JP2016502170A

JP2016502170A - 視認性が改善された透明導電性フィルムおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2016502170A
Application number: JP2015538015A
Authority: JP
Inventors: チョン・グン; キム・インスク; リ・ミンヒ; チョ・ジョン; キム・キョンテク
Original assignee: LG Hausys Ltd
Current assignee: LX Hausys Ltd
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US20150279501A1; KR101512546B1; TW201417117A; CN104737108A; KR20140048675A; WO2014061976A1

Abstract

【課題】視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が改善された透明導電性フィルムに関するものであり、より詳しくは、アンダーコーティング層が無機粒子を含むことにより、アンダーコーティング層の屈折率が高くなってパターン視認性を改善できる透明導電性フィルムおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の透明導電性フィルムにおいてアンダーコーティング層は、スパッタリング技術で形成されたシリコン酸化物層の屈折率より高く、透明導電層より低い屈折率を表すため優れたパターン視認性を確保することができ、安定した高速生産方法によりアンダーコーティング層の形成が可能で、幅方向の厚さの均一度を確保することができる。

Description

本発明は、視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が改善された透明導電性フィルムに関するものであり、より詳しくは、アンダーコーティング層が無機粒子を含むことにより、アンダーコーティング層の屈折率が高くなってパターン視認性を改善できる透明導電性フィルムおよびその製造方法に関する。

透明電極フィルムは、タッチパネルの製造時に最も重要な部品の一つである。このような透明電極フィルムとして現在まで最も広く使用されているものは、電光線透過率が８５％以上で且つ表面抵抗が４００Ω／ｓｑｕａｒｅ以下のインジウムスズ酸化物（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：ＩＴＯ）フィルムである。

一般的な透明電極フィルムは、透明な高分子フィルムに表面平坦性と耐熱性を備えさせるためにプライマーコーティング（ｐｒｉｍｅｒｃｏａｔｉｎｇ）処理をした後、ハードコーティング処理したものを基材フィルム（ｂａｓｅｆｉｌｍ）として使用する。

この基材フィルム上に、透明アンダーコーティング（ｕｎｄｅｒｃｏａｔｉｎｇ）層を湿式コーティング（ｗｅｔｃｏａｔｉｎｇ）や真空スパッタリング方法で形成した後、ＩＴＯのような透明導電層をスパッタ方式で形成した。

一方、近年、静電容量方式のタッチパネルの使用が増加すると共に、微細静電流のための表面抵抗２００Ω／ｓｑｕａｒｅ未満の低抵抗の具現と透明伝導膜パターンの視認性の改善が要求されている。

なし

本発明の一具現例にかかる透明導電性フィルムは、アンダーコーティング層に無機粒子を含ませ、これを湿式コーティングによって形成すると、基材と導電層間の適切な屈折率を有することができるため導電層のパターンが隠れるようになることにより、パターン視認性特性を確保できるようになる。

本発明の別の具現例においては、無機粒子が含まれたアンダーコーティング層が形成されて視認性が改善された透明導電性フィルムおよびその製造方法を提供する。

前記目的を達成するための本発明の透明導電性フィルムは、透明フィルム；前記透明フィルム上に形成されるアンダーコーティング層；および前記アンダーコーティング層上に形成される導電層を含み、前記アンダーコーティング層は無機粒子を含み、前記アンダーコーティング層と透明フィルムの屈折率の差が０．１５から０．３０であることを特徴とする。

また、前記目的を達成するための本発明の透明導電性フィルムの製造方法は、透明フィルム上にコーティング用組成物を湿式コーティングしてアンダーコーティング層を形成するステップ；および前記アンダーコーティング層上に導電層を形成するステップを含み、前記コーティング用組成物は、無機粒子を含むことを特徴とする。

本発明の透明導電性フィルムにおいてアンダーコーティング層は、スパッタリング技術で形成されたシリコン酸化物層の屈折率より高く、透明導電層より低い屈折率を表すため優れたパターン視認性を確保することができ、安定した高速生産方法によりアンダーコーティング層の形成が可能で、幅と長さ方向の厚さの均一度も容易に確保することができる。

また、導電層だけをスパッタリングすることになるため、アンダーコーティング層の一部をスパッタする従来の方法に比べて、生産速度を２倍以上向上させることができ透明導電性フィルムの大量生産が容易になる。

本発明の一実施例にかかる透明導電性フィルムの断面を表したものである。

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、詳しく後述してある実施例を参照すると明確になると考える。しかし、本発明は以下で開示する実施例に限定されるのではなく、相違する多様な形態で具現でき、単に本実施例は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によって定義するだけである。

一方、図面においては、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して表している。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して表している。層、膜、領域、板等の部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは他の部分の「直ぐ上」にある場合だけでなく、その中間に別の部分がある場合も含む。

以下、本発明の実施例にかかる透明導電性フィルムおよびその製造方法について詳しく説明する。

（透明導電性フィルム）
図１は、本発明の一実施例にかかる透明導電性フィルムの断面を概略的に表したものであり、前記透明導電性フィルムは、透明フィルム１１０、アンダーコーティング層１２０および導電層１３０を含む。

前記導電層１３０は、パターンで形成されるため該パターンが見えないようにしなければ優れたパターン視認性を確保することができない。前記アンダーコーティング層１２０の高屈折特性は、前記導電層１３０のパターンが隠れるようにするため優れたパターン視認性を確保できるようになる。透明フィルム１１０は、透明性と強度に優れたフィルムを用いてもよい。このような透明フィルム１１０の材質としては、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ノルボルネン系樹脂等を提示することができ、これらが単独または２種以上混合されていてもよい。また、透明フィルム１１０は、単一フィルムの形態または積層フィルムの形態でもよい。

アンダーコーティング層１２０は、透明フィルム１１０と導電層１３０の間の付着力および透過度を向上させる役割をする。ただし、導電層１３０の屈折率が約１．９ないし２．０であることを考慮すると、透明フィルム１１０とアンダーコーティング層１２０の屈折率差が適切なレベルであれば反射率差を減らすことができるため有利になり、この屈折率差は０．１５から０．３０、好ましくは０．２０から０．２５間が有利で、一般には、アンダーコーティング層に使用されるシリコン酸化物（ＳｉＯ_２）の屈折率が約１．４５レベルに過ぎないため、透明フィルムに適した前記アンダーコーティング層の屈折率を得るために無機粒子１４０を使用することが要求される。

前記アンダーコーティング層１２０は、単一層に形成されてもよく、また、工程過程が比較的簡単な湿式コーティングによって形成できるようにすると共に、パターン視認性を確保することに目的がある。

前記無機粒子１４０としては、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯおよびＴａ_２Ｏ_５から選ばれた１種または２種以上を使用することが好ましく、より好ましくはＺｒＯ_２またはＴｉＯ_２を使用することである。前記無機粒子は、粒子の大きさが５ｎｍないし１００ｎｍの範囲、好ましくは１０ｎｍないし４０ｎｍにあるものを使用することが、適した屈折率と光学特性の均一性の確保およびアンダーコーティング層１２０の厚さ制御においてより有利である。

前記アンダーコーティング層１２０は、前記無機粒子１４０を、０．１重量％ないし１０重量％、具体的には０．５重量％ないし８重量％の含量で含んでもよい。前記アンダーコーティング層１２０が前記範囲の含量で無機粒子１４０を含むため、導電層１３０の屈折率と類似する屈折率を具現すると共に、単一層であって湿式コーティングによって目的とするレベルのパターン視認性を具現することができる。

前記アンダーコーティング層１２０は、従来のように、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）が使用されてもよいが、好ましくは光硬化性化合物が使用されることがよい。前記光硬化性化合物としては、架橋反応が可能な不飽和結合基等のような１つ以上の官能基を有するモノマーやオリゴマーを使用してもよく、このようなものとしては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルアクリレート、ジペンタアクリトリトール（ジペンタエリスリトール）ヘキサアクリレート、ジペンタクリトリトール（ジペンタエリスリトール）ペンタアクリレート、ペンタアクリルチオトール（ペンタエリスリトール）テトラアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリストールペンタアクリレート等を使用してもよい。

前記のように、無機粒子１４０が含有されたアンダーコーティング層１２０の屈折率は、１．４５ないし１．８０の範囲で形成される。

また、前記アンダーコーティング層１２０は、１０ｎｍないし５００ｎｍ厚に形成されることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍないし３００ｎｍ、最も好ましくは５０ｎｍないし１００ｎｍの厚さに形成することがよい。アンダーコーティング層１２０の厚さが５００ｎｍを超えると光学特性改善効果を表すことなく多層膜干渉によるレインボーが現れ、製造コストが増加するという問題があり、１０ｎｍ未満に薄く形成すると均一な厚さの確保が難しく、透過率および視認性が低下するという問題が生じる。

次に、導電層１３０は、アンダーコーティング層１２０上に形成され、このような導電層１３０は、透明性と導電性に優れたＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ―ｄｏｐｅｄＴｉｎＯｘｉｄｅ）等で形成することができる。前記導電層１３０は、１５ｎｍないし４０ｎｍの厚さに形成することが好ましく、前記導電層の厚さが４０ｎｍを超えると透過率が低くなり、色相が現れるという問題があり、１５ｎｍ未満だと抵抗が高くなるという問題がある。

（透明導電性フィルムの製造方法）
本発明の透明導電性フィルムの製造方法は、
透明フィルム上にコーティング用組成物を湿式コーティングしてアンダーコーティング層を形成するステップ；および
前記アンダーコーティング層上に導電層を形成するステップを含み、
前記コーティング用組成物は、無機粒子を含むことを特徴とする。

前記アンダーコーティング層１２０は、コーティング用組成物を湿式コーティングし、熱処理することにより形成され、前記コーティング用組成物は、無機粒子を含むためアンダーコーティング層１２０内無機粒子１４０が含まれるようにする。

前記無機粒子１４０は、前述のように、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯおよびＴａ_２Ｏ_５から選ばれた１種または２種以上を使用することが好ましく、ＺｒＯ_２またはＴｉＯ_２を使用することがより好ましい。

また、前記コーティング用組成物は、光硬化性化合物、光重合開始剤および前記無機粒子を混合して製造してもよく、光硬化性化合物が含まれる場合は、紫外線や電子ビーム等の照射によって重合させてアンダーコーティング層を形成するようにする。

一方、前記湿式コーティング用組成物においては、分散を容易にするために溶媒を使用することができる。前記溶媒としては、水、有機溶媒またはこれらの混合物を使用し、前記有機溶媒は、アルコール類溶媒、ハロゲン含有炭化水素類溶媒、ケトン類溶媒、セロソルブ類溶媒およびアミド類溶媒等を使用してもよい。より具体的には、前記アルコール類溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ―ブタノール、ジアセトンアルコール等であり、ハロゲン含有炭化水素類溶媒は、クロロホルム、ジクロロメタン、エチレンジクロライド等であり、ケトン類溶媒はアセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等であり、セロソルブ類溶媒は、メチルセロソルブ、イソプロピルセロソルブ等で、アミド類溶媒は、ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、アセトアミド等である。

一方、前記湿式コーティング法について、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）コーティング法、スロットダイ（ｓｌｏｔｄｉｅ）コーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、バーコーティング法および沈積コーティング法から選ばれた一つの方法を用いてもよいが、好ましくは、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）コーティング法、スロットダイ（ｓｌｏｔｄｉｅ）コーティング法を用いることがよい。

一方、前述のように、前記アンダーコーティング層１２０は、１０ｎｍないし５００ｎｍ厚に形成されることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍないし３００ｎｍ、最も好ましくは５０ｎｍないし１００ｎｍの厚さに形成されることがよい。

また、導電層１３０は、アンダーコーティング層１２０上にＩＴＯまたはＦＴＯで形成されてもよく、より好ましくはＩＴＯターゲットを用いた直流電源反応性スパッタリング方法で形成できる。このとき、酸素分圧を調節して色差計上のｂ＊値を調節することにより、パターン視認性をより向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施例および比較例により、本発明の透明導電性フィルムについて詳しく説明する。

以下の実施例および比較例は、本発明を例示するためのものであるだけで、本発明の範囲が下記実施例に限定されるのではない。

＜実施例＞
ウレタンアクリレートバインダー１００重量部に対して、平均粒子径が３０ｎｍのＴｉＯ_２粒子０．５重量部、同一平均粒子径を有するＺｒＯ_２粒子０．５重量部および光重合開始剤０．５重量部を混合し、メチルエチルケトンで希釈してアンダーコーティング層形成用組成物を製造した。

１２５μｍ厚のＰＥＴフィルムの裏面に前記組成物をグラビアコーティング法でコーティングした後、ＵＶ硬化させて６０ｎｍの厚さに形成したアンダーコーティング層上に、ＩＴＯターゲットを用いた直流電源反応性スパッタリングでＩＴＯ層を２０ｎｍ厚に形成して最終導電性フィルムを製造した。

一方、前記で形成されたアンダーコーティング層形成用組成物を２μｍ以上に成膜してプリズムカプラーで屈折率を測定した結果、アンダーコーティング層の屈折率は１．５５だった。

（比較例）
１２５μｍ厚のＰＥＴフィルムの裏面にアンダーコーティング層として直流電源反応スパッタリング方式でシリコン酸化物薄膜を２０ｎｍ厚に成膜し、その上に熱処理後、ＩＴＯターゲットを用いた直流電源反応性スパッタリングでＩＴＯ層を２０ｎｍ厚に形成して最終導電性フィルムを製造した。

一方、前記シリコン酸化物薄膜を２μｍ以上に成膜してプリズムカプラーで屈折率を測定した結果、アンダーコーティング層の屈折率は１．４５だった。

＜評価（光学的特性の比較）＞
前記の実施例および比較例の透明導電性フィルムにおいて、アンダーコーティング層の全光線透過率、色相、パターン視認性の光学的特性を測定、評価して下記表１に表した。前記全光線透過率と透過ｂ＊は、分光光度計を用いて測定した。また、パターン視認性はＩＴＯ層の一部のみエッチングして透明電極パターンを製作し、これを肉眼で評価した。

前記表１から分かるように、シリコン酸化物だけでスパッタリング方式によってアンダーコーティング層を形成した比較例の透明導電性フィルムは、アンダーコーティング層の屈折率が低く現れ、実施例と類似する全光線透過率を表した。しかし、前記比較例の透明導電性フィルムは相対的に黄色を帯び、パターン視認性が改善されなかった。一方、前記実施例のように無機粒子を含むコーティング液で湿式コーティングを行って形成されたアンダーコーティング層を含む透明導電性フィルムは、アンダーコーティング層の屈折率が透明フィルム基材と透明電極層間の値を有してパターン視認性が向上することが確認できた。

以上では、本発明の実施例を中心に説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する技術者であれば、これにより多様な変形および均等な他実施例が可能であるという点を理解すると考える。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、以下に記載する特許請求の範囲によって判断しなければならない。

１１０：透明フィルム
１２０：アンダーコーティング層
１３０：導電層
１４０：無機粒子

Claims

透明フィルム；
前記透明フィルム上に形成されるアンダーコーティング層；及び
前記アンダーコーティング層上に形成される導電層を含み、
前記アンダーコーティング層は無機粒子を含み、
前記アンダーコーティング層と透明フィルムの屈折率差が０．１５から０．３０である透明導電性フィルム。
前記無機粒子は、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯおよびＴａ_２Ｏ_５から選ばれた１種または２種以上を使用することを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記アンダーコーティング層の屈折率が１．４５〜１．８０の範囲で形成されることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記アンダーコーティング層は、４０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記アンダーコーティング層は、単一層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記アンダーコーティング層は、無機粒子０．１重量％〜１０重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記透明フィルムは、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）およびノルボルネン系樹脂の１種以上からなる単一または積層フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記透明フィルムの片面または両面に形成されるハードコーティング層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記導電層は、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ―ｄｏｐｅｄＴｉｎＯｘｉｄｅ）から選ばれた１種以上の酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
透明フィルム上にコーティング用組成物を湿式コーティングしてアンダーコーティング層を形成するステップ；及び
前記アンダーコーティング層上に導電層を形成するステップを含み、
前記コーティング用組成物は、無機粒子を含むことを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法。
前記湿式コーティングは、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）コーティング法、スロットダイ（ｓｌｏｔｄｉｅ）コーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、バーコーティング法、および沈積コーティング法から選ばれた一つの方法で行われることを特徴とする請求項１０に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
前記コーティング用組成物は、光硬化性化合物および光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項１０に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
前記透明フィルムの片面または両面にハードコーティング層をさらに形成することを特徴とする請求項１０に記載の透明導電性フィルムの製造方法。