KR102308952B1 - 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 출원은 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있는 광학 필름을 투명 디스플레이 소자에 적용함으로써 시인성이 향상된 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Description

투명 디스플레이 장치{Transparent display device}

본 출원은 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.

투명 디스플레이는 디스플레이의 투과도가 높아, 화면의 뒷배경도 비춰 보일 수 있는 디스플레이이다. 투명 디스플레이는 정보를 배경과 같이 보여줄 수 있는 독특한 장점 때문에 주목을 받고 있다. 투명 디스플레이는 외부에 노출되어 활용될 수 있는 가능성이 높기 때문에, 외광에 대한 안정적인 특성을 확보하는 것이 필요하다. 예를 들어, 투명 디스플레이는 외부 광원에 의한 반사로 인한 눈부심으로 인해 시인성이 저하될 수 있다. 외부 광원의 반사를 방지하기 위해 편광자와 위상차 필름의 조합이 사용되고 있으나, 이러한 방식은 투과율이 50% 미만인 편광자의 특성으로 인해 투명 디스플레이에 적용하기는 어렵다.

대한민국 특허공개공보 제10-2018-0073123호

본 출원은 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있는 광학 필름을 투명 디스플레이 소자에 적용함으로써 시인성이 향상된 투명 디스플레이 장치를 제공한다.

본 출원은 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 출원의 투명 디스플레이 장치를 예시적으로 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 투명 디스플레이 장치는 투명 디스플레이 소자(100) 및 상기 투명 디스플레이 소자(100)의 일면에 배치된 광학 필름(200)을 포함할 수 있다. 상기 광학 필름(200)은 기재층((201), 상기 기재층(201)의 일면에 배치된 광학 기능성층(202) 및 상기 기재층의 다른 일면에 배치된 점착제층(203)을 포함할 수 있다. 상기 투명 디스플레이 소자(100)와 상기 광학 필름(200)은, 상기 광학 필름의 점착제층(203)을 매개로 부착되어 있을 수 있다.

상기 광학 필름은 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 반사율이 1% 미만이고, 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 95% 이상일 수 있다. 이러한 광학 필름의 사용을 통해 투명 디스플레이 장치의 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있다. 본 출원에서 광학 필름의 반사율 및 투과율은, 기재층, 광학 기능성층 및 점착제층을 모두 포함하는 상태에서 측정된 값을 의미할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 광학 필름이 하드 코팅층을 더 포함하는 경우에는, 광학 필름의 반사율 및 투과율은, 기재층, 하드 코팅층, 광학 기능성층 및 점착제층을 모두 포함하는 상태에서 측정된 값을 의미할 수 있다. 본 출원에서 소정 범위의 파장에 대한 반사율 내지 투과율에 대해서 기재하면서 특별한 언급이 없는 경우, 해당 범위의 파장에 대한 반사율 내지 투과율의 평균 값을 의미할 수 있다.

상기 광학 필름은, 전술한 바와 같이, 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 반사율이 1% 미만일 수 있고, 구체적으로, 0.95% 이하, 0.8% 이하, 0.7% 이하, 0.6% 이하, 0.5% 이하 또는 0.4% 이하일 수 있다. 상기 반사율은 광학 필름의 뒷면에 암색 처리를 하고 측정할 수 있다.

상기 광학 필름은, 전술한 바와 같이, 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 95% 이상일 수 있고, 구체적으로, 95.5% 이상 또는 96% 이상일 수 있다.

상기 광학 필름은 340nm 파장의 광에 대하여, 반사율이 2% 이상, 3% 이상 또는 4% 이상일 수 있고, 투과율이 1% 이하 또는 0.5% 이하일 수 있다.

상기 투명 디스플레이 장치는 편광자를 포함하지 않는다. 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자로서, 디스플레이 분야에 다양한 용도로 사용되고 있다. 그러나, 편광자는 한쪽 방향으로 진동하는 광을 투과시키기 때문에, 투과율이 약 60% 미만, 적게는 약 50% 미만을 나타낸다. 본 출원에 따르면, 편광자를 적용하지 않고, 상기와 같은 광학 필름을 적용함으로써, 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있으므로, 시인성을 향상시킬 수 있다.

상기 투명 디스플레이 소자는 투과도가 높아 디스플레이 소자의 뒷면을 시인할 수 있다. 상기 투명 디스플레이 소자는 예를 들어, 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 35% 내지 45% 또는 37% 내지 39% 범위 내일 수 있다.

상기 투명 디스플레이 소자는 유기발광소자(Organic light-emitting device; OLED)일 수 있다. OLED 소자는 베이스 기판, 하부 전극, 유기 발광층 및 상부 전극을 순차로 포함할 수 있다. 유기 발광층은 하부 전극과 상부 전극에 전압이 인가되었을 때 빛을 낼 수 있는 유기 물질을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극과 상부 전극 중 어느 하나는 양극(anode)이고 다른 하나는 음극(cathode)일 수 있다. 양극은 정공(hole)이 주입되는 전극으로 일 함수(work function)가 높은 도전 물질로 만들어질 수 있으며 음극은 전자가 주입되는 전극으로 일 함수가 낮은 도전 물질로 만들어질 수 있다. 통상 양극으로는 일함수가 큰 ITO 또는 IZO 와 같은 투명 금속 산화물층을 사용할 수 있으며, 음극으로는 일함수가 낮은 금속 전극을 사용할 수 있다. 일반적으로 유기 발광층은 투명하기 때문에, 상부 및 하부 전극을 투명하게 하는 경우 투명 디스플레이를 구현할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 금속 전극의 두께를 매우 얇게 하는 경우 투명한 디스플레이를 구현할 수 있다.

상기 유기발광소자는 상부 전극 상에 외부로부터 수분 및/또는 산소가 유입되는 것을 방지하는 기능을 하는 봉지 기판을 더 포함할 수 있다. 하부 전극과 유기 발광층 사이 및 상부 전극과 유기 발광층 사이에는 부대층을 더 포함할 수 있다. 부대층은 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 및/또는 전자 전달층(electron transporting layer)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기발광소자는 상부 전극 상에 봉지 기판을 더 포함할 수 있다. 봉지 기판은 유리, 금속 및/또는 고분자로 만들어질 수 있으며, 하부 전극, 유기 발광층 및 상부 전극을 봉지하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 광학 필름은 유기발광소자에서 빛이 나오는 측에 배치될 수 있다. 예컨대 베이스 기판 측으로 빛이 나오는 배면 발광(bottom emission) 구조인 경우 베이스 기판의 외측에 배치될 수 있고, 봉지 기판 측으로 빛이 나 오는 전면 발광(top emission) 구조인 경우 봉지 기판의 외측에 배치될 수 있다. 광학 필름은 외광이 유기발광소자의 전극 및 배선 등과 같이 금속으로 만들어진 반사층에 의해 반사되어 유기발광소자의 외측으로 나오는 것을 방지함으로써 시인성과 디스플레이 성능을 개선할 수 있다.

상기 기재층으로는 광 투과성 기재를 사용할 수 있다. 상기 기재층은 예를 들어 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 90% 이상일 수 있다. 상기 기재층은 예를 들어 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 헤이즈가 1% 이하일 수 있다. 이러한 기재층의 사용을 통해 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있는 투명 디스플레이용 광학 필름의 제공에 더욱 유리할 수 있다.

상기 기재층은 환상 올레핀계 고분자 (cycloolefin polymer) 필름, 폴리(메트)아크릴레이트계 필름, 폴리카보네이트 필름, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름, 폴리노보넨 (polynorbornene) 필름 및 폴리에스테르 필름으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 기재층의 두께는 생산성 등을 고려하여 10㎛ 내지 300㎛ 범위 내일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 기재층은 하기 수식 1로 계산되는 면상 위상차 값이 0nm 내지 500nm 범위 내일 수 있고, 하기 수식 2로 계산되는 두께 방향 위상차 값이 0nm 내지 1000nm 범위 내일 수 있다. 기재층의 위상차 값이 상기 범위 내인 경우, 간섭무늬를 감소시킨다는 측면에서 유리할 수 있다.

[수식 1]

Rin = (nx - ny) × d

[수식 2]

Rth = (nz - ny) × d

수식 1 및 2에서, Rin은 면상 위상차 값이고, Rth는 두께 방향 위상차 값을 의미하고, nx, ny 및 nz는 각각 550 nm 파장에 대한 기재층의 x축, y축 및 z축의 굴절률이고, d는 기재층의 두께이다. 상기 x축은 기재층의 면 방향에서 굴절률이 가장 큰 방향과 평행한 축(Slow aixs)을 의미하고, y축은 기재층의 면 방향에서 굴절률이 가장 작은 방향과 평행한 축(Fast axis)을 의미하며, z축은 기재층의 두께 방향과 평행한 축을 의미한다. 상기 x축과 y축은 서로 면내 수직할 수 있다.

상기 광학 필름의 반사율과 투과율을 상기 범위 내로 조절하는 것은 예를 들어 광학 기능성층을 저굴절층으로 형성함으로써 달성할 수 있다. 즉, 상기 광학 기능성층은 저굴절층일 수 있다.

상기 저굴절층은 예를 들어 바인더 수지와 무기 입자를 포함할 수 있다. 상기 바인더 수지는 광 경화형 화합물일 수 있다. 상기 무기 입자는 저굴절 무기 입자일 수 있다. 이하, 이에 대해 구체적으로 설명한다.

상기 무기 입자는 550nm 파장에 대한 굴절률이 예를 들어, 1.45 이하, 또는 1.40 이하의 굴절율을 가질 수 있다. 상기 굴절률의 하한은 예를 들어, 1.0 이상, 1.1 이상 또는 1.2 이상일 수 있다.

하나의 예시에서, 무기 입자는 예를 들어 실리카계 입자일 수 있다. 상기 실리카계 입자는 예를 들어 중공실리카, 메조포러스 실리카(mesoporous silica) 등을 예시할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 무기 입자로는 예를 들어 불화마그네슘(MgF₂)을 사용할 수 있다.

상기 저굴절층은, 바인더 수지 100 중량부 대비 무기 입자를 30 내지 600 중량부로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기 입자는 바인더 수지 100 중량부 대비 30 내지 500 중량부, 30 내지 400 중량부, 30 내지 300 중량부 30 내지 200 중량부 또는 100 내지 200 중량부의 범위로 포함될 수 있다. 상기 무기 입자들의 함량이 과다해지는 경우, 반사율이 높아질 수 있으며, 표면 요철이 과다하게 발생하여 내스크래치성, 방오성과 같은 표면 특성이 저하될 수 있다.

상기 무기 입자는 나노 입자일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 무기 입자의 평균 입경은 10nm 내지 500nm, 10nm 내지 300nm, 10nm 내지 200nm 또는 10 내지 100nm의 범위 내일 수 있다.

상기 저굴절층의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 저굴절층의 두께는, 예를 들어, 10nm 내지 500nm, 10nm 내지 300nm, 10nm 내지 200nm 또는 50nm 내지 150nm 범위 내일 수 있다.

상기 광 경화형 화합물은 예를 들어 광 중합성 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 광 중합성 화합물은 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광 중합성 화합물은 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 1 이상, 또는 2 이상, 또는 3 이상 포함하는 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다.

상기 (메트)아크릴레이트를 포함한 단량체 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨 헵타(메트)아크릴레이트, 트릴렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 폴리에톡시 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 부탄디올디메타크릴레이트, 헥사에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 또는 이들의 2종 이상의 혼합물이나, 또는 우레탄 변성 아크릴레이트 올리고머, 에폭사이드 아크릴레이트 올리고머, 에테르아크릴레이트 올리고머, 덴드리틱 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 이때 상기 올리고머의 분자량은1,000 내지 10,000인 것이 바람직하다.

상기 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 디비닐벤젠, 스티렌 또는 파라메틸스티렌을 들 수 있다.

한편, 상기 광중합성 화합물은 상술한 단량체 또는 올리고머 이외로 불소계(메트)아크릴레이트계 단량체 또는 올리고머를 더 포함할 수 있다. 상기 불소계(메트)아크릴레이트계 단량체 또는 올리고머를 더 포함하는 경우, 상기 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머에 대한 상기 불소계 (메트)아크릴레이트계 단량체 또는 올리고머의 중량비는 0.1% 내지 10% 범위 내일 수 있다.

상기 저굴절층은 예를 들어 바인더 수지 및 저굴절 무기 입자를 포함하는 저굴절층 형성용 조성물을 기재층 상에 코팅한 후 경화함으로써 제조할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 기재층 상에 하드 코팅층이 형성되어 있는 경우, 바인더 수지 및 저굴절 무기 입자를 포함하는 저굴절층 형성용 조성물을 하드 코팅층 상에 코팅한 후 경화함으로써 제조할 수 있다.

상기 저굴절층 형성용 조성물을 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 스핀 코팅, 바 코팅, 롤 코팅, 그라비아 코팅 또는 블레이드 코팅 등의 공지의 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.

상기 저굴절층 형성용 조성물을 경화하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 광의 조사 또는 열의 인가에 의해 수행될 수 있다. 상기 광의 조사는 예를 들어 자외선 또는 가시광선의 조사일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 저굴절층 형성용 조성물을 광경화 시키는 단계에 있어서, 200 내지 400nm 파장의 자외선 또는 가시광선을 조사할 수 있고, 조사시 노광량은 100 내지 4,000 mJ/㎠ 범위 내일 수 있다. 노광 시간도 특별히 한정되는 것이 아니고, 사용되는 노광 장치, 조사 광선의 파장 또는 노광량에 따라 적절히 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 저굴절층 형성용 조성물을 광경화 시키는 단계에서는 질소 대기 조건을 적용하기 위하여 질소 퍼징 등을 할 수 있다.

상기 저굴절층 형성용 조성물은 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제로는, 예를 들면, 경화성 수지의 경화를 보조하는 경화제나 촉매 또는 라디칼 개시제나 양이온 개시제 등의 개시제, 요변성 부여제, 레벨링제, 대전 방지제, 소포제, 산화 방지제, 라디칼 생성 물질, 유무기 안료 내지는 염료, 분산제, 열전도성 필러나 절연성 필러 등의 각종 필러, 기능성 고분자 또는 광안정제 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 저굴절층 형성용 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 유기 용매일 수 있다. 상기 유기 용매로는 케톤계, 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 에테르계의 용매를 사용할 수 있다. 케톤계의 예로서는 메틸에틸케톤 또는 메틸이소부틸케톤 등을 들 수 있다. 탄화수소계의 예로서는 펜탄, 헥산, 헵탄, 사이클로헥산, n-데칸, n-도데칸, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시 벤젠 등을 들 수 있다. 할로겐화 탄화수소계의 예로서는 사염화탄소, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 클로로 벤젠 등을 들 수 있다. 에테르계의 예로서는 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 프로필렌글리콜 모노 메틸에테르 등을 들 수 있다.

상기 광학 필름은 하드 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 하드 코팅층은 기재층과 광학 기능성층의 사이에는 존재할 수 있다. 하드 코팅층은 광학 필름의 경도를 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 상기 광학 필름을 디스플레이 장치의 최외각에 위치되는 광학 필름, 즉 윈도우 필름으로 사용할 수 있다.

상기 하드 코팅층으로는 통상적으로 알려진 하드 코팅층을 큰 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 하드 코팅층은 예를 들어 광 경화형 화합물을 포함할 수 있다. 광 경화형 화합물의 종류에 대해서는 상기 저굴절층의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

상기 하드 코팅층은 광 경화형 화합물에 분산된 대전 방지제를 더 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 대전 방지제는 4급 암모늄염 화합물; 피리디늄염; 1 내지 3개의 아미노기를 갖는 양이온성 화합물; 설폰산 염기, 황산 에스테르 염기, 인산 에스테르 염기, 포스폰산 염기 등의 음이온성 화합물; 아미노산계 또는 아미노 황산 에스테르계 화합물 등의 양성 화합물; 이미노 알코올계 화합물, 글리세린계 화합물, 폴리에틸렌 글리콜계 화합물 등의 비이온성 화합물; 주석 또는 티타늄 등을 포함한 금속알콕사이드 화합물 등의 유기 금속 화합물; 상기 유기 금속 화합물의 아세틸아세토네이트 염 등의 금속 킬레이트 화합물; 이러한 화합물들의 2종 이상의 반응물 또는 고분자화물; 이러한 화합물들의 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 여기서, 상기 4급 암모늄염 화합물은 분자 내에 1개 이상의 4급 암모늄염기를 가지는 화합물일 수 있으며, 저분자형 또는 고분자형을 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 하드 코팅층은 상기 광 경화형 화합물에 분산된 유기 또는 무기 미립자를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 하드 코팅층에 포함되는 유기 또는 무기 미립자의 구체적인 예가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 유기 또는 무기 미립자는 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 에폭사이드 수지 및 나일론 수지로 이루어진 유기 미립자이거나 산화규소, 이산화티탄, 산화인듐, 산화주석, 산화지르코늄 및 산화아연으로 이루어진 무기 미립자일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 미립자는 입경의 구체적으로 한정되는 것은 아니나, 예들 들어 유기 미립자는 1 내지 10㎛의 입경을 가질 수 있으며, 상기 무기 입자는 1㎚ 내지 500㎚, 또는 1㎚ 내지 300㎚의 입경을 가질 수 있다. 상기 유기 또는 무기 미립자는 입경은 부피 평균 입경으로 정의될 수 있다.

상기 하드 코팅층은 0.1㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다.

상기 하드 코팅층을 적용한 광학 필름의 연필경도는 예를 들어 2H 이상 또는 4H 이상일 수 있다. 이러한 범위 내에서, 상기 광학 필름을 디스플레이 소자의 최외각의 윈도우 필름으로 사용하는 경우에도 투명 디스플레이 소자를 외부로부터 보호하는 데 유리할 수 있다.

상기 하드 코팅층은 예를 들어 광 경화형 화합물 및 필요에 따라, 전술한 첨가제(대전 방지제 또는, 유기 또는 무기 입자 등)를 포함하는 하드코팅층 형성용 조성물을 기재층 상에 코팅한 후 경화함으로써 제조할 수 있다.

상기 하드코팅층 형성용 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 유기 용매일 수 있다. 상기 용매로는 저굴절층 형성용 조성물에서 기술한 용매를 동일하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 하드코팅층 형성용 조성물도 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제도 저굴절층 형성용 조성물에서 기술한 첨가제가 동일하게 사용될 수 있다.

상기 하드 코팅층 형성용 조성물의 코팅 방법 내지 경화 방법에 대해서도 저굴절층 형성용 조성물에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

상기 점착제층은 상기 광학필름을 투명 디스플레이 소자에 부착시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 출원에서는, 상기 광학 필름에서 점착제층을 제외한 구성을 반사방지필름으로 호칭할 수 있다. 따라서, 기재층 및 광학 기능성층을 포함하는 구성 또는 기재층, 하드코팅층 및 광학 기능성층을 포함하는 구성을 반사방지필름으로 호칭할 수 있다.

상기 점착제층은 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 90% 이상이고, 헤이즈가 1% 이하일 수 있다. 이러한 점착제층의 사용을 통해 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있는 투명 디스플레이용 광학 필름의 제공에 더욱 유리할 수 있다.

상기 점착제층은 자외선 경화형 점착제 또는 수계 점착제일 수 있다. 상기 점착제층은 감압 점착제(PSA, pressure sensitive adhesive) 또는 OCA(optical clear adhesive) 등일 수 있다.

상기 점착제층은 점착성 수지를 포함하는 점착제 조성물로부터 형성될 수 있다. 상기 점착제 조성물은 예를 들어 (메트)아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 에스테르계 수지, 우레탄계 수지, 아미드계 수지, 에테르계 수지, 플루오르계 수지 및 고무계 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 점착성 수지는 (메트) 아크릴계 수지일 수 있다. (메트)아크릴계 수지는 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체, 수산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체, 지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체, 헤테로지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체, 카르복시산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체 중 하나 이상을 포함하는 단량체 혼합물로 형성될 수 있다.

알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 수산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 1개 이상의 수산기를 갖는 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 탄소수 3 내지 10의 지환족기를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 헤테로지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 질소, 산소, 또는 황 중 하나 이상을 갖는 탄소수 3 내지 10의 헤테로지환족기를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. 카르복시산기를 갖는 (메트)아크릴계 단량체는 (메트)아크릴산 등을 포함할 수 있다. (메트)아크릴계 점착 수지는 고형분 기준 점착제 조성물 중 65중량% 내지 96중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어 80 중량% 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 적절한 투과도 color 등의 광학특성과 적절한 점착력을 나타내는 효과가 있을 수 있다.

상기 점착제층 및/또는 점착제 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제로는 이소시아네이트계 경화제, 에폭시계 경화제, 이미드계 경화제, 금속 킬레이트 경화제 등을 예시할 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 경화제는 고형분 기준 점착제 조성물 중 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 점착제의 점착력 및 적절한 모듈러스를 확보할 수 있다.

상기 점착제 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 유기 용매일 수 있다. 상기 용매로는 저굴절층 형성용 조성물의 항목에서 기술한 용매를 동일하게 사용할 수 있다.

상기 점착제 조성물은 필요에 따라 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 UV 흡수제, 실란 커플링제, 개시제, 요변성 부여제, 레벨링제, 소포제, 산화 방지제, 라디칼 생성 물질, 유무기 안료 내지는 염료, 분산제, 열전도성 필러나 절연성 필러 등의 각종 필러, 기능성 고분자 또는 광안정제 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.

점착제층은 두께가 1㎛ 내지 50㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 30㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 디스플레이용 광학 필름에 적합하게 사용될 수 있다.

기재층의 일면에 점착제층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서. 이형 필름에 점착제 조성물을 도포하여 점착제층을 형성한 후, 상기 점착제층을 기재층의 일면에 전사하고 이형 필름을 제거하는 공정에 의해 수행될 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 상기 기재층의 일면에 직접 점착제 조성물을 도포함으로써 점착제층을 형성할 수 있다.

본 출원에 따르면, 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있는 광학 필름을 투명 디스플레이 소자에 적용함으로써 시인성이 향상된 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 전술한 내용 이외에도 투명 디스플레이 장치를 구성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 상기 광학 필름이 사용되는 한 통상적인 방식이 적용될 수 있다.

본 출원은 투과도를 높게 유지하면서 외부 광원에 의한 반사를 방지할 수 있는 광학 필름을 투명 디스플레이 소자에 적용함으로써 시인성이 향상된 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 출원의 투명 디스플레이 장치를 예시적으로 나타낸다.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 광학 필름의 투과율 그래프이다.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 광학 필름의 반사율 그래프이다.
도 4는 비교예 2의 편광자의 투과율 그래프이다.

이하, 본 출원에 따른 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

측정예 1. 투과율 측정

분광광도계(Hitachi U-900)으로 가시광선 영역(380nm 내지 780nm)에 대하여 평균 투과율을 측정하였다.

측정예 2. 반사율 측정

분광광도계(Hitachi U-900)으로 가시광선 영역(380nm 내지 780nm)에 대하여 평균 반사율을 측정하였다.

실시예 1

(하드코팅층 형성용 조성물의 제조)

광 경화형 화합물로서 펜타에리스리톨트리아크릴레이트 40 g, 디펜타에리스리톨헵타아크릴레이트 40 g; 광 중합 개시제(제조사: CIBA, 제품명: Irgacure 184) 5 g; 및 대전 방지제로서 4급 암모늄염기를 가지는 아민계 모노머(제조사:KYOEISHA, 제품명: Light ester DQ-100) 10 g을 혼합하였다.

상기 혼합물에 메틸에틸케톤(MEK)과 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)를 동량으로 혼합한 용매를 첨가하여 고형분 농도 35 중량%가 되도록 조절하였다.

(저굴절층 형성용 조성물의 제조)

광 경화형 화합물로서 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 15 g, 디펜타에리스리톨 헵타아크릴레이트 10 g; 광 중합 개시제(제조사: CIBA, 제품명: Irgacure 184) 5 g; 및 중공 실리카 입자 분산액(제조사: 촉매화성 공업사, 분산매 메틸이소부틸케톤, 고형분 함량 20 중량%) 400 g [중공 실리카 입자 기준 80 g], 및 레벨링제로서 폴리에테르실록산계 중합체(제품명: TEGO Glide 450, 제조사: EVONIK) 5 g을 혼합하였다.

상기 혼합물에 메틸이소부틸케톤(MIBK)과 2-부탄올을 동량으로 혼합한 용매를 첨가하여 고형분 농도 2.5 중량%인 저굴절층 형성용 조성물을 준비하였다.

(반사 방지 필름의 제조)

기재 필름으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 준비하였다.

상기 기재 필름 상에, 앞서 준비한 하드코팅층 형성용 조성물을 Mayer bar #10으로 코팅한 후, 90 ℃의 오븐에서 1 분간 건조하고, 여기에 150 mJ/㎠의 UV를 조사하여 두께 약 5 ㎛의 하드코팅층을 형성시켰다.

상기 하드코팅층 상에, 앞서 준비한 저굴절층 형성용 조성물을 Mayer bar #4로 코팅한 후, 90 ℃의 오븐에서 1 분간 건조하고, 여기에 250 mJ/㎠의 UV를 조사하여 두께 약 0.1 ㎛의 저굴절층을 형성시켜 반사 방지 필름을 제조하였다.

(메트)아크릴레이트계 수지 CI207(Soken, 고형분 함량 30중량%) 80.2g, 이소시아네이트계 경화제인 TD75(Soken) 0.03g, 이소시아네이트계 경화제인 A50(Soken) 0.1g 및 희석제인 메틸에틸케톤(대정화학) 16.0g를 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다. 제조한 점착제 조성물을 이형 필름인 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름(MRF38, Mitchibishi사)의 일면에 도포하고, 80 ℃에서 3 분 동안 건조시켜 두께 25 ㎛의 점착제 도막을 제조하였다.

상기 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름의 하드 코팅층이 형성된 반대 면에 상기 제조한 점착제 도막을 합지하고 이형 필름을 제거한 후 30℃ 및 75% 상대습도의 항온 항습에서 48시간 동안 방치하여 광학 필름을 제조하였다.

도 2 및 도 3은 각각 실시예 1의 광학 필름에 대해 측정한 투과율 및 반사율 그래프이다. 상기 광학 필름은 380nm 내지 780nm 파장에 대한 평균 반사율이 0.69%이고, 평균 투과율이 95.5%이다.

투명 디스플레이 장치

투명 디스플레이 소자로, 투과율이 약 38%인 OLED 소자(LG Display 사 제품)를 준비하였다. 상기 OLED 소자의 일면에 실시예 1의 광학필름을 점착제를 매개로 부착하였다.

실시예 2.

실시예 1에 있어서, 저굴절층 형성용 조성물의 제조 시에, 중공 실리카 입자 분산액을 250g [중공 실리카 입자 기준 50 g]사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 필름 및 투명 디스플레이 장치를 제조하였다.

도 2 및 도 3은 각각 실시예 2의 광학 필름에 대해 측정한 투과율 및 반사율 그래프이다. 실시예 2의 광학 필름은 380nm 내지 780nm 파장에 대한 평균 반사율이 0.92%이고, 평균 투과율이 95.5%이다.

실시예 3.

실시예 1에 있어서, 저굴절층 형성용 조성물의 제조 시에, 중공 실리카 입자 분산액을 600g [중공 실리카 입자 기준 120 g] 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 필름 및 투명 디스플레이 장치를 제조하였다.

도 2 및 도 3은 각각 실시예 3의 광학 필름에 대해 측정한 투과율 및 반사율 그래프이다. 실시예 3의 광학 필름은 380nm 내지 780nm 파장에 대한 평균 반사율이 0.32%이고, 평균 투과율이 96%이다.

비교예 1.

투명 디스플레이용 광학 필름

(하드코팅층 형성용 조성물의 제조)

광 경화형 화합물로서 펜타에리스리톨트리아크릴레이트 40 g, 디펜타에리스리톨헵타아크릴레이트 40 g; 및 광 중합 개시제(제조사: CIBA, 제품명: Irgacure 184) 5 g을 혼합하였다.

상기 혼합물에 메틸에틸케톤(MEK)과 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)를 동량으로 혼합한 용매를 첨가하여 고형분 농도 35 중량%가 되도록 조절하였다.

(하드코팅 필름의 제조)

기재 필름으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 준비하였다.

상기 기재 필름 상에, 앞서 준비한 하드코팅층 형성용 조성물을 Mayer bar #10으로 코팅한 후, 90 ℃의 오븐에서 1 분간 건조하고, 여기에 150 mJ/㎠의 UV를 조사하여 두께 약 5 ㎛의 하드코팅층을 형성시켰다.

(메트)아크릴레이트계 수지 CI207(Soken, 고형분 함량 30중량%) 80.2g, 이소시아네이트계 경화제인 TD75(Soken) 0.03g, 이소시아네이트계 경화제인 A50(Soken) 0.1g 및 희석제인 메틸에틸케톤(대정화학) 16.0g를 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다. 제조한 점착제 조성물을 이형 필름인 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름(MRF38, Mitchibishi사)의 일면에 도포하고, 80 ℃에서 3 분 동안 건조시켜 두께 25 ㎛의 점착제 도막을 제조하였다.

상기 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름의 하드 코팅층이 형성된 반대 면에 상기 제조한 점착제 도막을 합지하고 이형 필름을 제거한 후 30℃ 및 75% 상대습도의 항온 항습에서 48시간 동안 방치하여 광학 필름을 제조하였다.

도 2 및 도 3은 각각 비교예 1의 광학 필름에 대해 측정한 투과율 및 반사율 그래프이다. 비교예 1의 광학 필름은 380nm 내지 780nm 파장에 대한 평균 반사율이 4.2%이고, 평균 투과율이 92.8%이다.

투명 디스플레이 장치

투명디스플레이 소자로, 투과율이 38%인 OLED 소자(LG Display사 제품)를 준비하였다. 상기 OLED 소자의 일면에 비교예 1의 광학필름을 점착제를 매개로 부착하였다.

비교예 2

기존 편광판 필름 구조

제 1 보호 기재로서 트리아세틸셀룰로오스 필름의 일면에 그라비아 코팅 방법에 의해 저반사 표면처리층을 형성하였다. 상기 제 1 보호 기재의 타면에 접착제(일본합성화학사의 Z-100 제품)를 매개로 PVA계 편광자(Kuraray社 PS60)를 부착하였다. 제 2 보호 기재로서 트리아세틸셀룰로오스 필름을 한 장 더 준비하여 접착제(일본합성화학사의 Z-100 제품)를 매개로 상기 PVA계 편광자(Kuraray社 PS60)에 부착하였다. 다음으로, 상기 제2 보호 기재의 편광자의 반대 면에 실시예와 동일한 점착제를 형성하여 광학 필름을 제조하였다. 도 4는 비교예 2의 광학 필름(편광자)에 대해 측정한 투과율 그래프이다.

투명 디스플레이 장치

투명디스플레이 소자로, 투과율이 38%인 OLED 소자(LG Display사 제품)를 준비하였다. 상기 OLED 소자의 일면에 비교예 2의 광학필름을 상기 점착제를 매개로 부착하였다.

평가예 1. 투명 디스플레이 장치의 투과율 평가

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 투명 디스플레이 장치에 대하여, 광학 필름 측에서 투과율을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3은 비교예 2 대비 높은 투과율을 나타낼 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3은, 비교예 1와 비교하여, 저굴절층의 효과로 약 2% 가량의 투과율이 상승되며, 이는 투과율이 38%인 OLED 소자 투과율을 100%로 봤을 때 5% 이상 개선되는 효과를 나타낼 수 있다.

	투과율(%)
실시예 1	40%
실시예 2	39.9%
실시예 3	40.2%
비교예 1	38%
비교예 2	16%

100: 투명 디스플레이 소자 200: 광학 필름 201: 기재층 202: 광학 기능성층 203: 점착제층

Claims (14)

1. 투명 디스플레이 소자 및 상기 투명 디스플레이 소자의 일면에 배치된 광학 필름을 포함하는 투명 디스플레이 장치로서, 상기 광학 필름은 기재층, 상기 기재층의 일면에 배치된 광학 기능성층 및 상기 기재층의 다른 일면에 배치된 점착제층을 포함하고, 상기 광학 필름은 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 반사율이 1% 미만이고, 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 95% 이상이며, 상기 투명 디스플레이 장치는 편광자를 포함하지 않고, 상기 투명 디스플레이 소자는 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 35% 내지 45% 범위 내인 유기 발광 소자인 투명 디스플레이 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 기재층은 환상 올레핀계 고분자 (cycloolefin polymer) 필름, 폴리(메트)아크릴레이트계 필름, 폴리카보네이트 필름, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름, 폴리노보넨 (polynorbornene) 필름 및 폴리에스테르 필름으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 기재층은 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 90% 이상이고, 헤이즈가 1% 이하인 투명 디스플레이 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 기재층은 하기 수식 1로 계산되는 면상 위상차 값이 0nm 내지 500nm 범위 내이고, 하기 수식 2로 계산되는 두께 방향 위상차 값이 0nm 내지 1000nm 범위 내인 투명 디스플레이 장치:
   [수식 1]
   Rin = (nx - ny) × d
   [수식 2]
   Rth = (nz - ny) × d
   수식 1 및 2에서, Rin은 면상 위상차 값이고, Rth는 두께 방향 위상차 값이며, nx, ny 및 nz는 각각 550nm 파장에 대한 기재층의 x축, y축 및 z축의 굴절률이고, d는 기재층의 두께이다.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 필름은 340nm 파장의 광에 대하여, 반사율이 2% 이상이고, 투과율이 1% 이하인 투명 디스플레이 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 기능성층은 바인더 수지와 무기 입자를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 무기 입자는 550nm 파장에 대한 굴절률이 1.2 내지 1.4 범위 내인 투명 디스플레이 장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 무기 입자는 실리카계 입자를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 점착제층은 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 투과율이 90% 이상이고, 헤이즈가 1% 이하인 투명 디스플레이 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 디스플레이 소자와 상기 광학 필름은, 상기 점착제층을 매개로 부착되어 있는 투명 디스플레이 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 기능성층과 기재층의 사이에 하드 코팅층을 더 포함하는 투명 디스플레이 장치.

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