KR20140100686A - 하이브리드 언더코팅층 조성물 및 이를 포함하는 투명 도전성 필름 - Google Patents

하이브리드 언더코팅층 조성물 및 이를 포함하는 투명 도전성 필름 Download PDF

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Abstract

망상구조의 무기 화합물; 및 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.
상기 하이브리드 언더코팅층 조성물로 형성된 하이브리드 언더코팅층을 포함하는 투명 도전성 필름을 제공한다.

Description

하이브리드 언더코팅층 조성물 및 이를 포함하는 투명 도전성 필름{A HTBRID UNDER COATING LAYER COMPOSITION AND TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM HAVING THE SAME}
하이브리드 언더코팅층 조성물 및 이를 포함하는 투명 도전성 필름에 관한 것이다.
투명 도전성 필름은 터치 패널 제조 시 가장 중요한 부품 중 하나이다. 이러한 투명 도전성 필름으로 현재까지 가장 널리 사용되는 것은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO) 필름이다.
일반적인 투명 도전성 필름은 투명한 고분자 필름에 표면 평탄성과 내열성을 구비하기 위해 프라이머 코팅(primer coating) 처리를 한 후 하드코팅 처리한 것을 기재 필름(base film)으로 사용한다. 이 기재 필름 상에, 투명한 언더코팅(under coating)층을 습식 코팅(wetcoating)이나 진공 스터터링 방법으로 형성한 후, ITO와 같은 투명 도전층을 스퍼터 방식으로 형성하였다.
한편, 최근 정전 용량 방식의 터치 패널 사용이 증가되면서 저저항 구현과 투명 도전층 패턴의 시인성 개선이 요구되고 있다. 저저항의 구현을 위해서는 투명 도전층의 두께가 두꺼워져야 하는데, 투명도전층의 두께가 두꺼워지면 투과도가 떨어진다는 단점이 발생한다. 또한 투명 도전층의 두께가 두꺼워지면 이를 패터닝한 후에 투명 도전층과 언더코팅층 사이의 굴절율 차이에 의해서 시인성 문제가 더욱 심각해진다. 결국, 저항값을 낮추기 위해 ITO층이 일정두께로 두꺼워지기 마련이며 이러한 층 간의 굴절율 차이를 최소화하기 위한 것이 인덱스 매칭이다. 인덱스 매칭을 위해서는 굴절율 차이를 상쇄할수 있도록, 투명 도전층과 투명 기재 필름 사이에 굴절율이 다른 여러 언더코팅층을 형성하였는바, 단층의 언더코팅층에 대한 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 일 구현예는 무기 화합물와 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체가 화학적 또는 물리적 결합된 하이브리드 언더코팅층 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물에 의해 형성된 하이브리드 언더코팅층을 포함하여 층간 밀착성이 높고 신뢰성이 우수한 투명 도전성 필름을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 망상구조의 무기 화합물; 및 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물을 제공한다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 수산기가(OH Value)가 약 50 내지 약 350일 수 있다.
상기 아크릴계 개질 중합체의 중량평균 분자량은 약 5,000 내지 약 100,000일 수 있다.
상기 무기 화합물은 금속 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드가 반응하여 망상구조로 형성될 수 있다.
상기 금속 알콕사이드는 지르코늄 알콕사이드 또는 티타늄 알콕사이드를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 상기 무기 화합물 100중량부에 대해서 약 5중량부 내지 약 50중량부를 포함할 수 있다.
상기 무기 화합물과 상기 아크릴계 개질 중합체가 화학결합될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 금속 알콕사이드와 실리콘 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시켜 망상구조의 무기 화합물을 제조하는 단계; 및 상기 무기 화합물 및 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 혼합하는 단계를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 열경화 또는 광경화가 가능한 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카르복실기, 알케닐기, 알키닐기 및 아크릴레이트기 중 선택된 어느 하나를 포함하는 모노머를 중합하고, 상기 중합된 모노머를 실란 커플링 처리하여 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물로 형성된 하이브리드 언더코팅층을 포함하는 투명 도전성 필름을 제공한다.
상기 투명 도전성 필름은 투명기재, 상기 하이브리드 언더코팅층 및 도전층의 적층구조일 수 있다.
상기 하이브리드 언더코팅층은 굴절율이 약 1.55 내지 약 1.7일 수 있다.
상기 하이브리드 언더코팅층의 두께는 약 10nm 내지 약 1.5㎛일 수 있다.
상기 투명 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 에틸렌 비닐 알코올(EVA), 폴리비닐알콜(PVA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 단일필름이거나, 상기 단일필름을 포함하는 다층구조의 적층 필름일 수 있다.
상기 도전층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 투명 기재의 일면 또는 양면에 하드코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 언더코팅층을 사용하여 고굴절층 또는 저굴절층 등 1층 이상의 광학 조절층을 1층으로 할 수 있다.
상기 투명 도전성 필름은 층간 밀착성이 우수하며, 베리어성으로 인한 전도도 및 신뢰성 확보가 용이하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 도전성 필름의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 도전성 필름의 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
하이브리드 언더코팅층 조성물
본 발명의 일 구현예에서, 망상구조의 무기 화합물과 수산화기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물을 제공한다.
통상적인 투명 전도성 필름은 1층 이상의 언더코팅층을 포함하여 제조되었는바, 상기 언더코팅층이 포함하는 고굴절층, 저굴절층을 코팅함에 있어서 얇은 두께의 코팅 공정으로 인한 공정상의 손실과 제작의 어려움이 있었다. 또한 고굴절층과 저굴절층 그리고 투명 전도층이 차례로 코팅되면서 각 코팅 층이 가지고 있는 소재에 따른 특성들로 인하여 이를 제품으로 연결시 신뢰성 확보가 중요해졌으며, 고굴절층 또는 저굴절층에 남아있는 모노머 등의 화합물로 인하여, 투명 도전층 형성을 위한 스퍼터링시 까다로운 공정조건의 확보가 필요했다.
이에, 언더코팅층을 하나의 층으로 형성하되 고굴절층 또는 저굴절층의 역할을 담당할 수 있는 하이브리드 언더코팅층에 대한 필요성이 대두되었는바, 투명 도전성 필름의 수율을 확보할 수 있는 하이브리드 언더코팅층을 형성하는 하이브리드 언더코팅층 조성물을 제공한다.
상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 망상구조의 무기 화합물와 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함할 수 있다. 상기 아크릴계 개질 중합체가 함유하는 수산기와 상기 무기 화합물의 관능기가 결합함으로써 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 물리적 또는 화학적으로 치밀한 구조를 보일 수 있고, 컬(Curl) 및 배리어 물성을 확보하는 하이브리드 언더코팅층을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 망상구조의 무기 화합물과 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체가 결합한 것으로 치밀한 구조를 가질 수 있는바, 치밀한 구조를 가지지 않는 경우, 상기 조성물의 상분리(Phase separation)가 일어날 수 있다. 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 상기 아크릴계 개질 중합체가 수산기를 포함함으로써 무기 화합물을 동시에 포함함에도 불구하고 상기 조성물의 상분리를 막을 수 있다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 수산기를 함유할 수 있는바, 예를 들어 상기 아크릴계 개질 중합체는 n이 10 이하의 정수인 하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]를 포함할 수 있다. 이 때, X는 하기 [화학식 3]이 될 수 있고, 이 때 M은 Ti, Zr, Si, Al 중 선택된 어느 하나 이상의 금속, R은 아크릴기, 메타아크릴기, 글리시딜기, 바이닐기, 티올기, 아민기 중 어느 하나이거나, 탄소수 12개 이하인 알킬기일 수 있고, [화학식 1] 또는 [화학식2]의 n은 10 이하의 정수이다.
[화학식 1]
Figure pat00001

[화학식2]
Figure pat00002

상기 아크릴계 개질 중합체는 수산기가(OH value)가 약 50 내지 약 350일 수 있다. 상기 아크릴계 개질 중합체가 상기 범위의 수산기가를 가짐으로써 상분리 없이 균일하고 고른 하이브리드 언더코팅층 조성물을 얻을 수 있으며, 이로 인하여 산 및 알칼리에 안정한 광학 조절층의 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 개질 중합체는 열경화 또는 광경화가 가능한 고분자 또는 올리고머 중합체로써, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카르복실기, 알케닐기, 알키닐기 및 아크릴레이트기 중 선택된 어느 하나를 포함하는 모노머가 중합되고, 상기 중합된 모노머를 실란 커플링 처리함으로써 형성될 수 있고, 이러한 과정을 통해 형성된 아크릴계 개질 중합체는 수산기를 하나이상 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 중합개시제, 첨가제 및 용제가 첨가되어 형성될 수 있다. 상기 첨가제는 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 중합체의 사용목적에 따라 공지의 첨가제를 사용할 수 있다.
상기 중합개시제는, 광개시제 또는 열개시제일 수 있다. 상기 광개시제는 자외선에 의하여 분해 가능한 개시제라면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 예로서 알파-히드록시케톤류의 이가큐어 127, 이가큐어 184, 다로큐어 1173, 이가큐어 2959, 알파-아미노케톤류의 이가큐어 369, 이가큐어 379, 이가큐어 907, 이가큐어 1300, 벤질디메틸케탈인 이가큐어651, 모노아실포스핀인 다로큐어TPO 등을 사용할 수 있다. 상기 열 개시제는, 열에 의해 분해 가능한 개시제라면, 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로서 아조계나 퍼옥사이드 계열을 사용할 수 있다.
상기 용제로는, 알코올, 알칸, 에테르, 시클로알칸 또는 케톤이나 그 외에 방향족 유기 용제 등이 사용 가능하고, 구체적으로 메탄올, 에탄올, 이소플로필 알코올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 디아세톤알콜, 2-에톡시에탄올, 2-메톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 헥산, 헵탄, 시클로헥산, 아세틸아세톤, 디메틸케톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부탈아세테이트, 디메틸포름아미드, 테트라히드로퓨란 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴계 개질 중합체의 중량평균 분자량은 약 5,000 내지 약 100,000일 수 있다. 중량평균 분자량은 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 분자량을 중량 분율로 평균하여 얻어지는 평균 분자량을 일컫는바, 언더코팅층 조성물을 형성하는데 있어서, 아크릴계 개질 중합체가 상기 범위의 분자량을 유지함으로써 조성물로써의 기본물성을 확보할 수 있고, 조성물로의 합성과정에서 공정유지가 쉽고, 겔화로 인한 합성의 어려움을 방지할 수 있다.
상기 무기 화합물은 망상구조일 수 있다. 망상구조는 어떤 특정한 다각형이 이어진 평면 그물 모양의 구조 또는 특정한 다면체의 정점, 모서리, 면 등을 공유하여 3차원 골격구조를 형성하고 있는 구조를 일컫는다.
상기 무기 화합물은 예를 들어, 하기 [화학식 3]을 포함할 수 있고, 이 때, M은 Ti, Zr, Si, Al 중 선택된 어느 하나 이상의 금속일 수 있고, R은 아크릴기, 메타아크릴기, 글리시딜기, 바이닐기, 티올기, 아민기 중 어느 하나 이거나, 탄소수 12개 이하인 알킬기일 수 있다.
예를 들어, 금속 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드, 즉 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 가진 알콕시실란을 가수분해 및 축합반응하여 제조된 무기화합물을 포함하는 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 아크릴계 개질 중합체를 유동성있게 할 수 있고, 무기화합물의 작용기(R)로 아크릴기, 글리시딜기 또는 바이닐기를 사용함으로써, 상기 아크릴계 개질 중합체와 상기 무기화합물의 결합에 의해 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물이 브리틀(brittle)해 지는 것을 방지할 수 있으며, 상분리 없는 치밀한 상을 만들 수 있다. 또한, 상기 무기 화합물 자체가 브리틀(brittle)해 지는 것을 방지하고 크랙의 발생을 저하시킬 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003

상기 망상구조의 무기화합물은 금속 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드를 포함할 수 있다. 상기 금속 알콕사이드는 지르코늄 알콕사이드 또는 티타늄 알콕사이드를 포함할 수 있고, 상기 실리콘 알콕사이드는 알콕시실란과 같은 물질을 사용할 수 있다. 상기 무기 화합물은 상기 아크릴계 개질 중합체와 광중합 및 열경화에 참여할 수 있도록 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 상기 무기 화합물 100중량부에 대해서 약 5중량부 내지 약 50중량부를 포함할 수 있다. 상기 아크릴계 개질 중합체 및 상기 무기 화합물 함량을 조절함으로써, 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물의 구조가 치밀하게 될 수 있고, 일정수준 이상의 물리적 특성을 확보하게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 개질 중합체가 상기 무기 화합물 100중량부에 대해서 상기 범위의 함량을 포함함으로써, 하이브리드 언더코팅층 조성물이 브리틀하여 나타나는 크랙 발생 및 부착력의 문제를 개선할 수 있고, 경화가 잘 일어날 수 있고, 표면 경도가 줄어들지 않아 끈적끈적함이 없어 롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 아크릴계 개질 중합체를 상기 무기 화합물 100중량부에 대하여 약 20중량부 내지 약 45중량부를 포함함으로써, 일정수준의 하이드리드 언더코팅층의 경도, 코팅성, 습윤성 등을 유지할 수 있고, 광학성능또한 충족시킬 수 있다.
상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 상기 무기 화합물과 상기 아크릴계 개질 중합체가 화학결합되어 형성될 수 있다. 화학적 결합은 원자 또는 분자가 단순히 섞여 있거나, 뭉쳐져 있는 물리적 결합과 구별되는 것으로, 원자와 원자 또는 분자와 분자가 결합하여 새로운 화합물을 만들어내는 결합을 일컫는바, 이온결합, 공유결합, 금속결합등을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 하이브리드 언더코팅층 조성물은 상기 무기 화합물과 상기 아크릴계 개질 중합체가 공유결합함으로써 형성될 수 있다.
상기 공유결합은 두개의 원자가 서로 전자를 내놓아 전자쌍을 이루고 이것을 공유함으로써 생기는 결합을 의미하는바, 상기 무기 화합물의 관능기와 상기 아크릴계 개질 중합체의 수산화기가 상기 공유결합함과 동시에 수소결합을 통해 상분리가 발생하지 아니하는 하이브리드 언더코팅층 조성물을 형성할 수 있다.
하이브리드 언더코팅층 조성물 제조방법
본 발명의 다른 구현예에서, 금속 알콕사이드와 실리콘 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시켜 망상구조의 무기 화합물을 제조하는 단계; 및 상기 무기 화합물과 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 혼합하는 단계를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 하이브리드 언더코팅층 조성물 제조방법은 금속 알콕사이드와 실리콘(Si) 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시키고, 가교제를 부여하여 망상구조의 무기 화합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 효율적인 가수분해 및 축합을 위해 상기 금속 알콕사이드에 아세트 산과 같은 물질을 이용하여 코디네이트(coordinate)하는 단계를 거친 후, 이를 실리콘(Si) 알콕사이드와 함께 가수분해 및 축합반응시킬 수 있다. 그리고, 무기 화합물이 수산기를 포함하는 아크릴계 개질 중합체의 광중합 및 열경화에 참여할 수 있도록 실란커플링제와 같은 가교제를 부여하는 표면개질단계를 통해 최종적으로 무기 화합물을 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 가수분해 및 축합반응은 졸-겔 반응일 수 있다. 상기 졸-겔 반응은 가수분해 또는 탈수축합에 의해서 얻어진 수십, 수백nm의 콜로이드 입자가 액체중에 분산된 졸의 화염가수분해에서 얻어진 실리카 미립자 등을 액체에 분산시킨 졸에서 콜로이드 입자의 응집, 응결에 의해 졸의 유동성이 손실되어 다공체의 겔을 형성하는 반응을 일컫는바, 상기 망상구조의 무기 화합물은 졸-겔 반응으로 형성될 수 있다.
상기 아크릴계 개질 중합체는 열경화 또는 광경화가 가능한 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카르복실기, 알케닐기, 알키닐기 및 아크릴레이트기 중 선택된 어느 하나를 포함하는 모노머를 중합하고, 상기 중합된 모노머를 실란 커플링 처리하여 제조될 수 있다.
상기 중합된 모노머는 1차 및 2차 중합단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 열경화 또는 광경화가 가능한 글리시딜기를 포함하는 모노머에 열개시제 및 용제를 사용하여 중량평균 분자량이 약 1,000 내지 약 50,000인 1차 중합체를 형성하였다. 그 후, 상기 1차 중합체의 글리시딜기 반응기와 반응이 가능한 카르복실기 함유 모노머 및 촉매를 첨가하여 수산기(-OH) 및 UV관능 아크릴레이트기(CH2=CH-CO-)를 갖는 2차 중합체를 형성하였는바, 예를 들어, 상기 2차 중합체는 하기 [화학식 4]를 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004

상기 2차 중합체를 실란커플링 처리하여 상기 아크릴계 개질 중합체를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 2차 중합체에 이소시아네이트 실란을 첨가하여 상기 수산기 및 상기 이소시아네이트 실란을 통해 상기 2차 중합체의 고분자 측쇄에 실란기를 부여할 수 있고, 수산기가 함유된 아크릴계 개질 중합체를 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트 실란은 1차 수산기, 물, 2차 수산기, 3차 수산기, 페놀기의 수산기, 카르복시산의 수산기 순으로 반응성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 개질 중합체는 상기 [화학식1] 및 [화학식2]를 포함할 수 있고, 이에 대한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 무기 화합물과 상기 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 혼합하는 단계에 있어서, 알콕시실란, 커플링제, 알코올, 물, 산촉매를 사용할 수 있고, 용제를 희석시키고 중합개시제를 통하여 하이브리드 언더코팅층 조성물을 제조한 경우, 무기 화합물과 아크릴계 개질 중합체의 화학결합 및 상호작용으로 인한 치밀한 상구조를 나타낼 수 있다.
투명 도전성 필름
본 발명의 또다른 구현예에서, 망상구조의 무기 화합물과 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물을 이용하여 형성된 하이드리드 언더코팅층을 포함하는 투명 도전성 필름을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 도전성 필름의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 투명 도전성 필름(100)은 투명기재(10), 하이브리드 언더코팅층(20) 및 도전층(30)의 적층구조이다.
투명기재(10)는 투명성과 강도가 우수한 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 투명기재(10)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 에틸렌 비닐 알코올(EVA), 폴리비닐알콜(PVA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 단일필름이거나, 상기 단일필름을 포함하는 다층구조의 적층필름일 수 있다.
상기 투명 기재(10)의 상부에는 하이브리드 언더코팅층(20)이 형성된다. 상기 하이브리드 언더코팅층(20)은 상기 투명 기재(10)의 상부면에 바로 형성될 수도 있고, 상기 투명 기재의 상부면에 하드코팅층(미도시)이 형성되고 그 위에 형성될 수도 있다.
하이브리드 언더코팅층(20)은 투명 기재(10)과 투명 도전층(30) 사이의 절연특성 및 투과도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 투명 도전성 필름은 단층의 하이브리드 언더코팅층을 가질 수 있는바, 상기 하이브리드 언더코팅층은 굴절율이 약 1.55 내지 약 1.7, 두께가 약 10nm 내지 약 1.5㎛일 수 있다.
구체적으로, 상기 상기 하이브리드 언더코팅층은 굴절율이 약 1.55 내지 약 1.7일 수 있다. 상기 굴절율의 범위를 유지함으로써 층간의 굴절률 차이를 최소화하는 인덱스 매칭이 잘 될 수 있고, 투명기재와의 굴절률 차이를 거의 없게하여 광학성능을 용이하게 조절 할 수 있다
상기 하이브리드 언더코팅층의 두께는 약 10nm 내지 약 1.5㎛일 수 있다. 상기 두께를 유지함으로써 하이브리드 언더코팅층 코팅 공정의 평탄성 및 굴곡도 문제를 극복할 수 있고, 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 투명성이 확보됨으로써 인덱스 매칭의 문제점 발생을 줄일 수 있다.
상기 도전층(30)은 상기 하이브리드 언더코팅층(20) 상부에 형성되는 것으로, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 도전층의 두께는 약 5nm 내지 약 50nm일 수 있는바, 상기 도전층의 두께를 상기 범위로 유지함으로써 낮은 면저항을 가질 수 있고, 높은 투과율 및 낮은 반사율 등의 우수한 광학 특성을 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 투명 전도성 필름의 단면을 개략적으로 나타낸 것으로, 도 2에서는 투명기재(10)의 상부에 하드코팅층(40)이 더 형성되어 있다. 상기 하드코팅층은 표면 경도를 향상시키는 역할을 하며, 아크릴계 화합물 등 하드 코팅 형성을 위하여 이용되는 것이라면 제한없이 이용될 수 있다.
상기 하드코팅층(40)은 도 2에서와 같이 투명기재(10)의 일면에만 형성될 수 있으나, 투명기재(10)의 양면에 형성(미도시)될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
지르코늄 알콕사이드와 알코올계 용매를 혼합한 혼합물에 아세트 산을 부여하여 지르코늄 알콕사이드를 코디네이트하였다. 상기 지르코늄 알콕사이드와 알콕시실란, 아크릴 실란을 함께 가수분해하고 축합 반응시킨 후, 하기 R이 아크릴기인 [화학식 5]의 망상구조의 무기 화합물을 제조하였다.
[화학식 5]
Figure pat00005

또한, 글리시딜메타아크릴레이트와 같이 글리시딜기를 포함하는 아크릴 모노머와 메틸메타아크릴레이트와 같은 모노머, 아조계 열개시제, 메틸에틸케톤 및 부틸아세테이트로 형성된 용제를 사용하여 분자량이 25,000인 1차 중합체를 형성하였고, 카르복실기를 포함하는 모노머 및 촉매를 첨가 및 반응하여 수산기와 UV관능 아크릴레이트기가 부여된 2차 중합체(상기 [화학식 4])를 형성하였다.
상기 2차 중합체의 수산기에 실란 커플링 처리를 하여 수산기를 함유하는 상기 [화학식 1]의 아크릴계 개질 중합체(이때, X는 상기 [화학식5], n은 10이하의 정수)을 제조하였다.
상기 무기 화합물 및 상기 아크릴계 개질 중합체를 혼합함으로써 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조하였고, 상기 조성물을 PET 필름의 한 면 위에 코팅한 후, UV를 조사하여 경화시킴으로써 두께가 500nm이 되도록 하이브리드 언더코팅층을 형성하였다.
상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 스퍼터링 방식으로 ITO층을 20㎚ 성막하고, 상기 ITO층을 패터닝하여 실시예1에 따른 투명 도전성 필름을 제조하였다.
실시예2
상기 실시예1에서, 지르코늄 알콕사이드 대신 티타늄 알콕사이드를 사용하여 무기 화합물을 제조하였으며, 하이브리드 언더코팅층의 두께를 500nm로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 투명 전도성 필름을 제작하였다.
비교예1
하이브리드 언더코팅층 조성물에서 무기 화합물을 포함시키지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제작하였다.
비교예2
하이브리드 언더코팅층 조성물에서 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함시키지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1와 동일한 방법으로 투명 도전성 필름을 제작하였다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
무기
화합물		 금속
알콕사이드		 지르코늄
알콕사이드		 티타늄 알콕사이드 - 지르코늄 알콕사이드
실리콘
알콕사이드		 테트라에톡시실란(TEOS),
3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란
(3-AOPTMS)		 TEOS,
글리시독시 프로필 트리메톡시실란 (GPTMS)		 - TEOS,
GPTMS,
AOPTMS
아크릴계 개질
중합체		 수산기가 250 100 200 -
Mw 50,000 50,000 50,000 -
하이브리드 언더코팅층 두께(nm) 500 500 150 900
< 실험예 > - 투명 도전성 필름의 물리적 특성
상기 실험예 및 비교예의 투명 도전성 필름을 이용하여 하기 물성들을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
1) 광특성(전광선 투과율, b*, haze): 코니카 미놀타 사의 CM-5 를 사용하여 측정하였다.
　
2) 굴절률: 새론 사의 프리즘 커플러를 사용하여 파장 633nm에서 굴절률을 측정하였다.
　
3) 표면경도: 연필경도계를 사용하였으며 JIS K5400에서 규정하는 방법으로 하중 1 kg하에서 측정되었다
　
4) 전도도: 4-point 프로브를 사용하여 전도도를 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
전광선 투과율(%) 95.2 96.4 89.8 89.6
b* 0.32 0.31 0.47 0.41
Haze(%) 70.3 72.1 50.0 52.6
굴절률 1.63 1.66 1.32 1.43
연필 경도 1H 1H F F
전도도(mS/m) 160 160 290 290
상기 표2의 측정결과를 통해 실시예 1 및 2의 투명 도전성 필름의 경우 일정수준이상의 투과율, 광학적 특성을 가지고, 1.55 내지 1.7 범위 내의 굴절율을 나타냄을 알 수 있었다. 구체적으로, 망상구조의 무기 화합물과 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함하는 하이브리드 언더코팅층 조성물로 형성된 언더코팅층을 포함하는 실시예 1 및 2의 경우, 비교예에 비해 우수한 광학적 특성 및 전도도를 나타냄을 확인하였다.
반면에, 하이브리드 언더코팅층 조성물이 무기 화합물을 포함하지 않는 비교예1 및 하이브리드 언더코팅층 조성물이 아크릴계 개질 중합체를 포함하지 않는 비교예2의 경우 낮은 수산기가를 가지는바 OH기로 인한 언더코팅층의 치밀한 구조가 형성되지 아니하는바, 비교예 1 및 2의 투명 도전성 필름은 투과율이 90% 미만, b*가 1.4이상으로 측정되었는바, 광학적 특성이 떨어짐을 알 수 있었다. 또한, 연필경도가 낮게 측정되었는바 물리적 강도의 확보가 어려우며, 언더코팅층의 굴절율이 약 1.55 내지 약 1.7의 범위를 벗어남을 확인하였다.
100 : 투명 도전성 필름
10 : 투명 기재
20 : 하이브리드 언더코팅층
30 : 투명 도전층
40 : 하드코팅층

Claims (16)

  1. 망상구조의 무기 화합물; 및
    수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 포함하는
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 개질 중합체는 수산기가(OH Value)가 50 내지 350인
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 개질 중합체의 중량평균 분자량은 5,000 내지 100,000인
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 화합물은 금속 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드가 반응하여 망상구조로 형성된
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 금속 알콕사이드는 지르코늄 알콕사이드 또는 티타늄 알콕사이드를 포함하는
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 개질 중합체는 상기 무기 화합물 100중량부에 대해서 5중량부 내지 50중량부를 포함하는
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 화합물과 상기 아크릴계 개질 중합체가 화학결합된
    하이브리드 언더코팅층 조성물.
  8. 금속 알콕사이드와 실리콘 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시켜 망상구조의 무기 화합물을 제조하는 단계; 및
    상기 무기 화합물 및 수산기를 함유하는 아크릴계 개질 중합체를 혼합하는 단계를 포함하는
    하이브리드 언더코팅층 조성물 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 아크릴계 개질 중합체는
    열경화 또는 광경화가 가능한 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카르복실기, 알케닐기, 알키닐기 및 아크릴레이트기 중 선택된 어느 하나를 포함하는 모노머를 중합하고,
    상기 중합된 모노머를 실란 커플링 처리하여 제조되는
    하이브리드 언더코팅층 조성물 제조방법.
  10. 제 1항 내지 제 7항 중 선택된 어느 한 항에 기재된 하이브리드 언더코팅층 조성물로 형성된 하이브리드 언더코팅층을 포함하는 투명 도전성 필름.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 투명 도전성 필름은 투명기재, 상기 하이브리드 언더코팅층 및 도전층의 적층구조인 투명 도전성 필름.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 하이브리드 언더코팅층은 굴절율이 1.55 내지 1.7인 투명 도전성 필름.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 하이브리드 언더코팅층의 두께는 10nm 내지 1.5㎛인 투명 도전성 필름.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 투명 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 에틸렌 비닐 알코올(EVA), 폴리비닐알콜(PVA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 단일필름이거나, 상기 단일필름을 포함하는 다층구조의 적층 필름인 투명 전도성 필름.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 도전층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)를 포함하는 투명 전도성 필름.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 투명 기재의 일면 또는 양면에 하드코팅층을 더 포함하는 투명 전도성 필름.
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