KR100676586B1

KR100676586B1 - 터치패널

Info

Publication number: KR100676586B1
Application number: KR1020007005040A
Authority: KR
Inventors: 사토히로토시; 노다가즈히로; 후루카와슈지; 다니무라고타로
Original assignee: 군제 가부시키가이샤
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2007-01-30
Also published as: KR20060073978A; EP1785823A3; WO2000016251A1; EP1031111A1; CN1277696A; CN1255716C; CN1508749A; CN1147819C; ATE516531T1; EP1785823A2; KR20010031933A; US6507337B1; KR100630147B1; TW448399B; EP1031111B1

Abstract

본 발명의 제 1 목적은 언더코트층과 언더코트층이 형성되는 기판 사이의 접촉레벨이 탁월한 터치패널을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 제 2 목적은 경량이면서 광범위한 동작온도와 내충격성을 갖는 터치패널을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 제 1 목적은 도전층 형성부재와 언더코트층 사이에 금속층을 구비하고, 금속층을 단일 금속원소 또는 금속원소들의 합금으로부터 형성하는 것에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 제 2 목적은 터치기판과 디스플레이 기판의 도전층 형성부재를 형성하기 위해 비결정질 폴리올레핀계 수지를 이용하고, 지지부재를 형성하기 위한 물질을 사용하여 각 도전층 형성부재와 지지부재의 선형 팽창계수 사이의 차가 1 ×20^-5/℃ 내에 유지되도록 함으로써 달성된다.

Description

터치패널{TOUCH PANEL}

본 발명은 터치패널(touch panel)에 관한 것으로, 특히 일정 간격을 갖고 서로 대향하는 2개의 저항부재를 구비하며, 두 저항부재의 각 표준점과 접촉점 사이의 저항을 측정함으로서 터치된 위치를 검출하는 터치패널에 관한 것이다.

최근 휴대용 데이터 단말기로서 PDA(Personal Digital Assistant), 서브 노트북 컴퓨터 등이 사용되고 있다. 이러한 데이터 단말기에 있어서는 사용의 용이성과 이동성이 고려된다. 일반적으로, 이러한 데이터 단말기의 입력장치로 저항부재 터치패널이 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 장치에 설치된다. 데이터 단말기에 있어서 입력작업은 손가락이나 펜으로 저항부재 터치패널의 표면을 터치함으로써 실행된다. 터치된 위치는 X-Y 좌표로서 검출된다.

저항부재 터치패널은 입력작업에 사용되는 터치기판과 디스플레이 기판을 구비한다. 이 터치기판은 투명한 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리메타크릴레이트 수지로 만들어 진다. 보호를 위해서는 상기 수지의 한쪽면 또는 양면에 광경화성 아크릴레이트 수지막이 형성된다. 디스플레이 기판은 소다석회 유리 또는 강화유리로 만들어진다. 다른 기판과 대면하는 각 기판의 표면은 투명한 도전층으로서 인듐/주석 산화물(이하, "ITO"라 함)의 박층으로 덮여진다.

터치패널은 가시광 영역에서 높은 투명도를 필요로 하며, 특히 550nm 정도의 파장을 갖는 광의 투과율은 높아질 필요가 있다. 터치패널에 대한 높은 투명도를 달성하기 위해 도전성 기판(이 경우에, 터치기판 또는 디스플레이 기판)과 투명 도전층 사이에 적절한 금속 산화물이 종래기술에 따라 삽입될 수 있다. 이하, 삽입된 금속산화물을 "언더코트층(undercoat layer)"이라 한다. 이 기술에 대해서는 특별히 설명한다. 각 기판과 대응하는 투명 도전층 사이에는 이산화실리콘(SiO₂) 또는 이산화 실리콘/주석 감소계(예를들면, SnSiO₂)의 금속산화물층이 형성된다. 이 경우에, 도전층, 금속산화물층, 박막은 그들 반사율이 고-저-고 또는 저-고-저의 교번 순서로 배열되도록 형성된다. 이러한 교번에 의해 터치패널의 투명도가 향상된다. 일반적으로, 광반사율은 공기와 접촉하는 터치패널의 영역에서 높은데, 이것은 광투과도를 감소시키는 주된 원인이다. 이러한 이유로 이 기술은 비록 본 명세서에서 더 상세하게 설명하지는 않지만 매우 중요하다.

상술한 바와 같이, 투명 도전기판은 폴리에틸렌, 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메타아크릴레이트 수지 또는 유리로 만들어지는 기판과, SiO₂와 같은 절연 금속산화물로 만들어지며, 기판 상에 직접 형성되는 언더코트층, 언더코트층에 형성되는 투명 도전층으로 구성된다. 이 구성에서, 접촉레벨(또는 접착의 정도)은 기판과 언더코트층 사이에서 낮다. 이와 같이, 투명 도전기판이 고온 고습 하에서 장시간 동안 있은 후 또는 알코올이나 알칼리용액 종류와 접촉했을 때 투명 도전층은 기판으로부터 쉽게 분리된다. 이와 같이 투명도전층은 환경에 대한 저항성 및 용액에 대한 저항성이 부족하다.

입력작업을 통해 터치패널에 압력이 가해지면 액정 디스플레이의 액정층이 그 압력을 수신한다. 이것은 액정층에 지터를 야기시켜 디스플레이 기능을 손상시킬 수 있다. 이러한 문제점을 피하기 위해 액정 디스플레이의 비표시 영역(외부영역)에는 접합층이 구비되고, 터치패널은 이 접합층을 통해 액정 디스플레이에 고정된다. 접합층의 매체에 의해 터치패널과 액정 디스플레이 사이에는 공간이 형성된다. 이처럼 디스플레이 기판은 압력에 대하여 적당한 강성을 가져야 하는 것이 분명하다.

다음은 휴대용 데이터 단말기에 구비되는 터치패널의 특성으로서 주로 요구되는 것이다.

(1) 높은 투명성

(2) 터치패널이 입력작업으로 터치될 때 발생하는 충격과 마찰에 대한 높은 저항성

(3) 두께와 중량의 감소에 대한 높은 적합성

(4) 높은 내충격성(데이터 단말기가 떨어져도 기판 등이 파손되지 않도록 하기 위함)

(5) 광범위한 동작온도

(6) 적당한 강도

(1), (2)의 특성은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 만든 터치기판과 유리로 만든 디스플레이 기판 상에 투명 도체층을 형성하는 기술에 대한 개량, 터치기판과 투명 도전층 사이의 적절한 무기 금속산화물 또는 수지층의 삽입, 및 터치기판의 표면 상에 적절한 수지층(이 수지층은 이하, "경질의 코트층(hard coat layer)"이라 함)의 형성을 통해 실질적으로 필요한 레벨에서 달성될 수 있다.

(3), (4)의 특성에 대해서는 두께 및 중량의 감소는 종래의 기술만이 사용되는 경우로 한정된다. 일례로서, 디스플레이 기판으로 유리가 사용되는 경우를 가정해보자. 이 경우에, 통상적인 소다유리 대신 강화유리가 사용되더라도 강화유리의 표면에 충격흡수를 위한 금속 프레임이나 보강물질로서의 투명 수지시트가 부착될 필요가 있다. 유리가 사용되는 한, 강한 기계적 충격이 가해질 때 유리가 파손되지 않게 유지하는 것은 불가능하다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 유리가 비교적 얇으면서 적절한 강성을 갖는 폴리카보네이트나 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 투명 수지막으로 대체되어야 한다는 것이 제안되었다.

ITO와 같은 투명 도전층이 유리기판을 대체하는 투명 수지막 상에 형성될 때 디스플레이 기판을 구성하는 방법으로는 대략 두가지 방법이 있다.

그 중 한 방법은 투명 수지막의 일면에 투명 도전층을 직접 형성하는 방법이다. 이 예에서 투명 수지막은 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 물질로부터 형성되는 지지부재로서 기능한다. 이러한 구성을 투명 도전층과 지지부재를 포함하는 "단일품 구조(single-piece construction)"라 칭한다.

다른 하나의 방법은 이하에서 "다층구조"라 불리는 구성에 의해 달성되는 방법이다. 상술한 바와 같이, 투명 수지막은 그 일면이 투명 도전층으로 덮이는 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트로 구성된다. 이 다층구조에서, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 투명 수지시트는 그 사이에 설치된 아크릴계 접합층과 함께 투명 도전성 수지의 비도전성 표면을 커버링한다. 투명 수지시트는 지지부재로서 기능하여 디스플레이 기판에 강성을 부여한다. 따라서 상술한 바로부터 디스플레이 기판의 다층구조는 투명 도전층, 투명 수지막, 접합층 및 지지부재를 포함한다.

단일품 구조의 경우에는 가교구조을 갖는 유기실록산층이 지지부재와 ITO와 같은 투명 도전층 사이에 삽입된다. 그렇게 함으로써, 입력작업으로부터 야기되는 마찰을 견디기에 실질적으로 필요한 내구성과, 투명 도전층과의 높은 접착력과, 투명도와, 적절한 강성 및 내열성을 갖는 투명 도전 수지막이 실현된다.

일반적으로 투명 도전층은 스퍼터링법, 저항증착법 및 전자빔 증착법과 같은 진공 박막화 기술에 따라 형성된다. 투명 도전층이 약 0.4%의 포화수 함량을 갖는 폴리카보네이트 또는 약 2.0%의 포화수 함량을 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트상에 형성되면, 기판에 막이 형성되기 전에 기판에서 탈수공정이 실행될 필요성이 있다. 만약 탈수공정이 적절하게 실행되지 않으면, 투명 도전층과 기판 사이의 부착력과 투명 도전층의 내열에 대한 안정성은 상당히 저하된다.

따라서, 다음의 문제점이 있다. 즉, 유리가 사용되는 경우에 비해, 막이 단일품 구조로 형성될 때 진공에서 탈수공정을 마치기 위해서는 장시간의 기간이 걸린다. 그 이유는 단일품 구조의 경우에는 적절한 강성을 갖는 비교적 두꺼운 지지부재에 투명 도전층이 직접 형성되기 때문이다. 한편 다층구조의 경우에는 투명도전층이 지지부재보다 얇은 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트의 막에 형성된다. 그러므로 보다 짧은 기간에 탈수공정이 완료될 수 있어 대량 생산성이 좋아진다. 또한 이 구성은 복잡하지 않다. 이것이 다층구조가 단일품 구조보다 광범위하게 이용되는 이유이다.

그러나 다층구조의 경우에는 사용된 물질의 조합에 따라 지지부재와 투명 수지막의 선형 팽창계수 사이에 큰 차이가 있다. 선형 팽창계수는 물질에 따라 다음과 같이 다르다.

폴리카보네이트 : ~6.2 ×10^-5/℃

폴리메틸 메타크릴레이트 : ~6.9 ×10^-5/℃

폴리에틸렌 테레프탈레이트 : ~1.5 ×10^-5/℃

이러한 차이 때문에 디스플레이 기판은 온도나 습도 등의 환경조건의 변화에 따라 변형될 수 있다.

예컨대, 투명 수지막으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 사용되면, 낮은 유리 전이점(약 70℃) 때문에 다음의 문제가 발생한다. 만약 터치패널이 70℃를 초과하는 온도에 노출된 영역에 방치되어 있으면, 투명 수지막은 지지부재에 대해 상당히 수축될 것이다. 그 결과 디스플레이 기판의 주름 등과 같은 변형이 생기고 이로 인해 내열성이 낮아지게 된다.

온도의 변화에 의해 야기되는 문제는 터치 기판으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 사용되면 더욱 현저하다. 특히 입력작업이 실행되면 기능장애가 발생한 다. 다른 문제는 터치패널 몸체와 제어 기판을 연결하는 패널측 커넥터의 전기접점에 고장이 발생한다는 것이다.

따라서 터치패널의 동작온도는 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 터치기판 또는 디스플레이 기판의 투명 수지막으로서 사용될 때 약 0℃~40℃로 제한된다.

주름에 의해 야기되는 변형은 터치패널과 지지부재를 포함하는 각 층의 선형 팽창계수의 차를 최소화할 수 있는 물질을 사용함으로써 감축될 수 있다. 일례로서 유리 전이점이 높은(150℃) 폴리카보네이트를 사용함으로써 내열성을 보증할 수 있다.

그러나 폴리카보네이트는 표면경도가 낮다. 따라서 각 층의 양면을 보호층으로서의 실리콘, 셀룰로오스, 멜라민, 우레탄 등의 투명 수지층으로 코팅하는 것이 절대적으로 필수적이다. 여기에서 폴리카보네이트의 용액저항과 알칼리 저항은 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 비해 낮다. 이러한 이유로, 아직 문제점이 있다. 특히, 폴리카보네이트와 경질의 코팅층 사이의 접촉레벨은 습식 에칭공정에서 열화되기 쉽다. 습식 에칭공정은 ITO와 같은 투명 도전층을 터치패널을 제조하는데 절대적으로 필요한 경질의 코팅층에 형성하기 위해 실행된다. 게다가 비록 도체 배선이 페인트 인쇄방법에 따라 탄소잉크 및 은잉크 또는 은의 혼합물을 이용하여 투명 도전층에 형성되었으나, 도전 배선과 투명 도전층 사이의 접촉저항은 고온 고습하에서 불안정하기 쉽다.

본 발명의 목적은 언더코트층과 언더코트층이 형성되는 기판 사이의 접촉레벨이 탁월한 터치패널을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 경량이면서 광범위한 동작온도와 내충격성을 갖는 터치패널을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적은, 하부의 주 표면상에 제 1 도전층을 갖는 제 1 평판과, 상부의 주 표면상에 제 2 도전층을 갖는 제 2 평판으로 구성되고, 상기 제 1 도전층과 제 2 도전층은 일정한 간격을 갖고 서로 대향하며, 다음의 배열 A 내지 E 중 하나로 형성되는 언더코트 물질과 금속물질을 포함하고, 상기 언더코트 물질은 금속산화물을 포함하며, 상기 금속물질은 단일 금속원소 또는 금속원소들의 합금인 터치패널에 의해 달성된다.

A. 언더코트층이 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 금속층이 제 1 평판과 언더코트층 사이에 설치되는 배열

B. 언더코트층이 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되며, 금속층이 제 2 평판과 언더코트층 사이에 설치되는 배열

C. 제 1 언더코트층이 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 제 1 금속층이 제 1 평판과 제 1 언더코트층 사이에 설치되고, 제 2 언더코트층이 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되며, 제 2 금속층이 제 2 평판과 제 2 언더코트층 사이에 설치되는 배열

D. 제 1 언더코트층이 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 금속층이 제 1 평판과 제 1 언더코트층 사이에 설치되고, 제 2 언더코트층이 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되는 배열

E. 제 1 언더코트층이 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 제 2 언더코트층이 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되고, 금속층이 제 2 평판과 제 2 언더코트층 사이에 설치되고, 언더코트층이 금속산화물을 포함하며, 금속물질이 단일 금속원소 또는 금속원소들의 합금인 배열.

이러한 구성으로, 언더코트층과 각 평판 사이의 접촉레벨이 향상되어 도전층이 언더코트층으로부터 분리되지 않게 된다.

금속물질은 실리콘, 티타늄, 주석 및 아연 중에서 1이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

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도 1은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 사용된 터치패널의 구성을 도시한 분해도.

도 2는 도 1의 X-X라인의 평면을 취한 도면으로서, 제 1 및 제 2 실시예에 사용된 터치패널의 길이방향 단면도.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 사용된 터치패널의 길이방향 단면도.

다음은 본 발명의 터치패널의 상세한 설명이다.

[제 1 실시예]

터치패널의 구성

도 1은 제 1 실시예에 사용된 터치패널(1)의 구성을 나타낸 분해도이다. 도 2는 도 1의 X-X라인의 평면에서 취한 조립후의 터치패널(10)의 길이방향 단면도이다.

터치패널(1)은 저항막 터치패널이다. 도 1에 도시된 바와 같이 터치패널(1)은 주로 터치기판(10)과 디스플레이 기판(20)으로 구성된다. 터치기판(10)과 디스플레이 기판(20)은 서로 대향하고, 그들 사이에는 스페이서(30)가 위치되므로 공기층(31)(도 2에 도시됨)이 기판들 사이에 형성된다.

터치기판(10)은 높은 투명도를 갖는 물질로 만들어지며, 우수한 유연성과 내열성을 제공한다. 터치기판(10)은 손가락이나 디바이스를 사용하여 사용자에 의해 실행되는 입력작업을 통해 사용자로부터 입력을 수신한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터치기판(10)은 도전층 형성부재(12), 경질의 코트층(11), 언더코트층(13), 도전층(14) 및 접촉층(15)으로 구성된다.

경질의 코트층(11)은 도전층 형성부재(12)의 양면에 형성된다. 경질의 코트층(11)의 상면은 11b이며, 하면은 11a이다. 언더코트층(13)은 경질의 코트층(11)의 하면(11a)에 형성된다. 도전층(14)은 언더코트층(13)의 하면(13c)에 형성되므로 터치패널(1)의 중앙에 오게 된다. 접촉층(15)은 언더코트층(13)과 도전층 형성부재(12)를 접합하도록 구비된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도전층(14)은 한쌍의 전극(141, 142)을 구비하며, 그 단부를 따라 서로 A방향으로 대향하도록 배치된다. 도전층 형성부재(12)는 커넥터(도시생략)가 접속되는 가장자리에 한쌍의 커넥터 전극(143, 144)을 구비한다. 한쌍의 전극(141, 142)은 배선패턴(145, 146)을 통해 커넥터 전극(143, 144)의 쌍 에 접속된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 기판(20)은 경질의 코트층(21), 지지부재(22), 도전층 형성부재(23), 언더코트층(24), 도전층(25), 접촉층(26) 및 접합층(27)으로 구성된다. 경질의 코트층(21)은 지지부재(22)의 양면에 형성된다. 도전층 형성부재(23)의 상면은 23a이다. 언더코트층(24)은 도전층 형성부재(23)의 상면(23a)에 형성되고, 언더코트층(24)과 도전층(23) 사이에는 접촉층(26)이 설치된다. 도전층(25)은 언더코트층(24)의 상면(24c)에 형성되므로 터치패널(1)의 중앙에 오게된다. 접합층(27)은 도전층 형성부재(23)를 지지부재(22)에 접합하고, 접합층(27)과 지지부재(22) 사이에는 경질의 코트층(21)이 배치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도전층(25)은 한쌍의 전극(251, 252)을 구비하며, 그 단부를 따라 A방향에 수직인 B방향으로 서로 대향하도록 배치된다. 도전층 형성부재(23)는 커넥터(도시생략)가 접속되는 가장자리에 한쌍의 커넥터 전극(253, 254)을 구비한다. 한쌍의 전극(251, 252)은 배선패턴(255, 256)을 통해 커넥터 전극(253, 254)의 쌍에 접속된다. 예컨대 도전층(25)의 표면에는 모두 수밀리미터의 일정한 거리로 스페이서(30)가 제공된다. 스페이서(30)는 광경화 아크릴 수지로 만들어지며, 각각의 스페이서는 높이가 약 10㎛, 직경이 10㎛~50㎛이다.

터치기판(10)과 디스플레이 기판(20)의 각 외부영역은 접착제(40)에 의해 서로 접합되며, 도전층(14)와 도전층(25)은 서로 평행하게 대향한다. 외부영역은 커넥터 전극(143, 144, 253, 254)이 위치되는 부분을 포함하지 않는다는 점에 주의해야 한다.

경질의 코트층(11, 21)

경질의 코트층(11, 21)의 각각은 수마이크로미터의 두께를 가지며, 실리콘계, 아크릴계, 셀룰로오스계, 멜라민계, 또는 광경화형인 우레탄계 수지로부터 형성된다. 이 수지는 머더보드(본 실시예에서는 도전층 형성부재(12)와 지지부재(22))의 전체표면에 도포된다. 머더보드의 전체표면에 도포되는 경질의 코트층(11)인 수지코트는 자외선에 의해 경화된다.

펜경도 측정법에 따라, 마찰에 대한 내구성, 투명 도전층의 접착 및 적절한 도전층의 강성의 관점에서 경질의 코트층(11)의 표면경도를 H이상 갖도록 하는 것이 바람직하다. 실제로, 표면경도는 3H이상인 것이 더욱 바람직하다.

경질의 코트층(11)은 터치패널(1)의 내구성을 향상시킬 목적으로 제공된다. 그러나 터치패널(1)에 경질의 코트층(11)을 제공하는 것이 필수적인 것은 아니다. 내구성을 향상시키는 다른 방법으로서는 도전층 형성부재(23)의 표면에 경질의 코트층을 형성할 수 있다.

도전층(14, 25)

도전층(14, 25)은 투명하고 도전성인 금속산화물로 만들어 진다. 도전층(14, 25)을 형성하는 금속산화물로서 ITO, 인듐산화물(In₂O₃), 안티몬 첨가제를 갖는 주석산화물(SnO₂: Sb), 불소 첨가제를 갖는 주석산화물(SnO: F), 알루미늄 첨가제를 갖는 아연산화물(ZnO: Al), 갈륨 첨가제를 갖는 아연산화물(ZnO: Ga), 실리콘 첨가제를 갖는 아연 산화물(ZnO: Si), 아연 산화물-주석 감소계 금속산화물(예컨대, ZnSnO₃) 및 아연산화물-인듐산화물-마그네슘 감소계 금속산화물(예를들면, Zn₂In₂O₅-MgIn₂O₄) 중의 하나가 사용될 수 있다.

도전층(14, 25)은 다음과 같이 형성된다. 우선 언더코트층(13, 24)의 각 전체표면에는 도전막이 형성된다. 다음에 습식에칭 방법에 따라 막의 외부영역이 제거되므로 도전층(14, 25)이 언더코트층(13, 24)의 각각의 중앙부에서 형성된다.

이어서, 탄소 및 은잉크 또는 은의 혼합잉크를 사용하는 페인트 인쇄법을 통해 전극(141, 142, 251, 252), 커넥터 전극(143, 144, 253, 254) 및 배선패턴(145, 146, 255, 256)이 형성된다.

언더코트층(13, 24)과 접촉층(15, 26)

언더코트층(13)은 2개의 층(13a, 13b)으로 구성되고 언더코트층(24)은 2개의 층(24a, 24b)으로 구성된다. 이들 각각의 두 층은 상이한 굴절률을 갖는 금속산화물로 만들어지는 절연체이다. 층(13a, 24a)은 층(13b, 24b)보다는 도전층(14, 25)에 보다 근접하여 설치된다. 도전층(13)과 층(13a, 13b)(또는 도전층(25)과 층(24a, 24b))의 3개 층은 도전층(14)(또는 25)으로부터 측정하였을 때 이들 층의 굴절률이 고-저-고의 순서로 되도록 설치된다. 이러한 방식으로 설치함으로써 다층구조의 광투과율이 향상될 수 있다.

경질 코트층(11)의 하면(11a)에는 층(13b)이 형성되고, 그 사이에는 접촉층(15)이 설치된다. 이와 유사하게, 도전층 형성부재(23)의 하면(23a)에는 층(24b)이 형성되고, 그 사이에는 접촉층(26)이 설치된다. 접촉층(15, 26)의 각각은 단일 금속원소 또는 2이상의 금속원소의 합금으로 만들어진 금속층이다. 실리콘, 티타늄, 주석 또는 아연과 같은 단일 금속원소를 사용하거나 또는 합금을 위해 이들 금속원소에서 2이상을 사용하여 접촉층을 형성하는 것이 바람직하다.

접촉층(15, 26)의 두께는 실리콘 산화물(SiOx, x≤2)로 만든 종래의 접촉층보다 얇다. 그 두께는 본 실시예에서 10Å~50Å로 설정되는 것이 바람직하다. 만약 두께가 50Å을 초과하면, 광투과율이 감소하므로, 언더코트층을 제공하는 것은 의미가 없다. 한편 두께가 10Å미만이면 적당한 접촉레벨을 얻을 수 없다.

접촉층(15, 26)은 스퍼터링법, 저항증착법 및 전자빔 증착법 등의 종래의 진공박막화 기술에 따라 형성될 수 있다.

언더코트층(13, 24)을 형성하기 위해 사용되는 금속산화물로서, 실리콘산화물(SiO₂), 티타늄산화물(TiO₂), 주석산화물(SnO₂), 주석산화물-하프늄감소계 물질(예컨대, SnO₂-HfO₂), 실리콘산화물-주석감소계 물질(예컨대, SiO₂-SnO₂), 아연산화물-주석감소계 물질(예컨대, ZnO-SnO₂ 또는 ZnSnO3) 및 주석산화물-티타늄감소계 물질(예컨대, SnO2-TiO₂)중의 하나가 사용될 수 있다.

언더코트층(13, 24)은 또한 스퍼터링법, 저항증착법 및 전자빔 증착법 등의 종래의 진공 박막화기술에 따라 형성될 수 있다. 언더코트층은 2개의 상이한 금속산화물로부터 형성되고, 스퍼터링법이 사용되는 것으로 가정하자. 이 경우에는 금속산화물의 각각이 분리되어 스퍼터링되는 경우보다 2개의 상이한 금속산화물의 합금이 스퍼터링되는 경우가 스퍼터링 효율이 향상된다. 이처럼, 만약 전자와 후자의 경우에 형성된 층의 두께가 동일하면, 전자의 경우에는 생산성이 증가되기 때문에 보다 바람직하다.

접합층(27)

접합층(27)은 접착제와 가소제의 혼합물로 만들어지며, 소정의 두께(예컨대, 5㎛~100㎛)를 갖는 박층이다. 접착제로서 고무계, 아크릴계, 또는 실리콘계의 접착제가 사용될 수 있다.

입력작업을 통해 압력이 가해지면, 디스플레이 기판(20)의 도전층(25)은 압력을 수용한다. 결국, 탄성변형, 즉 오목부가 도전층(25)의 대응부분에 발생한다. 만약 이 탄성변형이 반복적으로 발생하면, 최악의 경우에는 도전층(25)의 탄성복원이 상실된다. 이와 같은 악화된 상황에서는 오목부가 도전층(25)의 표면에 남기 때문에 입력작업의 신뢰성을 악화시킨다. 그러나 접합층(27)에 의해 도전층(25)은 탄성이 증가하므로, 이러한 문제를 피할 수 있다.

도전층 형성부재(12, 23)와 지지부재(22)

도전층 형성부재(12, 23)는 비결정질 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴수지 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 물질로 만든 투명시트로부터 형성될 수 있다. 비결정질 폴리올레핀계 수지는 본 발명의 제 2 실시예에서 사용되며, 이 수지에 의해 발생하는 효과는 후술하기로 한다. 지지부재(22)는 유리기판, 비결정질 폴리올레핀계 수지, 또는 폴리카보네이트나 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 물질로 만든 아크릴 수지 기판으로부터 형성될 수 있다.

중량감소 및 낙하 등의 사고에 대한 내충격성의 관점에서 비결정질 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메티크릴레이트 등의 물질로 만든 아크릴 수지 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용하여 지지부재(22)를 형성하는 것이 바람직하다. 만약 내열성을 고려한다면, 폴리카보네이트가 더욱 바람직하다.

언더코트층, 경질의 코트층 및 도전층 형성부재의 각각과 접촉층 사이에 접촉레벨이 향상되는 이유

상술한 바와 같이, 접촉층은 실리콘 등의 금속원소로 만들어 진다. 금속의 높은 반응성 때문에 접촉층은 언더코트층, 경질의 코트층 및 도전층 형성부재와 화학적으로 융합한다. 이것은 접촉층이 단일 금속원소로부터 형성되는 경우와 복수의 금속원소의 합금으로부터 형성되는 경우에 모두 적용된다. 한편, 실리콘 산화물이 종래의 경우에서처럼 접촉층을 형성하기 위해 사용되면, 접촉층의 반응성은 낮다. 이러한 이유로, 접촉층은 실리콘 등의 금속원소로 만들어지는 것이 바람직하므로, 언더코트층, 경질의 코트층 및 도전층 형성부재의 각각과 접촉층 사이에 높은 접촉레벨이 얻어진다.

변경

지금까지 제 1 실시예에 따라 본 발명을 설명하였다. 그러나 본 발명은 제 1 실시예에로 한정되는 것이 아니므로, 다음의 변경이 행해질 수 있다.

(1) 상술한 실시예에서, 언더코트층은 복수의 층으로 구성될 수 있다. 그러나 언더코트층을 포함하는 층의 수는 1이상으로 제한되는 것이 아니다. 언더코트층은 실리콘 산화물 등의 물질로부터 형성되는 하나의 층으로 구성될 수도 있다.

(2) 언더코트층과 접촉층은 실시예에서 설명된 배열을 제외한 다음의 배열 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

① 언더코트층과 접촉층은 터치기판을 위해서만 형성된다.

② 언더코트층과 접촉층은 디스플레이 기판을 위해서만 형성된다.

③ 언더코트층은 터치기판과 디스플레이 기판 모두를 위해 형성되며, 접촉층은 터치기판을 위해서만 형성된다.

④ 언더코트층은 터치기판과 디스플레이 기판 모두를 위해 형성되며, 접촉층은 디스플레이 기판만을 위해 형성된다.

(3) 상술한 실시예에서, 도전층 형성부재(23)는 수지로 만들어진다. 그러나, 도전층 형성부재(23)를 형성하기 위해 사용되는 물질은 이것으로 제한되는 것은 아니며, 유리와 같은 무기물질이 사용될 수 있다. 이 경우에, ITO 등의 접촉층은 도전층 형성부재(23)에 직접 형성될 수 있다. 그리고, 도전층 형성부재(23)는 미리 접촉층이 형성되는 지지부재에 고정될 수 있다. 즉, 도전층 형성부재(23)는 언더코트층으로서 기능할 수 있다.

예 1

접촉층의 효과를 검증하기 위해 각각 도 1에 도시된 구조를 갖는 4개의 터치패널을 제작한다. 이들 4개의 터치패널을 F1TP, F2TP, F3TP 및 F4TP라 한다. 터치패널은 표 1에 나타낸 바와 같이 각각 투명한 도전막으로 만들어진다. 투명 도전막(F1, F2, F3 및 F4)는 각각 4개의 터치패널(F1TP, F2TP, F3TP 및 F4TP)을 위해 사용된다. 동일한 투명 도전막이 각 터치패널의 터치기판과 디스플레이 기판 모두를 위해 사용된다는 점에 주목한다. 투명 도전막(F2, F4)은 접촉층이 실리콘으로 만들어지는 제 1 실시예와 관련된 것이다. 한편, 투명 도전막(F1, F3)은 접촉층이 제공되지 않는 비교 실시예와 관련된다.

터치기판의 도전층 형성부재는 JSR사에 의해 제조된 두께 100㎛를 갖는 ARTON 막을 사용하여 형성된다. ARTON 막은 용매주조법에 따라 제조된다. 이 예에서, 광에 의해 경화되는 아크릴계 경질 코트층은 ARTON막의 양면에 형성되고, 경질 코트층의 두께는 5㎛이다.

터치기판의 경우에서처럼 디스플레이 기판의 도전층 형성부재는 ARTON막을 이용하여 형성된다. 이 예에서, ARTON막으로부터 형성되는 도전층 형성부재는 Nitto Denko 사에 의해 제조된 모델번호 HJ9150W의 이중코팅된 접착 테이프를 사용하여 두께 0.4mm를 갖는 폴리카보네이트 기판의 전체 면에 접합된다.

각 층은 마그네트론 스퍼터링법에 따라 형성되며, 각 층의 두께는 조도계를 사용하여 측정된다.

<실험>

이들 터치패널(F1TP~F1TP)을 온도 80℃, 습도 90%에 방치한다. 이들을 500시간 및 1000시간 동안 방치한 후, 터치기판과 디스플레이 기판의 ITO층의 각 검출영역에서의 선형성을 각각의 터치패널에 대해 측정한다. 선형성이 측정되는 방법을 설명한다. 먼저 5V의 직류를 터치기판의 은전극(도 1의 141 및 142) 사이에 인가한 다음 디스플레이 기판의 ITO층("ITO전극"이라고도 함)에서 터치기판의 전압을 측정한다. 이 경우에 디스플레이 기판의 ITO층은 전압검출전극으로서 기능한다. 여기에서 동일한 검출영역에서 이론적으로 얻어지는 전압을 V2(이하, "이론값"이라 함)라고 가정하자. V1과 V2 사이의 차는 (V2-V1)을 계산함으로써 얻어진다. 그리고 차를 이론값 V2로 나눈다. 즉 (V2-V1)/V2로 한다. 구한 값은 터치기판의 선형성(%)으로서 정의된다. 이러한 방식으로, 터치기판의 검출영역에서 선형성의 분포가 얻어진다. 이와 유사하게 디스플레이 기판의 ITO층에 형성된 은전극(도 1의 251 및 252) 사이에 5V의 직류를 인가하고, 터치기판의 ITO층에서 디스플레이 기판의 전압을 측정한다. 이 경우에 터치기판의 ITO층은 전압검출전극으로서 기능한다. 디스플레이 기판의 검출영역에서도 이 선형성의 분포를 구한다. 일반적으로 선형성이 높으면 높을수록 도전층의 열화도 커진다.

<결과>

터치패널(F1TP~F4TP)의 검출영역에서 선형성의 최대값은 550nm의 초기 투과율의 값과 함께 표 2에 나타나 있다.

표 2로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 터치패널(F2TP, F4TP)의 선형성은 고온 고습하에서 시간동안 거의 변화하지 않으며, 이것은 그들의 안정성이 높다는 것을 의미한다. 터치패널(F2TP, F4TP)의 각각은 실리콘 접촉층이 삽입되는 투명 도 전막으로 만들어진다. 반면, 터치패널(F2TP, F4TP)의 선형성은 상술한 환경조건하에서 장시간 동안 방치된 후에 열화된다. 이 열화는 투명 도전막으로부터 ITO층의 분리에 기인한 것이다.

제 1 실시예에 관한 터치패널(F2TP, F4TP)의 도전층의 접합을 나타낸 본 실험의 결과는 비교 실시예에 대한 터치패널(F1TP, F3TP)의 도전층의 접촉층의 접합보다 극히 높다. 또한 이 결과는 금속으로 만들어진 접촉층이 높은 효율성을 갖는다는 것을 보여준다.

예 2

제 1 실시예에 따라 표 3에 6개의 투명 도전막(F5~F10)이 나타나 있으며, 각각의 막은 도전층 형성부재, 도전층, 언더코트층 및 접촉층으로 구성된다.

막(F6, F8, F9, F10)은 제 1 실시예와 관련되고, 막(F5, F7)은 비교 실시예 와 관련된다.

막(F6)을 포함하는 층은 다음과 같은 각각의 물질로부터 형성된다. 도전층 형성부재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만들어진다. 접촉층은 두께 10Å의 실리콘막으로부터 형성된다. 언더코트층은 두께 500Å의 실리콘 산화물막으로부터 형성된다. 도전층은 두께 300Å의 ITO막으로부터 형성된다.

막(F8)을 포함하는 층은 다음과 같은 각각의 물질로부터 형성된다. 도전층 형성부재는 막(F6)의 경우에서 처럼 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만들어진다. 접촉층은 또한 두께 10Å의 실리콘막으로부터 형성된다. 도전층은 두께 300Å의 ITO막으로부터 형성된다. 언더코트층은 2개의 층으로 구성된다. 도전층 형성부재에 보다 근접하여 배치되는 하나의 층은 두께 600Å의 실리콘 산화물-주석감소계(ZnSnO₃)막으로부터 형성된다. 상술한 층위에 위치되는 다른 층은 450Å의 두께를 갖는 실리콘 산화물(SiO₂)막으로부터 형성된다.

막(F9)을 포함하는 층은 막(F9)의 접촉층이 아연과 주석의 합금으로부터 형성되는 것을 제외하고는 막(F8)을 포함하는 층과 동일하다.

막(F10)을 포함하는 층은 막(F10)의 접촉층이 실리콘과 주석의 합금으로부터 형성되는 것을 제외하고는 막(F8)을 포함하는 층과 동일하다.

막(F5)을 포함하는 층은 접촉층이 막(F5)에 구비되지 않는 점을 제외하고는 막(F6)을 포함하는 층과 동일하다.

막(F7)을 포함하는 층은 접촉층이 막(F7)에 구비되지 않는 점을 제외하고는 막(F8, F9, F10)을 포함하는 층과 동일하다.

550nm의 파장에서 가시광선 투과율을 막(F5~F10)의 각각에 대하여 표 3의 최우측 열에 나타냈다. 보다 구체적으로, 투과율은 막(F5)에 대하여는 90.5%, 막(F6)에 대하여는 90.7%, 막(F7)에 대하여는 95.1%, 막(F8)에 대하여는 95.2%, 막(F9)에 대하여는 94.8%, 막(F10)에 대하여는 95.0%로 각각 설정하였다. 특히, 막(F7~F10)에 대한 투과율은 이들 막의 각 언더코트층이 2층으로 구성되기 때문에 높게 설정된다. 보다 높은 광투과율에 의해 막의 투명도가 향상된다.

다음의 실험은 각각의 특징을 검사하기 위해 막(F5~F10)을 사용하여 실행된다.

<실험 1 : 알칼리 저항에서의 실험>

각각의 막을 각각 5분, 15분, 5시간, 15시간의 소정 시간동안 2%의 염화나트륨 용액에 침지시킨다. 용액의 온도는 25℃이하로 유지한다. 침지후, 각각의 막을 물로 세척하고, ITO 전극의 표면에 대하여 테이프 접착 시험을 실행한다. 그리고, ITO 전극의 표면을 현미경으로 조사한다. 또한 ITO 전극의 표면저항을 측정한다.

테이프 접착 테스트에서, 투명 도전막의 도전층으로서 기능하는 ITO 전극에는 접착 테이프가 부착된 다음 벗겨진다. 이 작업은 각각의 테스트에 대해 한번 실행된다.

<실험 2 : 고온/고습 저항에서의 실험>

각각의 막을 소정 시간 동안 즉, 24시간, 120시간 및 500시간 동안, 온도 80℃, 습도 90%에서 방치하였다. 테이프 접착 테스트후, ITO 전극의 표면을 현미경으 로 조사하였다. 그리고 ITO 전극의 표면저항을 측정하였다.

실험 1과 실험 2를 통해 PET막(도전층 형성부재)과 접촉층 사이의 접촉레벨을 평가하였다.

<결과>

실험 1 및 실험 2의 결과는 표 4와 같다.

"분리"에 대응하는 각각의 결과는 부호 Ο, Δ,Ⅹ의 하나로 도시된다. 이들 부호는 도전층의 상태를 나타낸다. 부호 Ο는 도전층의 상태가 변경되지 않음을 나타낸다. 부호 Δ는 비록 투명 도전막으로부터 도전층이 분리되지는 않았지만 도전층의 표면에 크랙이 발생하였음을 나타낸다. 부호 Ⅹ는 도전층이 투명 도전막으로부터 분리되었음을 나타낸다. 저항은 초기 표면저항에 대한 변화율로서 나타난다. 초기값으로서 막(F5)에 대하여는 단위면적당 320Ω으로 설정되고, 막(F6)에 대하여는 단위면적당 300Ω으로 설정되고, 막(F7)에 대하여는 단위면적당 302Ω으로 설정되고, 막(F8)에 대하여는 단위면적당 310Ω으로 설정되고, 막(F9)에 대하여는 단위면적당 305Ω으로 설정되고, 막(F10)에 대하여는 단위면적당 298Ω으로 각각 설정된다. 표 4로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 접촉층을 갖지 않는 막(F5, F7)은 알칼리 저항에서의 실험에서 만족할만한 결과를 보여주지 못했다. 알칼리 용액에서 5분 동안의 침지후에만 막(F5, F7)의 도전층의 표면상의 크랙이 미세하게 발견된다. 게다가 5시간의 침지후에는 대응하는 투명 도전막(F5, F7)으로부터 도전층이 분리되는 것이 분명하다. 각각의 막(F5, F7)의 도전층의 저항은 침지시간의 증가에 따라 증가한다. 실제로, 15시간의 침지후, 막(F5, F7)의 저항은 너무 높아서 실험에서는 측정할 수 없었다.

한편, 제 1 실시예에 관한 막(F6, F8, F9, F10)은 만족할만한 결과를 보여주었다. 알칼리 용액에서 15시간의 침지후에도 막(F9, F10)에는 크랙만이 발견되었고, 이들 막에서 분리는 관찰되지 않았다. 게다가 막(F6, F8, F9, F10)의 모든 저항값 중에서 최대값은 초기값에 대하여 1.13이다.

다음으로, 고온/고습 저항에서의 실험을 통해 얻어진 결과를 설명하기로 한 다. 알칼리 저항에서의 실험의 경우에서 처럼 막(F5, F7)은 만족한 결과를 보여주지 못했다. 120시간 경과후, 막(F5, F7)의 도전층 표면에서의 크랙은 미세하게 식별되었다. 게다가 상술한 환경조건에서의 시간경과와 함께 저항이 증가하였다. 특히 500시간 경과후, 막(F5, F7)의 각 저항은 대응하는 초기값보다 약 4배로 된다.

한편, 제 1 실시예와 관련한 막(F6, F8, F9, F10)은 만족할 만한 결과를 보여주었다. 500시간이 경과한 후에도 분리는 관찰되지 않았으며, 크랙이라고 할만한 것도 없었다. 또한 막(F6, F8, F9, F10)의 모든 저항값 중에서 최대값은 초기값에 대하여 1.15이다.

이들 두 실험의 결과는 막(F6, F8, F9, F10)의 각 도전층의 접촉레벨이 막(F5, F7)의 각 도전층의 접촉레벨보다 높다는 것을 나타낸다. 더욱이 결과는 금속으로 만들어진 접촉층의 높은 효율성을 보여준다.

막(F7)의 저항의 증가율은 양 실험에서 막(F5)의 증가율보다 작다. 이 결과는 하나의 층이 PET막과의 접촉레벨의 향상에 약간 기여하는 막(F7)의 언더코트층을 포함한다는 것을 나타낸다.

[제 2 실시예]

다음은 본 발명의 제 2 실시예에 사용된 터치패널의 설명이다.

제 2 실시예의 터치패널은 기본적으로는 제 1 실시예의 것과 같다. 따라서 동일한 구성에 대해서는 설명하지 않고 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

제 2 실시예에서, 지지부재(22)와 도전층 형성부재(12, 23)로서 사용되는 물질을 변경함으로써 터치패널의 특성은 그 광범위한 동작온도, 중량 및 내충격성에 서 더욱 향상된다. 여기에서 도전층은 제 2 실시예에서는 구비될 필요가 없다.

소정의 두께를 가지며 비결정질 폴리올레핀계 수지로부터 형성되는 시트는 도전층(12, 23)의 각각을 형성하기 위해 사용된다. 시트의 두께는 25㎛~300㎛로 설정하는 것이 바람직하다. 두께가 25㎛미만이면, 적당한 기계적 강도가 얻어질 수 없다. 만약 두께가 300㎛를 초과하면, 탈수공정을 마치는데 장시간이 걸린다. 이 비결정질 폴리올레핀계 수지시트는 후술하는 (A)~(E)의 특징을 갖는다. 이들 특징은 비결정질 폴리올레핀계 수지시트를 터치패널의 구성에 적합하게 만든다.

(A) 극히 높은 가시광선 투과도(즉, 높은 투명도)

(B) 120℃의 높은 유리 전이점(즉, 높은 내열성)

(C) 높은 용액저항

(D) 낮은 흡습성

(E) 5~7 ×10^-5/℃로 나타낸 선형 팽창계수

다음의 효율성은 특성 (A)~(D)를 통해 달성된다.

특성 (A) 때문에 전체 터치패널의 투명도가 향상된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트가 사용되는 종래의 경우에 비해 투명도가 상당히 향상된다.

특성 (B)를 통해, 터치패널은 종래의 터치패널의 최대 동작온도보다 높은 온도에서도 열변형에 저항한다. 이것은 신뢰할 수 없는 입력작업을 초래하는 주요 변수가 제거될 수 있다는 것을 의미한다.

다음으로, 특성 (C)를 통해 달성되는 효과에 대해 설명한다. 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 습식에칭공정은 ITO와 같은 투명 도전층이 터치패널의 제조시에 절대적으로 필요한 경질의 코트층에 형성될 때 실행된다. 특성 (C)와 같은 높은 용액 저항 때문에 경질의 코트층과 도전층 사이의 접촉레벨은 습식 에칭공정에서 저하되지 않는다.

특성 (D)를 통해 도전층이 형성될 때 짧은 기간에 탈수가 종료될 수 있다.

여기에서 비결정질 폴리올레핀계 수지로서 폴리머 주사슬에 대해 공간적으로 부피가 큰 기능그룹을 갖는 수지가 사용될 수 있으므로 결정화가 감소될 수 있다. 보다 구체적으로 수지는 Nippon Zeon사에 의해 제조된 ZEONEX를 이용하여 형성될 수 있다. ZEONEX는 6-메틸-1-1, 4:5, 8-디메타노-1, 4, 4a, 5, 6, 7, 8, 8a-옥타하이드로나프탈렌으로 구성된 고리 개방형 중합 폴리머이다. 또한 JSR사에 의해 제조된 노르보르넨(norbornene) 수지계 ARTON이 수지로서 사용될 수 있다. 이와 달리 Mitsui Chemicals사에 의해 제조된 APEL이 사용될 수도 있다. APEL은 에틸렌-노르보르넨 첨가 중합 폴리머 또는 에틸렌 테트라시클로도데신 첨가 중합 폴리머이다.

본 실시예에서, 수지시트는 공지의 용매주조법 또는 용융추출법에 따라 상술한 비결정질 폴리올레핀계 수지의 하나로부터 형성된다. 전자의 방법에 따라 수지시트를 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 용매주조법에 의해 형성된 수지시트가 산화에 대해 더욱 저항성을 갖고 제조중에 착색되지 않기 때문이다. 이것은 용매주조법에 의해 형성된 수지시트의 투명성이 용융추출법에 따라 형성된 수지시트의 투명성보다 높다는 것을 의미한다.

지지부재(22)는 적절한 두께(예컨대, 0.3mm~3mm)를 갖는 평판부재이다. 두께 때문에 적절한 강성을 얻을 수 있다. 지지부재(22)는 지지부재(22)와 도전층 형성부재(12, 23) 각각의 선형 팽창계수의 차를 1 ×10^-5/℃ 이내로 유지시키는 물질로부터 형성된다. 예를들어 비결정질 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 아크릴 수지가 지지부재(22)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 비결정질 폴리올레핀계 수지 또는 폴리카보네이트계 수지는 그것의 높은 내열성으로 인해 바람직하다. 지지부재(22)는 상술한 물질 중의 다른 하나로 각각 만들어지는 복수의 수지를 적층함으로써 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 지지부재(22)는 지지부재(22)와 도전층 형성부재(12, 23)의 각각의 선형 팽창계수의 차를 1 ×10^-5/℃ 내로 유지시키는 물질로부터 형성된다. 결국 이러한 차로 인해 야기되는 주름은 -40℃~100℃의 광범위한 동작온도에서 조차 감소될 수 있다.

선형 팽창계수의 차를 1 ×10^-5/℃ 이내의 범위로 설정함으로써 다른 효과를 얻을 수 있다. 특히 부재의 체적변화의 차는 상당히 감소될 수 있으므로, 체적변화에 기인한 응력의 발생 또한 감소시킬 수 있다. 따라서 터치패널이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도전층 사이의 물리적 흡수력이 입력작업 동안 방지되도록 도전층의 표면 거칠기를 조정하는 것이 바람직하다. 도전층이 형성되고, 도전층 형성부재(12, 23)를 형성하기 위해 사용되는 비결정질 폴리올레핀계 수지의 표면 거칠기는 매우 낮으며, 극히 평탄한 시트이다. 이처럼 평탄한 시트에 형성되는 도전층은 평탄면을 반영한다. 즉 도전층의 표면 또한 평탄하게 된다. 이것은 경질의 코트층이 형성될 때 하나의 경우로 언급될 수 있다. 도전층은 조정없이 용이하게 서로 부착되므로 입력작업이 반복될 때 에러가 발생한다.

표면 거칠기는 일본공업표준(JIS)에 규정된 중심선 평균높이의 평가에 따라 0.05㎛~2㎛로 설정되고, 최대 높이 0.6㎛~3㎛로 설정된다. 양 도전층(13, 24)의 표면 거칠기가 모두 이러한 방식으로 설정될 수도 있고, 도전층(13, 24) 중 어느 하나의 표면 거칠기만 이러한 방식으로 설정될 수도 있다.

표면 거칠기는 다음의 5가지 방법에 따라 조정될 수 있다.

① 원하는 표면거칠기를 갖는 금속롤러를 사용하여 도전층이 형성될 도전층 형성부재(12, 23)의 표면을 압착하는 방법. 이 경우에 경질의 코트층은 도전층 형성부재(12) 상에 형성될 수 있다.

② 표면에 도톨도톨한 부분을 갖는 압착다이를 열과 함께 압착함으로써 도전층 형성부재(12, 23)에 도톨도톨한 부분을 형성하는 방법.

③ 도전층이 형성되기 전에, 도전층 형성부재(12, 23)의 표면을 유기 또는 무기 미세입자를 포함하는 코팅물질로 코팅하는 방법.

④ 방법 ①과 방법 ③을 조합하는 방법.

⑤ 방법 ②과 방법 ③을 조합하는 방법.

예 3

터치패널(TP1, TP2, TP3, TP4)은 그들의 특성을 검사할 수 있도록 만들어진 다. 터치패널(TP1, TP2)은 제 2 실시예와 관련되나, 터치패널(TP3, TP4)은 비교 실시예와 관련된다. 다음은 이들 터치패널(TP1~TP4)의 특성을 검사함으로써 얻어지는 결과의 설명이다.

터치패널(TP1~TP4)은 표 5에 나타낸 각각의 물질로부터 주로 형성된다.

우선 터치패널(TP1)을 형성하기 위해 사용되는 물질을 설명하기로 한다. 터 치기판의 도전층 형성부재(12)와 디스플레이 기판의 도전층 형성부재(23)를 위해 ARTON이 사용된다. 지지부재(22)는 폴리카보네이트(PC)로부터 형성된다. 접합층(27)으로서는 Nitto Denko사에 의해 제조된 모델번호 HJ9150W의 이중코팅된 접착테이프가 사용된다.

다음으로 터치패널(TP2)을 형성하기 위해 사용되는 물질을 설명하기로 한다. 터치기판의 도전층 형성부재(12)와, 디스플레이 기판의 도전층 형성부재(23)와, 지지부재(22)를 위해 ARTON이 사용된다. 접합층(27)으로서는 터치패널(TP1)의 경우와 마찬가지로 Nitto Denko사에 의해 제조된 모델번호 HJ9150W의 이중코팅된 접착테이프가 사용된다.

비교 실시예와 관련된 터치패널(TP3)을 형성하기 위해 사용되는 물질을 설명하기로 한다. 터치기판의 도전층 형성부재(12)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만들어진다. ARTON은 도전층 형성부재(23)를 형성하기 위해 사용된다. 접합층(27)으로서는 Nitto Denko사에 의해 제조된 모델번호 HJ9150W의 이중코팅된 접착테이프가 사용된다.

다음으로 비교 실시예와 관련된 터치패널(TP4)을 형성하기 위해 사용되는 물질을 설명하기로 한다. 터치기판의 도전층 형성부재(12)와, 디스플레이 기판의 도전층 형성부재(23)를 형성하기 위해 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 사용된다. 지지부재(22)는 폴리카보네이트(PC)로 만들어진다. 접합층(27)으로서는 Nitto Denko사에 의해 제조된 모델번호 HJ9150W의 이중코팅된 접착테이프가 사용된다.

터치패널(TP1, TP2)에서는 지지부재와 각 도전층 형성부재(12, 23)의 선형 팽창계수의 차가 상술한 물질의 조합에 의해 1 ×10^-5/℃ 내로 유지된다.

터치패널(TP3, TP4)에서는 선형 팽창계수의 차가 상술한 물질의 조합에 의해 1 ×10^-5/℃를 초과한다.

상술한 각각의 물질로 만든 터치패널(TP1~TP4)의 특성은 다음의 환경조건하에서 조사된다.

우선, 터치패널(TP1~TP4)을 온도 -40℃에서 60분간 노출시킨다. 계속해서 온도를 분당 2℃씩 100℃까지 상승시키고, 터치패널(TP1~TP4)을 100℃에서 100분동안 노출시킨다. 이 공정은 1주기(사이클)에 해당하며, 이러한 주기를 100회 반복한다. 온도 100℃는 분당 2℃씩 -40℃까지 낮추어진다. -40℃까지 60분 노출, 100℃까지 100분 노출후, 어떤 결함이 발생하였는지를 알아보기 위해 터치패널을 검사한다.

또한 1주기가 완료될 때마다 커넥터 전극(143, 253) 사이 및 커넥터 전극(144, 254) 사이의 각 단자저항을 검사한다. 이들 결과를 변형검사 결과와 함께 표 5에 나타냈다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만든 층의 주름 때문에 온도 0℃에서 터치패널(TP3, TP4)의 전체표면에는 변형이 발생하였다. 한편 -40℃와 100℃에서는 터치패널(TP1, TP2)에 변형이 전혀 발생하지 않았다.

100주기가 완료된 후, 터치패널(TP3, TP4)을 실온에 방치하였다. 그러나 이들 터치패널은 원래의 상태로 복귀하지 않았다. 이것은 -40℃의 저온과 100℃의 고온에 노출시킴으로써 터치패널(TP3, TP4)에 임계적인 변형이 발생하였다는 것을 나 타낸다. 한편, 비록 터치패널(TP1, TP2)이 100주기 후 실온에 방치되더라도 이들 터치패널에는 변형이 발생하지 않았다.

단자저항(즉, 터치기판과 디스플레이 기판 사이의 저항)에 대하여 터치기판과 디스플레이 기판 사이의 초기저항에 관한 변화율로 결과를 보여주었다. 약 20번째 주기에서는 터치패널(TP3)에서의 저항이 1.1이고, 터치패널(TP4)에서의 저항이 2.0에 도달하였다. 반면 터치패널(TP1, TP2)에서의 각 저항은 100주기가 완료된 후에도 1.1이었다. 이 결과는 터치패널(TP1, TP2)이 현저하게 안정화되었다는 것을 의미한다.

다음은 상술한 결과의 결론으로서 언급될 수 있다. 도전층 형성부재(12, 23)를 형성하는 비결정질 폴리올레핀을 사용하고, 지지부재(22)와 각 도전층 형성부재(12, 23)의 선형 팽창계수의 차를 1 ×10^-5/℃의 범위내로 설정함으로써 고온에서 동작가능하고 온도변화에 저항성을 갖는 터치패널이 얻어질 수 있다.

터치패널(TP3, TP4)에 관하여, 단자저항은 전극의 배선구조에 따라 약 20번째 주기의 초기값보다 3배 이상일 수 있다. 그러나 상이한 배선구조에 기인한 단자저항의 이러한 변화는 터치패널(TP1, TP2)에서는 발견되지 않았다. 이것은 제 2 실시예와 관련한 터치패널(TP1, TP2)의 전체구조가 비교 실시예에 관한 터치패널(TP3, TP4)의 전체구조보다 더욱 안정하다는 것을 의미한다.

[제 3 실시예]

다음으로, 제 3 실시예에 사용되는 터치패널을 설명하기로 한다. 이 터치패널은 제 3 실시예의 터치패널이 사용자에 의해 실행되는 입력동작의 제한된 총 횟수를 증가시키는 기능을 구비한다는 점을 제외하고는 기본적으로는 제 2 실시예의 것과 동일한다. 본 실시예에서는 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

도 3은 도 2에 대응하는 도면으로서 터치패널의 길이방향의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 터치기판의 도전층 형성부재(12)에 차례로 형성되는 경질의 코트층(11)의 상면(11b)에는 보호부재(50)가 형성된다. 보호부재(50)와 경질의 코트층(11)의 상면(11b) 사이에는 아크릴계 접착층(도시생략)이 설치된다.

보호부재(50)는 경질의 코트층(11)을 형성하기 위해 사용되는 것과 동일한 물질로부터 형성되는 경질의 코트층(52)으로 코팅되는 메인부재(51)로 구성된다.

메인부재(51)는 지지부재(22)와 각 도전층 형성부재(12, 23)의 선형 팽창계수의 차를 1 ×10^-5/℃내로 유지하는 물질로부터 형성된다. 이러한 물질을 사용하여 본 실시예에서는 제 2 실시예에서 얻어지는 -40℃~100℃의 동작 온도범위가 얻어질 수 있다. 메인부재(51)의 두께에 관한한 입력작업에 필요한 적절한 유연성뿐아니라 적절한 강성도 고려될 필요가 있다. 이러한 이유로, 폴리카보네이트 또는 아크릴의 경우에는 두께를 0.2mm~0.5mm로 설정하는 것이 바람직하다.

전체 터치패널의 강성은 터치기판에 구비되는 보호부재(50)에 의해 보다 크게 된다. 결국, 입력작업에 견딜 수 있는 터치패널의 내구성은 제 2 실시예의 것에 비해 더욱 향상되므로 입력작업의 한정된 총 횟수가 증가하게 된다.

제 3 실시예에 사용되는 터치패널의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 두께 0.25mm의 아크릴 시트 또는 두께 0.3mm의 폴리카보네이트 시트가 터치기판의 도전층 형성부재(12)에 보호부재로서 형성된다. 여기에서, 두께 15㎛의 아크릴계 접착층은 도전층 형성부재(12)와 아크릴 시트 또는 폴리카보네이트 시트 사이에 설치된다. 터치패널은 50mm ×100mm의 입력영역을 갖는다. 제 3 실시예의 터치패널과 비교 실시예의 터치패널에 대하여 실험을 행한다. 비교 실시예의 터치패널은 보호부재와 함께 구비되지 않는다.

반경 0.8mm이고 폴리아세탈로 만든 플라스틱 펜을 터치기판에 위치시킨다. 1kg의 부하를 플라스틱 펜에 수직으로 가한다. 그리고 플라스틱 펜을 터치기판의 표면에서 임의의 방향으로 이동한다. 각각의 방향에서 플라스틱 펜은 35mm의 거리 내에서 전후로 이동한다. 이 전후운동은 하나의 세트로서 1초에 2회 반복되고, 2회 운동의 세트는 차례로 1,000,000회 반복된다. 그 다음에 각 검출영역의 선형성(%)을 제 1 실시예에 언급된 방법에 따라 측정한다. 각각의 결과는 1% 이내이며, 선형성은 실험이 실행되기 전과 거의 동일하다는 것을 의미한다.

한편, 플라스틱 펜은 보호부재를 갖지 않는 터치패널의 표면에서 이동한다. 이 경우에, 500g의 부하가 플라스틱 펜에 수직으로 가해지고, 두가지 운동의 세트는 100,000회 반복된다. 그 후, 각 검출영역에서의 선형성을 측정한다. 각각의 결과는 터치기판의 투명 도전층에 발생하는 물리적 손상 때문에 1%를 초과한다.

이들 결과는 보호부재의 배열이 고부하의 충격 때문에 터치기판과 디스플레이 기판의 ITO 투명 도전층에 발생할 수도 있는 물리적 손상을 감소시킬 수 있다는 것을 알려준다.

본 발명은 PDA 및 서브노트북 컴퓨터 등의 휴대용 데이터 단말기의 디스플레이 장치에 부착된 입력장치로서 사용될 수 있다.

Claims

하부의 주 표면상에 제 1 도전층을 갖는 제 1 평판과, 상부의 주 표면상에 제 2 도전층을 갖는 제 2 평판으로 구성되고, 상기 제 1 도전층과 제 2 도전층은 일정한 간격을 갖고 서로 대향하며, 다음의 배열 A 내지 E 중 하나로 형성되는 언더코트 물질과 금속물질을 포함하고, 상기 언더코트 물질은 금속산화물을 포함하며, 상기 금속물질은 단일 금속원소 또는 금속원소들의 합금인 것을 특징으로 하는 터치패널.

A. 언더코트층이 상기 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 금속층이 상기 제 1 평판과 언더코트층 사이에 설치되는 배열

B. 언더코트층이 상기 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되며, 금속층이 상기 제 2 평판과 언더코트층 사이에 설치되는 배열

C. 제 1 언더코트층이 상기 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 제 1 금속층이 상기 제 1 평판과 제 1 언더코트층 사이에 설치되고, 제 2 언더코트층이 상기 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되며, 제 2 금속층이 상기 제 2 평판과 언더코트층 사이에 설치되는 배열

D. 제 1 언더코트층이 상기 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 금속층이 상기 제 1 평판과 제 1 언더코트층 사이에 설치되고, 제 2 언더코트층이 상기 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되는 배열

E. 제 1 언더코트층이 상기 제 1 평판과 제 1 도전층 사이에 설치되며, 제 2 언더코트층이 상기 제 2 평판과 제 2 도전층 사이에 설치되고, 금속층이 상기 제 2 평판과 제 2 언더코트층 사이에 설치되며, 상기 언더코트층은 금속산화물을 포함하며, 상기 금속물질은 단일 금속원소 또는 금속원소들의 합금인 배열.
제 1 항에 있어서,

상기 금속물질은 실리콘, 티타늄, 주석 및 아연 중에서 하나 이상으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
도전층과, 도전층 형성막과, 금속 산화물로부터 형성되고 상기 도전층과 도전층 형성막 사이에 설치되는 언더코트층을 포함하며,

상기 언더코트층과 도전층 형성막 사이에 설치되고, 단일 금속원소 또는 금속원소들의 합금으로부터 형성되는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
제 3항에 있어서,

상기 금속층은 실리콘, 티타늄, 주석, 및 아연 중의 하나 이상으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
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