KR102594867B1 - 윈도우 부재, 이를 포함하는 표시 장치 및 윈도우 부재의 제조 방법 - Google Patents

윈도우 부재, 이를 포함하는 표시 장치 및 윈도우 부재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 윈도우 부재를 포함한다. 상기 윈도우 부재는 플라스틱 기판, 상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층 및 상기 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되고, 산소 및 질소와 결합하는 규소를 포함하는 경도 향상층을 포함한다.

Description

윈도우 부재, 이를 포함하는 표시 장치 및 윈도우 부재의 제조 방법 {WINDOW MEMBER, DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF THE WINDOW MEMBER}
본 발명은 윈도우 부재, 이를 포함하는 표시 장치 및 윈도우 부재의 제조 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 경도 및 내스크래치성이 향상된 윈도우 부재, 이를 포함하는 표시 장치 및 윈도우 부재의 제조 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 표시 장치에는 표시 패널을 보호하는 윈도우 부재로 유리가 사용되고 있다. 또한 스마트폰이나 태블릿 PC(Personal Computer) 등 이동 단말기의 표시 장치의 표면을 보호하기 위한 윈도우 부재로 강화 유리가 사용되고 있다. 다만, 유리, 강화 유리는 외부 충격에 의해 깨질 수 있으며 플렉서블 디스플레이에는 적용이 어려운 단점이 있다. 이에 따라, 윈도우 부재를 플라스틱 재질로 구현하는 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
플라스틱은 경량성, 충격에 강한 특성, 투명한 특성 등으로 유리 대체 재료로 다양하게 적용되고 있다. 내후성, 외부자극의 긁힘에 대해 견딜 수 있는 내스크래치성, 외부충격에 대한 내충격성 및 가공성 등의 특성이 우수한 플라스틱 재료를 사용하여, 윈도우 부재를 구성하는 추세가 점차 증가하고 있다. 플라스틱으로 구성된 윈도우 부재는 표시 장치를 슬림화할 수 있고, 표시 장치의 표면 경도와 내충격성, 가공성 등을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 경도 및 내스크래치성이 개선된 고강도의 윈도우 부재 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내구성이 향상된 윈도우 부재의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 플라스틱 기판, 상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층 및 상기 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되고, 산소 및 질소와 결합하는 규소를 포함하는 경도 향상층을 포함한다.
상기 질소 및 상기 규소의 결합비는 상기 산소 및 상기 규소의 결합비 대비 0% 초과 10% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 상기 경도 향상층 상에 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 기능성층을 더 포함하고, 상기 경도 향상층은 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가질 수 있다.
상기 기능성층은 상기 경도 향상층 상에 배치되고, 실리콘 옥사이드(SiO2)를 포함하는 제1 서브 기능성층 및 상기 제1 서브 기능성층에 배치되고, 플루오린(Fluorine)계 화합물을 포함하는 제2 서브 기능성층을 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 기판은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고, 상기 하드 코팅층은 상기 제1 면 상에 배치되는 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 면 상에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고, 상기 경도 향상층은 상기 제1 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제1 경도 향상층 및 상기 제2 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제2 경도 향상층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 윈도우 부재를 포함한다. 상기 윈도우 부재는 플라스틱 기판, 상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층 및 상기 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되고, 산소 및 질소와 결합하는 규소를 포함하는 경도 향상층을 포함한다.
상기 질소 및 상기 규소의 결합비는 상기 산소 및 상기 규소의 결합비 대비 0% 초과 10% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 경도 향상층 상에 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 기능성층을 더 포함하고, 상기 경도 향상층은 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가질 수 있다.
상기 기능성층은 상기 경도 향상층 상에 배치되고, 실리콘 옥사이드(SiO2)를 포함하는 제1 서브 기능성층 및 상기 제1 서브 기능성층에 배치되고, 플루오린(Fluorine)계 화합물을 포함하는 제2 서브 기능성층을 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 기판은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고, 상기 하드 코팅층은 상기 제1 면 상에 배치되는 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 면 상에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고, 상기 경도 향상층은 상기 제1 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제1 경도 향상층 및 상기 제2 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제2 경도 향상층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제2 경도 향상층 상에 배치되는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 윈도우 부재는 평탄부 및 상기 평탄부의 엣지로부터 벤딩된 적어도 하나의 곡면부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 플라스틱 기판을 준비하는 단계, 상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 하드 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 하드 코팅층 상에 경도 향상층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 경도 향상층을 형성하는 단계는 상기 하드 코팅층의 상면에 폴리실라잔 화합물을 코팅하는 단계 및 상기 폴리실라잔 화합물을 경화하는 단계를 포함한다.
상기 폴리실라잔 화합물은 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS: Perhydropolysilazane)을 포함할 수 있다.
상기 폴리실라잔 화합물을 경화하는 단계는 자외선 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자외선 경화하는 단계는 수은 자외선 경화 램프(Hg UV curing lamp)를 이용하는 것일 수 있다.
상기 자외선 경화하는 단계는 엑시머 램프(Excimer lamp)를 이용하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 상기 경도 향상층 상에 실리콘 옥사이드(SiO2) 화합물을 증착하여 제1 서브 기능성층을 형성하는 단계 및 상기 제1 서브 기능성층 상에 플루오린(Fluorine)계 화합물을 증착하여 제2 서브 기능성층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 기판은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고, 상기 하드 코팅층은 상기 제1 면 상에 형성되는 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 면 상에 형성되는 제2 하드 코팅층을 포함하고, 상기 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 하드 코팅층은 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
상기 경도 향상층은 상기 제1 하드 코팅층 상에 형성되는 제1 경도 향상층 및 상기 제2 하드 코팅층 상에 형성되는 제2 경도 향상층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 상기 제2 경도 향상층 상에 접착 물질을 코팅하여 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 I-I'에 대응하는 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 윈도우 부재의 제조 방법 중 일부 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법 중 일부 단계를 도시한 단면도들이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 경화 단계에 대한 전환률을 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DS)를 설명한다.
표시 장치(DS)는 제1 방향(DR1)을 향해 영상을 표시할 수 있다. 표시 장치(DS)는 제1 방향(DR1), 제1 방향(DR1)에 각각 교차하는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)에 의해 정의되는 육면체 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DS)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
표시 장치(DS)는 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)에 의해 정의되는 표시 영역(AR)에 영상(IM)을 표시한다. 주변 영역(BR)은 표시 영역(AR)에 인접하고 표시 영역(AR)을 에워쌀 수 있다.
표시 장치(DS)는 수납 부재(BC), 표시 패널(DP), 회로 기판(FC) 및 윈도우 부재(WM)를 포함할 수 있다. 수납 부재(BC)는 표시 장치(DS)의 외측을 정의한다. 수납 부재(BC)는 바닥부(BC-F) 및 측벽부(BC-W)를 포함한다.
바닥부(BC-F)는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)에 의해 정의되는 평면과 평행한 플레이트 형상을 가질 수 있다. 측벽부(BC-W)는 바닥부(BC-F)의 측면들에 연결되어 바닥부(BC-F)로부터 제1 방향(DR1)을 향해 연장된다. 바닥부(BC-F) 및 측벽부(BC-W)는 서로 연결되어 상측(DR1)이 오픈된 소정의 내부 공간(SP)을 정의한다. 내부 공간(SP)에는 표시 패널(DP) 및 회로 기판(FC)이 수납된다.
표시 패널(DP)은 전기적 신호를 인가받아 영상을 표시하는 것일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP)은 액정 표시 패널, 유기발광 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널, 또는 그 외 영상을 표시할 수 있는 다양한 표시 패널일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 다양한 표시 패널을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS) 및 표시층(DL)을 포함한다. 베이스 기판(BS)은 절연 기판 또는 절연 필름일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 복수의 구동 배선들을 포함할 수 있다. 구동 배선들은 표시층(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
표시층(DL)은 베이스 기판(BS) 상에 배치된다. 표시층(DL)은 적어도 표시 영역(AR)에 중첩한다. 표시층(DL)은 미 도시된 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 화소들 각각은 적어도 하나의 박막 트랜지스터 및 적어도 하나의 표시 소자를 포함할 수 있다. 표시 소자는 표시 패널(DP)을 구성하는 표시 패널 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 표시 소자는 액정 커패시터, 유기 발광 다이오드, 전기 영동 소자, 또는 전기 습윤 소자일 수 있다.
회로 기판(FC)은 표시 패널(DP)의 일 측에 연결된다. 표시 패널(DP)에 전기적 신호를 제공하거나, 표시 패널(DP)로부터 전기적 신호를 수신하는 구동 회로를 포함할 수 있다. 회로 기판(FC)은 베이스 기판(BS)을 통해 표시층(DL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 구동 회로는 베이스 기판(BS)의 구동배선과 연결되어 표시층(DL)과 전기적 신호를 송/수신할 수 있다.
윈도우 부재(WM)는 표시 패널(DP) 상에 배치된다. 윈도우 부재(WM)는 내부 공간(SP)의 상측을 커버한다. 윈도우 부재(WM)는 수납 부재(BC)와 결합될 수 있다. 윈도우 부재(WM)는 표시 장치(DS)의 외측을 정의한다.
윈도우 부재(WM)는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면상에서, 투과 영역(WM-AR)과 차광 영역(WM-BR)으로 구분될 수 있다. 투과 영역(WM-AR)은 광을 투과시킨다. 투과 영역(WM-AR)은 표시 패널(DP)이 표시하는 영상(IM)이 용이하게 외부에 시인되도록 한다. 투과 영역(WM-AR)은 표시 패널(DP)의 적어도 일부와 중첩하여 상술한 표시 영역(AR)을 정의할 수 있다.
차광 영역(WM-BR)은 투과 영역(WM-AR)에 인접한다. 차광 영역(WM-BR)은 차광 영역(WM-BR)에 입사되는 광을 반사하거나 흡수할 수 있다. 차광 영역(WM-BR)은 주변 영역(BR)을 정의한다. 윈도우 부재(WM)에 대한 구체적인 내용은 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 단면도이다. 이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(WM)를 설명한다.
윈도우 부재(WM)는 플라스틱 기판(SUB), 플라스틱 기판(SUB)의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층(HC), 하드 코팅층 상에 배치되는 경도 향상층(PL)을 포함한다.
플라스틱 기판(SUB)은 고분자 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판(SUB)은 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride), 폴리불화비닐리덴(PVDF, polyvinylidene difluoride), 폴리스티렌(polystyrene), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(ethylene vinylalcohol copolymer) 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 하지만, 일 실시예에 사용되는 플라스틱 기판(SUB)의 재질은 제시된 고분자 물질에 한정되지 않으며 표시 장치의 표시모듈에서 제공되는 이미지를 사용자에게 제공할 수 있는 광학적 투명성을 갖는 재질이면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 윈도우 부재(WM)는 플라스틱 기판(SUB)으로 폴리카보네이트(PC)를 사용할 수 있다. 폴리카보네이트 플라스틱 기판은 우수한 투명성을 가지며 높은 강도와 표면 경도를 가질 수 있다.
플라스틱 기판(SUB)의 적어도 일면 상에 하드 코팅층(HC)이 배치된다. 도 3과 같이, 하드 코팅층(HC)은 플라스틱 기판(SUB)의 일면 상에 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 하드 코팅층(HC)은 플라스틱 기판(SUB)의 제1 면 및 제1 면에 대향하는 제2 면에 배치될 수도 있다(도 5 참조).
하드 코팅층(HC)은 유기층 또는 유무기 복합층일 수 있다. 하드 코팅층(HC)이 유기층일 경우, 하드 코팅층(HC)은 아크릴레이트(Acrylate)계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드 코팅층(HC)은 우레탄아크릴레이트(Urethane Acrylate)를 포함할 수 있다.
하드 코팅층(HC)이 유무기 복합층일 경우, 하드 코팅층(HC)은 유기물 및 무기 입자가 블렌딩 된 것일 수 있다. 이때, 유기물은 아크릴레이트계 화합물을 포함하고, 무기 입자는 무기 산화물을 포함하는 것일 수 있다. 무기 입자에 포함되는 무기 산화물은 실리콘 옥사이드(SiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 나이오븀 옥사이드(Nb2O5, NbO2) 및 글래스비드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
하드 코팅층(HC)은 단층 또는 복수개의 층들로 배치될 수 있다. 구체적으로, 하드 코팅층(HC)은 제1 서브 하드 코팅층(SHC1) 및 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)을 포함할 수 있다. 하드 코팅층(HC)이 제1 서브 하드 코팅층(SHC1) 및 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)의 2층 구조를 포함할 경우, 제1 서브 하드 코팅층(SHC1)은 유기층에 해당하고 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)은 유무기 복합층에 해당하는 것일 수 있다. 도 3에는 하드 코팅층이 2층의 서브 하드 코팅층(SHC1, SHC2)으로 구성된 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 하드 코팅층은 단층으로 구성되거나 3층의 서브 하드 코팅층을 포함할 수 있다.
제1 서브 하드 코팅층(SHC1) 및 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)은 각각 10㎛ 이상 20㎛의 두께를 가질 수 있다. 제1 서브 하드 코팅층(SHC1) 및 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)의 두께가 10㎛ 미만일 경우 표면 경도를 개선하는 효과가 충분하지 못하다. 또한, 20㎛ 보다 큰 두께로 형성될 경우 탄성이 저하되어 쉽게 깨어지는 문제가 발생할 수 있다. 다만, 모든 서브 하드 코팅층을 포함한 하드 코팅층(HC) 전체는 50㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
하드 코팅층(HC) 상에는 경도 향상층(PL)이 배치된다. 경도 향상층(PL)은 하드 코팅층(HC)에 접촉하여 배치된다. 구체적으로, 경도 향상층(PL)은 하드 코팅층(HC)에 전면적으로 중첩하여 접촉할 수 있다.
경도 향상층(PL)은 산소, 질소 및 규소를 포함한다. 경도 향상층(PL)에서, 규소는 산소 및 질소와 결합한다. 경도 향상층(PL)에 포함된 규소 원자 중 적어도 일부는 산소 원자와 결합하고, 경도 향상층(PL)에 포함된 규소 원자 중 적어도 일부는 질소 원자와 결합한다. 경도 향상층(PL)에 포함된 규소 원자 중 적어도 일부는 산소 원자 및 질소 원자에 각각 결합한다.
경도 향상층(PL)의 질소 및 규소의 결합비는 산소 및 규소의 결합비 대비 0% 초과 10% 이하일 수 있다. 경도 향상층(PL)에서 질소 원자 및 규소 원자의 결합은 산소 원자 및 규소 원자의 결합에 대비하여 0% 초과 10% 이하의 결합수를 가질 수 있다. 산소 및 규소의 결합비 대비 질소 및 규소의 결합비가 10%를 초과할 경우, 윈도우 부재(WM)의 경도가 저하될 수 있다.
경도 향상층(PL)은 폴리실라잔계 화합물을 통해 형성된 것일 수 있다. 경도 향상층(PL)은 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS: Perhydropolysilazane)을 포함하는 화합물이 경화되어 형성된 것일 수 있다.
경도 향상층(PL)은 윈도우 부재(WM)의 경도를 향상시키는 기능을 할 수 있다. 경도 향상층(PL)이 하드 코팅층(PC) 상에 접촉하여 배치된 윈도우 부재(WM)의 경우, 플라스틱 기판(SUB)에 하드 코팅층(PC)만이 배치된 윈도우 부재에 비해 연필 경도가 2H 상승될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 단면도이다. 이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(WM-1)를 설명한다. 한편, 도 3에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
윈도우 부재(WM)는 플라스틱 기판(SUB), 플라스틱 기판(SUB)의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층(HC), 하드 코팅층 상에 배치되는 경도 향상층(PL) 및 경도 향상층(PL) 상에 배치되는 기능성층(FL)을 포함한다.
기능성층(FL)은 지문방지 코팅층(Anti-Finger Coating Layer), 반사방지 코팅층(Anti-Reflection Coating Layer), 오염방지 코팅층(Anti-Fouling Coating Layer) 및 눈부심 방지 코팅층(Anti-Glare Coating Layer) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
기능성층(FL)은 제1 서브 기능성층(SFL1) 및 제2 서브 기능성층(SFL2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 기능성층(SFL1) 및 제2 서브 기능성층(SFL2)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
기능성층(FL)이 지문방지 코팅층(Anti-Finger Coating Layer)에 해당할 경우, 제1 서브 기능성층(SFL1)은 실리콘 옥사이드(SiO2)로 구성된 층이고, 제2 서브 기능성층(SFL2)은 플루오린(Fluorine)계 화합물을 포함하는 내지문층일 수 있다. 제2 서브 기능성층(SFL2)은 퍼플루오로폴리에테르(Perfluoropolyether)를 포함할 수 있다.
기능성층(FL)이 반사방지 코팅층(Anti-Reflection Coating Layer)에 해당할 경우, 제1 서브 기능성층(SFL1) 및 제2 서브 기능성층(SFL2)은 서로 다른 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 제1 서브 기능성층(SFL1)은 낮은 굴절률을 가지는 물질을 포함하고, 제2 서브 기능성층(SFL2)은 높은 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 기능성층(FL)은 제1 서브 기능성층(SFL1) 및 제2 서브 기능성층(SFL2)이 교대로 적층된 구조일 수 있다.
기능성층(FL)은 친수성을 가질 수 있다. 하드 코팅층(HC)은 소수성을 가질 수 있다. 기능성층(FL)은 하드 코팅층(HC)보다 큰 친수성을 가지는 것일 수 있다. 기능성층(FL)이 제1 서브 기능성층(SFL1) 및 제2 서브 기능성층(SFL2)을 포함할 경우, 제1 서브 기능성층(SFL1)은 하드 코팅층(HC)보다 큰 친수성을 가지는 것일 수 있다. 경도 향상층(PL)은 하드 코팅층(HC)보다 큰 친수성을 가지는 것일 수 있다. 경도 향상층(PL)은 기능성층(FL)과 친화성이 있는 친수성 물질로 이루어 질 수 있다.
하드 코팅층(HC)이 소수성을 가지므로, 하드 코팅층(HC) 상에 친수성을 가지는 기능성층(FL)이 접촉하여 배치될 경우 안정적으로 안착되지 않는다. 경도 향상층(PL)이 기능성층(FL)과 친화성이 있는 친수성 물질로 이루어지므로, 하드 코팅층(HC) 상에 배치된 경도 향상층(PL)에 의해 기능성층(FL)이 안정적으로 안착될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 단면도이다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(WM-2)를 설명한다. 한편, 도 3 및 도 4에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
윈도우 부재(WM)는 플라스틱 기판(SUB), 플라스틱 기판(SUB)의 제 1면 상에 배치되는 제1 하드 코팅층(HC1), 제1 하드 코팅층(HC1) 상에 배치되는 제1 경도 향상층(PL1), 제1 경도 향상층(PL1) 상에 배치되는 기능성층(FL), 플라스틱 기판(SUB)의 제2 면 상에 배치되는 제2 하드 코팅층(HC2), 제2 하드 코팅층(HC2) 상에 배치되는 제2 경도 향상층(PL2) 및 제2 경도 향상층(PL2) 상에 배치되는 접착층(AL)을 포함한다.
플라스틱 기판(SUB)은 제1 면 및 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 제1 면 상에는 제1 하드 코팅층(HC1)이 배치되고, 제2 면 상에는 제2 하드 코팅층(HC2)이 배치될 수 있다. 제1 하드 코팅층(HC1) 및 제2 하드 코팅층(HC2)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 하드 코팅층(HC1)이 제1 서브 하드 코팅층(SHC1-1) 및 제2 서브 하드 코팅층(SHC1-2)를 포함하고, 제2 하드 코팅층(HC2)이 제3 서브 하드 코팅층(SHC2-1) 및 제4 서브 하드 코팅층(SHC2-2)를 포함할 경우, 제1 서브 하드 코팅층(SHC1-1) 및 제3 서브 하드 코팅층(SHC2-1)은 동일한 물질을 포함하고, 제2 서브 하드 코팅층(SHC1-2) 및 제4 서브 하드 코팅층(SHC2-2)은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서와 같이 윈도우 부재에서 플라스틱 기판을 기준으로 양면에 대칭되는 하드 코팅층을 배치함으로써, 고온이나 고온고습 등의 가혹 조건에서 윈도우 부재의 뒤틀림이나 하드 코팅층의 들뜸 현상들을 줄일 수 있어, 신뢰성 문제를 개선할 수 있다.
제1 하드 코팅층(HC1) 상에는 제1 경도 향상층(PL1)이 배치되고, 제2 하드 코팅층(HC2) 상에는 제2 경도 향상층(PL2)이 배치될 수 있다. 제1 경도 향상층(PL1) 상에는 기능층(FL)이 배치되고, 제2 경도 향상층(PL2) 상에는 접착층(AL)이 배치될 수 있다.
접착층(AL)은 표시 패널(DP: 도 1b 참조)과 윈도우 부재(WM)를 결합시킬 수 있다. 접착층(AL)은 OCA(Optically Clear Adhesive) 또는 OCR(Optically Clear Resin)일 수 있다.
하드 코팅층(HC) 상에 접착층(AL)이 접촉하여 배치될 경우, 하드 코팅층(HC)은 낮은 표면 에너지를 가져 접착층(AL)이 안정적으로 안착되지 않는 문제가 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서와 같이 하드 코팅층(HC) 상에 하드 코팅층(HC)보다 표면 에너지가 높은 경도 향상층(PL)이 배치되고 경도 향상층(PL) 상에 접착층(AL)이 배치됨으로써, 접착층(AL)은 상대적으로 표면 에너지가 높은 층 상에 배치되어 안정적으로 안착될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 6b는 도 6a의 I-I'에 대응하는 표시 장치의 단면도이다. 이하, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DS-1)를 설명한다. 한편, 도 1a 및 도 1b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DS-1)는 평면의 표시영역을 갖는 평면영역(FA)과 평면영역의 엣지로부터 벤딩된 적어도 하나의 곡면영역(SA1 및 SA2)을 포함한다. 본 실시예에서는 평면영역의 엣지부 양 측에서 벤딩된 2개의 곡면영역을 포함하는 표시 장치를 예시적으로 도시하였다. 다만, 표시 장치의 일 실시예는 이에 한정하지 않으며, 표시 장치는 평면영역만을 포함하거나 또는 평면영역과 평면영역의 일측에서 벤딩된 하나의 곡면영역을 포함하는 것일 수 있다.
표시 장치(DS-1)의 평면영역(FA)은 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 면과 평행한다. 평면영역(FA)의 법선 방향은 제1 방향(DR1)이 지시한다. 평면영역(FA)의 일측으로부터 벤딩된 제1 곡면영역(SA1)은 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2), 및 제3 방향(DR3)과 교차하는 제4 방향(DR4)으로 이미지를 표시하는 영역에 해당할 수 있다. 또한, 평면영역(FA)의 다른 일측으로부터 벤딩된 제2 곡면영역(SA2)은 제5 방향(DR5)으로 이미지를 표시하는 영역에 해당할 수 있다. 이때, 제4 방향(DR4)과 제5 방향(DR5)은 제1 방향(DR1)을 기준으로 대칭될 수 있다. 다만, 표시영역을 설명하기 위하여 상술한 상기 제1 내지 제5 방향들(DR1 내지 DR5)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
윈도우 부재(WM)는 평탄부(FA-W) 및 평탄부(FA-W)의 일측으로부터 벤딩된 적어도 하나의 곡면부(SA-W1, SA-W2)를 포함할 수 있다. 윈도우 부재(WM)는 평탄부(FA-W)의 일측으로부터 벤딩된 제1 곡면부(SA-W1) 및 평탄부(FA-W)의 다른 일측으로부터 벤딩된 제2 곡면부(SA-W2)를 포함할 수 있다. 윈도우 부재(WM)의 평탄부(FA-W)는 표시 장치(DS-1)의 평면영역(FA)에 중첩한다. 윈도우 부재(WM)의 곡면부(SA-W1, SA-W2)는 표시 장치(DS-1)의 곡면영역(SA1, SA2)에 중첩한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 윈도우 부재의 제조 방법 중 일부 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 플라스틱 기판을 준비하는 단계(S100), 하드 코팅층을 형성하는 단계(S200) 및 경도 향상층을 형성하는 단계(S300)를 포함한다. 경도 향상층을 형성하는 단계(S300)는 폴리실라잔 화합물을 코팅하는 단계(S310) 및 폴리실라잔 화합물을 경화하는 단계(S320)를 포함한다.
도 8a에 도시된 것과 같이, 플라스틱 기판(SUB)이 준비되고, 플라스틱 기판(SUB) 상에 하드 코팅층(HC)이 형성된다(S100, S200).
하드 코팅층(HC)은 습식 코팅(Wet coating) 방식을 통해 형성될 수 있다. 하드 코팅층(HC)은 유기물 코팅액 또는 유무기물 혼합 코팅액을 플라스틱 기판(SUB) 상에 코팅한 후, 코팅액을 경화시켜 형성할 수 있다.
하드 코팅층(HC)은 제1 서브 하드 코팅층(SHC1) 및 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 하드 코팅층(SHC1)은 유기물로 형성될 수 있다. 제1 서브 하드 코팅층(SHC1)은 아크릴레이트(Acrylate)계 화합물을 플라스틱 기판(SUB) 상에 코팅한 후, 코팅된 화합물을 경화시켜 형성할 수 있다. 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)은 유무기 혼합물로 형성될 수 있다. 제2 서브 하드 코팅층(SHC2)은 아크릴레이트계 화합물에 무기 산화물이 블렌딩 된 화합물을 제1 서브 하드 코팅층(SHC1) 상에 코팅한 후, 코팅된 화합물을 경화시켜 형성할 수 있다.
도 8b에 도시된 것과 같이, 하드 코팅층(HC)의 상면에 폴리실라잔 화합물(PS)을 코팅한다(S310).
폴리실라잔 화합물(PS)은 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS: Perhydropolysilazane)일 수 있다. 폴리실라잔 화합물(PS)은 스핀(Spin) 코팅법 또는 스프레이(Spray) 코팅법을 통해 하드 코팅층(HC)의 상면에 코팅될 수 있다.
도 8c 및 도 8d에 도시된 것과 같이, 하드 코팅층(HC) 상에 코팅된 폴리실라잔 화합물(PS)을 경화한다(S320). 폴리실라잔 화합물(PS)은 경화되어 하드 코팅층(PC) 상에 접촉하여 배치되는 경도 향상층(PL)을 형성한다.
폴리실라잔 화합물(PS)을 경화하는 단계는 광 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 폴리실라잔 화합물(PS)을 경화하는 단계는 자외선 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 자외선 경화하는 단계는 광원(LM)으로 수은 자외선 경화 램프(Hg UV curing lamp) 또는 엑시머 램프(Excimer lamp)를 이용하는 것일 수 있다.
폴리실라잔 화합물(PS)을 경화하는 단계는 자외선 경화하는 단계 이전에 건조 단계, 선경화 단계를 더 포함할 수 있다. 폴리실라잔 화합물(PS)을 경화하는 단계는 자외선 경화하는 단계 이후에 열경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
폴리실라잔 화합물(PS)을 경화하는 단계는 자외선 경화하는 단계를 포함하여, 상대적으로 저온 조건에서 경화가 가능하다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실라잔 화합물을 경화하는 단계의 공정 온도는 20℃ 내지 100℃ 범위 내에서 진행될 수 있다. 따라서, 윈도우 부재(WM)에 열변형 온도에 제약이 있는 플라스틱 기판을 적용하더라도 기판의 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 도 8c 및 도 8d의 하드 코팅층(HC) 상에서 폴리실라잔 화합물(PS)이 경화되어 경도 향상층(PL)이 형성되는 단계를 개략적으로 도시하였다.
도 9a를 참조하면, 하드 코팅층(HC) 상에 폴리실라잔 화합물(PS)이 코팅되어 하드 코팅층(HC)과 일부 화학적 결합을 형성할 수 있다. 도 9a에서는 하드 코팅층(HC) 상에 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS: Perhydropolysilazane)이 코팅된 것을 예시적으로 도시하였다. 퍼하이드로폴리실라잔에 포함된 규소 중 일부는 하드 코팅층(HC)의 작용기(도 9a의 -OH기)와 화학적 결합하여 규소-산소 결합을 형성할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 하드 코팅층(HC) 상에 코팅된 폴리실라잔 화합물(PS)이 경화되어 경도 향상층(PL)이 형성된다. 경화 단계를 통해 폴리실라잔 화합물(PS)에 포함되어 있던 규소-질소 결합의 대부분이 끊어지고 규소-산소 결합이 형성된다. 다만, 일부 규소-질소 결합은 끊어지지 않고 경도 향상층(PL) 내에 포함된다. 경도 향상층(PL) 내에서 규소-질소 결합비는 규소-산소 결합비 대비 0%초과 10%이하일 수 있다. 규소-질소 결합비가 규소-산소 결합비의 10% 초과일 경우, 윈도우 부재(WM)의 경도가 저하될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법 중 일부 단계를 도시한 단면도들이다.
도 10a에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 경도 향상층(PL) 상에 기능성층(FL)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기능성층(FL)은 제1 서브 기능성층(SFL1) 및 제2 서브 기능성층(SFL2)을 포함할 수 있다. 기능성층(FL)은 지문방지 코팅층(Anti-Finger Coating Layer)일 수 있다. 기능성층(FL)을 형성하는 단계는 경도 향상층(PL) 상에 실리콘 옥사이드(SiO2) 화합물을 증착하여 제1 서브 기능성층(SFL1)을 형성하는 단계, 및 제1 서브 기능성층 상에 플루오린(Fluorine)계 화합물을 증착하여 제2 서브 기능성층(SFL2)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 기능성층(FL)은 E-Beam을 이용하여 PVD(Physical Vapor Deposition)으로 수행될 수 있다. 경도 향상층(PL) 상에 기능성층(FL)을 E-Beam등을 이용한 건식 방법으로 형성하는 경우, 기능성층(FL)을 습식 코팅 방법으로 형성하는 경우에 비해 표면에 돌출입자 등이 발생하지 않고 균일한 층으로 형성되며, 내마모성이 향상되는 효과가 있다.
하드 코팅층(HC) 상에 기능성층(FL)을 직접 증착할 경우, 하드 코팅층(HC)은 낮은 표면 에너지를 가져 기능성층(FL)이 안정적으로 증착되지 못하고 균일한 층이 형성되기 어려운 문제가 있다. 본 발명에서는 하드 코팅층(HC)의 상면에 경도 향상층(PL)을 형성하고 상대적으로 표면 에너지가 높은 경도 향상층(PL) 상에 기능성층(FL)을 형성하여, 기능성층(FL)이 안정적이고 균일한 층으로 증착될 수 있다.
도 10b에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조 방법은 플라스틱 기판(SUB)의 제1 면에 제1 하드 코팅층(HC1)이 형성되는 단계 및 플라스틱 기판(SUB)의 제2 면에 제2 하드 코팅층(HC2)이 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
제1 하드 코팅층(HC1) 및 제2 하드 코팅층(HC2)은 동일한 공정으로 형성될 수 있다. 제1 하드 코팅층(HC1) 및 제2 하드 코팅층(HC2)은 딥(Dip) 코팅법을 통해 형성될 수 있다. 딥 코팅법을 이용하여 유기물 코팅액 또는 유무기물 혼합 코팅액을 플라스틱 기판(SUB)의 제1 면 및 제2 면에 동시에 코팅할 수 있다. 이후 코팅액을 경화시켜 제1 하드 코팅층(HC1) 및 제2 하드 코팅층(HC2)이 동시에 형성될 수 있다.
제1 하드 코팅층(HC1) 상에는 제1 경도 향상층(PL1)이 형성되고, 제2 하드 코팅층(HC2) 상에는 제2 경도 향상층(PL2)이 형성될 수 있다. 제1 경도 향상층(PL1) 상에는 기능층(FL)이 형성되고, 제2 경도 향상층(PL2) 상에는 접착층(AL)이 형성될 수 있다. 접착층(AL)은 OCA(Optically Clear Adhesive) 또는 OCR(Optically Clear Resin)를 제2 경도 향상층(PL2) 상에 코팅하여 형성될 수 있다.
하드 코팅층(HC) 상에 접착층(AL)을 직접 코팅할 경우, 하드 코팅층(HC)은 낮은 표면 에너지를 가져 접착층(AL)이 안정적으로 코팅되지 못하고 특히 접착층(AL)의 가장자리 부분이 하드 코팅층(HC)으로부터 분리되는 문제가 있다. 본 발명에서는 하드 코팅층(HC)의 상면에 경도 향상층(PL)을 형성하고 상대적으로 표면 에너지가 높은 경도 향상층(PL) 상에 접착층(AL)을 형성하여, 접착층(AL)이 안정적으로 형성되어 표시 패널(DP: 도 1b 참조)과의 접착을 안정적으로 수행할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예의 윈도우 부재의 제조 방법 및 일 실시예의 제조 방법에 의하여 제공된 윈도우 부재의 특성에 대하여 구체적으로 설명한다. 하지만, 실시예에서 설명되는 윈도우 부재와 윈도우 부재의 제조 방법은 하나의 예시이며, 실시형태들의 범위를 한정하는 것은 아니다.
<윈도우 부재의 제조>
[실시예 1]
세정 공정을 거쳐 클리닝된 폴리카보네이트의 플라스틱 기판에 유기 조성물을 딥 코팅 방식으로 제공한다. 유기 조성물은 메탄올(methanol), 메틸에틸케톤(MEK, methyl ethyl ketone) 및 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol)를 포함하는 혼합 유기 용매에 우레탄아크릴레이트와 광개시제를 혼합한 것이다. 유기 조성물이 코팅된 폴리카보네이트 기판을 60℃에서 3분간 열처리하여 유기 조성물에 포함된 용매를 휘발시킨다. 이후 365nm의 중심 파장을 갖는 자외선을 조사하여 유기 조성물의 우레탄아크릴레이트를 광경화 시켜 제1 유기층 및 제2 유기층을 형성하였다. 자외선 경화 이후의 최종 형성된 제1 유기층 및 제2 유기층의 두께는 각각 10㎛ 이다.
다음으로 제1 유기층과 제2 유기층 상에 유무기 복합 조성물을 딥 코팅 방식으로 제공 한다. 유무기 복합 조성물은 용매로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate)를 포함하고, 우레탄아크릴레이트, SiO2 입자 및 폴리디메틸실록산을 포함한다. 또한, 추가적으로 광개시제를 포함한다. 유무기 복합 조성물을 코팅한 이후에 플라스틱 기판을 60℃에서 3분간 열처리하여 용매를 휘발시킨다. 이후 365nm의 중심 파장을 갖는 자외선을 조사하여 제1 유무기 복합층 및 제2 유무기 복합층을 형성하였다. 이때, 제1 유무기 복합층 및 제2 유무기 복합층의 두께는 각각 15㎛이다. 이상 플라스틱 기판의 양측에 2층 구조의 하드 코팅층을 갖는 일 실시예의 윈도우 부재를 제작하였다.
제1 유무기 복합층 상에 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS: Perhydropolysilazane) 화합물을 코팅하였다. 퍼하이드로폴리실라잔 화합물에는 아민계 경화 촉매가 첨가되었다. 아민계 경화 촉매는 N,N-diethylethanolamine, triethanolamine, triehylamine, 3-morpholinopropylamine 및 N-heterocyclic carbens의 화합물을 이용하였다. 퍼하이드로폴리실라잔 코팅 이후에 25℃에서 10분간 건조하였다. 이후 65℃에서 5분간 선경화(Pre-Baking) 하였다.
선경화된 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층을 수은 자외선 경화 램프(Hg UV curing lamp)를 이용하여 자외선 경화하였다. 경화 조건은 365nm 파장의 자외선을 통해 2000mJ/cm2 의 광량으로 진행하였다. 자외선 경화 이후에 65℃에서 24시간동안 열경화 하였다. 이후 25℃, 습도 50% 조건에서 이틀간 시효처리(aging)하였다. 경화 결과 제1 유무기 복합층 상에 경도 향상층을 형성하였다. 경도 향상층의 두께는 0.6㎛로 형성하였다.
경도 향상층 상에 지문방지 코팅층을 형성하였다. 경도 향상층 상에 E-Beam을 통해 실리콘 옥사이드(SiO2)를 증착하였다. 실리콘 옥사이드는 10nm 두께로 증착하였다. 실리콘 옥사이드(SiO2) 상에 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 플루오린계 화합물을 E-Beam을 통해 증착하여 내지문층을 형성하였다. 내지문층의 두께는 22nm 두께로 형성하였다.
[실시예 2]
실시예 2에서는 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층을 제논 엑시머 램프(Xe2* Excimer Lamp)를 통해 172nm 파장, 2000mJ/cm2 의 광량으로 자외선 경화하고, 열경화 단계 없이 25℃, 습도 50% 조건에서 이틀간 시효처리(aging)하였다. 이외의 단계는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 1]
비교예 1에서는 제1 유무기 복합층 상에 경도 향상층을 형성하지 않았다. 제1 유무기 복합층 상에 지문방지 코팅층을 형성하였다. 제1 유무기 복합층 상에 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 플루오린계 화합물을 E-Beam을 통해 증착하여 지문방지 코팅층을 형성하였다. 지문방지 코팅층의 두께는 23nm 두께로 형성하였다. 이외의 단계는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 2]
비교예 2에서는 경도 향상층 상에 지문방지 코팅층을 형성하였다. 지문방지 코팅층은 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 플루오린계 화합물을 스프레이 코팅법으로 제공하고 열경화하여 형성하였다. 이외의 단계는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<일 실시예의 윈도우 부재의 평가>
상술한 제조 방법에 의하여 제조된 윈도우 부재에 대하여 윈도우 부재 표면의 표면 경도 및 내스크래치성을 평가하였다. 표면 경도는 연필경도측정기를 이용하여 윈도우 부재 표면에 대한 연필 경도를 측정하였다. 내스크래치성은 내스크래치측정기를 이용하여 1.5kg 하중으로 왕복한 후 흠집이 발생하는 최소 횟수를 육안으로 확인하였다.
구분 구조 표면경도(H) 내스크래치성(회)
실시예 1 플라스틱기판/하드 코팅층/경도 향상층/지문방지층(건식) 8 300회 이상
실시예 2 플라스틱기판/하드 코팅층/경도 향상층/지문방지층(건식) 8 300회 이상
비교예 1 플라스틱기판/하드 코팅층/지문방지층(건식) 6 10회
비교예 2 플라스틱기판/하드 코팅층/경도 향상층/지문방지층(습식) - 20회
표 1을 참조하면, 실시예들의 경우 비교예들에 비해 표면 경도와 내스크래치성이 향상되었음을 알 수 있다.
구체적으로, 실시예 1 및 실시예 2에서는 비교예 1에 비하여 표면 경도가 2H 상승하였다. 실시예 1 및 실시예 2에서는 하드코팅층 상에 경도 향상층을 형성하였는데, 경도 향상층이 가지는 유리와 유사(Glass-like)한 성질을 통해 윈도우 부재의 경도를 향상시킬수 있다.
실시예 1 및 실시예 2에서는 비교예 1에 비하여 내스크래치성이 30배 이상 상승하였다. 실시예 1 및 실시예 2에서는 하드코팅층 상에 경도 향상층이 배치되어, 경도 향상층이 가지는 유리와 유사(Glass-like)한 성질을 통해 지문방지층이 건식 방법으로 형성될 때 보다 안정적으로 증착된다. 따라서 이를 통해 더 높은 내스크래치성을 가질 수 있다.
실시예 1 및 실시예 2에서는 비교예 2에 비하여 내스크래치성이 15배 이상 상승하였다. 경도 향상층 상에 지문방지층을 E-Beam등을 이용한 건식 방법으로 형성하는 경우, 습식 코팅 방법으로 형성하는 경우에 비해 표면에 돌출입자 등이 발생하지 않고 균일한 층으로 형성된다. 따라서 이를 통해 더 높은 내스크래치성을 가질 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 경화 단계에 대한 전환률을 나타낸 그래프이다. 보다 구체적으로, 도 11a 및 도 11b는 실시예 1 및 실시예 2 각각에 대하여 경화 전의 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층 및 경화 후의 경도 향상층에 대한 적외선 분광법(IR Spectroscopy) 결과이다.
도 11a는 수은 자외선 경화 램프(Hg UV curing lamp)를 이용하여 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층을 광경화 하였을 경우의 적외선 분광법 결과이다. 경화 전에 규소-질소 결합에 해당하는 850cm-1 인근의 피크가 중점적으로 나타나고, 경화 후에는 규소-산소 결합에 해당하는 1060 cm-1 인근의 피크가 중점적으로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층에 포함된 규소-질소 결합이 경화 과정을 통해 대부분 규소-산소 결합으로 변환(Conversion)되었음을 알 수 있다. 구체적으로, 실시예 1의 경우 도 11a에서 피크간 적분비 비교를 통해 경화 후의 규소-산소 결합비는 규소-질소 결합비의 10.3배 임을 알 수 있었다.
도 11b는 제논 엑시머 램프(Xe2* Excimer Lamp)를 이용하여 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층을 광경화 하였을 경우의 적외선 분광법 결과이다. 경화 전에 규소-질소 결합에 해당하는 850cm-1 인근의 피크가 중점적으로 나타나고, 경화 후에는 규소-산소 결합에 해당하는 1060 cm-1 인근의 피크가 중점적으로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 퍼하이드로폴리실라잔 코팅층에 포함된 규소-질소 결합이 경화 과정을 통해 대부분 규소-산소 결합으로 변환(Conversion)되었음을 알 수 있다. 구체적으로, 실시예 2의 경우 도 11b에서 피크간 적분비 비교를 통해 경화 후의 규소-산소 결합비는 규소-질소 결합비의 20.5배 임을 알 수 있었다.
자외선 경화를 포함한 경화 공정을 통해 형성된 경도 향상층의 규소-질소 결합비는 규소-산소 결합비 대비 0% 초과 10% 이하일 수 있다. 경도 향상층에서 질소 원자 및 규소 원자의 결합은 산소 원자 및 규소 원자의 결합에 대비하여 0% 초과 10% 이하의 결합수를 가질 수 있다. 산소 및 규소의 결합비 대비 질소 및 규소의 결합비가 10%를 초과할 경우, 윈도우 부재의 경도가 저하될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DS: 표시 장치 WM: 윈도우 부재
SUB: 플라스틱 기판 HC: 하드 코팅층
PL: 경도 향상층 FL: 기능성층
AL: 접착층

Claims (20)

  1. 플라스틱 기판;
    상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층;
    상기 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되고, 질소 및 산소와 결합하는 규소를 포함하는 경도 향상층; 및
    상기 경도 향상층 상에 배치되고, 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 기능성층을 포함하고,
    상기 경도 향상층은 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 윈도우 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 규소 및 상기 질소의 결합비는
    상기 규소 및 상기 산소의 결합비 대비 0% 초과 10% 이하인 윈도우 부재.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기능성층은
    상기 경도 향상층 상에 배치되고, 실리콘 옥사이드(SiO2)를 포함하는 제1 서브 기능성층; 및
    상기 제1 서브 기능성층에 배치되고, 플루오린(Fluorine)계 화합물을 포함하는 제2 서브 기능성층을 포함하는 윈도우 부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 기판은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고,
    상기 하드 코팅층은
    상기 제1 면 상에 배치되는 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 면 상에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고,
    상기 경도 향상층은
    상기 제1 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제1 경도 향상층 및 상기 제2 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제2 경도 향상층을 포함하는 윈도우 부재.
  6. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 윈도우 부재를 포함하고,
    상기 윈도우 부재는
    플라스틱 기판;
    상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 배치되는 하드 코팅층;
    상기 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되고, 질소 및 산소와 결합하는 규소를 포함하는 경도 향상층; 및
    상기 경도 향상층 상에 배치되고, 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 기능성층을 포함하고,
    상기 경도 향상층은 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 규소 및 상기 질소의 결합비는
    상기 규소 및 상기 산소의 결합비 대비 0% 초과 10% 이하인 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기능성층은
    상기 경도 향상층 상에 배치되고, 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 제1 서브 기능성층; 및
    상기 제1 서브 기능성층에 배치되어 상기 경도 향상층과 이격되는 제2 서브 기능성층을 포함하는 표시 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 플라스틱 기판은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고,
    상기 하드 코팅층은
    상기 제1 면 상에 배치되는 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 면 상에 배치되는 제2 하드 코팅층을 포함하고,
    상기 경도 향상층은
    상기 제1 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제1 경도 향상층 및 상기 제2 하드 코팅층 상에 접촉하여 배치되는 제2 경도 향상층을 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 경도 향상층 상에 배치되는 접착층을 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 윈도우 부재는
    평탄부 및 상기 평탄부의 엣지로부터 벤딩된 적어도 하나의 곡면부를 포함하는 표시 장치.
  13. 플라스틱 기판을 준비하는 단계;
    상기 플라스틱 기판의 적어도 일면 상에 하드 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 하드 코팅층 상에 경도 향상층을 형성하는 단계; 및
    상기 경도 향상층 상에 기능성층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 경도 향상층을 형성하는 단계는
    상기 하드 코팅층의 상면에 폴리실라잔 화합물을 코팅하는 단계 및 상기 폴리실라잔 화합물을 경화하는 단계를 포함하고,
    상기 기능성층은 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지고,
    상기 경도 향상층은 상기 하드 코팅층보다 큰 친수성을 가지는 윈도우 부재 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리실라잔 화합물은
    퍼하이드로폴리실라잔(PHPS: Perhydropolysilazane)을 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 폴리실라잔 화합물을 경화하는 단계는
    자외선 경화하는 단계를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자외선 경화하는 단계는
    수은 자외선 경화 램프(Hg UV curing lamp)를 이용하는 윈도우 부재 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 자외선 경화하는 단계는
    엑시머 램프(Excimer lamp)를 이용하는 윈도우 부재 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 기능성층을 형성하는 단계는
    상기 경도 향상층 상에 실리콘 옥사이드(SiO2) 화합물을 증착하여 제1 서브 기능성층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 서브 기능성층 상에 플루오린(Fluorine)계 화합물을 증착하여 제2 서브 기능성층을 형성하는 단계를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  19. 제13항에 있어서
    상기 플라스틱 기판은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고,
    상기 하드 코팅층은
    상기 제1 면 상에 형성되는 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 면 상에 형성되는 제2 하드 코팅층을 포함하고,
    상기 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 하드 코팅층은 동일한 공정으로 형성되는 윈도우 부재 제조방법.
  20. 제19항에 있어서
    상기 경도 향상층은
    상기 제1 하드 코팅층 상에 형성되는 제1 경도 향상층 및 상기 제2 하드 코팅층 상에 형성되는 제2 경도 향상층을 포함하고,
    상기 제2 경도 향상층 상에 접착 물질을 코팅하여 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
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