KR101481711B1 - 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 기재필름, 상기 기재필름의 일면에 형성된 하드코팅층, 상기 기재필름의 타면에 형성된 안티블록킹층; 상기 하드코팅층 상에 형성된 고굴절 언더코팅층; 상기 고굴절 언더커팅층 상에 형성된 저굴절 언더코팅층 및 상기 저굴절 언더코팅층 상에 형성된 투명 도전체층을 포함하되, 상기 저굴절 언더코팅층의 표면에 산술평균조도(Ra)가 0.005㎛ 이하인 미세요철이 형성된 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름 및 이를 이용한 터치패널을 제공한다. 본 발명에 따르는 투명 도전성 필름 및 이를 이용한 터치패널은 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 시인성이 양호하다.

Description

터치스크린 패널용 투명 도전성 필름{TRANSPFARENT CONDUCTIVE FILM FOR TOUCH SCREEN PANEL}

본 발명은 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 시인성이 향상된 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름에 관한 것이다.

터치스크린 패널은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면 그 위치를 파악하여 특정한 기능을 처리하도록 한 패널이다. 터치스크린패널이 적용되는 터치스크린은 휴대성이 좋고 작동방식이 간편하여 직관적으로 쉽게 사용할 수 있기 때문에 핸드폰, 네비게이션 등의 휴대단말기에 광범위하게 사용되고 있다.

터치스크린 패널은 기본적으로 터치스크린 패널, 컨트롤러, 드라이버 SW 등으로 구성된다. 터치스크린 패널은 투명도전막(ITO: Indium Tin Oxide)이 증착된 상판(Film)과 하판(Film 또는 Glass)으로 구성되며, 접촉입력의 유무를 판단하고 입력좌표를 검출, 컨트롤러로 신호를 전송하는 기능을 담당한다. 컨트롤러의 경우 터치스크린 패널에서 전송된 선호를 디지털 신호로 변환하고 디스플레이 상의 좌표로 출력하는 기능을 하며, 드라이버 SW는 컨트롤러에서 들어오는 디지털 신호를 받아 터치스크린 패널이 각 운영 시스템에 맞게 구현하도록 하는 프로그램이다. 터치스크린 패널은 구현방식에 따라 저항막(Resistive) 방식, 정전용량(Capacitive)방식, SAW(Surface Accoustic Wave; 초음파) 방식, IR(Infrared; 적외선) 방식 등으로 구분되며 최근에는 내구성 및 투과율 측면에서 특성이 우수한 정전용량 방식이 각광받고 있다.

정전용량 방식의 터치패널은 터치 패턴층을 포함하고 있으며, 상기 터치패턴층은 외부의 물리적 접촉에 대응하여 전기적 신호를 발생시키는 역할을 하는데, 입력 위치를 검출하기 위해 투명 도전성 필름의 투명 도전체층 등에 소정의 패터닝을 하여 사용한다. 투명 도전체층을 패턴화함에 있어서 패턴부와 비패턴부의 평균 반사율의 차이가 커질수록 패턴의 형태가 시각적으로 확인이 잘되기 때문에 디스플레이 소자로서의 외관 특성이 나빠진다. 특히 정전용량 방식의 경우 ITO 필름이 표층에 사용되기 때문에 패턴 시인성이 제품 외관에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 개선하기 위한 개발이 진행되고 있다.

특허문헌 1에는 투명 필름 기재 상에 고굴절층으로서 굴절율 1.7의 실리콘 주석 산화물층(두께 10nm이상), 저굴절층으로서 굴절율 1.43의 산화규소층(두께 30nm), 및 투명 도전층으로서 굴절율 1.95의 ITO막(두께 15nm)을 순서대로 형성한 투명 도전성 필름이 기재되어 있다.

그러나, 상술한 선행문헌의 도전성 필름의 경우 패턴부와 비패턴부의 반사율차가 커서 패턴시인성이 나쁘다는 문제점이 계속되고 있다.

일본 공개특허공보 제2008-98169호

본 발명의 목적은 패턴 시인성이 개선된 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 투명 도전성 필름을 채용한 터치스크린 패널을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투명 도전성 필름은, 기재필름, 상기 기재필름의 일면에 형성된 하드코팅층, 상기 기재필름의 타면에 형성된 안티블록킹층; 상기 하드코팅층 상에 형성된 고굴절 언더코팅층; 상기 고굴절 언더커팅층 상에 형성된 저굴절 언더코팅층 및 상기 저굴절 언더코팅층 상에 형성된 투명 도전체층을 포함하되, 상기 저굴절 언더코팅층의 표면에 산술평균조도(Ra)가 0.005㎛ 이하인 미세요철이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 고굴절 언더코팅층의 굴절율은 1.49~1.74, 두께는 0.5~5㎛이고; 저굴절 언더코팅층의 굴절율은 1.3~1.45, 두께는 0.01~0.1㎛이며; 투명 도전체층의 굴절율은 1.9~2.1, 두께 0.01~0.03㎛;인 것이 바람직하다.

상기 투명 도전체층 패턴부(a)와 비패턴부(b)의 평균 반사율차(△R)가 1% 이하인 것이 바람직하다.

기 투명 도전체층의 가시광선 영역(380~780nm)에서의 평균 반사율이 5~8%의 범위인 것이 바람직하다.

상기 고굴절 언더코팅층에는 평균 입자크기가 100nm 이하인 금속 미립자 또는 금속 산화물 미립자를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 저굴절 언더코팅층에는 실리카 입자 또는 불소계 고분자 입자를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명을 통해 투명 도전성 광학필름을 제작할 때 사용되는 인덱스 매칭 필름의 표면조도를 제어함에 따라서 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 시인성이 양호해지는 결과를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명의 실시형태에 따르는 투명 전도성 필름의 모식적 단면도이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 투명 도전성 필름을 설명한다.

도1은 본 발명의 실시형태에 따르는 투명 전도성 필름의 모식적 단면도이다. 도1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따르는 투명 도전성 필름(10)은 기재필름(11), 상기 기재필름의 일면에 형성된 하드코팅층(12), 상기 기재필름의 타면에 형성된 안티블록킹층(13); 상기 하드코팅층 상에 형성된 고굴절 언더코팅층(14); 상기 고굴절 언더코팅층 상에 형성된 저굴절 언더코팅층(16) 및 상기 저굴절 언더코팅층 상에 형성된 투명 도전체층(16)을 포함한다.

기재필름(11)

기재필름은, 표시장치용으로서 사용하기 위해, 광선투과율이 높고, 헤이즈값이 낮은 것이 바람직하다. 예를 들면, 파장 400~800nm에서의 광선투과율은 바람직하게는 40%이상, 보다 바람직하게는 60%이상이며, 또한, 헤이즈값은 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 3% 이하이다. 이들 조건을 만족시키지 않는 경우에는, 표시부재로서 사용했을 때에 화상의 선명성이 결여되는 경향이 있다. 또한, 이러한 효과를 발휘하는 점에서, 광선투과율의 상한치는 99.5% 정도까지 그리고 헤이즈값의 하한값은 0.1% 정도까지가 제작할 수 있는 가능한 범위이다.

상기 기재필름(10)의 재질은 상술한 조건을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지 않아, 공지의 플라스틱 기재필름에 이용되는 수지소재 중에서 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 이러한 산화방지필름의 기재필름용 수지소재로서, 예를 들면, 에스테르, 에틸렌, 프로필렌, 디아세테이트, 트리아세테이트, 스티렌, 카보네이트, 메틸펜텐, 술폰, 에테르에틸케톤, 이미드, 불소, 나일론, 아크릴레이트, 지환족 올레핀계 등에서 선택되는 하나를 구성단위로 하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용할 수 있다. 바람직하게는 이들 수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 에스테르계, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세테이트계, 및 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴레이트계에서 선택되는 하나를 구성단위로 하는 폴리머 또는 공중합 폴리머가 바람직한데, 이들은 투명성, 강도 및 두께의 균일성이 우수하기 때문이다.

특히, 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 면에서 에스테르계를 구성단위로 하는 폴리머로 이루어지는 기재필름이 특히 바람직하다. 이러한 폴리에스테르계 수지로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-a,β-비스(2-클로로페녹시)에탄-4,4'-디카르복실레이트 등을 들 수 있다. 또한, 이들 폴리에스테르에는 또한 다른 디카르복실산 성분이나 디올 성분이 20몰% 이하이면 공중합되어 있어도 좋다. 그 중에서도 품질, 경제성 등을 종합적으로 판단하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다. 이들 구성 수지성분은 1종만 사용해도, 2종 이상 병용해도 좋다.

상기 기재필름(11)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 면에서, 통상 5~800㎛, 바람직하게는 10~250㎛이다. 또한, 2장 이상의 필름을 공지의 방법으로 접합한 것이어도 좋다.

또한, 상기 기재필름(11)은 각종 표면처리, 예를 들어, 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염처리, 에칭처리, 또는 조면화처리 등의 처리를 실시한 것이라도 좋다. 또한, 접착촉진을 위해서 기재필름의 표면에 프라이머층, 예를 들어, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에스테르 아크릴레이트계, 폴리우레탄아크릴레이트계, 폴리에폭시아크릴레이트계, 티타네이트계 화합물 등의 코팅을 행한 후에, 고굴절율 경질코팅층을 형성해도 좋다. 특히, 친수기 함유 폴리에스테르수지에 아크릴계 화합물을 가교시킨 공중합체와 가교 결합제로 이루어지는 조성물을 프라이머 도포한 것은 접착성이 향상되고, 내열성, 내수성 등의 내구성이 우수하므로 상기 기재필름(11)의 재질로서 바람직하다.

하드코팅층 (12)

플라스틱 기재필름의 고경도, 내스크래치성, 내굴곡성 및 방오성을 구현하기 위한 용도로 하드코팅층이 사용된다.

상기 하드코팅층은 아크릴레이트 화합물을 함유하는 것이 필수적이다. 아크릴레이트 화합물은 활성광선 조사에 의해 라디칼 중합되고, 형성되는 막의 내용제성이나 경도를 향상시킨다. 이 목적으로는 단관능 또는 다관능의 아크릴레이트가 단독으로 또는 조합으로 중합되어 사용될 수 있다. 단관능 아크릴레이트로서는 구체적으로는, 메틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르(메타) 아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등이 있다. 또한, (메타)아크릴로일기가 분자내에 2개 이상인 다관능 (메타) 아크릴레이트 화합물로서는 내용제성 등이 향상되므로 본 발명에 있어서는 특히 바람직하다. 다관능 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는, 타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 단량체는, 1종 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 좋다.

본 발명의 하드코트층을 형성하기 위한 구성 수지성분에는, 하드코트층 경도의 향상을 목적으로 하여 알킬실리케이트류 및 그 가수분해물, 콜로이드상 실리카, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄 등의 무기입자, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등을 함유시켜도 좋다.

상기 하드코트층의 두께는, 따라서 적당히 선택되지만, 통상 1~20㎛이며 바람직하게는 1~10㎛이다. 하드코트층의 두께가 1㎛미만에서는, 표면경도가 불충분해서 상처가 생기기 쉬워 바람직하지 못하다. 또한, 20㎛를 넘는 경우는, 투명성이 저하해서 헤이즈값이 높아지기 쉽고, 또 경화막이 약해지며, 필름을 접어 구부렸을 때에 하드코팅층에 크랙이 생기기 쉬워지기 때문에 바람직하지 못하다.

안티블록킹층 (13)

상기 안티블록킹층(30)은 하드코팅층(20) 상에 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100중량부에 대하여, 무기입자 0.1~60중량부, 방오첨가제 0.1~30중량부 및 광중합 개시제 0.1~5중량부를 포함하는 안티블록킹층용 조성액을 도포 후, 경화시켜 형성된 것으로, 안티블록킹성 및 방오성을 구현한다.상기 안티블록킹층(30)에 적용되는 전리방사선 경화형 수지 혼합물은 앞서 하드코팅층(20)에 기재된 조성물과 동일하다.

본 발명에 적용되는 무기입자는 필름의 표면경도를 개선하고, 표면에 미세요철을 형성하여 안티블록킹성을 부여하기 위한 것으로서, 용액 내에서의 분산을 용이하게 하기 위해 실란커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기화합물로 표면처리된 실리카, 알루미나, 금속산화물, 산화지르코늄 및 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 바람직하다.

상기 무기입자는 특별히 한정된 형태는 없으나 구형상, 입방체상, 방추형상, 부정형상이 바람직하고, 평균입경이 0.01~2㎛가 사용될 수 있으며, 이때, 크기가 0.01㎛ 미만이면 표면경도 및 안티블록킹성이 충분하지 않고, 2㎛를 초과하면 투과도가 90%이하, 헤이즈가 2%이상의 값을 나타내어 시인성이 저하된다.

상기 무기입자는 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대해서 0.1~60 중량부, 바람직하게는 1~30중량부로 포함되어 안티블록킹층과 제2 하드코팅층 간의 정지마찰계수를 0.3μ이하, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.3μ으로 제어할 수 있다. 이때, 상기 무기입자 함량이 0.1 중량부 미만이면 하드코팅 필름의 표면경도(연필경도) 및 안티블록킹성이 충분하지 않은 문제가 있으며, 함량이 60중량부를 초과하면 용액 내에 분산이 충분하지 않아 하드코팅 필름의 헤이즈가 15%이상의 값을 나타내어 시인성이 불량한 문제가 있다.

본 발명에 적용되는 방오첨가제는 평균분자량이 100 내지 10,000인 것이 바람직하며, 평균분자량이 100 미만이면 방오성이 감소하고, 10,000을 초과하면 하드코팅 조성물 제조시 혼용성이 감소하는 문제가 있다.

또한, 상기 방오첨가제는 실리콘계 화합물 또는 불소계 화합물을 포함하는 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 실리콘계 화합물은 실록세인(Si-O) 결합을 갖는 화합물이면 특별히 제한되지 않으며, 분자량이 100~10,000인 액상의 (메타)아크릴레이트 폴리실록산계 화합물 또는 (메타)아크릴레이트 유기-변형 폴리실록산 계 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 불소계 화합물을 포함하는 수지는 폴리에틸렌의 수소 일부 또는 전부가 불소로 치환된 구조를 포함하는 수지로써 분자량이 100~10,000인 화합물이 바람직하다.

이때, 방오첨가제의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~30중량부로 포함되어, 안티블록킹층 표면이 수접촉각을 90˚이상, 보다 바람직하게는 90 내지 120˚로 제어할 수 있다. 특히 방오첨가제 함량이 0.1중량부 미만이면 방오기능이 충분하지 않으며, 30 중량부를 초과하면 표면경도를 저하시키는문제가 있어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에서 적용되는 광중합 개시제는 특별히 한정되지 않나, 벤조페논류, 아세트페논류, 하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 티옥산톤류, 디벤질디설파이트, 디에틸옥사이드, 트리페닐비이미다졸 및 이소프로필-N,N-대메틸아미노벤조에이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.

이때 광중합 개시제의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100중량부에 대하여 0.1~5중량부로 포함되며, 함량이 0.1중량부 미만이면 광경화가 충분하지 않은 문제가 있으며, 함량이 5 중량부를 초과할 경우 경화에는 문제가 없으나 잔존하는 개시제에 의해 장시간 방치시 표면에 개시제가 석출되거나 안티블록킹층의 특성에 변화가 생길 수 있다.

또한, 상기 안티블록킹층용 조성물은 전체함량 100중량부에 대하여 용매 30~97중량부를 추가로 포함할 수 있으며, 용매는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물,알코올 등으로 통상 비점이 60~170℃의 액체이면 제한없이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 톨루엔, 메일

에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.

상기 안티블록킹층의 형성방법은 앞서 기재된 하드코팅층(20)과 동일하며, 안티블록킹층의 두께는 바람직하게는 0.01~5㎛, 더욱 바람직하게는 0.01~2㎛이다. 두께가 0.01㎛ 미만이면 무기입자를 안티블록킹층에 고착화시키기 어려운 문제가 있고,두께가 5㎛를 초과하면 헤이즈가 1% 이상의 값을 나타내어 시인성에 문제가 있어 바람직하지 않다.

고굴절 언더코팅층 (14)

본 발명의 투명 전도성 필름(10)에서 고굴절 언더코팅층(14)은 상기 하드코팅층(12) 상에 형성되어, 저굴절층과의 굴절율 조절을 통해 기재필름의 반사율 조절하는 역할을 한다.

상기 고굴절 언더코팅층(14)은 도전성 입자와 바인더 성분을 함유한다.

본 발명에서의 도전성 입자란, 금속미립자, 혹은 금속산화물 미립자를 가리킨다. 그 중에서도 금속산화물 미립자는 투명성이 높아 바람직하다. 금속산화물 미립자로서는 주석함유 산화안티몬입자(ATO), 아연함유 산화안티몬입자, 주석함유 산화인듐입자(ITO), 산화아연/산화알루미늄입자, 산화안티몬입자 등이 특히 바람직하고, 보다 바람직하게는 주석함유 산화인듐입자(ITO), 주석함유 산화안티몬입자(ATO) 이다.

상기 도전성 입자는 평균 1차 입경(BET법에 의해 측정되는 구(球)상당 지름)이 0.5㎛이하인 입자가 바람직하게 사용되지만, 보다 바람직하게는, 0.001~0.3㎛, 더욱 바람직하게는 0.005~0.2㎛의 입경의 것이 이용된다. 상기 평균 입경이 상기 범위를 초과하면 생성되는 피막의 투명성을 저하시키고, 상기 범위 미만에서는 상기입자가 응집되기 쉬워 생성피막의 헤이즈값이 증대되어, 어느 쪽의 경우나 원하는 헤이즈값을 얻는 것이 곤란해지기 때문이다.

상기 고굴절 언더코팅층(13)을 구성하는 바인더 성분은 (메타)아크릴레이트 화합물이 이용된다. (메타)아크릴레이트 화합물은 활성광선 조사에 의해 라디칼 중합되고, 형성되는 막의 내용제성이나 경도를 향상시키기 때문에 바람직하고, 또한, (메타)아크릴로일기가 분자내에 2개 이상인 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물은 내용제성 등이 향상되므로 본 발명에 있어서는 특히 바람직하다. 예를 들면, 펜타에리스리톨트리(메타) 아크릴레이트나, 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리 (메타)아크릴레이트, 에틸렌 변성트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스-(2-히드록시에틸)-이소시아눌산에스테르트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨헥사(메타) 아크릴레이트 등의 4관능 이상의 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

고굴절층을 구성하는 바인더 성분은 입자의 분산성을 향상시키기 위해서, 카르복실기나, 인산기, 술폰산기 등의 산성 관능기를 갖는 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산성 관능기 함유모노머로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 2-메타크릴로일옥시에틸숙신산, 2-메타크릴로일옥시에틸프탈 산 등의 불포화 카르복실산, 모노(2-(메타)아크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트, 디페닐-2-(메타)아크릴로일옥시에틸포스페이트 등의 인산(메타)아크릴산에스테르, 2-술포에스테르(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

그 외, 아미드결합, 우레탄결합, 에테르결합 등의 극성을 가진 결합을 갖는 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다.

또한, 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머 등의 우레탄결합을 갖고 있는 수지이면, 극성도 높고 입자의 분산성이 좋아지므로 특히 바람직하다.

본 발명에서 하드코트층 및 고굴절층을 형성할 때, 도포한 바인더성분의 경화를 진행시키기 위해서 개시제를 사용해도 좋다. 상기 개시제로서는, 도포한 바인더 성분을, 라디칼반응, 음이온반응, 양이온반응 등에 의한 중합 및/또는 가교반응을 개시 또는 촉진시키는 것이며, 종래부터 공지의 각종 광중합 개시제를 사용할 수 있다.

구체적으로는, 소듐메틸디티오카바메이트설파이드, 디페닐모노설파이드, 디벤조티아조일모노설파이드 및 디설파이드 등의 설파이드류; 티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤 등의 티옥산톤 유도체; 히드라존, 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물; 벤젠디아조늄염 등의 디아조 화합물 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조페논, 디메틸아미노벤조페논, 미힐러케톤, 벤질안트라퀴논, t-부틸안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-클로로안트라퀴논등의 방향족 카르보닐 화합물; p-디메틸아미노 안식향산메틸, p-디메틸아미노 안식향산에틸, D-디메틸아미노안식향산부틸, p-디에틸아미노 안식향산이소프로필 등의 디알킬아미노 안식향산에스테르; 벤조일퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드,디쿠밀퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등의 과산화물; 9-페닐아크리딘, 9-p-메톡시페닐아크리딘, 9-아세틸아미노아크리딘, 벤즈아크리딘 등의 아크리딘 유도체; 9,10-디메틸벤즈페나진, 9-메틸벤즈페나진, 10-메톡시벤즈페나진 등의 페나진 유도체; 6,4',4"-트리메톡시-2,3-디페닐퀴녹살린 등의 퀴녹살린 유도체 2,4,5-트리페닐이미다조일 2량체, 2-니트로플루오렌, 2,4,6-트리페닐피릴리움 4불화 붕소염, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 3,3'-카르보닐비스쿠말린, 티오미힐러케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 올리고(2-히드록시-2-메틸-1-(4-(1-메틸비닐)페닐)프로판온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부탄온 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에서 고굴절 언더코팅층을 형성할 때, 상기 개시제의 산소저해에 의한 감도의 저하를 방지하기 위해서, 광중합 개시제에 아민 화합물을 공존시켜도 좋다. 이러한 아민 화합물로서는, 예를 들면, 지방족 아민 화합물이나, 방향족 아민 화합물 등의 불휘발성의 것이라면, 특별히 한정되지 않는다.

예를들면, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민 등이 적절하다. 본 발명에 따른 고굴절 언터코팅층(13)의 구성성분은, 이상 설명한 바인더 성분, 도전성 입자, 광중합 개시제를 필수 구성성분으로 하며, 또한 필요에 따라, 예를 들면, 중합금지제나, 경화촉매, 산화방지제, 분산제, 레벨링제, 실란커플링제 등의 각종 첨가제를 함유해도 좋다.

본 발명에서는 상기 고굴절 언더코팅층(13)의 구성성분에 도전성의 부여를 목적으로 해서 폴리피롤 및 폴리아닐린 등의 도전성 폴리머, 금속 알콜레이트 및 킬레이트 화합물 등의 유기금속 화합물을 더 함유시킬 수 있다. 또한, 이 고굴절 언더코팅층(13)의 구성성분에, 표면경도의 향상을 목적으로 해서, 알킬실리케이트류 및 그 가수분해물, 콜로이드상 실리카, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄 등의 무기입자, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등을 더 함유시킬 수도 있다.

상술한 조성으로 형되는 고굴절 언더코팅층(13)의 굴절율은 1.49~1.74인 것이 바람직하다. 굴절율이 1.49 미만일 경우 최종 제품의 반사율이 너무 낮아지는 문제점이 있고 1.74를 초과하는 경우에는 반사율이 높아지는 문제점이 있다.

고굴절 언더코팅층의 두께는 0.01~5㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.02~2㎛, 더욱 바람직하게는 0.5~1㎛이다. 고굴절층의 두께가 0.01㎛이하일 경우 투명 도전성 필름을 제작한 후 패턴시인성을 확인할 때 가시광 영역에서의 평균반사율이 1%이상이 되어 패턴 시인성이 나빠지게 되며, 코팅시 줄무늬가 발생할 수 있다. 5㎛이상의 경우 고굴절층 코팅 후 광학특성 값이 나빠져 바람직하지 않다.

하드 코팅층 상에 형성된 고굴절층의 표면 조도는 0.005㎛이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.003㎛이하이다. 고굴절층의 표면조도가 0.005㎛를 초과하는 경우 투명 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 패턴 시인성이 나빠 육안으로 쉽게 확인이 되는 문제가 발생하게 된다.

저굴절 언더코팅층 (15)

본 발명의 투명 전도성 필름(10)에서 저굴절 언더코팅층(15)은 상기 고굴절 언터코팅층(14) 형성되어, 고굴절층과의 굴절율 조절을 통해 기재필름의 반사율 조절하는 역할을 한다.

상기 저굴절 언더코팅층(15)은, 바인더 수지와 실리카 미립자나 불소계 유도체가 사용될 수 있다.

바인더 수지에 관하여는 상술한 고굴절 언더코팅층(14)에 적용되는 수지와 동일하다. 실리카 미립자는 공기와의 굴절율 차를 줄이기 위해 중공(中空) 및 다공(多空)성의 미립자를 사용하며, 표면 거칠기를 줄이기 위해 평균입경이 수십 nm 사이즈로 제한하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 실리카 미립자 성분은, 건식 실리카, 습식 실리카, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등일 수 있으며, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자일 수도 있다. 상기 실리카 미립자의 형상은 구상 또는 수주상이 바람직하게 이용된다. 상기 실리카 입자는 평균 입경이 다른 2성분 이상의 입자를 사용할 수 있다.

또한 상기 실리카 미립자는, 표면처리를 하여 사용할 수도 있다. 표면처리 방법으로서는 플라즈마 방전처리나 코로나 방전처리 등의 물리적 표면처리와 커플링제를 사용한 화학적 표면처리가 있지만, 화학적 처리가 바람직하게 이용된다.

불소계 유도체의 경우 아크릴모노머에 불소계 또는 실록산계 아크릴레이트가 함유된 공중합체 형태이다.

바인더 수지와 실리카 미립자나 불소계 유도체의 함량비는 중량비로 5~15wt% 것이 바람직하다, 바인더 수지의 함량이 5중량% 미만이면 15wt%를 초과하면 굴절율 조절이 되지 않아 반사율 조절에 있어 문제점이 있다.

상술한 조성으로 형성되는 저굴절 언더코팅층(13)의 굴절율은 고굴절층과의 반사율 조절을 위해 1.39~1.45인 것이 바람직하다.

저굴절 언더코팅층(15)의 두께는 0.01~1㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.02~0.7㎛이다. 저굴절 언더코팅층(15)의 두께가 0.01㎛이하일 경우 투명 도전성 필름을 제작한 후 패턴시인성 확인 시 패턴 시인성이 나빠지게 된다. 1㎛이상의 경우 낮은 표면에너지로 인해 도전체층이 박리되는 문제가 발생할 수 있다.

저굴절 언더코팅층(15) 표면 조도는 0.005㎛ 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.004㎛이하이다. 저굴절층이 0.005㎛이상일 경우 투명 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 패턴 시인성이 나빠 육안으로 쉽게 확인이 되는 문제가 발생하게 된다. 한편, 조도의 하한과 관련하여, 기술적으로 가능한 수준은 0.002㎛ 수준이나, 낮을수록 좋다.

하드코팅층 (12), 언더코팅층(14, 15)의 형성

하드코팅층, 저굴절 언더코팅층(14) 및 고굴절 언더코팅층(15)은 수지성분 및 입자를 포함하는 조성물이 적당한 용매에 희석되어 도포된 다음, 건조 및/또는 경화를 거쳐 형성될 수 있다. 이때, 용매로는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물, 알코올 등으로 통상 비점이 60∼170℃의 액체이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

도포의 방법 역시 그라비아코터, 마이크로그라비아 코터, 나이프코터, 바코터, 롤코터, 스핀코터 등 당업계 공지의 코팅방법중 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다.

한편, 각 층의 두께 및 표면 조도는 코팅액의 고형분 함량, 코팅바의 형태나 재질의 변경을 통하여 조절이 가능하며, 이에 관하여는 공지의 방법 중에서 선택하여 본 발명에 적용할 수 있다.

투명 도전체층 (16)

본 발명의 투명 도전성 필름(10)에서, 투명 도전체층(16)은 투명성을 갖는 도전물질로 구성 재료는 특별하게 한정하지 않고 사용될 수 있으며, 바람직한 일례로는 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 안티몬, 티탄, 규소, 지르코늄, 마그네슘, 알루미늄, 금, 은, 구리, 팔라듐, 텅스텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 금속산화물이나, 탄소나노튜브, 고분자 전도체, 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 이상의 유기물을 들 수 있다.

상기 투명 도전체층(16)의 형성방법에는 특별한 제한없이 당업계에서 통상적으로 사용되는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 드라이공정으로 형성될 수 있으며, 전리방사선 수지 혼합물 또는 열경화형 수지 혼합물과 혼합되어 나이프 도포, 그라비아 도포, 리버스 롤 도포, 잉크젯 프린팅 등의 용액 공정으로도 형성될 수 있다.

투명 도전체층(16)은 필요에 따라 리소그래피(lithography)와 같이 노광과 화학용액을 이용한 에칭으로 패턴을 형성시키는 식각방법이나, 레이저를 이용한 식각방법이나, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅 등 다양한 제조방법을 통해 미세한 패턴 구조를 가질 수 있다.

투명 도전체층(16)은 필요에 따라 고온에서 열처리하여 결정화할 수 있다. 이때, 투명 도전층체(16)을 결정화함으로써, 표면저항 값은 더욱 낮아지며 투명성과 내구성이 향상된다.

저굴절 언더코팅층(15) 상에 형성되는 투명 도전체층(16)의 두께는 통상적으로 0.01~0.03㎛의 범위로 형성된다. 도전층의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우에는 투명도전체층을 증착한 후 반사율이 높아 패턴 시인성이 나빠지는 문제점이 있고, 0.03㎛를 초과하는 경우에도 투명도전체층 증착 후 패턴 시인성이 나빠지는 문제점이 있다. 상기 투명 도전체층(16)의 두께가 0.01㎛ 미만에서는 연속적인 피막 형성이 어렵고 그 표면저항이 1×10Ω/□ 이하이기 때문에 도전성에 문제가 있고, 상기 투명 도전층(16)의 두께가 0.03㎛를 초과하면 투명성이 저하되는 문제가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

(1) 하드코팅층의 형성

다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료(고형분 50%)(JSR㈜ 제품, KZ7528)를 두께 100㎛의 폴리에스테르필름(도레이㈜ 제품, 루미러)으로 이루어지는 기재필름에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm²를 조사해서 도포층을 경화시켜 하드코팅층 2㎛를 형성했다.

(2) 고굴절 언더코팅층의 형성

지르코늄 산화물을 함유하는 도료(고형분 50%) (PELNOX㈜, PELTRON A2101, 굴절률 (n)=1.67, 평균 입자 직경 30~40nm, 입자 ?유량 15wt%)를 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르로 희석하여 2wt% 용액을 만들어, 이 용액을 교반해서 얻은 도포액을 하드코트층의 면상에 마이크로그라비아 코터를 사용해서 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm²를 조사해서 도포층을 경화시켜 두께 0.05㎛, 산술 평균 조도(Ra)는 0.002㎛인 고굴절 언더코팅층을 형성했다.

(3) 저굴절 언더코팅층의 형성

다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료(고형분 10%)(PELNOX㈜, PELTRON XJA-0263-LR, 굴절률(n)=1.45)에 용제로 메틸이소부틸케톤을 넣어 1wt% 용액이 되도록 도포액을 만들어 교반하여 고굴절층 위에 버이어바 No.3 코터를 사용해서 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm²를 질소분위기하에서 조사해서 도포층을 경화시켜 두께 0.04㎛, 산술 평균 조도(Ra)는 0.002㎛인 저굴절 언더코팅층을 형성하였다.

(4) 안티블록킹층 형성

인덱스 매칭층이 형성된 이면에 다관능 아크릴계 수지에 실리카 입자가 포함되어 있는 금호석유화학 도료(G-3710, 고형분 45%, SI입자 함유량 : 2.5wt%)를 도포하고 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2를 조사해서 도포층을 경화시켜 안티블로킹층을 2㎛의 두께로 형성하였다.

(5) 투명 도전체층 형성

아르곤 가스 98%와 산소가스 2%로 이루어지는 0.5Pa의 분위기에서 산화 인듐 97wt%, 산화주석 3wt%의 소결체 재료를 사용한 반응성 스퍼터링법에 의해 두께 22nm의 ITO막(굴절율(n)=2)을 형성하여 투명 도전성 필름을 제작하였다.

(6) ITO막의 에칭에 의한 패턴화

적층 투명 도전성 필름의 투명 도전체층에 스트라이프상으로 패턴화되어 있는 포토레지스트를 도포하고, 건조 경화한 후 25℃, 5%의 염산(염화수소 수용액)에 1분간 침지하여 ITO 막의 에칭을 실시하였다.

(7) 투명 도전층의 가열처리

상기 ITO 막의 패턴화 후 이 ITO막을 140℃(90분간)의 조건에서 가열처리하고, ITO막의 구성 성분을 결정화하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서, 고굴절 언더코팅층의 두께를 1㎛, 산술 평균조도(Ra) 0.04㎛, 저굴절 언더코팅층은 버이어바 No.4를 사용하여 두께를 0.7㎛, 산술 평균조도(Ra) 0.004㎛로 형성한 것 이외에는 모두 동일하게 하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서, 고굴절 언더코팅층의 평균입자 직경을 80nm인 것을 사용하였고, 고굴절 언더코팅층의 두께를 0.05㎛, 산술 평균조도(Ra)는 0.018㎛, 저굴절 언더코팅층은 버이어바 No.7를 사용하여 두께를 0.04㎛, 산술 평균조도(Ra)는 0.01㎛호 형성한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

[비교예 2]

상기 비교예 1에서, 고굴절 언더코팅층의 두께 1㎛, 산술 평균조도(Ra)는 0.025㎛, 저굴절 언더코팅은 메이어바 No.8을 사용하여 두께 0.7㎛, 산술 평균조도(Ra) 0.02㎛로 형성한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

[비교예 3]

상기 비교예 1에서, 고굴절 언더코팅층의 두께를 6㎛, 산술평균조도(Ra) 0.005㎛, 저굴절 언더코팅층은 베이어바 No.9를 사용하여 두께 0.05㎛, 산술 평균조도(Ra)가 0.05㎛로 형성한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

[평가방법]

1. 표면조도

접촉식 3차원 조도 측정기(코사카사 SE3300제품)을 사용하여 산술 평균조도를 측정하여 5회 반복 측정한 평균값을 기재하였다.

2. 평균반사율 및 평균반사율 차(△R=비패턴부 반사율 - 패턴부 반사율)

히타치 케이소쿠 제품의 분관 광도계 U-3410을 사용하여 패턴부와 비패턴부를 측정하였으며, 샘플 필름은 320~400의 내수 샌드페이퍼로 이면에 균일하게 상처를 내고, 흑색도료를 도포하여, 이면으로부터의 반사를 완전히 없앤 상태로하고, 수지층 측 표면에 대하여 입사광 각도 5~10°로 측정했다. 또한 여기서 반사율은 파장영역 380~780nm 범위에서의 반사율의 평균값을 취했다.

3. 경도

HEIDON(신코카가쿠사 제품)을 사용하여 JIS K-5400을 따라서 측정했다.

4. 수접촉각

접촉각 측정기(교와 인터페이스 사이언스사, 모델명 드롭마스터 300)을 사용하여 측정하였다.

5. 패턴시인성

패턴 시인성은 평평한 검은 판과 흰색 판 상에서 투면 도전체층이 위로 가도록 하고 육안에 의해 패턴부와 비패턴부를 식별할 수 있는지 여부를 기준으로 평가하였고 그 기준은 다음과 같다.

◎ : 패턴부와 비패턴부의 차이가 없음

○ : 패턴부와 비패턴부의 차이가 약간 있음

X : 패턴부와 비패턴부의 차이가 명확함

표1에 실시예와 비교예에서 제조된 필름의 물성을 측정하여 기재하였다.

	평균반사율 (a/b)	△R	경도	패턴시인성
실시예 1	5.68%/6.1%	0.42%	1H	◎
실시예 2	6.79%/7.65%	0.86%	1.8H	○
비교예 1	6.2%/9.1%	2.9%	1H	X
비교예 2	7.1%/11.6%	4.5%	1.8H	X
비교예 3	8.9%/1.03%	1.4%	4H	X

* HR : 고굴절 언더코팅층

* LR : 저굴절 언더코팅층

* △R : 패턴부와 비패턴부의 평균반사율 차이

상기 실시예 및 비교예로부터, 산술평균조도(Ra)에 따라서 투명 도전체층의 패턴부와 비패턴부의 시인성에서 차이가 나는 것을 확인 할 수 있다. 이는 패턴부와 비패턴부의 평균 반사율 차(△R )와도 연관이되어 평균 조도 산술평균조도(Ra)가 클수록 패턴 시인성에서는 불리한 것을 확인 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 형태로의 변형 및 수정이 가능함은 당업자에는 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명한 것이다.

발명의 패턴 시인성이 우수한 투명 도전성 필름은 터치패널용 인덱스 매칭 필름에 사용될 수 있다.

10.. 터치패널용 도전성 필름 11.. 기재필름
12.. 하드코팅층 13.. 안티블록킹층
14.. 고굴절 언더코팅층 15.. 저굴절 언더코팅층
16.. 투명 도전체층
a.. 패턴부, b.. 비패턴부

Claims (7)

1. 기재필름, 상기 기재필름의 일면에 형성된 하드코팅층, 상기 기재필름의 타면에 형성된 안티블록킹층; 상기 하드코팅층 상에 형성된 고굴절 언더코팅층; 상기 고굴절 언더코팅층 상에 형성된 저굴절 언더코팅층 및 상기 저굴절 언더코팅층 상에 형성된 투명 도전체층을 포함하되, 상기 저굴절 언더코팅층의 표면에 산술평균조도(Ra)가 0.005㎛ 이하인 미세요철이 형성된 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 고굴절 언더코팅층의 굴절율은 1.49~1.74, 두께는 0.5~5㎛이고; 저굴절 언더코팅층의 굴절율은 1.3~1.45, 두께는 0.01~0.1㎛이며; 투명 도전체층의 굴절율은 1.9~2.1, 두께는 0.01~0.03㎛;인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 투명 도전체층 패턴부(a)와 비패턴부(b)의 평균 반사율차(△R)가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 투명 도전체층의 가시광선 영역(380~780nm)에서의 평균 반사율이 5~8%의 범위인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
5. 제2항에 있어서, 상기 고굴절 언더코팅층에는 평균 입자크기가 100nm 이하인 금속 미립자 또는 금속 산화물 미립자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
6. 제2항에 있어서, 상기 저굴절 언더코팅층에는 실리카 입자 또는 불소계 고분자 입자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 투명 도전성 필름을 구비한 것을 특징으로 하는 터치패널.

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