KR20100135657A - 투명 도전성 필름 및 투명 도전성 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

투명 도전성 필름은, 광 투과성의 필름 기재{基材; base}와, 상기 필름 기재 위에 설치된 카본 나노튜브층과, 상기 카본 나노튜브층에 적층된 광 투과성의 금속 산화물층을 구비하고, 상기 금속 산화물층에는 크랙이 설치되어 있다.

Description

투명 도전성 필름 및 투명 도전성 필름의 제조 방법{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}

본 발명은 투명 도전성 필름 및 투명 도전성 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 도전성 열화{劣化}가 방지된 투명 도전성 필름, 및 도전성 열화가 방지된 투명 도전성 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

투명 도전성 필름은, 액정 표시 장치, 유기 전계발광 소자를 이용한 표시 장치, 및 전자 페이퍼 등의 평면형 표시장치{flat panel display}에 있어서의 표시면측의 전극판, 또 이들 표시 장치의 표시면측에 배치되는 터치 패널의 전극판으로서 이용되고 있다. 투명 도전성 필름은, 도전성인 것과 동시에 투명성이 요구되기 때문에, 광 투과성의 필름 기재{基材; base} 위에 투명 도전성 재료막을 설치한 구성으로 되어 있다.

근래에는, 평면형 표시장치에 대해서 플렉시블하게 굴곡하는, 이른바 가요성{可撓性}이 요구되고 있다. 이 때문에, 투명 도전성 필름에 이용하는 투명 도전성 재료막으로서, 카본 나노튜브를 이용한 재료막을 적용하는 구성이 제안되어 있다. 또, 카본 나노튜브를 이용한 재료막에, 산화 인듐 주석(ITO)이나, 산화 아연(ZnO) 등의 광 투과성을 가지는 도전성의 금속 산화물층을 적층시키는 구성도 제안되어 있다(일본공개특허공보{特開}2005-255985호의 단락 [0019] 및 , 일본공개특허공보2008-177143호의 단락 [0120] 참조). 이와 같은 적층 구조로 하는 것에 의해, 카본 나노튜브를 이용한 재료막의 도전성을, 금속 산화물층에 의해서 보완할 수가 있다.

그렇지만, 금속 산화물층은 가요성을 가지고 있지 않다. 이 때문에, 금속 산화물층을 이용한 투명 도전성 필름을 굴곡시키면, 금속 산화물층에 크랙이 생겨 저항값이 높아지고, 도전성이 감소한다.

그래서, 본 발명은, 가요성과 함께 높은 도전성을 가지면서도 도전성의 열화가 방지된 투명 도전성 필름, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따라, 투명 도전성 필름은, 광 투과성의 필름 기재와, 해당 필름 기재 위에 설치된 카본 나노튜브층과, 상기 카본 나노튜브층에 적층된 광 투과성의 금속 산화물층을 구비하고 있다. 특히 금속 산화물층에는 크랙이 설치되어 있다.

이와 같은 구성의 투명 도전성 필름에서는, 카본 나노튜브층의 도전성이, 금속 산화물층에 의해서 보완되기 때문에, 높은 도전성이 얻어진다. 또, 금속 산화물층에는 미리 크랙이 설치되어 있기 때문에, 투명 도전성 필름이 굴곡된 경우에 새로운 크랙이 금속 산화물층에 생겨 도전성이 열화하는 것이 방지된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 투명 도전성 필름의 제조 방법은 다음의 수순으로 행한다. 먼저, 광 투과성의 필름 기재의 1주면 위에, 카본 나노튜브층을 성막한다. 또, 광 투과성의 필름 기재의 1주면 위에, 금속 산화물층을 성막한다. 금속 산화물층이 성막된 필름 기재를 굴곡시키는 것에 의해, 상기 금속 산화물층에 크랙을 형성하는 공정을 행한다.

이것에 의해, 크랙이 설치된 금속 산화물층을 카본 나노튜브층에 적층시킨 본 발명의 일실시예에 따른 구성의 투명 도전성 필름이 얻어진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 가요성과 함께 높은 도전성을 가지는 투명 도전성 필름에서의 도전성 열화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 제1 실시형태의 투명 도전성 필름의 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 2는 제1 실시형태의 투명 도전성 필름의 평면도.
도 3의 (a) 내지 (c)는 제1 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 4의 (a) 내지 (c)는 투명 도전성 필름의 변형예를 도시하는 개략 단면도.
도 5는 제2 실시형태의 투명 도전성 필름의 평면도.
도 6은 제3 실시형태의 투명 도전성 필름의 평면도.
도 7의 (a) 및 (b)는 제3 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법의 특징부를 도시하는 도면.
도 8은 제3 실시형태의 투명 도전성 필름이 매우 적합하게 이용되는 터치 패널의 개략 단면도.
도 9는 제4 실시형태의 투명 도전성 필름의 평면도.
도 10의 (a) 및 (b)는 제4 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법의 특징부를 도시하는 도면.
도 11은 실시예의 투명 도전성 필름에서의 휨 응력{bending stress}의 사이클에 대한 저항값의 변화를 도시하는 그래프.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서, 다음에 나타내는 순으로 실시형태를 설명한다.

1. 제1 실시형태(대략 서로 수직인 2방향으로 연장하도록 크랙을 설치한 예)

2. 제2 실시형태(1방향으로 연장하도록 설치된 크랙을 설치한 예)

3. 제3 실시형태(주연부에 크랙을 설치한 예)

4. 제4 실시형태(중앙부에서 보다 조밀{密; closely}하게 되도록 크랙을 설치한 예)

≪1. 제1 실시형태≫

＜투명 도전성 필름의 구성＞

도 1은 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(1-1)의 개략 단면도이며, 도 2는 투명 도전성 필름(1-1)의 평면도이다. 이들 도면에 도시하는 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(1-1)은, 필름 기재(11) 위에, 카본 나노튜브층(13)을 거쳐서 광 투과성의 금속 산화물층(15-1)이 적층된 구성이다. 특히, 금속 산화물층(15-1)에, 크랙 A가 설치되어 있는 점이 특징적이다. 이후에 있어서는 크랙 A를 가지는 금속 산화물층(15-1)을 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)이라고 칭한다. 이하, 각 부재의 상세를 설명한다.

필름 기재(11)는, 광 투과성과 함께 가요성을 가지는 기재이며, 특히 전체 광선 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 필름 기재(11)는, 재질이 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 고분자 재료에 의해서 구성되어 있다. 필름 기재(11)를 구성하는 고분자 재료로서는, 시클로올레핀 폴리머나 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르 등의 투명성이 높은 재료가 선택되어 이용된다. 그 중에서도 필름 기재(11)가 내열성, 투명성이 뛰어난 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

필름 기재(11)의 막두께는, 예를 들면 1㎛∼500㎛ 정도의 일반적으로 필름이라고 불리는 막두께이더라도 좋고, 또 500㎛를 넘고 2㎜ 이하의 일반적으로 시트라고 불리는 막두께이더라도 좋다.

또, 고분자 재료로 구성된 필름 기재(11)는, 열에 의해서 수축하는 일이 있으므로, 이와 같은 수축을 없애기 위해서 미리 열처리가 실시되는 것이 바람직하다. 또, 카본 나노튜브층(13)과의 밀착성을 높이기 위해서, 미리 방전 처리 등의 표면 처리가 그러한 필름 기재(11)에 미리 실시되는 것이 바람직하다. 또한, 밀착성의 향상을 위해서, 필름 기재(11)의 표면에는 접착층이 설치되어 있어도 좋다.

카본 나노튜브층(13)은, 카본 나노튜브에 의해서 구성된 층이다. 여기서 이용되는 카본 나노튜브는 한정되지 않는다. 카본 나노튜브는 직경 1∼100㎚ 정도이며, 바람직하게는 직경 1.1∼10.0㎚ 정도이다. 또 카본 나노튜브의 길이는 50∼10000㎚이며, 바람직하게는 100∼1000㎚이다.

카본 나노튜브층(13)의 막두께는, 용도에 따라 요구되는 표면 저항값 및 광 투과율에 의해서 적당히 결정해야 하고, 전형적으로는 1∼100㎚ 정도로서, 광 투과율 80∼99%가 바람직하다. 또, 보다 바람직한 막두께는 5∼10㎚로서, 광 투과율 90∼98%가 바람직하다.

크랙 함유 금속 산화물층(15-1)은, 광 투과성을 가지고 또한 도전성이 양호한 금속 산화물을 이용해서 구성된 층이다. 여기서 이용되는 금속 산화물로서는, 습도에 의한 화학적 변화가 적은 물질이 바람직하게 이용되며, 예를 들면 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 또는 이들의 혼합물, 또 선택적으로 탄소를 함유하는 수산화 마그네슘일 수 있다. 이들 재료의 2개 이상의 혼합물이 이용될 수 있다. 복수의 종류를 혼합해서 이용해도 좋다. 또, 이들 재료로 이루어지는 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)은, 다층 구조로 해도 좋다.

크랙 함유 금속 산화물층(15-1)의 막두께는, 용도에 따라 요구되는 표면 저항값, 광 투과율에 의해서 적당히 결정해야 하고, 전형적으로는 5∼1000㎚정도이다. 광 투과율 및 가요성의 관점에서 10∼500㎚가 바람직하다.

또, 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)에 설치된 크랙 A는, 크랙 함유 금속 산화물층(15)의 막두께 방향에 걸쳐서 설치되어 있어 좋다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 특히 본 제1 실시형태에서의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)에는, 필름 기재(11)의 끝가장자리{端緣; edge}와 각각 대략 평행한 2방향으로 크랙 A가 연장하고 있는 것으로 한다. 크랙 A 사이의 간격 p1, p2는, 0.1∼100㎛, 바람직하게는 1∼50㎛, 더 바람직하게는 2∼20㎛ 정도인 것으로 한다. 또, 텔레비전 또는 터치 패널의 픽셀 피치는 수∼수십㎛이기 때문에, 수∼수십㎛의 등간격으로 크랙을 배열하는 것이 바람직하다. 본 제1 실시형태에서는, 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)의 전면{全面}에, 균일하게 크랙 A가 설치되어 있는 것으로 한다.

또한, 이상의 카본 나노튜브층(13)과 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)은, 접착제 등을 거치는 일없이 직접 적층되어 있는 것이 바람직하다.

＜투명 도전성 필름의 제조 방법＞

다음에, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(1-1)의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 필름 기재(11)를 준비한다. 필요에 따라서 필름 기재(11)에 대해서 열처리를 실시하며, 또 상층과의 밀착성 향상을 위한 표면 처리(예를 들면 방전 처리)를 실시하거나, 접착층의 성막을 행한다. 이와 같은 필름 기재(11)의 처리면 위에, 카본 나노츄브층(13)을 성막한다.

카본 나노튜브층(13)의 성막은 다음과 같이 행한다. 먼저, 카본 나노튜브를 분산 용매중에 분산시킨 카본 나노튜브 분산액을 조제한다. 분산 용매로서는, 분산제를 포함하는 물, 또는 알콜 용액이나, 유기계 액체를 들 수 있다. 분산제는 본래, 물 또는 알콜에 분산이 곤란한 카본 나노튜브의 분산을 도와서, 양호한 분산 상태를 형성할 수가 있다. 유용한 분산제로서는, 예를 들면 소듐 도데실설페이트(SDS : Sodium Dodecylsulphate), 소듐 도데실벤젠 설포네이트(SDBS : sodium dodecylbenzene sulfonate), 도데실술폰산 나트륨(SDSA), n-라우로일사르코신 나트륨(Sarkosyl), 알킬 아릴 술포호박산 나트륨(TREM) 등의 음이온계의 분산제나, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르(Triton X-405: 상품명), 폴리옥시에틸렌 (20) 솔비탄 모노라우레이트(Tween 20: 상품명), 폴리옥시에틸렌 (20) 솔비탄 트리올리에이트(Tween 85: 상품명) 등의 비이온계의 분산제를 이용할 수가 있다. 또, 분산 용매로서는, 유기계 액체를 이용할 수도 있다. 구체적으로는, 에탄올, 메탄올, 클로로포름, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 1, 2-디클로로벤젠, 디클로로에탄, IPA, γ-부티로락톤 등의 유기계의 용매의 하나 이상을 포함하는 액체가 분산 용매로서 이용된다.

다음에, 조제한 카본 나노튜브 분산액을, 필름 기재(11)의 처리면 위에 도포(코팅)한다. 도포법이 특별히 한정되는 것은 아니지만, 필름 기재(11)의 면적에 따르지 않고 균일한 막두께로 도포가능한 방법이 바람직하게 적용된다. 그 후, 도포막중의 분산 용매를 건조 제거하는 것에 의해, 카본 나노튜브로 이루어지는 카본 나노튜브층(13)이 얻어진다. 또한, 카본 나노튜브 분산액의 분산 용매로서 분산제를 함유하는 물계{水系{ 액체를 이용한 경우, 분산 용매를 건조 제거한 후에 물 세정을 행한다. 이것에 의해, 카본 나노튜브층(13)내에 잔류하는 분산제를 제거해서 카본 나노튜브 사이의 전도도를 향상시킨다.

또한, 카본 나노튜브층(13)의 성막 방법은, 이상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 카본 나노튜브 분산액을 스프레이해도 좋고, 또 전착법{電着法; electrodeposition}을 적용해도 좋다.

다음에, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 카본 나노튜브층(13) 위에, 금속 산화물층(15a)을 성막한다. 금속 산화물층(15a)의 성막은, 전자빔 증착이나 스퍼터링 등의 물리적 기상 성장법(Physical vapor deposition: PVD법)이라고 칭해지는 진공 증착법, 또는 화학적 기상 성장법(chemical vapor deposition: CVD법) 등으로부터 적당히 선택된 성막 방법에 의해서 행해진다.

그 후, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 금속 산화물층(15a)에 크랙 A를 형성하기 위한 처리를 행한다. 여기에서는, 원주 방향으로 회전하는 실린더(101)의 외측벽을 따라, 금속 산화물층(15a)이 형성된 필름 기재(11)를 주행시킨다. 이 때, 실린더(101)의 외측벽에서 금속 산화물층(15a)이 필름 기재(11)보다도 외측으로 되도록, 실린더(101)와 이것을 따라 평행하게 설치한 2개의 가이드 실린더(103, 105) 사이에 필름 기재(11)를 삽입한다. 이것에 의해, 실린더(101)의 외측벽을 따른 균등한 곡률로 필름 기재(11)의 전면을 굴곡시킨다. 그리고, 필름 기재(11)보다도 외측의 금속 산화물층(15a)에, 실린더(101)의 원주 방향과 대략 수직인 방향으로, 크랙 A를 발생시킨다. 크랙 A의 발생 간격은, 거의 균등하게 된다. 이때, 필름 기재(11)의 한 쌍의 양{兩}끝가장자리가 실린더(101)의 회전 방향에 평행하게 하고, 이것과 수직인 끝가장자리를 실린더(101)의 높이 방향을 따라 배치한다. 이것에 의해, 필름 기재(11)의 끝가장자리와 평행하게 연장하도록 설치된 크랙 A를 발생시킬 수가 있다.

이상과 같은 크랙 A의 형성을, 필름 기재(11)의 2방향에 대해서 행한다. 이것에 의해, 도 2를 이용해서 설명한 바와 같이, 필름 기재(11)의 끝가장자리와 각각 대략 평행한 2방향으로 크랙 A가 연장하는 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)을 얻을 수가 있다. 또한, 필름 기재(11)의 2방향에서의 각 크랙 A의 형성에 있어서는, 실린더(101)의 곡률을 적당히 조정하는 것에 의해, 2방향의 크랙 A의 간격 p1, p2를 각각 설정할 수가 있다.

이상과 같은 구성의 투명 도전성 필름(1-1)은, 예를 들면 플렉시블하게 굴곡하는 평면형 표시장치에 있어서의 광 취출{取出; extraction}측의 전극판으로서 설치되며, 나아가서는 이들 표시장치의 표시면측에 배치되는 터치 패널의 전극판으로서 이용되고 있다. 또 그 밖에도, 액정 표시장치에 있어서의 차폐{shield} 필름이나, 태양전지의 전극판으로서 이용된다.

이상과 같이 구성된 투명 도전성 필름(1-1)에 의하면, 카본 나노튜브층(13)의 도전성이, 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)에 의해서 보완되기 때문에, 높은 도전성이 얻어진다. 또, 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)에는 미리 크랙 A가 설치되어 있기 때문에, 투명 도전성 필름(1-1)이 굴곡된 경우에 새로운 크랙이 금속 산화물층에 생겨 도전성이 열화하는 것이 방지된다. 이 결과, 가요성과 함께 높은 도전성을 가지는 투명 도전성 필름(1-1)에 있어서, 도전성의 열화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 이 투명 도전성 필름(1-1)은, 전면에 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)이 설치되어 있다. 이 때문에, 도전성이 양호한 금속 산화물을 미립자모양으로 해서 카본 나노튜브층 내에 분산시킨 구성과 비교하면, 미립자 표면에서의 광의 산란이 없기 때문에, 광 투과성을 유지하는 것도 가능하다.

＜변형예＞

이상과 같은 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)을 구비한 투명 도전성 필름(1-1)은, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같은 여러가지 적층 구조의 형태를 채용할 수가 있다.

도 4의 (a)에 도시하는 변형예의 투명 도전성 필름(1-1a)은, 필름 기재(11) 위에, 크랙 함유 금속 산화물(15-1), 카본 나노튜브층(13)을 이 순으로 적층시킨 구성이다. 이와 같은 투명 도전성 필름(1-1a)의 제조 수순은, 다음과 같다. 1) 필름 기재(11) 위에 금속 산화물층을 성막한다. 2) 금속 산화물층에 크랙 A를 형성한다. 3) 카본 나노튜브층(13)을 성막한다. 또, 크랙의 형성 단계 2)는, 3) 카본 나노튜브층(13)의 성막 단계 3) 후에 행해도 좋다. 또한, 각 공정은, 제1 실시형태에서 도 3의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지로 행해진다.

도 4의 (b)에 도시하는 변형예의 투명 도전성 필름(1-1b)은, 필름 기재(11) 위에, 카본 나노튜브층(13), 크랙 함유 금속 산화물(15-1), 카본 나노튜브층(13)을 이 순으로 적층시킨 구성이다. 이와 같은 투명 도전성 필름(1-1b)의 제조 수순은, 다음과 같다. 1) 필름 기재(11) 위에 카본 나노튜브층(13)을 성막한다. 2) 금속 산화물층을 성막한다. 3) 금속 산화물층에 크랙 A를 형성한다. 4) 다른 카본 나노튜브층(13)을 성막한다. 또, 크랙 A의 형성 단계 3)은, 카본 나노튜브층(13)의 성막 단계 4) 후에 행해도 좋다. 또한, 각 공정은, 제1 실시형태에서 도 3의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지로 행해진다.

도 4의 (c)에 도시하는 변형예의 투명 도전성 필름(1-1c)은, 필름 기재(11) 위에, 카본 나노 튜브층(13), 1층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1), 2층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)을 이 순으로 적층시킨 구성이다. 1층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)의 크랙 A와, 2층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)의 크랙 A는, 깊이 방향으로 서로 연통하고 있어도 좋고, 연통하고 있지 않아도 좋다. 또 간격 p1, p2가 달라도 좋다. 이와 같은 투명 도전성 필름(1-1c)의 제조 수순은, 다음과 같다. 1) 필름 기재(11) 위에 카본 나노튜브층(13)을 성막한다. 2) 1층째의 금속 산화물층을 성막한다. 3) 1층째의 금속 산화물층에 크랙 A를 형성한다. 4) 2층째의 금속 산화물층을 성막한다. 5) 2층째의 금속 산화물층에 크랙 A를 형성한다. 또는, 크랙의 형성 단계 3)은 행하지 않고, 금속 산화물층의 성막 단계 2) 및 4)를 다른 재질로 연속해서 행한 후에, 크랙 A의 형성 단계 5)를 행해도 좋다.

또한, 2층의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)은, 카본 나노튜브층(13)을 사이에 두고 적층되어 있어도 좋다.

이상과 같은 각 투명 도전성 필름(1-1a∼1-1c)은, 각각을 조합하는 것도 가능하며, 복수의 카본 나노튜브층(13)과 복수의 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)을, 적당한 순서로 적층시켜도 좋다.

이상과 같은 변형예의 투명 도전성 필름에 있어서, 가장 겉표면{最表面; topmost surface}에 카본 나노튜브층(13)이 설치된 구성이면, 카본 나노튜브층(13)이 보호층으로 되어, 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)을 화학적으로 안정화시키는 것이 가능하다. 따라서, 도전성의 열화를 방지하는 효과가 더욱더 높아진다.

≪제2 실시형태≫

＜투명 도전성 필름의 구성＞

도 5는 제2 실시형태의 투명 도전성 필름(1-2)의 평면도이다. 이 도면에 도시하는 제2 실시형태의 투명 도전성 필름(1-2)이, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(1-1)과 다른 점은, 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)에서의 크랙 A의 배치에 있으며, 다른 구성은 동일하다. 이 때문에 중복하는 설명은 생략한다.

즉, 본 제2 실시형태에서의 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)에는, 필름 기재(11)의 끝가장자리와 대략 평행한 1방향으로 크랙 A가 연장하고 있다. 크랙 A 사이의 간격 p1은 각각, 제1 실시형태와 마찬가지로서, 0.1∼100㎛, 바람직하게는 1∼50㎛, 더 바람직하게는 2∼20㎛ 정도이며, 크랙 함유 금속 산화물층(15-1)의 전면에 균일한 밀도로 크랙 A가 설치되어 있는 것으로 한다.

＜투명 도전성 필름의 제조 방법＞

제2 실시형태의 투명 도전성 필름(1-2)의 제조 방법은, 제1 실시형태에서 도 3의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지지만, 단, 크랙 A의 형성은 필름 기재(11)의 1방향에 대해서만 행하면 좋다.

이상과 같은 구성의 투명 도전성 필름(1-2)은, 예를 들면 플렉시블하게 굴곡하는 평면형 표시장치에서의 광 취출측의 전극판으로서 설치되고, 또 이들 표시장치의 표시면 측에 배치되는 터치 패널의 전극판으로서 이용되고 있다. 또 그 밖에도, 액정 표시장치에서의 차폐 필름이나, 태양전지의 전극판으로서 이용된다. 특히, 표시면이 권취{卷取; winding}되어 수납되는 표시장치에 설치되는 경우이면, 권취 방향에 대해서 수직으로 크랙 A가 연장하도록 설치되는 구성으로 한다.

이상과 같이 구성된 투명 도전성 필름(1-2)이더라도, 카본 나노튜브층(13)의 도전성이, 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)에 의해서 보완되기 때문에, 높은 도전성이 얻어진다. 또, 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)에는 미리 크랙 A가 설치되어 있기 때문에, 투명 도전성 필름(1-2)이 크랙 A의 연장설치 방향과 수직인 방향으로 굴곡된 경우에, 새로운 크랙이 금속 산화물층에 생겨 도전성이 열화하는 것이 방지된다. 다시 말해, 투명 도전성 필름(1-2)을, 크랙 A의 연장설치{延設; extension} 방향과 수직인 방향으로 권취해도, 도전성이 열화하는 것을 방지할 수 있는 것이다. 이 결과, 가요성과 함께 높은 도전성을 가지는 투명 도전성 필름(1-2)에 있어서, 도전성의 열화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 이 투명 도전성 필름(1-2)도, 제1 실시형태와 마찬가지로 전면에 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)가 설치되어 있기 때문에, 금속 산화물을 미립자모양으로 해서 카본 나노튜브층 내에 분산시킨 구성과 비교해서, 광 투과성을 유지하는 것도 가능하다.

＜변형예＞

이상과 같은 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)을 구비한 투명 도전성 필름(1-2)에 대해서도, 제1 실시형태에서 도 4의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 바와 같은 여러 가지 적층 구조의 형태를 채용할 수 있고, 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다.

또, 2층의 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)을 적층시키는 구성이면, 1층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)에 설치하는 크랙 A와, 2층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-2)에 설치하는 크랙 A를, 대략 수직이 되는 방향으로 연장하도록 설치시켜도 좋다.

≪제3 실시형태≫

＜투명 도전성 필름의 구성＞

도 6은 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(1-3)의 평면도이다. 이 도면에 도시하는 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(1-3)이, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(1-1)과 다른 점은, 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)에서의 크랙 A의 배치에 있으며, 다른 구성은 동일하다. 이 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.

즉, 본 제3 실시형태에서의 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)에는, 필름 기재(11)의 끝가장자리와 대략 평행하게 연장하는 크랙 A가, 필름 기재(11)의 중앙보다도 끝가장자리에서 조밀하게 배치되어 있다. 여기에서는 특히, 필름 기재(11)의 끝가장자리에만, 끝가장자리와 각각 대략 평행한 2방향으로 크랙 A가 연장하고 있는 것으로 한다. 크랙 A 사이의 간격은, 필름 기재(11)의 끝가장자리에서, 0.1∼100㎛, 바람직하게는 1∼50㎛, 더 바람직하게는 2∼20㎛ 정도이며, 중앙에 가까울수록 크랙 A의 밀도는 감소될 수 있다.

<투명 도전성 필름의 제조 방법＞

제3 실시형태의 투명 도전성 필름(1-3)의 제조 방법은, 제1 실시형태에서 도 3의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 제조 방법에 대해서, 크랙 A의 형성 공정이 다르다. 상기 방법은 다음과 같이 행해진다.

우선, 제1 실시형태에서 도 3의 (a)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지로 필름 기재(11) 위에 카본 나노튜브층(13)을 성막한다. 또 도 3의 (b)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지로 금속 산화물층(15a)을 성막한다.

그 후, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 금속 산화물층(15a)에 크랙 A를 형성하기 위한 처리를 행한다. 여기에서는, 우선 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 금속 산화물층(15a)이 형성된 필름 기재(11) 측에 실린더(107)를 압압{押壓; press}하고, 실린더(107)의 측벽 부분을 따라 필름 기재(11)를 굴곡 시킨다. 그리고, 필름 기재(11)보다도 외측의 금속 산화물층(15a)에, 실린더(107)에서의 원주 방향과 대략 수직인 방향으로, 크랙 A를 발생시킨다. 크랙 A의 발생 간격은, 굴곡부 중앙에서 조밀하게 된다. 또 게다가, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 필름 기재(11)에 대해서 실린더(107)를 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 이동시킨 위치에서 금속 산화물층(15a)이 형성된 필름 기재(11) 측에 실린더(107)를 압압해서 크랙 A를 발생시킨다.

이상과 같은 크랙 A의 형성을, 필름 기재(11)의 2방향에 대해서 행한다.

그 후, 크랙 A의 형성 위치에 맞추어, 크랙 A의 연장설치 방향을 따라 필름 기재(11)를 2방향으로 절단한다. 이것에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이, 필름 기판(11)의 끝가장자리에만 그 끝가장자리를 따라 크랙 A가 연장설치된 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)을 얻을 수가 있다.

이상과 같은 구성의 투명 도전성 필름(1-3)은, 제1 실시형태와 마찬가지로 이용할 수 있지만, 특히 터치 패널의 전극판으로서 매우 적합하게 이용된다.

이상과 같이 구성된 투명 도전성 필름(1-3)으로서도, 카본 나노튜브층(13)의 도전성이, 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)에 의해서 보완되기 때문에, 높은 도전성이 얻어진다. 또, 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)의 끝가장자리에는 미리 크랙 A가 설치되어 있기 때문에, 투명 도전성 필름(1-3)의 끝가장자리에 대해서 휨 응력이 가해진 경우에, 새로운 크랙이 금속 산화물층에 생겨 도전성이 열화하는 것이 방지된다.

이상과 같은 구성의 투명 도전성 필름(1-3)은, 표시장치의 표시면측에 배치되는 터치 패널의 전극판으로서 매우 적합하게 이용된다.

도 8에는, 투명 도전성 필름(1-3)을 이용한 터치 패널(20)의 개략 단면도를 도시한다. 터치 패널(20)의 지지 기판(21) 위에는, 투명 도전막(23)을 거쳐서 도트 스페이서(25)가 배열되어 있다. 지지 기판(21)의 투명 도전막(23) 측에, 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)을 내측으로 해서 투명 도전성 필름(1-3)이 대향 배치되어 있다. 지지 기판(21)과 투명 도전성 필름(1-3)은, 둘레가장자리{周緣; margin}에 설치한 접합제{貼合劑; bonding agent}(27)에 의해서 서로 접합되어 있다.

이상과 같은 구성의 터치 패널(20)에서는, 투명 도전성 필름(1-3)측으로부터 터치 펜(201) 등에 의해서 압력을 가하면, 가요성을 가지는 투명 도전성 필름(1-3)이 휜다. 이것에 의해, 투명 도전성 필름(1-3) 측의 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)과 지지 기판(21)측의 투명 도전막(23)이 접촉해서, 전류가 흐른다. 4방향의 전위를 검출하는 것에 의해서 터치 펜(201)에 의한 가압부{加壓部}가 특정된다.

터치 펜(201)에 의해서 투명 도전성 필름(1-3)을 가압한 경우, 터치 펜(201)의 어느 부분을 가압해도, 투명 도전성 필름(1-3)의 둘레가장자리 B에는 반드시 구부러짐{曲; bending} 응력이 가해진다. 그렇지만, 도 6에 도시한 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(1-3)을 설치하는 것에 의해, 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)의 둘레가장자리부에 새로운 크랙이 생기는 일은 없고, 투명 도전성 필름(1-3)에 있던 도전성의 열화가 방지되는 것이다.

＜변형예＞

이상과 같은 크랙 함유 금속 산화물층(15-3)을 구비한 투명 도전성 필름(1-3)에 대해서도, 제1 실시형태에서 도 4의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 바와 같은 여러 가지 적층 구조의 형태를 채용할 수 있으며, 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다.

≪제4 실시형태≫

＜투명 도전성 필름의 구성＞

도 9는 제4 실시형태의 투명 도전성 필름(1-4)의 평면도이다. 이 도면에 도시하는 제4 실시형태의 투명 도전성 필름(1-4)이, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(1-1)과 다른 점은, 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)에서의 크랙 A의 배치에 있으며, 다른 구성은 동일하다. 이 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.

즉, 본 제4 실시형태에서의 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)에는, 필름기재(11)의 끝가장자리와 대략 평행하게 연장하는 크랙 A가, 필름 기재(11)의 중앙에서 끝가장자리보다도 조밀하게 배치되어 있다. 여기에서는 특히, 끝가장자리와 대략 평행한 1방향으로만 크랙 A가 설치되어 있는 것으로 한다. 크랙 A 사이의 간격은, 필름 기판(11)의 중앙에서, 각각 0.1∼100㎛, 바람직하게는 1∼50㎛, 더 바람직하게는 2∼20㎛ 정도이며, 가장자리에 가까울수록 크랙 A의 배치가 드문드문하게 설치되어 있는 것으로 한다.

＜투명 도전성 필름의 제조 방법＞

제4 실시형태의 투명 도전성 필름(1-4)의 제조 방법은, 제1 실시형태에서 도 3의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 제조 방법에 대해서, 크랙 A의 형성 공정이 다르다. 상기 방법은 다음과 같이 행해진다.

우선, 제1 실시형태에서 도 3의 (a)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지로 필름 기재(11) 위에 카본 나노튜브층(13)을 성막하고, 또 도 3의 (b)를 이용해서 설명한 것과 마찬가지로 금속 산화물층(15a)을 성막한다.

그 후, 도 10의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 금속 산화물층(15a)에 크랙 A를 형성하기 위한 처리를 행한다. 여기에서는, 우선 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 금속 산화물층(15a)이 형성된 필름 기재(11)의 양끝가장자리를 고정 지그(109)에 고정시킨다. 그 후, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 2개의 고정 지그(109)의 회동{回動; turning}에 의해 필름 기재(11)를 중앙에서 굴곡시킨다. 이 때, 필름 기재(11) 위의 금속 산화물층(15a)이 굴곡면의 외측으로 되도록 한다. 이것에 의해, 필름 기재(11)보다도 외측의 금속 산화물층(15a)에, 필름 기재(11)의 굴곡 방향과 대략 수직인 방향으로 형성되는 크랙 A를 발생시킨다. 크랙 A의 발생 간격은, 필름 기재(11)의 중앙(다시 말해, 굴곡부 중앙)에서 조밀하게 된다.

이상에 의해, 도 9를 이용해서 설명한 바와 같이, 필름 기재(11)의 중앙에서 조밀하게 크랙 A가 배치된 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)을 얻을 수가 있다. 또한, 필름 기재(11)의 2방향으로 크랙 A를 발생시키는 경우에는, 상술한 필름 기재(11)의 굴곡을, 2방향에 대해서 행하면 좋다. 또, 필름 기재(11)의 굴곡 정도(예를 들면, 곡률 반경 R)를 조정하는 것에 의해, 크랙 A의 간격을 각각 설정할 수가 있다.

이상과 같은 구성의 투명 도전성 필름(1-4)은, 예를 들면 플렉시블하게 굴곡하는 평면형 표시장치에서의 광 취출측의 전극판으로서 설치되며, 또 이들 표시장치의 표시면 측에 배치되는 터치 패널의 전극판으로서 이용되고 있다. 또 그 밖에도, 액정 표시장치에서의 차폐 필름이나, 태양전지의 전극판으로서 이용된다. 특히, 표시면이 권취되어 수납되는 표시장치에 필름이 설치되는 경우이면, 권취 방향에 대해서 수직으로 크랙 A가 연장하도록 설치되는 구성으로 한다.

이상과 같이 구성된 투명 도전성 필름(1-4)이더라도, 카본 나노튜브층(13)의 도전성이, 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)에 의해서 보완되기 때문에, 높은 도전성이 얻어진다. 또, 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)에는 미리 크랙 A가 설치되어 있기 때문에, 투명 도전성 필름(1-4)이 크랙 A의 연장설치 방향과 수직인 방향으로 굴곡된 경우에, 새로운 크랙이 금속 산화물층에 생겨 도전성이 열화하는 것이 방지된다. 다시 말해, 투명 도전성 필름(1-4)을, 크랙 A의 연장설치 방향과 수직인 방향으로 굴곡시켜도, 도전성이 열화하는 것을 방지할 수 있는 것이다. 이 결과, 가요성과 함께 높은 도전성을 가지는 투명 도전성 필름(1-4)에서, 도전성의 열화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 이 투명 도전성 필름(1-4)도, 제1 실시형태와 마찬가지로 전면에 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)이 설치되어 있기 때문에, 금속 산화물을 미립자모양으로 해서 카본 나노튜브층 내에 분산시킨 구성과 비교해서, 광 투과성을 유지하는 것도 가능하다.

＜변형예＞

이상과 같은 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)을 구비한 투명 도전성 필름(1-4)에 대해서도, 제1 실시형태에서 도 4의 (a) 내지 (c)를 이용해서 설명한 바와 같은 여러 가지 적층 구조의 형태를 채용할 수 있으며, 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다.

또, 2층의 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)을 적층시키는 구성이면, 1층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)에 설치하는 크랙 A와, 2층째의 크랙 함유 금속 산화물층(15-4)에 설치하는 크랙 A를, 대략 서로 수직이 되는 방향으로 연장하도록 설치시켜도 좋다.

[실시예]

＜실시예 1＞

이하와 같이 해서, 도 4의 (a)에 도시한 층 구성의 투명 도전성 필름(1-1a)을 제작했다.

우선, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지는 필름 기재(11) 위에, 스퍼터링법에 의해 시트 저항 25Ω/□{square}의 ITO로 이루어지는 금속 산화물층(15a)을 성막했다. 그 후 필름 기재(11)를 3㎝ x 3㎝의 크기로 잘라내었다.

다음에, 1wt%의 라우릴 황산 나트륨(SDS) 수용액 중에, 카본 나노 튜브(Carbon Solutions, Inc.에 의해 제작)를, 0.1㎎/㎖의 농도로 분산시킨 카본 나노 튜브 분산액을 조제했다. 이 카본 나노튜브 분산액을, 금속 산화물층(15a) 위에 도포해서 건조시켰다. 이것을 4회 반복하는 것에 의해 카본 나노튜브층(13)을 성막했다.

다음에, 도 10의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 곡률 반경 R=10㎜의 구부러짐 응력을 2000회 반복해서 인가했다. 이것에 의해, 도 9에 도시한 바와 같이, 금속 산화물층(15a)의 중앙에서 조밀하게 되도록 크랙 A를 발생시킨 투명 도전성 필름(1-4)을 제작했다. 단, 적층 구성은 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시한 층 구성의 투명 도전성 필름(1-1a)이다.

＜비교예 1＞

상술한 실시예 1의 수순에서, 크랙 A의 형성을 행하지 않고, 필름 기재(11) 위에, 크랙 A가 없는 금속 산화물층(15a)을 거쳐서 카본 나노튜브층(15)을 설치한 투명 도전성 필름을 제작했다.

<비교예 2＞

상술한 실시예 1의 수순에서, 금속 산화물층(15a)의 성막만을 행하고, 필름 기재(11) 위에, 크랙 A가 없는 금속 산화물층(15a)만을 설치한 투명 도전성 필름을 제작했다.

<평가 1＞

실시예 1 및 비교예 1, 2의 투명 도전성 필름에 대해서, 파장 550㎚의 광 투과율을 측정했다. 이 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타내는 결과로부터, 본 발명을 적용한 실시예 1에서는, 크랙이 없는 금속 산화물층만을 설치한 비교예 2보다도 광 투과율이 저하하지만, 카본 나노튜브층에 크랙이 없는 금속 산화물층을 적층시킨 비교예 1과 동일한 정도의 높은 광 투과율이 얻어지는 것이 확인되었다.

<평가 2＞

기계적 응력에 의한 투명 도전성 필름의 특성 변화를 측정했다. 실시예 1 및 비교예 2에서 제작한 투명 도전성 필름에 대해서, 구부러짐 응력을 인가해서 저항값의 변화를 측정했다. 이때, 도 10의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 투명 도전성 필름을 전극으로 되는 2개의 고정 지그(109) 사이에 고정시켰다. 전극{고정 지그(109)} 간은, 폭 1 cm/길이 약 2 cm로 했다. 이 상태에서, 최대 곡률 반경 R=약 8㎜, 사이클 주기를 0.4㎐로 투명 도전성 필름에 구부러짐 응력을 인가하고, 전극사이 전압을 3V로 고정해서 저항값을 측정했다. 이 결과를, 초기 저항값(R_initial)에 대한 각 사이클에서의 저항값(R_cycle)의 값으로서 도 11에 도시한다.

도 11의 결과로부터, 크랙이 형성되어 있지 않은 금속 산화물층을 가지는 비교예 2에서는, 13000사이클 정도에서, 저항값(R_cycle)이 초기 저항값(R_initial)의 10배에 도달했다. 이에 대해서, 본 발명을 적용해서 크랙 함유 금속 산화물층을 설치한 실시예 1에서는, 20000사이클을 넘어도 저항 변화(R_cycle/R_initial)가 2∼3배 정도에 들어가 있다. 따라서, 크랙 함유 금속 산화물층을 설치하는 것에 의해, 기계적 응력 내구성이 향상하고 있다는 것이 확인되었다.

본 발명은, 그 전체 내용이 본원 명세서에 참고용으로 병합되어 있는, 2009년 6월 17일자로 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 제2009-143968호에 관련된 주제를 포함한다.

본 발명은 첨부하는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범위내에서, 설계 요구조건 및 그 밖의 요인에 의거하여 각종 변형, 조합, 수정 및 변경 등을 행할 수 있다는 것은 당업자라면 당연히 이해할 수 있을 것이다.

1-1, 1-1a, 1-1b, 1-1c, 1-2, 1-3, 1-4…투명 도전성 필름, 11…필름 기재, 13…카본 나노튜브층, 15a…금속 산화물층, 15-1, 15-2, 15-3, 15-4…크랙 함유 금속 산화물층, 101, 107…실린더, A…크랙

Claims (10)

1. 광 투과성의 필름 기재{基材; base}와,
   상기 필름 기재 위에 설치된 카본 나노튜브층과,
   상기 카본 나노튜브층에 적층된 광 투과성의 금속 산화물층을 구비하고,
   상기 금속 산화물층에는 크랙이 설치되어 있는, 투명 도전성 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 크랙은, 상기 필름 기재의 끝가장자리{edge}와 대략 평행하게 연장하고 있는, 투명 도전성 필름.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 크랙은, 대략 서로 수직인 2방향으로 연장하고 있는, 투명 도전성 필름.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,
   상기 필름 기재의 끝가장자리에는, 상기 끝가장자리와 대략 평행하게 연장하는 상기 크랙이 상기 필름 기재의 중앙보다도 조밀하게 배치되어 있는, 투명 도전성 필름.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서,
   적어도 하나의 추가 카본 나노튜브층 및/또는 적어도 하나의 추가 금속 산화물층을 더 포함하는, 투명 도전성 필름.
6. 광 투과성의 필름 기재의 1주면 위에 카본 나노튜브층을 성막하는 공정과,
   상기 카본 나노튜브층 위에 금속 산화물층을 성막하는 공정과,
   상기 금속 산화물층이 성막된 상기 필름 기재를 굴곡시키는 것에 의해, 상기 금속 산화물층에 크랙을 형성하는 공정을 행하는 투명 도전성 필름의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 크랙을 형성하는 공정은, 상기 필름 기재 위에 카본 나노튜브층을 성막한 후에 행하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 크랙을 형성하는 공정에서는, 상기 금속 산화물층이 성막된 상기 필름 기재를 실린더의 측벽을 따라 주행시키는 것에 의해, 상기 필름 기재의 전면{全面}을 순차 굴곡시킴으로써 상기 크랙을 형성하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 크랙을 형성하는 공정에서는, 상기 금속 산화물층이 성막된 상기 필름 기재에 실린더모양의 측벽 부분을 압압{押壓; press}해서 굴곡시키는 것에 의해, 금속 산화물층의 소정 부분에 상기 크랙을 형성하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 크랙의 이 끝가장자리에 존재하도록, 상기 필름 기재를 절단하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.

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