KR101852014B1 - 투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널 - Google Patents

투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (S1) 투명 기재의 일면에 투명 도전층을 형성하는 단계; (S2) 상기 투명 도전층 상에 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 오버코팅층을 형성하는 단계; (S3) 상기 오버코팅층 상에 인산 10 내지 50중량%, 인산을 제외한 무기산 5 내지 30중량%, 수용성 바인더 수지 4 내지 30중량%, 계면활성제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 수계 용매를 포함하는 부분에칭용 페이스트 조성물을 미리 정해진 패턴으로 인쇄하고 건조하는 단계 및 (S4) 상기 인쇄된 부분에칭용 페이스트 조성물을 수세하는 단계를 포함함으로써, 패턴이 육안으로는 확인되지 않는 투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널에 관한 것이다.

Description

투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널{Method of preparing a transparent conductive film and Touch panel prepared by using the same}
본 발명은 투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널에 관한 것이며, 보다 상세하게는 패턴의 시인성이 거의 없는 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널에 관한 것이다.
현재 터치 패널 등에 널리 사용되고 있는 투명 도전성 부재는 유리 기판 또는 플라스틱 필름 등의 일면에 ITO와 같은 투명한 도전성 박막을 형성하여 가시광선 영역에서 투명하고 도전성을 갖는 부재이다.
통상적으로 투명 도전성 부재로서 유리 상에 산화세륨이나 산화인듐 박막을 형성한, 이른바 도전성 유리 플레이트가 잘 알려져 있지만, 도전성 유리 플레이트는 기재로 사용되는 유리의 특성상 가요성 및 가공성이 떨어지고 용도에 따라서는 바람직하지 않은 경우가 있다. 그 때문에 최근에는 가요성 및 가공성을 확보하고 있고 내충격성이 우수하며 무게가 가벼운 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 같은 각종 고분자 필름을 기재로 한 투명 도전성 필름이 사용되고 있다.
터치 패널에 사용되는 이러한 투명 도전성 필름의 주된 기능 중 하나는 입력 위치를 검출하는 것이다. 이를 위해 표면에 소정의 패턴 형상을 갖는 투명 도전층을 구비한 투명 도전성 필름이 알려져 있다.
그러나 투명 도전층을 패턴화하면 패턴부와 비패턴부가 시각적으로 구분이 될 수 있는데, 패턴부과 비패턴부의 반사율 차이가 커질수록 그 차이가 분명해지므로 표시 소자로서의 외관의 양호성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 정전 용량 방식의 터치 패널에 있어서는 패턴화된 투명 도전층이 디스플레이 표시부의 전체 면에 형성되어 있으므로 투명 도전층을 패턴화한 경우에도 표시 소자로서 외관이 양호한 것이 요구되고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해서, 예를 들어, 특허문헌 1의 한국공개특허 제2010-0131076호에는 투명 기재의 서로 다른 면에 각각 형성된 하드코팅층과 고굴절 언더코팅층의 두께를 특정한 범위로 한정한 터치 패널용 투명 도전성 필름이 제안되어 있다.
그러나 특허 문헌 1에 기재된 투명 도전성 필름 역시 도전층의 패턴부와 비패턴부가 명확하게 구분되며, 패턴의 양측면에서 발생하는 반사광을 완전하게 차단하지는 못하므로 패턴의 시인성을 감소시키기에는 여전히 불충분하다.
아울러, 투명 도전성 필름의 도전층으로 종래 널리 사용되는 ITO는 반사율 자체가 높으므로 비패턴부의 반사율을 ITO와 유사하게 유지하게 되면 전체적으로 높은 반사율을 유지하게 되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2010-0131076호
본 발명은 패턴의 시인성을 현저하게 감소시킬 수 있는 부분에칭된 투명 도전성 필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 박막화가 가능한 투명 도전성 필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. (S1) 투명 기재의 일면에 투명 도전층을 형성하는 단계; (S2) 상기 투명 도전층 상에 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 오버코팅층을 형성하는 단계; (S3) 상기 오버코팅층 상에 인산 10 내지 50중량%, 인산을 제외한 무기산 5 내지 30중량%, 수용성 바인더 수지 4 내지 30중량%, 계면활성제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 수계 용매를 포함하는 부분에칭용 페이스트 조성물을 미리 정해진 패턴으로 인쇄하고 건조하는 단계 및 (S4) 상기 인쇄된 부분에칭용 페이스트 조성물을 수세하는 단계를 포함하는 부분에칭된 투명 도전성 필름의 제조방법.
2. 위 1에 있어서, 상기 투명 도전층은 탄소 나노튜브, 금속 나노와이어, 금속산화물 나노와이어, 도전성 고분자 섬유를 포함하여 형성되는 투명 도전성 필름의 제조방법.
3. 위 2에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 금속은 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 투명 도전성 필름의 제조방법.
4. 위 3에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어인 투명 도전성 필름의 제조방법.
5. 위 1에 있어서, 상기 투명 도전층은 두께가 100 내지 300nm인 투명 도전성 필름의 제조방법.
6. 위 1에 있어서, 상기 투명 도전층은 굴절률이 1.0 내지 1.8인 투명 도전성 필름의 제조방법.
7. 위 1에 있어서, 부분에칭용 페이스트 조성물이 도포되는 두께는 0.5 내지 1 ㎛인 투명 도전성 필름의 제조방법.
8. 위 1에 있어서, (S3) 단계의 인쇄는 옵셋 인쇄인 투명 도전성 필름의 제조방법.
9. 위 1에 있어서, (S3) 단계의 건조는 50 내지 150℃에서 수행되는 투명 도전성 필름의 제조방법.
10. 위 1에 있어서, (S3) 단계의 건조는 10초 내지 3분 동안 수행되는 투명 도전성 필름의 제조방법.
11. 위 1에 있어서, 상기 무기산은 질산, 황산 및 염산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
12. 위 1에 있어서, 상기 수용성 바인더 수지는 셀룰로스계 고분자, 전분계 고분자, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 노볼락계 수지 및 아크릴레이트계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
13. 위 1에 있어서, 상기 수용성 바인더 수지의 중량평균 분자량은 2,000 내지 30,000인 투명 도전성 필름의 제조방법.
14. 위 1에 있어서, 상기 수용성 바인더 수지는 인산 및 인산을 제외한 무기산의 산 성분 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부인 투명 도전성 필름의 제조방법.
15. 위 1에 있어서, 상기 계면활성제는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알킬아릴이 치환된 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 공중합체, 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌 글리콜에스테르, 슈가에스테르, 탄소수 1 내지 10의 알킬로 치환된 폴리 글루코시드, 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌 알킬(탄소수 1 내지 10)아민, 아민 옥사이드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산-말레인산 공중합체 및 폴리 12-히드록시스테아린산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
16. 위 1에 있어서, 상기 수계 용매는 적어도 하나의 말단에 히드록시기를 갖는 화합물인 투명 도전성 필름의 제조방법.
17. 위 1에 있어서, 상기 수계 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 디메틸술폭사이드, 에틸카비톨, 에틸셀로솔브, 메틸피롤리돈(NMP) 및 물(H2O)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
18. 위 1에 있어서, 상기 부분에칭용 페이스트 조성물은 점도가 1,000 내지 12,000cps인 투명 도전성 필름의 제조방법.
19. 위 1에 있어서, 상기 부분에칭용 페이스트 조성물은 유동성 조절제를 더 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
20. 위 19에 있어서, 상기 유동성 조절제는 글리세린, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜, 에틸린글리콜 및 메톡시트리글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
21. 위 1에 있어서, 상기 부분에칭용 페이스트 조성물은 20 내지 80 nm의 상대 입자 지름 및 40 내지 100 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 무기 흑연 또는 카본 블랙 분말을 더 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
22. 위 1에 있어서, (S1) 단계에서 투명 도전층을 형성하기 전에 투명기재의 적어도 일면에 하드코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
23. 위 1 내지 22 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 부분에칭된 투명 도전성 필름.
24. 위 23의 부분에칭된 투명 도전성 필름을 구비한 터치 패널.
본 발명의 제조방법은 도전층의 패턴이 부분에칭을 통해 형성되므로, 제조된 투명 도전성 필름은 패턴부와 비패턴부가 명확하게 구분이 되지 않게 되어 패턴의 측면에 반사되는 광이 실질적으로 존재하지 않게 되며, 그에 따라 패턴이 육안으로는 확인되지 않는다.
본 발명의 제조방법을 통해 제조된 투명 도전성 필름은 투명 기재층 위에 도전층이 직접 형성될 수 있으므로 박막화가 가능하다.
본 발명의 제조방법은 투명 도전성 필름의 패턴 형성은 에칭용 페이스트 조성물을 인쇄하여 간단하게 수행될 수 있으므로, 경제성 및 생산성이 매우 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 부분에칭된 투명 도전성 필름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 옵셋 프린팅의 일 구현예를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 (S1) 투명 기재의 일면에 투명 도전층을 형성하는 단계; (S2) 상기 투명 도전층 상에 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 오버코팅층을 형성하는 단계; (S3) 상기 오버코팅층 상에 인산 10 내지 50중량%, 인산을 제외한 무기산 5 내지 30중량%, 수용성 바인더 수지 4 내지 30중량%, 계면활성제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 수계 용매를 포함하는 부분에칭용 페이스트 조성물을 미리 정해진 패턴으로 인쇄하고 건조하는 단계 및 (S4) 상기 인쇄된 부분에칭용 페이스트를 수세하는 단계를 포함함으로써, 패턴이 육안으로는 확인되지 않는 투명 도전성 필름의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 터치 패널에 관한 것이다.
이하에서는 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 투명 기재의 일면에 투명 도전층을 형성한다(S1).
본 발명에서 투명기재로서 사용가능한 재료는 투명 유리, 투명 고분자 필름 등과 같이 투명한 기재라면 특별한 제한이 없다. 투명 고분자 필름의 보다 구체적인 예로는 폴리아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에폭시계, 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계 및 셀롤로오스계로 이루어진 군에서 선택되는 고분자를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 투과율이 우수하고 가격이 저렴한 폴리에스테르계 고분자를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 투명 기재는 그 두께가 50-250㎛ 정도인 것이 기계적 강도 등을 확보하는 측면에서 바람직하다. 투명 기재의 두께가 50㎛ 미만이면 기계적 강도가 부족하고 전도성 층 형성시 공정 작업이 어려우며, 투명 기재의 두께가 250 ㎛를 초과하면 투과율이 저하될 수 있다.
전술한 투명 기재의 일면에는 본 발명에 따른 투명 도전층이 형성된다.
본 발명에 따른 투명 도전층에 사용되는 전도성 물질은 바람직하게는 섬유형 전도성 물질, 예를 들면 탄소 나노튜브, 금속 나노와이어, 금속산화물 나노와이어, 도전성 고분자 섬유 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 금속 나노와이어를 사용할 수 있다. 금속 나노와이어의 금속은 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 바람직하게는 전도성 및 경제성을 고려할 때 은(Ag)일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투명 도전층은 100 내지 300 nm, 바람직하게는 150 내지 250 nm의 두께를 가질 수 있다. 투명 도전층이 상기 범위 미만의 두께를 갖는 경우에는 광학 투과율은 높아지나 전기전도도가 낮아지는 문제점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 두께를 갖는 경우에는 전기전도도는 높아지나 광학 투과율은 낮아질 수 있다. 이러한 측면에서 본 발명에 따른 투명 도전층은 투과율이 90% 이상일 때, 면저항이 50Ω/sq 내지 100Ω/sq 일 수 있다.
본 발명에 따른 투명 도전층은 굴절률이 1.0 내지 1.8, 바람직하게는 1.4 내지 1.8로서 종래 ITO 등의 금속 산화물로 형성되는 투명 도전층의 굴절률이 약 2.0인 것에 비해 낮은 굴절률을 갖는다. 굴절률이 1.0 미만이거나 1.8 초과이면 투명 기재와의 굴절률과 차이가 커져서 반사율이 높아지고 투과율이 낮아지므로 눈부심 현상이 심해지고 외관 특성이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 투명 도전층은 광이 입사되는 측에 놓이게 되는데, 본 발명과 같이 투명 도전층이 상기 범위의 낮은 굴절률을 갖는 경우에는 Snell의 법칙에 따라 반사율이 낮아져서 눈부심 현상을 개선할 수 있다.
투명 기재는 반사율이 매우 낮으므로, 투명 도전층의 반사율도 투명 기재의 반사율만큼 낮아져야 투명 기재와 투명 도전층 사이의 반사율 차이가 없어지게 된다. 이러한 경우 패턴의 시인성이 떨어지게 되며, 그렇게 되면 외관이 양호해진다. 본 발명은 투명 도전층이 전술한 바와 같은 특정한 굴절률 및 두께의 범위를 갖는 경우에 시너지 효과가 발휘되어 패턴의 시인성이 저하될 뿐만 아니라 반사율을 현저하게 낮추어 눈부심 현상을 개선할 수 있다.
본 발명에 따라 전술한 투명 기재 상에 투명 도전층을 형성하는 방법의 일구현예는 전도성 물질을 적절한 분산매를 사용하여 균일하게 분산시킨 분산액을 전술한 투명 기재의 일면에 도포하고 건조하면 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 투명 도전층은 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아 및 스핀코팅 등의 적당한 방식으로 도포하여 형성할 수 있다.
선택적으로, 투명 기재의 적어도 일면에 하드코팅층이 형성될 수도 있다. 하드코팅층이 투명 도전층이 형성되는 면에 구비된다면, 투명기재 위에 하드코팅층이 형성되고, 그 하드코팅층 위에 투명 도전층이 형성된다.
하드코팅층은 당분야에서 사용되는 하드코팅층이 제한없이 채택될 수 있으며, 예를 들면 광경화성 화합물의 가교반응 또는 중합반응에 의해 형성될 수 있다. 보다 구체적인 예로는, 광경화성의 다관능 모노머나 다관능 올리고머를 포함하는 하드코팅층 형성용 조성물을 투명지지체 상에 도포한 다음 상기 다관능 모노머나 다관능 올리고머를 가교 또는 중합시킴으로써 형성할 수 있다.
상기 광경화성의 다관능 모노머나 다관능 올리고머의 관능기는 광, 전자선, 방사선 중합성인 것이 바람직하고, 그 중에서도 광중합성 관능기가 바람직하다.
본 발명에 따른 하드코팅층은 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아코팅, 스핀코팅 등의 적당한 방식으로 도포하여 형성할 수 있다.
상기 하드코팅층 형성용 조성물의 도포두께는 보통 1-50㎛이며, 바람직하게는 3-20㎛이고, 보다 바람직하게는 4-15㎛이다. 하드코팅층 형성용 조성물을 도포한 후 30-150℃ 온도에서 10초-30분, 바람직하게는 30초-10분 동안 건조시킨다. 건조가 완료되면 UV광을 조사하여 하드코팅층 형성용 조성물을 광경화시켜 하드코팅층을 형성시킨다. 상기 UV광의 조사량은 약 0.01-10J/cm2이고, 바람직하게는 0.1-2J/cm2이다.
다음으로, 상기 투명 도전층 상에 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 오버코팅층을 형성한다(S2).
오버코팅층 형성용 조성물은 고분자 바인더 수지를 적절한 용매에 용해시킨 고분자 용액이다. 이러한 고분자 바인더 수지로는 광경화성 고분자로서, 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 올레핀계, 에스테르계, 아미드계, 카보네이트계, 셀롤로오스계 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 고분자가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하는 방법은 당분야에 알려진 방법을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아코팅, 스핀코팅 등을 채택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도포된 오버코팅층 형성용 조성물은 그 일부가 하부의 투명 도전층 내부로 침투하여 전도성 물질의 바인더 기능도 수행할 수도 있다. 침투한 오버코팅층 형성용 조성물은 전도층 하부의 투명기재 또는 하드코팅층과 접착되어 층간 접착력을 향상시킬 수도 있다. 이를 위해 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하고 건조한 후에 압착과정을 더 거칠 수도 있다.
투명 도전층 상에 형성되는 오버코팅층의 두께는 10-400nm 인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 오버코팅층 상에 인산 10 내지 50중량%, 인산을 제외한 무기산 5 내지 30중량%, 수용성 바인더 수지 4 내지 30중량%, 계면활성제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 수계 용매를 포함하는 부분에칭용 페이스트 조성물을 미리 정해진 패턴으로 인쇄하고 건조한다(S3).
본 발명에 따른 부분에칭용 페이스트 조성물은 하부의 오버코팅층 및 투명 도전층을 직접 에칭한다. 본 발명에 따른 부분에칭용 페이스트 조성물은 인쇄된 부분을 전부 에칭하는 것이 아니라, 조성물의 일부가 스며든 오버코팅층 및 투명 도전층의 일부분만을 에칭한다(부분에칭).
도 1에는 본 발명에 따른 부분에칭된 투명 도전성 필름(100)의 일 구현예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 투명 도전성 필름(100)은 투명 기재(40)의 양면에 하드코팅층(30, 50)이 형성되어 있으며, 하드코팅층(30) 상에 투명 도전층(20)과 오버코팅층(10)이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 갖는다. 오버코팅층(10) 위에는 부분에칭용 페이스트 조성물의 패턴(60)이 인쇄된다. 도 1에서 상기 패턴(60)은 추후 수세되어 제거되므로 점선으로 도시하였다.
이와 관련하여, 도 1의 점선으로 표시된 원 안에는 종래 기술에 따라 인쇄된 영역 전체를 모두 에칭(전체 에칭)된 투명 도전층이 개략적으로 도시되어 있다. 인쇄된 영역 전체가 에칭되면, 패턴부(21)와 비패턴부(22)가 명확하게 구분이 되며, 그에 따라 패턴부와 비패턴부의 반사율 차이에 의해 패턴의 시인성이 높아지며, 패턴부(21)의 측면에서의 반사광 발생 등의 문제가 있다.
하지만, 본 발명에 있어서는, 부분에칭용 페이스트 조성물의 패턴(60)이 형성되면 그 조성물이 하부로 침투하여 에칭을 하게 되며, 에칭 페이스트가 인쇄된 영역의 일부만을 에칭(부분 에칭)하게 된다. 도 1에는 본 발명에 따른 부분에칭용 페이스트 조성물에 의해 에칭된 부분(65)이 개략적으로 도시되어 있다. 다만, 상기 에칭된 부분(65)은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 개략적으로 도시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
에칭된 후 전도성 물질이 전혀 존재하지 않는 비패턴부(21)를 갖는 종래 도전성 필름과는 달리, 상기와 같이 도전성층의 에칭이 부분적으로 이루어짐에 따라 본 발명에 따라 제조된 투명 도전성 필름은 비패턴부(에칭된 영역)에도 전도성 물질이 존재하여 패턴부(에칭되지 않는 영역)와 의 반사율 차이가 거의 없을 뿐만 아니라 패턴부 측면에서의 반사가 없으므로, 패턴의 시인성이 현저하게 저하된다.
이하에서는 본 발명에 사용되는 부분에칭용 페이스트 조성물에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 부분에칭용 페이스트 조성물은 인산과 다른 무기산의 혼합산, 수용성 바인더 수지, 계면활성제 및 수계 용매를 포함한다.
인산은 투명 도전층의 에칭에 관여하는 성분이며, 상대적으로 점도가 높아 페이스트 조성물이 패턴의 형상을 유지하는 데 기여한다. 본 발명에 따른 인산은 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 함량이 10 중량% 미만이면 상대적으로 인산을 제외한 무기산 함량이 많아지게 되어 패턴형성 후 에칭액의 산화력이 강하여 직진성이 떨어질 수 있으며, 50중량% 초과이면 바인더 함량이 낮아 패턴 불량이 발생할 수 있다.
인산을 제외한 무기산은 도전층의 에칭을 수행하는 주요 성분이다. 인산을 제외한 무기산으로는 높은 산화능을 갖는 무기산이 바람직하게 사용될 수 있으며, 예를 들면 질산, 황산, 염산 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 안정성 측면에서 바람직하게는 질산을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 인산을 제외한 무기산은 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 함량이 5 중량% 미만이면 에칭 시간이 과도하게 길어질 수 있으며, 30중량% 초과이면 에칭 페이스트의 점도가 낮아져서 패턴의 형성에 불량이 발생할 수 있다.
본 발명의 부분에칭용 페이스트 조성물은 수용성 바인더 수지를 포함한다. 수용성 바인더 수지는 부분에칭용 페이스트 조성물에 인쇄성 및 패턴 유지성을 부여하는 성분이다. 수용성 바인더 수지로는 글루코스 반복단위 또는 작용기가 치환된 비닐 반복단위를 갖는 바인더 수지, 노볼락계 수지 및 아크릴레이트계 수지가 사용될 수 있다.
글루코스 반복단위를 갖는 바인더 수지로는 α-글리코시드로 결합되는 고분자, β-글루코시드로 결합되는 고분자 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. α-글리코시드로 결합되는 고분자로는 전분계 고분자을 예로 들 수 있다. 본 발명에 있어서 전분계 고분자란 실질적인 전분 외에 전분의 유도체도 포함하는 개념이다. β-글루코시드로 결합되는 고분자로는 셀룰로스계 고분자를 예로 들 수 있다. 본 발명에 있어서 셀룰로스계 고분자란 실질적인 셀룰로스 외에 셀룰로스의 유도체도 포함하는 개념이다.
작용화가 치환된 비닐 반복단위를 갖는 바인더 수지로는 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 폴리비닐알코올이라면 그 가수분해도에 특별한 한정은 없으며, 폴리비닐피롤리돈으로서는 현재 상용화된 제품으로 PVP K-15, PVP K-30 등이 있다.
노볼락계 수지는 방향족 알코올과 알데히드의 반응 생성물인 수지이다. 방향족 알코올로는 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-부틸페놀, m-부틸페놀, p-부틸페놀, 2,3-자일레놀, 2,4-자일레놀, 2,5-자일레놀, 2,6-자일레놀, 3,4-자일레놀, 3,5-자일레놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 3,4,5-트리메틸페놀, p-페닐페놀, 레조르시놀, 히드로퀴논, 히드로퀴논 모노메틸 에테르, 피로갈롤, 플로로글루시놀, 히드록시디페닐, 비스페놀 A, 갈산, 갈산 에스테르, α-나프톨 및 β-나프톨로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 알데히드로는 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세토알데히드, 벤즈알데히드 및 페닐알데히드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
아크릴레이트계 수지로는 예를 들면 탄소수 2 내지 8인 알킬글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트, 페닐글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴레이트 및 다관능성 (메타)아크릴레이트를 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용하거나 이들의 공중합체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 다관능성 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
탄소수 2 내지 8인 알킬글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 (메타)아크릴레이트, 에틸글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트, 프로필글리 시딜에테르 (메타)아크릴레이트 및 부틸글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
(메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 트리사이클로데실 (메타) 크릴레이트, 페닐 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 2 또는 4-메톡시 페닐 (메타)아크릴레이트, 2 또는 4-메톡시 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-에 톡시 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-에톡시 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-클로로 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-클로로 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또 는 4-브로모 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-브로모 벤질(메타)아크릴레이트 등 이 있다.
다관능성 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디(메 타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디(메타) 아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크 릴레이트, 트리메틸롤 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸롤프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥실(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기에 기재된 화합물들은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, (메타)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트, 또는 경우에 따라 아크릴레이트와 메타아크릴레이트를 모두 지칭하는 것이다.
수용성 바인더 수지는 조성물 총 중량에 대하여 4 내지 30중량%, 바람직하게는 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 함량이 4중량% 미만일 경우, 옵셋 인쇄 시 전사 불량이 발생하며. 20중량%을 초과하면, 수용성 바인더 수지의 용해도가 저하되어 용해되지 않는 바인더 성분이 조성물 내에 존재하게 된다.
본 발명의 부분에칭용 페이스트 조성물에 있어서, 수용성 바인더 수지는 인산 및 인산을 제외한 무기산의 산 성분 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 50중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량부 미만이면 에칭 페이스트 점도 조절이 어렵고, 50 중량부를 초과하면 옵셋 인쇄시 패턴이 형성되는 배선에서 테일링이 일어나 패턴 불량을 초래할 수 있고, 용해되지 않은 바인더가 존재 할 수 있다.
바인더 수지는 2,000 내지 30,000의 중량평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 중량평균 분자량이 2,000이하 이면 에칭 페이스트 점도 조절이 어렵고, 30,000이상이면 점도 조절은 용이하나 옵셋 인쇄시 패턴이 형성되는 배선에서 테일링이 일어나 패턴 불량을 초래할 수 있다.
본 발명이 부분에칭용 페이스트 조성물은 계면활성제를 포함한다. 계면활성제는 옵셋 인쇄 시에 본 발명의 조성물은 블랭킷에 전사되게 되는데, 블랭킷은 통상적으로 실리콘 수지 등으로 제조되어 본 발명의 조성물과 표면장력에 차이가 발생하게 된다. 이러한 표면장력의 차이는 블랭킷에 전사된 에칭 페이스트 조성물이 패턴 형상을 유지하지 못하는 가장 큰 원인이 된다. 따라서, 본 발명은 계면활성제를 첨가하여 이러한 문제를 해결한다.
본 발명에서 사용가능한 계면활성제로는 비이온성 계면활성제가 바람직하다. 비이온성 계면활성제로는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알킬아릴이 치환된 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 공중합체와 같은 에테르형; 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 및 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르와 같은 에스테르에테르형; 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌 글리콜에스테르, 슈가에스테르 및 탄소수 1 내지 10의 알킬로 치환된 폴리 글루코시드와 같은 에스테르형; 및 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌 알킬(탄소수 1 내지 10)아민, 및 아민 옥사이드와 같은 함질소형이 있으며, 고분자계 계면활성제로서, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산-말레인산 공중합체 및 폴리 12-히드록시스테아린산 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 계면활성제로 상용화 된 것으로는, 하이퍼머(hypermer) KD(Uniqema 제조), AKM 0531(일본유지㈜ 제조), KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조) BYK-9077(BYK사 제조) 등을 들 수 있다.
상기 계면활성제는 말단기의 형태에 따라 친수성 계면활성제, 친유성 계면활성제, 친유성과 친수성을 동시에 갖는 계면활성제 등 여러 형태일 수 있다.
본 발명에서 계면활성제는 보다 바람직하게는 친유성과 친수성을 동시에 갖는 불소계 계면활성제와 친수성을 갖는 불소계 계면활성제를 혼합하여 사용할 수 있다.
계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 함량이 0.1중량% 미만일 경우 인쇄시 뭉침 현상이 나타나며, 10중량%를 초과할 경우 에칭페이스트 액이 재응집되어 층분리될 수 있다.
본 발명이 부분에칭용 페이스트 조성물은 잔량의 수계 용매를 포함한다. 수계 용매는 에칭 페이스트 조성물의 점도를 조절하는 주 성분이며, 조성물 각 성분의 함량의 합이 100중량%가 되도록 적절한 함량으로 사용된다.
수계 용매로는 적어도 하나의 말단에 히드록시기를 갖는 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 끓는점이 100 내지 300℃일 수 있다. 용매의 말단이 히드록시기가 아닌 알킬기나 아세테이트기 등으로 치환된 경우 용매의 침투력이 강해져 옵셋 인쇄 시 사용되는 실리콘 등으로 이루어진 실리콘계 고무롤 재질을 팽윤시켜 내구성을 저하시킴으로 연속인쇄성에 문제를 야기할 수 있다. 또한 에칭 페이스트의 산성 용액과 혼합되면 과열이 발생하여 폭발 위험성이 있다.
본 발명에 따른 수계 용매로는 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 디메틸술폭사이드, 에틸카비톨, 에틸셀로솔브, 메틸피롤리돈(NMP), 물(H2O) 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 부분에칭용 페이스트 조성물은 필요에 따라 유동성 조절제를 더 포함할 수 있다. 유동성 조절제는 옵셋 인쇄 시 레지스트의 직진성을 개선하는 기능을 한다. 사용가능한 유동성 조절제로는 예를 들면, 글리세린, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜, 에틸린글리콜, 메톡시트리글리콜 등을 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
유동성 조절제는 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 0.1중량% 미만이면 인쇄 시 옵셋불량에 취약할 수 있고, 10중량%를 초과하면 상대적으로 옵셋 인쇄 시 전사 특성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 부분에칭용 페이스트 조성물은 필요에 따라, 20 내지 80 nm의 상대 입자 지름 및 40 내지 100 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 무기 흑연 또는 카본 블랙 분말을 더 포함할 수 있다. 미립자 무기 분말, 특히 상기 범위의 상대 입자 지름 및 BET 비표면적을 갖는 미립자 흑연 및/또는 카본 블랙을 첨가한 경우에 개선된 세정 특성 및 인쇄 정밀성을 가질 수 있다. 상기 범위의 상대 입자 지름 및 BET 비표면적을 갖는 경우에 세정성 및 인쇄 정밀성이 매우 우수해진다.
입자 크기는 일반적으로 통상적 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 입자 크기는 입자 상관 분광법 (PCS) 을 통해 측정할 수 있고, Malvern Zetasizer 를 사용 설명서에 따라 사용하여 연구를 수행했다. 입자 지름은 여기서 d50 또는 d90 값으로서 측정된다. 표시되는 입자 지름은 바람직하게는 d50 값으로서 인용된다.
흑연 및/또는 카본 블랙 형태의 미립자는 조성물 총 중량에 대하여 8 중량% 미만, 바람직하게는 3 내지 7 중량%로 포함되는 것이 좋다.
본 발명의 부분에칭용 페이스트 조성물의 점도는 1,000 내지 12,000cps인 것이 바람직하고, 3,000 내지 8,000cps인 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 에칭 페이스트 패턴의 선 폭이 균일하게 유지되고, 선 폭의 직선도가 우수한 이점이 있다. 또한 옵셋 인쇄의 경우에는 요판에 에칭페이스트 조성물이 원활히 침투할 수 있고, 닥터블레이드로 요판 표면의 레지스트 조성물을 깨끗이 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서, 부분에칭용 페이스트 조성물의 인쇄방법은 당분야에 공지된 다양한 방법을 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅, 옵셋 프린팅 등의 간단한 프린팅 공정을 채택할 수 있으며, 바람직하게는 옵셋 프린팅을 채택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 옵셋 프린팅의 일 구현예가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
도 2를 참고하면, 기재의 형성하고자 하는 패턴에 대응하는 음각롤(310)의 특정위치에 홈을 형성한 후 상기 홈 내부에 부분에칭용 페이스트 조성물(400)을 충진한다. 홈 내부로의 에칭페이스트 조성물 충진은 음각롤(310)의 표면에 부분에칭용 페이스트 조성물(400)을 도포장치(330)로 도포한 후에 닥터블레이드(340)를 음각롤(310)에 접촉한 상태에서 진행시킴으로써 이루어진다. 닥터 블레이드(340)의 진행에 의해 홈에 부분에칭용 페이스트 조성물(400)이 충진됨과 동시에 표면에 남아있는 부분에칭용 페이스트 조성물(400)은 제거된다. 이렇게 충진된 부분에칭용 페이스트 조성물(400)은 회전하는 전사롤(320)의 표면에 전사된다. 상기 전사롤(320)을 오버코팅층(10)의 표면과 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라 상기 전사롤(320)에 전사된 부분에칭용 페이스트 조성물(400)이 오버코팅층(10)에 재전사되며, 인쇄가 완료된다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 부분에칭용 페이스트 조성물의 도포 두께는 0.5 내지 1 ㎛로 수행되는 것이 바람직하다. 도포 두께가 0.5 ㎛ 미만이면 에칭의 효과가 없고, 1 ㎛ 초과이면 패턴의 폭이 지나치게 커질 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 인쇄가 완료된 부분에칭용 페이스트 조성물은 10초 내지 3분 동안 건조하는 것이 바람직하다. 상기 건조 시간 동안 에칭 성분들이 전도성 물질을 에칭하게 되는데, 상기 특정한 범위의 건조 시간을 갖는 것이 패턴부 사이의 전기적 격리를 확보하면서도, 지나친 에칭이 되지 않도록 할 수 있다.
또한, 부분에칭용 페이스트 조성물의 건조는 50 내지 150℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 건조 온도가 50℃ 미만이면 에칭시간이 길어지는 문제점이 있고, 150℃ 초과이면 전도성 필름 기재의 표면에 손상이 생길 수 있다.
다음으로, 상기 인쇄된 부분에칭용 페이스트 조성물을 수세한다(S4).
인쇄된 부분에칭용 페이스트를 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합용매 등의 적절한 용매로 수세하여 제거하면, 본 발명에 따른 부분에칭된 투명 도전성 필름을 얻을 수 있다. 알코올로는 다가 알코올을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 물과 알코올을 혼합하는 경우에는 그 중량비가 물:알코올=90:10-50:50이 바람직하다.
선택적으로, 수세공정이 완료된 후 필요에 따라 열처리 공정을 더 거칠 수 있다. 투명 도전층(20)의 구성 성분이 결정화되므로, 투명성 및 전도성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 이 때의 가열 온도는, 예를 들면 100℃ 내지 180℃이고, 처리 시간은, 예를 들어 15분 내지 180 분일 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 투명 도전성 필름(100)은 예를 들면, 터치 패널에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 터치 패널은 당분야에 사용되는 터치 패널의 제조공정을 사용하여 특별한 제한 없이 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 터치 패널은 투명 도전층(20)의 둘레 가장자리부에 일정한 간격으로 형성된 전극 단자, 상기 전극 단자와 접속된 터치 위치 검지 회로 등을 구비할 수 있다. 이를 통해 투명 도전층(20) 상부에 있어서의 임의의 지점(좌표)에 손가락을 대면 (터치하면), 투명 도전층(20)이 터치된 지점에서 인체의 정전 용량을 통하여 접지되고, 각 전극 단자(40)와 접지 라인 사이의 저항값이 변화된다. 이 변화가 상기 터치 위치 검지 회로에 의해 검지되고, 이로써 도시하지 않은 디스플레이 화면 상의 좌표가 입력된다.
전술한 터치 패널은 정전 용량 방식에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 터치 패널은 본 발명의 투명 도전성 필름이 적용될 수 있다면 정전 용량 방식에 제한되지 않고 적용이 가능하며, 예를 들어 감압식 터치 패널에도 적용이 가능할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1-4 및 비교예 1-2
<부분에칭용 페이스트 조성물의 제조 >
하기 표 1에 기재된 조성으로 부분에칭용 페이스트 조성물을 제조하였다.
산(중량%) 수용성바인더
(중량%)		 유동성 조절제
(중량%)		 표면개질제 (중량%) 용매 (중량%)
실시예1 인산/질산 30/10 PVP 15 글리세린 10 S/D 2/0.5 H2O 32.5
실시예2 인산/질산 20/15 EC 10 PEG 2 S/D 2/1 NMP 50
실시예3 인산/질산 10/30 PVP 15 글리세린/PEG 5/5 S/D 2/1.5 H2O/NMP 31.5
실시예4 인산/질산 30/5 PVP+EC 10/10 글리세린/PEG 2/2 S/D 2/2 H2O/NMP 37
비교예1 인산/질산 40/5 PVP 2 PEG - S 2 NMP 51
비교예2 인산/질산 30/2 PVP 20 글리세린 - D - H2O 48
PVP: 폴리비닐피롤리돈
EC: 에틸셀룰로스
PEG: 폴리에틸렌글리콜
S: S-241,서플론(Surflon) 아사히 글라스㈜ 제조(친수성 불소계 계면활성제)
D: S-243,서플론(Surflon) 아사히 글라스㈜ 제조(친유성&친수성 불소계 계면활성제)
NMP: 메틸피롤리돈
실험예 1.
(1) 점도 측정
실시예 1-4 및 비교예 1-2의 부분에칭용 페이스트 조성물의 점도를 25℃에서 콘플레트형 점도계(Brookfield DV-III Ultra Programmable Rheometer)를 이용하여 측정하였고, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
(2) 인쇄성 평가
선폭 30㎛, 심도 15㎛, 피치(pitch) 300㎛ 및 비아스각(vias angle) 49.2°로 메쉬 형태로 패턴화된 요판으로부터 실리콘계 전사롤을 이용하여 Al 합금 금속이 증착된 유리기판 (200㎜ X 300㎜ X 28㎜) 상에 실시예 1-4 및 비교예 1-2의 부분에칭용 페이스트 조성물을 인쇄하였다.
i) 실리콘계 고무전사롤에서 기판으로의 전이특성 평가
30회 연속인쇄 후의 실리콘계 고무 전사롤 표면에 잔류하는 부분에칭용 페이스트 조성물의 유무를 광학현미경으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
○: 잔류하지 않음, ×: 잔류함
ii ) 연속인쇄성
300회 연속인쇄 후 에칭페이스트 패턴이 단락 없이 균일하게 인쇄된 시점까지 평가하여 다음과 같이 5단계로 표기하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
5: 300회 이상, 4: 200 내지 250회, 3: 160 내지 200회, 2: 100 내지 150회, 1: 100회 미만
(3) 기판의 패턴특성 평가
상기 표 1에 따라 제조된 부분에칭용 페이스트 조성물을 인쇄한 후 형성된 에칭페이스트 패턴을 선폭 균일성(uniformity)과 단락 유무를 3D 광학현미경으로 관찰하고, 선폭을 측정하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
패턴: 형성- ○, 패턴 비형성 - ×
직진성형태: 패턴의 선폭 변화 ± 20% 이하 - ○, 패턴의 선 폭 변화 ± 20% 초과 - ×
점도
(cps)		 인쇄성 패턴특성
전이
특성		 연속
인쇄성		 선폭
(㎛)		 패턴
형성		 직진성
형태
실시예1 8,000 ○ 4 22 ○ ○
실시예2 5,200 ○ 5 22 ○ ○
실시예3 6,500 ○ 5 22 ○ ○
실시예4 8,000 ○ 5 22 ○ ○
비교예1 500 × 4 22 × ×
비교예2 9,000 ○ 1 20 × ×
표 2를 참고하면, 실시예들의 조성물은 전반적인 물성이 우수함을 알 수 있다.
반면, 비교예 1의 경우에는 점도가 너무 낮으며 인쇄성 및 패턴특성이 모두 좋지 않은 것을 알 수 있고, 비교예 2의 경우에는 점도가 너무 높아 연속 인쇄성 및 패턴 특성이 좋지 않은 것을 알 수 있다.
<투명 도전성 필름의 제조>
(1) 투명 도전층의 형성
Spin-coater(Mikasa 1H-DX2)를 사용하여, 은 나노와이어 잉크(캠브리오스사 ClearOhm 1.36X)를 NOF사 양면 하드코팅 PET 필름(LightNaviCW TX218-125, 125 ㎛)상면에 1500 rpm으로 60초간 스핀코팅을 하였다(PET 필름 사이즈: 5cm*5cm, 은 나노와이어 잉크 도포량: 0.7 ml). 코팅 후에 Hot 플레이트(AS ONE HHP-411)에서 120℃에서, 120초간 건조를 시켜 투명 도전층이 코팅된 기재를 얻었다.
(2) 오버코팅층의 형성
상기 제조된 도전성층이 코팅된 기재의 상면에 우레탄계 조성물(캠브리어스사 오버코트-K-INT01)을 spin-coater(Mikasa 1H-DX2)를 사용하여 2000rpm으로 60초간 스핀코팅을 한다. Hot 플레이트에서 60도, 1분 건조를 진행한후 120도, 1분 추가 건조를 진행한다. 건조가 완료가 되면 UV경화(고압수은램프 100W, 2J/cm2)에 의해 두께 100nm의 오버코팅층을 형성하였다.
(3) 에칭
하기 표 1에 따라 제조된 부분에칭용 페이스트 조성물을 실리콘계 전사롤을 사용하여 상기 제조된 오버코팅층 위에 하기 표 3에 기재된 도포 두께로 인쇄하고, 표 3에 기재된 온도 및 시간으로 건조하였다. 실시예 5, 실시예 6, 비교예 3은 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 제조된 페이스트 조성물을 사용하였다.
실험예 2.
(1) 에칭성 평가
에칭성은 에칭페이스트를 Gravure 2세대 장비를 이용하여 에칭평가를 진행 하였고, 결과는 하기 표 3에 기재하였다.
○: AGNW 패턴 형성
△: AGNW 패턴 일부만 형성
×: AGNW 패턴 형성 안됨
(2) 면저항 평가
에칭된 부위에 도전 특성을 4-프로브 측정법(Loreata EP MCP-T360)으로 측정하였다. 면저항 수치가 1000 Ω/□ 이상인 경우는 "OVER"로 기재하였다.
(3) 은 나노와이어 잔류 여부 평가
에칭된 부위에 은 나노와이어 잔류 여부 유무를 광학현미경으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였고, 결과는 하기 표 3에 기재하였다.
×: 잔류하지 않음, ○: 잔류함
도포두께
(㎛)		 건조온도
(℃)		 건조시간
 에칭성 면저항
(Ω/□)		 은 나노와이어 잔류여부
실시예1 0.7 110 50초 ○ OVER ○
실시예2 0.7 110 50초 ○ OVER ○
실시예3 0.7 110 50초 ○ OVER ○
실시예4 0.7 110 50초 ○ OVER ○
실시예5 0.7 160 50초 ○(기재일부손상) OVER ○
실시예6 1.2 110 50초 ○ 820 ○
비교예1 0.7 110 50초 △ 650 ○
비교예2 0.7 110 50초 × 640 ×
비교예3 0.7 110 4분 ○(기재손상) OVER ×
표 2를 참고하면, 본 발명에 따른 실시예들의 경우가 전반적인 물성이 비교예들보다 현저하게 우수한 것을 알 수 있다. 다만, 실시예 5는 부분에칭용 페이스트 조성물의 건조 온도가 다른 실시예들보다 다소 높아 전반적인 물성은 만족하나 투명 기재에 일부 손상이 발생하였으며, 실시예 6은 도포두께가 다른 실시예들보다 에칭후 면저항이 다소 저하되었다.
하지만, 실시예들과 다른 조성의 부분에칭용 페이스트 조성물을 사용한 비교예 1 및 비교예 2는 에칭성이 좋지 않아 전기적 격리성이 좋지 않음(면저항이 낮음)을 알 수 있으며, 비교예 2의 경우에는 에칭 페이스트가 도포된 부분에 잔류하는 은 나노와이어가 없어 패턴을 육안으로 확인할 수 있는 문제가 있었다.
또한, 건조시간이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 3의 경우에는 투명 기재가 손상되었으며 에칭 페이스트가 도포된 부분에 잔류하는 은 나노와이어가 없어 패턴을 육안으로 확인할 수 있는 문제가 있었다.
100: 투명 도전성 필름
10: 오버코팅층 20: 투명 도전층
30, 50: 하드코팅층 40: 투명 기재
60: 부분에칭용 페이스트 조성물의 패턴
65: 부분에칭된 부분
310: 음각롤 320: 전사롤
330: 도포장치 340: 닥터블레이드
400: 부분에칭용 페이스트 조성물

Claims (24)

  1. (S1) 투명 기재의 일면에 투명 도전층을 형성하는 단계;
    (S2) 상기 투명 도전층 상에 오버코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 오버코팅층을 형성하는 단계;
    (S3) 상기 오버코팅층 상에 인산 10 내지 50중량%, 인산을 제외한 무기산 5 내지 30중량%, 수용성 바인더 수지 4 내지 30중량%, 계면활성제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 수계 용매를 포함하는 부분에칭용 페이스트 조성물을 미리 정해진 패턴으로 인쇄하고 건조하는 단계 및
    (S4) 상기 인쇄된 부분에칭용 페이스트 조성물을 수세하는 단계
    를 포함하는 부분에칭된 투명 도전성 필름의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 도전층은 탄소 나노튜브, 금속 나노와이어, 금속산화물 나노와이어, 도전성 고분자 섬유를 포함하여 형성되는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 금속은 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 도전층은 두께가 100 내지 300nm인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 도전층은 굴절률이 1.0 내지 1.8인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 부분에칭용 페이스트 조성물이 도포되는 0.5 내지 1 ㎛ 인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서, (S3) 단계의 인쇄는 옵셋 인쇄인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서, (S3) 단계의 건조는 50 내지 150℃에서 수행되는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서, (S3) 단계의 건조는 10초 내지 3분 동안 수행되는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 무기산은 질산, 황산 및 염산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 수용성 바인더 수지는 셀룰로스계 고분자, 전분계 고분자, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 노볼락계 수지 및 아크릴레이트계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 수용성 바인더 수지의 중량평균 분자량은 2,000 내지 30,000인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 수용성 바인더 수지는 인산 및 인산을 제외한 무기산의 산 성분 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 계면활성제는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알킬아릴이 치환된 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 공중합체, 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌 글리콜에스테르, 슈가에스테르, 탄소수 1 내지 10의 알킬로 치환된 폴리 글루코시드, 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌 알킬(탄소수 1 내지 10)아민, 아민 옥사이드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산-말레인산 공중합체 및 폴리 12-히드록시스테아린산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 수계 용매는 적어도 하나의 말단에 히드록시기를 갖는 화합물인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 수계 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 디메틸술폭사이드, 에틸카비톨, 에틸셀로솔브, 메틸피롤리돈(NMP) 및 물(H2O)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 부분에칭용 페이스트 조성물은 점도가 1,000 내지 12,000cps인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  19. 청구항 1에 있어서, 상기 부분에칭용 페이스트 조성물은 유동성 조절제를 더 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 유동성 조절제는 글리세린, 글리세롤, 폴리에틸렌글리콜, 에틸린글리콜 및 메톡시트리글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 투명 도전성 필름의 제조방법.
  21. 청구항 1에 있어서, 상기 부분에칭용 페이스트 조성물은 20 내지 80 nm의 상대 입자 지름 및 40 내지 100 m2/g의 BET 비표면적을 갖는 무기 흑연 또는 카본 블랙 분말을 더 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  22. 청구항 1에 있어서, (S1) 단계에서 투명 도전층을 형성하기 전에 투명기재의 적어도 일면에 하드코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  23. 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 부분에칭된 투명 도전성 필름.
  24. 청구항 23의 부분에칭된 투명 도전성 필름을 구비한 터치 패널.
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