딜에터 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제3 단량체는 이소프로페닐벤젠, 및 t-부틸스티렌 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제4 단량체는 이소보로닐아크릴레이트, 및 이소보로닐메타크릴레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지는 가교제를 더 포함하여 중합된 것일 수 있다.
상기 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체 중량을 기준으로 상기 가교제의 중량 비율은 20wt% 이상 25wt% 이하일 수 있다.
상기 가교제는 이소시아네이트계 가교제 및 아민계 가교제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호층은 상기 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로, 상기 제1 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함하고, 상기 제2 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함하고, 상기 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 50 mol% 이상 80 mol% 이하 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지는 무기 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 입자는 황산 바륨일 수 있다.
상기 보호층의 540nm의 중심 파장을 갖는 가시광선 투과율은 99% 이상일 수 있다.
상기 잉크층은 상기 개구부를 충전하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 연장되고 상기 제1 인쇄층 상에 배치되는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 인쇄층 상에 배치된 제2 인쇄층을 더 포함하고, 상기 잉크층의 상기 제2 부분의 적어도 일부는 상기 제1 인쇄층 및 상기 제2 인쇄층 사이에 배치될 수 있다.
상기 보호층의 가시광선 영역의 광 투과율은 99% 이상일 수 있다.
상기 보호층과 상기 잉크층은 함께 적외선 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 반투과 영역을 정의할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 적외선이 투과하는 반투과 영역 및 상기 반투과 영역을 둘러싸는 비투과 영역을 포함하는 베젤 영역, 및 상기 베젤 영역과 인접한 투과 영역이 정의된 윈도우 모듈; 상기 반투과 영역과 중첩하는 적외선 감지 센서; 및 상기 투과 영역, 및 상기 베젤 영역의 일부와 중첩하는 표시 패널; 을 포함하고, 상기 윈도우 모듈은 윈도우; 상기 비투과 영역 전부에 배치된 제1 인쇄층; 상기 반투과 영역 전부 및 상기 반투과 영역에 인접한 상기 비투과 영역 일부에 배치되어, 상기 반투과 영역에 인접한 상기 제1 인쇄층의 부분을 사이에 두고 상기 윈도우 상에 배치되고, 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하는 잉크층; 및 상기 잉크층을 커버하는 보호층; 을 포함하고, 상기 보호층은 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 및 치환 또는 비치환된 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함하고, 상기 잉크층은 상기 윈도우 및 상기 보호층 사이에 배치된다.
상기 제1 단량체 내지 제4 단량체 각각은 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3] [화학식 4]
상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, R1, R3, R4, R5, R7, 및 R8은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, R2는 히드록시기 또는 히드록시메틸기이고, R6은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 5 이하의 알킬기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
상기 제1 인쇄층 상에 배치된 제2 인쇄층을 더 포함하고, 상기 잉크층은 상기 반투과 영역에 배치된 제1 부분 및 상기 제1 부분에서 연장되고 상기 비투과 영역에 배치된 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지는 이소시아네이트계 가교제 및 아민계 가교제중 적어도 하나를 더 포함하여 중합된 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 윈도우 모듈은 내구성, 내화학성 및 내마모성이 향상된 고분자 수지를 포함하므로 재작업 공정의 효율이 상승할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 내구성, 내화학성 및 내마모성이 향상된 윈도우 모듈을 포함하므로 재작업 공정의 효율이 상승할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 5는 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 도 2의 III-III' 선을 따라 절단한 윈도우 모듈의 단면도이다.
도 7은 도 2의 III-III' 선을 따라 절단한 면에 대응되는 윈도우 모듈의 단면도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결 된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
“및/또는”은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, "상에", “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락상 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로, 본 명세서에서 정의된 것으로 해석된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 분해 사시도이다.
도 1에서는 4면의 엣지가 모두 곡면으로 제공된 휴대용 단말기를 표시 장치(DD)로 예시적으로 도시하였다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 플랫형 표시장치, 커브드 표시 장치, 밴딩형 표시 장치, 롤러블 표시 장치, 폴더블 표시 장치, 및 스트레쳐블 표시 장치 등과 같은 다양한 표시 장치(DD)에 적용될 수 있다. 또한, 별도로 도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 표시 장치(DD)는 텔레비전 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 네비게이션 유닛, 게임기, 휴대용 전자 기기, 손목 시계형 전자 기기, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등에 사용될 수 있다. 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다.
표시 장치(DD)는 표시면 상에서 구분되는 복수 개의 영역들을 포함한다. 표시 장치(DD)는 이미지(IM)들이 표시되는 표시 영역(DA), 및 표시 영역(DA)과 인접한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 이미지(IM)의 예시로 시계 위젯이 도시되었다. 비표시 영역(NDA) 표시 영역(DA)을 둘러 쌀 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 반투과 영역(HTA) 및 반투과 영역을 둘러싸는 비투과 영역(NTA)을 포함할 수 있으며, 상세한 내용은 후술한다.
본 실시예에서는 이미지(IM)가 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 전면(또는 전면)과 배면(또는 하면)이 정의된다. 전면과 배면은 제3 방향(DR3)에서 서로 대향되고, 전면과 배면 각각의 법선 방향은 제3 방향(DR3)과 평행할 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다. 본 명세서에서 "평면 상에서"는 제3 방향(DR3), 즉 법선 방향에서 바라보았을 때를 의미할 수 있다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 윈도우 모듈(WDM), 표시 패널(DP), 적외선 감지 센서(IR), 및 (CU)을 포함할 수 있다.
윈도우 모듈(WDM)은 외부 충격으로부터 표시 패널(DP)을 보호하고, 사용자에게 입력면을 제공할 수 있다. 윈도우 모듈(WDM)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 윈도우 모듈(WDM)은 표시 패널(DP)에서 생성된 광이 투과될 수 있도록 투명한 성질을 가질 수 있다. 윈도우 모듈(WDM)은 리지드(rigid) 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
윈도우 모듈(WDM)은 베젤 영역(BZA) 및 베젤 영역과 인접한 투과 영역(TA)을 포함할 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)을 둘러 싸는 것일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 도 1의 비표시 영역(NDA)과 대응되는 영역이고, 투과 영역(TA)은 도 1의 표시 영역(DA)에 대응되는 영역일 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베젤 영역(BZA)과 비표시 영역(NDA)은 반드시 일치하는 것은 아닐 수 있으며, 투과 영역(TA)과 표시 영역(DA)은 반드시 일치하는 것은 아닐 수 있다.
표시 패널(DP)은 이미지(IM)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서 표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있으나, 실시예가 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시 패널, 퀀텀닷 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전기영동 표시 패널, 또는 일렉트로 웨팅 표시 패널 일 수 있다. 유기발광 표시 패널의 발광층은 유기발광물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시 패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시 패널로 설명된다.
적외선 감지 센서(EM-IR)는 평면상에서 표시 패널(DP)과 비중첩 할 수 있다. 즉, 적외선 감지 센서(EM-IR)는 별도의 전자 장치로 수납되는 것일 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 적외선 감지 센서(EM-IR)는 표시 패널(DP)에 일체로 포함되는 것일 수 있다.
도시된 바는 없으나, 적외선 감지 센서(EM-IR)는 예를 들어 적외선을 방출하는 방출부(미도시) 및 수광부(미도시)를 포함할 수 있다. 수광부는 방출부에서 방출된 적외선이 외부 물체에서 반사되는 경우, 이를 수용하여 전기 신호를 생성하는 것일 수 있다. 예를 들어, 적외선 감지 센서(EM-IR)는 홍채 인식 센서 등의 생체 인식 센서일 수 있다.
표시 장치(DD)는 적외선 감지 센서(EM-IR) 외에 카메라 모듈(미도시), 근접 조도 센서 모듈(미도시) 등의 전자 모듈을 더 포함할 수 도 있다.
하우징(CU)은 표시 패널(DP), 및 적외선 감지 센서(EM-IR)를 수납하고, 윈도우(WD)와 결합될 수 있다. 하우징(CU)은 복수 개의 부분들이 조립되거나, 사출 성형된 하나의 바디를 포함할 수 있다. 하우징(CU)은 글라스, 플라스틱 또는 금속을 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 3은 표시 장치(DD)를 구성하는 기능성 부재들의 적층 관계를 설명하기 위해 단순하게 도시되었다.
도 3에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP), 입력 감지층(ISL), 반사 방지 패널(RPP), 및 윈도우(WD)을 포함할 수 있다. 입력 감지층(ISL)은 표시 패널(DP) 상에 직접 배치될 수 있다. 본 명세서에서 "B의 구성이 A의 구성 상에 직접 배치된다"는 것은 A의 구성과 B의 구성 사이에 별도의 접착층/접착부재가 배치되지 않는 것을 의미한다. B 구성은 A 구성이 형성된 이후에 A구성이 제공하는 베이스면 상에 연속공정을 통해 형성될 수 있다.
표시 패널(DP)과 표시 패널(DP) 상에 직접 배치된 입력 감지층(ISL)을 포함하여 표시 모듈(DM)로 정의될 수 있다. 표시 모듈(DM)과 반사 방지 패널(RPP) 사이, 반사 방지 패널(RPP)과 윈도우(WD) 사이 각각에 광학 투명 접착부재가 배치된다. 접착부재는 광학투명 접착부재(OCA)일 수 있다.
표시 패널(DP)은 영상을 생성하고, 입력 감지층(ISL)은 외부입력(예컨대, 터치 이벤트)의 좌표정보를 획득한다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈(DM)은 표시 패널(DP)의 하면에 배치된 보호부재를 더 포함할 수 있다. 보호부재와 표시 패널(DP)은 접착부재를 통해 결합될 수 있다.
반사 방지 패널(RPP)은 윈도우(WD)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 패널(RPP)은 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입으로, 연신형 합성수지 필름을 포함할 수 있다. 위상지연자 및 편광자는 보호필름을 더 포함할 수 있다. 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer) 자체 또는 보호필름이 반사 방지 패널(RPP)의 베이스층으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 패널(RPP)은 컬러필터들을 포함할 수 있다. 컬러필터들은 소정의 배열을 갖는다. 표시 패널(DP)에 포함된 화소들의 발광컬러들을 고려하여 컬러필터들의 배열이 결정될 수 있다. 반사 방지 패널(RPP)은 컬러필터들에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)의 단면도이다. 도 4에서는 표시 패널(DP)이 유기발광 표시 패널인 것으로 도시하였다. 도 4를 참조하면, 표시 패널(DP)은 베이스 기판(BL), 회로 소자층(DP-CL), 표시 소자층(DP-OLED), 및 봉지층(TFE)을 포함한다. 별도로 도시되지 않았으나, 표시 패널(DP)은 반사방지층, 굴절률 조절층 등과 같은 기능성층들을 더 포함할 수 있다.
베이스 기판(BL)은 유리 기판, 실리콘 기판, 플라스틱 기판, 절연 필름, 또는 복수의 절연층들을 포함하는 적층 구조체일 수 있다.
회로 소자층(DP-CL)은 베이스 기판(BL) 상에 배치될 수 있다. 회로 소자층(DP-CL)은 적어도 하나의 절연층과 회로 소자를 포함한다. 이하, 회로 소자층(DP-CL)에 포함된 절연층은 중간 절연층으로 지칭된다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 회로 소자는 신호라인, 화소의 구동회로 등을 포함한다. 코팅, 증착 등에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층 형성공정과 포토리소그래피 공정에 의한 절연층, 반도체층 및 도전층층의 패터닝 공정을 통해 회로 소자층(DP-CL)이 형성될 수 있다.
표시 소자층(DP-OLED)은 회로 소자층(DP-CL) 상에 배치될 수 있다. 표시 소자층(DP-OLED)은 발광소자를 포함한다. 표시 소자층(DP-OLED)은 유기발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 표시 소자층(DP-OLED)은 화소 정의막과 같은 유기막을 더 포함할 수 있다.
봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-OLED) 상에 배치되어 표시 소자층(DP-OLED)을 밀봉한다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 절연층을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막) 및 적어도 하나의 봉지 무기막을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴 계열 유기막을 포함할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 도 3에서 도시한 입력 감지층(ISL, 도 3)은 봉지층(TFE) 상에 직접 배치되는 것일 수 있다.
도 5는 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 윈도우 모듈(WDM)은 윈도우(WD), 인쇄층(PTL), 잉크층(IKL), 및 보호층(PL)을 포함할 수 있다.
인쇄층(PTL)은 윈도우(WD) 상에 배치될 수 있다. 인쇄층(PTL)에는 개구부(OP-PTL)가 정의될 수 있다. 인쇄층(PTL)은 베젤 영역(BZA)을 정의할 수 있다. 즉, 베젤 영역(BZA)에서 인쇄층(PTL)이 배치된 부분이 비투과 영역(NTA)으로 정의될 수 있고, 개구부(OP-PTL)가 정의된 부분이 반투과 영역(HTA)으로 정의될 수 있다.
인쇄층(PTL)은 광을 차폐하는 차폐 잉크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차폐 잉크층은 베이스 물질 및 차폐 잉크를 포함할 수 있다. 차폐 잉크는 카본 블랙 입자일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정 되는 것은 아니며, 차폐 잉크는 카본 블랙 입자 외의 공지의 1종 이상의 안료, 염료 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 인쇄층(PTL)에 의해 표시 장치(DD) 내부의 구조들이 외부로 시인되는 것이 방지될 수 있다.
잉크층(IKL)은 윈도우(WD) 상에 배치되고, 개구부(OP-PTL)을 충전할 수 있다. 잉크층은 베이스 수지, 및 베이스 수지에 분산된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 잉크층(IKL)은 반투과 영역(HTA)을 정의할 수 있다.
잉크층(IKL)은 안료 또는 염료를 포함하기 때문에 색을 가질 수 있다. 따라서, 표시 장치(DD) 내부에 수납된 적외선 감지 센서(EM-IR)가 외부로 시인되지 않을 수 있다.
잉크층(IKL)은 가시 광선 및 적외선 중 적외선을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 즉, 잉크층(IKL)은 가시 광선을 흡수하고, 적외선을 투과 시킬 수 있다. 예를 들어, 잉크층(IKL)은 가시 광선을 90% 이상 흡수할 수 있고, 적외선을 80% 이상, 또는 90% 이상 투과시킬 수 있다. 따라서, 적외선 감지 센서(EM-IR)로부터 방출되는 적외선은 잉크층(IKL)을 통해 외부로 방출되고, 외부 물질에 의해 반사되는 적외선이 잉크층(IKL)을 통해 적외선 감지 센서(EM-IR)에 도달할 수 있다. 반면, 가시 광선은 잉크층(IKL)에 의해 대부분 흡수되므로 적외선 감지 센서(EM-IR)의 민감도가 개선될 수 있다.
잉크층(IKL)에 포함된 베이스 수지, 염료, 또는 안료 중 적어도 하나가 가시 광선을 흡수하고 적외선을 투과시키는 것일 수 있다.
보호층(PL)은 윈도우(WD) 및 잉크층(IKL) 사이에 배치될 수 있다. 보호층(PL)은 잉크층(IKL)을 커버할 수 있다. 보호층(PL)은 잉크층(IKL) 상에 직접 배치되어 잉크층(IKL)을 커버하는 것일 수 있다.
적외선 감지 센서(EM-IR)는 반투과 영역(HTA)과 중첩할 수 있다. 도시된 바는 없으나, 적외선 감지 센서(EM-IR)의 일부는 비투과 영역(NTA)과 중첩될 수 도 있다.
보호층은 99% 이상의 가시 광선 투과율을 가질 수 있다. 고분자 수지의 중량 평균 분자량(weight average molecular weight)은 20000 이상 40000 이하일 수 있다. 구체적으로는, 고분자 수지의 중량 평균 분자량은 20000 이상 30000 이하일 수 있다.
보호층(PL)은 제1 단량체, 제2 단량체, 및, 제3 단량체, 또는 제4 단량체를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함할 수 있다. 즉, 고분자 수지는 제1 단량체 및 제2 단량체를 포함하고, 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는 고분자 수지는 제1 단량체 내지 제4 단량체를 모두 포함할 수 있다.
제1 단량체는 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체일 수 있다. 제2 단량체는 에폭시기를 포함하는 단량체일 수 있다. 예를 들어, 제2 단량체는 에폭시기를 포함하는 아크릴계 단량체일 수 있다. 제3 단량체는 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 단량체일 수 있다. 제4 단량체는 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체일 수 있다. 제1 단량체 내지 제4 단량체 각각은 알케닐기를 포함할 수 있다.
제3 단량체 및 제4 단량체를 포함하는 단량체들로 중합된 고분자 수지는 80℃ 이상 140℃ 이하의 유리 전이온도를 가질 수 있다. 구체적으로, 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 50 mol% 이상 80 mol% 이하 포함하는 단량체들로 중합된 고분자 수지는 80℃ 이상 140℃ 이하의 유리 전이온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 단량체 및 제4 단량체를 포함하는 단량체로 90℃ 이상 130℃ 이하의 유리 전이온도를 갖는 고분자 수지를 중합할 수 있다.
제1 단량체 내지 제4 단량체는 각각 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3] [화학식 4]
상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, R1, R3, R4-, R5, R7, 및 R8은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기일 수 있다. R2는 히드록시기 또는 히드록시메틸기일 수 있다. R6은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 5 이하의 알킬기일 수 있다. R6이 치환 또는 비치환된 알킬기인 경우 R6은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, 또는 t-부틸기일 수 있다. a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다. 예를 들어, a 및 b는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
제2 단량체는 하기 화학식 2-1로 표시되는 것일 수 도 있다.
[화학식 2-1]
상기 화학식 2-1에서, R9-는 수소 원자, 또는 메틸기일 수 있다. R10은 메틸렌기 또는 옥소메틸렌기일 수 있다.
제1 단량체는 히드록시에틸아크릴레이트(Hydroxy Ethyl Acrylate, HEA), 히드록시에틸메타크릴레이트(Hydroxy Ethyl Methacrylate, HEMA), 및 히드록시프로필아크릴레이트(Hydroxy Propyl Acrylate, HPA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 단량체는 비스페놀-A 타입 에폭시 단량체, 글리시딜메타크릴레이트(Glycidyl Methacrylate), 글리시딜아크릴레이트(Glycidyl Acrylate), 및 알릴글리시딜에터(Allyl Glycidyl ether) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
비스페놀 A-타입 에폭시 단량체는 하기의 비스페놀-A 에폭시 유도체(derivative)와 아크릴산이 반응하여 형성된 것일 수 있다. 비스페놀-A 타입 에폭시 단량체는 두 개의 에폭시기를 갖는 비스페놀-A 에폭시 유도체의 하나의 에폭시기가 아크릴산과 반응한 것일 수 있다. 예를 들어, 비스페놀-A타입 에폭시 단량체는 하기의 반응을 거쳐 형성된 것일 수 있다.
비스페놀-A 타입 에폭시 단량체는 예를 들어, 2-hydroxy-3-(4-(2-(4-(oxiran-2-yloxy)phenyl)propan-2-yl)phenoxy)propyl acrylate일 수 있다.
제3 단량체는 이소프로페닐벤젠(isopropenyl benzene), 및 t-부틸스티렌(t-butyl styrene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제4 단량체는 이소보로닐아크릴레이트(Isobornyl acrylate, IBOA), 및 이소보로닐메타크릴레이트(Isobornyl methacrylate, IBOMA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 단량체는 상술한 제1 단량체 중, 중합시 유리 전이온도가 높은 고분자를 형성하는 히드록시에틸메타크릴레이트일 수 있다.
제1 단량체는 히드록시기를 포함하기 때문에 가교제 추가시 가교 결합을 형성할 수 있게 한다. 따라서, 일 실시예의 고분자 수지는 제1 단량체를 포함하므로 내구성이 향상될 수 있다.
제2 단량체는 가교 구조의 강건함을 향상시키는 에폭시기를 포함하기 때문에, 일 실시예의 고분자 수지는 제2 단량체를 포함함으로써 우수한 내구성을 가질 수 있다.
제3 단량체 및 제4 단량체는, 각각 바이시클릭기 및 페닐기를 포함하기 때문에 화학 물질에 대한 내구성이 좋고, 유리 전이 온도가 높다. 따라서, 일 실시예의 고분자 수지는 제3 단량체 및 제4 단량체를 포함하므로 우수한 내화학성 및 내마모성을 가질 수 있다.
고분자 수지는 상술한 제1 단량체 내지 제4 단량체 외에 가교제를 더 포함하는 화합물들로부터 중합된 것일 수 있다. 가교제는 이관능 가교제일 수 있다. 가교제는 이소시아네이트계 가교제 및 아민계 가교제중 적어도 하나일 수 있다.
이소시아네이트계 가교제는 디이소시아네이트계 가교제일 수 있다. 디이소시아네이트계 가교제는 서로 다른 주쇄(main chain)에 연결된 두 개의 제1 단량체의 수산화기들을 서로 결합시켜 가교 결합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 디이소시아네이트계 가교제의 이소시아네이트기와 제1 단량체의 히드록시기가 반응하여 가교결합으로 우레탄기를 형성할 수 있다. 디이소시아네이트 가교제는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 일 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 또한, 이소시아네이트계 가교제로 디이소시아네이트계 가교제 대신 3관능기 이소시아네이트계 가교제를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 이소시아네이트계 가교제로 트리이소시아네이트계 가교제를 사용할 수 있다. 이 때, 트리이소시아네이트계 가교제의 함량은 디이소시아네이트계 가교제의 함량보다 적게 첨가될 수 있다.
아민계 가교제는 복수의 관능기를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 아민계 가교제는 두 개 이상의 아민기를 가질 수 있다. 구체적으로, 아민계 가교제는 세 개의 아민기를 갖는 디에틸렌트리아민(DETA), 또는 네 개의 아민기를 갖는 트리에틸렌테트라아민(TETA)일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 단량체 내지 제4 단량체에 아민계 가교제를 혼합하는 단계에서 제1 단량체의 히드록시기, 또는 제2 단량체의 에폭시기와 아민계 가교제가 반응하여 가교 결합이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 단량체의 히드록시기와 아민계 가교제의 아민기가 반응하여, 가교 결합으로 우레아기가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 중합 시 가교 속도를 조절하여 적절한 가교 결합을 형성하기 위해 가교제의 관능기는 보호 반응(protection)을 통해 보호기(protection group)로 처리된 것일 수 있다. 예를 들어, 이소시아네이트계 가교제가 보호기 처리된 것일 수 있다. 중합 반응은 상온 이상의 고온에서 활발하게 일어날 수 있고, 가교제의 보호기는 중합 반응이 활발하게 일어나는 특정 온도에 도달하면 탈보호 반응(deprotection)에 의해 보호기가 풀어질 수 있다. 따라서, 반응 온도로 도달하기 전에, 제1 단량체 내지 제4 단량체보다 반응 속도가 빠른 가교제가 미리 반응하는 현상을 방지할 수 있다.
일 실시예의 가교제는 상술한 바와 같이 가교 결합을 형성하여, 고분자 수지가 높은 가교 밀도를 가질 수 있도록 한다. 따라서, 고분자 수지의 도막 강도, 내구성, 및 배리어 특성 등이 향상될 수 있다.
고분자 수지는 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로 제1 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함할 수 있고, 제2 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함할 수 있고, 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 50 mol% 이상 80 mol% 이하 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로 제1 단량체를 15 mol% 이상 25 mol% 이하 포함할 수 있고, 제2 단량체를 15 mol% 이상 25 mol% 이하 포함할 수 있고, 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 60 mol% 이상 70 mol% 이하 포함할 수 있다.
제1 단량체의 비율이 10 mol% 미만인 경우, 가교결합을 할 수 있는 히드록시기의 수가 적어지므로, 고분자 수지의 가교 밀도가 낮아질 수 있다. 따라서, 보호층(PL)의 내마모성 및 배리어 특성이 저하될 수 있다. 제1 단량체는 유리 전이 온도가 제3 단량체 및 제4 단량체보다 낮기 때문에, 제1 단량체의 비율이 30 mol%를 초과하는 경우, 고분자 수지의 전체 유리 전이 온도가 낮아져 보호층(PL)의 내마모성이 저하될 수 있다.
제2 단량체의 비율이 10 mol% 미만인 경우 고분자 수지의 경도가 지나치게 커질 수 있다. 따라서, 보호층(PL)이 작은 충격에 의해서도 쉽게 손상될 수 있다. 제2 단량체의 비율이 40 mol%를 초과하는 경우 고분자 수지에 황변 현상이 일어날 수 있다. 따라서, 외부에서 보호층이 누렇게 시인될 수 있다.
제3 단량체 및 제4 단량체는 페닐기 또는 바이시클릭알킬기를 갖기 때문에 유리 전이 온도가 크고, 내화학성이 강하다. 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 비율이 50 mol% 이하인 경우, 고분자 수지의 내스크래치성 및 내화학성이 저하될 수 있다. 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 비율이 80 mol%를 초과하는 경우, 고분자 수지의 경도가 지나치게 커질 수 있다. 따라서, 보호층(PL)이 작은 충격에 의해서도 쉽게 손상될 수 있다.
바람직하게는 고분자 수지는 제3 단량체 및 제4 단량체를 모두 포함 할 수 있다. 이 때, 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로 제3 단량체 및 제4 단량체의 비율은 각각 25 mol% 이상 40 mol% 이하일 수 있다. 바람직하게는, 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로 제3 단량체 및 제4 단량체의 비율은 각각 30 mol% 이상 35 mol% 이하일 수 있다.
제1 단량체 내지 제4 단량체 전체 중량을 기준으로 가교제의 중량 비율은 20wt% 이상 25wt% 이하의 무게 비율로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 제1 단량체 내지 제4 단량체가 100g 첨가되는 경우, 가교제는 20g 내지 25g 첨가될 수 있다. 본 명세서에서, wt%는 질량%를 의미할 수 있다.
가교제가 20wt% 이하의 비율로 첨가되는 경우, 고분자 수지의 가교 밀도가 낮아질 수 있다. 따라서, 보호층(PL)의 내마모성 및 배리어 특성이 저하될 수 있다. 가교제가 25wt% 이상의 비율로 첨가되는 경우 고분자 수지의 투과율이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지는 소포제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 소포제는 조성물 내에서 발생하는 기포를 파괴하여 도막 형성시 외관 불량이 발생하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 소포제는 실리콘 계열의 소포제일 수 있다.
고분자 수지는 무기 입자를 더 포함할 수 있다. 무기 입자는 조성물 내에서 발생하는 기포를 파괴하여 도막 형성시 외관 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 황산 바륨은 고분자 수지들이 뭉쳐서 생기는 홀을 제거할 수 있다. 바람직하게는 무기 입자로 황산 바륨을 포함할 수 있다. 황산 바륨은 내화학성 및 내열성이 우수하다. 일 실시예에서, 제1 단량체 내지 제4 단량체, 및 가교제 전체 중량을 기준으로 무기 입자는 1wt% 이상 3wt% 이하의 비율로 포함될 수 있다. 무기 입자의 비율이 상술한 범위를 만족하는 경우 고분자 수지의 투과율에 영향을 미치지 않으면서도 우수한 도막특성을 가질 수 있다.
도 6은 도 2의 III-III' 선을 따라 절단한 윈도우 모듈(WDM)의 단면도이다. 도 7은 도 2의 III-III' 선을 따라 절단한 면에 대응되는 윈도우 모듈(WDM-1)의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 윈도우 모듈(WDM)에서 인쇄층(PTL)은 한 개의 층일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄층(PTL)은 복수 개의 층이 적층된 구조일 수 있다.
잉크층(IKL)은 제1 부분(IKL1) 및 제2 부분(IKL2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(IKL1)은 개구부(OP-PTL)를 충진할 수 있다. 제2 부분(IKL2)은 제1 부분(IKL1)으로부터 연장되고 인쇄층(PTL) 상에 배치될 수 있다. 제1 부분(IKL1) 및 제2 부분(IKL2)은 일체의 형상일 수 있다. 보호층(PL)은 잉크층(IKL)을 커버하도록 배치될 수 있다. 보호층(PL)은 잉크층(IKL) 상에 직접 배치되어 잉크층(IKL)을 커버할 수 있다. 보호층(PL)의 일부는 인쇄층(PTL) 상에 배치될 수 있다.
도 7에는, 윈도우 모듈(WDM-1)에서 인쇄층(PTL)이 두 개의 층으로 구성된 것을 예시적으로 도시하였다. 인쇄층(PTL)은 제1 인쇄층(PTL1) 및 제2 인쇄층(PTL2)을 포함할 수 있다. 잉크층(IKL)의 제2 부분(IKL2)의 적어도 일부는 제1 인쇄층(PTL1) 및 제2 인쇄층(PTL2) 사이에 배치되는 것일 수 있다.
보호층(PL)의 일부는 잉크층(IKL)상에 직접 배치되고, 보호층(PL)의 일부는 제2 인쇄층(PTL2) 상에 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 윈도우 모듈(WDM)의 제조 과정에서 인쇄층(PTL), 잉크층(IKL), 및 보호층(PL)이 순차로 적층될 수 있다. 인쇄층(PTL)이 제1 인쇄층(PTL1) 및 제2 인쇄층(PTL2)을 포함하는 경우 윈도우 모듈(WDM-1)의 제조 과정에서 제1 인쇄층(PTL1), 잉크층(IKL), 제2 인쇄층(PTL2), 및 보호층(PL)이 순차로 적층될 수 있다.
표시 장치(DD) 제조 공정 중 불량이 발생하는 경우, 공정 비용 절감을 위해 재작업(rework)이 필요하다. 이 때, 윈도우 모듈(WDM) 상에 배치된 접착층을 제거하기 위해 무진(dust free)천을 이용한 물리적 러빙 및 알코올 세정을 통한 화학적 러빙을 병행한다. 이 때, 잉크층(INK)에 손상이 발생하여 잉크층(INK)이 포함하고 있는 안료 또는 염료가 번지는 등의 불량이 발생할 수 있다.
일 실시예에 따른 윈도우 모듈(WDM)은 고분자 수지를 포함하는 보호층(PL)을 포함하기 때문에, 러빙 과정에서 잉크층(INK)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수있다. 특히, 일 실시예에 따른 보호층(PL)은 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 또는 치환 또는 비치환된 바이시클릭알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함하기 때문에, 우수한 내화학성 및 내마모성을 가지므로 러빙 과정에서 손상이 적어 효과적으로 잉크층(IKL)을 보호할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 고분자 수지의 중합
(고분자 수지의 중합예)
둥근 플라스크 (2L)에 용제로 에틸 카르비톨 아세테이트(ethyl carbitol acetate, ECA)를 넣고 80℃ 온도에서 유지 한다. 제1 단량체 내지 제4 단량체들(총 750g)을 하기 표에 기재된 비율로 모두 혼합한 후 라디칼 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile)을 단량체들의 혼합물에 교반하여 녹인다. 개시제의 양은 단량체들 전체의 몰 수를 기준으로 약 0.2 mol% 넣는다. 이후, 이 단량체들 및 개시제의 혼합물을 2시간에 걸쳐서 용제에 한 방울씩 떨어드린다. 혼합물이 모두 첨가된 후, 다시 4시간 동안 반응을 유지한 후 냉각 및 필터 과정을 거쳐서 일 실시예의 보호층이 포함하는 고분자 수지를 제조한다.
구분 단량체 비율(mole 비율) 분자량
(MW)		 유리 전이온도 (Tg, ℃)
HPA Epoxy Acrylate Styrene IBOA
중합예 1 20 20 0 60 28,120 85~88
중합예 2 20 20 60 0 27,500 85~88
중합예 3 20 20 30 30 24,450 85~88
중합예 4 20 0 40 40 26,120 90~92
중합예 5 30 20 25 25 25,780 80~82
상기 표 1은 제1 단량체 내지 제4 단량체의 몰비율에 따른 고분자 수지의 분자량 및 유리 전이온도를 나타낸 것이다. 중합예 1 내지 중합예 5로 표시된 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 20000 내지 30000 의 범위를 만족하였으며, 유리 전이 온도는 80℃ 내지 92℃의 범위를 만족하였다.중합예들에서는 제1 내지 제4 단량체로 각각 HPA(hydroxypropyl acrylate), EA(Epoxy acrylate), 스티렌(styrene), 및 IBOA(isobornyl acryalte)를 사용하였다.
중합예에 사용한 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate)의 구조는 하기와 같으며, 이하에서도 동일하다.
2. 고분자 수지의 특성 평가
단량체 비율(mole 비율) 무기 입자 경화제(고형분 65%) 광
투과율
(%)		 알코올 러빙
(횟수)		 크로스
커팅
HPA EA Styrene IBOA BA BaSO4
실시예 1 20 20 30 30 0 3 20 99 170 5B
실시예 2 20 20 30 30 0 3 25 99 200 5B
비교예 1 20 20 30 30 0 3 15 99 120 5B
비교예 2 20 20 30 30 0 3 30 95 140 5B
실시예 3 20 20 30 30 0 3 25 99 200 5B
비교예 3 20 0 0 80 0 3 25 99 150 2B
비교예 4 20 0 80 0 0 3 25 99 170 2B
비교예 5 20 80 0 0 0 3 25 99 220 5B
비교예 6 20 0 30 30 20 3 25 99 110 4B
상기 표 2는, 기재된 비율의 단량체, 무기 입자, 및 가교제를 혼합하여 고분자 수지를 제조한 후 그 특성을 평가한 결과표이다. 실시예들에서는 제1 내지 제4 단량체로 각각 HPA(hydroxypropyl acrylate), EA(Epoxy acrylate), 스티렌(styrene), 및 IBOA(isobornyl acryalte)를 사용하였다. 비교예 6에서는 BA(Butyl acrylate)를 사용하였다. 가교제로는 보호기로 이소시아네이트기를 보호한 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 사용하였다.알코올 러빙 평가는 고분자 수지를 유리에 스크린 인쇄한 후, 150℃에서 30분 동안 경화시킨 뒤, 24시간 방치하고 나서 1000g 하중의 조건하에서 알코올 러빙기를 사용하여 고분자 수지가 완전히 벗겨져서 나가는 러빙 횟수를 측정하였다. 러빙 횟수가 150회를 초과하는 경우를 양호한 것으로 평가하였다.
크로스 컷팅 평가는 고분자 수지를 유리 스크린에 인쇄한 후, 150℃에서 30분 동안 경화시킨 뒤, 24시간 방치하고 나서 나이프를 이용하여 일정한 폭의 격자로 흠집을 내었다. 그 후, 도포된 고분자 수지 상에 테이프를 붙인 후 일정한 속도로 떼어내었다. 4B 이상의 결과가 도출되는 경우를 양호한 것으로, 3B 이하의 결과가 도출되는 경우를 불량인 것으로 평가하였다.
광 투과율의 경우, 고분자 수지를 유리에 스크린 인쇄한 후, 150℃에서 30분 동안 경화시킨 뒤, 24시간 방치하고 난 후 540nm의 중심 파장을 갖는 가시광선의 투과율을 측정하여 평가하였다.
실시예 1, 실시예2, 비교예 1, 및 비교예 2는 가교제의 비율을 결정하기 위한 실시예 및 비교예이다. 가교제의 첨가 비율이 단량체 전체 중량을 기준으로 20wt% 미만인 경우, 알코올 러빙 횟수가 감소한 바, 고분자 수지의 가교 밀도가 낮아져 내화학성이 저하되는 특성을 보였으며, 25wt%를 초과하는 경우 광 투과율이 저하되는 특성을 보였다.
실시예 3, 및 비교예 3 내지 비교예 6은 단량체의 비율을 결정하기 위한 실시예 및 비교예이다. 실시예 3의 경우 투과율 평가, 알코올 러빙 평가, 및 크로스 커팅 평가에서 모두 우수한 결과를 나타내었다. 비교예 3 및 비교예 4를 참조하면, 제2 단량체 및 제3 단량체가 80mol%의 비율로 혼합되는 경우, 크로스 커팅 특성이 저하된 바 경도가 지나치게 높아져 내구성이 낮아진 것으로 보인다. 비교예 6을 참조하면, 제2 단량체 대신 부틸 아크릴레이트를 첨가한 경우 알코올 러빙 횟수가 감소한 바, 내화학성이 저하되는 특성을 보였다. 즉, 비교예 6을 참조할 때 단순히 Tg만 낮춘다고 하여 고분자 수지가 좋은 특성을 나타내는 것은 아니며, 일정량의 제2 단량체가 포함되어야 함을 알 수 있다.
비교예 5를 참조하면, 투과율 평가, 알코올 러빙 평가, 및 크로스 커팅 평가에서 모두 우수한 결과를 나타내었으나, 후술할 바와 같이 표 3을 참조하면 황변 평가에서 좋지 않은 특성이 나타났다.
구분 단량체 비율(mole 비율) 무리
입자		 경화제
(고형분 65%)		 황변 연필 경도 크로스커팅
HPA EA Styrene IBOA BaSO4
실시예 2 20 20 30. 30 3 25 0.1 3H 5B
실시예 4 20 10 35 35 3 20 0.1 3H 4B
비교예 5 20 80 0 0 3 25 0.8 2H 5B
비교예 6 20 40 20 20 3 15 0.3 3H 5B
비교예 7 20 60 10 10 3 30 0.6 3H 5B
상기 표 3은, 기재된 비율의 단량체, 무기 입자, 및 가교제를 혼합하여 고분자 수지를 제조한 후 그 특성을 평가한 결과표이다.황변 평가는 고분자 수지를 유리에 인쇄한 후 자외선(UV A 및 UV B)을 72시간 동안 조사한 후, 색 좌표의 변화량(Delta E, △E)을 측정하였다. 색좌표 변화량이 0.2 미만인 경우 양호한 것으로 평가하였다.
연필 경도 평가를 위해 각각의 경도를 갖는 연필을 유리에 인쇄된 고분자 수지에 45도 각도로 올린 후, 1kg 하중의 힘으로 100mm/min의 속도로 고분자 수지를 긁었다. 이후, 고분자 수지 표면의 손상을 육안으로 확인하여 테스트 하였다. 고분자 수지가 2H 경도의 연필에서 긁힌 경우 2H로 기재하였으며, 3H 경도의 연필에서 긁힌 경우 3H로 기재하였다.
크로스 커팅 평가는 표 2에서 설명한 것과 동일한 방식으로 평가하였다.
비교예 5 내지 비교예 7을 참조하면, 에폭시아크릴레이트의 mol%가 40을 초과하는 경우 색좌표 변화량이 0.2를 초과하는 바, 에폭시아크릴레이트의 비율이 약 30mol% 이하인 경우 우수한 효과를 달성할 수 있는 것으로 판단된다.
표 2 및 표 3의 실시예 및 비교예를 종합할 때, 일 실시예의 고분자 수지는 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로 제1 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함하고, 제2 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함하고, 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 50 mol% 이상 80 mol% 이하 포함하는 경우 우수한 효과를 달성할 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 가교제는 제1 단량체 내지 제4 단량체, 및 가교제 전체 중량의 20wt% 이상 25wt% 이하의 비율로 첨가되는 경우 우수한 효과를 달성할 수 있는 것으로 판단된다.
일 실시예에 따른 고분자 수지는 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 또는 치환 또는 비치환된 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된다. 따라서 우수한 내구성, 내마모성, 및 내화학성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 윈도우 모듈 및 표시 장치는 상술한 고분자 수지를 포함하는 보호층을 포함하기 때문에, 재작업 공정의 효율이 상승할 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시 장치 WDM: 윈도우 모듈
WD: 윈도우 PTL: 인쇄층
IKL: 인쇄층 PL: 보호층

Claims (20)

  1. 윈도우;
    상기 윈도우 상에 배치되고 상기 윈도우를 노출시키는 개구부가 정의된 제1 인쇄층;
    상기 개구부 전부를 충전하며 상기 개구부에 인접한 상기 제1 인쇄층의 부분을 커버하며 상기 제1 인쇄층의 상기 부분을 사이에 두고 상기 윈도우 상에 배치되어, 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하는 잉크층; 및
    상기 잉크층을 커버하는 보호층; 을 포함하고,
    상기 보호층은
    히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 및 치환 또는 비치환된 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함하고,
    상기 잉크층은 상기 윈도우 및 상기 보호층 사이에 배치되는 윈도우 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단량체 내지 제4 단량체는 각각 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 윈도우 모듈:
    [화학식 1]

    [화학식 2]

    [화학식 3] [화학식 4]

    상기 화학식 1 내지 화학식 4에서
    R1, R3, R4, R5, R7, 및 R8은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고,
    R2는 히드록시기 또는 히드록시메틸기이고,
    R6은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 5 이하의 알킬기이고,
    a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 단량체는 하기 화학식 2-1로 표시되는 윈도우 모듈:
    [화학식 2-1]

    상기 화학식 2-1에서,
    R9는 수소 원자, 또는 메틸기이고,
    R10은 메틸렌기 또는 옥소메틸렌기이다.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 상기 제3 단량체 및 상기 제4 단량체를 모두 포함하는 윈도우 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단량체는 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 및 히드록시프로필아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2 단량체는 비스페놀-A 타입 에폭시 단량체, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 및 알릴글리시딜에터 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제3 단량체는 이소프로페닐벤젠, 및 t-부틸스티렌 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제4 단량체는 이소보로닐아크릴레이트, 및 이소보로닐메타크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 가교제를 더 포함하여 중합된 것인 윈도우 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체 중량을 기준으로 상기 가교제의 중량 비율은 20wt% 이상 25wt% 이하인 윈도우 모듈.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 가교제는 이소시아네이트계 가교제 및 아민계 가교제 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 제1 단량체 내지 제4 단량체 전체를 기준으로,
    상기 제1 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함하고,
    상기 제2 단량체를 10 mol% 이상 30 mol% 이하 포함하고,
    상기 제3 단량체 및 제4 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 50 mol% 이상 80 mol% 이하 포함하는 윈도우 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 무기 입자를 더 포함하는 윈도우 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 무기 입자는 황산 바륨인 윈도우 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층의 540nm의 중심 파장을 갖는 가시광선 투과율은 99% 이상인 윈도우 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 잉크층은 상기 개구부를 충전하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 연장되고 상기 제1 인쇄층 상에 배치되는 제2 부분을 포함하는 윈도우 모듈.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 인쇄층 상에 배치된 제2 인쇄층을 더 포함하고,
    상기 잉크층의 상기 제2 부분의 적어도 일부는 상기 제1 인쇄층 및 상기 제2 인쇄층 사이에 배치되는 윈도우 모듈.
  15. 적외선이 투과하는 반투과 영역 및 상기 반투과 영역을 둘러싸는 비투과 영역을 포함하는 베젤 영역, 및 상기 베젤 영역과 인접한 투과 영역이 정의된 윈도우 모듈;
    상기 반투과 영역과 중첩하는 적외선 감지 센서; 및
    상기 투과 영역, 및 상기 베젤 영역의 일부와 중첩하는 표시 패널; 을 포함하고,
    상기 윈도우 모듈은
    윈도우;
    상기 비투과 영역 전부에 배치된 제1 인쇄층;
    상기 반투과 영역 전부 및 상기 반투과 영역에 인접한 상기 비투과 영역 일부에 배치되어, 상기 반투과 영역에 인접한 상기 제1 인쇄층의 부분을 사이에 두고 상기 윈도우 상에 배치되고, 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 안료 또는 염료 중 적어도 하나를 포함하는 잉크층; 및
    상기 잉크층을 커버하는 보호층; 을 포함하고,
    상기 보호층은 히드록시기가 치환된 아크릴계 단량체인 제1 단량체, 에폭시기를 포함하는 제2 단량체, 및 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함하는 제3 단량체 및 치환 또는 비치환된 바이시클릭(bicyclic)알킬기를 포함하는 아크릴계 단량체인 제4 단량체 중 적어도 하나를 포함하는 단량체들로부터 중합된 고분자 수지를 포함하고,
    상기 잉크층은 상기 윈도우 및 상기 보호층 사이에 배치되는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 단량체 내지 제4 단량체 각각은 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 표시 장치:
    [화학식 1]

    [화학식 2]

    [화학식 3] [화학식 4]

    상기 화학식 1 내지 화학식 4에서
    R1, R3, R4, R5, R7, 및 R8은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고,
    R2는 히드록시기 또는 히드록시메틸기이고,
    R6은 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 5 이하의 알킬기이고,
    a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 인쇄층 상에 배치된 제2 인쇄층을 더 포함하고,
    상기 잉크층은 상기 반투과 영역에 배치된 제1 부분 및 상기 제1 부분에서 연장되고 상기 비투과 영역에 배치된 제2 부분을 포함하는 표시 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 이소시아네이트계 가교제 및 아민계 가교제중 적어도 하나를 더 포함하여 중합된 것인 표시 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층의 가시광선 영역의 광 투과율은 99% 이상인 윈도우 모듈.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층과 상기 잉크층은 함께 적외선 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 반투과 영역을 정의하는 윈도우 모듈.
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