KR102038116B1 - 플렉서블 디스플레이용 보호 필름 - Google Patents

플렉서블 디스플레이용 보호 필름 Download PDF

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Abstract

순차적으로, 제1코팅층; 기재층; 및 제2코팅층;을 포함하고, 상기 제1코팅층이 자가복원층을 포함하는 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제공한다.

Description

플렉서블 디스플레이용 보호 필름{PROTECTION FILM FOR FLEXIBLE DISPLAY}
플렉서블 디스플레이용 보호 필름에 관한 것이다.
텔레비젼, 컴퓨터, 이동통신 단말기, 스마트폰, 차량용 네비게이션, 현금 인출기 등과 같이 터치스크린으로 정보를 입력, 조작, 표시하는 디스플레이 장치의 수요가 증가하면서 이를 보다 다양한 용도로 적용하고자, 평판 디스플레이(flat display)뿐만 아니라, 최근에는 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 디스플레이(flexible display)가 출시되고 있다.
일반적으로, 디스플레이는 이물질 등의 흡착에 의해 표면이 오염되거나, 외부의 자극, 마찰 등에 의해 표면이 손상될 수 있어, 이를 방지하기 위해 디스플레이 표면 상에 보호 필름을 부착하여 제조, 유통, 또는 사용 과정에서 디스플레이 표면의 오염이나 손상을 방지하고 있다.
종래 평판 디스플레이에 적용되는 보호 필름은 디스플레이 표면의 손상을 최대한 방지하기 위해 높은 내구성이 요구되었고, 그로 인해 보통 평균 관능기수가 많은 폴리우레탄계 수지 조성물을 이용하여 단단한 성질을 갖도록 형성되었다.
다만, 이와 같이 단단한 성질을 갖는 평판 디스플레이에 적용되는 보호필름을 플렉서블 디스플레이에 그대로 적용하는 경우에는 플렉서블 디스플레이를 구부리거나 접었다가 이를 다시 펼치는 과정을 반복하게 되는 제품의 사용 특성으로 인하여 보호 필름의 형상이 쉽게 변형되거나, 균열 또는 백탁 현상이 빈번하게 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 우수한 광학 물성 및 우수한 내구성을 장기간 구현하는 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제공한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에서, 기재층; 상기 기재층의 상부에 포함된 자가복원층;을 포함하고, 상기 자가복원층은 평균 관능기수(functionality)가 예를 들어, 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물의 광경화물을 포함하는 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제공한다.
상기 자가복원층은 상기 우레탄 아크릴레이트계 수지의 평균 관능기수를 적절히 낮은 수준으로 조절하여 유연성을 충분히 향상시킴으로써 균열 또는 백탁 현상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 범위 내의 관능기수를 가짐으로써 플렉서블 디스플레이용 보호필름으로서 요구되는 유연성을 충분히 구현하여 균열 또는 백탁 현상을 효과적으로 방지할 수 있으면서 표면 경도 또한 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
상기 자가복원성 조성물은 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지를 약 40 중량% 내지 약 60 중량%로 포함할 수 있다.
상기 범위 내의 함량으로 포함함으로써 상기 자가복원성 조성물의 경화시 충분한 경화도를 형성하여 외부의 자극, 마찰 등에 의해 보호 필름의 표면에 스크래치 등이 일시적으로 발생하더라도 시간이 지남에 따라 본래의 표면 형상으로 복원될 수 있는 자가복원성을 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 자가복원층은 상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물에 의해 형성됨으로써 상기 자가복원층 내에서 우레탄 아크릴레이트계 수지들이 상기 방향족기, 상기 헤테로방향족기 또는 이들 모두에 의해 서로 지지될 수 있는 사다리 구조 형태로 포함될 수 있다.
그에 따라 상기 사다리 구조 형태를 통해 상기 자가복원층은 외부의 스트레스에 저항하는 탄성력이 효과적으로 향상되어 우수한 자가복원성을 구현할 수 있다.
상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지 대 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 약 3:2 내지 약 3:7의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 범위 내의 중량비로 포함됨으로써 우레탄 아크릴레이트계 수지들이 서로 지지될 수 있는 사다리 구조 형태를 충분히 형성하여 외부의 스트레스에 더욱 저항할 수 있으면서 유연성을 높은 수준으로 형성하여 균열 또는 백탁 현상을 충분히 방지할 수 있고 그에 따라 장기간 우수한 광학 성능 및 우수한 내구성을 동시에 구현할 수 있다.
ASTM D3363의 측정 조건에 따른 상기 자가복원층의 표면 경도가 연필 경도 약 6B 내지 약 B일 수 있다. 상기 범위 내의 표면 경도를 구부리거나 접히더라도 형상 변형, 균열, 및 백탁 현상이 충분히 방지될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 예를 들어, 광투과율이 약 90% 이상이고, 헤이즈가 약 1% 이하일 수 있고, 구체적으로는 광투과율이 약 91% 내지 약 95%이고, 헤이즈가 약 0.5%이고 약 0.8%일 수 있다. 상기 범위 내의 광투과율 및 헤이즈를 가짐으로써 우수한 광학 물성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 ASTM D638의 조건에 따른 인장강도가 약 75MPa 내지 약 95MPa일 수 있다. 상기 범위 내의 인장강도를 가짐으로써 충분한 내구성 및 우수한 유연성을 동시에 구현할 수 있다.
상기 플렉스블 디스플레이용 보호 필름은 우수한 광학 물성 및 우수한 내구성을 장기간 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 디스플레이용 보호 필름의 여러 예시의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
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, 기재층; 상기 기재층의 상부에 포함된 자가복원층;을 포함하고, 상기 자가복원층은 평균 관능기수(functionality)가 예를 들어, 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물의 광경화물을 포함하는 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제공한다. 구체적으로, 상기 자가복원층에 포함된 우레탄 아크릴레이트계 수지의 평균 관능기수는 2 내지 4일 수 있다.
종래 평판 디스플레이에 적용되는 보호 필름은 디스플레이 표면의 손상을 최대한 방지하기 위해 높은 내구성이 요구되었고, 그로 인해 보통 평균 관능기수가 6 또는 7 이상으로 많은 수준의 폴리우레탄계 수지 조성물을 이용하여 단단한 성질을 갖도록 형성되었다.
이와 같이, 단단한 성질을 갖는 평판 디스플레이에 적용되는 보호필름을 플렉서블 디스플레이에 그대로 적용하는 경우 플렉서블 디스플레이를 구부리거나 접은 후 이를 다시 펼치는 과정을 반복하게 되는 제품의 사용 특성으로 인하여 보호 필름의 형상이 쉽게 변형되거나, 균열 또는 백탁 현상이 빈번하게 발생하게 되는 문제가 있다.
게다가, 이를 해결하기 위해 유연한 성질을 갖는 고무계 수지 조성물로 형성된 보호 필름을 적용하는 경우에는 외부의 자극, 마찰 등에 매우 취약하여 표면에 스크래치 등이 쉽게 발생할 수 있는 우려가 있다.
이에 본 발명의 일 구현예에서는, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름이 평균 관능기수(functionality)가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물의 광경화물을 포함하는 자가복원층을 포함함으로써 플렉서블 디스플레이용 보호 필름으로서 요구되는 수준의 유연한 성질을 가지면서도 외부의 자극, 마찰 등에 대한 우수한 저항성을 동시에 구현할 수 있는 이점이 있다.
구체적으로, 상기 자가복원층은 상기 우레탄 아크릴레이트계 수지의 평균 관능기수를 적절히 낮은 수준으로 조절하여 유연성을 충분히 향상시킴으로써 균열 또는 백탁 현상을 방지할 수 있다.
또한, 이와 동시에 후술하는 바와 같이, 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 사용하여 외부의 자극, 마찰 등에 저항하는 탄성력을 부여함으로써 외부의 자극, 마찰 등에 의해 보호 필름의 표면에 스크래치 등이 일시적으로 발생하더라도 시간이 지남에 따라 본래의 표면 형상으로 복원될 수 있는 우수한 자가복원성을 구현할 수 있다.
그 결과, 상기 플렉스블 디스플레이용 보호 필름은 지속적으로 사용되는 과정에서 이의 물성이 쉽게 저하되지 않아, 우수한 광학 물성 및 우수한 내구성을 장기간 구현할 수 있다.
상기 자가복원층은 평균 관능기수(functionality)가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물의 광경화물을 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 우레탄 아크릴레이트계 수지는 관능기수가 예를 들어, 2 내지 5일 수 있고, 구체적으로는 2 내지 4개일 수 있다. 상기 관능기수는 예를 들어 아크릴레이트기의 수를 의미할 수 있다.
상기 범위 내의 관능기수를 가짐으로써 플렉서블 디스플레이용 보호필름으로서 요구되는 유연성을 충분히 구현하여 균열 또는 백탁 현상을 효과적으로 방지할 수 있으면서 표면 경도 또한 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 관능기수가 2 미만인 경우 상기 자가복원층의 표면경도가 너무 저하될 수 있고, 5 초과인 경우 상기 플렉서블 디스플레이를 구부리거나 접었다가 다시 펼치는 과정에서 균열 또는 백탁 현상이 쉽게 발생할 수 있는 문제가 있다.
일 구현예에서, 상기 자가복원성 조성물은 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지를 약 40 중량% 내지 약 60 중량%로 포함할 수 있다.
상기 범위 내의 함량으로 포함함으로써 상기 자가복원성 조성물의 경화시 충분한 경화도를 형성하여 외부의 자극, 마찰 등에 의해 보호 필름의 표면에 스크래치 등이 일시적으로 발생하더라도 시간이 지남에 따라 본래의 표면 형상으로 복원될 수 있는 자가복원성을 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있다.
상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지는 평균 관능기수가 2 내지 5이면서 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두를 포함하는 우레탄 아크릴레이트계 수지일 수 있다.
본 명세서에서, "방향족기" 및 “헤테로방향족기”는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있고, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 예를 들어, 아릴기 및 헤테로아릴기가 있다.
상기 아릴(aryl)기는 단일고리 또는 융합고리(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 복수의 고리) 치환기를 포함하고, 상기 헤테로아릴(heteroaryl)기는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함하고, 나머지는 탄소인 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 방향족기는 탄소수 6개 내지 20개의 아릴기일 수 있고, 구체적으로는 치환 또는 비치환된 페닐기, 토릴기, 벤질기, 나프틸기 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 예를 들어, 상기 방향족헤테로기는 탄소수 3개 내지 8개의 헤테로아릴기일 수 있고, 구체적으로는 치환 또는 비치환된 피롤기, 티오펜기, 퓨란기, 옥사졸기 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 탄소수 1개 내지 20개의 알킬기; 탄소수 3개 내지 25개의 시클로알킬기, 할로겐기 또는 히드록시기로 치환된 것을 의미할 수 있고, 상기 알킬기는 직쇄형 또는 분지형일 수 있다.
예를 들어, 상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지는, 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트 및 이소시아네이트 화합물을 포함하는 중합성 조성물을 반응시켜 형성할 수 있고, 상기 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트 및 이소시아네이트 화합물 중 적어도 하나가 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
상기 중합성 조성물은 예를 들어, 중합 반응, 블록 중합 반응, 크래프트 중합 반응 등을 수행하여 반응시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트는 예를 들어, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이들 중 적어도 하나가 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트계 화합물은 예를 들어, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이들 중 적어도 하나가 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 자가복원층은 상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물에 의해 형성됨으로써 상기 자가복원층 내에서 우레탄 아크릴레이트계 수지들이 상기 방향족기, 상기 헤테로방향족기 또는 이들 모두에 의해 서로 지지될 수 있는 사다리 구조 형태로 포함될 수 있다.
그에 따라 상기 사다리 구조 형태를 통해 상기 자가복원층은 외부의 스트레스에 저항하는 탄성력이 효과적으로 향상되어 우수한 자가복원성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지는 평균 관능기수가 2 내지 5이면서 지방족기를 포함하는 우레탄 아크릴레이트계 수지일 수 있고, 또한 상기 방향족기 및 상기 헤테로방향족기를 모두 포함하지 않으므로 비방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지라고도 할 수 있다.
본 명세서에서, “지방족기”는 전술한 방향족기 또는 방항족헤테로기가 아닌 탄소 원자를 포함하는 치환기를 의미하는 것으로, 예를 들어, 탄소수 1개 내지 30개의 알킬기, 탄소수 1개 내지 30개의 할로알킬기, 탄소수 3개 내지 30개의 시클로알킬기, 탄소수 1개 내지 10개의 알콕시기, 탄소수 1개 내지 30개의 히드록시기 함유 알킬기 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 할로알킬기는 플루오로알킬기, 클로로알킬기, 브로모알킬기 및 아이오도알킬기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지는, 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트 및 이소시아네이트 화합물을 포함하는 중합성 조성물을 반응시켜 형성할 수 있고, 상기 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트 및 이소시아네이트 화합물 중 적어도 하나가 지방족기를 포함할 수 있다.
상기 중합성 조성물은 예를 들어, 중합 반응, 블록 중합 반응, 크래프트 중합 반응 등을 수행하여 반응시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 히드록시기를 포함하는 아크릴레이트는 예를 들어, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 이소시아네이트계 화합물은 예를 들어, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지 대 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 약 3:2 내지 약 3:7의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 범위 내의 중량비로 포함됨으로써 우레탄 아크릴레이트계 수지들이 서로 지지될 수 있는 사다리 구조 형태를 충분히 형성하여 외부의 스트레스에 더욱 저항할 수 있으면서 유연성을 높은 수준으로 형성하여 균열 또는 백탁 현상을 충분히 방지할 수 있고 그에 따라 장기간 우수한 광학 성능 및 우수한 내구성을 동시에 구현할 수 있는 이점이 있다.
상기 자가복원층은 예를 들어, 상기 자가복원성 조성물을 도포 및 광경화시켜 형성할 수 있다.
이때, 상기 자가복원성 조성물을 도포하는 방법은 예를 들어, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법, 바 코팅법, 스프레이 코팅법, 또는 스크린 인쇄법으로부터 선택되는 어느 하나의 방법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
또한, 광경화시키는 방법은 이 기술분야에서 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 광경화는 통상적으로 쓰이는 금속 할라이드 램프를 사용하여 수행될 수 있고, 예를 들어, 약 300mJ/cm2 내지 약 450mJ/cm2로 UV를 조사하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 자가복원성 조성물이 예를 들어, (메타)아크릴레이트계 모노머, 광개시제, 용제, 레벨링제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 모노머가 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 테트라데실 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광개시제가 예를 들어, α-히드록시케톤계 화합물, 벤질디메틸케탈계 화합물, α-아미노케톤계 화합물, 비스아실포스펜계 화합물, 포스핀옥시드계 화합물, 아이오도늄염 등일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 용제는 예를 들어, 톨루엔, 테트라히드로퓨란, 자일렌, 클로로포름, 디메틸술폭사이드, m-크레졸, N-메틸피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 레벨링제를 예를 들어, 디에틸에테르 화합물, 디메틸에테르 화합물, 또는 이들 모두를 포함할 수 있고, 그에 따라 상기 자가복원층 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
상기 자가복원층의 두께가 약 15㎛ 내지 약 40㎛일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 충분한 굽힘성 및 자가복원성을 구현하여 장기간 균일한 성능을 구현할 수 있다.
ASTM D3363의 측정 조건에 따른 상기 자가복원층의 표면 경도가 연필 경도 약 6B 내지 약 B일 수 있다. 상기 범위 내의 표면 경도를 구부리거나 접히더라도 형상 변형, 균열, 및 백탁 현상이 충분히 방지될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 기재층 및 상기 자가복원층의 사이에 연질층을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 디스플레이용 보호 필름(100, 101, 102, 104)의 여러 예시의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
예를 들어, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름(100, 101, 102, 104)은 상부에서부터 순차적으로, 자가복원층(110)/기재층(120)/연질층(130); 또는 자가복원층(110)/기재층(120)/자가복원층(110); 또는, 자가복원층(110)/연질층(130)/기재층(120)/연질층(130); 또는 자가복원층(110)/연질층(130)/기재층(120)/자가복원층(110);의 적층 구조일 수 있다.
구체적으로는 자가복원층(110)/기재층(120)/연질층(130)의 적층 구조를 가질 수 있고, 그에 따라 상기 기재층의 하부에는 상기 연질층을 포함하여 상대적으로 제조비용을 절감하면서 우수한 유연성을 부여하고, 상기 기재층의 상부에는 자가복원층을 포함하여 외부의 자극, 마찰 등에 대하여 우수한 자가복원성을 구현할 수 있으며, 또한 전체적으로, 상기 보호 필름의 총 두께를 얇은 수준으로 구현할 수 있다.
상기 연질층은 평균 관능기수(functionality)가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지, 실리콘계 고무 또는 이들 모두를 포함하는 연질성 조성물의 광경화물을 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 연질층은 우수한 유연성을 구현하여 상기 플렉서블 디스플레이를 구부리거나 접은 후 다시 펼치는 과정을 반복하더라도 상기 보호 필름의 형상이 변형되지 않으면서 균열 또는 백탁 현상이 효과적으로 방지될 수 있다.
예를 들어, 상기 연질성 조성물이 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 상기 실리콘계 고무의 총합을 약 50 중량% 내지 약 95 중량%로 포함할 수 있다. 상기 총합은 상기 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 상기 실리콘계 고무 중 하나만을 포함하는 경우에는 하나의 성분의 함량을 의미하고, 이들을 모두 포함하는 경우에는 이들의 함량을 합한 전체 함량을 의미한다.
상기 범위 내의 함량으로 포함함으로써 상기 연질층의 상부층 및 하부층을 충분히 지지하면서도 유연성을 더욱 향상시켜 구부리거나 접는 과정을 반복하더라도 물성의 저하 없이 장기간 균일한 성능을 구현할 수 있다.
상기 연질성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 우레탄 아크릴레이트계 수지는 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하고, 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하지 않을 수 있다. 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지는 상기 자가복원층에 있어서, 전술한 바와 같다.
전술한 바와 같이, 상기 연질층은 외부의 스트레스에 노출되는 표면층으로 적용되지 않아 자가복원성이 요구되지 않고, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름에 요구되는 유연성을 효과적으로 부여하는 역할을 수행하므로 상대적으로 비용이 저렴한 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하여 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
상기 연질층은 예를 들어, 상기 연질성 조성물을 도포 및 광경화시켜 형성할 수 있고, 이때, 도포 및 광경화시키는 방법은 상기 자가복원층에서 전술한 바와 동일하다.
또한, 상기 연질성 조성물이 예를 들어, 광경화형 올리고머, 광개시제, 가교제, 용제, 레벨링제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있고, 상기 광개시제, 상기 용제 및 상기 레벨링제는 상기 자가복원성 조성물에서 전술한 바와 같다.
상기 광경화형 올리고머는 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 실리콘계 고무를 제외하고 별도로 첨가될 수 있는 광경화형 올리고머로서 예를 들어, (메타)아크릴계 올리고머 등을 포함할 수 있고, 이의 중량평균 분자량은 약 12,000g/mol 내지 약 40,000g/mol일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 연질층의 두께가 약 15㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 상기 기재층에 충분한 유연성을 부여하여 장기간 우수한 광학 성능 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 기재층이 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), PC(poly carbonate), PMMA(Polymethylmetacrylate), 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride), PES(Polyethersulfone), 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기재층은 유리섬유를 포함하지 않을 수 있고, 그에 따라 더욱 우수한 광학 물성을 구현할 수 있다.
통상적으로 종래 보호 필름의 기계적 물성을 보완하기 위해 기재층에 유리섬유를 포함하는 경우 연질층 및 상기 자가복원층과의 굴절률 차이로 인해 각 계면에서 광 산란이 발생할 수 있고, 유리 섬유로 인해 기재층의 표면이 매끄럽게 형성되지 못하는 경우 광 산란이 더욱 증가할 수 있으며, 헤이즈가 증가하여 광학 물성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 기재층의 두께가 약 25㎛ 내지 약 188㎛일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 상기 플렉서블 디스플레이의 표면을 충분히 보호할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 예를 들어, 광투과율이 약 90% 이상이고, 헤이즈가 약 1% 이하일 수 있고, 구체적으로는 광투과율이 약 91% 내지 약 95%이고, 헤이즈가 약 0.5%이고 약 0.8%일 수 있다.
상기 범위 내의 광투과율 및 헤이즈를 가짐으로써 우수한 광학 물성을 구현할 수 있다. 상기 광투과율은 ISO13468의 조건에 따라 측정하고, 상기 헤이즈는 ISO14782의 조건에 따라 측정한 값을 의미할 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 ASTM D638의 조건에 따른 인장강도가 약 75MPa 내지 약 95MPa일 수 있다. 상기 범위 내의 인장강도를 가짐으로써 충분한 내구성 및 우수한 유연성을 동시에 구현할 수 있다.
구체적으로 약 75MPa 미만인 경우 필름의 영구 변형이 용이하게 일어날 수 있고, 약 95MPa 초과인 경우 굽힘 등에 따른 필름의 균열 또는 크랙이 용이하게 발생할 수 있는 문제가 있다.
전술한 바와 같이, 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 우수한 광학 물성, 충분한 내구성 및 우수한 유연성을 가질 수 있고, 이와 동시에 상기 플렉서블 디스플레이의 투명 기판, 예를 들어 투명 플라스틱 재질의 기판의 표면에 적용되어 사용되는 경우라도 더욱 향상된 유연성에 의해 균열 또는 백탁 현상이 방지되면서 외부의 자극, 마찰 등에 저항하는 탄성력에 의해 표면에 스크래치 등이 일시적으로 발생하더라도 시간이 지남에 따라 본래의 표면 형상으로 복원될 수 있다.
그 결과, 상기 플렉스블 디스플레이용 보호 필름은 계속적인 사용에도 불구하고 이의 물성이 쉽게 저하되지 않아, 우수한 광학 물성 및 우수한 내구성을 장기간 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 이로써 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예
실시예 1
두께가 50㎛인 PET 재질의 기재층의 하부면 상에, 관능기수가 2인 히드록시알킬기 함유 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지 69.5 중량%, 광개시제 0.5 중량%, 및 가교제 30 중량%를 포함하는 연질성 조성물을 도포한 후 300mJ/cm2로 UV를 조사하여 두께가 35㎛인 연질층을 형성하였다.
또한, 상기 기재층의 상부면 상에, 관능기수가 3인 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지(Miwon, MIRAMER PU370) 25 중량%, 관능기수가 2인 관능기수가 2인 히드록시알킬기 함유 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지 20 중량%, 광개시제 5 중량%, 및 용매 50 중량%를 포함하는 자가복원성 조성물을 도포한 후 300mJ/cm2로 UV를 조사하여 두께가 20㎛인 자기복원층을 형성하였다. 구체적으로, 상기 방향족기는 아릴기를 포함하였다.
그에 따라, 자가복원층/기재층/연질층의 적층 구조를 갖는 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제조하였다.
실시예 2 (연질층을 더 포함하는 경우)
기재층 및 자기복원층의 사이에 연질층을 더 개재시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 각 층을 형성하여, 자가복원층/연질층/기재층/연질층의 적층 구조를 갖는 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제조하였다.
비교예 1 (하부하드코팅층/기재층/상부하드코팅층의 적층 구조이고 양 하부코팅층이 모두 지방족 우레탄 아크릴레이트 수지로 형성된 경우)
두께가 50㎛인 PET 재질의 기재층의 양면 상에 관능기수가 9인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지(Art resin, UN-907) 69.5 중량%, 광개시제 0.5 중량%, 및 가교제 30 중량%를 포함하는 하드코팅 조성물을 도포한 후 300mJ/cm2로 UV를 조사하여 두께가 8㎛인 하드코팅층을 형성함으로써 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 비교예 1에서 사용한 동일한 하드코팅 조성물에 유리섬유 직물을 함침한 후 300mJ/cm2로 UV를 조사하여 총 두께가 110㎛인 플렉서블 디스플레이용 보호필름을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1, 2 및 상기 비교예 1, 2에 따른 플렉서블 디스플레이용 보호 필름 자체의 물성 및 이에 포함된 각 연질층 및 각 자가복원층의 물성을 평가하여 하기 표 1 및 표2에 나타내었다.
평가 방법
실험예 1: 굽힘성
측정방법: 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 폭(Width) 20mm 및, 길이(Length) 100mm로 잘라 각각의 시편을 준비하였다. 각각의 준비된 시편은 굽힘성 테스트 장비(사이언스타운㈜, 5축비전 벤딩 테스트 장비)를 통해 굽힘성이 평가되었다.
구체적으로, 상기 굽힘성 테스트 장비에 의해 곡률반경이 2.5R인 막대를 중심으로 상기 각각의 시편을 반으로 접었다가 펼치는 시험을 1회로 하고, 상기 시험을 총 10,000회 반복하여 수행한 이후 각각의 시편의 외관을 광학 현미경(Leica, S6D, x20)을 사용하여 관찰하였다.
그에 따라, 코팅층의 표면에 균일이나 크랙이 발생하지 않아 표면 외관이 우수한 경우를 굽힘성이 우수한 것으로 평가하여 “○”로 표시하였고, 코팅층의 표면에 균열이나 크랙이 발생하여 표면 외관이 불량한 경우를 굽힘성이 열등한 것으로 평가하여 “Ⅹ”로 표시하였으며, 이들의 중간인 경우를 굽힘성이 양호한 것으로 평가하여 “Δ”로 표시하였다.
실험예 2: 자가복원성
측정방법: 상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름을 폭(Width) 50mm 및, 길이(Length) 50mm로 잘라 각각의 시편을 준비하였다. 각각의 준비된 시편에 대하여 동브러쉬(AS ONE(Japan) 社) (Wire Dia x Bristle Length : φ0.14×16mm)를 사용하여 표면을 50mm/sec의 속도로 왕복 5회로 문지른 후 발생된 스크래치가 복원되는데 소요되는 시간을 측정하여 자가복원성을 판단하였다. 구체적으로, 상기 소요되는 시간이 1초 미만인 경우 자가복원성이 우수한 것으로 평가하여 “○”로 표시하였고, 2초 초과인 경우 자가 복원성이 열등한 것으로 평가하여 “Ⅹ”로 표시하였으며, 1초 내지 2초인 경우를 굽힘성이 양호한 것으로 평가하여 “Δ”로 표시하였다.
실험예 3: 인장강도
측정방법: ASTM D638의 조건에 따라 인장강도 측정기(INSTRON, 5569A)을 사용하여 측정하였다.
실험예 4: 표면경도
측정방법: ASTM D3363에 따른 측정 방법에 의해 측정하였다. 연필경도 기준은 미츠비시(Mitsubishi) 연필을 사용하였다: Mitsubishi 6B~9H (17개), 전동식 750kg 하중 기준
실험예 5: 광투과율 및 헤이즈
측정방법: ISO13468의 조건에 따라 광투과율을 측정하였고, ISO14782의 조건에 따라 헤이즈를 측정하였고, 장비는 Haze Meter(Nippon Denshoku社, NDH-5000)를 사용하여 측정하였다.
굽힘성 자가복원성 인장강도(MPa) 표면 경도
실시예1 O O 79.38 5B
실시예2 O O 90.04 6B
비교예1 X X 146.36 2H
비교예2 X X 148.06 6B
광투과율(%) 헤이즈(%)
실시예1 91.93 0.77
실시예2 91.83 0.77
비교예1 91.56 0.53
비교예2 94.44 53.54
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2에 따른 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 인장강도 및 표면 경도가 양호한 수준으로 유지할 수 있으면서도 굽힘성 및 자가복원성이 우수하여 플렉서블 디스플레이의 보호 필름으로 사용되는 경우 물성 저하 없이 장기간 우수한 내구성을 구현할 수 있음을 명확히 예상할 수 있다. 또한, 광투과율이 높고 헤이즈가 낮아 우수한 광학 물성을 구현함을 명확히 확인하였다.
반면, 비교예 1에 따른 보호 필름의 경우 인장강도 및 표면경도는 우수하나, 굽힘성 및 자가복원성이 현저히 열등하여 플렉서블 디스플레이의 보호 필름으로 사용되는 경우 균열 또는 백탁 현상이 쉽게 발생할 수 있는 문제가 있음을 명확히 예상할 수 있다.
게다가, 비교예 2에 따른 보호필름의 경우 굽힘성 및 자가복원성이 열등할 뿐만 아니라, 헤이즈가 너무 높아 광학 물성 또한 열등하여 디스플레이용 보호 필름으로 요구되는 물성을 충족시키지 못함을 확인하였다.
100, 101, 102, 104: 플렉서블 디스플레이용 보호 필름
110: 자가복원층
120: 기재층
130: 연질층

Claims (17)

  1. 기재층; 상기 기재층의 상부에 포함된 자가복원층; 상기 기재층의 하부에 포함된 연질층;을 포함하고,
    상기 자가복원층은 평균 관능기수(functionality)가 2 내지 5인 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하는 자가복원성 조성물의 광경화물을 포함하며,
    상기 연질층은 평균 관능기수가 2 내지 5인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하고, 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하지 않는 연질성 조성물의 광경화물을 포함하는
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지는 방향족기, 헤테로방향족기 또는 이들 모두를 포함하는 우레탄 아크릴레이트계 수지인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자가복원성 조성물은 평균 관능기수가 2 내지 5인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 더 포함하는
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자가복원성 조성물에 포함된 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지 대 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지의 중량비는 3:2 내지 3:5인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 자가복원성 조성물은 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 평균 관능기수가 2 내지 5인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지의 총합을 40 중량% 내지 60 중량%로 포함하는
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    ASTM D3363의 측정 조건에 따른 상기 자가복원층의 표면 경도가 연필 경도 6B 내지 B인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기재층 및 상기 자가복원층의 사이에 연질층을 더 포함하고,
    상기 연질층은 평균 관능기수가 2 내지 5인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하고, 방향족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함하지 않는 연질성 조성물의 광경화물을 포함하는
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연질성 조성물이 상기 평균 관능기수가 2 내지 5인 지방족 우레탄 아크릴레이트계 수지를 50 중량% 내지 95 중량%로 포함하는
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자가복원층의 두께가 15㎛ 내지 40㎛인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 연질층의 두께가 15㎛ 내지 50㎛인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기재층은 유리섬유를 포함하지 않는
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 광투과율이 90% 이상이고, 헤이즈가 1% 이하인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이용 보호 필름은 ASTM D638의 측정 조건에 따른 인장강도가 75MPa 내지 95MPa인
    플렉서블 디스플레이용 보호 필름.
  17. 삭제
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