KR20140098437A - 색 왜곡 방지 기능의 투명 전도성 광학시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치스크린 패널 또는 전자기간섭 방지용 시트에 사용되는 인듐주석산화물계 투명 전도성 광학 시트에 관한 것으로서, 투명 기재층 및 인듐주석산화물층의 사이에 구비된 3층의 굴절률조합층에 의해 박막 간섭효과가 유발되어 하부의 디스플레이 패널로부터 유입된 광원의 색을 왜곡없이 투과시킬 수 있을 뿐 아니라, 표면 경도 및 인듐주석산화물층의 결정화도를 향상시킬 수 있다.

Description

색 왜곡 방지 기능의 투명 전도성 광학시트{TRANSPARENT CONDUCTIVE OPTICAL SHEET HAVING REDUCED COLOR DISTORTION}
본 발명은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)을 함유하는 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 투명전도성 소재인 ITO가 포함된 광학시트가 주로 사용되고 있다. 또한 하부의 디스플레이 패널의 전자기간섭(electro-magnetic interference, EMI)에 의한 TSP의 오작동을 방지하기 위해 사용되는 EMI 방지용 시트로서도 ITO를 이용한 투명 전도성 광학시트가 사용되고 있다.
도 1은 TSP 또는 투명 EMI 방지시트(EMI shielding sheet)에 사용된 ITO를 포함하는 시트를 적용한 예를 나타낸 것으로서, 일반적으로 투명 기재층(100) 상에 ITO층(200)이 적층된 시트 형태로 디스플레이 패널(300) 상에 배치된다. 그러나, ITO은 450nm 이하 파장의 빛을 흡수 및 반사하는 고유한 특성을 가져서 투과광이 노란색을 띠게 된다. 따라서 ITO층을 포함하는 광학시트가 TSP의 센서 또는 투명 EMI 방지시트에 사용될 경우 하부의 디스플레이 패널에서 발현하고자 하는 색을 왜곡하는 현상이 발생하게 된다.
이에 따라, 투과색의 왜곡을 방지하는 기능이 부여된 투명 전도성 광학시트가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 디스플레이 패널에서 발현하고자 하는 색을 왜곡하지 않고 투과시킬 수 있는 ITO-함유 투명 전도성 광학시트를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투명 기재층, 제1 굴절률조합층, 제2 굴절률조합층, 제3 굴절률조합층, 및 인듐주석산화물층이 순서대로 적층된 구조를 포함하는 광학시트로서, 상기 제1 굴절률조합층, 제2 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층이 모두 상기 투명 기재층 및 ITO층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 낮으며, 또한 상기 제2 굴절률조합층이 상기 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 높고, 상기 광학시트가 D65 광원과 2˚시야각으로 측정시에 L*a*b* 색좌표계에 따른 b* 값이 0 이상 3.0 미만인 투과색을 나타내는, 투명 전도성 광학시트를 제공한다.
본 발명의 투명 전도성 광학시트는 서로 다른 굴절률을 갖는 다수의 굴절률조합층을 통해 박막 간섭현상을 유발시켜 하부의 디스플레이 패널에서 발현하고자 하는 색을 왜곡시키지 않고, 표면 경도가 우수하여 광학시트의 취급성이 양호하며, ITO의 결정화도가 우수하여 안정성과 신뢰성이 높으므로, TSP 또는 EMI 방지시트에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 투명 전도성 광학시트의 구성의 일례를 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 투명 전도성 광학시트에서 발생하는 색 왜곡 현상을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 투명 전도성 광학시트에서 색 왜곡 현상이 방지되는 원리를 나타낸 것이다.
도 4는 ITO층의 두께에 따른 반사색의 변화를 측정한 결과이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
투명 전도성 광학시트의 구성
첨부한 도 1을 참조하면, 본 발명의 일례에 따르는 투명 전도성 광학시트는, 투명 기재층(100) 상에, 제1 굴절률조합층(400), 제2 굴절률조합층(410), 제3 굴절률조합층(420), 및 ITO층(200)이 순서대로 적층된 구조를 갖는다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 상기 투명 기재층과 제1 굴절률조합층 사이에 1층 또는 2층 이상의 추가적인 굴절률조합층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 예에 따르면, 상기 ITO층과 제3 굴절률조합층 사이에 1층 또는 2층 이상의 추가적인 굴절률조합층을 포함할 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 1.40 내지 1.70 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.64 내지 1.67 일 수 있고, 가장 한정한다면 1.65 내지 1.66 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 굴절률조합층의 박막 간섭효과가 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, 투명 기재층의 두께는 23 내지 250 ㎛일 수 있으며, 더욱 한정한다면 38 내지 188 ㎛일 수 있고, 보다 더 한정한다면 50 내지 125 ㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, TSP 또는 EMI 차폐용 시트로 사용시 두께가 얇으면서 가공성이 양호하여 활용도가 보다 높을 수 있다.
또한, 투명 기재층의 주성분으로는 폴리에스테르 수지, 셀룰로스, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 조합 등이 가능하고, 보다 구체적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 사이클로올레핀고분자(COP) 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, 디스플레이 패널에서 발현된 색을 왜곡시키지 않고 투과시킬 수 있다.
3층의 굴절률조합층은, 투명 기재층 상에 제1 굴절률조합층, 제2 굴절률조합층, 및 제3 굴절률조합층의 순서대로 적층된다.
이들 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 모두 기재층 및 ITO층보다는 낮으며, 이들 중 제2 굴절률조합층의 굴절률이 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층의 굴절률보다 높다.
보다 구체적으로, 기재층, 제1 굴절률조합층, 제2 굴절률조합층, 제3 굴절률조합층, 및 ITO층의 굴절률은 다음과 같은 관계가 있다. 먼저, 상기 제1 굴절률조합층과 제3 굴절률조합층은 550nm 파장에 대한 굴절률이 서로 유사하거나 동일할 수 있으며, 예를 들어 이들의 굴절률 차이가 0.05 이하일 수 있다. 또한, 상기 제2 굴절률조합층이, 상기 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다, 550nm 파장에 대한 굴절률이 각각 0.03 내지 0.17 만큼 더 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 투명 기재층이, 상기 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다, 550nm 파장에 대한 굴절률이 각각 0.2 내지 0.4 만큼 더 큰 것이 바람직하다.
(1) 제1 굴절률조합층
제1 굴절률조합층은 투명 기재층 상에 적층되며, 박막 간섭현상 유발 뿐만 아니라 투명 기재층의 경도를 향상시키는 역할을 수행한다.
제1 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 기재층보다 낮은 것이 바람직하다.
예를 들어 굴절률이 1.40 내지 1.60 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.45 내지 1.55 일 수 있고, 보다 더 한정한다면 1.48 내지 1.55 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제3 굴절률조합층과 유사한 굴절률을 나타내어 박막 간섭효과가 더욱 우수해질 수 있다.
또한, 제1 굴절률조합층의 두께는 1.0 내지 6.0 ㎛일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.0 내지 3.0 ㎛일 수 있고, 가장 한정한다면 1.0 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, 컬(curl) 현상이 방지되고 경도가 보다 향상될 수 있다.
또한, 제1 굴절률조합층의 주성분으로 사용될 수 있는 수지로는 우레탄아크릴레이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 및 이들의 혼합 수지 등이 있다.
기타, 제1 굴절률조합층에 함유될 수 있는 첨가제로는 실리콘계 레벨링제가 있으며, 상기 첨가제의 함량은 제1 굴절률조합층에 사용된 원료 수지 100중량부 대비 1 내지 0.5 중량부일 수 있다.
(2) 제2 굴절률조합층
제2 굴절률조합층은 상기 제1 굴절률조합층 상에 적층되며, 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다 높은 굴절률을 가짐으로써 박막 간섭현상을 유발시키는 역할을 한다.
제2 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 제1 굴절률조합층의 굴절률보다 높은 것이 바람직하다.
예를 들어, 굴절률이 1.56 내지 1.77 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.56 내지 1.70 일 수 있고, 보다 더 한정한다면 1.58 내지 1.65 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제1 굴절률조합층과 제3 굴절률조합층과의 박막 간섭현상이 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, 제2 굴절률조합층의 두께는 68 내지 253 nm 범위일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, 왜곡 없는 투과색 발현에 보다 유리하다.
보다 구체적으로, 제2 굴절률조합층의 두께는 제2 굴절률조합층의 굴절률에 따라 바람직한 범위가 달라질 수 있다.
일례에 따르면, 굴절률이 1.58 내지 1.61 범위일 때 두께는 68 내지 129 nm일 수 있고, 굴절률이 1.62 내지 1.65 범위일 때 두께는 196 내지 253 nm일 수 있다. 더욱 한정하면, 굴절률이 1.58 내지 1.61 범위일 때 두께는 79 내지 91 nm일 수 있고, 굴절률이 1.62 내지 1.65 범위일 때 두께는 196 내지 218 nm일 수 있다.
다른 예에 따르면, 제2 굴절률조합층의 굴절률이 1.58 내지 1.61 범위일 경우 제2 굴절률조합층의 바람직한 두께는 하기 수학식 1로부터 도출될 수 있고, 제2 굴절률조합층의 굴절률이 1.62 내지 1.65 범위일 경우 제2 굴절률조합층의 바람직한 두께는 하기 수학식 2로부터 도출될 수 있다:
[수학식 1]
0 ≤ (0.0000008279 x d24) - (0.0003603 x d23) + (0.05835 x d22) - (4.141 x d2) + 109.35 < b
[수학식 2]
0 ≤ -(0.0002542249 x d22) + (0.1491 x d2) - 19.451 < b
상기 수학식 1 및 2에서, d2 는 제2 굴절률조합층의 두께(nm)이고; b 는 1 내지 3이며, 바람직하게는 b 는 1 내지 2이고, 더욱 바람직하게는 b 는 1이다.
또한, 제2 굴절률조합층의 주성분으로 사용될 수 있는 수지로는 우레탄아크릴레이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 멜라민 수지 및 이들의 혼합 수지 등이 가능하다.
아울러, 제2 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 제2 굴절률조합층에 사용된 원료 수지 100중량부 대비 10 내지 80 중량부일 수 있다.
기타, 제2 굴절률조합층에 함유될 수 있는 첨가제로는 실리콘계 레벨링제가 있으며, 상기 첨가제의 함량은 제2 굴절률조합층에 사용된 원료 수지 100중량부 대비 1 내지 0.5 중량부일 수 있다
(3) 제3 굴절률조합층
제3 굴절률조합층은 상기 제2 굴절률조합층 상에 적층되며, 박막 간섭현상 유발 뿐만 아니라 ITO층의 결정화에 기여하는 역할을 갖는다. 투명 전도성 광학시트의 제조시에는 ITO층을 결정화하기 위하여 마지막 단계에 열처리 공정을 수행하는데, 이러한 열처리 공정 중에는 투명 기재층, 제1 굴절률조합층, 및 제2 굴절률조합층으로부터 잔류 모노머, 올리고머 및 미세유기물이 ITO층으로 이행하여 ITO층의 결정화를 저하시킬 수 있다, 그러나, 제3 굴절률조합층에 의해 이러한 이행이 차단되어 ITO층의 결정화에 기여할 수 있다
제3 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 제1 굴절률조합층과 유사하거나 동일하면서, 제2 굴절률조합층의 굴절률보다 낮은 것이 바람직하다.
예를 들어 굴절률이 1.40 내지 1.60 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.45 내지 1.55 일 수 있고, 가장 한정한다면 1.48 내지 1.55 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제1 굴절률조합층과 유사한 굴절률을 나타내어 박막 간섭효과가 더욱 우수해질 수 있다.
또한, 제3 굴절률조합층의 두께는 5 내지 30 nm일 수 있으며, 더욱 한정한다면 5 내지 15 nm일 수 있다. 두께가 상기 범위일 때, 왜곡이 없는 투과색 발현이 보다 유리하다.
또한, 제3 굴절률조합층의 주성분으로 사용될 수 있는 원료로는 이산화규소, 규소 및 이들의 혼합물 등이 가능하다.
(4) 추가적인 굴절률조합층
상기 제1 내지 제3 굴절률조합층 외에도 추가적인 굴절률조합층이 포함될 수 있다. 상기 추가적인 굴절률조합층은 1층 또는 2층 이상일 수 있으며, 이들은 투명 기재층과 제1 굴절률조합층 사이, 또는 ITO층과 제3 굴절률조합층 사이에 위치할 수 있다.
상기 추가적인 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 투명 기재층 및 ITO층보다는 낮을 수 있다.
상기 추가적인 굴절률조합층은 제1 내지 제3 굴절률조합층의 성분과 동일하거나 다른 성분으로 구성될 수 있다.
일례로서, 상기 투명 기재층과 제1 굴절률조합층 사이에 추가적인 1층의 굴절률조합층을 포함할 수 있고, 이 때 상기 추가된 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 상기 투명 기재층 및 ITO층보다는 낮되 제1 굴절률조합층보다는 높을 수 있다.
ITO층
ITO층은 본 발명의 투명 전도성 광학시트에 있어서, 투명 기재층의 반대면의 가장 외곽에 위치하는 층으로서, 전도성을 부여하는 역할을 수행한다.
상기 ITO층은 결정화도를 높이기 위해 열처리된 것일 수 있으며, 열처리된 ITO층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 1.78 내지 1.98 일 수 있으며, 더욱 한정한다면 1.82 내지 1.95 일 수 있고, 가장 한정한다면 1.85 내지 1.90 일 수 있다. 굴절률이 상기 범위일 때, 제2 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층 간의 박막 간섭현상이 보다 더 우수해질 수 있다.
또한, ITO층의 두께는 20 내지 30 nm 일 수 있으며, 두께가 상기 범위일 때 높은 투과율 및 왜곡없는 투과색 발현에 보다 더 유리하다. 또는 사용목적에 따라 두께를 조정하여 면저항을 변화시킬 수 있다.
투명 전도성 광학시트의 물성
본 발명의 투명 전도성 광학시트는 투과광에 대해 색의 왜곡이 거의 발생하지 않는다. 구체적으로, D65 광원과 2˚시야각으로 측정시에 L*a*b* 색좌표계에 따른 b* 값이 0 이상 3.0 미만의 투과색을 나타낼 수 있고, 나아가 b* 값이 0 이상 2.0 미만, 더 나아가 0 이상 내지 1.0 미만의 투과색을 나타낼 수 있다. 이들 범위의 색의 왜곡은 매우 미미한 것이어서 시각적으로 거의 인지가 불가능하다.
도 3을 참조하여 설명하면, 하부의 디스플레이 패널(300)로부터의 입사광(500)이 투명 기재층(100), 제1 굴절률조합층(400), 제2 굴절률조합층(410), 제3 굴절률조합층(420), 및 ITO층(200)을 차례로 투과하면서 박막 간섭효과를 일으켜 입사광(500)과 동일한 색감이 유지되며, 그 결과 색이 왜곡되지 않은 투과광(510)을 얻을 수 있다. 반면, 종래의 투명 전도성 광학시트를 도 2를 참조하여 설명하면, 하부의 디스플레이 패널(300)로부터 입사된 광(500)이 투명 기재층(100) 및 ITO층(200)을 투과하면서 450nm 이하 파장의 빛이 흡수 및 반사되어 입사광(500)의 색이 왜곡된 투과광(520)이 발생하게 된다.
또한, 본 발명의 투명 전도성 광학시트는 표면 경도가 매우 우수하다. 구체적으로, ITO층의 표면 상에 JIS K-5600에 따라 H 연필을 사용하여 표면 경도 테스트를 5회 실시하였을 때 표면이 손상되지 않는 횟수가 3회 이상인 표면 경도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 전도성 광학시트는 ITO층의 결정화도가 매우 우수하다. ITO층의 결정화 정도는 황산 처리시에 면저항이 증가한 정도로 평가할 수 있는데, 결정화도가 낮을 수록 면저항의 증가폭이 커지게 된다. 본 발명의 투명 전도성 광학시트는 5% 황산 용액으로 10분간 처리시에 면저항의 증가 비율이 20% 미만일 수 있다. 또한, 본 발명의 투명 전도성 광학시트는 50 내지 500 Ω/□ 범위의 면저항을 가질 수 있다.
투명 전도성 광학시트의 제조방법
본 발명의 일례에 따른 투명 전도성 광학시트는, (a) 투명 기재층의 준비, (b) 제1 굴절률조합층의 형성, (c) 제2 굴절률조합층의 형성, (d) 제3 굴절률조합층의 형성, 및 (e) ITO층의 증착의 단계를 포함하여 제조될 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.
단계 (a) 내지 (e)의 실시 후에 ITO층의 결정화도를 높이기 위해 열처리를 추가로 실시하는 것이 바람직하며, 예를 들어 100 내지 200 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 열처리할 수 있다.
구체적인 투명 전도성 광학시트의 제조예 및 이들의 물성 측정
이하 보다 구체적인 실시예들을 통해 투명 전도성 광학시트를 설명한다.
물성 측정 방법
투명 전도성 광학시트의 물성은 다음과 같이 측정되었다.
(1) 투과색 측정
측정기기(UtraScan pro, Hunterlab사)를 사용하여 D65 광원에 대한 2˚시야의 투과광에 대해 L*a*b* 색좌표계의 b* 값을 측정하였다.
(2) 면저항 측정
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/R0의 비율을 계산하였다. R1/R0의 값을 통해 열처리 과정 중의 ITO층의 손상 여부를 평가할 수 있으며, R1/R0의 값이 1에 가까울수록 안정성이 우수함을 의미한다.
또한 측정된 값을 기초로 R2/R1의 비율을 계산하였다. R2/R1의 값이 1에 가까울수록 열처리된 ITO층의 결정화도가 우수함을 의미한다.
(3) 표면 경도 측정
ITO층의 표면 경도를 JIS-K5600의 절차(Mitsubishi pencil H 사용)에 따라, 5회 측정시에 스크래치가 발생하지 않은 횟수의 비율로 평가하였다.
(4) 굴절률 및 두께 측정
측정기기(F-20, Filmetric사)를 사용하여 굴절률 및 두께를 측정하였다 .
(5) 반사색 측정
측정기기(UtraScan pro, Hunterlab사)를 사용하여 D65 광원에 대한 2˚시야의 L*a*b* 색좌표계로 표현되는 반사색을 측정하였다. 이때 내부반사에 의한 노이즈를 제거하기 위해 PET 투명 기재의 표면을 검정색으로 인쇄한 뒤 측정하였다.
비교예: 종래의 투명 전도성 광학시트 제조 및 물성 평가
(1) 종래의 투명 전도성 광학시트의 제조
단계 1: 투명 기재층의 준비
550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.64~1.66이고 두께가 125㎛인 PET 투명 기재를 사용하였다.
단계 2: ITO층의 증착
상기 투명 기재층 상에 ITO를 진공 스퍼터링하여 증착하고, 150℃로 60분간 열처리하여, 550nm 파장에 대한 굴절률이 1.9인 ITO층을 증착하였다. 이 때 ITO 층의 두께는 TSP의 전극 또는 EMI 방지용으로 사용되는 5~70nm 범위 내에서 5nm 간격으로 변화시켜가며 증착하였다.
그 결과 총 14개의 투명 전도성 광학시트를 제조하였다(비교예 1 내지 14).
(2) 물성 평가
제조된 각각의 투명 전도성 광학시트에 대해 반사색을 시뮬레이션한 뒤 이들의 b* 값을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다. 표 1 및 도 4에서 보듯이, ITO의 두께가 증가함에 따라 b* 값이 변화하였는데, 모두 b* < 0 으로서 푸른색의 빛을 반사하였음을 알 수 있다. 이는 ITO 투과색이 황색의 빛을 나타내어 디스플레이 패널에서 발현하고자 하는 색을 왜곡한다는 것을 의미한다.
비교예
번호		 ITO층
두께(nm)		 반사색
b*
1 5 -9.22034
2 10 -14.2212
3 15 -17.1397
4 20 -18.6373
5 25 -18.8704
6 30 -18.6062
7 35 -17.7448
8 40 -16.3606
9 45 -14.7378
10 50 -12.8553
11 55 -10.3834
12 60 -7.78822
13 65 -4.57464
14 70 -0.63937
또한, 상기 비교예 7의 투명 전도성 광학시트(ITO층을 두께 35nm로 적층)에 대해 투과색, 면저항 및 표면 경도를 측정하였다. 그 결과, 투과색의 b* 가 6.31로 측정되어 색의 왜곡이 매우 심할 것임을 알 수 있었다. 또한, 열처리 이전의 면저항이 100Ω/□인데 반해 열처리 이후의 면저항이 135Ω/□로 측정되어 R1/R0의 값이 1.35로 상승하였음을 알 수 있으며, 황산 처리 이후의 면저항이 370Ω/□로 급격히 상승하여 매우 불안정한 특성을 나타내었는데, 이는 ITO층이 열처리시에 결정화되지 못하였음을 의미한다. 또한, 표면 경도 측정 결과 5회 모두 표면에 스크래치가 발생하였으며, 이는 하부에 표면의 경도를 향상시켜줄 수 있는 층이 없었기 때문이다.
실시예: 굴절률조합층이 부가된 투명 전도성 광학시트의 제조 및 물성 평가
(1) 굴절률조합층이 부가된 투명 전도성 광학시트의 제조
단계 1: 투명 기재층의 준비
550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.64~1.66이고 두께가 125㎛인 PET 투명 기재를 사용하였다.
단계 2: 제1 굴절률조합층의 형성
UV경화형 올리고머(M600/M340=3:1, 미원사) 80중량%, 희석용 모노머(SR499, Satomer사) 16중량%, 및 UV 경화용 광개시제(Irgacure-184, BASF사) 4중량%를 배합하였다. 이 배합 용액을 상기 투명 기재층 상에 도포하고 건조하여, 550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.49~1.51이고 두께가 1.0~1.5㎛인 제1 굴절률조합층을 형성하였다.
단계 3: 제2 굴절률조합층의 형성
열경화형 멜라민 수지(RE-01, Sensho사)를 상기 제1 굴절률조합층 상에 도포하고 건조 및 열경화하여, 550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.58~1.61 인 제2 굴절률조합층을 형성하였다. 이 때 두께는 75~213nm의 범위 내에서 10~16nm 간격으로 변화시켜 총 11개의 샘플을 제작하였다 (실시예 1 내지 11).
또는, UV경화형 올리고머(M600/M340=3:1, 미원사) 80중량%, 희석용 모노머(SR499, Satomer사) 16중량%, 및 UV 경화용 광개시제(Irgacure-184, BASF사) 4중량%를 배합한 뒤, 이 배합 용액 100 중량부당 이산화지르코늄(ZrO2, JGC사) 16중량부를 추가로 배합하였다. 상기 최종 배합 용액을 상기 제1 굴절률조합층 상에 도포하고 건조 및 UV 램프로 경화하여, 550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.62~1.65 인 제2 굴절률조합층을 형성하였다. 이 때 두께는 200~248nm의 범위 내에서 20~26nm 간격으로 변화시켜 총 3개의 샘플을 제작하였다 (실시예 12 내지 14).
단계 4: 제3 굴절률조합층의 형성
상기 제2 굴절률조합층 상에 이산화규소(SiO2)를 진공 스퍼터링하여 증착함으로써, 550nm 파장에서 굴절률(n)이 1.53~1.55이고 두께 5~10nm인 제3 굴절률조합층을 형성하였다.
단계 5: ITO층의 증착
상기 제3 굴절률조합층 상에 ITO를 진공 스퍼터링하여 증착하고, 150℃에서 60분간 열처리하였다. 열처리된 ITO층의 550nm 파장에 대한 굴절률은 1.88~1.92 이었다. 이 때 ITO층의 두께는 25~30nm(실시예 1 내지 11) 또는 20~25nm(실시예 12 내지 14)의 범위로 증착하였다.
(2) 물성 평가
상기 제조된 각각의 투명 전도성 광학시트(실시예 1 내지 14)에 대해서, 투과색 b*, 면저항(R0, R1, R2), 및 표면 경도를 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.

실시예
번호		 굴절률
조합층2
굴절률		 굴절률
조합층2
두께(nm)
투과색
b*		 면저항 (Ω/□) 면저항비 표면
경도
시험
열처리전
R0 		열처리후
R1 		5% 황산
R2
R1 / R0
R2 / R1
1 1.58~1.61 74 1.3 256 300 303 1.17 1.01 H (3/5)
2 1.58~1.61 88 0.97 256 302 307 1.18 1.02 H (3/5)
3 1.58~1.61 101 1.34 254 299 310 1.18 1.04 H (3/5)
4 1.58~1.61 114 1.71 256 301 302 1.18 1.00 H (3/5)
5 1.58~1.61 130 2.13 256 301 305 1.18 1.01 H (3/5)
6 1.58~1.61 144 2.31 256 301 307 1.18 1.02 H (4/5)
7 1.58~1.61 157 2.57 255 300 302 1.18 1.01 H (3/5)
8 1.58~1.61 170 2.72 256 302 309 1.18 1.02 H (4/5)
9 1.58~1.61 186 2.59 258 301 304 1.17 1.01 H (4/5)
10 1.58~1.61 200 2.24 256 299 310 1.17 1.04 H (4/5)
11 1.58~1.61 213 2.04 256 299 308 1.17 1.03 H (4/5)
12 1.62~1.65 200 0.20 348 414 425 1.19 1.03 H (5/5)
13 1.62~1.65 222 1.12 350 409 418 1.17 1.02 H (5/5)
14 1.62~1.65 248 1.89 345 398 401 1.15 1.01 H (5/5)
상기 표 2에서 보듯이, 실시예 1 내지 14의 모든 투명 전도성 광학시트의 b* 값이 0 이상 3.0 미만을 나타내었고, 면저항에 있어서 R1/R0 < 1.2 및 R2/R1 < 1.05 으로서 매우 낮은 값을 나타내어 열처리시 ITO층의 결정화도가 매우 우수함을 알 수 있었으며, 표면 경도 측정 결과에서도 5회 측정에서 스크래치가 2개를 넘지 않는 양호한 결과를 나타내었다.
특히, 실시예 1~4 및 12~14의 경우 투과색 b* 값이 0 이상 2.0 미만으로 낮았으며, 이 중에서도 실시예 2 및 12의 경우 투과색 b* 값이 0 이상 1.0 미만으로 매우 낮아서 색의 왜곡이 거의 발생하지 않았으며, 면저항 및 표면 경도 측정 결과도 매우 우수하였다.
본 발명의 투명 전도성 광학시트는 TSP 또는 EMI 방지용 시트에 사용되어 하부의 디스플레이 패널에서 발현하는 색을 왜곡하지 않고 투과시킬 수 있다.
100: 투명기재 200: ITO층 300: 디스플레이 패널
400: 제1 굴절률조합층 410: 제2 굴절률조합층 420: 제3 굴절률조합층
500: 입사광 510: 색이 왜곡되지 않은 투과광
520: 색이 왜곡된 투과광

Claims (10)

  1. 투명 기재층, 제1 굴절률조합층, 제2 굴절률조합층, 제3 굴절률조합층, 및 인듐주석산화물(ITO)층이 순서대로 적층된 구조를 포함하는 광학시트로서,
    상기 제1 굴절률조합층, 제2 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층이 모두 상기 투명 기재층 및 ITO층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 낮으며, 또한 상기 제2 굴절률조합층이 상기 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다 550nm 파장에 대한 굴절률이 높고,
    상기 광학시트가 D65 광원과 2˚시야각으로 측정시에 L*a*b* 색좌표계에 따른 b* 값이 0 이상 3.0 미만인 투과색을 나타내는, 투명 전도성 광학시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 광학시트가, D65 광원과 2˚시야각으로 측정시에 L*a*b* 색좌표계에 따른 b* 값이 0 이상 2.0 미만인 투과색을 나타내는 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 광학시트가, 상기 ITO층의 표면 상에 JIS K-5600에 따라 H 연필을 사용하여 표면 경도 테스트를 5회 실시하였을 때 표면이 손상되지 않는 횟수가 3회 이상인 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 광학시트가, 50 내지 500 Ω/□ 범위의 면저항을 가지고, 5% 황산 용액으로 10분간 처리시에 면저항의 증가 비율이 20% 미만인 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 굴절률조합층과 제3 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률 차이가 0.05 이하이고;
    상기 제2 굴절률조합층이, 상기 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다, 550nm 파장에 대한 굴절률이 각각 0.03 내지 0.17 만큼 더 크며;
    상기 투명 기재층이, 상기 제1 굴절률조합층 및 제3 굴절률조합층보다, 550nm 파장에 대한 굴절률이 각각 0.2 내지 0.4 만큼 더 큰 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    550nm 파장에 대해
    상기 투명 기재층이 1.40 내지 1.70의 굴절률을 갖고,
    상기 제1 굴절률조합층이 1.40 내지 1.60의 굴절률을 갖고,
    상기 제2 굴절률조합층이 1.56 내지 1.77의 굴절률을 갖고,
    상기 제3 굴절률조합층이 1.40 내지 1.60의 굴절률을 갖고,
    상기 ITO층이 1.78 내지 1.98의 굴절률을 갖고, 이 때 상기 ITO층은 열처리된 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기재층이 23 내지 250 ㎛의 두께를 갖고,
    상기 제1 굴절률조합층이 1.0 내지 6.0 ㎛의 두께를 갖고,
    상기 제2 굴절률조합층이 68 내지 253 nm의 두께를 갖고,
    상기 제3 굴절률조합층이 5 내지 30 nm의 두께를 갖고,
    상기 ITO층이 20 내지 30 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 굴절률조합층이
    550nm 파장에 대하여 1.58 내지 1.61의 굴절률을 갖고 68 내지 129 nm의 두께를 갖거나; 또는
    550nm 파장에 대하여 1.62 내지 1.65의 굴절률을 갖고 196 내지 253 nm의 두께를 갖는, 투명 전도성 광학시트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 굴절률조합층이
    550nm 파장에 대하여 1.58 내지 1.61의 굴절률을 갖고 79 내지 91 nm의 두께를 갖거나; 또는
    550nm 파장에 대하여 1.62 내지 1.65의 굴절률을 갖고 196 내지 218 nm의 두께를 갖는, 투명 전도성 광학시트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 광학시트가, 상기 투명 기재층과 제1 굴절률조합층 사이에 1층의 굴절률조합층을 추가로 포함하고, 상기 추가된 굴절률조합층의 550nm 파장에 대한 굴절률이 상기 투명 기재층 및 ITO층보다는 낮되 제1 굴절률조합층보다는 높은 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 광학시트.
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