KR100788775B1

KR100788775B1 - 투명 도전성 필름 및 터치 패널

Info

Publication number: KR100788775B1
Application number: KR1020020034752A
Authority: KR
Inventors: 이와부치요시노리; 니시다미츠히로; 구사노유키히로
Original assignee: 가부시키가이샤 브리지스톤
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: EP1271560B1; US20030012955A1; EP1271560A1; US6787253B2; DE60205992T2; DE60205992D1; KR20030001273A; TW579328B

Abstract

본 발명의 투명 도전성 필름은 고분자 필름과, 이 고분자 필름 상에 증착된 투명 도전층을 구비하는 것으로서, 투명 도전층이 손상되거나 이탈될 문제가 없다. 상기 투명 도전성 필름에는 고분자 필름(4)과, 이 고분자 필름 상에 증착된 투명 도전층(5)이 있다. 투명 도전층(5)의 재료와 다른 재료로 이루어진 보호층(9)이 투명 도전층(5) 상에 형성된다. 터치 패널은 상부 전극(6A) 또는 하부 전극(6B)으로서 투명 도전성 필름을 구비한다.

Description

투명 도전성 필름 및 터치 패널{TRANSPARENT ELECTROCONDUCTIVE FILM AND TOUCH PANEL}

도 1은 본 발명의 투명 도전성 필름을 구비하는 터치 패널의 실시예를 도시하는 단면도.

도 2은 본 발명의 투명 도전성 필름을 구비하는 다른 터치 패널의 실시예를 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 투명 도전성 필름을 구비하는 또 다른 터치 패널의 실시예를 도시하는 단면도.

도 4는 종래의 터치 패널을 도시하는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유리판

2 : 투명 도전층

3, 3A : 하부 전극

4, 4A : 고분자 필름

5, 5A : 투명 도전층

6, 6A, 6B : 상부 전극

7 : 마이크로 도트 스페이서

8 : 하드코팅층

9, 9A : 보호층

10, 10A : 기초층

11 : 감압성 접착제

12 : 플라스틱판

본 발명은 고분자 필름과 이 고분자 필름 상에 형성된 투명 도전층이 있는 투명 도전성 필름에 관한 것으로, 투명 도전층은 박리 또는 이탈에 대한 내성이 우수하며, 투명 도전성 필름은 전기적 특성 및 그 내구성이 우수하다. 또한, 본 발명은 투명 도전성 필름이 마련된 터치 패널에 관한 것이다.

저항식 터치 패널은 소형화, 경량화, 박형화(薄型化)하기 쉽기 때문에, 가전 또는 휴대 단말용 입력 유닛으로 널리 사용된다. 사용자가 터치 패널의 일부를 누르거나, 전용 펜으로 터치 패널의 일부에 선을 그리면, 그 부분은 반대쪽의 전극과 접촉하여 전기적으로 접속되고 신호가 입력된다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전형적인 저항식 터치 패널은 유리판(1)과 이 유리판(1)에 형성된 투명 도전층(2)이 있는 하부 전극(3)과, 고분자 필름(4)과 이 고분자 필름에 형성된 투명 도전층(5)이 있는 상부 전극(6)과, 상기 투명 도전층(2, 5) 사이에 개재된 스페이서(마이크로 도트 스페이서)(7)를 포함한다. 상부 전극(6)의 표시면을 손가락이나 펜으로 누르면, 상부 전극(6)과 하부 전극(3)은 서로 접촉하여, 이들 전극은 전기적으로 접속되어 신호가 입력된다. 상부 전극(6)의 표시면에는 고분자 필름(4)을 보호하기 위해 하드코팅층(8)이 형성되어 있다. 상부 전극(6)의 표시면을 손가락이나 펜으로 문지르기 때문에, 상부 전극에는 내마모성이 요구되고, 따라서 하드코팅층(8)이 형성되어 있다.

일본국 특허 공개 평2-194943호 공보에는, 터치 패널용의 투명 도전성 필름의 내구성을 향상시킬 목적으로, ITO(주석 인듐 산화물) 투명 도전층을 형성한 후, 열처리를 하여 ITO를 결정화시키는 것이 기재되어 있다. 그러나, 투명 도전성 필름의 기재(基材)가 고분자 필름이기 때문에, 이 열처리 온도에는 한계가 있다. 따라서, 150℃에서 24시간과 같이, 비교적 낮은 온도에서 긴 시간 동안 열처리할 것이 요구된다. 이에 따라 생산성이 저하하고 비용이 상승하는 문제가 발생한다.

이러한 터치 패널에서는, 손가락이나 펜에 의한 입력에 의해, 상부 전극(6)의 투명 도전층(5)과 하부 전극(3)의 투명 도전층(2)이 접촉과 비접촉을 반복한다. 투명 도전층(5, 2)의 형성 재료인 ITO 등의 투명 도전성 재료는 마모 및 압입에 대한 내성이 작다. 따라서, 투명 도전층(2, 5) 중 터치 패널에의 입력 중에 반복적으로 변형되는 상부 전극(6)의 투명 도전층(5)은 특히 균열이 형성되기 쉽다. 또한, 같은 재질의 투명 도전층(2, 5)끼리 접촉, 비접촉을 반복하여, 투명 도전층(5)이 고분자 필름(4)으로부터 박리되고 떨어져나가기 쉽다.

상부 전극(6)의 투명 도전층(5)이 손상되거나 박리되면, 투명 도전층(5)의 표시면의 전기 저항치가 변화되고, 그 균일성을 잃어, 전기적인 특성이 손상됨으로써, 정확한 입력을 할 수 없게 된다. 이것은 터치 패널의 신뢰성을 저하시키고, 손상, 결함, 내구성 저하의 원인이 된다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하여, 고분자 필름과 이 고분자 필름 상에 형성된 투명 도전층을 포함하고, 투명 도전층의 손상, 박리의 문제가 없으며, 신뢰성과 내구성이 높은 터치 패널을 제공할 수 있는 투명 도전성 필름과, 이 투명 도전성 필름이 마련된 터치 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 투명 도전성 필름은 고분자 필름과, 이 고분자 필름 상에 형성되어 있는 투명 도전층과, 바람직하게는 상기 투명 도전층과 다른 재료로 이루어지고 투명 도전층 상에 형성되는 보호층을 포함한다.

상기 투명 도전층의 표면을 보호층으로 덮음으로써, 터치 패널에의 입력 중에 발생하는 물리적 또는 화학적 응력이 직접 투명 도전층에 영향을 주는 일이 없어져, 투명 도전층의 손상 및 박리가 방지된다.

또한, 상기 투명 도전층 상에 형성된 보호층은 투명 도전성 필름의 강도를 개선하여, 내마모성을 향상시킨다.

본 발명에서, 상기 보호층은 투명 도전층의 내구성을 개선하기 위해 제공되는 것이지만, 보호층 재료의 굴절율, 두께, 및 적층 구성을 적절하게 설계함으로써, 투명 도전성 필름의 총 광선 투과율을 개선하고 색조를 제어할 수 있다. 결과적으로, 투명 도전성 필름의 성질 및 기능적 특성을 더욱 개선할 수 있다.

본 발명에 적용되는 보호층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 투명 도전성 필름에 개선된 강도와 내마모성을 제공할 수 있는 재료로부터 선택될 수 있다. 상기 재료는 투명 도전성 필름의 재료와 동일한 것일 수도 있고, 다른 것일 수도 있다. 본 발명의 보호층은 바람직하게는 산화물, 질화물, 탄화물, 카본 및 이들 복합 재료(예컨대 산질화물 등)의 합성물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하고, 더 바람직하게는 C, CN_x, BN_x, B_xC 및 SiC_x로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 한다. 또한, 본 발명의 보호층은 Si, Ti, Sn, Nb, In, Mg, Ta 및 Zn로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 재료의 산화물, 질화물 혹은 산질화물, 보다 구체적으로는 SiO_x, TiO_x, SnO_x, NbO _x, InO_x, MgF_x, TaO_x 및 ZnO_x로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 투명 박막일 수도 있다.

이러한 보호층의 두께는 0.5nm 내지 100 nm인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보호층은 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 레이저 애블레이션법(laser ablation method) 등의 물리적 증착법, 또는 CVD 등의 화학적 증착법으로 형성하는 것이 바람직하고, 특히, SiC를 타겟으로 하는 스퍼터링법에 의해 형성된 SiC_x, SiC_xO_y, SiC_xN_z, 또는 SiC _xO_yN_z로 이루어지는 박막인 것이 바람직하다. 이 경우, SiC 타겟은 밀도가 2.9 g/cm³ 이상인 것이 바람직하다. 특히, 탄화규소 분말과 비금속계 소결 조제와의 혼합물을 소결시킴으로써 얻어진 SiC 타 겟을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 보호층은 보호층 재료 자체를, 또는 알콜, 케톤, 톨루엔, 헥산 등의 용제와 보호층 재료를 포함하는 액상물을 투명 도전층 상에 코팅함으로써 형성할 수도 있다.

본 발명의 투명 도전성 필름은 보호층이 형성된 측에서 표면 저항치가 300∼2000 Ω/Sq이고, 선형성(linearity)의 값이 1.5% 이하인 것이 바람직하다.

상기 선형성의 값은 투명 도전성 필름의 저항치의 균일성을 나타내는 지표이다. 상기 선형성의 값은 아래와 같이 표현할 수 있다.

서로 대향하는 투명 도전성 필름의 2 개의 측부에 은 페이스트 등으로 제조된 전극을 마련하고, 양 전극에 직류 전압을 인가한다. 양 전극 사이의 거리를 L, 인가 전압을 V로 한다. 다음에, 투명 도전성 필름 상의 임의의 점에서, 이 점으로부터 마이너스 전극까지의 거리(l)와 그 점에서의 마이너스 전극과의 전위차(v)를 각각 측정한다.

선형성의 값은 아래의 식으로 표현된다.

선형성의 값(%)=｜l/L－v/V｜×100

선형성의 값은 작을수록 저항치의 균일성이 양호하고, 0%이면 저항치는 완전히 균일하다. 저항식 터치 패널의 경우에는 이 선형성의 값이 1.5% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 투명 도전층은 산화인듐계(산화인듐으로 도핑된 것도 포함) 투명 도전 산화물(TCO), 산화인듐과 산화주석(ITO) 투명 도전 산화물, 또는 산화인듐과 산화아연(IZO) 투명 도전 산화물로 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명의 터치 패널에는 이러한 본 발명의 투명 도전성 필름이 마련된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 상부 전극으로서 본 발명의 투명 도전성 필름이 마련되어 있는 각각의 터치 패널의 실시예를 도시하는 단면도이다. 도 3은 상부 전극 및 하부 전극으로서 본 발명의 투명 도전성 필름이 마련되어 있는 터치 패널의 실시예를 도시하는 단면도이다. 도 1 내지 도 3에서, 도 4에 도시되어 있는 부재와 기능이 동일한 부재에는 동일 부호를 붙인다.

본 발명의 투명 도전성 필름은 고분자 필름(4, 4A)과, 이 고분자 필름(4, 4A) 상에 적층된 투명 도전층(5, 5A)과, 이 투명 도전층(5, 5A) 상에 형성된 보호 필름(9, 9A)을 포함한다.

본 발명의 투명 도전성 필름에 있어서, 기재를 구성하는 고분자 필름의 수지 재료는 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌, 셀룰로스 트리아세테이트(TAC), 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 폴리비닐부티랄, 금속 이온 가교 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 폴리우레탄, 셀로판 등이 바람직한데, 강도면에서 PET, PC, PMMA, 또는 TAC가 더 바람직하고, PET, TAC가 특히 더 바람직하다.

이러한 고분자 필름의 두께는 투명 도전성 필름의 용도 등에 따라서 변화하지만, 터치 패널의 상부 전극으로 사용하는 경우, 13 μm 내지 0.5 mm가 바람직하 다. 이 고분자 필름의 두께가 13 μm 보다 작으면, 상부 전극으로서의 충분한 내구성을 가질 수 없다. 두께가 0.5 mm를 초과하면, 생성되는 터치 패널은 두꺼워지고, 또한 상부 전극으로서 요구되는 가요성도 얻을 수 없다.

또한, 투명 도전성 필름을 터치 패널의 하부 전극으로 사용하는 경우, 고분자 필름의 두께는 상기 범위보다도 두껍게, 즉 0.5 내지 2 mm로 할 수도 있다. 그러나, 후술하는 것과 같이, 고분자 필름은 이것을 플라스틱 보드와 같은 기판에 접합시킴으로써, 상부 전극으로서 이용하는 경우와 동일한 두께로 될 수도 있다.

고분자 필름(4, 4A) 상에 증착되는 투명 도전층(5, 5A)으로서는, ITO(주석인듐 산화물), ATO(주석 안티몬 산화물), ZnO, Al을 도핑한 ZnO, SnO₂ 등으로 제조된 투명 도전 산화물층을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 산화인듐계(산화 인듐으로 도핑한 것 포함), 산화인듐과 산화주석의 복합물(ITO), 또는 산화인듐과 산화아연의 복합물(IZO)이 바람직하다. 이 투명 도전층(5)이 아주 얇으면 충분한 도전성을 얻을 수 없다. 투명 도전층이 매우 두꺼운 경우에는, 도전성은 더 이상 증가하지 않지만, 필름 형성 비용이 증가할 뿐 아니라, 투명 도전성 필름의 두께가 두껍게 된다. 이 때문에, 투명 도전층(5)의 두께는 1 내지 500 nm, 특히 5 내지 100 nm인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 투명 도전층(5, 5A) 상에 형성되는 보호층(9, 9A)은 투명 도전층(5, 5A)의 도전성을 손상하지 않고, 투명 도전성 필름에 필요한 투명성을 유지할 수 있는 재료로 이루어진다.

본 발명의 보호층에 대한 바람직한 예의 재료는 주성분이 산화물, 질화물, 탄화물, 카본 및 이들의 복합물(예컨대 산질화물 등)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 구성되고, 보다 구체적으로는 C(카본), CN_x(x≤1.4), BN_y(y≤1.1), B_zC(z≤1×10^-6∼2), SiC 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 구성된다.

보호층의 두께가 매우 얇고 투명 도전층의 수직 방향의 도전성에 영향을 주지 않는다면, 도전성이 낮은 재료 또는 절연 재료를 보호층으로서 사용할 수도 있다. 이러한 보호층 재료의 예로는 Si, Ti, Sn, Nb, In, Mg, Ta 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 재료의 산화물, 질화물 혹은 산질화물, 보다 구체적으로는, SiO_x(x=1.6∼2.0), TiO_x(x=1.6∼2.0), SnO_x(x=1.6∼2.0), NbO_x(x=1.0∼2.5), InO_x(x=1.0∼1.5), MgF_x(x=0.7∼1.0), TaO_x(x=1.0∼2.5), ZnO_x(x=0.8∼1.0) 등을 들 수 있다. 이러한 재료를 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 결합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이러한 재료를 전술한 도전성 보호층 재료 중 1종 또는 2종 이상과 함께 사용할 수 있다.

보호층(9, 9A)의 두께는 사용 재료, 투명 도전성 필름에 요구되는 광 투과율, 필요한 내구성 등에 따라서 적절하게 결정된다. 투명 도전층 상에 형성되는 보호층(9)의 두께가 매우 얇으면, 이 보호층은 투명 도전층을 충분하게 보호할 수 없다. 이와 반대로, 보호층(9)의 두께가 두꺼워지면 투명성이 저하하게 된다. 특 히 절연성 재료를 이용한 경우에는 이러한 단점이 심각하다. 그리고, 보호층(9)이 두꺼워지면, 투명 도전성 필름 자체도 두껍게 된다. 따라서, 보호층(9, 9A)의 두께는 0.5∼100 nm, 특히 0.5∼50 nm의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 투명 도전성 필름의 광 투과율은 통상, 발광이 약한 PDP나 액정에 사용되는 투명 도전성 필름의 경우에는 80% 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 보호층의 두께는 이러한 범위에서 광 투과율을 유지할 수 있도록 결정된다. 투명 도전성 필름을 발광이 강한 브라운관 등에 사용하는 경우에는, 휘도 조정이 필요한 경우가 있기 때문에, 투명 도전성 필름의 광 투과율은 80% 이하라도 좋다.

도전성에 대해서는, 투명 도전성 필름을 터치 패널로 사용하는 경우, 보호층(9, 9A)이 형성되어 있는 측의 투명 도전성 필름의 표면 저항치가 300∼2000 Ω/Sq, 특히 400∼1000 Ω/Sq인 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 투명 도전층에 보호층(9, 9A)을 형성함으로써 투명 도전층의 내구성을 높여서, 장기간 사용한 후에도 선형성의 값을 1.5% 이하로 유지할 것이 요망된다.

따라서, 본 발명에서는, 전술한 표면 저항치, 선형성의 값 및 광 투과율을 얻을 수 있도록 보호층의 재료, 두께 및 구성을 적절하게 설계한다.

이러한 보호층은 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 레이저 애블레이션법 등의 물리적 증착법, 또는 CVD 등의 화학적 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하고, 특히 스퍼터링법에 의해 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 방법에 의해 얻어진 보호층은 치밀성이 우수하고, 투명 도전층에 대한 접착성이 우 수하며, 보호층을 증착하는 중에 오염이 거의 없고, 고속으로 형성 가능하며, 투명 도전층을 증착한 후에 동일한 장치 내에서 연속적으로 보호층을 형성할 수 있으며, 보호층을 형성하는 데에 효율이 우수하기 때문이다.

스퍼터링법에 의해 C 또는 CN_x 보호층을 형성하는 경우, 타겟으로 고순도 카본(그래파이트)을 사용하고, 분위기 가스나 반응성 가스의 종류 및 유량을 조정하여, 원하는 조성의 보호층을 증착할 수 있다.

SiC 타겟을 사용하고, 분위기 가스나 반응성 가스의 종류 및 유량을 조정함으로써 증착한 SiC_x(x=1×10^-6∼10), SiC_xO_y(x=1×10^-6∼10, y=1×10^-6∼5), SiC_xN_z(x=1×10^-6∼10, z=1×10^-6∼5), SiC_xO_yN_z(X=1×10^-6∼10, y=1×10^-6∼5, z=1×10^-6∼5)가 보호층으로서 특히 바람직하다.

이 SiC 타겟으로는 SiC 분말을 콜타르피치(coal tar pitch), 페놀 수지, 프란 수지(furan resin), 에폭시 수지, 글루코스, 자당(cane sugar), 셀룰로오스, 전분 등의 비금속계 소결 조제로 소결하여 얻어지는, 밀도 2.9 g/cm³ 이상의 SiC 타겟이 바람직하다. 보호층의 증착 속도를 향상시키기 위해서, 스퍼터링 공정 중에 고전압을 인가하면, 글로우 방전이 아크 방전으로 변화하여, 고분자 필름 상에 형성된 투명 도전층을 손상시키는 원인이 된다. 이러한 고밀도의 균일한 SiC 타겟을 사용하면, 스퍼터링법에 의해 보호층을 증착하는 중에 고전압에서 안정된 방전을 할 수 있어, 보호층의 증착 속도를 높일 수 있다.

이러한 SiC 타겟은 SiC 분말에 전술한 비금속계 소결 조제를 3 내지 30 중량% 정도 균일하게 혼합하여, 이 혼합물을 1700 내지 2200℃ 정도에서 소결시킴으로써 제조할 수 있다. SiC 타겟의 밀도는 SiC 타겟의 이론적인 밀도에 가까운 2.9 g/cm³ 이상이다. 이러한 SiC 타겟은 스퍼터링법에 의해 보호층을 증착하는 중에 가스 발생의 문제가 없고, 스퍼터링법에 의해 안정적으로 보호층을 증착할 수 있다.

보호층을 증착하는 중에 스퍼터링 조건에는 특별히 제한은 없고, 0.05 내지 1 Pa의 진공도, 2∼500 kW/m²의 투입 전력 밀도 정도로 실시할 수 있다. 증착 공정 중에 반응성 가스의 유량 및 보호층의 형성 시간을 조정함으로써, 원하는 조성 및 원하는 두께의 보호층을 형성할 수 있다.

통상의 방법에 따라 투명 도전층을 형성할 수도 있지만, 일반적으로는 보호층과 마찬가지로 스퍼터링법으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 타겟만을 바꿔, 동일한 스퍼터링 장치 내에서 투명 도전층 및 보호층을 연속적으로 형성할 수 있다.

또한, 보호층은 보호층 재료 그 자체를, 또는 알콜, 케톤, 톨루엔, 헥산 등의 용제와 보호층 재료를 포함하는 액상물을 투명 도전층 상에 코팅함으로써 형성할 수도 있다.

도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 투명 도전성 필름은 투명 도전층(5)이 증착된 표면의 반대쪽인 고분자 필름(4)의 표면에 하드코팅층(8) 을 형성하더라도 좋다. 이 하드코팅층(8)으로서는 아크릴계층, 에폭시계층, 우레탄계층, 실리콘계층 등을 예로 들 수 있고, 그 두께는 1 내지 50 μm가 바람직하다.

투명 도전층(5)은 고분자 필름(4)에 직접 형성할 수도 있다. 또는, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 고분자 필름(4, 4A)과 투명 도전층(5, 5A) 사이에 기초층(10, 10A)을 개재시킬 수도 있다. 이러한 기초층(10, 10A)을 형성함으로써, 고분자 필름(4, 4A)에 대한 투명 도전층(5, 5A)의 접착성을 높여, 반복 변형에 의한 투명 도전층(5, 5A)의 박리를 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 고분자 필름(4, 4A)에 기초층(10, 10A)을 형성함으로써, 고분자 필름(4, 4A)에서 가스가 발생하는 것을 방지하여, 고분자 필름(4, 4A)에 투명 도전층(5, 5A)을 접착성 좋게 증착할 수 있다. 또한, 기초층(10, 10A)은 고분자 필름(4, 4A)과 투명 도전층(5, 5A)과의 중간층으로서 이 고분자 필름(4, 4A)과 투명 도전층(5, 5A) 사이의 접착성을 향상시킨다. 더욱이, 기초층(10, 10A)은 투명 도전성 필름의 강도를 향상시켜, 마찰에 대한 내성을 높인다.

이 경우, 기초층(10, 10A)의 형성 재료로는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 등의 수지 또는, 유기 규소 화합물의 가수분해물 등을 예로 들 수 있다.

또, 고분자 필름(4, 4A)에 기초층(10, 10A)이나 투명 도전층(5, 5A)을 형성하기 전에, 통상의 방법에 따라 고분자 필름(4, 4A)의 표면에 플라즈마 처리, 코로나 처리, 또는 용제 세정 처리 등을 하여도 좋다.

또, 투명 도전성 필름의 광학적 특성을 향상시키기 위해, 투명 도전층(5)의 기초층(10)은 저굴절율층 및 고굴절층의 2 개의 층으로, 또는 이 저굴절율층과 고굴절율층을 교대로 증착하여 형성한 다중층으로 구성할 수도 있다. 또는, 하드코팅층(8)의 표면을 안티글레어(anti-glare) 처리하거나, AR(anti-reflection) 코팅 처리를 할 수도 있다.

도 1에 도시되어 있는 터치 패널은 상부 전극(6A)으로서 본 발명에 따른 투명 도전성 필름을 포함하는데, 이 투명 도전성 필름은 고분자 필름(4)과, 이 고분자 필름(4)의 한쪽 면에 증착된 투명 도전층(5)과, 이 투명 도전층(5) 상에 형성된 보호층(9)과, 상기 고분자 필름(4)의 다른 쪽 면에 형성된 하드코팅층(8)을 포함한다. 신호 입력에 의한 상부 전극(6A)의 투명 도전층(5)의 손상 및 박리가 방지되어, 상기 터치 패널은 전기적 특성에 있어서 내구성 및 신뢰성이 우수하다.

도 2에 도시되어 있는 터치 패널은 상부 전극(6B)으로서 본 발명에 따른 투명 도전성 필름을 포함하는데, 이 투명 도전성 필름은 고분자 필름(4)과, 이 고분자 필름(4)의 한쪽 면에 증착된 기초층(10)과, 이 기초층(10)에 증착된 투명 도전층(5)과, 이 투명 도전층(5)에 형성된 보호층(9)과, 상기 고분자 필름(4)의 다른 쪽 면에 형성된 하드코팅층(8)을 포함한다. 도 1의 터치 패널에 비해서, 도 2의 터치 패널은 투명 도전층(5)의 접착성이 더욱 양호하여, 한층 더 내구성 및 신뢰성이 우수하다.

도 3에 도시되어 있는 터치 패널은 도 2의 상부 전극(6B)을 포함하고, 하부 전극으로서 본 발명의 투명 도전성 필름을 더 포함한다. 터치 패널의 하부 전극(3A)은 고분자 필름(4A)과, 이 고분자 필름(4A) 상에 기초층(10A)을 매개로 하여 증착된 투명 도전층(5A)과, 이 투명 도전층(5A) 상에 형성된 보호층(9A)이 있는 본 발명의 투명 도전성 필름과, 보호층(9A) 상에 제공된 마이크로 도트 스페이서(7)와, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 등으로 제조되고, 감압성 접착제를 매개로 하여 고분자층(4A)의 다른 면에 적층되어 있는 플라스틱 보드(12)를 포함한다. 이러한 터치 패널에 있어서, 상부 전극(6B) 및 하부 전극(3A)의 투명 도전층(5, 5A)은 보호층(9, 9A)에 의해 각각 보호되고, 기초층(10, 10A)에 의해 접착성이 각각 향상되어, 터치 패널은 내구성과 신뢰도가 현저하게 높아진다.

본 발명의 투명 도전성 필름은 터치 패널의 상부 전극 및 하부 전극의 용도 뿐 아니라, 투명 스위칭 장치, 또는 그 밖의 각종 광학계 투명 도전성 필름 용도로 유효하게 사용할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명의 실시 형태를 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명이 이 실시 형태로 제한되지 않음을 주의해야 한다.

실시예 1

두께 188 μm의 PET 필름을 기재로 사용하였다. 우선, PET 필름의 한면에 아크릴계 광 경화형 하드코팅제(JSR 사에서 제조한 Z7501, 고형분 함량 35 중량%, 용제는 메틸 에틸 케톤)를 습식 코팅하여 두께 5 μm의 하드코팅층을 형성했다.

이 필름을, 투명 도전층의 타겟으로서 10 중량%의 산화 주석을 포함하고 순도 99.99%인 ITO 타겟 및 순도 99%인 그래파이트 타겟과 함께 마그네트론 DC 스퍼터링 장치 내에 세팅하였다.

스퍼터링 장치를 터보 분자 펌프로 배기하여 내부 압력을 1×10^-4 Pa까지 낮춘 후, Ar 가스 및 O₂ 가스를 스퍼터링 장치에 각각 196 sccm, 4 sccm의 유량으로 혼합 가스로서 도입하여 내부 압력을 0.5 Pa으로 유지하였다. 그 후, ITO 타겟에 전압을 인가하여, 하드코팅층이 형성된 면과 반대측의 PET 필름면에 약 20 nm 두께의 박형 ITO층을 증착하였다. 스퍼터링 장치 내의 가스를 Ar 가스로 대체한 후, 내부 압력을 0.5 Pa로 조정하였다. 그 후, 그래파이트 타겟에 전압을 인가하여, 박형 ITO층 상에 보호층으로서 약 3 nm 두께의 카본 박형 층을 증착하였다.

스퍼터링 장치의 DC 투입 전력은 4 kW로 했다.

생성된 투명 도전성 필름에 대해서, 표면 저항 측정 장치(미쓰비시 화학(주)에서 제조한 로레스타 AP)를 사용하여 보호층이 증착된 측의 표면 저항치를 측정하였고, 아래의 방법에 따라 펜으로 표면을 스크래칭하는 슬라이딩 마모 테스트에서 내마모성을 테스트하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다. <펜으로 필름의 표면을 스크래칭하는 슬라이딩 마모 테스트>

투명 도전층(보호층)으로 덮힌 투명 도전성 필름의 면을 마이크로 도트 스페이서가 마련된 ITO 유리 기판의 표면과 대향시키고, 이들을 서로 적층하였다. 그 후, 하드 코팅층으로 덮힌 투명 도전성 필름의 다른쪽 면을 폴리아세탈 수지로 제조된 펜(선단부의 곡률 반경 0.8R)을 이용하여, 250 gf의 부하 하에서 왕복하여 스크래칭하였다. 그 후, 투명 도전성 필름의 선형성 값을 측정하였다. 선형성의 값이 1.5% 이하이면, 투명 도전성 필름이 양호하고, 1.5%를 넘으면, 불량한 것으로 하였다. 또한, 상기 필름의 외관을 관찰했다.

실시예 2

그래파이트 타겟을 대신하여 SiC 타겟을 사용하고, 보호층으로서 두께가 약 3 nm인 박형 SiC 층을 적층한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 투명 도전성 필름을 제조하였다.

이 투명 도전성 필름에 관해서, 실시예 1과 같은 방식으로 표면 저항치와 내마성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.

실시예 2에서 사용된 SiC 타겟은 SiC 분말에 소결 조제로서 20 중량%의 페놀 수지를 균일하게 혼합하고 2100℃에서 소결하여 얻어진 것이다. 이 SiC 타겟은 밀도가 2.92 g/cm³이다.

실시예 3

ITO 투명 도전층을 증착한 후, 스퍼터링 장치 내에 Ar 가스 170 sccm와, O₂ 가스 30 sccm의 혼합 가스를 도입하여 내부 압력을 0.5 Pa로 유지하고, 그 후, SiC 타겟에 전압을 인가함으로써, 약 3 nm 두께의 SiC_xO_y(X=0.05, y=1.9) 박막을 보호층으로서 증착한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방식으로 투명 도전성 필름을 제조했다.

이 투명 도전성 필름에 관해서, 실시예 1과 같은 식으로 표면 저항치와 내마모성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.

실시예 4

ITO 투명 도전층을 증착한 후, 스퍼터링 장치 내에 혼합 가스 대신에 N₂ 가스 200 sccm를 도입하여, 내부 압력을 0.5 Pa로 유지하고, 그 후, 그래파이트 타켓에 전압을 인가함으로써, 약 3 nm 두께의 CN_x(x=0.8) 박막을 보호층으로서 증착한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 투명 도전성 필름을 제조했다.

이 투명 도전성 필름에 관해서, 실시예 1과 같은 방식으로 표면 저항치와 내마모성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.

비교예 1

보호층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 같은 방식으로 투명 도전성 필름을 제조했다.

	보호층 재료	표면 저항치(Ω/Sq)	마모 테스트 결과
실시예 1	C	약 450	투명 도전성 필름을 펜으로 10만회 왕복하여 스크래칭한 후, 선형성 값이 1.5% 이하였다. 투명 도전성 필름의 외관은 변화하지 않았다.
실시예 2	SiC	약 450	투명 도전성 필름을 펜으로 10만회 왕복하여 스크래칭한 후, 선형성 값이 1.5% 이하였다. 투명 도전성 필름의 외관은 변화하지 않았다.
실시예 3	SiC_xO_y	약 450	투명 도전성 필름을 펜으로 10만회 왕복하여 스크래칭한 후, 선형성 값이 1.5% 이하였다. 투명 도전성 필름의 외관은 변화하지 않았다.
실시예 4	CN_x	약 450	투명 도전성 필름을 펜으로 10만회 왕복하여 스크래칭한 후, 선형성 값이 1.5% 이하였다. 투명 도전성 필름의 외관은 변화하지 않았다.
비교예 1		약 450	투명 도전성 필름을 펜으로 2만회 왕복하여 스크래칭한 후, 선형성 값이 1.5%를 초과하였다. 투명 도전성 필름의 스크래칭한 부분은 뿌옇게 흐려졌다.

표 1로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전기적 특성이 열화되는 문제가 없고, 내구성이 우수한 투명 도전성 필름이 제공된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 투명 도전층의 손상 및 박리가 투명 도전층 위에 형성된 보호층에 의해 유효하게 방지되는 투명 도전성 필름과, 이러한 투명 도전성 필름을 포함하고 투명 도전층의 손상 및 박리에 의한 전기적 특성이 열화되는 문제가 없고, 내구성과 신뢰성이 우수한 터치 패널이 제공된다.

Claims

고분자 필름, 및 상기 고분자 필름 상에 증착된 투명 도전층을 포함하고,

상기 투명 도전층 상에 형성된 보호층을 더 포함하며,

상기 보호층은 C, CN_x, BN_x, B_xC 및 SiC_x로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하여 구성되는 것인 투명 도전성 필름.
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삭제
제1항에 있어서, 상기 투명 도전층은 Si, Ti, Sn, Nb, In, Mg, Ta 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 산화물, 질화물 또는 산질화물로 형성되는 것인 투명 도전성 필름.
제1항에 있어서, 상기 보호층은 두께가 0.5 내지 100 nm인 것인 투명 도전성 필름.
제1항에 있어서, 상기 보호층은 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 레이저 애블레이션법(laser abrasion process)에서 선택된 물리적 증착법에 의해, 또는 화학적 증착법에 의해 형성되는 것인 투명 도전성 필름.
제1항에 있어서, 상기 보호층은 이 보호층의 재료 자체를, 또는 알콜, 케톤, 톨루엔, 헥산과 같은 용제와 상기 보호층 재료를 포함하는 액상물을 투명 도전층에 코팅함으로써 형성되는 것인 투명 도전성 필름.
제6항에 있어서, 상기 보호층은 SiC 타겟을 스퍼터링하여 증착된 SiC_x, SiC_xO_y, SiC_xN_z, 또는 SiC_xO_yN_z로 이루어지는 박막으로 구성되는 것인 투명 도전성 필름.
제8항에 있어서, 상기 SiC 타겟은 밀도가 2.9 g/cm³ 이상인 것인 투명 도전성 필름.
제8항에 있어서, 상기 SiC 타겟은 SiC 분말과 비금속계 소결 조제와의 혼합물을 소결하여 얻어진 것인 투명 도전성 필름.
제1항에 있어서, 상기 보호층이 형성된 투명 도전성 필름의 한쪽 면의 표면 저항치가 300 내지 2000 Ω/Sq이고, 선형성의 값이 1.5% 이하인 것인 투명 도전성 필름.
제1항에 있어서, 상기 투명 도전층은 산화인듐과, 산화인듐과 산화주석의 복합물과, 산화인듐과 산화아연의 복합물 중 하나인 것인 투명 도전성 필름.
제1항에 청구된 투명 도전성 필름을 구비하는 터치 패널.