KR101673387B1 - 패턴 비시인성이 우수한 투명 전도성 광학시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패턴 등이 식각 형성된 ITO층을 포함하는 투명 전도성 광학시트에 관한 것으로서, 이에 구비된 굴절률조합층들의 박막간섭 효과에 의하여, ITO층의 비식각부와 식각부의 반사율과 반사색의 차이를 보정하여, 사용자가 비식각부와 식각부를 시각적으로 인지하지 못하게 함으로써, 하부 디스플레이 패널에서 구현하고자 하는 화질을 저하시키지 않을 수 있다. 특히, 상기 투명 전도성 광학시트는 면저항의 조절을 위해 ITO층의 두께를 변화시키는 경우에 투명 기재층이나 굴절률조합층의 굴절률과 두께를 변경하지 않더라도 박막간섭 효과가 우수하게 유지될 수 있다. 따라서, 상기 투명 전도성 광학시트는 각종 전자기기의 디스플레이 패널에 적용되는 터치스크린 패널 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)을 함유하는 투명 전도성 광학시트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 터치스크린 패널 등에서 사용되기 위하여 패턴 등이 식각 형성된 ITO층을 포함하는 투명 전도성 광학시트에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 태블릿 기기, 모니터 등의 디스플레이 부분에 터치스크린 패널(touch screen panel, TSP)의 적용이 일반화되고 있다. 이와 같은 TSP의 핵심 소재로는 투명 전도성 소재인 ITO가 포함된 광학시트가 주로 사용되고 있다.
ITO를 포함하는 광학시트가 터치스크린 패널 등에 사용될 경우, 일반적으로 ITO층을 부분적으로 식각하여 센서 패턴을 형성하고 있다. 그러나, ITO는 가시광 파장영역(380~780nm)에서 단파장 쪽으로 이동할수록 굴절률이 증가하는 고유한 분산(dispersion) 특성을 가지고 있으며, 특히 ITO층에 반사되는 빛은 450nm 이하의 파장에서 더욱 많이 반사되어 반사율이 높고, 반사색이 푸른색을 띠게 된다. 이러한 특성에 의해, 패턴 등이 형성된 ITO층은 비식각부와 식각부의 반사율 및 반사색이 매우 상이해지게 되며, 이로 인해 ITO층의 패턴이 사용자의 눈에 인지되어 하부 디스플레이에서 구현하고자 하는 화질을 저하시키는 문제가 발생한다.
이에 따라, 투명 기재층과 ITO층 사이에 굴절률조합층(refractive index matching layer)을 구비하여, 박막간섭효과를 통해 ITO층의 비식각부와 식각부 간의 광학적 특성을 보정함으로써 화질을 개선하려는 시도가 이루어지고 있다(대한민국 공개특허공보 제2010-0008758호 참조).
그러나, 종래의 투명 전도성 광학시트는 광학적/전기적/기계적 특성 면에서 아직도 개선할 여지가 있다.
특히, 이와 같은 투명 전도성 광학시트는 장착되는 전자제품에 따라 요구하는 면저항이 달라지는데, 이러한 면저항을 구현하기 위해 ITO층의 증착두께를 변경하다보면 굴절률조합층들과의 박막간섭 효과가 저하되어 패턴이 인식되는 등 불량해지기 쉬워, ITO층의 두께를 변경할 때마다 굴절률조합층의 굴절률과 두께를 전체적으로 다시 설계해야 하는 번거로움이 있다.
또한, ITO 결정화, 패터닝, 재단, 이송 공정 등에서 투명 기재층의 휘어짐으로 인해 ITO층이 깨져 표면저항에 불량이 발생하는 등의 문제도 종종 발생하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 ITO층의 비식각부와 식각부 간의 반사광의 차이를 보정하여 비시인성을 높임으로써 구현하고자 하는 화질의 저하가 없으면서, 다양한 면저항을 손쉽게 구현 가능한 투명 전도성 광학시트를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투명 기재층, 제 1 굴절률조합층, 제 2 굴절률조합층, 제 3 굴절률조합층 및 인듐주석산화물(ITO)층이 순서대로 적층된 구조를 포함하고, 상기 제 2 굴절률조합층이 1 내지 500 nm의 두께를 갖고 상기 투명 기재층, 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 높으며, 상기 ITO층이 비식각부와 식각부를 포함하고 상기 제 2 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 높고, 가시광 영역의 각 파장에 대한 상기 ITO층의 비식각부 및 식각부의 반사율을 측정시에 하기 수학식 1에 따르는 △R 값이 0% 내지 1.0%이고, CIE 표준광원 D65(CIE Standard Illuminant D65)에 대한 2˚시야의 반사광으로 L* a* b* 색좌표계에 따른 반사색을 측정시에 하기 수학식 2로 표시되는 △ER 값이 0 내지 6.0 인, 투명 전도성 광학시트를 제공한다:
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, i 는 가시광 영역의 각 파장이고, r1i 은 각 파장에서의 ITO층의 비식각부의 반사율(%)이고, r2i 은 각 파장에서의 ITO층의 식각부의 반사율(%)이고, n 은 측정 파장의 총 개수이다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서, L*1, a*1 및 b*1 은 각각 ITO층의 비식각부의 반사색의 L*, a* 및 b* 이고; L*2, a*2 및 b*2 은 각각 ITO층의 식각부의 반사색의 L*, a* 및 b* 이다.
상기 투명 전도성 광학시트는 굴절률조합층들의 박막간섭 효과에 의하여 ITO층의 비식각부와 식각부의 반사율과 반사색의 차이를 보정하여 사용자가 비식각부와 식각부를 시각적으로 인지하지 못하게 함으로써, 하부 디스플레이 패널에서 구현하고자 하는 화질을 저하시키지 않을 수 있다. 특히, 상기 투명 전도성 광학시트는 면저항의 조절을 위해 ITO층의 두께를 변화시키는 경우에 투명 기재층이나 굴절률조합층의 굴절률과 두께를 변경하지 않더라도 박막간섭 효과가 우수하게 유지될 수 있다.
또한, 상기 투명 전도성 광학시트는 열처리시에 ITO층의 결정화도가 우수하고 치수변화율이 적어 안정성과 신뢰성이 높고, 표면경도가 우수하여 취급성이 양호하고, 다양한 기능층을 구비함으로써 올리고머블록킹성, 블록킹방지성, 반사방지성, 점착성, 스티프니스 특성 등의 향상을 도모할 수 있다.
따라서, 상기 투명 전도성 광학시트는 각종 전자기기의 디스플레이 패널에 적용되는 터치스크린 패널 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 투명 전도성 광학시트의 구성의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 디스플레이 패널에 적용된 투명 전도성 광학시트의 일례 및 이에 반사되는 광을 나타낸 것이다.
도 3은 투명 전도성 광학시트의 총 두께와 스티프니스 간의 관계를 나타낸 것이다.
도 2는 디스플레이 패널에 적용된 투명 전도성 광학시트의 일례 및 이에 반사되는 광을 나타낸 것이다.
도 3은 투명 전도성 광학시트의 총 두께와 스티프니스 간의 관계를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 구현예에 따라 보다 구체적으로 설명한다.
첨부한 도 1을 참조하면, 본 발명의 일례에 따르는 투명 전도성 광학시트는, 투명 기재층(100) 상에, 제 1 굴절률조합층(400), 제 2 굴절률조합층(410), 제 3 굴절률조합층(420), 및 ITO층(200)이 순서대로 적층된 구조를 갖는다.
또한, 상기 ITO층(200)은 비식각부(210) 및 식각부(220)를 포함한다.
다른 예에 따르면, 상기 투명 전도성 광학시트는 상기 투명 기재층(100)과 제 1 굴절률조합층(400) 사이, 제 1 굴절률조합층(400)과 제 2 굴절률조합층(410) 사이, 또는 제 2 굴절률조합층(410)과 제 3 굴절률조합층(420) 사이에, 1층 또는 2층 이상의 추가적인 굴절률조합층을 포함할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 투명 전도성 광학시트는 상기 투명 기재층(100)의 외측 표면에 올리고머블록킹, 블록킹방지, 반사방지, 점착 및 스티프니스향상의 기능 중 어느 하나 또는 둘 이상의 복합 기능을 갖는 기능층(500) 및/또는 스티프니스향상 필름(510)을 하나 이상 추가로 구비할 수 있다.
이하, 각 구성층별로 구체적으로 설명한다.
투명 기재층
투명 기재층은 본 발명의 투명 전도성 광학시트에서 가장 외곽에 위치하는 층으로서, 지지체의 역할을 수행한다.
투명 기재층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 1.50 내지 1.70일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.60 내지 1.70일 수 있고, 가장 한정한다면 1.63 내지 1.67일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 굴절률조합층의 박막 간섭효과가 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, 투명 기재층의 두께는 2 내지 250 ㎛일 수 있으며, 더욱 한정한다면 10 내지 188 ㎛일 수 있고, 보다 더 한정한다면 23 내지 125 ㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, TSP 시트로 사용시 두께가 얇으면서 가공성이 양호하여 활용도가 보다 높을 수 있다.
또한, 투명 기재층의 주성분으로는 폴리에스테르 수지, 셀룰로스 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 사이클로올레핀고분자(COP) 수지 및 이들의 조합 등이 가능하고, 보다 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 트라이아세틸셀룰로스(TAC) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 사이클로올레핀고분자(COP) 수지, 폴리이미드(PI) 수지 및 이들의 조합을 들 수 있다.
굴절률조합층
본 발명의 투명 전도성 광학시트는 서로 다른 굴절률을 갖는 3층의 굴절률조합층(refractive index matching layer)을 구비함으로써, 박막 간섭현상(thin film interference)을 유발시켜, ITO층 비식각부와 식각부의 반사율과 반사광의 차이를 보정함으로써 이들의 시인성을 낮추어, 하부 디스플레이 패널에서 구현하고자 하는 화질을 저하시키지 않을 수 있다.
3층의 굴절률조합층은, 투명 기재층 상에 제 1 굴절률조합층, 제 2 굴절률조합층, 및 제 3 굴절률조합층의 순서대로 적층된다.
이들 중, 상기 제 2 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층보다는 높고, 상기 ITO층보다는 낮다. 구체적으로, 상기 제 2 굴절률조합층은 상기 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 0.01 내지 0.25 만큼 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 모두 상기 투명 기재층과 동일하거나 그보다 더 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층은, 상기 투명 기재층과 550nm 파장에 대한 굴절률이 동일하거나 또는 그보다 0.01 내지 0.2 만큼 더 낮을 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률조합층과 제 3 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 서로 유사하거나 동일할 수 있으며, 예를 들어 이들의 굴절률 차이가 0.20 이하일 수 있다.
(1) 제 1 굴절률조합층
제 1 굴절률조합층은 투명 기재층 상에 적층되며, 박막 간섭현상 유발 뿐만 아니라 투명 기재층과 제 2 굴절률조합층의 부착력을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 제 1 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 제 2 굴절률조합층의 굴절률보다 낮고, 상기 제 3 굴절률조합층과 유사하거나 높을 수 있으며, 상기 투명 기재층보다 낮거나 유사한 것이 바람직하다.
예를 들어 제 1 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 1.5 내지 1.66 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.52 내지 1.66 일 수 있고, 보다 더 한정한다면 1.56 내지 1.66 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 투명 기재층과 제 2 굴절률조합층간의 박막 간섭현상의 효과가 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, 제 1 굴절률조합층의 두께는 5 내지 500 nm일 수 있으며, 더욱 한정한다면 10 내지 320 nm일 수 있고, 가장 한정한다면 20 내지 100 nm일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, 박막 간섭효과가 더욱 우수해지며, 제 2 굴절률조합층과의 부착이 더욱 우수해질 수 있다.
또한, 제 1 굴절률조합층의 주성분으로 사용될 수 있는 수지로는 우레탄아크릴레이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 폴리에스터 수지, 및 이들의 혼합 수지 등이 있다.
상기 제 1 굴절률조합층에는 굴절률 조절을 위해, ZrO2, TiO2, ZnO2, Sb2O3, Sb2O5, ATO(antimony tin oxide), AZO(antimony zinc oxide), PTO(phosphorous tin oxide) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 입자가 추가로 첨가될 수 있다. 상기 첨가 입자의 함량은 제 1 굴절률조합층에 사용된 원료 수지의 고형분 100중량부 대비 30 내지 100 중량부일 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률조합층에는 실리콘계 레벨링제를 첨가할 수 있으며, 상기 실리콘계 레벨링제의 함량은 제 1 굴절률조합층에 사용된 원료 수지의 고형분 100중량부 대비 0.1 내지 2.0 중량부일 수 있다.
(2) 제 2 굴절률조합층
제 2 굴절률조합층은 상기 제 1 굴절률조합층 상에 적층되며, 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층보다 높은 굴절률을 가짐으로써 박막 간섭현상을 효과적으로 유발시키는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 제 2 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 1.67 내지 1.75 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.68 내지 1.74 일 수 있고, 보다 더 한정한다면 1.69 내지 1.72 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제 1 굴절률조합층과 제 3 굴절률조합층과의 박막 간섭현상의 효과가 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, 제 2 굴절률조합층의 두께는 1 내지 500 nm 범위이며, 더욱 한정한다면 5 내지 250 nm 범위일 수 있고, 보다 더 한정한다면 15 내지 100 nm 범위일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, 외관간섭무늬가 거의 발생하지 않기 때문에 제 2 굴절률조합층의 굴절률을 폭 넓게 조정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 제 2 굴절률조합층의 주성분으로 사용될 수 있는 수지로는 우레탄아크릴레이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 멜라민 수지 및 이들의 혼합 수지 등이 가능하다.
아울러, 제 2 굴절률조합층에는 굴절률 조절을 위해, ZrO2, TiO2, ZnO2, Sb2O3, Sb2O5, ATO(antimony tin oxide), AZO(antimony zinc oxide), PTO(phosphorous tin oxide) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 입자가 추가로 첨가될 수 있다. 상기 첨가 입자의 함량은 제 2 굴절률조합층에 사용된 원료 수지의 고형분 100중량부 대비 50 내지 200 중량부일 수 있다.
또한, 상기 제 2 굴절률조합층에는 실리콘계 레벨링제를 첨가할 수 있으며, 상기 실리콘계 레벨링제의 함량은 제 2 굴절률조합층에 사용된 원료 수지의 고형분 100중량부 대비 0.1 내지 2.0 중량부일 수 있다.
(3) 제 3 굴절률조합층
제 3 굴절률조합층은 상기 제 2 굴절률조합층 상에 적층되며, 박막 간섭현상 유발 뿐만 아니라 ITO층의 결정화에 기여하는 역할을 갖는다. 투명 전도성 광학시트의 제조시에는 ITO층을 결정화하기 위하여 마지막 단계에 열처리 공정을 수행할 수 있는데, 이러한 열처리 공정 중에는 투명 기재층, 제 1 굴절률조합층 및 제 2 굴절률조합층으로부터 잔류 모노머, 올리고머 및 미세유기물이 ITO층으로 이행하여 ITO층의 결정화를 저하시킬 수 있다, 그러나, 제 3 굴절률조합층에 의해 이러한 이행이 차단되어 ITO층의 결정화에 기여할 수 있다
제 3 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 제 1 굴절률조합층과 유사하거나 동일할 수 있으며, 제 2 굴절률조합층의 굴절률보다 낮다.
예를 들어 550nm 파장에 대한 굴절률이 1.3 내지 1.6 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.40 내지 1.55 일 수 있고, 가장 한정한다면 1.43 내지 1.55 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제 2 굴절률조합층과 ITO층과의 박막 간섭현상의 효과가 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, 제 3 굴절률조합층의 두께는 1 내지 50 nm일 수 있으며, 더욱 한정한다면 5 내지 40 nm일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, 제 2 굴절률조합층을 포함하는 하부 층으로부터 이행하는 ITO 결정화 저해인자를 방지하는 효과가 보다 우수할 수 있다.
또한, 제 3 굴절률조합층의 주성분으로 사용될 수 있는 원료로는 이산화규소, 규소, 산화알루미늄, 불화마그네슘(MgF2), 및 이들의 혼합물 등이 가능하다.
(4) 추가적인 굴절률조합층
상기 투명 전도성 광학시트에는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 굴절률조합층 외에도 추가적인 굴절률조합층이 포함될 수 있다. 상기 추가적인 굴절률조합층은 1층 또는 2층 이상일 수 있으며, 이들은 투명 기재층과 제 1 굴절률조합층 사이, 제 1 굴절률조합층과 제 2 굴절률조합층 사이, 또는 제 2 굴절률조합층과 제 3 굴절률조합층 사이에 1층 또는 2층 이상의 추가적인 굴절률조합층을 포함할 수 있다.
상기 추가적인 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 투명 기재층 및 ITO층보다는 낮을 수 있다.
상기 추가적인 굴절률조합층은 제 1, 제 2 및 제 3 굴절률조합층의 성분과 동일하거나 다른 성분으로 구성될 수 있다.
일례로서, 상기 투명 기재층과 제 1 굴절률조합층 사이에 추가적인 1층의 굴절률조합층을 포함할 수 있고, 이 때 상기 추가된 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 투명 기재층 및 ITO층보다는 낮되 제 1 굴절률조합층보다는 높거나 낮을 수 있다.
ITO층
ITO층은 본 발명의 투명 전도성 광학시트에 있어서, 투명 기재층의 반대면의 가장 외곽에 위치하는 층으로서, 전도성을 부여하는 역할을 수행한다.
상기 ITO층은 비식각부와 식각부를 포함한다. 이에 따라, 상기 ITO층은 불연속적인 평면 형태일 수 있다. 또한 상기 비식각부 또는 식각부는 패턴을 구성할 수 있다.
상기 ITO층은 주석산화물을 2 내지 15 중량%로 포함할 수 있다. 주석산화물의 함량이 상기 범위 내일 때, 투명성이 보다 우수하고 터치스크린 패널의 센서층에 보다 적합한 면저항을 얻을 수 있다.
상기 ITO층은 결정화도를 높이기 위해 열처리된 것일 수 있다.
상기 ITO층은 상기 제 2 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 더 높다.
예를 들어, 상기 ITO층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 1.8 내지 2.1 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.8 내지 1.95 일 수 있고, 가장 한정한다면 1.8 내지 1.93 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제 2 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층 간의 박막 간섭현상이 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, ITO층의 두께는 10 내지 60 nm 일 수 있고, 보다 한정하면 20 내지 45 nm일 수 있으며, 두께가 상기 범위일 때 광학 투과율이 보다 우수할 수 있다. 또는 사용목적에 따라 두께를 조정하여 면저항을 변화시킬 수 있다.
기능층
상기 투명 전도성 광학시트는 올리고머블록킹, 블록킹방지, 반사방지 및 점착 중 어느 하나 또는 둘 이상의 복합 기능을 갖는 기능층을 하나 이상 추가로 구비할 수 있다.
상기 기능층들은 상기 투명 기재층의 외측 표면(투명 기재층의 양면 중 굴절률조합층이 적층되지 않은 면)에 구비될 수 있다.
일례로서, 상기 투명 전도성 광학시트는 투명 기재층의 외측 표면에 올리고머블록킹 기능층, 블록킹방지 기능층, 반사방지 기능층 및 점착 기능층 중 하나 이상을 구비할 수 있다.
이하 각 기능층별로 구체적으로 설명한다.
상기 올리고머블록킹 기능층은 전도성 투명 광학시트의 ITO층 결정화를 위한 열처리시에 투명 기재층에서 미결정화된 올리고머의 용출을 방지하는 역할을 한다. 상기 올리고머블록킹 기능층은 두께가 70nm 이상인 것이 올리고머블록킹 기능을 발현하는데에 보다 유리하다. 상기 올리고머블록킹 기능층의 광경화형 다/단관능 우레탄아크릴레이트 수지 및 광경화형 다/단관능 에폭시아크릴레이트 수지 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지를 주로 포함할 수 있다. 또한, 상기 올리고머블록킹 기능층은 상기 고분자 수지 100중량부에 대해서 광개시제 0.5 내지 10 중량부 및/또는 실리콘계 레벨링제 0.1 내지 2.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 블록킹방지 기능층은 투명 기재층의 양면에 롤투롤 코팅 방법을 적용하였을 때 양면에 코팅층의 높은 마찰력으로 인해 발생하는 블록킹 현상을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 블록킹방지 기능층은 상기 투명 기재층과의 정지마찰계수 및 동적마찰계수가 0.35 이하인 것이 바람직하다. 상기 블록킹방지 기능층은 두께가 0.5~5㎛일 수 있다. 상기 블록킹방지 기능층은 광경화형 다/단관능 우레탄아크릴레이트 수지 및 광경화형 다/단관능 에폭시아크릴레이트 수지 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지를 주로 포함할 수 있다. 또한, 상기 블록킹방지 기능층은 상기 고분자 수지 100중량부에 대해서 광개시제 0.5 내지 10 중량부 및/또는 실리콘계 레벨링제 0.1 내지 2.0 중량부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 블록킹방지 기능층은 블록킹방지 기능을 보다 향상시키기 위해 유기 비드 및/또는 무기 입자를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 고분자 수지 100중량부에 대해서 1 내지 50 중량부로 유기 비드 및/또는 무기 입자를 포함할 수 있다. 상기 유기 비드의 예로서는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 스타이렌(styrene) 등의 수지 및 이들의 혼합 수지의 유기 비드를 들 수 있으며, 상기 무기 입자의 예로서는 SiO2, ZrO2, TiO2, ZnO2, Sb2O3, Sb2O5, ATO(antimony tin oxide), AZO(antimony zinc oxide), PTO(phosphorous tin oxide) 등의 무기 입자 및 이들이 혼합된 무기 입자를 들 수 있다. 또한, 유기 비드와 무기 입자의 입경은 0.005~5㎛일 수 있고, 더욱 한정한다면 0.01~3㎛일 수 있으며, 보다 더 한정한다면 0.02~1㎛일 수 있고, 입경이 상기 바람직한 범위일 때, 탁도(haze)를 상승시키지 않아서 광학특성을 저해하지 않을 수 있다.
상기 반사방지 기능층은 상기 투명 전도성 광학시트의 투과율을 향상시키고 투과색을 조정하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 반사방지 기능층은 상기 투명 기재층 및 그 외 기능층들보다 굴절률이 낮은 것이 바람직하다. 또한, 상기 반사방지 기능층은 다른 기능층들보다 외곽에 배치되는 것이 좋다. 상기 반사방지 기능층은 두께가 20~200nm일 수 있다. 상기 반사방지 기능층은 광경화형 다/단관능 우레탄아크릴레이트 수지 및 광경화형 다/단관능 에폭시아크릴레이트 수지 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지를 주로 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사방지 기능층은 상기 고분자 수지 100중량부에 대해서 광개시제 0.5 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사방지 기능층은 반사방지 기능을 구현하기 위한 굴절률 조정을 위해 중공나노실리카를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 고분자 수지 100중량부 대비 20 내지 100 중량부의 중공나노실리카를 포함할 수 있다.
상기 점착 기능층은 광학시트가 TSP 센서 등으로 사용될 때 유리, PMMA 시트, 또는 광학시트와 직교하는 센싱 축을 형성하는 전도시트와 직접 부착이 가능하도록 하도록 한다. 이를 위해 상기 점착 기능층은 점착력이 500gf/25mm 이상인 것이 바람직하다. 상기 점착 기능층은 두께가 10~50㎛일 수 있다. 상기 점착 기능층에 포함되는 점착성 고분자 성분은 특별히 한정되지는 않지만, 바람직하게는 아크릴계 고분자 수지를 사용하는 것이 투명성과 내열성 측면에서 좋다. 또한, 상기 점착 기능층에 이소시아네이트계 가교제(다관능 이소시아네이트 화합물)를 상기 아크릴계 고분자 수지 100 중량부에 대해 0.001 내지 10 중량부로 첨가하여 점착 기능층 중의 아크릴계 고분자 수지를 가교시킬 수 있다.
스티프니스향상 필름
본 발명의 투명 전도성 광학시트는 일면에 스티프니스(stiffness)향상 필름을 추가로 구비할 수 있다.
상기 스티프니스향상 필름은 예를 들어 상기 투명 기재층의 외측 표면 상에 구비될 수 있으며, 만약 추가적인 기능층들이 존재할 경우 상기 기능층들보다 외곽에 배치될 수 있다.
상기 스티프니스향상 필름은 광학시트가 TSP 센서 등로 사용될 때 ITO 결정화, 패터닝, 재단, 이송 공정 등에서 투명 기재층의 휘어짐으로 인해 발생하는 ITO층 깨짐 및 표면저항 불량을 방지하기 위해 투명 기재층의 스티프니스를 향상시켜 주는 역할을 한다.
상기 스티프니스향상 필름의 두께는 상기 투명 전도성 광학시트의 총 두께에 따라서 적절히 조절될 수 있으며, 예를 들어 스티프니스향상 필름은 20~180㎛의 두께를 가질 수 있으나, 특별히 한정되지는 않는다. 바람직하게는 투명 전도성 광학시트의 총 두께(스티프니스향상 필름 두께 포함)가 100㎛ 이상일 때 더욱 안정된 물성을 확보할 수 있으며, 보다 바람직하게는 총 두께가 170㎛ 이상일 때 가장 안정적인 물성이 확보되어 수율 향상에 기여할 수 있다.
또한, 상기 스티프니스향상 필름은 상기 광학시트와 동일하거나 유사한 치수변화율을 가질 수 있으며, 이에 따라 이송, 재단, 적층, 열처리 등의 공정 중에 상기 투명 전도성 광학시트가 면 방향으로 구부러지나 말리지 않아 가공시 들뜸에 의한 불량을 억제할 수 있다.
또한, 상기 스티프니스향상 필름은 기재필름층; 및 상기 기재필름층의 일면에 형성되는 기능층을 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 기재필름층의 주성분으로는 폴리에스테르 수지, 셀룰로스 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 사이클로올레핀고분자(COP) 수지 및 이들의 조합 등이 가능하고, 보다 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 트라이아세틸셀룰로스(TAC) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 사이클로올레핀고분자(COP) 수지, 폴리이미드(PI) 수지 및 이들의 조합을 들 수 있다.
또한, 상기 기능층은 올리고머블록킹, 점착 및 이형 기능 중 어느 하나 또는 둘 이상의 복합 기능을 갖는 기능층일 수 있다.
일례로서, 상기 스티프니스향상 필름은 점착 기능층을 구비할 수 있으며, 이에 따라 상기 점착 기능층을 매개로 하여 투명 전도성 광학시트에 부착될 수 있다. 상기 점착 기능층의 두께는 10 내지 50 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로 20 내지 40 ㎛일 수 있다. 두께가 상기 바람직한 범위 내일때 3 내지 20 gf/25mm의 점착력을 가질 수 있고, 사용의 용이성이 보다 높아질 수 있다.
다른 예로서, 상기 스티프니스향상 필름은 올리고머블록킹 기능층을 구비함으로써, 80℃ 이상의 열공정 과정에서 올리고머의 용출을 억제하여 스티프니스향상 필름이 부착되어 있는 상태에서도 광학시트의 외관검사가 가능할 수 있으며, 공정 중 이물 발생이 억제되어 수율을 높일 수 있다. 이와 같은 효과는 기재필름층으로서 용출이 차단된 기재를 사용하여 달성할 수도 있다.
또 다른 예로서, 상기 스티프니스향상 필름은 이형 기능층을 구비할 수 있으며, 예를 들어 상기 투명 기재층의 일면에 점착 기능층을 형성하고 상기 스티프니스향상 필름의 일면에 실리콘 이형 처리를 하여 이들을 서로 부착시킬 수 있다.
도 2를 참조하여 설명하면, 상기 투명 전도성 광학시트는 투명 기재층(100) 상에 적층된, 제 1 굴절률조합층(400), 제 2 굴절률조합층(410) 및 제 3 굴절률조합층(420)의 박막 간섭효과에 의하여, 최외곽 ITO층(200)의 비식각부(210)의 반사광(610) 및 식각부(220)의 반사광(620) 간의 반사색 및 반사율의 차이를 보정해 줌으로써, 하부의 디스플레이 패널(300)에서 구현하고자 하는 화질을 저하시키지 않을 수 있다.
아울러, 상기 투명 전도성 광학시트는 다양한 기능층(500)들을 구비함으로써 올리고머블록킹, 블록킹방지, 반사방지, 점착 등의 효과를 가질 수 있으며, 또한 외곽에 스티프니스 향상필름(510)을 부착하여 투명 전도성 광학시트의 안정성을 보다 높일 수 있다.
(1) 광학적 특징
상기 투명 전도성 광학시트는, 하기 수학식 1로 표시되는 △R 값이 0% 내지 1.0%의 범위를 만족한다.
[수학식 1]
상기 수학식 1에서,
i 는 가시광 영역의 각 파장이고,
r1i 은 각 파장에서의 ITO층의 비식각부의 반사율(%)이고,
r2i 은 각 파장에서의 ITO층의 식각부의 반사율(%)이고,
n 은 측정 파장의 총 개수이다.
또한, 상기 투명 전도성 광학시트는, CIE 표준광원 D65(CIE Standard Illuminant D65)에 대한 2˚시야의 반사광으로 L* a* b* 색좌표계에 따른 반사색을 측정시에, 하기 수학식 2로 표시되는 △ER 값이 0 내지 6.0의 범위를 만족한다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서,
L*1, a*1 및 b*1 은 각각 ITO층의 비식각부의 반사색의 L*, a* 및 b* 이고;
L*2, a*2 및 b*2 은 각각 ITO층의 식각부의 반사색의 L*, a* 및 b* 이다.
△R 값 및 △ER 값이 상기 범위 내일 때, ITO층의 비식각부와 식각부간의 광학 특성을 보정하여 가시광 영역의 반사율 차이가 최소화되고, ITO층의 비식각부와 식각부의 시각적인 인지가 어려운 광학시트의 제공이 가능해진다.
또한, 상기 투명 전도성 광학시트는 외부 광원에 대한 반사광에서 기름띠 형상과 같은 색 얼룩 현상과 같은 간섭무늬가 발생하지 않아 외관이 매우 우수하다.
(2) 전기적 특징
상기 투명 전도성 광학시트는 50 내지 500 Ω/□ 범위의 면저항을 가질 수 있다.
일례에 따르면, 상기 투명 전도성 광학시트는 열처리되지 않은 것일 수 있으며, 이 경우 상기 투명 전도성 광학시트의 면저항(R0)은 250 내지 400 Ω/□일 수 있고, 이를 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리시의 면저항(R1)이 60 내지 160 Ω/□일 수 있다. 이는 열처리를 통해 인듐, 주석 및 산소가 재배열됨으로써 전자 이동도가 개선되기 때문인 것으로 풀이된다. 또한, 상기 열처리 전/후의 면저항 비율(R1/R0)이 0.325 내지 0.64 일 수 있다. 상기 R1/R0 비율이 상기 범위 내일 때, 열처리 과정 중의 ITO층의 인듐, 주석 및 산소의 배열이 가장 안정화되어, ITO층의 안정성이 보다 우수할 수 있다.
다른 예에 따르면, 상기 투명 전도성 광학시트는 ITO층의 결정화를 위해 열처리된 것일 수 있으며, 예를 들어, 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리된 것일 수 있다. 이 경우 상기 열처리된 투명 전도성 광학시트의 면저항(R1)은 60 내지 160 Ω/□일 수 있고, 이를 5% 황산 용액으로 10분간 처리시에 면저항(R2)이 60 내지 190 Ω/□일 수 있다. 또한, 상기 황산 용액 처리 전/후의 면저항 비율(R2/R1) 값이 1.0 내지 1.2, 즉 황산 용액으로 10분간 처리시의 면저항 증가 비율이 20% 이하일 수 있다. 상기 R2/R1 비율이 상기 범위 내일 때, 열처리된 ITO층의 결정화도 및 안정성이 보다 우수할 수 있다.
(3) 기계적/열적 특징
상기 투명 전도성 광학시트는, 상기 ITO층의 표면 상에 JIS K-5600에 따라 1H 연필을 사용하여 표면 경도 테스트를 5회 실시하였을 때, 5회 모두 손상되지 않는 표면 경도를 가질 수 있다.
또한 상기 투명 전도성 광학시트는, 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리시에, 하기 수학식 3에 따른 열처리 전/후의 치수변화율이 종방향(MD)에 대해 0.5% 이하를 나타낼 수 있고, 횡방향(TD)에 대해 0.3% 이하를 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
치수변화율(%) = {(열처리전 치수 - 열처리후 치수) / 열처리전 치수} x 100
또한, 상기 투명 전도성 광학시트는 상기 스티프니스향상 필름을 구비할 경우, 투명 전도성 광학시트의 스티프니스의 향상을 도모할 수 있다.
예를 들어, 스티프니스향상 필름을 구비하는 투명 전도성 광학시트는 하기 수학식 4로 계산되는 Y 값의 0.8배 내지 1.6배, 보다 한정하면 0.8배 내지 1.2배에 해당하는 스티프니스(mN·m)를 가질 수 있다:
[수학식 4]
Y = (-3.208 x 10-11 x X5) + (2.039 x 10-8 x X4) - (4.271 x 10-6 x X3) + (4.09 x 10-4 x X2) - (1.489 x 10-2 x X) + 1.955 x 10-1
상기 식에서 X 는 투명 전도성 광학시트(스티프니스향상 필름 구비 또는 미구비)의 총 두께(㎛)이다.
또한 상기 투명 전도성 광학시트는 스티프니스향상 필름을 구비하지 않을 경우에도, 상기 수학식 4로 계산되는 Y 값의 0.8배 내지 1.6배에 해당하는 스티프니스(mN·m)를 가질 수 있다.
아울러, 상기 투명 전도성 광학시트가 스티프니스향상 필름을 구비할 경우, 상기 수학식 3에 따른 열처리 전/후의 치수변화율이 종방향(MD)에 대해 0.5% 이하 및 횡방향(TD)에 대해 0.3% 이하를 나타내는 스티프니스향상 필름을 구비하는 것이 바람직하며, 그 결과 스티프니스향상 필름을 부착한 후에도 열처리시에 시트의 면방향으로 굴곡지거나 말리는 변형이 억제될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 투명 전도성 광학시트는, (1) 투명 기재층의 준비, (2) 제 1 굴절률조합층의 형성, (3) 제 2 굴절률조합층의 형성, (4) 제 3 굴절률조합층의 형성, (5) ITO층의 증착, 및 (6) ITO층의 식각 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 투명 기재층의 표면에 하나 이상의 기능층을 직접 형성하거나 또는 필요한 기능성 필름을 부착할 수 있다.
각 단계는 본 발명의 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법, 예를 들어 수지 용액의 도포에 의한 코팅, 스퍼터링에 의한 증착 등으로 실시될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 1 굴절률조합층, 제 2 굴절률조합층, 및 기능층은 습식 코팅(wet coating) 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 기능성 필름의 경우 라미네이터(laminator)를 이용하여 접합시킬 수 있다.
단계 (1) 내지 (5)의 실시 후에 ITO층의 결정화도를 높이기 위해 열처리를 추가로 실시하는 것이 바람직하며, (1) 내지 (6)의 실시 후 열처리를 추가로 실시하는 것도 가능하다. 상기 열처리는, 예를 들어 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 수행될 수 있다.
단계 (6)은 상기 ITO층 위에 실크스크린, 그라비아, 잉크젯 또는 DFR(dry film resist) 라미네이션 방식에 의해 원하는 패턴으로 식각액을 직접 도포하여 ITO층을 부분적으로 식각하거나 또는 원하는 패턴으로 포토레지스트막을 형성시킨 뒤 식각액 등에 의해 ITO층을 부분적으로 식각하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 방법 외에도 레이저를 이용한 레이저 식각(laser etching) 방법을 사용할 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 20: 굴절률조합층을 갖는 투명 전도성 광학시트의 제조
단계 1: 투명 기재층의 준비
550nm 파장에서 굴절률이 1.63 내지 1.67이고 두께가 50㎛인 PET 투명 기재를 사용하였다.
단계 2: 제 1 굴절률조합층의 형성
열경화형 아크릴계 수지(A811, 애경화학사) 5.5중량부, 폴리아이소시아네트계 경화제(DN980S, 애경화학사) 0.3중량부, 희석을 위한 자일렌(xylene) 47.1중량부, 및 부틸 아세테이트 47.1중량부를 배합한 뒤, 이 배합 용액의 고형분 100중량부당 이산화지르코늄(ZrO2, JGC사) 50~80중량부를 추가로 배합하였다. 수득한 배합 용액을 상기 투명 기재층 상에 습식 코팅(wet coating)하고 건조 및 열경화하여, 550nm 파장에서 굴절률이 1.56~1.66 범위이고 두께가 20~100nm 범위인 제 1 굴절률조합층을 형성하였다.
단계 3: 제 2 굴절률조합층의 형성
UV경화형 올리고머(DPHA, 미원사) 15중량부, 펜타에리스리톨 트라이아크릴레이트(PETA, 미원사) 5중량부, 희석용 모노머(SR499, Satomer사) 4중량부, 및 UV경화용 광개시제(Irgacure-184, BASF사) 1중량부, 및 희석을 위한 메틸에틸케톤(MEK) 37.5중량부, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 37.5중량부를 배합한 뒤, 이 배합 용액의 고형분 100중량부당 이산화지르코늄(ZrO2, JGC사) 100~200중량부를 추가로 배합하였다. 수득한 배합 용액을 상기 제 1 굴절률조합층 상에 습식 코팅(wet coating)하고 건조 및 UV 경화하여, 550nm 파장에서 굴절률이 1.69~1.72 범위이고 두께가 15~100nm 범위인 제 2 굴절률조합층을 형성하였다.
단계 4: 제 3 굴절률조합층의 형성
상기 제 2 굴절률조합층 상에 이산화규소(SiO2)를 진공 스퍼터링하여 증착함으로써, 550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.43~1.55 범위이고 두께가 5~40nm 범위인 제 3 굴절률조합층을 형성하였다.
단계 5: ITO층의 증착 및 열처리
상기 제 3 굴절률조합층 상에 주석산화물을 7중량%의 함량으로 함유하는 ITO를 진공 스퍼터링하여 증착하였다. 상기 ITO층이 증착된 시트를 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리하여 결정화하였다. 그 결과 550nm 파장에 대한 굴절률이 1.8~1.93 범위이고 두께가 20~45nm인 ITO층을 형성하였다.
단계 6: ITO층의 식각
상기 ITO층 위에 실크스크린, 그라비아, 잉크젯 또는 DFR 라미네이션 등의 방식에 의해 선형 또는 다이아몬드형 격자무늬의 포토레지스트막을 형성시키고, 25℃ 및 5중량%의 염산 수용액에 1분간 담근 후 초순수(DI)로 세정하여 ITO층을 부분적으로 식각하였다.
비교예 1 내지 12: 굴절률조합층을 갖는 투명 전도성 광학시트의 제조
상기 실시예 1 내지 20에서의 절차(단계 1~6)를 그대로 이용하되, 단계 3에서 원료물질의 배합량 및 코팅두께를 조절하여 550nm 파장에서 굴절률이 1.60~1.68 범위이고 두께가 1000~1100nm 범위인 제 2 굴절률조합층을 형성하여, 투명 전도성 광학시트를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예의 투명 전도성 광학시트들의 구성을 하기 표 1 내지 8에 정리하였다.
시험예 1: △R 값 평가
투명 전도성 광학시트에 대하여, 측정기기(U4100, Mitsubishi사)를 사용하여 가시광 영역(380~780nm)의 각 파장에서의 반사율(%)을 측정하였다. 이때 내부반사에 의한 노이즈를 제거하기 위해 투명 기재층의 외부 표면을 검정색으로 인쇄한 뒤 측정하였다. 측정값을 이용하여 앞서의 수학식 1에 따라 △R 값(%)을 도출하였다.
시험예 2: △ER 값 평가
투명 전도성 광학시트에 대하여, 측정기기(U4100, Mitsubishi사)를 사용하여 CIE 표준광원 D65(CIE Standard Illuminant D65)에 대한 2˚시야의 L* a* b* 색좌표계로 표현되는 반사색을 측정하였다. 이때 내부반사에 의한 노이즈를 제거하기 위해 투명 PET 기재의 표면을 검정색으로 인쇄한 뒤 측정하였다. 측정 값을 이용하여 앞서의 수학식 2에 따라 △ER 값을 도출하였다.
시험예 3: 외관간섭무늬 평가
투명 전도성 광학시트에 대하여, 외부 광원에 대한 반사광에서 기름띠 형상과 같은 색 얼룩 현상이 나타나는지의 여부를 관찰하였다.
시험예 4: 면저항 평가
투명 전도성 광학시트에 대하여, 먼저, 열처리하기 이전의 상태에서 면저항을 측정하고, 이 때의 측정값을 R0로 하였다. 이후, 150℃에서 60분간 열처리하여 ITO층을 결정화시킨 후 면저항을 측정하여, 이 때의 측정값을 R1으로 하였다. 마지막으로, 5% 황산 용액으로 10분간 처리하고 면저항을 측정하여, 이 때의 측정값을 R2로 하였다. 이와 같이 측정된 값을 기초로 R1/R0 의 비율 및 R2/R1의 비율을 계산하였다.
시험예 5: 표면경도 평가
투명 전도성 광학시트 ITO층의 표면 경도를 JIS-K5600의 절차(Mitsubishi pencil 1H 사용)에 따라, 5회 측정시에 스크래치가 발생하지 않은 횟수의 비율로 평가하였다.
시험예 6: 열처리 전/후의 치수변화율 평가
투명 전도성 광학시트의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에 대하여, ITO층의 결정화를 위한 열처리 전/후의 치수를 측정하여, 앞서의 수학식 3에 따라 치수변화율을 도출하였다.
이들 시험예의 평가 결과를 하기 표 1 내지 8에 정리하였다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 구성 및 시험결과
| 구분 |
투명 기재층 |
제1굴절률 조합층 |
제2굴절률 조합층 |
제3굴절률 조합층 |
ITO층 | △R(%) |
△ER |
외관 간섭 무늬 |
||||
| 굴절률 | 굴절률 | 두께 (nm) |
굴절률 | 두께 (nm) |
굴절률 | 두께 (nm) |
굴절률 | 두께 (nm) |
||||
| 실시예 1 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.7110 | 45 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 25 | 1.00 | 4.4 | 무 |
| 실시예 2 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.7110 | 20 | 1.4850 | 40 | 1.8750 | 25 | 0.91 | 3.0 | 무 |
| 실시예 3 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.7110 | 40 | 1.4850 | 25 | 1.8750 | 25 | 0.92 | 4.0 | 무 |
| 실시예 4 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.7110 | 40 | 1.4850 | 25 | 1.8750 | 30 | 0.71 | 2.7 | 무 |
| 실시예 5 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.7110 | 40 | 1.4850 | 25 | 1.8750 | 35 | 0.83 | 2.3 | 무 |
| 비교예 1 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.6483 | 1070 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 25 | 1.66 | 6.0 | 유 |
| 비교예 2 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.6483 | 1070 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 30 | 2.27 | 8.3 | 유 |
| 비교예 3 | 1.6340 | 1.5733 | 85 | 1.6483 | 1070 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 35 | 3.00 | 10.3 | 유 |
| 구분 |
면저항 (Ω/□) | 면저항 비율 | 표면경도 | 치수변화율 (%) | ||||
| 열처리전 (R0) |
열처리후 (R1) |
5% 황산 (R2) |
R1 / R0 | R2 / R1 | MD | TD | ||
| 실시예 1 | 356 | 144 | 153 | 0.40 | 1.06 | 1H(5/5) | 0.30 | 0.17 |
| 실시예 2 | 353 | 148 | 151 | 0.42 | 1.02 | 1H(5/5) | 0.33 | 0.19 |
| 실시예 3 | 353 | 148 | 151 | 0.42 | 1.02 | 1H(5/5) | 0.31 | 0.20 |
| 실시예 4 | 221 | 98 | 105 | 0.44 | 1.07 | 1H(5/5) | 0.34 | 0.19 |
| 실시예 5 | 134 | 70 | 74 | 0.52 | 1.06 | 1H(5/5) | 0.33 | 0.16 |
| 비교예 1 | 351 | 149 | 151 | 0.42 | 1.01 | 1H(5/5) | 0.31 | 0.20 |
| 비교예 2 | 236 | 97 | 104 | 0.41 | 1.07 | 1H(5/5) | 0.30 | 0.17 |
| 비교예 3 | 133 | 71 | 74 | 0.53 | 1.04 | 1H(5/5) | 0.33 | 0.19 |
실시예 6 내지 10 및 비교예 4 내지 6의 구성 및 시험결과
| 구분 |
투명 기재층 |
제1굴절률 조합층 |
제2굴절률 조합층 |
제3굴절률 조합층 |
ITO층 | △R(%) |
△ER |
외관 간섭 무늬 |
||||
| 굴절률 | 굴절률 | 두께 (nm) |
굴절률 | 두께 (nm) |
굴절률 | 두께 (nm) |
굴절률 | 두께 (nm) |
||||
| 실시예 6 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.7110 | 85 | 1.4850 | 5 | 1.8750 | 25 | 0.76 | 4.6 | 무 |
| 실시예 7 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.7110 | 15 | 1.4850 | 35 | 1.8750 | 25 | 0.99 | 4.1 | 무 |
| 실시예 8 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.7110 | 48 | 1.4850 | 19 | 1.8750 | 25 | 0.61 | 2.7 | 무 |
| 실시예 9 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.7110 | 48 | 1.4850 | 19 | 1.8750 | 30 | 0.45 | 1.7 | 무 |
| 실시예 10 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.7110 | 48 | 1.4850 | 19 | 1.8750 | 35 | 0.65 | 2.3 | 무 |
| 비교예 4 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.6483 | 1030 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 25 | 1.29 | 5.9 | 유 |
| 비교예 5 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.6483 | 1030 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 30 | 1.93 | 8.2 | 유 |
| 비교예 6 | 1.6630 | 1.6190 | 80 | 1.6483 | 1030 | 1.4850 | 20 | 1.8750 | 35 | 2.66 | 10.4 | 유 |
| 구분 |
면저항 (Ω/□) | 면저항 비율 | 표면경도 | 치수변화율 (%) | ||||
| 열처리전 (R0) |
열처리후 (R1) |
5% 황산 (R2) |
R1 / R0 | R2 / R1 | MD | TD | ||
| 실시예 6 | 355 | 149 | 154 | 0.42 | 1.03 | 1H(5/5) | 0.39 | 0.16 |
| 실시예 7 | 351 | 143 | 152 | 0.41 | 1.06 | 1H(5/5) | 0.40 | 0.16 |
| 실시예 8 | 350 | 143 | 152 | 0.41 | 1.06 | 1H(5/5) | 0.38 | 0.16 |
| 실시예 9 | 228 | 97 | 104 | 0.43 | 1.07 | 1H(5/5) | 0.39 | 0.17 |
| 실시예 10 | 133 | 70 | 74 | 0.53 | 1.06 | 1H(5/5) | 0.39 | 0.15 |
| 비교예 4 | 360 | 146 | 153 | 0.41 | 1.05 | 1H(5/5) | 0.40 | 0.17 |
| 비교예 5 | 228 | 96 | 102 | 0.42 | 1.06 | 1H(5/5) | 0.38 | 0.17 |
| 비교예 6 | 133 | 72 | 73 | 0.54 | 1.01 | 1H(5/5) | 0.39 | 0.15 |
상기 표 1 내지 4에서 보듯이, 실시예 1 내지 10의 광학시트들은 본원발명에서 요구하는 범위, 즉 1.0% 이하의 △R 값, 및 6.0 이하의 △ER 값을 가진 것으로 나타났으며, 외관간섭무늬가 관찰되지 않았다.
특히, 실시예 3 내지 5 및 실시예 8 내지 10에서와 같이, 투명 기재층, 제 1 굴절률조합층, 제 2 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층의 굴절률과 두께가 일정할 때, ITO층의 두께를 25~35nm로 변화시키더라도, 광학시트가 70≤R1(Ω/□)≤150, 0≤△R(%)≤1.0, 및 0≤△ER≤6.0을 만족하였으며 외관간섭무늬도 관찰되지 않았다.
또한, 실시예 1 내지 10의 광학시트들은 모두 양호한 면저항 특성과 기계적 특성 및 열적 특성을 나타내었다.
반면, 비교예 1 내지 6의 광학시트들은 본원발명에서 요구하는 △R 값 및 △ER 값을 가지지 못하였음을 알 수 있었고, 외관간섭무늬들도 관찰되는 등 본 발명으로 해결하고자 하는 광학시트로서의 요건에 부합하지 못하는 것으로 나타났다.
실시예 11 내지 35: 스티프니스향상 필름이 구비된 투명 전도성 광학시트
상기 실시예 1과 동일한 절차에 따라 투명 전도성 광학시트를 제조하되, 총 두께가 23~125㎛가 되도록 조절하였다.
또한, 두께가 38~125㎛인 기재필름층 및 이의 일면에 형성된 두께 20~50㎛의 점착 기능층을 갖는 스티프니스향상 필름을 준비하였으며, 이때 상기 기재필름층으로는 PET 투명 기재를 사용하였고, 상기 점착 기능층으로는 아크릴계 고분자 수지 100중량부와 이소시아네이트계 가교제(다관능 이소시아네이트 화합물) 0.001~10중량부를 포함하는 것을 준비하였다.
이후 상기 광학시트의 투명 기재층 상에 상기 스티프니스향상 필름의 점착 기능층을 부착하여, 스티프니스향상 필름을 구비하는 투명 전도성 광학시트를 제조하였다.
단 일부 투명 전도성 광학시트에는 비교를 위해 스티프니스향상 필름을 부착하지 않은 채로 남겨두었다.
시험예 7: 스티프니스 측정
실시예 11 내지 35의 광학시트에 대해서, 측정기기(stiffness tester, Yasudaseiki사)를 사용하여 JIS-P8125의 절차에 따라 스티프니스를 측정하였다.
시험예 8: 안정성 평가
실시예 11~35의 스티프니스향상 필름이 부착/미부착된 광학시트에 대해서,
(1) 재단 공정을 위한 1차 이송 공정을 수행하고,
(2) 가로 x 세로의 치수가 500㎜ x 500㎜가 되도록 재단 공정을 수행하고,
(3) 상기 재단된 시트를 5~20장을 적층하는 적층 공정을 수행하고,
(4) 적층된 시트에 대해 150℃에서 60분간 열처리 공정을 수행하였다.
(5) 상기 (1) 내지 (4)의 이송, 재단, 적층 및 열처리 공정 중에 발생할 수 있는 시트 접힘과 시트간의 쓸림 및 구부러짐에 의한 표면저항의 변화를 확인하기 위하여, 대면적 자동 표면저항 측정기(Dasoleng사)를 사용하여 가로 및 세로 방향에 대해 10㎜ 간격으로 표면 저항을 측정하였다.
(6) 측정된 표면 저항값을 RM이라 하고 초기 저항값(즉 (1) 내지 (4)의 공정 이전에 측정한 저항값)을 RI라고 하였을 때, 0% ≤ (RM-RI)/RI x 100 ≤ 20%를 만족하지 않는 경우 불량으로 판정하고, 이를 바탕으로 수율 [(투입시트 갯수 - 불량시트 갯수) / 투입시트 갯수 x 100] 을 계산한 뒤, 하기 범주에 따라 안정성을 평가하였다:
- △ : 수율 80~90% (사용가능)
- ○ : 수율 90~95% (양호)
- ◎ : 수율 95% 이상 (우수)
상기 실시예 11~35의 구성 및 이의 시험 결과를 하기 표 5에 정리하였다.
| 광학시트 두께 (㎛) |
스티프니스향상 필름 두께 | 총 두께 (㎛) |
스티프니스 (mN·m) | 안정성 |
||
| 점착 기능층 (㎛) |
기재필름층 (㎛) |
|||||
| 실시예 11 | 23 |
무 | 무 | 23 | 0.005 | △ |
| 실시예 12 | 25 |
38 | 86 | 0.07 | △ | |
| 실시예 13 | 50 | 98 | 0.22 | △ | ||
| 실시예 14 | 75 | 123 | 0.31 | ○ | ||
| 실시예 15 | 125 | 173 | 0.96 | ◎ | ||
| 실시예 16 | 50 |
무 | 무 | 50 | 0.14 | △ |
| 실시예 17 | 25 |
38 | 113 | 0.14 | △ | |
| 실시예 18 | 50 | 125 | 0.39 | ○ | ||
| 실시예 19 | 75 | 150 | 0.63 | ○ | ||
| 실시예 20 | 125 | 200 | 1.84 | ◎ | ||
| 실시예 21 | 75 |
무 | 무 | 75 | 0.14 | △ |
| 실시예 22 | 25 |
38 | 138 | 0.55 | ○ | |
| 실시예 23 | 50 | 150 | 0.7 | ○ | ||
| 실시예 24 | 75 | 175 | 1.04 | ◎ | ||
| 실시예 25 | 125 | 225 | 2.59 | ◎ | ||
| 실시예 26 | 100 |
무 | 무 | 100 | 0.31 | ○ |
| 실시예 27 | 25 |
38 | 163 | 0.8 | ○ | |
| 실시예 28 | 50 | 175 | 1.04 | ◎ | ||
| 실시예 29 | 75 | 200 | 1.6 | ◎ | ||
| 실시예 30 | 125 | 250 | 3.65 | ◎ | ||
| 실시예 31 | 125 |
무 | 무 | 125 | 0.63 | ○ |
| 실시예 32 | 25 |
38 | 188 | 1.52 | ◎ | |
| 실시예 33 | 50 | 200 | 1.86 | ◎ | ||
| 실시예 34 | 75 | 225 | 2.75 | ◎ | ||
| 실시예 35 | 125 | 275 | 4.38 | ◎ | ||
또한, 상기 표 5에서의 총 두께와 스티프니스의 관계 그래프 및 이들간의 다항식 함수 곡선(polynomial fitting line)의 수학식을 도출하여 도 3에 함께 표기하였다.
상기 표 5 및 도 3에서 보듯이, 실시예에 따른 투명 전도성 광학시트들은 대체적으로 적정 수준 이상의 스티프니스 및 안정성을 나타내었으며, 총 두께가 증가될수록 스티프니스 값이 상승하며 안정성이 보다 향상되는 경향을 나타내었다.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
100: 투명 기재층, 200: ITO층,
210: 비식각부, 220: 식각부,
300: 디스플레이패널, 400: 제 1 굴절률조합층,
410: 제 2 굴절률조합층, 420: 제 3 굴절률조합층,
500: 기능층, 510: 스티프니스향상 필름,
610: 비식각부의 반사광, 620: 식각부의 반사광.
210: 비식각부, 220: 식각부,
300: 디스플레이패널, 400: 제 1 굴절률조합층,
410: 제 2 굴절률조합층, 420: 제 3 굴절률조합층,
500: 기능층, 510: 스티프니스향상 필름,
610: 비식각부의 반사광, 620: 식각부의 반사광.
Claims (18)
- 투명 기재층, 제 1 굴절률조합층, 제 2 굴절률조합층, 제 3 굴절률조합층 및 인듐주석산화물(ITO)층이 순서대로 적층된 구조를 포함하고,
상기 제 2 굴절률조합층이 1 내지 500 nm의 두께를 갖고 상기 투명 기재층, 제 1 굴절률조합층 및 제 3 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 높으며,
상기 ITO층이 비식각부와 식각부를 포함하고 상기 제 2 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 높으며,
가시광 영역의 각 파장에 대한 상기 ITO층의 비식각부 및 식각부의 반사율을 측정시에 하기 수학식 1에 따르는 △R 값이 0% 내지 1.0% 이고,
CIE 표준광원 D65(CIE Standard Illuminant D65)에 대한 2˚시야의 반사광으로 L* a* b* 색좌표계에 따른 반사색을 측정시에 하기 수학식 2로 표시되는 △ER 값이 0 내지 6.0 인, 투명 전도성 광학시트:
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, i 는 가시광 영역의 각 파장이고, r1i 은 각 파장에서의 ITO층의 비식각부의 반사율(%)이고, r2i 은 각 파장에서의 ITO층의 식각부의 반사율(%)이고, n 은 측정 파장의 총 개수이다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서, L*1, a*1 및 b*1 은 각각 ITO층의 비식각부의 반사색의 L*, a* 및 b* 이고; L*2, a*2 및 b*2 은 각각 ITO층의 식각부의 반사색의 L*, a* 및 b* 이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 굴절률조합층이 550nm 파장에 대해 1.67 내지 1.75의 굴절률을 갖는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 굴절률조합층이 15 내지 100 nm의 두께를 갖는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 굴절률조합층이 5 내지 500 nm의 두께 및 550nm 파장에 대해 1.5 내지 1.66의 굴절률을 갖는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 굴절률조합층 및 제 2 굴절률조합층이 습식 코팅 방식으로 형성된 것인, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 ITO층이 주석산화물을 2 내지 15 중량%의 함량으로 포함하는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가 60 내지 160 Ω/□의 면저항을 갖는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리된 것인, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 투명 전도성 시트가 5% 황산 용액으로 10분간 처리시에 면저항의 증가 비율이 20% 미만인, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가
상기 ITO층의 표면 상에 JIS K-5600에 따라 1H 연필을 사용하여 표면 경도 테스트를 5회 실시하였을 때, 5회 모두 표면에 스크래치가 발생하지 않는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가
120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리시에 하기 수학식 3으로 표시되는 치수변화율이 종방향(MD)에 대하여 0.5% 이하이고 횡방향(TD)에 대하여 0.3% 이하인, 투명 전도성 광학시트:
[수학식 3]
치수변화율(%) = {(열처리전 치수-열처리후 치수) / 열처리전 치수} x 100.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가
올리고머블록킹, 블록킹방지, 반사방지, 및 점착의 기능 중 어느 하나 또는 둘 이상의 복합 기능을 갖는 기능층을 하나 이상 추가로 구비하는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 12 항에 있어서,
상기 기능층이 상기 투명 기재층의 외측 표면에 구비되는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가 외곽층으로서 스티프니스향상 필름을 더 구비하는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 14 항에 있어서,
상기 스티프니스향상 필름이 20 내지 180 ㎛의 두께를 갖는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 14 항에 있어서,
상기 스티프니스향상 필름이
기재필름층; 및
상기 기재필름층의 일면에 형성되고 올리고머블록킹, 점착 및 이형 기능 중 어느 하나 또는 둘 이상의 복합 기능을 갖는 기능층을 하나 이상 포함하는, 투명 전도성 광학시트.
- 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 투명 전도성 광학시트가 하기 수학식 4로 계산되는 Y 값의 0.8배 내지 1.6배에 해당하는 스티프니스(mN·m)를 갖는, 투명 전도성 광학시트:
[수학식 4]
Y = (-3.208 x 10-11 x X5) + (2.039 x 10-8 x X4) - (4.271 x 10-6 x X3) + (4.09 x 10-4 x X2) - (1.489 x 10-2 x X) + 1.955 x 10-1
상기 식에서 X 는 투명 전도성 광학시트의 총 두께(㎛)이다.
- 제 14 항에 있어서,
상기 스티프니스향상 필름이 120~160℃의 온도범위에서 30~90분 동안 열처리시에 하기 수학식 3으로 표시되는 치수변화율이 종방향(MD)에 대하여 0.5% 이하이고 횡방향(TD)에 대하여 0.3% 이하인, 투명 전도성 광학시트:
[수학식 3]
치수변화율(%) = {(열처리전 치수-열처리후 치수) / 열처리전 치수} x 100.
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