KR101565963B1 - 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전체층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전체층 사이에 광학조정층이 위치하고, 상기 플라스틱 기재필름의 이면에 언더코팅층이 위치하고, 상기 투명 도전성 필름의 투과도가 93% 이상인 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름을 제공한다. 본 발명에 따르는 투명 도전성 필름은 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 형상이 보이지 않고, 투과도가 높아 외관이 우수하며 안티블록킹 특성이 우수하여 필름의 권취가 용이하다.

Description

터치스크린 패널용 투명 도전성 필름{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM FOR TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 기재필름과 투명 도전체층 사이에 광학조정층을 포함시킴으로써, 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 형상이 보이기 어렵게 할 수 있으며, 다른 한 면에 언더코팅층을 포함시킴으로써 투과도가 높고 외관이 우수하며, 광학조정층과 언더코팅층에 미세 요철을 부여하여 필름의 권취가 용이한 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 신호를 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 1에 의하면, 패터닝된 투명 도전성 필름에 점착제층을 적층시켜 패턴 형상이 보이기 어렵게 하는 방법을 제안하고 있으나, 상기의 방법으로는 패턴 형상을 완벽히 보이기 어렵게 하기 어려우며, 점착제층의 적용이 어려운 경우 투명도전성 필름에서의 패턴형상이 보이기 쉬워진다.
특허문헌 2에 의하면, 투명 필름 기재와 투명 도전체층 사이에 저굴절층과 고굴절층을 순차적으로 적층하여 패턴 형상이 보이기 어렵게 하는 방법을 제안하고 있으나 다른 한면에 언더코팅층이 포함되어 있지 않을 경우 고온에서 기재필름에서 올리고머가 석출되어 투명 도전성 필름의 투과도와 외관이 저하될 수 있다.
특허문헌 3에 의하면, 투명 도전성 필름의 투명성을 향상시키기 위해 투명 도전체층에 투명 도전체층 보다 낮은 굴절율의 투명박막을 포함시키는 방법을 제안하고 있으나, 상기의 방법을 적용할 경우 투명도전층의 패터닝 실시가 어려워져서 정전용량방식에 적용하는 것이 어려워진다.
일본 공개특허공보 제2013-116992호 일본 공개특허공보 제2013-180551호 대한민국 특허공보 제1243725호
본 발명의 목적은 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 형상이 보이기 어렵게 할 수 있으며, 투과도가 높고 외관이 우수하며, 또한, 필름의 권취가 용이한 투명 도전성 필름을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전체층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전체층 사이에 광학조정층이 위치하고, 상기 플라스틱 기재필름의 이면에 언더코팅층이 위치하고, 상기 투명 도전성 필름의 투과도가 93% 이상인 터치스크린 패널용 투명 도전성 필름을 제공한다.
상기 광학조정층은 기재필름에 올리고머 방지층과 중굴절층이 순차적으로 적층된 것이다.
상기 올리고머 방지층은 두께가 40 내지 5,000nm인 것이 바람직하다.
상기 중굴절층은 굴절율이 1.43 내지 1.50이고 두께가 10 내지 60nm인 것이 바람직하다.
상기 중굴절층은 무기 미립자를 포함하며, 입자의 평균 입경이 10 내지 40nm인 것이 바람직하다.
상기 광학조정층과 언더코팅층은 표면에 미세요철을 가지며 산술평균조도(Ra)가 2 내지 30nm인 것이 바람직하다.
상기 언더코팅층은 굴절율이 1.30 내지 1.46이고 두께가 60 내지 120nm인 것이 바람직하다.
상기 언더코팅층은 중공 또는 다공성의 실리카 미립자를 포함하며, 입자의 크기는 평균 입경이 40 내지 110nm인 것이 바람직하다.
상기 투명도전성 필름의 언더코팅층을 향하는 면은 가시광선의 파장 영역(380nm≤λ≤780nm) 중 5° 입사각으로 0.1 내지 3%의 평균 표면반사율(average specular reflectance)를 가지는 것이 바람직하다.
상기 투명 도전체층 패턴부(a)와 비패턴부(b)의 평균 반사율차(△R)가 2% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 투명 도전성 필름은 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 형상이 보이지 않고, 투과도가 높아 외관이 우수하며 안티블록킹 특성이 우수하여 필름의 권취가 용이하다.
도1은 본 발명의 실시형태에 따르는 투명 도전성 필름(10)의 모식적 단면도이고,
도2는 본 발명의 실시형태에 따르는 투명 도전성 필름을 구성하는 광학조정층(12)의 모식적 단면도이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 투명 도전성 필름을 설명한다.
도1은 본 발명의 실시형태에 따르는 투명 도전성 필름의 모식적 단면도이다. 도1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따르는 투명 도전성 필름(10)은 경화형 수지 적층체(1)에 투명도전층(14)이 적층되어 있고, 상기 경화형 수지 적층체(1)는 기재필름(11), 상기 기재필름의 일면에 형성된 광학조정층(12), 상기 기재필름의 이면에 형성된 언더코팅층(13)이 형성된다.
도2는 본 발명의 실시형태에 따르는 광학조정층(12)의 모식적 단면도이다.
도2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따르는 광학조정층(12)은 언더코팅층(12a), 중굴절층(12b)을 포함한다.
1. 기재필름(11)
기재필름은 본 발명에 따르는 광학조정층 및 언더코팅층 등을 지지하는 기능을 한다. 상기 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(11)의 재질은 상술한 조건을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지 않아, 공지의 플라스틱 기재필름에 이용되는 수지소재 중에서 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 이러한 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 플라스틱 기재필름(11)은 각종 표면처리, 예를 들어, 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염처리, 에칭처리, 또는 조면화처리 등의 처리를 실시한 것이라도 좋다. 또한, 접착촉진을 위해서 플라스틱 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 플라스틱 기재필름(11)의 재질로서 바람직하다.
2. 광학조정층(12)의 올리고머 방지층(12a)
본 발명에 따른 투명도전성필름(10)의 기재필름(11)의 편면에 올리고머 방지층(12)을 형성시키는데 있어서, 상기 올리고머 방지층(12)은 투명도전성 필름의 투명도전막(14)을 결정화 하기 위해 고온에서 열처리를 행할 경우 기재필름(11)으로부터 석출될 수 있는 올리고머를 막아주어 투명 도전성 필름의 외관이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 올리고머 방지층(12a)은 광학 설계 방법에 따라서, 단수 혹은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 상기 단수 혹은 복수의 층에 있어서의 굴절율은 바람직하게는 기재층의 굴절율과 일치시키는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 올리고머 방지층(12a)은 전리방사선 경화형 수지, 광중합개시제, 굴절율 조절용 무기 미립자 및 용매가 포함된 전리방사선 경화형 수지 조성물을 도포 후 경화시켜 형성된 것으로 광학 설계에 따라서 고굴절 특성이 요구 될 경우 무기미립자를 전리방사선 경화형 수지 조성물에 포함시켜 설계하고자 하는 굴절율의 단수 혹은 복수의 올리고머 방지층(12a)을 구현할 수도 있다.
이에 전리방사선 경화형 수지 조성물을 구성하는 조성별로 구체적으로 설명한다.
2-1. 전리방사선 경화형 수지
본 발명의 전리방사선 경화형 수지 조성물에 첨가되는 일 조성인 전리방사선 경화형 수지는 자외선 경화형 수지를 포함하며 코팅필름에 내마모성을 부여하는 기능을 한다.
상기 전리방사선 경화형 수지는 (메타)아크릴 수지, 에폭시아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 올레핀 수지 및 폴리이미드 수지를 골격구조에 포함하는 것이 바람직하며, 상기 수지의 반복단위 수가 3∼10인 중합체 올리고머가 사용된다. 보다 구체적으로, (메타)아크릴 수지를 골격구조에 포함하는 수지로는 (메타)아크릴 모노머를 중합 또는 공중합한 수지, (메타)아크릴 모노머와 다른 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 모노머를 공중합한 수지가 있다.
상기 폴리우레탄 수지를 골격구조에 포함하는 수지로는 분자쇄 중에 우레탄 결합을 포함하는 수지가 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 에스테르 결합을 포함하는 수지로서 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.
상기 폴리에테르 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 에테르 결합을 포함하는 수지로서 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리테트라메틸렌 글라이콜 등이 있다.
또한, 상기 올레핀 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌 공중합체, 에틸렌과 아세트산비닐 공중합체, 아이오노머, 에틸렌과 비닐알코올 공중합체, 에틸렌과 염화비닐 공중합체 등이 있다.
상기 폴리이미드 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 이미드 결합을 포함하는 수지로서 상기 골격구조의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 상기 골격 구조와 그 이외의 모노머로 이루어지는 공중합체일 수 있다.
상기 전리방사선 경화형 수지에는 조성물의 경화도를 향상시키기 위한 다관능성 모노머 또는 다관능성 올리고머가 추가로 혼합될 수 있다. 이 목적으로는 관능기가 3개 이상 포함된 다작용 관능기인 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 다관능성 모노머는 (메타)아크릴레이트와 다가 알코올과의 탈 알코올 반응물이 사용될 수 있으며, 구체적으로 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트 및 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 바람직하다.
상기 다관능성 올리고머는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머 또는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트 올리고머이고, 상기 다관능성 올리고머는 1종 이상 또는 상기 올리고머와 이종의 모노머로 이루어진 공중합체가 사용될 수 있으며, 또한 반복 단위가 3∼10이며, 중량 평균 분자량 8,000 미만인 저분자량물과 공중합하여 사용될 수 있다.
2-2. 광중합 개시제
본 발명의 전리방사선 경화형 수지 조성물에 첨가되는 일 조성인 광중합 개시제는 자외선에 의해 분해가 가능하며 자외선 경화형 수지의 반응을 시작하게 하는 기능을 한다.
본 발명에서 적용되는 광중합 개시제는 특별히 한정되지 않으나, 벤조페논류, 아세트페논류, 하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 티옥산톤류, 디벤질디설파이트, 디에틸옥사이드, 트리페닐비이미다졸 및 이소프로필-N,N-메틸아미노벤조에이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
이때, 광중합 개시제의 함량은 수지 조성물의 고형분에 있어서, 0.1 내지 10중량%로 포함되며, 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면, 광경화가 충분하지 않은 문제가 있고, 함량이 10중량%를 초과할 경우 경화에는 문제가 없으나 잔존하는 개시제에 의해 장시간 방치할 경우 표면에 개시제가 석출되거나 경화수지층의 특성에 변화가 생길 수 있다.
2-3. 굴절율 조절용 무기 미립자
상기 전리방사선 경화형 수지 조성물은 광학 설계에 따라서 고굴절 특성이 요구 될 경우 무기 미립자를 포함시킬 수도 있다.
상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물에 포함되는 무기 미립자는 고굴절율 필러인 산화티탄이나 산화 지르코늄, 알루미나 등의 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되어 하나 이상이 바람직하다.
상기 무기 미립자의 평균 입자직경은 1 내지 120nm가 바람직하고, 1 내지 60nm가 더욱 바람직하고, 2 내지 40nm가 더욱 더 바람직하다. 이 범위는 헤이즈를 감소시키고 분산 안정성 및 표면상의 적절한 요철에 의해 상부층으로의 접착성을 개선하기 때문에 바람직하다.
2-4. 용매
상기 전리방사선 경화형 수지, 광중합 개시제, 무기 미립자를 포함하는 전체 고형분은 적당한 용매에 희석되어 고향분 함량 5 내지 50중량%의 코팅 조성액으로 준비된 다음 플라스틱 기재필름(11)에 도포될 수 있다. 이때, 코팅 조성액으로 사용되는 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.
2-5. 도포 및 경화
상기 올리고머 방지층(12a)은 플라스틱 기재필름 상에 코팅 조성액을 도포 한 후 경화에 의해 형성될 수 있다. 상기 코팅 조성액의 도포는 콤마(comma) 코팅, 립(Lip) 코팅, 롤(Roll) 코팅, 그라비어(Gravure) 코팅, 블레이드(Blade) 코팅, 와이어 바(Wire bar) 코팅, 리버스(Reverse) 코팅 등 공지의 방법 중에서 적절하게 선택될 수 있다.
한편, 경화는 자외선, 전자선 및 방사선(α선, β선, γ선 등)등 아크릴계 비닐기를 중합시키는 전자파가 적용될 수 있으며, 실용적으로 자외선이 간편해서 바람직하다.
한편, 상기 올리고머 방지층(12a)의 두께는 40 내지 5,000nm가 바람직하다. 상기 두께가 40nm 미만일 경우 고온에서 기재필름(11)으로부터 올리고머가 석출되어 투명 도전성 필름이 흐릿해져서 필름 외관이 저하되는 문제가 있으며 5,000nm를 초과할 경우 코팅층이 딱딱해져 굽힘 등의 응력에 의해 하드코팅층에 크랙이 생기는 문제가 있어서 내굴곡성이 저하되는 문제가 발생한다.
3. 광학조정층(12) 의 중굴절층(12b)
본 발명에 따른 투명도전성필름(10)의 기재필름(11)의 편면에 광학조정층(12)을 형성시키는데 있어서 상기 광학조정층(12)은 중굴절층(12b)을 포함하고, 상기 중굴절층(12b)은 투명도전층(14)과 올리고머 방지층(12a) 사이에 위치하며, 상기 중굴절층(12b)은 굴절율 조절을 통해 투명도전층의 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이를 최소화하여 패턴형상이 보이지 않도록 하는 역할을 한다.
상기 광학조정층(12)의 중굴절층(12b)은 굴절율이 1.43 내지 1.50인 것이 바람직하다. 상기 굴절율이 1.43 미만이거나 1.50을 초과할 경우 투명도전층의 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이를 최소화 하기 위한 광학설계에 맞지 않기 때문에 광학조정층으로서의 기능을 충분히 발휘하지 못하게 되어 투명도전층의 패턴형상이 시인되는 문제가 있다.
상기 중굴절층(12b)의 두께는 10 내지 60nm인 것이 바람직하다. 두께가 상기 범위에서 벗어나면 광학조정층 설계에 맞지 않아 패턴 형상이 시인되는 문제가 발생할 수 있습니다.
한편, 상기 광학조정층(12)의 중굴절층(12b)은 전리방사선 경화형 수지, 광중합개시제, 무기미립자 및 용매가 포함된 전리방사선 경화형 수지 조성물을 도포 후 경화시켜 형성된 것으로 고투과, 고경도 특성을 가지고 있으며 무기미립자를 포함시킴으로써 굴절율 조정이 가능하고, 광학조정층(12)의 표면에 미세요철을 형성함으로써 우수한 안티블록킹성을 구현한다.
이에 중굴절층(12b)을 형성하는 전리방사선 경화형 수지 조성물을 조성별로 구체적으로 설명한다.
3-1. 전리방사선 경화형 수지
상기 2-1과 동일한 방법으로 전리방사선 경화형 수지 적용이 가능하다.
3-2. 광중합 개시제
상기 2-2와 동일한 방법으로 광중합 개시제 적용이 가능하다.
3-3. 굴절율 조정 및 요철 형성용 무기 미립자
본 발명의 전리방사선 경화형 수지 조성물에 첨가되는 일 조성인 무기 미립자는 상기 광학조정층(12)의 중굴절층의 굴절율 조정이 가능하고 경화 수지층 표면에 미세요철을 형성하여 안티블록킹성을 부여하는 기능을 한다.
이러한 목적을 구현하기 위하여, 상기 광학조정층(12)의 중굴절층(12b)에 포함되는 무기 미립자는 실리카 입자 사용이 일반적이며, 본 발명의 실시예에서도 실리카 입자를 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 않을 것이다.
또한, 상기 광학조정층(12)의 중굴절층(12b)에 포함되는 무기 미립자의 크기는 평균입경이 10 내지 40nm인 것이 바람직하다. 이때 무기 미립자가 포함되지 않을 경우 표면요철이 형성되지 않기 때문에, 안티블록킹성이 충분하지 않으며, 40nm를 초과하면, 중굴절층을 형성하는데 있어서 경화수지층에 충분히 도포되지 못하여 부착에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 무기 미립자는 분산을 용이하게 하기 위해 실란커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기화합물로 표면처리될 수 있다.
이때, 상기 무기 미립자는 특별히 한정되는 형태는 없어, 구형상, 입방체상, 방추형상, 부정형상 등 어느 것이나 가능하다.
3-4. 용매, 도포 및 경화
상기 2-4, 2-5와 동일한 방법으로 용매 적용이 가능하다.
한편, 상기 중굴절층의 굴절율이 1.43 내지 1.53일 경우, 상기 중굴절층의 두께는 10 내지 60nm가 바람직하며, 상기 두께가 10nm 미만 이거나 60nm를 초과할 경우 광학조정층으로써의 기능을 충분히 발휘하지 못하게 되어 투명도전층의 패턴 형상이 시인되는 문제가 있다.
4. 언더코팅층(13)
본 발명에 따른 투명도전성필름(10)의 투명도전층(14)에 대응하는 기재필름(11)의 이면에는 투명도전성 필름의 고투과성과 안티블록킹성을 향상시키기 위해 언더코팅층(13)이 형성된다.
상기 언더코팅층(13)의 굴절율은 1.30 내지 1.46이 바람직하다. 상기 언더코팅층의 굴절율이 1.30 미만일 경우 재료 선정이 재한적이며, 1.46을 초과하는 경우 본 발명에서 고투과 특성을 구현하기 위한 광학적 설계에 맞지 않게 되어 고투과 투명 도전성 필름을 구현하기 어려운 문제가 있다.
한편, 상기 광학조정층(12)의 중굴절층과, 상기 기재필름(11)의 이면에 형성되는 언더코팅층(13)은 전리방사선 경화형 수지, 광중합개시제, 무기미립자 및 용매가 포함된 전리방사선 경화형 수지 조성물을 도포 후 경화시켜 형성된 것으로 고투과, 고경도 특성을 가지고 있으며 무기미립자를 포함시킴으로써 굴절율 조정이 가능하고, 광학조정층(12)과 언더코팅층(13)의 표면에 미세요철을 형성함으로써 우수한 안티블록킹성을 구현한다.
이에 전리방사선 경화형 수지 조성물을 구성하는 조성별로 구체적으로 설명한다.
4-1. 전리방사선 경화형 수지
상기 2-1과 동일한 방법으로 전리방사선 경화형 수지 적용이 가능하다.
4-2. 광중합 개시제
상기 2-2와 동일한 방법으로 광중합 개시제 적용이 가능하다.
4-3. 무기 미립자
상기 언더코팅층(13)에 포함되는 무기 미립자는 중공 또는 다공성의 실리카 미립자를 사용한다 (이하, `중공 미립자`라 함). 상기 중공 미립자의 굴절율은 1.40 이하가 바람직하고 1.24 내지 1.38가 더욱 바람직하며, 가장 바람직하게는 1.28 내지 1.36 이다. 중공 미립자는 중공 실리카 입자가 바람직하고, 무기 미립자에 대해서는 이하 중공 실리카 입자를 참조하면서 설명한다. 여기서 사용되는 굴절율은 전체 입자의 굴절율을 나타내며, 중공 실리카 입자를 형성하는 외측 셸로서의 실리카 만의 굴절율을 나타내는 것은 아니다. 여기서, 입자 내부의 캐비티의 반경을 a라 가정하고 입자의 외측 셸의 반경을 b라 가정하면, 다음 식 (1) 에 의해 나타내지는 공극률 x는 10 내지 60%가 바람직하고 20 내지 60%가 더욱 바람직하며, 가장 바람직하게는 30 내지 60%이다.
식 (1) : x=(4πa3/3)(4πb3/3) × 100
상기의 중공 실리카 입자가 보다 낮은 굴절율 및 보다 높은 공극률을 가지도록 의도될 경우, 외측 셸의 두께가 얇아지고 입자로서의 강도가 저하된다. 따라서, 내찰상성의 관점에서 상술한 범위내의 굴절율을 갖는 입자가 바람직하다.
한편, 상기 중공 실리카 입자의 굴절율은 아베 굴절계(ATAGO K.K. 제조)에 의해 측정될 수 있다. 중공 실리카의 제조방법은, 일본 공개특허공보 제2001-233611호 및 제2002-79616호에 이미 공지되어 있으며 시판되는 중공 실리카 입자를 사용할 수도 있다.
상기 중공 미립자의 크기는 평균입경이 40 내지 110nm인 것이 바람직하다. 상기의 범위내에 포함되면 캐비티의 비율이 만족스럽게 유지될 수 있고 굴절율을 충분히 감소시킬 수 있다. 그 형상은 구형이 가장 바람직하지만, 입방체상, 방추형상, 또는 부정형이더라도 문제는 없다. 여기서 중공 실리카 입자의 평균 입자 직경은 전자 현미경 사진으로부터 결정될 수 있다.
또한, 상기 무기 미립자는 분산을 용이하게 하기 위해 실란커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기화합물로 표면처리될 수 있다.
4-4. 용매, 도포 및 경화
상기 2-4, 2-5와 동일한 방법으로 용매 적용이 가능하다.
한편, 상기 기재필름(11)의 이면에 도포되는 언더코팅층(13)의 두께는 60 내지 120nm 가 바람직하며, 상기 언더코팅층의 두께가 60nm 미만이거나 120nm 초과할 경우 고투과 특성을 구현하기 위한 광학적 설계에 맞지 않게 되어 고투과 투명 도전성 필름을 구현하기 어려운 문제가 있다.
한편 상기 기재필름(11)의 투명도전층(14)을 향하는 면에 순차적으로 형성되는 광학조정층(12)의 올리고머 방지층(12a)과 중굴절층(12b), 상기 기재필름(11)의 이면에 형성되는 언더코팅층(13)은 플라스틱 기재필름(11)에 전리방사선 경화형 수지 혼합물을 도포 후, 경화에 의해 형성되는 것으로, 활성선으로는 자외선, 전자선 및 방사선(a선, ß선, γ선 등)등 아크릴계 비닐기를 중합시키는 전자파가 적용될 수 있으며, 실용적으로 자외선이 간편하여 더욱 바람직하다.
5. 투명도전층(14)
상기 투명도전층(14)은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 실버나노와이어(silver nano wire) 중에서 1종을 선택한 도전성 화합물을 사용하여 도전성 전극막을 증착시킨 후 포토리소그래피, 에칭 또는 레이저 가공하여 투명한 도전성 전극 패턴층으로 형성시킨 것이다. 상기 투명도전층은 통상적으로 두께가 10~50nm이며, 굴절율은 1.9~2.1이다.
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.
< 실시예1 >
(1) 광학조정층의 형성
(1-1) 올리고머 방지층의 형성
다관능 아크릴계 수지와 산화지르코늄을 함유하는 도료 (고형분 40%) (PELNOX 제품, XJA-0197-65, 굴절율(n)=1.65)를 두께 100㎛의 폴리에스테르필름(도레이㈜ 제품, 루미러 QTD0)의 고굴절 이접착층 면 (굴절율(n)=1.65)에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2를 조사해서 도포층을 경화시켜 두께 1㎛의 올리고머 방지층을 형성했다.
(1-2) 중굴절층의 형성
다관능 아크릴계 수지와 실리카 미립자를 함유하는 도료 (고형분 10%) (PELNOX 제품, XJA-0262-48, 굴절율(n)=1.48, 실리카 입자 평균 입경 20nm)를 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 희석하여 2%용액이 되도록 제조한 후 얻은 도포액을 올리고머 방지층 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2를 조사해서 도포층을 경화시켜 40nm 중굴절층을 형성했다.
(2) 언더코팅층의 형성
다관능 아크릴계 수지와 중공 실리카 미립자를 함유하는 도료 (고형분 5.5%) (촉매화성 제품, ELCOM series, 굴절율(n)=1.38, 중공실리카 평균 입경 60nm)를 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 희석하여 2%용액이 되도록 제조한 후 얻은 도포액을 상기 기재필름의 광학조정층이 코팅된 반대면 (중굴절 이접착층 면 (굴절율(n)=1.58)에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은 자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2를 조사해서 도포층을 경화시켜 언더코팅층 100nm를 형성했다.
(3) 투명 도전체층의 형성
상기 광학조정층 상에 산화인듐과 산화주석의 중량비가 95: 5인 소결체를 이용하여 스퍼터링 방법을 이용해 두께 20nm의 ITO 투명 도전체층(굴절율(n)=2)을 형성시켰다. 상기 ITO 투명 도전체층이 형성된 투명 도전성 필름을 150℃ 온도에서 40분 열처리하여 ITO 투명 도전체층을 결정화한 투명 도전성 필름을 제조하였다.
(4) 투명 도전체층의 에칭에 의한 패턴화
투명 도전성 필름의 투명 도전체층을 스트라이프상으로 패턴화되어 있는 포토레지스트를 도포하고, 건조 경화한 후 25℃, 5%의 염산(염화수소 수용액)에 1분간 침지하여 ITO 막의 에칭을 실시하였다
< 실시예 2>
상기 실시예 1의 언더코팅층 제조 공정에서 언더코팅층의 두께가 80nm인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명도전성 필름을 제조하였다.
< 실시예 3>
상기 실시예1의 올리고머 방지층 제조 공정에서 올리고머 방지층의 두께가 50nm인 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
< 비교예 1>
상기 실시예 1의 올리고머 방지층을 생략하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
< 비교예 2>
상기 실시예 1의 올리고머 방지층 제조 공정에서 올리고머 방지층의 두께가 6.5㎛인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
< 비교예 3>
상기 실시예1의 중굴절층을 생략하는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
< 비교예 4>
상기 실시예 1의 중굴절층 제조 공정에서 중굴절층의 두께가 100nm인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
< 비교예 5>
상기 실시예 1의 중굴절층 제조 공정에서 다관능 아크릴계 수지 도료 (고형분 45%) (금호석유화학 제품, Guardia-3620, 굴절율(n)=1.52)를 프로필렌글리콜모노메일에테르로 희석하여 2%용액이 되도록 제조한 후 얻은 도포액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
< 비교예 6>
상기 실시예 1의 언더코팅층을 생략하는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
< 비교예 7>
상기 실시예 1의 언더코팅층 제조 공정에서 다관능 아크릴계 수지 도료 (고형분 45%) (금호석유화학 제품, Guardia-3620, 굴절율(n)=1.52)를 프로필렌글리콜모노메일에테르로 희석하여 2%용액이 되도록 제조한 후 얻은 도포액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다
< 비교예 8>
상기 실시예1의 언더코팅층 제조 공정에서 언더코팅층의 두께가 30nm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다
< 비교예 9>
상기 실시예1의 언더코팅층 제조 공정에서 언더코팅층의 두께가 150nm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다
< 실험예 >
1. 헤이즈 및 투과도 측정
경화형 수지 적층체(1)를 Nippon Denshoku NDH-5000 (D65/10°)을 사용하여 JIS K 7136과 JIS K 7361의 측정방법에 따라 헤이즈 및 투과도를 측정하여 하기 표 1, 2에 기재하였다.
2. 내 올리고머 측정
경화형 수지 적층체(1)를 150°C 온도에서 1hr 동안 열처리한 후 분광광도계를 이용하여 헤이즈를 측정하여 (열처리 후 헤이즈)/(열처리 전 헤이즈)의 변화율을 기재하였다.
3. 산술 평균 조도(Ra)
경화형 수지 적층체(1)의 광학조정층(12)과 언더코팅층(13)의 표면상 거칠기를 Atomic Force Microscope 를 사용하여 10㎛ X 10㎛에서의 산술 평균 조도(Ra)를 측정하여, 하기 표 1에 기재하였다.
4. 안티블록킹성 측정
경화형 수지 적층체(1)를 10×15cm의 크기로 잘라내어 광학조정층(12)과 언더코팅층(13)을 포개고 유리판에 끼우고, 200g/cm2 조건에서 실온 24시간 방치하여 육안으로 블록킹 현상의 유무를 측정하였다.
5. 내굴곡성 측정
굴곡시험기(원통형 멘드릴)를 사용하여 JIS K5400기준에 따라 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
6. 표면 반사율 및 평균 반사율차의 측정
가시광선 파장영역 (380내지 780nm) 중 5°의 입사각(=반사각)에서 표면 반사율을 어댑터 장치된 UV Spectrophotometer[Shimazu UV-PC3600]를 이용하여, 측정하고자 하는 면의 반대면에 검은색 무광택 테이프나 무광택 페인트를 사용하여, 검은색으로 배면처리 후 표면 반사율을 측정하였다.
투명도전성 필름의 언더코팅층(13)은 평균반사율을 측정하였으며, 투명도전층(14)은 패턴부(a)와 비패턴부(b)의 평균 반사율차(△R=│비패턴부-패턴부│ )를 측정하였다.
7. 패턴시인성
투명도전성 필름의 패턴 시인성은 평평한 검은 판과 흰색 판 상에서 투명 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
시험항목 실시예 비교예
1 2 3 1 2
경화형 수지 적층체 투과도(%) 93.58 93.44 93.61 93.48 93.56
헤이즈(%) 0.60 0.67 0.71 0.58 0.60
내올리고머성 1.03 1.04 1.18 1.82 1.02
안티블록킹성 O O O O O
내굴곡성(mm) 4 4 2 2 16
언더코팅층 산술표면조도(nm) 13.5 15.3 15.1 14.3 15.6
평균반사율(%) 1.73 2.79 1.70 1.75 1.76
광학조정층 산술평균조도(nm) 3.7 3.5 3.2 4.3 3.7
투명도전층 반사율차(ΔR) 0.61 0.73 0.69 0.75 0.69
패턴시인성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
비교예
3 4 5 6 7 8 9
91.19 95.24 94.01 90.58 91.04 91.25 91.89
0.63 0.70 0.45 1.1 0.35 0.75 0.69
1.03 1.03 1.01 2.72 1.02 2.15 1.03
X O X O X O O
4 4 4 4 4 4 4
14.3 15.1 15.5 4.2 0.8 17.3 14.2
1.75 1.69 1.71 4.89 4.67 3.91 3.82
0.8 4.2 0.9 3.8 3.7 4.1 4.4
2.6 2.7 1.8 0.78 0.68 0.71 0.74
X X O ◎ ◎ ◎ ◎
상기 결과에 의하면, 실시예 1~3에서 제조된 필름은 투명 도전성 광학필름의 패턴부와 비패턴부의 반사율차를 최소화하여 패턴 형상이 보이기 어렵게 하며, 투과도가 높고 외관이 우수하며 안티블록킹 특성이 우수한 물성을 확인하였다. 반면에 올리고머 방지층이 생략된 비교예 1의 경우 내 올리고머성이 불량하였고, 올리고머 방지층이 5,000nm 초과인 비교예 2의 경우 내굴곡성이 불량하였다. 광학조정층의 중굴절층이 생략된 비교예 3의 경우 안티블록킹성과 패턴시인성이 불량하였고, 중굴절층이 40nm 초과인 비교예 4의 경우 광학조정층으로서의 기능을 발휘하지 못하여 패턴시인성이 불량하였으며, 중굴절층에 실리카 입자가 제외된 비교예 5의 경우 안티블록킹성이 불량하였다. 기재필름의 이면에 위치하는 언더코팅층이 제외된 비교예 6의 경우 내올리고머성과 투과도가 불량하였고, 언더코팅층에 중공실리카 입자가 제외된 비교예 7의 경우 투과도와 안티블록킹 특성이 불량하였으며, 언더코팅층의 두께가 60nm 이하인 비교예 8의 경우 투과도와 내올리고머성이 불량하였고, 언더코팅층의 두께가 120nm이상인 비교예 9의 경우 투과도가 불량하였다.
발명의 패턴 시인성이 우수한 고투명 도전성 필름은 터치패널용 인덱스 매칭 필름에 사용될 수 있다.
10. 투명도전성 필름 1. 경화형수지 적층체
11. 기재필름 12. 광학조정층
12a. 올리고머 방지층 12b. 중굴절층
13. 언더코팅층
a. 패턴부 b. 비패턴부

Claims (10)

  1. 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전체층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전체층 사이에 광학조정층이 위치하고, 상기 플라스틱 기재필름의 이면에 언더코팅층이 위치하고,
    상기 광학조정층은 굴절율이 1.43 내지 1.50이고 두께가 10 내지 60nm인 중굴절층을 포함하며,
    상기 언더코팅층은 굴절율이 1.30 내지 1.46이고 두께가 60 내지 120nm이고,
    상기 투명 도전성 필름의 투과도가 93% 이상이며,
    상기 투명 도전체층 패턴부(a)와 비패턴부(b)의 평균 반사율차(△R)가 2% 이하인
    터치스크린 패널용 투명 도전성 필름
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학조정층은 기재필름에 올리고머 방지층과 중굴절층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  3. 제2항에 있어서, 상기 올리고머 방지층은 두께가 40 내지 5,000nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 중굴절층은 무기 미립자를 포함하며, 입자의 평균 입경이 10 내지 40nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학조정층과 언더코팅층은 표면에 미세요철을 가지며 산술평균조도(Ra)가 2 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 언더코팅층은 중공(中空) 또는 다공(多空)성의 실리카 미립자를 포함하며 입자의 크기는 평균 입경이 40 내지 110nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 투명도전성 필름의 언더코팅층을 향하는 면은 가시광선의 파장 영역(380nm≤λ≤780nm) 중 5° 입사각으로 0.1 내지 3%의 평균 표면반사율(average specular reflectance)를 가지는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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