KR101030803B1 - 고투명 전도성 적층체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 열처리 등의 후속 공정에서 열변형이나 벤딩 방향의 잦은 변형에 의해 접착제층이 비틀림이 발생하여 광 투과율이 저하되는 현상을 예방하고, 동시에 투명 도전성 적층체를 효과적으로 보호할 수 있는 새로운 구조의 고투명 전도성 적층체를 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 투명 도전층, 투명 접착제층 및 보강층을 포함하는 투명 도전성 적층체로서, 상기 투명 도전층은, 제1하드 코팅층, 고분자 필름, 제2하드 코팅층, 제1유전체 박막, 제2유전체 박막 및 도전성 박막이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 보강층은 제3하드 코팅층, 투명 기재 및 제4하드 코팅층이 순차적으로 적층되어 있으며, 상기 투명 접착제층은 상기 투명 도전층의 제1하드 코팅층과 상기 보강층의 제3하드 코팅층의 사이에서 투명 도전층과 보강층을 결합하고, 상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 서로 동일한 재질로써 동일한 두께와 경도를 가지며, 상기 제2하드 코팅층과 제4하드 코팅층은 서로 동일한 재질로써 동일한 두께와 경도를 가지면서 상기 제1하드 코팅층 및 제3하드 코팅층에 비해 경도 및 두께가 모두 더 크고, 상기 고분자 필름과 상기 투명 기재는 서로 동일한 재질과 두께를 가지는 고투명 도전성 적층체를 제공한다.
투명 전도성 적층체, 하드 코팅층, 중립면

Description

고투명 전도성 적층체{Highly transparent conductive laminate}
본 발명은 투명 전도성 적층체(transparent conductive laminate)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층체의 기계적인 변형에 의한 비틀림과 이에 따른 투명도의 저하를 예방하여 광투과율이 향상된 고투명 전도성 적층체에 관한 것이다.
투명 도전성 적층체란, 각종 디스플레이 장치나 터치 패널 등에 있어서의 투명 전극으로 기능하거나 대전 방지, 전자파 차단 등의 기능을 수행하는데 사용되는 부재이다.
투명 도전성 적층체와, 이를 터치 패널에 적용하는 예가 대한민국 등록특허 제779441호에 개시되어 있다. 도 1은 위 등록 특허의 도 1로서 투명 도전성 적층체의 일례를 보여주는 도면이고, 도 2는 위 등록 특허의 도 3으로서 터치 패널의 일례를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 투명 도전성 적층체에는 필름(F)의 일면에 제1유전체 박막(1), 제2유전체 박막(2) 및 도전성 박막(3)이 형성되어 있다. 이러한 구성의 투명 도전성 적층체를 터치 패널로 구성할 때에는 도전성 박막(3, P1d)에 대향하여 다른 도전성 박막(P2d)이 스페이서(s)를 사이에 두고 배치되고, 입력 펜(M)으로 힘을 가하면 도전성 박막(P1d, P2d)들이 스페이서(s)의 양측에서 접하여 전기적으로 연결된다. 다시 입력 펜(M)을 떼면 탄성 변형된 투명 도전성 적층체가 원래 형태로 돌아와서 전기적인 연결이 끊어지게 된다.
이러한 구성을 가지는 터치 패널에 있어서, 박막 표면의 광선 반사율이 크기 때문에 투과율이 떨어지는 문제가 있고, 신호 입력에 따른 손가락 또는 펜 등의 외부 충격이 직접적으로 투명 전도성 박막에 가해지면 박막의 손상에 의한 전기저항의 안정도가 떨어질 수 있다. 또한, 투명 도전성 적층체의 내찰상이나 내굴곡성이 떨어지고, 투명 전도성 필름이 장착된 기기의 특성상 외부에 노출됨에 따른 내환경 성능이 떨어지게 되며, 특히 고온 고습 분위기 하에서는 표면 저항이 변화되기 쉬워 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.
이에 이러한 문제점을 해소하기 위해 도 2에 도시된 것과 같이 투명 기재(T)를 접착제층(A)을 사용하여 필름(F)에 부착하여 사용하기도 한다. 그런데, 접착제층(A)을 사용하여 투명 기재(T)를 투명 도전성 적층체에 합지한 후 열처리 등의 후공정을 거치다 보면, 접착제층(A)이 투명 소재라고 하더라도 열처리시의 비틀림 등으로 인해 투과율이 크게 저하되는 현상이 발생한다. 이에 이러한 문제를 해결하기 위한 방안을 강구할 필요성이 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 포함한 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열처리 등의 후속 공정에서 열변형이나 벤딩 방향의 잦은 변 형에 의해 접착제층이 비틀림이 발생하여 광 투과율이 저하되는 현상을 예방하고, 동시에 투명 도전성 적층체를 효과적으로 보호할 수 있는 새로운 구조의 고투명 전도성 적층체를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 투명 도전층, 투명 접착제층 및 보강층을 포함하는 투명 도전성 적층체로서,
상기 투명 도전층은, 제1하드 코팅층, 고분자 필름, 제2하드 코팅층, 제1유전체 박막, 제2유전체 박막 및 도전성 박막이 순차적으로 적층되어 있고,
상기 보강층은 제3하드 코팅층, 투명 기재 및 제4하드 코팅층이 순차적으로 적층되어 있으며,
상기 투명 접착제층은 상기 투명 도전층의 제1하드 코팅층과 상기 보강층의 제3하드 코팅층의 사이에서 투명 도전층과 보강층을 결합하고,
상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 서로 동일한 재질로써 동일한 두께와 경도를 가지며,
상기 제2하드 코팅층과 제4하드 코팅층은 서로 동일한 재질로써 동일한 두께와 경도를 가지면서 상기 제1하드 코팅층 및 제3하드 코팅층에 비해 경도 및 두께가 모두 더 크고,
상기 고분자 필름과 상기 투명 기재는 서로 동일한 재질과 두께를 가지며,
상기 제1유전체 박막, 제2유전체 박막 및 도전성 박막의 두께의 합은 20nm 내지 100nm 이하인 고투명 도전성 적층체를 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 3㎛인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2하드 코팅층과 제4하드 코팅층은 두께가 2㎛ 내지 6㎛인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1유전체 박막의 굴절률은 2.0 내지 2.5의 범위 내에 속하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2유전체 박막의 굴절률은 1.0 내지 2.0의 범위 내에 속하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 경도가 1H 내지 2H인 것이 바람직하다.
본 발명의 고투명 도전성 적층체에 의하면, 접착제층을 사용하여 투명 기재를 포함하는 보강층을 투명 도전성층에 합지한 후 열처리 등의 후속 공정을 거치다 보면, 접착제층이 투명 소재라고 하기는 하지만 열변형에 의한 비틀림 또는 이송 중의 벤딩에 의한 비틀림 등으로 인해 투과율이 크게 저하되는 현상이 발생하는 것을 예방할 수 있다.
특히, 중립면이 투명 접착제층에 위치하게 되어 무명 접착제층이 변형에 의해 광 투과율이 저하되는 현상을 완전히 차단할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3에는 본 발명에 따른 고투명 전도성 적층체의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 고투명 도전성 적층체(100)는 투명 도전층(10), 투명 접착제층(30) 및 보강층(20)을 포함한다.
상기 투명 도전층(10)은, 제1하드 코팅층(11), 고분자 필름(13), 제2하드 코팅층(12), 제1유전체 박막(14), 제2유전체 박막(15) 및 도전성 박막(16)을 포함한다.
상기 고분자 필름(13)은 PET(polyethylen terephthalate), PES(polyether sulfone), PC(polycarbonate), PI(polyimide) 등일 수 있고, 도전성 박막(16)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, SnO 등일 수 있다.
상기 고분자 필름(13)의 재질로 PET를 사용하는 경우, PET 필름의 두께는 50㎛ 내지 125㎛이며, 바람직하게는 100㎛이내이다.
투명 도전층(10)은 고분자 필름(13) 기재의 양면에 하드 코팅층을 포함하는데, 하드 코팅층 중 둘 중에서 두께가 더 두꺼운 제2하드 코팅층(12)이 두께가 상대적으로 얇은 제1하드 코팅층(11)에 비해 경도가 더 크게 만들어진다.
상기 제2하드 코팅층(12)은 3H이상의 경도를 가지며, 두께는 2㎛ 내지 6㎛이다. 상기 제1하드 코팅층(11)은 1H이상의 경도를 가지는데, 상기 제2하드 코팅층(12)에 비해서는 경도가 작고, 두께는 1㎛ 내지 3㎛이다.
제2하드 코팅층(12)에서 고분자 필름(13)과 접한 면의 반대 면에는 유전체 박막층이 형성된다. 상기 유전체 박막층은 두 층 이상으로 이루어질 수 있고, 도 3에는 제1유전체 박막(14)층 및 제2 유전체 박막층의 두 층으로 이루어진 것으로 도시되어 있다.
제2유전체 박막(15)층 상에는 도전성 박막(16)층이 형성된다. 상기 제1유전체 박막(14)층, 제2유전체 박막(15)층 및 도전성 박막(16)층은 박막 표면의 광선 반사율을 감소시켜 투명성을 향상할 수 있도록 그 두께 및 굴절률이 조절된다.
상기 제1유전체 박막(14)층은 무기산화물층으로, RF마그네트론, 이온빔 증착법, DC 마그네트론 스퍼터링 등 다양한 방법으로 형성할 수 있으며, 제1유전체 박막(14)층의 굴절률은 2.0 내지 2.5인 물질을 선택할 수 있는데, 이러한 물질에는 TiO2, Nb2O5, ZrO2ZnO, In2O3, 또는 SnO2 등이 있고, 본 발명에서는 그중에서도 TiO2(굴절률 약 2.0 내지 2.5) 또는 Nb2O5 (굴절률 약 2.0 내지 2.5)를 사용하여 두께 10nm 내지 50㎚로 박막을 형성한다.
상기 제2유전체 박막(15)층은 무기산화물층으로, RF마그네트론, 이온빔 증착법, MF 마그네트론 스퍼터링 등 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 제2유전체 박막(15)층의 굴절률은 1.0 내지 2.0인 물질을 선택할 수 있는데, 이러한 물질에는 NaF, Na3AlF6, LiF, MgF2, SiO2, CeF3 또는 Al2O3 등이 있으며, 본 발명에서는 SiO2(굴절률 약 1.45)를 사용하여 두께 10nm 내지 50㎚로 박막을 형성한다.
상기 도전성 박막(16)층은 ITO로 만들어질 수 있다. ITO막은 주석산화물이 도핑된 인듐산화물로 구성되며, 도핑된 주석산화물은 전체 중량에서 5중량% 내지 10중량%를 차지한다. 상기 ITO박막은 비정질(Amorphous)이나 후열처리를 통하여 결정화를 시킬 수 있다. 상기 도전성 박막(16)의 두께는 10nm 내지 50nm의 범위 내에 속한다.
상기 투명 접착제(OCA: Optically Clear Adhesive)층(30)은 상기 제1하드 코팅층(11)에서 고분자 필름(13)과 접하는 면의 반대 면에 형성된다. 상기 투명 접착제층(30)은 투과율이 90%이며, 두께는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있는데, 충격 흡수능력 및 투과율을 고려할 때 25㎛ 내지 38㎛가 적정하다.
상기 투명 접착제층(30)은 상기 투명 도전층(10)에 보강층(20)을 결합하여 터치 펜(M) 등에 의해 접촉되는 등 외력에 의해 손상되기 쉬운 투명 도전층(10)을 보호하도록 한다.
상기 보강층(20)은 투명 기재(23)와, 이 투명 기재(23)의 양면에 형성된 하드 코팅층을 포함한다. 상기 보강층(20)의 양면에 각각 형성된 두 개의 하드 코팅층 중 접착제층과 접하는 제3하드 코팅층(21)의 두께와 경도가 그 이면의 제4하드 코팅층(22)의 두께와 경도에 비해 더 작다.
상기 제4하드 코팅층(22)은 3H이상의 경도를 가지며, 두께는 2㎛ 내지 6㎛이다. 상기 제3하드 코팅층(21)은 1H이상의 경도를 가지는데, 상기 제4하드 코팅층(22)에 비해서는 경도가 작고, 두께는 1㎛ 내지 3㎛이다. 상기 제4하드 코팅층(22)은 광반사를 줄이기 위해 안티 글래어(anti-glare) 처리를 할 수 있으며, 직접 손가락 또는 펜(M)의 접촉에 의해 발생할 수 있는 오염을 방지하기 위하여 방오 처리를 할 수 있다.
상기 투명 기재(23)는 앞서 투명 도전성 적층체를 구성하는 고분자 필름(13)에 사용될 수 있는 재질이면 무엇이든 사용될 수 있고, 바람직하게는 상기 고분자 필름(13)과 투명 기재(23)가 동일한 재질과 실질적으로 동일한 두께로 만들어진다. 또는 중립면(neutral surface)(N)이 상기 투명 접착제층(30)에 위치할 수만 있으면 투명 기재(23)와 고분자 필름(13)의 두께는 서로 상이하여도 된다. 즉, 본 발명의 고투명 도전성 적층체에 굽힘 응력을 받도록 변형될 때, 굽힘 변형(bending deformation)이 일어나지 않는 중립면(N)이 상기 투명 접착제층(30)에 위치하도록 두께와 재질이 조절된다.
본 발명의 고투명 도전성 적층체를 구성하는 하드 코팅층은 PC(polycarbonate), CR39(polyallylethercarbonate), PMMA(polymethylmetacrylate), PET(polyethyleneterephthalate), PS(polystyrene) 또는 polysiloxane 중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 만들어질 수 있다.
이상의 구성을 가지는 본 발명의 고투명 도전성 적층체의 작용효과에 대해 설명한다.
도 4에는 투명 도전성 적층체를 합지 후에 열처리 등을 거치도록 이송하는 시스템의 일례를 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
투명 도전성층에 보강층(20)을 투명 접착제층(30)에 의해 합지 하여 제작된 고투명 전도성 적층체(100)는 열처리 등 다양한 공정을 수행하는 후공정 처리부(60)를 거칠 수 있고, 보관 시에는 롤(40, 50)에 감아서 보관한다. 그런데, 다 양한 공정을 거치는 중에는 도 4에 도시된 것과 같이 여러 개의 가이드 롤(45)에 의해 방향이 전환되면서 이송되게 되는데, 이 과정에서 고투명 전도성 적층체(100)는 방향이 바뀌면서 지속적으로 굽힘 응력을 받게 된다. 굽힘 응력의 방향이 바뀌면서 중립면(N)을 제외한 부분은 모두 압축과 인장을 반복하게 되된다.
이러한 상황에서 본 발명에서와 같이 중립면(N)을 중심으로 두께와 경도가 동일한 부재들이 대칭으로 배치되는 경우에는 압축이나 인장응력을 받을 때 변형이 발생하여도 반대 방향으로 힘을 받을 때 동일한 정도의 반대 방향 변형이 발생하기 때문에 고투명 도전성 적층체의 비틀림을 방지할 수 있다.
이송할 때 외에도 열처리 시에 비틀림(curl)이 발생할 수 있는데, 본 발명에서와 같이 접착제층을 중심으로 서로 대칭되는 구성을 가지는 경우에는 비틀림 및 열수축율이 감소되어 후공정 작성의 작업성이 향상된다.
또한, 비틀림에 의한 투과율 감소 현상이 방지되어 투과율 90% 이상의 고투명성을 실현할 수 있고, 필기감 및 펜 입력 내구성이 향상된 터치 패널을 구현할 수 있다.
한편 여기서 접착제층을 중심으로 서로 대칭되는 구성이라고 언급하면서 세 개의 박막층을 무시하고 말하였는데, 세 개의 박막층은 그 두께가 다른 층들에 비해 현저히 얇아서 이 박막층들의 존재 유무에 따라 의해 중립면(N)이 거의 이동하지 않기 때문에 대칭되는 구성이라고 언급한 것이다.
한편, 본 발명에서 상기 제1하드 코팅층(11)과 제3하드 코팅층(21)이 서로 동일한 두께와 경도를 가지고, 상기 제2하드 코팅층(12)과 제4하드 코팅층(22)은 서로 동일한 두께와 경도를 가지며, 상기 고분자 필름(13)과 상기 투명 기재(23)가 서로 동일한 두께를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 대칭적인 구성이 비틀림의 상쇄 효과를 극대화할 수 있게 되는 구성인데, 여기서 동일하다고 하는 것은 절대적인 동일이 아니라 실질적인 동일을 의미하는 것으로 10% 이내의 오차 범위를 포함하는 것임을 밝혀둔다.
지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 투명 도전성 적층체의 일례의 구성을 보여주는 단면도.
도 2는 도 1의 투명 도전성 적층체를 이용한 터치 패널의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고투명 도전성 적층체의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 4는 투명 도전성 적층체를 합지 후에 열처리 등을 거치도록 이송하는 시스템의 일례를 개략적으로 보여주는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
T, 23: 투명 기재 A, 30: 투명 접착제층
1, 14: 제1유전체 박막 2, 15: 제2유전체 박막
3, P1d, P2d, 16: 도전성 박막 10: 투명 도전층
11: 제1하드 코팅층 12: 제2하드 코팅층
13: 고분자 필름 20: 보강층
21: 제3하드 코팅층 22: 제4하드 코팅층
100: 고투명 도전성 적층체

Claims (6)

  1. 투명 도전층, 투명 접착제층 및 보강층을 포함하는 투명 도전성 적층체로서,
    상기 투명 도전층은, 제1하드 코팅층, 고분자 필름, 제2하드 코팅층, 제1유전체 박막, 제2유전체 박막 및 도전성 박막이 순차적으로 적층되어 있고,
    상기 보강층은 제3하드 코팅층, 투명 기재 및 제4하드 코팅층이 순차적으로 적층되어 있으며,
    상기 투명 접착제층은 상기 투명 도전층의 제1하드 코팅층과 상기 보강층의 제3하드 코팅층의 사이에서 투명 도전층과 보강층을 결합하고,
    상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 서로 동일한 재질로써 동일한 두께와 경도를 가지며,
    상기 제2하드 코팅층과 제4하드 코팅층은 서로 동일한 재질로써 동일한 두께와 경도를 가지면서 상기 제1하드 코팅층 및 제3하드 코팅층에 비해 경도 및 두께가 모두 더 크고,
    상기 고분자 필름과 상기 투명 기재는 서로 동일한 재질과 두께를 가지며,
    상기 제1유전체 박막, 제2유전체 박막 및 도전성 박막의 두께의 합은 20nm 내지 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 고투명 도전성 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 3㎛인 것을 특징 으로 하는 고투명 도전성 적층체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2하드 코팅층과 제4하드 코팅층은 두께가 2㎛ 내지 6㎛인 것을 특징으로 하는 고투명 도전성 적층체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1유전체 박막의 굴절률은 2.0 내지 2.5의 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 고투명 도전성 적층체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2유전체 박막의 굴절률은 1.0 내지 2.0의 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 고투명 도전성 적층체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1하드 코팅층과 제3하드 코팅층은 경도가 1H 내지 2H인 것을 특징으로 하는 고투명 도전성 적층체.
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