KR20240003276A - 하드코팅 필름 및 이를 적용한 윈도우 및 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로, 실란 또는 실록산 화합물을 포함하고, 비커스 경도가 20 kgf/mm² 이하인 제1 하드코팅층; 및 상기 제1 하드코팅층 상에 형성되며, 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 두께가 3 내지 15㎛인 제2 하드코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하여, 연필경도가 3H 이상이며, 내스크래치성, 방오성, 내마모성, 내약품성, 내눌림성, 비산방지성, 밀착성 및 굴곡성이 우수한 하드코팅 필름과 이를 적용한 윈도우 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

하드코팅 필름 및 이를 적용한 윈도우 및 화상 표시 장치{A HARDCOAT FILM, WINDOW AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 하드코팅 필름 및 이를 적용한 윈도우 및 화상 표시 장치에 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 플렉서블화가 지속되고 있다. 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. 이와 같은 플렉서블 디스플레이에는 고투명성, 경도 및 휨 특성 등의 물성을 가지는 글라스 기재층을 필요로 한다.

한편, 플렉서블 디스플레이는 잦은 폴딩 시 또는 한계 이상의 충격이 가해졌을 경우 커버 유리가 깨지는 문제가 빈번하게 발생할 수 있으며, 이 경우 작은 조각의 글라스가 다량 비산될 수 있고, 이로 인해 디스플레이 및 기기 표면에 이물 등 품질 저하의 문제가 발생할 수 있는 동시에 안전사고로 이어질 수 있다. 이를 방지하여 파손 시 유리 파편에 대한 안정성을 확보하기 위해 비산방지 필름 등을 윈도우층에 포함시키기도 한다.

대한민국 등록특허공보 10-1408511호는 박판 유리의 편측 또는 양측에 특정한 수축 응력을 갖는 수지층을 구비함으로써, 박판 유리를 보강하여, 박판 유리의 크랙의 진전 및 파단을 현저하게 방지하여 굴곡성 및 가요성이 우수한 투명 기판을 제공한다.

그러나, 상기 수지층을 구성하기 위해 박판 유리의 편측 또는 양측의 표면에 접착층을 개재하여 배치하여 기판의 제작 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

따라서, 비산 방지를 위한 기재층을 글라스 상에 직접 형성하여, 공정을 단순화하고, 밀착력이 뛰어나며, 플렉서블 특성 구현에 적합한 내구성을 가지는 하드코팅 필름에 대한 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 10-1408511호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 파단 시 파편의 비산이 방지되는 우수한 품질의 하드코팅 필름을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

구체적으로, 상기 하드코팅 필름을 적용할 시 경도가 높으면서도 내스크래치성, 방오성, 내마모성, 내약품성, 내눌림성, 비산방지성, 밀착성 및 굴곡성이 뛰어난 윈도우 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로, 실란 또는 실록산 화합물을 포함하고, 비커스 경도가 20 kgf/mm² 이하인 제1 하드코팅층; 및 상기 제1 하드코팅층 상에 형성되며, 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 두께가 3 내지 15㎛인 제2 하드코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하드코팅 필름을 제공한다.

본 발명은, 상기 디스플레이용 글라스가 UTG(Ultra Thin Glass)인 것일 수 있다.

본 발명은, 상기 디스플레이용 글라스, 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층이, 별도의 층을 포함하지 않고 각각 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.

본 발명은, 상기 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물이, UV 경화형 관능기를 1 내지 6개 가지는 것일 수 있다.

본 발명은, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층 중 어느 하나의 하드코팅층이, 광중합성 화합물, 개시제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 조성물로부터 제조되는 것일 수 있다.

본 발명은, 상기 광중합성 화합물이, 무기 나노 필러를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층 중 어느 하나의 하드코팅층이, 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은, 상기 첨가제가 레벨링제, 자외선 안정제 및 열 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은, 플렉서블 디스플레이에 적용되는 것일 수 있다.

또한 본 발명은, 디스플레이용 글라스; 및 상기 디스플레이용 글라스 상에 형성된 상기 하드코팅 필름을 포함하는 윈도우에 관한 것이다.

또한 본 발명은, 상기 윈도우를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 하드코팅 필름 및 이를 적용한 윈도우 및 화상 표시 장치는, 연필경도가 3H 이상이며, 내스크래치성, 방오성, 내마모성, 내약품성, 내눌림성, 비산방지성, 밀착성 및 굴곡성이 우수하여, 플렉서블 디스플레이에 적용시 디바이스 신뢰성이 향상된 것일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 하드코팅 필름은, 글라스와 하드코팅층 사이에 별도의 기재를 포함하지 않고, 직접 접촉하여 형성되어 각 기재층의 접합을 위한 공정을 생략할 수 있어, 종래 대비 제작 공정이 간소화될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 필름이 적층된 디스플레이용 글라스의 적층구조를 도시한 것이다.

본 발명은, 상기 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로, 실란 또는 실록산 화합물을 포함하고, 비커스 경도가 20 kgf/mm² 이하인 제1 하드코팅층; 및 상기 제1 하드코팅층 상에 형성되며, 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 두께가 3 내지 15㎛인 제2 하드코팅층을 포함하여, 플렉서블 디스플레이의 사용에 호적한 하드코팅 필름 및 이를 이용한 윈도우 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 양태를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에게 있어서 자명할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 실시 형태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용되는 「하드코팅층」은, 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층 중 적어도 하나의 하드코팅층을 의미하는 것일 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서 내에서 사용된, 「실질적으로」는, 물리적으로 완전히 동일 내지 일치하는 것뿐만 아니라, 측정 내지 제조 공정 상의 오차 범위 이내인 것을 포함하는 것으로 해석될 수 있으며, 예를 들어, 오차 범위 0.1% 이하인 것으로 해석될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 필름이 적층된 디스플레이용 글라스의 적층 구조를 나타낸 것으로, 본 발명의 적층체(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 디스플레이용 글라스(110); 상기 디스플레이용 글라스(110) 상에 형성된 제1 하드코팅층(120a); 및 상기 제1 하드코팅층 상 즉, 최외각에 제2 하드코팅층(120b)이 형성된 구조일 수 있다.

본 발명의 하드코팅 필름은 플렉서블 디스플레이용 윈도우에 적용하기 위해, 경도 및 유연성을 동시에 가질 수 있다.

< 디스플레이용 글라스(110)>

상기 디스플레이용 글라스는, 기존의 유리 기판을 대체하여 후술할 하드코팅층(120) 및 타 기재 혹은 패널을 지지하기 위한 것으로, 전자기기의 디스플레이를 위하여 박형글라스 또는 곡면글라스 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 박형글라스는 평면 글라스 및 플렉시블 글라스를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이용 글라스(110)는, UTG(ultra thin glass)를 적용할 수 있다. UTG(ultra thin glass)는 디스플레이 커버 윈도우에 쓰이는 초박형 강화유리 소재의 부품으로 투명도가 높고 두께가 약 10 내지 100㎛로 얇아 유연하게 폴딩이 가능한 특성을 가진다.

본 발명에 있어서, 상기 "투명"이란 가시광선의 투과율이 70% 이상 또는 80% 이상인 것을 의미한다.

상기 디스플레이용 글라스(110)는 내구성을 확보하기 위해 후술할 하드코팅층(120) 등의 추가적인 기재층을 포함할 수 있다. 일반적으로 기재층을 형성하거나 접합하기 위해 접착층 또는 점착층을 포함하게 되는데, 본 발명에 따른 하드코팅 필름에 의하면, 하드코팅층의 접합을 위해 별도의 기재층을 포함하지 않고, 직접 접촉하여 형성되는 것을 특징으로 하여, 종래 적층체 대비 제작 공정이 간소화될 수 있다.

<하드코팅 필름>

본 발명의 하드코팅 필름은 하드코팅층을 포함하는 것으로, 바람직하게는 제1 하드코팅층 및 2 하드코팅층을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 본 발명의 하드코팅 필름은 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로, 실란 또는 실록산 화합물을 포함하고, 비커스 경도가 20 kgf/mm² 이하인 제1 하드코팅층; 및 상기 제1 하드코팅층 상에 형성되며, 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 두께가 3 내지 15㎛인 제2 하드코팅층을 포함할 수 있다.

하드코팅층(120)

본 발명의 하드코팅층은, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 하드코팅층(120a) 및 제2 하드코팅층(120b)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 하드코팅층(120a)은 실란 또는 실록산 화합물을 포함하여, 비커스 경도가 20 kgf/mm² 이하인 것을 특징으로 하며, 비커스 경도가 상기 범위를 만족함에 따라, 윈도우 파단 시 파편의 비산을 방지하는 역할을 하며, 상기 제2 하드코팅층(120b)은 표면에 노출되어 방오성 및 필름을 보호하는 기능을 부여한다. 제2 하드코팅층(120b)은 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 두께가 3 내지 15㎛인 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면, 상기 제1 하드코팅층(120a)은 상기 디스플레이용 글라스(110) 상에 형성되며, 상기 제2 하드코팅층(120b)은 상기 제1 하드코팅층(120a) 상 즉, 하드코팅 필름의 최외각에 형성될 수 있다. 상기 제1 하드코팅층(120a)은 점착층 등 별도의 기재층 등의 층이 없이도 기재 간 밀착성을 확보하고, 내충격성을 부여한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이용 글라스(110)는, 상술한 바와 같이 UTG(ultra thin glass)를 적용할 수 있으며, 상기 디스플레이용 글라스(110), 제1 하드코팅층(120a) 및 제2 하드코팅층(120b)은, 별도의 층을 포함하지 않고 각각 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 제1 하드코팅층(120a) 및 제2 하드코팅층(120b)은 각각 독립적으로, 광중합성 화합물, 용제 및 개시제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 하드코팅 조성물로부터 제조될 수 있으며, 상기 조성물은 필요에 따라 첨가제로 레벨링제, 자외선 안정제 및 열 안정제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 하드코팅층은 실란 또는 실록산 화합물, 광중합성 화합물, 개시제 및 용제를 포함하는 하드코팅 조성물로부터 제조될수 있다.

또한, 제2 하드코팅층은 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물, 광중합성 화합물, 개시제 및 용제를 포함하는 하드코팅 조성물로부터 제조될 수 있다.

실란 또는 실록산 화합물

본 발명의 제1 하드코팅층(120a)에 포함되는 상기 실록산 화합물은 Si-O-Si결합을 갖는 화합물을 포함한다. Si-O의 결합력이 C-C 결합보다 강하여 내충격 특성이 우수할 뿐 아니라, 인접하는 타 기재와의 밀착성이 뛰어난 특성을 부여할 수 있다. 또한, Si-O의 결합 길이가 C-C보다 길고, Si-O-Si의 결합각도가 143°로, C-C-C 결합의 결합각 110°보다 커서 변형에 대한 유연성이 우수한 특성을 갖는다. 이로 인해 탄소 재료 대비 우수한 탄성회복률을 갖는다. 상기 실록산 화합물은 실리콘 원소에 유기기가 두 개 결합한 -(R₂SiO)- 형태, 혹은 하나 결합한 -(RSiO_1.5)- 형태일 수 있다. -(R₂SiO)- 형의 예로, 폴리디메틸실록산(PDMS) 등을 들 수 있다. -(RSiO_1.5)- 형의 예로는, 케이지형 실세스퀴옥산, 부분케이지형 실세스퀴옥산, 사다리형 실세스퀴옥산, 랜덤형 실세스퀴옥산 등을 들 수 있다. 유기기에는 광경화가 가능한 (메타)아크릴기 관능기나 에폭시기 관능기를 가질 수 있다.

상기 실란 화합물은 X-Si-(OR)₃ 결합을 갖는 화합물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, X-Si-(OR)₃ 형의 예로 실란커플링제(Silane coupling agent) 등을 들 수 있다. 상기 실란 화합물의 X는 유기질 재료와 화학결합하는 반응기로 광경화가 가능한 (메타)아크릴기 관능기나 에폭시기 관능기를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실란 또는 실록산 화합물은 상기 하드코팅 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 3 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 실란 또는 실록산 화합물을 상기 범위로 포함함으로써 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅층은 기재 간 밀착성이 좋고, 필름 기재층에 유연성을 부여할 수 있으며, 잦은 폴딩 또는 외부로부터의 충격에 의해 파손 시 깨진 파편이 비산하는 것을 방지할 수 있다.

불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물

본 발명의 제2 하드코팅층(120b)에 포함되는 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물은, 방오성 및 내마모성을 부여하는 성분으로서, 불소를 함유하고 있어야 하며, 이와 함께 UV 경화형 관능기를 갖고 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.

구체적으로, 퍼플루오로기가 함유된 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐류 등이 사용될 수 있다. 이 때, 상기 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물은 UV 경화형 관능기를 1 내지 6개를 가지는 것이 바람직하나, 본 발명의 범위가 이들에만 한정되는 것은 아니며 UV 경화형 관능기를 가지면서 불소기를 함유하는 물질이면 적용 가능하다.

상기 하드코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것이 좋다. 0.01 중량부 이하이면 내마모성 및 방오성을 충분히 도모하기 어렵고 30 중량부를 초과할 경우 필름 경도 및 오히려 내마모성이 저하될 수도 있다.

광중합성 화합물

본 발명의 하드코팅층의 형성에 사용되는 광중합성 화합물은 광중합성 관능기를 포함하는 것으로서, 광중합성 모노머, 광중합성 올리고머 등일 수 있으며, 예를 들어 광 라디칼 중합성 화합물일 수 있다.

광중합성 모노머는 통상적으로 사용되는 광경화형 관능기로, 예를 들면 (메타)아크릴로일기, 비닐기, 스티릴기, 알릴기 등의 불포화기를 분자 내에 갖는 당해 기술분야에서 사용되는 모노머를 제한 없이 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로 예를 들면, 단관능 및/또는 다관능 (메타)아크릴레이트를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, "(메타)아크릴-"은 "메타크릴-", "아크릴-" 또는 이 둘 모두를 지칭한다.

(메타)아크릴레이트 모노머의 구체적인 예로는, (메타)아크릴산 에스테르로서, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 디(메타)아크릴레이트, 상기 (메타)아크릴산 에스테르에 에틸렌옥시드 또는 프로필렌옥시드 첨가 폴리(메타)아크릴레이트; 분자 중에 1 내지 3개의 (메타)아크릴로일기를 갖는 올리고에스테르 (메타)아크릴레이트, 올리고에테르 (메타)아크릴산 에스테르, 올리고우레탄 (메타) 아크릴산 에스테르 및 올리고에폭시 (메타) 아크릴산 에스테르; 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트 및 상기 (메타)아크릴산에스테르에 에틸렌옥시드 또는 프로필렌옥시드 첨가 생성물; 및 모노(메타) 아크릴산 에스테르, 가령 이소-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소-데실 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 (메타)아크릴레이트, 페녹시에틸 (메타)아크릴레이트 등의 3관능 이하의 (메타)아크릴로일기를 갖는 단량체 및 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨히드록시펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

광중합성 올리고머는 예를 들면, 에폭시 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트 및 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 구체적으로 우레탄(메타)아크릴레이트와 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트를 혼합하여 사용하거나, 2종의 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트를 혼합하여 사용할 수 있다. 경화물의 스크래치 내성 및 경도를 향상시키고, 하드코팅층의 탄성률을 증가시키기 위해 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 우레탄 (메타)아크릴레이트는 분자 내에 히드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트와 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 당업계에 공지된 방법에 따라 촉매 존재 하에서 반응시켜 제조할 수 있다.

분자 내에 히드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예는, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시이소프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 개환 히드록시아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리/테트라(메타)아크릴레이트 혼합물 및 디펜타에리스리톨펜타/헥사(메타)아크릴레이트 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

또한 이소시아네이트기를 갖는 화합물의 구체적인 예는, 1,4-디이소시아나토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,8-디이소시아나토옥탄, 1,12-디이소시아나토도데칸, 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 4,4′-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트, 4,4′-메틸렌비스(2,6-디메틸페닐이소시아네이트), 4,4′-옥시비스(페닐이소시아네이트), 헥사메틸렌디이소시아네이트로부터 유도되는 3관능 이소시아네이트, 및 트리메탄프로판올어덕트 톨루엔디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.

더욱 구체적으로, 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 분자 내에 하기 화학식 1로 표시되는 치환기 및 (메타)아크로일기를 각각 2개 이상 포함하는 화합물일 수 있다.

[화학식 1]

*-OC(=O)NH-*

상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는, 하기 화학식 2으로 표시되는 디이소시아네이트 1mol과 활성 수소-함유 중합성 불포화 화합물 2mol을 반응하여 생성된 것일 수 있다.

[화학식 2]

R₁-OC(=O)NH-R₃-NHC(=O)O-R₂

식 중에서, R₁ 및 R₂는, 각각 독립적으로, 활성 수소 함유 중합성 불포화 화합물로부터 유도된 (메타)아크릴로일기를 포함하는 치환기이고, R₃는 디이소시아네이트로부터 유도된 2가 치환기이다.

우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 구체적인 예를 들면, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트 및 2,4-톨일렌 디이소시아네이트의 반응, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트 및 이소포론 디이소시아네이트의 반응, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트 및 2,4-톨일렌 디이소시아네이트의 반응, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트 및 이소포론 디이소시아네이트의 반응, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트 및 2,4-톨루엔 디이소시아네이트의 반응, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트 및 이소포론 디이소시아네이트의 반응, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트 및 디사이클로헥실 메탄 디이소시아네이트의 반응, 디 펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴레이트 및 이소포론 디이소시아네이트의 반응, 디 펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴레이트 및 디사이클로헥실 메탄 디이소시아네이트의 반응의 생성물일 수 있다.

폴리에스테르 (메타)아크릴레이트는 폴리에스테르 폴리올과 아크릴산을 당업계에 공지된 방법에 따라 반응시켜 제조할 수 있다.

폴리에스테르 (메타)아크릴레이트는 예를 들어, 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에스테르 디아크릴레이트, 폴리에스테르 테트라아크릴레이트, 폴리에스테르 헥사아크릴레이트, 폴리에스테르펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 폴리에스테르 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 및 폴리에스테르 펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

광중합성 모노머, 광중합성 올리고머는 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 광중합성 모노머와 광중합성 올리고머를 혼합하여 사용하는 경우에는 하드코팅 조성물의 작업성 및 상용성을 증가시킬 수 있다.

상기 광중합성 모노머와 광중합성 올리고머의 함량비는 특별히 한정되지 않고 하드코팅층의 저장 탄성률, 수축력 및 작업성 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면 중합성 모노머에 대한 중합성 올리고머의 함량비가 (1:10) 내지 (10:1)의 비율로 포함될 수 있다. 중합성 모노머에 대한 중합성 올리고머의 함량비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 하드코팅층의 저장 탄성률이 감소하거나 수축력이 증가하여 경도 및 유연성이 저하됨에 따라 컬이 발생할 수 있다.

상기 광중합성 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 하드코팅 조성물 총 100 중량부에 대하여, 1 내지 80 중량부, 바람직하게는 5 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 중합성 화합물이 1 중량부 미만인 경우, 하드코팅층의 탄성률이 감소하여 굽힘시 하드코팅층에 크랙이 쉽게 발생할 수 있으며, 80 중량부를 초과하는 경우, 점도가 높아져 도포성이 저하되고, 표면 레벨링이 부족하여 외관 특성에 문제가 생길 수 있다.

상기 광중합성 화합물은 경도와 내스크래치성을 향상시키기 위하여 무기 나노 필러를 함께 사용할 수 있다. 상기 무기 나노 필러는 일반적으로 100nm 미만, 바람직하게는 10 내지 100nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 50nm의 나노 필러를 사용할 수 있다. 대표적인 무기 나노 필러로는 예를 들어 실리카, 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자 또는 징크 옥사이드 입자 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리카를 사용할 수 있다. 실리카는 표면에 광반응에 참여할 수 있는 광경화성 기를 가진 것일 수 있고, 가지지 않은 것일 수도 있다.

상기 무기 나노 필러는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 함량을 조절하여 첨가가 가능하다.

용제

상기 용제는 상기 언급한 바의 조성을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것으로 본 기술분야의 코팅층 형성용 조성물의 용제로 알려진 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.

사용 가능한 용제는 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논 등), 아세테이트계(에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 노말부틸아세테이트, 터셔리부틸아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등), 헥산계(헥산, 헵탄, 옥탄 등), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 에테르계(디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등) 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 예시된 용제들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이러한 용제는 하드코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 95 중량부를 사용한다. 만약, 상기 용제의 함량이 상기 함량 미만이면 점도가 높아 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 기재필름의 스웰링을 충분히 진행시킬 수 없으며, 반대로 상기 범위를 초과할 경우에는 건조 과정에서 시간이 많이 소요되고 경제성이 떨어지는 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

개시제

상기 개시제는 당해 기술분야에서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 하이드록시케톤류, 아미노케톤류, 수소탈환형 광개시제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 광개시제로는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤, 벤질디메틸케탈, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-하이드록시시클로페닐케톤, 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조페논, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

이러한 광개시제는 하드코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하기로 1 내지 5 중량부 범위로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 조성물의 경화 속도가 늦고 미경화가 발생하여 기계적 물성이 떨어지고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 과경화로 인해 도막에 크랙이 발생할 수 있다.

첨가제

또한, 본 발명에 따른 하드코팅층의 형성에 사용되는 하드코팅 조성물은 레벨링제, 자외선 안정제 및/또는 열 안정제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

레벨링제는 도막의 평활성 및 코팅성을 부여하는 성분이다. 상기 레벨링제는 당 업계에서 통상적으로 사용하는 레벨링제의 적용이 가능하며, 예를 들면 실리콘계 레벨링제, 불소계 레벨링제, 아크릴 고분자계 레벨링제 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니다.

레벨링제는 하드코팅 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

자외선 안정제는 자외선을 차단 또는 흡수하여, 경화된 하드코팅층의 자외선 노출에 의한 분해, 변색, 부스러짐을 방지하는 성분이다. 상기 자외선 안정제는 작용 기구에 따라 구분되는 흡수제, 소광제(Quenchers), 힌더드 아민 광안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer) 등; 또는 화학 구조에 따라 구분되는 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylates, 흡수제), 벤조페논(Benzophenone, 흡수제), 벤조트리아졸(Benzotriazole, 흡수제), 니켈유도체(소광제), 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger); 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며 하드코팅층의 초기 색상을 크게 변화시키지 않는 자외선 안정제라면 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.

열 안정제로는 예를 들면 상업적으로 적용할 수 있는 제품으로 1차 열 안정제인 폴리페놀계, 2차 열 안정제인 포스페이트계 및 락톤계를 각각 단독 또는 혼용하여 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 자외선 안정제와 열 안정제는 자외선 경화성에 영향이 없는 수준에서 적절히 함량을 조정하여 사용할 수 있으며, 구체적으로 본 발명의 하드코팅 조성물 총 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 함량을 조절하여 첨가가 가능하다.

하드코팅층은 당해 기술분야에서 알려진 방법을 통해 제조된 것일 수 있다. 제1 하드코팅층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 100㎛일 수 있으며, 제2 하드코팅층의 두께는 3 내지 15㎛인 것일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 10㎛인 것일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 보다 우수한 경도 및 유연성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 하드코팅 필름은, 디스플레이용 글라스(110) 상에 제1 하드코팅 조성물을 도공하여 건조 및 UV 경화 단계를 거쳐 제1 하드코팅층(120a)을 형성한 것일 수 있고, 이후 상기 제1 하드코팅층(120a) 상에 제2 하드코팅 조성물을 도공한 후 제1 하드코팅층과 동일하게 경조 및 UV 경화 단계를 거쳐 제2 하드코팅층(120b)을 형성한 것일 수 있다.

상기 하드코팅 필름을 건조하는 단계는, 핫 플레이트, 열풍 순환로, 적외선로 등의 가열 수단에 의해 실시될 수 있고, 50 내지 150℃ 또는 50 내지 100℃온도로 수행할 수 있다.

상기 하드코팅 필름을 경화시키는 단계는, 50 내지 1000 mJ/cm², 바람직하게는 200 내지 800 mJ/cm²의 UV 광선 등의 활성선을 조사한다. 특히, 제1 하드코팅층(120a)를 형성하는 단계는 50 내지 600mJ/cm² 수준으로 약하게 1차 경화 실시, 제2 하드코팅층(120b)를 형성하는 단계는 300 내지 800mJ/cm²로 강한 광량으로 UV를 조사함으로써, 제2 하드코팅층과 제1 하드코팅층의 밀착력을 더욱 강화할 수 있다. 조사에 사용되는 광원으로는 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 금속 할로겐화물 램프, 아르곤 가스 레이저 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 X선, 전자선 등도 이용할 수 있다.

<윈도우 및 화상 표시 장치>

본 발명의 실시예들은 상술한 디스플레이용 글라스 및 하드코팅 필름을 포함하는 윈도우 및 화상 표시 장치를 제공한다.

예를 들면, 상술한 하드코팅 필름 또는 이를 포함하는 적층체가 윈도우 또는 윈도우 적층체로 적용될 수 있으며, 이 때 하드코팅 필름이 형성된 윈도우의 일면에는 편광층 또는 터치 센서층 중 적어도 하나가 적층될 수 있다. 이러한 윈도우 또는 윈도우 적층체는 화상 표시 장치의 최외면에 형성된 윈도우 필름으로 적용될 수 있다. 또한, 상기 하드코팅 필름은 예를 들면, 화상 표시 장치의 내부에 삽입될 수도 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 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다.

이 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 하드코팅 적층체가 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 윈도우 혹은 윈도우 적층체로 보다 효과적으로 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 하드코팅 필름에 포함된 기재층 및 이접착층의 상호작용을 통해 윈도우의 유연성 및 내구성이 함께 향상되며, 대전 방지 성능이 함께 구현될 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 상기 플렉서블 표시 장치의 내충격성, 내마모성이 향상됨과 동시에 굽힘, 벤딩(bending) 시에도 크랙, 박리 등과 같은 손상이 방지될 수 있다.

이하, 구체적으로 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. "%" 및 "부"는, 특별히 기재가 없는 한, 각각 질량% 및 질량부이다.

제조예: 하드코팅 조성물의 제조

제조예 1

5 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 43 중량부 6관능 우레탄 아크릴레이트(Shin-Nakamura Chemical 社, U-6LPA), 1 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량부 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠 社, KY-1203), 50 중량부 메틸에틸케톤을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제2 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 2

5 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 43 중량부 6관능 우레탄 아크릴레이트(Shin-Nakamura Chemical 社, U-6LPA), 1 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량부 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(플루오로 테크놀로지 社, FS-7026), 50 중량부 메틸에틸케톤을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제2 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 3

44 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KR-513)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 4

40 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 4 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KBM-5803)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 5

33 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 11 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KBM-503)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 6

22 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 22 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KBM-5803)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 7

11 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 33 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KBM-503)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 8

44 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KR-513)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 9

21.75 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 21.75 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 양이온 개시제(IGM 社, Omnirad-250), 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 아크릴계 실록산 화합물(수양켐텍 社, ASO-101)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 10

21.75 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 21.75 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 양이온 개시제(IGM 社, Omnirad-250), 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤, 5 중량부 에폭시계 실란 화합물(신에츠 실리콘 社, KR-517)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 11

5 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 43 중량부 6관능 우레탄 아크릴레이트(Shin-Nakamura Chemical 社, U-6LPA), 1 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-307), 50 중량부 메틸에틸케톤을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제2 하드코팅 조성물을 제조하였다.

제조예 12

24.5 중량부 2관능 아크릴레이트(미원스페셜티케미칼 社, UA5216), 24.5 중량부 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학 社, VISCOAT #1000), 0.5 중량부 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 0.5 중량부 실리콘계 첨가제(BYK 社, BYK-UV3530), 50 중량부 메틸에틸케톤을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 제1 하드코팅 조성물을 제조하였다.

실시예 및 비교예: 하드코팅 필름의 제조

상기 제조예 1 내지 12의 하드코팅 조성물을 하기 표 1 및 표 2에 기재된 순서가 되도록 적층하여 하드코팅 필름을 제조하였다.

구체적으로, 50um 박형글라스 상에 제1 하드코팅층을 형성하기 위해 각 제조예의 조성물을 40번 바 코터를 이용하여 도공한 후 90℃로 2분간 용제를 건조하였다. 건조된 도막에 600mJ/cm²의 광량으로 UV를 조사하여 제1 하드코팅층(HC1) 25um을 형성하였다. 상기 형성된 제1 하드코팅층 상에 각 실시예에 맞는 제조예의 조성물을 도공하여 제2 하드코팅층(HC2)을 형성하였다. 각 실시예의 조성물을 12번 바 코터를 이용하여 제2 하드코팅 조성물을 도공한 후 90℃로 2분간 용제를 건조하였다. 건조된 도막에 질소를 퍼지하여 질소 조건 하에 600mJ/cm²의 광량으로 UV를 조사하여 7um 제2 하드코팅층을 형성하여, 최종 적층 하드코팅 필름을 제조하였다.

비교예 6의 경우, 제2 하드코팅층의 제조예 1의 조성물을 3번 바 코터를 이용하여 제2 하드코팅 조성물을 도공한 후 90℃로 2분간 용제를 건조하였다. 건조된 도막에 질소를 퍼지하여 질소 조건 하에 600mJ/cm²의 광량으로 UV를 조사하여 1um 제2 하드코팅층을 형성하여, 최종 적층 하드코팅 필름을 제조하였다.

비교예 7의 경우, 제2 하드코팅층의 제조예 1의 조성물을 25번 바 코터를 이용하여 제2 하드코팅 조성물을 도공한 후 90℃로 2분간 용제를 건조하였다. 건조된 도막에 질소를 퍼지하여 질소 조건 하에 600mJ/cm²의 광량으로 UV를 조사하여 20um 제2 하드코팅층을 형성하여, 최종 적층 하드코팅 필름을 제조하였다.

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9
구조	HC2	제조예1	제조예1	제조예1	제조예1	제조예1	제조예2	제조예2	제조예2	제조예2
	HC1	제조예 3	제조예 4	제조예 5	제조예6	제조예7	제조예5	제조예7	제조예9	제조예10
		글라스	글라스	글라스	글라스	글라스	글라스	글라스	글라스	글라스
HC2두께 (um)		7	7	7	7	7	7	7	7	7
투과율		91.9	91.8	91.9	92	91.9	92.1	91.9	92.1	91.9
내스크래치성		O	O	O	O	O	O	O	O	O
연필경도		3H	3H	3H	3H	3H	3H	3H	3H	3H
방오성		111	110	112	111	110	110	111	110	111
내마모성		105	103	98	103	103	100	99	100	99
내약품성		105	100	97	99	99	98	99	98	99
내눌림성		O	O	O	O	O	O	O	O	O
비산방지성		O	O	O	O	O	O	O	O	O
밀착성		O	O	O	O	O	O	O	O	O
굴곡성		O	O	O	O	O	O	O	O	O
HC1 비커스 하드니스 [kgf/mm2]		1.1	3.1	6.3	12.4	16.8	6.3	16.8	13.2	12.1

		비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7
구조	HC2	제조예2	제조예11	제조예1	제조예1	-	제조예1	제조예1
	HC1	제조예8	제조예6	제조예12	-	제조예6	제조예 4	제조예 4
		글라스	글라스	글라스	글라스	글라스	글라스	글라스
HC2 두께(um)		7	7	7	7	7	1	20
투과율		91.9	91.9	92	91.8	91.9	91.7	91.5
내스크래치성		O	X	O	O	X	O	O
연필경도		3H	3H	3H	3H	H	3H	3H
방오성		111	97	80	110	73	110	110
내마모성		97	82	56	98	56	84	98
내약품성		97	76	58	96	52	78	97
내눌림성		X	O	O	X	O	O	O
비산방지성		X	X	O	X	O	O	O
밀착성		O	O	X	X	O	O	O
굴곡성		O	O	X	O	O	O	X
HC1 비커스 하드니스 [kgf/mm2]		21.1	12.4	12.6	-	12.4	3.1	3.1

실험예

상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 하드코팅 필름의 물성을 다음 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.

(1) 투과율 평가

코팅 필름을 무라카미 사 헤이즈미터 HM-150N를 이용하여 투과율을 측정하였다.

(2) 내스크래치성 평가

하드코팅 면이 상부로 가도록 기재 필름을 투명점착체를 이용하여 글래스에 접합한 후 스틸울(#0000)을 이용하여 500g/cm²의 하중으로, 10회 왕복 마찰시켜 내스크래치성을 측정하였다.

<평가 기준>

○: 측정부를 삼파장 램프에 투과 및 반사하여 관찰 시 스크래치가 시인되지 않거나 10개 이하의 스크래치가 시인된다.

Χ: 측정부를 삼파장 램프에 투과 및 반사하여 관찰 시 스크래치가 10개 초과하여 시인된다.

(3) 연필경도 평가

하드코팅 면이 상부로 가도록 기재 필름을 글래스에 고정 후, 1kg 하중 하에서 연필경도를 측정하였다. 동일 경도의 연필로 1cm 길이로 5회 테스트 실시하여 4회 이상 OK인 경도를 연필경도로 표기하였다.

(4) 방오성 평가

KRUSS社의 접촉각 측정기 DSA100을 이용하여 물의 접촉각을 측정하였다. 상온에서 액체 방울량은 3㎕로 하였다. 물의 접촉각이 110˚이상일 경우를 접촉각 합격기준으로 선정하였다.

(5) 내마모성 평가

대성정밀사의 내마모 측정장비를 통해 측정을 하였다. 코팅 표면을 내마모 테스트용 지우개와 추 500g을 이용하여 3000회 문지른 후 접촉각을 측정하였다. 이때, 물의 접촉각이 95˚이상일 경우를 내마모성 합격기준으로 선정하였다.

(6) 내약품성 평가

대성정밀사의 내마모 측정장비를 통해 측정을 하였다. 코팅 표면을 내마모 테스트용 지우개와 추 500g을 이용하여 3000회 문지른 후 접촉각을 측정하였다. 50회 마다 에탄올(순도 99.8%)을 문지르는 샘플 위에 도포한다. 이때, 물의 접촉각이 95˚이상일 경우를 내마모성 합격기준으로 선정하였다.

(7) POGO 내눌림성 평가

상기 제조된 하드코팅 글라스에 점착제(25um)로 고정한 후 POGO 눌림 장비를 이용하여 표면 눌림성능을 평가하였다.

5mm POGO 팁을 사용하여 4kg로 하드코팅 표면을 누른 후, 25℃, 50% 환경 조건에서 필름을 방치하여 24시간 이후에 눌림 부위의 시인 여부를 확인하였다.

<평가 기준>

○: 4kg 시인 안됨

Χ: 4kg 시인

(8)비산방지성 평가

상기 제조된 하드코팅 글라스의 반대면을 점착제(25um)로 접합한 상태에서 구부려 UTM(Universal Testing Machine) 장비를 이용하여 압축을 가하여 깨질 때까지 누른다.

깨진 샘플의 하드코팅 면에서의 상태를 확인하여 깨진 글라스 파편이 하드코팅이면 밖으로 떨어지거나 분리된 조각이 있는지 확인한다.

<평가 기준>

○: 글라스 파편 확인 안됨

Χ: 글라스 파편 확인

(9) 밀착성 평가

하드코팅 면이 상부로 가도록 기재 필름을 투명점착체를 이용하여 글래스에 접합한 후, 1mm 간격으로 가로 세로 100개의 정사각형 형태로 커터칼로 하드코팅면에 흠집을 낸 후 니치방 테이프를 이용하여 3회 밀착성 테스트를 실시하였다.

결과는 "밀착성 테스트 후 OK인 사각형의 수/100"로 표기하였다.

<평가 기준>

○: 100/100

Χ: 0~99/100

(10) 비커스 하드니스 측정

제1 하드코팅 층이 상부로 가도록 샘플을 놓고, 나노인덴터(피셔 社)를 이용하여 5mN의 미소하중으로 측정한 압축에 대한 제1 하드코팅층의 비커스 하드니스를 측정하였다.

(11) 굴곡성 평가

상기 제조된 하드코팅 필름을 제2 하드코팅층이 서로 맞닿도록 하며, 접히는 부분의 곡률반경이 5mm가 되도록 20만회 반복하여 폴딩 테스트를 실시하였다.

<평가 기준>

○: 크랙이나 파단 미발생

Χ: 크랙이나 파단 발생

상기 표 1 및 표 2의 실험데이터를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적층체를 적용한 실시예 1 내지 9의 경우, 연필경도가 3H 이상이며, 내스크래치성, 방오성, 내마모성, 내약품성, 내눌림성, 비산방지성, 밀착성 및 굴곡성 평가에서 모두 우수한 결과를 나타낸 반면, 하드코팅층이 본 발명의 실시예에서 벗어나는 비교예 1 내지 7은, 내스크래치성, 방오성, 내마모성, 내약품성, 내눌림성, 비산방지성, 밀착성 및 굴곡성 평가 중 하나 이상의 평가 기준이 본 발명에 미치지 못하여, 플렉서블 디스플레이용 하드코팅 필름으로 적합할 만큼의 물적 특성을 나타내지 못하였다. 특히 제1 하드코팅층의 비커스 경도가 20 kgf/mm²를 초과하는 비교예 1의 경우, 내눌림성 평가에서 눌림 현상이 시인되었고, 비산방지성 평가에서 글라스 파편이 확인되었다. 또한, 제2 하드코팅층의 두께가 3㎛ 미만인 비교예 6의 경우 내마모성 및 내약품성 평가에서 물의 접촉각이 95° 미만으로 측정되었으며, 제2 하드코팅층의 두께가 15㎛를 초과하는 비교예 7의 경우 굴곡성 평가에서 크랙 또는 파단이 발생하였다.

따라서, 본 발명에 따른 하드코팅 필름 및 이를 적용한 윈도우 및 화상 표시 장치는, 반복적인 폴딩시 내구성 측면에서 우수한 물적 특성을 가지며, 특히 파단 시 비산방지 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.

100: 적층체
110: 디스플레이용 글라스
120a: 제1 하드코팅층
120b: 제2 하드코팅층

Claims (11)

1. 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로,
   실란 또는 실록산 화합물을 포함하고, 비커스 경도가 20 kgf/mm² 이하인 제1 하드코팅층; 및
   상기 제1 하드코팅층 상에 형성되며, 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 두께가 3 내지 15㎛인 제2 하드코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하드코팅 필름.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스플레이용 글라스는, UTG(Ultra Thin Glass)인 것을 특징으로 하는, 하드코팅 필름.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스플레이용 글라스, 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층은, 별도의 층을 포함하지 않고 각각 직접 접촉하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 하드코팅 필름.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물은, UV 경화형 관능기를 1 내지 6개 가지는, 하드코팅 필름.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층 중 어느 하나의 하드코팅층은, 광중합성 화합물, 개시제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 조성물로부터 제조되는 것인, 하드코팅 필름.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 광중합성 화합물은, 무기 나노 필러를 더 포함하는, 하드코팅 필름.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층 중 어느 하나의 하드코팅층은, 첨가제를 더 포함하는, 하드코팅 필름.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 첨가제는 레벨링제, 자외선 안정제 및 열 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 하드코팅 필름.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   플렉서블 디스플레이에 적용되는 것인, 하드코팅 필름.
   
10. 디스플레이용 글라스; 및
    상기 디스플레이용 글라스 상에 형성된 하드코팅 필름을 포함하는 윈도우로,
    상기 하드코팅 필름은 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 하드코팅 필름을 포함하는, 윈도우.
    
11. 청구항 10에 따른 윈도우를 포함하는, 화상 표시 장치.