KR20150060269A - 투명 도전성 필름 및 제조방법 - Google Patents

투명 도전성 필름 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층이 적층되어 있고, 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층이 적층된 투명 도전성 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

투명 도전성 필름 및 제조방법 {TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND METHOD COMPRISING THE SAME}
본 발명은 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층을 적층하고, 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층이 적층된 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
투명 플라스틱 필름 기재 상에 투명하고 저항이 작은 박막을 적층한 투명 도전성 필름은 터치패널의 핵심 소재 중 하나이며, 투명 도전성 필름 중에서도 ITO(Indium Tin Oxide) 필름이 가장 많이 사용되고 있다. 상기 ITO 필름에 정전용량 방식으로 패턴을 형성시켜 광학투명용장착필름(OCA)과 함께 접착하면 최종적으로 터치패널을 제조할 수 있다.
ITO 필름의 구조는 PET 필름의 양면에 하드코팅층을 형성시키고 그 일면에 인덱스 매칭층이 적층되어 있으며, 그 위에 ITO가 적층된 구조를 가진다.
인덱스 매칭층은 저굴절층 및 고굴절층으로 이루어져 있으며 스퍼터링(sputtering) 방식 및 웨트 코팅(wet coating)방식을 사용하여 적층한다. 스퍼터링 방식은 저굴절층인 SiO2 및 Al2O3층의 두께가 상대적으로 두꺼워져 전체적인 생산속도가 감소되는 문제점이 있으며, 웨트 코팅 방식은 고굴절층 및 저굴절층을 형성하기 위해서 2번의 코팅 공정을 진행해야 하며, 이에 따른 필름의 손실 및 주행상의 문제로 불량이 발생할 수 있다. 또한, 고굴절층 및 저굴절층의 다층막으로 이루어진 인덱스 매칭층을 형성하기 위해서는 여러 단계의 공정을 거쳐야 한다. 하지만 공정 단계가 많을수록 각 공정에서의 불량이 발생할 확률이 높아 전체적인 수율 저하뿐만 아니라 공정 비용까지도 상승하게 되는 문제점이 발생한다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 공정과정이 단순화된 투명 도전성 필름을 개발해야 할 필요가 있다.
대한민국 등록특허 10-0926284호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 투명 도전성 필름의 하드코팅층 및 인덱스 매칭층을 적층하는 공정을 생략하는 대신 프라이머 층 만을 적층하여 투명 도전성 필름의 제조 공정을 단순화하고, 공정비를 절감하며, 공정 중 발생하는 불량을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층이 적층되어 있고,상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층이 적층된 투명 도전성 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층을 적층하는 단계; 및
(2)상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층을 적층하는 투명 도전성 필름의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 투명 도전성 필름으로 제조된 터치 패널을 제공한다.
본 발명은 투명 도전성 필름의 제조 공정 중 하드코팅층 및 인덱스 매칭층의 적층 공정을 생략하여 공정의 단순화, 공정비 절감 및 불량을 최소화할 수 있는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명은 하드코팅층 및 인덱스 매칭층의 적층 대신 프라이머 층만을 적층하여 두께가 얇은 투명 도전성 필름을 제조할 수 있어 필름 타입의 터치패널의 박막화가 유리한 장점을 지니고 있다.
도 1은 기재 필름 양면에 프라이머 층이 적층된 본 발명의 투명 도전성 필름을 나타낸 모식도 이다.
도 2는 실시예 1의 투명 도전성 필름의 패턴을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 2의 투명 도전성 필름의 패턴을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층이 적층되어 있고, 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층이 적층된 투명 도전성 필름에 관한 것이다.
종래의 투명 도전성 필름은 기재 필름 양면에 하드코팅층을 적층하고, 상기 적층된 하드코팅층 일면에 고굴절층 및 저굴절층을 포함하는 인덱스 매칭층을 적층하는 복잡한 공정 단계를 거친다. 따라서, 각 단계마다 불량이 발생할 확률이 높아 수율이 저하되는 단점을 지니고 있다. 하지만, 본 발명의 투명 도전성 필름은 기재 필름에 하드코팅층 및 인덱스 매칭층을 적층하는 대신 프라이머 층만을 기재 필름 양면에 적층함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있으며, 투명 도전성 필름의 두께가 얇아져 터치패널에서의 박막화를 유리하게 할 수 있다.
본 발명의 투명 도전성 필름은 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층을 적층하고, 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층을 적층하는 것을 특징으로 한다.
상기 기재 필름으로는 투명성을 갖는 각종 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, (메타)아크릴계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리아릴레이트계 수지 및 폴리페닐렌술파이드계 수지 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 폴리올레핀계 수지가 특히 바람직하다.
상기 프라이머 층은 폴리우레탄계나 폴리아크릴레이트계 바인더 상에 굴절율을 조정하기 위한 SiO2 혹은 Al2O3와 같은 무기입자로 구성되어 있다. 또한, 본 발명의 프라이머 층은 종래의 투명 도전성 필름에서 밀착력을 증진시키는 역할 외에 PET 중합시 발생 후 생성되는 미반응물이 가열 과정 중 석출되는 현상을 방지하는 하드코팅층의 역할과 고굴절층 및 저굴절층을 포함하여 투명 도전성 필름의 굴절율을 조절하는 인덱스 매칭층의 역할을 수행한다. 따라서, 상기와 같은 역할을 수행하기 위하여 프라이머 층의 두께와 굴절율을 조절하여야 한다. 프라이머 층의 굴절율은 1.35 내지 1.60이며, 바람직하게는 1.35 내지 1.50이다. 상기 범위를 벗어날 경우 인덱스 매칭층의 역할을 수행하기가 힘들어 ITO 층의 에칭 공정후 패턴이 시인이 되는 단점이 있다.
기재 필름의 양면에 프라이머 층을 적층하는 경우, 상기의 굴절율을 가지는 프라이머 층을 일면에 형성하고 그 배면에는 다른 값의 굴절율을 가지는 프라이머 층을 적층하는 것도 가능하다.
기재 필름의 굴절율은 1.55 내지 1.85이며, ITO 층의 굴절율은 1.9 내지 2.2이다. 즉, 본 발명의 투명 도전성 필름에 있어서 굴절율은 ITO 층, 기재 필름 및 프라이머 층의 순서로 감소하며, 상기와 같은 순서일 때 프라이머 층만으로 인덱스 매칭층의 역할이 가능하여 공정을 단순화할 수 있으며, 투명 도전성 필름의 박막화가 가능하다.
프라이머 층의 두께는 5 내지 50nm이며, 상기 범위를 벗어날 경우 인덱스 매칭층의 역할을 수행하기 힘들게 되고, 터치패널 제조를 위한 ITO 층의 에칭 공정 후 패턴이 시인이 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 기재 필름의 두께는 20 내지 200㎛ 이며, ITO 층의 두께는 10nm 이상이다. 기재 필름, 프라이머 층 및 ITO 층의 두께가 상기와 같을 경우 투명 도전성 필름을 터치패널에 적용할 때 박막화를 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 기재 필름 일면 또는 양면에 프라이머 층이 적층된 기재 필름의 반사율과 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층이 적층된 투명 도전성 필름의 반사율의 차이가 3.0% 미만인 것을 특징으로 한다. 반사율의 차이가 3.0% 미만이면 ITO 층의 패터닝 후 ITO 패턴과 비패턴부의 반사광의 세기가 유사하여 패턴이 육안으로 보이지 않게 된다.
또한, 본 발명의 투명 도전성 필름은 ITO 층이 형성된 배면에 점착제가 도포되어 있는 점착시트를 합지할 수 있도록 한다. 투명 도전성 필름에 점착시트를 합지할 경우 ITO 층의 배면의 외부 마찰에 의한 스크래치를 방지하는 역할을 함으로써 투명 도전성 필름을 보호할 수 있다. 또한 ITO 층이 형성된 배면에 직접 점착제를 도포한 후 이형필름을 합지할 수도 있다. 그리고 ITO 층을 형성하기 전에 ITO 층이 형성될 면의 반대면에 점착제를 도포하고 이형필름을 합지한 PET 필름에 ITO를 형성 하여 투명 도전성 필름을 제조할 수 있으며 이때 형성된 투명도전성 필름은 터치패널 공정 중에 발생되는 ITO 층의 배면의 스크래치 방지 뿐만 아니라, 터치 패널 공정 중에서 보다 간단하게 후 공정을 진행할 수 있다.
본 발명의 투명 도전성 필름은 (1) 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층을 적층하는 단계; 및
(2)상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층을 적층하여 제조할 수 있다.
상기 (2)단계에서 프라이머 층의 굴절율은 바람직하게는 1.35 내지 1.60이다. 또한, 상기 (2)단계 후 ITO 층이 형성된 배면에 점착층 및 점착시트를 합지하는 단계를 포함할 수 있으며, 합지 후 가열하여 ITO 층의 구성 성분을 결정화하여 투명 도전성 필름을 제조한다.
또한, 본 발명은 상기 투명 도전성 필름으로 제조된 터치패널을 제공할 수 있으며, 상기 터치패널은 박막화를 용이하게 할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정 또는 변경될 수 있다.
<투명 도전성 필름 제조>
실시예 1.
PET의 고분자 칩을 압출기를 통하여 용출한 PET 필름을 기계방향(MD)으로 연신을 한 후 양면에 굴절율 1.40의 프라이머 코팅액을 도포하고 텐터(Tenter)에서 수직방향으로 연신을 하여 최종적으로 프라이머 층의 두께가 15nm, PET 필름의 두께가 50 ㎛이 되도록 기재 필름을 제조하였다.
상기 제조된 기재 필름 위에 아르곤 가스 98% 와 산소 가스 2% 의 혼합 가스 (0.4Pa) 의 분위기 하에서 산화인듐 93 중량%, 산화주석 7 중량% 의 소결체 재료를 사용하여 스퍼터링법으로 두께 23nm, 굴절률 1.9인 ITO 층을 형성하였다.
상기 제조된 투명 도전성 필름에 ITO가 형성되어 있는 배면에 점착 시트를 라미네이터를 이용하여 합지하여 제조하였다.
실시예 2.
PET의 고분자 칩을 압출기를 통하여 용출한 PET 필름을 기계방향(MD)으로 연신을 한 후 양면에 굴절율 1.58의 프라이머 코팅액을 도포하고 텐터(Tenter)에서 수직방향으로 연신을 하여 최종적으로 프라이머 층의 두께가 15nm, PET 필름의 두께가 50 ㎛이 되도록 기재 필름을 제조하였다.
상기 제조된 기재 필름 위에 아르곤 가스 98% 와 산소 가스 2% 의 혼합 가스 (0.4Pa) 의 분위기 하에서 산화인듐 93 중량%, 산화주석 7 중량% 의 소결체 재료를 사용하여 스퍼터링법으로 두께 23nm, 굴절률 1.9인 ITO 층을 형성하였다.
상기 제조된 투명 도전성 필름에 ITO가 형성되어 있는 배면에 점착 시트를 라미네이터를 이용하여 합지하여 제조하였다.
비교예 1.
PET 필름 (코오롱사제, U43R)의 양면에 하드코팅 층을 도포한 후 그 위에 1.45의 굴절율을 가지는 코팅층을 35nm 형성하고 그 위에 1.70의 굴절율을 가지는 코팅층을 40nm 수준의 두께로 형성하였다.
상기 제조된 필름 위에 아르곤 가스 98% 와 산소 가스 2% 의 혼합 가스 (0.4Pa) 의 분위기 하에서 산화인듐 93 중량%, 산화주석 7 중량% 의 소결체 재료를 사용하여 스퍼터링법으로 두께 23nm, 굴절률 1.9인 ITO 층을 형성하였다.
상기 제조된 투명 도전성 필름에 ITO가 형성되어 있는 배면에 점착 시트를 라미네이터를 이용하여 합지하여 제조하였다.
실험예 1. 반사율 측정
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조한 투명 도전성 필름을 140℃에서 90 분간 가열 하고, ITO 막의 구성 성분을 결정화하여 투명 도전성 필름의 반사율을 측정하였다. 100 Conc UV-VIS Spectrometer(Varian Technology)를 사용하였으며, 입사각을 8°로 하여 반사 스펙트럼을 측정하였다. 550nm 의 파장에서 투명 도전성 필름의 반사율 차이를 산출하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
반사율 차이 (@550nm) 0.2% 2.7% 0.3%
상기 표 1 에서 실시예 1에서 제조된 투명 도전성 필름의 경우 550nm 파장에서의 투명 도전성 필름과 PET 필름과의 반사율 차이가 0.2%로 나타났다. 반사율의 차이가 3% 미만으로써 ITO 패터닝 후 ITO 패턴과 비패턴부 사이에서의 반사광의 세기가 유사하여 ITO 패턴이 육안으로 확인이 되지 않았다. 실시예 2에서 제조한 투명 도전성 필름도 반사율의 차이가 2.7%로, 3% 미만으로 확인되었다.
또한 종래의 방법에 의해 제조되는 비교예 1 에서는 ITO 필름과의 비교를 하였다. 종래의 방법은 PET 필름위에 하드코팅층을 형성하고 그 위에 인덱스 매칭층을 2층으로 형성한 후 ITO를 성막하여 제조하는데, 에칭 후의 패턴부와 비패턴부의 반사율의 차이가 3% 미만으로써 ITO의 패턴이 육안으로 나타나지 않았다.
실시예 1, 2 및 비교예 1 모두 반사율의 차이가 3% 미만으로 나타났지만, 비교예 1의 투명 도전성 필름은 하드 코팅층을 포함하고 있으며, 공정 과정이 복잡하기 때문에 본 발명의 목적과 적합하지 않다고 할 수 있다.
따라서 본 발명의 투명 도전성 필름은 단순한 공정의 구조에서도 종래의 방법에서 구현되는 성능을 변화 없이 발현하는 것을 알 수 있었다.
실험예 2. 에칭에 의한 패턴 변화
실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 투명 도전성 필름을 140℃에서 90 분간 가열 하고, ITO 막의 구성 성분을 결정화한 후 투명 도전성 필름의 ITO 층에 스트라이프 형상으로 패턴화된 포토레지스트 막을 형성한 후, 25℃에서 5%의 염산 수용액에 1분간 침지한 후 ITO 층의 에칭을 실시하였다. 얻어진 ITO 층의 패턴 폭은 5mm이었고, 패턴 피치는 5mm이었다. 패턴이 된 투명 도전성 필름을 검정색 시트 위에 올려 놓고 육안으로 패턴 시인 여부를 확인하였다.
육안으로 패턴 시인 여부를 확인한 결과 실시예 1에서 제조된 투명 도전성 필름은 스트라이프 형태의 패턴 확인이 되지 않았다(도 2). 또한, 실시예 2에서 제조된 투명 도전성 필름은 약간의 스트라이프 형태의 패턴이 확인 되었지만(도 3), 상기 실험예 1에서 반사율의 차이가 3% 미만으로 나타났으므로 사용 가능한 성능을 지녔다고 할 수 있다.
따라서, 상기 실험예 1에서의 반사율 차이의 결과 및 실험예 2에서 패턴의 육안 확인을 통하여 본 발명의 투명 도전성 필름의 프라이머 층은 인덱스 매칭층의 역할을 수행할 수 있는 것을 알 수 있었다.
1 : ITO 층
2 : 프라이머 층
3: PET 필름

Claims (10)

  1. 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층이 적층되어 있고, 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층이 적층된 투명 도전성 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 층의 굴절율은 1.35 내지 1.60, 기재 필름의 굴절율은 1.55 내지 1.85 및 ITO 층의 굴절율은 1.9 내지 2.2이고, 굴절율이 ITO 층, 기재 필름 및 프라이머 층의 순으로 감소하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기재 필름의 두께는 20 내지 200㎛, 프라이머 층의 두께는 5 내지 50nm 및 ITO 층의 두께는 10nm 이상인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름의 반사율과 상기 투명 도전성 필름의 반사율의 차이는 3.0% 미만인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 도전성 필름은 ITO 층이 형성된 배면에 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 도전성 필름은 ITO 층이 형성된 배면에 점착시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  7. (1) 기재 필름의 일면 또는 양면에 프라이머 층을 적층하는 단계; 및
    (2)상기 프라이머 층이 적층된 기재 필름 일면에 ITO 층을 적층하는 단계를 포함하는 투명 도전성 필름의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 프라이머 층의 굴절율은 1.35 내지 1.60인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름의 제조 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 (2)단계 후 ITO 층이 형성된 투명 도전성 필름의 배면에 점착층 및 점착시트를 합지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름의 제조 방법.
  10. 청구항 1의 투명 도전성 필름으로 제조된 터치 패널.
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