KR20100084991A

KR20100084991A - 투명도전막 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20100084991A
Application number: KR1020100004259A
Authority: KR
Inventors: 아키코 기토; 히사오 간자키; 다다시 오시타
Original assignee: 히다치 막셀 가부시키가이샤
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-07-28
Also published as: KR101320989B1; JP2010165641A; CN101783199A; JP5337500B2; CN101783199B

Abstract

본 발명은 도전성 무기입자의 체적 함유율 및 평균 입자지름 및 투명도전막의 막 두께를, 특정한 요건을 만족하도록 하여, 대전방지기능이 높고 또한 투명성이 우수한 투명도전막을 얻는 것이다.
이를 위한 본 발명의 투명도전막은, 도전성 무기입자와 수지성분을 함유하는 투명도전막으로서, 상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A)이, 25 ∼ 60% 이고, 상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)이, 30 ∼ 200 nm 이며, 상기 투명도전막의 막 두께(C)가, 0.3 ∼ 3.0 ㎛ 이고, 상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A), 상기도전성 무기입자의 평균 입자지름(B) 및 상기 투명도전막의 막 두께(C)의 관계가, 하기 수학식 (1)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]

Description

투명도전막 및 그 제조방법{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은, 투명도전막 및 그 제조방법에 관한 것이다.

투명도전막, 특히 도전성 무기입자를 함유하는 투명도전막은, 일반적으로 PET 필름 등의 플렉시블 시트에 도포되어 형성되고, 디스플레이의 대전방지 필름 또는 터치패널 전극 등으로서 사용되고 있다.

대전방지 필름은, 디스플레이의 최표면에 노출된 필름이기 때문에, 표면에 대한 먼지부착 방지기능과 함께, 상처 방지기능, 투광성 및 반사 방지기능 등도 중요시된다. 이 때문에, 대전방지 필름을 목적으로 하는 투명도전막은, 높은 광투과율, 반사 방지성 및 경도를 가짐과 함께, 표면 저항은 10⁸ ∼ 10¹² Ω/스퀘어 정도인 것이 많다(특허문헌 1).

한편, 터치 패널 등의 전극으로서 사용되는 경우에는, 투명도전막은 표면 저항이 낮은 것이 특히 중요시된다. 그 때문에, 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 함유율을 높게 하여 표면 저항을 내리는 방법뿐만 아니라, 투명도전막을 도포한 필름을 가압함으로써, 표면 저항을 더욱 낮게 하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2).

또, 필름이 아니라, 액정 모듈 등의 유리 상에 직접 대전방지기능을 부여하는 경우에도, 더욱 높은 대전방지기능이 요구되는 경우가 있다. 이 경우, 도전성 무기입자의 양을 늘리면 표면 저항은 낮아지나, 동시에 광투과율이 저하하거나, 헤이즈가 상승한다는 문제가 생긴다. 또한, 액정 모듈 등의 유리 위에 직접 투명도전막을 형성하는 경우에는, 필름상에 투명도전막을 형성하는 경우와는 달리 가압할 수 없기 때문에, 표면 저항을 내리는 것이 더욱 어렵다는 문제가 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특허제3560532호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특허제2994764호 공보

이와 같이 도포에 의해 기판 상에 투명도전막을 형성하는 경우, 종래에는, 간결한 공정으로, 대전방지기능이 높고 또한 투명성이 우수한 투명도전막을 얻는 것은 곤란하였다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위하여, 도전성 무기입자의 체적 함유율 및 평균 입자지름 및 투명도전막의 막 두께를, 특정한 요건을 만족하도록 하여, 대전방지기능이 높고 또한 투명성이 우수한 투명도전막 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 투명도전막은, 도전성 무기입자와 수지성분을 함유하는 투명도전막으로서, 상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A)이, 25 ∼ 60% 이고, 상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)이, 30 ∼ 200 nm 이며, 상기 투명도전막의 막 두께(C)가, 0.3 ∼ 3.0 ㎛ 이고, 상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A), 상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B) 및 상기 투명도전막의 막 두께(C)의 관계가, 하기수학식 (1)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 투명도전막의 제조방법은, 도전성 무기입자를 함유하는 투명도전막의 제조방법으로서, 도전성 무기입자와 수지성분을 함유하는 코팅 조성물을 제작하는 공정과, 투명기재 위에, 상기 코팅 조성물을 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 상기 도막을 건조하여 투명도전막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1)이, 25 ∼ 60% 이고, 상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B1)이, 30 ∼ 200 nm 이며, 상기 투명도전막의 막 두께(C)가, 0.3 ∼ 3.0 ㎛ 이고, 상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1), 상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B1) 및 상기 투명도전막의 막 두께(C)의 관계가, 하기 수학식 (2)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A)을 25∼ 60%의 범위로 하고, 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)을 30 ∼ 200 nm의 범위로 함과 동시에, 투명도전막의 막 두께(C)를 0.3 ∼ 3.0 ㎛의 범위로 하고, 또한, 상기 A, B 및 C의 관계를, 0.8 ≤ (A/100)²× √B × C ≤ 4.0 이라는 요건을 만족하도록 함으로써, 대전방지기능이 높고 또한 투명성이 우수한 투명도전막을 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 제조방법에 의하면, 간결한 공정으로 대전방지기능이 높고 또한 투명성이 우수한 투명도전막을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 투명도전막의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

본 발명에서는, 투명도전막의 막 두께, 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 체적 함유율 및 평균 입자지름의 상관을 예의 검토한 결과, 도전성 무기입자의 체적 함유율(A) 및 평균 입자지름(B) 및 투명도전막의 막 두께(C)의 관계가, 0.8≤(A/100)² × √B × C ≤ 4.0 이라는 요건을 만족함으로써, 도전성과 투명성의 밸런스가 취해진 투명도전막을 얻을 수 있는 것의 식견을 얻어, 본 발명에 이르렀다.

상기 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 체적 함유율을 체적 함유율(A)이라 하면, 체적 함유율(A)은, 25 ∼ 60% 이고, 30 ∼ 50%인 것이 바람직하며, 35 ∼ 45%인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 체적 함유율(A)은, 불휘발 고형성분으로 이루어지는 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 체적의 비율을 의미한다. 상기 체적 함유율(A)이 60%를 넘으면, 투명도전막 중의 입자에 의한 산란이 증가할 뿐만 아니라, 도전성 무기입자 사이에 수지가 충전되지 않고 입자와 공기의 계면이 증가하거나, 투명도전막 표면에 입자가 노출하여 표면이 거칠어지기도 하기 때문에, 도막의 헤이즈가 상승된다는 문제가 생긴다. 또, 상기 체적 함유율(A)이 25%를 하회하면, 입자 사이의 접점이 지나치게 적어지기 때문에, 투명도전막의 표면 저항이 상승한다.

상기 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 평균 입자지름을 평균 입자지름(B)이라 하면, 평균 입자지름(B)은, 30 ∼ 200 nm 이고, 50 ∼ 180 nm인 것이 바람직하며, 80 ∼ 150 nm인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 평균 입자지름(B)은, 투명도전막에 함유되는 도전성 무기입자의 평균 분산 입자지름을 말하고, 단위는 나노미터(nm)로 표기하기로 한다. 또한, 상기 평균 입자지름은, 투과형 전자현미경(TEM)에 의해, 투명도전막의 표면 또는 단면에서의 하나하나의 입자의 입자지름을 관찰·측정한 후, 적어도 100개의 입자의 입자지름을 평균함으로써 얻어진다. 상기 평균 입자지름(B)이 200 nm을 넘으면, 입자의 산란에 의해 도막의 헤이즈값이 지나치게 상승한다는 문제가 생긴다. 또, 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)을 작게 하기 위해서는 1차 입자지름이 작은 도전성 무기입자를 사용하는 것이 필요하게 되나, 일반적으로, 입자의 1차 입자지름이 작을수록 비표면적이 증대하여 분산이 어렵게 되기 때문에, 평균 입자지름(B)을 30 nm 미만으로 하는 것은 실질적으로 곤란하다.

상기 평균 입자지름(B)을 30 ∼ 200 nm으로 하기 위해서는, 도전성 무기입자의 1차 입자지름은 5 ∼ 180 nm인 것이 바람직하다. 여기서, 입자의 1차 입자지름이란, 도전성 무기입자 그것을 샘플로 하고, 투과형 전자현미경(TEM)에 의하여, 입계로 구분된 하나하나의 입자의 입자지름을 관찰·측정한 후, 적어도 100개의 입자의 입자지름을 평균한 평균 입자지름을 말한다. 도전성 무기입자의 1차 입자지름이 5 nm 미만이면, 결정성이 좋은 입자를 얻는 것이 어려운 경향이 있다. 한편, 1차 입자지름이 180 nm보다 크면, 평균 입자지름(B)을 200 nm 이하로 하는 것이 곤란하다.

본 발명의 투명도전막의 막 두께를 막 두께(C)라고 하면, 막 두께(C)는, 0.3 ∼ 3 ㎛이고, 0.5 ∼ 2.5 ㎛인 것이 바람직하며, 0.8 ∼ 1.5 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 상기 막 두께(C)가 0.3 ㎛ 미만이면, 도막의 광투과율은 향상하나, 도막이 지나치게 얇게 때문에 경도가 약해진다는 문제점이 있다. 또, 막 두께를 두껍게 하면 표면 저항값은 저하하는 경향에 있으나, 3 ㎛를 넘으면 표면 저항값은 거의 일정해진다. 한편, 도막이 두꺼워지면 광투과율이 저하하고, 또한 재료량이 증가하여 고비용이 된다.

본 발명의 투명도전막에서, 상기 체적 함유율(A)(%), 평균 입자지름(B)(nm)및 막 두께 C(㎛)는, 하기 수학식 (1)의 관계를 만족한다.

[수학식 1]

투명도전막에 있어서, 막 두께(C)가 두꺼워지면, 시트의 단위 면적당 도전성 무기입자의 양이 증가하기 때문에, 표면 저항은 작아지는 경향에 있으나, 한편으로 입자의 광흡수나 산란에 의해 광투과율이 저하하여 헤이즈가 상승한다는 문제가 생긴다.

또, 막 두께(C)를 일정하게 한 경우, 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)을 작게 하면, 입자의 산란이 적어져 헤이즈가 감소한다. 그러나, 도전성 무기입자 사이의 입자간 접점이 증가하여 접촉 저항이 상승하기 때문에, 투명도전막의 표면 저항을 내리기 위해서는, 평균 입자지름(B)이 큰 경우와 비교하여 체적 함유율(A)을 증가할 필요가 있다.

또, 체적 함유율(A)이 일정한 경우, 평균 입자지름(B)을 크게 하면 표면 저항이 저하하여, 도전성을 향상할 수 있다. 그러나, 입자의 산란에 의한 헤이즈가 상승하기 때문에, 투명도전막의 백탁(白濁)을 방지하기 위해서는 체적 함유율(A)을 내리는 것이 필요하다.

상기 수학식 (1)은, 투명도전막에서의 투명성과 도전성의 밸런스를 양호하게하기 위한 지표이다. 본 발명에 있어서, 투명성은, 광투과율 및 헤이즈에 의해 나타내고, 광투과율 및 헤이즈의 값이 낮을수록, 투명성이 우수하다. 또, 본 발명에 있어서, 도전성은 표면 저항에 의해 나타내고, 표면 저항의 값이 낮을수록 도전성이 우수하다.

구체적으로는, 상기 수학식 (1)의 값이 0.8을 하회하면, 투명도전막의 표면 저항값이 높아져 대전방지기능, 즉 도전성이 저감된다. 한편, 상기 수학식 (1)의 값이 4.0를 상회하면, 투명도전막의 헤이즈값이 높아져 막이 백탁된다.

상기 투명도전막의 표면 저항은, 1 × 10⁸Ω/스퀘어 이하인 것이 바람직하고, 1 × 10⁶ Ω/스퀘어 이하인 것이 더욱 바람직하며, 1 × 1O⁵ Ω/스퀘어 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 표면 저항값은 낮으면 낮을수록 좋으나, 소성공정이나 가압공정을 행하지 않고, 도포공정만에 의하여 제작하는 경우는, 표면 저항을 1000 Ω/스퀘어 이하로 하는 것은 실질적으로 어려운 경향이 있다.

상기 투명도전막의 헤이즈값은, 3.0% 이하인 것이 바람직하고, 1.5% 이하인 것이 더욱 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 특히 바람직하다. 또, 도전성 무기입자를 함유하기 때문에 헤이즈값을 0.2% 이하로 하는 것은 곤란한 경향이 있다. 또, 상기 투명도전막의 가시광 투과율은, 90% 이상인 것이 바람직하고, 95% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

이하, 본 발명의 투명도전막의 제조방법을 설명한다.

본 발명의 투명도전막의 제조방법은, 도전성 무기입자와 수지성분을 함유하는 코팅 조성물을 제작하는 공정과, 투명기재 위에, 상기 코팅 조성물을 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 상기 도막을 건조하여 투명도전막을 형성하는 공정을 포함한다. 도 1은, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 투명도전막의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에서, 투명도전막(12)은, 투명기재(11)의 한쪽의 주면에 설치되어 있다.

투명도전막의 형성에 사용하는 코팅 조성물은, 도전성 무기입자와 수지성분을 함유한다.

상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율을 체적 함유율(A1)이라 하면, 체적 함유율(A1)은, 25 ∼ 60% 이고, 30 ∼ 50% 인 것이 바람직하며, 35 ∼ 45% 인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 체적 함유율(A1)은, 용제를 제외하는 불휘발 고형 성분 전체에 대한 도전성 무기입자의 체적의 비율을 의미한다. 상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1)을 25 ∼ 65%로 함으로써, 코팅 조성물을 도포하여 형성한 본 발명의 투명도전막에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A)도 25 ∼ 65%로 할 수 있다.

상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 평균 입자지름을 평균 입자지름(B1)이라 하면, 평균 입자지름(B1)은, 30 ∼ 200 nm 이고, 50 ∼ 180 nm 인 것이 바람직하며, 80 ∼ 150 nm 인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 평균 입자지름(B1)은 코팅 조성물 중으로 분산되어 있는 도전성 무기입자의 평균 입자지름을 말하며, 단위는 나노미터(nm)로 표기하기로 한다. 또한, 상기 평균 입자지름은, 레이저 회절산란법이나 동적 광산란법에 의해 측정되는 입도 분포의 평균값이라 정의한다. 상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B1)을 30 ∼ 200 nm로 함으로써, 코팅 조성물을 도포하여 형성한 본 발명의 투명도전막에서의 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)도 30 ∼ 200 nm로 할 수 있다.

상기 체적 함유율(A1)(%), 평균 입자지름(B1)(nm) 및 투명도전막의 막 두께 (C)(㎛)는, 하기 수학식 (2)의 관계를 만족한다.

[수학식 2]

상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1)을 25 ∼ 65%로 하고, 평균 입자지름(B1)을 30 ∼ 200 nm로 함으로써, 코팅 조성물을 도포하여 형성한 투명도전막에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A)을 25 ∼ 65%로 하고, 평균 입자지름(B)을 30 ∼ 200 nm로 할 수 있다. 또, 상기 체적 함유율(A1)(%), 평균 입자지름(B1)(nm) 및 투명도전막의 막 두께(C)(㎛)가 수학식 (2)의 요건을 만족함으로써, 투명도전막에서, 도전성 무기입자의 체적 함유율(A) 및 평균 입자지름(B) 및 투명도전막의 막 두께(C)도, 상기 수학식 (1)의 요건, 즉, 0.8 ≤(A/100)² × √B × C ≤ 4.0의 관계를 만족하게 된다.

상기 도전성 무기 입자로서는, 투명성과 도전성을 겸비한 입자이면 되고, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 도전성 금속 산화물 입자나 도전성 질화물 입자 등을 사용할 수 있다. 상기 도전성 금속 산화물 입자로서는, 산화주석입자, 안티몬함유 산화주석(ATO)입자, 주석함유 산화인듐(ITO)입자, 알루미늄함유 산화아연(AZO)입자, 갈륨함유 산화아연(GZO)입자 등의 금속 산화물 입자를 들 수 있다. 상기 도전성 금속 산화물 입자는, 단독으로 사용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용하여도 된다. 또, 상기 도전성 무기 입자는, 산화주석입자, 안티몬함유 산화주석입자 및 주석함유 산화인듐입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 투명성, 도전성이나 화학특성이 우수하고, 도막으로 한 경우에도 높은 광투과율과 도전성을 실현할 수 있기 때문이다. 여기서, 주성분이란, 도전성 무기 입자 전체에 대하여, 70 중량% 이상 함유되는 도전성 무기 입자를 말한다.

상기 수지로서는, 상기 도전성 무기 입자를 분산하여 도막을 형성할 수 있는 것이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 아크릴수지, 폴리에스테르수지, 폴리아미드수지, 폴리카보네이트수지, 폴리우레탄수지, 폴리스티렌수지, 폴리염화비닐수지, 폴리염화비닐리덴수지, 폴리비닐알콜수지, 폴리아세트산비닐수지, 및 광경화성 모노머와 중합개시제를 함유하는 광경화성 수지 등을 들 수 있다.

상기 코팅 조성물은, 또한 용제를 함유하는 것이 바람직하다. 코팅 조성물은 고형 성분인 도전성 무기입자를 많이 함유하기 때문에, 가령 수지성분이 광경화성 모노머와 같은 액상 성분이었다 하여도, 용제를 함유하지 않은 경우에는 코팅 조성물을 도포에 적합한 점도로 하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

상기 용제로서는, 수지성분을 용해하고, 또한 도포 후의 건조공정에 의해 제거할 수 있는 것이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알콜류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 디에틸에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 화합물, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 글리콜알킬에테르나 글리콜알킬에스테르류 등을 들 수 있다.

상기 코팅 조성물에는, 또한, 도전성 무기입자의 분산성을 향상시키기 위한 분산제나, 기재(基材)에 대한 젖음성 및/또는 레벨링성을 향상시키기 위한 표면 조정제가 첨가되어 있어도 된다.

상기 코팅 조성물의 제작은, 도전성 무기입자를 수지 및/또는 용제 중으로 분산할 수 있으면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도전성 무기입자를 분산시키기 위하여, 볼밀, 샌드밀, 피코밀, 페인트컨디셔너 등의 메디아를 개재시킨 기계적 처리, 또는 초음파 분산기, 호모지나이저, 디스퍼 및 제트밀 등을 사용하여 분산 처리를 실시하여도 된다.

다음에, 상기 코팅 조성물을 도포하여 투명도전막을 형성한다. 도포방법으로서는, 평활한 도막을 형성할 수 있는 도포방법이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 스핀코트, 롤코트, 다이코트, 에어나이프코트, 블레이드코트, 리버스코트, 그라비아코트, 마이크로그라비아코트 등의 도공법, 또는 그라비아인쇄, 스크린인쇄, 오프셋인쇄, 잉크젯인쇄 등의 인쇄법, 스프레이도포나 딥도포 등의 도포법을 사용할 수 있다. 코팅 조성물을 도포한 후, 건조에 의해 용제를 제거한다. 또, 필요에 따라, 도막에 UV광이나 EB광을 조사하여 도막을 경화시키거나 하여, 투명도전막을 형성하여도 된다. 또, 투명도전막을 형성하는 기재로서는, 투명하고 평활한 기재이면 되고, 유리인 것이 특히 바람직하다.

(실시예)

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 이하와 같이 하여 ITO 분산체 조성물 a ∼ d를 조제하였다.

< ITO 분산체 조성물 a >

100 ㎖의 플라스틱제 빈에, 하기의 성분을 계측하여, 페인트쉐이커(도요세이키사제)로 20분간 분산한 후, 지르코니아 비즈를 제거하고, ITO 분산체 조성물 a를 얻었다. 또한, 주석함유 인듐산화물(ITO) 입자에 있어서의 산화주석의 함유율은 10 중량%이다.

(1) 주석함유 인듐산화물(ITO)입자 12.0 g

(2) 분산제 "BYK163"(빅케미사제) 0.60 g

(3) 메틸에틸케톤(와코쥰야쿠사제) 13.7 g

(4) 톨루엔(와코쥰야쿠사제) 13.7 g

(5) 지르코니아 비즈(액의 교반분산용, 직경 0.3 mm) 60.0 g

< ITO 분산체 조성물 b ∼ d >

분산시간을, 각각 15분, 25분, 35분으로 한 것 이외는, ITO 분산체 조성물 a의 경우와 동일하게 하여, ITO 분산체 조성물 b ∼ d를 얻었다.

ITO 분산체 조성물 a ∼ d에서의, ITO 입자의 평균 입자지름을 동적 광산란방식의 입도 분포계(코르타사제 "N4PLUS")로 측정을 행한 바, 각각, 180 nm, 250 nm, 110 nm, 75 nm 이었다. 또한, 상기와 같이, 투과형 전자현미경(TEM)으로 관측하여, 원료인 ITO 입자의 1차 입자지름을 측정한 바, 32 nm 이었다. 상기 ITO 입자의 1차 입자지름은, 100개의 입자의 입자지름을 측정하여 평균한 결과이다.

다음에, 이하와 같이 하여 코팅 조성물 1 ∼ 19를 조제하였다.

< 코팅 조성물 1 >

자외선을 차폐한 플라스틱제 빈에, ITO 분산체 조성물 a 및 하기의 성분을 계측하고 교반하여 30 g의 코팅 조성물 1을 조제하였다.

(1) ITO 분산체 조성물 a 18.0 g

(2) 아크릴수지 "BR106"(미츠비시레이온사제) 1.83 g

(3) 메틸에틸케톤(와코쥰야쿠사제) 2.27 g

(4) 톨루엔(와코쥰야쿠사제) 2.27 g

(5) 시클로헥사논(와코쥰야쿠사제) 5.63 g

중량 함유율을 M이라 하고, ITO의 비중을 7.1, 아크릴수지의 비중을 1.1로 하여 계산하면, 체적 함유율은, 하기 수학식 (3)에 의해 계산할 수 있다.

코팅 조성물 1의 불휘발 고형 성분 중의 ITO 입자의 중량 함3유율은 72.0% 이고, ITO 입자의 체적 함유율은 28.5% 이었다.

< 코팅 조성물 2 ∼ 19 >

하기 표 1에 나타내는 ITO 분산체 조성물 및 그 밖의 성분을, 표 1에 나타내는 배합량으로 배합하고, 코팅 조성물 1과 동일하게 하여, 각각, 코팅 조성물 2 ∼ 19를 조제하였다. 또, 표 1에는, 코팅 조성물 1 ∼ 19의 불휘발 고형 성분 중의 ITO 입자의 중량 함유율을 나타내었다.

(실시예 1)

코팅 조성물 1을, 두께 2 mm의 광학 유리기판 위에 스핀코터(미카사사제 "1-HDX2")를 사용하여 회전수 500 rpm으로 도포한 후, 100℃의 건조기로 2분간 건조시켜, 실시예 1의 투명도전막을 얻었다. 실시예 1의 투명도전막 중의 ITO 입자의 평균 입자지름을, 투과형 전자현미경(TEM)으로 관측하여 측정한 결과, 185 nm 이고, 코팅 조성물에서의 ITO 입자의 평균 입자지름과 대략 동일한 것을 알 수 있었다. 또한, 상기한 ITO 입자의 평균 입자지름은, 100개의 입자의 입자지름을 측정하여 평균한 결과이다.

(실시예 2 ∼ 7 및 10 ∼ 15)

각각, 코팅 조성물 2 ∼ 7 및 8 ∼ 13을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2 ∼ 7 및 10 ∼ 15의 투명도전막을 얻었다.

(실시예 8 및 9)

스핀코터의 회전수를, 각각, 1000 rpm 및 300 rpm으로 변경한 것 이외는, 실시예 7과 동일하게 하여, 실시예 8 및 9의 투명도전막을 얻었다.

(비교예 1 ∼ 5)

각각, 코팅 조성물 14 ∼ 18을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1 ∼ 5의 투명도전막을 얻었다.

(비교예 6)

코팅 조성물 19를 사용한 것 및 스핀코터의 회전수를, 200 rpm으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 6의 투명도전막을 얻었다.

실시예 1 ∼ 15 및 비교예 1 ∼ 6의 투명도전막의 막 두께, 표면 저항, 광투과율 및 헤이즈를, 이하와 같이 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

(막 두께)

투명도전막을 유리기판마다 절단하고, 주사형 전자현미경(SEM, 히타치제작소사제 "S-4500")으로 단면 관찰하여, 막 두께를 측정하였다.

(표면 저항)

저항계("로우레스터 AP-MCP-T400") 및 저항계("하이레스터 HT-210")를 사용하여, 투명도전막의 표면 저항을 측정하였다. 또한, 어느 것의 저항계도 다이아인스트루먼트사제이다.

(광투과율)

먼저, 자외 가시 근적외 분광 광도계 "V-570"(니혼분코사제)을 사용하여, 450 ∼ 650 nm의 파장영역에서의 광투과율 스펙트럼을 측정하였다. 다음에, 기판의 광투과율을 환산한 도막만의 광투과율 스펙트럼에 대하여, 파장영역 450 ∼ 650 nm 범위의 광투과율을 평균한 값을 광투과율이라 하였다.

(헤이즈)

자외 가시 근적외 분광 광도계 "V-570"(니혼분코사제)를 사용하여, 헤이즈값을 측정하였다.

실시예 1 ∼ 15 및 비교예 1 ∼ 6의 투명도전막의 제작에 사용한 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1) 및 평균 입자지름(B1), 투명도전막의 막 두께(C) 및 (A1/100)²× √B1 × C의 값을, 하기 표 3에 나타내었다. 또, 실시예 1 ∼ 15 및 비교예 1 ∼ 6의 투명도전막의 투명성 및 도전성을, 하기와 같이 평가하여 그 결과도 표 3에 나타내었다.

(투명성)

A : 광투과율 95% 이상 또한 헤이즈 1.5% 미만

B : 광투과율 90% 이상 95% 미만 또한 헤이즈 3.0% 미만

C : 헤이즈 3.0% 이상

(도전성)

A : 표면 저항이 1.0 × 10⁵ Ω/스퀘어 미만

B : 표면 저항이 1.0 × 10⁸ Ω/스퀘어 이하

C : 표면 저항이 1.0 × 1O⁸ Ω/스퀘어를 넘는다

표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 15에서는, 우수한 도전성 및 투명성을 가지는 투명도전막이 얻어졌다. 또한, 실시예 1의 투명도전막 중의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A), 평균 입자지름(B) 및 막 두께(C)에서 얻어진 수학식 (1)의 값은, 1.21이고, 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1), 평균 입자지름(B1) 및 막 두께(C)에서 얻어지는 수학식 (2)의 값과 대략 일치하고 있었다.

한편, 평균 입자지름(B1)이 200 nm을 넘는 비교예 1에서는, 도전성과 투명성이 양립한 투명도전막을 얻을 수 없었다. 또, 체적 함유율(A1)이 25% 미만인 비교예 2 및 체적 함유율(A1)이 60%를 넘는 비교예 5에서도, 도전성과 투명성이 양립한 투명도전막을 얻을 수 없었다. 또, 수학식 (2)의 값이 4를 넘는 비교예 3 및 수학식 (2)의 값이 0.8 미만인 비교예 4에서도, 도전성과 투명성이 양립한 투명도전막을 얻을 수 없었다. 또, 막 두께(C)가 3 ㎛를 넘는 비교예 6에서도, 도전성과 투명성이 양립한 투명도전막을 얻을 수 없었다.

도포에 의해 기판 상에 투명도전막을 형성하는 경우, 도전성 무기입자의 체적 함유율 및 평균 입자지름 및 투명도전막의 막 두께를, 특정한 요건을 만족하도록 하여, 대전방지기능이 높고 또한 투명성이 우수한 투명도전막을 제공할 수 있어, 대전방지 필름, 터치패널용 전극 등에 대한 응용을 기대할 수 있다.

11 : 투명기재 12 : 투명도전막

Claims

도전성 무기입자와 수지성분을 함유하는 투명도전막에 있어서,
상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A)이, 25 ∼ 60% 이고,
상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B)이, 30 ∼ 200 nm 이며,
상기 투명도전막의 막 두께(C)가, 0.3 ∼ 3.0㎛ 이고,
상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A), 상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B) 및 상기 투명도전막의 막 두께(C)의 관계가, 하기 수학식 (1)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투명도전막.
[수학식 1]
제 1항에 있어서,
표면 저항이 1 × 10⁸ Ω/스퀘어 이하이고, 또한 헤이즈값이 3.0% 이하인 것을 특징으로 하는 투명도전막.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 도전성 무기입자가, 산화주석입자, 안티몬함유 산화주석입자 및 주석함유 산화인듐입자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 투명도전막.
도전성 무기입자를 함유하는 투명도전막의 제조방법에 있어서,
도전성 무기입자와 수지성분을 함유하는 코팅 조성물을 제작하는 공정과,
투명기재 위에, 상기 코팅 조성물을 도포하여 도막을 형성하는 공정과,
상기 도막을 건조하여 투명도전막을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1)이, 25 ∼ 60% 이고,
상기 코팅 조성물에서의 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B1)이, 30 ∼ 200 nm 이며,
상기 투명도전막의 막 두께(C)가, 0.3 ∼ 3.0 ㎛ 이고,
상기 도전성 무기입자의 체적 함유율(A1), 상기 도전성 무기입자의 평균 입자지름(B1) 및 상기 투명도전막의 막 두께(C)의 관계가, 하기 수학식 (2)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 제조방법.
[수학식 2]