KR101802567B1

KR101802567B1 - 투명 도전체 및 이를 포함하는 광학표시장치

Info

Publication number: KR101802567B1
Application number: KR1020140140670A
Authority: KR
Inventors: 김도영; 구영권; 신동명; 임형태; 황오현; 강경구
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: DE102014115156A1; TW201517069A; US10115495B2; DE102014115156B4; CN104575700A; TWI556267B; KR20150045381A; US20150111048A1; CN104575700B

Abstract

본 발명은 기재층, 상기 기재층의 상부면에 형성되고 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 투명 도전층을 포함하고, 반사 a* 값이 약 -0.3 내지 약 +0.3인 투명 도전체 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.

Description

투명 도전체 및 이를 포함하는 광학표시장치{TRANSPARENT CONDUCTOR AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 투명 도전체 및 이를 포함하는 광학표시장치에 관한 것이다.

투명 도전체는 디스플레이 장치에 포함되는 터치스크린패널, 플렉시블(flexible) 디스플레이 등 다방면에 사용되고 있고, 최근 투명 도전체에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 투명 도전체는 투명성, 면저항 등의 기본적인 물성이 좋아야 하고, 최근 플렉시블 디스플레이에까지 사용 영역이 확대되면서 굴곡 특성도 요구되고 있다. 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전체는 굴곡 특성이 우수하나 색차 계수 중 투과 b*값이 높아, 투명 도전체는 색의 왜곡 현상을 보일 수 있고, 투과도, 헤이즈 등의 광학 특성이 떨어질 수 있다. 이와 관련하여 한국공개특허 제2012-0053724호는 투명 도전성 필름 및 그 제조방법을 기술하고 있다.

본 발명의 목적은 투명 도전체 중 도전층의 패터닝시 패턴 시인성 문제를 해결할 수 있는 투명 도전체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 도전층이 노란색으로 보이는 현상을 해소할 수 있는 투명 도전체를 제공하는 것이다.

본 발명의 투명 도전체는 기재층, 상기 기재층상에 형성되고 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층을 포함하고, 반사 a* 값이 약 -0.3 내지 약 +0.3이 될 수 있다.

본 발명의 광학표시장치는 상기 투명 도전체를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 투명 도전체 중 매트릭스를 포함하는 도전층의 패터닝에 의한 패턴 시인성 문제를 해결할 수 있는 투명 도전체를 제공하였다. 또한, 본 발명에 의하면, 투명 도전체가 뿌옇게 보이는 현상(milkiness)을 해소할 수 있는 투명 도전체를 제공하였다.

도 1은 본 발명 일 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 투명 도전체의 단면도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예의 광학표시장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명 다른 실시예의 광학표시장치의 단면도이다.
도 5는 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 있고, '(메트)아크릴레이트'는 아크릴레이트 및/또는 메타아크릴레이트를 의미할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체를 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 투명 도전체(100)는 기재층(110), 기재층(110)상에 형성되고 금속 나노와이어(121) 및 매트릭스(122)를 포함하는 도전층(120)을 포함할 수 있다.

투명 도전체(100)는 반사 a* 값이 약 -0.3 내지 약 +0.3이 될 수 있다. 투명 도전체(100)를 투명 전극 필름으로 사용하기 위해 도전층(120)을 패터닝할 때 매트릭스(122)와 및 기재층(110) 간의 색상 차이로 인하여 패턴이 시인될 수 있다. 본 실시예의 투명 도전체(100)는 반사 a*값이 약 -0.3 내지 약 +0.3이 됨으로써, 투명 도전체(100)에 패턴을 형성하는 경우에도 패턴이 시인되지 않을 수 있다. 반사 a*값은 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재층(두께: 10㎛~200㎛)에 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층(두께: 50nm ~ 200nm)이 순차로 적층된 투명 도전체에 대해 파장 380nm 내지 780nm의 가시광선에서 색차 측정기 CM3600D(Konica Minolta社, CIE Lab에 의함)를 사용하여 측정할 수 있지만, 기재층의 재질과 두께, 도전층의 두께, 파장을 변경하더라도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.

기재층(110)은 투명성을 갖는 필름으로서, 파장 550nm에서 투과율이 약 85% 이상 약 100% 이하, 구체적으로 약 90%~99%인 필름이 될 수 있고, 굴절률이 약 1.50 내지 약 1.70인 필름이 될 수 있다. 상기 범위에서 투명 도전체(100)의 광학특성이 개선될 수 있다. 구체예에서, 기재층은 폴리카보네이트, 시클릭올레핀폴리머, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르 나프탈레이트 등을 포함하는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리술폰, 폴리이미드, 실리콘(silicone), 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리비닐클로라이드 수지 필름이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 기재층(110)은 2종 이상의 수지 필름이 접착제 등에 의해 적층된 형태가 될 수도 있다. 기재층(110)의 두께는 약 10㎛ 내지 약 200㎛, 구체적으로 약 50㎛ 내지 약 150㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 디스플레이에 사용될 수 있다.

기재층(110)의 일면 또는 양면에는 기능성 층이 더 적층될 수 있다. 기능성 층으로는 하드코팅층, 부식방지층, anti-glare 코팅층, adhesion promoter, 올리고머 용출 방지층 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

도전층(120)은 기재층(110) 상에 형성될 수 있다. 도전층(120)은 금속 나노와이어(121), 매트릭스(122) 및 염료(미도시)를 포함할 수 있다. 도전층(120)은 에칭 등의 패터닝 방법에 의해 패턴화되어 전극을 형성할 수 있고, 도전성과 함께 양호한 유연성(flexibility) 및 굴곡성을 가져 플렉시블 장치에 사용될 수 있다.

도전층(120)에 염료를 포함함으로써, 약 -0.3 내지 약 +0.3의 반사 a*값을 구현할 수 있다. 염료는 도전층(120)과 기재층(110)의 색상 차이를 줄이고, 매트릭스(122)의 색을 서로 상쇄시킴으로써, 약 -0.3 내지 약 +0.3의 반사 a*값을 구현하고, 패터닝시 패턴 시인 문제점을 해소할 수 있다. 염료는 매트릭스(122) 내에 분산되어 존재할 수 있다.

염료는 최대 흡수파장 약 450nm 내지 약 550nm을 갖는 제1염료와, 최대 흡수파장 약 350nm 내지 약 449nm을 갖는 제2염료의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1염료 및 제2염료의 혼합물을 사용하여 패턴 시인 차단 효과를 더욱 향상 시킬 수 있다.

제1염료와 제2염료의 혼합물은 도전층(120) 중 약 2중량% 내지 약 12중량%, 구체적으로 약 4중량% 내지 약 8중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 패턴 시인 차단 효과가 있을 수 있고, 금속 나노와이어에 대한 매트릭스의 부착성 등을 유지할 수 있다. 제1염료와 제2염료는 상술한 최대 흡수 파장을 갖는다면 종류에 제한을 두지 않는데, 액체형 또는 고체형이 될 수 있고, 발색단으로 안트라퀴논계, 아크리딘계, 디아릴메탄계, 트리아릴메탄계, 아조계, 디아조늄계, 퀴논계, 로다민계, 플루오렌계 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 제1염료로는 Y-300(야방, 중국)을 사용할 수 있고, 제2염료는 Y-82(야방, 중국)를 사용할 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구체예에서, 제1염료와 제2염료의 혼합물 중 제1염료:제2염료의 중량비는 약 1:0.5 내지 약 1:20, 구체적으로 약 1:1 내지 약 1:19의 중량비로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 패턴 시인 차단 효과가 있을 수 있다.

매트릭스(122)는 금속 나노와이어(121)를 함침하는 수지를 포함한다. 상기 수지는 도전층(120)의 기재층(110)에 대한 부착력과 내용제성을 높이고, 금속 나노와이어(121)의 노출을 막아 산화 및 마모 등으로부터 금속 나노와이어(121)를 보호할 수 있다.

매트릭스(122)는 상술한 염료의 혼합물, 바인더, 개시제, 및 용제를 포함하는 매트릭스용 조성물로 형성될 수 있다. 바인더는 (메트)아크릴레이트계 단관능 또는 다관능 모노머 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 우레탄기를 포함하지 않는 비-우레탄계로서, 구체적으로 1관능 이상, 구체적으로 2관능 내지 6관능의 모노머로서, 선형 또는 분지형의 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 히드록시기를 갖는 탄소수 1~20의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 탄소수 3~20의 지환족기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 탄소수 3~20의 다가 알코올의 다관능 (메트)아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 바인더는 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 사이클로펜틸 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누에이트 트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 사이클로데칸 디메탄올 디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 개시제는 최대 흡수 파장 약 150nm 내지 약 500nm을 흡수하여 광 반응을 나타낼 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 개시제는 알파-히드록시케톤 계열로서, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 또는 이를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다. 용제는 통상의 용제를 제한없이 사용할 수 있는데, 구체적으로 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 등을 사용할 수 있다. 매트릭스(122)는 고형분 기준 염료 약 5중량% 내지 약 8중량%, 바인더 약 87중량% 내지 약 93중량%, 개시제 약 2중량% 내지 약 5중량%를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다. 상기 범위에서, 매트릭스(122)의 기능이 가능하고, 상기 투명 도전체의 반사 a*를 구현할 수 있고, 투명 도전체의 투과도를 높일 수 있다. 매트릭스(122)는 매트릭스(122)의 성능 개선을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 첨가제로는 증점제, 분산제, 부착증진제, 산화방지제 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

또한, 다른 실시예들에서 매트릭스(122)는 무기재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리카(silica), 멀라이트(mullite), 알루미나(alumina), SiC, MgO-Al₂O₃-SiO₂, Al₂O₃-SiO₂, MgO-Al₂O₃-SiO₂-Li₂O 또는 이들의 혼합물이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 다른 실시예들에서 매트릭스(122)는 도전성 고분자를 더 포함할 수 있다. 상기 도전성 고분자는 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오핀)(PEDOT), 폴리아닐린, 폴리티오핀 및 폴리디아세틸렌 등이 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

금속 나노와이어(121)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 도전성 네트워크를 형성할 수 있다. 금속 나노와이어(121)가 네트워크를 형성하여 도전성과 양호한 유연성(flexibility) 및 굴곡성을 가질 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 매트릭스(122)에 완전히 함침되거나 도전층 표면에 부분적으로 노출된 상태로 존재할 수 있다. 또한, 나노와이어 형상은 금속 나노입자에 비해 분산성이 우수하며, 투명 도전체(100)의 면저항을 현저하게 낮출 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 특정 단면을 갖는 극 미세선의 형태를 갖는다. 구체예에서, 금속 나노와이어(121) 단면의 직경(d)에 대한 나노와이어 길이(L)의 비(L/d, aspect ratio)는 약 10~2,000이 될 수 있다. 상기 범위에서, 낮은 나노와이어 밀도에서도 높은 도전성 네트워크를 구현할 수 있고, 면저항이 낮아질 수 있다. 예를 들면 aspect ratio는 약 500 내지 약 1,000, 예를 들면 약 500 내지 약 700이 될 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 단면의 직경(d)이 약 0nm 초과 약 100nm 이하가 될 수 있다. 상기 범위에서, 높은 L/d를 확보하여 전도성이 높고 면저항이 낮은 투명 도전체(100, 150)를 구현할 수 있다. 예를 들면 약 30nm~100nm, 예를 들면 약 60nm~100nm가 될 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 길이(L)가 약 20㎛ 이상이 될 수 있다. 상기 범위에서, 높은 L/d를 확보하여 전도성이 높고 면저항이 낮은 도전성 필름을 구현할 수 있다. 예를 들면 약 20㎛~50㎛가 될 수 있다. 금속 나노와이어(121)는 임의의 금속으로 제조된 나노와이어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 은, 구리, 금 나노와이어 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 바람직하게는 은 나노와이어 또는 이를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.

금속 나노와이어(121)는 통상의 방법으로 제조하거나, 상업적으로 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리올과 폴리(비닐 피롤리돈) 존재 하에서 금속 염(예를 들면, 질산은, AgNO₃)의 환원 반응을 통해 합성할 수 있다. 또는, 상업적으로 시판되는 Cambrios사의 제품(예:ClearOhm Ink., 금속 나노와이어 함유 용액)을 사용할 수도 있다. 금속 나노와이어(121)는 도전층 중 약 0.05중량% 내지 10 중량%, 구체적으로 0.05 내지 5 중량%, 보다 구체적으로 0.1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 충분한 전도성을 확보할 수 있고, 전도성 네트워크를 형성할 수 있다.

금속 나노와이어(121)는 기재층(110)에 도포 용이성 및 기재층(110)과의 부착력을 위하여 액체에 분산되어 사용된다. 본원에서는 금속 나노와이어가 분산된 액체 조성물을 '금속 나노와이어 조성물'이라 한다. 상기 금속 나노와이어 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(methyl cellulose;MC), 폴리 비닐 알콜(poly vinyl alcohol;PVA), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol;TPG), Polyvinylpyrrolidone계, 잔탄 검(xanthan gum;XG), 에톡시레이트들(ethoxylates), 알콕시레이트(alkoxylate), 산화 에틸렌(ethylene oxide), 산화 프로필렌(propylene oxide) 또는 그들의 공중합체들을 사용할 수 있다.

도전층(120)의 두께는 약 50nm~200nm, 구체적으로 약 70nm~100nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 투명 도전체의 신뢰성, 내후성과 코팅층 벗김 방지 등의 효과가 있을 수 있다.

이와 같이, 투명 도전체(100)는 염료를 포함함으로써, 가시광선 영역 예를 들면 파장 약 400nm~700nm에서 투명성을 가질 수 있다. 구체예에서, 투명 도전체(100)는 파장 약 400nm~700nm에서 헤이즈 미터로 측정된 헤이즈가 약 0% 내지 약 1.4%, 구체적으로 약 0.01% 내지 약 1.4%이고, 전광선 투과율이 약 85% 내지 약 100%, 예를 들면 약 90% 내지 약 95%가 될 수 있다. 상기 범위에서 투명성이 좋아 투명 도전체 용도로 사용될 수 있다. 투명 도전체(100)는 4-프로브로 측정된 면저항이 약 100(Ω/□) 이하, 구체적으로 약 50~100(Ω/□), 또는 약 30~100(Ω/□)이 될 수 있다. 상기 범위에서, 면저항이 낮아 터치패널용 전극 필름으로 사용할 수 있고, 대면적 터치패널에 적용될 수 있다.

또한, 투명 도전체(100)는 반사 b*값이 약 -2.2 내지 약 0이 될 수 있고, 상기 범위에서 도전층(120)의 패터닝에 의한 패턴 시인성 문제를 해결할 수 있다. 반사 b*값은 반사 a*값 측정과 동일한 방법으로 측정할 수 있다.

투명 도전체(100)의 두께는 제한되지 않지만, 약 10㎛ 내지 약 250㎛, 구체적으로 약 50㎛ 내지 약 150㎛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, 터치 패널, E-paper, 또는 태양 전지의 투명 전극 필름으로 사용될 수 있다.

투명 도전체(100)는 기재층의 적어도 일면에 금속 나노와이어 조성물을 코팅하고 약 60℃ 내지 약 100℃ 오븐에서 약 1분 내지 약 30분 동안 건조시키고, 매트릭스용 조성물을 다시 코팅하고, 약 60℃ 내지 약 100℃ 오븐에서 약 1분 내지 약 30분 동안 건조시키고, 약 300mJ/㎠ 내지 약 1000mJ/㎠ 조건에서 UV 조사하여 경화시킴으로써 제조될 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 도전체를 설명한다. 도 2는 본 발명 다른 실시예에 따른 투명 도전체의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 투명 도전체(150)는 기재층(110), 기재층(110)의 양면 상에 금속 나노와이어(121) 및 매트릭스(122)를 포함하는 도전층(120)을 포함할 수 있다. 기재층(110)의 양면 상에 도전층(120)이 형성된 점을 제외하고는 기재층(110) 및 도전층(120)은 상술한 본 발명의 일 실시예와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 도전체의 제조방법에 대해 설명한다.

본 실시예의 투명 도전체의 제조방법은 기재층 상에 금속 나노와이어 조성물을 코팅하고 건조시켜 금속 나노와이어 네트워크층을 형성하고, 금속 나노와이어 네트워크층 상에 매트릭스용 조성물을 코팅하고, 그리고 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.

금속 나노와이어 조성물은 금속 나노와이어가 분산된 액체 조성물로서, 금속 나노와이어를 분산시키기 위한 바인더를 포함하여 제조할 수 있다. 금속 나노와이어 조성물은 구체적으로 본 발명의 일 실시예의 투명 도전체(100)에 관하여 기술한 바와 같다.

금속 나노와이어 조성물을 기재층 상에 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 바 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 다이 코팅 등에 의할 수 있다.

금속 나노와이어를 기재층 상에 코팅한 후, 건조시켜 금속 나노와이어가 기재층 상에 금속 나노와이어 네트워크층을 형성할 수 있다. 건조는 예를 들어 약 60℃ 내지 약 100℃에서 약 1분 내지 약 30분 동안 수행할 수 있다.

매트릭스용 조성물은 염료의 혼합물, 바인더, 개시제, 및 용제를 포함할 수 있다. 매트릭스용 조성물은 구체적으로 본 발명의 일 실시예의 투명 도전체(100)에 관하여 기술한 바와 같다.

금속 나노와이어 네트워크층 상에 매트릭스용 조성물을 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 바 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 다이 코팅 등에 의할 수 있다. 금속 나노와이어 네트워크층은 기판 상에 금속 나노와이어 조성물을 코팅 후 건조에 의하여 형성되기 때문에, 금속 나노와이어 네트워크층 상에 코팅된 매트릭스용 조성물은 금속 나노와이어 네트워크층 내로 침투된다. 이에 의하여 금속 나노와이어는 매트릭스용 조성물 내에 함침되어 금속 나노와이어, 매트릭스 및 염료를 포함하는 도전층을 형성한다. 금속 나노와이어는 매트릭스에 전체로 함침되거나 도전층 표면에 부분적으로 노출된 상태로 존재할 수 있다.

금속 나노와이어 네트워크층을 형성한 후, 염료를 포함하는 매트릭스용 조성물을 코팅하여 금속 나노와이어 네트워크층 형성과 매트릭스 형성 공정을 별도의 단계로 수행하기 때문에 매트릭스에 포함된 염료가 금속 나노와이어 간의 접촉을 방해하지 않으며, 면 저항 상승을 방지할 수 있다.

매트릭스용 조성물을 코팅한 후, 경화시키기 전에 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 약 60℃ 내지 약 100℃에서 약 1분 내지 약 30분 동안 건조시킬 수 있다.

상기 경화는 광경화 및 열경화 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 광경화는 파장 400nm 이하에서 300mJ/㎠ 내지 약 1000mJ/㎠의 광량을 조사하여 수행할 수 있으며, 열경화는 50℃ 내지 200℃에서 1시간 내지 120시간의 열경화를 포함할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 표시 장치에 대해 설명한다. 도 3 내지 도 5는 본 발명 일 실시예의 광학표시장치의 단면도이다. 본 발명의 일 실시예의 장치는 상기 투명 도전체를 포함하고, 구체적으로 터치패널, 터치스크린패널, 플렉시블(flexible) 디스플레이 등을 포함하는 광학표시장치, E-paper, 또는 태양 전지 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

도 3을 참조하면, 광학표시장치(200)는 기재층(110), 기재층(110)의 상부면에 형성된 제1전극(255)과 제2전극(260), 및 기재층(110)의 하부면에 형성된 제3전극(265)과 제4전극(270)을 포함하는 투명 전극체(230), 제1전극(255)과 제2전극(260)의 상부에 형성된 윈도우 글라스(205), 제3전극(265)과 제4전극(270)의 하부에 형성된 제1편광판(235), 제1편광판(235)의 하부면에 형성된 CF(COLOR FILTER) 글라스(240), CF 글라스(240)의 하부면에 형성되고 TFT(THIN FILM TRANSISTOR) 글라스를 포함하는 패널(245), TFT 글라스를 포함하는 패널(245) 하부면에 형성된 제2편광판(250)을 포함할 수 있다.

투명 전극체(230)는 도 2의 투명 도전체(150)에서 도전층(120)을 각각 소정의 방법(예:에칭 등)으로 패터닝하여 제1전극, 제2전극, 제3전극, 제4전극을 형성함으로써 제조된 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 매트릭스(122)를 포함함으로써 광학특성이 개선될 수 있다.

제1전극(255)과 제2전극(260)은 Rx 전극, 제3전극(265)과 제4전극(270)은 Tx 전극이 될 수 있고, 그 역의 경우도 포함될 수 있다.

윈도우 글라스(205)는 광학표시장치에서 화면 표시 기능을 수행하는 것으로, 통상의 유리 재질 또는 투명 플라스틱 필름으로 제조될 수 있다. 제1편광판(235), 제2편광판(250)은 광학표시장치에 편광 성능을 부여하기 위한 것으로, 외부광 또는 내부광을 편광시킬 수 있고, 편광자, 또는 편광자와 보호필름의 적층체를 포함할 수 있고, 편광자, 보호필름은 편광판 분야에서 알려진 통상의 것을 포함할 수 있다.

윈도우 글라스(205)와 투명 전극체(230) 사이 및 투명 전극체(230)와 제1 편광판(235) 사이에는 각각 점착 필름(210, 212)을 부가함으로써, 투명 전극체(230), 윈도우 글라스(205), 제1편광판(235) 간의 결합을 유지할 수 있다. 점착 필름(210, 212)은 통상의 점착 필름으로서, 예를 들면 OCA(optical clear adhesive) 필름이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 3의 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 표시 장치에서 제1 편광판(235) 및 제2 편광판(250)이 생략되고, 윈도우 글라스(205)와 투명전극체(230) 사이에 편광판이 위치할 수 있다.

도 4를 참조하면, 광학표시장치(300)는 기재층(110), 기재층(110)의 상부면에 형성된 제3전극(265)과 제4전극(270)을 포함하는 투명 전극체(330), 제3전극(265)과 제4전극(270)의 상부에 형성되고 하부면에 제1전극(255)과 제2전극(260)이 형성된 윈도우 글라스(205), 투명 전극체(330)의 하부에 형성된 제1편광판(235), 제1편광판(235)의 하부면에 형성된 CF(COLOR FILTER) 글라스(240), CF 글라스(240)의 하부면에 형성된 TFT(THIN FILM TRANSISTOR) 글라스를 포함하는 패널(245), TFT 글라스 글라스를 포함하는 패널 (245) 하부면에 형성된 제2편광판(250)을 포함할 수 있다.

투명 전극체(330)는 도 1의 투명 도전체에서 도전층(120)을 소정의 방법으로 패터닝하여 제3전극(265), 제4전극(270)을 형성함으로써 제조된 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 매트릭스(122)를 포함함으로써 광학특성이 개선될 수 있고, 제2편광판(250), CF 글라스(240), TFT 글라스(245) 및 제1편광판(235)을 투과한 빛에 대한 광 효율을 높일 수 있다. 제1전극(255)과 제2전극(260)은 통상의 전극 형성 방법을 채용하여 형성할 수 있다.

윈도우 글라스(205)와 투명 전극체(330) 사이 및 투명 전극체(330)와 제1 편광판(235) 사이에는 각각 점착 필름(210, 212)을 부가함으로써, 투명 전극체, 윈도우 글라스, 제1편광판 간의 결합을 유지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 광학표시장치(400)는 제1기재층(110a), 제1기재층(110a)의 상부면에 형성된 제1전극(255)과 제2전극(260)을 포함하는 제1투명 전극체(430a), 제1투명 전극체(430a)의 하부에 형성되고, 제2기재층(110b), 제2기재층(110b)의 상부면에 형성된 제3전극(265)과 제4전극(270)을 포함하는 제2투명 전극체(430b), 제2투명 전극체(430b)의 하부에 형성된 제1편광판(235), 제1편광판(235)의 하부면에 형성된 CF(COLOR FILTER) 글라스(240), CF 글라스(240)의 하부면에 형성된 TFT(THIN FILM TRANSISTOR) 글라스(245), TFT 글라스(245) 하부면에 형성된 제2편광판(250)을 포함할 수 있다.

제1투명 전극체(430a)와 제2투명 전극체(430b)는 도 1의 투명 도전체에서 도전층(120)을 소정의 방법으로 패터닝하여 제1전극, 제2전극 제3전극, 제4전극을 형성함으로써 제조된 것으로, 기재층이 위상차 필름으로 시야각 보상 효과를 가져, 제2편광판(250), CF 글라스(240), TFT 글라스(245) 및 제1편광판(235)을 투과한 빛에 대해 시야각을 보상할 수 있다.

제1투명 전극체(430a)와 윈도우 글라스(205) 사이, 제1투명 전극체(430a)와 제2투명 전극체(430b) 사이, 및 제2 투명 전극체(430b)와 제1 편광판(235) 사이에는 각각 점착 필름(210, 212, 214)을 부가함으로써, 투명 전극체, 윈도우 글라스, 제1편광판 간의 결합을 유지할 수 있다. 점착 필름(210, 212, 214)은 통상의 점착 필름으로서, 예를 들면 OCA(optical clear adhesive) 필름이 될 수 있다. 또한, 도 3 내지 도 5에서 도시되지 않았지만, 제1기재층, 제2기재층 또는 기재층은 수지 필름이 접착제 등에 의해 적층된 형태가 될 수도 있다.

이하, 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

금속 나노와이어 함유 용액(제품명:Clearohm ink, 금속 나노와이어와 바인더의 합 1.65중량%, 금속 나노와이어:바인더=1:1.65(중량비), 증점제, 분산제 등 1중량% 이하 및 용제 포함) 50중량부를 초순수 증류수 50중량부에 넣고 교반하여 금속 나노와이어 조성물을 제조하였다. SR506A(이소보닐 아크릴레이트, SARTOMER) 0.5중량부, TMPTA(트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, SK CYTEC) 0.5중량부, Irgacure-184(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, Ciba) 0.05중량부와, Y-300(중국, 야방, 안트라퀴논계 염료) 0.03중량부, Y-82(중국, 야방, 안트라퀴논계 염료, 최대 흡수파장 427nm) 0.03중량부를, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 99중량부에 혼합하여 매트릭스 조성물을 제조하였다. 하드코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 100㎛, 100 CPB, KIMOTO사)에, 금속 나노와이어 조성물을 스핀 코터로 코팅하고, 80℃ 오븐에서 2분 건조시키고, 매트릭스 조성물을 스핀 코터로 다시 코팅하고, 140℃ 오븐에서 2분 건조시키고, 500mJ/㎠으로 UV 경화시켜 두께 70~100 nm의 도전층을 포함하는 투명 도전체를 제조하였다.

실시예 2 내지 4

실시예 1에서, Y-300과 Y-82의 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.

비교예 1

실시예 1에서, SR506A 0.5중량부, TMPTA 0.5중량부, Irgacure-184 0.05중량부, Y-300과 Y-82 각각 0중량부를 사용한 것을 제외하고는 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.

비교예 2

실시예 1에서, Y-300 0.06중량부, Y-82 0중량부를 사용한 것을 제외하고는 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.

비교예 3

실시예 1에서, Y-300 0중량부, Y-82 0.06중량부를 사용한 것을 제외하고는 동일 방법으로 투명 도전체를 제조하였다.

실시예와 비교예의 투명 도전체에 대해 하기 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1)면저항(Ω/□): 접촉식 면저항 측정기 R-CHEK RC2175(EDTM社)를 사용하여 투명 도전체 표면에 대한 면저항을 측정하였다.

(2)반사 b*와 반사 a*: 색차 측정기 CM3600D(Konica Minolta社, CIE Lab에 의함)를 사용하고, 투명 도전체에 대해 측정하였다.

(3)헤이즈와 투과도: 투명 도전체에 대해 도전층을 광원으로 향하게 하고 파장 400~700nm에서 헤이즈미터(NDH-9000)를 사용하여 헤이즈와 투과율을 측정하였다.

(4)패턴 시인 여부:투명 도전체의 도전층을 에칭 방법으로 패터닝하였다. 목시 검사로 도전층의 패터닝된 부분과 패터닝되지 않은 부분이 시인되는 경우 "불량", 패터닝된 부분과 패터닝되지 않은 부분 간의 차이가 약간 시인되는 경우 "개선", 패터닝된 부분과 패터닝되지 않은 부분을 자세히 봐야만 패턴이 있고 없음이 구별되는 경우 "양호"로 평가하였다.

NO	Y-300 (중량부)	Y-82 (중량부)	도전층 두께(nm)	면저항 (Ω/□)	투과율 (%)	헤이즈 (%)	반사 b*	반사 a*	패턴시인 여부
실시예 1	0.03	0.03	70~100	70~80	90.09	1.02	-2.11	0.04	개선
실시예 2	0.021	0.039	70~100	70~80	90.11	1.03	-1.98	-0.01	개선
실시예 3	0.012	0.048	70~100	70~80	90.12	1.10	-1.79	-0.10	개선
실시예 4	0.003	0.057	70~100	70~80	90.01	1.05	-1.29	-0.15	양호
비교예 1	0	0	70~100	70~80	91.45	0.98	-2.42	0.31	불량
비교예 2	0.06	0	70~100	70~80	90.96	1.02	-1.77	0.31	불량
비교예 3	0	0.06	70~100	70~80	91.32	1.09	-2.39	-0.32	불량

상기 표 1에서와 같이, 본 발명 일 실시예의 투명 도전체는 투과율이 높고 헤이즈가 낮아 광학특성이 좋을 뿐만 아니라, 패터닝시 패턴이 시인되지 않음을 확인하였다.

반면에, 염료를 포함하지 않는 비교예 1은 패터닝시 패턴이 확연하게 시인됨을 확인하였다. 또한, 제1염료 단독을 포함하는 비교예 2는 반사 a*값이 +0.3 초과로 투명 도전체가 (기존 패턴 대비) 빨갛게 보여 패턴이 시인되는 문제점이 있고, 제2염료 단독을 포함하는 비교예 3은 반사 a*값이 -0.3 미만으로 투명 도전체가 (기존 패턴 대비) 녹색으로 보여 패턴이 시인되는 문제점이 있었다.

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

기재층, 상기 기재층상에 형성되고 금속 나노와이어 및 매트릭스를 포함하는 도전층을 포함하고, 상기 매트릭스는 최대 흡수파장 450nm 내지 550nm을 갖는 제1염료와, 최대 흡수파장 350nm 내지 449nm을 갖는 제2염료의 혼합물을 포함하고, 상기 제1염료와 제2염료는 1:0.5 내지 1:20의 중량비로 포함되며,
반사 a* 값이 -0.3 내지 +0.3인 투명 도전체이고,
상기 매트릭스는 고형분 기준 상기 제1염료와 상기 제2염료의 혼합물 5중량% 내지 8중량%, 바인더 87중량% 내지 93중량%, 개시제 2중량% 내지 5중량%를 포함하고,
상기 도전층은 상기 금속 나노와이어를 0.05중량% 내지 10중량%로 포함하고,
상기 제1염료와 상기 제2염료는 각각 안트라퀴논계 염료이고,
상기 바인더는 탄소수 3~20의 지환족기를 갖는 1관능의 (메트)아크릴레이트와 2관능 내지 6관능의 (메트)아크릴레이트의 혼합물을 포함하는 것인, 투명 도전체.
제1항에 있어서, 상기 투명 도전체는 반사 b*값이 -2 내지 0인 투명 도전체.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 바인더는 비-우레탄계인 투명 도전체.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 투명 도전체.
제1항에 있어서, 상기 기재층의 상부면 또는 하부면에 하드코팅층, 부식방지층, anti-glare 코팅층, 부착력 증진층(adhesion promoter), 올리고머 용출 방지층 중 하나 이상이 더 형성된 투명 도전체.
제1항, 제2항, 제8항, 제11항, 제12항 중 어느 한 항의 투명 도전체를 포함하는 광학표시장치.