WO2020101248A1 - 경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재 - Google Patents

경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재 Download PDF

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carbon
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최희정
김영석
정순화
장영래
김혜민
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LG Chem Ltd
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
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    • C08G75/06—Polythioethers from cyclic thioethers
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    • C08G75/06—Polythioethers from cyclic thioethers
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    • C08L81/02—Polythioethers; Polythioether-ethers
    • G—PHYSICS
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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics

Definitions

  • the present invention relates to an optical member comprising a curable composition and a cured product thereof, and more specifically, to a curable composition comprising an episulfide compound and an aromatic heterocyclic compound having a specific chemical structure, and an optical member comprising a cured product thereof It is about.
  • a protective film or a substrate for protecting a display element or a polarizing plate is attached to these display devices.
  • such a display substrate has a shape including a base film and various functional layers formed on the base film, and serves to protect the display device from external impact, as well as a rainbow phenomenon that may occur during display use. , Blue light phenomenon, glare, scratch generation, contamination by contaminants, and serves to prevent discomfort such as fingerprints.
  • substrates for such displays are often used materials capable of realizing high strength and hardness.
  • glass materials such as glass or tempered glass or , PET, TAC and other plastic-based materials were used.
  • Natural glass, tempered glass, etc. have very high hardness, can have excellent scratch-prevention function, and the refractive index range is diverse, but the strength is relatively low, so that the thickness becomes thick in order to achieve a certain strength or more. There is also, there is a heavy problem that the density is higher than that of plastic.
  • the plastic material is very light compared to a glass lens, has relatively high strength, and can implement various colors, but has a problem in that it is difficult to implement a high refractive index compared to glass.
  • the present specification is intended to provide an optical material capable of realizing various colors and realizing high refractive index, while being lighter, superior in strength and hardness, compared to glass or tempered glass used for a conventional display substrate.
  • curable composition Provided is a curable composition.
  • n is an integer from 0 to 4
  • m is an integer from 0 to 6;
  • R1 and R2 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R3 and R4 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
  • -SH is a thiol substituent connected to a carbon atom of an aromatic hetero ring
  • p 2 or 3
  • the number of ring atoms constituting the aromatic hetero ring is 6,
  • X, Y, and Z are each independently a carbon (C) or nitrogen (N) reactor, at least one of which is a nitrogen (N) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the curable composition may contain the first aromatic heterocyclic compound in an amount of about 1 to about 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the episulfide compound.
  • n may be 0 or 1
  • m may also be 0 or 1.
  • R3 and R4 may be each independently, a single bond, or methylene, ethylene, propylene, isopropylene, butylene, or isobutylene.
  • the compound represented by Chemical Formula 2 may be, specifically, a compound represented by Chemical Formula 2-1.
  • -SH is a thiol substituent connected to the carbon atom of the aromatic hetero group
  • p1 is 2 or 3.
  • the curable composition may further include a second aromatic heterocyclic compound represented by the following Chemical Formula 3.
  • -SH is a thiol substituent connected to the carbon atom of the aromatic hetero group
  • the number of atoms constituting the aromatic hetero ring is 5,
  • X ', Y', and Z ' are each independently a carbon (C), nitrogen (N), or sulfur (S) reactor, at least one of which is a sulfur (S) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the curable composition may contain from about 1 to about 30 parts by weight of the second aromatic heterocyclic compound with respect to 100 parts by weight of the episulfide compound.
  • optical member comprising a cured product of the first aromatic heterocyclic compound represented by the following formula (2).
  • n is an integer from 0 to 4
  • m is an integer from 0 to 6;
  • R1 and R2 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R3 and R4 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
  • -SH is a thiol substituent connected to a carbon atom of an aromatic hetero ring
  • p 2 or 3
  • the number of ring atoms constituting the aromatic hetero ring is 6,
  • X, Y, and Z are each independently a carbon (C) or nitrogen (N) reactor, at least one of which is a nitrogen (N) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the cured product included in the optical member may include about 1 to about 30 parts by weight of the first aromatic heterocyclic compound with respect to 100 parts by weight of the episulfide compound.
  • It may also include a cured product of the episulfide compound, the first aromatic heterocyclic compound, and a second aromatic heterocyclic compound represented by Formula 3 below.
  • -SH is a thiol substituent connected to the carbon atom of the aromatic hetero group
  • the number of atoms constituting the aromatic hetero ring is 5,
  • X ', Y', and Z ' are each independently a carbon (C), nitrogen (N), or sulfur (S) reactor, at least one of which is a sulfur (S) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the optical member, the content of the sulfur (S) atom in the cured product is about 50% or more, preferably, about 50 to about 70%, more preferably, about 52 to It may be about 60%.
  • the optical member may have a refractive index of about 1.650 or more, preferably about 1.650 to about 1.800, or about 1.700 to about 1.800, or about 1.700 to about 1.750.
  • the optical member has a transmittance measured according to JIS K 7361 when the thickness is 1 mm, and more specifically, a transmittance value measured according to JIS K 7361 when the thickness of the above-mentioned cured product is 1 mm or more, about 80% or more, Preferably, about 80 to about 99%, or about 85 to about 90%, can have a very high transmittance.
  • the optical member is a haze measured according to JIS K 7136 when the thickness is 1 mm, more specifically, a haze measured according to JIS K 7136 when the thickness of the above-mentioned cured product is 1 mm
  • a display device including the above-described optical member may be provided.
  • the optical member according to one aspect of the present invention while having a high refractive index comparable to glass, is lighter than glass or tempered glass, and in addition to mechanical properties such as strength and hardness, as described above, it has excellent optical properties, and various kinds In the display device, it can be used as a substrate for glass.
  • first and second are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • each layer or element when each layer or element is referred to as being formed “on” or “above” each layer or element, it means that each layer or element is directly formed on top of each layer or element, or other It means that a layer or element can be additionally formed between each layer, on an object or substrate.
  • an episulfide compound represented by Chemical Formula 1 below an episulfide compound represented by Chemical Formula 1 below;
  • n is an integer from 0 to 4
  • m is an integer from 0 to 6;
  • R1 and R2 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R3 and R4 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
  • -SH is a thiol substituent connected to a carbon atom of an aromatic hetero ring
  • p 2 or 3
  • the number of ring atoms constituting the aromatic hetero ring is 6,
  • X, Y, and Z are each independently a carbon (C) or nitrogen (N) reactor, at least one of which is a nitrogen (N) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the present inventors when polymerizing and curing a composition comprising an episulfide compound having a specific chemical structure and a cyclic polythiol compound, exhibits high refractive index properties and excellent mechanical and optical properties, thereby It has been discovered that an optical material that can replace glass or plastic materials used in display substrates or the like can be provided, leading to the present invention.
  • the episulfide compound used in the curable composition of the present invention has the structure of Formula 1 described above.
  • n is an integer from 0 to 4
  • m is an integer from 0 to 6;
  • R1 and R2 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R3 and R4 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
  • Such an episulfide compound has an aliphatic chain-like skeleton in which episulfide groups are connected at both ends of the molecule, and in the aliphatic chain, a thio ether, in which an alkylene group is connected by a sulfur (S) atom, It has a repeating unit of the form.
  • the episulfide compound can be cured by ring-opening polymerization, but the alkylene sulfide group formed by ring-opening polymerization of an episulfide group can contribute to the high refractive property of the cured product.
  • the episulfide compound due to the above-described specific chemical structure, may contain a high content of sulfur (S) atoms having a large atomic refraction in the molecule. Due to the high content of sulfur atoms, the refractive index of the cured product is further increased. It becomes possible.
  • S sulfur
  • n may be 0 or 1
  • m may also be 0 or 1.
  • N in Formula 1 is a repeating number of a thioether repeating unit in which an alkylene group is connected by a sulfur (S) atom, and when n is too large, the chain length of the molecule becomes long, and upon curing , The glass transition temperature of the cured product is lowered, and thus a problem that the heat resistance of the cured product is lowered may occur.
  • m in the formula (1) relates to the number of carbon atoms in the alkylene group contained in the thioether repeating unit, and when m is too large, the length of the carbon chain in the molecule also becomes longer, and when cured, The glass transition temperature of water may be lowered, and thus a problem that heat resistance of the cured product may be lowered may also occur, and a relative sulfur content may be lowered, resulting in a lower refractive index of the cured product.
  • R3 and R4 may each independently be a single bond, or methylene, ethylene, propylene, isopropylene, butylene, or isobutylene, but the present invention is not limited thereto.
  • the compound represented by the formula (1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the episulfide compound is specifically, for example, bis ( ⁇ -ethiothiopropyl) sulfide, bis ( ⁇ -ethiothiopropyl) disulfide, bis ( ⁇ -ethiothiopropylthio) methane, 1,2-bis ( ⁇ -Epithiopropylthio) ethane, 1,3-bis ( ⁇ -epithiopropylthio) propane, 1,4-bis ( ⁇ -epithiopropylthio) butane, and the like, but the present invention is limited to this. It is not.
  • the first aromatic heterocyclic compound used in the curable composition of the present invention has the structure of Formula 2 described above.
  • -SH is a thiol substituent connected to a carbon atom of an aromatic hetero ring
  • p 2 or 3
  • the number of ring atoms constituting the aromatic hetero ring is 6,
  • X, Y, and Z are each independently a carbon (C) or nitrogen (N) reactor, at least one of which is a nitrogen (N) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the first aromatic heterocyclic compound described above can be regarded as a polythiol compound in which two or more thio groups (SH) are connected to a six-membered aromatic ring containing a hetero atom.
  • Such a polythiol compound is capable of forming a cured product by forming a disulfide bond or the like by reacting with an episulfide group in a curing reaction with the above-described episulfide compound, that is, in the ring-opening polymerization reaction of an episulfide group,
  • the sulfur (S) atom having a large atomic refraction is included in a high content, thereby making it possible to further increase the refractive index of the cured product.
  • the compound represented by Chemical Formula 2 may be, specifically, a compound represented by Chemical Formula 2-1.
  • -SH is a thiol substituent connected to the carbon atom of the aromatic hetero group
  • p1 is 2 or 3.
  • the aromatic hetero compound has a high sulfur content, has an aromatic structure, can exhibit a refractive index, has two or more thiol substituents, and when used as a curing agent with an episulfide compound, can increase the glass transition temperature of the cured product. , Accordingly, the physical strength of the cured product can be improved.
  • the curable composition may contain from about 1 to about 30 parts by weight of the first aromatic heterocyclic compound with respect to 100 parts by weight of the episulfide compound, preferably, from about 1 to About 25 parts by weight, or about 5 to about 25 parts by weight.
  • the relative ratio of the episulfide compound: the first aromatic heterocyclic compound may be about 99: 1 to about 70:30 have.
  • the curable composition may further include a second aromatic heterocyclic compound represented by the following Chemical Formula 3.
  • -SH is a thiol substituent connected to the carbon atom of the aromatic hetero group
  • the number of atoms constituting the aromatic hetero ring is 5,
  • X ', Y', and Z ' are each independently a carbon (C), nitrogen (N), or sulfur (S) reactor, at least one of which is a sulfur (S) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the second aromatic heterocyclic compound described above can be regarded as a polythiol compound in which two or more thio groups (SH) are connected to a five-membered aromatic ring containing a hetero atom.
  • Such a polythiol compound may also react with the episulfide group in the curing reaction with the above-described episulfide compound, that is, in the ring-opening polymerization reaction of the episulfide group, to form a disulfide bond or the like, thereby generating a cured product, and curing It is possible to provide flexibility by controlling the stiffness of the water.
  • the curable composition may contain from about 1 to about 30 parts by weight of the second aromatic heterocyclic compound with respect to 100 parts by weight of the episulfide compound.
  • the curable composition may include the first aromatic heterocyclic compound in an amount of about 1 to about 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the episulfide compound, and in addition, the second aromatic heterocyclic compound in about 1 to about 30 parts by weight.
  • the curable composition may further include a polyisocyanate compound in order to improve the strength of the cured product.
  • the polyisocyanate compound may be included in an amount of about 1 to about 25 wt%, preferably about 5 to about 20 wt%, based on the total weight of the composition, including the above-described episulfide compound and aromatic heterocyclic compound.
  • the targeted strength enhancing effect may not be sufficient, and when the content is too high, a problem that optical properties are deteriorated may occur.
  • polyisocyanate compound examples include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethyl hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, 1,3-bis (isocyanate methyl) cyclohexane, 1,4- Bis (isocyanate methyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate, 2,6-bis (isocyanate methyl) decahydronaphthalene, lysine triisocyanate, tolylene diisocyanate, o-tolidine diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, diphenyl ether di Isocyanate, 3- (2'-isocyanatecyclohexyl) propyl isocyanate, isopropylidenebis (cyclohexylisocyanate), 2,2'-bis (4-isocyanatephenyl) propane
  • the curable composition may further include a polymerization catalyst to promote polymerization and curing of the above-described compound.
  • polymerization catalyst examples include amine, ammonium salt, or phosphate, and specifically, tertiary amine such as N, N-dimethylcyclohexylamine or tetra-n-butylammonium salt And ammonium salts such as triethylbenzylammonium salt.
  • the content of the polymerization catalyst is from about 0.001 to about 10 wt%, preferably from 0.001 wt% to about 5 wt%, or from about 0.01, based on the total weight of the composition, including the above-described episulfide compound and aromatic heterocyclic compound It may be from wt% to about 1wt%.
  • the curable composition may further include other additives used to impart specific functions to the display substrate in the technical field to which the present invention pertains, such as ultraviolet absorbers, bluening agents, and pigments.
  • an episulfide compound represented by Chemical Formula 1 below an episulfide compound represented by Chemical Formula 1 below; And a cured product of the first aromatic heterocyclic compound represented by Chemical Formula 2 below.
  • n is an integer from 0 to 4
  • m is an integer from 0 to 6;
  • R1 and R2 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R3 and R4 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
  • -SH is a thiol substituent connected to a carbon atom of an aromatic hetero ring
  • p 2 or 3
  • the number of ring atoms constituting the aromatic hetero ring is 6,
  • X, Y, and Z are each independently a carbon (C) or nitrogen (N) reactor, at least one of which is a nitrogen (N) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • the cured product included in the optical member may include about 1 to about 30 parts by weight of the first aromatic heterocyclic compound with respect to 100 parts by weight of the episulfide compound.
  • the optical member may include a cured product of the episulfide compound, the first aromatic heterocyclic compound, and the second aromatic heterocyclic compound represented by Chemical Formula 3 below.
  • -SH is a thiol substituent connected to the carbon atom of the aromatic hetero group
  • the number of atoms constituting the aromatic hetero ring is 5,
  • X ', Y', and Z ' are each independently a carbon (C), nitrogen (N), or sulfur (S) reactor, at least one of which is a sulfur (S) atom,
  • the remaining atoms constituting the aromatic hetero ring are carbon (C) atoms.
  • episulfide compound, the first aromatic heterocyclic compound, the second aromatic heterocyclic compound, and additives are replaced with those described in the curable composition section.
  • Such an optical member can be produced by a method of curing the above-mentioned curable composition.
  • a uniform composition containing the above-described curable composition and various additives is prepared, and the composition is injected into a mold molded from a mold made of components such as glass, metal, or polymer resin, and a resinous gasket. And cured by heating.
  • the mold may be mold-released in advance, or a mold release agent may be further added to the above-described composition to be used.
  • the polymerization temperature may vary depending on the type and content of the compound used, but is generally about -20 to about 150 ° C, preferably, about 50 to about 120 ° C, more preferably about 60 to about 100 ° C.
  • the polymerization time may be from about 0.1 to about 72 hours, preferably from about 0.5 to about 24 hours.
  • the polymerization reaction may be performed by combining a process of maintaining the predetermined polymerization temperature described above for a predetermined time, a temperature raising process, and a temperature reducing process, and after completion of the reaction, about 50 to about 150 ° C, preferably, about 80 to At a temperature condition of about 120 ° C., post-treatment for about 10 minutes to about 3 hours can prevent deformation.
  • the released optical member may be provided with various functionalities through processes such as dyeing, coating, and the like.
  • the optical member, the content of sulfur (S) atom in the cured product is at least about 50 wt%, preferably, about 50 to about 70 wt%, more preferably, about 52 to about 60 wt%.
  • the optical member may have a refractive index of about 1.650 or more, preferably about 1.650 to about 1.800, or about 1.700 to about 1.800, or about 1.700 to about 1.750.
  • the optical member has a transmittance measured according to JIS K 7361 when the thickness is 1 mm, and more specifically, a transmittance value measured according to JIS K 7361 when the thickness of the above-mentioned cured product is 1 mm or more, about 80% or more, Preferably, about 80 to about 99%, or about 85 to about 90%, can have a very high transmittance.
  • the optical member has a haze value measured according to JIS K 7136 when the thickness is 1 mm, and more specifically, according to JIS K 7136 when the above-mentioned cured product has a thickness of 1 mm.
  • Haze values measured may be very low haze values of about 1% or less, preferably from about 0.01 to about 1%, or from about 0.01 to about 0.5%.
  • a display device including the above-described optical member may be provided.
  • the optical member according to one aspect of the present invention while having a high refractive index comparable to glass, is lighter than glass or tempered glass, and in addition to mechanical properties such as strength and hardness, as described above, it has excellent optical properties, and various kinds In the display device, it can be used as a substrate for glass.
  • the optical member of the present invention while having high refractive properties, is lightweight, and has excellent mechanical and optical properties, and can be used as a substrate for glass in various types of display devices.
  • the episulfide compound used, the first aromatic heterocyclic compound, and the second aromatic heterocyclic compound are as follows.
  • a horizontal and vertical 10 cm, 1 mm thick slide glass was placed on both sides of the LCD glass, and about 5 g of the above-mentioned mixed solution was applied to the center of the LCD glass, and then covered with another LCD glass to prepare a mold.
  • the LCD glass was removed to obtain a flat plastic specimen.
  • the thickness of the plastic specimen was about 1 mm.
  • the thickness was measured using a Mitutoyo thickness meter (Model: ID-C112XBS).
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was performed except that the episulfide compound, the first aromatic heterocyclic compound, and the second aromatic heterocyclic compound were used in different amounts.
  • compositions used in Examples 1 to 5 are summarized in Table 1 below.
  • the refractive index value was measured using spectroscopic ellipsometry from Ellipso Technology.
  • the content of sulfur atoms was measured using an elemental analysis method.
  • the specimen including the cured product according to the embodiment of the present invention has a very high transmittance, a low haze value, and a relatively high refractive index.
  • Comparative Example 1 In the case of Comparative Example 1, the transmittance was high and the haze was low. In the case of Comparative Example 3, the transmittance was very low, it was difficult to use as an optical member, and in the case of Comparative Examples 2 and 3, when preparing the curable composition, the viscosity was somewhat higher compared to the Examples of the present disclosure, resulting in a plastic resin specimen. There was a problem that was difficult to manufacture or process with a lens.

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Abstract

본 발명은 경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 특정 화학 구조의 에피설파이드 화합물 및 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는 경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재에 관한 것이다.

Description

경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재
본 발명은 경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 특정 화학 구조의 에피설파이드 화합물 및 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는 경화성 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 부재에 관한 것이다.
스마트 폰, 노트북 등 휴대용 전자 기기가 발전함에 따라, 디스플레이 장치 관련 기술 또한 발전하고 있다. 이러한 디스플레이 장치들에는, 디스플레이 소자나 편광판 등을 보호하기 위한 보호 필름 혹은 기판이 부착된다.
이러한 디스플레이용 기판은, 일반적으로, 기재 필름 및 기재 필름 상에 형성된 다양한 기능성 층을 포함하는 형태를 가지는 경우가 많으며, 외부 충격으로부터 디스플레이 장치를 보호하는 역할뿐 아니라, 디스플레이 사용 중에 발생할 수 있는 레인보우 현상, 블루라이트 현상, 눈부심, 스크래치 발생, 오염 물질에 의한 오염, 지문이 묻어나는 현상 등의 불편을 방지하는 역할을 한다.
따라서, 이러한 디스플레이용 기판은, 투과도, 고굴절률, 투명도 등의 우수한 광학적 물성에 더하여, 높은 강도 및 경도를 구현할 수 있는 물질이 사용되는 경우가 많으며, 기존에는, 유리 또는 강화 유리 등의 유리 소재나, PET, TAC 등, 플라스틱 계통의 소재가 많이 사용되었다.
천연 유리나, 강화 유리 등은, 경도가 매우 높아, 탁월한 스크래치 방지 기능을 구비할 수 있고, 굴절률 범위가 다양하지만, 상대적으로 강도가 낮은 편이어서, 일정 이상의 강도를 구현하기 위해서는 그 두께가 두꺼워지는 문제점이 있으며, 또한, 플라스틱에 비해 밀도가 높아 무거운 문제점이 있다.
플라스틱 소재는, 유리 렌즈에 비해 매우 가볍고, 상대적으로 강도가 우수하며, 다양한 색 구현이 가능하지만, 유리에 비해 고굴절률을 구현하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 기존의 디스플레이용 기판 등에 사용되던, 유리 또는 플라스틱 소재를 대체하기 위한 새로운 소재에 대한 연구가 필요한 시점이다.
본 명세서는, 기존의 디스플레이용 기판 등에 사용되던 유리 혹은 강화 유리에 비해 가볍고, 강도 및 경도가 우수하면서도, 다양한 색 구현이 가능하고, 고굴절률 구현이 가능한, 광학 소재를 제공하고자 한다.
본 명세서는,
하기 화학식 1로 표시되는 에피설파이드 화합물; 및
하기 화학식 2로 표시되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는,
경화성 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000001
상기 화학식 1에서,
n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000002
상기 화학식 2에서,
-SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
p는, 2 또는 3이고,
방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
이 때, 상기 경화성 조성물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부로 포함할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1에서, n은 0 또는 1일 수 있으며, 독립적으로, m 역시 0 또는 1일 수 있다.
발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1에서 R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합, 또는, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 또는 이소부틸렌일 수 있다.
그리고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 하기 화학식 2-1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000003
상기 화학식 2에서,
-SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 thiol 치환기이고,
p1은, 2 또는 3이다.
그리고, 상기 경화성 조성물은, 하기 화학식 3으로 표시되는, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 더 포함할 수도 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000004
상기 화학식 3에서,
-SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol) 치환기이고,
p'는, 2 또는 3 이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 원자 수는 5이고,
X', Y', Z'는, 각각 독립적으로, 탄소(C), 질소(N), 또는 황(S) 원자로, 이중 하나 이상은, 황(S) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
그리고 이 경우, 상기 경화성 조성물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부로 포함할 수 있다.
또한 본 명세서는,
하기 화학식 1로 표시되는 에피설파이드 화합물; 및
하기 화학식 2로 표시되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물의 경화물을 포함하는, 광학 부재를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000005
상기 화학식 1에서,
n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000006
상기 화학식 2에서,
-SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
p는, 2 또는 3이고,
방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
상기 광학 부재에 포함되는 상기 경화물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광학 부재는,
상기 에피설파이드 화합물, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 및, 하기 화학식 3으로 표시되는, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물의 경화물을 포함할 수도 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000007
상기 화학식 3에서,
-SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol) 치환기이고,
p'는, 2 또는 3 이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 원자 수는 5이고,
X', Y', Z'는, 각각 독립적으로, 탄소(C), 질소(N), 또는 황(S) 원자로, 이중 하나 이상은, 황(S) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광학 부재는, 상기 경화물 내에서 황(S) 원자의 함량이 약 50% 이상, 바람직하게는, 약 50 내지 약 70%, 더욱 바람직하게는, 약 52 내지 약 60%일 수 있다.
그리고, 상술한 특징으로 인하여, 상기 광학 부재는, 굴절률이 약 1.650 이상, 바람직하게는, 약 1.650 내지 약 1.800, 또는, 약 1.700 내지 약 1.800, 또는, 약 1.700 내지 약 1.750일 수 있다.
상기 광학 부재는, 두께가 1 mm일 때 JIS K 7361에 따라 측정된 투과율, 더욱 구체적으로는, 상술한 경화물의 두께가 1 mm일 때 JIS K 7361에 따라 측정된 투과율 값이 약 80% 이상, 바람직하게는, 약 80 내지 약 99%, 또는, 약 85 내지 약 90%로, 매우 높은 투과율을 가질 수 있다.
발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 광학 부재는, 두께가 1 mm일 때 JIS K 7136에 따라 측정된 헤이즈, 더욱 구체적으로는, 상술한 경화물의 두께가 1 mm일 때 JIS K 7136에 따라 측정된 헤이즈 값이 약 약 1% 이하, 바람직하게는, 약 0.01 내지 약 1%, 또는 약 0.01 내지 약 0.5%로, 매우 낮은 헤이즈 값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상술한 광학 부재를 포함하는, 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 광학 부재는, 유리에 맞먹는 고굴절 특성을 가지면서도, 유리 혹은 강화 유리에 비해 가볍고, 강도 및 경도 등의 기계적 물성에 더하여, 상술한 바와 같이 광학적 물성이 우수하여, 다양한 종류의 디스플레이 장치에, 유리 대용 기판으로 사용될 수 있다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재할 수 있음을 설명하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한 본 명세서에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 에피설파이드 화합물; 및
하기 화학식 2로 표시되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는,
경화성 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000008
상기 화학식 1에서,
n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000009
상기 화학식 2에서,
-SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
p는, 2 또는 3이고,
방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
본 발명자들은, 특정 화학 구조를 가지는 에피설파이드 화합물과, 고리형 폴리 티올(thiol) 화합물을 포함하는 조성물을 중합 및 경화시키는 경우, 고굴절 특성을 보이면서도, 기계적 물성 및 광학적 물성이 우수하여, 기존의 디스플레이용 기판 등에 사용되던 유리나 플라스틱 소재를 대체할 수 있는 광학 재료를 제공할 수 있다는 사실을 발견하여, 본 발명에 이르게 되었다.
(에피설파이드 화합물)
본 발명의 경화성 조성물에 사용되는 에피설파이드 화합물은, 상술한 화학식 1의 구조를 갖는다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000010
상기 화학식 1에서,
n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
이러한 에피설파이드 화합물은, 분자의 양 말단에 에피설파이드기가 연결된, 지방족 사슬형 골격을 가지고 있으며, 지방족 사슬 내에서는, 알킬렌 그룹이 황(S) 원자에 의해 연결되는, 티오에터(thio ether) 형태의 반복 단위를 구비한다.
상기 에피설파이드 화합물은, 개환 중합에 의해 경화가 가능한데, 에피설파이드기의 개환 중합에 의해 형성되는 알킬렌 설파이드 그룹은, 경화물의 고굴절 특성에 기여할 수 있다.
또한, 상기 에피설파이드 화합물은, 상술한 특정 화학 구조로 인하여, 분자 내에, 원자 굴절이 큰 황(S) 원자를 높은 함량으로 포함할 수 있는데, 높은 황 원자 함량에 의해, 경화물의 굴절률을 더욱 높일 수 있게 된다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1에서, n은 0 또는 1일 수 있으며, 독립적으로, m 역시 0 또는 1일 수 있다.
화학식 1의 n은, 알킬렌 그룹이 황(S) 원자에 의해 연결되는, 티오에터(thio ether) 반복 단위의 반복 수로, n이 지나치게 큰 경우, 분자의 사슬 길이가 길어지게 되어, 경화 시, 경화물의 유리 전이 온도가 낮아지게 되고, 이에 따라 경화물의 내열성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 화학식 1의 m은, 티오에터 반복 단위에 포함된, 알킬렌 그룹의 탄소 수에 관한 것으로, m이 지나치게 큰 경우, 역시, 분자 내에 탄소 사슬의 길이가 길어지게 되어, 경화 시, 경화물의 유리 전이 온도가 낮아지게 되고, 이에 따라 경화물의 내열성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 또한, 상대적인 황의 함량이 낮아지게 되어, 경화물의 굴절률이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 상기 화학식 1에서 R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합, 또는, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 또는 이소부틸렌일 수 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 단독으로 사용하거나, 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 에피설파이드 화합물은, 구체적으로 예를 들어, 비스(β-에피티오프로필)설파이드, 비스(β-에피티오프로필)디설파이드, 비스(β-에피티오프로필티오)메탄, 1,2-비스(β-에피티오프로필티오)에탄, 1,3-비스(β-에피티오프로필티오)프로판, 1,4-비스(β-에피티오프로필티오)부탄 등을 들 수 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
(폴리티올 화합물)
그리고, 본 발명의 경화성 조성물에 사용되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물은, 상술한 화학식 2의 구조를 갖는다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000011
상기 화학식 2에서,
-SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
p는, 2 또는 3이고,
방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
즉, 상술한 제1 방향족 헤테로 고리 화합물은, 헤테로 원자를 포함하는 6원자 방향족 고리에 2 이상의 티오 그룹(SH)이 연결된, 폴리티올 화합물로 볼 수 있다.
이러한 폴리티올 화합물은, 상술한 에피설파이드 화합물과의 경화 반응, 즉, 에피설파이드 그룹의 개환 중합 반응에서, 에피설파이드 그룹과 반응하여, 이황화 결합 등을 형성하여, 경화물을 생성할 수 있으며, 분자 내에, 원자 굴절이 큰 황(S) 원자를 높은 함량으로 포함하여, 경화물의 굴절률을 더욱 높일 수 있게 된다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 구체적으로, 하기 화학식 2-1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000012
상기 화학식 2에서,
-SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 thiol 치환기이고,
p1은, 2 또는 3이다.
상기 방향족 헤테로 화합물은 황 함량이 높고, 방향족 구조를 가지고 있어, 굴절률을 나타낼 수 있으며, 2개 이상의 thiol 치환기를 구비하여, 에피설파이드 화합물과 함께 경화제로 사용할 경우, 경화물의 유리 전이 온도를 높일 수 있고, 이에 따라 경화물의 물리적 강도를 향상시킬 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화성 조성물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부로 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 약 1 내지 약 25중량부, 또는 약 5 내지 약 25중량부일 수 있다.
그리고, 상기 경화성 조성물이, 상기 에피설파이드 화합물 및 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 만으로 구성되는 경우, 에피설파이드 화합물 : 제1 방향족 헤테로 고리 화합물의 상대적인 비율은, 약 99:1 내지 약 70:30일 수 있다.
상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물의 함량이 너무 낮은 경우, 굴절률이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물의 함량이 너무 높은 경우, 에피설파이드 화합물의 상대적 함량이 낮아지게 되어, 광학 재료의 투명성이 악화되고, 경도, 및 강도 등의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 상기 경화성 조성물은, 하기 화학식 3으로 표시되는, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 더 포함할 수도 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000013
상기 화학식 3에서,
-SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol) 치환기이고,
p'는, 2 또는 3 이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 원자 수는 5이고,
X', Y', Z'는, 각각 독립적으로, 탄소(C), 질소(N), 또는 황(S) 원자로, 이중 하나 이상은, 황(S) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
즉, 상술한 제2 방향족 헤테로 고리 화합물은, 헤테로 원자를 포함하는 5원자 방향족 고리에 2 이상의 티오 그룹(SH)이 연결된, 폴리티올 화합물로 볼 수 있다.
이러한 폴리티올 화합물 역시, 상술한 에피설파이드 화합물과의 경화 반응, 즉, 에피설파이드 그룹의 개환 중합 반응에서, 에피설파이드 그룹과 반응하여, 이황화 결합 등을 형성하여, 경화물을 생성할 수 있으며, 경화물의 강성을 조절하여 유연성을 부여할 수 있게 된다.
그리고 이 경우, 상기 경화성 조성물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부로 포함할 수 있다.
즉, 상기 경화성 조성물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30 중량부로 포함할 수 있으며, 여기에 더하여, 상기 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부로 포함할 수 있다.
상기 제2 방향족 헤테로 고리 화합물의 함량이 너무 낮은 경우, 경화물이 잘 부스러지는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 제2 방향족 헤테로 고리 화합물의 함량이 너무 높은 경우, 굴절률이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 상기 경화성 조성물은, 이에 더하여, 경화물의 강도를 향상시키기 위하여, 폴리이소시아네이트 화합물을 더 포함할 수도 있다.
폴리이소시아네이트 화합물은, 상술한 에피설파이드 화합물 및 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는, 조성물 전체 중량에 대하여, 약 1 내지 약 25wt%, 바람직하게는 약 5 내지 약 20wt%로 포함될 수 있다.
폴리이소시아네이트 화합물의 함량이 너무 낮을 경우, 목표하는 강도 향상 효과가 충분하지 않을 수 있으며, 함량이 너무 높을 경우, 광학적 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 폴리이소시아네이트 화합물의 구체적인 예로는, 에틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 1,4-비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 이소포론디이소시아네이트, 2,6-비스(이소시아네이트메틸)데카하이드로나프탈렌, 리신트리이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, o-톨리딘디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 디페닐에테르디이소시아네이트, 3-(2'-이소시아네이트시클로헥실)프로필이소시아네이트, 이소프로필리덴비스(시클로헥실이소시아네이트), 2,2'-비스(4-이소시아네이트페닐)프로판, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 비스(디이소시아네이트톨릴)페닐메탄, 4,4',4''-트리이소시아네이트-2,5-디메톡시페닐아민, 3,3'-디메톡시벤지딘-4,4'-디이소시아네이트, 1,3-페닐렌디이소시아네이트, 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트비페닐, 4,4'-디이소시아네이트-3,3'-디메틸비페닐, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 1,1'-메틸렌비스(4-이소시아네이트벤젠), 1,1'-메틸렌비스(3-메틸-4-이소시아네이트벤젠), m-자일릴렌디이소시아네이트, p-자일릴렌디이소시아네이트, m-테트라메틸자일릴렌디이소시아네이트, p-테트라메틸자일릴렌디이소시아네이트, 1,3-비스(2-이소시아네이트-2-프로필)벤젠, 2,6-비스(이소시아네이트메틸)나프탈렌, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트메틸)테트라하이드로디시클로펜타디엔, 비스(이소시아네이트메틸)디시클로펜타디엔, 비스(이소시아네이트메틸)테트라하이드로티오펜, 비스(이소시아네이트메틸)노보넨, 비스(이소시아네이트메틸)아다만탄, 티오디에틸디이소시아네이트, 티오디프로필디이소시아네이트, 티오디헥실디이소시아네이트, 비스〔(4-이소시아네이트메틸)페닐〕설파이드, 2,5-디이소시아네이트-1,4-디티안, 2,5-디이소시아네이트메틸-1,4-디티안,2,5-디이소시아네이트메틸티오펜, 디티오디에틸디이소시아네이트, 디티오디프로필디이소시아네이트 등을 들 수 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경화성 조성물은, 상술한 화합물의 중합 및 경화를 촉진시키기 위하여, 중합 촉매를 더 포함할 수도 있다.
이러한 중합 촉매는, 예를 들어, 아민, 암모늄 염, 혹은 인산염 등을 들 수 있고, 구체적으로 예를 들어, N,N-디메틸시클로헥실아민 등의 3차 아민이나, 테트라-n-부틸암모늄 염, 트리에틸벤질암모늄 염 등의 암모늄 염을 들 수 있다.
이러한 중합 촉매의 함량은, 상술한 에피설파이드 화합물 및 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는, 조성물 전체 중량에 대하여, 약 0.001 내지 약 10wt%, 바람직하게는, 0.001wt% 내지 약 5wt%, 또는, 약 0.01wt% 내지 약 1wt%일 수 있다.
또한, 상기 경화성 조성물은, 이 외에도, 자외선 흡수제, 블루잉제, 안료 등, 본 발명이 속한 기술 분야에서, 디스플레이용 기판에 특정 기능을 부여하기 위해 사용되는 기타 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
한편, 발명의 다른 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 에피설파이드 화합물; 및 하기 화학식 2로 표시되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물의 경화물을 포함하는, 광학 부재가 제공된다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000014
상기 화학식 1에서,
n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000015
상기 화학식 2에서,
-SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
p는, 2 또는 3이고,
방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
상기 광학 부재에 포함되는 상기 경화물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 약 1 내지 약 30중량부 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광학 부재는, 상기 에피설파이드 화합물, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 및, 하기 화학식 3으로 표시되는, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물의 경화물을 포함할 수도 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2019014923-appb-I000016
상기 화학식 3에서,
-SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol) 치환기이고,
p'는, 2 또는 3 이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 원자 수는 5이고,
X', Y', Z'는, 각각 독립적으로, 탄소(C), 질소(N), 또는 황(S) 원자로, 이중 하나 이상은, 황(S) 원자이고,
상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
그 외, 에피설파이드 화합물, 제1 방향족 헤테로 고리 화합물, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물, 및 첨가제 등에 대해서는, 경화성 조성물 부분에서 설명한 것으로 갈음한다.
이러한 광학 부재는, 상술한 경화성 조성물을 경화시키는 방법에 의해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상술한 경화성 조성물 및 각종 첨가제를 포함하는 균일한 조성물을 제조하고, 상기 조성물을, 유리, 금속, 또는 고분자 수지 등의 성분으로 제조된 몰드와 수지성의 가스켓을 조합한 형틀 내부에 주입하고, 가열하여 경화시킨다.
이때, 성형후의 성형된 수지의 취출을 쉽게 하기 위해 미리 몰드를 이형 처리하거나, 상술한 조성물에 이형제를 더 첨가하여 사용할 수도 있다.
중합 온도는, 사용하는 화합물의 종류 및 함량 등에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 약 -20 내지 약 150℃, 바람직하게는, 약 50 내지 약 120℃, 더욱 바람직하게는 약 60 내지 약 100℃에서 진행할 수 있으며, 중합 시간은 약 0.1 내지 약 72시간, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 24시간 동안 진행할 수 있다.
중합 반응은, 상술한 소정의 중합 온도를 일정 시간 동안 유지하는 공정, 승온 공정, 및 강온 공정 등을 조합하여 진행될 수 있으며, 반응 종료 후, 약 50 내지 약 150℃, 바람직하게는, 약 80 내지 약 120℃의 온도 조건에서, 약 10분 내지 약 3시간 동안 후처리하여, 변형을 방지할 수 있다.
중합 후 이형된 광학 부재는, 이후, 염색, 코팅, 등의 공정을 통해, 다양한 기능성을 구비할 수도 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광학 부재는, 상기 경화물 내에서 황(S) 원자의 함량이 약 50 wt% 이상, 바람직하게는, 약 50 내지 약 70 wt%, 더욱 바람직하게는, 약 52 내지 약 60 wt%일 수 있다.
황 원자의 함량이 너무 낮은 경우, 굴절률이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있으며, 황 원자의 함량이 너무 높은 경우, 경화물의 YI(Yellow index)가 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 상술한 특징으로 인하여, 상기 광학 부재는, 굴절률이 약 1.650 이상, 바람직하게는, 약 1.650 내지 약 1.800, 또는, 약 1.700 내지 약 1.800, 또는, 약 1.700 내지 약 1.750일 수 있다.
상기 광학 부재는, 두께가 1 mm일 때 JIS K 7361에 따라 측정된 투과율, 더욱 구체적으로는, 상술한 경화물의 두께가 1 mm일 때 JIS K 7361에 따라 측정된 투과율 값이 약 80% 이상, 바람직하게는, 약 80 내지 약 99%, 또는, 약 85 내지 약 90%로, 매우 높은 투과율을 가질 수 있다.
발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 광학 부재는, 두께가 1 mm일 때 JIS K 7136에 따라 측정된 헤이즈 값, 더욱 구체적으로는, 상술한 경화물의 두께가 1 mm일 때 JIS K 7136에 따라 측정된 헤이즈 값이 약 약 1% 이하, 바람직하게는, 약 0.01 내지 약 1%, 또는 약 0.01 내지 약 0.5%로, 매우 낮은 헤이즈 값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상술한 광학 부재를 포함하는, 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 광학 부재는, 유리에 맞먹는 고굴절 특성을 가지면서도, 유리 혹은 강화 유리에 비해 가볍고, 강도 및 경도 등의 기계적 물성에 더하여, 상술한 바와 같이 광학적 물성이 우수하여, 다양한 종류의 디스플레이 장치에, 유리 대용 기판으로 사용될 수 있다.
본 발명의 광학 부재는, 고굴절 특성을 가지면서도, 가볍고, 기계적 물성 및 광학적 물성이 우수하여, 다양한 종류의 디스플레이 장치에, 유리 대용 기판으로 사용될 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
<실시예>
사용한 에피설파이드 화합물, 제1 방향족 헤테로 고리 화합물, 및 제2 방향족 헤테로 고리 화합물은 다음과 같다.
에피설파이드 화합물:
비스(β-에피티오프로필)설파이드, 제조사: KOC Solution, 제품명: KT-70A
Figure PCTKR2019014923-appb-I000017
(이하, 70A)
비스(β-에피티오프로필)디설파이드, 제조사: KOC Solution, 제품명: KT-74A
Figure PCTKR2019014923-appb-I000018
(이하, 74A)
비교예 설파이드 화합물:
2,2'-티오에탄디티올(2,2'-thiodiethanethiol)
Figure PCTKR2019014923-appb-I000019
(이하, 70B)
비교예 이소시아네이트 화합물:
5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥세인
5-isocyanato-1-(isocyanatomethyl)-1,3,3-trimethylcyclohexane
Figure PCTKR2019014923-appb-I000020
(이하, 70C)
제1 방향족 헤테로 고리 화합물:
1,3,5-트리아진-2,4,7-트리티올, 제조사: Aldrich, 제품명: Trithiocyanuric acid)
(
Figure PCTKR2019014923-appb-I000021
, 이하, T2)
제2 방향족 헤테로 고리 화합물:
1,3,4-티아디아졸-2,5-디티올, 제조사: Aldrich, 제품명: 1,3,4-Thiadiazole-2,5-dithiol)
(
Figure PCTKR2019014923-appb-I000022
, 이하, T1)
실시예 1
상기 에피설파이드 화합물 70A 80.00g과, 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 20.00g을, 20℃에서 1시간 동안 격렬하게 혼합한 후, 평균 기공 크기가 1㎛인 glass filter를 이용하여 여과하고, 평균 기공 크기가 0.45㎛인 PVDF filter를 이용하여 다시 한번 여과를 진행하였다.
이후, 경화 촉매로 N,N-디시클로헥실메틸아민 0.5g을 첨가하고, 5분 간 혼합하여, 혼합액을 준비하였다.
가로, 세로 10cm인, LCD Glass 양 측면에 1mm 두께의 슬라이드 글래스를 두어, LCD Glass 중앙에 상술한 혼합액 약 5g을 도포한 후, 다른 LCD Glass로 덮어, 주형을 준비하였다.
이를 오븐에 넣고, 약 60℃에서 약 10 시간, 약 90℃에서 약 4시간 동안 경화 반응을 진행하였다.
오븐에서 꺼낸 후, LCD glass를 제거하여 평탄한 플라스틱 시편을 얻었다.
플라스틱 시편의 두께는 약 1 mm였다. 두께는 Mitutoyo 사의 두께 측정기 (Model: ID-C112XBS)를 이용하여 측정하였다.
실시예 2 내지 5
상기 에피설파이드 화합물, 제1 방향족 헤테로 고리 화합물, 및 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 다른 함량으로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
상기 실시예 1 내지 5에서 사용한 조성을, 하기 표 1에 정리하였다.
Figure PCTKR2019014923-appb-T000001
물성 측정
헤이즈 및 투과율 측정
상기 시편에 대해, 1mm 기준 두께로 경화된 경화물의 두께 방향으로, Nippon Denshoku Industries Co. LTD 사의 NDH-5000를 이용하여 헤이즈(JIS K 7136)와 투과율(JIS K 7361)을 측정하였다.
굴절률 측정
상기 시편에 대해, Ellipso Technology 사의 spectroscopic ellipsometry 를 이용하여 굴절률 값을 측정하였다.
황 원자 함량 측정
상기 시편에 대해, 원소 분석법을 이용하여, 황 원자의 함량을, 측정하였다.
측정한 결과를, 하기 표 2에 정리하였다.
Figure PCTKR2019014923-appb-T000002
상기 표 2를 참조하면, 본원발명의 실시예에 따른 경화물을 포함하는 시편은, 투과율이 매우 높고, 헤이즈 값이 낮으면서도, 상대적으로 높은 굴절률을 가지는 것을 알 수 있다.
상기 비교예 1의 경우, 투과율이 높고, 헤이즈가 낮은 특성을 보였으나, 본원 실시예에 비해, 굴절률 값이 다소 낮은 것으로 나타났다. 상기 비교예 3의 경우, 투과율이 매우 낮아, 광학 부재로 사용하기 어려웠으며, 상기 비교예 2 및 3의 경우, 경화성 조성물 제조 시, 본원의 실시예에 비해, 점도가 다소 높아, 플라스틱 수지 시편으로 제조하거나, 렌즈로 가공하기 어려운 문제점이 있었다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 에피설파이드 화합물; 및
    하기 화학식 2로 표시되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물을 포함하는, 경화성 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000023
    상기 화학식 1에서,
    n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
    R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
    R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000024
    상기 화학식 2에서,
    -SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
    p는, 2 또는 3이고,
    방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
    X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
    상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여,
    상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 1 내지 30중량부을 포함하는, 경화성 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 n은 0 또는 1이고;
    상기 화학식 1의 m은 0 또는 1인; 경화성 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합, 또는, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 또는 이소부틸렌인, 경화성 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은,
    하기 화학식 2-1로 표시되는 화합물인, 경화성 조성물:
    [화학식 2-1]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000025
    상기 화학식 2에서,
    -SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 thiol 치환기이고,
    p1은, 2 또는 3이다.
  6. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 3으로 표시되는, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물을 더 포함하는, 경화성 조성물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000026
    상기 화학식 3에서,
    -SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol) 치환기이고,
    p'는, 2 또는 3 이고,
    상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 원자 수는 5이고,
    X', Y', Z'는, 각각 독립적으로, 탄소(C), 질소(N), 또는 황(S) 원자로, 이중 하나 이상은, 황(S) 원자이고,
    상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여,
    상기 제2 방향족 헤테로 고리 화합물 1 내지 30중량부가 포함하는, 경화성 조성물.
  8. 하기 화학식 1로 표시되는 에피설파이드 화합물; 및
    하기 화학식 2로 표시되는 제1 방향족 헤테로 고리 화합물의 경화물을 포함하는, 광학 부재:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000027
    상기 화학식 1에서,
    n은, 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고;
    R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고;
    R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000028
    상기 화학식 2에서,
    -SH는, 방향족 헤테로 고리의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol)치환기이고,
    p는, 2 또는 3이고,
    방향족 헤테로 고리를 구성하는 고리 원자 수는 6이고,
    X, Y, Z는, 각각 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N) 원자로, 이중 하나 이상은, 질소(N) 원자이고,
    상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 경화물은, 상기 에피설파이드 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 1 내지 30중량부을 포함하는, 광학 부재.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 에피설파이드 화합물, 상기 제1 방향족 헤테로 고리 화합물 및,
    하기 화학식 3으로 표시되는, 제2 방향족 헤테로 고리 화합물의 경화물을 포함하는, 광학 부재:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019014923-appb-I000029
    상기 화학식 3에서,
    -SH는, 상기 방향족 헤테로 그룹의 탄소 원자에 연결된 티올(Thiol) 치환기이고,
    p'는, 2 또는 3 이고,
    상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 원자 수는 5이고,
    X', Y', Z'는, 각각 독립적으로, 탄소(C), 질소(N), 또는 황(S) 원자로, 이중 하나 이상은, 황(S) 원자이고,
    상기 방향족 헤테로 고리를 구성하는 나머지 원자는 탄소(C) 원자이다.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 경화물 내에서 황(S) 원자의 함량이 50 wt% 이상인, 광학 부재.
  12. 제8항에 있어서,
    굴절률이 1.650 이상인, 광학 부재.
  13. 제8항에 있어서,
    두께가 1 mm일 때, JIS K 7361에 따라 측정된 투과율이 80% 이상인, 광학 부재.
  14. 제8항에 있어서,
    두께가 1 mm일 때, JIS K 7136에 따라 측정한 헤이즈(Haze) 값이 1% 이하인, 광학 부재.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 광학 부재를 포함하는, 디스플레이 장치.
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