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KR102434924B1 - 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름, 이를 포함한 커버 윈도우 및 디스플레이 장치 - Google Patents

플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름, 이를 포함한 커버 윈도우 및 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102434924B1
KR102434924B1 KR1020190087345A KR20190087345A KR102434924B1 KR 102434924 B1 KR102434924 B1 KR 102434924B1 KR 1020190087345 A KR1020190087345 A KR 1020190087345A KR 20190087345 A KR20190087345 A KR 20190087345A KR 102434924 B1 KR102434924 B1 KR 102434924B1
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display device
flexible display
cover window
coating layer
hard coating
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KR1020190087345A
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이한나
이인규
장영래
박진영
허용준
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 3중량부 이하를 포함하는 제1 하드코팅층; 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 10 내지 45중량부를 포함하는 제2 하드코팅층; 및 광투과성 기재;가 순차적으로 적층되고, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 특정 두께비를 갖는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름, 이를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우 및 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름, 이를 포함한 커버 윈도우 및 디스플레이 장치{PROTECTING FILM FOR COVER WINDOW OF FLEXIBLE DISPLAY DEVICE, COVER WINDOW AND FLEXIBLE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름, 이를 포함한 커버 윈도우 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 텔레비전, 컴퓨터, 이동통신 단말기, 스마트폰, 차량용 네비게이션, 현금 인출기 등과 같이 터치스크린으로 정보를 입력, 조작, 표시하는 디스플레이 장치의 수요가 증가하면서 이를 보다 다양한 용도로 적용하고자, 평판 디스플레이(flat display)뿐만 아니라, 최근에는 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 디스플레이(flexible display)가 출시되고 있다.
이러한 플렉서블 디스플레이용 커버 윈도우는 플렉서블 디스플레이의 최외각에 적용되는 층으로, 높은 경도와 내스크래치성을 나타냄과 동시에 벤더플, 폴더플, 롤러블 등의 특성을 함께 만족하기 위해 우수한 유연성이 필요하다. 일반적으로, 이러한 높은 경도 등을 만족하기 위해 유리(Glass)를 커버 패널로 사용하고 있다.
다만, 유리를 커버 패널로 사용하는 경우 경도는 우수하나, 내충격성이 저하되어 충격이 발생하였을 때 깨지기 쉽고, 파편이 발생하여 사용자가 취급함에 있어 위험성이 있으므로, 커버 패널 상에는, 유리의 비산 방지 및 내충격을 개선할 수 있는 보호 필름이 필요하다.
그러나 종래의 보호 필름은 내스크래치성 및 경도 특성이 우수한 경우, 굴곡성이 저하되어 동적 폴딩성(Dynamic folding) 및 정적 폴딩성(static folding)이 저하되는 문제점이 있고, 또한, 굴곡성이 우수한 경우 내스크래치성 및 경도 특성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 내스크래치성 및 경도 특성이 우수하면서도, 굴곡성이 우수한 보호 필름이 필요한 실정이다.
본 발명은, 유연성, 고경도 및 내스크래치성의 물성 밸런스를 동시에 만족하면서, 특히 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 필름의 손상이 거의 없고, 글래스(Glass) 패널의 내충격성을 향상시키고, 글래스 패널이 깨진 경우 비산을 방지하는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 보호필름을 포함하며, 유연성, 굴곡성, 고경도, 내스크래치성, 고투명도를 나타내며, 특히 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 필름의 손상이 거의 없어 벤더블, 플렉시블, 롤러블, 또는 폴더블 모바일 기기, 또는 디스플레이 기기 등에 용이하게 적용할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 커버 윈도우를 포함한 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서에서는, 제 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 3중량부 이하를 포함하는 제1 하드코팅층; 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 10 내지 45중량부를 포함하는 제2 하드코팅층; 및 광투과성 기재;가 순차적으로 적층되고, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비는 10:90 내지 40:60인, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 제공한다.
또한, 본 명세서에서는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치용 커버 윈도우를 제공한다.
또한, 본 명세서에서는 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우를 포함한 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름, 이를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우 및 플렉서블 디스플레이 장치에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, "플렉시블(flexible)" 이란, 직경이 8mm 이하의 원통형 만드렐(mandrel)에 감았을 때 길이 3mm 이상의 크랙(crack)이 발생하지 않는 정도의 유연성을 갖는 상태를 의미하며, 따라서 본 발명의 플렉시블 플라스틱 필름은 벤더블(bendable), 플렉시블(flexible), 롤러블(rollable), 또는 폴더블(foldable) 디스플레이의 커버 필름 등으로 적용 가능하다.
본 명세서에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 모두 포함하는 의미이다.
본 명세서에서, "광투과성 기재"는 가시광선 영역, 예를 들어 380~780nm 범위에서 광투과도가 50% 이상인 기재를 의미한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 3중량부 이하를 포함하는 제1 하드코팅층; 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 10 내지 45중량부를 포함하는 제2 하드코팅층; 및 광투과성 기재;가 순차적으로 적층되고, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비는 10:90 내지 40:60인, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호 필름이 제공될 수 있다.
본 발명자들은 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호 필름에 적용 가능한 광학 적층체에 관한 연구를 진행하여, 광투과성 기재의 일면에 2층 구조의 하드코팅층을 갖는 광학 적층체에서, 상기 광투과성 기재와 접하는 하부 하드코팅층(이하, 제2 하드코팅층이라 합니다.)이 상부 하드코팅층(이하, 제1 하드코팅층이라 합니다.)에 비하여 두께가 두껍고, 예를 들어 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비가 10:90 내지 40:60이고, 상기 제2 하드코팅층에는 특정 함량으로 무기 입자를 포함하는 반면, 상기 제1 하드코팅층은 무기 입자를 거의 함유하지 않는 경우, 높은 경도 및 우수한 내스크래치성을 가지면서도 직경 8mm 이하의 만드렐(mandrel)에 감았을 때 크랙(crack)이 발생하지 않아서, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호 필름으로 사용할 수 있다는 점을 확인하고 발명을 완성하였다.
그리고, 이러한 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은 유연성 및 고경도의 물성 밸런스를 동시에 만족하도록 구현하면서, 동시에 우수한 내스크래치성 및 고경도 특성을 나타내며, 특히 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 필름의 손상이 거의 없어 벤더블, 플렉시블, 롤러블, 또는 폴더블 모바일 기기, 또는 디스플레이 기기 등에 용이하게 적용할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
상술한 바와 같이, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름의 굽힘 내구성, 내스크래치성 및 고경도 등의 물성은, 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층에 포함되는 성분, 특히, 바인더 수지의 성분과, 바인더 수지에 무기 입자가 포함 여부 및 이의 함량에 따른 것일 수 있다. 또한, 상술한 물성은 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비와도 관련될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름에 포함되는 광투과성 기재 상에 2층 구조의 하드코팅층이 형성될 수 있으며, 상술한 바와 같이, 광투과성 기재 상에 제2 하드코팅층이 형성되고, 상기 제2 하드코팅층 상에 제1 하드코팅층이 형성되어, 상기 보호필름은 순차적으로 제1 하드코팅층, 제2 하드코팅층 및 기재를 포함할 수 있다. 상기 보호필름은 광투과성 기재 및 2층 구조의 하드코팅층을 포함함에 따라, 우수한 굽힘성, 경도, 내스크래치 특성을 동시에 구현할 수 있다. 또한, 이러한 구조에 따라서 유연성, 내스크래치성 및 고경도의 물성 밸런스를 동시에 만족하도록 하고 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 내부 구조에 발생하는 손상을 방지할 수 있으며, 아울러 우수한 기계적 물성과 내열성과 함께 높은 투명도 등의 광학적 특성을 가질 수 있다.
상술한 2층 구조의 하드 코팅층에서, 하부층인 제2 하드코팅층은 바인더 수지 100중량부, 및 바인더 수지 100중량부 대비 무기 입자 10 내지 45 중량부, 10 내지 40중량부, 15 내지 35중량부, 또는 20 내지 30중량부를 포함한다. 한편, 상부층은 제1 하드코팅층은 바인더 수지 100중량부, 및 상기 바인더 수지 100중량부 대비 무기 입자 3중량부 이하, 1중량부 이하, 0.1중량부 이하를 포함하거나, 실질적으로 무기 입자를 포함하지 않을 수 있다.
상기 무기 입자는 하드코팅층의 경도를 향상시키는 역할을 할 수 있으나, 바인더 수지와의 다소 약한 상호작용으로 인해 하드코팅층의 표면에 무기 입자가 존재하는 경우 표면 거칠기(roughness)로 인해 내스크래치성이 저하될 수 있다.
따라서, 상기 일 구현예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름의 내스크래치성 향상을 위해, 상부층인 제1 하드코팅층은, 바인더 수지 100중량부 대비 3중량부 이하, 1중량부 이하, 0.1중량부 이하를 포함하거나, 실질적으로 무기 입자를 포함하지 않을 수 있다. 상기 제1 하드코팅층에 바인더 수지 100중량부 대비 3중량부 초과의 무기 입자가 포함되는 경우, 보호필름의 내스크래치성이 저하되어 외부 충격에 쉽게 스크래치가 발생할 수 있다.
한편, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름의 경도 향상을 위해, 하부층인 제2 하드코팅층은, 바인더 수지 100중량부 기준으로 무기 입자를 10 내지 45 중량부, 10 내지 40중량부, 15 내지 35중량부, 20 내지 30중량부로 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 보호필름은 유연성 및 고경도의 물성 밸런스를 동시에 만족하도록 하고 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 내부 구조에 발생하는 손상을 방지할 수 있으며, 아울러 우수한 기계적 물성과 내열성과 함께 높은 투명도 등의 광학적 특성을 가질 수 있다.
상기 제2 하드코팅층에서 무기 입자가 지나치게 적게 포함되는 경우 충분한 경도를 구현할 수 없으며, 무기 입자가 지나치게 많이 포함되는 경우 도막이 브리틀(Brittle)해져 굽힘 특성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 무기 입자는, 예를 들어, 실리카, 산화알루미늄, 지르코니아, 티타니아, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐, 산화주석, 인듐 주석 산화물, 산화안티몬, 산화세륨 등으로 형성된 금속 산화물 입자; 불화마그네슘, 불화나트륨 등으로 형성된 금속 불화물 입자; 금속 술피드 입자; 금속 질화물 입자; 및 금속 입자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 무기 입자의 직경은 1 내지 300 nm, 10 내지 200nm, 또는 30 내지 100nm일 수 있다.
상기 일 구현예에 따른 플렉서블 디스플레이장치의 커버 윈도우용 보호필름은 유연성, 고경도 및 내스크래치성의 물성 밸런스를 동시에 만족하고, 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 내부 구조에 발생하는 손상을 방지할 수 있으며, 높은 기계적 물성과 내열성과 함께 높은 투명도 등의 광학적 특성을 가질 수 있다. 또한, 이러한 물성 밸런스 및 우수한 광학적 특성은 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께와도 관련될 수 있다.
상술한 2층 구조의 하드코팅층에서, 상부층인 제1 하드코팅층은 하부층인 제2 하드코팅층에 비하여 두께가 얇을 수 있으며, 구체적으로, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비는 10:90 내지 40:60, 15:85 내지 35:65, 또는 20:80 내지 30:70일 수 있다. 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비가 10:90 미만이면 내스크래치 특성이 저하될 수 있고, 40:60 초과하면 굽힘 특성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 상기 제1 하드코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛, 1 내지 9㎛, 또는 2 내지 7㎛일 수 있다. 상기 제1하드코팅층의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 굽힘 특성이 저하될 수 있고, 지나치게 얇은 경우 내스크래치성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 제2 하드코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛, 2 내지 9㎛, 또는 3 내지 8㎛일 수 있다. 상기 제2하드코팅층의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 굽힘 특성이 저하될 수 있고, 지나치게 얇은 경우 막경도가 저하되는 문제점이 있다.
한편, 상기 제1하드코팅층 및 제2하드코팅층의 총 두께 합은 2 내지 15㎛인, 3 내지 14㎛, 또는 4 내지 13㎛일 수 있다. 상기 제1하드코팅층 및 제2하드코팅층의 총 두께 합이 과도하게 커지는 경우 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 대한 내크랙성 및 내구성 등이 저하될 수 있다. 한편, 상술한 총 두께 합이 과도하게 얇아지는 경우 경도가 낮아져 외부 충격에 스크래치가 발생할 수 있다.
한편, 상술한 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름의 특정 조성 및 구조로 인하여, 보호필름에 가해지는 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 대한 내구성도 우수하다.
구체적으로, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름 중간에 4mm의 간격을 두고, 상기 보호필름의 양쪽을 바닥면에 대하여 90도로 접었다 폈다를 상온에서 10만회 반복하였을 때 크랙이 발생하지 않을 수 있다. 상기 보호필름 중간에 4mm의 간격을 접었다 폈다를 반복하는 것은, 예를 들어, 상기 보호필름에 직경 4mm의 봉을 중심으로 수행한 굽힘 테스트일 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은, 상기 제1 하드코팅층의 표면에서 측정한 연필 경도가 750g 하중 기준으로 H 이상일 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은, 상기 제1 하드코팅층의 표면에서 수접촉각이 105° 이상일 수 있다. 상기 보호필름이 터치 패널에서 디스플레이 면판에 사용되는 경우, 제1 하드코팅층은 터치 표면으로서 기능할 수 있다. 상기 보호필름이 105° 이상의 수접촉각을 가짐으로 인해, 터치 표면에서 손가락 또는 펜을 슬라이드하여 터치 패널이 자유로이 작동되게 할 수 있다.
한편, 상기 구현예의 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은 550nm의 파장 영역의 빛에 대하여 광 투과율이 90.0% 이상, 92.0% 이상, 또는 94.0% 이상이고, 헤이즈가 1.0% 이하, 또는 0.7% 이하, 또는 0.5% 이하일 수 있다.
상기 일 구현예의 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은 높은 경도를 가지면서도 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 대한 내구성이 확보할 수 있는 하드코팅층을 포함하며, 하드코팅층의 이러한 특징은 하드코팅층에 포함된 바인더 수지의 조성 및 상술한 바와 같은 무기 입자의 유무와 이의 함량과 관련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층에 포함되는 바인더 수지는, 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물은, 예를 들어, 다관능 (메트)아크릴레이트계 모노머, 다관능 (메트)아크릴레이트계 올리고머, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 제1 하드코팅층과 제2 하드코팅층은 동일한 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함하거나, 서로 상이한 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 제1 하드코팅층의 바인더 수지는, 바인더 수지 100중량부 대비 3중량부 이하, 1중량부 이하, 0.1중량부 이하의 무기 입자를 포함하거나, 실질적으로 무기 입자를 포함하지 않을 수 있으며, 상기 제2 하드코팅층은, 바인더 수지 100중량부에 대해, 무기 입자를 10 내지 45 중량부, 10 내지 40중량부, 15 내지 35중량부, 20 내지 30중량부로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물은 (메트)아크릴레이트 관능기를 2 내지 10개 가지며, 중량평균분자량이 50 내지 2,000g/mol, 10 내지 1,000g/mol, 또는 100 내지 700g/mol일 수 있고, 아크릴레이트 당량(equivalent weight)은 50 내지 1000g/mol, 100 내지 900g/mol, 또는 150 내지 800g/mol일 수 있다.
또한, 상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층은, 상기 바인더 수지 100중량부에 대해, 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물을 50중량부 이상, 60중량부 내지 100중량부, 또는 70중량부 내지 95중량부 포함할 수 있으며, 이로 인해 상기 바인더 수지를 포함하는 하드코팅층의 유연성이 향상될 수 있다.
나아가, 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합은, 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide), 우레탄(urethane), 카프로락톤(caprolactone), 에폭시(epoxy) 및 에스터(ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 변성된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물은 유연성이 우수해 이를 이용하는 하드코팅층에 유연성을 부여할 수 있으며, 나아가, 상술한 변성된 다관능 (메트)아크릴레이트계 올리고머는 유연성이 보다 향상되고 이를 이용한 하드코팅층의 경우 컬 특성 및 가요성이 증가할 수 있다.
상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 올리고머는 아크릴레이트 관능기를 2 내지 10개가지며, 중량평균분자량이 200 내지 2,000 g/mol, 200 내지 1,000 g/mol, 또는 200 내지 500 g/mol일 수 있고, 아크릴레이트 당량(equivalent weight)이 100 내지 1000 g/mol, 200 내지 900g/mol, 또는 300 내지 800g/mol일 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 올리고머는 이로써 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 우레탄, 에폭시, 에테르, 알킬렌 옥사이드(alkylene oxide) 및 에스터로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
한편, 다관능 (메트)아크릴레이트계 모노머는 아크릴레이트 관능기를 2 내지 6개가지며, 중량평균분자량이 50 내지 600 g/mol, 50 내지 500 g/mol, 또는 50 내지 300 g/mol일 수 있다. 또한 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 모노머는 아크릴레이트 당량(equivalent weight)이 50 내지 300g/mol, 70 내지 250gmol, 또는 100 내지 200g/mol일 수 있다. 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 모노머는 이로써 한정하는 것은 아니나, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 들 수 있다.
상기 제1 하드코팅층은 불소계 첨가제, 실리콘계 첨가제 및 불소-실리콘계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 손가락 슬라이딩성, 얼룩 저항성 및 얼룩에 대한 닦음성 (wipeability)을 증진시킬 수 있다. 상기 제1하드코팅층에서 바인더 수지 100중량부에 대해 상기 첨가제를 0.5 내지 5중량부, 1 내지 4중량부, 또는 2 내지 3중량부 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 지나치게 작으면 손가락 슬라이딩성, 얼룩 저항성 및 얼룩에 대한 닦음성이 저하될 수 있으며, 첨가제의 함량이 지나치게 많으면 다른 성분의 함량이 적어져 강도 및 내스크래치성이 저하될 수 있다.
상기 불소계 첨가제는 이로써 한정하는 것은 아니나, 플루오로폴리에테르, 플루오로폴리알킬, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 실리콘계 첨가제는 이로써 한정하는 것은 아니나, 폴리에테르, 알킬, 아크릴, 에폭시 등의 다양한 유기기로 변성된 실리콘 수지일 수 있다.
또한, 상기 불소-실리콘계 첨가제는 이로써 한정하는 것은 아니나, 적어도 하나의 실리콘에 1 이상의 불소가 치환된 폴리디알킬실록산계 고분자, 예를 들어, 실록산-플루오로폴리알킬계 화합물일 수 있다.
한편, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은 상술한 특성을 구현하기 위하여 광학 특성이 우수하고 유연성, 고경도 및 고내스크래치성의 물성 밸런스를 동시에 만족하고 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 내부 구조에 발생하는 손상을 방지할 수 있는 광투과성 기재를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 광투과성 기재는 가시광선 영역, 예를 들어 380~780nm 범위에서 광투과도가 50% 이상인 기재를 의미한다.
구체적으로, ASTM D1925의 기준을 바탕으로 측정한 상기 광투과성 기재의 황색 지수가 4.5 이하 또는 3.8 이하이고, ASTM D1003의 기준으로 측정한 상기 광투과성 기재의 헤이즈가 1.1% 이하, 또는 0.4 내지 0.8%일 수 있으며, 이에 따라 무색 투명한 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 광투과성 기재는 상술한 특성을 만족하는 것이면 그 종류가 크게 제한되지 않지만, 보다 구체적인 예로는, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리이미드아미드(polyimideamide), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 사이클릭 올레핀 중합체(cyclic olefin polymer, COP), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 및 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광투과성 기재의 두께는 5 내지 150 ㎛, 10 내지 130 ㎛, 또는 20 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 상기 광투과성 기재의 두께가 지나치게 얇으면 코팅층 형성 공정시 파단이 되거나, 컬(curl)이 발생할 우려가 있으며, 고경도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면 두께가 지나치게 두꺼우면, 유연성이 떨어져 플렉서블 필름의 형성이 어려울 수 있다.
한편, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은 상기 광투과성 기재의 적어도 일면에 제2 하드코팅층 형성용 코팅 조성물을 도포하고 광경화하여 제2 하드코팅층을 형성하고, 상기 제2 하드코팅층에 제1 하드코팅층 형성용 코팅 조성물을 도포하고 광경화하여 제공될 수 있다.
상기 코팅 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 솔루션 캐스팅(solution casting) 방식 등을 이용할 수 있다.
상기 광투과성 기재와 제2 하드코팅층 사이나, 상기 제1 하드코팅층과 제2 하드코팅층 사이나, 제1 하드코팅층 상에, 플라스틱 수지 필름, 점착 필름, 이형 필름, 도전성 필름, 도전층, 액정층, 코팅층, 경화수지층, 비도전성 필름, 금속 메쉬층 또는 패턴화된 금속층과 같은 층, 막, 또는 필름 등을 1개 이상으로 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광투과성 기재에 도전성을 갖는 대전방지층을 먼저 형성한 후 그 위에 제2 하드코팅층을 형성하여 대전 방지(anti-static) 기능을 부여하거나, 제1 하드코팅층 상에 저굴절율층을 도입하여 저반사(low reflection) 기능을 구현할 수도 있다.
또한, 상기 층, 막, 또는 필름 등은 단일층, 이중층 또는 적층형의 어떠한 형태라도 될 수 있다. 상기 층, 막, 또는 필름 등은 독립된(freestanding) 필름을 접착제 또는 점착성 필름 등을 사용하여 라미네이션(lamination)하거나, 코팅, 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 상기 코팅층 상에 적층시킬 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 제1 및 제2 하드코팅층은 상기 바인더 수지, 무기 미립자 등 외에도, 광개시제, 유기 용매, 계면활성제, UV 흡수제, UV 안정제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제, 색상값 개선을 위한 염료 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 성분을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 그 함량은 상기 하드 코팅층의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들어 상기 하드코팅층 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 30 중량부로 포함될 수 있다.
상기 계면활성제는 1 내지 2 관능성의 불소계 아크릴레이트, 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제일 수 있다. 이때 상기 계면활성제는 상기 하드 코팅층 내에 분산 또는 가교되어 있는 형태로 포함될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로 UV 흡수제, 또는 UV 안정제를 포함할 수 있으며, 상기 UV 흡수제로는 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 또는 트리아진계 화합물 등을 들 수 있고, 상기 UV 안정제로는 테트라메틸 피페리딘(tetramethyl piperidine) 등을 들 수 있다.
상기 광개시제로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드, 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광개시제는 단독으로 또는 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치용 커버 윈도우가 제공될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치용 커버 윈도우는, 30㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 글래스(Glass) 커버; 및 보호필름을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 글래스 커버 상에 상기 보호필름이 위치할 수 있다.
상기 글래스 커버는 투명한 특성을 가질 수 있으며, 이로 인해 플렉서블 디스플레이 장치 내부의 디스플레이 패널에서 출력되는 빛을 투과시킬 수 있다. 또한, 상기 글래스 커버는 고경도 및 우수한 내스크래치성을 가질 수 있으나, 내충격성이 저하되어 깨지기 쉬울 수 있다. 상기 글래스 커버는, 예를 들어, 굴절률의 유리(예를 들어, 굴절률 1.65 이상)를 포함할 수 있으나, 이로써 한정하는 것은 아니다.
그러나, 상기 다른 구현예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치용 커버윈도우는, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 포함하며, 특히, 상기 글래스 패널 상에 상기 보호필름을 형성함으로 인해, 글래스 패널의 내충격성을 향상시키고, 외부 충격에 의해 긁힘 또는 찍힘 등이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 글래스 패널이 깨진 경우 비산을 방지하여 사용자가 취급함에 있어 위험성을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 글래스 커버는 30㎛ 내지 200㎛, 40 내지 180㎛, 또는 50 내지 150㎛의 두께일 수 있으며, 상기 두께가 너무 얇으면 경도 특성이 저하되는 문제점이 있고, 너무 두꺼우면 굽힘 특성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치용 커버윈도우는 점착층을 더 포함할 수 있다. 상기 점착층은 글래스 패널과 보호필름 사이에 배치될 수 있다. 상기 점착층은 상온에서 압력(누르는힘)에 의해 글래스 패널과 보호 필름을 부착할 수 있다.
상기 점착층은 접착제 또는 점착성 필름 등으로 구현될 수 있으며, 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 한편, 점착성 필름은 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, OCA(optically clear adhesive) 필름과 같은 양면 점착 필름을 사용할 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우를 포함한 플렉서블 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치는 커브드(curved), 벤더블(bendable), 플렉시블(flexible), 롤러블(rollable), 또는 폴더블(foldable) 형태의 이동통신 단말기, 스마트폰, 태블릿 PC의 터치패널, 웨어러블 장치 및 각종 디스플레이를 모두 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 및 커버 윈도우를 포함할 수 있다. 또한, 상기 커버 윈도우는 글래스 커버 및 보호필름을 포함할 수 있으며, 글래스 커버와 보호필름 사이에 점착층을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 플렉서블 디스플레이 장치는, 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 장치, 발광 다이오드(LED) 디스플레이 장치, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 장치, 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이 장치 또는 감김 가능 디스플레이 장치(rollable display or foldable display)일 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 장치는, 상기 플렉서블 유기 발광 다이오드 디스플레이 장치의 커버 윈도우가 빛이나 화면이 나오는 방향의 외각부에 위치할 수 있으며, 전자를 제공하는 음극(cathode), 전자 수송층(Eletron Transport Layer), 발광층(Emission Layer), 정공 수송층(Hole Transport Layer), 정공을 제공하는 양극(anode)이 순차적으로 형성되어 있을 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이는 정공 주입층(HIL, Hole Injection Layer)와 전자주입층(EIL, Electron Injection Layer)을 더 포함할 수 도 있다.
상기 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이가 플렉서블 디스플레이의 역할 및 작동을 하기 위해서, 상기 음극 및 양극의 전극과, 각 구성 성분을 소정의 탄성을 갖는 재료로 사용할 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치의 다른 일 예로, 감김 가능 디스플레이 장치(rollable display or foldable display)를 들 수 있다.
한편, 상기 감김 가능 디스플레이 장치는 적용 분야 및 구체적인 형태 등에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 커버 윈도우, 터치 패널, 편광판, 배리어 필름, 발광 소자(OLED 소자 등), 투명 기판 등을 포함하는 구조일 수 있다.
본 발명에 따르면, 유연성, 고경도 및 내스크래치성의 물성 밸런스를 동시에 만족하면서, 특히 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 필름의 손상이 거의 없고, 글래스(Glass) 패널의 내충격성을 향상시키고, 글래스 패널이 깨진 경우 비산을 방지하는 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 제공될 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 포함하는 커버 윈도우 및 플렉서블 디스플레이 장치는, 유연성, 굴곡성, 고경도, 내스크래치성, 고투명도를 나타내며, 특히, 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 필름의 손상이 거의 적어 벤더블(bendable), 플렉시블(flexible), 롤러블(rollable), 또는 폴더블(foldable) 모바일 기기, 디스플레이 기기, 각종 계기판의 전면판, 표시부 등에 유용하게 적용할 수 있다.
도 1은 실험예 3의 굽힘 내구성 테스트를 실시하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
[ 제조예 : 하드 코팅층 형성용 코팅액의 제조]
제조예 1-1
다관능 아크릴레이트계 화합물인 MF001 (제조사: Daiichi Kogyo Seiyaku, 5~6관능, 에틸렌 옥사이드 변성) 100g, 불소계 첨가제인 RS-537 (제조사: DIC) 2g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g 및 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g에 혼합하여 제1 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 1-2
다관능 아크릴레이트계 화합물인 CN9013 (제조사: Sartomer, 9관능, 우레탄 변성) 100g, 불소계 첨가제인 RS-537 (제조사: DIC) 2g, 광개시제인 I907 (제조사: Ciba) 2g, 및 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제1 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 1-3
다관능 아크릴레이트계 화합물인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(제조사: Cytec, 중량평균분자량: 296 g/mol, 아크릴레이트기 당량: 99g/mol) 100g, 불소계 첨가제인 RS-537 (제조사: DIC) 2g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제1 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 1-4
다관능 아크릴레이트계 화합물인 MF001 (제조사: Daiichi Kogyo Seiyaku, 5~6관능, 에틸렌 옥사이드 변성) 100g, 불소계 첨가제인 RS-537 (제조사: DIC) 2g, 무기 입자인 MEK-AC-4130Y(실리카졸, 제조사: Nissan Chemical, 직경: 50nm, 고형분 30%) 67g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 및 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제1 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 2-1
다관능 아크릴레이트계 화합물인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(제조사: Cytec, 중량평균분자량: 296 g/mol, 아크릴레이트기 당량: 99g/mol) 50g, 다관능 아크릴레이트계 화합물인 PS4040 (제조사: 미원, 중량평균분자량: 1300g/mol, 아크릴레이트기 당량: 325, 4관능, 에스터 변성) 50g, 무기 입자인 MEK-AC-4130Y (실리카졸, 제조사: Nissan Chemical, 직경: 50nm, 고형분 30%) 67g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 및 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제2 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 2-2
다관능 아크릴레이트계 화합물인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(제조사: Cytec, 중량평균분자량: 296 g/mol, 아크릴레이트기 당량: 99g/mol) 50g, 다관능 아크릴레이트계 화합물인 M244 (제조사: 미원, 중량평균분자량: 468g/mol, 아크릴레이트기 당량: 234g/mol, 2관능, 에폭시 변성) 50g, 무기 입자인 MEK-AC-4130Y (실리카졸, 제조사: Nissan Chemical, 직경: 50nm, 고형분 30%) 67g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 및 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제2 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 2-3
다관능 아크릴레이트계 화합물인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(제조사: Cytec, 중량평균분자량: 296 g/mol, 아크릴레이트기 당량: 99g/mol) 50g, 다관능 아크릴레이트계 화합물인 PS4040 (제조사: 미원, 중량평균분자량: 1300g/mol, 아크릴레이트기 당량: 325, 4관능, 에스터 변성) 50g, 무기 입자인 MEK-AC-2140Z (실리카졸, 제조사: Nissan Chemical, 직경: 12nm, 고형분 40%) 112.5g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 및 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제 2 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 2-4
다관능 아크릴레이트계 화합물인 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(제조사: Cytec, 중량평균분자량: 296 g/mol, 아크릴레이트기 당량: 99g/mol) 50g, 다관능 아크릴레이트계 화합물인 PS4040 (제조사: 미원, 중량평균분자량: 1300g/mol, 아크릴레이트기 당량: 325, 4관능, 에스터 변성) 50g, 무기 입자인 MEK-AC-2140Z (실리카졸, 제조사: Nissan Chemical, 직경: 12nm, 고형분 40%) 125g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제 2 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
제조예 2-5
다관능 아크릴레이트계 화합물인 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(제조사: Kyoeisha, 중량평균분자량: 298g/mol, 아크릴레이트기 당량: 100g/mol) 100g, 무기 입자인 MEK-AC-2140Z (실리카졸, 제조사: Nissan Chemical, 직경: 12nm, 고형분 40%) 125g, 광개시제인 I184 (제조사: Ciba) 2g, 용매인 메틸 이소부틸 케톤 100g을 혼합하여 제 2 하드코팅층 형성용 코팅액을 제조하였다.
[ 실시예 및 비교예 : 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름]
광투과성 기재인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면에 각각 하기 표 1에 기재된 제 2 하드 코팅층 형성용 코팅액을 바 코팅방식으로 도포하고, 60℃에서 2분간 Air 분위기 하에서 건조하였다. 질소 분위기에서 수은램프(광량: 100mJ/㎠)로 광경화하여 제 2 하드코팅층을 제조하였다.
이후, 상기 제 2 하드코팅층 상에 각각 하기 표 1에 기재된 제 1 하드 코팅층 형성용 코팅액을 바 코팅방식으로 도포하고, 60℃에서 2분간 Air 분위기 하에서 건조하였다. 질소 분위기에서 수은램프(광량: 200mJ/㎠)로 광경화하여 제1 하드코팅층을 제조하여 광학 적층체(보호필름)를 제조하였다.
경화가 완료된 후 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께와, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 두께는, 디지털 마이크로미터기를 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예6
제1하드코팅층 코팅액 제조예1-1 제조예1-1 제조예1-2 제조예1-1 제조예1-3 제조예1-4 제조예1-1 - 제조예1-1 제조예1-1
두께 (㎛) 2 1.5 3 2 5 2 5 - 2 2
제2하드코팅층 코팅액 제조예2-1 제조예2-2 제조예2-2 제조예2-3 - 제조예2-2 제조예2-2 제조예2-1 제조예2-4 제조예2-5
두께 (㎛) 5 6 10 5 - 5 3 5 5 5
광투과성 기재 두께 (㎛) 75 100 75 75 75 75 75 75 75 75
<실험예 : 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름의 물성 측정>
실험예 1: 연필 경도
실시예 및 비교예 각각의 보호필름의 제1 하드코팅층에 대하여, 연필경도 측정기를 이용하여 측정 표준 JIS K5400-5-4에 따라 750g의 하중, 45도의 각도로 3회 왕복한 후 흠집이 없는 최대 경도를 확인하였다.
실험예 2: 굴곡성 테스트
측정 표준 JIS K5600-5-1의 방법에 따라 실시예 및 비교예 각각의 보호필름에 대하여 다양한 직경의 원통형 만드렐에 끼워 감은 후 길이 3mm 이상의 크랙이 발생하지 않는 최소 직경을 측정하였다.
실험예 3: 굽힘 내구성 테스트
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호필름에 대해, 굽힘 내구성 및 굽힘 안정성 테스트를 실시하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
실시예 및 비교예의 각 커버 윈도우에 대하여 재단하되, 엣지(edge) 부위의 미세 크랙을 최소화도록 80 x 140mm의 크기로 레이저 재단하였다. 측정 장비 위에 레이저 재단된 필름을 올리고 접히는 부위의 간격이 4mm가 되도록 하여, 상온에서 필름의 양 쪽을 바닥면에 대하여 90도로 접었다 폈다를 연속 동작(필름이 접혀지는 속도는 1.5초당 1회)으로 1만회 반복하였다.
1만회 반복 후 필름을 떼어낸 뒤 길이 3mm 이상의 크랙이 발생하였는지 여부를 관찰하였다. 크랙이 발생하지 않았을 경우 다시 1만회 굽힘 및 크랙 발생 여부를 관찰하는 것을 반복하여 크랙이 발생하지 않은 최대 반복 횟수를 측정하였다. 10만회 반복시까지 크랙이 발생하지 않는 경우 양호로 판정하고, 크랙이 발생한 경우 불량으로 판정하였다.
실험예 4: 내스크래치성 평가
실시예 및 비교예 각각의 보호필름에서 전면에 형성된 하드 코팅층에 대하여, 스틸울(#0000)에 하중 500gf을 걸고, 30rpm 속도로 100회 왕복하여, 하드 코팅 필름의 표면을 측정한다. 육안으로 관찰되는 1cm 이하의 스크래치가 1개 이하가 관찰되면 양호로 판정하고, 스크래치가 1개 초과하여 관찰되면 불량으로 판정하였다.
실험예 5: 투과율 및 헤이즈
실시예 및 비교예 각각의 보호필름에 대하여 분광광도계(기기명: COH-400)를 이용하여 투과율 및 헤이즈를 측정하였다.
실시예 및 비교예에 대한 상기 물성 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
연필경도 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H H 2H 3H
굴곡성(mm) 6 5 6 8 12 6 10 4 10 16
굽힘 내구성 양호 양호 양호 양호 불량 양호 불량 양호 불량 불량
내스크래치성 양호 양호 양호 양호 양호 불량 양호 불량 양호 양호
투과율(%) 92.0 92.1 92.0 92.1 92.2 92.0 92.1 92.2 92.1 92.0
헤이즈(%) 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예들의 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름은 고경도를 나타내면서 충분한 유연성을 동시에 만족하도록 구현하면서 우수한 내스크래치성, 및 투과율과 헤이즈에 관한 광학 특성을 나타내며, 특히 반복적인 굽힘이나 접힘 동작에 의해서도 필름의 손상이 거의 없어 벤더블, 플렉시블, 롤러블, 또는 폴더블 모바일 기기, 또는 디스플레이 기기 등에 용이하게 적용할 수 있다는 점이 확인되었다.
이에 반하여, 비교예들의 보호필름는 실시예와 달리 상대적으로 낮은 내스크래치성을 갖거나 또는 플렉서블 디스플레이 장치의 보호필름으로 사용할 수 있을 정도의 굽힘 내구성을 나타내지 못하였다.
구체적으로, 제1 하드코팅층만 포함하는 비교예 1과, 제1 하드코팅층이 제2 하드코팅층에 비해 두께가 두꺼운 비교예 3과, 제2 하드코팅층에 나노 실리카를 바인더 수지 100 중량부 대비 50 중량부 포함하는 비교예 5 및 6의 경우, 플렉서블 디스플레이 장치의 보호필름으로 사용할 수 있을 정도의 굽힘 내구성을 나타내지 못함을 확인했다.
한편, 제1 하드코팅층에 나노 실리카를 바인더 수지 100 중량부 대비 3중량부 초과하여 포함하는 비교예 2와, 제2 하드코팅층만 포함하는 비교예 4의 경우, 낮은 내스크래치성이 나타남을 확인했다.

Claims (16)

  1. 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 3중량부 이하를 포함하는 제1 하드코팅층;
    바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자 10 내지 45중량부를 포함하는 제2 하드코팅층; 및
    광투과성 기재;가 순차적으로 적층되고,
    상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층의 두께비는 10:90 내지 40:60이고,
    상기 제2 하드코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛인, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버 윈도우 중간에 4mm의 간격을 두고 상기 커버 윈도우의 양 쪽을 바닥면에 대하여 90도로 접었다 폈다를 상온에서 10만회 반복하였을 때 크랙이 발생하지 않는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층은 750g의 하중에서 H 이상의 연필 경도를 갖는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층의 표면에서 수접촉각이 105° 이상인, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  5. 제1항에 있어서,
    550nm의 파장 영역의 빛에 대하여 90.0% 이상의 투과율을 가지며, 1.0% 이하의 헤이즈값을 갖는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛인, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1하드코팅층 및 제2하드코팅층의 총 두께 합은 2 내지 15㎛인, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층에 포함된 바인더 수지는, 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층은, 상기 바인더 수지 100중량부에 대해, 상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물을 50중량부 이상 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물은 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide), 우레탄(urethane), 카프로락톤(caprolactone), 에폭시(epoxy) 및 에스터(ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 변성된, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드코팅층은 불소계 첨가제, 실리콘계 첨가제 및 불소-실리콘계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재는 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리이미드아미드(polyimideamide), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon, PEEK), 사이클릭 올레핀 중합체(cyclic olefin polymer, COP), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 및 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름.
  14. 제1항의 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 윈도우용 보호필름을 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치용 커버 윈도우.
  15. 제14항에 있어서,
    30㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 글래스(Glass) 커버; 및 상기 보호필름;을 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치용 커버 윈도우.
  16. 제14항의 플렉서블 디스플레이 장치용 커버 윈도우를 포함하는, 디스플레이 장치.
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