KR101095097B1

KR101095097B1 - 투명 전극 필름 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101095097B1
Application number: KR1020090129951A
Authority: KR
Inventors: 이종영; 오용수; 백영기; 박호준; 정일권; 김상화; 이희범; 채경수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-12-20
Also published as: US20110151201A1; JP2011134695A; KR20110072854A

Abstract

본 발명은 투명 전도성 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 투명기재, 상기 투명기재 양 면에 형성된 접착 보조층, 및 상기 접착 보조층에 형성된 전도성 고분자 층을 포함하는 터치스크린용 투명전극 필름을 제공함으로써, OCA 필름의 사용이 요구되지 않아 투과도 향상 뿐만 아니라 가격경쟁력 또한 우수한 투명 전극 필름을 얻을 수 있다.

터치 스크린, 전도성 고분자, 스크린 인쇄

Description

투명 전극 필름 및 이의 제조 방법{Transparent electrode film, and its preparing Method}

본 발명은 투명 전극용 기판의 제조방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 따라 휴대 가능한 디스플레이의 구현이 절실히 요구되고 있다. 휴대 가능한 디스플레이를 구현하기 위해서는, 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항 값을 나타낼 뿐만 아니라, 기계적으로 안정할 수 있도록 높은 유연성을 나타내어야 하고, 기판의 열 팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 갖고 있어서 기기가 과열되거나 고온인 경우에도 단락되거나 면 저항의 변화가 크지 않아야 한다.

현재(종전의) 상부전극과 하부전극층을 가진 정전용량 방식 터치스크린용의 구조는 하나 전극층으로 X/Y축을 구현하고 접지층을 둔 구조와 X축 전극층-Y축 전극층-접지층으로 이루어진 3층구조 터치스크린으로 구성되어져 있다.

접지층은 정전용량 방식 터치스크린의 노이즈방지를 위하여 존재한다. 이 때, 종전의 접지층을 터치스크린에 장착시키기 위하여 OCA필름으로 접착을 하여야 한다.

이에 층의 증가로 인하여 투과율의 저하뿐만 아니라 재료의 사용 증가로 가격이 증가하는 문제점이 있다.

도 1에서는 종래 방식에 의하여 형성된 전도성 필름을 개략적으로 도시한다. 도 1에서 보이듯이, 상부 투명기재(11)의 하부에 ITO 층(12)이 형성되어 있고, 하부 투명기재(13)의 상부면에 ITO 층(14)이 형성되어 있다.

상기 상 하부의 투명기재를 접착하기 위하여 중간에 OCA층(15)이 사용된다.

상기 구조의 가장 큰 문제점으로는 전도성 ITO층을 접지층으로 구성하기 위하여 OCA접착을 통하여 이루어져야 한다는 것이다.

구조(구성)층이 증가할수록 투과율 저하와 제품의 두께, 가격이 상승하는 문제가 생기게 되는데, 종래 기술에서는 도전성 ITO 층을 투명기재에 접착하기 위하여는 OCA 필름 등을 이용하여야 하므로, 구조층이 증가하게 되는 문제가 있다. 또한, 이와 같이 구조층이 증가하게 되면 flexible 구현에 장애가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 접착 필름의 사용이 없이 투명기재의 양면에 전극층이 형성된 전도성 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 접착 필름의 사용이 없이 투명기재의 양면에 전극층이 형성된 전도성 필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린용 투명전극 필름은 투명기재, 상기 투명기재 양 면에 형성된 접착 보조층, 및 상기 접착 보조층에 전도성 고분자층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 접착 보조층은 상기 투명기재 양 면의 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 전도성 고분자 층은 인쇄 방식을 통하여 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 투명 전도성 고분자 층의 두께는 0.001 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 투명 기재는 PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 유리, 강화 유리, 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 투명기재는 10 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 투명 전극 필름의 엣지에 Ag 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 Ag 전극층은 인쇄 방식에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적의 해결을 위하여, 본 발명에서는 투명기재를 제공하는 단계, 상기 투명 기재의 양면에 접착 보조층을 형성하는 단계, 및 상기 접착 보조층에 투명 전도성 고분자 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 상기 투명 기재의 양면에 접착 보조층을 형성하는 단계는 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 상기 접착 보조층에 전도성 고분자 층을 형성하는 단계는 인쇄 방식을 통하여 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 상기 전도성 고분자 층은 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 상기 접착 보조층에 전도성 고분자 층을 형성하는 단계는 투명 전도성 고분자 층을 0.001 내지 10 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 투명 기재는

PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 유리, 강화 유리, 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 라미네이팅 시트 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 투명 전극 필름의 제조방법은 상기 전도성 고분자 층을 형성하는 단계와 동시에 또는 그 이후에 Ag 전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일구체예에서, 상기 상기 전도성 고분자 층을 형성하는 단계와 동시에 또는 그 이후에 Ag 전극층을 형성하는 단계는 인쇄 방식에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

종래에는 접지 단자의 구성을 위하여 OCA필름으로 접착하는 공정이 필히 요구되었지만, 본 발명에 따르면 OCA 필름의 사용이 요구되지 않으므로 투과도 향상 뿐만 아니라 가격경쟁력 또한 우수한 투명 전극 필름을 얻을 수 있다.

또한, 종래에는 Ag 전극 형성 공정을 위하여 해당 부위를 식각하는 공정과 Ag 인쇄 공정이 수반되었던 것이 본 발명에 따르면 전도성 필름의 제조 공정에서 Ag 전극을 동시에 및 직접 인쇄함으로써 생산 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 도면을 참고하여 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린용 투명전극 필름은 투명기재, 상기 투명기재 양 면에 형성된 접착 보조층, 및 상기 접착 보조층에 전도성 고분자 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

종래 기술에서는 투명기재의 일면에만 전도성 패턴(예를 들어, ITO 등을 사용한)이 형성되고, 이를 OCA 필름 등을 이용하여 접착하는 방식인, X축 전극층-Y축 전극층-접지층으로 이루어진 3층구조가 주로 사용되었다.

이와 달리 본 발명에서는 OCA 필름을 사용하지 않고, 투명기재의 양면으로 전도성 고분자 층이 형성된 투명 전극 필름을 제공한다. 본 발명에 따르면 OCA 필름과 같은 접착을 위한 별도의 층의 사용이 불필요함으로 투과도 향상 뿐만 아니라 가격경쟁력 또한 우수한 투명 전극 필름을 얻을 수 있다

또한, 일반적으로 전도성 층을 투명기재에 형성하는 경우, 투명기재의 휨 방지 등을 위하여 하드코팅층을 요하나, 본 발명에서는 전도성 고분자 등을 사용함으로 하드코팅층에 대한 필요성을 제거할 수 있다.

도 2에서는 본 발명에 따른 투명 전도성 필름을 개략적으로 도시한다.

투명기재(21)의 양면으로 접착력 향상을 위하여 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리가 이루어진 접착 보조층(22)이 형성되고, 상기 접착 보조층(22) 상에 전도성 고분자층(23)이 코팅된다.

상기와 같이 본 발명의 투명 전도성 필름은 OCA 필름의 사용이 요구되지 않으며, 투명기재의 양면으로 전도성 층이 형성되어 전체 구조를 간략히 할 수 있어, 투과도 향상 뿐만 아니라 가격경쟁력 또한 우수한 투명 전극 필름을 얻을 수 있다.

상기 투명기재의 양면에 접착 보조층을 형성하는데, 이는 별도의 층을 더 포함하는 것이 아니라, 투명기재의 일면에 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리에 의하여 형성되어 전도성 고분자 층이 보다 효과적으로 접착되도록 기능하는 층을 의미한다.

상기 전도성 고분자 층은 인쇄방식에 의하여 형성될 수 있는데, 인쇄방식으로는 그라비아 인쇄, 스크린인쇄, 옵셋인쇄, 잉크젯인쇄 등이 사용될 수 있다. 이 경우, 전도성 고분자(예를 들어, Poly3,4-ethylenedioxythiophene/polystyrenesulfonate(Bayer사, AGFA사), 폴리아닐린(polyaniline), 탄소 나노튜브(carbon nano tube), 그래핀, 금속 나노 Ag 또는 Cu, ITO(Indium-Tin Oxide), ATO(antimony tin oxide) 중에서 하나 또는 둘 이상을 투명 접착제와 혼합하여 조성한 전도성 접착제를 사용하여 각 인쇄 방식에 적합한 점도로서 사용될 수 있다.

상기 상기 전도성 고분자 층은 낮은 면저항 값 등의 이유에서 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 투명 전도성 고분자 층의 두께는 바람직하게는 0.001 내지 10 ㎛, 보다 바람직하게는 0.05 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 투명 전도성 고분자 층의 두께가 0.001 ㎛ 미만인 경우, 전도성 층으로서의 역할 수행이 미미하고, 불충분한 전도 특성을 보일 수 있으며, 두께가 10 ㎛를 초과하는 경우에는 과도한 전극층의 두께로 인하여 전체 투과율를 저하시키는 단점을 갖는다.

본 발명에 따른 투명 전도성 필름에서 상기 투명 기재는 PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 유리, 강화 유리, 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 라미네이팅 시트 중 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 투명기재는 10 내지 3000 ㎛, 바람직하게는 20 내지 1500 ㎛의 두께를 갖는다. 상기 투명기재의 두께가 10㎛ 미만인 경우, 전극층을 제대로 지지하지 못하는 문제점 등이 발생할 수 있고, 두께가 3000 ㎛를 초과하는 경우에는 과도한 두께로 인하여 전체 필름의 두께의 증가를 가져오므로 투과율 저하 뿐만 아니라 비용의 증가를 가져올 수 있고 또한 유연성 저하의 문제도 발생할 수 있다.

상기 투명 전극 필름의 엣지에 Ag 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Ag 전극층은 Ag 페이스트나 유기은으로 조성된 물질을 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 전도성고분자물질, 카본블랙(CNT포함), ITO과 같은 금속산화물이나 금속류를 사용할 수도 있다.

도 3에서는 본 발명의 방법에 따른 공정의 흐름을 개략적으로 도시한다.

먼저 투명기재(31)이 준비되고, 이어서 상기 투명기재(31)의 양면에 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리가 이루어진다.

상기 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리에 의하여 형성된 접착 보조층(32)에 의하여 투명기재는 이후에 형성될 전도성 고분자와의 접착력이 향상될 수 있다.

다음으로 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리가 된 투명기재의 양면에 인쇄방식에 의하여 전도성 고분자층(33)이 형성됨으로서 본 발명의 투명 전도성 필름을 제조가 완료된다.

이하, 본 발명에 따른 투명 전도성 필름의 제조 방법을 보다 자세히 설명한 다.

먼저, PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 유리, 강화 유리, 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 라미네이팅 시트 중 하나 이상으로 이루어진 투명기재를 준비한다. 상기 투명기재는 10 내지 3000 ㎛, 바람직하게는 20 내지 1500 ㎛의 두께를 갖는다. 상기 투명기재의 두께가 10㎛ 미만인 경우, 전극층을 제대로 지지하지 못하는 문제점 등이 발생할 수 있고, 두께가 3000 ㎛를 초과하는 경우에는 과도한 두께로 인하여 전체 필름의 두께의 증가를 가져오므로 투과율 저하 뿐만 아니라 비용의 증가를 가져올 수 있고 또한 유연성 저하의 문제도 발생할 수 있다.

상기 투명기재의 양면에 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리를 하여 전도성 물질과의 접착성을 높일 수 있도록 한다.

상기 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리가 된 투명기재의 양면에 전도성 고분자 층을 형성하는 하는데, 형성방법으로는 인쇄 방식이 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 인쇄 방법의 예로는 그라비아 인쇄, 스크린인쇄, 옵셋인쇄, 잉크젯인쇄 등이 있다.

상기 전도성 고분자 층은 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)을 포함할 있으며, 그 두께는 0.001 내지 10 ㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

예로서, 그라비아 인쇄를 통하여 제조하는 경우에는 투명기재의 원단이 함침 되어진 양롤러 사이를 관통하면서 동시에 양면에 전도성 고분자를 코팅시킨다. 다른 방법으로는 투명기재의 일면에 전도성 고분자를 코팅하고, 이후에 투명기재를 뒤집어 다시 전도성 고분자를 코팅하는 것을 고려할 수 있다.

또한, 상기 전도성 층을 형성함과 동시에 또는 전도성 층이 형성된 이후에 , 상기 전도성 필름에 Ag 전극층을 더 형성시킬 수 있다.

상기 Ag 전극층 또한 인쇄방식을 통하여 이루어 질 수 있으며, 인쇄 방법으로는 연속식 그라비아 인쇄 또는 연속 단계식 스크린 인쇄 방식을 사용할 수 있다.

이상 본 발명의 제조방법을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린용 투명전극 필름 및 이의 제조 방법은 상기 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 투명 전도성 필름을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 투명 전도성 필름을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 투명 전도성 필름의 제조방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21, 31 : 투명기재 22, 32 : 접착 보조층

23, 33 : 전도성 고분자층

Claims

투명기재;

상기 투명기재 양 면에 형성된 접착 보조층; 및

상기 접착 보조층에 형성된 전도성 고분자 층;

을 포함하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 접착 보조층은 상기 투명기재 양면의 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 전도성 고분자 층은 인쇄 방식을 통하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 투명 전도성 고분자 층의 두께는 0.001 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 투명 기재는 PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 유리, 강화 유리, 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 라미네이팅 시트 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 투명기재는 10 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 투명 전극 필름의 엣지에 Ag 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
청구항 8에 있어서, 상기 Ag 전극층은 인쇄 방식에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.
(A) 투명기재를 제공하는 단계;

(B) 상기 투명 기재의 양면에 접착 보조층을 형성하는 단계; 및

(C) 상기 접착 보조층에 투명 전도성 고분자 층을 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 (B) 단계는 자외선 조사, 코로나 처리 또는 프라이머 처리에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 상기 (C) 단계는 인쇄 방식을 통하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 상기 전도성 고분자 층은 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 상기 (C) 단계는 투명 전도성 고분자 층을 0.001 내지 10 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 상기 투명 기재는 PET(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 유리, 강화 유리, 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 라미네이팅 시트 중 하나으로 이루어진 것을 특징으로 하 는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 상기 투명기재는 10 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 상기 투명 전극 필름의 제조방법은

(D) 상기 전도성 고분자 층을 형성하는 단계와 동시에 또는 그 이후에 Ag 전극층을 형성하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름의 제조방법.
청구항 17에 있어서, 상기 (D) 단계는 인쇄 방식에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 투명전극 필름.