JP2015525387A - ハイブリッドアンダーコーティング層を有する透明導電性フィルム及びその製造方法、これを用いたタッチパネル - Google Patents

ハイブリッドアンダーコーティング層を有する透明導電性フィルム及びその製造方法、これを用いたタッチパネル Download PDF

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Abstract

【課題】単層のハイブリッドアンダーコーティング層を用いてインデックスマッチングが可能であり、バリア性能に優れたタッチパネル用透明導電性フィルムについて開示する。【解決手段】本発明に係る透明導電性フィルムは、透明基材と、前記透明基材の上部に形成され、無機ネットワークと有機ネットワークとの混成重合体からなり、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであるハイブリッドアンダーコーティング層と、前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部に形成される透明導電層とを含み、既存の透明導電性フィルムに比べて生産性に著しく優れ、また、優れたバリア性能を有すると同時に、安定的なインデックスマッチングを示すという長所を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、タッチパネル用透明導電性フィルムに関し、より詳細には、単層のハイブリッドアンダーコーティング層を通じてインデックスマッチングが可能であり、バリア性能に優れたタッチパネル用透明導電性フィルムに関する。
透明導電性フィルムは、タッチパネルの製造時に最も重要な部品の一つである。現在まで、このような透明導電性フィルムとしては、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)フィルムが最も広く使用されている。
これと関連する技術は、韓国公開特許公報10―2001―0030578号などの文献で開示している。
一般的な透明導電性フィルムは、透明な高分子フィルムに、表面平坦性と耐熱性を備えるためにプライマーコーティング(primer coating)処理をした後、ハードコーティング処理をしたものを基材フィルムとして使用する。
この基材フィルム上に、透明なアンダーコーティング層を湿式コーティングや真空スパッタリング方法で形成した後、ITOなどの透明導電層をスパッタ方式で形成した。
一方、近来は、静電容量方式のタッチパネルの使用が増加しながら、低抵抗の具現と透明導電層パターンの視認性改善が要求されている。
低抵抗の具現のためには、透明導電層が厚くならなければならないが、透明導電層が厚くなると、透過度が低下するという短所が発生する。また、透明導電層が厚くなると、これをパターニングした後、透明導電層とアンダーコーティング層との間の屈折率差によって視認性問題がさらに深刻になる。結局、抵抗値を低下させるために当然ITO層が一定の厚さに厚くなり、このような層間の屈折率差を最小化するためのものがインデックスマッチングである。インデックスマッチングのためには、屈折率差を相殺できるように、透明導電層と透明基材フィルムとの間に屈折率が異なる多様なアンダーコーティング層を形成する。
ただし、アンダーコーティング層を多層に形成すると、フィルムの収率が著しく低下するという問題が発生し、単層のアンダーコーティング層を通じてもインデックスマッチングが可能な透明導電性フィルムの開発が必要な実情にある。
韓国公開特許公報10―2001―0030578号
本発明は、前記のような問題を解決するためのものであって、単層のハイブリッドアンダーコーティング層を通じてインデックスマッチングが可能であり、バリア性能に優れたタッチパネル用透明導電性フィルムを提供することを目的とする。
また、単層のハイブリッドアンダーコーティング層を通じてインデックスマッチングが可能であり、バリア性能に優れたタッチパネル用透明導電性フィルムを製造する方法に関する技術を提供することを目的とする。
前記目的を達成するための本発明の実施例に係る透明導電性フィルムは、透明基材;前記透明基材の上部に形成され、無機ネットワークと有機ネットワークとの混成重合体からなり、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであるハイブリッドアンダーコーティング層;及び前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部に形成される透明導電層;を含むことを特徴とする。
前記他の目的を達成するための本発明の実施例に係る透明導電性フィルムの製造方法は、(a)金属アルコキシドとシリコン(si)アルコキシドを加水分解及び縮合反応させ、架橋剤を付与することによって無機ネットワークを製造するステップと、(b)重合性化合物を含む有機ネットワークを製造するステップと、(c)前記無機ネットワークと有機ネットワークとを混合することによってハイブリッドアンダーコーティング層形成用組成物を製造するステップと、(d)透明基材の上部に前記組成物をコーティングして硬化させ、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであるハイブリッドアンダーコーティング層を形成するステップと、(e)前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部に透明導電層を形成するステップとを含むことを特徴とする。
本発明に係る透明導電性フィルムは、単層のハイブリッドアンダーコーティング層を用いることによって、既存の透明導電性フィルムに比べて生産性に著しく優れ、また、優れたバリア性能を有すると同時に、安定的なインデックスマッチングを示すことができ、透明導電層のエッチング時に酸あるいは塩基性溶液に対して非常に安定的であるという長所を有する。
本発明の一実施例に係る透明導電性フィルムの構造を示した断面図である。 従来技術に係る透明導電性フィルムの構造を示した断面図である。
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に説明している各実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現可能である。ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は、請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を称する。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る透明導電性フィルム及びその製造方法について詳細に説明する。
(透明導電性フィルム)
図1は、本発明に係る透明導電性フィルム100の断面を概略的に示したものである。
図1を参照すると、本発明に係る透明導電性フィルム100は、透明基材10、ハイブリッドアンダーコーティング層20、及び透明導電層30を含む。図1に示したように、ハイブリッドアンダーコーティング層20上部の透明導電層30はパターン化されており、エッチングなどの過程で導電膜が除去された非パターン部31が形成されている。
まず、透明基材10としては、透明性と強度に優れたフィルムが用いられてもよい。このような透明基材10の材質としては、PET(polyethylene terephthalate)、PEN(polyethylenenaphthalate)、PES(polyethersulfone)、PC(Poly carbonate)、PP(poly propylene)、ノルボルネン系樹脂などが提示されてもよく、これらは、単独でまたは2種以上が混合されて用いられてもよい。また、透明基材10は、単一フィルムの形態または積層フィルムの形態になってもよい。
前記透明基材10の上部にはハイブリッドアンダーコーティング層20が形成される。前記ハイブリッドアンダーコーティング層20は、前記透明基材10の上部面に直ぐ形成されてもよく、前記透明基材の上部面にハードコーティング層(図示せず)が形成された後、このハードコーティング層上に形成されてもよい。
ハイブリッドアンダーコーティング層20は、透明基材10と透明導電層30との間の絶縁特性及び透過度を向上させる役割をする。
図2は、既存の透明導電性フィルム200の断面を概略的に示しているが、既存の透明導電性フィルム200においては、透明基材10の上部に高屈折率を有する第1のアンダーコーティング層21が形成され、この第1のアンダーコーティング層21上に低屈折率を有する第2のアンダーコーティング層22が形成される。すなわち、従来の透明導電性フィルム200は、パターン化された透明導電層30との屈折率差を最小化するために2個以上のアンダーコーティング層を用いていた。
これと異なって、本発明に係る透明導電性フィルムは、単層のハイブリッドアンダーコーティング層20を有することを技術的特徴とする。前記ハイブリッドアンダーコーティング層20は、無機ネットワークと有機ネットワークとの混成重合体からなり、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであることを特徴とする。
前記ハイブリッドアンダーコーティング層20は、有機ネットワークと無機ネットワークとの混成重合体からなるので、バリア性能に優れ、透明導電層の伝導度を妨害しない。また、前記ハイブリッドアンダーコーティング層20は、単層に形成されるにもかかわらず、屈折率の範囲が1.55〜1.7を満足し、また、厚さが10nm〜1.5μmの範囲を満足することによってインデックスマッチングに非常に安定的である。このとき、前記ハイブリッドアンダーコーティング層20は、屈折率の範囲が1.6〜1.67で、厚さの範囲が20nm〜200nmであることがより好ましい。
前記ハイブリッドアンダーコーティング層20の屈折率が1.55未満である場合は、基材との屈折率差が大きいのでインデックスマッチングが効率的に行われないという問題があり、また、前記屈折率が1.7を超える場合も、屈折率差によってインデックスマッチングに問題が発生する。そして、前記ハイブリッドアンダーコーティング層20の厚さが10nm未満である場合は、コーティング工程の平坦性及び屈曲度の問題によって生産性が低下するという問題があり、前記ハイブリッドアンダーコーティング層20の厚さが1.5μmを超える場合は、透明性の問題とインデックスマッチングの問題が発生する。
本発明のハイブリッドアンダーコーティング層20は、無機ネットワークと有機ネットワークが含まれた組成物で形成される。前記ハイブリッドアンダーコーティング層20は、透明基材10の上部に前記組成物をコーティングしてゾル―ゲル工法で形成される。
前記無機ネットワークは、金属アルコキシドとシリコン(si)アルコキシドを含有してもよい。前記金属アルコキシドとしては、ジルコニウム(Zr)アルコキシド及びチタン(Ti)アルコキシドのうち1種以上を使用してもよく、前記シリコンアルコキシドは、アルコキシシランなどの物質を用いてもよい。前記無機ネットワークは、有機ネットワークと光重合及び熱硬化に参与できるようにシランカップリング剤を含んでもよい。
前記有機ネットワークは、重合性化合物を含有してもよく、具体的には、重合性化合物、重合開始剤、添加剤及び溶剤を含有してもよい。前記重合性化合物とは、光重合または熱硬化が可能な単官能性または多官能性モノマー、オリゴマー及びポリマーを総称するものであって、前記重合性化合物としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどを例に挙げてもよく、このうち、フェニル基を含む少なくとも2官能以上のエポキシアクリレートを使用することが好ましい。
前記有機ネットワーク自体の屈折率は1.5〜1.59に該当するが、有機ネットワークと無機ネットワークとが混合される組成物の屈折率は1.55〜1.7に該当し、高屈折率を示す。
本発明は、単層のアンダーコーティング層を用いるので、既存の2層以上のアンダーコーティング層を有する透明導電性フィルムに比べて生産性に優れる。また、本発明のハイブリッドアンダーコーティング層は、単層であるにもかかわらず、有機ネットワークと無機ネットワークのハイブリッドで形成されるので、バリア性能に優れるという長所を有する。特に、本発明のハイブリッドアンダーコーティング層は、有機ネットワークと無機ネットワークとの混合によって1.55〜1.7の高屈折率を有し、厚さが10nm〜1.5μmの範囲を満足するときに安定的なインデックスマッチング効果を有するという長所を有する。また、前記ハイブリッドアンダーコーティング層は、有機ネットワークと無機ネットワークとの混合で形成されるので、透明導電層のパターン形成のためのエッチング工程時に、既存のアンダーコーティング層に比べて酸あるいは塩基性溶液に対して非常に安定的であるという長所を有する。
本発明に係る透明導電性フィルムは、表面硬度の向上のために、透明基材10の一面または両面にアクリル系化合物などでハードコーティング層(図示せず)をさらに形成してもよい。
ハードコーティング層は、ハイブリッドアンダーコーティング層20が形成されていない透明基材10の一面または両面に形成されてもよく、ハイブリッドアンダーコーティング層20が形成された状態で透明基材10の下部面のみに形成されてもよい。
(透明導電性フィルムの製造方法)
本発明に係る透明導電性フィルムの製造方法は、(a)無機ネットワークを製造するステップと、(b)有機ネットワークを製造するステップと、(c)前記無機ネットワークと有機ネットワークとを混合することによってハイブリッドアンダーコーティング層形成用組成物を製造するステップと、(d)前記組成物を用いてハイブリッドアンダーコーティング層を形成するステップと、(e)前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部に透明導電層を形成するステップとを含む。
前記(a)ステップでは、金属アルコキシドとシリコン(si)アルコキシドを加水分解及び縮合反応させ、架橋剤を付与することによって無機ネットワークを製造する。すなわち、効率的な加水分解及び縮合のために、酢酸などの物質を用いて前記金属アルコキシドをコーディネート(coordinate)するステップを経た後、これをシリコン(si)アルコキシドと共に加水分解及び縮合反応させることが好ましい。そして、無機ネットワークが光重合及び熱硬化に参与できるようにシランカップリング剤などの架橋剤を付与する表面改質ステップを通じて最終的に無機ネットワークを製造する。
前記(b)ステップでは、光重合または熱硬化が可能な単官能性または多官能性モノマー、オリゴマー及びポリマーなどの重合性化合物を含む有機ネットワークを製造する。
前記(a)ステップと(b)ステップは、どのステップが先に行われても構わない。
前記(c)ステップでは、(a)ステップを通じて製造された無機ネットワークと(b)ステップを通じて製造された有機ネットワークとを混合し、ハイブリッドアンダーコーティング層形成用組成物を製造する。
そして、(d)ステップでは、透明基材の上部に前記組成物をコーティングして硬化させ、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであるハイブリッドアンダーコーティング層を形成する。ここで、前記ハイブリッドアンダーコーティング層は、ゾル―ゲル工法で形成される。
(e)ステップでは、前記ハイブリッドコーティング層の上部に透明導電層を形成する。前記透明導電層は、スパッタリング方式などの公知の方法で形成されてもよい。
前記のような一連の工程を含むことによって、本発明に係る透明導電性フィルムの製造が可能である。
本発明に係る透明導電性フィルムは、好ましくは、タッチパネル用に使用可能である。
以下では、本発明を実施例及び比較例に基づいてより詳細に説明する。ただし、本発明が下記の実施例によって制限されることはない。
[実施例1]
ジルコニウムアルコキシドとアルコール系溶媒とを混合した混合物に酢酸を付与することによって、ジルコニウムアルコキシドをコーディネートした。前記ジルコニウムアルコキシドとアルコキシシランを共に加水分解して縮合反応させた後、これをシランカップリング剤で表面改質することによって無機ネットワークを製造した。
フェニル基を有するエポキシアクリレートプレポリマー及び光開始剤を含む組成物を用いて有機ネットワークを製造した。
前記のように製造された無機ネットワークと有機ネットワークとを混合し、ハイブリッドアンダーコーティング層形成用組成物を製造した。
前記組成物をPETフィルムの一面上にコーティングした後、UVを照射して硬化させることによってハイブリッドアンダーコーティング層を形成した。ハイブリッドアンダーコーティング層の厚さは500nmに形成し、屈折率は1.63と測定された。
前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部にスパッタリング方式でITO層を20nm成膜し、前記ITO層をパターニングすることによって実施例1に係る透明導電性フィルムを製作した。
[実施例2]
前記実施例1におけるジルコニウムアルコキシドの代わりに、チタンアルコキシドを用いて無機ネットワークを製造し、ハイブリッドアンダーコーティング層の厚さを150nmに形成したことを除いては、前記実施例1と同一に透明伝導性フィルムを製作した。実施例2において、ハイブリッドアンダーコーティング層の屈折率は1.66と測定された。
[実施例3]
熱開始剤であるラジカル開始剤を用いてスチレンモノマーなどのフェニル基及びアクリレートシランモノマーを含むコポリマーを重合し、有機ネットワークを製造した。
そして、ジルコニウムアルコキシドとアルコール系溶媒とを混合した混合物に酢酸を付与し、ジルコニウムアルコキシドをコーディネートした。前記ジルコニウムアルコキシドとアルコキシシランを共に加水分解して縮合反応させた後、これをシランカップリング剤で表面改質し、無機ネットワークを製造した。
前記のように製造された無機ネットワークと有機ネットワークとを混合し、ハイブリッドアンダーコーティング層形成用組成物を製造した。
前記組成物をPETフィルムの一面上にコーティングした後、UVを照射して硬化させることによってハイブリッドアンダーコーティング層を形成した。ハイブリッドアンダーコーティング層の厚さは1μmに形成し、屈折率は1.60と測定された。
前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部にスパッタリング方式でITO層を20nm成膜し、前記ITO層をパターニングすることによって実施例1に係る透明導電性フィルムを製作した。
[比較例1]
前記実施例1におけるハイブリッドアンダーコーティング層の厚さを5nmに形成したことを除いては、前記実施例1と同一に透明伝導性フィルムを製作した。比較例1のハイブリッドアンダーコーティング層の屈折率は1.63と測定された。
[比較例2]
前記実施例1におけるハイブリッドアンダーコーティング層の厚さを2μmに形成したことを除いては、前記実施例1と同一に透明伝導性フィルムを製作した。比較例1のハイブリッドアンダーコーティング層の屈折率は1.63と測定された。
[比較例3]
比較例3では、実施例1におけるハイブリッドアンダーコーティング層の代わりにSiO膜を50nmの厚さに形成した。SiOで形成されたアンダーコーティング層の屈折率は1.47と測定された。
<評価>
下記の表1は、実施例及び比較例に係る透明伝導性フィルムに対してITO層エッチングパターンのインデックスマッチングの有無を評価した結果を示したものである。
インデックスマッチングの有無は、ITO層のエッチングパターンに対する光特性、及びエッチングパターンが肉眼で確認されるか否かによって評価し、インデックスマッチングが優秀である場合はOと表示し、インデックスマッチングが不十分である場合はXと表示した。
Figure 2015525387
ΔT=ITO層の蒸着後、ITO層を剥ぎ取った部分の光透過率とITO層を剥ぎ取っていない部分の光透過率との差値
ΔR=ITO層の蒸着後、ITO層を剥ぎ取った部分の光反射率とITO層を剥ぎ取っていない部分の光反射率との差値
光特性は、コニカミノルタ社のCM―5を用いて測定した。
前記表1の結果を見ると、実施例1〜3は、ITO層を蒸着した後、ITO層を剥ぎ取った部分とITO層を剥ぎ取っていない部分との間の光透過率及び光反射率の差値が0.5以下と小さいので、インデックスマッチングが効率的に行われたと評価された。併せて、各実施例は、ITOエッチングパターンを肉眼で識別しにくいので、インデックスマッチングが優秀であることを確認することができた。これと異なって、各比較例は、光透過率及び光反射率の差値が各実施例に比べて大きく、肉眼で見てもインデックスマッチングが不十分であると評価された。
実施例1〜3の透明伝導性フィルムは、透明伝導性層と透明基材との間に単層のアンダーコーティング層を有しているが、前記アンダーコーティング層が無機ネットワークと有機ネットワークで形成され、特定の厚さ範囲と屈折率が満足されながら、優れたインデックスマッチング結果を有することが分かった。
比較例1及び2は、ハイブリッドアンダーコーティング層を用いた透明伝導性フィルムに関するものであるが、厚さが過度に薄いか厚いので、インデックスマッチングが不十分であることが確認された。
比較例3は、SiOで形成された単層のアンダーコーティング層を有する透明伝導性フィルムに関するものであって、SiO単層のみではインデックスマッチングが不十分であることを確認することができた。
以上では、本発明の実施例を中心に説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する技術者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解するだろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、以下で記載する特許請求の範囲によって判断しなければならない
10………透明基材
20………ハイブリッドアンダーコーティング層
21………高屈折率を有する第1のアンダーコーティング層
22………低屈折率を有する第2のアンダーコーティング層
30………透明導電層
31………導電膜が除去された非パターン部
100………本願発明にかかる透明導電性フィルム
200………既存の透明導電性フィルム

Claims (10)

  1. 透明基材;
    前記透明基材の上部に形成され、無機ネットワークと有機ネットワークとの混成重合体からなり、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであるハイブリッドアンダーコーティング層;及び
    前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部に形成される透明導電層;を含む透明導電性フィルム。
  2. 前記無機ネットワークは、金属アルコキシド及びシリコン(si)アルコキシドを含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
  3. 前記金属アルコキシドは、ジルコニウム(Zr)アルコキシド及びチタン(Ti)アルコキシドのうち1種以上の物質を含むことを特徴とする、請求項2に記載の透明導電性フィルム。
  4. 前記有機ネットワークは、重合性化合物を含有することを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
  5. 前記重合性化合物は、少なくとも一つの作用基を有する熱または光重合性モノマー、オリゴマー及びポリマーのうち1種以上を含むことを特徴とする、請求項4に記載の透明導電性フィルム。
  6. 前記透明基材は、PET(polyethylene terephthalate)、PEN(polyethylenenaphthalate)、PES(polyethersulfone)、PC(Poly carbonate)、PP(poly propylene)、ノルボルネン系樹脂のうち1種以上からなる単一または積層フィルムであることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
  7. 前記透明導電層は、ITO(Indium Tin Oxide)またはFTO(Fluorine―doped Tin Oxide)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
  8. 前記透明基材の一面または両面にハードコーティング層がさらに形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
  9. (a)金属アルコキシドとシリコン(si)アルコキシドを加水分解及び縮合反応させ、架橋剤を付与することによって無機ネットワークを製造するステップ;
    (b)重合性化合物を含む有機ネットワークを製造するステップ;
    (c)前記無機ネットワークと有機ネットワークとを混合することによってハイブリッドアンダーコーティング層形成用組成物を製造するステップ;
    (d)透明基材の上部に前記組成物をコーティングして硬化させ、屈折率が1.55〜1.7で、厚さが10nm〜1.5μmであるハイブリッドアンダーコーティング層を形成するステップ;及び
    (e)前記ハイブリッドアンダーコーティング層の上部に透明導電層を形成するステップ;を含む透明導電性フィルムの製造方法。
  10. 請求項1〜請求項8に記載の透明導電性フィルムを含むタッチパネル。
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