KR20170023907A - 투명 도전체의 제조방법, 이에 사용되는 프레싱 롤, 이로부터 제조된 투명 도전체 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

투명 도전체의 제조방법, 이에 사용되는 프레싱 롤, 이로부터 제조된 투명 도전체 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 금속 나노와이어 층을 제1프레싱롤로 프레싱하는 단계를 포함하고, 상기 제1프레싱롤은 상기 금속 나노와이어 코팅층을 프레싱하고, 상기 제1프레싱롤의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90인 투명 도전체의 제조방법, 이에 사용되는 투명 도전체 프레싱롤, 이로부터 제조된 투명 도전체 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.

Description

투명 도전체의 제조방법, 이에 사용되는 프레싱 롤, 이로부터 제조된 투명 도전체 및 이를 포함하는 표시장치{METHOD FOR PREPARING TRANSPARENT CONDUCTOR, PRESSING ROLL FOR THE SAME, TRANSPARENT CONDUCTOR PREPARED FROM THE SAME AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 투명 도전체의 제조방법, 이에 사용되는 프레싱 롤, 이로부터 제조된 투명 도전체 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
투명 도전체는 기재층 및 기재층 상에 형성되고 은 나노와이어를 포함하는 투명 도전층을 포함하고, 최근 광학표시장치 등의 표시장치에 사용되고 있다. 투명 도전층은 도전성이 높아야 하고, 면저항 편차가 낮아야 한다. 면저항 편차는 투명 도전층을 동일 면적의 복수개의 분획으로 나누고 각각의 분획에서 면저항을 측정하고 얻은 복수개의 면저항으로부터 산출된 값이다.
투명 도전체는 기재층 및 기재층 상에 형성된 은 나노와이어 코팅층을 포함하는 적층체의 프레싱(pressing)에 의해 제조될 수 있다. 프레싱은 서로 대향하는 2개의 롤 사이로 적층체를 통과시키되 소정 범위의 프레싱 압력으로 적층체를 가압하여 은 나노와이어를 서로 압착시켜줌으로써 은 나노와이어 네트워크의 형성 및 네트워크의 조밀도를 높이고 인접한 은 나노와이어 간의 통전성을 높여 도전성을 높일 수 있다. 그러나, 종래 고무 재질의 프레싱 롤에 의한 프레싱은 은 나노와이어의 뜯김, 은 나노와이어 코팅층에 스크래치를 발생시켜, 투명 도전체의 면저항 편차가 높아지고 도전성이 낮아지고 외관을 나쁘게 하는 문제점이 있었다. 이와 관련하여, 미국공개특허 제2007/0074316호는 투명 도전체의 제조방법을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 금속 나노와이어의 뜯김, 금속 나노와이어층에 스크래치가 없게 하는 프레싱을 포함하는 투명 도전체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 면저항 편차가 낮은 투명 도전체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외관이 양호한 투명 도전체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 투명 도전체의 제조방법은 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 금속 나노와이어 코팅층을 제1프레싱롤로 프레싱하는 단계를 포함하고, 상기 제1프레싱롤은 상기 금속 나노와이어 코팅층을 접촉 및 프레싱하고, 상기 제1프레싱롤의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90이 될 수 있다.
본 발명의 프레싱 롤은 제1프레싱롤 및 상기 제1프레싱롤과 대향하는 제2프레싱롤을 포함하고, 상기 제1프레싱롤의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90이고, 상기 제1프레싱롤은 금속 나노와이어 코팅층을 프레싱할 수 있다.
본 발명의 투명 도전체는 상기 투명 도전체의 제조방법으로 제조되고, 면저항 편차가 20% 미만이 될 수 있다.
본 발명의 표시장치는 상기 투명 도전체를 포함할 수 있다.
본 발명은 금속 나노와이어의 뜯김, 스크래치가 없게 하는 프레싱을 포함하는 투명 도전체의 제조방법을 제공하였고, 면저항 편차가 낮은 투명 도전체의 제조방법을 제공하였고, 외관이 양호한 투명 도전체의 제조방법을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 제조방법의 모식도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 제조방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 4는 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 5는 본 발명 일 실시예의 광학표시장치의 단면도이다.
도 6은 실시예 2의 투명 도전체의 외관 사진이다.
도 7은 비교예 1의 투명 도전체의 외관 사진이다.
도 8은 비교예 2의 투명 도전체의 외관 사진이다.
도 9는 비교예 3의 투명 도전체의 외관 사진이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 제조방법을 설명한다. 도 1은 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 제조방법의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 제조방법(100)은 기재층(110) 및 기재층(110) 상에 형성된 금속 나노와이어 코팅층(120)을 포함하는 적층체를 제1프레싱롤(130)로 프레싱하는 단계를 포함하고, 제1프레싱롤(130)은 프레싱시 금속 나노와이어 코팅층(120)과 접촉하여 금속 나노와이어 코팅층(120)을 프레싱하고, 제1프레싱롤(130)의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90이 될 수 있다.
제1프레싱롤의 표면 경도가 Shore D 경도 D-50 내지 D-90이 될 때, 프레싱롤에 의한 프레싱 효과가 있고, 프레싱롤로 금속 나노와이어 코팅층을 프레싱하여도 금속 나노와이어층에 스크래치가 발생하지 않아 투명 도전체의 면저항 편차가 낮아지고 도전성이 좋을 수 있다. 구체적으로, 프레싱 전 투명 도전층의 면저항 편차는 20% 이상 예를 들면 25 내지 30%이었으나, 제1프레싱롤에 의한 프레싱에 의해 면저항 편차는 20% 미만, 예를 들면 1 내지 19%로 낮아질 수 있다. Shore D 경도는 ASTM D2240 방법으로 측정한 것으로 이에 제한되지 않고, 구체적으로 제1프레싱롤의 Shore D 경도는 D-75 내지 D-90이 될 수 있다.
본 명세서에서 "면저항 편차"는 투명 도전층을 동일 면적의 복수 개의 분획으로 나누고 각각의 분획에서 면저항을 측정하고 얻은 복수개의 면저항 중 (최대 면저항-면저항 평균값)/면저항 평균값 x 100으로 계산할 수 있고, 면저항 평균값은 측정된 복수개 면저항의 최대값과 최소값의 평균값이다. 종래 천연 고무 또는 금속 롤로 금속 나노와이어층을 프레싱하였는데, 이러한 롤에 의한 프레싱은 금속 나노와이어의 뜯김 및/또는 스크래치를 발생시키고, 프레싱 효과가 미약하여 투명 도전체의 면저항 편차를 높일 수 있다.
제1프레싱롤(130)의 표면은 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90인 재질로 형성될 수 있는데, 구체적으로 제1프레싱롤의 표면은 천연 고무 또는 스티렌부타디엔 고무 등의 합성 고무에 30중량% 이상의 황을 첨가한 가황 고무로 형성될 수 있고, 보다 구체적으로 에보나이트(ebonite)로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 에보나이트로로 형성됨으로써, 금속 나노와이어의 뜯김 및/또는 스크래치 발생이 현저하게 억제되고, 프레싱 효과도 좋을 수 있다.
제1프레싱롤(130)은 표면의 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90라면 내부의 경도 및/또는 재질 및/또는 형상에 제한이 없다. 구체적으로, 제1프레싱롤은 내부가 중공인 롤, 또는 내부가 완전히 채워진 롤이 될 수도 있고, 제1프레싱롤의 내부는 표면과 동일 재질 또는 이종의 재질로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 제1프레싱롤은 표면과 내부가 동일 재질로 형성함으로써 공정성, 경제성을 높일 수 있다.
제1프레싱롤(130)은 마찰계수도 낮아 금속 나노와이어층의 프레싱시 금속 나노와이어의 뜯김을 억제함으로써 면저항 편차를 보다 낮출 수 있는데, 구체적으로 제1프레싱롤은 마찰계수가 silicone 고무 마찰 계수인 0.8보다 낮아, 금속 나노와이어의 뜯김을 억제할 수 있고, 보다 구체적으로 제1프레싱롤의 마찰계수는 silicone 고무 마찰 계수의 1배 미만, 구체적으로 0.1 내지 0.9배가 될 수 있고, 상기 범위에서 금속 나노와이어의 뜯김이 없고 프레싱에 의한 금속 나노와이어의 압착 효과가 있어서 투명 도전체의 면저항 편차를 낮출 수 있다.
제1프레싱롤은 프레싱시 스크래치 발생을 줄이기 위해 표면조도(Ra 또는 Rq)도 낮을 수 있는데, 구체적으로 표면조도는 0.8S 이하 예를 들면 0 내지 0.8S가 될 수 있고, 상기 범위에서 스크래치를 줄여 면저항 편차를 보다 낮출 수 있다.
프레싱은 적층체를 소정 범위의 주행 속도로 이동시키면서 제1프레싱롤로 금속 나노와이어층을 소정 범위의 프레싱 압력으로 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, "주행 속도"는 프레싱을 위한 "적층체의 이동 속도"로서 1 내지 20m/min이 될 수 있고, "프레싱 압력"(nip pressure)은 제1프레싱롤이 금속 나노와이어층을 프레싱하는 압력으로서 0.2 내지 10MPa가 될 수 있고, 상기 범위에서 프레싱에 의한 면저항 편차 저하 효과가 있을 수 있다. 도 1에서 도시되지 않았지만, 적층체는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식, 또는 컨베이어 벨트에 의한 방식으로 주행할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
프레싱에 의해, 기재층(110), 및 기재층(110) 상에 형성되고 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전층(160)을 포함하는 투명 도전체를 제조할 수 있다. 투명 도전층(160)에서 금속 나노와이어 네트워크 간의 접촉이 향상됨으로써 도전성, 통전성을 높일 수 있고, 투명 도전층(160) 두께는 60 내지 200nm가 될 수 있다.
제1프레싱롤(130)은 가압과 회전에 의해 프레싱 및 적층체의 이동을 수행할 수도 있는데, 제1프레싱롤의 회전 속도는 적층체의 주행 속도에 따라 달라질 수 있고, 구체적으로 제1프레싱롤의 회전 속도는 1 내지 20m/min이 되도록 하고, 제1프레싱롤의 회전 방향은 적층체의 주행 방향과 동일 방향으로, 프레싱 효과를 높일 수 있다.
기재층(110)은 광학적으로 투명한 필름으로, 구체적으로 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 시클릭올레핀폴리머, 폴리술폰, 폴리이미드, 실리콘(silicone), 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리비닐클로라이드 필름이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
기재층(110)은 두께가 10 내지 100㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 투명 도전체를 투명 전극 필름으로 사용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 기재층의 일면 또는 양면에는 기능성 층이 더 적층될 수 있고, 기능성 층으로는 하드코팅층, 부식방지층, anti-glare 코팅층, adhesion promoter, 올리고머 용출 방지층 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
금속 나노와이어 코팅층(120)은 금속 나노와이어가 분산 또는 일부 네트워크화된 층으로, 프레싱에 의해 통전성을 가져 도전성을 제공하고, 굴곡성과 유연성을 제공할 수 있다.
금속 나노와이어 코팅층(120)은 두께가 60 내지 200nm가 될 수 있고, 상기 범위에서 프레싱에 의해 압착되어 도전성을 높일 수 있고, 투명 도전체를 투명 전극 필름으로 사용할 수 있다.
금속 나노와이어는 금속 나노와이어 단면의 직경(d)에 대한 나노와이어 길이(L)의 비(L/d, aspect ratio)는 10 내지 2,000이 될 수 있다. 상기 범위에서, 낮은 나노와이어 밀도에서도 높은 전도성 네트워크를 구현할 수 있고, 투명 도전체의 면저항이 낮아질 수 있다. 구체적으로 aspect ratio는 500 내지 1,000, 더 구체적으로 500 내지 700이 될 수 있다. 금속 나노와이어는 단면의 직경(d)이 0 초과 100nm 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 높은 L/d를 확보하여 전도성이 높고 면저항이 낮은 투명 도전체를 구현할 수 있다. 구체적으로 30nm-100nm, 더 구체적으로 60nm-100nm가 될 수 있다. 금속 나노와이어는 길이(L)가 20㎛ 이상이 될 수 있다. 상기 범위에서, 높은 L/d를 확보하여 전도성이 높고 면저항이 낮은 도전성 필름을 구현할 수 있다. 구체적으로 20㎛-50㎛가 될 수 있다.
금속 나노와이어는 임의의 도전성 금속으로 제조된 나노와이어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 은 나노와이어, 구리 나노와이어, 금 나노와이어 또는 이들의 혼합물이 될 수 있고, 바람직하게는 은 나노와이어 또는 이를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
적층체는 기재층과 금속 나노와이어를 이용하여 통상의 방법으로 제조할 수 있다. 일 방법으로, 도 1을 참조하면, 적층체는 금속 나노와이어 공급조(140)로부터 금속 나노와이어 분산 용액을 기재층(110) 상에 코팅하고, 건조조(150)를 거쳐 건조시켜 제조할 수 있다. 이 방법에 의할 경우, 기재층 상에 금속 나노와이어가 분산된 후 건조됨으로써 기재층과 금속 나노와이어 코팅층 간의 결합력을 높일 수 있다.
금속 나노와이어 분산 용액은 금속 나노와이어, 소정의 분산제, 용제, 각종 첨가제(예:부식방지제, 점도조절제 등) 등을 포함하는 용액으로서, 상업적으로 판매되는 제품을 이용할 수 있다. 금속 나노와이어 분산 용액을 기재층에 60 내지 200nm 두께로 코팅하고, 120 내지 140℃에서 건조시켜 용제를 제거함으로써 적층체를 제조할 수 있다.
다른 방법으로, 기재층과 별도로 금속 나노와이어층을 제조하고, 금속 나노와이어층을 기재층에 적층하여 제조할 수도 있다. 적층체 제조시, 기재층에 플라즈마 처리, 세정 처리 등을 함으로써 균일한 금속 나노와이어층을 구현할 수도 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 본 발명 일 실시예의 제조방법은 프레싱 단계 이후에, 금속 나노와이어층에 오버코팅층용 조성물을 코팅하고 경화시켜 오버코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 오버코팅층은 외부 환경에 의한 금속 나노와이어의 산화를 방지하고, 금속 나노와이어층과 기재층 간의 접착력을 높일 수 있다. 오버코팅층은 자외선 경화형 또는 열 경화형 수지, 자외선 경화형 또는 열 경화형 모노머 중 하나 이상 및 개시제로 형성될 수 있고, 구체적으로 우레탄 (메타)아크릴레이트와 개시제로 형성될 수 있고, 또는 1관능 내지 6관능의 (메타)아크릴레이트 모노머 또는 올리고머를 포함하는 바인더와 개시제로 형성될 수 있다.
또한, 도 1에서 도시되지 않았지만, 본 발명 일 실시예의 제조방법은 오버코팅층이 형성된 투명 도전체를 패턴화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 패턴화는 투명 도전층의 전체 또는 일부, 오버코팅층의 전체 또는 일부, 또는 이들의 조합으로 패턴을 형성하는 것으로, 투명 도전체를 표시장치에서 채널이 형성된 투명 전극 필름으로 사용하게 할 수 있다. 패턴화는 습식 에칭 등에 의해 수행될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 제조방법을 도 2를 참고하여 설명한다. 도 2는 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 제조방법이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 제조방법(200)은 기재층(110) 및 기재층(110) 상에 형성된 금속 나노와이어 코팅층(120)으로 된 적층체를 제1프레싱롤(130) 및 제1프레싱롤(130)과 대향하는 제2프레싱롤(170)로 프레싱하는 단계를 포함하고, 제1프레싱롤(130)은 프레싱시 금속 나노와이어 코팅층(120)과 접촉 및 프레싱하고, 제1프레싱롤(130)의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90이 될 수 있다. 제1프레싱롤에 추가로 제2프레싱롤을 사용하여 프레싱하는 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 제조방법과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 제2프레싱롤 및 제1프레싱롤과 제2프레싱롤의 관계에 대해 설명한다.
제2프레싱롤(170)은 적층체의 프레싱시 적층체 중 기재층과 접촉 및 프레싱하는데, 기재층을 소정 범위의 압력으로 가압함으로써 본 발명 일 실시예 대비 금속 나노와이어 코팅층을 보다 압착시켜 면저항 편차를 낮추고 도전성을 높일 수 있다.
제2프레싱롤(170)은 소정 범위의 갭(gap)으로 제1프레싱롤과 대향함으로써 적층체의 통과 및 프레싱을 수행할 수 있는데, 갭은 제1프레싱롤과 제2프레싱롤 간의 간격이다. 갭은 적층체의 두께에 따라 달라질 수 있고, 구체적으로 갭은 0 내지 100㎛, 예를 들면 50 내지 100㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 도전층 내의 나노와이어 네트워크를 프레싱하여 도전성 균일도를 높이는 효과가 있을 수 있다.
제2프레싱롤(170)은 제1프레싱롤 대비 탄성도가 낮아 기재층을 프레싱함으로써 금속 나노와이어층을 프레싱하여 면저항 편차를 낮출 수 있다.
제2프레싱롤(170)은 제1프레싱롤 대비 경도, 표면조도, 및/또는 마찰계수 등을 동일하게 할 수도 있지만, 제1프레싱롤 대비 경도, 표면조도, 및/또는 마찰계수 등을 다르게 함으로써 제1프레싱롤에 의한 프레싱에 의해 금속 나노와이어의 뜯김 방지, 금속 나노와이층의 스크래치 발생 억제 및 면저항 편차 저감 효과뿐만 아니라, 기재층의 추가 프레싱에 의한 효과를 구현할 수 있다.
구체적으로, 제2프레싱롤은 Shore D 경도가 제1프레싱롤 대비 동등 또는 높아, 적층체의 프레싱에 의한 박형화 효과를 구현할 수 있는데, 구체적으로 제2프레싱롤은 Shore D 경도가 D-90 이상이 될 수 있고, 표면조도는 제1프레싱롤 대비 동등 또는 낮아 0.8S 이하가 될 수 있다. 구체적으로, 제2프레싱롤은 금속 재질의 롤로, SUS(스테인레스 스틸) 롤, 또는 SUS 롤에 Cr이 코팅된 롤이 될 수 있다.
제2프레싱롤(170)은 가압과 회전에 의해 프레싱과 적층체의 이동을 수행할 수 있는데, 제2프레싱롤은 제1프레싱롤 대비 회전 속도를 다르게 할 수도 있지만, 제1프레싱롤과 제2프레싱롤의 속도를 실질적으로 동일하게 하여 금속 나노와이어층의 손상(damage)을 막을 수 있다. 구체적으로, 제1프레싱롤의 회전 속도는 제2프레싱롤의 회전 속도 대비 1 내지 1.1배가 될 수 있고, 상기 범위에서 투명 도전체의 외관을 좋게 하고 면저항 편차를 낮출 수 있다. 제2프레싱롤의 회전 방향은 적층체의 주행 방향과 동일 방향으로, 프레싱 효과를 높일 수 있다.
프레싱 압력은 제1프레싱롤이 금속 나노와이어층을 프레싱하고 제2프레싱롤이 기재층을 프레싱할 때 적층체에 가해지는 압력으로서, 0.2 내지 10MPa가 될 수 있고, 상기 범위에서 프레싱에 의한 면저항 편차 저하 효과가 있을 수 있다. 이때 '프레싱 압력'은 0 내지 100㎛의 갭, 주행 속도 1 내지 20m/min, 0.2 내지 10MPa의 닙 압력(nip pressure) 하에서 50 내지 75㎛의 두께의 적층체가 받는 압력을 측정한 것으로, 감압지(Fujifilm, PRESCALE)를 상기 조건에서 프레싱하였을 때 변색되는 정도를 전용 스캐너(Fujifilm, FPD-8010E)를 통해 수치화한 값이다.
프레싱에 의해, 기재층(110) 및 기재층(110) 상에 형성되고 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전층(180)을 포함하는 투명 도전체를 제조할 수 있다. 투명 도전층(180)에서 금속 나노와이어는 네트워크화됨으로써 도전성, 통전성을 높일 수 있고, 투명 도전층(180)은 두께는 60 내지 200nm가 될 수 있다. 도 2를 참조하면, 기재층, 투명 도전체는 롤(190, 195)에 의해 롤-투-롤로 주행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명 일 실시예의 투명 도전체를 도 3을 참고하여 설명한다. 도 3은 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명 일 실시예의 투명 도전체(300)는 기재층(110) 및 기재층(110) 상에 형성되고 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전층(180)을 포함하고, 면저항 편차가 20% 미만, 구체적으로 1 내지 19%가 될 수 있다.
투명 도전체는 가시광선 영역 예를 들면 파장 400-700nm에서 투명성을 가질 수 있다. 구체예에서, 투명 도전체는 파장 400-700nm에서 헤이즈 미터로 측정된 헤이즈가 1.5% 이하, 구체적으로 0.01-1.0%이고, 전광선 투과율이 90% 이상, 구체적으로 90-95%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체로 사용될 수 있다.
투명 도전체는 4-프로브로 측정된 면저항이 150(Ω/□) 이하, 구체적으로 50-150(Ω/□), 더 구체적으로 50-100(Ω/□)이 될 수 있다. 상기 범위에서, 면저항이 낮아 터치패널용 전극 필름으로 사용할 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 투명 도전층 상에는 오버코팅층이 더 형성될 수 있고, 투명 도전층, 오버코팅층 중 하나 이상은 전부 또는 일부가 패턴화될 수도 있다.
이하, 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체를 도 4를 참고하여 설명한다. 도 4는 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체(400)는 기재층(110), 기재층(110) 상에 형성되고 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전층(180), 투명 도전층(180) 상에 형성되는 오버코팅층(185)을 포함하고, 투명 도전체(400)는 면저항 편차가 20% 미만, 구체적으로 1 내지 19%가 될 수 있다. 오버코팅층이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 투명 도전체와 실질적으로 동일하다.
오버코팅층은 금속 나노와이어의 외부 환경에 의한 산화를 방지하고, 금속 나노와이어층과 기재층 간의 접착력을 높일 수 있다. 오버코팅층은 자외선 경화형 또는 열 경화형 수지, 자외선 경화형 또는 열 경화형 모노머 중 하나 이상 및 개시제로 형성될 수 있고, 구체적으로 우레탄 (메타)아크릴레이트와 개시제로 형성될 수 있고, 또는 1관능 내지 6관능의 (메타)아크릴레이트 모노머 또는 올리고머를 포함하는 바인더와 개시제로 형성될 수 있다. 구체적으로 오버코팅층은 6관능 모노머 50 내지 70중량%, 3관능 모노머 10 내지 30중량%, 개시제 1 내지 15중량%, 부착증진제 1 내지 15중량%, 산화방지제 0.01 내지 5중량%를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.
6관능 모노머는 (메트)아크릴레이트기를 갖는 6관능 모노머로서, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 3관능 모노머는 (메트)아크릴레이트기를 갖는 3관능 모노머로서, 탄소수 3 내지 20의 다가알코올의 3관능 모노머, 알콕시기로 개질된 탄소수 3 내지 20의 다가알코올의 3관능 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 탄소수 3 내지 20의 다가알코올의 3관능 모노머(비치환된 모노머)는 보다 구체적으로 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 알콕시기를 갖는 3관능 모노머는 에톡시화된 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 프로폭시화된 글리세롤트리(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 알콕시기로 개질된 탄소수 3 내지 20의 다가알코올의 3관능 모노머는 알콕시기를 갖지 않는 3관능 모노머 대비 투명 도전체의 투과도, 신뢰성을 더 높일 수 있고, 투과 b* 값을 낮추어 투명 도전층이 노란색으로 왜곡되어 보이는 현상을 막을 수 있다. 부착증진제는 통상의 실란커플링제로 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시드옥시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸 디메톡시실란을 사용할 수 있다. 산화방지제는 인계, 페놀계, HALS(hindered amine light stabilizer)계 산화 방지제를 사용할 수 있다. 개시제는 통상의 광중합 개시제로서 알파-히드록시케톤 계열로서, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 또는 이를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 장치는 본 발명의 투명 도전체를 포함할 수 있고, 구체적으로 터치스크린패널, 플렉시블(flexible) 디스플레이 등을 포함하는 광학 표시 장치, E-paper, 또는 태양 전지 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명 일 실시예의 표시장치를 도 5를 참고하여 설명한다. 도 5는 본 발명 일 실시예의 표시장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명 일 실시예의 광학표시장치(500)는 기재층(110), 기재층(110)의 상부면에 형성된 제1전극(255)과 제2전극(260), 및 기재층(110)의 하부면에 형성된 제3전극(265)과 제4전극(270)을 포함하는 투명 전극체(230), 제1전극(255)과 제2전극(260)의 상부에 형성된 윈도우 글라스(205), 제3전극(265)과 제4전극(270)의 하부에 형성된 제1편광판(235), 제1편광판(235)의 하부면에 형성된 CF(COLOR FILTER) 글라스(240), CF 글라스(240)의 하부면에 형성되고 TFT(THIN FILM TRANSISTOR) 글라스를 포함하는 패널(245), TFT 글라스(245) 하부면에 형성된 제2편광판(250)을 포함할 수 있고, 투명 전극체(230)는 본 발명 실시예의 투명 도전체 투명 도전층(120)을 각각 소정의 방법(예:에칭 등)으로 패터닝하여 제1전극, 제2전극, 제3전극, 제4전극을 형성함으로써 제조될 수 있다.
제1전극(255)과 제2전극(260)은 Rx 전극, 제3전극(265)과 제4전극(270)은 Tx 전극이 될 수 있고, 그 역의 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 윈도우 글라스(205)는 광학표시장치에서 화면 표시 기능을 수행하는 것으로, 통상의 유리 재질로 제조될 수 있다. 제1편광판(235), 제2편광판(250)은 광학표시장치에 편광 성능을 부여하기 위한 것으로, 외부광 또는 내부광을 편광시킬 수 있고, 편광자, 또는 편광자와 보호필름의 적층체를 포함할 수 있고, 편광자, 보호필름은 편광판 분야에서 알려진 통상의 것을 포함할 수 있다. 윈도우 글라스(205)와 투명 전극체(230) 사이 및 투명 전극체(230)와 제1 편광판(235) 사이에는 각각 점착 필름(210, 212)을 부가함으로써, 투명 전극체(230), 윈도우 글라스(205), 제1편광판(235) 간의 결합을 유지할 수 있다. 점착 필름(210, 212)은 통상의 점착 필름으로서, 예를 들면 OCA(optical clear adhesive) 필름이 될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
은 나노와이어(Clearohm Ink., Cambrios사) 48중량부를 초순수 증류수 52중량부에 넣고 교반하여 은 나노와이어 분산 용액을 제조하였다. 은 나노와이어 분산 용액을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 코팅하고 건조시켜 PET 필름 상에 은 나노와이어 코팅층이 형성된 적층체(두께:50㎛)를 제조하였다. 적층체를 컨베이어 벨트로 주행하면서 에보나이트 롤을 회전시켜 은 나노와이어 코팅층을 프레싱하여 투명 도전체를 제조하였다.
프레싱시 프레싱 압력(nip pressure)은 0.7MPa, 적층체의 주행 속도는 1m/분이 되도록 하였다. 프레싱 압력은 적층체의 주행 속도 1m/분에서 투명 도전체가 받는 압력을 측정한 것으로 감압지를 롤 사이를 통과시켜 변색된 정도를 전용 스캐너를 통해 수치화하여 측정한 것이다.
실시예 2
은 나노와이어(Clearohm Ink., Cambrios사) 48중량부를 초순수 증류수 52중량부에 넣고 교반하여 은 나노와이어 분산 용액을 제조하였다. 제조한 은 나노와이어 분산 용액을 PET 필름 상에 코팅하고 건조시켜 PET 필름 상에 은 나노와이어층이 형성된 적층체(두께:50㎛)를 제조하였다.
에보나이트 롤 및 에보나이트 재질의 롤과 소정의 갭으로 인접해 있는 SUS/Cr 롤 사이를 적층체를 통과시키면서 프레싱하였다. 프레싱시 에보나이트 롤은 은 나노와이어층과 접촉하도록 하였고, PET 필름은 SUS/Cr롤과 접촉하도록 하였고, 프레싱 압력은 0.7MPa, 갭 간격은 0㎛, 적층체의 주행 속도는 1m/min, 에보나이트 롤과 SUS/Cr 롤의 회전 속도는 동일하게 하였다. 프레싱 압력은 갭 간격 0㎛, 적층체의 주행 속도 1m/분에서 투명 도전체가 받는 압력을 측정한 것으로 감압지를 롤 사이를 통과시켜 변색된 정도를 전용 스캐너를 통해 수치화하여 측정한 것이다.
실시예 3
실시예 2와 동일한 방법으로 적층체를 제조하고 프레싱하였다.
프레싱된 투명 도전체의 은 나노와이어층 상에 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(SK CYTEC사) 65.4중량부, 에톡시화된 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(SARTOMER사) 20.8중량부, 개시제 Irgacure 184(CIBA사) 4.3중량부, 부착증진제 KBE-903(SHIN-ETSU사) 8.6중량부, 산화방지제 Irganox 1010과 Irgafos 168(BASF사) 혼합물 0.9중량부를 포함하는 오버코팅층용 조성물을 코팅하고 경화시켜, 오버코팅층이 형성된 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 1
실시예 2에서 에보나이트 롤 대신에 동일 직경의 NBR(nitrile butadiene rubber) 롤로 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 2
실시예 2에서 에보나이트 롤 대신에 동일 직경의 실리콘(silicone) 고무롤(RTV) 로 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 3
실시예 2에서 에보나이트 롤 대신에 동일 직경의 SUS/Cr 롤로 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
실시예와 비교예의 투명 도전체에 대해 하기 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 6 내지 도 9에 나타내었다.
(1)면저항 편차: 투명 도전체 중 은 나노와이어층 표면을 동일 면적의 복수 개 구획으로 분획하고, 각각의 분획에서 면저항을 측정하였다. 접촉식 면저항은 R-CHEK RC2175(EDTM사) 비접촉식 면저항은 EC-80P(NAPSON사)로 측정하였다. 얻은 복수개의 면저항(단위:Ω/□) 중 (최대 면저항-면저항 평균값)/면저항 평균값 x 100으로 계산하였다. 면저항 평균값은 측정된 복수개 면저항의 최대값과 최소값의 평균값이다.
(2)외관: 투명 도전체 중 은 나노와이어층 표면을 광학현미경으로 관찰하여 이미지를 비교하였다. 은 나노와이어 뜯김이 있는지 여부, 스크래치가 있는지 여부를 평가하였다. 은 나노와이어 뜯김과 스크래치가 없는 경우 "양호", 은 나노와이어 뜯김 및/또는 스크래치가 있는 경우 "불량"으로 평가하였다.
롤 롤 경도* 면저항 편차(%)
 외관
은 나노와이어 뜯김 스크래치 종합 평가
실시예 1 에보나이트 D-80 16 없음 없음 양호
실시예 2 에보나이트 D-80 16 없음 없음 양호
실시예 3 에보나이트 D-80 16 없음 없음 양호
비교예 1 NBR A-80 60 있음 없음 불량
비교예 2 RTV
(silicone)		 A-80 60 있음 없음 불량
비교예 3 SUS/Cr D-100 이상 30 없음 있음 불량
* 롤 경도: ASTM D2240 방법으로 측정한 결과.
상기 표 1 및 도 6에서와 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 투명 도전체는 은 나노와이어 뜯김과 스크래치가 없어 면저항 편차가 낮고 외관이 양호한 투명 도전체를 얻을 수 있다.
반면에, 표 1 및 도 7과 도 8에서와 같이, Shore 경도가 본 발명 대비 낮은 NBR 또는 실리콘 롤로 제조된 비교예 1과 2의 투명 도전체는 스크래치는 없으나 은 나노와이어 뜯김이 있어 면저항 편차가 본 발명 대비 높고 외관도 불량하였다.
또한, 표 1 및 도 9에서와 같이, Shore 경도가 본 발명 대비 현저하게 높은 SUS/Cr롤로 제조된 비교예 3의 투명 도전체는 은 나노와이어 뜯김은 없으나 스크래치가 있어 면저항 편차가 본 발명 대비 높고 외관도 불량하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 금속 나노와이어 코팅층을 제1프레싱롤로 프레싱하는 단계를 포함하고,
    상기 제1프레싱롤은 상기 금속 나노와이어 코팅층을 프레싱하고,
    상기 제1프레싱롤의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90인, 투명 도전체의 제조방법이고,
    상기 프레싱하는 단계는 상기 제1프레싱롤과 소정 간격으로 대향하는 제2프레싱롤로 상기 기재층을 프레싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1프레싱롤은 상기 제2프레싱롤보다 Shore 경도가 더 낮고,
    상기 제1프레싱롤은 에보나이트(ebonite) 롤이고,
    상기 제2프레싱롤은 SUS 롤 또는 SUS에 Cr이 코팅된 롤이고,
    상기 제1프레싱롤의 마찰계수는 silicone 고무 마찰계수의 0.1배 내지 0.9배인, 투명 도전체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레싱하는 단계에서 프레싱 압력은 0.2 내지 10MPa인 투명 도전체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프레싱하는 단계 이후에, 상기 금속 나노와이어 코팅층 상에 오버코팅(overcoating) 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오버코팅층을 형성하는 단계 이후에, 상기 금속 나노와이어 코팅층과 상기 오버코팅층을 패턴화하는 단계를 더 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  6. 제1프레싱롤 및 상기 제1프레싱롤과 대향하는 제2프레싱롤을 포함하고,
    상기 제1프레싱롤의 표면 경도는 Shore D 경도가 D-50 내지 D-90이고,
    상기 제1프레싱롤은 금속 나노와이어 코팅층을 프레싱하고, 상기 제2프레싱롤은 기재층을 프레싱하는, 투명 도전체의 프레싱롤이고,
    상기 제1프레싱롤은 상기 제2프레싱롤보다 Shore 경도가 더 낮고,
    상기 제1프레싱롤은 에보나이트 롤이고,
    상기 제2프레싱롤은 SUS 롤 또는 SUS에 Cr이 코팅된 롤이고,
    상기 제1프레싱롤의 마찰계수는 silicone 고무 마찰계수의 0.1배 내지 0.9배인, 투명 도전체의 프레싱롤.
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