KR20100021237A - 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름 및이를 이용한 터치패널 - Google Patents

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Abstract

투명한 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽 면에 탄소나노튜브와 바인더를 혼합한 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 코팅에 의해 투명전도성막이 형성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름 및 이를 하판 투명전극으로 사용하는 터치패널을 기술적 요지로 한다. 이에 따라 투명한 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽 면에 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 코팅하여 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름을 제공하고, 기존의 터치패널에서 하판 투명전극용으로 사용되어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 배제하고 액정표시화면의 보호층으로 사용되는 폴리카보네이트 필름에 탄소나노튜브를 이용해 직접 투명전도성막을 형성시킴으로써 터치패널의 투과도를 향상시키고 원가절감과 함께 구조의 박형화를 이룰 수 있는 이점이 있다.
터치패널 투명전극 폴리카보네이트 ITO 폴리에틸렌테레프탈레이트 탄소나노튜브 바인더

Description

탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름 및 이를 이용한 터치패널{transparent conductive films containing carbon nanotubes and the touch panel}
본 발명은 투명한 폴리카보네이트 필름의 한쪽 면에 탄소나노튜브를 이용한 투명전도성막을 형성한 투명전도성 필름 및 이를 사용한 터치패널에 관한 것으로, 특히 기존의 ITO 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판을 배제함으로써 터치패널의 투과도가 우수하고 제조 공정이 간단한 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름 및 이를 이용한 터치패널에 관한 것이다.
일반적으로 투명전도성 필름이라는 것은 높은 도전성(1x103Ω/sq 이하의 면저항)과 가시영역에서 높은 투과율을 가져야 한다. 이러한 투명전도성 필름은 투명도 및 도전성을 필요로 하는 플라스마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD) 소자, 발광다이오드소자(LED), 유기전자발광소자(OLEL), 터치패널 또는 태양전지 등에 사용된다.
특히, 본 발명에서는 터치패널에 사용되는 투명전도성 필름에 대해서 살펴보 고자 한다.
일반적으로, 터치패널(touch panel)은 키보드 등의 별도의 입력장치를 사용하지 않고 액정표시화면에 나타난 문자나 도형 등을 사람의 손 또는 터치펜 등의 물체로 접촉시키면 이를 입력신호로써 인식하는 장치를 말한다.
이러한 터치패널은, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 액정표시화면(LCD)(10) 상층에 액정표시화면을 보호하는 보호층(20)이 형성되고, 그 상층에는 투명전도성 필름으로써 하판 투명전극(30)과 상판 투명전극(40)이 스페이서(spacer)(50)를 사이에 두고 형성되며, 그 상층에는 PMMA 및 하드코팅(hard coating)에 의한 외부 보호층(60)이 더 형성된다.
상기 액정표시화면(10)의 보호층(20)으로써는 폴리카보네이트(polycarbonate)가 일반적으로 사용되며, 투명전도성 필름인 하판 투명전극(30) 및 상판 투명전극(40)은 전극으로서의 기능을 가짐과 동시에 가시광선 영역에서 적어도 투과율 70% 이상의 투명도를 가져야 한다.
이러한 투명전극으로써 종래에 가장 널리 사용되는 것은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, 이하에서는 'ITO'라 한다)이다. 상기 ITO의 경우 제반 물성이 우수하고 현재까지 공정 투입의 경험이 많은 장점을 가지고 있지만, 산화인듐(In2O3)은 아연(Zn) 광산 등에서 부산물로 생산되기 때문에 수급이 불안정한 문제점이 있다. 또한, ITO막은 유연성이 없기 때문에 폴리머기질 등의 플렉시블한 재질에는 사용하지 못하는 단점이 있으며, 고온, 고압 환경하에서 제조가 가능하므로 생산단가가 높아지는 문제점이 있다.
또한, 상기 ITO를 액정표시화면의 보호층에 코팅하여 터치패널의 투명전극으로 사용할 시 가장 큰 문제점은, 보호층으로 사용된 폴리카보네이트와의 부착력이다. 일반적으로 폴리카보네이트와 ITO는 상호 간에 부착력이 그다지 높지 않기 때문에, ITO를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 상층에 코팅을 한 후, 이를 보호층인 폴리카보네이트 상면에 부착시키는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 방법은 액정표시화면의 투과도를 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 폴리에틸렌테레프탈레이트 상층에 ITO 코팅이라는 별도의 공정 절차가 부가되어 비용이 증가되고, 그 만큼 터치패널의 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투명한 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽 면에 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 코팅하여 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름을 제공하고, 기존의 터치패널에서 하판 투명전극용으로 사용되어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 배제하고 액정표시화면의 보호층으로 사용되는 폴리카보네이트 필름에 탄소나노튜브를 이용해 직접 투명전도성막을 형성시킴으로써 터치패널의 투과도를 향상시키고 원가절감과 함께 구조의 박형화를 이루는 것을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 투명한 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽 면에 탄소나노튜브와 바인더를 혼합한 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 코팅에 의해 투명전도성막이 형성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름 및 이를 하판 투명전극으로 사용하는 터치패널을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 탄소나노튜브는, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명전도성 필름은, 면저항이 103Ω/sq 이하이며, 투과도가 540~560nm에서 70% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명전도성 필름은, 상기 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽면에 상기 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 코팅에 있어서 바인더 함량이 일정한 단층의 투명전도성막을 형성시키거나, 바인더의 함량이 서로 다른 다층의 투명전도성막이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 다층의 투명전도성막은, 적어도 전도층을 포함하면서, 상기 전도층 상층에 코팅되는 보호층 또는 상기 전도층 하층에 코팅되는 접착층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도층은 상기 접착층 또는 상기 보호층에 비해 상대적으로 낮은 바인더 함량을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다층의 투명전도성막은, 상기 폴리카보네이트 필름 상층에 코팅되는 접착층과; 상기 접착층 상층에 코팅되는 전도층과; 상기 전도층 상층에 코팅되는 보호층;을 포함하여 이루어지며, 상기 접착층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부, 상기 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 50중량부, 상기 보호층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 다층의 투명전도성막은, 상기 폴리카보네이트 필름 상층에 코팅되는 접착층과; 상기 접착층 상층에 코팅되어 전도층 및 보호층 역할을 동시에 하는 전도/보호 혼합 전도층;을 포함하여 이루어지며, 상기 접착층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부, 상기 전도/보호 혼합 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 70중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 다층의 투명전도성막은, 상기 폴리카보네이트 필름질 상층에 코팅되어 전도층 및 접착층 역할을 동시에 하는 전도/접착 혼합 전도층과, 상기 전도/접착 혼합 전도층 상층에 코팅되는 보호층을 포함하여 이루어지며, 상기 전도/접착 혼합 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 70중량부, 상기 보호층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부인 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 바인더는, 열가소성수지, 열경화형수지, 광경화형수지, 실란컴파운드, 티타늄컴파운드, 고분자 공중합체, 자기조립형수지, 전도성 고분자및 이들의 조합물 중에서 선택된 물질을 포함하는 유기물질 중에서 선택된 1종으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄소나노튜브는, 외경이 0.5 내지 15nm 미만인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의한 본 발명은, 투명한 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽 면에 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 코팅하여 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름을 제공하고, 기존의 터치패널에서 하판 투명전극용으로 사용되어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 배제하고 액정표시화면의 보호층으로 사용 되는 폴리카보네이트 필름에 탄소나노튜브를 이용해 직접 투명전도성막을 형성시킴으로써 터치패널의 투과도를 향상시키고 원가절감과 함께 구조의 박형화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 탄소나노튜브와 바인더를 혼합하여 제조된 일액형 탄소나노튜브 바인더 혼합액이 투명한 폴리카보네이트 필름 양쪽 면 또는 한쪽 면(이하에서는 설명의 편의상 상층이라 한다)에 코팅되어 투명전도성막이 형성된 폴리카보네이트 투명전도성 필름에 관한 것이다.
상기 폴리카보네이트 투명전도성 필름은 면저항이 103Ω/sq 이하이며, 투과도가 540~560nm에서 70% 이상이 되어야 하며, 각종 투명 표시소자의 전극으로 사용될 수 있다.
특히, 상기 폴리카보네이트 투명전도성 필름은, 기존의 터치패널에서 액정표시화면의 보호층으로 사용되는 폴리카보네이트 필름에 상기 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 코팅하여 상기 폴리카보네이트 필름에 직접 탄소나노튜브로 이루어진 투명전도성막을 형성시킴으로써, 종래의 터치패널에 비해 투과도가 향상되고, 박형화의 구현이 가능하며, 종래의 폴리카보네이트 필름과의 접착력 향상을 위해 사용된 ITO 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 사용을 배제하여 간단한 공정에 의한 비용을 절감시킬 수 있게 되는 것이다.
도 1(a)는 종래의 터치패널에 대한 개략적인 단면도이고, 도 1(b)는 본 발명 에 따른 터치패널에 대한 개략적인 단면도이다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 터치패널은 액정표시화면(10)을 보호하는 보호층(20) 및 그 상층에 스페이서(50)를 사이에 두고 형성된 하판 투명전극(30) 및 상판 투명전극(40) 그리고 그 상층에 외부 보호층(60)을 포함하여 이루어진다.
종래의 터치패널의 하판 투명전극(30)으로 폴리카보네이트 필름(20) 상층에 형성된 ITO 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 대신에, 폴리카보네이트 필름(100) 상층에 탄소나노튜브로 이루어진 투명전도성막(200)이 형성된 투명전도성 필름을 하판 투명전극으로 사용하는 것이다. 여기에서 상판 투명전극(40)은 종래의 것을 그대로 사용하여도 무방하다. 도 2는 탄소나노튜브로 이루어진 투명전도성막이 형성된 폴리카보네이트 투명전도성 필름의 표면 사진을 나타낸 것이다.
또한, 코팅에 있어서 바인더 함량이 일정한 단층의 투명전도성막을 형성시키거나, 바인더의 함량에 따른 다수개의 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조하여, 이를 투명전도성 필름의 기능 및 목적에 따라 폴리카보네이트 필름 상층에 순차적으로 코팅하여 다층의 투명전도성막이 형성된 투명전도성 필름을 제조하는 것이다.
상기 단층으로 이루어진 투명전도성막을 형성하는 경우 전도층 뿐만 아니라 보호층 및 접착층의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 이때 단층 투명전도성 코팅막의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 10에서 99.9중량부인 것이 바람직하다.
상기 다층의 투명전도성막은 전도성 확보를 위해 적어도 전도층은 포함하고 있어야 하며, 상기 전도층 상층 또는 하층에 보호층이나 접착층이 형성되어야 한다. 이러한 전도층, 보호층 및 접착층은 바인더의 함량에 따른 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조하고, 이를 폴리카보네이트 필름 상층에 그 기능을 수행할 수 있도록 코팅함으로써 형성되는 것이다.
상기 전도층 상층에 형성되는 보호층의 기능은 전도층을 이루는 탄소나노튜브를 포함한 나노입자의 비산을 방지하고 투명전도성 필름의 내화학성, 내습성, 내스크래치성을 향상시키는 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 전도층 하층 즉, 폴리카보네이트 필름 상층에 형성되는 접착층의 기능은 전도층과 폴리카보네이트 필름과의 접착력을 유지시켜 투명전도성 필름의 내구성 즉, 터치패널에 사용시 펜입력 내구성을 향상시키는 역할을 하게 된다.
이러한, 상기 전도층, 보호층 및 접착층은 필요에 의해 전도층과 보호층, 전도층과 접착층의 두 개의 층으로 형성되거나 전도층, 보호층, 접착층으로 이루어진 세 개의 층으로 형성될 수도 있으며, 필요에 따라 이러한 층을 규칙적 또는 불규칙적으로 반복하여 형성시킬 수도 있다.
또한, 이러한 전도층, 보호층 및 접착층은 일반적으로 바인더의 함량이 증가할수록 전도성이 떨어지는 점을 고려하여 상기 전도층의 바인더 함량은 상기 보호층 및 접착층의 바인더 함량에 비해 상대적으로 낮게 형성된다.
먼저, 폴리카보네이트 필름 상층에 투명전도성막이 세 개의 층으로 이루어진 경우 즉, 폴리카보네이트 필름 상층으로 접착층, 전도층, 보호층이 형성된 경우에는 상기 접착층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부이며, 상기 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 50중량부이고, 상기 보호층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부인 것이 바람직하다.
상기 전도층에 비해 접착층 및 보호층의 바인더 함량이 더 높은 경우에는 주로 전기 전도는 물론 필름의 펜입력 내구성이 보다 보장되어야 하는 경우이다. 상기와 같이 세 층으로 투명전도성막이 형성된 경우에는 전도층에 포함되는 바인더의 최대 함량이 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 50까지가 되도록 하여, 전도성이 상대적으로 우수하도록 한 것이다.
즉, 기본적으로 폴리카보네이트 필름 상층에 형성되는 접착층, 전도층 및 보호층은 전도성을 띄면서 폴리카보네이트 필름과 접착되는 부분은 접착성을 향상시키도록 하고, 전도층의 표면은 나노입자의 비산을 방지하기 위한 보호 기능을 향상시키도록 하여, 전체적으로 전도층의 기능을 보완한 것이다.
한편, 폴리카보네이트 필름 상층에 투명전도성막이 두 개의 층으로 이루어진 경우, 즉 폴리카보네이트 필름 상층에 접착층이 형성되고, 그 상층에 전도층 및 보호층의 기능을 동시에 수행하는 전도/보호 혼합 전도층이 형성되거나, 폴리카보네이트 필름 상층에 전도/접착 혼합 전도층이 형성되고, 그 상층에 보호층이 형성된 것이다.
상기 접착층 및 전도/보호 혼합 전도층으로 투명전도성막이 형성된 경우에는, 상기 접착층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부이고, 상기 전도/보호 혼합 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 70 중량부인 것이 바람직하다.
상기 접착층 및 전도/보호 혼합 전도층으로 형성된 경우에도 기본적으로 전도성은 가지고 있으며, 상기 접착층의 경우에는 바인더의 최대 함량이 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 99.9중량부가 되도록 하여 전도층과 폴리카보네이트 필름과의 접착성을 향상시키도록 하여, 투명전도성 필름의 내구성을 더욱 요하는 분야에 사용되도록 하는 것이다.
그리고, 상기 전도/접착 혼합 전도층 및 보호층으로 투명전도성막이 형성된 경우에는, 상기 전도/접착 혼합 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 70 중량부이고, 상기 보호층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부인 것이 바람직하다.
상기 전도/접착 혼합 전도층 및 보호층으로 형성된 경우에도 기본적으로 전도성은 가지고 있으며, 상기 전도/접착 혼합 전도층의 바인더의 최대 함량이 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 70중량부가 되도록 하고, 상기 보호층의 경우에는 바인더의 최소 함량이 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20중량부가 되도록 하여, 전도층 및 접착층의 복합 기능을 수행할 수 있도록 함과 동시에, 바인더 함량이 높은 보호층에 의해 나노입자의 비산을 방지하고 내화학성, 내습성, 내스크래치성을 더욱 요하는 분야에 사용되도록 하는 것이다.
상기와 같이 바인더의 함량에 따라 다층의 투명전도성막을 형성하여, 투명전도성 필름의 용도에 따라 기본적으로 전도층의 기능은 유지하면서, 보호층의 기능을 좀 더 강화하거나, 접착층의 기능을 좀 더 강화시킬 수 있도록 한 것이다.
여기에서 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 중에 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 외경이 15nm 미만인 비교적 저가의 탄소나노튜브의 사용이 가능하다. 이는 종래기술에서 3nm 미만의 탄소나노튜브의 사용만 가능한 것과는 달리, 분산성의 개선을 통해 보다 큰 외경의 탄소나노튜브의 사용도 가능함을 알 수 있다. 다중벽 탄소나노튜브의 경우 다중벽의 증가에 따른 굴절율 변화 및 레일리(Rayleigh) 산란에 의한 투과도 손상이 발생하므로 통상 입자의 분산 등을 고려하여 입자크기는 파장(λ)/20 보다 작은 범위에서 사용하여야 한다. 필름의 투명성과 탄소나노튜브 분산성을 고려하여 가시광선 영역의 경우 탄소나노튜브의 외경을 적어도 15nm 미만의 것으로 사용할 수 있는 것이다(d＜λ/20 ⇒ d＜~15nm). 이는 본 발명에 따른 용매 및 바인더에 의해 탄소나노튜브의 분산성이 향상되기 때문이다.
그리고 탄소나노튜브를 1차로 분산시키기 위해 용매에 용해시키게 되는데, 여기에서 용매는 극성 또는 비극성 용매를 포함하며, 바람직하게는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아마이드, N- 메틸-2-피롤리돈, 헥산, 사이클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 증류수, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 아크릴로니트릴, 옥타데실아민, 아닐린, 디메틸설폭사이드로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택하여 탄소나노튜브 분산용액을 제조한다.
또한, 용매에의 균일한 분산을 위하여 초음파 분산법이나 볼밀링법을 이용하게 되며, 탄소나노튜브의 용량 및 용매의 량에 따라 진동수 20kHz 내지 50kHz 범위의 파워(power) 50 내지 700W인 초음파기에서 1시간 내지 60시간 동안 적용하여 용매에의 탄소나노튜브의 균일한 분산이 이루어지도록 한다.
또한 상기 용매에의 분산시 분산안정제를 더 첨가하여 용매에의 분산성을 더욱 향상시키고, 최종적인 투명전도성 필름에서의 물성변화없이 안정적인 상태로의 유지가 가능토록 하여 물성이 균일한 투명전도성 필름을 제공할 수 있도록 한다.
여기에서, 탄소나노튜브 분산용액을 제조하기 전에 탄소나노튜브와 용매 및 바인더에의 분산성 및 분산안정성 확보를 위하여 선택적으로 산처리를 통한 표면기능화를 수행할 수도 있다. 상기 산처리과정에서 산용액은 질산, 염산, 황산 및 이들의 혼합액 중에 하나를 선택하여 사용하며, 이에 의해 탄소나노튜브 말단 및 표면에 카르복실기가 도입되게 된다. 정제된 탄소나노튜브를 증류수로 세척하면서 잔류 산용액을 제거하고 최종적으로 필터링과 건조과정을 통해 정제 및 카르복실기로 치환된 탄소나노튜브를 얻게 되는 것이다. 이러한 정제된 탄소나노튜브를 상기 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 분산용액을 제조하고, 여기에 후술할 바인더를 혼합하게 된다.
상기에서 용매에 분산된 탄소나노튜브 분산용액 제조시 바인더를 넣어 혼합하거나 바인더와 극성 또는 비극성 용매를 혼합한 바인더 용액을 별도로 제조해서 용매에 분산된 탄소나노튜브 분산용액에 혼합하여, 탄소나노튜브와 바인더가 혼합된 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조하게 된다. 여기에서 바인더의 함량은 투명전도성 필름의 용도 및 투명도, 전기전도도 특성 등을 고려하여 적절하게 상기에 제시된 범위 내에서 결정하며, 다수개의 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조한다.
일반적으로 바인더의 함량은 폴리카보네이트 필름 접착성과 전기전도성, 투명성, 분산성, 화학적 안정성, 내구성 및 내스크래치성을 결정하는 중요 인자로서, 바인더의 함량이 증가하면 분산성, 폴리카보네이트 필름 접착성, 화학적 안정성, 내구성 및 내스크래치성 등은 증가하는 반면, 전기전도도 및 투명성은 떨어지게 되므로, 이를 고려하여 최적의 바인더 함량을 선택하여 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조하도록 한다.
여기에서 상기 바인더는 고분자수지 바람직하게는 열가소성수지, 열경화형수지, 광경화형수지, 실란컴파운드, 티타늄컴파운드, 고분자 공중합체, 자기조립형수지, 전도성 고분자 및 이들의 조합물 중에서 선택된 물질을 포함하여 사용할 수 있다. 상기 바인더는 기본적으로 탄소나노튜브의 분산성을 향상시키고 폴리카보네이트 필름에의 접착성을 향상시키며, 화학적 안정성 및 내구성, 내스크래치성을 개선시키는 역할을 하게 된다.
여기에서 상기 폴리카보네이트 필름에의 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 코팅방법은, 스프레이, 딥코팅, 스핀코팅, 스크린코팅, 잉크젯프린팅, 패드프린팅, 나 이프코팅, 키스코팅 및 그라비아코팅 중에서 어느 하나의 방법에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 코팅과정을 거치기 전에 각 코팅방법에 따른 용매의 별도의 추가나 감압증류 등의 방법을 통해 상기 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 점도를 제어한 후 폴리카보네이트 필름에 코팅시킬 수도 있다.
이러한 코팅방법에 의해 상기 폴리카보네이트 필름 상면에 투명전도성 필름의 용도 등에 따라 수십 내지 수백 nm 두께로 코팅하게 되며, 용매 건조 및 바인더 물질의 경화과정을 거침으로써 본 발명에 따른 투명전도성 필름이 완성되게 되는 것이다.
또한, 다층의 투명전도성막 형성 중에 각 층별로 용매 건조 및 바인더 물질의 경화과정을 거칠 수도 있으며, 전체 다층의 투명전도성막 형성 완료 후에 용매 건조 및 바인더 물질의 고화과정을 거칠 수도 있다.
도 1(a) - 종래의 터치패널에 대한 개략적인 단면도, 도 1(b) - 본 발명에 따른 터치패널에 대한 개략적인 단면도.
도 2(a) - 본 발명에 따른 탄소나노튜브로 이루어진 투명전도성막이 형성된 1mm 두께의 폴리카보네이트 투명전도성 필름의 사진을 나타낸 것, 도 2(b) - 본 발명에 따른 폴리카보네이트 투명전도성 필름의 SEM 사진을 나타낸 것.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
10 : 액정표시화면 20 : 보호층
30 : 하판 투명전극 40 : 상판 투명전극
50 : 스페이서 60 : 외부 보호층
100 : 폴리카보네이트 필름 200 : 투명전도성막

Claims (15)

  1. 투명한 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽 면에 탄소나노튜브와 바인더를 혼합한 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 코팅에 의해 투명전도성막이 형성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는,
    단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 투명전도성 필름은,
    면저항이 103Ω/sq 이하이며, 투과도가 540~560nm에서 70% 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 투명전도성 필름은,
    상기 폴리카보네이트 필름의 적어도 한쪽면에 상기 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 코팅에 있어서 바인더 함량이 일정한 단층의 투명전도성막을 형성시키거나, 바인더의 함량이 서로 다른 다층의 투명전도성막이 형성된 것을 특징으로 하는 탄 소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 다층의 투명전도성막은,
    적어도 전도층을 포함하면서,
    상기 전도층 상층에 코팅되는 보호층 또는 상기 전도층 하층에 코팅되는 접착층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 전도층은 상기 접착층 또는 상기 보호층에 비해 상대적으로 낮은 바인더 함량을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 다층의 투명전도성막은,
    상기 폴리카보네이트 필름 상층에 코팅되는 접착층과;
    상기 접착층 상층에 코팅되는 전도층과;
    상기 전도층 상층에 코팅되는 보호층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 접착층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부,
    상기 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 50중량부,
    상기 보호층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 다층의 투명전도성막은,
    상기 폴리카보네이트 필름 상층에 코팅되는 접착층과;
    상기 접착층 상층에 코팅되어 전도층 및 보호층 역할을 동시에 하는 전도/보호 혼합 전도층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 접착층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부,
    상기 전도/보호 혼합 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 70중량부인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 다층의 투명전도성막은,
    상기 폴리카보네이트 필름질 상층에 코팅되어 전도층 및 접착층 역할을 동시 에 하는 전도/접착 혼합 전도층과;
    상기 전도/접착 혼합 전도층 상층에 코팅되는 보호층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 전도/접착 혼합 전도층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 0.1 내지 70중량부,
    상기 보호층의 바인더 함량은 탄소나노튜브와 바인더 혼합물 100중량부에 대해 20 내지 99.9중량부인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 바인더는,
    열가소성수지, 열경화형수지, 광경화형수지, 실란컴파운드, 티타늄컴파운드, 고분자 공중합체, 자기조립형수지, 전도성 고분자및 이들의 조합물 중에서 선택된 물질을 포함하는 유기물질 중에서 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는,
    외경이 0.5 내지 15nm 미만인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름.
  15. 액정표시화면을 보호하는 보호층 및 그 상층에 스페이서를 사이에 두고 형성된 하판 투명전극 및 상판 투명전극을 포함하여 이루어진 터치패널에 있어서,
    제 1항 내지 제 14항의 탄소나노튜브가 코팅된 폴리카보네이트 투명전도성 필름이 상기 액정표시화면의 보호층으로 사용됨과 동시에 하판 투명전극으로 사용된 것을 특징으로 하는 터치패널.
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