WO2013176422A1 - 하이브리드 언더코팅층을 갖는 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법, 이를 이용한 터치패널 - Google Patents

하이브리드 언더코팅층을 갖는 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법, 이를 이용한 터치패널 Download PDF

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WO2013176422A1
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transparent conductive
hybrid
conductive film
undercoat layer
layer
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PCT/KR2013/003947
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류무선
김원국
권동주
서지연
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(주)엘지하우시스
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Definitions

  • the present invention relates to a transparent conductive film for a touch panel, and more particularly, to a transparent conductive film for a touch panel capable of index matching through a single hybrid undercoat layer and excellent in barrier performance.
  • the transparent conductive film is one of the most important parts in the manufacture of the touch panel.
  • Indium tin oxide (ITO) film is the most widely used to this transparent conductive film to date.
  • the transparent conductive film is subjected to a primer coating process and then hard coated to provide a surface flatness and heat resistance to the transparent polymer film as a base film.
  • a transparent under coating layer was formed by a wet coating or a vacuum stuttering method, and then a transparent conductive layer such as ITO was formed by sputtering.
  • the thickness of the transparent conductive layer should be thick.
  • the transmittance is poor.
  • the thickness of the transparent conductive layer becomes thicker, the visibility problem becomes more serious due to the difference in refractive index between the transparent conductive layer and the undercoat layer after patterning it.
  • the ITO layer is thickened to a certain thickness in order to lower the resistance value, and index matching is to minimize the difference in refractive index between the layers.
  • various undercoat layers having different refractive indices are formed between the transparent conductive layer and the transparent base film so as to cancel the difference in refractive index.
  • the undercoating layer is formed of several layers, a problem in that the yield of the film is remarkably degraded occurs, and thus, a situation in which a transparent conductive film capable of index matching is possible is required through a single undercoating layer.
  • An object of the present invention is to provide a transparent conductive film for a touch panel capable of index matching and excellent barrier performance through a single hybrid undercoat layer.
  • an object of the present invention is to provide a technique for the method of manufacturing a transparent conductive film for a touch panel which can be index-matched and has excellent barrier performance through a single hybrid undercoat layer.
  • Transparent conductive film according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is formed on the transparent substrate and the transparent substrate, made of a hybrid polymer of an inorganic network and an organic network, the refractive index is 1.55 ⁇ 1.7, the thickness is 10 nm And a hybrid undercoat layer having a thickness of ⁇ 1.5 ⁇ m and a transparent conductive layer formed on the hybrid undercoat layer.
  • Method for producing a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention for achieving the above another object is to (a) hydrolyzing and condensation reaction of metal alkoxide and silicon (si) alkoxide, and providing a crosslinking agent to prepare an inorganic network And (b) preparing an organic network comprising a polymerizable compound, (c) mixing the inorganic network and the organic network to prepare a composition for forming a hybrid undercoat layer, and (d) preparing the composition on the transparent substrate. Coating and curing to form a hybrid undercoat layer having a refractive index of 1.55 to 1.7 and a thickness of 10 nm to 1.5 ⁇ m, and (e) forming a transparent conductive layer on the hybrid undercoat layer.
  • the transparent conductive film according to the present invention has a significantly higher productivity compared to the conventional transparent conductive film by using a single hybrid undercoat layer, and also has excellent barrier performance and can exhibit stable index matching, and etching of the transparent conductive layer.
  • Si has the advantage of being very stable in acid or basic solutions.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a transparent conductive film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a transparent conductive film according to the prior art.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section of a transparent conductive film 100 according to the present invention.
  • the transparent conductive film 100 includes a transparent substrate 10, a hybrid undercoat layer 20, and a transparent conductive layer 30. As illustrated in FIG. 1, the transparent conductive layer 30 on the hybrid undercoat layer 2 is patterned, and a non-pattern portion 31 in which the conductive film is removed is formed by a process such as etching.
  • the transparent substrate 10 may be a film having excellent transparency and strength.
  • the material of the transparent substrate 10 may include polyethylene terephthalate (PET), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), poly carbonate (PC), poly propylene (PP), norbornene-based resins, and the like. It may be used alone or in combination of two or more.
  • the transparent substrate 10 may be in the form of a single film or in the form of a laminated film.
  • the hybrid undercoat layer 20 is formed on the transparent substrate 10.
  • the hybrid undercoat layer 20 may be formed directly on the upper surface of the transparent substrate 10, or a hard coating layer (not shown) may be formed on and formed on the upper surface of the transparent substrate 10.
  • the hybrid undercoat layer 20 serves to improve insulation properties and transmittance between the transparent substrate 10 and the transparent conductive layer 30.
  • FIG. 2 a cross-sectional view of the conventional transparent conductive film 200 is schematically illustrated.
  • the first undercoat layer 21 having a high refractive index on the transparent substrate 10, and a low layer thereon.
  • a second undercoat layer 22 having a refractive index is formed. That is, the conventional transparent conductive film 200 used two or more undercoat layers in order to minimize the difference in refractive index with the patterned transparent conductive layer 30.
  • the transparent conductive film according to the present invention is characterized by having a single layer hybrid undercoat layer 20.
  • the hybrid undercoat layer 20 is formed of a hybrid polymer of an inorganic network and an organic network, and has a refractive index of 1.55 to 1.7 and a thickness of 10 nm to 1.5 ⁇ m.
  • the hybrid undercoat layer 20 is made of a hybrid polymer of an organic network and an inorganic network, the hybrid undercoat layer 20 does not interfere with conductivity of the transparent conductive layer because of excellent barrier performance.
  • the hybrid undercoat layer 20 is formed as a single layer, the refractive index satisfies the range of 1.55 to 1.7, and the thickness satisfies the range of 10 nm to 1.5 ⁇ m, thereby being very stable in index matching. More preferably, the range of refractive index is 1.6-1.67 and the thickness range is 20-200 nm.
  • the refractive index is less than 1.55, there is a problem in that index matching is not good because the difference in refractive index with the substrate is large, and there is a problem in index matching due to the difference in refractive index even when the refractive index is greater than 1.7.
  • the thickness of the hybrid undercoat layer 20 is less than 10 nm, there is a problem in productivity due to the problem of flatness and curvature of the coating process, and when the thickness exceeds 1.5 ⁇ m, a problem of transparency and index matching There is.
  • the hybrid undercoat layer 20 of the present invention is formed of a composition including an inorganic network and an organic network.
  • the hybrid undercoat layer 20 is formed by a sol-gel method by coating the composition on the transparent substrate 10.
  • the inorganic network may contain metal alkoxides and silicon (si) alkoxides.
  • the metal alkoxide may use one or more of zirconium (Zr) alkoxide and titanium (Ti) alkoxide, and the silicon alkoxide may use a material such as alkoxysilane.
  • the inorganic network may include a silane coupling agent to participate in the photopolymerization and thermosetting with the organic network.
  • the organic network may contain a polymerizable compound, and specifically, may contain a polymerizable compound, a polymerization initiator, an additive, and a solvent.
  • the polymerizable compound is a generic term for monofunctional or polyfunctional monomers, oligomers and polymers capable of photopolymerization or thermosetting, and examples thereof include urethane acrylate, epoxy acrylate, melamine acrylate and polyester acrylate.
  • at least bifunctional or more epoxy acrylates containing phenyl groups can be used.
  • the composition in which the organic network and the inorganic network are mixed has a high refractive index corresponding to the refractive index of 1.55 to 1.7.
  • the hybrid undercoat layer of the present invention Since the present invention uses a single undercoat layer, the productivity is superior to that of a transparent conductive film having two or more conventional undercoat layers.
  • the hybrid undercoat layer of the present invention has an advantage of excellent barrier performance because it is formed of a hybrid of an organic network and an inorganic network even though it is a single layer.
  • the hybrid undercoat layer of the present invention has a high refractive index of 1.55 to 1.7 due to the mixing of the organic network and the inorganic network, and has an advantage of having a stable index matching effect when the thickness satisfies the range of 10 nm to 1.5 ⁇ m.
  • the hybrid undercoat layer is formed of a mixture of an organic network and an inorganic network, there is an advantage that the hybrid undercoat layer is highly stable to an acid or basic solution compared to the existing undercoat layer during an etching process for forming a pattern of a transparent conductive layer.
  • a hard coating layer (not shown) may be further formed on one or both surfaces of the transparent substrate 10 by using an acrylic compound or the like for improving surface hardness.
  • the hard coat layer may be formed on one or both surfaces of the transparent substrate 10 on which the hybrid undercoat layer 20 is not formed, and may be formed only on the bottom surface of the transparent film 10 in the state where the hybrid undercoat layer 20 is formed. have.
  • the method for producing a transparent conductive film according to the present invention comprises the steps of (a) manufacturing an inorganic network, (b) manufacturing an organic network, (c) mixing the inorganic network and the organic network to form a composition for forming a hybrid undercoat layer Preparing, (d) forming a hybrid undercoat layer using the composition, and (e) forming a transparent conductive layer on the hybrid undercoat layer.
  • the metal alkoxide and the silicon (si) alkoxide are hydrolyzed and condensed, and a crosslinking agent is added to prepare an inorganic network.
  • a crosslinking agent such as a silane coupling agent so that the inorganic network can participate in photopolymerization and thermosetting.
  • step (b) an organic network including polymerizable compounds such as monofunctional or polyfunctional monomers, oligomers and polymers capable of photopolymerization or thermosetting is prepared.
  • Step (a) and step (b) are irrelevant.
  • step (c) to prepare a composition for forming a hybrid undercoat layer by mixing the inorganic network prepared through step (a) and the organic network prepared through step (b).
  • step (d) the composition is coated on the top of the transparent substrate and cured to form a hybrid undercoat layer having a refractive index of 1.55 to 1.7 and a thickness of 10 nm to 1.5 ⁇ m.
  • the hybrid undercoat layer is formed by a sol-gel method.
  • a transparent conductive layer is formed on the hybrid coating layer.
  • the transparent conductive layer may be formed by a known method such as a sputtering method.
  • the transparent conductive film according to the present invention can be preferably used for the touch panel.
  • Acetic acid was added to the mixture of zirconium alkoxide and alcohol solvent to coordinate the zirconium alkoxide.
  • the zirconium alkoxide and the alkoxysilane were hydrolyzed and condensed together, and then surface modified with a silane coupling agent to prepare an inorganic network.
  • An organic network was prepared using an epoxy acrylate prepolymer having a phenyl group and a composition comprising a photoinitiator.
  • composition for forming a hybrid undercoat layer was prepared by mixing the inorganic network and the organic network prepared as described above.
  • the composition was coated on one side of the PET film, and then cured by irradiation with UV to form a hybrid undercoat layer.
  • the thickness of the hybrid undercoat layer was formed to be 500nm, the refractive index was measured to 1.63.
  • a 20 nm ITO layer was formed into a film by sputtering on the said hybrid undercoat layer, and the said ITO layer was patterned, and the transparent conductive film which concerns on Example 1 was produced.
  • Example 1 an inorganic network was prepared using titanium alkoxide instead of zirconium alkoxide, and a transparent conductive film was prepared in the same manner except that the thickness of the hybrid undercoat layer was formed at 150 nm.
  • the refractive index of the hybrid undercoat layer in Example 2 was measured at 1.66.
  • An organic network was prepared by polymerizing a copolymer including a phenyl group such as a styrene monomer and an acrylate silane monomer using a radical initiator as a thermal initiator.
  • Acetic acid was added to the mixture of zirconium alkoxide and alcohol solvent, thereby coordinating the zirconium alkoxide.
  • the zirconium alkoxide and the alkoxysilane were hydrolyzed and condensed together, and then surface modified with a silane coupling agent to prepare an inorganic network.
  • composition for forming a hybrid undercoat layer was prepared by mixing the inorganic network and the organic network prepared as described above.
  • the composition was coated on one side of the PET film, and then cured by irradiation with UV to form a hybrid undercoat layer.
  • the thickness of the hybrid undercoat layer was formed to be 1 ⁇ m, the refractive index was measured to 1.60.
  • a 20 nm ITO layer was formed into a film by sputtering on the said hybrid undercoat layer, and the said ITO layer was patterned, and the transparent conductive film which concerns on Example 1 was produced.
  • Example 1 a transparent conductive film was prepared in the same manner except that the thickness of the hybrid undercoat layer was formed at 5 nm.
  • the refractive index of the hybrid undercoat layer of Comparative Example 1 was measured as 1.63.
  • Example 1 a transparent conductive film was prepared in the same manner except that the thickness of the hybrid undercoat layer was formed at 2 ⁇ m.
  • the refractive index of the hybrid undercoat layer of Comparative Example 1 was measured as 1.63.
  • Comparative Example 3 instead of the hybrid undercoat layer of Example 1, a SiO 2 film was formed to a thickness of 50 nm.
  • the refractive index of the undercoat layer formed of SiO 2 was measured as 1.47.
  • Table 1 shows the results of evaluating the index matching of the ITO layer etching pattern for the transparent conductive film according to the Examples and Comparative Examples.
  • the index matching was evaluated by optical characteristics evaluation and visual confirmation of the etching pattern of the ITO layer.
  • the index matching was marked as O when the index matching was excellent and X when the index matching was insufficient.
  • ⁇ T difference between the light transmittances of the portions where the ITO layers are peeled off and the light transmittances of the portions not peeling off the ITO layers after deposition of the ITO layer
  • ⁇ R difference value between the light transmittance of the part where the ITO layer is peeled off and the light reflectance of the part where the ITO layer is not peeled off after ITO layer deposition
  • Optical properties were measured using CM-5 of Konica Minolta.
  • the transparent conductive films of Examples 1 to 3 have a single undercoat layer between the transparent conductive film and the transparent substrate, but the undercoating layer is formed of an inorganic network and an organic network and excellent index matching results are achieved with a specific thickness range and refractive index. It was found to have.
  • Comparative Examples 1 and 2 relate to the transparent conductive film using the hybrid undercoat layer, but it was confirmed that the index matching was insufficient because the thickness was too thin or too thick.
  • Comparative Example 3 relates to a transparent conductive film having a single undercoat layer formed of SiO 2, and it was confirmed that index matching was insufficient with only the SiO 2 single layer.

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Abstract

단층의 하이브리드 언더코팅층을 이용하여 인덱스 매칭이 가능하고 배리어 성능이 우수한 터치패널용 투명 도전성 필름에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 투명 도전성 필름은 투명 기재와 상기 투명 기재 상부에 형성되며, 무기 네트워크와 유기 네트워크의 혼성 중합체로 이루어지고, 굴절율이 1.55~ 1.7, 두께가 10nm ~ 1.5 ㎛인 하이브리드 언더코팅층 및 상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 형성되는 투명 도전층을 포함하여, 기존의 투명 도전성 필름에 비하여 생산성이 현저히 우수하고, 또한 우수한 배리어 성능을 가짐과 동시에 안정적인 인덱스 매칭을 나타내는 장점이 있다.

Description

하이브리드 언더코팅층을 갖는 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법, 이를 이용한 터치패널
본 발명은 터치패널용 투명 도전성 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단층의 하이브리드 언더코팅층을 통해서 인덱스 매칭이 가능하고 배리어 성능이 우수한 터치패널용 투명 도전성 필름에 관한 것이다.
투명 도전성 필름은 터치 패널의 제조 시 가장 중요한 부품 중 하나이다. 이러한 투명 도전성 필름으로 현재까지 가장 널리 사용되는 것은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO) 필름이다.
이와 관련된 기술은 한국공개특허공보 10-2001-0030578호 등의 문헌에서 개시하고 있다.
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, 투명 도전층의 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 상쇄할 수 있도록, 투명 도전층과 투명 기재 필름 사이에 굴절율이 다른 여러 언더코팅층을 형성한다.
다만, 언더코팅층을 여러 층으로 형성하게 되면 필름의 수율이 현저히 떨어지는 문제점이 발생하게 되어, 단층의 언더코팅층을 통해서도 인덱스 매칭이 가능한 투명 도전성 필름의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단층의 하이브리드 언더코팅층을 통해서 인덱스 매칭이 가능하고 배리어 성능이 우수한 터치패널용 투명 도전성 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 단층의 하이브리드 언더코팅층을 통해서 인덱스 매칭이 가능하고 배리어 성능이 우수한 터치패널용 투명 도전성 필름을 제조하는 방법에 과한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 투명 도전성 필름은 투명 기재와 상기 투명 기재 상부에 형성되며, 무기 네트워크와 유기 네트워크의 혼성 중합체로 이루어지고, 굴절율이 1.55 ~ 1.7, 두께가 10 nm ~ 1.5 ㎛인 하이브리드 언더코팅층 및 상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 형성되는 투명 도전층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 투명 도전성 필름의 제조방법은 (a) 금속 알콕사이드와 실리콘(si) 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시키고, 가교제를 부여하여 무기 네트워크를 제조하는 단계와 (b) 중합성 화합물을 포함하는 유기 네트워크를 제조하는 단계, (c) 상기 무기 네트워크와 유기 네트워크를 혼합하여 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계, (d) 투명 기재 상부에 상기 조성물을 코팅하고 경화시켜 굴절율이 1.55 ~ 1.7이고 두께가 10 nm ~ 1.5 ㎛인 하이브리드 언더코팅층을 형성하는 단계 및 (e) 상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 투명 도전층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 투명 도전성 필름은 단층의 하이브리드 언더코팅층을 이용함으로써 기존의 투명 도전성 필름에 비하여 생산성이 현저히 우수하고, 또한 우수한 배리어 성능을 가짐과 동시에 안정적인 인덱스 매칭을 나타낼 수 있으며, 투명 도전층의 에칭 시에 산 혹은 염기성 용액에 매우 안정적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 도전성 필름의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 투명 도전성 필름의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
투명 도전성 필름
도 1은 본 발명에 따른 투명 도전성 필름(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 투명 도전성 필름(100)은 투명 기재(10), 하이브리드 언더코팅층(20), 투명도전층(30)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 언더코팅층(2) 상부의 투명 도전층(30)은 패턴화 되어 있으며, 에칭과 같은 과정으로 도전막이 제거된 비패턴부(31)가 형성되어 있다.
먼저, 투명 기재(10)는 투명성과 강도가 우수한 필름이 이용될 수 있다. 이러한 투명 기재(10)의 재질로는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone), PC(Poly carbonate), PP(poly propylene), 노보르넨계 수지 등이 제시될 수 있으며, 이들이 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 있을 수 있다. 또한 투명 기재(10)는 단일 필름의 형태 또는 적층 필름의 형태가 될 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.
도 2에서는 기존의 투명 도전성 필름(200)의 단면을 개략적으로 나타내고 있는데, 기존의 투명 도전성 필름(200)에서는 투명 기재(10) 상부에 고굴절율을 갖는 제1언더코팅층(21), 그 위에 저굴절율을 갖는 제2언더코팅층(22)이 형성된다. 즉, 종래의 투명 도전성 필름(200)은 패턴화된 투명 도전층(30)과의 굴절율 차를 최소화하기 위해서 2개 이상의 언더코팅층을 이용하였다.
이와 달리 본 발명에 따른 투명 도전성 필름은 단층의 하이브리드 언더코팅층(20)을 갖는 것을 기술적 특징으로 한다. 상기 하이브리드 언더코팅층(20)은 무기 네트워크와 유기 네트워크의 혼성 중합체로 이루어지고, 굴절율이 1.55~ 1.7, 두께가 10nm ~ 1.5 ㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 하이브리드 언더코팅층(20)은 유기 네트워크와 무기 네트워크의 혼성 중합체로 이루어지기 때문에 배리어 성능이 우수하여 투명 도전층의 전도도를 방해하지 않는다. 또한, 상기 하이브리드 언더코팅층(20)은 단층으로 형성됨에도 불구하고 굴절율의 범위가 1.55~ 1.7,을 만족하고, 또한 두께가 10nm ~ 1.5 ㎛의 범위를 만족함으로써 인덱스 매칭에 매우 안정적이다. 보다 바람직하게는 굴절율의 범위가 1.6 ~ 1.67, 두께 범위가 20 ~ 200 nm 이다.
상기 굴절율이 1.55 미만인 경우에는 기재와의 굴절률 차이가 커서 인덱스 매칭이 잘 되지 않는 문제점이 있고, 또한 상기 굴절율이 1.7을 초과하는 경우에도 굴절률 차이로 인하여 인덱스 매칭에 문제점가 있다. 그리고, 상기 하이브리드 언더코팅층(20)의 두께가 10 nm 미만인 경우에는 코팅 공정의 평탄성 및 굴곡도 문제로 인해 생산성 저하에 따른 문제점이 있고, 1.5 ㎛ 를 초과하는 경우에는 투명성의 문제와 인덱스 매칭의 문제가 있다.
본 발명의 하이브리드 언더코팅층(20)은 무기 네트워크와 유기 네트워크가 포함된 조성물로 형성된다. 상기 하이브리드 언더코팅층(20)은 투명 기재(10) 상부에 상기 조성물을 코팅하여 졸-겔 공법으로 형성된다.
상기 무기 네트워크는 금속 알콕사이드와 실리콘(si) 알콕사이드를 함유할 수 있다. 상기 금속 알콕사이드는 지르코늄(Zr) 알콕사이드 및 티타늄(Ti) 알콕사이드 가운데 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 실리콘 알콕사이드는 알콕시실란과 같은 물질을 이용할 수 있다. 상기 무기 네트워크는 유기 네트워크와 광중합 및 열경화에 참여할 수 있도록 실란커플링제를 포함할 수 있다.
상기 유기 네트워크는 중합성 화합물을 함유할 수 있고, 구체적으로는 중합성 화합물과 중합개시제, 첨가제 및 용제를 함유할 수 있다. 상기 중합성 화합물이란 광중합 또는 열경화가 가능한 단관능성 또는 다관능성 모노머, 올리고머 및 폴리머를 총칭하는 것으로서 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 등을 예로 들 수 있다. 바람직하게는 페닐기를 포함하는 적어도 2관능 이상의 에폭시 아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 유기 네트워크 자체의 굴절율은 1.5 ~ 1.59에 해당하지만, 유기 네트워크와 무기 네트워크가 혼합되는 조성물은 굴절율이 1.55 ~ 1.7에 해당하여 고굴절율을 나타낸다.
본 발명은 단층의 언더코팅층을 이용하기 때문에 기존의 2층 이상의 언더코팅층을 갖는 투명 도전성 필름에 비하여 생산성이 우수하다. 또한, 본 발명의 하이브리드 언더코팅층은 단층임에도 불구하고 유기 네트워크와 무기 네트워크의 하이브리드로 형성되기 때문에 배리어 성능이 우수한 장점이 있다. 특히, 본 발명의 하이브리드 언더코팅층은 유기 네트워크와 무기 네트워크의 혼합으로 인해 1.55~1.7 의 고굴절율을 가지며, 두께가 10 nm~1.5 ㎛의 범위를 만족할 때 안정적인 인덱스 매칭 효과를 갖는 장점이 있다. 또한, 상기 하이브리드 언더코팅층은 유기 네트워크와 무기 네트워크의 혼합으로 형성되므로, 투명 도전층의 패턴 형성을 위한 에칭 공정 시에 기존의 언더코팅층에 비하여 산 혹은 염기성 용액에 매우 안정적인 장점이 있다.
본 발명에 따른 투명 도전성 필름은 표면 경도 향상을 위하여, 투명 기재(10)의 일면 또는 양면에 아크릴계 화합물 등으로 하드코팅층(미도시)을 더 형성할 수 있다.
하드코팅층은 하이브리드 언더코팅층(20)이 형성되지 않은 투명 기재(10)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있고, 하이브리드 언더코팅층(20)이 형성된 상태에서 투명 필름(10)의 하부면에만 형성될 수 있다.
투명 도전성 필름의 제조 방법
본 발명에 따른 투명 도전성 필름의 제조 방법은 (a) 무기 네트워크를 제조하는 단계와 (b) 유기 네트워크를 제조하는 단계, (c) 상기 무기 네트워크와 유기 네트워크를 혼합하여 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계, (d) 상기 조성물을 이용하여 하이브리드 언더코팅층을 형성하는 단계 및 (e) 상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 투명 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계에서는 금속 알콕사이드와 실리콘(si) 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시키고, 가교제를 부여하여 무기 네트워크를 제조한다. 바람직하게는 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 네트워크가 광중합 및 열경화에 참여할 수 있도록 실란커플링제와 같은 가교제를 부여하는 표면개질 단계를 통해 최종적으로 무기 네트워크를 제조하게 된다.
상기 (b)단계에서는 광중합 또는 열경화가 가능한 단관능성 또는 다관능성 모노머, 올리고머 및 폴리머와 같은 중합성 화합물을 포함하는 유기 네트워크를 제조한다.
상기 (a)단계와 (b)단계는 순서에 상관없다.
상기 (c)단계에서는 (a)단계를 통해 제조된 무기 네트워크와 (b)단계를 통해 제조된 유기 네트워크를 혼합하여 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조한다.
그리고, (d)단계에서 투명 기재의 상부에 상기 조성물을 상기 조성물을 코팅하고 경화시켜 굴절율이 1.55 ~ 1.7이고 두께가 10nm ~ 1.5 ㎛ 인 하이브리드 언더코팅층을 형성한다. 여기서 상기 하이브리드 언더코팅층은 졸-겔 공법으로 형성된다.
(e)단계에서는 상기 하이브리드 코팅층의 상부에 투명 도전층을 형성한다. 상기 투명 도전층은 스퍼터링 방식 등 공지의 방법으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 일련의 공정을 포함하여 본 발명에 따른 투명 도전성 필름의 제조가 가능하다.
본 발명에 따른 투명 도전성 필름은 바람직하게는 터치 패널용으로서 사용이 가능하다.
이하에서는 본 발명을 실시예 및 비교예에 의하여 더욱 상세히 설명하며, 다만 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
[실시예1]
지르코늄 알콕사이드와 알코올계 용매를 혼합한 혼합물에 아세트 산을 부여하여 지르코늄 알콕사이드를 코디네이트하였다. 상기 지르코늄 알콕사이드와 알콕시실란을 함께 가수분해하고 축합 반응시킨 후, 이를 실란커플링제로 표면 개질하여 무기 네트워크를 제조하였다.
페닐기를 갖는 에폭시 아크릴레이트 프리폴리머와, 광개시제를 포함한 조성물을 이용하여 유기 네트워크를 제조하였다.
위와 같이 제조된 무기 네트워크와 유기 네트워크를 혼합하여 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 조성물을 PET 필름의 한 면 위에 코팅한 후, UV를 조사하여 경화시킴으로써 하이브리드 언더코팅층을 형성하였다. 하이브리드 언더코팅층의 두께는 500nm가 되도록 형성하였고, 굴절율은 1.63으로 측정되었다.
상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 스퍼터링 방식으로 ITO층을 20㎚ 성막하고, 상기 ITO층을 패터닝하여 실시예1에 따른 투명 도전성 필름을 제작하였다.
[실시예 2]
상기 실시예1에서, 지르코늄 알콕사이드 대신 티타늄 알콕사이드를 사용하여 무기 네트워크를 제조하였으며, 하이브리드 언더코팅층의 두께를 150nm로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 투명 전도성 필름을 제작하였다. 실시예 2에서 하이브리드 언더코팅층의 굴절율은 1.66 측정되었다.
[실시예 3]
열개시제인 라디칼 개시제를 이용하여 스타이렌모노머와 같은 페닐기와 아크릴레이트 실란 모노머을 포함한 코폴리머를 중합하여 유기 네트워크를 제조하였다.
이에 지르코늄 알콕사이드와 알코올계 용매를 혼합한 혼합물에 아세트 산을 부여하여 지르코늄 알콕사이드를 코디네이트하였다. 상기 지르코늄 알콕사이드와 알콕시실란을 함께 가수분해하고 축합 반응시킨 후, 이를 실란커플링제로 표면 개질하여 무기 네트워크를 제조하였다
위와 같이 제조된 무기 네트워크와 유기 네트워크를 혼합하여 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 조성물을 PET 필름의 한 면 위에 코팅한 후, UV를 조사하여 경화시킴으로써 하이브리드 언더코팅층을 형성하였다. 하이브리드 언더코팅층의 두께는 1㎛가 되도록 형성하였고, 굴절율은 1.60으로 측정되었다.
상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 스퍼터링 방식으로 ITO층을 20㎚ 성막하고, 상기 ITO층을 패터닝하여 실시예1에 따른 투명 도전성 필름을 제작하였다.
[비교예 1]
상기 실시예1에서, 하이브리드 언더코팅층의 두께를 5nm 로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 투명 전도성 필름을 제작하였다. 비교예 1의 하이브리드 언더코팅층의 굴절율은 1.63으로 측정되었다.
[비교예 2]
상기 실시예1에서, 하이브리드 언더코팅층의 두께를 2㎛로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 투명 전도성 필름을 제작하였다. 비교예 1의 하이브리드 언더코팅층의 굴절율은 1.63으로 측정되었다.
[비교예 3]
비교예 3에서는 실시예1의 하이브리드 언더코팅층 대신 SiO2 막을 50nm의 두께로 형성하였다. SiO2로 형성된 언더코팅층의 굴절율은 1.47로 측정되었다.
<평가>
하기 표1은 실시예 및 비교예에 따른 투명 전도성 필름에 대하여 ITO층 식각 패턴의 인덱스 매칭 여부를 평가한 결과에 대해 나타낸 것이다.
인덱스 매칭 여부는 ITO층의 식각 패턴에 대한 광특성 평가 및 육안으로 확인되는지 여부로 평가하였으며, 인덱스 매칭이 우수한 경우는 O, 인덱스 매칭이 미흡한 경우는 X로 표시하였다.
표 1
언더코팅층 언더코팅층두께 언더코팅층굴절율 ΔT ΔR 인덱스 매칭평가 결과
실시예1 하이브리드 언더코팅층 500nm 1.63 0.2 0.5 O
실시예2 하이브리드 언더코팅층 150nm 1.66 0.4 0.6 O
실시예3 하이브리드 언더코팅층 1㎛ 1.60 0.3 0.5 O
비교예1 하이브리드 언더코팅층 5nm 1.63 1.0 1.1 X
비교예2 하이브리드 언더코팅층 2㎛ 1.63 0.9 1.2 X
비교예3 SiO2 50nm 1.47 2.1 2.0 X
ΔT = ITO층 증착 후, ITO층을 벗겨낸 부분의 광투과율과 ITO층을 벗겨내지 않은 부분의 광투과율의 차이값
ΔR = ITO층 증착 후, ITO층을 벗겨낸 부분의 광투과율과 ITO층을 벗겨내지 않은 부분의 광반사율의 차이값
광특성은 코니카 미놀타 사의 CM-5 이용하여 측정하였다.
상기 표1의 결과를 살펴보면, 실시예 1~3은 ITO층을 증착한 후, ITO층을 벗겨낸 부분의 광투과율과 ITO층을 벗겨내지 않은 부분의 광투과율 및 광반사율 차이값이 0.5 이하로 작기 때문에, 인덱스 매칭이 잘 된 것으로 평가되었다. 아울러, 실시예들은 ITO 식각 패턴을 육안으로 식별하기 어려워 인덱스 매칭이 우수한 것을 확인할 수 있었다 이와 달리 비교예들은 광투과율 및 광반사율 차이값이 실시예들에 비해 크고, 육안으로 살펴보아도 인덱스 매칭이 미흡한 것으로 평가되었다.
실시예 1~3의 투명 전도성 필름들은 투명 전도성 필름과 투명 기재 사이에 단층의 언더코팅층을 가지고 있지만, 상기 언더코팅층이 무기 네트워크와 유기 네트워크로 형성되고 특정 두께 범위와 굴절율이 만족되면서 우수한 인덱스 매칭 결과를 갖는 것을 알 수 있었다.
비교예 1 및 2는 하이브리드 언더코팅층을 이용한 투명 전도성 필름에 관한 것이지만, 두께가 너무 얇거나 두껍기 때문에 인덱스 매칭이 미흡한 것으로 확인되었다.
비교예 3의 경우는 SiO2 로 형성된 단층의 언더코팅층을 갖는 투명 전도성 필름에 관한 것으로, SiO2 단층만으로는 인덱스 매칭이 미흡함을 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 투명 기재;
    상기 투명 기재 상부에 형성되며, 무기 네트워크와 유기 네트워크의 혼성 중합체로 이루어지고, 굴절율이 1.55~ 1.7, 두께가 10nm ~ 1.5 ㎛인 하이브리드 언더코팅층; 및
    상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 형성되는 투명 도전층;을 포함하는 투명 도전성 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 네트워크는
    금속 알콕사이드 및 실리콘(si) 알콕사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 알콕사이드는
    지르코늄(Zr) 알콕사이드 및 티타늄(Ti) 알콕사이드 가운데 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기 네트워크는
    중합성 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중합성 화합물은
    적어도 하나의 작용기를 갖는 열 또는 광 중합성 모노머, 올리고머 및 폴리머 가운데 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재는
    PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone), PC(Poly carbonate), PP(poly propylene), 노보르넨계 수지 가운데 1종 이상으로 이루어진 단일 또는 적층 필름인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전층은
    ITO(Indium Tin Oxide) 또는 FTO(Fluorine-doped Tin Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재의 일면 또는 양면에 하드코팅층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름.
  9. (a) 금속 알콕사이드와 실리콘(si) 알콕사이드를 가수분해 및 축합반응시키고, 가교제를 부여하여 무기 네트워크를 제조하는 단계;
    (b) 중합성 화합물을 포함하는 유기 네트워크를 제조하는 단계;
    (c) 상기 무기 네트워크와 유기 네트워크를 혼합하여 하이브리드 언더코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계;
    (d) 투명 기재 상부에 상기 조성물을 코팅하고 경화시켜 굴절율이 1.55~ 1.7, 두께가 10nm ~ 1.5 ㎛인 하이브리드 언더코팅층을 형성하는 단계; 및
    (e) 상기 하이브리드 언더코팅층 상부에 투명 도전층을 형성하는 단계;를 포함하는 투명 도전성 필름의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제8항에 기재된 투명 도전성 필름을 포함하는 터치 패널.
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