KR102186514B1 - 비전도성 저반사 판 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 비전도성 저반사 판은 소정의 광학두께를 만족하는 2개층 또는 단층의 무기산화물로 이루어진 투명 무기막층을 투명기재의 일면 또는 양면에 형성하거나, 양면에 투명 무기막층이 형성된 투명기재의 일면에 점착층을 사용해 투명 무기막층이 일면에 형성된 타 투명기재의 배면에 접착한 구조를 가짐으로써, 디스플레이 색재현성에 방해되지 않으면서, 안정적으로 반사특성을 확보할 수 있으며, 무기산화막층의 층수를 줄임으로써 발생가능한 공정 에러에 의한 소재의 손실을 줄여 제품 수율이 향상되는 장점이 있다.

Description

비전도성 저반사 판{NONCONDUCTIVE LOW-REFLECTION PLATE}

본 발명은 저반사 판에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 광 흡수에 따른 광손실 및 디스플레이 장치의 색재현성에 대한 영향을 최소화할 수 있는 비전도성 저반사 판에 관한 것이다.

현재 기존 스마트폰이나 태블릿에 적용되어왔던 터치스크린은 차량용 디스플레이, 안내 및 홍보영상물 및 냉장고 등 백색가전에도 그 응용범위를 넓혀가고 있는 추세이며, 경우에 따라 종전의 고투과 디스플레이 커버에서 흡수율이 없으면서 일정 수준의 반사도가 요구되어 터치기능에 문제없이 외장재로서의 기능이 요구되는 경우가 있다.

종전의 반사반사판은 기재의 일면에 알루미늄, 주석, 은 등의 금속을 증착시켜 반사율을 높이거나, 상기의 금속과 금속산화/질화물의 혼합하여 형성한다. 하지만, 이와 같은 반사판의 경우 기재 일면의 금속의 전도도로 인해 터치 기능을 사용할 수 없으며, 흡수율이 높아 디스플레이용으로 적합하지 않다.

한편, 흡수율이 없는 비전도 반사판을 제조하기 위해서는 굴절률이 서로 다른 세라믹 계열의 투명 산화막층이 3층 이상 적층되어 형성되어야 하는데, 이와 같이 3층 이상이 적층되어 형성된 경우 각 산화막층의 굴절률과 각 층의 두께에 따라 특정한 색상을 띠게 될 경우 디스플레이의 색재현성을 방해하여 디스플레이용으로 부적합할 수 있다. 이처럼 다수의 산화막 내지는 질화막 등을 적층하는 경우 무채색이면서 일정한 반사율이나 투과율을 얻기가 쉽지 않다. 또한, 다수의 적층구조는 생산성이 떨어지는 문제가 있으며, 이로 인한 제조비용상승을 유발할 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0119248호(공개일: 2018.11.02.)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래 기술과 달리 광 흡수에 따른 광손실 및 디스플레이 장치의 색재현성에 대한 영향을 최소화하면서도 일정 수준 이상의 반사율을 가지는 비전도성 저반사 판을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 투명기재; 및 상기 투명기재의 일면 상에 형성된 투명 무기막층;을 포함하되, 상기 투명 무기막층의 굴절률은 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다.

또한, 상기 투명기재의 타면 상에, 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 투명 무기막층이 형성된 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다. 이때, 상기 비전도성 저반사 판은 그 일면에, 점착제 또는 양면접착필름 등으로 이루어지는 점착층을 개재(介在)시켜 접합된 하나 이상의 투명반사 적층구조를 더 포함할 수 있으며, 상기 투명반사 적층구조는, (i) 투명기재; 및 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 투명 무기막층이 순차적으로 적층된 구조, 또는 (ii) 투명기재; 상기 투명기재의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 제1 투명 무기막층; 및 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 제2 투명 무기막층이 순차적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명 무기막층은, 산화 니오븀(Nb₂O₅), 질화규소(Si₃N₄) 또는 이산화 티타늄(TiO₂)로 이루어지며, 1/4파장 이하의 광학두께(optical thickness)를 가지며, 70nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다.

또한, 상기 투명기재는 고분자 필름 또는 유리기판인 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다.

그리고, 본 발명은 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 발명으로서, 투명기재; 상기 투명기재의 일면 상에 형성된 제1 투명 무기막층; 및 상기 제1 투명 무기막층 상에 형성된 제2 투명 무기막층;을 포함하되, 상기 제1 투명 무기막층의 굴절률은 상기 투명기재의 굴절률보다 낮고, 상기 제2 투명 무기막층의 굴절률은 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다.

또한, 상기 투명기재의 타면 상에, 상기 투명기재의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 제1 투명 무기막층 및 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 제2 투명 무기막층이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다. 이때, 상기 비전도성 저반사 판은 그 일면에, 점착제 또는 양면접착필름 등으로 이루어지는 점착층을 개재(介在)시켜 접합된 하나 이상의 투명반사 적층구조를 더 포함할 수 있으며, 상기 투명반사 적층구조는, (i) 투명기재; 및 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 투명 무기막층이 순차적으로 적층된 구조, 또는 (ii) 투명기재; 상기 투명기재의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 제1 투명 무기막층; 및 상기 투명기재의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 제2 투명 무기막층이 순차적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 투명 무기막층은, 산화 규소(SiO₂)로 이루어지며, 1/4파장 이하의 광학두께를 가지며, 95nm 이하의 두께를 가지고, 상기 제2 투명 무기막층은, 산화 니오븀(Nb₂O₅), 질화규소(Si₃N₄) 또는 이산화 티타늄(TiO₂)로 이루어지며, 1/4파장 이하의 광학두께를 가지며, 70nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다.

또한, 상기 투명기재는 고분자 필름 또는 유리기판인 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판을 제안한다.

본 발명에 따른 비전도성 저반사 판은 소정의 광학두께를 만족하는 2개층 또는 단층의 무기산화물로 이루어진 투명 무기막층을 투명기재의 일면 또는 양면에 형성하거나, 양면에 투명 무기막층이 형성된 투명기재의 일면에 OCA나 PSA 등의 점착제 내지는 점착필름을 사용하여 투명 무기막층이 일면에 형성된 타 투명기재의 배면에 접착함으로써 광손실을 최소화하여 디스플레이의 색재현성 및 가독성을 유지할 수 있음과 동시에 디스플레이 전원차단 시 소정의 반사효과를 띄는 투명한 반사판을 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기재 일면에 투명 무기산화막이 형성된 비전도성 저반사 판을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기재의 양면에 투명 무기산화막이 형성된 비전도성 저반사 판을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일면에 투명 무기산화막이 형성된 기재의 배면에, 양면에 투명 무기산화막이 형성된 타 기재와 점착제 또는 점착필름으로 접착한 비전도성 저반사 판을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개 이상의 일면에 투명 무기산화막층이 있는 기재의 배면에 양면의 투명 무기산화막층이 있는 타 기재와 점착제 또는 점착필름으로 접착한 비전도성 저반사 판을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본원 실시예 1 내지 3에서 제조된 투명 반사판 간의 가시광선 내 반사율을 비교한 그래프이다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 이하 특별히 언급하지 않는 한 굴절률은 가시광선의 중심파장인 550nm의 기준파장에서의 굴절률을 의미하는 것으로 한다.

빛의 반사, 내지는 투과되는 특성 외 흡수에 의한 손실을 없애기 위해, 소광계수(Extinction Coefficient, k)값은 가시광선 내 0에 근접해야 하며, 투과율을 낮춤과 동시에 반사율을 충분히 올리기 위해서는 사용 기재보다 굴절률이 큰 재료가 필요하다. 이에 금속이 아닌 무기산화막이 바람직하다.

반사율이 최대의 값을 가지는 조건은 고굴절의 무기산화막 표면에서 반사되는 빛과 무기산화막과 기재 내지는 제1 무기산화막 계면에서 반사되는 빛이 보강간섭이 되는 조건의 1/4파장의 광학두께를 가지는 조건이 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 빛의 간섭은 위상조건과 경로조건에 의해 결정되는데, 기재의 굴절률(ns)보다 큰 굴절률(n)을 가지는 단일층의 박막에서 입사경계면의 반사광과 기재와의 계면으로부터의 반사광의 위상조건은 π만큼 위상차가 있는 상쇄조건으로 박막내의 경로차, 2d (d:두께)는 상쇄조건인

(m=0,1,2,3..정수)에서 최소두께가 되는

을 만족해야 한다. 즉, 제2 무기산화막층의 광학두께, nd=1/4λ이 되어야 각 경계면에서 반사광은 보강간섭이 되어 반사율이 최대가 된다. 이 때의 박막 어드미턴스 Y와 반사율은 아래와 같다.

<수학식 1>

따라서, 기재의 굴절률보다 클수록 어드미턴스Y 값은 커지고, 반사율을 올릴 수 있다.

제1 무기산화막과 제2 무기산화막으로 형성된 2층의 경우는 기재의 면에 제1 무기산화막이 1/4파장의 두께로 형성된 박막의 어드미턴스 Y'는 상기와 같이

이며, 제 1무기산화막 면 위의 제 2무기산화막이 1/4파장 두께로 형성되면, 2층박막의 총 어드미턴스 Y'와 반사율 R'은 아래와 같다.

<수학식 2>

,

이때, ns는 기재의 굴절률, n1은 제1 무기산화막의 굴절률, n2는 제2 무기산화막 굴절률, Y는 기재의 면 위에 있는 제1 무기산화막에서의 어드미턴스다.

상기의 식으로부터 제2 무기산화막의 굴절률(n2)이 클수록 그리고 제1 무기산화막에서 어드미턴스 Y가 작을수록, 즉 상기 수학식 1에서 제1 무기산화막의 굴절률(n1)이 작을수록 큰 반사율을 갖게 된다. 즉, 제1 무기산화막은 제2 무기산화막을 단일층으로 하는 것보다 더 높은 반사율을 가지게 하는 보조층이라 할 수 있다.

또한 상기의 고굴절률을 가지는 제 2무기산화막과 굴절률이 기재보다 낮은 제 1무기산화막은 또한, 무채색을 유지하여 색재현성을 높이기 위해 가시광선 내 굴절률의 분산이 작은 재료가 바람직하다.

이에 고분자 필름 기재 또는 유리 기재 등의 투명기재의 일면에 형성할 제1 무기산화막의 굴절률(n1)은 기재(ns)보다 작고, 제2 무기산화막의 굴절률(n2)는 기재보다 커야한다. 제1 무기산화막(1) 재료로는 산화규소(SiOx)가 바람직하며, 제2 무기산화막(2) 재료로는 Nb₂O₅, Si₃N_4, TiO₂, ZrO₂, Ta₂O₅ 등이 바람직하며, 특히 Nb₂O_{5 ,} Si₃N₄, 또는 TiO₂가 더욱 바람직하다.

제1 무기산화막(1)의 광학두께(nd)는 1/4파장 이하로 산화규소의 굴절률이 1.46정도이므로 그 두께(d)는 95nm 이하이다.

제2 무기산화막(2)의 광학두께(nd)는 1/4파장 이하이며, 상기 고굴절 재료의 굴절률이 1.96~2.45이므로 그 두께(d)는 70nm 이하가 될 수 있다.

상기 무기산화막, 특히 제2 무기산화막(2)의 두께는 요구되는 반사율에 따라 그 두께는 1/4파장에서 그 이하로 조절되어야 한다.

또한 제2 무기산화막(2)만으로 형성하는 단일층으로도 투명기재에 형성하여도 된다.

각 무기막층의 두께가 1/4파장 광학두께보다 두꺼우면 생산성이 떨어지며, 특정한 색이 두드러지는 문제가 발생될 가능성이 크다.

본 발명에서는 위와 같이 제1 무기산화막층(1)과 제2 무기산화막층(2)의 굴절률과 광학두께를 한정함으로써 터치기능에 영향을 주지 않으면서 광손실이 적고 디스플레이의 색재현성 및 가독성을 유지할 수 있음과 동시에 디스플레이 전원차단 시 소정의 반사효과를 띄는 투과반사판을 제조하는데 우수한 효과가 있으며, 2층 이하의 구조로 3층이상의 다층구조보다 보다 안정적인 생산에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명기재의 일면에 무기산화막이 형성된 비전도성 저반사 판을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무기산화막은 기재(10)의 굴절률(ns)보다 낮은 굴절률(n1)을 갖는 제1 투명 무기막층(1)과 투명기재(10)의 굴절률(ns)보다 높은 굴절률(n2)를 갖는 제2 투명 무기막층(2)을 순차적으로 형성하는 2층막이거나, 제2 투명 무기산화막층만으로 형성하는 단일층이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명기재 양면에 무기산화막(제1 투명 무기막층 및 제2 투명 무기막층)이 형성된 비전도성 저반사 판을 나타낸 단면도이다.

도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 무기산화막은 투명기재(10)의 양면에 제1 투명 무기막층(1)과 제2 투명 무기막층(2)가 순차적으로 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면에 무기산화막(제1 투명 무기막층 및 제2 투명 무기막층)이 형성된 비전도성 저반사 판의 일면에 점착층을 매개로 접합된 하나 또는 둘 이상의 투명반사 적층구조가 구비된 비전도성 저반사 판을 나타낸 단면도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 투명기재(20)의 일면에 제1 투명 무기막층(1)과 제2 투명 무기막층(2)이 순차적으로 형성된 구조를 가지는 투명반사 적층구조(50)의 투명기재(20)의 타면과, 양면에 제1 투명 무기막층(1)과 제2 투명 무기막층(2)가 형성된 투명기재(10)로 이루어진 비전도성 저반사 판의 일면 또는 기접합된 투명반사 적층구조(50)의 제2 투명 무기막층(2)의 일면을 점착제 또는 양면접착필름으로 등으로 이루어진 점착층(30)을 매개로 접합시켜 비전도성 저반사 판이 얻어진다.

도 1 내지 도 4에서 무기산화막의 재료와 그 광학두께가 동일하다면, 도 4에 도시된 구조를 가지는 비전도성 저반사 판의 반사율이 가장 높다. 또한, 도 3에 도시된 구조를 가지는 비전도성 저반사 판이 도 2에 도시된 구조를 가지는 비전도성 저반사 판보다 반사율이 높고, 도 1에에 도시된 구조를 가지는 비전도성 저반사 판의 반사율이 가장 낮다.

한편, 상기 투명기재(10)로서 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리아미드 또는 폴리아크릴레이트 등으로 이루어진 고분자 필름 또는 유리기판이 사용될 수 있으며, 무기산화막을 형성하기 전에 필요에 따라 상기 투명기재(10) 표면에 플라즈마 처리, 코로나 방전처리, 자외선 조사 등의 적절한 전처리를 실시해도 된다.

제1 무투명 무기막층(1) 및 제2 투명 무기막층(2)을 형성하기 위해 스퍼터(Sputter), 증발식(Evaporation) 등이 이용될 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

<실시예 1>

두께 100um의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름으로 이뤄지는 기재(10)를 스퍼터 장치에 넣고 진공도 1E-3Pa 이하까지 감압하여, 스퍼터 장치 내에서 기재(10)의 수분 및 유기가스를 충분히 제거하였다. 상기 스퍼터 장치 내 아르곤 가스와 산소가스의 혼합가스를 도입하고, 기재(10)의 일면에 굴절률 2.44인 두께 56nm의 산화 니오븀(Nb₂O₅)을 무기산화막으로 하는 단일층을 형성해 도 1에 도시된 적층 구조를 가지는 투명 반사필름을 제조했다. 얻어진 투명 반사필름의 특성을 아래 표 1에 나타냈다.

<실시예 2>

기재(10)의 양면에 두께 56nm의 Nb₂O₅층을 형성한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 도 2에 도시된 적층 구조를 가지는 투명 반사필름을 제조했다. 얻어진 투명 반사필름의 특성을 아래 표 1에 나타냈다.

<실시예 3>

실시예 1에서 제조된 투명 반사필름의 Nb₂O₅가 형성되지 않은 타면과, 실시예 2에서 제조된 양면에 Nb₂O₅가 형성된 투명 반사필름의 일면을 아크릴 점착제가 양면에 도포된 양면점착필름으로 접착해 도 3에 도시된 적층 구조를 가지는 투명 반사필름을 제조했다. 얻어진 투명 반사필름의 특성을 아래 표 1에 나타냈다.

<비교예 1>

실시예 1의 조건에 따른 기재(10)의 일면에 94nm SiO2를 제 1무기산화막(1)으로 형성한 후 그 일면에 순차적으로 56nm 두께의 Nb2O5를 형성한 것 이외는 같다. 얻어진 투명반사필름의 특성은 아래 표 1에 나타냈다.

<표 1>

도 5는 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 투명 반사필름 간의 가시광선 내 반사율을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.

상기 표 1 및 도 5를 참조하면 무기산화막 단일층을 구비한 실시예 1보다 2층의 무기산화막층을 구비한 비교예 1의 반사율이 높고, 양면에 무기산화막층이 있는 실시예2, 무기산화막층이 형성된 2개의 기재를 접착한 실시예 3 순으로 반사율이 높은 것으로 나타났다.

1 : 제1 투명 무기막층
2 : 제2 투명 무기막층
10, 20 : 투명기재
30 : 점착층
50 : 투명반사 적층구조

Claims (9)

1. 투명기재;
   상기 투명기재의 일면 및 타면 상에 형성된 투명 무기막층; 및
   상기 투명기재의 일면 상에 형성된 투명 무기막층에 점착층을 매개로 접합된 투명반사 적층구조;로 이루어지되,
   상기 투명반사 적층구조는, 투명기재 및 투명 무기막층이 순차적으로 적층된 구조이고,
   상기 투명 무기막층의 굴절률은 상기 투명기재의 굴절률보다 크며,
   상기 투명 무기막층은, 산화 니오븀(Nb₂O₅)으로 이루어지며, 1/4파장 이하의 광학두께(optical thickness)를 가지며, 70nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 투명기재;
   상기 투명기재의 일면 또는 양면 상에 형성된 제1 투명 무기막층; 및
   상기 제1 투명 무기막층 상에 형성된 제2 투명 무기막층;을 포함하되,
   상기 제1 투명 무기막층의 굴절률은 상기 투명기재의 굴절률보다 낮고,
   상기 제2 투명 무기막층의 굴절률은 상기 투명기재의 굴절률보다 크고,
   상기 제1 투명 무기막층은, 산화 규소(SiO₂)로 이루어지며, 1/4파장 이하의 광학두께를 가지며, 95nm 이하의 두께를 가지고,
   상기 제2 투명 무기막층은, 산화 니오븀(Nb₂O₅), 질화규소(Si₃N₄), 또는 이산화 티타늄(TiO₂)로 이루어지며, 1/4파장 이하의 광학두께를 가지며, 70nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 투명기재는 고분자 필름 또는 유리기판인 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판.
8. 제4항에 있어서,
   상기 투명기재의 일면 상에 형성된 제1 투명 무기막층 및 제2 투명 무기막층에 점착층을 매개로 접합된 투명반사 적층구조를 더 포함하되,
   상기 투명반사 적층구조는, 투명기재 및 투명 무기막층이 순차적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판.
9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
   상기 점착층은 점착제 또는 양면접착필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비전도성 저반사 판.

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