KR20240053720A - 하드코팅 조성물, 하드코팅 필름 및 플렉시블 디스플레이 윈도우 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들의 하드코팅 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 무기 나노 입자를 포함할 수 있다. 이에 향상된 기계적 특성 및 굴곡 특성을 갖는 하드코팅 필름을 제조할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C10의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C10의 탄화수소기 또는 C2-C10의 에터기, m은 0 내지 4의 정수, n은 2 내지 10의 정수이다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C10의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C10의 탄화수소기 또는 C2-C10의 에터기, m은 0 내지 4의 정수, n은 2 내지 10의 정수이다.
Description
본 발명은 하드코팅 조성물, 하드코팅 필름 및 플렉시블 디스플레이 윈도우에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 필름 베이스 수지 및 첨가제를 포함하는 하드코팅 조성물, 이로부터 형성된 하드코팅 필름 및 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이 윈도우에 관한 것이다.
최근 액정 표시(liquid crystal display: LCD) 장치 또는 유기 발광 표시 (organic light emitting display: OLED) 장치 등과 같은, 화상 표시 장치의 박형화 및 플렉시블화가 지속되고 있다. 이에 따라, 상기 화상 표시 장치는 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 뿐만 아니라, 각종 웨어러블 기기(wearable device)에 이르기까지 휴대성을 특징으로 하는 각종 스마트 기기(smart device)에 널리 적용되고 있다.
상기 화상 표시 장치를 스크래치, 낙하 충격, 외부 습기, 유분 등과 같은 외부 환경으로부터 보호하기 위해 디스플레이 패널 상에, 예를 들면 강화 유리 재질의 윈도우 필름을 형성할 수 있다.
최근에는, 강화 유리에 상응하는 내충격성을 구현하면서, 플렉시블 특성 구현을 위해 유연성도 향상된 하드코팅 필름에 대한 개발이 진행되고 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제10-2016-0100121호의 경우 (메타)아크릴레이트 계열의 단량체 혼합물을 포함한 하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드코팅 조성물을 개시하고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 유연성 및 내구성을 갖는 하드코팅 필름을 제조하기 위한 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 하드코팅 필름 조성물을 포함하는 하드코팅 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이 윈도우를 제공하는 것이다.
예시적인 실시예에 따른 하드코팅 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 무기 나노 입자를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C10의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C10의 탄화수소기 또는 C2-C10의 에터기, m은 0 내지 4의 정수, n은 2 내지 10의 정수이다.
일 실시예에 있어서, R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C8의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C8의 탄화수소기 또는 C2-C8의 에터기, m은 0 내지 3의 정수, n은 2 내지 8의 정수일 수 있다.
일 실시예에 있어서, R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C6의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C6의 탄화수소기 또는 C2-C6의 에터기, m은 0 내지 2의 정수, n은 2 내지 5의 정수일 수 있다.
일 실시예에 있어서, R1은 메틸기, R2는 메틸렌, 에틸렌 또는 프로필렌, R3은 단일 결합 또는 메틸렌, m은 0 내지 1의 정수, n은 2 내지 5의 정수일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1은 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
일 실시예에 있어서, 상기 무기 나노 입자는 SiO2일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하드코팅 조성물 총 100중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 20 내지 60중량부 및 상기 무기 나노 입자 5 내지 40중량부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 광개시제 및 용제를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하드코팅 조성물 총 100중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 20 내지 60중량부, 상기 무기 나노 입자 5 내지 40중량부. 상기 광 개시제 0.1 내지 10중량부 및 여분의 상기 용제를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 하드코팅 필름은 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성되며 상기 하드코팅 조성물로부터 형성된 하드코팅층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 윈도우는 상기 하드코팅 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여 하드코팅 필름을 제조될 수 있다.
상기 하드코팅 필름은 향상된 내스크래치성 및 내충격성을 가지며, 향상된 유연성을 갖는다. 따라서, 플렉시블 디스플레이의 보호 필름 또는 커버 윈도우로 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 후술하는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 무기 나노 입자를 포함하는 하드코팅 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 상기 하드코팅 조성물을 활용하여 제조된 하드코팅 필름 및 플렉시블 디스플레이용 윈도우를 제공한다.
이하 도면 및 실시예들을 참고하여, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부 및 설명되는 다음의 도면 및 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면 및 실시예에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
<하드코팅 조성물>
예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 무기 나노 입자를 포함할 수 있다.
상기 하드코팅 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 실란커플링제일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여 제조되는 하드코팅 필름을 플렉시블 디스플레이에 적용하는 경우, 기계적 물성을 향상시킬 수 있고, 우수한 유연성을 제공할 수 있어 신뢰성이 우수하다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1은 치환 또는 비치환된 C1-C2의 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 비치환된 C1-C2의 탄화수소기일 수 있고, 바람직하게는 메틸기일 수 있다.
화학식 1에서 R2는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 탄화수소기일 수 있다. 예를 들어, 비치환된 C1-C10의 탄화수소기, 비치환된 C1-C8의 탄화수소기, 비치환된 C1-C5의 탄화수소기일 수 있고, 바람직하게는 메틸렌, 에틸렌 또는 프로필렌일 수 있다.
화학식 1에서 R3은 치환 또는 비치환된 C1-C10의 탄화수소기 또는 C2-C10의 에터기일 수 있다. 예를 들어, 비치환된 C1-C10의 탄화수소기, 비치환된 C1-C8의 탄화수소기, 비치환된 C1-C6의 탄화수소기일 수 있다. 다른 예를 들어, 비치환된 C2-C10의 에터기, 비치환된 C2-C8의 에터기, 비치환된 C2-C6의 에터기일 수 있다. 예를 들어, R3은 단일 결합일 수 있다. 바람직하게는, R3은 단일결합 또는 메틸렌일 수 있다.
화학식 1에서 m은 0 내지 4의 정수일 수 있다. 예를 들어, m은 0, 1,2, 3, 또는 4일 수 있다. 다른 예를 들어, m은 0 내지 3의 정수, 0 내지 2의 정수, 0 내지 1의 정수일 수 있다.
화학식 1에서 n은 2 내지 10의 정수일 수 있다. 예를 들어, m은 2 내지 8의 정수, 2 내지 5의 정수일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1은 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 표시되는 화합물 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
일 실시예들에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 무기 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 무기 나노 입자가 포함됨에 따라, 하드코팅 필름 또는 하드코팅층의 내마모성, 내스크래치성, 연필 경도 등의 기계적 특성이 더 향상될 수 있다.
따라서, 상기 화합물 및 상기 무기 나노 입자를 포함하는 하드코팅 조성물을 활용하여 제조된 하드코팅 필름은 굽힘, 폴딩 등의 동작 반복 시에도 층간 박리, 크랙, 찢김 등의 불량이 억제될 수 있다. 또한, 내구성 확보를 위한 기계적 특성도 우수하다.
상기 무기 나노 입자의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, 인듐-주석-산화물(ITO), 인듐-아연-산화물(IZO), 안티몬-주석-산화물(ATO), ZnO-Al, Nb2O3, SnO, MgO 또는 이들의 조합을 포함하는 금속 산화물 계열일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 무기 나노 입자로서 Al2O3, SiO2 및/또는 ZrO2을 사용할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 무기 나노 입자는 SiO2일 수 있다.
예를 들어, 상기 무기 나노 입자는 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물인 실란커플링제에 의해 표면 처리될 수 있다. 이에 따라, 무기 나노 입자의 유기 용매에 대한 분산성이 향상되고, 경화 후에 높은 내스크래치성을 갖는 하드코팅층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물인 실란커플링제에 포함된 알콕시실릴기가 가수분해되면 실라놀기가 형성되고, 상기 실라놀기는 상기 무기 나노 입자의 표면에 존재하는 히드록시기와 탈수반응을 진행하여, X-O-Si 결합(X는 무기 나노 입자의 표면)이 형성될 수 있다.
일 실시예들에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 상기 하드 코팅 조성물 100중량부 기준으로 약 20 내지 60중량부일 수 있다. 상기 함량이 약 20중량부 미만인 경우, 하드코팅층의 충분한 경도 확보가 곤란할 수 있다. 상기 함량이 약 60중량부를 초과하는 경우 하드코팅층에서의 컬(curl) 현상이 발생할 수 있으며, 플렉시블 특성을 저해시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기 나노 입자의 함량은 상기 하드코팅 조성물 총 100중량부 중, 약 5 내지 40중량부 포함될 수 있다. 상기 무기 나노 입자의 함량이 약 5중량부 미만인 경우에는 충분한 내마모성, 내스크래 치성, 연필경도 등의 기계적 물성이 구현되지 않을 수 있다. 상기 무기 나노 입자의 함량이 약 40 중량부를 초과하는 경우, 오히려 광경화성 화합물의 중합 또는 경화를 방해하여 기계적 물성을 약화시킬 수 있다.
상기 무기 나노 입자는 예를 들면, 실리카 졸 형태로 유기 용매에 약 10 내지 80중량%의 농도로 상기 무기 나노 입자가 분산된 형태로 사용될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 중합성 화합물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 중합성 화합물은 광경화되어 하드 코팅층의 매트릭스를 제공하는 성분일 수 있다. 예를 들어, 중합성 화합물은 (메타)아크릴레이트 계열 화합물을 포함할 수 있다. 본 출원에 있어서, "(메타)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포괄하는 용어로 사용된다.
(메타)아크릴레이트 계열 화합물의 비제한적인 예로서 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 디(메타)아크릴레이트, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소-덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보네올(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 계열 화합물은 다관능 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 이에 따라, 하드코팅층의 경화도를 증가시켜 향상된 내스크래치성 및 내충격성을 제공할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 중합성 화합물 또는 (메타)아크릴레이트 계열 화합물은 우레탄 (메타)아크릴레이트 계열 화합물을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 하드코팅층의 탄성 및 굴곡 특성을 증진시킬 수 있다.
일 실시예들에 따르는 하드코팅 조성물은 광 조사에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 광 개시제를 포함할 수 있다. 상기 광 개시제에 의해 화학식 1로 표시된 화합물의 중합을 통해 고분자 구조가 형성될 수 있다.
광 개시제의 예로서 화학구조 또는 분자결합 에너지의 차에 의해 분자의 분해로 라디칼을 생성시키는 Type 1형 개시제, 및 3차 아민과 공존하여 수소탈환을 유도하는 Type 2형 개시제 등을 들 수 있다.
예를 들면, Type 1형 개시제는 4-페녹시디클로로아세트페논, 4-t-부틸디클로로아세트페논, 4-t-부틸트리클로로아세트페논, 디에톡시아세트페논, 2-히드록시-2-메틸-l-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-l-온, 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세트페논류; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤질 디메틸케탈등의 벤조인류; 포스 핀옥사이드류, 티타노센 화합물 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, Type 2형 개시제는 벤조페논, 벤조일벤조익산, 벤조일벤조익산 메틸에테르, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤졸-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3'-메틸-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논류, 티옥산톤, 2-크로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2, 4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤 계 화합물 등을 들 수 있다.
상술한 광 개시제는 1종을 이용하여도 가능하고 2종 이상이 혼합되어 사용될 수도 있다. 또한, 상기 Type 1형 및 Type 2형 개시제를 단독으로 또는 병용하여도 무방하다.
예를 들면, 상기 광 개시제의 함량은 하드코팅 조성물 총 100중량부 중 약 0.1 내지 10중량부, 바람직하게는 약 0.1 내지 5중량부일 수 있다. 상기 광 개시제의 함량이 약 0.1중량부 미만인 경우 충분한 경화가 진행되지 않아 하드코팅 필름 또는 하드코팅층의 기계적 물성 및 밀착력이 확보되지 않을 수 있다. 상기 광 개시제의 함량이 약 10중량부를 초과하는 경우, (메타)아크릴레이트기에서의 경화 수축으로 인한 접착 불량, 크랙, 컬 현상이 초래될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 지문 방지제, 대전 방지제, 레벨링제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
지문방지제로서 실리콘계 지문 방지제, 불소계 지문방지제, 또는 실리콘 함유 불소계 지문방지제가 사용될 수 있다.
레벨링제는 실리콘 계열, 불소 계열, 아크릴 고분자 계열 등의 제제를 포함할 수 있다. 시판되는 레벨링제의 예로서, BYK사의 BYK-307, BYK-323, BYK-331, BYK-333, BYK-337, BYK-373, BYK-375, BYK-377, BYK-378, BYK-UV3570; TEGO사의 TEGO Glide 410, TEGO Glide 411, TEGO Glide 415, TEGO Glide 420, TEGO Glide 432, TEGO Glide 435, TEGO Glide 440, TEGO Glide 450, TEGO Glide 455, TEGO Rad 2100, TEGO Rad 2200N, TEGO Rad 2250, TEGO Rad 2300, TEGO Rad 2500; 3M사의 FC-4430, FC-4432 등을 들 수 있다.
대전 방지제의 비제한적인 예로서 이온성 액체, 전도성 고분자, 리튬염, 4급 암모늄염, 금속 산화물입자 등을 들 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 상기 첨가제로서 자외선 안정제 및/또는 열 안정제를 더 포함할 수도 있다. 상기 자외선 안정제는 자외선을 차단 또는 흡수함으로써, 상기 조성물로부터 형성된 도막의 표면이 자외선 노출에 의해 변색되거나 부스러지는 것을 방지하기 위해 첨가될 수 있다.
자외선 안정제는 작용 기작에 따라 흡수제, 소광제(Quenchers), 힌더드 아민 광안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer)로 구분될 수 있으며, 예를 들면, 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylates, 흡수제), 벤조페논(Benzophenone, 흡수제), 벤조트리아졸(Benzotriazole, 흡수제), 니켈유도체(소광제), 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger) 등이 사용될 수 있다. 상기 열 안정제로는 폴리페놀계, 포스파이트계 및 락톤계 열안정제를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 자외선 경화 공정 및 하드코팅층의 경도 및 광학 특성을 저해하지 않는 수준에서 적절히 혼합 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 상기 하드코팅 조성물 총 100중량부 중, 약 0.1 내지 5중량부의 범위로 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 하드코팅 조성물에 있어서, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 용제들이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
예를 들면, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논 등), 아세테이트 계(에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 노말부틸아세테이트, 터셔리부틸아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등), 탄화수소계(헥산, 헵탄, 옥탄 등), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 에테르계(디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등) 등의 용제들이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 용제의 함량은 상술한 조성물의 성분들을 용해시킬 수 있는 함량이면 특별히 제한되지 않으며, 상술한 성분들 혹은 후술하는 첨가제들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 용제는 하드코팅 조성물 총 100중량부 중, 약 20 내지 70중량부로 포함될 수 있다.
상기 용제의 함량이 약 20중량부 미만인 경우, 조성물의 점도가 지나치게 상승하여 도포성 및 작업성이 저하될 수 있다. 상기 용제의 함량이 약 70중량부를 초과하는 경우 균일한 두께의 하드코팅 필름 또는 하드코팅층이 형성되기 어렵고, 건조 시 얼룩을 초래하여 광학 특성이 손상될 수 있다.
<하드코팅 필름, 광학 필터>
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 하드코팅 필름은 기재층(100) 및 기재층(100)의 일 면 상에 형성된 하드코팅층(110)을 포함할 수 있다.
기재층(100)은 플렉시블 디스플레이에 적용될 수 있도록 투명 고분자 필름을 사용할 수 있다. 예를 들면, 기재층(100)은 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸 프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 고분자 필름을 포함할 수 있다. 기재층(100)은 이들 중 단독 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 기재층(100)은 플렉시블 디스플레이에 적용가능한 고탄성 확보를 위해 폴리이미드계 수지를 포함할 수 있다.
하드코팅층(110)은 상술한 예시적인 실시예들에 따른 하드코팅 조성물을 기재층(100) 상에 도포한 후 자외선 경화 공정과 같은 경화 공정을 통해 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 하드코팅 조성물은 예를 들면, 슬릿 코팅법, 나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 노즐 코팅법, 모세관 코팅법 등과 같은 프린팅 혹은 코팅 공정을 통해 도포될 수 있다.
하드코팅층(110)은 사용자에게 시인 또는 접촉하는 노출면을 제공하며, 상술한 하드코팅 조성물의 중합성 화합물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 향상된 내스크래치성 및 유연성을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하드코팅층(110)은 상술한 지문방지제, 대전 방지제 등을 더 포함하며, 지문방지 필름으로 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하드코팅층(110) 상에는 보호 필름이 적층될 수 있다. 보호 필름은 예를 들면, 이형 필름으로 제공되며 예를 들면, 점착층을 통해 하드코팅층(110)과 결합될 수 있다. 상기 보호 필름 제거 시, 상기 대전 방지제를 통해 정전기 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
상기 하드코팅 필름은 상술한 바와 같이 지문 방지 특성, 내스크래치 특성이 증진된 광학 필터에 제공될 수 있다. 광학 필터는 플렉시블 디스플레이 장치에 전면부 혹은 최외면에 배치되어 디스플레이의 커버 윈도우로 제공되며, 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 색감 보정 필름으로 기능할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 하드코팅 필름으로 구성되며, 편광판 혹은 편광자와 같은 다른 광학층은 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 편광판 혹은 편광자가 생략되어 유연성이 향상될 수 있다. 따라서, 유연성 및 반사 방지 특성이 함께 구현될 수 있는 박형의 광학 필터가 제공될 수 있다.
<화상 표시 장치 및 플렉시블 디스플레이 윈도우>
예시적인 실시예들에 따르면, 상술한 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이 윈도우 또는 윈도우 적층체가 제공될 수 있다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따르는 윈도우 적층체는 기재층(100) 아래에 편광층(60) 및/또는 터치 센서층(50)을 더 포함할 수 있다.
편광층(60)은 폴리비닐알코올계 편광자 또는 상기 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함하는 편광판을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 편광층(60)은 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함하며, 상기 액정층에 배향성을 부여하기 위한 배향층을 포함할 수도 있다. 상기 편광층 상에는 적어도 하나의 위상차 필름이 형성될 수도 있다.
터치 센서층(50)은 기재필름, 및 상기 기재필름의 적어도 일 면에 형성되며 정전 용량 감지를 통해 터치 지점을 센싱하는 복수의 전극 패턴을 포함할 수 있다. 터치 센서층(50)은 상기 전극 패턴들의 절연을 위해 절연층을 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 편광층(50)은 터치 센서층(60) 상에 직접 또는 상기 위상차 필름을 사이에 두고 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 윈도우 적층체는 터치 센서층(50)-편광층(60)-하드코팅 필름의 순차 적층 구조를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 윈도우 적층체는 편광층(60)-터치 센서층(50)-하드코팅 필름의 순차 적층 구조를 가질 수도 있다.
일부 실시예들은 상술한 하드코팅 필름을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다. 상기 화상 표시 장치는 디스플레이 패널(예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 패널) 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 상기 하드코팅 필름 또는 플렉시블 디스플레이 윈도우를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 하드코팅 필름은 도 2를 참조로 설명한 윈도우 적층체의 형태로 상기 디스플레이 패널과 결합될 수 있다.
예를 들면, 상기 하드코팅 필름 또는 플렉시블 디스플레이 윈도우는 우수한 경도, 내마모성, 유연성을 가지며, 화상 표시 장치의 최외면에 형성된 윈도우 필름으로 적용될 수 있다. 이 경우, 하드코팅층(110)이 사용자의 시인측으로 배치될 수 있다.
상기 화상 표시 장치는 액정 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치를 포함하며, 유연성, 굽힘 특성을 보유한 플렉시블 디스플레이 장치일 수 있다. 바람직하게는, 상기 화상 표시 장치는 플렉시블 유기 발광 다이오드(OLED) 장치일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
<합성예>
합성예 1(화학식 1-1의 합성)
화학식 2-1 35.1g(0.1mol)을 테트라히드로퓨란(THF) 200g에 녹이고, 화학식 3 34.1g(0.1mol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 24시간 교반한 후, 감압 증류하여 THF를 제거하고, 화학식 1-1을 제조하였다.
합성예 2(화학식 1-2의 합성)
화학식 2-2 57.8g(0.1mol)을 테트라히드로퓨란(THF) 200g에 녹이고, 화학식 3 34.1g(0.1mol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 24시간 교반한 후, 감압 증류하여 THF를 제거하고, 화학식 1-2을 제조하였다.
합성예 3(화학식 1-3의 합성)
화학식 2-3 52.8g(0.1mol)을 테트라히드로퓨란(THF) 200g에 녹이고, 화학식 3 34.1g(0.1mol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 24시간 교반하고, 감압 증류하여 THF를 제거하고, 화학식 1-3을 제조하였다.
실시예 1
합성예 1의 화학식 1-1로 표시되는 화합물 40중량부, 메틸에틸케톤(MEK) 100 중량부, 나노실리카졸(ELCOM V-8802) 30중량부 및 이가큐어 184 1중량부를 교반기를 이용하여 배합하고 폴리프로필렌(PP)재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
상기 하드코팅 조성물을 폴리이미드 기재 필름(50㎛)(스미토모 화학 제조) 상에 도포 후, 용제 건조 및 질소 퍼징 분위기 하에서 UV 적산광량 1000J/cm2을 조사하여 하드코팅층(10㎛)이 형성된 하드코팅 필름을 제조하였다.
실시예 2
합성예 1의 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신 합성예 2의 화학식 1-2로 표시되는 화합물을 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
실시예 3
합성예 1의 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신 합성예 3의 화학식 1-3으로 표시되는 화합물을 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
비교예 1
합성예 1의 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(미원 사 제조, M-420)를 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
비교예 2
합성예 1의 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신 하기 화학식 1-4로 표시되는 화합물을 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하드코팅 필름을 제조하였다.
[화학식 1-4]
실험예
실시예 및 비교예의 하드코팅 필름들에 대해 아래와 같이 물성을 평가하였다.
(1) 내스크래치성 평가
하드코팅층이 표면이 상부로 향하도록 하드코팅 필름을 글래스 상에 접합한 후, 하드코팅층 표면을 스틸울(#0000)을 이용하여 500g/cm2의 하중으로 10회 왕복 마찰시겼다. 아래의 기준에 의해 내스크래치성을 평가하였다.
○: 스크래치 10개 미만 발생
△: 스크래치 10개 내지 20개 발생
×: 스크래치 20개 초과
(2) 내굴곡성 평가
하드코팅층의 양 단부면이 서로 접하도록 곡률 반경 1mm로 고온 고습(60도, 90%) 조건 하에서 10만번 접었다 펴는 테스트 이후, 필름의 파단 여부를 관찰하였다.
○: 스크래치 10개 미만 발생
△: 스크래치 10개 내지 20개 발생
×: 스크래치 20개 초과
평가결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
| 내스크래치 | 내굴곡성 | |
| 실시예 1 | ○ | ○ |
| 실시예 2 | △ | ○ |
| 실시예 3 | ○ | △ |
| 비교예 1 | × | × |
| 비교예 2 | × | × |
표 1을 참조하면, 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 실시예들의 하드코팅층은 내스크래치성이 향상되고 반복 폴딩에도 파단을 포함하지 않았다.
반면, 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중 적어도 하나를 포함하지 않는 비교예들의 하드코팅층은 기재층의 파단이 초래되었고 충분한 표면 내스크래치성이 확보되지 못하였다.
100: 기재층
110: 하드코팅층
50: 터치 센서층 60: 편광층
50: 터치 센서층 60: 편광층
Claims (11)
- 화학식 1로 표시되는 화합물 및 무기 나노 입자를 포함하는, 하드코팅 조성물:
[화학식 1]
(화학식 1에서 R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C10의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C10의 탄화수소기 또는 C2-C10의 에터기, m은 0 내지 4의 정수, n은 2 내지 10의 정수임).
- 청구항 1에 있어서, R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C8의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C8의 탄화수소기 또는 C2-C8의 에터기, m은 0 내지 3의 정수, n은 2 내지 8의 정수인, 하드코팅 조성물.
- 청구항 1에 있어서, R1은 C1-C2의 탄화수소기, R2는 C1-C6의 탄화수소기, R3은 단일 결합, C1-C6의 탄화수소기 또는 C2-C6의 에터기, m은 0 내지 2의 정수, n은 2 내지 5의 정수인, 하드코팅 조성물.
- 청구항 1에 있어서, R1은 메틸기, R2는 메틸렌, 에틸렌 또는 프로필렌, R3은 단일결합 또는 메틸렌, m은 0 내지 1의 정수, n은 2 내지 5의 정수인, 하드코팅 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 하드코팅 조성물:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
- 청구항 1에 있어서, 상기 무기 나노 입자는 SiO2인, 하드코팅 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 조성물 총 100중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 20 내지 60중량부 및 상기 무기 나노 입자 5 내지 40중량부를 포함하는, 하드코팅 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 광개시제 및 용제를 더 포함하는, 하드코팅 조성물.
- 청구항 8에 있어서, 상기 조성물 총 100중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 20 내지 60중량부, 상기 무기 나노 입자 5 내지 40중량부. 상기 광 개시제 0.1 내지 10중량부 및 여분의 상기 용제를 포함하는, 하드코팅 조성물.
- 기재층; 및
상기 기재층 상에 형성되며 청구항 1의 하드코팅 조성물로부터 형성된 하드코팅층을 포함하는, 하드코팅 필름.
- 청구항 10의 하드코팅 필름을 포함하는 플렉시블 디스플레이 윈도우.
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| KR1020220133527A KR20240053720A (ko) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 하드코팅 조성물, 하드코팅 필름 및 플렉시블 디스플레이 윈도우 |
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| KR20160100121A (ko) | 2015-02-13 | 2016-08-23 | 동우 화인켐 주식회사 | 하드코팅 조성물 및 이를 이용한 하드코팅 필름 |
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2022
- 2022-10-17 KR KR1020220133527A patent/KR20240053720A/ko unknown
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