KR102031417B1

KR102031417B1 - 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재

Info

Publication number: KR102031417B1
Application number: KR1020170107862A
Authority: KR
Inventors: 황장환
Original assignee: 주식회사 애스크와이
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-11-08
Also published as: KR20180023861A

Abstract

플렉서블 디스플레이에 적합한 광학 기판 소재가 개시된다. 상기 광학 기판 소재는 필름 및 상기 필름 위에 형성된 코팅층을 포함한다. 여기서, 상기 필름 및 상기 코팅층 중 적어도 하나는 아크릴레이트 단량체, 지방족 우레탄 아크릴레이트 및 우레탄 시럽을 함유한다.

Description

플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재{OPTICAL SUBSTRATE ELEMENT FOR A FLEXIBLE DISPLAY}

본 발명은 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재에 관한 것이다.

최근 디스플레이 업계에서는 flexible display용 광학 기판 소재(substrate)에 대한 요구가 증가하고 있다.

유리기판을 사용하여 소재를 제작하는 기술은 rounding(rolling)에서는 적용 가능할 수 있으나, 디스플레이 업계에서 요구하는 곡률 1R(1mm)에는 적용하기 어렵고, 이로 인해 rollable, foldable 디스플레이를 제작하는데 한계가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 유관 기업에서는 박형 필름을 사용하여 표면에 하드코팅을 통해 유리와 같은 내스크래치성을 가지도록 하기 위한 연구를 진행하였으나, 하드코팅의 특성상 연필경도 7H 이상인 경우 folding하면 crack이 발생하는 문제가 나타난다.

한편, PET, PEN, PI와 같은 기판은 플렉서블 특성을 가져서 플렉서블용 기판으로 사용될 수도 있으나, 이러한 기판은 차세대 디스플레이로 개발이 진행되고 있는 폴더블, 롤러블 소재에서 요구하는 1R의 곡률을 실현하기가 어렵다.

또한, PET, PEN, PI의 경우 하드 코팅층을 필요로 하며, 이를 실현하기 위해서는 유기물이 아닌 무기물을 이용한 하드 코팅층을 사용하여야 한다. 그러나, 크랙 등의 문제로 폴딩 특성이 저하되고 복원성이 없어서 접거나 구부렸을 때 접힘 라인(Welding line)이 발생하는 문제점이 있다.

KR

10-1650541

B

본 발명은 플렉서블 디스플레이에 적합한 광학 기판 소재를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재는 필름; 및상기 필름 위에 형성된 코팅층을 포함한다. 여기서, 상기 필름 및 상기 코팅층 중 적어도 하나는 아크릴레이트 단량체, 지방족 우레탄 아크릴레이트 및 우레탄 시럽를 함유한다.

본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재는 탄성율이 높은 소재를 이용하여 종래 기술에서 실현하기 힘들었던 폴딩에 의한 welding성, 표면 스크래치성 등을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 광학 기판 소재는 우레탄 시럽를 사용하여 복원성을 가질 수 있다.

게다가, 상기 광학 기판 소재는 마이크로 렌즈를 사용하여 포면의 내스크래치성 및 광특성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 광학 기판을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 시럽 1의 특성 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 시럽 2의 특성 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판 소재의 성분비 비교를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판 소재 평가 데이터를 도시한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 광학 기판을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 시럽 1의 특성 그래프를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 시럽 2의 특성 그래프를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판 소재의 성분비 비교를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판 소재 평가 데이터를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재는 자외선 경화 필름(UV cured film, 100) 및 자외선 하드 코팅층(UV type hard coating layer, 102)을 포함한다.

즉, 본 실시예의 광학 기판 소재는 종래의 기판 소재로 사용되었던 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), PP(Polypropylene), PE(Poly ethylene) 등을 사용하지 않는다.

자외선 경화 필름(100)은 아크릴레이트 단량체(Acrylate Monomer), 지방족 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic Urethane Acrylate), 우레탄(Urethane) 중합체 1, 우레탄 시럽 2, 첨가제 및 개시제를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자외선 경화 필름(100)은 아크릴레이트 단량체는 10 중량비 내지 50 중량비, 지방족 우레탄 아크릴레이트는 5 중량비 내지 30 중량비, 우레탄 시럽 1은 10 중량비 내지 30 중량비, 우레탄 시럽 2는 5 중량비 내지 30 중량비, 첨가제는 0.1 중량비 내지 2 중량비 및 개시제 0.5 중량비 내지 5 중량비로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 자외선 경화 필름(100)은 아크릴레이트 단량체는 10% 내지 50%, 지방족 우레탄 아크릴레이트는 5% 내지 30%, 우레탄 시럽 1은 10% 내지 30%, 우레탄 시럽 2는 5% 내지 30%, 첨가제는 0.1% 내지 2% 및 개시제 0.5% 내지 5%로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 아크릴레이트 단량체는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 단량체일 수 있다.

상기 지방족 우레탄 아크릴레이트는 작용기가 1 관능이고 점도가 50cps 이하이며 Tg가 (-)인 우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 여기서, Tg는 유리 전이 온도(Glass Transition Temperature)를 의미한다.

상기 우레탄 시럽 1은 작용기가 2 관능이고 말단이 아크릴레이트인 폴레에테르 주쇄(polyether main chain)를 가지는 우레탄 syrup이며, 예를 들어 일본 NEGAMI사의 UN-6200 제품일 수 있다. 상기 우레탄 시럽 1의 특성 그래프는 도 3에서 보여진다.

상기 우레탄 시럽 2는 작용기가 2 관능이고 말단이 아크릴레이트인 폴레에테르 주쇄를 가지는 우레탄 syrup이며, 예를 들어 일본 NEGAMI사의 MB-111 제품일 수 있다. 상기 우레탄 시럽 2의 특성 그래프는 도 4에서 보여진다.

상기 첨가제는 반응성 실리콘(silicone)계 화합물일 수 있다.

삭제

상기 개시제는 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 잔톤, 1-히드록시사이클로헥실페닐 케톤, 벤즈알데하이드, 안트 라퀴논, 3-메틸아세토페논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-디페닐 포스핀, 1-(4-이소프로필-페놀)-2-히드록시-2- 메틸 프로판-1-온, 티오잔톤, 4-클로로벤조페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 벤조인 프로 필 에테르, 벤조인에틸 에테르 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자외선 경화 필름(100)은 10㎛ 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 다만, 자외선 경화 필름(100)의 두께는 플렉서블 디스플레이 소자의 사이즈 또는 용도에 따라 달라질 수 있다.

자외선 하드 코팅층(102)은 자외선 경화 필름(100) 위에 형성되며, 종래의 마이크로 렌즈에서 가지지 않는 hardness, slip성을 가지는 재료를 포함하는 자외선 경화형 광학수지로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자외선 하드 코팅층(102)은 아크릴레이트 단량체, 지방족 우레탄 아크릴레이트, 우레탄 시럽 1, 우레탄 시럽 2, 첨가제 및 개시제를 포함할 수 있다.

첨가제를 제외한 나머지 성분들은 자외선 경화 필름(100)과 동일하다.

상기 첨가제는 반응성 불소계 화합물일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자외선 하드 코팅층(102)은 표면의 내스크래치성 및 광 특성 향상을 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈로 제작될 수 있다.

일반적인 마이크로 렌즈를 형성하는 기술은 PET 위에 광학수지를 도포하고 마이크로 렌즈 롤러를 이용하여 마이크로 렌즈 필름을 제 1 층 위에 형성된다.

반면에, 본 발명의 마이크로 렌즈를 형성하는 기술은 자외선 경화되고 탄성율을 가지는 자외선 경화 필름(100) 상에 마이크로 렌즈를 형성한다. 따라서, 기재 필름을 포함하는 종래 기술을 이용한 제품에 비해, 상기 광학 기판 소재의 광학적 위상 불량을 감소시킬 수 있고 상기 광학 기판 소재가 반으로 접혀서 자국이 남았을 때 일정 시간이 경과하면 접힌 자국(라인 마크)이 사라지는 우수한 복원성을 가질 수 있다.

또한, 자외선 하드 코팅층(102)의 마이크로 렌즈는 이물질이 붙거나 외부의 물질에 의해 스크래치가 발생하지 않도록 하는 광학수지를 이용하여 제작될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자외선 하드 코팅층(102)은 광학 손실을 방지하기 위하여 자외선 경화 필름(100)가 동일한 굴절률을 가질 수 있다.

가이드 필름(200)은 PET, PP, PE, PEN 등의 투명성 필름에 불소계 화합물 및 실리콘 화합물을 포함하는 코팅제로 코팅함에 의해 제작된 필름일 수 있다.

가이드 필름(200)은 마이크로 렌즈를 형성하는 공정에서 자외선 경화 필름(100)이 렌즈 롤러로 전이되지 않는 정도의 부착력을 가질 수 있다.

보호 필름(202)은 자외선 하드 코팅층(102) 위에 형성되어 마이크로 렌즈를 보호할 수 있다. 이러한 보호 필름(202)은 가이드 필름(200)보다 높은 부착력을 가질 수 있다.

이러한 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재의 실시예들과 비교예를 살펴보자.

도 를 참조하면, 비교예 1에서는 지방족 우레탄 아크릴레이트가 본 발명의 범위를 벗어났고, 비교예 2는 아크릴레이트 단량체, 우레탄 시럽 1 및 우레탄 시럽 2가 본 발명의 범위를 벗어났으며, 비교예 3 및 4는 아크릴레이트 단량체가 본 발명의 범위를 벗어났으며, 비교예 5는 지방족 우레탄 아크릴레이트가 본 발명의 범위를 벗어났다.

본 발명의 광학 기판 소재는 코팅라인 코팅 특성 및 신뢰성이 양호하고 우수한 복원성을 가짐에 반하여, 본 발명의 범위를 벗어난 광학 기판 소재는 코팅라인 코팅 특성 및 신뢰성이 불량이고 복원성이 없음을 확인할 수 있다.

또한, 도 6에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 광학 기판 소재는 높은 탄성률을 가짐을 확인할 수 있다.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 자외선 경화 필름 102 : 자외선 하드 코팅층
200 : 가이드 필름 202 : 보호 필름

Claims

필름; 및
상기 필름 위에 형성된 코팅층을 포함하되,
상기 필름 및 상기 코팅층 중 적어도 하나는 아크릴레이트 단량체, 지방족 우레탄 아크릴레이트 및 우레탄 시럽을 함유하며,
상기 아크릴레이트 단량체는 이소보닐 아크릴레이트 단량체인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제1항에 있어서, 상기 필름은 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화 필름이고, 상기 코팅층은 자외선 하드 코팅층이되,
상기 코팅층은 마이크로 렌즈로 이루어지는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제2항에 있어서, 상기 필름 및 상기 코팅층은 모두 상기 아크릴레이트 단량체, 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트, 우레탄 시럽 1, 우레탄 시럽 2, 첨가제 및 개시제를 함유하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제3항에 있어서, 상기 아크릴레이트 단량체는 10 중량비 내지 50 중량비를 가지고, 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트는 5 중량비 내지 30 중량비를 가지며, 상기 우레탄 시럽 1은 10 중량비 내지 30 중량비를 가지고, 상기 우레탄 시럽 2는 5 중량비 내지 30 중량비를 가지며, 상기 첨가제는 0.1 중량비 내지 2 중량비를 가지고, 상기 개시제 0.5 중량비 내지 5 중량비를 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
삭제
제3항에 있어서, 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트는 작용기가 1 관능이고 점도가 50cps 이하이며 Tg가 (-)인 우레탄 아크릴레이트이고,
상기 개시제는 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 잔톤, 1-히드록시사이클로헥실페닐 케톤, 벤즈알데하이드, 안트 라퀴논, 3-메틸아세토페논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-디페닐 포스핀, 1-(4-이소프로필-페놀)-2-히드록시-2- 메틸 프로판-1-온, 티오잔톤, 4-클로로벤조페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 벤조인 프로 필 에테르, 벤조인에틸 에테르 중 선택된 적어도 하나이되,
상기 Tg는 유리 전이 온도(Glass Transition Temperature)를 의미하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제3항에 있어서, 상기 필름의 첨가제는 반응성 실리콘계 화합물이고, 상기 코팅층의 첨가제는 반응성 불소계 화합물인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제3항에 있어서, 상기 우레탄 시럽 1은 작용기가 2 관능이고 말단이 아크릴레이트인 polyether 주쇄를 가지는 우레탄 시럽(urethane syrup)이고, 상기 우레탄 시럽 2는 작용기가 2 관능이고 말단이 아크릴레이트인 polyether 주쇄를 가지는 우레탄 시럽(urethane syrup)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제3항에 있어서, 상기 필름과 상기 코팅층은 동일한 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.
제2항에 있어서,
가이드 필름; 및
상기 자외선 하드 코팅층 상에 형성되는 보호 필름을 더 포함하되,
상기 가이드 필름의 상부에 상기 자외선 경화 필름이 형성되며, 상기 보호 필름의 부착력이 상기 가이드 필름의 부착력보다 높은 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 광학 기판 소재.