KR20150015222A - 투명 도전성 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전층 사이에 미세요철을 가지는 제1경화 수지층이 형성되고, 상기 플라스틱 기재필름의 이면에 미세요철을 가지는 제2경화 수지층이 형성된 투명 도전성 필름을 제공한다. 본 발명에 따르는 투명 도전성 필름은 안티블록킹성과 미끄럼성을 향상시켜, 필름의 권취를 용이하게 하고, 제1경화 수지층의 미세요철을 최소화하여 투명 도전성 필름의 전기적 특성과 광학적 특성의 저하 없이 투과도가 높고 외관이 우수하다. 또한, 본 발명에 따르는 투명 도전성 필름은 블록킹 현상이 없기 때문에 권출시 정전기 발생으로 인한 이물유입을 예방하여 필름의 취급성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 투명 도전성 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전층 사이에 미세요철을 가지는 제1경화 수지층이 형성되고, 상기 플라스틱 기재필름의 이면에 미세요철을 가지는 제2경화 수지층이 형성된 구조로서, 상기 플라스틱 기재필름의 양면에 무기 미립자의 입자크기 및 함량을 최적화하여 높이가 다른 미세요철을 가지는 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층을 형성함으로써, 안티블록킹성과 미끄럼성을 향상시켜, 필름의 권취를 용이하게 하고, 제1경화 수지층의 미세요철을 최소화 하여 투명 도전성 필름의 전기적 특성과 광학적 특성의 저하없이, 투과도가 높고 외관이 우수한 투명 도전성 필름에 관한 것이다.
최근 급속도로 발전하고 있는 정보 기술 및 디스플레이 기술로 인하여 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스 시대로 접어 들면서, 휴대가 간편하고 이동성을 가진 정보 전자 기기의 필요성이 증가되고 있다. 이러한 현실적 요구를 실현하기 위한 노력으로, 투명 도전성 필름에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 이러한 투명 도전성 필름은 터치스크린패널, LCD, PDP, OLED, 무기 EL 디스플레이, 전자종이, 태양전지 등의 다양한 분야에 사용되고 있다.
이와 같은 투명 도전성 필름은 빛을 투과하는 부분에 사용되기 때문에 높은 투명성과 도전성이 요구되는데, 현재 투명 도전성 필름의 투명전극으로 응용이 가능한 소재로는 투명 도전성 산화물, 탄소 나노 튜브, 그래핀, 고분자 전도체, 금속그리드, 은나노와이어 등이 알려져 있다.
일반적으로, 투명 도전성 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 투명 플라스틱 기판이 기재필름으로 사용되고 있다. 그러나 이러한 플라스틱 기재필름은 공정 중에 발생할 수 있는 외부 자극에 의해 스크래치가 발생하거나 고온에서 올리고머와 같은 저분자량의 물질이 석출되는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제를 개선하기 위한 방안으로 플라스틱 기재필름에 하드코팅과 같은 경화 수지층을 형성한다.
그러나, 플라스틱 기재필름에 형성되는 경화 수지층은 표면의 평활성이 매우 높기 때문에 미끄럼성이나 안티블록킹성이 부족하여, 필름 생산이나 가공 중에 롤 상태로 권취할 경우, 블록킹 현상에 의해 필름 권취성이 떨어지게 되고 필름이 권취되었다 하더라고 코팅층 간의 미끄럼성이 부족하기 때문에 필름 표면에 스크래치가 발생하기 쉽다. 또한, 필름의 롤 상태에서 블록킹 현상이 심하기 때문에 필름 권출 시 정전기가 발생하여 이물이 쉽게 유입될 수 있다.
이에, 이와 같은 문제를 해결하는 방법으로서, 특허문헌 1에서는 투명 도전층 형성면의 반대 면에 요철 표면을 생성하기 위하여 평균 입자 직경 200nm 미만의 금속 산화물 또는 금속 불화물 초립자를 함유한 수지 경화물을 형성시킨다. 그러나 상기에서와 같이, 투명 도전층 형성면의 반대 면에만 표면요철이 형성되기 때문에, 투명 도전층의 평활성이 높을 경우에는 안티블록킹성을 완벽하게 구현하기 어렵다.
또한, 특허문헌 2에서는 미립자를 포함하지 않고 2종의 수지성분간의 상분리에 의해 표면요철을 형성시키는 방법을 제안하고 있으나, 상기 수지성분으로 인한 상분리만으로 표면요철을 형성시킬 경우 완벽한 안티블록킹성을 구현하기 어렵다.
특허문헌 3에 의하면, 고분자 기판과 투명 도전층 사이 또는 투명 고분자 기판의 투명 도전층 형성면과 반대측 면 중 적어도 어느 하나에 평균 입경이 250∼2400nm인 입자를 포함하는 경화 수지층을 형성시키는 방법을 제안하고 있다. 그러나 상기에서와 같은 크기의 입자가 포함된 경화 수지층에, 메쉬(mesh) 형태를 갖는 메탈 그리드 도전층을 포함하는 경우나 미세한 패턴을 가지게 되는 투명 도전성 필름의 경우 도전층의 선폭이 좁기 때문에, 경화 수지층의 높은 요철에 의해 투명 전극층에 결함(defect)이 발생할 경우 투명도전층의 전기적 특성이 저하될 수 있다.
이에, 본 발명의 발명자들은 종래 기술의 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름의 양면에 무기 미립자의 입자크기 및 함량을 최적화하여 미세요철을 가지는 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층을 형성함으로써, 안티블록킹성과 미끄럼성을 향상시켜, 필름의 권취를 용이하게 하고, 공정 중에 발생할 수 있는 스크래치를 예방할 수 있으며, 각 층에 함유되는 무기 미립자의 크기와 함량을 다르게 설계하여, 표면에 미세요철을 형성하면서도 광학적 특성과 전기적 특성의 저하없이, 투과도가 높고 외관이 우수한 물성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 투명도전층의 전기적 특성의 저하 없이 안티블록킹성을 가짐과 동시에 투명성 및 외관 특성이 우수한 투명 도전성 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전층 사이에 미세요철을 가지는 제1경화 수지층이 형성되고, 상기 플라스틱 기재필름의 이면에 미세요철을 가지는 제2경화 수지층이 형성된 투명 도전성 필름을 제공한다.
본 발명의 투명 도전성 필름에 있어서, 제1경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 크기(A)와 제2경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 크기(B)에 있어서 A/B < 0.5 인 것이 바람직하다.
좀 더 상세하게는, 제1경화 수지층에는 1내지 50nm의 평균 입경의 무기 미립자 5내지 10중량부가 유기용매에 용해된 전리방사선 경화형 수지 조성물에 의한 것이며, 제2경화 수지층에서는 100 내지 250nm의 평균 입경의 무기 미립자 2 내지 4 중량부가 유기용매에 용해된 전리방사선 경화형 수지 조성물에 의해 형성된 것이며, 상기 전리방사선 경화형 수지 조성물에서, 전체 고형분이 혼합유기용매에 하기 수학식 1로 표시되는 농도가 충족되도록 하는 것이 바람직하다.
수학식 1
1.5 중량% < 전체 고형분 농도 < 60 중량%
(상기 전체 고형분이 수지 조성물의 고형분 및 무기 미립자의 총 함량이다.)
상기 전리방사선 경화형 수지 조성물에서 무기 미립자는 실리카, 알루미나 및 산화지르코늄으로 이루어진 금속산화물 또는 클레이에서 선택된 어느 하나를 사용한다.
본 발명의 투명 도전성 필름은 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층이 0.02 내지 2.5㎛ 두께인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 투명 도전성 필름에서, 투명 도전층을 형성 시키지 않은 제1경화 수지층의 산술평균조도(Ra)가 7내지 20nm이하로서 미세한 선폭을 가지는 투명도전층이 형성된다 하더라도 제1경화 수지층의 표면요철이 매우 미세하기 때문에 투명도전층에 결함이 발생하지 않고, 이는 전기적 특성의 저하가 없이 미세한 요철을 가지는 투명도전층 형성이 가능하며, 제2경화 수지층의 산술평균조도(Ra)가 20내지 50nm 이하로서, 투명도전층과 제2경화 수지층이 모두 미세한 요철 구조를 가지기 때문에 투명도전층과 제2경화 수지층간의 정지마찰계수가 0.3μ 이하로서 우수한 안티블록킹성이 구현이 가능하다.
상기 본 발명에 따른 투명 도전성 필름은 플라스틱 기재필름의 양면에 높이가 다른 미세요철을 가지는 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층을 형성함으로써, 안티블록킹성과 미끄럼성을 향상시켜, 필름의 권취를 용이하게 하고, 제1경화 수지층의 미세요철을 최소화하여 투명 도전성 필름의 전기적 특성과 광학적 특성의 저하 없이 투과도가 높고 외관이 우수한 투명 도전성 필름의 제작이 가능하다.
본 발명의 투명 도전성 필름은 블록킹 현상이 없기 때문에 권출시 정전기 발생으로 인한 이물유입을 예방하여 필름의 취급성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 투명 도전성 필름의 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 투명 도전성 필름의 단면 모식도로서, 본 발명은 플라스틱 기재필름(10)의 일면에 투명 도전층(40)이 형성된 투명 도전성 필름(100)에 있어서, 상기 플라스틱 기재필름(10)과 투명 도전층(40) 사이에 미세요철을 가지는 제1경화 수지층(20)이 형성되고, 상기 플라스틱 기재필름(10)의 이면에 미세요철을 가지는 제2경화 수지층(30)이 형성된 투명 도전성 필름(100)을 제공한다.
이하, 본 발명의 각 구성 층별로 구체적으로 설명한다.
1. 플라스틱 기재필름(10)
본 발명의 투명 도전성 필름(100)에서, 플라스틱 기재필름(10)은 광선투과율이 높고, 헤이즈값이 낮은 것이 바람직하다. 예를 들면, 파장 400 내지 800nm에서의 광선투과율이 바람직하게는 40% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상이며, 헤이즈값은 5% 이하, 더욱 바람직하게는 3% 이하를 가지는 것이다. 상기 조건을 만족시키지 않는 경우 표시부재로서 사용할 경우, 화상의 선명성이 결여되는 경향이 있다.
본 발명의 플라스틱 기재필름(10)로 사용되는 재질은 공지의 플라스틱 기재시트층에 이용되는 수지소재 중에서 특별한 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 에스테르, 에틸렌, 프로필렌, 디아세테이트, 트리아세테이트, 스티렌, 카보네이트, 메틸펜텐, 술폰, 에테르에틸케톤, 이미드, 불소, 나일론, 아크릴레이트 및 지환족 올레핀계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 구성단위로 하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용한다. 더욱 바람직하게는 투명성, 강도 및 두께의 균일성이 우수한 이들 수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 에스테르계, 트리아세틸셀룰로오스를 포함하는 아세테이트계 및 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 아크릴레이트계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 구성단위로 하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용하는 것이다. 특히, 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 측면에서 에스테르계를 구성단위로 하는 폴리머를 사용한다.
상기 폴리에스테르계 수지의 바람직한 일례로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-α, β-비스(2-클로로페녹시)에탄-4,4'-디카르복실레이트 등이 있다. 또한, 이들 폴리에스테르에는 다른 디카르복실산 성분이나 디올 성분이 20몰% 이하가 공중합될 수 있다. 그 중에서도 품질, 경제성 측면에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 가장 바람직하다. 상기 제시된 수지성분은 1종 또는 2종 이상을 병용하는 것도 바람직하다.
플라스틱 기재필름(10)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 투명성, 헤이즈값, 기계특성 측면에서, 5 내지 800㎛가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 250㎛이다. 또한, 2장 이상의 필름을 공지의 방법으로 접합하여 사용할 수도 있다.
플라스틱 기재필름(10)은 그 일면에 형성되는 제1경화 수지층(20) 및 제2경화 수지층(30) 형성 이전에, 각종 표면처리 예를 들어, 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염처리, 에칭처리 또는 조면화처리 등을 실시할 수 있다. 또한, 접착촉진을 위하여 플라스틱 기재필름(10)의 표면에 프라이머층, 예를 들어, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에스테르 아크릴레이트계, 폴리우레탄아크릴레이트계, 폴리에폭시아크릴레이트계 또는 티타네이트계 화합물을 코팅한 후, 고굴절율 경질코팅층을 형성해도 좋다. 특히, 친수기 함유 폴리에스테르 수지에 아크릴계화합물을 그래프트화시킨 공중합체와 가교 결합제로 이루어지는 조성물을 프라이머 도포할 경우, 접착성이 향상되고, 내열성, 내수성 등의 내구성이 우수하여 플라스틱 기재필름(10)의 재질로서 바람직하다.
2. 제1경화 수지층(20) 및 제2경화 수지층(30)
상기 제1경화 수지층(20) 제2경화 수지층(30)은 플라스틱 기재필름(10)의 양면 에 전리방사선 경화형 수지, 광중합 개시제, 무기 미립자 및 용매가 포함된 전리방사선 경화형 수지 조성물을 도포 후 경화시켜 형성된 것으로 고투과, 고경도 특성을 가지고 있으며 미세요철을 형성함으로써 우수한 안티블록킹성을 구현한다.
이에, 전리방사선 경화형 수지 조성물을 구성하는 조성별로 구체적으로 설명한다.
2-1. 전리방사선 경화형 수지
본 발명의 전리방사선 경화형 수지 혼합물에 첨가되는 일 조성인 전리방사선 경화형 수지는 자외선 경화형 수지를 포함하며 코팅필름에 내마모성을 부여하는 기능을 한다.
상기 전리방사선 경화형 수지는 (메타)아크릴 수지, 에폭시아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 올레핀 수지 및 폴리이미드 수지를 골격구조에 포함하는 것이 바람직하며, 상기 수지의 반복단위 수가 3∼10인 중합체 올리고머가 사용된다. 보다 구체적으로, (메타)아크릴 수지를 골격구조에 포함하는 수지로는 (메타)아크릴 모노머를 중합 또는 공중합한 수지, (메타)아크릴 모노머와 다른 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 모노머를 공중합한 수지가 있다.
상기 폴리우레탄 수지를 골격구조에 포함하는 수지로는 분자쇄 중에 우레탄 결합을 포함하는 수지가 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 에스테르 결합을 포함하는 수지로서 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.
상기 폴리에테르 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 에테르 결합을 포함하는 수지로서 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리테트라메틸렌 글라이콜 등이 있다.
또한, 상기 올레핀 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌 공중합체, 에틸렌과 아세트산비닐 공중합체, 아이오노머, 에틸렌과 비닐알코올 공중합체, 에틸렌과 염화비닐 공중합체 등이 있다.
상기 폴리이미드 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 이미드 결합을 포함하는 수지로서 상기 골격구조의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 상기 골격 구조와 그 이외의 모노머로 이루어지는 공중합체일 수 있다.
상기 전리방사선 경화형 수지에는 조성물의 경화도를 향상시키기 위한 다관능성 모노머 또는 다관능성 올리고머가 추가로 혼합될 수 있다. 이 목적으로는 관능기가 3개 이상 포함된 다작용 관능기인 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 다관능성 모노머는 (메타)아크릴레이트와 다가 알코올과의 탈 알코올 반응물이 사용될 수 있으며, 구체적으로 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트 및 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 바람직하다.
상기 다관능성 올리고머는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머 또는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트 올리고머이고, 상기 다관능성 올리고머는 1종 이상 또는 상기 올리고머와 이종의 모노머로 이루어진 공중합체가 사용될 수 있으며, 또한 반복 단위가 3∼10이며, 중량 평균 분자량 8,000 미만인 저분자량물과 공중합하여 사용될 수 있다.
2-2. 광중합 개시제
본 발명의 전리방사선 경화형 수지 혼합물에 첨가되는 일 조성인 광중합 개시제는 자외선에 의해 분해가 가능하며 자외선 경화형 수지의 반응을 시작하게 하는 기능을 한다.
본 발명에서 적용되는 광중합 개시제는 특별히 한정되지 않으나, 벤조페논류, 아세트페논류, 하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 티옥산톤류, 디벤질디설파이트, 디에틸옥사이드, 트리페닐비이미다졸 및 이소프로필-N,N-메틸아미노벤조에이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
이때, 광중합 개시제의 함량은 수지 조성물의 고형분에 있어서, 0.1 내지 10중량%로 포함되며, 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면, 광경화가 충분하지 않은 문제가 있고, 함량이 10중량%를 초과할 경우 경화에는 문제가 없으나 잔존하는 개시제에 의해 장시간 방치할 경우 표면에 개시제가 석출되거나 경화수지층의 특성에 변화가 생길 수 있다.
2-3. 무기 미립자
본 발명의 전리방사선 경화형 수지 조성물에 첨가되는 일 조성인 무기 미립자는 경화 수지층 표면에 미세요철을 형성하여 안티블록킹성을 부여하는 기능을 한다. 이러한 목적을 구현하기 위한 무기 미립자는 실리카, 알루미나 및 산화지르코늄으로 이루어진 금속산화물 또는 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 바람직하며, 가장 바람직한 일례로서, 본 발명의 실시예에서는 실리카 입자를 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 않을 것이다. 또한, 상기 무기 미립자는 분산을 용이하게 하기 위해 실란커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기화합물로 표면처리될 수 있다.
이때, 상기 무기 미립자는 특별히 한정되는 형태는 없어, 구형상, 입방체상, 방추형상, 부정형상 등 어느 것이나 가능하다.
무기 미립자의 크기는 제1경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 크기(A)와 제2경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 크기(B)에 있어서 A/B < 0.5 인 것을 특징으로 한다.
좀 더 상세하게는, 제1경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 크기(A)는 평균입경이 1 내지 50nm인 것이 바람직하다. 이때 무기 미립자가 포함되지 않을 경우 표면요철이 형성되지 않기 때문에 제2경화 수지층의 표면요철만으로 안티블록킹성이 충분하지 않으며, 50nm를 초과하면, 제1경화 수지층의 표면요철로 인해 투명도전층에 결함이 발생하기 때문에 투명도전층이 미세한 선폭을 가질 경우 전기적 특성이 저하되는 문제가 있다.
제2경화 수지층에 포함되는 무기 미립자(B)의 크기는 평균입경이 100 내지 250nm인 것이 바람직하다. 이때, 100nm 미만이면, 안티블록킹성이 충분하지 않으며, 250nm를 초과하면, 입자에 빛이 산란되어 선명도가 떨어져서 시인성에 문제가 있다.
제1경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 및 광중합 개시제로 이루어진 수지 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여, 5내지 10 중량부가 바람직하며, 무기 미립자 함량이 5중량부 미만이면, 투명 도전성 필름(100)의 투과도는 우수하지만, 제1경화 수지층(20)의 미세요철 형상이 충분하지 않아 투명 도전층(40) 표면의 미세요철 형상이 더욱 낮아져 안티블록킹성이 충분하지 않고, 상기 함량이 10중량부를 초과하면, 안티블록킹성은 우수하지만 표면 요철이 과도해져서 빛의 산란으로 인해 필름이 불선명해지는 문제가 있다.
제2경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 및 광중합 개시제로 이루어진 수지 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여, 2내지 4 중량부가 바람직하며, 무기 미립자 함량이 2중량부 미만이면, 안티블록킹성이 충분하지 않고, 상기 함량이 4중량부를 초과하면, 안티블록킹성은 우수하지만 표면 요철이 과도해져서 빛의 산란으로 인해 필름이 불선명해지는 문제가 있다.
상기 함량에 따라, 제1경화 수지층(20) 위에 형성되는 투명 도전층(40)과 제2경화 수지층(30)간 정지마찰계수를 0.3μ 이하로 제어할 수 있다.
2-4. 용매
상기 전리방사선 경화형 수지, 광중합 개시제, 무기 미립자를 포함하는 전체 고형분은 적당한 용매에 희석되어 플라스틱 기재필름(10)에 도포될 수 있다. 이때, 하트코팅 조성액으로 사용되는 용매로는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물, 알코올 등으로 통상 비점이 60∼170℃의 액체이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
이때, 본 발명의 전리방사선 경화형 수지 조성물은 상기 유기용매에 하기 수학식 1로 표시되는 농도가 충족되도록 전체 고형분을 함유하는 것이 바람직하다.
수학식 1
1.5 중량% < 전체 고형분 농도 < 60 중량%
상기에서, 전체 고형분이라 함은 전리방사선 경화형 수지 및 광중합 개시제를 포함하는 수지 조성물의 고형분 및 무기 미립자를 포함하는 것을 의미한다. 상기에서 전체 고형분의 농도가 1.5중량% 이하이면, 경화수지층이 충분히 도포되지 못하여 올리고며 등의 저분자량 성분의 석출을 억제할 수 없는 반면에, 60중량% 이상으로 초과하면, 안티블록킹성과 표면경도는 우수하나 미립자의 수가 많아 빛의 산란이 많아져 헤이즈 값이 불량한 문제가 있다.
이상의 전리방사선 경화형 수지 조성물을 플라스틱 기재필름(10)에 도포하는 방법에는 특별한 제한이 없는 바, 당업계에서 통상적으로 사용되는 도포방법이면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 바람직하게는 나이프 도포, 그라비아 도포, 리버스 롤 도포 등의 방법을 사용할 수 있다.
상기 제1경화 수지층(20)과 제2경화 수지층(30)은 플라스틱 기재필름(10) 상에 전리방사선 경화형 수지 혼합물을 도포 후, 경화에 의해 형성되는 것으로, 활성선으로는 자외선, 전자선 및 방사선(a선, ß선, γ선 등)등 아크릴계 비닐기를 중합시키는 전자파가 적용될 수 있으며, 실용적으로 자외선이 간편하여 더욱 바람직하다. 이때, 상기 제1경화 수지층(20)과 제2경화 수지층(30)의 두께는 0.02 내지 2.5㎛ 두께가 바람직하며, 상기 두께가 0.02㎛ 미만이면, 플라스틱 기재필름(10)으로부터 올리고머 등의 저분자량 성분의 석출을 억제할 수 없기 때문에, 투명 도전층(40)의 결정화시 고온에서 시인성이 악화되는 문제가 있고, 반면에, 두께가 2.5㎛를 초과하면, 경화 수지층 내의 무기 미립자의 수의 증가로 인해, 빛의 산란이 많아져 투명 도전성 필름의 선명도가 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
3. 투명
도전층
(40)
본 발명의 투명 도전성 필름(100)에서, 투명 도전층(40)은 투명성을 갖는 도전물질로 구성 재료는 특별하게 한정하지 않고 사용될 수 있으며, 바람직한 일례로는 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 안티몬, 티탄, 규소, 지르코늄, 마그네슘, 알루미늄, 금, 은, 구리, 팔라듐, 텅스텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 금속산화물이나, 탄소나노튜브, 고분자 전도체, 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 이상의 유기물을 들 수 있다.
상기 투명 도전층(40)의 형성방법에는 특별한 제한없이 당업계에서 통상적으로 사용되는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 드라이공정으로 형성될 수 있으며, 전리방사선 수지 혼합물 또는 열경화형 수지 혼합물과 혼합되어 나이프 도포, 그라비아 도포, 리버스 롤 도포, 잉크젯 프린팅 등의 용액 공정으로도 형성될 수 있다.
투명도전층(40)은 필요에 따라 리소그래피(lithography)와 같이 노광과 화학용액을 이용한 에칭으로 패턴을 형성시키는 식각방법이나, 레이저를 이용한 식각방법이나, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅 등 다양한 제조방법을 통해 미세한 패턴 구조를 가질 수 있다.
투명 도전층(40)은 필요에 따라 고온에서 열처리하여 결정화할 수 있다. 이때, 투명 도전층(40)을 결정화함으로써, 표면저항값은 더욱 낮아지며 투명성과 내구성이 향상된다.
제1경화 수지층(20)상에 형성되는 투명 도전층(40)의 두께 10∼150nm이며, 상기 투명 도전층(40)의 두께가 10nm 미만에서는 연속적인 피막 형성이 어렵고 그 표면저항이 1×10Ω/□ 이하이기 때문에 도전성에 문제가 있고, 상기 투명 도전층(40)의 두께가 150nm 초과 하면, 투명성이 저하되는 문제가 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 투명 도전성 필름(100)에서, 투명 도전층(40)은 통상적으로 150nm이하의 박막으로 형성되기 때문에 제1경화 수지층(20)의 표면에 미세요철 형상 유지가 가능하다. 나아가, 본 발명의 투명 도전성 필름(100)에서, 투명 도전층(40)과 제2경화 수지층(30)이 모두 미세요철 형상을 가지고 있기 때문에 정지마찰계수가 0.3μ 이하로 제어되어 안티블록킹성을 확보할 수 있다.
특히, 본 발명의 투명 도전성 필름(100)은 플라스틱 기재필름(10)의 양면에 높이가 다른 미세요철을 가지는 제1경화 수지층(20) 및 제2경화 수지층(30)을 형성함으로써, 제1경화 수지층에 형성된 투명도전층의 전기적 특성 저하없이 안티블록킹성과 미끄럼성을 향상시켜, 공정 중에 발생할 수 있는 스크래치를 예방할 수 있으며, 필름의 권취를 용이하게 하여 롤 상으로 권취할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 도전성 필름(100)에서, 제1경화 수지층(20)과 제2경화 수지층(30)에 함유되는 무기 미립자의 입자크기 및 함량이 최적화되어, 표면에 미세요철을 형성하면서도 필름이 불선명해지거나 광학적 특성이 저하되는 문제를 최소화 할 수 있다. 이에, 제1경화 수지층(20)의 산술평균조도(Ra)는 7내지 20nm이하이며, 제2경화 수지층(30)의 산술평균조도(Ra)는 20 내지 50nm 이하의 값을 충족한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1>
단계 1: 제1경화 수지층(20)
전리방사선 경화형 수지(고형분 100%, SATOMER 제품, CN120C60) 93중량% 및 광개시제(고형분 100%, 시바 스페셜티 케미칼 제품, IRGACURE-184 모델) 7중량%로 이루어진 수지 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여, 20nm 크기의 실리카 입자(나노레진, NANOPOL C 784) 6.0 중량부를 첨가하여 메틸에틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르간 1:1의 중량비로 혼합된 혼합용제에 희석하고 교반하여 전체 고형분 농도가 40중량%가 함유되도록 전리방사선 경화형 수지 조성물을 제조하였다.
두께 125㎛의 폴리에스테르 기재필름(도레이㈜ 제품, 루미러)의 일면에, 상기에서 균일하게 혼합된 전리방사선 경화형 수지 혼합물을 마이크로 그라비아 코터를 이용하여 도포하고 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은자외선 램프의 적산 광량 300mJ/㎠의 조건에서 조사하고 경화처리하여 두께 1.5㎛의 제1경화 수지층을 형성하였다.
단계 2: 제2경화 수지층(30) 형성
전리방사선 경화형 수지(고형분 100%, SATOMER 제품, CN120C60) 93중량% 및 광개시제(고형분 100%, 시바 스페셜티 케미칼 제품, IRGACURE-184 모델) 7중량%로 이루어진 수지 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여, 100~200nm 크기의 실리카 입자(일본 촉매, KE E10) 3 중량부를 첨가하여 메틸에틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르간 1:1의 중량비로 혼합된 혼합용제에 희석하고 교반하여 전체 고형분 농도가 40중량%가 함유되도록 전리방사선 경화형 수지 조성물을 제조하였다.
폴리에스테르 기재필름의 제1경화 수지층(20) 반대면에, 상기에서 균일하게 혼합된 전리방사선 경화형 수지 혼합물을 마이크로 그라비아 코터를 이용하여 도포하고 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은자외선 램프의 적산 광량 300mJ/㎠의 조건에서 조사하고 경화처리하여 두께 1.5㎛의 제2경화 수지층을 형성하였다.
단계 3: 투명
도전층
(40) 형성
상기 제1경화 수지층(20) 위에 Ni/Cu 와 Cu 타겟을 스퍼터링 방법을 이용하여 약 150nm의 복층으로 구성된 투명 전극층을 형성시켰다. 상기 투명 도전층을 습식 에칭 공정을 이용하여 5um 선폭의 메쉬 형태를 가지는 메탈 그리드 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
실시예
2>
상기 실시예1의 전리방사선 제1경화형 수지 혼합물 제조공정에서 실리카 입자 5 중량부, 두께를 1.8um 로 형성시키고, 제2경화형 수지 혼합물을 제조하는 공정에서 실리카 입자 2.5중량부, 두께를 1.8um 형성 시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
실시예
3>
상기 실시예1의 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층의 형성 과정 중 그 두께를 각각 1㎛로 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
1>
상기 실시예1의 전리방사선 제1경화형 수지 혼합물 제조공정에서 실리카 입자를 생략하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
2>
상기 실시예 1의 전리방사선 제1경화형 수지 혼합물 제조공정에서 실리카 입자 12중량부인 것을 제외하고는, 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
3>
상기 실시예1의 전리방사선 제1경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 100~200nm크기의 실리카 입자인 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
4>
상기 실시예1의 전리방사선 제1경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 전체의 고형분 농도가 1중량%가 되도록 메틸에틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르의 중량비 1:1의 혼합용제로 희석하고 교반하여 전리방사선 경화형 수지 혼합물을 제조하여 제1경화 수지층의 두께가 0.01um로 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
5>
상기 실시예1의 전리방사선 제1경화 수지층의 두께가 5um 인 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예6
>
상기 실시예1의 전리방사선 제2경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 실리카 입자 1중량부인 것을 제외하고는, 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예7
>
상기 실시예1의 전리방사선 제2경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 실리카 입자 6중량부인 것을 제외하고는, 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
8>
상기 실시예1의 전리방사선 제2경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 20nm크기의 실리카 입자(나노레진, NANOPOL C 784)인 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
9>
상기 실시예1의 전리방사선 제2경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 400~500nm크기의 실리카 입자(일본 촉매, KE E40) 인 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
10>
상기 실시예1의 전리방사선 제2경화형 수지 혼합물 제조 공정에서 전체의 고형분 농도가 1중량%가 되도록 메틸에틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르의 중량비 1:1의 혼합용제로 희석하고 교반하여 전리방사선 경화형 수지 혼합물을 제조하여 제1경화 수지층의 두께가 0.01um로 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
비교예
11>
상기 실시예1의 전리방사선 제2경화 수지층의 두께가 5um 인 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 투명 도전성 필름을 제조하였다.
<
실험예
>
1.
헤이즈
및 투과도 측정
경화 수지 적층체를 분광광도계(니뽄덴쇼쿠 제품, NDH2000 모델)를 사용하여 헤이즈 및 투과도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
2. 내
올리고머성
측정
경화 수지 적층체를 150°C 온도에서 1hr 동안 열처리한 후 분광광도계를 이용하여 헤이즈를 측정하여 (열처리 후 헤이즈)/(열처리 전 헤이즈)의 변화율을 기재하였다.
3. 산술 평균 조도(
Ra
)
제1경화 수지층과 제2경화 수지층의 표면상 거칠기를 조도측정기를 사용하여 산술 평균 조도(Ra)를 측정하여, 하기 표 1에 기재하였다.
4. 표면저항 측정
투명 도전층의 전도도를 측정하기 위해 면저항기(Loresta-GP MCP-T610, Mitsubishi Chemical Analytech)를 사용하여 표명저항을 측정하였다.
5.
안티블록킹성
측정
투명 도전성 필름을 10×15cm의 크기로 잘라내어 투명 도전층과 제2경화 수지층을 포개고 유리판에 끼어 200g/cm2 조건에서 실온 24시간 방치하여 육안으로 블록킹 현상의 유무를 측정하였다.
| 시험항목 | 실시예 | 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||
| 경화수지 적층체(200) | 헤이즈(%) | 0.67 | 0.71 | 0.55 | 0.41 | 1.21 | 1.42 |
| 투과도(%) | 92.13 | 91.98 | 91.73 | 91.69 | 92.18 | 92.21 | |
| 내 올리고머성 | 1.04 | 1.03 | 1.11 | 1.03 | 1.02 | 0.98 | |
| 제1경화 수지층 (20) | Ra(nm) | 11 | 8 | 10 | 5 | 18 | 42 |
| 제2경화 수지층 (30) | Ra(nm) | 32 | 29 | 37 | 41 | 36 | 33 |
| 투명도전층 (40) | 표면저항(Ω/sq) | 256 | 263 | 255 | 224 | 261 | 346 |
| 투명 도전성 필름 (100) | 안티블록킹성 | ○ | ○ | ○ | X | ○ | ○ |
| 비교예 | |||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 0.52 | 1.41 | 0.53 | 1.55 | 0.48 | 2.41 | 0.44 | 1.33 |
| 91.89 | 92.28 | 91.98 | 92.31 | 91.77 | 92.11 | 91.69 | 92.34 |
| 3.69 | 1.01 | 1.04 | 0.99 | 1.03 | 1.03 | 4.18 | 1.00 |
| 9 | 12 | 14 | 12 | 13 | 12 | 11 | 13 |
| 39 | 36 | 18 | 58 | 6 | 213 | 35 | 41 |
| 258 | 261 | 264 | 256 | 256 | 261 | 258 | 260 |
| ○ | ○ | X | ○ | X | ○ | ○ | ○ |
상기 결과에 의하면, 실시예 1∼3에서 제조된 필름은 플라스틱 기재필름과 투명 도전층 사이에 미세요철을 최소화한 제1경화 수지층이 형성되고, 투명 도전층 형성면의 반대면에 미세요철을 가지는 제2경화 수지층이 형성되었기 때문에 투명 도전성 필름의 전기적 특성과 광학적 특성의 저하 없이 안티블록킹성과 내구성이 우수한 물성을 확인하였다. 반면에 제1경화 수지층에 실리카 입자가 함유되지 않은 비교예1의 경우 표면조도가 형성되지 않아 안티블록킹성이 불량하였고, 제1경화 수지층 입자 함량이 10 중량부 초과인 비교예2의 경우 헤이즈 값이 불량하였고, 제1경화 수지층 입자 평균입경이 50nm 초과인 비교예3의 경우 헤이즈가 높아 외관이 불량하고, 투명도전층에 결함이 발생하여 표면저항 값이 불량하였다. 제1경화 수지층 두께가 0.02um 미만인 비교예4의 경우 내 올리고머성이 불량하였으며, 제1경화 수지층 두께가 2.5um 초과인 비교예5의 경우 헤이즈값이 불량하였다.
또한 제2경화 수지층의 무기입자 함량이 2중량부 미만인 비교예6의 경우 안티블록킹 특성이 불량하였고, 제2경화 수지층의 무기입자 함량이 4중량부 초과인 비교예 7의 경우 헤이즈값이 불량하였다.
또한 제2경화 수지층의 무기입자 평균입경이 100nm 미만인 비교예 8의 경우 안티블록킹성이 불량하였으며, 제2경화 수지층의 무기입자 입경이 250nm 초과인 비교예9의 경우 헤이즈값이 불량하였고, 제2경화 수지층의 두께가 0.02um 미만인 비교예 10의 경우 내올리고머성이 불량하였으며, 제2경화 수지층의 두께가 2.5um 초과인 비교예11의 경우 헤이즈가 높아 외관이 불량하였다.
이상으로부터, 각 경화 수지층에 포함된 무기 미립자의 크기와 함량을 최적화하고, 경화 수지층의 두께를 조절함으로써, 투과도가 높고 외관이 우수한 투명 도전성 필름을 얻을 수 있음을 확인하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
상기에서 살펴본 결과, 본 발명의 투명 도전성 필름은 플라스틱 기재필름의 양면에 높이가 다른 미세요철을 가지는 제1 경화 수지층 및 제2경화 수지층을 형성함으로써, 안티블록킹성과 미끄럼성을 향상시켜, 필름의 권취를 용이하게 하고, 제 1 경화 수지층의 미세요철을 최소화 하여 투명 도전성 필름의 전기적 특성과 광학적 특성의 저하없이, 투과도가 높고 외관이 우수하여 터치스크린패널, LCD, PDP, OLED, 무기EL디스플레이, 전자종이, 태양전지 등 다양한 분야에 광범위하게 사용될 수 있다.
100.. 투명 도전성 필름 200.. 경화 수지 적층체
10.. 플라스틱 기재필름 20.. 제1경화 수지층
30.. 제2경화 수지층 40.. 투명 도전층
10.. 플라스틱 기재필름 20.. 제1경화 수지층
30.. 제2경화 수지층 40.. 투명 도전층
Claims (11)
- 플라스틱 기재필름의 일면에 투명 도전층이 형성된 투명 도전성 필름에 있어서,
상기 플라스틱 기재필름과 투명 도전층 사이에 미세요철을 가지는 제1경화 수지층이 형성되고,
상기 플라스틱 기재필름의 이면에 미세요철을 가지는 제2경화 수지층이 형성된 투명 도전성 필름. - 제1항에 있어서, 상기 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층이 전리방사선 경화형 수지 90 내지 99.9중량% 및 광중합 개시제 0.1 내지 10중량%로 이루어진 수지 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여, 제1경화 수지층에는 무기 미립자가 5 내지 10 중량부, 제2경화 수지층에는 무기 미립자가 2 내지 4 중량부가 유기용매에 용해된 전리방사선 경화형 수지 조성물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제2항에 있어서, 상기 제1경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 평균입경(A)과 제2경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 평균입경(B)에 있어서 A/B < 0.5 인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제2항에 있어서, 상기 제1경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 평균입경(B)이 1 내지 50nm인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제2경화 수지층에 포함되는 무기 미립자의 평균입경(A)이 100 내지 250nm인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제2항에 있어서, 상기 전리방사선 경화형 수지 조성물에서, 전체 고형분이 혼합유기용매에 하기 수학식 1로 표시되는 농도가 충족되는 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름:
수학식 1
1.5 중량% < 전체 고형분 농도 < 60 중량%
상기 전체 고형분이 수지 조성물의 고형분 및 무기 미립자의 총 함량이다. - 제2항에 있어서, 상기 무기 미립자가 실리카, 알루미나 및 산화지르코늄으로 이루어진 금속산화물 또는 클레이에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제1경화 수지층 및 제2경화 수지층이 0.02 내지 2.5㎛ 두께인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제1경화 수지층의 산술평균조도(Ra)가 7 내지 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제2경화 수지층의 산술평균조도(Ra)가 20 내지 50nm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 투명 도전층과 제2경화 수지층간의 정지마찰계수가 0.3μ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 투명 도전성 필름.
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