KR102688973B1

KR102688973B1 - 표면 코팅재, 필름, 적층체, 표시 장치 및 물품

Info

Publication number: KR102688973B1
Application number: KR1020190045025A
Authority: KR
Inventors: 공혜영; 박병하; 정원철; 홍성훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2024-07-25
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: KR20200122144A; US20200332146A1; US11512223B2

Abstract

구조가 서로 상이한 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 물질은 양 말단 중 어느 하나가 트리플루오로알콕시기이고, 다른 하나가 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 *-(CF₂)_nO-*로 표시되는 연결기를 포함하고, 상기 제2 물질은 양 말단 중 어느 하나가 알콕시기 또는 아미노기이고, 다른 하나는 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 옥시알킬렌기 또는 *-NH-* 연결기를 포함하고, 상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함되는 표면 코팅재, 필름, 적층체, 표시 장치 및 유리 기재에 상기 표면 코팅재를 코팅한 물품에 관한 것이다.

Description

표면 코팅재, 필름, 적층체, 표시 장치 및 물품 {SURFACE COATING MATERIAL AND FILM AND STACKED STRUCTURE AND DISPLAY DEVICE AND ARTICLE}

표면 코팅재, 필름, 적층체, 표시 장치 및 물품에 관한 것이다.

스마트폰 또는 태블릿 PC와 같은 휴대용 전자기기는 다양한 기능을 가진 기능성 층이 적용될 수 있다. 특히 근래 손가락이나 도구를 사용하여 접촉 위치를 인식하는 터치 스크린 패널이 보편화됨에 따라, 터치 스크린 패널의 표면의 슬립성 및 터치감을 개선하기 위하여 표시 패널의 표면에 기능성 층이 적용될 수 있다.

그러나 이러한 기능성 층은 지문 시인성은 우수하나 슬립성이 저하되거나, 슬립성은 우수하나 지문 시인성이 저하되어, 지문 시인성과 슬립성을 동시에 만족시키지 못하는 문제가 있다.

일 구현예는 슬립성 및 지문 시인성이 모두 우수한 표면 코팅재를 제공한다.

다른 구현예는 슬립성 및 지문 시인성이 모두 우수한 필름을 제공한다.

또 다른 구현예는 상기 필름을 포함하는 적층체를 제공한다.

또 다른 구현예는 상기 필름 또는 상기 적층체를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

또 다른 구현예는 상기 표면 코팅재가 코팅된 물품을 제공한다.

일 구현예에 따르면, 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 물질은 양 말단 중 어느 하나가 트리플루오로알콕시기이고, 다른 하나가 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 하기 화학식 1로 표시되는 연결기를 포함하고, 상기 제2 물질은 양 말단 중 어느 하나가 알콕시기 또는 아미노기이고, 다른 하나는 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 옥시알킬렌기 또는 *-NH-* 연결기를 포함하고, 상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함되는 표면 코팅재를 제공한다.

다른 일 구현예에 따르면, 제1 물질 및 제2 물질의 축중합물을 포함하고, 상기 제1 물질은 양 말단 중 어느 하나가 트리플루오로알콕시기이고, 다른 하나가 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 하기 화학식 1로 표시되는 연결기를 포함하고, 상기 제2 물질은 양 말단 중 어느 하나가 알콕시기 또는 아미노기이고, 다른 하나는 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 옥시알킬렌기 또는 *-NH-* 연결기를 포함하고, 상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함되는 필름을 제공한다.

[화학식 1]

*-(CF₂)_nO-*

(상기 화학식 1에서,

n은 1 내지 10의 정수이다)

상기 제1 물질은 하기 화학식 2로 표시되고, 상기 제2 물질은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.

[화학식 2]

CF₃O-[(CF₂)_m1O]_m2-(CF₂O)_m3-CF₂-CONH-L¹-(NH-L²)_m4-SiR^aR^bR^c

[화학식 3]

R¹-L³-X¹-L⁴-X²-L⁵-SiR^aR^bR^c

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,

L¹, L² 및 L⁴는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,

L³은 *-L^aO-*(L^a는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기) 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,

L⁵는 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,

R¹은 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기 또는 아미노기이고,

X¹은 *-NH-* 또는 단일결합이고,

X²는 산소 또는 단일결합이고,

R^a, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 R^a, R^b 및 R^c 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,

m1은 2 이상의 정수이고,

m2 및 m3은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이고,

m4는 0 또는 1의 정수이다.

상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 큰 중량평균분자량을 가질 수 있다.

상기 제1 물질은 1,500 g/mol 내지 7,000 g/mol의 중량평균분자량을 가지고, 상기 제2 물질은 400 g/mol 내지 800 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다.

상기 표면 코팅재는 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 중량%) 대비 0.4 중량% 이상의 불소를 포함할 수 있다.

상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 사슬 길이가 더 길 수 있다.

상기 제1 물질 및 제2 물질은 각각 독립적으로 선형 구조(linear type)를 가질 수 있다.

상기 필름은 31 mN/m 이상의 표면에너지를 가질 수 있다.

상기 필름은 1nm 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다.

또 다른 일 구현예에 따르면, 기재 및 상기 필름을 포함하는 적층체를 제공한다.

상기 기재는 세라믹 또는 유리일 수 있다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 필름 또는 상기 적층체를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

또 다른 구현예에 따르면, 유리 기재에 상기 표면 코팅재를 코팅한 물품을 제공한다.

기능성 층의 슬립성 및 지문 시인성을 동시에 개선할 수 있다.

도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 필름 내 제1 물질 및 제2 물질의 모습을 나타낸 그림이다.

이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S, Se, Te, Si 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 4개 함유한 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "＊"는 동일하거나 상이한 원자(수소원자 포함) 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.

이하에서 ‘조합’이란 둘 이상의 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.

이하 일 구현예에 따른 표면 코팅재를 설명한다.

일 구현예에 따른 표면 코팅재는 제1 물질 및 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 물질은 양 말단 중 어느 하나가 트리플루오로알콕시기이고, 다른 하나가 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 하기 화학식 1로 표시되는 연결기를 포함하고, 상기 제2 물질은 양 말단 중 어느 하나가 알콕시기 또는 아미노기이고, 다른 하나는 실란기이고, 상기 양 말단 사이에 옥시알킬렌기 또는 *-NH-* 연결기를 포함하고, 상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함된다.

[화학식 1]

*-(CF₂)_nO-*

(상기 화학식 1에서,

n은 1 내지 10의 정수이다)

종래에는 불소 함유 실리콘 화합물을 포함하는 표면 코팅재가 많이 사용되었다. 불소를 함유할 경우 표면 마찰계수가 낮아 슬립성이 우수한 코팅층을 제공할 수 있기 때문인데, 다만 상기 코팅층은 표면에너지가 낮아 지문이 표면에 뭉쳐 난반사를 일으키는 문제가 있었다. 즉, 불소 함유 실리콘 화합물 함유 표면 코팅재로 코팅된 코팅층은 초기 접촉각이 너무 높아, 지문이 묻을 경우 지문 뭉침 현상을 통해 난반사가 일어나는 문제점, 즉 지문 시인성이 저하되는 문제점으로 인해 최근 시장에서 그 수요가 줄어들고 있는 실정이다. 이에, 지문 시인성을 개선하기 위해 표면에너지를 크게 하여 지문이 맺히지 않도록 유도함으로써 표면 난반사를 일으키지 않는 코팅층을 제공할 수 있는 비불소계 실리콘 화합물을 표면 코팅재로 사용하려는 시도가 있었는데, 비불소계 실리콘 화합물의 경우 표면 마찰계수가 커서 슬립성 면에서 성능이 크게 저하되는 문제점이 있으며, 상기 비불소계 실리콘 화합물을 포함하는 표면 코팅재로 처리된 디스플레이 등은 2개월 정도 시간이 흐르면 육안으로 보기에도 최초 디스플레이 표면과 비교하여 마모가 발생되었음이 쉽게 확인되는 문제가 있었다.

그러나, 일 구현예에 따른 표면 코팅재는 불소계 실리콘 화합물인 제1 물질과 비불소계 실리콘 화합물인 제2 물질을 혼합 사용하되, 상기 제1 물질과 제2 물질 간 몰비를 한정함으로써, 슬립성, 지문시인성 및 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

구체적으로 상기 제1 물질 및 제2 물질은 각각 하기 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 특정 구조를 가지면서, 상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함되기에, 상기 제1 물질이 상기 제2 물질 위로 눕는 형태, 즉 자가조립 브러쉬(self-assembled brush) 구조가 구현될 수 있으며, 이는 지문 시인성과 슬립성을 동시에 개선시키는 원인이 될 수 있다. 도 3을 참고하면, 기재 위에 일 구현예에 따른 표면 코팅재 또는 필름이 위치하는데, 상기 표면 코팅재 또는 필름 내부에 포함된 제1 물질 및 제2 물질의 형태를 보면, (화학식 2로 표시되는) 사슬길이가 긴 제1 물질이 (화학식 3으로 표시되는) 사슬길이가 짧은 제2 물질 위로 누워 브러쉬 효과가 구현됨을 확인할 수 있다.

[화학식 2]

CF₃O-[(CF₂)_m1O]_m2-(CF₂O)_m3-CF₂-CONH-L¹-(NH-L²)_m4-SiR^aR^bR^c

[화학식 3]

R¹-L³-X¹-L⁴-X²-L⁵-SiR^aR^bR^c

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,

R¹은 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기 또는 아미노기이고,

X¹은 *-NH-* 또는 단일결합이고,

X²는 산소 또는 단일결합이고,

m1은 2 이상의 정수이고,

m2 및 m3은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이고,

m4는 0 또는 1의 정수이다.

보다 구체적으로, 상기 제1 물질은 상기 화학식 2로 표시됨으로써, 상기 화학식 3으로 표시되는 제2 물질보다 큰 중량평균분자량을 가질 수 있기에, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질과의 상호작용이 용이하여, 상기 제1 물질이 상기 제2 물질 위로 눕는 형태의 브러쉬 구조가 용이하게 형성될 수 있고, 이는 궁극적으로 일 구현예에 따른 표면 코팅재로 코팅된 기재의 지문 시인성, 슬립성 및 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

예컨대, 상기 제1 물질은 1,500 g/mol 내지 7,000 g/mol의 중량평균분자량을 가지고, 상기 제2 물질은 400 g/mol 내지 800 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 제1 물질 및 제2 물질이 각각 상기 범위의 중량평균분자량을 가질 경우, 이를 포함하는 표면 코팅재의 내구성이 더욱 향상될 수 있다.

상기 제1 물질 및 제2 물질의 구조에 따라 중량평균분자량 및 사슬 길이가 상이해질 수 있으며, 상기 제1 물질 및 제2 물질 간 중량평균분자량(사슬 길이)에 따라 상기 제1 물질 및 제2 물질 간 몰비가 상이해질 수 있으나, 상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함, 예컨대 상기 제1 물질 및 제2 물질은 0.01:99.9 내지 5:95의 몰비를 가져야 한다. 상기 제1 물질이 상기 제1 물질 및 제2 물질 총량(100 몰%) 대비 5 몰%를 초과하여 표면 코팅재에 포함될 경우, 코팅층의 표면에너지가 지문의 주요 성분인 올레산(oleic acid)의 표면에너지인 31 mN/m보다 낮아져, 지문이 표면 코팅재가 코팅된 코팅층에 묻을 경우, 지문이 뭉침으로써 난반사를 일으켜 지문 시인성이 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 제1 물질이 상기 표면 코팅제에 전혀 포함되지 않거나, 포함되더라도 상기 제1 물질 및 제2 물질 총량(100 몰%) 대비 0.01 몰% 미만으로 포함될 경우, 표면 코팅재가 코팅된 코팅층의 표면 마찰계수가 커져 슬립성이 저하되어 바람직하지 않다.

예컨대, 상기 화학식 2에서, L¹은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고, L²는 치환 또는 비치환된 C11 내지 C20 알킬렌기이고, R²는 m1은 2 내지 10의 정수이고, m3은 1 내지 10의 정수일 수 있다.

예컨대, 상기 화학식 3에서, R¹은 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기(예컨대, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등)이고, L³은 *-L^aO-*(L^a는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기)이고, X¹은 단일결합이고, L⁴는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고, X²는 산소이고, L⁵는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기일 수 있다.

예컨대, 상기 화학식 3에서, R¹은 아미노기(예컨대, *-NH₂ 등)이고, L³은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고, X¹은 *-NH-*이고, L⁴는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고, X²는 단일결합이고, L⁵는 단일결합일 수 있다.

상기 제1 물질 및 제2 물질이 각각 상기와 같은 구조를 가질 경우, 제1 물질이 제2 물질보다 큰 중량평균분자량을 가짐으로써, 보다 긴 사슬을 가지게 되어, 전술한 브러쉬 효과 구현이 훨씬 용이해질 수 있다.

예컨대, 상기 표면 코팅재는 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 중량%) 대비 0.4 중량% 이상, 예컨대 0.4 중량% 내지 10.0 중량%의 불소를 포함할 수 있다. 이 경우, 일 구현예에 따른 표면 코팅재가 코팅된 코팅층의 지문시인성 및 슬립성이 동시에 개선될 수 있다.

예컨대, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 사슬 길이가 더 길 수 있다.

예컨대, 상기 제1 물질은 하기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시될 수 있다.

[화학식 2-1]

CF₃O-(CF₂CF₂O)_m2-(CF₂O)_m3-CF₂-CONH-(CH₂)_p1-SiR^aR^bR^c

상기 화학식 2-1에서,

m2는 2 내지 10의 정수이고,

m3은 1 내지 10의 정수이고,

p1은 1 내지 10의 정수이고,

R^a, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이다.

[화학식 2-2]

CF₃O-(CF₂CF₂O)_m2-(CF₂O)_m3-CF₂-CONH-(CH₂)_p1-NH-(CH₂)_p2-SiR^aR^bR^c

상기 화학식 2-2에서,

p2는 1 내지 20의 정수, 예컨대 11 내지 20의 정수이고,

m2, m3, p1, R^a, R^b 및 R^c는 각각 전술한 바와 같다.

예컨대, 상기 제2 물질은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시될 수 있다.

[화학식 3-1]

R²O-R³O-(CH₂)_p3-O-(CH₂)_p4-SiR^aR^bR^c

상기 화학식 3-1에서,

R²는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,

R³은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,

p3 및 p4는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이고,

R^a, R^b 및 R^c는 각각 전술한 바와 같다.

[화학식 3-2]

H₂N-(CH₂)_p5-NH-(CH₂)_p6-SiR^aR^bR^c

상기 화학식 3-2에서,

p5 및 p6은 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고,

R^a, R^b 및 R^c는 각각 전술한 바와 같다.

예컨대, 상기 제1 물질 및 제2 물질은 각각 독립적으로 선형 구조(linear type)를 가질 수 있다. 상기 제1 물질 및 제2 물질이 각각 독립적으로 치환기를 포함하는 가지형 구조(branch type)인 경우, 이를 포함하는 표면 코팅재로 코팅된 기재 표면의 슬립성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 구체적으로, 가지형 구조를 가지는 물질끼리는 긴 사슬의 물질이 짧은 사슬의 물질 위로 눕는 브러쉬 효과 구현이 어려워, 슬립성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 제1 물질과 제2 물질의 자가조립 브러쉬 구조는 인접한 분자 사슬 간의 상호작용(inter-chain interaction)을 강건하게 유지하여 빈번한 마찰로 인한 다른 브러쉬 구조의 결합 손상 및/또는 파괴를 줄이거나 방지할 수 있다. 이에 따라 표면 코팅재가 빈번한 마찰에 의해 쉽게 마모되는 것을 방지하고 내구성을 강화할 수 있다.

전술한 표면 코팅재는 용액 공정에 의한 코팅(습식 코팅) 또는 건식 공정에 의한 증착에 의해 필름으로 형성될 수 있다. 따라서 상기 필름은 코팅 필름 또는 증착 필름일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 기재, 예컨대 유리 기재(유리판)에 상기 표면 코팅재를 코팅하는 공정을 제공한다. 구체적으로 상기 공정에 대해 설명하면, 상기 코팅 필름은 용매에 전술한 표면 코팅재를 용해 또는 분산시킨 용액을 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 인쇄, 스프레이 코팅 또는 침지에 의해 코팅하고 건조하여 얻을 수 있다. 상기 증착 필름은 예컨대 열 증착, 진공 증착 또는 화학 기상 증착에 의해 얻을 수 있다.

상기 필름은 기재 위에 형성될 수 있으며, 기재는 예컨대 세라믹 또는 유리판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 필름은 전술한 제1 물질의 축중합물 및 제2 물질의 축중합물을 포함하거나 제1 물질 및 제2 물질의 축중합물을 포함할 수 있으며, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 큰 중량평균분자량을 가진다.

이 때 상기 화학식 2로 표시되는 제1 물질 및 상기 화학식 3으로 표시되는 제2 물질의 말단에 위치한 가수분해성 실란 모이어티(*-SiR^aR^bR^c)가 기재 측에 결합되고, *-CF₃O 또는 *-R¹로 표시되는 반대쪽 말단 모이어티가 표면(공기) 측에 배열되는 구조일 수 있다. 상기 제1 물질 및 제2 물질은 각각 독립적으로 기재에 대하여 실질적으로 수직 방향을 따라 배열되어 있을 수 있다.

상기 제1 물질 및 제2 물질의 축중합물의 구성에 대해서는 전술한 바와 같다.

상기 필름은 31 mN/m 이상의 표면에너지를 가질 수 있다. 사람의 지문을 구성하는 주요 성분인 올레산(oleic acid)의 표면에너지가 31 mN/m 인 바, 필름의 표면에너지가 31 mN/m보다 큰 값을 가질 경우 지문이 필름에 맺히지 않아 표면 난반사를 일으키지 않을 수 있다.

상기 필름은 표면에 상기 *-CF₃O 또는 *-R¹로 표시되는 모이어티를 가짐으로써 너무 높지 않은 접촉각(contact angle)을 가질 수 있다. 이에 따라 양호한 슬립성을 가질 수 있다. 상기 필름은 예컨대 약 70° 이상, 예컨대 약 70° 내지 85°의 접촉각을 가질 수 있다. 여기서 접촉각은 세실 드롭 기술(Sessile drop technique)로 측정된 것일 수 있다. 접촉각 측정시 사용된 액체로는 물일 수 있으며, 측정장비는 Drop shape analyzer (DSA100, KRUSS, Germany)를 사용하여 일정량 (~3ul)의 물을 필름의 표면 위에 떨어뜨린 후 접촉각을 측정할 수 있다.

상기 필름은 빈번한 마찰 후에도 접촉각을 일정 각도로 유지할 수 있다. 상기 필름의 내구성은 복수의 마찰 후의 접촉각 변화로 확인할 수 있다. 예컨대 상기 필름은 1kg 하중의 지우개 마모 테스트(5000회) 후 접촉각 변화가 약 20° 이하일 수 있다. 예컨대 필름은 1kg 하중의 지우개 마모 테스트 후에도 약 60° 내지 75°의 접촉각을 가질 수 있다.

한편, 상기 필름은 물이 아닌 디아이오도메탄(diiodomethane)을 사용하여 접촉각을 측정할 수도 있다. 이 때, 예컨대 약 60° 이하의 접촉각을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 59° 이하, 예컨대 58° 이하의 접촉각을 가질 수 있다. 여기서 접촉각은 세실 드롭 기술(Sessile drop technique)로 측정된 것일 수 있다. 접촉각 측정시 사용된 액체로는 디아이오도메탄(diiodomethane)일 수 있으며, 측정장비는 Drop shape analyzer (DSA100, KRUSS, Germany)를 사용하여 일정량 (~2.7ul)의 디아이오도메탄을 필름의 표면 위에 떨어뜨린 후 접촉각을 측정할 수 있다.

상기 필름은 1nm 내지 20nm, 예컨대 5mm 내지 20mm의 두께를 가질 수 있다.

기재와 상기 필름은 적층체를 형성할 수 있다.

상기 적층체는 상기 기재와 필름 사이에 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다.

상기 적층체는 투명 필름일 수 있으며 예컨대 투명 플렉서블 필름일 수 있다.

예컨대, 상기 필름 또는 적층체는 표시 패널 위에 부착될 수 있으며, 이때 표시 패널과 상기 필름 또는 적층체는 직접 결합되거나 점착제를 개재하여 결합될 수 있다. 상기 표시 패널은 예컨대 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 필름 또는 적층체는 관찰자 측에 배치될 수 있다.

도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(50) 및 기능성 필름(10A)을 포함한다.

표시 패널(50)은 예컨대 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있으며, 예컨대 벤더블 표시 패널, 폴더블 표시 패널 또는 롤러블 표시 패널일 수 있다.

기능성 필름(10A)은 전술한 필름 또는 적층체를 포함할 수 있으며, 관찰자 측에 배치될 수 있다. 표시 패널(50)과 기능성 필름(10A) 사이에는 추가적으로 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명접착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.

도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 표시 장치(200)는 표시 패널(50), 기능성 필름(10A), 그리고 표시 패널(50)과 기능성 필름(10A) 사이에 위치하는 터치 스크린 패널(70)을 포함한다.

기능성 필름(10A)은 전술한 필름 또는 적층체를 포함할 수 있으며, 관찰자 측에 배치될 수 있다.

터치 스크린 패널(70)은 기능성 필름(10A)과 표시 패널(50)에 각각 인접하게 배치되어 기능성 필름(10A)을 통해 사람의 손 또는 물체가 터치되면 터치 위치 및 위치 변화를 인식하고 터치 신호를 출력할 수 있다. 구동 모듈(도시하지 않음)은 출력된 터치 신호로부터 터치 지점의 위치를 확인하고 확인된 터치 지점의 위치에 표시된 아이콘을 확인하며 확인된 아이콘에 대응하는 기능을 수행하도록 제어할 수 있고 기능의 수행 결과는 표시 패널(50)에 표시될 수 있다.

터치 스크린 패널(70)과 기능성 필름(10A) 사이에는 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명접착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.

터치 스크린 패널(70)과 표시 패널(50) 사이에는 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명접착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.

전술한 필름 또는 적층체를 포함한 기능성 필름(10A)은 표시 장치를 포함한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있으며, 예컨대 스마트폰, 태블릿 PC, 카메라, 터치스크린 패널 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또 다른 일 구현예는 기재, 예컨대 유리 기재(유리판)에 전술한 표면 코팅재를 코팅한 물품을 제공한다. 이 때, 상기 물품으로는 모바일 디스플레이 장치, 자동차용 디스플레이, 센서, 광학용 물품 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 　다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.

합성예

(제1 물질의 합성)

합성예 1-1

퍼플루오로폴리에테르 메틸에스테르(Mw: 1,700 g/mol) 1당량에 3-아미노프로필 트리메톡시실란 1당량을 넣고 16시간 동안 50℃에서 교반하여 하기 화학식 1-1E로 표시되는 제1 물질을 합성한다.

[화학식 1-1E]

CF₃O-(CF₂CF₂O)₁₀-(CF₂O)₁₀-CF₂-CONH-(CH₂)₃-Si-(OMe)₃

합성예 1-2

퍼플루오로폴리에테르 메틸에스테르(Mw: 1,700 g/mol) 1당량에 N-(2-AMINOETHYL)-11-AMINOUNDECYLTRIMETHOXYSILANE 1당량을 넣고 16시간 동안 50℃에서 교반하여 하기 화학식 1-2E로 표시되는 제1 물질을 합성한다.

[화학식 1-2E]

CF₃O-(CF₂CF₂O)₁₀-(CF₂O)₁₀-CF₂-CONH-(CH₂)₂-NH-(CH₂)₁₁-Si-(OMe)₃

(제2 물질의 합성)

합성예 2-1

CH₃O-CH₂CH₂O-(CH₂)₁₀-O-(CH₂)₁₁-Si-(OMe)₃

11-[10-(2-METHOXYETHOXY)DECYLOXY]UNDECYLTRIMETHOXYSILANE (JSI silicone 社)

합성예 2-2

NH₂-(CH₂)₆-NH-(CH₂)₃-Si-(OMe)₃

N-(6-AMINOHEXYL)AMINOPROPYLTRIMETHOXYSILANE (Gelest社)

실시예

실시예 1

Novec-7200 용매(3M 사)에 합성예 1-1에서 합성한 제1 물질을 0.2 중량% 농도로 넣고 혼합한 후, 여기에 합성예 2-1에서 합성한 제2 물질을 추가하여, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 0.53:99.47이 되도록 조성물을 제조한다. 이어서 유기 기판 위에 상기 조성물을 스핀 코팅(습식 코팅)하고, 핫플레이트에서 115 ℃ 온도로 10분간 건조한 후, 1 nm 두께의 필름을 제조한다.

실시예 2

제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 1.06:98.94가 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

실시예 3

제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 2.62:97.38이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

실시예 4

합성예 1-1에서 합성한 제1 물질과 합성예 2-1에서 합성한 제2 물질을 2.61:97.39의 몰비가 되도록 조성물을 제조한다. 총 용액의 고형분이 20wt%가 되도록 Novec-7200 용매(3M 사)에 혼합한 뒤, 스틸 울이 포함된 tablet에 혼합 용액을 떨어뜨려 건식 코팅 샘플을 준비한다. 건식 코팅 장비를 이용해 16~20 nm 두께의 SiO₂가 열증착되어 있는 유리 기판 위에 상기 조성물을 코팅(건식 코팅)하여, 5 nm 두께의 필름을 제조한다.

실시예 5

제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 1.06:98.94가 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 하였다.

비교예 1

합성예 2-1에서 합성한 제2 물질을 단독으로 사용하여 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 2

제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 11.84:88.16이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 3

합성예 1-1에서 합성한 제1 물질을 단독으로 사용하여 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 4

제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 5.08:94.92가 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 하였다.

비교예 5

제1 물질로 합성예 1-1 대신 합성예 1-2에서 합성한 물질을 사용하고, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 7.83:92.17이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 6

제1 물질로 합성예 1-1 대신 합성예 1-2에서 합성한 물질을 사용하고, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 14.53:85.47이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 7

제1 물질로 합성예 1-1 대신 합성예 1-2에서 합성한 물질을 사용하고, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 25.37:74.63이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 8

합성예 1-2에서 합성한 제1 물질을 단독으로 사용하여 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 9

합성예 2-2에서 합성한 제2 물질을 단독으로 사용하여 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 10

제2 물질로 합성예 2-1 대신 합성예 2-2에서 합성한 물질을 사용하고, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 5.46:94.54가 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 11

제2 물질로 합성예 2-1 대신 합성예 2-2에서 합성한 물질을 사용하고, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 12.62:87.38이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

비교예 12

제2 물질로 합성예 2-1 대신 합성예 2-2에서 합성한 물질을 사용하고, 제1 물질 및 제2 물질의 몰비가 22.42:77.58이 되도록 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.

평가

평가 I

실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름의 슬립성 및 지문 시인성을 평가한다.

필름의 슬립성은 마찰계수로 평가하고, 필름의 지문 시인성은 초기 접촉각으로 평가한다.

마찰계수는 기재 위에 코팅된 일 구현예에 따른 필름을 폴리우레탄으로 슬라이딩하여 평가하며, 마찰계수 평가장비(Labthink社, Friction/peel tester/FPT-F1, PARAM)를 이용해 손쉽게 측정할 수 있다.

초기 접촉각은 Sessile drop technique 방법으로 평가하고 Drop shape analyzer(DSA100, KRUSS, Germany)를 사용하여 물 및 디아이오도메탄을 각각 필름 위에 떨어뜨린 후 초기 접촉각을 측정한다.

마찰계수 및 초기 접촉각 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	마찰계수	초기 접촉각(°) (물)	초기 접촉각(°) (디아이오도메탄)
실시예 1	0.498	74.6	49.4
실시예 2	0.486	75.0	51.3
실시예 3	0.448	83.1	57.5
실시예 4	0.28	83.0	56.7
실시예 5	0.32	80.4	51.0
비교예 1	0.561	73.9	47.1
비교예 2	0.233	111.8	96.5
비교예 3	0.127	116.7	100.8
비교예 4	0.221	96.0	76.2
비교예 5	0.515	86.7	85.0
비교예 6	0.505	93.6	96.5
비교예 7	0.292	104.3	97.8
비교예 8	0.124	111.6	99.6
비교예 9	1.22	62.7	52.8
비교예 10	1.114	106.7	57.5
비교예 11	0.717	113.8	78.8
비교예 12	0.723	114.3	96.5

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 필름은 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름과 비교하여 마찰계수가 0.5 이하로 작으며, 동시에 초기 접촉각이 일정 범위를 유지함을 확인할 수 있으며 이로부터 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 필름은 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름과 비교하여 슬립성 및 지문 시인성이 모두 우수함을 확인할 수 있다.

평가 II

실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름의 표면에너지를 평가한다.

필름의 표면에너지는 접촉각 측정기로 측정한 DI 접촉각 및 DM 접촉각 값을 기반으로 Owens-Wendt Method (geometric mean combining rule)로 계산한다.

필름의 표면에너지 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	표면에너지 (mN/m)
실시예 1	37.38
실시예 2	36.49
실시예 3	31.44
실시예 4	56.7
실시예 5	51.0
비교예 1	38.52
비교예 2	10.33
비교예 3	8.53
비교예 4	20.33
비교예 5	21.07
비교예 6	16.05
비교예 7	11.51
비교예 8	9.45
비교예 9	41.75
비교예 10	28.55
비교예 11	18.66
비교예 12	10.1

표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 필름은 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름과 비교하여 표면에너지가 지문의 주요성분인 올레산의 표면에너지(31 mN/m)보다 커서, 필름에 묻은 지문끼리 뭉침 현상이 일어나지 않아 지문 시인성이 우수할 것을 쉽게 예상할 수 있다.

평가 III

실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름 내 불소 함량을 평가한다.

필름 내 불소 원자의 함량은 X선 광전자 분광(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS) (45°)으로 측정한다.

필름의 표면에너지 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

	불소(F) 원자 함량 (wt%)
실시예 1	0.41
실시예 2	0.69
실시예 3	1.89
실시예 4	0.95
실시예 5	1.79
비교예 1	0.00
비교예 2	10.90
비교예 3	17.58
비교예 4	4.84
비교예 5	4.69
비교예 6	7.30
비교예 7	7.47
비교예 8	9.83
비교예 9	0.00
비교예 10	4.42
비교예 11	10.98
비교예 12	20.10

표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 필름은 비교예 1 내지 비교예 12에 따른 필름과 비교하여 필름 내 불소 원자가 0.4 중량% 이상으로 포함되어, 슬립성이 우수함을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10A: 기능성 층
50: 표시 패널
70: 터치 스크린 패널
100, 200: 표시 장치

Claims

제1 물질 및 제2 물질을 포함하고,
상기 제1 물질은 하기 화학식 2로 표시되고,
상기 제2 물질은 하기 화학식 3으로 표시되고,
상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함되는 표면 코팅재:
[화학식 2]
CF₃O-[(CF₂)_m1O]_m2-(CF₂O)_m3-CF₂-CONH-L¹-(NH-L²)_m4-SiR^aR^bR^c
[화학식 3]
R¹-L³-X¹-L⁴-X²-L⁵-SiR^aR^bR^c
상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
L¹, L² 및 L⁴는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
L³은 *-L^aO-*(L^a는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기) 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
L⁵는 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
R¹은 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기 또는 아미노기이고,
X¹은 *-NH-* 또는 단일결합이고,
X²는 산소 또는 단일결합이고,
R^a, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 R^a, R^b 및 R^c 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
m1은 2 이상의 정수이고,
m2 및 m3은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이고,
m4는 0 또는 1의 정수이다.
삭제
제1항에서,
상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 큰 중량평균분자량을 가지는 표면 코팅재.
제3항에서,
상기 제1 물질은 1,500 g/mol 내지 7,000 g/mol의 중량평균분자량을 가지고,
상기 제2 물질은 400 g/mol 내지 800 g/mol의 중량평균분자량을 가지는 표면 코팅재.
제1항에서,
상기 표면 코팅재는 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 중량%) 대비 0.4 중량% 이상의 불소를 포함하는 표면 코팅재.
제1항에서,
상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 사슬 길이가 더 긴 표면 코팅재.
제1항에서,
상기 제1 물질 및 제2 물질은 각각 독립적으로 선형 구조(linear type)를 가지는 표면 코팅재.
제1 물질 및 제2 물질의 축중합물을 포함하고,
상기 제1 물질은 하기 화학식 2로 표시되고,
상기 제2 물질은 하기 화학식 3으로 표시되고,
상기 제1 물질은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 몰%) 대비 5 몰% 이하로 포함되는 필름:
[화학식 2]
CF₃O-[(CF₂)_m1O]_m2-(CF₂O)_m3-CF₂-CONH-L¹-(NH-L²)_m4-SiR^aR^bR^c
[화학식 3]
R¹-L³-X¹-L⁴-X²-L⁵-SiR^aR^bR^c
상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
L¹, L² 및 L⁴는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
L³은 *-L^aO-*(L^a는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기) 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
L⁵는 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
R¹은 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기 또는 아미노기이고,
X¹은 *-NH-* 또는 단일결합이고,
X²는 산소 또는 단일결합이고,
R^a, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 이들의 조합이고, 단 R^a, R^b 및 R^c 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 또는 히드록시기이고,
m1은 2 이상의 정수이고,
m2 및 m3은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이고,
m4는 0 또는 1의 정수이다.
삭제
제8항에서,
상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 큰 중량평균분자량을 가지는 필름.
제10항에서,
상기 제1 물질은 1,500 g/mol 내지 7,000 g/mol의 중량평균분자량을 가지고,
상기 제2 물질은 400 g/mol 내지 800 g/mol의 중량평균분자량을 가지는 필름.
제8항에서,
상기 필름은 상기 제1 물질 및 제2 물질의 총량(100 중량%) 대비 0.4 중량% 이상의 불소를 포함하는 필름.
제8항에서,
상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 사슬 길이가 더 긴 표면 코팅재.
제8항에서,
상기 제1 물질 및 제2 물질은 각각 독립적으로 선형 구조(linear type)를 가지는 필름.
제8항에서,
상기 필름은 31 mN/m 이상의 표면에너지를 가지는 필름.
제8항에서,
상기 필름은 1nm 내지 20nm의 두께를 가지는 필름.
기재 및
제8항 및 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 필름
을 포함하는 적층체.
제17항에서,
상기 기재는 세라믹 또는 유리인 적층체.
제8항에 따른 필름을 포함하는 표시 장치.
제18항에 따른 적층체를 포함하는 표시 장치.
유리 기재에 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 표면 코팅재를 코팅한 물품.