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1 Sol-Gel 법을이용한휴대폰용윈도우렌즈의장식코팅기술확보지원 과제지원기간 : 과제지원기업 : 한국생산기술연구원모젬 산업자원부

2 제출문 산업자원부장관 귀하 본보고서를 Sol-Gel법을이용한휴대폰용윈도우렌즈의장식코팅기술확보지 원 ( 지원기간 : ~ ) 과제의기술지원성과보고서로제출합 니다 지원기관 : 한국생산기술연구원 ( 대표자 ) 김기협 지원기업 : ( 주 ) 모젬 ( 대표자 ) 김종완 지원책임자 : 이성구 참여연구원 : 이경균 Vladimir Gaishun Dmitry Kovalen Olga Tulenko - 2 -

3 기술지원성과요약서 과제고유번호연구기관 ~ 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업 지원과제명 Sol-Gel법을이용한휴대폰용윈도우렌즈의장식코팅기술확보지원 총 : 5 지원책임자조국희지원연구원수 명내부 : 2 명외부 : 3 총 사업비 정부: 170,000 기업: 170,000 계: 340,000 천원 천원 천원 명 지원기관명한국생산기술연구원소속부서명청정소재팀 참여기업기업명 : ( 주) 모젬기술책임자 : 신호식 요약( 연구결과를중심으로개조식 500 자이내) 보고서 면수 현재모바일기기에가장많이적용되는디자인은투명한플라스틱또는유리기판위에 Al, Ti. Ni. Cr 등의금속을증착하여거울과같은효과를나타내는소재로서현재정보통신및디지털가전분야의표시창에적용하여제품의고급화와고부가가치화하여미래지향적인이미지때문에가전업체와정보통신기기업체에서많이적용하고있다. 그러나기존윈도우렌즈의경우전도성인금속재료(Al, Ni, Ti, Cr) 를사용하여제조하기때문에모바일기기의디자인측면에서제한을줄수있다. 따라서모바일기기중윈도우렌즈를포함한외장부품이비전도성을가져야하는데그것은부품이전도성일경우 RF 회로와주파수간섭을일으키기때문에전도성인부품은안테나와근접시킬수없기때문이다. 그래서현재일반적으로비전도성의산화물을증착하여색상을구현하고있다. 이에본과제에서는고급스러운색상을보유하면서도금속을사용하지않기때문에비전도성인윈도우렌즈를개발하고더나아가서가시광영역의천연색을가지는윈도우렌즈를개발하여제품을디자인하는데있어선택을폭을넓히고자하였다. 기존의증착법대신에색소를포함하는코팅제를사용하여색상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제작기술을확보하였다. 색인어 ( 각 5 개이상) 한글윈도우렌즈, 색상코팅, 하드코팅, 폴리카보네이트, 휴대폰 영어 Window lens, Polycarbonate, Hard coating, Mobile Phone, color coating - 3 -

4 기술지원성과요약문 1. 사업목표 휴대폰용윈도우렌즈에색상을부여함으로써위도우렌즈의고부가가치화를실현할수있고지속적으로시장우위를점할수있다고판단됨. 이러한요구에대해저가의윈도우렌즈에색상구현을하기위한코팅제제조및제조공정상의기술개발지원을목표로함. 2. 기술지원내용및범위 o Sol-Gel 용액을이용한박막코팅공정개발 - 도펀트에의한색상구현기술 - 박막경도확보를위한조성및공정조건개발 o Sol-Gel 코팅박막의물리적특성평가 - Sol-gel 용액의조성및공정조건에따른코팅박막의물리적특성분석 o Sol-gel solution 설계및분석자문 3. 지원실적 지원항목 기술지원前 지원내용 기술지원後 비고 하드코팅제제조지원 - 하드코팅제설계기술보유 색상코팅제제조지원 - 다양한색상코팅제제조기술 보유 Sol-Gel 코팅박막의물 리적특성평가 색상 윈도우 렌즈 제작 지원 - 색상코팅박막제조및평가기술지원코팅제를이용한윈도우렌즈제작기술보유 1. 지원항목 : 2번항목의기술지원내용및범위를근거로지원실적을항목별로구분 하여기재 2. 지원내용 : 지원항목별로기술지원前ㆍ後상황을비교하여기재 - 4 -

5 4. 기술지원성과및효과 1) 해당기술적용제품 o 적용제품명 : 색상윈도우렌즈 o 모델명 : 2) 품질및가격 구분경쟁제품 해당기술적용제품지원전지원후 비 고 경쟁제품대비품질 단일실버튼색상 다양한색상구현 경쟁제품대비가격 900원 900원공정비용절약 객관화된 DATA를근거로작성 3) 원가절감효과 4) 적용제품시장전망 ( 매출성과 ) 구분당해연도매출차년도예상매출 전년대비 증비가율 비고 내수백만원/ 년백만원/ 년 % 수출천달러/ 년 500 천달러/ 년 % 참고 ) 계 1. 적용제품주요수출국 : 2. 작성당시환율기준 : 900원 백만원/ 년 450 백만원/ 년 % - 5 -

6 5) 수입대체효과 6) 해당기술의기술력향상효과 PC 코팅시트의광학적인특성과표면경도를향상시킬수있는투명하드코팅액제조기술을개발하였으며, 2H 이상의경도를가진하드코팅박막을제조하였음. 기존산화물증착에의해구현하던색상박막을코팅용액을사용함으로써가시광선영역의거의모든색상을구현할수있게되었음기존의증착법대신에색소를포함하는코팅제를사용하여생상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제작가능하게하여가격경쟁력을확보하고할수있게됨. 7) 기술적파급효과 고급스러운색상을보유하면서도금속을사용하지않기때문에비전도성인윈도우렌즈를개발하고더나아가서가시광영역의천연색을가지는윈도우렌즈를개발하여제품을디자인하는데있어선택을폭을넓힐수있었음. 기존의증착법대신에색소를포함하는코팅제를사용하여색상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제작기술을확보함. 향후본연구에서개발된색상코팅기술은윈도우렌즈제작뿐만아니라휴대폰케이스와같은다른응용제품에도적용할수있을것으로기대됨

7 5. 적용기술인증, 지적재산권획득여부 1) 규격, 인증획득 2) 지적재산권 종류명칭번호 발명자 ( 고안자) 권리자 실시권자 비고 ( 등록, 출원) 특허 휴대용무선단말기의투명창및그제조방법 이성구, 공진아, 김종완, 신호식 한국생산기 술연구원, 모젬 모젬 출원 6. 세부지원실적 항 기술정보제공 시제품제작 양산화개발 공정개선 품질향상 시험분석 목 수출및해외바이어발굴 교육훈련 지원 지수 17건 지원성과 하드코팅액및하드코팅, 색상구현에관한기술절 보제공 3건윈도우렌즈시작품제작 건 건 건 40건표면분석, 박막분석지원 건 건 기술마케팅/ 경영자문건 정책자금알선 논문게재및학술발표 사업관리시스템 지원실적업로드회수 참여기업방문회수 기타 건 건 3건관련기술자료업로드 37건관련업무협의 건 - 7 -

8 7. 종합의견 본과제를통해고급스러운색상을보유하면서도금속을사용하지않기때문에비전도성인윈도우렌즈를개발하고더나아가서가시광영역의천연색을가지는윈도우렌즈를개발하여제품을디자인할수있는소재및공정기술을확보할수있게되었음. 또한, 기존의증착법대신에색소를포함하는코팅제를사용하여색상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제작기술을확보하였음

9 연구과제 ( 세부과제 ) 성과 1. 과학기술연구개발성과 논문게재성과 주 1) 부처: 사업주관부처기재 2) 사업명: 사업명기재 3) 관리번호: 관리번호는기관에서관리하는과제관리번호임 4) 세부과제명: 세부과제명을기재 5) 연구책임자: 연구책임자를기재 6) 연구기관명: 연구기관명을기재 7) 과제시작년도: 해당세부과제의시작년도기재 ( 예, 2001) 8) 과제종료년도: 해당세부과제의종료( 예정) 년도기재 ( 예, 2002) 9) 게재년도: 해당논문의학술지게재연도기재 10) 논문명: 해당논문의제목기재 11) 저자: 해당논문의저자를기재하되, 주저자 (first author), 교신저자 (corresponding author), 공동저자 (co-author) 등해당란에기재 12) 학술지명: 해당논문이게재된학술지명기재 ( 예, Cell) 13) Vol.(No.): 해당논문이게재된학술지의 Volume(Number) 기재 ( 예, 114(4)) 14) 국내외구분 : 학술지의국내외구분 ( 예: 국외) - 9 -

10 15) SCI 구분 : SCI 등재학술지이면 'SCI', 그렇지않으면 ' 비 SCI' 기재 2. 사업화성과 특허성과 o 출원된특허의경우세부사항 (9) 출원년도 (10) 특허명 (11) 출원인 (12) 출원국 (13) 출원번호 2007 휴대용무선단말 기의투명창및 그제조방법 한국생산기술연구원, 모젬 대한민국 o 등록된특허의경우 주 1)~8): 과학기술연구개발성과의 주1)~8) 와동일 9) 출원( 등록) 년도: 해당특허의출원또는등록연도기재 10) 특허명: 해당특허의명칭을기재 11) 출원( 등록) 인: 해당특허의출원또는등록인기재 12) 출원( 등록) 국: 해당특허의출원또는등록국가명기재 ( 예, 한국) 13) 출원( 등록) 번호: 해당특허의출원또는등록번호기재 ( 예, 등록제 호)

11 특허이외의지적재산권의경우상기양식에준용하여기재 사업화현황 주 11) 사업화업체개요의사업화형태는 1. 연구책임자창업, 2. 기술이전에의한창업, 3. 창업지원, 4. 기존업체에서상품화중에서선택하여번호기입 고용창출효과 주 9) 창업의경우는 2. 사업화성과 에서사업화현황의종업원수를기입 10) 사업체확장에의한고용창출은국가연구개발사업을통해서기업체의팀이나부서의 신규생성및확대에의한것을의미하며확인된경우만기입

12 세부지원실적증빙내용 1. 참여기업현장방문 : 37 건 NO. 일자구체적내용증빙유무 지원사업협의유 졸-겔코팅기술세미나유 졸-겔코팅액제조기술협의유 졸-겔코팅액제조기술협의유 졸-겔코팅액제조기술협의유 졸-겔코팅액제조실험유 졸-겔코팅액제조실험유 졸-겔코팅액제조실험유 졸-겔코팅액분석및평가유 졸-겔코팅액제조실험유 졸-겔코팅액제조실험유 하드코팅박막제조유 하드코팅박막제조유 코팅박막분석지원유 졸-겔코팅액제조유 하드코팅박막제조유 하드코팅박막제조유 색상코팅액제조유 색상코팅박막제조유 코팅박막분석지원유 색상코팅액제조유 색상코팅액제조유 색상코팅박막제조유 색상코팅박막제조유 색상코팅액제조유 색상코팅박막제조유 색상코팅박막평가유 신임연구소장과의면담유 색상코팅투과도협의유 시작품제작협의유 표면분석지원유 시작품제작협의유 표면분석지원유 시작품제작유 시작품평가유 시작품제작유 시작품제작유

13 2. 기술정보제공 : 17 건 NO. 일자구체적내용증빙유무 졸-겔코팅세미나유 졸- 겔하드코팅액기술자문(3) 하드코팅박막제조기술자문 (3) 안료및염료기술자문 (2) 유 색상코팅기술자문 (4) 유 색상코팅분석지원 표면분석지원 (2) 유 윈도우렌즈시작품제작지원 (3) 유 3. 시제품제작 : 3 건 NO. 일자 구체적내용 증빙유무 윈도우렌즈시작품제작 유 윈도우렌즈시작품제작 유 윈도우렌즈시작품제작 유 4. 시험분석 : 40 건 NO. 일자구체적내용증빙유무 1 SEM 분석 2 FT-IR 분석 3 DSC 분석 유 유 유 5. 기술지원실적업로드 : 3 건 NO. 일자구체적내용증빙유무 졸-겔하드코팅기술세미나유 벨라루스결과세미나유 시작품제작유

14 목 차 제 1 장사업의개료 제 1 절기술지원필요성 제 2 절기술지원목표 제 3 절기술지원내용 제 2 장국내외기술현황 제 1 절제품특성 제 2 절핵심기술현황분석 제 3 장기술지원수행내용및결과 제 1 절자외선경화형코팅필름제조 제 2 절색상코팅실험결과 제 3 절색상윈도우렌즈제작 제 4 절벨라루스실험결과 제 4 장목표달성도및관련분야에의기여도 제 5 장기술지원결과의활용계획 제 6 장참고문헌 부 록

15 제 1 장사업의개요 제 1 절기술지원필요성 휴대폰용윈도우렌즈란휴대폰또는휴대용정보단말기등의 TFT-LCD, 디스플레 이장치, 기타가시화면등액정표시장치의커버로서, scratch( 긁힘) 를비롯한각 종충격과외부적인환경으로부터제품을보호하고또한디자인개발을통한제품 의상품화를높이는데필요한부품소재이다. 그림 1은 Window Lens의각종사용 분야를보여주고있다. 그림 1-1. Window Lens 의사용분야 이와같은윈도우렌즈는기판에코팅과증착, 인쇄등의과정을거쳐생산되어지 며 LCD 보호기능과 LCD 에표시된정보의정확한전달기능, 생활 scratch 등에 대한안정성, 투명성, 유연성, 인쇄의정밀성, 밀착성, 강도등까다로운품질을갖 춰야한다. 이런기계적성능외에디자인측면을고려하여제품의디자인과통합 하는것이현재모바일업계의경향이다. 그림 2는다양한형태의휴대폰용윈도우 렌즈를보여주고있다. 그림 1-2. 휴대폰용 Window Lens

16 현재소비자들은모바일기기기능뿐만아니라디자인도많이고려하여구입하고있 다. 2005년 2 월모바일관련사이트인네티즌의설문조사 핸드폰구매시우선고 려하는요소 3 개만선택한다면? 에서가장많이나온답변이응답자중 63.2% 가 선택한디자인및휴대성이었다. 이러한경향을반영하는최근의휴대폰의디자인 경향을보면다음과같다. 외부안테나에서내부안테나( 인테나) 로, 전통적인실버톤 에서다양한색상( 예. 블루블랙( 삼성 D-600)) 로, 전통적인바(bar) 타입을거쳐폴 더타입에서슬라이드타입또는스윙타입등으로변화하고있다. 슬림화, 대화면화등많은디자인적인요구사항이많아지고있다. 그리고핸드폰의 이와같이윈도우렌즈디자인의다양화가요구되는상황에서기존의시장우위를 유지하고새로운시장을창조하기위하여윈도우렌즈에지속적으로새로운기능을 부가하려는노력이필요하다. 또한저가의공정을개발함으로써가격경쟁력의우 의를점하는것도필수적인요구사항이다. 제 2 절기술지원목표 1. 지원목표 최근의휴대폰의디자인경향을보면다음과같다. 외부안테나에서내부안테나( 인 테나), 전통적인실버톤에서다양한색상( 예. 블루블랙( 삼성 D-600)), 전통적인바 (bar) 타입을거쳐폴더타입에서슬라이드타입또는스윙타입등으로변화하고있 다. 그리고슬림화, 대화면화등많은디자인적인요구사항이많아지고있다. 현재모바일기기에가장많이적용되는디자인은투명한플라스틱또는유리기판 위에 Al, Ti. Ni. Cr 등의금속을증착하여거울과같은효과를나타내는소재로서 현재정보통신및디지털가전분야의표시창에적용하여제품의고급화와고부가가 치화하여미래지향적인이미지때문에가전업체와정보통신기기업체에서많이적용 하고있다그러나기존윈도우렌즈의경우전도성인금속재료(Al, Ni, Ti, Cr) 를사 용하여제조하기때문에모바일기기의디자인측면에서제한을줄수있다

17 모바일기기중윈도우렌즈를포함한외장부품이비전도성을가져야하는데그것은 부품이전도성일경우 RF회로와주파수간섭을일으키기때문에전도성인부품은 안테나와근접시킬수없기때문이다. 그래서모바일기기의디자이너가결정한부 품이전도성인부품의경우제품에적용하는데제약이따른다. 주파수간섭이발생 될경우통화품질이낮아지고심할경우통화자체가안될수도있다. 또한신뢰 성테스트중하나인 ESD(Electrostatic Discharge) TEST를통과하지못하여모바일 기기의내구성등의품질에악영향을미친다. 그래서이번과제를통하여고급스러운색상을보유하면서도금속을사용하지않기 때문에비전도성인윈도우렌즈를개발하고더나아가서가시광영역의천연색을 가지는윈도우렌즈를개발하여제품을디자인하는데있어선택을폭을넓히는데 기여할수있다. 이와같은연구목표를달성하기위하여기존의증착법대신에색소 를포함하는코팅제를사용하여생상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제 작가능하게하여가격경쟁력을확보하고, 윈도우렌즈의고부가가치화를실현하 여계속적으로시장우위를점할수있게하여줄것이다 2. 세부기술지원목표 1. Sol-Gel 용액을이용한박막코팅공정개발 - 색상구현을위한도펀트선정 - 도펀트에의한색상구현기술 - 박막경도확보를위한조성및공정조건개발 2. Sol-Gel 코팅박막의물리적특성평가 - 최적의 sol-gel 용액의조성및공정조건선정 - sol-gel 용액의조성및공정조건에따른코팅박막의물리적특성분석 - 조성및공정조건에따른박막물성분석 3. 기판과코팅제계면과의접착력향상기술개발 - 기판표면의전처리기술지원 4. Sol-gel solution 설계및분석자문 5. 독자적인 sol-gel 용액확보

18 제 3 절기술지원내용 1. 지원기업의현황 모젬은핸드폰윈도우렌즈를생산하는업체로서윈도우렌즈를비롯하여키패드, EMI 차폐등다양한형태의제품을생산하고있다. 특히, 매출의 50% 이상을수출 하는수출위주의기업이다. 현재휴대폰의수요가급증하면서윈도우렌즈의수요 또한급증하고있어앞으로계속적인수요의증가가있을것으로예상된다. 그러나 윈도우렌즈의경우많은수의업체에서생산하고있어상당히경쟁이심한분야로 써모젬에서지속적으로시장의우위를점하기위해서는다양한기능및디자인을 가진제품을계속적으로개발하여야한다. 본과제에서개발하고자하는색상윈도 우렌즈는기존의윈도우렌즈보다다양한색상을지녀디자인측면에서부가가치 를높인제품으로지속적인성장에필요한제품으로판단된다. 2. 애로기술 현재윈도우렌즈의색상구현은거의건식증착법에의해이루어지고있어습식 공정을이용한색상코팅을위한용액의설계및코팅공정그리고최종적인평가 방법등에대한기술이미흡하고, 이를개발할인력이부족한상황으로휴대폰의 윈도우렌즈의 하고있다. 용도에맞는색상코팅을얻기위한기술지원에대한요구가급증 3. 기술지원내용 가. 기술지원시예상되는문제점 - 각공정마다만들어지는샘플의색상이불균일할수있음. - 플라스틱기판을사용함에따른기판과박막과의접착력이약한문제점이발생할 가능성이높음 - 표준화된제품의생산에필요한박막의광학적, 기계적인물성의평가에대한기 준이정확하게없음

19 나. 기술지원내용 - - 분석및코팅공정기술자문 공정변수에따른박막의특성변화의정량화지원 - 박막의광학적, 기계적인특성분석및해석지원 - 졸-겔코팅액제조및박막형성기술지원

20 제 2 장기술현황 제 1 절제품의특성 1. 부품 소재의기능 휴대폰은 Bar Type과 Folder Type 으로구분되며, Folder Type의휴대폰은크게 Flip 부문과 Keypad부문으로나눌수있으며 Flip 부문에서는플립어퍼, 플립로우어, LCD 모듈, 서브보드로구성되어지고, Keypad 부문에서는메인어퍼, 메인로우어, 키패드, 메인보드등으로구성되어진다. 이중윈도우렌즈는 Flip부문에서플립어 퍼, 플립로우어에부착되어 LCD 모듈, 카메라모듈, 그리고서브보드를보호하고 LCD 에표시된정보의정확한전달기능, 생활 Scratch( 긁힘) 등에대한안정성, 투 명성, 유연성, 깔끔한디자인요소와기능을담당하고있다. 각종휴대폰의 Window Lens의위치및사용수를표 1 에나타내었다. 표 2-1. 휴대폰의 Window Lens 위치및사용수 휴대폰형상 Window Lens수 Bar with non Camera Main Window Lens: 1개 Clamshell with non camera Main Window Lens: 1 개 Sub Window Lens: 1 개 Sliding/Bar with Camera Main Window Lens: 1 개 Sub Window Lens: 1 개 Clamshell with Camera Main Window Lens: 1개 Sub Window Lens: 1개 Main Window Lens: 1개 Camera Window Lens: 1개

21 현재모바일기기에서색상을구현하는가장일반적인방법은투명한플라스틱또는 유리기판위에 Al, Ti. Ni. Cr 등의금속을증착하여거울과같은효과를나타내는 것이다. 이방법은현재정보통신및디지털가전분야의표시창에적용하여제품의 고급화와고부가가치화하여미래지향적인이미지때문에가전업체와정보통신기기 업체에서많이적용하고있다. 그러나기존윈도우렌즈의경우전도성인금속재료 -Al, Ni, Ti, Cr- 를사용하여제조하기때문에모바일기기의디자인측면에서제한 을줄수있다. 모바일기기중윈도우렌즈를포함한외장부품이비전도성을가져 야하는이유는다음과같다. 부품이전도성일경우 RF회로와주파수간섭을일으 키기때문에전도성인부품은안테나와근접시킬수없다. 그래서모바일기기의 디자이너가결정한부품이전도성인부품의경우제품에적용하는데제약이따른 다. 주파수간섭이발생될경우통화품질이낮아지고심할경우통화자체가안될 수도있다. 또한신뢰성테스트중하나인 ESD(Electrostatic Discharge) TEST를통 과하지못하여모바일기기의내구성등의품질에악영향을미친다. 따라서고급 스러운색상을보유하면서도금속을사용하지않는색상코팅방법을개발함으로써 가시광영역의천연색을가지는 어선택을폭을넓히는데기여할수있다. window lens를개발하여제품을디자인하는데있 2. window lens 생산공정 국내휴대폰제조업체에서표시창에적용하는윈도우렌즈의주재료는 PMMA(poly methylmethacrylate) 가대부분이며, 일부 PC(Polycarbonate) 를사용하고있다. 그 림 3 은윈도우렌즈의생산과정을총괄적으로나타내었다. 공정을살펴보면다음 과같다. ㆍ ㆍ 원단( 시트) 절단 : 인쇄및증착을하기위하여일정한규격으로재단하는공정 증착 : Al, Ni등금속또는합금재료를이용하여 half mirror 박막을증착하거나, 산화물재료의단일층또는산화물, multi color 금속재료의다층막으로다양한색상을띠는 박막등을건식증착방법을통하여진공내에서증착하는공정 ㆍ Masking Printing : Window 창을제외한가장자리를덮는인쇄이며, 문자부를 형성하고증착또는인쇄부분을보호( 은폐) 하기위한인쇄공정 ㆍ Etching : Window ㆍ 창부분과문자부위의증착된박막을없애는식각공정 silk screen printing : window lens의 보호하고은폐하기위한인쇄공정 view area부분을제외한모든인쇄부를

22 ㆍ Hologram(Hot Stamping) : 문자부위를 hologram( 무지개색상효과) 박지를열 고무판을이용하여, 문자부에열전사( 부착) 하는공정 ㆍ CNC 가공: 컴퓨터로 CNC 기계에 data를입력한후 window 형상대로가공하 는공정 ㆍ Tape 조립: 케이스에부착하기위하여 window 창을제외한부위에양면테이 프부착하는공정 ㆍ검사및포장: 최종제품을검사하여제품의잔여이물제거및스크랩제거후 단위수량씩포장하는공정. 그림 2-1. Window Lens 의생산공정

23 제 2 절핵심기술현황분석 1. 자외선경화형하드코팅 가. 자외선경화원리 경화반응에사용되는자외선파장은 200~400nm로 5~100ev 의에너지를갖는다. 이러한에너지를받으면광개시제는라디칼을생성하면서반응성수지와라디칼사 슬중합을통해경화반응을진행한다. 이때광개시제가라디칼을형성하는형태는 수소탈환에의해자유라디칼을생성하는경우와 생성하는경우로나눌수있다. n-cleavage에의해자유라디칼을 나. 자외선경화시스템 자외선경화성수지는올리고머, 모노머, 광중합개시제, 각종첨가제등으로구성 된다. (1) 모노머 반응성올리고머의가교제, 희석제로서의역할을하며, 중합하여경화피막을형성 하기도한다. 모노머는단독으로자외선경화를통하여최종물성을얻을수없으므로올리고머 와모노머가함께사용된다. 모노머는관능기수에따라단관능성에서다관능성등 으로분류된다. 이들모노머는경화물의경도, 경화속도, 작업조건에크게영향을 미친다. 모노머의반응기가많으면반응속도는빠르지만최종전환율은낮아지게되 고, 가교밀도가높아지면서반응물의강도가증가하지만경도는떨어진다

24 표 2-2. UV 경화성수지의구성성분 구성성분 올리고머 모노머 광중합 개시제 라디칼중합타입 폴리에스테르아크릴레이트 에폭시아크릴레이트 우레탄아크릴레이트 폴리에스테르아크릴레이트 실리콘아크릴레이트 단관능성혹은다관능성모노머 벤조인에테르류 아민류 구분 카티온중합타입 치환식에폭시수지 글리시딜에테르에폭시수지 에폭시아크릴레이트 비닐에테르 에폭시계모노머 비닐에테르류 환상에테르류 디아조늄염 요오드늄염 술포늄염 메탈노센화합물 첨가제 - 접착부여제, 충전재, 중합금지제등 - 실란커플링제 (2) 올리고머 올리고머는수지의물성을좌우하는중요한성분으로, 중합반응에의해고분자결 합을형성하여경화피막을이룬다. 올리고머는고중합도인고분자와는달리낮은 중합도로이루어진물질로자외선경화형시스템에서최종물성에영향을미치므로 도료조성물중여러가지의형태로개발되어왔다. 현재아크릴레이트, 비아크릴레 이트등의형태로고기능화물성을갖춘올리고머가개발되어사용되고있다. 자외선경화반응에사용되는수지는광중합법에따라크게아크릴레이트와비아크 릴레이트로나뉘는데, 아크릴기는올리고머나모노머의끝부분에이중결합을부여 하여반응성을나타내며주로아크릴레이트와메타아크릴레이트의형태로이루어져 있다. 아크릴리에트올리고머는에폭시, 폴리에스테르, 폴리에테르, 우레탄등종류 가다양하고특성도다양하여최종물성에적합하게선택할수있다. (3) 광중합개시제 광중합개시제는자외선을흡수하여라디칼혹은양이온을생성시켜중합을개시시 키는역할을하며단독혹은 2-3 종류를블렌딩하여사용하는경우가많다

25 2. 경화형수지의용도 표 2-3. UV/EB 경화성수지의용도 적용분야 인쇄 ( 잉크) 도장 전자부품 - 시일, 라벨인쇄 - 비즈니스폼인쇄 응용 - 플라스틱필름인쇄( 옵셋ㆍ스크린인쇄) - 금속ㆍ명판인쇄 - 플라스틱성형품인쇄 - 건재, 바닥재, 가구등목공도장 - 인쇄지표면가공 - 바닥재, 용기, 자동차부품등플라스틱성형품의표면도장 (Top Coating) - 전자제품도장( 하도처리) - 전선, 광섬유의표면도장 - 기타비디오디스크, 낚싯대의표면도장, 거울의이면도장 - 전자부품의마킹 - 프린트기판제조( 에칭레지스트, 솔더레지스트, 마킹잉크의스크린인쇄 주형 장식용사진접시제조 악세사리제조 단추등제조 접착 - 프린트기판에칩부품접착 - 유리부품의접착( 시계, 렌즈) - 모터부품접착 - 스피커내부에응용( 발진기등의접착) - 릴레이, 스위치단자부시일 - 코드단말, 리드선의고정 - LCD 의접착시일 3. 색상재료 색상을나타낼수있는소재는원재료에따라크게유기색소와무기색소로나눌 수있다. 이중유기색소는유기합성염료와유기안료를의미하며, 이는과학적 구분이아니고용도에따른편의주의적구분으로보면적합하다

26 간단히구분하면가시광선을선택적으로흡수또는반사함으로서고유한색을나타 내는물지를색소라하며그중일정한방법으로섬유, 피혁, 모피, 지류, 등과같 은피염물에염착하여상당한일광세탁, 마찰세탁등에견뢰도를갖는색소를염 료라하고색소를가지는미립자로서피염물의표면에직접적으로염착되지아니 하고물리적방법( 접착등) 에의해피염물표면에색소로부착되어고유의색을내 는것을안료라한다. 주로도료, 인쇄잉크, 플라스틱착색, 고무착색, 가구제조, 날염, 제지, 화장품제조, 요업등에사용되며유기안료는염료와달리용도별로구분되지않고물성에의한 분류를하고있다. 가. 아조안료 (1) 불용성아조안료 불용성아조안료는분자중에카르복실기, 설폰기와같은수용성기를갖고있지않 고있으며아조계의분산염료나유용염료와화학구조가유사해이러한종류는일반 적으로내수성, 내알카리성이우수하다. 불용성모노아조안료와불용성디아조안료 로구분한다. (2) 아조레이크안료 아조레이크(Azo Lake) 안료는용해성아조안료라고도부르며현재사용하고있는 종류가비교적많다. 주요색상으로는 Yellow, Red, Violet이며일반적으로내용제 성은좋으나내수성, 내알카리성은약하다. 아조레이크안료의레이크화에사용되는 금속염은염화바륨, 염화칼슘, 염화망간, 염화스트론튬, 염화알루미늄등이있으며 아조레이크안료의커플링성분으로 β- Naphthol과 β- Oxynaphthionic산계의아 조레이크안료, 기타아조레이크안료로구분된다. (3) 축합아조안료 축합아조안료는종래의불용성아조안료의내용성, 내광성, 내열성의약점을개선 하기위해클로로포름기나디아민축합반응을이용해분자량을증대시켜목적을이 룬것으로화학구조상으로불용성디아조안료와비슷하다. 축합아조안료는색상 이선명하고착색력이좋아플라스틱착색이나도료에사용되며특히내성이요구 되는인쇄잉크에많이사용한다

27 (4) 금속염아조안료 니켈의배위화합물로서원색은황록색으로담색으로선명한황록색으로만든다. 특히내광성, 내열성이뛰어나며투명하고내용제성은나쁘나내광성이좋아유성도료에많이사용된다. 나. Phthalocyanine 계안료 Phthalocyanine 계안료는일반적으로내광성, 내열성, 내이행성, 내약품성, 내후성 이우수하고착색력도뛰어나대단히우수한안료이다. (1) Copper Phthalocyanine 안료 주로 Copper Phthalocyanine을주성분으로한청색안료로서 Phthalocyanine Blue 라하며현재수종류의결정형이알려져있는데 α형, β형, ε형의안료가있다. (2) 할로겐화 Copper Phthalocyanine안료 주로 Copper Phthalocyanine 의염소치환제를주성분으로한녹색안료이다. Copper Phthalocyanine 의할로겐화물은할로겐의종류와할로겐화도에따라녹색 으로제조하여사용하며저염소화 Copper Phthalocyanine, 중염소화 Copper Phthalocyanine - anine, 고염소화 Copper Phthalocyanine, 고염브롬화 Copper Phthalocyanine 으로분류한다. (3) 무금속 Phthalocyanine안료 무금속 Phthalocyanine(Blue 16) 은 Copper Phthalocyanine 에비해녹색이선명한 청색안료로내용제성, 내열성이약하며도료에사용한다

28 (4) Copper Phthalocyanine 레이크안료 주로 Copper Phthalocyanine Sulfon산의바륨이나칼슘염을주성분으로하는청색 안료로서일반적으로 Fast Sky Blue로부르고있으며그성분은디설폰산바륨이나 트리설산바륨인데선명한녹청색안료이며내습성이약하며인쇄잉크, 문구에사용 된다. 다. 염료레이크안료 염료레이크안료는염색레이크안료로도불리며산성염료나염기성염료를체질안료 의존재하에서나체질안료의존재없이침전제를사용해침전시켜레이크하여제 조한다. 라. 축합다환안료 축합다환안료에는 anthraquinone, Thioindigo, Perylene, Prinone, Quinacridone, Dioxazine, Isoindorinone, Isoindorine, Quinaphthalone 등의종류가있으며이들 대부분이벤젠고리나복소환이축합한형으로결합한구조로되어있다. 이안료는 모든내성이뛰어남으로고급유기안료또는 Mordern Pigment 라고도불린다. 이 안료는건염염료의화학구조로되어있으며안료화학의기술개발로건염염료를이 용해안료화한것으로일명 Vat 안료라고도부른다. 최근자동차공업, 플라스틱공 업등의발전으로축합다환안료의수요가매년증가하고있다. Anthraquinone안료는 Yellow, Orange, Red, Violet, Blue 으며모든내성에뛰어나고급도료, 플라스틱착색에사용된다. 등여러가지색상이있 Thioindigo안료는 Anthraquinone안료와같이 Vat염료와화학구조가같은안료로서 견뢰도가우수하며 Red, Violet, Brown 등이있으며대표적인것이 Thioindigo Bordeaux와 Thioindigo Red 88 이있다. 이안료는내광성이뛰어나자동차도료나 플라스틱착색에사용한다. 주요 Perinone안료는 Perinone Orange 43 으로서담색으로서내후성, 내블리드성 이뛰어나자동차도료나내성이필요로하는인쇄잉크, 플라스틱착색에사용한다. Perylene안료는 Quinacridone 안료와유사하며뛰어나견뢰도와착색계의고급안 료다. 선명한색상과착색력이좋으며내후성, 내열성, 내약품성이좋아자동차도 료, 고급도료및플라스틱착색에사용한다

29 Quinacridone안료는 1958년 Dupont 사가개발한청색소의안료이며, 모든내성이 Phthalocyanine 안료와같으며이안료의결정형은 α, β, v의 3 종류가있으며도료, 플라스틱착색과내성이필요한인쇄잉크에널리사용되고있다. Dioxazine 안료는 Dioxazine Violet 23 이대표적인것으로청자색이다. 착색력, 내 광성, 내열성이뛰어나며내약품성도좋은편이다. 플라스틱착색, 인쇄잉크, 날염 에사용한다. Isoindirnone 안료는시바스페셜티즈사가개발한안료로서녹황색과적색의안료이 다. Isoindirnone안료는모든내성이우수해특히황색안료는자동차도료에많이사 용한다. Quinaphthalone 안료는비교적최근에개발된황색고급안료로대표적인것이 Quinaphthalone Yellow138이있으며 BASF 사가개발한것이다

30 제 3 장기술지원수행내용및결과 제 1 절자외선경화형하드코팅필름제조 1. 서 론 기존의평판디스플레이기판으로사용되는유리기판은 0.7mm 내외의두께로박 막이다. 하지만박막의특성상유리기판은깨지기쉽고휴대폰등이동형디스플 레이로사용되거나대형의디스플레이에적용되는경우추가의보호창( 유리혹은 아크릴재질) 을요구한다. 또한유리기판은휘어지기어려운단점이있다. 따라서 이러한단점을극복하는플렉시블기판은깨지지않으며휘어지는특성을가지는 다양한후보가있을수있다. 유리의경우박막의유리막을형성하고고분자물질을코팅하여유리의특성을유 지하면서휨성을부여하는노력이독일의 Schott 사에서시도되기도하였다. 디스플레이기판으로사용되기위해서는기존의디스플레이에서요구되는특성을 만족시켜야한다. 기본적인특성중에는투과형디스플레이의경우( 액정디스플레 이등) 광학적투명도와균일도등이요구된다. 액정디스플레이는편광현상을이 용하므로사용되는기판의광학등방성이중요한특성이요구된다. 기타요구되는 광학특성은 haze, yellow index등이있다플레서블용기판은일반적으로고분자 소재( 필름) 를근간으로만들어진다. 플레서블기판을고분자필름으로구현하는경우유리기판대비기체에대한투과 특성이떨어지는단점을갖는다. 즉유리는기체투과를하지않는반면고분자필 름은공기중의수분이나산소를투과시키는데구현된디스플레이내부로수분과 산소가투과되면흑점이발생하거나소자의수명이급격히저하되는현상을보이게 된다. 따라서고분자필름을디스플레이기판으로사용하는경우적절한기체투과 방지막을형성수분과산소를차단해줄필요가있다. PET나 PEN보다내열특성이 우수하고양산, 범용제품으로사용되는필름으로투명성을가지는소재로서 polycarbonate(pc) 가있다

31 PC 의경우, 투명성과내충격성, 치수안정성, 내열ㆍ내한성이가장뛰어나유리를 대체할수있는광학재료로각광을받고있다. 그러나 PC원재료의경우 6B정도의 낮은표면경도를가지고있어유통또는사용시에접촉으로인하여제품에손상 을줄염려가있다. 따라서표면에하드코팅제를도장하여사용되고있으나현재 상용화되고있는제품은 1H 이상의연필경도를갖기힘들다. 이때사용되는코팅 제도대부분수입에의존하고있으며, 저장성이나빠가격이상당히고가로수입되 고있는실정이다. 따라서본연구는 PC 고분자소재에광학적투명도와표면균일도를요구하는목적 을가지고자외선경화형을이용하여하드코팅실험을하였다. 또한하드코팅하는과정에서 UV 세기, 코팅시회전수및기본적인수지의함량비를 일정하게두고, 주요구성성분인올리고머와모노머의함량변화, 주요구성성분과 용매와의함량변화에따른표면물성을연필경도, 접착력, 투과율측정을통해평 가하였다. 2. 실 험 가. 시약 자외선경화형하드코팅도료에자주사용되는선경 UCB사의폴리에스테르아크 릴레이트올리고머인 EB830과모노머로는 Hexanedioldiacrylate (HDDA), rimethylolpropane ethoxylate (IEO/OH) tnacrylate (TMP(EO)TA) 를사용하였다. 또한반응형표면개진제인실리콘아크릴레이트로는두성신역의 PA-57을사용하 였으며, 광개시제로는 Ciba-Geigy사의 Darocur1173 을사용하였다. 용매로는 ethyl acetate 를사용하였다. 다른경화시스템은올리고머를 CN2300 으로사용하고, 모노 머를 TMP(EO) 3 TA, 광개시제를 907, ITX, EDB 를혼합한것을, wetting agent로 PGPR 을, 사용하였다. 나. 실험방법 (1) 구성성분과용매와의함량비율에따른실험 (EB830 사용)

32 표 3-1. 구성성분과용매와의함량비율에따른실험 구성성분인올리고머와모노머인 2관능기전체와용매인 ethyl acetate와의함량 비율을 4:1, 3:2, 5:5 로하여용액의점도를조절하였다. 또한점도가낮은용매 를사용함으로써용액에어떠한영향을주는지알아보았다. (2) 올리고머와 2 관능기와의함량비율에따른실험 (EB830 사용) 표 3-2. 올리고머와 2 관능기와의함량비율에따른실험

33 구성성분인올리고머와모노머와의함량비율을 4:0.4 ~ 4:2 까지 8가지비율을 조절하여용액에어떠한영향을주는지알아보았다. 또한구성성분과용매와의비 율은 4:1 로일정하게하여실험하였다. (3) 올리고머와 2 관능기, 3 관능기와의함량비율에따른실험 (EB830 사용) 표 3-3. 올리고머와 2 관능기, 3 관능기와의함량비율에따른실험 구성성분인올리고머와모노머인 2관능기와 3관능기의세가지함량비율을 9가지 비율로조절하여용액에어떠한영향을주는지알아보았다. 또한구성성분과용매 와의비율은 4:1 로일정하게하여실험하였다. 하드코팅실험은주요구성성분인올리고머와모노머의함량과용매와의함량비율 에따른실험과올리고머와모노머의함량비율에따른실험을위주로수행하였다. 각용액마다반응형표면개진제인실리콘아크릴레이트의함량은전체함량의 1wt% 를혼합시켰고, 광개시제인 Darocur1173을 4wt% 를일정하게혼합시켰다. 코팅방식은 spin coating을하였으며 10초에서 500회전수후 20초에서 800회전 수를연속적으로회전시켜 polycarbonate(pc) 필름에코팅하였다. 코팅후 UV lamp 에 5 분간경화시켜주었다

34 (4) 올리고머로 CN2300 사용하는실험 구성성분인올리고머와모노머, 그리고광개시제등의비율을변화시켜가면서경도 실험을수행하였다. 혼합용액을제조하여 spin coating 방식을이용하여코팅하였 으며 10초에서 500회전수후 20초에서 800회전수를연속적으로회전시켜 polycarbonate(pc) 필름에코팅하였다. 코팅후 UV lamp 에 2분간경화시켜주었 다. (5) 색상코팅실험 올리고머인 EB830, 모노머 HDDA, 광개시제로 Darocur1173을사용하여 ethyl acetate 에녹인후염료를혼합하여색상코팅액을제조하였다. 제조된색상코팅 액을 1000rpm에서 20초동안스핀코팅하여폴리카보네이트위에코팅하고 10초 간자외선경화하여코팅을완성하였다

35 3. 결과및고찰 가. 기본적인물성측정및방법 (1) 연필경도측정 ASTM 3363 에근거하여제조된도막의표면경도를비교하기위하여일정한하중 (1Kg) 하에서연필경도를측정하였다. 표준연필을 6B에서 7H로변화시키면서 45 의각도를유지하여 Scratch를가하였을때도막의 scratch가생기는연필의경도 를 Yoshimttsu사의 MODEL C 221D 를이용하여측정하였다. (2) 접착력측정 ASTM D3359에근거하여경화된도막상에 cutter로바둑판모양의흠을낸후그 위에셀로판테이프를잘밀착시켜서일정한힘으로수회떼어내어도막과소재와의 밀착정도를관찰하였다. ( 가로, 세로각 1mm의 10개의흠을내어총 100칸의격 자중남아있는칸의정도로표시. 예로서, 100/100은접착이대단히우수함을나 타냄 ) (3) 투과율측정 Perkin-Elmer Lambda UV-Vis spectrophotometer 측정하여기본필름과의투과율을비교하여측정하였다. 사용하여기본 PC필름을먼저 (4) 표면확인 광학현미경을통해코팅한필름표면이어떠한상태인지확인하였다

36 나. 기본적인물성측정결과및고찰 (1) 연필경도측정 ( 가 ) 구성성분과용매와의함량비율에따른실험 (EB830 사용 ) pensil 물성 비율 1(4 : 1) 2(3 : 2) 3(2 : 2) 2H 긁힘 긁힘 긁힘 H 안긁힘 안긁힘 안긁힘 F 안긁힘 안긁힘 안긁힘 FHB 안긁힘 안긁힘 안긁힘 결과 2H 2H 2H 용매에따른경도의변화는관찰할수없었으며, 두 2H 로종일한결과를나타내었다. 폴리카보네이트에코팅한경우모 ( 나 ) 올리고머와 2 관능기와의함량비율에따른실험 (EB830 사용 ) pensil 물성 비율 4(4 : 0.4) 5(4 : 0.6) 6(4 : 0.8) 7(4 : 1) 8(4 : 1.3) 9(4 : 1.5) 10(4 : 1.7) 11(4 : 2) 2H 긁힘 긁힘 긁힘 긁힘 긁힘 긁힘 긁힘 긁힘 H 긁힘 긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 긁힘 긁힘 긁힘 F 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 FHB 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 안긁힘 결과 H H 2H 2H 2H H H H

37 기본 PC필름의연필경도측정결과 6B이지만적절한비율의하드코팅제를만들어 기본 PC필름에코팅함으로써최대 2H 까지의경도를얻을수있었다. 가장좋은결 과를얻은실험은올리고머와모노머인 2관능기와의함량비율이 4 : 1인실험이연 필경도에서 2H 로가장우수한결과를주었다. 유리기판을사용할경우 2H의경도를나타내는코팅액이 3H로높아졌는데이는 기판의경도가높아졌기때문이다. ( 다) 올리고머로 CN2300을사용한실험 1번의결과는경도를높여주는 Talc를사용함으로써 4H의높은경도를보여주고 있다. 그러나코팅이야간흐린단점을가지고있다. 2번부터 6번까지는 Talc를 포함하지않는실험으로 2 번, 3 번, 4 번, 5번실험은 2H 의경도를나타내었고, 6번 용액만이 3H 의경도를보여주었다. (2) 접착력측정 실험에사용된모든코팅액이 100칸의격자중남아있는칸은 100칸이며 100/100 으로모든물성이접착력이매우우수한결과를주었다. 따라서올리고머 로 EB830이나 CN2300을사용한자외선경화형의경우접착력에는큰문제가없 음을알수있었다

38 (3) 투과율측정 ( 가) 구성성분과용매와의함량비율에따른실험 그림 1. 구성성분과용매와의함량비율에따른실험 구성성분과용매와의함량비율을 4:1, 3:2, 2:2 로변화를주어실험하였으나, 구성 성분인올리고머와모노머의함량비율은 4:1 로일정하게하고실험하였다. UV-Vis spectrophotometer 로투과율을가시광선( 400nm ~ 800nm ) 에서측정한결과코 팅하지않은필름과의차이에서거의없음을알수있었다

39 ( 나) 올리고머와 2관능기와의함량비율에따른실험 그림 2. 올리고머와 2 관능기와의함량비율에따른실험 올리고머와 2관능기와의함량비율을 4: 0.4, 4:0.6, 4:0.8, 4:1 로변화를주어실 험하였으나, 구성성분과용매와의함량비율은 4:1 로일정하게하고실험하였다. 4:0.4 의비율로실험한필름이코팅하지않은필름과비교했을때다른필름에비 해가시광선에서의투과율의차이가가장컸음을알수있었다

40 그림 3. 올리고머와 2 관능기와의함량비율에따른실험 올리고머와 2관능기와의함량비율을 4: 1.3, 4:1.5, 4:1.7, 4:2 로변화를주어실 험하였으나, 구성성분과용매와의함량비율은 4:1 로일정하게하고실험하였다. 4:2 의비율로실험한필름이코팅하지않은필름과비교했을때다른필름에비해 가시광선에서의투과율이 30% 로차이가가장컸음을알수있었다. 4:2의비율로 실험한필름은육안으로봤을때도투명하지않고뿌옇게크랙이생겼음을볼수 있었다

41 (4) 표면확인 현미경사진 ( 5) 필름 No. 코팅하지않은 PC 필름 1 ( 구성성분: 용매=4:1) 7 ( 올리고머: 모노머=4:1) 현미경사진 ( 5) 필름 No. 11 ( 올리고머: 모노머=4:2) 코팅하지않은필름과의표떤차이를현미경을통해비교실험하였다. 구성성분과 용매와의함량비율을 4:1 로한 1 번필름과, 올리고머와모노머의함량비율을 4:1 로한 7번필름은코팅하지않은 PC 필름과동일하게표면이깨끗함을확인하였 다. 반면에올리고머와모노머의함량비율이 4:2인 11번필름은크랙이생겨현미 경사진을봤을때표 4 와같은모습을볼수있었다

42 4. 결 론 PC 필름에아크릴레이트올리고머와모노머, 실리콘아크릴레이트화합물을함량 비율에따라합성하여자외선경화를이용한하드코팅을함으로써플라스틱의경 도, 접착력, 투과율이우수한필름이어떤함량비율인지알고자실험하였다. 그결과, 연필경도에서는용매와구성성분과의비율에는동일하게 2H의결과로영 향을주지않았고, 구성성분인올리고머와모노머의비율에서는 4:0.8, 4:1, 4:1.3 비율이 2H로 4:1 의비율에가까울수록높은경도를나타내었다. 또한전체적으로 연필경도의결과가 H ~ 2H로본래의 PC 필름의경도인 6B보다우수한결과를주 었다. 접착력측정실험에서는모든필름이 100/100 으로우수하였고, 투과율또한연필경 도와동일하게용매와구성성분과의비율실험에서크게영향을주지않는것으로 나타났다. 하지만다른필름과달리올리고머와모노머의함량비율이 4:2인필름은 약 30% 로큰차이를보여주었다. 전체적으로 4:2의함량비율로가까울수록크랙이 발생하여물성측정시나쁜결과를주었지만올리고머와모노머의함량비율이 4:1 에가까울수록물성측정시모두우수한결과를주었음을알수있었다. 제 2 절색상코팅실험결과 색상코팅용액은앞서제조된하드코팅용액에염료또는안료를첨가하여제조 하였는데, 올리고머로 EB830 을, 모노머로 HDDA 를사용하고, 광개시제로 Darocur 1173 을, 계면활성제로 PA-57을사용하고접착력을향상시키기위하여 APTEOS를 첨가하여용매인 ethyl acetate 에용해시켜색상코팅용액을제조하였다. 염료의 함량은투과토를약 70% 에맞추도록조절하였다. 투과도를 70% 로할때, 노란색 염료는 1.5wt%, 분홍색염료는 25wt%, 오렌지색염료는 26wt%, 보라색염료는 8.5wt%, 청색염료는 1.4wt%, 형광녹색은 2wt% 를사용하였다. 제조된코팅용액 을 20초동안 1000rpm에서스핀코팅하여폴리카보네이트필름상에코팅한후, 10 초간자외선경화하여코팅을완성하였다. 그림 4부터그림 14까지는색상코팅의흡수스펙트럼과사진을보여주고있다. 염 료의함량에따라필름의투과도를도시하였으며실제제작에사용된필름은투과 도가 70% 인것을사용하였다

43 1. Yellow 그림 4. Absorbance spectra of yellow coated films 그림 5. Photograph of yellow coated film

44 2. Pink 그림 6. Absorbance spectra of pink coated films 그림 7. Photograph of pink coated film

45 3. Violet 그림 8. Absorbance spectra of violet coated films 그림 9. Photograph of violet coated film

46 4. Blue 그림 10. Absorbance spectra of blue coated films 그림 11. Photograph of blue coated film

47 5. Orange 그림 12. Absorbance spectra of orange coated films

48 6. Green fluorescence 그림 13. Absorbance spectra of green coated films 그림 14. Photograph of green coated film

49 제 3 절색상윈도우렌즈제작 폴리카보네이트기판위에다양한색상을지닌코팅용액을증착시킨후박막코팅 처리한다. 이때, 투명기판에증착되는코팅용액은혼합용액에색상염료가첨가 된후, 교반작업에의하여생성되며, 첨가되는염료에따라투명부의색상이결정 된다. 예를들어, 청색투명창을제조하는경우, 40g 의에틸아세테이트(ethyl acetate) 에 EB830를 45g, HDDA(1,6-Hexanediol Diacrylate) 를 11g, 광개시제인 Darocur 1173를 3.5g, 프로트악티늄(protactinium, Pa) 를 1g, 실란커플링제중하나인 APTEOS를 1g 넣어혼합용액을생성하고, 생성된혼합용액에청색염료 1g을첨 가하여, 혼합용액과청색염료와완전히섞일때까지교반시킨다. 그리고교반액을 원심분리를통해용해시키며, 용해되지않은부분을제거하여청색코팅액을생성 한다. 이와같이, 혼합용액에색상염료를넣은뒤교반시켜생성한코팅용액을투명 기판배면에일정두께로증착시킨뒤박막코팅처리한다. 이때, 투명창의색상을나타내기위해첨가되는염료는유기용매에대해서가용성 을가지는것으로, 염료대신안료를사용할수도있으며, 첨가되는염료또는안료 의종류에따라투명창이나타내는색상은달라진다. 먼저청색계통의투명창을제조하기위해서주로아조(azo) 계열의염료를사용한 다. 이와같이, 투명기판배면에다양한색상을지닌코팅용액을증착시켜박막코팅 처리하고난뒤, 자외선경화처리를하여색상박막층을형성한다. 다음으로, 색상박막층위에비철금속을진공증착하여진공증착층을형성한다. 이와같이비철금속분말을도포시킴으로써, 금속질감이나타내는색상을구현하 거나, 코팅된색상박막층의색상과금속색상의혼합색상을표현할수있다. 그리 고진공증착층상방에는각종로고나홀로그램등피인쇄물이인쇄될부분을마스 크층으로도포한다

50 그림 15 윈도우렌즈단면 이와같이진공증착층상방의테두리부분에마스크층을도포한상태에서, 진공 증착층의증착으로인해발생하는불투명한표면을투명한표면으로바꾸기위해, 마스크층의저면에위치한부분만을남기고진공증착층의나머지부분을제거하는 탈막공정을진행한다. 그리고인쇄공정이끝나면진공증착층과투명부를코팅 처리함으로써, 투명부의색상을더욱뚜렷하게하고진공증착층을보호할수있다. 그리고, 제품의모양에맞게컴퓨터수치제어(Computer Numerical Control, CNC) 작업을통해생성된투명창의주변부를규격에맞게절단하는공정을수행된다. 그 림 15 는제작된윈도우렌즈의단면을보여주고있다. 그리고그림 16 ~ 그림 20 은제작된윈도우렌즈의사진들을보여주고있다

51 그림 16. Yellow Window Lens 그림 17. Pink Window Lens

52 그림 18. Violet Window Lens 그림 19. Blue Window Lens

53 그림 20. Green fluorescence Window Lens

54 제 4 절벨라루스연구결과 1. Preparing of sols with different compositions. Experimental investigation of rheological behavior during formation of sol-gel films depending on the composition and method of sol production. Sol-gel films under production at different conditions. 가. Introduction Modern lines in developing of thin-film technology demand creation and research of new substances, cheap and efficient methods of synthesis of function films, reception of thin transparent films on a surface of products from various substances. Their variety, first of all, speaks distinction of the chemical nature of initial films solutions, a substance of those products on which should be put a film, and also various purpose of films and conditions of their use. In the given work oxide films obtained at sol-gel of theprocessing techruque based on hydrolysis of solutions inorganic and organic compounds with use. Sol-gel a method widely used in many countries for reception of a glass, glassceramic substances and coverings. Use of this method allows to lower the energetic expenses necessary for synthesis and fabrication processing of substances, to exclude their foreign matter by admixtures and to receive homogeneous glassy structures at much lower temperatures in comparison with traditional methods. 나. Preparing of sols with different compositions Used material: Tetraethyl orthosilicate, purum; 98% (GC) (FLUCA 2005/2006, p. 1706) Triethoxyvinylsilane, purum; 98% (GC) (FLUCA 200s/2006, p. 1776) Ethanol, 96,9% Distilled water, ph = 7 As starting components for deriving multicomponent glassformed sols we used tetraetilorthosilicate (TEOS) or vinyltriethoxysilane (TEVS), bedistilled water, anhydrousethanol, HCI acid

55 The viscosity of sol depends on the "age" of solutions. As is known, the film-forming solution has ability to shape strong and homogeneous coverages only after determined time. This time depends immediately on composition and a relation of components. During the "maturing" of sol the processes of hydrolysis and polycondensation run simultaneously at the acidcatalytic agent. Speed of passing of these reactions depends essentially on the composition of the sol. We determined, that the viscosity of the solution in the strong degree depends on molar ratio H 2 O: TEOS (ÒEVS), the "age" of solutions and thesolvent concentrating. Taking into account that fact, that 4 molecules of water on 1 molecule of tetraetilorthosilicate or treethoxyvinilsilane are necessary for the complete hydrolysis we prepared the sols with higher water content. Presence of an acid in a solution defines not only speed of the matunng process but also the quality of the obtained fllms. Table 1. The color and quality of the films using sol-gel solution Content of HCI ml/100ml of solution The color and quality of the films in 24 hours of the "maturing" of the solution 0,01 Brown, unhomogeneous 0,05 Violet, unhomogeneous 0,1-0,5 Violet, homogeneous 0,8 Violet, unhomogeneous 1,00 Separate pluggings Preparation of sol on the base of TEOS In preliminarily cleared volumetric glass we poured tetraetilorthosilicate (ÒEOS) 25 ml and added absolute ethanol (99.5 %) 37 ml. The obtained mixture was agitated until the complete disolution of TEOS In ethanol. In other volumetric glass we poured distilled water 23 ml, added concentrated HCI 0.8 ml and agitated until the complete disolution. Then the contents of glasses were immixed. Thus as a result of exothermal reaction of hydrolysis, content of the glass heat up up to Ñ. After minutes the mixture cooled down up to ambient temperature. The obtained sol was withstood within 1-2 weeks at ambient temperature for maturing

56 Preparation of sol on the base of TEVS To flood in vessel 1 1 by turn TEVS (20 ml) and ethanol (9 ml) then to stir it with a glass rod during 30 sec. In a vessel 1 2 water (2 ml) and HCI acid (0,1 ml) were mixed. To poured the content of vessels 1 1 and 1 2 in one vessel, to enclose tightly and intensively mixed (approximately 3-5 minutes) until deriving a homogeneous diaphanous fluid. The solution should be heated. To leave a vessel at ambient temperature ( Ñ) for 3 days. 다. Experimental investigation of rheological behavior during formation of sol-gel films depending on the composition and method of sol production Rheological properties of films solutions studied with the help rotational viscosimetre <<Rheotest 2.1>> (Germany) with use of cylindrical system in a range of speeds of shift from 9 up to 1320,0 s -1. Rheogram were registered with the help of a recorder << Line Recorder TZ 4620 >> and were processed on computer with the help of the program "Origin 7.0". The conclusion is possible to make of consideration rheogram (fig 1A and 1B) sol solution with molar ratio H 2 O/TEOS = 6, that initial viscosity sols makes 2,6-2,8 MPa s and the increase in velocity of shift down to 1320 s -1 results in insignificant growth of viscosity (up to 3,2-3,6 MPa s, T = 25 ). Character of change of viscosity from speed of shift is close to the behaviour described by the equation of Newton. Storage SiO 2 - solutions within twenty days does not resultin significant change of stability of system which does not show the tendency to spontaneous structurization in this range of time. (A) (B) Fig.3. Rheogram dependences of viscosity films solution with molar ratio H 2 O/TEOS = 6 from velocity of shift and time, A -5 day and B - 20 day

57 Thus, the most comprehensible ratio for preparation of films solution, from the point of view of its stability and suitability for drawing in real conditions, is the ratio Water/TEOS at the hydrolysis, equal 1 : 4-6, and a time interval for use of sols is period from the third till the sixth day of storage is optimum. 라. Sol-gel films under production at different conditions. Film-forming solutions directly ahead of coating were exposed to a filtration through the standard Paper filter. A substrate refined from a dust and futty spots by batiste a napkin moistened with ethanol. Films were fabricated by means of spin-on a substrate at room temperature on the machine tool for drawing films (fig.2). Process of forming sol-gel of coats proceeded as follows. Cleared by batiste, the substrate seated in a vacuum cartridge. After inclusion of the engine of the machine tool and an establishment of constant speed of rotation 2000 ± 200 cycle in one minuteof a spindle of the machine tool, by means of a pipette was typed a film-forming solution 0,1-0,2 ml and was poured out in the center of a rotating substrate on distance of 3-10 mm from its surface. After formations of film the machine tool was switched off and not removing a substrate from a cartridge and visual check on uniformity and cleanliness of the formed film was made. Fig 2. The machine tool for coating a film-forming solution by spin-coating method

58 For finding-out of influence of climatic conditions on quality of films formed sol-gel films soaked in laboratory conditions (temperature of air , dampness %) within 20 minutes. Then it seated in a muffle for heat treatment. Samples heat uped to temperature 100 with speed of 20 and cooled up to ambient temperature with speed of at temperature 100 made 20 minutes.. Dwell time with 마. Conclusions During performance of the task of term,structures of film-forming solutions on a basis tetraethylorthosilicate and vinyltriethoxysilane have been received. The role of the catalyst on quality and stability of formed coverings is determined. Researches rheological properties of film-forming solutions are carried out. Conditions of coating of film-forming solutions on a surface of a substrate by a spin-coating method and the subsequent heat treatment on air are revealed

59 2. Investigetion of obtained films mechanical stability and structural properties of films 가. Introduction For possible practical application of the coats for optical details the durability of these coats, according to requirements of the enterprises of the optical industry of Belarus should meet to requirements For the analysis of mechanical properties of sol-gel coats formed on various substrates, special installation has been designed (fig. 1). The durability of the coats was defined by a method of scuffing with the rubber tip made of the food rubber of average density (on OST ) through a lawny lining at the following Parameters: frequency of rotation, min from 30 up to 100; loading on the tip, g - 300; distance from the axis of rotation, mm cartridge, 2-optical detail with sol-gel films, 3-tip, 4-weight, 5-back balance. 나. Research of mechanical durability of the films. As the preliminary researches have shown, the films prepared from sols on a basis of vyniltriethoxysilane and methyltrietoxysilane, are needed long time to dry and harden. Therefore, at the given stage of work the research of mechanical durability was done on the films, prepared on the basis of hydrolysis tetraethylorthosilicate:

60 A film-forming solution was drifted on the substrate by the method of rotation and thermal in on air in furnace during 1 hour at the temperature 1000c. Mechanical durability of the films was researched by the method of scuffing. According to OST the films, which are sustained 3000 cycles of scuffing, meet to 0 group of durability and can be applied as coverings on the lenses for glasses. Table 1. Research of mechanical durability of the films depending on the contents of colouring agent Rodamine C in initial sol and time of maturing of sol. Fig 1. Sol-gel film on the plastic witn organic dye Rodamine Table 2. Research of mechanical durability of the films depending on the contents of colouring agent Rodamine G in initial sol and time of maturing of sol

61 Fig.2. Sol-gel film on the plastic with organic dye Rodamine G Table 3. Research of mechanical durability of the films depending on the contents of colouring agent Nihrothine in initial sol and time of maturing of sol. Fig.3. Sol-gel film on the plastic with organic dye Nihrothine Table 4. Research of mechanical durability of the films depending on the contents of colouring agent Koumarine-7 in initial sol and time of maturing of sol

62 Fig.4. Sol-gel film on the plastic with organic dye Coumarine -7 Table 5. Research of mechanical durability of the films depending on the contents of colouring agent in initial sol and time of maturing of sol. Fig.4. Sol-gel film on the plastic with organic dye Methylen Blue

63 다. Investigation of a structural properties obtained films The surface of the formed films was studied by a method of atomic-power microscopy (fig.5) Fig.5. Sol-gel film on the plastic with organic dye Coverings are formed without seen defects, continuous on all surfaces. IR spectrum of sol-gel films with the different chemical compounds, put on the polished plates of monocrystal silicon (mark KEF-4.5) which is characterized in researched If-area of a spectrum on the average about 70 % and annealed at temperature 100 within 20 minutes on air are shown in figure 6. During measurement in the channel of comparison of the spectrophotometer the pure plate of silicon was located

64 Fig. 6. IR-spectra of sol-gel films with organic dye. In figure the wide strip of absorption in the field of 3300 sm -1, connected with presence of the OH-groups. In IR spectrums of all sol-gel films it is possible to observe strips of 1275 sm -1 and 1423 sm -1 which answer according to symmetric and dissymmetric deformation fluctuations of groups Si-CH 3. From figure 6 it is visible, that intensity of these peaks decreases with growth of temperature annealing. Strips sm -1 substantially depend from bridge connections of silicon with oxygen Si-O-Si, and strips sm -1 meet to valent antisymmetric fluctuations of Si-O-Si. 라. Conclusion Thus, it was established, that for the formation of a strong covering on a plastic substrate it is necessary to use a film-forming solution on the basis of hydrolysis tetraethylorthosilicate. The film-forming solution should be maintained at temperature 25±30N not less than 7 day. The concentration of colouring agent should vary depending on type of coloring agent. After heat treatment on air the silicate structure of a film is formed

65 3. Development of spectral characteristics of sol - gel structures 가. Reception of spectral characteristics of sol-gel glassy structures. Film-forming solutions have been prepared for research of optical spectra of absorption with the various contents of organic dyes Coumarin Rhodamin Nihrothin and Methilen blue. To increase photostability of films in addition so legated with oxide cerium. Spectra of absorption of the synthesized coats In a seen range are shown in figure 1, As a substrate quartz glass has been used. Fig. 1. Spectra of absorption of the thin films from sols on basis TEOS with addition various organic dyes. From figure 2 we can see, thatthe film with the contents o( Rhodamin G has peak on wavelength 530 ± 3 nm, the film on a basis of Coumarin 7 - on wavelength 490 ± 3 nm, and the film with dye Methilen blue ± 3 nm. As against the described coverings, the film with the contents of Nihrothin has no obviously expressed strip of absorption. Thus, films from sols, which contain organic dyes Coumarin 7, Rhodamin G, Methilen blue and Nihrothin, on the surface of plastic substrate have sufficient mechanical durability, have amorphous sio2 structure and can be used as functional optical filters and decorative coverings. In figure 2 the sol-gel film legated with organic dye Rhodamin is submitted. On the curve 2 the peak of absorption is distinctly seen in the field of 540 nanometers

66 Fig, 2 - Specter of sol-gel film transmission, containing 0,2 mass.% of organic dye Rhodamin After the irradiation of the film with ultraviolet during 20 minutes a curve become smooth, that testifies to that molecules of Rhodamin are not steady against a ultra-violet irradiation and under its influence they collapse. In figure 3 we can see the sol-gel film legated with organic dye Rhodamin with addition of 100 ml cerium (Ce). In figure the peak of absorption in area 500 nm is seen. Intensity of passing is observed in the field of 65 %. The curves 1 and 2 do not have characteristic differences, that show that the addition of cerium (Ce)gives the film steady properties to a ultra-violet irradiation

67 Fig. 3 - Specter of sol-gel film transmission, containing 0,2 mass.% of organic dye Rhodamin and 100 mg of cerium (Ce) In figure 4 we can see the sol-gel film legated with 1 mass % of organic dye Rhodamin G. On the curve 1 the peak of absorption is distinctly seen in the field of 520 nanometers. Fig. 4 - Specter of sol-gel film transmission, containing 1 mass.% of organic dye Rhodamin After the irradiation of the film with ultraviolet during 20 minutes a curve become smooth, that testifies to that molecules of Rhodamin are not steady against a ultra-violet irradiation and under its influence they collapse

68 In figure 4 we see the sol-gel film legated with organic dye Rhodamin with addition of 100 ml cerium (Ce). In figure the peak of absorption in area 500 un is seen. Intensity of passing is observed in the field of 30 %. The curves 1 and 2 do not have characteristic differences, that show that the addition of cerium (Ce)gives the film steady properties to a ultra-violet irradiation. Fig. 5 - Specter of sol-gel film transmission, containing 1 mass.% of organic dye Rhodamin and 100 mg of Cerium (Ce) In figure 6 the film legated with organic dye Rhodamin G is submitted. On the curve distinctly seen the peak of absorption in the field of 500 nm. Intensity of transmission is observed in the field of 10 %. Fig. 7 - Specter of sol-gel film transmission, containing 5mass.% of organic dye Rhodamin

69 After the irradiation of the film with ultraviolet during 20 minutes a curve become smooth, that testifies to that molecules of Rhodamin are not steady against a ultra-violet irradiation and under its influence they collapse. In figure 8 we see the sol-gel film legated with organic dye Rhodamin with addition of 100 ml cerium (Ce). In figure the peak of absorption in area 520 un is seen. Intensity of passing is observed in the field of 0 %. The corves 1 and 2 do not have characteristic differences, that show that the addition of cerium (Ce)glves the film steady properties to a ultra-violet irradiation. Fig. 8 - Specter of sol-gel film transmission, containing 0,2 mass.% of organic dye Rhodamin and 100 mg of cerium (Ce) Studying spectra of absorption, passing of the films before the ultra-violet irradiation and after it have been done. On the basis of experimental results it has been proved that sol-gel films without cerium (Ce) are poorly steady against a ultra-violet irradiation. Each film has the characteristic color and purpose, depending on that it is legated with what dye (table 1). Table 1-Color and purpose of a film depending on legating

70 Legating element name/quantity, % Color of the film Transparency / Adhesion Maximum of absorption, nm Rhodamin G/ 1 % 1,2 % Pinky raspberry Transparent/ Good 550 Rhodamin G/ 2 %, 2,5 % raspberry Transparent/ Good 550 Rhodamin G Dull 1 % + / Good + CeCl (2 %) Pinky orange 550 Rhodamin G Dull a bit 1 % + CeCl + 4 % / Good Strong dispersion Rhodamin not substituted / 1 % Pinky orange Transparent/ Good 475 Rhodamin G/ 1 % 1,2 % Pinky raspberry Transparent/ Good 550 Rhodamin G/ 2 %, 2,5 % raspberry Transparent/ Good 550 Rhodamin G1 % + + Dull a bit Pinky orange CeCl - 2 % / Good 500 Rhodamin G 1 % + Dull CeCl + 4 % / Good Strong dispersion Rhodamin not substituted / 1 % Pinky orange Transparent/ Good 475 In figure 10 passing spectra of sol-gel films containing molecules of organic dye Methilen blue before irradiation (the curve 1) and the film after ultraviolet irradiation within 30 minutes by lamp DRK120 (the curve 2). From the given figure follows, that after influence of UV-radiation there is a reduction of chromaticity of the film and increase passing of the coverings on 20 %, To increase the photostability of structure of the covering we entered in addition oxide of cerium. The structure of the covering includes molecules of organic dye Methilenblue at not established concentration in the sum less then S mass % and 2 mass. % oxide of cerium. The known technology of reception and first of all the structure of the sol cannot provide formation of photoproof covering containing only molecules of organic dye of high concentration as a coloring component. Achievement of the specified technical result is provided with that painted glassy covering containing dioxide of silicon and contains molecules of Nihrothine as dye, and components of a covering satisfy to the following ratio: 60-83,3 SiO 2 mass.nihrathine - 11,7-40 mass. %

71 It is received painted glassy covering with good photostability to ultraviolet radiation of dark blue color on a basis dioxide of silicon (SiO 2 ) in which we used Nihrothine of high concentration as coloring component. Thanking to Nihrothine the coverings have the sated dark blue color. Introduction of dye less then 11,7 mass. % results to decolouration and impossibility of reception of the covering of the specified color, and introduction of molecules of organic dye of more then the top limit results to loose of good adhesive properties of the covering and a transparency owing to occurrence of not dissolved phase of dye. Fig Transmission spectra of sol-gel films containing molecules of organic dye Methilen blue before irradiation (a curve 1) and the film undergone to the ultraviolet Irradiation within 30 minutes by lamp DRK120 (a curve 2)

72 Coverings were formed as follows: 26 g of treetoxysilane (TEOS), 38 g of ethanol 20 g of distilled water and 0,3 g of hydrochloric acid mixed within 40 minutes before end of hydrolysis. In received sol we entered Nihrothine and mixed till full dissolution of dye. In result we received a film-forming solution which was exposed to clearing through paper dense slowly filtering with narrow interstice filter for thin deposits. The cleared solution rendered a homogeneous layer on a surface of a glass substrate from sodium-calcium of a silicate glass (subject glass for optical microscopes). For preparation of solutions reactants of mark CDA were used. The received coverings together with substrates were placed in a furnace and subjected to heat treatment, heating up to 250 and maintaining at this temperature for 5 minutes, then cooled down to room temperature. Required quantities of organic dye for preparation of solutions and the structures were received colored glassy coverings are resulted in table 16. The examples 3 - S correspond to optimum compositionof the covering, and 1, 2, 6 - for the limiting values causing a choice of boundary values. Thickness of coverings after heat treatment is 0,3 microns. Table 2 - Compositions of colored glassy coverings

73 Wavelength, nm Figure 12 - Transmission spectra of sol-gel films containing molecules of the organic dye Nihrothine with various concentration (the curves 1, 2) and a film undergone to a ultraviolet irradiation within 30 minutes by lamp DRK120 (the curve 3) In figure 12 spectrum of passing of the colored glassy coverings putted on a substrate from sodium - calcium of the silicate glass, corresponding to the example 3 (the curve 1), to the example 5 (the curve 2), and the passing spectrum of sample prepared on the example 5 after the irradiation by ultraviolet lamp DRK120 within 30 minutes (the curve 3) are resulted. On resulted figure we can see that the covering with small concentration of dye passes ~ 85 % of seen radiation. With increasing of the concentration the common passing of the coverings increases to ~ 75 % and the small wide peak of absorption is shown in the field of 600 nanometers. After influence on covering with UV irradiation within 30 minutes color of the covering practically does not change. As follows from the examples, the received coverings allow to receive transparent homogeneous colored glassy coverings of the sated dark blue color of various intensity having good photostability and adhesive properties, corresponding OST

74 4. Formation of sol-gel films, which contain organic dyes Rhodanun G, Coumarine 7, Methyl Blue and Nihrothine. Earlier it was established, that several parameters have influence on mechanical and optical characteristics of sol-gel films: the complex influence of environment and the initial composition of sol. For more detailed research of the influence of the legated matter on the properties of the films it was prepared several sols, in which maintenance of organic dye was varied (Fig. 1.). Into initial sol, after its maturing, it was added organic dye in terms of numbers 0.83, 0.5, 0.23, 0.1 mass. % and mixed for 40 minutes. The viscosity of the initial film forming solution after the maturing was 1.29 cst. Prepared solution was cleaned through paper filter No.90 (made in Germany). The cleaning or the surface of the substrates was realized in ultrasonic device <<Serga>> for 10 minutes. For plating the substrates were fixed on vacuum equipment for forming of films with spin-coating method, made in our laboratory. Vacuum holder with substrate was rotated with frequency 2000 rot/min. With pipette we took 0,1-0,3 ml of the prepared solution and vertically applied it on rotating surface of substrate. Then the sample was treated in the air in muffle furnace at 100 for 30 minutes. Fig.1. The sol-gel coatings on polymer substrate, which contain different quantity of organic dyes: Rhodamin G, Methyl Blue, Coumarine 7, and Nihrithine

75 To discover the features of influence of the temperature of annealing on the structure formation in amorphous silicate films the research of spectrum properties in IR range was done. On Fig. 2. are shown IR-spectrum of transmission of sol-gel films which were applied on polished plates of monocrystal silicon (type KEF-4.5), that is characterized with 70% transmission in researchable IR range, and annealed at 100 for 30 minutes In the air. During measuring in to canal of comparison of the spectrophotometer we placed pure silicon plate. On IR-spectrum of sol-gel films there is the band ω ~ 1060 cm -1, which correspond to Si-O-Si oscillations, rotatory oscillations of O-Si-O. The narrow peak near 1060cm -1 also correspond to regulated region, presumably, with predominance of hexahedrons rings of anomalous tetrahedrons of SiO 2. It is significant, that the wide band of absorption in the region of 3300 cm -1 concerned with existence of OH - group

76 ω,, cm Fig.2. IR-spectrum of sol-gel silicate films, containing different organic dyes. -1 Out of coerced spectrums is clear, that leading of the organic dyes leads to considerable change of structure in formed film. Thus, the molecules of organic dyes are inside pores of matrix of bearer, that provides effective stabilization of molecules in the volume of the film and prevents them from premature burning

77 제 4 장목표달성도및관련분야에의기여도 투명하드코팅액제조및하드코팅박 막제조 현재디스플레이관련업계에서는모듈의경박, 경량화를추진하고있으며, 따라서 PC 코팅시 트의광학적인특성과표면경도를향상시키게 된다면원가에대한경쟁력확보와기존표시창 의문제점인내충격성문제를해결할수있다. 이에투명하드코팅액제조기술을개발하였으 며, 2H 제조하였음 이상의경도를가진하드코팅박막을 색상코팅박막제조 기존산화물증착에의해구현하던색상박막 을코팅용액을사용함으로써가시광선영역의 거의모든색상을구현할수있게되었음 색상윈도우렌즈제작 기존의증착법대신에색소를포함하는코팅제를사용하여생상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제작가능하게하여가격경쟁력을확보하고할수있게됨 졸-겔코팅및평가기술 지원업체에서보유하고있지못했던코팅액제조및평가기술을보유함으로써더다양한응용기술을가지고제품개발을할수있게되었음

78 제 5 장기술지원결과의활용계획 o 현재모바일기기에가장많이적용되는디자인은투명한플라스틱또는유리기 판위에 Al, Ti. Ni. Cr 등의금속을증착하여거울과같은효과를나타내는소재로 서현재정보통신및디지털가전분야의표시창에적용하여제품의고급화와고부 가가치화하여미래지향적인이미지때문에가전업체와정보통신기기업체에서많이 적용하고있다. 그러나기존윈도우렌즈의경우전도성인금속재료(Al, Ni, Ti, Cr) 를사용하여제조하기때문에모바일기기의디자인측면에서제한을줄수있다. 따라서모바일기기중윈도우렌즈를포함한외장부품이비전도성을가져야하는데 그것은부품이전도성일경우 RF회로와주파수간섭을일으키기때문에전도성인 부품은안테나와근접시킬수없기때문이다. 그래서현재일반적으로비전도성의 산화물을증착하여색상을구현하고있다. 이에본과제에서는고급스러운색상을 보유하면서도금속을사용하지않기때문에비전도성인윈도우렌즈를개발하고더 나아가서가시광영역의천연색을가지는윈도우렌즈를개발하여제품을디자인 하는데있어선택을폭을넓히고자하였다. 기존의증착법대신에색소를포함하는 코팅제를사용하여색상을구현함으로저가로색상윈도우렌즈를제작기술을확 보하였다. 이기술을이용하여제품을개발하고생산하기위해서는우선적으로최종세트업 체와새로운제품개발에대한합의가필요하다. 그리고최종제품에응용되기위 해서는색상및표면처리에대한세밀한조절이필요하다. 또한윈도우렌즈생산 을위해서는전반적인제작공정의표준화가선행되어야양산에적용할수가있 다. 따라서이에대한추가적인실험및연구가진행되어야만이개발된기술이실 제로제품생산에연결될수있을것이다. o 본연구에서개발된색상코팅기술은윈도우렌즈제작뿐만아니라휴대폰케이 스와같은다른응용제품에도적용할수있을것으로기대된다. 이기술의으용범 위를넓히기위해서는각적용제품에적합하도록색상코팅제의특성을변형시키는 추가적인기술개발이필요하다