KR102325588B1 - 투명 전도성 필름 - Google Patents

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캄브리오스 필름 솔루션스 (샤먼) 코포레이션
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Abstract

투명 전도성 필름이 개시된다. 투명 전도성 필름은 기판 및 제 1 은 나노 와이어 층을 포함한다. 투명 전도성 필름은 340 nm 내지 400 nm에서 제 1 흡수 피크 및 500 nm 내지 650 nm에서 제 2 흡수 피크를 가지며, 제 1 흡수 피크의 최대 피크 강도 대 제 2 흡수 피크의 최대 피크 강도의 비율은 2 내지 5.5의 범위에 있다.

Description

투명 전도성 필름{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}
본 개시는 투명 전도성 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 터치 패널 제조용 투명 전도성 필름에 관한 것이다.
최근에, 터치 패널의 애플리케이션이 더욱 확대되고 있다. 점점 더 많은 전자 제품에 터치 패널이 구비되어 직접 작동 기능을 제공하거나 전자 제품을 사용자 친화적으로 만들기 위한 명령을 내린다. 특별히, 플렉서블(flexible) 터치 패널에 대한 수요가 증가하고 있다; 따라서, 기존의 ITO (Indium Tin Oxide) 전도성 재료를 대체하기 위해 탁월한 전도성을 갖는 많은 플렉서블 전도성 재료가 사용된다.
높은 전도성과 가요성을 가진 은 나노 와이어(nanowire)는 터치 패널에 탁월한 재료이다. 은 나노 와이어는 320nm에서 420nm의 파장 범위에서 자외선을 흡수하는 표면 플라즈마 공명 효과를 생성할 것이다; 따라서, 은 나노 와이어로 조제된 전도성 필름은 노란색이 된다. 그러나, 은 나노 와이어의 노란색은 은 나노 와이어가 있는 터치 패널이 디스플레이 패널과 결합될 때 디스플레이 패널의 출력 이미지 색상에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 터치 패널의 시인성(visibility) 및 투과율을 향상시키기 위해서는 은 나노 와이어를 포함하는 투명 전도성 필름의 황색도(yellowness)를 낮추는 것이 중요하다.
본 개시의 주된 목적은 은 나노 와이어를 포함하는 투명 전도성 필름의 황색도를 낮추기 위한 새로운 투명 전도성 필름을 제공하는 것이다.
투명 전도성 필름은 제 1 표면 및 상기 제 1 표면에 대향하는 제 2 표면을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 제 1 표면 상에 배치된 제 1 은 나노 와이어 층을 포함하고, 상기 투명 전도성 필름은 340 nm 내지 400 nm 범위의 제 1 흡수 피크(absorption peak) 및 500 nm 내지 650 nm 범위의 제 2 흡수 피크를 가지며, 제 1 흡수 피크의 최대 피크 강도(maximum peak intensity) 대 제 2 흡수 피크의 최대 피크 강도의 비율은 2 내지 5.5의 범위에 있다.
일 실시예에서, 제 2 흡수 피크의 스펙트럼 통합 영역(spectral integration area) 대 제 2 흡수 피크의 스펙트럼 통합 영역의 비율은 1.2 내지 1.8이다.
일 실시예에서, 투명 전도성 필름은 기판에 착색제를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 기판은 투명 기재 층(base layer) 및 제 1 보호 필름을 포함하고, 상기 제 1 보호 필름은 상기 투명 기재 층과 상기 제 1 은 나노 와이어 층 사이에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 착색제는 제 1 보호 필름 또는 투명 기재 층에 존재한다.
일 실시예에서, 투명 전도성 필름의 CIELAB b* 값의 절대 값은 1.5 이하이다.
일 실시예에서, 상기 투명 전도성 필름은 상기 기판의 제 2 표면 상에 배치된 제 2 은 나노 와이어 층을 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 기판은 제 2 보호 필름을 더 포함하고, 상기 제 2 보호 필름은 상기 제 2 은 나노 와이어 층과 상기 투명 기재 층 사이에 배치되고, 상기 착색제는 상기 제 1 보호 필름 및 상기 제 2 보호 필름에 있거나 또는 상기 착색제는 상기 투명 기재 층에 존재한다.
일 실시예에서, 투명 전도성 필름의 CIELAB b* 값의 절대 값은 2 이하이다.
일 실시예에서, 착색제는 알리자린 블루, 베이직 블루, 알코올 블루, 수용성 아닐린 블루, 아조 블루, 브릴리안트 크레실 블루(brilliant cresyl blue), 브로모페놀 블루, 카바졸 블루, 퀴놀린 블루, 인디고 블루, 레진 페놀 블루, 메틸 블루, 메틴 블루, 프탈로시아닌, 레자주린, 벤질라주론, 프러시안 블루(Prussian blue), 메틸렌 블루, 티몰 블루, 트리벤진, 류코크리스탈 바이올렛(leucocrystal violet), 또는 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나이다.
일 실시예에서, 상기 착색제의 양은 100 내지 1000 ppm이다.
일 실시예에서, 상기 착색제는 류코크리스탈 바이올렛이다.
명세서에서 "상에(on)" 이라는 용어는 컴포넌트 간의 상대적인 위치를 설명하기 위해 본 출원에서 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 기판 "상에"에 배치되는 제 1 은 나노 와이어 층은 두 컴포넌트가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함하고, 또한 제 1 은 나노 와이어 층과 기판 사이에 추가 컴포넌트가 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다.
또한, 명세서에서 "제 1", "제 2" 등의 용어는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 사용될 수 있으며 번호나 순서와는 관련이 없다. 예를 들어, "제 1 은 나노 와이어 층" 및 "제 2 은 나노 와이어 층"은 둘 모두 "은 나노 와이어 층"으로 구현될 수 있다.
본 발명의 분야에서, 착색제가 첨가된 투명 기재 층 또는 보호 필름은 황색을 띤 은 나노 와이어 층을 중성 색상으로 조절하기 위한 청색 보상 층의 역할을 한다.
도 1은 본 개시의 제 1 및 제 2 실시예의 투명 전도성 필름의 단면도이다.
도 2는 본 개시의 제 3 및 제 4 실시예의 투명 전도성 필름의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 테스트 예제 1의 UV-VIS(ultraviolet-visible spectroscopy) 흡수 스펙트럼이다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명 전도성 필름 (1000)이 도 1에 도시되어 있으며, 투명 전도성 필름 (1000)은 기판 (1), 은 나노 와이어 층 (2) 및 착색제(coloring agent)를 포함한다. 본 실시예에서, 기판 (1)은 투명 기재 층 (11) 및 보호 필름 (12)을 포함한다. 보호 필름 (12)은 은 나노 와이어 층 (2)과 투명 기재 층 (11) 사이에 배치된다. 본 실시예에서, 투명 기재 층 (11)의 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이고, 보호 필름 (12)은 하드 코팅 층이며, 착색제는 보호 필름 (12)에 첨가된 류코크리스탈 바이올렛이다.
다른 실시예에서, 투명 기재 층 (11)의 재료는 유리, 사파이어, 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 클로아드 (PVC), 폴리프로필렌 (PP), 사이클로틴 폴리머 (COP), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC), 폴리 카보네이트 (PC), 폴리스티렌 (PS), 폴리이미드 (PI) 등일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시예에서, 은 나노 와이어 층 (2)은 경화성 수지를 더 포함할 수 있으며, 여기서, 은 나노 와이어를 포함하는 페이스트(paste)와 경화성 수지는 1 : (0.8 내지 1.2)의 중량비로 혼합되고, 그런 다음, 기판 (1) 상에 코팅된다.
다른 실시예에서, 보호 필름 (12)은 투명 기재 층 (11)의 표면 상에 형성되는 하드 코팅 층 또는 오버코트(overcoat) 층일 수 있다. 보호 필름 (12)의 재료는 당업계에 공지된 하드 코팅 층 또는 오버코트 층의 재료일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시예에서, 착색제는 당업계에 공지된 착색제일 수 있다. 예를 들어, 착색제는 알리자린 블루, 베이직 블루, 알코올 블루, 수용성 아닐린 블루, 아조 블루, 브릴리안트 크레실 블루(brilliant cresyl blue), 브로모페놀 블루, 카바졸 블루, 퀴놀린 블루, 인디고 블루, 레진 페놀 블루, 메틸 블루, 메틴 블루, 프탈로시아닌, 레자주린, 벤질라주론, 프러시안 블루(Prussian blue), 메틸렌 블루, 티몰 블루, 트리벤진, 류코크리스탈 바이올렛(leucocrystal violet), 또는 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있고, 류코크리스탈 바이올렛이 바람직하다.
본 개시의 제 2 실시예의 투명 전도성 필름은 투명 기재 층 (11)에 착색제를 첨가한 것을 제외하고는 제 1 실시예의 것과 유사하다.
본 개시의 제 3 실시예에 따른 투명 전도성 필름 (2000)은 도 2에 도시되어 있으며, 투명 전도성 필름 (2000)은 기판 (1), 제 1 은 나노 와이어 층 (21), 제 2 은 나노 와이어 층 (22) 및 착색제를 포함한다. 본 실시예에서, 기판 (1)은 투명 기재 층 (11), 제 1 보호 필름 (121) 및 제 2 보호 필름 (122)을 포함하고, 여기서, 제 1 보호 필름 (121)은 제 1 은 나노 와이어 층 (21)과 투명 기재 층 (11) 사이에 배치되고, 제 2 보호 필름 (122)은 제 2 은 나노 와이어 층 (22)과 투명 기재 층 (11) 사이에 배치된다. 본 실시예에서, 투명 기재 층 (11)의 재료는 PET이고, 제 1 보호 필름 (121) 및 제 2 보호 필름 (122)은 하드 코팅 층이며, 착색제는 제 1 보호 필름 (121) 및 제 2 보호 필름 (122)에 첨가된 류코크리스탈 바이올렛이다.
본 개시의 제 4 실시예의 투명 전도성 필름은 투명 기재 층 (11)에 착색제를 첨가한 것을 제외하고는 제 3 실시예의 것과 유사하다.
이하의 테스트 예에서 은 나노 와이어 층의 황변 수준(yellowing level)은 CIE L*a*b* 색 공간(color space) (CIELAB 색 공간이라고도 함)에 의해 평가된다. L*a*b* 색 공간은 3 가지 값으로 구성된다: L*은 검정 (0)에서 흰색 (100)까지의; a* 녹색 (-)에서 빨간색 (+)까지의; b* 파란색 (-)에서 노란색 (+)까지의 밝기를 나타낸다. 즉, b* 값 (CIELAB b* 값이라고도 함)은 황변 조정 지수(index of yellowing adjustment)로서 착색제를 첨가하기 전과 후의 투명 전도성 필름의 황변 수준을 나타낸다.
테스트 예제 1
먼저, 본 테스트 예제는 도 1에 도시된 투명 전도성 필름 (1000)을 이용하여 상이한 농도의 류코크리스탈 바이올렛을 갖는 은 나노 와이어 층 (2)을 포함하는 투명 전도성 필름 (1000)의 UV-VIS 스펙트럼을 평가한다. 투명도(transparency), 헤이즈(haze), b* 값 및 a* 값이 표 1에 도시된다.
표 1
Figure 112020109685308-pat00001
예제 1 내지 예제 3 및 비교 예제 1의 UV-VIS 스펙트럼이 도 3에 도시된다. 도 3의 UV-VIS 스펙트럼에 따르면, 각각의 그룹은 340nm ~ 400nm (청색)의 범위에서 제 1 흡수 피크를 가졌고, 류코크리스탈 바이올렛이 첨가된 각각의 그룹은 500nm 내지 650nm (노란색) 범위에서 제 2 흡수 피크를 가졌고, 여기서, 제 1 흡수 피크 및 제 2 흡수 피크의 최대 피크 강도 및 스펙트럼 통합 영역이 표 2 및 표 3에 도시된다.
표 2
Figure 112020109685308-pat00002
표 3
Figure 112020109685308-pat00003
테스트 예제의 결과는 보호 필름 (12)에 류코크리스탈 바이올렛을 첨가한 실시예에서 b* 값이 낮아져 0에 가까워지는 것이 보여주고, 이는 투명 전도성 필름 (1000)의 황색도가 현저히 개선되었음을 의미한다. 또한, 투명 전도성 필름의 황색도가 적절하게 조정될 수 있도록 제 1 흡수 피크 (340 내지 400nm)의 최대 피크 강도 대 제 2 흡수 피크 (500 내지 650nm)의 최대 피크 강도의 비율은 2 내지 5.5 범위에 있어야 한다. 따라서 투명 전도성 필름은 과보상(overcompensation)으로 인해 청색 대신 중성 색을 나타낼 수 있다.
테스트 예제 2
본 테스트 예제는 은 나노 와이어 층 (2)의 황변 정도를 평가하기 위해 보호 필름 (12)에 상이한 농도로 류코크리스탈 바이올렛이 첨가된 투명 전도성 필름 (1000)의 투명도, 헤이즈, b* 값을 측정하였다. 예제 4 내지 예제 7 및 비교 예제 2 내지 비교 예제 3의 은 나노 와이어 층(2)의 저항은 약 65Ω/square이고, 류코 크리스탈 바이올렛의 농도는 0 내지 2000ppm이었다. 결과가 표 4에 도시된다.
표 4
Figure 112020109685308-pat00004
테스트 예제의 결과는 예제 4 내지 예제 7의 b* 값의 절대 값이 1보다 작거나 같음을 보여 주었다; 따라서, 투명 전도성 필름의 황색도는 b* 값의 절대 값이 1보다 작거나 같을 때 적절하게 조정될 수 있다. 그러나, 비교 예제 2의 투명 전도성 필름은 낮은 b* 값 (-3.52)으로 인해 청색이었다. 즉, 류코크리스탈 바이올렛의 농도가 너무 높으면 (비교 예제 2에서는 2000ppm), 투명 전도성 필름의 색을 적절하게 조정할 수 없었다. 이에 본 테스트 예제는 류코 크리스탈 바이올렛을 125ppm 내지 1000ppm (예제 4 내지 예제 7)의 범위에서 첨가하면 은 나노 와이어 층 (2)의 황색도를 적절하게 조절할 수 있음을 입증하였다.
테스트 예제 3
테스트 예제 2의 결과에 따르면, 보호 필름 (12)에 첨가된 류코크리스탈 바이올렛의 농도는 본 테스트 예제에서 125ppm 내지 1000ppm 범위였다. 본 테스트 예제는 상이한 저항의 투명 전도성 필름의 투명도, 헤이즈, b* 값을 측정하고 상이한 농도의 류코크리스탈 바이올렛을 첨가하여 은 나노 와이어 층(2)의 황변 수준을 평가하였다. 예제 8 내지 예제 11 및 비교 예제 4에서 은 나노 와이어 층(2)의 저항은 약 30 내지 35 Ω/square이었다. 테스트 결과가 표 5에 도시된다. 예제 12 내지 예제 15 및 비교 예제 5에서 은 나노 와이어 층 (2)의 저항은 약 50 내지 55 Ω/square이었다. 테스트 결과가 표 6에 도시된다. 예제 16 내지 예제 19 및 비교 예제 6에서 은 나노 와이어 층 (2)의 저항은 약 70 내지 75 Ω/square이었다. 테스트 결과가 표 7에 도시된다.
표 5
Figure 112020109685308-pat00005
표 6
Figure 112020109685308-pat00006
표 7
Figure 112020109685308-pat00007
표 5 내지 표 7의 결과에 따르면, 류코크리스탈 바이올렛을 첨가함으로써 상이한 저항의 은 나노 와이어 층 (2)의 황색도가 조절될 수 있으며, 투명 전도성 필름의 b* 값의 절대 값은 1.5보다 작거나 같은 범위에서 유지될 수 있다.
테스트 예제 4
본 테스트 예제에서는 은 나노 와이어 층 (2)의 황변 수준을 평가하기 위해 착색제 (류코크리스탈 바이올렛)를 첨가하고 상이한 투명 기재 층 (11)을 갖는 투명 전도성 필름 (1000)의 투명도, 헤이즈, b* 값을 측정하였다. 결과가 표 8에 도시된다. 예제 20에서, 기판 (1)은 COP로 이루어진 투명 기재 층 (11)과 250ppm의 류코크리스탈 바이올렛이 보호 필름 (12)에 첨가되고, 여기서, 30 내지 35Ω/square 저항을 갖는 은 나노 와이어 층 (2)이 보호 필름(12) 상에 형성되었다. 비교 예제 7에서, 기판 (1)은 환상(cyclic) 올레핀 중합체 (COP)로 이루어진 투명 기재 층 (11)을 포함하고, 은 나노 와이어 층 (2)이 투명 기재 층 (11) 상에 바로 형성되고, 보호 필름 (12)은 생략되었다. 예제 21에서, 기판 (1)은 PET로 만들어진 투명 기재 층 (11)을 포함하고, 보호 필름 (12)은 250ppm의 류코크리스탈 바이올렛을 포함하고, 30 내지 35 Ω/square 저항을 갖는 은 나노 와이어 층 (2)이 보호 필름 (12) 상에 형성되었다. 비교 예제 8에서, 기판 (1)은 투명 기재 층 (11)을 포함하고, 은 나노 와이어 층 (2)이 투명 기재 층 (11) 상에 바로 형성되고, 보호 필름 (12)은 생략되었다.
표 8
Figure 112020109685308-pat00008
결과에 따르면, 예제 20의 b* 값은 0.26으로, 이는 류코크리스탈 바이올렛이 없는 비교 예제 7의 b* 값 1.08에 비해 76% 감소 하였다. 예제 21의 b* 값은 0.72로, 이는 류코크리스탈 바이올렛이 없는 비교 예제 8의 b* 값 1.49에 비해 51% 감소 하였다. 즉, 본 테스트 예제는 상이한 재료의 기판에 착색제를 첨가해도 은 나노 와이어 층에 의한 황색도를 여전히 적절하게 조절할 수 있고, 높은 투명도과 낮은 헤이즈가 유지되는 반면, 투명 전도성 필름의 b* 값을 0에 가깝게 만들 수 있음을 입증 하였다.
상기 개시 내용은 상세한 기술 내용 및 그 발명 특징에 관한 것이다. 당업자는 본 발명의 특성에서 벗어나지 않고 설명된 본 발명의 개시 내용 및 제안에 기초하여 다양한 수정예 및 대체를 진행할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그러한 수정예 및 대체는 상기 설명에서 완전히 개시되지는 않았지만, 그것들은 첨부된 이하의 청구 범위에 실질적으로 포함된다.

Claims (12)

  1. 투명 전도성 필름(transparent conductive film)에 있어서,
    제 1 표면 및 상기 제 1 표면에 대향하는 제 2 표면을 포함하는 기판; 및
    상기 기판의 상기 제 1 표면 상에 배치된 제 1 은 나노 와이어 층(silver nanowire layer)을 포함하되,
    상기 투명 전도성 필름은 340 nm 내지 400 nm 범위의 제 1 흡수 피크(absorption peak) 및 500 nm 내지 650 nm 범위의 제 2 흡수 피크를 가지며, 상기 제 1 흡수 피크의 최대 피크 강도(maximum peak intensity) 대 상기 제 2 흡수 피크의 최대 피크 강도의 비율은 2 내지 5.5의 범위에 있는, 투명 전도성 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 흡수 피크의 스펙트럼 통합 영역(spectral integration area) 대 상기 제 2 흡수 피크의 스펙트럼 통합 영역의 비율은 1.2 내지 1.8인, 투명 전도성 필름.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기판에 착색제(coloring agent)를 더 포함하는, 투명 전도성 필름.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기판은 투명 기재 층(base layer) 및 제 1 보호 필름을 포함하고, 상기 제 1 보호 필름은 상기 투명 기재 층과 상기 제 1 은 나노 와이어 층 사이에 배치된, 투명 전도성 필름.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 착색제는 상기 제 1 보호 필름 또는 상기 투명 기재 층에 존재하는, 투명 전도성 필름.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 투명 전도성 필름의 CIELAB b* 값의 절대 값은 1.5 이하인, 투명 전도성 필름.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 기판의 상기 제 2 표면 상에 배치된 제 2 은 나노 와이어 층을 더 포함하는, 투명 전도성 필름.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기판은 제 2 보호 필름을 더 포함하고, 상기 제 2 보호 필름은 상기 제 2 은 나노 와이어 층과 상기 투명 기재 층 사이에 배치되고, 상기 착색제는 상기 제 1 보호 필름 및 상기 제 2 보호 필름에 있거나 또는 상기 착색제는 상기 투명 기재 층에 존재하는, 투명 전도성 필름.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 투명 전도성 필름의 CIELAB b* 값의 절대 값은 2 이하인, 투명 전도성 필름.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 착색제는 알리자린 블루, 베이직 블루, 알코올 블루, 수용성 아닐린 블루, 아조 블루, 브릴리안트 크레실 블루(brilliant cresyl blue), 브로모페놀 블루, 카바졸 블루, 퀴놀린 블루, 인디고 블루, 레진 페놀 블루, 메틸 블루, 메틴 블루, 프탈로시아닌, 레자주린, 벤질라주론, 프러시안 블루(Prussian blue), 메틸렌 블루, 티몰 블루, 트리벤진, 류코크리스탈 바이올렛(leucocrystal violet), 또는 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인, 투명 전도성 필름.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 착색제의 양은 100 내지 1000 ppm인, 투명 전도성 필름.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 착색제는 류코크리스탈 바이올렛인, 투명 전도성 필름.
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