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KR101770864B1 - 투명 수지 적층체 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널 - Google Patents

투명 수지 적층체 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널 Download PDF

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KR101770864B1
KR101770864B1 KR1020130058565A KR20130058565A KR101770864B1 KR 101770864 B1 KR101770864 B1 KR 101770864B1 KR 1020130058565 A KR1020130058565 A KR 1020130058565A KR 20130058565 A KR20130058565 A KR 20130058565A KR 101770864 B1 KR101770864 B1 KR 101770864B1
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KR
South Korea
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touch screen
screen panel
copolymer resin
transparent
monomer
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이종훈
황덕율
예성훈
권동주
이민희
박환석
송예리
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(주)엘지하우시스
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Abstract

폴리메틸메타크릴레이트 매트릭스 수지에 아크릴계 고무 입자가 분산된 투명 시트; 상기 투명 시트의 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제1 공중합체 수지를 포함하는 층; 및 상기 투명 시트의 다른 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제2 공중합체 수지를 포함하는 층을 포함하는 투명 수지 적층체가 제공된다.

Description

투명 수지 적층체 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널{TRANSPARENT RESIN LAMINATE AND TOUCH SCREEN PANEL INCLUDING THE SAME}
투명 수지 적층체 및 이를 포함하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
핸드폰이나 태블릿 또는 네비게이션의 최외곽층에 사용되는 유리 기판은 작은 선팽창계수, 우수한 가스 배리어성, 높은 광 투과율, 표면 평탄도, 뛰어난 내열성과 내화학성 등의 여러 장점을 가지고 있으나, 충격에 약하여 잘 깨지고 밀도가 높아서 무거운 단점이 있다.
최근, 액정이나 유기 발광 표시 장치, 플렉서블 디스플레이, 전자 종이 등에 대한 관심이 급증하면서 이들 기판을 유리에서 플라스틱으로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
기본 기재인 플라스틱 필름과 기능성 코팅층을 갖는 플라스틱 기판으로 유리 기판을 대체하면 표시 장치의 전체 무게가 가벼워지고 디자인의 유연성을 부여할 수 있으며, 충격에 강하며, 연속 공정으로 제조할 경우 수율이 유리 기판에 비해 월등하게 좋은 관계로 경제성을 가질 수 있다.
한편, 표시장치의 플라스틱 기판으로 사용되기 위해서는 트랜지스터 소자의 공정 온도, 투명 전극의 증착 온도를 견딜 수 있는 높은 유리전이 온도, 액정과 유기 발광 재료의 노화를 방지하기 위한 산소와 수증기 차단 특성, 공정 온도 변화에 따른 기판의 뒤틀림 방지를 위한 작은 선팽창계수와 치수 안정성, 기존의 유리 기판에 사용되는 공정 기기와 호환성을 가지는 높은 기계적 강도, 에칭 공정에 견딜 수 있는 내화학성, 높은 광투과도 및 적은 복굴절율, 표면의 내스크래치성 등의 특성이 요구된다.
그러나, 우수한 광학적 특성을 갖으면서 고내열 특성을 만족하는 고기능성 고분자 기재는 존재하지 않으므로 고분자 중합시 내열성을 부여할 수 있도록 공중합을 통하여 내열성을 만족시키려는 노력이 행해지고 있다.
본 발명의 일 구현예는 내충격성, 표면강도, 내열성, 치수 안정성 및 굴곡 탄성율이 우수한 투명 수지 적층체를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 투명 수지 적층체를 적용한 터치 스크린 패널을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 폴리메틸메타크릴레이트 매트릭스 수지에 아크릴계 고무 입자가 분산된 투명 시트; 상기 투명 시트의 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제1 공중합체 수지를 포함하는 층; 및 상기 투명 시트의 다른 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제2 공중합체 수지를 포함하는 층을 포함하는 투명 수지 적층체를 제공한다.
상기 제1 공중합체 수지는 및 상기 제2 공중합체 수지의 유리전이온도가 약 100 내지 약 150℃일 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자의 함량이 상기 투명 시트 100중량% 중 약 10 내지 약 60 중량%일 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자는 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위 및 방향족 비닐계 구조단위의 공중합체로 이루어진 코어 및 아크릴산 에스테르 구조단위 및 메타크릴산 에스테르 구조단위의 공중합체로 이루어진 쉘을 포함하는 구조일 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자는 상기 코어 약 30 내지 약 50 중량% 및 상기 쉘 약 50 내지 약 70 중량%를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자의 코어는 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위 약 50 내지 약 90 중량% 및 방향족 비닐계 구조단위 약 10 내지 약 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자의 쉘은 아크릴산 에스테르 구조단위 약 10 내지 약 50 중량% 및 메타크릴산 에스테르 구조단위 약 50 내지 약 90 중량%를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자의 평균 입경이 약 30nm 내지 약 400nm일 수 있다.
상기 투명 시트의 두께가 약 0.03mm 내지 약 1.0mm일 수 있다.
상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층의 두께가 각각 약 0.05mm 내지 약 1.5mm일 수 있다.
상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지는 각각 독립적으로 상기 아크릴계 단량체 약 90 내지 약 93 중량%, 상기 말레이미드계 단량체 약 4 내지 약 7 중량% 및 상기 스티렌계 단량체 약 1 내지 약 3 중량%의 단량체 혼합 조성물이 공중합된 것일 수 있다.
상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지는 아크릴계 주쇄에 말레이미드계 측쇄가 그라프트 중합되어 연결된 구조일 수 있다.
상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지는 상기 아크릴계 주쇄와 상기 말레이미드계 측쇄는 상기 스티렌계 단량체에서 유도된 스티렌계 구조단위를 매개로 연결될 수 있다.
상기 투명 수지 적층체의 적어도 하나의 최외각 일면에 하드코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 디펜타아크리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타크리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타아크릴티오톨 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스톨 펜타아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 광경화성 화합물의 모노머 또는 올리고머로부터 형성될 수 있다.
상기 투명 시트와 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 사이 또는 상기 투명 시트와 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층 사이에 개재된 광학적 투명 점착 필름 (OCA, optically clear adhesive)을 더 포함할 수 있다.
상기 투명 수지 적층체는 광 투과도가 약 90% 내지 약 100%일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 투명 수지 적층체를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다.
상기 터치 스크린 패널은 일면에 도전층이 형성된 전도성 플라스틱 필름, 광학적 투명 점착 필름 (OCA, optically clear adhesive) 및 상기 투명 수지 적층체가 순차적으로 적층된 것일 수 잇다.
상기 전도성 플라스틱 필름은 일면에 ITO 전극층이 형성된 투명 플라스틱 필름일 수 있다.
상기 투명 수지 필름은 광투과성이 우수하면서도 내충격성, 표면강도, 내열성, 치수 안정성 및 굴곡 탄성율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 투명 수지 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 투명 수지 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명 수지 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 투명 수지 적층체의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)” 또는 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 아크릴계 고무 입자가 분산된 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 투명 시트; 상기 투명 시트의 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제1 공중합체 수지를 포함하는 층; 및 상기 투명 시트의 다른 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제2 공중합체 수지를 포함하는 층을 포함하는 투명 수지 적층체를 제공한다.
도 1은 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층(1), 상기 투명 시트(2) 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층(3)이 순차적으로 적층된 구조의 상기 투명 수지 적층체(10)의 개략적인 단면도이다.
상기 투명 시트(2)는 아크릴계 고무 입자를 충격개질제로서 포함함으로써 상기 투명 수지 적층체(10)의 내충격 특성을 향상시키고, 또한, 상기 투명 시트(2)의 양면으로 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층(1) 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층(3)를 형성하여 상기 투명 수지 적층체(10)에 고내열 및 고경도의 특성을 아울러 부여할 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자는 코어(core) 및 쉘(shell)을 포함하는 코어쉘 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 고무 입자는 상기 코어 약 30 내지 약 50 중량% 및 상기 쉘 약 50 내지 70 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량비의 구조를 갖는 아크릴계 고무 입자는 내충격성이 우수하다.
상기 코어는 구체적으로, 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위 약 50 내지 약 90 중량% 및 방향족 비닐계 구조단위 약 10 내지 약 50 중량%를 포함할 수 있다.
상기 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위는 C1 내지 C15의 알킬 치환된 메타크릴산 에스테르로부터 유도된 구조단위일 수 있고, 상기 알킬 치환된 메타크릴산 에스테르는 구체적으로는 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, I-부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등 또는 이들의 조합일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 방향족 비닐계 구조단위는 스티렌, α-메틸스티렌, ο-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 비닐톨루엔 또는 이들의 유도체에 기인한 구조단위일 수 있다.
상기 쉘은 구체적으로, 아크릴산 에스테르 구조단위 약 10 내지 약 50 중량% 및 메타크릴산 에스테르 구조단위 약 50 내지 약 90 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량비로 쉘을 형성하여, 상기 투명 시트의 폴리메틸메타크릴레이트 매트릭스 수지와의 상용성이 우수하면서도 우수한 광 투명도 및 중합 전환율을 나타낼 수 있다.
상기 아크릴산 알킬 에스테르 구조단위는 C1 내지 C15의 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등 또는 이들의 조합에서 유도된 구조단위일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위의 구체적인 예는 전술한 바와 같다.
상기 코어 및 쉘은 단량체 혼합물에 사슬이동제, 가교제, 그라프트제 및 개시제를 첨가하여 공중합하여 제조될 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자는 메타크릴산 알킬 에스테르 단량체, 방향족 비닐계 단량체, 가교제 및 개시제를 질소분위기의 반응기 내에서 이온교환수와 혼합한 후, 유화 중합 반응시켜 코어를 형성하는 과정과, 상기 질소분위기의 반응기 내에서 아크릴산 알킬 에스테르 단량체, 메타크릴산 알킬 에스테르 단량체, 사슬이동제, 개시제 및 가교제를 첨가하여 유화 중합 반응시켜 상기 코어를 피복하는 쉘을 형성한 후 응집, 탈수 및 건조하여 제조될 수 있다.
상기 가교제는, 예를 들어, 1,2-에탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로판디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,5-펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 그라프트제는 예를 들어, 알릴(메타)아크릴레이트 및 디알릴말레이트 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 그라프트제는 상기 총 단량체 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 개시제는 황산 제1철, 에티렌디아민테트라아세테이트나트륨, 큐멘하이드로 퍼옥사이드, 디이소프로필 벤젠 하이드로퍼옥사이드, 아조비스 이소부틸로니트릴, 3급 부틸 하이드로퍼옥사이드, 파라메탄 하이드로퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 사슬이동제는 분자량을 조절하기 위한 목적으로 첨가될 수 있고, 예를 들어, C2 내지 C18의 알킬메르캅탄, 벤질메르캅탄, 메르캅토산 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 이온교환수는 총 단량체 100중량부 대비 약 100 내지 약 500중량부를 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자의 평균 입경은 약 30nm 내지 약 400nm 일 수 있다. 상기 범위 크기의 아크릴계 고무 입자는 내충격성이 우수하다.
상기 아크릴계 고무 입자의 함량이 상기 투명 시트 100중량% 중 약 10 내지 약 60 중량% 일 수 있다. 상기 함량비의 아크릴계 고무 입자를 상기 투명 시트에 포함시켜 충격 보강 효과를 발휘하면서도 광학용으로 적합한 투명도를 유지할 ㅜ 수 있다.
상기 아크릴계 고무 입자의 크기가 나노 사이즈로 작을 경우 상기 투명 시트를 플렉서블하게 제조하여도 백화 현상을 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴계 고무 입자의 평균 입경은 약 50nm 내지 약 150nm일 수 있다. 이러한 나노 사이즈의 아크릴계 고무 입자를 포함하는 투명 시트를 포함하는 상기 투명 수지 적층체는 플렉서블 디스플레이에 적용하기에 유용하다.
상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지 (이하, '공중합체 수지'로 통칭함)는 유리전이온도가 약 100 내지 약 150℃일 수 있고, 구체적으로 약 110 내지 약 130℃일 수 있다. 상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지는 아크릴계 수지이면서도 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체를 함께 공중합하여 상기 범위의 유리전이온도를 갖도록 하여 고내열 및 고경도 특성을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에서, 상기 공중합체 수지는 아크릴계 주쇄에 말레이미드계 측쇄가 그라프트 중합되어 연결된 구조일 수 있다. 상기 아크릴계 주쇄와 상기 말레이미드계 측쇄는 상기 스티렌계 단량체의 공중합되어 스티렌계 구조단위를 매개로 연결될 수 있다. 상기 스티렌계 구조단위는 중합도가 1 이상으로 상기 아크릴계 주쇄에 그라프트 되어 형성될 수 있다.
상기 공중합체 수지는 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체를 포함하는 단량체 혼합 조성물을 준비한 후, 예를 들어, 벤젠과 같은 용매를 사용하여 프리라디칼 중합 반응(free radical polymerization) 또는 벌크 중합(bulk polymerization)을 통해 공중합되어 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 공중합체 수지는 상기 아크릴계 단량체 약 90 내지 약 93 중량%, 상기 말레이미드계 단량체 약 4 내지 약 7 중량% 및 상기 스티렌계 단량체 약 1 내지 약 3 중량%의 단량체 혼합 조성물이 공중합된 것일 수 있다.
상기 공중합체 수지는 전술한 범위의 조성비로서 공중합되어 전술한 범위의 유리전이온도를 갖도록 할 수 있다. 상기 공중합체 수지는 상기 범위의 유리전이온도를 갖도록 제조되어 압출 성형 등의 공지된 방법에 의해 투명한 시트로서 제조될 수 있고, 이러한 상기 공중합체 수지를 포함하는 투명 수지 필름은 약 90% 이상의 광 투과도를 유지하면서 내열성, 굴곡 강도 및 경도가 우수한 시트로서 형성될 수 있다.
상기 말레이미드계 단량체는 예를 들어, N-치환 또는 비치환 말레이미드일 수 있고, 구체적으로 시클로알칸 N-치환된 말레이미드, 아릴 N-치환된 말레이미드 또는 말레이미드일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 말레이미드계 단량체는 시클로헥실 말레이미드일 수 있다.
상기 아크릴계 단량체는 예를 들어, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 아크릴레이트 및 상기 메타크릴레이트는 비치환 또는 C1-C4 알킬기 치환될 수 있다. 상기 공중합체 수지는 구체적으로 폴리메틸메타크릴레이트 주쇄를 포함할 수 있다.
상기 스티렌계 단량체는 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌 등일 수 있고, 구체적으로 상기 스티렌계 단량체는 α-메틸스티렌일 수 있다.
상기 공중합체 수지의 공중합 단량체의 종류 및 함량을 조절하여 상기 공중합체 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내가 되도록 조절할 수 있고 또한 원하는 물성 구현에 적합하도록 조절할 수 있다.
상기 공중합체 수지의 중량 평균 분자량은 약 100,000 내지 약 130,000일 수 있다.
상기 투명 수지 적층체는 약 90% 이상, 즉 약 90 내지 약 100%의 광 투과도를 가질 수 있다.
상기 투명 수지 적층체는 터치 스크린 패널에 유용하게 적용될 수 있다.
상기 투명 수지 적층체는 각 층이 모두 기본적으로 아크릴계 수지 매트릭스를 형성하여 층간 혼화성(miscibility)이 우수하고, 층간 계면(interface)에서의 갭 (gap)이 최소화될 수 있다.
상기 투명 수지 적층체의 적어도 하나의 최외각 일면에 하드코팅층을 더 포함하여 표면 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 2는 상기 하드코팅층(4), 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층(1), 상기 투명 시트(2), 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층(3) 및 상기 하드코팅층(4')이 순차적으로 적층된 구조의 상기 투명 수지 적층체(20)의 개략적인 단면도이다.
구체적으로, 상기 하드코팅층은 연필 경도에 의하여 측정된 표면 경도가 약 6H 이상일 수 있고, 보다 구체적으로 약 7H 내지 약 8H 범위일 수 있다.
상기와 같이 상기 하드코팅층은 일반적으로 열경화성 또는 광경화성 화합물이 용매에 용해되어 있는 하드코팅층 형성용 코팅액으로부터 형성할 수 있다. 다만, 열경화성 화합물의 경우 하드코팅층을 형성하기 위하여 열을 가할 때, 열에 의하여 상기 투명 시트, 상기 공중합체 수지를 포함하는 층이나 상기 터치 스크린 패널 적층시 더 포함될 수 있는 광학적 투명 점착 필름 (OCA, optically clear adhesive)의 물성이 변화되지 않도록 한다.
상기 하드코팅층 형성용 광경화성 화합물로는 가교반응이 가능한 불포화 결합기 등과 같은 1개 이상의 관능기를 갖는 모노머나 올리고머가 사용될 수 있으며, 이러한 것들로는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 디펜타아크리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타크리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타아크릴티오톨 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스톨 펜타아크릴레이트 등 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
??상기 광경화성 화합물을 포함하는 하드코팅층 형성용 코팅액에는 상기의 광경화성 화합물과 용매 이외에도 광중합 개시제가 포함되는 것이 일반적이며, 필요에 따라서는 광안정제, 레벨링제 등 하드코팅층의 물성을 변화시키지 않는 범위에서 다양한 첨가제들이 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층 형성용 코팅액을 상기 투명 수지 적층체의 최외각 면으로 형성되도록 예를 들어, 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 및/또는 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층 상에 플로우 코팅(flow coating), 딥 코팅(dip coating), 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating) 등의 방법에 의해 박막으로 코팅한 뒤, 이를 열 또는 광으로 경화시켜 우수한 표면 경도를 나타내는 하드코팅층을 형성할 수 있다.
상기 하드코팅층은 구체적으로, 약 0.005mm 내지 약 0.2mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 투명 수지 적층체는 상기 투명 시트, 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층을 각각 압출 성형하여 제조한 뒤, 광학적 투명 점착 필름 (OCA, optically clear adhesive layer)을 매개로 적층하여 제조할 수 있다. 따라서, 상기 투명 수지 적층체는 상기 투명 시트와 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 사이 또는 상기 투명 시트와 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층 사이에 개재된 광학적 투명 점착 필름을 더 포함할 수 있다.
도 3은 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층(1)과 상기 투명 시트(2) 사이 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층(3)과 상기 투명 시트(2) 사이에 상기 광학적 투명 점착 필름(5, 5')이 개재되어 적층된 구조의 상기 투명 수지 적층체(30)의 개략적인 단면도이다.
도 4는 상기 하드코팅층(4), 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층(1), 상기 광학적 투명 점착 필름(5), 상기 투명 시트(2), 상기 광학적 투명 점착 필름(5'), 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층(3) 및 상기 하드코팅층(4')이 순차적으로 적층된 구조의 상기 투명 수지 적층체(40)의 개략적인 단면도이다.
상기 광학적 투명 점착 필름은 광학적으로 투명한 점착제층으로 형성되도록 공지된 조성을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 점착 필름은 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA, ethyl hexyl acylate), 이소보닐아크릴레이트(IBOA, isobonyl acrylate), 히드록시에틸아크릴레이트(HEA, hydroxy ethyl acrylate), 히드록시부틸아크릴레이트(HBA, hydroxyl butyl acrylate), 히드록시프로필아크릴레이트(HPA, hydroxyl propyl acryalte), 헥실메타크릴레이트(HMA, Hexyl methacrylate) 등 또는 이들의 조합에서 선택된 광경화성 모노머 또는 올리고머, 광개시제, 경화제, 기타 첨가제 등을 포함하는 점착제 조성물을, 예를 들어 UV와 같은 광 조사에 의한 광경화 또는 열경화시켜 형성할 수 있다. UV 경화시에는 UV 조사량을 조절하여 점착 정도를 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 투명 수지 적층체는 공압출 공정에 의해 제조될 수 있다. 이러한 공압출 공정은 특별한 조건에 제한되지 않으며 공지된 방법에 따라 통상적인 필름 압출 공정에 의해 수행될 수 있다. 공압출에 의해 제조되는 경우, 층간의 박리(delamination)를 억제하기에 유리하다.
상기 투명 수지 적층체는 각 층의 두께를 조절하여 적용하고자 하는 용도에 적합한 물성을 구현할 수 있다.
상기 투명 시트는 구체적으로, 약 0.03mm 내지 약 1.0mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층은 구체적으로, 약 0.05mm 내지 약 1.5mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위를 갖도록 상기 공중합체 수지를 포함하는 층을 포함하는 투명 수지 적층체는 우수한 경도와 내스크래치성을 유지하면서 충격이 가해졌을 때 내부층으로 충격이 잘 전달될 수 있게 하여 표면에 크랙을 방지할 수 있도록 한다.
상기 투명 수지 적층체는 터치 스크린 패널에 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 투명 수지 적층체를 커버 시트로서 적용하여 상기 투명 수지 적층체를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다.
상기 투명 수지 적층체에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
디스플레이용 터치 스크린 패널은, 예를 들면, 정전용량 방식의 터치 패널일 수 있고, 전도성 플라스틱 필름을 포함하는 다층 구조의 적층 시트로 형성될 수 있으며, 최외각 층에 일반적으로 강화 유리와 같은 유리 기판이 사용된다. 상기 투명 수지 적층체는 이러한 디스플레이용 터치 스크린 패널의 유리 기판을 대체하는 용도로 사용될 수 있다.
상기 투명 수지 적층체를 포함하는 터치 스크린 패널은 광학적 성능이 우수하면서도, 우수한 내충격성 및 표면 경도를 갖도록 구현될 수 있다.
또한, 상기 투명 수지 적층체는 터치 스크린 패널의 유리 기판을 대체할 수 있도록 광학적 성능이 우수하면서도, 가볍고 내충격성이 뛰어난 플라스틱을 적용한다는 잇점이 있어서 디자인의 유연성을 부여할 수 있고, 또한 대량 생산 가능하다.
상기 터치 스크린 패널은 일면에 도전층이 형성된 전도성 플라스틱 필름, 광학적 투명 점착 필름 및 상기 투명 수지 적층체가 순차적으로 적층된 적층체일 수 있다. 즉, 상기 터치 스크린 패널은 광학적 투명 점착 필름을 매개로 전도성 플라스틱 필름 상부에 상기 투명 수지 필름을 적층한 적층체일 수 있다.
상기 전도성 플라스틱 필름의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 이 분야의 공지의 전도성 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 플라스틱 필름으로, 일면에 ITO 전극층이 형성된 투명 플라스틱 필름일 수 있다. 구체적으로, 기재층을 형성하는 상기 투명 플라스틱 필름으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리테트라플로오루에틸렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 염화비닐 공중합체 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌-비닐 아세테이트 필름, 에틸렌-프로필렌 공중합체 필름, 에틸렌-아크릴산 에틸 공중합체 필름, 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체 필름 또는 폴리이미드 필름 등을 사용할 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 투명 플라스틱 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름일 수 있다.
상기 광학적 투명 점착 필름은 전술한 바와 같다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
실시예 1
평균 입경 100nm의 고무를 60wt% 함량으로 폴리메틸메타크릴레이트(중량평균분자량 80,000) 수지에 혼합한 뒤, 압출 성형을 통하여 0.9 mm 두께의 투명 시트를 제조하였다. 상기 투명 시트에 OCA 필름을 전면 및 배면에 적층하였다.
상기 OCA 필름은 히드록시알킬 메타크릴레이트 45wt%, 광개시제로서 1-히드록시 시클로헥실 페틸 케톤 0.3wt%를 혼합한 점착제 조성물을 이를 100㎛ PET 웹 상에 바 코팅하고 UV를 3분간 조사함으로써 경화하여 50㎛ 두께의 OCA 필름으로 제조된 것이다.
별도로, 메틸메타크릴레이트 단량체 92wt%, 시클로헥실 말레이미드 6wt% 및 α-메틸스틸렌 2wt% 단량체 혼합 조성물을 서스펜션 중합 (현탁중합) 방법으로 공중합하여 공중합체 수지 (중량평균분자량 120,000)를 합성한 뒤, 상기 공중합체 수지를 펠렛 형상으로 성형하고, 이를 압출 성형하여 0.1 mm 두께의 시트를 2장 제작하였다. 상기 압출 성형된 시트를 각각 상기 투명 시트 양면에 OCA 필름이 적층된 전면과 배면 방향으로 적층하였다.
우레탄 아크릴레이트 40wt% 및 열개시제로서 2,2-아조비스이소부티로니트릴(V-60, Wako(제)) 0.5wt%를 포함하는 하드코팅층 형성용 용액을 상기 적층체의 최외각 면에 각각 플로우 코팅한 후, 컨벡션 오븐에서 60℃, 5분간 방치하였다. 다음 상기 코팅 표면에 UV를 3분간 조사함으로써 최종적인 투명 수지 적층체를 제조하였다.
실시예 2
상기 투명 시트의 두께를 0.5mm로 형성한 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 투명 수지 적층체를 제조하였다.
실시예 3
상기 투명 시트에서 고무의 함량을 40wt%로 한 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 투명 수지 적층체를 제조하였다.
실시예 4
상기 투명 시트에서 고무의 함량을 40wt%로 하고, 그 투명 시트의 두께를 0.5mm로 형성한 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 투명 수지 적층체를 제조하였다.
비교예 1
평균 입경 100nm의 고무를 60wt% 함량으로 폴리메틸메타크릴레이트(중량평균분자량 80,000) 수지에 혼합한 뒤, 압출 성형을 통하여 1.1 mm 두께의 투명 시트를 제조하였다. 상기 압출 성형된 시트를 각각 상기 투명 시트 양면에 실시예 1과 동일한 조성과 방법으로 하드코팅층을 형성하여 비교하였다.
비교예 2
메틸메타크릴레이트 단량체 92wt%, 시클로헥실 말레이미드 6wt% 및 α-메틸스틸렌 2wt% 단량체 혼합 조성물을 서스펜션 중합(현탁중합) 방법으로 공중합하여 공중합체 수지 (중량평균분자량 120,000)를 합성한 뒤, 상기 공중합체 수지를 펠렛 형상으로 성형하고, 이를 압출 성형하여 1.1 mm 두께의 시트를 제작하였다. 상기 압출 성형된 시트를 각각 상기 투명 시트 양면에 실시예 1과 동일한 조성과 방법으로 하드코팅층을 형성하여 비교하였다.
평가
하기 평가 방법에 따라 실시예 1-4 및 비교예 1-2의 투명 수지 적층체의 물성을 평가하였다.
(표면 경도)
연필경도법에 의해 규정된 연필의 심을 45°각도로 만들어 하중 9.8N으로 시편을 누르면서 표면을 긁어 연필경도에 따른 강도를 평가하였다.
(치수안정성)
85℃, 상대습도(RH) 85% 조건에서 72 시간 후 시편 길이의 변화율을 측정하여 초기 길이에 대한 %로 계산하여 평가하였다.
(굴곡탄성율)
ASTM D790에 근거하여 3점 벤딩 시험 (3-point bending test)을 실시하여 평가하였다.
(내열성)
실시예 1-4 및 비교예 1-2에서 합성된 공중합체 수지에 대하여 시차주사열량계 (DSC, Differential Scanning Calorimetry)를 이용하여 각 공중합체 수지의 유리전이온도 (Tg)를 측정하였다.
(광 투과도)
ASTM D1003에 의하여 5x5의 시편을 준비하여 광 투과도를 % 단위로 측정하였다.
(낙구충격)
실시예 1-4 및 비교예 1-2의 투명 수지 적층체에 상으로 지름 20.7mm, 36g의 스틸 볼(steel ball)을 낙구하여 투명 수지 적층체에 크랙이 발생하는 높이를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
구분 표면 경도 굴곡탄성율
[GPa]		 헤이즈 [%] 광투과도
[%]		 낙구 충격
실시예 1 6H 2.7 0.6 91.5 60cm
실시예 2 6H 2.8 0.4 91.7 45cm
실시예 3 6H 2.8 0.55 91.5 40cm
실시예 4 6H 3.0 0.5 91.9 40cm
비교예 1 2H 2.5 0.4 92.0 60cm
비교예 2 7H 3.7 0.15 93.0 18 cm
실시예 1-4의 결과로부터, 투명 시트의 두께가 보다 두꺼워지고, 고무의 함량이 많아진 실시예 1이 굴곡 탄성율이 감소되는 결과를 보였다.
1: 제1 공중합체 수지를 포함하는 층
2: 투명 시트
3: 제2 공중합체 수지를 포함하는 층
4, 4' 하드코팅층
5, 5': 광학적 투명 점착 필름
10, 20, 30: 투명 수지 필름

Claims (20)

  1. 일면에 도전층이 형성된 전도성 플라스틱 필름, 광학적 투명 점착 필름 (OCA, optically clear adhesive) 및 투명 수지 적층체가 순차적으로 적층된 터치 스크린 패널이고,
    상기 투명 수지 적층체는:
    폴리메틸메타크릴레이트 매트릭스 수지에 아크릴계 고무 입자가 분산된 투명 시트;
    상기 투명 시트의 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제1 공중합체 수지를 포함하는 층; 및
    상기 투명 시트의 다른 일면에 적층되고, 아크릴계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 스티렌계 단량체의 제2 공중합체 수지를 포함하는 층;을 포함하고,
    상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지는 아크릴계 주쇄에 말레이미드계 측쇄가 그라프트 중합되어 연결된 구조이고,
    상기 아크릴계 주쇄와 상기 말레이미드계 측쇄는 상기 스티렌계 단량체에서 유도된 스티렌계 구조단위를 매개로 연결된
    터치 스크린 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공중합체 수지는 및 상기 제2 공중합체 수지의 유리전이온도가 100 내지 150℃인
    터치 스크린 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 고무 입자의 함량이 상기 투명 시트 100중량% 중 10 내지 60 중량% 인
    터치 스크린 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 고무 입자는 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위 및 방향족 비닐계 구조단위의 공중합체로 이루어진 코어 및 아크릴산 에스테르 구조단위 및 메타크릴산 에스테르 구조단위의 공중합체로 이루어진 쉘을 포함하는 구조인
    터치 스크린 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 아크릴계 고무 입자는 상기 코어 30 내지 50 중량% 및 상기 쉘 50 내지 70 중량%를 포함하는
    터치 스크린 패널.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 아크릴계 고무 입자의 코어는 메타크릴산 알킬 에스테르 구조단위 50 내지 90 중량% 및 방향족 비닐계 구조단위 10 내지 50 중량%를 포함하는
    터치 스크린 패널.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 아크릴계 고무 입자의 쉘은 아크릴산 에스테르 구조단위 10 내지 50 중량% 및 메타크릴산 에스테르 구조단위 50 내지 90 중량%를 포함하는
    터치 스크린 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 고무 입자의 평균 입경이 30nm 내지 400nm인
    터치 스크린 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 시트의 두께가 0.03mm 내지 1.0mm인
    터치 스크린 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 및 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층의 두께가 각각 0.05mm 내지 1.5mm인
    터치 스크린 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공중합체 수지 및 상기 제2 공중합체 수지는 각각 독립적으로 상기 아크릴계 단량체 90 내지 93 중량%, 상기 말레이미드계 단량체 4 내지 7 중량% 및 상기 스티렌계 단량체 1 내지 3 중량%의 단량체 혼합 조성물이 공중합된
    터치 스크린 패널.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 투명 수지 적층체의 적어도 하나의 최외각 일면에 하드코팅층을 더 포함하는
    터치 스크린 패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 디펜타아크리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타크리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타아크릴티오톨 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스톨 펜타아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 광경화성 화합물의 모노머 또는 올리고머로부터 형성된
    터치 스크린 패널.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 투명 시트와 상기 제1 공중합체 수지를 포함하는 층 사이 또는 상기 투명 시트와 상기 제2 공중합체 수지를 포함하는 층 사이에 개재된 광학적 투명 점착 필름 (OCA, optically clear adhesive)을 더 포함하는
    터치 스크린 패널.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 투명 수지 적층체는 광 투과도가 90% 내지 100%인
    터치 스크린 패널.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 플라스틱 필름은 일면에 ITO 전극층이 형성된 투명 플라스틱 필름인
    터치 스크린 패널.
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