KR101243725B1

KR101243725B1 - 투명 도전성 필름, 이를 이용한 터치 패널 및 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101243725B1
Application number: KR1020090085320A
Authority: KR
Inventors: 이수림; 이연근; 박상현
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2013-03-13
Also published as: KR20110027297A

Abstract

본 발명은 투명 기재; 상기 투명 기재의 일면에 형성되는 도전성 박막; 및 상기 도전성 박막 상에 형성되며, 상기 도전성 박막보다 낮은 굴절율을 갖는 투명 박막을 포함하는 투명 도전성 기재를 제공한다.

본 발명의 투명 도전성 기재는 종래의 도전성 필름보다 우수한 투명성을 가진다.

도전성 필름, 터치 패널

Description

투명 도전성 필름, 이를 이용한 터치 패널 및 디스플레이 장치{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM, TOUCH PANEL AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 투명 도전성 기재 및 이를 이용한 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전성 필름에 형성되어 있는 도전성 박막 상부에 도전성 박막보다 굴절률이 낮은 박막을 형성함으로써 투과율을 향상시킨 투명 도전성 기재, 이를 이용한 터치 패널 및 이러한 터치 패널을 포함하는 디스플레이(LCD, PDP, LED, OLED, E-paper 등)에 관한 것이다.

투명 도전성 기재는 유리 기판 또는 플라스틱 필름 등의 일면에 ITO와 같은 투명한 도전성 박막을 형성하여 가시광선 영역에서 투명하고, 도전성을 갖는 기재를 말하는 것으로, 현재 터치 패널 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 투명 도전성 기재에 있어서, 중요한 성능은 도전성과 투명성으로, 도전성이 떨어지면 원활한 구동이 어렵고, 투명성이 저하되면 디스플레이 성능이 떨어지게 된다. 그러나 도전성 기재의 도전성을 향상시키기 위해 도전성 박막의 두께 를 두껍게 형성하면 도전성 박막의 표면 반사율과 흡수율이 증가하면서 투과율이 떨어져 투명성이 저하되기 때문에, 도전성과 투명성을 모두 향상시키는 것은 매우 어려운 일이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 기재와 도전성 박막 사이에 1층 이상의 유전체 박막을 형성하고, 유전체 박막의 굴절율을 조절함으로써, 도전성 기재의 광 투과율을 향상시키고자 하는 시도가 있었다.

그러나, 기재와 도전성 박막 사이에 유전체 박막을 개재시키는 종래 방법의 경우, 광 투과율 개선 효과가 충분하지 않아 원하는 투명성을 얻기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 기재의 종류, 도전성 박막의 특성, 도전성 기재에 부착력 향상, 표면 조도 개선, 가스 배리어 등의 기능을 부가하기 위해 부가적으로 설치되는 기능층, 공간의 매질의 특성(굴절율, 흡수율, 반사율 등)에 따라, 투과율이 정해지기 때문에, 투과율을 제어하는 것이 쉽지 않다는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 기재와 도전성 박막 사이에 유전체 박막을 형성하여야 하기 때문에, 현재 시중에서 판매되는 기성 도전성 필름을 사용할 수 없고, 기재 상에 유전체 박막을 형성한 후, 도전성 박막을 증착하는 다단계 공정을 통해 필름을 직접 제조해야 하기 때문에, 제조 비용이 높을 뿐 아니라, 유전체 박막의 종류 및 두께에 따라 적합한 도전성 박막 형성 조건을 찾아야 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투과율 개선 효과가 우수하고, 제조 방법이 간단하며, 제조 비용이 저렴한 투명 도전성 기재 및 이를 이용한 터치 패널 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

일 측면에서, 본 발명은 투명 기재; 상기 투명 기재의 일면에 형성되는 도전성 박막; 및 상기 도전성 박막 상에 형성되며, 상기 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 투명 박막을 포함하며, 상기 투명 박막의 두께가 10 내지 400nm인 투명 도전성 기재를 제공한다.

이때, 상기 도전성 박막은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 산화티탄, 산화카드뮴, 요오드화 구리, 주석을 함유하는 산화 인듐 (ITO: Indium Tin Oxide), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 불소를 함유하는 산화주석(FTO: Florinated Tin Oxide), 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 금속 산화물; 탄소나노튜브; 은이나 구리 등의 물질로 형성된 금속 나노와이어; 또는, PSS(폴리(스티렌술포네이트), Poly (styrenesulfonate))를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자, 폴리아닐린(Polyanilin)계 고분자 등과 같은 도전성 고분자로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 투명 박막은 유기물, 무기물, 유무기 하이브리드 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 유기물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지인 것이 바람직하며, 상기 무기물은 SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 유무기 하이브리드는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.

한편, 상기 투명 박막은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지와 SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 입자의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 무기물 입자의 크기와 투명 박막의 두께의 비(즉, 무기물 입자 크기/투명 박막 두께)는 1.0 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 투명 박막은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지와 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드의 혼합물로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 투명 박막은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지, SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 입자 및 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 무기물 입자의 크기와 투명 박막의 두께의 비(즉, 무기물 입자 크기/투명 박막 두께)는 1.0 이하인 것이 바람직하다.

다른 측면에서, 본 발명은 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계; 및 상기 도전성 박막 위에 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질을 코팅하여 두께가 10 내지 400nm인 투명 박막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 도전성 기재 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계는 상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계는 투명 기재의 일면에 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 산화티탄, 산화카드뮴, 요오드화 구리, 주석을 함유하는 산화 인듐 (ITO : Indium Tin Oxide), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 불소를 함유하는 산화주석(FTO : Florinated Tin Oxide), 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 금속 산화물을 증착시키거나, 탄소나노튜브, 은이나 구리 등의 물질로 형성된 금속 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 유기물 바인더에 혼합하여 습식 코팅(Wet Coating)하거나, 또는 PSS(폴리(스티렌술포네이트), Poly (styrenesulfonate))를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자 및 폴리아닐린(Polyanilin)계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 도전성 고분자를 습식 코팅함으로써 마련할 수 있다. 또한, 상기와 같이 투명 기재 상에 도전성 박막을 직접 형성하는 방법 이외에, 시중에 판매되는 ITO 필름, 탄소나노튜브 필름, 금속 나노와이어 필름 또는 전도성 고분자 필름 을 구입하여 사용할 수도 있다.

한편, 상기 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질은 유기물, 무기물, 유무기 하이브리드 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 유기물, 무기물, 유무기 하이브리드 또는 이들의 혼합물의 구체적인 예는 상기에 기재된 것과 동일하다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 상기한 투명 도전성 기재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널과, 이러한 터치 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 이때 상기 디스플레이 장치는 LCD, PDP, LED, OLED 또는 E-paper일 수 있다.

본 발명의 투명 도전성 기재는 종래의 도전성 기재에 비해 투과율이 현저히 향상되어 우수한 투명성을 가진다.

또한, 본 발명의 투명 도전성 기재는 투명 박막 형성 전의 도전성 기재와 동등 수준의 면저항을 유지하며, 열적 내구성 평가 후에도 면저항 변화가 적어 내구성이 우수하다.

또한, 본 발명의 투명 도전성 기재는 시중에 시판되는 기성 제품 위에 진공 증착법 등의 건식 공정, 코팅 및 스프레이법 등의 습식 공정 등을 통해 투명 박막을 형성하기만 하면 되기 때문에 제조 방법이 간단하고, 제조 비용이 저렴하다.

또한, 본 발명의 터치 패널은 리니어러티(linearity)가 1.0% 이내로 우수하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 투명 도전성 기재의 일례를 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 도전성 기재(1)는 투명 기재(10)와, 상기 투명 기재 상에 순차적으로 적층되는 도전성 박막(20) 및 투명 박막(30)을 포함한다.

투명 기재(10)는 도전성 박막의 형성면과 기계적 강도를 제공하고, 도전성 박막 및 투명 박막을 지지하기 위한 것으로, 유리, 투명 고분자 필름과 같이 투명성을 갖는 기재이기만 하면 되며, 그 소재나 재질이 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면, 본 발명의 투명 기재로는 폴리아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에폭시계, 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계 및 셀룰로오스계 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 플라스틱 필름 또는 유리 등이 사용될 수 있다.

상기 투명 기재의 두께는 기계적 강도 등을 고려할 때 20 ~ 1000㎛ 정도인 것이 바람직하다. 투명 기재의 두께가 20㎛ 미만이면 기계적 강도가 부족하고, 도전성 박막 형성 등의 공정 작업시 다루기 어려우며, 투명 기재의 두께가 1000㎛를 초과하면, 터치 패널 등에 적용되었을 때, 타점 특성 등이 나쁘고, 두께가 두꺼워져 투과율을 저하시키는 문제점이 있다.

한편, 상기 도전성 박막(20)은 상기 투명 기재의 일면에 형성되며, 예를 들면, 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 산화티탄, 산화카드뮴, 요오드화 구리, 주석을 함유하는 산화 인듐 (ITO: Indium Tin Oxide), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 불소를 함유하는 산화주석(FTO: Florinated Tin Oxide), 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 금속 산화물, 탄소나노튜브, 은이나 구리 등의 물질로 형성된 나노와이어로 이루어질 수 있다. 또는, PSS(폴리(스티렌술포네이트), Poly (styrenesulfonate))를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계, 폴리아닐린(Polyanilin)계 고분자과 같은 도전성 고분자로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 ITO, PSS를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자, 탄소나노튜브, 은 나노 와이어가 사용될 수 있다. 탄소나노튜브 및 은 나노와이어는 기재와의 밀착성과 기계적 강도를 높이기 위하여 유기물 바인더를 사용할 수 있으며, 도전성을 향상시키기 위하여 금속 산화물을 포함할 수 있다.

한편, 상기 도전성 박막(20)은 그 재질에 따라 다양한 굴절율을 가질 수 있다. 예를 들어, 도전성 박막으로 많이 사용되는 ITO 박막의 경우, 굴절율이 1.95 내지 2.05 정도이며, 탄소나노튜브나 금속 나노 와이어, 그리고 PSS를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자로 도전성 박막을 형성하는 경우에는 처방에 들 어가는 유기물 바인더 및 금속 산화물 종류에 따라 ITO 박막보다는 낮은 굴절율인 약 1.45 내지 1.80 정도의 굴절율을 갖는다.

상기 도전성 박막(20)은 당해 기술 분야에 잘 알려진 도전성 박막의 형성 방법, 예를 들면, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅, 스프레이 열분해법, 화학도금법, 전기 도금법, 웨트 코팅법 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 이중에서도 특히, 도전막의 형성속도나 생산성 등을 고려할 때, 진공 증착법이나 스퍼터링법, 웨트 코팅법을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 투명 기재 상에 직접 도전성 박막을 형성하지 않고, 기재 상에 도전성 박막이 형성된 상태로 나오는 시판되는 도전성 필름을 사용하여도 무방하다.

다음으로, 상기 투명 박막(30)은 도전성 박막의 상부에 형성되는 것으로, 유기물, 무기물, 유무기 하이브리드 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 투명 박막의 굴절율(n₂)은 도전성 박막의 굴절율(n₁)보다 작기만 하면 되며, 특별히 제한되지는 않는다.

예를 들어, 도전성 박막이 ITO 박막인 경우, 도전성 박막의 굴절율(n₁)은 1.95~ 2.05 정도이므로, 투명 박막의 굴절율(n₂)은 1.95 이하인 것이 좋고, 더 바람직하게는 1.3 내지 1.8 정도인 것이 좋다. 다만, 상기한 바와 같이, 도전성 박막의 굴절율(n₁)은 도전성 박막의 재질에 따라 달라질 수 있으며, 이 경우 도전성 박막 위에 형성되는 투명 박막의 굴절율 역시 도전성 박막의 굴절율에 맞게 변화될 수 있음은 당해 기술 분야의 당업자에게 자명하다 할 것이다.

한편, 상기한 바와 같이, 상기 투명 박막은 유기물, 무기물, 유무기 하이브리드 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

상기 유기물로는 고분자 바인더 수지, 예를 들면, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 및 이들의 공중합체 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 무기물로는 SiO2, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂, Nb₂O₅등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 상기 유무기 하이브리드는 알콕시 실란계로 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 유무기 혼합물은 아크릴 수지, 우레탄 수지 등의 바인더 수지와, SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂, Nb₂O₅ 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 및/또는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란 등에서 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드와의 혼합물일 수 있다.

이때 상기 바인더 수지와, 무기물 입자 및/또는 유무기 하이브리드와의 혼합 비율을 조절함으로써, 투명 박막의 굴절율(n₂)을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더 수지 100중량부에 대하여 0 내지 80 중량부의 무기 입자를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이 경우, 투명 박막의 굴절율(n₂)을 1.3 내지 1.8정도로 조절할 수 있다.

한편, 투명 박막(30)이 무기물 입자/바인더 수지의 혼합물, 또는 무기물 입자/ 바인더 수지/유무기 하이브리드 혼합물로 이루어질 경우, 상기 무기물 입자의 크기와 투명 박막의 두께 비가 1.0 이하인 것이 바람직하다. 무기물 입자의 크기가 형성된 투명 박막의 두께보다 클 경우, 무기 입자가 표면위로 노출되어 표면조도(Roughness)가 커져 터치 패널로 제작한 후에 리니어리티가 저하될 수 있기 때문 이다.

한편, 상기 투명 박막(30)은 10 내지 400nm의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 투명 박막(30)의 두께가 10nm 미만인 경우에는 박막의 두께를 균일하게 형성하기 힘들고, 투과율 향상 효과가 미미하며, 400nm를 초과하는 경우에는 도전성이 저하될 수 있기 때문이다.

상기와 같은 본 발명의 투명 도전성 기재는 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계; 및 상기 도전성 박막 위에 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질을 코팅하여 두께 10 내지 400nm의 투명 박막을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

이때 상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재는, 플라스틱 기재 또는 유리 기재와 같은 투명한 기재의 일면에, 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 산화티탄, 산화카드뮴, 요오드화 구리, 주석을 함유하는 산화 인듐 (ITO: Indium Tin Oxide), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 불소를 함유하는 산화주석(FTO : Florinated Tin Oxide), 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 금속 산화물을 증착시키는 방법으로 제조하여도 되고, 탄소나노튜브 및 은, 구리 등과 같은 물질로 형성된 나노와이어를 유기물 바인더에 혼합하여 습식 코팅(Wet Coating)하는 방식으로 제조하여도 되며, PSS(폴리(스티렌술포네이트), Poly (styrenesulfonate))를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자 및 폴리아닐린(Polyanilin) 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 도전성 고분자를 습식 코팅방식으로 제조할 수 있다. 또한, 시중에 판매되는 ITO 필름, 탄소나노튜브 필름, 금속 나노와이어 필름, 전도성 고분자 필름 등을 구입하여 마련하여도 좋다.

일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재가 마련되면, 상기 도전성 박막 위에 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질을 코팅하여 투명 박막을 형성한다. 이때, 상기 투명 박막은 사용하는 재료에 따라 적절한 방법을 통해 형성할 수 있다. 예를 들면, 투명 박막 형성 재료로 유기물, 유무기 하이브리드 및 유무기 혼합물 등과 같이 바인더 수지를 사용하는 경우에는, 바인더 수지를 도전성 박막 상에 도포한 후, 건조시키는 방법으로 투명 박막(30)을 형성할 수 있고, 투명 박막 형성 재료로 무기물을 이용하는 경우에는 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 방법을 통해 투명 박막(30)을 형성할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 투명 도전성 기재는 종래의 도전성 필름과 동등한 수준의 도전성을 가지면서도 광 투과율이 높아 투명성이 높다. 또한, 시중에 시판되는 기성의 도전성 필름 위에 증착 또는 코팅 등을 통해 투명 박막(30)을 형성하는 방법으로 제조될 수 있기 때문에, 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

한편, 상기와 같이 이루어진 투명 도전성 기재는 터치 패널, 특히 저항막 방식의 터치 패널의 상부 기판 및/또는 하부 기판으로 유용하다. 저항막 방식의 터치 패널은 한 쌍의 투명 도전성 기재가 스페이서를 개재하여 배향 배치되어 있으며, 손가락이나 펜 등으로 상부 패널을 가압하면, 상기 투명 도전성 기재가 굴곡되면서, 상부 기판과 하부 기판의 도전성 박막이 접촉되어 통전함으로써, 위치를 검지한다.

한편, 상기한 바와 같이, 본 발명의 투명 도전성 기재는 도전성과 투명성이 우수하기 때문에, 본 발명의 투명 도전성 기재를 터치 패널의 상부 기판 및 하부 기판으로 사용할 경우, 보다 우수한 투명성을 갖는 터치 패널을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 투명 도전성 기재를 터치 패널의 기판으로 사용할 경우, 타점 내구성이 20 ~ 50% 정도 향상된다. 이는 투명 박막이 도전막을 보호하여 내구성을 향상시키는 기능을 수행하기 때문이다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 터치 패널은 LCD, PDP, LED, OLED 또는 E-Paper와 같은 디스플레이 장치에 장착되어 사용될 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

TU-2203(JSR사, n=1.37) 10g을 MIBK(Methyl Isobutyl Ketone) 40g으로 희석한 코팅액을 제조한 후, 두께 188um인 한성 산업사 ITO 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)의 ITO 형성면에 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 90nm의 투명한 박막을 형성하였다.

실시예 2

투명 박막의 건조 두께를 약 270nm로 한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

실시예 3

LCH-1346(Toyo Ink사, n=1.52) 5g을 MIBK(Methyl Isobutyl Ketone) 45g으로 희석한 코팅액을 제조한 후, 두께 188um인 한성 산업사 ITO 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)의 ITO 형성면에 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 120nm의 투명한 박막을 형성하였다.

실시예 4

투명 박막의 건조 두께를 약 270nm로 한 점을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

실시예 5

TYZ(Toyo Ink사, n=1.65) 5g을 MIBK(Methyl Isobutyl Ketone) 45g으로 희석한 코팅액을 제조한 후, 두께 188um인 한성 산업사 ITO 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)의 ITO 형성면에 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 120nm의 투명한 박막을 형성하였다.

실시예 6

투명 박막의 건조 두께를 약 270nm로 한 점을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

실시예 7

TYT80(Toyo Ink사, n=1.80) 5g을 MIBK(Methyl Isobutyl Ketone) 45g으로 희석한 코팅액을 제조한 후, 두께 188um인 한성 산업사 ITO 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)의 ITO 형성면에 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 120nm의 투명한 박막을 형성하였다.

실시예 8

TYM45(Toyo Ink사, n=1.80) 4g을 MIBK(Methyl Isobutyl Ketone) 46g으로 희석한 코팅액을 제조한 후, 두께 188um인 한성 산업사 ITO 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)의 ITO 형성면에 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 270nm의 투명한 박막을 형성하였다.

실시예 9

두께 188um인 Nitto Denko사의 ITO 필름(제품명: P400L-TFGP, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

실시예 10

두께 188um인 Nitto Denko사의 ITO 필름(제품명: P400L-TFGP, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

실시예 11

두께 188um인 Nitto Denko사의 ITO 필름(제품명: P400L-TFGP, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

실시예 12

두께 188um인 Nitto Denko사의 ITO 필름(제품명: P400L-TFGP, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

비교예 1

두께 188um인 한성산업사 ITO 필름(제품면: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)을 준비하였다.

비교예 2

투명 박막의 건조 두께를 약 450nm로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

비교예 3

투명 박막의 건조 두께를 약 450nm로 한 점을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

비교예 4

두께 188um인 Nitto Denko사의 ITO 필름(제품명: P400L-TFGP, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)을 준비하였다.

비교예 5

투명 박막의 건조 두께를 약 450nm로 한 점을 제외하고는, 실시예 10과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

비교예 6

TYM45(Toyo Ink사, n=1.45, 입자 크기 50 ~100nm) 5g을 MIBK(Methyl Isobutyl Ketone) 45g으로 희석한 코팅액을 제조한 후, 두께 188um인 한성 산업사 ITO 필름(제품명: HA450-188-0-188A-H, 기재 바로 위에 도전성 박막 형성)의 ITO 형성면에 코팅한 후, UV 경화하여 건조두께 약 30nm의 투명한 박막을 형성하였다.

실험예 1 - 투과율 평가

상기 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 6에 의해 제조되거나 준비된 투명 도전성 필름의 투과 특성(Y)을 US-Vis 스펙트로미터로 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

실험예 2 - 면저항 측정

상기 실시에 1 내지 12 및 비교예 1 내지 6에 의해 제조되거나, 준비된 투명 도전성 필름의 도전 특성을 4-프로브(Probe) 측정법(Loresta EP MCP-T360)으로 측정하였다. 측정 결과는 표 1에 나타내었다.

실험예 3 - 열적 내구성 평가

상기 실시에 1 내지 12 및 비교예 1 및 4에 의해 제조되거나, 준비된 투명 도전성 필름을 고온 (80℃×240hr) 및 고온고습 (60℃, 90%×240hr) 평가를 거친 후, 필름의 도전 특성을 4-프로브(Probe) 측정법(Loresta EP MCP-T360)으로 측정하였다. 측정 결과는 [표 1]에 나타내었다. 한편, 비교예 2, 3 및 5는 저항값이 측정되지 않아 열적 내구성 평가가 불가능하였다.

실험예 4 - 리니어리티 측정

<터치 패널 제조>

하부 기판으로 한성 산업 HA450-0-188A-H 필름, 상부 기판으로 각각 상기 실시예 1 내지 12 및 비교예 1, 4 및 6에서 제조 또는 준비된 필름을 사용하였다. 상기 상부 기판과 하부 기판에 서로 직교하도록 Ag 전극을 형성하였다.

하부 기판의 하부(도전성 박막이 형성된 면의 반대면)에 점착 필름을 라미네이트 하고, 상기 점착 필름의 반대면의 이형 기재 필름을 제거한 후, 1.0mm 두께의 유리 기판에 부착한다.

그런 다음, 100㎛의 스페이서를 이용하여 상부 기판과 하부 기판의 도전성 박막 형성면이 서로 대향되도록 배치하고 고정시켜 터치 패널을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 터치 패널의 상부를 폴리아세탈계 TIP(0.8R)을 사용하여 250g 하중으로 대각선 방향으로 슬라이딩시키고, 리니어리티가 1.5% 이내인 최대 슬라이딩 횟수를 측정하였다. 슬라이딩 획수가 클수록 내구성이 우수함을 의미한다. 측정 결과는 [표 1]에 나타내었다. 한편, 비교예 2, 3 및 5는 저항값이 측정되지 않아 리니어리티 측정이 불가능하였다.

한편, 터치 패널에 5V의 전압을 인가하고, 측정 시작 점(A)의 전압을 Vmin, 측정 마지막 점(Z)의 전압을 Vmax, 예상 전압을 V, X 위치에서의 측정 전압을 Vx라 할 때, 리니어리티는 다음 (식 1)으로 계산될 수 있으며, 예상 전압 V는 하기 (식 2)으로 계산될 수 있다.

(식 1) 리니어리티(%) = {(V-Vx)/(Vmax-Vmin)} × 100

(식 2) V = {(Vmax-Vmin)/(Z-A)} × X +Vmin

[표 1]

상기 [표 1]에서 알 수 있듯이, 투명 박막의 두께가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 1 내지 5의 경우, 투과율이 저하되거나, 면 저항값 특성이 매우 나빠짐을 알 수 있다. 또한, 투명 박막의 두께에 대한 상기 무기물 입자의 크기의 비가 1.0을 초과하는 비교예 6의 경우, 리니어리티 값이 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 이에 비해 본 발명의 실시예 1 내지 12에 의해 제조된 투명 도전성 기재의 경우, 투과율, 면저항 및 리니어리티 면에서 모두 우수한 성능을 나타내며, 열적 내구성도 우수함을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 투명 도전성 기재의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

Claims

투명 기재;

상기 투명 기재의 일면에 형성되는 도전성 박막; 및

상기 도전성 박막 상에 형성되며, 상기 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 투명 박막을 포함하며,

상기 투명 박막의 두께는 10 내지 400nm인 투명 도전성 기재이며,

상기 투명 박막은 ①유기물, ②유무기 하이브리드, ③유기물 및 무기물의 혼합물, ④유기물 및 유무기 하이브리드의 혼합물, 또는 ⑤유기물, 유무기 하이브리드 및 무기물의 혼합물로 이루어지는 투명 도전성 기재.
제1항에 있어서,

상기 도전성 박막은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 산화티탄, 산화카드뮴, 요오드화 구리, 주석을 함유하는 산화 인듐 (ITO: Indium Tin Oxide), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 불소를 함유하는 산화주석(FTO : Florinated Tin Oxide), 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 금속 산화물;

탄소나노튜브;

은 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 이루어지는 나노와이어; 또는

PSS(폴리(스티렌술포네이트), Poly (styrenesulfonate))를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자 및 폴리아닐린(Polyanilin)계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 도전성 고분자로 이루어지는 투명 도전성 기재.
삭제
제1항에 있어서,

상기 ①유기물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지인 투명 도전성 기재.
삭제
제1항에 있어서,

상기 ②유무기 하이브리드는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 투명 도전성 기재.
제1항에 있어서,

상기 ③유기물 및 무기물의 혼합물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지와 SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 입자의 혼합물로 이루어지는 투명 도전성 기재.
제7항에 있어서,

상기 투명 박막의 두께에 대한 상기 무기물 입자의 크기의 비는 1.0 이하인 투명 도전성 기재.
제1항에 있어서,

상기 ④유기물 및 유무기 하이브리드의 혼합물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지와 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드의 혼합물로 이루어지는 투명 도전성 기재.
제1항에 있어서,

상기 ⑤유기물, 유무기 하이브리드 및 무기물의 혼합물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지; 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드; 및 SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 입자의 혼합물로 이루어지는 투명 도전성 기재.
제10항에 있어서,

상기 투명 박막의 두께에 대한 상기 무기물 입자의 크기의 비는 1.0 이하인 투명 도전성 기재.
일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계; 및

상기 도전성 박막 위에 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질을 코팅하여 두께가 10 내지 400nm인 투명 박막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 도전성 기재 제조 방법이며,

상기 도전성 박막의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질은 ①유기물, ②유무기 하이브리드, ③유기물 및 무기물의 혼합물, ④유기물 및 유무기 하이브리드의 혼합물, 또는 ⑤유기물, 유무기 하이브리드 및 무기물의 혼합물로 이루어지는 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계는 투명 기재의 일면에 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 산화티탄, 산화카드뮴, 요오드화 구리, 주석을 함유하는 산화 인듐 (ITO : Indium Tin Oxide), 안티몬을 함유하는 산화 주 석, 불소를 함유하는 산화주석(FTO : Florinated Tin Oxide), 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 금속 산화물을 증착시키는 방법으로 이루어지는 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계는 투명 기재의 일면에 탄소나노튜브, 은 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성된 나노와이어를 유기물 바인더에 혼합하여 습식 코팅(Wet Coating)하는 방법으로 이루어지는 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계는 투명 기재의 일면에 PSS(폴리(스티렌술포네이트), Poly (styrenesulfonate))를 포함하는 폴리티오펜(Polythiophene)계 고분자 및 폴리아닐린(Polyanilin)계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 도전성 고분자를 습식 코팅(Wet Coating)하는 방식으로 이루어지는 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 일면에 도전성 박막이 형성된 투명 기재를 마련하는 단계는 시중에 판매되는 ITO 필름, 탄소나노튜브 필름, 금속 나노와이어 필름 또는 전도성 고분자 필름을 구입하여 이루어지는 투명 도전성 기재 제조 방법.
삭제
제12항에 있어서,

상기 ①유기물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지인 투명 도전성 기재 제조 방법.
삭제
제12항에 있어서,

상기 ②유무기 하이브리드는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 ③유기물 및 무기물의 혼합물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지와 SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 입자의 혼합물인 투명 도전성 기재 제조 방법.
제21항에 있어서,

상기 투명 박막의 두께에 대한 무기물 입자의 크기의 비는 1.0 이하인 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 ④유기물 및 유무기 하이브리드의 혼합물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지와 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드의 혼합물인 투명 도전성 기재 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 ⑤유기물, 유무기 하이브리드 및 무기물의 혼합물은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀룰로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 바인더 수지; 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 및 아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유무기 하이브리드; 및 SiO₂, ZrO₂, MgF₂, Sb₂O₅, BaF₂, TiO₂, ZnO, ZnS, CeF₂ 및 Nb₂O₅로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무기물 입자의 혼합물 인 투명 도전성 기재 제조 방법.
제24항에 있어서,

상기 투명 박막의 두께에 대한 무기물 입자의 크기의 비는 1.0 이하인 투명 도전성 기재 제조 방법.
청구항 1, 2, 4 및 6 내지 11 중 어느 한 항의 투명 도전성 기재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
청구항 26의 터치 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
제 27항에 있어서,

상기 디스플레이 장치는 LCD, PDP, LED, OLED 또는 E-paper인 디스플레이 장치.