KR20180099211A - 광학 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

광학 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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KR20180099211A
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채승진
이재현
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 광학 적층체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기재, 터치 센서층, 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판이 순차적으로 적층된 적층체를 포함하고, 상기 기재는, 탄성률이 2500 내지 3500 MPa이고, 항복응력이 70kg/cm2 이상임으로써, 터치 센서층 손상을 방지하는 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

광학 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{OPTICAL LAMINATES AND IMAGE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 광학 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
터치스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 이중 정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 센싱패턴이 주변의 다른 센싱패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이와 같은 터치스크린 패널은 터치 센서층, 윈도우 기판 등을 구비하는 광학적층체를 포함하여 형성되며, 일반적으로 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치와 같은 평판표시장치의 외면에 부착되어 제품화되는 경우가 많다. 따라서, 상기 터치스크린 패널은 높은 투명도 및 얇은 두께의 특성이 요구된다.
또한, 최근 들어 플렉서블한 평판표시장치가 개발되고 있는 추세이며, 이 경우 상기 플렉서블 평판표시장치 상에 부착되는 터치스크린 패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.
그러나, 통상적으로 터치 스크린 패널의 터치 센서층은 굽힘력을 가하면 깨지는 문제가 있어, 플렉서블한 특성을 구현하기 어려운 문제가 있다.
한국공개특허 제2011-21532호에는 터치스크린 및 터치스크린의 제조방법이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2011-21532호
본 발명의 일 과제는 충격에 의한 터치 센서층 손상을 방지하는 내구성이 향상된 광학 적층체 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 기재, 터치 센서층, 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판이 순차적으로 적층된 적층체를 포함하고,
상기 기재는, 탄성률이 2500 내지 3500 MPa이고, 항복응력이 70kg/cm2 이상인, 광학 적층체.
2. 위 1에 있어서, 상기 기재는 시클로 올레핀계 폴리머, 폴리우레탄계 폴리머, 트리아세틸 셀룰로오스계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리아크릴계 폴리머, 폴리에틸렌계 폴리머 및 폴리스티렌계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광학 적층체.
3. 위 1에 있어서, 상기 기재의 두께는 5 내지 40 ㎛인, 광학 적층체.
4. 위 1에 있어서, 상기 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판의 총 두께는 800㎛ 미만인, 광학 적층체.
5. 위 1에 있어서, 상기 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판의 총 탄성률은 70 내지 75 GPa인, 광학 적층체.
6. 위 1에 있어서, 상기 기재는, 탄성률이 2800 내지 3200 MPa이고, 항복응력이 75kg/cm2 이상인, 광학 적층체.
7. 위 에 있어서, 상기 터치 센서층은 금속, 합금, 상기 금속을 포함하는 나노 와이어, 상기 합금을 포함하는 나노 와이어, 및 투명 도전성 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하여 형성된 패턴을 포함하고,
상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 몰리브덴(Mo)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 합금은 상기 금속 중 적어도 둘 이상의 합금이고,
상기 투명 도전성 산화물은, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨-도핑 아연 산화물(GZO), 아연주석산화물(ZTO) 및 인듐갈륨산화물(IGO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광학 적층체.
8. 위 1에 있어서, 상기 광학층은 편광판이고, 상기 편광판은 연신형 편광자 또는 코팅형 편광자를 포함하는, 광학 적층체.
9. 위 1 내지 8 중 어느 하나의 광학 적층체를 포함하는 화상표시 장치.
본 발명에 따른 광학 적층체 및 화상 표시 장치는, 충격에 의한 터치 센서층 손상을 방지하는 효과가 우수할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 적층체 및 화상 표시 장치는, 부분 충격에 의한 터치 센서층 손상을 방지하는 효과가 보다 우수할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 적층체 및 화상 표시 장치는, 굴곡성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 적층체 및 화상 표시 장치는, 브릿지 전극을 포함하는 터치 센서층 손상을 방지하는 효과가 보다 우수할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 광학 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서층을 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 4는 실시예들 및 비교예들에 대한 내구성 측정 방법에 관한 모식도이다.
본 발명의 실시예들은, 기재, 터치 센서층, 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판이 순차적으로 적층된 적층체를 포함하고, 상기 기재는, 탄성률이 2500 내지 3500 MPa이고, 항복응력이 70 kg/cm2 이상임으로써, 터치 센서층 손상을 방지하는 내구성이 향상될 수 있는 광학 적층체에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 광학 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들은, 기재(10), 터치 센서층(20), 광학층(30), 점접착층(40) 및 윈도우 기판(50)이 순차적으로 적층된 적층체를 포함한다.
본 발명의 실시예들의 기재(10)는, 탄성률이 2500 내지 3500 MPa이고, 항복응력이 70kg/cm2 이상임으로써, 충격에 의한 터치 센서층(20) 손상을 방지하는 효과가 우수하며, 아울러 부분적으로 가해지는 충격에 의한 터치 센서층(20) 손상을 방지하는 효과가 우수하다. 또한, 상기 범위를 만족할 경우 굴곡성을 향상시킬 수 있다. 전술한 효과 측면에서 바람직하게, 기재(10)의 탄성률은 2800 내지 3200 MPa이고, 항복응력은 75kg/cm2 이상일 수 있다.
기재(10)의 탄성률이 2500MPa 미만인 경우, 외부에서 가해지는 충격에 의해 기재(10) 형태의 변형이 유발될 경우 광학 적층체의 변형 가속도가 증가되어 터치 센서층(20)에 가해지는 응력, 텐션 등의 스트레스가 증가되어 터치 센서층(20)의 손상이 유발될 수 있고, 기재(10)의 탄성률이 3500MPa 초과인 경우 기재(10)의 충격 흡수 능력이 저하되어 터치 센서층(20)이 깨지는 문제가 있다.
기재(10)의 항복응력이 70kg/cm2 미만인 경우, 기재(10)의 치수 안정성에 문제가 있어서 기재 자체의 변형이나 미복원 현상이 발생하는 문제가 있다.
본 명세서에서의 탄성률 및 항복응력은 제조 시 사용되는 소재, 층의 두께, 제조 조건 등을 조절함에 따라 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기재(10)의 소재는 전술한 탄성률 및 항복응력을 만족시킬 수 있는 소재이면 당분야에 공지된 소재가 별다른 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들어, 시클로 올레핀계 폴리머, 폴리우레탄계 폴리머, 트리아세틸 셀룰로오스계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리아크릴계 폴리머, 폴리에틸렌계 폴리머, 폴리스티렌계 폴리머 등일 수 있고, 바람직하게는, 시클로 올레핀 폴리머, 폴리우레탄, 트리아세틸 셀룰로오스일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기재(10)의 두께는, 본 발명의 효과 측면에서, 예를 들어 5 내지 40 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 13 내지 40 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학층(30), 점접착층(40) 및 윈도우 기판(50)의 총 두께는 800㎛ 미만일 수 있다. 광학층(30), 점접착층(40) 및 윈도우 기판(50)의 총 두께가 상기 범위를 만족함으로써, 전술한 본 발명의 효과가 보다 바람직하게 나타날 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학층(30), 점접착층(40) 및 윈도우 기판(50)의 총 탄성률은 70 내지 75 GPa일 수 있고, 광학층(30), 점접착층(40) 및 윈도우 기판(50)의 총 탄성률이 상기 범위를 만족함으로써, 전술한 본 발명의 효과가 보다 바람직하게 나타날 수 있다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서층(20)을 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다. 상기 터치 센서층(20)은 예를 들면, 라미네이팅 공정을 통해 제조되는 필름 타입 터치 센서일 수 있다.
예를 들면, 도 3은 도 2에 표시된 I-I' 라인을 따라 터치 센서층(20)의 두께 방향으로 절단한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 2에서 층간 절연층(130), 패시베이션 층(150)의 도시는 생략되었다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 상기 터치 센서층(20)은 베이스 층(100), 제1 전극 층(120), 층간 절연층(130), 제2 전극 층(140) 및 패시베이션 층(150)을 포함할 수 있다.
베이스 층(100)은 제1 전극 층(120) 형성을 위한 지지층으로 제공될 수 있다. 본 명세서에서, 베이스 층(100)은 센싱 전극(120)의 하부 부재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 베이스 층(100)은 필름 타입의 부재 또는 기판을 포괄할 수 있으며, 또는 제1 전극 층(120)이 형성되는 하부 필름 또는 대상체(예를 들면, 디스플레이 장치의 표시 패널)를 포괄할 수 있다.
베이스 층(100)은 예를 들면, 글래스, 플라스틱, 또는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 등과 같은 유연성 수지를 포함할 수 있다.
제1 전극 층(120)은 베이스 층(100) 상에 배열될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극 층(120)은 제1 센싱 전극(123) 및 제2 센싱 전극(125)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극(123)은 예를 들면, 다각형 형상의 단위 패턴들이 연결부(121)를 통해 행 방향을 따라 연결되며 연장할 수 있다. 따라서, 상기 행 방향의 제1 센싱 라인이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 라인들이 열 방향으로 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극(125)은 예를 들면, 서로 물리적으로 이격된 다각형 형상의 섬(island) 패턴을 포함할 수 있다. 제2 센싱 전극들(125)은 제1 센싱 전극들(123)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 이격될 수 있다. 예를 들면, 제2 센싱 전극들(125)은 열 방향으로 제1 센싱 전극(123)의 연결부(121)를 사이에 두고 서로 마주보며 이격될 수 있다.
제1 전극 층(120)은 금속, 금속 나노 와이어, 투명 도전성 산화물 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 또는 금속 나노 와이어의 예로서, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속, 이들 금속의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC)), 금속 또는 합금의 나노 와이어를 포함할 수 있다.
상기 투명 도전성 산화물의 예로서, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨-도핑 아연 산화물(GZO), 아연주석산화물(ZTO), 인듐갈륨산화물(IGO) 등과 같은 도전성을 갖는 금속 산화물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
본 발명은 전술한 범위의 탄성률 및 항복응력을 가짐으로써, 터치 센서층(20)의 손상을 방지하는 효과가 우수하고, 특히, 터치 센서층(20)의 소재가 투명 도전성 산화물인 경우, 터치 센서층(20)의 손상 방지 효과가 우수할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극 층(120)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속 층(또는 금속 나노와이어층)을 포함하는 복층 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전극 층(120)은 제1 투명 도전성 산화물층-금속 층(예를 들면, APC 합금 층)-제2 투명 도전성 산화물 층의 적층 구조를 포함할 수 있다.
층간 절연층(130)은 베이스 층(100) 상에서 제1 전극 층(120)을 부분적으로 덮을 수 있다. 층간 절연층(130)은 제1 전극 층(120) 및 제2 전극 층(140)의 절연을 위해 형성될 수 있다.
층간 절연층(130)은 예를 들면, 실리콘 산화물과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지와 같은 투명 유기 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 층간 절연층(130)은 에폭시 화합물, 아크릴 화합물, 멜라닌 화합물 등과 같은 열경화성 또는 광경화성 물질을 포함하는 유기 수지 조성물로부터 형성될 수 있다.
층간 절연층(130)은 제2 센싱 전극(125)의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 콘택 홀을 포함할 수 있다.
제2 전극 층(140)은 층간 절연층(130) 상에 배치되며, 층간 절연층(130)에 포함된 상기 콘택 홀을 채울 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극 층(140)은 상기 열 방향으로 이웃하는 한 쌍의 제2 센싱 전극들(125)을 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 터치 센서층(20)은 탑-브릿지(Top-Bridge) 타입일 수 있으나, 다른 실시예의 경우 이에 제한되지 않고 바텀-브릿지(Bottom-Bridge) 타입일 수도 있다.
본 발명은 전술한 범위의 탄성률 및 항복응력을 가짐으로써, 터치 센서층(20)의 손상을 방지하는 효과가 우수하고, 특히 상기 브릿지 전극이 포함된 터치 센서층(20)의 손상 방지 효과가 우수할 수 있다.
제2 전극 층(140) 및 제2 센싱 전극들(125)에 의해 제1 센싱 전극 들(123)과 절연이 유지되면서 상기 열 방향으로 연장하는 제2 센싱 라인이 정의될 수 있다. 복수의 상기 제2 센싱 라인들이 상기 행 방향으로 배열될 수 있다.
상기 제1 및 제2 센싱 라인들은 예를 들면, 터치 센서층(20)의 주변부에서 배선들 또는 트레이스들과 연결되며, 상기 배선 또는 트레이스들은 예를 들면, 패드를 통해 구동회로와 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 센싱 라인들에 의해 터치 지점의 x 좌표 및 y 좌표 정보가 생성되어 구동 회로로 위치 신호가 전달될 수 있다.
제2 전극 층(140)은 금속, 또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있으며, 일 실시예에 있어서, 투명도 또는 투과성 향상을 위해 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
패시베이션 층(150)은 층간 절연층(130) 상에 형성되어, 제2 전극 층(130)을 덮을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 패시베이션 층(150)은 경화성 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 경화성 조성물은 바인더 수지, 광경화성 화합물, 광 개시제 및 용제 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 예를 들면, 아크릴계 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 아크릴계 공중합체는 불포화 카르복시산 단량체와 에폭시기를 함유하는 불포화 화합물 단량체, 및 올레핀계 불포화 단량체를 포함하는 단량체들을 중합반응시켜 수득될 수 있다. 이 경우, 상기 아크릴계 공중합체는 에폭시기 또는 변성 에폭시기를 함유할 수 있다.
불포화 카르복시산 단량체의 예로서 아크릴산, 메타크릴산, 메틸메타크릴산, 말레인산, 푸마르산, 시트라콘산, 메타콘산, 이타콘산, 또는 이들의 무수물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 에폭시기를 함유한 불포화 화합물 단량체의 예로서, 아크릴산 글리시딜, 메타크릴산 글리시딜, α-에틸아크릴산 글리시딜, α-n-프로필아크릴산 글리시딜, α-n-부틸아크릴산 글리시딜, 아크릴산-β-메틸글리시딜, 메타크릴산-β-메틸글리시딜, 아크릴산-β-에틸글리시딜, 메타크릴산-β-에틸글리시딜, 아크릴산-3,4-에폭시부틸, 메타크릴산-3,4-에폭시부틸, 아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 메타크릴산-6,7-에폭시헵틸, α-에틸아크릴산-6,7-에폭시헵틸, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르 또는 p-비닐벤질글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 올레핀계 불포화 단량체는 예를 들면, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸메타크릴레이트, 이소보로닐메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸아크릴레이트, 이소보로닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 스티렌, α-메틸 스티렌, m-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, p-메톡시 스티렌, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸 1,3-부타디엔, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 경화성 조성물 고형분 총 중량 중, 상기 바인더 수지의 함량은 약 10 내지 60중량% 일 수 있다. 바인더 수지의 함량이 약 10중량% 미만인 경우 코팅성 및 현상성이 저하되고, 패시베이션 층(150)의 밀착성, 내구성이 열화될 수 있다. 바인더 수지의 함량이 약 60중량%를 초과하는 경우 원하는 내습도 확보가 곤란해지며 경화도가 감소될 수 있다.
바람직하게는, 상기 바인더 수지의 함량은 상기 경화성 조성물 고형분 총 중량 중 약 20 내지 50중량%일 수 있다.
상기 광경화성 화합물은 경화 공정시 중합되는 단량체를 포함하며, 예를 들면 아크릴레이트 단량체가 사용될 수 있다. 상기 광경화성 화합물의 예로서 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 소르비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트 유도체, 디펜타에리스리톨 폴리아크릴레이트, 또는 이들의 메타크릴레이트류 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 광경화성 화합물의 함량은 상기 경화성 조성물 고형분 총 중량 중 약 5 내지 40중량%일 수 있다. 상기 광경화성 화합물의 함량이 약 5중량% 미만인 경우, 조성물의 광중합 특성이 저하되며, 약 40중량%를 초과하는 경우 조성물의 해상도, 현상성이 저하될 수 있다.
상기 광 개시제는 감광성 조성물에 사용되는 당해 기술분야에 공지된 개시제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 개시제로서 아세토페논계, 벤조페논계, 트리아진계, 벤조인계, 이미다졸계, 크산톤계 화합물 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 상기 광개시제의 함량은 상기 경화성 조성물 고형분 총 중량 중 약 0.5 내지 10중량%일 수 있다.
상기 용제는 전술한 성분들에 적절한 용해성을 가지며, 코팅성이 양호한 유기 용매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 무기 나노 입자의 용해성 및 현상 공정에서의 알칼리 용액과의 정합성 등을 고려하여 글리콜 에테르계, 에틸렌알킬에테르 아세테이트계, 디에틸렌글리콜계 용제 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용제는 경화성 조성물 총 중량 중 약 20 내지 90중량%의 함량으로 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 경화성 조성물은 경화성, 현상성, 및 내습성, 광학 특성 등을 저해하지 않는 범위 내에서 경화 보조제, 레벨링제, 분산제 등을 더 포함할 수도 있다.
상술한 경화성 조성물을 사용하여 형성된 패시베이션 층(150)은 우수한 광경화성, 현상성을 및 광학 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 사용되는 광학층(30)은 당분야에 공지된 광학층(30)이 별다른 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들어, 편광판일 수 있고, 본 발명의 효과 측면에서 바람직하게, 두께가 40 내지 160 ㎛인 편광판, 탄성률이 1800 내지 2100 MPa인 편광판일 수 있다. 편광판은 편광자, 편광자의 적어도 일면에 접합되는 보호필름 등을 포함할 수 있다.
편광자는 당분야에서 통상적으로 사용되는 편광자가 별다른 제한 없이 사용될 수 있고, 편광자 형성용 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신, 수세, 건조하는 등의 단계를 포함하는 공정에 따라 제조된 편광자(연신형)일 수 있고, 조성물을 경화시켜 제조된 코팅형 편광자일 수도 있고, 이들의 혼합형일 수도 있다.
편광자 형성용 필름은 이색성 물질, 즉 요오드에 의해 염색 가능한 필름이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 폴리비닐알코올 필름, 탈수 처리된 폴리비닐알코올 필름, 탈염산 처리된 폴리비닐알코올 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서 면내에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 요오드에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하다.
보호필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 이미드계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알코올계 필름; 염화비닐리덴계 필름; 비닐부티랄계 필름; 알릴레이트계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 우레탄계 필름; 에폭시계 필름; 실리콘계 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 보호필름은 위상차 기능과 같은 광학 보상 기능을 겸비한 것일 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 사용되는 점접착층(40)은 편광판 및 윈도우 기판(50)을 점접착할 수 있는 점접착층이면 당분야에 공지된 점접착층이 별다른 제한 없이 사용될 수 있으나, 본 발명의 효과 측면에서 바람직하게, 두께가 25 내지 100 ㎛이거나, 탄성률이 0.2 내지 0.3 MPa일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 사용되는 윈도우 기판(50)은 터치 스크린 패널을 보호하고, 터치 스크린 패널에 적합한 윈도우 기판이면 당분야에 공지된 윈도우 기판이 별다른 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들면, 강화 유리, 기능성 유리 등과 같은 유리나, 합성수지로 형성된 윈도우 기판 등일 수 있고, 그 두께는 300 내지 600 ㎛이거나, 탄성률이 70 내지 75 GPa일 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 적층체는 터치 스크린 패널의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 광학 적층체 및/또는 터치 스크린 패널을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 광학 적층체는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 기재된 소재로 하기 탄성률, 항복응력 및 두께를 갖는 기재를 제조하였다.
제조된 각 기재의 샘플 50mm × 5mm에 대하여,
탄성률과 항복응력은 Shimadzu사 AG-1kN 으로 상온 조건에서 측정하였다.
구분 소재 탄성률 (MPa) Yield stress
(항복응력, kg/cm2)		 두께
(㎛)
실시예 1 A1 2589 70.4 23
실시예 2 A1 2634 71.3 40
실시예 3 A1 2747 72.6 13
실시예 4 A2 2587 81 12
실시예 5 A3 2954 72 26
실시예 6 A3 3012 78.8 40
실시예 7 A3 3542 84 20
실시예 8 A1 2692 71 50
실시예 9 A1 2535 70.6 4
비교예 1 B1 0.8 2.2 20
비교예 2 B2 20000 85 40
비교예 3 A1 123.2 21 12
비교예 4 B2 18000 81 75
비교예 5 A2 3082 63 40
비교예 6 B3 19000 76 13
비교예 7 A1 2163 71 46
A1: 시클로 올레핀계 폴리머
A2: 폴리우레탄계 폴리머
A3: 트리아세틸 셀룰로오스계 폴리머
B1: 폴리디메틸실록산계 폴리머
B2: 폴리카보네이트 폴리머
B3: 폴리아크릴계 폴리머
광학 적층체의 제조
Glass 캐리어 기판 상에, 신나메이트계 아크릴 폴리머를 두께 0.13㎛로 코팅하여 중간층을 형성하였다. 이후 제 1 전극(ITO, 120℃에서 두께 130nm로 형성)을 Sputtering 방식으로 형성한 후, 포토리소그래피 방식으로 제1 패턴 전극(4mm x 4mm) 및 제2 브릿지 전극(0.3mm x 0.03mm)을 패터닝하였다. 절연층(아크릴계 유기물, 두께 2.0㎛, (0.2mm x 0.15mm))을 섬 형태로 상기 제2 브릿지 전극 상에 형성한 후, 제2 패턴 전극(4mm x 4mm) 및 제1 브릿지 전극(0.3mm x 0.03mm)을 형성시켰다(ITO, 120℃에서 두께 130nm로 형성). 다음으로 아크릴계 유기물(Passivation 층)을 도포 및 노광, 경화하여 터치 센서 구조체를 제조하였다. 다음으로, Glass 캐리어 기판을 터치 센서 구조체로부터 박리하고, Glass 캐리어 기판이 박리된 면에 UV경화형 접착제를 이용하여 미리 제조된 상기 기재를 부착하였다.
터치 센서층 상에, 편광판(두께: 150㎛, 탄성률: 2013MPa)을 부착하고, 그 위에 점접착층(Silicone polymer, 탄성률: 0.2MPa)을 형성한 후, 마지막으로 윈도우 기판(두께: 540㎛, 탄성률: 71GPa)을 부착하여 광학 적층체를 제조하였다.
실험예
제조된 상기 실시예들 및 비교예들에 대하여 하기 실험을 수행하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
1. 내구성 측정
도 4는 실시예 및 비교예에 대한 내구성 측정 방법에 관한 모식도이다.
가로 1cm, 세로 1cm 크기의 정사각형의 홀을 가지는 기판 상에 상기 홀을 덮도록 실시예들 및 비교예들을 위치(바닥면으로부터 기재, 터치 센서층(TS), 광학층(편광판, POL), 점접착층(OCA) 및 윈도우 기판(glass))시켰다. 다음으로, 상기 홀로부터 5, 10, 15, 20, 25cm 떨어진 위치에서 도 4에 도시된 바와 같은 우레탄볼 500g을 자유낙하하여 실시예 및 비교예의 상기 홀과 중첩되는 부분에 충격을 가하였고,
이 때, 각 실시예들 및 비교예들의 터치 센서층의 크랙 발생 유무를 관찰하였다.
<평가 방법>
○: 크랙 미발생
×: 크랙 발생
2. 굴곡성 측정
굴곡성 측정은, 상기 실시예들 및 비교예들의 적층체에서 각각의 점접착층 및 윈도우 기판을 제외한 상태로 이하 실험을 수행하였다.
샘플의 사이즈는 40mm x 20mm로 하고, 폴딩 테스터기(CFT-120, COVOTECH사)를 사용하였으며, 샘플 장착 후 2R, 30회/분의 속도로 20만회 반복하여 폴딩(folding)하면서, 크랙이 발생되는 시점을 관찰하였다.
(2R: 폴딩 시 폴딩부의 반지름이 2mm를 의미)
<평가 방법>
○: 20만회 폴딩 수행 시 크랙 발생 無
△: 10만회 이상 내지 20만회 미만으로 폴딩 수행 시 크랙 발생
×: 10만회 미만으로 폴딩 수행 시 크랙 발생
구분 내구성 굴곡성
높이(cm)
5 10 15 20 25
실시예 1 ○ ○ × × × ○
실시예 2 ○ ○ × × × ○
실시예 3 ○ ○ × × × ○
실시예 4 ○ ○ × × × ○
실시예 5 ○ ○ × × × ○
실시예 6 ○ ○ ○ ○ × ○
실시예 7 ○ ○ ○ ○ × △
실시예 8 ○ × × × × △
실시예 9 ○ ○ × × × △
비교예 1 × × × × × ×
비교예 2 × × × × × ×
비교예 3 × × × × × ×
비교예 4 × × × × × ×
비교예 5 × × × × × △
비교예 6 × × × × × ×
비교예 7 × × × × × △
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예들은 모두 우레탄볼의 자유낙하 높이가 적어도 5cm일 경우에 터치 센서층에 크랙이 발생되지 않아 내구성이 우수하고, 10만회 미만 폴딩 시에 크랙이 발생되지 않아 굴곡성도 우수한 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예들은 모든 높이의 자유낙하 실험에서 터치 센서층의 크랙이 발생되어 내구성이 좋지 않고, 굴곡성 또한 비교예 5 및 7을 제외하고는 모두 좋지 않았다.
비교예 5의 경우는 항복응력이 70 kg/cm2 미만이지만, 탄성률이 3082MPa이기 때문에 굴곡성이 다소 높게 나타난 것으로 판단된다.
비교예 7의 경우는 탄성률이 2500MPa 미만이지만, 항복응력이 71 kg/cm2이기 때문에 굴곡성이 다소 높게 나타난 것으로 판단된다.
10 : 기재
20 : 터치 센서층
30 : 광학층
40 : 점접착층
50 : 윈도우 기판
100 : 베이스 층
120 : 제1 전극층
121 : 연결부
123 : 제1 센싱 전극
125 : 제2 센싱 전극
130 : 층간 절연층
140 : 제2 전극층
143 : 제2 전극층
150 : 패시베이션 층

Claims (9)

  1. 기재, 터치 센서층, 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판이 순차적으로 적층된 적층체를 포함하고,
    상기 기재는, 탄성률이 2500 내지 3500 MPa이고, 항복응력이 70kg/cm2 이상인, 광학 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 시클로 올레핀계 폴리머, 폴리우레탄계 폴리머, 트리아세틸 셀룰로오스계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리아크릴계 폴리머, 폴리에틸렌계 폴리머 및 폴리스티렌계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광학 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기재의 두께는 5 내지 40 ㎛인, 광학 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판의 총 두께는 800㎛ 미만인, 광학 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 광학층, 점접착층 및 윈도우 기판의 총 탄성률은 70 내지 75 GPa인, 광학 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는, 탄성률이 2800 내지 3200 MPa이고, 항복응력이 75 kg/cm2 이상인, 광학 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 금속, 합금, 상기 금속을 포함하는 나노 와이어, 상기 합금을 포함하는 나노 와이어, 및 투명 도전성 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하여 형성된 패턴을 포함하고,
    상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 몰리브덴(Mo)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 합금은 상기 금속 중 적어도 둘 이상의 합금이고,
    상기 투명 도전성 산화물은, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨-도핑 아연 산화물(GZO), 아연주석산화물(ZTO) 및 인듐갈륨산화물(IGO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광학 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 광학층은 편광판이고, 상기 편광판은 연신형 편광자 또는 코팅형 편광자를 포함하는, 광학 적층체.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 광학 적층체를 포함하는 화상표시 장치.
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