KR20200093878A - 플렉서블 디스플레이용 보호필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1기재층; 상기 제1기재층 상부에 배치되는, 폴리올, 이소시아네이트계 경화제 및 유기용제를 포함하는 자기복원층; 및 상기 제1기재층 하부에 배치되는, 실리콘계 화합물 및 하이드로실릴화 금속촉매를 포함하는 내충격 점착층을 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름을 제공한다. 본 발명에 따른 필름은 상기와 같은 적층구조를 가짐으로써 취급시 물리적 변형 또는 취급에 의한 표면 손상을 자기 복원할 수 있는 능력을 보유하여 흠집이 나지 않으며, 내충격성이 우수하다.

Description

플렉서블 디스플레이용 보호필름 {Protective film for flexible display}

본 명세서는 플렉서블 디스플레이의 표면에 부착가능한 보호필름에 관하여 기술한다.

디스플레이 분야는 주류를 이루던 평면 디스플레이에서 나아가 강도가 강화된 언브레이커블(unbreakable) 디스플레이, 일부가 구부러진 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 디스플레이와 같은 곡면 디스플레이, 일부 또는 전부가 구부러지는 폴더블(foldable) 또는 롤러블(rollable) 디스플레이와 같은 플렉서블 디스플레이 등으로 기술적으로 발전하고 있다. 이에 따라 평면 디스플레이에 특화되어 있던 보호 필름 또한 곡면 디스플레이 또는 플렉서블 디스플레이를 보호하기 위하여 개발되고 있다. 이 중 언브레이커블 또는 곡면 디스플레이의 경우 디스플레이 표면 손상을 보호하기 위하여 하드코팅층과 점착층을 가지는 보호필름이 이용된다. 하지만, 플렉서블 디스플레이 경우 지속적인 디스플레이 표면의 변형에 의한 하드코팅층의 손상(크렉)이 발생할 수 있고, 점착층은 디스플레이의 보호기능이 낮다는 문제점을 가진다. 이에, 플렉서블 디스플레이의 특성을 고려한 보호필름의 개발이 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1697049호

일 관점에서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플렉서블 디스플레이의 표면에 적용가능한 보호필름을 제공하는 것이다.

일 측면에서, 본 발명은 제1기재층; 상기 제1기재층 상부에 배치되는, 폴리올, 이소시아네이트계 경화제 및 유기용제를 포함하는 자기복원층; 및 상기 제1기재층 하부에 배치되는, 실리콘계 화합물 및 하이드로실릴화 금속촉매를 포함하는 내충격 점착층을 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름을 제공한다.

다른 일 측면에서, 본 발명은 제1기재층; 상기 제1기재층 상부에 배치되는 자기복원층; 상기 제1기재층 하부에 배치되는 내충격 점착층; 및 상기 내충격 점착층 하부에 배치되는 양면 이형층을 포함하고, 상기 양면 이형층은 제2기재층을 중심으로 상부 및 하부에 각각 이형층이 배치된 3중층 구조인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름을 제공한다.

일 관점에서, 본 발명에 따른 필름은 상기와 같은 적층구조를 가짐으로써 취급시 물리적 변형 또는 취급에 의한 표면 손상을 자기 복원할 수 있는 능력을 보유하여 흠집이 나지 않으며, 내충격성이 우수하다. 이는 기존 플렉서블 디스플레이 보호필름의 문제점 중 하드코팅층 표면 손상(크렉)과 디스플레이 소자에 대한 보호가 어려웠던 점을 해결한 것으로, 일정 곡률로 구부러질 수 있는 플렉서블 디스플레이를 보호하기 위한 필름으로 적합하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 보호필름의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 양면 이형층을 더 포함하는 보호필름의 단면을 나타낸 개략도이다.

본 발명은 플렉서블 디스플레이용 보호필름에 관한 것으로, 이하, 본 발명의 구현예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 명세서에서, 용어 "플렉서블 디스플레이"는 평면(flat) 디스플레이의 표면 중 일부 또는 전부가 일정한 곡률로 구부러지거나, 구부러질 수 있는 디스플레이를 의미하며, 구부러지는 위치는 제한되지 않는다. 상기 플렉서블 디스플레이는 폴더블(foldable) 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이 등을 포함할 수 있다.

첨부된 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 보호 필름의 단면을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 보호필름(100)은 자기복원층(10), 제1기재층(20) 및 내충격 점착층(30)을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 보호필름(100)은 자기복원층(10), 제1기재층(20), 내충격 점착층(30) 및 양면 이형층(40)을 포함할 수 있다. 상기 보호필름(100)은 투명하고 유연하여 플렉서블한 디스플레이 또는 디스플레이 장치에 부착될 경우 디스플레이를 효과적으로 보호할 수 있다. 일 구현예로서, 상기 보호필름의 전체 투과율은 80 내지 90%이 바람직하다. 구체적으로, 상기 보호필름(100)은 일 구현예로서 제1기재층(20); 상기 제1기재층(20) 상부에 배치되는 자기복원층(10); 상기 제1기재층(20) 하부에 배치되는 내충격 점착층(30); 및 상기 내충격 점착층(3) 하부에 배치되는 양면 이형층(40)을 포함할 수 있다. 또한, 일 구현예에 따른 필름에서 상기 양면 이형층(40)은 제2기재층(41) 및 상기 제2기재층(41)을 중심으로 상부 및 하부에 각각 이형층(42, 43)을 배치한 3중층 구조를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예로서 제1기재층(20)은 플랙서블하면서도 투명성을 갖는 물질이라면 제한되지 않는다. 예를 들어 제1기재층(20)은 내열성과 투과성을 고려하여 투명 폴리이미드(Colorless polyimide, CPI)를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따른 상기 제1기재층(20)의 두께는 예를 들어 30 내지 50㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1기재층(20)의 두께는 30㎛ 이상, 31㎛ 이상, 32㎛ 이상, 33㎛ 이상, 34㎛ 이상, 35㎛ 이상, 36㎛ 이상, 37㎛ 이상, 38㎛ 이상, 39㎛ 이상, 40㎛ 이상, 41㎛ 이상, 42㎛ 이상, 43㎛ 이상, 44㎛ 이상, 45㎛ 이상, 46㎛ 이상, 47㎛ 이상, 48㎛ 이상 또는 49㎛ 이상일 수 있으며, 50㎛ 이하, 49㎛ 이하, 48㎛ 이하, 47㎛ 이하, 46㎛ 이하, 45㎛ 이하, 44㎛ 이하, 43㎛ 이하, 42㎛ 이하, 41㎛ 이하, 40㎛ 이하, 39㎛ 이하, 38㎛ 이하, 37㎛ 이하, 36㎛ 이하, 35㎛ 이하, 34㎛ 이하, 33㎛ 이하, 32㎛ 이하 또는 31㎛ 이하일 수 있다. 상기 제1기재층(20)의 두께가 30㎛ 미만이면 디스플레이가 구부러질 경우 구부러지는 부분에서 전체 보호 필름의 찢어짐이 발생할 수 있으며, 골주름과 같은 외형 변형이 일어나 가공이 어려울 수 있다. 두께가 50㎛ 초과이면 완제품(End-user)의 두께가 너무 두꺼워져 보호필름이 적절한 수준의 유연성과 내열성, 투과성을 갖기 어려울 수 있다.

일 구현예로서 자기복원층(10)은 스크래치와 같은 외부 충격에 의해 표면이 손상될 경우, 손상부위가 스스로 원상태로 복원되는, 즉 원상태로 되돌아갈 수 있는 능력을 갖는 층이며, 상기 제1기재층(20)의 외측, 즉 외부에 노출되는 면에 배치된다. 일 구현예로서 상기 자기복원층(10)은 제1기재층(20) 일면의 전부 또는 일부에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 일면의 전부에 형성된 것일 수 있다. 일 구현예로서 상기 자기복원층은 폴리올, 경화제 및 유기용제를 포함할 수 있다. 상기 폴리올은 자기복원능(자기치유능)을 갖는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 에스터계 폴리올 및 에테르계 폴리올 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 폴리올의 중량평균분자량은 4000 내지 6000일 수 있다. 상기 경화제는 폴리올과 이소시아네이트의 반응으로 폴리우레탄을 생성하기 위한 이소시아네이트계 경화제일 수 있으며, 상기 경화제의 중량평균분자량은 200 내지 300일 수 있다. 상기 유기용제는 메틸 이소부틸 케톤(Methyl isobutyl ketone, MIBK)와 사이클로헥산(cyclohexane)이 혼합된 용제일 수 있으며, 상기 혼합비는 구체적으로 1:1일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자기복원층은 폴리올을 60 내지 80 중량부, 경화제를 20 내지 40 중량부 및 유기용제를 100 내지 200 중량부의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우 자기복원성과 제품의 양산성이 저하될 수 있다. 일 구현예로서 상기 자기복원층(10)의 두께는 제한되지 않으나, 바람직하게는 20 내지 40㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 자기 복원층(10)의 두께는 20㎛ 이상, 21㎛ 이상, 22㎛ 이상, 23㎛ 이상, 24㎛ 이상, 25㎛ 이상, 26㎛ 이상, 27㎛ 이상, 28㎛ 이상, 29㎛ 이상, 30㎛ 이상, 31㎛ 이상, 32㎛ 이상, 33㎛ 이상, 34㎛ 이상, 35㎛ 이상, 36㎛ 이상, 37㎛ 이상, 38㎛ 이상 또는 39㎛ 이상일 수 있으며, 40㎛ 이하, 39㎛ 이하, 38㎛ 이하, 37㎛ 이하, 36㎛ 이하, 35㎛ 이하, 34㎛ 이하, 33㎛ 이하, 32㎛ 이하, 31㎛ 이하, 30㎛ 이하, 29㎛ 이하, 28㎛ 이하, 27㎛ 이하, 26㎛ 이하, 25㎛ 이하, 24㎛ 이하, 23㎛ 이하, 22㎛ 이하 또는 21㎛ 이하일 수 있다. 상기 자기복원층(10)의 두께가 20㎛ 미만이면 강한 외부충격에 의한 자기복원층 상실 가능성이 커지며, 40㎛ 초과이면 생산비용 상승, 완제품 두께 상승의 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 일 구현예로서 상기 자기복원층(10)은 제1기재층(20)상에 코팅후 130 내지 150 ℃의 온도에서 10 내지 15 분 동안 경화시킨 경화물일 수 있다. 상기 온도 및 시간 범위 미만인 경우 표면의 미경화가 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 과도한 에너지 사용에 의한 제품의 변형 및 생산비용 상승이 나타날 수 있다.

일 구현예로서 내충격 점착층(30)은 필름의 외부에서 가해지는 충격을 완화하여 필름이 적용된 디스플레이를 보호하기 위한 층으로, 제1기재층(20)의 내측, 즉 디스플레이를 향하는 면에 배치된다. 일 구현예로서 상기 내충격 점착층(30)은 제1기재층(20) 일면의 전부 또는 일부에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 일면의 전부에 형성될 수 있다. 일 구현예로서, 상기 내충격 점착층(30)은 실리콘계 화합물 및 하이드로실릴화 금속촉매를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 실리콘계 화합물은 폴리오가노 실록산 수지, 폴리실리콘 검 및 폴리하이드로겐 실록산을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 실리콘계 화합물은 바람직한 점착력, 내충격 성능을 얻기 위하여 폴리오가노 실록산 수지 30 내지 50 중량부, 폴리실리콘 검 20 내지 40 중량부 및 폴리하이드로겐 실록산 10 내지 30 중량부로 이루어진 것일 수 있다. 이때 상기 내충격 점착층(30)에 포함되는 폴리오가노 실록산 수지의 수평균분자량은 3,000 내지 8,000, 폴리실리콘 검의 중량평균분자량은 300,000 내지 600,000이고, 폴리하이드로겐 실록산의 수평균 분자량은 4,000 내지 8,000가 바람직하다. 일 구현예로서 상기 하이드로실릴화 금속촉매는 예를 들어 하이드로실릴화백금, 하이드로실리화로듐, 하이드로 실릴화팔라듐 및 하이드로실릴화이리듐으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 포함할 수 있다. 또한, 상기 하이드로실릴화 금속촉매는 실리콘계 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부를 포함할 수 있다. 상기 하이드로실릴화 금속촉매는 실리콘계 화합물 100 중량부에 대하여 구체적으로 0.1 중량부, 0.2 중량부, 0.3 중량부, 0.4 중량부, 0.5 중량부, 0.6 중량부, 0.7 중량부, 0.8 중량부, 0.9 중량부 또는 1 중량부로 포함할 수 있다.

일 구현예로서 상기 내충격 점착층(30)의 두께는 50 내지 80㎛, 보다 구체적으로는 50㎛ 이상, 51㎛ 이상, 52㎛ 이상, 53㎛ 이상, 54㎛ 이상, 55㎛ 이상, 56㎛ 이상, 57㎛ 이상, 58㎛ 이상, 59㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 61㎛ 이상, 62㎛ 이상, 63㎛ 이상, 64㎛ 이상, 65㎛ 이상, 66㎛ 이상, 67㎛ 이상, 68㎛ 이상, 69㎛ 이상, 70㎛ 이상, 71㎛ 이상, 72㎛ 이상, 73㎛ 이상, 74㎛ 이상, 75㎛ 이상, 76㎛ 이상, 77㎛ 이상, 78㎛ 이상 또는 79㎛ 이상일 수 있으며, 80㎛ 이하, 79㎛ 이하, 78㎛ 이하, 77㎛ 이하, 76㎛ 이하, 75㎛ 이하, 74㎛ 이하, 73㎛ 이하, 72㎛ 이하, 71㎛ 이하, 70㎛ 이하, 69㎛ 이하, 68㎛ 이하, 67㎛ 이하, 66㎛ 이하, 65㎛ 이하, 64㎛ 이하, 63㎛ 이하, 62㎛ 이하, 61㎛ 이하, 60㎛ 이하, 59㎛ 이하, 58㎛ 이하, 57㎛ 이하, 56㎛ 이하, 55㎛ 이하, 54㎛ 이하, 53㎛ 이하, 52㎛ 이하 또는 51㎛ 이하일 수 있다. 상기 두께가 50㎛ 미만인 경우 내충격 성능이 낮을 수 있으며, 80㎛ 초과이면 완제품 두께가 과도하게 증가할 뿐만 아니라, 롤링과 폴딩 등과 같은 완제품의 변형이 일어날 때 표면 스트레스 증가의 원인이 되어 변형 반경이 제한되거나 제품의 손상이 발생할 수 있다. 또한, 일 구현예로서 상기 내충격 점착층(30)은 제1기재층(20)의 내측, 즉 디스플레이 방향으로 위치하는 면에 코팅후 130 내지 150 ℃의 온도에서 3 내지 5 분 동안 경화시킨 경화물일 수 있다. 상기 온도 및 시간 범위 미만인 경우 표면의 미경화가 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 과도한 에너지 사용에 의한 제품의 변형 및 생산비용 상승이 나타날 수 있다.

상기와 같은 일 구현예에 따른 상기 내충격 점착층(30)의 점착력은 1,000 내지 2,000 gf/inch가 바람직하며, 이 경우 디스플레이의 표면에 부착한 후 디스플레이를 벤딩, 폴딩 또는 롤링하여 구부릴 경우에도 표면에서 들뜸없이 안정적으로 부착되어 있을 수 있다.

본 발명은 일 구현예로서 상기 내충격 점착층(30) 하부에 점착층의 보호를 위하여 이형층을 더 배치할 수 있다. 일 구현예로서 상기 이형층은 별도의 기재층인 제2기재층(41) 및 상기 제2기재층(41)을 중심으로 상부 및 하부에 각각 이형층이 배치된 양면 이형층(40)으로 구성될 수 있다. 상기 양면 이형층(40)은 상기 내충격 점착층(30)에 탈부착이 가능하며 사용자가 시공시 제거후 사용할 수 있는 것으로, 유통과정이나 제조공정, 시공공정 등에서 발생할 수 있는 오염으로부터의 보호를 위한 것이다. 일 구현예에서 상기 양면 이형층(40)은 별도의 기재층을 중심으로 양면에 이형층이 배치된 3중층 구조일 수 있으며, 구체적으로는 제2기재층(41)을 중심으로 상부에 불소계 수지를 포함하는 이형층(42)이 배치되고 하부에 실리콘계 수지를 포함하는 이형층(43)이 배치된 것일 수 있다. 본 발명의 필름은 일 구현예로서 R2R(Roll to Roll) 방식으로 제조되는 것일 수 있으며, 이때 본 발명은 상기와 같은 양면 이형층(40)을 포함함으로써 제2기재층(41)을 중심으로 형성된 양면 이형층(40)의 각 이형층(42)을 통해 필름의 내충격 점착층(30)과 자기복원층(10)을 효과적으로 모두 보호할 수 있다는 이점이 있다. 구체적으로, 불소계 수지를 포함하는 이형층(42)은 내충격 점착층(30)을 보호하고, 실리콘계 수지를 포함하는 이형층(43)은 자기복원층(10)을 보호할 수 있다. 상기와 같이 양면에 다른 성분을 포함하는 3층 구조를 가질 경우 불소계 수지 함유 이형층의 사용을 줄일 수 있어 비용면에서 효율적이다. 일 구현예에서 상기 제2기재층(41)은 그 종류가 제한되지 않으나, 상기 내충격 점착층(30)을 효과적으로 보호하기 위하여 눌림 복원 성질을 가지면서 제품의 생산 안정성 및 비용면에서 유리한 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET)를 포함할 수 있다. 상기 불소계 수지를 포함하는 이형층 및 상기 실리콘계 수지를 포함하는 이형층 각각의 이형력은 10 내 20 g/inch이고, 각각의 잔류점착률은 90% 이상인 것이 바람직하다.

일 구현예에서 본 발명의 보호 필름이 적용될 수 있는 디스플레이의 종류는 제한되지 않는다. 예를 들어 디스플레이의 표면 중 일부 또는 전부가 일정한 곡률로 구부러지는, 또는 구부러질 수 있는 디스플레이인 플렉서블 디스플레이를 포함할 수 있으며, 구부러지는 위치는 제한되지 않는다. 상기 플렉서블 디스플레이는 폴더블(foldable) 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이 등을 포함할 수 있다. 일 구현예에서 상기 보호 필름은 플렉서블 디스플레이 외에 평면 디스플레이 또는 곡면 디스플레이, 예를 들어, 엣지(edge) 디스플레이, 벤딩(bending) 디스플레이, 커브드(curved) 디스플레이에도 적용될 수 있다. 또한 본 발명의 일 구현예들에 따른 보호 필름이 적용되는 디스플레이 장치는 제한되지 않으며, 상기 디스플레이의 종류는 예를 들어 유기 발광 디스플레이(Organic light emitting display, OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel, PDP), 평면 음극선관(Flat Cathode ray tube, FCRT), 진공 형광 디스플레이 패널(Vaccum Fluorescent Display Panel, VFD), 발광 다이오드 패널(Light Emitting Diode Panel, LED), 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display, LCD) 등을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이가 적용되는 장치는 플렉서블 한 것일 수 있으며, 휴대용 또는 거치용일 수 있다.

이하, 실시예, 비교예 및 시험예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들은 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이 실시예, 비교예 및 시험예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

[실시예 1]

본 발명의 일 구현예에 따른 보호 필름을 하기의 방법에 따라 제조하였다.

먼저 폴리올 주제 60 중량부, 경화제 40 중량부, MIBK와 시클로헥산이 1:1로 혼합된 유기용제 100 중량부를 혼입하여 자기복원층 조성물을 제조하였다. 제1기재층인 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 상기 자기복원층 조성물을 20㎛의 두께로 도포하고, 130 ℃에서 10분동안 열경화하였다.

그 다음, 폴리오가노 실록산 30 중량부, 폴리실리콘 검 40 중량부, 폴리 하이드로겐 실록산 30 중량부로 이루어진 실리콘 화합물에 하이드로 실릴화 금속촉매를 상기 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부를 첨가하여 내충격 점착제 조성물을 제조하였다. 제조된 내충격 점착제 조성물을 상기 자기복원층이 코팅된 CPI 필름 반대면에 50㎛의 두께로 도포하고, 150℃에서 3분 동안 열경화하였다.

[실시예 2]

본 발명의 일 구현예에 따라 양면 이형층을 포함하는 보호 필름을 하기의 방법에 따라 제조하였다.

먼저 폴리올 주제 60 중량부, 경화제 40 중량부, MIBK와 시클로헥산이 1:1로 혼합된 유기용제 100 중량부를 혼입하여 자기복원층 조성물을 제조하였다. 제1기재층인 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 상기 자기복원층 조성물을 20㎛의 두께로 도포하고, 130℃에서 10분동안 열경화하였다.

그 다음, 폴리오가노 실록산 30 중량부, 폴리실리콘 검 40 중량부, 폴리 하이드로겐 실록산 30 중량부로 이루어진 실리콘 화합물에 하이드로 실릴화 금속촉매를 상기 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부를 첨가하여 내충격 점착제 조성물을 제조하였다. 제조된 내충격 점착제 조성물을 상기 자기복원층이 코팅된 CPI 필름 반대면에 50㎛의 두께로 도포하고, 150℃에서 3분동안 열경화하였다.

이형필름으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET) 필름의 한 면에 이형력 10gf/inch, 잔류점착률 95%인 불소계 수지를 포함하는 이형성 조성물을 코팅하여 불소이형층을 형성하고, 다른 한 면에 이형력 10gf/inch 잔류점착률 95%인 실리콘계 수지를 포함하는 이형성 조성물을 코팅하여 실리콘 이형성을 형성한 양면 이형 필름을 준비하였다.

상기 경화가 완료된 보호 필름의 내충격 점착층에 상기 양면 이형 필름의 불소이형층을 롤러를 통해 합지하여, 다층으로 구성된 보호 필름을 제작하였다.

[비교예 1]

본 발명의 비교예로서 하드코팅층과 아크릴 점착층을 포함하는 보호필름을 제조하였다.

아크릴레이트계 올리고머인 DIC社 주제 V-6841 100 중량부 및 상기 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 광개시제인 DIC社 UV 개시제 184D 경화제 5 중량부 및 유기 용제 MIBK 50 중량부를 포함하는 하드코팅 조성물을 90℃에서 90초 동안 1차 건조 후, 150 mJ/cm²의 광량으로 UV 경화시키고 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 두께 20㎛로 코팅하여 하드코팅층을 형성하였다. 상기 CPI 필름에서 하드코팅층의 반대면에 아크릴 점착층인 노루페인트社 투명 아크릴 점착제 NH-0305D를 100 중량부, TPI 이소시아네이트 경화제 K-75 를 상기 점착제 100 중량부에 대하여 0.2 중량부로 혼합한 후 코팅하고 120℃에서 2분동안 경화시켜 아크릴 점착층을 형성하였다.

[시험예 1]

본 발명의 실시예 1 및 2의 자기복원성, 내충격성, 접힘성(folding test), 투과율, 점착력, 박리력 및 작업성을 하기 방법으로 평가하였다.

투과율

NDH7000장비를 이용하여, ASTMD1003 평가법으로 투과율을 측정하였다.

내충격성 평가

각 필름을 삼성전자의 갤럭시 OLED 휴대폰의 커버 윈도우(Cover window)를 제거 후, 노출된 OLED 패널 표면에 부착하였다. Ball Drop 장비를 이용하여 무게 5.5g의 볼을, 5cm 높이에서 상기 각 필름이 부착된 패널에 낙하 후, 패널 표면에 손상이 있는지 여부를 육안으로 검사하였다. 또한 전원을 공급하여 상기 패널의 작동여부를 확인하였다. 작동하면 O, 작동하지 않으면 X로 평가하였다.

자기복원성

각 필름 표면에 대하여 상온에서 구리솔을 이용하여 500g의 하중으로 10회 문지른 후 발생한 흠집이 복원되는 시간(sec)을 육안으로 관찰하여 측정하였다.

접힘성(Folding Test)

자체 폴딩(Folding) 장비를 제작하여, 곡률반경 1R으로 상온에서 상기 각 필름을 10만회 구부린 후(In-Folding 후), 표면 이상 유,무를 육안으로 확인하였다.

점착력

상기 각 필름의 표면에 일정 두께로 도포된 점착제 경화물을 6 inch x 1 inch 자르고, 이를 표면이 깨끗한 2 inch X 6 inch SUS304 판넬에 4.5lb의 고무 롤러로 두 번 왕복하여 부착후 접착력을 측정 하였다. 인장 및 고속 박리 시험기를 사용하여, 상기 판넬에 부착된 테이프를 박리각 180˚에서 300mm/min의 속도로 상기 판넬에서 테이프를 제거하는데 필요한 힘을 측정하였다. 기록한 값은 샘플당 일정 구간에서 잡아 당기는 과정 동안 읽은 값들의 평균 값이다. 측정 값은 필름 두께당 떼어내는데 필요한 힘으로서 단위는 gf/inch이다.

이형력

이형력(박리력)은 FINAT-10에 의거하여, 먼저 시편의 실리콘 이형층에 폭 50mm x 길이 175mm인 표준테이프(TESA7475-아크릴계)를 붙였다. 그리고 FINAT 시험 롤러(2Kg 하중)를 이용하여 10mm/sec의 속도로 2회 왕복하여 표준테이프를 시편에 압착시킨 후, 실리콘 이형층과 표준테이프의 충분한 압착을 위해 평평한 2장의 금속판 사이에 시편을 넣어 70g/㎠의 압력으로 온도 약 23℃에서 20시간 동안 보관하였다. 이후, 압력을 제거하고, 4시간 후에 시편을 치구에 고정시킨 후, 표준테이프를 180° 방향으로 300mm/min의 속도로 박리하여 측정하였다.

잔류점착률

시편의 실리콘 이형층에 표준 점착테이프(No. 31B)를 붙인 후, 22℃, 55%RH의 항온 항습 조건에서 다음과 같이 잔류 접착력과 기초 접착력을 측정하였다.

- 잔류 접착력: 시편의 실리콘 이형층에 No.3lB 점착테이프를 2 kg 고무 롤러로 1회 왕복 압착하고, l00℃에서 l시간 가열 처리한 후, 압착한 샘플로부터 시편을 벗겨내고, 상기 No.3lB 점착테이프에 대한 접착력을 측정하였다. 즉, 시편을 벗겨 제거한 상기 No. 3lB 점착테이프를 금속판에 압착하여 붙인 후, 180°에서 잡아 당겨 벗기는 방법으로 접착력을 측정하고, 측정된 값을 잔류 접착력(gf/inch)으로 하였다.

- 기초 접착력: 잔류 접착력의 경우와 동일한 점착테이프(No. 31B)를 사용하되, 상기 점착테이프를 금속판에 압착하여 붙인 후, 180°에서 잡아 당겨 벗기는 방법으로 접착력을 측정하고, 이때의 측정된 값을 기초 접착력(gf/inch)으로 하였다.

상기 측정된 잔류 접착력과 기초 접착력을 아래의 식에 따라 잔류 접착률(%)을 계산하였다.

[수학식 1]

잔류 접착률(%) = (잔류 접착력 / 기초 접착력) X 100

작업성

필름의 제조과정, 완료된 필름의 외관상태, 상품 사용 가능성 등을 관능검사를 통해 ○, △, X로 나타내었다. △는 그 이유를 기입하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1
투과율(%)	84	86	85
내충격성	O	O	X
자기복원성(sec)	5	5	X
접힘성(folding test)	O	O	X
점착력(gf/inch)	1309	1231	2350
이형력(gf/inch)	-	29	-
잔류접착률(%)	-	97	-
작업성	O	O	X

상기 표와 같이 실시예 1 및 실시예 2는 플렉서블한 패널 표면에 부착시 표면의 굴곡 변화에 따라 표면변형이 가능한 것으로 나타났으며, 하드코팅층을 포함하는 비교예 1의 경우에는 표면변형이 불가능한 것으로 나타났다. 또한 비교예 1의 경우 점착력이 너무 높아 패널 표면에 부착 후 교체 또는 교환이 어려운 것으로 나타났다.

[시험예 2]

본 발명의 일 구현예에 따른 보호 필름에 포함되는 자기복원층의 두께별 자기 복원성을 평가하였다.

폴리올 주제 60 중량부, 경화제 40 중량부, MIBK와 시클로헥산이 1:1로 혼합된 유기용제 100 중량부를 혼입하여 자기복원층 조성물을 제조하고, 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 상기 자기복원층 조성물을 5㎛, 10㎛, 15㎛, 20㎛, 30㎛, 40㎛ 및 50㎛의 두께로 각각 도포하고, 130 ℃에서 10분 동안 열경화하여, 기재층에 자기복원층을 배치한 필름을 제조하였다.

그 다음, 상온에서 상기 각 보호필름의 자기복원층 표면에 상온에서 구리솔을 이용하여 500g의 하중으로 10회 문지른 후 발생한 흠집이 복원되는 시간(초)을 육안으로 관찰하여 측정하였다.

자기복원층 두께	5㎛	10㎛	15㎛	20㎛	30㎛	40㎛	50㎛
자기복원성	X	X	20sec	5 sec	5 sec	5 sec	5 sec

평가 결과, 자기복원층의 두께가 너무 얇을 경우 자기복원성이 나타나지 않거나, 복원시간이 오래 걸리는 것으로 나타났으며, 두께가 20㎛ 이상인 것이 바람직한 것으로 나타났다.

[시험예 3]

본 발명의 일 구현예에 따른 보호 필름에 포함되는 내충격 점착층의 두께별 내충격성과 점착력을 평가하였다.

폴리오가노 실록산 30 중량부, 폴리실리콘 검 40 중량부, 폴리 하이드로겐 실록산 30 중량부로 이루어진 실리콘 화합물에 하이드로 실릴화 금속촉매를 상기 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부를 첨가하여 내충격 점착제 조성물을 제조하고, 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 상기 내충격 점착제 조성물을 10㎛, 20㎛, 30㎛, 40㎛, 50㎛, 60㎛, 70㎛, 80㎛ 및 90㎛의 두께로 각각 도포하고, 150℃에서 3분동안 열경화하여, 기재층에 내충격 점착층을 배치한 필름을 제조하였다.

내충격성은 각 필름을 삼성전자의 갤럭시 OLED 휴대폰의 커버 윈도우(Cover window)를 제거 후 노출된 OLED 페널 표면에 부착하고, 볼 드랍(Ball Drop) 장비를 이용하여 무게 5.5g의 볼을 5cm 높이에서 상기 각 필름이 부착된 패널에 낙하 후 패널 표면 육안검사 및 작동여부를 확인하여, 작동하면 O, 작동하지 않으면 X로 평가하였다.

점착력은 상기 각 필름의 표면에 일정 두께로 도포된 점착제 경화물을 6 inch x 1 inch 자르고, 이를 표면이 깨끗한 2 inch X 6 inch SUS304 판넬에 4.5lb의 고무 롤러로 두 번 왕복하여 부착후 접착력을 측정 하였다. 인장 및 고속 박리 시험기를 사용하여, 상기 판넬에 부착된 테이프를 박리각 180˚에서 300mm/min의 속도로 상기 판넬에서 테이프를 제거하는데 필요한 힘을 측정하였다. 기록한 값은 샘플당 일정 구간에서 잡아 당기는 과정 동안 읽은 값들의 평균 값이다. 측정 값은 필름 두께당 떼어내는데 필요한 힘으로서 단위는 gf/inch이다.

내충격 점착층 두께	10㎛	20㎛	30㎛	40㎛	50㎛	60㎛	70㎛	80㎛	90㎛
내충격성	X	X	X	X	O	O	O	O	O
점착력	710	777	853	1010	1221	1261	1298	1301	1253

평가 결과, 내충격 점착층의 두께가 10 내지 40㎛인 경우에는 충격을 가한 후 기기가 작동하지 않아 내충격성이 나타나지 않으며, 점착력도 약한 것으로 확인되었다.

[시험예 4]

내충격 점착층은 실리콘계 점착층으로서, 불소계 이형필름의 적용 시 제품표면 보호 및 추후 이형필름의 박리가 가능하나 가격이 비싸다는 단점이 있다. 이에 R2R(Roll to Roll) 방식에 의해 제조시 이형필름에서 자기복원층과 접촉하게 되는 면에 불소계 이형필름이 아닌 가격이 보다 저렴한 실리콘계 이형필름이 적용 가능한지 여부, 즉 자기복원층과 실리콘 이형필름간의 박리력을 아래 실험을 통해 확인하였다.

먼저, 폴리올 주제 60 중량부, 경화제 40 중량부, MIBK와 시클로헥산이 1:1로 혼합된 유기용제 100 중량부를 혼입하여 자기복원층 조성물을 제조하고, 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 상기 자기복원층 조성물을 20㎛의 두께로 도포하고, 130 ℃에서 10분 동안 열경화하여, 기재층에 자기복원층을 배치한 필름을 제조하였다. 그 다음 상기 자기복원층 표면에 이형력 10gf/inch, 잔류점착률 95%인 실리콘 이형필름을 롤러를 통하여 합지하고, 상기 자기복원층과 실리콘 이형필름 간의 박리력을 확인하였다(실시예 3).

비교예로서, 상기 실시예 3에서 이형필름으로 두께 50㎛의 PET 필름을 합지한 비교예 2와 이형력 3gf/inch, 잔류점착률 70%인 실리콘 이형필름을 합지한 비교예 3을 각각 준비하였다.

박리력은 상기 시험예 1의 이형력 평가 방법과 동일한 방법으로 평가하였다. 박리력외에 작업성도 평가하여 아래 표에 기재하였다.

	실시예 3	비교예 2	비교예 3
박리력(gf/inch)	11	미박리	4
작업성	O	X	자기복원층 얼룩 전사

그 결과 자기복원층 표면에 실리콘 이형필름을 합지한 실시예 3의 박리력과 작업성이 모두 우수한 것으로 평가되어, 자기복원층의 경우 실리콘계 이형필름으로도 제품의 표면보호 및 박리효과를 충분히 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, 이형력 10gf/inch, 잔류점착률 95%인 실리콘계 이형필름을 포함하는 실시예 3은 전사형 실리콘계 이형층을 포함하는 비교예 3보다 작업성이 더 우수한 것으로 나타났다.

[시험예 5]

내충격 점착층과 불소 이형필름간의 박리력을 확인하기 위하여, 아래의 실험을 실시하였다.

폴리오가노 실록산 30 중량부, 폴리실리콘 검 40 중량부, 폴리 하이드로겐 실록산 30 중량부로 이루어진 실리콘 화합물에 하이드로 실릴화 금속촉매를 상기 실리콘 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부를 첨가하여 내충격 점착제 조성물을 제조하고, 두께 50㎛의 CPI 필름(Kolon社) 위에 상기 내충격 점착제 조성물을 50㎛의 두께로 각각 도포하고, 150℃에서 3분 동안 열경화하여, 기재층에 내충격 점착층을 배치한 필름을 제조하였다. 그 다음, 상기 점착층 표면에 이형력 10gf/inch, 잔류점착률 95%인 불소이형필름을 롤러를 통하여 합지하고, 내충격 점착층과 불소이형필름간의 박리력을 확인하였다(실시예 4).

비교예로서, 상기 실시예 4에서 이형필름으로 이형력 30gf/inch, 잔류점착률 95%인 불소 이형필름을 합지한 비교예 4를 준비하였다.

박리력은 상기 시험예 1의 이형력 평가 방법과 동일한 방법으로 평가하였다. 박리력외에 점착력 및 작업성도 평가하여 아래 표에 기재하였다.

	실시예 4	비교예 4
점착력	1292	1301
박리력(gf/inch)	33	87
작업성	O	이형필름 박리 후, 점착층 표면 변형

그 결과 내충격 점착층 표면에 이형력 10gf/inch, 잔류점착률 95%인 불소계 이형필름을 합지한 실시예 4의 접착력,박리력과 작업성이 모두 우수한 것으로 평가되었으며, 이형력 30gf/inch, 잔류점착률 95%인 불소 이형필름을 포함하는 비교예 4보다 박리력 및 작업성이 더 우수한 것으로 나타났다.

10: 자기복원층
20: 제1기재층
30: 내충격 점착층
40: 양면 이형층
41: 제2기재층
42: 이형층
43: 이형층
100: 보호 필름

Claims (18)

1. 제1기재층;
   상기 제1기재층 상부에 배치되는, 폴리올, 이소시아네이트계 경화제 및 유기용제를 포함하는 자기복원층; 및
   상기 제1기재층 하부에 배치되는, 실리콘계 화합물 및 하이드로실릴화 금속촉매를 포함하는 내충격 점착층;
   을 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리올은 에스터계 폴리올 및 에테르계 폴리올 중 하나 이상을 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 자기복원층은 폴리올을 60 내지 80 중량부, 경화제를 20 내지 40 중량부 및 유기용제를 100 내지 200 중량부의 중량비로 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 유기용제는 메틸 이소부틸 케톤(Methyl isobutyl ketone, MIBK)와 사이클로헥산(cyclohexane)이 1:1로 혼합된 것인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
5. 제1항에 있어서, 상기 자기 복원층의 두께는 20 내지 40㎛인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1기재층은 투명 폴리이미드를 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1기재층의 두께는 30 내지 50㎛인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
8. 제1항에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은 폴리오가노 실록산 수지 30 내지 50 중량부, 폴리실리콘 검 20 내지 40 중량부 및 폴리하이드로겐 실록산 10 내지 30 중량부로 이루어진, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
9. 제1항에 있어서, 상기 하이드로실릴화 금속촉매는 실리콘계 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부를 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
10. 제1항에 있어서, 상기 하이드로실릴화 금속촉매는 하이드로실릴화백금, 하이드로실리화로듐, 하이드로 실릴화팔라듐 및 하이드로실릴화이리듐으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
11. 제1항에 있어서, 상기 내충격 점착층의 두께는 50 내지 80㎛인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
12. 제1항에 있어서, 내충격 점착층의 점착력은 1000 내지 2000 gf/inch인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내충격 점착층 하부에 배치되는 이형층을 더 포함하고,
    상기 이형층은 제2기재층 및 상기 제2기재층을 중심으로 상부 및 하부에 각각 이형층이 배치된 양면 이형층인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
14. 제13항에 있어서, 상기 양면 이형층은 제2기재층을 중심으로 상부에 불소계 수지를 포함하는 이형층이 배치되고 하부에 실리콘계 수지를 포함하는 이형층이 배치된 것인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
15. 제13항에 있어서, 상기 제2기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET)를 포함하는, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
16. 제14항에 있어서, 상기 불소계 수지를 포함하는 이형층 및 상기 실리콘계 수지를 포함하는 이형층 각각의 이형력은 10 내 20 g/inch이고, 각각의 잔류점착률은 90% 이상인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
17. 제1항에 있어서, 상기 보호필름의 전체 투과율은 80 내지 90%인, 플렉서블 디스플레이용 보호필름.
18. 제1항에 있어서, 상기 플렉서블 디스플레이는 디스플레이의 표면 중 일부 또는 전부가 구부러지는 것인, 플렉서블 디스플레이용 보호 필름.

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