WO2024005452A1 - 하드코팅 조성물, 이를 적용한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치 - Google Patents

하드코팅 조성물, 이를 적용한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치 Download PDF

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WO2024005452A1
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meth
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임거산
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동우 화인켐 주식회사
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    • G09F9/301—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements flexible foldable or roll-able electronic displays, e.g. thin LCD, OLED

Definitions

  • the present invention relates to a hard coating composition, a hard coating film using the same, a window, and an image display device.
  • image display devices such as liquid crystal display (LCD) devices or organic light emitting display (OLED) devices
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting display
  • the image display device is widely applied to various smart devices characterized by portability, including smart phones and tablet PCs, as well as various wearable devices.
  • an additional base material layer is sometimes included in the window layer on one or both sides of the thin glass so that it is transparent and has mechanical properties such as durability such as hardness, bending characteristics, and anti-fouling characteristics.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0150626 provides a window with improved impact resistance while maintaining foldable characteristics by including a single or multiple shock absorbing layers and coating layers on a glass substrate.
  • the process is simplified by forming a base layer for durability directly on the glass, and the adhesion is excellent. It is transparent and has excellent mechanical properties such as bending properties and anti-fouling properties, making it a durable hard coating film and window suitable for implementing flexible properties. and development of image display devices are needed.
  • the purpose of the present invention is to provide a hard coating composition of excellent quality in order to solve the above-mentioned problems, and to provide a hard coating film formed from the hard coating composition.
  • windows and image display devices have excellent transmittance, scratch resistance, surface pencil hardness, stain resistance, abrasion resistance, chemical resistance, adhesion, high temperature and high humidity adhesion, bending resistance, and Vickers hardness of the hard coating layer.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention relates to a hard coating composition containing an acrylic silane compound and a fluorine-based UV curable functional group-containing compound, and containing more than 10% by weight of the acrylic silane compound based on the total weight of the composition.
  • the present invention is characterized in that the hard coating layer formed from the hard coating composition has a Vickers hardness of 25 kgf/mm 2 or more.
  • the fluorine-based UV-curable functional group-containing compound may have 1 to 6 UV-curable functional groups.
  • the present invention may further include at least one selected from the group consisting of a photopolymerizable compound, an initiator, and a solvent.
  • the photopolymerizable compound may include urethane (meth)acrylate having 6 or more functional groups.
  • the urethane (meth)acrylate having more than 6 functions may be included in more than 10 parts by weight based on a total of 100 parts by weight of the photopolymerizable compound.
  • the photopolymerizable compound may further include an inorganic nano-filler.
  • the present invention may further include additives.
  • the additive may include one or more selected from the group consisting of a leveling agent, an ultraviolet stabilizer, and a heat stabilizer.
  • the present invention is intended to be formed on display glass and relates to a hard coating film formed from the hard coating composition.
  • the display glass may be UTG (Ultra Thin Glass).
  • the present invention may be characterized in that the display glass and the hard coating layer are formed in direct contact without including a separate layer.
  • the present invention may be applied to flexible displays.
  • the present invention glass for display; And it may relate to a window including the hard coating film formed on the display glass.
  • the present invention may relate to an image display device including the window.
  • the hard coating composition according to the present invention, the hard coating film, window, and image display device to which the same is applied have transmittance, scratch resistance, pencil hardness, antifouling property, abrasion resistance, chemical resistance, adhesion, high temperature and high humidity adhesion and bending resistance, and Vickers of the hard coating layer.
  • the hard coating film according to the present invention does not include a separate layer between the glass and the hard coating film, but is formed by direct contact, so the process for bonding each base layer can be omitted, simplifying the production process compared to the prior art. It can be.
  • Figure 1 shows the laminated structure of a display glass laminate on which a hard coating film is laminated according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention is a hard coating composition that includes an acrylic silane compound and a fluorine-based UV curable functional group-containing compound, and contains more than 10% by weight of the acrylic silane compound based on the total weight of the composition, making it suitable for use in flexible displays. It relates to a hard coating composition for film production, a hard coating film including a hard coating layer manufactured therefrom, a glass laminate for a display in which the hard coating film is laminated, and a window and an image display device using the same.
  • Figure 1 shows the structure of a laminate including a hard coating film manufactured with a hard coating composition according to an embodiment of the present invention
  • the display glass laminate 100 of the present invention is as shown in Figure 1.
  • it may have a structure including display glass 110 and a hard coating film 120 formed on the display glass 110.
  • the hard coating composition according to an embodiment of the present invention includes an acrylic silane compound and a fluorine-based UV curable functional group-containing compound, and is characterized in that it contains more than 10% by weight of the acrylic silane compound based on the total weight of the composition. .
  • the hard coating composition according to an embodiment of the present invention may further include a photopolymerizable compound, a solvent, and/or an initiator, and, if necessary, additives from the group consisting of a leveling agent, an ultraviolet stabilizer, and a heat stabilizer.
  • a photopolymerizable compound e.g., a photopolymerizable compound, a solvent, and/or an initiator, and, if necessary, additives from the group consisting of a leveling agent, an ultraviolet stabilizer, and a heat stabilizer.
  • a leveling agent e.g., an ultraviolet stabilizer, and a heat stabilizer.
  • the hard coating composition of the present invention is applied to glass, preferably ultra-thin glass, and has excellent adhesion to display glass, transmittance, scratch resistance, pencil hardness, stain resistance, abrasion resistance, chemical resistance, adhesion, high temperature and high humidity adhesion, It may be a hard coating composition that can improve mechanical properties such as bending resistance and/or Vickers hardness of the hard coating layer.
  • the acrylic silane compound refers to a compound containing a monomer and a (meth)acrylic group in which four chemical groups are connected to a silicon (Si) element in the structure.
  • the silane group of acrylic silane forms a chemical bond with the glass of the window laminate, and the acrylic group forms a cross-link with the UV-curable hard coat composition, thereby providing excellent durability at high temperatures and high humidity.
  • the acrylic silane compound of the present invention may have the structure of Formula 1 below.
  • R 1 may include any substituent having a double bond without limitation, and may be, for example, an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms or oxygen.
  • R 2 may each independently be an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • R 3 may be hydrogen or a methyl group. It is more preferable that c is an integer of 4 to 14 to achieve the effect of the present invention.
  • the acrylic silane compound may be included in more than 10% by weight based on the total weight of the hard coating composition, and preferably may be included in more than 11% by weight and less than 30% by weight.
  • the acrylic silane compound when included in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the hard coating composition, the reactivity of the glass of the window laminate and the acrylic silane compound is reduced, leading to a problem in high temperature and high humidity durability.
  • the hard coating layer formed from the hard coating composition has good adhesion between substrates and provides flexibility to the film substrate layer, which can have the effect of preventing breakage during repeated folding, There is an advantage in that bending resistance characteristics can be imparted.
  • the fluorine-based UV-curable functional group-containing compound is an ingredient that imparts antifouling properties and wear resistance, and must contain fluorine and is not particularly limited as long as it has a UV-curable functional group.
  • the fluorine-based UV-curable functional group-containing compound preferably has 1 to 6 UV-curable functional groups.
  • the scope of the present invention is not limited to these, and any material that has a UV-curable functional group and contains a fluorine group can be applied. do.
  • the fluorine-based UV curable functional group-containing compound preferably contains 0.01 to 30% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on the total weight of the hard coating composition. . If it is less than 0.01% by weight, it is difficult to sufficiently achieve wear resistance and anti-fouling properties, and if it exceeds 30% by weight, film hardness and wear resistance may actually decrease.
  • the photopolymerizable compound used to form the hard coating layer of the present invention contains a photopolymerizable functional group and may be a photopolymerizable monomer, a photopolymerizable oligomer, etc., and may be, for example, a radically photopolymerizable compound.
  • Photopolymerizable monomers are commonly used photocurable functional groups, for example, monomers used in the art having unsaturated groups such as (meth)acryloyl group, vinyl group, styryl group, and allyl group in the molecule can be used without limitation. More specifically, examples include monofunctional and/or polyfunctional (meth)acrylates. These can be used individually or in combination of two or more types.
  • (meth)acryl- refers to “methacryl-”, “acryl-”, or both.
  • (meth)acrylate monomers include (meth)acrylic acid esters, such as trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, glycerol tri(meth)acrylate, and tris(2-hyde).
  • Monomers having a trifunctional or less (meth)acryloyl group such as acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, Ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, etc. can be mentioned. These can be used individually or in combination of two or more types.
  • the photopolymerizable oligomer may be, for example, one or more selected from the group consisting of epoxy (meth)acrylate, urethane (meth)acrylate, and polyester (meth)acrylate, specifically urethane (meth)acrylate. It can be used by mixing polyester (meth)acrylate, or by mixing two types of polyester (meth)acrylate. It is preferable to include urethane (meth)acrylate oligomer in order to improve the scratch resistance and hardness of the cured product and increase the elastic modulus of the hard coating layer.
  • the urethane (meth)acrylate can be produced by reacting a polyfunctional (meth)acrylate having a hydroxy group in the molecule and a compound having an isocyanate group in the presence of a catalyst according to a method known in the art.
  • polyfunctional (meth)acrylate having a hydroxy group in the molecule examples include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxyisopropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate. , caprolactone ring-opened hydroxyacrylate, pentaerythritol tri/tetra (meth)acrylate mixture, and dipentaerythritol penta/hexa (meth)acrylate mixture.
  • compounds having an isocyanate group include 1,4-diisocyanatobutane, 1,6-diisocyanatohexane, 1,8-diisocyanatooctane, 1,12-diisocyanatododecane, and 1,5-diisocyanatododecane.
  • the urethane (meth)acrylate oligomer may be a compound containing two or more substituents and (meth)acrylic groups each represented by the following formula (2) in the molecule.
  • the urethane (meth)acrylate oligomer may be produced by reacting preferably 1 mol of diisocyanate represented by the following formula (3) with preferably 2 mol of an active hydrogen-containing polymerizable unsaturated compound.
  • R 4 and R 5 are each independently a substituent containing a (meth)acryloyl group derived from an active hydrogen-containing polymerizable unsaturated compound, and R 6 is a divalent substituent derived from diisocyanate.
  • urethane (meth)acrylate oligomers include reaction of 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 2,4-tolylene diisocyanate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and isophorone diisocyanate.
  • Polyester (meth)acrylate can be produced by reacting polyester polyol and acrylic acid according to methods known in the art.
  • Polyester (meth)acrylates include, for example, polyester acrylate, polyester diacrylate, polyester tetraacrylate, polyester hexaacrylate, polyester pentaerythritol triacrylate, polyester pentaerythritol tetraacrylate. , and polyester pentaerythritol hexaacrylate, but is not limited to this.
  • polyfunctional urethane (meth)acrylate of 6 or more functional groups can be used to increase the degree of cross-linking by having urethane groups capable of hydrogen bonding; and/or 14-functional polyester (meth)acrylate.
  • the 14-functional polyester (meth)acrylate is a multifunctional compound, due to its unique structure, it has the property of lowering hardness when included in the composition.
  • the above six-function or more Multifunctional urethane (meth)acrylate may be included in an amount exceeding 10 parts by weight based on a total of 100 parts by weight of the photopolymerizable compound, and containing more than 10 parts by weight but less than 85 parts by weight can increase the hardness of the hard coating film. From this point of view, it is more desirable.
  • the content ratio of the photopolymerizable monomer and the photopolymerizable oligomer is not particularly limited and may be appropriately selected considering the storage modulus, shrinkage force, and workability of the hard coating layer.
  • the content ratio of the polymerizable oligomer to the polymerizable monomer is not particularly limited. It may be included in a ratio of (1:10) to (10:1). If the content ratio of the polymerizable oligomer to the polymerizable monomer is outside the above range, the storage modulus of the hard coating layer may decrease or the shrinkage force may increase, resulting in lower hardness and flexibility, which may cause curling.
  • the content of the photopolymerizable compound is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 80% by weight, preferably 5 to 50% by weight, based on the total weight of the hard coating composition. If the polymerizable compound is less than 1% by weight, the elastic modulus of the hard coating layer is reduced, so cracks may easily occur in the hard coating layer when bending, and if it exceeds 80% by weight, the viscosity increases, the applicability decreases, and surface leveling occurs. If it is insufficient, problems may arise with the exterior characteristics.
  • the photopolymerizable compound can be used together with an inorganic nano-filler to improve hardness and scratch resistance.
  • the inorganic nano-filler may generally be less than 100 nm, preferably 10 to 100 nm, and more preferably 10 to 50 nm.
  • Representative inorganic nano fillers include, for example, silica, aluminum oxide particles, titanium oxide particles, and/or zinc oxide particles, and silica is preferably used.
  • Silica may or may not have a photocurable group on its surface that can participate in a photoreaction.
  • the inorganic nano filler can be added by appropriately adjusting the content within a range that does not impair the effect of the present invention.
  • the solvent is capable of dissolving or dispersing the above-mentioned composition and can be used without limitation as long as it is known as a solvent for the composition for forming a coating layer in the art.
  • Solvents that can be used are alcohol-based (methanol, ethanol, isopropanol, butanol, methylcellusorb, ethylsolusorb, etc.), ketone-based (methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, Cyclohexanone, etc.), acetates (ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, tertiary-butyl acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, Propylene glycol monopropyl ether acetate, methoxybutyl acetate, methoxypentyl acetate, etc.), hexane type (hexan
  • the solvent is used in an amount of 10 to 95% by weight based on the total weight of the hard coating composition. If the content of the solvent is less than the above content, the viscosity is high, which not only reduces workability, but also makes it impossible to sufficiently progress the swelling of the base film. Conversely, if it exceeds the above range, the drying process takes a lot of time and is not economically feasible. Since there is a problem of dropping, use appropriately within the above range.
  • the initiator can be used without limitation as long as it is used in the art.
  • one or more types selected from the group consisting of hydroxyketones, aminoketones, hydrogen recovery type photoinitiators, and combinations thereof may be used.
  • the photoinitiator includes 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]2-morpholinepropanone-1, diphenyl ketone, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methyl-1- Phenyl-1-one, 4-hydroxycyclophenylketone, 2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone, anthraquinone, fluorene, triphenylamine, carbazole, 3-methylacetophenone, 4-c.
  • the hard coating composition used to form the hard coating layer according to the present invention may further include additives such as a leveling agent, ultraviolet stabilizer, and/or heat stabilizer.
  • the leveling agent is an ingredient that provides smoothness and coating properties to the coating film.
  • the leveling agent can be any leveling agent commonly used in the industry, and examples include silicone-based leveling agents, fluorine-based leveling agents, and acrylic polymer-based leveling agents. These can be used alone or in combination of two or more, but are not necessarily limited to these.
  • the leveling agent may be included in an amount of 0.1 to 1% by weight based on the total weight of the hard coating composition, but is not limited thereto.
  • UV stabilizers are ingredients that block or absorb ultraviolet rays and prevent decomposition, discoloration, and crumbling of the hardened hard coating layer due to exposure to ultraviolet rays.
  • the UV stabilizers include absorbers, quenchers, hindered amine light stabilizers (HALS), etc., which are classified according to their mechanism of action; Or, classified according to chemical structure: Phenyl Salicylates (absorbent), Benzophenone (absorbent), Benzotriazole (absorbent), Nickel Derivative (quencher), Radical Scavenger ; etc. can be used. These can be used alone or in combination of two or more types, and the type is not particularly limited as long as it is a UV stabilizer that does not significantly change the initial color of the hard coating layer.
  • Heat stabilizers are commercially applicable products, for example, polyphenol-based primary heat stabilizers, phosphate-based and lactone-based secondary heat stabilizers can be used individually or in combination. These can be used alone or in combination of two or more types.
  • the ultraviolet stabilizer and heat stabilizer can be used by appropriately adjusting the content at a level that does not affect ultraviolet curing properties, and specifically, it is preferably contained in 0.0 to 3% by weight based on the total weight of the hard coating composition of the present invention.
  • the additives can be added by appropriately adjusting the content within a range that does not impair the effect of the present invention.
  • the hard coating layer may be manufactured through a method known in the art.
  • the thickness of the hard coating layer is not particularly limited and may be, for example, 5 to 100 ⁇ m. When the thickness is within the above range, superior hardness can be exhibited.
  • the hard coating film according to an embodiment of the present invention may include a hard coating film 120 formed by applying a hard coating composition on display glass 110 and going through a drying and UV curing step.
  • the step of drying the hard coating film may be performed by a heating means such as a hot plate, hot air circulation furnace, or infrared furnace, and may be performed at a temperature of 50 to 150 ° C. or 50 to 100 ° C.
  • a heating means such as a hot plate, hot air circulation furnace, or infrared furnace, and may be performed at a temperature of 50 to 150 ° C. or 50 to 100 ° C.
  • actinic rays such as UV light of 50 to 1000 mJ/cm 2 , preferably 200 to 800 mJ/cm 2 are irradiated.
  • Light sources used for irradiation include low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high pressure mercury lamps, metal halide lamps, and argon gas lasers. In some cases, X-rays and electron beams can also be used.
  • the hard coating film 120 of the present invention is not particularly limited as long as it is manufactured from the hard coating composition described above.
  • the hard coating film 120 includes an acrylic silane compound; and a fluorine-based UV-curable functional group-containing compound, and a hard coating composition, and is characterized in that it contains more than 10% by weight of the acrylic silane compound based on the total weight of the composition.
  • the hard coating film 120 is formed on the display glass 110 and may be formed on the outermost layer of the laminate 100.
  • the hard coating film 120 is formed directly on the glass without a separate base layer such as an adhesive layer to ensure adhesion between the base materials, and is exposed to the surface to provide the function of protecting the film such as impact resistance and anti-fouling properties. .
  • the display glass laminate 100 of the present invention is not particularly limited as long as it includes the hard coating film described above, but as shown in FIG. 1, the display glass 110 and the display glass 110 are formed on the display glass 110. It may be a structure including a formed hard coating film 120.
  • the display glass 110 is used to support the hard coating film 120 and other substrates or panels by replacing the existing glass substrate, and can be made of either thin glass or curved glass for the display of electronic devices. there is.
  • the thin glass may include flat glass and flexible glass.
  • the display glass 110 may be made of UTG (ultra thin glass).
  • UTG ultra thin glass
  • UTG is a component made of ultra-thin tempered glass used in display cover windows. It has high transparency and an ultra-thin thickness of about 10 to 100 ⁇ m, allowing for flexible folding.
  • “transparent” means that the transmittance of visible light is 70% or more or 80% or more.
  • the display glass 110 may include an additional base layer, such as a hard coating film 120, which will be described later, to ensure durability.
  • an adhesive layer or an adhesive layer is included to form or bond the base layer, but according to the hard coating film according to the present invention, it does not include a separate base layer for bonding the hard coat layer, but is formed by direct contact with the display.
  • Embodiments of the present invention provide a window and an image display device including the above-described hard coating film 120 or a laminate 100 including the same.
  • the window or window laminate containing the above-described hard coating film or a laminate containing the same.
  • at least one of a polarizing layer or a touch sensor layer may be laminated on one side of the window on which the hard coating film is formed.
  • This window or window laminate can be applied as a window film formed on the outermost surface of an image display device.
  • the hard coating film may be inserted into, for example, an image display device.
  • the image display device includes various image display devices such as a liquid crystal display device, an electroluminescence display device, a plasma display device, and a field emission display device, and may be a flexible display device having flexibility and bending characteristics.
  • the hard coating laminate according to embodiments of the present invention can be more effectively applied as a window or window laminate of the flexible display device.
  • the flexibility and durability of the window are improved, and antistatic performance can be implemented. Accordingly, for example, the impact resistance and wear resistance of the flexible display device can be improved, and damage such as cracks and peeling can be prevented even when bending.
  • a hard coating film was prepared by laminating the hard coating compositions of Preparation Examples 1 to 7 on display glass in the structure shown in Table 1 below. Specifically, in order to form a hard coating layer on 50 ⁇ m thin glass, the composition of the manufacturing example suitable for each Example and Comparative Example was applied to form a hard coating layer. The composition of each production example was applied to the hard coating layer composition using a No. 12 bar coater, and then the solvent was dried at 90°C for 2 minutes. The dried film was purged with nitrogen and irradiated with UV light at a dose of 600 mJ/cm 2 under nitrogen conditions to form a 7 ⁇ m hard coating layer, thereby preparing the final laminated hard coating film.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the transmittance of the coating film was measured using a Murakami haze meter HM-150N.
  • the base film was bonded to the glass using a transparent adhesive so that the hard coating side was at the top, and scratch resistance was measured by reciprocating friction 10 times with a load of 500 g/cm 2 using steel wool (#0000).
  • ⁇ When the measurement part is transmitted and reflected by a three-wavelength lamp and observed, no scratches are visible, or 10 or fewer scratches are visible.
  • the base film was fixed to the glass with the hard coating side facing upward, and the pencil hardness was measured under a 1kg load.
  • the test was conducted 5 times with a pencil of the same hardness at a length of 1 cm, and the hardness that was OK more than 4 times was designated as pencil hardness.
  • the contact angle of water was measured using a contact angle meter DSA100 from KRUSS.
  • the liquid drop volume at room temperature was 3 ⁇ l.
  • the case where the contact angle of water was 110° or more was selected as the contact angle acceptance criterion.
  • the base film was bonded to the glass using a transparent adhesive so that the hard coating side was on the top, and then scratches were made on the hard coating side with a cutter knife in the form of 100 squares horizontally and vertically at 1 mm intervals. Afterwards, an adhesion test was conducted three times using Nichibang tape.
  • a folding test was performed on the prepared hard coating film by allowing the hard coating layers to come into contact with each other and repeating the folding process 200,000 times so that the radius of curvature of the folded portion was 5 mm.
  • the sample was placed so that the hard coating film was on top, and the Vickers hardness of the hard coating layer was measured with a microload of 5 mN using a nanoindenter (Fisher).
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Comparative Example 1 Comparative example 2 Comparative Example 3 Laminated structure and evaluation items Manufacturing example 1 Manufacturing example 2 Manufacturing example 3 Manufacturing example 4 Manufacturing example 5 Manufacturing example 6 Manufacturing example 7 glass glass glass glass glass glass 1) Transmittance (%) 91.7 91.9 91.7 91.9 91.5 91.5 91.7 2) Scratch resistance ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 3) Pencil hardness 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H 4) Antifouling ( ⁇ ) 111 111 110 112 111 110 111 5) Wear resistance ( ⁇ ) 103 102 100 102 106 104 105 6) Chemical resistance ( ⁇ ) 101 99 98 101 101 100 102 7) Adhesion ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 8) High temperature and high humidity adhesion ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ X X 9) Flexibility ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 10) Hard coating layer Vickers hardness [
  • the hard coating composition according to the present invention and the hard coating film, window, and image display device to which the same is applied have excellent physical properties, especially in terms of durability, even under high temperature and high humidity conditions.
  • the hard coating composition according to the present invention, the hard coating film, window, and image display device to which the same is applied have transmittance, scratch resistance, pencil hardness, antifouling property, abrasion resistance, chemical resistance, adhesion, high temperature and high humidity adhesion and bending resistance, and Vickers of the hard coating layer.

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Abstract

본 발명은, 하드코팅 조성물에 아크릴계 실란 화합물; 및 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 조성물 전체 총 중량에 대하여, 상기 아크릴계 실란 화합물을 10 중량%를 초과하여 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 하드코팅층을 적용함으로써 내스크래치성, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성 및 굴곡성이 우수한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

Description

하드코팅 조성물, 이를 적용한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치
본 발명은 하드코팅 조성물, 이를 적용한 하드코팅 필름, 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 투명하면서도 경도 등의 내구성, 휨 특성 및 방오특성 등의 기계적 특성을 갖도록 박판 유리의 편측 또는 양측에 추가적인 기재층을 윈도우층에 포함시키기도 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2021-0150626호는 유리기판 상에 단일 또는 복수의 충격 흡수층 및 코팅층을 포함하여 폴더블 특성을 유지한 채 내충격 특성이 개선된 윈도우를 제공하고 있다.
그러나 상기 윈도우를 구성함에 있어서, 복수의 충격 흡수층을 배치하기 위해 점착층 등 추가 기재층을 개재함으로써 기판의 제작 공정이 복잡해지는 단점이 있다.
따라서, 내구성을 위한 기재층을 글라스 상에 직접 형성하여 공정을 단순화하고, 밀착력이 뛰어나며, 투명하면서도 휨 특성 및 방오특성 등의 기계적 특성이 우수함으로써 플렉서블 특성 구현에 적합한 내구성을 가지는 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 우수한 품질의 하드코팅 조성물을 제공하며, 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅 필름을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
구체적으로, 상기 하드코팅 필름을 적용함으로써, 투과율, 내스크래치성, 표면의 연필경도, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성, 고온고습 밀착성, 내굴곡성 및 하드코팅층의 비커스 경도가 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.
본 발명은, 아크릴계 실란 화합물 및 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하는 하드코팅 조성물로, 조성물 전체 총 중량에 대하여, 상기 아크릴계 실란 화합물을 10 중량%를 초과하여 포함하는 하드코팅 조성물에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅층의 비커스 경도가 25 kgf/mm2 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물이, UV 경화형 관능기를 1 내지 6개 가지는 것일 수 있다.
본 발명은, 광중합성 화합물, 개시제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 광중합성 화합물이 6관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 6관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 광중합성 화합물 총 100 중량부에 대하여 10 중량부를 초과하여 포함되는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 광중합성 화합물이 무기 나노 필러를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 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.
또한 본 발명은, 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로, 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅 필름에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 디스플레이용 글라스가, UTG(Ultra Thin Glass)인 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 디스플레이용 글라스 및 상기 하드코팅층이 별도의 층을 포함하지 않고 직접 접촉하여 형성되는 것을 특징으로 하는 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 것일 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 윈도우를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것일 수 있다.
본 발명에 따른 하드코팅 조성물, 이를 적용한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치는, 투과율, 내스크래치성, 연필경도, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성, 고온고습 밀착성 및 내굴곡성 및 하드코팅층의 비커스 경도 등이 우수한 물적 특성을 가짐으로써, 플렉서블 디스플레이에 적용시 디바이스 신뢰성이 향상된 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 하드코팅 필름은, 글라스와 하드코팅 필름 사이에 별도의 층을 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 글라스 적층체의 적층구조를 도시한 것이다.
상기 도에서 각 부호가 의미하는 바는 다음과 같다:
100: 적층체
110: 디스플레이용 글라스
120: 하드코팅 필름
본 발명은, 하드코팅 조성물로서 아크릴계 실란 화합물 및 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하고, 조성물 전체 총 중량에 대하여 상기 아크릴계 실란 화합물을 10 중량%를 초과하여 포함함으로써 플렉서블 디스플레이의 사용에 호적한 하드코팅 필름 제조용 하드코팅 조성물, 이로부터 제조된 하드코팅층을 포함하는 하드코팅 필름, 상기 하드코팅 필름이 적층된 디스플레이용 글라스 적층체 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 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.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 조성물로 제조된 하드코팅 필름을 포함하는 적층체의 구조를 나타낸 것으로, 본 발명의 디스플레이용 글라스 적층체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이용 글라스(110) 및 상기 디스플레이용 글라스(110) 상에 형성된 하드코팅 필름(120)을 포함하는 구조일 수 있다.
< 하드코팅 조성물 >
본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 조성물은, 아크릴계 실란 화합물 및 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하며, 조성물 전체 총 중량에 대하여 상기 아크릴계 실란 화합물을 10 중량%를 초과하여 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 조성물은, 광중합성 화합물, 용제 및/또는 개시제 등을 더 포함할 수 있으며, 필요에 따라 첨가제로 레벨링제, 자외선 안정제 및 열 안정제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하드코팅 조성물은, 유리, 바람직하게는 초박형 글라스에 도포되어, 디스플레이용 글라스에 대한 밀착성이 뛰어나고, 투과율, 내스크래치성, 연필 경도, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성, 고온고습 밀착성, 내굴곡성 및/또는 하드코팅층 비커스 경도 등의 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 하드코팅 조성물일 수 있다.
아크릴계 실란 화합물
상기 아크릴계 실란 화합물은, 구조 내에 규소(Si) 원소에 4개의 화학기가 연결되는 단량체 및 (메타)아크릴기를 포함하는 화합물을 의미한다. 아크릴계 실란의 실란기는 윈도우 적층체의 글래스와 화학적으로 결합을 형성하고, 아크릴기는 UV경화성 하드코트 조성물과 가교결합을 형성함에 따라 고온고습 내구성이 우수한 성능을 부여하여 우수한 내구성을 갖는다.
구체적으로 본 발명의 아크릴계 실란 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2023008706-appb-img-000001
상기 화학식 1에서 R1은, 이중결합을 갖는 어떠한 치환기이든 제한없이 포함할 수 있으며 예를 들어 탄소수 1 내지 5의 알케닐기 또는 산소 등일 수 있다. R2는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있다. R3는, 수소 또는 메틸기일 수 있다. c는 4 내지 14의 정수인 것이 본 발명의 효과 달성에 보다 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴계 실란 화합물은 상기 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 10 중량%를 초과하여 포함될 수 있으며, 바람직하게는 11 중량% 초과 30 중량% 이하로 포함될 수 있다. 특히, 아크릴계 실란 화합물이 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 10 중량% 이하로 포함되는 경우, 윈도우 적층체의 글래스와 아크릴계 실란 화합물의 반응성이 떨어져 고온고습 내구성이 취약한 문제점이 있다.
더 나아가, 상기 아크릴계 실란 화합물을 상기 범위로 포함함으로써 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅층은 기재 간 밀착성이 좋고, 필름 기재층에 유연성을 부여하여 반복적인 폴딩 시 파단을 방지하는 효과를 가질 수 있으며, 내굴곡성 특성의 부여가 가능한 이점이 있다.
불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물
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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물은 하드코팅 조성물 전체 총 중량에 대하여 0.01 내지 30 중량%를 포함하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%를 포함하는 것이 좋다. 0.01 중량% 이하이면 내마모성 및 방오성을 충분히 도모하기 어렵고 30 중량%를 초과할 경우 오히려 필름 경도 및 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 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드 첨가 폴리(메타)아크릴레이트; 분자 중에 1 내지 3개의 (메타)아크릴로일기를 갖는 올리고 에스테르 (메타)아크릴레이트, 올리고 에테르 (메타)아크릴산 에스테르, 올리고 우레탄 (메타) 아크릴산 에스테르 및 올리고 에폭시 (메타) 아크릴산 에스테르; 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트 및 상기 (메타)아크릴산에스테르에 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드 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, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(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 2로 표시되는 치환기 및 (메타)아크로일기를 각각 2개 이상 포함하는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
*-OC(=O)NH-*
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는, 하기 화학식 3으로 표시되는 디이소시아네이트 바람직하게는 1mol과 활성 수소 함유 중합성 불포화 화합물 바람직하게는 2mol을 반응하여 생성된 것일 수 있다.
[화학식 3]
R4-OC(=O)NH-R6-NHC(=O)O-R5
식 중에서, R4 및 R5는, 각각 독립적으로, 활성 수소 함유 중합성 불포화 화합물로부터 유도된 (메타)아크릴로일기를 포함하는 치환기이고, R6은 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.
특히, 높은 비커스 경도를 확보하기 위해서는 수소결합이 가능한 우레탄기를 가짐으로써 가교도를 높일 수 있는 6관능 이상의 다관능 우레탄 (메타)아크릴레이트; 및/또는 14 관능의 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 14 관능의 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트는 다관능 화합물임에도 특유의 구조에 기인하여, 조성물에 포함된 경우 경도를 낮추는 특성을 갖는다.
6관능 이상의 다관능 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하여 2종 이상의 아크릴레이트를 혼합하여 사용하는 경우, 상기 6관능 이상의 다관능 우레탄(메타)아크릴레이트는 광중합성 화합물 총 100 중량부에 대하여 10 중량부를 초과하여 포함되는 것일 수 있으며, 10 중량부 초과 85 중량부 미만으로 포함되는 것이 하드코팅 필름의 경도를 높일 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다.
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 중량에 대하여, 1 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 중합성 화합물이 1 중량% 미만인 경우, 하드코팅층의 탄성률이 감소하여 굽힘시 하드코팅층에 크랙이 쉽게 발생할 수 있으며, 80 중량%를 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 무기 나노 필러를 사용할 수 있다. 대표적인 무기 나노 필러로는 예를들어 실리카, 알루미늄옥사이드 입자, 티타늄옥사이드 입자 및/또는 징크옥사이드 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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용제는 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 95 중량%를 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 개시제는 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 바람직하기로 1 내지 5 중량% 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 총 중량에 대하여 0.1 내지 1중량%로 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 중량에 대하여 0.0 내지 3 중량%로 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. 상기 하드코팅층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 100㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 보다 우수한 경도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하드코팅 필름은, 디스플레이용 글라스(110) 상에 하드코팅 조성물을 도공하여 건조 및 UV 경화 단계를 거쳐 형성된 하드코팅 필름(120)을 포함하는 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. 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.
<하드코팅 필름(120)>
본 발명의 하드코팅 필름(120)은, 상술한 하드코팅 조성물로 제조된 것이면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 하드코팅 필름(120)은, 아크릴계 실란 화합물; 및 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하는, 하드코팅 조성물을 포함하여 형성된 것으로, 조성물 전체 총 중량에 대하여, 상기 아크릴계 실란 화합물을 10 중량%를 초과하여 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 상기 하드코팅 필름(120)은 상기 디스플레이용 글라스(110) 상에 형성되며 적층체(100)의 최외각에 형성될 수 있다. 상기 하드코팅 필름(120)은 점착층 등 별도의 기재층 등의 층이 없이 글라스 상에 직접 형성되어 기재 간 밀착성을 확보하고, 표면에 노출되어 내충격성 및 방오성 등 필름을 보호하는 기능을 부여한다.
<디스플레이용 적층체>
본 발명의 디스플레이용 글라스 적층체(100)는, 상술한 하드코팅 필름을 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이용 글라스(110) 및 상기 디스플레이용 글라스(110) 상에 형성된 하드코팅 필름(120)을 포함하는 구조일 수 있다.
디스플레이용 글라스(110)
상기 디스플레이용 글라스(110)는, 기존의 유리 기판을 대체하여 상기 하드코팅 필름(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 10 내지 100㎛ 정도로 초박형인 것으로 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 하드코팅 필름(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, 디스플레이용 직접 접촉하여 형성되는 것을 특징으로 하여, 종래 적층체 대비 제작 공정이 간소화될 수 있다.
<윈도우 및 화상 표시 장치>
본 발명의 실시예들은 상술한 하드코팅 필름(120) 또는 이를 포함하는 적층체(100)를 포함한 윈도우 및 화상 표시 장치를 제공한다.
예를 들면, 상술한 하드코팅 필름 또는 이를 포함하는 적층체를 포함하는 윈도우 또는 윈도우 적층체로 적용될 수 있다. 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
조성물 총 중량에 대해서, 23.1 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 9.9 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 15 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KR-513)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
제조예 2
조성물 총 중량에 대해서, 23.1 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 9.9 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 15 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KBM-5803)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
제조예 3
조성물 총 중량에 대해서, 9.9 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 23.1 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 15 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KR-513)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
제조예 4
조성물 총 중량에 대해서, 9.9 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 23.1 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 15 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KBM-5803)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
제조예 5
조성물 총 중량에 대해서, 31.5 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 13.5 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 3 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KR-513)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
제조예 6
조성물 총 중량에 대해서, 31.5 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 13.5 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 3 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KBM-5803)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
제조예 7
조성물 총 중량에 대해서, 13.5 중량% 14관능 아크릴레이트(오사카유키화학, VISCOAT #1000), 31.5 중량% 6관능 우레탄 아크릴레이트(공영사, UA-306H), 1 중량% 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 1 중량% 불소계 UV경화형 관능기 함유 화합물(신에츠사, KY-1203), 50 중량% 메틸에틸케톤, 3 중량% 아크릴계 실란 화합물(신에츠 실리콘, KR-513)을 교반기를 이용하여 배합하고 PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 및 비교예: 하드코팅 필름의 제조
디스플레이용 글라스 상에 상기 제조예 1 내지 7의 하드코팅 조성물을 하기 표 1에 기재된 구조로 적층하여 하드코팅 필름을 제조하였다. 구체적으로, 50㎛ 박형글라스 상에 하드코팅층을 형성하기 위해 각 실시예 및 비교예에 맞는 제조예의 조성물을 도공하여 하드코팅층을 형성하였다. 각 제조예의 조성물을 12번 바 코터를 이용하여 하드코팅층 조성물을 도공한 후 90℃로 2분간 용제를 건조하였다. 건조된 도막에 질소를 퍼지하여 질소 조건 하에 600mJ/cm2의 광량으로 UV를 조사하여 7㎛ 하드코팅층을 형성하여, 최종 적층 하드코팅 필름을 제조하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
(단위: 중량%) 제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5 제조예6 제조예7
14관능 폴리에스테르 아크릴레이트 23.1 23.1 9.9 9.9 31.5 31.5 13.5
6관능 우레탄 아크릴레이트 9.9 9.9 23.1 23.1 13.5 13.5 31.5
개시제 1 1 1 1 1 1 1
용제 50 50 50 50 50 50 50
불소계 UV경화형 관능기 함유 화학물 1 1 1 1 1 1 1
아크릴계 실란 화합물 1 15 15 3 3
아크릴계 실란 화합물 2 15 15 3
총 합 100 100 100 100 100 100 100
고형분 49.2 49.2 49.2 49.2 49.2 49.2 49.2
- 14관능 폴리에스테르아크릴레이트: VISCOAT #1000(오사카 유키화학)
- 6관능 우레탄 아크릴레이트: UA-306H (공영사)
- 개시제: Micure CP4(1-하이드록시시클로헥실페닐케톤; 미원스페셜티케미칼사)
- 용제: MEK(메틸에틸케톤; 대림사)
- 불소계 UV경화형 관능기 함유 화학물: KY-1203 (신에츠사)
- 아크릴계 실란 화합물 1: KR-513 (신에츠 실리콘사)
- 아크릴계 실란 화합물 2: KBM-5803 (신에츠 실리콘사)
실험예
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 하드코팅 필름의 물성을 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 투과율
코팅 필름을 무라카미 사 헤이즈미터 HM-150N를 이용하여 투과율을 측정하였다.
(2) 내스크래치성
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 관찰시 스크래치가 시인되지 않거나, 10개 이하의 스크래치가 시인된다.
Χ: 측정부를 삼파장 램프에 투과 및 반사하여 관찰시 스크래치가 10개 넘게 시인된다.
(3) 연필경도
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
KRUSS사의 접촉각 측정기 DSA100을 이용하여 물의 접촉각을 측정하였다. 상온에서 액체 방울량은 3㎕로 하였다. 물의 접촉각이 110˚이상일 경우를 접촉각 합격기준으로 선정하였다.
(5) 내마모성
대성정밀사의 내마모 측정장비를 통해 측정을 하였다. 코팅 표면을 내마모 테트스용 지우개와 추 500g을 이용하여 3000회 문지른 후 접촉각을 측정하였다. 이때, 물의 접촉각이 95˚이상일 경우를 내마모성 합격기준으로 선정하였다.
(6) 내약품성
대성정밀사의 내마모 측정장비를 통해 측정을 하였다. 코팅 표면을 내마모 테트스용 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) 밀착성
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 내지 99/100
(8) 고온고습 밀착성
60℃항온항습 챔버에 240hr 투입 후 하드코팅 면이 상부로 가도록 기재 필름을 투명점착체를 이용하여 글래스에 접합한 후, 1mm간격으로 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
X: 0 내지 99/100
(9) 내굴곡성
상기 제조된 하드코팅 필름을 하드코팅층이 서로 맞닿도록 하며, 접히는 부분의 곡률반경이 5mm 가 되도록 20만회 반복하여 폴딩 테스트를 실시하였다.
<평가 기준>
○: 크랙이나 파단 미발생
Χ: 크랙이나 파단 발생
(10) 비커스 경도 측정
하드코팅 필름이 상부로 가도록 샘플을 놓고, 나노인덴터(피셔사)를 이용하여 5mN의 미소하중으로 하드코팅층의 비커스 경도를 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
적층구조 및 평가 항목 제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5 제조예6 제조예7
글라스 글라스 글라스 글라스 글라스 글라스 글라스
1) 투과율(%) 91.7 91.9 91.7 91.9 91.5 91.5 91.7
2) 내스크래치성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
3) 연필경도 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H
4) 방오성(˚) 111 111 110 112 111 110 111
5) 내마모성(˚) 103 102 100 102 106 104 105
6) 내약품성(˚) 101 99 98 101 101 100 102
7) 밀착성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
8) 고온고습 밀착성 ○ ○ ○ ○ X X X
9) 내굴곡성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
10) 하드코팅층 비커스 경도[kgf/mm2] 25.4 25.4 32.9 32.9 27.7 27.7 36.5
상기 표 1의 실험데이터를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적층체를 적용한 실시예 1 내지 4의 경우, 투과율, 내스크래치성, 연필 경도, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성, 고온고습 밀착성, 내굴곡성 및 하드코팅층 비커스 경도 평가에서 모두 우수한 결과를 나타낸 반면, 본 발명의 실시예에서 벗어나는 비교예 1 내지 3은 투과율, 내스크래치성, 연필 경도, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성, 고온고습 밀착성, 내굴곡성 및 하드코팅층 비커스 경도 평가 중 하나 이상의 평가 기준이 본 발명에 미치지 못하여, 플렉서블 디스플레이용으로 적합할 만큼의 물적 특성을 나타내지 못하였다. 특히 아크릴계 실란 화합물을 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 10중량% 이하로 포함한 비교예의 경우, 고온 고습 조건에서의 밀착성이 현저히 떨어지는 결과를 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 하드코팅 조성물 및 이를 적용한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치는, 내구성 측면에서 특히, 고온 고습 조건에서도 우수한 물적 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 하드코팅 조성물, 이를 적용한 하드코팅 필름, 윈도우 및 화상 표시 장치는, 투과율, 내스크래치성, 연필경도, 방오성, 내마모성, 내약품성, 밀착성, 고온고습 밀착성 및 내굴곡성 및 하드코팅층의 비커스 경도 등이 우수한 물적 특성을 가짐으로써, 플렉서블 디스플레이에 적용시 디바이스 신뢰성이 향상된 것일 수 있다.

Claims (15)

  1. 아크릴계 실란 화합물 및 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물을 포함하는 하드코팅 조성물로,
    조성물 전체 총 중량에 대하여, 상기 아크릴계 실란 화합물을 10 중량%를 초과하여 포함하는, 하드코팅 조성물.
  2. 상기 하드코팅 조성물로 형성된 하드코팅층의 비커스 경도가 25 kgf/mm2 이상인 것을 특징으로 하는, 하드코팅 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 불소계 UV 경화형 관능기 함유 화합물은, UV 경화형 관능기를 1 내지 6개 가지는, 하드코팅 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    광중합성 화합물, 개시제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 하드코팅 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 광중합성 화합물은, 6관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하드코팅 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 6관능 이상의 우레탄(메타)아크릴레이트는, 광중합성 화합물 총 100 중량부에 대하여 10 중량부를 초과하여 포함하는, 하드코팅 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 광중합성 화합물은, 무기 나노 필러를 더 포함하는, 하드코팅 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    첨가제를 더 포함하는, 하드코팅 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 첨가제는 레벨링제, 자외선 안정제 및 열 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 하드코팅 조성물.
  10. 디스플레이용 글라스 상에 형성되기 위한 것으로,
    청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 하드코팅 조성물로 형성된, 하드코팅 필름.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 디스플레이용 글라스는, UTG(Ultra Thin Glass)인 것을 특징으로 하는, 하드코팅 필름.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 디스플레이용 글라스 및 상기 하드코팅층은 별도의 층을 포함하지 않고 직접 접촉하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 하드코팅 필름.
  13. 청구항 10에 있어서,
    플렉서블 디스플레이에 적용되는 것인, 하드코팅 필름.
  14. 디스플레이용 글라스; 및
    상기 디스플레이용 글라스 상에 형성된 하드코팅 필름을 포함하는 윈도우로,
    상기 하드코팅 필름은 청구항 10에 따른 하드코팅 필름인, 윈도우.
  15. 청구항 14에 따른 윈도우를 포함하는, 화상 표시 장치.
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