KR20170003429A - 투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광학표시장치 - Google Patents

투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광학표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재층, 및 상기 기재층 상에 형성된 도전층을 포함하는 투명 도전체이고, 상기 도전층은 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하고, 상기 투명 도전체는 파장 400nm 내지 700nm에서 Haze 값이 1.2% 이하이고, 전광선 투과율이 88% 이상이며, 투과 b* 값이 1.10 이하이고, 그리고 면저항이 50(Ω/□) 이하인 것을 특징으로 하는 투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.

Description

투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광학표시장치{TRANSPARENT CONDUCTOR, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.
투명 도전체는 디스플레이 장치에 포함되는 터치스크린패널, 플렉시블(flexible) 디스플레이 등 다방면에 사용되고 있다. 투명 도전체의 주류는 ITO 필름을 PET 필름에 증착시킨 제품이었으나, 최근 투명 도전체에 금속 나노와이어를 포함한 투명 도전체, 특히 은 나노와이어가 포함된 투명 도전체가 굴곡성이 우수하여 각광을 받고 있다.
그러나, 은 나노와이어가 포함된 투명 도전체가 터치 감지 정확도와 반응 속도 문제를 해소하고, 대면적 터치패널로 제작되기 위해서는 저저항 조건에서도 고저항에서의 광특성과 동일하거나 또는 향상된 광특성을 가져야 한다.
이와 관련하여 일본공개특허 제2012-011637호는 은 나노와이어가 포함된 투명 도전막 적층체 및 이를 포함한 터치패널장치를 기술하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 낮은 면저항과 함께 헤이즈, 투과율, 및 투과 b*의 광학특성이 좋은 투명 도전체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 신뢰성이 좋은 투명 도전체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 투명 도전체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 투명 도전체를 포함하는 광학표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 투명 도전체는 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 도전층을 포함하는 투명 도전체이고, 상기 도전층은 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하고, 상기 투명 도전체는 파장 400 nm 내지 700 nm에서 Haze가 1.2% 이하이고, 투과율이 88% 이상이며, 투과 b* 값이 1.10 이하이고, 그리고 면저항이 50(Ω/□) 이하일 수 있다.
본 발명의 투명 도전체의 제조 방법은 기재층 상에 도전성 조성물로 금속 나노와이어 네트워크를 형성하고, 상기 금속 나노와이어 네트워크 상에 매트릭스용 조성물로 도전층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 도전성 조성물은 산 및 금속 나노와이어를 포함한다.
본 발명의 투명 도전체의 제조 방법에서, 상기 도전성 조성물은 염화물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 상기 투명 도전체를 포함할 수 있다.
본 발명은 낮은 면저항과 함께 투과도, 헤이즈 및 투과 b*의 광학특성이 좋고, 신뢰성이 좋은 투명 도전체 및 이의 제조방법과 상기 투명 도전체를 포함하는 광학표시장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 3은 본 발명 또 다른 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 4는 본 발명 또 다른 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 5는 본 발명 일 실시예의 광학표시장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명 일 실시예의 디스플레이부의 단면도이다.
도 7은 본 발명 다른 실시예의 광학표시장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명 또 다른 실시예의 광학표시장치의 단면도이다.
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. 본 명세서에서, '상부'와 '하부'는 도면을 기준으로 정의한 것으로, 보는 시각에 따라 '상부'가 '하부'로, '하부'가 '상부'로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 "투과 b* 값"은 기재필름 상에 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층(두께: 20nm 내지 200nm)이 적층된 도전체에 대하여 파장 400nm 내지 700nm에서 색차 측정기 CM3600A(Konica Minolta 사)를 사용하여 측정할 수 있지만, 기재필름의 재질과 두께, 도전층의 두께, 파장을 변경하더라도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
본 명세서에서 "면저항"은 비접촉식 면저항 측정기 EC-80P(NAPSON 社)를 사용하여 투명 도전체(패터닝하지 않음) 면에 대한 면저항을 측정한다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전체는 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 도전층을 포함한다. 상기 도전층은 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함한다. 상기 투명 도전체는 파장 400nm 내지 700nm에서 Haze 값이 1.2% 이하, 투과율이 88% 이상, 투과 b* 값이 1.10 이하, 및 면저항이 50(Ω/□) 이하이고, 추가적으로 하기 식 1의 면저항 변화율이 10.0% 이하로서, 면저항이 낮고 광학 특성이 우수하고 신뢰성이 좋은 투명 도전체를 구현할 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명 일 실시예의 투명 도전체를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 투명 도전체(100)는 기재층(110), 기재층(110)상에 형성된 도전층(120)을 포함한다.
기재층(110)은 투명성을 갖는 필름으로서, 파장 550nm에서 투과율이 85% 이상, 예를 들면 90% 이상인 필름이 될 수 있다. 또한, 기재층(110)은 굴절률이 1.5 내지 1.65인 필름이 될 수 있다. 상기 범위에서 투명 도전체의 광학 특성이 개선될 수 있다. 구체적으로, 기재층(110)은 가요성 및 절연성이 좋은 필름일 수 있다. 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate), 시클릭올레핀폴리머(cyclic olefine polymer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 등을 포함하는 폴리에스테르, 폴리올레핀(polyolefine), 폴리술폰(polysulfone), 폴리이미드(polyimide), 실리콘(silicone), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리아크릴(polyacryl), 및 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride) 등을 포함할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용될 수 있다. 기재층(110)은 단일층 또는 2종 이상의 수지 필름이 적층된 형태가 될 수도 있다. 기재층(110)의 두께는 10㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 20㎛ 내지 150㎛, 보다 구체적으로 20㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 디스플레이, 예를 들면, 플렉시블 디스플레이에 사용하기 유리할 수 있다.
도전층(120)은 기재층(110) 상에 형성되며, 금속 나노와이어(121) 및 매트릭스(122)를 포함한다. 도전층(120)은 매트릭스 내에 금속 나노와이어(121)로 형성된 네트워크를 포함하여, 도전성과 양호한 유연성(flexibility) 및 굴곡성을 가질 수 있다. 도전층(120)은 에칭 등의 패터닝 방법에 의해 패턴화되어 전극을 형성할 수 있고, 유연성을 확보하여 플렉시블 장치에 사용될 수 있다. 구체예에서 상기 전극은 제1 방향과 제2방향으로 복수의 라인 형태를 가질 수 있다.
금속 나노와이어(121)는 나노와이어 형상으로 인하여 금속 나노입자에 비해 분산성이 좋다. 또한, 금속 나노와이어(121)는 투명 도전체의 면저항을 현저하게 낮출 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 특정 단면을 갖는 극 미세선의 형태를 갖는다. 구체예에서, 금속 나노와이어(121)의 단면의 직경(d)에 대한 나노와이어 길이(L)의 비(L/d, aspect ratio)는 200 내지 1,250이 될 수 있다. 상기 범위에서, 낮은 나노와이어 밀도에서도 높은 도전성 네트워크를 구현할 수 있고, 면저항이 낮아질 수 있다. 예를 들면 aspect ratio는 500 내지 1,000, 예를 들면 500 내지 700이 될 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 단면의 직경(d)이 0 초과 100nm 이하가 될 수 있다. 예를 들면 단면의 직경(d)이 40nm 내지 100nm, 예를 들면 60nm 내지 100nm가 될 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 길이(L)가 20㎛ 이상이 될 수 있다. 예를 들면 길이(L)가 20㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위의 직경 및 길이에서, 높은 L/d를 확보하여 전도성이 높고 면저항이 낮은 투명 도전체를 구현할 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 임의의 금속으로 제조된 나노와이어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 인듐(In) 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상이 포함될 수 있다. 구체적으로 은 나노와이어 또는 이를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 통상의 방법으로 제조하거나, 상업적으로 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들면, 금속 나노와이어(121)는 폴리올과 폴리(비닐 피롤리돈) 존재 하에서 금속 염(예를 들면, 질산은(AgNO3))의 환원 반응을 통해 합성할 수 있다. 또는, 상업적으로 시판되는 제품(예:ClearOhm Ink., Cambrios社)을 사용할 수도 있다.
금속 나노와이어(121)는 기재층(110) 상에 도전성 네트워크를 형성할 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 기재층(110)에 도포 용이성 및 기재층(110)과의 부착력을 위하여 용매에 분산된 상태로 사용될 수 있으며 본원에서는 금속 나노와이어가 용매에 분산된 상태의 조성물을 '도전성 조성물'이라 한다. 도전성 조성물은 금속 나노와이어 및 산(Acid)을 포함할 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 도전성 조성물의 고형분 중 중 40 중량% 이상, 예를 들면 40 중량% 내지 80 중량% 또는 50 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 도전성 네트워크를 형성하여 충분한 도전성을 확보할 수 있고, 기재층에 대한 부착력 효과가 있을 수 있다. 본 명세서에서 "고형분"은 용매를 제외한 나머지 전체를 의미한다.
상기 산은 유기산이 사용될 수 있다. 구체적으로 유기산은 아세트산(acetic acid), 포름산(formic acid), 및 젖산(lactic acid) 중 1 종 이상 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 산은 아세트산일 수 있다. 이 경우 금속 나노와이어에 포함된 여러 불순물들을 제거하여 저 저항에서도 고 저항에서의 광 특성(Haze, 투과율 및 투과 b*)과 동일 또는 개선된 효과를 가질 수 있다. 산은 도전성 조성물의 고형분 기준으로 0.01 중량% 내지 10.0 중량%, 구체적으로 0.01 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 투명 도전체는 낮은 저항값 및 우수한 광 특성을 가질 수 있다. 상기 산은 pH 2 내지 6의 산 용액이 사용될 수 있다. 구체적으로, 산은 산 수용액으로 도전성 조성물에 첨가될 수 있고, 예를 들면 1중량% 내지 3중량%의 산 수용액으로 도전성 조성물에 첨가될 수 있다.
상기 도전성 조성물은 염화물(Chloride, 염소 음이온(Cl-) 함유 화합물)을 더 포함할 수 있다. 염화물은 구체적으로 염화암모늄(NH4Cl), 염화나트륨(NaCl), 및 염화칼륨(KCl) 중 1 종 이상 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적으로, 염화암모늄을 사용할 수 있다. 이 경우 금속 나노와이어가 잔류 산이나 수분 등에 의해 산화되어 접촉 저항이 증가하는 현상을 억제하여 신뢰성이 우수한 효과를 가질 수 있다. 염화물은 도전성 조성물의 고형분 기준으로 1x10-7 중량% 내지 1.0 중량%일 수 있다. 구체적으로 1x10-7 중량% 내지 0.01 중량%, 보다 구체적으로 1x10-7 중량% 내지 0.001 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 낮은 저항값 및 우수한 광 특성을 가질 수 있고, 우수한 신뢰성을 가질 수 있다. 구체적으로, 염화물은 염화물 수용액으로 도전성 조성물에 첨가될 수 있고, 예를 들면 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 염화물 수용액으로 도전성 조성물에 첨가될 수 있다.
도전성 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 물, 유기 용매 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 용매로 물을 사용하는 경우 친환경적인 제조방법을 제공할 수 있어 바람직하다. 구체적으로, 초 순수를 사용할 수 있다.
도전성 조성물은 금속 나노와이어의 분산을 위해 첨가제 및 바인더 등을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxy methyl cellulose;CMC), 2-히드록시 에틸 셀룰로오스(2-hydroxy ethyl cellulose;HEC), 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose;HPMC), 메틸 셀룰로오스(methylcellulose;MC), 폴리 비닐 알콜(poly vinyl alcohol;PVA), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol;TPG), Polyvinylpyrrolidone계, 잔탄 검(xanthan gum;XG), 에톡시레이트들(ethoxylates), 알콕시레이트(alkoxylate), 에틸렌옥사이드(ethyleneoxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide) 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합되거나 공중합된 형태로 사용할 수 있다. 상기 첨가제 및 바인더는 도전성 조성물의 고형분 기준으로 잔량으로 포함될 수 있다.
매트릭스(122)는 금속 나노와이어(121)를 함침한다. 즉, 매트릭스(122) 내에 금속 나노와이어가 산재되어 있거나 매몰되어 있을 수 있다. 또한, 일부 금속 나노와이어(121)는 매트릭스(122) 표면으로 돌출되어 노출될 수 있다. 매트릭스(122)는 도전층(120)의 상부에 노출될 수 있는 금속 나노와이어(121)의 산화 및 마모를 방지하고, 습기, 극소량의 산(acid), 산소, 황 등과 같은 환경에서 부식 성분들의 투과율을 상당히 낮출 수 있고, 도전층(120)과 기재층(110) 간의 접착력을 부여하며 투명도전성 필름의 광학 특성, 내화학성, 및 내용제성 등을 높일 수도 있다.
매트릭스(122)는 바인더 및 개시제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 상기 바인더는 특별히 제한되지 않지만 하나 이상의 다관능 모노머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 5관능 이상의 모노머, 구체적으로 5관능 또는 6관능 모노머, 및 3관능 모노머를 포함하는 매트릭스용 조성물로 형성될 수 있다. 5관능 이상의 모노머 및 3관능 모노머는 (메트)아크릴레이트기를 갖는 (메트)아크릴레이트계 모노머로서, 우레탄기를 갖지 않는 비-우레탄계 모노머일 수 있다. 비우레탄계 (메트)아크릴레이트계 모노머를 사용하여 금속 나노와이어(121)의 네트워크 구조 내에 경화물의 적층이 조밀해지고 기재층(110)에 대한 부착성이 향상될 수 있다. 5관능 또는 6관능 모노머는 구체적으로 탄소수 3 내지 20의 다가 알코올의 5관능 모노머 또는 6관능 모노머가 될 수 있다. 예를 들어, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트(dipentaerythritol penta(meth)acrylate), 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate), 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트(caprolactone-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate), 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트(caprolactone-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 5관능 이상의 모노머는 매트릭스 조성물의 고형분 100중량부 중 30중량부 내지 60중량부, 구체적으로 30중량부 내지 50중량부, 더 구체적으로 30중량부 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 투명 도전체의 신뢰성 및 도전성을 유지할 수 있다. 상기 매트릭스용 조성물의 "고형분"은 매트릭스용 조성물 중 용매를 제외한 나머지를 의미한다.
3관능 모노머는 예를 들어, 탄소수 3 내지 20의 다가 알코올의 3관능 모노머, 알콕시기로 개질된 탄소수 3 내지 20의 다가알코올의 3관능 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트(trimethylolpropane tri(meth)acrylate), 글리세롤트리(메트)아크릴레이트(glycerol tri(meth)acrylate), 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트(pentaerythritol tri(meth)acrylate), 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트(dipentaerythritol tri(meth)acrylate) 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 도전층이 노란색으로 왜곡되어 보이는 현상을 막을 수 있다. 구체적으로, 알콕시기(예:탄소수 1~5의 알콕시기)를 갖는 3관능 모노머는 에톡시화된 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트(ethoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate), 프로폭시화된 글리세릴트리(메트)아크릴레이트(propoxylated glyceryl tri(meth)acrylate) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 3관능 모노머는 매트릭스용 조성물의 고형분 100중량부 중 5중량부 내지 20중량부, 구체적으로 5중량부 내지 15중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 투명 도전체의 신뢰성 및 도전성을 유지할 수 있다.
매트릭스용 조성물은 개시제를 포함할 수 있다. 개시제는 통상의 광중합 개시제가 사용될 수 있다. 예를 들면 개시제는 알파-히드록시케톤 계열로서, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 또는 이를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다. 개시제는 매트릭스용 조성물의 고형분 100중량부 중 1 중량부 내지 15 중량부, 구체적으로 2 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
매트릭스용 조성물은 부착증진제를 더 포함할 수 있다. 부착증진제는 금속 나노와이어(121)의 기재층(110)에 대한 부착성을 증진시킴과 동시에 투명 도전체(100)의 신뢰성을 높일 수 있다. 부착증진제의 예로 실란커플링제, 1 관능 모노머, 2관능 모노머, 3관능 모노머 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 실란커플링제는 통상의 실란커플링제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 아미노기 또는 에폭시기를 갖는 실란 커플링제를 사용할 수 있다. 이 경우 부착성 및 내화학성이 양호할 수 있다. 구체적으로, 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane), 3-글리시드옥시프로필메틸디메톡시실란(3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane), 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡실란(2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane) 등의 에폭시 구조를 갖는 규소 화합물; 비닐 트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane), 비닐트리에톡시실란(vinyltriethoxysilane), (메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란((meth)acryloxypropyltrimethoxysilane) 등의 중합성 불포화기 함유 규소 화합물; 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane) 등의 아미노기 함유 규소 화합물; 및 3-클로로프로필 트리메톡시실란(3-chloropropyltrimethoxysilane)중 하나 이상을 사용할 수 있다. 1 관능 내지 3 관능 모노머는 산 에스테르(acid ester)계 모노머를 사용할 수 있다. 예를 들어 (메트)아크릴레이트기를 갖는 1관능 내지 3관능 (메트)아크릴레이트 모노머로서, 구체적으로 탄소수 3 내지 20의 다가알코올의 1관능 내지 3관능 모노머, 보다 구체적으로 (메트)아크릴레이트((meth)acrylate), 이소보르닐 (메트)아크릴레이트(isobornyl(meth)acrylate), 사이클로펜틸 (메트)아크릴레이트(cyclopentyl(meth)acrylate), 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트(cyclohexyl(meth)acrylate), 트리메틸올프로판 디(메트)아크릴레이트(trimethylolpropane tri(meth)acrylate), 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트(ethyleneglycol di(meth)acrylate), 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트(neopentylglycol di(meth)acrylate), 헥산디올 디(메트)아크릴레이트(hexanediol di(meth)acrylate), 사이클로데칸 디메탄올 디(메트)아크릴레이트(cyclodecane dimethanol di(meth)acrylate) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 부착증진제는 매트릭스용 조성물의 고형분 100 중량부 중 1 중량부 내지 15 중량부, 구체적으로 5 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 투명 도전체의 신뢰성 및 도전성을 유지하면서 부착성을 증진시킬 수 있다.
매트릭스용 조성물은 산화방지제를 더 포함할 수 있다. 산화방지제는 도전층(120)의 금속 나노와이어 네트워크의 산화를 방지할 수 있다. 구체적으로 트리아졸(triazole)계 산화방지제, 트리아진(triazine)계 산화방지제, 또는 포스파이트(phosphite)계 등의 인계 산화방지제, HALS(Hinder amine light stabilizer)계 산화방지제, 및 페놀계 산화방지제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면 2종 이상을 혼합하여 사용함으로써 금속 나노와이어(121)의 산화를 막고 신뢰성을 높일 수 있다. 산화방지제는 2종 이상을 사용하는 경우 산화 방지 및 신뢰성이 보다 우수할 수 있다. 일 구체예에서, 산화방지제는 인계와 페놀계의 혼합물, 인계와 HALS계의 혼합물, 또는 페놀계와 HALS계의 혼합물을 사용할 수 있으며, 특히 인계 및 HALS계의 혼합물, 또는 트리아졸계, 페놀계 및 인계의 혼합물, 또는 트리아진계, 페놀계 및 인계의 혼합물을 사용할 수 있다. 투명 도전체(100)는 인계 산화방지제를 포함함으로써 도전층(120)의 도전성에 영향을 주지 않고, 투과 b*값을 낮출 수 있다. 예를 들면, 인계 산화방지제는 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스파이트(tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite), 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트(Pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate)) 등을 포함할 수 있다. HALS계 산화방지제는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate), 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate), 비스(2,2,6,6-테트라메틸-5-피페리디닐)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-5-piperidinyl)sebacate), 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-에탄올을 갖는 디메틸숙시네이트 공중합체(Copolymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6- tetramethyl-1-piperidine ethanol), 또는 2,4-비스[N-부틸-N-(1-시클로헥실옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아미노]-6-(2-히드록시에틸아민)-1,3,5-트리아진(2,4-bis[N-butyl-n-(1-cyclohexyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4-yl)amino]-6-(2-hydroxyethylamine)-1,3,5-triazine) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 산화방지제는 매트릭스용 조성물의 고형분 100중량부 중 0.1 중량부 내지 5 중량부 구체적으로 0.5 중량부 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 금속 나노와이어 네트워크의 산화를 방지하고 투과 b*값을 낮출 수 있다.
매트릭스용 조성물은 미립자를 더 포함할 수 있다. 상기 미립자는 투명 도전체의 헤이즈를 낮추고, 투과율을 높이는 역할을 할 수 있다, 상기 미립자는 무기 미립자를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 실리카(SiO2), 이산화타이타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화주석(SnO2), 산화안티몬(Sb2O), ITO, ATO 등이 있다. ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(antimony doped tin oxides)를 사용하는 경우에는 대전 방지 기능을 부가적으로 부여할 수 있다. 무기 미립자는 중공 구조를 가질 수 있다. 중공 구조에 의해 중공 구조를 가진 무기 미립자의 굴절률은 1.4 이하, 구체적으로 1.33 내지 1.38이 될 수 있다. 구체적으로 중공 실리카를 사용할 수 있다. 중공 구조를 가지는 무기 미립자는 표면 처리되지 않은 무처리 중공입자를 사용하거나 또는 경화 가능한 작용기(예를 들어, (메타)아크릴레이트기), 또는 분산제, 커플링제 등으로 표면 처리된 중공입자를 사용할 수 있다. 표면 처리된 중공입자는 매트릭스용 조성물의 바인더와 경화 반응하여 매트릭스 및 투명 도전층의 내구성을 높이고, 기재층에 더 단단하게 결합될 수 있거나, 바인더 내에 균일하게 분산될 수 있다. 표면 처리된 중공입자는 예를 들면, 중공입자의 전체 외부 면적 중 10% 내지 80%, 구체적으로 20% 내지 70%, 보다 구체적으로 40% 내지 60%가 (메타)아크릴레이트 화합물로 표면 처리될 수 있다. 상기 범위에서 바인더와의 반응성이 우수하여, 투명 도전층의 내구성을 높이고, 기재층에 더 단단하게 결합될 수 있다. (메타)아크릴레이트 화합물로 표면 처리된 중공 입자는 통상의 방법으로 제조하거나 상품으로 구입할 수 있다. 표면 처리된 중공 입자는 예를 들면, 중공 실리카 표면을 실란기 함유 화합물로 먼저 코팅하고, (메타)아크릴레이트 화합물로 부가 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 미립자는 평균입경(D50)이 30 nm 내지 100 nm, 예를 들어 40 nm 내지 70 nm인 것을 사용할 수 있으며, 상기 범위 내에서 헤이즈 및 투과율 등의 투명 도전체의 광학적 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 미립자는 매트릭스용 조성물의 고형분 100중량부 중 20중량부 내지 60중량부, 구체적으로 30중량부 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 투명 도전체의 헤이즈, 및 투과율 등의 광학적 특성을 향상시킬 수 있다.
매트릭스 조성물은 성능 개선을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 첨가제로는 증점제, 분산제, 또는 자외선 안정제 등을 포함할 수 있다.
도전층(120)의 두께는 10nm 내지 1㎛, 구체적으로 20 nm 내지 200nm, 보다 구체적으로 30 nm 내지 130nm, 또는 50 nm 내지 100 nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체(100)를 터치패널용 필름 용도로 사용할 수 있다. 상기 범위에서, 접촉 저항이 낮아지고 내구성 및 내화학성이 향상되고, 우수한 광특성를 갖는 효과가 있을 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 기재층(110)의 일면 또는 양면에는 기능성 층이 더 적층될 수 있다. 기능성 층으로는 하드코팅층, 부식 방지층, 반사 방지층, 눈부심 방지층, 부착력 증진층, 및 배리어층 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
하드코팅층 또는 부식 방지층은 스크래치 및 부식에 대비하여 추가적으로 표면을 보호하는 코팅을 말한다. 하드코팅층의 예를 들어 에폭시(epoxy), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리실란(polysilane) 등과 같은 합성 중합체들을 포함한다. 전형적으로, 하드코팅층은 콜로이드 실리카(colloidal silica)를 포함한다. 하드코팅층의 두께는 전형적으로는 1㎛ 내지 50㎛이다. 경도(hardness)는 300g/cm2 하의 초당 2 왕복(reciprocations/sec)으로 2 cm의 거리 내에서 50회 왕복하는 스틸 울(steel wool)로써 코팅을 스크래칭하는 것과 같은 당해 기술 분야에서의 공지된 방법들에 의해 평가(evaluate)될 수 있다. 하드코팅층은 당해 기술 분야에서 공지된 방법들로서 반사방지 처리 또는 눈부심방지 공정에 추가로 노출(expose)될 수 있다.
반사 방지층은 투명 도전체의 반사 표면에서의 반사 손실을 감소시킬 수 있는 층을 말한다. 따라서, 반사 방지층은 투명 도전체의 외측 표면 상에 위치할 수 있고, 또는 층들 간의 인터페이스로서 위치할 수 있다. 반사 방지층으로서 적절한 재료들은 불소중합체, 불소중합체 혼합물들 또는 공중합체들을 포함하여 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 반사 손실은 반사 방지층의 두께를 제어함에 의해 효과적으로 감소될 수 있다.
눈부심 방지층은 반사를 산란하기 위해 표면 상에 미세한 거칠기(roughness)를 제공함으로써 투명 도전체의 외부 표면에서 원하지 않는 반사를 감소시키는 층을 말한다. 적절한 반사 방지 재료들은 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 이들은 실록산(siloxane), 폴리스틸렌/PMMA 혼합물, 래커(lacquer)(예, 부틸 아세테이트(butyl acetate)/니트로셀룰로오스(nitrocellulose)/왁스(wax)/알키드 수지(alkyd resin)), 폴리티오핀들(polythiophenes), 폴리피롤(polypyrroles), 폴리우레탄(polyurethane), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose), 및 아크릴레이트들(acrylates)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 모두는 콜로이드 또는 훈증된(fumed) 실리카(silica)와 같은 광 확산 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료들의 혼합물들 및 공중합체들은 마이크로 단위의 구성의 이질성들을 가질 수 있고, 또한 눈부심을 감소시키기 위해 광 확산 작용을 나타낼 수 있다.
부착력 증진층은 각각의 층의 물리적, 전기적 또는 광학적 특성들에 대한 영향 없이 두 개의 인접층(예, 도전층 및 기판)을 함께 결합하는 어떤 광학적으로 투명한 재료를 말한다. 광학적으로 투명한 접착 재료는 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 그것은 아크릴 수지(acrilic resins), 염화 올레핀 수지(chlorinated olefin resins), 말레산 수지(maleic acid resins), 염화 고무 수지(chlorinated rubber resins), 시클로 고무 수지(cyclorubber resins), 폴리아미드 수지(polyamide resins), 쿠마론 인딘 수지(cumarone indene resins), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(erhylene-vinyl acetate copolymer), 폴리에스테르 수지(polyester resins), 우레탄 수지(urethane resins), 또는 폴리실록산(polysiloxanes) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
배리어층은 투명 도전체 내부로 가스 또는 유체 침투(permeation)를 감소시키거나 막는 층을 말한다. 그것은 도전층의 광 투과율뿐만 아니라 전기적 도전성에서 상당한 감소를 초래할 수 있다. 배리어층은 대기 부식 가스가 도전층으로 들어가는 것 그리고 매트릭스에서 금속 나노와이어들과 접촉하는 것을 효과적으로 막을 수 있다. 배리어층들은 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 나아가, 반사 방지층, 눈부심 방지층 및 하드코팅층 중의 하나가 또한 배리어층으로 작용할 수 있다.
투명 도전체(100)는 가시광선 영역 예를 들면 파장 400nm 내지 700nm에서 투명성을 가질 수 있다. 구체예에서, 투명 도전체(100)는 파장 400nm 내지 700nm에서 헤이즈 미터로 측정된 헤이즈(%)가 1.2% 이하, 구체적으로 0.5% 내지 1.2%, 보다 구체적으로 0.7% 내지 1.1%이고, 전광선 투과율(%)이 88% 이상, 구체적으로 90% 이상, 보다 구체적으로 90% 내지 99%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체(100)의 투과도가 높고, 투명성이 좋아 투명 도전체 용도로 사용될 수 있으며, 저항 변화율이 낮고, 투명 도전체(100)의 패터닝으로 투명 전극 필름으로 사용할 수 있다.
투명 도전체(100)는 파장 400nm 내지 700nm에서 투과 b* 값이 1.10 이하, 구체적으로 0.5 내지 1.10, 보다 구체적으로 0.8 내지 1.10이 될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체(100)의 투과도가 높고, 저항 변화율이 낮고, 투명 도전체(100)의 패터닝으로 투명 전극 필름으로 사용할 수 있다. 물론 매트릭스(122)로 인하여 기존의 투명 도전체의 내구성, 내화학성, 및 내용제성 등을 가질 수 있다.
투명 도전체(100)는 비접촉식 면저항 측정기(NAPPON社, EC80P)로 측정된 면저항이 50(Ω/□) 이하, 구체적으로 40(Ω/□) 이하, 보다 구체적으로 25(Ω/□) 내지 40(Ω/□)이 될 수 있다. 상기 범위에서, 면저항이 낮아 터치패널용 전극 필름으로 사용할 수 있고, 대면적 터치패널에 적용될 수 있다.
투명 도전체(100)는 하기 식 1에 의한 면저항 변화율(%)이 10.0% 이하, 구체적으로 3% 내지 10.0%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 금속 나노와이어의 잔류 산이나 수분 등에 의해 산화되어 접촉 저항이 증가하는 현상을 억제하여 신뢰성이 우수한 효과를 가질 수 있다. 면저항 변화율은 비접촉식 면저항 측정기 EC-80P (NAPSON 社)를 사용하여 초기 면저항(a)(단위:Ω/□)을 측정하고, 85℃/85% 상대습도 조건에서 240시간 방치한 후 동일 방법으로 면저항(b)(단위:Ω/□) 을 측정하여 평가할 수 있다:
[식 1]
면저항변화율 = ｜b-a｜/a x 100
(a: 상기 투명 도전체의 초기 면저항,
b: 상기 투명 도전체를 85℃ 및 85% 상대습도 조건에서 240시간 방치한 후 면저항).
도 1은 기재층의 상부면에 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층이 형성된 실시예를 도시하였으나, 기재층의 하부면에 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층이 더 형성되는 경우도 역시 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
이하, 도 2를 참고하여 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체를 설명한다.
도 2를 참고하면, 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체(150)는 기재층(110), 기재층(110)의 상부면에 형성되고 금속 나노와이어(121) 및 매트릭스(122)를 포함하는 금속 나노와이어 함유 도전층(120a)과 매트릭스 만으로 구성되고 금속 나노와이어를 포함하지 않는 금속 나노와이어 비함유층(120b)으로 패턴화된 도전층(120')을 포함할 수 있다. 도전층(120')이 패턴화된 것을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 투명 도전체(100)와 실질적으로 동일하다.
도전층(120')은 소정의 방법 예를 들면 산성 용액을 사용한 에칭에 의해 패턴화될 수 있다, 도전층(120')이 패턴화됨으로써 x 및 y 채널을 형성하여 도전체로 사용될 수 있다. 에칭을 하는 경우, 에칭액은 산성 에칭액으로, pH는 2 내지 5가 될 수 있고, 30℃ 내지 45℃에서 에칭을 수행할 수 있다. 상기 범위에서 투명 도전체를 필요로 하는 선폭으로 에칭을 할 수 있다. 에칭액은 인산, 질산, 및 아세트산 중 하나 이상을 포함하는 수용액이 될 수 있다. 예를 들면, 85% 농도(부피 기준)의 인산 75 내지 85 중량%, 70% 농도(부피기준)의 질산 3 내지 5 중량%, 99.7% 농도(부피 기준)의 아세트산 1 내지 10 중량% 및 잔량을 물을 포함하는 수용액이 될 수 있고, 상기 범위에서 금속 나노와이어를 필요로 하는 선 폭으로 에칭을 할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 금속 나노와이어 함유 도전층(120a)은 에칭이 되지 않아 금속 나노와이어를 함유하고, 금속 나노와이어 비함유층(120b)은 금속 나노와이어가 에칭되어 금속 나노와이어를 포함하지 않은 매트릭스만으로 구성되게 된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명 또 다른 실시예의 투명 도전체를 설명한다.
도 3을 참조하면, 투명 도전체(200)는 기재층(110), 기재층(110)의 상부면에 형성되고 금속 나노와이어(121) 및 매트릭스(122)를 포함하는 도전층(120), 및 도전층(120)의 상부면에 형성되는 오버코팅층(130)을 포함할 수 있다. 오버코팅층(130)을 더 포함함으로써 도전층(120) 중 금속 나노와이어(121)의 산화를 막고 도전층(120)과 기재층(110) 간의 접착력을 높일 수 있다. 도 3은 기재층 상에 투명도전층과 오버코팅층이 형성된 실시예를 도시하였으나, 기재층 상에 도전층, 또는 도 4와 같이 기재층 상에 투명 도전층과 오버코팅층이 더 형성된 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체 역시 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 본 실시예의 투명 도전체는 오버코팅층(130)이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하에서는 오버코팅층(130)을 중심으로 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시되지 않았지만, 도전층(120)와 오버코팅층(130)은 일체형으로 형성될 수 있다. 상기 '일체형'은 도전층(120)과 오버코팅층(130)이 접착층 등에 의해 서로 접착되어 있지 않고 독립적으로 분리되지 않은 형태를 의미할 수 있다.
오버코팅층(130)은 열 경화성 또는 방사선 경화성 수지, 경화 개시제, 경화제를 용매에 용해한 오버코팅층용 조성물을 기재에 코팅한 후 열 및 방사선으로 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 열 경화형 또는 방사선 경화형 수지는 2개 이상의 관능기를 가진 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로 (메타)아크릴레이트와 같은 불포화 이중결합과 에폭시기 또는 실란올기와 같은 반응성의 치환기를 들 수 있다. 이러한 관능기를 가지는 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol diacrylate), 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트(neopentylglycol di(meth)acrylate), 1,6-헥산디올 (메타)아크릴레이트(1,6-hexanediol (meth)acrylate), 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트(trimethylolpropane tri(meth)acrylate), 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate), 폴리올폴리(메타)아크릴레이트(polyolpoly(meth)acrylate), 비스페놀A-디글리시딜 에테르(bisphenol A-diglycidyl ether)의 디(메타)아크릴레이트(di(meth)acrylate); 다가 알코올, 다가 카르복실산 또는 그 무수물과 아크릴산을 에스테르화 함으로써 얻을 수 있는 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트(polyester(meth)acrylate), 우레탄 (메타)아크릴레이트(urethane(meth)acrylate), 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트(pentaerythritol tetramethacrylate), 글리세릴 트리메타크릴레이트(glyceryl trimethacrylate) 등이 있다. 또는 불소를 함유하는 불소 함유 에폭시 아크릴레이트, 불소 함유 알콕시실란 등을 이용할 수 있다. 예를 들면 2-(퍼플루오로데실)에틸 메타크릴레이트(2-(perfluorodecyl)ethyl methacrylate), 3-퍼플루오로옥틸-2-히드록시프로필 아크릴레이트(3-perfluorootyl-2-hydroxypropylacryate), 3-(퍼플루오로-9-메틸데실)-1,2-에폭시프로판(3-(perfluroro-9-mehtyldecyl)-1,2-epoxypropane), (메타)아크릴산-2,2,2-트리플루오로에틸((meth)acrylate-2,2,2-trifluoroethyl), 또는 (메타)아크릴산-2-트리플루오로메틸-3,3,3-트리플루오로프로필((meth)acrylate-2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoropropyl) 등이 있다. 이들 화합물을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 경화 개시제는 코팅액의 경화를 돕는 역할을 한다. 구체적으로 벤조인(benzoin), 벤조인 메틸에테르(benzoin methyl ether), 아크릴포시핀 옥사이드 화합물, 벤조일 퍼옥사이드(benzoin peroxide), 부틸 퍼옥사이드(butyl peroxide) 등의 퍼옥사이드 화합물, 이소 프로필 티오크산톤(isopropyl thioxanthone), 벤조인 이소프로필에테르(benzoin isopropyl ether) 등의 벤조 인계 화합물, 벤질(benzyl), 벤조페논(benzophenone), 아세토페논(acetophenone) 등의 카르보닐 화합물, 아조비스이소부틸니트릴(azobisisobutylnitrile), 아조디벤조일(azidibenzoyl) 등의 아조 화합물, 디케톤(diketone)과 삼급 아민과의 혼합물, 양이온 광 개시제, 무수산(anhydride), 과산화물(peroxide), α-히드록시알킬페논 화합물, α,α-디알콕시아세토페논(α,α-dialkoxyacetophenone), α-히드록시 알킬페논 화합물, α-아미노알킬페논 유도체 화합물, α-히드록시알킬페논 고분자 화합물, 티옥산톤 유도체 화합물, 수용성 방향족 케톤 화합물, 또는 티나노센 화합물 등의 개시제가 사용될 수 있다. 경화 개시제는 고형분 기준 열 경화성 또는 방사선 경화성 수지 100 중량부에 대해 0.1~20 중량부의 범위가 적합하다. 오버코팅층용 조성물을 형성하기 위한 용매의 구체적인 예로서는 메틸 알코올(methyl alcohol), 에틸 알코올(ethyl alcohol), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 프로판올(propanol) 등의 알코올류; 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 메틸 에틸케톤(methyl ethyl ketone) 등의 케톤류; 초산 메틸(methyl acetate), 초산 에틸(ethyl acetate) 등의 에스테르류; 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 벤젠(benzene) 등의 방향족 화합물; 또는 디에틸에테르(dimethyl ether) 등의 에테르류 등을 들 수 있으나, 반드시 이예 제한되는 것은 아니다.
상기 오버코팅층(130) 형성에는 상기 개시한 유기 화합물 이외에 굴절율, 표면장력, 경도의 조정들을 위한 무기 미립자를 포함할 수 있다. 상기 무기 미립자의 예로서는 실리카(SiO2), 이산화타이타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 산화인듐(In2O3), 산화주석(SnO2), 산화안티몬(Sb2O), ITO, ATO 등이 있다. ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(antimony doped tin oxides)를 사용하는 경우에는 대전 방지 기능을 부가적으로 부여할 수 있다.
오버코팅층용 조성물은 오버코팅층의 성능 개선을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 첨가제로는 부착증진제, 또는 산화방지제 등을 포함할 수 있다. 첨가제는 고형분 기준 오버코팅층용 조성물 중 0.01중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
오버코팅층(130)의 두께는 20nm 내지 200nm, 구체적으로 30nm 내지 130nm, 또는 50nm 내지 100nm이다. 상기 범위에서 금속 나노와이어의 산화를 막고 도전층과 기재층 간의 접착력을 높이는 효과가 있을 수 있다.
투명 도전체(100, 150, 200, 250)의 두께는 제한되지 않지만, 10㎛ 내지 250㎛, 예를 들면 10㎛ 내지 130㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 터치패널용 필름을 포함하는 투명 전극 필름으로 사용할 수 있고, 플렉시블 터치 패널용 투명 전극필름으로 사용될 수 있다. 투명 도전체는 필름 형태로서, 에칭 등에 의해 패터닝되어, 터치 패널, E-paper, 또는 태양 전지의 투명 전극 필름으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 제조 방법은 기재층 상에 금속 나노와이어 네트워크를 형성하고, 상기 금속 나노와이어 네트워크 상에 도전층을 형성하는 것을 포함하고, 상기 도전성 조성물은 금속 나노와이어 및 산을 포함한다. 상기 도전성 조성물에는 염화물이 더 포함될 수 있다. 이러한 제조방법을 통해 도전성, 광특성, 내화학성 및 신뢰성이 우수한 투명 도전체를 얻을 수 있다.
우선, 기재층 상에 금속 나노와이어 네트워크를 형성한다.
구체적으로, 기재층 상에 도전성 조성물을 도포 및 건조하여 금속 나노와이어 네트워크를 형성한다. 도전성 조성물은 기재층에 도포 용이성 및 기재층과의 부착력을 위하여 금속 나노와이어가 액체에 분산된 상태인 것으로, 이러한 도전성 조성물에는 금속나노와이어 및 산이 포함될 수 있다. 도전성 조성물에는 염화물이 더 포함될 수 있다. 도전성 조성물은 구체적으로 본 발명의 일 실시예의 투명 도전체(100)에 관하여 기술한 바와 같다. 도전성 조성물을 기재층 상에 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 바 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 다이 코팅 등에 의할 수 있고, 도전성 조성물을 기재층 상에 코팅한 후, 건조시켜 기재층 상에 금속 나노와이어 네트워크를 형성할 수 있다. 건조는 예를 들어 80℃ 내지 140℃에서 1분 내지 30분 동안 수행할 수 있다.
이어서, 금속 나노와이어 네트워크 상에 도전층을 형성한다.
구체적으로, 금속 나노와이어 네트워크 상에 매트릭스용 조성물을 도포하고 경화시켜 도전층을 형성한다.
매트릭스용 조성물은 구체적으로 본 발명의 일 실시예의 투명 도전체(100)에 관하여 기술한 바와 같다. 금속 나노와이어 네트워크 상에 매트릭스용 조성물을 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 바 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 또는 다이 코팅 등에 의할 수 있다. 금속 나노와이어 네트워크는 기재층 상에 금속 나노와이어 조성물을 코팅 후 건조에 의하여 형성되고, 금속 나노와이어 네트워크 상에 코팅된 매트릭스용 조성물은 금속 나노와이어 네트워크 내로 침투된다. 이에 의하여 금속 나노와이어는 매트릭스용 조성물 내에 함침되어 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층을 형성한다. 금속 나노와이어는 매트릭스에 전체로 함침되거나 도전층 표면에 부분적으로 노출된 상태로 존재할 수 있다. 매트릭스용 조성물을 코팅한 후, 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 80℃ 내지 120℃에서 1분 내지 30분 동안 건조시킬 수 있다.
건조시킨 후에, 광경화 및 열경화 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 광경화는 파장 400nm 이하에서 300mJ/cm2 내지 1000mJ/cm2의 광량을 조사하여 수행할 수 있으며, 열 경화는 50℃ 내지 200℃에서 1시간 내지 120시간의 열경화를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 도전체의 제조방법에 대해 설명한다. 본 실시예의 제조 방법은 도전층 상에 오버코팅층을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 제외하고는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 제조 방법과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 오버코팅층을 형성하는 것을 중심으로 설명한다.
오버코팅층을 형성하는 단계는 도전층 상에 오버코팅층용 조성물을 도포하고 경화시켜 오버코팅층을 형성한다.
오버코팅층용 조성물은 구체적으로 본 발명의 또 다른 실시예의 투명 도전체(200)에 관하여 기술한 바와 같다. 오버코팅층용 조성물을 도전층 상에 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 바 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 또는 다이 코팅 등에 의할 수 있고, 오버코팅층용 조성물의 코팅 두께는 20 nm 내지 200nm, 구체적으로 30nm 내지 130nm, 또는 50nm 내지 100nm이다. 상기 범위에서 금속 나노와이어의 산화를 막고 도전층과 기재층 간의 접착력을 높이는 효과가 있을 수 있다.
오버코팅층용 조성물을 도전층 상에 코팅한 후, 60℃ 내지 150℃에서 1분 내지 30분 동안 건조를 시킬 수 있다.
건조시킨 후에, 파장 400nm 이하에서 300mJ/cm2 내지 1000mJ/cm2의 광량을 조사하여 경화시킬 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치의 단면도이고, 도 6은 도 5의 디스플레이부의 일 실시예에 따른 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전체를 포함할 수 있다. 구체적으로 터치패널, 터치스크린패널, 플렉시블(flexible) 디스플레이 등을 포함하는 광학표시장치, E-paper, 또는 태양 전지 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 5를 참조하면, 본 발명 일 실시예의 광학표시장치(300)는 디스플레이부(350a), 디스플레이부(350a) 상에 형성된 편광판(370), 편광판(370) 상에 형성된 투명전극체(380), 투명전극체(380) 상에 형성된 윈도우층(390)을 포함한다. 투명전극체(380)는 본 발명의 실시예들의 투명 도전체를 포함할 수 있다.
디스플레이부(350a)는 광학표시장치(300)를 구동시키기 위한 것으로, 기판 및 기판 상에 형성된 OLED, LED 또는 LCD 소자를 포함하는 광학 소자를 포함할 수 있다. 도 6은 도 5의 디스플레이부의 일 실시예에 따른 단면도이다. 도 6을 참조하면, 디스플레이부(350a)는 하부기판(310), 박막 트랜지스터(316), 유기발광다이오드(315), 평탄화층(314), 보호막(318), 절연막(317), 접착층(330), 및 상부기판(320)을 포함할 수 있다.
하부기판(310)은 디스플레이부(350a)를 지지하는 것으로, 접착층(330)에 의해 상부기판(320)과 대향 합착될 수 있다. 하부기판(310)에는 박막 트랜지스터(316), 유기발광다이오드(315)가 형성되어 있다. 하부기판(310)에는 투명전극체(380)를 구동하기 위한 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, flexible printed circuit board)이 형성될 수도 있다. 연성 인쇄 회로 기판에는 유기발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 타이밍 컨트롤러, 전원 공급부 등이 더 형성될 수 있다.
하부기판(310)은 플렉시블한 수지로 형성된 기판을 포함할 수 있다. 구체적으로, 하부기판(310)은 실리콘(silicone) 기판, 폴리이미드(polyimide) 기판, 폴리카보네이트(polycarbonate) 기판, 및 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 기판 등의 플렉시블 기판을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
하부기판(310)의 표시영역에는 복수 개의 구동 배선(도시되지 않음)과 센서 배선(도시되지 않음)이 교차하여 복수 개의 화소 영역이 정의되고, 화소 영역마다 박막 트랜지스터(316) 및 박막 트랜지스터(316)와 접속된 유기발광다이오드(315)를 포함하는 유기발광다이오드 어레이가 형성될 수 있다. 하부 기판의 비표시 영역에는 구동 배선에 전기적 신호를 인가하는 게이트 드라이버가 게이트 인 패널 형태로 형성될 수 있다. 게이트 인 패널 회로부는 표시영역의 일측 또는 양측에 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(316)는 반도체에 흐르는 전류를 그와 수직인 전계를 가해서 제어하는 것으로, 하부 기판(310) 상에 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터(316)는 게이트 전극(310a), 게이트 절연막(311), 반도체층(312), 소스 전극(313a), 및 드레인 전극(313b)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(316)는 반도체층(312)으로 IGZO(indium gallium zinc oxide), ZnO, TiO 등의 산화물을 사용하는 산화물 박막 트랜지스터, 반도체층으로 유기물을 사용하는 유기 박막 트랜지스터, 반도체층으로 비정질 실리콘을 이용하는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터, 또는 반도체층으로 다결정 실리콘을 이용하는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터일 수 있다.
평탄화층(314)은 박막 트랜지스터(316) 및 회로부(310b)를 덮어 박막 트랜지스터(316)와 회로부(310b)의 상부면을 평탄화시킴으로써 유기발광다이오드(315)가 형성되도록 할 수 있다. 평탄화층(314)은 SOG(spin-on -glass)막, 폴리이미드계 고분자, 폴리아크릴계 고분자 등으로 형성될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
유기발광다이오드(315)는 자체 발광하여 디스플레이를 구현하는 것으로, 평탄화층(314) 상에 형성될 수 있다. 유기발광다이오드(315)는 차례로 적층된 제1전극(315a), 유기발광층(315b) 및 제2전극(315c)을 포함할 수 있다. 인접한 유기발광다이오드는 절연막(317)을 통해 구분될 수 있다. 유기발광다이오드(315)는 유기발광층(315b)에서 발생된 광이 하부 기판을 통해 방출되는 배면 발광구조 또는 유기발광층(315b)에서 발생된 광이 상부 기판을 통해 방출되는 전면 발광구조를 포함할 수 있다.
보호막(318)은 유기발광다이오드(315)를 덮어 유기발광다이오드(315)를 보호하는 것으로, 보호막(318)은 SiOx, SiNx, SiC, SiON, SiONC 및 a-C(amorphous Carbon)과 같은 무기 절연 물질과 아크릴레이트, 에폭시계 폴리머, 이미드계 폴리머 등과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
접착층(330)은 보호막(318)을 포함하는 하부기판(310)과 상부기판(320)을 대향 합착시키는 것으로, (메트)아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 등의 자외선 경화형 수지 또는 열경화형 수지로 형성될 수 있다. 접착층(330)은 유기발광다이오드를 보호하기 위해 수분 또는 산소 흡수제를 더 포함할 수 있다.
상부기판(320)은 유기발광다이오드(315)와 박막 트랜지스터(316)를 보호하는 것으로, 하부기판(310)과 동일 또는 이종의 소재로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상부기판(320)은 실리콘 기판, 폴리이미드 기판, 폴리카보네이트 기판, 폴리아크릴레이트 기판 등의 플렉시블 기판을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다시 도 5를 참조하면, 편광판(370)은 내광의 편광을 구현하거나 또는 외광의 반사를 방지하여 디스플레이를 구현하거나 디스플레이의 명암비를 높일 수 있다. 편광판(370)은 편광자 단독으로 구성될 수 있다. 또는 편광판(370)은 편광자 및 편광자의 일면 또는 양면에 형성된 보호필름을 포함할 수 있다. 또는 편광판(370)은 편광자 및 편광자의 일면 또는 양면에 형성된 보호코팅층을 포함할 수 있다. 편광자, 보호필름, 보호코팅층은 당업자에게 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다.
투명전극체(380)는 인체나 스타일러스(stylus)와 같은 도전체가 터치할 때 발생되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 전기적 신호를 발생시키는 것으로, 이러한 신호에 의해 디스플레이부(350a)가 구동될 수 있다. 투명전극체(380)는 본 발명의 실시예들의 투명 도전체를 포함할 수 있고, 예를 들어 터치패널 스크린을 포함할 수 있다. 투명전극체(380)는 플렉시블하고 도전성이 있는 도전체를 패턴화하여 형성되는 것으로, 제1센서 전극 및 제1센서 전극 사이에 형성되어 제1센서 전극과 교차하는 제2센서 전극을 포함할 수 있다. 투명전극체(380)를 위한 도전체는 금속나노와이어, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
윈도우층(390)은 광학표시장치(300)의 최 외곽에 형성되어 디스플레이 장치를 보호할 수 있다.
도 5에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(350a)와 편광판(370) 사이 및/또는 편광판(370)과 투명전극체(380) 사이 및/또는 투명전극체(380)와 윈도우층(390) 사이에는 점착층이 더 형성됨으로써 디스플레이부, 편광판, 투명전극체, 윈도우층 간의 결합을 강하게 할 수 있다. 점착층은 (메트)아크릴레이트계 수지, 경화제, 개시제 및 실란커플링제를 포함하는 점착제 조성물로 형성될 수 있다.
(메트)아크릴계 수지는 알킬기, 수산기, 방향족기, 카르복시산기, 지환족기, 또는 헤테로지환족기 등을 갖는 (메트)아크릴계 공중합체로 통상의 (메트)아크릴계 공중합체를 포함할 수 있다. 구체적으로, C1 내지 C10의 비치환된 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, 1개 이상의 수산기를 갖는 C1 내지 C10의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, C6 내지 C20의 방향족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, 카르복시산기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, C3 내지 C20의 지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머, 및 질소(N), 산소(O), 및 황(S) 중 하나 이상을 갖는 C3 내지 C10의 헤테로지환족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머 중 하나 이상을 포함하는 단량체 혼합물로 형성될 수 있다.
경화제는 다관능성 (메트)아크릴레이트로서 헥산디올디아크릴레이트 등의 2관능 (메트)아크릴레이트; 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트의 3관능 (메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트 등의 4관능 (메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트 등의 5관능 (메트)아크릴레이트; 또는 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트 등의 6관능 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
광개시제는 통상의 광개시제로서 상술한 광라디칼 개시제를 포함할 수 있다.
실란커플링제는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등의 에폭시기를 갖는 실란 커플링제 등을 포함할 수 있다.
점착층용 조성물은 (메트)아크릴계 수지 100중량부, 경화제 0.1 내지 30중량부, 광개시제 0.1 내지 10중량부, 및 실란커플링제 0.1 내지 20중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 광학소자들을 충분히 점착시킬 수 있다.
점착층은 두께가 10㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서 광학소자들을 충분히 점착시킬 수 있다.
또한, 도 5에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(350a)의 하부에는 편광판이 더 형성됨으로써, 내광의 편광을 구현할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학표시장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학표시장치(400)는 디스플레이부(350a), 디스플레이부(350a) 상에 형성된 투명전극체(380), 투명전극체(380)상에 형성된 편광판(370) 및 편광판(370) 상에 형성된 윈도우층(390)을 포함하고, 투명전극체(380)는 본 발명 실시예들의 투명 도전체를 포함할 수 있다. 디스플레이부(350a) 상에 투명전극체(380)가 바로 형성된 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치(300)와 실질적으로 동일하다.
디스플레이부(350a) 상에 투명전극체(380)가 형성됨으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치에 비해 두께가 얇고 밝아서 시인성이 좋을 수 있다. 투명전극체(380)는 증착 등에 의해 형성될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
도 7에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(350a)와 투명전극체(380) 사이 및/또는 투명전극체(380)와 편광판(370) 사이 및/또는 편광판(370)과 윈도우층(390) 사이에는 점착층이 더 형성됨으로써 디스플레이 장치의 기계적 강도를 높일 수 있다. 점착층은 (메트)아크릴레이트계 수지, 경화제, 개시제 및 실란커플링제를 포함하는 점착제 조성물로 형성될 수 있다. 점착제 조성물은 상기에서 설명한 바와 같다.
또한, 도 7에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(350a) 하부에 편광판이 더 형성됨으로써 내광의 편광을 유도하여 광학표시장치의 화상을 좋게 할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학표시장치의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학표시장치(500)는 디스플레이부(350b), 디스플레이부(350b) 상에 형성된 윈도우층(390)을 포함하고, 디스플레이부(350b)는 투명전극체를 포함할 수 있고, 상기 투명전극체는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전체를 포함할 수 있다. 디스플레이부(350b)만으로 장치의 구동이 가능하고 편광판이 제외되고, 투명전극체가 디스플레이부(350b)에 포함된 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치와 실질적으로 동일하다.
디스플레이부(350b)는 기판 및 기판 상에 형성된 LCD, OLED, 또는 LED 소자를 포함하는 광학 소자를 포함할 수 있으며, 도시하지 않았지만 디스플레이부(350b)는 내부에 투명전극체(380)가 형성될 수 있다. 구체적으로 투명전극체(380)는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 도전체를 포함할 수 있고, 예를 들어 터치패널스크린을 포함할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(350b)와 윈도우층(390) 사이에는 점착층이 더 형성됨으로써 광학표시장치의 기계적 강도를 높일 수 있다. 점착층은 (메트)아크릴레이트계 수지, 경화제, 개시제 및 실란커플링제를 포함하는 점착제 조성물로 형성될 수 있다. 점착제 조성물은 상기에서 설명한 바와 같다.
또한, 도 8에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(350b) 하부에 편광판이 더 형성됨으로써 내광의 편광을 유도하여 광학표시장치의 화상을 좋게 할 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
도전성 조성물 제조 : 금속 나노와이어 함유 용액(제품명:Clearohm ink, 금속 나노와이어 0.5 중량부) 50중량부와 초순수 50중량부에 고형분 기준으로 아세트산 수용액(농도: 1.0%, 중량 기준)이 전체 조성물 중 3.0 중량%가 되도록 투입하고 교반하여 도전성 조성물을 제조하였다. 상기 아세트산 수용액은 순도 100% 아세트산 1g을 물 99g에 첨가하여 제조된 것이다.
매트릭스용 조성물 제조 : 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(SK CYTEC사) 38.5중량부, 에톡시화된 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(SARTOMER사) 13.0중량부, 무기 중공 실리카 입자(XJA-2502-LR, 평균입경:60nm, 굴절률:1.36) 34.5중량부, 페놀계 산화방지제 Irganox 1010과 인계 산화방지제 Irgafos 168(BASF社) 혼합물 1.0중량부, 부착증진제 KBE-903(SHIN-ETSU社) 8.5중량부, 개시제 Irgacure 184(CIBA社) 4.5중량부를 포함하는 100중량부의 혼합물 중 1중량부를 메틸 아이소 부틸 99중량부에 첨가하여 매트릭스용 조성물을 제조하였다.
투명 도전체 제조 : 폴리카보네이트(PC) 필름 (Tejin사, 두께 50 ㎛)에, 상기에서 제조한 도전성 조성물을 스핀 코터로 코팅하고, 80℃ 오븐에서 1분 30초 건조 후 110℃ 오븐에서 1분 30초 건조시켜 금속 나노와이어 네트워크를 형성하였다. 이후 금속 나노와이어 네트워크 상에 상기에서 제조한 매트릭스용 조성물을 스핀 코터로 다시 코팅하고, 80℃ 오븐에서 2분 건조 후 110℃ 오븐에서 2분 건조 시키고, 2분간의 질소처리를 하였다. 그리고 300mJ/cm2으로 UV 경화시켜 도전층(두께:80 nm)이 적층된 투명 도전체를 제조하였다.
실시예 2
도전성 조성물 중 아세트산 수용액의 함량을 1.0 중량%로 하고, 염화암모늄 수용액(농도: 0.01%, 중량 기준) 0.003 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다. 상기 염화암모늄 수용액은 염화암모늄 0.01g을 물 99.9g에 첨가하여 제조된 것이다.
실시예 3
도전성 조성물 중 아세트산 수용액의 함량을 2.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
실시예 4
도전성 조성물 중 아세트산 수용액의 함량을 3.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
실시예 5
도전성 조성물에 염화나트륨 수용액(농도: 0.1%, 중량 기준) 0.005% 중량%를 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
실시예 6
아세트산 수용액 대신에 포름산 수용액(농도: 1.0%, 중량 기준)을 2.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
실시예 7
아세트산 수용액 대신에 젖산 수용액(농도: 1.0%, 중량 기준)을 2.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 1
아세트산 수용액 대신에 황산 수용액(농도: 0.01%, 중량 기준) 3.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 2
아세트산 수용액 대신에 황산 수용액(농도: 0.01%, 중량 기준) 3.0 중량%로 하고, 염화암모늄 수용액(농도: 0.01%, 중량 기준) 0.003 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 3
아세트산 수용액 대신에 황산 수용액(농도: 0.01%, 중량 기준) 3.0 중량% 및 염화나트륨 수용액(농도: 0.01%, 중량 기준) 0.01 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 4
아세트산 수용액 대신에 질산 수용액(농도: 0.1%, 중량 기준) 3.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 5
아세트산 수용액 대신에 질산 수용액(농도: 0.1%, 중량 기준) 3.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 6
도전성 조성물에 염화나트륨 수용액(농도: 0.1%, 중량 기준) 0.01 중량%를 더 첨가한 것을 제외하고는 비교예 4와 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 7
아세트산 수용액 대신에 암모니아 수용액(농도: 1.0%, 중량 기준) 3.0 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
물성평가 방법
실시예와 비교예의 투명 도전체에 대해 하기 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
(1) 헤이즈(%) 및 투과율(%): 투명 도전체에 대해 파장 400nm 내지 700nm에서 헤이즈 미터(NDH-9000)를 사용하여 헤이즈와 투과율을 측정하였다.
(2) 투과 b*: 투명 도전체에 대해 파장 400nm 내지 700nm에서 CM3600A(Konica Minolta社)를 사용하여 투과 색좌표를 측정하였다.
(3) 면저항(Ω/□): 비접촉식 면저항 측정기 EC-80P (NAPSON 社)를 사용하여 투명 도전체(패터닝하지 않음) 면에 대한 면저항을 측정하였다.
(4) 면저항 변화율(%): 투명 도전체 위에 두께 125 ㎛의 투명 접착 필름(3M사, Optically Clear Adhesives 8215)과 두께 100 ㎛의 PET 필름(Toyobo社, A4300)을 순차적으로 합지하여 저항변화 측정용 샘플을 제작하였다. 제작된 샘플에 대해 비접촉식 면저항 측정기 EC-80P (NAPSON 社)를 사용하여 초기 면저항(a)을 측정하고, 85℃/85% 상대습도 조건에서 240시간 방치한 후 동일 방법으로 면저항(b)을 측정하였다. 하기 식 1에 의해 면저항 변화율을 평가하였다. 면저항 변화율이 10% 이하인 경우 신뢰성이 있는 것으로 판단한다:
[식 1]
면저항 변화율 = ｜b-a｜/a x 100
(a: 투명 도전체의 초기 면저항,
b: 투명 도전체를 85℃ 및 85% 상대습도 조건에서 240시간 방치한 후 면저항)
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
A
(중량%)		 아세트산 수용액 3.0 1.0 2.0 3.0 3.0 - -
포름산 수용액 - - - - - 2.0 -
젖산
수용액		 - - - - - - 2.0
B
(중량%)		 NH4Cl
수용액		 - 0.003 0.003 0.003 0.003 - 0.003
NaCl
수용액		 - - - - 0.005 - -
Haze(%) 1.01 1.19 1.09 1.04 1.05 1.12 1.13
투과율(%) 91.08 90.96 91.03 91.03 90.95 91.06 91.04
투과 b* 0.95 1.05 0.96 0.96 1.00 1.08 1.02
면저항(Ω/□) 31.21 33.43 33.12 35.65 36.38 29.60 32.20
면저항 변화율(%) 7.4 8.8 7.5 9.4 2.7 8.9 9.2
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
A
(중량%)		 황산
수용액		 3.0 3.0 3.0 - - - -
질산
수용액		 - - - 3.0 3.0 3.0 -
암모니아 수용액 - - - - - - 3.0
B
(중량%)		 NH4Cl
수용액		 - 0.003 - - 0.003 - -
NaCl
수용액		 - - 0.01 - - 0.01 -
Haze(%) 1.05 1 1.16 1.23 1.21 1.20 1.05
투과율(%) 90.88 90.75 90.76 90.72 90.63 90.82 90.75
투과 b* 1.12 1.15 1.14 1.13 1.15 1.16 1.17
면저항(Ω/□) 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가
면저항 변화율(%) 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가 측정불가
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 7의 투명 도전체는 헤이즈, 투과율, 및 투과 b*의 광학특성이 우수하고, 더불어 면저항 변화율이 모두 10%이하로 신뢰성이 우수한 것을 확인하였다.
반면, 표 2에서, 비교예 1 내지 3, 6 및 7은 투과 b*가 커서 yellowish해지는 문제가 있고, 비교예 4 및 5는 헤이즈 및 투과 b*의 광학특성이 저하되었으며, 금속 나노 와이어의 산화에 의해 면저항이 급격하게 증가하여 면저항과 면저항 변화율이 측정불가 상태가 된 것을 확인하였다.
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.
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 (19)

  1. 기재층; 및 상기 기재층 상에 형성된 도전층을 포함하는 투명 도전체이고,
    상기 도전층은 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하고;
    상기 투명 도전체는 파장 400nm 내지 700nm에서 헤이즈가 1.2% 이하이고, 전광성 투과율이 88% 이상이며, 투과 b* 값이 1.10 이하이고, 면저항이 50(Ω/□) 이하인 투명 도전체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 도전체는 하기 식 1에 의한 면저항 변화율이 10.0% 이하인 투명 도전체:
    [식 1]
    면저항 변화율 = ｜b-a｜/a x 100
    (a: 상기 투명 도전체의 초기 면저항, b: 상기 투명 도전체를 85℃ 및 85% 상대습도 조건에서 240시간 방치한 후 면저항).
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 인듐(In), 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상을 포함하는 투명 도전체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도전층 상에 형성된 오버코팅층을 더 포함하는 투명 도전체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기재층의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 부식 방지층, 반사 방지층, 눈부심 방지층, 부착력 증진층, 및 배리어층 중 하나 이상이 더 형성된 투명 도전체.
  6. 기재층 상에 도전성 조성물로 금속 나노와이어 네트워크를 형성하고, 상기 금속 나노와이어 네트워크 상에 매트릭스용 조성물로 도전층을 형성하는 것을 포함하고
    상기 도전성 조성물은 산 및 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 도전성 조성물은 염화물을 더 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 산은 pH 2 내지 6의 산 용액인 것을 특징으로 하는 투명 도전체의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 산은 아세트산, 포름산, 및 젖산 중 1종 이상인 투명 도전체의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 염화물은 염화암모늄(NH4Cl), 염화나트륨(NaCl), 및 염화칼륨(KCl) 중 1 종 이상을 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 인듐(In) 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상을 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  12. 제6항에 있어서, 오버코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 투명 도전체의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 투명 도전체를 포함하는 광학표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광학표시장치는 디스플레이부, 상기 디스플레이부 상에 형성된 편광판, 상기 편광판 상에 형성된 투명전극체 및 상기 투명전극체 상에 형성된 윈도우층을 포함하고, 상기 투명 전극체는 제1항의 투명 도전체인 광학표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 디스플레이부는 하부에 편광판을 더 포함하는 광학표시장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 광학표시장치는 디스플레이부, 상기 디스플레이부 상에 형성된 투명전극체, 상기 투명전극체 상에 형성된 편광판 및 상기 편광판 상에 형성된 윈도우층을 포함하고, 상기 투명전극체는 제1항의 투명 도전체인 광학표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 디스플레이부는 하부에 편광판을 더 포함하는 광학표시장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 광학표시장치는 디스플레이부, 상기 디스플레이부 상에 형성된 윈도우층을 포함하고, 상기 디스플레이부는 투명전극체를 포함하고, 상기 투명전극체는 제1항의 투명 도전체인 광학표시장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 디스플레이부는 상부 또는 하부에 편광판을 더 포함하는 광학표시장치.

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