KR101277546B1 - 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널 - Google Patents

탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널 Download PDF

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정병무
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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 윈도우 필름층과; 상기 윈도우 필름층의 테두리 부분에 형성되며, 디스플레이 장치의 윈도우를 이루는 윈도우 인쇄층과; 유기용제에 바인더를 첨가하여 형성시킨 코팅액을 상기 윈도우 인쇄층 하면에 코팅시켜 형성시킨 패시베이션(passivation)층과; 탄소나노튜브 재질로, 상기 패시베이션층 하면에 형성되어 패턴화되고 전극이 형성된 투명전도층; 그리고, 상기 투명전도층 하면에 형성되고, 유기용제에 바인더를 첨가하여 형성시킨 코팅액을 이용하여 코팅되어 상기 투명전도층을 보호시키는 보호층;을 포함하여 구성되는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널을 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 디스플레이 장치의 터치패널에 탄소나노튜브를 이용하여 터치 스크린 윈도우 및 윈도우 인쇄층에 직접 코팅 및 전극 패턴을 형성하여 투명 도전막을 형성시킴에 의해 터치스크린 패널의 투과도를 향상시킴과 동시에 구조의 슬림화를 이룰 수 있다는 이점이 있다.

Description

탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널{touch screen panel using carbon nanotubes}
본 발명은 탄소나노튜브(Carbon Nanotubes, CNT)를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 디스플레이 장치의 터치패널에 탄소나노튜브를 이용하여 윈도우에 투명 도전막을 직접 형성시킴에 의해 터치스크린 패널의 투과도를 향상시킴과 동시에 구조의 슬림화를 이룰 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 스크린 패널은 휴대폰, 개인정보단말기(PDA), 노트북, 게임기, 내비게이션 등의 디스플레이 장치의 표시 화면의 버튼을 손가락으로 접촉하는 것만으로 디스플레이 장치를 조작함으로써, 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있는 입력 장치이다. 이와 같은 터치 스크린 패널은 저항막 방식과 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등이 사용되고 있으며, 현재 모바일 시장에는 정전용량 방식이 널리 적용되고 있다.
정전용량 방식은 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식으로 캐패시턴스 (capacitance)를 통해 사용자가 터치를 함으로 인해서 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하여 전류의 양이 변경된 부분을 인식하고 크기를 계산하여 위치를 검출하는 원리를 가지고 있다.
도 1은 종래의 정전 용량방식의 터치 스크린 패널의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 상부 스크린 패널(10)과, 하부 스크린 패널(20)과, 이들을 결합하는 양면 테이프(30)로 구성된다.
구체적으로, 상부 스크린 패널(10)은 윈도우 필름층(11), 윈도우 인쇄층(12), 광학투명 테이프(OCA, optically clear adhesive, 13), 센싱(sensing) 역할을 하는 Rx(receiver) 전극층인 상부 ITO(indium tin oxide) 전극층(14) 및 상부 PET(polyethylene terephthalate) 필름층(15)으로 형성되며, 하부 스크린 패널(20)은 하부 PET(polyethylene terephthalate) 필름층(25), 드라이브 역할을 하는 Tx(transmitter) 전극층인 하부 ITO(indium tin oxide) 전극층(24)으로 구성된다.
그리고 필요시, 상기 상부 ITO 전극층(14)은 X축 전극으로, 하부 ITO 전극층(24)은 Y축 전극으로 사용할 수도 있다.
또한, 상부 ITO 전극층(14) 및 하부 ITO 전극층(24)에는 전극 배선 형성 후 플렉서블 전자회로(flexible printed circuit, FPC) 및 칩(chip)을 설계 후 터치스크린 패널이 완성되는 구조이다.
그러나 상기 종래기술은 PET 필름에 ITO 전극층을 라미네이팅 하는 공정에서 접착필름(OCA, optically clear adhesion)을 윈도우 및 ITO 필름(film)에 부착하는 공정에서 이물 및 스크래치 등에 의한 불량이 발생하는 문제점이 있으며 ITO PET(Indium tin oxide, polyethylene terephthalate) 필름의 경우, 윈도우에 라미네이팅 공정 등에 의해 휘어질 경우, 저항이 상승하여 터치 인식을 정확하게 하지 못하는 문제점이 있다.
그리고 ITO를 플라스틱 윈도우에 증착(sputter)시키기 위해서는 고온(약 150℃ 이상)에서 진행하여야 하나, 플라스틱 기판의 경우 열에 의한 변형 및 윈도우 단차 부분이 존재하여 ITO를 균일하게 증착하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 터치 스크린 패널은 ITO 전극층을 형성하기 위해 최소 두 장의 광학투명 테이프를 사용하기 때문에, 터치 스크린 패널의 두께가 두꺼워지고, 투과율이 저하되며, 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디스플레이 장치의 터치패널에 탄소나노튜브를 이용하여 투명 도전막을 형성시킴에 의해 터치스크린 패널의 투과도를 향상시킴과 동시에 구조의 슬림화를 이룰 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 윈도우 인쇄층을 포함하는 윈도우 필름층에 직접 투명 전도성막 및 패턴을 형성할 수 있으며 증착 공정이 아닌 저온 습식 공정을 이용하여 다양한 플라스틱 윈도우 기판에 적용함으로써 대량생산 및 공정 비용이 감소되는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 윈도우 필름층과; 상기 윈도우 필름층의 테두리 부분에 형성되며, 디스플레이 장치의 윈도우를 이루는 윈도우 인쇄층과; 유기용제에 바인더를 첨가하여 형성시킨 코팅액을 상기 윈도우 인쇄층 하면에 코팅시켜 형성시킨 패시베이션(passivation)층과; 탄소나노튜브 재질로, 상기 패시베이션층 하면에 형성되어 패턴화되고 전극이 형성된 투명전도층; 그리고, 상기 투명전도층 하면에 형성되고, 유기용제에 바인더를 첨가하여 형성시킨 코팅액을 이용하여 코팅되어 상기 투명전도층을 보호시키는 보호층;을 포함하여 구성되는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널을 기술적 요지로 한다.
상기 바인더는, 실리카-아크릴계 복합수지, 열가소성 수지, 티타늄컴파운드, 고분자 공중합체, 자기조립형 수지, 실란 컴파운드, 열경화수지, 광경형수지 중 하나가 되는 것이 바람직하다.
상기 유기용제는, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 사이클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 증류수, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 아크릴로니트릴, 옥타데실아민, 아닐린, 디메틸설폭사이드, 디에틸렌글리콜에틸에테르메틸에틸케톤, 싸이클로헥산, 톨루엔 중 하나 이상이 되는 것이 바람직하다.
상기 투명전도층은 플라즈마에쳐를 통하여 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 패시베이션층은 유기용제 100중량부 대하여 바인더가 0.1 내지 50 중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 투명전도층은 탄소나노튜브 분산액을 이용하여 형성시키되, 상기 탄소나노튜브 분산액은 계면활성제 용액 100중량부에 대해 탄소나노튜브가 0.01 내지 10중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 보호층은 유기용제 100중량부 대하여 바인더가 0.1 내지 50 중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 투명전도층에 사용되는 탄소나노튜브는 단일벽탄소나노튜브(SWNT) 또는 이중벽탄소나노튜브(DWNT)가 되는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브는 외경이 0.5㎚ 내지 15㎚ 인 것이 바람직하다.
상기 패시베이션층, 투명전도층 및 보호층은 스프레이코팅, 스크린프린팅(screen printing), 스핀코팅(spin coating), 롤투롤코팅(Roll to roll coating), 오프셋코팅(offset coating), 딥코팅(dip coating)중의 어느 하나의 방법으로 코팅되는 것이 바람직하다.
상기 패시베이션층은 윈도우 필름층 및 윈도우 인쇄층 하면에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 패시베이션층은 단차가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 투명전도층 및 보호층은 단차가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 보호층 하면에는 하부스크린 패널이 형성되어 광학투명 테이프(OCA, optically clear adhesive)로 접착되는 것이 바람직하다.
상기 하부스크린 패널은, 상기 광학투명 테이프 하부에 형성된 하부보호층과; 상기 하부보호층 하면에 형성되고, 탄소나노튜브 재질로 형성되어 패턴화되고 전극이 형성된 하부투명전도층; 그리고 상기 하부투명전도층 하면에 형성되는 하부PET필름층;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 하부스크린 패널은, 상기 광학투명 테이프 하부에 형성된 하부 ITO 전극층과; 상기 하부 ITO 전극층 하면에 형성된 하부 PET 필름층;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 윈도우 필름층은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 폴리카보네이트와 폴리메틸메타아크릴레이트 합지(PC/PMMA), PC/PMMA/PC 합지, 폴리에틸렌테레프탈레이트폴리카보네이트 합지(PET/PC), 폴리카보네이트와아크릴합지 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 디스플레이 장치의 터치패널에 탄소나노튜브를 이용하여 투명 도전막을 형성시킴에 의해 터치스크린 패널의 투과도를 향상시킴과 동시에 구조의 슬림화를 이룰 수 있다는 이점이 있다.
상기의 구성에 의한 본 발명은 디스플레이 장치의 터치패널에 탄소나노튜브를 이용하여 투명 도전막을 형성시킴에 의해 터치스크린 패널의 투과도를 향상시킴과 동시에 구조의 슬림화를 이룰 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널을 제공한다는 효과가 있다.
그리고, 윈도우 인쇄층을 포함하는 윈도우 필름층에 직접 투명 전도성막 및 패턴을 형성할 수 있으며 증착 공정이 아닌 저온 습식 공정을 이용하여 다양한 플라스틱 윈도우 기판에 적용함으로써 대량생산 및 공정 비용이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 정전 용량 방식 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 6는 본 발명에 따른 패시베이션층 및 투명전도층이 형성된 윈도우 인쇄층을 포함하는 윈도우 필름층 부분의 FE-SEM 이미지로 1은 패턴 공정 후 탄소나노튜브가 에칭된 부분이고, 2는 탄소나노튜브 부분을 나타낸 FE-SEM 이미지이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고, 도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고, 도4는 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고, 도5는 본 발명의 제4실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널의 구조를 나타낸 개략 단면도이고, 도 6는 본 발명에 따른 패시베이션층 및 투명전도층이 형성된 윈도우 인쇄층을 포함하는 윈도우 필름층 부분의 FE-SEM 이미지로 1은 패턴 공정 후 탄소나노튜브가 에칭된 부분이고, 2는 탄소나노튜브 부분을 나타낸 FE-SEM 이미지이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 구체적으로 설명한다.
< 제1실시예 >
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널은 크게 윈도우 필름층(11)과; 윈도우 인쇄층(12)과; 패시베이션(passivation)층(16)과; 투명전도층(17); 그리고, 보호층(18);을 포함하여 구성되는바, 필요 시 상기 보호층(18) 하면에 하부스크린 패널(20)을 더 형성하여도 구성된다.
먼저 상기 윈도우 필름층(11)에 대해 설명한다.
상기 윈도우 필름층(11)은 디스플레이 장치의 종류 및 특성에 따라 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리카보네이트와 폴리메틸메타아크릴레이트의 합지(合紙), 또는 이와 유사한 기능을 할 수 있는 필름재질로 형성되며, 본 발명의 터치 스크린 패널의 표면을 이룬다. 본 발명에서는 주로 PC/PMMA, PC/PMMA/PC, PET/PC 등을 합지하여 사용한다
상기 윈도우 인쇄층(12)은 상기 윈도우 필름층(11)의 테두리 부분에 형성되며, 디스플레이 장치의 윈도우를 이룬다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 스크린 패널은 윈도우 일체형으로서, 디스플레이 장치의 표시 화면상에 별도의 윈도우층을 형성하지 않고, 터치 스크린 패널 내에, 디스플레이 장치에 적합한 디자인 및 색상으로 윈도우 인쇄층(12)을 형성함으로써, 디스플레이 장치의 미적 효과를 향상시킬 수 있고, 두께를 줄일 수 있으며, 디스플레이 장치의 구조 및 제조공정을 간단히 할 수 있다.
상기 패시베이션층(16)은 윈도우 필름층(11) 및 윈도우 인쇄층(12) 하면에 형성된다.
상기 패시베이션층(16)은 후술하는 투명전도층(17)과 상기 윈도우 필름층(11) 간의 부착력을 증가시키며, 표면장력을 감소시켜 코팅성을 개선시키며, 후술하는 투명전도층(17)에 에칭을 하여 패턴화하는 경우 윈도우 인쇄층(12)과 윈도우 필름층(11)간의 반응성을 동일하게 유지시키는 역할을 하게 된다.
상기 패시베에션층(16)을 형성하기 위해서는 먼저 코팅액을 형성시켜야 하는바, 상기 코팅액은 유기용제인 MEK 50중량부, IPA 40중량부, Cyclohexanone 10중량부를 혼합하고, 여기에 유무기 바인더인 실란모디파이드아크릴폴리머(Silane-modified Acryl polymer)를 0.4중량부를 첨가한 후, 호모게나이저(homogenizer)로 30분 동안 교반(string)하고, 초음파 처리를 10분 동안 진행하여 코팅액을 제조한다.
바인더와 용매가 희석된 코팅액을 스프레이 코팅 장비를 이용하여 상기 윈도우 필름층(11) 및 윈도우 인쇄층(120) 하면에 코팅하여 코팅막을 형성시킨다.
상기와 같이 제조된 코팅막을 80℃ 에서 1시간 동안 열 경화를 통하여 코팅막인 패시베이션층(16)을 형성하였다.
상기 페이베이션층(16) 하면에는 탄소나노튜브재질이고, 패턴화되고 전극이 형성된 투명전도층(17)이 형성된다.
상기 투명전도층(17)을 형성하기 위해서는 탄소나노튜브 분산액을 제조하여야 하는바, 계면활성제 NaDDBs(sodium dodecylbenzene sulfonate)를 증류수 100 중량부에 0.1중량부를 첨가한 후, 호모게나이저(homogenizer)를 이용한 후 수용액 상태의 계면활성제 용액을 제조한다.
상기에서 제조된 계면활성제 용액 100중량부에 탄소나노튜브인 단일벽탄소나노튜브(SWNT)를 0.1중량부를 첨가한 후, 혼 소니게이터(horn sonicator)를 이용하여 2시간 동안 처리한 후, 원심분리기를 이용하여 8000rpm에서 1시간 동안 처리하여 정제된 탄소나노튜브 분산액을 제조하였다.
상기에서 제조된 탄소나노튜브 용액을 스프레이 코팅을 이용하여 코팅막을 형성시킨 후 세정장치를 이용하여 계면활성제를 제거하고, 아이알램프(IR lamp)를 이용하여 건조한 후, 탄소나노튜브 투명전도성 막을 형성하였다.
상기 탄소나노튜브 투명전도성 코팅 막 형성 후 포지티브포토레지즈트(AZO계 positive photoreist)를 스핀코터(spin coater, 800rpm, 30sec acceleration time)를 이용하여 초기 건조(pre baking, 110도, 2분)후, 포토 마스크를 이용한 유브이(UV) 노광(Karl suss, MA6, 200mJ/cm2)을 진행하였다.
여기서 패턴의 크기와 모양에 따라, 포토레지스트(Photoreist) 및 마스크에 따라 노광 방법을 선택할 수 있다.
노광한 샘플을 현상액(TMAH,2.38%)에 1분 동안 담근 후 증류수를 이용하여 세척(rinsing)하여 패턴이 된 샘플을 제작하였다.
상기에서 패턴이 형성된 필름을 5분 동안 플라즈마에쳐(PE, plasma etcher)를 이용하여 탄소나노튜브를 에칭(etching)한 후, 아세톤을 이용하여 잔류하고 있는 포토레지스트(photoresist)를 제거하고 증류수로 세척(rinsing) 하여 패턴 된 전극인 투명전도층(17)을 형성하였다.
도6에서 페시베이션 층을 코팅한 후 에칭 공정을 통해 탄소나노튜브가 에칭이 잘 된 것을 관찰할 수 있다.
이때 상기 투명 전도층(17)에는 필요 시, IC 칩 설계 또는 패턴(pattern) 설계를 하여 멀티 터치 패널의 투명전도층(17)을 구현할 수 있다.
상기 투명전도(17)층 하면에는 상기 투명전도층(17)을 보호하는 보호층(18)이 형성되는바, 상기 보호층은(18) 표면 경도 증가 및 화학적 안정성, 기질 접착성, 내스크래치성, 투과율 및 항온 항습 및 고온 신뢰성 개선의 역할을 가지며, 상기 보호층(18)을 형성하기 위해서는 먼저 코팅액을 형성시켜야 한다.
상기 코팅액은 유기용제인 MEK 60중량부, IPA 40중량부를 혼합하고, 여기에 열가소성수지인 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 0.4중량부를 첨가한 후, 호모게나이저(homogenizer)로 30분 동안 교반(string)하고, 초음파 처리를 10분 동안 진행하여 코팅액을 제조한다.
바인더와 용매가 희석된 코팅액을 스프레이 코팅 장비를 이용하여 상기 투명전도층(17) 하면에 코팅하여 코팅막을 형성시킨다.
상기와 같이 제조된 코팅막을 80℃에서 1시간 동안 열 경화를 통하여 코팅막인 보호층(18)을 형성하였다.
여기서 상기 패시베이션(passivation)층, 탄소나노튜브 투명전도층 및 보호층의 코팅방식은 스프레이 코팅이 바람직하나, 구조 및 방식에 따라 스크린프린팅(screen printing), 스핀(spin coating), 롤투롤코팅(Roll to roll coating), 오프셋코팅(offset coating), 딥코팅(dip coating)중의 어느 하나 방법을 선택하여 코팅하여도 가능하다.
< 제2실시예 >
그러나 필요 시, 도3에 나타난 바와 같이, 상기 투명전도층(17)은 X축 전극으로 형성시키고, 상기 보호층(18) 하부에 Y축 전극으로 사용되는 하부스크린 패널(20)이 광학투명테이프(40)에 의해 형성되어도 무방하며 이하 이에 대해 설명한다.
상기 하부스크린은 패널(20)은 크게 하부보호층(28)과; 하부투명전도층(27); 그리고 하부 PET 필름층(25);을 포함하여 구성된다.
상기 광학투명테이프(40)는 상기 보호층(18)과 후술하는 하부보호층(28)을 접착시키는 양면테이프로써 투명성을 가진다.
상기 하부 PET 필름층(25)은 기판 형상으로 터치 스크린 패널의 토대를 이룬다.
상기 하부 PET 필름층(25) 상면에는 하부투명전도층(27)이 형성되는바, 상기 하부 투명전도층(27)을 형성하기 위해서는 탄소나노튜브 분산액을 제조하여야 한다.
상기 탄소나노튜브 분산액은 계면활성제 NaDDBs(sodium dodecylbenzene sulfonate)를 증류수 100 중량부에 0.1중량부로 첨가한 후, 호모게나이저(homogenizer)를 이용한 후 수용액 상태의 계면활성제 용액을 제조한다.
상기에서 제조된 계면활성제 용액 100중량부에 탄소나노튜브인 단일벽탄소나노튜브(SWNT)를 0.1중량부 첨가한 후, 혼 소니게이터(horn sonicator)를 이용하여 2시간 동안 처리한 후, 원심분리기를 이용하여 8000rpm에서 1시간 동안 처리하여 정제된 탄소나노튜브 분산액을 제조하였다.
상기에서 제조된 탄소나노튜브 용액을 스프레이 코팅을 이용하여 상기 하부 PET 필름층(25) 상면에 코팅막을 형성시킨 후, 세정장치를 이용하여 계면활성제를 제거하고 아이알램프(IR lamp)를 이용하여 건조한 후, 탄소나노튜브 투명전도성 막을 형성하였다.
상기 탄소나노튜브 투명전도성 코팅 막 형성 후 포지티브포토레지즈트(AZO계 positive photoreist)를 스핀코터(spin coater, 800rpm, 30sec acceleration time)를 이용하여 초기 건조(pre baking, 110도, 2분)후, 포토 마스크를 이용한 유브이(UV) 노광(Karl suss, MA6, 200mJ/cm2)을 진행하였다.
노광한 샘플을 현상액(TMAH,2.38%)에 1분 동안 담근 후 증류수를 이용하여 세척(rinsing)하여 패턴이 된 샘플을 제작하였다.
상기에서 패턴이 형성된 필름을 5분 동안 건식 식각(dry etching)하여 탄소나노튜브를 에칭(etching)한 후, 아세톤을 이용하여 잔류하고 있는 포토레지스트(photoresist)를 제거하고, 증류수로 세척(rinsing) 하여 패턴 된 전극인 하부 투명 전도층(27)을 형성하였다.
상기 하부 투명전도층(27) 상면에는 상기 하부 투명전도층(27)을 보호하기 위한 하부보호층(28)이 형성되는바, 상기 하부 보호층(28)을 형성하기 위해서는 먼저 코팅액을 형성시켜야 한다.
상기 코팅액은 유기용제인 MEK 60중량부, IPA 40중량부를 혼합하고, 여기에 열가소성수지인 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 0.4중량부를 첨가한 후, 호모게나이저(homogenizer)로 30분 동안 교반(string)하고, 초음파 처리를 10분 동안 진행하여 코팅액을 제조한다.
바인더와 용매가 희석된 코팅액을 스프레이 코팅 장비를 이용하여 상기 하부 투명전도층(27) 상면에 코팅하여 코팅막을 형성시킨다.
상기와 같이 제조된 코팅막을 80℃에서 1시간 동안 열 경화를 통하여 코팅막인 하부 보호층(28)을 형성하였다.
상기와 같이 하부 PET 필름층(25) 상면에 하부투명전도층(27)을 형성시키고 상기 하부 투명전도층(27) 상면에 하부보호층(28)이 형성된 하부 스크린 패널(20)은 양면테이프 형태의 투명한 광학투명 테이프(40, OCA, optically clear adhesive)에 의해 상기 보호층(18) 하면에 접착된다.
상기와 같이 접착된 하부스크린 패널(20)은, 상기에서 설명한 바와 같이, 하부 투명전도층(27)이 Y축 전극으로 사용되는 터치 스크린 패널이 형성되는 것이다.
< 제3실시예 >
상기 제1실시예서는 상기 패시베이션층(16)이 윈도우 필름층(11) 및 윈도우 인쇄층(12) 하면에 형성되는 구조이다. 그러나, 본 발명의 제3실시예는 패시베이션층(16)이 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 윈도우 필름층(11) 및 윈도우 인쇄층(12) 하면에 형성되되, 단차가 형성되도록 구성되는 것이 상기 제1실시예와 차이점이 있으며, 나머지는 상기 제1실시예와 유사하다.
그러고 상기 페이베이션층(16)의 단차 형성에 의해, 상기 패시베이션층(16)하면에 형성된 투명전도층(17)은 턱(50)이 형성되게 단차를 가지도록 구성된 것이 상기 제1실시예와 다르며, 마찬가지로 상기 보호층(18) 또한 턱(51)을 형성되게 단차를 가지도록 구성된다.
여기서 상기 윈도우 필름층(11), 윈도우 인쇄층(12), 패시베이션층(16), 투명전도층(17) 및 보호층(18)의 형성 및 재질은 상기 제1실시예와 전적으로 동일하게 형성되며, 단지 상기 패시베이션층(16)의 독특한 형성에 의해 투명전도층(17) 및 보호층이 단차를 가지도록 구성된 것이 상기 제1실시예와 다른 점이다.
< 제4실시예 >
본 발명의 제4실시예는, 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예로 형성된 단차가 형성된 상기 투명전도층(17)은 X축 전극으로 형성시키고, 상기 제3실시예의 단차가 형성된 보호층(18) 하부에 Y축 전극으로 사용되는 하부스크린 패널(20)을 형성시켜 구성되는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
여기서 상기 하부 스크린 패널(20)은 상기 제2실시예와 마찬가지로 하부 PET 필름층 상면(25)에 하부투명전도층(27)이 형성되고, 하부 투명전도층(27) 상면에 하부보호층(28)이 형성되어 하부스크린 패널(20)을 형성시키되 하부스크린 패널(20)의 구조 및 생성방법은 상기 제2실시예와 동일하다.
그리고, 상기에서 형성된 하부스크린 패널(20)을 상기 단차가 형성된 보호층(18) 하부에 양면테이프 형태의 투명한 광학투명 테이프(40, OCA, optically clear adhesive)를 이용하여 접착시킴에 의해 터치스크린 패널이 형성되는 것이다.
즉, 상기와 같이 접착된 하부스크린 패널(20)은, 상기에서 설명한 바와 같이, 하부 투명전도층(27)이 Y축 전극으로 사용되는 터치 스크린 패널이 형성되는 것이다.
상기 제3실시예 및 제4실시예에서는 상기 하부스크린 패널을 광학투명 테이프 하부에 형성된 하부보호층과; 상기 하부보호층 하면에 형성되고, 탄소나노튜브 재질로 형성되어 패턴화되고 전극이 형성된 하부투명전도층; 그리고 상기 하부투명전도층 하면에 형성되는 하부PET필름층;으로 구성된 것으로 설명하였다.
그러나, 상기 하부 스크린 패널을 종래와 같이 하부 ITO 전극층과; 상기 하부 ITO 전극층 하면에 형성된 하부 PET 필름층;으로 형성하여 상기 하부 ITO 전극층을 상기 광학투명 테이프 하부에 접착시킴에 의해 하부 스크린 패널을 형성하여도 무방하며, 상기 하부 ITO 전극층과, 상기 하부 PET 필름층은 공지의 기술이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
10 : 상부스크린패널 11 : 윈도우필름층
12 : 윈도우인쇄층 13 : 광학투명테이프
14 : 상부 ITO 전극층 15 : 상부 PET 필름층
16 : 패시베이션층 17 : 투명전도층
18 : 보호층 20 : 하부스크린패널
24 : 하부 ITO 전극층 25 : 하부 PET 필름층
27 : 하부투명전도층 28 : 하부보호층
30 : 양면테이프 40 : 광학투명테이프
50 : 턱 51 : 턱

Claims (17)

  1. 윈도우 필름층과;
    상기 윈도우 필름층의 테두리 부분에 형성되며, 디스플레이 장치의 윈도우를 이루는 윈도우 인쇄층과;
    유기용제에 바인더를 첨가하여 형성시킨 코팅액을 상기 윈도우 인쇄층 하면에 코팅시켜 형성시킨 패시베이션(passivation)층과;
    탄소나노튜브 재질로, 상기 패시베이션층 하면에 형성되어 패턴화되고 전극이 형성된 투명전도층; 그리고,
    상기 투명전도층 하면에 형성되고, 유기용제에 바인더를 첨가하여 형성시킨 코팅액을 이용하여 코팅되어 상기 투명전도층을 보호시키는 보호층;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더는,
    실리카-아크릴계 복합수지, 열가소성 수지, 티타늄컴파운드, 고분자 공중합체, 자기조립형 수지, 실란 컴파운드, 열경화수지, 광경형수지 중 하나가 됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기용제는,
    아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 사이클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 증류수, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 아크릴로니트릴, 옥타데실아민, 아닐린, 디메틸설폭사이드, 디에틸렌글리콜에틸에테르메틸에틸케톤, 싸이클로헥산, 톨루엔 중 하나 이상이 됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명전도층은 플라즈마에쳐(PE, plazma etcher)를 통하여 패턴이 형성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패시베이션층은 유기용제 100중량부 대하여 바인더가 0.1 내지 50 중량부 첨가됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투명전도층은 탄소나노튜브 분산액을 이용하여 형성시키되, 상기 탄소나노튜브 분산액은 계면활성제 용액 100중량부에 대해 탄소나노튜브가 0.01 내지 10중량부 첨가됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 유기용제 100중량부 대하여 바인더가 0.1 내지 50 중량부 첨가됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투명전도층에 사용되는 탄소나노튜브는 단일벽탄소나노튜브(SWNT) 또는 이중벽탄소나노튜브(DWNT)가 됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 외경이 0.5㎚ 내지 15㎚ 인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  10. 제1항에 있어서, 상기 패시베이션층, 투명전도층 및 보호층은 스프레이코팅, 스크린프린팅(screen printing), 스핀코팅(spin coating), 롤투롤코팅(Roll to roll coating), 오프셋코팅(offset coating), 딥코팅(dip coating)중의 어느 하나의 방법으로 코팅됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 패시베이션층은 윈도우 필름층 및 윈도우 인쇄층 하면에 형성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 패시베이션층은 단차가 형성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  13. 제12항에 있어서, 상기 투명전도층 및 보호층은 단차가 형성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  14. 제11항에 있어서, 상기 보호층 하면에는 하부스크린 패널이 형성되어 광학투명 테이프(OCA, optically clear adhesive)로 접착됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  15. 제14항에 있어서, 상기 하부스크린 패널은,
    상기 광학투명 테이프 하부에 형성된 하부보호층과;
    상기 하부보호층 하면에 형성되고, 탄소나노튜브 재질로 형성되어 패턴화되고 전극이 형성된 하부투명전도층; 그리고
    상기 하부투명전도층 하면에 형성되는 하부PET필름층;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  16. 제14항에 있어서, 상기 하부스크린 패널은,
    상기 광학투명 테이프 하부에 형성된 하부 ITO 전극층과;
    상기 하부 ITO 전극층 하면에 형성된 하부 PET 필름층;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
  17. 제14항에 있어서, 상기 윈도우 필름층은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 폴리카보네이트와 폴리메틸메타아크릴레이트 합지(PC/PMMA), PC/PMMA/PC 합지, 폴리에틸렌테레프탈레이트폴리카보네이트 합지(PET/PC), 폴리카보네이트와아크릴합지 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 정전용량 터치 스크린 패널.
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