KR102573582B1 - 내구성이 강화된 투명필름 - Google Patents
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Abstract
내구성이 강화된 투명필름이 개시된다. 본 발명의 내구성이 강화된 투명필름은 기재층; 상기 기재층 일면에 적층되는 제1 무기물층; 상기 제1 무기물층 일면에 적층되는 금속층; 상기 금속층 일면에 적층되는 제2 무기물층; 및 상기 제2 무기물층 일면에 적층되는 복수의 유기물층;을 포함한다.
Description
본 발명은 내구성이 강화된 투명필름에 관한 것이다.
최근 엘이디 티비(LED TV)를 포함하여 8K 이상의 고해상도 디스플레이 제품들이 많이 출시되고 있다. 그러나 해상도가 높아질수록 단일 면적의 픽셀(pixel)의 밀도는 높아진다. 픽셀의 밀도가 높아짐에 따라 TFT의개수도 증가하며 자연스럽게 열이 발생된다.
LED TV는 TFT 뿐만 아니라 LED자체에서도 열이 많이 발생되어 LCD/OLED 보다 많은 열과 전자파가 나오게 되어 열과 전자파를 동시에 차단하는 필요가 높아지고 있다.
기존 ITO 전극과 같은 경우에는 우수한 전기전도도 및 높은 광투과도를 갖는 전극 재료로서 현재까지 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, 열차단특성 및 전자파 차폐 성능이 현저하게 떨어져 사용이 불가능한 수준이다.
은나노와이어(AgNW)도 투명도가 높으나 열차단 능력 및 신뢰성의 문제를 극복하지 못하는 고질적 문제를 안고 있다.
은(Ag) 또는 은의 합금에 대한 수 많은 연구가 진행이 되었으나 현재까지 은의 안정성이 확보된 해결책은 없었다.
그럼에도 불구하고 은은 전자기와 열의 차폐, 차단 특성이 다른 어떤 물질보다 탁월하여 은의 내구성을 확보하기 위한 연구가 지속되고 있다.
특히 박막으로 형성된 Ag층은 두꺼운 막에 비하여 안정성이 훨씬 떨어진다는 점을 감안할 때 은 박막층의 안정성을 확보하는 것은 중요한 기술적 과제가 된다.
한편, 디스플레이 기판으로 사용되는 플라스틱 필름은 유리 기판에 비해 광투과 특성이 떨어진다. 그러므로 플라스틱 기판으로 광특성을 향상시키는 것은 쉬운 작업이 아니며 미세한 투과율까지도 가능한 증가시키는 것이 중요하다.
그러므로 필름에 anti-reflection효과를 부여함과 동시에 기체 투과방지막 효과를 동시에 구현하여야 한다. 산소 또는 수분에 대한 투과도는 pinhole model로 설명이 되기도 하는데 이런 이유로 다층 구조로 제작되는 것이 층간 pinhole의 거리상 분리가 되어 산소, 수분 등의 침투를 막아주는 현저한 효과가 있다.
그러나 무기 보호층만으로는 수분과 기체의 침투를 완벽하게 막아 주지는 못하는 한계가 존재하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 은 박막층의 산화를 방지하여 내구성을 확보하여 열차단과 전자기 차단이 동시에 구현 가능한 내구성이 강화된 투명필름을 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에 의한 내구성이 강화된 투명필름은 기재층; 상기 기재층 일면에 적층되는 제1 무기물층; 상기 제1 무기물층 일면에 적층되는 금속층; 상기 금속층 일면에 적층되는 제2 무기물층; 및 상기 제2 무기물층 일면에 적층되는 복수의 유기물층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 기재층의 양면에 각각 배치되는 하드코팅층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 기재층과상기 제1 무기물층 사이, 상기 제2 무기물층과 상기 패시베이션층 사이에 각각 배치되어 굴절률을 보강하는 굴절률 매칭층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 패시베이션층은, 제1 유기물을 포함하는 제1 패시베이션층; 상기 제1 유기물과 다른 제2 유기물을 포함하는 제2 패시베이션층; 상기 제1, 2 유기물과 서로 다른 제3 유기물을 포함하는 제3 패시베이션층; 및 상기 제1, 2, 3 유기물과 서로 다른 제4 유기물을 포함하는 제4 패시베이션층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 금속층은 은(Ag)을 포함하고, 상기 제1 무기물층 및 제2 무기물층은 구리산화물(CuOx)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 금속층은 은(Ag)을 포함하고, 상기 제1 무기물층 및 제2 무기물층은 구리질화물(CuNx)을 포함할 수 있다.
본 발명은 유기물 및 무기물층이 다층으로 복합되어 은 박막층의 산화를 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 은 박막층의 내구성이 강화된 결과 높은 열차단과 전자기 차단 성능이 구현되는 내구성이 강화된 투명필름을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 투명필름을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 투명필름의 파장에 따른 투과율을 측정한 실험결과이다.
도 3은 비교실시예1의 신뢰성 실험 전후를 비교한 사진이다.
도 4는 비교실시예2의 신뢰성 실험 전후를 비교한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 신뢰성 실험 전후를 비교한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 따른 내구성이 강화된 투명필름의 시간에 따른 투습도 측정결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 따른 내구성이 강화된 투명필름의 주파수에 따른 전파방해잡음의 수준을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 따른 내구성이 강화된 투명필름과 비교실시예들의 차열성능을 평가하기 위한 적외선 촬영 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 투명필름의 파장에 따른 투과율을 측정한 실험결과이다.
도 3은 비교실시예1의 신뢰성 실험 전후를 비교한 사진이다.
도 4는 비교실시예2의 신뢰성 실험 전후를 비교한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 신뢰성 실험 전후를 비교한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 따른 내구성이 강화된 투명필름의 시간에 따른 투습도 측정결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 따른 내구성이 강화된 투명필름의 주파수에 따른 전파방해잡음의 수준을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 따른 내구성이 강화된 투명필름과 비교실시예들의 차열성능을 평가하기 위한 적외선 촬영 사진이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 투명필름(100)을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 강화된 투명필름(100)은 제1 하드코팅층(110), 기재층(120), 제2 하드코팅층(130), 제1 굴절률매칭층(140), 제1 무기물층(150), 금속층(160), 제2 무기물층(170), 제2 굴절률매칭층(180), 제1 패시베이션층(192), 제2 패시베이션층(194), 제3 패시베이션층(196) 및 제4 패시베이션층(198)을 포함한다.
제1 하드코팅층(110) 및 제2 하드코팅층(130)은 고경도의 투명 필름으로 투과성 및 강도확보를 위하여 구비될 수 있다. 제1 하드코팅층(110) 및 제2 하드코팅층(130)은 고경도 및 내마모성 특성을 확보하면서 다른 기재와의 굴절률 매칭을 위하여도 사용될 수 있다. 또한, 제2 하드코팅층(130)은 상부로 무기물 층이 증착될 때 층간 부착력을 향상시키기도 한다.
제1 하드코팅층(110) 및 제2 하드코팅층(130)의 굴절률은 비교적 낮은 것으로 선택하는 것이 바람직하다.
제1 하드코팅층(110) 및 제2 하드코팅층(130)은 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅 방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 또는 솔루션 캐스팅(solution casting)방식으로 수행되는 하드코팅 필름의 제조방법으로 제조될 수 있다.
제1 하드코팅층(110)의 상부에는 기재층(120)이 적층되며, 기재층(120) 상부에는 다시 제2 하드코팅층(130)이 적층될 수 있다.
기재층(120)은 기판은 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 무기물은 유리, 석영(Quartz), Al2O3, SiC, Si, GaAs, 및 InP 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 유기물은 켑톤 호일, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate, CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP)로부터 선택되는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예서 기재층(120)은 광학용으로 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET)를 재료로 할 수 있다.
기재층(120)은 유기물로 구성될 패시베이션 층(192, 194, 196, 198)의 두께로 인하여 휨(curl)이 발생되기 쉬우므로 두께를 최소한 100μm 이상으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
제2 하드코팅층(130)은 기재층(120) 상에 적층될 수 있다.
제1 굴절률매칭층(140)은 제2 하드코팅층(130) 상에 적층될 수 있다.
제1 굴절률매칭층(140)은 상부에 적층되는 층들의 굴절율과 차이가 있는 절연 소재를 포함할 수 있다.
제1 굴절률매칭층(140)은 굴절율이 2.0이상의 큰 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 굴절률 매칭에 사용되는 세라믹 재료로는 TiOx, Nb2Ox, 등이 사용된다. 제1 굴절률매칭층(140)은 금속산화물을 포함할 수 있으며, 금속산화물로는 양친성을 가지는 모든종류의 금속산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 타이타늄 산화물 (Titanium sub-oxide, TiOx 및 Titanium oxide, TiO2), 아연 산화물 (Zinc oxide, ZnO), 텅스텐 산화물 (Tungsten oxide, W2O3, WO2, WO3), 몰리브덴 산화물 (Molybdenum oxide, MoO2, MoO3 및 Molybdenum sub-oxide, MoOX) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
제1 굴절률매칭층(140)은 바람직하게는 적외선 및 가시광선 영역에서 투과성 및 전기전도성과 플라스마에 대한 내구성이 우수하며 낮은 온도에서 공정이 가능하고 원료 가격이 저렴하다는 점에서 아연 산화물(Zinc oxide, ZnO)을 포함할 수 있다.
제1 무기물층(150)은 제1 굴절률매칭층(140) 상부에 적층될 수 있다. 제1 무기물층(150) 상부에는 금속층(160)이 적층되며, 제2 무기물층(170)은 금속층(160)의 다른 일면에 적층될 수 있다. 이러한 구조로서 금속층(160)은 두 개의 무기물 층에 의하여 둘러쌓일 수 있다.
은(Ag)을 금속층으로 포함하는 투명필름은 신뢰성 테스트를 하는 동안 은(Ag) 원소가 계면으로 확산되어 새로운 확산 방지막을 자가생성하거나, 은(Ag) 박막 내 잔류하는 합금원소에 의한 비저항이 증가할 수 있어 이를 방지하기 위한 대책이 필요하였다.
제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)은 열적 또는 화학적으로 안정적인 확산방지막의 기능을 할 수 있도록 구성된다. 은(Ag)의 확산방지막 기능을 하기 위해서, 제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)은 은(Ag)과의 상호 고용도가 낮은 Cu 및 Ti 등의 전이 금속을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)은 스퍼터를 이용하여 증착된 CuNx 또는 SiNx 박막으로 구성될 수 있다. 여기서, x는 정해지거나 알려진 질소량이 없다는 의미로 쓰인다. 이는 금속질화물을 제조할 때 금속에 질소를 공급하더라도 그 정확한 결합비율까지는 알 수 없기 때문이다.
제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)은 그 증착 두께가 증가함에 따라 패시베이션 특성이 향상된다. 건식 산화법으로 형성된 SiNx 박막은 습식 산화법으로 형성된 것 보다 치밀한 계면 구조를 가짐으로 인하여 약 20배 이상 우수한 패시베이션 특성을 나타내었다.
[표 1]은 제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)의 재질에 따른 성능을 비교한 것이다.
| 구조 | 측정모드 | L* | a* | b* | Y | 550nm | 면저항 (Ω/sq) |
| CuOx/Ag/CuOx | 투과 | 93.98 | -0.84 | 1.36 | 85.22 | 85.24 | 10.94 |
| 반사 | 25.74 | -0.95 | -4.68 | 4.66 | 4.82 | ||
| CuNx/Ag/CuNx | 투과 | 93.16 | -1.16 | 0.7 | 83.33 | 83.58 | 11.66 |
| 반사 | 24.6 | 1.68 | -2.3 | 4.29 | 4.34 |
[표 1]에서, a* 및 b*는 CIE(국제조명위원회) LAB 색공간에서 정의된 좌표로서, a*는 적색(Red)과 녹색(Green)의 정도, b*는 노란색(Yellow)과 파란색(Blue)의 정도를 나타낸다. Y는 휘도를 나타내며, L*은 명도를 나타내며, 투과율은 550nm에서 측정되었다.
본 발명에서는 구리산화물과 구리질화물을 비교 분석하여 본 결과 구리산화물의 경우에는 투과율 상승면에서 유리하였으나 패시베이션(passivation) 특성은 질화물이 우수한 것으로 나타났다.
제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)은 투과율을 고려하여 5nm 내지 10nm 내외로 형성될 수 있다.
금속층(160)을 이루는 금속으로는 금속층(160)은 APC, Cu, Cu alloy, Ag, Ag alloy, Mo/Ag, Mo/APC 등 전도성 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 일실시예에서 금속층(160)은 은(Ag)을 포함할 수 있다.
금속층(160)은 두께가 증가할수록 다층 박막의 성막 시, 금속층(160) 박막이 흡수나 산란에 의해 투과도가 저하되기 때문에 10nm 내외로 형성될 수 있다.
제2 굴절률매칭층(180)은 제2 무기물층(170) 상부에 적층될 수 있다.
제2 굴절률매칭층(180)에 대한 재료는 제1 굴절률매칭층(140)과는 그 굴절률에 차이가 있는 재료일 수 있다.
제2 굴절률매칭층(180)은 굴절율이 2.0이상의 큰 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 제2 굴절률매칭층(180)에 사용되는 세라믹 재료로는 TiOx, Nb2Ox, 등이 사용된다. 제2 굴절률매칭층(180)은 금속산화물을 포함할 수 있으며, 금속산화물로는 양친성을 가지는 모든종류의 금속산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 타이타늄 산화물 (Titanium sub-oxide, TiOx 및 Titanium oxide, TiO2), 아연 산화물 (Zinc oxide, ZnO), 텅스텐 산화물 (Tungsten oxide, W2O3, WO2, WO3), 몰리브덴 산화물 (Molybdenum oxide, MoO2, MoO3 및 Molybdenum sub-oxide, MoOX) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 바람직하게는 적외선 및 가시광선 영역에서 투과성 및 전기전도성과 플라스마에 대한 내구성이 우수하며 낮은 온도에서 공정이 가능하고 원료 가격이 저렴하다는 점에서 제2 굴절률매칭층(180)은 아연 산화물(Zinc oxide, ZnO)을 포함할 수 있다.
제1 패시베이션층(192)은 제2 굴절률매칭층(180) 상부에 적층될 수 있다.
제1 패시베이션층(192)은 제1 유기물을 포함할 수 있다. 제1 패시베이션층(192)은 적층된 다른 박막들과 상호 보완하여 금속층(160) 즉, 은 박막의 산화를 방지하여 투명 차열필름의 내구성을 강화할 수 있다.
제1 패시베이션층(192)은 제2 굴절률매칭층(180)과 부착력을 가지면서 굴절률에서는 차이가 있는 소재로 형성될 수 있다. 제1 패시베이션층(192)은 제2 굴절률매칭층(180)보다 낮은 굴절률을 갖는 고분자로 형성될 수 있으며, 그 굴절률은 1.5인 물질로 형성될 수 있다.
제1 패시베이션층(192)은, 폴리비닐피로리돈 (Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리스타이렌 (Polystyrene, PS), 폴리바이닐 알코올 (Polyvinyl alcohol, PVA) 및 셀룰로오스 (Cellulose) 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
제1 패시베이션층(192)은, 용액 공정을 사용하여 30nm ~ 300nm의 두께로 형성될 수 있다. 제1 패시베이션층(192)은 30nm 이하로 형성하면 용액 공정 코팅 시 어려움이 있고, 300nm 이상으로 형성하면 굴절률 매칭층과의 부착에 어려움이 생길 수 있다. 또한, 해당 범위에서 벗어나면 투과율이 낮아질 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은 제1 패시베이션층(192) 상부에 적층될 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은 제2 유기물을 포함할 수 있다. 제2 패시베이션층(194)은 적층된 다른 박막들과 상호보완하여 금속층(160) 즉, 은 박막의 산화를 방지하여 투명 차열필름의 내구성을 강화할 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은 제1 패시베이션층(192)과 부착력을 가지면서 굴절률에서는 차이가 있는 소재로 형성될 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은 굴절률이 1.55인 물질로 형성될 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은, 우레탄아크릴레이트 계, 실리콘아크릴레이트 계 및 에폭시아크릴레이트 계 중 어느 하나의 군에서 선택된 고분자를 포함하여 형성될 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은 경화가 가능한 고분자가 선택되는 것이 바람직하다. 제2 패시베이션층(194)은 또한 성능의 향상을 위해 수지 첨가물 또는 무기 필러등의 첨가제가 적용되어 형성될 수 있다. 이러한 첨가물은 발림성을 높이거나 굴절률을 원하는 정도로 조절하는 기능을 할 수 있다.
제2 패시베이션층(194)은 용액 공정을 사용하여 50nm ~ 300nm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 해당 범위에서 벗어나면 투과율이 낮아질 수 있다.
제3 패시베이션층(196)은 제2 패시베이션층(194) 상부에 적층될 수 있다.
제3 패시베이션층(196)은 제3 유기물을 포함할 수 있다. 제3 패시베이션층(196)은 적층된 다른 박막들과 상호보완하여 금속층(160) 즉, 은 박막의 산화를 방지하여 투명 차열필름의 내구성을 강화할 수 있다.
제3 패시베이션층(196)은 제2 패시베이션층(194)과 부착력을 가지면서 굴절률에서는 차이가 있는 소재로 형성될 수 있다. 제3 패시베이션층(196)은 제2 패시베이션층(194)보다 낮은 굴절률을 갖는 고분자로 형성될 수 있으며, 그 굴절률은 1.5인 물질로 형성될 수 있다.
제3 패시베이션층(196)은, 폴리비닐피로리돈 (Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리스타이렌 (Polystyrene, PS), 폴리바이닐 알코올 (Polyvinyl alcohol, PVA) 및 셀룰로오스 (Cellulose) 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
제3 패시베이션층(196)은, 용액 공정을 사용하여 30nm ~ 300nm의 두께로 형성될 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은 제3 패시베이션층(196) 상부에 적층될 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은 제4 유기물을 포함할 수 있다. 제4 패시베이션층(198)은 적층된 다른 박막들과 상호보완하여 금속층(160) 즉, 은 박막의 산화를 방지하여 투명 차열필름의 내구성을 강화할 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은 제3 패시베이션층(196)과 부착력을 가지면서 굴절률에서는 차이가 있는 소재로 형성될 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은 굴절률이 1.55인 물질로 형성될 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은, 우레탄아크릴레이트 계, 실리콘아크릴레이트 계 및 에폭시아크릴레이트 계 중 어느 하나의 군에서 선택된 고분자를 포함하여 형성될 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은 경화가 가능한 고분자가 선택되는 것이 바람직하다. 제4 패시베이션층(198)은 또한 성능의 향상을 위해 수지 첨가물 또는 무기 필러등의 첨가제가 적용되어 형성될 수 있다.
제4 패시베이션층(198)은 용액 공정을 사용하여 500nm ~ 4㎛의 두께로 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름과 비교실시예에서의 투명필름에 관한 실험 및 그 결과에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에서는, 투명필름은 제1 하드코팅층(110), 기재층(120), 제2 하드코팅층(130), 제1 굴절률매칭층(140), 제1 무기물층(150), 금속층(160), 제2 무기물층(170), 제2 굴절률매칭층(180), 제1 패시베이션층(192), 제2 패시베이션층(194), 제3 패시베이션층(196) 및 제4 패시베이션층(198)으로 구성된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 하드코팅층(110) 및 제2 하드코팅층(130)은 3 ㎛의 두께로 형성하였고, 기재층(120)은 PET를 사용하여 100㎛ 두꼐로 형성하였다. 제1 굴절률매칭층(140)은 Nb2O5로 35nm 두께로 형성하였고, 제1 무기물층(150) 및 제2 무기물층(170)은 CuNx로 5nm 두께로 형성하였고, 금속층(160)은 은(Ag)으로 10nm 두께로 형성하였다. 제2 굴절률매칭층(180)은 Nb2O5로 35nm 두께로 형성하였고, 제1 패시베이션층(192)은 PMMA로 100nm 두께로 형성하고, 제2 패시베이션층(194)은 에폭시 아크릴레이트로 180nm 두께로 형성하고, 제3 패시베이션층(196)은 PMMA로 80nm 두께로 형성하고, 제4 패시베이션층(198)은 우레탄 아크릴레이트로 1.5㎛두께로 형성하였다.
비교실시예 1에서 투명필름은 제1 하드코팅층, 기재층, 제2 하드코팅층, 굴절률매칭층, 금속층으로 구성된다.
비교실시예 1에서, 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층은 3 ㎛의 두께로 형성하였고, 기재층은 PET를 사용하여 100㎛ 두꼐로 형성하였다. 제1 굴절률매칭층은 Nb2O5로 35nm 두께로 형성하였고, 금속층은 은(Ag)으로 10nm 두께로 형성하였다.
비교실시예 2에서 투명필름은 제1 하드코팅층, 기재층, 제2 하드코팅층, 굴절률매칭층, 제1 무기물층, 금속층, 제2 무기물층 및 제2 굴절률매칭층으로 구성된다.
비교실시예 2에서, 제1 하드코팅층 및 제2 하드코팅층은 3 ㎛의 두께로 형성하였고, 기재층은 PET를 사용하여 100㎛ 두꼐로 형성하였다. 제1 굴절률매칭층은 Nb2O5로 35nm 두께로 형성하였고, 제1 무기물층 및 제2 무기물층은 CuNx로 5nm 두께로 형성하였고, 금속층은 은(Ag)으로 10nm 두께로 형성하였고, 제2 굴절률매칭층은 Nb2O5로 35nm 두께로 형성하였다.
비교실시예 1은 본 발명의 일실시예에 비하여, 금속층을 보호하기 위한 무기층과 유기층이 모두 존재하지 않는 것을 조건으로 하며 그 외의 구성요소들의 조건(재질 및 두께)은 동일하다.
비교실시예 2는 본 발명의 일실시예에 비하여, 금속층을 보호하기 위한 무기층만을 구성하고 유기층은 구성하지 않은 것으로 그 외의 구성요소들의 조건(재질 및 두께)은 동일하다.
[표 2]는 휘도 Y와 파장 550nm에서의 투과율을 나타낸 것이다.
| 평가 항목 | 비교실시예 1 | 비교실시예 2 | 본 발명의 실시예 | |
| 투과율 | Y | 65.4 | 77.3 | 88.1 |
| @ 550 nm | 76.9 | 77.6 | 88.4 | |
여기서 Y는 평균 투과율이고, @ 550nm는 550nm 파장에서의 투과율을 의미한다.
가시광선 영역에서 파장에 따른 투과율은 도 2에서와 같다. 비교 실시예 1은 파장이 커질 수록 투과율이 낮아졌고, 비교실시예 2는 적외선 쪽으로 가까워질 수록 투과율이 비교적 높았으나 짧은 파장 영역에서는 투과율이 오히려 낮아지는 영역도 존재하였다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에서는 전 가시광선 영역에 걸쳐 높은 투과율이 나타나 투과율 면에 있어서 비교실시예들에 비해 우수하였다.
[표 3]은 본 발명의 실시예와 비교실시예1 및 비교실시예2를 각각 고온 고습도 조건 하에서 전후의 성능을 측정하여 비교한 것이다.
실험은 온도 60 ℃, 습도 90% (R.H) 하에서 3,000 시간을 경과시킨 후 전 후의 광학적 특성을 각각 측정하도록 진행되었다.
| 평가 항목 | 비교실시예 1 | 비교실시예 2 | 본 발명의 실시예 | ||||
| 전 | 후 | 전 | 후 | 전 | 후 | ||
| 투과율 | Y | 65.4 | 72.7 | 77.6 | 78.6 | 88.1 | 88.4 |
| @ 550 nm | 65.6 | 73.2 | 77.6 | 79.5 | 87.2 | 89.4 | |
실험결과, 비교실시예1과 2에 비해 본 발명의 실시예에서 투과율이 월등히 높게 나타났다.
도 3a는 비교실시예1의 실험 전 사진이고, 도 3b는 비교실시예1의 실험 후 사진이다.
도 4a는 비교실시예2의 실험 전 사진이고, 도 4b는 비교실시예2의 실험 후 사진이다.
도 5a는 본 발명의 실시예의 실험 전 사진이고, 도 5b는 본 발명의 실시예의 실험 후 사진이다.
한편, 도 4b와 도 5b는 외관 변화를 보다 뚜렷이 확인하기 위하여 뒷면에 흑판을 댄 후 촬영한 것이다.
비교실시예1의 경우 24시간 이내에 필름 색상이 변하였으며, 외관 변화 뿐만 아니라 투과율 변화도 큰 것으로 나타나 신뢰성 실험 전후 성능 변화가 큰 것을 알 수 있었다.
비교실시예2의 경우 무기물층의 기능에 의하여 신뢰성은 다소 향상되었으나 외관에 반점이 생기는 변화를 보였다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에서는 투과율과 색 변화가 거의 일어나지 않아 비교실시예들에 비해 신뢰성이 크게 향상되었음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 투명필름의 투습도가 측정되었으며, 비교실시예1의 투명필름과의 투습도(WVTR, Water Vapor Transmission Rate)가 비교되었다. 금속층의 산화에 가장 큰 영향을 주는 것은 습기에 의한 것으로 수증기가 통과하는 정도의 차이 비교는 신뢰성을 측정하는 하나의 척도가 될 수 있다.
| 비교실시예1 | 본 발명의 실시예 | |
| 투습도(mg/m2·day) | 5200 | 210 |
[표 4]는 본 발명의 실시예와 비교실시예1의 투습도를 비교한 것이다.
투습도에 관한 실험결과, 비교실시예1에서의 투습도는 5200mg/m2·day이었고 본 발명의 실시예에서의 투습도는 210mg/m2·day로 측정되어 본 발명의 실시예가 비교실시예1에 비해 투습도가 1/25 수준으로 줄어든 것을 알 수 있었다.
결국 본 발명의 실시예의 투명필름에 따르면 투습도가 낮아지는 효과가 있어 고온 및 고습도 조건에서의 신뢰성이 향상되는 효과가 있는 것이다.
시간에 따른 투습도의 측정결과는 도 6과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 투명필름의 전자방해잡음(EMI, Electro-Magnetic Interference)에 대한 차폐성능이 측정되었다.
실험은 30 MHz - 1000 MHz 주파수 범위에서 차폐성능을 dB로 측정하였다.
실험결과 본 발명의 실시예에서 전자파가 약 30dB 감소한 것을 알 수 있었다. 이는 ITO 필름에 대비하여 약 10dB 정도 낮은 수준이다.
주파수에 따른 전파방해잡음의 수준(level)은 도 7에 도시되었다.
마지막으로, 본 발명의 실시예에 따른 투명필름의 차열성능이 평가되었다. 본 발명의 실시예는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름과 은나노와이어(AgNWs) 필름과 각각 비교되었다.
비교실시예 3에서 투명필름은 제1 하드코팅층, 기재층, 제2 하드코팅층, 굴절률매칭층, ITO 층으로 구성된다.
비교실시예 4에서 투명필름은 제1 하드코팅층, 기재층, 제2 하드코팅층, 굴절률매칭층, 은나노와이어 층으로 구성된다.
차열에 관한 실험은 70℃의 열원을 준비한 후 각 실시예에서의 투명필름의 일면과 열원을 마주보게 하고 타면에 적외선(IR)를 배치하여 온도를 측정하는 방식으로 진행하였다.
본 발명의 실시예의 투명필름은 타면 온도가 35.4℃로 측정되어 차열성능이 매우 우수함을 알 수 있었다.
이에 비해, 비교실시예 3에서의 투명필름은 타면의 온도가 69.6℃로 측정되어 그 변화가 미미하였고, 비교실시예4에서의 투명필름은 타면의 온도가 65.5℃를 나타내어 차열성능은 존재하나 본 발명의 실시예에 비해서는 미미한 것으로 나타났다.
도 8a는 본 발명의 실시예의 투명필름의 차열성능을 평가하기 위한 적외선 촬영 사진이다.
도 8b는 비교실시예3의 투명필름의 차열성능을 평가하기 위한 적외선 촬영 사진이다.
도 8c는 비교실시예4의 투명필름의 차열성능을 평가하기 위한 적외선 촬영 사진이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
100: 내구성이 강화된 투명필름
110: 제1 하드코팅층
120: 기재층
130: 제2 하드코팅층
140: 제1 굴절률매칭층
150: 제1 무기물층
160: 금속층
170: 제2 무기물층
180: 제2 굴절률매칭층
192: 제1 패시베이션층
194: 제2 패시베이션층
196: 제3 패시베이션층
198: 제4 패시베이션층
110: 제1 하드코팅층
120: 기재층
130: 제2 하드코팅층
140: 제1 굴절률매칭층
150: 제1 무기물층
160: 금속층
170: 제2 무기물층
180: 제2 굴절률매칭층
192: 제1 패시베이션층
194: 제2 패시베이션층
196: 제3 패시베이션층
198: 제4 패시베이션층
Claims (6)
- 기재층;
상기 기재층 일면에 적층되는 제1 무기물층;
상기 제1 무기물층 일면에 적층되는 금속층;
상기 금속층 일면에 적층되는 제2 무기물층; 및
상기 제2 무기물층 일면에 적층되는 복수의 유기물층을 포함하는 패시베이션층;을 포함하되,
상기 패시베이션층은,
제1 유기물을 포함하는 제1 패시베이션층;
제2 유기물을 포함하는 제2 패시베이션층;
제3 유기물을 포함하는 제3 패시베이션층; 및
제4 유기물을 포함하는 제4 패시베이션층;을 포함하고,
상기 제1 패시베이션층은 폴리비닐피로리돈 (Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스타이렌 (Polystyrene, PS), 폴리바이닐 알코올 (Polyvinyl alcohol, PVA) 및 셀룰로오스 (Cellulose) 중 선택된 어느 하나로 형성되고,
상기 제2 패시베이션층은 우레탄아크릴레이트 계, 실리콘아크릴레이트 계 및 에폭시아크릴레이트 계 중 어느 하나의 군에서 선택된 고분자를 포함하여 형성되고,
상기 제3 패시베이션층은 폴리비닐피로리돈 (Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스타이렌 (Polystyrene, PS), 폴리바이닐 알코올 (Polyvinyl alcohol, PVA) 및 셀룰로오스 (Cellulose) 중 선택된 어느 하나로 형성되고,
상기 제4 패시베이션층은 우레탄아크릴레이트 계, 실리콘아크릴레이트 계 및 에폭시아크릴레이트 계 중 어느 하나의 군에서 선택된 고분자를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 투명필름.
- 제1항에 있어서,
상기 기재층의 양면에 각각 배치되는 하드코팅층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 투명필름.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 패시베이션층은 30nm 내지 300nm 두께로 형성되고,
상기 제2 패시베이션층은 50nm 내지 300nm 두께로 형성되고,
상기 제3 패시베이션층은 30nm 내지 300nm 두께로 형성되고,
상기 제4 패시베이션층은 500nm 내지 4μm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 투명필름.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 무기물층 및 제2 무기물층은 각각 구리질화물(CuNx)을 포함하며 5nm 두께로 형성되고,
상기 금속층은 은(Ag)을 포함하며 10nm 두께로 형성되고,
상기 제1 패시베이션층은 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA)를 포함하며 100nm 두께로 형성되고,
상기 제2 패시베이션층은 에폭시 아크릴레이트를 포함하며 180nm 두께로 형성되고,
상기 제3 패시베이션층은 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA)를 포함하며 80nm 두께로 형성되고,
상기 제4 패시베이션층은 우레탄 아크릴레이트를 포함하며 1.5μm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 투명필름.
- 제1항에 있어서,
상기 금속층은 은(Ag)을 포함하고,
상기 제1 무기물층 및 제2 무기물층은 구리산화물(CuOx)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 투명필름.
- 제1항에 있어서,
상기 금속층은 은(Ag)을 포함하고,
상기 제1 무기물층 및 제2 무기물층은 구리질화물(CuNx)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 투명필름.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |