KR20180012098A - 투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20180012098A
KR20180012098A KR1020160094931A KR20160094931A KR20180012098A KR 20180012098 A KR20180012098 A KR 20180012098A KR 1020160094931 A KR1020160094931 A KR 1020160094931A KR 20160094931 A KR20160094931 A KR 20160094931A KR 20180012098 A KR20180012098 A KR 20180012098A
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Abstract

기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 투명 도전층을 포함하고, 상기 투명 도전층은 금속 나노와이어 및 상기 금속 나노와이어가 함침된 매트릭스를 포함하고, 상기 투명 도전층은 25℃에서 표면 에너지가 54dyne/cm 내지 80dyne/cm인 투명 도전체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.

Description

투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{TRANSPARENT CONDUCTOR, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 투명 도전체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
금속 나노와이어(nanowire) 함유 투명 도전체는 매트릭스에 금속 나노와이어로 형성된 도전성 네트워크가 함침되어 있는 구조를 갖는다. 금속 나노와이어 함유 투명 도전체는 패터닝된 후 디스플레이 장치의 터치스크린패널 등에 포함될 수 있다.
터치스크린패널은 패터닝된 투명 도전체, 절연층 등을 포함할 수 있다. 절연층은 패터닝된 투명 도전체 상에 절연성 잉크를 도포하여 형성될 수 있다. 절연성 잉크에 대한 젖음성이 좋은 투명 도전체는 적절한 크기의 절연성 잉크의 액적을 확보하고 원하는 두께의 절연층을 형성할 수 있다. 이를 위해서는 절연성 잉크에 대한 젖음성이 좋도록 매트릭스를 제조하거나 매트릭스 제조 후 표면 처리를 하여 젖음성을 좋게 할 수 있다. 또한, 투명 도전체의 표면 처리시에도 금속 나노와이어의 손상이 없어 도전성을 잃어버리는 문제점이 없어야 한다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2012-0053724호에 기술되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 절연성 잉크에 대한 젖음성이 좋아서 절연층 형성이 용이한 투명 도전체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 면저항이 낮고 도전성이 우수한 투명 도전체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 에칭 전과 에칭 후의 표면 에너지의 변화가 거의 없는 투명 도전체를 제공하는 것이다.
본 발명의 투명 도전체는 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 투명 도전층을 포함하고, 상기 투명 도전층은 금속 나노와이어 및 상기 금속 나노와이어가 함침된 매트릭스를 포함하고, 상기 투명 도전층은 25℃에서 표면 에너지가 54dyne/cm 내지 80dyne/cm가 될 수 있다.
본 발명의 투명 도전체의 제조방법은 금속 나노와이어 함유 매트릭스를 표면 처리하는 단계를 포함하고, 상기 표면 처리는 플라즈마 처리, UV-오존 처리 중 하나 이상을 포함하고, 상기 플라즈마 처리는 RF power 90W 내지 600W, 플라즈마 노출 시간 2초 내지 60초로 플라즈마 처리하는 것을 포함하고, 상기 UV-오존 처리는 UVA 기준으로 UV 광량 20mW/cm2 내지 160mW/cm2, 상기 매트릭스와 UV 조사 지점 간의 거리 30mm 내지 50mm, UV 처리 시간은 150초 내지 1200초로 오존 처리하는 것을 포함하고, 상기 매트릭스는 비-우레탄계 매트릭스일 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치는 본 발명의 투명 도전체를 포함할 수 있다.
본 발명은 절연성 잉크의 젖음성이 좋아서 절연층 형성이 용이한 투명 도전체를 제공하였다.
본 발명은 면저항이 낮고 도전성이 우수한 투명 도전체를 제공하였다.
본 발명은 에칭 전과 에칭 후의 표면 에너지의 변화가 거의 없는 투명 도전체를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 도전체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 절연성 잉크의 인쇄성 평가를 위한 평가 기준이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 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 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)", "바로 위" 또는 "직접적으로 형성"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 "종횡비(aspect ratio)"는 금속 나노와이어의 단면의 최단 직경(d)에 대한 금속 나노와이어의 최장 길이(L)의 비(L/d)를 의미한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체(100)는 기재층(110), 투명 도전층(111)을 포함할 수 있다.
기재층(110)은 투명 도전층(111)을 지지하고 투명 도전층(111)을 보호할 수 있다. 기재층(110)은 파장 550nm에서 광 투과율이 85% 내지 100%, 더 구체적으로 90% 내지 99%인 수지 필름을 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 광학 특성이 개선될 수 있다. 구체적으로, 수지는 폴리카보네이트, 시클릭올레핀폴리머, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리술폰, 폴리이미드, 실리콘(silicone), 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리비닐클로라이드 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 기재층(110)은 두께가 10㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 30㎛ 내지 150㎛, 더 구체적으로 30㎛ 내지 100㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 기재층은 투명 도전체에 사용될 수 있다. 도 1은 기재층(110)이 단일층으로 되어 있으나 기재층은 다중층이 될 수도 있고, 도 1에서 도시되지 않았지만 기재층(110) 상에는 기능층이 형성될 수도 있다. 기능층은 하드 코팅, 부식 방지, 반사 방지, 부착력 증진, 올리고머 용출 방지 기능 등을 제공하는 것으로, 기재층과 독립적으로 별개의 층으로 형성되거나 또는 기재층의 일면이 기능층이 되도록 형성될 수도 있다.
투명 도전층(111)은 기재층(110) 상에 형성되며, 투명 도전체(100)에 도전성과 유연성을 제공할 수 있다. 투명 도전층(111)은 기재층(110)에 직접적으로 형성될 수 있다.
투명 도전층(111)은 25℃에서 표면 에너지가 54dyne/cm 내지 80dyne/cm가 될 수 있다. 투명 도전층(111)은 패터닝된 후 터치 패널 등 디스플레이 소자에 포함될 수 있다. 패터닝된 투명 도전층 상에 절연층과 브릿지 전극이 순차적으로 형성된다. 절연층은 투명 도전층 상에 절연성 잉크를 인쇄하여 형성될 수 있다. 투명 도전층(111)은 상술 범위의 표면 에너지를 가짐으로써 절연성 잉크에 대한 젖음성이 좋아 절연성 잉크의 인쇄성을 좋게 하여 절연성 잉크의 뭉침 및/또는 과도한 퍼짐을 막고, 원하는 두께의 절연층 형성을 용이하게 할 수 있다. 구체적으로, 절연성 잉크는 25℃에서 점도가 5cps 내지 10cps가 될 수 있고, 25℃에서 표면장력이 25mN/m 내지 35mN/m이 될 수 있다. 상기 절연성 잉크를 투명 도전층(111) 상에 인쇄할 경우, 원하는 형태의 절연성 잉크의 액적을 얻을 수 있고, 평균 입경 200㎛ 내지 700㎛ 및 건막 두께 0.5㎛ 초과 2㎛ 이하의 절연층을 형성할 수 있다. 상기 범위에서, 금속 나노와이어 함유 투명 도전층에 대해 절연층으로 기능할 수 있다. 절연성 잉크의 성분은 특별히 제한되지 않지만, 당업자에게 알려진 통상의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미드계 고분자, 비스페놀계 고분자, 에폭시계 고분자, 아크릴계 고분자, 에스테르계 고분자, 노볼락(Novolac)계 고분자 또는 이들의 조합물을 포함하는 절연성 합성 수지 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상술 범위의 표면 에너지를 갖도록 표면 처리된 투명 도전층(111)은 금속 나노와이어의 손상이 없어서 면 저항이 낮을 수 있다. 상술 범위의 표면 에너지를 갖는 투명 도전층(111)은 하기에서 상술되는 표면 처리 방법에 의해 제조될 수 있으며, 이에 대해서는 하기에서 상술한다.
투명 도전층(111)은 25℃에서 물 접촉각이 25° 내지 60°, 구체적으로 28° 내지 56°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 절연성 잉크의 인쇄성을 좋게 하고, 투명 도전체를 패터닝한 후 베젤 부 회로를 형성하기 위한 은 페이스트의 인쇄성을 좋게 하고, 광학 투명 점착제(optical clear adhesive)에 부착력이 양호 할 수 있다.
투명 도전층(111)은 금속 나노와이어(112) 및 금속 나노와이어(112)가 함침된 매트릭스(113)를 포함할 수 있다. 도 1은 금속 나노와이어(112)가 투명 도전층(111)에 완전히 함침되는 경우를 예시하나 이에 제한되는 것은 아니며, 금속 나노와이어(112)는 투명 도전층(111)의 외부에 일부 노출될 수도 있다. 도 1과 같이 금속 나노와이어(112)가 투명 도전층(111)에 완전히 함침되는 경우 나노와이어의 산화가 감소할 수 있어 투명 도전체(100)의 면저항을 더 낮출 수 있고, 절연층 형성이 용이할 수 있다.
금속 나노와이어(112)는 도전성 네트워크를 형성함으로써, 투명 도전체에 도전성을 제공할 수 있다. 금속 나노와이어(112)는 나노와이어 형상을 가지므로, 투명 도전체에 유연성과 굴곡성을 제공할 수 있다. 금속 나노와이어(112)는 종횡비가 10 내지 5,000이 될 수 있다. 상기 범위에서, 낮은 금속 나노와이어 밀도에서도 높은 도전성 네트워크를 구현할 수 있고, 투명 도전체의 면저항이 낮아질 수 있다. 구체적으로, 금속 나노와이어는 종횡비가 500 내지 2,000, 더 구체적으로 500 내지 1500이 될 수 있다. 금속 나노와이어(112)는 단면의 직경이 0nm 초과 100nm 이하, 구체적으로 10nm 내지 100nm, 더 구체적으로 10nm 내지 30nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 높은 종횡비를 가져 투명 도전체의 전도성을 높이고 면저항을 낮출 수 있다. 금속 나노와이어(112)는 최장 길이가 10㎛ 이상, 구체적으로 10㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 높은 종횡비를 가져 투명 도전체의 전도성을 높이고 면저항을 낮출 수 있다. 금속 나노와이어(112)는 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 금 중 하나 이상을 포함하는 금속으로 형성될 수 있다. 금속 나노와이어(112)는 투명 도전층(111) 중 40중량% 내지 80중량%, 구체적으로 50중량% 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 도전성을 높여 줄 수 있다.
매트릭스(113)는 기재층(110) 상에 형성되어, 기재층(110)과 금속 나노와이어의 결합을 강하게 할 수 있다. 매트릭스(113)는 금속 나노와이어(112)의 도전성 네트워크를 함침시켜, 금속 나노와이어의 산화를 방지하여 투명 도전체의 면저항 상승을 막을 수 있다. 또한, 매트릭스(113)는 투명 도전체의 광학 특성, 내화학성, 내용매성, 내구성(신뢰성), 에칭성 등을 높일 수 있다.
매트릭스(113)는 우레탄기를 함유하지 않는 비-우레탄계 매트릭스로서, 5관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물, 2관능 또는 3관능의 (메트)아크릴계 화합물, 및 개시제를 포함하는 매트릭스용 조성물로 형성될 수 있다. 따라서, 매트릭스는 에칭 전 표면 처리와 에칭 후의 표면 처리시 표면 에너지의 변화를 최소화시켜 생산성을 높일 수 있다. 우레탄계 매트릭스를 포함하는 투명 도전체를 본 발명의 표면 처리 하더라도 절연성 잉크의 인쇄성이 좋지 않다.
5관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 5관능 내지 10관능 구체적으로 5관능 내지 6관능으로, (메트)아크릴계 모노머, (메트)아크릴계 올리고머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 5관능 이상의 (메트)아크릴계 모노머는 C3 내지 C20의 다가 알코올의 5관능 이상의 (메트)아크릴계 모노머를 함유하고, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 5관능 이상의 (메트)아크릴계 올리고머는 5관능 이상의, 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트 올리고머, 에폭시 (메트)아크릴레이트 올리고머, 실리콘 함유 (메트)아크릴레이트 올리고머 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
2관능 또는 3관능 (메트)아크릴계 화합물은 비-우레탄계 2관능 또는 3관능 (메트)아크릴계 화합물로서, 비-개질된 C2 내지 C20의 다가알코올의 (메트)아크릴계 모노머, 알콕시기(예:C1 내지 C5의 알콕시기)로 개질된 C2 내지 C20의 다가 알코올의 (메트)아크릴계 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 비-개질된 C2 내지 C20의 다가알코올의 (메트)아크릴계 모노머는 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 알콕시기로 개질된 C2 내지 C20의 다가알코올의 (메트)아크릴계 모노머는 에톡시화된 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 프로폭시화된 글리세릴트리(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
5관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물은 고형분 기준 매트릭스용 조성물 중 5중량% 내지 40중량%, 구체적으로 5중량% 내지 30중량%, 2관능 또는 3관능의 (메트)아크릴계 화합물은 고형분 기준 매트릭스용 조성물 중 25중량% 내지 80중량%, 구체적으로 40중량% 내지 80중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 광 투과도와 신뢰성이 높을 수 있다. 본 명세서에서 "고형분"은 매트릭스용 조성물 중 용매를 제외한 나머지 전체를 의미한다.
개시제는 광중합 개시제로서, 흡수 파장이 150nm 내지 500nm인 것이 될 수 있고, 알파-히드록시 케톤계 또는 알파-아미노 케톤계 중 하나 이상, 예를 들면 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 또는 이를 포함하는 혼합물이 될 수 있다. 개시제는 고형분 기준 매트릭스용 조성물 중 1중량% 내지 15중량%, 구체적으로 1중량% 내지 11중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 매트릭스용 조성물의 고형분이 완전히 경화될 수 있고, 잔량의 개시제가 남아서 투명 도전층의 광특성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
매트릭스용 조성물은 부착 증진제, 산화방지제, 무기 중공 입자 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
부착 증진제는 금속 나노와이어의 기재층에 대한 부착성을 증진시키고, 투명 도전체의 신뢰성을 높일 수 있다. 부착 증진제는 실란커플링제, 1관능의 (메트)아크릴계 모노머, 2관능의 (메트)아크릴계 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 실란커플링제는 통상의 알려진 실란커플링제로, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란 등의 에폭시기를 갖는 실란커플링제; 비닐트리메톡시실란 등의 중합성 불포화기 함유 실란커플링제; 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노기 함유 실란커플링제; 및 3-클로로프로필트리메톡시실란 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 1관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 모노머는 C3 내지 C20의 다가알코올의, 1관능 또는 2관능의 (메트)아크릴계 모노머로서, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 사이클로펜틸(메트)아크릴레이트, 사이클로헥실(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 사이클로데칸디메탄올디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 부착증진제는 고형분 기준 매트릭스용 조성물 중 1중량% 내지 20중량%, 구체적으로 5중량% 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 신뢰성과 도전성을 좋게 하고, 투명 도전층의 부착성을 좋게 할 수 있다.
산화방지제는 금속 나노와이어의 네트워크의 산화를 방지할 수 있다. 산화방지제는 트리아졸계, 트리아진계, 포스파이트계 등의 인계, HALS(Hinder amine light stabilizer)계, 페놀계, 금속 아세틸아세토네이트계 산화방지제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 구체적으로, 인계 산화방지제는 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스파이트, 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)가 될 수 있다. HALS계 산화방지제는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-5-피페리디닐)세바케이트, 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-에탄올을 갖는 디메틸숙시네이트 공중합체, 2,4-비스[N-부틸-N-(1-시클로헥실옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아미노]-6-(2-히드록시에틸아민)-1,3,5-트리아진 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 금속 아세틸아세토네이트계 산화방지제는 트리스(아세틸아세토네이토)철(III), 트리스(아세틸아세토네이토)크롬(III) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 산화방지제는 고형분 기준 매트릭스용 조성물 중 0.01중량% 내지 10중량%, 구체적으로 0.5중량% 내지 7중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 금속 나노와이어의 산화를 방지하고, 패터닝된 투명 도전체의 패턴 균일도가 높고 미세 패턴의 구현에 유리할 수 있다.
무기 중공 입자는 굴절률이 1.4 이하, 구체적으로 1.33 내지 1.38이 될 수 있다. 무기 중공 입자의 평균 입경(D50)은 30nm 내지 100nm, 구체적으로 40nm 내지 70nm일 수 있다. 상기 범위에서 매트릭스에 포함될 수 있으며, 투명 도전층으로 적용하기에 유리할 수 있다. 무기 중공 입자는 실리카, 멀라이트(mullite), 알루미나, 실리콘 카바이드(SiC), MgO-Al2O3-SiO2, Al2O3-SiO2, MgO-Al2O3-SiO2-LiO2, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 이들은 표면 처리된 것일 수도 있다. 무기 중공 입자는 입자 자체로 포함될 수도 있으나, 무기 중공 입자 함유 용액으로 포함되어도 무방하다. 무기 중공 입자 함유 용액은 무기 중공 입자, 불소 함유 모노머 등을 포함할 수 있다. 무기 중공 입자는 매트릭스용 조성물 중 고형분에 대하여 10 중량% 내지 40중량%, 15중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 투과 b＊값을 낮추고 투과도를 높일 수 있다.
매트릭스용 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매, 이소프로필알코올, 에탄올 등의 알코올계 용매 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
매트릭스용 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 대전방지제, 자외선 흡수제, 점도 조절제, 열안정제, 분산제, 증점제 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자외선 흡수제는 벤조트리아졸(BTA)계, 벤조페논계, 시아노아크릴레이트계, 아미노계, 입체장애가 있는(hindered) 아미노계 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 첨가제는 매트릭스용 조성물의 고형분 중 0.01중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 다른 성분의 기능에 영향을 주지 않고 첨가제로서 작용할 수 있다.
매트릭스용 조성물은 25℃에서 점도가 0.1cP 내지 20cP가 될 수 있다. 상기 범위에서, 매트릭스용 조성물의 코팅성을 좋게 하고, 균일하게 박막으로 코팅되도록 하여 투명 도전층이 균일한 물리, 화학적 특성을 내도록 할 수 있다.
투명 도전층(111)은 두께가 10nm 내지 1㎛, 구체적으로 10nm 내지 200nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광학 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
투명 도전체(100)는 가시광선 영역 예를 들면 파장 400nm 내지 700nm에서 투명성을 가질 수 있다. 구체적으로, 투명 도전체(100)는 전광선 투과율이 85% 이상, 구체적으로 85% 내지 99%일 수 있다. 상기 범위에서, 투명성이 좋아 투명 도전체로 사용될 수 있다. 투명 도전체(100)는 4-프로브(probe) 또는 비접촉식 면저항 측정기로 측정된 면저항이 150Ω/□ 이하, 구체적으로 10Ω/□ 내지 100Ω/□, 더 구체적으로 15Ω/□ 내지 55Ω/□일 수 있다. 상기 범위에서, 면저항이 낮아 터치패널용 전극 필름으로 사용할 수 있고, 대면적 터치패널에 적용될 수 있다. 투명 도전체(100)의 두께는 10㎛ 내지 250㎛, 구체적으로 20㎛ 내지 200㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 터치패널용 필름을 포함하는 투명 전극 필름으로 사용할 수 있고, 플렉서블 터치 패널용 투명 전극필름으로 사용될 수 있다. 투명 도전체(100)는 필름 형태로서, 에칭 등에 의해 패터닝되어, 터치 패널, E-paper, 또는 태양 전지의 투명 전극 필름으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 도전체를 도2를 참고하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 도전체의 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 실시예의 투명 도전체(100')는 투명 도전층(111')이 투명 도전성층(111a)과, 매트릭스(113)만 포함하는 투명 비도전성층(111b)으로 패턴화된 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예의 투명 도전체(100)와 실질적으로 동일하다. 투명 도전층(111')은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전층(111)을 통상의 방법으로 패턴화하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 패턴화는 투명 도전층(111) 상에 포토레지스트층을 형성하고, 패턴이 형성된 마스크를 포토레지스트층 상에 놓고, UV 노광하고, 현상하고, 베이킹하고, 에칭하는 포토리소그래피 공정을 포함할 수 있으나 패턴 형성 방법을 이에 한정하는 것은 아니다.
이하, 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치의 단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 광학표시장치(200)는 디스플레이부(210), 편광판(220), 투명 전극 모듈, 윈도우 필름(230)을 포함하고, 투명 전극 모듈은 본 발명의 실시예들에 따른 브릿지 전극 형성용 조성물로 형성된 브릿지 전극(140)을 포함할 수 있다.
디스플레이부(210)는 광학표시장치(200)를 구동시키기 위한 것으로, 기판 및 기판 상에 형성된 OLED, LED 또는 LCD 소자를 포함하는 광학소자를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 디스플레이부(210)는 하부기판, 박막 트랜지스터, 유기발광다이오드, 평탄화층, 보호막, 절연막을 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 디스플레이부(210)는 상부기판, 하부기판, 상부 기판과 하부 기판 사이에 위치된 액정층, 및 상부기판, 하부기판 중 하나 이상에 형성된 칼라필터를 포함할 수 있다. 도 3은 디스플레이부(210)와 투명 전극 모듈이 별개의 독립적으로 적층된 구조를 나타낸 것이나, 디스플레이부(210) 내부에 투명 전극 모듈이 형성될 수도 있다.
편광판(220)은 디스플레이부(210) 상에 형성되어, 내광의 편광을 구현하거나 또는 외광의 반사를 방지하여 디스플레이를 구현하거나 디스플레이의 명암비를 좋게 할 수 있다. 편광판(220)은 편광자 단독, 또는 편광자 및 편광자의 일면 또는 양면에 형성된 보호필름 또는 보호코팅층을 포함할 수 있다. 편광자, 보호필름, 보호코팅층은 당업자에게 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다. 도 3에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(210)의 하부에도 편광판이 더 형성되어, 디스플레이의 명암비를 더 좋게 할 수 있다.
투명 전극 모듈은 편광판(220) 상에 형성되어, 접촉 등에 의해 투명 전극 모듈이 터치될 때 발생되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 전기적 신호는 디스플레이부(210)를 구동시킬 수 있다.
투명 전극 모듈은 기재층(110), 기재층(110) 상에 형성된 투명 도전성 패턴(120), 및 투명 도전성 패턴(120) 상에 형성된 절연부(130)와 브릿지 전극(140)을 포함하고, 투명 도전성 패턴(120)은 제1도전성 패턴(121), 제2도전성 패턴(122)을 포함할 수 있다. 제1도전성 패턴(121)은 제2도전성 패턴(122)과 교차하여 배열될 수 있으며, 제2도전성 패턴(122)과 교차하는 부분에서는 이격된 상태로 형성되어, 제1도전성 패턴(121)과 제2도전성 패턴(122)은 전기적으로 서로 절연될 수 있다. 브릿지 전극(140)은 제2 도전성 패턴(122) 상에 접촉하여 형성됨으로써 제2도전성 패턴(122)을 전기적 도통시킬 수 있다. 절연부(130)는 제1도전성 패턴(121) 상에 형성되어, 제1 도전성 패턴(121)과 브릿지 전극(140)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
윈도우 필름(230)은 광학표시장치(200)의 최외곽에 형성되어 광학표시장치(200)를 보호할 수 있다. 윈도우 필름(230)은 유리 기판, 또는 유연성이 있는 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.
도 3은 디스플레이부(210), 편광판(220), 기재층(110), 투명 도전성 패턴(120), 절연부(130)와 브릿지 전극(140), 및 윈도우 필름(230)의 순서로 적층된 구조를 도시한 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 편광판(220)은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 형성된 상기 편광자용 보호필름을 포함할 수 있다. 상기 편광자는 편광판 제조시 통상적으로 사용되는 편광자라면 제한없이 사용할 수 있다. 구체예에서, 상기 편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 염색시키고, 이를 일정방향으로 연신시켜 제조될 수 있으며, 구체적으로, 팽윤 과정, 염색 단계, 연신 단계, 가교 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 각 단계를 수행하는 방법은 당업자들에게 통상적으로 알려져 있다. 도 3에서 기재층(110)은 상기 편광자용 보호필름일 수 있다. 이러한 경우 별도의 편광자용 보호필름을 생략할 수 있다. 도 3에서 도시되지 않았지만, 디스플레이부(210)와 편광판(220) 사이, 편광판(220)과 투명 전극 모듈 사이, 투명 전극 모듈과 윈도우 필름(230) 사이에는 점착층이 형성되어, 디스플레이부(210), 편광판(220), 투명 전극 모듈, 윈도우 필름(230) 간의 결합을 강하게 할 수 있다. 점착층은 통상의 광학적으로 투명한 점착제, 구체적으로 점착층은 (메트)아크릴계 공중합체, 경화제, 실란커플링제를 포함하는 조성물로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 그러나, 디스플레이부(210), 편광판(220), 투명 전극 모듈, 윈도우 필름(230)이 자체 점착성이 있다면, 점착층은 생략될 수 있다.
이하, 도 4를 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학표시장치의 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 광학표시장치(300)는 디스플레이부(210), 기재층(110), 투명 도전성 패턴(120), 절연부(130)와 브릿지 전극(140), 편광판(220), 및 윈도우 필름(230)의 순서로 적층된 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치(200)와 실질적으로 동일하다.
이하, 도 5를 참고하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학표시장치를 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학표시장치의 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 광학표시장치(400)는 디스플레이부(210), 브릿지 전극(140)과 절연부(130), 투명 도전성 패턴(120), 편광판(220), 및 윈도우 필름(230)의 순서로 적층되고 투명 도전성 패턴(120)이 편광판(220)에 직접적으로 접촉하여 형성되는 점을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치(200)와 실질적으로 동일하다.
이상, 비-플렉시블한 광학표시장치를 나타내었으나, 본 발명의 실시예에 따른 브릿지 전극용 조성물로 형성된 브릿지 전극은 플렉시블 광학표시장치에도 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 제조 방법은 금속 나노와이어 함유 매트릭스를 표면 처리하는 단계를 포함하고, 상기 표면 처리는 소정의 조건에서 플라즈마 처리, UV-오존 처리 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
금속 나노와이어 함유 매트릭스는 금속 나노와이어 분산액을 기재층 상에 코팅하여 금속 나노와이어 분산액 층을 형성하고, 상기 금속 나노와이어 분산액 층 상에 매트릭스용 조성물을 코팅하고, 상기 금속 나노와이어 분산액 층과 매트릭스용 조성물을 경화시켜 제조될 수 있다.
금속 나노와이어 분산액은 금속 나노와이어를 함유할 수 있다. 금속 나노와이어 분산액은 용매를 더 포함하여 금속 나노와이어의 코팅성을 더 높일 수 있다. 용매는 물, 알코올 등의 유기 용매 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 금속 나노와이어 분산액은 바인더, 개시제, 첨가제 등을 더 포함할 수도 있다. 첨가제는 분산제, 증점제 등이 될 수 있다. 바인더는 (메트)아크릴레이트계 단관능 모노머, (메트)아크릴레이트계 다관능 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 분산제는 금속 나노와이어, 바인더의 분산을 높일 수 있다. 증점제는 금속 나노와이어 분산액의 점도를 높일 수 있다. 바인더, 개시제, 및 첨가제 전체는 금속 나노와이어 분산액 중 고형분 기준으로 0.1중량% 내지 50중량%, 구체적으로 5중량% 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 광 특성 향상, 접촉 저항 증가 방지, 내구성 및 내 화학성이 개선될 수 있다. 금속 나노와이어 분산액은 금속 나노와이어 함유 용액 예를 들면 상업적으로 시판되는 Cambrios사의 제품(예:ClearOhm Ink)에 상기 용매를 혼합하여 제조될 수 있다.
매트릭스용 조성물은 상술한 5관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물, 2관능 또는 3관능의 (메트)아크릴계 화합물 등을 혼합하여 제조될 수 있다. 부착증진제, 산화방지제, 무기 중공 입자 또는 무기 중공 입자 함유 용액, 첨가제, 용매 등이 매트릭스용 조성물에 더 포함될 수도 있다. 금속 나노와이어 분산액, 매트릭스용 조성물의 코팅은 바 코팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비아 코팅, 롤-투-롤(roll-to-roll) 코팅으로 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 코팅 두께는 10nm 내지 1㎛, 구체적으로 20nm 내지 150nm, 더 구체적으로 50nm 내지 130nm 또는 70nm 내지 120nm가 될 수 있다. 경화는 투명 도전층을 형성하고 투명 도전층의 강도를 높일 수 있다. 경화는 열경화, 광경화 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 열경화는 40℃ 내지 180℃, 1분 내지 48시간 동안 수행될 수 있다. 광경화는 UV 조사량 50 mJ/cm2 내지 1,000mJ/cm2으로 수행될 수 있다. 투명 도전층용 도막을 경화시키기 전에 투명 도전층용 도막을 건조시켜, 경화 시간을 단축시킬 수 있다. 건조는 40℃ 내지 180℃, 1분 내지 48시간 동안 수행될 수 있다.
표면 처리는 금속 나노와이어 함유 매트릭스의 표면을 물리적 또는 화학적으로 처리함으로써 상술 표면 에너지를 갖도록 할 수 있다. 이때 표면 처리는 매트릭스로부터 금속 나노와이어가 노출되지 않도록 하는 것이 표면 처리 중 노출된 금속 나노와이어의 식각으로 인한 전도성 손실을 방지할 수 있다는 점에서 바람직할 수 있다.
일 구체예에서, 표면 처리는 플라즈마 처리를 포함할 수 있다. 플라즈마 처리는 아르곤, 헬륨 등의 불활성화 기체, 산소 등의 기체 하에서 수행될 수 있다. 플라즈마 처리시 RF power, 플라즈마 노출 시간을 조절하여 본 발명의 표면 에너지를 갖는 투명 도전체를 제조할 수 있다. RF power는 90W 내지 600W, 플라즈마 노출 시간은 2초 내지 60초가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 표면 에너지를 가져 절연성 잉크에 대한 젖음성이 좋게 하고, 금속 나노와이어의 손상을 막을 수 있다.
다른 구체예에서, 표면 처리는 UV-오존 처리를 포함할 수 있다. 산소 기체를 흘려주면서 UV를 조사하여 오존을 생성하여 표면 처리에 사용하는 것이다. UVA 기준으로 UV 광량은 20mW/cm2 내지 160mW/cm2, 매트릭스와 UV 조사 지점 간의 거리(조사 거리)는 30mm 내지 50mm, 처리 시간은 150초 내지 1200초가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술한 표면 에너지를 가져 절연성 잉크에 대한 젖음성이 좋게 하고, 금속 나노와이어의 손상을 막을 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 함유 용액(Clearohm ink, Cambrios사, 은 나노와이어 등의 고형분 2중량%) 45중량부를 초순수 증류수 55중량부에 넣고 교반하여 은 나노와이어 분산액을 제조하였다.
디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 20중량부, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 60중량부, 및 중공 실리카 함유 졸(중공 실리카 함량 14중량%, Pelnox, A-2505) 20중량부를 혼합한 후에, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 중공 실리카 함유 졸의 총합 100중량부에 대하여 부착증진제인 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란(KBM-303) 10중량부, 산화방지제인 페놀계 산화방지제(Irganox 1010)와 인계 산화방지제(Irgafos 168)의 혼합물 3.5중량부, 개시제(Irgacure 184) 2중량부, 자외선 흡수제(BTA, Dow Corning, 1H-Benzotriazole) 1.5중량부를 포함하는 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 중 2중량부를 용매인 메틸이소부틸케톤 98중량부에 첨가하여 25℃에서 점도 0.56cP의 매트릭스용 조성물을 제조하였다.
매트릭스용 조성물은 고형분 기준 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 17중량%, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 51중량%, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 9중량%, 산화방지제 3중량%, 개시제 2중량%, 중공 실리카 17중량%, 자외선 흡수제 1중량%를 포함한다.
기재층(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, Toray, 두께:50㎛)에, 제조한 은 나노와이어 분산액을 스핀 코터로 코팅하고, 80℃ 오븐에서 90초, 110℃ 오븐에서 90초 건조시키고, 이어서 제조한 매트릭스용 조성물을 바 코터로 코팅한 후, 80℃ 오븐에서 120초, 110℃ 오븐에서 120초 건조 후, 200mJ/cm2으로 UV 경화시켜, 두께 60nm의 은 나노와이어 함유 매트릭스를 제조하였다. 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
상기 제조한 은 나노와이어 함유 매트릭스에, 아르곤 플라즈마 장치(JSPCS-700, JESAGI HANKOOK)를 사용하고, 압력 190 x 10-3 Torr, 아르곤 유속 300sccm, RF Power 100W, 및 플라즈마 노출 시간 30초로 하여 플라즈마 처리하여, 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
실시예 2 내지 실시예 5
실시예 1에서, 플라즈마 처리시 RF Power 및 플라즈마 노출 시간을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로, 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
실시예 6
실시예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 함유 매트릭스를 제조하였다. 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
상기 제조한 은 나노와이어 함유 매트릭스에, 상압 산소 플라즈마 장치(MyPL-Auto100, APP Plasma)를 사용하고, 산소 유속 20sccm, 아르곤 유속 5sccm, RF Power 90W, 및 플라즈마 노출 시간 2.3초로 플라즈마 처리하여, 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
실시예 7과 실시예 8
실시예 6에서, 플라즈마 처리시 RF Power 및 플라즈마 노출 시간을 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로, 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
실시예 9
실시예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 함유 매트릭스를 제조하였다. 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
상기 제조한 은 나노와이어 함유 매트릭스에, UV-Ozone 개질 장치(CR403M, UVSMT)를 사용하고, UVA 기준으로 UV 광량 40mW/cm2, 매트릭스와 UV 조사지점 간의 UV 조사 거리 45mm, UV 조사 시간 300초로 UV 조사하여, 투명 도전체를 제조하였다. UV-오존 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
실시예 10 내지 실시예 12
실시예 9에서, UV-오존 처리시 UV 조사 시간을 하기 표 3과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
비교예 1
실시예 1에서, 플라즈마 처리하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 2 내지 비교예 4
실시예 1에서, 플라즈마 처리 조건을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 5
실시예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 분산액을 제조하였다.
기재층(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, Toray, 두께:50㎛)에, 제조한 은 나노와이어 분산액을 스핀 코터로 코팅하고, 80℃ 오븐에서 90초, 110℃ 오븐에서 90초 건조시키고, 이어서 폴리우레탄 수지 용액을 바 코터로 코팅한 후, 80℃ 오븐에서 120초, 110℃ 오븐에서 120초 건조 후, 200mJ/cm2으로 UV 경화시켜, 두께 60nm의 은 나노와이어 함유 매트릭스를 제조하였다. 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
상기 제조한 은 나노와이어 함유 매트릭스에, 실시예 1과 동일한 방법으로 플라즈마 처리하여 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
비교예 6 내지 비교예 8
실시예 1에서, 플라즈마 처리 조건을 하기 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.
비교예 9
실시예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 분산액을 제조하였다.
기재층(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, Toray, 두께:50㎛)에, 제조한 은 나노와이어 분산액을 스핀 코터로 코팅하고, 80℃ 오븐에서 90초, 110℃ 오븐에서 90초 건조시키고, 이어서 폴리우레탄 수지 용액을 바 코터로 코팅한 후, 80℃ 오븐에서 120초, 110℃ 오븐에서 120초 건조 후, 200mJ/cm2으로 UV 경화시켜, 두께 60nm의 은 나노와이어 함유 매트릭스를 제조하였다. 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
상기 제조한 은 나노와이어 함유 매트릭스에, 실시예 6과 동일한 방법으로 플라즈마 처리하여 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
비교예 10
실시예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 분산액을 제조하였다.
기재층(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, Toray, 두께:50㎛)에, 제조한 은 나노와이어 분산액을 스핀 코터로 코팅하고, 80℃ 오븐에서 90초, 110℃ 오븐에서 90초 건조시키고, 이어서 폴리우레탄 수지 용액을 바 코터로 코팅한 후, 80℃ 오븐에서 120초, 110℃ 오븐에서 120초 건조 후, 200mJ/cm2으로 UV 경화시켜, 두께 60nm의 은 나노와이어 함유 매트릭스를 제조하였다. 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
상기 제조한 은 나노와이어 함유 매트릭스에, 실시예 9와 동일한 방법으로 플라즈마 처리하여 투명 도전체를 제조하였다. 플라즈마 처리 후에 투명 도전체에서 은 나노와이어는 매트릭스에 완전히 함침되어 있다.
실시예와 비교예의 투명 도전체에 대해 하기 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 표 2, 표 3에 나타내었다.
(1)물 접촉각과 표면 에너지: 실시예와 비교예에서 제조한 투명 도전체 중 투명 도전층에 접촉각 측정기(SEO, Phoenix 300)를 사용하여 25℃에서 물 접촉각을 4회 측정하고 평균값을 구하였다. 측정한 물 접촉각을 이용해서 Girifalco-Good-Fowkes-Young(GGFY) model을 사용해서 표면 에너지를 구하였다.
(2)절연성 잉크의 인쇄성: 실시예와 비교예에서 제조한 투명 도전체 중 투명 도전층에 잉크젯 장치(Unijet, Omnijet 100, 노즐 사이즈:30㎛)를 이용해서 절연성 잉크(JNC Corporation, PI-6715-002, 25℃에서 점도:9.74cp, 25℃에서 표면장력:30mN/m)를 건막 두께 1㎛로 도포하였을 때 절연성 잉크의 액적 모양을 보고 절연성 잉크의 인쇄성을 평가하였다. 도 6과 같이 절연성 잉크가 잘 퍼지고 원하는 모양의 액적이 형성되었을 때 ○, 도 7과 같이 절연성 잉크가 뭉쳐졌을 때 X, 도 8과 같이 절연성 잉크가 과다하게 퍼졌을 때 △로 평가하였다.
(3)면저항: 실시예와 비교예의 투명 도전체에 대해 비접촉식 면저항 측정기(EC-80P, NAPSON)를 사용하여 면저항을 측정하였다. 면저항은 패터닝하지 않은 투명 도전층에 대해 측정하였다.
(4)에칭 후 표면 에너지: 실시예와 비교예에서 표면 처리하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방법으로 투명 도전체를 제조하였다. 투명 도전체 상에 포토레지스트 용액(동우 화인켐, SS-03A9)을 스핀 코팅하여 120℃오븐에서 3분 동안 건조시키고 선폭 30㎛의 패턴이 형성된 패턴 마스크를 사용하여 200m J/cm2으로 노광하였다. 노광된 샘플을 현상액인 트리메틸암모늄 하이드록시드 5% 수용액에 넣고 15초 동안 현상하고, 이를 120℃ 오븐에서 3분 동안 하드베이킹하여 패턴층을 형성하였다. 패턴층이 형성된 투명 도전체를 40℃의 에칭액(Transene, Aluminum etchant type A)에 침지하여 에칭하여 기재층에 도전성 영역과 비도전성 영역을 포함하는 패턴을 형성하였다. 그런 다음, 상기 실시예와 비교예에서와 동일하게 표면 처리하고, (1)과 동일한 방법으로 표면 에너지를 구하였다.
RF Power
(W)		 플라즈마 노출 시간
(초)		 물 접촉각
(°)		 표면에너지
(dyne/cm)		 절연성 잉크의 인쇄성 면저항
(Ω/□)		 에칭 후 표면 에너지
(dyne/cm)
실시예 1 100 30 55.98 54.64 ○ 48.34 54.32
실시예 2 200 30 47.19 63.39 ○ 49.03 62.74
실시예 3 300 30 45.35 65.15 ○ 49.87 64.58
실시예 4 600 30 41.04 69.15 ○ 47.06 68.93
실시예 5 600 60 32.58 76.29 ○ 46.07 74.71
비교예 1 - - 70.78 39.70 X 50.23 40.08
비교예 2 600 180 23.97 82.30 △ 47.36 81.01
비교예 3 600 300 22.17 83.36 △ 48.32 82.54
비교예 4 100 5 65.76 44.71 X 46.55 43.36
비교예 5 100 30 82.14 29.04 X 55.67 29.11
RF Power
(W)		 플라즈마 노출 시간
(초)		 물 접촉각
(°)		 표면에너지
(dyne/cm)		 절연성 잉크의 인쇄성 면저항
(Ω/□)		 에칭 후 표면 에너지
(dyne/cm)
실시예 6 90 2.3 48.55 62.06 ○ 46.62 60.69
실시예 7 100 3.0 39.83 70.23 ○ 47.85 69.03
실시예 8 100 4.3 28.45 79.35 ○ 48.43 77.89
비교예 1 - - 70.78 39.70 X 50.23 40.08
비교예 6 60 2.3 63.38 47.12 X 46.31 46.76
비교예 7 100 6.9 14.50 87.04 △ 52.53 86.21
비교예 8 200 3.0 9.57 88.63 △ 332.68 86.85
비교예 9 90 2.3 64.40 46.08 X 51.49 45.47
UV 조사 시간
(초)		 물 접촉각
(°)		 표면에너지
(dyne/cm)		 절연성 잉크의 인쇄성 면저항
(Ω/□)		 에칭 후 표면 에너지
(dyne/cm)
실시예 9 300 38.68 71.24 ○ 49.61 70.64
실시예 10 600 35.17 74.22 ○ 48.65 73.67
실시예 11 900 31.51 77.11 ○ 51.18 75.88
실시예 12 1200 32.72 76.18 ○ 50.50 75.47
비교예 1 - 70.78 39.70 X 50.23 40.08
비교예 10 300 71.42 39.07 X 48.67 39.31
상기 표 1 내지 표 3과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 도전체는 절연성 잉크의 젖음성이 좋아서 절연성 잉크의 인쇄성이 좋아 절연층 형성이 용이하고, 면저항이 낮아 도전성이 우수하였다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명 도전체는 에칭 전과 에칭 후의 표면 에너지의 변화가 거의 없어 사용 가능성, 생산성이 높았다.
반면에, 본원 발명의 표면에너지 범위를 벗어나는 투명 도전체는 절연성 잉크의 인쇄성이 좋지 않았다.
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 (11)

  1. 기재층 및 상기 기재층 상에 형성된 투명 도전층을 포함하고,
    상기 투명 도전층은 금속 나노와이어 및 상기 금속 나노와이어가 함침된 매트릭스를 포함하고,
    상기 투명 도전층은 25℃에서 표면 에너지가 54dyne/cm 내지 80dyne/cm인 것인, 투명 도전체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 도전층은 25℃에서 물 접촉각이 25° 내지 60° 인 것인, 투명 도전체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 상기 매트릭스에 완전히 함침된 것인, 투명 도전체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 것인, 투명 도전체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 도전층은 매트릭스를 포함하고,
    상기 매트릭스는 5관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물, 2관능 또는 3관능의 (메트)아크릴계 화합물, 개시제를 포함하는 매트릭스용 조성물로 형성되는 것인, 투명 도전체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 매트릭스용 조성물은 부착증진제, 산화방지제, 무기 중공 입자 중 하나 이상을 더 포함하는 것인, 투명 도전체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 매트릭스용 조성물은 고형분 기준 5관능 이상의 (메트)아크릴계 화합물 5중량% 내지 40중량%, 2관능 또는 3관능의 (메트)아크릴계 화합물 25중량% 내지 80중량%, 개시제 1중량% 내지 15중량%, 부착증진제 1중량% 내지 20중량%, 산화방지제 0.01중량% 내지 10중량%, 무기 중공 입자 10중량% 내지 40중량%, 자외선 흡수제 0.01중량% 내지 10중량%를 포함하는 것인, 투명 도전체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 플라즈마 처리, UV-오존 처리 중 하나 이상으로 표면 처리된 것인, 투명 도전체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기재층은 기능층을 더 포함하는 것인, 투명 도전체.
  10. 금속 나노와이어 함유 매트릭스를 표면 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 표면 처리는 플라즈마 처리, UV-오존 처리 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 플라즈마 처리는 RF power 90W 내지 600W, 플라즈마 노출 시간 2초 내지 60초로 플라즈마 처리하는 것을 포함하고,
    상기 UV-오존 처리는 UVA 기준으로 UV 광량 20mW/cm2 내지 160mW/cm2, 상기 매트릭스와 UV 조사 지점 간의 거리 30mm 내지 50mm, UV 처리 시간은 150초 내지 1200초로 오존 처리하는 것을 포함하고,
    상기 매트릭스는 비-우레탄계 매트릭스인,
    투명 도전체의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 투명 도전체를 포함하는 디스플레이 장치.
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